JP2006111496A - Molding mold, method for renewing the same, and molding method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、成形用金型、その再生方法及び成形方法に関するものである。 The present invention relates to a molding die, a regeneration method thereof, and a molding method.
従来、成形品として、高精度の光学素子、例えば、非球面レンズ等のレンズを成形するためにプレス成形法が提供されている。該プレス成形法においては、レンズの形状を有する成形面を備えた下型及び上型、並びに胴型を備えた成形用金型が使用され、前記下型と上型との間に成形材料としてのガラスのプリフォームがセットされる。続いて、非酸化性ガスの雰囲気下で前記成形用金型をガラス屈服点(At)付近まで加熱し、保持し、前記上型を下型に押し付け、プリフォームを圧縮することによって加圧成形し、その状態でプリフォームをガラス転移点まで徐冷した後、更に冷却すると、レンズが成形される。その後、上型を上方に移動させ、レンズを取り出すことができる。 Conventionally, a press molding method is provided for molding a high-precision optical element, for example, a lens such as an aspherical lens, as a molded product. In the press molding method, a lower die and an upper die having a molding surface having a lens shape, and a molding die having a barrel die are used, and a molding material is provided between the lower die and the upper die. A glass preform is set. Subsequently, the molding die is heated to the vicinity of the glass bending point (At) in a non-oxidizing gas atmosphere, and is held by pressing the upper die against the lower die to compress the preform. In this state, the preform is gradually cooled to the glass transition point and further cooled to form a lens. Thereafter, the upper mold can be moved upward to take out the lens.
前記プレス成形法において使用されるレンズ用のガラス屈服点は、硝材、すなわち、ガラスの成分によって異なるが、約300〜700〔℃〕であり、比較的高温で成形が行われる。したがって、前記成形用金型において、下型、上型及び胴型について、表1に示されるような性能が要求される。 Although the glass yield point for lenses used in the press molding method varies depending on the glass material, that is, the glass component, it is about 300 to 700 [° C.], and molding is performed at a relatively high temperature. Therefore, in the molding die, the performance shown in Table 1 is required for the lower die, the upper die, and the barrel die.
すなわち、下型、上型及び胴型について、高温下における使用に耐えられるように高温強度、耐熱性及び耐酸化性が、所望の形状、寸法精度でレンズを成形することができるように加工性が、長期間の使用に耐えられるように耐久性が要求される。また、下型及び上型について、成型時において軟化したガラスと付着することがないように離型性が、光学特性を良好にするためのレンズの面精度及び粗さを加圧成形を行うだけで得られるように鏡面性が要求される。 That is, the lower mold, upper mold, and barrel mold have high temperature strength, heat resistance, and oxidation resistance so that they can withstand use at high temperatures, so that a lens can be molded with a desired shape and dimensional accuracy. However, durability is required to withstand long-term use. In addition, for the lower and upper molds, the mold release is performed so that they do not adhere to the softened glass at the time of molding, and the surface accuracy and roughness of the lens for improving the optical properties are only pressure-molded. Specularity is required so that
そのために、前記下型及び上型において、母材として炭化珪(けい)素(SiC)、炭化タングステン(WC)等のセラミックス、又は超硬合金を使用し、前記母材の先端面をレンズの形状に加工し、鏡面研磨した後、離型性を確保するために、チタン(Ti)、アルミニウム(Al)、ジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)等の単独の金属元素の窒化物から成る窒化物膜、又は前記窒化物を組み合わせた複窒化物から成る複窒化物膜を前記先端面に離型膜として被覆し、成形面を形成するようにしている。 Therefore, in the lower mold and the upper mold, ceramics such as silicon carbide (SiC), tungsten carbide (WC), or cemented carbide is used as a base material, and the tip surface of the base material is attached to the lens. After processing into a shape and mirror polishing, nitriding consisting of a nitride of a single metal element such as titanium (Ti), aluminum (Al), zirconium (Zr), hafnium (Hf), etc. to ensure releasability A material film or a double nitride film made of double nitride combined with the nitride is coated as a release film on the tip surface to form a molding surface.
さらに、前記先端面に、白金(Pt)、イリジウム(Ir)、オスミウム(Os)、レニウム(Re)等の貴金属合金膜を離型膜として被覆したり、ダイヤモンド状炭素膜、硬質炭素膜等を離型膜として被覆したりすることもできる。 Further, the tip surface is coated with a noble metal alloy film such as platinum (Pt), iridium (Ir), osmium (Os), rhenium (Re) as a release film, a diamond-like carbon film, a hard carbon film or the like. It can also be coated as a release film.
