JPH0717728A - 光学素子成形用型 - Google Patents
光学素子成形用型Info
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- JPH0717728A JPH0717728A JP5183184A JP18318493A JPH0717728A JP H0717728 A JPH0717728 A JP H0717728A JP 5183184 A JP5183184 A JP 5183184A JP 18318493 A JP18318493 A JP 18318493A JP H0717728 A JPH0717728 A JP H0717728A
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- molding
- mold
- glass
- intermediate layer
- optical element
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- 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
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- 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
- C03B2215/24—Carbon, e.g. diamond, graphite, amorphous carbon
-
- 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
- C03B2215/30—Intermediate layers, e.g. graded zone of base/top material
- C03B2215/34—Intermediate layers, e.g. graded zone of base/top material of ceramic or cermet material, e.g. diamond-like carbon
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- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
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- C03B2215/02—Press-mould materials
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- C03B2215/38—Mixed or graded material layers or zones
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
- Y02P40/50—Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping
- Y02P40/57—Improving the yield, e-g- reduction of reject rates
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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)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明の目的は、ガラスの成形に於て膜の剥
離やクラックが発生しない表面欠陥の少ない鏡面を有す
る成形用型を提供することにある。 【構成】 本発明は、ガラスよりなる光学素子のプレス
成形に用いる成形用型において、該型母材の少なくとも
成形面に酸窒化膜の中間層が形成されており、該中間層
表面が、炭素と中間層構成元素の少なくとも１種類以上
とからなり、かつ炭素原子濃度が表面に向かって増大し
中間層側に向かって減少し、その他の原子濃度が表面に
向かって減少し中間層側に向かって増大しているミキシ
ング層である光学素子成形用型である。 【効果】 本発明は、ガラスの成形に於て膜の剥離やク
ラックが発生しない表面欠陥の少ない鏡面を有する成形
用型を可能にした。この型を用いガラス光学素子を成形
するとガラスと型の離型性が極めて良好であり、表面粗
さ、面精度、透過率、形状精度の良好な成形品が長期間
に渡って得られる。
離やクラックが発生しない表面欠陥の少ない鏡面を有す
る成形用型を提供することにある。 【構成】 本発明は、ガラスよりなる光学素子のプレス
成形に用いる成形用型において、該型母材の少なくとも
成形面に酸窒化膜の中間層が形成されており、該中間層
表面が、炭素と中間層構成元素の少なくとも１種類以上
とからなり、かつ炭素原子濃度が表面に向かって増大し
中間層側に向かって減少し、その他の原子濃度が表面に
向かって減少し中間層側に向かって増大しているミキシ
ング層である光学素子成形用型である。 【効果】 本発明は、ガラスの成形に於て膜の剥離やク
ラックが発生しない表面欠陥の少ない鏡面を有する成形
用型を可能にした。この型を用いガラス光学素子を成形
するとガラスと型の離型性が極めて良好であり、表面粗
さ、面精度、透過率、形状精度の良好な成形品が長期間
