JPH09110437A - 光学素子成形用部材 - Google Patents
光学素子成形用部材Info
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- JPH09110437A JPH09110437A JP26278795A JP26278795A JPH09110437A JP H09110437 A JPH09110437 A JP H09110437A JP 26278795 A JP26278795 A JP 26278795A JP 26278795 A JP26278795 A JP 26278795A JP H09110437 A JPH09110437 A JP H09110437A
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- glass
- film
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- optical element
- molding
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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
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- 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
-
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- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
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- 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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- C03B2215/00—Press-moulding glass
- C03B2215/02—Press-mould materials
- C03B2215/08—Coated press-mould dies
- C03B2215/30—Intermediate layers, e.g. graded zone of base/top material
- C03B2215/34—Intermediate layers, e.g. graded zone of base/top material of ceramic or cermet material, e.g. diamond-like carbon
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 基材と膜の密着性が強く、ガラスと融着しに
くい光学素子成形用部材を製造する。 【解決手段】 ＷＣ、Ｓｉ3 Ｎ4 またはサイアロンのい
ずれか一つを主成分とする基材と、この基材における少
なくともガラスと接触する面に形成されたＴｉとＡｌの
窒化物からなる中間層と、この中間層の上に形成された
ＡｌＮを主成分とする膜とを備える。中間層と表面の膜
との間に応力が生じにくく、しかも界面が存在しないた
め、密着性が強い膜となる。
くい光学素子成形用部材を製造する。 【解決手段】 ＷＣ、Ｓｉ3 Ｎ4 またはサイアロンのい
ずれか一つを主成分とする基材と、この基材における少
なくともガラスと接触する面に形成されたＴｉとＡｌの
窒化物からなる中間層と、この中間層の上に形成された
ＡｌＮを主成分とする膜とを備える。中間層と表面の膜
との間に応力が生じにくく、しかも界面が存在しないた
め、密着性が強い膜となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はガラスからなる光学
素子を成形する際に用いられる成形用部材に関し、特に
プレス成形後においても研磨工程を必要としないような
高精度の光学素子の成形に用いる光学素子成形用部材に
関する。
素子を成形する際に用いられる成形用部材に関し、特に
プレス成形後においても研磨工程を必要としないような
高精度の光学素子の成形に用いる光学素子成形用部材に
関する。
【０００２】
【従来の技術】ガラスからなる光学素子の成形に用いる
従来の成形用部材として、特開平５−１７８６２８号公
報、特開平３−８３８２５号公報が開示されている。特
開平５−１７８６２８号公報の成形用部材は、ＳｉＣか
らなる基材上にイオンプレーティング法によりＡｌＮ膜
を蒸着したものである。この成形用部材はＡｌＮがガラ
スと反応しにくいため、ガラスの融着が生じにくく、こ
れに加えて基材としてのＳｉＣの高温安定性が高く、し
かもＡｌＮの線膨張率と近いことから、膜と基材との間
に応力が発生しにくい特性を有するものである。
従来の成形用部材として、特開平５−１７８６２８号公
報、特開平３−８３８２５号公報が開示されている。特
開平５−１７８６２８号公報の成形用部材は、ＳｉＣか
らなる基材上にイオンプレーティング法によりＡｌＮ膜
を蒸着したものである。この成形用部材はＡｌＮがガラ
