JP2002220239A - Die for forming glass element and method of producing the same and method of producing optical element using the die - Google Patents
Die for forming glass element and method of producing the same and method of producing optical element using the dieInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ガラスをプレス成
形するためのガラス素子成形用型、およびその製造方
法、ならびにそれを用いた光学素子の製造方法に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a glass element molding die for press-molding glass, a method for producing the same, and a method for producing an optical element using the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般に、プレス成形によるガラスレンズ
などの素子成形では、所定の表面形状に仕上げた表面層
を有する成形用型内に、被成形ガラスを入れたのち、加
熱・軟化させ（または加熱軟化させた被成形ガラスを入
れ）、この成形用型に所定の圧力を加えることによっ
て、成形用型の形状が被成形ガラスに転写されてガラス
成形体が得られる。したがって、成形用型は、その表面
層の形状がガラス成形体の表面形状としてそのまま転写
されることになる。2. Description of the Related Art Generally, in forming an element such as a glass lens by press molding, a glass to be molded is placed in a molding die having a surface layer finished to a predetermined surface shape, and then heated and softened (or heated). The softened glass to be molded is put in), and a predetermined pressure is applied to the molding die, whereby the shape of the molding die is transferred to the glass to be molded to obtain a glass molded body. Therefore, the shape of the surface layer of the molding die is directly transferred as the surface shape of the glass molded body.
【０００３】このような成形用型は、高温下においてガ
ラスと化学的な反応を起こさないこと、耐酸化性および
耐熱性に優れていること、硬度が高くプレス成形時に組
織変化又は塑性変形しないことなどが要求される。[0003] Such a molding die does not cause a chemical reaction with glass at a high temperature, has excellent oxidation resistance and heat resistance, has a high hardness and does not undergo structural change or plastic deformation during press molding. Is required.
【０００４】これらの要求を満たすために、基材にはタ
ングステンカーバイド（ＷＣ）を主成分とした超硬合金
や、サーメット、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、シリ
コンナイトライド（Ｓｉ3Ｎ4）などがよく用いられてい
る。[0004] In order to satisfy these requirements, as a substrate, a cemented carbide mainly containing tungsten carbide (WC), cermet, silicon carbide (SiC), silicon nitride (Si 3 N 4 ) and the like are often used. Used.
【０００５】しかしながら、基材の材料である超硬合金
やサーメット、ＳｉＣ、Ｓｉ3Ｎ4などはいずれも焼結タ
イプのものであり、焼結助剤として金属Ｃｏ、Ｎｉ、Ａ
ｌ2Ｏ3、Ｂ2Ｏ3等が使われていた。このため、酸化が進
んだり、ガラスと比較的反応しやすかったりして高精度
でレンズを成形できない欠点があった。However, the materials of the base material such as cemented carbide, cermet, SiC and Si 3 N 4 are all of sintering type, and metal Co, Ni, A
l 2 O 3 , B 2 O 3, etc. were used. For this reason, there is a disadvantage that the lens is not formed with high precision due to the progress of oxidation and relatively easy reaction with glass.
【０００６】この欠点を解決するため、基材上に、白金
−ロジウム（Ｐｔ−Ｒｈ）合金、白金−イリジウム（Ｐ
ｔ−Ｉｒ）合金のコーティング膜を形成したものが提案
されている（特開昭６０−１７６９３０号公報参照）。
また、タングステンカーバイド（ＷＣ）を基材とし、そ
の上に白金−金（Ｐｔ−Ａｕ）合金のコーティング膜を
形成したものも提案されている（特開昭６２−２５６７
３２号公報参照）。In order to solve this drawback, a platinum-rhodium (Pt-Rh) alloy, a platinum-iridium (P
One in which a coating film of a t-Ir) alloy is formed has been proposed (see JP-A-60-176930).
Further, there has been proposed a material in which tungsten carbide (WC) is used as a base material and a coating film of a platinum-gold (Pt-Au) alloy is formed thereon (JP-A-62-2567).
No. 32).
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、基材上
に貴金属膜をコーティングした上記従来の型は、ガラス
との反応性が少ないが、ガラスと型とのぬれ性が大き
く、成形されたガラスの型離れが悪いという欠点を有し
ていた。However, the above-mentioned conventional mold in which a precious metal film is coated on a base material has low reactivity with glass, but has high wettability between glass and the mold, and the molded glass has a high wettability. It had the disadvantage that mold release was poor.
【０００８】上記問題を解決するため、本発明は、ガラ
スとの反応性が小さく且つガラスの離型性がよいガラス
素子成形用型、およびその製造方法、ならびにそれを用
いたガラス素子の製造方法を提供することを目的とす
る。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a mold for forming a glass element having low reactivity with glass and good mold release properties of glass, a method of manufacturing the same, and a method of manufacturing a glass element using the same. The purpose is to provide.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成すするた
め、本発明のガラス素子成形用型は、ガラスをプレス成
形してガラス素子を製造するためのガラス素子成形用型
であって、プレス面を備える基材と、前記プレス面上に
配置された離型膜とを備え、前記離型膜が、白金、イリ
ジウム、タングステン、レニウム、タンタル、ロジウ
ム、ルテニウム、およびオスミウムから選ばれる少なく
とも１種類の元素と炭素とを含み、前記離型膜の表面側
における炭素濃度が、前記離型膜の前記基材側における
炭素濃度よりも高く、前記離型膜の表面における炭素濃
度が６５ａｔ．％（原子％）以上９５ａｔ．％以下であ
ることを特徴とする。Means for Solving the Problems To achieve the above object, a glass element molding die of the present invention is a glass element molding die for press-molding glass to produce a glass element. Surface, and a release film disposed on the press surface, wherein the release film is at least one selected from platinum, iridium, tungsten, rhenium, tantalum, rhodium, ruthenium, and osmium And the carbon concentration on the surface side of the release film is higher than the carbon concentration on the substrate side of the release film, and the carbon concentration on the surface of the release film is 65 at. % (Atomic%) to 95 at. % Or less.
