JPH08133762A - 光学素子成形用型およびその製造方法 - Google Patents
光学素子成形用型およびその製造方法Info
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- JPH08133762A JPH08133762A JP27807294A JP27807294A JPH08133762A JP H08133762 A JPH08133762 A JP H08133762A JP 27807294 A JP27807294 A JP 27807294A JP 27807294 A JP27807294 A JP 27807294A JP H08133762 A JPH08133762 A JP H08133762A
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Classifications
-
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- 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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-
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 良好な離型性が得られ、かつ離型時の引張応
力に対して十分な耐久性をもつ光学素子成形用型とその
製造方法を提供することを目的とする。 【構成】 加熱軟化したガラスをプレス成形して光学素
子を製造するのに用いる光学素子成形用型の少なくとも
光学素子成形面に厚さ３μｍ以上のＣｒ窒化物被膜を形
成する。
力に対して十分な耐久性をもつ光学素子成形用型とその
製造方法を提供することを目的とする。 【構成】 加熱軟化したガラスをプレス成形して光学素
子を製造するのに用いる光学素子成形用型の少なくとも
光学素子成形面に厚さ３μｍ以上のＣｒ窒化物被膜を形
成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、加熱軟化したガラスを
プレス成形して光学素子を製造するのに用いる光学素子
成形用型に関し、より詳しくは、良好な離型性を得るた
めに成形面に被膜を形成した光学素子成形用型に関す
る。
プレス成形して光学素子を製造するのに用いる光学素子
成形用型に関し、より詳しくは、良好な離型性を得るた
めに成形面に被膜を形成した光学素子成形用型に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の成形型としては、例えば
特開平２−２２１１３１号公報に開示されたものが知ら
れている。これは成形面にＣｒおよび窒素を主成分とす
る化合物を被膜することによって、ガラスに対する剥離
性を向上させた成形型である。そして被膜と型基材との
界面に、線膨張係数の値が型基材を形成する材料と被膜
を形成する材料との間の材料からなる中間層を介在さ
せ、被膜と型基材との間で生じる熱応力を緩和して被膜
の剥離を防いでいる。
特開平２−２２１１３１号公報に開示されたものが知ら
れている。これは成形面にＣｒおよび窒素を主成分とす
る化合物を被膜することによって、ガラスに対する剥離
性を向上させた成形型である。そして被膜と型基材との
界面に、線膨張係数の値が型基材を形成する材料と被膜
を形成する材料との間の材料からなる中間層を介在さ
せ、被膜と型基材との間で生じる熱応力を緩和して被膜
の剥離を防いでいる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが上述の従来技
術では、前記公報の実施例に記載されているように被膜
の厚さが０．３μｍと薄かったため、次のような強度上
の問題点があった。
術では、前記公報の実施例に記載されているように被膜
の厚さが０．３μｍと薄かったため、次のような強度上
の問題点があった。
【０００４】成形品を離型するとき被膜に引張応力が作
用するが、０．３μｍの膜厚では応力に対抗できず、被
膜が破損することがある。
用するが、０．３μｍの膜厚では応力に対抗できず、被
膜が破損することがある。
【０００５】被膜を成形型基材表面に形成する際、基材
表面に微小な汚れ，欠陥があると被膜が基材から浮いた
状態になる。汚れを完全に洗浄し、表面を無欠陥にする
ことは困難である。このような浮いた部分に離型力が作
用したとき、膜剥離が生ずるか否かは被膜自体の結合強
度に依存するが、被膜が薄いために強度は小さく剥離し
易いことになる。
表面に微小な汚れ，欠陥があると被膜が基材から浮いた
状態になる。汚れを完全に洗浄し、表面を無欠陥にする
ことは困難である。このような浮いた部分に離型力が作
用したとき、膜剥離が生ずるか否かは被膜自体の結合強
度に依存するが、被膜が薄いために強度は小さく剥離し
