KR101343663B1 - 광학 소자 성형용 금형의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 단열층의 연속 성형 중의 형상 변화를 방지하여, 고정밀도의 전사성을 얻을 수 있는 광학 소자 성형용 금형의 제조 방법을 제공한다. 본 발명의 광학 소자 성형용 금형(10)의 제조 방법은, 성형 기면(基面)을 갖는 모재(11)와, 모재의 성형 기면 상에 설치된 피복층(12 내지 15)을 갖고, 피복층(12 내지 15)의 표면 중 모재의 성형 기면의 상방 부분이 성형면인 광학 소자 성형용 금형을 제조하는 방법이며, 모재의 성형 기면 상에 피복층을 형성하는 피복 공정과, 피복층의 표면을 가압하는 가압 공정과, 가압 공정 후에 피복층의 표면에 기밀 가공을 실시하여 성형면으로 하는 정밀 가공 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.

광학 소자 성형용 금형, 단열층, 표면 가공층, 가압로, 커버 부재

Description

광학 소자 성형용 금형의 제조 방법 {METHOD FOR MANUFACTURING MOLD FOR MOLDING OPTICAL ELEMENT}

본 발명은, 광학 렌즈나 회절 격자 등의 광학 소자 등을 수지의 사출 성형에 의해 제조하기 위한 광학 소자 성형용 금형의 제조 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 마이크로미터 오더 이하의 정밀도가 요구되는 광학 소자를 성형하기 위한 광학 소자 성형용 금형의 제조 방법에 관한 것이다.

합성 수지의 사출 성형에 의한 광학 소자의 성형에는, 종래 강 등의 금속 재료에 의한 금형이 사용되어 왔다. 최근에는 광학 제품의 미세화, 정밀화에 의해, 광학 소자 등에도 마이크로미터 오더 이하의 고정밀도가 요구되고 있지만, 종래의 금형에서는 이와 같은 고정밀도의 전사성을 얻는 것은 곤란하였다. 그래서, 이와 같은 고정밀도의 광학 소자를 성형하기 위한 것으로서, 특허문헌 1에 스테인리스강제의 코어형의 표면에 단열층과 표면 가공층이 형성된 광학 소자 성형용 금형이 개시되어 있다.

이 문헌에 기재된 광학 소자 성형용 금형에 따르면, 코어형의 표면에 세라믹계 재료를 용사하여 금형 모재에 일체로 단열층이 형성되고, 그 단열층 상에 비철 금속 재료를 무전해 도금하여 표면 가공층이 형성되어 있다. 이와 같이 함으로써, 표면 가공층에 정밀도가 높은 금형 형상을 가공할 수 있어, 형상 오차가 작은 성형품을 얻을 수 있다고 되어 있다.

특허문헌 1 : 일본 특허 출원 공개 제2002-96335호 공보

그러나, 상기한 종래의 광학 소자 성형용 금형에서는, 광학 소자의 성형을 위해 승온ㆍ강온이 반복됨으로써, 각 층간의 박리가 발생할 우려가 있다. 특히, 세라믹계 재료의 단열층과 비철 금속 재료의 표면 가공층 사이에서는, 그 열팽창율의 차로부터 박리가 일어나기 쉽다. 부분적인 박리라도, 표면 가공층의 미소한 변형이나 어긋남의 원인이 될 가능성이 있어, 성형품의 형상 정밀도를 저하시킬 우려가 있다.

또한, 단열층으로서 선택되는 재료에는, 다양한 성질이 요구된다. 안정성이나 단열성, 저비용성, 생산성 등을 고려한 결과, 경도 혹은 치밀도가 충분하지 않은 재료를 선택해야만 하는 경우가 있다. 그와 같은 재료를 사용한 단열층에서는, 성형시에 수지로부터 압력이나 열을 받음으로써, 연속 성형에 의해 형상 변화를 일으킬 우려가 있다. 단열층이 형상 변화를 일으키면, 성형품의 형상 정밀도가 저하되는 원인이 된다.

본 발명은, 상기한 종래의 광학 소자 성형용 금형의 제조 방법이 갖는 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것이다. 즉 그 과제로 하는 바는, 단열층의 연속 성형 중의 형상 변화를 방지하여, 고정밀도의 전사성을 얻을 수 있는 광학 소자 성형용 금형의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.

