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JP2019001683A - Mold releasing film, optical element forming mold, method for manufacturing optical element forming mold and method for manufacturing optical element - Google Patents

Mold releasing film, optical element forming mold, method for manufacturing optical element forming mold and method for manufacturing optical element Download PDF

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JP2019001683A JP2017117821A JP2017117821A JP2019001683A JP 2019001683 A JP2019001683 A JP 2019001683A JP 2017117821 A JP2017117821 A JP 2017117821A JP 2017117821 A JP2017117821 A JP 2017117821A JP 2019001683 A JP2019001683 A JP 2019001683A
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Abstract

【課題】離型膜において、高温の成形を繰り返しても離型性能が低下しにくいようにする。【解決手段】離型膜4は、貴金属元素を含む金属または合金からなり、成形温度にて溶融しない膜本体2と、成形温度にて、膜本体2において成形材料と接触する表面2aに移動可能な状態で膜本体2の内部に分散された離型剤3と、を備える。【選択図】図2[Problem] To provide a mold release film whose release performance is unlikely to deteriorate even when subjected to repeated high-temperature molding. [Solution] A mold release film (4) is provided with a film body (2) made of a metal or alloy containing a precious metal element that does not melt at the molding temperature, and a mold release agent (3) dispersed within the film body (2) in a state that allows it to move to the surface (2a) of the film body (2) that comes into contact with the molding material at the molding temperature. [Selected Figure] Figure 2

Description

本発明は、離型膜、光学素子成形用型,光学素子成形用型の製造方法、および光学素子の製造方法に関する。   The present invention relates to a release film, an optical element molding die, a method for manufacturing an optical element molding die, and a method for manufacturing an optical element.

成形用のガラス材料を軟化点以上の成形温度に加熱し、光学素子成形用型によってプレス加工する光学素子の製造方法が知られている。
高温に加熱されたガラス材料は、光学素子成形用型と融着しやすいため、光学素子成形用型の成形面には離型膜が形成されることが多い。しかし、離型膜は成形が繰り返されると経時劣化するため、離型膜は定期的に成膜し直される必要がある。
離型膜の寿命を延ばすために、成形面とガラス材料との間に離型剤を介在させることも知られている。離型剤としては、有機化合物が用いられる。
例えば、特許文献1には、ガラス材料の加熱軟化時に熱分解して炭素薄膜を形成する有機化合物を、加熱前にガラス材料に塗布するガラスの成形方法が記載されている。
There is known an optical element manufacturing method in which a glass material for molding is heated to a molding temperature equal to or higher than a softening point and is pressed by an optical element molding die.
Since the glass material heated to a high temperature is easily fused with the optical element molding die, a release film is often formed on the molding surface of the optical element molding die. However, since the release film deteriorates with time when molding is repeated, it is necessary to periodically re-form the release film.
In order to extend the life of the release film, it is also known that a release agent is interposed between the molding surface and the glass material. An organic compound is used as the release agent.
For example, Patent Document 1 describes a glass molding method in which an organic compound that is thermally decomposed to form a carbon thin film upon heating and softening of a glass material is applied to the glass material before heating.

特開平11−116253号公報JP-A-11-116253

しかしながら、従来の離型剤は、一回の成形によって、分解あるいは揮発することによって消耗するため、離型剤は、成形が行われるたびに、成形材料または光学素子成形用型の成形面に塗布される必要がある。例えば、特許文献1に記載の離型剤は、成形時に分解して炭素が形成される有機化合物であるため、一回の成形によって、塗布されたすべての離型剤が分解されてしまう。このため、成形ごとに行われる離型剤の塗布作業によって製造効率が低下するという問題がある。
さらに有機化合物からなる離型剤は、熱分解による生成物が成形体の表面に残留するおそれがある。この場合、残留物の特性によっては、残留物によって成形体の表面にクモリが生じるおそれもある。
However, since conventional mold release agents are consumed by decomposition or volatilization in a single molding, the mold release agent is applied to the molding surface of the molding material or optical element molding die each time molding is performed. Need to be done. For example, since the mold release agent described in Patent Document 1 is an organic compound that decomposes at the time of molding to form carbon, all the applied mold release agents are decomposed by a single molding. For this reason, there exists a problem that manufacturing efficiency falls by the application | coating operation | work of the mold release agent performed for every shaping | molding.
Furthermore, a mold release agent composed of an organic compound may cause a product of thermal decomposition to remain on the surface of the molded body. In this case, depending on the characteristics of the residue, the residue may cause a spider on the surface of the molded body.

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、高温の成形を繰り返しても離型性能が低下しにくい離型膜、光学素子成形用型,光学素子成形用型の製造方法、および光学素子の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and a release film, an optical element molding die, and a method for manufacturing an optical element molding mold, in which the mold release performance is unlikely to deteriorate even when high temperature molding is repeated. And an optical element manufacturing method.

上記の課題を解決するために、本発明の第1の態様の離型膜は、貴金属元素を含む金属または合金からなり、成形温度にて溶融しない膜本体と、前記成形温度にて、前記膜本体において成形材料と接触する表面に移動可能な状態で前記膜本体の内部に分散された離型剤と、を備える。   In order to solve the above problems, a release film according to the first aspect of the present invention is made of a metal or an alloy containing a noble metal element, the film body does not melt at a molding temperature, and the film at the molding temperature. And a release agent dispersed inside the film body in a state of being movable to the surface in contact with the molding material in the body.

上記離型膜においては、前記離型剤は、前記表面から前記膜本体の厚さ未満の範囲に分散されていてもよい。
上記離型膜においては、前記離型剤の融点は、前記成形温度よりも低くてもよい。
上記離型膜においては、前記離型剤は、無機材料であってもよい。
上記離型膜においては、前記膜本体は、前記離型剤が分散する範囲に、ナノポーラス構造を有してもよい。
In the release film, the release agent may be dispersed in a range less than the thickness of the film body from the surface.
In the release film, the melting point of the release agent may be lower than the molding temperature.
In the release film, the release agent may be an inorganic material.
In the release film, the film body may have a nanoporous structure in a range in which the release agent is dispersed.

本発明の第2の態様の光学素子成形用型は、上記離型膜を備える。   An optical element molding die according to the second aspect of the present invention includes the release film.

本発明の第3の態様の光学素子成形用型の製造方法は、成形型本体の少なくとも一部を構成し、成形面が形成された基材を準備することと、前記成形型本体の表面に、貴金属元素を含む金属または合金からなる膜本体材料と、前記膜本体材料に分散された除去材料と、を有するベース膜を成膜することと、前記ベース膜から前記除去材料の少なくとも一部を除去することにより、前記ベース膜の内側から前記ベース膜の表面に連通する空隙部を形成することと、前記空隙部に離型剤を導入することと、を含む。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing an optical element molding die, comprising: preparing a base material that forms at least a part of a molding die body and having a molding surface formed thereon; Forming a base film having a film body material made of a metal or an alloy containing a noble metal element, and a removal material dispersed in the film body material; and at least part of the removal material from the base film And removing to form a void communicating with the surface of the base film from the inside of the base film, and introducing a release agent into the void.

本発明の第4の態様の光学素子成形用型の製造方法は、成形型本体の少なくとも一部を構成し、成形面が形成された基材を準備することと、前記基材の表面に、貴金属元素を含む金属または合金からなる下地膜を成膜することと、前記下地膜の表面に、貴金属元素を含む金属または合金からなる膜本体材料と、前記膜本体材料に分散された除去材料と、を有するベース膜を成膜することと、前記ベース膜から前記除去材料の少なくとも一部を除去することにより、前記ベース膜の内側から前記ベース膜の表面に連通する空隙部を形成することと、前記空隙部に離型剤を導入することと、を含む。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing an optical element molding die, comprising at least a part of a molding die body and preparing a base material on which a molding surface is formed; Forming a base film made of a metal or alloy containing a noble metal element, a film body material made of a metal or alloy containing a noble metal element on the surface of the base film, and a removal material dispersed in the film body material; And forming a void portion communicating from the inside of the base film to the surface of the base film by removing at least a part of the removal material from the base film. And introducing a release agent into the gap.

本発明の第5の態様の光学素子成形用型の製造方法は、成形型本体の少なくとも一部を構成し、成形面が形成された基材を準備することと、前記成形型本体の表面に、貴金属元素を含む金属または合金を有するベース膜を成膜することと、前記ベース膜の表面に微小な開口部を有し、前記開口部から前記ベース膜の内側に空隙部が延びるナノポーラス構造を、前記ベース膜に形成することと、前記空隙部に離型剤を導入することと、を含む。   According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing an optical element molding die, comprising: preparing a base material that forms at least a part of a molding die body and having a molding surface; Forming a base film having a metal or alloy containing a noble metal element, and a nanoporous structure having a minute opening on the surface of the base film, and a void extending from the opening to the inside of the base film. Forming on the base film, and introducing a release agent into the gap.

本発明の第6の態様の光学素子の製造方法は、上記離型膜を備える光学素子成形用型を用いて、前記成形材料を成形することによって、光学素子を成形することと、前記光学素子を複数成形した後、前記離型膜の内部に前記離型剤を補充することと、を繰り返す。   According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing an optical element, comprising: molding an optical element by molding the molding material using an optical element molding die provided with the release film; and After a plurality of molds are formed, replenishing the mold release agent inside the mold release film is repeated.

本発明の離型膜、光学素子成形用型,光学素子成形用型の製造方法、および光学素子の製造方法によれば、高温の成形を繰り返しても離型性能が低下しにくい。   According to the release film, the optical element molding die, the optical element molding die manufacturing method, and the optical element manufacturing method of the present invention, the mold release performance is unlikely to deteriorate even when high temperature molding is repeated.

本発明の第1の実施形態の光学素子成形用型の一例を示す模式的な縦断面図である。It is a typical longitudinal cross-sectional view which shows an example of the optical element shaping | molding die of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態の離型膜の構成を示す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which shows the structure of the release film of the 1st Embodiment of this invention. 図2におけるB部における模式的なA視拡大図である。It is a typical A view enlarged view in the B section in FIG. 図3におけるC−C断面図である。It is CC sectional drawing in FIG. 本発明の第1の実施形態の光学素子成形用型の製造方法の工程説明図である。It is process explanatory drawing of the manufacturing method of the optical element shaping | molding die of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態の光学素子成形用型の製造方法の工程説明図である。It is process explanatory drawing of the manufacturing method of the optical element shaping | molding die of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態の光学素子成形用型の製造方法の工程説明図である。It is process explanatory drawing of the manufacturing method of the optical element shaping | molding die of the 1st Embodiment of this invention. 図7におけるF部における模式的なE視拡大図である。It is a typical E view enlarged view in the F section in FIG. 図8におけるH−H断面図である。It is HH sectional drawing in FIG. 本発明の第1の実施形態の光学素子成形用型の製造方法の工程説明図である。It is process explanatory drawing of the manufacturing method of the optical element shaping | molding die of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態の光学素子成形用型の製造方法の工程説明図である。It is process explanatory drawing of the manufacturing method of the optical element shaping | molding die of the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態の光学素子成形用型の製造方法の工程説明図である。It is process explanatory drawing of the manufacturing method of the optical element shaping | molding die of the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態の光学素子成形用型の製造方法の工程説明図である。It is process explanatory drawing of the manufacturing method of the optical element shaping | molding die of the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態の離型膜の構成を示す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which shows the structure of the release film of the 3rd Embodiment of this invention.

