JPH11221774A - 非球面状の非平坦表面の精密研磨方法 - Google Patents
非球面状の非平坦表面の精密研磨方法Info
- Publication number
- JPH11221774A JPH11221774A JP10320139A JP32013998A JPH11221774A JP H11221774 A JPH11221774 A JP H11221774A JP 10320139 A JP10320139 A JP 10320139A JP 32013998 A JP32013998 A JP 32013998A JP H11221774 A JPH11221774 A JP H11221774A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- coating
- layer
- substrate
- forming tool
- melting point
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/58—After-treatment
- C23C14/5806—Thermal treatment
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
- B29C33/56—Coatings, e.g. enameled or galvanised; Releasing, lubricating or separating agents
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29D—PRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
- B29D11/00—Producing optical elements, e.g. lenses or prisms
- B29D11/00009—Production of simple or compound lenses
- B29D11/00432—Auxiliary operations, e.g. machines for filling the moulds
-
- 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
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B9/00—Blowing glass; Production of hollow glass articles
- C03B9/30—Details of blowing glass; Use of materials for the moulds
- C03B9/48—Use of materials for the moulds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C15/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by etching
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C19/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by mechanical means
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/02—Pretreatment of the material to be coated
- C23C14/028—Physical treatment to alter the texture of the substrate surface, e.g. grinding, polishing
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/14—Metallic material, boron or silicon
- C23C14/18—Metallic material, boron or silicon on other inorganic substrates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/58—After-treatment
- C23C14/5873—Removal of material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
- B29L2011/00—Optical elements, e.g. lenses, prisms
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
- B29L2017/00—Carriers for sound or information
- B29L2017/001—Carriers of records containing fine grooves or impressions, e.g. disc records for needle playback, cylinder records
- B29L2017/003—Records or discs
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Ophthalmology & Optometry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
- Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
- Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 基体内の非球面状の非平坦表面、特に光学表
