JP5948071B2 - Optical element molding die, optical element manufacturing method, and optical element molding die manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、光学素子成形用型、光学素子の製造方法、および光学素子成形用型の製造方法に関する。 The present invention relates to an optical element molding die, an optical element manufacturing method, and an optical element molding die manufacturing method.
従来、光学素子成形用型は、離型性を向上するために、成形品の表面形状に沿う形状に形成された鏡面に離型膜が成膜される場合がある。また、離型膜と本体部材との密着強度を向上し、離型膜の耐久性を向上するため、中間層を介して離型膜を形成することが知られている。
例えば、ガラス製の光学素子をプレス成形する光学素子成形用型の分野では、特許文献1に示すように、タングステンカーバイド(WC)を主成分とする超硬合金を型母材とする場合に、金属チタン(Ti)で形成された下地層、窒化チタンアルミニウム(TiAlN)で形成された中間層、プラズマソースイオンインプラテーション法により成膜された、炭化ケイ素(SiC)で形成された密着層、およびフィルタードアークカソーディックバキュームアーク法(FCVA法)により成膜されたテトラヘドラルアモルファスカーボン(taC)による離型層が、型母材上に順次積層された光学素子成形用型等が提案されている。
Conventionally, in an optical element molding die, a release film may be formed on a mirror surface formed in a shape that conforms to the surface shape of a molded product in order to improve mold release properties. It is also known to form a release film via an intermediate layer in order to improve the adhesion strength between the release film and the main body member and improve the durability of the release film.
For example, in the field of an optical element molding die for press molding a glass optical element, as shown in
しかしながら、上記のような従来の光学素子成形用型には、以下のような問題があった。
中間層に用いる材料は、本体部材および離型膜の双方との密着性がよい材料を用いる必要があるが、このような中間層の選択肢は少ないため、本体部材または離型膜に用いることができる材料の選択肢が狭くなっていた。
例えば、ガラス製の光学素子のプレス成形では、ガラスに対する離型性が良好な離型膜に対して、本体部材が超硬合金である場合には良好な中間層の材料が見出されているが、この中間層は、本体部材が炭化ケイ素の焼結体とは良好な密着性が得られない場合がある。このため、例えば、本体部材に炭化ケイ素の焼結体を使用して、同様な離型膜を用いるためには、炭化ケイ素に適する中間層が必要となる。
このような中間層は、従来の中間層に比べて膜構成が複雑になるため、プロセス数が増えて製造時間が増大してしまうという問題がある。また、プロセス数が増えることで、膜剥離、異物混入などの不具合の原因になりやすいという問題がある。
However, the conventional optical element molding die as described above has the following problems.
The material used for the intermediate layer needs to be a material having good adhesion to both the main body member and the release film, but since there are few choices for such an intermediate layer, it should be used for the main body member or the release film. The choice of materials that can be made was narrow.
For example, in the press molding of a glass optical element, a good intermediate layer material has been found when the main body member is a cemented carbide, whereas the mold release film has a good mold releasability. However, this intermediate layer may not have good adhesion to the sintered body of the silicon carbide body member. For this reason, for example, in order to use a silicon carbide sintered body for the main body member and use a similar release film, an intermediate layer suitable for silicon carbide is required.
Such an intermediate layer has a problem that the number of processes increases and the manufacturing time increases because the film configuration is more complicated than the conventional intermediate layer. Moreover, there is a problem that the number of processes is likely to cause problems such as film peeling and foreign matter mixing.
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、膜構成を複雑化することなく、離型膜と本体部材との密着性を向上することができる光学素子成形用型および光学素子成形用型の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an optical element molding die and an optical that can improve the adhesion between the release film and the main body member without complicating the film configuration. It aims at providing the manufacturing method of the element shaping die.
上記の課題を解決するために、本発明の光学素子成形用型は、成形品の表面形状に沿う形状に形成された表面部に、粒成長により、表面粗さが最大高さ(R Z )で0.1μm以上、2μm以下の凹凸部が形成されている本体部材と、該本体部材の前記表面部に前記凹凸部を介して積層され、成形材料と離型可能に密着する成形面を構成する離型膜と、を備える構成とする。 In order to solve the above problems, an optical element molding die of the present invention, the surface portion formed in a shape along the surface shape of the molded article, and more grain growth, the surface roughness is the maximum height (R Z ) And a molding surface that is laminated on the surface portion of the main body member via the projections and depressions and is in close contact with the molding material so as to be releasable. And a release film to be configured.
また、本発明の光学素子成形用型では、前記凹凸部は、表面粗さが、最大高さ(RZ)で、0.2μm以上、1μm以下であることが可能である。 Further, in the optical element molding die of the present invention, the uneven portion has a surface roughness of a maximum height (R Z ) of 0. It can be 2 μm or more and 1 μm or less.
また、本発明の光学素子成形用型では、前記離型膜は、前記凹凸部に積層される最下層と、前記成形面を形成する最外層とを、少なくとも含む多層膜であることが可能である。 In the optical element molding die of the present invention, the release film can be a multilayer film including at least a lowermost layer laminated on the uneven portion and an outermost layer forming the molding surface. is there.
また、本発明の光学素子成形用型では、前記本体部材の前記表面部および前記凹凸部は、炭化ケイ素からなることが可能である。 In the optical element molding die of the present invention, the surface portion and the concavo-convex portion of the main body member can be made of silicon carbide.
本発明の光学素子の製造方法は、本発明の光学素子成形用型成形用型を用いて前記成形材料を成形して前記成形品を得る方法である。 The method for producing an optical element of the present invention is a method for obtaining the molded product by molding the molding material using the mold for molding an optical element molding of the present invention.
本発明の光学素子成形用型の製造方法は、本体部材の表面部に、成形品の表面形状に沿う形状の鏡面を形成する鏡面形成工程と、前記鏡面に粒成長させて前記鏡面に、表面粗さが最大高さ(R Z )で0.1μm以上、2μm以下の凹凸部を形成する粒成長工程と、前記本体部材の表面部に前記凹凸部を介して離型膜を成膜する離型膜形成工程と、を備える方法とする。
The method for producing an optical element molding die of the present invention includes a mirror surface forming step for forming a mirror surface having a shape along the surface shape of a molded product on a surface portion of a main body member, and grain growth on the mirror surface to form a surface on the mirror surface. A grain growth step for forming an uneven portion having a roughness of a maximum height (R Z ) of 0.1 μm or more and 2 μm or less, and a separation film for forming a release film on the surface portion of the main body member via the uneven portion. And a mold film forming step.
