JPH0238330A - ガラス成形型の再生方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ガラス成形型の再生方法に関する。

［従来の技術］ プレス成形によりガラス成形体を得るための成形型は、
プレス成形がガラス組成によって異なるが通常３００〜
７００’Ｃという高温で行なわれるため、高温下で酸化
による肌荒れを起さないこと、プレス成形後にガラスが
融着しないことが要求される。また成形型の型面が光学
的鏡面に加工可能なこと、成形型そのものがプレス成形
時の衝撃に耐える機械的強度を有していることが必要と
される。

従来このような成形型の型材としてはタングステンカー
バイド（ＷＣ＞、タングステンカーバイド（ＷＣ）−コ
バルト（ＣＯ〉合金や炭化チタン（ＴｉＣ）系サーメッ
トなどの各種サーメットが使用されている。しかしこれ
らの型材料は、高温で酸化はよる肌荒れを起こすという
欠点がある。高温で酸化による肌荒れを起こさず、かつ
型面を鏡面に加工出来る型材としては、焼結炭化珪素の
上にＣＶＤ法により緻密な炭化珪素膜を形成したものが
優れている。しかしながらこの型材も４００℃以上の高
温プレスでは成形型にガラスが融着してしまうという問
題点がある。

［発明が解決しようとする課題］ そこで上記炭化珪素膜の上に離型効果を有する硬質炭素
膜をコーティングした成形型が本出願人により作製され
、プレス時に成形型へのガラスの融着の問題は解消され
ている。

しかしながら、上述のような、硬質炭素膜を有する成形
型を用いるプレス成形方法においても、成形操作を数百
回Ｘ線り返し行なっていくと硬質炭素膜が部分的に剥離
して肌荒れを起こし、その結果得られるガラス成形品の
表面が滑らかでないものとなってしまうだけでなく、こ
の成形型を以後の成形操作において使用することができ
なくなる。

炭化珪素の上にＣＶＤ法により炭化珪素膜を形成した後
、硬質炭素膜をコーティングした成形型は製作に日数が
かかり、かつ高価なため、塙南巨啼ｉ−パ洪硬質炭素膜
の肌荒れにより成形操作に使用できなくなった成形型を
再生する方法の開発が望まれた。

従って本発明の目的は、上記した様に硬質炭素膜が部分
的に剥離して肌荒れを起したガラス成形型の再生方法を
提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記目的を達成するためになされたものであり
、本発明のガラス成形型の再生方法は、珪素を含む基盤
上に硬質炭素膜を有するガラス成形型の上記硬質炭素膜
を酸素プラズマアッシングにより除去し、新たな硬質炭
素膜を形成するガラス成形型の再生方法において、硬質
炭素膜を酸素プラズマアッシングにより除去した後、新
たな硬質炭素膜を形成する前に、弗化水素又はその塩の
水溶液により成形型の成形面を処理することを特徴とす
る。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明の再生方法が適用されるガラス成形型は、珪素を
含む基盤上に硬質炭素膜を有するものである。ここに珪
素を含む基盤としては、炭化珪素（Ｓｉｎ）、窒化珪素
（Ｓｉ３Ｎ４）及びその他の珪素化合物のうちの１種以
上によって構成される基盤が用いられるが、特に焼結炭
化珪素からなる基盤上にＣＶＤ法により緻密な炭化珪素
膜を形成したものを用いるのが好ましい また珪素を含む基盤上の硬質炭素膜は、例えばスパッタ
ーターゲットとしてグラファイトを用いるスパッター法
により成膜されている。

本発明のガラス成形型の再生方法は、上述の如く、成形
操作を繰り返すことにより部分的に剥離した硬質炭素膜
を酸素プラズマアッシングにより除去した後、新たな硬
質炭素膜を形成する前に、弗化水素又はその塩（以下、
これらを酸性物質ということがある）の水溶液により成
形型の成形面を処理することを特徴とするものである。

本発明において、この酸性物質の水溶液による処理を酸
素プラズマアッシングによる硬質炭素膜の除去工程と新
たな硬質炭素膜の形成工程との間に行なうことにより、
新たに形成された硬質炭素膜の基盤への付着力が向上し
、繰り返し成形操作に使用しても硬質炭素膜が剥離しに
くい成形型を再生することができるという顕著な効果が
得られるが、このような顕著な効果が得られる理由を、
炭化珪素が基盤材料である場合を例にして説明すると、
以下のとおりである。