に渡って得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レンズ・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。
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。
【０００２】
【従来の技術】研磨工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、
簡単かつ安価にレンズを製造することを可能とし、近
年、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。
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、
簡単かつ安価にレンズを製造することを可能とし、近
年、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。
【０００３】このようなガラスの光学素子のプレス成形
に使用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ことが挙げら
れる。従来、この種の型材として、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−
５１１１２号公報には１３Ｃｒマルテンサイト鋼が、特
開昭５２−４５６１３号公報にはＳｉＣ及びＳｉ3 Ｎ4
が、特開昭６０−２４６２３０号公報には超硬合金に貴
金属をコーティングした材料が、特開平３−２０８８２
１号公報には、超硬合金に酸窒化物をコーティングした
材料が、又、特開昭６１−１８３１３４号公報、特開昭
６１−２８１０３０号公報、特開平１−３０１８６４号
公報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が、特開昭６４−８３５２９号公
報には硬質炭素膜をコーティングした材料が提案されて
いる。又、特公平２−３１０１２号公報には、レンズも
しくは型のどちらか一方に５０〜５０００Åの炭素膜を
形成することが提案されている。
に使用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ことが挙げら
れる。従来、この種の型材として、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−
５１１１２号公報には１３Ｃｒマルテンサイト鋼が、特
開昭５２−４５６１３号公報にはＳｉＣ及びＳｉ3 Ｎ4
が、特開昭６０−２４６２３０号公報には超硬合金に貴
金属をコーティングした材料が、特開平３−２０８８２
１号公報には、超硬合金に酸窒化物をコーティングした
材料が、又、特開昭６１−１８３１３４号公報、特開昭
６１−２８１０３０号公報、特開平１−３０１８６４号
公報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が、特開昭６４−８３５２９号公
報には硬質炭素膜をコーティングした材料が提案されて
いる。又、特公平２−３１０１２号公報には、レンズも
しくは型のどちらか一方に５０〜５０００Åの炭素膜を
形成することが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、１３Ｃｒマル
テンサイト鋼は酸化し易く、さらに高温でＦｅが硝子中
に拡散して硝子が着色する欠点をもつ。又、ＳｉＣ，Ｓ
ｉ3 Ｎ4 は一般的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起こり、表面にＳｉＯ2 の膜が形成
されるため、硝子と融着を起こし、ＡｌＮ，ＳｉＡｌＯ
Ｎ，ＡｌＯＮ等の膜も同様にして融着を起こす。さらに
これらの膜は高硬度のため、型自体の加工性が極めて悪
いという欠点を持つ。一方貴金属をコーティングした材
料は融着は起こしにくいが、極めて軟かいため、傷がつ
き易く、又、変形し易い欠点をもつ。又、ダイヤモンド
薄膜、ダイヤモンド状炭素膜（以下ＤＬＣ膜という）、
水素化アモルファス炭素膜（以下ａ−Ｃ：Ｈ膜とい
う）、硬質炭素膜を用いた型は、型とガラスの離型性が
よく、ガラスの融着を起こさないが、成形操作を数百回
以上繰り返して行うと、前記膜が部分的に剥離し、成形
品において十分な成形性能が得られないことがある。
テンサイト鋼は酸化し易く、さらに高温でＦｅが硝子中
に拡散して硝子が着色する欠点をもつ。又、ＳｉＣ，Ｓ
ｉ3 Ｎ4 は一般的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起こり、表面にＳｉＯ2 の膜が形成
されるため、硝子と融着を起こし、ＡｌＮ，ＳｉＡｌＯ
Ｎ，ＡｌＯＮ等の膜も同様にして融着を起こす。さらに
これらの膜は高硬度のため、型自体の加工性が極めて悪
いという欠点を持つ。一方貴金属をコーティングした材
料は融着は起こしにくいが、極めて軟かいため、傷がつ
き易く、又、変形し易い欠点をもつ。又、ダイヤモンド
薄膜、ダイヤモンド状炭素膜（以下ＤＬＣ膜という）、
水素化アモルファス炭素膜（以下ａ−Ｃ：Ｈ膜とい
う）、硬質炭素膜を用いた型は、型とガラスの離型性が
よく、ガラスの融着を起こさないが、成形操作を数百回
以上繰り返して行うと、前記膜が部分的に剥離し、成形
品において十分な成形性能が得られないことがある。
【０００５】この原因として以下のことが考えられる。 前述の膜はいずれも非常に大きな圧縮応力を有してお