本発明の光学素子成形用型および光学素子成形用型の製造方法によれば、本体部材の表面部に粒成長による凹凸部を形成し、凹凸部を介して離型膜を成膜するため、膜構成を複雑化することなく、離型膜と本体部材との密着性を向上することができるという効果を奏する。 According to the optical element molding die of the present invention and the method for manufacturing the optical element molding die, an uneven portion due to grain growth is formed on the surface portion of the main body member, and a release film is formed through the uneven portion. There is an effect that the adhesion between the release film and the main body member can be improved without complicating the film configuration.
以下では、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In all the drawings, even if the embodiments are different, the same or corresponding members are denoted by the same reference numerals, and common description is omitted.
[第1の実施形態]
本発明の第1の実施形態の光学素子成形用型について説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態の光学素子成形用型の一例を示す模式的な断面図である。図2(a)は、図1におけるA(B)部の模式的な部分拡大図である。図2(b)、(c)は、それぞれ、図2(a)におけるC部、D部の模式的な部分拡大図である。図3は、本発明の第1の実施形態の光学素子成形用型に用いる離型膜の膜構成の一例を示す模式的な部分断面図である。
[First Embodiment]
An optical element molding die according to the first embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of an optical element molding die according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2A is a schematic partial enlarged view of a portion A (B) in FIG. 2B and 2C are schematic partial enlarged views of a C part and a D part in FIG. 2A, respectively. FIG. 3 is a schematic partial cross-sectional view showing an example of a film configuration of a release film used in the optical element molding die according to the first embodiment of the present invention.
本実施形態の光学素子成形用型は、ガラス材料をプレス加工して、レンズ等のガラス製光学素子を製造する金型組立体の一部を構成するものであり、光学素子の光学面の形状をガラス材料に転写する成形面を備える。
光学素子の種類としては、ガラス製であれば、特に限定されず、例えば、レンズ、プリズム、ミラー、フィルタ、基板などの適宜の種類を採用することができる。光学素子が曲率を有する場合には、凸面でも凹面でもよい。
以下では、光学素子の一例として、凸レンズ面と凹レンズ面とを有するメニスカス形状のレンズ(不図示)を成形する場合の例で説明する。
The mold for molding an optical element according to the present embodiment constitutes a part of a mold assembly for manufacturing a glass optical element such as a lens by pressing a glass material, and the shape of the optical surface of the optical element. A molding surface for transferring the material to the glass material.
The type of the optical element is not particularly limited as long as it is made of glass. For example, an appropriate type such as a lens, a prism, a mirror, a filter, or a substrate can be adopted. When the optical element has a curvature, it may be convex or concave.
Hereinafter, as an example of an optical element, an example in the case of molding a meniscus lens (not shown) having a convex lens surface and a concave lens surface will be described.
このレンズを成形するための金型組立体1は、図1に示すように、下型2(光学素子成形用型)、上型3(光学素子成形用型)、および胴型4を備える。
下型2は、円筒状の側面2bを有する略円柱状部材であり、軸方向の一端部(図1の下側)に側面2bから外周方向に突出するフランジ部2cが形成され、軸方向の他端部(図1の上側)に、凸レンズ面の形状をガラス材料に転写する凹面形状を有する成形面2aが形成されている。
A
The
側面2b、フランジ部2cは、高硬度で耐熱性が良好な材料で形成された基材2Aの表面によって形成されている。
基材2Aの材質としては、例えば、炭化ケイ素(SiC)の焼結体を採用することができる。
The
As a material of the
基材2Aの軸方向の他端側には、図2(a)に示すように、成形面2aの形状に沿う凹面として形成された基材表面S2A上に、鏡面形成層2B、離型膜2Cがこの順に積層され、離型膜2Cの最外面によって、成形面2aが構成されている。
On the other end side in the axial direction of the
鏡面形成層2Bは、基材表面S2Aの凹凸形状を平滑化するとともに、離型膜2Cと接する表面部に、成形面2aの形状に沿う鏡面s2(図2(b)の二点鎖線参照)を形成した後、離型膜2Cとの密着性を向上するための凹凸部S2B(図2(b)参照)を形成するものである。
凹凸部S2Bは、鏡面形成層2Bの表面部を構成する鏡面s2に粒成長して形成された凹凸形状である。
凹凸部S2Bの凹凸の大きさとしては、離型膜2Cの密着強度が良好となるとともに、成形面2aの面精度が許容値以下となる適宜の凹凸量を採用することができる。
成形品のレンズ面に必要な面精度にもよるが、例えば、カメラに用いるレンズの場合、好適な凹凸の大きさとして、表面粗さ(JIS B 0601−2001)の最大高さRZが、0.1μm以上、2μm以下を挙げることができる。
RZが、0.1μmより小さいと、離型膜2Cに対するアンカー効果が得られにくいため、密着強度が低下してしまう。また、結晶が粗大化して、RZが2を越えると、表面積が小さくなり、アンカー効果が低減してしまうため、離型膜との密着性が不十分になってしまう。また、表面の凹凸が大きすぎて、成形面2aの面精度が悪化し、成形面2aの形状が転写される成形品の凸レンズ面の面精度が悪くなってしまう。
このため、RZは、0.1μm以上、2μm以下の範囲でより狭い範囲であることがより好ましい。例えば、RZは、0.2μm以上、1μm以下の範囲であることがより好ましい。
Uneven portion S 2B is a concavo-convex shape formed by grain growth specular s 2 constituting the surface portion of the
As the size of the concavo-convex portion of the concavo-convex portion S2B, an appropriate concavo-convex amount can be employed in which the adhesion strength of the
Depending on the molded article the lens surface surface accuracy required to, for example, if the lens used in the camera, as the magnitude of a suitable unevenness, the maximum height R Z of the surface roughness (JIS B 0601-2001) is, Examples thereof include 0.1 μm or more and 2 μm or less.
