JP5131147B2 - Method for producing mold, method for producing glass gob, and method for producing glass molded body - Google Patents

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Description

本発明は、ガラスゴブ又はガラス成形体を製造するための金型の製造方法、該製造方法により製造された金型を用いたガラスゴブの製造方法及びガラス成形体の製造方法に関する。   The present invention relates to a mold manufacturing method for manufacturing a glass gob or a glass molded body, a glass gob manufacturing method using the mold manufactured by the manufacturing method, and a glass molded body manufacturing method.

近年、デジタルカメラ用レンズ、DVD等の光ピックアップレンズ、携帯電話用カメラレンズ、光通信用のカップリングレンズ等として、ガラス製の光学素子が広範にわたって利用されている。このようなガラス製の光学素子として、ガラス素材を成形金型で加圧成形して製造したガラス成形体が広く用いられている。   In recent years, glass optical elements are widely used as lenses for digital cameras, optical pickup lenses such as DVDs, camera lenses for mobile phones, coupling lenses for optical communication, and the like. As such a glass optical element, a glass molded body produced by pressure molding a glass material with a molding die is widely used.

このようなガラス成形体の製造方法の1つとして、予め所定質量及び形状を有するガラスプリフォームを作製し、該ガラスプリフォームを成形金型とともに加熱して加圧成形する方法(以下、「リヒートプレス法」ともいう)が知られている。このようなリヒートプレス法に用いるガラスプリフォームは、従来、研削・研磨等の機械加工によって製造されてきたが、機械加工によるガラスプリフォームの作製には多大な労力と時間を要するという問題があった。そのため、滴下ノズル等より滴下した溶融ガラス滴を下型で受けてガラスゴブ(ガラス塊)を作製し、そのままガラスプリフォーム(ゴブプリフォーム)として用いる方法の検討が進められている。   As one method for producing such a glass molded body, a glass preform having a predetermined mass and shape is prepared in advance, and the glass preform is heated and molded together with a molding die (hereinafter referred to as “reheat”). Also known as “pressing method”). Conventionally, glass preforms used in such a reheat press method have been manufactured by machining such as grinding and polishing. However, there is a problem that production of glass preforms by machining requires a great deal of labor and time. It was. For this reason, studies are being made on a method of receiving a molten glass droplet dropped from a dropping nozzle or the like with a lower mold to produce a glass gob (glass lump) and directly using it as a glass preform (gob preform).

一方、ガラス成形体の別の製造方法として、滴下した溶融ガラス滴を下型で受け、受けた溶融ガラス滴を、下型と上型とにより加圧成形してガラス成形体を得る方法(以下、「液滴成形法」ともいう)が提案されている。この方法は、成形金型等の加熱と冷却を繰り返す必要がなく溶融ガラス滴から直接ガラス成形体を製造することができるので、1回の成形に要する時間を非常に短くできることから注目されている。   On the other hand, as another method for producing a glass molded body, a dropped glass melt is received by a lower mold, and the received molten glass droplet is pressure-formed by a lower mold and an upper mold to obtain a glass molded body (hereinafter referred to as a glass molded body). , Also referred to as “droplet forming method”). This method is attracting attention because it is possible to produce a glass molded body directly from molten glass droplets without the need to repeat heating and cooling of a molding die or the like, and the time required for one molding can be extremely shortened. .

しかし、ガラスゴブの製造や、液滴成形法によるガラス成形体の製造の際、滴下した溶融ガラス滴を下型で受けると、製造されたガラスゴブやガラス成形体の下面(下型との接触面)に、空気溜まりが残存してしまうという問題があった。この問題を、図17を用いて説明する。図17は、従来の方法により下型10で受けた溶融ガラス滴50の状態を示す模式図である。図17(a)は、溶融ガラス滴50が下型10に衝突した瞬間の状態を、図17(b)は、その後、溶融ガラス滴50が表面張力によって変形した後の状態を、それぞれ示している。   However, when a glass gob is manufactured or a glass molded body is manufactured by a droplet forming method, when the dropped molten glass droplet is received by the lower mold, the lower surface of the manufactured glass gob or glass molded body (contact surface with the lower mold) In addition, there is a problem that air pockets remain. This problem will be described with reference to FIG. FIG. 17 is a schematic diagram showing a state of molten glass droplet 50 received by lower mold 10 by a conventional method. FIG. 17A shows a state at the moment when the molten glass droplet 50 collides with the lower mold 10, and FIG. 17B shows a state after the molten glass droplet 50 is deformed by the surface tension thereafter. Yes.

図17(a)に示すように、下型10に衝突した瞬間の溶融ガラス滴50は、衝突の衝撃によって平たく伸ばされる。この時、溶融ガラス滴50には、下面(下型10との接触面)の中心付近に、直径数十μm〜数百μm程度の微小な凹部51が生じる。このような凹部51が発生するメカニズムは必ずしも明らかではないが、シミュレーション等を用いた解析によれば、溶融ガラス滴50が下型10に衝突する際、最初に下型10に衝突する部分のガラスが反動で上方に跳ね返ることによって生じると考えられる。溶融ガラス滴50は、その後、図17(b)に示すように、表面張力の働きによって丸く変形する。この際、溶融ガラス滴50の下面と下型10の表面とが密着して、凹部51の中に溜まった空気の逃げ道が無くなるため、凹部51は消滅することなく空気溜まりとして残存してしまう。   As shown in FIG. 17A, the molten glass droplet 50 at the moment of collision with the lower mold 10 is stretched flat by the impact of the collision. At this time, in the molten glass droplet 50, a minute concave portion 51 having a diameter of about several tens of μm to several hundreds of μm is generated near the center of the lower surface (contact surface with the lower mold 10). The mechanism by which such a recess 51 is generated is not necessarily clear, but according to an analysis using simulation or the like, when the molten glass droplet 50 collides with the lower mold 10, the glass in the portion that first collides with the lower mold 10. It is thought that this is caused by a recoil that bounces upward. Thereafter, the molten glass droplet 50 is deformed into a round shape by the action of the surface tension, as shown in FIG. At this time, the lower surface of the molten glass droplet 50 and the surface of the lower mold 10 are in close contact with each other, and there is no escape route for the air accumulated in the recess 51, so that the recess 51 remains as an air reservoir without disappearing.

この問題に対応するため、下型の表面を粗面化して、溶融ガラス滴の凹部に入り込んだ空気の流路を確保することで空気溜まりが残存することを防止する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。また、粗面化した下地面の上に、溶解層を含んだ被覆層を形成することで、空気溜まりを防止すると共に再生を容易とした下型が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
特開平3−137031号公報 特開2005−272187号公報
In order to cope with this problem, a method has been proposed in which the surface of the lower mold is roughened to secure a flow path of air that has entered the concave portion of the molten glass droplet, thereby preventing air from remaining. For example, see Patent Document 1). Further, a lower mold has been proposed in which a covering layer including a dissolved layer is formed on a roughened base surface to prevent air accumulation and facilitate regeneration (for example, see Patent Document 2). ).
Japanese Patent Laid-Open No. 3-137031 JP 2005-272187 A

特許文献1や2に記載された方法によって空気溜まりの発生を防止するためには、下型の表面が所定の表面粗さとなるよう、エッチング等によって粗面化を行う必要がある。   In order to prevent the occurrence of air accumulation by the methods described in Patent Documents 1 and 2, it is necessary to perform roughening by etching or the like so that the surface of the lower mold has a predetermined surface roughness.

一般に、ガラスを成形するための成形金型の材質には種々の制約条件があり、高温でガラスと反応しにくいこと、鏡面が得られること、加工性が良いこと、硬いこと、脆くないことなど、多くの条件を満足している必要がある。これらの諸条件を満足する材質は非常に限られており、例えば、炭化タングステンを主成分とする超硬材料、炭化珪素、窒化珪素等のセラミックス材料、カーボンを含んだ複合材料等が好ましく用いられている。   In general, there are various constraints on the material of the molding die for molding glass, it is difficult to react with glass at high temperatures, a mirror surface can be obtained, workability is good, it is hard, it is not brittle, etc. Need to satisfy many conditions. The materials that satisfy these conditions are very limited. For example, cemented carbide materials mainly composed of tungsten carbide, ceramic materials such as silicon carbide and silicon nitride, and composite materials containing carbon are preferably used. ing.

しかしながら、成形金型として好ましい性質を有するこれらの材質は、表面が所定の表面粗さになるよう均一に粗面化することは困難な場合が多い。また、炭化タングステンを主成分とする超硬材料などのように、エッチングによる粗面化は可能であるが、そのように粗面化された表面は非常に脆くなり、耐久性が著しく悪化してしまう材質もある。   However, it is often difficult to uniformly roughen these materials having preferable properties as a molding die so that the surface has a predetermined surface roughness. Also, roughing by etching is possible, such as super hard material mainly composed of tungsten carbide, but the roughened surface becomes very brittle and the durability is remarkably deteriorated. Some materials will end up.

そのため、下型にこれらの材質を用いた場合には、特許文献1や2に記載された方法を実施することができない場合があり、あるいは、実施できても下型の耐久性が劣るため安定してガラス成形体を製造することができないという問題があった。   Therefore, when these materials are used for the lower mold, the method described in Patent Documents 1 and 2 may not be implemented, or even if it can be performed, the lower mold has poor durability and is stable. As a result, there is a problem that a glass molded body cannot be manufactured.

更に、溶融ガラス滴を下型と上型とで加圧成形する際に、上型の成形面に沿ってガラス素材が変形する過程でガラス素材と上型との間に周囲の気体が閉じこめられてしまい、ガラス成形体に凹みやしわ等の欠陥が存在する場合もあり、問題となっていた。   In addition, when pressure-molding molten glass droplets between the lower mold and the upper mold, the surrounding gas is confined between the glass material and the upper mold in the process of deforming the glass material along the molding surface of the upper mold. In other words, defects such as dents and wrinkles may exist in the glass molded body, which has been a problem.

本発明は上記のような技術的課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、製造するガラスゴブやガラス成形体に空気溜まりや凹み等の欠陥が発生することを防止できる金型の製造方法を提供することである。また、本発明の別の目的は、空気溜まりのないガラスゴブを安定的に製造することができるガラスゴブの製造方法を提供すること、及び、空気溜まり等の欠陥のないガラス成形体を安定的に製造することができるガラス成形体の製造方法を提供することである。   This invention is made | formed in view of the above technical subjects, The objective of this invention is the metal mold | die which can prevent that defects, such as an air pocket and a dent, generate | occur | produce in the glass gob and glass molding to manufacture. It is to provide a manufacturing method. Another object of the present invention is to provide a glass gob production method capable of stably producing a glass gob free of air accumulation, and to stably produce a glass molded body free from defects such as air accumulation. It is providing the manufacturing method of the glass forming body which can do.

上記の課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有するものである。   In order to solve the above problems, the present invention has the following features.

1. ガラスゴブ又はガラス成形体を製造するための金型の製造方法において、
基材の上に被覆層を成膜する成膜工程と、
前記被覆層の表面を粗面化する粗面化工程と、を有し、
前記粗面化工程では、前記被覆層の表面の反射率又は明度、粗面化によって所定の範囲内の値に低下するまで粗面化を行うことを特徴とする金型の製造方法。
1. In the method for producing a mold for producing a glass gob or glass molded body,
A film forming step of forming a coating layer on the substrate;
A roughening step of roughening the surface of the coating layer,
Wherein the roughening step, the reflectivity or lightness of the surface of the coating layer, the production process of the mold tool, which comprises carrying out the roughening until reduced to a value within a predetermined range by roughening.

