JPH0791075B2 - ガラス製光学素子用の成形型 - Google Patents
ガラス製光学素子用の成形型Info
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- JPH0791075B2 JPH0791075B2 JP33031693A JP33031693A JPH0791075B2 JP H0791075 B2 JPH0791075 B2 JP H0791075B2 JP 33031693 A JP33031693 A JP 33031693A JP 33031693 A JP33031693 A JP 33031693A JP H0791075 B2 JPH0791075 B2 JP H0791075B2
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Classifications
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B11/00—Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
- 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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- C03B2215/00—Press-moulding glass
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザ機器，カメラ，
顕微鏡，望遠鏡，光ファイバー用機器等に使用されるレ
ンズ，プリズム等の各種ガラス製光学素子をワンモール
ド成形するための成形型に関するものである。
顕微鏡，望遠鏡，光ファイバー用機器等に使用されるレ
ンズ，プリズム等の各種ガラス製光学素子をワンモール
ド成形するための成形型に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、カメラレンズ等を製作するには、
ガラス材を所定形状に型成形する工程の他、その成形物
の形状，精度を確保するための下地研磨工程やその研磨
物の表面を仕上げる仕上研磨工程等、多くの工程が必要
であった。したがって、かかる伝統的な製作方法によれ
ば、レンズ等を安価且つ大量に製作することができず、
また非球面形状のものを得ることが困難であった。
ガラス材を所定形状に型成形する工程の他、その成形物
の形状，精度を確保するための下地研磨工程やその研磨
物の表面を仕上げる仕上研磨工程等、多くの工程が必要
であった。したがって、かかる伝統的な製作方法によれ
ば、レンズ等を安価且つ大量に製作することができず、
また非球面形状のものを得ることが困難であった。
【０００３】そこで、近時、レンズ等を精密プレス型に
よりワンモールド成形することが行われており、これに
使用する成形型としては、型本体の型部表面に、耐熱
性，熱伝導性，堅牢性等に極めて優れる炭化珪素の化学
蒸着層を形成し、その層表面を研磨してなるもの（以下
「従来型」という）が提案されている。なお、型全体を
光学ガラスとの反応性が低い非酸化物系セラミック材
（ＳｉＣ，Ｓｉ3 Ｎ4 ，ＷＣ等）で構成したものも提案
されているが、耐久性等において問題があり、型寿命が
短く、レンズ等の製作を安価に行い得ない。
よりワンモールド成形することが行われており、これに
使用する成形型としては、型本体の型部表面に、耐熱
性，熱伝導性，堅牢性等に極めて優れる炭化珪素の化学
蒸着層を形成し、その層表面を研磨してなるもの（以下
「従来型」という）が提案されている。なお、型全体を
光学ガラスとの反応性が低い非酸化物系セラミック材
（ＳｉＣ，Ｓｉ3 Ｎ4 ，ＷＣ等）で構成したものも提案
されているが、耐久性等において問題があり、型寿命が
短く、レンズ等の製作を安価に行い得ない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ワンモール
ド成形によって高品質のガラス製光学素子を製作するに
は、成形面である蒸着層表面を、ＲＭＳ粗さを１０Å以
下（より好ましくは５Å以下）とした超平滑面に研磨し
ておくことが必要であり、このような表面研磨は、一般
に、微細なダイヤモンド砥粒により蒸着層表面を慎重に
磨いていくことによって行われる。
ド成形によって高品質のガラス製光学素子を製作するに
は、成形面である蒸着層表面を、ＲＭＳ粗さを１０Å以
下（より好ましくは５Å以下）とした超平滑面に研磨し
ておくことが必要であり、このような表面研磨は、一般
に、微細なダイヤモンド砥粒により蒸着層表面を慎重に
磨いていくことによって行われる。
【０００５】しかし、従来型においては、蒸着層の結晶
面が無配向又は弱配向されているため、蒸着層表面を上
