JPH08217470A - 光学素子成形用型 - Google Patents

光学素子成形用型

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JPH08217470A
JPH08217470A JP2661495A JP2661495A JPH08217470A JP H08217470 A JPH08217470 A JP H08217470A JP 2661495 A JP2661495 A JP 2661495A JP 2661495 A JP2661495 A JP 2661495A JP H08217470 A JPH08217470 A JP H08217470A
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JP
Japan
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mold
optical element
thin film
molding
forming
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JP2661495A
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English (en)
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Yasuhiro Yoneda
靖弘 米田
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B11/00Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
    • C03B11/06Construction of plunger or mould
    • C03B11/08Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses
    • C03B11/084Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses material composition or material properties of press dies therefor
    • C03B11/086Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses material composition or material properties of press dies therefor of coated dies
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2215/00Press-moulding glass
    • C03B2215/02Press-mould materials
    • C03B2215/08Coated press-mould dies
    • C03B2215/10Die base materials
    • C03B2215/12Ceramics or cermets, e.g. cemented WC, Al2O3 or TiC
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 光学素子成形用型にて光学素子を押圧成形す
る際の離型性をよくし、型の外観不良を生じさせないと
ともに型の寿命を長くする。 【構成】 炭化クロムを主成分とする焼結体からなる光
学素子成形用型基材1の少なくとも成形面2に窒化クロ
ムを主成分とする薄膜4を被覆して、窒化クロム薄膜4
の面を成形面5とした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光学素子成形用型に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、光学素子の成形用に用いられる型
として、特公平3−61616号公報に開示された発明
が知られている。この発明はステンレス鋼等の金属から
なる型基材の少なくとも成形面に窒化クロムの薄膜を形
成することにより、成形面に充分な硬度を持たせるとと
もに離型性を向上させるものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来、加熱軟化した光
学ガラス素材を押圧する際の型の温度が金属材料の熱処
理温度を越えてしまう場合がある。このような場合に、
前記従来の光学素子成形型の構成では、型基材に金属材
料を使用しているので、金属材料の熱処理温度を越えた
温度が型基材の耐熱性を著しく低下させてしまう。また
このような高い温度では型基材の変質により窒化クロム
の薄膜と型基材との密着性が著しく低下することにより
膜剥離が生じ、型成形面が外観不良となる。従って、型
は使用不能となり、型の寿命が短くなるとなるという問
題がある。
【0004】よって本発明は前記問題点に鑑みてなされ
たものであり、光学素子成形型にて光学素子を押圧成形
する際の離型性をよくするとともに、型成形面の外観不
