JPH03215324A - 光学素子成形用型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はガラスよりなる光学素子のプレス成形に用いる
光学素子成形用型に関し、特に、容易に高精度を実現で
き且つ耐久性良好な光学素子成形用型に関する。この様
な光学素子成形用型は例えば直接光学面を形成する高精
度成形のための型として好適に利用される。

［従来の技術］ 一般に、レンズ、プリズム、ミラー及びフィルタ等の光
学素子は、ガラス等の素材を研削して外形を所望の形状
とした後に、機能面即ち光が透過及びまたは反射する面
を研磨して光学面とすることにより製造されている。

以上の様な光学素子の製造においては、研削及び研磨に
より所望の表面精度を得るためには、熟練した作業者が
相当の時間加工を行なうことが必要であった。また、機
能面が非球面である光学素子を製造する場合には、一層
高度な研削及び研磨の技術が要求され且つ加工時間も長
くならざるを得なかった。

そこで最近では、上記の様な伝統的な光学素子製造方法
に代って所定の表面精度を有する成形用金型内に光学素
子材料を収容して加熱しながら加圧することによりプレ
ス成形にて直ちに機能面を含む全体的形状を形成する方
法が行なわれる様になってきている。これによれば、機
能面が非球面である場合でさえも比較的簡単かつ短時間
で光学素子を製造することができる。この様なプレス成
形法は光学素子の連続製造に適する。

以上の様なプレス成形において使用される型に要求され
る性質としては、十分な硬度、良好な耐熱性、耐酸化性
、良好な鏡面加工性及び成形時において光学素子材料と
融看を起さず、反応析出物を生じにくいこと等があげら
れる。

そこで、従来、この様なプレス成形用型としては金属、
セラミックス、及びこれらに適宜の材料をコーティング
した材料等数多《の種類が提案されている。

たとえば、特開昭４９−　５１１１２号公報には１　３
Ｃｒマルテンサイト鋼を用いた型が開示されており、特
開昭５２−　４５６１３号公報には炭化ケイ素（ＳｉＣ
）を用いた型及び窒化ケイ素（ＳＬ３Ｎ４）を用いた型
が開示されており、特開昭６０−　２４６２３０号公報
には超硬合金に貴金属をコーティングした型が開示され
ている。

［発明が解決しようとしている課題］ しかしながら、上記１３ｃｒマルテンサイト鋼は酸化し
やす《更に高温のプレス成形時においてＦｅがガラス材
料中に拡散してガラスが着色する難点がある。また、上
記ＳｉＣやＳｉｓＮ４は一般的には酸化されにくいので
あるが，高温ではある程度の酸化が生じ型表面にＳｉｎ
ｓの膜が形成されるためガラスとの融看を生じやすく更
に硬度が高すぎるため加工性が極めて悪いという難点が
ある。

更に、表面に貴金属をコーティングした材料は硬度が低
いために傷付きやす《且つ変形しやすいという難点があ
る。

そこで、本発明は、上記従来技術に鑑み、容易に高精度
で製造でき且つプレス成形に際し精度劣化の少ない長寿
命の光学素子成形用型を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明に従って、ガラスよりなる光学素子のプレス成形
に用いる光学素子成形用型において、型母材の少なくと
も成形面に、窒化膜を介して、該窒化膜を構成する金属
と同一の金属から構成される酸化膜が被覆されているこ
とを特徴とする光学素子成形用型が提供される。

窒化膜を構成する金属としては、例えばチタン（Ｔｉ）
、アルミニウム（Ａ１）、クロム（Ｃｒ）、タンタル（
Ｔａ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ニオブ（Ｎｂ）が挙げら
れる。

型母材の材料としては、例えば超硬合金や焼結ＳｉＣを
用いることができる。これらの材料を切削、研削、研摩
等の加工により所望の外形とし、特に成形面は所望の表
面精度に仕上げて型母材に用いる。

型母材の表面に窒化膜を被覆するには、例えばスパッタ
リング法、イオンブレーティング法等の物理蒸着法（Ｐ
ＶＤ法）やプラズマＣＶＤ法等の化学蒸着法（　ＣＶＯ
法）を用いる。

窒化膜は、型母材との密着性を向上させる上で、金属か
らなる中間層を介して被覆されることが好ましく、また
この中間層が窒化膜を構成する金属と同一の金属からな
ることがより好ましい。

本発明においては型母材の表面に、窒化膜を介して、該
窒化膜を構成する金属と同一の金属から構成される酸化
膜を被覆するには、上記のようにして既に被覆されてい
る窒化膜の表面部分を酸化する方法が好まし《用いられ
、例えば、空気等の酸化雰囲気で加熱処理をすればよい
。

窒化膜および酸化膜の膜厚は製造条件により適宜設定さ
れるが、使用時の所望の特性に鑑みて十分な耐久性が得
られる様な膜厚とすればよく、好ましくは窒化膜の膜厚
が０．５〜１０μｍで酸化膜の膜厚が０．０５〜１μｍ
、より好ましくは窒化膜の膿厚が１〜２μｍで酸化膜の
膜厚が０．１〜０．２μｍである。