R Z is, for 0.1μm smaller than, less likely anchor effect is obtained for the
Therefore, R Z is, 0.1 [mu] m or more, and more preferably a narrower range in the range of 2 [mu] m. For example, R Z is more preferably in the range of 0.2 μm or more and 1 μm or less.
ここで、最大高さRZは、断面曲線から基準長さだけ抜き取った部分(以下,抜き取り部分という)の平均線に平行な2直線で抜き取り部分をはさんだとき,この2直線の間隔を断面曲線の縦倍率の方向に計測して,その値をマイクロメートル単位(μm)で表したものである。 Here, the maximum height R Z, the portion withdrawn by reference length from a cross-sectional curve (hereinafter, referred to as extraction portion) when sandwiching the extracted portion in two straight lines parallel to the average line of the cross-section the distance between the two straight lines It is measured in the direction of the vertical magnification of the curve, and the value is expressed in micrometer units (μm).
鏡面形成層2Bの材質は、基材表面S2Aの凹凸形状を平滑化可能で基材表面S2Aと密着しやすい材料であって、粒成長により凹凸部S2Bを形成することができれば、特に限定されない。
鏡面形成層2Bの成膜方法は、鏡面形成層2Bの材質に応じて適宜の成膜方法、例えば、スパッタリング法、分子線エピタキシャル法、化学気相成長法(CVD法)等を採用することができる。
The material of the
As a method for forming the mirror
離型膜2Cは、最外層が、成形に用いるガラス材料との離型性が良好な材料であれば、適宜の材料による適宜の層構成を採用することができる。層構成は、例えば、単層構成でも、多層構成でもよい。
一般に、基材がタングステンカーバイド(WC)を主成分とする超硬合金からなる場合に好適な離型膜の構成は、SiCの焼結体に対しては良好な密着強度を有しないが、本実施形態では、鏡面形成層2Bに凹凸部S2Bが形成されているため、このような超硬合金を基材とする場合の離型膜も好適である。このように、本実施形態の凹凸部S2Bは、従来の基材の鏡面に形成しただけでは、良好な密着強度が得られない周知の離型膜の構成であっても、密着強度を向上することができる。したがって、離型膜2Cとしては、超硬合金用の離型膜に限らず、周知の他の離型膜も好適である。
本実施形態では、離型膜2Cの一例として、このような超硬合金に好適な膜構成を採用している。
すなわち、離型膜2Cの膜構成は、図3に示すように、鏡面形成層2Bの凹凸部S2Bから、下地層5(最下層)、金属層6、窒化物層7、および表面層8(最外層)がこの順に積層されている。
離型膜2Cの成膜方法は、例えば、蒸着法、スパッタ法、CVD法などを用いることができるが、膜密度、膜組成の純度などからイオンビームスパッタ法が特に好適である。
The
In general, when the substrate is made of a cemented carbide whose main component is tungsten carbide (WC), the structure of the release film suitable for the sintered body of SiC does not have good adhesion strength. In the embodiment, since the concavo-convex portion S2B is formed in the mirror
In the present embodiment, a film configuration suitable for such a cemented carbide is employed as an example of the
That is, as shown in FIG. 3, the film configuration of the
As a method for forming the
下地層5は、凹凸部S2Bを覆って密着する層状部分であり、タングステン(W)、および炭化タングステン(WC)のうち少なくとも1種類の材料から非晶質状態に形成されている。
金属層6は、下地層5との密着強度が良好な材料からなる層状部分であり、クロム(Cr)、チタン(Ti)、およびモリブデン(Mo)のうち少なくとも1種類の金属材料からなる。
窒化物層7は、金属層6との密着強度が良好な材料からなる層状部分であり、Cr、Ti、およびMoのうち少なくとも1種類の元素を含む窒化物からなる。
表面層8は、窒化物層7との密着強度が良好であって、成形に用いるガラス材料に対する離型性が良好となる材料からなる層状部分である。
表面層8の表面は成形面2aを構成するため、表面粗さが小さい鏡面とされる。例えば、算術平均粗さRaで0.005μm以下とする。
表面層8に好適な材料としては、貴金属類を挙げることができる。特に好適な材料としては、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、イリジウム(Ir)、オスミウム(Os)、ルテニウム(Ru)、およびレニウム(Re)から構成される元素群の中の少なくとも1種類の元素、または前記元素群の中の少なくとも1種類の元素を含む合金、また前記元素群の中の少なくとも1種類の元素を含む化合物を挙げることができる。
The
The metal layer 6 is a layered portion made of a material having good adhesion strength with the
The
The
Since the surface of the
Examples of suitable materials for the
このような離型膜2Cの構成において、下地層5は、鏡面形成層2Bの凹凸部S2Bに積層される最下層を構成しており、表面層8は、成形面2aを形成する最外層を構成している。
Outermost in the structure of such a
離型膜2Cの特に好適な膜構成の例としては、以下の膜構成を挙げることができる。
下地層5がWC、金属層6がCr、窒化物層7がCrNからなる場合、またはこれらを主成分とする場合には、表面層8として、PtとIrとの合金、IrとReとの合金、またはPtからなる金属が特に好適である。
また、下地層5がWC、金属層6がTi、窒化物層7がTiNからなる場合、またはこれらを主成分とする場合には、表面層8としては、PtとIrとの合金、IrとReとの合金、Ptからなる金属が特に好適である。
Examples of particularly suitable film configurations of the
When the
Further, when the
上型3は、下型2の側面2bと同一の外径の筒状の側面3bを有する略円柱状部材であり、軸方向の一端部(図1の上側)に側面3bから外周方向に突出するフランジ部3cが形成され、軸方向の他端部(図1の下側)に光学素子の凹レンズ面の形状をガラス材料に転写する凸面形状を有する成形面3aが形成されている。
The
側面3b、フランジ部3cは、下型2と同様の材質からなる基材3Aの表面によって形成されている。
基材3Aの軸方向の他端側には、図2(a)に示すように、成形面3aの形状に沿う凹面として形成された基材表面S3A上に、鏡面形成層3B、離型膜3Cがこの順に積層され、離型膜3Cの最外面によって、成形面3aが構成されている。
鏡面形成層3Bは、下型2の鏡面形成層2Bと同様な構成を有し、同様な材料で形成されている。このため、鏡面形成層3Bは、凹凸部S2Bと同様な凹凸部S3Bが形成されている。
