JP2011042525A - Mold for molding optical glass element and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光学ガラス素子成形用金型およびその製造方法に関する。 The present invention relates to an optical glass element molding die and a method for manufacturing the same.
光学ガラス素子のプレス成形では昇温処理および降温処理が行われるため、プレス成形用金型には優れた耐熱性、耐酸化性、高温強度、耐摩耗性、耐ガラス反応性等が要求される。 In press molding of an optical glass element, a temperature raising process and a temperature lowering process are performed, so that a press molding die is required to have excellent heat resistance, oxidation resistance, high temperature strength, wear resistance, glass resistance resistance, and the like. .
この要求を満たす成形用金型の母材として、超硬合金（ＷＣ等）等やセラミックスが挙げられる。超硬合金は機械的強度に優れ、不活性雰囲気中での耐酸化性が高い。しかしながら、プレス成形は高温で行われるため、成形用金型の表面と光学ガラス素子とがわずかに反応し酸化して形状精度が低下する。そのため成形用金型の表面を再研磨する必要があるが、母材の材料である超硬合金は非常に固いので、高精度に再研磨するのに非常に手間がかかる。 Examples of a base material for a molding die that satisfies this requirement include cemented carbide (WC, etc.) and ceramics. Cemented carbide has excellent mechanical strength and high oxidation resistance in an inert atmosphere. However, since press molding is performed at a high temperature, the surface of the molding die and the optical glass element slightly react and oxidize, thereby reducing the shape accuracy. Therefore, it is necessary to regrind the surface of the molding die. However, since the cemented carbide, which is the base material, is very hard, it takes much time to regrind with high accuracy.
そこで、超硬合金製金型の成形面に貴金属合金の保護層を形成することが提案されたが、貴金属合金の保護層は、光学ガラス素子のプレス温度で粒成長が起こり、成形面の面精度が低下するため、プレス成形の繰り返し回数に限りがある。また長時間成形サイクルを行うと、母材の成分（ＷＣ等）が貴金属合金の保護層に拡散して、表面で酸化物を形成する。その酸化物が光学ガラス素子中の成分と反応すると、光学ガラスと保護層表面とが融着するおそれがある。 Therefore, it has been proposed to form a protective layer of a noble metal alloy on the molding surface of a cemented carbide mold, but the protective layer of the noble metal alloy undergoes grain growth at the press temperature of the optical glass element, and the surface of the molding surface Since the accuracy decreases, the number of press molding repetitions is limited. When a long molding cycle is performed, the base material components (WC, etc.) diffuse into the protective layer of the noble metal alloy and form oxides on the surface. When the oxide reacts with a component in the optical glass element, the optical glass and the protective layer surface may be fused.
そこで、特許文献１において、炭化珪素からなる基材を所望の光学レンズのほぼ反転形状に研削加工し、得られた研削面をダイヤモンド砥粒と研磨パッドを用いて研磨した後、研磨面にＤＬＣからなる保護膜を形成して得た金型が提案された（実施例１等参照）。特許文献１には、当該金型は光学ガラスの割れや融着を防止できるものであると記載されている。 Therefore, in Patent Document 1, a substrate made of silicon carbide is ground into a substantially inverted shape of a desired optical lens, and the obtained ground surface is polished using diamond abrasive grains and a polishing pad, and then the DLC is applied to the polished surface. A mold obtained by forming a protective film made of the above was proposed (see Example 1). Patent Document 1 describes that the mold can prevent the optical glass from being cracked or fused.
また、特許文献２では、熱伝導率が１〜２０Ｗ／ｍＫの材料から形成された金型基材の表面に、スパッタ法によるエッチング処理を施し、表面粗さを特定範囲とし、さらにその表面上に、Ｐｔ等の元素を２０〜８０ｍｏｌ％以上含有した過冷却液体領域を有する非晶質金属の膜層を形成し、その膜層表面に所定の加工を施すことにより金型光学面を形成したことを特徴とする光学素子用成形金型の製造方法が提案された。特許文献２には、このような製造方法によって製造した金型によれば、高精度に光学素子を成形できると記載されている。また、エッチング処理することで、エッチング前後における金型基材のエッチング面を他物質により汚染する可能性を少なくできると記載されている（００３５段落参照）。 In Patent Document 2, the surface of a mold base made of a material having a thermal conductivity of 1 to 20 W / mK is subjected to an etching process by a sputtering method so that the surface roughness is in a specific range. In addition, an amorphous metal film layer having a supercooled liquid region containing 20 to 80 mol% or more of an element such as Pt was formed, and a mold optical surface was formed by performing predetermined processing on the film layer surface. A method for manufacturing a molding die for optical elements, which is characterized by the above, has been proposed. Patent Document 2 describes that an optical element can be molded with high accuracy according to a mold manufactured by such a manufacturing method. In addition, it is described that the etching process can reduce the possibility of contamination of the etching surface of the mold base material before and after the etching with other substances (see paragraph 0035).
