JPH0662307B2 - 光学素子成形用型及びその製造方法 - Google Patents
光学素子成形用型及びその製造方法Info
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- JPH0662307B2 JPH0662307B2 JP1087748A JP8774889A JPH0662307B2 JP H0662307 B2 JPH0662307 B2 JP H0662307B2 JP 1087748 A JP1087748 A JP 1087748A JP 8774889 A JP8774889 A JP 8774889A JP H0662307 B2 JPH0662307 B2 JP H0662307B2
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- Japan
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- optical element
- molding
- molding die
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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
- C03B2215/14—Die top coat materials, e.g. materials for the glass-contacting layers
- C03B2215/22—Non-oxide ceramics
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Re-Forming, After-Treatment, Cutting And Transporting Of Glass Products (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光学素子成形用型及びその製造方法に関す
る。
る。
一般に、光学ガラスを加熱プレスにより成形して所望の
光学素子を得ることが広く行なわれている。ところで、
この加熱プレス手段により光学素子を得る場合では、成
形用型の離型性の良いことが非常に重要であり、通常離
型性は型表面の材料におけるガラス濡れ性に大きく依存
している。
光学素子を得ることが広く行なわれている。ところで、
この加熱プレス手段により光学素子を得る場合では、成
形用型の離型性の良いことが非常に重要であり、通常離
型性は型表面の材料におけるガラス濡れ性に大きく依存
している。
従来、ガラスが濡れにくく、良好な離型性を有する光学
素子成形用型として、例えば特開昭６２−８７４２３号
公報に開示されるものが知られている。かかる光学素子
成形用型は、少なくとも成形面をCr-Nにより形成したも
ので、実際に5000ショット以上の成形を経ても初期性能
を維持している。また、Cr-Al-N やAl-Nにより成形面を
形成した光学素子成形用型も知られており、これらも上
記Cr-Nを用いた成形用型と同等若しくはそれ以上の性能
を有している。
素子成形用型として、例えば特開昭６２−８７４２３号
公報に開示されるものが知られている。かかる光学素子
成形用型は、少なくとも成形面をCr-Nにより形成したも
ので、実際に5000ショット以上の成形を経ても初期性能
を維持している。また、Cr-Al-N やAl-Nにより成形面を
形成した光学素子成形用型も知られており、これらも上
記Cr-Nを用いた成形用型と同等若しくはそれ以上の性能
を有している。
一方、上記従来の光学素子成形用型において、成形面を
Cr-N等により形成するには、基板を陰極にするとともに
蒸発源を陽極にし、不活性ガスを導入してグロー放電を
起し、蒸発した原子の一部をイオン化して強固な膜を形
成するイオンプレーティング法が用いられていた。
Cr-N等により形成するには、基板を陰極にするとともに
蒸発源を陽極にし、不活性ガスを導入してグロー放電を
起し、蒸発した原子の一部をイオン化して強固な膜を形
成するイオンプレーティング法が用いられていた。
しかし、上記従来の光学素子成形用型は、径が１０mm程
度までの小径の光学素子を得る場合には適当であるが、
さらに大径の光学素子を得る場合には問題が生じてしま
った。すなわち、大径の光学素子を加熱プレスにより成
形する場合、ガラスの加熱中の変形を防止するために、
小径の光学素子を得る場合のようには加熱温度を上げる
ことができず、粘度の大きい領域で成形しなければなら
ない。このために、プレス時には、プレス圧力や型温度
にって、より大きなエネルギーをガラスに与えなければ
ならない。従って、ガラスを構成する化合物の結合が切
れてしまい、成形用型へ付着しやすくなる。これがショ
ット毎に繰り返されると、ついには焼付きという現象が
生じてしまった。
度までの小径の光学素子を得る場合には適当であるが、
さらに大径の光学素子を得る場合には問題が生じてしま
った。すなわち、大径の光学素子を加熱プレスにより成
形する場合、ガラスの加熱中の変形を防止するために、