記した如き超平滑面に研磨することが極めて困難であっ
た。
面が無配向又は弱配向されているため、蒸着層表面を上
記した如き超平滑面に研磨することが極めて困難であっ
た。
【０００６】すなわち、通常の成膜条件下で炭化珪素の
化学蒸着を行った場合、蒸着層の結晶面は無配向となる
か、ミラー指数表示における（１１１）面に弱配向され
る傾向にある。このような無配向又は弱配向の蒸着層で
は、結晶方位の違いによる研磨性が一様とならず、結晶
間段差劈が生じるため、高度な平滑面を得ることができ
ない。例えば、（１１１）面は、他の方位面に比して原
子密度が極めて高く、表面の化学的活性度が極めて低い
こと等から、上記した如く表面研磨を行った場合、他の
方位面部分の方が早く且つ深く削り取られることにな
り、多くのピットが発生することになる。このようなピ
ットは、研磨を如何に入念に行っても消失させることが
できず、上記した如き超平滑面を得ることは極めて困難
である。
化学蒸着を行った場合、蒸着層の結晶面は無配向となる
か、ミラー指数表示における（１１１）面に弱配向され
る傾向にある。このような無配向又は弱配向の蒸着層で
は、結晶方位の違いによる研磨性が一様とならず、結晶
間段差劈が生じるため、高度な平滑面を得ることができ
ない。例えば、（１１１）面は、他の方位面に比して原
子密度が極めて高く、表面の化学的活性度が極めて低い
こと等から、上記した如く表面研磨を行った場合、他の
方位面部分の方が早く且つ深く削り取られることにな
り、多くのピットが発生することになる。このようなピ
ットは、研磨を如何に入念に行っても消失させることが
できず、上記した如き超平滑面を得ることは極めて困難
である。
【０００７】また、結晶面が無配向又は弱配向である
と、蒸着層表面における熱伝導率が一様とならず、成形
時において成形面に大きな熱歪が生じる虞れがある。さ
らには、型成形時においてガラスとの反応により成形面
が劣化するような場合には、その劣化程度が一様となら
ない。したがって、成形品の精度にバラツキが生じ易
く、品質管理が極めて困難である。
と、蒸着層表面における熱伝導率が一様とならず、成形
時において成形面に大きな熱歪が生じる虞れがある。さ
らには、型成形時においてガラスとの反応により成形面
が劣化するような場合には、その劣化程度が一様となら
ない。したがって、成形品の精度にバラツキが生じ易
く、品質管理が極めて困難である。
【０００８】本発明は、このような点に鑑み、蒸着層表
面を超平滑面に研磨しておくことができ、高品質のガラ
ス製光学素子を精度的なバラツキを生じさせることなく
安価に大量生産することができる成形型を提供すること
を目的とするものである。
面を超平滑面に研磨しておくことができ、高品質のガラ
ス製光学素子を精度的なバラツキを生じさせることなく
安価に大量生産することができる成形型を提供すること
を目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、型本体の型部
の表面に炭化珪素の化学蒸着層を形成してなるガラス製
光学素子用の成形型において、上記の目的を達成すべ
く、特に、炭化珪素蒸着層における結晶面を、ミラー指
数表示における（２２０）面に強配向せしめておくこと
を提案するものである。この炭化珪素蒸着層において
は、（２２０）面のＸ線回折強度が、他の如何なる結晶
面に対しても１００倍以上（より好ましくは５００倍以
上）となるようにしておくことが好ましい。
の表面に炭化珪素の化学蒸着層を形成してなるガラス製
光学素子用の成形型において、上記の目的を達成すべ
く、特に、炭化珪素蒸着層における結晶面を、ミラー指
数表示における（２２０）面に強配向せしめておくこと
を提案するものである。この炭化珪素蒸着層において
は、（２２０）面のＸ線回折強度が、他の如何なる結晶
面に対しても１００倍以上（より好ましくは５００倍以
上）となるようにしておくことが好ましい。
【００１０】
【作用】蒸着層の結晶面が（２２０）面に強配向されて
いるから、無配向，弱配向となっている場合と異なっ
て、研磨性が一様となり、超平滑面に研磨することがで
きる。しかも、（２２０）面は（１１１）面に比して原
子密度が小さく、表面の化学的不活性度も小さいことか
ら、（１１１）面に強配向させた場合や（１１１）面が
混在する無配向，弱配向の場合に比して、成形面をより
少ない研磨エネルギーにより容易に表面研磨することが
できる。したがって、成形面をかかる超平滑面とした成
形型によれば、表面が高度に滑らかなガラス製光学素子
を良好にワンモールド成形することができる。
いるから、無配向，弱配向となっている場合と異なっ
て、研磨性が一様となり、超平滑面に研磨することがで
きる。しかも、（２２０）面は（１１１）面に比して原
子密度が小さく、表面の化学的不活性度も小さいことか
