(57)【要約】【課題】耐久性に優れたガラス素材の保持、搬送部材を提供すること。【解決手段】超硬合金、タングステン合金、ニッケル合金、カーボン、ＢＮコンポジット材料、導電性セラミックのいずれかからなる基材２と、該基材上に被着され、少なくともＡｌ２Ｏ３の表面を有するＴｉ、Ａｌの窒化物を含む耐熱、耐磨耗性を備えた薄膜３とを備えているガラス素材の保持、搬送部材１を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超硬合金、タングステン合金、ニッケル合金、カーボン、ＢＮコンポジット材料、導電性セラミックのいずれかからなる基材と、
該基材上に被着され、少なくともＡｌ２Ｏ３の表面を有するＴｉ、Ａｌの窒化物を含む耐熱、耐磨耗性を備えた薄膜とを備えていることを特徴とするガラス素材の保持、搬送部材。
【請求項２】
請求項１に記載のガラス素材の保持、搬送部材において、
前記薄膜の厚みが、０．５μｍから１０μｍの範囲内であることを特徴とするガラス素材の保持、搬送部材。
【請求項３】
請求項１に記載のガラス素材の保持、搬送部材において、
前記基材と前記薄膜との間に、チタンナイトライドを含む中間層を備えていることを特徴とするガラス素材の保持、搬送部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス素材を加熱軟化させ、所望の光学素子に対応する型面を有する一対の金型により光学素子を加圧成形するにあたり、高温状態のガラス素材を、加熱炉と金型との間に保持、搬送する際に使用するガラス素材の保持、搬送部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガラス素材の保持、搬送部材は、様々なものが提供されており、例えば、図３に示すように、基材２０に、ガラスが溶着しない離型性を有する炭素、炭化物又は硼化物にて形成されているガラス素材設置部２１を、ネジ嵌合部２２により固定するもの（例えば、特許文献１参照）が知られている。
また、図４に示すように、基材２５に設けられた嵌合部（段部）２６に、ガラス素材設置部２７を耐熱性接着剤で固着させるものも知られている（例えば、特許文献２参照）。
更には、図５に示すように、ガラス素材設置部が形成された基材３０に、アモルファスＢＮが混在した薄膜や、超硬質炭素の被膜を介してアモルファスＢＮが混在した薄膜等の保護被膜３１を成膜したものも知られている。
【特許文献１】特開平２−１６０６３０号公報
【特許文献２】特開平５−１３２３２４号公報
【特許文献３】特許第３０４９１３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来のガラス素材の保持、搬送部材では、以下の課題が残されていた。
即ち、上記特許文献１及び２等に記載されているネジ嵌合や耐熱性接着剤で固着させる方法では、異種材料の組み合わせとなるものであった。そのため、ネジ嵌合の場合には、嵌合部付近で加熱時の熱膨張係数の違いによる変形や熱拡散が生じて、基材とガラス素材設置部とが固着する等の恐れがあった。また、高温下での使用により、基材若しくはガラス素材設置部が酸化劣化して酸化膜ができ、嵌合部の公差がなくなる恐れがあった。その結果、やはり同様に基材とガラス素材設置部とが密着して外れなくなる（固着）恐れがあった。
また、耐熱性接着剤による固着の場合には、接着剤が中間層の役割を果たすため、ヒートサイクルの中で繰り返し使用をすることにより歪が蓄積され、密着性の低下や剥離が生じる恐れがあった。
【０００４】
一方、ＣＶＤ法を利用してＢＮ膜を被着させる上記特許文献３等に記載される方法では、上述した問題点を改善でき、また、ＢＮ膜がアモルファス膜であるために粒界が無く劣化に強いという利点を有しているが、その反面、ＰＶＤ法と比較して高温で処理を行うために歪み等の問題があり、フランジ面の密着強度が不十分であった。そのため、フランジ面の剥離膜がガラス素子成形品上に付着してしまい、歩留まりが下がる恐れがあった。
【０００５】
この発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、耐久性に優れたガラス素材の保持、搬送部材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、この発明は以下の手段を提供している。
