JP4877640B2 - Manufacturing method of molding die for optical element, molding die for optical element, and optical element - Google Patents

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Description

本発明は、成形サイクルを短くできる光学素子用成形金型を製造する製造方法、及びその製造方法により製造された光学素子用成形金型、並びにその光学素子用成型金型により成形された光学素子に関する。   The present invention relates to a manufacturing method for manufacturing a molding die for optical elements capable of shortening the molding cycle, a molding die for optical elements manufactured by the manufacturing method, and an optical element molded by the molding die for optical elements. About.

従来から一般的に行われてきたプラスチック光学素子の成形用金型の製作手法によれば、例えば鋼材やステンレス鋼などFe系の材料でブランク(一次加工品)を作っておき、その上に無電解ニッケルメッキとよばれる化学メッキにより、アモルファス状のニッケルと燐の合金を100μmほどの厚みに鍍膜し、このメッキ層を超精密加工機によりダイアモンド工具で切削加工して、光学素子の光学面を成形するための高精度な光学面転写面を得ていた。   According to a conventional method for producing a mold for plastic optical elements, a blank (primary processed product) is made of an Fe-based material such as steel or stainless steel, and no blank is formed on the blank. By chemical plating called electrolytic nickel plating, an amorphous nickel-phosphorus alloy is coated to a thickness of about 100 μm, and this plating layer is cut with a diamond tool by an ultra-precision processing machine, and the optical surface of the optical element is formed. A highly accurate optical surface transfer surface for molding was obtained.

ところで、近年,光学素子の光学面に高さ数μm程度の微細構造を施し,回折効果等の機能を付与させた光学素子が開発されている。この光学素子の光学面の微細構造は,成形金型の成形転写面に対応する微細構造を予め形成し,その成形転写面を成形により光学素子材料に転写することで得られる。ここで、例えば射出成形などで微細構造を精度良く転写成形して、所望の光学特性を有する光学素子を得るためには、微細構造の奥まで光学素子材料が入り込むようにする必要がある。しかるに、光学素子材料が金型に貼り付くことを防止するために、光学素子材料の温度より金型温度を低くするのが一般的であり、そのため金型の微細構造に接触した光学素子材料の表面が冷えて粘度が高くなり、微細構造の奥まで入り込みにくくなるということがある。従って、微細構造の奥まで光学素子材料を入り込ませるためには、成形時間を微細構造なしの光学素子を成形する場合と比べて,1.5倍以上長くすることが要求される。そうすると,単位時間当たりの光学素子の生産数が減るため,光学素子のコストが高くなるという問題がある。   By the way, in recent years, an optical element has been developed in which a fine structure having a height of about several μm is provided on the optical surface of the optical element to give a function such as a diffraction effect. The fine structure of the optical surface of the optical element is obtained by forming in advance a fine structure corresponding to the molding transfer surface of the molding die and transferring the molding transfer surface to the optical element material by molding. Here, in order to obtain an optical element having desired optical characteristics by accurately transferring and molding the fine structure by, for example, injection molding or the like, it is necessary that the optical element material enters into the depth of the fine structure. However, in order to prevent the optical element material from sticking to the mold, the mold temperature is generally lower than the temperature of the optical element material. Therefore, the optical element material in contact with the microstructure of the mold Sometimes the surface cools and the viscosity increases, making it difficult to penetrate deep into the microstructure. Therefore, in order to allow the optical element material to enter the depth of the fine structure, the molding time is required to be 1.5 times longer than that in the case of molding the optical element without the fine structure. In this case, the number of optical elements produced per unit time is reduced, and there is a problem that the cost of the optical elements is increased.

これに対し、金型をセラミックなどの高い断熱性を有する素材から形成することによって、光学素子材料が触れた場合でも熱伝導を抑えて流動性を高め、微細構造の奥まで短時間で光学素子材料が入り込みやすくすることもできる。
三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社 ”セラミックス製断熱金型による転写性の検討”、[online]、2002年6月、[平成16年7月16日検索]、インターネット<URL;http://www.enplanet.com/Company/00000006/Ja/Data/p019.html> 特開2002−96335号公報
On the other hand, by forming the mold from a material with high heat insulation such as ceramics, even if the optical element material touches, the heat conduction is suppressed and the fluidity is increased, and the optical element can be quickly reached to the depth of the fine structure. It can also make it easier for the material to enter.
Mitsubishi Engineering Plastics Co., Ltd. “Examination of transferability using ceramic heat insulating mold”, [online], June 2002, [searched July 16, 2004], Internet <URL; http: //www.enplanet .com / Company / 00000006 / Ja / Data / p019.html> JP 2002-96335 A

しかるに、かかる従来技術の手法によれば、セラミックの表面にメッキを成膜し、かかるメッキ膜に機械加工で微細構造を形成している。ところが、製作工程に機械加工と化学メッキ処理が混在し煩雑で納期がかかること、必ずしもメッキ処理が安定している訳ではなく、ブランクの組成の偏りや汚れ具合によってメッキ層の付着強度がばらついたり、ピットと呼ばれるピンホール状の欠陥が生じたりすること、メッキ層の厚みの中で光学面転写面を創成しなければならないため、光学面転写面を再加工するときなどはメッキ厚みに余裕が無く加工不可能となる場合があること等々の不具合が生じていた。又、メッキとセラミックは親和性が比較的低いという問題があり、長期間の使用により剥がれなどの恐れがある。特に、光学素子成形の際に印加される押圧力により、剥離が生じやすくなる。   However, according to such a conventional technique, plating is formed on the surface of the ceramic, and a fine structure is formed on the plating film by machining. However, the machining process and chemical plating process are mixed in the manufacturing process, and it takes a long time for delivery. The plating process is not always stable. The adhesion strength of the plating layer varies depending on the composition of the blank and the degree of contamination. Pinhole-like defects called pits occur, and the optical surface transfer surface must be created within the thickness of the plating layer. Therefore, when reworking the optical surface transfer surface, there is a margin in the plating thickness. There were problems such as the fact that it could not be processed. Moreover, there is a problem that the affinity between the plating and the ceramic is relatively low, and there is a risk of peeling off after long-term use. In particular, peeling is likely to occur due to the pressing force applied during optical element molding.

本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、耐久性を有しながらも成形サイクル時間を減少でき、しかも高精度に光学素子を成形できる光学素子用成形金型の製造方法、及びそれにより製造される光学素子用成型金型並びにそれにより成形される光学素子を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and can produce a molding die for an optical element that can reduce molding cycle time while having durability, and can mold an optical element with high accuracy. It is an object of the present invention to provide a method, a molding die for optical elements produced thereby, and an optical element molded thereby.

請求項1に記載の光学素子用成形金型の製造方法は、熱伝導率が1〜20W/mKのセラミックス材料から形成された金型基材の表面の表面粗さをRa=0.010〜50μmの範囲内に調整した後、前記表面に、Pt,Ir,Au,Pd,Ru,Rh,Fe,Co,Ni,Zr,Al,Ti,Cu,W,Mo,Cr,B,Pの少なくともいずれか一種類以上の元素を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(成形する光学素子の光学面を転写形成する面をいう)を形成したことを特徴とする。 The method for producing a molding die for optical elements according to claim 1 is characterized in that the surface roughness of a die base material formed from a ceramic material having a thermal conductivity of 1 to 20 W / mK is Ra = 0.10000. After adjusting to the range of 50 μm, at least one of Pt, Ir, Au, Pd, Ru, Rh, Fe, Co, Ni, Zr, Al, Ti, Cu, W, Mo, Cr, B, P is formed on the surface. An amorphous metal film layer having a supercooled liquid region containing 20 to 80 mol% or more of any one or more elements is formed, and the mold optical surface (molding) is performed on the surface of the film layer. A surface on which the optical surface of the optical element to be transferred is formed).

例えば金型基材の表面に無電解Niメッキを付着させ、そこに金型光学面を形成する場合、必要なメッキ膜の厚さを得るためには、数週間という非常に長い時間が必要となり、1つの金型を形成するために相当に手間がかかっていた。   For example, when electroless Ni plating is attached to the surface of a mold base and a mold optical surface is formed there, a very long time of several weeks is required to obtain the required plating film thickness. It took considerable effort to form one mold.

これに対し、本発明のように,過冷却液体領域を有する非晶質金属の膜層を金型基材に形成する場合、例えば金型基材に対し隔置配置された素材から、その材料粒子を飛散させて、過冷却液体領域を有する非晶質合金を堆積させる成膜工程(特にスパッタや蒸着法等)で膜層を形成することができ、それにより非常に短時間で成膜できるため、メッキ製法に比較して、光学素子用成形金型(単に金型ともいう)の製造時間を大幅に短縮できる。   On the other hand, when an amorphous metal film layer having a supercooled liquid region is formed on a mold base as in the present invention, for example, from the material spaced from the mold base, the material A film layer can be formed by a film forming process (particularly sputtering, vapor deposition, etc.) in which particles are scattered and an amorphous alloy having a supercooled liquid region is deposited, thereby forming a film in a very short time. Therefore, as compared with the plating method, the manufacturing time of the optical element molding die (also simply referred to as a die) can be greatly shortened.

更に、前記金型基材としてセラミックス等を用いる場合、セラミックスが高硬度な難加工材料であるため,機械加工により微細構造を有する金型光学面を直接仕上げることは難しく,従って金型基材の金型光学面上には切削性の良い膜層を形成することが行われる。ところが,従来の光学素子用成形金型の金型光学面材料として用いられる無電解ニッケル鍍金(ENP膜)膜層では,セラミックス等との相性が悪く,金型基材と膜層との密着性が悪いという問題がある。これに対し、本発明では,金型基材に過冷却液体領域を有する非晶質金属の膜層を形成するので、短納期で成膜することができ,しかもメッキに比べて金型基材に対して強固な密着性を有し,かつ切削性もENP膜と同等以上に優れた過冷却液体領域をもつ非晶質金属の膜層を用いることで,金型光学面に微細構造を有した上に,断熱効果を付した光学素子用成形金型を短納期で提供することができるのである。更に、前記金型基体の表面をRa=0.010〜50μmの範囲内で粗すことによって,セラミックス材料からなる前記金型基体と,前記過冷却液体領域を有する非晶質金属の膜層との密着力を強化することができる。 Furthermore, before a case of using the ceramics as Kikin type substrate, since ceramic is a high hardness hard to process materials, it is difficult to finish the mold optical surfaces having a microstructure by machining directly, thus the mold base A film layer with good machinability is formed on the mold optical surface. However, the electroless nickel plating (ENP film) film layer used as the mold optical surface material of the conventional molding die for optical elements has poor compatibility with ceramics and the like, and the adhesion between the mold substrate and the film layer is poor. There is a problem that is bad. On the other hand, in the present invention, since the amorphous metal film layer having the supercooled liquid region is formed on the mold base, the film can be formed in a short delivery time, and compared with the plating base By using an amorphous metal film layer with a supercooled liquid region that has a strong adhesiveness against cutting and a machinability equivalent to or better than that of an ENP film, the mold optical surface has a fine structure. In addition, it is possible to provide a molding die for optical elements with a heat insulating effect in a short delivery time. Further, by roughening the surface of the mold base within a range of Ra = 0.0.10 to 50 μm, the mold base made of a ceramic material, the amorphous metal film layer having the supercooled liquid region, It is possible to reinforce the adhesion.

また,本発明において,過冷却液体領域を有する非晶質金属の膜層を光学素子用成形金型の金型光学面材料として用いることで,成膜後にダイヤモンド切削加工によって非常に小さな滑らかな光学転写面を容易に創成できる。特に,回折溝やDOE溝などの微細構造を高精度かつ多量に切削加工する際に,過冷却液体領域を有する非晶質金属の高被削性により微細な工具刃先の折損が防止され,また,工具磨耗も非常に少ないため,回折効果を維持するのに重要な溝エッジ部の形状を正確に維持して切削することが出来る。   Further, in the present invention, by using an amorphous metal film layer having a supercooled liquid region as a mold optical surface material of a molding die for optical elements, a very small smooth optical film is formed by diamond cutting after film formation. A transfer surface can be easily created. In particular, when cutting fine structures such as diffractive grooves and DOE grooves with high accuracy and a large amount, breakage of fine tool edges is prevented by the high machinability of amorphous metal having a supercooled liquid region, and , Because the tool wear is very little, it is possible to cut while maintaining the shape of the groove edge, which is important for maintaining the diffraction effect.