［実施例］ 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。

第１図及び第２図は本発明に係る光学素子成形用型の１
つの実施態様を示すものである。

第１図は光学素子のプレス成形前の状態を示し、第２図
は光学素子成形後の状態を示す。第１図中１．２は型母
材、ｌａ，２ａは該型母材のガラス素材の接触する成形
面に形成された窒化膜、ｌｂ，２ｂは酸化膜、３はガラ
ス素材であり、第２図中４は光学素子である。第１図に
示すように型の間に置かれたガラス素材３をプレス成形
することによって、第２図に示すようにレンズ等の光学
素子４が成形される。

十　　　　　が　　　された　の　　゛１：型母材は、
超硬合金（ＷＣ（９０％）　＋　Ｃｏ（１０％）１，焼
結ＳｉＣからなり、所定の形状に加工され、レンズ成形
面が鏡面加工されている。該型母材の成形面に窒化膜＋
酸化膜を被覆して、以下の通り本発明による型を製造し
た。また、比較のために上記型母材の成形面に被覆を行
なわない型及び該成形面にＳｉＣ層を形成した型を製造
した。製造した型の一覧表を表１に示す。尚、表１にお
いて、Ｎａｌ及びｋ２は本発明実施例であり、ＮｌｌＬ
３、隘４及びＮ（Ｌ　５は比較例である。

表　　１ 上記Ｎｏ．　１及びＮｏ．　２については、第３図に示
す装置を用いて反応性スパッタリング法により型母材の
成形面上に窒化チタン（ＴｉＮ）膜を形成し、次いで大
気中の加熱処理により窒化チタン膜の表面を酸化チタン
（Ｔｉｅ．）膜に変えた。

第３図において、２０はスパッタリング装置の気密室で
ある。気密室２０には排気口２１が接続されており、排
気口２１は不図示の減圧源に接続されている。気密室２
０内の上部には加熱ヒータ２２が配置されており、該ヒ
ータにはヒータ電源２３が接続されている。ヒータ２２
の下方に型母材支持体２４が配置されており、該支持体
には型母材バイアス電源２５が接続されている。支持体
２４には型母材２６が成形面を下向きにして支持される
。支持体２４の下方に窒素ガスあるいはアンモニア導入
用バイブ２７、グロー放電発生用コイル２８が配置され
ており、該コイルには整合回路２９を介して高周波電源
３０が接続されている。気密室２０の下部にはカソード
電極３ｌが配置されている。電極３１の上部にはチタン
ターゲット３２が設けられており、下部には冷却水用バ
イブ３３が接続されている。電極３１の上方にアルゴン
ガス導入用バイブ３４が配置されており、ターゲット３
２の上方の近傍にはシャター３５が配置されている。

窒化チタン（ＴｉＮ）膜の形成時には、上前の様にして
得られた型母材２６をアセトンで洗浄し、支持体２４に
より支持した後、気密室２０内を１×１０−’Ｔｏｒｒ
まで減圧した。次に、パイブ３４がらアルゴンガスな３
　Ｘ　１０−”Ｔｏｒｒまで導入し、コイル２８に高周
波電界（１３．５６ＭＨｚ，　０．２ｋＬｈｒ）を印加
しアルゴンのグロー放電を発生させ、バイアス電源２５
により型母材２６に負バイアス（−５０Ｖ）を印加して
アルゴンイオンによるスパッタクリーニングを行う。そ
の後、パイブ３４からアルゴンガスを導入しながらカソ
ード電極３１に高周波電界（１３．５６　ＭＨｚ　、０
．５ｋＬｈｒ）を印加しチタンターゲット３２の近傍に
アルゴンのグロー放電を発生させ、チタンターゲットに
アルゴンイオンの衝撃を与えてスパッタリングを行う。

シャッター３５を開いて、同時にパイブ２７により窒素
ガスを５Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒ導入し型母材２６の近傍
に吹きつけ、コイル２８に高周波電界（１３．　５６Ｍ
Ｈｚ，　０．　５ｋＷ−ｈｒ）を印加して窒素プラズマ
を形成させ、バイアス電極２５により型母材２６に負バ
イアス（　−　５０Ｖ　）を印加して窒素イオンを型母
材２６に引込みながらチタンの反応性スパッタリングを
行って型母材２６の表面に窒化チタン層を形成した。こ
のとき型母材の温度は５００℃であった。得られた窒化
チタン層の厚さは１．５μｍであった。前記実施例にお
いて、窒素ガスの代りにアンモニアガス、あるいはカソ
ード電極に高周波電界の代りにＤＣ電圧を印加しても同
様な窒化チタン層が得られた。

