JPH02243523A - 光学素子成形用型 - Google Patents
光学素子成形用型Info
- Publication number
- JPH02243523A JPH02243523A JP30793488A JP30793488A JPH02243523A JP H02243523 A JPH02243523 A JP H02243523A JP 30793488 A JP30793488 A JP 30793488A JP 30793488 A JP30793488 A JP 30793488A JP H02243523 A JPH02243523 A JP H02243523A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mold
- molding
- optical element
- diamond
- glass
- 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.)
- Granted
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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、レンズ5プリズム等のガラスよりなる光学素
子を、ガラス素材のプレス成形により製造するのに使用
される型に関するものである。
子を、ガラス素材のプレス成形により製造するのに使用
される型に関するものである。
[従来の技術]
研摩C程を必要としないでガラス素材のプレス成形によ
ってレンズを製造する技術は従来のレンズの製造におい
て必要とされた複雑な工程をなくし、簡単[1つ安価に
レンズを製造することを可能とし、近来、レンズのみな
らずプリズムその他のガラスよりなる光学素子の製造に
使用されるようになってきた。
ってレンズを製造する技術は従来のレンズの製造におい
て必要とされた複雑な工程をなくし、簡単[1つ安価に
レンズを製造することを可能とし、近来、レンズのみな
らずプリズムその他のガラスよりなる光学素子の製造に
使用されるようになってきた。
このようなガラスの光学素子のプレス成形に使Inされ
る型材に要求される性質としては、硬さ、耐熱性、離型
性、鏡面加工性等に優れている事が挙げられる。従来、
この神の型材としして、金属、セラミックス、及びそれ
らをコーティングした材料等、数多くの提案がされてい
る。いくつかの例を挙げるならば、特開昭49−511
12には13crマルテンサイト鋼が、特開昭52−4
5613にはSiC及びSi3N4が、特開昭60−2
46230には超硬合金に貴金属をコーティングした材
料が提案されている。
る型材に要求される性質としては、硬さ、耐熱性、離型
性、鏡面加工性等に優れている事が挙げられる。従来、
この神の型材としして、金属、セラミックス、及びそれ
らをコーティングした材料等、数多くの提案がされてい
る。いくつかの例を挙げるならば、特開昭49−511
12には13crマルテンサイト鋼が、特開昭52−4
5613にはSiC及びSi3N4が、特開昭60−2
46230には超硬合金に貴金属をコーティングした材
料が提案されている。
また、特開昭61−183134には、ダイヤモンド薄
膜又はダイヤモンド状炭素膜をコーティングした材料も
提案されている。
膜又はダイヤモンド状炭素膜をコーティングした材料も
提案されている。
[発明が解決しようとする課題]
しかしながら、13crマルテンサイト鋼は酸化しやす
く、さらに高温でFeが硝子中に拡散して硝rが着色す
る欠点をもつ。又、SiC、5isLは−・成約に酸化
されにくいとされているが、高温ではやはり酸化がおこ
り表面にSiO□の膜が形成される為硝子と融着を起こ
し、さらに高硬度の為型自体の加]二性が極めて悪いと
いう欠点を持つ。又、貴金属をコーディングした材料は
融着は起こしにくいが、極めて軟らかい為、傷がつきゃ
すく又変形しやすい欠点を持つ。
く、さらに高温でFeが硝子中に拡散して硝rが着色す
る欠点をもつ。又、SiC、5isLは−・成約に酸化
されにくいとされているが、高温ではやはり酸化がおこ
り表面にSiO□の膜が形成される為硝子と融着を起こ
し、さらに高硬度の為型自体の加]二性が極めて悪いと
いう欠点を持つ。又、貴金属をコーディングした材料は
融着は起こしにくいが、極めて軟らかい為、傷がつきゃ
すく又変形しやすい欠点を持つ。
また、ダイヤモンド薄膜をコートしたものは、その表面
が数1000人〜数μm程度の凹凸を有し、平坦でない
ために、面積度の良好なレンズが得られないという欠点
がある。史に5特開昭61−183134のようにイオ
ンビーム・スパッタによって形成した単なる均一組成の
ダイヤモンド状炭素膜は窒素雰囲気下で成形すると、ガ
ラス中の酸化鉛が還元されて鉛となって析出し、型の面
積度や耐久性を低下させたり、成形したレンズの面積度
を低下させるという問題があった。
が数1000人〜数μm程度の凹凸を有し、平坦でない
ために、面積度の良好なレンズが得られないという欠点
がある。史に5特開昭61−183134のようにイオ
ンビーム・スパッタによって形成した単なる均一組成の
ダイヤモンド状炭素膜は窒素雰囲気下で成形すると、ガ
ラス中の酸化鉛が還元されて鉛となって析出し、型の面
積度や耐久性を低下させたり、成形したレンズの面積度
を低下させるという問題があった。
[課題を解決するための手段1
本発明に従って、ガラスよりなる光学素子のプレス成形
に用いる光学素子成形用型において、型母材の少なくと
も成形面に、該成形面に平行に(100)面が配向して
いるダイヤモンド膜が被覆されていることを特徴とする
光学素子成形用型、さらにガラスよりなる光学素子のプ
レス成形に用いる光学素子成形用型において、型母材の
少なくとも成形面に1周期律表4a、5aおよび6a族
の金属:SiおよびAlの炭化物、窒化物、炭窒化物、
