JPH0524865A - 光学ガラス素子成形用金型 - Google Patents
光学ガラス素子成形用金型Info
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- JPH0524865A JPH0524865A JP19832091A JP19832091A JPH0524865A JP H0524865 A JPH0524865 A JP H0524865A JP 19832091 A JP19832091 A JP 19832091A JP 19832091 A JP19832091 A JP 19832091A JP H0524865 A JPH0524865 A JP H0524865A
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- C03B11/00—Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
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- 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
- C03B2215/22—Non-oxide ceramics
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
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- C03B2215/00—Press-moulding glass
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- C03B2215/08—Coated press-mould dies
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- 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
Abstract
(57)【要約】
【目的】 光学性能のよい高精度な光学ガラス素子を成
形することができ、光学ガラス素子材料の構成成分であ
る鉛との反応性が小さく、成形後において光学ガラス素
子が付着することなく離型性に優れ、かつ長時間の成形
に供した場合でも保護膜が加熱酸化されることなく、保
護膜の剥離、クラックの発生、表面形状の変化などの不
具合が生じにくい光学ガラス素子成形用金型を提供する
ことにある。 【構成】 本発明の光学ガラス素子成形用金型は、少な
くとも光学ガラス素子材料と接触する金型基材の成形面
に、炭化ホウ素化合物または炭化ホウ素化合物と炭素を
主体とした混合物からなる表面層が形成されていること
を特徴とする。また、金型基材と表面層との間に、シリ
コン、タングステン、タンタル、ニオビウムおよび窒化
アルミニウムよりなる群から選ばれた少なくとも１種か
らなる中間層が形成されていることが好ましい。
形することができ、光学ガラス素子材料の構成成分であ
る鉛との反応性が小さく、成形後において光学ガラス素
子が付着することなく離型性に優れ、かつ長時間の成形
に供した場合でも保護膜が加熱酸化されることなく、保
護膜の剥離、クラックの発生、表面形状の変化などの不
具合が生じにくい光学ガラス素子成形用金型を提供する
ことにある。 【構成】 本発明の光学ガラス素子成形用金型は、少な
くとも光学ガラス素子材料と接触する金型基材の成形面
に、炭化ホウ素化合物または炭化ホウ素化合物と炭素を
主体とした混合物からなる表面層が形成されていること
を特徴とする。また、金型基材と表面層との間に、シリ
コン、タングステン、タンタル、ニオビウムおよび窒化
アルミニウムよりなる群から選ばれた少なくとも１種か
らなる中間層が形成されていることが好ましい。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光学ガラス素子成形用
金型に関する。
金型に関する。
【０００２】
【従来の技術】光学ガラス素子成形用金型は、高精度な
光学ガラス素子を直接プレスして成形するものであり、
この光学ガラス素子成形用金型の型材料としては、高温
でも安定で、耐酸化性に優れ、ガラスに対して不活性で
あり、プレス成形時に形状精度が崩れないよう機械的強
度が高く、プレス成形後の離型性に優れたものであるこ
とが必要である。更に、加工性に優れ精密加工が容易に
できるものでなければならない。
光学ガラス素子を直接プレスして成形するものであり、
この光学ガラス素子成形用金型の型材料としては、高温
でも安定で、耐酸化性に優れ、ガラスに対して不活性で
あり、プレス成形時に形状精度が崩れないよう機械的強
度が高く、プレス成形後の離型性に優れたものであるこ
とが必要である。更に、加工性に優れ精密加工が容易に
できるものでなければならない。
【０００３】従来、斯かる光学ガラス素子のプレス成形
用金型に用いられる型材料として、例えばシリコンカー
バイド（ＳｉＣ）やシリコンナイトライト（Ｓｉ
3 Ｎ4 ）が知られており（特開昭52−45613号公報参
照）、更にチタンカーバイド（ＴｉＣ）と金属の混合材
料なども検討されている（特開昭59−121126号公報参
