JPH0725560B2 - Mold for optical element molding - Google Patents

Mold for optical element molding

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JPH0725560B2
JPH0725560B2 JP16065788A JP16065788A JPH0725560B2 JP H0725560 B2 JPH0725560 B2 JP H0725560B2 JP 16065788 A JP16065788 A JP 16065788A JP 16065788 A JP16065788 A JP 16065788A JP H0725560 B2 JPH0725560 B2 JP H0725560B2
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tantalum
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mold
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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装置に用いられる型部材に関し、
特に高温での離型性が良好で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部材に関する。この様
な光学素子成形用型部材はたとえば直接光学面を形成す
る高精度成形のための型部材として好適に利用される。
The present invention relates to a mold member used in an optical element molding apparatus,
In particular, the present invention relates to an optical element molding die member that has good mold releasability at high temperatures, can easily realize high precision, and has good durability. Such an optical element molding die member is suitably used, for example, as a die member for high precision molding that directly forms an optical surface.

[従来の技術及び発明が解決しようとする課題] 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/又は反射する面
を研摩して光学面とすることにより製造されている。
[Problems to be Solved by Conventional Techniques and Inventions] Generally, optical elements such as lenses, prisms, mirrors, and filters have a functional surface, that is, light, after grinding a material such as glass into a desired outer shape. It is manufactured by polishing the transmitting and / or reflecting surface into an optical surface.

しかして、以上の様な光学素子の製造においては、研削
及び研摩により所望の表面精度(即ち表面形状及び表面
粗さ等の精度)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
な研削及び研摩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。
In the production of the optical element as described above, in order to obtain a desired surface precision (that is, precision such as surface shape and surface roughness) by grinding and polishing, a skilled worker needs a considerable amount of time to process the surface. It was necessary to do. Further, in the case of manufacturing an optical element having an aspherical functional surface, more sophisticated grinding and polishing techniques are required and the processing time must be extended.

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且つ
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。
Therefore, recently, in place of the traditional optical element manufacturing method as described above, press molding is performed by containing the optical element material in a molding die having a predetermined surface accuracy and applying pressure while heating. Immediately thereafter, a method for forming an overall shape including a functional surface is being performed. According to this, an optical element can be manufactured relatively easily and in a short time even when the functional surface is an aspherical surface. Such a press molding method is suitable for continuous production of optical elements.

以上の様なプレス成形において使用される型部材に要求
される性質としては、十分な硬度、良好な耐熱性、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着を
起さないこと等があげられる。
The properties required for the mold member used in the above press molding are sufficient hardness, good heat resistance, good mirror-finishing workability, and the fact that fusion does not occur with the optical element material during molding. Can be given.

そこで、従来、この様なプレス成形用型部材としては金
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くの種類が提案されている。
Therefore, conventionally, as such press-molding die members, many types such as metals, ceramics, and materials obtained by coating these with appropriate materials have been proposed.

たとえば、特開昭49−51112号公報には13Crマルテンサ
イト鋼を用いた型部材が開示されており、特開昭52−45
613号公報には炭化ケイ素(SiC)を用いた型部材及び窒
化ケイ素(Si3N4)を用いた型部材が開示されており、
特開昭60−246230号公報には超硬合金に貴金属をコーテ
ィングした型部材が開示されており、また特公昭62−21
733号公報には窒化チタンをコーティングした型部材が
開示されている。
For example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 49-51112 discloses a die member using 13Cr martensitic steel.
Japanese Patent No. 613 discloses a mold member using silicon carbide (SiC) and a mold member using silicon nitride (Si 3 N 4 ),
Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 60-246230 discloses a die member obtained by coating a cemented carbide with a noble metal, and Japanese Patent Publication No. 62-21.
Japanese Patent No. 733 discloses a mold member coated with titanium nitride.

しかして、上記13Crマルテンサイト鋼は酸化しやすく更
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Si3
N4は一般的には酸化されにくいとさていれるが、高温で
はある程度の酸化が生じ型部材表面にSiO2の膜が形成さ
れるためガラスとの融着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
傷付きやすく且つ変形しやすいという難点がある。更
に、表面に窒化チタンをコーティングした材料はかなり
良好な特性を示すが高温で長期間連続的に使用した場合
にはガラスとの融着が発生しやすくなるという難点があ
る。
However, the above 13Cr martensitic steel is apt to be oxidized, and there is a problem that Fe is diffused into the glass material during press forming at a high temperature and the glass is colored. In addition, the above SiC and Si 3
N 4 is generally said to be difficult to oxidize, but at high temperatures some oxidation occurs and a SiO 2 film is formed on the surface of the mold member, so fusion with glass tends to occur and hardness is too high. There is a drawback that the sex is extremely poor. Further, since the material having the surface coated with a noble metal has a low hardness, it is easily scratched and deformed. Further, the material whose surface is coated with titanium nitride shows quite good characteristics, but when it is continuously used at a high temperature for a long period of time, there is a drawback that fusion with glass is likely to occur.

そこで、本発明は、上記従来技術に鑑み、容易に高精度
に製造でき且つプレス成形に際し精度劣化が少なく特に
高温でも長期にわたって融着を生ずることのない長寿命
の光学素子成形用型部材を提供することを目的とする。
Therefore, in view of the above-mentioned conventional technique, the present invention provides a long-life optical element molding die member that can be easily manufactured with high precision, has little accuracy deterioration during press molding, and does not cause fusion bonding particularly at high temperature for a long time. The purpose is to do.

[課題を解決するための手段] 本発明によれば、以上の如き目的を達成するものとし
て、 少なくとも成形面が窒炭化タンタルで被覆されているこ
とを特徴とする、光学素子成形用型部材、 及び、 少なくとも成形面が窒炭化タンタルで被覆されており、
該窒炭化タンタル被覆層の下層としてタンタル層が設け
られていることを特徴とする、光学素子成形用型部材、 が提供される。
[Means for Solving the Problems] According to the present invention, in order to achieve the above-mentioned object, at least a molding surface is covered with tantalum carbonitride, and an optical element molding die member, And, at least the molding surface is coated with tantalum carbonitride,
An optical element molding die member, characterized in that a tantalum layer is provided as a lower layer of the tantalum carbonitride coating layer.

上記本発明の光学素子成形用型部材において、窒炭化タ
ンタルはタンタル含有率20〜80原子%であるのが好まし
い。
In the optical element molding die member of the present invention, the tantalum carbonitride preferably has a tantalum content of 20 to 80 atom%.

また、本発明によれば、上記の如き目的を達成するもの
として、 少なくとも成形面が窒炭化タンタルで被覆されており、
該窒炭化タンタル被覆層が厚さ方向に関し組成が変化し
ていることを特徴とする、光学素子成形用型部材、 が提供される。
Further, according to the present invention, at least the molding surface is coated with tantalum carbonitride as an object to achieve the above object.
An optical element molding die member, characterized in that the composition of the tantalum carbonitride coating layer changes in the thickness direction.

この本発明の光学素子成形用型部材において、窒炭化タ
ンタル被覆層は表面から型母材側へと次第にタンタル含
有率が高くなる組成を有するのが好ましく、また窒炭化
タンタル被覆層は型母材との界面においてタンタル含有
率45〜100原子%であるのが好ましく、更に窒炭化タン
タル被覆層は表面においてタンタル含有率20〜80原子%
であるのが好ましい。
In this optical element molding die member of the present invention, the tantalum carbonitride coating layer preferably has a composition in which the tantalum content gradually increases from the surface to the die base material side. The tantalum content at the interface with and is preferably 45 to 100 atom%, and the tantalum carbonitride coating layer further has a tantalum content of 20 to 80 atom%.
Is preferred.

[実施例] 以下、図面を参照しながら本発明の具体的実施例を説明
する。
[Examples] Specific examples of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は本発明による型部材の第1の実施例を示す概略
断面図である。本図において、130は型母材を示し、132
は該型母材の成形面に形成された窒炭化タンタル被覆層
を示す。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a first embodiment of a mold member according to the present invention. In this figure, 130 indicates a mold base material, and 132
Indicates a tantalum carbonitride coating layer formed on the molding surface of the die base material.

本発明においては、型母材130としては、たとえば超硬
合金や焼結SiCを用いることができる。これら母材材料
は切削、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おく。
In the present invention, for example, cemented carbide or sintered SiC can be used as the mold base material 130. These base materials are formed into desired external shapes by processing such as cutting, grinding, and polishing, and especially the molding surface is finished to the desired surface accuracy.

上記母材130の表面に窒炭化タンタル層132を形成するに
は、たとえばBunshah法による活性化反応蒸着法や反応
性スパッタリング法等の物理的気相法(PVD法)あるい
はプラズマCVD法や光CVD法や熱CVD法等の化学的気相法
(CVD法)を用いる。
To form the tantalum carbonitride layer 132 on the surface of the base material 130, for example, a physical vapor phase method (PVD method) such as an activated reactive vapor deposition method by Bunshah method or a reactive sputtering method, a plasma CVD method or an optical CVD method. Chemical vapor phase method (CVD method) such as a thermal CVD method or a thermal CVD method is used.

本発明において、窒炭化タンタルとはTaCN等の窒化炭化
物を含むたとえば侵入型窒炭化物の構造をもつものを意
味し、但しタンタル元素単体窒素元素単体あるいは、炭
素元素単体が混合されていてもよい。
In the present invention, tantalum carbonitride means one having a structure of, for example, an interstitial carbonitride containing a nitrided carbide such as TaCN, provided that tantalum element simple substance nitrogen element simple substance or carbon element simple substance may be mixed.

