JPS62167229A - 光学素子成形用型 - Google Patents

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］ 本発明は、光学素子成形用型の関する。

［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よいことが必要
であり、特に像形成用光学レンズに要求される厳密な表
面形状及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
ガラス接着力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号明細書に開示さえるように５ＵＳ４００系ステン
レス鋼を用いたものや、特開昭５９−１２３６２９号公
報に開示されているように金属材料からなる型の表面に
密化チタン（ＴｉＮ　）層を形成したものがある０文、
その他の技術としては、型表面にＣｒメッキを施したも
のがある。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記従来の成形型においては、金型の離
型性及び型表面に形成される全屈表層膜の密若性が悪く
、金型寿命も著しく短命であるという問題点があった・ 本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであっ
て、金型のｆｌｉｌ型性、金型表層膜の密着性を良好に
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及び作用］本発明は、金
属又はセラミックスよりなる金型基台の少なくとも成形
面にＣ−ＢＮ及びアモルファスＢＮの混在した薄膜を被
着して構成し、金型の離型性及び被着膜の密着性を最良
のものとし、金型寿命を延命化させたものである。

［実施例］ 以下、図面を用いて本発明の実施例について詳細に説明
する。

（第一実施例） 第１図は、本発明に係る光学素子成形用型ｌを示すもの
であり、図に示すごと〈成形用型１は、金型基台（金型
基材もしくは金型基体）２と金型基台２における成形面
２ａに非着された薄膜層３とにより構成しである。金型
基台２全体に薄膜層３を被着してもよいことは勿論であ
る。

金型基台２は、ＳＵＳ鋼（ステンレス鋼）種に比較して
変態点、融点等が高く、強酸２強塩基に対しても安定で
ある等の特性を有するＮｉｌｔｌｌ合金材料（例えばイ
ンコネル７１８）を加工して形設しである。金型基台２
の成形面２ａは、ダイヤモンドパウター、５ｉ０２系研
磨剤を用いてＯ，０５ｐｍ　（ＲｍａＸ）以下、望まし
くは０．０２μｍ　（Ｒｒａａｘ　）以下に研磨加工仕
上げしてあり、この研磨加工された成形面２ａにて直接
光学素子を成形しうる程度に研磨仕上げしである。成形
面２ａが被球面形状の場合には、ダイヤモンド砥石にて
研削加工した後にＳ　ｉ０２系又はＡｌ２Ｏ３系研磨剤
を用いて仕上げ研磨することにより、０．０５μｍ（Ｒ
ｍａｘ）以下、望ましくは０．０２μｍ　（ＲＩＩａｘ
　）に仕上げ加工する。

金型基台２の成形面２ａに非着される薄膜層３は、Ｃ−
ＢＮ及びａ−ＢＮ（アモルファスＢＮ）の混在したＢＨ
膜にて構成されており、この薄膜層３は、ＰＶＤ法（物
理的蒸着法）の一種であるスパッタリングにより金型基
台２の成形面２ａに被着構成しである。薄膜層３．即ち
ＢＮＩ模の膜厚は、０．１μｍ〜５μ履程度、特に０．
５μｍ〜１．５μｍの膜厚が最も有効であり、本実施例
では約１μｍの厚さにて被着しである。０．１μｍ以下
の膜厚の場合には密着性もよくないし、殆どんどＣ−Ｂ
Ｎのものは存在しておらず、又５μｍ以上の膜厚の場合
には硬質の膜厚となって膜中にクラックを生ずる傾向が
生じてしまうので除外しである。薄膜層３の被着手段と
しては、ＣＶＤ法（化学的蒸着法）を用いてもよい。Ｐ
ＶＤ法。