照）。
用金型に用いられる型材料として、例えばシリコンカー
バイド（ＳｉＣ）やシリコンナイトライト（Ｓｉ
3 Ｎ4 ）が知られており（特開昭52−45613号公報参
照）、更にチタンカーバイド（ＴｉＣ）と金属の混合材
料なども検討されている（特開昭59−121126号公報参
照）。
【０００４】また、プレス成形後の離型性の向上を図る
手段として、型材料としてガラス状炭素（無定形カーボ
ン）を用いる手段、金型の成形面にダイヤモンド状炭素
薄膜（ダイヤモンドライクカーボン）からなる保護膜を
形成する手段（特開昭61−281030号公報参照）、ガラス
と金型の少なくとも一方の面に炭素コートを施す手段
（特開昭62−207726号公報参照）などが開示されてい
る。
手段として、型材料としてガラス状炭素（無定形カーボ
ン）を用いる手段、金型の成形面にダイヤモンド状炭素
薄膜（ダイヤモンドライクカーボン）からなる保護膜を
形成する手段（特開昭61−281030号公報参照）、ガラス
と金型の少なくとも一方の面に炭素コートを施す手段
（特開昭62−207726号公報参照）などが開示されてい
る。
【０００５】また、金型の成形面に保護膜が形成された
金型において、この保護膜の剥離やクラックの発生を防
止するために、金型基材としてシリコンカーバイドまた
は窒化アルミニウムを用い、成形面にシリコンカーバイ
ドからなる膜と窒化物からなる膜を順次積層した金型
（特開昭62−132734号公報参照）、窒化物あるいは炭化
物などの中間層を設けた後白金などの貴金属層を設けた
金型（特開昭61−136928号公報参照）などが知られてい
る。
金型において、この保護膜の剥離やクラックの発生を防
止するために、金型基材としてシリコンカーバイドまた
は窒化アルミニウムを用い、成形面にシリコンカーバイ
ドからなる膜と窒化物からなる膜を順次積層した金型
（特開昭62−132734号公報参照）、窒化物あるいは炭化
物などの中間層を設けた後白金などの貴金属層を設けた
金型（特開昭61−136928号公報参照）などが知られてい
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
型材料、および金型の成形面に保護膜を設ける手段で
は、前述の条件を全て満足するものは得られていない。
例えば、 型材料としてシリコンカーバイドまたはシリコンナ
イトライトを用いた場合においては、金型は極めて硬く
て機械的強度が高いものとなるが加工性が劣る。また、
光学ガラス素子材料の構成成分である鉛（Ｐｂ）がアル
カリ元素と反応しやすいという欠点を有している。 型材料としてチタンカーバイドと金属の混合材料を
用いた場合においても、光学ガラス素子材料の構成成分
と反応しやすく、適当であるとはいえない。 ダイヤモンド状炭素薄膜、炭素コートまたは硬質炭
素膜が形成された金型は、長時間の成形に供した場合、
成形室内に残留する酸素により、加熱酸化され、膜厚の
低下、成形面の表面アレ、表面形状の変化が生じる、と
いう問題がある。 従来の中間層と表面層の組合せにより金型の成形面
に保護膜を形成する場合でも、長時間例えば1000〜5000
回の成形に供した場合、保護膜の剥離やクラックの発生
を生じる。
型材料、および金型の成形面に保護膜を設ける手段で
は、前述の条件を全て満足するものは得られていない。
例えば、 型材料としてシリコンカーバイドまたはシリコンナ
イトライトを用いた場合においては、金型は極めて硬く
て機械的強度が高いものとなるが加工性が劣る。また、
光学ガラス素子材料の構成成分である鉛（Ｐｂ）がアル
カリ元素と反応しやすいという欠点を有している。 型材料としてチタンカーバイドと金属の混合材料を
用いた場合においても、光学ガラス素子材料の構成成分
と反応しやすく、適当であるとはいえない。 ダイヤモンド状炭素薄膜、炭素コートまたは硬質炭
素膜が形成された金型は、長時間の成形に供した場合、
成形室内に残留する酸素により、加熱酸化され、膜厚の
低下、成形面の表面アレ、表面形状の変化が生じる、と
いう問題がある。 従来の中間層と表面層の組合せにより金型の成形面
に保護膜を形成する場合でも、長時間例えば1000〜5000
回の成形に供した場合、保護膜の剥離やクラックの発生
を生じる。
【０００７】本発明は以上のような事情に基いてなされ
たものであって、本発明の目的は、光学性能のよい高精
度な光学ガラス素子を成形することができ、光学ガラス
素子材料の構成成分である鉛との反応性が小さく、成形
後において光学ガラス素子が付着することなく離型性に
優れ、かつ長時間の成形に供した場合でも保護膜が加熱
酸化されることなく、保護膜の剥離、クラックの発生、
表面形状の変化などの不具合が生じにくい光学ガラス素
子成形用金型を提供することにある。
たものであって、本発明の目的は、光学性能のよい高精
度な光学ガラス素子を成形することができ、光学ガラス
素子材料の構成成分である鉛との反応性が小さく、成形
後において光学ガラス素子が付着することなく離型性に
優れ、かつ長時間の成形に供した場合でも保護膜が加熱
酸化されることなく、保護膜の剥離、クラックの発生、
表面形状の変化などの不具合が生じにくい光学ガラス素
子成形用金型を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の光学ガラス素子
