JPH0489211A - 光学素子成形用型部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、樹脂、ゴム等の流動性のある原料を型内に流
し込んで成形品母材の表面に所望の形状を成形するレプ
リカ成形法に使用する型部材に関する。

［従来の技術］ 従来、上記のような成形法に利用される型の材料として
金属、ガラス、プラスチック、石こう、ゴム等が用いら
れていたが、型内で樹脂層ツマ−を重合・硬化させて型
から離型する際、樹脂が型表面に密着あるいは接着して
しまい成形品を離型することが容易でなかった。これを
容易にする方法として、従来より■機械的に引き離す方
法、■表面に離型剤を塗布する方法、■型の温度を上下
させ樹脂と型の材料との膨張率の違いを利用する熱シヨ
ツク方法、■超音波振動を利用する方法等があった。

［発明が解決しようとしている課題］ しかしながら、■の方法は、成形品の一部に過大な力を
加えるために成形品に変形が生じたり、成形品の材料が
ゴムのようにある程度柔軟性のあるものでないと離型し
に＜＜、硬い成形品には適用できなかった。また、成形
品を型から取り出し易いように成形品にテーパー形状を
っけなければならず、成形品形状に制約を受けるという
問題点があった。

そのため■の方法、即ち離型材として、パラフィンワッ
クス、シリコーングリース、ポリビニルアルコール、ア
セチルセルロース、フッ素系の樹脂等を予めはけ又はス
プレーなどにより型に塗布し、型と成形品との密着を防
止する方法がよ（用いられる。しかし、この方法は、成
形品側に離型材が移行するため、成形品が汚れ、離型材
の塗布厚み、塗布ムラの分だけ型から成形品への形状転
写性に狂いを生じる。更には、多数回成形するうちに離
型剤が減少し、離型効果が失なわれてしまうため常に離
型材を補充塗布しなければならず、効率がよくなかった
。

■の熱シヨツク法は、冷却、加熱をくりかえす方法であ
るか冷却時と加熱時の温度差が小さいと離型効果が小さ
い。また加熱の上限が成形品プラスチックの耐熱性によ
り限られるため、冷却温度を低くして温度差をつけると
成形表面に露結が起こり、汚れ、吸湿の原因となる。更
に、材料によっては、加熱時の成形品の軟化変形、冷却
時の割れ、材料の変質、寸法変化等が起こり、離型時間
もかなりかかる等の問題があった。

■の方法として特開昭６０−７６３１９号のような方法
も提案されているが、超音波振動を効率よく伝えるだめ
の型材料は種類が少なく型材に制約を受け、しかも超音
波発振装置や型に見合った超音波ホーンの設計条件出し
等が必要で設備費がかかりすぎる等の問題があった。

本発明は、離型に際して種々の欠点を生み比す離型剤や
熱ショック、超音波振動、成形品に変形を及ぼす片寄っ
た機械的外力等を利用しなくても容易に離型可能な成形
用型部材を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ すなわち、本発明は、レプリカ法により樹脂層を有する
光学素子を形成するのに用いる光学素子成形用型部材に
おいて、少なくとも樹脂層と接する型母材表面にＲｅ、
　Ｒｕ、　Ｒｈ、　Ｐｄ、　Ｏｓ、　Ｉｒ、　Ｐｔ、　
Ａｕの１種又は２種以上からなる膜が被覆されている事
を特徴とする光学素子成形用型部材である。

以下、本発明の詳細な説明する。

第１図は、ガラス表面に非球面樹脂層を形成するレプリ
カ法を示す模式断面図である。１は型母材、３はガスケ
ットであり、型母材１とガラスレンズ５の空隙部に樹脂
を注入し、ガスケット３を介してクリップ６で固定し、
レンズ側から光を照射しであるいは加熱して樹脂を硬化
させ、レンズ５上に樹脂層４を形成する。この際、型母
材１上にＲｅ、　Ｒｕ、　Ｒｈ、　Ｐｄ、　Ｏｓ、　Ｉ
ｒ、　Ｐｔ、　Ａｕの１種又は２種以上からなる膜２を
被覆しておくと非常に離型性が良い事がわかった。

所望の形状を有する型母材表面にこれら金属を被覆する
方法としては比較的融点の低い金属であるＡｕ、　Ｐｔ
、　Ｒｈ、　Ｐｄは電子ビーム蒸着法や加熱蒸着法等を
用い、その他の比較的融点が高いものはスパッタ法等を
用いる。２種以上の金属を被覆する時は、２種以上の金
属を含んだターゲットをつ（す、それをスパッタしても
よいし、別々に各金属ターゲットをスパッタしてもよい
。蒸着の時は、各金属を別々に加熱してもよいし、ある
温度、ある圧力下で所望の蒸気圧比が得られる組成の混
合物を加熱しても良い。

このような金属を被覆する型母材として、金属石英等の
ガラス、プラスチック、石こう、セラミックス等を用い
る事が可能である。ガスケット材としては、プラスチッ
ク、マイラ等を用いる。