炭酸窒化物、硼化物、硼炭化物、1ill窒化物:並び
に13 (硼素)の炭化物および窒化物から選ばれる1
種以上の組成を有する単層または2層以上からなる中間
層が形成されており、該中間層を介して該成形面に平行
に(100)面が配向しているダイヤモンド膜が被覆さ
れていることを特徴とする光学素子成形用型が提供され
る。
に用いる光学素子成形用型において、型母材の少なくと
も成形面に、該成形面に平行に(100)面が配向して
いるダイヤモンド膜が被覆されていることを特徴とする
光学素子成形用型、さらにガラスよりなる光学素子のプ
レス成形に用いる光学素子成形用型において、型母材の
少なくとも成形面に1周期律表4a、5aおよび6a族
の金属:SiおよびAlの炭化物、窒化物、炭窒化物、
炭酸窒化物、硼化物、硼炭化物、1ill窒化物:並び
に13 (硼素)の炭化物および窒化物から選ばれる1
種以上の組成を有する単層または2層以上からなる中間
層が形成されており、該中間層を介して該成形面に平行
に(100)面が配向しているダイヤモンド膜が被覆さ
れていることを特徴とする光学素子成形用型が提供され
る。
本発明は、光学素子成形用型にコーディングされる材料
として優れた性質を有するダイヤモンド膜に関して従来
問題とされていた表面の平坦性を改善することにより、
光学素子成形用型として耐久性、成形性に優れた実用に
供し得る光学素子成形用型を提供するものである。
として優れた性質を有するダイヤモンド膜に関して従来
問題とされていた表面の平坦性を改善することにより、
光学素子成形用型として耐久性、成形性に優れた実用に
供し得る光学素子成形用型を提供するものである。
ダイヤモンド膜は、化学的に安定かつ不活性であるため
高温度においても鉛またはアルカリ元素を大量に含む光
学素子と反応することなく、また膜硬度が非常に高く、
型表面にすり傷等を発生したりプレス成形に際し塑性変
形を引き起こしたりしない。従って、ダイヤモンド膜の
表面がガラス素子成形において像形成品質が良好に得ら
れる程度に平坦であれば、光学素子成形用型材料として
これ程優れたものはない。
高温度においても鉛またはアルカリ元素を大量に含む光
学素子と反応することなく、また膜硬度が非常に高く、
型表面にすり傷等を発生したりプレス成形に際し塑性変
形を引き起こしたりしない。従って、ダイヤモンド膜の
表面がガラス素子成形において像形成品質が良好に得ら
れる程度に平坦であれば、光学素子成形用型材料として
これ程優れたものはない。
ところで、ダイヤモンドを気相合成する方法は、特開昭
58−51100、特開昭58−110494、持分告
61−2632等により公知である。
58−51100、特開昭58−110494、持分告
61−2632等により公知である。
また、ダイヤモンド砥粒を用いて基板に微小な傷を形成
することによりダイヤモンド結晶の核発生密度を白土さ
せ膜状にする方法(持分告62−27039 )が知ら
れている。これらの方法により形成されるダイヤモンド
膜の表面は、一般に数1000人〜数μm程度の凹凸を
有している。
することによりダイヤモンド結晶の核発生密度を白土さ
せ膜状にする方法(持分告62−27039 )が知ら
れている。これらの方法により形成されるダイヤモンド
膜の表面は、一般に数1000人〜数μm程度の凹凸を
有している。
一方、ダイヤモンド結晶の合成において合成条件により
結晶面方位を制御できることが知られている(小橋、佐
藤、雪野、加茂、瀬高=33回応物要旨集)p285
(1986春))。
結晶面方位を制御できることが知られている(小橋、佐
藤、雪野、加茂、瀬高=33回応物要旨集)p285
(1986春))。
従って、光学素子成形用の型材料に+iij述の手法を
用いてダイヤモンド膜を形成する。このとき。
用いてダイヤモンド膜を形成する。このとき。
合成条件を調整し、型表面に平行にダイヤモンド結晶の
(100)面が型表面に向くように結晶面方位を制御す
る。ダイヤモンドの(+00)面は(+00)、(Il
l)、(+10)面のうちもっとも柔らかい面であるこ
とは良く知られている。(100)而を研摩あるいはエ
ツチングにより表面粗さがR,、、で口、03μm以壬
にな6ように平坦化する。なお(100)而が完全に型
表面に平行である必要はなく多少傾いていても良い。ま
た余り多くなければ(Ill)、(110)が存在して
もさしつかえない。
(100)面が型表面に向くように結晶面方位を制御す
る。ダイヤモンドの(+00)面は(+00)、(Il
l)、(+10)面のうちもっとも柔らかい面であるこ
とは良く知られている。(100)而を研摩あるいはエ
ツチングにより表面粗さがR,、、で口、03μm以壬
にな6ように平坦化する。なお(100)而が完全に型
表面に平行である必要はなく多少傾いていても良い。ま
た余り多くなければ(Ill)、(110)が存在して
もさしつかえない。
まず、プレス成形用型のけ材として精密加工が容易で、
耐熱性、耐熱衝撃性のある材料、例えば、タングステン
・カーバイド、サーメット、ジルコニアを球面形状もし
くは非球面形状に高精度に加工した心材を、ダイヤモン
ド砥粒を分散したアルコール溶液中に入れ超音波洗浄器
を用いて傷付は処理する。次に、マイクロ波プラズマC
VD法、熱フイラメントCVD法、プラズマ・ジェット
法、E CRプラズマCVD法等によりダイヤモンド薄
膜を形成する。このとき使用するガスは含炭素ガスであ
るメタン、エタン、プロパン、エチレン、ベンゼン、ア
セチレンなどの炭化水素、塩化メチレン、四塩化炭素、
クロロホルム、トリクロールエタンなどのハロゲン化炭
素、メチルアルコール、エチルアルコール等のアルコー
ル類、(all、、1 zcO、(Calla) zc
oなとのケトン類やco 、 cowなとのガスとN、
、Il、 、0..1120 、Ar等の不活性ガス
である。特に、C114と112を用いた系では使用す
る装置パラメーターにより異なるが、我々が用いた装置
系ではメタン濃度を1〜3%とすることにより(100
