JPS61281030A - 光学素子成形用金型 - Google Patents
光学素子成形用金型Info
- Publication number
- JPS61281030A JPS61281030A JP12342185A JP12342185A JPS61281030A JP S61281030 A JPS61281030 A JP S61281030A JP 12342185 A JP12342185 A JP 12342185A JP 12342185 A JP12342185 A JP 12342185A JP S61281030 A JPS61281030 A JP S61281030A
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- JP
- Japan
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- mold
- diamond
- molding
- thin film
- optical element
- Prior art date
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- Pending
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- Re-Forming, After-Treatment, Cutting And Transporting Of Glass Products (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は光学書トの成形に用いる材質を金属またはセラ
ミックスとする成形用金型に関する。
ミックスとする成形用金型に関する。
［従来の技術］
従来から光学ガラスを加熱プレスにより所望に成形し光
学素子を得ることは、特公昭５５−１１８２４号公報に
より知られている。しかし、この手段による場合は、加
熱プレス用金型の離型性に問題があり、特に像形成用光
学レンズに要求される厳密な表面形状および表面特性を
満足することは困難である。これは、離型性がプレス金
型の材質に起因するガラス濡れ性に大きく依存している
ことによる。
学素子を得ることは、特公昭５５−１１８２４号公報に
より知られている。しかし、この手段による場合は、加
熱プレス用金型の離型性に問題があり、特に像形成用光
学レンズに要求される厳密な表面形状および表面特性を
満足することは困難である。これは、離型性がプレス金
型の材質に起因するガラス濡れ性に大きく依存している
ことによる。
北記離型性の向とを図る手段として、金型の材料にガラ
ス状炭素（無定形カーボン）、タングステン合金または
６芙ガラスを用いたものが米国特許第４０９８５９６号
およびオランダ国特許第８００３０号明細書に開示され
ており、また・金型材料にＳＵＳ ４００系ステンレス
鋼を用いたものが米国特許第３１６８６１号明細書に開
示されている。
ス状炭素（無定形カーボン）、タングステン合金または
６芙ガラスを用いたものが米国特許第４０９８５９６号
およびオランダ国特許第８００３０号明細書に開示され
ており、また・金型材料にＳＵＳ ４００系ステンレス
鋼を用いたものが米国特許第３１６８６１号明細書に開
示されている。
しかし、１記ステンレス鋼等の金属からなる金型は、ガ
ラスの成形および熱間加圧の各工程における温度サイク
ルにより結晶粒の成長を生じて結晶構造が変化し、この
結晶金型の表面が肌荒れしたものとなり、ひいては成形
品の表面形状や離型性を劣化せしめ成形早期に製品の平
滑度や光沢を損なうとともに、金型寿命を非常に短くす
るという問題がある。
ラスの成形および熱間加圧の各工程における温度サイク
ルにより結晶粒の成長を生じて結晶構造が変化し、この
結晶金型の表面が肌荒れしたものとなり、ひいては成形
品の表面形状や離型性を劣化せしめ成形早期に製品の平
滑度や光沢を損なうとともに、金型寿命を非常に短くす
るという問題がある。