加えて、本発明においては、熱伝導率が1〜20W/mKのセラミックス材料から形成された金型基材を用いているので、光学素子用成形金型そのものに断熱効果を持たせることができる。セラミックス材料は一般に比熱が大きく,熱保持効果が高いため,金型の断熱効果を高めることができる。例えば光学素子を成形で生産する際,上下型組み工程、溶融樹脂射出工程、型加圧保持工程、冷却(樹脂固化)工程、光学素子離型工程を1サイクルとして繰り返すことになるが,サイクル毎に成形室及び型の温度が周期的に変動する。この温度の周期的変動が大きいと、型温度が安定するまで待たなければならず,特に光学素子に微細構造(ブレーズ形状等)を転写させようとする際には,サイクル時間が長くとられ,結果的に光学素子の生産能力が上がらないという問題がある。これに対し本発明によれば、金型に断熱効果を持たせて,1サイクルにおける型温度の変動を抑えることで,型温度が安定するまでの時間を短くし,サイクル時間を短縮することができる。尚、熱伝導率は、低ければ低いほど金型の断熱効果が高まるが、一方、熱伝導率が低すぎると金型温度を変動させる際に時間がかかる上、金型表面温度に温度ムラが発生しやすくなるため、1〜20W/mKの範囲の熱伝導率を有する材料を選択するのが好ましい。 In addition, in the present invention, since a mold base formed of a ceramic material having a thermal conductivity of 1 to 20 W / mK is used, the optical element molding die itself can have a heat insulating effect. . Ceramic materials generally have a large specific heat and a high heat retention effect, so that the heat insulation effect of the mold can be enhanced. For example, when producing optical elements by molding, the upper and lower mold assembly process, molten resin injection process, mold pressure holding process, cooling (resin solidification) process, and optical element release process are repeated as one cycle. In addition, the temperature of the molding chamber and the mold fluctuates periodically. If this periodic fluctuation of temperature is large, it is necessary to wait until the mold temperature is stabilized. Especially when trying to transfer a fine structure (blazed shape, etc.) to the optical element, the cycle time is long. As a result, there is a problem that the optical element production capacity does not increase. On the other hand, according to the present invention, it is possible to shorten the time until the mold temperature is stabilized and shorten the cycle time by giving the mold a heat insulation effect and suppressing the fluctuation of the mold temperature in one cycle. it can. The lower the thermal conductivity, the higher the heat insulation effect of the mold. On the other hand, if the thermal conductivity is too low, it takes time to change the mold temperature, and the mold surface temperature has uneven temperature. Since it becomes easy to generate | occur | produce, it is preferable to select the material which has the heat conductivity of the range of 1-20 W / mK.

特に、本発明によれば、金型基材に熱伝導率が1〜20W/mKのセラミックス材料を用いることで,光学素子成形時に光学素子からの熱の逃げを最小限に抑えることができる。従来のFe系の素材を用いた金型基材の場合、熱伝導率が50〜90W/mK程度であるから、光学素子材料から熱が逃げやすく、微細構造を形成するのに時間がかかっていたが、本発明によれば、Fe系の素材を用いた金型基材に比べ、より長時間,光学素子材料の温度を高く維持できるから,光学素子材料の粘度が低い状態で金型に押し当てられるので,微細構造の奥まで光学素子材料が到達し、成形転写性が向上する。 In particular, according to the present invention, by using a ceramic material having a thermal conductivity of 1 to 20 W / mK for the mold base, escape of heat from the optical element can be minimized when the optical element is molded. In the case of a mold base material using a conventional Fe-based material, since the thermal conductivity is about 50 to 90 W / mK, heat easily escapes from the optical element material, and it takes time to form a fine structure. However, according to the present invention, since the temperature of the optical element material can be kept high for a longer time than a mold base material using an Fe-based material, the mold can be formed with a low viscosity of the optical element material. Since it is pressed, the optical element material reaches the depth of the fine structure, and the molding transferability is improved.

即ち、本発明において,微細構造の切削加工創成に非常に適している過冷却液体領域を有する非晶質金属を金型光学面材料として用いることと,金型基材に光学素子成形転写性の向上に優れている熱伝導率の低い金型材料とを,組み合わせて用いることで,光学面に微細構造を有した高機能光学素子を高精度かつ高効率に成形し,大量に生産することが可能となる。   That is, in the present invention, an amorphous metal having a supercooled liquid region, which is very suitable for creating a fine-structured cutting process, is used as a mold optical surface material, and an optical element molding transferability is applied to a mold base. High performance optical elements with a fine structure on the optical surface can be molded with high precision and high efficiency by using in combination with mold materials with excellent thermal conductivity and low thermal conductivity. It becomes possible.

ここで、過冷却液体領域を有する非晶質金属の膜層にPt,Ir,Au,Pd,Ru,Rh等の貴金属元素類を含ませることで,耐酸化性や樹脂との融着防止に効果がある。また,Fe,Co,Ni,Ti,W,Mo,Crの遷移元素を含ませることで,膜層の硬度を上げることや,非晶質金属の膜層の耐熱温度を上げることができる。Al,Cuの被切削性の良い材料を混ぜることで,非晶質金属の膜層の被削性をより向上させることができる。B,Pを混ぜることで非晶質金属の膜層が有する過冷却液体領域の安定化を向上させることができる。   Here, by including noble metal elements such as Pt, Ir, Au, Pd, Ru, and Rh in the amorphous metal film layer having the supercooled liquid region, it is possible to prevent oxidation and fusion with the resin. effective. Further, by including transition elements of Fe, Co, Ni, Ti, W, Mo, and Cr, the hardness of the film layer can be increased and the heat resistance temperature of the amorphous metal film layer can be increased. By mixing materials with good machinability such as Al and Cu, the machinability of the amorphous metal film layer can be further improved. By mixing B and P, the stabilization of the supercooled liquid region of the amorphous metal film layer can be improved.

請求項2に記載の光学素子用成形金型の製造方法は、請求項1に記載の発明において、前記光学素子用成形金型は、直径5mm以下の光学素子を成形するために用いられることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing an optical element molding die according to the first aspect, wherein the optical element molding die is used for molding an optical element having a diameter of 5 mm or less. Features.

特に,直径5mm以下の光学素子を成形する際には,素子自体の熱容量が小さいため,金型に断熱効果を持たせることによる効果が大きくなる。このように金型に十分な断熱効果を付与するには,金型基材に熱伝導率が低い(20W/mK)材料を用いること,比熱の大きな材料を用いること,型形状を大きくして金型の熱容量を大きくしてやることなどの方策がある。十分な断熱効果を金型に付与することで,成形サイクル中の型温度の激しい変動や,著しい型温度の低下を防ぎ,外乱に対する熱応答性も鈍くなることから,成形サイクルを通じて型温度の安定化に寄与するため,結果として,Fe系の素材を用いた金型より短い成形サイクル時間にあるにも係らず,同程度以上の光学素子微細構造の成形転写性能を得ることができる。   In particular, when an optical element having a diameter of 5 mm or less is molded, since the heat capacity of the element itself is small, the effect obtained by giving the mold a heat insulating effect is increased. In order to give a sufficient heat insulation effect to the mold in this way, use a material with low thermal conductivity (20 W / mK) for the mold base, use a material with a large specific heat, increase the mold shape. There are measures such as increasing the heat capacity of the mold. By providing the mold with sufficient heat insulation effect, it is possible to prevent severe fluctuations in the mold temperature during the molding cycle and a significant decrease in the mold temperature, and the thermal responsiveness to disturbances becomes dull. As a result, it is possible to obtain the molding transfer performance of the optical element fine structure equal to or higher than that of the mold using the Fe-based material despite the shorter molding cycle time.

請求項3に記載の光学素子用成形金型の製造方法は、請求項1又は2に記載の発明において、前記金型基材の表面に形成された前記非晶質金属の膜層の厚さは、10〜500μmであることを特徴とするので、光学素子に要求される微細構造を、例えばダイアモンド加工によって形成できる。   The method for producing a molding die for an optical element according to claim 3 is the invention according to claim 1 or 2, wherein the thickness of the film layer of the amorphous metal formed on the surface of the die substrate is used. Is characterized in that it has a thickness of 10 to 500 μm, so that a fine structure required for an optical element can be formed by, for example, diamond processing.

前記非晶質金属の膜層の厚さが10μmを下回ると、切削や研削加工により金型光学面を形成する際、一回の切削あるいは研削工程による削られる膜層の厚みは1〜5μmであるため、切削あるいは研削できる回数が非常に限られることとなり、殆ど一回の加工により、求めようとする金型光学面の形状を創成せねばならず、加工難易度が高くなる。また、成膜時の前記膜層の膜厚ばらつきも±5μm以上あるため、現実的には膜層の膜厚が10μm以下では加工が困難といえる。一方、膜層の厚みが増えれば増えるほど、加工できる回数も増え、加工工程の負担は減るが、500μm以上の厚さの前記非晶質金属の膜層を形成すると、膜層の応力が厚みによって増加してゆき、金型基材からの剥離が発生する恐れがある。よって、前記非晶質金属膜層の厚さは10〜500μmの範囲が好ましい。   When the thickness of the amorphous metal film layer is less than 10 μm, when the mold optical surface is formed by cutting or grinding, the thickness of the film layer to be cut by one cutting or grinding process is 1 to 5 μm. For this reason, the number of times that cutting or grinding can be performed is extremely limited, and the shape of the mold optical surface to be obtained must be created by almost one processing, which increases the processing difficulty. Further, since the film thickness variation of the film layer at the time of film formation is ± 5 μm or more, it can be said that it is practically difficult to process when the film layer thickness is 10 μm or less. On the other hand, the greater the thickness of the film layer, the greater the number of times it can be processed and the burden on the processing process. However, when the amorphous metal film layer having a thickness of 500 μm or more is formed, the stress of the film layer is increased. There is a risk of peeling from the mold base. Therefore, the thickness of the amorphous metal film layer is preferably in the range of 10 to 500 μm.

但し、金型光学面の加工工程は、切削や研削加工などの機械加工に限られない。過冷却液体領域を有する非晶質金属膜層の転写容易性を生かし、例えば微細構造を有するマスター型を作り、成形転写による手法でマスター型から写し取ることで、光学素子の輪帯形状などに応じた微細構造を金型光学面に形成することもできる(特開2003−154529、特開2003−160343参照)。かかる手法によれば、マスター型をひとつ用意すれば、その表面形状を転写してゆくことで金型を容易に生産できるため、一つずつ金型光学面を機械加工にて創成する必要がなくなり、大幅に金型製作期間を短縮することができる。   However, the machining process of the mold optical surface is not limited to machining such as cutting and grinding. Taking advantage of the ease of transfer of the amorphous metal film layer with the supercooled liquid region, for example, by making a master mold with a fine structure and copying it from the master mold by molding transfer method, according to the ring shape of the optical element etc. It is also possible to form a fine structure on the mold optical surface (see Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2003-154529 and 2003-160343). According to this method, if one master mold is prepared, it is possible to easily produce molds by transferring the surface shape, eliminating the need to create mold optical surfaces one by one by machining. , The mold production period can be greatly shortened.

請求項4に記載の光学素子用成形金型の製造方法は、請求項1乃至3のいずれかに記載の発明において、前記過冷却液体領域を有する非晶質金属の熱伝導率が1〜20W/mKであることを特徴とするので、過冷却液体領域を有する非晶質金属の膜層にも断熱効果を持たせることができ,金型全体の断熱効果を向上させることができる。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method for producing a molding die for an optical element according to any one of the first to third aspects, wherein the amorphous metal having the supercooled liquid region has a thermal conductivity of 1 to 20 W. Therefore, the amorphous metal film layer having the supercooled liquid region can have a heat insulating effect, and the heat insulating effect of the entire mold can be improved.

請求項に記載の光学素子用成形金型の製造方法は、請求項1乃至4のいずれかに記載の発明において、前記金型基材は,ジルコニア,アルミナ,マコール,マセライト[Al23・K2O・B23・F]のいずれかのセラミックスから形成されていることを特徴とする。アルミナ,ジルコニア,マコール、マセライトはいずれもセラミックスで熱伝導率が1〜20W/mKの範囲であり、熱が伝わりにくいため,断熱効果が高いという特徴を有する。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method for producing a molding die for an optical element according to any one of the first to fourth aspects, wherein the mold base is zirconia, alumina, macor, macerite [Al 2 O 3 · wherein the K 2 O · B 2 O 3 · F] is formed from one of ceramics. Alumina, zirconia, macor, and macerite are all ceramics and have a thermal conductivity in the range of 1 to 20 W / mK, and heat is not easily transmitted, and therefore has a high heat insulating effect.

本発明の光学素子用成形金型の製造方法において、前記過冷却液体領域を有する非晶質金属の膜層をPVD処理によって形成しても良い。前記過冷却液体領域を有する非晶質金属の膜層を、PVD(Physical Vapor Deposition)処理によって前記金型基体に付着させると、強固な付着を達成できる。 In the method for producing a molding die for optical elements of the present invention, the amorphous metal film layer having the supercooled liquid region may be formed by PVD treatment. When the amorphous metal film layer having the supercooled liquid region is attached to the mold base by PVD (Physical Vapor Deposition), strong adhesion can be achieved.