)面が母材表面に平行に成長したダイヤモンド膜を形成
することができる。
耐熱性、耐熱衝撃性のある材料、例えば、タングステン
・カーバイド、サーメット、ジルコニアを球面形状もし
くは非球面形状に高精度に加工した心材を、ダイヤモン
ド砥粒を分散したアルコール溶液中に入れ超音波洗浄器
を用いて傷付は処理する。次に、マイクロ波プラズマC
VD法、熱フイラメントCVD法、プラズマ・ジェット
法、E CRプラズマCVD法等によりダイヤモンド薄
膜を形成する。このとき使用するガスは含炭素ガスであ
るメタン、エタン、プロパン、エチレン、ベンゼン、ア
セチレンなどの炭化水素、塩化メチレン、四塩化炭素、
クロロホルム、トリクロールエタンなどのハロゲン化炭
素、メチルアルコール、エチルアルコール等のアルコー
ル類、(all、、1 zcO、(Calla) zc
oなとのケトン類やco 、 cowなとのガスとN、
、Il、 、0..1120 、Ar等の不活性ガス
である。特に、C114と112を用いた系では使用す
る装置パラメーターにより異なるが、我々が用いた装置
系ではメタン濃度を1〜3%とすることにより(100
)面が母材表面に平行に成長したダイヤモンド膜を形成
することができる。
次に、この面を従来よりダイヤモンドの研摩法として知
られているダイヤモンド粉末とラップ盤の1種であるス
カイフ盤を用いる方法や、水素雰囲気下で600℃〜8
50℃加熱した鋳鉄板とダイヤモンド膜を摺り合せるこ
とにより平坦化する方法や、イオンビームエッヂング(
IDE)、イオンビームアシストエツチング(l BA
E)、 反応性イオンエツチング(RIE)、反応性イ
オンビームエツチング(RIBE)等のドライエツチン
グにより平坦化する。例えば、酸素によりエツチング(
アッシング)を行なう場合を考えると、(+00)面は
他の(Ill)、(+10)面に比較し酸化されにくい
ためエツチングレートの制御性が高く平坦化を行なう上
で他の面よりも優れている。
られているダイヤモンド粉末とラップ盤の1種であるス
カイフ盤を用いる方法や、水素雰囲気下で600℃〜8
50℃加熱した鋳鉄板とダイヤモンド膜を摺り合せるこ
とにより平坦化する方法や、イオンビームエッヂング(
IDE)、イオンビームアシストエツチング(l BA
E)、 反応性イオンエツチング(RIE)、反応性イ
オンビームエツチング(RIBE)等のドライエツチン
グにより平坦化する。例えば、酸素によりエツチング(
アッシング)を行なう場合を考えると、(+00)面は
他の(Ill)、(+10)面に比較し酸化されにくい
ためエツチングレートの制御性が高く平坦化を行なう上
で他の面よりも優れている。
次に、上述した研摩を行なう場合、特に、機械的研摩に
より平坦化するようなときには、ダイヤモンド膜と型母
材との密着性が充分でないと、膜が剥離したり、カケた
りする問題が発生する。また、ダイヤモンド膜を研摩す
るためにはダイヤモンドの膜厚は厚い方が好ましいが、
一方、膜厚が厚くなると、膜の内部応力が大きくなるた
め基体となる型母材との密着性が劣化する傾向がある。
より平坦化するようなときには、ダイヤモンド膜と型母
材との密着性が充分でないと、膜が剥離したり、カケた
りする問題が発生する。また、ダイヤモンド膜を研摩す
るためにはダイヤモンドの膜厚は厚い方が好ましいが、
一方、膜厚が厚くなると、膜の内部応力が大きくなるた
め基体となる型母材との密着性が劣化する傾向がある。
そこで、研摩するために必要、十分な膜厚を有し、しか
も機械的な研摩を行なってもも基体であるH:) /す
材と十分な密着性を維持するダイヤモンド膜を形成する
ため、基体とダイヤモンド層の間に密着性を向上させる
ための中間層を設けることが好ましい。ここで、中間層
はダイヤモンド膜の内部応力を緩和したり、熱膨張係数
の違いを緩和したり、基体と中間層とダイヤモンド層間
の結合力(密首力)の高いことにより総合的にダイヤモ
ンド膜と型母材との密着性を高めるものである。こうし
た観点から選ばれる中間層の材質としては、周期律表4
a、5aおよび6a族の金属:Slおよび^lの炭化物
、窒化物、炭窒化物5炭酸窒化物、硼化物、硼窒化物及
び硼炭化物;並びに13(硼素)の炭化物および窒化物
から選ばれるI Pn以1・、の組成を有する単層また
は2層以上の複層からなるものであれば良い。
も機械的な研摩を行なってもも基体であるH:) /す
材と十分な密着性を維持するダイヤモンド膜を形成する
ため、基体とダイヤモンド層の間に密着性を向上させる
ための中間層を設けることが好ましい。ここで、中間層
はダイヤモンド膜の内部応力を緩和したり、熱膨張係数
の違いを緩和したり、基体と中間層とダイヤモンド層間
の結合力(密首力)の高いことにより総合的にダイヤモ
ンド膜と型母材との密着性を高めるものである。こうし
た観点から選ばれる中間層の材質としては、周期律表4
a、5aおよび6a族の金属:Slおよび^lの炭化物
、窒化物、炭窒化物5炭酸窒化物、硼化物、硼窒化物及
び硼炭化物;並びに13(硼素)の炭化物および窒化物
から選ばれるI Pn以1・、の組成を有する単層また
は2層以上の複層からなるものであれば良い。
なお、ダイヤモンド層中に、窒素、酸素、水素、フッ素
が数10000ppm以下の範囲で微量含まれていても
さしつかえない。
が数10000ppm以下の範囲で微量含まれていても
さしつかえない。
[実施例]
以下図面を参照しながら、本発明の具体的な実施例を説
明する6 実施例1 第1図に示すマイクロ波プラズマCVD装置を用い、W
e−10%COからなる型L)材上にダイヤモンド薄膜
を5μm析出させた。このとき、型母材の表面は成形面
形状に鏡面加工した後ダイヤモンド核発生密度をLげる
ため、粒径15μmのダイヤモンド砥粒をエチルアルコ
ールに分散した溶液中で1時間超音波洗浄器中で傷付は
処理する。
明する6 実施例1 第1図に示すマイクロ波プラズマCVD装置を用い、W
e−10%COからなる型L)材上にダイヤモンド薄膜