易いことになる。
【０００６】以上のような理由から、上述の従来技術で
は被膜の剥離を防止すべく中間層を設けたものの、十分
に満足できる耐久性を得ることはできなかった。
は被膜の剥離を防止すべく中間層を設けたものの、十分
に満足できる耐久性を得ることはできなかった。
【０００７】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
で、良好な離型性が得られ、かつ離型時の引張応力に対
して十分な耐久性をもつ光学素子成形用型とその製造方
法を提供することを目的とする。
で、良好な離型性が得られ、かつ離型時の引張応力に対
して十分な耐久性をもつ光学素子成形用型とその製造方
法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に係る本発明の光学素子成形用型は、加熱軟
化したガラスをプレス成形して光学素子を製造するのに
用いる光学素子成形用型であって、少なくとも光学素子
成形面に厚さ３μｍ以上のＣｒ窒化物被膜を形成したこ
とを特徴としている。
に請求項１に係る本発明の光学素子成形用型は、加熱軟
化したガラスをプレス成形して光学素子を製造するのに
用いる光学素子成形用型であって、少なくとも光学素子
成形面に厚さ３μｍ以上のＣｒ窒化物被膜を形成したこ
とを特徴としている。
【０００９】この場合、請求項２に記載したように、前
記Ｃｒ窒化物被膜の表層部にＣｒ2Ｏ3 を形成するとよ
い。
記Ｃｒ窒化物被膜の表層部にＣｒ2Ｏ3 を形成するとよ
い。
【００１０】このような光学素子成形用型を製造するに
際しては、請求項３に記載したように、アーク放電によ
り金属Ｃｒをイオン化するイオンプレーティング法によ
って前記Ｃｒ窒化物被膜を形成するとよい。
際しては、請求項３に記載したように、アーク放電によ
り金属Ｃｒをイオン化するイオンプレーティング法によ
って前記Ｃｒ窒化物被膜を形成するとよい。
【００１１】
【作用】上記構成からなる本発明のうち、請求項１に記
載した光学素子成形用型では、Ｃｒ窒化物という高硬度
で耐熱耐酸化性を有し離型性に優れた被膜を成形用型基
材の光学素子成形面に３μｍ以上の厚さで形成している
ために成形時に良好な離型性を有し、成形型基材の被膜
を被覆される面に欠陥や洗浄液残りがあっても、被膜自
体の結合力が大きいので剥離に至らない。
載した光学素子成形用型では、Ｃｒ窒化物という高硬度
で耐熱耐酸化性を有し離型性に優れた被膜を成形用型基
材の光学素子成形面に３μｍ以上の厚さで形成している
ために成形時に良好な離型性を有し、成形型基材の被膜
を被覆される面に欠陥や洗浄液残りがあっても、被膜自
体の結合力が大きいので剥離に至らない。
【００１２】また請求項２では、成形面の表層部にＣｒ
窒化物よりも標準生成自由エネルギーが小さいＣｒ2 Ｏ
3 を形成したので、軟化したガラスをプレスしても融着
や反応は起こらず良好な離型性が得られる。
窒化物よりも標準生成自由エネルギーが小さいＣｒ2 Ｏ
3 を形成したので、軟化したガラスをプレスしても融着
や反応は起こらず良好な離型性が得られる。
【００１３】また請求項３では、アーク放電により金属
をイオン化しているのでイオン化率が極めて高く結晶性
が極めて良好なＣｒ窒化物の被膜が形成される。
をイオン化しているのでイオン化率が極めて高く結晶性
が極めて良好なＣｒ窒化物の被膜が形成される。
【００１４】
【実施例】以下、添付図面を参照して本発明に係る光学
素子成形用型の実施例を説明する。
素子成形用型の実施例を説明する。
【００１５】（実施例１）図１は本発明の実施例１の光
学素子成形用型の構成を示す断面図である。
学素子成形用型の構成を示す断面図である。
【００１６】（構成）図において、型基材１はＷＣ−Ｎ
ｉ−Ｃｒからなる超硬合金を素材とし、大径の円板上に
小径の円筒を載せた形状に一体形成されたものであっ
て、前記円筒部分の上端面には所望のレンズ形状を転写
した形状の光学素子成形面２が鏡面加工され、前記大径
の円板周辺部は成形機（図示せず）に取付けるための段
部３となっている。側面４は成形型のシフト方向の位置
を規制する面で、底面５は成形型の中心軸に対する傾き
を規制する面である。本実施例では光学素子成形面２は
曲率１５mmの凹面でその外径はφ８mmとし、面粗度はＲ
max ＝０．０６μｍ以下に加工した。
ｉ−Ｃｒからなる超硬合金を素材とし、大径の円板上に
小径の円筒を載せた形状に一体形成されたものであっ
て、前記円筒部分の上端面には所望のレンズ形状を転写
した形状の光学素子成形面２が鏡面加工され、前記大径
の円板周辺部は成形機（図示せず）に取付けるための段
部３となっている。側面４は成形型のシフト方向の位置
を規制する面で、底面５は成形型の中心軸に対する傾き
を規制する面である。本実施例では光学素子成形面２は
曲率１５mmの凹面でその外径はφ８mmとし、面粗度はＲ
max ＝０．０６μｍ以下に加工した。
