JP2010285316A - 金型の製造方法、ガラスゴブの製造方法及びガラス成形体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基材に、所定の形状を有する成形面を形成し、スパッタ法により成形面に被覆層を成膜した後、被覆層の表面をエッチングにより粗面化する。被覆層は、基材を基材保持部で保持し、所定の回転軸で基材保持部を回転させるとともに、スパッタターゲットの表面の法線と回転軸との間の角度が時間的に変化するようにスパッタターゲットと基材保持部の相対位置を変化させながら成膜する。
【選択図】図3
Description
基材に、所定の形状を有する成形面を形成する工程と、
スパッタ法により前記成形面に被覆層を成膜する工程と
前記被覆層の表面をエッチングにより粗面化する工程と、を有し、
前記被覆層は、前記基材を基材保持部で保持し、所定の回転軸で前記基材保持部を回転させるとともに、スパッタターゲットの表面の法線と前記回転軸との間の角度が時間的に変化するようにスパッタターゲットと前記基材保持部の相対位置を変化させながら成膜することを特徴とする金型の製造方法。
前記回転軸は、前記成形面の前記中心軸に略平行であることを特徴とする前記1に記載の金型の製造方法。
滴下した前記溶融ガラス滴を前記第1の金型の上で冷却する工程と、を有するガラスゴブの製造方法であって、
前記第1の金型は、前記1から7の何れか1項に記載の金型の製造方法によって製造された金型であることを特徴とするガラスゴブの製造方法。
滴下した前記溶融ガラス滴を、前記第1の金型及び前記第1の金型に対向する第2の金型により加圧成形する工程と、を有するガラス成形体の製造方法であって、
前記第1の金型及び前記第2の金型のうち少なくとも一方は、前記1から7の何れか1項に記載の金型の製造方法によって製造された金型であることを特徴とするガラス成形体の製造方法。
製造する金型のベースとなる基材11には、予め、製造するガラスゴブやガラス成形体に応じた所定の形状の成形面15を形成しておく(図1(a))。成形面15の形状に制限はないが、中心軸に対称な凹又は凸の形状を有する場合に特に効果的である。また、従来、成形面15の直径Dが小さく、中心軸に垂直な平面に対する傾斜角度βが大きいほど、成形面15の中央部と周辺部における被覆層12の膜質及び膜厚の差が顕著であったが、本実施形態の方法によれば、そのような場合であっても成形面15の中央部と周辺部における被覆層の膜質及び膜厚の差を減少させることができる。中でも、成形面15の直径Dが3mm以上30mm以下であり、中心軸に垂直な平面に対する傾斜角度βが50°以上90°以下の場合には、被覆層12を均質化させる効果が高く、特に有効である。なお、ここで成形面15とは、溶融ガラス滴と接触して溶融ガラス滴を成形する(変形させる)ための面を意味する。すなわち、ガラス成形体を製造するために溶融ガラス滴を加圧成形するための面の他、ガラスゴブを製造するために滴下した溶融ガラス滴を受けて変形させるための面も含むものである。
次に、スパッタ法により成形面15に被覆層12を成膜する(図1(b))。本実施形態では、基材11を基材保持部34で保持し、所定の回転軸21で基材保持部34を回転させるとともに、スパッタターゲット32の表面の法線23と回転軸21との間の角度αが時間的に変化するようにスパッタターゲット32と基材保持部34の相対位置を変化させながら被覆層12を成膜する。従って、成形面15の中央部と周辺部における被覆層12の膜質及び膜厚の差を減少させることができ、エッチングによる粗面化の進行度合の差も減少するため、周辺部において粗面化が過度に進行してしまうことを防止することができる。
次に、被覆層12の表面をエッチングによって粗面化する(図1(c))。本実施形態においては、上述の通り、成形面15の中央部と周辺部における被覆層12の膜質及び膜厚の差が小さいため、粗面化の進行度合の差も小さく、周辺部において粗面化が過度に進行することによる膜剥離の発生を抑制することができる。
次に、ガラス成形体の製造方法について、図7〜図9を参照しながら説明する。図7は、ガラス成形体の製造方法の一例を示すフローチャートである。また、図8及び図9は本実施形態で使用するガラス成形体の製造装置の模式図である。図8は下型に溶融ガラス滴を滴下する工程(工程S103)における状態を、図9は、滴下した溶融ガラス滴を下型と上型とで加圧する工程(工程S105)における状態を、それぞれ示している。
図1に示した工程に従って、上述の方法により金型10の製造を行った。基材11の材質は炭化珪素(SiC)の焼結体とした。成形面15は中心軸22に対称な凹面であり、直径5mm、傾斜角度の最大値は70°とした。
