JPH09286625A - 離型膜形成方法 - Google Patents

離型膜形成方法

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JPH09286625A JP8127945A JP12794596A JPH09286625A JP H09286625 A JPH09286625 A JP H09286625A JP 8127945 A JP8127945 A JP 8127945A JP 12794596 A JP12794596 A JP 12794596A JP H09286625 A JPH09286625 A JP H09286625A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 プレス成形により光学素子が成形されるガラ
スブランクの表面に離型膜を形成する方法において、ガ
ラスブランクの表面に５０オングストローム未満、好ま
しくは１０オングストローム未満の厚さの炭素膜を形成
することにより、金型と成形品との離型性を向上する。 【構成】 ガラスブランク１に対して酸素プラズマによ
るアッシングを施して、ガラスブランク１に付着した有
機物の汚れを除去する。次いで、アルゴンプラズマによ
るプラズマクリーニングを施して、ガラスブランク１に
付着した無機物の汚れを除去する。その後、メタンプラ
ズマ処理を施して、汚れが除去されたガラスブランク１
の表面に５０オングストローム未満の炭素膜２を形成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、離型膜形成方法に
関し、詳しくは、レンズ等の光学素子のプレス成形にお
いて、成形品と成形用金型との離型性を高めるために、
ガラスブランクの表面に離型膜を形成する方法に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、光学機器の高性能化、軽量化に伴
い、高精度の光学素子が必要とされている。このため、
非球面レンズ等をプレス成形により形成することが行わ
れている。このプレス成形においては、上型、下型およ
び胴型からなる成形用金型を使用し、窒素ガス等の非酸
化性雰囲気中において成形用金型に熱を加えつつ上型と
下型との間にレンズの素材となるガラスブランクを充填
し、上型および下型の成形面に形成されたレンズ形状を
ガラスブランクに転写することにより成形品であるレン
ズを成形するリヒートプレスが行われている。
【０００３】このようなガラスブランクのプレス成形に
おいて良好な成形品を得るためには、ガラスブランクと
成形用金型との間の融着を防止して、成形品と成形用金
型との離型性を向上させることが必要である。このた
め、成形素材であるガラスブランクに、成形用金型との
融着を防止するための離型膜を形成する方法が種々提案
されている。
【０００４】例えば、特公平２−３１０１２号公報に
は、ガラスブランクの表面に５０〜５０００オングスト
ロームの炭素膜を形成する方法が記載されている。ま
た、特公平７−４５３２９号公報には、ガラスブランク
の表面に炭化水素膜を形成する方法が記載されている。
そしてこれらの方法により、成形用金型とガラスブラン
クとの融着が防止され、成形品と金型との離型性を向上
することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
公平２−３１０１２号公報に記載された方法において
は、炭素膜が５０〜５０００オングストロームと比較的
厚いため、成形を重ねるごとに炭素膜が金型の成形面に
残留し、これが徐々に堆積して成形面の形状が変化して
しまうことがある。このように成形面の形状が変化する
と、成形により得られるレンズの形状も変化することに
なり、とくに非球面レンズにおいては、サブμｍのオー
ダーで設計されているため、レンズ性能に悪影響を及ぼ
すこととなる。このようなレンズへの悪影響は、成形面
に堆積した炭素膜を除去することにより防止することが
できるが、炭素膜が厚いと炭素膜を除去する作業を頻繁
に行う必要があるため、連続してレンズの成形を行うこ
とができずレンズの生産性が低下する。また、レンズを
成形した後に成形品に酸素プラズマ処理等を施して炭素
膜を除去する必要があるが、その除去もまた困難とな
る。
【０００６】一方、上記特公平７−４５３２９号公報に
記載された方法においても、レンズを成形した後に酸素
プラズマ処理等により、成形品から炭化水素膜を除去す
る必要がある。しかしながら、炭化水素と酸素を反応さ
せると一酸化炭素あるいは二酸化炭素の他に水蒸気が発
生し、炭化水素膜除去処理を行う装置内に水分が付着