【００１７】このように加工した型基材１をアセトンお
よび界面活性剤および純水などで洗浄した後、真空チャ
ンバ内に載置する。その後、イオンビームスパッタ法に
よりＣｒ−Ｎの被膜６を形成した。このときの条件を表
１に示す。
よび界面活性剤および純水などで洗浄した後、真空チャ
ンバ内に載置する。その後、イオンビームスパッタ法に
よりＣｒ−Ｎの被膜６を形成した。このときの条件を表
１に示す。
【００１８】
【表１】
【００１９】本実施例ではＣｒ−Ｎの結晶性が良好な膜
として成膜条件を以下のようにした。
として成膜条件を以下のようにした。
【００２０】ガス圧力（ＡｒとＮ2 の混合ガス） Ａｒ：１．０（×１０-2(Pa)） Ｎ2 ：７．０（×１０-2(Pa)） イオンビーム加速電圧：０．９（ＫＶ） アノード電流 ：３．０（Ａ）
【００２１】成膜時間は５時間で膜厚は５μｍであっ
た。結晶性は図２のＸ線回折法による分析結果のように
ＣｒＮの結晶ピークがでている。
た。結晶性は図２のＸ線回折法による分析結果のように
ＣｒＮの結晶ピークがでている。
【００２２】また、Ｃｒ−Ｎ膜６を被覆した面の面粗度
は光学素子成形面２と同じであった。
は光学素子成形面２と同じであった。
【００２３】尚、Ｃｒ−Ｎ膜６は光学素子成形面２だけ
ではなく図１のように光学素子成形面２以外の面にも被
覆した。このようにして得られた成形型を大気中で６０
０℃に２時間保持した。これにより、図３のＸ線回折に
よる分析結果のようにＣｒ2Ｏ3 が形成される。このＣ
ｒ2 Ｏ3 は膜の最表面に形成されている。また、このと
きの成形面７の面粗度はＲmax ＝０．０８μｍとなって
いた。
ではなく図１のように光学素子成形面２以外の面にも被
覆した。このようにして得られた成形型を大気中で６０
０℃に２時間保持した。これにより、図３のＸ線回折に
よる分析結果のようにＣｒ2Ｏ3 が形成される。このＣ
ｒ2 Ｏ3 は膜の最表面に形成されている。また、このと
きの成形面７の面粗度はＲmax ＝０．０８μｍとなって
いた。
【００２４】（作用）上記のような構成の光学素子成形
用型は表面にＣｒ2 Ｏ3 が形成されているためにガラス
とは濡れにくく軟化したガラス素材をプレス成形しても
焼付くようなことはない。また、Ｃｒ−Ｎは高硬度で本
実施例の成形型ではマイクロビッカース硬度計で測定す
ると１０ｇ荷重下で１８００kgf/mm2 あった。このよう
な高硬度の表面を有しているため成形時にガラスが固化
した状態でのプレス荷重でも成形面７には全く損傷はな
く、また、プレス時に金属粉などの異物を挟んでプレス
しても成形面７には圧痕が形成されず光学素子の連続成
形を行っても外観品質が良好な光学素子の製造を行うこ
とができた。
用型は表面にＣｒ2 Ｏ3 が形成されているためにガラス
とは濡れにくく軟化したガラス素材をプレス成形しても
焼付くようなことはない。また、Ｃｒ−Ｎは高硬度で本
実施例の成形型ではマイクロビッカース硬度計で測定す
ると１０ｇ荷重下で１８００kgf/mm2 あった。このよう
な高硬度の表面を有しているため成形時にガラスが固化
した状態でのプレス荷重でも成形面７には全く損傷はな
く、また、プレス時に金属粉などの異物を挟んでプレス
しても成形面７には圧痕が形成されず光学素子の連続成
形を行っても外観品質が良好な光学素子の製造を行うこ
とができた。
【００２５】また、膜厚が５μｍあるので膜剥離の発生
を抑制できる。本実施例では膜厚を１μｍとしたＣｒ−
Ｎ膜６を被覆した光学素子成形用型との膜剥離の比較試
験を実際の光学素子の成形で行った。成形した硝材はＢ
ＳＬ７（小原（株）製）でこの硝材を７７０℃まで加熱
した後、一対の成形型で４．２kgf/mm2 のプレス圧力で
成形した。膜剥離の発生の確認は成形された光学素子に
付着したＣｒ−Ｎ膜を実体顕微鏡で観察して行った。試
験結果は表２のようになった。
を抑制できる。本実施例では膜厚を１μｍとしたＣｒ−
Ｎ膜６を被覆した光学素子成形用型との膜剥離の比較試
験を実際の光学素子の成形で行った。成形した硝材はＢ
ＳＬ７（小原（株）製）でこの硝材を７７０℃まで加熱
した後、一対の成形型で４．２kgf/mm2 のプレス圧力で
成形した。膜剥離の発生の確認は成形された光学素子に
付着したＣｒ−Ｎ膜を実体顕微鏡で観察して行った。試
験結果は表２のようになった。
【００２６】
【表２】
【００２７】ここで表２のＮｏは試験した光学素子成形
型が各３本なのでそれぞれに付けたナンバーである。表
２の結果からも明らかなように膜厚５μｍの型では約３
００００ショットで膜剥離が発生するのに対して、膜厚
１μｍの型では最高でも７８００ショットでしかもばら
ついている。従って、本実施例の光学素子成形用型は長
寿命で品質も安定したものである。
型が各３本なのでそれぞれに付けたナンバーである。表
２の結果からも明らかなように膜厚５μｍの型では約３
００００ショットで膜剥離が発生するのに対して、膜厚
１μｍの型では最高でも７８００ショットでしかもばら