請求項１に係る発明は、超硬合金、タングステン合金、ニッケル合金、カーボン、ＢＮコンポジット材料、導電性セラミックのいずれかからなる基材と、該基材上に被着され、少なくともＡｌ２Ｏ３の表面を有するＴｉ、Ａｌの窒化物を含む耐熱、耐磨耗性を備えた薄膜とを備えているガラス素材の保持、搬送部材を提供する。
【０００７】
この発明に係るガラス素材の保持、搬送部材においては、基材上に、Ｔｉ、Ａｌの窒化物を含む耐熱、耐磨耗性を備えた薄膜が被着され、該薄膜が成形前加熱により熱力学的に安定なＡｌ２Ｏ３の表面を有しているので、搬送部材として使用するのに十分な耐熱特性を確保している。よって、ヒートサイクルの中で繰り返し使用したとしても、従来のようにフランジ面で膜が剥がれることがなく、耐久性の向上を図ることができる。
特に、フランジ面で膜が剥がれることがないので、ガラス素子成形品に影響を与えることがない。そのため、高品質化を図れると共に、歩留まりが上がり製造にかかる時間及びコストの低減化を図ることができる。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のガラス素材の保持、搬送部材において、前記薄膜の厚みが、０．５μｍから１０μｍの範囲内であるガラス素材の保持、搬送部材を提供する。
【０００９】
この発明に係るガラス素材の保持、搬送部材においては、薄膜の厚みが０．５μｍ〜１０μｍの範囲内であるので、基材に影響を与えることなく、確実に耐熱性及び耐磨耗性を確保することができる。
仮に、膜厚が０．５μｍより小さい場合には、耐熱及び耐摩耗の効果が不十分であり、酸化により基材が劣化する恐れがある。一方、膜厚が１０μｍより大きい場合には、膜応力が大きくなってしまい、ヒートサイクルの中では膜中にクラックが生じる等の不具合が起きる恐れがある。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項１に記載のガラス素材の保持、搬送部材において、前記基材と前記薄膜との間に、チタンナイトライドを含む中間層を備えているガラス素材の保持、搬送部材を提供する。
【００１１】
この発明に係るガラス素材の保持、搬送部材においては、基材と薄膜との間にチタンナイトライドを含む中間層を備えているので、仮に基材としてニッケル合金を使用したとしても、基材と薄膜との熱膨張係数差を中間層で緩和でき、基材と薄膜との密着強度を確実なものとすることができる。よって、基材を形成する材料の熱膨張係数が１０×１０−６／℃を超えるものである場合でも、高い耐久性を確実に維持することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係るガラス素材の保持、搬送部材によれば、高温化における耐久性の向上を図ることができる。また、ガラス素子成形品の高品質化を図れると共に、歩留まりが上がり製造にかかる時間及びコストの低減化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係るガラス素材の保持、搬送部材の一実施形態について、図１を参照して説明する。
本実施形態のガラス素材の保持、搬送部材１は、超硬合金、タングステン合金、ニッケル合金、カーボン、ＢＮコンポジット材料、導電性セラミックのいずれかからなる基材２と、該基材２上に被着され、少なくともＡｌ２Ｏ３の表面を有するＴｉ、Ａｌの窒化物を含む耐熱、耐磨耗性を備えた薄膜３とを備えている。
【００１４】
上記基材２は、所望のガラス素材の保持、搬送部材形状に加工されている。即ち、一方向Ｌに伸びた円柱状に加工されており、上部には外方向（一方向Ｌに直交する方向）に突出するフランジ部４が外周に亘って形成されている。このフランジ部４によって、基材２は図示しない搬送用アームに保持されるようになっている。また、基材２の中心には、一方向Ｌに沿って、第１の挿通孔５、第２の挿通孔６及び第３の挿通孔７が隣接して形成されている。つまり、この第１の挿通孔５、第２の挿通孔６及び第３の挿通孔７は、底面２ａとフランジ面２ｂとを貫通させる貫通孔となっている。
【００１５】
第２の挿通孔６は、ガラス素材Ｇを成形する際に使用する図示しない一対のプレス成形用の金型が挿通できる大きさに形成されている。また、第２の挿通孔６は、第３の挿通孔７より径が小さくなるように形成されており、これら径の違いから段部８が形成されている。そして、フランジ面２ｂ側から第３の挿通孔７内にガラス素材Ｇを入れることができるようになっている。この際、ガラス素材Ｇは、段部８の影響により第３の挿通孔７内に収容される。
また、この基材２の加工面、即ち、外表面は、面粗度がＲｙ＝５μｍに仕上げられている。そして、上記薄膜３は、この加工面上に被着（成膜）されている。