ところで、レンズ用の成形用金型においては、成形面における寸法交差は数〔μm〕オーダーであり、成形面の面粗さはRaで10〜20〔nm〕又はそれより平滑であることが要求されるが、前記各種の離型膜は、プレス成形が繰り返し行われるうちに劣化し、面荒れ、部分的な剥(はく)離等を起こし、前記成形用金型を使用することができなくなってしまう。 By the way, in the molding die for lenses, the dimension crossing on the molding surface is of the order of several [μm], and the surface roughness of the molding surface is required to be 10 to 20 [nm] or smoother than that. However, the various mold release films deteriorate as the press molding is repeatedly performed, causing surface roughness, partial peeling (peeling), and the like, and the molding die can be used. It will disappear.
そこで、離型膜にイオンビームを照射したり、エッチングを施したりすることによって離型膜を除去して再生原型金型を形成し、該再生原型金型上に再び離型膜を被覆することによって成形用金型を再生するようにしている(例えば、特許文献1参照。)。
しかしながら、前記従来の成形用金型の再生方法においては、離型膜にイオンビームを照射する場合、離型膜を除去する速度を高くしようとしてイオンビームの加速電圧を高くしたり、イオン電流を大きくしたりすると、再生原型金型に面荒れが発生してしまう。また、離型膜にエッチングを施す場合、母材までエッチングが行われてしまうことがあり、再生原型金型に面荒れが発生してしまう。 However, in the conventional method of regenerating a molding die, when the release film is irradiated with an ion beam, the ion beam acceleration voltage is increased to increase the speed of removing the release film, or the ion current is increased. If it is increased, surface roughness will occur in the reproduction mold. Further, when etching is performed on the release film, etching may be performed up to the base material, resulting in surface roughness on the reproduction master mold.
その結果、再生原型金型に対して、仕上げ加工、仕上げ研磨等を行う必要が生じ、成形用金型のコストが高くなってしまう。 As a result, it is necessary to perform finish processing, finish polishing, and the like on the reproduction mold, and the cost of the molding die increases.
本発明は、前記従来の成形用金型の再生方法の問題点を解決して、再生原型金型に面荒れが発生するのを防止することができ、コストを低くすることができる成形用金型、その再生方法及び成形方法を提供することを目的とする。 The present invention solves the problems of the above-mentioned conventional molding die regeneration method, can prevent surface roughness from occurring in the regeneration mold, and can reduce the cost. It aims at providing a type | mold, its reproduction | regeneration method, and a shaping | molding method.
そのために、本発明の成形用金型においては、所定の形状に形成された母材と、該母材の先端面上に被覆された耐エッチング層と、該耐エッチング層上に被覆され、エッチング液で除去可能な薄膜層と、該薄膜層上に被覆された離型膜とを有する。 Therefore, in the molding die of the present invention, the base material formed in a predetermined shape, the etching resistant layer coated on the tip surface of the base material, and the etching resistant layer are coated and etched. It has a thin film layer removable with a liquid and a release film coated on the thin film layer.
本発明によれば、成形用金型においては、所定の形状に形成された母材と、該母材の先端面上に被覆された耐エッチング層と、該耐エッチング層上に被覆され、エッチング液で除去可能な薄膜層と、該薄膜層上に被覆された離型膜とを有する。 According to the present invention, in the molding die, the base material formed in a predetermined shape, the etching resistant layer coated on the front end surface of the base material, and the etching resistant layer is coated and etched. It has a thin film layer removable with a liquid and a release film coated on the thin film layer.
この場合、エッチング液によって薄膜層及び離型膜が除去されると、母材上に耐エッチング層が被覆された状態で残るが、薄膜層及び離型膜を除去するのにイオンビームを照射する必要がないので、再生原型金型に面荒れが発生するのを防止することができる。また、耐エッチング層がエッチング液に反応しないので、再生原型金型に面荒れが発生するのを防止することができる。したがって、前記再生原型金型に対して、仕上げ加工、仕上げ研磨等を行う必要がないので、成形用金型のコストを低くすることができる。 In this case, when the thin film layer and the release film are removed by the etching solution, the etching resistant layer remains on the base material, but an ion beam is irradiated to remove the thin film layer and the release film. Since it is not necessary, it is possible to prevent surface roughness from occurring in the reproduction mold. In addition, since the etching resistant layer does not react with the etching solution, it is possible to prevent surface roughness from occurring in the reproduction master mold. Therefore, it is not necessary to perform finishing processing, finish polishing, or the like on the reproduction mold, so that the cost of the molding die can be reduced.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。この場合、成形品として、高精度の光学素子、例えば、非球面レンズ等のレンズを成形するための成形用金型及びその再生方法について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In this case, a molding die for molding a high-precision optical element, for example, a lens such as an aspherical lens, as a molded product, and a reproducing method thereof will be described.