ついている。従って、本実施例の光学素子成形用型は長
寿命で品質も安定したものである。
【００２８】（効果）以上のように本実施例の光学素子
成形用型は膜剥離に対して長寿命で外観品質が良好であ
る。
成形用型は膜剥離に対して長寿命で外観品質が良好であ
る。
【００２９】尚、本実施例において型基材１は超硬合金
以外の合金や、サイアロンなどのサーメット、ＳｉＣ焼
結体やＣｒ−Ｃ焼結体やＡｌＮ焼結体などのセラミック
スでも同様の効果が得られる。この場合、セラミックス
にＴｉＯ2 やＹ2 Ｏ3 やＺｒＯ2 などの添加物を含有さ
せると耐熱性や靭性が向上する。
以外の合金や、サイアロンなどのサーメット、ＳｉＣ焼
結体やＣｒ−Ｃ焼結体やＡｌＮ焼結体などのセラミック
スでも同様の効果が得られる。この場合、セラミックス
にＴｉＯ2 やＹ2 Ｏ3 やＺｒＯ2 などの添加物を含有さ
せると耐熱性や靭性が向上する。
【００３０】また、Ｃｒ−Ｎ膜はＣｒＮだけでもＣｒＮ
とＣｒ2 Ｎの両方が含有していても良く、さらにこれに
Ｃｒが含有していても良い。Ｃｒ−Ｎ膜を成膜した後に
大気中で加熱した後の表面には本実施例ではＣｒ2 Ｏ3
が形成されたが、酸化クロムであればＣｒ5 Ｏ12などの
別の結晶が混在していても良い。
とＣｒ2 Ｎの両方が含有していても良く、さらにこれに
Ｃｒが含有していても良い。Ｃｒ−Ｎ膜を成膜した後に
大気中で加熱した後の表面には本実施例ではＣｒ2 Ｏ3
が形成されたが、酸化クロムであればＣｒ5 Ｏ12などの
別の結晶が混在していても良い。
【００３１】また、本実施例ではＣｒ−Ｎ膜６を成形型
基材１の全面に成膜したが成形型基材１の材質の耐熱耐
酸化性が良いものであれば光学素子成形面２のみでも良
いし光学素子成形面２以外の面の一部にも成膜しても良
い。耐熱耐酸化性が良い材料としてはＳｉＣ，ＡｌＮな
どのセラミックスやサーメットが挙げられる。さらにＣ
ｒ−Ｎ膜６の膜厚は５μｍとしたが光学素子成形面２に
３μｍ以上あれば良く、本実施例のイオンビームスパッ
タ法では、成膜速度がおよそ８nm/minなので光学素子成
形用型の生産性を考慮すると膜厚は３μｍ〜５μｍが好
ましい。
基材１の全面に成膜したが成形型基材１の材質の耐熱耐
酸化性が良いものであれば光学素子成形面２のみでも良
いし光学素子成形面２以外の面の一部にも成膜しても良
い。耐熱耐酸化性が良い材料としてはＳｉＣ，ＡｌＮな
どのセラミックスやサーメットが挙げられる。さらにＣ
ｒ−Ｎ膜６の膜厚は５μｍとしたが光学素子成形面２に
３μｍ以上あれば良く、本実施例のイオンビームスパッ
タ法では、成膜速度がおよそ８nm/minなので光学素子成
形用型の生産性を考慮すると膜厚は３μｍ〜５μｍが好
ましい。
【００３２】また、本実施例ではイオンビームスパッタ
法によりＣｒ−Ｎ膜を成膜したが他のＰＶＤ法による成
膜方法でも良く、その方法としてマグネトロンスパッタ
法やイオンプレーティング法やホロカソード法などでも
イオンビームスパッタ法と同様の作用効果が得られる。
法によりＣｒ−Ｎ膜を成膜したが他のＰＶＤ法による成
膜方法でも良く、その方法としてマグネトロンスパッタ
法やイオンプレーティング法やホロカソード法などでも
イオンビームスパッタ法と同様の作用効果が得られる。
【００３３】（実施例２） （構成）本発明の実施例２の光学素子成形用型の型基材
１の構成は図１の構成と同じである。本実施例において
はＣｒ−Ｎ膜６をアーク放電により金属をイオン化する
イオンプレーティング法（アークイオンプレーティング
法）により形成した。この方法は以下のようである。図
４に示すように真空チャンバ８内を図示しない真空ポン
プにより排気口９から排気する。真空度は本実施例では
８．０×１０-4（Pa）になるまで排気した。この真空度
は高いほど良いが、排気時間を考慮して１．０×１０-3
（Pa）以下であれば良い。型基材１はターンテーブル１
０上にセットされていて図示しないヒータにより加熱さ
れている。加熱温度は６００℃とした。ターンテーブル
１０は図示しない駆動部により回転できるようになって
いる。本実施例で使用した型基材１の材質は実施例１と
同じ材質である。
１の構成は図１の構成と同じである。本実施例において
はＣｒ−Ｎ膜６をアーク放電により金属をイオン化する
イオンプレーティング法（アークイオンプレーティング
法）により形成した。この方法は以下のようである。図
４に示すように真空チャンバ８内を図示しない真空ポン
プにより排気口９から排気する。真空度は本実施例では
８．０×１０-4（Pa）になるまで排気した。この真空度
は高いほど良いが、排気時間を考慮して１．０×１０-3
（Pa）以下であれば良い。型基材１はターンテーブル１
０上にセットされていて図示しないヒータにより加熱さ
れている。加熱温度は６００℃とした。ターンテーブル
１０は図示しない駆動部により回転できるようになって
いる。本実施例で使用した型基材１の材質は実施例１と
同じ材質である。