以下では、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In all the drawings, even if the embodiments are different, the same or corresponding members are denoted by the same reference numerals, and common description is omitted.

[第1の実施形態]
本発明の第1の実施形態の離型膜および光学素子成形用型について説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態の光学素子成形用型の一例を示す模式的な縦断面図である。図2は、本発明の第1の実施形態の離型膜の構成を示す模式的な断面図である。図3は、図2におけるB部における模式的なA視拡大図である。図4は、図3におけるC−C断面図である。各図面は、模式図のため、寸法や形状は誇張されている(他の図面も同様)。
[First Embodiment]
A release film and an optical element molding die according to a first embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view showing an example of an optical element molding die according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the release film according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a schematic A view enlarged view of a portion B in FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG. Since each drawing is a schematic diagram, dimensions and shapes are exaggerated (the same applies to other drawings).

図1に示すように、成形用型組立体10は、下型10A(光学素子成形用型)、上型10B(光学素子成形用型)、および胴型10Cを備える。下型10A、上型10B、および胴型10Cは、下型10A、上型10B、および胴型10Cの各中心軸線が互いに同軸になる位置関係に配置されている。
成形用型組立体10は、成形材料Gを用いて光学素子を成形するために用いられる。
成形材料Gは、光学素子を構成するための適宜のガラス材料からなる。成形材料Gは、適宜の塊状の形状に成形されている。図1には、一例として成形材料Gの形状は球形である。ただし、成形材料Gの形状は、成形用型組立体10によってプレス成形可能な形状であれば、球形には限定されない。成形材料Gは、球形の他にも、例えば、円板状、回転楕円体状、光学素子に対する相似形状などの形状でもよい。
成形材料Gの成形手段は、モールド成形でもよいし、切削、研磨等の機械加工でもよい。
成形用型組立体10によって成形される光学素子の種類、形状は限定されない。例えば、光学素子の例としては、レンズ、ミラー、プリズム、平行平板などが挙げられる。図1には、一例として、フランジ付き両凸レンズを成形する場合に用いられる成形用型組立体10が描かれている。
As shown in FIG. 1, the molding die assembly 10 includes a lower mold 10A (optical element molding mold), an upper mold 10B (optical element molding mold), and a body mold 10C. The lower mold 10A, the upper mold 10B, and the trunk mold 10C are arranged in a positional relationship in which the central axes of the lower mold 10A, the upper mold 10B, and the trunk mold 10C are coaxial with each other.
The molding die assembly 10 is used to mold an optical element using the molding material G.
The molding material G is made of an appropriate glass material for constituting the optical element. The molding material G is molded into an appropriate lump shape. In FIG. 1, as an example, the shape of the molding material G is spherical. However, the shape of the molding material G is not limited to a spherical shape as long as it can be press-molded by the molding die assembly 10. In addition to the spherical shape, the molding material G may be, for example, a disk shape, a spheroid shape, or a shape similar to an optical element.
The molding means for the molding material G may be molding, or may be machining such as cutting and polishing.
The type and shape of the optical element molded by the molding die assembly 10 are not limited. For example, examples of the optical element include a lens, a mirror, a prism, and a parallel plate. FIG. 1 shows, as an example, a mold assembly 10 for use in molding a flanged biconvex lens.

下型10Aは、円筒面状の側面10cを備えた略円柱状部材からなる。下型10Aは、軸方向の第1端部(図1における図示上側の端部)に、型表面10aが形成されている。
型表面10aは、成形材料Gに光学素子の表面形状を転写する。例えば、光学素子がフランジ付き両凸レンズの場合、型表面10aの形状は、凸レンズ面を形成する凹面と、フランジ表面を形成する平面との組み合わせによって構成されてもよい。
下型10Aの軸方向における第1端部と反対側の第2端部には、フランジ部10dが形成されている。フランジ部10dは、下型10Aの側面10cから径方向の外方に延びている。
The lower mold 10A is formed of a substantially columnar member having a cylindrical side surface 10c. In the lower mold 10A, a mold surface 10a is formed at a first end portion in the axial direction (the upper end portion in FIG. 1).
The mold surface 10a transfers the surface shape of the optical element to the molding material G. For example, when the optical element is a biconvex lens with a flange, the shape of the mold surface 10a may be configured by a combination of a concave surface that forms a convex lens surface and a plane that forms a flange surface.
A flange portion 10d is formed at a second end portion opposite to the first end portion in the axial direction of the lower mold 10A. The flange portion 10d extends radially outward from the side surface 10c of the lower mold 10A.

図2に示すように、型表面10aは、離型膜4によって構成されている。離型膜4は、基材1Aに形成された成形面1a上に成膜されている。
基材1Aは、例えば、タングステンカーバイド(WC)を主成分とする超硬合金、炭化珪素、炭素などの、高硬度で耐熱性が良好な材料から構成されている。基材1Aは、離型膜4を除く下型10Aの全体を構成していてもよい。基材1Aは、下型10Aの第1端部のみに配置されていてもよい。離型膜4を除く下型10Aの全体は、成形型本体を構成する。このため、基材1Aは、成形型本体の少なくとも一部を構成する。
成形面1aは、成形される光学素子の表面に近似する形状を有する。成形面1aは、鏡面研磨されている。例えば、成形面1aの面精度は、PV値で0.15μm以下であってもよい。例えば、成形面1aの表面粗さは、算術平均粗さRaで3nm以下であってもよい。
As shown in FIG. 2, the mold surface 10 a is constituted by a release film 4. The release film 4 is formed on the molding surface 1a formed on the substrate 1A.
The base material 1A is made of, for example, a material having high hardness and good heat resistance, such as a cemented carbide mainly composed of tungsten carbide (WC), silicon carbide, or carbon. The base material 1 </ b> A may constitute the entire lower mold 10 </ b> A excluding the release film 4. The base material 1A may be disposed only at the first end of the lower mold 10A. The entire lower mold 10A excluding the release film 4 constitutes a mold body. For this reason, 1 A of base materials comprise at least one part of a shaping | molding die main body.
The molding surface 1a has a shape that approximates the surface of the optical element to be molded. The molding surface 1a is mirror-polished. For example, the surface accuracy of the molding surface 1a may be 0.15 μm or less in terms of PV value. For example, the surface roughness of the molding surface 1a may be 3 nm or less in terms of arithmetic average roughness Ra.

離型膜4は、膜本体2と、離型剤3と、を備える。
膜本体2は、貴金属元素を含む金属または合金であって、かつ成形温度にて溶融しない材料で構成される。膜本体2の組成としては、成形材料Gとの融着が起こりにくい適宜の組成が用いられる。膜本体2に含まれる貴金属元素の例としては、白金(Pt)、金(Au)、イリジウム(Ir)、オスミウム(Os)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、およびパラジウム(Pd)が挙げられる。膜本体2としては、1種類の貴金属単体、もしくは2種類以上の貴金属による合金が用いられてもよい。貴金属元素はガラス材料の成形温度においてガラスの成分と成形中に化学反応を起こしにくい。このため、成形されたガラス材料に対する離型性が良好になる。
例えば、膜本体2には、レニウム(Re)、タンタル(Ta)、モリブデン(Mo)などの貴金属以外の金属が1種類以上添加されてもよい。
膜本体2に添加される貴金属以外の元素には、後述する空隙部5を形成するため、膜本体2から除去可能な元素が含まれていてもよい。例えば、Re、Moは、酸化物になると、昇華するため、膜本体2に含有された後でも膜本体2から除去可能である。
The release film 4 includes a film body 2 and a release agent 3.
The film body 2 is made of a metal or alloy containing a noble metal element and not melted at the molding temperature. As the composition of the film body 2, an appropriate composition that does not easily cause fusion with the molding material G is used. Examples of noble metal elements contained in the film body 2 include platinum (Pt), gold (Au), iridium (Ir), osmium (Os), rhodium (Rh), ruthenium (Ru), and palladium (Pd). It is done. As the film body 2, one kind of noble metal alone or an alloy of two or more kinds of noble metals may be used. Noble metal elements are less likely to cause a chemical reaction during molding with glass components at the molding temperature of the glass material. For this reason, the mold release property with respect to the shape | molded glass material becomes favorable.
For example, one or more metals other than noble metals such as rhenium (Re), tantalum (Ta), and molybdenum (Mo) may be added to the film body 2.
Elements other than the noble metals added to the film body 2 may include elements that can be removed from the film body 2 in order to form the voids 5 described later. For example, since Re and Mo sublimate when they become oxides, they can be removed from the film body 2 even after being contained in the film body 2.

膜本体2は、成形面1a側から順に、膜本体基層部2Aと、膜本体上層部2Bと、を備える。
膜本体基層部2Aは、膜本体2の材料で構成された稠密な層状部である。膜本体基層部2Aにおいて成形面1aに密着する表面は、膜本体2の底面2bを構成する。
膜本体上層部2Bは、膜本体基層部2Aに重なるように形成されている。膜本体基層部2Aと反対側の表面は、膜本体2の表面2aを構成する。表面2aは、成形時に成形材料Gと接触する膜本体2の最表面である。
The membrane body 2 includes a membrane body base layer portion 2A and a membrane body upper layer portion 2B in this order from the molding surface 1a side.
The membrane body base layer portion 2 </ b> A is a dense layered portion made of the material of the membrane body 2. The surface of the membrane body base layer 2A that is in close contact with the molding surface 1a constitutes the bottom surface 2b of the membrane body 2.
The membrane body upper layer portion 2B is formed so as to overlap the membrane body base layer portion 2A. The surface opposite to the membrane body base layer portion 2 </ b> A constitutes a surface 2 a of the membrane body 2. The surface 2a is the outermost surface of the film body 2 that contacts the molding material G during molding.

図4に示すように、膜本体上層部2Bは、多数の空隙部5を有する。空隙部5は、後述する離型剤3を移動可能に収容するために用いられる。空隙部5が膜本体2の製造時に形成された後、空隙部5には後述する離型剤3が導入される。未使用の離型膜4における各空隙部5には離型剤3が充填されている。図3、4は、このような未使用の離型膜4の一例が模式的に描かれている。後述するように、光学素子の成形時に空隙部5の外部に離型剤3が移動しても、空隙部5の内周面の形状は変化しない。
以下では、図3、4を参照して空隙部5に関する説明を行う場合にも、必要に応じて、離型剤3が導入されていない状態を前提として説明することがある。
As shown in FIG. 4, the membrane body upper layer portion 2 </ b> B has a large number of void portions 5. The gap portion 5 is used to accommodate a release agent 3 described later in a movable manner. After the gap 5 is formed at the time of manufacturing the membrane body 2, a release agent 3 described later is introduced into the gap 5. Each void 5 in the unused release film 4 is filled with a release agent 3. 3 and 4 schematically illustrate an example of such an unused release film 4. As will be described later, the shape of the inner peripheral surface of the gap 5 does not change even if the release agent 3 moves to the outside of the gap 5 during molding of the optical element.
Below, also when explaining the space | gap part 5 with reference to FIG. 3, 4, it may be demonstrated on the assumption that the mold release agent 3 is not introduced as needed.

