JP5713575B2 - Optical element molding die, optical element, and method of manufacturing the optical element - Google Patents
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Description
本発明は、光学素子成形用型、並びに該光学素子成形用型を用いた光学素子の製造方法、及び該製造方法により得られる光学素子に関する。 The present invention relates to an optical element molding die, an optical element manufacturing method using the optical element molding die, and an optical element obtained by the manufacturing method.
光学素子である光学ガラスレンズの製造方法として、直接プレス成形法が知られている。前記直接プレス成形法では、所望の面品質、及び面精度に仕上げた光学素子成形用型上で、光学素子材料であるガラスの塊状物を加熱、又は、予め加熱してあるガラスの塊状物をプレス成形して、光学ガラスレンズを製造する方法である。 A direct press molding method is known as a method for manufacturing an optical glass lens that is an optical element. In the direct press molding method, a glass lump that is an optical element material is heated on a mold for optical element molding finished to a desired surface quality and surface accuracy, or a glass lump that has been pre-heated is heated. In this method, an optical glass lens is manufactured by press molding.
前記直接プレス法に用いる光学素子成形用型には、光学素子にカン(クラック)が発生しないようにすることはもちろん、耐久性や、離型性などの観点から、光学素子材料との反応性が低いこと、光学素子成形用型の表面と光学素子材料との離型性が良いこと、光学素子成形用型の基材と表面層との密着性が優れること、光学素子成形用型のプレス面の摩擦係数が小さいこと、光学素子を短時間で生産できることなどが求められる。 The optical element molding die used for the direct pressing method is not only capable of preventing occurrence of cracks in the optical element, but also reactive with the optical element material from the viewpoint of durability and releasability. Low moldability, good releasability between the surface of the optical element molding die and the optical element material, excellent adhesion between the substrate of the optical element molding die and the surface layer, press of the optical element molding die It is required that the friction coefficient of the surface is small and that the optical element can be produced in a short time.
これまでに、光学ガラス素子のプレス成形において、ダイヤモンド膜又はダイヤモンド状炭素膜を母材上に形成して構成された光学ガラス素子のプレス成形用型を用いることにより、酸化鉛系ガラスレンズを良好にプレス成形が可能な技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 So far, in press molding of optical glass elements, by using a press molding mold for optical glass elements formed by forming a diamond film or a diamond-like carbon film on a base material, lead oxide glass lenses are excellent. A technique capable of press forming has been proposed (for example, see Patent Document 1).
また、プレス成形に際しガラスと接する部分にダイヤモンド膜を介して水素化アモルファス炭素膜が被覆されている成形用型を用いることにより、前記特許文献1と比較して、酸化鉛の反応を、さらに抑制可能な技術が提案されている(例えば、特許文献2参照)。 Further, by using a molding die in which a hydrogenated amorphous carbon film is coated via a diamond film at a portion in contact with glass during press molding, the reaction of lead oxide is further suppressed as compared with Patent Document 1. A possible technique has been proposed (see, for example, Patent Document 2).
また、光学素子成形用型母材界面側にグラファイトを多く、表面側(離型面側)にグラファイトを少なくした光学素子成形用型を用いることにより、離型性と耐久性を両立させた技術が提案されている(例えば、特許文献3参照)。 Also, a technology that achieves both mold releasability and durability by using an optical element molding die that has a large amount of graphite on the interface side of the optical element molding base material and a small amount of graphite on the surface side (release surface side). Has been proposed (see, for example, Patent Document 3).
また、母材界面側にグラファイトを少なく、母材との界面から表面(離型面)に向かってグラファイトを多くした光学素子成形用型を用いることにより、離型性と耐久性を両立させた技術が提案されている(例えば、特許文献4参照)。 In addition, by using an optical element molding die with less graphite on the base material interface side and more graphite from the interface with the base material to the surface (release surface), both mold release and durability are achieved. A technique has been proposed (see, for example, Patent Document 4).
また、母材にダイヤモンド状炭素離型膜を形成することにより、カン(クラック)の発生を大幅に抑制できる技術が提案されている(例えば、非特許文献1参照)。 In addition, a technique has been proposed in which the formation of a can (crack) can be significantly suppressed by forming a diamond-like carbon release film on a base material (see, for example, Non-Patent Document 1).
また、母材の成形面に、アモルファス水素含有Si−C(a−C:H:Si)膜を被覆することにより、長期の連続成形に耐え、成形品の性能も十分確保できる光学素子成形用型が提案されている(例えば、特許文献5参照)。この提案では、a−C:H:Si膜におけるSiの含有量を10mol%〜23mol%とする必要があり、a−C:H:Si膜の厚みを50nm〜150nmとする必要があると記載されている。これは、Siを前記膜に含有させることにより、柔軟性(緩衝性)、及び潤滑性を付与していると考えられる。 In addition, by coating the molding surface of the base material with an amorphous hydrogen-containing Si—C (aC: H: Si) film, it can withstand long-term continuous molding and can sufficiently secure the performance of the molded product. A mold has been proposed (see, for example, Patent Document 5). This proposal states that the Si content in the aC: H: Si film needs to be 10 mol% to 23 mol%, and the thickness of the aC: H: Si film needs to be 50 nm to 150 nm. Has been. This is considered to be imparting flexibility (buffering property) and lubricity by containing Si in the film.
また、これらの先行技術の光学素子成形用型では、光学素子材料として反応性の高い材料(例えば、TiO2、Nb2O5、WO3、Bi2O3など)を含むガラスを用いた場合には、成形時に融着が生じるという問題や、薄いレンズを成形する場合には、カン(クラック)が発生してしまう問題などがあり、耐久性や、離型性が不十分である。また、十分な耐久性や、離型性を有しつつ、かつ光学素子成形用型の基材と表面層との密着性にも優れるものは、未だ得られていない。
したがって、耐久性、及び離型性に優れ、かつ、光学素子成形用型の基材と表面層との密着性にも優れる光学素子成形用型の速やかな開発が求められているのが現状である。
In these prior art optical element molding molds, a glass containing a highly reactive material (for example, TiO 2 , Nb 2 O 5 , WO 3 , Bi 2 O 3, etc.) is used as the optical element material. However, there is a problem that fusion occurs at the time of molding or a problem that a can (crack) is generated when a thin lens is molded, and durability and releasability are insufficient. In addition, it has not yet been obtained what has sufficient durability and releasability and is excellent in adhesion between the base material of the optical element molding die and the surface layer.
Therefore, at present, there is a demand for rapid development of an optical element molding die that is excellent in durability and releasability, and also excellent in adhesion between the optical element molding die base material and the surface layer. is there.
本発明は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、光学素子材料との反応性が低く、光学素子材料と光学素子成形用型の表面層との摩擦係数を下げることができ、光学素子成形用型の基材と表面層との密着性に優れ、かつ、離型性と耐久性に優れる光学素子成形用型、並びに該光学素子成形用型を用いた光学素子の製造方法、及び該製造方法により得られる光学素子を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the above-described problems and achieve the following objects. That is, the present invention has low reactivity with the optical element material, and can reduce the friction coefficient between the optical element material and the surface layer of the optical element molding die. An optical element molding die having excellent adhesion and excellent releasability and durability, a method of manufacturing an optical element using the optical element molding die, and an optical element obtained by the manufacturing method are provided. For the purpose.
前記課題を解決するため、本発明者らは鋭意検討した結果、以下のような知見を得た。即ち、表面層が、Si、及びOを含有するダイヤモンド状炭素を含むことにより、光学素子材料との反応性が低く、光学素子材料と光学素子成形用型の表面層との摩擦係数を下げることができ、光学素子成形用型の基材と表面層との密着性に優れ、かつ、離型性と耐久性に優れる光学素子成形用型が得られるという新たな知見である。 In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have made extensive studies and as a result, obtained the following findings. That is, when the surface layer contains diamond-like carbon containing Si and O, the reactivity with the optical element material is low, and the friction coefficient between the optical element material and the surface layer of the optical element molding die is lowered. This is a new finding that an optical element molding die having excellent adhesion between the base material of the optical element molding die and the surface layer and excellent in releasability and durability can be obtained.
前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
<1> 基材と、表面層とを有し、
前記表面層が、Si、及びOを含有するダイヤモンド状炭素を含むことを特徴とする光学素子成形用型である。
<2> 前記<1>に記載の光学素子成形用型を用いて、光学素子材料を成形することを特徴とする光学素子の製造方法である。
前記光学素子の製造方法では、前記光学素子成形用型を用いるので、光学素子材料の光学素子成形用型への融着を抑制することができ、また、得られる光学素子への転写を抑制することができるので、光学素子の不良を抑制することができる。
<3> 前記<2>に記載の光学素子の製造方法により製造されることを特徴とする光学素子である。
Means for solving the problems are as follows. That is,
<1> It has a base material and a surface layer,
The optical element molding die, wherein the surface layer includes diamond-like carbon containing Si and O.