2. 前記粗面化工程では、前記被覆層の表面の反射率又は明度を測定しながら粗面化を行い、測定された反射率又は明度が所定の値となった時点で粗面化を終了することを特徴とする前記1に記載の金型の製造方法。 2. In the roughening step, roughening is performed while measuring the reflectance or brightness of the surface of the coating layer, and the roughening is terminated when the measured reflectance or brightness reaches a predetermined value. 2. The method for producing a mold according to 1 above.

. 前記被覆層は、クロム、アルミニウム及びチタンのうち少なくとも1つの元素を含むことを特徴とする前記1または2に記載の金型の製造方法。 3 . 3. The mold manufacturing method according to 1 or 2 , wherein the coating layer contains at least one element of chromium, aluminum, and titanium.

. 前記被覆層はクロム元素を含み、
硝酸第二セリウムアンモニウムを含む酸性溶液を用いたウェットエッチングによって粗面化を行うことを特徴とする前記に記載の金型の製造方法。
4 . The coating layer includes elemental chromium;
4. The method for producing a mold according to 3 above, wherein the surface is roughened by wet etching using an acidic solution containing ceric ammonium nitrate.

. 前記被覆層はクロム元素を含み、
フェリシアン化カリウム及び水酸化カリウムを含むアルカリ性溶液を用いたウェットエッチングによって粗面化を行うことを特徴とする前記に記載の金型の製造方法。
5 . The coating layer includes elemental chromium;
4. The method for producing a mold as described in 3 above, wherein the surface is roughened by wet etching using an alkaline solution containing potassium ferricyanide and potassium hydroxide.

. 前記被覆層はクロム元素を含み、
ハロゲンを含むガスを用いたドライエッチングによって粗面化を行うことを特徴とする前記に記載の金型の製造方法。
6 . The coating layer includes elemental chromium;
4. The method for producing a mold according to 3 above, wherein the surface is roughened by dry etching using a gas containing halogen.

. 前記所定の範囲は、粗面化された前記被覆層の表面が、算術平均粗さ(Ra)が0.01μm以上であり、且つ、粗さ曲線要素の平均長(RSm)が0.5μm以下となるように定められたものであることを特徴とする前記1に記載の金型の製造方法。 7 . In the predetermined range, the surface of the roughened coating layer has an arithmetic average roughness (Ra) of 0.01 μm or more and an average length (RSm) of roughness curve elements of 0.5 μm or less. 2. The method for manufacturing a mold according to 1 above, characterized in that the mold is defined as follows.

. 前記所定の範囲は、粗面化された前記被覆層の表面が、算術平均粗さ(Ra)が0.2μm以下となるように定められたものであることを特徴とする前記に記載の金型の製造方法。 8 . The predetermined range, the surface of the roughened the coating layer, the arithmetic average roughness (Ra) according to the 7, characterized in that the defined so that 0.2μm or less Mold manufacturing method.

. 下型に溶融ガラス滴を滴下する工程と、
滴下した前記溶融ガラス滴を前記下型の上で冷却固化する工程と、を有するガラスゴブの製造方法において、
前記下型は、前記1〜のうちの何れか1項に記載の金型の製造方法によって製造されたものであることを特徴とするガラスゴブの製造方法。
9 . Dropping molten glass droplets on the lower mold; and
A step of cooling and solidifying the molten glass droplet dropped on the lower mold,
The lower die, the glass gob production method which is characterized in that which has been produced by the method for producing a mold according to any one of the 1-8.

10. 下型に溶融ガラス滴を滴下する工程と、
滴下した前記溶融ガラス滴を、前記下型及び前記下型に対向する上型により加圧成形する工程と、を有するガラス成形体の製造方法において、
前記下型又は前記上型の少なくとも一方は、前記1〜のうちの何れか1項に記載の金型の製造方法によって製造されたものであることを特徴とするガラス成形体の製造方法。
10 . Dropping molten glass droplets on the lower mold; and
In the method for producing a glass molded body, the step of pressure-molding the dropped molten glass droplets with the lower mold and the upper mold facing the lower mold,
At least one of the lower mold or the upper mold is manufactured by the mold manufacturing method according to any one of the above 1 to 8 , wherein the glass molded body is manufactured.

本発明によれば、基材の上に被覆層を成膜し、表面の反射率等が所定の範囲となるように被覆層の表面を粗面化するため、基材の材質にかかわらず表面を均一に粗面化することができ、基材を劣化させることもない。従って、製造するガラスゴブやガラス成形体に空気溜まり等の欠陥が発生することを防止できる金型を製造することができる。また、本発明の金型の製造方法で製造された金型を用いることで、周囲の気体が閉じこめられることによって発生する空気溜まり等の欠陥のないガラスゴブやガラス成形体を安定的に製造することができる。   According to the present invention, a coating layer is formed on a substrate, and the surface of the coating layer is roughened so that the reflectance of the surface is in a predetermined range. Can be uniformly roughened, and the base material is not deteriorated. Therefore, it is possible to manufacture a mold that can prevent the occurrence of defects such as air traps in the glass gob or glass molded body to be manufactured. In addition, by using the mold manufactured by the mold manufacturing method of the present invention, it is possible to stably manufacture glass gobs and glass molded bodies that are free from defects such as air pockets generated by the surrounding gas being confined. Can do.

以下、本発明の実施の形態について図1〜図16を参照しつつ詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.

始めに、図1〜図8を用いて、本実施形態における下型(金型)の製造方法について説明する。図1は各工程における下型の状態を示す断面図、図2はエッチングレートの意味を説明するための模式図である。図3はウェットエッチングの方法を示す断面図、図4はマスクを用いたエッチングの方法を示す断面図、図5は、平行平板型のドライエッチング装置の例を示す模式図である。また、図6は、エッチングの処理時間と被覆層の表面の反射率等との関係を示すグラフ、図7は、反射率を測定しながら粗面化を行う方法を示す模式図とグラフ、図8は、下型が曲率を有する場合の反射率の測定方法の例を示す模式図である。   First, the manufacturing method of the lower mold | type (metal mold | die) in this embodiment is demonstrated using FIGS. FIG. 1 is a cross-sectional view showing the state of the lower mold in each step, and FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the meaning of the etching rate. FIG. 3 is a cross-sectional view showing a wet etching method, FIG. 4 is a cross-sectional view showing an etching method using a mask, and FIG. 5 is a schematic view showing an example of a parallel plate type dry etching apparatus. FIG. 6 is a graph showing the relationship between the etching processing time and the reflectance of the surface of the coating layer, and FIG. 7 is a schematic diagram and graph showing a method of roughening while measuring the reflectance. FIG. 8 is a schematic diagram illustrating an example of a reflectance measurement method when the lower mold has a curvature.

(基材)
下型の基材11には、予め、製造するガラス成形体等に応じた所定の形状の成形面15を加工しておく(図1(a))。本実施形態においては、基材11の上に成膜された被覆層14に対して粗面化処理を行うため、被覆層14の成膜前に基材11を粗面化しておく必要はない。そのため、基材11の材質は、粗面化の容易性や、粗面化した場合の耐久性等を考慮することなく、溶融ガラス滴を受けるための下型の材質として公知の材質の中から、条件に応じて適宜選択して用いることができる。好ましく用いることができる材質として、例えば、各種耐熱合金(ステンレス等)、炭化タングステンを主成分とする超硬材料、各種セラミックス(炭化珪素、窒化珪素等)、カーボンを含んだ複合材料等が挙げられる。また、これらの材質の表面にCVD炭化珪素膜などの緻密な加工層を形成したものであってもよい。
(Base material)
In the lower mold base 11, a molding surface 15 having a predetermined shape corresponding to a glass molded body to be manufactured is processed in advance (FIG. 1A). In the present embodiment, since the roughening treatment is performed on the coating layer 14 formed on the base material 11, it is not necessary to roughen the base material 11 before the coating layer 14 is formed. . Therefore, the material of the base material 11 is selected from among materials known as lower mold materials for receiving molten glass droplets without considering the ease of roughening and the durability when roughened. These can be appropriately selected according to the conditions. Examples of materials that can be preferably used include various heat-resistant alloys (such as stainless steel), super hard materials mainly composed of tungsten carbide, various ceramics (such as silicon carbide and silicon nitride), and composite materials including carbon. . Further, a dense processed layer such as a CVD silicon carbide film may be formed on the surface of these materials.

(成膜工程)
次に、基材11の上に被覆層14を成膜する(成膜工程:図1(b))。被覆層14の材質に特に制限はなく、例えば、種々の金属(クロム、アルミニウム、チタン等)、窒化物(窒化クロム、窒化アルミニウム、窒化チタン、窒化硼素等)、酸化物(酸化クロム、酸化アルミニウム、酸化チタン等)等を用いることができる。中でも、被覆層14は、クロム、アルミニウム、及びチタンのうち少なくとも1つの元素を含むことが好ましい。例えば、金属クロム、金属アルミニウム、金属チタンの他、これらの酸化物や窒化物、あるいはこれらの混合物等が好適である。
(Film formation process)
Next, the coating layer 14 is formed on the base material 11 (film formation step: FIG. 1B). The material of the coating layer 14 is not particularly limited, and for example, various metals (chromium, aluminum, titanium, etc.), nitrides (chromium nitride, aluminum nitride, titanium nitride, boron nitride, etc.), oxides (chromium oxide, aluminum oxide) , Titanium oxide, etc.) can be used. Especially, it is preferable that the coating layer 14 contains at least 1 element among chromium, aluminum, and titanium. For example, in addition to metal chromium, metal aluminum, and metal titanium, these oxides and nitrides, or mixtures thereof are suitable.

これらの膜は、いずれも容易に成膜でき、後述する方法によって容易に粗面化を行うことができる。また、被覆層14にクロム、アルミニウム、及びチタンのうち少なくとも1つの元素が含まれていると、大気中での加熱によってこれらの元素が酸化し、表面に安定な酸化物の層が形成されるという共通した特徴がある。これらの酸化物は、標準生成自由エネルギー(標準生成ギブスエネルギー)が小さく非常に安定であるため、高温の溶融ガラス滴と接触しても容易に反応することがないという大きな利点を有している。中でも、クロムの酸化物は特に安定であるため、クロム元素を含む被覆層14を設けることがより好ましい。   Any of these films can be easily formed and roughened by a method described later. Further, when the coating layer 14 contains at least one element of chromium, aluminum, and titanium, these elements are oxidized by heating in the atmosphere, and a stable oxide layer is formed on the surface. There is a common feature. These oxides have the great advantage that they do not react easily even when they come into contact with hot molten glass droplets because they have a small standard free energy (standard Gibbs energy) and are very stable. . Among these, chromium oxide is particularly stable, and thus it is more preferable to provide the coating layer 14 containing chromium element.