面を成形するための成形ツールの基体表面を精密研磨す
る方法を提供する。 【解決手段】 成形ツール１０の基体に、優れた表面形
状をもつ表面１２を形成する。表面１２を、基体が変形
する温度より低い融点を有する材料の層でコーティング
する。次に表面１２にコートされた材料の層を少なくと
も融点まで加熱し、これにより材料の層を流動化させ
て、表面１２上に重なるように表面張力平坦表面１６を
生成する。さらに、この表面張力平坦表面１６を基体の
内部にまでエッチングし、層を完全に取り除く。
面を成形するための成形ツールの基体表面を精密研磨す
る方法を提供する。 【解決手段】 成形ツール１０の基体に、優れた表面形
状をもつ表面１２を形成する。表面１２を、基体が変形
する温度より低い融点を有する材料の層でコーティング
する。次に表面１２にコートされた材料の層を少なくと
も融点まで加熱し、これにより材料の層を流動化させ
て、表面１２上に重なるように表面張力平坦表面１６を
生成する。さらに、この表面張力平坦表面１６を基体の
内部にまでエッチングし、層を完全に取り除く。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、非球面状の非平坦
表面の精密研磨（precision polishing of non-planar,
aspherical surfaces）に関し、より詳細には、光学要
素を成形するための成形ツール（mold tooling）におけ
る、一般的な非球面、トロイド（円錐曲線回転面）及び
他の歪み形状など、非球面状表面の精密研磨に関する。
表面の精密研磨（precision polishing of non-planar,
aspherical surfaces）に関し、より詳細には、光学要
素を成形するための成形ツール（mold tooling）におけ
る、一般的な非球面、トロイド（円錐曲線回転面）及び
他の歪み形状など、非球面状表面の精密研磨に関する。
【０００２】
【従来の技術】ガラスレンズの成形に用いる成形ツール
を製造する基本材料として炭化ケイ素などのセラミック
が使用されている。このようなセラミックから成形ツー
ルを製造するには、非常に厳密な面精度及び非常に高い
反射性（specularity）を有するべく、その材料を研磨
する能力が要求される。一般的な非球面（円錐曲線以
外）、円錐曲線回転面、及びその他の歪み形状など、非
球面状の表面を作成したい場合には、これらの材料の研
磨作業はさらに複雑になる。このような作業は、ガラス
光学系を成形する成形ツールを大量に生成する場合はい
うまでもなく、プラスチックの光学系を成形するツール
製造の場合でさえも、容易ではない。非往復型の機械装
置を用いて表面を研磨し、その表面に反射性及び良好な
表面形状を与えるのは非常に困難な作業である。たとえ
成功した場合でも、その工程は非常に時間を要するとと
もに高度な技術が要求されるので、一般的には非常に高
コストの作業となる。このように研磨されたツールを大
量に作業に必要とするような大規模な適用の場合は、さ
らに困難である。
を製造する基本材料として炭化ケイ素などのセラミック
が使用されている。このようなセラミックから成形ツー
ルを製造するには、非常に厳密な面精度及び非常に高い
反射性（specularity）を有するべく、その材料を研磨
する能力が要求される。一般的な非球面（円錐曲線以
外）、円錐曲線回転面、及びその他の歪み形状など、非
球面状の表面を作成したい場合には、これらの材料の研
磨作業はさらに複雑になる。このような作業は、ガラス
光学系を成形する成形ツールを大量に生成する場合はい
うまでもなく、プラスチックの光学系を成形するツール
製造の場合でさえも、容易ではない。非往復型の機械装
置を用いて表面を研磨し、その表面に反射性及び良好な
表面形状を与えるのは非常に困難な作業である。たとえ
成功した場合でも、その工程は非常に時間を要するとと
もに高度な技術が要求されるので、一般的には非常に高
コストの作業となる。このように研磨されたツールを大
量に作業に必要とするような大規模な適用の場合は、さ
らに困難である。
【０００３】成形工具の研磨は難しいが、精密研削によ
って比較的良好な表面を生成する技術が近年大きく向上
している。また、研削された表面を干渉計によって簡単
にテストできる。現在、コンピュータ数値制御式研削機
の操作によって、好ましい表面形状を有する約５０オン
グストロームＲＭＳ値の表面粗さを達成することができ
る。しかも、このＣＮＣ研削機は比較的高速である。し
たがって、従来技術の非往復運動式機械装置より速い速
度で、研削された表面を研磨することが望ましい。
って比較的良好な表面を生成する技術が近年大きく向上
している。また、研削された表面を干渉計によって簡単
にテストできる。現在、コンピュータ数値制御式研削機
の操作によって、好ましい表面形状を有する約５０オン
グストロームＲＭＳ値の表面粗さを達成することができ
る。しかも、このＣＮＣ研削機は比較的高速である。し
たがって、従来技術の非往復運動式機械装置より速い速
度で、研削された表面を研磨することが望ましい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このような背景の下、
本発明の目的は、非球面状の非平坦表面を精密に研磨す
る改良された方法を提供することにある。
本発明の目的は、非球面状の非平坦表面を精密に研磨す
る改良された方法を提供することにある。
【０００５】本発明の別の目的は、ガラス及びプラスチ
ックの光学系における非球面状の光学表面を成形するた
めの成形ツールの改良された精密研磨方法を提供するこ
とである。
ックの光学系における非球面状の光学表面を成形するた
めの成形ツールの改良された精密研磨方法を提供するこ
とである。
【０００６】本発明のさらなる目的は、精密に研削され