しかしながら、特許文献１、２に記載の金型を用いて成形すると、光学ガラス素子と保護層表面とが融着したり、光学ガラスが割れたりする場合があった。
また、従来、光学ガラス素子成形用金型は、金型用母材を所望の形状に研削し、得られた研削面を研磨した後、研磨面に中間層および保護層を形成して製造するが、このような方法では工程が長いので、工程短縮が望まれる。特に、最近は成形面の面積が大きくなっており研磨工程が長時間を要する傾向があるので、この工程の簡略化が望まれる。
However, when molding is performed using the molds described in Patent Documents 1 and 2, the optical glass element and the protective layer surface may be fused or the optical glass may be broken.
Conventionally, an optical glass element molding die is manufactured by grinding a mold base material into a desired shape, polishing the obtained ground surface, and then forming an intermediate layer and a protective layer on the polished surface. However, since the process is long in such a method, it is desirable to shorten the process. In particular, since the area of the molding surface has recently increased and the polishing process tends to take a long time, simplification of this process is desired.
本発明者は上記課題を解決するため鋭意検討し、本発明を完成させた。
本発明は次の（１）〜（７）である。
（１）金型用母材の表面に形成された成形面を逆スパッタリング法によってエッチング処理して、前記成形面の表面粗さ（Ｒａ１）を０．０１〜５０ｎｍとし、さらにスパッタリング法によって保護層を形成して得た、プレス成形後の光学ガラス素子との離型性に優れる、光学ガラス素子成形用金型。
（２）前記金型用母材がタングステンを含む合金またはサーメットからなる、上記（１）に記載の光学ガラス素子成形用金型。
（３）前記保護層が白金族元素の少なくとも１つを含む材料からなる、上記（１）または（２）に記載の光学ガラス素子成形用金型。
（４）上記（１）〜（３）のいずれかに記載の光学ガラス素子成形用金型を用いてプリフォームをプレス成形して光学ガラス素子を得る工程を備える、光学ガラス素子の製造方法。
（５）上記（４）に記載の製造方法によって製造した光学ガラス素子。
（６）金型用母材の表面に形成された成形面を逆スパッタリング法によってエッチング処理して、前記成形面の表面粗さ（Ｒａ１）を０．０１〜５０ｎｍとし、さらにスパッタリング法によって保護層を形成して、上記（１）〜（３）のいずれかに記載の光学ガラス素子成形用金型を得る、光学ガラス素子成形用金型の製造方法。
（７）金型用母材に保護層が形成された光学ガラス素子成形用金型の再生方法であって、前記光学ガラス素子成形用金型における前記保護層を前記金型用母材から剥離した後、前記金型用母材の表面に形成された成形面を逆スパッタリング法によってエッチング処理して、前記成形面の表面粗さ（Ｒａ１）を０．０１〜５０ｎｍとし、さらにスパッタリング法によって保護層を形成する、プレス成形後の光学ガラス素子との離型性に優れる光学ガラス素子成形用金型の再生方法。
The inventor has intensively studied to solve the above-mentioned problems, and has completed the present invention.
The present invention includes the following (1) to (7).
(1) The molding surface formed on the surface of the mold base material is etched by a reverse sputtering method so that the surface roughness (Ra 1 ) of the molding surface is 0.01 to 50 nm and further protected by the sputtering method. A mold for forming an optical glass element, which is obtained by forming a layer and is excellent in releasability from an optical glass element after press molding.
(2) The mold for molding an optical glass element according to (1), wherein the mold base material is made of an alloy or cermet containing tungsten.