り、成形プロセスにおける急加熱−急冷却に伴なう応力
解放の結果として剥離、クラック等が生じる。同様に型
母材と膜の熱膨張係数の違いと熱サイクルに起因する熱
応力によっても同様な現象が生じる。型母材によって
は、表面状態により膜が部分的に形成されなかったり、
膜厚が薄いことがある。例えば、ＷＣ−ＣｏやＳｉＣ，
Ｓｉ3 Ｎ4，ＳｉＡｌＯＮ等の焼結体では、粒の欠落や
焼結時のボアが避けられず、成形研磨面に数μｍ以上の
穴が存在している。こうした型母材と成形面との間に中
間層のない面に膜を形成したとき、これらの穴には膜が
形成されなかったり、極端に膜厚の薄い状態になる。従
って、こうした部分の膜の付着強度や、機械的強度は著
しく低下するため剥離やクラックの発生起点となり易
い。ＷＣ−ＣｏのＣｏに代表される焼結体中の焼結助
材と前述の膜の間で拡散による合金形成が生じる。こう
した部分は成形時にガラスの融着が生じガラス中に含有
される成分と反応し析出物を生じる結果、耐久性の劣化
を招く。以上のように、成形性、耐久性、経済性に優れ
た光学素子成形用型を実現するに至っていない。
り、成形プロセスにおける急加熱−急冷却に伴なう応力
解放の結果として剥離、クラック等が生じる。同様に型
母材と膜の熱膨張係数の違いと熱サイクルに起因する熱
応力によっても同様な現象が生じる。型母材によって
は、表面状態により膜が部分的に形成されなかったり、
膜厚が薄いことがある。例えば、ＷＣ−ＣｏやＳｉＣ，
Ｓｉ3 Ｎ4，ＳｉＡｌＯＮ等の焼結体では、粒の欠落や
焼結時のボアが避けられず、成形研磨面に数μｍ以上の
穴が存在している。こうした型母材と成形面との間に中
間層のない面に膜を形成したとき、これらの穴には膜が
形成されなかったり、極端に膜厚の薄い状態になる。従
って、こうした部分の膜の付着強度や、機械的強度は著
しく低下するため剥離やクラックの発生起点となり易
い。ＷＣ−ＣｏのＣｏに代表される焼結体中の焼結助
材と前述の膜の間で拡散による合金形成が生じる。こう
した部分は成形時にガラスの融着が生じガラス中に含有
される成分と反応し析出物を生じる結果、耐久性の劣化
を招く。以上のように、成形性、耐久性、経済性に優れ
た光学素子成形用型を実現するに至っていない。
【０００６】又、特公平２−３１０１２号公報では、膜
厚が５０Å未満では膜が不均一になるため炭素膜の形成
効果が減少し、５０００Åを越えると加圧成形による面
精度が低下するが５０Å〜５０００Åならば問題は生じ
ないとしている。しかしながら、この発明の実施例にお
ける炭素膜は、基板との付着力が弱く、あるいは大きな
圧縮応力のために成形過程において膜の剥離を生じる。
この結果、剥離部におけるガラスの融着や成形品の外観
不良を引き起こし、耐久性の優れた実用的な型を提供す
るに至っていない。
厚が５０Å未満では膜が不均一になるため炭素膜の形成
効果が減少し、５０００Åを越えると加圧成形による面
精度が低下するが５０Å〜５０００Åならば問題は生じ
ないとしている。しかしながら、この発明の実施例にお
ける炭素膜は、基板との付着力が弱く、あるいは大きな
圧縮応力のために成形過程において膜の剥離を生じる。
この結果、剥離部におけるガラスの融着や成形品の外観
不良を引き起こし、耐久性の優れた実用的な型を提供す
るに至っていない。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、型母材上に酸
窒化膜の中間層を介して、炭素と中間層構成元素の少な
くとも一種類以上とからなるミキシング層を形成した型
により上述の問題を解決したものである。
窒化膜の中間層を介して、炭素と中間層構成元素の少な
くとも一種類以上とからなるミキシング層を形成した型
により上述の問題を解決したものである。
【０００８】すなわち、本発明は、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、
該型母材の少なくとも成形面に酸窒化膜の中間層が形成
されており、該中間層表面が、炭素と中間層構成元素の
少なくとも１種類以上とからなり、かつ炭素原子濃度が
表面に向かって増大し中間層側に向かって減少し、その
他の原子濃度が表面に向かって減少し中間層側に向かっ
て増大しているミキシング層であることを特徴とする光
学素子成形用型である。
素子のプレス成形に用いる光学素子成形用型において、
該型母材の少なくとも成形面に酸窒化膜の中間層が形成
されており、該中間層表面が、炭素と中間層構成元素の
少なくとも１種類以上とからなり、かつ炭素原子濃度が
表面に向かって増大し中間層側に向かって減少し、その
他の原子濃度が表面に向かって減少し中間層側に向かっ
て増大しているミキシング層であることを特徴とする光
学素子成形用型である。
【０００９】以下、本発明に関して詳細に説明する。本
発明において型母材として用いられる材料は、ＷＣ，Ｓ
ｉＣ，ＴｉＣ，ＴａＣ，ＢＮ，ＴｉＮ，ＡｌＮ，Ｓｉ3
Ｎ4，ＳｉＯ2 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，ＺｒＯ2 ，Ｗ，Ｔａ，Ｍ
ｏ，サーメット，ＳｉＡｌＯＮ，ムライト，ＷＣ−Ｃｏ
合金等から選ばれる。
発明において型母材として用いられる材料は、ＷＣ，Ｓ
ｉＣ，ＴｉＣ，ＴａＣ，ＢＮ，ＴｉＮ，ＡｌＮ，Ｓｉ3
Ｎ4，ＳｉＯ2 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，ＺｒＯ2 ，Ｗ，Ｔａ，Ｍ