【００１０】上記ガラス素子成形用型では、前記基材
が、超硬合金、サーメット、鋼、セラミクス、結晶化ガ
ラス、または前記ガラスよりも軟化点が高いガラスから
なるものでもよい。In the above-mentioned mold for forming a glass element, the substrate may be made of a hard metal, cermet, steel, ceramics, crystallized glass, or glass having a softening point higher than that of the glass.
【００１１】また、本発明のガラス素子成形用型の製造
方法は、ガラスをプレス成形するためのガラス素子成形
用型の製造方法であって、プレス面を備える基材を形成
する第１の工程と、白金、イリジウム、タングステン、
レニウム、タンタル、ロジウム、ルテニウム、およびオ
スミウムから選ばれる少なくとも１種類の元素と炭素と
を含む離型膜を前記プレス面上に形成する第２の工程と
を含み、前記第２の工程において、前記離型膜の表面側
になるほど炭素濃度が高くなるように、且つ前記離型膜
の表面における炭素濃度が６５ａｔ．％以上９５ａｔ．
％以下となるように前記離型膜を形成することを特徴と
する。Further, the method for producing a glass element molding die according to the present invention is a method for producing a glass element molding die for press-molding glass, comprising the steps of: And platinum, iridium, tungsten,
Forming a release film including at least one element selected from rhenium, tantalum, rhodium, ruthenium, and osmium and carbon on the press surface, wherein the second step includes: The carbon concentration becomes higher on the surface side of the release film, and the carbon concentration on the surface of the release film is 65 at. % At least 95 at.
% Of the release film is formed.
【００１２】上記ガラス素子成形用型の製造方法では、
前記第２の工程は、前記少なくとも１種類の元素を含む
膜を形成したのち、前記膜の表面側から炭素原子を前記
膜内に拡散させる工程を含んでもよい。[0012] In the above method for manufacturing a glass element molding die,
The second step may include, after forming the film containing the at least one element, diffusing carbon atoms into the film from the surface side of the film.
【００１３】また、本発明のガラス素子の製造方法は、
成形用型を用いたガラス素子の製造方法であって、加熱
したガラスを、前記成形用型を用いてプレス成形を行う
第１の工程と、プレス成形された前記ガラスを、前記成
形用型から離型させる第２の工程とを含み、前記成形用
型が、上記本発明のガラス素子成形用型であることを特
徴とする。Further, the method for producing a glass element according to the present invention comprises:
A method for producing a glass element using a molding die, wherein a heated glass is subjected to a first step of press-molding using the molding die, and the press-molded glass is removed from the molding die. And a second step of releasing the mold, wherein the molding die is the glass element molding die of the present invention.
【００１４】上記ガラス素子の製造方法では、前記第２
の工程において、プレス成形された前記ガラスを、（Ｔ
−３０）℃以上（Ｔ＋１００）℃以下の温度（ただし、
Ｔは前記ガラスのガラス転移温度（℃）である）で前記
成形用型から離型させてもよい。In the method for manufacturing a glass element, the second
In the step of (3), the press-formed glass is
-30) ° C or higher and (T + 100) ° C or lower (however,
T is the glass transition temperature (° C.) of the glass) and may be released from the molding die.
【００１５】[0015]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。Embodiments of the present invention will be described below.
【００１６】（実施形態１）実施形態１では、本発明の
ガラス素子成形用型について説明する。(Embodiment 1) In Embodiment 1, a mold for molding a glass element of the present invention will be described.
【００１７】実施形態１のガラス素子成形用型１０につ
いて、一例の断面図を図１に示す。ガラス素子成形用型
１０は、プレス面１１ａを備える基材１１と、プレス面
１１ａ上に形成された離型膜１２とを備える。FIG. 1 shows a cross-sectional view of one example of the glass element molding die 10 of the first embodiment. The glass element molding die 10 includes a base material 11 having a press surface 11a, and a release film 12 formed on the press surface 11a.
【００１８】基材１１には、ガラス素子成形用型に一般
的に用いられている基材を用いることができる。具体的
には、たとえば、超硬合金、サーメット、鋼、セラミク
ス、結晶化ガラス、または成形用素材であるガラスより
も軟化点が高いガラスを用いることができる。基材１１
は、成形用素材を成形するためのプレス面１１ａを備え
る。プレス面１１ａは、目的とするガラス素子の一部の
形状を反転させた形状に形成されている。As the substrate 11, a substrate generally used for a glass element molding die can be used. Specifically, for example, cemented carbide, cermet, steel, ceramics, crystallized glass, or glass having a higher softening point than glass used as a forming material can be used. Base material 11
Is provided with a press surface 11a for molding a molding material. The press surface 11a is formed in a shape obtained by inverting the shape of a part of the target glass element.