<2> A method for producing an optical element, wherein an optical element material is molded using the optical element molding die according to <1>.
In the optical element manufacturing method, since the optical element molding die is used, fusion of the optical element material to the optical element molding die can be suppressed, and transfer to the obtained optical element can be suppressed. Therefore, defects in the optical element can be suppressed.
<3> An optical element manufactured by the method for manufacturing an optical element according to <2>.
本発明によると、従来における諸問題を解決でき、光学素子材料との反応性が低く、光学素子材料と光学素子成形用型の表面層との摩擦係数を下げることができ、光学素子成形用型の基材と表面層との密着性に優れ、かつ、離型性と耐久性に優れる光学素子成形用型、並びに該光学素子成形用型を用いた光学素子の製造方法、及び該製造方法により得られる光学素子を提供することができる。 According to the present invention, conventional problems can be solved, the reactivity with the optical element material is low, the coefficient of friction between the optical element material and the surface layer of the optical element molding die can be lowered, and the optical element molding die An optical element molding die having excellent adhesion between the base material and the surface layer, and having excellent releasability and durability, an optical element manufacturing method using the optical element molding die, and the manufacturing method The resulting optical element can be provided.
(光学素子成形用型)
本発明の光学用成形型は、少なくとも基材と表面層とを有し、必要に応じてその他の構成を有してなる。
(Optical element molding mold)
The optical mold of the present invention has at least a base material and a surface layer, and has other configurations as necessary.
<基材>
前記基材の材質、形状、大きさとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記基材の材質としては、例えば、超硬合金(炭化タングステン(WC)、炭化タングステン−コバルト(WC−Co)合金など)、シリコンカーバイド(SiC)、窒化ホウ素含有窒化珪素、サーメット、ジルコニア(ZrO2)、シリコンナイトライド(Si3N4)、チタンカーバイド(TiC)、金属の混合材料、13Crマルテンサイト鋼、シリコン(Si)、酸化チタン(TiO2)、ステンレス鋼、などが挙げられる。
これらの中でも、超硬合金、シリコンカーバイドが、密着性、及び加工性に優れる点で、有利である。
前記基材の形状、大きさとしては、目的とする光学素子の形状、大きさに応じて適宜選択することができる。
<Base material>
There is no restriction | limiting in particular as a material of the said base material, a shape, and a magnitude | size, According to the objective, it can select suitably.
Examples of the material of the base material include cemented carbide (tungsten carbide (WC), tungsten carbide-cobalt (WC-Co) alloy), silicon carbide (SiC), boron nitride-containing silicon nitride, cermet, zirconia (ZrO). 2 ), silicon nitride (Si 3 N 4 ), titanium carbide (TiC), mixed metal material, 13Cr martensite steel, silicon (Si), titanium oxide (TiO 2 ), stainless steel, and the like.
Among these, cemented carbide and silicon carbide are advantageous in that they are excellent in adhesion and workability.
The shape and size of the substrate can be appropriately selected depending on the shape and size of the target optical element.
前記基材表面は、後述する表面層を形成する前に鏡面研磨、洗浄などの前処理を行うことが好ましい。
前記鏡面研磨、洗浄などの前処理の方法としては、特に制限はなく、公知の方法を適宜選択することができる。
また、更に、逆スパッタ、イオン照射などにより、前記基材をクリーニングしてもよい。
The surface of the base material is preferably subjected to pretreatment such as mirror polishing and washing before forming a surface layer described later.
There is no restriction | limiting in particular as methods of pre-processing, such as said mirror polishing and washing | cleaning, A well-known method can be selected suitably.
Furthermore, the substrate may be cleaned by reverse sputtering, ion irradiation, or the like.
<表面層>
前記表面層は、少なくともSi、及びOを含有するダイヤモンド状炭素を含み、更に必要に応じてその他の成分を含んでなる。
前記表面層は、Si、及びOを含有するダイヤモンド状炭素のみからなることが好ましい。
<Surface layer>
The surface layer contains diamond-like carbon containing at least Si and O, and further contains other components as necessary.
The surface layer is preferably made of only diamond-like carbon containing Si and O.
−ダイヤモンド状炭素−
前記ダイヤモンド状炭素(Diamond−Like Carbon;以下「DLC」と称することがある。)とは、ダイヤモンド状構造と、グラファイト状構造とを有するものをいう。
前記ダイヤモンド状炭素としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、水素化アモルファス炭素、i−カーボン、硬質炭素などが挙げられる。
-Diamond-like carbon-
The diamond-like carbon (hereinafter sometimes referred to as “DLC”) refers to one having a diamond-like structure and a graphite-like structure.
There is no restriction | limiting in particular as said diamond-like carbon, According to the objective, it can select suitably, For example, hydrogenated amorphous carbon, i-carbon, hard carbon etc. are mentioned.
前記ダイヤモンド状炭素であることの分析方法としては、例えば、ラマン分光測定が挙げられる。 Examples of the analysis method for the diamond-like carbon include Raman spectroscopy.
−Cの含有量−
前記表面層におけるCの含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、SiとOとCとの合計含有量(Si+O+C、原子数)に対する、Cの含有量(原子数)の割合(組成比){C/(Si+O+C)}が、0.3以上が好ましく、0.4以上がより好ましく、0.5以上が特に好ましい。前記{C/(Si+O+C)}が、0.3未満であると、離型性の効果が低下することがある。一方、前記表面層におけるCの含有量が前記特に好ましい範囲内であると、低反応性・低摩擦化の効果があり、表面酸化も抑制される点で、有利である。
-C content-
There is no restriction | limiting in particular as content of C in the said surface layer, Although it can select suitably according to the objective, Content of C with respect to the total content (Si + O + C, the number of atoms) of Si, O, and C The ratio (composition ratio) {C / (Si + O + C)} of (number of atoms) is preferably 0.3 or more, more preferably 0.4 or more, and particularly preferably 0.5 or more. If {C / (Si + O + C)} is less than 0.3, the effect of releasability may be lowered. On the other hand, when the content of C in the surface layer is within the particularly preferred range, it is advantageous in that there are effects of low reactivity and low friction, and surface oxidation is also suppressed.
−Siの含有量−
前記表面層におけるSiの含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、SiとOとCとの合計含有量(Si+O+C、原子数)に対する、Siの含有量(原子数)の割合(組成比){Si/(Si+O+C)}が、0.01以上が好ましく、0.03以上がより好ましく、0.05以上が特に好ましい。前記{Si/(Si+O+C)}が、0.01未満であると、低摩擦化の効果が薄くなることがある。一方、前記表面層におけるSiの含有量が前記特に好ましい範囲内であると、低反応性・低摩擦化の効果があり、表面酸化も抑制される点で、有利である。
-Si content-
There is no restriction | limiting in particular as content of Si in the said surface layer, Although it can select suitably according to the objective, Content of Si with respect to the total content (Si + O + C, the number of atoms) of Si, O, and C The ratio (composition ratio) {Si / (Si + O + C)} of (number of atoms) is preferably 0.01 or more, more preferably 0.03 or more, and particularly preferably 0.05 or more. If {Si / (Si + O + C)} is less than 0.01, the effect of reducing friction may be reduced. On the other hand, when the Si content in the surface layer is within the particularly preferred range, it is advantageous in that there are effects of low reactivity and low friction, and surface oxidation is also suppressed.
−Oの含有量−
前記表面層におけるOの含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、SiとOとCとの合計含有量(Si+O+C、原子数)に対する、Oの含有量(原子数)の割合(組成比){O/(Si+O+C)}が、0.005以上0.2以下が好ましく、0.01以上0.15以下がより好ましく、0.05以上0.1以下が特に好ましい。前記{O/(Si+O+C)}が、0.05未満であると、低反応性の効果が薄くなることがあり、0.2を超えると、酸素アッシング剥離の生産性が悪化することがある。一方、前記表面層におけるOの含有量が前記特に好ましい範囲内であると、低反応性・低摩擦化の効果があり、表面酸化も抑制される点で、有利である。
-O content-
There is no restriction | limiting in particular as content of O in the said surface layer, Although it can select suitably according to the objective, Content of O with respect to the total content (Si + O + C, the number of atoms) of Si, O, and C The ratio (composition ratio) {O / (Si + O + C)} of (number of atoms) is preferably 0.005 or more and 0.2 or less, more preferably 0.01 or more and 0.15 or less, and 0.05 or more and 0.1 or less. Is particularly preferred. When {O / (Si + O + C)} is less than 0.05, the effect of low reactivity may be diminished, and when it exceeds 0.2, productivity of oxygen ashing may be deteriorated. On the other hand, when the content of O in the surface layer is within the particularly preferred range, it is advantageous in that there are effects of low reactivity and low friction, and surface oxidation is also suppressed.