また、離型膜3Cは、離型膜2Cと同様な構成を有し、同様な材料で形成されている。このため、離型膜3Cは、凹凸部S3Bを介して、鏡面形成層3Bを覆うように形成されている。
The
On the other end side in the axial direction of the
The mirror
The
このような構成により、下型2において、基材2Aと鏡面形成層2Bとは、本体部材を構成している。また、上型3において、基材3Aと鏡面形成層3Bとは、本体部材を構成している。
With such a configuration, in the
胴型4は、図1に示すように、下型2の側面2bの外径および上型3の側面3bの外径に等しい内径を有する内周面4aを有し、下型2の側面2b、および上型3の側面3bを、それぞれ軸方向に摺動可能に嵌合する円筒状部材である。
これにより、胴型4の一端部(図1の下側)を下型2のフランジ部2cに係止した状態で、下型2に外嵌され、他端部(図1の上側)には、成形面3aを成形面2aと対向させた状態で、上型3が着脱可能に挿入できるようになっている。
このように、胴型4の両端部に下型2、上型3が挿入された状態では、互いに対向する成形面2a、3aの間に成形空間が形成される。
胴型4の材質は、炭化ケイ素、超硬合金を採用することができる。
As shown in FIG. 1, the
As a result, one end portion (lower side in FIG. 1) of the body die 4 is fitted to the
Thus, in the state where the
Silicon carbide and cemented carbide can be used as the material of the
次に、このような構成の金型組立体1における下型2、上型3の製造方法について、成形面2a、3aの形成に関する製造工程を中心に説明する。
また、これらの製造工程は、下型2と上型3の外形状の違いを除いて同一であり、成形面2aの形成に関する製造工程の説明は、成形面3aの形成に関する製造工程にも同様に適用できる。したがって、以下では、下型2に成形面2aを形成する場合の例で説明する。
図4は、本発明の第1の実施形態の光学素子成形用型の製造方法の工程フローを示すフローチャートである。図5(a−1)、(b−1)は、本発明の第1の実施形態の光学素子成形用型の製造方法の鏡面形成工程の模式的な工程説明図である。図5(a−2)、(b−2)は、それぞれ図5(a−1)、(b−1)におけるE部、F部の模式的な部分拡大図である。図5(c−1)、(d−1)は、本発明の第1の実施形態の光学素子成形用型の製造方法の粒成長工程の模式的な工程説明図である。図5(c−2)、(d−2)は、それぞれ図5(c−1)、(d−1)におけるG部、H部の模式的な部分拡大図である。
Next, the manufacturing method of the
Moreover, these manufacturing processes are the same except for the difference in the outer shape of the
FIG. 4 is a flowchart showing a process flow of the method for manufacturing an optical element molding die according to the first embodiment of the present invention. 5 (a-1) and 5 (b-1) are schematic process explanatory views of a mirror surface forming process of the method for manufacturing an optical element molding die according to the first embodiment of the present invention. FIGS. 5A-2 and 5B-2 are schematic partial enlarged views of the E part and the F part in FIGS. 5A-1 and 5B-1, respectively. FIGS. 5C-1 and 5D-1 are schematic process explanatory views of a grain growth process of the method for manufacturing an optical element molding die according to the first embodiment of the present invention. FIGS. 5C-2 and 5D-2 are schematic partial enlarged views of the G and H portions in FIGS. 5C-1 and 5D-1, respectively.
本実施形態の光学素子成形用型の製造方法は、図4に示すように、鏡面形成工程S1、粒成長工程S2、および離型膜形成工程S3を備える。 As shown in FIG. 4, the method for manufacturing an optical element molding die according to this embodiment includes a mirror surface forming step S1, a grain growth step S2, and a release film forming step S3.
まず、鏡面形成工程S1を行う。本工程は、本体部材の表面部である鏡面形成層2Bに、成形品の表面形状に沿う形状の鏡面を形成する工程である。
本実施形態では、まず、SiC粒子を焼結して基材2Aを形成する。基材2Aの基材表面S2Aは、成形品の表面形状に略沿う形状に形成するが、図5(a−1)、(a−2)に模式的に示すように、SiCの焼結体では、焼結粒子の粒径が、例えば、5μm〜10μmのような大きさを有するため、基材表面S2Aにも同程度の凹凸が残り、鏡面を形成することはできない。
そこで、図5(b−1)、(b−2)に模式的に示すように、基材表面S2A上に、例えば、CVDによりSiC層2B1を形成する。SiC層2B1を構成するSiCは、β−SiCである。
First, the mirror surface forming step S1 is performed. This step is a step of forming a mirror surface having a shape along the surface shape of the molded product on the mirror
In the present embodiment, first, the
Therefore, FIG. 5 (b-1), ( b-2) in as shown schematically, on the substrate surface S 2A, for example, to form a
CVDによるSiC粒子は、粒径が、例えば、10nm〜300nm程度と、焼結粒子に比べて格段に粒径が小さくなっている。このため、鏡面形成層2B1の表面s1は、基材表面S2Aの凹凸に対応する凹凸形状が残っているが、研磨加工によって、平滑化することが可能である。
そこで、図5(c−1)、(c−2)に示すように、表面s1を研磨加工して、成形品の表面形状に沿う形状の鏡面s2を最外面に有する鏡面形成層2B2を形成する。鏡面s2の表面粗さは、Raで0.005μm以下となるようにすることが好ましい。
以上で、鏡面形成工程S1が終了する。
The SiC particles by CVD have a particle size that is significantly smaller than that of sintered particles, for example, about 10 nm to 300 nm. For this reason, the surface s 1 of the mirror
Therefore, FIG. 5 (c-1), as shown in (c-2), and polished surfaces s 1,
This completes the mirror surface forming step S1.