【００１９】離型膜１２は、プレス面１１ａ上に形成さ
れる。離型膜１２は、白金、イリジウム、タングステ
ン、レニウム、タンタル、ロジウム、ルテニウム、およ
びオスミウムから選ばれる少なくとも１種類の元素（以
下、元素Ａという場合がある）と炭素とを含み、たとえ
ば元素Ａと炭素とのみからなる。そして、離型膜１２の
表面側（この明細書において、離型膜の表面側とは基材
１１側とは反対側をいう）に含まれる炭素濃度は、離型
膜１２の基材１１側に含まれる炭素濃度よりも高い。The release film 12 is formed on the press surface 11a. The release film 12 includes at least one element selected from platinum, iridium, tungsten, rhenium, tantalum, rhodium, ruthenium, and osmium (hereinafter, may be referred to as element A) and carbon. Consists solely of carbon. The concentration of carbon contained on the surface side of the release film 12 (in this specification, the surface side of the release film means the side opposite to the base material 11 side) Higher than the carbon concentration contained in
【００２０】離型膜１２の表面（基材１１側とは反対側
の表面）における炭素濃度は、６５ａｔ．％以上で９５
ａｔ．％以下である。一方、離型膜１２のうち基材１１
と接する面における炭素濃度は、５０ａｔ．％以下であ
ることが好ましい。離型膜１２内の炭素濃度は、たとえ
ば、基材１１側から表面側に向かって連続的に増加する
ようにしてもよいし、段階的に増加するようにしてもよ
い。The carbon concentration on the surface of the release film 12 (the surface opposite to the substrate 11) is 65 at. 95% or more
at. % Or less. On the other hand, the base material 11 of the release film 12
Is 50 at. % Is preferable. For example, the carbon concentration in the release film 12 may be continuously increased from the base material 11 side to the surface side, or may be gradually increased.
【００２１】離型膜１２の膜厚については、特に限定は
ないが、たとえば、０．２μｍ〜２μｍ程度である。The thickness of the release film 12 is not particularly limited, but is, for example, about 0.2 μm to 2 μm.
【００２２】なお、離型膜１２は、基材１１と離型膜１
２との接着性を向上させるための中間膜を介してプレス
面１１ａ上に形成されていてもよい。中間膜としては、
たとえば、Ｃｒ膜や、基材１１の構成元素と元素Ａとを
共に含有する薄膜を用いることができる。The release film 12 is made up of the base material 11 and the release film 1.
2 may be formed on the press surface 11a via an intermediate film for improving the adhesiveness to the press surface 11a. As an interlayer,
For example, a Cr film or a thin film containing both the constituent elements of the substrate 11 and the element A can be used.
【００２３】上記実施形態１のガラス素子成形用型１０
では、離型膜１２の表面側の炭素濃度が離型膜１２の基
材１１側の炭素濃度よりも高いため、基材１１と離型膜
１２との密着強度を低下させることなく、離型膜１２と
成形されたガラスとの離型性を高めることができる。ま
た、上記少なくとも１種類の元素Ａを含む離型膜１２
は、ガラスとの反応性が低い。したがって、実施形態１
のガラス素子成形用型１０によれば、ガラス素子のプレ
ス成形を安定して繰り返し行うことができる。The glass element molding die 10 according to the first embodiment.
In this case, since the carbon concentration on the surface side of the release film 12 is higher than the carbon concentration on the substrate 11 side of the release film 12, The releasability between the film 12 and the formed glass can be improved. Further, the release film 12 containing at least one kind of the element A is provided.
Has low reactivity with glass. Therefore, Embodiment 1
According to the glass element molding die 10, the press molding of the glass element can be repeatedly performed stably.
【００２４】（実施形態２）実施形態２では、本発明の
ガラス素子成形用型の製造方法について説明する。実施
形態２の製造方法は、ガラスをプレス成形するための成
形用型の製造方法であり、実施形態１のガラス素子成形
用型を製造できる。なお、実施形態１と同様の部分につ
いては同一の符号を付して重複する説明を省略する。(Embodiment 2) In Embodiment 2, a method for manufacturing a glass element molding die of the present invention will be described. The manufacturing method of the second embodiment is a method of manufacturing a molding die for press-molding glass, and can manufacture the glass element molding die of the first embodiment. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
【００２５】実施形態２の製造方法では、まず、プレス
面１１ａを備える基材１１を形成する（第１の工程）。
基材１１は、用いる材料に応じて様々な方法で形成でき
る。たとえば、研削加工やプレス成形によって形成でき
る。In the manufacturing method of the second embodiment, first, the base material 11 having the press surface 11a is formed (first step).
The substrate 11 can be formed by various methods depending on the material used. For example, it can be formed by grinding or press forming.
【００２６】次に、白金、イリジウム、タングステン、
レニウム、タンタル、ロジウム、ルテニウム、およびオ
スミウムから選ばれる少なくとも１種類の元素（元素
Ａ）と炭素とを含む離型膜１２を基材１１のプレス面１
１ａ上に形成する（第２の工程）。第２の工程では、離
型膜１２の表面側になるほど炭素濃度が高くなるよう
に、且つ離型膜１２の表面側の炭素濃度が６５ａｔ．％
以上９５ａｔ．％以下となるように離型膜１２を形成す
る。Next, platinum, iridium, tungsten,
The release surface 12 containing at least one kind of element (element A) selected from rhenium, tantalum, rhodium, ruthenium, and osmium and carbon and the press surface 1 of the base material 11
1a (second step). In the second step, the carbon concentration on the surface side of the release film 12 is increased so that the carbon concentration becomes higher on the surface side of the release film 12, and the carbon concentration on the surface side of the release film 12 is 65 at. %
95 at. % Of the release film 12 is formed.