被覆層14の厚みは、エッチング等による粗面化によって微小な凹凸を形成できるだけの厚みを有していればよく、通常は、0.05μm以上が好ましい。逆に、被覆層14が厚すぎると、膜の剥離等の欠陥が発生しやすくなる場合がある。そのため、被覆層14の厚みは、0.05μm〜5μmが好ましく、0.1μm〜1μmが特に好ましい。   The thickness of the coating layer 14 is sufficient if it has a thickness sufficient to form minute irregularities by roughening by etching or the like, and is usually preferably 0.05 μm or more. Conversely, if the coating layer 14 is too thick, defects such as film peeling may easily occur. Therefore, the thickness of the coating layer 14 is preferably 0.05 μm to 5 μm, particularly preferably 0.1 μm to 1 μm.

被覆層14は、単一の層であってもよいし、成分や膜質の異なる複数の層を有していてもよい。例えば、被覆層14をエッチングレートの異なる2つの層(下層及び表面層)に分け、エッチングレートの小さい層を下層として基材11の上に成膜した後、下層よりもエッチングレートの大きい表面層を成膜することも好ましい。このような構成にすれば、被覆層14の最表面にある表面層はエッチングレートが大きいため、エッチングによって容易に微小な凹凸を形成でき、均一な粗面化が可能となる。また、表面層の下にエッチングレートが小さい下層が存在することにより、被覆層14の密着力が向上するとともに、エッチングの影響が基材11にまで及ぶことをより確実に防止することができ、耐久性に優れた下型10を製造することができる。   The coating layer 14 may be a single layer or may have a plurality of layers having different components and film qualities. For example, the coating layer 14 is divided into two layers (lower layer and surface layer) having different etching rates, a layer having a lower etching rate is formed on the substrate 11 as a lower layer, and then the surface layer having a higher etching rate than the lower layer. It is also preferable to form a film. With such a configuration, since the surface layer on the outermost surface of the coating layer 14 has a high etching rate, minute irregularities can be easily formed by etching, and uniform roughening can be achieved. Further, the presence of a lower layer having a low etching rate under the surface layer improves the adhesion of the coating layer 14 and can more reliably prevent the etching effect from reaching the base material 11. The lower mold 10 having excellent durability can be manufactured.

ここで、図2を用いて、本明細書におけるエッチングレートの意味を説明する。図2の左側の図は、エッチング前の初期状態を示す図であり、基板21の上に膜22が形成されている。右側の図は、これに処理時間tだけエッチングを行った後の状態を示している。このとき、エッチング量A(膜22の厚みの減少量)を処理時間tで除したものがエッチングレートである。なお、エッチングによって膜22の表面は微細な凹凸が形成されるが、エッチングレートの算出にあたっては、凹凸の平均線23を用いることとする。   Here, the meaning of the etching rate in this specification will be described with reference to FIG. The diagram on the left side of FIG. 2 shows an initial state before etching, and a film 22 is formed on the substrate 21. The diagram on the right side shows a state after etching is performed for the processing time t. At this time, the etching rate is obtained by dividing the etching amount A (the reduction amount of the thickness of the film 22) by the processing time t. Note that fine irregularities are formed on the surface of the film 22 by etching, but an average line 23 of irregularities is used for calculating the etching rate.

被覆層14の成膜方法に制限はなく、公知の成膜方法の中から適宜選択して用いればよい。例えば、真空蒸着法、スパッタ法、CVD法等が挙げられる。中でも、スパッタ法は、密着力の大きい膜を容易に成膜することができるため好ましい。   There is no restriction | limiting in the film-forming method of the coating layer 14, What is necessary is just to select suitably from well-known film-forming methods, and to use. For example, a vacuum deposition method, a sputtering method, a CVD method, and the like can be given. Among these, the sputtering method is preferable because a film with high adhesion can be easily formed.

被覆層14をスパッタ法によって成膜する場合、成膜面に到達するスパッタ粒子の有するエネルギーが小さいほどエッチングレートは大きくなり、スパッタ粒子の有するエネルギーが大きいほどエッチングレートは小さくなる。従って、成膜工程において、先ず、成膜面に到達するスパッタ粒子の有するエネルギーが大きい条件で成膜した後、成膜条件を変更して、スパッタ粒子の有するエネルギーが小さい条件で成膜を行うことにより、下層と表面層とを形成することができる。この方法によれば、ターゲットの材質や設備を変更することなく、成膜条件を変更するだけで、エッチングレートの小さい下層とエッチングレートの大きい表面層を連続して成膜することができる。被覆層14をこのような2層構造にする理由は、表面層にエッチングを行っても、下層が存在することによってエッチングの影響が基材11に及ぶことを防止することができ、また、下層の高エネルギー成膜によって基材11と被覆層14との接着性を向上させることができるからである。   When the coating layer 14 is formed by sputtering, the etching rate increases as the energy of the sputtered particles reaching the film formation surface decreases, and the etching rate decreases as the energy of the sputtered particles increases. Accordingly, in the film forming process, first, after forming the film under the condition that the energy of the sputtered particles reaching the film forming surface is large, the film forming condition is changed, and the film is formed under the condition of the low energy of the sputtered particle. Thereby, a lower layer and a surface layer can be formed. According to this method, it is possible to continuously form a lower layer having a low etching rate and a surface layer having a high etching rate only by changing the film forming conditions without changing the material and equipment of the target. The reason why the coating layer 14 has such a two-layer structure is that even if the surface layer is etched, the presence of the lower layer can prevent the influence of the etching from reaching the substrate 11, and the lower layer This is because the adhesion between the base material 11 and the coating layer 14 can be improved by the high energy film formation.

成膜面に到達するスパッタ粒子の有するエネルギーを小さくするためには、例えば、成膜中のスパッタガスの圧力を高くする、ターゲットと成膜面の間の距離を長くする、スパッタ電極に印加する電力を小さくする等の方法が挙げられる。逆に、成膜面に到達するスパッタ粒子の有するエネルギーを大きくするためには、例えば、成膜中のスパッタガスの圧力を低くする、ターゲットと成膜面の間の距離を短くする、スパッタ電極に印加する電力を大きくする等の方法が挙げられる。   In order to reduce the energy of the sputtered particles that reach the film formation surface, for example, the pressure of the sputtering gas during film formation is increased, the distance between the target and the film formation surface is increased, and the sputtering electrode is applied. For example, a method of reducing electric power can be used. Conversely, in order to increase the energy of sputtered particles that reach the film formation surface, for example, the sputtering gas pressure during film formation is reduced, the distance between the target and the film formation surface is shortened, The method of enlarging the electric power applied to the method is mentioned.

(粗面化工程)
次に、被覆層14の表面の粗面化を行う(粗面化工程:図1(c))。本実施形態では、被覆層14の表面の反射率R又は当該反射率Rに基づいて計算されるパラメータが所定の範囲となるように粗面化を行うため、基材11の材質に拘わらず、被覆層14の表面を均一に粗面化することができる。粗面化の方法に特に制限はないが、均一な凹凸を容易に形成できるという観点から、ウェットエッチングや、ドライエッチングにより行うことが好ましい。
(Roughening process)
Next, the surface of the coating layer 14 is roughened (roughening step: FIG. 1C). In this embodiment, since the surface roughness of the coating layer 14 is roughened so that the reflectance R or a parameter calculated based on the reflectance R falls within a predetermined range, regardless of the material of the base material 11, The surface of the coating layer 14 can be uniformly roughened. Although there is no restriction | limiting in particular in the method of roughening, From a viewpoint that a uniform unevenness | corrugation can be formed easily, it is preferable to carry out by wet etching or dry etching.

ウェットエッチングは、所定のエッチング液30を被覆層14と反応させて粗面化を行う方法である。図3(a)のように、エッチング液槽31に貯留したエッチング液30に下型10の全体を浸漬させてもよいし、図3(b)のように被覆層14をエッチング液30に浸漬させてもよい。また、図3(c)のように、被覆層14の上に所定量のエッチング液30を供給してもよいし、図3(d)のように噴射ノズル32からエッチング液30をスプレー状に噴射させ、被覆層14に吹き付ける方法でもよい。ウェットエッチングによれば、高価で大型の設備を必要とせず、均一性に優れた処理を効率よく、低コストで行うことができる。また、安定した処理を行うために、処理室の雰囲気温度と照度、下型の温度、処理個数、エッチング液の温度、量、濃度などの条件を一定に保っておくことが好ましい。逆に、これらの条件を変更することによって、形成される凹凸の深さや周期を適宜調整することができる。   The wet etching is a method in which a predetermined etching solution 30 is reacted with the coating layer 14 to roughen the surface. The entire lower mold 10 may be immersed in the etching solution 30 stored in the etching solution tank 31 as shown in FIG. 3A, or the coating layer 14 is immersed in the etching solution 30 as shown in FIG. You may let them. Further, as shown in FIG. 3 (c), a predetermined amount of the etching solution 30 may be supplied onto the coating layer 14, or the etching solution 30 is sprayed from the spray nozzle 32 as shown in FIG. 3 (d). The method of spraying and spraying on the coating layer 14 may be used. According to wet etching, expensive and large equipment is not required, and processing with excellent uniformity can be performed efficiently and at low cost. In order to perform a stable process, it is preferable to maintain constant conditions such as the atmospheric temperature and illuminance of the process chamber, the temperature of the lower mold, the number of processes, the temperature, amount, and concentration of the etching solution. Conversely, by changing these conditions, the depth and period of the irregularities formed can be adjusted as appropriate.

ドライエッチングは、真空チャンバー内にエッチングガスを導入して高周波などによりプラズマを発生させ、プラズマにより生成されたイオンやラジカルによって被覆層14の粗面化を行う方法である。プラズマエッチングや反応性イオンエッチング(RIE)などと称されることもある。廃液が発生しないために環境負荷が小さいこと、異物による表面の汚染が少ないこと、処理の再現性に優れることなどから、好ましい方法である。   Dry etching is a method in which an etching gas is introduced into a vacuum chamber, plasma is generated by a high frequency or the like, and the coating layer 14 is roughened by ions or radicals generated by the plasma. Sometimes called plasma etching or reactive ion etching (RIE). This is a preferable method because the waste liquid is not generated, the environmental load is small, the surface is less contaminated with foreign matter, and the reproducibility of the treatment is excellent.

ドライエッチングの装置は、平行平板型、バレル(円筒)型、マグネトロン型、ECR型など、公知の装置の中から適宜選択して用いればよく、特に制限はない。ここでは、平行平板型のドライエッチング装置を例に挙げて説明する。図5に示した平行平板型のドライエッチング装置40は、真空チャンバー41の中に互いに平行に配置された2枚の電極42、43を有しており、一方の電極42は高周波電源44に接続されている。処理する下型10を電極42の上に配置した後、バルブ45を開けて排気ポンプ46によって真空チャンバー41を10−3Pa台の高真空状態にする。その後、流量調整バルブ47を介してガスボンベ48よりエッチングガスを導入し、電極42に高周波を印加することにより、2枚の電極42、43の間にプラズマを発生させる。プラズマによって生成されたイオンやラジカルによって被覆層14の表面に微小な凹凸が形成され、粗面化される。なお、ドライエッチングによるエッチング作用には、イオンとの衝突による物理的な作用と、ラジカルとの反応による化学的な作用とがあるが、本発明においては、少なくとも何れか一方の作用によって被覆層14の粗面化が行われればよく、両方の作用が同時に働いてもよい。エッチングガスは、Arなどの不活性ガスでもよいし、F、Cl、Brなどのハロゲンを含んだ反応性の高いガスを用いてもよい。 The dry etching apparatus may be appropriately selected from known apparatuses such as a parallel plate type, a barrel (cylindrical) type, a magnetron type, and an ECR type, and is not particularly limited. Here, a parallel plate type dry etching apparatus will be described as an example. A parallel plate type dry etching apparatus 40 shown in FIG. 5 has two electrodes 42 and 43 arranged in parallel to each other in a vacuum chamber 41, and one electrode 42 is connected to a high frequency power supply 44. Has been. After the lower mold 10 to be processed is disposed on the electrode 42, the valve 45 is opened, and the vacuum chamber 41 is brought into a high vacuum state of 10 −3 Pa by the exhaust pump 46. Thereafter, plasma is generated between the two electrodes 42 and 43 by introducing an etching gas from the gas cylinder 48 through the flow rate adjusting valve 47 and applying a high frequency to the electrode 42. Fine irregularities are formed on the surface of the coating layer 14 by the ions and radicals generated by the plasma, and the surface is roughened. The etching action by dry etching includes a physical action by collision with ions and a chemical action by reaction with radicals. In the present invention, the coating layer 14 is formed by at least one of the actions. It is sufficient that the surface is roughened, and both actions may work simultaneously. The etching gas may be an inert gas such as Ar, or a highly reactive gas containing a halogen such as F, Cl, or Br.