小径の光学素子を得る場合のようには加熱温度を上げる
ことができず、粘度の大きい領域で成形しなければなら
ない。このために、プレス時には、プレス圧力や型温度
にって、より大きなエネルギーをガラスに与えなければ
ならない。従って、ガラスを構成する化合物の結合が切
れてしまい、成形用型へ付着しやすくなる。これがショ
ット毎に繰り返されると、ついには焼付きという現象が
生じてしまった。
従来用いていた薄膜形成法、すなわちイオンプレーティ
ング法では、大径の光学素子を得るための成形用型の製
造には、不適当であった。
ング法では、大径の光学素子を得るための成形用型の製
造には、不適当であった。
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもの
で、大径の光学素子を加熱プレスにより成形する場合で
あっても、長期間焼付きを生じない光学素子成形型及び
その製造方法を提供することを目的とする。
で、大径の光学素子を加熱プレスにより成形する場合で
あっても、長期間焼付きを生じない光学素子成形型及び
その製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、結晶面が成形面
と平行に配向した被膜を成形面の最表部に形成して光学
素子成形用型を構成した。
と平行に配向した被膜を成形面の最表部に形成して光学
素子成形用型を構成した。
ガラスが成形面に付着するという現象は、成形面の表面
状態、特に欠陥の量に大きく依存する。欠陥（例えばダ
ングリングボンドや結晶粒界）が多く存在する程、ガラ
スはより多く付着するようになるからである。成形面に
欠陥がない方が表面エネルギーが低くなって付着がおき
にくい。従来の成形面における被膜はアモルファスかま
たは多結晶体であった。アモルファスの場合には、ダン
グリングボンドという欠陥が多く存在し、多結晶体の場
合には、１つ１つの結晶粒がランダムな方向を向いて成
長しているために結晶粒界という欠陥が多く存在してい
た。
状態、特に欠陥の量に大きく依存する。欠陥（例えばダ
ングリングボンドや結晶粒界）が多く存在する程、ガラ
スはより多く付着するようになるからである。成形面に
欠陥がない方が表面エネルギーが低くなって付着がおき
にくい。従来の成形面における被膜はアモルファスかま
たは多結晶体であった。アモルファスの場合には、ダン
グリングボンドという欠陥が多く存在し、多結晶体の場
合には、１つ１つの結晶粒がランダムな方向を向いて成
長しているために結晶粒界という欠陥が多く存在してい
た。
これらの欠陥を極力減らすには、成形面と平行に配向し
た被膜を成形面の最表層部に施すことが有効である。配
向とは、ある結晶面が特定の方向に成長しているという
ことである。ある結晶面だけが成形面と平行に成長して
いれば、成形面の最表部は、その結晶面だけが存在する
ために、ダングリングボンドはもちろん、結晶粒界もな
く、均一で欠陥の極めて少ないものとなるのである。
た被膜を成形面の最表層部に施すことが有効である。配
向とは、ある結晶面が特定の方向に成長しているという
ことである。ある結晶面だけが成形面と平行に成長して
いれば、成形面の最表部は、その結晶面だけが存在する
ために、ダングリングボンドはもちろん、結晶粒界もな
く、均一で欠陥の極めて少ないものとなるのである。
なお、本発明において、被膜はCr-N等の窒化物からなる
ことが好ましい。
ことが好ましい。
一方、本発明では、被膜の形成条件を検討し、成形面と
平行に配向した被膜を得ることに成功したのである。
平行に配向した被膜を得ることに成功したのである。
これまで光学素子成形用型以外の用途、例えば磁気記録
膜などでは、配向により磁気特性を向上させる試みがな
されている。しかし、Cr-N膜のように、耐久性が求めら
れる分野での応用はなかった。なぜならば、窒化物は結
晶化しにくいという性質があるうえになおかつ配向させ
るというのは非常に難しいからである。例えばイオンビ
ームスパッタ法においては、低圧で成膜できるため、ス
パッタ粒子の平均自由行程が長く、粒子の基板への入射
方向がそろって配向しやすいという利点を持つ。しか
し、窒化物として、結晶化させるために、Ｎ２ガスを多
く導入するにつれて上記の利点が薄れていくのである。
従って、Ｎ２ガス導入をできるだけ少なくしてスパッタ
粒子の基板への入射方向をそろえ、かつＮ原子の反応や
結晶化を促進する必要がある。
膜などでは、配向により磁気特性を向上させる試みがな
されている。しかし、Cr-N膜のように、耐久性が求めら
れる分野での応用はなかった。なぜならば、窒化物は結
晶化しにくいという性質があるうえになおかつ配向させ
るというのは非常に難しいからである。例えばイオンビ
ームスパッタ法においては、低圧で成膜できるため、ス
パッタ粒子の平均自由行程が長く、粒子の基板への入射
方向がそろって配向しやすいという利点を持つ。しか
し、窒化物として、結晶化させるために、Ｎ２ガスを多
く導入するにつれて上記の利点が薄れていくのである。
従って、Ｎ２ガス導入をできるだけ少なくしてスパッタ
粒子の基板への入射方向をそろえ、かつＮ原子の反応や
結晶化を促進する必要がある。
そこで、本発明は、成形面の最表部に成形面と平行に配
