JPH0224770B2 - - Google Patents
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- JPH0224770B2 JPH0224770B2 JP60124325A JP12432585A JPH0224770B2 JP H0224770 B2 JPH0224770 B2 JP H0224770B2 JP 60124325 A JP60124325 A JP 60124325A JP 12432585 A JP12432585 A JP 12432585A JP H0224770 B2 JPH0224770 B2 JP H0224770B2
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- JP
- Japan
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- silicon nitride
- mold
- substrate
- molding
- mirror surface
- Prior art date
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-
- 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
- C03B11/084—Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses material composition or material properties of press dies therefor
- C03B11/086—Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses material composition or material properties of press dies therefor of coated dies
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2215/00—Press-moulding glass
- C03B2215/02—Press-mould materials
- C03B2215/03—Press-mould materials defined by material properties or parameters, e.g. relative CTE of mould parts
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2215/00—Press-moulding glass
- C03B2215/02—Press-mould materials
- C03B2215/08—Coated press-mould dies
- C03B2215/10—Die base materials
- C03B2215/12—Ceramics or cermets, e.g. cemented WC, Al2O3 or TiC
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2215/00—Press-moulding glass
- C03B2215/02—Press-mould materials
- C03B2215/08—Coated press-mould dies
- C03B2215/14—Die top coat materials, e.g. materials for the glass-contacting layers
- C03B2215/22—Non-oxide ceramics
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Re-Forming, After-Treatment, Cutting And Transporting Of Glass Products (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明はプレス成形後に研削研磨不要の高い形
状精度と細かい面粗度を有するガラスレンズ成形
のためのガラスレンズ成形用型およびその製造方
法に関する。
状精度と細かい面粗度を有するガラスレンズ成形
のためのガラスレンズ成形用型およびその製造方
法に関する。
［従来の技術］
プレス成形後に研削研磨が不要な高い形状精度
と細かい面粗度を有するガラスレンズを成形する
ための成形用型としては、米国特許4139677明細
書に記載されているものが知られている。この明
細書には、炭化ケイ素（SiC）あるいは窒化ケイ
素（Si3N4）を用いて、ホツトプレス法、CVD法
等によりガラス成形のためのモールド面を成形し