た表面をコーティングする方法を提供することであり、
コーティングによって、表面張力による平坦反射表面が
形成され、この平坦反射表面は、研削表面が形成されて
いた基板内部にまでエッチングされる。
た表面をコーティングする方法を提供することであり、
コーティングによって、表面張力による平坦反射表面が
形成され、この平坦反射表面は、研削表面が形成されて
いた基板内部にまでエッチングされる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の上記及びその他
多くの特性、目的及び効果については、以下に示す詳細
な説明、請求項、及び図面を参照することによって直ち
に明らかになる。光学系の成形に用いる研削されたネッ
トシェイプ（完成形状の）成形ツールの研磨方法の特
性、目的及び効果は、まず、ベース材料または基板（基
体）を比較的低温度で流動する材料によってコートする
ことにより達成される。このコーティングの厚さは、表
面粗さのＲＭＳ値に一致するべきである。すなわち、コ
ーティングの厚さは、少なくとも、研削処理によって表
面に形成された谷部（depressions）の平均深さと山部
（peaks）の平均高さの合計に匹敵するべきである。次
に、コーティング材料の温度を少なくともその融点まで
上昇させ、材料を流動化させることにより表面張力コー
ティング状態を生成する。選択されるコーティング材料
は、基板表面を湿らせるものでなければならない。表面
張力による滑らかなコーティング状態が得られると、こ
のコーティング層を凝固するまで冷却し、基板の研削表
面上に重なるように反射表面を形成する。つづいて、こ
の反射表面を、コーティング材料が残らないよう界面
（interface）を超えて基板内部までエッチングする。
エッチングされた基板表面の表面粗さに寄与する唯一の
要因として、使用される２つの材料のエッチング率が異
なること及びエッチング光線が均一でないことが考えら
れる。これらの要因を巧みに処理して、その影響を極め
て小さくするのは、当業者の技術範囲である。
多くの特性、目的及び効果については、以下に示す詳細
な説明、請求項、及び図面を参照することによって直ち
に明らかになる。光学系の成形に用いる研削されたネッ
トシェイプ（完成形状の）成形ツールの研磨方法の特
性、目的及び効果は、まず、ベース材料または基板（基
体）を比較的低温度で流動する材料によってコートする
ことにより達成される。このコーティングの厚さは、表
面粗さのＲＭＳ値に一致するべきである。すなわち、コ
ーティングの厚さは、少なくとも、研削処理によって表
面に形成された谷部（depressions）の平均深さと山部
（peaks）の平均高さの合計に匹敵するべきである。次
に、コーティング材料の温度を少なくともその融点まで
上昇させ、材料を流動化させることにより表面張力コー
ティング状態を生成する。選択されるコーティング材料
は、基板表面を湿らせるものでなければならない。表面
張力による滑らかなコーティング状態が得られると、こ
のコーティング層を凝固するまで冷却し、基板の研削表
面上に重なるように反射表面を形成する。つづいて、こ
の反射表面を、コーティング材料が残らないよう界面
（interface）を超えて基板内部までエッチングする。
エッチングされた基板表面の表面粗さに寄与する唯一の
要因として、使用される２つの材料のエッチング率が異
なること及びエッチング光線が均一でないことが考えら
れる。これらの要因を巧みに処理して、その影響を極め
て小さくするのは、当業者の技術範囲である。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１には、ネットシェイプ（完成
形状）成形ツール１０が例示されている。成形ツール１
０はさまざまな材料から製造が可能であるが、その材料
は、細かい粒子（好ましくは非結晶質）構造を有し、ガ
ラス光学系の成形に用いるその成形環境に適応するもの
を選択しなければならない。好ましい材料としては、化
学蒸着方法によって生成された炭化ケイ素があげられ
る。使用できるその他の材料には、酸化ジルコニウム、
タングステンカーバイド、バイコール（Vicor：商標
名）、ガラスなどが含まれる。成形ツール１０の上部に
は、例えばＣＮＣ研削機などによる精密研削処理によっ
てネットシェイプ表面１２が形成されている。上記処理
により、表面１２は、好ましい形状で、その表面粗さは
約５０から１００オングストロームＲＭＳ値の範囲であ
る。言うまでもなく、表面１２は、ガラス光学系の成形
処理により成形される所望の表面のネガになっている。
しばしば、表面１２から基板の内部に数個の微少な亀裂
１３が発生する。
形状）成形ツール１０が例示されている。成形ツール１
０はさまざまな材料から製造が可能であるが、その材料
は、細かい粒子（好ましくは非結晶質）構造を有し、ガ
ラス光学系の成形に用いるその成形環境に適応するもの
を選択しなければならない。好ましい材料としては、化
学蒸着方法によって生成された炭化ケイ素があげられ
る。使用できるその他の材料には、酸化ジルコニウム、
タングステンカーバイド、バイコール（Vicor：商標
名）、ガラスなどが含まれる。成形ツール１０の上部に
は、例えばＣＮＣ研削機などによる精密研削処理によっ
てネットシェイプ表面１２が形成されている。上記処理
により、表面１２は、好ましい形状で、その表面粗さは
約５０から１００オングストロームＲＭＳ値の範囲であ
る。言うまでもなく、表面１２は、ガラス光学系の成形
処理により成形される所望の表面のネガになっている。
しばしば、表面１２から基板の内部に数個の微少な亀裂
１３が発生する。
【０００９】図２には、表面１２に層またはコーティン
グ１４を有する成形ツール１０が示されている。層また
はコーティング１４は、比較的低温で流動し、基板（su
bstrate）すなわちネットシェイプ成形ツール１０が生
成される材料を湿らせなければならない。コーティング