窒炭化タンタル層132は、その組成において窒素及び炭
素とタンタルとの原子比率をかなりの範囲で変化させる
ことができるが、実用的範囲としては、たとえばタンタ
ル含有率が20〜80原子%程度のものが好適である。ま
た、炭素と窒素との原子比率はたとえば1:99〜99:1の範
囲であり、好ましくは40:60〜60:40の範囲である。
The tantalum carbonitride layer 132 can change the atomic ratio of nitrogen and carbon to tantalum in its composition in a considerable range, but as a practical range, for example, a tantalum content of about 20 to 80 atomic%. Is preferred. The atomic ratio of carbon to nitrogen is, for example, in the range of 1:99 to 99: 1, preferably 40:60 to 60:40.

窒炭化タンタル層132の厚さは製造条件により適宜設定
されるが、使用時に所望の特性が発揮できる様な厚さ
(たとえば0.1〜10μm、好ましくは1μm程度)とす
ればよい。
Although the thickness of the tantalum carbonitride layer 132 is appropriately set depending on the manufacturing conditions, it may be set to a thickness (for example, 0.1 to 10 μm, preferably about 1 μm) so that desired characteristics can be exhibited during use.

窒炭化タンタル層132は特に高温でのガラスとの融着性
が著るしく低く離型性が良好であるので、これまで型部
材との融着のために高精度成形を工業的に実施すること
が困難であるとされている高融点のガラスを用いる成形
にも良好に適用でき、更には一次成形されたガラスまた
は溶融ガラスを型装置内に収容してプレス成形する光学
素子製造に適用して繰返し使用しても良好な精度の光学
素子を得ることができるという利点がある。
Since the tantalum carbonitride layer 132 has a remarkably low fusion property with glass particularly at high temperature and has a good releasability, high precision molding is industrially carried out for fusion with the mold member so far. It can be applied well to molding using high melting point glass, which is said to be difficult, and is further applied to the manufacturing of optical elements in which primary molded glass or molten glass is housed in a mold device and press molded. There is an advantage that an optical element with good accuracy can be obtained even if it is repeatedly used.

第2図は本発明による型部材の第2の実施例を示す概略
断面図である。本図において、130は型母材を示し、131
は該型母材の成形面に形成されたタンタル層を示し、13
2は該タンタル層上に形成された窒炭化タンタル被覆層
を示す。
FIG. 2 is a schematic sectional view showing a second embodiment of the mold member according to the present invention. In this figure, 130 indicates a mold base material, and 131
Indicates the tantalum layer formed on the molding surface of the mold base material, 13
Reference numeral 2 denotes a tantalum carbonitride coating layer formed on the tantalum layer.

本発明においては、型母材130としては、たとえば超硬
合金や焼結SiCを用いることができる。これら母材材料
は切削、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おく。
In the present invention, for example, cemented carbide or sintered SiC can be used as the mold base material 130. These base materials are formed into desired external shapes by processing such as cutting, grinding, and polishing, and especially the molding surface is finished to the desired surface accuracy.

上記母材130の表面にタンタル層131及び窒炭化タンタル
層132をこの順に形成するには、たとえば蒸着法及びBun
shah法による活性化反応蒸着法やスパッタリング法及び
反応性スパッタリング法等の物理的気相法(PVD法)あ
るいはプラズマCVD法や光CVD法や熱CVD法等の化学的気
相法(CVD法)を用いる。
To form the tantalum layer 131 and the tantalum carbonitride layer 132 on the surface of the base material 130 in this order, for example, vapor deposition and Bun
Physical vapor phase method (PVD method) such as activated reaction vapor deposition method, sputtering method and reactive sputtering method by shah method or chemical vapor phase method (CVD method) such as plasma CVD method, optical CVD method and thermal CVD method To use.

タンタル層131の厚さは製造条件により適宜設定される
が、使用時に所望の特性が発揮できる様な厚さ(たとえ
ば0.01〜5μm、好ましくは0.2μm程度)とすればよ
い。
Although the thickness of the tantalum layer 131 is appropriately set depending on the manufacturing conditions, it may be set to a thickness (for example, 0.01 to 5 μm, preferably about 0.2 μm) so that desired characteristics can be exhibited during use.

該タンタル層131は、型母材130と窒炭化タンタル層132
との接合力を高め、使用時における被覆層の剥離を防止
する作用をなす。即ち、該タンタル層131を形成せずに
型母材130上に直接窒炭化タンタル層を形成すると、該
窒炭化タンタル層には比較的大きな内部応力が残留す
る。該炭化タンタル層の成膜条件を適宜設定することに
より残留内部応力を小さくすることもできるが、該成膜
条件を変化させると膜の内部構造も変化し所望の表面精
度が得られなくなることもあり、このため内部応力の低
下のみを最適化する条件設定は現実的ではない。そこ
で、型母材130と窒炭化タンタル層132との間にタンタル
層131を介在させることにより、窒炭化タンタル層132の
内部構造を良好に維持しつつ該窒炭化タンタル層132と
タンタル層131とからなる被覆層の残留内部応力を低下
させることが可能となるのである。かくして、使用時に
おいて、比較的高い温度での繰返しプレス成形による熱
履歴を受けても容易には被覆層の剥離を生じない耐久性
良好な型部材が得られる。
The tantalum layer 131 includes a mold base material 130 and a tantalum carbonitride layer 132.
It has the function of increasing the bonding force with and preventing peeling of the coating layer during use. That is, if the tantalum carbonitride layer is directly formed on the die base material 130 without forming the tantalum layer 131, a relatively large internal stress remains in the tantalum carbonitride layer. Although the residual internal stress can be reduced by appropriately setting the film forming conditions of the tantalum carbide layer, if the film forming conditions are changed, the internal structure of the film may be changed and desired surface accuracy may not be obtained. Therefore, it is not realistic to set the conditions for optimizing only the decrease of the internal stress. Therefore, by interposing the tantalum layer 131 between the mold base material 130 and the tantalum carbonitride layer 132, the tantalum carbonitride layer 132 and the tantalum layer 131 are formed while maintaining a good internal structure of the tantalum carbonitride layer 132. It is possible to reduce the residual internal stress of the coating layer made of. Thus, in use, a mold member having good durability can be obtained in which the coating layer is not easily peeled off even if it is subjected to a heat history due to repeated press molding at a relatively high temperature.

本発明において、窒炭化タンタルとはTaCN等の窒化炭化
物を含むたとえば侵入型窒炭化物の構造をもつものを意
味し、但しタンタル元素単体、窒素元素単体あるいは炭
素元素単体が混合されていてもよい。
In the present invention, tantalum carbonitride means a material having a structure of, for example, an interstitial carbonitride containing a nitrided carbide such as TaCN, provided that tantalum element simple substance, nitrogen element simple substance or carbon element simple substance may be mixed.

窒炭化タンタル層132は、その組成において窒素及び炭
素とタンタルとの原子比率をかなりの範囲で変化させる
ことができるが、実用的範囲としては、たとえばタンタ
ル含有率が20〜80原子%程度のものが好適である。ま
た、炭素と窒素との原子比率はたとえば1:99〜99:1の範
囲であり、好ましくは40:60〜60:40の範囲である。
The tantalum carbonitride layer 132 can change the atomic ratio of nitrogen and carbon to tantalum in its composition in a considerable range, but as a practical range, for example, a tantalum content of about 20 to 80 atomic%. Is preferred. The atomic ratio of carbon to nitrogen is, for example, in the range of 1:99 to 99: 1, preferably 40:60 to 60:40.

窒炭化タンタル層132の厚さは製造条件により適宜設定
されるが、使用時に所望の特性が発揮できる様な厚さ
(たとえば0.1〜10μm、好ましくは1μm程度)とす
ればよい。
Although the thickness of the tantalum carbonitride layer 132 is appropriately set depending on the manufacturing conditions, it may be set to a thickness (for example, 0.1 to 10 μm, preferably about 1 μm) so that desired characteristics can be exhibited during use.

窒炭化タンタル層132は特に高温でのガラスとの融着性
が著るしく低く離型性が良好であるので、これまで型部
材との融着のために高精度成形を工業的に実施すること
が困難であるとされている高融点のガラスを用いる成形
にも良好に適用でき、更には一次成形されたガラスまた
は溶融ガラスを型装置内に収容してプレス成形する光学
素子製造に適用して繰返し使用しても良好な精度の光学
素子を得ることができるという利点がある。
Since the tantalum carbonitride layer 132 has a remarkably low fusion property with glass particularly at high temperature and has a good releasability, high precision molding is industrially carried out for fusion with the mold member so far. It can be applied well to molding using high melting point glass, which is said to be difficult, and is further applied to the manufacturing of optical elements in which primary molded glass or molten glass is housed in a mold device and press molded. There is an advantage that an optical element with good accuracy can be obtained even if it is repeatedly used.

第3図は本発明による型部材の第3の実施例を示す概略
断面図である。本図において、130は型母材を示し、13
2′は該型母材の成形面に形成された窒炭化タンタル被
覆層を示す。
FIG. 3 is a schematic sectional view showing a third embodiment of the mold member according to the present invention. In this figure, 130 indicates a mold base material, and 13
2'denotes a tantalum carbonitride coating layer formed on the molding surface of the die base material.

本発明においては、型母材130としては、たとえば超硬
合金や焼結SiCを用いることができる。これら母材材料
は切削、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おく。
In the present invention, for example, cemented carbide or sintered SiC can be used as the mold base material 130. These base materials are formed into desired external shapes by processing such as cutting, grinding, and polishing, and especially the molding surface is finished to the desired surface accuracy.

上記母材130の表面に窒炭化タンタル層132′を形成する
には、たとえばBunshah法による活性化反応蒸着法や反
応性スパッタリング法等の物理的気相法(PVD法)ある
いはプラズマCVD法や光CVD法や熱CVD法等の化学的気相
法(CVD法)を用いる。
To form the tantalum carbonitride layer 132 'on the surface of the base material 130, for example, a physical vapor phase method (PVD method) such as an activated reactive vapor deposition method by the Bunshah method or a reactive sputtering method, a plasma CVD method or an optical method. A chemical vapor phase method (CVD method) such as a CVD method or a thermal CVD method is used.