【００１６】
このように構成されたガラス素材の保持、搬送部材１を利用してガラス素材Ｇを加熱軟化すると共に、金型で所定形状の光学素子に成形する場合について、以下に説明する。
まず、ガラス素材Ｇをフランジ面２ｂ側から第３の挿通孔７内に挿入する。挿入されたガラス素材Ｇは、薄膜３を介して段部８に当接するので第３の挿通孔７内に収容された状態で保持される。ガラス素材Ｇを保持した後、搬送用アームによりフランジ部４を保持すると共に、図示しない加熱炉にガラス素材の保持、搬送部材１を搬送する。
そして、加熱炉内にてガラス素材Ｇを所定粘度まで加熱軟化させる。次いで、再度搬送用アームによりガラス素材の保持、搬送部材１を取り出す。取り出した後、図示しない一対の金型を底面２ａ及びフランジ面２ｂ側から第２の挿通孔６及び第３の挿通孔７に入れ、ガラス素材Ｇを上下方向からプレスする。これにより、所定形状の光学素子を成形することができる。
【００１７】
上述した光学素子を成形する際、基材２上に、少なくともＡｌ２Ｏ３の表面を有するＴｉ、Ａｌの窒化物を含む耐熱、耐磨耗性を備えた薄膜３が被着されているので、ヒートサイクルの中で繰り返し使用したとしても、従来のようにフランジ面２ｂで膜が剥がれることがない。
特に、フランジ面２ｂで膜が剥がれることがないので、成形した光学素子に不純物等が混入することがなく、光学素子に何ら影響を与えることがない。そのため、高品質化を図ることができると共に、歩留まりが上がり製造にかかる時間及びコストの低減化を図ることができる。
【００１８】
次に、上述したガラス素材の保持、搬送部材１を、材質の異なる各種の基材でそれぞれ実際に作製し、ヒートサイクル試験を行った場合の各実施例について、以下に具体的に説明する。
【００１９】
（第１の実施例）
本実施例では、基材２の材料としてタングステン合金を採用し、該タングステン合金を所望のガラス素材の保持、搬送部材形状に加工した。加工後、加工面の面粗度をＲｙ＝５μｍに仕上げた。そして、イオンボンバード処理による放電洗浄をした後、アークイオンプレーティング法により薄膜３の成膜を行った。この薄膜３を成膜させる際、フランジ面２ｂ側からと、底面２ａ側とからの合計２回の成膜で全体に膜の被着を施した。側面は、回りこみによる被着である。また、最表面は、成形前加熱により熱力学的に安定なＡｌ２Ｏ３の表面を有するため、搬送部材として使用するのに十分な耐熱特性を確保していた。
【００２０】
また、耐熱、耐磨耗性の薄膜３の厚みは、０．５μｍ〜１０μｍの範囲内が最も有効であり、ここではフランジ部４による測定で４μｍの膜厚に被着した。仮に薄膜３の膜厚が０．５μｍより小さい場合には、耐熱性、耐磨耗性の効果が不十分であり、酸化により基材２が劣化する恐れがある。また、膜厚が１０μｍより大きい場合には、膜応力が大きくなり、ヒートサイクルの中では膜中にクラックが生じる等の不具合が起きる恐れがある。
ところが、本実施例では上述したように薄膜３の膜厚が４μｍであるので、このような不具合が生じることはない。
【００２１】
このガラス素材の保持、搬送部材１を８００℃まで加熱した後、６００℃で保持し、その後、２０℃（室温）まで急速冷却するヒートサイクル試験を行ったところ、従来のものではフランジ面で膜の剥離が確認され、４００回程度の耐久性でしかなかったが、本実施例のガラス素材の保持、搬送部材１では２０００回行っても全く問題なく、十分な耐久性が確認された。
【００２２】
（第２の実施例）
上記第１の実施例では、タングステン合金で基材２を形成した場合を説明したが、本実施例では、基材２の材料としてニッケル合金を採用し、該ニッケル合金を所望のガラス素材の保持、搬送部材形状に加工した。加工後、加工面の面粗度をＲｙ＝５μｍに仕上げた。そして、イオンボンバード処理による放電洗浄をした後、アークイオンプレーティング法により薄膜３の成膜を行った。
また、本実施例では、熱膨張係数が１２〜１６×１０−６／℃であるニッケル合金と、熱膨張係数が７．５×１０−６／℃である薄膜３との熱膨張係数差を緩和し、密着強度を向上させるため、図２に示すように、熱膨張係数が９〜１０×１０−６／℃であるチタンナイトライドを含む中間層１０を設けた。
【００２３】
また、薄膜３を成膜させる際、フランジ面２ｂ側からと、底面２ａ側とからの合計２回の成膜で全体に膜の被着を施した。側面は、回りこみによる被着である。また、最表面は、成形前加熱により熱力学的に安定なＡｌ２Ｏ３の表面を有するため、搬送部材として使用するのに十分な耐熱特性を確保していた。  