１４の融点は、成形ツールの生成材料の融点またはその
ガラス転移温度（the glass transition temperature）
以下でなければならない。さらに、コーティング１４と
して選択される材料は、成形ツール１０の生成に選択さ
れた材料を湿らせるものでなければならない。成形ツー
ル１０の基板材料として炭化ケイ素を選択した場合に
は、コーティング１４にはスズを使用できる。硬質炭素
（非晶質ダイアモンドと称する場合もある）が成形ツー
ル１０の基板材料に選択された場合、コーティング１４
として銅とモリブデンの合金を使用することができる。
比較的薄い層またはコーティング１４を均一に供給する
ために、コーティング１４を蒸着によって表面１２に供
給するのが好ましい。供給される材料に応じて、スパッ
タリング及びイオンメッキ（ion plating）などの他の
コーティング技術を使用することもできる。次に、層１
４が供給された成形ツール１０をオーブンに入れ、その
温度をコーティング１４の流動温度（融点）以上にまで
上昇させる。この結果、図３に示されるように、コーテ
ィング１４上に表面張力による滑らかな表面（surface
tension smooth surface）１６が形成される。つづいて
成形ツール１０及び層１４を冷却することにより、この
表面張力による滑らかな表面が凝固して反射面となり、
干渉計によるテストが続けられる。次に、表面張力平坦
面（平滑面）１６を有する成形ツール１０をイオンフラ
イス盤（ion milling machine）などのエッチング装置
に設置して層１４をエッチングにより完全に除去し、表
面張力平坦面１６を表面１２を超えて、研削された成形
ツール１０の内部にまで下方に向けてエッチングする。
この結果が図４に示される成形ツール１８であり、この
成形ツール１８は、上述のエッチング技術によって形成
された成形表面２０を有している。
グ１４を有する成形ツール１０が示されている。層また
はコーティング１４は、比較的低温で流動し、基板（su
bstrate）すなわちネットシェイプ成形ツール１０が生
成される材料を湿らせなければならない。コーティング
１４の融点は、成形ツールの生成材料の融点またはその
ガラス転移温度（the glass transition temperature）
以下でなければならない。さらに、コーティング１４と
して選択される材料は、成形ツール１０の生成に選択さ
れた材料を湿らせるものでなければならない。成形ツー
ル１０の基板材料として炭化ケイ素を選択した場合に
は、コーティング１４にはスズを使用できる。硬質炭素
（非晶質ダイアモンドと称する場合もある）が成形ツー
ル１０の基板材料に選択された場合、コーティング１４
として銅とモリブデンの合金を使用することができる。
比較的薄い層またはコーティング１４を均一に供給する
ために、コーティング１４を蒸着によって表面１２に供
給するのが好ましい。供給される材料に応じて、スパッ
タリング及びイオンメッキ（ion plating）などの他の
コーティング技術を使用することもできる。次に、層１
４が供給された成形ツール１０をオーブンに入れ、その
温度をコーティング１４の流動温度（融点）以上にまで
上昇させる。この結果、図３に示されるように、コーテ
ィング１４上に表面張力による滑らかな表面（surface
tension smooth surface）１６が形成される。つづいて
成形ツール１０及び層１４を冷却することにより、この
表面張力による滑らかな表面が凝固して反射面となり、
干渉計によるテストが続けられる。次に、表面張力平坦
面（平滑面）１６を有する成形ツール１０をイオンフラ
イス盤（ion milling machine）などのエッチング装置
に設置して層１４をエッチングにより完全に除去し、表
面張力平坦面１６を表面１２を超えて、研削された成形
ツール１０の内部にまで下方に向けてエッチングする。
この結果が図４に示される成形ツール１８であり、この
成形ツール１８は、上述のエッチング技術によって形成
された成形表面２０を有している。
【００１０】上記のように、ネットシェイプ表面１２は
優れた表面形状（excellent surface figure）を備えて
いなければならない。ここでいう優れた表面形状とは、
その表面形状が最低最高値で約４分の１波長（λ／４）
の精度を有することを意味する。約５０から１００オン
グストロームＲＭＳ値の表面粗さを達成するためのこの
ような研削処理は、ＣＮＣ研削機を用いて約１時間から
２時間で得ることができる。
優れた表面形状（excellent surface figure）を備えて
いなければならない。ここでいう優れた表面形状とは、
その表面形状が最低最高値で約４分の１波長（λ／４）
の精度を有することを意味する。約５０から１００オン
グストロームＲＭＳ値の表面粗さを達成するためのこの
ような研削処理は、ＣＮＣ研削機を用いて約１時間から
２時間で得ることができる。
【００１１】ここでは、例として成形ツール１０を炭化
ケイ素で形成し、表面１２をＣＮＣ研削機によってツー
ル１０に形成した。表面１２は非球面状で概して凹形状
であった。ダイアモンド針を用いたプロフィルメータ
（stylus profilometer）で測定した表面１２の表面粗
さは、約１００オングストロームＲＭＳ値であった。こ
の表面１２を、約２００オングストロームの厚さを有す
るスズの層で蒸着法によってコーティングした。スズの
コーティングを施した成形ツール１０をオーブンに入
れ、２４０℃までその温度を上昇させた。スズは約２３
２℃で流動するので、２４０℃では著しく流動化し、肉
眼に対して反射する表面張力平坦表面１６を形成した。
さらに、このスズを酸化させた。この表面張力平坦表面
１６を冷却した後、イオン切削(ion milling）によって
層１４をエッチング除去することにより、表面張力平坦
表面１６は成形ツール１０の基板内部にまでエッチング