し、処理の再現性を損なう要因になるとともにレンズ表
面の曇りの原因ともなる。
【０００７】本発明はこのような事情に鑑みなされたも
ので、光学素子の生産性を低下させることなく、かつ離
型膜を除去する際に水分を発生させることなく、金型と
ガラスブランクとの離型性を向上することができる離型
膜形成方法を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明による離型膜形成
方法は、プレス成形により光学素子を製造する際に、成
形用材料として用いられるガラスブランクの表面に離型
膜を形成する方法において、前記ガラスブランクの表面
に５０オングストローム未満の厚さの炭素膜を形成する
ことを特徴とするものである。
【０００９】また、前記炭素膜が１０オングストローム
未満であることが好ましい。さらに、前記ガラスブラン
クを酸素プラズマ中においてアッシング処理した後に、
前記炭素膜を形成することが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
形態について説明する。図１は本実施形態により離型膜
が形成されたガラスブランクを示す断面図である。図１
に示すように、ガラスブランク１としては、所望の光学
的特性のレンズを得るために必要な屈折率および分散値
を有する光学ガラスを使用する。このガラスブランク１
は最終的に形成されるレンズ形状に適した形状および寸
法を有している。
【００１１】このガラスブランク１の光学機能面が形成
される面、すなわち後述する成形用金型の上型および下
型の成形面に接触する面には、炭素膜２が形成されてい
る。この炭素膜２の厚さは５０オングストローム未満、
好ましくは１０オングストローム未満である。
【００１２】図２はガラスブランク１の表面に炭素膜２
を形成するための炭素膜形成装置の構成を示す概略図で
ある。図２に示すように、炭素膜形成装置１０は真空槽
１１と、真空槽１１に形成された排気口１２と、真空槽
１１内にガスを導入するガス導入口１３とからなる。排
気口１２は図示されない真空源と接続され、ガス導入口
１３は図示されないガス源に接続されている。真空槽１
１内には、ガラスブランク１を保持するためのブランク
ホルダ２０と、真空槽１１内に高周波を印加するための
陽極２１および陰極２２が配されている。
【００１３】なお、陽極２１は、真空槽１１と同様にア
ースされており、表面に多数の孔が形成された有孔電極
であって、これらの孔から種々のガスが真空槽１１内に
供給される。
【００１４】次いで、図２に示す炭素膜形成装置によ
り、ガラスブランク１の表面に炭素膜２を形成する方法
について説明する。まず、ガラスブランク１をブランク
ホルダ２０により保持して真空槽１１内の所定位置にセ
ットする。次いで、排気口１２より排気を行って真空槽
１１内を１０-4〜１０-5Torr程度まで減圧し、ガス導入
口１３から酸素ガス（Ｏ2 ）を０．３ｔｏｒｒとなるま
で導入する。酸素ガスの導入後、陽極２１と陰極２２間
に４００Ｗの高周波を印加して酸素プラズマを形成す
る。そしてこの酸素プラズマによる高周波放電を１分間
行い、ガラスブランク１に付着している、有機物等の酸
素と結合する汚れをアッシング（灰化）することにより
除去する。
【００１５】その後、ガス導入口１３からの酸素ガスの
導入を停止するとともに、ガス導入口１３からアルゴン
ガス（Ａｒ）を０．３Torrとなるまで真空槽１１内に導
入する。アルゴンガスの導入後、陽極２１と陰極２２間
に４００Ｗの高周波を印加してアルゴンプラズマを形成
する。そしてアルゴンプラズマによる高周波放電を１分
間行ってガラスブランク１のプラズマクリーニングを行
い、ガラスブランク１に付着している金属等の無機物の
如く、酸素プラズマにより除去できない汚れを除去す
る。
【００１６】このようにして、ガラスブランク１に付着
した汚れを除去した後、ガス導入口１３からのアルゴン
ガスの導入を停止するとともに、ガス導入口１３からメ
タンガス（ＣＨ4 ）を０．３ｔｏｒｒとなるまで真空槽
１１内に導入する。メタンガスの導入後、陽極２１と陰
極２２間に５０Ｗの高周波を印加してメタンプラズマを
形成する。そしてメタンプラズマによる高周波放電を３
０秒間行い、ガラスブランク１の表面に５０オングスト
ローム未満の厚さの炭素膜２を形成する。
【００１７】この酸素プラズマ、アルゴンプラズマおよ
びメタンプラズマの条件を以下の表１に示す。
【表１】 ガス圧（ｔｏｒｒ） 放電電力（Ｗ） 放電時間 酸素プラズマ ０．３ ４００ １分 アルゴンプラズマ ０．３ ４００ １分 メタンプラズマ ０．３ ５０ ３０秒
