JPH0228459B2 - Renzuseikeigata - Google Patents
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- JPH0228459B2 JPH0228459B2 JP4378886A JP4378886A JPH0228459B2 JP H0228459 B2 JPH0228459 B2 JP H0228459B2 JP 4378886 A JP4378886 A JP 4378886A JP 4378886 A JP4378886 A JP 4378886A JP H0228459 B2 JPH0228459 B2 JP H0228459B2
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Landscapes
- Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は、レンズの成形に用いられるプレス成
形型に関するものである。 〔従来の技術〕 この種の成形型に要求される条件、特にプレス
成形後の冷間研磨を不要にしようとする場合に必
要とされる条件は、被成形材料がガラスの場合に
最も厳しい。これは、200℃程度の比較的低い温
度での加工が可能なプラスチツクに対し、300〜
600℃という高温が必要なためであるが、まず、
そのような高温下で成形型の面がレンズ面にその
まま転写されることから、型面を光学的鏡面に仕
上げる研磨加工が可能であること、また成形時の
高温下で型面が酸化による肌荒れを起こさないこ
と、型面と高温のガラスとがプレスによつて融着
しないこと、さらに成形型そのものがプレス時の
衝撃に耐える機械的強度を有していることなどが
必要である。 従来このようなレンズ成形型の型材としては、
13クロム鋼が一般的に使用されているが、さら
に、そのような金属表面にガラス状カーボン層を
形成すること（特公昭54−38126号公報）、あるい
は金型の表面材としてSiC、Si3N4またはSiC＋Ｃ
を用いること（特開昭52−45613号公報）なども
提案されている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかし、13クロム鋼は高温で酸化されやすい。
また、成形時の高温で成形型面と被成形物とが融
着しやすく、被成形物の型面からの離形が困難で
ある。 同様にガラス状カーボンも酸化しやすく、さら
に構造的にも不安定で引つかき傷などが生じやす
い。 一方SiC、Si3N4およびSiC＋Ｃは、比較的酸化
され難く、引つかき傷なども生じ難い長所がある
が、靭性に乏しく、型の加工時あるいはプレス時
の衝撃によりチツピング（欠け）が発生しやすい
問題がある。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明のレンズ成形型は、少なくとも被成形レ
ンズの主表面に対向する面を、ホウ素(B)を含む炭
化ケイ素（SiC）で構成したものである。 〔作用〕 ホウ素を含むことによりレンズ成形時の高温・
高圧にも耐える靭性を呈する。 〔実施例〕 第１図は本発明の一実施例を示すレンズ成形型
の断面図である。同図において、１１および１２
はそれぞれホウ素を含む炭化ケイ素からなる上型
および下型で、外周に沿つて設けた同じくホウ素
を含む炭化ケイ素からなるリング１３内でこれら
を摺動させることにより、ガラスからなる被成形
物１４を軟化状態でプレスしてレンズを成形す
る。すなわち、上型１１、下型１２の対向面がレ
ンズの両主表面を形成し、リング１３の内周面が
レンズ外周面を形成する。このため、これら型の
表面は研磨により平滑に処理されている。なお、
プレス時には上型１１、下型１２のいずれを動か
しても、また双方を動かしてもよいが、下型１２
を固定して上型１１を上から押しつける方法が一
般的である。また、被成形物のガラスは予め他所
で軟化させたものを用いてもよいし、この成形型
にセツトした後にリング１３の外周から高周波誘
導加熱を施して軟化させてもよい。 ホウ素を含む炭化ケイ素は、後述するように例
えば化学的気相析出法（CVD法）により形成す
るが、本実施例のように上型１１、下型１２ある
いはリング１３の本体そのものをこのような方法
で形成するにはきわめて長時間を要する。そこ
で、第２図は、上型２１、下型２２およびリング
２３の被成形物１４に接する内面側表面層２１
１，２２１および２３１のみをホウ素を含む炭化
