JPH0634805A - 回折格子のプレス成形用型及びその作製方法ならびに回折格子の作製方法 - Google Patents
回折格子のプレス成形用型及びその作製方法ならびに回折格子の作製方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は高精度で信頼性の高い同一形状のガ
ラス製回折格子を大量に作製することを目的とする。 【構成】 高強度な母材２１の上面に、ラインアンドス
ペースパターンに加工したマスクを設置し、その上から
保護層３１を形成することにより、高精度なガラス製回
折格子を繰り返しプレス成形できる型を容易に得ること
ができる。 【効果】 本発明の方法により、ガラスを繰り返しプレ
ス成形できる回折格子のプレス成形用型の作製が可能と
なり、この型を用いてガラスをプレス成形することによ
って、非常に信頼性の高いガラス製回折格子を大量に作
製することを可能にした。
ラス製回折格子を大量に作製することを目的とする。 【構成】 高強度な母材２１の上面に、ラインアンドス
ペースパターンに加工したマスクを設置し、その上から
保護層３１を形成することにより、高精度なガラス製回
折格子を繰り返しプレス成形できる型を容易に得ること
ができる。 【効果】 本発明の方法により、ガラスを繰り返しプレ
ス成形できる回折格子のプレス成形用型の作製が可能と
なり、この型を用いてガラスをプレス成形することによ
って、非常に信頼性の高いガラス製回折格子を大量に作
製することを可能にした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高精度で信頼性のある
回折格子を大量に生産する方法と、そのために必要な成
形用型に関するものである。
回折格子を大量に生産する方法と、そのために必要な成
形用型に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、回折格子を作製する方法として
は、感光性樹脂を直接加工する方法や成形による方法
（特開昭５４−１１０８５７号公報）や、ガラスを直接
ドライエッチングにより、回折格子形状に加工するガラ
ス製回折格子の作製方法が提案されている（特開昭５５
−５７８０７号公報）。
は、感光性樹脂を直接加工する方法や成形による方法
（特開昭５４−１１０８５７号公報）や、ガラスを直接
ドライエッチングにより、回折格子形状に加工するガラ
ス製回折格子の作製方法が提案されている（特開昭５５
−５７８０７号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、樹脂製
の回折格子は、温度や湿度等の環境の変化によって、樹
脂の形状が変化して回折格子の精度が悪くなるという欠
点がある。また、樹脂の強度が低いため表面に傷が入り
やすいという欠点もあり、樹脂製では高精度で信頼性の
高い回折格子を得ることは困難であった。
の回折格子は、温度や湿度等の環境の変化によって、樹
脂の形状が変化して回折格子の精度が悪くなるという欠
点がある。また、樹脂の強度が低いため表面に傷が入り
やすいという欠点もあり、樹脂製では高精度で信頼性の
高い回折格子を得ることは困難であった。
【０００４】これに対しガラス製の回折格子は耐久性が
良く、表面にも傷が入りにくく、温度や湿度の変化に対
しても精度が損なわれないという利点があるが、ガラス
を直接ドライエッチングにより、回折格子形状に加工す
る方法では１枚の回折格子を作製するのに非常に時間が
かかり、同一形状のものを大量に作製することはできな
いという欠点がある。本発明はこのような従来の課題を
解消するために、高強度で、信頼性の良い、高精度なガ
ラス製回折格子を量産化するための技術を提供すること
を目的とする。
良く、表面にも傷が入りにくく、温度や湿度の変化に対
しても精度が損なわれないという利点があるが、ガラス
を直接ドライエッチングにより、回折格子形状に加工す
る方法では１枚の回折格子を作製するのに非常に時間が
かかり、同一形状のものを大量に作製することはできな
いという欠点がある。本発明はこのような従来の課題を
解消するために、高強度で、信頼性の良い、高精度なガ
ラス製回折格子を量産化するための技術を提供すること
を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明ではＷＣを主成分とする超硬合金、ＴｉＣあ
るいはＴｉＮを主成分とするサーメットまたはＷＣ焼結