た後、得ようとするガラス製品の最終形状に適合
するように研削研磨を行ないモールド面を仕上げ
るというものであつた。
と細かい面粗度を有するガラスレンズを成形する
ための成形用型としては、米国特許4139677明細
書に記載されているものが知られている。この明
細書には、炭化ケイ素（SiC）あるいは窒化ケイ
素（Si3N4）を用いて、ホツトプレス法、CVD法
等によりガラス成形のためのモールド面を成形し
た後、得ようとするガラス製品の最終形状に適合
するように研削研磨を行ないモールド面を仕上げ
るというものであつた。
上記ホツトプレス法は、炭化ケイ素または窒化
ケイ素の原料粉末を成形ダイスに入れたまま、高
温可塑性を利用し、プレスし型を成形するもので
あつた。
ケイ素の原料粉末を成形ダイスに入れたまま、高
温可塑性を利用し、プレスし型を成形するもので
あつた。
一方、CVD法は適当な型の基板材の上に、沈
着により被覆を行なうもので、炭化ケイ素もしく
は窒化ケイ素を沈着させる場合、1350℃前後の温
度で反応を行なわせる。沈着後に、仕上加工をす
るため被覆層は充分な厚さに沈着させる必要があ
り、少なくとも10μｍの厚さが必要であつた。
着により被覆を行なうもので、炭化ケイ素もしく
は窒化ケイ素を沈着させる場合、1350℃前後の温
度で反応を行なわせる。沈着後に、仕上加工をす
るため被覆層は充分な厚さに沈着させる必要があ
り、少なくとも10μｍの厚さが必要であつた。
［発明が解決しようとする問題点］
前記ホツトプレス法では、複雑な形状のものが
つくれない上、気孔が生じないようにすることが
極めて難しいという問題点があつた。
つくれない上、気孔が生じないようにすることが
極めて難しいという問題点があつた。
一方、CVD法では、気孔は生じないが、基板
上に沈着させる場合の反応温度が1350℃前後の高
温であるため、成長粒子径が大きく、仕上加工が
必要であつた。しかしながら、炭化ケイ素および
窒化ケイ素は非常に堅くてもろいため、仕上加工
の際にチツピングを起しやすいという問題点があ
つた。
上に沈着させる場合の反応温度が1350℃前後の高
温であるため、成長粒子径が大きく、仕上加工が
必要であつた。しかしながら、炭化ケイ素および
窒化ケイ素は非常に堅くてもろいため、仕上加工
の際にチツピングを起しやすいという問題点があ
つた。
また、被覆層の厚さが10μｍ以上で比較的厚い
場合、被覆を行なう基板のモールド面も高精度に
加工しておく必要があり、被覆後の仕上加工と合
せて、２度の精密加工を行なわなければならなか
つた。
場合、被覆を行なう基板のモールド面も高精度に
加工しておく必要があり、被覆後の仕上加工と合
せて、２度の精密加工を行なわなければならなか
つた。
本発明は、以上のような問題点を解決すること
を目的をして成されたものである。
を目的をして成されたものである。
［問題を解決するための手段］
本発明は200Å以下の面粗度に仕上げられた基
板の鏡面に、鏡面の面粗度を損わない程度の厚
さ、すなわち0.2〜2μｍの窒化ケイ素層を被覆す
ることによりガラスレンズ成形型を製造するもの
である。
板の鏡面に、鏡面の面粗度を損わない程度の厚
さ、すなわち0.2〜2μｍの窒化ケイ素層を被覆す
ることによりガラスレンズ成形型を製造するもの
である。
本発明を実施する際には、200Å以下の面粗度
に加工された基板の鏡面に、約900℃の反応温度
で窒化ケイ素層を低温プラズマCVD法により、
沈着させ、基板の鏡面に被覆層を形成させる。
に加工された基板の鏡面に、約900℃の反応温度
で窒化ケイ素層を低温プラズマCVD法により、
沈着させ、基板の鏡面に被覆層を形成させる。
［作用］
まず、基板のガラス成形面を高い形状精度で、
細かい面粗度の鏡面に加工する。次に、加工され
た鏡面に約900℃で、低温プラズマCVD法によ
り、耐酸化性に優れる窒化ケイ素を沈着させる。
窒化ケイ素の被覆層の厚さは、0.2〜2μｍとする。
通常のCVD法は窒化ケイ素の沈着を1350℃前後
で行うのに対し、低温プラズマCVD法では、約
900℃の低い温度で行なわれるため、成長粒子径
が100Å以下の細かい粒子が沈着し、面粗度に影
響を及ぼさない。また、被覆層が薄く鏡面に均一
に被覆されるため、形状精度にも影響を及ぼさな
い。従つて、被覆後の仕上加工を必要としない。
細かい面粗度の鏡面に加工する。次に、加工され
た鏡面に約900℃で、低温プラズマCVD法によ
り、耐酸化性に優れる窒化ケイ素を沈着させる。
窒化ケイ素の被覆層の厚さは、0.2〜2μｍとする。
通常のCVD法は窒化ケイ素の沈着を1350℃前後
で行うのに対し、低温プラズマCVD法では、約
900℃の低い温度で行なわれるため、成長粒子径
が100Å以下の細かい粒子が沈着し、面粗度に影
響を及ぼさない。また、被覆層が薄く鏡面に均一
に被覆されるため、形状精度にも影響を及ぼさな
い。従つて、被覆後の仕上加工を必要としない。
次に、基板材料について説明する。