請求項に記載の光学素子用成形金型の製造方法は、請求項1乃至のいずれかに記載の発明において、前記過冷却液体領域を有する非晶質金属の膜層をスパッタ処理によって形成することを特徴とするので、プラズマ中に発生する高いエネルギーではじき出された、求める過冷却液体領域を有する非晶質金属と同組成のターゲット元素が金型基材に衝突し、非晶質金属膜層を形成するため,膜層の密度が高く強固な付着を達成できる。 A method for producing a molding die for an optical element according to claim 6 is the invention according to any one of claims 1 to 5 , wherein the amorphous metal film layer having the supercooled liquid region is formed by sputtering. The target element having the same composition as the amorphous metal having the desired supercooled liquid region ejected by the high energy generated in the plasma collides with the mold substrate, and the amorphous metal Since the film layer is formed, the film layer has a high density and can achieve strong adhesion.

請求項に記載の光学素子用成形金型の製造方法は、請求項1乃至のいずれかに記載の発明において、前記過冷却液体領域を有する非晶質金属の膜層をイオンプレーティング処理によって形成することを特徴とする。イオンプレーティング処理では、高真空中で過冷却液体領域を有する非晶質金属と同じ組成の元素を蒸発させ、蒸発流をイオン化させる。このイオン化した蒸発流を,負の電圧を印加した金型基材へ向かって加速させるため,高いエネルギーで金型基材へ衝突させ成膜を行うことができ,強固な付着を達成できる。この時、ガスと反応させ,過冷却液体領域を有する非晶質金属を化学的に非常に活性化させることができるため、低い反応温度で密着性の良い膜が得られる。 The method for producing a molding die for an optical element according to claim 7 is the invention according to any one of claims 1 to 5 , wherein the amorphous metal film layer having the supercooled liquid region is ion-plated. It is characterized by forming by. In the ion plating process, an element having the same composition as that of an amorphous metal having a supercooled liquid region is evaporated in a high vacuum to ionize the evaporated flow. Since this ionized evaporation flow is accelerated toward the mold base to which a negative voltage is applied, the film can be deposited by colliding with the mold base with high energy, and a strong adhesion can be achieved. At this time, since the amorphous metal having the supercooled liquid region can be chemically activated by reacting with the gas, a film having good adhesion can be obtained at a low reaction temperature.

本発明の光学素子用成形金型の製造方法において、前記過冷却液体領域を有する非晶質金属の膜層を蒸着法によって形成することもできる。これにより膜層の厚みを均一にし,強固な付着を達成できる。 In the method for producing a molding die for optical elements of the present invention, the amorphous metal film layer having the supercooled liquid region may be formed by vapor deposition . Thereby, the thickness of the film layer can be made uniform and strong adhesion can be achieved.

請求項に記載の光学素子用成形金型の製造方法は、請求項1乃至のいずれかに記載の発明において、前記過冷却液体領域を有する非晶質金属の膜層をCVD処理によって形成したことを特徴とする。前記過冷却液体領域を有する非晶質の膜層を、CVD(Chemical Vapor Depositon)処理によって前記金型基体に付着させることで、求める過冷却液体領域を有する非晶質金属の膜層と同じ組成比のガス化した元素を化学反応により膜層として形成するため,膜層の厚みを均一且つつきまわり性を良くし強固な付着を達成できる。 The method for producing a molding die for an optical element according to claim 8 is the invention according to any one of claims 1 to 5 , wherein the amorphous metal film layer having the supercooled liquid region is formed by a CVD process. It is characterized by that. The amorphous film layer having the supercooled liquid region is attached to the mold base by a CVD (Chemical Vapor Deposition) process, so that the same composition as the amorphous metal film layer having the desired supercooled liquid region is obtained. Since the gasified element of the ratio is formed as a film layer by a chemical reaction, the thickness of the film layer is uniform, the throwing power is improved, and strong adhesion can be achieved.

本発明の光学素子用成形金型の製造方法において、前記表面粗さを,サンドブラスト工程によりRa=1〜50μmの範囲内に調整することもできる。これにより効率的な粗さ調整が可能である。サンドブラストを用いた粗面加工においては、Ra1μmを下回る粗さの調整は現実的に困難であり、また、50μmを上回って金型基材表面の粗面化を進めると、後の非晶質金属膜層を成膜する際に、ピンホールなどの膜欠陥が生じやすくなる。よって、サンドブラストを用いる場合、Ra=1〜50μmの範囲の表面粗さが適当である。 The method of manufacturing a molding die for optical element of the present invention, the surface roughness can also adjust the range of Ra = 1 to 50 [mu] m by sandblasting. Thereby, efficient roughness adjustment is possible. In rough surface processing using sandblasting, it is practically difficult to adjust the roughness below Ra 1 μm, and if the surface of the mold base is roughened to exceed 50 μm, the subsequent amorphous metal When forming a film layer, film defects such as pinholes are likely to occur. Therefore, when sandblasting is used, a surface roughness in the range of Ra = 1 to 50 μm is appropriate.

本発明の光学素子用成形金型の製造方法において、前記表面粗さを,酸又はアルカリ溶液によるエッチング工程によりRa=0.010〜50μmの範囲内に調整することもできる。これにより表面粗さを温度や時間でコントロールできるため,表面の粗さ調整を安定して行える。 In the method for producing a molding die for optical elements of the present invention, the surface roughness can be adjusted within a range of Ra = 0.0.10 to 50 μm by an etching step using an acid or alkali solution . As a result, the surface roughness can be controlled by temperature and time, so that the surface roughness can be adjusted stably.

本発明の光学素子用成形金型の製造方法において、前記酸又はアルカリ溶液として,酢酸,蟻酸,塩酸,硝酸,硫酸,クロムエッチング溶液,水酸化カリウム,水酸化ナトリウム,青酸,フェリシアン化カリウム,過酸化水素水,王水のいずれか1つの溶液を用いることもできる。これらを用いることで、表面の粗さ調整を効率的に且つ安定して行える。 In the method for producing a molding die for optical elements of the present invention, the acid or alkali solution may be acetic acid, formic acid, hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, chromium etching solution, potassium hydroxide, sodium hydroxide, hydrocyanic acid, potassium ferricyanide, peroxide. hydrogen water, one of the solutions of aqua regia may be have use of. By using these, the surface roughness can be adjusted efficiently and stably.

本発明の光学素子用成形金型の製造方法において、前記表面粗さを,スパッタ法によるエッチング工程によりRa=0.010〜50μmの範囲内に調整することもできる。例えば前記金型基材を真空中に配置し、近接して発生させたプラズマ放電によりAr粒子を前記金型基材に衝接させてその表面を粗すようにすれば,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することができる。 In the method for producing a molding die for optical elements of the present invention, the surface roughness can be adjusted within a range of Ra = 0.0.10 to 50 μm by an etching process using a sputtering method. For example, if the mold base is placed in a vacuum, and Ar particles are brought into contact with the mold base by plasma discharge generated in proximity to roughen the surface, the mold before and after etching The possibility of contaminating the etched surface of the substrate with other substances can be reduced.

請求項に記載の光学素子用成形金型の製造方法は、請求項1乃至のいずれかに記載の発明において、前記過冷却液体領域を有する非晶質金属の膜層と,前記金型基材との間に、Pt,Ir,Pd,Au,Ru,Rh,Agの貴金属元素群及びFe,Co,Ni,Cr,W,Ti,Mo,Zrの遷移金属元素群の中から選択されるいずれかの元素からなる,あるいはいずれか2種類以上の元素を組み合わせてなる、厚さ0.01μm〜20μmの機能膜を形成することを特徴とする。 The method for producing a molding die for an optical element according to claim 9 is the invention according to any one of claims 1 to 8 , wherein the amorphous metal film layer having the supercooled liquid region and the die It is selected from the group of noble metal elements such as Pt, Ir, Pd, Au, Ru, Rh, and Ag and the group of transition metal elements such as Fe, Co, Ni, Cr, W, Ti, Mo, and Zr. A functional film having a thickness of 0.01 μm to 20 μm, which is made of any one of the above elements or a combination of any two or more elements, is formed.

前記機能膜を,前記金型基材と前記過冷却液体領域を有する非晶質金属の膜層との間に成膜することで,前記金型基材と前記膜層との密着力をより高めることができる。   By forming the functional film between the mold base and the amorphous metal film layer having the supercooled liquid region, the adhesion between the mold base and the film layer can be further increased. Can be increased.

請求項10に記載の光学素子用成形金型の製造方法は、請求項1乃至8のいずれかに記載の発明において、前記過冷却液体領域を有する非晶質金属の膜層と,前記金型基材の間に、アルミナ,クロミナ,WC,チッ化ケイ素,チッ化炭素,TiN,TiAlN,ジルコニア,ダイヤモンド,ダイヤモンドライクカーボン,カーボンの群から選択されるいずれか一種類の成分を有する膜層を膜厚0.01μm〜20μm形成することによって、機能膜を形成したことを特徴とする。 A method for producing a molding die for an optical element according to claim 10 is the invention according to any one of claims 1 to 8 , wherein the amorphous metal film layer having the supercooled liquid region and the die A film layer having any one component selected from the group consisting of alumina, chromina, WC, silicon nitride, carbon nitride, TiN, TiAlN, zirconia, diamond, diamond-like carbon, and carbon between the substrates. A functional film is formed by forming a film thickness of 0.01 μm to 20 μm.

上述の素材からなる前記機能膜を,前記金型基材と前記過冷却液体領域を有する非晶質金属の膜層との間に成膜することで,前記金型基材と前記膜層の密着力を高めることができる上に,前記機能膜による断熱効果や,前記機能膜による前記金型基材の酸化保護効果,及び高硬度機能膜による型形状保護効果などが期待できる。   The functional film made of the above-described material is formed between the mold base and the amorphous metal film layer having the supercooled liquid region, thereby forming the mold base and the film layer. In addition to enhancing the adhesion, it is possible to expect a heat insulation effect by the functional film, an oxidation protection effect of the mold base by the functional film, and a mold shape protection effect by the high hardness functional film.

本発明の光学素子用成形金型の製造方法において、前記機能膜をPVD処理によって形成することもできる。前記機能膜を、PVD(Physical Vapor Deposition)処理によって前記金型基体に付着させると、強固な付着を達成できる。 In the method for producing a molding die for optical elements of the present invention, the functional film may be formed by PVD treatment. When the functional film is attached to the mold base by PVD (Physical Vapor Deposition) treatment, strong adhesion can be achieved.

請求項11に記載の光学素子用成形金型の製造方法は、請求項又は10に記載の発明において、前記機能膜をスパッタ処理によって形成することを特徴とするので、プラズマに発生する高いエネルギーではじき出された機能膜の材料が金型基材に衝突し膜層を形成するため,膜層の密度が高く強固な付着を達成できる。 The method for producing a molding die for an optical element according to claim 11 is characterized in that, in the invention according to claim 9 or 10 , the functional film is formed by a sputtering process, so that high energy generated in plasma. Since the functional film material ejected collides with the mold base material to form a film layer, the density of the film layer is high and strong adhesion can be achieved.

請求項12に記載の光学素子用成形金型の製造方法は、請求項又は10に記載の発明において、前記機能膜をイオンプレーティング処理によって形成することを特徴とする。イオンプレーティング処理では、高真空中で機能膜の材料を蒸発させ、蒸発流をイオン化させる。このイオン化した蒸発流を,負の電圧を印加した金型基材へ向かって加速させるため,高いエネルギーで金型基材へ衝突させ成膜を行うことができ,強固な付着を達成できる。この時、ガスと反応させ,機能膜の材料を化学的に非常に活性化させることができるため、低い反応温度で結晶性の良い膜が得られる。 According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided a method for producing a molding die for an optical element according to the ninth or tenth aspect , wherein the functional film is formed by an ion plating process. In the ion plating process, the material of the functional film is evaporated in a high vacuum, and the evaporated flow is ionized. Since this ionized evaporation flow is accelerated toward the mold base to which a negative voltage is applied, the film can be deposited by colliding with the mold base with high energy, and a strong adhesion can be achieved. At this time, since the material of the functional film can be chemically activated by reacting with the gas, a film having good crystallinity can be obtained at a low reaction temperature.

本発明の光学素子用成形金型の製造方法において、前記機能膜を蒸着法によって形成することもできる。これにより膜層の厚みを均一にし,強固な付着を達成できる。 In the method for producing a molding die for optical elements of the present invention, the functional film may be formed by vapor deposition . Thereby, the thickness of the film layer can be made uniform and strong adhesion can be achieved.

請求項13に記載の光学素子用成形金型の製造方法は、請求項又は10に記載の発明において、前記機能膜をCVD処理によって形成したことを特徴とする。前記機能膜を、CVD(Chemical Vapor Depositon)処理によって前記金型基体に付着させることで、ガス化した機能膜の材料の化学反応により膜層を形成するため,膜層の厚みを均一且つつきまわり性を良くし強固な付着を達成できる。 According to a thirteenth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing an optical element molding die according to the ninth or tenth aspect of the present invention, wherein the functional film is formed by a CVD process. By attaching the functional film to the mold base by a CVD (Chemical Vapor Deposition) process, the film layer is formed by a chemical reaction of the material of the gasified functional film. Can improve adhesion and achieve strong adhesion.