【００３４】この状態でアーク電源１２からＣｒからな
る蒸発源１４に１５０（Ａ）の電流（アーク電流）を流
し放電させる。同時にバイアス電源１３によりターンテ
ーブル１０を介して型基材１に−７００Ｖの電圧（バイ
アス電圧）をかけた。この工程により蒸発源１４からＣ
ｒがイオン化されて蒸発し型基材１をＣｒイオン２１に
より６０秒間ボンバードする。この後、Ｎ2 ガスを導入
口１１から図示しないバルブにより流量を調整しつつ導
入し、真空チャンバ８内の真空度を１．０（Pa）で一定
になるようにした。ここで、アーク電源１２からＣｒか
らなる蒸発源１４に１００（Ａ）の電流を流し放電させ
る。同時にバイアス電源１３によりターンテーブル１０
を介して型基材１に−５０Ｖのバイアス電圧をかけた。
この状態を８０分続けてＣｒ−Ｎ膜６を形成した。膜厚
は６μｍであった。このようにして得られた成形型を大
気中で６００℃に２時間保持し最表面にＣｒ2 Ｏ3 を形
成した。
る蒸発源１４に１５０（Ａ）の電流（アーク電流）を流
し放電させる。同時にバイアス電源１３によりターンテ
ーブル１０を介して型基材１に−７００Ｖの電圧（バイ
アス電圧）をかけた。この工程により蒸発源１４からＣ
ｒがイオン化されて蒸発し型基材１をＣｒイオン２１に
より６０秒間ボンバードする。この後、Ｎ2 ガスを導入
口１１から図示しないバルブにより流量を調整しつつ導
入し、真空チャンバ８内の真空度を１．０（Pa）で一定
になるようにした。ここで、アーク電源１２からＣｒか
らなる蒸発源１４に１００（Ａ）の電流を流し放電させ
る。同時にバイアス電源１３によりターンテーブル１０
を介して型基材１に−５０Ｖのバイアス電圧をかけた。
この状態を８０分続けてＣｒ−Ｎ膜６を形成した。膜厚
は６μｍであった。このようにして得られた成形型を大
気中で６００℃に２時間保持し最表面にＣｒ2 Ｏ3 を形
成した。
【００３５】（作用）上記のアークイオンプレーティン
グ法によれば、最初のＣｒイオン２１によるボンバード
ではアーク電流がＣｒからなる蒸発源のアークスポット
に集中し、そのエネルギーによりＣｒがイオン化して蒸
発して型基材１にかけられたバイアス電圧により型基材
１の表面がＣｒイオン２１によりボンバードされる。こ
れにより型基材１の表面は洗浄され、場合によっては表
面に形成された薄い酸化層が除去され、膜の密着性を向
上させることができる。この後に行われる成膜工程では
Ｎ2 ガス２２もイオン化され、さらにバイアス電圧を−
５０ＶにしているのでＣｒイオン２１とＮ（窒素）イオ
ン２３とが型基材表面に付着しＣｒ−Ｎ膜が形成され
る。このようにして形成されたＣｒ−Ｎ膜６はＸ線回折
法で分析したところ実施例１とほとんど同じ結晶ピーク
を示した。
グ法によれば、最初のＣｒイオン２１によるボンバード
ではアーク電流がＣｒからなる蒸発源のアークスポット
に集中し、そのエネルギーによりＣｒがイオン化して蒸
発して型基材１にかけられたバイアス電圧により型基材
１の表面がＣｒイオン２１によりボンバードされる。こ
れにより型基材１の表面は洗浄され、場合によっては表
面に形成された薄い酸化層が除去され、膜の密着性を向
上させることができる。この後に行われる成膜工程では
Ｎ2 ガス２２もイオン化され、さらにバイアス電圧を−
５０ＶにしているのでＣｒイオン２１とＮ（窒素）イオ
ン２３とが型基材表面に付着しＣｒ−Ｎ膜が形成され
る。このようにして形成されたＣｒ−Ｎ膜６はＸ線回折
法で分析したところ実施例１とほとんど同じ結晶ピーク
を示した。
【００３６】さらに、ＥＳＣＡで組成分析を行ったとこ
ろ表面から深さ０．１μｍでＣｒとＮ（窒素）の組成比
（元素数）はＣｒ：Ｎ＝１：０．８８でありＣｒはほと
んど窒化していることになる。膜の硬度も実施例１と同
様マイクロビッカース硬度計で測定すると１０ｇ荷重下
で１９００kgf/mm2 であった。この作用は実施例１と同
様である。
ろ表面から深さ０．１μｍでＣｒとＮ（窒素）の組成比
（元素数）はＣｒ：Ｎ＝１：０．８８でありＣｒはほと
んど窒化していることになる。膜の硬度も実施例１と同
様マイクロビッカース硬度計で測定すると１０ｇ荷重下
で１９００kgf/mm2 であった。この作用は実施例１と同
様である。
【００３７】このようにして製造した光学素子成形用型
を実施例１と同様の試験を実際の光学素子の成形で行っ
た。その結果、膜剥離が発生した成形数は４５０００シ
ョットであった。これは、本実施例の成膜前のイオンボ
ンバードによる洗浄効果によりＣｒ−Ｎ膜６の密着性が
向上したことによる。比較例としてイオンボンバードの
工程を省略すると膜剥離が発生した成形数は３００００
ショットで実施例１のＣｒ−Ｎ膜とほぼ同レベルの耐久
性であった。
を実施例１と同様の試験を実際の光学素子の成形で行っ
た。その結果、膜剥離が発生した成形数は４５０００シ
ョットであった。これは、本実施例の成膜前のイオンボ
ンバードによる洗浄効果によりＣｒ−Ｎ膜６の密着性が