基板材料としては緻密で鏡面加工ができ、かつ
窒化ケイ素と熱膨脹係数が著るしく違わないもの
であればよく、モリブデン、ステンレス、焼結炭
化ケイ等でもよいが炭化タングステンがより望ま
しい。例えば、コバルト（Co）をバインダーと
する炭化タングステンは耐酸化性の点でそのまま
型として使用するには充分とは言えないが、この
型表面を高い形状精度で、かつ、約100Åの面粗
度に仕上げておき、これに低温プラズマCVD法
により約900℃で窒化ケイ素層を約0.2〜2μｍ沈着
させると型表面に均一な厚さの透明膜が形成され
て形状精度が狂うことがなく、成長粒子径が100
Å以下であるため、前述のように面粗度にも変化
がほとんど見られない。被覆層は純粋な窒化ケイ
素であり、気孔もなく、耐酸化性に極めて優れて
いる。しかしながら成形における寿命を長くする
ために不活性ガス雰囲気で使用することが望まし
い。また、高精度に加工するのは比較的加工のし
やすい炭化タングステンであり、チツピングを起
しやすい材質である窒化ケイ素層は加工の必要が
なく、また、層の厚さが極めて薄いため、ガラス
成形の際にもチツピングを起す心配がない。窒化
ケイ素層の厚さを2μｍより厚くすると、成長粒
子径が徐々に大きくなり、膜厚を均一にすること
も容易でなくなり、基板材料との熱膨脹係数差も
問題になつてくるので、約0.2〜2μｍの厚さが望
ましい。このようにすると、被覆後の再研磨など
の仕上加工を必要としない。
窒化ケイ素と熱膨脹係数が著るしく違わないもの
であればよく、モリブデン、ステンレス、焼結炭
化ケイ等でもよいが炭化タングステンがより望ま
しい。例えば、コバルト（Co）をバインダーと
する炭化タングステンは耐酸化性の点でそのまま
型として使用するには充分とは言えないが、この
型表面を高い形状精度で、かつ、約100Åの面粗
度に仕上げておき、これに低温プラズマCVD法
により約900℃で窒化ケイ素層を約0.2〜2μｍ沈着
させると型表面に均一な厚さの透明膜が形成され
て形状精度が狂うことがなく、成長粒子径が100
Å以下であるため、前述のように面粗度にも変化
がほとんど見られない。被覆層は純粋な窒化ケイ
素であり、気孔もなく、耐酸化性に極めて優れて
いる。しかしながら成形における寿命を長くする
ために不活性ガス雰囲気で使用することが望まし
い。また、高精度に加工するのは比較的加工のし
やすい炭化タングステンであり、チツピングを起
しやすい材質である窒化ケイ素層は加工の必要が
なく、また、層の厚さが極めて薄いため、ガラス
成形の際にもチツピングを起す心配がない。窒化
ケイ素層の厚さを2μｍより厚くすると、成長粒
子径が徐々に大きくなり、膜厚を均一にすること
も容易でなくなり、基板材料との熱膨脹係数差も
問題になつてくるので、約0.2〜2μｍの厚さが望
ましい。このようにすると、被覆後の再研磨など
の仕上加工を必要としない。
［実施例］
以下、本発明の実施例を図面により説明する。
窒化ケイ素の沈着を行なうための本実施例で用い
たプラズマCVD装置を第１図に示す。
窒化ケイ素の沈着を行なうための本実施例で用い
たプラズマCVD装置を第１図に示す。
プラズマCVD装置は、窒化ケイ素の沈着を行
なわせる反応管１の下部に原料ガスを供給する供
給系、上部に排気系を配置した構造である。
なわせる反応管１の下部に原料ガスを供給する供
給系、上部に排気系を配置した構造である。
縦型の反応管１は、石英で作られ、反応管１の
内部に、レンズ成形用型の基板２を設置する。反
応管１の外側に取付けられヒーター３により基板
２は加熱される。基板２の温度は、熱電対４によ
り検出され、一定に保たれる。
内部に、レンズ成形用型の基板２を設置する。反
応管１の外側に取付けられヒーター３により基板
２は加熱される。基板２の温度は、熱電対４によ
り検出され、一定に保たれる。
原料ガスは、反応管１の下部に設置されたガス
供給系により反応管１に供給される。原料の塩化
ケイ素を気化させるバブラー５は、20℃に保たれ
た恒温槽６の中に設置されている。原料の塩化ケ
イ素は、バブラー５で気化され、マスフローコン
トローラ７ａにより流量調節されたキヤリアガス
H2と共に混合器８に送り込まれる。一方、原料
のN2ガスもマスフローコントローラ７ｂで流量
調節され、混合器８に流入する。キヤリアガスの
H2、原料の塩化ケイ素およびN2とが、混合器８
で混合される。
供給系により反応管１に供給される。原料の塩化
ケイ素を気化させるバブラー５は、20℃に保たれ
た恒温槽６の中に設置されている。原料の塩化ケ
イ素は、バブラー５で気化され、マスフローコン
トローラ７ａにより流量調節されたキヤリアガス
H2と共に混合器８に送り込まれる。一方、原料
のN2ガスもマスフローコントローラ７ｂで流量
調節され、混合器８に流入する。キヤリアガスの
H2、原料の塩化ケイ素およびN2とが、混合器８
で混合される。
混合されたN2、H2および塩化ケイ素は反応管
