JPH1036128A - 光学素子用成形型 - Google Patents

光学素子用成形型

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JPH1036128A
JPH1036128A JP8192027A JP19202796A JPH1036128A JP H1036128 A JPH1036128 A JP H1036128A JP 8192027 A JP8192027 A JP 8192027A JP 19202796 A JP19202796 A JP 19202796A JP H1036128 A JPH1036128 A JP H1036128A
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JP
Japan
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mold
intermediate layer
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layer
mold base
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JP8192027A
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English (en)
Inventor
Takeharu Komiya
毅治 小宮
Hiroaki Iguchi
裕章 井口
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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Publication of JPH1036128A publication Critical patent/JPH1036128A/ja
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B11/00Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
    • C03B11/06Construction of plunger or mould
    • C03B11/08Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses
    • C03B11/084Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses material composition or material properties of press dies therefor
    • C03B11/086Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses material composition or material properties of press dies therefor of coated dies
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2215/00Press-moulding glass
    • C03B2215/02Press-mould materials
    • C03B2215/08Coated press-mould dies
    • C03B2215/10Die base materials
    • C03B2215/12Ceramics or cermets, e.g. cemented WC, Al2O3 or TiC
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Abstract

(57)【要約】 【課題】離型性に優れ、しかも、表面粗れが抑止される
光学素子用成形型を提供する。 【解決手段】タングステンカーバイド(WC)を主体と
した型母材1と、型母材1上に設けられた中間層2と、
中間層2上に設けられた表面層3とを備える。中間層2
は、型母材1と表面層3との間に生じる拡散を防止する
拡散防止層である。表面層3は、貴金属合金で形成され
ている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光学素子の成形型
に関し、特に、後工程に光学素子の研削・研磨を必要と
しない高精度のプレス成形に用いられる光学素子用成形
型に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、光学機器の分野では、機器構成の
簡略化、軽量化などを達成し得る非球面レンズの需要が
増加する傾向にある。非球面レンズの素材には、例えば
ガラスが用いられるが、一般的なガラスレンズは、従
来、研磨法によって製造されていた。しかし、非球面レ
ンズについては、複雑な形状を有しており、研磨法によ
る量産化は困難である。そこで最近では、研磨法に代わ
る製造方法として、後工程に光学素子の研削・研磨を必
要としない高精度のプレス成形の研究が盛んに行われて
いる。
【0003】このプレス成形では、ガラス及び成形型が
数百度まで加熱されるのが普通である。したがって、使
用する成形型には、加工性の他に高温強度、耐熱衝撃
性、化学的安定性などが要求される。これらを満足する
ため、現在では、タングステンカーバイドや各種サ−メ
ットを母材とし、その上にガラスとの化学的反応の少な
い貴金属薄膜を形成した成形型が一般的に使用されてい
る。
【0004】また、例えば、特公昭62−28091号
公報には、超硬合金を母材としてその母材上に貴金属層
を被覆し、この貴金属層が、Ir、Os、Pd、Rh、
Ruからなる群より選ばれた少なくとも一つの元素とP
t(60〜99重量%)との貴金属合金である成形型が
開示されている。また、特公昭62−28093号公報
には、金属とセラミックスからなる複合材料を母材とし
てその母材上に窒化物、炭化物、酸化物および金属の中
から選ばれた一種以上の中間層を介して貴金属層を被覆
し、この貴金属層が、Ir、Os、Pd、Rh、Ruか
らなる群より選ばれた少なくとも一つの元素とPt(6
0〜99重量%)との貴金属合金である成形型が開示さ
れている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
公昭62−28091号公報記載の成形型は、高温強
度、耐熱衝撃性などの点で優れているものの、加熱・成
形を重ねることで成形面が著しく劣化する。更に、型と
ガラスとが化学的に反応することで成形面上にガラスが
付着し、型として使用できなくなる。
【0006】また、上記特公昭62−28093号公報
記載の成形型は、成形面の劣化を抑止する点では有効で
あるが、離型性に問題があり、加熱・成形を繰り返すと
次第に型とガラスとが化学的に反応し、前述と同様、成
形面上にガラスが付着する。
【0007】このような問題点に鑑み、本発明の目的
は、離型性に優れ、成形面の劣化が抑止される光学素子
用成形型を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めの本発明の一態様によれば、タングステンカーバイド
(WC)を主体とした型母材と、前記型母材上に設けら
れた中間層と、前記中間層上に設けられた表面層とを備
えた光学素子用成形型において、前記中間層は、前記型
母材と前記表面層との間に生じる拡散を防止する拡散防
止層であり、前記表面層は、貴金属合金で形成されてい