【００２７】上記離型膜１２は、たとえば、スパッタリ
ング法、イオンプレーティング法、真空蒸着、イオンビ
ームスパッタ、またはＣＶＤを用いて形成できる。これ
らの方法を用いる場合、基材１１のプレス面１１ａ上に
到達する原子の組成を制御することによって、炭素濃度
の制御を簡単に行うことができる。The release film 12 can be formed by using, for example, a sputtering method, an ion plating method, vacuum deposition, ion beam sputtering, or CVD. When these methods are used, the control of the carbon concentration can be easily performed by controlling the composition of the atoms that reach the press surface 11a of the base material 11.
【００２８】また、上記工程は、上記少なくとも１種類
の元素Ａを含む膜（または上記少なくとも１種類の元素
からなる膜）を形成したのち、膜の表面側から炭素原子
を上記膜内に拡散させる工程を含んでもよい。この工程
によっても離型膜１２を形成できる。炭素原子を拡散さ
せる方法としては、たとえば、プラズマ浸炭、イオン注
入、ガス浸炭、固体浸炭、液体浸炭を用いることができ
る。In the above-mentioned step, after forming a film containing the at least one kind of element A (or a film made of the above-mentioned at least one kind of element), carbon atoms are diffused into the film from the surface side of the film. A step may be included. The release film 12 can also be formed by this step. As a method for diffusing carbon atoms, for example, plasma carburization, ion implantation, gas carburization, solid carburization, and liquid carburization can be used.
【００２９】なお、中間膜を備える成形用型を形成する
場合には、第１の工程と第２の工程との間に、中間膜を
形成する工程をさらに備える。中間膜は、離型膜と同様
の方法で形成できる。When forming a mold having an intermediate film, a step of forming an intermediate film is further provided between the first step and the second step. The intermediate film can be formed in the same manner as the release film.
【００３０】実施形態２の製造方法によれば、実施形態
１で説明した本発明のガラス素子成形用型を容易に製造
できる。According to the manufacturing method of the second embodiment, the glass element molding die of the present invention described in the first embodiment can be easily manufactured.
【００３１】（実施形態３）実施形態３では、本発明の
ガラス素子の製造方法について説明する。実施形態３の
製造方法は、成形用型を用いたガラス素子の製造方法で
ある。実施形態３のガラス素子の製造方法について、製
造工程を図２に模式的に示す。Embodiment 3 In Embodiment 3, a method for manufacturing a glass element of the present invention will be described. The manufacturing method of the third embodiment is a method of manufacturing a glass element using a molding die. FIG. 2 schematically shows a manufacturing process of the glass element manufacturing method according to the third embodiment.
【００３２】まず、図２（ａ）に示すように、加熱した
ガラス２１を、成形用型２２を用いてプレス成形を行う
（第１の工程）。ガラス２１には、ガラス素子の材料に
一般的に用いられているガラスを用いることができる。
具体的には、たとえば、精密プレス用の光学ガラスを用
いることができる。成形用型２２は、案内型２２ａと、
案内型２２ａに上下から嵌挿される下型２２ｂおよび上
型２２ｃとからなる。ここで、下型２２ｂおよび上型２
２ｃには、実施形態１で説明した本発明のガラス素子成
形用型を用いる。First, as shown in FIG. 2A, the heated glass 21 is press-formed using a forming die 22 (first step). As the glass 21, glass generally used for a material of a glass element can be used.
Specifically, for example, optical glass for precision press can be used. The molding die 22 includes a guide die 22a,
It comprises a lower mold 22b and an upper mold 22c which are inserted into the guide mold 22a from above and below. Here, the lower mold 22b and the upper mold 2
For 2c, the glass element molding die of the present invention described in Embodiment 1 is used.
【００３３】次に、プレス成形されたガラスを成形用型
から離型させ（第２の工程）、図２（ｂ）に示すように
ガラス素子２３を得る。上記第２の工程では、プレス成
形されたガラスを、（Ｔ−３０）℃以上（Ｔ＋１００）
℃以下の温度（ただし、Ｔ（℃）は上記ガラスのガラス
転移温度）で成形用型から離型させることが好ましい。Next, the press-molded glass is released from the molding die (second step) to obtain a glass element 23 as shown in FIG. 2 (b). In the second step, the press-molded glass is heated at (T-30) ° C. or higher (T + 100).
It is preferable that the mold is released from the molding die at a temperature of not more than ° C (where T (° C) is the glass transition temperature of the above glass).
【００３４】実施形態３の製造方法では、本発明のガラ
ス素子成形用型を用いているため、ガラス素子を安定し
てプレス成形することができる。さらに、本発明のガラ
ス素子成形用型を用いることによって、高温（材料とな
るガラスのガラス転移点近傍）で離型を行うことができ
タクトタイムを短縮できる。In the manufacturing method of Embodiment 3, since the glass element forming die of the present invention is used, the glass element can be stably press-formed. Further, by using the mold for molding a glass element of the present invention, the mold can be released at a high temperature (near the glass transition point of glass as a material), and the tact time can be reduced.
【００３５】[0035]
【実施例】以下に、実施例を用いて本発明をさらに詳細
に説明する。The present invention will be described in more detail with reference to the following examples.