(3) The optical glass element molding die according to (1) or (2), wherein the protective layer is made of a material containing at least one platinum group element.
(4) A method for producing an optical glass element, comprising a step of press-molding a preform using the optical glass element molding die according to any one of (1) to (3) to obtain an optical glass element.
(5) An optical glass element manufactured by the manufacturing method according to (4) above.
(6) The molding surface formed on the surface of the mold base material is etched by the reverse sputtering method so that the surface roughness (Ra 1 ) of the molding surface is 0.01 to 50 nm and further protected by the sputtering method. The manufacturing method of the optical glass element molding die which forms a layer and obtains the optical glass element molding die in any one of said (1)-(3).
(7) A method for regenerating an optical glass element molding die in which a protective layer is formed on a mold base material, wherein the protective layer in the optical glass element molding die is peeled from the mold base material. Then, the molding surface formed on the surface of the mold base material is etched by a reverse sputtering method so that the surface roughness (Ra 1 ) of the molding surface is 0.01 to 50 nm, and further by the sputtering method. A method for regenerating a mold for molding an optical glass element that forms a protective layer and has excellent releasability from an optical glass element after press molding.
本発明によれば、光学ガラス素子と保護層表面とが融着したり、光学ガラスが割れたりしない光学ガラス素子成形用金型を提供することができる。また、そのような金型が得られ、工程がより短縮された光学ガラス素子成形用金型の製造方法および再生方法を提供することができる。さらに、その製造方法で得た金型で得られる光学素子を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the optical glass element shaping | molding die which an optical glass element and the protective layer surface do not fuse | melt, or an optical glass does not break can be provided. Moreover, such a metal mold | die is obtained and the manufacturing method and reproduction | regeneration method of the optical glass element molding metal mold | die with which the process was shortened more can be provided. Furthermore, the optical element obtained with the metal mold | die obtained with the manufacturing method can be provided.
本発明について説明する。
本発明は、金型用母材の表面に形成された成形面を逆スパッタリング法によってエッチング処理して、前記成形面の表面粗さ（Ｒａ１）を０．０１〜５０ｎｍとし、さらにスパッタリング法によって保護層を形成して得た、プレス成形後の光学ガラス素子との離型性に優れる、光学ガラス素子成形用金型である。
このような光学ガラス素子成形用金型を、以下では「本発明の金型」ともいう。
The present invention will be described.
In the present invention, the molding surface formed on the surface of the mold base material is etched by the reverse sputtering method so that the surface roughness (Ra 1 ) of the molding surface is 0.01 to 50 nm. This is an optical glass element molding die that is obtained by forming a protective layer and is excellent in releasability from an optical glass element after press molding.
Hereinafter, such a mold for optical glass element molding is also referred to as “the mold of the present invention”.
また、本発明は、金型用母材の表面に形成された成形面を逆スパッタリング法によってエッチング処理して、前記成形面の表面粗さ（Ｒａ１）を０．０１〜５０ｎｍとし、さらにスパッタリング法によって保護層を形成して、本発明の金型を得る、光学ガラス素子成形用金型の製造方法である。
このような製造方法を、以下では「本発明の製造方法」ともいう。
In the present invention, the molding surface formed on the surface of the mold base material is etched by a reverse sputtering method so that the surface roughness (Ra 1 ) of the molding surface is 0.01 to 50 nm. This is a method for producing a mold for molding an optical glass element, wherein a protective layer is formed by a method to obtain the mold of the present invention.
Hereinafter, such a production method is also referred to as a “production method of the present invention”.
本発明の製造方法について説明する。
本発明の製造方法では、初めに金型用母材を用意し、その表面に成形面を形成する。
金型用母材は、高温高圧下で高い機械的強度を有し、光学ガラスのプレス成形に耐え得るものであれば特に限定されず、タングステンを含む合金またはサーメットからなるものであることが好ましい。例えば、ＷＣ、ＴｉＣ、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＮ、ＳｉＣ、ＺｒＯ２、Ｃｒ２Ｏ３およびＣｒ３Ｃ２からなる群から選択される少なくとも１つを主成分とし、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｏなどを結合材とした焼結体が挙げられる。
The production method of the present invention will be described.
