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JP2011116590A - Method for manufacturing mold, method for producing glass gob, and method for producing glass molded article - Google Patents

Method for manufacturing mold, method for producing glass gob, and method for producing glass molded article Download PDF

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JP2011116590A
JP2011116590A JP2009275452A JP2009275452A JP2011116590A JP 2011116590 A JP2011116590 A JP 2011116590A JP 2009275452 A JP2009275452 A JP 2009275452A JP 2009275452 A JP2009275452 A JP 2009275452A JP 2011116590 A JP2011116590 A JP 2011116590A
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JP
Japan
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mold
glass
manufacturing
coating layer
molding surface
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JP2009275452A
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Japanese (ja)
Inventor
Naoyuki Fukumoto
直之 福本
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Konica Minolta Opto Inc
Original Assignee
Konica Minolta Opto Inc
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a mold excellent in durability in which remaining of an air reservoir trace is satisfactorily prevented and peeling off of a cover layer is suppressed, and to provide a method for producing a glass gob and a glass molded article by which the glass gob and the glass molded article with no air reservoir trace is stably produced inexpensively. <P>SOLUTION: The method for manufacturing the mold comprises the steps of: forming a molding surface having a predetermined shape on a base material of the mold; and depositing the cover layer on the molding surface by a sputtering method. The deposition of the cover layer is conducted in a state in which a bias voltage, selected so as to make arithmetic average roughness (Ra) of the molding surface more increased than that before deposition due to collision of a portion of ions of a process gas with the molding surface during deposition, is applied to the base material. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、滴下した溶融ガラス滴からガラスゴブ又はガラス成形体を製造するための成形型の製造方法、並びに該製造方法により製造された成形型を用いたガラスゴブ及びガラス成形体の製造方法に関する。   The present invention relates to a manufacturing method of a mold for manufacturing a glass gob or a glass molded body from dropped molten glass droplets, a glass gob using the molding mold manufactured by the manufacturing method, and a manufacturing method of a glass molded body.

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、ガラス素材を成形型で加圧成形して製造したガラス成形体を用いることが多くなってきた。   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 an optical element made of glass, a glass molded body produced by pressure-molding a glass material with a molding die has been frequently used.

このようなガラス成形体の製造方法として、所定温度に加熱した下型に、下型より高温の溶融ガラス滴を滴下し、滴下した溶融ガラス滴を、下型及び上型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、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。   As a method for producing such a glass molded body, a molten glass droplet having a temperature higher than that of the lower mold is dropped on a lower mold heated to a predetermined temperature, and the dropped molten glass droplet is pressure-molded by the lower mold and the upper mold. A method for obtaining a glass molded body (hereinafter also referred to as “droplet forming method”) has been proposed. Since this method can produce a glass molded body directly from molten glass droplets, it has been attracting attention because the time required for one molding can be extremely shortened.

また、下型に滴下した溶融ガラス滴をそのまま冷却、固化してガラスゴブ(ガラス塊)を作製し、得られたガラスゴブを成形型と共に加熱して加圧成形することによりガラス成形体を製造する方法(リヒートプレス法)も知られている。   Moreover, the molten glass droplet dripped at the lower mold is cooled and solidified as it is to produce a glass gob (glass lump), and the glass gob is heated and pressure-molded together with the mold to produce a glass molded body. (Reheat press method) is also known.

しかし、これらの方法においては、滴下した溶融ガラス滴が下型に衝突する際、溶融ガラス滴の下面(下型との接触面)の中央付近にエアー溜まりが発生し、ガラス成形体の下面に微細な凹部(エアー溜まり痕)が残存してしまうという問題がある。   However, in these methods, when the dropped molten glass droplet collides with the lower mold, an air pool is generated near the center of the lower surface (contact surface with the lower mold) of the molten glass droplet, and the lower surface of the glass molded body is formed. There exists a problem that a fine recessed part (air accumulation mark) will remain.

このような問題を解決するため、基材の上に被覆層を成膜した後、被覆層の表面を粗面化した下型を用いて、エアー溜まりに入り込んだ空気の流路を確保することでエアー溜まり痕が残存することを防止する方法が提案されている(特許文献1参照)。特許文献1には、被覆層を粗面化する方法として、酸性溶液又はアルカリ性溶液を用いるウェットエッチングや、プラズマを用いるドライエッチングが記載されている。   In order to solve such a problem, after forming a coating layer on the substrate, use a lower mold whose surface is roughened to secure a flow path for air that has entered the air reservoir. A method for preventing the air accumulation trace from remaining is proposed (see Patent Document 1). Patent Document 1 describes wet etching using an acidic solution or an alkaline solution and dry etching using plasma as methods for roughening the coating layer.

国際公開第2009/016993号International Publication No. 2009/016993

しかしながら、特許文献1に記載されているようにウェットエッチングやドライエッチングによって被覆層を粗面化すると、粗面化の進行に伴って被覆層が劣化し、基材に対する密着性が低下してしまう。そのため、ガラスゴブやガラス成形体の製造中に、被覆層の剥離が発生しやすいという問題がある。   However, as described in Patent Document 1, when the coating layer is roughened by wet etching or dry etching, the coating layer deteriorates with the progress of the roughening, and the adhesion to the substrate is reduced. . Therefore, there exists a problem that peeling of a coating layer tends to generate | occur | produce during manufacture of a glass gob or a glass molded object.

また、下型に滴下した溶融ガラス滴を下型と上型とで加圧成形する際、上型と溶融ガラス滴との接触部にエアー溜まりが生じ、ガラス成形体の上面(上型との接触面)にエアー溜まり痕が残存する場合もあり問題となっていた。   In addition, when the molten glass droplet dropped on the lower mold is pressure-formed between the lower mold and the upper mold, an air pool is generated at the contact portion between the upper mold and the molten glass droplet, and the upper surface of the glass molded body (with the upper mold) There are cases where air accumulation marks remain on the contact surface), which is 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、エアー溜まり痕の残存を良好に防止できるとともに、被覆層の剥離を抑制でき、耐久性に優れた成形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、エアー溜まり痕のないガラスゴブ及びガラス成形体を低コストで安定的に製造することができるガラスゴブ及びガラス成形体の製造方法を提供することである。   The present invention has been made in view of the technical problems as described above, and an object of the present invention is to prevent the remaining of air accumulation marks and to suppress the peeling of the coating layer, and is excellent in durability. It is to provide a method for manufacturing a mold. Another object of the present invention is to provide a glass gob and a method for producing a glass molded body, which can stably produce a glass gob and a glass molded body free from air accumulation marks at low cost.

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.滴下した溶融ガラス滴からガラスゴブ又はガラス成形体を製造するための成形型の製造方法であって、
前記成形型の基材に所定の形状を有する成形面を形成する工程と、
スパッタ法により前記成形面に被覆層を成膜する工程と、を有し、
前記被覆層の成膜は、成膜中にプロセスガスのイオンの一部が前記成形面に衝突することによって前記成形面の算術平均粗さ(Ra)が成膜前よりも増大するように選択されたバイアス電圧を前記基材に印加した状態で行うことを特徴とする成形型の製造方法。
1. A manufacturing method of a mold for manufacturing a glass gob or a glass molded body from a dropped molten glass drop,
Forming a molding surface having a predetermined shape on the base of the molding die;
Forming a coating layer on the molding surface by a sputtering method,
The film formation of the coating layer is selected so that the arithmetic average roughness (Ra) of the molding surface is increased as compared to that before the film formation due to a part of process gas ions colliding with the molding surface during the film formation. A method for producing a mold, which is performed in a state where the bias voltage applied is applied to the substrate.

