JPH05170459A - 光学素子成形用型 - Google Patents
光学素子成形用型Info
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- JPH05170459A JPH05170459A JP35478291A JP35478291A JPH05170459A JP H05170459 A JPH05170459 A JP H05170459A JP 35478291 A JP35478291 A JP 35478291A JP 35478291 A JP35478291 A JP 35478291A JP H05170459 A JPH05170459 A JP H05170459A
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- JP
- Japan
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- thin film
- optical element
- molding
- base material
- die
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B11/00—Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
- C03B11/06—Construction of plunger or mould
- C03B11/08—Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses
- C03B11/084—Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses material composition or material properties of press dies therefor
- C03B11/086—Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses material composition or material properties of press dies therefor of coated dies
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2215/00—Press-moulding glass
- C03B2215/02—Press-mould materials
- C03B2215/08—Coated press-mould dies
- C03B2215/10—Die base materials
- C03B2215/12—Ceramics or cermets, e.g. cemented WC, Al2O3 or TiC
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2215/00—Press-moulding glass
- C03B2215/02—Press-mould materials
- C03B2215/08—Coated press-mould dies
- C03B2215/14—Die top coat materials, e.g. materials for the glass-contacting layers
- C03B2215/22—Non-oxide ceramics
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C03B2215/00—Press-moulding glass
- C03B2215/02—Press-mould materials
- C03B2215/08—Coated press-mould dies
- C03B2215/14—Die top coat materials, e.g. materials for the glass-contacting layers
- C03B2215/26—Mixtures of materials covered by more than one of the groups C03B2215/16 - C03B2215/24, e.g. C-SiC, Cr-Cr2O3, SIALON
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- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 型材の研削、研磨が容易であり、高温下の使
用に耐え、かつ、プレス加工時間を短縮し得る光学素子
成形用型を提供すること。 【構成】 タングステン・モリブデン基合金からなる型
母材の成形面にＴｉＮ、ＴｉＣまたはＴｉＣＮからなる
上層薄膜を被覆したことを特徴とする。
用に耐え、かつ、プレス加工時間を短縮し得る光学素子
成形用型を提供すること。 【構成】 タングステン・モリブデン基合金からなる型
母材の成形面にＴｉＮ、ＴｉＣまたはＴｉＣＮからなる