In the production method of the present invention, a mold base material is first prepared, and a molding surface is formed on the surface thereof.
The mold base material is not particularly limited as long as it has high mechanical strength under high temperature and high pressure and can withstand press molding of optical glass, and is preferably made of an alloy or cermet containing tungsten. . For example, the main component is at least one selected from the group consisting of WC, TiC, Al 2 O 3 , TiN, SiC, ZrO 2 , Cr 2 O 3 and Cr 3 C 2 , and Co, Ni, Mo, etc. are combined. The sintered body used as a material is mentioned.
前記金型用母材の表面に成形面を形成する方法は特に限定されず、例えば従来公知の方法で形成することができる。例えばダイヤモンド工具を用いた切削、研削加工を施して形成することができる。 The method for forming the molding surface on the surface of the mold base material is not particularly limited, and for example, it can be formed by a conventionally known method. For example, it can be formed by cutting and grinding using a diamond tool.
次に、金型用母材の表面に形成された成形面を逆スパッタリング法によってエッチング処理して、前記成形面の表面粗さ（Ｒａ１）を０．０１〜５０ｎｍとする。
逆スパッタリング法の処理条件としては、例えば、前記金型用母材を減圧状態（１Ｐａ程度）であってＡｒを含む雰囲気中に配置し、プラズマ放電を発生させることでＡｒイオンを前記金型用母材における成形面に衝突させて、その表面をエッチングし、表面粗さ（Ｒａ１）を０．０１〜５０ｎｍとする逆スパッタリング法が挙げられる。逆スパッタリング法を施した後の成形面の表面粗さ（Ｒａ１）は０．１〜１５ｎｍであることがより好ましく、０．５〜１２ｎｍであることがより好ましく、１〜７ｎｍであることがより好ましく、５ｎｍ程度であることがさらに好ましい。
また、逆スパッタリング法を施す前（直前を意味する）の成形面の表面粗さ（Ｒａ２）は１０〜１００ｎｍであることが好ましく、１５〜５０ｎｍであることがより好ましい。
また、逆スパッタリング法を施す前と後との成形面の表面粗さの比（Ｒａ１／Ｒａ２）が０．０１以上１．０未満であることが好ましく、０．０１〜０．７であることがより好ましく、０．１〜０．５であることがより好ましく、０．２〜０．４であることがより好ましく、０．２４〜０．３４であることがさらに好ましい。
なお、本発明において表面粗さ（Ｒａ１およびＲａ２）は、レーザー干渉計を使用して測定して求めた値を意味するものとする。
Next, the molding surface formed on the surface of the mold base material is etched by a reverse sputtering method so that the surface roughness (Ra 1 ) of the molding surface is 0.01 to 50 nm.
As the processing conditions of the reverse sputtering method, for example, the mold base material is placed in an atmosphere containing Ar in a reduced pressure state (about 1 Pa), and Ar ions are used for the mold by generating plasma discharge. There is a reverse sputtering method in which the surface is etched by colliding with the molding surface of the base material and the surface roughness (Ra 1 ) is 0.01 to 50 nm. The surface roughness (Ra 1 ) of the molding surface after the reverse sputtering method is more preferably 0.1 to 15 nm, more preferably 0.5 to 12 nm, and 1 to 7 nm. More preferably, it is about 5 nm.
Further, the surface roughness (Ra 2 ) of the molding surface before applying the reverse sputtering method (meaning immediately before) is preferably 10 to 100 nm, and more preferably 15 to 50 nm.
Further, it is preferable that the ratio of the surface roughness of the molding surface before and after performing a reverse sputtering (Ra 1 / Ra 2) is less than 0.01 or more 1.0, with 0.01 to 0.7 More preferably, it is more preferably 0.1 to 0.5, more preferably 0.2 to 0.4, and still more preferably 0.24 to 0.34.
In the present invention, the surface roughness (Ra 1 and Ra 2 ) means a value obtained by measurement using a laser interferometer.
