JPH0361615B2 - - Google Patents
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- JPH0361615B2 JPH0361615B2 JP962286A JP962286A JPH0361615B2 JP H0361615 B2 JPH0361615 B2 JP H0361615B2 JP 962286 A JP962286 A JP 962286A JP 962286 A JP962286 A JP 962286A JP H0361615 B2 JPH0361615 B2 JP H0361615B2
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- mold
- molding
- thin film
- adhesion
- film
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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
- C03B2215/08—Coated press-mould dies
- C03B2215/10—Die base materials
- C03B2215/11—Metals
-
- 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、光学素子成形用型に関する。
［従来の技術］
一般に、光学ガラスを加熱プレスにより所望に
成形して光学素子を得ることは、例えば特公昭55
−11624号公報により知られている。ところで、
この加熱プレス手段による場合は、成形用型の離
型性のよいことが必要であり、特に像形成用光学
レンズに要求される厳密な表面形状及び表面特性
を満足するには、離型性が重要な問題である。通
常、離型性は、成形用型の材料に起因するガラス
接着力に大きく依存している。
成形して光学素子を得ることは、例えば特公昭55
−11624号公報により知られている。ところで、
この加熱プレス手段による場合は、成形用型の離
型性のよいことが必要であり、特に像形成用光学
レンズに要求される厳密な表面形状及び表面特性
を満足するには、離型性が重要な問題である。通
常、離型性は、成形用型の材料に起因するガラス
接着力に大きく依存している。
従来、光学素子成形用型としては、米国特許第
316861号明細書に開示さえるようにSUS400系ス
テンレス鋼を用いたものや、特開昭59−123629号
公報に開示されているように金属材料からなる型
の表面に密化チタン（TiN）層を形成したもの
がある。又、その他の技術としては、型表面に
Crメツキを施したものがある。
316861号明細書に開示さえるようにSUS400系ス
テンレス鋼を用いたものや、特開昭59−123629号
公報に開示されているように金属材料からなる型
の表面に密化チタン（TiN）層を形成したもの
がある。又、その他の技術としては、型表面に
Crメツキを施したものがある。
［発明が解決しようとする問題点］
しかしながら、上記従来の成形型においては、
金型の離型性及び型表面に形成される金属表層膜
の密着性が悪く、金型寿命も著しく短命であると
いう問題点があつた。
金型の離型性及び型表面に形成される金属表層膜
の密着性が悪く、金型寿命も著しく短命であると
いう問題点があつた。
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたも
のであつて、金型の離型性、金型表層膜の密着性
を良好にした光学素子成形用型を提供することを
目的とする。
のであつて、金型の離型性、金型表層膜の密着性
を良好にした光学素子成形用型を提供することを
目的とする。
［問題点を解決するための手段及び作用］
本発明は、金属又はセラミツクスよりなる金型
基台の少なくとも成形面にＣ−BN及びアモルフ
アスBNの混在した薄膜を被着して構成し、金型
の離型性及び被着膜の密着性を最良のものとし、
金型寿命を延命化させたものである。
基台の少なくとも成形面にＣ−BN及びアモルフ
アスBNの混在した薄膜を被着して構成し、金型
の離型性及び被着膜の密着性を最良のものとし、
金型寿命を延命化させたものである。
［実施例］
以下、図面を用いて本発明の実施例について詳
細に説明する。
細に説明する。
（第一実施例）
第１図は、本発明に係る光学素子成形用型１を
示すものであり、図に示すをごとく成形用型１
は、金型基台（金型基材もしくは金型基体））２
と金型基台２における成形面２ａに被着された薄
膜層３とにより構成してある。金型基台２全体に
薄膜層３を被着してもよいことは勿論である。
示すものであり、図に示すをごとく成形用型１
は、金型基台（金型基材もしくは金型基体））２
と金型基台２における成形面２ａに被着された薄
膜層３とにより構成してある。金型基台２全体に
薄膜層３を被着してもよいことは勿論である。
金型基台２は、SUS鋼（ステンレス鋼）種に
比較して変態点、融点等が高く、強酸、強塩基に
対しても安定である等の特性を有するNi超合金
材料（例えばインコネル７１８）を加工して形設
してある。金型基台２の成形面２ａは、ダイヤモ
ンドパウダー、SiO2系研磨剤を用いて0.05μm
（Rmax）以下、望ましくは0.02μm（Rmax）以下
に研磨加工仕上げしてあり、この研磨加工された
成形面２ａにて直接光学素子を成形しうる程度に
研磨仕上げしてある。成形面２ａが非球面形状
（アスフエリカル等）の場合には、ダイヤモンド
砥石にて研削加工した後にSiO2系又はAl2O3系研
磨剤を用いて仕上げ研磨することにより、
0.05μm（Rmax）以下、望ましくは0.02μm
（Rmax）に仕上げ加工する。
比較して変態点、融点等が高く、強酸、強塩基に
対しても安定である等の特性を有するNi超合金
材料（例えばインコネル７１８）を加工して形設
してある。金型基台２の成形面２ａは、ダイヤモ
ンドパウダー、SiO2系研磨剤を用いて0.05μm
（Rmax）以下、望ましくは0.02μm（Rmax）以下
に研磨加工仕上げしてあり、この研磨加工された
成形面２ａにて直接光学素子を成形しうる程度に
研磨仕上げしてある。成形面２ａが非球面形状
（アスフエリカル等）の場合には、ダイヤモンド
砥石にて研削加工した後にSiO2系又はAl2O3系研
磨剤を用いて仕上げ研磨することにより、
0.05μm（Rmax）以下、望ましくは0.02μm
（Rmax）に仕上げ加工する。
金型基台２の成形面２ａに被着される薄膜層３
は、Ｃ−BN及びａ−BN（アモルフアスBN）の
混在したBN膜にて構成されており、この薄膜層
３は、PVD法（物理的蒸着法）の一種であるス
パツタリングの応用により金型基台２の成形面２
ａに被着構成してある。薄膜層３、即ちBN膜の
膜厚は、0.1μm〜5μm程度、特に0.5μm〜1.5μm
の膜厚が最も有効であり、本実施例では約1μmの
厚さにて被着してある。0.1μm以下の膜厚の場合
には密着性もよくないし、殆どんどＣ−BNのも
のは存在しておらず、又5μm以上の膜厚の場合に
は硬質の膜となつて膜中にクラツクを生ずる傾向
が生じてしまうので除外してある。薄膜層３の被
着手段としては、CVD法（化学的蒸着法）を用
いてもよい。PVD法、CVD法のいずれの場合に
も蒸着速度を大きくとることはできないが、膜層
面の表面粗さは基台研磨面（成形面２ａ）のそれ
よりも良好である。
は、Ｃ−BN及びａ−BN（アモルフアスBN）の
混在したBN膜にて構成されており、この薄膜層
３は、PVD法（物理的蒸着法）の一種であるス
パツタリングの応用により金型基台２の成形面２
ａに被着構成してある。薄膜層３、即ちBN膜の
膜厚は、0.1μm〜5μm程度、特に0.5μm〜1.5μm
の膜厚が最も有効であり、本実施例では約1μmの
厚さにて被着してある。0.1μm以下の膜厚の場合
には密着性もよくないし、殆どんどＣ−BNのも
のは存在しておらず、又5μm以上の膜厚の場合に
は硬質の膜となつて膜中にクラツクを生ずる傾向
が生じてしまうので除外してある。薄膜層３の被
着手段としては、CVD法（化学的蒸着法）を用
いてもよい。PVD法、CVD法のいずれの場合に
も蒸着速度を大きくとることはできないが、膜層
面の表面粗さは基台研磨面（成形面２ａ）のそれ
よりも良好である。
Ｃ−BN及びａ−BNの混在したBN膜よりなる
薄膜層３は、密着性の点から考察すると、完全に
結晶化したBN膜よりもより高く、金型基台２へ
の被着膜としてはＣ−BN及びａ−BNの混在し
たBN膜の方がより有効であることが出願人の研
究により判つた。即ち、ガラスを成形して光学素
子を得る場合、成形用型１は常時400〜500℃以上
の温度にさらされ、さらにガラス素材との間で熱
交換が行なわれるが、この場合、完全に結晶化し
た膜よりもＣ−BNとａ−BNとが混在した膜の
方がいわゆる耐ヒートシヨツク性が良好なのであ
る。かかる理由から、成形面２ａの薄膜層３とし
てＣ−BN及びａ−BN混在したものである。BN
は、特にアモルフアスBNの場合は、Ｂ（ボロン）
とＮ（窒素）の元素比が１：１になりにくく、Ｎ
に対してＢが多く含まれ易い傾向にあるので、で
きるだけＢとＮの元素比が１：１となるようにＮ
イオンビームを適用して被着させるのが有効であ
る。本実施例においては、各種分析手段からＢの
成分40〜80mol％、Ｎの成分15〜50mol％にて薄
膜層３を構成してあり、この成分が最も有効であ
ることを認識した。スパツタリングにより金型基
台２の成形面２ａにＣ−BN及びａ−BNの混在
したBN膜を被着する場合には、高周波によるプ
ラズマを発生させ、BNの結晶化を補助し、さら
にＮイオンビームを成形面（被覆面）２ａに対し
て照射することにより、BNの非化学量論生を小
さくすることができる。又、Ｃ−BNとａ−BN
の混在した中にまれにｈ−BNの存在が認られる
場合もあるが、この場合にも、成形用型１への適
用には何ら問題はない。
薄膜層３は、密着性の点から考察すると、完全に
結晶化したBN膜よりもより高く、金型基台２へ
の被着膜としてはＣ−BN及びａ−BNの混在し
たBN膜の方がより有効であることが出願人の研
究により判つた。即ち、ガラスを成形して光学素
子を得る場合、成形用型１は常時400〜500℃以上
の温度にさらされ、さらにガラス素材との間で熱
交換が行なわれるが、この場合、完全に結晶化し
た膜よりもＣ−BNとａ−BNとが混在した膜の
方がいわゆる耐ヒートシヨツク性が良好なのであ
る。かかる理由から、成形面２ａの薄膜層３とし
てＣ−BN及びａ−BN混在したものである。BN
は、特にアモルフアスBNの場合は、Ｂ（ボロン）
とＮ（窒素）の元素比が１：１になりにくく、Ｎ
に対してＢが多く含まれ易い傾向にあるので、で
きるだけＢとＮの元素比が１：１となるようにＮ
イオンビームを適用して被着させるのが有効であ
る。本実施例においては、各種分析手段からＢの
成分40〜80mol％、Ｎの成分15〜50mol％にて薄
膜層３を構成してあり、この成分が最も有効であ
ることを認識した。スパツタリングにより金型基
台２の成形面２ａにＣ−BN及びａ−BNの混在
したBN膜を被着する場合には、高周波によるプ
ラズマを発生させ、BNの結晶化を補助し、さら
にＮイオンビームを成形面（被覆面）２ａに対し
て照射することにより、BNの非化学量論生を小
さくすることができる。又、Ｃ−BNとａ−BN
の混在した中にまれにｈ−BNの存在が認られる
場合もあるが、この場合にも、成形用型１への適
用には何ら問題はない。
次に、上記構成に基づく作用について説明す
る。
る。
光学素子成形用の金型１は、特に高温状態にて
プレス成形を行なう場合には、高温耐酸化性、耐
食性、形状精度、表面粗さ、硬度等について高レ
ベルの特性が要求されるが、さらにガラスモール
ドレンズ成形用型の場合には、離型性の良いこと
が要求される。又、金型基台に被膜を施す場合に
はその密着性の良好なことが要求される。上記構
成よりなる本実施例の成形用型１を用いて、フリ
ント系光学ガラスを成形素材として金型温度500
℃以上で光学素子の連続成形を行なつたところ、
10000シヨツトの成形後も表面形状に異常はなく、
表面粗さも成形前と比較して殆ど変化が認められ
なかつた。さらに、電子顕微鏡にて拡大して観察
してみたがクラツク等の発生は一切認められなか
つた。従つて、本実施例の構成によれば従来技術
のようにCr系メツキやTiNを被覆した金型に比
して密着性等の点において極めて優れていること
が実証された。
プレス成形を行なう場合には、高温耐酸化性、耐
食性、形状精度、表面粗さ、硬度等について高レ
ベルの特性が要求されるが、さらにガラスモール
ドレンズ成形用型の場合には、離型性の良いこと
が要求される。又、金型基台に被膜を施す場合に
はその密着性の良好なことが要求される。上記構
成よりなる本実施例の成形用型１を用いて、フリ
ント系光学ガラスを成形素材として金型温度500
℃以上で光学素子の連続成形を行なつたところ、
10000シヨツトの成形後も表面形状に異常はなく、
表面粗さも成形前と比較して殆ど変化が認められ
なかつた。さらに、電子顕微鏡にて拡大して観察
してみたがクラツク等の発生は一切認められなか
つた。従つて、本実施例の構成によれば従来技術
のようにCr系メツキやTiNを被覆した金型に比
して密着性等の点において極めて優れていること
が実証された。
又、本発明の初期的な性能を調べるため、加熱
したガラスと成形用型１との接着力（密着性）を
測定した。第２図に、従来技術における接着力と
本実施例における接着力とを比較した結果を示
す。図は、横軸に金型温度（℃）をとり、縦軸に
接着力（MPa）をとつたグラフであり、１０で
示すグラフは本実施例の成形用型１の場合、１１
で示すグラフはTiNを被覆した金型の場合はCr
系のメツキを施した金型の場合を示すものであ
る。このグラフ図からも判るように、本実施例の
成形用型１の場合には、従来技術の金型に比して
最も金型温度に適した480℃において1/3以下の接
着力であり、離型性が極めて良好であることが理
解せきる。
したガラスと成形用型１との接着力（密着性）を
測定した。第２図に、従来技術における接着力と
本実施例における接着力とを比較した結果を示
す。図は、横軸に金型温度（℃）をとり、縦軸に
接着力（MPa）をとつたグラフであり、１０で
示すグラフは本実施例の成形用型１の場合、１１
で示すグラフはTiNを被覆した金型の場合はCr
系のメツキを施した金型の場合を示すものであ
る。このグラフ図からも判るように、本実施例の
成形用型１の場合には、従来技術の金型に比して
最も金型温度に適した480℃において1/3以下の接
着力であり、離型性が極めて良好であることが理
解せきる。
以上のように、本実施例によれば、従来の金型
に比して薄膜層３と金型基台２との密着性及び離
型性が極めて良好となり、又、金型１の寿命の延
命化が図れるものである。
に比して薄膜層３と金型基台２との密着性及び離
型性が極めて良好となり、又、金型１の寿命の延
命化が図れるものである。
（第２実施例）
成形用型１の金型基台２は、超硬合金を用いて
構成することも可能である。この場合には、第１
実施例と同様に金型基台２の成形面２ａに加工、
研磨を施し、加工、研磨後の成形面２ａにCVD
法によりＣ−BN及びａ−BNの混在したBN膜の
薄膜３を被着構成する。CVD法の場合には、
PVD法の場合よりも高い処理温度（約500〜700
℃）を必要とするが、超硬合金で構成してあるの
で問題はない。
構成することも可能である。この場合には、第１
実施例と同様に金型基台２の成形面２ａに加工、
研磨を施し、加工、研磨後の成形面２ａにCVD
法によりＣ−BN及びａ−BNの混在したBN膜の
薄膜３を被着構成する。CVD法の場合には、
PVD法の場合よりも高い処理温度（約500〜700
℃）を必要とするが、超硬合金で構成してあるの
で問題はない。
上記BN膜の薄膜層３を1.5μmの膜厚にて被覆
した成形用型１の硬度をマイクロビツカース硬度
計で測定したところ、2000Kg／mm2以上の値が得ら
れた。又、BN膜被覆後の表面粗さも0.03μm
（Rmax）以下と極めて小さく、又、成形により
高温を必要とするLak硝材の成形10000シヨツト
においても、BN膜を被覆した成形面の変形、ク
ラツクの発生は一切認められなかつた。従つて、
本実施例においても、第１実施例と同様の効果を
奏しうるものである。
した成形用型１の硬度をマイクロビツカース硬度
計で測定したところ、2000Kg／mm2以上の値が得ら
れた。又、BN膜被覆後の表面粗さも0.03μm
（Rmax）以下と極めて小さく、又、成形により
高温を必要とするLak硝材の成形10000シヨツト
においても、BN膜を被覆した成形面の変形、ク
ラツクの発生は一切認められなかつた。従つて、
本実施例においても、第１実施例と同様の効果を
奏しうるものである。
（第３実施例）
成形用型１の金型基台２は、セラミツクスを用
いて構成することも可能である。但し、完全に緻
密でポアズのない研磨面は現在のところ得られて
ないので、Al2O3等よりなる酸化物系セラミツク
スで金型基台２を構成し、その成形面上にCVD
法によりSiCの厚膜（100μm以上）を被覆した
後、その表面を研磨加工し、光学的に充分な平滑
面に仕上げる。そして、この研磨仕上げされた成
形面にCVD法又はレーザ蒸着法により、Ｃ−BN
及びａ−BNの混在したBN膜を被着する。レー
ザ蒸着法の場合には、第１実施例と同様にＮイオ
ン照射を併用するのが有効である。
いて構成することも可能である。但し、完全に緻
密でポアズのない研磨面は現在のところ得られて
ないので、Al2O3等よりなる酸化物系セラミツク
スで金型基台２を構成し、その成形面上にCVD
法によりSiCの厚膜（100μm以上）を被覆した
後、その表面を研磨加工し、光学的に充分な平滑
面に仕上げる。そして、この研磨仕上げされた成
形面にCVD法又はレーザ蒸着法により、Ｃ−BN
及びａ−BNの混在したBN膜を被着する。レー
ザ蒸着法の場合には、第１実施例と同様にＮイオ
ン照射を併用するのが有効である。
本実施例の場合には、金型製作に関して第１、
第２実施例よりも多くの工数を必要とするが、高
温を必要とする硝材の成形に対し第１、第２実施
例よりもより大きな金型１の延命化が図れる利点
がある。具体的には、LaSK硝材による光学素子
の成形に対し、従来技術に比して３〜５倍の寿命
を得ることができた。その他の効果は、第１実施
例と同様であるので、その説明は省略する。上記
第１、第２、第３実施例の構成例の他、金型基台
２をステンレス鋼、Mo、Ｗ、Ta等にて構成して
もよく、この場合にも第１実施例と同様のBN膜
を被着させることにより第１実施例と同様の作
用、効果を奏しうるものである。又、第２図は、
SF１１硝材に対する接着力を示すグラフ図であ
るが、SF８硝材の場合には400℃に加熱する。
第２実施例よりも多くの工数を必要とするが、高
温を必要とする硝材の成形に対し第１、第２実施
例よりもより大きな金型１の延命化が図れる利点
がある。具体的には、LaSK硝材による光学素子
の成形に対し、従来技術に比して３〜５倍の寿命
を得ることができた。その他の効果は、第１実施
例と同様であるので、その説明は省略する。上記
第１、第２、第３実施例の構成例の他、金型基台
２をステンレス鋼、Mo、Ｗ、Ta等にて構成して
もよく、この場合にも第１実施例と同様のBN膜
を被着させることにより第１実施例と同様の作
用、効果を奏しうるものである。又、第２図は、
SF１１硝材に対する接着力を示すグラフ図であ
るが、SF８硝材の場合には400℃に加熱する。
［発明の効果］
以上のように本発明によれば、従来の金型に比
して極めて良好な離型性と、成形面に被着される
被覆面の密着性を得ることができ、ひいては金型
寿命の大幅な延命化を図りうるものである。
して極めて良好な離型性と、成形面に被着される
被覆面の密着性を得ることができ、ひいては金型
寿命の大幅な延命化を図りうるものである。
第１図は本発明に係る金型の実施例の構成を示
す断面説明図、第２図は第１図にて示した金型と
従来の金型との接着力の比較を示すグラフ図であ
る。 １……成形用型、２……金型基台、２ａ……成
形面、３……薄膜層。
す断面説明図、第２図は第１図にて示した金型と
従来の金型との接着力の比較を示すグラフ図であ
る。 １……成形用型、２……金型基台、２ａ……成
形面、３……薄膜層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 金属又はセラミツクスよりなる金型基台の少
なくとも成形面にＣ−BN及びアモルフアスBN
の混在した薄膜を被着して構成したことを特徴と
する光学素子成形用型。 ２ 前記Ｃ−BN及びアモルフアスBNの混在し
た薄膜には、ｈ−BNも混在していることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の光学素子成形
用型。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP962286A JPS62167229A (ja) | 1986-01-20 | 1986-01-20 | 光学素子成形用型 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP962286A JPS62167229A (ja) | 1986-01-20 | 1986-01-20 | 光学素子成形用型 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62167229A JPS62167229A (ja) | 1987-07-23 |
| JPH0361615B2 true JPH0361615B2 (ja) | 1991-09-20 |
Family
ID=11725366
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP962286A Granted JPS62167229A (ja) | 1986-01-20 | 1986-01-20 | 光学素子成形用型 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62167229A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69322212T2 (de) * | 1992-06-25 | 1999-06-24 | Canon K.K., Tokio/Tokyo | Form zum Herstellen von optischen Elementen und Verfahren zu ihrer Herstellung |
-
1986
- 1986-01-20 JP JP962286A patent/JPS62167229A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62167229A (ja) | 1987-07-23 |
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|---|---|---|
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