ケイ素とした例である。上型２１、下型２２およ
びリング２３の本体は常圧焼結法による炭化ケイ
素で形成したが、この場合、表面に気孔（Pore）
を生じ、これを埋めるために上記ホウ素を含んだ
炭化ケイ素の表面層２１１，２２１，２３１の厚
みは、30μｍ以上とすることが望ましい。下地が
平滑であればこの厚みは1μｍ以上あればよい。
他方、厚すぎても、熱応力によりクラツクが生ず
る場合があるため、300μｍ以下とすることが望
ましい。前述したと同様に、表面層２１１，２２
１，２３１の表面は平滑処理される。 同様に第３図は常圧焼結法によつて形成した炭
化ケイ素からなる上型３１，下型３２およびリン
グ３３の本体内面のみに、中間層３１１，３２
１，３３１を介してホウ素を含む炭化ケイ素から
なる表面層３１２，３２２，３３２を設けた例で
ある。中間層３１１，３２１，３３１は炭化ケイ
素であるが、表面層３１２，３２２，３３２の表
面を欠陥のない鏡面とするために、化学的気相析
出法によりボアのない炭化ケイ素とした。この場
合、下地の上型３１、下型３２、リング３３本体
には常圧焼結法によりボアが生じているため、第
２図の表面層２１１，２２１，２３１の場合と同
様の理由により厚みは30μｍ以上とすることが望
ましい。また、400μｍを越えるとクラツクを生
じやすく、300μｍ以下程度にとどめることが望
ましい。これらの中間層３１１，３２１，３３１
の表面を平滑処理した後、化学的気相析出法によ
り表面層３１２，３２２，３３２を形成するが、
この場合は中間層の光学的境界を乱さない範囲の
厚みにとどめる必要があり、0.01〜0.3μｍ程度が
望ましい。 第１図に示した実施例において、上型１１、下
型１２およびリング１３ともにホウ素を含む炭化
ケイ素とし、かつ被成形物に接する面を鏡面仕上
げしたが、リング１３は、レンズの主表面を形成
するものではないため、必ずしもホウ素を含む炭
化ケイ素で形成し、あるいは鏡面仕上げする必要
はない。同様に第２図の実施例においては、少な
くともレンズの主表面に接する表面層２１１，２
２１をホウ素を含む炭化ケイ素とし、かつその表
面を境面とすればよい。さらに第３図の実施例に
ついては、少なくとも表面層３１２，３２２が、
ホウ素を含む炭化ケイ素で表面が鏡面であればよ
く、したがつて中間層３３１についても、必ずし
も化学的気相析出法によつて緻密な炭化ケイ素を
形成しかつ平滑処理を行なう必要はない。 なお、これらいずれの実施例においても、ホウ
素を含む炭化ケイ素からなるレンズ成形型の表面
は、被成形物１４と直接接しているが、本発明は
これに限定されるものではなく、上記レンズ成形
型の表面は被成形物に対向していれば、必ずしも
直接接していなくてもよい。例えば、離型剤層な
どを上記型表面と被成形物との間に介在させても
よい。 次に、ホウ素を含む炭化ケイ素層の形成方法を
第４図を用いて説明する。第４図は、化学的気相
析出装置の構成例を示したもので、縦形の石英反
応管４１の一端にガス供給管４２を介して原料ガ
ス供給系（図示せず）を、他端にガス排出管４３
を介して真空排気系（図示せず）をそれぞれ接続
し、さらに、内部にカーボンヒーター４４を配設
した基本構成を有している。 第４図において、反応管４１のふた４１１は矢
印で示すように軸方向に昇降する機構を備えてお
り、このふた４１１を下降させてセラミツク管４
５Ａおよびカーボンヒーター４４を支持する円筒
状のカーボンフエルト４６を抜き出した状態で、
ホウ素を含む炭化ケイ素を析出させるための基体
５１を基体支持ピン４７上にセツトする。なお、
この基体５１は、第１図の実施例であれば例えば
グラフアイトからなるものを用い、ホウ素を含む
炭化ケイ素層を形成後、この基体は除去してしま
うこととなる。これに対し、第２図の実施例では
常圧焼結法による炭化ケイ素からなる上型２１、
下型２２あるいはリング２３が基体５１であり、
第３図の例では中間層３１１，３２１，３３１を
形成した上型３１、下型３２、リング３３が基体
５１となる。 次いでふた４１１を閉じると、カーボンフエル
ト４６はセラミツク管４５Ａ，４５Ｂに挾まれた
状態で固定される。そこで、反応管４１の外周に
設けた誘導コイル４８に高周波電流（周波数；
400KHz、最大出力；15KW）を流してカーボン
ヒーター４４を加熱し、さらにカーボンヒーター
４４からの間接加熱で基体５１を1300℃に加熱す
る。一方、真空度を100Torrにした状態で原料ガ
スを導入することにより、ホウ素を含む炭化ケイ
素を析出させる。高速で合成させるために、原料