ＣＶＤ法のいずれの場合にも蒸着速度を大きくとること
はできないが、膜層面の表面粗さは基台研磨面（成形面
２ａ）のそれよりも良好である。

Ｃ−ＢＮ及びａ−ＢＮの混在した°ＢＮ膜よりなる薄膜
層３は、密着性の点から考察すると、完全に結晶化した
ＢＨ膜よりもより高く、金型基台２への被着膜としては
Ｃ−ＢＮ及びａ−ＢＮの混在したＢＨ膜の方がより有効
であることが出願人の研究により判った。即ち、ガラス
を成形して光学素子を得る場合、成形用型１は常時４０
０〜５００℃以上の温度にさらされ、さらにガラス素材
との間で熱交換が行なわれるが、この場合、完全に結晶
化した膜よりもＣ−ＢＮとａ−ＢＮとが混在した膜の方
がいわゆる耐ヒートシヨツク性が良好なのである。かか
る理由から、成形面２ａの薄膜層３としてＣ−ＢＮ及び
ａ−ＢＮＲ在したものである。ＢＮは、特にアモルファ
スＢＮの場合は、Ｂ（ポロン）とＮ（窒素）の元素比が
１：１になりにくく、Ｎに対してＢが多く含まれ易い傾
向にあるので、できるだけＢとＮの元素比がｌ：ｌとな
るようにＮイオンビームを適用して被着させるのが有効
である。本実施例においては、各種分析手段からＢの成
分４０〜８０ｍｏ文％、Ｎの成分１５〜５０ｍｏ旦％に
て薄膜層３を構成してあり、この成分が最も有効である
ことを認識した。スパッリングにより金型基台２の成形
面２ａにＣ−ＢＮ及びａ−ＢＮの混在したＢＨ膜を被着
する場合には、高周波によるプラズマを発生させ、ＢＮ
の結晶化を補助し、さらにＮイオンビームを成形面（被
覆面）２ａに対して照射することにより、ＢＮの非化学
量論性を小さくすることができる。又、Ｃ−ＢＮとａ−
ＢＨの混在した中にまれにｈ−ＢＮの存在が認られる場
合もあるが、この場合にも、成形用型ｌへの適用には何
ら問題はない。

次に、上記構成に基づく作用について説明する。

光学素子成形用の金型１は、特に高温状態にてプレス成
形を行なう場合には、高温耐酸化性、耐食性、形状精度
９表面粗さ、硬度等について高レベルの特性が要求され
るが、さらにガラスモールドレンズ成形用型の場合には
、離型性の良いことが要求される。又、金型表面に被膜
を施す場合にはその密着性の良好なことが要求される。

上記構成よりなる本実施例の成形用型ｌを用いて、フリ
ント系光学ガラスを成形素材として金型温度５００℃以
上で光学素子の連続成形を行なったところ、１００００
シヨツトの成形後も表面形状に異常はなく、表面粗さも
成形前と比較して殆ど変化が認められなかった。さらに
、電子顕微鏡にて拡大して観察してみたがクラック等の
発生は一切認められなかった。従って、本実施例の構成
によれば、従来技術のようにＣｒ系メッキやＴｉＮを被
覆した金型に比して密着性等の点において極めて優れて
いることが実証された。

又、本発明の初期的な性能を調べるため、加熱したガラ
スと成形用型１との接着力（密着性）を測定した。第２
図に、従来技術における接着力と本実施例における接着
力とを比較した結果を示す０図は、横軸に金型温度（°
Ｃ）をとり、縦軸に接着力（ＭＰａ）をとったグラフ図
であり、１０で示すグラフは本実施例の成形用型１の場
合、１１で示すグラフは旧Ｎを被覆した金型の場合はＣ
ｒ系メッキを施した金型の場合を示すものである。この
グラフ図からも判るように、本実施例の成形用型ｌの場
合には、従来技術の金型に比して最も金型温度に適した
４８０℃においてｌ／３以下の接着力であり、離型性が
極めて良好であることが理解せきる。

以上のように、本実施例によれば、従来の金型に比して
薄膜層３と金型基台２との密着性及び離型性が極めて良
好となり、又、金型ｌの寿命の延命化が図れるものであ
る。

（第２実施例） 成形用型１の金型基台２は、超硬合金を用いて構成する
ことも可能である。この場合には、第１実施例と同様に
金型基台２の成形面２ａに加工、研磨を施し、加工、研
磨後の成形面２ａにＣＶＤ法によりＣ−ＢＮ及びａ−Ｂ
Ｎの混在したＢＮ膜の薄膜３を被着構成する。ＣＶＤ法
の場合には、ＰＶＤ法の場合よりもより高い処理温度（
約５００〜７００℃）を必要とするが、超硬合金で構成
しであるので問題はない。