本発明において、窒炭化タンタルとはTaCN等の窒化炭化
物を含むたとえば侵入型窒炭化物の構造をもつものを意
味し、但しタンタル元素単体、窒素元素単体あるいは炭
素元素単体が混合されていてもよい。
In the present invention, tantalum carbonitride means a material having a structure of, for example, an interstitial carbonitride containing a nitrided carbide such as TaCN, provided that tantalum element simple substance, nitrogen element simple substance or carbon element simple substance may be mixed.

上記窒炭化タンタル層132′は厚さ方向に関し組成(即
ちタンタルと窒素及び炭素との原子比率)が変化してい
る。
The composition (that is, the atomic ratio of tantalum to nitrogen and carbon) of the tantalum carbonitride layer 132 'changes in the thickness direction.

第4図(a)〜(i)は窒炭化タンタル層132′の厚さ
方向に関するタンタル含有率の分布の例を示すグラフで
ある。図において、縦軸はタンタル(Ta)含有率(原子
%)を示し、横軸は型母材130との界面を基準とした厚
さを示し、窒炭化タンタル層132′の厚さがtであると
されている。
FIGS. 4 (a) to 4 (i) are graphs showing examples of the distribution of the tantalum content in the thickness direction of the tantalum carbonitride layer 132 '. In the figure, the vertical axis represents the tantalum (Ta) content (atomic%), the horizontal axis represents the thickness based on the interface with the mold base material 130, and the thickness of the tantalum carbonitride layer 132 'is t. It is said that there is.

第4図(a)〜(e)では直線状にTa含有率が変化して
おり、第4図(f),(g)では曲線状にTa含有率が変
化しており、第4図(h)では折れ線状にTa含有率が変
化しており、第4図(i)では階段状にTa含有率が変化
している。
4 (a) to 4 (e), the Ta content changes linearly, and in FIGS. 4 (f) and 4 (g), the Ta content changes linearly. In (h), the Ta content changes linearly, and in FIG. 4 (i), the Ta content changes stepwise.

窒炭化タンタル層132′は、表面(即ちプレス成形の際
に光学素子材料と接触する面)においてTaとN及びCと
の原子比率が1:1程度で且つ母材130との界面においてTa
含有率が比較的高くなっているのが好ましい。なぜな
ら、型母材との接合強度を高めプレス成形時の窒炭化タ
ンタル層の剥離を防止するためにはできるだけTa含有率
の高いのが有利だからである。この様な観点から、窒炭
化タンタル層132′は、実用上、たとえば表面におけるT
a含有率が20〜80原子%程度、より好ましくは50原子%
程度であるのが好ましく、更に母材との界面におけるTa
含有率が45〜100原子%であるのが好ましい。また、炭
素と窒素との原子比率はたとえば1:99〜99:1の範囲であ
り、好ましくは40:60〜60:40の範囲である。
The tantalum carbonitride layer 132 ′ has an atomic ratio of Ta to N and C of about 1: 1 on the surface (that is, a surface which comes into contact with the optical element material during press molding) and Ta at the interface with the base material 130.
It is preferred that the content is relatively high. This is because it is advantageous that the content of Ta is as high as possible in order to increase the bonding strength with the die base material and prevent the peeling of the tantalum carbonitride layer during press molding. From this point of view, the tantalum carbonitride layer 132 ′ is practically used as, for example, the T
a content is about 20 to 80 atom%, more preferably 50 atom%.
It is preferable that the content of Ta is at the interface with the base material.
The content is preferably 45 to 100 atom%. The atomic ratio of carbon to nitrogen is, for example, in the range of 1:99 to 99: 1, preferably 40:60 to 60:40.

以上の様な窒炭化タンタル層132′における厚さ方向の
組成分布は、窒炭化タンタル層形成の際の上記PVD法やC
VD法において製造条件を適宜設定することにより得るこ
とができる。
The compositional distribution in the thickness direction of the tantalum carbonitride layer 132 'as described above is determined by the PVD method or C
It can be obtained by appropriately setting the production conditions in the VD method.

窒炭化タンタル層132′の厚さは製造条件により適宜設
定されるが、使用時に所望の特性が発揮できる様な厚さ
(たとえば0.1〜10μm、好ましくは1μm程度)とす
ればよい。
The thickness of the tantalum carbonitride layer 132 ′ is appropriately set depending on the manufacturing conditions, but it may be set to a thickness (for example, 0.1 to 10 μm, preferably about 1 μm) such that desired characteristics can be exhibited during use.

窒炭化タンタル層132′は特に高温でのガラスとの融着
性が著るしく低く離型性が良好であるので、これまで型
部材との融着のために高精度成形を工業的に実施するこ
とが困難であるとされている高融点のガラスを用いる成
形にも良好に適用でき、更には一次成形されたガラスま
たは溶融ガラスを型装置内に収容してプレス成形する光
学素子製造に適用して繰返し使用しても良好な精度の光
学素子を得ることができるという利点がある。
The tantalum carbonitride layer 132 'has a remarkably low fusion property with glass particularly at high temperature and has a good releasability, so that high precision molding has been industrially performed for fusion with the mold member so far. It can be applied well to molding using high melting point glass, which is said to be difficult to do, and is further applied to the manufacturing of optical elements in which primary molded glass or molten glass is housed in a mold device and press molded. Then, there is an advantage that an optical element with good accuracy can be obtained even if it is repeatedly used.

以下、本発明による上記第1〜第3の実施例の型部材の
製造及びそれを用いたガラス成形の実施例を示す。尚、
同時に、比較のために、従来及び比較のための型部材の
製造及びそれを用いたガラス成形の例をも示す。
Hereinafter, examples of manufacturing the mold members according to the first to third embodiments of the present invention and glass molding using the mold members will be described. still,
At the same time, for comparison, examples of manufacturing a conventional mold member and a mold member for comparison and glass molding using the same are also shown.

製造及び成形の実施例1: 超硬合金[WC(90%)+Co(10%)]及び焼結SiCを母
材材料として型母材を作り、該母材の成形面に窒炭化タ
ンタル層を形成して、以下の通り上記第1図に示される
本発明による型部材を製造した。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部材及び該成
形面にSiC層またはTiN層を形成した型部材を製造した。
製造した型部材の一覧表を第1表に示す。尚、第1表に
おいて、No.1及びNo.2は本発明実施例であり、No.3、N
o.4、No.5及びNo.6は比較例である。
Manufacturing and Forming Example 1: Cemented Carbide [WC (90%) + Co (10%)] and Sintered SiC are used as a base material to form a die base material, and a tantalum carbonitride layer is formed on the base metal forming surface. After being formed, the mold member according to the present invention shown in FIG. 1 was manufactured as follows. Also, for comparison,
A mold member in which the molding surface of the mold base material was not coated and a mold member in which a SiC layer or a TiN layer was formed on the molding surface were manufactured.
Table 1 shows a list of manufactured die members. In Table 1, No. 1 and No. 2 are examples of the present invention, and No. 3, N
o.4, No.5 and No.6 are comparative examples.

これら型部材の製造は以下の様にして行なわれた。 The mold members were manufactured as follows.

先ず、型母材材料を切削加工し、次いで成形光学素子の
機能面(光学面)に対応する成形面を所望の表面精度に
加工した。型母材の成形面は凹面であり、先ずダイヤモ
ンド砥石による研削で所望の曲率に加工し、次いで粒径
1μmのダイヤモンドパウダーを用いた研摩を行ない、
ニュートンリング1本程度の表面形状精度及びRmax0.02
μm程度の表面粗さ精度に仕上げた。
First, the mold base material was cut, and then the molding surface corresponding to the functional surface (optical surface) of the molding optical element was processed to a desired surface accuracy. The molding surface of the die base material is a concave surface. First, it is processed into a desired curvature by grinding with a diamond grindstone, and then it is polished with a diamond powder having a particle diameter of 1 μm.
Surface shape accuracy of one Newton ring and Rmax 0.02
The surface roughness accuracy was about μm.

次に、上記N.o1及びNo.2については、Bunshah法による
活性化反応蒸着法により型母材の成形面上に窒炭化タン
タル層を形成した。
Next, with respect to Nos. 1 and 2 above, a tantalum carbonitride layer was formed on the molding surface of the mold base material by the activated reaction vapor deposition method using the Bunshah method.

窒炭化タンタル層の形成は次の様にして行なった。The tantalum carbonitride layer was formed as follows.

上記の様にして得られた型母材を有機溶剤で洗浄し、真
空槽内にセットした。次に、該真空槽内を約1×10-5To
rr以下に減圧し、同時に型母材を300℃程度に加熱し
た。次いで、反応ガスとして炭化水素ガス(メタン及び
アセチレン)と窒素ガスとを適量混合して3×10-4から
8×10-4Torr導入し、イオン化電圧50V程度を印加しな
がら金属タンタルを電子銃で蒸発させた。これにより、
蒸発タンタルと窒素と炭素とが反応して型母材表面上に
堆積し窒炭化タンタル層が形成された。得られた窒炭化
タンタル層のタンタル含有率は50原子%であり炭素含有
率及び窒素含有率はいずれも25原子%であった。また、
該窒炭化タンタル層の厚さは約1μmであった。
The mold base material obtained as described above was washed with an organic solvent and set in a vacuum chamber. Next, the inside of the vacuum chamber is about 1 × 10 −5 To
The pressure was reduced to rr or less, and at the same time, the die base material was heated to about 300 ° C. Then, an appropriate amount of hydrocarbon gas (methane and acetylene) and nitrogen gas are mixed as a reaction gas and introduced at 3 × 10 −4 to 8 × 10 −4 Torr, and metal tantalum is electron gun while applying an ionization voltage of about 50V. It was evaporated at. This allows
Evaporated tantalum, nitrogen, and carbon reacted and deposited on the surface of the die base material to form a tantalum carbonitride layer. The tantalum content of the obtained tantalum carbonitride layer was 50 atomic%, and the carbon content and the nitrogen content were both 25 atomic%. Also,
The thickness of the tantalum carbonitride layer was about 1 μm.