次いで、大気中で５００℃、１時間の加熱処理を行ない
窒化チタン層の表面を酸化−チタン（ＴｉＯ＊）に変え
た。得られた窒化チタン層の厚さは０．１５μｍであっ
た。

また、比較例のｋ５については、第３図に示される装置
を用いて同様にして型母材の成形面上に炭化ケイ素層を
形成した。この際に、窒素ガスの導入を行わず同じ量の
ＣＨ４ガスを導入し、かつチタンターゲットの代りにケ
イ素ターゲットを用いた。得られた炭化ケイ素層の厚さ
は１μｍであった。

十　　　が　　された　によるレンズのこのよにして得
られた型を用いて第４図に示す成形装置によりレンズの
成形試験を行なった。

レンズを製作する工程を次に述べる。

第４図は本発明による光学素子の製造方法の実施される
装置の一例の概略構成を示す縦断面模式図であり、第５
図はそのＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅ−Ｆ断面模式図である。

図において、１０２はケーシングであり、１０４ａ，１
０４ｂはその支持脚である。上記ケーシングにより外気
と遮断可能に成形室１０６及び置換室１０８が形成され
ている。成形室１０６と置換室１０８とはその間に設け
られた密閉可能なゲートバルブ１１０により区画されて
おり、ちょうど成形室１０６の側方に置換室１０８が付
設された形態とされている。該置換室１０８の下部には
外部との間に密閉可能なゲートバルブ１１２が設けられ
ている。

該ゲートバルブ１１２の下方には、外部から置換室１０
８内へと成形用素材を送入し更に該置換室１０８内から
外部へと成形済光学素子を取出すための送入取出し手段
１２０が配置されている。

上記置換室１０８の近傍には、該置換室１０８内の成形
用素材を上記成形室１０６内へと搬送し更に該成形室１
０６内から置換室１０８内へと成形済光学素子を搬送す
る搬送手段１２２が配置されている。

上記成形室１０６内には、加熱部１２４，移送部１２６
及びプレス部１２８が配設されている。

尚、本実施例では、第５図に示されている様に、２つの
同等なプレス部Ｐ＋．Ｐｉが設けられている。

上記加熱部１２４は、上記搬送手段１２２により成形室
１０６内に搬送される成形用素材を受取り該素材を適宜
の温度に加熱し、更に上記移送部１２６から成形済光学
素子を受取る。

上記移送部１２６は、上記加熱部１２４にある成形用素
材を上記プレス部１２８へと移送し、更に該プレス部に
ある成形済光学素子を上記加熱部１２４へと移送する。

上記プレス部１２８は、上記移送部１２６により移送さ
れてきた成形用素材を適宜の温度にまで加熱した上で成
形用型部材によりプレスする。

以下、各部の詳細につき説明する。

上記送入取出し手段１２０において、シリンダ１３２が
支持脚１３４ａ，１３４ｂにより支持されて上下方向に
配置されている。１３６はシリンダ１３６により上下移
動せしめられるピストンロッドであり、その上端には成
形用素材または成形済光学素子を載置するための載置台
１３８が取付けられている。該載置台１３８は、上配成
形室１０６内に２つのプレス部１２８　（Ｐ＋　，Ｐ２
）が設けられてていることに対応して、成形用素材また
は成形済光学素子が２つ載置される様に第４図の紙面に
垂直の方向に２つの載置部が併設されている。

上記載置台１３８は、その上下移動ストロークの上下両
端位置が上記置換室１０８内及び該置換室外となる様に
設定されている。もちろん、載置台１３８の上下移動の
際には、置換室１０８に付設されたゲートバルブ１１２
が開状態とされる。

上記搬送手段１２２において、ロッドレスシリンダ１４
２がロッドレスシリンダ支持脚１４４ａ，１４４ｂによ
り支持されて上記置換室１０８の方を向いて水平方向に
配置されている。１４６は上記口ッドレスシリンダ１４
２により水平往復移動せしめられる軸受け部材であり、
該軸受け部材にはその移動方向と平行な水平方向の搬送
軸ｌ４８の一端部が該軸方向のまわりに回動可能に取付
けられている。該搬送軸の他端部は上記置換室１０８内
まで延びており、その先端には成形用素材または成形済
光学素子を吸看するための吸着手段１５０が取付けられ
ている。一方、上記軸受け部材１４６には回転シリンダ
１５２が取付けられており、１５４はその出力ギヤであ
る。また、上記搬送軸１４８の先端部には、上記ギャ１
５４と噛み合うギャ１５６が固定されており、従って上
記回転シリンダ１５２により搬送軸１４８を回動させる
ことができる。

上記吸着手段１５０には上下両面にそれぞれ２つづつ吸
着部が設けられており、その配置は上記載置台１３８の
２つの載置部の配置と対応している（第５図参照）。該
上下各面の吸着部は、上記搬送軸１４８の１８０°回動
により、上下反転せしめられる。尚、吸着手段１５０に
はヒータが内蔵されている。