【００３６】この実施例では、実施形態１で説明したガ
ラス素子成形用型を実施形態２の製造方法で製造した一
例について、図３を参照しながら説明する。In this example, an example of manufacturing the glass element molding die described in the first embodiment by the manufacturing method in the second embodiment will be described with reference to FIG.
【００３７】まず、ＷＣを主成分とし焼結剤成分として
Ｃｏを含む超硬合金からなる母材を用意した。そして、
母材を加工・研磨して、図３（ａ）に示すように、プレ
ス面（レンズ成形面）３１ａを備える基材３１形成し
た。First, a base material made of a cemented carbide containing WC as a main component and Co as a sintering agent component was prepared. And
The base material was processed and polished to form a base material 31 having a pressed surface (lens forming surface) 31a as shown in FIG.
【００３８】基材３１を十分に洗浄したのち、基板の回
転が可能な３元スパッタ装置にセットした。３つのスパ
ッタターゲットのうち、２つには炭素のターゲットを、
残りの１つにはＰｔ−Ｉｒ合金のターゲットをセットし
た。そしてスパッタ装置の真空度が７×１０-5Ｐａに達
したのち、基板を４５０℃に加熱した。そして、基材３
１の表面を逆スパッタでクリーニングした後、プレス面
３１ａ上にＰｔ−Ｉｒと炭素とからなる離型膜３２（膜
厚：約２μｍ）を、スパッタリングによって成膜した。After sufficiently cleaning the substrate 31, the substrate 31 was set in a ternary sputtering apparatus capable of rotating the substrate. Of the three sputter targets, two are carbon targets,
A Pt-Ir alloy target was set on the remaining one. After the degree of vacuum of the sputtering apparatus reached 7 × 10 −5 Pa, the substrate was heated to 450 ° C. And the base material 3
After the surface of No. 1 was cleaned by reverse sputtering, a release film 32 (thickness: about 2 μm) made of Pt-Ir and carbon was formed on the press surface 31a by sputtering.
【００３９】離型膜３２の成膜初期においては、Ｐｔ−
Ｉｒ合金のターゲットには４００Ｗ、炭素の２つのター
ゲットにはそれぞれ１００Ｗの電力を入力した。そし
て、Ｐｔ−Ｉｒ合金のターゲットに加える電力を徐々に
低下させていき、最終的には１００Ｗにした。一方、炭
素のターゲットに加える電力は徐々に増加させ、最終的
には１ｋＷとした。スパッタ成膜中は基板を回転させ、
膜組成が面内で均一になるようにした。また、スパッタ
ガスにはＡｒガスを用い、スパッタ時のＡｒガス圧は
０．６７Ｐａとした。At the initial stage of forming the release film 32, Pt-
400 W power was input to the Ir alloy target, and 100 W power was input to the two carbon targets. Then, the electric power applied to the target of the Pt-Ir alloy was gradually reduced, and was finally set to 100 W. On the other hand, the electric power applied to the carbon target was gradually increased to 1 kW in the end. Rotate the substrate during sputter deposition,
The film composition was made uniform within the plane. Ar gas was used as a sputtering gas, and the Ar gas pressure during sputtering was 0.67 Pa.
【００４０】離型膜３２の成膜後、基板温度を室温付近
まで低下させ、得られたガラス素子成形用型を取り出し
た。このようにして得られたガラス素子成形用型を、実
施例１とした。実施例１の離型膜３２の表面（基材３１
側とは反対側の面）におけるＣ濃度は７０ａｔ．％であ
った。After the release film 32 was formed, the substrate temperature was lowered to around room temperature, and the obtained glass element molding die was taken out. The glass element molding die obtained in this manner was used as Example 1. The surface of the release film 32 of Embodiment 1 (the base material 31
C concentration on the side opposite to the side) is 70 at. %Met.
【００４１】次に、離型膜３２の成膜において、炭素の
ターゲットに加える最終的な電力を７８０Ｗにし、その
他は実施例１と同様にしてガラス素子成形用型（以下、
実施例２という）を作製した。実施例２の離型膜の表面
におけるＣ濃度は、６５ａｔ．％であった。Next, in forming the release film 32, the final power applied to the carbon target was set to 780 W, and the other conditions were the same as in Example 1 except for the glass element molding die (hereinafter, referred to as "the die").
Example 2) was produced. The C concentration on the surface of the release film of Example 2 was 65 at. %Met.
【００４２】また、実施例３〜１１として、Ｐｔ−Ｉｒ
ターゲットの代わりに、Ｔａ、Ｗ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｅ、
Ｐｔ−Ｒｅ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓをそれぞれ用いて離型膜
を形成したガラス素子成形用型を作製した。In Examples 3 to 11, Pt-Ir
Instead of targets, Ta, W, Ir, Pt, Re,
A glass element molding die having a release film formed using each of Pt-Re, Rh, Ru, and Os was produced.
【００４３】実施例１２のガラス素子成形用型では、ス
パッタのターゲットをすべて炭素にして、そのうちの１
つのターゲット上にＰｔとＲｅのチップを載せて組成を
調整して離型膜を作製した。In the glass element molding die of the twelfth embodiment, the sputtering target was all carbon, and
A chip of Pt and Re was mounted on one target and the composition was adjusted to produce a release film.