を5μm析出させた。このとき、型母材の表面は成形面
形状に鏡面加工した後ダイヤモンド核発生密度をLげる
ため、粒径15μmのダイヤモンド砥粒をエチルアルコ
ールに分散した溶液中で1時間超音波洗浄器中で傷付は
処理する。
鏡面加工の程度によっては、前述の傷付は処理を行なわ
なくても良い。ダイヤモンド薄膜の形成は、第1図のマ
イクロ波プラズマCVD装置により、まず排気系lによ
りl X I O−’Torrまで排気した後、ガス供
給系2により、CI+、 = 25CCU、 I+。
なくても良い。ダイヤモンド薄膜の形成は、第1図のマ
イクロ波プラズマCVD装置により、まず排気系lによ
りl X I O−’Torrまで排気した後、ガス供
給系2により、CI+、 = 25CCU、 I+。
= 98 SCCMの流mで反応室に送り1反応室内の
圧力を35 Torrとした。次に、2.45G117
.のマイクロ波3を用いマイクロ波のパワーを400W
として約5μm厚のダイヤモンド多結品膜を型母材上に
形成した。このとき、型母材の温度は、850℃とした
。得られたダイヤモンド薄膜の表面粗さを触針式の表面
粗さ計により測定したところR,、,0,3μmであっ
た。またX線回折により(100)面が、はぼ基体表面
に平行に配向していることをgs認した。
圧力を35 Torrとした。次に、2.45G117
.のマイクロ波3を用いマイクロ波のパワーを400W
として約5μm厚のダイヤモンド多結品膜を型母材上に
形成した。このとき、型母材の温度は、850℃とした
。得られたダイヤモンド薄膜の表面粗さを触針式の表面
粗さ計により測定したところR,、,0,3μmであっ
た。またX線回折により(100)面が、はぼ基体表面
に平行に配向していることをgs認した。
次に、このダイヤモンド薄板の表面を所望する球面形状
を有する錆鉄■1と摺り合せることにより研摩1.た。
を有する錆鉄■1と摺り合せることにより研摩1.た。
このとき、研摩面の周速は、早均約2 Or:m/ m
in 、研摩荷重600 g/cm” 、雰囲気は水素
ガスで約:30 n Tarrと1. 、 Vt 12
!IIIの温度は800℃とした。なお、この研摩装
置は真空装置内にあり、研摩する前にはl X I O
−’Torrまで排気した後、前述の圧力まで、水素を
供給するものである。この研摩により、膜表面の表向粗
さがR@ a wで0.03am、膜1ワは4umであ
った。このときの研摩速度は1μm/hであった。
in 、研摩荷重600 g/cm” 、雰囲気は水素
ガスで約:30 n Tarrと1. 、 Vt 12
!IIIの温度は800℃とした。なお、この研摩装
置は真空装置内にあり、研摩する前にはl X I O
−’Torrまで排気した後、前述の圧力まで、水素を
供給するものである。この研摩により、膜表面の表向粗
さがR@ a wで0.03am、膜1ワは4umであ
った。このときの研摩速度は1μm/hであった。
比較例
前述の型母材を用い、第1図のマイクロ波プラズマCV
I)装置により、同様に排気した後、ガス供給系2に
より、 CI+、を0.5 S(:CM、 I+□を’
19.53CCM流し、反応室内の圧力を35Torr
とし、同条件のマイクロ波放電により、約5 u m厚
のダイヤモンド薄膜を型母材上にIFニ成した。このと
き型RJ材の温度は850℃とした。得られた膜の表向
粗さはR,、、で1μmであった。またX線回折により
(III)、(110)ピークが得られ、特に(zNI
Tiiが、主体の膜であることがねかった。次に、前述
と同様にして膜表面を研摩したところ、研摩後の膜表面
の表面粗さは、R1,8で0゜05μm、膜厚は3μm
であった。このときの研摩速度は0.4um/hであっ
た。
I)装置により、同様に排気した後、ガス供給系2に
より、 CI+、を0.5 S(:CM、 I+□を’
19.53CCM流し、反応室内の圧力を35Torr
とし、同条件のマイクロ波放電により、約5 u m厚
のダイヤモンド薄膜を型母材上にIFニ成した。このと
き型RJ材の温度は850℃とした。得られた膜の表向
粗さはR,、、で1μmであった。またX線回折により
(III)、(110)ピークが得られ、特に(zNI
Tiiが、主体の膜であることがねかった。次に、前述
と同様にして膜表面を研摩したところ、研摩後の膜表面
の表面粗さは、R1,8で0゜05μm、膜厚は3μm
であった。このときの研摩速度は0.4um/hであっ
た。
このようにダイヤモンド薄膜が型Fi)材表面に対しく
100)面を平行墨こ配向させた場合、そうでない場合
と比べ研摩速度が格段に速くできるだけでなく、研摩後
の表向粗さも、良好にすることができる。
100)面を平行墨こ配向させた場合、そうでない場合
と比べ研摩速度が格段に速くできるだけでなく、研摩後
の表向粗さも、良好にすることができる。
第2図及び第3図は本発明に係る光学素子成形用型の1
つの実施態様を示すものである。
つの実施態様を示すものである。
第2図は光学素子のプレス成形前の状態を示し、第3図
は光学素子成形後の状態を示す。第2図中lは型母材、
2は該型11材のガラス素材の接触する成形前に形成さ
れたダイヤモンド層、3はガラス素材であり、第3図中
4は光学素子である。第2図に示すように型の間に置か
れた硝子素材3をプレス成形することによって、第2図
に示すようにレンズ等の光学素子4が成形される。
は光学素子成形後の状態を示す。第2図中lは型母材、
2は該型11材のガラス素材の接触する成形前に形成さ
れたダイヤモンド層、3はガラス素材であり、第3図中
4は光学素子である。第2図に示すように型の間に置か
れた硝子素材3をプレス成形することによって、第2図
に示すようにレンズ等の光学素子4が成形される。
次に、本発明による光学素子成形用型によって硝子レン
ズのプレス成形を行なった例について、詳述する。下記
の表1は実験に供した型材の種類を示す。
ズのプレス成形を行なった例について、詳述する。下記