前記表面層におけるSi、O、及びCの含有量は、例えば、XPS(X−ray Photoelectron Spectroscopy)分析、オージェ電子分光分析により求めることができる。 The contents of Si, O, and C in the surface layer can be determined by, for example, XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy) analysis and Auger electron spectroscopy analysis.
−厚み−
前記表面層の厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、2nm〜500nmが好ましく、3nm〜400nmがより好ましく、5nm〜300nmが特に好ましい。前記表面層の厚みが、2nm未満であると、全面均一に膜形成されないことがあり、300nm以上であると、膜再生のための酸素アッシングによる剥離工程で著しく生産性が悪化する。一方、前記表面層の厚みが前記特に好ましい範囲内であると、全面で膜形成され、密着力が強い点で、有利である。
前記表面層の厚みは、例えば、エリプソメトリ法により、測定することができる。
-Thickness-
There is no restriction | limiting in particular as thickness of the said surface layer, Although it can select suitably according to the objective, 2 nm-500 nm are preferable, 3 nm-400 nm are more preferable, and 5 nm-300 nm are especially preferable. If the thickness of the surface layer is less than 2 nm, a film may not be uniformly formed on the entire surface. If the thickness is 300 nm or more, productivity is significantly deteriorated in a peeling step by oxygen ashing for film regeneration. On the other hand, when the thickness of the surface layer is within the particularly preferable range, it is advantageous in that a film is formed on the entire surface and the adhesion is strong.
The thickness of the surface layer can be measured, for example, by ellipsometry.
−摩擦係数−
前記表面層の摩擦係数としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、0.01〜0.08が好ましく、0.02〜0.07がより好ましく、0.04〜0.06が特に好ましい。前記表面層の摩擦係数が、0.01未満であると、金型の成形面がレンズに均一に転写できないことがあり、0.1を超えると、使用頻度につれてカンが発生することがある。一方、前記表面層の摩擦係数が前記特に好ましい範囲内であると、レンズ形状の安定・カンの抑制の点で、有利である。
前記表面層の摩擦係数は、例えば、ボールオンディスク装置を用いてSUS製ボールを、荷重100gf、1mm/secで10mm直線運動させることにより、測定することができる。
-Friction coefficient-
There is no restriction | limiting in particular as a friction coefficient of the said surface layer, Although it can select suitably according to the objective, 0.01-0.08 are preferable, 0.02-0.07 are more preferable, 0.04 -0.06 is particularly preferred. If the friction coefficient of the surface layer is less than 0.01, the molding surface of the mold may not be uniformly transferred to the lens, and if it exceeds 0.1, a can may occur with the frequency of use. On the other hand, when the coefficient of friction of the surface layer is within the particularly preferable range, it is advantageous in terms of stability of the lens shape and suppression of can.
The coefficient of friction of the surface layer can be measured, for example, by making a SUS ball move linearly by 10 mm at a load of 100 gf and 1 mm / sec using a ball-on-disk device.
前記表面層の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、プラズマCVD(chemical vapor deposition)、スパッタリング、イオンプレーティング、イオンビーム蒸着などが挙げられる。 There is no restriction | limiting in particular as a formation method of the said surface layer, According to the objective, it can select suitably, For example, plasma CVD (chemical vapor deposition), sputtering, ion plating, ion beam evaporation etc. are mentioned.
前記プラズマCVDによる表面層の形成において、炭素(C)を供給するガスとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、メタン、エタン、プロパン等のアルカン、エチレン、プロピレン等のアルケン、ペンタジエン、ブタジエン等のアルカジエン、アセチレン、メチルアセチレン等のアルキン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素、シクロプロパン、シクロヘキサン等のシクロアルカン、シクロペンテン、シクロヘキセン等のシクロアルケンなどが挙げられる。前記ガスは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。 In the formation of the surface layer by the plasma CVD, the gas for supplying carbon (C) is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. For example, alkane such as methane, ethane, and propane, ethylene, Alkenes such as propylene, alkadienes such as pentadiene and butadiene, alkynes such as acetylene and methylacetylene, aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylene, cycloalkanes such as cyclopropane and cyclohexane, cycloalkenes such as cyclopentene and cyclohexene, etc. Can be mentioned. The said gas may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
また、前記プラズマCVDによる表面層の形成において、珪素(Si)と酸素(O)を供給するガスとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、テトラメトキシシラン(TMOS:Si(OCH3)4)、テトラエトキシシラン(TEOS:Si(OC2H5)4、テトラメチルシラン(TMS:Si(CH3)4)と酸素(O2)との混合ガス、四塩化珪素(SiCl4)と酸素(O2)との混合ガスなどが挙げられる。前記ガスは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。 Further, in the formation of the surface layer by the plasma CVD, a gas for supplying silicon (Si) and oxygen (O) is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. For example, tetramethoxysilane ( TMOS: Si (OCH 3 ) 4 ), tetraethoxysilane (TEOS: Si (OC 2 H 5 ) 4 , mixed gas of tetramethylsilane (TMS: Si (CH 3 ) 4 ) and oxygen (O 2 ), four Examples thereof include a mixed gas of silicon chloride (SiCl 4 ) and oxygen (O 2 ), etc. These gases may be used alone or in combination of two or more.
前記プラズマCVDによる表面層の形成におけるガスの流量、圧力としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。 There is no restriction | limiting in particular as a flow volume and pressure of gas in formation of the surface layer by the said plasma CVD, According to the objective, it can select suitably.
前記プラズマCVDにおける周波数としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、高周波(13.56MHz)が挙げられる。
前記高周波の出力としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、1.0kW〜5.0kWが好ましく、1.5kW〜4.0kWがより好ましく、1.8kW〜3.0kWが特に好ましい。前記高周波の出力が、1.0kW未満であると、使用頻度につれて膜が剥離することがあり、5.0kWを超えると、成膜中に金型が高温になり膜の硬度が低下することがある。一方、前記高周波の出力が前記特に好ましい範囲内であると、表面層の硬度が優れる点で、好ましい。
There is no restriction | limiting in particular as a frequency in the said plasma CVD, According to the objective, it can select suitably, For example, a high frequency (13.56MHz) is mentioned.
There is no restriction | limiting in particular as said high frequency output, Although it can select suitably according to the objective, 1.0 kW-5.0 kW are preferable, 1.5 kW-4.0 kW are more preferable, 1.8 kW-3 0.0 kW is particularly preferred. When the output of the high frequency is less than 1.0 kW, the film may be peeled off with the frequency of use, and when it exceeds 5.0 kW, the mold becomes high temperature during film formation and the hardness of the film may decrease. is there. On the other hand, when the output of the high frequency is within the particularly preferable range, it is preferable because the hardness of the surface layer is excellent.
<その他の構成>
前記その他の構成としては、本発明の効果を損なわない限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、中間層が挙げられる。
<Other configurations>
There is no restriction | limiting in particular as said other structure unless the effect of this invention is impaired, According to the objective, it can select suitably, For example, an intermediate | middle layer is mentioned.
−中間層−
前記中間層は、前記基材と、表面層との間に形成される。
前記中間層を形成することにより、前記基材の変形を防ぐことができる。
前記中間層の材質、厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記材質としては、例えば、TiN、TaN、ZrN、HfN、AlN、TiC、TaC、ZrC、HfC、TiAlN、TiCN、TaCN、ZrCN、HfCN、SiC、SiN、ダイヤモンドなどが挙げられる。
前記中間層の厚みとしては、例えば、2μmなどが挙げられる。
前記中間層の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、スパッタリング、イオンプレーティング、CVDなどが挙げられる。
-Intermediate layer-
The intermediate layer is formed between the base material and the surface layer.
By forming the intermediate layer, deformation of the base material can be prevented.
There is no restriction | limiting in particular as a material and thickness of the said intermediate | middle layer, According to the objective, it can select suitably.
Examples of the material include TiN, TaN, ZrN, HfN, AlN, TiC, TaC, ZrC, HfC, TiAlN, TiCN, TaCN, ZrCN, HfCN, SiC, SiN, diamond, and the like.
Examples of the thickness of the intermediate layer include 2 μm.
There is no restriction | limiting in particular as a formation method of the said intermediate | middle layer, According to the objective, it can select suitably, For example, sputtering, ion plating, CVD etc. are mentioned.