実施例と異なり、成膜の際に自転及びチルト駆動を行わず、成形面15とスパッタターゲット32を対向させて固定した状態で被覆層12を成膜した。被覆層12の膜厚は0.5μmとした。その他の条件は実施例と同様である。成膜が完了した後、実施例と同様にエッチングによる粗面化を行った。しかし、成形面15の中央部よりも周辺部の方が粗面化の進行が早く、中央部が実施例と同様の粗さになる前に、周辺部において膜剥離が発生してしまったため、ガラス成形体の製造に用いることはできなかった。
比較例1と同様に、成膜の際に自転及びチルト駆動を行わず、成形面15とスパッタターゲット32を対向させて固定した状態で被覆層12を成膜した。但し、被覆層12の膜厚を1.5μmとした。成膜が完了した後、実施例と同様にエッチングによる粗面化を行った。成形面15の中央部よりも周辺部の方が粗面化の進行が早く、中央部の算術平均粗さRaが0.1μmとなった時点で、周辺部は算術平均粗さRaが0.3μmとなっていた。その後、実施例と同様にガラス成形体を作製しながら、エアー溜まりの有無と被覆層12の剥離の有無を評価した。比較例2においては、エアー溜まりの発生は防止できていたものの、100ショットの成形で成形面15の周辺部に膜剥離が発生し、それ以降に製造したガラス成形体は外観不良で要求品質を満足できないものであった。
10A 下型
10B 上型
11 基材
12 被覆層
15 成形面
21 回転軸
22 中心軸
23 法線
30 スパッタ装置
31 真空チャンバ
32 スパッタターゲット
33 スパッタ電源
34 基材保持部
35 自転駆動部
36 チルト駆動部
50 溶融ガラス滴
51 溶融ガラス
52 溶融槽
53 滴下ノズル
55 ガラス成形体
Claims (9)
- 滴下した溶融ガラス滴からガラスゴブ又はガラス成形体を製造するための金型の製造方法であって、
基材に、所定の形状を有する成形面を形成する工程と、
スパッタ法により前記成形面に被覆層を成膜する工程と
前記被覆層の表面をエッチングにより粗面化する工程と、を有し、
前記被覆層は、前記基材を基材保持部で保持し、所定の回転軸で前記基材保持部を回転させるとともに、スパッタターゲットの表面の法線と前記回転軸との間の角度が時間的に変化するようにスパッタターゲットと前記基材保持部の相対位置を変化させながら成膜することを特徴とする金型の製造方法。 - 前記成形面は、中心軸に対称な凹又は凸の形状を有し、
前記回転軸は、前記成形面の前記中心軸に略平行であることを特徴とする請求項1に記載の金型の製造方法。 - 前記成形面は、直径が3mm以上30mm以下であり、前記中心軸に垂直な平面に対する傾斜角度の最大値が50°以上90°以下であることを特徴とする請求項2に記載の金型の製造方法。
- 成膜する前記被覆層の膜厚は、前記成形面の全域において、前記成形面の前記中心軸の位置における膜厚の0.8倍以上1.2倍以下であることを特徴とする請求項2又は3に記載の金型の製造方法。
- 前記被覆層をエッチングする際のエッチングレートは、前記成形面の全域において、前記成形面の前記中心軸の位置におけるエッチングレートの0.5倍以上5倍以下であることを特徴とする請求項2から4の何れか1項に記載の金型の製造方法。
- 成膜する前記被覆層は、XRDにて検出される回折ピークの数及び各回折ピークの強度の大小関係が、前記成形面の全域において略同一であることを特徴とする請求項1から5の何れか1項に記載の金型の製造方法。
- 前記被覆層は、クロム、アルミニウム及びチタンのうち少なくとも1つの元素を含むことを特徴とする請求項1から6の何れか1項に記載の金型の製造方法。
- 第1の金型に溶融ガラス滴を滴下する工程と、
滴下した前記溶融ガラス滴を前記第1の金型の上で冷却する工程と、を有するガラスゴブの製造方法であって、
前記第1の金型は、請求項1から7の何れか1項に記載の金型の製造方法によって製造された金型であることを特徴とするガラスゴブの製造方法。 - 第1の金型に溶融ガラス滴を滴下する工程と、
滴下した前記溶融ガラス滴を、前記第1の金型及び前記第1の金型に対向する第2の金型により加圧成形する工程と、を有するガラス成形体の製造方法であって、
前記第1の金型及び前記第2の金型のうち少なくとも一方は、請求項1から7の何れか1項に記載の金型の製造方法によって製造された金型であることを特徴とするガラス成形体の製造方法。
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