された。エッチングの後、結果として成形表面２０が再
び形成された。その表面粗さは、約７５オングストロー
ムＲＭＳ値にまで向上した。さらに、最低最高値も同様
に変化したが、表面形状は影響を受けていない。
ケイ素で形成し、表面１２をＣＮＣ研削機によってツー
ル１０に形成した。表面１２は非球面状で概して凹形状
であった。ダイアモンド針を用いたプロフィルメータ
（stylus profilometer）で測定した表面１２の表面粗
さは、約１００オングストロームＲＭＳ値であった。こ
の表面１２を、約２００オングストロームの厚さを有す
るスズの層で蒸着法によってコーティングした。スズの
コーティングを施した成形ツール１０をオーブンに入
れ、２４０℃までその温度を上昇させた。スズは約２３
２℃で流動するので、２４０℃では著しく流動化し、肉
眼に対して反射する表面張力平坦表面１６を形成した。
さらに、このスズを酸化させた。この表面張力平坦表面
１６を冷却した後、イオン切削(ion milling）によって
層１４をエッチング除去することにより、表面張力平坦
表面１６は成形ツール１０の基板内部にまでエッチング
された。エッチングの後、結果として成形表面２０が再
び形成された。その表面粗さは、約７５オングストロー
ムＲＭＳ値にまで向上した。さらに、最低最高値も同様
に変化したが、表面形状は影響を受けていない。
【００１２】表面１２を研磨する際には、研削表面１２
から発生している微少な亀裂をすべて通過するように基
板の下方に向かって研磨する必要がある。非往復運動式
の機械装置で非球面状の表面を精密研磨するには約１週
間を要する可能性がある。本発明による方法を用いれ
ば、約数時間で、このような亀裂の下方まで基板をイオ
ン切削によって研磨することができる。成形表面に亀裂
が残っていると、成形ツール１８が使用される条件、つ
まり、ガラス光学系の成形において成形ツールが受ける
成形温度及び圧力によって、成形表面２０が急速に劣化
するので、成形表面２０には亀裂が存在していないこと
が重要である。
から発生している微少な亀裂をすべて通過するように基
板の下方に向かって研磨する必要がある。非往復運動式
の機械装置で非球面状の表面を精密研磨するには約１週
間を要する可能性がある。本発明による方法を用いれ
ば、約数時間で、このような亀裂の下方まで基板をイオ
ン切削によって研磨することができる。成形表面に亀裂
が残っていると、成形ツール１８が使用される条件、つ
まり、ガラス光学系の成形において成形ツールが受ける
成形温度及び圧力によって、成形表面２０が急速に劣化
するので、成形表面２０には亀裂が存在していないこと
が重要である。
【００１３】ネットシェイプ成形ツール１０を形成する
材料によっては、表面１２を研削以外の手段によって形
成することができる。例えば、工具鋼などの金属を成形
ツール１０のベース材料として選択してもよい。この場
合、ニッケル、銅、真鍮、金、アルミニウムなどの機械
屈曲可能な材料（machine turnable material）から成
る中間層を成形ツール１０に適用できる。表面１２を研
削処理する代わりに、一点ダイアモンド旋削（single-p
oint-diamond turning）によって表面１２を形成するこ
ともできる。しかしながら、一点ダイアモンド旋削を行
った場合、好ましくない、成形ツールで成形された光学
系の機能にとって結局有害となるリング状またはレコー
ドの溝のような表面が残ってしまう。層またはコーティ
ング１４の材料としては、いうまでもなく成形ツール１
０に選択した材料の融点より低い融点を有する材料を選
択しなければならない。この条件は、コーティング１４
が融点まで加熱されて表面１２上を流動する際に表面１
２の形状に影響しないことを保証するために必要であ
る。再び繰り返すが、コーティング１４の材料はベース
材料、すなわち成形ツール１０の生成に選択された材料
を湿らせる能力を備えていなければならない。表面張力
平坦表面１６が形成されると、層１４がイオン切削さ
れ、表面張力平坦表面１６は基板内部まで下方にエッチ
ングされて成形表面２０が形成される。
材料によっては、表面１２を研削以外の手段によって形
成することができる。例えば、工具鋼などの金属を成形
ツール１０のベース材料として選択してもよい。この場
合、ニッケル、銅、真鍮、金、アルミニウムなどの機械
屈曲可能な材料（machine turnable material）から成
る中間層を成形ツール１０に適用できる。表面１２を研
削処理する代わりに、一点ダイアモンド旋削（single-p
oint-diamond turning）によって表面１２を形成するこ
ともできる。しかしながら、一点ダイアモンド旋削を行
った場合、好ましくない、成形ツールで成形された光学
系の機能にとって結局有害となるリング状またはレコー
ドの溝のような表面が残ってしまう。層またはコーティ
ング１４の材料としては、いうまでもなく成形ツール１
０に選択した材料の融点より低い融点を有する材料を選
択しなければならない。この条件は、コーティング１４
が融点まで加熱されて表面１２上を流動する際に表面１
２の形状に影響しないことを保証するために必要であ
る。再び繰り返すが、コーティング１４の材料はベース
材料、すなわち成形ツール１０の生成に選択された材料
を湿らせる能力を備えていなければならない。表面張力
平坦表面１６が形成されると、層１４がイオン切削さ
れ、表面張力平坦表面１６は基板内部まで下方にエッチ
ングされて成形表面２０が形成される。
【００１４】コーティング１４として選択した材料及び
その酸化量（the amount of oxidation）に応じて、成
形を可能にする硬度を達成できる。すなわち、コーティ
ング１４上に表面張力平坦表面１６が形成されるネット
シェイプ成形ツール１０の場合、コーティング１４をエ
ッチング除去せずに前もって成形してもよい。コーティ
ング１４で成形を行う場合には、好ましくは、コーティ