上記搬送軸１４８に取付けられた吸着手段１５０の水平
方向移動は、上記載置台１３８の上方の置換室１０８内
の位置（第４図に示される位置）から上記成形室１０６
内の加熱部１２４の位置まで行う。もちろん、吸着手段
１５０の水平移動の際には、置換室１０８と成形室１０
６との間のゲートバルブ１１０が開状態とされる。

上記加熱部１２４において、シリンダ１６２が成形室１
０６外にてケーシング１０２に取付けられており、上下
方向に配置されている。１６４はシリンダ１６２により
上下移動せしめられるピストンロッドであり、ケーシン
グ１０２を貫通して成形室１０６内まで延びており、そ
の上端には成形用素材または成形済光学素子を載置する
ための載置台１６６が取付けられている。該載置台１６
６は成形用素材または成形済光学素子が２つ載置される
様に第４図の紙面に垂直の方向に２つの載置部が併設さ
れている（第５図参照）。

上記載置台１６６の上方には加熱筒体１６８が支持部材
１７０により吊されて配置されている。

該筒体１６８は下方が開放されており、その内面にはヒ
ータ１７２が取付けられている。

上記載置台１６６の上下移動は、上記吸着手段１５０が
到来する位置より下方の位置（第４図に示される位置）
から上記加熱筒体１６８内の位置まで行う。

上記移送部１２６において、シリンダ１８２が成形室１
０６外にてケーシング１０２に取付けられており、上下
方向に配置されている。１８４はシリンダ１８２により
上下移動せしめられるピストンロッドであり、ケーシン
グ１０２を貫通して成形室１０６内まで延びており、そ
の外面には上下方向のまわりに相対回動自在に回転スリ
ーブ１８６が取付けられている。該スリーブはケーシン
グ１０２を貫通しており、その上端には水平方向に延び
た２股のアーム１８８ａ，１８８ｂが付設されている。

これらアームの先端には、それぞれ吸着手段１９０ａ，
１９０ｂが取付けられている。一方の吸着手段１９０ａ
はプレス部Ｐ，に対応しており、他方の吸着手段１９０
ｂはプレス部Ｐ２に対応している。各吸着手段の下面に
は吸着部が設けられている。また、１９２は上記スリー
ブ１８６をピストンロッド１８４に対し回動させるため
の駆動手段である． 該スリーブ１８６の回動に基づ《上記吸着手段１９０ａ
の回動は上記加熱部１２４の載置台１６６上方の位置か
ら第５図に示される中間位置を含む上記プレス部１２８
　（Ｐ＋　）の位置まで行うことが必要であり、上記吸
着手段１　９０ｂの回動は上記加熱部１２４の載置台１
６６上方の位置から第５図に示される中間位置を含む上
記プレス部１２８（Ｐ２）の位置まで行うことが必要で
ある．上記プレス部１２８には、上下方向の固定筒２０
２がケーシング１０２に固定されている。シリンダ２０
４が成形室１０６外において上記固定筒２０２の下端部
に取付けられており、上下方向に配置されている。２０
６はシリンダ２０４のピストンロッドに接続され上下移
動せしめられる下軸であり、該下軸は上記固定筒２０２
内に上下方向に摺動可能な様に収容されている。

上記固定筒２０２の上端上にはリング状のヒータプレー
ト２０８を介して筒状の胴型部材２１０の下端が載置さ
れており、該下端が押えリング２１２により上記固定筒
２０２に対し固定されている。また、上記下軸２０６の
上端上には下型部材２１４が配置されている。該下型部
材は胴型部材２１０内に収容されており、該胴型部材に
対し上下方向に摺動可能である。

また、シリンダ２２２が成形室１０６外においてケーシ
ング１０２に対し取付けられており、上下方向に配置さ
れている。２２４はシリンダ２２２のピストンロッドに
接続され上下移動せしめられる上軸であり、該上軸は上
記下軸２０２の上方において該下軸と同軸状に配置され
ている。上軸２２４の下端面は凸球面形状とされており
、２２６は該凸球面形状に対応する凹球面形状の上面を
有する球面座である。該球面座２２６はプレスの際の自
動調心の機能を発揮する。該球面座２２６の下側には上
型部材２２８の上端フランジ部が配置されており、該上
端フランジ部が上軸固定の押えリング２３０により係止
されている。上型部材２２８は胴型部材２１０内に収容
されており、該胴型部材に対し上下方向に摺動可能であ
る。

尚、上記下型部材２１４の上端面及び上記上型部材２２
８の下端面は成形すべき光学素子の光学機能面形成のた
めの転写面であり、所望の表面精度に仕上げられている
。

上記下軸２０６及び上軸２２４内にはそれぞれ冷媒流通
経路Ｃ１，Ｃｔが設けられている。また、上記ヒータプ
レート２０８、胴型部材２１０及び上軸２２４下部には
それぞれヒータＨｌ，Ｈ＊，Ｈａが内蔵されている。