具体的な逆スパッタリング法としては、例えばＶｄｃ＝−１００〜−１０００V（好ましくは−３００〜−８００V、より好ましくは−５００V程度）の印加電圧で、５〜６０分間（好ましくは３０分間程度）保持して逆スパッタリングを施すことで、研削痕を消し、表面粗さ（Ｒａ１）が０．０１〜５０ｎｍである成形面を得る方法が挙げられる。 As a specific reverse sputtering method, for example, an applied voltage of Vdc = -100 to -1000 V (preferably -300 to -800 V, more preferably about -500 V) is maintained for 5 to 60 minutes (preferably about 30 minutes). Then, by applying reverse sputtering, the grinding marks are erased, and a method of obtaining a molding surface having a surface roughness (Ra 1 ) of 0.01 to 50 nm can be mentioned.
このような逆スパッタリング法を前記金型用母材に形成された成形面に施すと、プレス成形時において、その成形面上またはその成形面に形成された中間層上に形成された保護層の表面と、光学ガラス素子とが融着し難い。また、光学ガラス素子が割れ難い。また、従来の金型製造工程において行っていた研磨工程を行わないので、製造を簡略化することができ好ましい。また、金型用母材が大型の場合（例えば直径が２０〜６０ｍｍ程度の場合）であっても比較的短時間で、成形面を必要な粗さとすることができる。 When such a reverse sputtering method is applied to the molding surface formed on the mold base material, a protective layer formed on the molding surface or an intermediate layer formed on the molding surface during press molding. The surface and the optical glass element are hardly fused. Further, the optical glass element is difficult to break. Moreover, since the polishing process which is performed in the conventional mold manufacturing process is not performed, the manufacturing can be simplified, which is preferable. Further, even when the mold base material is large (for example, when the diameter is about 20 to 60 mm), the molding surface can be made to have the required roughness in a relatively short time.
本発明の製造方法では、上記の逆スパッタリング法を施した後、成形面上に、スパッタリング法にて保護層を形成する。ここで、保護層を形成するためのスパッタリング法における処理条件等は特に限定されず、例えば従来公知の方法で保護層を形成することができる。例えば保護層を形成する材料をターゲットとして配置し、通常のスパッタリング法を適用して形成することができる。 In the manufacturing method of the present invention, after performing the reverse sputtering method, a protective layer is formed on the molding surface by the sputtering method. Here, the processing conditions and the like in the sputtering method for forming the protective layer are not particularly limited, and for example, the protective layer can be formed by a conventionally known method. For example, it can be formed by arranging a material for forming the protective layer as a target and applying a normal sputtering method.
前記保護層の材質は特に限定されないが、白金族元素の少なくとも１つを含む材料であることが好ましい。白金族元素とはＰｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｒｅ、ＯｓおよびＩｒを意味する。これらの中でもＰｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｒｅ、ＯｓおよびＩｒからなる群から選ばれた少なくとも１つを含む材料であることがより好ましく、Ｐｔおよび／またはＩｒからなる材料であることがさらに好ましい。高硬度であるため、プレス成形を繰り返しても保護層に傷がつき難いためである。 The material of the protective layer is not particularly limited, but is preferably a material containing at least one platinum group element. The platinum group element means Pt, Ru, Rh, Pd, Re, Os and Ir. Among these, a material including at least one selected from the group consisting of Pt, Ru, Rh, Pd, Re, Os, and Ir is more preferable, and a material including Pt and / or Ir is more preferable. . This is because the hardness is so high that the protective layer is hardly damaged even if press molding is repeated.
前記保護層の厚さも限定されず、例えば従来公知の保護層を同様であってよい。例えば０．１〜１５μｍであってよく、１μｍ程度であることが好ましい。 The thickness of the protective layer is not limited, and for example, a conventionally known protective layer may be the same. For example, it may be 0.1 to 15 μm, and is preferably about 1 μm.
本発明の製造方法では、金型用母材の成形面上に中間層を形成し、その上に前記保護層を形成することが好ましい。金型用母材と保護層との密着性が向上するからである。
中間層の形成方法は特に限定されず、真空蒸着法、イオンプレーティング法、プラズマＣＶＤ法などであってもよいが、保護層と同じようにスパッタリング法で形成することが好ましい。逆スパッタ処理、中間層の形成および保護層の形成を連続して行うことができるからである。
中間層は複数存在していてもよい。
In the manufacturing method of this invention, it is preferable to form an intermediate | middle layer on the molding surface of the base material for metal mold | die, and to form the said protective layer on it. This is because the adhesion between the mold base material and the protective layer is improved.