次に、粒成長工程S2を行う。本工程は、鏡面s2に粒成長させて鏡面s2に凹凸部S2Bを形成する工程である。
すなわち、鏡面s2を形成した状態の下型2を、例えば、窒素ガス(N2)等の不活性ガスを充填して非酸化雰囲気とした電気炉内に配置して、加熱を行う。
β−SiCは、加熱されると、α−SiCとして粒成長を起こす。このため、鏡面s2から種々方向に結晶が成長して、微小突起が集まった凹凸形状による凹凸部S2Bが形成される(図5(d−1)、(d−2)参照)。
Next, a grain growth step S2 is performed. This step is a step of forming a concave-convex portion S 2B mirror s 2 by grain growth specular s 2.
That is, the
When β-SiC is heated, it grows as α-SiC. For this reason, the crystal grows in various directions from the mirror surface s 2 to form the concavo-convex portion S 2B having a concavo-convex shape in which minute protrusions gather (see FIGS. 5D-1 and 5D-2).
粒成長は、SiC素材の作製プロセスの中では起こることが知られていた。特に結晶粒サイズが数十μm以上に巨大化する場合は異常結晶粒成長と呼ばれ、材料の均質性、物性を損なうことから、粒成長は可能な限り抑制されていた。
本発明者は鋭意研究を重ねた結果、この粒成長を制御することで、離型膜を成膜する際のアンカー効果を奏し、かつ、成形面の鏡面性を確保できる範囲の凹凸部S2Bの好適な範囲を見出し、本発明に到った。
すなわち、加熱温度および加熱時間を好適な範囲に設定することで、離型膜形成工程S3で形成する離型膜2Cに対する密着強度が良好となり、かつ離型膜2Cの最外面の面精度が良好となる凹凸形状の大きさを有する凹凸部S2Bを形成することができる。
Grain growth has been known to occur during the SiC material fabrication process. In particular, when the crystal grain size is enlarged to several tens of μm or more, it is called abnormal crystal grain growth, and the homogeneity and physical properties of the material are impaired. Therefore, grain growth is suppressed as much as possible.
As a result of extensive research, the present inventor achieved an anchor effect when forming a release film by controlling this grain growth, and an uneven portion S 2B in a range where the specularity of the molding surface can be secured. The present inventors have found a suitable range of the present invention and have arrived at the present invention.
That is, by setting the heating temperature and the heating time within suitable ranges, the adhesion strength to the
ここで、鏡面形成層2B2の鏡面s2の表面粗さがRZで0.005μmの場合に、加熱温度と加熱時間の組合せによる表面粗さの変化を実験した結果の一例を、下記の表1として示す。
Here, in the case where the surface roughness of the mirror surface s 2 of the mirror
上記表1に示すように、SiCの場合、加熱温度が1600℃〜2400℃の範囲では、加熱時間を0.5時間〜3時間の間で適宜設定することによって、表面粗さがRZで、0.07μm〜10μmまで変化していることが分かる。
すなわち、粒成長の成長速度は加熱温度が低いほど遅くなるため、加熱温度と加熱時間との組合せを適宜設定すれば、粒成長が進みすぎることなく一定のRZを得ることが可能である。
上記の温度範囲で適宜の加熱時間をかければ、異常粒成長を発生させることとなく、凹凸部S2BのRZの好ましい範囲0.1μm〜2μmや、より好ましい範囲0.2μm〜1μmを実現することが可能である。
また、ガラスのプレス成形における成形温度は、例えば、400℃〜800℃と、本工程の加熱温度よりも充分低いため、光学素子の成形中にSiCが粒成長することはない。このため、プレス成形を繰り返しても成形面2aの表面形状の面精度は維持される。
As shown in Table 1 above, in the case of SiC, when the heating temperature is in the range of 1600 ° C. to 2400 ° C., the surface roughness is R Z by appropriately setting the heating time between 0.5 hours and 3 hours. , 0.07 μm to 10 μm.
That is, the growth rate of grain growth because the heating temperature is slow enough low, be set as appropriate combinations of the heating temperature and the heating time, it is possible to obtain a constant R Z without grain growth progresses excessively.
By multiplying an appropriate heating time at the above temperature range, without the possible cause abnormal grain growth, the preferred range 0.1μm~2μm or R Z of the concave-convex portion S 2B, a more preferred range 0.2μm~1μm realized Is possible.
Moreover, since the molding temperature in the glass press molding is, for example, 400 ° C. to 800 ° C., which is sufficiently lower than the heating temperature in this step, SiC does not grow during the molding of the optical element. For this reason, even if press molding is repeated, the surface accuracy of the surface shape of the
予め設定した加熱時間が経過したら、加熱を停止し、冷却した後、下型2を電気炉から搬出する。
以上で粒成長工程S2が終了する。
When the preset heating time has elapsed, heating is stopped, and after cooling, the
This is the end of the grain growth step S2.
なお、鏡面形成層2Bの材質が異なる場合でも、予め、加熱温度および加熱時間とRZの大きさとを、同様にして実験によって調べておくことにより、好適な加熱温度および加熱条件の条件を設定することが可能である。
Even if the material of the
次に、離型膜形成工程S3を行う。本工程は、本体部材の表面部に凹凸部S2Bを介して離型膜2Cを成膜する工程である。
本実施形態では、図3に示すように、凹凸部S2B上に、下地層5、金属層6、窒化物層7、および表面層8をこの順に順次成膜する。成膜はイオンビームスパッタリングにより行う。
表面層8の表面粗さRaが0.005μmより大きい場合は、表面を鏡面研磨して、Raを0.005μmより小さくする。
以上で、離型膜形成工程S3が終了する。
このようにして下型2が製造される。
Next, a release film forming step S3 is performed. This step is a step of forming the
In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the
When the surface roughness R a of the
Thus, the release film forming step S3 is completed.
In this way, the
本実施形態の下型2によれば、基材2Aの表面部に、凹凸部S2Bを有する鏡面形成層2Bを形成し、凹凸部S2Bを介して離型膜2Cを成膜しているため、離型膜2Cの密着性を向上することができる。このため、下型2の離型膜2Cの耐久性を向上することができる。
また、離型膜2Cとして、例えば、従来広く用いられている、基材が超硬合金の場合の離型膜の構成を、基材がSiCの焼結体の場合に適用しても、良好な密着強度が得られる。このため、離型膜の膜構成を複雑化することなく、離型膜2Cと本体部材との密着性を向上することができる。
According to the
Further, as the
[第2の実施形態]
本発明の第2の実施形態の光学素子成形用型について説明する。
図6(a)は、本発明の第2の実施形態の光学素子成形用型の主要部を示す模式的な断面図である。図6(b)は、図6(a)におけるJ部の模式的な部分拡大図である。
[Second Embodiment]
An optical element molding die according to the second embodiment of the present invention will be described.