ガスは、Si源としてSiH4ではなくSiCl4を、Ｃ源
として高温で分解しやすいC3H8を、またＢ源と
してはBCl3をそれぞれ用い、SiCl4のキヤリーガ
スとしてはH2を選択した。なお、第４図におい
て４１２は石英窓、４９はパイロメーター、５０
は水冷ジヤケツト、４５Ｃはセラミツク管であ
る。 上述した条件で、各原料ガス流量を変化させ、
30分間析出を行なつた場合について、析出した炭
化ケイ素中のホウ素の元素分率を分析した結果を
膜厚とともに第１表に示す。
形型に関するものである。 〔従来の技術〕 この種の成形型に要求される条件、特にプレス
成形後の冷間研磨を不要にしようとする場合に必
要とされる条件は、被成形材料がガラスの場合に
最も厳しい。これは、200℃程度の比較的低い温
度での加工が可能なプラスチツクに対し、300〜
600℃という高温が必要なためであるが、まず、
そのような高温下で成形型の面がレンズ面にその
まま転写されることから、型面を光学的鏡面に仕
上げる研磨加工が可能であること、また成形時の
高温下で型面が酸化による肌荒れを起こさないこ
と、型面と高温のガラスとがプレスによつて融着
しないこと、さらに成形型そのものがプレス時の
衝撃に耐える機械的強度を有していることなどが
必要である。 従来このようなレンズ成形型の型材としては、
13クロム鋼が一般的に使用されているが、さら
に、そのような金属表面にガラス状カーボン層を
形成すること（特公昭54−38126号公報）、あるい
は金型の表面材としてSiC、Si3N4またはSiC＋Ｃ
を用いること（特開昭52−45613号公報）なども
提案されている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかし、13クロム鋼は高温で酸化されやすい。
また、成形時の高温で成形型面と被成形物とが融
着しやすく、被成形物の型面からの離形が困難で
ある。 同様にガラス状カーボンも酸化しやすく、さら
に構造的にも不安定で引つかき傷などが生じやす
い。 一方SiC、Si3N4およびSiC＋Ｃは、比較的酸化
され難く、引つかき傷なども生じ難い長所がある
が、靭性に乏しく、型の加工時あるいはプレス時
の衝撃によりチツピング（欠け）が発生しやすい
問題がある。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明のレンズ成形型は、少なくとも被成形レ
ンズの主表面に対向する面を、ホウ素(B)を含む炭
化ケイ素（SiC）で構成したものである。 〔作用〕 ホウ素を含むことによりレンズ成形時の高温・
高圧にも耐える靭性を呈する。 〔実施例〕 第１図は本発明の一実施例を示すレンズ成形型
の断面図である。同図において、１１および１２
はそれぞれホウ素を含む炭化ケイ素からなる上型
および下型で、外周に沿つて設けた同じくホウ素
を含む炭化ケイ素からなるリング１３内でこれら
を摺動させることにより、ガラスからなる被成形
物１４を軟化状態でプレスしてレンズを成形す
る。すなわち、上型１１、下型１２の対向面がレ
ンズの両主表面を形成し、リング１３の内周面が
レンズ外周面を形成する。このため、これら型の
表面は研磨により平滑に処理されている。なお、
プレス時には上型１１、下型１２のいずれを動か
しても、また双方を動かしてもよいが、下型１２
を固定して上型１１を上から押しつける方法が一
般的である。また、被成形物のガラスは予め他所
で軟化させたものを用いてもよいし、この成形型
にセツトした後にリング１３の外周から高周波誘
導加熱を施して軟化させてもよい。 ホウ素を含む炭化ケイ素は、後述するように例
えば化学的気相析出法（CVD法）により形成す
るが、本実施例のように上型１１、下型１２ある
いはリング１３の本体そのものをこのような方法
で形成するにはきわめて長時間を要する。そこ
で、第２図は、上型２１、下型２２およびリング
２３の被成形物１４に接する内面側表面層２１
１，２２１および２３１のみをホウ素を含む炭化
ケイ素とした例である。上型２１、下型２２およ
びリング２３の本体は常圧焼結法による炭化ケイ
素で形成したが、この場合、表面に気孔（Pore）
を生じ、これを埋めるために上記ホウ素を含んだ
炭化ケイ素の表面層２１１，２２１，２３１の厚
みは、30μｍ以上とすることが望ましい。下地が
平滑であればこの厚みは1μｍ以上あればよい。
他方、厚すぎても、熱応力によりクラツクが生ず
る場合があるため、300μｍ以下とすることが望