이 과제의 해결을 목적으로 하여 이루어진 본 발명의 광학 소자 성형용 금형의 제조 방법은, 성형 기면(基面)을 갖는 모재와, 모재의 성형 기면 상에 설치된 피복층을 갖고, 피복층의 표면이 성형면인 광학 소자 성형용 금형을 제조하는 방법이며, 모재의 성형 기면 상에 피복층을 형성하는 피복 공정과, 피복층의 표면을 가압하는 가압 공정과, 가압 공정 후에 피복층의 표면에 정밀 가공을 실시하여 성형면으로 하는 정밀 가공 공정을 갖는 것이다.

본 발명의 광학 소자 성형용 금형의 제조 방법에 따르면, 피복 공정에 있어서 모재의 성형 기면 상에 피복층이 형성되고, 가압 공정에 있어서 피복층의 표면이 가압된다. 또한 정밀 가공 공정에 있어서 가압 후의 피복층의 표면에 정밀 가공이 실시된다. 따라서, 예를 들어 피복층의 일부에 경도 혹은 치밀도가 충분하지 않은 재료가 사용되는 경우라도 가압 공정에 있어서 미리 형상 변화가 일어난다. 그로 인해, 정밀 가공 공정 후는, 큰 형상 변화는 일어나지 않는다. 이에 의해, 단열층의 연속 성형 중의 형상 변화를 방지하여, 고정밀도의 전사성을 얻을 수 있는 광학 소자 성형용 금형의 제조 방법으로 되어 있다. 또한,「모재의 성형 기면 상에 설치된 피복층」은, 피복층이 다층 구조(접착층, 단열층, 중간층, 표면층 등)인 것도 무방하다. 또한, 그 경우의「피복층의 표면」은 최상층의 표면인 것을 나타낸다.

또한 본 발명에서는, 피복층이 세라믹을 포함하는 단열층을 포함하는 것이 바람직하다. 세라믹은 단열성이 우수하여, 단열층으로서 많이 사용된다.

또한 가압 공정에서는, 인가 압력을 30 내지 400㎫의 범위 내로 하는 것이 바람직하다. 단열층을 적절하게 가압하여 변형시키는 동시에, 다른 층에 악영향을 주지 않는 압력 범위가 바람직하다.

또한, 가압 공정의 인가 시간을 총 10분 이상으로 하는 것이 바람직하다. 단시간에 급격한 가압은 단열층의 불균일한 변형을 초래할 우려가 있으므로 바람직하지 않다. 또한, 인가 시간은 최대 40시간으로 충분하다.

또한, 가압 공정의 압력 인가시의 온도를 20 내지 400℃의 범위 내로 하는 것이 바람직하다. 단열층에 과대한 열부하를 부여하지 않고, 적절하게 변형시키는 온도 범위가 바람직하다.

또한 본 발명에서는, 가압 공정에서는, 당해 금형을 상대 형 부재와 맞추어, 성형 공간에 용융 성형재를 주입하여 가압하는 더미 성형을 행하는 것이 바람직하다. 더미 성형에 따르면, 광학 소자 성형용 금형은 실제의 성형 처리의 경우와 거의 마찬가지로 가압된다.

또한 본 발명의 가압 공정에서는, 인가 압력을 통상의 성형시의 인가 압력 이상의 압력으로 하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 통상의 성형시의 인가 압력보다 25㎫ 이상 높은 압력으로 한다. 이에 의해, 단열층을 확실하게 변형시킬 수 있다.

또한, 샷수를 1000 이상으로 하는 것이 바람직하다. 1000샷 이상 성형 처리를 행하면, 단열층의 변형은 거의 완료된다.

또한, 1샷당의 인가 시간을, 통상의 성형시의 1샷당의 인가 시간과 동등 또는 그 이상으로 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 용융 성형재가 고화되어 코어에 가압할 수 없게 될 때까지 충분히 가압할 수 있다.

또한 본 발명의 가압 공정에서는, 샷수를 2000 이상으로 하는 것이 바람직하다. 2000샷 이상 성형 처리를 행하면, 단열층의 변형은 확실히 완료된다.

또한 본 발명에서는, 가압 공정에서는, 당해 금형을 가압 용기 내에 적재하여, 가압 용기 내를 가압하도록 해도 좋다. 이와 같이 해도, 적절하게 가압할 수 있다.