ウェットエッチング又はドライエッチングのいずれの方法においても、必ずしも被覆層14の表面の全面を粗面化する必要はなく、少なくとも溶融ガラス滴と接触する領域が粗面化されていればよい。エッチングによる基材11などの劣化を防止して所望の領域のみを処理するために、図4(a)、(b)に示すようなマスク33を用いることも好ましい。   In either wet etching or dry etching, the entire surface of the coating layer 14 does not necessarily have to be roughened, and at least a region in contact with the molten glass droplet has only to be roughened. It is also preferable to use a mask 33 as shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b) in order to prevent deterioration of the substrate 11 and the like due to etching and process only a desired region.

更に、被覆層14がクロム元素を含む場合には、下記(1)〜(3)のうちの何れかの方法でエッチングすることにより、より均一に表面の粗面化を行うことができる。   Furthermore, when the coating layer 14 contains a chromium element, the surface can be roughened more uniformly by etching by any one of the following methods (1) to (3).

(1)硝酸第二セリウムアンモニウムを含む酸性溶液を用いたウェットエッチング
エッチング液として、硝酸第二セリウムアンモニウム(Ce(NH(NO)を含む酸性溶液を用いることで、クロム元素を含む被覆層14の表面に、微細な凹凸をより均一に、かつ短時間で形成することができる。硝酸第二セリウムアンモニウムを含んでいれば、硝酸、過塩素酸など複数の酸を含んだ溶液であってもよい。硝酸第二セリウムアンモニウムの濃度は、所望の処理速度が得られるように適宜選択すればよく、通常は、5質量%〜50質量%が好ましい。
(1) Wet etching using an acidic solution containing ceric ammonium nitrate By using an acidic solution containing ceric ammonium nitrate (Ce (NH 4 ) 2 (NO 3 ) 6 ) as an etching solution, elemental chromium Fine irregularities can be formed more uniformly and in a short time on the surface of the coating layer 14 containing the. As long as ceric ammonium nitrate is contained, a solution containing a plurality of acids such as nitric acid and perchloric acid may be used. What is necessary is just to select the density | concentration of ceric ammonium nitrate suitably so that a desired process rate may be obtained, and 5 mass%-50 mass% are preferable normally.

(2)フェリシアン化カリウム及び水酸化カリウムを含むアルカリ性溶液を用いたウェットエッチング
エッチング液として、フェリシアン化カリウム及び水酸化カリウムを含むアルカリ性溶液を用いることで、クロム元素を含む被覆層14の表面に、微細な凹凸をより均一に、かつ短時間で形成することができる。フェリシアン化カリウム及び水酸化カリウムを含むアルカリ性溶液としては、例えば、フェリシアン化カリウム、水酸化カリウム、及び、純水の混合液を用いることができる。エッチング液には、更に他の成分が含まれていてもよい。フェリシアン化カリウムと水酸化カリウムの比率は、フェリシアン化カリウム1質量部に対して、水酸化カリウムが0.2〜5質量部であることが好ましい。純水の混合量にも特に制限はなく、所望の処理速度となるように適宜調整すればよい。
(3)ハロゲンを含むガスを用いたドライエッチング
F、Cl、Brなどのハロゲンを含むガス(例えば、CF、SF、CHF、Cl、BCl、HBrなど)は、クロム元素を含む被覆層14との反応性が高いため、これらのガスをエッチングガスとして用いることで、より短時間で粗面化を行うことができる。ハロゲンを含むガスと、他のガス(例えば、O、Nなど)との混合ガスを用いるのも効果的である。
(2) Wet etching using an alkaline solution containing potassium ferricyanide and potassium hydroxide As an etchant, an alkaline solution containing potassium ferricyanide and potassium hydroxide is used to form fine particles on the surface of the coating layer 14 containing chromium element. Unevenness can be formed more uniformly and in a short time. As the alkaline solution containing potassium ferricyanide and potassium hydroxide, for example, a mixed solution of potassium ferricyanide, potassium hydroxide, and pure water can be used. The etching solution may further contain other components. The ratio of potassium ferricyanide and potassium hydroxide is preferably 0.2 to 5 parts by mass of potassium hydroxide with respect to 1 part by mass of potassium ferricyanide. The amount of pure water to be mixed is not particularly limited, and may be adjusted as appropriate so as to obtain a desired processing speed.
(3) Dry etching using a gas containing halogen Gas containing halogen such as F, Cl, Br (for example, CF 4 , SF 6 , CHF 3 , Cl 2 , BCl 3 , HBr, etc.) contains a chromium element. Since the reactivity with the coating layer 14 is high, roughening can be performed in a shorter time by using these gases as an etching gas. It is also effective to use a mixed gas of a gas containing halogen and another gas (for example, O 2 , N 2, etc.).

いずれの方法により粗面化を行う場合であっても、空気溜まりの発生を良好に防止するためには、被覆層14の粗面化の進行度合を適切に管理する必要がある。本実施形態では、被覆層14の表面の反射率Rを測定し、測定した反射率R又は当該反射率Rに基づいて計算されるパラメータが所定の範囲になるように粗面化を行うことで、被覆層14の粗面化の進行度合を管理する。   Regardless of which method is used to roughen the surface, it is necessary to appropriately manage the progress of the roughening of the coating layer 14 in order to satisfactorily prevent the occurrence of air accumulation. In the present embodiment, the reflectance R of the surface of the coating layer 14 is measured, and roughening is performed so that the measured reflectance R or a parameter calculated based on the reflectance R falls within a predetermined range. The degree of progress of the roughening of the coating layer 14 is managed.

粗面化の進行度合を管理する方法としては、他に、目視によって管理する方法、触針式粗さ計で測定した表面粗さによって管理する方法、原子間力顕微鏡(AFM)で測定した表面粗さによって管理する方法、走査型電子顕微鏡(SEM)で観察した像によって管理する方法、レーザー顕微鏡で測定した表面粗さによって管理する方法などが考えられる。しかし、これらの方法は、それぞれ下記のような問題があるため、粗面化の進行度合を適切に管理することは困難である。即ち、粗面化の進行度合を目視によって管理する方法では、判断の個人差によるばらつきが大きいという問題がある。また、触針式粗さ計で測定した表面粗さによって管理する方法では、測定によって被覆層14にキズが入る場合があり、また、粗面化処理を行いながらの測定が困難という問題がある。更に、触針の先端Rは小さいもので約2μm程度であるため、被覆層14の凹凸の周期が小さい場合に正確な評価ができないという問題もある。原子間力顕微鏡(AFM)で測定した表面粗さによって管理する方法では、成形面15が曲率を有する場合に測定ができず、また、粗面化処理を行いながらの測定が困難という問題がある。走査型電子顕微鏡(SEM)で観察した像によって管理する方法では、測定に要する時間が長く、また、粗面化処理を行いながらの測定が困難という問題がある。更に、粗面化の進行度合を定量化するためには、高価な専用機器やソフトウェアが必要になるという問題もある。レーザー顕微鏡で測定した表面粗さによって管理する方法では、レーザーの波長以下の表面周期構造は評価できないため、分解能が不十分という問題があり、また、粗面化処理を行いながらの測定が困難という問題がある。   Other methods for managing the degree of progress of roughening include a method for visual control, a method for management by surface roughness measured with a stylus roughness meter, and a surface measured by an atomic force microscope (AFM). A method of management based on roughness, a method of management based on images observed with a scanning electron microscope (SEM), a method of management based on surface roughness measured with a laser microscope, and the like are conceivable. However, these methods have the following problems, respectively, and it is difficult to appropriately manage the progress of roughening. That is, in the method of visually managing the degree of progress of roughening, there is a problem that there is a large variation due to individual differences in judgment. Moreover, in the method managed by the surface roughness measured with the stylus type roughness meter, the coating layer 14 may be scratched by the measurement, and there is a problem that the measurement while performing the surface roughening treatment is difficult. . Furthermore, since the tip R of the stylus is small and about 2 μm, there is a problem that accurate evaluation cannot be performed when the period of the unevenness of the coating layer 14 is small. In the method of managing by the surface roughness measured with an atomic force microscope (AFM), there is a problem that measurement cannot be performed when the molding surface 15 has a curvature, and measurement while performing the roughening treatment is difficult. . In the method of managing by an image observed with a scanning electron microscope (SEM), there are problems that the time required for the measurement is long and it is difficult to perform the measurement while performing the roughening treatment. Furthermore, in order to quantify the progress of the roughening, there is a problem that expensive dedicated equipment and software are required. In the method managed by the surface roughness measured with the laser microscope, the surface periodic structure below the wavelength of the laser cannot be evaluated, so there is a problem that the resolution is insufficient, and the measurement while performing the roughening treatment is difficult. There's a problem.

これに対し、本実施形態では、被覆層14の表面の反射率Rを測定し、測定した反射率R又は当該反射率Rに基づいて計算されるパラメータが所定の範囲になるように粗面化を行うことで、被覆層14の粗面化の進行度合を管理する。この方法によれば、上記のような問題がなく、粗面化の進行度合を適切に管理することができる。また、成形面15が曲率を有する場合にも問題なく対応でき、粗面化処理を行いながらの測定が容易であるという大きなメリットを有している。   On the other hand, in the present embodiment, the reflectance R of the surface of the coating layer 14 is measured, and the measured reflectance R or a parameter calculated based on the reflectance R is roughened so as to fall within a predetermined range. By performing the above, the progress of the roughening of the coating layer 14 is managed. According to this method, there is no problem as described above, and the progress of the roughening can be appropriately managed. Further, even when the molding surface 15 has a curvature, it can be handled without any problem, and it has a great merit that it is easy to perform measurement while performing the roughening treatment.