空隙部5は、表面2aにおいて開口するように形成されている。このため、図3に示すように、表面2aには各空隙部5による開口部2cが開口している。図3においては、図示の簡略化のため、開口部2cはいずれも円形に描かれている。しかし、開口部2cの形状は円形には限定されない。例えば、開口部2cは、楕円状、多角形状、長孔状などの形状に形成されていてもよい。
図4に示すように、空隙部5は、開口部2cから、図示略の膜本体基層部2Aに向かって、図示下側に延びる。各空隙部5は、他の空隙部5と合流したり、他の空隙部5を貫通したりしてもよい。各空隙部5は、図示略の膜本体基層部2Aに向かって複数に分岐してもよい。
The gap 5 is formed so as to open on the surface 2a. For this reason, as shown in FIG. 3, the opening part 2c by each space | gap part 5 is opening in the surface 2a. In FIG. 3, all of the openings 2 c are drawn in a circle for simplification of illustration. However, the shape of the opening 2c is not limited to a circle. For example, the opening 2c may be formed in an elliptical shape, a polygonal shape, a long hole shape, or the like.
As shown in FIG. 4, the gap 5 extends downward from the opening 2c toward the membrane main body base layer 2A (not shown). Each gap 5 may merge with another gap 5 or may penetrate another gap 5. Each gap 5 may be branched into a plurality toward the membrane body base layer 2A (not shown).

膜本体上層部2Bの層厚方向における各空隙部5の長さは、一定値である必要はない。空隙部5の端部のうち、底面2b寄りに延びた端部の群と、全体として滑らかに接する仮想的な包絡面は、膜本体上層部2Bと膜本体基層部2Aとの境界面BS(図2参照)を規定する。
図2に示すように、膜本体2の膜厚方向において、表面2aから境界面BSまで距離は、膜本体上層部2Bの層厚t2を規定する。層厚t2は、膜厚方向から見た各位置で変化していてもよいが、本実施形態では、層厚t2は略一定である。
離型膜4の底面2bから表面2aまでの膜厚をt1とすると、膜本体基層部2A、膜本体上層部2Bの層厚は、それぞれ、t1−t2、t2(ただし、0<t2<t1)である。
層厚t1は、0.2μm以上3.0μmとすることができる。
膜本体基層部2Aの層厚t1−t2は、離型膜4として必要な膜強度と、成形面1aに対する密着強度とが、必要な強度になるように決められる。例えば、t1を1.2μmとすると、層厚t1−t2は、0.1μm以上、1.1μm以下であってもよい。層厚t1−t2は、0.2μm以上、0.6μm以下であることがより好ましい。
膜本体上層部2Bの層厚t2は、空隙部5に充填される離型剤3の必要量に応じて決められる。例えば、t1を1.2μmとすると、層厚t2は、0.1μm以上、1.1μm以下であってもよい。層厚t2は、0.6μm以上、1.0μm以下であることがより好
ましい。
層厚t2は、層厚t1の1/2以下であってもよい。
The length of each gap portion 5 in the layer thickness direction of the membrane body upper layer portion 2B need not be a constant value. Of the end portions of the gap portion 5, a group of end portions extending closer to the bottom surface 2b and a virtual envelope surface that smoothly touches as a whole is a boundary surface BS (between the membrane body upper layer portion 2B and the membrane body base layer portion 2A). (See FIG. 2).
As shown in FIG. 2, in the film thickness direction of the film body 2, the distance from the surface 2a to the boundary surface BS defines the layer thickness t2 of the film body upper layer portion 2B. The layer thickness t2 may change at each position viewed from the film thickness direction, but in the present embodiment, the layer thickness t2 is substantially constant.
Assuming that the film thickness from the bottom surface 2b to the surface 2a of the release film 4 is t1, the film body base layer portion 2A and the film body upper layer portion 2B have layer thicknesses t1 to t2 and t2 (where 0 <t2 <t1 ).
The layer thickness t1 can be 0.2 μm or more and 3.0 μm.
The layer thickness t1-t2 of the film main body base layer portion 2A is determined so that the film strength necessary for the release film 4 and the adhesion strength to the molding surface 1a become the required strength. For example, when t1 is 1.2 μm, the layer thickness t1-t2 may be 0.1 μm or more and 1.1 μm or less. The layer thickness t1-t2 is more preferably 0.2 μm or more and 0.6 μm or less.
The layer thickness t2 of the film body upper layer part 2B is determined according to the required amount of the release agent 3 filled in the gap part 5. For example, when t1 is 1.2 μm, the layer thickness t2 may be 0.1 μm or more and 1.1 μm or less. The layer thickness t2 is more preferably 0.6 μm or more and 1.0 μm or less.
The layer thickness t2 may be 1/2 or less of the layer thickness t1.

膜本体上層部2Bは、離型剤3が充填されていない状態では、膜本体基層部2Aよりも疎な層状部である。各空隙部5は、互いに同一形状を有していてもよいし、規則的に配置されていてもよい。ただし、図3、4には、各空隙部5の形状は互いに異なっており、かつ配置にも規則性がない場合の例が模式的に図示されている。
膜本体上層部2Bは、孔径がナノオーダーの大きさの多数の細孔の少なくとも一部が互いに連通し合う多孔質構造であるナノポーラス構造を有していてもよい。
各空隙部5の延伸方向に直交する断面の大きさは、1nm以上20nm以下であることがより好ましい。ここで、断面の大きさが1nm以上20nm以下である、とは、各断面における最小内径および最大内径が、1nm以上20nm以下であることを意味する。
表面2aにおける各空隙部5の開口部2cの内径Dも1nm以上20nmであることがより好ましい。
The membrane body upper layer portion 2B is a layered portion that is sparser than the membrane body base layer portion 2A when the release agent 3 is not filled. Each gap 5 may have the same shape as each other or may be regularly arranged. However, FIGS. 3 and 4 schematically show examples in which the shapes of the gaps 5 are different from each other and the arrangement is not regular.
The membrane body upper layer portion 2B may have a nanoporous structure that is a porous structure in which at least some of a large number of pores having a pore size of the order of nanometers communicate with each other.
The size of the cross section orthogonal to the extending direction of each void 5 is more preferably 1 nm or more and 20 nm or less. Here, the size of the cross section being 1 nm or more and 20 nm or less means that the minimum inner diameter and the maximum inner diameter in each cross section are 1 nm or more and 20 nm or less.
The inner diameter D of the opening 2c of each gap 5 on the surface 2a is more preferably 1 nm or more and 20 nm.

膜本体上層部2Bは、膜本体2に用いる材料によって構成されている。膜本体上層部2Bの材料は、表面2aにおいて貴金属元素を含んでいれば、膜本体基層部2Aの材料と同一組成を有していてもよいし、膜本体基層部2Aの材料と異なる組成を有していてもよい。膜本体上層部2Bが膜本体基層部2Aの材料と異なる組成を有する場合、膜本体上層部2Bの組成は、膜本体基層部2Aの組成において一部の成分が除去または低減されていてもよい。   The membrane body upper layer portion 2 </ b> B is made of a material used for the membrane body 2. The material of the membrane body upper layer 2B may have the same composition as the material of the membrane body base layer 2A or a composition different from the material of the membrane body base layer 2A as long as it contains a noble metal element on the surface 2a. You may have. When the membrane body upper layer portion 2B has a composition different from the material of the membrane body base layer portion 2A, the composition of the membrane body upper layer portion 2B may have some components removed or reduced in the composition of the membrane body base layer portion 2A. .

離型剤3は、成形材料Gと膜本体2との融着を抑制するため、成形材料Gおよび膜本体2の少なくとも一方に対して固着しにくい材料で構成される。離型剤3は、光学素子の成形後に、成形品の表面に付着しても容易に除去可能であるか、または付着したままでも光学素子の光学性能に影響しない材料が用いられる。
離型剤3は、成形温度にて表面2aに移動可能な状態で膜本体2の内部に分散されている。具体的には、図4に示すように、離型剤3は、膜本体上層部2Bの空隙部5に導入されている。
ここで、離型剤3が成形温度にて表面2aに移動可能な状態とは、成形温度に対応する熱エネルギーが加わることで移動できる状態になれば、移動原理は特に限定されない。
例えば、離型剤3は、成形温度によって、液相または気相に相変化することによって、空隙部5に沿って移動し、開口部2cから表面2aに到達できるような物質が用いられてもよい。この場合、離型剤3としては、成形温度よりも融点が低い適宜の無機材料または有機材料が用いられてもよい。ただし、熱的な安定性が良好である点では、有機材料よりも無機材料がより好ましい。
例えば、離型剤3は、成形温度に対応する熱エネルギーが加わることで、例えば、還元、酸化、熱分解などの化学変化が引き起こされる結果、空隙部5に沿って移動し開口部2cから表面2aに到達できるような物質が生成される物質が用いられてもよい。
The release agent 3 is made of a material that is difficult to adhere to at least one of the molding material G and the film body 2 in order to suppress the fusion between the molding material G and the film body 2. The mold release agent 3 is made of a material that can be easily removed even if it adheres to the surface of the molded product after molding of the optical element, or that does not affect the optical performance of the optical element even if it remains attached.
The release agent 3 is dispersed inside the film body 2 in a state where it can move to the surface 2a at the molding temperature. Specifically, as shown in FIG. 4, the release agent 3 is introduced into the gap 5 of the membrane body upper layer 2B.
Here, the state in which the release agent 3 can move to the surface 2a at the molding temperature is not particularly limited as long as the release agent 3 can move by applying thermal energy corresponding to the molding temperature.
For example, the release agent 3 may be a substance that can move along the gap 5 and reach the surface 2a from the opening 2c by changing the phase to a liquid phase or a gas phase depending on the molding temperature. Good. In this case, as the release agent 3, an appropriate inorganic material or organic material having a melting point lower than the molding temperature may be used. However, an inorganic material is more preferable than an organic material in terms of good thermal stability.
For example, the release agent 3 is moved along the gap 5 as a result of chemical changes such as reduction, oxidation, and thermal decomposition caused by the application of thermal energy corresponding to the molding temperature, and the surface of the release agent 3 from the opening 2c. A substance that generates a substance that can reach 2a may be used.

離型剤3は、膜本体2および成形材料Gとの熱膨張率の相違によって、離型性能が得られる物質が選ばれてもよい。離型剤3の熱膨張率が、膜本体2および成形材料Gの少なくとも一方の熱膨張率が異なる場合、成形後の冷却時の収縮率の相違によって、離型剤3と表面2aとの界面、または離型剤3と成形材料Gとの界面に面方向のせん断ずれが生じる。このため、成形材料Gが離型膜4から離型しやすくなる。   As the release agent 3, a substance capable of obtaining release performance may be selected depending on the difference in coefficient of thermal expansion between the film body 2 and the molding material G. When the thermal expansion coefficient of the mold release agent 3 is different from that of at least one of the film body 2 and the molding material G, the interface between the mold release agent 3 and the surface 2a depends on the difference in shrinkage rate during cooling after molding. Alternatively, a shear deviation in the surface direction occurs at the interface between the release agent 3 and the molding material G. For this reason, it becomes easy to release the molding material G from the release film 4.

例えば、離型剤3として好適な材料の例としては、亜鉛、錫、アンチモン、五酸化アンチモンなどが挙げられる。   For example, examples of suitable materials for the release agent 3 include zinc, tin, antimony, antimony pentoxide, and the like.