【００４４】また、実施例１３のガラス素子成形用型で
は、スパッタでＰｔ−Ｉｒ合金膜を形成したのち、表面
からＣを拡散させて（プラズマ浸炭）、離型膜を作製し
た。具体的には、チャンバー内にプロセスガスとしてＣ
Ｈ4、Ｃ3Ｈ8、Ｈ2、Ａｒ等を導入し、グロー放電させて
電極上にセットした成形用型の離型膜の表面から炭素原
子を拡散させた。In the glass element molding die of Example 13, a Pt-Ir alloy film was formed by sputtering, and then C was diffused from the surface (plasma carburization) to prepare a release film. Specifically, C is used as a process gas in the chamber.
H 4 , C 3 H 8 , H 2 , Ar, etc. were introduced and glow discharge was performed to diffuse carbon atoms from the surface of the mold release film set on the electrode.
【００４５】実施例１４のガラス素子成形用型では、イ
オンプレーティング法によって離型膜を成膜した。離型
膜の成膜中、チャンバー内にＣＨ4ガスを導入し、その
量を徐々に増加させることでＣ濃度の制御を行った。In the glass element molding die of Example 14, a release film was formed by an ion plating method. During the formation of the release film, the C concentration was controlled by introducing CH 4 gas into the chamber and gradually increasing the amount thereof.
【００４６】次に、比較のために、以下の方法で比較例
１〜４を作製した。比較例１〜３は、スパッタ電力を変
えて離型膜の表面の炭素濃度を変更した点のみが実施例
１と異なる。比較例１では、離型膜の成膜時の最終的な
スパッタ電力を、Ｐｔ−Ｉｒ合金のターゲット：１６０
Ｗ、炭素のターゲット：８６０Ｗとした。また、比較例
２では、Ｐｔ−Ｉｒ合金のターゲット：０Ｗ、炭素のタ
ーゲット：１ｋＷとした。また、比較例３では、Ｐｔ−
Ｉｒ合金のターゲット：１４０Ｗ、炭素のターゲット：
９００Ｗとした。比較例１〜３の離型膜表面のＣ濃度は
それぞれ、５５ａｔ．％、１００ａｔ．％、６０ａｔ．
％であった。Next, for comparison, Comparative Examples 1 to 4 were prepared by the following method. Comparative Examples 1 to 3 differ from Example 1 only in that the sputter power was changed to change the carbon concentration on the surface of the release film. In Comparative Example 1, the final sputtering power at the time of forming the release film was set to the target of the Pt-Ir alloy: 160
W, carbon target: 860W. In Comparative Example 2, the target of the Pt-Ir alloy was 0 W, and the target of carbon was 1 kW. In Comparative Example 3, Pt-
Ir alloy target: 140W, carbon target:
900 W. The C concentration on the surface of the release film of Comparative Examples 1 to 3 was 55 at. %, 100 at. %, 60 at.
%Met.
【００４７】比較例４では、Ｐｔ−Ｉｒ合金をＩｒに変
更してスパッタ条件は比較例３と同様にして成膜を行っ
た。離型膜表面のＣ濃度は６２ａｔ．％であった。In Comparative Example 4, the Pt-Ir alloy was changed to Ir, and the film was formed under the same sputtering conditions as in Comparative Example 3. The C concentration on the surface of the release film is 62 at. %Met.
【００４８】以上のように作製したガラス素子成形用成
形用型、すなわち実施例１〜１４および比較例１〜４に
ついて、離型性および型寿命を評価した。The molds for molding glass elements produced as described above, that is, Examples 1 to 14 and Comparative Examples 1 to 4, were evaluated for mold releasability and mold life.
【００４９】離型性の評価は、作製した成形用型を用い
て、図２に示したような型構成でガラス素子の成形を繰
り返し、その時の成形用型に対する成形ガラスの凝着の
有無で判定した。ガラス素子の成形は以下のように行っ
た。まず、２個の成形用型の間に成形ガラスを配置し、
屈伏点＋５０℃の温度に全体を加熱し、成形用型の上下
から加圧して成形ガラスをプレス成形した。その後、
（材料であるガラスのガラス転移温度−２０℃）の温度
まで成形用型を冷却したのち、成形されたガラスを取り
出した。このプロセスを１回の成形とし、各成形用型に
ついて２００回成形を繰り返した。The releasability was evaluated by repeating the molding of the glass element with the mold configuration as shown in FIG. 2 using the formed molding die, and by determining whether or not the molded glass adhered to the molding die at that time. Judged. The molding of the glass element was performed as follows. First, place the forming glass between the two molds,
The whole was heated to a temperature of the yield point + 50 ° C. and pressed from above and below the molding die to press-mold the molded glass. afterwards,
After cooling the molding die to a temperature of (glass transition temperature of glass as a material −20 ° C.), the molded glass was taken out. This process was defined as one molding, and molding was repeated 200 times for each molding die.
【００５０】また、型寿命は、プレス成形を２００回行
ったあとの離型膜の表面粗さを測定することによって評
価した。プレス成形前の離型膜の表面粗さは、Ｒｍａｘ
＝０．０２μｍであった。The mold life was evaluated by measuring the surface roughness of the release film after the press molding was performed 200 times. The surface roughness of the release film before press molding is Rmax
= 0.02 μm.
【００５１】各ガラス素子成形用型の評価結果につい
て、離型膜の表面の炭素濃度と併せて表１に示す。Table 1 shows the results of the evaluation of each glass element molding die together with the carbon concentration on the surface of the release film.
【００５２】[0052]
【表１】 なお、表１中、離型性の欄の○は、２００回の成形で１
回も凝着が発生しなかったことを表し、×は凝着が発生
したことを表す。また、型寿命の欄の○は、成形開始前
の離型膜の表面粗さに対する、２００回成形後の離型膜
の表面粗さの変化が５％未満であることを表し、×は表
面粗さの変化が５％以上であったことを表す。[Table 1] In Table 1, ○ in the releasability column indicates 1 after 200 moldings.
