JP5233433B2 - 成形型及びガラス成形体の製造方法 - Google Patents
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前記上成形面を成形する上型面と、
前記下成形面を成形する下型面と、
前記外径規制面を成形する規制型面と、を有し、
前記規制型面は、算術平均粗さRaが16nm以上、100nm以下であり、
前記規制型面は、エッチング液を用いるウェットエッチング処理により粗面化された面であることを特徴とする成形型。
前記被覆層の表面が粗面化されていることを特徴とする前記1に記載の成形型。
前記成形型は、前記1〜4のうちいずれか1項に記載の成形型であり、
前記規制型面と組み合わされた前記下型面の上に溶融ガラス滴を滴下する工程と、
前記下型面と前記上型面とを相対的に接近させ、滴下した前記溶融ガラス滴を加圧してガラス成形体を形成する工程と、
前記成形型から前記ガラス成形体を取り出す工程と、を有することを特徴とするガラス成形体の製造方法。
前記成形型は、前記1〜4のうちいずれか1項に記載の成形型であり、
前記下型面の上に溶融ガラス滴を滴下する工程と、
前記下型面と、前記規制型面と組み合わされた前記上型面とを相対的に接近させ、滴下した前記溶融ガラス滴を加圧してガラス成形体を形成する工程と、
前記成形型から前記ガラス成形体を取り出す工程と、を有することを特徴とするガラス成形体の製造方法。
先ず、本発明の成形型について、図1〜図3を参照しながら説明する。図1は、本発明の第1の実施形態である成形型10aを模式的に示す断面図であり、図2は、本発明の第2の実施形態である成形型10bを模式的に示す断面図である。また、図3は、成形型10aや10bを用いて製造されるガラス成形体20の一例を示す図である。図3(a)は、ガラス成形体20を上成形面22側から見た図(上面図)であり、図3(b)は、外径規制面23側から見た図(正面図)である。
次に、平滑面として加工された規制型面13Sを、算術平均粗さRaが上記範囲となるように均一に粗面化する方法について説明する。規制型面13Sを粗面化する方法に特に制限はないが、望ましい粗面化の方法を、下記(方法1)〜(方法5)で説明する。これらの方法を用いることにより、規制型面13Sを均一に、また、再現性よく粗面化することができる。
エッチング液を用いるウェットエッチング処理により、規制型面13Sを粗面化する方法である。この方法によれば、高価で大型の設備を必要とせず、均一で効率のよい処理ができるというメリットがある。貯留したエッチング液に規制型面13Sを浸漬させてもよいし、規制型面13Sの上に所定量のエッチング液を供給してもよい。また、エッチング液をスプレー状に吹き付ける方法でもよい。また、処理室の雰囲気温度や照度、規制型13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で、更に安定した処理を行うことができる。逆に、これらの条件を変更することによって、処理後の算術平均粗さRaを適宜調整することができる。
加熱による酸化処理により、規制型面13Sを粗面化する方法である。この方法によれば、特別な処理や装置を必要とせず、容易に粗面化を行うことができるというメリットがある。加熱温度や加熱時間は、規制型13の材質に応じて適宜設定すればよい。例えば、規制型13の材質が、炭化タングステンを主成分とする超硬材料の場合、加熱温度は400℃〜700℃程度、加熱時間は1時間〜3時間程度が好ましい。加熱は、酸素を含んだ環境下で行えばよく、大気中での処理が可能である。
プラズマを用いるドライエッチング処理により、規制型面13Sを粗面化する方法である。この方法は、真空チャンバ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規制型面13S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、異物による表面の汚染が少ない、処理の再現性に優れるといったメリットがある。
機械加工によって規制型面13Sを粗面化する方法である。例えば、各種の研磨加工、研削加工、切削加工、エアーブラスト処理などが挙げられる。いずれも、処理条件を適宜設定することにより、所望の算術平均粗さRaを容易に得ることができるというメリットがある。エアーブラスト処理に用いるブラスト材は、セラミック系、金属系、ガラス系などの中から適宜選択すればよい。
規制型面13Sに被覆層を形成し、形成した被覆層の表面を粗面化する方法である。規制型13の材質によっては、表面を均一に粗面化することが困難な場合や、表面を直接粗面化すると、耐久性の低下を招く場合がある。本方法は、形成した被覆層の表面を粗面化するため、規制型13の材質によらず、規制型面13Sを均一に粗面化することができるというメリットがある。
次に、本発明のガラス成形体の製造方法の一例について、図4〜図6を参照しながら詳細に説明する。図4は、本実施形態におけるガラス成形体の製造方法のフローチャートである。また、図5は、各工程における成形型10aの状態を示す模式図であり、図6は、溶融ガラス滴を滴下する方法の別の例を示す模式図である。なお、ここでは、成形型10aを用いる場合を例に挙げて説明するが、同様に、成形型10bを用いることもできる。
規制型13の材質は、炭化タングステンを主成分とする超硬材料(WC超硬材料)とし、ウェットエッチング処理によって規制型面13Sの粗面化を行った。エッチング液は、フェリシアン化カリウム100g、水酸化カリウム100g、及び、純水1Lを混合した混合液(アルカリ性溶液)を使用した。処理時間は3分(実施例1)、6分(実施例2)、9分(実施例3)とした。処理後の規制型面13Sの算術平均粗さRaは、それぞれ16nm(実施例1)、40nm(実施例2)、100nm(実施例3)であった。