2.前記被覆層を成膜した後の前記成形面は、算術平均粗さ(Ra)が0.01μm〜0.2μmであることを特徴とする前記1に記載の成形型の製造方法。   2. 2. The method for producing a molding die according to 1 above, wherein the molding surface after forming the coating layer has an arithmetic average roughness (Ra) of 0.01 μm to 0.2 μm.

3.前記被覆層を成膜した後の前記成形面は、粗さ曲線要素の平均長(RSm)が0.5μm以下であることを特徴とする前記2に記載の成形型の製造方法。   3. 3. The method for producing a molding die according to 2, wherein the molding surface after the coating layer is formed has an average length (RSm) of roughness curve elements of 0.5 μm or less.

4.前記被覆層を成膜する前の前記成形面は、算術平均粗さ(Ra)が0.005μm以下であることを特徴とする前記2又は3に記載の成形型の製造方法。   4). 4. The method for producing a molding die according to 2 or 3, wherein the molding surface before forming the coating layer has an arithmetic average roughness (Ra) of 0.005 μm or less.

5.前記被覆層の最表面層は、クロム、アルミニウム及びチタンのうち少なくとも1つからなる金属層であることを特徴とする前記1から4の何れか1項に記載の成形型の製造方法。   5. 5. The method for producing a mold according to any one of 1 to 4, wherein the outermost surface layer of the coating layer is a metal layer made of at least one of chromium, aluminum, and titanium.

6.前記プロセスガスは、アルゴンガスを含むことを特徴とする前記1から5の何れか1項に記載の成形型の製造方法。   6). 6. The method for manufacturing a mold according to any one of 1 to 5, wherein the process gas includes an argon gas.

7.第1の成形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第1の成形型の上で冷却する工程と、を有するガラスゴブの製造方法であって、
前記第1の成形型は、前記1から6の何れか1項に記載の成形型の製造方法によって製造された成形型であることを特徴とするガラスゴブの製造方法。
7). Dropping molten glass droplets into the first mold,
Cooling the dripped molten glass droplets on the first mold, and a method for producing a glass gob,
The method for producing a glass gob, wherein the first mold is a mold manufactured by the method for manufacturing a mold according to any one of 1 to 6.

8.第1の成形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、前記第1の成形型及び前記第1の成形型に対向する第2の成形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であって、
前記第1の成形型及び前記第2の成形型のうち少なくとも一方は、前記1から6の何れか1項に記載の成形型の製造方法によって製造された成形型であることを特徴とするガラス成形体の製造方法。
8). Dropping molten glass droplets into the first mold,
A step of pressure-molding the dropped molten glass droplets with a first mold and a second mold facing the first mold, and a method for producing a glass molded body,
At least one of the first mold and the second mold is a mold manufactured by the method for manufacturing a mold according to any one of 1 to 6 above. Manufacturing method of a molded object.

本発明においては、スパッタ法により成形面に被覆層を成膜する際、プロセスガスのイオンの衝突によって成形面の算術平均粗さ(Ra)が成膜前よりも増大するように選択されたバイアス電圧を基材に印加した状態で成膜を行う。そのため、従来の方法のように被覆層の劣化により基材に対する密着性を低下させることなく、成形面の算術平均粗さ(Ra)を増大させることができる。従って、エアー溜まり痕の残存を良好に防止できるとともに、被覆層の剥離を抑制でき、耐久性に優れた成形型を製造することができる。また、上記の方法で製造した成形型を使用することで、高価な成形型の寿命を向上させることができ、エアー溜まり痕のないガラスゴブ及びガラス成形体を低コストで安定的に製造することができる。   In the present invention, when the coating layer is formed on the molding surface by the sputtering method, the bias selected so that the arithmetic average roughness (Ra) of the molding surface is increased as compared with that before the film formation due to collision of ions of the process gas. Film formation is performed with a voltage applied to the substrate. Therefore, the arithmetic average roughness (Ra) of the molding surface can be increased without reducing the adhesion to the substrate due to the deterioration of the coating layer as in the conventional method. Therefore, it is possible to satisfactorily prevent the remaining of air accumulation marks, suppress peeling of the coating layer, and manufacture a mold having excellent durability. In addition, by using the mold manufactured by the above method, it is possible to improve the life of an expensive mold, and to stably manufacture a glass gob and a glass molded body having no air accumulation trace at low cost. it can.

各工程における成形型の状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state of the shaping | molding die in each process. 本実施形態で用いるスパッタ装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the sputtering device used by this embodiment. 基板に印加するバイアス電圧の絶対値と、成膜面の算術平均粗さ(Ra)の関係を模式的に示すグラフである。It is a graph which shows typically the relationship between the absolute value of the bias voltage applied to a board | substrate, and the arithmetic mean roughness (Ra) of a film-forming surface. ガラス成形体の製造方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the manufacturing method of a glass molded object. 本実施形態で用いるガラス成形体の製造装置を示す模式図(工程S103における状態)である。It is a schematic diagram (state in process S103) which shows the manufacturing apparatus of the glass forming body used by this embodiment. 本実施形態で用いるガラス成形体の製造装置を示す模式図(工程S105における状態)である。It is a schematic diagram (state in process S105) which shows the manufacturing apparatus of the glass forming body used by this embodiment.

以下、本発明の実施の形態について図1〜図6を参照しつつ詳細に説明するが、本発明は該実施の形態に限られるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 6, but the present invention is not limited to the embodiments.

(成形型の製造方法)
始めに、図1〜図3を用いて成形型の製造方法について説明する。図1は各工程における成形型の状態を示す断面図であり、図2は本実施形態で用いるスパッタ装置を示す模式図である。また、図3は基板に印加するバイアス電圧の絶対値と、成膜面の算術平均粗さ(Ra)の関係を模式的に示すグラフである。
(Manufacturing method of mold)
First, the manufacturing method of a shaping | molding die is demonstrated using FIGS. 1-3. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a state of a molding die in each step, and FIG. 2 is a schematic view showing a sputtering apparatus used in this embodiment. FIG. 3 is a graph schematically showing the relationship between the absolute value of the bias voltage applied to the substrate and the arithmetic average roughness (Ra) of the film formation surface.

先ず、製造する成形型10のベースとなる基材11に、所定の形状を有する成形面15を形成する(図1(a)参照)。成形面15の形状に制限はなく、製造するガラスゴブやガラス成形体の形状に応じて種々の形状に加工すればよい。また、加工方法は、切削加工、研削加工、研磨加工など公知の方法の中から、基材11の材質等に応じて適宜選択すればよい。なお、ここで成形面15とは、溶融ガラス滴と接触して溶融ガラス滴を成形する(変形させる)ための面を意味し、ガラス成形体を製造するために溶融ガラス滴を加圧成形するための面の他、ガラスゴブを製造するために滴下した溶融ガラス滴を受けて変形させるための面も含むものである。   First, a molding surface 15 having a predetermined shape is formed on a base material 11 serving as a base of a mold 10 to be manufactured (see FIG. 1A). There is no restriction | limiting in the shape of the shaping | molding surface 15, What is necessary is just to process into various shapes according to the shape of the glass gob to manufacture or a glass molded object. The processing method may be appropriately selected from known methods such as cutting, grinding, and polishing according to the material of the base material 11 and the like. In addition, the shaping | molding surface 15 means the surface for shape | molding (deforming) a molten glass drop in contact with a molten glass drop here, and press-molding a molten glass drop in order to manufacture a glass molded object. In addition to the surface for the purpose, it also includes a surface for receiving and deforming molten glass droplets dropped to produce a glass gob.