成形用金型は、少なくとも光学ガラス素子材料と接触す
る金型基材の成形面に、炭化ホウ素化合物または炭化ホ
ウ素化合物と炭素を主体とした混合物からなる表面層が
形成されていることを特徴とする。
成形用金型は、少なくとも光学ガラス素子材料と接触す
る金型基材の成形面に、炭化ホウ素化合物または炭化ホ
ウ素化合物と炭素を主体とした混合物からなる表面層が
形成されていることを特徴とする。
【０００９】また、金型基材と表面層との間に、シリコ
ン、タングステン、タンタル、ニオビウムおよび窒化ア
ルミニウムよりなる群から選ばれた少なくとも１種から
なる中間層が形成されていることが好ましい。
ン、タングステン、タンタル、ニオビウムおよび窒化ア
ルミニウムよりなる群から選ばれた少なくとも１種から
なる中間層が形成されていることが好ましい。
【００１０】また、表面層の厚さが 0.1〜2.0 μｍであ
ることが好ましい。
ることが好ましい。
【００１１】以下、本発明の光学ガラス素子成形用金型
について具体的に説明する。 ＜金型基材＞金型基材の材料は、耐熱性に優れ、硬度が
高く、容易に加工できるものであることが必要とされ
る。このような材料としては、ＷＣ−Ｃｏ合金例えば
「ＲＣＣ−ＦＮ」（日本タングステン社製）、ＷＣ−Ｎ
ｉ−Ｃｒ−Ｍｏ合金例えば「ＲＣＣ−ＮＲ11」（同社
製）、ＷＣ−ＴａＣ−ＴｉＣ合金例えば「ＲＣＣ−Ｌ」
（同社製）などのタングステンカーバイド合金、シリコ
ンカーバイド、シリコンナイトライト、ステンレス鋼、
各種のサーメット材などを挙げることができる。
について具体的に説明する。 ＜金型基材＞金型基材の材料は、耐熱性に優れ、硬度が
高く、容易に加工できるものであることが必要とされ
る。このような材料としては、ＷＣ−Ｃｏ合金例えば
「ＲＣＣ−ＦＮ」（日本タングステン社製）、ＷＣ−Ｎ
ｉ−Ｃｒ−Ｍｏ合金例えば「ＲＣＣ−ＮＲ11」（同社
製）、ＷＣ−ＴａＣ−ＴｉＣ合金例えば「ＲＣＣ−Ｌ」
（同社製）などのタングステンカーバイド合金、シリコ
ンカーバイド、シリコンナイトライト、ステンレス鋼、
各種のサーメット材などを挙げることができる。
【００１２】＜表面層＞少なくとも金型基材の成形面に
形成される表面層は、炭化ホウ素化合物または炭化ホウ
素化合物と炭素を主体とした混合物からなるものであ
る。炭化ホウ素化合物と炭素を主体とした混合物からな
る表面層を形成する場合、ホウ素含有量は２重量％以上
であることが好ましく、更に好ましくは２〜50重量％で
ある。表面層の形成方法としては、例えばマグネトロン
スパッタ蒸着法、イオンプレーティング蒸着法などを挙
げることができる。マグネトロンスパッタ蒸着法により
形成する際において、ターゲット材として炭化ホウ素焼
結体を用い、また炭化ホウ素化合物と炭素を主体とした
混合物からなる表面層を形成する場合には、炭素ターゲ
ットの表面に炭化ホウ素焼結体の板材を一定面積（炭化
ホウ素／炭素＝0.03〜0.6 ）で並べたものを用いること
ができる。放電電力は例えば１〜1.5 ＫＷであり、導入
ガスとしては例えばアルゴンガスを用い、真空度は例え
ば９×10-4 〜２×10-3Torr、基板温度は例えば 250〜
600 ℃の範囲である。形成される表面層の膜厚は、 0.1
〜２μｍであることが好ましい。なお、表面層における
ホウ素元素は、炭化ホウ素化合物の状態で表面層に含有
されていてもよく、あるいは炭素膜中に単体として含有
されていてもよい。さらに、表面層は、成膜時に含有さ
れる窒素、アルゴンなどの元素を有していてもよい。
形成される表面層は、炭化ホウ素化合物または炭化ホウ
素化合物と炭素を主体とした混合物からなるものであ
る。炭化ホウ素化合物と炭素を主体とした混合物からな
る表面層を形成する場合、ホウ素含有量は２重量％以上
であることが好ましく、更に好ましくは２〜50重量％で
ある。表面層の形成方法としては、例えばマグネトロン
スパッタ蒸着法、イオンプレーティング蒸着法などを挙
げることができる。マグネトロンスパッタ蒸着法により
形成する際において、ターゲット材として炭化ホウ素焼
結体を用い、また炭化ホウ素化合物と炭素を主体とした
混合物からなる表面層を形成する場合には、炭素ターゲ
ットの表面に炭化ホウ素焼結体の板材を一定面積（炭化
ホウ素／炭素＝0.03〜0.6 ）で並べたものを用いること
ができる。放電電力は例えば１〜1.5 ＫＷであり、導入
ガスとしては例えばアルゴンガスを用い、真空度は例え
ば９×10-4 〜２×10-3Torr、基板温度は例えば 250〜
600 ℃の範囲である。形成される表面層の膜厚は、 0.1
〜２μｍであることが好ましい。なお、表面層における
ホウ素元素は、炭化ホウ素化合物の状態で表面層に含有
されていてもよく、あるいは炭素膜中に単体として含有
されていてもよい。さらに、表面層は、成膜時に含有さ
れる窒素、アルゴンなどの元素を有していてもよい。
【００１３】＜中間層＞金型基材と表面層との間に形成
される中間層としては、シリコン、タングステン、タン
タル、ニオビウムおよび窒化アルミニウムよりなる群か
ら選ばれた少なくとも１種からなるものである。また、
中間層としては、上記元素とともに、窒素や炭素が含有
されていてもよい。中間層の形成方法としては、例えば
マグネトロンスパッタ蒸着法を挙げることができ、表面