向上したことによる。比較例としてイオンボンバードの
工程を省略すると膜剥離が発生した成形数は３００００
ショットで実施例１のＣｒ−Ｎ膜とほぼ同レベルの耐久
性であった。
【００３８】（効果）本実施例においては、アークイオ
ンプレーティング法によりＣｒ−Ｎ膜を形成したのでＣ
ｒとＮ（窒素）がほぼ１：１に近い元素数比のＣｒ−Ｎ
膜となり、ほぼ完全なＣｒＮ多結晶体膜が形成できるの
で、膜の硬度が高い高耐久性を有する光学素子成形用型
を提供することができると共に、成膜前のボンバードに
より膜剥離に対して高い耐久性の光学素子成形用型を提
供することができる。
ンプレーティング法によりＣｒ−Ｎ膜を形成したのでＣ
ｒとＮ（窒素）がほぼ１：１に近い元素数比のＣｒ−Ｎ
膜となり、ほぼ完全なＣｒＮ多結晶体膜が形成できるの
で、膜の硬度が高い高耐久性を有する光学素子成形用型
を提供することができると共に、成膜前のボンバードに
より膜剥離に対して高い耐久性の光学素子成形用型を提
供することができる。
【００３９】尚、本実施例において型基材１は超硬合金
以外の材料として実施例１と同様の材料を選択できる。
以外の材料として実施例１と同様の材料を選択できる。
【００４０】また、Ｃｒ−Ｎ膜６はＣｒＮだけでもＣｒ
ＮとＣｒ2 Ｎの両方が含有していても良く、さらにこれ
にＣｒが含有していても良い。Ｃｒ−Ｎ膜を成膜した後
に大気中で加熱した後の表面には本実施例ではＣｒ2 Ｏ
3 が形成されたが、酸化クロムであればＣｒ5 Ｏ7 など
の別の結晶が混在していても良い。
ＮとＣｒ2 Ｎの両方が含有していても良く、さらにこれ
にＣｒが含有していても良い。Ｃｒ−Ｎ膜を成膜した後
に大気中で加熱した後の表面には本実施例ではＣｒ2 Ｏ
3 が形成されたが、酸化クロムであればＣｒ5 Ｏ7 など
の別の結晶が混在していても良い。
【００４１】また、本実施例ではＣｒ−Ｎ膜６を成形型
基材１の全面に成膜したが、成形型基材１の材質の耐熱
耐酸化性が良いものであれば光学素子成形面２のみでも
良いし光学素子成形面２以外の面の一部にも成膜しても
良い。耐熱耐酸化性が良い材料としてはＳｉＣ，ＡｌＮ
などのセラミックスやサーメットが挙げられる。
基材１の全面に成膜したが、成形型基材１の材質の耐熱
耐酸化性が良いものであれば光学素子成形面２のみでも
良いし光学素子成形面２以外の面の一部にも成膜しても
良い。耐熱耐酸化性が良い材料としてはＳｉＣ，ＡｌＮ
などのセラミックスやサーメットが挙げられる。
【００４２】また、本実施例ではアークイオンプレーテ
ィング法の各条件を上記の条件で行ったが、各条件は下
記の範囲であれば光学素子成形用型としての性能を満足
する。
ィング法の各条件を上記の条件で行ったが、各条件は下
記の範囲であれば光学素子成形用型としての性能を満足
する。
【００４３】 アーク電流 ：７０〜２００（Ａ） （ボンバード時） アーク電流 ：３０〜２００（Ａ） （成膜時） バイアス電圧：−６００〜−１０００（Ｖ） （ボンバード時） バイアス電圧： −１０〜 −６００（Ｖ） （成膜時） Ｎ2 ガス圧力：６．０×１０-3〜６．０（Pa）（成膜時）
【００４４】特に好ましい範囲としては以下のようにな
る。これは、ボンバード時に型基材の表面形状や粗さを
劣化させない範囲で、成膜時には膜の硬度が比較的高く
強度も大きい条件である。
る。これは、ボンバード時に型基材の表面形状や粗さを
劣化させない範囲で、成膜時には膜の硬度が比較的高く
強度も大きい条件である。
【００４５】 アーク電流 ：７０〜１００（Ａ） （ボンバード時） アーク電流 ：３０〜１００（Ａ） （成膜時） バイアス電圧：−７００〜−８００（Ｖ） （ボンバード時） バイアス電圧： −３０〜−３００（Ｖ） （成膜時） Ｎ2 ガス圧力：０．１〜６．０（Pa） （成膜時）
【００４６】（実施例３） （構成）本発明の実施例３の光学素子成形用型の断面図
を図５に示す。型基材１５はＣｒ3 Ｏ2 を主成分とした
焼結体で平均粒径は３μｍでこれを実施例１と同様の形
状に加工した後、成形加工面の面粗度がＲmax ＝０．０
５μｍになるまで鏡面加工を施した。この成形加工面に
実施例２のアークイオンプレーティング法によりＣｒ−
Ｎ膜１７を厚さ６０μｍ成膜した。成膜時間は実施例２
の条件で１３時間２０分であった。Ｃｒ−Ｎ膜を被覆し
た表面は面粗度がＲmax ＝０．１６μｍとなっていたの
で＃１４０００のダイヤモンドペーストで研磨加工して
表面粗度を０．０５μｍにした。本実施例では型基材１
５の底部側面１８および底面１９にはＣｒ−Ｎ膜１７が
被覆されないようにこの部分をマスクしてＣｒ−Ｎ膜１
７を成膜した。
を図５に示す。型基材１５はＣｒ3 Ｏ2 を主成分とした
焼結体で平均粒径は３μｍでこれを実施例１と同様の形
状に加工した後、成形加工面の面粗度がＲmax ＝０．０
５μｍになるまで鏡面加工を施した。この成形加工面に
実施例２のアークイオンプレーティング法によりＣｒ−
Ｎ膜１７を厚さ６０μｍ成膜した。成膜時間は実施例２