成形面15は、バイト痕(ツールマーク)等の欠陥を確実に除去すると共に、被覆層12の密着性、被覆性を向上させるため、算術平均粗さ(Ra)を0.005μm以下とすることが好ましく、0.003μm以下とすることがより好ましい。   The molding surface 15 has an arithmetic average roughness (Ra) of 0.005 μm or less in order to reliably remove defects such as tool marks and improve the adhesion and coverage of the coating layer 12. Is more preferable, and 0.003 μm or less is more preferable.

基材11の材質は、ガラス成形体を製造するための成形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。基材11を直接粗面化するわけではないため、エッチングの容易性や、エッチングした場合の耐久性等を考慮することなく選択することができる。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)、タングステンカーバイド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。   The material of the base material 11 can be appropriately selected from known materials as a material of a mold for producing a glass molded body according to conditions. Since the substrate 11 is not directly roughened, it can be selected without considering the ease of etching, durability when etched, and the like. Examples of materials that can be preferably used include various heat-resistant alloys (such as stainless steel), cemented carbide materials mainly composed of tungsten carbide, various ceramics (such as silicon carbide and silicon nitride), and composite materials containing carbon. . Further, a dense processed layer such as a CVD silicon carbide film may be formed on the surface of these materials.

次に、プロセスガスのイオンによってターゲットをスパッタするスパッタ法により成形面15に被覆層12を成膜する(図1(b))。被覆層12の成膜は、成膜中にプロセスガスのイオンの一部が成形面15に衝突することによって成形面15の算術平均粗さ(Ra)が成膜前よりも増大するように選択されたバイアス電圧を基材11に印加した状態で行う。そのため、被覆層12の劣化により基材11に対する密着性を低下させることなく、成形面15の算術平均粗さ(Ra)を増大させることができる。従って、エアー溜まり痕の残存を良好に防止できるとともに、被覆層12の剥離を抑制でき、耐久性に優れた成形型10を製造することができる。   Next, the coating layer 12 is formed on the molding surface 15 by a sputtering method in which a target is sputtered by process gas ions (FIG. 1B). The film formation of the coating layer 12 is selected such that the arithmetic average roughness (Ra) of the molding surface 15 increases as compared to that before the film formation due to a part of process gas ions colliding with the molding surface 15 during the film formation. The bias voltage thus applied is applied to the substrate 11. Therefore, the arithmetic average roughness (Ra) of the molding surface 15 can be increased without reducing the adhesion to the substrate 11 due to the deterioration of the coating layer 12. Therefore, it is possible to satisfactorily prevent the air accumulation marks from remaining, to suppress the peeling of the coating layer 12, and to manufacture the mold 10 having excellent durability.

図2に本実施形態で用いるスパッタ装置20の一例を示す。スパッタ装置20は、真空チャンバ21の内部に基材11を保持する基材保持部23と、被覆層12の材料であり基材保持部の下方に配置されたスパッタターゲット22と、スパッタターゲット22に所定の電圧を印加するスパッタ電源24とを備えている。基材保持部23は、基材11に負のバイアス電圧を印加するためのバイアス電源25に接続されている。また、真空チャンバ21は、バルブ29を介して、真空チャンバ21の内部を所定の真空度まで排気するための排気ポンプ28に接続されるとともに、流量調整バルブ27を介して、真空チャンバ21の内部にプロセスガスであるアルゴンガスを導入するためのアルゴンボンベ26に接続されている。   FIG. 2 shows an example of the sputtering apparatus 20 used in this embodiment. The sputtering apparatus 20 includes a base material holding unit 23 that holds the base material 11 inside the vacuum chamber 21, a sputter target 22 that is a material of the coating layer 12 and is disposed below the base material holding unit, and a sputter target 22. And a sputtering power source 24 for applying a predetermined voltage. The substrate holding unit 23 is connected to a bias power supply 25 for applying a negative bias voltage to the substrate 11. Further, the vacuum chamber 21 is connected to an exhaust pump 28 for exhausting the inside of the vacuum chamber 21 to a predetermined degree of vacuum via a valve 29, and inside the vacuum chamber 21 via a flow rate adjusting valve 27. Are connected to an argon cylinder 26 for introducing an argon gas as a process gas.

被覆層12を成膜するに際し、先ず、基材11を、成形面15を下向きにした状態で基材保持部23に取り付ける。基材保持部23で保持する基材11は、1つでもよいし、複数でもよい。次に、バルブ29を開き、真空チャンバ21の内部を排気ポンプ28によって所定の真空度まで排気する。通常は、1×10−3Pa以下の圧力まで排気することが好ましい。また、基材保持部23にヒーターを設けておき、基材11を所定の温度に加熱しておくことも好ましい。真空チャンバ21の内部が所定の真空度まで排気された後、流量調整バルブ27を開いてアルゴンボンベ26よりプロセスガスであるアルゴンガスを導入する。そして、バイアス電源25により基材11(基材保持部23)に負のバイアス電圧を印加しながら、スパッタ電源24によってスパッタターゲット22に所定の電圧を印加してスパッタターゲット22の上面付近にプラズマを発生させる。これにより、アルゴンガスの一部がイオン化してアルゴンイオン31となってスパッタターゲット22に衝突し、スパッタターゲット22の構成元素がスパッタ粒子としてはじき飛ばされる。はじき飛ばされたスパッタ粒子は上方の基材11に到達して堆積し、成形面15に被覆層12が形成される。 When forming the coating layer 12, first, the base material 11 is attached to the base material holding part 23 with the molding surface 15 facing downward. The substrate 11 held by the substrate holder 23 may be one or plural. Next, the valve 29 is opened, and the inside of the vacuum chamber 21 is exhausted to a predetermined degree of vacuum by the exhaust pump 28. Usually, it is preferable to exhaust to a pressure of 1 × 10 −3 Pa or less. It is also preferable to provide a heater in the base material holding part 23 and to heat the base material 11 to a predetermined temperature. After the inside of the vacuum chamber 21 is evacuated to a predetermined degree of vacuum, the flow rate adjusting valve 27 is opened, and argon gas as a process gas is introduced from the argon cylinder 26. Then, while applying a negative bias voltage to the base material 11 (base material holding part 23) by the bias power source 25, a predetermined voltage is applied to the sputter target 22 by the sputter power source 24 to generate plasma near the upper surface of the sputter target 22. generate. Thereby, a part of the argon gas is ionized to be argon ions 31 and collide with the sputter target 22, and the constituent elements of the sputter target 22 are repelled as sputtered particles. The sputtered particles that have been repelled reach the upper substrate 11 and accumulate, and the coating layer 12 is formed on the molding surface 15.