また、ガラス状炭素からなる金型は、酸化しやすくかつ
構造的に弱く成形面に損傷を受けやすいという問題があ
り、しかも、熱伝導度が低くかつ耐破壊衝撃力も低いと
いう問題がある。このことは、ガラスを加熱軟化して加
圧成形するのに好ましくないものである。
構造的に弱く成形面に損傷を受けやすいという問題があ
り、しかも、熱伝導度が低くかつ耐破壊衝撃力も低いと
いう問題がある。このことは、ガラスを加熱軟化して加
圧成形するのに好ましくないものである。
また、金型材料にＴｉＮを用いたものも、特開昭５９−
１２３８２９号公報に提案されているが、金型温度が５
００℃以上になると酸化してしまい、高温の成形加りに
適さないという問題を有している。
１２３８２９号公報に提案されているが、金型温度が５
００℃以上になると酸化してしまい、高温の成形加りに
適さないという問題を有している。
［発明が解決しようとする問題点１
ヒ記従来技術によれば、光学素子の成形用金型は離型性
、金型寿命及び加熱使用における耐久性にいずれも難点
があり実用性に欠けるものであった。また、金型の基材
自体をセラミックスによって構成する場合には、セラミ
ックスの表面に残留するボア（空孔）が被成形物に転写
され、光学素Ｔの光学特性（例えばレンズのレンズ性能
）を悪くする。また、ＳｉＣをコーティングしであるい
はＳｉＣにより金型の成形面を作成した場合には離型性
に欠けるという問題を有している。
、金型寿命及び加熱使用における耐久性にいずれも難点
があり実用性に欠けるものであった。また、金型の基材
自体をセラミックスによって構成する場合には、セラミ
ックスの表面に残留するボア（空孔）が被成形物に転写
され、光学素Ｔの光学特性（例えばレンズのレンズ性能
）を悪くする。また、ＳｉＣをコーティングしであるい
はＳｉＣにより金型の成形面を作成した場合には離型性
に欠けるという問題を有している。
本発明は上記した点に鑑みてなされたもので、高温時に
おける離型性および表面特性の向上を図ることができか
つ寿命の長い光学素子成形用金型を提供することを目的
とするものである。
おける離型性および表面特性の向上を図ることができか
つ寿命の長い光学素子成形用金型を提供することを目的
とするものである。
［問題点を解決するための７段及び作用］本発明は、少
なくとも光学素子成形用金型の成形面をダイヤモンド状
薄膜によって被覆して前記金型を構成することによって
、離型性、寿命及び耐久性を大幅に優れたものとするも
のであり、以下、図面を参照して本発明の詳細な説明す
る。
なくとも光学素子成形用金型の成形面をダイヤモンド状
薄膜によって被覆して前記金型を構成することによって
、離型性、寿命及び耐久性を大幅に優れたものとするも
のであり、以下、図面を参照して本発明の詳細な説明す
る。
［実施例］
本発明によれば、金型の基材としてＷＣ−Ｃ。
合金等の超硬合金またはセラミックス（窒化物系や炭化
物系等のセラミックス）を用い、所定の形状に成形した
のち、その成形面を砂かけ、研磨し、該成形面にダイヤ
モンド状薄膜（ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）
）を形成し光学素子成形用金型を構成するもので、場合
によって更にダイヤモンドパウダーを用いて仕上研磨を
施して構成することもできるものである。
物系等のセラミックス）を用い、所定の形状に成形した
のち、その成形面を砂かけ、研磨し、該成形面にダイヤ
モンド状薄膜（ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）
）を形成し光学素子成形用金型を構成するもので、場合
によって更にダイヤモンドパウダーを用いて仕上研磨を
施して構成することもできるものである。
ダイヤモンド状薄膜はプラズマＣＶＤ法やＰＶＤ法など
の各種の方法で被覆処理することが可能であるが、いず
れも処理温度が比較的高温である。従って薄膜被覆を施
される基体材質に合せて最適な製法を選択する要がある
。
の各種の方法で被覆処理することが可能であるが、いず