の条件で１３時間２０分であった。Ｃｒ−Ｎ膜を被覆し
た表面は面粗度がＲmax ＝０．１６μｍとなっていたの
で＃１４０００のダイヤモンドペーストで研磨加工して
表面粗度を０．０５μｍにした。本実施例では型基材１
５の底部側面１８および底面１９にはＣｒ−Ｎ膜１７が
被覆されないようにこの部分をマスクしてＣｒ−Ｎ膜１
７を成膜した。
【００４７】（作用）上記の構成の光学素子成形用型は
Ｃｒ3 Ｏ2 を主成分とした焼結体のような型基材１５の
場合には軟化したガラスを成形した後の離型時に粒の脱
落が発生することがある。これはＣｒ−Ｎ膜１７を３μ
ｍ以下の膜厚で被覆した場合に膜の結合力が弱いために
粒子脱落の影響でその部分がＣｒ−Ｎ膜ごと脱落するの
でその部分に穴があき、このような成形面２０で成形す
ると外観不良の光学素子を製造することになるのであ
る。しかし本実施例のＣｒ−Ｎ膜１７は膜厚が６０μｍ
もあるのでＣｒ−Ｎ膜１７の結合力がその膜厚分強いの
で型基材の粒子脱落が発生しなくなる。
Ｃｒ3 Ｏ2 を主成分とした焼結体のような型基材１５の
場合には軟化したガラスを成形した後の離型時に粒の脱
落が発生することがある。これはＣｒ−Ｎ膜１７を３μ
ｍ以下の膜厚で被覆した場合に膜の結合力が弱いために
粒子脱落の影響でその部分がＣｒ−Ｎ膜ごと脱落するの
でその部分に穴があき、このような成形面２０で成形す
ると外観不良の光学素子を製造することになるのであ
る。しかし本実施例のＣｒ−Ｎ膜１７は膜厚が６０μｍ
もあるのでＣｒ−Ｎ膜１７の結合力がその膜厚分強いの
で型基材の粒子脱落が発生しなくなる。
【００４８】（効果）本実施例の効果は焼結体のような
粉末を焼固めた材料で型基材を構成した場合にも粒子脱
落を発生させずに外観が良好な光学素子を製造すること
ができる。
粉末を焼固めた材料で型基材を構成した場合にも粒子脱
落を発生させずに外観が良好な光学素子を製造すること
ができる。
【００４９】尚、本実施例では型基材１５をＣｒ3 Ｏ2
を主成分とする焼結体としたが、他のセラミックス材料
でも良く、例えばＡｌＮを主成分にしたもの（Ｙ
2 Ｏ3 ，ＣａＯ2 ，ＹＦ3 ，ＣａＣＯなどの添加物を含
有させても良い）やＺｒＯ2 を主成分にしたものやＡｌ
2 Ｏ3 を主成分にしたものやＳｉＣを主成分にしたもの
などのセラミックスやサイアロンなどのサーメットでも
同様の作用効果が得られる。また、Ｃｒ−Ｎ膜１７の膜
厚は３μｍ以上あれば基本的に同様の作用効果が得られ
るが、好ましくは８μｍ以上あると、より粒子脱落は抑
制できる。ただし、３μｍ程度の膜厚の場合、成形面を
成膜後に研磨するとＣｒ−Ｎ膜１７が薄くなるので研磨
しない方が良い。
を主成分とする焼結体としたが、他のセラミックス材料
でも良く、例えばＡｌＮを主成分にしたもの（Ｙ
2 Ｏ3 ，ＣａＯ2 ，ＹＦ3 ，ＣａＣＯなどの添加物を含
有させても良い）やＺｒＯ2 を主成分にしたものやＡｌ
2 Ｏ3 を主成分にしたものやＳｉＣを主成分にしたもの
などのセラミックスやサイアロンなどのサーメットでも
同様の作用効果が得られる。また、Ｃｒ−Ｎ膜１７の膜
厚は３μｍ以上あれば基本的に同様の作用効果が得られ
るが、好ましくは８μｍ以上あると、より粒子脱落は抑
制できる。ただし、３μｍ程度の膜厚の場合、成形面を
成膜後に研磨するとＣｒ−Ｎ膜１７が薄くなるので研磨
しない方が良い。
【００５０】
【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、次のような効果がある。
成形用型によれば、次のような効果がある。
【００５１】請求項１によれば、Ｃｒ−Ｎという高硬度
で耐熱性に優れた材料の被膜で成形面を形成しているの
で繰返し光学素子を成形する場合に長寿命の光学素子成
形用型が得られる。また膜厚を３μｍ以上としているの
で膜剥離を防止でき、型基材の粒子脱落による光学素子
の外観不良を防止することができる。
で耐熱性に優れた材料の被膜で成形面を形成しているの
で繰返し光学素子を成形する場合に長寿命の光学素子成
形用型が得られる。また膜厚を３μｍ以上としているの
で膜剥離を防止でき、型基材の粒子脱落による光学素子
の外観不良を防止することができる。
【００５２】請求項２によれば、成形面の表面に酸化ク
ロムを形成しているので成形後の離型性をより向上させ
ることができ、焼付きを防止できる。
ロムを形成しているので成形後の離型性をより向上させ
ることができ、焼付きを防止できる。
【００５３】請求項３によれば、アークイオンプレーテ
ィング法によりＣｒ−Ｎ膜を形成したのでＣｒとＮ窒素
がほぼ１：１に近い元素数比のＣｒ−Ｎ膜となり、ほぼ
完全なＣｒＮ多結晶体膜が形成できるので膜の硬度が高
い高耐久性を有する光学素子成形用型を提供することが
できると共に、成膜前のボンバードにより膜剥離に対し
て高い耐久性の光学素子成形用型を提供することができ
る。
ィング法によりＣｒ−Ｎ膜を形成したのでＣｒとＮ窒素