一般的に、スパッタ法においては、基材11に負のバイアス電圧を印加した状態で成膜を行うことで、成膜面を平坦化させることができることが知られている。これは、アルゴンイオン31など、プロセスガスのイオンの一部が成膜面に衝突することで、成膜面に到達したスパッタ粒子の表面拡散が促進されるためであると考えられる。図3に、印加するバイアス電圧の絶対値と、成膜面の算術平均粗さ(Ra)の関係を模式的に示す。図の領域aの条件で成膜を行うと、成膜面の算術平均粗さ(Ra)が最も小さくなる。一方、本実施形態においては、図の領域bのように基材11に印加する負のバイアス電圧の絶対値を更に大きくし、アルゴンイオン31が成形面15に衝突する際のエネルギーを大きくすることで、成形面15の算術平均粗さ(Ra)が成膜前よりも増大するように被覆層12の成膜を行う。   In general, in the sputtering method, it is known that the film formation surface can be flattened by performing film formation with a negative bias voltage applied to the substrate 11. This is thought to be because the surface diffusion of the sputtered particles reaching the film formation surface is promoted by collision of some of the process gas ions such as argon ions 31 with the film formation surface. FIG. 3 schematically shows the relationship between the absolute value of the bias voltage to be applied and the arithmetic average roughness (Ra) of the film formation surface. When film formation is performed under the conditions of region a in the figure, the arithmetic average roughness (Ra) of the film formation surface becomes the smallest. On the other hand, in this embodiment, the absolute value of the negative bias voltage applied to the substrate 11 is further increased as shown in the region b in the figure, and the energy when the argon ions 31 collide with the molding surface 15 is increased. Thus, the coating layer 12 is formed such that the arithmetic average roughness (Ra) of the molding surface 15 is greater than that before the film formation.

印加する負のバイアス電圧の大きさは、基材保持部23やスパッタターゲット22の大きさ、両者の間隔等、使用するスパッタ装置20の構成に応じて適切な値を選択する必要がある。印加するバイアス電圧の絶対値が小さすぎると、被覆層12を成膜した後の成形面15の算術平均粗さ(Ra)が小さすぎて、エアー溜まり痕の残存を防止する効果が十分ではなくなってしまう。逆に、印加するバイアス電圧の絶対値が大きすぎると、成膜レートが小さくなって効率が低下し、更にバイアス電圧の絶対値を大きくするとアルゴンイオンエッチングレートのほうが成膜レートよりも大きくなり、成膜がほとんど進行しなくなってしまう。一例を挙げると、スパッタターゲット22の大きさが6インチ、基材保持部23の大きさが4インチ、スパッタターゲット22と成膜面の距離が100mmのスパッタ装置20の場合、一般的に成膜面を平坦化する目的の場合、ターゲットへの実効電圧が500Vであれば、基材11に印加するバイアス電圧は−20V〜−100V程度である。一方、本実施形態において、成形面15の算術平均粗さ(Ra)が成膜前よりも増大するように成膜する場合に基材11に印加するバイアス電圧は−150V〜−450Vの範囲が好ましく、−250V〜−400Vの範囲がより好ましい。   As the magnitude of the negative bias voltage to be applied, it is necessary to select an appropriate value according to the configuration of the sputtering apparatus 20 to be used, such as the size of the substrate holding unit 23 and the sputtering target 22 and the distance between them. If the absolute value of the bias voltage to be applied is too small, the arithmetic average roughness (Ra) of the molding surface 15 after the coating layer 12 is formed is too small, and the effect of preventing the remaining air trap marks is not sufficient. End up. On the contrary, if the absolute value of the bias voltage to be applied is too large, the film formation rate is reduced and the efficiency is lowered, and if the absolute value of the bias voltage is further increased, the argon ion etching rate is larger than the film formation rate, Film formation hardly progresses. For example, in the case of the sputtering apparatus 20 in which the sputter target 22 has a size of 6 inches, the base material holding portion 23 has a size of 4 inches, and the distance between the sputter target 22 and the film formation surface is 100 mm, film formation is generally performed. For the purpose of flattening the surface, if the effective voltage to the target is 500V, the bias voltage applied to the substrate 11 is about −20V to −100V. On the other hand, in the present embodiment, the bias voltage applied to the substrate 11 when the film is formed such that the arithmetic average roughness (Ra) of the molding surface 15 is larger than that before the film formation is in the range of −150V to −450V. A range of −250V to −400V is more preferable.

エアー溜まりに入り込んだ空気の流路を十分に確保し、エアー溜まり痕の残存を確実に防止するとともに、ガラス成形体等の表面粗さを必要以上に悪化させないという観点から、被覆層12を成膜した後の成形面15は、算術平均粗さ(Ra)が0.01μm〜0.2μmであることが好ましく、0.02μm〜0.15μmであることがより好ましい。成形面15の算術平均粗さ(Ra)は、成膜時に基板11に印加するバイアス電圧の大きさによって調整すればよい。また、エアー溜まりに入り込んだ空気の流路をより確実に確保する観点から、被覆層12を成膜した後の成形面15は、粗さ曲線要素の平均長(RSm)が0.5μm以下であることがより好ましい。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。   The coating layer 12 is formed from the viewpoint of ensuring a sufficient flow path for the air that has entered the air reservoir, reliably preventing the air reservoir traces from remaining, and preventing the surface roughness of the glass molded body from being deteriorated more than necessary. The molding surface 15 after film formation preferably has an arithmetic average roughness (Ra) of 0.01 μm to 0.2 μm, and more preferably 0.02 μm to 0.15 μm. The arithmetic average roughness (Ra) of the molding surface 15 may be adjusted according to the magnitude of the bias voltage applied to the substrate 11 during film formation. Further, from the viewpoint of ensuring the air flow path that has entered the air reservoir more reliably, the molding surface 15 after forming the coating layer 12 has an average length (RSm) of roughness curve elements of 0.5 μm or less. More preferably. 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 measured using a measuring machine having a spatial resolution of 0.1 μm or less, such as an AFM (Atomic Force Microscope).

なお、本実施形態の方法とは異なり、基板11にバイアス電圧を印加せずに成膜を行い、その後、スパッタターゲット22への電圧の印加を中止した状態で基板11に負のバイアス電圧を印加して、被覆層12にアルゴンイオン31を衝突させる方法も考えられる。しかし、そのような方法の場合、アルゴンイオン31の衝突によって被覆層12の膜厚は減少するものの、成形面15の算術平均粗さ(Ra)を適切に増大させることは困難である。本実施形態の方法は、成膜中に基板11にバイアス電圧を印加し、成形面15にアルゴンイオン31を衝突させながら成膜を行うため、成膜過程とイオン衝突過程の相互作用により成膜後の成形面15の算術平均粗さ(Ra)を適切に値に増大させることができる。   Unlike the method of the present embodiment, film formation is performed without applying a bias voltage to the substrate 11, and then a negative bias voltage is applied to the substrate 11 in a state where the application of the voltage to the sputtering target 22 is stopped. And the method of making the argon ion 31 collide with the coating layer 12 is also considered. However, in such a method, although the film thickness of the coating layer 12 is reduced by the collision of the argon ions 31, it is difficult to appropriately increase the arithmetic average roughness (Ra) of the molding surface 15. In the method of the present embodiment, a bias voltage is applied to the substrate 11 during film formation, and the film formation is performed while the argon ions 31 collide with the molding surface 15, so the film formation is performed by the interaction between the film formation process and the ion collision process. The arithmetic average roughness (Ra) of the subsequent molding surface 15 can be appropriately increased to a value.

被覆層12の材質に特に制限はないが、上述の成膜方法による算術平均粗さ(Ra)の調整が容易で、ガラスとの反応性が低い材料が好ましい。中でも、クロム、アルミニウム及びチタンのうち少なくとも1つからなる金属層が好ましい。これらの膜は、何れも容易に成膜できると共に、大気中での加熱によって表面が酸化し、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、クロムを含む金属層とすることがより好ましい。   Although there is no restriction | limiting in particular in the material of the coating layer 12, The adjustment of arithmetic mean roughness (Ra) by the above-mentioned film-forming method is easy, and the material with low reactivity with glass is preferable. Especially, the metal layer which consists of at least 1 among chromium, aluminum, and titanium is preferable. All of these films have a common feature that they can be easily formed and the surface is oxidized by heating in the atmosphere to form a stable oxide layer. 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 a metal layer containing chromium is more preferable.