上記No.6については、上記No.1及びNo.2の場合と同様に
してBunshah法による活性化反応蒸着法により型母材の
成形面上にTiN層を形成した。得られたTiN層の厚さは約
1μmであった。
As for No. 6, the TiN layer was formed on the molding surface of the mold base material by the activated reactive vapor deposition method by the Bunshah method in the same manner as in No. 1 and No. 2. The thickness of the obtained TiN layer was about 1 μm.

また、上記No.5については、通常のスパッタリング法に
より母材の成形面上にSiC層を形成した。得られたSiC層
の厚さは約1μmであった。
For No. 5, the SiC layer was formed on the molding surface of the base material by the usual sputtering method. The thickness of the obtained SiC layer was about 1 μm.

次に、以上の様にして製造された型部材を用いて、光学
ガラスのプレス成形を行なった。
Next, optical glass was press-molded using the mold member manufactured as described above.

第5図はプレス成形に用いた装置を示す断面図である。FIG. 5 is a sectional view showing an apparatus used for press molding.

第5図において、4は取入れ用置換室であり、6は成形
室であり、8は蒸着室であり、10は取出し用置換室であ
る。12,14,16はゲートバルブであり、18はレールであ
り、20は該レール上を矢印A方向に搬送せしめられるパ
レットである。24,38,40,50は油圧シリンダであり、26,
52はバルブである。28は成形室6内においてレール18に
沿って配列されているヒータである。
In FIG. 5, 4 is a substitution chamber for taking in, 6 is a forming chamber, 8 is a vapor deposition chamber, and 10 is a substitution chamber for taking out. 12, 14 and 16 are gate valves, 18 is a rail, and 20 is a pallet that can be conveyed on the rail in the direction of arrow A. 24, 38, 40, 50 are hydraulic cylinders, 26,
52 is a valve. A heater 28 is arranged along the rail 18 in the molding chamber 6.

成形室6内はパレット搬送方向に沿って順に加熱ゾーン
6−1、プレスゾーン6−2及び徐冷ゾーン6−3とさ
れている。プレスゾーン6−2において、上記油圧シリ
ンダ38のロッド34の下端には成形用上型部材30が固定さ
れており、上記油圧シリンダ40のロッド36の上端には成
形用下型部材32が固定されている。これら上型部材30及
び下型部材32は、上記第1図の本発明による型部材であ
る。蒸着室8内においては、蒸着物質46を収容した容器
42及び該容器を加熱するためのヒータ44が配置されてい
る。
Inside the molding chamber 6, a heating zone 6-1, a press zone 6-2, and a slow cooling zone 6-3 are sequentially arranged along the pallet conveying direction. In the press zone 6-2, the molding upper die member 30 is fixed to the lower end of the rod 34 of the hydraulic cylinder 38, and the molding lower die member 32 is fixed to the upper end of the rod 36 of the hydraulic cylinder 40. ing. The upper mold member 30 and the lower mold member 32 are the mold members according to the present invention shown in FIG. In the vapor deposition chamber 8, a container containing the vapor deposition material 46.
42 and a heater 44 for heating the container are arranged.

フリント系光学ガラス(SF14,軟化点Sp=586℃,ガラス
転移点Tg=485℃)を所定の形状及び寸法に粗加工し
て、成形のためのブランクを得た。
Flint optical glass (SF14, softening point Sp = 586 ° C., glass transition point Tg = 485 ° C.) was roughly processed into a predetermined shape and size to obtain a blank for molding.

ガラスブランクをパレット20に裁置し、取入れ置換室4
内の20−1の位置へ入れ、該位置のパレットを油圧シリ
ンダ24のロッド24によりA方向に押してゲートバルブ12
を越えて成形室6内の20−2の位置へと搬送し、以下同
様に所定のタイミングで順次新たに取入れ置換室4内に
パレットを入れ、このたびにパレットを成形室6内で20
−2→・・・・・→20−8の位置へと順次搬送した。こ
の間に、加熱ゾーン6−1ではガラスブランクをヒータ
28により徐々に加熱し20−4の位置で軟化点以上とした
上で、プレスゾーン6−2へと搬送し、ここで油圧シリ
ンダ38,40を作動させて上型部材30及び下型部材32によ
り10kg/cm2の圧力で5分間プレスし、その後加圧力を解
除しガラス転移点以下まで冷却し、その後油圧シリンダ
38,40を作動させて上型部材30及び下型部材40をガラス
成形品から離型した。該プレスに際しては上記パレット
が成形用胴型部材として利用された。しかる後に、徐冷
ゾーン6−3ではガラス成形品を徐々に冷却した。尚、
成形室6内には不活性ガスを充満させた。
Place glass blank on pallet 20 and take in replacement chamber 4
20-1 in the inside and push the pallet at that position in the direction A by the rod 24 of the hydraulic cylinder 24 to move the gate valve 12
It is conveyed to the position 20-2 in the molding chamber 6 over the space, and thereafter, a pallet is newly inserted into the replacement chamber 4 at predetermined timing in the same manner.
-2 → ・ ・ ・ → Sequentially transported to the position of 20-8. Meanwhile, the glass blank is heated in the heating zone 6-1.
After being gradually heated by 28 to a softening point or higher at the position of 20-4, it is conveyed to the press zone 6-2, where hydraulic cylinders 38 and 40 are operated to operate the upper die member 30 and the lower die member 32. Press for 5 minutes at a pressure of 10 kg / cm 2 , then release the pressure and cool to below the glass transition point, and then press the hydraulic cylinder.
By operating 38 and 40, the upper mold member 30 and the lower mold member 40 were released from the glass molded product. At the time of the pressing, the pallet was used as a body member for molding. Then, in the slow cooling zone 6-3, the glass molded product was gradually cooled. still,
The molding chamber 6 was filled with an inert gas.

成形室6内において20−8の位置に到達したパレット
を、次の搬送ではゲートバルブ16を越えて蒸着室8内の
20−9の位置へと搬送した。通常、ここで真空蒸着を行
なうのであるが、本実施例では該蒸着を行なわなかっ
た。そして、次の搬送ではゲートバルブ16を越えて取出
し置換室10内の20−10の位置へと搬送した。そして、次
の搬送時には油圧シリンダ50を作動させてロッド48によ
りガラス成形品を装置2外へと取出した。
The pallet that has reached the position 20-8 in the forming chamber 6 will pass through the gate valve 16 in the deposition chamber 8 in the next transfer.
Transported to position 20-9. Usually, vacuum deposition is performed here, but this deposition was not performed in this embodiment. Then, in the next transportation, the material was transported beyond the gate valve 16 to the position 20-10 in the take-out replacement chamber 10. Then, at the time of the next conveyance, the hydraulic cylinder 50 was operated and the glass molded article was taken out of the apparatus 2 by the rod 48.

以上の様なプレス成形の前後における型部材30,32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、ならびに成形光学素子と型部材30,32との離型性
について第2表に示す。
The surface roughness of the molding surface of the mold members 30 and 32 before and after the above-described press molding, the surface roughness of the optical surface of the molded optical element, and the releasability between the molding optical element and the mold members 30 and 32. Is shown in Table 2.

次に、融着発生のないNo.1、No.2、No.3及びNo.6につい
て、同一型部材を用いて連続10000回のプレス成形を行
なった。この際の型部材30,32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て第3表
に示す。
Next, with respect to No. 1, No. 2, No. 3 and No. 6 in which fusion did not occur, press molding was continuously performed 10,000 times using the same mold member. Table 3 shows the surface roughness of the molding surface of the mold members 30 and 32 and the surface roughness of the optical surface of the molded optical element at this time.

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、融着
を生ずることなく良好な表面精度の光学素子が成形でき
た。
As described above, in the examples of the present invention, good surface accuracy could be sufficiently maintained even when used for repeated press molding, and an optical element having good surface accuracy could be formed without causing fusion.

また、成形面に窒炭化タンタル層を有する本発明実施例
の型部材は、同様の母材にTiN層を有する型部材に比べ
て、成形回数が少ない時は殆ど差がないが、成形回数が
多くなっても離型性の低下が極めて少ないことが分っ
た。
Further, the mold member of the present invention example having a tantalum carbonitride layer on the molding surface, compared to a mold member having a TiN layer in the same base material, there is almost no difference when the number of molding times is small, the number of molding times is It was found that even if the number increased, the releasability was not significantly reduced.

窒炭化タンタルの中に金属タンタルが存在しても、Taの
酸化物生成標準自由エネルギーはTiよりも大きいので、
金属チタンより酸化しにくいためガラスとのぬれ性が低
い。このため、本発明実施例の型部材はガラス成形時に
ガラスとの融着発生が少ないのであろうと推測できる。
Even if metallic tantalum is present in tantalum carbonitride, since the standard free energy for oxide formation of Ta is larger than that of Ti,
It is less oxidizable than titanium metal and has low wettability with glass. Therefore, it can be inferred that the mold members of the examples of the present invention are less likely to cause fusion with glass during glass molding.