請求項14に記載の光学素子用成形金型の製造方法は、請求項乃至13のいずれかに記載の発明において、前記機能膜を前記金型基材の表面に形成にする前に,前記金型基材の表面の表面粗さをRa=0.010〜50μmの範囲内に調整したことを特徴とする。前記金型基体の表面をRa=0.010〜50μmの範囲内で粗すことによって,前記金型基体と,前記機能膜との密着力を強化することができる。 The method for producing a molding die for optical elements according to claim 14 is the invention according to any one of claims 9 to 13 , wherein the functional film is formed on the surface of the die base material before the functional film is formed. The surface roughness of the surface of the mold base is adjusted within a range of Ra = 0.0.10 to 50 μm. By roughening the surface of the mold base within a range of Ra = 0.0.10 to 50 μm, the adhesion between the mold base and the functional film can be enhanced.

本発明の光学素子用成形金型の製造方法において、前記表面粗さを,サンドブラスト工程によりRa=1〜50μmの範囲内に調整することもできる。これにより効率的な粗さ調整が可能である。 In the method for producing an optical element molding die of the present invention, the surface roughness can be adjusted within a range of Ra = 1 to 50 μm by a sandblasting process. Thereby, efficient roughness adjustment is possible.

本発明の光学素子用成形金型の製造方法において、前記表面粗さを,酸又はアルカリ溶液によるエッチング工程によりRa=0.010〜50μmの範囲内に調整することもできる。これにより、表面粗さを時間でコントロールできるため,表面の粗さ調整を安定して行える。 In the method for producing a molding die for optical elements of the present invention, the surface roughness can be adjusted within a range of Ra = 0.0.10 to 50 μm by an etching step using an acid or alkali solution . Thereby, since the surface roughness can be controlled by time, the surface roughness can be adjusted stably.

本発明の光学素子用成形金型の製造方法において、前記酸又はアルカリ溶液として,酢酸,蟻酸,塩酸,硝酸,硫酸,クロムエッチング溶液,水酸化カリウム,水酸化ナトリウム,青酸,フェリシアン化カリウム,過酸化水素水,王水のいずれか1つの溶液を用いることもできる。これらを用いることで、表面の粗さ調整を効率的に且つ安定して行える。 In the method for producing a molding die for optical elements of the present invention, the acid or alkali solution may be acetic acid, formic acid, hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, chromium etching solution, potassium hydroxide, sodium hydroxide, hydrocyanic acid, potassium ferricyanide, peroxide. hydrogen water, one of the solutions of aqua regia may be have use of. By using these, the surface roughness can be adjusted efficiently and stably.

本発明の光学素子用成形金型の製造方法において、前記表面粗さを,スパッタ法によるエッチング工程によりRa=0.010〜50μmの範囲内に調整することもできる。例えば前記金型基材を真空中に配置し、近接して発生させたプラズマ放電によりAr粒子を前記金型基材に衝接させてその表面を粗らすようにすれば,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することができる。 In the method for producing a molding die for optical elements of the present invention, the surface roughness can be adjusted within a range of Ra = 0.0.10 to 50 μm by an etching process using a sputtering method. For example, if the mold base is placed in a vacuum and Ar particles are brought into contact with the mold base by a plasma discharge generated in proximity to roughen the surface, the mold before and after etching The possibility of contaminating the etched surface of the mold base material with other substances can be reduced.

請求項15に記載の光学素子用成形金型の製造方法は、請求項1乃至14のいずれかに記載の発明において、前記光学素子用成形金型の外径は,それにより成形される光学素子の直径よりも1mm以上大きいことを特徴とする。即ち、生産される光学素子の直径よりも金型の外径を1mm以上大きくすることで,金型基材の体積を増やすと,金型全体の熱容量も増加することで,金型の断熱効果をさらに大きくすることができる。通常,金型外径は,生産される光学素子の直径と同じか,ほぼ同程度(直径1mm以下)であるが,本発明の場合は,あえて金型外径を大きくし,体積を増やし,金型全体の熱容量を大きくするものである。 The method for producing a molding die for optical elements according to claim 15 is the invention according to any one of claims 1 to 14 , wherein the outer diameter of the molding die for optical elements is the optical element molded thereby. It is characterized by being 1 mm or more larger than the diameter. That is, by increasing the outer diameter of the mold by 1 mm or more than the diameter of the optical element to be produced, and increasing the volume of the mold base, the heat capacity of the entire mold is also increased. Can be further increased. Normally, the outer diameter of the mold is the same as or almost the same as the diameter of the optical element to be produced (diameter 1 mm or less). In the present invention, the outer diameter of the mold is increased, the volume is increased, The heat capacity of the entire mold is increased.

請求項16に記載の光学素子用成形金型の製造方法は、請求項1乃至15のいずれかに記載の発明において、前記光学素子用成形金型により成形される光学素子の光学面に、光軸を中心とした輪帯構造が形成されることを特徴とするので、前記製造方法によって製造された光学素子用成形金型により成形された光学素子の機能をより高めることができる。 The method for manufacturing a molding die for optical elements according to claim 16 is the invention according to any one of claims 1 to 15 , wherein the optical surface of the optical element molded by the molding die for optical elements is optically Since the annular zone structure is formed around the shaft, the function of the optical element molded by the optical element molding die manufactured by the manufacturing method can be further enhanced.

本発明の光学素子用成形金型の製造方法において、前記輪帯構造は、光路差付与構造であっても良い。前記製造方法によって製造された光学素子用成形金型により成形された光学素子の機能をより高めることができる。光路差付与構造としては、いわゆるNPS(Non−Periodic Surface)構造等が知られている。 The method of manufacturing a molding die for optical element of the present invention, the ring-shaped structure may be an optical path difference providing structure. The function of the optical element molded by the optical element molding die manufactured by the manufacturing method can be further enhanced. As the optical path difference providing structure, a so-called NPS (Non-Periodic Surface) structure or the like is known.

本発明の光学素子用成形金型の製造方法において、前記輪帯構造は、光軸方向断面が鋸歯状のブレーズ型回折構造であってよい。前記製造方法によって製造された光学素子用成形金型により成形された光学素子の機能をより高めることができる。 In the method for manufacturing a molding die for optical elements of the present invention, the annular zone structure may be a blazed diffractive structure having a sawtooth cross section in the optical axis direction. The function of the optical element molded by the optical element molding die manufactured by the manufacturing method can be further enhanced.

本発明の光学素子用成形金型の製造方法において、前記輪帯構造は、光軸方向断面が階段状の回折構造であってよい。前記製造方法によって製造された光学素子用成形金型により成形された光学素子の機能をより高めることができる。階段状の回折構造としては、DOE等が知られている。 In the method for manufacturing a molding die for optical elements of the present invention, the annular structure may be a diffractive structure having a step-like cross section in the optical axis direction. The function of the optical element molded by the optical element molding die manufactured by the manufacturing method can be further enhanced. A DOE or the like is known as a step-like diffraction structure.

請求項17に記載の光学素子用成形金型の製造方法は、請求項1乃至16のいずれかに記載の発明において、前記光学素子用成形金型の金型光学面は、非球面形状のみからなることを特徴とするので、高精度な非球面を有する光学素子を低コストで生産できる。 The method for manufacturing a molding die for optical elements according to claim 17 is the invention according to any one of claims 1 to 16 , wherein the mold optical surface of the molding die for optical elements is only an aspherical shape. Therefore, an optical element having a highly accurate aspheric surface can be produced at low cost.

請求項18に記載の光学素子用成形金型は、請求項1乃至17のいずれかに記載の光学素子用成形金型の製造方法を用いて製造されたことを特徴とする。 An optical element molding die according to an eighteenth aspect is manufactured using the method for manufacturing an optical element molding die according to any one of the first to seventeenth aspects.

本発明の光学素子は、請求項18に記載の光学素子用成形金型を用いて成形すると好ましく、高精度を有しながら低コストである。 The optical element of the present invention is preferably molded using the optical element molding die according to claim 18 and has high accuracy and low cost.

本発明の光学素子は、プラスチック材料を素材とすると好ましいThe optical element of the present invention is preferably a plastic material and the material.

本発明の光学素子は、ガラス材料を素材とすると好ましいThe optical element of the present invention is preferably a glass material as a material.

本発明の光学素子は、レンズであると好ましい。 The optical element of the present invention is preferably a lenses.

本発明の光学素子において、前記光学素子は光学面に輪帯構造を形成しており、前記輪帯構造は、前記光学素子に対して光を照射する光源の波長変化による前記光学素子の収差変化を補正する機能を有していても良い。例えば光ディスクに情報の記録及び/又は再生を行う光ピックアップ装置に好適な光学素子を提供できる。 In the optical element of the present invention, the optical element forms an annular structure on an optical surface, and the annular structure changes the aberration of the optical element due to a wavelength change of a light source that irradiates light to the optical element. it may have a function to correct. For example, an optical element suitable for an optical pickup device that records and / or reproduces information on an optical disk can be provided.

本発明の光学素子において、前記光学素子は光学面に輪帯構造を形成しており、前記輪帯構造は、前記光学素子の温度変化による収差変化を補正する機能を有していても良い。例えば光ディスクに情報の記録及び/又は再生を行う光ピックアップ装置に好適な光学素子を提供できる。 In the optical element of the present invention, the optical element forms a zonal structure on the optical surface, the ring-shaped structure may be have a function of correcting the aberration change due to the temperature change of the optical element. For example, an optical element suitable for an optical pickup device that records and / or reproduces information on an optical disk can be provided.

本発明の光学素子は、前記光学素子の光学面に、複数の突起またはくぼみが転写成形されていると好ましく、前記光学素子の機能をより高めることができる。又、たとえ突起又はくぼみが数十乃至数百ナノメートルの間隔で配置しなくてはならないものであっても、機械加工を必要とすることなく、転写成形により容易に形成することができる。尚、突起またはくぼみとは、突起とくぼみの双方が混在するものも含む。 The optical element of the present invention may be the optical surface of the front Symbol optical element, preferably the plurality of projections or depressions are transferred shaped, enhance the function of the optical element. Even if the protrusions or depressions must be arranged at intervals of several tens to several hundreds of nanometers, they can be easily formed by transfer molding without requiring machining. Note that the protrusions or depressions include those in which both protrusions and depressions are mixed.

近年、使用する光源の波長の数倍からそれよりも小さな微細構造を光学面に施して、新たな光学的機能を光学素子に付加することが試みられている。例えば、成形レンズの屈折による通常の集光機能とその時に副作用として発生する正の分散を、その非球面光学面の表面に回折溝を施すことで得られる回折による大きな負の分散を利用してうち消し、本来、屈折だけでは不可能な色消し機能を単玉光学素子に付加することが、DVD/CD互換の光ディスク用ピックアップ対物レンズで実用化されている。これは、光学素子を透過する光の波長の数10倍の大きさの回折溝による回折作用を利用したもので、このように波長より十分大きな構造による回折作用を扱う領域は、スカラー領域と呼ばれている。   In recent years, an attempt has been made to add a new optical function to an optical element by applying a fine structure smaller than several times the wavelength of a light source to be used to the optical surface. For example, the normal focusing function due to refraction of a molded lens and the positive dispersion that occurs as a side effect at that time are utilized by utilizing the large negative dispersion due to diffraction obtained by forming a diffraction groove on the surface of the aspheric optical surface. Of these, it has been put to practical use with a pickup objective lens for an optical disk compatible with DVD / CD to add an achromatic function, which is essentially impossible with refraction alone, to a single optical element. This utilizes the diffractive action of a diffraction groove having a size several tens of times the wavelength of light transmitted through the optical element, and the region that handles the diffractive action by a structure sufficiently larger than the wavelength is called a scalar region. It is.

一方、光学素子を透過する光の波長の数分の一という微細な間隔で、円錐形状の突起を光学面の表面に密集させて形成させることで、光の反射抑制機能を発揮できることが判っている。即ち、光波が光学素子に入射する際の空気との境界面での屈折率変化を、従来の光学素子のように1から媒体屈折率まで瞬間的に変化させるのではなく、微細な間隔で並んだ突起の円錐形状によって緩やかに変化させ、それにより光の反射を抑制することができるのである。このような突起を形成した光学面は、いわゆる蛾の眼(moth eye)と呼ばれる微細構造で、光の波長よりも微細な構造体が波長よりも短い周期で並ぶことにより、もはや個々の構造が回折せずに光波に対して平均的な屈折率として働くものである。このような領域を等価屈折率領域と一般に呼んでいる。このような等価屈折率領域に関しては、例えば電子情報通信学会論文誌C Vol.J83−C No.3 pp.173−181 2000年3月に述べられている。   On the other hand, it has been found that the light reflection suppressing function can be exhibited by forming the conical projections densely on the surface of the optical surface at a minute interval of a fraction of the wavelength of the light transmitted through the optical element. Yes. That is, the refractive index change at the interface with the air when the light wave enters the optical element is not instantaneously changed from 1 to the medium refractive index as in the conventional optical element, but is arranged at a fine interval. By changing the shape of the protrusions gradually, the reflection of light can be suppressed. The optical surface on which such protrusions are formed has a fine structure called a so-called “eyes”, and individual structures can no longer be obtained by arranging structures finer than the wavelength of light with a period shorter than the wavelength. It works as an average refractive index for light waves without being diffracted. Such a region is generally called an equivalent refractive index region. Regarding such an equivalent refractive index region, see, for example, IEICE Transactions C Vol. J83-C No. 3 pp. 173-181, described in March 2000.

