JPH04164832A - 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形状に成形
して光学素子を得ることは、例えば特公昭５５−１１６
２４号公報により知られている。

かかる方法は、例えば非球面形状を有する光学素子を安
価にかつ大量に成形し得るものであり、そのだめには成
形用型の型寿命の長いことが必要となる。この型寿命は
、経験上、成形用型の材料に起因する離型性に関係する
ことが知られており、この離型性が悪いと高温状態下で
加熱プレスされたガラスが成形用型に付着し、該型の再
使用が不能となり、型寿命が短縮化する。

従来、離型性の良好な成形用型としては、例えば、特開
昭６３−１２３８２２号公報に開示されるように、クロ
ム（Ｃｒ）及び炭素（Ｃ）を主成分とした化合物の薄膜
により成形面を成形したものがある。この成形用型は、
十分な硬度を有し、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。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、光学素子の成形を行う場合には、通常、酸化性
雰囲気中で行なうため、従来のようなＣｒ及びＣにより
成形面を形成した光学素子成形用型であっても、最表層
は酸化されてＣｒ１ｅｓとなる。Ｃｒ□０．となっても
十分な離型性を維持することはできるが、使用してい（
うちにＣｒＪｘ結晶粒が次第に大きくなることによって
、面粗度が大きくなり、また硬度が不足して脆くなる等
、光学素子成形用型に要求される表面特性を長期間維持
することができなかった。また、酸化クロム薄膜は、−
射的に型基材との密着性が低（、成形用型を使用してい
くうちに膜が剥離してしまうことがあった。

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので
、酸化性雰囲気中で光学素子の成形を行う場合であって
も最表層に形成されるＣｒ１ｅｓの結晶粒の成長を抑制
し、長期間成形に使用しても必要な表面特性を維持する
ことができ、膜剥離も生じにくい光学素子成形用型を提
供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明は、炭化クロム及び
／又は炭窒化クロムを主成分とした化合物により成形面
を形成した光学素子成形用型において、前記成形面に、
イツトリウム（Ｙ）、トリウム（Ｔｈ）　、ベリリウム
（Ｂｅ）　　、ホウ素（Ｂ）。

セリウム（Ｃｅ）　、マンガン（Ｍｎ）のうちの少なく
とも一つの元素を００１〜２０重量％含有させることと
した。

［作　用］ 既に述べたように、光学素子の成形は、通常、酸化性雰
囲気中で行われるため、最表層に存在するＣｒ、　Ｙ、
Ｔｈ、Ｂｅ、Ｂ、Ｃｅ、Ｍｎはそれぞれ酸化物となる。

その際、Ｙ、　Ｔｈ、　Ｂｅ、　Ｂ、　Ｃｅ、　Ｍｎの
酸化物は、Ｃｒの酸化物よりも平衡酸素分圧が低いため
に、優先的に生成される。Ｙ、　Ｔｈ、　Ｂｅ、　Ｂ、
　Ｃｅ、　Ｍｎの酸化物が優先的に生成されるため、Ｃ
ｒの酸化物の成長は上記酸化物の存在によって阻止され
ることになり、結晶粒はある程度以上には大きくならな
い。したがって、本発明の光学素子成形用型は、長期間
成形に使用しても必要な表面特性を維持することができ
る。

また、成形面を薄膜により形成する場合には、炭化クロ
ムや炭窒化クロム膜を型基材と強固に結合させる手段と
して、酸素を介するのが最も簡単である。一般に、ガラ
ス光学素子の成形用型の型基材としては、耐熱性、耐食
性等が必要となるため、超硬合金や炭化ケイ素等の極め
て反応性の低い材料が使用されるが、これらの型基材が
最も反応しやすい元素は酸素であり、また上記の膜も酸
素と結合した状態が最も熱力学的に安定な状態であるか
らである。

ここに、本発明では、炭化クロム及び／又は炭窒化クロ
ムに、極めて酸化しやすい元素であるＹ。

Ｔｈ、Ｂｅ、Ｂ、Ｃｅ、Ｍｎを添加しであるため、これ
らの元素が酸素を介して型基材と強固に結びつくことに
なる。したがって、膜剥離が生じにくくなる。

なお、本発明において、Ｙ、　Ｔｈ、　Ｂｅ、　Ｂ、　
Ｃｅ、　Ｍｎの含有率を０．０１〜２０重量％としたの
は、これらが０．０１重量％未満では、上記の作用効果
が十分に発揮されないからであり、一方、２０重量％を
越えると、ガラスとＹ、　Ｔｈ、　Ｂｅ、　Ｂ、　Ｃｅ
、　Ｍｎの酸化物が接触することにより、（もつが発生
しやすく、また融着を起こしやすい、硬度が小さくなる
等の問題が生じるからである。また、特に、Ｙ、　Ｔｈ
、　Ｂｅ、　Ｂ、　Ｃｅ、　Ｍｎの含有率は、０．５〜
５重量％が最も好ましい。