Fig.6 (a) is typical sectional drawing which shows the principal part of the optical element shaping | molding die of the 2nd Embodiment of this invention. FIG. 6B is a schematic partial enlarged view of a portion J in FIG.
本実施形態の金型組立体11は、図1に示すように、上記第1の実施形態の金型組立体11の下型2、上型3に代えて、下型12(光学素子成形用型)、上型13(光学素子成形用型)を備える。
下型12(上型13)は、図6(a)に示すように、上記第1の実施形態の下型2(上型3)の鏡面形成層2B(3B)を削除したものである。このため、本実施形態では、基材2A(3A)が本体部材を構成する。
以下、上記第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。
As shown in FIG. 1, a
As shown in FIG. 6A, the lower mold 12 (upper mold 13) is obtained by deleting the mirror
Hereinafter, a description will be given centering on differences from the first embodiment.
本実施形態の下型12(上型13)は、基材2A(3A)の表面に鏡面s12(本体部材の表面部、図6(b)の二点鎖線参照)を形成することができるとともに、鏡面s12からの粒成長によって凹凸部S12(S13)を形成することができる場合の実施形態である。
このような基材2A(3A)の材質としては、例えば、超硬合金、サーメット、窒化ケイ素、窒化アルミ、窒化ホウ素等を挙げることができる。
Lower die 12 of the present embodiment (upper die 13) can form a mirror surface s 12 (the surface portion of the body member, see the two-dot chain lines in FIG. 6 (b)) on the surface of the
Examples of the material of the
本実施形態の下型12(上型13)は、上記第1の実施形態と略同様にして製造することができる。以下では、上記第1の実施形態と同様に、下型12を製造する場合の例で説明する。
本実施形態の鏡面形成工程S1は、基材2Aの表面に成形品の表面形状に沿う形状の鏡面s2を形成する工程である。超硬合金を構成するWC粒子の粒径は、例えば、0.5μm〜1.5μmとSiCの焼結体粒子に比べて小さい。このため、焼結により基材2Aの外形を形成した後、成形品の表面形状に沿う面を研磨加工することにより、表面粗さがRaで0.005μm以下程度の鏡面s2を形成することができる。
以上で、鏡面形成工程S1が終了する。
The lower mold 12 (upper mold 13) of the present embodiment can be manufactured in substantially the same manner as in the first embodiment. Hereinafter, as in the first embodiment, an example in which the
Mirror forming step S1 of this embodiment is a step of forming a mirror surface s 2 of a shape along the surface shape of the molded article on the surface of the
This completes the mirror surface forming step S1.
次に、本実施形態の粒成長工程S2を行う。本工程は、鏡面s2に粒成長させて鏡面s2に凹凸部S12を形成する工程である。
すなわち、鏡面s2を形成した状態の下型12を、非酸化雰囲気の電気炉に入れて、予め設定した加熱温度、加熱時間で熱処理して、鏡面s2から粒成長させる。
以上で、粒成長工程S2が終了する。
Next, the grain growth step S2 of this embodiment is performed. This step is a step of forming a concave-convex portion S 12 mirror s 2 by grain growth specular s 2.
That is, the
This is the end of the grain growth step S2.
離型膜形成工程S3は、基材2Aの表面部に凹凸部S12を介して離型膜2Cを成膜する工程である。離型膜2Cは、上記第1の実施形態と同様にして成膜することができる。
このようにして、本実施形態の下型12を製造することができる。
Release film forming process S3 is a step of forming a
In this way, the
本実施形態の下型12は、基材2Aの表面に直に凹凸部S12を形成しているため、上記第1の実施形態に比べて製造工程を簡素化することができる。
Lower die 12 of the present embodiment, forming the direct uneven portion S 12 on the surface of the
なお、上記各実施形態の説明では、光学素子成形用型として、光学素子を製造する金型であって、光学素子の光学面の形状を転写する成形面を有する場合の例で説明したが、光学面以外の成形品の形状を形成する成形面を同様な構成とすることも可能である。
また、光学素子成形用型は、面精度が良好な成形面を要する適宜の成形品を製造することが可能である。
In the description of each of the embodiments described above, the optical element molding die is a mold for manufacturing an optical element, and has been described as an example in the case of having a molding surface that transfers the shape of the optical surface of the optical element. The molding surface that forms the shape of the molded product other than the optical surface can be configured similarly.
The optical element molding die can produce an appropriate molded product that requires a molding surface with good surface accuracy.
また、上記第1の実施形態の説明では、基材2Aと鏡面形成層2Bとが、同種類の材料で構成されている場合の例で説明したが、基材2Aと鏡面形成層2Bとは、互いに良好に密着することができる材料であれば、異なる種類の材料を組み合わせることが可能である。
In the description of the first embodiment, the
また、上記各実施形態の説明では、電気炉による加熱処理を行うことで粒成長工程を行った場合の例で説明したが、加熱処理は電気炉の加熱には限定されず、適宜のエネルギー印加手段を採用することが可能である。例えば、イオンビーム、プラズマ、レーザー照射などによって、エネルギーを印加することによって粒成長させてもよい。 In the description of each of the above embodiments, an example in which the grain growth process is performed by performing a heat treatment using an electric furnace has been described. However, the heat treatment is not limited to heating of the electric furnace, and appropriate energy application is performed. Means can be employed. For example, the grains may be grown by applying energy by ion beam, plasma, laser irradiation or the like.