等価屈折率領域の微細構造によれば、従来の反射防止コートに比べて反射防止効果の角度依存性や波長依存性を少なくしながら大きな反射防止効果を得られるが、プラスチック成形等によれば、光学面と微細構造を同時に創成できることから、レンズ機能と反射防止機能が同時に得られて、従来のように成形後に反射防止コート処理をするといった後加工が不要となる等の生産上のメリットも大きいと考えられ注目されている。さらに、このような等価屈折率領域の微細構造を光学面に対して方向性を持つように配すると、強い光学異方性を光学面に持たせることもでき、従来、水晶などの結晶を削りだして製作していた複屈折光学素子を成形によって得ることができ、また、屈折や反射光学素子と組み合わせて新たな光学的機能を付加することができる。この場合の光学異方性は、構造複屈折と呼ばれている。   According to the microstructure of the equivalent refractive index region, it is possible to obtain a large antireflection effect while reducing the angle dependency and wavelength dependency of the antireflection effect as compared with the conventional antireflection coating, but according to plastic molding or the like, Since the optical surface and fine structure can be created at the same time, the lens function and the antireflection function can be obtained at the same time, and there is also a great merit in production such that post-processing such as antireflection coating treatment after molding is unnecessary as in the past. It is considered and is attracting attention. Furthermore, if such a fine structure of the equivalent refractive index region is arranged so as to have directionality with respect to the optical surface, it is possible to give the optical surface strong optical anisotropy. Thus, the birefringent optical element produced can be obtained by molding, and a new optical function can be added in combination with a refractive or reflective optical element. The optical anisotropy in this case is called structural birefringence.

上述したスカラー領域と等価屈折率領域の間には、回折効率が入射条件のわずかな違いにより急激に変化する共鳴領域がある。例えば、回折輪帯の溝幅を狭くしていくと、波長の数倍程度で急激に回折効率が減少し、また増加するという現象(アノマリー)が発生する。この領域の性質を利用して、特定の波長のみを反射する導波モード共鳴格子フィルターを微細構造で実現して、通常の干渉フィルターと同等の効果をより角度依存性を少なくして実現できる。   Between the above-described scalar region and equivalent refractive index region, there is a resonance region in which the diffraction efficiency changes rapidly due to a slight difference in incident conditions. For example, when the groove width of the diffraction ring zone is narrowed, a phenomenon (anomaly) occurs in which the diffraction efficiency rapidly decreases and increases by several times the wavelength. By utilizing the characteristics of this region, a waveguide mode resonance grating filter that reflects only a specific wavelength can be realized with a fine structure, and the same effect as a normal interference filter can be realized with less angular dependence.

本発明の光学素子において、前記突起またはくぼみは、等価屈折率領域の微細構造を形成していて良い。尚、前記突起又はくぼみの間隔は、前記光学素子の光学面を透過する光の波長以下であると好ましい。 In the optical element of the present invention, the projections or depressions may form a fine structure of the equivalent refractive index area. In addition, it is preferable that the space | interval of the said protrusion or a hollow is below the wavelength of the light which permeate | transmits the optical surface of the said optical element.

本発明の光学素子において、前記突起またはくぼみは、反射防止効果を発生する微細構造を形成していて良い。尚、前記突起又はくぼみの間隔は、前記光学素子の光学面を透過する光の波長以下であると好ましい。 In the optical element of the present invention, the projections or depressions may form a microstructure which generates an antireflection effect. In addition, it is preferable that the space | interval of the said protrusion or a hollow is below the wavelength of the light which permeate | transmits the optical surface of the said optical element.

本発明の光学素子において、前記突起またはくぼみは、構造複屈折を発生する微細構造を形成していて良い。尚、前記突起又はくぼみの間隔は、前記光学素子の光学面を透過する光の波長以下であると好ましい。尚、前記突起又はくぼみの間隔は、前記光学素子の光学面を透過する光の波長以下であると好ましい。 In the optical element of the present invention, the projections or depressions may form a microstructure which generates form birefringence. In addition, it is preferable that the space | interval of the said protrusion or a hollow is below the wavelength of the light which permeate | transmits the optical surface of the said optical element. In addition, it is preferable that the space | interval of the said protrusion or a hollow is below the wavelength of the light which permeate | transmits the optical surface of the said optical element.

本発明の光学素子において、前記突起またはくぼみは、共鳴領域の微細構造を形成していて良い。尚、前記突起又はくぼみの間隔は、前記光学素子の光学面を透過する光の波長以下であると好ましい。 In the optical element of the present invention, the projections or depressions may form a microstructure of the resonance region. In addition, it is preferable that the space | interval of the said protrusion or a hollow is below the wavelength of the light which permeate | transmits the optical surface of the said optical element.

本発明の光学素子は、前記突起またはくぼみは、前記光学素子の光学面の一部に存在していると好ましい。前記光学素子の光学面に、微細構造の突起またはくぼみを、複数の形状や配置パターンを有するように形成し、それらを該光学面上に部分的に配置することにより、かかる光学面が、局部的にそれらの微細構造の光学機能を発揮することができる。これにより、光学面を通る光束に、微細構造の突起やくぼみの各形状や配置パターンによって生じる光学機能を部分的或いは選択的に施して、複数の光学機能を一つの光束に盛り込むことができる。この場合、光学素子の光学面上には、微細構造の突起やくぼみが必ず光学面の全面に存在している必要はない。すなわち、従来では、所定の光学機能を発揮するために複数の光学素子を組み合わせる必要があるところ、本発明の光学素子を用いれば、単独で所定の光学機能を発揮することができ、光学系をより簡素化することができ、大幅なコストダウンが実現できる。又、本発明の光学素子は容易に大量生産することができる。 The optical element of the present invention, prior to Symbol protrusions or indentations preferably are present in a portion of the optical surface of the optical element. By forming fine projections or depressions on the optical surface of the optical element so as to have a plurality of shapes and arrangement patterns, and arranging them partially on the optical surface, the optical surface is locally Therefore, the optical function of these fine structures can be exhibited. As a result, a plurality of optical functions can be incorporated into a single light beam by partially or selectively performing the optical function generated by the shape and arrangement pattern of the projections and depressions of the fine structure on the light beam passing through the optical surface. In this case, it is not always necessary that the projections and depressions of the fine structure exist on the entire optical surface of the optical element. That is, conventionally, it is necessary to combine a plurality of optical elements in order to exhibit a predetermined optical function. However, if the optical element of the present invention is used, a predetermined optical function can be achieved independently, and an optical system can be used. It can be further simplified and a significant cost reduction can be realized. Further, the optical element of the present invention can be easily mass-produced.

本発明の光学素子は、前記光学素子の光学面の一部に、少なくとも複数の形状または配置パターンを有する突起またはくぼみが存在していることを特徴とする。 The optical element of the present invention, a portion of the optical surface before Symbol optical element, characterized in that the projections or depressions is present having at least a plurality of shapes or arrangement patterns.

本明細書中で用いる回折構造(回折輪帯)とは、光学素子(例えばレンズ)の光学面表面に、光軸を中心とする略同心状の輪帯として形成されたレリーフを設けて、回折によって光束を集光あるいは発散させる作用を持たせた回折面のことをいう。例えば、光軸を含む平面でその断面をみれば各輪帯は鋸歯のような形状が知られているが、そのような形状を含むものである。回折輪帯を回折溝ともいう。   The diffractive structure (diffraction ring zone) used in this specification is a diffraction pattern in which a relief formed as a substantially concentric ring zone centered on the optical axis is provided on the optical surface of an optical element (for example, a lens). This means a diffractive surface having a function of condensing or diverging a light beam. For example, when the cross section is viewed on a plane including the optical axis, each annular zone is known to have a sawtooth shape, but such a shape is included. The diffraction zone is also called a diffraction groove.

本発明が適用されるに当たり、輪帯構造や突起(又はくぼみ)の並びなど、個々の微細構造の形状や配列周期などは関係ない。どのような微細な構造であっても、光学素子に新たな機能を付加する目的で作られたものであれば、その光学素子用成形金型又はそれにより成形された光学素子は、本発明の範疇に含まれる。また、新たに付加する機能としては、収差を低減するものに限らない。光学系の特性に応じて収差を故意に増加させる場合も、最終的に理想とする収差に近づける目的で行う限り、本発明の範疇に含まれる。   When the present invention is applied, the shape and arrangement period of individual microstructures, such as the annular structure and the arrangement of protrusions (or depressions), are not relevant. Whatever the fine structure, if it is made for the purpose of adding a new function to the optical element, the molding die for the optical element or the optical element molded by the optical element can be used in the present invention. Included in the category. Further, the function to be newly added is not limited to the function for reducing aberration. The case where the aberration is intentionally increased according to the characteristics of the optical system is also included in the scope of the present invention as long as it is performed for the purpose of finally bringing it closer to the ideal aberration.

本発明によれば、耐久性を有しながらも成形サイクル時間を減少でき、しかも高精度に光学素子を成形できる光学素子用成形金型の製造方法、及びそれにより製造される光学素子用成型金型並びにそれにより成形さ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 manufacturing method of the shaping | molding die for optical elements which can reduce a molding cycle time while having durability, and can shape | mold an optical element with high precision, and the molding die for optical elements manufactured by it A mold and an optical element molded thereby can be provided.

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図1,2は、光学素子用成形金型の製造工程を示す図である。まず、円筒状の金型基材10を製造する。金型基材10の材料としては、具体的には、熱伝導率20W/Km以下の材料として,ジルコニア,アルミナ,マコール,マセライト[Al・KO・B・F],インコネル合金,Ti合金,ステンレス合金(SUS304)などが挙げられる。一例として、ジルコニア母材(NPZ−1)を用いる際,まずジルコニアの粉末を金型基材形状の近似形状に焼結させる(ホットプレス)。その後,ブランク金型基材に研削加工を施し、外形の寸法精度を出す。金型の光学素子成形転写面(以下,金型光学面)を除いて,外周部・端面部の加工をダイヤモンド工具を用いた切削,及びダイヤモンド工具を用いた研削工程にて行う。このときの外周部の加工精度は、形状精度2μm以下,表面面粗さはRa100nm以下であると好ましい。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 and 2 are diagrams showing a manufacturing process of a molding die for optical elements. First, the cylindrical mold base 10 is manufactured. As a material of the mold base 10, specifically, as a material having a thermal conductivity of 20 W / Km or less, zirconia, alumina, macor, macerite [Al 2 O 3 · K 2 O · B 2 O 3 · F] Inconel alloy, Ti alloy, stainless steel alloy (SUS304), and the like. As an example, when a zirconia base material (NPZ-1) is used, first, zirconia powder is sintered into an approximate shape of a mold base (hot press). After that, the blank mold base is ground and the dimensional accuracy of the outer shape is obtained. Except for the optical element molding transfer surface of the mold (hereinafter referred to as the mold optical surface), the outer peripheral portion and the end surface are processed by a cutting process using a diamond tool and a grinding process using the diamond tool. In this case, it is preferable that the processing accuracy of the outer peripheral portion is a shape accuracy of 2 μm or less and the surface roughness is Ra 100 nm or less.

加工された金型基材10に、金型光学面に機能膜Crを膜厚0.01〜50μm形成する。成膜装置としては,スパッタ装置・蒸着装置・イオンプレーティング・CVDなどが挙げられる。スパッタ装置にて,機能膜を成膜する際,成膜条件は装置によっても異なるが,1例をあげると,0.1PaのAr雰囲気中で,RF300W,ターゲットから金型光学面までの距離を90mmにセットする。装置によるが,距離により成膜レートが大体1μm/h〜20μm/hに変化するため調整を行う。   On the processed mold base 10, a functional film Cr is formed to a thickness of 0.01 to 50 μm on the mold optical surface. Examples of the film forming apparatus include a sputtering apparatus, a vapor deposition apparatus, ion plating, and CVD. When forming a functional film with a sputtering device, the film formation conditions vary depending on the device. For example, in an Ar atmosphere of 0.1 Pa, the distance from the target to the mold optical surface is RF300W. Set to 90 mm. Although it depends on the apparatus, adjustment is performed because the film formation rate changes from about 1 μm / h to 20 μm / h depending on the distance.