スと反応しにくいため、ガラスの融着が生じにくく、こ
れに加えて基材としてのＳｉＣの高温安定性が高く、し
かもＡｌＮの線膨張率と近いことから、膜と基材との間
に応力が発生しにくい特性を有するものである。
【０００３】一方、特開平３−８３８２５号公報には、
窒化アルミニウムを主成分とし、イットリウム及び／又
はトリウムを０．０１〜２０ｗｔ％含有した光学素子成
形用の型材が開示されている。この成形用型材はＳｉＣ
で焼結した焼結体または基材の成形面に上述した成分が
コーティングされるものである。
窒化アルミニウムを主成分とし、イットリウム及び／又
はトリウムを０．０１〜２０ｗｔ％含有した光学素子成
形用の型材が開示されている。この成形用型材はＳｉＣ
で焼結した焼結体または基材の成形面に上述した成分が
コーティングされるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】特開平５−１７８６２
８号公報に開示されている手段は下記のような問題を有
している。一般にイオンプレーティング法等のＰＶＤ法
は以下のような過程によって蒸着が行われる。蒸着させ
るべき膜成分のターゲットにアルゴン等のイオンを衝突
させ、ターゲットの成分をイオン化させて飛び出させ
る。飛び出したイオンは電荷を帯びているため安定な状
態に戻ろうとして、高エネルギーを帯びた状態であらゆ
る方向へ移動する。そしてこの移動の際に、基材等に衝
突して成膜される。
８号公報に開示されている手段は下記のような問題を有
している。一般にイオンプレーティング法等のＰＶＤ法
は以下のような過程によって蒸着が行われる。蒸着させ
るべき膜成分のターゲットにアルゴン等のイオンを衝突
させ、ターゲットの成分をイオン化させて飛び出させ
る。飛び出したイオンは電荷を帯びているため安定な状
態に戻ろうとして、高エネルギーを帯びた状態であらゆ
る方向へ移動する。そしてこの移動の際に、基材等に衝
突して成膜される。
【０００５】このようにＰＶＤ法による膜は高エネルギ
ーを帯びた微粒子が基材に衝突し堆積することで形成さ
れる。この衝突のエネルギーによって基材と膜との界面
に化合物層が形成されると膜密着性は高くなる。そのた
め基材を５００℃程度に加熱することもなされている。
しかしＳｉＣとＡｌＮによって化合物層を形成する場
合、ＳｉとＡｌの反応が必要となるが、酸素や窒素、炭
素との反応が低エネルギーで起こるためＳｉ、Ａｌの化
合物が生成しにくい。このようなことから高い密着性の
膜の形成が困難で、膜が剥離し易い問題を有している。
ーを帯びた微粒子が基材に衝突し堆積することで形成さ
れる。この衝突のエネルギーによって基材と膜との界面
に化合物層が形成されると膜密着性は高くなる。そのた
め基材を５００℃程度に加熱することもなされている。
しかしＳｉＣとＡｌＮによって化合物層を形成する場
合、ＳｉとＡｌの反応が必要となるが、酸素や窒素、炭
素との反応が低エネルギーで起こるためＳｉ、Ａｌの化
合物が生成しにくい。このようなことから高い密着性の
膜の形成が困難で、膜が剥離し易い問題を有している。
【０００６】次に、特開平３−８３８２５号公報に開示
されている手段では以下のような問題が生じる。窒化ア
ルミニウムのコートについては上述と同様に膜剥離の問
題が生じる。またＡｌＮの焼結は粒子径１μｍ以下の粉
末を圧粉し、約１８００℃で焼結させるが、その際、粒
子径が５μｍ以上に成長する。このため成形面の研磨を
行う際に、鏡面に加工しにくく、長時間の研磨加工時間
を必要とする。またＡｌＮ粒子には粒子表面に生成する
Ａｌ2 Ｏ3 と助剤が反応して結合しており、ＡｌＮ同士
の反応は見られない。このため粒子間強度が低く、成形
等の外圧により粒子の脱落が生じる問題が発生する。
されている手段では以下のような問題が生じる。窒化ア
ルミニウムのコートについては上述と同様に膜剥離の問
題が生じる。またＡｌＮの焼結は粒子径１μｍ以下の粉
末を圧粉し、約１８００℃で焼結させるが、その際、粒
子径が５μｍ以上に成長する。このため成形面の研磨を
行う際に、鏡面に加工しにくく、長時間の研磨加工時間
を必要とする。またＡｌＮ粒子には粒子表面に生成する
Ａｌ2 Ｏ3 と助剤が反応して結合しており、ＡｌＮ同士
の反応は見られない。このため粒子間強度が低く、成形
等の外圧により粒子の脱落が生じる問題が発生する。
【０００７】本発明は、以上の問題点を考慮してなされ
たものであり、請求項１の発明は、ガラスと融着しにく
いと共に、基材と膜との密着性が高く、耐久性を有した
光学素子成形用部材を提供することを目的とする。
たものであり、請求項１の発明は、ガラスと融着しにく
いと共に、基材と膜との密着性が高く、耐久性を有した
光学素子成形用部材を提供することを目的とする。
【０００８】請求項２の発明は、この特性を有した成形
用部材の内、成形用型を提供することを目的とする。請
求項３の発明は、上述した成形用部材の内、溶融ガラス
等のガラス受け部材を提供することを目的とする。
用部材の内、成形用型を提供することを目的とする。請
求項３の発明は、上述した成形用部材の内、溶融ガラス
等のガラス受け部材を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１の光学素子成形
用部材は、ＷＣ、Ｓｉ3 Ｎ4 またはサイアロンのいずれ
か一つを主成分とする基材と、この基材における少なく
ともガラスと接触する面に形成されたＴｉとＡｌの窒化
