JPH0361617B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は光学素子を成形するために用いる型に
関するものである。

［従来の技術］ 従来より、光学ガラスを加熱軟化させてプレス
により所望形状の光学素子にすることが、特公昭
55−11624号公報から既知である。しかし、この
方法では、プレス成形用金型の離型性および表面
形状精度に問題があり、特に光学レンズの成形に
際しては満足な表面特性を有する成形品を付与す
ることができないものである。これは金型の材質
に起因する離型性と、徴密性、さらに耐食耐酸化
性が劣るためと考えられる。

そこで、金型材料にSUS400系ステンレス鋼を
用いることが米国特許第316816号明細書に開示さ
れている。また、SUS310S等のオーステナイト
系ステンレス鋼をガラス製食器、調度品等の成形
用金型として用いることも一般に知られている。
しかし、これら鋼材では、成形工程でのヒートサ
イクルにより結晶粒の成長を生じて組織が変化
し、その結果表面の肌荒れを生じ、成形品の表面
形状精度や離型性を劣化せしめることになり、僅
かな成形数で成形製品の平滑性や光沢が損なわれ
た。

また、特開昭59−123629号公報には、金型に
TiNを被覆したものが提案されているが、これ
は500℃以上の温度で酸化を生じて離型性が低下
するので、高温の成形には適さない。

［発明が解決しようとする問題点］ 型面の精度は金型材料の加工性（研磨性）によ
るが、加工性の良い金属では上述したように高温
時の使用に適さず、一方セラミツク焼結体ではポ
アを取り切れないという問題点がある。

本発明の目的はこれら両方の問題点を同時に解
決した光学素子成形用型を提供することにある。

［問題点を解決するための手段および作用］ 本発明によれば、所望の光学素子に対応した成
形面を有するセラミツク焼結体の基体を作製し、
その一面又は全体をCVD法又はPVD法により
SiC膜で被覆し、さらにその上に窒化物を被覆し
て光学素子成形用型を得る。

次に、本発明を図面につき説明する。

第１図に示すように、光学素子成形用金型の基
体１はセラミツク焼結体よりなり、その上面側に
該素子の形状にほぼ対応する成形面を形成する。
次いで、この成形面に研磨処理を施して0.5μm以
下の表面粗さ（Rmax）を有する面にする。

このように処理した成形面上に、CVD法又は
PVD法により第２図に示すようなSiCの厚膜２を
形成する。この場合、膜厚は10μm以上が望まし
く、100〜200μmが最適である。生成したSiC膜
の表面を研磨して正規の形状の成形面に仕上げ
る。

すなわち、本発明ではセラミツク焼結体の研磨
面に残存する微細なポアをSiC膜により埋めるこ
とのできるので、型基体がセラミツクでありなが
ら光学的要求を十分に満たすことのできる成形面
が得られる。

研磨仕上げ後のSiC膜厚は最小では5μm以上必
要である。研磨後の膜厚が5μm未満の場合、セラ
ミツク焼結体中のポアの影響が残り、ピンホー
ル、粒界割れ等の欠陥が現われる可能性がある。
研磨仕上げ後、SiC膜厚は実用上20〜100μmが望
ましい。

次いで、第３図に示すように、SiC膜上にBN
等の窒化物膜３を被覆する。窒化物膜の形成は
PVD法又はCVD法のいずれかにより可能であ
る。この場合、蒸着速度は極めて遅いが、十分な
ガラスとの離型性を得るには少なくとも0.5μmの
膜厚を確保すればよい。BNの膜厚は0.7〜3μmが
望ましい。窒化物の膜厚がまり厚くなると、SiC
膜からの剥離り表面粗さが大きくなる等の欠点が
生ずる。

このようにして作成した本発明の光学素子成形
用型は、従来のものに比べ成形品の形状、精度等
を低下させず、従つて、光学性能の向上した成形
製品を生産することができる。