This indicates that adhesion did not occur even once, and x indicates that adhesion occurred. In the column of mold life, ○ indicates that the change in the surface roughness of the release film after 200 times of molding was less than 5% of the surface roughness of the release film before the start of molding, and × indicates the surface roughness. It indicates that the change in roughness was 5% or more.
【００５３】表１から、離型膜表面の炭素量が６５ａ
ｔ．％〜９５ａｔ．％の範囲内にある場合には、成形ガ
ラスの離型性が良好で、かつ成形による離型膜表面の表
面粗さの悪化も見られなかった。炭素量が６５ａｔ．％
より少ないと離型性は低下し、成形ガラスの成形用型へ
の凝着が発生した。また、炭素量が９５ａｔ．％より多
い場合、成形によって型（離型膜）表面の平滑性が損な
われた。From Table 1, it can be seen that the amount of carbon on the surface of the release film is 65a.
t. % To 95 at. %, The releasability of the molded glass was good, and no deterioration in the surface roughness of the surface of the release film due to molding was observed. When the carbon content is 65 at. %
If the amount is smaller, the releasability decreases, and adhesion of the formed glass to the forming die occurs. When the carbon content is 95 at. If it is more than 10%, the molding impairs the smoothness of the surface of the mold (release film).
【００５４】離型膜に含まれる炭素が６５ａｔ．％以上
の場合には、ガラスに対する離型膜表面の濡れ性が炭素
によって悪くなるため、成形ガラスの離型性が向上する
ものと考えられる。一方、６５ａｔ．％未満の炭素量で
は、ガラスに対する離型膜の濡れ性が高くなって成形用
型にガラスが凝着するものと考えられる。When the carbon contained in the release film is 65 at. %, It is considered that the wettability of the surface of the release film with respect to the glass is deteriorated by carbon, so that the release property of the molded glass is improved. On the other hand, 65 at. If the amount of carbon is less than 10%, it is considered that the wettability of the release film with respect to the glass is increased and the glass adheres to the molding die.
【００５５】また、表面荒れについては、離型膜表面の
炭素が徐々にではあるが酸化されることによると考えら
れ、特に９５ａｔ．％より多い炭素量ではその酸化の進
行が速くなるものと考えられる。しかし、その理由につ
いてはまだ明確にはわかっていない。The surface roughness is considered to be due to the gradual oxidation of carbon on the surface of the release film. It is thought that the oxidation progresses faster at a carbon content of more than%. But the reason is not yet clear.
【００５６】炭素を含まない従来の離型膜を用いた成形
用型では、離型温度はガラス転移温度よりも８０℃程度
低かった。これに対して、本発明の成形用型では、離型
性の向上で高温での離型が可能となり、ガラス成形工程
のタクトタイムの短縮が可能となる。In a molding die using a conventional release film containing no carbon, the release temperature was about 80 ° C. lower than the glass transition temperature. On the other hand, in the molding die of the present invention, it is possible to release the mold at a high temperature by improving the releasability, and it is possible to shorten the tact time in the glass molding process.
【００５７】次に、サーメットを上記の実施例のように
基材３１の形状に加工し、表面を鏡面研磨して実施例１
と同様の条件で離型膜を形成したところ、同様の効果が
確認できた。また、結晶化ガラスを基材にした成形用型
の場合は、離型膜を形成する前に中間膜としてＣｒ膜
（厚さ０．１μｍ）を成膜し、その後は実施例１と同様
の条件で離型膜を形成した。この成形用型においても、
同様の効果が確認できた。Next, the cermet was processed into the shape of the base material 31 as in the above embodiment, and the surface was mirror-polished.
When a release film was formed under the same conditions as described above, the same effect was confirmed. In the case of a molding die using crystallized glass as a base material, a Cr film (thickness: 0.1 μm) is formed as an intermediate film before forming a release film. A release film was formed under the conditions. Also in this molding die,
The same effect was confirmed.
【００５８】以上、本発明の実施の形態について例を挙
げて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定され
ず本発明の技術的思想に基づき他の実施形態に適用する
ことができる。Although the embodiments of the present invention have been described with reference to the examples, the present invention is not limited to the above embodiments, and can be applied to other embodiments based on the technical idea of the present invention. .
【００５９】[0059]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のガラス素子成形用型によれば、ガラスとの反応性が小
さく且つガラスの離型性がよいガラス素子成形用型が得
られる。また、成形用型の成形面の平滑性も長期に維持
されることから、ガラス成形工程の生産性の向上、およ
び品質の安定性が得られるという利点がある。さらに、
離型性の向上から離型温度の高温化が図れ、成形工程の
タクトの短縮が可能となる。As is apparent from the above description, according to the glass element molding die of the present invention, a glass element molding die having low reactivity with glass and good glass releasability can be obtained. Further, since the smoothness of the molding surface of the molding die is maintained for a long period of time, there is an advantage that the productivity of the glass molding process is improved and the stability of quality is obtained. further,
The mold release temperature can be increased by improving the mold releasability, and the tact in the molding process can be shortened.
【００６０】また、本発明のガラス素子成形用型の製造
方法によれば、本発明のガラス素子成形用型を容易に製
造できる。Further, according to the method for producing a glass element molding die of the present invention, the glass element molding die of the present invention can be easily produced.