또한 본 발명에서는, 가압 공정에서는 당해 금형 중 성형면이 되는 면 이외의 부분을 커버 부재로 덮은 상태에서 가압을 행하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 성형면만이 가압되므로, 다른 부분에 영향을 미칠 우려는 없다.

본 발명의 광학 소자 성형용 금형의 제조 방법에 따르면, 단열층의 연속 성형 중의 형상 변화를 방지하여, 고정밀도의 전사성을 얻을 수 있다.

도 1은 본 형태에 관한 광학 소자 성형용 금형의 구성을 도시하는 단면도이다.

도 2는 샷수와 금형의 변화량의 관계를 나타내는 그래프도이다.

도 3은 더미 성형 처리를 나타내는 설명도이다.

도 4는 가압로 내 유지 처리를 나타내는 설명도이다.

도 5는 가압로 내 유지 처리를 나타내는 설명도이다.

[부호의 설명]

10 : 광학 소자 성형용 금형

11 : 모재

13 : 단열층

15 : 표면 가공층

24 : 가압로

25 : 커버 부재

이하, 본 발명을 구체화한 최량의 형태에 대해, 첨부 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 본 형태는, 광학 렌즈나 회절 광학 소자 등을 제조하기 위한 광학 소자 성형용 금형에 본 발명을 적용한 것이다.

본 형태의 광학 소자 성형용 금형(10)은, 도 1에 도시한 바와 같이 모재(11), 본드층(12), 단열층(13), 중간층(14), 표면 가공층(15)이 도면 중 하부로부터 차례로 적층되어 있다. 모재(11)는, 도면 중 상면이 성형 기면이며, 선단부가 마이너스로 오프셋되어 있다. 또한, 보수 점검시 등의 파지용 홈(11a)이 형성되어 있다. 성형품의 큰 형상은 이 모재(11)에 의해 성형된다. 본 형태에서는, 모재(11)의 도면 중 상방에 설치되어 있는 본드층(12), 단열층(13), 중간층(14), 표면 가공층(15)이 피막층이며, 그 최상면인 표면 가공층(15)의 표면이 피막층의 표면에 상당한다. 또한, 표면 가공층(15)의 도면 중 상면이 성형면이다.

본드층(12)은 모재(11)와 단열재(13) 사이의 밀착성을 높이기 위해 언더 코트되어 있는 것이다. 단열층(13)은 세라믹계 재료로 형성되어 있다. 이는, 광학 소자 등의 사출 성형시에, 수지 재료의 열이 모재(11)로 빠져나가 급속으로 냉각되 는 것을 방지하는 것이다. 이 단열층(13)을 기계 가공에 의해 목적으로 하는 형상으로 마무리함으로써, 단열층(13)의 두께에 편차가 없도록 되어 있다. 이에 의해, 주위까지 균일하게 에지로 되어 있으므로, 주위의 성형 전사성이 향상된다. 또한, 다음 층의 중간층(14)을 얇게 할 수 있다.

중간층(14)은 단열층(13)과 표면 가공층(15)의 밀착성을 높이기 위한 것이다. 단열층(13)은 세라믹계의 재료이고, 표면 가공층(15)은 금속계의 재료가 사용되므로, 중간층(14)은 이들 중 어느 것과도 친화성이 좋은 재료가 바람직하다. 표면 가공층(15)은, 그 도 1 중 상면에 절삭 가공이 실시되어, 성형면이 형성되어 있다. 이 표면 가공층(15)은 금속계의 재료가 바람직하다. 특히, 니켈 등의 비철 금속계가 바람직하다.

이와 같은 구성의 광학 소자 성형용 금형(10)은 연속 성형에 의해 다소 변형되는 것이 알려져 있다. 발명자들의 실험에서는, 연속 성형의 샷수와 금형의 변화량 사이에는 도 2에 나타내는 관계가 보였다. 즉, 성형 개시로부터의 초기 단계에 급격하게 변화량이 커져, 어느 정도의 변형량에 도달하면 이후는 변형되기 어려워지는 것이다. 특히, 여기서 사용한 작업물에서는, 성형 개시로부터 약 2000샷까지의 사이에 크게 변형되고, 그 후는 8000샷 정도까지 거의 변형되지 않았다. 또한, 변형되는 것은 주로 단열층(13)인 것을 알 수 있었다.