の表1は実験に供した型材の種類を示す。
表1
No、1〜3は比較材であり、No、4は本発明で提案
する材料である。母材として超硬合金WC(90%)+
Cn(10%)を使用した。ト紀の例に使用したレンズ
の成形装置を第4図に示す。
する材料である。母材として超硬合金WC(90%)+
Cn(10%)を使用した。ト紀の例に使用したレンズ
の成形装置を第4図に示す。
第4図中、51は真空槽本体、52はそのフタ、53は
光学素子を成形する為のL型、54はその下型、55は
−E型をおさえるための上型おさえ、56は用型、57
は型ホルダ−,58はヒータ、b9は1型をつさr ’
、−)るつき上げ棒、60は該つき1−げ棒を作動する
エアシリンダ、61は油回転ポンプ、82,63.64
はバルブ、65は不活性ガス流入バイブ、66はバルブ
、67はリークバイブ、68はバルブ、69は温度セン
サ、70は水冷バイブ、71は真空槽を支持する台を示
す。
光学素子を成形する為のL型、54はその下型、55は
−E型をおさえるための上型おさえ、56は用型、57
は型ホルダ−,58はヒータ、b9は1型をつさr ’
、−)るつき上げ棒、60は該つき1−げ棒を作動する
エアシリンダ、61は油回転ポンプ、82,63.64
はバルブ、65は不活性ガス流入バイブ、66はバルブ
、67はリークバイブ、68はバルブ、69は温度セン
サ、70は水冷バイブ、71は真空槽を支持する台を示
す。
レンズを製作する工程を次に述べる。
フリント光学硝子(SF+4)を所定の量に調整し、球
状にした硝子素材を型のキャビティー内に置き、これを
装置内に設置する。
状にした硝子素材を型のキャビティー内に置き、これを
装置内に設置する。
ガラス素材を投入した型を装置内に設置してから真空槽
51のフタ52を閉じ、水冷バイブ70に水を流し、ヒ
ータ58に電流を通す、この時窒素ガス用バルブ66及
び68は閉じ、排気系バルブ62,63.64も閉じて
いる。尚油回転ポンプ61は常に回転している。
51のフタ52を閉じ、水冷バイブ70に水を流し、ヒ
ータ58に電流を通す、この時窒素ガス用バルブ66及
び68は閉じ、排気系バルブ62,63.64も閉じて
いる。尚油回転ポンプ61は常に回転している。
バルブ62を開は排気をはじめI O−”「orr以下
になったらバルブb2電閉じ、・・、l/766を開い
て窒素ガスをボンベより真空槽内に導入する。所定温度
になったらエアシリンダ60を作動させて10 kg/
cm”の圧力で5分間加圧する。圧力を除去した後、
冷却速度を一り℃/minで転位点以下になるまで冷却
し、その後は一り0℃/min以−Lの速度で冷却を行
ない、200℃以下に下がったらバルブ66を閉じ、リ
ークバルブ63を開いて真空槽51内に空気を導入する
。それからフタ52を開は上型おさえをはずして成形物
を取り出す。
になったらバルブb2電閉じ、・・、l/766を開い
て窒素ガスをボンベより真空槽内に導入する。所定温度
になったらエアシリンダ60を作動させて10 kg/
cm”の圧力で5分間加圧する。圧力を除去した後、
冷却速度を一り℃/minで転位点以下になるまで冷却
し、その後は一り0℃/min以−Lの速度で冷却を行
ない、200℃以下に下がったらバルブ66を閉じ、リ
ークバルブ63を開いて真空槽51内に空気を導入する
。それからフタ52を開は上型おさえをはずして成形物
を取り出す。
上記のようにして、フリント系光学硝子S F14(軟
化点5p=586℃、転位点”T’ g =485℃)
を使用して、第3図に示すレンズ4を成形した。この時
の成形条件すなわち時間−温度関係図を第5図にボす。
化点5p=586℃、転位点”T’ g =485℃)
を使用して、第3図に示すレンズ4を成形した。この時
の成形条件すなわち時間−温度関係図を第5図にボす。
次に成形したレンズの表面粗さ及び成形前後での型の表
面粗さを測定した。その結果を表2にンドす。
面粗さを測定した。その結果を表2にンドす。
次に融着をおこないNo、I、4について同じ型を用い
て200回の成形を行なった後表面11さを測定した。
て200回の成形を行なった後表面11さを測定した。
その結果を表3に示す。
表3
■−述の表21表3の結果から明らかなように本発明に
よる型材は硝子とのm型性にすぐれ、くり返し使用して
も従来の型材に比校して表面の劣化が極めて少ない。
よる型材は硝子とのm型性にすぐれ、くり返し使用して
も従来の型材に比校して表面の劣化が極めて少ない。
実施例2
型1’jJ材としてWC(90%)+Co(10%)を
用い、型表面を成形面形状に鏡面加工した後、 SiC
を約1μmスパッタした。この後実施例1と同様の方法
条件によりダイヤモンド膜20 g、 m形成した。こ
の膜表面粗さはF?、、、 0.5μmで、X線回折よ
り(+00)而が基体表面に平行に配向していることを
確認した。
用い、型表面を成形面形状に鏡面加工した後、 SiC
を約1μmスパッタした。この後実施例1と同様の方法
条件によりダイヤモンド膜20 g、 m形成した。こ
の膜表面粗さはF?、、、 0.5μmで、X線回折よ
り(+00)而が基体表面に平行に配向していることを
確認した。
次に、実施例1と同様の方法により膜表面を研摩し、表
面粗さがR,、、0,03μmの鏡面を得た。TiC,
TaC,1lfc、 ZnCを中間層に用いても、同様
に(100)面が配向しs Rwhax O,03μm
の鏡面を得ることができた。
面粗さがR,、、0,03μmの鏡面を得た。TiC,
TaC,1lfc、 ZnCを中間層に用いても、同様
に(100)面が配向しs Rwhax O,03μm
の鏡面を得ることができた。
次に、実施例1と同様にフリント系光学硝子(SF14
)を成形した。この結果、成形されたレンズ、成形前の
型、成形後の型の表面粗さは、それぞれR,、,0,0
3μm、0.03μm、0.03μmであった。また、
m型性も良好であった。
)を成形した。この結果、成形されたレンズ、成形前の