れも処理温度が比較的高温である。従って薄膜被覆を施
される基体材質に合せて最適な製法を選択する要がある
。
以下、本発明に係る光学素子成形用金型を作成する実施
例として金型の基材を超硬合金とする場合及び窒化物系
、炭化物系等のセラミックスとする場合についてそれぞ
れ説明する。
例として金型の基材を超硬合金とする場合及び窒化物系
、炭化物系等のセラミックスとする場合についてそれぞ
れ説明する。
第１の実施例として金型基材を超硬合金とする場合を示
す、超硬合金の一例としてのＷＣ系、特に−・実施例と
してＷＣ−Ｇｏ（８％）−ＴａＣ（２％）の超微粒（０
，８ＪＬｍ以下）を仮焼結して所望の形状に近い形に加
工して得た金型基材は、更にＨＩＰ（８間静水圧°ブレ
ス）により充分に緻密化し、その後成形面を砂がけした
のち＃３０００．＃８０００のダイヤモンドパウダーを
順次用いて正面に研磨する０次に、第１図に示すダイヤ
モンド状薄膜処理装置によりダイヤモンド状薄膜を金型
基材面に被覆処理する。第１図中、ｌは真空チャンバー
で、その内部に金型基体２を配置し、ガス導入口３ａ、
３ｂからそれぞれメタン（ＣＨ４）及び水素（Ｈ２）ガ
スをチャンバー１に導入する。
す、超硬合金の一例としてのＷＣ系、特に−・実施例と
してＷＣ−Ｇｏ（８％）−ＴａＣ（２％）の超微粒（０
，８ＪＬｍ以下）を仮焼結して所望の形状に近い形に加
工して得た金型基材は、更にＨＩＰ（８間静水圧°ブレ
ス）により充分に緻密化し、その後成形面を砂がけした
のち＃３０００．＃８０００のダイヤモンドパウダーを
順次用いて正面に研磨する０次に、第１図に示すダイヤ
モンド状薄膜処理装置によりダイヤモンド状薄膜を金型
基材面に被覆処理する。第１図中、ｌは真空チャンバー
で、その内部に金型基体２を配置し、ガス導入口３ａ、
３ｂからそれぞれメタン（ＣＨ４）及び水素（Ｈ２）ガ
スをチャンバー１に導入する。
４はＲＦ主電源１３．５８ ＭＨＺの高周波を誘導コイ
ル４１に印加する。５は金を基体２を加熱するためのタ
ングステンヒータである。６は排気系に接続する排気口
である。このとき真空チャンバー１内の真空度は１０−
’ Ｔｏｒｒから１０−’ Ｔｏｒｒの範囲で適当な真
空度に保たれ、金型基体２は約４００°Ｃないし７００
℃に加熱されている。金型基体２の成形面りに堆積した
ダイヤモンド状カーボン膜は電子的回折等による分析に
よってもダイヤモンド（天然）に類似した回折パターン
を示し、その格子定数は ３，５９スの値を示している
。更にビッカース硬度は１μｍの膜厚の場合、４０００
ｋｇｗ／■２以上を示している。このようにして得られ
たダイヤモンド状薄膜は熱的にも化学的にも極めて安定
であり、Ｎ２ガス雰囲気中における７００℃、 ｔｏｏ
時間のアニーリングテストに対しても何ら劣化を示さ
ないものである。更に、光学ガラスとの濡れ角について
も窒化物系セラミックスと対比した場合、フリント系ガ
ラスについてほぼ同等の値を示すものである。
ル４１に印加する。５は金を基体２を加熱するためのタ
ングステンヒータである。６は排気系に接続する排気口
である。このとき真空チャンバー１内の真空度は１０−
’ Ｔｏｒｒから１０−’ Ｔｏｒｒの範囲で適当な真
空度に保たれ、金型基体２は約４００°Ｃないし７００
℃に加熱されている。金型基体２の成形面りに堆積した
ダイヤモンド状カーボン膜は電子的回折等による分析に
よってもダイヤモンド（天然）に類似した回折パターン
を示し、その格子定数は ３，５９スの値を示している
。更にビッカース硬度は１μｍの膜厚の場合、４０００
ｋｇｗ／■２以上を示している。このようにして得られ
たダイヤモンド状薄膜は熱的にも化学的にも極めて安定
であり、Ｎ２ガス雰囲気中における７００℃、 ｔｏｏ
時間のアニーリングテストに対しても何ら劣化を示さ
ないものである。更に、光学ガラスとの濡れ角について
も窒化物系セラミックスと対比した場合、フリント系ガ
ラスについてほぼ同等の値を示すものである。
次に第２の実施例として窒化物系セラミックス（Ｓｉ３
Ｎｎ焼結体）を金型基材として用いる場合について以下
説明する。 Ｓｉ３Ｎ４は焼結して所定の形状にしたの