また、上記各実施形態の説明では、粒成長工程S2を電気炉内で行い、専用の成膜装置で離型膜形成工程S3を行う場合の例で説明した。粒成長工程S2の後に、金型を成膜装置に移動する際、粒成長した成形面に浮遊有機物などの異物が付着することがある。このような場合、異物により粒成長した成形面と、離型膜との密着性を損なう恐れがある。
粒成長工程S2と離型膜形成工程S3とを連続的に実施できるような装置を用いることで、上記のような障害を避けることが可能である。
また、連続的に工程を実施することにより、粒成長した直後に離型膜を設けることで、粒成長で活性化された状態の表面に離型膜が成膜され、より密着力を増すことが期待できる。
In the description of each of the above embodiments, the grain growth step S2 is performed in an electric furnace, and the release film forming step S3 is performed using a dedicated film forming apparatus. When the mold is moved to the film forming apparatus after the grain growth step S2, foreign matter such as floating organic matter may adhere to the grain-grown molding surface. In such a case, there is a risk of impairing the adhesion between the molding surface in which grains have grown due to foreign matter and the release film.
By using an apparatus capable of continuously performing the grain growth step S2 and the release film forming step S3, it is possible to avoid the above obstacles.
In addition, by performing the process continuously, a release film is formed immediately after the grain growth, so that the release film is formed on the surface activated by the grain growth and the adhesion force is further increased. Can be expected.
また、上記の各実施形態の説明では、離型膜2Cの膜構成は、本体部材がSiCの焼結体であっても、凹凸部S2Bを介すことにより超硬合金基材向けの離型膜を設けることができることを示すため、下地層5、金属層6、窒化物層7、および表面層8がこの順に積層されている4層構成の場合の例で説明した。
このような構成によれば、本体部材の表面部の材質が、超硬合金以外の場合でも、従来の超硬合金基材向け離型膜、および離型膜を形成する製造工程を、変更無しにそのまま使うことができる。このため、離型膜を変えることなく、光学素子成形用型の本体部材の表面部との密着強度を向上することができる。これにより、本体部材の基材のみを、例えば、超硬合金とSiCとに使い分けることが容易になるという利点がある。
しかし、このような離型膜の膜構成は一例であり、離型膜は、必要に応じて、適宜の膜構成を構成することができる。すなわち、上記各実施形態の膜構成は、最外層である表面層8と、その他の中間層である下地層5、金属層6、および窒化物層7という構成を有しているが、中間層の材質、層構成(層の組合せや順序)は、最外層の材質や必要な密着強度に応じて適宜の材質、層構成を採用することができる。
例えば、これらの中間層の一部の層を削除したり、それぞれを材質や組成を変えて複数設けるようにしたり、他の異なる中間層を挿入したり、層の積層順序を変えたりしてもよい。
また、離型膜の中間層は、少なくとも一部が、材料の組成が層厚方向に変化する材料傾斜層であってもよい。
また、離型膜は、同一材質が均質に分布した単層であってもよいが、材料傾斜層からなる単層でもよい。
In the description of each embodiment described above, the film structure of the
According to such a configuration, even when the material of the surface portion of the main body member is other than the cemented carbide, the conventional release film for the cemented carbide substrate and the manufacturing process for forming the release film are not changed. Can be used as is. For this reason, the adhesive strength with the surface part of the main body member of the optical element molding die can be improved without changing the release film. Thereby, there exists an advantage that it becomes easy to selectively use only the base material of a main body member, for example to a cemented carbide alloy and SiC.
However, such a film configuration of the release film is an example, and the release film can have an appropriate film configuration as needed. That is, the film configuration of each of the above embodiments has a configuration of the
For example, some of these intermediate layers may be deleted, each may be provided with a plurality of different materials and compositions, another different intermediate layer may be inserted, or the layer stacking order may be changed. Good.
Further, at least a part of the intermediate layer of the release film may be a material gradient layer in which the material composition changes in the layer thickness direction.
The release film may be a single layer in which the same material is uniformly distributed, or may be a single layer formed of a material gradient layer.
ここで、このような離型膜の膜構成の変形例について説明する。
図7は、本発明の第1および第2の実施形態の変形例の光学素子成形用型の主要部を示す模式的な断面図およびそのK部の模式的な部分拡大図である。
本変形例の下型20は、図7(a)に示すように、上記第1の実施形態の下型2における離型膜2Cと鏡面形成層2Bとの間に、中間層21が挿入された膜構成を有する離型膜20Cを備えるもの、または、上記第2の実施形態の下型12における離型膜2Cと基材2Aとの間に、中間層21が挿入された膜構成を有する離型膜20Cを備えるものである。
これらの変形例では、中間層21は、離型膜2Cを構成する下地層5、金属層6、窒化物層7とともに、離型膜20Cにおける中間層の一部を構成する。このため、下地層5は、離型膜20Cにおいては最下層を構成しておらず、中間層21が最下層を構成している。
中間層21によれば、離型膜2Cと同様の多層膜を、さらに強固に、凹凸部S2Bまたは凹凸部S12に接合することが可能である。
このような中間層21の材質としては、例えば、アルミニウム(Al)、クロム(Cr)、タンタル(Ta)、ハフニウム(Hf)、ジルコニウム(Zr)、ニオブ(Nb)、コバルト(Co)、銅(Cu)、チタン(Ti)、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)からなる元素群のうちのいずれかの金属、または、前記元素群のうちの少なくとも1つを含む合金、または前記元素群のうちのいずれかを含む化合物、または窒化チタン(TiN)、炭窒化チタン(TiCN)、 窒化チタンアルミニウム(TiAlN)、窒化アルミクロム(AlCrN)のうちのいずれかを含む構成が好適である。
このような下型20の製造方法は、粒成長工程と前記離型膜形成工程との間に、このような中間層形成工程を備えることで実現される。
Here, a modified example of the film configuration of such a release film will be described.
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a main part of an optical element molding die according to a modification of the first and second embodiments of the present invention, and a schematic partial enlarged view of the K part.
As shown in FIG. 7A, in the
In these modifications, the
According to the
Examples of the material of the
Such a manufacturing method of the lower mold |
また、上記の実施形態で説明した構成要素は、本発明の技術的思想の範囲で適宜組み合わせたり、削除したりして実施することができる。 In addition, the components described in the above embodiments can be implemented by being appropriately combined or deleted within the scope of the technical idea of the present invention.