次に、上記の装置の動作について説明する。第６図は各
部の動作タイミングを示す図である。

不図示の窒素ガス供給系により成形室１０６内を窒素雰
囲気で満たしておく。当初、ゲートバルブ１１０，１１
２は閉じている。

先ず、ゲートバルブ１１２を開き（’ｒ．）　、第４図
に示される下方位置にある載置台１３８上に２つの成形
用素材を載置して、該載置台１３８をシリンダ１３２に
より上昇させ、ゲートバルブ１１２を通って置換室１０
８内へと導入する（ＴＩ）−該置換室内において、上記
成形用素材は吸着手段１５０の下面側吸着部により吸看
される．この時の吸着手段１５０の回動位置を基準状態
とし、これから１８０゜回動した状態を反転状態とする
。該吸着は不図示のエアー吸引手段によりなされる． 次に、載置台１３８を少し下降させ、回転シリンダ１５
２により搬送軸１４８を１８０゜回転させ、置換室１０
８内において吸着手段１５０を上下反転させる（Ｔ２　
）　．これにより、成形用素材は吸着手段１５０の上面
側に位置することになる。

次いで、上記載置台１３８を置換室１０８内の位置から
該置換室外の下方位置まで下降させる（Ｔ３）。

次に、ゲートバルブ１１２を閉じ（Ｔ．）　、不図示の
減圧手段により置換室“１０８内を減圧し、吸着手段１
５０に内蔵されているヒータにより成形用素材を予備加
熱する。

この予備加熱は、真空度をたとえば１０Ｔｏｒｒ以下、
好まし《はＩＴｏｒｒ以下、より好ましくは０．ＩＴｏ
ｒｒ以下で行う。更に、該予備加熱は、たとえば１００
℃以上の温度で行う。また、該予備加熱は、たとえば１
０秒間以上、好ましくは３０秒間以上、より好まし《は
１分間以上行う。

この予備加熱により、成形用素材の表面に吸看されてい
る異物を除去する。

次いで、置換室１０８内に不図示の窒素ガス供給系によ
り窒素ガスを供給し、該置換室１０８内を窒素雰囲気で
満たした後、ゲートバルブ１１０を開＜（Ｔ．ｔ）。

そして、シリンダ１４２により搬送軸１４８を成形室１
０６の方へと移動させ、吸着手段１５０を成形室１０６
内の加熱部１２４の下限位置の載置台１６６の上方に位
置させる（Ｔ６）。

次に、この位置で、回転シリンダ１５２により搬送軸１
４８を１８０°回転させ、吸着手段１５０を上下反転さ
せる（Ｔフ）。

そして、加熱部のシリンダ１６２により載置台１６６を
少し上昇させ、上記吸着手段１５０の下面側に吸着され
ている成形用素材を吸着解除により載置台１６６上に置
く。

尚、該載置台１６６は上記吸着手段１５０の到来に先立
って、シリンダ１６２により上限位置まで上昇せしめら
れ（Ｔ．）　、加熱筒体１６８内に適宜の時間配置され
ることにより、適宜の温度まで加熱され、しかる後に第
４図で示される下方位置まで下降せしめられ（Ｔ５）で
いる．従って、該載置台１６６上に成形用素材が置かれ
た時に、該素材が温度ショックで割れる様なことがない
。

次に、載置台１６６を下限位置まで少し下降させて搬送
軸１４８を水平方向に移動させることにより吸着手段１
５０を置換室１０８まで後退させ（”ｒｅ）、ゲートバ
ルブ１１０を閉じる（Ｔ．）。

尚、成形用素材の載！された載置台１６６は上記Ｔ．よ
り後且つＴ９より前において、シリンダ１６２により上
限位置まで上昇せしめられ（Ｔｃ）　、加熱筒体１６８
内に適宜の時間配置されることにより、適宜の温度まで
加熱され、Ｔ，より後において第４図で示される下方位
置まで下降せしめられる（Ｔ６）。

次いで、回動駆動手段１９２によりアーム１８８ａ，１
８８ｂを回動させて、先ず吸着手段１９０ａを上記載置
台１６６の上方に位置させ（Ｔ．ｏ）、加熱部のシリン
ダ１６２により載置台１６６を少し上昇させ、該載置台
１６６上の第１の成形用素材を上記吸着手段１９０ａに
吸着させ、再び載置台１６６を少し下降させる。該吸着
は不図示のエアー吸引手段によりなされる。

次に、回動駆動手段１９２によりアーム１８８ａ，１８
８ｂを回動させて、吸着手段１９０ａを第１のプレス部
ＰＩへと移動させる（Ｔ，，）。ここで、吸着手段１９
０ａにより吸着されている成形用素材Ｇ，は胴型部材２
１０の側部に設けられた開口２１１を通って胴型部材内
部へと導入され（第７図（ａ））　、ここで移送部のシ
リンダ１８２により吸着手段１　９０ａが少し下降せし
められ（第７図（ｂ））　、下型部材２１４上に成形用
素材が置かれる（第７図（Ｃ））。