図1は本発明の実施の形態における下型の要部を示す断面図、図2は本発明の実施の形態におけるプレス成形法を示す第1の図、図3は本発明の実施の形態におけるプレス成形法を示す第2の図、図4は本発明の実施の形態における下型の断面図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing a main part of a lower die in an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a first diagram showing a press molding method in an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a second view showing the press molding method, and FIG.
図において、10は成形用金型、11は第1の成形型としての下型、12は第2の成形型としての上型、13は胴型である。前記下型11は、図示されない支持部材上に配設され、フランジ部15、及び該フランジ部15から上方に向けて延びる第1のコア部としての下コア16を備える。また、前記上型12は、図示されない型開閉装置によって上下方向に移動自在に支持され、フランジ部17、及び前記下コア16と対向させて、かつ、フランジ部17から下方に向けて延びる第2のコア部としての上コア18を備える。
In the figure, 10 is a mold for molding, 11 is a lower mold as a first mold, 12 is an upper mold as a second mold, and 13 is a trunk mold. The
そして、前記胴型13は、前記フランジ部15上に載置され、下コア16の全体、及び上コア18の一部を包囲するように配設され、下型11と上型12との心合せをするとともに、上型12を案内する。そのために、下コア16及び上コア18は円柱状の形状を有し、胴型13は下コア16及び上コア18を緊密に覆う円筒体から成り、下コア16及び上コア18の外周面と胴型13の内周面とは摺(しゅう)動させられる。
The
また、前記下コア16の上端には、第1の成形面としての下成形面s1が、上コア18の下端には、第2の成形面としての上成形面s2が形成される。
A lower molding surface s1 as a first molding surface is formed at the upper end of the
前記構成の成形用金型10においてレンズを製造する方法について説明する。 A method for manufacturing a lens in the molding die 10 having the above-described configuration will be described.
まず、装填(てん)工程において、前記型開閉装置は、上型12を上方に移動させ、図示されない装填装置は、前記下型11と上型12との間に成形材料としてのガラスから成るプリフォーム21をセットする。そして、非酸化性ガスの雰囲気下で図示されない加熱装置は、前記成形用金型10をガラス屈服点付近まで加熱し、保持する。
First, in the loading step, the mold opening / closing device moves the
続いて、加圧工程において、前記型開閉装置は上型12を下方に移動させて型閉じを行うとともに、上型12を下型11に押し付け、図3に示されるように、プリフォーム21を圧縮することによって加圧成形する。このとき、上型12と下型11とが当接させられ、プリフォーム21は前記下成形面s1及び上成形面s2の形状に合わせて変形させられる。そして、冷却工程において、プリフォーム21をガラス転移点まで徐冷した後、更に冷却すると、レンズが成形される。その後、取出工程において、前記型開閉装置は、上型12を上方に移動させて型開きを行い、レンズが取り出される。
Subsequently, in the pressurizing step, the mold opening / closing device moves the
ところで、下型11、上型12及び胴型13については、高温下における使用に耐えられるように高温強度、耐熱性及び耐酸化性が、所望の形状、寸法精度でレンズを成形することができるように加工性が、長期間の使用に耐えられるように耐久性が要求される。また、下型11及び上型12については、成型時において軟化したガラスと付着することがないように離型性が、光学特性を良好にするためのレンズの面精度及び粗さを加圧成形を行うだけで得られるように鏡面性が要求される。
By the way, for the
そのために、前記下型11において、図1に示されるように、母材23として炭化珪素、炭化タングステン等のセラミックス、又は超硬合金を使用し、前記母材23の先端面s4をレンズの形状に加工し、鏡面研磨した後、離型性を確保するために、離型膜構造体24を先端面s4に被覆し、前記下成形面s1を形成するようにしている。
Therefore, in the
なお、下型11及び上型12は同じ構造を有するので、下型11についてだけ説明し、上型12については説明を省略する。
Since the
ところで、レンズ用の成形用金型10においては、下成形面s1における寸法公差は数〔μm〕オーダーであり、下成形面s1の面粗さはRaで10〜20〔nm〕又はそれより平滑であることが要求されるが、前記離型膜構造体24が、プレス成形が繰り返し行われるうちに劣化し、面荒れ、部分的な剥離等を起こすと、前記成形用金型10を使用することができなくなってしまう。
Incidentally, in the molding die 10 for lenses, the dimensional tolerance on the lower molding surface s1 is on the order of several [μm], and the surface roughness of the lower molding surface s1 is 10 to 20 [nm] in terms of Ra or smoother than that. However, if the
そこで、図1に示されるように、前記離型膜構造体24を、前記先端面s4上に被覆され、エッチング液に反応しない材料から成り、エッチング液で除去不可能な耐エッチング層31、該耐エッチング層31上に被覆され、エッチング液に反応する材料から成り、エッチング液で除去可能な薄膜層32、該薄膜層32上に被覆され、最も外側の表面、すなわち、最表面を構成する離型膜33から成る積層構造で形成するようにしている。なお、前記離型膜33は、エッチング液に反応する材料で形成するのが好ましいが、必ずしもエッチング液に反応する材料で形成する必要はない。
Therefore, as shown in FIG. 1, the
なお、前記耐エッチング層31の厚さは、薄膜層32及び離型膜33を被覆する際に、先端面s4の面粗さを損なわないように、1〔μm〕以下にするのが好ましい。また、薄膜層32の厚さは、エッチング液で除去するのに時間を短くすることができるように、1〔μm〕以下にするのが好ましい。 The thickness of the etching resistant layer 31 is preferably 1 [μm] or less so as not to impair the surface roughness of the tip surface s4 when the thin film layer 32 and the release film 33 are covered. The thickness of the thin film layer 32 is preferably 1 [μm] or less so that the time required for removing with the etching solution can be shortened.
次に、成形用金型10の再生プロセスについて説明する。 Next, the regeneration process of the molding die 10 will be described.
図5は本発明の実施の形態における成形用金型の再生プロセスを示す図である。 FIG. 5 is a diagram showing a process for regenerating the molding die in the embodiment of the present invention.
図において、11は下型、23は母材、31は耐エッチング層、32は薄膜層、33は離型膜である。 In the figure, 11 is a lower mold, 23 is a base material, 31 is an etching resistant layer, 32 is a thin film layer, and 33 is a release film.
まず、エッチング工程で、下型11がエッチング液に浸され、前記薄膜層32及び離型膜33が除去されて再生原型金型が形成される。これに伴い、母材23上に耐エッチング層31が被覆された状態で残る。続いて、第1の成膜工程で、耐エッチング層31上に薄膜層32が被覆され、第2の成膜工程で、薄膜層32上に離型膜33が被覆される。
First, in the etching process, the
ところで、前記第2の成膜工程では、薄膜層32上に、単独の金属元素の窒化物から成る窒化物層、又は前記窒化物を組み合わせた複窒化物から成る複窒化物層を一次処理膜として被覆し、続いて、該一次処理膜に対して適当な酸化処理を施し、最表面に、酸化処理に伴う二次処理膜として前記複酸化物層を形成するとともに、該複酸化物層の内側、すなわち、複酸化物層と複窒化物層との間に、中間層として、複酸化物の金属元素の窒化化合物及び酸素から成る酸素拡散層を形成する。 By the way, in the second film formation step, a nitride layer made of a single metal element nitride or a multi-nitride layer made of a combination of the nitrides is formed on the thin film layer 32 as a primary treatment film. And then subjecting the primary treatment film to an appropriate oxidation treatment to form the double oxide layer on the outermost surface as a secondary treatment film accompanying the oxidation treatment. On the inner side, that is, between the double oxide layer and the double nitride layer, an oxygen diffusion layer composed of a nitride compound of a metal element of the double oxide and oxygen is formed as an intermediate layer.
その結果、離型膜33は、薄膜層32上に被覆された窒化物層又は複窒化物層、該窒化物層又は複窒化物層上に形成された酸素拡散層、及び該酸素拡散層上に形成された複酸化物層から成る3層構造になり、下成形面s1が複酸化物層によって構成される。なお、前記酸素拡散層においては、内側ほど、すなわち、前記複酸化物層から窒化物層又は複窒化物層にかけて酸素の濃度が徐々に低くなる。また、前記窒化物層又は複窒化物層は、前記複酸化物の金属元素を含む窒化物又は複窒化物で形成される。 As a result, the release film 33 includes a nitride layer or a double nitride layer coated on the thin film layer 32, an oxygen diffusion layer formed on the nitride layer or the double nitride layer, and the oxygen diffusion layer. The three-layer structure composed of the multiple oxide layers formed in (1), and the lower molding surface s1 is constituted by the multiple oxide layers. In the oxygen diffusion layer, the oxygen concentration gradually decreases toward the inner side, that is, from the double oxide layer to the nitride layer or double nitride layer. The nitride layer or the double nitride layer is formed of a nitride or a double nitride containing the metal element of the double oxide.
本実施の形態においては、第1の成膜工程で薄膜層32が、第2の成膜工程で離型膜33が被覆されるようになっているが、一つの成膜工程で薄膜層32及び離型膜33を同時に形成することができる。 In the present embodiment, the thin film layer 32 is covered with the first film formation step and the release film 33 is covered with the second film formation step. However, the thin film layer 32 is formed in one film formation step. And the release film 33 can be formed simultaneously.
このように、エッチング工程で、薄膜層32及び離型膜33が除去されると、母材23上に耐エッチング層31が被覆された状態で残るが、薄膜層32及び離型膜33を除去するのにイオンビームを照射する必要がないので、再生原型金型に面荒れが発生するのを防止することができる。また、耐エッチング層31がエッチング液に反応しないので、再生原型金型に面荒れが発生するのを防止することができる。したがって、再生原型金型に対して、仕上げ加工、仕上げ研磨等を行う必要がないので、成形用金型10のコストを低くすることができる。
Thus, when the thin film layer 32 and the release film 33 are removed in the etching step, the etching resistance layer 31 remains on the
また、薄膜層32を被覆するに当たり、再生原型金型の形状、寸法精度等が維持されるような方法、例えば、物理蒸着法又は化学蒸着を行うと、エッチング工程で薄膜層32を除去したときに、再生原型金型の形状、寸法精度等を維持することができる。 Further, when the thin film layer 32 is coated, when the method for maintaining the shape, dimensional accuracy, etc. of the reproduction prototype mold is maintained, for example, physical vapor deposition or chemical vapor deposition is performed, the thin film layer 32 is removed in the etching process. In addition, the shape, dimensional accuracy, etc. of the reproduction prototype mold can be maintained.
そして、離型膜33の下に前記薄膜層32が形成されるので、離型膜33が剥離しても耐エッチング層31がレンズと接触することがないので、耐エッチング層31がレンズによってはぎ取られるプルアウト現象が発生するのを防止することができる。 Since the thin film layer 32 is formed under the release film 33, the etching resistant layer 31 does not come into contact with the lens even if the release film 33 is peeled off. The pull-out phenomenon that is taken can be prevented from occurring.
母材23として超硬合金を使用し、前記先端面s4をレンズの形状に加工し、鏡面研磨した後、耐エッチング層31としてクロム(Cr)又は窒化クロム(CrN)を、薄膜層32として窒化チタン(TiN)を被覆した。続いて、離型膜33として、チタン(Ti)及びアルミニウム(Al)の酸化物を含む複酸化物層、酸化拡散層、及び複窒化物層であるチタンアルミナイトライド(TiAlN)層から成る3層構造を形成した。
A cemented carbide is used as the
前記耐エッチング層31、薄膜層32及び離型膜33の厚さは、いずれも0.2〔μm〕とし、各耐エッチング層31、薄膜層32及び離型膜33はスパッタリング法によって被覆した。また、下成形面s1の面粗さはRaで3〜4〔nm)であった。 The etching resistant layer 31, the thin film layer 32, and the release film 33 were all 0.2 [μm] in thickness, and each of the etching resistant layer 31, the thin film layer 32, and the release film 33 was coated by a sputtering method. The surface roughness of the lower molding surface s1 was 3 to 4 [nm] in Ra.
前記構成の成形用金型10を使用し、非酸化性ガスから成る雰囲気下、例えば、窒素ガス雰囲気下で、580〔℃〕の温度でレンズの成形を行ったところ、約2200〔ショット〕を超えたところで離型膜33に面荒れが発生した。そこで、窒化チタン膜だけを溶解する市販の窒化チタン徐膜液をエッチング液として使用し、エッチング工程で薄膜層32を除去するとともに離型膜33を除去した後、第1、第2の成膜工程で再び耐エッチング層31上に薄膜層32及び離型膜33を被覆した。第1、第2の成膜工程で処理温度は25〜30〔℃〕、処理時間は3〜8時間とした。 Using the molding die 10 having the above-described configuration, when a lens was molded at a temperature of 580 [° C.] in an atmosphere of non-oxidizing gas, for example, in a nitrogen gas atmosphere, about 2200 [shots] were obtained. Surface roughness occurred in the release film 33 beyond the limit. Therefore, a commercially available titanium nitride slow film solution that dissolves only the titanium nitride film is used as an etching solution, and after removing the thin film layer 32 and the release film 33 in the etching process, the first and second film formations are performed. In the process, the thin film layer 32 and the release film 33 were again coated on the etching resistant layer 31. In the first and second film forming steps, the processing temperature was 25 to 30 [° C.], and the processing time was 3 to 8 hours.
耐エッチング層31としての窒化クロム膜が形成された場合、及び形成されない場合、並びに耐エッチング層31としてのクロム(Cr)膜が形成された場合、及び形成されない場合について、成形用金型10を使用する前及び再生した後の下成形面s1の面粗さを表2に示す。 When the chromium nitride film as the etching resistant layer 31 is formed or not formed, and when the chromium (Cr) film as the etching resistant layer 31 is formed or not formed, the molding die 10 is formed. Table 2 shows the surface roughness of the lower molding surface s1 before use and after regeneration.
耐エッチング層31としての窒化クロム膜、クロム膜が形成された場合には、成形用金型10を使用する前と再生した後とで面粗さがほとんど変化していないことが分かる。 When a chromium nitride film or a chromium film is formed as the etching resistant layer 31, it can be seen that the surface roughness hardly changes before and after the molding die 10 is used.
そして、再生された成形用金型10を使用して、同じ条件でレンズを成形したところ、成形用金型10を再生する前と同じ寿命が得られた。 And when the lens was shape | molded on the same conditions using the reproduction | regeneration metal mold | die 10, the lifetime same as before reproducing | regenerating the metal mold | die 10 was acquired.
また、窒化クロム膜、クロム膜が形成されない場合には、母材23が窒化チタン徐膜液によって腐食され、面荒れが発生していることが分かる。
In addition, when the chromium nitride film and the chromium film are not formed, it can be seen that the
なお、離型膜33を窒化クロム等の窒化物膜で形成したり、白金−イリジウム(Pr−Ir)、白金−レニウム(Pr−Rt)、レニウム−イリジウム(Rt−Ir)等の貴金属膜で形成したりしても、母材23及び耐エッチング層31の形状、寸法精度等が維持され、成形用金型10を使用する前と再生した後とで面粗さがほとんど変化しない。
The release film 33 is formed of a nitride film such as chromium nitride, or a noble metal film such as platinum-iridium (Pr-Ir), platinum-rhenium (Pr-Rt), rhenium-iridium (Rt-Ir). Even if it is formed, the shape, dimensional accuracy, etc. of the
本実施の形態においては、耐エッチング薄膜層31がクロム又は窒化クロム、薄膜層32が窒化チタンから成り、エッチング液として窒化チタン除膜液を使用する場合について説明したが、耐エッチング層31に対応させてエッチング液を適宜選択することができる。使用されるエッチング液に対応する膜構造の例を表3に示す。 In the present embodiment, the case where the etching resistant thin film layer 31 is made of chromium or chromium nitride, the thin film layer 32 is made of titanium nitride, and the titanium nitride film removing solution is used as an etching solution has been described. The etching solution can be selected as appropriate. Table 3 shows an example of the film structure corresponding to the etching solution used.
すなわち、前記エッチング液が硫酸である場合、前記耐エッチング層31が窒化チタン、酸化アルミニウム(Al2 O3 )、炭化ほう素(B4 C)、炭窒化チタン(TiCN)、チタンアルミナイトライド、窒化クロム、窒化クロムチタン(TiCrN)、酸化チタン(TiO2 )、炭化珪素、炭素(C)、二酸化珪素(SiO2 )又は窒化アルミニウム(AlN)から成り、前記薄膜層32が酸化マグネシウム(MgO)又は炭化ジルコニウム(ZrC)から成る。また、前記エッチング液が塩酸である場合、前記耐エッチング層31が窒化チタン、酸化アルミニウム、炭化ほう素、炭窒化チタン、チタンアルミナイトライド、窒化クロム、窒化クロムチタン、酸化チタン、炭化珪素、炭素、二酸化珪素又は窒化アルミニウムから成り、前記薄膜層32が酸化ベリリウム(BeO)、酸化ジルコニウム(ZrO2 )又はホウ化ジルコニウム(ZrB2 )から成る。そして、前記エッチング液が硝酸である場合、前記耐エッチング層31が酸化アルミニウム、炭化ほう素、炭窒化チタン、チタンアルミナイトライド、窒化クロム、窒化クロムチタン、酸化チタン、炭化珪素、炭素、二酸化珪素又は窒化アルミニウムから成り、前記薄膜層32が酸化ベリリウム、酸化マグネシウム、炭化チタン(TiC)、炭化ジルコニウム又は窒化チタンから成る。また、前記エッチング液がフッ酸である場合、前記耐エッチング層31が酸化アルミニウム、炭化ほう素、炭化珪素、炭素又は窒化アルミニウムから成り、前記薄膜層32が窒化チタン、炭窒化チタン、チタンアルミナイトライド、二酸化珪素又は酸化ジルコニウムから成る。そして、前記エッチング液が硝酸及びフッ酸の混合液である場合、前記耐エッチング層31が炭化ほう素、炭化珪素又は炭素から成り、前記薄膜層32が酸化マグネシウム、炭化チタン、炭化ジルコニウム、窒化チタン、炭窒化チタン、チタンアルミナイトライド、窒化クロムチタン又は窒化クロムから成る。 That is, when the etching solution is sulfuric acid, the etching resistant layer 31 is made of titanium nitride, aluminum oxide (Al 2 O 3 ), boron carbide (B 4 C), titanium carbonitride (TiCN), titanium aluminum nitride, It consists of chromium nitride, chromium nitride titanium (TiCrN), titanium oxide (TiO 2 ), silicon carbide, carbon (C), silicon dioxide (SiO 2 ) or aluminum nitride (AlN), and the thin film layer 32 is magnesium oxide (MgO). Or it consists of zirconium carbide (ZrC). When the etching solution is hydrochloric acid, the etching resistant layer 31 is titanium nitride, aluminum oxide, boron carbide, titanium carbonitride, titanium aluminum nitride, chromium nitride, chromium nitride titanium, titanium oxide, silicon carbide, carbon. The thin film layer 32 is made of beryllium oxide (BeO), zirconium oxide (ZrO 2 ), or zirconium boride (ZrB 2 ). When the etching solution is nitric acid, the etching resistant layer 31 is made of aluminum oxide, boron carbide, titanium carbonitride, titanium aluminum nitride, chromium nitride, chromium nitride titanium, titanium oxide, silicon carbide, carbon, silicon dioxide. Alternatively, the thin film layer 32 is made of beryllium oxide, magnesium oxide, titanium carbide (TiC), zirconium carbide, or titanium nitride. When the etching solution is hydrofluoric acid, the etching resistant layer 31 is made of aluminum oxide, boron carbide, silicon carbide, carbon, or aluminum nitride, and the thin film layer 32 is titanium nitride, titanium carbonitride, titanium aluminum nitride. It consists of a ride, silicon dioxide or zirconium oxide. When the etching solution is a mixed solution of nitric acid and hydrofluoric acid, the etching resistant layer 31 is made of boron carbide, silicon carbide, or carbon, and the thin film layer 32 is magnesium oxide, titanium carbide, zirconium carbide, titanium nitride. , Titanium carbonitride, titanium aluminum nitride, chromium nitride titanium or chromium nitride.
さらに、前記エッチング液が水酸化ナトリウム(NaOH)、又は水酸化ナトリウム及び過酸化水素水(H2 O2 )の混合液である場合、前記耐エッチング層31が窒化クロム、窒化クロムチタン、酸化ベリリウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、炭化ほう素、炭素又は窒化アルミニウムから成り、前記薄膜層32が窒化チタン、炭窒化チタン、チタンアルミナイトライド、酸化チタン、窒化チタン又は二酸化珪素から成る。 Furthermore, when the etching solution is sodium hydroxide (NaOH) or a mixed solution of sodium hydroxide and hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), the etching resistant layer 31 is made of chromium nitride, chromium nitride titanium, beryllium oxide. , Magnesium oxide, aluminum oxide, boron carbide, carbon or aluminum nitride, and the thin film layer 32 is made of titanium nitride, titanium carbonitride, titanium aluminum nitride, titanium oxide, titanium nitride or silicon dioxide.
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, It can change variously based on the meaning of this invention, and does not exclude them from the scope of the present invention.
10 成形用金型
23 母材
31 耐エッチング層
32 薄膜層
33 離型膜
s4 先端面
DESCRIPTION OF
Claims (7)
(b)該母材の先端面上に被覆された耐エッチング層と、
(c)該耐エッチング層上に被覆され、エッチング液で除去可能な薄膜層と、
(d)該薄膜層上に被覆された離型膜とを有することを特徴とする成形用金型。 (A) a base material formed in a predetermined shape;
(B) an etching resistant layer coated on the tip surface of the base material;
(C) a thin film layer coated on the etching resistant layer and removable with an etchant;
(D) A molding die having a release film coated on the thin film layer.
(b)前記エッチング液が塩酸である場合、前記耐エッチング層が窒化チタン、酸化アルミニウム、炭化ほう素、炭窒化チタン、チタンアルミナイトライド、窒化クロム、窒化クロムチタン、酸化チタン、炭化珪素、炭素、二酸化珪素又は窒化アルミニウムから成り、前記薄膜層が酸化ベリリウム、酸化ジルコニウム又はホウ化ジルコニウムから成り、
(c)前記エッチング液が硝酸である場合、前記耐エッチング層が酸化アルミニウム、炭化ほう素、炭窒化チタン、チタンアルミナイトライド、窒化クロム、窒化クロムチタン、酸化チタン、炭化珪素、炭素、二酸化珪素又は窒化アルミニウムから成り、前記薄膜層が酸化ベリリウム、酸化マグネシウム、炭化チタン、炭化ジルコニウム又は窒化チタンから成り、
(d)前記エッチング液がフッ酸である場合、前記耐エッチング層が酸化アルミニウム、炭化ほう素、炭化珪素、炭素又は窒化アルミニウムから成り、前記薄膜層が窒化チタン、炭窒化チタン、チタンアルミナイトライド、二酸化珪素又は酸化ジルコニウムから成り、
(e)前記エッチング液が硝酸及びフッ酸の混合液である場合、前記耐エッチング層が炭化ほう素、炭化珪素又は炭素から成り、前記薄膜層が酸化マグネシウム、炭化チタン、炭化ジルコニウム、窒化チタン、炭窒化チタン、チタンアルミナイトライド、窒化クロムチタン又は窒化クロムから成る請求項1に記載の成形用金型。 (A) When the etching solution is sulfuric acid, the etch-resistant layer is titanium nitride, aluminum oxide, boron carbide, titanium carbonitride, titanium aluminum nitride, chromium nitride, chromium nitride titanium, titanium oxide, silicon carbide, carbon , Consisting of silicon dioxide or aluminum nitride, the thin film layer consisting of magnesium oxide or zirconium carbide,
(B) When the etching solution is hydrochloric acid, the etching resistant layer is titanium nitride, aluminum oxide, boron carbide, titanium carbonitride, titanium aluminum nitride, chromium nitride, chromium nitride titanium, titanium oxide, silicon carbide, carbon , Consisting of silicon dioxide or aluminum nitride, the thin film layer consisting of beryllium oxide, zirconium oxide or zirconium boride,
(C) When the etching solution is nitric acid, the etching-resistant layer is aluminum oxide, boron carbide, titanium carbonitride, titanium aluminum nitride, chromium nitride, chromium nitride titanium, titanium oxide, silicon carbide, carbon, silicon dioxide Or made of aluminum nitride, and the thin film layer is made of beryllium oxide, magnesium oxide, titanium carbide, zirconium carbide or titanium nitride,
(D) When the etching solution is hydrofluoric acid, the etching resistant layer is made of aluminum oxide, boron carbide, silicon carbide, carbon, or aluminum nitride, and the thin film layer is titanium nitride, titanium carbonitride, titanium aluminum nitride. Consisting of silicon dioxide or zirconium oxide,
(E) When the etching solution is a mixed solution of nitric acid and hydrofluoric acid, the etching resistant layer is made of boron carbide, silicon carbide or carbon, and the thin film layer is magnesium oxide, titanium carbide, zirconium carbide, titanium nitride, The molding die according to claim 1, comprising titanium carbonitride, titanium aluminum nitride, chromium nitride titanium, or chromium nitride.
(a)エッチング液で薄膜層及び離型膜を除去し、
(b)母材に耐エッチング層が被覆された状態で、該耐エッチング層上に薄膜層を被覆し、
(c)該薄膜層上に離型膜を被覆することを特徴とする成形用金型の再生方法。 A base material formed in a predetermined shape, an etching resistant layer coated on the tip surface of the base material, a thin film layer coated on the etching resistant layer, and a release film coated on the thin film layer In the method for regenerating the molding die provided,
(A) The thin film layer and the release film are removed with an etching solution,
(B) In a state where the base material is coated with the etching resistant layer, a thin film layer is coated on the etching resistant layer,
(C) A method for regenerating a molding die, wherein a release film is coated on the thin film layer.
(b)型開閉装置を作動させて成形用金型によって前記プリフォームを圧縮し、
(c)前記成形用金型において、プリフォームをガラス転移点まで冷却して成形品を成形し、
(d)前記成形用金型を開いて成形品を取り出すことを特徴とする成形方法。
(A) a base material formed in a predetermined shape, an etching resistant layer coated on the tip surface of the base material, a thin film layer coated on the etching resistant layer, and a separation coated on the thin film layer Set the preform in a mold with a mold film,
(B) operating the mold opening and closing device to compress the preform with a molding die;
(C) In the molding die, the preform is cooled to the glass transition point to form a molded product,
(D) A molding method characterized by opening the molding die and taking out a molded product.
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