ング１４の酸化によって得られる硬度は、少なくとも基
板の硬度に近いべきである。これにより、基板の硬度を
上回るコーティング１４の硬度を達成する可能性が得ら
れる。
その酸化量（the amount of oxidation）に応じて、成
形を可能にする硬度を達成できる。すなわち、コーティ
ング１４上に表面張力平坦表面１６が形成されるネット
シェイプ成形ツール１０の場合、コーティング１４をエ
ッチング除去せずに前もって成形してもよい。コーティ
ング１４で成形を行う場合には、好ましくは、コーティ
ング１４の酸化によって得られる硬度は、少なくとも基
板の硬度に近いべきである。これにより、基板の硬度を
上回るコーティング１４の硬度を達成する可能性が得ら
れる。
【００１５】以上、ガラス及びプラスチックの光学系に
用いる成形ツールの研磨に関して本発明の方法を説明し
たが、本発明は、工作工具以外の要素の非球面状の非平
坦表面に対する精密研磨にも使用が可能である。例え
ば、ガラス光学系の表面を直接研磨するために本発明を
使用することができる。さらに、ここで参照した図面に
は、一般的に凹形である成形表面１２が示されている
が、本発明による方法は、一般的に凸形の表面を含む、
非球面状の非平坦表面においても実施が可能である。
用いる成形ツールの研磨に関して本発明の方法を説明し
たが、本発明は、工作工具以外の要素の非球面状の非平
坦表面に対する精密研磨にも使用が可能である。例え
ば、ガラス光学系の表面を直接研磨するために本発明を
使用することができる。さらに、ここで参照した図面に
は、一般的に凹形である成形表面１２が示されている
が、本発明による方法は、一般的に凸形の表面を含む、
非球面状の非平坦表面においても実施が可能である。
【００１６】上述のように、本発明は、そのプロセス特
有の他の明白な効果とともに、上記説明した目的のすべ
てを十分に達成するものである。
有の他の明白な効果とともに、上記説明した目的のすべ
てを十分に達成するものである。
【００１７】ある特性及び組み合わせは、他の特性及び
組み合わせを参照して利用できる。本発明の範囲を超え
ることなく、本発明の多くの実施形態が実行可能である
ので、上記のすべての事項及び添付の図面に示されたす
べての事項は、本発明を限定するものではなく例示とし
て解釈されるべきである。
組み合わせを参照して利用できる。本発明の範囲を超え
ることなく、本発明の多くの実施形態が実行可能である
ので、上記のすべての事項及び添付の図面に示されたす
べての事項は、本発明を限定するものではなく例示とし
て解釈されるべきである。
【図１】 成形ツールのネットシェイプ（完成形状）を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図２】 成形表面にコーティングを施した成形ツール
を示す部分断面図である。
を示す部分断面図である。
【図３】 供給されたコーティングを加熱してコーティ
ング中に表面張力による滑らかな表面を発生させた成形
ツールの部分断面図である。
ング中に表面張力による滑らかな表面を発生させた成形
ツールの部分断面図である。
【図４】 エッチングによって表面を精密研削した成形
ツールの部分断面図である。
ツールの部分断面図である。
【図５】 図４に示した成形ツールの斜視図である。
１０ 成形ツール、１２ 表面、１３ 亀裂、１４ コ
ーティング、１６ 表面張力平滑表面、１８ 成形ツー
ル、２０ 成形表面。
ーティング、１６ 表面張力平滑表面、１８ 成形ツー
ル、２０ 成形表面。
Claims (2)
- 【請求項１】 光学表面を成形する成形ツールの製作方
法であって、 （ａ）基体に表面形状の優れた表面を生成し約１００オ
ングストロームＲＭＳ値以下の表面粗さを達成するステ
ップと、 （ｂ）基体が変形する温度より低い融点を有する材料の
層で前記表面をコーティングするステップと、 （ｃ）前記表面にコートされた材料の層を少なくとも融
点まで加熱し、これにより前記材料の層を流動化させ
て、前記表面に重なるように表面張力による平滑表面を
生成するステップと、 （ｄ）前記表面張力平滑表面を基体内までエッチング
し、前記層を完全に取り除くステップと、 を含むことを特徴とする成形ツールの製作方法。 - 【請求項２】 光学表面を成形する成形ツールの製作方
法であって、 （ａ）第１の硬度を有する基体に表面形状の優れた表面
を生成し、約１００オングストロームＲＭＳ値以下の表
面粗さを達成するステップと、 （ｂ）基体のガラス転移温度より低い融点を有する材料
の層で前記表面をコーティングするステップと、 （ｃ）前記表面にコートされた材料の層を少なくとも融
点まで加熱し、これにより前記材料の層を流動化させ
て、前記表面上に重なるように反射表面を生成するステ
ップと、 （ｄ）前記反射表面を酸化させることにより、前記第１
の硬度に少なくとも近似する第２の硬度をこれに与える
ステップと、 を含むことを特徴とする成形ツールの製作方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/979,513 US5855966A (en) | 1997-11-26 | 1997-11-26 | Method for precision polishing non-planar, aspherical surfaces |
| US08/979,513 | 1997-11-26 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11221774A true JPH11221774A (ja) | 1999-08-17 |
Family
ID=25526933
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10320139A Pending JPH11221774A (ja) | 1997-11-26 | 1998-11-11 | 非球面状の非平坦表面の精密研磨方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5855966A (ja) |