ることを特徴とする光学素子用成形型が提供される。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る光学素子用成
形型の一実施形態について図面を用いて説明する。図1
は、本実施形態の成形型の断面図である。この成形型
は、成形時には2つ用意され、これらは、成形素材を挾
むように重ね合わされて用いられる。ここでは、成形素
材としてガラスを用いることとする。
【0010】そして、本実施形態の成形型は、同図に示
すように、タングステンカーバイド(WC)を主体とし
た型母材1と、型母材1上に設けられた中間層2と、中
間層2上に設けられた表面層3とを有して構成されてい
る。タングステンカーバイド(WC)は、加工性、高温
強度、耐熱衝撃性に優れ、型母材として用いるには最適
な素材である。表面層3は、いわゆる離型膜として機能
するもので、具体的には、60重量%以上の白金(P
t)と、ロージウム(Rh)、イリジウム(Ir)、金
(Au)、タングステン(W)、及び、カーボン(C)
のうちの少なくとも一つの元素と、を含んだ貴金属合金
で形成されている。この貴金属合金は、成形素材である
ガラスとの化学的反応が少なく、成形時に発生する型と
ガラスとの融着を抑止する。また、本願の発明者らは、
貴金属合金系薄膜を型母材に直接形成した場合には、こ
れらの間に拡散が生じて膜質が変化してしまい、これ
が、成形面の劣化やガラスの付着などの現象を引き起こ
すことを確認した。そこで、本実施形態では、拡散防止
層として機能する中間層2を型母材1と表面層3との間
に設けている。
【0011】以上のように本実施形態の成形型では、離
型性に優れた貴金属合金を最表面に設けると共に、この
表面層と型母材との間に拡散防止層として機能する中間
層を設け、600℃以上の高温における高精度なプレス
成形を長期に渡って行うことができるようにしている。
【0012】つぎに、図1の光学素子用成形型の具体的
な実施例について説明する。
【0013】
【実施例】
(実施例1)本実施例では、図1の光学素子用成形型を
以下の手法で製造した。
【0014】先ず、外径20mm、厚さ15mm、凹面
曲率半径100mmのタングステンカーバイドを型母材
1として用意し、型母材1の凹面を研削・研磨して、そ
の表面粗さをRMS値(root-mean-square value:2乗
平均平方根値)で6.0〜8.0Å程度にした。その
後、この面には、中間層2として、SiO2薄膜をスパ
ッタ法により約700Å形成した。このSiO2薄膜の
上には、表面層3として、Pt−Ir薄膜を約700Å
形成した。
【0015】なお、同一形状のタングステンカーバイド
母材の凹面を研削・研磨して、この上にPt−Ir薄膜
を約700Å形成した成形型も比較例として作製した。
【0016】その後、本実施例の成形型及び比較例とし
て作製した成形型の成形試験を行った。具体的には、こ
れらの成形型を真空中で700℃まで加熱し、それぞれ
の成形型で各種の光学ガラスを加圧成形した。各成形型
の成形前後の表面粗さについては、光学式表面粗さ計お
よび走査型プロ−ブ顕微鏡で観察した。観察結果は、図
2に示されている。図2では、比較例として作製した成
形型を試料01とし、本実施例の成形型を試料1として
いる。
【0017】このように試料01、1の成形前の表面粗
さは、ほとんど変らないものであったが、成形後の試料
1については、RMS値12.0Å程度の粗さが生じ
た。一方、試料1については、成形後も、RMS値7.
4Å程度で、表面状態に特に変化は見られなかった。ま
た、試料01では部分的にガラスとの反応が見られた
が、試料1ではガラスとの反応が皆無であった。
【0018】(実施例2)本実施例では、中間層2とし
て、AlN薄膜をスパッタ法により約700Å形成し
た。型母材1及び表面層3の構成や、作製した成形型の
試験方法については、実施例1と同様である。
【0019】本実施例の成形型(試料2)の表面粗さ
は、成形後もRMS値6.3Å程度で、表面状態に特に
変化は見られなかった。また、ガラスとの反応も皆無で
あった。
【0020】(実施例3)本実施例では、中間層2とし
て、BN薄膜をスパッタ法により約700Å形成した。
型母材1及び表面層3の構成や、作製した成形型の試験
方法については、実施例1と同様である。
【0021】本実施例の成形型(試料3)の表面粗さ
は、成形後もRMS値7.6Å程度で、表面状態に特に
変化は見られなかった。また、ガラスとの反応も皆無で
あった。
【0022】(実施例4)本実施例では、中間層2とし
て、TiAlN薄膜をスパッタ法により約700Å形成
した。型母材1及び表面層3の構成や、作製した成形型
の試験方法については、実施例1と同様である。
【0023】本実施例の成形型(試料4)の表面粗さ
は、成形後もRMS値7.1Å程度で、表面状態に特に
変化は見られなかった。また、ガラスとの反応も皆無で
あった。
【0024】(実施例5)本実施例では、中間層2とし
て、SiC薄膜をスパッタ法により約700Å形成し
た。このSiC薄膜の上には、表面層3として、Pt−
Rh−Au薄膜を約700Å形成した。型母材1につい
ては、実施例1と同様である。
【0025】なお、同一形状のタングステンカーバイド
母材の凹面を研削・研磨し、この上にPt−Rh−Au
薄膜を約700Å形成した成形型も比較例として作製し
た。
【0026】その後、本実施例の成形型及び比較例とし
て作製した成形型について、実施例1と同様な成形試験
を行った。結果は、比較例として作製した成形型を試料
2とし、本実施例の成形型を試料5として、図2に示
されている。
【0027】このように試料02、5の成形前の表面粗
さは、ほとんど変らないものであったが、成形後の試料
2については、RMS値13.1Å程度の粗さが生じ
た。一方、試料5については、成形後も、RMS値7.
8Å程度で、表面状態に特に変化は見られなかった。ま
た、試料02では部分的にガラスとの反応が見られた
が、試料5ではガラスとの反応が皆無であった。
【0028】(実施例6)本実施例では、中間層2とし
て、Al23薄膜をスパッタ法により約700Å形成し
た。型母材1及び表面層3の構成や、作製した成形型の
試験方法については、実施例5と同様である。
【0029】本実施例の成形型(試料6)の表面粗さ
は、成形後もRMS値7.1Å程度で、表面状態に特に
変化は見られなかった。また、ガラスとの反応も皆無で
あった。
【0030】(実施例7)本実施例では、中間層2とし
て、ZrO2薄膜をスパッタ法により約700Å形成し
た。型母材1及び表面層3の構成や、作製した成形型の
試験方法については、実施例5と同様である。
【0031】本実施例の成形型(試料7)の表面粗さ
は、成形後もRMS値7.5Å程度で、表面状態に特に
変化は見られなかった。また、ガラスとの反応も皆無で
あった。
【0032】以上、実施例1から実施例7まで説明した
が、各実施例の成形型は何れも成形後の表面粗さがRM
S値で6.0〜8.0Åに収まっており、成形前のRM
S値と比較して、ほとんど変化が見られなかった。ま
た、各成形型は、ガラスとの反応も皆無であった。
【0033】
【発明の効果】本発明に係る光学素子用成形型によれ
ば、成形素材であるガラスとの離型性に優れた貴金属合
金が最表面に形成され、さらに、貴金属合金と型母材と
の間に生じる拡散を抑止する中間層が形成されているの
で、成形時においてガラスとの化学的な反応が抑えら
れ、表面粗れのない成形面による高精度なプレス成形を
長期間に渡って行うことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明に係る成形型の一実施形態の縦
断面図である。
【図2】図2は、本発明に係る成形型の各実施例におけ
る成形試験結果を示した図表である。
【符号の説明】
1・・・母材、 2・・・中間層、 3・・・表面層