機能膜の大きな機能としては,金型基材と後工程で成膜する過冷却液体領域を有する非晶質金属の膜層との密着力の強化が挙げられる。特にジルコニア等のセラミックス材料の上に過冷却液体領域を有する非晶質金属の膜層を成膜する際には,機能膜を設けることが好ましい。機能膜なしでジルコニア金型基材上に過冷却液体領域を有する非晶質金属の膜層を形成した場合,粘着テープ剥離試験による膜の密着力の測定によれば、その密着力は50gf程度であるが,機能膜Crを0.01〜1μmの膜厚で成膜することで,密着力を1,000gf以上に上げることができ,後工程での切削工程による金型光学面形成工程や,成形金型として用いる際の成形樹脂と金型光学面の密着による過冷却液体領域を有する非晶質金属の剥離を防止することができる。   A major function of the functional film is enhancement of adhesion between the mold base and an amorphous metal film layer having a supercooled liquid region formed in a subsequent process. In particular, when an amorphous metal film layer having a supercooled liquid region is formed on a ceramic material such as zirconia, it is preferable to provide a functional film. When an amorphous metal film layer having a supercooled liquid region is formed on a zirconia mold base without a functional film, the adhesion force is about 50 gf according to the measurement of the adhesion force of the film by an adhesive tape peeling test. However, by forming the functional film Cr with a film thickness of 0.01 to 1 μm, the adhesion can be increased to 1,000 gf or more. Therefore, it is possible to prevent peeling of the amorphous metal having the supercooled liquid region due to the close contact between the molding resin and the mold optical surface when used as a molding die.

本発明者らが行った粘着テープ剥離試験について説明する。粘着テープ剥離試験とは、膜層表面に粘着性のあるテープを貼り付け、これを急速にかつ強く引き剥がし、剥がれた時点で記録されている最大引っ張り荷重を測定することで、その膜層の密着力として評価するものである。試験用テープの密着力強度により、この測定の密着力の上限が決まる。上記評価試験で用いた両面テープは、約30mmの平面において、1,000gfの密着力を有するテープであるため、測定できる密着力の上限は1,000gfであった。尚、テープを貼り付ける前の膜層面上に、鋭利な刃物で一辺が6〜7mmの正方形ができるような素地まで達する条痕を形成してから試験を行うと、より明確な判定ができる。 The adhesive tape peeling test conducted by the present inventors will be described. The adhesive tape peeling test is a method in which an adhesive tape is applied to the surface of a film layer, and then the film layer is peeled off rapidly and strongly, and the maximum tensile load recorded at the time of peeling is measured. This is evaluated as adhesion. The upper limit of the adhesion strength of this measurement is determined by the adhesion strength of the test tape. Double-sided tape used in the evaluation test, in the plane of about 30 mm 2, since a tape having adhesion 1,000 gf, the upper limit of the adhesive strength can be measured was 1,000 gf. In addition, a clearer determination can be made by carrying out a test after forming a streak reaching a substrate that can form a square of 6 to 7 mm on one side with a sharp blade on the film layer surface before the tape is applied.

所望の厚さの機能膜層を得たら,次はスパッタ等の成膜装置(図1参照)を用いて,過冷却液体領域を有する非晶質金属の膜層を形成する。金型基材10を、図1に示す金属ガラス(過冷却液体域を有する非晶質金属ともいう)の成膜装置に取り付ける。より具体的に説明すると、図1において、筐体200で覆われた処理室Pには、ターゲットTを支持するターゲット支持台201が載置され、それにベース面を対応させるようにして、金型基材10を保持する試料ホルダ202が配置されている。ターゲット支持台201の内部には冷却配管が形成され、かかる冷却配管には、外部の制御装置203を介して、温度調整用の冷却水を循環させることができるようになっている。   After obtaining a functional film layer having a desired thickness, an amorphous metal film layer having a supercooled liquid region is formed using a film forming apparatus such as sputtering (see FIG. 1). The mold base 10 is attached to a film forming apparatus for metal glass (also referred to as amorphous metal having a supercooled liquid region) shown in FIG. More specifically, in FIG. 1, a target support base 201 that supports the target T is placed in the processing chamber P covered with the casing 200, and the mold surface is made to correspond to the base surface. A sample holder 202 that holds the substrate 10 is disposed. A cooling pipe is formed inside the target support base 201, and cooling water for temperature adjustment can be circulated through the cooling pipe via an external control device 203.

又、処理室Pは、バルブV1を介してターボ分子ポンプ204に連結され、ターボ分子ポンプ204は、バルブV2を介してロータリーポンプ205に連結されている。処理室P内は、2つのポンプ204,205により吸引されて、10−1〜数Pa程度の圧力にされ、且つAr分子を含んでいる。   The processing chamber P is connected to a turbo molecular pump 204 via a valve V1, and the turbo molecular pump 204 is connected to a rotary pump 205 via a valve V2. The inside of the processing chamber P is sucked by the two pumps 204 and 205 to a pressure of about 10-1 to several Pa, and contains Ar molecules.

成膜条件は,膜厚等の成膜する条件及び,装置によっても異なるが,1例をあげると,0.5PaのAr雰囲気中で,RF500W,ターゲットから成膜したい試料,金型光学面までの距離を90mmにセットする。装置によるが,距離により成膜レートが大体1μm/h〜20μm/hに変化するため調整を行う。試料が近づけば近づくほど成膜レートは上がるが,成膜した膜の粒子が粗くなる等の問題が生ずるため,調整が必要である。この方式で成膜した試料のアモルファス状態の確認は,DSC(熱流束示差走査熱量測定装置)を用いて,アモルファス状態が過冷却液体領域に相転移する際に生ずる吸熱反応を観察するか,あるいはX線回折装置による観察で,アモルファス状態特有の結晶構造によるピークが全く見られないパターンを得ることで,確認することができる。このような方法にて,従来のバルク金属ガラスを製作する方法に比べて,比較的容易に,金属ガラス膜を光学用途成形金型光学面に成膜することができる。   The film forming conditions vary depending on the film forming conditions such as the film thickness and the apparatus. For example, in an Ar atmosphere of 0.5 Pa, RF 500 W, from the target to the film to be formed, to the mold optical surface Set the distance to 90 mm. Although it depends on the apparatus, adjustment is performed because the film formation rate changes from about 1 μm / h to 20 μm / h depending on the distance. The closer the sample is, the higher the film formation rate is. However, adjustments are necessary because of problems such as coarse particles in the formed film. Confirmation of the amorphous state of a sample formed by this method can be done by observing the endothermic reaction that occurs when the amorphous state undergoes a phase transition to the supercooled liquid region using a DSC (heat flux differential scanning calorimeter), or This can be confirmed by obtaining a pattern in which no peak due to the crystal structure peculiar to the amorphous state is observed by observation with an X-ray diffractometer. By such a method, it is possible to form a metal glass film on the optical surface of a molding die for optical use relatively easily as compared with the conventional method for producing bulk metallic glass.

この過冷却液体領域を有する非晶質金属膜層を形成する工程が終了したブランク金型を,金型光学面を除いて,外周部・端面部の加工にダイヤモンド工具を用いた切削,及びダイヤモンド工具を用いた研削工程にて行う。   The blank mold that has completed the process of forming the amorphous metal film layer having the supercooled liquid region is cut using a diamond tool for processing the outer peripheral portion and the end face portion except for the mold optical surface, and diamond. It is performed in a grinding process using a tool.

ダイアモンド切削は、図2に点線で示す単結晶ダイアモンド工具Tを用いて、超精密旋盤(不図示)などにより一つ―つ切削加工するものであるため、従来の無電解ニッケルメッキによる金型製作手法と基本的に同じ加工工程を経るが、従来に比べて、金型光学面MGa及び幾何寸法基準面転写面MGbは、PVD処理又はCVD処理で迅速に緻密に形成され、化学メッキ処理をしないためピンホールなどの欠陥が無く処理納期が早いことと、被削性が非常に良いので工具摩耗が少なく切削加工による形状創成が容易であること等が、より優れた特徴といえる。   Diamond cutting is performed using a single crystal diamond tool T shown by the dotted line in FIG. 2 with an ultra-precision lathe (not shown), etc., so that conventional die production by electroless nickel plating is performed. Although the processing steps are basically the same as the method, the mold optical surface MGa and the geometric dimension reference surface transfer surface MGb are rapidly and densely formed by PVD processing or CVD processing and are not subjected to chemical plating processing compared to the conventional method. Therefore, it can be said that the excellent features are that there are no defects such as pinholes and that the process delivery time is fast and that the machinability is very good, so that tool wear is small and shape creation by cutting is easy.

但し、金型光学面の加工工程は、ダイアモンド切削加工に限られない。過冷却液体領域を有する非晶質金属膜層の転写容易性を生かし、例えば微細構造を有するマスター型を作り、成形転写による手法でマスター型から写し取ることで、光学素子の輪帯形状などに応じた微細構造を金型光学面に形成することもできる(特開2003−154529、特開2003−160343参照)。かかる手法によれば、マスター型をひとつ用意すれば、その表面形状を転写してゆくことで金型を容易に生産できるため、一つずつ金型光学面を機械加工にて創成する必要がなくなり、大幅に金型製作期間を短縮することができる。   However, the machining process of the mold optical surface is not limited to diamond cutting. Taking advantage of the ease of transfer of the amorphous metal film layer with the supercooled liquid region, for example, by making a master mold with a fine structure and copying it from the master mold by molding transfer method, according to the ring shape of the optical element etc. It is also possible to form a fine structure on the mold optical surface (see Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2003-154529 and 2003-160343). According to this method, if one master mold is prepared, it is possible to easily produce molds by transferring the surface shape, eliminating the need to create mold optical surfaces one by one by machining. , The mold production period can be greatly shortened.

このときの外周部の加工精度は寸法精度2μm以下,表面面粗さはRa100nm以下とすると好ましい。金型基材がジルコニア等のセラミックス材料の,硬くて脆い難加工材料の際には,研削工程にて寸法精度を出す。この外周部加工工程終了後,金型光学面MGaの所定の加工を行う。すなわち、金型光学面MGaの過冷却液体領域を有する非晶質金属の膜層をダイヤモンド工具で切削し,微細構造を有する及び/又は非球面形状の金型光学面形状を得る。形状精度は50nm以下であり,表面粗さはRa5nm以下であると好ましい。尚、所定の加工は機械加工に限られない。ちなみに、金型外周加工工程において、金型基材がセラミックスの場合、外周部に付着した過冷却液体領域を有する非晶質金属の膜層や機能膜層を研削工程にてそぎ落とし、セラミックス基材を剥き出しにして外周の寸法精度を出す場合がある。セラミックス基材を剥き出しにすることで、光学素子成形の際に成形品の取り出しのため金型が上下に摺動する構造においても、セラミックス基材は硬く摩擦係数が小さいため、金型周囲部材との間でカジリが生じることも抑制でき、確実な作動を行え、また金型や摺動する相手となる金型周囲部材が摩耗することも抑制できる。ただし、本発明においては、外周部を基材剥き出しとするかどうかは問わない。   In this case, it is preferable that the processing accuracy of the outer peripheral portion is dimensional accuracy of 2 μm or less and the surface roughness is Ra 100 nm or less. When the die base material is a hard and brittle hard-to-work material such as zirconia, a dimensional accuracy is achieved in the grinding process. After the outer peripheral portion processing step is finished, predetermined processing of the mold optical surface MGa is performed. That is, the amorphous metal film layer having the supercooled liquid region of the mold optical surface MGa is cut with a diamond tool to obtain a mold optical surface shape having a fine structure and / or an aspherical shape. The shape accuracy is preferably 50 nm or less, and the surface roughness is preferably Ra 5 nm or less. The predetermined processing is not limited to machining. By the way, in the mold outer periphery processing step, when the mold base is ceramic, the amorphous metal film layer or functional film layer having the supercooled liquid region adhering to the outer periphery is scraped off in the grinding process, and the ceramic substrate In some cases, the material may be exposed to increase the outer dimensional accuracy. By exposing the ceramic base material, the ceramic base material is hard and has a low coefficient of friction even in the structure where the mold slides up and down to take out the molded product during optical element molding. The occurrence of galling between the molds can be suppressed, reliable operation can be performed, and wear of the mold and the mold peripheral member which is a sliding partner can be suppressed. However, in the present invention, it does not matter whether or not the outer peripheral portion is exposed as a base material.

以上によって,金型基材10に熱伝導率が1〜20W/mKの金型材料を用いその金型光学面MGaに過冷却液体領域を有する非晶質金属の膜層を膜厚10〜500μm形成した,直径5mm以下の光学素子を成形する光学素子用成形金型10’を得ることができる。尚、光学素子用成形金型10’の外径φ(図2)は,それにより成形される光学素子の直径よりも1mm以上大きいと好ましい。   As described above, an amorphous metal film layer having a supercooled liquid region on the mold optical surface MGa using a mold material having a thermal conductivity of 1 to 20 W / mK for the mold base 10 is formed to a thickness of 10 to 500 μm. An optical element molding die 10 ′ for molding the formed optical element having a diameter of 5 mm or less can be obtained. The outer diameter φ (FIG. 2) of the optical element molding die 10 ′ is preferably 1 mm or more larger than the diameter of the optical element molded thereby.