すなわち、成形操作を繰り返し行なった後、部分的に剥
離した硬質炭素膜を除去するため酸素プラズマアッシン
グ処理を行なうと、基盤表面の炭化珪素が酸化されて酸
化珪素となる。硬質炭素膜は炭化珪素のような炭化物に
対しては非常に強い付着力を有するが、基盤表面を構成
する炭化珪素が酸化され酸化珪素に変ると硬質炭素膜の
付着力は大幅に低減する。一方、酸素プラズマアッシン
グ処理により酸化珪素となった基盤表面部分を、酸性物
質（弗化水素又はその塩）の水溶液で溶解することによ
り炭化珪素を基盤表面に露出させると、基盤表面への硬
質炭素膜の付着力が非常に強いものになる。

このことは、酸素プラズマアッシング処理のみを行なっ
た場合および酸素プラズマアッシング処理後に、弗化水
素アンモニウム（ＮＨ４ＨＦ２　）水溶液による処理を
行なった場合における、ＥＳＣＡ法による基盤表面の元
素分析値を示す表１の結果からも支持される。

表１から明らかなように、酸素プラズマアッシングのみ
を行なった試料Ｎｏ、Ｔ−０の場合、酸素含有量が多く
、酸素プラズマアッシングにより基盤表面の炭化珪素の
かなりの割合が酸化珪素に転化しているのに対して、酸
素プラズマアッシング、後に、酸性物質による処理をわ
ずか２分間行なった試料Ｎｏ、Ｔ−２の場合、酸素含有
量が著しく低減し、炭素含有量が著しく増加しており、
基盤表面の酸化珪素のかなりの割合が溶解除去されて、
炭化珪素が露出していることが判る。

このように酸素プラズマアッシング処理の後、酸性物質
の水溶液で基盤表面を処理することによって、硬質炭素
膜に対する付着力の弱い酸化珪素が除去され、硬質炭素
膜に対する付着力の強い炭化珪素が露出するので、基盤
表面に新たな硬質炭素膜を形成した時、その付着力は非
常に大きなものとなる。

本発明において、酸素プラズマアッシング後の酸性物質
による処理が必須であることは上記の通りであるが、次
にこの処理において酸性物質としてどのような物質が使
用されるかを、表２に示す実験結果に基づいて説明する
。

表２は、基盤表面を酸素プラズマアッシングした後、種
々の酸性物質で処理し、最後に新たな硬質炭素膜を形成
して再生されたガラス成形型について、プレス成形を繰
り返し行なった場合の回数と膜の状態を示すものであり
、同表より、塩酸水溶液（試料Ｎｏ、Ａ−１〜２）や硝
酸水溶液（試料Ｎｏ、Ａ−３〜４）の場合は、酸素プラ
ズマアッシングにより基盤表面に生成した酸化珪素を溶
解除去することができないので、再生成形型を用いるプ
レス成形を６〜１２回繰り返すと硬質炭素膜の剥離が認
められたのに対し、弗化水素水溶液（試料Ｎｏ、Ａ−１
２〜１８）や弗化水素アンモニウム水溶液（試料Ｎｏ、
Ａ−５〜１１）の場合、低濃度（０，１重量％）で４０
分間又は２重１％で短時間（１分間）処理しただけで、
前記酸化珪素が溶解除去され基盤表面に炭化珪素を露出
させることができるので、再生成形型を用いるプレス成
形を２００回繰り返しても硬質炭素膜の剥離が起こらな
いことが明らかである。

従って本発明において用いられる酸性物質は弗化水素又
はその塩（例えば弗化水素アンモニウムなど）に限定さ
れる。

また表２の実験結果より、酸性物質である弗化水素又は
その塩の水溶液中の濃度は０．１重量％以上が好ましく
、また酸性物質の水溶液による処理時間は１分以上が好
ましい。酸性物質の濃度が低い場合、処理時間を長くす
る必要があり、逆に酸性物質の濃度が高い場合、処理時
間は短かくてよいことはもちろんである。

酸性物質による処理を繰り返し行なうことにより、炭化
珪素基盤表面の面精度や面粗度への悪影響が心配された
ので、酸素プラズマアッシング、酸性物質による処理お
よび硬質炭素膜の形成からなる本発明の成形型の再生方
法を４５回繰り返し実施した後、酸素プラズマアッシン
グにより硬質炭素膜を除去した炭化珪素基盤表面の変化
を調べた。結果を表３に示す。

表３より、３種の成形型Ｎｏ、Ｍ−１〜３のいずれも酸
性物質による処理を多数回繰り返しても面精度及び面粗
度とも殆ど変化がなく、また肉視的にも鏡面性は失われ
ていないことが判明した。以上の結果より、炭化珪素基
盤を弗化水素又はその塩で繰り返し処理しても基盤表面
の面精度および面粗度に悪影響を与えないことが判る。