体からなる母材のプレス面に、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ
あるいはＯｓの中から少なくとも１種類以上含有する白
金族合金膜を、ラインアンドスペースパターンのマスク
を用いて、周期的に厚みを変化させてコーティングする
ことにより、ガラス製回折格子を、繰り返しプレス成形
できる回折格子のプレス成形用型を提供し、この型を用
いてガラスを繰り返しプレス成形することによって、非
常に高精度の、耐久性の良いガラス製回折格子を、大量
に製造できるようにしたものである。
に、本発明ではＷＣを主成分とする超硬合金、ＴｉＣあ
るいはＴｉＮを主成分とするサーメットまたはＷＣ焼結
体からなる母材のプレス面に、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ
あるいはＯｓの中から少なくとも１種類以上含有する白
金族合金膜を、ラインアンドスペースパターンのマスク
を用いて、周期的に厚みを変化させてコーティングする
ことにより、ガラス製回折格子を、繰り返しプレス成形
できる回折格子のプレス成形用型を提供し、この型を用
いてガラスを繰り返しプレス成形することによって、非
常に高精度の、耐久性の良いガラス製回折格子を、大量
に製造できるようにしたものである。
【０００６】
【作用】上記の方法によって作製した回折格子のプレス
成形用型は、非常に高強度で耐熱性にも優れ、高温でも
ガラスと反応しないので、繰り返しガラスをプレス成形
することができ、ガラス製回折格子の量産化が可能とな
る。さらに、作製された回折格子はガラス製であるの
で、耐久性に優れ、温度や湿度による形状変化もなく、
非常に信頼性の高いものとなる。
成形用型は、非常に高強度で耐熱性にも優れ、高温でも
ガラスと反応しないので、繰り返しガラスをプレス成形
することができ、ガラス製回折格子の量産化が可能とな
る。さらに、作製された回折格子はガラス製であるの
で、耐久性に優れ、温度や湿度による形状変化もなく、
非常に信頼性の高いものとなる。
【０００７】
【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。
しながら説明する。
【０００８】まず、本発明の回折格子のプレス成形用型
の作製方法について、図面を用いて説明する。
の作製方法について、図面を用いて説明する。
【０００９】直径２０ｍｍ、厚さ５ｍｍのＷＣを主成分
とする超硬合金円板を母材とし、そのプレス面となる一
平面を、超微細なダイヤモンド砥粒を用いて鏡面に研磨
した。次に該プレス面上に、図１に示したような、ライ
ン0.8ｍｍ、スペース0.8ｍｍのパターン（ラインアンド
スペ−スパタ−ン）に加工した厚さ0.5mmのマスク１１
を図２のように該プレス面上から１mm離して設置し、ス
パッタ法によりＰｔ−Ｉｒ合金薄膜をコーティングして
プレス成形用型を作製した。このようにして作製した型
の断面図を図３に示す。図３において、３１はプレス面
上にコーティングしたＰｔ−Ｉｒ合金薄膜、２１は母材
である。
とする超硬合金円板を母材とし、そのプレス面となる一
平面を、超微細なダイヤモンド砥粒を用いて鏡面に研磨
した。次に該プレス面上に、図１に示したような、ライ
ン0.8ｍｍ、スペース0.8ｍｍのパターン（ラインアンド
スペ−スパタ−ン）に加工した厚さ0.5mmのマスク１１
を図２のように該プレス面上から１mm離して設置し、ス
パッタ法によりＰｔ−Ｉｒ合金薄膜をコーティングして
プレス成形用型を作製した。このようにして作製した型
の断面図を図３に示す。図３において、３１はプレス面
上にコーティングしたＰｔ−Ｉｒ合金薄膜、２１は母材
である。
【００１０】このようにして得られた回折格子のプレス
成形用型は、山の部分の厚みが３μｍ、ピッチ1.6ｍ
ｍ、段差0.5μｍの回折格子形状のＰｔ−Ｉｒ合金保護
膜が、形成されていることがわかった。
成形用型は、山の部分の厚みが３μｍ、ピッチ1.6ｍ
ｍ、段差0.5μｍの回折格子形状のＰｔ−Ｉｒ合金保護
膜が、形成されていることがわかった。
【００１１】本実施例では、マスクの設置位置をプレス
面から離してスパッタしているので、スパッタ粒子の回
り込みによって、図３のような波状の回折格子形状が形
成できたが、マスクをプレス面上に密着させれば、矩形
状の回折格子が得られる。このように、本実施例では、
ライン0.8ｍｍ、スペース0.8ｍｍのパターンの厚さ0.5
ｍｍのマスクを用い、プレス面から１ｍｍ離して設置し