物からなる中間層と、この中間層の上に形成されたＡｌ
Ｎを主成分とする膜とを備えていることを特徴とする。
用部材は、ＷＣ、Ｓｉ3 Ｎ4 またはサイアロンのいずれ
か一つを主成分とする基材と、この基材における少なく
ともガラスと接触する面に形成されたＴｉとＡｌの窒化
物からなる中間層と、この中間層の上に形成されたＡｌ
Ｎを主成分とする膜とを備えていることを特徴とする。
【００１０】図１及び図２はこの請求項１の作用を示す
もので、図１はＣＶＤ法の反応部を、図２はＰＶＤ法の
反応の状態を示す。ＣＶＤ法は図１に示すように、以下
の方法により成膜される。まず、反応管２内部を排気し
て不純物ガスを取り除く。その後、加熱装置１により基
材３を約７００℃以上に加熱する。この加熱後、反応管
２上部から反応ガスであるＮＨ3 、ＴｉＣｌ4 、ＡｌＣ
ｌ3 ガスを反応管２に導入する。導入されたガスは基材
３と同様に加熱装置１によって加熱される。
もので、図１はＣＶＤ法の反応部を、図２はＰＶＤ法の
反応の状態を示す。ＣＶＤ法は図１に示すように、以下
の方法により成膜される。まず、反応管２内部を排気し
て不純物ガスを取り除く。その後、加熱装置１により基
材３を約７００℃以上に加熱する。この加熱後、反応管
２上部から反応ガスであるＮＨ3 、ＴｉＣｌ4 、ＡｌＣ
ｌ3 ガスを反応管２に導入する。導入されたガスは基材
３と同様に加熱装置１によって加熱される。
【００１１】加熱されたガスは反応して、Ｔｉ、Ａｌ、
Ｎの化合物とＨＣｌを発生する。Ｔｉ、Ａｌ、Ｎの化合
物は安定な状態になるために、温度の高い基材３上に形
成される。この形成されたＴｉ、Ａｌ、Ｎの化合物を核
として、Ｔｉ、Ａｌ、Ｎの化合物は成長し、膜が形成さ
れる。この際、基材およびＴｉ、Ａｌ、Ｎの化合物は高
温状態のため表面が活性な状態にある。このためこれら
は相互に反応し易く、特に、Ｔｉが反応し易く、単独で
は存在しにくいため、Ａｌ、Ｎ以外に基材とも反応す
る。よって成膜された膜と基材との界面に化合物層から
なる中間層が形成される。この中間層が膜密着性を高め
る効果がある。
Ｎの化合物とＨＣｌを発生する。Ｔｉ、Ａｌ、Ｎの化合
物は安定な状態になるために、温度の高い基材３上に形
成される。この形成されたＴｉ、Ａｌ、Ｎの化合物を核
として、Ｔｉ、Ａｌ、Ｎの化合物は成長し、膜が形成さ
れる。この際、基材およびＴｉ、Ａｌ、Ｎの化合物は高
温状態のため表面が活性な状態にある。このためこれら
は相互に反応し易く、特に、Ｔｉが反応し易く、単独で
は存在しにくいため、Ａｌ、Ｎ以外に基材とも反応す
る。よって成膜された膜と基材との界面に化合物層から
なる中間層が形成される。この中間層が膜密着性を高め
る効果がある。
【００１２】このＴｉ、Ａｌ、Ｎの化合物からなる中間
層の成膜後、ＴｉＣｌ4 を徐々に減少させ、ＮＨ3 、Ａ
ｌＣｌ3 ガスを導入し続けることによりＴｉ、Ａｌ、Ｎ
の化合物が減少し、ＡｌＮ層が生成する。このように徐
々に膜成分を変化させることにより２種の膜間に応力が
生じにくく、かつ界面が存在しないため、膜密着強度が
向上する。以上のように、従来の方法では基材と膜の界
面に中間の化合物層が形成されないが、本発明ではこれ
らの間に中間層としての化合物層が形成され、かつ膜間
が徐々に変化するため、界面が存在せず、膜密着強度が
向上する。成形面をＴｉ、Ａｌ、Ｎの化合物膜にしない
理由はＴｉは加熱により酸素と反応し易く、このため劣
化する可能性があり、またＡｌＮは高温でも安定なため
ガラスと融着しにくいところから、ＡｌＮを成形面に成
膜するものである。
層の成膜後、ＴｉＣｌ4 を徐々に減少させ、ＮＨ3 、Ａ
ｌＣｌ3 ガスを導入し続けることによりＴｉ、Ａｌ、Ｎ
の化合物が減少し、ＡｌＮ層が生成する。このように徐
々に膜成分を変化させることにより２種の膜間に応力が
生じにくく、かつ界面が存在しないため、膜密着強度が
向上する。以上のように、従来の方法では基材と膜の界
面に中間の化合物層が形成されないが、本発明ではこれ
らの間に中間層としての化合物層が形成され、かつ膜間
が徐々に変化するため、界面が存在せず、膜密着強度が
向上する。成形面をＴｉ、Ａｌ、Ｎの化合物膜にしない
理由はＴｉは加熱により酸素と反応し易く、このため劣
化する可能性があり、またＡｌＮは高温でも安定なため
ガラスと融着しにくいところから、ＡｌＮを成形面に成
膜するものである。
【００１３】次に、ＰＶＤ法の作用は図２に示すよう
に、チャンバー９内にターゲット５を配置し、チャンバ
ー９の内部を排気した後、イオン化され、且つ加速され
たＡｒガスをイオンガン４からターゲット５に衝突させ
る。このエネルギーによりターゲットの材料がスパッタ
され基材７に成膜される。その際、ガス導入口８から基
材７とターゲット５の中間にガスを流すことによりスパ
ッタされイオン化したターゲット５の分子がガス分子に
衝突し、ガス分子をイオン化させ化合した状態で基材７
に成膜される。
に、チャンバー９内にターゲット５を配置し、チャンバ
ー９の内部を排気した後、イオン化され、且つ加速され
たＡｒガスをイオンガン４からターゲット５に衝突させ
る。このエネルギーによりターゲットの材料がスパッタ
され基材７に成膜される。その際、ガス導入口８から基
材７とターゲット５の中間にガスを流すことによりスパ
ッタされイオン化したターゲット５の分子がガス分子に
衝突し、ガス分子をイオン化させ化合した状態で基材７