図1に示すように、上型10Bは、円筒面状の側面10eを備えた略円柱状部材からなる。上型10Bは、軸方向の第1端部(図1における図示下側の端部)に、型表面10bが形成されている。
型表面10bは、ガラス材料に光学素子の表面形状を転写する。例えば、光学素子がフランジ付き両凸レンズの場合、型表面10bの形状は、凸レンズ面を形成する凹面と、フランジ表面を形成する平面との組み合わせによって構成されてもよい。
上型10Bの軸方向における第1端部と反対側の第2端部には、フランジ部10fが形成されている。フランジ部10fは、上型10Bの側面10eから径方向の外方に延びている。
As shown in FIG. 1, the upper mold | type 10B consists of a substantially columnar member provided with the cylindrical surface side 10e. The upper mold 10B has a mold surface 10b formed at a first end in the axial direction (end on the lower side in FIG. 1).
The mold surface 10b transfers the surface shape of the optical element to the glass material. For example, when the optical element is a biconvex lens with a flange, the shape of the mold surface 10b may be configured by a combination of a concave surface that forms a convex lens surface and a plane that forms a flange surface.
A flange portion 10f is formed at the second end portion opposite to the first end portion in the axial direction of the upper mold 10B. The flange portion 10f extends radially outward from the side surface 10e of the upper mold 10B.

図2に示すように、型表面10bは、型表面10aと同様の離型膜4によって構成されている。型表面10bにおける離型膜4は、基材1Bに形成された成形面1b上に成膜されている。基材1Bは、基材1Aと同様な材料で構成される。
基材1Aと同様、基材1Bは、離型膜4を除く上型10Bの全体を構成していてもよい。基材1Bは、上型10Bの第1端部のみに配置されていてもよい。離型膜4を除く上型10Bの全体は、成形型本体を構成する。このため、基材1Bは、成形型本体の少なくとも一部を構成する。
成形面1bは、成形される光学素子の表面に近似する形状を有する。成形面1bは、鏡面研磨されている。成形面1bの面精度、表面粗さは、成形面1aと同様である。
As shown in FIG. 2, the mold surface 10b is constituted by a release film 4 similar to the mold surface 10a. The release film 4 on the mold surface 10b is formed on the molding surface 1b formed on the substrate 1B. The base 1B is made of the same material as the base 1A.
As with the base material 1A, the base material 1B may constitute the entire upper mold 10B excluding the release film 4. The base material 1B may be disposed only at the first end of the upper mold 10B. The entire upper mold 10B excluding the release film 4 constitutes a mold body. For this reason, the base material 1B constitutes at least a part of the mold body.
The molding surface 1b has a shape that approximates the surface of the optical element to be molded. The molding surface 1b is mirror-polished. The surface accuracy and surface roughness of the molding surface 1b are the same as those of the molding surface 1a.

図1に示すように、胴型10Cは、下型10Aの側面10c、および上型10Bの側面10eを摺動可能に外嵌する内周面10gを有する円筒状部材である。
胴型10Cの軸方向の長さは、後述する成形用型組立体10の組立状態におけるフランジ部10d、10f間の距離よりも短い。
このような構成により、胴型10Cは、成形を行う間、下型10Aおよび上型10Bを同軸の位置関係に保持するとともに、上型10Bを軸方向に移動可能に案内できる。
胴型10Cは、成形温度に対する耐熱性を有する適宜の金属材料やセラミックスで構成されてもよい。本実施形態における銅型10Cの材料は、一例として、高硬度で耐熱性が良好な超硬合金が用いられている。
As shown in FIG. 1, the body mold 10C is a cylindrical member having an inner peripheral surface 10g that slidably fits the side surface 10c of the lower mold 10A and the side surface 10e of the upper mold 10B.
The axial length of the body mold 10C is shorter than the distance between the flange portions 10d and 10f in the assembled state of the molding die assembly 10 described later.
With such a configuration, the body mold 10C can hold the lower mold 10A and the upper mold 10B in a coaxial positional relationship during molding and can guide the upper mold 10B to be movable in the axial direction.
The body mold 10C may be made of an appropriate metal material or ceramic having heat resistance against the molding temperature. As an example of the material of the copper mold 10C in the present embodiment, a cemented carbide having high hardness and good heat resistance is used.

成形用型組立体10は、下型10Aおよび上型10Bの各第1端部を胴型10Cに挿入した状態に組み立てられる。型表面10a、10bの間には、成形に必要な質量に秤量された成形材料Gが配置される。   The molding die assembly 10 is assembled in a state in which the first ends of the lower die 10A and the upper die 10B are inserted into the body die 10C. Between the mold surfaces 10a and 10b, a molding material G weighed to a mass necessary for molding is arranged.

本実施形態の光学素子成形用型の製造方法について説明する。
図5、6、7は、本発明の第1の実施形態の光学素子成形用型の製造方法の工程説明図である。図8は、図7におけるF部における模式的なE視拡大図である。図9は、図8におけるH−H断面図である。図10は、本発明の第1の実施形態の光学素子成形用型の製造方法の工程説明図である。
A method for manufacturing the optical element molding die of this embodiment will be described.
5, 6, and 7 are process explanatory views of the method for manufacturing the optical element molding die according to the first embodiment of the present invention. FIG. 8 is a schematic enlarged view of E in the F part in FIG. 9 is a cross-sectional view taken along line HH in FIG. FIG. 10 is a process explanatory diagram of the method for manufacturing the optical element molding die according to the first embodiment of the present invention.

上述したように、下型10Aおよび上型10Bは成形面1a、1bの形状が異なるのみである。そこで、以下では、本実施形態の光学素子成形用型の製造方法について、下型10Aを例にとって説明する。簡単のため、基材1Aは、成形型本体の形状に形成されるとして説明する。   As described above, the lower mold 10A and the upper mold 10B differ only in the shapes of the molding surfaces 1a and 1b. Therefore, in the following, the method for manufacturing the optical element molding die of the present embodiment will be described by taking the lower die 10A as an example. For simplicity, the substrate 1A will be described as being formed in the shape of the mold body.

下型10Aを製造するために、本実施形態では、図5に示すように、成形面1aが形成された基材1Aが準備される。ただし、図5は、基材1Aの一部が拡大された模式的な断面図である(以下、図6〜10も同じ)。
下型10Aによって製造する光学素子が決まると、光学素子の外形状と、成形に使用する成形材料Gとが特定される。成形材料Gは、成形材料Gの屈伏点よりも高温の成形温度において、光学素子の形状に成形される。
基材1Aに用いる材料として、成形温度に耐える材料が選定される。基材1Aに用いる材料は、例えば、側面10cを有する円柱の端部にフランジ部10dが突出した形状などの形状に成形される。この後、フランジ部10dと反対側の円柱の端部に、成形面1aが形成される。成形面1aの仕上げ工程では、鏡面研磨が施される。
以上で、成形面1aが形成された基材1Aが準備される。
In order to manufacture the lower mold 10A, in this embodiment, as shown in FIG. 5, a base material 1A on which a molding surface 1a is formed is prepared. However, FIG. 5 is a schematic cross-sectional view in which a part of the substrate 1A is enlarged (hereinafter, the same applies to FIGS. 6 to 10).
When the optical element to be manufactured is determined by the lower mold 10A, the outer shape of the optical element and the molding material G used for molding are specified. The molding material G is molded into the shape of the optical element at a molding temperature higher than the yield point of the molding material G.
A material that can withstand the molding temperature is selected as the material used for the substrate 1A. The material used for the substrate 1A is formed into a shape such as a shape in which a flange portion 10d protrudes from an end of a cylinder having a side surface 10c. Thereafter, a molding surface 1a is formed at the end of the cylinder opposite to the flange portion 10d. In the finishing process of the molding surface 1a, mirror polishing is performed.
Thus, the base material 1A on which the molding surface 1a is formed is prepared.

この後、成形面1a上に離型膜4が形成される。本実施形態では、離型膜4を形成することには、ベース膜を成膜することと、ベース膜に空隙部5を形成することと、空隙部5に離型剤3を導入することと、が含まれる。
図6に示すように、まず、成形面1a上にベース膜20が成膜される。
本実施形態では、成形面1a寄りのベース膜20は膜本体基層部2A(図2参照)を構成する。成形面1aと反対側の表面20a寄りのベース膜20には膜本体上層部2B(図2参照)が形成される。このため、ベース膜20の材料としては、少なくとも、成形面1a寄りには膜本体基層部2Aと同じ材料が、表面20a寄りには膜本体上層部2Bと同じ材料が、それぞれ含まれている。
具体的には、ベース膜20には、膜本体基層部2Aおよび膜本体上層部2Bに共通して含まれる膜本体材料と、膜本体上層部2Bから除去可能な除去材料と、が含まれる。ここで、膜本体上層部2Bから除去可能であるとは、除去材料自体が除去可能であってもよいし、除去材料が熱分解したり、化学変化したりすることによって、除去可能であってもよい。
Thereafter, a release film 4 is formed on the molding surface 1a. In the present embodiment, the mold release film 4 is formed by forming a base film, forming the gap 5 in the base film, and introducing the release agent 3 into the gap 5. , Is included.
As shown in FIG. 6, first, the base film 20 is formed on the molding surface 1a.
In the present embodiment, the base film 20 near the molding surface 1a constitutes the film body base layer 2A (see FIG. 2). A film body upper layer 2B (see FIG. 2) is formed on the base film 20 near the surface 20a opposite to the molding surface 1a. For this reason, the material of the base film 20 includes at least the same material as the membrane main body base layer 2A near the molding surface 1a and the same material as the membrane main body upper layer 2B near the surface 20a.
Specifically, the base film 20 includes a film body material that is commonly included in the film body base layer 2A and the film body upper layer 2B, and a removal material that can be removed from the film body upper layer 2B. Here, being removable from the film body upper layer portion 2B means that the removal material itself may be removable, or the removal material may be removed by thermal decomposition or chemical change. Also good.

除去材料は少なくとも膜本体上層部2Bが形成される領域に分散されている。除去材料は、ベース膜20において、膜厚方向に均一に分布していてもよいし、膜本体上層部2Bが形成される領域に偏在していてもよい。除去材料が膜本体基層部2Aとなる領域に分布する場合には、除去材料としては、成形温度よりも融点が高く、成形温度において膜本体材料の内部で安定な材料が用いられる。
除去材料は、空隙部5を形成するため少なくとも膜本体上層部2Bが形成される領域からは除去される。このため、除去材料は、成形材料Gの離型性が向上する材料でなくてもよい。
The removal material is dispersed at least in the region where the film body upper layer 2B is formed. The removal material may be uniformly distributed in the film thickness direction in the base film 20 or may be unevenly distributed in a region where the film body upper layer portion 2B is formed. When the removal material is distributed in the region to be the membrane body base layer portion 2A, a material having a melting point higher than the molding temperature and stable inside the membrane body material at the molding temperature is used as the removal material.
The removal material is removed from at least the region where the film body upper layer 2B is formed in order to form the void 5. For this reason, the removal material may not be a material that improves the releasability of the molding material G.