(光学素子、及びその製造方法)
本発明の光学素子は、本発明の光学素子の製造方法により製造される。
本発明の光学素子の製造方法は、本発明の光学素子成形用型を用いて、光学素子材料を成形する。
(Optical element and manufacturing method thereof)
The optical element of the present invention is manufactured by the method for manufacturing an optical element of the present invention.
In the method for producing an optical element of the present invention, an optical element material is molded using the optical element molding die of the present invention.
−光学素子材料−
前記光学素子材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、TiO2を含有するガラス、Nb2O5を含有するガラス、WO3を含有するガラス、Bi2O3を含有するガラスなどが挙げられる。前記Ti、W、Nb、及びBiの少なくともいずれかを含有するガラスは、反応性が高いが、本発明の光学素子成形用型を用いることにより、不良の少ない光学素子を製造することができる。
-Optical element materials-
As the optical element material is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose, for example, glass containing glass containing TiO 2, the Nb 2 O 5, glass containing WO 3, Bi 2 Examples thereof include glass containing O 3 . The glass containing at least one of Ti, W, Nb, and Bi has high reactivity, but an optical element with few defects can be manufactured by using the optical element molding die of the present invention.
−成形−
前記光学素子材料を成形する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、プレス成形、射出成形などが挙げられる。
前記プレス成形では、前記光学素子成形用型上で前記光学素子材料の塊状物を加熱してプレスしてもよいし、予め加熱した光学素子材料の塊状物をプレスしてもよい。
前記加熱の温度、プレスの荷重、プレスの時間としては、特に制限はなく、光学素子材料に応じて適宜選択することができる。
-Molding-
There is no restriction | limiting in particular as a method of shape | molding the said optical element material, According to the objective, it can select suitably, For example, press molding, injection molding, etc. are mentioned.
In the press molding, the optical element material lump may be heated and pressed on the optical element molding die, or the preheated lump of optical element material may be pressed.
The heating temperature, press load, and press time are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the optical element material.
−光学素子−
前記光学素子の形状、大きさとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記光学素子としては、例えば、レンズ、プリズムなどが挙げられる。
-Optical element-
There is no restriction | limiting in particular as a shape and a magnitude | size of the said optical element, According to the objective, it can select suitably.
Examples of the optical element include a lens and a prism.
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。 Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.
(実施例1−1)
<光学素子成形用型1の製造>
光学素子成形用型の基材として、超硬合金(WC−Co)を用いた。
前記光学素子成形用型の上型基材は、平らな表面を有するものを用いた。
前記光学素子成形用型の下型基材は、凹形状の表面を有するものを用いた。
(Example 1-1)
<Manufacture of optical element molding die 1>
Cemented carbide (WC-Co) was used as a base material for the optical element molding die.
As the upper base material of the optical element molding die, one having a flat surface was used.
The lower mold base material for the optical element molding die used had a concave surface.
−表面層の形成−
前記上型基材、及び下型基材の表面(プレス面)上に、下記の条件のプラズマCVDにより、厚み10nmのSi、及びOを含有するダイヤモンド状炭素の表面層を形成した。前記表面層におけるSi、及びOの含有量は、Si、O、及びCの組成比(Si:O:C)として、Si:O:C=0.50:0.15:0.35となるように、メタン(CH4)ガス流量(5sccm〜200sccm)、テトラエトキシシラン(TEOS)ガス流量(0.1sccm〜5sccm)とで調整した。
プラズマCVDの条件:
高周波電源・・・13.56MHz
高周波出力・・・2kW
ガス圧力・・・4Pa
メタン(CH4)ガス流量・・・5sccm〜200sccmで調整した。
テトラエトキシシラン(TEOS)ガス流量・・・0.1sccm〜5sccmで調整した。
図1に、プラズマCVDの模式図を示す。図1中、符号1はガスを示し、符号2、及び4は高周波電極を示し、符号3は基材を示し、符号5はマッチングボックスを示し、符号6は高周波電源を示す。
-Formation of surface layer-
A diamond-like carbon surface layer containing Si and O having a thickness of 10 nm was formed on the surfaces (pressed surfaces) of the upper mold substrate and the lower mold substrate by plasma CVD under the following conditions. The content of Si and O in the surface layer is Si: O: C = 0.50: 0.15: 0.35 as the composition ratio of Si, O, and C (Si: O: C). Thus, the methane (CH 4 ) gas flow rate (5 sccm to 200 sccm) and the tetraethoxysilane (TEOS) gas flow rate (0.1 sccm to 5 sccm) were adjusted.
Plasma CVD conditions:
High frequency power supply ... 13.56MHz
High frequency output 2kW
Gas pressure: 4Pa
Methane (CH 4 ) gas flow rate was adjusted at 5 sccm to 200 sccm.
Tetraethoxysilane (TEOS) gas flow rate was adjusted to 0.1 sccm to 5 sccm.
FIG. 1 shows a schematic diagram of plasma CVD. In FIG. 1, reference numeral 1 indicates gas, reference numerals 2 and 4 indicate high-frequency electrodes, reference numeral 3 indicates a base material, reference numeral 5 indicates a matching box, and reference numeral 6 indicates a high-frequency power source.
ラマン分光測定により分析した結果、前記表面層には、ダイヤモンド状炭素が形成されていた。 As a result of analysis by Raman spectroscopy, diamond-like carbon was formed in the surface layer.
前記表面層におけるSi、O、及びCの含有量をXPS分析により確認したところ、その組成比は、Si:O:C=0.50:0.15:0.35であった。 When the contents of Si, O, and C in the surface layer were confirmed by XPS analysis, the composition ratio was Si: O: C = 0.50: 0.15: 0.35.
前記表面層の摩擦係数を以下のようにして測定したところ、0.07であった。
−摩擦係数の測定方法−
ボールオンディスク装置を用いてSUS製ボールを、荷重100gf、1mm/secで10mm直線運動させ、摩擦係数を測定した。
The friction coefficient of the surface layer was measured as follows and was 0.07.
-Measuring method of friction coefficient-
Using a ball-on-disk device, a SUS ball was linearly moved by 10 mm at a load of 100 gf and 1 mm / sec, and the friction coefficient was measured.
(実施例1−2)
<光学素子成形用型2の製造>
前記実施例1−1の表面層の形成において、Si、O、及びCの組成比(Si:O:C)をSi:O:C=0.50:0.15:0.35となるようにしていた点を、Si:O:C=0.18:0.05:0.77となるようにした以外は、実施例1−1と同様にして光学素子成形用型2を製造した。
(Example 1-2)
<Manufacture of optical element molding die 2>
In the formation of the surface layer of Example 1-1, the composition ratio of Si, O, and C (Si: O: C) is set to be Si: O: C = 0.50: 0.15: 0.35. The optical element molding die 2 was manufactured in the same manner as in Example 1-1 except that Si: O: C = 0.18: 0.05: 0.77.
実施例1−1と同様にして、ラマン分光測定により分析した結果、前記表面層には、ダイヤモンド状炭素が形成されていた。
前記表面層におけるSi、O、及びCの含有量を実施例1−1と同様にしてXPS分析により確認したところ、その組成比は、Si:O:C=0.18:0.05:0.77であった。
前記表面層の摩擦係数を実施例1−1と同様にして測定したところ、0.06であった。
As a result of analysis by Raman spectroscopy in the same manner as in Example 1-1, diamond-like carbon was formed in the surface layer.
When the contents of Si, O, and C in the surface layer were confirmed by XPS analysis in the same manner as in Example 1-1, the composition ratio was Si: O: C = 0.18: 0.05: 0. .77.
The coefficient of friction of the surface layer was measured in the same manner as in Example 1-1, and it was 0.06.
(実施例1−3)
<光学素子成形用型3の製造>
前記実施例1−1の表面層の形成において、Si、O、及びCの組成比(Si:O:C)をSi:O:C=0.50:0.15:0.35となるようにしていた点を、Si:O:C=0.03:0.01:0.96となるようにした以外は、実施例1−1と同様にして光学素子成形用型3を製造した。
(Example 1-3)
<Manufacture of optical element molding die 3>
In the formation of the surface layer of Example 1-1, the composition ratio of Si, O, and C (Si: O: C) is set to be Si: O: C = 0.50: 0.15: 0.35. The optical element molding die 3 was manufactured in the same manner as in Example 1-1 except that Si: O: C = 0.03: 0.01: 0.96.
実施例1−1と同様にして、ラマン分光測定により分析した結果、前記表面層には、ダイヤモンド状炭素が形成されていた。
前記表面層におけるSi、O、及びCの含有量を実施例1−1と同様にしてXPS分析により確認したところ、その組成比は、Si:O:C=0.03:0.01:0.96であった。
前記表面層の摩擦係数を実施例1−1と同様にして測定したところ、0.05であった。
As a result of analysis by Raman spectroscopy in the same manner as in Example 1-1, diamond-like carbon was formed in the surface layer.