被覆層12は1種類の材質からなる単一層で構成してもよいし、異なる材質からなる複数の層を積層して構成してもよい。複数の層を積層する場合、溶融ガラス滴と接触する被覆層12の最表面が、クロム、アルミニウム及びチタンのうち少なくとも1つからなる金属層であることが好ましい。また、被覆層12を複数の材質の混合膜とすることも好ましい。このような混合膜は、複数の材質を所定の割合で含むスパッタターゲット22を用いて成膜してもよいし、それぞれの材質からなる複数のスパッタターゲット22を用いて複合スパッタにより成膜してもよい。   The covering layer 12 may be constituted by a single layer made of one kind of material, or may be constituted by laminating a plurality of layers made of different materials. When laminating | stacking a some layer, it is preferable that the outermost surface of the coating layer 12 which contacts a molten glass drop is a metal layer which consists of at least 1 among chromium, aluminum, and titanium. It is also preferable that the coating layer 12 be a mixed film of a plurality of materials. Such a mixed film may be formed using a sputter target 22 containing a plurality of materials at a predetermined ratio, or may be formed by composite sputtering using a plurality of sputter targets 22 made of each material. Also good.

被覆層12は、成形面15の算術平均粗さ(Ra)を所定の値まで増大できるだけの厚みを有していればよく、通常は、膜厚が0.05μm以上であることが好ましい。一方、被覆層12が厚すぎると、膜はがれ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12の膜厚は、0.05μm〜5μmであることが好ましく、0.1μm〜1μmであることがより好ましい。   The coating layer 12 only needs to have a thickness that can increase the arithmetic average roughness (Ra) of the molding surface 15 to a predetermined value. Usually, the coating layer preferably has a thickness of 0.05 μm or more. On the other hand, if the coating layer 12 is too thick, defects such as film peeling may easily occur. Therefore, the film thickness of the coating layer 12 is preferably 0.05 μm to 5 μm, and more preferably 0.1 μm to 1 μm.

成膜の際に真空チャンバ21に導入するプロセスガスは、アルゴンガスを用いることが好ましい。また、窒素ガスや酸素ガスなどの活性ガスを、アルゴンガスに加えることも好ましい。例えば、アルゴンガスに加えて窒素ガスや酸素ガスを導入し、スパッタターゲット22の構成元素と反応させて、窒化物や酸化物からなる被覆層12を成膜してもよい。   Argon gas is preferably used as the process gas introduced into the vacuum chamber 21 during film formation. It is also preferable to add an active gas such as nitrogen gas or oxygen gas to the argon gas. For example, the coating layer 12 made of nitride or oxide may be formed by introducing nitrogen gas or oxygen gas in addition to argon gas and reacting with the constituent elements of the sputtering target 22.

(ガラス成形体の製造方法)
次に、ガラス成形体の製造方法について、図4〜図6を参照しながら説明する。図4は、ガラス成形体の製造方法を示すフローチャートである。また、図5及び図6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5は下型に溶融ガラス滴を滴下する工程(工程S103)における状態を、図6は、滴下した溶融ガラス滴を下型と上型とで加圧する工程(工程S105)における状態を、それぞれ示している。
(Manufacturing method of glass molding)
Next, the manufacturing method of a glass forming body is demonstrated, referring FIGS. 4-6. FIG. 4 is a flowchart showing a method for producing a glass molded body. Moreover, FIG.5 and FIG.6 is a schematic diagram of the manufacturing apparatus of the glass forming body used by this embodiment. FIG. 5 shows the state in the step of dropping molten glass droplets on the lower mold (step S103), and FIG. 6 shows the state in the step of pressing the dropped molten glass droplets with the lower mold and the upper die (step S105). Show.

図5及び図6に示すガラス成形体の製造装置は、溶融ガラス34を収容する溶融槽32と、溶融槽32の下部に接続され、溶融ガラス滴30を滴下するための滴下ノズル33と、滴下した溶融ガラス滴30を受けるための下型10aと、下型10aと共に溶融ガラス滴30を加圧成形するための上型10bとを備えている。下型10aと上型10bは、上述の製造方法により製造された成形型10であり、ベースとなる基材11と、算術平均粗さ(Ra)が増大するように負のバイアス電圧を印加した状態で成膜された被覆層12とを有している。   The glass molded body manufacturing apparatus shown in FIGS. 5 and 6 includes a melting tank 32 that accommodates a molten glass 34, a dropping nozzle 33 that is connected to the lower part of the melting tank 32 and drops the molten glass droplet 30, and a dropping unit. The lower mold 10a for receiving the molten glass droplet 30 and the upper mold 10b for press-molding the molten glass droplet 30 together with the lower mold 10a are provided. The lower mold 10a and the upper mold 10b are the molding mold 10 manufactured by the above-described manufacturing method, and a negative bias voltage is applied so that the base material 11 serving as a base and the arithmetic average roughness (Ra) are increased. And a coating layer 12 formed in a state.

上述の製造方法により製造した成形型10は、下型10aとして用いてもよいし、上型10bとして用いてもよい。成形型10を下型10aとして用いる場合には、溶融ガラス滴30を受ける際に生じるエアー溜まり痕を効果的に抑制することができる。また、金型を上型10bとして用いる場合には、滴下した溶融ガラス滴30を加圧する際に生じるエアー溜まり痕を効果的に抑制することができる。ここでは、成形型10を、下型10aと上型10bの両方に用いる場合を例に挙げて説明するが、下型10aと上型10bのうち少なくとも一方に成形型10を用いることで上記の効果が得られる。   The mold 10 manufactured by the above-described manufacturing method may be used as the lower mold 10a or the upper mold 10b. When using the shaping | molding die 10 as the lower mold | type 10a, the air accumulation trace produced when receiving the molten glass droplet 30 can be suppressed effectively. Moreover, when using a metal mold | die as the upper mold | type 10b, the air accumulation trace produced when pressurizing the dripped molten glass droplet 30 can be suppressed effectively. Here, the case where the molding die 10 is used for both the lower die 10a and the upper die 10b will be described as an example. However, by using the molding die 10 for at least one of the lower die 10a and the upper die 10b, An effect is obtained.

下型10aと上型10bとは、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、内部に埋め込んで使用するカートリッジヒーターや、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。下型10aと上型10b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。下型10aは、図示しない駆動手段により、溶融ガラス滴30を受けるための位置(滴下位置P1)と、上型10bと対向して加圧成形を行うための位置(加圧位置P2)との間を移動可能に構成されている。また上型10bは、図示しない駆動手段により、溶融ガラス滴30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 lower mold 10a and the upper mold 10b are configured to be heated to a predetermined temperature by a heating unit (not shown). As the heating means, known heating means can be appropriately selected and used. For example, a cartridge heater that is used while being embedded inside, a sheet heater that is used while being in contact with the outside, an infrared heating device, a high-frequency induction heating device, or the like can be used. It is preferable that the temperature can be controlled independently for the lower mold 10a and the upper mold 10b. The lower mold 10a has a position (dropping position P1) for receiving the molten glass droplet 30 by a driving means (not shown) and a position (pressure position P2) for performing pressure molding opposite to the upper mold 10b. It is configured to be movable between. Moreover, the upper mold | type 10b is comprised so that a movement to the direction (up-down direction of a figure) which presses the molten glass droplet 30 with the drive means which is not shown in figure is comprised.

以下、図4に示すフローチャートに従い、ガラス成形体35の製造方法の各工程について順を追って説明する。   Hereinafter, according to the flowchart shown in FIG. 4, each process of the manufacturing method of the glass forming body 35 is demonstrated in order.