ましい。前述したと同様に、表面層２１１，２２
１，２３１の表面は平滑処理される。 同様に第３図は常圧焼結法によつて形成した炭
化ケイ素からなる上型３１，下型３２およびリン
グ３３の本体内面のみに、中間層３１１，３２
１，３３１を介してホウ素を含む炭化ケイ素から
なる表面層３１２，３２２，３３２を設けた例で
ある。中間層３１１，３２１，３３１は炭化ケイ
素であるが、表面層３１２，３２２，３３２の表
面を欠陥のない鏡面とするために、化学的気相析
出法によりボアのない炭化ケイ素とした。この場
合、下地の上型３１、下型３２、リング３３本体
には常圧焼結法によりボアが生じているため、第
２図の表面層２１１，２２１，２３１の場合と同
様の理由により厚みは30μｍ以上とすることが望
ましい。また、400μｍを越えるとクラツクを生
じやすく、300μｍ以下程度にとどめることが望
ましい。これらの中間層３１１，３２１，３３１
の表面を平滑処理した後、化学的気相析出法によ
り表面層３１２，３２２，３３２を形成するが、
この場合は中間層の光学的境界を乱さない範囲の
厚みにとどめる必要があり、0.01〜0.3μｍ程度が
望ましい。 第１図に示した実施例において、上型１１、下
型１２およびリング１３ともにホウ素を含む炭化
ケイ素とし、かつ被成形物に接する面を鏡面仕上
げしたが、リング１３は、レンズの主表面を形成
するものではないため、必ずしもホウ素を含む炭
化ケイ素で形成し、あるいは鏡面仕上げする必要
はない。同様に第２図の実施例においては、少な
くともレンズの主表面に接する表面層２１１，２
２１をホウ素を含む炭化ケイ素とし、かつその表
面を境面とすればよい。さらに第３図の実施例に
ついては、少なくとも表面層３１２，３２２が、
ホウ素を含む炭化ケイ素で表面が鏡面であればよ
く、したがつて中間層３３１についても、必ずし
も化学的気相析出法によつて緻密な炭化ケイ素を
形成しかつ平滑処理を行なう必要はない。 なお、これらいずれの実施例においても、ホウ
素を含む炭化ケイ素からなるレンズ成形型の表面
は、被成形物１４と直接接しているが、本発明は
これに限定されるものではなく、上記レンズ成形
型の表面は被成形物に対向していれば、必ずしも
直接接していなくてもよい。例えば、離型剤層な
どを上記型表面と被成形物との間に介在させても
よい。 次に、ホウ素を含む炭化ケイ素層の形成方法を
第４図を用いて説明する。第４図は、化学的気相
析出装置の構成例を示したもので、縦形の石英反
応管４１の一端にガス供給管４２を介して原料ガ
ス供給系（図示せず）を、他端にガス排出管４３
を介して真空排気系（図示せず）をそれぞれ接続
し、さらに、内部にカーボンヒーター４４を配設
した基本構成を有している。 第４図において、反応管４１のふた４１１は矢
印で示すように軸方向に昇降する機構を備えてお
り、このふた４１１を下降させてセラミツク管４
５Ａおよびカーボンヒーター４４を支持する円筒
状のカーボンフエルト４６を抜き出した状態で、
ホウ素を含む炭化ケイ素を析出させるための基体
５１を基体支持ピン４７上にセツトする。なお、
この基体５１は、第１図の実施例であれば例えば
グラフアイトからなるものを用い、ホウ素を含む
炭化ケイ素層を形成後、この基体は除去してしま
うこととなる。これに対し、第２図の実施例では
常圧焼結法による炭化ケイ素からなる上型２１、
下型２２あるいはリング２３が基体５１であり、
第３図の例では中間層３１１，３２１，３３１を
形成した上型３１、下型３２、リング３３が基体
５１となる。 次いでふた４１１を閉じると、カーボンフエル
ト４６はセラミツク管４５Ａ，４５Ｂに挾まれた
状態で固定される。そこで、反応管４１の外周に
設けた誘導コイル４８に高周波電流（周波数；
400KHz、最大出力；15KW）を流してカーボン
ヒーター４４を加熱し、さらにカーボンヒーター
４４からの間接加熱で基体５１を1300℃に加熱す
る。一方、真空度を100Torrにした状態で原料ガ
スを導入することにより、ホウ素を含む炭化ケイ
素を析出させる。高速で合成させるために、原料
ガスは、Si源としてSiH4ではなくSiCl4を、Ｃ源
として高温で分解しやすいC3H8を、またＢ源と
してはBCl3をそれぞれ用い、SiCl4のキヤリーガ
スとしてはH2を選択した。なお、第４図におい
て４１２は石英窓、４９はパイロメーター、５０
は水冷ジヤケツト、４５Ｃはセラミツク管であ
る。 上述した条件で、各原料ガス流量を変化させ、
30分間析出を行なつた場合について、析出した炭