When the contents of Si, O, and C in the surface layer were confirmed by XPS analysis in the same manner as in Example 1-1, the composition ratio was Si: O: C = 0.03: 0.01: 0. .96.
The coefficient of friction of the surface layer was measured in the same manner as in Example 1-1, and it was 0.05.
(実施例1−4)
<光学素子成形用型4の製造>
前記実施例1−3の表面層の形成において、表面層の厚みを10nmとしていた点を、表面層の厚みを100nmとした以外は、実施例1−3と同様にして光学素子成形用型4を製造した。
(Example 1-4)
<Manufacture of optical element molding die 4>
Optical element molding die 4 in the same manner as in Example 1-3, except that the surface layer thickness was set to 10 nm in the formation of the surface layer in Example 1-3. Manufactured.
実施例1−1と同様にして、ラマン分光測定により分析した結果、前記表面層には、ダイヤモンド状炭素が形成されていた。
前記表面層におけるSi、O、及びCの含有量を実施例1−1と同様にしてXPS分析により確認したところ、その組成比は、Si:O:C=0.03:0.01:0.96であった。
前記表面層の摩擦係数を実施例1−1と同様にして測定したところ、0.05であった。
As a result of analysis by Raman spectroscopy in the same manner as in Example 1-1, diamond-like carbon was formed in the surface layer.
When the contents of Si, O, and C in the surface layer were confirmed by XPS analysis in the same manner as in Example 1-1, the composition ratio was Si: O: C = 0.03: 0.01: 0. .96.
The coefficient of friction of the surface layer was measured in the same manner as in Example 1-1, and it was 0.05.
(実施例1−5)
<光学素子成形用型5の製造>
前記実施例1−3の表面層の形成において、表面層の厚みを10nmとしていた点を、表面層の厚みを300nmとした以外は、実施例1−3と同様にして光学素子成形用型5を製造した。
(Example 1-5)
<Manufacture of optical element molding die 5>
In the formation of the surface layer of Example 1-3, the optical element molding die 5 was the same as Example 1-3, except that the thickness of the surface layer was 10 nm, except that the thickness of the surface layer was 300 nm. Manufactured.
実施例1−1と同様にして、ラマン分光測定により分析した結果、前記表面層には、ダイヤモンド状炭素が形成されていた。
前記表面層におけるSi、O、及びCの含有量を実施例1−1と同様にしてXPS分析により確認したところ、その組成比は、Si:O:C=0.03:0.01:0.96であった。
前記表面層の摩擦係数を実施例1−1と同様にして測定したところ、0.05であった。
As a result of analysis by Raman spectroscopy in the same manner as in Example 1-1, diamond-like carbon was formed in the surface layer.
When the contents of Si, O, and C in the surface layer were confirmed by XPS analysis in the same manner as in Example 1-1, the composition ratio was Si: O: C = 0.03: 0.01: 0. .96.
The coefficient of friction of the surface layer was measured in the same manner as in Example 1-1, and it was 0.05.
(実施例1−6)
<光学素子成形用型4の製造>
前記実施例1−1の表面層の形成において、Si、O、及びCの組成比(Si:O:C)をSi:O:C=0.50:0.15:0.35となるようにしていた点を、Si:O:C=0.01:0.005:0.985となるようにした以外は、実施例1−1と同様にして光学素子成形用型6を製造した。
(Example 1-6)
<Manufacture of optical element molding die 4>
In the formation of the surface layer of Example 1-1, the composition ratio of Si, O, and C (Si: O: C) is set to be Si: O: C = 0.50: 0.15: 0.35. The optical element molding die 6 was manufactured in the same manner as in Example 1-1 except that Si: O: C = 0.01: 0.005: 0.985.
実施例1−1と同様にして、ラマン分光測定により分析した結果、前記表面層には、ダイヤモンド状炭素が形成されていた。
前記表面層におけるSi、O、及びCの含有量を実施例1−1と同様にしてXPS分析により確認したところ、その組成比は、Si:O:C=0.01:0.005:0.985であった。
前記表面層の摩擦係数を実施例1−1と同様にして測定したところ、0.05であった。
As a result of analysis by Raman spectroscopy in the same manner as in Example 1-1, diamond-like carbon was formed in the surface layer.
When the contents of Si, O, and C in the surface layer were confirmed by XPS analysis in the same manner as in Example 1-1, the composition ratio was Si: O: C = 0.01: 0.005: 0. .985.
The coefficient of friction of the surface layer was measured in the same manner as in Example 1-1, and it was 0.05.
(比較例1−1)
<光学素子成形用型7の製造>
光学素子成形用型の基材は、実施例1−1と同様の基材を用いた。
(Comparative Example 1-1)
<Manufacture of optical element molding die 7>
The base material similar to Example 1-1 was used for the base material of the optical element molding die.
−表面層の形成−
前記上型基材、及び下型基材の表面(プレス面)上に、下記の条件のプラズマCVDにより、厚み10nmのSi、及びOを含有しないダイヤモンド状炭素の表面層を形成した。
プラズマCVDの条件:
高周波電源・・・13.56MHz
高周波出力・・・2kW
ガス圧力・・・4Pa
メタン(CH4)ガス流量・・・5sccm〜200sccmで調整した。
-Formation of surface layer-
On the surface (press surface) of the upper mold substrate and the lower mold substrate, a diamond-like carbon surface layer containing no Si and O and having a thickness of 10 nm was formed by plasma CVD under the following conditions.
Plasma CVD conditions:
High frequency power supply ... 13.56MHz
High frequency output 2kW
Gas pressure: 4Pa
Methane (CH 4 ) gas flow rate was adjusted at 5 sccm to 200 sccm.
実施例1−1と同様にして、ラマン分光測定により分析した結果、前記表面層には、ダイヤモンド状炭素が形成されていた。
前記表面層におけるSi、O、及びCの含有量を実施例1−1と同様にしてXPS分析により確認したところ、その組成比は、Si:O:C=0:0:1であった。
前記表面層の摩擦係数を実施例1−1と同様にして測定したところ、0.12であった。
As a result of analysis by Raman spectroscopy in the same manner as in Example 1-1, diamond-like carbon was formed in the surface layer.
When the contents of Si, O, and C in the surface layer were confirmed by XPS analysis in the same manner as in Example 1-1, the composition ratio was Si: O: C = 0: 0: 1.
The coefficient of friction of the surface layer was measured in the same manner as in Example 1-1, and it was 0.12.
(比較例1−2)
<光学素子成形用型8の製造>
光学素子成形用型の基材は、実施例1−1と同様の基材を用いた。
(Comparative Example 1-2)
<Manufacture of optical element molding die 8>
The base material similar to Example 1-1 was used for the base material of the optical element molding die.
−表面層の形成−
前記上型基材、及び下型基材の表面(プレス面)上に、下記の条件のプラズマCVDにより、厚み300nmのSi、及びCを含有し、Oを含有しないダイヤモンド状炭素の表面層を形成した。前記表面層におけるSi、及びCの含有量は、Si、及びCの組成比(Si:C)として、Si:C=0.03:0.97となるように、メタン(CH4)ガス流量(5sccm〜200sccm)と、テトラメチルシラン(TMS)ガス流量(0.1sccm〜5sccm)とで調整した。
プラズマCVDの条件:
高周波電源・・・13.56MHz
高周波出力・・・2kW
ガス圧力・・・4Pa
メタン(CH4)ガス流量・・・5sccm〜200sccmで調整した。
テトラメチルシラン(TMS)ガス流量(0.1sccm〜5sccm)で調整した。
-Formation of surface layer-
A surface layer of diamond-like carbon containing Si and C having a thickness of 300 nm and not containing O is formed on the surface (press surface) of the upper mold substrate and the lower mold substrate by plasma CVD under the following conditions. Formed. The methane (CH 4 ) gas flow rate is such that the content of Si and C in the surface layer is Si: C = 0.03: 0.97 as the composition ratio of Si and C (Si: C). (5 sccm to 200 sccm) and a tetramethylsilane (TMS) gas flow rate (0.1 sccm to 5 sccm).
Plasma CVD conditions:
High frequency power supply ... 13.56MHz
High frequency output 2kW
Gas pressure: 4Pa
Methane (CH 4 ) gas flow rate was adjusted at 5 sccm to 200 sccm.
The flow rate was adjusted with a tetramethylsilane (TMS) gas flow rate (0.1 sccm to 5 sccm).