| EP (1) | EP0924043B1 (ja) |
| JP (1) | JPH11221774A (ja) |
| DE (1) | DE69827457T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102407498A (zh) * | 2011-11-08 | 2012-04-11 | 苏州大学 | 一种非球面铣磨方法 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6036873A (en) * | 1997-11-26 | 2000-03-14 | Eastman Kodak Company | Process for generating precision polished non-plannar aspherical surfaces |
| US6977800B2 (en) * | 2003-07-29 | 2005-12-20 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Magnetic read head with dual layer lead |
| EP1535712B1 (en) * | 2003-11-28 | 2009-01-14 | Xenocs S.A. | Method for producing a replication master, and replication master |
| US20060281788A1 (en) * | 2005-06-10 | 2006-12-14 | Baumann Christian A | Synergistic modulation of flt3 kinase using a flt3 inhibitor and a farnesyl transferase inhibitor |
| WO2008015318A1 (fr) * | 2006-07-31 | 2008-02-07 | Ice Foster Limited | Lentille ophtalmique et son procede de fabrication |
| US10562209B2 (en) | 2016-02-04 | 2020-02-18 | The Aerospace Corporation | Deposition assembly and methods for depositing mold release layers on substrates |
| US9956587B2 (en) | 2016-08-29 | 2018-05-01 | The Aerospace Corporation | Fabrication assembly and methods for fabricating composite mirror objects |
| CN109279761B (zh) * | 2018-10-18 | 2021-09-07 | 蓝思科技（长沙）有限公司 | 一种非球面3d玻璃产品的热压工艺 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3804738A (en) * | 1973-06-29 | 1974-04-16 | Ibm | Partial planarization of electrically insulative films by resputtering |
| US4842633A (en) * | 1987-08-25 | 1989-06-27 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method of manufacturing molds for molding optical glass elements and diffraction gratings |
| US5380349A (en) * | 1988-12-07 | 1995-01-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Mold having a diamond layer, for molding optical elements |
| JPH0620464B2 (ja) * | 1989-04-03 | 1994-03-23 | 信越化学工業株式会社 | 医療用切開、圧入器具およびその製造方法 |
| US4986876A (en) * | 1990-05-07 | 1991-01-22 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Method of smoothing patterned transparent electrode stripes in thin film electroluminescent display panel manufacture |
| JP3231165B2 (ja) * | 1993-11-15 | 2001-11-19 | キヤノン株式会社 | 光学素子成形用型及びその製造方法 |
| US5702586A (en) * | 1994-06-28 | 1997-12-30 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Polishing diamond surface |
| JPH0948622A (ja) * | 1995-08-03 | 1997-02-18 | Olympus Optical Co Ltd | ガラス光学素子の成形用型 |