先ず、下型10a及び上型10bを所定温度に加熱する(工程S101)。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10aと上型10b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。ガラスの種類や、形状、大きさ、成形型の材質、大きさ等種々の条件に応じて適正な温度を適宜設定する。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 10a and the upper mold 10b are heated to a predetermined temperature (step S101). 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 10a and the upper mold 10b may be the same or different. An appropriate temperature is appropriately set according to various conditions such as glass type, shape, size, mold material, size and the like. 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、下型10aを滴下位置P1に移動し(工程S102)、滴下ノズル33から溶融ガラス滴30を滴下する(工程S103)(図5参照)。溶融ガラス滴30の滴下は、溶融ガラス34を収容する溶融槽32に接続された滴下ノズル33を所定温度に加熱することによって行う。滴下ノズル33を所定温度に加熱すると、溶融槽32に収容された溶融ガラス34は、自重によって滴下ノズル33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33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33から分離し、溶融ガラス滴30となって下方に滴下する。   Next, the lower mold 10a is moved to the dropping position P1 (step S102), and the molten glass droplet 30 is dropped from the dropping nozzle 33 (step S103) (see FIG. 5). The dropping of the molten glass droplet 30 is performed by heating the dropping nozzle 33 connected to the melting tank 32 that accommodates the molten glass 34 to a predetermined temperature. When the dropping nozzle 33 is heated to a predetermined temperature, the molten glass 34 accommodated in the melting tank 32 is supplied to the front end portion of the dropping nozzle 33 by its own weight, and accumulates in droplets by surface tension. When the molten glass collected at the tip of the dropping nozzle 33 reaches a certain mass, it is separated from the dropping nozzle 33 by gravity and becomes a molten glass droplet 30 and drops downward.

滴下ノズル33から滴下する溶融ガラス滴30の質量は、滴下ノズル33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30を滴下させることができる。また、滴下ノズル33から滴下した溶融ガラス滴30を、一旦、貫通細孔を有する部材の貫通細孔の上に衝突させ、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10a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30を得ることができるため、滴下ノズル33から滴下する溶融ガラス滴30をそのまま下型10aで受ける場合よりも、微小なガラス成形体35の製造が可能となる。   The mass of the molten glass droplet 30 dropped from the dropping nozzle 33 can be adjusted by the outer diameter of the tip of the dropping nozzle 33 and the like, and depending on the type of glass, the molten glass droplet 30 of about 0.1 to 2 g is dropped. Can be made. Further, the molten glass droplet 30 dropped from the dropping nozzle 33 is once collided on the through-hole of the member having the through-hole, and a part of the collided molten glass droplet is allowed to pass through the through-hole. The melted molten glass droplet may be dropped on the lower mold 10a. By using such a method, it is possible to obtain a molten glass droplet 30 as small as 0.001 g, for example, so that the molten glass droplet 30 dropped from the dropping nozzle 33 is smaller than when it is directly received by the lower mold 10a. The glass molded body 35 can be manufactured.

本実施形態では、下型10aとして、算術平均粗さ(Ra)が増大するように負のバイアス電圧を印加した状態で成膜された被覆層12を有する成形型10を用いているため、下型10aで溶融ガラス滴30を受ける際に生じるエアー溜まり痕を効果的に抑制することができるとともに、被覆層12の膜剥離の発生を抑制できる。   In this embodiment, as the lower mold 10a, the molding mold 10 having the coating layer 12 formed with a negative bias voltage applied so as to increase the arithmetic average roughness (Ra) is used. Air accumulation marks generated when the molten glass droplet 30 is received by the mold 10a can be effectively suppressed, and occurrence of film peeling of the coating layer 12 can be suppressed.

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、下型10aを加圧位置P2に移動し(工程S104)、上型10bを下方に移動して、下型10aと上型10bとで溶融ガラス滴30を加圧する(工程S105)(図6参照)。溶融ガラス滴30は下型10aよりも高温であるため、下型10aに滴下された溶融ガラス滴30は、加圧される間に下型10aや上型10b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35となる。ガラス成形体35が所定の温度にまで冷却されると、上型10b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35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 10a is moved to the pressing position P2 (step S104), the upper mold 10b is moved downward, and the molten glass droplet 30 is pressurized with the lower mold 10a and the upper mold 10b (process S105) ( (See FIG. 6). Since the molten glass droplet 30 is hotter than the lower mold 10a, the molten glass droplet 30 dropped on the lower mold 10a is cooled by heat radiation from the contact surface with the lower mold 10a and the upper mold 10b while being pressurized. Then, it is solidified to form a glass molded body 35. When the glass molded body 35 is cooled to a predetermined temperature, the upper mold 10b is moved upward to release the pressure. Depending on the type of glass, the size and shape of the glass molded body 35, the required accuracy, etc., it is usually preferable to release the pressure after cooling to a temperature near the Tg of the glass.

本実施形態では、上型10bとして、算術平均粗さ(Ra)が増大するように負のバイアス電圧を印加した状態で成膜された被覆層12を有する成形型10を用いているため、下型10aと上型10bとで溶融ガラス滴30を加圧する際に生じるエアー溜まり痕を効果的に抑制することができるとともに、被覆層12の膜剥離の発生を抑制できる。   In the present embodiment, since the molding die 10 having the coating layer 12 formed with a negative bias voltage applied so as to increase the arithmetic average roughness (Ra) is used as the upper die 10b, Air accumulation marks generated when the molten glass droplet 30 is pressurized by the mold 10a and the upper mold 10b can be effectively suppressed, and occurrence of film peeling of the coating layer 12 can be suppressed.

溶融ガラス滴30を加圧するために加える荷重は、常に一定であってもよいし、時間的に変化させてもよい。荷重の大きさは、製造するガラス成形体35のサイズ等に応じて適宜設定すればよい。また、上型10b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 30 may be always constant or may be changed with time. What is necessary is just to set the magnitude | size of a load suitably according to the size etc. of the glass forming body 35 to manufacture. The driving means for moving the upper mold 10b 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10bを上方に移動して退避させ、固化したガラス成形体35を回収し(工程S106)、ガラス成形体35の製造が完成する。その後、引き続いてガラス成形体35の製造を行う場合は、下型10aを再び滴下位置P1に移動し(工程S102)、以降の工程を繰り返せばよい。なお、本実施形態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35を回収する前にガラス成形体35の形状を検査する工程や、ガラス成形体35を回収した後に下型10aや上型10bをクリーニングする工程等を設けてもよい。   Thereafter, the upper mold 10b is moved upward and retracted, the solidified glass molded body 35 is recovered (step S106), and the production of the glass molded body 35 is completed. Thereafter, when the glass molded body 35 is subsequently manufactured, the lower mold 10a is moved again to the dropping position P1 (step S102), and the subsequent steps may be repeated. In addition, the manufacturing method of the glass forming body of this embodiment may include another process other than having demonstrated here. For example, a step of inspecting the shape of the glass molded body 35 before collecting the glass molded body 35, a step of cleaning the lower mold 10a and the upper mold 10b after collecting the glass molded body 35, and the like may be provided.