酸素プラズマアッシングによる硬質炭素膜の除去、酸性
物質による基盤表面の処理および基盤表面上への新たな
硬質炭素膜の形成を順次実施する本発明の詳細な説明し
てきたが、上述の酸性物質による処理後、新たな硬質炭
素膜の形成前に、超音波洗浄処理を行なっても良い。ま
た再生されるべき成形型の成形面にガラスが付着されて
いる場合には、酸素プラズマアッシング前に、これを予
め溶解除去しても良い。またこのガラスの溶解除去後、
酸素プラズマアッシング前に超音波洗浄処理を行なって
も良い。

表２ （２）酸性物質による処理温度：２５℃［実施例］ 次に実施例により本発明を更に詳しく説明する。

実施例１ 所望の面形状を有する炭化珪素よりなる基盤の表面上に
、膜厚が５００人の硬質炭素膜を、スパッターターゲッ
トとしてグラファイトを用いるスパッター法により形成
した成形型を用いて、ガラスレンズのプレス成形を４０
０回行なった後、硬質炭素膜に部分的な剥離が認められ
なので、成形型を以下のようにして再生した。

はじめに、酸素プラズマアッシング装置内を２Ｘ１０−
２Ｔｏｒｒに真空排気後、酸素ガスを導入しＩＴｏｒｒ
とした後、ＩＫＷの高周波電力により１３０℃で１０分
間酸素プラズマアッシングを行ない硬質炭素膜を除去し
た。

次いで、成形型を１０重量％の弗化水素アンモニウムの
水溶液中に室温で１分間浸漬し、前工程の酸素プラズマ
アッシングにより生成した基盤表面の酸化珪素を溶解除
去した。

次いで、１０分間水中での超音波洗浄、乾燥を行なった
後、上と同様のスパッター法により基盤表面上に膜厚が
５００人の硬質炭素膜を形成して成形型を再生した。

この再生した成形型を用いてガラスレンズを２００回プ
レス成形したが、２００回後においても同等硬質炭素膜
の剥離は認められず、また成形型の成形面の面精度はλ
／２０２面粗度（Ｒｍａｘ）は３５人であり、初期の状
態を維持し続けた。

実施例２ 所望の面形状を有する炭化珪素よりなる基盤の表面上に
、膜厚が５００人の硬質炭素膜を、スパッターターゲッ
トとしてグラファイトを用いるスパッター法により形成
した成形型を用いて、ガラスレンズのプレス成形を５０
０回行なった後、硬質炭素膜に部分的な剥離が認められ
、かつガラスの付着が認められたので、成形型を以下の
ように再生した。

はじめに、再生されるべき成形型を２０重量％の弗化水
素アンモニウム水溶液中に室温で１０分間浸漬し、成形
型の表面に付着したガラスチップを溶解除去し、次いで
１０分間水中超音波洗浄した後、乾燥処理した。

その後、酸素プラズマアッシング装置内を２ＸＩＯ−２
Ｔｏｒｒに真空排気後、酸素ガスを導入し１Ｔｏｒｒと
した後、ＩＫＷの高周波電力により１３０℃で１０分間
酸素プラズマアッシングを行ない硬質炭素膜を除去した
。

次いで成形型を２重１％の弗化水素アンモニウム水溶液
中に室温で１分間浸漬し、前工程の酸素プラズマアッシ
ングにより生成した基盤表面の酸化珪素や残存付着する
ガラスチップを溶解除去した。

次いで１０分間水中での超音波洗浄、乾燥を行なった後
、上と同様のスパッター法により基盤表面上に膜厚が５
００人の硬質炭素膜を形成して成形型を再生した。

この再生した成形型を用いてガラスレンズを２００回プ
レス成形したが、２００回後においても同等硬質炭素膜
の剥離は認められず、また成形型の成形面の面精度はλ
／２０１面租度（Ｒｍａｘ）は３５人であり、初期の状
態を維持し続けた。

上記の実施例１及び２は、基盤として炭化珪素を用いた
例であるが、窒化珪素を用いた場合にも同様の結果が得
られた。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明のガラス成形型の再生方法
によれば、再生されるべきガラス成形型の硬質炭素膜を
酸素プラズマアッシングにより除去した後、新たな硬質
炭素膜を形成する前に、弗化水素又はその塩の水溶液に
より成形型の成形面を処理することにより、優れた付着
力を有する硬質炭素膜が基盤上に形成されたガラス成形
型が再生され、この再生されたガラス成形型を用いるこ
とにより、ガラスプレス成形を硬質炭素膜の剥離を起こ
すことなく多数回繰り返し実施することができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）珪素を含む基盤上に硬質炭素膜を有するガラス成
   形型の上記硬質炭素膜を酸素プラズマアッシングにより
   除去し、新たな硬質炭素膜を形成するガラス成形型の再
   生方法において、硬質炭素膜を酸素プラズマアッシング
   により除去した後、新たな硬質炭素膜を形成する前に、
   弗化水素又はその塩の水溶液により成形型の成形面を処
   理することを特徴とするガラス成形型の再生方法。