１の下部より反応管１内に導入される。また、全
体のH2量を一定に保つために、別のラインから、
マスフローコントローラ７ｃにより流量調節され
たH2が反応管１の下部より反応管１内に供給さ
れる。
１の下部より反応管１内に導入される。また、全
体のH2量を一定に保つために、別のラインから、
マスフローコントローラ７ｃにより流量調節され
たH2が反応管１の下部より反応管１内に供給さ
れる。
反応管１に供給された原料の塩化ケイ素および
N2は、R.F.ジエネレータ９、マツチングボツク
ス１０、ワークコイル１１によりプラズマ化さ
れ、窒化ケイ素が基板２の鏡面に沈着する。
N2は、R.F.ジエネレータ９、マツチングボツク
ス１０、ワークコイル１１によりプラズマ化さ
れ、窒化ケイ素が基板２の鏡面に沈着する。
油回転ポンプ１２により反応管１内の排気が行
われる。排出された気体中に存在する未反応ガス
および反応副生成物は、油回転ポンプ１２と反応
管１との間に設置されたトラツプ１３で除去され
る。
われる。排出された気体中に存在する未反応ガス
および反応副生成物は、油回転ポンプ１２と反応
管１との間に設置されたトラツプ１３で除去され
る。
また、反応管１内の圧力はピラニゲージ１４に
より制御される。
より制御される。
以上説明してきたプラズマCVD装置を用いて、
第１実施例として、次の条件で炭化タングステン
の基板に窒化ケイ素の沈着を行なつた。反応温度
は900℃、反応管１内の圧力は0.3torrで、塩化ケ
イ素およびH2の混合ガス流量は300ml／min、N2
のガス流量は100ml／min、別ラインで供給され
るH2のガス流量は450ml／minで反応時間は１時
間とした。基板２は面粗度約100Åの工学的鏡面
に加工したものを用いた。反応により基板２の鏡
面に厚さ約1μｍの窒化ケイ素が沈着した。窒化
ケイ素により被覆された鏡面の面粗度は、第２図
に示すように120ÅRzであり、鏡面の面粗度は保
たれていた。
第１実施例として、次の条件で炭化タングステン
の基板に窒化ケイ素の沈着を行なつた。反応温度
は900℃、反応管１内の圧力は0.3torrで、塩化ケ
イ素およびH2の混合ガス流量は300ml／min、N2
のガス流量は100ml／min、別ラインで供給され
るH2のガス流量は450ml／minで反応時間は１時
間とした。基板２は面粗度約100Åの工学的鏡面
に加工したものを用いた。反応により基板２の鏡
面に厚さ約1μｍの窒化ケイ素が沈着した。窒化
ケイ素により被覆された鏡面の面粗度は、第２図
に示すように120ÅRzであり、鏡面の面粗度は保
たれていた。
また、第２実施例として、炭化タングステンの
基板２に、次の条件で、窒化ケイ素を沈着させ
た。反応温度は1050℃、反応管１内の圧力は
1torrで、塩化ケイ素とH2との混合ガス流量を
300ml／min、N2ガス流量を60ml／min、別ライ
ンで供給するH2ガス流量を150ml／minに調節
し、反応時間を30分とした。
基板２に、次の条件で、窒化ケイ素を沈着させ
た。反応温度は1050℃、反応管１内の圧力は
1torrで、塩化ケイ素とH2との混合ガス流量を
300ml／min、N2ガス流量を60ml／min、別ライ
ンで供給するH2ガス流量を150ml／minに調節
し、反応時間を30分とした。
反応により窒化ケイ素が基板２上に沈着し、厚
さ約1.8μｍの被覆層が形成され、第１実施例と同
様の光学性能の面が得らた。
さ約1.8μｍの被覆層が形成され、第１実施例と同
様の光学性能の面が得らた。
一方、窒化ケイ素の被覆層による耐酸化性能を
調べるために次の実験を行なつた。
調べるために次の実験を行なつた。
全く被覆層のない炭化タングステンの基板試料
と、炭化タングステンの基板に厚さ約1μｍの窒
化ケイ素を被覆した試料とを600℃に保たれた大
気中に10時間放置した。その後、面粗度の測定を
行なつた結果、窒化ケイ素を被覆した試料は面粗
度に変化が認められなかつたが、被覆していなか
つた試料は、酸化による肌荒れで面粗度が550Å
Rzに変化していた。
と、炭化タングステンの基板に厚さ約1μｍの窒
化ケイ素を被覆した試料とを600℃に保たれた大
気中に10時間放置した。その後、面粗度の測定を
行なつた結果、窒化ケイ素を被覆した試料は面粗
度に変化が認められなかつたが、被覆していなか
つた試料は、酸化による肌荒れで面粗度が550Å
Rzに変化していた。
［発明の効果］
加工が比較的容易な炭化タングステンを高い形
状精度、細かい面粗度（200Å以下）の鏡面に加
工し、その鏡面に低温プラズマCVD法により厚
さ0.2〜2μｍの薄い窒化ケイ素層を被覆しても、
面粗度および形状精度に影響がないため、被覆後
の仕上げ加工を必要としない。従つて、チツピン
グを起しやすい窒化ケイ素層を加工しなくてよ
い。また被覆層が非常に薄いためガラスレンズ成
形時に被覆層がチツピングを起す必配がない。ま
た、窒化ケイ素層で基板を被覆することにより耐