The method for forming the intermediate layer is not particularly limited, and may be a vacuum deposition method, an ion plating method, a plasma CVD method, or the like, but is preferably formed by a sputtering method in the same manner as the protective layer. This is because reverse sputtering treatment, intermediate layer formation, and protective layer formation can be performed continuously.
There may be a plurality of intermediate layers.
前記中間層の材質は特に限定されず、光学ガラス素子の成形温度以上の溶融温度を有する純金属または合金が好ましく、具体的にはＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｈ、Ｔａ、Ｗ、ＲｅおよびＩｒならびにこれらの合金からなる群から選ばれる少なくとも１つが挙げられる。これらの中でも、低温から高温まで化学的に安定なＮｉおよび／またはＭｏがより好ましい。 The material of the intermediate layer is not particularly limited, and is preferably a pure metal or alloy having a melting temperature equal to or higher than the molding temperature of the optical glass element, specifically, Ti, V, Cr, Ni, Nb, Mo, Rh, Ta, Examples thereof include at least one selected from the group consisting of W, Re and Ir and alloys thereof. Among these, Ni and / or Mo which are chemically stable from low temperature to high temperature are more preferable.
前記中間層の厚さも限定されず、例えば従来公知の中間層を同様であってよい。例えば０．０５〜５μｍであってよく、０．５μｍ程度であることが好ましい。 The thickness of the intermediate layer is not limited, and for example, a conventionally known intermediate layer may be the same. For example, it may be 0.05 to 5 μm, and is preferably about 0.5 μm.
このような本発明の製造方法によって製造できる本発明の金型は、プレス成形時において保護層の表面と光学ガラス素子とが融着し難く、かつ割れ難い。このような異質な効果を奏する理由は不明であるが、逆スパッタリング法を施すことで金型用母材の成形面に何らかの電気的な作用が生じ、それが保護層の表面に影響して、当該保護層と光学ガラス素子との離型性向上および光学ガラス素子の割れ防止に寄与しているものと、本発明者は推定している。 In the mold of the present invention that can be manufactured by the manufacturing method of the present invention, the surface of the protective layer and the optical glass element are hardly fused and hardly cracked during press molding. The reason for producing such a heterogeneous effect is unknown, but by applying the reverse sputtering method, some electrical action occurs on the molding surface of the mold base material, which affects the surface of the protective layer, The present inventor presumes that it contributes to improving the releasability between the protective layer and the optical glass element and preventing the optical glass element from cracking.
本発明は、上記のような本発明の金型を用いてプリフォームをプレス成形して光学ガラス素子を得る工程を備える、光学ガラス素子の製造方法を提供する。また、このような製造方法によって光学ガラス素子を提供する。
また、本発明は、金型用母材に保護層が形成された光学ガラス素子成形用金型の再生方法であって、前記光学ガラス素子成形用金型における前記保護層（保護層以外の層、例えば中間層が存在すれば当該層も）を前記金型用母材から剥離して、母材を露出させた後、前記金型用母材の表面に形成された成形面を逆スパッタリング法によってエッチング処理して、前記成形面の表面粗さ（Ｒａ１）を０．０１〜５０ｎｍとし、さらにスパッタリング法によって保護層を形成する、プレス成形後の光学ガラス素子との離型性に優れる光学ガラス素子成形用金型の再生方法を提供することができる。
This invention provides the manufacturing method of an optical glass element provided with the process of press-molding preform using the metal mold | die of the above inventions, and obtaining an optical glass element. Moreover, an optical glass element is provided by such a manufacturing method.
The present invention also relates to a method for regenerating an optical glass element molding die in which a protective layer is formed on a mold base material, the protective layer (layers other than the protective layer) in the optical glass element molding die. For example, if an intermediate layer is present, the layer is also separated from the mold base material to expose the base material, and then the molding surface formed on the surface of the mold base material is subjected to a reverse sputtering method. An optical process excellent in releasability from the optical glass element after press molding, wherein the surface roughness (Ra 1 ) of the molding surface is 0.01 to 50 nm and a protective layer is formed by sputtering. A method of regenerating a glass element molding die can be provided.