ち、成形面を研磨する。セラミックスの研磨は一般に難
しいものであるが、＃６００〜＃１２００程度の粒度Ｓ
ｉＣ砥粒により荒すすした後、＃３０００のダイヤモン
ドペーストにより研磨を施した。研磨盤としてはスズ（
Ｓ ｎ）や銅（Ｃｕ）等の比較的軟らかい金属を用いる
ことにより好適な結果が得られる。この段階迄の研磨処
理によるのみでは、従来、一般に研磨面の表面粗さくＲ
ｍａｘ）を０．０５ ｇ ｍ以下にすることは困難であ
るとされている。
Ｎｎ焼結体）を金型基材として用いる場合について以下
説明する。 Ｓｉ３Ｎ４は焼結して所定の形状にしたの
ち、成形面を研磨する。セラミックスの研磨は一般に難
しいものであるが、＃６００〜＃１２００程度の粒度Ｓ
ｉＣ砥粒により荒すすした後、＃３０００のダイヤモン
ドペーストにより研磨を施した。研磨盤としてはスズ（
Ｓ ｎ）や銅（Ｃｕ）等の比較的軟らかい金属を用いる
ことにより好適な結果が得られる。この段階迄の研磨処
理によるのみでは、従来、一般に研磨面の表面粗さくＲ
ｍａｘ）を０．０５ ｇ ｍ以下にすることは困難であ
るとされている。
本発明によれば、Ｌ記の如く研磨処理された金型基体２
は第２図に示されるダイヤモンド状薄膜処理装置により
ダイヤモンド状薄膜が金型基体面に被覆処理される。１
０は石英管等のチャンバーで、その内部に金型基体２が
配置される。１１はガス導入口でメタン（ＣＨａ ）及
び水素（Ｎ２）の混合ガスがチャンバー１０に送られる
。１３はチャンバー１０内にプラズマ１４を発生させる
マイクロ波印加手段、１５はヒーターでチャンバー１０
内に配置された金型基体２を所定の温度に加熱するもの
である。本実施例によると、金型基体２の表面に２〜３
ｐｍの厚さにダイヤモンド状薄膜を形成させることがで
きる。更に、その後、上記堆積面は仕上研磨として＃
８０００ないし＃４０００の多結晶合成ダイヤモンドペ
ーストによる研磨が施される。これにより、金型表面の
表面粗さをＲｍａｘ ４０．０５ｐＬｗとすることがで
きる。本実施例によって得た金型により光学素子を成形
した結果、ガラスレンズの表面粗さはＲ＋＊ａｘ ＃
０．０２ｇｍとすることができ、充分に実用性をもった
光学素子を成形できるものである。
は第２図に示されるダイヤモンド状薄膜処理装置により
ダイヤモンド状薄膜が金型基体面に被覆処理される。１
０は石英管等のチャンバーで、その内部に金型基体２が
配置される。１１はガス導入口でメタン（ＣＨａ ）及
び水素（Ｎ２）の混合ガスがチャンバー１０に送られる
。１３はチャンバー１０内にプラズマ１４を発生させる
マイクロ波印加手段、１５はヒーターでチャンバー１０
内に配置された金型基体２を所定の温度に加熱するもの
である。本実施例によると、金型基体２の表面に２〜３
ｐｍの厚さにダイヤモンド状薄膜を形成させることがで
きる。更に、その後、上記堆積面は仕上研磨として＃
８０００ないし＃４０００の多結晶合成ダイヤモンドペ
ーストによる研磨が施される。これにより、金型表面の
表面粗さをＲｍａｘ ４０．０５ｐＬｗとすることがで
きる。本実施例によって得た金型により光学素子を成形
した結果、ガラスレンズの表面粗さはＲ＋＊ａｘ ＃
０．０２ｇｍとすることができ、充分に実用性をもった
光学素子を成形できるものである。
次に第３の実施例として金型基材として炭化物系セラミ
ックス（ＳｉＣ）を用いる場合について以下説明する。
ックス（ＳｉＣ）を用いる場合について以下説明する。
ＳｉＣは所定形状に加工され、研磨等の処理を施された
のち、第３図に示す構造の表面処理がＣＶＤ法により施
される。２はＳｉＣによる金型基体を示す、１６はＣＶ
Ｄ法により形成された厚さ約２０７ｔｍのＳｉＣ層で、
この層の介在により基体表面に生じているボアが埋めら
れる。
のち、第３図に示す構造の表面処理がＣＶＤ法により施
される。２はＳｉＣによる金型基体を示す、１６はＣＶ
Ｄ法により形成された厚さ約２０７ｔｍのＳｉＣ層で、
この層の介在により基体表面に生じているボアが埋めら
れる。
ＣＶＤ法にＪ：６ＳｉＣ５１６は、ソノ後＃ ３０００