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】タングステンカーバイド(WC)を主体と
    した型母材と、 前記型母材上に設けられた中間層と、 前記中間層上に設けられた表面層とを備えた光学素子用
    成形型において、 前記中間層は、前記型母材と前記表面層との間に生じる
    拡散を防止する拡散防止層であり、 前記表面層は、貴金属合金で形成されていることを特徴
    とする光学素子用成形型。
  2. 【請求項2】請求項1において、 前記表面層は、 60重量%以上の白金(Pt)と、 ロージウム(Rh)、イリジウム(Ir)、金(A
    u)、タングステン(W)、及び、カーボン(C)のう
    ちの少なくとも一つの元素と、を含んだ貴金属合金で形
    成されていることを特徴とする光学素子用成形型。
  3. 【請求項3】請求項2において、 前記貴金属合金は、白金(Pt)、ロージウム(R
    h)、及び、金(Au)の3元合金であることを特徴と
    する光学素子用成形型。
  4. 【請求項4】請求項1、2または3において、 前記中間層は、珪素(Si)の酸化物であることを特徴
    とする光学素子用成形型。
  5. 【請求項5】請求項1、2または3において、 前記中間層は、珪素(Si)の炭化物であることを特徴
    とする光学素子用成形型。
  6. 【請求項6】請求項1、2または3において、 前記中間層は、アルミニウム(Al)の酸化物であるこ
    とを特徴とする光学素子成形型。
  7. 【請求項7】請求項1、2または3において、 前記中間層は、アルミニウム(Al)の窒化物であるこ
    とを特徴とする光学素子用成形型。
  8. 【請求項8】請求項1、2または3において、 前記中間層は、ジルコニウム(Zr)の酸化物であるこ
    とを特徴とする光学素子用成形型。
  9. 【請求項9】請求項1、2または3において、 前記中間層は、ほう素(B)の窒化物であることを特徴
    とする光学素子用成形型。
  10. 【請求項10】前記中間層は、サイアロン(TiAl
    N)であることを特徴とする光学素子用成形型。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008189513A (ja) * 2007-02-05 2008-08-21 Tungaloy Corp 光学素子成形用金型
DE102011102891B4 (de) 2010-06-04 2019-10-02 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) Fahrzeuginternes Antennensystem
DE102010061995B4 (de) * 2010-11-25 2021-06-17 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Antennenvorrichtung und Fahrzeug mit einer Antennenvorrichtung
CN113526961A (zh) * 2021-08-19 2021-10-22 南通三责精密陶瓷有限公司 一种玻璃模造用碳化硅模具的制造方法及碳化硅模具

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