型、成形後の型の表面粗さは、それぞれR,、,0,0
3μm、0.03μm、0.03μmであった。また、
m型性も良好であった。
更に、表4に示す型部材を用いて光学ガラスのプレス成
形を行なった。
形を行なった。
表4
第5図において、104は取入れ用置換室であり、+0
6は成形室であり、108は蒸着室であり、+10は取
出し用置換室である。112゜114.116はゲート
バルブであり、+18はし・−ルであり、120は該レ
ール上を矢印へ方向に搬送せしめられるパレットである
。124゜138.140.150はシリンダであり、
126.152はバルブである。+28は成形室106
内においてレール118に沿って配列されているヒータ
である。
6は成形室であり、108は蒸着室であり、+10は取
出し用置換室である。112゜114.116はゲート
バルブであり、+18はし・−ルであり、120は該レ
ール上を矢印へ方向に搬送せしめられるパレットである
。124゜138.140.150はシリンダであり、
126.152はバルブである。+28は成形室106
内においてレール118に沿って配列されているヒータ
である。
成形室+06内はパレット搬送方向に沿って順に加熱ゾ
ーンI 06−1 、ブレスゾーン1o6−2および徐
冷ゾーン+ 06−3とされている。ブレスゾーン10
6−21こおいて、kR己クシリンダ138ロッド13
4のF端には成形用を型部材130が固定されており、
」−記シリンダ−140のロッド136の上端には成形
用″t−型部材132が固定されている。これら1−型
部材130及びド型部材132は、上記第2図の本発明
による1、F14部材である。蒸着室+08内において
は、蒸着物質146を収容した容器+42及び該容器を
加熱するためのヒータ144が配置されている。
ーンI 06−1 、ブレスゾーン1o6−2および徐
冷ゾーン+ 06−3とされている。ブレスゾーン10
6−21こおいて、kR己クシリンダ138ロッド13
4のF端には成形用を型部材130が固定されており、
」−記シリンダ−140のロッド136の上端には成形
用″t−型部材132が固定されている。これら1−型
部材130及びド型部材132は、上記第2図の本発明
による1、F14部材である。蒸着室+08内において
は、蒸着物質146を収容した容器+42及び該容器を
加熱するためのヒータ144が配置されている。
フリント系光学ガラス(SF+4、中点5p=586℃
、ガラス転位点1g=485℃)を所定の形状及びCI
法に粗加工して、成形のためのブランクを得た。
、ガラス転位点1g=485℃)を所定の形状及びCI
法に粗加工して、成形のためのブランクを得た。
ガラスブランクをパレット120に装置し、取入れ置換
室104内の+ 20−1の位置へ入れ、該位置のパレ
ットをシリンダ124のロッド122によりA方向に押
してゲートバルブ112を越えて成形室106内の12
0−2の位置へと搬送し、以下同様に所定のタイミング
で順次新たに取入れ置換室104内にパレットを入れ、
このたびにパレットを成形室106内で120−2→・
・・→120−8の位置へと順次搬送した。この間に、
加熱ゾーン106−1ではガラスブランクなヒータ12
8により徐々に加熱し+ 20−4の位置で軟化点銀ト
とした上で、プレスゾーン106−2へと搬送し、ここ
でシリンダ138.140を作動させて上型部材+30
及び下型部材132によりl Okg/ Cm”のLL
力で5分間プレスし、その後加珪力を解除しガラス転位
点以下まで冷却し、その後シリンダ138,140を作
動させてL型部材130及びト型部材132をガラス成
形品から離型した。該プレスに際しては上記パレットが
成形円胴型部材として利用された。しかる後に、徐冷ゾ
ーンI 06−3ではガラス成形品を徐々に冷却した。
室104内の+ 20−1の位置へ入れ、該位置のパレ
ットをシリンダ124のロッド122によりA方向に押
してゲートバルブ112を越えて成形室106内の12
0−2の位置へと搬送し、以下同様に所定のタイミング
で順次新たに取入れ置換室104内にパレットを入れ、
このたびにパレットを成形室106内で120−2→・
・・→120−8の位置へと順次搬送した。この間に、
加熱ゾーン106−1ではガラスブランクなヒータ12
8により徐々に加熱し+ 20−4の位置で軟化点銀ト
とした上で、プレスゾーン106−2へと搬送し、ここ
でシリンダ138.140を作動させて上型部材+30
及び下型部材132によりl Okg/ Cm”のLL
力で5分間プレスし、その後加珪力を解除しガラス転位
点以下まで冷却し、その後シリンダ138,140を作
動させてL型部材130及びト型部材132をガラス成
形品から離型した。該プレスに際しては上記パレットが
成形円胴型部材として利用された。しかる後に、徐冷ゾ
ーンI 06−3ではガラス成形品を徐々に冷却した。
尚、成形室! 06内には不活性ガスを充満させた。
成形室106内においてl 20−8の位置に到達した
パレットを、次の搬送ではゲートバルブ114を越えて
蒸着室108内の120−9の位置へと搬送した。通常
、ここで真空蒸着を行なうのであるが、本実施例では該
蒸着を行なわなかった。そして、次の搬送ではゲートバ
ルブ116を越えて取出し置換室+10内の120−1
0の位置へと搬送した。そして、次の搬送時にはシリン
ダ150を作動させてロッド+48によりガラス成形品
を成形装置102外へと取出した。
パレットを、次の搬送ではゲートバルブ114を越えて
蒸着室108内の120−9の位置へと搬送した。通常
、ここで真空蒸着を行なうのであるが、本実施例では該
蒸着を行なわなかった。そして、次の搬送ではゲートバ
ルブ116を越えて取出し置換室+10内の120−1
0の位置へと搬送した。そして、次の搬送時にはシリン
ダ150を作動させてロッド+48によりガラス成形品
を成形装置102外へと取出した。
以」二の様なプレス成形の前後における型部材130.