ベース膜20内における除去材料の分布は、形成する空隙部5に対応する分布であることがより好ましい。ただし、除去材料の分布は、後述する除去材料の除去過程において、除去材料が初期の分布状態から移動することによって、後述する空隙部5の形状が得られる分布であってもよい。
例えば、ベース膜20において除去材料が微小単位で離間して分布している場合に、後述する除去過程においてベース膜20内で移動と凝集とを繰り返すことによって、ベース膜20内に空隙部5の形状が形成されてもよい。
例えば、ベース膜20において、除去材料が気化してベース膜20の外部に抜ける場合に、周囲の膜本体材料を吹き飛ばしたり、変形させたりすることで、初期の分布状態と異なる形状の空隙部5の形状が形成されてもよい。
The distribution of the removal material in the base film 20 is more preferably a distribution corresponding to the gap 5 to be formed. However, the distribution of the removal material may be a distribution in which the shape of the void portion 5 described later is obtained by the removal material moving from the initial distribution state in the removal material removal process described later.
For example, when the removal material is distributed in a minute unit in the base film 20, the movement and aggregation of the base film 20 are repeated in the removal process, which will be described later. A shape may be formed.
For example, in the base film 20, when the removal material is vaporized and escapes to the outside of the base film 20, the surrounding film main body material is blown away or deformed, whereby the void portion 5 having a shape different from the initial distribution state is obtained. The shape may be formed.

例えば、除去材料として好適な材料としては、レニウム、モリブデン、銀、マンガン、コバルト、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコールなどが挙げられる。   For example, materials suitable for the removal material include rhenium, molybdenum, silver, manganese, cobalt, polyvinyl pyrrolidone, and polyvinyl alcohol.

成膜方法としては、ベース膜20の材料に応じて適宜の成膜方法が選択される。例えば、ベース膜20を成形面1a上に成膜する成膜方法の例としては、蒸着、RFスパッタ、DCスパッタ、マグネトロンスパッタ、イオンビームスパッタ、イオンプレーティング、イオンミキシングなどが挙げられる。
鏡面研磨などの仕上げ工程を要することなく、ベース膜20の表面20aの凹凸が成形型表面として許容範囲内になる成膜方法が用いられる場合には、ベース膜20の膜厚t3は膜本体2の膜厚t1と同じ厚さとされる。
ベース膜20の表面20aの凹凸が成形型表面として許容範囲内に収まるために、成膜後に鏡面研磨などの仕上げ工程が必要な場合には、ベース膜20の膜厚t3は、膜本体2の膜厚t1に仕上げ代が加算された厚さとされる。
As a film forming method, an appropriate film forming method is selected according to the material of the base film 20. For example, examples of a film forming method for forming the base film 20 on the molding surface 1a include vapor deposition, RF sputtering, DC sputtering, magnetron sputtering, ion beam sputtering, ion plating, ion mixing, and the like.
When a film forming method is used in which the unevenness of the surface 20a of the base film 20 is within the allowable range as the mold surface without requiring a finishing process such as mirror polishing, the film thickness t3 of the base film 20 is the film body 2. The film thickness is the same as the film thickness t1.
Since the unevenness of the surface 20a of the base film 20 falls within the allowable range as the mold surface, the film thickness t3 of the base film 20 is the thickness of the film body 2 when a finishing process such as mirror polishing is necessary after film formation. The thickness is obtained by adding the finishing allowance to the film thickness t1.

ベース膜20が成膜された後、ベース膜20に空隙部5が形成される。
本実施形態では、図7に模式的に示すように、膜本体上層部2Bとなる領域から、ベース膜20内の除去材料が除去されることによって、空隙部5が形成される。
除去材料の除去方法としては、例えば、除去材料を酸化などの化学反応によって揮発しやすい物質に変換した後、加熱する除去方法が行われてもよい。例えば、除去材料を酸化などの化学反応によって溶融しやすい物質に変換した後、加熱する除去方法が行われてもよい。
このような除去材料の除去方法によれば、ベース膜20内の除去材料は、表面20aに露出した部位から順次除去されてゆくため、図8、9に示すように、除去材料の分布した領域に、ナノオーダーの連通孔からなる空隙部5が形成される。除去材料の出口として形成される表面20aにおける開口は、ナノオーダーの開口部20cを構成する。
このようにして、図7に示すように、境界面BSと表面20aとの間には、膜本体上層部20Bが形成される。境界面BSと底面2bとの間には、ベース膜20が残ることで膜本体基層部2Aが形成される。このようにして、ベース膜20から膜本体21が形成される。
After the base film 20 is formed, the gap 5 is formed in the base film 20.
In the present embodiment, as schematically shown in FIG. 7, the removal material in the base film 20 is removed from the region that becomes the film body upper layer portion 2 </ b> B, whereby the void portion 5 is formed.
As a method for removing the removal material, for example, a removal method in which the removal material is converted into a substance that easily volatilizes by a chemical reaction such as oxidation and then heated may be performed. For example, a removal method may be performed in which the removal material is converted into a substance that is easily melted by a chemical reaction such as oxidation and then heated.
According to such a removal material removal method, the removal material in the base film 20 is sequentially removed from the portion exposed on the surface 20a. Therefore, as shown in FIGS. In addition, a void portion 5 formed of nano-order communication holes is formed. The opening in the surface 20a formed as the outlet of the removal material constitutes a nano-order opening 20c.
In this way, as shown in FIG. 7, the film body upper layer portion 20B is formed between the boundary surface BS and the surface 20a. Between the boundary surface BS and the bottom surface 2b, the base film 20 remains so that the film body base layer portion 2A is formed. In this way, the film body 21 is formed from the base film 20.

膜本体21において膜本体上層部20Bは、図9に模式的に示すように、ベース膜20の材料から除去材料が除去もしくは低減された材料で構成されたナノポーラス構造になっている。   In the membrane body 21, the membrane body upper layer portion 20B has a nanoporous structure composed of a material obtained by removing or reducing the removal material from the material of the base membrane 20, as schematically shown in FIG.

この後、膜本体21の空隙部5に離型剤3が導入される。
離型剤3の導入方法は、離型剤3が空隙部5に導入できれば、特に限定されない。例えば、図10に示すように、離型剤3が含有される離型剤導入材料50が膜本体21の表面20aに配置された後、離型剤導入材料50を加熱して離型剤導入材料50中の離型剤3を空隙部5に移動させることによって導入されてもよい。
例えば、離型剤導入材料50は、離型剤3自体または離型剤3を含む膜で構成されてもよい。この場合、離型剤導入材料50の成膜方法としては、例えば、蒸着、RFスパッタ、DCスパッタ、マグネトロンスパッタ、イオンビームスパッタ、イオンプレーティング、イオンミキシングなどが用いられてもよい。
例えば、離型剤導入材料50は、ベース部材と、ベース部材の内部において外部に向かって移動可能に含有された離型剤3または離型剤3が生成される材料成分と、から構成されてもよい。ここで、離型剤3が生成される材料成分とは、ベース材料から外部に出た際もしくは空隙部5の内部に移動した際に、離型剤3となる物質を意味する。この場合、例えば、離型剤3または離型剤3が生成される材料成分がガラスに含有可能であれば、離型剤導入材料50としては、離型剤3または離型剤3が生成される材料成分が含有されたガラス板が用いられてもよい。
例えば、離型剤導入材料50は、離型剤3または離型剤3が生成される材料成分が分散された分散液による塗膜で構成されてもよい。
Thereafter, the release agent 3 is introduced into the gap 5 of the membrane body 21.
The method for introducing the release agent 3 is not particularly limited as long as the release agent 3 can be introduced into the gap 5. For example, as shown in FIG. 10, after the release agent introduction material 50 containing the release agent 3 is disposed on the surface 20a of the membrane body 21, the release agent introduction material 50 is heated to introduce the release agent. It may be introduced by moving the release agent 3 in the material 50 into the gap 5.
For example, the release agent introduction material 50 may be constituted by the release agent 3 itself or a film containing the release agent 3. In this case, as a film forming method of the release agent introducing material 50, for example, vapor deposition, RF sputtering, DC sputtering, magnetron sputtering, ion beam sputtering, ion plating, ion mixing, or the like may be used.
For example, the release agent introduction material 50 is composed of a base member and a release agent 3 contained movably toward the outside inside the base member or a material component from which the release agent 3 is generated. Also good. Here, the material component from which the release agent 3 is generated means a substance that becomes the release agent 3 when it comes out of the base material or moves into the gap 5. In this case, for example, if the release agent 3 or the material component from which the release agent 3 is generated can be contained in the glass, the release agent 3 or the release agent 3 is generated as the release agent introduction material 50. A glass plate containing a material component to be used may be used.
For example, the release agent introduction material 50 may be configured by a release agent 3 or a coating film made of a dispersion in which a material component for generating the release agent 3 is dispersed.

離型剤導入材料50から空隙部5に離型剤3が導入されたら、離型剤導入材料50は、表面20a上から除去される。
例えば、離型剤導入材料50が表面20aに成膜されている場合には、適宜の除去加工によって離型剤導入材料50が除去される。その際、膜本体21における膜本体上層部20Bの厚さがt2を超える場合には、膜本体上層部2Bの厚さがt2になるまで、膜本体上層部2Bおよび空隙部5の上部が除去加工される。この除去加工は少なくとも鏡面研磨の仕上げ加工が含まれることがより好ましい。
除去加工が行われると、膜本体上層部2Bの上部に表面20aよりも低い表面2aが形成される。このようにして、空隙部5に離型剤3が導入された状態の膜本体2が製造される。
例えば、離型剤導入材料50がガラス板などの表面20aから移動可能な部材で構成されている場合には、離型剤導入材料50は、単に表面20aから移動されて除去される。
膜本体21における膜本体上層部2Bの厚さがt2を超える場合には、離型剤導入材料50が移動された後、膜本体上層部2Bの厚さがt2になるまで、膜本体上層部20Bおよび空隙部5の上部が除去加工される。この除去加工には、鏡面研磨の仕上げ加工が含まれることがより好ましい。
ただし、膜本体上層部20Bの表面20aを鏡面研磨しなくても、下型10Aとして必要な面精度が得られる場合には、表面20aは、予め表面2aと同じ高さに形成される。
When the release agent 3 is introduced into the gap 5 from the release agent introduction material 50, the release agent introduction material 50 is removed from the surface 20a.
For example, when the release agent introduction material 50 is formed on the surface 20a, the release agent introduction material 50 is removed by an appropriate removal process. At this time, when the thickness of the membrane body upper layer portion 20B in the membrane body 21 exceeds t2, the upper portions of the membrane body upper layer portion 2B and the gap portion 5 are removed until the thickness of the membrane body upper layer portion 2B reaches t2. Processed. More preferably, this removal process includes at least a mirror polishing finish.
When the removal processing is performed, a surface 2a lower than the surface 20a is formed on the upper part 2B of the film body. In this way, the membrane body 2 in a state where the release agent 3 is introduced into the gap 5 is manufactured.
For example, when the release agent introduction material 50 is configured by a member that can move from the surface 20a such as a glass plate, the release agent introduction material 50 is simply moved from the surface 20a and removed.
When the thickness of the membrane body upper layer 2B in the membrane body 21 exceeds t2, the membrane body upper layer until the thickness of the membrane body upper layer 2B reaches t2 after the release agent introduction material 50 is moved. 20B and the upper part of the space 5 are removed. More preferably, the removal processing includes mirror polishing finishing.
However, even if the surface 20a of the film body upper layer portion 20B is not mirror-polished, the surface 20a is formed in advance at the same height as the surface 2a if the surface accuracy required for the lower mold 10A is obtained.