以下では、上記第1の実施形態の具体的な実施例について、評価結果とともに説明する。
[実施例1]
実施例1の下型2は、本体部材はSiC焼結体で形成され、成形レンズの凸レンズ面に沿う形状の表面に、CVDによって厚さ0.5mmのSiCが成膜されている(CVD−SiC)。このCVD−SiCの表面を研磨して、表面粗さRaが約0.005μmの鏡面S2を形成した(鏡面形成工程S1)。
次に、鏡面S2が形成されたこの本体部材を、窒素パージした電気炉に搬入して、加熱温度1900℃で30分間熱処理して、鏡面s2のSiCを粒成長させ、RZが約0.4μmの凹凸部S2Bを形成した(粒成長工程S2)。
次に、凹凸部S2Bを介して、WC、Cr、CrN、Ir−Reを順次成膜し、下地層5、金属層6、窒化物層7,表面層8を形成した。これにより、離型膜2Cが形成された(離型膜形成工程S3)。
Below, the specific Example of the said 1st Embodiment is demonstrated with an evaluation result.
[Example 1]
In the
Next, this main body member on which the mirror surface S2 is formed is carried into an electric furnace purged with nitrogen and heat-treated at a heating temperature of 1900 ° C. for 30 minutes to grow SiC on the mirror surface s 2 so that R Z is about 0. to form the uneven portion S 2B of .4Myuemu (grain growth step S2).
Then, through the uneven portion S 2B, WC, Cr, sequentially formed CrN, the Ir-Re, the
[実施例2]
実施例2の下型2は、実施例1と同様の鏡面形成工程S1、粒成長工程S2を行った後、イオンビームスパッタリング装置へ移動した。真空中で凹凸部S2Bにアルゴンイオンビームを5分間照射し、続けてIr−Reを成膜して離型膜2Cを形成した。
このため、実施例2における離型膜2Cは、単層構成の離型膜になっている。
[Example 2]
The
For this reason, the
[比較例]
比較例として、実施例1において、粒成長工程S2を省略した下型を作成した。
[Comparative example]
As a comparative example, a lower mold in which the grain growth step S2 was omitted in Example 1 was created.
[評価]
実施例1、2、比較例の光学素子成形用型の各離型膜の膜密着力の評価を行った。
測定機として膜密着力測定機((株)レスカ製 CSR−2000)を用い、臨界剥離強度の測定を行った。
臨界剥離強度の測定値は、比較例が130mNであったのに対し、実施例1では200mN、実施例2では240mNとなった。
これらの結果から、実施例1、2では、凹凸部S2Bを有することにより、凹凸部を有しない比較例に比べて、離型膜の臨界剥離強度が格段に高くなっており、離型膜の本体部材の表面部に対する密着力が向上していることが分かる。
[Evaluation]
The film adhesion of each release film of the optical element molding die of Examples 1 and 2 and Comparative Example was evaluated.
The critical peel strength was measured using a film adhesion measuring machine (CSR-2000 manufactured by Resuka Co., Ltd.) as a measuring machine.
The measured critical peel strength was 130 mN in the comparative example, 200 mN in the example 1, and 240 mN in the example 2.
From these results, in Examples 1 and 2, by having the concavo-convex part S 2B , the critical peel strength of the release film is significantly higher than that of the comparative example having no concavo-convex part. It turns out that the adhesive force with respect to the surface part of the main-body member is improving.
1、11 金型組立体
2、12 下型(光学素子成形用型)
2A、3A 基材(本体部材)
2B、3B 鏡面形成層(本体部材)
2C、3C 離型膜
2a、3a 成形面
3、13 上型(光学素子成形用型)
4 胴型
5 下地層(最下層)
6 金属層
7 窒化物層
8 表面層(最外層)
21 中間層(最下層)
s2、s12 鏡面(本体部材の表面部)
S2A、S3A 基材表面
S2B、S3B、S12、S13 凹凸部
S1 鏡面形成工程
S2 粒成長工程
S3 離型膜形成工程
1,11
2A, 3A Base material (main body member)
2B, 3B Mirror surface forming layer (main body member)
2C,
4
6
21 Middle layer (lowermost layer)
s 2 , s 12 mirror surface (surface part of main body member)
S 2A , S 3A substrate surface S 2B , S 3B , S 12 , S 13 concavo-convex part S1 mirror surface forming step S2 grain growing step S3 release film forming step
Claims (6)
該本体部材の前記表面部に前記凹凸部を介して積層され、成形材料と離型可能に密着する成形面を構成する離型膜と、
を備えることを特徴とする、光学素子成形用型。 A surface portion formed in a shape along the surface shape of the molded article, and more grain growth, the surface roughness is the maximum height (R Z) at 0.1μm or more, body member following uneven portion 2μm is formed When,
A mold release film constituting a molding surface that is laminated on the surface portion of the main body member via the concave and convex portions, and is in close contact with the molding material so that the mold can be released;
An optical element molding die comprising:
ことを特徴とする、請求項1または2に記載の光学素子成形用型。 3. The optical element according to claim 1, wherein the release film is a multilayer film including at least a lowermost layer laminated on the uneven portion and an outermost layer forming the molding surface. Mold for molding.
ことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の光学素子成形用型。 The optical element molding die according to any one of claims 1 to 3, wherein the surface portion and the concavo-convex portion of the main body member are made of silicon carbide.
前記鏡面に粒成長させて前記鏡面に、表面粗さが最大高さ(R Z )で0.1μm以上、2μm以下の凹凸部を形成する粒成長工程と、
前記本体部材の表面部に前記凹凸部を介して離型膜を成膜する離型膜形成工程と、
を備えることを特徴とする、光学素子成形用型の製造方法。 A mirror surface forming step for forming a mirror surface having a shape along the surface shape of the molded product on the surface portion of the main body member;
A grain growth step in which grain growth is performed on the mirror surface to form an uneven portion having a surface roughness of 0.1 μm or more and 2 μm or less at a maximum height (R Z ) on the mirror surface ;
A release film forming step of forming a release film on the surface portion of the main body member via the uneven portion;
A method for producing an optical element molding die, comprising:
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JP2003026427A (en) * | 2001-07-12 | 2003-01-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Metallic mold for molding substrate and method for manufacturing the same |
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