＜実施例＞
非球面加工機（不二越製、ＡＳＰ１０）を用い、金型用母材（富士ダイス製バインダレスWC）における所定の面を、所望の形状に加工し金型を作成した。得られた金型の成形面における形状誤差量は1μm以下とすることができた。
次に、金型の成形面に、−５００Vの印加電圧にて３０分間の逆スパッタリング法を施した。得られた金型の成型面は研削痕が消失されており、表面粗さ（Ｒａ１）は５ｎｍであった。なお、逆スパッタリング法を施す直前における成形面の表面粗さ（Ｒａ２）は１５ｎｍであった。また、表面粗さ（Ｒａ１、Ｒａ２）は、レーザー干渉計を使用して測定した。後述する比較例における表面粗さ（Ｒａ３、Ｒａ４、Ｒａ５）も同様の方法で測定した。
次に、DCスパッタリング方法によって、金型の成形面にＮｉからなる厚さ０．１μｍの中間層を成膜した。さらに、その中間層の表面上に、同様の方法によって保護層を成膜した。保護層は、ＰｔとＩｒとが５０：５０（質量比）で混合したものであり、厚さは１μｍであった。
このようして作成した保護層および中間層が付いた金型を、以下では「金型Ａ」という。
<Example>
Using a non-spherical processing machine (Fujikoshi, ASP10), a predetermined surface of a mold base material (binderless WC manufactured by Fuji Dice) was processed into a desired shape to prepare a mold. The shape error amount on the molding surface of the obtained mold could be 1 μm or less.
Next, the reverse sputtering method was applied to the molding surface of the mold at an applied voltage of −500 V for 30 minutes. Grinding marks disappeared on the molding surface of the obtained mold, and the surface roughness (Ra 1 ) was 5 nm. In addition, the surface roughness (Ra 2 ) of the molding surface immediately before performing the reverse sputtering method was 15 nm. The surface roughness (Ra 1 , Ra 2 ) was measured using a laser interferometer. The surface roughness (Ra 3 , Ra 4 , Ra 5 ) in Comparative Examples described later was also measured by the same method.
Next, an intermediate layer made of Ni having a thickness of 0.1 μm was formed on the molding surface of the mold by a DC sputtering method. Further, a protective layer was formed on the surface of the intermediate layer by the same method. The protective layer was a mixture of Pt and Ir at a ratio of 50:50 (mass ratio), and the thickness was 1 μm.
The mold with the protective layer and the intermediate layer thus created is hereinafter referred to as “mold A”.
＜比較例＞
上記の実施例と同様に、非球面加工機（不二越製、ＡＳＰ１０）を用い、金型用母材（富士ダイス製バインダレスWC）における所定の面を、所望の形状に加工し金型を作成した。得られた金型の成形面における形状誤差量は1μm以下とすることができた。また、成形面の表面粗さ（Ｒａ３）は２０ｎｍであった。
次に、金型の成形面に機械式研磨を施した。具体的には、樹脂製ボール表面に研磨シートを付けたものによって、粒径１μmのダイヤモンドペーストを用いて研磨した。研磨の結果、得られた金型の成型面は研削痕が消失されており、表面粗さ（Ｒａ４）は５ｎｍであった。
次に、金型の成形面に、−１００Vの印加電圧にて３分間の逆スパッタリング法を施した。これは、研磨面の有機物な汚れ、最表面に形成された酸化層を取り除き、表面を清浄化し、後に成膜される中間層、保護層などと密着性を向上することを目的とする処理である。この処理によって金型の成形面はエッチングされず、表面粗さ（Ｒａ５）は５ｎｍのままであった。
次に、上記の実施例と同様に、ＤＣスパッタリング方法によって、金型の成形面にＮｉからなる厚さ０．１μｍの中間層を成膜した。さらに、その中間層の表面上に、同様の方法によって保護層を成膜した。保護層は、ＰｔとＩｒとが５０：５０（質量比）で混合したものであり、厚さは１μｍであった。
このようして作成した保護層および中間層が付いた金型を、以下では「金型Ｂ」という。
<Comparative example>
Similar to the above example, using aspherical surface processing machine (Fujikoshi, ASP10), a predetermined surface of the mold base material (binderless WC manufactured by Fuji Dice) is processed into a desired shape to create a mold. did. The shape error amount on the molding surface of the obtained mold could be 1 μm or less. Moreover, the surface roughness (Ra 3 ) of the molding surface was 20 nm.