層の形成条件と同等の条件で行うことができる。形成さ
れる中間層の膜厚は、0.02〜1.0 μｍであることが好ま
しい。
される中間層としては、シリコン、タングステン、タン
タル、ニオビウムおよび窒化アルミニウムよりなる群か
ら選ばれた少なくとも１種からなるものである。また、
中間層としては、上記元素とともに、窒素や炭素が含有
されていてもよい。中間層の形成方法としては、例えば
マグネトロンスパッタ蒸着法を挙げることができ、表面
層の形成条件と同等の条件で行うことができる。形成さ
れる中間層の膜厚は、0.02〜1.0 μｍであることが好ま
しい。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明するが、
本発明はこれらによって限定されるものではない。 （実施例１）直径20mm、厚さ６mmのタングステンカーバ
イド合金（ＷＣ−Ｃｏ合金）「ＲＣＣ−ＦＮ」（日本タ
ングステン社製）を用い、曲率半径がそれぞれ46mmおよ
び 200mmの凹面状の成形面を有する上型および下型を作
製し、これらの型の成形面を超微細なダイヤモンド砥粒
により鏡面に研磨した。
本発明はこれらによって限定されるものではない。 （実施例１）直径20mm、厚さ６mmのタングステンカーバ
イド合金（ＷＣ−Ｃｏ合金）「ＲＣＣ−ＦＮ」（日本タ
ングステン社製）を用い、曲率半径がそれぞれ46mmおよ
び 200mmの凹面状の成形面を有する上型および下型を作
製し、これらの型の成形面を超微細なダイヤモンド砥粒
により鏡面に研磨した。
【００１５】次いで、図１に示すように、それぞれの型
１の成形面に炭化ホウ素化合物からなる表面層２を形成
して本発明の光学ガラス素子成形用金型（後記表１の試
料No. １〜６）を製造した。表面層２の形成は、直流マ
グネトロンスパッタ蒸着法により、下記の条件に従って
行った。 ターゲット：Ｂ4 Ｃ焼結ターゲット「ＮＰＢ−１」（日
本タングステン社製） スパッタ条件：直流マグネトロンスパッタ 放電電力： 1.0ＫＷ 導入ガス：アルゴンガス（真空度約９×10-4Torr） 基板加熱温度： 400℃ なお、炭化ホウ素化合物の存在はＸ線回析評価により確
認し、ホウ素化合物の含有量はＸ線マイクロアナライザ
ー（ＸＭＡ）で推定した。形成された表面層の状態を光
学顕微鏡で観察し、そのときの成形面の表面粗さ（平均
二乗粗さ、以下「ＲＭＳ値」ともいう。）を測定したと
ころ 100Å以下（100 〜80Å）であった。
１の成形面に炭化ホウ素化合物からなる表面層２を形成
して本発明の光学ガラス素子成形用金型（後記表１の試
料No. １〜６）を製造した。表面層２の形成は、直流マ
グネトロンスパッタ蒸着法により、下記の条件に従って
行った。 ターゲット：Ｂ4 Ｃ焼結ターゲット「ＮＰＢ−１」（日
本タングステン社製） スパッタ条件：直流マグネトロンスパッタ 放電電力： 1.0ＫＷ 導入ガス：アルゴンガス（真空度約９×10-4Torr） 基板加熱温度： 400℃ なお、炭化ホウ素化合物の存在はＸ線回析評価により確
認し、ホウ素化合物の含有量はＸ線マイクロアナライザ
ー（ＸＭＡ）で推定した。形成された表面層の状態を光
学顕微鏡で観察し、そのときの成形面の表面粗さ（平均
二乗粗さ、以下「ＲＭＳ値」ともいう。）を測定したと
ころ 100Å以下（100 〜80Å）であった。
【００１６】光学ガラス素子成形用金型（試料No. １〜
６）の各々を図３に示すプレス成形機にセットした。同
図において、４および５は光学ガラス素子成形用金型で
あり、４は上型、５は下型である。６は上型用加熱ヒー
タ、７は下型用加熱ヒータ、８は上型用ピストンシリン
ダー、９は下型用ピストンシリンダー、10は光学ガラス
素子材料であり、この例においては酸化鉛（ＰｂＯ）70
重量％、シリカ（ＳｉＯ2 ）27重量％および微量成分３
重量％からなる酸化鉛系光学ガラス（重フリント系ガラ
ス）であって、半径10mmの球状に加工した塊状物を用い
た。11は光学ガラス素子材料10の供給用治具、12はプレ
ス成形で得られる光学ガラス素子の取出し口、13は光学
ガラス素子材料10の予備加熱炉、14はカバーである。
６）の各々を図３に示すプレス成形機にセットした。同
図において、４および５は光学ガラス素子成形用金型で
あり、４は上型、５は下型である。６は上型用加熱ヒー
タ、７は下型用加熱ヒータ、８は上型用ピストンシリン
ダー、９は下型用ピストンシリンダー、10は光学ガラス
素子材料であり、この例においては酸化鉛（ＰｂＯ）70
重量％、シリカ（ＳｉＯ2 ）27重量％および微量成分３
重量％からなる酸化鉛系光学ガラス（重フリント系ガラ
ス）であって、半径10mmの球状に加工した塊状物を用い
た。11は光学ガラス素子材料10の供給用治具、12はプレ
ス成形で得られる光学ガラス素子の取出し口、13は光学
ガラス素子材料10の予備加熱炉、14はカバーである。
【００１７】予備加熱炉13で加熱された光学ガラス素子
材料10を、 520℃に保持されている上型４および下型５
の間に供給配置し、窒素雰囲気中、約40kg／cm2 のプレ
ス圧で２分間保持し、その後、そのままの状態で上下の
型を 300℃まで冷却して、プレス成形された光学ガラス
素子を取出し口12より取り出した。以上の操作により、