このようにして、図2に示すように、基材1Aの成形面1aに離型膜4が形成される。これにより、下型10Aが製造される。
上型10Bは、基材1Aに代えて基材1Bが準備され、基材1Bの成形面1b上に離型膜4が形成される以外は上記と同様にして、製造される。
In this way, as shown in FIG. 2, the release film 4 is formed on the molding surface 1a of the substrate 1A. Thereby, lower mold | type 10A is manufactured.
The upper mold 10B is manufactured in the same manner as described above except that the substrate 1B is prepared instead of the substrate 1A, and the release film 4 is formed on the molding surface 1b of the substrate 1B.

下型10A、上型10Bを用いた光学素子の成形は以下のようにして行われる。
図1に示すように、内部に成形材料Gが配置されるように成形用型組立体10が組み立てられる。
この後、成形用型組立体10は、防塵された加工室内に配置された加熱プレート11A、11Bによって挟持される。加熱プレート11Aは、下型10Aのフランジ部10dを下方から支持する。加熱プレート11Bは、上型10Bのフランジ部10fに上方から当接する。加熱プレート11Bは、図示略のプレス機構によって、上型10Bを下型10Aに向けて加圧することができる。
加熱プレート11A、11Bの内部には、それぞれヒーター12が配置されている。ヒーター12は、例えば、セラミック製のカートリッジヒーターが用いられてもよい。
ヒーター12は、加熱プレート11A、11Bを加熱する。ヒーター12は、加熱プレート11A、11Bからの熱伝導によって下型10A、上型10Bの型表面10a、10bの温度が成形温度になるまで加熱を続ける。ヒーター12は、成形が終了するまで、型表面10a、10bの温度を成形温度に保つ。成形温度は、成形材料Gが変形しやすい軟化状態になる温度、例えば、屈伏点以上の温度に設定される。
Molding of the optical element using the lower mold 10A and the upper mold 10B is performed as follows.
As shown in FIG. 1, the mold assembly 10 is assembled so that the molding material G is disposed therein.
Thereafter, the mold assembly 10 is sandwiched between heating plates 11A and 11B arranged in a dust-proof processing chamber. The heating plate 11A supports the flange portion 10d of the lower mold 10A from below. The heating plate 11B contacts the flange portion 10f of the upper mold 10B from above. The heating plate 11B can pressurize the upper die 10B toward the lower die 10A by a press mechanism (not shown).
A heater 12 is disposed inside each of the heating plates 11A and 11B. For example, a ceramic cartridge heater may be used as the heater 12.
The heater 12 heats the heating plates 11A and 11B. The heater 12 continues heating until the temperature of the mold surfaces 10a and 10b of the lower mold 10A and the upper mold 10B reaches the molding temperature by heat conduction from the heating plates 11A and 11B. The heater 12 maintains the temperature of the mold surfaces 10a and 10b at the molding temperature until the molding is completed. The molding temperature is set to a temperature at which the molding material G is easily deformed, for example, a temperature above the yield point.

成形材料Gは、型表面10a、10bからの輻射および型表面10a、10bの当接部からの熱伝導によって昇温される。成形材料Gの全体が、屈伏点以上の温度になったら、図示略のプレス機構によって、加熱プレート11Bが下降される。加熱プレート11Bが下降されるにつれて、下型10Aと上型10Bとの間の成形材料Gがプレス成形されていく。
プレス成形の間、型表面10a、10bを構成する各離型膜4は、成形温度に加熱された状態で、成形材料Gと接触する。各離型膜4における膜本体上層部2Bの表面2aの開口部2cには、離型剤3が露出している。離型剤3は、成形温度にて表面2aに移動可能な状態で膜本体上層部2Bに含有されているため、表面2aと成形材料Gとの間に介在する。例えば、離型剤3は、成形温度において溶融したり揮発したりすることによって、開口部2cから表面2aと成形材料Gとの間に移動する。ただし、成形材料Gは、成形面1a、1bの各表面2aの間で加圧されているため、表面2aと成形材料Gの表面との間には加圧力に応じて薄層化された最小限の離型剤3が介在するのみであり、残余の離型剤3は、空隙部5に閉じ込められている。
The molding material G is heated by radiation from the mold surfaces 10a and 10b and heat conduction from the contact portions of the mold surfaces 10a and 10b. When the entire molding material G reaches a temperature higher than the yield point, the heating plate 11B is lowered by a press mechanism (not shown). As the heating plate 11B is lowered, the molding material G between the lower mold 10A and the upper mold 10B is press-molded.
During the press molding, the release films 4 constituting the mold surfaces 10a and 10b are in contact with the molding material G while being heated to the molding temperature. The release agent 3 is exposed in the opening 2c of the surface 2a of the film body upper layer 2B in each release film 4. Since the release agent 3 is contained in the film body upper layer portion 2B in a state where it can move to the surface 2a at the molding temperature, it is interposed between the surface 2a and the molding material G. For example, the mold release agent 3 moves between the surface 2a and the molding material G from the opening 2c by melting or volatilizing at the molding temperature. However, since the molding material G is pressurized between the surfaces 2a of the molding surfaces 1a and 1b, the minimum thickness is reduced between the surface 2a and the surface of the molding material G according to the applied pressure. Only the limited release agent 3 is interposed, and the remaining release agent 3 is confined in the gap 5.

成形材料Gが所定のレンズ厚を有する形状にプレスされたら、プレス機構が停止される。プレスされた成形材料Gの変形が安定したら、加熱プレート11A、11Bの加熱が停止される。これにより、成形用型組立体10の放熱冷却が開始される。成形用型組立体10内の成形材料Gには、型表面10a、10bの形状が転写され、プレス成形による成形品が形成される。
成形室内に、成形用型組立体10を冷却する冷却プレートが設けられている場合には、加熱プレート11A、11Bの挟持が解除された後、成形用型組立体10が冷却プレートに移動されて、成形用型組立体10の冷却が行われる。離型剤3のうち成形温度によって溶融した成分は、それぞれの融点以下に冷却されることによって固化する。
成形品が脱型可能な温度まで冷却されたら、成形用型組立体10から成形品を脱型する。このとき、下型10A、上型10Bは、離型膜4における膜本体2の材質の持つ離型性能と、表面2aと成形品との間に介在する離型剤3が持つ離型性能と、が相俟って、円滑に脱型される。このようにして、光学素子の外形を有する成形品が製造される。
成形時に空隙部5の外部に移動しなかった離型剤3は、空隙部5の内部で固化しているため、脱型時に外部に引き抜かれることはない。
脱型された成形品は、必要に応じて、芯出しなどの機械加工、あるいは、適宜の膜コートなどが施される。
このようにして、光学素子が製造される。
When the molding material G is pressed into a shape having a predetermined lens thickness, the press mechanism is stopped. When the deformation of the pressed molding material G is stabilized, heating of the heating plates 11A and 11B is stopped. As a result, heat radiation cooling of the mold assembly 10 is started. The shape of the mold surfaces 10a and 10b is transferred to the molding material G in the molding die assembly 10 to form a molded product by press molding.
When a cooling plate for cooling the molding die assembly 10 is provided in the molding chamber, the clamping of the heating plates 11A and 11B is released, and then the molding die assembly 10 is moved to the cooling plate. Then, the mold assembly 10 is cooled. The components melted at the molding temperature in the mold release agent 3 are solidified by being cooled below their melting points.
When the molded product is cooled to a temperature at which it can be removed, the molded product is removed from the molding die assembly 10. At this time, the lower mold 10A and the upper mold 10B have a mold release performance possessed by the material of the film body 2 in the mold release film 4 and a mold release performance possessed by the mold release agent 3 interposed between the surface 2a and the molded product. Combined with, the mold is removed smoothly. In this way, a molded product having the outer shape of the optical element is manufactured.
The release agent 3 that has not moved to the outside of the gap 5 during molding is solidified inside the gap 5 and therefore is not pulled out to the outside during demolding.
The demolded molded product is subjected to machining such as centering or an appropriate film coating as necessary.
In this way, an optical element is manufactured.

以上、説明したように、本実施形態の下型10A、上型10Bを用いた光学素子の製造方法によれば、1回の成形において、空隙部5の一部を占める離型剤3が表面2aに移動する結果、例えば、揮発したり、成形材料Gに付着したりして離型剤3の一部が消費される。しかし、離型剤3が成形温度よりも融点が低い金属などの無機材料からなる場合、より低融点の有機材料に比べると、揮発によって消費される量は、格段に少なくなる。
このように、離型剤3の一部は、一回の成形で消費されるが、次の成形が行われる場合には、空隙部5内に残る離型剤3が上記と同様にして表面2aに移動する。このため、膜本体上層部2Bの空隙部5内の離型剤3が残存する間は、離型剤3による離型性能が持続する。このため、本実施形態の下型10A、上型10Bによれば、高温の成形を繰り返しても離型性能が低下しにくい。
As described above, according to the method for manufacturing an optical element using the lower mold 10A and the upper mold 10B of the present embodiment, the mold release agent 3 occupying a part of the gap 5 is formed on the surface in one molding. As a result of moving to 2a, for example, it volatilizes or adheres to the molding material G and a part of the release agent 3 is consumed. However, when the release agent 3 is made of an inorganic material such as a metal having a melting point lower than the molding temperature, the amount consumed by volatilization is significantly less than that of an organic material having a lower melting point.
In this way, a part of the release agent 3 is consumed by one molding, but when the next molding is performed, the release agent 3 remaining in the gap 5 is the surface in the same manner as described above. Move to 2a. For this reason, the release performance by the release agent 3 is maintained while the release agent 3 in the gap 5 of the membrane body upper layer 2B remains. For this reason, according to the lower mold | type 10A and upper mold | type 10B of this embodiment, even if it repeats high temperature shaping | molding, a mold release performance does not fall easily.

これに対して、例えば、従来知られている有機系離型剤が空隙部5を有しない成形用型の成形面表面に塗布して用いられる場合、有機系離型剤は、1回の成形によって略すべて消費される。一部の有機系離型剤が残留するとしても、有機系離型剤の融点と成形温度との差が大きい場合には、成形時に有機系離型剤が分解したり変性したりする。このため、有機系離型剤が残留しても、塗布時の離型性能は得られず、むしろ融着の原因になりやすい。このため、成形型表面に残留した有機系離型剤または有機系離型剤の由来物は、成形ごとに清掃される必要がある。
このような従来の光学成形用型および成形方法によれば、1回の離型剤の塗布によって、良好な成形を複数回続けて行うことは難しい。そこで、成形が行われるたびに、有機系離型剤の塗布と成形後の成形を繰り返す必要があるため、成形準備および成形型のメンテナンスに多大の時間がかかる。
さらに、変性した状態で成形面に固着した有機系離型剤は、容易には清掃できないため、成形を繰り返すと、有機系離型剤の固着部からガラスの融着が誘発されやすくなる。このため、型寿命も短くなってしまう。
以上、有機系離型剤が成形に用いられた場合の例で説明したが、成形温度で変性しにくい無機材料が離型剤として用いられた場合でも、離型膜が空隙部を有しない場合には、成形ごとに離型剤を塗布し直す手間がかかることは同様である。
On the other hand, for example, when a conventionally known organic mold release agent is used by being applied to the molding surface of a mold that does not have the gap 5, the organic mold release agent is molded once. Is almost all consumed. Even if a part of the organic release agent remains, if the difference between the melting point of the organic release agent and the molding temperature is large, the organic release agent is decomposed or modified during molding. For this reason, even if the organic release agent remains, the release performance at the time of application cannot be obtained, but rather, it tends to cause fusion. For this reason, the organic mold release agent or the organic mold release agent remaining on the mold surface needs to be cleaned for each molding.
According to such a conventional optical mold and molding method, it is difficult to continuously perform good molding a plurality of times by applying the mold release agent once. Therefore, every time molding is performed, it is necessary to repeat the application of the organic release agent and the molding after the molding, so that a lot of time is required for the molding preparation and the molding die maintenance.
Furthermore, since the organic release agent fixed to the molding surface in a modified state cannot be easily cleaned, glass fusion tends to be induced from the fixing portion of the organic release agent when molding is repeated. For this reason, the mold life is also shortened.
As described above, an example in which an organic release agent is used for molding has been described. However, even when an inorganic material that is difficult to denature at a molding temperature is used as a release agent, the release film does not have a void. It is the same that it takes time and effort to reapply the release agent for each molding.