132の成形面の表面粗さ及び成形された光学素子の光
学面の表面粗さ、ならびに成形光学素子と型部材130
.132との離型性について表5に示す。
132の成形面の表面粗さ及び成形された光学素子の光
学面の表面粗さ、ならびに成形光学素子と型部材130
.132との離型性について表5に示す。
次に融着が起きないNo、l、4について同=・型部材
を用いて連続17j同のプレス成形を行なった。この際
の型部材1:30,132の成形面の表面粗さおよび成
形された光学素子の光学面の表面粗さについて表6に示
す。
を用いて連続17j同のプレス成形を行なった。この際
の型部材1:30,132の成形面の表面粗さおよび成
形された光学素子の光学面の表面粗さについて表6に示
す。
表6
以上の様に本発明実施例においては、繰返しプレス成形
に使用しても良好な表面精度を十分に維持でき、融着を
生ずることなく良好な表面精度の光学素子が成形できた
。
に使用しても良好な表面精度を十分に維持でき、融着を
生ずることなく良好な表面精度の光学素子が成形できた
。
特に型母材(W C: a = 5.5 x 10−’
)と、ダイヤモンド膜(a = 4.5 x 10−’
)の熱膨張係数の中間的な熱膨張係数を持つSiC(a
=4.7 X10−’)を中間層にすることにより、1
j;1述の成形条件においても高耐久性をイfすること
が確認された。また、中間層を形成しないでダイヤモン
ド層を20μmと厚くした場合にあったダイヤモンド層
の研摩あるいは光学素子の連続成形時の膜の部剥離やカ
ケといった問題も解決された。
)と、ダイヤモンド膜(a = 4.5 x 10−’
)の熱膨張係数の中間的な熱膨張係数を持つSiC(a
=4.7 X10−’)を中間層にすることにより、1
j;1述の成形条件においても高耐久性をイfすること
が確認された。また、中間層を形成しないでダイヤモン
ド層を20μmと厚くした場合にあったダイヤモンド層
の研摩あるいは光学素子の連続成形時の膜の部剥離やカ
ケといった問題も解決された。
[発明の効果]
本発明の光学素子成形用型によれば、ガラスと離型性に
優れ、鏡面研磨が可能で、繰り返し使用しても従来の型
に比較して表面の劣化が極めて少ない。
優れ、鏡面研磨が可能で、繰り返し使用しても従来の型
に比較して表面の劣化が極めて少ない。
第1図は本発明のダイヤモンド膜を形成するために用い
た成膜装置の概略断面図である。 第2図および第3図は本発明に係る光学素子成形用型の
実施態様を示す断面図で、第2図はプレス成形v;1の
状態、第3図はプレス成形後の状態を示す。 第4図および第6図は本発明に係る光学素子成形用型を
使用するレンズの成形装置を示す断面図で、第4図は非
連続成形タイプ、第6図は連続成形タイプである。第5
図レンズ成形の際の時間温度関係図である。 !・・・排気系、2・・・ガス供給系、3・・・マイク
ロ波発振器、3′・・・基体、4・・・型の母材、5・
・・ダイヤモンド膜、6・・・ガラス素材、7・・・成
形されたレンズ、51・・・真空槽本体、52・・・フ
タ、53・・・(型、54・・・下型、55・・・」二
)4′!おさえ、56・・・用型、57・・・型ホルダ
−,58・・・ヒーター、59・・・つぎ[げ棒、60
・・・エアシリンダ、61−・油回転ポンプ、62.6
3.64・・・バルブ、65・・・流入バイブ、66−
・・バルブ、67・・・流出バイブ、68・・・バルブ
、69・・・温度センサ、70・・・水冷バイブ、71
・・・台、102・・・成形装置、+04・・・取入れ
用置換室、106−・・成形室、108・・・蒸着室。 110・・・取出し用置換室、II2・・・ゲートバル
ブ、+14−・・ゲートバルブ、116・・・ゲートバ
ルブ、118・・・レール、120・・・パレット、1
22・・・ロッド、124・・・シリンダ、126 ・
・・バルブ、+28・・・ヒータ、130・・・上型、
132−・・下型。 1:34・・・ロッド、136・・・ロッド、1;38
・・・シリンダ、140・・・シリンダ、142・・・
容器、144・・・ヒータ、146・・・蒸着物質、1
48・・・ロッド、150・・・シリンダ、152・・
・バルブ。 第1図 代理人 弁理士 山 ド 穣 串 第 ダ 図 第5 図 B8聞(’59) ニド続召tIJIE昔F 平成 1年11月27日 特許庁長官 占 tll 文 毅 殿1、事件の
表示 特願昭63−307934号 2、発明の名称 光学素子成形用型 3、補正をする者 11件との関係 特許出願人 名 称 (100)キャノン株式会社4、代理人〒
105 ff103(431)+8316、補正の内
容 (1)明細書の第27頁15〜18行の「本発明の・・
・極めて少ない。」を 「本発明によれば、型の成形面と平行にダイヤモンドの
(100)面を配向させることにより、この成形面に形
成されたダイヤモンド膜を容易に鏡面研磨することがで
き、従来実用化困難であったダイヤモンド膜を被覆した
型を実用化することができた。特に、ダイヤモンド膜を
用いることにより、高温でガラスと融着を起こしたり、
ガラス中に含有される鉛やアルカリ元素と反応すること
なく耐久性に優れた光学素子成形用型を得ることができ
た。」に訂正する 5、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄
た成膜装置の概略断面図である。 第2図および第3図は本発明に係る光学素子成形用型の
実施態様を示す断面図で、第2図はプレス成形v;1の
状態、第3図はプレス成形後の状態を示す。 第4図および第6図は本発明に係る光学素子成形用型を
使用するレンズの成形装置を示す断面図で、第4図は非
連続成形タイプ、第6図は連続成形タイプである。第5
図レンズ成形の際の時間温度関係図である。 !・・・排気系、2・・・ガス供給系、3・・・マイク
ロ波発振器、3′・・・基体、4・・・型の母材、5・
・・ダイヤモンド膜、6・・・ガラス素材、7・・・成
形されたレンズ、51・・・真空槽本体、52・・・フ
タ、53・・・(型、54・・・下型、55・・・」二
)4′!おさえ、56・・・用型、57・・・型ホルダ
−,58・・・ヒーター、59・・・つぎ[げ棒、60
・・・エアシリンダ、61−・油回転ポンプ、62.6
3.64・・・バルブ、65・・・流入バイブ、66−