尚、上記Ｔ，。においで吸着手段１９０ｂは上記第２の
プレス部Ｐ２へと移動せしめられ、上記Ｔ　ＩＩにおい
て吸着手段１９０ｂは上記載置台１６６の上方に位置せ
しめられる．そして、Ｔｌ１において加熱部のシリンダ
１６２により載置台１６６を少し上昇させ、該載置台１
６６上の第２の成形用素材を上記吸着手段１９０ｂに吸
着させ、再び載置台１６６を少し下降させる． 続いて、上記アーム１８８ａ，１８８ｂを回動させて、
吸着手段１９０ｂを第２のプレス部Ｐ８へと移動させる
（ＴＩ．）。ここで、上記第１のプレス部Ｐ１の場合と
同様に，吸着手段１９０ｂにより吸着されている成形用
素材は胴型部材２１０の側面に設けられた開口を通って
胴型部材内部へと導入され、ここでシリンダ１８２によ
り吸着手段１９０ｂが少し下降せしめられ、下型部材２
１４上に成形用素材が置かれる． 次に、アーム１８８ａ．１８８ｂを回動させて、吸着手
段１９０ｂを第２のプレス部から中間位置に戻す（Ｔ＋
４）。尚、上記Ｔ＋ｓにおいて吸着手段１　９０ａは上
記載置台１６６の上方に位置せしめられ、上記Ｔｌ４に
おいて吸着手段１・９０ａは中間位置に戻る。

かくして第５図に示される状態とする。

次に、２つのプレス部１２８　（Ｐ．，Ｐ．）において
、プレス成形が実行される。

尚、上記胴型部材２１０内への成形用素材Ｇ１の導入時
には、上軸２２４はシリンダ２２２により上方へと引き
上げられており、これにより、上記第７図（ａ）〜（ｃ
）に示される様に、上型部材２２、８が胴型部材２１０
内で上方位置へと移動しており、これにより上記胴型部
材側部の開口２１１が型部材内のキャビティと連通して
いて、ここからキャビティ内に成形用素材Ｇ，が導入さ
れる。

プレス時には、上記シリンダ２２２により上軸２２４が
下方へと移動せしめられ、上型部材２２８が上記胴型部
材２１０の開口２１１をふさぎ、キャビティが閉塞され
、更に上型部材２２８が下方へと押圧されることにより
キャビティ内の成形用素材がプレス成形され、光学素子
Ｇ２が形成される（第７図（ｄ）》。尚、上型部材２２
８は押えリング２３０の下端が胴型部材２１０の上端に
当接するまで下方に移動する。

該プレス成形は、ヒータＨ．，Ｈａ　，Ｈ．により成形
用素材を成形可能な粘度となるまで加熱した上で適宜の
時間行い、キャビティ形状に成形した後に、冷媒流通経
路Ｃ＋，Ｃｚに冷媒を通して、成形済光学素子を冷却す
る。該冷却過程では、シリンダ２０４により下型部材２
１４を上方へと適度の圧力（但し、シリンダ２２２によ
る上型部材２２８の下方への押圧力より小さい圧力）で
押圧して、光学素子の収縮に伴うヒケの発生を防止する
。

しかる後に、上軸２２４を上昇させ、胴型部材側部の開
口２１１を開く。

そして、上記プレス部１２８への成形用素材の導入時と
ほぼ逆の順序で、移送部１２６の吸着手段１９０ａ，１
９０ｂを移動させ、第１のプレス部Ｐ１及び第２のプレ
ス部Ｐ２の成形済光学素子をそれぞれ吸着して取出し、
順次加熱部１２４の載置台１６６上に置き、最後に吸着
手段１９０ａ．１９０ｂを第５図に示される中間位置に
置く（Ｔ１６〜Ｔ．．）． 尚、上記Ｔ　ＩＳより後且つＴ＋ｓより前において、シ
リンダ１６２により載置台１６６を上昇させ（Ｔ．）て
加熱筒体１６８内に移動させ、適宜の温度に加熱を行っ
た後に、第４図に示される下方位置へと移動させ（Ｔｒ
）でおく。これは、上記Ｔ．〜Ｔゎと同様の工程である
。

他方、上記Ｔ。−Ｔ６と同様にして、ゲートバルブ１１
２を開き、載置台１３８上の新たな成形用素材を置換室
１０８内にて吸着手段１５０により吸着し、予備加熱し
て、成形室１０６内の加熱部１２４へと搬送する（　Ｔ
　＊ｏ〜Ｔ　＊ａ）。

尚、上記Ｔｚｓは上記ＴＩ．より後となる様にタイミン
グが調整されている． そして、上記載置台１６６を少し上昇させ、該載置台上
にある成形済光学素子を吸着手段１５０の下側吸着部に
より吸着し、上記載置台１６６を少し下降させた後に、
上記吸着手段１５０を反転？せ（Ｔ■）、次いで上記載
置台１６６を少し上昇させ、新たに下側となった吸着部
に吸着されている成形用素材を載置台１６６上に置く。