그래서, 본 형태에서는, 다음의 (1) 내지 (3)의 공정을 이 순으로 행함으로써 광학 소자 성형용 금형(10)을 제조한다.

(1) 피복 공정

(2) 가압 공정

(3) 정밀 가공 공정

또한, 본 형태의 광학 소자 성형용 금형(10)은, 일반적으로 코어라 불리는 부분이며, 사출 성형 장치의 베이스 금형에 조립되어 정밀한 캐비티를 형성한다.

우선, (1) 피복 공정에서는, 성형 기면이 형성된 모재(11)에, 본드층(12), 단열층(13), 중간층(14), 표면 가공층(15)의 각 층을 이 순서로 적층한다. 각 층의 재료는 종래의 것과 마찬가지로 상관없다. 또한, 필요에 따라서 이들 중 어느 하나를 생략하거나, 또한 다른 층을 추가할 수도 있다. 이 시점에서는 아직, 표면 가공층(15)의 표면에 정밀 가공은 실시되지 않았지만, 금형 코어로서의 전체 형상은 완성되어 있어, 이 상태에서 사출 성형 장치의 베이스 금형으로 조립할 수 있다.

다음에, (2) 가압 공정에서는, (1)에서 피복된 피복층의 표면[여기서는, 표면 가공층(15)의 표면]을 가압한다. 단, 가압하는 것은 성형면에 대략 수직 방향(여기서는, 도 1 중 하향)뿐이라도 상관없다. 본 형태에서는, 다음의 조건을 충족시키는 가압 조건에서 가압한다.

인가 압력 : 30 내지 400 ㎫

총 인가 시간 : 10분 내지 40시간

압력 인가시의 온도 : 20 내지 400℃

이 조건을 충족시키도록 가압함으로써, 단열층(13)을 미리 변형시킬 수 있다. 이렇게 해 둠으로써, 성형 단계에서는 거의 변형되지 않도록 하는 것이다.

인가 압력이 30㎫보다 낮으면 단열층(13)은 충분히 변형되지 않는다. 또한, 인가 압력이 400㎫보다 높으면 모재(11)까지 변형되어 버릴 우려가 있으므로 바람직하지 않다. 또한, 총 인가 시간이 10분보다 짧으면 단열층(13)은 충분히 변형되지 않는다. 또한, 총 인가 시간을 40시간보다 길게 해도, 단열층(13)의 변형은 완료되어 있으므로 의미가 없다. 또한, 압력 인가시의 온도가 20℃보다 낮으면, 금형으로서의 실제 사용 상황과 괴리되어 버려 바람직하지 않다. 또한, 압력 인가시의 온도가 400℃보다 높으면, 열충격에 의해 광학 소자 성형용 금형(10)의 각 층이나 그들 경계에 균열, 박리 등의 영향이 나타날 우려가 있으므로 바람직하지 않다.

다음에, (3) 정밀 가공 공정에서는, 가압 후의 피복층의 표면에 정밀 가공을 실시한다. 즉, 표면 가공층(15)의 표면 중, 성형면이 되는 면(도 1 중 상면)에, 예를 들어 정밀한 절삭 가공 등에 의해 성형 형상을 형성한다. 정밀 가공의 방법으로서는, 플라이 커트, 쉐이퍼, 선삭 등의 절삭 가공, 엘리드(ELID) 연삭 등의 연삭 가공, 래핑 가공 등의 연마 가공이 있다. 이들 중에서 적절한 가공 방법을 선택하여 가공함으로써, 성형면을 정밀하게 형성할 수 있다. 이에 의해, 본 형태의 광학 소자 성형용 금형(10)이 완성된다.

이 (1) 내지 (3)의 공정에 의해 형성된 본 형태의 광학 소자 성형용 금형(10)에 따르면, 단열층(13)의 초기 형상 변화를 미리 일으키게 해 둠으로써, 그 후의 연속 성형 중의 형상 변화를 방지할 수 있다. 또한 이들 중, (1) 피복 공정과 (3) 정밀 가공 공정은 종래와 같은 공정이다. 그래서, 본 형태의 특징 부분인 (2) 가압 공정에 대해 더욱 상세하게 설명한다.

상기한 조건을 만족시키는 (2) 가압 공정의 처리 방법의 예에 대해 설명한다. 이 (2) 가압 공정의 구체적인 방법으로서는, 다음의 A) 또는 B)의 2개의 처리 중, 어느 하나를 행하는 것이 바람직하다.

