JPS6287423A

JPS6287423A - 光学素子成形用型

Info

Publication number: JPS6287423A
Application number: JP22641385A
Authority: JP
Inventors: Takao Shibazaki; 隆男柴崎; Koji Hakamazuka; 康治袴塚
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1985-10-11
Filing date: 1985-10-11
Publication date: 1987-04-21
Also published as: JPH0361616B2

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］この発明は、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良いことが必要
であり、特に像形成用光学レンズに要求される厳密な表
面形状および表面特性を満足するには、離型性が重要な
問題である０通常、離型性は、成形用型の材料に起因す
るガラス濡れ性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３１６８
６１号明細書に開示されるように５ＵＳ４００系ステレ
ス鋼を用いたものや、特開昭５９−１２３６２９号公報
に開示されるように金属材料からなる型の表面に窒化チ
タン（ＴｉＮ　）層を形成したものがある。

［発明が解決しようとする問題点］しかし、上記ステンレス鋼等の金属からなる光学素子成
形用型は、ガラスの成形および熱間加圧の各工程におけ
る温度サイクルにより結晶粒の成長を生じて結晶構造が
変化し、型の表面が肌荒れして離型性が著しく劣化し、
成形品の所望の表面形状を得られず、成形早期に製品の
平滑度や光沢を損なうとともに、型自体の寿命が非常に
短いという問題があった。また、金型の表面にＴｉＮ層
を形成したものは、金型温度が５００℃以上になると酸
化してしまい、濡れ性が悪くなって離型性が劣化し、高
温の成形加工には不適当であった。この発明は、このよ
うな問題点に着目してなされたもので、長寿命にして離
型性が良好であり、高温での成形加工にも適した光学素
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］かかる従来の問題点を解決するために、本発明は、光学
素子成形用型の少なくとも成形面をクロム（Ｃｒ）およ
び窒素（Ｎ）を主成分とする化合物で形成した。例えば
モリブデン（Ｎｏ）　、チタン（Ｔｉ）　、タングステ
ン（Ｗ）またはステンレス鋼からなる金型の成形面にＣ
ｒおよびＮを主成分とする化合物の被膜を形成したもの
である。

上記ＯｒおよびＮを主成分とする化合物は、Ｃｒ４０〜
９０モル％、Ｎ１０〜５０モル％であってＣｒとＮとの
合計が９０モル％以上含有することが好ましい。これは
、Ｃｒが４０モル％未満であると、被膜がもろく、膨張
係数も小さくなるため、剥離や脱落が生じ易くなり、ま
たＯｒが９０モル％を越えると、耐蝕性が低下し、硬度
も不十分となるからである。一方、Ｎが１０モル％未満
であると、耐蝕性が低下してしまい、Ｎが５０モル％を
越えると、被膜がもろく、膨張係数も小さくなって剥離
や脱落が生じ易くなるからである。また、ＯｒとＮとの
合計が９０モル％未満であると、十分な離型性が得られ
ない。

本発明において、ＣｒおよびＮを主成分とする化合物と
しては、−窒化クロム（ＣｒＮ　）　　、　Ｃｒ−Ｃｒ
Ｎまたは二窒化クロム（Ｏｒ２Ｎ　）　　ｊＥｒＮ系化
合物等が適している。

なお、金型に被膜を形成するには、金型の成形面を研磨
して十分に平滑かつ形状精度を良好に仕上げた後、イオ
ンブレーティングまたはその他のＰＶＤ法等を用いて行
い、被膜は１〜３＃Ｌｍの厚さで均一に形成し、通常こ
のままで光学素子成形用型として用いる。また、必要に
応じて研磨を行い、更に粗さ、形状等の表面品質を向上
させてもよい。

上記構成の光学素子成形用型は、十分な硬度を有して長
寿命であり、濡れ角が大きくて離型性が良く、高温での
成形加工においても優れた離型性を示す。

［実施例］第１図に示すように、ステンレス鋼からなる金属基材ｌ
を所望の最終製品に対応した形状に加工し、さらに光学
的要求の生じる成形面に鏡面研磨を施し、その成形面に
対し、イオンブレーティングにより厚さ１．５　ｐｍの
ＣｒＮ被膜２を形成した。

ここに、ＣｒＮ被ｌＩ２は、ＣｒＮ９５モル％以上で炭
素（Ｃ）、ケイ素（Ｓｉ）　、ナトリウム（Ｈａ）等の
不純物を含有している。

次に、上記実施例で得た光学素子成形用型とフリント系
ガラスとの濡れ性を試験した。その試験結果を第２図に
示す。なお、比較のため、第２図中にステンレス鋼にＴ
ｉＮ層を形成した型９石英ガラスからなる型および５Ｕ
Ｓ４０２Ｊ２鋼からなる型の試験結果も示した。試験は
、窒素ガス雰囲気に保持した加熱炉を２　ｄｅｇ／ｗｉ
ｎで昇温し、炉内における光学素子成形用型とペレット
状に加工したフリント系ガラスとの濡れ角を測定したも
のである。

第２図は、横軸に炉内の温度（℃）、縦軸に濡れ角（度
）をとったもので、実線３は実施例のもの、破線４はス
テンレス鋼にＴｉＮ層を形成したもの、破線５は石英ガ
ラスからなるもの、破線６は５ＵＳ４２０Ｊ２鋼からな
るものの特性を示す。第２図から明らかなように、実施
例の型は、広い温度範囲で濡れ角が大きく、ガラスとは
濡れにくく、離型性が良好であることが判る。これに対
し、石英ガラスまたは５ＵＳ４２０Ｊ２鋼からなる型は
、濡れ角が小さく、離型性が悪い。これは、石英ガラス
はフリント系ガラスと同様の酸化物であるためであり、
金属は化学的にラジカルであるためであると考えられる
。また、ＴｉＮ層を形成したものは、５００℃付近まで
は満足できる値を示すが、５００℃を越えると酸化によ
り濡れ角が小さくなり、離型性が悪くなってしまう。