上層薄膜を被覆したことを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、プレス成形の後工程で
研磨作業を必要とせず、プレス成形のみにより直ちに高
精度の光学素子を得ることができる新規な成形用型に関
する。
研磨作業を必要とせず、プレス成形のみにより直ちに高
精度の光学素子を得ることができる新規な成形用型に関
する。
【０００２】
【従来の技術】上記のような高精度の光学素子をプレス
成形するための型は、通常、上下一対の型を主要構成部
材としており、これにはつぎの諸特性が要求されてい
る。 １．光学鏡面研磨が容易なこと。 ２．高温耐酸化性に優れ、繰り返し使用しても光学鏡面
が維持されること。 ３．高温下でもガラスの離型性が良いこと。 ４．引っかき傷の生じにくい高い硬度を有すること。 ５．プレス時の衝撃に耐える高温強度を有すること。 しかし、１種類の材料でこれらの諸特性を全て満たすも
のはみいだし難いため、従来から型母材とこの母材の成
形面に適用する被覆材との組み合わせによって、その要
求に答えようとする試みが種々なされている。例えば、
特公昭６３−５９９７１号公報等には、ＷＣ系超硬合金
を母材とし、その表面に炭化チタン、窒化チタンあるい
は炭窒化チタンからなる薄膜を被覆した型等が開示され
ている。
成形するための型は、通常、上下一対の型を主要構成部
材としており、これにはつぎの諸特性が要求されてい
る。 １．光学鏡面研磨が容易なこと。 ２．高温耐酸化性に優れ、繰り返し使用しても光学鏡面
が維持されること。 ３．高温下でもガラスの離型性が良いこと。 ４．引っかき傷の生じにくい高い硬度を有すること。 ５．プレス時の衝撃に耐える高温強度を有すること。 しかし、１種類の材料でこれらの諸特性を全て満たすも
のはみいだし難いため、従来から型母材とこの母材の成
形面に適用する被覆材との組み合わせによって、その要
求に答えようとする試みが種々なされている。例えば、
特公昭６３−５９９７１号公報等には、ＷＣ系超硬合金
を母材とし、その表面に炭化チタン、窒化チタンあるい
は炭窒化チタンからなる薄膜を被覆した型等が開示され
ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記成形用
型の母材の成形面は、予め光学鏡面のレベルまで高精度
に研磨されている必要があるが、上記ＷＣ系超硬合金母
材は、硬度がきわめて大きく、所定の球面あるいは非球
面形状に研削、研磨を行い難く、かつこれらの加工時間
が長くなる欠点がある。また、上記ＷＣ系超硬合金は、
通常種々のバインダーを含有しており、これを母材とす
る成形型を約５００〜６００℃に加熱し、加熱軟化した
ガラスに対しプレス成形を繰り返すと、型母材は再結晶
化してその表面に粒界を生じ、このため被覆された前記
薄膜は、粗面化し易く、かつ密着性を損ない易い。さら
に、ガラスのプレス成形工程の時間を短縮するために
は、型の昇温および降温に時間を要しないことが必要で
あり、そのため型母材は熱伝導率の大きいものが望まれ
るが、ＷＣ系超硬合金は熱伝導率が十分大きいとは云え
ず、このため成形能率は満足すべき水準にはない。本発
明は、光学鏡面を形成するための機械的研削および研磨
が容易であり、また、高温下でガラスのプレス成形を繰
り返しても成形表面の粗面化を生じにくく、そのうえ昇
温および降温の時間を短縮してプレス加工時間を短縮す
ることが可能な光学素子の成形用型を提供することを目
的とする。
型の母材の成形面は、予め光学鏡面のレベルまで高精度
に研磨されている必要があるが、上記ＷＣ系超硬合金母
材は、硬度がきわめて大きく、所定の球面あるいは非球
面形状に研削、研磨を行い難く、かつこれらの加工時間
が長くなる欠点がある。また、上記ＷＣ系超硬合金は、
通常種々のバインダーを含有しており、これを母材とす
る成形型を約５００〜６００℃に加熱し、加熱軟化した
ガラスに対しプレス成形を繰り返すと、型母材は再結晶
化してその表面に粒界を生じ、このため被覆された前記
薄膜は、粗面化し易く、かつ密着性を損ない易い。さら
に、ガラスのプレス成形工程の時間を短縮するために
は、型の昇温および降温に時間を要しないことが必要で
あり、そのため型母材は熱伝導率の大きいものが望まれ
るが、ＷＣ系超硬合金は熱伝導率が十分大きいとは云え
ず、このため成形能率は満足すべき水準にはない。本発
明は、光学鏡面を形成するための機械的研削および研磨
が容易であり、また、高温下でガラスのプレス成形を繰
り返しても成形表面の粗面化を生じにくく、そのうえ昇
温および降温の時間を短縮してプレス加工時間を短縮す
ることが可能な光学素子の成形用型を提供することを目
的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上述の実情に鑑み、本発
明者等は、種々試験検討を重ねたところ、型母材とし
て、従来から具体的に未だ開示されたことのないタング
ステン・モリブデン基合金が前記諸特性を総合的に兼ね
そなえている点で一段と優れたものであり、また種々の
材料中からこの合金の表面特性を補い、かつこの合金と
の適合性の点で特に選ばれるべき被覆材料として炭素、
窒素および炭窒素のチタン化合物をみいだすことがで
き、本発明をなすに至った。
明者等は、種々試験検討を重ねたところ、型母材とし