実施例1−1と同様にして、ラマン分光測定により分析した結果、前記表面層には、ダイヤモンド状炭素が形成されていた。
前記表面層におけるSi、O、及びCの含有量を実施例1−1と同様にしてXPS分析により確認したところ、その組成比は、Si:O:C=0.03:0:0.97であった。
前記表面層の摩擦係数を実施例1−1と同様にして測定したところ、0.06であった。
As a result of analysis by Raman spectroscopy in the same manner as in Example 1-1, diamond-like carbon was formed in the surface layer.
When the contents of Si, O, and C in the surface layer were confirmed by XPS analysis in the same manner as in Example 1-1, the composition ratio was Si: O: C = 0.03: 0: 0.97. Met.
The coefficient of friction of the surface layer was measured in the same manner as in Example 1-1, and it was 0.06.
(実施例2−1)
<光学素子成形用型1を用いた光学素子の製造−1>
光学素子材料として、下記表1の組成のガラス1を用い、光学素子成形用型として光学素子成形用型1を用い、窒素雰囲気下で、前記光学素子材料を580℃まで加熱し、荷重50kgfでプレス成形を行い、直径4mm、厚み1.5mm、凸形状の光学レンズの作製を100ショット行った。
図2、及び図3は、プレス成形の概略説明図である。図2は、プレス成形前の説明図であり、図3は、プレス成形時の説明図である。図2、及び図3中、符号11は基材(上型)を示し、符号12は表面層を示し、符号13は光学素子材料を示し、符号14は基材(下型)を示す。
(Example 2-1)
<Manufacture of optical element 1 using optical element molding die 1>
The glass 1 having the composition shown in Table 1 below is used as the optical element material, the optical element molding die 1 is used as the optical element molding die, the optical element material is heated to 580 ° C. in a nitrogen atmosphere, and the load is 50 kgf. Press molding was performed, and 100 shots of a 4 mm diameter, 1.5 mm thick, convex optical lens were produced.
2 and 3 are schematic explanatory views of press molding. FIG. 2 is an explanatory diagram before press molding, and FIG. 3 is an explanatory diagram at the time of press molding. 2 and 3, reference numeral 11 indicates a base material (upper mold), reference numeral 12 indicates a surface layer, reference numeral 13 indicates an optical element material, and reference numeral 14 indicates a base material (lower mold).
図4は、実施例2−1の100ショット成形後の光学素子成形用型1の表面の顕微鏡像である。図4の結果から、光学素子成形用型1では、100ショット成形後でも表面層に、荒れや剥離などのダメージはなく、前記表面層は、膜硬度に優れ、また、光学素子材料との反応性が低く、光学素子成形用型の基材との密着性に優れており、前記光学素子成形用型1は、離型性と耐久性に優れることがわかった。
また、光学レンズの成形において、カン(クラック)が発生することもなかった。
そのため、前記光学素子成形用型1は、100ショットを超えてもダメージはなく、光学素子の製造が可能であることがわかった。
FIG. 4 is a microscopic image of the surface of the optical element molding die 1 after 100 shot molding of Example 2-1. From the results shown in FIG. 4, in the optical element molding die 1, the surface layer is not damaged, such as roughening or peeling, even after 100 shot molding, and the surface layer is excellent in film hardness and reacts with the optical element material. Thus, it was found that the optical element molding die 1 was excellent in releasability and durability.
Further, no can (crack) was generated in the molding of the optical lens.
Therefore, it was found that the optical element molding die 1 was not damaged even when exceeding 100 shots, and an optical element could be manufactured.
(実施例2−2)
<光学素子成形用型2を用いた光学素子の製造−1>
実施例2−1において、光学素子成形用型1を用いていた点を、光学素子成形用型2に代えた以外は、実施例2−1と同様にして光学素子の製造を行った。
(Example 2-2)
<Manufacture of optical element 1 using optical element molding die 2>
An optical element was produced in the same manner as in Example 2-1, except that the optical element molding die 1 was replaced with the optical element molding die 2 in Example 2-1.
図5は、実施例2−2の100ショット成形後の光学素子成形用型2の表面の顕微鏡像である。図5の結果から、光学素子成形用型2では、100ショット成形後でも表面層に、荒れや剥離などのダメージはなく、前記表面層は、膜硬度に優れ、また、光学素子材料との反応性が低く、光学素子成形用型の基材との密着性に優れており、前記光学素子成形用型2は、離型性と耐久性に優れることがわかった。
また、光学レンズの成形において、カン(クラック)が発生することもなかった。
そのため、前記光学素子成形用型2は、100ショットを超えてもダメージはなく、光学素子の製造が可能であることがわかった。
FIG. 5 is a microscopic image of the surface of the optical element molding die 2 after 100 shot molding of Example 2-2. From the results of FIG. 5, in the optical element molding die 2, the surface layer is not damaged, such as roughening or peeling, even after 100 shot molding, the surface layer is excellent in film hardness, and reacts with the optical element material. Therefore, it was found that the optical element molding die 2 was excellent in releasability and durability.
Further, no can (crack) was generated in the molding of the optical lens.
Therefore, it was found that the optical element molding die 2 was not damaged even when exceeding 100 shots, and it was possible to produce an optical element.
(実施例2−3)
<光学素子成形用型2を用いた光学素子の製造−2>
実施例2−2において、ガラス1を用いていた点を、下記表2の組成のガラス2に代え、加熱温度が580℃であった点を、570℃に代えた以外は、実施例2−2と同様にして光学素子の製造を行なった。
(Example 2-3)
<Manufacture of optical element 2 using optical element molding die 2>
In Example 2-2, the point where the glass 1 was used was replaced with the glass 2 having the composition shown in Table 2 below, and the point where the heating temperature was 580 ° C was replaced with 570 ° C. The optical element was manufactured in the same manner as in Example 2.
図6は、実施例2−3の100ショット成形後の光学素子成形用型2の表面の顕微鏡像である。図6の結果から、光学素子成形用型2では、100ショット成形後でも表面層に、荒れや剥離などのダメージはなく、前記表面層は、膜硬度に優れ、また、光学素子材料との反応性が低く、光学素子成形用型の基材との密着性に優れており、前記光学素子成形用型2は、離型性と耐久性に優れることがわかった。
また、光学レンズの成形において、カン(クラック)が発生することもなかった。
そのため、前記光学素子成形用型2は、100ショットを超えてもダメージはなく、光学素子の製造が可能であることがわかった。
FIG. 6 is a microscopic image of the surface of the optical element molding die 2 after 100 shot molding of Example 2-3. From the results shown in FIG. 6, in the optical element molding die 2, the surface layer is not damaged, such as roughening or peeling, even after 100 shot molding, the surface layer is excellent in film hardness, and reacts with the optical element material. Therefore, it was found that the optical element molding die 2 was excellent in releasability and durability.
Further, no can (crack) was generated in the molding of the optical lens.
Therefore, it was found that the optical element molding die 2 was not damaged even when exceeding 100 shots, and it was possible to produce an optical element.
(実施例2−4)
<光学素子成形用型2を用いた光学素子の製造−3>
実施例2−2において、ガラス1を用いていた点を、下記表3の組成のガラス3に代え、加熱温度が580℃であった点を、560℃に代えた以外は、実施例2−2と同様にして光学素子の製造を行なった。
(Example 2-4)
<Manufacture of optical element 3 using optical element molding die 2>
In Example 2-2, the point where the glass 1 was used was replaced with the glass 3 having the composition shown in Table 3 below, and the point where the heating temperature was 580 ° C was replaced with 560 ° C. The optical element was manufactured in the same manner as in Example 2.
図7は、実施例2−4の100ショット成形後の光学素子成形用型2の表面の顕微鏡像である。図7の結果から、光学素子成形用型2では、100ショット成形後でも表面層に、荒れや剥離などのダメージはなく、前記表面層は、膜硬度に優れ、また、光学素子材料との反応性が低く、光学素子成形用型の基材との密着性に優れており、前記光学素子成形用型2は、離型性と耐久性に優れることがわかった。
また、光学レンズの成形において、カン(クラック)が発生することもなかった。
そのため、前記光学素子成形用型2は、100ショットを超えてもダメージはなく、光学素子の製造が可能であることがわかった。
FIG. 7 is a microscopic image of the surface of the optical element molding die 2 after 100 shot molding of Example 2-4. From the results shown in FIG. 7, in the optical element molding die 2, the surface layer is not damaged, such as roughening or peeling, even after 100 shot molding, the surface layer is excellent in film hardness, and reacts with the optical element material. Therefore, it was found that the optical element molding die 2 was excellent in releasability and durability.
Further, no can (crack) was generated in the molding of the optical lens.
Therefore, it was found that the optical element molding die 2 was not damaged even when exceeding 100 shots, and it was possible to produce an optical element.