Next, mechanical polishing was performed on the molding surface of the mold. Specifically, polishing was performed using a diamond paste having a particle diameter of 1 μm by using a resin ball surface with an abrasive sheet. As a result of polishing, grinding marks disappeared on the molding surface of the obtained mold, and the surface roughness (Ra 4 ) was 5 nm.
Next, the reverse sputtering method for 3 minutes was performed on the molding surface of the mold at an applied voltage of −100V. This is a treatment aimed at removing organic stains on the polished surface and the oxidized layer formed on the outermost surface, cleaning the surface, and improving adhesion with intermediate layers, protective layers, etc., to be formed later. is there. By this treatment, the molding surface of the mold was not etched, and the surface roughness (Ra 5 ) remained at 5 nm.
Next, an intermediate layer made of Ni having a thickness of 0.1 μm was formed on the molding surface of the mold by a DC sputtering method in the same manner as in the above example. Further, a protective layer was formed on the surface of the intermediate layer by the same method. The protective layer was a mixture of Pt and Ir at a ratio of 50:50 (mass ratio), and the thickness was 1 μm.
The mold with the protective layer and the intermediate layer thus created is hereinafter referred to as “mold B”.
上記のようにして得た金型Ａ、金型Ｂの各々を用いてモールドプレス成形を行った。具体的には、金型固定式成形機を用いて、複数のＬ−ＬＡＨ８１ゴブ（株式会社オハラ社製）を６４０℃にてプレス成形した。 Mold press molding was performed using each of the mold A and the mold B obtained as described above. Specifically, a plurality of L-LAH81 gobs (manufactured by OHARA INC.) Were press-molded at 640 ° C. using a mold-fixing molding machine.
この結果、金型Ａを用いた場合は、全てのゴブついて割れなどもなく、外観的にも問題のないレンズを取得できた。また融着も生じなかった。
これに対して、金型Ｂを用いた場合は、１０％のゴブが割れた。また、複数について融着が発生した。
As a result, in the case of using the mold A, it was possible to obtain a lens having no problem with respect to the appearance and without any gobing and cracking. Also, no fusion occurred.
On the other hand, when the mold B was used, 10% of the gob was broken. In addition, fusion occurred for a plurality.
上記のように金型Ａは、逆スパッタリング法を施して、その表面粗さ（Ｒａ１）を５ｎｍとしたものであり、一方、金型Ｂは、従来法を施して、その表面粗さ（Ｒａ５）を５ｎｍとしたものである。このような金型Ａと金型Ｂとの比較実験により、表面粗さの値は同一であっても、その表面粗さを得るための処理方法が逆スパッタリング法であると、得られる金型の性能が優れることが確認された。
As described above, the mold A is subjected to the reverse sputtering method to have a surface roughness (Ra 1 ) of 5 nm, while the mold B is subjected to the conventional method to obtain the surface roughness ( Ra 5 ) is 5 nm. According to the comparison experiment between the mold A and the mold B, even when the surface roughness value is the same, the mold obtained is that the processing method for obtaining the surface roughness is the reverse sputtering method. It was confirmed that the performance of was excellent.
Claims (7)
前記光学ガラス素子成形用金型における前記保護層を前記金型用母材から剥離した後、前記金型用母材の表面に形成された成形面を逆スパッタリング法によってエッチング処理して、前記成形面の表面粗さ（Ｒａ１）を０．０１〜５０ｎｍとし、さらにスパッタリング法によって保護層を形成する、プレス成形後の光学ガラス素子との離型性に優れる光学ガラス素子成形用金型の再生方法。
A method of regenerating a mold for optical glass element molding in which a protective layer is formed on a mold base material,
After the protective layer in the optical glass element molding die is peeled from the mold base material, the molding surface formed on the surface of the mold base material is etched by a reverse sputtering method, and the molding is performed. Reproduction of a mold for molding an optical glass element having a surface roughness (Ra 1 ) of 0.01 to 50 nm and further forming a protective layer by a sputtering method and excellent in releasability from an optical glass element after press molding. Method.
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