このように、本実施形態のガラス成形体の製造方法によれば、下型10a及び上型10bのうち少なくとも一方は、上述の方法により製造された成形型10を用いているため、溶融ガラス滴30を受ける際や加圧成形する際におけるエアー溜まりの発生を良好に防止できるとともに、被覆層12の膜剥離の発生を抑制できる。従って、高価な成形型の寿命を向上させることができ、エアー溜まり痕のないガラス成形体を低コストで安定的に製造することができる。   As described above, according to the method for manufacturing a glass molded body of the present embodiment, at least one of the lower mold 10a and the upper mold 10b uses the mold 10 manufactured by the above-described method. As a result, it is possible to satisfactorily prevent the occurrence of air accumulation during receiving 30 or pressure molding, and to suppress the occurrence of film peeling of the coating layer 12. Therefore, the lifetime of an expensive mold can be improved, and a glass molded body having no air accumulation trace can be stably produced at a low cost.

本実施形態の製造方法により製造されたガラス成形体35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。   The glass molded body 35 manufactured by the manufacturing method of the present 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.

(ガラスゴブの製造方法)
下型10aとして成形型10を用いる場合、工程S103で下型10aに滴下した溶融ガラス滴30を、加圧成形することなくそのまま下型10aの上で冷却、固化してガラスゴブ(ガラス塊)を得ることもできる。その場合も、溶融ガラス滴30を受ける際におけるエアー溜まり痕の発生を良好に防止できるとともに、被覆層12の膜剥離の発生を抑制できるため、エアー溜まりのないガラスゴブを低コストで安定的に製造することができる。各工程の詳細は、上述のガラス成形体を製造する場合の工程と同様である。製造したガラスゴブは、リヒートプレス法によって光学素子等を製造するための素材ガラス(ガラスプリフォーム)等として用いることができる。
(Glass gob manufacturing method)
When using the shaping | molding die 10 as the lower mold | type 10a, the molten glass droplet 30 dripped at the lower mold | type 10a by process S103 is cooled and solidified on the lower mold | type 10a as it is, without pressure-molding, and a glass gob (glass lump) is obtained. It can also be obtained. Even in that case, it is possible to satisfactorily produce a glass gob having no air accumulation at low cost because it can satisfactorily prevent the occurrence of air accumulation marks when receiving the molten glass droplet 30 and suppress the occurrence of film peeling of the coating layer 12. can do. The details of each step are the same as those in the case of manufacturing the above-described glass molded body. The manufactured glass gob can be used as a material glass (glass preform) for manufacturing an optical element or the like by a reheat press method.

以下、本発明の効果を確認するために行った実施例について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Hereinafter, although the Example performed in order to confirm the effect of this invention is described, this invention is not limited to these.

先ず、下型10a及び上型10bとして用いる成形型10の基材11に、成形面15を形成した。基材11の材質は炭化珪素(SiC)の焼結体とした。成形面15は凹の球面とし、ダイヤモンドバイトを用いた切削加工の後、算術平均粗さ(Ra)が0.005μmとなるように研磨加工を行った。   First, the molding surface 15 was formed on the base material 11 of the molding die 10 used as the lower die 10a and the upper die 10b. The material of the base material 11 was a sintered body of silicon carbide (SiC). The forming surface 15 was a concave spherical surface, and after cutting using a diamond bite, polishing was performed so that the arithmetic average roughness (Ra) was 0.005 μm.

次に、基材11を、図2に示したスパッタ装置20の基材保持部23に取り付けた。スパッタターゲット22には、直径152mm(6インチ)のクロムターゲットを用い、スパッタターゲット22と成形面15の間の距離は65mmとした。バルブ29を開いて真空チャンバ21の内部を排気しながら基材11が200℃になるように加熱を行い、真空チャンバ21の内部が10−3Pa台の高真空まで到達した後、流量調整バルブ27を開いてアルゴンボンベ26よりアルゴンガスを1Paまで導入した。そして、バイアス電源25により基材11(基材保持部23)に所定の負のバイアス電圧を印加しながら、スパッタ電源24によってスパッタターゲット22に600Wの高周波電力を印加して、膜厚が0.5μmのクロム膜(被覆層12)を成膜した。このとき、ターゲットへの実効電圧(自己電位バイアスVdc)は約500Vであった。基材11に印加したバイアス電圧は、0V(比較例1)、−50V(比較例2)、−200V(実施例1)、−300V(実施例2)、−400V(実施例3)及び−500V(比較例3)の6通りであり、それぞれ2個ずつの成形型10を作成した。但し、比較例3の条件では、印加するバイアス電圧の絶対値が大きすぎ、クロム膜はほとんど成膜されなかった。 Next, the base material 11 was attached to the base material holding part 23 of the sputtering apparatus 20 shown in FIG. The sputter target 22 was a chromium target having a diameter of 152 mm (6 inches), and the distance between the sputter target 22 and the molding surface 15 was 65 mm. The base material 11 is heated to 200 ° C. while the valve 29 is opened and the inside of the vacuum chamber 21 is evacuated. After the inside of the vacuum chamber 21 reaches a high vacuum of 10 −3 Pa level, the flow rate adjustment valve 27 was opened, and argon gas was introduced from the argon cylinder 26 to 1 Pa. Then, while applying a predetermined negative bias voltage to the base material 11 (base material holding part 23) by the bias power source 25, a high frequency power of 600 W is applied to the sputter target 22 by the sputter power source 24, and the film thickness becomes 0. A 5 μm chromium film (coating layer 12) was formed. At this time, the effective voltage (self-potential bias Vdc) to the target was about 500V. The bias voltages applied to the substrate 11 were 0V (Comparative Example 1), -50V (Comparative Example 2), -200V (Example 1), -300V (Example 2), -400V (Example 3) and-. There were six types of 500V (Comparative Example 3), and two molds 10 were prepared for each. However, under the conditions of Comparative Example 3, the absolute value of the bias voltage to be applied was too large, and the chromium film was hardly formed.

成膜が完了した後、成形型10を真空チャンバ21から取り出し、クロム膜の形成された成形面15の算術平均粗さ(Ra)と粗さ曲線要素の平均長(RSm)とを測定した。測定結果を表1に示す。表1に示すように、比較例1及び2の成形型10は、成形面15の算術平均粗さ(Ra)が成膜前とほぼ同じか成膜前よりも小さいのに対し、実施例1〜3の成形型10は算術平均粗さ(Ra)が成膜前よりも増大していることが確認された。なお、算術平均粗さ(Ra)と粗さ曲線要素の平均長(RSm)は、AFM(デジタルインスツルメント社製D3100)により測定した。   After the film formation was completed, the mold 10 was taken out from the vacuum chamber 21, and the arithmetic average roughness (Ra) and the average length (RSm) of the roughness curve element of the molding surface 15 on which the chromium film was formed were measured. The measurement results are shown in Table 1. As shown in Table 1, in the molds 10 of Comparative Examples 1 and 2, the arithmetic average roughness (Ra) of the molding surface 15 is almost the same as that before the film formation or smaller than that before the film formation. It was confirmed that in the molds 10 to 3, the arithmetic average roughness (Ra) was higher than that before film formation. The arithmetic average roughness (Ra) and the average length of the roughness curve element (RSm) were measured by AFM (D3100 manufactured by Digital Instruments).

Figure 2011116590
Figure 2011116590

比較例3を除く5種類の成形型10のそれぞれについて、作製した成形型10を下型10a及び上型10bとして用いて、図4に示したフローチャートに従ってガラス成形体の製造を行った。ガラス材料にはTgが480℃のリン酸系ガラスを用いた。滴下ノズル33の先端付近の温度は1000℃とし、約190mgの溶融ガラス滴30が滴下するように設定した。また、下型10aと上型10bの加熱温度は、下型10aが500℃、上型10bが450℃とし、加圧成形の際の荷重は1800Nとした。   For each of the five types of molds 10 excluding Comparative Example 3, the produced molds 10 were used as the lower mold 10a and the upper mold 10b, and a glass molded body was manufactured according to the flowchart shown in FIG. Phosphoric acid glass having a Tg of 480 ° C. was used as the glass material. The temperature near the tip of the dropping nozzle 33 was set to 1000 ° C., and about 190 mg of the molten glass droplet 30 was set to drop. The heating temperatures of the lower mold 10a and the upper mold 10b were 500 ° C. for the lower mold 10a and 450 ° C. for the upper mold 10b, and the load during pressure molding was 1800N.