そして、上記Ｔ８〜Ｔ，と同様にして、吸着手段１５０
を加熱部１２４から置換室１０８内へと移動させ（Ｔ．
）だ後に、ゲートバルブ１１０を閉じる（　Ｔａｓ）。

尚、上記Ｔｃ−Ｔ，と同様にして、成形用素材の載置さ
れた載置台１６６は上記Ｔ　２Ｍより後且つＴ　ｔｏよ
り前において、シリンダ１６２により上限位置まで上昇
せしめられ（Ｔｇ）、加熱筒体１６８内に適宜の時間配
置されることにより、適宜の温度まで加熱され、”ｌｓ
より後において第４図で示される下方位置まで下降せし
められる（Ｔｈ）． 以下、移送部１２６及びプレス部１２８において、上記
Ｔ１。〜Ｔ１。と同様の工程が実行される。

一方、ゲートバルブ１１２を開き（Ｔ，。）、更なる新
たな成形用素材を載置した載置台１３８を上昇させ（Ｔ
３１）、置換室１０８内にて吸着手段１５０の下側吸着
部により吸着した後に、該載置台１３８を少し下降させ
、次に回転シリンダ１５２により搬送軸１４８を１８０
’回転させ、吸着手段１５０を上下反転させ（’ｒ．ｉ
）、載置台１３８を少し上昇させ、新たに下側となった
吸着部に吸着されている成形済光学素子を載置台１３８
上に置《。次に、該載置台１３８を置換室１０８外まで
下降させ（Ｔ．３）　、ゲートバルブ１１２を閉じる（
Ｔ．４）。

以上により、載置台１３８上に置いた成形用素材がプレ
ス成形されて、該載置台上に回収される。

以下、同様に繰り返すことにより、連続的にプレス成形
を行うことができる。

上記置換室１０８内での予備加熱処理は、成形用素材の
表面に吸着されている水分、有機物等の異物を揮敗させ
除去するために行うのであり、減圧下で加熱するもので
ある。

上記置換室１０８内での予備加熱条件を変化させて直径
２６ｍｍのレンズを製造した．ここで用いた成形用素材
はＳＦ８であり、また成形用型部材として超硬合金製母
材の表面にスパッタリングで窒化チタン（Ｔ　ｉ　Ｎ）
の薄膜（厚さ１μｍ）を付与したものを用いた。プレス
時の温度は５２０℃であり、プレス圧力（全圧）は６０
０Ｋｇとした。

上記置換室１０８内での予備加熱処理を、以下の４条件
で行った（各１００個）。

（１）真空度：１０−’Ｔｏｒｒ 加熱温度：３００℃ 加熱時間：３分間 （２）真空度：１０−’Ｔｏｒｒ 加熱温度＝４００℃ 加熱時間：１分間 （３）真空度：５Ｘ１０−”Ｔｏｒｒ 加熱温度：３００℃ 加熱時間：３分間 （４）真空度：　５ｘ１　０−”Ｔｏｒｒ加熱温度：４
００℃ 加熱時間＝１分間 その結果、本発明の実施例Ｎ（ＬＬ，２及び３では、い
ずれの条件を用いた場合も、光学素子のヒビ、ワレ等の
破損や融着等の発生はなかった。

尚、上記本発明実施例においては置換室１０８内での予
備加熱処理を吸着手段１５０に内蔵されているヒータを
用いて行っているが、置換室１０８自体にヒータを備え
ておき、これにより予備加熱処理を行うこともできる。

以上の様なプレス成形の前後における型部材２２８（上
型），２１４（下型）の成形面の表面粗さ及び成型され
た光学素子の光学面の表面粗さ、ならびに成形光学素子
と型部材２１４，２２８との離型性について表２に示す
。

表 ２ 次に、融着発生のない嵐１、Ｉｋ２及びＩｋ３について
，同一型部材を用いて、１００００回のプレス成形を行
ない、２００回、１０００回、５０００回、１００００
回後における型部材２１４，２２８の成形面の表面粗さ
及び成形された光学素子の光学面の表面粗さについ表３
に示す。

以上の様に、本発明実施例においては、繰返しプレス成
形に使用しても良好な表面精度を十分に維持でき、良好
な表面精度の光学素子が形成できた。

上記実施例では成形される光学ガラスとしてフリント系
のものが用いられているが、その他のクラウン系等のガ
ラスについても同様に良好な精度での成形が可能である
。

上記実施例では型母材として超硬合金及び焼結ＳＬＣを
用いているが、型母材はこの２つに限定されることなく
高温高強度な材料であればよい。

上記実施例では、ＰＶＤ法や、−ＣＶＤ法で、型母材上
に形成された窒化チタン層をそのまま用いているが、該
方法により窒化チタン層を比較的厚く形成しておき、そ
の後表面を鏡面研摩した上で酸化処理しで用いることも
できる。また、多数回のプレスにより表面に欠陥が生じ
た場合にも、この様な研摩により良好な表面を再生する
ことができる。