良を生じさせない長寿命の型の提供を目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は光学素子成形用型の基材を炭化クロムを主
成分とする焼結体にて形成し、その型基材の少なくとも
成形面に窒化クロムを主成分とする薄膜を被覆した。
【0006】
【作用】本発明によれば、窒化クロムを主成分とする薄
膜を型の成形面に被膜させることにより、窒化クロムは
その結晶構造が立方晶であるとともに標準生成自由エネ
ルギーが大きく表面状態が安定しているので加熱軟化し
たガラスが接触しても融着することがない。仮に窒化ク
ロムの表面の窒素が酸素に置換されて酸化クロムになっ
たとしても、酸化クロムは窒化クロムよりも標準生成自
由エネルギーが大きく、さらに表面状態が安定している
ので、加熱軟化したガラスが接触しても融着することが
ない。
【0007】また、炭化クロムを主成分とした焼結体に
て形成した型基材をそのまま成形型として用いた場合に
は光学素子を成形する際に焼結体の表面の結晶粒が脱落
するという問題があるが、この焼結体の表面に窒化クロ
ムを主成分とする薄膜を被膜した場合は焼結体表面の結
晶粒の脱落を防止することができるので型成形面の外観
を損なうことがない。さらに炭化クロムを主成分とした
焼結体と窒化クロムとは結合しやすいので付着力が非常
に大きく、薄膜剥離が生じない。
【0008】
【実施例1】以下、本発明の実施例を図面とともに具体
的に説明する。図1は本発明の実施例1を示す光学素子
成形用型の断面図である。本実施例における光学素子成
形用型Aの型基材1は,HIP焼結法にて形成した炭化
クロムの焼結体であり、Cr32の中にCr73を第2
層として含む結晶組成のセラミックスである。
【0009】この焼結体を放電加工することにより図1
に示すような概略形状の型基材1を形成し、さらにダイ
ヤモンド砥石にて精密加工を施して光学素子の形状を反
転した形状の成形加工面2を形成した。そしてこの成形
加工面2の最外周にはテーパー面3を設け、成形加工面
2とテーパー面3との間をR面でつないだ。
【0010】このようにして形成した基材1を界面活性
剤や純水等を用いて超音波洗浄した後、図示しない真空
装置の真空槽内に投入し、真空装置内にてイオンビーム
スパッタ法によりCr−N薄膜4を形成させる。この成
膜方法は、真空槽内を10-5Torr以下の真空度にし
て型基材1を400〜600°Cに加熱する(本実施例
では550°Cとした)。
【0011】この状態でイオン銃側に0.5×10-4
2×10-4Torrの真空度(本実施例では1×10-4
Torrとした)になるようにArガスを導入し、型基
材1の近傍に1.0×10-4〜1.5×10-3Torr
(本実施例では7×10-4Trrとした)になるように
2ガスを導入し、このときの真空槽内の真空度が8×
10-4Torrになるようにした。
【0012】イオン銃のアノード電流が0.3Aになる
ようにした後、500V〜1kVの電圧(本実施例では
900V)で加速し、Cr2Nの純度99.9%以上の
焼結体からなるターゲットに照射してスパッタし、スパ
ッタ粒子を型基材1の成形加工面2及びテーパ面3に堆
積させCr−N薄膜4を形成した。この時のスパッタリ
ングの時間は100分で膜厚は0.75μmであった。
【0013】前記にようにして被膜された型基材1を真
空槽内から取り出し、大気中で600°Cにて2時間加
熱した。このようにして、酸化されたCr−N薄膜4か
らなる成形面5を形成した。この場合、Cr−N薄膜4
はCrNの多結晶体で表面から0.01〜0.1μmの
厚さが酸化されCr23が形成されている。
【0014】この構成の光学素子成形用型は、型基材1
を炭化クロムの焼結体で形成しているので加熱軟化した
ガラスを成形するような高温でも充分に耐熱性を有して
おり、また上記の薄膜が形成されていない炭化クロムの
表面にも酸化クロムを形成して表面の酸化がそれ以上進
行しなくなる。
【0015】このような炭化クロム焼結体は結晶粒の集
まりであるので成形加工面2をそのまま成形面として使
用すると粒子が脱落して型成形面の外観劣化が起こる
が、本実施例では成形加工面に窒化クロムの薄膜を形成
しているので、薄膜の付着力と薄膜自身の結合力により
粒子の脱落を防止することができる。
【0016】また、炭化クロムと窒化クロムはどちらも
クロム化合物であるので、窒化クロムの薄膜はクロム同
士あるいは窒素及び炭素を介して結合し、型基材1に薄
膜が強固に密着している。これにより膜剥離が起こりに
くい。さらに窒化クロムの表面には酸化クロムの薄い層
が形成されており窒化クロムでも充分にガラスとの離型
性が確保されるが、酸化クロムの方がより安定している
ので、より離型性がよくなる。
【0017】本実施例の光学素子成形用型によれば、加
熱軟化したガラスを押圧するような高温と圧力下でも充
分な耐熱性と強度を有し、かつ成形面の粒子が脱落する
等による型成形面5の外観の劣化も起こらない。また押
圧して離型する場合でもガラスが融着したり、離型力が
作用するようなことはない。これにより型成形面5の外
観の劣化が起こらない長寿命の光学素子成形用型を得る
ことができる。
【0018】なお、本実施例における型基材1の焼結体
は、これにTiC及びNiを添加することによりサーメ
ットにして高温強度と靱性を向上させることができる。
また焼結体はHIP法以外に常圧焼結法やHP焼結法で