本発明で使用する樹脂は活性エネルギー線硬化性、熱硬
化性、水硬化性、無酸素硬化型等の樹脂であり、具体的
には、アクリル系、シリコン系、不飽和ポリエステル系
、ナイロン系等のモノマー及びプレポリマーあるいはこ
れらに重合開始剤、添加剤等を混合したものを用いる。

［実施例］ 次に、本発明を実施例によってさらに具体的に説明する
。

１　　　Ｐｔ　　　　Ａｕ　　　　Ｒｈ　　　　Ｐｄ直
径２０　ｍｍ、　参叩曲率半径４５ｍｍ、最大偏差７０
４ｚｎの非球面形状に表面研磨した凸状の焼結アルミナ
型をエタノール、引き続きアセトンで洗浄し十分乾燥し
た。第２図に模式的に示す電子ビーム蒸着装置の型ホル
ダ−１２にこの型１３を設置した。真空室１１を不図示
の真空ポンプによって排気口１６から２　Ｘ　１０−”
Ｔｏｒｒまで排気したのち、ｐｔ原料の入った蒸発皿１
４に１０■。

３０ＡでＷ−フィラメント１５から電子線を照射し、ｐ
ｔを膜厚０．８μ加で型１３に蒸着した。フィラメント
、蒸発皿間の加速電圧は５ｋＶとした。

同様にして上記と同じ形状の別々の焼結アルミナの型上
に金、ロジウム、パラジウムを膜厚０．８μｍ蒸着した
型を形成した。各型の表面粗さＲｍａｘは３００Å以下
であった。

これら４つの型を用いてレンズの片側に非球面樹脂層を
形成した。ガスケットはマイラシートを用い樹脂はジシ
クロペンチルオキシエチルアクリレート４０重量部、ト
リス（２−アクリロキシ）インシアネート２０重量部、
ポリエステルウレタンアクリレート４０重量部、ヒドロ
キシシクロへキシルフェニルケトン２重量からなる組成
物を用いた。成形は、レンズ側より２０ｃｍの距離から
４０　Ｗ／ｃｍの高圧水銀灯の３６０　ｎｍの光を用い
て３０分間照射した。

成形品の離形性は４つの型とも非常によく、離型時に型
と成形品に力を加える必要は全（なかつた。成形品であ
るレンズ表面にも問題はなく、型表面も成形前の表面粗
さと同じであった。引き続き、それぞれの型につき１０
００回ずつの成形テストを行なったが、成形品であるレ
ンズ表面は、充分な光学精度を有しており、型表面にも
樹脂の付着はなく、被覆金属の剥離も一切観察されなか
った。

２　　　Ｒｅ　　　　Ｒｕ　　　　Ｏｓ　　　　Ｉｒ実
施例１と同じ焼結アルミナ型上に第３図に模式的に示す
イオンビームスパッタ装置を用いてレニウムを堆積した
。型２７を型ホルダ−２６に設置し、真空室２１を不図
示の真空ポンプによって排気口２８から３　Ｘ　１０−
’Ｔｏｒｒまで排気した後、ガス導入口２３よりアルゴ
ンガスを３０３ＣＣＭの流量でイオン化室２２に導入し
アルゴンガスをイオン化した。同時にターゲットホルダ
ー２４に支持されているレニウムのターゲット２５とイ
オン化室に５００Ｖ印加しアルゴンイオンビームでレニ
ウムターゲット２５をスパッタした。膜厚０，５μ加で
堆積を中止した。

同様にして上記と同じ形状の別々の焼結アルミナの型上
にルテニウム、オスミウム、イリジウムの各金属を０，
５μｍの膜厚で堆積した。各型表面のＲｍａｘは３００
Å以下であった。

これら４つの型を用いてレンズの片側に非球面樹脂層を
実施例１と全く同様の材料と方法で形成した。成形品の
離型性がきわめて良かったので弓き続き各型について１
０００回ずつ成形テストを行なったが、成形品であるレ
ンズ表面は、充分な光学精度を有しており、型表面にも
樹脂の付着はな（被覆金属の剥離も一切観察されなかっ
た。

比較型ユ 実施例１の金属膜被覆前のアルミナ型を用いた他は、実
施例１と全（同様な成形を行なった。最初のうちは、離
型しにくい事はあっても、型側への樹脂の融着はな（型
成形品とも良好であった。

しかしながら、３０回目の成形後からレンズを型から離
す事がきわめて難しくなり始めた。機械的に両者を引張
ったところ型の一部に樹脂が融着していたので、この型
による成形は中止した。

比ＪＬｆ江ｌ 実施例１の金属膜被覆前のアルミナ型表面に離型材とし
てワックスを塗布した他は、実施例１と全く同様な成形
を行なった。アルミナ表面に離型材としてワックスを塗
布し実施例１と全く同様の成形を行なった。成型したレ
ンズ表面には白濁箇所がスポット状に生じレンズ表面の
拭き取りをしなければ光学部品としては使えなかった。