A) 더미 성형 처리(도 3 참조)

B) 가압로 내 유지 처리(도 4, 도 5 참조)

어떠한 처리 방법도, 상기한 (1) 피복 공정이 종료된 단계의 금형 코어에 대해 행한다. 즉, 각 층이 적층되어, 베이스 금형 내에 조립할 수 있는 상태까지 초벌 가공이 실시된 코어이다. 단, 이 시점에서는 그 표면 가공층(15)의 정밀 가공은 실시되어 있지 않다. 이하, 이 상태의 코어를 초벌 가공 코어(21)라 한다.

우선, (2) 가압 공정의 처리 방법의 제1 예인 A) 더미 성형 처리에 대해 설명한다. 이 처리를 행하는 경우는, 도 3에 도시한 바와 같이, 각 초벌 가공 코어(21)를 사출 성형 장치의 고정측 베이스 금형(22) 및 가동측 베이스 금형(23)에, 각각 성형면을 서로 마주 보게 하여 조립한다. 즉, 고정측 베이스 금형(22)에 조립된 초벌 가공 코어(21)의 성형면은 도면 중 좌측면이며, 가동측 베이스 금형(23)에 조립된 초벌 가공 코어(21)의 성형면은 도면 중 우측면이다. 이에 의해, 이들 성형면 사이에는, 정밀 형상을 갖고 있지 않은 더미의 캐비티가 형성된다.

그 후, 도 3에 도시한 바와 같이, 베이스 금형(22, 23)을 형 체결하여 용융 수지를 주입하고, 일반 사출 성형과 같은 공정을 행한다. 이에 의해, 형성되어 있는 더미의 캐비티에는, 주입된 수지에 의한 수지압이 가해진다. 도 3에 도시한 바와 같이, 초벌 가공 코어(21)는 그 성형면 이외는 베이스 금형(22, 23)에 의해 덮 여 있으므로, 성형면만이 용융 수지에 의해 도면 중 화살표 방향으로 가압된다.

또한, 각각의 베이스 금형에, 각각 본래 조립되어야 할 코어의 초벌 가공 상태의 것을 조립하는 것이 바람직하지만, 조립 가능한 것이면 반드시 본래의 페어(pair)가 아니라도 좋다. 또한, 도 3에서는, 베이스 금형(22, 23)에 동일한 초벌 가공 코어(21)를 조립하여 도시하였지만, 일반적으로는 각각 다른 것이다. 조립 가능하면, 같은 초벌 가공 코어(21)라도 좋다. 또한, 이 도면에서는 2세트 4개의 초벌 가공 코어(21)를 도시하고 있지만, 베이스 금형(22, 23)의 타입 등에 따라서, 보다 많든 적든 상관없다.

다음에, 이 A) 더미 성형 처리에 있어서의 성형 조건을 설명한다. 이 성형 조건은, (2) 가압 공정의 가압 조건을 충족시키는 것으로 한다. 즉,

수지압 : 30 내지 400㎫

1샷당 인가 시간×샷수 : 10분 내지 40시간(총 인가 시간)

수지 온도 : 주입 가능한 하한 온도 내지 400℃

이다.

예를 들어, 이하의 조건으로 하는 것이 바람직하다.

수지압 : 80 내지 150㎫

인가 시간 : 8 내지 20sec(1샷당)

성형 샷수 : 1000 내지 2500샷

수지 온도 : 200 내지 300℃

수지압은, 더미 성형 처리에서는 통상의 성형 조건 이상으로 한다. 예를 들 어, 100㎫ 정도로 한다. 혹은 보다 크게 해도 좋다. 통상의 성형 조건보다, 예를 들어 30㎫ 정도 크게 하는 것이 바람직하다. 그리고, 1000 내지 2500샷, 예를 들어 2000샷 정도의 연속 더미 성형을 행한다.

또한, 1샷당의 압력의 인가 시간을 통상의 성형시의 1샷당의 인가 시간과 동등 또는 그 이상으로 하는 것이 바람직하다. 사출 성형 장치에서는, 일반적으로 용융 성형재의 고화에 의한 게이트 시일에 의해, 성형면에 수지압이 가해지고 있는 상태를 장시간 유지할 수는 없다. 그러나, 고화 후까지 가압함으로써, 가압 상태가 유지되고 있는 시간 모두를 이용할 수 있다.