ら、（１１１）面に強配向させた場合や（１１１）面が
混在する無配向，弱配向の場合に比して、成形面をより
少ない研磨エネルギーにより容易に表面研磨することが
できる。したがって、成形面をかかる超平滑面とした成
形型によれば、表面が高度に滑らかなガラス製光学素子
を良好にワンモールド成形することができる。
【００１１】また、蒸着層の結晶面が特定の方位面に強
配向されているから、成形面の熱伝導率が一様となり、
成形時に発生する熱歪が極めて小さくなる。しかも、成
形時におけるガラスとの反応により成形面が劣化するよ
うな場合にも、その劣化が一様となる。したがって、成
形品の精度にバラツキが殆ど生じず、品質管理が極めて
容易となる。
配向されているから、成形面の熱伝導率が一様となり、
成形時に発生する熱歪が極めて小さくなる。しかも、成
形時におけるガラスとの反応により成形面が劣化するよ
うな場合にも、その劣化が一様となる。したがって、成
形品の精度にバラツキが殆ど生じず、品質管理が極めて
容易となる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の構成を図１に示す実施例に基
づいて具体的に説明する。
づいて具体的に説明する。
【００１３】この実施例の成形型１は、図１に示す如
く、型本体２を所定形状に成形し（Ａ図）、この型本体
２の型部２ａの表面に炭化珪素の化学蒸着層３を形成し
（Ｂ図）、蒸着層３を表面研磨した上（Ｃ図）、その研
磨面３ａに離型膜４を形成する（Ｄ図）ことによって、
得られたものである。
く、型本体２を所定形状に成形し（Ａ図）、この型本体
２の型部２ａの表面に炭化珪素の化学蒸着層３を形成し
（Ｂ図）、蒸着層３を表面研磨した上（Ｃ図）、その研
磨面３ａに離型膜４を形成する（Ｄ図）ことによって、
得られたものである。
【００１４】すなわち、型本体２は、図１（Ａ）に示す
如く、無加圧焼結，ホットプレス焼結，ホットアイソス
タティックプレス等の手法により得られたβ型炭化珪素
の焼結体（嵩密度３．０以上）を所定形状に研削加工し
てなる。なお、型部２ａの形状は、蒸着層３及び離型膜
４をコーティングすることによって得られる最終的な形
状に応じたものとされている。
如く、無加圧焼結，ホットプレス焼結，ホットアイソス
タティックプレス等の手法により得られたβ型炭化珪素
の焼結体（嵩密度３．０以上）を所定形状に研削加工し
てなる。なお、型部２ａの形状は、蒸着層３及び離型膜
４をコーティングすることによって得られる最終的な形
状に応じたものとされている。
【００１５】この型本体２の型部２ａの表面には、図１
（Ｂ）に示す如く、非酸化雰囲気において純粋のβ型炭
化珪素を化学蒸着することによって、厚さ２００μｍの
炭化珪素蒸着層３が形成される。この炭化珪素蒸着層３
の結晶面は、蒸着温度及び蒸着速度等の制御（例えば蒸
着温度１３００〜１５００℃，蒸着速度１０〜数１０μ
ｍ／ｈ）により、図３及び図４に示す如く、ミラー指数
表示における（２２０）面に強配向されている。かかる
配向においては、（２２０）面のＸ線回折強度が他の如
何なる結晶面（（１１１）面等）に対しても１００倍以
上（より好ましくは５００倍以上）となるようにしてお
くことが好ましい。この実施例のものでは、他の結晶面
に対する（２２０）面のＸ線回折強度比が、図４に示す
如く、そのピーク強度において５００以上となってい
る。なお、図３は蒸着層３の表面組織をノマルスキー顕
微鏡により８００倍に拡大したものであり、突起して見
える部分は（１１１）面である。また、第４図は蒸着層
３のＸ線回折図（ＣｕＫα：３０KV×３０mA、フルスケ
ール：５０KCPS、スリット：１°−１°−０．１ｍｍ、
スキャン：２°／min、チャート：２０mm／min、メイン
ピーク強度：２７KCPS）である。
（Ｂ）に示す如く、非酸化雰囲気において純粋のβ型炭
化珪素を化学蒸着することによって、厚さ２００μｍの
炭化珪素蒸着層３が形成される。この炭化珪素蒸着層３
の結晶面は、蒸着温度及び蒸着速度等の制御（例えば蒸
着温度１３００〜１５００℃，蒸着速度１０〜数１０μ
ｍ／ｈ）により、図３及び図４に示す如く、ミラー指数
表示における（２２０）面に強配向されている。かかる
配向においては、（２２０）面のＸ線回折強度が他の如
何なる結晶面（（１１１）面等）に対しても１００倍以
上（より好ましくは５００倍以上）となるようにしてお
くことが好ましい。この実施例のものでは、他の結晶面
に対する（２２０）面のＸ線回折強度比が、図４に示す
如く、そのピーク強度において５００以上となってい
る。なお、図３は蒸着層３の表面組織をノマルスキー顕
微鏡により８００倍に拡大したものであり、突起して見
える部分は（１１１）面である。また、第４図は蒸着層
３のＸ線回折図（ＣｕＫα：３０KV×３０mA、フルスケ
ール：５０KCPS、スリット：１°−１°−０．１ｍｍ、