上記実施例では窒炭化タンタル層の形成方法としてBuns
hah法による活性化反応蒸着法が用いられているが、窒
炭化タンタル層はその他の方法たとえば反応性スパッタ
リング法を用いて形成することもできる。
In the above-mentioned embodiment, as a method for forming the tantalum carbonitride layer, Buns
Although the activated reactive vapor deposition method based on the hah method is used, the tantalum carbonitride layer can also be formed by another method such as a reactive sputtering method.

第6図は窒炭化タンタル層形成のための反応性スパッタ
リング装置の概略構成図である。
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a reactive sputtering apparatus for forming a tantalum carbonitride layer.

第6図において、140は真空槽である。該真空槽には排
気口142が接続されており、該排気口は不図示の減圧源
に接続されている。真空槽140内の上部にはヒータ144が
配置されており、145はその電源である。該ヒータ144の
下方に型母材支持体146が配置されており、該支持体に
は成形面を下向きにして型母材148が支持される。149は
該型母材に対しバイアス電圧を印加するためのバイアス
電源である。該型母材148の下方にはグロー放電発生用
のコイル150が配置されており、151はその高周波電源で
あり、152は整合回路である。上記真空槽140内の下部に
はカソード電極154が配置されており、該電極上にはタ
ンタルターゲット156が配置される。157は上記カソード
電極154に対し電圧を印加するための電源である。158は
上記タンタルターゲット156の方に向けてアルゴンガス
を供給するためのパイプであり、また160は上記型母材1
48の方に向けて炭化水素ガス(メタン及びアセチレン)
及び窒素ガスを供給するめのパイプである。尚、炭化水
素ガスと窒素ガスとは不図示の装置により所望の比率で
混合することができる。
In FIG. 6, 140 is a vacuum chamber. An exhaust port 142 is connected to the vacuum chamber, and the exhaust port is connected to a decompression source (not shown). A heater 144 is arranged above the vacuum chamber 140, and 145 is its power source. A die base material support 146 is disposed below the heater 144, and the die base material 148 is supported on the support with the molding surface facing downward. 149 is a bias power source for applying a bias voltage to the die base material. A coil 150 for glow discharge generation is arranged below the die base material 148, 151 is a high frequency power source thereof, and 152 is a matching circuit. A cathode electrode 154 is arranged in the lower portion of the vacuum chamber 140, and a tantalum target 156 is arranged on the electrode. 157 is a power source for applying a voltage to the cathode electrode 154. 158 is a pipe for supplying argon gas toward the tantalum target 156, and 160 is the mold base material 1
Towards 48 toward hydrocarbon gas (methane and acetylene)
And a pipe for supplying nitrogen gas. The hydrocarbon gas and the nitrogen gas can be mixed in a desired ratio by an apparatus (not shown).

窒炭化タンタル層の形成時には、所定の精度に仕上げら
れた型母材148を有機溶剤で洗浄した後に型母材支持体1
46により支持する。次に、真空槽140内を所定の真空度
まで排気し、パイプ158からアルゴンガスを導入し、高
周波電源によりコイル150に高周波電圧を印加してグロ
ー放電を発生させ、更にバイアス電源149により型母材1
48に負の電圧を印加して、アルゴンイオンによる型母材
148のスパッタクリーニングを行なう。その後、電源157
によりカソード電極154に高周波または直流の電圧を印
加して該タンタルターゲット156の近傍にアルゴンのグ
ロー放電を発生させて、タンタルターゲットにアルゴン
イオンの衝撃を与え、同時にパイプ160から炭化水素ガ
ス(メタン及びアセチレン)及び窒素ガスを導入し、電
源151によりコイル150に高周波電圧を印加して炭化水素
及び窒素のプラズマを形成し、バイアス電源149により
型母材148に負のバイアス電圧を印加して、上記炭化水
素及び窒素のプラズマ中の炭素イオン及び窒素イオンを
型母材148の方へと引き込むことにより、タンタルの反
応性スパッタリングを行なうことができる。これによ
り、型母材148の表面に窒炭化タンタル層が形成され
る。
At the time of forming the tantalum carbonitride layer, the mold base material 148 finished to a predetermined accuracy is washed with an organic solvent and then the mold base material support 1
Support by 46. Next, the vacuum chamber 140 is evacuated to a predetermined degree of vacuum, an argon gas is introduced from a pipe 158, a high frequency voltage is applied to the coil 150 by a high frequency power source to generate glow discharge, and a mold power source is generated by a bias power source 149. Material 1
A negative voltage is applied to 48, and the mold base material is made of argon ions.
Perform 148 sputter cleaning. Then power 157
By applying a high frequency or direct current voltage to the cathode electrode 154 to generate a glow discharge of argon in the vicinity of the tantalum target 156, the tantalum target is bombarded with argon ions, and at the same time hydrocarbon gas (methane and methane Acetylene) and nitrogen gas are introduced, a high frequency voltage is applied to the coil 150 by the power supply 151 to form hydrocarbon and nitrogen plasma, and a negative bias voltage is applied to the mold base material 148 by the bias power supply 149, Reactive sputtering of tantalum can be performed by drawing the carbon ions and nitrogen ions in the plasma of hydrocarbons and nitrogen toward the mold base material 148. As a result, a tantalum carbonitride layer is formed on the surface of the mold base material 148.

該窒炭化タンタル層中のタンタル含有率は、成膜条件を
適宜設定することにより所望の値とすることができる。
該比率に大きく影響する成膜条件としては、真空槽140
内の真空度、アルゴンガスの圧力及び炭化水素ガス及び
窒素ガスの圧力、及び電源145,149,151,157の電圧等が
ある。
The tantalum content in the tantalum carbonitride layer can be set to a desired value by appropriately setting film forming conditions.
The film forming conditions that greatly affect the ratio are vacuum chamber 140
There are the degree of vacuum inside, the pressure of argon gas and the pressure of hydrocarbon gas and nitrogen gas, the voltage of power supplies 145, 149, 151, 157, and the like.

以上の様な反応性スパッタリング法によれば、型母材近
傍に炭化水素ガスと窒素ガスとの混合ガスを供給して炭
化水素及び窒素のプラズマを形成するので、任意の炭素
/窒素/タンタル比率の窒炭化タンタル層を容易に形成
することができる。
According to the reactive sputtering method as described above, a mixed gas of a hydrocarbon gas and a nitrogen gas is supplied in the vicinity of the die base material to form a plasma of hydrocarbon and nitrogen, so that an arbitrary carbon / nitrogen / tantalum ratio is obtained. The tantalum carbonitride layer can be easily formed.

この様な反応性スパッタリング法を用いて、上記No.1と
同様の超硬合金製母材の成形面に炭素含有率50原子%で
タンタル含有率50原子%の窒炭化タンタル層を形成した
型部材(No.7)を得た。
Using such a reactive sputtering method, a mold in which a tantalum carbonitride layer with a carbon content of 50 atomic% and a tantalum content of 50 atomic% was formed on the molding surface of a cemented carbide base material similar to No. 1 above. A member (No. 7) was obtained.

該No.7を用いて、上記第5図に関し説明したと同様にし
て、連続12000回のプレス成形を行なった。そして、上
記No.1についても更に累計12000回までのプレス成形を
行なった。この際の型部材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て第4表に示
す。
Using No. 7, press molding was continuously performed 12000 times in the same manner as described with reference to FIG. Then, with respect to No. 1 described above, press molding was further performed up to a total of 12000 times. Table 4 shows the surface roughness of the molding surface of the mold member and the surface roughness of the optical surface of the molded optical element at this time.

第4表から、12000回のプレス後においてはNo.7の型部
材の方がNo.1の型部材よりも若干優れていることが分
る。
From Table 4, it can be seen that the No. 7 mold member is slightly better than the No. 1 mold member after 12000 presses.

製造及び成形の実施例2: 超硬合金[WC(90%)+Co(10%)]及び焼結SiCを母
材材料として型母材を作り、該母材の成形面にタンタル
層及び窒炭化タンタル層をこの順に形成して、以下の通
り上記第2図に示される本発明による型部材を製造し
た。また、比較のために、上記型母材の成形面に被覆を
行なわない型部材及び該成形面にSiC層またはTiN層を形
成した型部材、更には該成形面に直接炭化タンタル層を
形成した型部材(これは上記実施例1のものに相当する
が、ここでは比較例としている)を製造した。製造した
型部材の一覧表を第1表に示す。尚、第5表において、
No.8及びNo.9は本発明実施例であり、No.10、No.11、N
o.12、No.13、No.14及びNo.15は比較例である。
Manufacture and forming example 2: Cemented carbide [WC (90%) + Co (10%)] and sintered SiC are used as base materials to form a die base material, and a tantalum layer and a nitrocarburized layer are formed on the base material forming surface. The tantalum layer was formed in this order to manufacture the mold member according to the present invention shown in FIG. 2 as described below. For comparison, a mold member not coated on the molding surface of the mold base material, a mold member having a SiC layer or a TiN layer formed on the molding surface, and a tantalum carbide layer directly formed on the molding surface were formed. A mold member (which corresponds to that of Example 1 above, but here is a comparative example) was manufactured. Table 1 shows a list of manufactured die members. In addition, in Table 5,
No. 8 and No. 9 are examples of the present invention, No. 10, No. 11, N
o.12, No.13, No.14 and No.15 are comparative examples.

これら型部材の製造は以下の様にして行なわれた。 The mold members were manufactured as follows.

先ず、型母材材料を切削加工し、次いで成形光学素子の
機能面(光学面)に対応する成形面を所望の表面精度に
加工した。型母材の成形面は凹面であり、先ずダイヤモ
ンド砥石による研削で所望の曲率に加工し、次いで粒径
1μmのダイヤモンドパウダーを用いた研摩を行ない、
ニュートンリング1本程度の表面形状精度及びRmax0.02
μm程度の表面粗さ精度に仕上げた。
First, the mold base material was cut, and then the molding surface corresponding to the functional surface (optical surface) of the molding optical element was processed to a desired surface accuracy. The molding surface of the die base material is a concave surface. First, it is processed into a desired curvature by grinding with a diamond grindstone, and then it is polished with a diamond powder having a particle diameter of 1 μm.
Surface shape accuracy of one Newton ring and Rmax 0.02
The surface roughness accuracy was about μm.

