JP2013159493A - 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 - Google Patents
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 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】下型2は、成形品の表面形状に沿う形状に形成された鏡面s2に粒成長による凹凸部S2Bが形成されている鏡面形成層2Bと基材2Aとで構成される本体部材と、この本体部材の鏡面s2に凹凸部S2B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2aを構成する離型膜2Cと、を備える。
【選択図】図2
Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)。
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。
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。
以上で粒成長工程S2が終了する。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
[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)。
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。
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。
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。
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
Claims (6)
- 成形品の表面形状に沿う形状に形成された表面部に、粒成長による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、
を備えることを特徴とする、光学素子成形用型。 - 前記凹凸部は、表面粗さが、最大高さ(RZ)で、0.1μm以上、2μm以下である
ことを特徴とする、請求項1に記載の光学素子成形用型。 - 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。 - 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。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載の光学素子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、光学素子の製造方法。
- 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。
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Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01246361A (ja) * | 1988-03-28 | 1989-10-02 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | 耐剥離性にすぐれたダイヤモンド被覆燒結合金及びその製造方法 |
JPH07149529A (ja) * | 1993-10-05 | 1995-06-13 | Asahi Optical Co Ltd | ガラスレンズ成形型の製造方法 |
JPH0977577A (ja) * | 1995-09-12 | 1997-03-25 | Nippon Pillar Packing Co Ltd | SiC複合体およびその製造方法 |
JPH11268920A (ja) * | 1998-03-19 | 1999-10-05 | Asahi Optical Co Ltd | 光学素子成形用成形型およびその製造方法 |
JP2002226221A (ja) * | 2000-11-30 | 2002-08-14 | Ngk Insulators Ltd | ガラスプレス用金型及びその製造方法 |
JP2002284534A (ja) * | 2001-03-27 | 2002-10-03 | Canon Inc | 光学素子成形用型及びその製造方法 |
JP2003026427A (ja) * | 2001-07-12 | 2003-01-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 基板成形用金型およびこれの製造方法 |
JP2003247006A (ja) * | 2002-02-20 | 2003-09-05 | Allied Material Corp | 超硬質膜被覆部材及びその製造方法 |
-
2012
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Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01246361A (ja) * | 1988-03-28 | 1989-10-02 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | 耐剥離性にすぐれたダイヤモンド被覆燒結合金及びその製造方法 |
JPH07149529A (ja) * | 1993-10-05 | 1995-06-13 | Asahi Optical Co Ltd | ガラスレンズ成形型の製造方法 |
JPH0977577A (ja) * | 1995-09-12 | 1997-03-25 | Nippon Pillar Packing Co Ltd | SiC複合体およびその製造方法 |
JPH11268920A (ja) * | 1998-03-19 | 1999-10-05 | Asahi Optical Co Ltd | 光学素子成形用成形型およびその製造方法 |
JP2002226221A (ja) * | 2000-11-30 | 2002-08-14 | Ngk Insulators Ltd | ガラスプレス用金型及びその製造方法 |
JP2002284534A (ja) * | 2001-03-27 | 2002-10-03 | Canon Inc | 光学素子成形用型及びその製造方法 |
JP2003026427A (ja) * | 2001-07-12 | 2003-01-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 基板成形用金型およびこれの製造方法 |
JP2003247006A (ja) * | 2002-02-20 | 2003-09-05 | Allied Material Corp | 超硬質膜被覆部材及びその製造方法 |
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