向した被膜を形成してなる光学素子成形用型を製造する
にあたり、窒素ガス雰囲気中でアルゴンイオンビームを
用いる反応性イオンビームスパッタ法により、基板温度
が５００℃以上、イオンビームの加速電圧が０．９〜
１．２kv、窒素ガス圧力が４〜５×１０-4Torrの条件で
前記被膜を形成することとした。
向した被膜を形成してなる光学素子成形用型を製造する
にあたり、窒素ガス雰囲気中でアルゴンイオンビームを
用いる反応性イオンビームスパッタ法により、基板温度
が５００℃以上、イオンビームの加速電圧が０．９〜
１．２kv、窒素ガス圧力が４〜５×１０-4Torrの条件で
前記被膜を形成することとした。
本発明は光学素子成形用型における成形面の最表部で
は、ガラスの付着という現象は極端に起きにくくなり、
大径の光学素子を得る場合でも長期間にわたって焼付き
を生ずることがない。
は、ガラスの付着という現象は極端に起きにくくなり、
大径の光学素子を得る場合でも長期間にわたって焼付き
を生ずることがない。
また、本発明では、基板温度を５００℃以上、イオンビ
ームの加速電圧を０．９kV〜１．２kVに上げることで反
応性及び結晶化を促進した。ここで、イオンビームの加
速電圧については、上げ過ぎてもスパッタ率の増大に伴
う膜堆積速度の上昇により反応性が低下してしまうの
で、上限がある。これらの促進化の上にＮ２ガス圧を変
化させて配向の実現する領域、４〜５×１０-4Torrを見
出したのである。
ームの加速電圧を０．９kV〜１．２kVに上げることで反
応性及び結晶化を促進した。ここで、イオンビームの加
速電圧については、上げ過ぎてもスパッタ率の増大に伴
う膜堆積速度の上昇により反応性が低下してしまうの
で、上限がある。これらの促進化の上にＮ２ガス圧を変
化させて配向の実現する領域、４〜５×１０-4Torrを見
出したのである。
（第１実施例） 超硬合金により型基材を形成し、径１４mm、Ｒ４６に鏡
面加工した成形面にCr-N層をCr単体をターゲットとして
反応性イオンビームスパッタ法により形成した。基板温
度は５５０℃、Arの圧力は１×１０-4Torr、Ｎ２の圧力
は４〜５×１０-4Torr、イオンビームの加速電圧は０．
９〜１．２kVという成膜条件の範囲で被膜は配向した。
このようにして得られた光学素子成形用型を第１図に示
す。第１図において、１は型基材、２は成形面、３はCr
-N層からなる被膜である。第２図に被膜３のＸ線回折図
形の一例を示す。なお、測定の都合でSi基板を用いてい
る。測定は通常のθ−２θ法で行っているので、基板面
に平行な結晶面だけが回折されてくる。第２図から判る
ように、 CrN（２２０）面のピークだけが存在してお
り、配向していることが確認できた。
面加工した成形面にCr-N層をCr単体をターゲットとして
反応性イオンビームスパッタ法により形成した。基板温
度は５５０℃、Arの圧力は１×１０-4Torr、Ｎ２の圧力
は４〜５×１０-4Torr、イオンビームの加速電圧は０．
９〜１．２kVという成膜条件の範囲で被膜は配向した。
このようにして得られた光学素子成形用型を第１図に示
す。第１図において、１は型基材、２は成形面、３はCr
-N層からなる被膜である。第２図に被膜３のＸ線回折図
形の一例を示す。なお、測定の都合でSi基板を用いてい
る。測定は通常のθ−２θ法で行っているので、基板面
に平行な結晶面だけが回折されてくる。第２図から判る
ように、 CrN（２２０）面のピークだけが存在してお
り、配向していることが確認できた。
本実施例ではArを用いることによって、膜の堆積速度を
大きくした。ただし、Arを用いないでＮ２単体でも時間
をかければできる。また、基板温度を５００℃で行って
も同様にできた。
大きくした。ただし、Arを用いないでＮ２単体でも時間
をかければできる。また、基板温度を５００℃で行って
も同様にできた。
本実施例の光学素子成形用型を用いて光学ガラスを成形
したところ、５０００ショット以上経過しても良好な離
型性を示し、ガラスの焼付けは発生しなかった。
したところ、５０００ショット以上経過しても良好な離
型性を示し、ガラスの焼付けは発生しなかった。
（第２実施例） 炭化ケイ素により型基材を形成し、径２０mm、Ｒ５５に
鏡面加工した成形面にCr-Al-N層をCr-Alの複合焼結体を
ターゲットとして反応性イオンビームスパッタ法により
形成した。第１実施例と同様な成膜条件の範囲で被膜は
配向した。
鏡面加工した成形面にCr-Al-N層をCr-Alの複合焼結体を
ターゲットとして反応性イオンビームスパッタ法により
形成した。第１実施例と同様な成膜条件の範囲で被膜は
配向した。
本実施例の光学素子成形用型を用いて光学ガラスを成形
したところ、５０００ショット以上経過しても良好な離
型性を示し、ガラスの焼付きは発生しなかった。
したところ、５０００ショット以上経過しても良好な離
型性を示し、ガラスの焼付きは発生しなかった。
（第３実施例） 炭化ケイ素により型基材を形成し、径１８mm、Ｒ５０に
鏡面加工した成形面にAl-N層を反応性イオンビームスパ
ッタ法により形成した。基板温度は６００℃、Arの圧力
は１×１０-4Torr、Ｎ２の圧力は４〜５×１０-4Torr、