【００６１】また、本発明のガラス素子の製造方法によ
れば、ガラス素子を安定してプレス成形することができ
る。Further, according to the glass element manufacturing method of the present invention, the glass element can be press-formed stably.
【図１】 本発明のガラス素子成形用型について一例を
示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing one example of a glass element molding die of the present invention.
【図２】 本発明のガラス素子の製造方法について一例
を示す工程図である。FIG. 2 is a process chart showing an example of a method for manufacturing a glass element of the present invention.
【図３】 本発明のガラス素子成形用型の製造方法につ
いて一例を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing one example of a method for producing a glass element molding die of the present invention.
１０ ガラス素子成形用型 １１、３１ 基材 １１ａ、３１ａ プレス面 １２、３２ 離型膜 ２１ ガラス ２２ 成形用型 ２２ａ 案内型 ２２ｂ 下型 ２２ｃ 上型 ２３ ガラス素子 Reference Signs List 10 Molding device for glass element 11, 31 Base material 11a, 31a Pressing surface 12, 32 Release film 21 Glass 22 Molding device 22a Guide mold 22b Lower mold 22c Upper mold 23 Glass element
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 土肥 美代子 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 中村 正二 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 4G015 HA01 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Miyoko Toi 1006 Kadoma Kadoma, Osaka Pref. Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (72) Inventor Shoji Nakamura 1006 Odaka Kadoma Kadoma, Osaka Pref. Term (reference) 4G015 HA01
Claims (6)
造するためのガラス素子成形用型であって、 プレス面を備える基材と、前記プレス面上に配置された
離型膜とを備え、 前記離型膜が、白金、イリジウム、タングステン、レニ
ウム、タンタル、ロジウム、ルテニウム、およびオスミ
ウムから選ばれる少なくとも１種類の元素と炭素とを含
み、 前記離型膜の表面側における炭素濃度が、前記離型膜の
前記基材側における炭素濃度よりも高く、 前記離型膜の表面における炭素濃度が６５ａｔ．％以上
９５ａｔ．％以下であることを特徴とするガラス素子成
形用型。1. A glass element molding die for press-molding glass to produce a glass element, comprising: a base material having a press surface; and a release film disposed on the press surface. The release film contains at least one element selected from platinum, iridium, tungsten, rhenium, tantalum, rhodium, ruthenium, and osmium and carbon, and the carbon concentration on the surface side of the release film is A carbon concentration higher than the carbon concentration on the substrate side of the mold film, and the carbon concentration on the surface of the release film is 65 at. % At least 95 at. % Or less.
鋼、セラミクス、結晶化ガラス、または前記ガラスより
も軟化点が高いガラスからなる請求項１に記載のガラス
素子成形用型。2. The method according to claim 1, wherein the base material is a cemented carbide, a cermet,
The mold for molding a glass element according to claim 1, wherein the mold is made of steel, ceramics, crystallized glass, or glass having a softening point higher than the glass.
子成形用型の製造方法であって、 プレス面を備える基材を形成する第１の工程と、 白金、イリジウム、タングステン、レニウム、タンタ
ル、ロジウム、ルテニウム、およびオスミウムから選ば
れる少なくとも１種類の元素と炭素とを含む離型膜を前
記プレス面上に形成する第２の工程とを含み、 前記第２の工程において、前記離型膜の表面側になるほ
ど炭素濃度が高くなるように、且つ前記離型膜の表面に
おける炭素濃度が６５ａｔ．％以上９５ａｔ．％以下と
なるように前記離型膜を形成することを特徴とするガラ
ス素子成形用型の製造方法。3. A method for producing a glass element molding die for press-molding glass, comprising: a first step of forming a substrate having a press surface; and platinum, iridium, tungsten, rhenium, tantalum, and rhodium. Forming a release film containing at least one element selected from the group consisting of, ruthenium, and osmium and carbon on the press surface; and, in the second step, the surface of the release film , The carbon concentration on the surface of the release film is 65 at. % At least 95 at. %, Wherein the mold release film is formed so as to be at most%.
類の元素を含む膜を形成したのち、前記膜の表面側から
炭素原子を前記膜内に拡散させる工程を含む請求項３に
記載のガラス素子成形用型の製造方法。4. The method according to claim 3, wherein the second step includes, after forming a film containing the at least one element, diffusing carbon atoms into the film from the surface side of the film. A method for manufacturing a mold for molding glass elements.
であって、 加熱したガラスを、前記成形用型を用いてプレス成形を
行う第１の工程と、 プレス成形された前記ガラスを、前記成形用型から離型
させる第２の工程とを含み、 前記成形用型が、請求項１または２に記載のガラス素子
成形用型であることを特徴とするガラス素子の製造方
法。5. A method for manufacturing a glass element using a molding die, comprising: a first step of press-molding heated glass using the molding die; A second step of releasing the mold from the molding die, wherein the molding die is the glass element molding die according to claim 1 or 2.
れた前記ガラスを、（Ｔ−３０）℃以上（Ｔ＋１００）
℃以下の温度（ただし、Ｔは前記ガラスのガラス転移温
度（℃）である）で前記成形用型から離型させる請求項
５に記載のガラス素子の製造方法。6. In the second step, the glass formed by press molding is heated to (T-30) ° C. or more (T + 100)
The method for producing a glass element according to claim 5, wherein the mold is released from the molding die at a temperature of not higher than 0C (where T is the glass transition temperature (C) of the glass).
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