本実施形態の下型10A、上型10Bによれば、空隙部5は、貴金属を含む金属または合金の内部に形成されているため、離型剤3が外部に移動した状態でも、空隙部5は潰れることなく残っている。
このため、成形の繰り返しによって、膜本体上層部2Bに含有された離型剤3が少なくなった場合に、空隙部5に新たな離型剤3を補充する工程が行われてもよい。離型剤3を補充する工程は、離型膜4の製造時において、空隙部5に離型剤3を導入する際に用いられた方法が用いられる。
このように、上述の光学素子の製造方法において、離型剤3を補充する工程が追加される場合、下型10A、上型10Bの離型膜4がさらに長期間使用可能になる。離型剤3が消費されても、膜本体2を再使用できるため、離型剤3が消費された時点で離型膜4を再形成する場合に比べて、下型10A、上型10Bのランニングコストが低減される。
According to the lower mold 10A and the upper mold 10B of the present embodiment, since the gap 5 is formed inside a metal or alloy containing a noble metal, the gap 5 can be obtained even when the release agent 3 has moved to the outside. Remains without being crushed.
For this reason, when the mold release agent 3 contained in the membrane main body upper layer portion 2B is reduced due to repetition of molding, a step of replenishing the gap portion 5 with a new mold release agent 3 may be performed. In the step of replenishing the release agent 3, the method used when the release agent 3 is introduced into the gap 5 during the production of the release film 4 is used.
Thus, in the above-described optical element manufacturing method, when a step of replenishing the release agent 3 is added, the release films 4 of the lower mold 10A and the upper mold 10B can be used for a longer period of time. Even when the release agent 3 is consumed, the membrane body 2 can be reused. Therefore, the lower mold 10A and the upper mold 10B are compared with the case where the release film 4 is re-formed when the release agent 3 is consumed. Running costs are reduced.

[第2の実施形態]
本発明の第2の実施形態の光学素子成形用型の製造方法について説明する。
図11〜13は、本発明の第2の実施形態の光学素子成形用型の製造方法の工程説明図である。
[Second Embodiment]
The manufacturing method of the optical element shaping | molding die of the 2nd Embodiment of this invention is demonstrated.
11-13 is process explanatory drawing of the manufacturing method of the optical element shaping | molding die of the 2nd Embodiment of this invention.

本実施形態の光学素子成形用型の製造方法は、上記第1の実施形態と同様の離型膜4を製造するために用いられる。以下では、下型10Aを製造する場合の例で、上記第1の実施形態と異なる点を中心として説明する。   The method for manufacturing an optical element molding die according to the present embodiment is used for manufacturing a release film 4 similar to that in the first embodiment. Hereinafter, an example of manufacturing the lower mold 10A will be described with a focus on differences from the first embodiment.

まず、本実施形態では、上記第1の実施形態と同様にして、基材1Aが準備される。
この後、成形面1a上に離型膜4が形成される。本実施形態では、離型膜4を形成することには、下地膜を成膜することと、ベース膜を成膜することと、ベース膜に空隙部5を形成することと、空隙部5に離型剤3を導入することと、が含まれる。
図11に示すように、まず、成形面1a上に下地膜30が成膜される。本実施形態では、下地膜30は、膜本体基層部2Aを構成する。このため、下地膜30の膜厚t4は、膜本体基層部2Aの層厚であるt1−t2に等しい。
下地膜30の材料としては、膜本体基層部2Aと同じ材料が使用可能である。ただし、本実施形態では、下地膜30には、空隙部5が形成されないため、ベース膜20に含まれるような空隙部5を形成するための除去材料は含まれなくてもよい。
下地膜30の成膜方法としては、上記第1の実施形態におけるベース膜20の成膜方法として例示されたような適宜の成膜方法が用いられる。
First, in the present embodiment, a base material 1A is prepared in the same manner as in the first embodiment.
Thereafter, a release film 4 is formed on the molding surface 1a. In the present embodiment, the mold release film 4 is formed by forming a base film, forming a base film, forming a gap 5 in the base film, Introducing a release agent 3.
As shown in FIG. 11, first, a base film 30 is formed on the molding surface 1a. In the present embodiment, the base film 30 constitutes the film body base layer 2A. For this reason, the film thickness t4 of the base film 30 is equal to t1-t2 which is the layer thickness of the film body base layer portion 2A.
As the material of the base film 30, the same material as that of the film main body base layer portion 2A can be used. However, in the present embodiment, since the void portion 5 is not formed in the base film 30, the removal material for forming the void portion 5 included in the base film 20 may not be included.
As the film formation method of the base film 30, an appropriate film formation method exemplified as the film formation method of the base film 20 in the first embodiment is used.

この後、図12に示すように、下地膜30の表面30a上にベース膜33が成膜される。ベース膜33は、膜本体上層部2Bおよび空隙部5を形成するために用いられる。
ベース膜33は、膜本体材料32と、除去材料35と、を有する。
膜本体材料32は、貴金属元素を含む金属または合金からなる。膜本体材料32は、膜本体上層部2Bと同じ材料が用いられる。膜本体材料32は、下地膜30との密着性が高い材料であれば、下地膜30の材料と異なっていてもよいし、同じでもよい。
膜本体材料32の分布は、形成する膜本体上層部2Bに対応する分布であることがより好ましい。ただし、膜本体材料32の分布は、後述する除去材料35の除去過程における除去材料35の移動に伴って変化してもよい。
Thereafter, as shown in FIG. 12, a base film 33 is formed on the surface 30 a of the base film 30. The base film 33 is used to form the film body upper layer part 2 </ b> B and the gap part 5.
The base film 33 includes a film main body material 32 and a removal material 35.
The film body material 32 is made of a metal or an alloy containing a noble metal element. The membrane body material 32 is made of the same material as the membrane body upper layer 2B. The film body material 32 may be different from or the same as the material of the base film 30 as long as the material has high adhesion to the base film 30.
The distribution of the film body material 32 is more preferably a distribution corresponding to the film body upper layer 2B to be formed. However, the distribution of the film main body material 32 may change as the removal material 35 moves during the removal process of the removal material 35 described later.

除去材料35は、上記第1の実施形態におけるベース膜20に含有される除去材料と同様の材料が用いられる。
除去材料35の分布は、形成する空隙部5に対応する分布であることがより好ましい。ただし、除去材料35の分布は、上記第1の実施形態におけるベース膜20内の除去材料と同様、後述する除去材料35の除去過程において、除去材料が初期の分布状態から移動することによって、後述する空隙部5の形状が得られる分布であってもよい。
As the removal material 35, the same material as the removal material contained in the base film 20 in the first embodiment is used.
The distribution of the removal material 35 is more preferably a distribution corresponding to the gaps 5 to be formed. However, similar to the removal material in the base film 20 in the first embodiment, the distribution of the removal material 35 is described later by the removal material moving from the initial distribution state in the removal process of the removal material 35 described later. It may be a distribution in which the shape of the gap portion 5 is obtained.

ベース膜33の成膜方法としては、ベース膜33の材質に応じて、ベース膜20と同様な適宜の成膜方法が選択される。
鏡面研磨などの仕上げ工程を要することなく、ベース膜33の表面32aの凹凸が成形型表面として許容範囲内になる成膜方法が用いられる場合には、ベース膜33の膜厚t5は膜本体上層部2Bと同じ層厚t2とされる。
ベース膜33の表面32aの凹凸が成形型表面として許容範囲内に収まるために成膜後に鏡面研磨などの仕上げ工程が必要な場合には、ベース膜33の膜厚t5は膜本体上層部2Bの層厚t2に仕上げ代が加算された厚さとされる。
As a method for forming the base film 33, an appropriate film forming method similar to that for the base film 20 is selected according to the material of the base film 33.
When a film forming method is used in which the unevenness of the surface 32a of the base film 33 is within the allowable range as the mold surface without requiring a finishing process such as mirror polishing, the film thickness t5 of the base film 33 is the upper layer of the film body. The layer thickness t2 is the same as that of the portion 2B.
When the irregularities on the surface 32a of the base film 33 fall within the allowable range as the mold surface, when a finishing process such as mirror polishing is necessary after film formation, the film thickness t5 of the base film 33 is set to the film body upper layer portion 2B. A thickness obtained by adding a finishing allowance to the layer thickness t2.

ベース膜33が成膜された後、ベース膜33に空隙部5が形成される。
本実施形態では、図12に模式的に示すベース膜33から、除去材料35が除去されることによって、図13に示すように、空隙部5が形成される。
除去材料35の除去方法としては、例えば、上記第1の実施形態におけるベース膜20の除去材料の除去方法と同様な方法が用いられてもよい。
さらに、本実施形態の場合、除去材料35が完全に除去されても、空隙部5は、ベース膜33の膜厚の範囲のみに形成される。このため、除去材料35としては、例えば、成形温度以上で気化することにより、ベース膜33からすべて除去できる材料が用いられてもよい。
除去材料35がベース膜33からすべて除去される場合、除去材料35の種類は特に限定されない。例えば、除去材料35は、無機材料であってもよいし、有機材料であってもよい。
除去材料35の一部がベース膜33に残る場合、除去材料35としては、成形温度よりも融点が高く、成形温度において膜本体材料の内部で安定な材料が用いられる。
以下では、一例として、除去材料35がベース膜33からほぼすべて除去される場合の例で説明する。
After the base film 33 is formed, the gap 5 is formed in the base film 33.
In the present embodiment, the removal material 35 is removed from the base film 33 schematically shown in FIG. 12, thereby forming the gap 5 as shown in FIG.
As a removal method of the removal material 35, for example, a method similar to the removal method of the removal material of the base film 20 in the first embodiment may be used.
Furthermore, in the present embodiment, even if the removal material 35 is completely removed, the gap 5 is formed only in the range of the film thickness of the base film 33. For this reason, as the removal material 35, for example, a material that can be completely removed from the base film 33 by being vaporized at a molding temperature or higher may be used.
When all the removal material 35 is removed from the base film 33, the type of the removal material 35 is not particularly limited. For example, the removal material 35 may be an inorganic material or an organic material.
When a part of the removal material 35 remains in the base film 33, a material having a melting point higher than the molding temperature and stable inside the film body material at the molding temperature is used as the removal material 35.
In the following, an example in which almost all the removal material 35 is removed from the base film 33 will be described.