スキャン：２°／min、チャート：２０mm／min、メイン
ピーク強度：２７KCPS）である。
【００１６】そして、炭化珪素蒸着層３の表面は、図１
（Ｃ）に示す如く、ＲＭＳ粗さが１０Å以下となる超平
滑面３ａに表面研磨される。すなわち、この実施例で
は、蒸着層３の表面をダイヤモンド砥粒による粗形状出
しを行った上、更にダイヤモンド砥粒による精密研磨を
施すことによって、蒸着層３の表面を表面粗度がＲＭＳ
５Å以下で且つ形状精度がλ／４以下の超平滑面３ａと
なしてある。かかる表面研磨においては、図２に示す如
く、炭化珪素蒸着層３の結晶面が（２２０）面に強配向
されていることから、無配向又は弱配向とした場合のよ
うに結晶方位による研磨性の違いが生じず、高度の平滑
面３ａを得ることができる。しかも、（１１１）面に比
して原子密度，表面の化学的不活性度の低い（２２０）
面に強配向させているため、より少ない研磨エネルギに
より、研磨傷やピットが発生しない超平滑面３ａを極め
て容易に得ることができる。かかる研磨性は、配向性が
高くなるに従って、更に良好となる。
（Ｃ）に示す如く、ＲＭＳ粗さが１０Å以下となる超平
滑面３ａに表面研磨される。すなわち、この実施例で
は、蒸着層３の表面をダイヤモンド砥粒による粗形状出
しを行った上、更にダイヤモンド砥粒による精密研磨を
施すことによって、蒸着層３の表面を表面粗度がＲＭＳ
５Å以下で且つ形状精度がλ／４以下の超平滑面３ａと
なしてある。かかる表面研磨においては、図２に示す如
く、炭化珪素蒸着層３の結晶面が（２２０）面に強配向
されていることから、無配向又は弱配向とした場合のよ
うに結晶方位による研磨性の違いが生じず、高度の平滑
面３ａを得ることができる。しかも、（１１１）面に比
して原子密度，表面の化学的不活性度の低い（２２０）
面に強配向させているため、より少ない研磨エネルギに
より、研磨傷やピットが発生しない超平滑面３ａを極め
て容易に得ることができる。かかる研磨性は、配向性が
高くなるに従って、更に良好となる。
【００１７】このようにして超平滑面に仕上げられた成
形面３ａには、図１（Ｄ）に示す如く、窒化硼素をマグ
ネトロンスパッタによりコーティングすることによっ
て、厚さ０．５μｍ以下の離型膜４が形成される。
形面３ａには、図１（Ｄ）に示す如く、窒化硼素をマグ
ネトロンスパッタによりコーティングすることによっ
て、厚さ０．５μｍ以下の離型膜４が形成される。
【００１８】かくして得られた成形型１によれば、成形
面３ａが超平滑面（表面粗度：ＲＭＳ５Å以下，形状精
度：λ／４以下）に構成されていることから、表面が極
めて滑らかな高精度の光学素子を良好にワンモールド成
形することができる。しかも、成形面３ａを構成する蒸
着層３の結晶面が、図２に示す如く、（２２０）面に強
配向されているから、成形面３ａにおける熱伝導率が一
様となり、成形時に発生する熱歪が極めて小さくなる。
すなわち、蒸着層３における結晶配向性を高めることに
よって、成形面３ａにおける熱的特性の均一性の大幅な
向上を図ることができ、熱歪の発生を極力抑制して、成
形型１の耐久性を大幅に向上させることができる。しか
も、成形時におけるガラスとの反応により成形面３ａが
劣化するような場合にも、その劣化が一様となる。した
がって、成形品の精度にバラツキが殆ど生じず、品質管
理が極めて容易となる。
面３ａが超平滑面（表面粗度：ＲＭＳ５Å以下，形状精
度：λ／４以下）に構成されていることから、表面が極
めて滑らかな高精度の光学素子を良好にワンモールド成
形することができる。しかも、成形面３ａを構成する蒸
着層３の結晶面が、図２に示す如く、（２２０）面に強
配向されているから、成形面３ａにおける熱伝導率が一
様となり、成形時に発生する熱歪が極めて小さくなる。
すなわち、蒸着層３における結晶配向性を高めることに
よって、成形面３ａにおける熱的特性の均一性の大幅な
向上を図ることができ、熱歪の発生を極力抑制して、成
形型１の耐久性を大幅に向上させることができる。しか
も、成形時におけるガラスとの反応により成形面３ａが
劣化するような場合にも、その劣化が一様となる。した
がって、成形品の精度にバラツキが殆ど生じず、品質管
理が極めて容易となる。
【００１９】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の基本原理を逸脱しない範囲におい
て適宜に改良・変更することができる。例えば、型本体
２の構成材料としては、上記したβ型炭化珪素の他、α
型炭化珪素，タングステン，タングステンカーバイド，
シリンコンナイトライド等の耐熱性硬質材を適宜選択す
ることができる。また、離型膜４は必要に応じて設けら
れるものであり、光学素子の成形条件等によっては必要
としない場合もある。
のではなく、本発明の基本原理を逸脱しない範囲におい
て適宜に改良・変更することができる。例えば、型本体