がほぼ１：１に近い元素数比のＣｒ−Ｎ膜となり、ほぼ
完全なＣｒＮ多結晶体膜が形成できるので膜の硬度が高
い高耐久性を有する光学素子成形用型を提供することが
できると共に、成膜前のボンバードにより膜剥離に対し
て高い耐久性の光学素子成形用型を提供することができ
る。
【図１】本発明の実施例１による光学素子成形用型を模
式的に示す縦断面図である。
式的に示す縦断面図である。
【図２】実施例１の光学素子成形用型の成膜直後の状態
をＸ線回折法により分析した結果を示すグラフである。
をＸ線回折法により分析した結果を示すグラフである。
【図３】実施例１の光学素子成形用型の酸化後の状態を
Ｘ線回折法により分析した結果を示すグラフである。
Ｘ線回折法により分析した結果を示すグラフである。
【図４】実施例２の光学素子成形用型の製造に使用する
真空チャンバを示す断面図である。
真空チャンバを示す断面図である。
【図５】本発明の実施例３による光学素子成形用型を模
式的に示す縦断面図である。
式的に示す縦断面図である。
１ 型基材 ２ 光学素子成形面 ３ 段部 ４ 底部側面 ５ 底面 ６ Ｃｒ−Ｎ膜 ７ 成形面 ８ 真空チャンバ ９ 排気口 １０ ターンテーブル １１ 導入口 １２ アーク電源 １３ バイアス電源 １４ 蒸発源 １５ 型基材 １６ 成形加工面 １７ Ｃｒ−Ｎ膜 １８ 底部側面 １９ 底面 ２０ 成形面 ２１ Ｃｒイオン ２２ Ｎ2 ガス ２３ Ｎイオン
Claims (3)
- 【請求項１】 加熱軟化したガラスをプレス成形して光
学素子を製造するのに用いる光学素子成形用型であっ
て、少なくとも光学素子成形面に厚さ３μｍ以上のＣｒ
窒化物被膜を形成したことを特徴とする光学素子成形用
型。 - 【請求項２】 前記Ｃｒ窒化物被膜の表層部にＣｒ2 Ｏ
3 が形成されていることを特徴とする請求項１記載の光
学素子成形用型。 - 【請求項３】 請求項１記載の光学素子成形用型を製造
するに際し、アーク放電により金属Ｃｒをイオン化する
イオンプレーティング法によって前記Ｃｒ窒化物被膜を
形成することを特徴とする光学素子成形用型の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27807294A JPH08133762A (ja) | 1994-11-11 | 1994-11-11 | 光学素子成形用型およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27807294A JPH08133762A (ja) | 1994-11-11 | 1994-11-11 | 光学素子成形用型およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08133762A true JPH08133762A (ja) | 1996-05-28 |
Family
ID=17592262
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27807294A Withdrawn JPH08133762A (ja) | 1994-11-11 | 1994-11-11 | 光学素子成形用型およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08133762A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002097029A (ja) * | 2000-09-22 | 2002-04-02 | Olympus Optical Co Ltd | 光学素子成形用型 |
| JP2008110902A (ja) * | 2006-10-31 | 2008-05-15 | Olympus Corp | 光学素子成形用金型及びその製造方法 |
| JP2008285358A (ja) * | 2007-05-17 | 2008-11-27 | Olympus Corp | 光学素子成形用金型及びその製造方法 |
| WO2009016993A1 (ja) * | 2007-08-01 | 2009-02-05 | Konica Minolta Opto, Inc. | 下型の製造方法、ガラスゴブの製造方法及びガラス成形体の製造方法 |
| WO2010032671A1 (ja) * | 2008-09-19 | 2010-03-25 | コニカミノルタオプト株式会社 | 金型の製造方法、ガラスゴブの製造方法及びガラス成形体の製造方法 |
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-
1994
- 1994-11-11 JP JP27807294A patent/JPH08133762A/ja not_active Withdrawn
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