次に、上記N.o8及びNo.9については、蒸着法及びBunsha
h法による活性化反応蒸着法により型母材の成形面上に
タンタル層及び窒炭化タンタル層をこの順に形成した。
Next, regarding N.o8 and No. 9 above, the vapor deposition method and Bunsha
A tantalum layer and a tantalum carbonitride layer were formed in this order on the molding surface of the die base material by the activation reaction deposition method by the h method.

タンタル層及び窒炭化タンタル層の形成は次の様にして
行なった。
The tantalum layer and the tantalum carbonitride layer were formed as follows.

上記の様にして得られた型母材を有機溶剤で洗浄し、真
空槽内にセットした。次に、該真空槽内を約1×10-5To
rr以下に減圧し、同時に型母材を300℃程度に加熱し
た。次いで、金属タンタルを電子銃で蒸発させた。これ
により、蒸発タンタルが母材表面上に堆積しタンタル層
が形成された。該タンタル層の厚さは約0.2μmであっ
た。続いて金属タンタルを蒸発させながら、反応ガスと
して炭化水素ガス(メタン及びアセチレン)と窒素ガス
とを適量混合して3×10-4〜8×10-4Torr導入し、イオ
ン化電圧50V程度を印加した。これにより、蒸発タンタ
ルと窒素と炭素とが反応して上記タンタル層上に堆積し
窒炭化タンタル層が形成された。得られた窒炭化タンタ
ル層のタンタル含有率は50原子%であり窒素含有率及び
炭素含有率はいずれも25原子%であった。また、該窒炭
化タンタル層の厚さは約1μmであった。
The mold base material obtained as described above was washed with an organic solvent and set in a vacuum chamber. Next, the inside of the vacuum chamber is about 1 × 10 −5 To
The pressure was reduced to rr or less, and at the same time, the die base material was heated to about 300 ° C. The metal tantalum was then evaporated with an electron gun. As a result, evaporated tantalum was deposited on the surface of the base material and a tantalum layer was formed. The thickness of the tantalum layer was about 0.2 μm. Subsequently, while evaporating the metal tantalum, an appropriate amount of hydrocarbon gas (methane and acetylene) and nitrogen gas are mixed as a reaction gas, 3 × 10 −4 to 8 × 10 −4 Torr is introduced, and an ionization voltage of about 50 V is applied. did. As a result, the evaporated tantalum, nitrogen and carbon react with each other to deposit on the tantalum layer to form a tantalum carbonitride layer. The tantalum content of the obtained tantalum carbonitride layer was 50 atom%, and both the nitrogen content and the carbon content were 25 atom%. The thickness of the tantalum carbonitride layer was about 1 μm.

上記No.13、No.14及びNo.15については、上記No.8及びN
o.9の場合と同様にしてBunshah法による活性化反応蒸着
法により型母材の成形面上にTiN層または窒炭化タンタ
ル層を形成した。得られたTiN層または窒炭化タンタル
層の厚さはいづれも約1μmであった。
For No. 13, No. 14 and No. 15 above, No. 8 and N above
As in the case of o.9, a TiN layer or a tantalum carbonitride layer was formed on the molding surface of the die base material by the activated reaction vapor deposition method by the Bunshah method. The thickness of the obtained TiN layer or tantalum carbonitride layer was about 1 μm in each case.

また、上記No.12については、通常のスパッタリング法
により母材の成形面上にSiC層を形成した。得られたSiC
層の厚さは約1μmであった。
For No. 12, the SiC layer was formed on the molding surface of the base material by the usual sputtering method. Obtained SiC
The layer thickness was about 1 μm.

次に、以上の様にして製造された型部材を用いて、上記
製造及び成形の実施例1と同様にして光学ガラスのプレ
ス成形を行なった。
Next, using the mold member manufactured as described above, press molding of optical glass was performed in the same manner as in Example 1 of the above manufacturing and molding.

プレス成形の前後における型部材30,32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、なら
びに成形光学素子と型部材30,32との離型性について第
6表に示す。
Surface Roughness of Molding Surfaces of Mold Members 30, 32 Before and After Press Molding, Surface Roughness of Optical Surface of Molded Optical Element, and Releasability between Molding Optical Element and Mold Members 30, 32 Table 6 Shown in.

次に、融着発生のないNo.8、No.9、No.10、No.13、No.1
4及びNo.15について、同一型部材を用いて連続10000回
のプレス成形を行なった。この際の型部材30,32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
さについて第7表に示す。
Next, No.8, No.9, No.10, No.13, No.1 without fusion
For No. 4 and No. 15, press molding was performed 10,000 times continuously using the same mold member. Table 7 shows the surface roughness of the molding surface of the mold members 30 and 32 and the surface roughness of the optical surface of the molded optical element at this time.

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、融着
を生ずることなく良好な表面精度の光学素子が成形でき
た。
As described above, in the examples of the present invention, good surface accuracy could be sufficiently maintained even when used for repeated press molding, and an optical element having good surface accuracy could be formed without causing fusion.

上記10000回のプレス成形で表面粗さが良好であったNo.
8,No.9,No.14,No.15について同一型部材を用いて更に連
続20000回までのプレス成形を試みたところ、No.14,No.
15はいずれも14000回に到達するまでに被覆層が剥離し
たが、No.8,No.9はいづれも20000回まで被覆層の剥離を
生ずることがなく且つ型部材及び光学素子の双方とも表
面粗さはそれ程劣化しなかった。
The surface roughness was good in the above-mentioned 10,000 times of press molding.
No.14, No.14, No.15, No.14, No.14, and No.15 were tried by using the same mold member and press molding up to 20000 times continuously.
Although the coating layer peeled off by 15 times in all reaching 14000 times, no peeling of the coating layer occurred in any of No. 8 and No. 9 times up to 20000 times and both the mold member and the optical element had a surface. The roughness did not deteriorate so much.

上記実施例ではタンタル層及び窒炭化タンタル層の形成
方法として蒸着法及びBunshah法による活性化反応蒸着
法が用いられているが、タンタル層及び窒炭化タンタル
層はその他の方法たとえばスパッタリング法及び反応性
スパッタリング法を用いて形成することもできる。この
方法は上記第6図の装置を用いて行なうことができる。
In the above-mentioned examples, the vapor deposition method and the activated reactive vapor deposition method by the Bunshah method are used as the method for forming the tantalum layer and the tantalum carbonitride layer, but the tantalum layer and the tantalum carbonitride layer may be formed by other methods such as the sputtering method and the reactivity. It can also be formed using a sputtering method. This method can be performed using the apparatus shown in FIG.

タンタル層及び窒炭化タンタル層の形成時には、所定の
精度に仕上げられた型母材148を有機溶剤で洗浄した後
に型母材支持体146により支持する。次に、真空槽140内
を所定の真空度まで排気し、パイプ158からアルゴンガ
スを導入し、高周波電源によりコイル150に高周波電圧
を印加してグロー放電を発生させ、更にバイアス電源14
9により型母材148に負の電圧を印加して、アルゴンイオ
ンによる型母材148のスパッタクリーニングを行なう。
その後、電源157によりカソード電極154に高周波または
直流の電圧を印加して該タンタルターゲット156の近傍
にアルゴンのグロー放電を発生させて、タンタルターゲ
ットにアルゴンイオンの衝撃を与え、バイアス電源149
により型母材148に負のバイアス電圧を印加して、タン
タルのスパッタリングを行なうことができる。これによ
り、型母材148の表面にタンタル層が形成される。続い
て、更にパイプ160から炭化水素ガス(メタン及びアセ
チレン)及び窒素ガスを導入し、電源151によりコイル1
50に高周波電圧を印加して炭化水素及び窒素のプラズマ
を形成し、該プラズマ中の炭素イオン及び窒素イオンを
型母材148の方へと引き込むことにより、タンタルの反
応性スパッタリングを行なうことができる。これによ
り、上記タンタル層上に窒炭化タンタル層が形成され
る。
When forming the tantalum layer and the tantalum carbonitride layer, the mold base material 148 finished to a predetermined accuracy is washed with an organic solvent and then supported by the mold base material support 146. Next, the vacuum chamber 140 is evacuated to a predetermined degree of vacuum, an argon gas is introduced from a pipe 158, a high frequency voltage is applied to the coil 150 by a high frequency power source to generate glow discharge, and further a bias power source 14 is supplied.
A negative voltage is applied to the mold base material 148 by 9 to perform sputter cleaning of the mold base material 148 with argon ions.
After that, a high-frequency or direct-current voltage is applied to the cathode electrode 154 by the power source 157 to generate a glow discharge of argon in the vicinity of the tantalum target 156, and the tantalum target is bombarded with argon ions to generate a bias power source 149.
Thus, a negative bias voltage can be applied to the mold base material 148 to perform tantalum sputtering. As a result, a tantalum layer is formed on the surface of the mold base material 148. Subsequently, hydrocarbon gas (methane and acetylene) and nitrogen gas are further introduced from the pipe 160, and the coil 1 is supplied by the power supply 151.
Reactive sputtering of tantalum can be performed by applying a high frequency voltage to 50 to form a plasma of hydrocarbons and nitrogen and drawing carbon ions and nitrogen ions in the plasma toward the mold base material 148. . As a result, a tantalum carbonitride layer is formed on the tantalum layer.