上記ＢＮ膜の薄膜層３を１．５μｍの膜厚にて被覆した
成形用型１の硬度をマイクロビッカース硬度計で測定し
たところ、２０００ｋｇ／ｍｓ２以上の値が得られた。

又、ＢＮ膜被覆後の表面粗さも０．０３ｕａ＋　（Ｒｗ
ａｘ　）以下と極めて小さく、又、成形により高温を必
要とするＬａｋ硝材の成形１００００シヨツトにおいて
も、ＢＮ膜を被覆した成形面の変形、クラックの発生は
一切認められなかった。従って、本実施例においても、
第１実施例と同様の効果を奏しうるものである。

（第３実施例） 成形用型１の金型基台２は、セラミックスを用いて構成
することも可能である。但し、完全に緻密でポアズのな
い研磨面は現在のところ得られてないので、　Ａ文２０
３等よりなる酸化物系セラミックスで金型基台２を構成
し、その成形面上にＣＶＤ法によりＳｉＣの厚膜（１０
０μｍ以上）を被覆した後、その表面を研磨加工し、光
学的に充分な平滑面に仕上げる。そして、この研磨仕上
げされた成形面にＣＶＤ法又はレーザ蒸着法により。

Ｃ−ＢＮ及びａ−ＢＮの混在したＢＮ膜を被着する。レ
ーザ蒸着法の場合には、第１実施例と同様にＮイオン照
射を併用するのが有効である。

本実施例の場合には、金型製作に関して第１゜第２実施
例よりも多くの工数を必要とするが、高温を必要とする
硝材の成形に対し第１．第２実施例よりもより大きな金
型１の延命化が図れる利点がある。具体的には、Ｌａ５
Ｋ硝材による光学素子の成形に対し、従来技術に比して
３〜５倍の寿命を得ることができた。その他の効果は、
第１実施例と同様であるので、その説明は省略する。

上記第１．第２．第３実施例の構成例の他、金型基台２
をステンレス鋼、　Ｍ　ｏ　、　Ｗ　、　Ｔ　ａ等にて
構成してもよく、この場合にも第１実施例と同様のＢＮ
膜を被着させることにより第１実施例と同様の作用、効
果を奏しうるものである。又、第２図は、ＳＦＩ　１硝
材に対する接着力を示すグラフ図であるが、ＳＦ８硝材
の場合には６００℃に加熱する。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、従来の金型に比して極め
て良好な離型性と、成形面に被着される被覆面の密着性
を得ることができ、ひいては金型寿命の大幅な延命化を
図りうるちのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る金型の実施例の構成を示す断面説
明図、第２図は第１図にて示した金型と従来の金型との
接着力の比較を示すグラフ図である。 ｌ・・・成形用型 ２・・・金型基台 ２ａ・・・成形面 ３・・・薄膜層 第１図 第２図 手続補正書（自発） 昭和６１年４月２日 昭和６１年　特　許　願　第９６２２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　　特許出頴人 住　所　　東京都渋谷区幡ケ谷２丁目４３番２号名　称
　　（０３７）オリンパス光学工業株式会社代表者　下
山敏部 、代　理　人 、補正の対象 ７、補正の内容 （１）明細書第３頁第１６行目に記載する「成形面２ａ
に非情」を「成形面２ａに被着」と補正する。 （り　明細書第４頁第８行目に記載する「被球面形状」
をｒ非球面形状（アスフェリカル等）」と補正する。 （３）明細書第４頁第１３行目に記載する「成形面２ａ
に非情」を「成形面２ａに被着」と補正する。 （４明細書第４頁第１７行目に記載する「スパッタリン
グにより」を「゛スパッタリングの応用により」と補正
する。 ■　明細書第５頁第４行目に記載する「硬質の膜厚」を
「硬質の膜」と補正する。 （ｅ　明細書第８頁第１０行目に記載するｒＨｉＮ　Ｊ
をｒＴｉＮ　Ｊと補正する。 ■　明細書第１１頁第８行目に記載する「６００℃」を
「４００℃」と補正する。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属又はセラミックスよりなる金型基台の少なく
   とも成形面にＣ−ＢＮ及びアモルファスＢＮの混在した
   薄膜を被着して構成したことを特徴とする光学素子成形
   用型。
2. （２）前記Ｃ−ＢＮ及びアモルファスＢＮの混在した薄
   膜には、ｈ−ＢＮも混在してい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。