に成膜される。
【００１４】本発明ではＴｉ、Ａｌが１：１の比率で構
成されるターゲットと、Ａｌのみで構成されるターゲッ
トの２種類のターゲットを使用し、ガス導入口８からの
導入ガスとしてＮ2 ガスを使用し、これによりＴｉＡｌ
Ｎ化合物とＡｌＮを成膜する。その際、基材７は基材ヒ
ータ６により３００〜６００℃に加熱される。これによ
り、上述と同様にＴｉが基材と反応し易くなって、中間
層が形成される。また、ＴｉＡｌＮ化合物とＡｌＮとの
界面は同成分であるＡｌ、Ｎを含み、かつ基材の加熱に
よる膜相互の反応によって密着性が向上する。
成されるターゲットと、Ａｌのみで構成されるターゲッ
トの２種類のターゲットを使用し、ガス導入口８からの
導入ガスとしてＮ2 ガスを使用し、これによりＴｉＡｌ
Ｎ化合物とＡｌＮを成膜する。その際、基材７は基材ヒ
ータ６により３００〜６００℃に加熱される。これによ
り、上述と同様にＴｉが基材と反応し易くなって、中間
層が形成される。また、ＴｉＡｌＮ化合物とＡｌＮとの
界面は同成分であるＡｌ、Ｎを含み、かつ基材の加熱に
よる膜相互の反応によって密着性が向上する。
【００１５】以上により、このＰＶＤ法においても、上
述したＣＶＤ法と同様に、膜密着強度が向上する。この
場合、成形面をＴｉ、Ａｌ、Ｎの化合物膜にしない理由
は上述と同様に、Ｔｉは加熱により酸素と反応し易くそ
のため劣化する可能性があり、またＡｌＮは高温でも安
定なためガラスと融着しにくいところから、ＡｌＮを成
形面に成膜するものである。
述したＣＶＤ法と同様に、膜密着強度が向上する。この
場合、成形面をＴｉ、Ａｌ、Ｎの化合物膜にしない理由
は上述と同様に、Ｔｉは加熱により酸素と反応し易くそ
のため劣化する可能性があり、またＡｌＮは高温でも安
定なためガラスと融着しにくいところから、ＡｌＮを成
形面に成膜するものである。
【００１６】以上の各成膜において、基材３、７として
ＷＣ、Ｓｉ3 Ｎ4 又はサイアロンの内のいずれか１種を
主成分としたのは、成膜する際の温度が６００℃以上
で、かつＣＶＤ法においては塩素系のガス中で反応させ
るため、耐塩素材料である必要があることと、膜の線膨
張率と大きく異なると膜応力が発生するため、線膨張率
が近い材料を使用する必要があることによる。この場合
において、ＷＣはＣＶＤ法では成膜温度および雰囲気に
より劣化が生じるため、ＰＶＤ法のみで使用可能であ
る。
ＷＣ、Ｓｉ3 Ｎ4 又はサイアロンの内のいずれか１種を
主成分としたのは、成膜する際の温度が６００℃以上
で、かつＣＶＤ法においては塩素系のガス中で反応させ
るため、耐塩素材料である必要があることと、膜の線膨
張率と大きく異なると膜応力が発生するため、線膨張率
が近い材料を使用する必要があることによる。この場合
において、ＷＣはＣＶＤ法では成膜温度および雰囲気に
より劣化が生じるため、ＰＶＤ法のみで使用可能であ
る。
【００１７】請求項２の発明は請求項１の光学素子成形
用部材を、ガラスと接触する面を成形面とする光学素子
成形用型とするものである。この場合は、基材の成形面
を光学素子形状に加工し、Ｔｉ、Ａｌ、Ｎの中間層およ
び表面膜にＡｌＮを成形した成形型を用いて加熱軟化し
たガラスをプレス成形し光学素子を成形する。
用部材を、ガラスと接触する面を成形面とする光学素子
成形用型とするものである。この場合は、基材の成形面
を光学素子形状に加工し、Ｔｉ、Ａｌ、Ｎの中間層およ
び表面膜にＡｌＮを成形した成形型を用いて加熱軟化し
たガラスをプレス成形し光学素子を成形する。
【００１８】請求項３の発明は請求項１の光学素子成形
用部材を、ガラスと接触する面をガラス受け面とするガ
ラス受け部材とするものである。この場合は、基材のガ
ラス受け面をガラス受け部材形状に加工し、Ｔｉ、Ａ
ｌ、Ｎの中間層および表面膜にＡｌＮを形成したガラス
受け部材を用いて加熱溶融したガラスを受け、成形用の
ガラスゴブを成形する。
用部材を、ガラスと接触する面をガラス受け面とするガ
ラス受け部材とするものである。この場合は、基材のガ
ラス受け面をガラス受け部材形状に加工し、Ｔｉ、Ａ
ｌ、Ｎの中間層および表面膜にＡｌＮを形成したガラス
受け部材を用いて加熱溶融したガラスを受け、成形用の
ガラスゴブを成形する。
【００１９】
（実施の形態１）この実施の形態では、ＣＶＤ法によっ
て成形される成形用型への適用を示し、図３はＣＶＤ装
置、図４（Ａ）、（Ｂ）は成型用型である。成形用型の
製造は、図４（Ａ）に示すように、線膨張率が約３．２
×１０-6のＳｉ3 Ｎ4 を用い、このＳｉ3 Ｎ4 を基材３
０の近似形状に研削加工し、所望の形状に仕上げる。こ
の加工後、成形面部３０ａを研削加工し、形状精度ＰＶ
が０．３μｍ以下、表面粗さがＲｍａｘ０．３μｍ以下
となるように仕上げる。この加工後、基材３０を図３に
示すＣＶＤ装置にセットする。
て成形される成形用型への適用を示し、図３はＣＶＤ装
置、図４（Ａ）、（Ｂ）は成型用型である。成形用型の
製造は、図４（Ａ）に示すように、線膨張率が約３．２
×１０-6のＳｉ3 Ｎ4 を用い、このＳｉ3 Ｎ4 を基材３
０の近似形状に研削加工し、所望の形状に仕上げる。こ
の加工後、成形面部３０ａを研削加工し、形状精度ＰＶ
が０．３μｍ以下、表面粗さがＲｍａｘ０．３μｍ以下
となるように仕上げる。この加工後、基材３０を図３に
示すＣＶＤ装置にセットする。
【００２０】ＣＶＤ装置ではまず、基材３０を導入窓１