이때 사용하는 수지 재료는, 실제의 성형에 사용되는 수지와 같은 것으로 하는 것이 바람직하다. 그러나, 광학 소자에 사용되는 수지는 일반적으로 고가인 것이므로, 동일한 성형 조건을 얻을 수 있으면, 유사한 다른 수지 재료를 사용해도 상관없다. 또한, 수지 온도는 일반적인 성형시의 온도라도 상관없다.

다음에, 상기한 각 조건을 충족시키는 성형 조건의 일례를 나타낸다.

수지 재료 : COP(시클로올레핀폴리머)

금형 온도 : 120℃

수지 온도 : 280℃

수지압 : 100㎫

인가 시간 : 17sec(1샷당)

성형 샷수 : 2000샷

수지 재료로서는, 여기서는 COP를 사용하였다. 상기한 금형 온도나 수지 온 도 등은 일례로, 수지의 종류 등에 따라서 적절하게 변경된다.

또한 여기서, 이 수지 재료에 의한 통상의 성형 조건의 일례를 나타낸다.

수지 재료 : COP(시클로올레핀폴리머)

금형 온도 : 120℃

수지 온도 : 280℃

수지압 : 70㎫

인가 시간 : 15sec(1샷당)

즉, 본 실시 형태의 예에서는, 통상의 성형 조건과 수지압 및 인가 시간만을 변경하고 있다.

상기한 바와 같이 변경한 조건에 의해, 1000샷 이상의 연속 더미 성형을 행하면, 초벌 가공 코어(21)의 성형면에는 (2) 가압 공정의 가압 조건을 충족시키는 가압이 이루어진다. 따라서, 단열층(13)을 미리 대략 한계까지 변형시켜 둘 수 있다. 또한, 이 처리 방법에 의한 가압 공정에서는, 초벌 가공 코어(21)에는 통상의 성형시와 마찬가지로 성형면에 대략 수직 방향으로 가압된다. 따라서, 단열층(13)이 성형 방향으로 충분히 압축된 것으로 되어 있다. 이에 의해, 이후의 성형에 있어서는 거의 변형되지 않는 코어를 얻을 수 있다.

다음에, (2) 가압 공정의 처리 방법의 제2 예인 B) 가압로 내 유지 처리에 대해 설명한다. 이 처리를 행하는 경우에는, 가압 용기로서의 가압로를 사용한다. 그리고, 도 4에 도시한 바와 같이, 초벌 가공 코어(21)를 가압로(24) 중에 적재하여, 가압로(24) 내를 가압한다. 이에 의해, 초벌 가공 코어(21)는 도면 중 화살표 로 나타낸 바와 같이 전체 방향으로부터 가압된다. 가압로(24)로서는, 수압식, 유압식, 공압식 등의 어느 것이라도 상관없다. 또한 노(爐) 내의 승온이 가능한 가압로(24)를 이용하여, 가압과 동시에 가열하도록 해도 좋다.

또한, 이 B) 가압로 내 유지 처리에서의 가압 조건은, 예를 들어 이하와 같이 한다.

가압 매체 온도 : 25℃

인가 압력 : 100㎫

인가 시간 : 30분

이에 의해, (2) 가압 공정의 가압 조건을 충족시키는 가압이 이루어진다. 따라서, 단열층(13)을 미리 충분히 압축된 것으로 할 수 있다.

여기서, 인가 압력은 30 내지 400 ㎫의 범위에서 적절하게 선택된다. 그에 따라서 인가 시간도 10분 이상의 범위에서 적절하게 변경된다. 일반적으로는, 인가 압력이 큰 경우에는 인가 시간은 짧아도 좋다. 또한 여기서는, 가압 매체 온도는 25℃라고 하였지만, 20 내지 400℃의 범위 내에서 선택된다. 또한, 이 B) 가압로 내 유지 처리를 행하는 경우에는, 각 층이 적층되었을 뿐으로, 베이스 금형 내에 조립할 수 있는 상태까지의 초벌 가공은 실시되어 있지 않은 코어라도 좋다.