また、耐熱、耐磨耗性の薄膜３の厚みは、０．５μｍ〜１０μｍの範囲内が最も有効であり、ここではフランジ部４による測定で３μｍの膜厚に被着した。中間層１０は、３μｍの１０分の１の膜厚である０．３μｍの厚みで施した。仮に薄膜３の膜厚が０．５μｍより小さい場合には、耐熱性、耐磨耗性の効果が不十分であり、酸化により基材２が劣化する恐れがある。また、膜厚が１０μｍより大きい場合には、膜応力が大きくなり、ヒートサイクルの中では膜中にクラックが生じる等の不具合が起きる恐れがある。
ところが、本実施例では上述したように薄膜３の膜厚が３μｍであるので、このような不具合が生じることはない。
【００２４】
このガラス素材の保持、搬送部材１を８００℃まで加熱した後、６００℃で保持し、その後、２０℃（室温）まで急速冷却するヒートサイクル試験を行ったところ、従来のものではフランジ面で膜の剥離が確認され、４００回程度の耐久性でしかなかったが、本実施例のガラス素材の保持、搬送部材１では１０００回行っても全く問題なく、十分な耐久性が確認された。
【００２５】
（第３の実施例）
上記第１の実施例及び第２の実施例では、タングステン合金、ニッケル合金で基材２を形成した場合を説明したが、本実施例では、基材２の材料として導電性セラミックス（ＳｉＣ）を採用し、該導電性セラミックスを所望のガラス素材の保持、搬送部材形状に焼結、加工した。なお、本実施例は、図１に示すように、第１の実施例と同様に中間層を設けていない。
導電性セラミックスを加工した後、加工面の面粗度をＲｙ＝５μｍに仕上げた。そして、イオンボンバード処理による放電洗浄をした後、アークイオンプレーティング法により薄膜３の成膜を行った。この薄膜３を成膜させる際、フランジ面２ｂ側からと、底面２ａ側とからの合計２回の成膜で全体に膜の被着を施した。側面は、回りこみによる被着である。また、最表面は、成形前加熱により熱力学的に安定なＡｌ２Ｏ３の表面を有するため、搬送部材として使用するのに十分な耐熱特性を確保していた。  
【００２６】
また、耐熱、耐磨耗性の薄膜３の厚みは、０．５μｍ〜１０μｍの範囲内が最も有効であり、ここではフランジ部４による測定で４μｍの膜厚に被着した。仮に薄膜３の膜厚が０．５μｍより小さい場合には、耐熱性、耐磨耗性の効果が不十分であり、酸化により基材２が劣化する恐れがある。また、膜厚が１０μｍより大きい場合には、膜応力が大きくなり、ヒートサイクルの中では膜中にクラックが生じる等の不具合が起きる恐れがある。
ところが、本実施例では上述したように膜厚が４μｍであるので、このような不具合が生じることはない。
【００２７】
このガラス素材の保持、搬送部材１を８００℃まで加熱した後、６００℃で保持し、その後、２０℃（室温）まで急速冷却するヒートサイクル試験を行ったところ、従来のものではフランジ面で膜の剥離が確認され、４００回程度の耐久性でしかなかったが、本実施例のガラス素材の保持、搬送部材１では２５００回行っても全く問題なく、十分な耐久性が確認された。
【００２８】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【００２９】
例えば、上記各実施形態では、基材をタングステン合金、ニッケル合金、導電性セラミックにより形成したが、これらに限られず、超硬合金、カーボン、ＢＮコンポジット材料を用いても構わない。
また、薄膜の厚みを３μｍ又は４μｍとしたが、この膜厚に限られず、０．５μｍ〜１０μｍの範囲内であれば構わない。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係るガラス素材の保持、搬送部材の一実施形態の断面図である。
【図２】図１に示すガラス素材の保持、搬送部材の変形例を示す図であって、基材と薄膜との間に中間層を有するガラス素材の保持、搬送部材の断面図である。
【図３】従来のガラス素材の保持、搬送部材の一例を示す断面図である。
【図４】従来のガラス素材の保持、搬送部材の一例を示す断面図である。
【図５】従来のガラス素材の保持、搬送部材の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１    ガラス素材の保持、搬送部材
２    基材
３    薄膜
１０    中間層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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