て、従来から具体的に未だ開示されたことのないタング
ステン・モリブデン基合金が前記諸特性を総合的に兼ね
そなえている点で一段と優れたものであり、また種々の
材料中からこの合金の表面特性を補い、かつこの合金と
の適合性の点で特に選ばれるべき被覆材料として炭素、
窒素および炭窒素のチタン化合物をみいだすことがで
き、本発明をなすに至った。
【０００５】前記目的を達成するための本発明の光学素
子成形用型の特徴は、タングステン・モリブデン基合金
からなる型母材の成形面に炭化チタン、窒化チタンまた
は炭窒化チタンからなる上層薄膜が被覆されているとこ
ろにある。
子成形用型の特徴は、タングステン・モリブデン基合金
からなる型母材の成形面に炭化チタン、窒化チタンまた
は炭窒化チタンからなる上層薄膜が被覆されているとこ
ろにある。
【０００６】上記本発明の光学素子成形用型は、上記母
材の成形面と上層薄膜との間にＮｉおよび／またはＣｒ
元素を含む中間層薄膜が設けられていることが好まし
い。また、上記上層薄膜および中間層薄膜は、いずれも
イオンプレーティング法により形成されたものであるこ
とが好ましい。
材の成形面と上層薄膜との間にＮｉおよび／またはＣｒ
元素を含む中間層薄膜が設けられていることが好まし
い。また、上記上層薄膜および中間層薄膜は、いずれも
イオンプレーティング法により形成されたものであるこ
とが好ましい。
【０００７】
【実施例】本発明の光学素子成形用型の好適な一実施例
について説明する。図１は、本発明の成形用型の主要部
の縦断面図である。図において、型母材部１は、バイン
ダーを含有していないタングステン・モリブデン基合金
からなり、外径２０ｍｍ、厚さ１５ｍｍの円柱形状であ
って、その上部成形面２は、直径１０ｍｍ、深さ０．６
ｍｍ、曲率半径２０ｍｍの球面形状を有している。この
成形面２は、#３００、#６００および#１５００のダイ
ヤモンド砥石により研削され、また１．０μｍおよび
０．３μｍのＡｌ2Ｏ3砥粒により研磨されて、表面粗さ
Ｒｍａｘ０．０３μｍの平滑な光学鏡面となっており、
その上部には厚さ２μｍのＴｉＮ上層薄膜が被覆してあ
る。この薄膜は、Ｔｉを蒸発源としてＮ2ガス中にてイ
オンプレーティング法により形成したものである。一
方、比較例として、タングステンカーバイト超硬合金か
らなる型母材の成形面を上記実施例と同一寸法形状に同
様に研削を行い、ついでダイヤモンドペーストを用いて
研磨して平滑な光学鏡面とし、またこの表面に同様にイ
オンプレーティング法により厚さ２μｍのＴｉＮ上層薄
膜を被覆して成形用型とした。
について説明する。図１は、本発明の成形用型の主要部
の縦断面図である。図において、型母材部１は、バイン
ダーを含有していないタングステン・モリブデン基合金
からなり、外径２０ｍｍ、厚さ１５ｍｍの円柱形状であ
って、その上部成形面２は、直径１０ｍｍ、深さ０．６
ｍｍ、曲率半径２０ｍｍの球面形状を有している。この
成形面２は、#３００、#６００および#１５００のダイ
ヤモンド砥石により研削され、また１．０μｍおよび
０．３μｍのＡｌ2Ｏ3砥粒により研磨されて、表面粗さ
Ｒｍａｘ０．０３μｍの平滑な光学鏡面となっており、
その上部には厚さ２μｍのＴｉＮ上層薄膜が被覆してあ
る。この薄膜は、Ｔｉを蒸発源としてＮ2ガス中にてイ
オンプレーティング法により形成したものである。一
方、比較例として、タングステンカーバイト超硬合金か
らなる型母材の成形面を上記実施例と同一寸法形状に同
様に研削を行い、ついでダイヤモンドペーストを用いて
研磨して平滑な光学鏡面とし、またこの表面に同様にイ
オンプレーティング法により厚さ２μｍのＴｉＮ上層薄
膜を被覆して成形用型とした。
【０００８】上記実施例の型母材は、比較例のものに比
べ、硬度が約１／２であるため、研削、研磨の作業効率
が勝っていた。上記実施例および比較例の成形用型を用
いてＮ2雰囲気中でホウケイ酸バリウムガラスを６００
℃にてプレス成形したところ、実施例の成形用型は、成
形面に粗面化を生ぜず、約１０００回までプレス成形す
ることができ、優れた平滑面を有する所定形状の光学素
子を得ることができた。これに対し、比較例の成形用型
は、約５００回のプレス成形で寿命となった。また、実
施例の型は比較例の型に比べ型材の熱伝導率が約２倍で
あるため、プレス加工時間の大幅な短縮を行うことがで
きた。
べ、硬度が約１／２であるため、研削、研磨の作業効率
が勝っていた。上記実施例および比較例の成形用型を用
いてＮ2雰囲気中でホウケイ酸バリウムガラスを６００
℃にてプレス成形したところ、実施例の成形用型は、成
形面に粗面化を生ぜず、約１０００回までプレス成形す
ることができ、優れた平滑面を有する所定形状の光学素
子を得ることができた。これに対し、比較例の成形用型
は、約５００回のプレス成形で寿命となった。また、実
施例の型は比較例の型に比べ型材の熱伝導率が約２倍で
あるため、プレス加工時間の大幅な短縮を行うことがで
きた。
【０００９】なお、本発明の光学素子成形用型の構成
は、上記実施例に限られるものではなく、例えば、上層
薄膜として、イオンプレーティング法により形成したＴ
ｉＣ膜またはＴｉＣＮ膜に変更してもよい。これらのイ
オンプレーティング処理に際しては、ＴｉＣの場合は上