９から試料台駆動装置２０内の試料台１５上に設置す
る。次に、試料台１５を試料台駆動装置２０により上昇
させ、マイクロ波が発生する範囲に移動させる。この移
動後、真空ポンプ１８にて反応管１３内を１０-3Ｔｏｒ
ｒ付近まで排気する。そしてバルブ１１を開き、ＮＨ3
ガスをガスボンベ１０からマスフローコントローラ１２
により、圧力１０-2Ｔｏｒｒ付近まで導入する。またＴ
ｉＣｌ4 蒸発器２ｌ、ＡｌＣｌ3 蒸発器２５を加熱し
て、ＴｉＣｌ4 及びＡｌＣｌ3 を気化させると共に、こ
れらの蒸発器２１、２５と連通するバルブ２３，２７を
開き、Ｈｅボンベ２４，２８を開放する。これにより反
応管１３内にＴｉＣｌ4 、ＡｌＣｌ3 ガスをＨｅガスと
一緒に導入する。このとき、マスフローコントローラ２
６，２２で流量を調整し、反応管１３内の圧力を１０-1
Ｔｏｒｒ付近にする。
９から試料台駆動装置２０内の試料台１５上に設置す
る。次に、試料台１５を試料台駆動装置２０により上昇
させ、マイクロ波が発生する範囲に移動させる。この移
動後、真空ポンプ１８にて反応管１３内を１０-3Ｔｏｒ
ｒ付近まで排気する。そしてバルブ１１を開き、ＮＨ3
ガスをガスボンベ１０からマスフローコントローラ１２
により、圧力１０-2Ｔｏｒｒ付近まで導入する。またＴ
ｉＣｌ4 蒸発器２ｌ、ＡｌＣｌ3 蒸発器２５を加熱し
て、ＴｉＣｌ4 及びＡｌＣｌ3 を気化させると共に、こ
れらの蒸発器２１、２５と連通するバルブ２３，２７を
開き、Ｈｅボンベ２４，２８を開放する。これにより反
応管１３内にＴｉＣｌ4 、ＡｌＣｌ3 ガスをＨｅガスと
一緒に導入する。このとき、マスフローコントローラ２
６，２２で流量を調整し、反応管１３内の圧力を１０-1
Ｔｏｒｒ付近にする。
【００２１】かかるガスの導入後、マイクロ波電源１７
を入れ、導波管１６を介して反応管１３内にプラズマを
発生させ、基材温度が約９００℃となるように加熱す
る。これによりガスも約８５０℃に加熱され、Ｔｉ、Ａ
ｌ、Ｎ化合物膜が生成される。膜厚が約５μｍとなるよ
うに成膜した後、バルブ２３を徐々に絞り、ＴｉＣｌ4
ガスの導入を停止させる。この操作により生成される膜
がＴｉ、Ａｌ、Ｎ化合物からＡｌＮへ徐々に変わる。そ
して膜厚が約２００μｍとなるように成膜した後、バル
ブ２７を絞ってガス供給を停止し、マイクロ波電源１７
を停止する。
を入れ、導波管１６を介して反応管１３内にプラズマを
発生させ、基材温度が約９００℃となるように加熱す
る。これによりガスも約８５０℃に加熱され、Ｔｉ、Ａ
ｌ、Ｎ化合物膜が生成される。膜厚が約５μｍとなるよ
うに成膜した後、バルブ２３を徐々に絞り、ＴｉＣｌ4
ガスの導入を停止させる。この操作により生成される膜
がＴｉ、Ａｌ、Ｎ化合物からＡｌＮへ徐々に変わる。そ
して膜厚が約２００μｍとなるように成膜した後、バル
ブ２７を絞ってガス供給を停止し、マイクロ波電源１７
を停止する。
【００２２】成形型１４の冷却後、試料台駆動装置２０
によって試料台１５を下降させ、導入窓１９より成形型
１４を取り出す。成膜後の成形型１４は図４（Ｂ）に示
すように、基材３０の成形面３０ａ上にＴｉＡｌＮから
なる中間層３２が形成され、ＴｉＣｌ4 ガスを停止させ
ることによりＡｌＮを主成分とする膜３１がこの中間層
３２上に形成される。そして、この成形面部分を研削、
研磨加工して、形状精度ＰＶが０．２μｍ以下、表面粗
さがＲｍａｘ０．１μｍ以下となるようにに仕上げる。
によって試料台１５を下降させ、導入窓１９より成形型
１４を取り出す。成膜後の成形型１４は図４（Ｂ）に示
すように、基材３０の成形面３０ａ上にＴｉＡｌＮから
なる中間層３２が形成され、ＴｉＣｌ4 ガスを停止させ
ることによりＡｌＮを主成分とする膜３１がこの中間層
３２上に形成される。そして、この成形面部分を研削、
研磨加工して、形状精度ＰＶが０．２μｍ以下、表面粗
さがＲｍａｘ０．１μｍ以下となるようにに仕上げる。
【００２３】図５は以上のようにして成形された成形型
を用いて光学素子を成形する成形装置を示す。同図にお
いて、下型４３及び上型５０が上述の処理によって成形
された成形型である。ガラスをるつぼ４０内に設置し、
ヒーター４１にてガラス粘度で１０2 ポアズ以下に加熱
溶融する。溶融後、プランジャー５２を上昇させ、るつ
ぼ４０内のガラスを滴下して、予め下型ヒーター４４に
よりガラス粘度で１０ 13ポアズに相当する温度に加熱保
持した下型４３上に溶融ガラス４５を供給する。
を用いて光学素子を成形する成形装置を示す。同図にお
いて、下型４３及び上型５０が上述の処理によって成形
された成形型である。ガラスをるつぼ４０内に設置し、
ヒーター４１にてガラス粘度で１０2 ポアズ以下に加熱
溶融する。溶融後、プランジャー５２を上昇させ、るつ
ぼ４０内のガラスを滴下して、予め下型ヒーター４４に
よりガラス粘度で１０ 13ポアズに相当する温度に加熱保
持した下型４３上に溶融ガラス４５を供給する。
【００２４】この供給後、下型駆動装置４６により、下
型４３を上型５０の軸下に移動させる。その後、シリン
ダー４７で下型４３およびホルダー４２を上昇させ、下
型４３と、この下型４３と同様に上型ヒーター５１によ
りガラス粘度で１０13ポアズに相当する温度に加熱保持
した上型５０とによりプレス成形する。このプレス成形
後、シリンダー４７を下降させ、搬送アーム４８でホル
ダー４２と共に、成形レンズ４９を取り出す。この取り
出し後、下型４３を下型駆動装置４６によってるつぼ４