【００１８】本発明においては、酸素プラズマによりガ
ラスブランク１の有機物の汚れを除去するとともに、ア
ルゴンプラズマによりガラスブランク１の無機物の汚れ
を除去しているため、ガラスブランク１の表面には、汚
れによる凹凸のない良好な炭素膜２を形成することがで
きる。このようにして炭素膜２が形成されたガラスブラ
ンク１は以下のようにしてプレス成形がなされる。
【００１９】図３は炭素膜２が形成されたガラスブラン
ク１を成形するプレス成形機の概略構成を示す断面図で
ある。図３に示すように、プレス成形機３０は、所望と
するレンズ形状が成形面に精密鏡面加工された上型３１
および下型３２と、内周面が精密鏡面加工された型孔３
３ａを有する胴型３３とを備えてなる。なお、上型３
１、下型３２および胴型３３はタングステンカーバイド
等の超硬合金からなり、上型３１および下型３２の成形
面には成形品の離型性を向上させるとともに、上型３１
および下型３２の酸化を防止するために、ＴｉＡｌＮ膜
（チタン−アルミニウム窒化膜）が形成されている。上
型３１は駆動台３４に固定されるとともに、胴型３３の
型孔３３ａに挿入されてその内周面を上下に摺動するよ
うに図示されない駆動装置により駆動される。一方、下
型３２は胴型３３に対して摺動しないように支持台３５
に固定される。
【００２０】胴型３３の周囲には誘導加熱コイル３６が
巻回されており、この誘導加熱コイル３６に電力を供給
することにより、胴型３３がガラスブランク１の成形に
必要な温度（５００〜６００℃）に加熱される。なお、
胴型３３に熱電対等の温度測定手段を取付け、胴型３３
の温度を測定して所望とする温度を維持できるように制
御することが好ましい。
【００２１】プレス成形機３０は真空槽４０内に配され
ている。真空槽４０には排気口４１と、真空槽内に窒素
ガスを導入するガス導入口４２とが形成されている。排
気口４１は図示されない真空源と接続され、ガス導入口
４２は窒素ガスを真空槽４０内に導入するためのガス源
に接続されている。これにより、ガス導入口４２より窒
素ガスが導入され、窒素雰囲気中においてガラスブラン
ク１の成形が行われる。
【００２２】次いで、図３に示すプレス成形機３０によ
りガラスブランク１を成形する方法について説明する。
まず、炭素膜２が形成された面が成形時に上型３１およ
び下型３２の成形面に接触するように胴型３３の型孔３
３ａ内にガラスブランク１を挿入する。次いで、排気口
４１より排気を行って真空槽４０内を減圧し、ガス導入
口４２から窒素ガスを導入する。その後、誘導加熱コイ
ル３６に電力を供給して、胴型３３を所望とする温度
（５００〜６００℃）に加熱する。窒素ガスの導入後、
上型３１を下型３２に向けて駆動して、ガラスブランク
１を所定の圧力により所定の加圧時間だけ保持する。こ
れにより、上型３１および下型３２の成形面に形成され
たレンズ形状がガラスブランク１に転写される。この
際、ガラスブランク１の表面には炭素膜２が、上型３１
および下型３２の成形面にはＴｉＡｌＮ膜がそれぞれ形
成されているため、ガラスブランク１と上型３１および
下型３２との融着が防止される。
【００２３】その後、誘導加熱コイル３６への電力の供
給を停止し、胴型３３を徐々に冷却する。そして、上型
３１を上方に駆動して型を開き、成形品であるレンズを
取り出す。この際、ガラスブランク１には炭素膜２が形
成され、かつ上型３１および下型３２にはＴｉＡｌＮ膜
が形成されていることから、成形品であるレンズと上型
３１および下型３２とは融着せず、したがってレンズを
上型３１および下型３２から容易に離型することができ
る。
【００２４】なお、レンズの表面には炭素膜２が付着さ
れているため、レンズに対して酸素プラズマ処理あるい
はアニーリングを施すことにより、炭素膜２を一酸化炭
素または二酸化炭素にガス化させて除去し、最終的な製
品としてのレンズを得る。このようなレンズの成形を繰
り返し行った後、上型３１および下型３２の成形面を観
察したところ、炭素膜２の堆積を大幅に低減できること
が本願発明者の実験により確認された。とくに炭素膜２
の厚さを１０オングストローム未満とした場合には、炭
素膜２が堆積している形跡はほとんど見られなかった。
【００２５】このように、本発明はガラスブランク１の
表面に厚さが５０オングストローム未満、好ましくは１
０オングストローム未満の炭素膜２を形成したため、ガ
ラスブランク１と上型３１および下型３２との融着を防
止し、上型３１および下型３２と成形品との離型性を向
上することができる。また、炭素膜２の厚さが５０オン
グストローム未満であるため、上型３１および下型３２
の成形面への炭素膜２の堆積を大きく減少させることが