イオンビームの加速電圧は０．９〜１．２kVという成膜
条件の範囲で被膜は配向した。
鏡面加工した成形面にAl-N層を反応性イオンビームスパ
ッタ法により形成した。基板温度は６００℃、Arの圧力
は１×１０-4Torr、Ｎ２の圧力は４〜５×１０-4Torr、
イオンビームの加速電圧は０．９〜１．２kVという成膜
条件の範囲で被膜は配向した。
本実施例の光学素子成形用型を用いて光学ガラスを成形
したところ、５０００ショット以上経過しても良好な離
型性を示し、ガラスの焼付きは発生しなかった。
したところ、５０００ショット以上経過しても良好な離
型性を示し、ガラスの焼付きは発生しなかった。
以上のように、本発明の光学素子成形用型によれば、結
晶面が成形面と平行に配向した被膜を成形面の最表部に
形成しているために、欠陥の極めて少ない表面が実現
し、ガラスが付着しにくくなるので、長期間にわたって
良好な離型性を得ることができる。また、本発明の光学
素子成形用型の製造方法によれば、成形面の最表部に成
形面と平行に配向した被膜を形成することができる。
晶面が成形面と平行に配向した被膜を成形面の最表部に
形成しているために、欠陥の極めて少ない表面が実現
し、ガラスが付着しにくくなるので、長期間にわたって
良好な離型性を得ることができる。また、本発明の光学
素子成形用型の製造方法によれば、成形面の最表部に成
形面と平行に配向した被膜を形成することができる。
第１図は本発明の光学素子成形用型の第１実施例を示す
縦断面図、第２図は第１図に示す成形用型の被膜のＸ線
回折結果を示すグラフである。 １……型基材 ２……成形面 ３……被膜
縦断面図、第２図は第１図に示す成形用型の被膜のＸ線
回折結果を示すグラフである。 １……型基材 ２……成形面 ３……被膜
Claims (3)
- 【請求項１】結晶面が成形面と平行に配向した被膜を成
形面の最表部に形成したことを特徴とする光学素子成形
用型。 - 【請求項２】前記被膜が窒化物からなることを特徴とす
る請求項１記載の光学素子成形用型。 - 【請求項３】成形面の最表部に成形面と平行に配向した
被膜を形成してなる光学素子成形用型を製造するにあた
り、窒素ガス雰囲気中でアルゴンイオンビームを用いる
反応性イオンビームスパッタ法により、基板温度が５０
０℃以上、イオンビームの加速電圧が０．９〜１．２ｋ
ｖ、窒素ガス圧力が４〜５×１０-4Ｔｏｒｒの条件で前
記被膜を形成することを特徴とする光学素子成形用型の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1087748A JPH0662307B2 (ja) | 1989-04-06 | 1989-04-06 | 光学素子成形用型及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1087748A JPH0662307B2 (ja) | 1989-04-06 | 1989-04-06 | 光学素子成形用型及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02267128A JPH02267128A (ja) | 1990-10-31 |
| JPH0662307B2 true JPH0662307B2 (ja) | 1994-08-17 |
Family
ID=13923556
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1087748A Expired - Fee Related JPH0662307B2 (ja) | 1989-04-06 | 1989-04-06 | 光学素子成形用型及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0662307B2 (ja) |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61251528A (ja) * | 1985-04-30 | 1986-11-08 | Hoya Corp | ガラスレンズ成形のための金型及びその製造方法 |
| JPS6287423A (ja) * | 1985-10-11 | 1987-04-21 | Olympus Optical Co Ltd | 光学素子成形用型 |
| JPS6345135A (ja) * | 1986-08-07 | 1988-02-26 | Hoya Corp | ガラス成形型 |
| JPS6355126A (ja) * | 1986-08-25 | 1988-03-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光学ガラス素子のプレス成形用型 |
-
1989
- 1989-04-06 JP JP1087748A patent/JPH0662307B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02267128A (ja) | 1990-10-31 |
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