一方、マイクロビッカース硬度計を用いてＣｒＮ被膜２
の表面における硬度を測定した。その結果、１０ｇ荷重
下で、金属基材１に超硬合金を用いた場合には、　１５
００±１００ｋｇｆ／層■２，５ＵＳ３０４鋼を用いた
場合には、約１００１００Ｏ／＋ｓ＋ｗ２．５ＵＳ４２
０Ｊ２焼入れ鋼を用いた場合には、１２００±１００ｋ
ｇｆ／ａｍ　２を示した。これらの値は、従来の焼入れ
済合金工具鋼が６００〜８００Ｋｇｆ／ａｍ　２である
のに比し、十分優れた特性である。

また、表面粗さについては、例えば前記実施例において
、金属基材１の成形面をＲｍａｘ＝０．１ル層の面に研
磨してＣｒＮ被膜２を形成した場合、ＣｒＮ被膜２の表
面粗さは変化しなかった。さらに、金属基材ｌの成形面
をＲｒｓａｘ　＝０．０３ｇｍ程度の面に研磨してＣｒ
Ｎ被膜２を形成した場合、ＣｒＮ被膜２の表面粗さはＲ
■ａ！≦０．０２＃Ｌｍとなり、更に良好な面となった
。

また、実施例の型に対し５０００シヨツトのガラス光学
部品成形を行ったところ、その成形面には全く変化がな
く、初期性能を維持していた。

なお、上記実施例においては、金属基材１に直接ＣｒＮ
被膜２を形成したが、本発明はかかる実施例に限定され
るものではなく、金属基材１にＯｒを被着させた後にＣ
ｒＮ被膜を形成してもよい。Ｏｒは、膨張係数がステン
レス鋼とＣｒＮとの間であり、金属基材ｌとの密着性を
向上することができる。

ただし、Ｃｒは、耐蝕性を考慮すると、被膜表面には存
在しない方が好ましい。

一方、成形面以外の部分にＣｒＮ被膜を形勢してもよく
、被膜はＣｒ−ＣｒＮの非晶質状組織またはＣｒＮ　−
Ｏｒ　−Ｃｒ２　Ｎの共晶状態のもの等でも前記実施例
とほぼ同様の効果を得ることができる。また、本発明に
おいて、総和で１０モル％未満であれば、ホウ素（Ｂ）
、リン（Ｐ）、バナジウム（Ｖ）、ケイ素（Ｓｉ）　、
ハフニウム（Ｈｆ）等を化合物中に添加してもよい。

［発明の効果］以上のように、本発明の光学素子成形用型によれば、少
なくとも成形面をＣｒおよびＮを主成分とする化合物に
より形成しているので、長寿命にして離型性が良好であ
り、高温での成形加工も良好に行い得、型自体のコスト
も安価である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光学素子成形用型の一実施例を示す縦
断正面図、第２図はフリント系ガラスとの濡れ性の試験
結果を示すグラフである。１・・・金属基材２・・・ＣｒＮ被膜特許出願人　　オリンパス光学工業株式会社２　　Ｃｒ
Ｎ皮膜手続補正書（自発）昭和６１年１月２９日１、事件の表示昭和６０年特許願第２２６４１３号２、発明の名称光　　学　　素　　子　　成　　形　　用　　型３、補
正をする者事件との関係　　特　許　出　願　人任　所　東京都渋谷区幡ケ谷２丁目４３番２号４、代理
人６、補正の対象７、補正の内容（１）明細書第３頁第９行目に記載する「濡れ性が悪く
」を「濡れ性が良く」と補正する。（り　明細書第６頁第５行目に記載するｒ　５ＵＳ４０
２Ｊ２　Ｊをｒ　５ＵＳ４２０Ｊ２　Ｊと補正する。（３）明細書第６頁第１３行目に記載する「破線４」を
「実線４」と補正する。（滲　明細書第８頁第１５行目に記載する「形勢」を「
形成」と補正する。（９明細書第９頁第２行目に記載する「添加してもよい
。」を「添加しても前記効果を高めることができる。」
と補正する。８、添付書類の目録別　　　紙　　　　　　　　　　１通別　　　　　　　紙２、特許請求の範囲（υ　クロムおよび窒素を主成分とする化合物により少
なくとも成形面を形成したことを特徴とする光学素子成
形用型。 ■　前記クロムおよび窒素を主成分とする化合物が、ク
ロム４０〜９０モル％、窒素１０〜５０モル％であって
クロムと窒素との合計が９０モル％以上の化合物からな
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。（３）前記クロムおよび窒素を主成分とする化合物が、
　ＣｒＮ、０ｒ−ＣｒＮまたはＧｒ２Ｎ−ＣｒＮ系化合
物からなることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は
第２項記載の光学素子成形用型。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）クロムおよび窒素を主成分とする化合物により少
なくとも成形面を形成したことを特徴とする光学素子成
形用型。
（２）前記クロムおよび窒素を主成分とする化合物が、
クロム４０〜９０モル％、窒素１０〜５０モル％であっ
てクロムと窒素との合計が９０モル％以上の化合物から
な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。
（３）前記クロムおよび窒素を主成分とする化合物が、
一窒化一クロム、クロム−一窒化一クロムまたは一窒化
２クロム−一窒化一ロム系化合物からなることを特徴と
する特許請求の範囲第１項又は第２項記載の光学素子成
形用型。