ｏ，サーメット，ＳｉＡｌＯＮ，ムライト，ＷＣ−Ｃｏ
合金等から選ばれる。
【００１０】しかし、高温高強度の型母材材料はセラミ
ックスや超硬などの焼結体が多く、結晶粒の脱落や焼結
時にできるポアがあり、成形研磨面に数μｍ以上の穴が
存在してしまう。そこで型母材と成形面の間に光学素子
の性能を維持しうるポアレスの中間層が不可欠となる。
又、この中間層には、光学素子成形時に高温、高圧がか
かるため、耐高温、耐高強度、耐酸化性、高硬度が必要
となってくる。本発明では、この中間層に酸窒化膜を用
いることにより、本問題点を解決している。
ックスや超硬などの焼結体が多く、結晶粒の脱落や焼結
時にできるポアがあり、成形研磨面に数μｍ以上の穴が
存在してしまう。そこで型母材と成形面の間に光学素子
の性能を維持しうるポアレスの中間層が不可欠となる。
又、この中間層には、光学素子成形時に高温、高圧がか
かるため、耐高温、耐高強度、耐酸化性、高硬度が必要
となってくる。本発明では、この中間層に酸窒化膜を用
いることにより、本問題点を解決している。
【００１１】成形表面を酸窒化膜にすることにより、高
耐久の型材を得ることはできるが、現実に光学素子を成
形した場合、型側にガラスが融着してしまう。
耐久の型材を得ることはできるが、現実に光学素子を成
形した場合、型側にガラスが融着してしまう。
【００１２】そこで融着を防ぎ、かつ型表面に光学素子
の面精度を維持しうる、型とガラスの間の密着力と、型
とガラスが離型し易くするために型に離型作用を持たせ
る型表面を実現する必要がある。炭素はガラスに対して
密着力が小さいことから、古くからガラスの成形用型に
用いられてきた。ガラスモールドでは、この炭素とガラ
スの性質を利用して型母材の成形面に前述の硬質で滑ら
かな炭素膜を形成する。
の面精度を維持しうる、型とガラスの間の密着力と、型
とガラスが離型し易くするために型に離型作用を持たせ
る型表面を実現する必要がある。炭素はガラスに対して
密着力が小さいことから、古くからガラスの成形用型に
用いられてきた。ガラスモールドでは、この炭素とガラ
スの性質を利用して型母材の成形面に前述の硬質で滑ら
かな炭素膜を形成する。
【００１３】炭素膜としては、ダイヤモンド膜、ＤＬＣ
膜、ａ−Ｃ：Ｈ膜、硬質炭素膜が挙げられるが、ダイヤ
モンド膜は多結晶で表面が粗いために鏡面加工を要する
という問題がある。一方、アモルファスなＤＬＣ膜、ａ
−Ｃ：Ｈ膜、硬質炭素膜は、内部応力が大きくガラス成
形される高温領域では熱安定性に欠け、成形回数が増え
るに従い、型母材と膜の付着強度が低下するという問題
が発生する。すなわち、ガラスモールドに於ける型表面
材料としての炭素膜の問題は、主に型母材と膜の付着強
度に係わるものである。この点に関して、成形面を炭素
と型母材もしくは型母材表面に形成した中間層を構成す
る少なくとも一種類以上の元素とからなるミキシング層
とすることにより従来の問題を解決することができる。
このミキシング層は、炭素が型母材もしくは型母材上に
形成した酸窒化膜であるところの中間層材料とミキシン
グ（原子混合）されていることから密着性が極めて良好
である。ミキシング層の状態は、炭素原子濃度が表面に
向かって増大し母材側に向かって減少しているのに対
し、炭素以外の原子濃度は表面に向かって減少し母材側
に向かって増大している。この状態を模式的に表したも
のが図１（ａ）であり、図１（ｂ）はそのイメージ図で
ある。図１（ａ）中、横軸は表面から型母材に向かう深
さを表しており、深さ０の位置が表面である。一方、縦
軸は原子濃度を表している。
膜、ａ−Ｃ：Ｈ膜、硬質炭素膜が挙げられるが、ダイヤ
モンド膜は多結晶で表面が粗いために鏡面加工を要する
という問題がある。一方、アモルファスなＤＬＣ膜、ａ
−Ｃ：Ｈ膜、硬質炭素膜は、内部応力が大きくガラス成
形される高温領域では熱安定性に欠け、成形回数が増え
るに従い、型母材と膜の付着強度が低下するという問題
が発生する。すなわち、ガラスモールドに於ける型表面
材料としての炭素膜の問題は、主に型母材と膜の付着強
度に係わるものである。この点に関して、成形面を炭素
と型母材もしくは型母材表面に形成した中間層を構成す
る少なくとも一種類以上の元素とからなるミキシング層
とすることにより従来の問題を解決することができる。
このミキシング層は、炭素が型母材もしくは型母材上に
形成した酸窒化膜であるところの中間層材料とミキシン
グ（原子混合）されていることから密着性が極めて良好
である。ミキシング層の状態は、炭素原子濃度が表面に
向かって増大し母材側に向かって減少しているのに対
し、炭素以外の原子濃度は表面に向かって減少し母材側
に向かって増大している。この状態を模式的に表したも
のが図１（ａ）であり、図１（ｂ）はそのイメージ図で
ある。図１（ａ）中、横軸は表面から型母材に向かう深
さを表しており、深さ０の位置が表面である。一方、縦
軸は原子濃度を表している。
【００１４】又、炭素膜と酸窒化膜のミキシング効果
は、炭素膜のみの良離型性では得られない面転写を得る
ことができる。つまり、密着力の高い酸窒化物と炭素膜
の混合は、優れた面精度が得られる適正な密着力を実現
することができる。
は、炭素膜のみの良離型性では得られない面転写を得る
ことができる。つまり、密着力の高い酸窒化物と炭素膜
の混合は、優れた面精度が得られる適正な密着力を実現
することができる。
【００１５】すなわち、本発明は上述の炭素と酸窒化膜
のグラジエントなミキシング層を型母材上に設けること
により、ガラス融着を防止し、しかも良離型性かつ高耐