図3は、光学素子の一例であるレンズを形成するための光学素子用成形金型10’を含むダイセットの断面図である。上述のようにして非晶質合金MGを成膜した光学素子用成形金型10’と、同様にして非晶質合金MG’を成膜した光学素子用成形金型11’とを、金型光学面MGa、MGa’同士及び幾何寸法基準面転写面MGb、MGb’同士を対向させるようにして、ダイセット金型13,14に挿入し、溶融したプラスチック材料PLを、不図示のゲートから通常の射出成形と同様に光学素子用成形金型10’,11’間に射出して、更に冷却することで、所望の形状のレンズを得ることができる。   FIG. 3 is a cross-sectional view of a die set including an optical element molding die 10 ′ for forming a lens which is an example of an optical element. An optical element molding die 10 ′ in which an amorphous alloy MG is formed as described above and an optical element molding die 11 ′ in which an amorphous alloy MG ′ is formed in the same manner are used as a mold. The optical surfaces MGa and MGa ′ and the geometric dimension reference surface transfer surfaces MGb and MGb ′ are opposed to each other so that they are inserted into the die set dies 13 and 14 and the molten plastic material PL is usually fed from a gate (not shown). Similarly to the injection molding, a lens having a desired shape can be obtained by injecting between the optical element molding dies 10 'and 11' and further cooling.

図4は、このような光学素子用成形金型により形成されるレンズの光学面の例を拡大して示す斜視図である。図4(a)においては、レンズの光学面に、複数の突起の例として微細な円筒Cをマトリクス状に多数形成した構成(等価屈折率領域の微細構造の例)となっている。例えばかかる対物レンズをDVD記録/再生用光ピックアップ装置のレンズとして用いた場合、レンズを透過する光は650nm近傍である。そこで、微細な円筒Cの間隔Δを160nmとすると、かかる対物レンズに入射する光は殆ど反射せず、極めて光透過率の高い対物レンズを提供することができる。   FIG. 4 is an enlarged perspective view showing an example of an optical surface of a lens formed by such a molding die for optical elements. 4A shows a configuration in which a large number of fine cylinders C are formed in a matrix on the optical surface of the lens as an example of a plurality of protrusions (an example of a fine structure of an equivalent refractive index region). For example, when such an objective lens is used as a lens of a DVD recording / reproducing optical pickup device, the light transmitted through the lens is in the vicinity of 650 nm. Accordingly, when the interval Δ between the minute cylinders C is set to 160 nm, the light incident on the objective lens is hardly reflected, and an objective lens having an extremely high light transmittance can be provided.

図4(b)においては、レンズの光学面に、複数の突起の例として間隔Δで離隔した多数の微細な三角錐Tを形成しており、図4(a)と同様な顕著な効果を有する。この間隔Δとしては、0.1〜0.2μm以下であると散乱を低下させるので好ましい。図4(c)においては、レンズの光学面に、複数の突起の例として間隔Δで離隔した多数のフィンF(構造複屈折の微細構造の例)を形成している。フィンFの長さは、透過する光の波長より長く(上述の例では650nm以上)なっている。かかる構成を備えたレンズは、フィンFに沿った方向に振動面を有する光を透過させるが、フィンFに交差する方向の光は透過させないという、いわゆる偏光効果を奏する。図4(d)においては、レンズの光学面に、光軸を中心とした輪帯構造の例として、光軸方向断面が鋸歯状のブレーズ型回折輪帯Dを形成している。回折輪帯Dに関しては、例えば特開2001−195769号公報に、その形状に応じた効果である色収差補正及び温度補正について詳細に述べられているので、以下の説明を省略する。これ以外の輪帯構造として、NPS、DOE等も形成できる。また、図4(a)〜(c)においては、簡単のために平面上に、それら突起を設けた例を示したが、その底面を球面や非球面等の適宜の曲率を持った曲面とし、その曲面上に設けるようにしてもよい。   In FIG. 4B, on the optical surface of the lens, a number of fine triangular pyramids T separated by an interval Δ are formed as an example of a plurality of protrusions, and the same remarkable effect as in FIG. Have. As this space | interval (DELTA), since scattering is reduced as it is 0.1-0.2 micrometer or less, it is preferable. In FIG. 4C, a large number of fins F (example of fine structure of structural birefringence) separated by a distance Δ are formed on the optical surface of the lens as an example of a plurality of protrusions. The length of the fin F is longer than the wavelength of transmitted light (650 nm or more in the above example). A lens having such a configuration has a so-called polarization effect in which light having a vibration surface is transmitted in a direction along the fin F, but light in a direction intersecting the fin F is not transmitted. In FIG. 4D, a blazed diffractive annular zone D having a sawtooth cross section in the optical axis direction is formed on the optical surface of the lens as an example of the annular zone structure centered on the optical axis. Regarding the diffraction zone D, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2001-195769 describes in detail chromatic aberration correction and temperature correction, which are effects according to the shape thereof, and thus the following description is omitted. Other ring zones such as NPS and DOE can be formed. 4A to 4C show an example in which these protrusions are provided on a flat surface for the sake of simplicity, but the bottom surface thereof is a curved surface having an appropriate curvature such as a spherical surface or an aspherical surface. It may be provided on the curved surface.

図5は、本発明者らが行った比較試験に供試した金型の概略断面図である。各金型の仕様を説明する。
図5(a):実施例1:セラミック(金型基材)+金属ガラスの膜層
図5(b):実施例2:セラミック(金型基材)+機能膜+金属ガラスの膜層
図5(c):比較例1:金属(金型基材)+メッキの膜層
図5(d):比較例2(非特許文献1に相当):セラミック(金型基材)+メッキの膜層
図5(e):比較例3(特許文献1に相当):セラミック(金型基材)+金属層+メッキの膜層
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a mold used for a comparative test conducted by the present inventors. The specifications of each mold will be described.
FIG. 5A: Example 1: Ceramic (mold base) + metal glass film layer FIG. 5B: Example 2: Ceramic (mold base) + functional film + metal glass film layer diagram 5 (c): Comparative Example 1: Metal (mold base) + plating film layer FIG. 5 (d): Comparative Example 2 (corresponding to Non-Patent Document 1): Ceramic (mold base) + plating film FIG. 5E: Comparative Example 3 (corresponding to Patent Document 1): Ceramic (mold base) + metal layer + plating film layer

本発明者らは、以上の金型を用いて比較評価を行った。評価結果を表1に示す。   The present inventors performed comparative evaluation using the above molds. The evaluation results are shown in Table 1.

Figure 0004877640
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表1中、金型の転写性能とは、光ピックアップ装置に用いる回折構造を備えた光学素子をどの程度精度良く転写できるかで評価する。尚、DVD/CD用の光ピックアップ装置に用いる光学素子と、BD(Blu−ray Disc)/HD DVD用の光ピックアップ装置に用いる光学素子とは、それぞれレーザ光の波長が異なることから、BD/HD DVD用の光ピックアップ装置に用いる光学素子の微細構造の方がより微細な形状を有するため、より高い転写性能を必要とする。ここで、評価結果は以下の意味を持つ。
◎:転写性非常に良好
○:転写性良好
△:転写性並
×:転写性悪い
In Table 1, the transfer performance of the mold is evaluated by how accurately an optical element having a diffractive structure used in an optical pickup device can be transferred. Since the optical element used in the optical pickup device for DVD / CD and the optical element used in the optical pickup device for BD (Blu-ray Disc) / HD DVD are different from each other in the wavelength of laser light, BD / Since the fine structure of the optical element used in the optical pickup device for HD DVD has a finer shape, higher transfer performance is required. Here, the evaluation results have the following meanings.
◎: Very good transferability ○: Good transferability △: Average transferability ×: Bad transferability

表1中、金型の耐久性は、成形中に膜層の剥離が生じるショット数により評価する。ここで、評価結果は以下の意味を持つ。
◎:一万ショット以上成形可能
○:数千ショット成形可能
△:数百ショット成形可能
×:数十ショット以内成形可能
In Table 1, the durability of the mold is evaluated based on the number of shots at which the film layer peels during molding. Here, the evaluation results have the following meanings.
◎: More than 10,000 shots can be molded ○: Thousands of shots can be molded △: Several hundred shots can be molded ×: Within tens of shots

表1中、金型の形状変化は、例えば10ショット、100ショット、1000ショット、5000ショット、10000ショットというように、単位ショット数の成形後における金型の形状変化を、初期値と比較することで評価する。ここで、評価結果は以下の意味を持つ。
◎:形状変化なし
○:形状変化あるが、実用上問題無い程度の変形に留まる
△:無視できない変形が生じるが、成形条件変更により対応可能
×:無視できない変形が生じるため、成形条件を変更しても光学素子の金型として使用不可
In Table 1, the change in the shape of the mold is, for example, 10 shots, 100 shots, 1000 shots, 5000 shots, 10000 shots, and the like. Evaluate with. Here, the evaluation results have the following meanings.
◎: No change in shape ○: Although there is a change in shape, the deformation remains at a level where there is no practical problem. △: A deformation that cannot be ignored occurs, but it can be handled by changing the molding conditions. ×: A deformation that cannot be ignored occurs. However, it cannot be used as a mold for optical elements

表1中、金型の切削性は、ダイアモンド工具を用いた切削後の表面粗さにより評価する。ここで、評価結果は以下の意味を持つ。
◎:Raが1nm未満
○:Raが1〜10nm
△:Raが10〜50nm
×:Raが50nmを超える
In Table 1, the machinability of the mold is evaluated by the surface roughness after cutting using a diamond tool. Here, the evaluation results have the following meanings.
A: Ra is less than 1 nm B: Ra is 1 to 10 nm
Δ: Ra is 10 to 50 nm
X: Ra exceeds 50 nm

表1中、金型の加工期間は、金型製造にかかる総時間により評価する。ここで、評価結果は以下の意味を持つ。
◎:金型の加工期間が数週間以内
○:金型の加工期間が1ヶ月〜2ヶ月程度
△:金型の加工期間が2ヶ月を超える
In Table 1, the processing period of the mold is evaluated based on the total time required for manufacturing the mold. Here, the evaluation results have the following meanings.
◎: Mold processing period is within a few weeks ○: Mold processing period is about 1 to 2 months △: Mold processing period exceeds 2 months

評価結果を考察するに、転写性能に関しては、比較例1、2に対し、実施例1,2は非常に良好な結果を得られた。全体形状もさることながら,DVD互換レンズやBD(Blu-ray)/HD DVD用のレンズ等の光学素子における成形転写に重要となるのが,光学面に設けられた回折溝部形状の転写を精度良く行えるかであり,その転写性能が光学素子の性能に最も効いてくる。比較結果から,実施例1,2の場合、溝部のダレ(図6を参照して後述する)が1/2〜1/4程度に減少しているので,特に、光源波長が短いために高さやピッチがより小さくなりがちなBD/HD DVD用の光ピックアップ装置用の光学素子における微細構造の転写に関しては、比較例2の構成では実用化困難であるのに対し、実施例1,2はいずれも良好であった。   Considering the evaluation results, with respect to the transfer performance, Examples 1 and 2 were very good in comparison with Comparative Examples 1 and 2. In addition to the overall shape, it is important for molding and transfer in optical elements such as DVD compatible lenses and BD (Blu-ray) / HD DVD lenses. The transfer performance is most effective for the performance of the optical element. From the comparison results, in the case of Examples 1 and 2, the sagging of the groove (described later with reference to FIG. 6) is reduced to about 1/2 to 1/4. Regarding the transfer of the fine structure in the optical element for the optical pickup device for BD / HD DVD, which tends to have a smaller sheath pitch, it is difficult to put it to practical use in the configuration of Comparative Example 2, whereas Examples 1 and 2 Both were good.

図6は、本発明者らが行った比較試験において、金型光学面の微細構造に対する光学素子材料の充填状態を示す概略断面図である。図6(a)は、金型基材としてFe系材料を用い、これに無電解ニッケルメッキを成膜してブレーズ状の微細構造(ピッチ10μm・高さ1μm)を形成した比較例であり、図6(b)は、金型基材としてジルコニアを用い、これに過冷却液体領域を有する非晶質金属の膜層を成膜して同じブレーズ状の微細構造を形成した実施例である。   FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a filling state of the optical element material with respect to the microstructure of the mold optical surface in a comparative test conducted by the present inventors. FIG. 6A is a comparative example in which an Fe-based material is used as a mold base, and an electroless nickel plating is formed thereon to form a blazed microstructure (pitch 10 μm, height 1 μm). FIG. 6B shows an embodiment in which zirconia is used as a mold base material and an amorphous metal film layer having a supercooled liquid region is formed on the same to form the same blazed microstructure.