［実施例］ 本発明の第１の実施例はSiC膜（炭化硅素）の
焼結体を金型基体１として用いて第３図に示すよ
うな成形用型を作成した。

まず、SiC基体の上面を金型最終形状にほぼ対
応する成形面に加工し、ダイヤモンドパウダ等を
用いてRmax＝0.1μm程度まで研磨した。次い
で、この研磨成形面にCVD法によりSiC膜を100
〜150μmの厚さで被着させた。然る後、生成した
SiC膜を研削、研磨して型最終形状に仕上げた
（研磨後の膜厚は約100μmであつた）。後者の研磨
仕上げにはダイヤモンドパウダ、特に粒径が
＃3000〜＃5000のダイヤモンドパウダを用いた。

SiC焼結体上に形成したCVD−SiC膜は徴密で
あるため、焼結体研磨面に存在するポアを完全に
塞ぐことができ、また、SiC同志のため密着性が
極めて良好である。

このようにして形成した型をそのまま光学素子
の成形に用いることが可能で、従来の金属よりな
る型にメツキやイオンプレーテイングを施したも
のに比べ耐熱寿命等は良好である。しかし、SiC
膜上にCVD法によりBN膜を約1μmの厚さでさら
に均一に形成すると、離型性が一段と向上する。

第１実施例の金型を用いて光学レンズを成形し
たところ、該レンズの離型時に金型−成形品界面
に発生する応力は従来のSUS鋼にCr系メツキを
施した金型に比較し１／２以下であることを確認
した。

本発明の第２の実施例においては、AlN（窒化
アルミニウム）の焼結体を金型基体として用い
た。この焼結体は機械的強度および熱伝導率が高
く、高温での使用時にも安定な組織を保持し、大
型の金型にした場合でも熱分布が均一である等の
特徴を有する。

第１実施例と同様にAlN焼結体を所定形状に
加工し、その上にSiC厚膜を被着した後、さらに
レーザー蒸着により非晶質のBN膜を１〜1.5μm
厚で均一に被覆させた。このようにして、SiC膜
に対する密着性が良好で比較的剥離の少ないBN
膜が得られた。

第２実施例の金型を用いてクラウン系硝材より
なるプリズムを成形したところ、10000シヨツト
の成形でも成形面形状や成形品の表面品質に異常
は全くなく、従来の金型に比し極めて長い使用寿
命が得られることが分つた。

上述した実施例のほかに、金型基体にWC−Co
合金を用い、これに低温度で成膜可能なPVD法
によりSiC厚膜を形成することによつて本発明の
目的を達成することも可能である。また、酸化物
系、酸窒化物系セラミツクを金型基体に用いるこ
ともできるが、放電加工を施すことができないた
め加工性が劣る。

さらに、BN以外の窒化物膜を最表層として形
成しても、BN膜に近い効果が得られる。なお、
BNに不純物以外の他に元素、たとえばSi、Al等
を添加すると、BN膜の耐ヒートサイクル性が有
効に改善されている。

上述したように、金型をセラミツクスで構成す
ることはガラス製光学素子のみならず、腐食性ガ
スを発生するプラスチツク製光学素子の成形にも
有効であることは言うまでもない。

［発明の効果］ 本発明の光学素子成形用型は、従来の金型に比
較して特に高温使用条件下でも寿命が飛躍的に向
上し、また表面粗さおよび離型性も格段に向上し
ているので、光学素子成形時のコスト低減と成形
品の品質、性能の向上を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１〜３図はそれぞれ本発明の光学素子成形用
型の各製造工程における線図的断面図である。 １……基体、２……SiC膜、３……窒化物膜。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ セラミツクよりなる基体の一部又は全面に
   SiCを被覆し、その上に窒化物をさらに被覆して
   なる光学素子成形用型。 ２ 窒化物が窒化ホウ素（BN）である特許請求
   の範囲第１項記載の光学素子成形用型。 ３ 窒化物がBNを主成分とし、Al、Siを含有し
   てなる特許請求の範囲第１項記載の光学素子成形
   用型。 ４ 基体のセラミツクが炭化硅素（SiC）又は窒
   化アルミニウム（AlN）である特許請求の範囲
   第１項記載の光学素子成形用型。