ノダイヤモンドパウダー又はペーストにより研磨される
。しかしてのち、充分な洗浄を行い、ＥＢ・ＣＶＤ法（
電子′ビームＣＶＤ法９図示されていない）により１弘
謂以上の厚さにダイヤモンド状薄膜１７が堆積される。
ノダイヤモンドパウダー又はペーストにより研磨される
。しかしてのち、充分な洗浄を行い、ＥＢ・ＣＶＤ法（
電子′ビームＣＶＤ法９図示されていない）により１弘
謂以上の厚さにダイヤモンド状薄膜１７が堆積される。
その後、上記基体は水素ガス中において５００〜７００
°Ｃ１約５時間のアニール処理を施されダイヤモンド状
薄膜中の無定形カーボンを安定化する。この方法により
金型寿命は顕著に４片されるものである。また、クラウ
ン系の硝材による光学素子の成形では高温下成形処理を
必要とするが、本実施例によれば従来の如き金型曲率と
成形後の光学素子仕上り曲率との間に光学的要求精度不
足を生じることなく優れた製品特性を実現できるもので
ある。けだし、上記精度不足はガラスと金型基体との熱
膨張係数の差異により生じていたものが１本実施例によ
れば、 ＳｉＣ金型の膨張係数が４〜６ Ｘ １０−’
（’Ｃ！−’ ）とガラスのそれに近く、歪を生じさ
せないからである。なお、−ｈ記実施例を金型の製作に
用いることにより、成形時の熱歪を防ぐ為に従来不可欠
であったシュミレーション計算が不要となる等の効をも
奏するものである。
°Ｃ１約５時間のアニール処理を施されダイヤモンド状
薄膜中の無定形カーボンを安定化する。この方法により
金型寿命は顕著に４片されるものである。また、クラウ
ン系の硝材による光学素子の成形では高温下成形処理を
必要とするが、本実施例によれば従来の如き金型曲率と
成形後の光学素子仕上り曲率との間に光学的要求精度不
足を生じることなく優れた製品特性を実現できるもので
ある。けだし、上記精度不足はガラスと金型基体との熱
膨張係数の差異により生じていたものが１本実施例によ
れば、 ＳｉＣ金型の膨張係数が４〜６ Ｘ １０−’
（’Ｃ！−’ ）とガラスのそれに近く、歪を生じさ
せないからである。なお、−ｈ記実施例を金型の製作に
用いることにより、成形時の熱歪を防ぐ為に従来不可欠
であったシュミレーション計算が不要となる等の効をも
奏するものである。
また、上記説明においてＳｉＣ層（第３図１６）はＳｉ
Ｃ金型金型上村上成するとしたが、基材材質はＳｉＣに
限られることなく他の各種のセラミックス基材に対して
も有効である。また、基材が全屈の場合にはと記ＳｉＣ
層を介在させずとも研磨により良好な表面を得られるの
で必ずしもＳｉＣ層の介在が必要とされるものではない
ことは勿論である。
Ｃ金型金型上村上成するとしたが、基材材質はＳｉＣに
限られることなく他の各種のセラミックス基材に対して
も有効である。また、基材が全屈の場合にはと記ＳｉＣ
層を介在させずとも研磨により良好な表面を得られるの
で必ずしもＳｉＣ層の介在が必要とされるものではない
ことは勿論である。
［発明の効果］
本発明により、従来技術が有していた未解決の欠点は全
て解消され、５００℃以上の高温において使用しても化
学的に安定かつ機械的強度も充分な光学素子成形用金型
を提供することができる。また、金型寿命が延伸され実
用性に優れた金型を提供できるものである。
て解消され、５００℃以上の高温において使用しても化
学的に安定かつ機械的強度も充分な光学素子成形用金型
を提供することができる。また、金型寿命が延伸され実
用性に優れた金型を提供できるものである。
第１図は本発明の第１実施例を実施する為に用いるダイ
ヤモンド状薄膜処理装置の概略構成図、第２図は本発明
の第２実施例を実施する為に用いるダイヤモンド状薄膜
処理装置の概略構成図。 第３図は木９．ｒ！Ａの第３実施例を示す金型表面処理
の説明図である。 ｌ・・・真空チャンバー ２・・・金型基体 ３ａ、３ｂ・・・導入ガス ４・・・ＲＦｔ源 ５・・・タングステンヒータ １３・・・マイクロ波印加手段 １４・・・プラズマ １６・・・ＳｉＣ層 １７・・・ダイヤモンド状薄膜 特許出願人 オリンパス光学工業株式会社２ 金型基