反射率の測定に用いる光の波長に特に制限はなく、可視光の他、紫外線、赤外線などであってもよいし、複数の波長の光の反射率を用いて管理してもよい。また、測定した反射率が所定の範囲になるように管理してもよいし、反射率に基づいて計算されるパラメータが所定の範囲になるように管理してもよい。反射率に基づいて計算されるパラメータとは、例えば、各種の表色系における明度、彩度などが挙げられる。中でも、明度は、粗面化の進行による変化が大きく、また測定値の再現性が高いというメリットがあり好ましく用いることができる。明度を計算するための表色系に制限はなく、マンセル表色系、L表色系、ハンターLab表色系、XYZ表色系など、各種の表色系を用いることができる。なお、反射率や明度などは、公知の各種反射率測定機や、分光測色計、色彩計などによって測定すればよい。 There is no particular limitation on the wavelength of light used for the measurement of the reflectance, and it may be ultraviolet light, infrared light, or the like in addition to visible light, or may be managed using the reflectance of light having a plurality of wavelengths. Further, the measured reflectance may be managed so as to fall within a predetermined range, or the parameter calculated based on the reflectance may be managed so as to fall within the predetermined range. Examples of the parameters calculated based on the reflectance include lightness and saturation in various color systems. Among them, the brightness can be preferably used because it has the advantages that the change due to the progress of the roughening is large and the reproducibility of the measured value is high. There is no restriction on the color system for calculating the lightness, and various color systems such as Munsell color system, L * a * b * color system, Hunter Lab color system, XYZ color system, etc. may be used. it can. In addition, what is necessary is just to measure a reflectance, a brightness, etc. with well-known various reflectance measuring machines, a spectrophotometer, a colorimeter.

図6(a)は、エッチングの処理時間と被覆層14の表面の反射率との関係の一例を示すグラフである。ここでは、金属クロムからなる被覆層14を、硝酸第二セリウムアンモニウムを含む酸性溶液を用いたウェットエッチングによって粗面化した場合の例を示している。反射率の測定波長は700nmである。   FIG. 6A is a graph showing an example of the relationship between the etching processing time and the reflectance of the surface of the coating layer 14. Here, an example is shown in which the coating layer 14 made of metallic chromium is roughened by wet etching using an acidic solution containing ceric ammonium nitrate. The measurement wavelength of the reflectance is 700 nm.

グラフ中の範囲A(処理時間が7分未満)は、粗面化の進行が不十分で、ガラス成形体等に空気溜まりが残りやすい領域である。エッチング処理前の反射率は53%程度であるが、処理の進行に伴い反射率が低下する。これは、エッチングによって形成される凹凸構造の凹部の深さが増加することにより、光の散乱による損失量が多くなり、その結果、反射率が低下するのだと考えられる。グラフ中の範囲B(処理時間が7分〜12分)は、被覆層14の粗面化が適度に進行し、空気溜まりの発生を十分に防止できる領域である。この領域では被覆層14に剥離は見られない。このとき、反射率は22%(処理時間7分)から2%(処理時間12分)まで徐々に低下する。グラフ中の範囲C(処理時間が12分を超える)は、エッチングが過度に進行して、被覆層14の一部あるいは全面に剥離が発生する領域である。被覆層14に剥離が発生すると、製造するガラス成形体等に欠陥が発生しやすくなるため、使用には適さない。   Range A in the graph (the processing time is less than 7 minutes) is a region where the progress of roughening is insufficient and an air pocket tends to remain in the glass molded body or the like. The reflectivity before the etching process is about 53%, but the reflectivity decreases as the process proceeds. This is thought to be due to an increase in the amount of loss due to light scattering due to an increase in the depth of the concave portion of the concave-convex structure formed by etching, resulting in a decrease in reflectance. Range B (processing time: 7 to 12 minutes) in the graph is a region where the roughening of the coating layer 14 proceeds appropriately and the occurrence of air pockets can be sufficiently prevented. In this region, the coating layer 14 is not peeled off. At this time, the reflectance gradually decreases from 22% (processing time 7 minutes) to 2% (processing time 12 minutes). A range C (processing time exceeds 12 minutes) in the graph is a region where the etching proceeds excessively and peeling occurs on a part or the entire surface of the coating layer 14. When peeling occurs in the coating layer 14, defects are likely to occur in the glass molded body to be manufactured, and therefore, it is not suitable for use.

このように、被覆層14の表面の反射率を測定し、測定した反射率が所定の範囲(図6(a)の場合には、22%〜2%の範囲)になるように粗面化を行うことで、被覆層14の粗面化の進行度合を適切に管理することができ、空気溜まりの発生を良好に防止できる下型を製造することができる。   In this way, the reflectance of the surface of the coating layer 14 is measured, and the surface is roughened so that the measured reflectance is within a predetermined range (22% to 2% in the case of FIG. 6A). By performing the above, it is possible to appropriately manage the progress of the roughening of the coating layer 14, and it is possible to manufacture a lower mold that can favorably prevent the occurrence of air pockets.

また、図6(b)は、図6(a)で評価したものと同じサンプルを、反射率の代わりに、L表色系における明度Lを用いて評価した場合の例を示すグラフである。明度Lは、処理時間の経過に伴い、反射率と同様の傾向で変化していくことが分かる。従って、明度Lが所定の範囲(図6(b)の場合には、53〜15の範囲)になるように粗面化を行うことで、被覆層14の粗面化の進行度合を適切に管理することができる。なお、図6(a)、(b)に示した反射率、明度Lの値や、空気溜まりの発生を良好に防止できる範囲(範囲B)はあくまで例示であり、成形面15の形状や被覆層14の材質、ガラスの種類、製造するガラスゴブやガラス成形体の形状、大きさなど、種々の条件によって異なるものである。 FIG. 6B shows an example in which the same sample as that evaluated in FIG. 6A is evaluated using the lightness L * in the L * a * b * color system instead of the reflectance. It is a graph which shows. It can be seen that the lightness L * changes with the same tendency as the reflectance as the processing time elapses. Therefore, the degree of progress of the roughening of the coating layer 14 is appropriately adjusted by roughening so that the lightness L * is within a predetermined range (in the case of FIG. 6B, a range of 53 to 15). Can be managed. The values of the reflectance and brightness L * shown in FIGS. 6A and 6B and the range (range B) in which the occurrence of air pockets can be satisfactorily prevented are merely examples, and the shape of the molding surface 15 The material varies depending on various conditions such as the material of the coating layer 14, the type of glass, the shape and size of the glass gob to be produced and the glass molded body.

更に、粗面化の進行度合のばらつきを抑え、より高い精度で粗面化を管理するという観点からは、被覆層14の表面の反射率を測定しながら粗面化を行い、測定された反射率又は当該反射率に基づいて計算されるパラメータが所定の値となった時点で粗面化を終了する方法も好ましい。図7(a)は、同様に加工した2つの下型10x、10yを、被覆層14の反射率を測定しながらエッチングを行う方法を模式的に示している。また、図7(b)のグラフは、2つの下型10x、10yについて、処理時間と反射率との関係をそれぞれ示している。下型10xと10yは、加工条件の微差等によって表面状態が僅かに異なり、下型10xの方が下型10yよりも表面粗さが小さいため、下型10xの方が下型10yよりも反射率が高くなっている。そのため、2つの下型10x、10yの処理時間を同一にした場合は、処理後の表面粗さに差が残ったままとなってしまう。しかし、図7に示すように、被覆層14の反射率を測定しながら粗面化を行い、測定された反射率が所定の値(例えば、30%)となった時点で粗面化を終了する(例えば、下型10xの処理時間を7分、下型10yの処理時間を6分とする)ことで、処理後の表面粗さの差を低減することができる。そのため、2つの下型10x、10yの粗面化の進行度合のばらつきを低減することができ、より高い精度で粗面化を管理することができる。   Furthermore, from the viewpoint of suppressing the variation in the degree of progress of the roughening and managing the roughening with higher accuracy, the roughening is performed while measuring the reflectance of the surface of the coating layer 14, and the measured reflection is measured. It is also preferable to finish the roughening when the ratio or the parameter calculated based on the reflectance reaches a predetermined value. FIG. 7A schematically shows a method of etching two lower molds 10x and 10y processed in the same manner while measuring the reflectance of the coating layer 14. Moreover, the graph of FIG.7 (b) has each shown the relationship between processing time and a reflectance about two lower mold | types 10x and 10y. The lower molds 10x and 10y have slightly different surface states due to slight differences in processing conditions, and the lower mold 10x has a smaller surface roughness than the lower mold 10y, so the lower mold 10x is less than the lower mold 10y. The reflectivity is high. Therefore, if the processing times of the two lower molds 10x and 10y are the same, a difference remains in the surface roughness after the processing. However, as shown in FIG. 7, roughening is performed while measuring the reflectance of the coating layer 14, and the roughening is finished when the measured reflectance reaches a predetermined value (for example, 30%). By performing (for example, the processing time of the lower mold 10x is 7 minutes and the processing time of the lower mold 10y is 6 minutes), the difference in surface roughness after the processing can be reduced. Therefore, variation in the degree of progress of the roughening of the two lower molds 10x and 10y can be reduced, and the roughening can be managed with higher accuracy.

また、成形面15が曲率を有する形状の場合には、成形面15内の位置(中央部、中帯部、端部など)によって粗面化の進行度合が異なる場合がある。その場合、図8(a)に示すように、反射率を測定するための光源24と受光部25との位置関係を変化させることにより、所望の位置における反射率を測定することができ、粗面化の進行度合をより適切に管理することができる。所望の位置における反射率を測定するため、図8(b)に示すように、光源24と受光部25との位置関係は変化させず、下型10の傾きを変化させてもよい。粗面化の進行度合は、製造するガラス成形体等に要求される品質や製造条件等に応じて、成形面15の中央部、中帯部、端部など、所望の位置における反射率等で管理すればよい。また、複数の位置の反射率の最大置、最小値、平均値等によって管理してもよい。   Further, when the molding surface 15 has a curvature, the degree of progress of roughening may vary depending on the position in the molding surface 15 (center, middle band, end, etc.). In this case, as shown in FIG. 8A, the reflectance at a desired position can be measured by changing the positional relationship between the light source 24 and the light receiving unit 25 for measuring the reflectance. The progress of surfaceization can be managed more appropriately. In order to measure the reflectance at a desired position, the inclination of the lower mold 10 may be changed without changing the positional relationship between the light source 24 and the light receiving unit 25 as shown in FIG. The degree of progress of the surface roughening depends on the reflectance at a desired position, such as the central part, the middle band part, and the edge part of the molding surface 15 according to the quality and manufacturing conditions required for the glass molded body to be produced. Just manage. Further, it may be managed by the maximum value, minimum value, average value, etc. of the reflectance at a plurality of positions.

上述のように、本実施形態では、被覆層14の表面の反射率を測定し、測定した反射率等が所定の範囲になるように粗面化の進行度合を管理するが、この場合の反射率等の管理幅(所定の範囲)は、粗面化された被覆層14の表面が、算術平均粗さ(Ra)が0.01μm以上であり、且つ、粗さ曲線要素の平均長(RSm)が0.5μm以下となるように定めることが好ましい。被覆層14の表面の算術平均粗さ(Ra)及び粗さ曲線要素の平均長(RSm)をこのような範囲とすることにより、製造したガラスゴブやガラス成形体にエアー溜まりが発生することをより効果的に防止することができる。なお、算術平均粗さ(Ra)、及び、粗さ曲線要素の平均長(RSm)は、JIS B 0601:2001において定義される粗さパラメータである。これらのパラメータの測定は、AFM(原子間力顕微鏡)のように、空間解像度が0.1μ以下の測定機を用いて行うことが好ましい。   As described above, in this embodiment, the reflectance of the surface of the coating layer 14 is measured, and the degree of progress of roughening is managed so that the measured reflectance or the like falls within a predetermined range. The management width (predetermined range) such as the rate is such that the surface of the roughened coating layer 14 has an arithmetic average roughness (Ra) of 0.01 μm or more, and the average length (RSm) of the roughness curve elements ) Is preferably set to 0.5 μm or less. By setting the arithmetic average roughness (Ra) of the surface of the coating layer 14 and the average length (RSm) of the roughness curve elements in such a range, it is more likely that air pools are generated in the manufactured glass gob or glass molded body. It can be effectively prevented. The arithmetic average roughness (Ra) and the average length of the roughness curve element (RSm) are roughness parameters defined in JIS B 0601: 2001. These parameters are preferably measured using a measuring machine having a spatial resolution of 0.1 μm or less, such as AFM (Atomic Force Microscope).