酸化性が著しく向上するため、型の寿命を長くす
ることができる。
状精度、細かい面粗度（200Å以下）の鏡面に加
工し、その鏡面に低温プラズマCVD法により厚
さ0.2〜2μｍの薄い窒化ケイ素層を被覆しても、
面粗度および形状精度に影響がないため、被覆後
の仕上げ加工を必要としない。従つて、チツピン
グを起しやすい窒化ケイ素層を加工しなくてよ
い。また被覆層が非常に薄いためガラスレンズ成
形時に被覆層がチツピングを起す必配がない。ま
た、窒化ケイ素層で基板を被覆することにより耐
酸化性が著しく向上するため、型の寿命を長くす
ることができる。
第１図は本発明の型製造のための低温プラズマ
CVD装置図、第２図は窒化ケイ素を被覆した後
の面粗度の測定結果を示す図である。 １…反応管、２…基板、３…ヒーター、４…熱
電対、５…バブラー、６…恒温槽、７ａ，７ｂ，
７ｃ…マスフローコントローラ、８…混合器、９
…R.F.ジエネレータ、１０…マツチングボツク
ス、１１…ワークコイル、１２…油回転ポンプ、
１３…トラツプ、１４…ピラニーゲージ。
CVD装置図、第２図は窒化ケイ素を被覆した後
の面粗度の測定結果を示す図である。 １…反応管、２…基板、３…ヒーター、４…熱
電対、５…バブラー、６…恒温槽、７ａ，７ｂ，
７ｃ…マスフローコントローラ、８…混合器、９
…R.F.ジエネレータ、１０…マツチングボツク
ス、１１…ワークコイル、１２…油回転ポンプ、
１３…トラツプ、１４…ピラニーゲージ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 面粗度が200Å以下の光学鏡面に仕上げられ
た基板に、0.2〜2μｍ厚みの窒化ケイ素層を被覆
させることからなるガラスレンズ用型の製造方
法。 ２ 鏡面を有する基板の材質が炭化タングステン
である特許請求の範囲第１項記載のガラスレンズ
成形用型の製造方法。 ３ 基板のガラス成形面を光学的鏡面に研磨した
後、鏡面精度が損われない程度に、プラズマ
CVD法を用いて窒化ケイ素で被覆することを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載のガラスレン
ズ成形用型の製造方法。 ４ プラズマCVD法による窒化ケイ素の被覆を
約900℃で行う特許請求の範囲第１項記載のガラ
スレンズ成形用型の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12432585A JPS61286235A (ja) | 1985-06-10 | 1985-06-10 | ガラスレンズ成形用型の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12432585A JPS61286235A (ja) | 1985-06-10 | 1985-06-10 | ガラスレンズ成形用型の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61286235A JPS61286235A (ja) | 1986-12-16 |
| JPH0224770B2 true JPH0224770B2 (ja) | 1990-05-30 |
Family
ID=14882543
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12432585A Granted JPS61286235A (ja) | 1985-06-10 | 1985-06-10 | ガラスレンズ成形用型の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61286235A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3729281A1 (de) * | 1987-09-02 | 1989-03-16 | Schott Glaswerke | Verfahren zum herstellen von gepressten glasformkoerpern fuer praezisionsoptische zwecke |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61174128A (ja) * | 1985-01-28 | 1986-08-05 | Sumitomo Electric Ind Ltd | レンズ成形用型 |
-
1985
- 1985-06-10 JP JP12432585A patent/JPS61286235A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61286235A (ja) | 1986-12-16 |
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