| JPH09301722A (ja) * | 1996-05-14 | 1997-11-25 | Fuji Photo Optical Co Ltd | 離型膜形成方法 |
| US5958469A (en) * | 1997-05-14 | 1999-09-28 | Eastman Kodak Company | Method for fabricating tools for molding diffractive surfaces on optical lenses |
| US6036873A (en) * | 1997-11-26 | 2000-03-14 | Eastman Kodak Company | Process for generating precision polished non-plannar aspherical surfaces |
-
1997
- 1997-11-26 US US08/979,513 patent/US5855966A/en not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-11-11 JP JP10320139A patent/JPH11221774A/ja active Pending
- 1998-11-16 DE DE69827457T patent/DE69827457T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1998-11-16 EP EP98203849A patent/EP0924043B1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102407498A (zh) * | 2011-11-08 | 2012-04-11 | 苏州大学 | 一种非球面铣磨方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0924043A2 (en) | 1999-06-23 |
| EP0924043B1 (en) | 2004-11-10 |
| DE69827457T2 (de) | 2005-10-20 |
| EP0924043A3 (en) | 2001-03-07 |
| DE69827457D1 (de) | 2004-12-16 |
| US5855966A (en) | 1999-01-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7383701B2 (en) | Method of makeing a molding die | |
| US6746310B2 (en) | Uniform thin films produced by magnetorheological finishing | |
| JP4664277B2 (ja) | 高精密度のミラーおよびその製造方法 | |
| JPWO2005097450A1 (ja) | 光学素子成形用金型の製造方法 | |
| US11339468B2 (en) | Magnetron sputtering scanning method for modifying silicon carbide optical reflector surface and improving surface profile | |
| JPH11221774A (ja) | 非球面状の非平坦表面の精密研磨方法 | |
| JP2007181882A (ja) | 転写光学面の加工方法、光学素子用成形金型及び光学素子 | |
| JPH075318A (ja) | 光学素子の製造方法 | |
| US20030085196A1 (en) | Method for fabricating micro optical elements using CMP | |
| JP3236749B2 (ja) | 非球面２焦点成形型部品の作製方法 | |
| US6036873A (en) | Process for generating precision polished non-plannar aspherical surfaces | |
| US4327606A (en) | Method of making a master replicating tool | |
| JP2005132679A (ja) | 無反射構造を有する光学素子の製造方法、及び当該方法により製造された無反射構造を有する光学素子 | |
| JP2002326232A (ja) | 光学面成形金型、光学素子、レンズ及びマスター型 | |
| JP2001310330A (ja) | 金型及びその成形品 | |
| JP2002100025A (ja) | 磁気ディスク用成形ガラス基板およびその製造方法 | |
| JP4345123B2 (ja) | 樹脂接合型光学素子とその製造方法 | |
| JP2002326231A (ja) | 光学素子用金型、光学素子及びマスター型 | |
| CN113118879B (zh) | 避免镜面表面出现断层孔洞的烧结碳化硅的加工方法 | |
| Mertus et al. | Implications of diamond-turned vs. diamond-ground mold fabrication techniques on precision-molded optics | |
| JP2956109B2 (ja) | 精密金型の製造方法 | |
| KR101211140B1 (ko) | 경면가공용 절삭팁 제조방법 및 상기 제조방법으로 제조된 절삭팁을 포함하는 경면가공용 연마공구 | |
| JPH054232A (ja) | 金型製造法 | |
| JPH10231129A (ja) | プレス成形用金型及びこの金型によるガラス成形品 | |
| JP4554835B2 (ja) | ガラス用成形型及びガラス成形製品の製造方法 |