(実施例2−5)
<光学素子成形用型3を用いた光学素子の製造−1>
実施例2−1において、光学素子成形用型1を用いていた点を、光学素子成形用型3に代えた以外は、実施例2−1と同様にして光学素子の製造を行った。
(Example 2-5)
<Manufacture of optical element 1 using optical element molding die 3>
An optical element was manufactured in the same manner as in Example 2-1, except that the optical element molding die 1 was replaced with the optical element molding die 3 in Example 2-1.
図8は、実施例2−5の100ショット成形後の光学素子成形用型3の表面の顕微鏡像である。図8の結果から、光学素子成形用型3では、100ショット成形後でも表面層に、荒れや剥離などのダメージはなく、前記表面層は、膜硬度に優れ、また、光学素子材料との反応性が低く、光学素子成形用型の基材との密着性に優れており、前記光学素子成形用型3は、離型性と耐久性に優れることがわかった。
また、光学レンズの成形において、カン(クラック)が発生することもなかった。
そのため、前記光学素子成形用型3は、100ショットを超えてもダメージはなく、光学素子の製造が可能であることがわかった。
FIG. 8 is a microscopic image of the surface of the optical element molding die 3 after 100 shot molding of Example 2-5. From the results shown in FIG. 8, in the optical element molding die 3, the surface layer is not damaged, such as roughening or peeling, even after 100 shot molding, the surface layer is excellent in film hardness, and reacts with the optical element material. Therefore, it was found that the optical element molding die 3 was excellent in releasability and durability.
Further, no can (crack) was generated in the molding of the optical lens.
Therefore, it was found that the optical element molding die 3 was not damaged even when exceeding 100 shots, and an optical element could be manufactured.
(実施例2−6)
<光学素子成形用型4を用いた光学素子の製造−1>
実施例2−1において、光学素子成形用型1を用いていた点を、光学素子成形用型4に代えた以外は、実施例2−1と同様にして光学素子の製造を行った。
(Example 2-6)
<Manufacture of optical element 1 using optical element molding die 4>
An optical element was manufactured in the same manner as in Example 2-1, except that the optical element molding die 1 was replaced with the optical element molding die 4 in Example 2-1.
図9は、実施例2−6の100ショット成形後の光学素子成形用型4の表面の顕微鏡像である。図9の結果から、光学素子成形用型4では、100ショット成形後でも表面層に、荒れや剥離などのダメージはなく、前記表面層は、膜硬度に優れ、また、光学素子材料との反応性が低く、光学素子成形用型の基材との密着性に優れており、前記光学素子成形用型4は、離型性と耐久性に優れることがわかった。
また、光学レンズの成形において、カン(クラック)が発生することもなかった。
そのため、前記光学素子成形用型4は、100ショットを超えてもダメージはなく、光学素子の製造が可能であることがわかった。
FIG. 9 is a microscopic image of the surface of the optical element molding die 4 after 100 shot molding of Example 2-6. From the results shown in FIG. 9, in the optical element molding die 4, the surface layer is not damaged, such as roughening or peeling, even after 100 shot molding, the surface layer is excellent in film hardness, and reacts with the optical element material. Thus, it was found that the optical element molding die 4 was excellent in releasability and durability.
Further, no can (crack) was generated in the molding of the optical lens.
Therefore, it was found that the optical element molding die 4 was not damaged even when exceeding 100 shots, and an optical element could be manufactured.
(実施例2−7)
<光学素子成形用型5を用いた光学素子の製造−1>
実施例2−1において、光学素子成形用型1を用いていた点を、光学素子成形用型5に代えた以外は、実施例2−1と同様にして光学素子の製造を行った。
(Example 2-7)
<Manufacture of optical element 1 using optical element molding die 5>
An optical element was manufactured in the same manner as in Example 2-1, except that the optical element molding die 1 was replaced with the optical element molding die 5 in Example 2-1.
図10は、実施例2−7の100ショット成形後の光学素子成形用型5の表面の顕微鏡像である。図10の結果から、光学素子成形用型5では、100ショット成形後でも表面層に、荒れや剥離などのダメージはなく、前記表面層は、膜硬度に優れ、また、光学素子材料との反応性が低く、光学素子成形用型の基材との密着性に優れており、前記光学素子成形用型5は、離型性と耐久性に優れることがわかった。
また、光学レンズの成形において、カン(クラック)が発生することもなかった。
そのため、前記光学素子成形用型5は、100ショットを超えてもダメージはなく、光学素子の製造が可能であることがわかった。
FIG. 10 is a microscopic image of the surface of the optical element molding die 5 after 100 shot molding of Example 2-7. From the results shown in FIG. 10, in the optical element molding die 5, even after 100 shot molding, the surface layer has no damage such as roughening or peeling, the surface layer has excellent film hardness, and reaction with the optical element material. Therefore, it was found that the optical element molding die 5 was excellent in releasability and durability.
Further, no can (crack) was generated in the molding of the optical lens.
Therefore, it was found that the optical element molding die 5 was not damaged even when exceeding 100 shots, and an optical element could be manufactured.
(実施例2−8)
<光学素子成形用型6を用いた光学素子の製造−1>
実施例2−1において、光学素子成形用型1を用いていた点を、光学素子成形用型6に代えた以外は、実施例2−1と同様にして光学素子の製造を行った。
(Example 2-8)
<Manufacture of optical element 1 using optical element molding die 6>
An optical element was manufactured in the same manner as in Example 2-1, except that the optical element molding die 1 was replaced with the optical element molding die 6 in Example 2-1.
図11は、実施例2−8の100ショット成形後の光学素子成形用型6の表面の顕微鏡像である。図11の結果から、光学素子成形用型6では、100ショット成形後でも表面層に、荒れや剥離などのダメージはなく、前記表面層は、膜硬度に優れ、また、光学素子材料との反応性が低く、光学素子成形用型の基材との密着性に優れており、前記光学素子成形用型6は、離型性と耐久性に優れることがわかった。
また、光学レンズの成形において、カン(クラック)が発生することもなかった。
そのため、前記光学素子成形用型6は、100ショットを超えてもダメージはなく、光学素子の製造が可能であることがわかった。
FIG. 11 is a microscopic image of the surface of the optical element molding die 6 after 100 shot molding of Example 2-8. From the results of FIG. 11, in the optical element molding die 6, the surface layer is not damaged, such as roughening or peeling, even after 100 shot molding, the surface layer is excellent in film hardness, and reacts with the optical element material. Therefore, it was found that the optical element molding die 6 was excellent in releasability and durability.
Further, no can (crack) was generated in the molding of the optical lens.
Therefore, it was found that the optical element molding die 6 was not damaged even when exceeding 100 shots, and an optical element could be manufactured.
(比較例2−1)
<光学素子成形用型7を用いた光学素子の製造−1>
実施例2−1において、光学素子成形用型1を用いていた点を、光学素子成形用型7に代えた以外は、実施例2−1と同様にして光学素子の製造を行った。
(Comparative Example 2-1)
<Manufacture of optical element-1 using optical element molding die 7>
An optical element was manufactured in the same manner as in Example 2-1, except that the optical element molding die 1 was replaced with the optical element molding die 7 in Example 2-1.
図12は、比較例2−1の100ショット成形後の光学素子成形用型7の表面の顕微鏡像である。図12の結果から、Si、及びOを含有しないダイヤモンド状炭素の表面層を有する光学素子成形用型7では、表面層に荒れや剥離が発生することがわかった。なお、表面層の荒れや剥離は、60ショット成形後に発生していた。
また、光学レンズの成形において、30ショット成形後にカン(クラック)が発生した。
FIG. 12 is a microscopic image of the surface of the optical element molding die 7 after 100 shot molding of Comparative Example 2-1. From the results of FIG. 12, it was found that in the optical element molding die 7 having a surface layer of diamond-like carbon that does not contain Si and O, the surface layer is roughened or peeled off. The surface layer was roughened or peeled off after 60 shot molding.
Further, in the molding of the optical lens, a can (crack) occurred after 30 shots.
(比較例2−2)
<光学素子成形用型7を用いた光学素子の製造−2>
比較例2−1において、ガラス1を用いていた点を、前記表2の組成のガラス2に代え、加熱温度が580℃であった点を、570℃に代えた以外は、比較例2−1と同様にして光学素子の製造を行なった。
(Comparative Example 2-2)
<Manufacture of optical element 2 using optical element molding die 7>
In Comparative Example 2-1, the point of using glass 1 was replaced with glass 2 having the composition shown in Table 2, and the heating temperature was 580 ° C, except that the point was changed to 570 ° C. In the same manner as in Example 1, an optical element was produced.