ここで、被覆層14を粗面化することによって、ガラスゴブやガラス成形体に空気溜まりが発生することを防止できる理由を、図9及び図10を用いて詳細に説明する。図9は下型10に滴下した溶融ガラス滴50の状態を示す図である。図9(a)は、溶融ガラス滴50が下型10に衝突した瞬間の状態を、図9(b)は、その後、溶融ガラス滴50が表面張力によって丸く変形した後の状態を示している。   Here, the reason why an air pocket can be prevented from occurring in the glass gob or the glass molded body by roughening the coating layer 14 will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 9 is a view showing a state of the molten glass droplet 50 dropped on the lower mold 10. FIG. 9A shows a state at the moment when the molten glass droplet 50 collides with the lower mold 10, and FIG. 9B shows a state after the molten glass droplet 50 is deformed round by surface tension. .

図9(a)に示すように、下型10に衝突した瞬間の溶融ガラス滴50には、下面(被覆層14と接触している面)の中心付近に、直径数十μm〜数百μm程度の微小な凹部51が生じる。しかし、被覆層14の表面は所定の方法によって粗面化されているため、溶融ガラス滴50の下面と被覆層14との間に隙間が残り、図9(b)に示すように、溶融ガラス滴50が表面張力の働きによって丸く変形する際、その隙間を通って凹部51の中に溜まった空気が逃げて凹部51が消滅する。   As shown in FIG. 9A, the molten glass droplet 50 at the moment of collision with the lower mold 10 has a diameter of several tens to several hundreds of μm near the center of the lower surface (the surface in contact with the coating layer 14). A very small concave portion 51 is generated. However, since the surface of the coating layer 14 is roughened by a predetermined method, a gap remains between the lower surface of the molten glass droplet 50 and the coating layer 14, and as shown in FIG. When the droplet 50 is deformed round by the action of surface tension, the air accumulated in the recess 51 through the gap escapes and the recess 51 disappears.

溶融ガラス滴50の下面と被覆層14との間に生じる隙間の状態について、図10を用いて更に詳細に説明する。図10は、図9(b)のC部の詳細を示した模式図である。図10(a)に示すように、被覆層14の表面には、粗面化工程によって凹凸が形成されている。滴下した溶融ガラス滴50の下面52は、表面張力の働きによって、被覆層14の表面の凹凸の谷部に完全に入り込まずに隙間53が残る。この隙間53が凹部51に溜まったエアーの逃げ道になり、凹部51は消滅する。   The state of the gap generated between the lower surface of the molten glass droplet 50 and the coating layer 14 will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 10 is a schematic diagram showing details of the C portion of FIG. 9B. As shown to Fig.10 (a), the unevenness | corrugation is formed in the surface of the coating layer 14 by the roughening process. The lower surface 52 of the dropped molten glass droplet 50 does not completely enter the concave and convex valleys on the surface of the coating layer 14 due to the action of surface tension, and a gap 53 remains. The gap 53 becomes an escape path for the air accumulated in the recess 51, and the recess 51 disappears.

図10(b)は、図10(a)と比較して、被覆層14の凹凸の周期は同じであるが、凹凸の高さが高い場合を示している。このように凹凸が高い場合は、十分な大きさの隙間53が形成され凹部51は容易に消滅するものの、溶融ガラス滴50の下面52にも大きな凹凸が形成され、得られるガラスゴブやガラス成形体の表面粗さが大きくなりすぎてしまう場合がある。逆に被覆層14の凹凸の高さが低すぎると、凹凸の谷のかなりの部分にまでガラスが入り込んでしまい、十分な大きさの隙間53が形成されずに、凹部51が完全に消滅せずに残ってしまう場合がある。そのため、被覆層14の表面は、算術平均粗さ(Ra)が0.01μm以上であることが好ましく、0.01μm以上0.2μm以下であることがより好ましい。   FIG. 10B shows a case where the unevenness period of the coating layer 14 is the same, but the height of the unevenness is higher than that in FIG. When the unevenness is high in this manner, a sufficiently large gap 53 is formed and the recess 51 easily disappears, but large unevenness is also formed on the lower surface 52 of the molten glass droplet 50, and the obtained glass gob or glass molded body is obtained. The surface roughness of the film may become too large. On the other hand, if the height of the unevenness of the coating layer 14 is too low, the glass enters a considerable portion of the valley of the unevenness, and the recess 51 is completely disappeared without forming a sufficiently large gap 53. May remain. Therefore, the surface of the coating layer 14 preferably has an arithmetic average roughness (Ra) of 0.01 μm or more, and more preferably 0.01 μm or more and 0.2 μm or less.

また、凹凸の周期もエアー溜まりの発生に影響する。図10(c)は、図10(a)と比較して、被覆層14の表面の凹凸の高さは同じであるが、凹凸の周期が長い場合を示している。このように、凹凸の高さが同じであっても、周期が長くなると凹凸の谷の底の方までガラスが入り込み易くなるため、十分な大きさの隙間53が形成されず、凹部51が完全に消滅せずに残ってしまう場合がある。そのため、被覆層14の表面の粗さ曲線要素の平均長(RSm)は0.5μm以下であることが好ましい。   In addition, the period of unevenness affects the occurrence of air accumulation. FIG. 10C shows a case where the height of the irregularities on the surface of the coating layer 14 is the same as that in FIG. In this way, even if the height of the unevenness is the same, if the period is long, the glass easily enters the bottom of the uneven valley, so that a sufficiently large gap 53 is not formed and the recess 51 is completely formed. May remain without disappearing. Therefore, the average length (RSm) of the roughness curve element on the surface of the coating layer 14 is preferably 0.5 μm or less.

また、被覆層14は2種以上の層からなる多層構造を有していてもよい。例えば、基材11と被覆層14の密着性を高めるための中間層を設けてもよいし、粗面化によって凹凸が形成された被覆層14の上に、表面を保護するための保護層を更に設けてもよい。このように、被覆層14が2層以上からなる場合、溶融ガラス滴と接触する最表面の算術平均粗さ(Ra)と、粗さ曲線要素の平均長(RSm)が上記所定範囲となっていることが好ましい。   The covering layer 14 may have a multilayer structure composed of two or more layers. For example, an intermediate layer for improving the adhesion between the substrate 11 and the coating layer 14 may be provided, or a protective layer for protecting the surface may be provided on the coating layer 14 on which irregularities are formed by roughening. Further, it may be provided. Thus, when the coating layer 14 consists of two or more layers, the arithmetic average roughness (Ra) of the outermost surface that contacts the molten glass droplet and the average length (RSm) of the roughness curve element are within the predetermined range. Preferably it is.

なお、以上の説明では、下型を製造する場合を例に挙げて説明したが、下型と共に溶融ガラス滴を加圧成形する上型を製造する場合にも、同様に本発明を適用することができる。   In the above description, the case of manufacturing the lower mold has been described as an example. However, the present invention is similarly applied to the case of manufacturing the upper mold that press-molds molten glass droplets together with the lower mold. Can do.

(ガラスゴブの製造方法)
本発明の実施形態の一例であるガラスゴブの製造方法について図11〜図13を参照しながら説明する。図11は、ガラスゴブの製造方法の一例を示すフローチャートである。また、図12、図13は本実施形態で使用するガラスゴブの製造装置の模式図である。図12は下型に溶融ガラス滴を滴下する工程(S22)における状態を、図13は、滴下した溶融ガラス滴を下型の上で冷却・固化する工程(S23)における状態を、それぞれ示している。
(Glass gob manufacturing method)
The manufacturing method of the glass gob which is an example of embodiment of this invention is demonstrated referring FIGS. 11-13. FIG. 11 is a flowchart illustrating an example of a glass gob manufacturing method. 12 and 13 are schematic views of a glass gob manufacturing apparatus used in the present embodiment. FIG. 12 shows the state in the step (S22) of dropping the molten glass droplet on the lower mold, and FIG. 13 shows the state in the step (S23) of cooling and solidifying the dropped molten glass droplet on the lower mold. Yes.

下型10は、上述の製造方法によって製造されたものである。即ち、基材11の上に被覆層14を設けた後、表面の反射率が所定の範囲となるように粗面化したものである。また、下型10は、図示しない加熱手段によって所定温度に加熱できるように構成されている。加熱手段は、公知の加熱手段を適宜選択して用いることができる。例えば、下型10の内部に埋め込んで使用するカートリッジヒーターや、下型10の外側に接触させて使用するシート状のヒーター、赤外線加熱装置、高周波誘導加熱装置等を用いることができる。   The lower mold 10 is manufactured by the above-described manufacturing method. That is, after the coating layer 14 is provided on the substrate 11, the surface is roughened so that the reflectance of the surface falls within a predetermined range. Moreover, the lower mold | type 10 is comprised so that it can heat to predetermined temperature with the heating means which is not shown in figure. As the heating means, known heating means can be appropriately selected and used. For example, a cartridge heater used by being embedded in the lower mold 10, a sheet heater used by being in contact with the outer side of the lower mold 10, an infrared heating device, a high frequency induction heating device, or the like can be used.

以下、図10に示すフローチャートに従い、順を追って各工程について説明する。   Hereinafter, each step will be described in order according to the flowchart shown in FIG.

先ず、下型10を予め所定温度に加熱しておく(工程S21)。下型10の温度が低すぎると、ガラスゴブの下面(下型10との接触面)に大きなしわが発生しやすく、また、急速に冷却されることによってワレやカンが発生する場合がある。逆に、必要以上に温度を高くしすぎると、ガラスと下型10との間に融着が発生しやすく、成形金型の寿命が短くなるおそれがあるばかりか、ガラスと下型10が密着することでガラスゴブに空気溜まりが残ってしまう場合もある。実際には、ガラスの種類や、形状、大きさ、成形金型の材質、大きさ等種々の条件によって適正な温度が異なるため、実験的に適正な温度を求めておくことが好ましい。通常は、使用するガラスのガラス転移温度をTgとしたとき、Tg−100℃からTg+100℃程度の温度に設定することが好ましい。   First, the lower mold 10 is heated to a predetermined temperature in advance (step S21). If the temperature of the lower mold 10 is too low, large wrinkles are likely to be generated on the lower surface of the glass gob (contact surface with the lower mold 10), and cracks and cans may occur due to rapid cooling. On the other hand, if the temperature is set higher than necessary, fusion between the glass and the lower mold 10 is likely to occur, and the life of the molding die may be shortened. By doing so, an air pocket may remain in the glass gob. Actually, since the appropriate temperature varies depending on various conditions such as the type, shape, size, material of the molding die, and size of the glass, it is preferable to obtain an appropriate temperature experimentally. Usually, when the glass transition temperature of the glass to be used is Tg, it is preferably set to a temperature of about Tg-100 ° C. to Tg + 100 ° C.