光学ガラス素子の成形工程が完了する。なお、成形され
た光学ガラス素子は型の成形面に付着することなく容易
に取り出され、離型性は極めて良好であった。また、以
下の実施例においても同様に離型性は良好であった。
材料10を、 520℃に保持されている上型４および下型５
の間に供給配置し、窒素雰囲気中、約40kg／cm2 のプレ
ス圧で２分間保持し、その後、そのままの状態で上下の
型を 300℃まで冷却して、プレス成形された光学ガラス
素子を取出し口12より取り出した。以上の操作により、
光学ガラス素子の成形工程が完了する。なお、成形され
た光学ガラス素子は型の成形面に付着することなく容易
に取り出され、離型性は極めて良好であった。また、以
下の実施例においても同様に離型性は良好であった。
【００１８】以上の工程を繰り返して3000回行った後、
上型４および下型５をプレス成形機より取り外して、成
形面の表面状態を光学顕微鏡で観察し、そのときの表面
粗さ（ＲＭＳ値）を測定したところ 400Å以下であり、
成形前と比較して 300Å以内の劣化がみられたが、レン
ズ成形性能上の問題はなく、光学特性の優れたレンズが
得られた。
上型４および下型５をプレス成形機より取り外して、成
形面の表面状態を光学顕微鏡で観察し、そのときの表面
粗さ（ＲＭＳ値）を測定したところ 400Å以下であり、
成形前と比較して 300Å以内の劣化がみられたが、レン
ズ成形性能上の問題はなく、光学特性の優れたレンズが
得られた。
【００１９】（実施例２）実施例１と同様にして、金型
基材の成形面に、膜厚がそれぞれ0.05μｍおよび2.3 μ
ｍの表面層を形成して本発明の光学ガラス素子成形用金
型（後記表１の試料No. ７〜８）を製造した。実施例１
と同様にして、成形面の表面粗さ（ＲＭＳ値）を測定し
たところ、膜厚 2.3μｍ（試料No.8）の場合90〜200 Å
と実施例１より大きくなっており、また局部的にＲＭＳ
値が 500〜1000Åと大きい箇所があった。
基材の成形面に、膜厚がそれぞれ0.05μｍおよび2.3 μ
ｍの表面層を形成して本発明の光学ガラス素子成形用金
型（後記表１の試料No. ７〜８）を製造した。実施例１
と同様にして、成形面の表面粗さ（ＲＭＳ値）を測定し
たところ、膜厚 2.3μｍ（試料No.8）の場合90〜200 Å
と実施例１より大きくなっており、また局部的にＲＭＳ
値が 500〜1000Åと大きい箇所があった。
【００２０】実施例１と同様にして、光学ガラス素子成
形用金型（試料No.７〜８）の各々をプレス成形機にセ
ットし、光学ガラス素子の成形工程を繰り返して3000回
行ったところ、膜厚が0.05μｍ（試料No.7）の場合、成
形面の外周付近で一部表面層の剥離を生じた。以上の結
果から、表面層の膜厚は 0.1〜2.0 μｍの範囲にあるこ
とが適しているといえる。
形用金型（試料No.７〜８）の各々をプレス成形機にセ
ットし、光学ガラス素子の成形工程を繰り返して3000回
行ったところ、膜厚が0.05μｍ（試料No.7）の場合、成
形面の外周付近で一部表面層の剥離を生じた。以上の結
果から、表面層の膜厚は 0.1〜2.0 μｍの範囲にあるこ
とが適しているといえる。
【００２１】（実施例３）実施例１と同様にして、曲率
半径がそれぞれ46mmおよび 200mmの凹面状の成形面を有
する上型および下型を作製し、これらの型の成形面を超
微細なダイヤモンド砥粒により鏡面に研磨した。
半径がそれぞれ46mmおよび 200mmの凹面状の成形面を有
する上型および下型を作製し、これらの型の成形面を超
微細なダイヤモンド砥粒により鏡面に研磨した。
【００２２】次いで、図２（イ）に示すように、型１の
成形面に、シリコン（試料No.9）、タングステン（試料
No.10 ）、タンタル（試料No.11 ）、窒化アルミニウム
（試料No.12 ）からなる中間層３をそれぞれ形成した。
中間層３の形成は、ターゲット材料として、シリコン、
タングステン、タンタル、窒化アルミニウムの各材料を
用いたこと以外は実施例１における表面層の形成と同一
の条件で、直流マグネトロンスパッタ蒸着法により行っ
た。形成された膜厚は表１に示すように、シリコン層で
0.02μｍ、タングステン層で0.05μｍ、タンタル層で
0.1μｍ、窒化アルミニウム層で 0.5μｍである。
成形面に、シリコン（試料No.9）、タングステン（試料
No.10 ）、タンタル（試料No.11 ）、窒化アルミニウム
（試料No.12 ）からなる中間層３をそれぞれ形成した。
中間層３の形成は、ターゲット材料として、シリコン、
タングステン、タンタル、窒化アルミニウムの各材料を
用いたこと以外は実施例１における表面層の形成と同一
の条件で、直流マグネトロンスパッタ蒸着法により行っ
た。形成された膜厚は表１に示すように、シリコン層で
0.02μｍ、タングステン層で0.05μｍ、タンタル層で
0.1μｍ、窒化アルミニウム層で 0.5μｍである。
【００２３】次いで、図２（ロ）に示すように、中間層
３が形成された成形面上に、実施例１と同様にして炭化
ホウ素化合物からなる膜厚１μｍの表面層２を形成して
本発明の光学ガラス素子成形用金型（後記表１の試料N
o. ９〜12）を製造した。実施例１と同様にして、成形
面の表面粗さ（ＲＭＳ値）を測定したところ、80〜150