でき、これにより、成形面の清掃回数を低減して金型の
連続成形数を大幅に増加させ、レンズの生産性を向上さ
せることができる。さらに、成形品からも容易に短時間
で炭素膜２を除去することができるため、レンズの生産
性をさらに向上することができる。また、成形品から炭
素膜２を除去する際にも、炭化水素膜と異なり水蒸気が
発生することがないため、炭素膜２を除去する装置内に
水分が付着して悪影響を及ぼすこともない。さらに、炭
素膜２は炭化水素膜と比較して一般的に硬度が低いた
め、炭化水素膜よりもその除去が容易なものとなる。
【００２６】また、ガラスブランク１の表面に炭素膜２
を形成する前に、酸素プラズマによるアッシングおよび
アルゴンプラズマによるプラズマクリーニングによって
ガラスブランク１に付着した汚れを除去しているため、
５０オングストローム未満の薄い炭素膜２を汚れによる
凹凸なくガラスブランク１の表面に形成することがで
き、これにより成形面のレンズ形状をガラスブランク１
に良好に転写することができる。
【００２７】なお、上記実施形態においては、上記表１
に示す条件により酸素プラズマ、アルゴンプラズマおよ
びメタンプラズマによる各処理を行っているが、成形す
るガラスブランクの素材の種類等に応じて種々の条件に
変更することができる。また、上記実施形態において
は、プレス成形機３０の胴型３３のみを加熱するように
しているが、真空槽４０内の全体を加熱するようにして
もよい。
【００２８】また、上記実施形態においては、上型３１
のみを駆動してガラスブランク１を成形しているが、上
型３１と下型３２の双方、あるいは下型３２のみを駆動
してガラスブランク１の成形を行うようにしてもよい。
また、上記実施形態においては、ガラスブランクからレ
ンズを成形しているが、プリズム、フィルタ等種々の光
学素子を成形する際にも、本発明を適用することができ
る。
【００２９】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
る離型膜形成方法では、ガラスブランクの表面に厚さが
５０オングストローム未満、好ましくは１０オングスト
ローム未満の炭素膜を形成したため、成形用金型の成形
面への炭素膜の堆積を大きく減少させることができる。
これにより、成形面の清掃回数を減少させて金型の連続
成形数を大幅に増加させることができ、したがって、光
学素子の生産性を向上させることができる。さらに、成
形品からも容易に短時間で炭素膜を除去することができ
るため、光学素子の生産性をさらに向上することができ
る。また、成形品から炭素膜を除去する際に水蒸気が発
生することがないため、装置内に水分が付着して処理の
再現性を損なう要因となったり、成形品に水蒸気による
曇りが発生する原因となる等のおそれがない。
【００３０】また、ガラスブランクに炭素膜を形成する
前に、酸素プラズマによりアッシングを行ってガラスブ
ランクに付着した汚れを除去しているため、５０オング
ストローム未満の薄い炭素膜を汚れによる凹凸なくガラ
スブランクの表面に形成することができ、これにより成
形面の形状をガラスブランクに良好に転写することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による離型膜形成方法により炭素膜が形
成されたガラスブランクを示す概略図
【図２】ガラスブランクに炭素膜を形成する炭素膜形成
装置の構成を示す概略図
【図３】ガラスブランクを成形するプレス成形機の構成
を示す図
【符号の説明】
１ ガラスブランク ２ 炭素膜 １０ 炭素膜形成装置 １１、４０ 真空槽 １２、４１ 排気口 １３、４２ ガス導入口 ２１ 陽極 ２２ 陰極 ３０ プレス成形機 ３１ 上型 ３２ 下型 ３３ 胴型

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 プレス成形により光学素子を製造する際
    に、成形用材料として用いられるガラスブランクの表面
    に離型膜を形成する方法において、 前記ガラスブランクの表面に５０オングストローム未満
    の厚さの炭素膜を形成することを特徴とする離型膜形成
    方法。
  2. 【請求項２】 前記炭素膜が１０オングストローム未満
    であることを特徴とする請求項１記載の離型膜形成方
    法。
  3. 【請求項３】 前記ガラスブランクを酸素プラズマ中に
    おいてアッシング処理した後に、前記炭素膜を形成する
    ことを特徴とする請求項１または２記載の離型膜形成方
    法。
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