体 手続補正書く自発） 特許庁長官 宇 賀 道 部 殿 ■、事件の表示 昭和６０年特許願第１２３４２１号 ２、発明の名称 光学素子成形用金型 ３、補正をする者 事件との関係 特許出頼人 住 所 東京都渋谷区幡ケ谷２丁目４３番２号４、代
理人 ７、補正の内容 （１）明細書第４頁第９行目に記載する「レンズのレン
ズ性能、を「レンズのフレアー等ヨと補正する。
ヤモンド状薄膜処理装置の概略構成図、第２図は本発明
の第２実施例を実施する為に用いるダイヤモンド状薄膜
処理装置の概略構成図。 第３図は木９．ｒ！Ａの第３実施例を示す金型表面処理
の説明図である。 ｌ・・・真空チャンバー ２・・・金型基体 ３ａ、３ｂ・・・導入ガス ４・・・ＲＦｔ源 ５・・・タングステンヒータ １３・・・マイクロ波印加手段 １４・・・プラズマ １６・・・ＳｉＣ層 １７・・・ダイヤモンド状薄膜 特許出願人 オリンパス光学工業株式会社２ 金型基
体 手続補正書く自発） 特許庁長官 宇 賀 道 部 殿 ■、事件の表示 昭和６０年特許願第１２３４２１号 ２、発明の名称 光学素子成形用金型 ３、補正をする者 事件との関係 特許出頼人 住 所 東京都渋谷区幡ケ谷２丁目４３番２号４、代
理人 ７、補正の内容 （１）明細書第４頁第９行目に記載する「レンズのレン
ズ性能、を「レンズのフレアー等ヨと補正する。
Claims (5)
- （１）少なくともその成形面がダイヤモンド状薄膜によ
って被覆されていることを特徴とする光学素子成形用金
型。 - （２）前記金型の基材がＷＣ系〜合金またはセラミック
スである特許請求の範囲第１項記載の光学素子成形用金
型。 - （３）前記ＷＣ系合金はＷＣ−Ｃｏ合金である特許請求
の範囲第２項記載の光学素子成形用金型。 - （４）前記セラミックスはＳｉ＿３Ｈ＿４等の窒化物系
またはＳｉＣ等の炭化物系セラミックスである特許請求
の範囲第２項記載の光学素子成形用金型。 - （５）前記金型の基材と、前記ダイヤモンド状薄膜との
間に５μｍ以上の厚さのＳｉＣ層を設けた特許請求の範
囲第１項乃至第４項いずれかに記載の光学素子成形用金
型。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12342185A JPS61281030A (ja) | 1985-06-06 | 1985-06-06 | 光学素子成形用金型 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12342185A JPS61281030A (ja) | 1985-06-06 | 1985-06-06 | 光学素子成形用金型 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61281030A true JPS61281030A (ja) | 1986-12-11 |
Family
ID=14860135
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12342185A Pending JPS61281030A (ja) | 1985-06-06 | 1985-06-06 | 光学素子成形用金型 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61281030A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPH04139031A (ja) * | 1990-09-28 | 1992-05-13 | Olympus Optical Co Ltd | ガラス素材の保持，搬送治具 |
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-
1985
- 1985-06-06 JP JP12342185A patent/JPS61281030A/ja active Pending
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