Åであり、光学特性上良好であった。なお、膜厚 1.0μ
ｍを越える中間層を形成した後、炭化ホウ素化合物から
なる膜厚１μｍの表面層を形成した場合、成形面の表面
粗さ（ＲＭＳ値）は局部的に500Åを超える箇所があっ
た。以上の結果から、中間層の膜厚は0.02〜1.0 μｍの
範囲にあることが適しているといえる。
３が形成された成形面上に、実施例１と同様にして炭化
ホウ素化合物からなる膜厚１μｍの表面層２を形成して
本発明の光学ガラス素子成形用金型（後記表１の試料N
o. ９〜12）を製造した。実施例１と同様にして、成形
面の表面粗さ（ＲＭＳ値）を測定したところ、80〜150
Åであり、光学特性上良好であった。なお、膜厚 1.0μ
ｍを越える中間層を形成した後、炭化ホウ素化合物から
なる膜厚１μｍの表面層を形成した場合、成形面の表面
粗さ（ＲＭＳ値）は局部的に500Åを超える箇所があっ
た。以上の結果から、中間層の膜厚は0.02〜1.0 μｍの
範囲にあることが適しているといえる。
【００２４】実施例１と同様にして、光学ガラス素子成
形用金型（試料No. ９〜12）の各々をプレス成形機にセ
ットし、光学ガラス素子の成形工程を繰り返して3000回
行った後、上型４および下型５をプレス成形機より取り
外して、成形面の表面粗さ（ＲＭＳ値）を測定したとこ
ろ 300Å以下であり、成形前と比較して 150Å以内の劣
化が生じただけで、レンズ成形性能上何ら問題はなかっ
た。
形用金型（試料No. ９〜12）の各々をプレス成形機にセ
ットし、光学ガラス素子の成形工程を繰り返して3000回
行った後、上型４および下型５をプレス成形機より取り
外して、成形面の表面粗さ（ＲＭＳ値）を測定したとこ
ろ 300Å以下であり、成形前と比較して 150Å以内の劣
化が生じただけで、レンズ成形性能上何ら問題はなかっ
た。
【００２５】（実施例４）実施例１と同様にして、曲率
半径がそれぞれ46mmおよび 200mmの凹面状の成形面を有
する上型および下型を作製し、これらの型の成形面を超
微細なダイヤモンド砥粒により鏡面に研磨した。
半径がそれぞれ46mmおよび 200mmの凹面状の成形面を有
する上型および下型を作製し、これらの型の成形面を超
微細なダイヤモンド砥粒により鏡面に研磨した。
【００２６】次いで、それぞれの型の成形面に炭化ホウ
素化合物と炭素を主体とした混合物からなる表面層を形
成して本発明の光学ガラス素子成形用金型（後記表１の
試料No. 13〜16）を製造した。表面層の形成は、下記に
示すターゲットを用いたこと以外は実施例１と同様の条
件で行った。ターゲット：炭素ターゲット「ＩＧ−510
」（東洋炭素社製）の表面に、厚さ１mmの炭化ホウ素
化合物の焼結板を一定面積比で配置したもの。但し、各
炭素ターゲットと炭化ホウ素化合物の面積比は次のとお
りである。 面積比（試料No.13 ） 炭化ホウ素／炭素＝０．０３ （試料No.14 ） 炭化ホウ素／炭素＝０．０８ （試料No.15 ） 炭化ホウ素／炭素＝０．２５ （試料No.16 ） 炭化ホウ素／炭素＝０．４５ 実施例１と同様にして、成形面の表面粗さ（ＲＭＳ値）
を測定したところ、 100〜70Åであり良好であった。
素化合物と炭素を主体とした混合物からなる表面層を形
成して本発明の光学ガラス素子成形用金型（後記表１の
試料No. 13〜16）を製造した。表面層の形成は、下記に
示すターゲットを用いたこと以外は実施例１と同様の条
件で行った。ターゲット：炭素ターゲット「ＩＧ−510
」（東洋炭素社製）の表面に、厚さ１mmの炭化ホウ素
化合物の焼結板を一定面積比で配置したもの。但し、各
炭素ターゲットと炭化ホウ素化合物の面積比は次のとお
りである。 面積比（試料No.13 ） 炭化ホウ素／炭素＝０．０３ （試料No.14 ） 炭化ホウ素／炭素＝０．０８ （試料No.15 ） 炭化ホウ素／炭素＝０．２５ （試料No.16 ） 炭化ホウ素／炭素＝０．４５ 実施例１と同様にして、成形面の表面粗さ（ＲＭＳ値）
を測定したところ、 100〜70Åであり良好であった。
【００２７】実施例１と同様にして、光学ガラス素子成
形用金型（試料No.13〜16）の各々をプレス成形機にセ
ットし、光学ガラス素子の成形工程を繰り返して3000回
行った後、成形面の表面粗さ（ＲＭＳ値）を測定したと
ころ 450Å以下であり、成形前と比較して 350Å以内の
劣化が生じただけで、レンズ成形性能上何ら問題はなか
った。
形用金型（試料No.13〜16）の各々をプレス成形機にセ
ットし、光学ガラス素子の成形工程を繰り返して3000回
行った後、成形面の表面粗さ（ＲＭＳ値）を測定したと
ころ 450Å以下であり、成形前と比較して 350Å以内の
劣化が生じただけで、レンズ成形性能上何ら問題はなか
った。
【００２８】（比較例１）実施例１と同様に、ＷＣ−Ｃ
ｏ合金「ＲＣＣ−ＦＮ」を用いて上型および下型を作製
し、これらの金型基材の成形面に、プラスチック成形用
金型の保護層として通常用いられている窒化チタン層
を、膜厚が１μｍとなるようイオンプレーティング蒸着
法により形成して成形用金型（試料No.17）を製造し
た。実施例１と同様にして、成形面の表面粗さ（ＲＭＳ
値）を測定したところ、 100Å以下であり、光学的に良
好な状態であった。
ｏ合金「ＲＣＣ−ＦＮ」を用いて上型および下型を作製