たが、マスクの厚み及びラインとスペースの幅及びマス
クの設置位置を変化させることによって様々な形状の回
折格子が得られる。また、マスクのパターンを変化させ
ることによって様々な光学ガラス素子に応用できる。例
えばマスクとして、円形状の穴を等間隔に並べたマスク
を用いれば、マイクロレンズアレーをプレス成形するこ
とができるプレス成形用型を作製することができる。
面から離してスパッタしているので、スパッタ粒子の回
り込みによって、図３のような波状の回折格子形状が形
成できたが、マスクをプレス面上に密着させれば、矩形
状の回折格子が得られる。このように、本実施例では、
ライン0.8ｍｍ、スペース0.8ｍｍのパターンの厚さ0.5
ｍｍのマスクを用い、プレス面から１ｍｍ離して設置し
たが、マスクの厚み及びラインとスペースの幅及びマス
クの設置位置を変化させることによって様々な形状の回
折格子が得られる。また、マスクのパターンを変化させ
ることによって様々な光学ガラス素子に応用できる。例
えばマスクとして、円形状の穴を等間隔に並べたマスク
を用いれば、マイクロレンズアレーをプレス成形するこ
とができるプレス成形用型を作製することができる。
【００１２】次に、この回折格子のプレス成形用型を用
いて、ガラスをプレス成形する方法について述べる。
いて、ガラスをプレス成形する方法について述べる。
【００１３】図４に本実施例で用いたプレス成形機の概
略図を示した。図４において、４１は上型用固定ブロッ
ク、４２は上型用加熱ヒーター、４３は上型、４４はガ
ラス平板、４５は下型、４６は下型用加熱ヒーター、４
７は下型用固定ブロック、４８は上型用熱電対、４９は
下型用熱電対、４１０はプランジャー、４１１は位置決
めセンサー、４１２はストッパー、４１３は覆いであ
る。
略図を示した。図４において、４１は上型用固定ブロッ
ク、４２は上型用加熱ヒーター、４３は上型、４４はガ
ラス平板、４５は下型、４６は下型用加熱ヒーター、４
７は下型用固定ブロック、４８は上型用熱電対、４９は
下型用熱電対、４１０はプランジャー、４１１は位置決
めセンサー、４１２はストッパー、４１３は覆いであ
る。
【００１４】前述の方法で作製した回折格子のプレス成
形用型を上型４３とし、下型４５には、直径２０ｍｍ、
厚さ５ｍｍのＷＣを主成分とする超硬合金円板の平面部
分を鏡面に研磨した母材の表面に、スパッタ法により３
μｍの厚みでＰｔ−Ｉｒ合金薄膜を保護層として形成し
た平面型を用いた。この下型４５の上に半径１０ｍｍ、
厚さ１ｍｍの円板形状に加工したＳＦ−８平板ガラス４
４を置き、その上に上型４３を置いてそのまま５００℃
まで昇温し、窒素雰囲気中で約４０kg/cm2のプレス圧に
より２分間圧力を保持し、その後、そのままの状態で４
００℃まで冷却して、成形されたガラス平板を取り出し
て、ガラス製回折格子のプレス成形工程を完了する。
形用型を上型４３とし、下型４５には、直径２０ｍｍ、
厚さ５ｍｍのＷＣを主成分とする超硬合金円板の平面部
分を鏡面に研磨した母材の表面に、スパッタ法により３
μｍの厚みでＰｔ−Ｉｒ合金薄膜を保護層として形成し
た平面型を用いた。この下型４５の上に半径１０ｍｍ、
厚さ１ｍｍの円板形状に加工したＳＦ−８平板ガラス４
４を置き、その上に上型４３を置いてそのまま５００℃
まで昇温し、窒素雰囲気中で約４０kg/cm2のプレス圧に
より２分間圧力を保持し、その後、そのままの状態で４
００℃まで冷却して、成形されたガラス平板を取り出し
て、ガラス製回折格子のプレス成形工程を完了する。
【００１５】以上の工程を繰り返して、１００００回目
のプレス終了時に上下の型４３及び４５を成形機より取
り外して、プレス面の状態を光学顕微鏡により観察し、
同時にその時の表面粗さ（ｒｍｓ値、Å）を測定して、
それぞれの型精度を評価した。
のプレス終了時に上下の型４３及び４５を成形機より取
り外して、プレス面の状態を光学顕微鏡により観察し、
同時にその時の表面粗さ（ｒｍｓ値、Å）を測定して、
それぞれの型精度を評価した。
【００１６】比較実験として、従来の型材料では本実施
例に示した高精度な回折格子形状に直接加工することが
できないので、従来使用されていたＳｉＣ焼結体の平板
型を作製し、同様に図４の成形機でプレス成形を行い型
精度を評価した。このプレス試験の結果を（表１）に示
す。
例に示した高精度な回折格子形状に直接加工することが
できないので、従来使用されていたＳｉＣ焼結体の平板