・・バルブ、67・・・流出バイブ、68・・・バルブ
、69・・・温度センサ、70・・・水冷バイブ、71
・・・台、102・・・成形装置、+04・・・取入れ
用置換室、106−・・成形室、108・・・蒸着室。 110・・・取出し用置換室、II2・・・ゲートバル
ブ、+14−・・ゲートバルブ、116・・・ゲートバ
ルブ、118・・・レール、120・・・パレット、1
22・・・ロッド、124・・・シリンダ、126 ・
・・バルブ、+28・・・ヒータ、130・・・上型、
132−・・下型。 1:34・・・ロッド、136・・・ロッド、1;38
・・・シリンダ、140・・・シリンダ、142・・・
容器、144・・・ヒータ、146・・・蒸着物質、1
48・・・ロッド、150・・・シリンダ、152・・
・バルブ。 第1図 代理人 弁理士 山 ド 穣 串 第 ダ 図 第5 図 B8聞(’59) ニド続召tIJIE昔F 平成 1年11月27日 特許庁長官 占 tll 文 毅 殿1、事件の
表示 特願昭63−307934号 2、発明の名称 光学素子成形用型 3、補正をする者 11件との関係 特許出願人 名 称 (100)キャノン株式会社4、代理人〒
105 ff103(431)+8316、補正の内
容 (1)明細書の第27頁15〜18行の「本発明の・・
・極めて少ない。」を 「本発明によれば、型の成形面と平行にダイヤモンドの
(100)面を配向させることにより、この成形面に形
成されたダイヤモンド膜を容易に鏡面研磨することがで
き、従来実用化困難であったダイヤモンド膜を被覆した
型を実用化することができた。特に、ダイヤモンド膜を
用いることにより、高温でガラスと融着を起こしたり、
ガラス中に含有される鉛やアルカリ元素と反応すること
なく耐久性に優れた光学素子成形用型を得ることができ
た。」に訂正する 5、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、ガラスよりなる光学素子のプレス成形に用いる光学
素子成形用型において、型母材の少なくとも成形面に、
該成形面に平行に(100)面が配向しているダイヤモ
ンド膜が被覆されていることを特徴とする光学素子成形
用型。 2、ガラスよりなる光学素子のプレス成形に用いる光学
素子成形用型において、型母材の少なくとも成形面に、
周期律表4a、5aおよび6a族の金属;SiおよびA
lの炭化物、窒化物、炭窒化物、炭酸窒化物、硼化物、
硼炭化物、硼窒化物;並びにB(硼素)の炭化物および
窒化物から選ばれる1種以上の組成を有する単層または
2層以上からなる中間層が形成されており、該中間層を
介して該成形面に平行に(100)面が配向しているダ
イヤモンド膜が被覆されていることを特徴とする光学素
子成形用型。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63307934A JP2501633B2 (ja) | 1988-12-07 | 1988-12-07 | 光学素子成形用型 |
| US08/226,106 US5380349A (en) | 1988-12-07 | 1994-04-11 | Mold having a diamond layer, for molding optical elements |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63307934A JP2501633B2 (ja) | 1988-12-07 | 1988-12-07 | 光学素子成形用型 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02243523A true JPH02243523A (ja) | 1990-09-27 |
| JP2501633B2 JP2501633B2 (ja) | 1996-05-29 |
Family
ID=17974930
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63307934A Expired - Fee Related JP2501633B2 (ja) | 1988-12-07 | 1988-12-07 | 光学素子成形用型 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2501633B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008214154A (ja) * | 2007-03-06 | 2008-09-18 | Kobe Steel Ltd | 成形金型 |
| CN115893815A (zh) * | 2022-12-05 | 2023-04-04 | 中南林业科技大学 | 一种用于玻璃元件快速成型的模压装置及方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63151628A (ja) * | 1986-12-15 | 1988-06-24 | Canon Inc | 光学素子成形用型 |
-
1988
- 1988-12-07 JP JP63307934A patent/JP2501633B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63151628A (ja) * | 1986-12-15 | 1988-06-24 | Canon Inc | 光学素子成形用型 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008214154A (ja) * | 2007-03-06 | 2008-09-18 | Kobe Steel Ltd | 成形金型 |
| CN115893815A (zh) * | 2022-12-05 | 2023-04-04 | 中南林业科技大学 | 一种用于玻璃元件快速成型的模压装置及方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2501633B2 (ja) | 1996-05-29 |
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