０の下部へ復帰させる。そしてプランジャー５２を上昇
させて、再び下型４３上に溶融ガラス４５を供給し、同
様な成形を繰り返す。
型４３を上型５０の軸下に移動させる。その後、シリン
ダー４７で下型４３およびホルダー４２を上昇させ、下
型４３と、この下型４３と同様に上型ヒーター５１によ
りガラス粘度で１０13ポアズに相当する温度に加熱保持
した上型５０とによりプレス成形する。このプレス成形
後、シリンダー４７を下降させ、搬送アーム４８でホル
ダー４２と共に、成形レンズ４９を取り出す。この取り
出し後、下型４３を下型駆動装置４６によってるつぼ４
０の下部へ復帰させる。そしてプランジャー５２を上昇
させて、再び下型４３上に溶融ガラス４５を供給し、同
様な成形を繰り返す。
【００２５】以上のような実施の形態では、約２０００
０ショットの繰り返し成形を行っても、下型４３、上型
５０の成形面から膜剥離等の劣化が生じることがなく、
耐久性が向上していた。これに対して、従来のようにＡ
ｌＮ膜をコーティングで生成した成形型では約１０００
０ショット付近で膜剥離が発生し、使用不可能となっ
た。なお、この実施の形態では、基材にＳｉ3 Ｎ4 を使
用したが、ＷＣ又はサイアロンでも同様に約２００００
ショットの繰り返し使用しても成形面に劣化が生じるこ
とがないと共に、ガラスの融着も生じなかった。またＰ
ＶＤ法によって成形した成形型でも成形面に劣化が生じ
ることがなく、耐久性の高い型となっていた。
０ショットの繰り返し成形を行っても、下型４３、上型
５０の成形面から膜剥離等の劣化が生じることがなく、
耐久性が向上していた。これに対して、従来のようにＡ
ｌＮ膜をコーティングで生成した成形型では約１０００
０ショット付近で膜剥離が発生し、使用不可能となっ
た。なお、この実施の形態では、基材にＳｉ3 Ｎ4 を使
用したが、ＷＣ又はサイアロンでも同様に約２００００
ショットの繰り返し使用しても成形面に劣化が生じるこ
とがないと共に、ガラスの融着も生じなかった。またＰ
ＶＤ法によって成形した成形型でも成形面に劣化が生じ
ることがなく、耐久性の高い型となっていた。
【００２６】（実施の形態２）この実施の形態では、Ｐ
ＶＤ法によって成形されたガラス受け部材への適用及び
このガラス受け部材を用いたガラスゴブの製造を示す。
図６はガラス受け部材の成形、図７はこの受け部材を用
いたガラスゴブの製造装置である。
ＶＤ法によって成形されたガラス受け部材への適用及び
このガラス受け部材を用いたガラスゴブの製造を示す。
図６はガラス受け部材の成形、図７はこの受け部材を用
いたガラスゴブの製造装置である。
【００２７】ガラス受け部材は図６（Ａ）に示すよう
に、サイアロン材料によって成形された基材７０を研削
加工し、そのガラス受け面７０ａを形状精度ＰＶが１μ
ｍ程度、面粗さＲｍａｘ が０．１μｍ以下となるよう
に加工した。この加工後、図２に示すようなＰＶＤ装置
を用いて成膜した。
に、サイアロン材料によって成形された基材７０を研削
加工し、そのガラス受け面７０ａを形状精度ＰＶが１μ
ｍ程度、面粗さＲｍａｘ が０．１μｍ以下となるよう
に加工した。この加工後、図２に示すようなＰＶＤ装置
を用いて成膜した。
【００２８】まず、図６（Ａ）に示す基材７０を図２に
おける基材７の位置に設置する。この設置後、チャンバ
ー９内を約１０-6Ｔｏｒｒまで排気した後、基材ヒータ
ー６を加熱し約４００℃以上の温度として基材７０の表
面を活性化させる。活性化の後、基材温度を６００℃に
し、この状態でチャンバー９内が５×１０-4Ｔｏｒｒに
なるように、Ｎ2 ガスをガス導入口８から導入する。ガ
ス圧力が安定した後、イオンガン４によりチャンバー９
内が１０-4ＴｏｒｒになるようにＡｒガスを導入し、９
００Ｖの加速電圧でターゲット５をスパッタさせる。
おける基材７の位置に設置する。この設置後、チャンバ
ー９内を約１０-6Ｔｏｒｒまで排気した後、基材ヒータ
ー６を加熱し約４００℃以上の温度として基材７０の表
面を活性化させる。活性化の後、基材温度を６００℃に
し、この状態でチャンバー９内が５×１０-4Ｔｏｒｒに
なるように、Ｎ2 ガスをガス導入口８から導入する。ガ
ス圧力が安定した後、イオンガン４によりチャンバー９
内が１０-4ＴｏｒｒになるようにＡｒガスを導入し、９
００Ｖの加速電圧でターゲット５をスパッタさせる。
【００２９】ターゲット５は始めＴｉとＡｌが１：１の
組成比のものを使用し、これによりＴｉ、Ａｌ、Ｎ化合
物を成膜させる。この化合物の膜厚が約１μｍ程度とな
るように成膜後、イオンガン４を停止させる。そしてタ
ーゲット５をＡｌ単独に変更し、同様にイオンガン４で
スパッタし、ＡｌＮを約１μｍ成膜する。これにより図
６（Ｂ）に示されるように、基材７０のガラス受け面７
０上にＴｉＡｌＮの中間層７２が形成され、さらにター
ゲット変更により中間層７２上にＡｌＮ層７１が形成さ
れる。
組成比のものを使用し、これによりＴｉ、Ａｌ、Ｎ化合
物を成膜させる。この化合物の膜厚が約１μｍ程度とな
るように成膜後、イオンガン４を停止させる。そしてタ
ーゲット５をＡｌ単独に変更し、同様にイオンガン４で
スパッタし、ＡｌＮを約１μｍ成膜する。これにより図
６（Ｂ）に示されるように、基材７０のガラス受け面７
０上にＴｉＡｌＮの中間層７２が形成され、さらにター
ゲット変更により中間層７２上にＡｌＮ層７１が形成さ
れる。