規制型13の材質は、炭化タングステンを主成分とする超硬材料(WC超硬材料)とし、加熱による酸化処理によって規制型面13Sの粗面化を行った。加熱は大気中で行い、加熱温度は550℃とした。加熱時間は、1時間(参考例4)、5時間(参考例5)、10時間(参考例6)とした。処理後の規制型面13Sの算術平均粗さRaは、それぞれ18nm(参考例4)、52nm(参考例5)、80nm(参考例6)であった。
規制型13の材質は、炭化珪素(SiC)の焼結体とし、平行平板型のエッチング装置を用いて、ドライエッチング処理によって規制型面13Sの粗面化を行った。エッチングガスには、CCl4とO2の混合ガスを使用した。処理時間は、10分(参考例7)、15分(参考例8)、20分(参考例9)とした。処理後の規制型面13Sの算術平均粗さRaは、それぞれ16nm(参考例7)、35nm(参考例8)、51nm(参考例9)であった。
規制型13の材質は、炭化珪素(SiC)の焼結体とし、スパッタ法によってクロムの被覆層(膜厚0.5μm)を設けた後、ウェットエッチング処理によって被覆層の粗面化を行った。エッチング液には、硝酸第二セリウムアンモニウムを含む酸性溶液(ナカライテスク株式会社製 ECR−2を純水で10倍に希釈)を使用した。エッチング液の温度は30℃、処理時間は、5分(参考例10)、10分(参考例11)、15分(参考例12)とした。処理後の規制型面13Sの算術平均粗さRaは、それぞれ16nm(参考例10)、24nm(参考例11)、37nm(参考例12)であった。
規制型13の材質は、炭化タングステンを主成分とする超硬材料(WC超硬材料)とし、スパッタ法によってチタンの被覆層(膜厚1μm)を設けた後、酸化処理によって被覆層の粗面化を行った。加熱は大気中で行い、加熱温度は500℃とした。加熱時間は、20時間(参考例13)、50時間(参考例14)、80時間(参考例15)とした。処理後の規制型面13Sの算術平均粗さRaは、それぞれ16nm(参考例13)、20nm(参考例14)、29nm(参考例15)であった。
規制型13の材質は、炭化タングステンを主成分とする超硬材料(WC超硬材料)とし、ウェットエッチング処理によって規制型面13Sの粗面化を行った後、スパッタ法によってクロムの被覆層(膜厚0.5μm)を設けた。エッチング液は、フェリシアン化カリウム100g、水酸化カリウム100g、及び、純水1Lを混合した混合液(アルカリ性溶液)を、更に純水で5倍に希釈して使用した。処理時間は12分(実施例16)、18分(実施例17)、24分(実施例18)とした。被覆層を設けた後の規制型面13Sの算術平均粗さRaは、それぞれ16nm(実施例16)、40nm(実施例17)、100nm(実施例18)であった。
規制型13の材質は、実施例1と同じ炭化タングステンを主成分とする超硬材料(WC超硬材料)としたが、規制型面13Sの粗面化は行わなかった。規制型面13Sの算術平均粗さRaは、5nmであった。
規制型13の材質は、炭化タングステンを主成分とする超硬材料(WC超硬材料)とし、ウェットエッチング処理によって規制型面13Sの粗面化を行った。エッチング液は、フェリシアン化カリウム100g、水酸化カリウム100g、及び、純水1Lを混合した混合液(アルカリ性溶液)を、更に純水で2倍に希釈して使用した。処理時間は1分(比較例2)、12分(比較例3)とした。処理後の規制型面13Sの算術平均粗さRaは、それぞれ12nm(比較例2)、113nm(比較例3)であった。
11 下型
11S 下型面
12 上型
12S 上型面
13 規制型
13S 規制型面
20 ガラス成形体
21 下成形面
22 上成形面
23 外径規制面
24 中心軸
31、35 溶融ガラス滴
33 滴下ノズル
34 溶融槽
36 貫通孔
37 微小化部材
38 吸着装置
Claims (6)
- 溶融ガラス滴を上下に加圧成形し、上成形面、下成形面及び外径規制面を有するガラス成形体を製造するための成形型において、
前記上成形面を成形する上型面と、
前記下成形面を成形する下型面と、
前記外径規制面を成形する規制型面と、を有し、
前記規制型面は、算術平均粗さRaが16nm以上、100nm以下であり、
前記規制型面は、エッチング液を用いるウェットエッチング処理により粗面化された面であることを特徴とする成形型。 - 前記規制型面は、被覆層が設けられた面であり、
前記被覆層の表面が粗面化されていることを特徴とする請求項1に記載の成形型。 - 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2に記載の成形型。
- 前記規制型面は、粗面化された面の上に、保護層が設けられた面であることを特徴とする請求項1〜3のうちいずれか1項に記載の成形型。
- 溶融ガラス滴を成形型で上下に加圧成形し、上成形面、下成形面及び外径規制面を有するガラス成形体を製造するガラス成形体の製造方法において、
前記成形型は、請求項1〜4のうちいずれか1項に記載の成形型であり、
前記規制型面と組み合わされた前記下型面の上に溶融ガラス滴を滴下する工程と、
前記下型面と前記上型面とを相対的に接近させ、滴下した前記溶融ガラス滴を加圧してガラス成形体を形成する工程と、
前記成形型から前記ガラス成形体を取り出す工程と、を有することを特徴とするガラス成形体の製造方法。 - 溶融ガラス滴を成形型で上下に加圧成形し、上成形面、下成形面及び外径規制面を有するガラス成形体を製造するガラス成形体の製造方法において、
前記成形型は、請求項1〜4のうちいずれか1項に記載の成形型であり、
前記下型面の上に溶融ガラス滴を滴下する工程と、
前記下型面と、前記規制型面と組み合わされた前記上型面とを相対的に接近させ、滴下した前記溶融ガラス滴を加圧してガラス成形体を形成する工程と、
前記成形型から前記ガラス成形体を取り出す工程と、を有することを特徴とするガラス成形体の製造方法。
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