혹은, B) 가압로 내 유지 처리로서는, 도 5에 도시한 바와 같이, 초벌 가공 코어(21)의 성형면 이외의 면을 커버 부재(25)로 덮어, 가압로(24) 중에 유지하도록 해도 좋다. 이와 같이 하면, 성형면 이외에 가해지는 압력은 커버 부재(25)가 받으므로, 초벌 가공 코어(21)는 성형면만이 가압된다. 이와 같이 하면, 1) 더미 성형 처리와 마찬가지로, 성형면에 대략 수직인 방향으로만 압축 변형된다. 따라서, 이후의 연속 성형에 의한 형상 변화가 효과적으로 방지된다.

이와 같이, B) 가압로 내 유지 처리에 의해서도, 초벌 가공 코어(21)에 적절한 압력을 가할 수 있다. 따라서, 미리 대략 한계까지 변형시켜 둘 수 있으므로, 이후의 성형에 있어서는 거의 변형되지 않은 광학 소자 성형용 금형(10)을 얻을 수 있다. 또한, 이 방법에서는, 성형 처리를 하지 않으므로, 수지를 필요로 하지 않는다.

이상 상세하게 설명한 바와 같이 본 형태의 광학 소자 성형용 금형에 따르면, 정밀 가공 전의 코어에 가압 처리를 행하여 단열층(13)을 미리 압축시키고 있다. 그 후, 정밀 가공을 행하므로, 연속 성형에 의해서도 그 이상의 형상 변화는 거의 일어나지 않는다. 따라서, 단열층의 연속 성형 중의 형상 변화를 방지하여, 고정밀도의 전사성을 얻을 수 있는 광학 소자 성형용 금형으로 되어 있다.

또한, 본 형태는 단순한 예시에 지나지 않으며, 본 발명을 전혀 한정하는 것은 아니다. 따라서 본 발명은 당연히, 그 요지를 일탈하지 않는 범위 내에서 다양한 개량, 변형이 가능하다.

예를 들어, (1) 피복 공정과 (2) 가압 공정 사이에, 피복층의 표면을 초벌 가공하는 초벌 가공 공정을 행해도 좋다. 또한, 도시의 광학 소자 성형용 금형(10)의 형상이나 각 층의 두께 등은 일례이며, 이에 한정되는 것은 아니다.

Claims (7)

1. 성형 기면을 갖는 모재와, 상기 모재의 성형 기면 상에 설치된 피복층을 갖고, 상기 피복층의 표면이 성형면인 광학 소자 성형용 금형을 제조하는 방법에 있어서,

   상기 모재의 성형 기면 상에 상기 피복층을 형성하는 피복 공정과,

   상기 피복층의 표면을 가압하는 가압 공정과,

   상기 가압 공정 후에 상기 피복층의 표면에 정밀 가공을 실시하여 성형면으로 하는 정밀 가공 공정을 갖는 것을 특징으로 하는, 광학 소자 성형용 금형의 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 피복층이 세라믹을 포함하는 단열층을 포함하고,

   상기 가압 공정에서는,

   인가 압력을 30 내지 400㎫의 범위 내로 하고,

   인가 시간을 총 10분 이상으로 하고,

   압력 인가시의 온도를 20 내지 400℃의 범위 내로 하는 것을 특징으로 하는, 광학 소자 성형용 금형의 제조 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 가압 공정에서는,

   당해 금형을 상대 형 부재와 맞추어, 성형 공간에 용융 성형재를 주입하여 가압하는 더미 성형을 행하는 것을 특징으로 하는, 광학 소자 성형용 금형의 제조 방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 피복층이 세라믹을 포함하는 단열층을 포함하고,

   상기 가압 공정에서는,

   인가 압력을, 통상의 성형시 이상의 압력으로 하고,

   샷수를 1000 이상으로 하고,

   1샷당 인가 시간을, 통상의 성형시의 1샷당 인가 시간과 동등 또는 그 이상으로 하는 것을 특징으로 하는, 광학 소자 성형용 금형의 제조 방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 가압 공정에서는,

   샷수를 2000 이상으로 하는 것을 특징으로 하는, 광학 소자 성형용 금형의 제조 방법.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가압 공정에서는,

   당해 금형을 가압 용기 내에 적재하여, 가압 용기 내를 가압하는 것을 특징으로 하는, 광학 소자 성형용 금형의 제조 방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 가압 공정에서는,

   당해 금형 중 성형면이 되는 면 이외의 부분을 커버 부재로 덮은 상태에서 가압을 행하는 것을 특징으로 하는, 광학 소자 성형용 금형의 제조 방법.

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