【００３０】図７は以上のようにして成形したガラス受
け部材６６を用いたガラスゴブの製造を示す。ガラスを
るつぼ６１内に投入し、ヒーター６２にてガラス粘度で
１０ 2 ポアズ以下の粘度に相当する温度まで加熱溶融す
る。溶融後、プランジャー６０を上昇させて、溶融ガラ
スをガラス受け部材６６上に供給する。溶融ガラスを供
給された受け部材６６はコンベア６５にて移動し、アニ
ールヒーター６３で徐冷される。このガラスゴブ６７の
アニールは約１０時間で常温になるような冷却速度で行
う。アニール終了後、搬送ユニット６４によりガラスゴ
ブ６７を取り出す。
け部材６６を用いたガラスゴブの製造を示す。ガラスを
るつぼ６１内に投入し、ヒーター６２にてガラス粘度で
１０ 2 ポアズ以下の粘度に相当する温度まで加熱溶融す
る。溶融後、プランジャー６０を上昇させて、溶融ガラ
スをガラス受け部材６６上に供給する。溶融ガラスを供
給された受け部材６６はコンベア６５にて移動し、アニ
ールヒーター６３で徐冷される。このガラスゴブ６７の
アニールは約１０時間で常温になるような冷却速度で行
う。アニール終了後、搬送ユニット６４によりガラスゴ
ブ６７を取り出す。
【００３１】本実施の形態のガラス受け部材は、約４０
０００回使用してもガラス受け面に劣化が生じることが
なく、耐久性が向上していた。一方、従来のように、Ａ
ｌＮのみをコーティングしたガラス受け部材では約３０
０００回付近で膜剥離が発生し、使用不可能となった。
なお、この実施の形態では、基材にサイアロンを使用し
たが、Ｓｉ3 Ｎ4 、ＷＣでも同様な効果が得られた。ま
た成膜をＰＶＤ法で行ったが、実施の形態１と同条件の
ＣＶＤ法で成膜し、そのガラス受け面を形状精度ＰＶ１
μｍ程度、表面粗さＲｍａｘ０．１μｍ以下に加工する
ことにより同様な効果が得られた。
０００回使用してもガラス受け面に劣化が生じることが
なく、耐久性が向上していた。一方、従来のように、Ａ
ｌＮのみをコーティングしたガラス受け部材では約３０
０００回付近で膜剥離が発生し、使用不可能となった。
なお、この実施の形態では、基材にサイアロンを使用し
たが、Ｓｉ3 Ｎ4 、ＷＣでも同様な効果が得られた。ま
た成膜をＰＶＤ法で行ったが、実施の形態１と同条件の
ＣＶＤ法で成膜し、そのガラス受け面を形状精度ＰＶ１
μｍ程度、表面粗さＲｍａｘ０．１μｍ以下に加工する
ことにより同様な効果が得られた。
【００３２】なお、以上の２つの実施の形態では、Ｗ
Ｃ、Ｓｉ3 Ｎ4 又はサイアロンで成形された基材におけ
るガラスとの接触面にのみ成膜したが、成膜する面はガ
ラス接触面に限定されるものではなく、耐熱性や機械的
硬度を増大させるため、基材の側面や底面等の他の面で
あっても良い。
Ｃ、Ｓｉ3 Ｎ4 又はサイアロンで成形された基材におけ
るガラスとの接触面にのみ成膜したが、成膜する面はガ
ラス接触面に限定されるものではなく、耐熱性や機械的
硬度を増大させるため、基材の側面や底面等の他の面で
あっても良い。
【００３３】以上の本発明では、以下に付記する請求項
の記載が可能である。 （１） ＷＣ、Ｓｉ3 Ｎ4 またはサイアロンのいずれか
一つを主成分とする基材と、この基材における少なくと
もガラスと接触する面に形成されたＴｉとＡｌの窒化物
からなる中間層と、この中間層の上に形成されたＡｌＮ
を主成分とする膜とを備えた部材であって、前記中間層
又はＡｌＮからなる膜がＣＶＤ法によって成膜されてい
ることを特徴とする光学素子成形用部材。 （２） ＷＣ、Ｓｉ3 Ｎ4 またはサイアロンのいずれか
一つを主成分とする基材と、この基材における少なくと
もガラスと接触する面に形成されたＴｉとＡｌの窒化物
からなる中間層と、この中間層の上に形成されたＡｌＮ
を主成分とする膜とを備えた部材であって、前記中間層
又はＡｌＮからなる膜がＰＶＤ法によって成膜されてい
ることを特徴とする光学素子成形用部材。 （３） ＷＣ、Ｓｉ3 Ｎ4 またはサイアロンのいずれか
一つを主成分とする基材と、この基材における少なくと
もガラスと接触する面に形成されたＴｉとＡｌの窒化物
からなる中間層と、この中間層の上に形成されたＡｌＮ
を主成分とする膜とを備えた部材であって、前記Ｔｉが
基材からＡｌＮ膜方向に徐々に減少していることを特徴
とする光学素子成形用部材。 （４） 上記（３）項において、中間層又はＡｌＮ膜が
ＣＶＤ法で成膜されていることを特徴とする光学素子成
形用部材。 （５） 上記（１）〜（４）項において、ガラスと接触
する面を成形面とする光学素子成形型であることを特徴
とする光学素子成形用部材。 （６） 上記（１）〜（４）項において、ガラスと接触
する面をガラス受け面とするガラス受け部材であること
を特徴とする光学素子成形用部材。 （７） 上記（６）項において、ガラス受け部材は溶融
ガラスの受け部材であることを特徴とする光学素子成形
用部材。
の記載が可能である。 （１） ＷＣ、Ｓｉ3 Ｎ4 またはサイアロンのいずれか
一つを主成分とする基材と、この基材における少なくと
もガラスと接触する面に形成されたＴｉとＡｌの窒化物
からなる中間層と、この中間層の上に形成されたＡｌＮ
を主成分とする膜とを備えた部材であって、前記中間層
又はＡｌＮからなる膜がＣＶＤ法によって成膜されてい
ることを特徴とする光学素子成形用部材。 （２） ＷＣ、Ｓｉ3 Ｎ4 またはサイアロンのいずれか
一つを主成分とする基材と、この基材における少なくと
もガラスと接触する面に形成されたＴｉとＡｌの窒化物