型を作製し、同様に図４の成形機でプレス成形を行い型
精度を評価した。このプレス試験の結果を（表１）に示
す。
【００１７】
【表１】
【００１８】試料Ｎｏ．２のＳｉＣ焼結体で作製した平
面型は、５０回のプレス成形によって上下両方の型共に
表面にガラスが付着し、それ以上ガラスをプレスするこ
とができなかった。すなわち、Ｎｏ．２の型では量産で
きないことがわかる。
面型は、５０回のプレス成形によって上下両方の型共に
表面にガラスが付着し、それ以上ガラスをプレスするこ
とができなかった。すなわち、Ｎｏ．２の型では量産で
きないことがわかる。
【００１９】一方、試料Ｎｏ．１の本発明の上型は、下
型同様繰り返しプレス成形しても表面状態は全く変化せ
ず、１００００回のプレス後も表面粗さの変化は認めら
れなかった。すなわち、本発明の方法で得られた回折格
子のプレス成形用型を用いて、ガラス平板をプレス成形
することによって、ガラス製回折格子の量産化が可能と
なった。
型同様繰り返しプレス成形しても表面状態は全く変化せ
ず、１００００回のプレス後も表面粗さの変化は認めら
れなかった。すなわち、本発明の方法で得られた回折格
子のプレス成形用型を用いて、ガラス平板をプレス成形
することによって、ガラス製回折格子の量産化が可能と
なった。
【００２０】以上のように、本発明の方法によって、ガ
ラス製回折格子をプレス成形するための型を作製するこ
とが可能となり、この方法で作製した型は、非常に耐久
性が良く、長寿命で繰り返しガラス製回折格子をプレス
成形することが可能となった。
ラス製回折格子をプレス成形するための型を作製するこ
とが可能となり、この方法で作製した型は、非常に耐久
性が良く、長寿命で繰り返しガラス製回折格子をプレス
成形することが可能となった。
【００２１】なお、本発明を説明するために、実施例に
おいて回折格子のプレス成形用型の母材として、ＷＣを
主成分とする超硬合金を用いたが、ＴｉＮを主成分とす
るサーメット、ＴｉＣを主成分とするサーメットあるい
はＷＣ焼結体を母材に用いても全く同様の結果が得られ
た。
おいて回折格子のプレス成形用型の母材として、ＷＣを
主成分とする超硬合金を用いたが、ＴｉＮを主成分とす
るサーメット、ＴｉＣを主成分とするサーメットあるい
はＷＣ焼結体を母材に用いても全く同様の結果が得られ
た。
【００２２】また、保護層としてＰｔ−Ｉｒ合金膜を用
いたが、耐熱性があり、ガラスとの反応性の乏しい他の
白金族合金膜を用いても同様の結果が得られることは言
うまでもない。
いたが、耐熱性があり、ガラスとの反応性の乏しい他の
白金族合金膜を用いても同様の結果が得られることは言
うまでもない。
【００２３】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば周期的に
段差のある回折格子形状を持つ、ガラスを繰り返しプレ
ス成形できる回折格子のプレス成形用型の作製が可能と
なり、この型を用いてガラスをプレス成形することによ
って、非常に高精度で信頼性の高いガラス製回折格子を
大量に作製することが可能となった。
段差のある回折格子形状を持つ、ガラスを繰り返しプレ
ス成形できる回折格子のプレス成形用型の作製が可能と
なり、この型を用いてガラスをプレス成形することによ
って、非常に高精度で信頼性の高いガラス製回折格子を
大量に作製することが可能となった。
【図１】本発明の一実施例における回折格子のプレス成
形用型の作製に用いたマスクの正面図
形用型の作製に用いたマスクの正面図
【図２】ＷＣを主成分とする超硬合金母材のプレス面上
にマスクを設置した状態での型の断面図
にマスクを設置した状態での型の断面図
【図３】本発明の一実施例における回折格子のプレス成
形用型の断面図
形用型の断面図
【図４】本発明の一実施例で用いたプレス成形機の概略
図
図
１１ マスク ２１ 母材 ３１ Ｐｔ−Ｉｒ合金薄膜 ４１ 上型用固定ブロック ４２ 上型用加熱ヒーター ４３ 上型 ４４ ガラス平板 ４５ 下型 ４６ 下型用加熱ヒーター ４７ 下型用固定ブロック ４８ 上型用熱電対 ４９ 下型用熱電対 ４１０ プランジャー ４１１ 位置決めセンサー ４１２ ストッパー ４１３ 覆い
Claims (5)
- 【請求項１】耐熱性があり、高強度な母材と、該母材の
プレス面に形成された回折格子形状の貴金属系合金保護
層とからなる回折格子のプレス成形用型。 - 【請求項２】プレス成形用型の母材として、タングステ
ンカーバイド（ＷＣ）を主成分とする超硬合金、チタン