該窒炭化タンタル層中のタンタル含有率は、成膜条件を
適宜設定することにより所望の値とすることができる。
該比率に大きく影響する成膜条件としては、真空槽140
内の真空度、アルゴンガスの圧力及び炭化水素ガス及び
窒素ガスの圧力、及び電源145,149,151,157の電圧等が
ある。以上の様な反応性スパッタリング法によれば、型
母材近傍に炭化水素ガスと窒素ガスとの混合ガスを供給
して炭化水素及び窒素のプラズマを形成するので、任意
の炭素/窒素/タンタル比率の窒炭化タンタル層を容易
に形成することができる。
The tantalum content in the tantalum carbonitride layer can be set to a desired value by appropriately setting film forming conditions.
The film forming conditions that greatly affect the ratio are vacuum chamber 140
There are the degree of vacuum inside, the pressure of argon gas and the pressure of hydrocarbon gas and nitrogen gas, the voltage of power supplies 145, 149, 151, 157, and the like. According to the reactive sputtering method as described above, a mixed gas of a hydrocarbon gas and a nitrogen gas is supplied in the vicinity of the die base material to form a plasma of hydrocarbon and nitrogen, so that an arbitrary carbon / nitrogen / tantalum ratio is obtained. The tantalum carbonitride layer can be easily formed.

この様な反応性スパッタリング法を用いて、それぞれ上
記No.8,No.9と同様の母材、タンタル層及び窒炭化タン
タル層を有する型部材(No.16,No.17)を得た。尚、こ
の時得られた窒炭化タンタル層のタンタル含有率は50原
子%であり窒素含有率及び炭素含有率はいずれも25原子
であった。
Using such a reactive sputtering method, mold members (No. 16 and No. 17) each having a base material, a tantalum layer and a tantalum carbonitride layer similar to those of Nos. 8 and 9 were obtained. The tantalum carbon nitride layer obtained at this time had a tantalum content of 50 atom%, and both the nitrogen content and the carbon content were 25 atoms.

該No.16,No.17を用いて、上記第5図に関し説明したと
同様にして、連続20000回のプレス成形を行なったとこ
ろ、タンタル層及び窒炭化タンタル層の剥離は生じなか
った。また、型部材及び光学素子の双方とも表面粗さは
それ程劣化しなかった。
When No. 16 and No. 17 were used to carry out press molding continuously 20000 times in the same manner as described with reference to FIG. 5, no peeling of the tantalum layer and the tantalum carbonitride layer occurred. The surface roughness of both the mold member and the optical element did not deteriorate so much.

製造及び成形の実施例3: 超硬合金[WC(90%)+Co(10%)]及び焼結SiCを母
材材料として型母材を作り、該母材の成形面に厚さ方向
に上記第4図(c)の組成分布を有する窒炭化タンタル
層を形成して、以下の通り上記第3図に示される本発明
による型部材を製造した。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部材及び該成形面に
SiC層またはTiN層を形成した型部材、更には該成形面に
厚さ方向に組成が均一の室炭化タンタル層を形成した型
部材(これは上記実施例1のものに相当するが、ここで
は比較例としている)を製造した。製造した型部材の一
覧表を第8表に示す。尚、第8表において、No.18及びN
o.19は本発明実施例であり、No.20、No.21、No.22、No.
23、No.24及びNo.25は比較例である。
Manufacture and molding example 3: Cemented carbide [WC (90%) + Co (10%)] and sintered SiC are used as a base material to form a die base material, and the above-mentioned shape is formed on the forming surface of the base material in the thickness direction. A tantalum carbonitride layer having the composition distribution shown in FIG. 4 (c) was formed to manufacture the mold member according to the present invention shown in FIG. 3 as described below. In addition, for comparison, a mold member not covered on the molding surface of the mold base material and the molding surface
A die member formed with a SiC layer or a TiN layer, and further, a die member formed with a chamber tantalum carbide layer having a uniform composition in the thickness direction on the molding surface (this corresponds to that of Example 1 above, but here Comparative example) was produced. Table 8 shows a list of manufactured die members. In Table 8, No. 18 and N
No. 20, No. 21, No. 22, No. 20, are examples of the present invention.
23, No. 24 and No. 25 are comparative examples.

これら型部材の製造は以下の様にして行なわれた。 The mold members were manufactured as follows.

先ず、型母材材料を切削加工し、次いで成形光学素子の
機能面(光学面)に対応する成形面を所望の表面精度に
加工した。型母材の成形面は凹面であり、先ずダイヤモ
ンド砥石による研削で所望の曲率に加工し、次いで粒径
1μmのダイヤモンドパウダーを用いた研摩を行ない、
ニュートンリング1本程度の表面形状精度及びRmax0.02
μm程度の表面粗さ精度に仕上げた。
First, the mold base material was cut, and then the molding surface corresponding to the functional surface (optical surface) of the molding optical element was processed to a desired surface accuracy. The molding surface of the die base material is a concave surface. First, it is processed into a desired curvature by grinding with a diamond grindstone, and then it is polished with a diamond powder having a particle diameter of 1 μm.
Surface shape accuracy of one Newton ring and Rmax 0.02
The surface roughness accuracy was about μm.

次に、上記No.18及びNo.19については、Bunshah法によ
る活性化反応蒸着法により型母材の成形面上に窒炭化タ
ンタル層を形成した。
Next, with respect to Nos. 18 and 19, the tantalum carbonitride layer was formed on the molding surface of the mold base material by the activated reaction vapor deposition method using the Bunshah method.

窒炭化タンタル層の形成は次の様にして行なった。The tantalum carbonitride layer was formed as follows.

上記の様にして得られた型母材を有機溶剤で洗浄し、真
空槽内にセットした。次に、該真空槽内を約1×10-5To
rr以下に減圧し、同時に型母材を300℃程度に加熱し
た。次いで、反応ガスとして炭化水素ガス(メタン及び
アセチレン)と窒素ガスとを適量混合してを導入し、イ
オン化電圧50V程度を印加しながら金属タンタルを電子
銃で蒸発させた。この際、炭化水素ガス(メタン及びア
セチレン)と窒素ガスとの混合ガスを3×10-4から8×
10-4Torrまで徐々に増加させ、同時に電子銃の調節によ
り金属タンタル蒸発量を徐々に少なくした。これによ
り、蒸発タンタルと窒素と炭素とが反応して型母材表面
上に堆積し窒炭化タンタル層が形成された。得られた窒
炭化タンタル層の厚さ方向のタンタル含有率分布は上記
第4図(c)の通りであり窒素と炭素との原子比率は1:
1であった。また、該窒炭化タンタル層の厚さは約1μ
mであった。
The mold base material obtained as described above was washed with an organic solvent and set in a vacuum chamber. Next, the inside of the vacuum chamber is about 1 × 10 −5 To
The pressure was reduced to rr or less, and at the same time, the die base material was heated to about 300 ° C. Then, hydrocarbon gas (methane and acetylene) and nitrogen gas were mixed as appropriate as a reaction gas and introduced, and metal tantalum was evaporated by an electron gun while applying an ionization voltage of about 50V. At this time, the mixed gas of hydrocarbon gas (methane and acetylene) and nitrogen gas is changed from 3 × 10 −4 to 8 ×.
It was gradually increased to 10 -4 Torr, and at the same time, the evaporation amount of metal tantalum was gradually decreased by adjusting the electron gun. As a result, the evaporated tantalum, nitrogen, and carbon reacted with each other to deposit on the surface of the die base material to form a tantalum carbonitride layer. The tantalum content distribution in the thickness direction of the obtained tantalum carbonitride layer is as shown in FIG. 4 (c), and the atomic ratio of nitrogen to carbon is 1:
Was 1. The thickness of the tantalum carbonitride layer is about 1 μm.
It was m.

上記No.24、及びNo.25については、炭化水素ガス及び窒
素ガスの導入量及び電子銃を一定の条件に維持すること
を除いて、それぞれ上記No.18及びNo.19の場合と同様に
して窒炭化タンタル層を形成した。得られた窒炭化タン
タル層のタンタル含有率は50原子%であった。また、該
窒炭化タンタル層の厚さはいづれも約1μmであった。
The above No. 24 and No. 25 are the same as the above No. 18 and No. 19, respectively, except that the introduction amount of hydrocarbon gas and nitrogen gas and the electron gun are maintained under constant conditions. To form a tantalum carbonitride layer. The tantalum content of the obtained tantalum carbonitride layer was 50 atomic%. The thickness of each tantalum carbonitride layer was about 1 μm.

上記No.23については、上記No.24及びNo.25の場合と同
様にしてBunshah法による活性化反応蒸着法により型母
材の成形面上にTiN層を形成した。得られたTiN層の厚さ
は約1μmであった。
For No. 23, a TiN layer was formed on the molding surface of the mold base material by the activated reactive vapor deposition method by the Bunshah method in the same manner as No. 24 and No. 25. The thickness of the obtained TiN layer was about 1 μm.

また、上記No.22については、通常のスパッタリング法
により母材の成形面上にSiC層を形成した。得られたSiC
層の厚さは約1μmであった。
For No. 22, the SiC layer was formed on the molding surface of the base material by the usual sputtering method. Obtained SiC
The layer thickness was about 1 μm.

次に、以上の様にして製造された型部材を用いて、上記
製造及び成形の実施例1と同様にして光学ガラスのプレ
ス成形を行なった。
Next, using the mold member manufactured as described above, press molding of optical glass was performed in the same manner as in Example 1 of the above manufacturing and molding.

以上の様なプレス成形の前後における型部材30,32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、ならびに成形光学素子と型部材30,32との離型性
について第9表に示す。
The surface roughness of the molding surface of the mold members 30 and 32 before and after the above-described press molding, the surface roughness of the optical surface of the molded optical element, and the releasability between the molding optical element and the mold members 30 and 32. Is shown in Table 9.