し、これらの金型基材の成形面に、プラスチック成形用
金型の保護層として通常用いられている窒化チタン層
を、膜厚が１μｍとなるようイオンプレーティング蒸着
法により形成して成形用金型（試料No.17）を製造し
た。実施例１と同様にして、成形面の表面粗さ（ＲＭＳ
値）を測定したところ、 100Å以下であり、光学的に良
好な状態であった。
【００２９】実施例１と同様にして、成形用金型（試料
No.17 ）をプレス成形機にセットし、光学ガラス素子の
成形工程を繰り返して3000回行ったところ、成形面への
異物の付着が認められ、更に窒化チタン層の一部に剥離
を生じた。このため、成形レンズの面形状が劣化し、ま
た成形レンズの金型からの離型性が低下し、成形加工上
問題となった。
No.17 ）をプレス成形機にセットし、光学ガラス素子の
成形工程を繰り返して3000回行ったところ、成形面への
異物の付着が認められ、更に窒化チタン層の一部に剥離
を生じた。このため、成形レンズの面形状が劣化し、ま
た成形レンズの金型からの離型性が低下し、成形加工上
問題となった。
【００３０】各実施例における表面粗さ（ＲＭＳ値）の
測定値および離型性の評価を表１に示す。
測定値および離型性の評価を表１に示す。
【００３１】
【表１】
【００３２】
【発明の効果】以上のように、本発明の光学ガラス素子
成形用金型は、高温でも安定で耐酸化性、加工性に優れ
精密加工が容易である。そして、その成形面は光学ガラ
ス素子材料に対して不活性であり、成形後において離型
性に優れ、長時間のプレス成形に供した場合でも保護膜
が加熱酸化されることなく、保護膜の剥離、クラックの
発生、表面形状の変化などの不具合が生じにくく十分な
耐久性を有する。このため、3000回プレス成形した後に
おいても高精度のガラス素子成形物を得ることができ
る。なお、金型基材として、タングステンカーバイド
（ＷＣ）の代わりにチタンナイトライト（ＴｉＮ）、チ
タンカーバイド（ＴｉＣ）、クロムカーバイド（Ｃｒ3
Ｃ2 ）およびアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）の各々を主成分と
するサーメット、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、酸化
クロム（ＣｒＯ2 ）などを用いても同様に型の寿命を向
上させることができた。また、本発明の光学ガラス素子
成形用金型により、ガラス以外の無機物および高分子樹
脂を成形材料として成形品を得ることも可能である。
成形用金型は、高温でも安定で耐酸化性、加工性に優れ
精密加工が容易である。そして、その成形面は光学ガラ
ス素子材料に対して不活性であり、成形後において離型
性に優れ、長時間のプレス成形に供した場合でも保護膜
が加熱酸化されることなく、保護膜の剥離、クラックの
発生、表面形状の変化などの不具合が生じにくく十分な
耐久性を有する。このため、3000回プレス成形した後に
おいても高精度のガラス素子成形物を得ることができ
る。なお、金型基材として、タングステンカーバイド
（ＷＣ）の代わりにチタンナイトライト（ＴｉＮ）、チ
タンカーバイド（ＴｉＣ）、クロムカーバイド（Ｃｒ3
Ｃ2 ）およびアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）の各々を主成分と
するサーメット、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、酸化
クロム（ＣｒＯ2 ）などを用いても同様に型の寿命を向
上させることができた。また、本発明の光学ガラス素子
成形用金型により、ガラス以外の無機物および高分子樹
脂を成形材料として成形品を得ることも可能である。
【図１】本発明の光学ガラス素子成形用金型の一例を示
す説明用断面図である。
す説明用断面図である。
【図２】本発明の光学ガラス素子成形用金型の他の例を
示す説明用断面図である。
示す説明用断面図である。
【図３】本発明の光学ガラス素子成形用金型がセットさ
れたプレス成形機を示す説明図である。
れたプレス成形機を示す説明図である。
１ 型 ２ 表面層
３ 中間層 ４ 上型
５ 下型 ６ 上型加熱ヒータ
７ 下型加熱ヒータ ８ 上型用ピストン
シリンダー ９ 下型用ピストンシリンダー 10 光学ガラス素子
材料 11 供給用治具 12 取出し口 13 予備加熱炉 14 カバー 15 金型基材
シリンダー ９ 下型用ピストンシリンダー 10 光学ガラス素子
材料 11 供給用治具 12 取出し口 13 予備加熱炉 14 カバー 15 金型基材
Claims (3)
- 【請求項１】 少なくとも光学ガラス素子材料と接触す
る金型基材の成形面に、炭化ホウ素化合物または炭化ホ
ウ素化合物と炭素を主体とした混合物からなる表面層が
形成されていることを特徴とする光学ガラス素子成形用
金型。 - 【請求項２】 金型基材と表面層との間に、シリコン、
タングステン、タンタル、ニオビウムおよび窒化アルミ
ニウムよりなる群から選ばれた少なくとも１種からなる
中間層が形成されていることを特徴とする請求項１に記
載の光学ガラス素子成形用金型。 - 【請求項３】 表面層の厚さが 0.1〜2.0 μｍであるこ
とを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記