図13は、比較例2−2の100ショット成形後の光学素子成形用型7の表面の顕微鏡像である。図13の結果から、Si、及びOを含有しないダイヤモンド状炭素の表面層を有する光学素子成形用型7では、表面層に荒れや剥離が発生することがわかった。なお、表面層の荒れや剥離は、60ショット成形後に発生していた。
また、光学レンズの成形において、30ショット成形後にカン(クラック)が発生した。
FIG. 13 is a microscopic image of the surface of the optical element molding die 7 after 100 shot molding of Comparative Example 2-2. From the results of FIG. 13, it was found that in the optical element molding die 7 having a diamond-like carbon surface layer containing no Si and O, the surface layer was roughened or peeled off. The surface layer was roughened or peeled off after 60 shot molding.
Further, in the molding of the optical lens, a can (crack) occurred after 30 shots.
(比較例2−3)
<光学素子成形用型7を用いた光学素子の製造−3>
比較例2−1において、ガラス1を用いていた点を、前記表3の組成のガラス3に代え、加熱温度が580℃であった点を、560℃に代えた以外は、比較例2−1と同様にして光学素子の製造を行なった。
(Comparative Example 2-3)
<Manufacture of optical element using optical element molding die 7-3>
In Comparative Example 2-1, the point of using glass 1 was replaced with glass 3 having the composition shown in Table 3, and the heating temperature was 580 ° C. In the same manner as in Example 1, an optical element was produced.
図14は、比較例2−3の100ショット成形後の光学素子成形用型7の表面の顕微鏡像である。図14の結果から、Si、及びOを含有しないダイヤモンド状炭素の表面層を有する光学素子成形用型7では、表面層に荒れや剥離が発生することがわかった。なお、表面層の荒れや剥離は、60ショット成形後に発生していた。
また、光学レンズの成形において、30ショット成形後にカン(クラック)が発生した。
FIG. 14 is a microscopic image of the surface of the optical element molding die 7 after 100 shot molding of Comparative Example 2-3. From the results of FIG. 14, it was found that in the optical element molding die 7 having a diamond-like carbon surface layer containing no Si and O, the surface layer was roughened or peeled off. The surface layer was roughened or peeled off after 60 shot molding.
Further, in the molding of the optical lens, a can (crack) occurred after 30 shots.
(比較例2−4)
<光学素子成形用型8を用いた光学素子の製造−1>
比較例2−1において、光学素子成形用型7を用いていた点を、光学素子成形用型8に代えた以外は、比較例2−1と同様にして光学素子の製造を行なった。
(Comparative Example 2-4)
<Manufacture of Optical Element Using Optical Element Molding Mold-1>
An optical element was manufactured in the same manner as in Comparative Example 2-1, except that the optical element molding die 7 was replaced with the optical element molding die 8 in Comparative Example 2-1.
図15は、比較例2−4の100ショット成形後の光学素子成形用型8の表面の顕微鏡像である。図15の結果から、Oを含有しないダイヤモンド状炭素の表面層を有する光学素子成形用型8では、表面層に荒れや剥離が発生することがわかった。なお、表面層の荒れや剥離は、1ショット成形後に発生していた。
また、光学レンズの成形において、1ショット成形後にカン(クラック)が発生した。
FIG. 15 is a microscopic image of the surface of the optical element molding die 8 after 100 shot molding in Comparative Example 2-4. From the results of FIG. 15, it was found that in the optical element molding die 8 having a diamond-like carbon surface layer containing no O, the surface layer was roughened or peeled off. The surface layer was roughened or peeled off after one shot molding.
Further, in the molding of the optical lens, a can (crack) occurred after one shot molding.
前記実施例、及び比較例をまとめて表4に示す。
また、「カン」の欄中、「○」は、「100ショット成形時にクラックが発生しなかった。」ことを示し、「×」は、「100ショット成形時にクラックが発生した。」ことを示し、かっこ内の数字は、クラックが発生した時のショット数を示す。なお、「100↑」は、「100ショット成形時にクラックが発生しなかった」ことを示す。
The examples and comparative examples are summarized in Table 4.
Further, in the “can” column, “◯” indicates that “cracks did not occur during 100 shot molding”, and “x” indicates that “cracks occurred during 100 shot molding”. The numbers in parentheses indicate the number of shots when a crack occurs. “100 ↑” indicates that “no cracks occurred during 100 shot molding”.
表4の結果から、表面層がSi、及びOを含有するダイヤモンド状炭素である光学素子成形用型1〜6の表面層の摩擦係数は、表面層がSi、及びOを含有しないダイヤモンド状炭素である光学素子成形用型7の表面層の摩擦係数よりも低いことがわかった。 From the results of Table 4, the friction coefficient of the surface layers of the optical element molding dies 1 to 6 in which the surface layer is diamond-like carbon containing Si and O is diamond-like carbon in which the surface layer does not contain Si and O. It was found that the friction coefficient of the surface layer of the optical element molding die 7 is lower than that.
また、表面層が、Si、及びOを含有するダイヤモンド状炭素である光学素子成形用型1〜6は、表面層がSi、及びOを含有しないダイヤモンド状炭素である光学素子成形用型7、及び表面層がOを含有しないダイヤモンド状炭素である光学素子成形用型8と比べて、光学素子の成形における剥離、及びカンの評価に優れており、光学素子成形用型の基材と表面層との密着性に優れ、かつ、離型性と耐久性に優れることがわかった。 Further, optical element molding dies 1 to 6 whose surface layer is diamond-like carbon containing Si and O are optical element molding dies 7 whose surface layer is diamond-like carbon not containing Si and O, The surface layer is superior to the optical element molding die 8 in which the optical element is molded and the evaluation of the can as compared with the optical element molding die 8 whose surface layer is diamond-like carbon not containing O. It has been found that it has excellent adhesion to the resin, and is excellent in releasability and durability.
本発明の光学素子成形用型は、光学素子材料との反応性が低く、光学素子材料と光学素子成形用型の表面層との摩擦係数を下げることができ、光学素子成形用型の基材と表面層との密着性に優れることにより、離型性と耐久性に優れるので、反応性の高いTiO2、Nb2O5、WO3、Bi2O3などを含む光学素子材料や、薄いレンズの成形に好適に用いることができる。 The optical element molding die of the present invention has low reactivity with the optical element material, and can reduce the friction coefficient between the optical element material and the surface layer of the optical element molding die. Since it is excellent in releasability and durability due to excellent adhesion between the surface layer and the surface layer, optical element materials including highly reactive TiO 2 , Nb 2 O 5 , WO 3 , Bi 2 O 3, etc. It can be suitably used for molding a lens.
1 ガス
2 高周波電極
3 基材
4 高周波電極
5 マッチングボックス
6 高周波電源
11 基材(上型)
12 表面層
13 光学素子材料
14 基材(下型)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gas 2 High frequency electrode 3 Base material 4 High frequency electrode 5 Matching box 6 High frequency power supply 11 Base material (upper mold)
12 Surface layer 13 Optical element material 14 Base material (lower mold)
Claims (3)
前記表面層が、Si、及びOを含有するダイヤモンド状炭素を含み、
SiとOとCとの合計含有量(Si+O+C、原子数)に対する、Siの含有量(原子数)の割合(組成比){Si/(Si+O+C)}が、下記式(1)を満たし、
SiとOとCとの合計含有量(Si+O+C、原子数)に対する、Oの含有量(原子数)の割合(組成比){O/(Si+O+C)}が、下記式(2)を満たし、
SiとOとCとの合計含有量(Si+O+C、原子数)に対する、Cの含有量(原子数)の割合(組成比){C/(Si+O+C)}が、下記式(3)を満たすことを特徴とする光学素子成形用型。
0.01≦{Si/(Si+O+C)}≦0.695 ・・・(1)
0.005≦{O/(Si+O+C)}≦0.2 ・・・(2)
0.3≦{C/(Si+O+C)}≦0.985 ・・・(3) A substrate and a surface layer;
The surface layer includes diamond-like carbon containing Si and O;
The ratio (composition ratio) {Si / (Si + O + C)} of the content (number of atoms) of Si with respect to the total content (Si + O + C, number of atoms) of Si, O, and C satisfies the following formula (1),
The total content of Si and O and C for (Si + O + C, the number of atoms), the content of O ratio of (number of atoms) (composition ratio) {O / (Si + O + C)} is, meets the following formula (2),
The total content of Si and O and C (Si + O + C, the number of atoms) to the proportion of the content of C (number of atoms) (composition ratio) of {C / (Si + O + C)}, Succoth satisfy the following formula (3) A mold for molding optical elements.
0.01 ≦ {Si / (Si + O + C)} ≦ 0.695 (1)
0.005 ≦ {O / (Si + O + C)} ≦ 0.2 (2)
0.3 ≦ {C / (Si + O + C)} ≦ 0.985 (3)
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