次に、融着発生のないNo.18、No.19、No.20、No.23、N
o.24及びNo.25について、同一型部材を用いて連続10000
回のプレス成形を行なった。この際の型部材30,32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
粗さについて第10表に示す。
Next, No.18, No.19, No.20, No.23, N without fusion occurrence
For o.24 and No.25, continuous 10000 using the same mold member
Press molding was performed once. Table 10 shows the surface roughness of the molding surface of the mold members 30 and 32 and the surface roughness of the optical surface of the molded optical element at this time.

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、融着
を生ずることなく良好な表面精度の光学素子が成形でき
た。
As described above, in the examples of the present invention, good surface accuracy could be sufficiently maintained even when used for repeated press molding, and an optical element having good surface accuracy could be formed without causing fusion.

上記10000回のプレス成形で表面粗さが良好であったNo.
18,No.19,No.24,No.25について同一型部材を用いて更に
連続20000回までのプレス成形を試みたところ、No.24,N
o.25はいずれも14000回に到達するまでに被覆層が剥離
したが、No.18,No.19はいづれも20000回まで被覆層の剥
離を生ずることがなく且つ型部材及び光学素子の双方と
も表面粗さはそれ程劣化しなかった。
The surface roughness was good in the above-mentioned 10,000 times of press molding.
For No. 18, No. 24, No. 24, No. 24, No. 24, No. 25
In o.25, the coating layer peeled off by 14,000 times in both cases, but in No. 18 and No. 19, neither peeling of the coating layer occurred up to 20000 times and both the mold member and the optical element. The surface roughness did not deteriorate so much.

上記実施例では窒炭化タンタル層の形成方法としてBuns
hah法による活性化反応蒸着法が用いられているが、窒
炭化タンタル層はその他の方法たとえば反応性スパッタ
リング法を用いて形成することもできる。この方法は上
記第6図の装置を用いて上記製造及び成形の実施例1と
同様にして行なうことができる。
In the above-mentioned embodiment, as a method for forming the tantalum carbonitride layer, Buns
Although the activated reactive vapor deposition method based on the hah method is used, the tantalum carbonitride layer can also be formed by another method such as a reactive sputtering method. This method can be carried out by using the apparatus shown in FIG.

その際、窒炭化タンタル層中のタンタル含有率は、成膜
条件を適宜設定するにより所望の値とすることができ
る。該比率に大きく影響する成膜条件としては、真空槽
140内の真空度、アルゴンガスの圧力及び炭化水素ガス
及び窒素ガスの圧力、及び電源145,149,151,157の電圧
等がある。これら成膜条件を適宜変化させながら成膜を
行なうことにより、厚さ方向に組成分布が変化する窒炭
化タンタル層を形成することができる。
At that time, the tantalum content in the tantalum carbonitride layer can be set to a desired value by appropriately setting the film forming conditions. A vacuum chamber is used as a film forming condition that greatly affects the ratio.
The degree of vacuum in 140, the pressure of argon gas and the pressure of hydrocarbon gas and nitrogen gas, the voltage of power supplies 145, 149, 151, 157, etc. By performing film formation while appropriately changing these film formation conditions, it is possible to form a tantalum carbonitride layer whose composition distribution changes in the thickness direction.

以上の様な反応性スパッタリング法によれば、型母材近
傍に炭化水素ガスと窒素ガスとの混合ガスを供給して炭
化水素及び窒素のプラズマを形成するので、任意の炭素
/窒素/タンタル比率分布の窒炭化タンタル層を容易に
形成することができる。
According to the reactive sputtering method as described above, a mixed gas of a hydrocarbon gas and a nitrogen gas is supplied in the vicinity of the die base material to form a plasma of hydrocarbon and nitrogen, so that an arbitrary carbon / nitrogen / tantalum ratio is obtained. A tantalum carbonitride layer having a distribution can be easily formed.

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、本発明の型部材によればそ
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。
Although the flint type optical glass is used as the optical glass to be formed in the above-mentioned examples, the mold member of the present invention can also form other crown type glasses with good accuracy in the same manner. .

上記実施例では、PVD法やCVD法で形成された窒炭化タン
タル層をそのまま用いているが、該方法により窒炭化タ
ンタル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。
In the above examples, the tantalum carbonitride layer formed by the PVD method or the CVD method is used as it is, but the tantalum carbonitride layer is formed relatively thick by this method, and then the surface is mirror-polished before use. You can also Further, even when a defect is generated on the surface by a large number of presses, such polishing can regenerate a good surface.

[発明の効果] 以上の様な本発明によれば、成形面が窒炭化タンタル層
で被覆されているので、繰返しプレス成形に際し精度劣
化が少なく、更に特に高温での使用においてもガラスと
の融着を生ずることのない長寿命の光学素子成形用型部
材が提供される。
[Effect of the Invention] According to the present invention as described above, since the molding surface is covered with the tantalum carbonitride layer, there is little deterioration in precision during repeated press molding, and even when used at high temperatures, it does not melt with glass. A long-life optical element molding die member that does not cause adhesion is provided.

更に、窒炭化タンタルのヌープ硬さHkはたとえば2850で
あり、ヌープ硬さ2000のTiNに比較し高硬度であるため
傷が付きにくく、この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。
Furthermore, the Knoop hardness Hk of tantalum carbonitride is, for example, 2850, which is harder to be scratched because it has a higher hardness than TiN having a Knoop hardness of 2000. Therefore, even if cleaning is repeated during use, it is difficult to scratch. Therefore, an optical element having good surface accuracy can be manufactured for a long period of time.

また、本発明型部材は、型母材として加工性の良好なも
のを選択することができるので、製造が容易である。
In addition, the mold member of the present invention can be manufactured easily because it can be selected as a mold base material having good workability.

更に、本発明によれば、窒炭化タンタル層の下層として
タンタル層を設けることにより、被覆層の内部応力が少
なく且つ被覆層と型母材との接合力が大きく従って耐久
性の良好な型母材が得られる。
Further, according to the present invention, by providing the tantalum layer as the lower layer of the tantalum carbonitride layer, the internal stress of the coating layer is small and the joining force between the coating layer and the die base material is large, and therefore the die matrix having good durability is provided. The material is obtained.

更に、本発明によれば、窒炭化タンタル層の組成を厚さ
方向に変化させて型母材側を高タンタル含有率とするこ
とにより、被覆層の内部応力が少なく且つ被覆層と型母
材との接合力が大きく従って耐久性の良好な型母材が得
られる。
Further, according to the present invention, by changing the composition of the tantalum carbonitride layer in the thickness direction so that the mold base material side has a high tantalum content, the internal stress of the coating layer is small and the coating layer and the mold base material are small. Therefore, a mold base material having a high bonding strength with and having good durability can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図〜第3図は本発明による型部材を示す概略断面図
である。 第4図(a)〜(i)は窒炭化タンタル層の厚さ方向に
関するタンタル含有率分布を示すグラフである。 第5図は光学素子のプレス成形に用いられる装置の断面
図である。 第6図は本発明による型部材の製造に使用される装置を
示す図である。 30,32:型部材、130:型母材、131:タンタル層、132,13
2′:窒炭化タンタル層、148:型母材。
1 to 3 are schematic sectional views showing a mold member according to the present invention. FIGS. 4A to 4I are graphs showing the tantalum content distribution in the thickness direction of the tantalum carbonitride layer. FIG. 5 is a sectional view of an apparatus used for press-molding an optical element. FIG. 6 is a view showing an apparatus used for manufacturing the mold member according to the present invention. 30,32: Mold member, 130: Mold base material, 131: Tantalum layer, 132, 13
2 ': tantalum carbonitride layer, 148: type base material.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】少なくとも成形面が窒炭化タンタルで被覆
されていることを特徴とする、光学素子成形用型部材。
1. A mold member for molding an optical element, characterized in that at least the molding surface is covered with tantalum carbonitride.
【請求項2】少なくとも成形面が窒炭化タンタルで被覆
されており、該窒炭化タンタル被覆層の下層としてタン
タル層が設けられていることを特徴とする、光学素子成
形用型部材。
2. An optical element molding die member, wherein at least a molding surface is coated with tantalum carbonitride, and a tantalum layer is provided as a lower layer of the tantalum carbonitride coating layer.
【請求項3】窒炭化タンタルがタンタル含有率20〜80原
子%である、請求項1または2に記載の光学素子成形用
型部材。
3. The optical element molding die member according to claim 1, wherein the tantalum carbonitride has a tantalum content of 20 to 80 atomic%.
【請求項4】少なくとも成形面が窒炭化タンタルで被覆
されており、該窒炭化タンタル被覆層が厚さ方向に関し
組成が変化していることを特徴とする、光学素子成形用
型部材。
4. An optical element molding die member, characterized in that at least the molding surface is coated with tantalum carbonitride, and the composition of the tantalum carbonitride coating layer changes in the thickness direction.
【請求項5】窒炭化タンタル被覆層が表面から型母材側
へと次第にタンタル含有率が高くなる組成を有する、請
求項4に記載の光学素子成形用型部材。
5. The optical element molding die member according to claim 4, wherein the tantalum carbonitride coating layer has a composition in which the tantalum content gradually increases from the surface to the die base material side.
【請求項6】窒炭化タンタル被覆層が型母材との界面に
おいてタンタル含有率45〜100原子%である、請求項4
に記載の光学素子成形用型部材。
6. The tantalum carbonitride coating layer has a tantalum content of 45 to 100 atom% at the interface with the die base material.
The optical element molding die member according to.
【請求項7】窒炭化タンタル被覆層が表面においてタン
タル含有率20〜80原子%である、請求項4に記載の光学
素子成形用型部材。
7. The optical element molding die member according to claim 4, wherein the tantalum carbonitride coating layer has a tantalum content of 20 to 80 atom% on the surface.
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