久性の光学素子成形用型を提供するものである。
のグラジエントなミキシング層を型母材上に設けること
により、ガラス融着を防止し、しかも良離型性かつ高耐
久性の光学素子成形用型を提供するものである。
【００１６】
〔実施例１ （ＳｉＡｌＯＮ，Ｃ）ミキシング層，Ｓｉ
ＡｌＯＮ中間層〕図２及び図３は本発明に係わる光学素
子成形用型の一つの実施様態を示すものである。図２は
光学素子のプレス成形前の状態を示し、図３は光学素子
成形後の状態を示す。図２中１は型母材、２はガラス素
材を成形する成形面、３はミキシング層、４は中間層、
５はガラス素材であり、図３中６は光学素子である。図
２に示すように型の間に置かれたガラス素材５をプレス
成形することによってレンズ等の光学素子６が形成され
る。
ＡｌＯＮ中間層〕図２及び図３は本発明に係わる光学素
子成形用型の一つの実施様態を示すものである。図２は
光学素子のプレス成形前の状態を示し、図３は光学素子
成形後の状態を示す。図２中１は型母材、２はガラス素
材を成形する成形面、３はミキシング層、４は中間層、
５はガラス素材であり、図３中６は光学素子である。図
２に示すように型の間に置かれたガラス素材５をプレス
成形することによってレンズ等の光学素子６が形成され
る。
【００１７】次に、本発明の光学素子成形用型について
詳細に説明する。型母材として超硬（ＷＣ−Ｔｉ）を所
定の形状に加工した後、プラズマＣＶＤ法により、成形
表面と型母材の中間層としてＳｉＡｌＯＮ膜を形成した
後、成形面をＲｍａｘ＝０．０２μｍに鏡面研磨したも
のを作製した。
詳細に説明する。型母材として超硬（ＷＣ−Ｔｉ）を所
定の形状に加工した後、プラズマＣＶＤ法により、成形
表面と型母材の中間層としてＳｉＡｌＯＮ膜を形成した
後、成形面をＲｍａｘ＝０．０２μｍに鏡面研磨したも
のを作製した。
【００１８】この型を良く洗浄したのち、図４に示すＩ
ＢＤ（Ｉｏｎ Ｂｅａｍ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置
に設置した。図中１５は真空槽、７はイオンビーム装
置、８はイオン化室、９はガス導入口、１０はイオンビ
ーム引き出しグリッド、１１はイオンビーム、１２は型
母材、１３は基板ホルダー及びヒーター、１４は排気口
を示す。まず、ガス導入口よりＡｒガス３５ｓｃｃｍを
イオン化室に導入しイオン化した後、イオンビーム引き
出しグリッドに５００Ｖの電圧を印加してイオンビーム
を引き出し、型母材に５分間照射して成形表面の清浄化
を行った。次に、ＣＨ4 ：１５ｓｃｃｍ，Ｈ2 ：３０ｓ
ｃｃｍをイオン化室に導入してガス圧３．５×１０-4Ｔ
ｏｒｒとし、加速電圧１０ｋＶでイオンビームを引き出
し成形面に照射して３５ｎｍのミキシング層を形成し
た。このときのイオンビーム電流は３０ｍＡ、電流密度
２ｍＡ／ｃｍ2 、基板温度を３００℃とした。同条件で
作成した分析サンプルのミキシング層をＡＥＳ（Ａｕｇ
ｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）
により深さ方向分析した結果を図５に示す。図５より明
らかなようにミキシング層の厚さは３５ｎｍで、炭素Ｃ
の濃度は表面側の１００％から型母材側に向かって減少
している。一方、Ｓｉ原子の濃度は表面側の０％から型
母材側に向かって増加している。すなわち、Ｃ，Ｓｉ濃
度の深さ方向のプロファイルが図５である。ミキシング
層の厚さは、前に定義したように、型母材界面の前後に
おいてＣ濃度が極大から極小となる変化量の１００％の
深さから表面までの厚さである。
ＢＤ（Ｉｏｎ Ｂｅａｍ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置
に設置した。図中１５は真空槽、７はイオンビーム装
置、８はイオン化室、９はガス導入口、１０はイオンビ
ーム引き出しグリッド、１１はイオンビーム、１２は型
母材、１３は基板ホルダー及びヒーター、１４は排気口
を示す。まず、ガス導入口よりＡｒガス３５ｓｃｃｍを
イオン化室に導入しイオン化した後、イオンビーム引き
出しグリッドに５００Ｖの電圧を印加してイオンビーム
を引き出し、型母材に５分間照射して成形表面の清浄化
を行った。次に、ＣＨ4 ：１５ｓｃｃｍ，Ｈ2 ：３０ｓ
ｃｃｍをイオン化室に導入してガス圧３．５×１０-4Ｔ
ｏｒｒとし、加速電圧１０ｋＶでイオンビームを引き出
し成形面に照射して３５ｎｍのミキシング層を形成し
た。このときのイオンビーム電流は３０ｍＡ、電流密度
２ｍＡ／ｃｍ2 、基板温度を３００℃とした。同条件で
作成した分析サンプルのミキシング層をＡＥＳ（Ａｕｇ
ｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）
により深さ方向分析した結果を図５に示す。図５より明
らかなようにミキシング層の厚さは３５ｎｍで、炭素Ｃ
の濃度は表面側の１００％から型母材側に向かって減少
している。一方、Ｓｉ原子の濃度は表面側の０％から型
母材側に向かって増加している。すなわち、Ｃ，Ｓｉ濃
度の深さ方向のプロファイルが図５である。ミキシング
層の厚さは、前に定義したように、型母材界面の前後に
おいてＣ濃度が極大から極小となる変化量の１００％の
深さから表面までの厚さである。
【００１９】次に、本発明による光学素子成形用型によ
ってガラスレンズのプレス成形を行った例を示す。図６
中、５１は真空槽本体、５２はそのフタ、５３は光学素
子を成形するための上型、５４はその下型、５５は上型