これらの金型を用いて樹脂を射出し、離型前に微細構造を切断して電子顕微鏡で、ブレーズ溝の最深部に樹脂が入り込んで転写されているかを観察した。金型光学面に創成されたブレーズ状の微細構造を光学素子に成形転写する際、その微細構造のブレーズ溝の奥底まで溶融樹脂が入り込めず、従って転写しきれずに、図6(a)に示すように、金型光学面のブレーズ溝によって転写成形された光学素子の表面形状に転写不良部が生じた場合、これをダレという。このダレのピッチ方向の長さΔ(図6(a))を測定することで,光学素子微細形状の転写性における評価の一指標とできる。図6(a)に示す比較例では、ダレは1〜2μmであったところ、図6(b)に示す実施例では、ダレは0.5μm以下であり、比較例のダレに対する実施例のダレは1/2〜1/4に低減し、その効果が確認された。   Resin was injected using these molds, the microstructure was cut before mold release, and the electron microscope was used to observe whether the resin had entered and transferred to the deepest part of the blaze groove. When the blazed microstructure created on the optical surface of the mold is molded and transferred to the optical element, the molten resin cannot enter the bottom of the blazed groove of the microstructure, and therefore cannot be transferred completely, as shown in FIG. As shown, when a defective transfer portion occurs in the surface shape of the optical element transferred and molded by the blaze groove on the mold optical surface, this is called sagging. By measuring the length Δ of the sagging pitch direction (FIG. 6A), it can be used as an index for evaluating the transferability of the optical element fine shape. In the comparative example shown in FIG. 6A, the sag was 1 to 2 μm. However, in the example shown in FIG. 6B, the sag is 0.5 μm or less. Was reduced to 1/2 to 1/4, and the effect was confirmed.

耐久性に関しては、比較例2,3に対し、実施例1,2は非常に良好な結果を得られた。特に、比較例2の構成では所定数のショットに達するまでに剥離が生じるものがあるのに対し、実施例1,2はいずれも良好であった。尚、実施例1と比べ、実施例2は20倍以上の耐久性を示している。これに対し、比較例のように、セラミックスの基材+メッキ層という組み合わせは相性が悪く,膜層が剥離しやすい。特に,熱衝撃を繰り返し与えると剥離しやすくなることがわかっている。   As for durability, Examples 1 and 2 gave very good results compared to Comparative Examples 2 and 3. In particular, in the configuration of Comparative Example 2, peeling occurred before reaching a predetermined number of shots, whereas both Examples 1 and 2 were good. In addition, compared with Example 1, Example 2 has shown durability 20 times or more. On the other hand, as in the comparative example, the combination of the ceramic base material and the plating layer is not compatible and the film layer is easily peeled off. In particular, it has been found that repeated thermal shock makes it easy to peel.

金型形状変化に関しては、比較例2,3及び実施例1,2は、いずれも良好であった。金型基材にセラミック等の硬い材料を用いると、金型の形状変化抑制に対し有効である。   Regarding the mold shape change, Comparative Examples 2 and 3 and Examples 1 and 2 were all good. If a hard material such as ceramic is used for the mold base, it is effective for suppressing the shape change of the mold.

切削性能に関しては、比較例1〜3に対し、実施例1,2は良好な結果を得られた。過冷却液体領域を有する非晶質金属の膜層をスパッタ処理で稠密に成膜しているため,切削性が非常に良好で,特に微細構造等の切削加工に優れる。   As for cutting performance, Examples 1 and 2 gave good results compared to Comparative Examples 1 to 3. Since the amorphous metal film layer having the supercooled liquid region is densely formed by sputtering, the machinability is very good, and particularly excellent in the cutting of the fine structure.

金型の加工期間に関しては、比較例1〜3に対し、実施例1,2は良好な結果を得られた。過冷却液体領域を有する非晶質金属の膜層をスパッタ成膜し、機械加工するのみというシンプルな加工で済むため、金型基材にセラミックス溶射やメッキ成膜をする必要がある他発明に比べると,小回りが効き,金型の加工期間もそれだけ短くなり,金型製作コストも低減する。   Regarding the processing period of the mold, Examples 1 and 2 gave good results compared to Comparative Examples 1 to 3. It is necessary to perform ceramic spraying or plating film formation on the mold base because only a simple process of sputtering an amorphous metal film layer having a supercooled liquid region is necessary. Compared to this, the small turning is effective, the die machining time is shortened, and the die manufacturing cost is reduced.

光学素子用成形金型を製作するために用いるスパッタ装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the sputtering device used in order to manufacture the shaping die for optical elements. 光学素子用成形金型の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the shaping die for optical elements. 光学素子であるレンズを形成するための光学素子用成形金型を含むダイセットの断面図である。It is sectional drawing of the die set containing the shaping die for optical elements for forming the lens which is an optical element. 光学素子用成形金型により形成されるレンズの光学面を拡大して示す斜視図である。It is a perspective view which expands and shows the optical surface of the lens formed with the shaping die for optical elements. 本発明者らが行った比較試験に供試した金型の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the metal mold | die used for the comparative test conducted by the present inventors. 本発明者らが行った比較試験において、金型光学面の微細構造に対する光学素子材料の充填状態を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the filling state of the optical element material with respect to the fine structure of a metal mold | die optical surface in the comparative test which the present inventors performed.

符号の説明Explanation of symbols

10 金型基材
10’ 光学素子用成形金型
MG 過冷却液体領域を有する非晶質金属
10 Mold base 10 'Optical element molding die MG Amorphous metal having supercooled liquid region

Claims (18)

熱伝導率が1〜20W/mKのセラミックス材料から形成された金型基材の表面の表面粗さをRa=0.010〜50μmの範囲内に調整した後、前記表面に、Pt,Ir,Au,Pd,Ru,Rh,Fe,Co,Ni,Zr,Al,Ti,Cu,W,Mo,Cr,B,Pの少なくともいずれか一種類以上の元素を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。   After adjusting the surface roughness of the mold base made of a ceramic material having a thermal conductivity of 1 to 20 W / mK within a range of Ra = 0.0.10 to 50 μm, the surface is coated with Pt, Ir, Supercooling containing at least one element of at least one of Au, Pd, Ru, Rh, Fe, Co, Ni, Zr, Al, Ti, Cu, W, Mo, Cr, B, and P in an amount of 20 to 80 mol% or more A method for producing a molding die for an optical element, wherein a film optical surface is formed by forming an amorphous metal film layer having a liquid region and subjecting the film layer surface to predetermined processing. 前記光学素子用成形金型は、直径5mm以下の光学素子を成形するために用いられることを特徴とする請求項1に記載の光学素子用成形金型の製造方法。   The method for producing a molding die for optical elements according to claim 1, wherein the molding die for optical elements is used for molding an optical element having a diameter of 5 mm or less. 前記金型基材の表面に形成された前記非晶質金属の膜層の厚さは、10〜500μmであることを特徴とする請求項1又は2に記載の光学素子用成形金型の製造方法。   The thickness of the film layer of the amorphous metal formed on the surface of the mold base is 10 to 500 µm, The production of the molding die for optical elements according to claim 1 or 2 Method. 前記過冷却液体領域を有する非晶質金属の熱伝導率が1〜20W/mKであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の光学素子用成形金型の製造方法。   The method for producing a molding die for an optical element according to any one of claims 1 to 3, wherein the amorphous metal having the supercooled liquid region has a thermal conductivity of 1 to 20 W / mK. 前記金型基材は,ジルコニア,アルミナ,マコール,マセライト[Al23・K2O・B23・F]のいずれかのセラミックスから形成されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の光学素子用成形金型の製造方法。 The mold base is made of any one of zirconia, alumina, macor, and macerite [Al 2 O 3 · K 2 O · B 2 O 3 · F] ceramics. 5. A method for producing a molding die for optical elements according to any one of 4 above. 前記過冷却液体領域を有する非晶質金属の膜層をスパッタ処理によって形成したことを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の光学素子用成形金型の製造方法。   6. The method for producing a molding die for an optical element according to claim 1, wherein the amorphous metal film layer having the supercooled liquid region is formed by sputtering. 前記過冷却液体領域を有する非晶質金属の膜層をイオンプレーティング処理によって形成したことを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の光学素子用成形金型の製造方法。   6. The method for producing a molding die for an optical element according to claim 1, wherein the amorphous metal film layer having the supercooled liquid region is formed by an ion plating process. 前記過冷却液体領域を有する非晶質金属の膜層をCVD処理によって形成したことを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の光学素子用成形金型の製造方法。   6. The method for producing a molding die for an optical element according to claim 1, wherein the amorphous metal film layer having the supercooled liquid region is formed by a CVD process. 前記過冷却液体領域を有する非晶質金属の膜層と,前記金型基材との間に、Pt,Ir,Pd,Au,Ru,Rh,Agの貴金属元素群及びFe,Co,Ni,Cr,W,Ti,Mo,Zrの遷移金属元素群の中から選択されるいずれかの元素からなる,あるいはいずれか2種類以上の元素を組み合わせてなる、厚さ0.01μm〜20μmの機能膜を形成することを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載の光学素子用成形金型の製造方法。   Pt, Ir, Pd, Au, Ru, Rh, Ag noble metal element group and Fe, Co, Ni, between the amorphous metal film layer having the supercooled liquid region and the mold base. A functional film having a thickness of 0.01 μm to 20 μm made of any element selected from the group of transition metal elements of Cr, W, Ti, Mo, and Zr, or a combination of any two or more elements The method for producing a molding die for optical elements according to claim 1, wherein: 前記過冷却液体領域を有する非晶質金属の膜層と,前記金型基材の間に、アルミナ,クロミナ,WC,チッ化ケイ素,チッ化炭素,TiN,TiAlN,ジルコニア,ダイヤモンド,ダイヤモンドライクカーボン,カーボンの群から選択されるいずれか一種類の成分を有する膜層を膜厚0.01μm〜20μm形成することによって、機能膜を形成したことを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載の光学素子用成形金型の製造方法。   Between the amorphous metal film layer having the supercooled liquid region and the mold base, alumina, chromina, WC, silicon nitride, carbon nitride, TiN, TiAlN, zirconia, diamond, diamond-like carbon 9. The functional film is formed by forming a film layer having any one kind of component selected from the group of carbons to a film thickness of 0.01 μm to 20 μm. The manufacturing method of the shaping die for optical elements of description. 前記機能膜をスパッタ処理によって形成したことを特徴とする請求項9又は10に記載の光学素子用成形金型の製造方法。   The method for producing a molding die for optical elements according to claim 9 or 10, wherein the functional film is formed by a sputtering process. 前記機能膜をイオンプレーティング処理によって形成したことを特徴とする請求項9又は10に記載の光学素子用成形金型の製造方法。   The method for producing a molding die for an optical element according to claim 9 or 10, wherein the functional film is formed by an ion plating process. 前記機能膜をCVD処理によって形成したことを特徴とする請求項9又は10に記載の光学素子用成形金型の製造方法。   The method for producing a molding die for optical elements according to claim 9 or 10, wherein the functional film is formed by a CVD process. 前記機能膜を前記金型基材の表面に形成にする前に,前記金型基材の表面の表面粗さをRa=0.010〜50μmの範囲内に調整したことを特徴とする請求項9乃至13のいずれかに記載の光学素子用成形金型の製造方法。   The surface roughness of the surface of the mold base is adjusted within a range of Ra = 0.010 to 50 μm before forming the functional film on the surface of the mold base. The manufacturing method of the shaping die for optical elements in any one of 9 thru | or 13. 前記光学素子用成形金型の外径は,それにより成形される光学素子の直径よりも1mm以上大きいことを特徴とする請求項1乃至14のいずれかに記載の光学素子用成形金型の製造方法。   15. The optical element molding die according to claim 1, wherein an outer diameter of the optical element molding die is 1 mm or more larger than a diameter of the optical element molded thereby. Method. 前記光学素子用成形金型により成形される光学素子の光学面に、光軸を中心とした輪帯構造が形成されることを特徴とする請求項1乃至15のいずれかに記載の光学素子用成形金型の製造方法。   The optical element according to any one of claims 1 to 15, wherein a ring zone structure centering on the optical axis is formed on an optical surface of the optical element molded by the molding die for the optical element. Manufacturing method of a mold. 前記光学素子用成形金型の金型光学面は、非球面形状のみからなることを特徴とする請求項1乃至16のいずれかに記載の光学素子用成形金型の製造方法。   The method for producing an optical element molding die according to any one of claims 1 to 16, wherein a mold optical surface of the optical element molding die has only an aspherical shape. 請求項1乃至17のいずれかに記載の光学素子用成形金型の製造方法を用いて製造されたことを特徴とする光学素子用成形金型。   An optical element molding die manufactured using the method for manufacturing an optical element molding die according to any one of claims 1 to 17.
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