２の構成材料としては、上記したβ型炭化珪素の他、α
型炭化珪素，タングステン，タングステンカーバイド，
シリンコンナイトライド等の耐熱性硬質材を適宜選択す
ることができる。また、離型膜４は必要に応じて設けら
れるものであり、光学素子の成形条件等によっては必要
としない場合もある。
【００２０】
【発明の効果】以上の説明から容易に理解されるよう
に、本発明によれば、炭化珪素の化学蒸着層における結
晶面を（２２０）面に強配向させたことによって、極め
て滑らかな成形面を容易に得ることができ、更に、成形
面における熱的特性の均一性の確保により熱歪の発生を
極力抑制して、成形型の耐久性を大幅に向上させること
ができる。したがって、本発明の成形型によれば、非球
面レンズ等の各種形状のガラス製光学素子を高品質に且
つ精度的バラツキを生じることなく安価に大量生産する
ことがすることができる。
に、本発明によれば、炭化珪素の化学蒸着層における結
晶面を（２２０）面に強配向させたことによって、極め
て滑らかな成形面を容易に得ることができ、更に、成形
面における熱的特性の均一性の確保により熱歪の発生を
極力抑制して、成形型の耐久性を大幅に向上させること
ができる。したがって、本発明の成形型によれば、非球
面レンズ等の各種形状のガラス製光学素子を高品質に且
つ精度的バラツキを生じることなく安価に大量生産する
ことがすることができる。
【図１】第１図は本発明に係る成形型の一実施例を示し
た製作工程図である。
た製作工程図である。
【図２】炭化珪素蒸着層の研磨形態を示す概念図であ
る。
る。
【図３】炭化珪素蒸着層の結晶構造を８００倍に拡大し
て示すノマルスキー顕微鏡写真である。
て示すノマルスキー顕微鏡写真である。
【図４】炭化珪素蒸着層のＸ線回折図である。
１…成形型、２…型本体、２ａ…型部、３…炭化珪素の
化学蒸着層、３ａ…研磨面（成形面）、４…離型膜。
化学蒸着層、３ａ…研磨面（成形面）、４…離型膜。
Claims (2)
- 【請求項１】 型本体の型部の表面に炭化珪素の化学蒸
着層を形成してなるガラス製光学素子用の成形型におい
て、炭化珪素蒸着層における結晶面を、ミラー指数表示
における（２２０）面に強配向せしめてあることを特徴
とするガラス製光学素子用の成形型。 - 【請求項２】 前記炭化珪素蒸着層における（２２０）
面のＸ線回折強度が、他の如何なる結晶面に対しても１
００倍以上となっていることを特徴とする、請求項１に
記載するガラス製光学素子用の成形型。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33031693A JPH0791075B2 (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | ガラス製光学素子用の成形型 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33031693A JPH0791075B2 (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | ガラス製光学素子用の成形型 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07187689A JPH07187689A (ja) | 1995-07-25 |
| JPH0791075B2 true JPH0791075B2 (ja) | 1995-10-04 |
Family
ID=18231274
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33031693A Expired - Fee Related JPH0791075B2 (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | ガラス製光学素子用の成形型 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0791075B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4786782B2 (ja) * | 1999-08-02 | 2011-10-05 | 東京エレクトロン株式会社 | 耐食性に優れたＣＶＤ−ＳｉＣおよびそれを用いた耐食性部材、ならびに処理装置 |
-
1993
- 1993-12-27 JP JP33031693A patent/JPH0791075B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07187689A (ja) | 1995-07-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |