JP2006151739A

JP2006151739A - 光学素子成型用型の再生方法

Info

Publication number: JP2006151739A
Application number: JP2004343909A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Fujita; 信幸藤田; Shigeo Urai; 茂雄浦井
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-11-29
Filing date: 2004-11-29
Publication date: 2006-06-15

Abstract

【課題】光学素子を成型するための成型面を有するガラスからなる加工層を型母材上に有する光学素子成型用型の再生方法において成型用型母材上に形成されたガラスからなる加工層が１００μｍ以上の厚みを有する場合でも、短時間にかつ簡単に加工層の一部もしくは全部を除去して前記型を再生する方法を提供する。
【解決手段】光学素子を成型するための成型面を有するガラスからなる加工層を型母材上に有する光学素子成型用型の再生方法において、サンドブラストにより前記加工層の一部もしくは全部を除去する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光学素子成型用型の成型面において、劣化した被覆層の除去、または、型形状補正を行うための被覆層の除去を行って、その型を再生する方法に関する。

従来、光学素子成型用型の清浄化方法として、特開昭６４−３０２６号公報には、付着物で汚れた成型用型の成型面を、イオンビームで照射し、その後、その面を焼鈍する方法が記載されている。また、特開昭６４−９８２２号公報には、プラズマを照射することにより、成型用型の表面を清浄化する方法が記載されている。

また、特開平２−３８３３０号公報には、成型面に硬質炭素膜を有するガラス成型用型の上記硬質炭素膜を酸素プラズマアッシングにより除去した後、弗化水素またはその塩の水溶液により、その成型用型の成型面を洗浄処理して成型用型を再生する方法が記載されている。更に、特開平６−３４５４４７号公報には、反応性の減圧プラズマエッチングを施す工程と、その後に、微小粒径の砥粒を用いた擦り作用により、エッチング後の残留物を除去する工程とを有する成型用型の再生方法が記載されている。

しかしながら、特開昭６４−３０２６号公報および特開昭６４−９８２２号公報に記載されているイオンビーム照射およびプラズマ照射による方法は、成型用型の成型面の清浄化方法であり、特開平２−３８３３０号公報および特開平６−３４５４４７号公報に記載の方法は、硬質炭素膜を使用した成型用型の再生方法である。例えば本発明が実施される光学素子成形用型における加工層は、成形面の加工が非常に簡単なために加工層ごと再生することが望まれており、厚みが１００μｍ以上ある本実施形態の様な加工層では、その除去に時間がかかり実用的でない。
特開昭６４−３０２６号公報特開昭６４−９８２２号公報特開平２−３８３３０号公報特開平６−３４５４４７号公報

本発明の課題は、光学素子を成型するための成型面を有するガラスからなる加工層を型母材上に有する光学素子成型用型の再生方法において成型用型母材上に形成されたガラスからなる加工層が１００μｍ以上の厚みを有する場合でも、短時間にかつ簡単に加工層の一部もしくは全部を除去して前記型を再生する方法を提供することである。

従って本発明では、光学素子を成型するための成型面を有するガラスからなる加工層を型母材上に有する光学素子成型用型の再生方法において、サンドブラストにより前記加工層の一部もしくは全部を除去することとする。

本発明によれば、サンドブラストすることにより、特にガラスからなる加工層を型母材上に有する光学素子成型用型において、短時間にかつ簡単に加工層の一部もしくは全部を除去できる光学素子成型用型の再生方法が達成される。

本発明の再生方法が適用される成形型の型構造はガラスからなる十分な厚みの加工層を有し、その成形面は型母材の表面形状の影響を受けにくい。ゆえに、その加工層の除去工程では多少、型母材の形状が崩れてもよく、サンドブラストによって加工層の一部もしくは全部を除去する方法が成立する。しかし、型の再生は複数回にわたって行われるために型母材への物理的ダメージの蓄積が懸念される。そのために好ましくは、そのダメージを低減するために前記型母材の硬度と加工層の硬度との中間の硬度を有する粒子を用いる。

具体的には、型母材はそのビッカース硬度が１２ (GPa)以上で、ＷＣを主成分とする超硬合金から構成され、加工層はそのビッカース硬度が１０ (GPa)以下で、ガラスを主成分とする部材から構成される。

型母材の硬度と切削加工層の硬度との中間の硬度を有する粒子は、そのビッカース硬度が７００〜１，８００ (GPa)であって、粒径が０．１〜５μｍであり、ＢｅＯ、ＣｅＯ₂、ＭｇＯ、ＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂、またはＺｒＯ₂から構成される粒子である。この粒子を用いて、エア圧２００ｋＰａ〜１，０８０ｋＰａでサンドブラストを行うことが望ましい。

サンドブラストの条件は加工層の硬度に左右されるが、概ねビッカース硬度７００ (GPa)以下であって粒径が０．１μｍ未満の粒子、エア圧２００ｋＰａ以下では、サンドブラストによる被覆層の除去速度が遅くなり、ビッカース硬度１８ (GPa)以上であって、粒径が５μｍを越える粒子、エア圧１，０８０ｋＰａ以上では、母材への物理的ダメージでその形状が変化することがある。

さらに、サンドブラスト時に、エア圧を徐々に低下させることが母材への物理的ダメージを低減する意味で望ましい。

図１は、実施例１の光学素子成型用型の模式断面及び模式工程を示す図である。

型母材２はＷＣを主成分とする超硬合金（ビッカース硬度：１８００）を、所望の自由曲面の近似形状に放電加工したものである。

次に、この放電加工面上にホウケイ酸ガラスを設置し、熱間プレスにて一体成形を行う事によってガラスからなる加工層３（ビッカース硬度：５００(GPa)）を形成した。

この型を具備する成型機を用いてガラス成形（リン酸系ガラス）を行ったところ、所望の形状の光学素子が得られなかった。

次に、加工層３を除去するために、１μｍの粒径のＴｉＯ₂（ビッカース硬度：１，０００(GPa)）を用いてエア圧６９０ｋＰａで母材表面が露出するまでサンドブラストを行った。この面の形状は、最初に加工した自由曲面の近似形状に等しかった。

次に、この放電加工面上に、ホウケイ酸ガラスを設置し、熱間プレスにて一体成形を行う事によって加工層４を形成した。

次に、この加工層４に対してダイヤモンドバイトにより型補正を行ったところ、所望の自由曲面形状に加工を行うことができ、また、均等研磨により仕上げ加工を行うことができた。

この型を具備する成型機を用いてガラス成型（リン酸系ガラス）を行ったところ、所望の形状の光学素子が得られ、３，０００ショットの連続成型においても光学素子として良好な成型品を得ることができた。

サンドブラスト時、エア圧６９０ｋＰａを２００ｋＰａまで徐々に低下させる以外は実施例１と同様にして光学素子成型用型を再生したが、実施例１と同様の効果が得られた。

図２は本発明の第３実施例である光学素子成形用型の再生方法である。図２は、ガラス部材５と超硬母材６の密着性を上げるために母型の表面に凹部７を設けた以外、実施例１と同様の型である。サンドブラスト時に、加工層５の１部が残る以外は実施例１と同様にしてガラスの除去を行った。次に一部のガラスが残った部分以外をステンレスからなる板でマスキングを行った。次に再度、実施例１と同様のサンドブラストを行い、光学素子成型用型を再生したが、実施例１と同様の効果が得られた。

実施例１の光学素子成型用型の模式断面及び模式工程を示す図である。本発明の第３実施例である光学素子成形用型の再生方法である。

Claims

光学素子を成型するための成型面を有するガラスからなる加工層を型母材上に有する光学素子成型用型の再生方法において、サンドブラストにより前記加工層の一部もしくは全部が除去される工程を含むことを特徴とする光学素子成型用型の再生方法。
前記母材が超硬合金、またはセラミックスから構成される請求項２に記載の光学素子成型用型の再生方法。
前記サンドブラストを行う際にマスキングを行う事によって、前記加工層の一部もしくは全部が除去される請求項３に記載の光学素子成型用型の再生方法。