次に、滴下ノズル63から溶融ガラス滴50を滴下する(工程S22)(図12参照)。溶融ガラス滴50の滴下は、溶融ガラス61を貯留する溶融槽62に接続された滴下ノズル63を所定温度に加熱することによって行う。滴下ノズル63を所定温度に加熱すると、溶融槽62に貯留された溶融ガラス61は、自重によって滴下ノズル63の先端部に供給され、表面張力によって液滴状に溜まる。滴下ノズル63の先端部に溜まった溶融ガラスが一定の質量になると、重力によって滴下ノズル63から自然に分離し、溶融ガラス滴50となって下方に落下する。   Next, the molten glass droplet 50 is dropped from the dropping nozzle 63 (step S22) (see FIG. 12). The dropping of the molten glass droplet 50 is performed by heating the dropping nozzle 63 connected to the melting tank 62 storing the molten glass 61 to a predetermined temperature. When the dropping nozzle 63 is heated to a predetermined temperature, the molten glass 61 stored in the melting tank 62 is supplied to the front end portion of the dropping nozzle 63 by its own weight, and is accumulated in a droplet shape by the surface tension. When the molten glass collected at the tip of the dropping nozzle 63 reaches a certain mass, it is naturally separated from the dropping nozzle 63 by gravity and becomes a molten glass drop 50 and falls downward.

滴下ノズル63から滴下する溶融ガラス滴50の質量は、滴下ノズル63の先端部の外径などによって調整可能であり、ガラスの種類等によるが、0.1g〜2g程度の溶融ガラス滴を滴下させることができる。また、滴下ノズル63から滴下した溶融ガラス滴50を、一旦、貫通細孔を有する部材に衝突させ、衝突した溶融ガラス滴の一部を、貫通細孔を通過させることによって微小化した溶融ガラス滴を下型10に滴下してもよい。このような方法を用いることによって、例えば0.001gといった微小な溶融ガラス滴を得ることができるため、滴下ノズル63から滴下する溶融ガラス滴50をそのまま下型10で受ける場合よりも、微小なガラスゴブの製造が可能となる。なお、滴下ノズル63から溶融ガラス滴50が滴下する間隔は、滴下ノズル63の内径、長さ、加熱温度などによって微調整することができる。   The mass of the molten glass droplet 50 dropped from the dropping nozzle 63 can be adjusted by the outer diameter of the tip of the dropping nozzle 63 and the like, and depending on the type of glass, the molten glass droplet of about 0.1 to 2 g is dropped. be able to. Further, the molten glass droplet 50 dropped from the dropping nozzle 63 is once collided with a member having a through-hole, and a part of the collided molten glass droplet is allowed to pass through the through-hole, thereby miniaturizing the molten glass droplet. May be dropped onto the lower mold 10. By using such a method, it is possible to obtain a minute molten glass droplet of, for example, 0.001 g. Therefore, a smaller glass gob than the case where the molten glass droplet 50 dropped from the dropping nozzle 63 is directly received by the lower mold 10 is used. Can be manufactured. The interval at which the molten glass droplet 50 is dropped from the dropping nozzle 63 can be finely adjusted by the inner diameter, length, heating temperature, etc. of the dropping nozzle 63.

使用できるガラスの種類に特に制限はなく、公知のガラスを用途に応じて選択して用いることができる。例えば、ホウケイ酸塩ガラス、ケイ酸塩ガラス、リン酸ガラス、ランタン系ガラス等の光学ガラスが挙げられる。   There is no restriction | limiting in particular in the kind of glass which can be used, A well-known glass can be selected and used according to a use. Examples thereof include optical glasses such as borosilicate glass, silicate glass, phosphate glass, and lanthanum glass.

次に、滴下した溶融ガラス滴50を、下型10の上で冷却・固化する(工程S23)(図13参照)。下型10の上で所定時間放置することによって、溶融ガラス滴50は下型10や周囲の空気等への放熱によって冷却され、固化する。下型10の被覆層14の表面は、所定の粗面化処理が施されているため、固化したガラスゴブ54に空気溜まりは発生しない。   Next, the dropped molten glass droplet 50 is cooled and solidified on the lower mold 10 (step S23) (see FIG. 13). By leaving on the lower mold 10 for a predetermined time, the molten glass droplet 50 is cooled and solidified by heat radiation to the lower mold 10 and surrounding air. Since the surface of the coating layer 14 of the lower mold 10 has been subjected to a predetermined roughening treatment, no air accumulation occurs in the solidified glass gob 54.

その後、固化したガラスゴブ54を回収し(工程S24)、ガラスゴブの製造が完成する。ガラスゴブ54の回収は、例えば、真空吸着を利用した公知の回収装置等を用いて行うことができる。更に引き続いてガラスゴブの製造を行う場合は、工程S22以降の工程を繰り返せばよい。   Thereafter, the solidified glass gob 54 is collected (step S24), and the production of the glass gob is completed. The glass gob 54 can be collected using, for example, a known collection device using vacuum suction. Furthermore, what is necessary is just to repeat the process after process S22, when manufacturing a glass gob succeedingly.

なお、本実施形態の製造方法により製造されたガラスゴブは、リヒートプレス法による各種光学素子の製造に用いるガラスプリフォームなどとして使用することができる。   In addition, the glass gob manufactured by the manufacturing method of this embodiment can be used as a glass preform used for manufacturing various optical elements by the reheat press method.

(ガラス成形体の製造方法)
本発明の実施形態の別の例であるガラス成形体の製造方法について図14〜図16を参照しながら説明する。図14は、ガラス成形体の製造方法の一例を示すフローチャートである。また、図15、図16は本実施形態で使用するガラス成形体の製造装置の模式図である。図15は下型(金型)に溶融ガラス滴を滴下する工程(S33)における状態を、図16は、滴下した溶融ガラス滴を下型と上型(金型)とで加圧する工程(S35)における状態を、それぞれ示している。なお、以下の説明では、下型との接触面に空気溜まりが発生することを防止するために、本発明の方法で製造された粗面化された金型を下型として用いる場合を例に挙げて説明するが、上型との接触面に凹み等の欠陥が発生することを防止するためには、本発明の方法で製造された粗面化された金型を上型として用いればよい。
(Manufacturing method of glass molding)
The manufacturing method of the glass forming body which is another example of embodiment of this invention is demonstrated referring FIGS. 14-16. FIG. 14 is a flowchart showing an example of a method for producing a glass molded body. FIGS. 15 and 16 are schematic views of a glass molded body manufacturing apparatus used in this embodiment. FIG. 15 shows the state in the step (S33) of dropping the molten glass droplet on the lower die (die), and FIG. 16 shows the step of pressurizing the dropped molten glass droplet with the lower die and the upper die (die) (S35). ) Shows the respective states. In the following description, the case where a roughened mold manufactured by the method of the present invention is used as a lower mold is taken as an example in order to prevent air accumulation on the contact surface with the lower mold. In order to prevent the occurrence of defects such as dents on the contact surface with the upper mold, a roughened mold manufactured by the method of the present invention may be used as the upper mold. .

図15、図16に示すガラス成形体の製造装置は、図12、図13に示したガラスゴブの製造装置の構成に加えて、下型10と共に溶融ガラス滴50を加圧成形するための上型60を有している。上型60は、下型10と同様に、図示しない加熱手段によって所定温度に加熱できるように構成されている。下型10と上型60とをそれぞれ独立して温度制御することができる構成であることが好ましい。また、上型60の材質は、下型10と同様の材質の中から適宜選択することができる。下型10と上型60の材質は同じであってもよいし、異なっていてもよい。下型10は、図示しない駆動手段により、溶融ガラス滴50を受けるための位置(滴下位置P1)と、上型60と対向して加圧成形を行うための位置(加圧位置P2)との間を、ガイド65に沿って移動可能に構成されている。また上型60は、図示しない駆動手段により、溶融ガラス滴50を加圧する方向(図の上下方向)に移動可能に構成されている。   The glass molded body manufacturing apparatus shown in FIGS. 15 and 16 includes, in addition to the configuration of the glass gob manufacturing apparatus shown in FIGS. 12 and 13, an upper mold for press-molding molten glass droplets 50 together with the lower mold 10. 60. Similar to the lower mold 10, the upper mold 60 is configured to be heated to a predetermined temperature by a heating unit (not shown). It is preferable that the temperature of the lower mold 10 and the upper mold 60 can be controlled independently. In addition, the material of the upper mold 60 can be appropriately selected from the same materials as the lower mold 10. The material of the lower mold 10 and the upper mold 60 may be the same or different. The lower mold 10 has a position (dropping position P1) for receiving the molten glass droplet 50 by a driving means (not shown) and a position (pressure position P2) for performing pressure molding opposite to the upper mold 60. It is configured to be movable along the guide 65. Further, the upper mold 60 is configured to be movable in a direction in which the molten glass droplet 50 is pressurized (vertical direction in the drawing) by a driving unit (not shown).

以下、図14に示すフローチャートに従い、順を追って各工程について説明する。なお、上述のガラスゴブの製造方法と同様の工程については、詳しい説明を省略する。   Hereinafter, each step will be described in order according to the flowchart shown in FIG. In addition, detailed description is abbreviate | omitted about the process similar to the manufacturing method of the above-mentioned glass gob.

先ず、下型10及び上型60を所定温度に加熱する(工程S31)。所定温度とは、加圧成形によってガラス成形体に良好な転写面を形成できる温度を適宜選択すればよい。下型10と上型60の加熱温度は同じであってもよいし、異なっていてもよい。次に、下型10を滴下位置P1に移動し(工程S32)、滴下ノズル63から溶融ガラス滴50を滴下する(工程S33)(図15参照)。溶融ガラス滴50を滴下する際の条件等については、上述のガラスゴブの製造方法における工程S22の場合と同様である。   First, the lower mold 10 and the upper mold 60 are heated to a predetermined temperature (step S31). What is necessary is just to select suitably the temperature which can form a favorable transfer surface on a glass molded object by pressure molding with predetermined temperature. The heating temperature of the lower mold 10 and the upper mold 60 may be the same or different. Next, the lower mold | type 10 is moved to the dripping position P1 (process S32), and the molten glass droplet 50 is dripped from the dripping nozzle 63 (process S33) (refer FIG. 15). About the conditions at the time of dripping the molten glass droplet 50, it is the same as that of the case of process S22 in the manufacturing method of the above-mentioned glass gob.

次に、下型10を加圧位置P2に移動し(工程S34)、上型60を下方に移動して、下型10と上型60とで溶融ガラス滴50を加圧成形する(工程S35)(図16参照)。下型10で受けられた溶融ガラス滴50は、加圧成形される間に下型10や上型60との接触面からの放熱によって冷却され、固化してガラス成形体55となる。ガラス成形体55が所定の温度にまで冷却されると、上型60を上方に移動して加圧を解除する。ガラスの種類や、ガラス成形体55の大きさや形状、必要な精度等によるが、通常は、ガラスのTg近傍の温度まで冷却してから加圧を解除することが好ましい。   Next, the lower mold 10 is moved to the pressure position P2 (step S34), the upper mold 60 is moved downward, and the molten glass droplet 50 is pressure-molded by the lower mold 10 and the upper mold 60 (process S35). (See FIG. 16). The molten glass droplet 50 received by the lower mold 10 is cooled by heat radiation from the contact surface with the lower mold 10 and the upper mold 60 while being pressed and solidified to become a glass molded body 55. When the glass molded body 55 is cooled to a predetermined temperature, the upper mold 60 is moved upward to release the pressure. Depending on the type of glass, the size and shape of the glass molded body 55, the required accuracy, etc., it is usually preferable to release the pressure after cooling to a temperature near the Tg of the glass.