［実施例］ （第１実施例） 図に示すように、ＳｉＣセラミックスからなる基材１を
所望の最終製品に対応した形状に概略近い形状に加工し
た後、ＣＶＤ法により厚さ０．５ｍｍのＳｉＣ被膜２を
形成して型基材３した。そして、この型基材３をダイヤ
モンド砥石を用いた研削加工により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基
礎面３ａに鏡面研磨を施した。また、その成形基礎面３
ａに対し、イオンブレーティングにより厚さ５０００人
のＣｒ−Ｃ系膜４を形成した。ここに、上記Ｃｒ−Ｃ系
膜４は、Ｃｒ、　ＣｒｓＣｇ、　ＣｒｘｓＣｓ、　Ｃｅ
０ｚの混合相であり、膜中の組成比はＣｒ：４９重量％
、Ｃ：３６重量％、　Ｃｅ：４重量％、０：１１重量％
となっている。

このようにして得られた本実施例の光学素子成形用型を
用いて、１０．０００シヨツトのガラス光学素子の成形
を行ったところ、膜剥離もなく、光学素子成形用型に要
求される表面特性を維持していた、これに対し、比較例
として、同じＳｉＣ基材の上にＢ無添加のＣｒ−Ｃ系膜
をイオンブレーティングにより形成した往来の光学素子
成形用型を用いて１０．０００シヨツトのガラス光学素
子の成形を行ったところ、面粗素が大きくなり、光学素
子成形用型として不適当なものとなっていた。また、外
周部に剥離も生じていた。

なお、本実施例において、Ｃｅに代えて、Ｙ、Ｔｈ。

Ｂｅ、　Ｂ、　Ｍｎ、を用いても同様の効果が得られた
。

（第２実施例） 第１実施例と同様に作成したＳｉＣを型基材とし、その
成形面にＣｒ−Ｃ−Ｎ系膜をスパッタリングにより形成
した。

上記Ｃｒ−Ｃ−Ｎ系膜は、Ｃｒ５ＣａとＴｈの固溶体を
ターゲットとし、反応ガスとしてＮ２及びＡｒガスを用
いてスパッタリングしたものであり、膜中の組成比は、
Ｃｒ：４１重量％、Ｃ：２４重量％、Ｎ：１９重量％、
○：１４重量％、　Ｔｈ：２重量％となっている。

このようにして得られた本実施例の光学素子成形用型を
用いて、１０．０００シヨツトのガラス光学素子の成形
を行ったところ、膜剥離もなく、光学素子成形用型に要
求される表面特性を維持していた。

（第３実施例） 粒径が１〜２　ｕ　ｍのＣｒｘＣｘ、　Ｂ　Ｎ　、Ｙ＊
Ｏｓの粉末を９８：１．５：０．５の重量比で混合した
ものを原料とし、これを熱間静水圧プレス法により焼結
した。次に、その焼結体を型形状に加工した後、さらに
光学的要求の生じる成形面に鏡面研磨を施して光学素子
成形用型とした。

本実施例の場合、Ｙは焼結時にＣｒ５Ｃｚ粉末とＢＮ粉
末とを結びつけるバインダーとしての役目を果たすため
に予め酸化物となっている（ただし非晶質状態）ので、
成形時にはまずＢが酸化し、次いでＣｒが酸化する。

本実施例の光学素子成形用型を用いて、１０，０００シ
ヨツトの光学ガラス素子の成形を行ったところ、面粗度
の劣化や表面の割れ等も無（、光学素子成形用型に要求
される表面特性を維持していた。

本実施例によれば、Ｂ２Ｏ３がＣｒｚＯｓよりも優先的
に生成されることにより、後から成長するＣｒ２ｅｓの
結晶粒が大きくなって面粗度が劣化したり、正面が脆く
なって割れたりすることを阻止することができるため、
長期間光学素子成形用型として使用することができる。

また、型基材にコーティング処理をする必要がないため
、コストの点からも有利であり、コーティングが剥離し
て劣化するおそれも無（、長寿命化が可能となる。

［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、Ｙ
、　Ｔｈ、　Ｂｅ、　Ｂ、　Ｃｅ、　Ｍｎの酸化物が生
成された後にＣｒ１ｅｓが生成されるため、Ｃｒ１ｅｓ
の結晶粒の成長は上記酸化物の存在によって阻止される
ことになり、長期間成形に使用しても必要な表面特性を
維持することができる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の光学素子成形用型の一実施例を示す縦断面
図である。 １−・・・・・基材 ２・・・・・・ＳｉＣ被膜 ３・・・・・・型基材 ４・・・・・・Ｃｒ−Ｃ系膜 特許出願人　　オリンパス光学工業株式会社１・・・・
・・基材 ２・・・・・・ＳｉＣ被膜 ３・・・・・・型基材 ４　・・・・・・Ｃｒ−Ｃ系月莫

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）炭化クロム及び／又は炭窒化クロムを主成分とし
   た化合物により成形面を形成した光学素子成形用型にお
   いて、前記成形面に、イットリウム、トリウム、ベリリ
   ウム、ホウ素、セリウム、マンガンのうちの少なくとも
   一つの元素を０．０１〜２０重量％含有したことを特徴
   とする光学素子成形用型。