を押さえるための上型おさえ、５６は胴型、５７は型ホ
ルダー、５８はヒーター、５９は下型を突き上げる突き
上げ棒、６０は該突き上げ棒を作動するエアシリンダ、
６１は油回転ポンプ、６２，６３，６４はバルブ、６５
は不活性ガス流入パイプ、６１はバルブ、６７はリーク
バルブ、６８はバルブ、６９は温度センサ、７０は水冷
パイプ、７１は真空槽を支持する台を示す。
ってガラスレンズのプレス成形を行った例を示す。図６
中、５１は真空槽本体、５２はそのフタ、５３は光学素
子を成形するための上型、５４はその下型、５５は上型
を押さえるための上型おさえ、５６は胴型、５７は型ホ
ルダー、５８はヒーター、５９は下型を突き上げる突き
上げ棒、６０は該突き上げ棒を作動するエアシリンダ、
６１は油回転ポンプ、６２，６３，６４はバルブ、６５
は不活性ガス流入パイプ、６１はバルブ、６７はリーク
バルブ、６８はバルブ、６９は温度センサ、７０は水冷
パイプ、７１は真空槽を支持する台を示す。
【００２０】レンズを製作する工程を次に述べる。
【００２１】クラウン系光学ガラス（オハラ製、ＳＫ１
２）を所定の量に調整し、球状にしたガラス素材を型の
キャビティー内に置き、これを成形装置内に設置する。
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の蓋５２を閉じ、水冷パイプ７０に水を流し、ヒー
ター５８に電流を流す。このとき窒素ガス用バルブ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を開け排気を開始してから１０-2Ｔｏｒｒ以下
になったらバルブ６２を閉じ、バルブ６６を開いて窒素
ガスをボンベより真空槽内に導入する。所定の温度にな
ったらエアシリンダ６０を作動させて１５０ｋｇ／ｃｍ
2 の圧力で１分間加圧する。圧力を解除した後、冷却速
度を−５℃／ｍｉｎで転移点以下になるまで冷却し、そ
の後は−２０℃／ｍｉｎ以上の速度で冷却を行い２００
℃以下に下がったらバルブ６６を閉じ、リークバルブ６
３を開いて真空槽５１内に空気を導入する。それから蓋
５２を開け上型おさえを外して成形物を取り出す。上記
のようにして、クラウン系光学ガラスＳＫ１２（軟化点
Ｓｐ＝６７２、転移点Ｔｇ＝５００）を使用して図３に
示すレンズ６を成形した。
２）を所定の量に調整し、球状にしたガラス素材を型の
キャビティー内に置き、これを成形装置内に設置する。
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の蓋５２を閉じ、水冷パイプ７０に水を流し、ヒー
ター５８に電流を流す。このとき窒素ガス用バルブ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を開け排気を開始してから１０-2Ｔｏｒｒ以下
になったらバルブ６２を閉じ、バルブ６６を開いて窒素
ガスをボンベより真空槽内に導入する。所定の温度にな
ったらエアシリンダ６０を作動させて１５０ｋｇ／ｃｍ
2 の圧力で１分間加圧する。圧力を解除した後、冷却速
度を−５℃／ｍｉｎで転移点以下になるまで冷却し、そ
の後は−２０℃／ｍｉｎ以上の速度で冷却を行い２００
℃以下に下がったらバルブ６６を閉じ、リークバルブ６
３を開いて真空槽５１内に空気を導入する。それから蓋
５２を開け上型おさえを外して成形物を取り出す。上記
のようにして、クラウン系光学ガラスＳＫ１２（軟化点
Ｓｐ＝６７２、転移点Ｔｇ＝５００）を使用して図３に
示すレンズ６を成形した。
【００２２】以上のようなプレス行程により３０００回
成形した後の型部材の成形面及び成形された光学素子の
表面粗さ、並びに型部材と成形された光学素子との離型
性は良好であった。特に、型部材の成形面について光学
顕微鏡、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察しても傷やク
ラック等の欠陥やガラス成分の反応折出物、ガラスの融
着は見られなかった。
成形した後の型部材の成形面及び成形された光学素子の
表面粗さ、並びに型部材と成形された光学素子との離型
性は良好であった。特に、型部材の成形面について光学
顕微鏡、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察しても傷やク
ラック等の欠陥やガラス成分の反応折出物、ガラスの融
着は見られなかった。
【００２３】〔実施例２ （Ｔｉ−Ｏ−Ｎ，Ｃ）ミキシ
ング層、Ｔｉ−Ｏ−Ｎ中間層〕型母材として超硬（ＷＣ
−Ｔｉ）を所定の形状に加工した後、イオンプレーティ
ング法により成形表面と型母材の中間層として、Ｔｉ−
Ｏ−Ｎ膜を形成した後、Ｒｍａｘ＝０．０２μｍに鏡面
加工したものを作製した。
ング層、Ｔｉ−Ｏ−Ｎ中間層〕型母材として超硬（ＷＣ
−Ｔｉ）を所定の形状に加工した後、イオンプレーティ
ング法により成形表面と型母材の中間層として、Ｔｉ−
Ｏ−Ｎ膜を形成した後、Ｒｍａｘ＝０．０２μｍに鏡面
加工したものを作製した。
【００２４】以下実施例１と同様の手法で成形表面Ｔｉ
−Ｏ−Ｎ中間層と炭素膜とのミキシング層を形成した型
を作り、これを用い実施例１と同様の成形実験を行っ
た。
−Ｏ−Ｎ中間層と炭素膜とのミキシング層を形成した型
を作り、これを用い実施例１と同様の成形実験を行っ
た。
【００２５】その結果、３０００回成形した後の型部材
の成形面及び成形された光学素子の表面粗さ、並びに型
部材と成形された光学素子との離型性は良好であった。
特に、型部材の成形面について光学顕微鏡、走査電子顕
微鏡（ＳＥＭ）で観察しても傷やクラック等の欠陥やガ
ラス成分の反応析出物、ガラスの融着は見られなかっ
た。
の成形面及び成形された光学素子の表面粗さ、並びに型
部材と成形された光学素子との離型性は良好であった。
特に、型部材の成形面について光学顕微鏡、走査電子顕
微鏡（ＳＥＭ）で観察しても傷やクラック等の欠陥やガ
ラス成分の反応析出物、ガラスの融着は見られなかっ
た。
【００２６】〔実施例３ （Ｔａ−Ｏ−Ｎ，Ｃ）ミキシ
ング層、Ｔａ−Ｏ−Ｎ中間層〕型母材として超硬（ＷＣ
−Ｔｉ）を所定の形状に加工した後、イオンプレーティ
ング法により成形表面と型母材の中間層として、Ｔａ−
Ｏ−Ｎ膜を形成した後、Ｒｍａｘ＝０．０２μｍに鏡面
加工したものを作製した。
ング層、Ｔａ−Ｏ−Ｎ中間層〕型母材として超硬（ＷＣ
−Ｔｉ）を所定の形状に加工した後、イオンプレーティ
ング法により成形表面と型母材の中間層として、Ｔａ−
Ｏ−Ｎ膜を形成した後、Ｒｍａｘ＝０．０２μｍに鏡面
加工したものを作製した。
【００２７】以下実施例１と同様の手法で成形表面Ｔａ
−Ｏ−Ｎ中間層と炭素膜とのミキシング層を形成した型
を作り、これを用い実施例１と同様の成形実験を行っ
た。
−Ｏ−Ｎ中間層と炭素膜とのミキシング層を形成した型
を作り、これを用い実施例１と同様の成形実験を行っ
た。
【００２８】その結果、３０００回成形した後の型部材
の成形面及び成形された光学素子の表面粗さ、並びに型
部材と成形された光学素子との離型性は良好であった。
特に、型部材の成形面について光学顕微鏡、走査電子顕
微鏡（ＳＥＭ）で観察しても傷やクラック等の欠陥やガ
ラス成分の反応析出物、ガラスの融着は見られなかっ
た。
の成形面及び成形された光学素子の表面粗さ、並びに型
部材と成形された光学素子との離型性は良好であった。
特に、型部材の成形面について光学顕微鏡、走査電子顕
微鏡（ＳＥＭ）で観察しても傷やクラック等の欠陥やガ
ラス成分の反応析出物、ガラスの融着は見られなかっ
た。
【００２９】〔実施例４ （Ａｌ−Ｏ−Ｎ，Ｃ）ミキシ
ング層、Ａｌ−Ｏ−Ｎ中間層〕型母材として超硬（ＷＣ
−Ｔｉ）を所定の形状に加工した後、プラズマＣＶＤ法
により成形表面と型母材の中間層として、Ａｌ−Ｏ−Ｎ
膜を形成した後、Ｒｍａｘ＝０．０２μｍに鏡面加工し
たものを作製した。
ング層、Ａｌ−Ｏ−Ｎ中間層〕型母材として超硬（ＷＣ
−Ｔｉ）を所定の形状に加工した後、プラズマＣＶＤ法
により成形表面と型母材の中間層として、Ａｌ−Ｏ−Ｎ
膜を形成した後、Ｒｍａｘ＝０．０２μｍに鏡面加工し
たものを作製した。
【００３０】以下実施例１と同様の手法で成形表面Ａｌ
−Ｏ−Ｎ中間層と炭素膜とのミキシング層を形成した型
を作り、これを用い実施例１と同様の成形実験を行っ
た。
−Ｏ−Ｎ中間層と炭素膜とのミキシング層を形成した型
を作り、これを用い実施例１と同様の成形実験を行っ
た。
【００３１】その結果、３０００回成形した後の型部材
の成形面及び成形された光学素子の表面粗さ、並びに型
部材と成形された光学素子との離型性は良好であった。
特に、型部材の成形面について光学顕微鏡、走査電子顕
微鏡（ＳＥＭ）で観察しても傷やクラック等の欠陥やガ
ラス成分の反応析出物、ガラスの融着は見られなかっ
た。
の成形面及び成形された光学素子の表面粗さ、並びに型
部材と成形された光学素子との離型性は良好であった。
特に、型部材の成形面について光学顕微鏡、走査電子顕
微鏡（ＳＥＭ）で観察しても傷やクラック等の欠陥やガ
ラス成分の反応析出物、ガラスの融着は見られなかっ
た。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光学素子
成形用型によれば、型母材と成形面の中間に酸窒化膜を
介し、かつ、成形表面が炭素と酸窒化膜でできた中間層
を構成する少なくとも一種類以上の元素とからなるミキ
シング層とすることにより、ガラスの成形に於て膜の剥
離やクラックが発生しない表面欠陥の少ない鏡面を有す
る型が得られる。この型を用いガラス光学素子を成形す
るとガラスと型の離型性が極めて良好であり、表面粗
さ、面精度、透過率、形状精度の良好な成形品が得られ
る。更に、この型を用いてプレス成形を長時間繰返して
も膜剥離やクラック、傷の発生という欠陥を生じない極
めて耐久性の高い光学素子成形用型が得られる。
成形用型によれば、型母材と成形面の中間に酸窒化膜を
介し、かつ、成形表面が炭素と酸窒化膜でできた中間層
を構成する少なくとも一種類以上の元素とからなるミキ
シング層とすることにより、ガラスの成形に於て膜の剥
離やクラックが発生しない表面欠陥の少ない鏡面を有す
る型が得られる。この型を用いガラス光学素子を成形す
るとガラスと型の離型性が極めて良好であり、表面粗
さ、面精度、透過率、形状精度の良好な成形品が得られ
る。更に、この型を用いてプレス成形を長時間繰返して
も膜剥離やクラック、傷の発生という欠陥を生じない極
めて耐久性の高い光学素子成形用型が得られる。
【００３３】又、本発明により得られた光学素子成形用
型を用いることにより、生産性の向上とコストダウンを
実現することが可能となった。
型を用いることにより、生産性の向上とコストダウンを
実現することが可能となった。
【図１】本発明に係わる光学素子成形用型の成形表面に
形成したミキシング層の原子混合状態を示す模式図であ
る。
形成したミキシング層の原子混合状態を示す模式図であ
る。
【図２】本発明に係わる光学素子成形用型の一例を示す
断面図で、プレス成形前の状態を示す。
断面図で、プレス成形前の状態を示す。