からなる中間層と、この中間層の上に形成されたＡｌＮ
を主成分とする膜とを備えた部材であって、前記中間層
又はＡｌＮからなる膜がＰＶＤ法によって成膜されてい
ることを特徴とする光学素子成形用部材。 （３） ＷＣ、Ｓｉ3 Ｎ4 またはサイアロンのいずれか
一つを主成分とする基材と、この基材における少なくと
もガラスと接触する面に形成されたＴｉとＡｌの窒化物
からなる中間層と、この中間層の上に形成されたＡｌＮ
を主成分とする膜とを備えた部材であって、前記Ｔｉが
基材からＡｌＮ膜方向に徐々に減少していることを特徴
とする光学素子成形用部材。 （４） 上記（３）項において、中間層又はＡｌＮ膜が
ＣＶＤ法で成膜されていることを特徴とする光学素子成
形用部材。 （５） 上記（１）〜（４）項において、ガラスと接触
する面を成形面とする光学素子成形型であることを特徴
とする光学素子成形用部材。 （６） 上記（１）〜（４）項において、ガラスと接触
する面をガラス受け面とするガラス受け部材であること
を特徴とする光学素子成形用部材。 （７） 上記（６）項において、ガラス受け部材は溶融
ガラスの受け部材であることを特徴とする光学素子成形
用部材。
【００３４】
【発明の効果】以上のように、本発明は加熱軟化させた
ガラスの成形、または溶融ガラスを受けて搬送する受け
部材において、ガラスと融着しにくく、かつ基材と膜の
密着性が強いため、高い耐久性を有している。
ガラスの成形、または溶融ガラスを受けて搬送する受け
部材において、ガラスと融着しにくく、かつ基材と膜の
密着性が強いため、高い耐久性を有している。
【図１】ＣＶＤ法による成膜を示す断面図である。
【図２】ＰＶＤ法による成膜を示す断面図である。
【図３】ＣＶＤ装置の断面図である。
【図４】（Ａ）、（Ｂ）は光学素子成形用型の成形を工
程順に示す断面図である。
程順に示す断面図である。
【図５】光学素子成形装置の断面図である。
【図６】（Ａ）、（Ｂ）はガラス受け部材の成形を工程
順に示す断面図である。
順に示す断面図である。
【図７】ガラスゴブ製造装置の断面図である。
Claims (3)
- 【請求項１】 ＷＣ、Ｓｉ3 Ｎ4 またはサイアロンのい
ずれか一つを主成分とする基材と、この基材における少
なくともガラスと接触する面に形成されたＴｉとＡｌの
窒化物からなる中間層と、この中間層の上に形成された
ＡｌＮを主成分とする膜とを備えていることを特徴とす
る光学素子成形用部材。 - 【請求項２】 上記ガラスと接触する面を成形面とする
光学素子成形用型である請求項１記載の光学素子成形用
部材。 - 【請求項３】 上記ガラスと接触する面をガラス受け面
とするガラス受け部材である請求項１記載の光学素子成
形用部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26278795A JPH09110437A (ja) | 1995-10-11 | 1995-10-11 | 光学素子成形用部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26278795A JPH09110437A (ja) | 1995-10-11 | 1995-10-11 | 光学素子成形用部材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09110437A true JPH09110437A (ja) | 1997-04-28 |
Family
ID=17380603
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26278795A Withdrawn JPH09110437A (ja) | 1995-10-11 | 1995-10-11 | 光学素子成形用部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09110437A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007045660A (ja) * | 2005-08-09 | 2007-02-22 | Hoya Corp | 成形用ガラス素材の製造方法、ガラス光学素子及びその製造方法 |
| JP2008189513A (ja) * | 2007-02-05 | 2008-08-21 | Tungaloy Corp | 光学素子成形用金型 |
-
1995
- 1995-10-11 JP JP26278795A patent/JPH09110437A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007045660A (ja) * | 2005-08-09 | 2007-02-22 | Hoya Corp | 成形用ガラス素材の製造方法、ガラス光学素子及びその製造方法 |
| JP4677303B2 (ja) * | 2005-08-09 | 2011-04-27 | Ｈｏｙａ株式会社 | ガラス光学素子の製造方法 |
| JP2008189513A (ja) * | 2007-02-05 | 2008-08-21 | Tungaloy Corp | 光学素子成形用金型 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030107 |