も同様な焼結体が得られる。また、窒化クロムの薄膜は
CrN以外にCrN−Cr2N系化合物でもよく、また
前記窒化クロム薄膜はY23やYを含有した膜であれば
より耐熱性が向上する。また、窒化クロムを主成分とし
た薄膜の表面は酸化していることが好ましいが、酸化さ
せなくてもほぼ同様な作用効果が得られる。また、本実
施例ではCr−N薄膜4を成形加工面に形成したが、そ
れ以外の面の全部あるいは一部に形成しても同様な作用
効果が得られる。
【0019】
【実施例2】図2は本発明の実施例2を示す光学素子成
形用型の断面図である。本実施例における光学素子成形
用型Bの型基材1は前記実施例1の光学素子成形用型A
における型基材1とCr−N薄膜4との間にCr−C薄
膜6を中間層として形成したものであり、その他の構成
については前記実施例1と同様であるのでその説明を省
略する。
【0020】Cr−C薄膜6は実施例1と同様にイオン
ビームスパッタ法で成膜される。まず実施例1と同様に
真空槽内を10-5Torr以下の真空度にして型基材1
を400〜600°Cに加熱する(本実施例では550
°Cとした)。
【0021】この状態でイオン銃側に0.5×10-4
4×10-4Trrの真空度(本実施例では2×10-4
rrとした)になるようにArガスを導入し、イオン銃
のアノード電流が0.3Aになるようにした後、500
V〜1kVの電圧(本実施例では900V)で加速し、
Cr32の純度99.9%以上の焼結体からなるターゲ
ットに照射してスパッタし、スパッタ粒子を型基材1の
成形加工面2及びテーパ面3に堆積させ、Cr−C薄膜
6を形成した。この時のスパッタリングの時間は50分
で、膜厚は0.4μmとなるようにした。形成したCr
−C薄膜6の結晶構造はCr32の多結晶であった。
【0022】続いて実施例1と同一条件でCr−N薄膜
4をスパッタ時間60分で形成し、総膜厚を0.85μ
mとした。ここでもCr−N薄膜4はCrNの多結晶体
であった。前記のようにして薄膜を被覆した型基材1を
実施例1と同様にして酸化層を形成し、表面がCr−N
薄膜4からなる成形面5を得た。
【0023】本実施例によれば、実施例1の作用効果に
加えて炭化クロムの焼結体からなる基材1と同様な結晶
構造の薄膜を形成していることにより、型基材1の表面
とCr−C薄膜6との界面では共有結合に近い状態にな
り非常に付着性がよくなる。また、Cr−C薄膜6とC
r−N薄膜4とは同じクロム化合物であることと真空中
で続けて成膜されることにより、酸素やコンタミの吸着
層が形成されないので、これも非常に強い密着性を持つ
ことになり膜の剥離が非常に発生しにくくなる。これに
より従来のような基材1の面から膜が剥離することによ
る型成形面の外観不良を起こさないとともに寿命の長い
光学素子成膜用型を得ることができる。
【0024】なお、本実施例においても、型基材1の焼
結体にTiC及びNiを添加してサーメットにすること
により高温強度と靱性を向上させることができる。ま
た、焼結体はHIP法以外に常圧焼結法やHP焼結法で
も同様に焼結体を得ることができる。また、Cr−N薄
膜4はCrN以外にCrN−Cr2N系化合物でもよ
く、またCr−N薄膜4はY23やYを含有した膜であ
ればより耐熱性が向上する。また、Cr−N薄膜4の表
面は酸化していることが好ましいが、酸化させなくても
ほぼ同様な作用効果が得られる。また、Cr−C薄膜6
も同様にCr32以外にCr73の結晶構造が存在して
もよい。また本実施例ではCr−N薄膜4及びCr−C
薄膜6を成形加工面2に形成したが、それ以外の面の全
部あるいは一部に形成しても同様な作用効果が得られ
る。
【0025】
【発明の効果】本発明の光学素子成形用型によれば、加
熱軟化したガラスを押圧成形するような高温と圧力下で
も充分な耐熱性と強度を有し、成形面の粒子脱落等によ
る型成形面の外観の劣化、あるいはガラスが融着した
り、そのために離型力作用したりするようなことが起こ
らないとともに長寿命の光学素子成形用型を得ることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1を示す光学素子成形用型の断
面図。
【図2】本発明の実施例2を示す光学素子成形用型の断
面図。
【符号の説明】
1 光学素子成形用型基材 2 成形加工面 3 テーパー面 4 Cr−N薄膜 5 成形面 6 Cr−C薄膜

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 炭化クロムを主成分とする焼結体からな
    る光学素子成形用型基材の少なくとも成形面に窒化クロ
    ムを主成分とする薄膜を被覆したことを特徴とする光学
    素子成形用型。
JP2661495A 1995-02-15 1995-02-15 光学素子成形用型 Withdrawn JPH08217470A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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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
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