それぞれの成形型10について1000個ずつのガラス成形体を作製し、作製したガラス成形体の上面と下面を観察して、エアー溜まり痕の有無と、クロム膜(被覆層12)の剥離の有無とを評価した。結果を表1に併せて示す。表1に示すように、実施例1〜3の成形型10を使用した場合は、ガラス成形体の上面及び下面のいずれにもエアー溜まり痕はなく、被覆層12の剥離も観察されなかった。これに対し、比較例1の場合はガラス成形体の下面にエアー溜まり痕が確認され、比較例2の場合はガラス成形体の上面及び下面の両方にエアー溜まり痕が確認された。   1000 glass molded bodies are produced for each mold 10, and the upper and lower surfaces of the produced glass molded bodies are observed to check for the presence of air accumulation marks and the presence or absence of peeling of the chromium film (coating layer 12). Evaluated. The results are also shown in Table 1. As shown in Table 1, when the molds 10 of Examples 1 to 3 were used, there were no air accumulation marks on the upper and lower surfaces of the glass molded body, and no peeling of the coating layer 12 was observed. On the other hand, in the case of Comparative Example 1, air accumulation marks were confirmed on the lower surface of the glass molded body, and in the case of Comparative Example 2, air accumulation marks were confirmed on both the upper and lower surfaces of the glass molded body.

このように、実施例1〜3においては、成形面15にクロム膜(被覆層12を)成膜する際、アルゴンイオンの衝突によって成形面15の算術平均粗さ(Ra)が成膜前よりも増大するように、基材11に負のバイアス電圧を印加した状態で成膜を行ったため、エアー溜まり痕の残存を良好に防止できるとともに、被覆層12の剥離を抑制でき、耐久性に優れていることが確認された。   Thus, in Examples 1 to 3, when the chromium film (coating layer 12) is formed on the molding surface 15, the arithmetic average roughness (Ra) of the molding surface 15 is higher than that before the film formation due to the collision of argon ions. Since the film was formed in a state where a negative bias voltage was applied to the base material 11 so as to increase, it is possible to satisfactorily prevent air accumulation marks from remaining and to suppress peeling of the coating layer 12 and to have excellent durability. It was confirmed that

10 成形型
10a 下型
10b 上型
11 基材
12 被覆層
15 成形面
20 スパッタ装置
21 真空チャンバ
22 スパッタターゲット
23 基材保持部
24 スパッタ電源
25 バイアス電源
26 アルゴンボンベ
27 流量調整バルブ
28 排気ポンプ
29 バルブ
30 溶融ガラス滴
31 アルゴンイオン
32 溶融槽
33 滴下ノズル
34 溶融ガラス
35 ガラス成形体
P1 滴下位置
P2 加圧位置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Molding die 10a Lower die 10b Upper die 11 Base material 12 Coating layer 15 Molding surface 20 Sputtering device 21 Vacuum chamber 22 Sputter target 23 Base material holding part 24 Sputter power source 25 Bias power source 26 Argon cylinder 27 Flow rate adjustment valve 28 Exhaust pump 29 Valve 30 Molten Glass Drop 31 Argon Ion 32 Melting Tank 33 Dropping Nozzle 34 Molten Glass 35 Glass Molded Body P1 Dropping Position P2 Pressurizing Position

Claims (8)

滴下した溶融ガラス滴からガラスゴブ又はガラス成形体を製造するための成形型の製造方法であって、
前記成形型の基材に所定の形状を有する成形面を形成する工程と、
スパッタ法により前記成形面に被覆層を成膜する工程と、を有し、
前記被覆層の成膜は、成膜中にプロセスガスのイオンの一部が前記成形面に衝突することによって前記成形面の算術平均粗さ(Ra)が成膜前よりも増大するように選択されたバイアス電圧を前記基材に印加した状態で行うことを特徴とする成形型の製造方法。
A manufacturing method of a mold for manufacturing a glass gob or a glass molded body from a dropped molten glass drop,
Forming a molding surface having a predetermined shape on the base of the molding die;
Forming a coating layer on the molding surface by a sputtering method,
The film formation of the coating layer is selected so that the arithmetic average roughness (Ra) of the molding surface is increased as compared to that before the film formation due to a part of process gas ions colliding with the molding surface during the film formation. A method for producing a mold, which is performed in a state where the bias voltage applied is applied to the substrate.
前記被覆層を成膜した後の前記成形面は、算術平均粗さ(Ra)が0.01μm〜0.2μmであることを特徴とする請求項1に記載の成形型の製造方法。   2. The method for producing a molding die according to claim 1, wherein the molding surface after the coating layer is formed has an arithmetic average roughness (Ra) of 0.01 μm to 0.2 μm. 前記被覆層を成膜した後の前記成形面は、粗さ曲線要素の平均長(RSm)が0.5μm以下であることを特徴とする請求項2に記載の成形型の製造方法。   3. The method for manufacturing a mold according to claim 2, wherein an average length (RSm) of roughness curve elements on the molding surface after the coating layer is formed is 0.5 μm or less. 前記被覆層を成膜する前の前記成形面は、算術平均粗さ(Ra)が0.005μm以下であることを特徴とする請求項2又は3に記載の成形型の製造方法。   4. The method for manufacturing a molding die according to claim 2, wherein the molding surface before forming the coating layer has an arithmetic average roughness (Ra) of 0.005 μm or less. 5. 前記被覆層の最表面層は、クロム、アルミニウム及びチタンのうち少なくとも1つからなる金属層であることを特徴とする請求項1から4の何れか1項に記載の成形型の製造方法。   The outermost surface layer of the said coating layer is a metal layer which consists of at least 1 among chromium, aluminum, and titanium, The manufacturing method of the shaping | molding die in any one of Claim 1 to 4 characterized by the above-mentioned. 前記プロセスガスは、アルゴンガスを含むことを特徴とする請求項1から5の何れか1項に記載の成形型の製造方法。   The method for manufacturing a mold according to any one of claims 1 to 5, wherein the process gas includes an argon gas. 第1の成形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第1の成形型の上で冷却する工程と、を有するガラスゴブの製造方法であって、
前記第1の成形型は、請求項1から6の何れか1項に記載の成形型の製造方法によって製造された成形型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 into the first mold,
Cooling the dripped molten glass droplets on the first mold, and a method for producing a glass gob,
The method for manufacturing a glass gob, wherein the first mold is a mold manufactured by the method for manufacturing a mold according to any one of claims 1 to 6.
第1の成形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、前記第1の成形型及び前記第1の成形型に対向する第2の成形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であって、
前記第1の成形型及び前記第2の成形型のうち少なくとも一方は、請求項1から6の何れか1項に記載の成形型の製造方法によって製造された成形型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 into the first mold,
A step of pressure-molding the dropped molten glass droplets with a first mold and a second mold facing the first mold, and a method for producing a glass molded body,
At least one of the first mold and the second mold is a mold manufactured by the mold manufacturing method according to any one of claims 1 to 6. A method for producing a glass molded body.
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