記Ｎ2ガスの代わりにＣＨ4ガスを用い、ＴｉＣＮの場合
にはＣＨ4：Ｎ2＝１：１の混合ガスを用いて約４×１０
-4Ｔｏｒｒの圧力下で行えばよい。また、上記型母材の
成形面と上層薄膜との間に中間層としてＮｉまたはＣｒ
金属あるいはこれらの合金の薄膜をイオンプレーティン
グ法により形成させておくこともできる。また、この中
間層薄膜には、型母材中の成分元素の一部および／また
は上層薄膜中の成分元素の一部を含有させることができ
る。
は、上記実施例に限られるものではなく、例えば、上層
薄膜として、イオンプレーティング法により形成したＴ
ｉＣ膜またはＴｉＣＮ膜に変更してもよい。これらのイ
オンプレーティング処理に際しては、ＴｉＣの場合は上
記Ｎ2ガスの代わりにＣＨ4ガスを用い、ＴｉＣＮの場合
にはＣＨ4：Ｎ2＝１：１の混合ガスを用いて約４×１０
-4Ｔｏｒｒの圧力下で行えばよい。また、上記型母材の
成形面と上層薄膜との間に中間層としてＮｉまたはＣｒ
金属あるいはこれらの合金の薄膜をイオンプレーティン
グ法により形成させておくこともできる。また、この中
間層薄膜には、型母材中の成分元素の一部および／また
は上層薄膜中の成分元素の一部を含有させることができ
る。
【００１０】
【発明の効果】上述のとおり、本発明の光学素子成形用
型は、その基本構成がタングステン・モリブデン基合金
からなる型母材の成形面に上層薄膜としてＴｉＮ、Ｔｉ
ＣまたはＴｉＣＮ材料を被覆したものであるため、機械
的研削および研磨が容易で比較的短時間に光学鏡面を得
ることができ、かつ、高温下でガラスを繰り返しプレス
成形しても成形表面が粗面化しにくく、被覆薄膜の剥離
もないので一段と長寿命が得られ、そのうえ、プレス加
工時間を短縮することができる。
型は、その基本構成がタングステン・モリブデン基合金
からなる型母材の成形面に上層薄膜としてＴｉＮ、Ｔｉ
ＣまたはＴｉＣＮ材料を被覆したものであるため、機械
的研削および研磨が容易で比較的短時間に光学鏡面を得
ることができ、かつ、高温下でガラスを繰り返しプレス
成形しても成形表面が粗面化しにくく、被覆薄膜の剥離
もないので一段と長寿命が得られ、そのうえ、プレス加
工時間を短縮することができる。
【図１】本発明にかかる光学素子成形用型の主要部を示
す実施例縦断面図である。
す実施例縦断面図である。
１ 型母材 ２ 母材成形面 ３ 上層薄膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 昭太郎 神奈川県相模原市小山１丁目15番30号 株 式会社オハラ内
Claims (4)
- 【請求項１】 タングステン・モリブデン基合金からな
る型母材の成形面に炭化チタン、窒化チタンまたは炭窒
化チタンからなる上層薄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。 - 【請求項２】 型母材の成形面と上層薄膜との間にＮｉ
および／またはＣｒ元素を含む中間層薄膜を設けたこと
を特徴とする請求項１に記載の光学素子成形用型。 - 【請求項３】 上層薄膜が、イオンプレーティング法に
より形成されていることを特徴とする請求項１または請
求項２に記載の光学素子成形用型。 - 【請求項４】 中間層薄膜が、イオンプレーティング法
により形成されていることを特徴とする請求項２に記載
の光学素子成形用型。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3354782A JP2964367B2 (ja) | 1991-12-19 | 1991-12-19 | 光学素子成形用型 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3354782A JP2964367B2 (ja) | 1991-12-19 | 1991-12-19 | 光学素子成形用型 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05170459A true JPH05170459A (ja) | 1993-07-09 |
| JP2964367B2 JP2964367B2 (ja) | 1999-10-18 |
Family
ID=18439871
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3354782A Expired - Fee Related JP2964367B2 (ja) | 1991-12-19 | 1991-12-19 | 光学素子成形用型 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2964367B2 (ja) |
-
1991
- 1991-12-19 JP JP3354782A patent/JP2964367B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2964367B2 (ja) | 1999-10-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
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