【図３】本発明に係わる光学素子成形用型の一例を示す
断面図で、プレス成形後の状態を示す。
断面図で、プレス成形後の状態を示す。
【図４】本発明の実施例で用いるイオンビーム・ミキシ
ング装置を示す概略図である。
ング装置を示す概略図である。
【図５】本発明の実施例におけるミキシング層のＡＥＳ
によるデプス・プロファイルを示す図である。
によるデプス・プロファイルを示す図である。
【図６】本発明に係わ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非連続成形タイプであ
る。
ンズの成形装置を示す断面図で非連続成形タイプであ
る。
１ 型母材 ２ 成形面 ３ ミキシング層 ４ 酸窒化膜（中間層） ５ ガラス素材 ６ 成形されたレンズ ７ イオンビーム装置 ８ イオン化室 ９ ガス導入口 １０ イオンビーム引出しグリッド １１ イオンビーム １２ 型母材 １３ 基板ホルダー及びヒーター １４ 排気口 １５ 真空槽 ５１ 真空槽 ５２ 真空槽の蓋 ５３ 上型 ５４ 下型 ５５ 上型押え ５６ 胴型 ５７ 型ホルダー ５８ ヒーター ５９ 下型を突き上げる突き上げ棒 ６０ エアシリンダ ６１ 油回転ポンプ ６２，６３，６４ バルブ ６５ 不活性ガス導入バルブ ６６ バルブ ６７ リークパイプ ６８ バルブ ６９ 温度センサ ７０ 水冷パイプ ７１ 真空槽を支持する台
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷口 靖 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 平林 敬二 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内
Claims (1)
- 【請求項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、該型母材の少なくと
も成形面に酸窒化膜の中間層が形成されており、該中間
層表面が、炭素と中間層構成元素の少なくとも１種類以
上とからなり、かつ炭素原子濃度が表面に向かって増大
し中間層側に向かって減少し、その他の原子濃度が表面
に向かって減少し中間層側に向かって増大しているミキ
シング層であることを特徴とする光学素子成形用型。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18318493A JP3149149B2 (ja) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | 光学素子成形用型 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18318493A JP3149149B2 (ja) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | 光学素子成形用型 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0717728A true JPH0717728A (ja) | 1995-01-20 |
| JP3149149B2 JP3149149B2 (ja) | 2001-03-26 |
Family
ID=16131246
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18318493A Expired - Fee Related JP3149149B2 (ja) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | 光学素子成形用型 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3149149B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014525384A (ja) * | 2011-08-31 | 2014-09-29 | イーエスケイ セラミクス ゲーエムベーハー アンド カンパニー カーゲー | 優れた硬度の窒化ケイ素含有剥離層 |
-
1993
- 1993-06-30 JP JP18318493A patent/JP3149149B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014525384A (ja) * | 2011-08-31 | 2014-09-29 | イーエスケイ セラミクス ゲーエムベーハー アンド カンパニー カーゲー | 優れた硬度の窒化ケイ素含有剥離層 |
| US9625213B2 (en) | 2011-08-31 | 2017-04-18 | 3M Innovative Properties Company | Silicon-nitride-containing separating layer having high hardness |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3149149B2 (ja) | 2001-03-26 |
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Legal Events
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