３　Ｐｔ−Ｐｄ　　Ａｕ−Ｐｄ　　Ｒｈ−Ｐ　　　Ｐｔ
−Ｒｈ−Ｐｄ直径３０ｍｍ、凹状非球面のエポキシ樹脂
型３３を第４図に模式図で示す加熱蒸着装置の型ホルダ
−３２に設置した。真空室３１を不図示の真空ポンプに
よって排気口３７から２　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒまで排
気した後、タングステン製加熱ボート３５゜３６の上に
それぞれ白金、パラジウムを入れタングステンボートを
通電・加熱した。それぞれの金属が溶は始めた時シャッ
ター３４を開き型表面に両者の金属を蒸着した。膜厚は
、０．８μｍとした。

同様にして上記と同じ形状の別々の３つのエボキシ樹脂
の型に（金、パラジウム）、（ロジウム、パラジウム）
、（白金、ロジウム、パラジウム）からなる成分の金属
膜を上に述べたのと同様の方法で０．８μｍの厚さに蒸
着した。

これら４つの型を用いてレンズの片側に非球面樹脂層を
形成した。ガスケットとしてはプラスチックシートを用
いビスフェノールＡ型エポキシアクリレート６０重量部
、ペンタエリスリトールテトラアクリレート４０重量部
、ベンゾインイソプロピルエーテル２重量部からなる組
成物をガラスと型の間に注入し、レンズ側より超硬圧水
銀灯（４０Ｗ／ｃｍ）の３２０ｎｍの光を３０分間照射
し樹脂を硬化させた。各型とも離型性が大変良かったの
で、引き続き各型とも１０００回の成形を行なったとこ
ろ、１０００回目の成形品であるレンズ表面は充分な光
学精度を有しており、型表面にも樹脂の融着はなく、金
属膜の剥離もなかった。

ル較■１ 実施例３の金属膜被覆前のエポキシ樹脂型を用いた他は
、実施例３と同様にして成形を行なった。−回目から離
型性はきわめて悪く、型から成形品を離す事が容易では
なかった。６回目に型に融着が生じたので成形をこの時
点で中止した。

Ｒｅ−０８ 直径２０ｍｍの非球面凹状のステンレス型を第３図のイ
オンビームスパッタ装置の型ホルダ２６に設置した。レ
ニウムとオスミウムが１：ｌのモル比で含まれているタ
ーゲット２５をアルゴンイオンビームでスパッタして金
属膜を型上に形成した。アルゴンの流量は３０３ＣＣＭ
、イオン化室とターゲット間の印加電圧は５００■にし
た。レニウム−オスミウム合金の膜厚は０．５μｍとし
た。

この型を用いてレンズの片側に非球面樹脂膜を形成した
。ガスケットはマイラシートを用い、樹脂は実施例３と
同じ樹脂組成物を用いた。クリップでとめた型とレンズ
を８０℃まで加熱し２０分間その温度を保持し樹脂層を
形成した。形成後の離型性は非常に良（、レンズに問題
はなく型表面は成形前の状態を保っていた。引き続き１
０００回の成形を行なったが、レンズの表面は充分な光
学精度をもっており、型表面にも樹脂の付着はなかつた
。

比１硼迭 実施例４の金属膜被覆前のステンレス型を用いた他は、
実施例４と全（同様の成形を行なった。

１１１回目型とガラスが融着してしまい両者を離す事が
できなくなったのでこの時点で形成を中止した。

［発明の効果］ 以上詳細に説明したようにレプリカ法に用いる型材表面
にＲｅ、　Ａｕ、　Ｐｔ、　Ｐｄ、　Ｒｕ、　Ｒｈ、　
Ｉｒ、　Ｏｓからなる金属及びこれらの合金を被覆する
と ■成形品を変形させずに容易に離型する事が可能となり
、 ■離型が容易であるため型そのものの耐久性が向上し、 ■離型剤を使用していないために成形品へ離型剤への移
行が起きず、成形品表面の再処理の必要がなくなった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の型を用いてレンズ上に樹脂層を形成す
る時の状態を示す模式断面図、第２図は実施例で本発明
の型の製造に用いた電子ビーム蒸着装置、第３図は同じ
くイオンビームスパッタ装置、第４図は同じ（加熱蒸着
装置である。 １・・・型母材　２・・・金属膜　　　３・・・ガスケ
ット４・・・樹脂層　５・・・レンズ　　　６・・・ク
リップ１１・・・真空室　１２・・・型ホルダ−１３・
・・型１４・・・蒸発皿　１５・・・タングステンフィ
ラメント１６・・・排気口　２１・・・真空室　　　２
２・・・イオン化室２３・・・ガス導入口　　　２４・
・・ターゲットホルダー２５・・・ターゲット　　　２
６・・型ホルダ−２７・・・型　　　　　　　２８・・
・排気口３１・・・真空室　　　　　３２・・・型ホル
ダ３３・・・型　　　　　　　３４・・・シャッター３
５、３６・・・Ｗ−加熱ボート３７・・・排気口代理人
　　弁理士　　山　下　穣　平 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）レプリカ法により樹脂層を有する光学素子を形成
   するのに用いる光学素子成形用型部材において、少なく
   とも樹脂層と接する型母材表面にＲｅ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐ
   ｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕの１種又は２種以上からな
   る膜が被覆されている事を特徴とする光学素子成形用型
   部材。