載の光学ガラス素子成形用金型。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19832091A JPH0524865A (ja) | 1991-07-15 | 1991-07-15 | 光学ガラス素子成形用金型 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19832091A JPH0524865A (ja) | 1991-07-15 | 1991-07-15 | 光学ガラス素子成形用金型 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0524865A true JPH0524865A (ja) | 1993-02-02 |
Family
ID=16389159
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19832091A Withdrawn JPH0524865A (ja) | 1991-07-15 | 1991-07-15 | 光学ガラス素子成形用金型 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0524865A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0717726A (ja) * | 1993-06-30 | 1995-01-20 | Canon Inc | 光学素子成形用型 |
| US7858553B2 (en) | 2006-12-21 | 2010-12-28 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Suspensions of surface treated titanium (IV) oxides and processes for making them |
| US7887779B2 (en) | 2006-12-21 | 2011-02-15 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Process for making anatase titanium (IV) oxide |
| US7998453B2 (en) | 2006-12-21 | 2011-08-16 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Suspensions of titanium (IV) oxide particles and process for their production |
| US8114804B2 (en) | 2006-12-21 | 2012-02-14 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Self-deagglomerating suspensions of titanium (IV) oxides and methods for making them |
-
1991
- 1991-07-15 JP JP19832091A patent/JPH0524865A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0717726A (ja) * | 1993-06-30 | 1995-01-20 | Canon Inc | 光学素子成形用型 |
| US7858553B2 (en) | 2006-12-21 | 2010-12-28 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Suspensions of surface treated titanium (IV) oxides and processes for making them |
| US7887779B2 (en) | 2006-12-21 | 2011-02-15 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Process for making anatase titanium (IV) oxide |
| US7998453B2 (en) | 2006-12-21 | 2011-08-16 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Suspensions of titanium (IV) oxide particles and process for their production |
| US8114804B2 (en) | 2006-12-21 | 2012-02-14 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Self-deagglomerating suspensions of titanium (IV) oxides and methods for making them |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19981008 |