化ケイ素中のホウ素の元素分率を分析した結果を
膜厚とともに第１表に示す。
【表】
いずれも、酸化肌荒れの原因となるフリーカー
ボンの共析は見られなかつた。 第２表に、このようにして得られたＢを含む炭
化ケイ素の破壊靭性値K1cおよびマイクロビツカ
ース硬度Hvを、ホウ素の元素分率とともに示し
た。比較例として、BCl3を用いずに形成したホ
ウ素を含まない炭化ケイ素膜についての測定結果
も併せて示した。
ボンの共析は見られなかつた。 第２表に、このようにして得られたＢを含む炭
化ケイ素の破壊靭性値K1cおよびマイクロビツカ
ース硬度Hvを、ホウ素の元素分率とともに示し
た。比較例として、BCl3を用いずに形成したホ
ウ素を含まない炭化ケイ素膜についての測定結果
も併せて示した。
以上説明したように、本発明によれば、少なく
とも被成形レンズの主表面に接する面を、ホウ素
を含む炭化ケイ素で構成したことにより、従来の
炭化ケイ素により形成した型に劣らない硬度およ
び面粗度を保持しながら破壊靭性を著しく高める
ことができ、酸化され難く引つかき傷等が生じ難
くて良好な鏡面を長く保持でき、しかもプレス時
の高温・高圧に十分に耐え得る靭性と機械的強度
を備えたレンズ成形型が実現できる。
とも被成形レンズの主表面に接する面を、ホウ素
を含む炭化ケイ素で構成したことにより、従来の
炭化ケイ素により形成した型に劣らない硬度およ
び面粗度を保持しながら破壊靭性を著しく高める
ことができ、酸化され難く引つかき傷等が生じ難
くて良好な鏡面を長く保持でき、しかもプレス時
の高温・高圧に十分に耐え得る靭性と機械的強度
を備えたレンズ成形型が実現できる。
第１図は本発明の一実施例を示すレンズ成形型
の断面図、第２図および第３図はそれぞれ本発明
の他の実施例を示す断面図、第４図はホウ素を含
む炭化ケイ素の形成方法の一例を示す化学的気相
析出装置の断面図である。 １１，２１，３１……上型、１２，２２，３２
……下型、１３，２３，３３……リング、２１
１，２２１，２３１，３１２，３２２，３３２…
…表面層、１４……被成形物。
の断面図、第２図および第３図はそれぞれ本発明
の他の実施例を示す断面図、第４図はホウ素を含
む炭化ケイ素の形成方法の一例を示す化学的気相
析出装置の断面図である。 １１，２１，３１……上型、１２，２２，３２
……下型、１３，２３，３３……リング、２１
１，２２１，２３１，３１２，３２２，３３２…
…表面層、１４……被成形物。
Claims (1)
- １ レンズを形成するためのプレス成形型におい
て、少なくとも被成形レンズの主表面に対向する
面を、ホウ素を含む炭化ケイ素で構成したことを
特徴とするレンズ成形型。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4378886A JPH0228459B2 (ja) | 1986-02-28 | 1986-02-28 | Renzuseikeigata |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4378886A JPH0228459B2 (ja) | 1986-02-28 | 1986-02-28 | Renzuseikeigata |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62201232A JPS62201232A (ja) | 1987-09-04 |
| JPH0228459B2 true JPH0228459B2 (ja) | 1990-06-25 |
Family
ID=12673486
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4378886A Expired - Lifetime JPH0228459B2 (ja) | 1986-02-28 | 1986-02-28 | Renzuseikeigata |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0228459B2 (ja) |
-
1986
- 1986-02-28 JP JP4378886A patent/JPH0228459B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62201232A (ja) | 1987-09-04 |
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