カーバイド（ＴｉＣ）あるいはチタンナイトライド（Ｔ
ｉＮ）を主成分とするサーメットまたはＷＣ焼結体を用
いることを特徴とする請求項１記載の回折格子のプレス
成形用型。 - 【請求項３】貴金属系合金保護層として、白金（Ｐ
ｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）、ルテニ
ウム（Ｒｕ）あるいはオスミウム（Ｏｓ）の中から少な
くとも１種類以上含有する白金族合金を用いることを特
徴とする請求項１記載の回折格子のプレス成形用型。 - 【請求項４】ＷＣを主成分とする超硬合金、ＴｉＣある
いはＴｉＮを主成分とするサーメットまたはＷＣ焼結体
からなる母材のプレス面に、Ｐｔ、Ｒｈ、ＩｒＲｕある
いはＯｓの中から少なくとも１種類以上含有する白金族
合金薄膜を、ラインアンドスペースパターンのマスクを
用いて、周期的に厚みを変化させてコーティングするこ
とを特徴とする回折格子のプレス成形用型の作製方法。 - 【請求項５】請求項１記載の回折格子のプレス成形用型
と、ＷＣを主成分とする超硬合金、ＴｉＣあるいはＴｉ
Ｎを主成分とするサーメットまたはＷＣ焼結体からなる
母材の成形面を平面に研磨し、その表面にＰｔ、Ｒｈ、
Ｉｒ、ＲｕあるいはＯｓの中から少なくとも１種類以上
含有する白金族合金膜を保護膜として形成して構成され
る平面型の間にガラス平板を設置し、そのガラスの軟化
点以上に加熱した後、加圧成形することを特徴とする回
折格子の作製方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4193737A JPH0634805A (ja) | 1992-07-21 | 1992-07-21 | 回折格子のプレス成形用型及びその作製方法ならびに回折格子の作製方法 |
| DE69321412T DE69321412T2 (de) | 1992-07-21 | 1993-07-20 | Herstellungsmethode von optischen Glaselementen mit einem feinen konkaven und konvexen Muster und von einer Pressform hierfür |
| EP93111574A EP0580112B1 (en) | 1992-07-21 | 1993-07-20 | Manufacturing method of glass optical elements having a fine concave and convex pattern and of a press-molding die therefor |
| US08/089,520 US5405652A (en) | 1992-07-21 | 1993-07-21 | Method of manufacturing a die for use in molding glass optical elements having a fine pattern of concavities and convexities |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4193737A JPH0634805A (ja) | 1992-07-21 | 1992-07-21 | 回折格子のプレス成形用型及びその作製方法ならびに回折格子の作製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0634805A true JPH0634805A (ja) | 1994-02-10 |
Family
ID=16312976
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4193737A Pending JPH0634805A (ja) | 1992-07-21 | 1992-07-21 | 回折格子のプレス成形用型及びその作製方法ならびに回折格子の作製方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5405652A (ja) |
| EP (1) | EP0580112B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0634805A (ja) |
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