溶融ガラス滴50を加圧するために負荷する荷重は、常に一定であってもよいし、時間的に変化させてもよい。負荷する荷重の大きさは、製造するガラス成形体のサイズ等に応じて適宜設定すればよい。また、上型60を上下移動させる駆動手段に特に制限はなく、エアシリンダ、油圧シリンダ、サーボモータを用いた電動シリンダ等の公知の駆動手段を適宜選択して用いることができる。   The load applied to press the molten glass droplet 50 may be always constant or may be changed with time. What is necessary is just to set the magnitude | size of the load to load suitably according to the size etc. of the glass forming body to manufacture. The driving means for moving the upper mold 60 up and down is not particularly limited, and known driving means such as an air cylinder, a hydraulic cylinder, and an electric cylinder using a servo motor can be appropriately selected and used.

その後、上型60を上方に移動して退避させ、固化したガラス成形体55を回収し(工程S36)、ガラス成形体の製造が完成する。下型10の被覆層14の表面は、所定の粗面化処理が施されているため、得られたガラス成形体にエアー溜まりは発生しない。その後、引き続いてガラス成形体の製造を行う場合は、下型10を再度滴下位置P1に移動し(工程S32)、以降の工程を繰り返せばよい。なお、本発明のガラス成形体の製造方法は、ここで説明した以外の別の工程を含んでいてもよい。例えば、ガラス成形体を回収する前にガラス成形体の形状を検査する工程や、ガラス成形体を回収した後に下型10や上型60をクリーニングする工程等を設けてもよい。   Thereafter, the upper mold 60 is moved upward and retracted, the solidified glass molded body 55 is recovered (step S36), and the production of the glass molded body is completed. Since the surface of the coating layer 14 of the lower mold 10 has been subjected to a predetermined roughening treatment, no air accumulation occurs in the obtained glass molded body. Thereafter, when the glass molded body is subsequently manufactured, the lower mold 10 is moved again to the dropping position P1 (step S32), and the subsequent steps may be repeated. In addition, the manufacturing method of the glass forming body of this invention may include another process other than having demonstrated here. For example, a step of inspecting the shape of the glass molded body before collecting the glass molded body, a step of cleaning the lower mold 10 and the upper mold 60 after collecting the glass molded body, and the like may be provided.

本実施形態の製造方法により製造されたガラス成形体は、デジタルカメラ等の撮像レンズ、DVD等の光ピックアップレンズ、光通信用のカップリングレンズ等の各種光学素子として用いることができる。また、リヒートプレス法による各種光学素子の製造に用いるガラスプリフォームとして使用することもできる。   The glass molded body manufactured by the manufacturing method of this embodiment can be used as various optical elements such as an imaging lens such as a digital camera, an optical pickup lens such as a DVD, and a coupling lens for optical communication. Moreover, it can also be used as a glass preform used for manufacturing various optical elements by the reheat press method.

各工程における下型の状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state of the lower mold | type in each process. エッチングレートの意味を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the meaning of an etching rate. ウェットエッチングの方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the method of wet etching. マスクを用いたエッチングの方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the method of the etching using a mask. 平行平板型のドライエッチング装置の例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example of a parallel plate type dry etching apparatus. 処理時間と被覆層の表面の反射率等との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between processing time, the reflectance of the surface of a coating layer, etc. 反射率を測定しながら粗面化を行う方法を示す模式図とグラフである。It is the schematic diagram and graph which show the method of roughening, measuring a reflectance. 下型が曲率を有する場合の反射率の測定方法の例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example of the measuring method of a reflectance in case a lower mold | type has a curvature. 下型に滴下した溶融ガラス滴の状態を示す図である。It is a figure which shows the state of the molten glass droplet dripped at the lower mold | type. 図9(b)のC部の詳細を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the detail of the C section of FIG.9 (b). ガラスゴブの製造方法の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the manufacturing method of a glass gob. ガラスゴブの製造装置の模式図(工程S22における状態)である。It is a schematic diagram (state in process S22) of the manufacturing apparatus of a glass gob. ガラスゴブの製造装置の模式図(工程S23における状態)である。It is a schematic diagram (state in process S23) of the manufacturing apparatus of a glass gob. ガラス成形体の製造方法の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the manufacturing method of a glass forming body. ガラス成形体の製造装置の模式図(工程S33における状態)である。It is a schematic diagram (state in process S33) of the manufacturing apparatus of a glass molded object. ガラス成形体の製造装置の模式図(工程S35における状態)である。It is a schematic diagram (state in process S35) of the manufacturing apparatus of a glass molded object. 従来の方法により下型で受けた溶融ガラス滴の状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the state of the molten glass droplet received with the lower mold | type by the conventional method.

符号の説明Explanation of symbols

10、10x、10y 下型(金型)
11 基材
14 被覆層
15 成形面
24 光源
25 受光部
30 エッチング液
31 エッチング液槽
32 噴射ノズル
33 マスク
40 ドライエッチング装置
41 真空チャンバー
42、43 電極
44 高周波電源
45 バルブ
46 排気ポンプ
47 流量調整バルブ
48 ガスボンベ
50 溶融ガラス滴
51 凹部
52 下面
53 隙間
54 ガラスゴブ
55 ガラス成形体
60 上型(金型)
61 溶融ガラス
62 溶融槽
63 滴下ノズル
65 ガイド
P1 滴下位置
P2 加圧位置
10, 10x, 10y Lower mold (mold)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Base material 14 Covering layer 15 Molding surface 24 Light source 25 Light-receiving part 30 Etching liquid 31 Etching liquid tank 32 Injection nozzle 33 Mask 40 Dry etching apparatus 41 Vacuum chamber 42, 43 Electrode 44 High frequency power supply 45 Valve 46 Exhaust pump 47 Flow control valve 48 Gas cylinder 50 Molten glass droplet 51 Recessed portion 52 Lower surface 53 Gap 54 Glass gob 55 Glass molded body 60 Upper mold (mold)
61 Molten glass 62 Melting tank 63 Dropping nozzle 65 Guide P1 Dropping position P2 Pressure position

Claims (10)

ガラスゴブ又はガラス成形体を製造するための金型の製造方法において、
基材の上に被覆層を成膜する成膜工程と、
前記被覆層の表面を粗面化する粗面化工程と、を有し、
前記粗面化工程では、前記被覆層の表面の反射率又は明度、粗面化によって所定の範囲内の値に低下するまで粗面化を行うことを特徴とする金型の製造方法。
In the method for producing a mold for producing a glass gob or glass molded body,
A film forming step of forming a coating layer on the substrate;
A roughening step of roughening the surface of the coating layer,
Wherein the roughening step, the reflectivity or lightness of the surface of the coating layer, the production process of the mold tool, which comprises carrying out the roughening until reduced to a value within a predetermined range by roughening.
前記粗面化工程では、前記被覆層の表面の反射率又は明度を測定しながら粗面化を行い、測定された反射率又は明度が所定の値となった時点で粗面化を終了することを特徴とする請求項1に記載の金型の製造方法。 In the roughening step, roughening is performed while measuring the reflectance or brightness of the surface of the coating layer, and the roughening is terminated when the measured reflectance or brightness reaches a predetermined value. The manufacturing method of the metal mold | die of Claim 1 characterized by these. 前記被覆層は、クロム、アルミニウム及びチタンのうち少なくとも1つの元素を含むことを特徴とする請求項1または2に記載の金型の製造方法。 The coating layer is chromium, mold manufacturing method according to claim 1 or 2, characterized in that it comprises at least one element selected from aluminum and titanium. 前記被覆層はクロム元素を含み、
硝酸第二セリウムアンモニウムを含む酸性溶液を用いたウェットエッチングによって粗面化を行うことを特徴とする請求項に記載の金型の製造方法。
The coating layer includes elemental chromium;
4. The method for producing a mold according to claim 3 , wherein the surface is roughened by wet etching using an acidic solution containing ceric ammonium nitrate.
前記被覆層はクロム元素を含み、
フェリシアン化カリウム及び水酸化カリウムを含むアルカリ性溶液を用いたウェットエッチングによって粗面化を行うことを特徴とする請求項に記載の金型の製造方法。
The coating layer includes elemental chromium;
4. The method for producing a mold according to claim 3 , wherein the surface is roughened by wet etching using an alkaline solution containing potassium ferricyanide and potassium hydroxide.
前記被覆層はクロム元素を含み、
ハロゲンを含むガスを用いたドライエッチングによって粗面化を行うことを特徴とする請求項に記載の金型の製造方法。
The coating layer includes elemental chromium;
4. The method of manufacturing a mold according to claim 3 , wherein the surface is roughened by dry etching using a gas containing halogen.
前記所定の範囲は、粗面化された前記被覆層の表面が、算術平均粗さ(Ra)が0.01μm以上であり、且つ、粗さ曲線要素の平均長(RSm)が0.5μm以下となるように定められたものであることを特徴とする請求項1に記載の金型の製造方法。   In the predetermined range, the surface of the roughened coating layer has an arithmetic average roughness (Ra) of 0.01 μm or more and an average length (RSm) of roughness curve elements of 0.5 μm or less. 2. The method for manufacturing a mold according to claim 1, wherein the mold is defined as follows. 前記所定の範囲は、粗面化された前記被覆層の表面が、算術平均粗さ(Ra)が0.2μm以下となるように定められたものであることを特徴とする請求項に記載の金型の製造方法。 The predetermined range, the surface of the roughened the coating layer, according to claim 7 in which the arithmetic mean roughness (Ra) is characterized in that the defined so that 0.2μm or less Mold manufacturing method. 下型に溶融ガラス滴を滴下する工程と、
滴下した前記溶融ガラス滴を前記下型の上で冷却固化する工程と、を有するガラスゴブの製造方法において、
前記下型は、請求項1〜のうちの何れか1項に記載の金型の製造方法によって製造されたものであることを特徴とするガラスゴブの製造方法。
Dropping molten glass droplets on the lower mold; and
A step of cooling and solidifying the molten glass droplet dropped on the lower mold,
The lower die, the glass gob production method, characterized in that claim 1 are those prepared by the method of manufacturing a mold according to any one of the eight.
下型に溶融ガラス滴を滴下する工程と、
滴下した前記溶融ガラス滴を、前記下型及び前記下型に対向する上型により加圧成形する工程と、を有するガラス成形体の製造方法において、
前記下型又は前記上型の少なくとも一方は、請求項1〜のうちの何れか1項に記載の金型の製造方法によって製造されたものであることを特徴とするガラス成形体の製造方法。
Dropping molten glass droplets on the lower mold; and
In the method for producing a glass molded body, the step of pressure-molding the dropped molten glass droplets with the lower mold and the upper mold facing the lower mold,
At least one of the lower mold or the upper mold is manufactured by the mold manufacturing method according to any one of claims 1 to 8 , wherein the glass molded body is manufactured. .
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