他！ＩＬＩＬ例 上記実施例では、酸化処理をする窒化物膜を窒化チタン
としたが、高硬度で酸化可能な膜であれば良く、窒化ア
ルミニウム（ＡＩＮ）　，窒化クロム（ＣｒＮ）　．窒
化タンタル　（ＴａＮ）、窒化八フニウム（ＨｆＮ）．
窒化ニオブ（ＮｂＮ）でもよい。また上記の２種以上の
窒化物の複合膜や多層膜でもよい。酸化処理温度はＴｉ
Ｎの場合には、５００℃としたが、この桿度は窒化物の
種類に変える必要がある。例えば窒化アルミニウムの場
合には、７５０℃程度である。もちろん酸化処理温度は
、上記の値には、限定されない。なお、上記の窒化物膜
は実施例１と同様の方法で作成できる。また、複合膜の
場合にはターゲットを２種以上用いるか、混合物のター
ゲットを用いれば良《、多層膜の場合には成膜をくりか
えせば良い。

［発明の効果］ 以上の様な本発明によれば、単一の金属の窒化膜に比較
して耐酸化性が良好な酸化膜で成形面が被覆されている
ので、繰返しプレス成形に際し精度劣化が少な光学素子
成形用型が提供される。

更に、酸化膜（例えば酸化チタン層）のヌーブ硬さＨｋ
が１５００ｋｇ／ｍｍ”程度であり、ヌープ硬さ２００
０ｋｇ／ｍｍ”程度の窒化膜（例えば窒化チタン層）に
比較し低硬度であるものの、酸化膜は薄くその層の下に
高硬度の窒化膜が形成されているため使用時においてク
リーニングを繰返しても傷付きにく《、それ故に良好な
表面精度の光学素子を長期にわたって製造することがで
きる。

また、本発明の型は型母材として加工性の良好なものを
幅広く選択することができるので、製造が容易である。

また、酸化物はガラス中の酸化鉛を還元しないため、窒
化物コートの型でみられた折出した酸化鉛によって型と
ガラスが白《くもるという不良が発生しなくなった。

また、酸化膜が窒化膜の表面部分を酸化して形成される
場合には、酸化チタンを直接膜づけした場合に比べて、
窒化膜と酸化膜の密着性が更に高《型の耐久性も更に優
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明に係る光学素子成形用型の
一実施態様を示す断面図で、第１図はプレス成形前の状
態、第２図はプレス成形後の状態を示す。 第３図は本発明の型を製造するため使用したスパッタリ
ング装置の模式図である。 第４図は本発明による光学素子の製造方法の実施される
装置の一例の概略構成を示す縦断面模式図であり、第５
図はそのＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅ−Ｆ断面模式図である。 第６図は本発明による光学素子の製造方法の実施される
装置の各部の動作タイミングを示す図である。 第７図（ａ）〜（ｄ）はいずれも本発明による光学素子
の製造方法の実施される装置のプレス部の断面概略図で
ある。 １，２：型母材、 ｌａ，２ａ：窒化膜、 ｌｂ，２ｂ：酸化膜、　　３：ガラス素材、４・・・成
形されたレンズ、　　２０：気密室、２１：排気口、　
　　２２；加熱ヒータ、２３：ヒータ電源、　　２４：
型母材支持体、２５：バイアス電源、　　２６：型母材
、２７：アンモニア導入用パイプ、 ２８：グロー放電発生用コイル、 ２９：整合回路、　　　３０：高周波電源、３１：カソ
ード電極、 ３２：アルミハフニウムタンタルチタンターゲット、 ３３：冷却水用パイプ、 ３４：アルゴンガス導入用パイプ、 ３５：シャッター １０６：成形室、　　　１０８：置換室、１１０，１１
２：ゲートバルブ、 １２０：送入取出し手段、 ｌ２２：搬送手段、　　１２４：加熱部、１２６：移送
部、　　ｌ２８：プレス部、１３８：載置台、　　　１
４８：搬送軸、１５０：吸着手段、　　　１６６；載置
台、１６８：加熱筒体、 １９０ａ，１９０ｂ：吸着手段、 ２０６：下軸、　　　２１ｏ：胴型部材、２１４：下型
部材、　　２２４：上軸、２２８：上型部材、 Ｈ１〜Ｈ，：ヒータ、 Ｃ．，Ｃ，．：冷媒流通経路、 Ｐ１，Ｐｍ：ブレス部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ガラスよりなる光学素子のプレス成形に用いる光
   学素子成形用型において、型母材の少なくとも成形面に
   、窒化膜を介して、該窒化膜を構成する金属と同一の金
   属から構成される酸化膜が被覆されていることを特徴と
   する光学素子成形用型。
2. （２）窒化膜を構成する金属が、チタン（Ｔｉ）、アル
   ミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）
   、ハフニウム（Ｈｆ）、ニオブ（Ｎｂ）からなる群より
   選ばれた少なくとも１種である請求項１記載の光学素子
   成形用型。