このような除去材料35がベース膜33から上述した適宜の除去方法によって除去されることによって、除去材料35の分布した領域に、ナノオーダーの連通孔からなる空隙部5が形成される(図8、9参照)。除去材料の出口として形成される表面32aの開口は、上記第1の実施形態と同様に、ナノオーダーの開口部20cを構成する。
本実施形態では、空隙部5は、ベース膜33の膜厚方向に貫通するように形成される。空隙部5の下端部は下地膜30の表面30aに達する。下地膜30の表面30aは、本実施形態における膜本体基層部2Aと膜本体上層部20Bとの境界面BSを構成する(図13参照)。
境界面BSと表面32aとの間には、膜本体上層部30Bが形成される。境界面BSと離型剤導入材料50の底面30bとの間は、ベース膜33の材料からなる膜本体基層部2Aが形成される。このようにして、膜本体基層部2Aと膜本体上層部30Bとが積層した膜本体31が形成される。
By removing the removal material 35 from the base film 33 by the appropriate removal method described above, the void portion 5 composed of nano-order communication holes is formed in the region where the removal material 35 is distributed (FIG. 8). 9). The opening of the surface 32a formed as the outlet of the removal material constitutes the nano-order opening 20c, as in the first embodiment.
In the present embodiment, the gap 5 is formed so as to penetrate in the film thickness direction of the base film 33. The lower end of the gap 5 reaches the surface 30 a of the base film 30. The surface 30a of the base film 30 constitutes a boundary surface BS between the film body base layer 2A and the film body upper layer 20B in the present embodiment (see FIG. 13).
A membrane main body upper layer portion 30B is formed between the boundary surface BS and the surface 32a. Between the boundary surface BS and the bottom surface 30b of the release agent introducing material 50, a film body base layer portion 2A made of the material of the base film 33 is formed. In this way, the membrane body 31 in which the membrane body base layer portion 2A and the membrane body upper layer portion 30B are laminated is formed.

膜本体31において膜本体上層部30Bは、ベース膜33の材料から除去材料35が除去され、膜本体材料32で構成されたナノポーラス構造になっている。   In the membrane body 31, the membrane body upper layer portion 30 </ b> B has a nanoporous structure constituted by the membrane body material 32 by removing the removal material 35 from the material of the base membrane 33.

この後、膜本体31の空隙部5に、上記第1の実施形態と同様にして、離型剤3が導入される。さらに、必要に応じて、表面32aが仕上げ加工されて、図2に示すような離型膜4が形成される。このようにして、離型膜4を備える下型10Aが製造される。   Thereafter, the release agent 3 is introduced into the gap 5 of the membrane body 31 in the same manner as in the first embodiment. Furthermore, if necessary, the surface 32a is finished to form a release film 4 as shown in FIG. In this way, the lower mold 10A including the release film 4 is manufactured.

以上、説明したように、本実施形態の光学素子成形型の製造方法によれば、上記第1の実施形態と同様の離型膜4を備える下型10A、上型10Bが製造できるため、上記第1の実施形態と同様の作用を備える。
さらに、本実施形態では、離型膜4が、下地膜30と、ベース膜33と、の2層構造から出発して製造される。
このため、除去材料35は、ベース膜33のみに添加すればよいため、除去材料35として、成形面1a、1bとの密着性がよくない材料も使用することができる。
さらに、除去材料35がベース膜33から略すべて除去されることによって、ベース膜33の膜厚の略全範囲に延びる空隙部5が容易に形成できるため、空隙部5の深さの制御が容易になる。
本実施形態によれば、除去材料35がベース膜33からすべて除去することによって、離型膜4の全体に除去材料35が含まれないようにすることもできる。このため、本実施形態では、離型膜4に残留すると離型膜4の膜強度が低下するような材料であっても、除去材料35として使用することができる。
As described above, according to the manufacturing method of the optical element molding die of the present embodiment, the lower mold 10A and the upper mold 10B including the release film 4 similar to those of the first embodiment can be manufactured. The same operation as that of the first embodiment is provided.
Further, in this embodiment, the release film 4 is manufactured starting from a two-layer structure of the base film 30 and the base film 33.
For this reason, since the removal material 35 has only to be added to the base film 33, a material having poor adhesion to the molding surfaces 1a and 1b can also be used as the removal material 35.
Furthermore, since almost all of the removal material 35 is removed from the base film 33, the gap portion 5 extending in substantially the entire range of the film thickness of the base film 33 can be easily formed, so that the depth of the gap portion 5 can be easily controlled. become.
According to the present embodiment, the removal material 35 is completely removed from the base film 33, so that the removal material 35 is not included in the entire release film 4. For this reason, in this embodiment, even if it is a material which the film | membrane intensity | strength of the release film 4 falls when it remains in the release film 4, it can be used as the removal material 35.

[第3の実施形態]
本発明の第3の実施形態の離型膜および光学素子成形用型について説明する。
図14は、本発明の第3の実施形態の離型膜の構成を示す模式的な断面図である。
[Third Embodiment]
A release film and an optical element molding die according to a third embodiment of the present invention will be described.
FIG. 14 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the release film according to the third embodiment of the present invention.

図14に示すように、本実施形態の離型膜44は、上記第1の実施形態の離型膜4における膜本体2に代えて、膜本体42を備える。
離型膜44は、上記第1の実施形態における下型10A、上型10Bにおいて、離型膜4に代えて用いられる。以下、上記第1の実施形態と異なる点を中心として説明する。
As shown in FIG. 14, the release film 44 of the present embodiment includes a film body 42 instead of the film body 2 in the release film 4 of the first embodiment.
The release film 44 is used in place of the release film 4 in the lower mold 10A and the upper mold 10B in the first embodiment. Hereinafter, a description will be given centering on differences from the first embodiment.

膜本体42は、膜厚がt1である以外は、上記第1の実施形態における膜本体上層部2Bと同様に構成されている。すなわち、膜本体42は、上記第1の実施形態の膜本体2において、t1=t2としたのと同様に構成されている。
膜本体42の底面42bは、基材1A(1B)の成形面1a(1b)に密着している。膜本体42の表面42aは、成形時に成形材料Gと接触する膜本体42の最表面である。
膜本体42には、底面42bから表面42aの間に延びる以外は、上記第1の実施形態と同様の空隙部5が形成されている。図3、4に示すように、膜本体42における空隙部5は、表面42aにおいて上記第1の実施形態と同様の開口部2cとして開口している。空隙部5の少なくとも一部は、底面42bにおいて開口している。
本実施形態における空隙部5は、膜厚方向における長さが異なる以外は、上記第1の実施形態と同様な形状に形成されている。本実施形態における空隙部5には、上記第1の実施形態と同様な離型剤3が導入されている。
膜本体42の材料は、上記第1の実施形態における膜本体上層部2Bと同様な材料からなる。
The membrane body 42 is configured in the same manner as the membrane body upper layer portion 2B in the first embodiment except that the film thickness is t1. That is, the membrane main body 42 is configured in the same manner as t1 = t2 in the membrane main body 2 of the first embodiment.
The bottom surface 42b of the membrane body 42 is in close contact with the molding surface 1a (1b) of the base material 1A (1B). The surface 42a of the membrane body 42 is the outermost surface of the membrane body 42 that contacts the molding material G during molding.
The membrane body 42 is formed with a gap 5 similar to that of the first embodiment except that it extends from the bottom surface 42b to the surface 42a. As shown in FIGS. 3 and 4, the gap 5 in the membrane main body 42 opens as an opening 2 c similar to that in the first embodiment on the surface 42 a. At least a part of the gap 5 is open at the bottom surface 42b.
The gap 5 in the present embodiment is formed in the same shape as in the first embodiment except that the length in the film thickness direction is different. The release agent 3 similar to that in the first embodiment is introduced into the gap 5 in the present embodiment.
The material of the membrane body 42 is made of the same material as that of the membrane body upper layer 2B in the first embodiment.

このような構成の膜本体42は、例えば、上記第1の実施形態における膜本体2における空隙部5の膜厚方向における形成領域を、成形面1a(1b)まで延ばすことによって製造されてもよい。
例えば、膜本体42は、上記第2の実施形態におけると同様のベース膜33を成形面1a(1b)に膜厚t1で成膜した後、上記第2の実施形態と同様にして除去材料35が除去されることによって製造されてもよい。
成形面1a(1b)上に形成された膜本体42における空隙部5に、離型剤3を導入する方法は、上記第1の実施形態と同様の方法が用いられる。
The membrane body 42 having such a configuration may be manufactured, for example, by extending a formation region in the film thickness direction of the gap 5 in the membrane body 2 in the first embodiment to the molding surface 1a (1b). .
For example, the film body 42 is formed by forming the base film 33 similar to that in the second embodiment on the molding surface 1a (1b) with a film thickness t1, and then removing the material 35 in the same manner as in the second embodiment. May be produced by removing
As a method for introducing the release agent 3 into the gap 5 in the film body 42 formed on the molding surface 1a (1b), the same method as in the first embodiment is used.

本実施形態の離型膜44を備える下型10A、上型10Bによれば、離型膜44において、成形温度にて離型剤3が表面42aに移動可能に分散されているため、上記第1の実施形態と同様の作用を備える。
さらに、本実施形態では、離型剤3が離型膜44の膜厚方向に全体にわたって分散されているため、上記第1の実施形態に比べて、より多くの離型剤3を離型膜44に含有させることができる。このため、下型10A、上型10Bにおける良好な成形が可能なショット数が向上する。
According to the lower mold 10A and the upper mold 10B including the release film 44 of the present embodiment, the release agent 3 is movably dispersed on the surface 42a at the molding temperature in the release film 44. The same operation as that of the first embodiment is provided.
Furthermore, in this embodiment, since the release agent 3 is dispersed throughout the film thickness direction of the release film 44, more release agent 3 is added to the release film than in the first embodiment. 44. For this reason, the number of shots that can be satisfactorily molded in the lower mold 10A and the upper mold 10B is improved.

なお、上記各実施形態の説明では、成形材料がガラスの場合の例で説明した。しかし、光学素子の成形材料は、樹脂であってもよい。   In the above description of each embodiment, an example in which the molding material is glass has been described. However, the molding material for the optical element may be a resin.

上記各実施形態の説明では、ベース膜における除去材料が粒子状の場合の例で説明した。しかし、除去材料は、例えば、繊維状、棒状、板状などの適宜の形状を有していてもよい。   In the above description of each embodiment, an example in which the removal material in the base film is in the form of particles has been described. However, the removal material may have an appropriate shape such as a fiber shape, a rod shape, or a plate shape.

次に、上記第1および第2の実施形態に関する光学素子成形用型およびその製造方法の実施例1〜3について、それぞれの離型膜の製造方法を中心として説明する。各製造方法は、下型10A、上型10Bに共通であるため、以下では、下型10Aを中心として説明する。   Next, Examples 1 to 3 of the mold for molding an optical element and the method for manufacturing the same according to the first and second embodiments will be described focusing on the method for manufacturing each release film. Since each manufacturing method is common to the lower mold 10A and the upper mold 10B, the following description will focus on the lower mold 10A.

[実施例1]
実施例1は、第1の実施形態に関する実施例である。
まず、離型膜4を除く下型10Aの形状を有する超硬合金によって製造された基材1Aが準備された。基材1Aの成形面1aは、機械研磨により鏡面研磨された。
この後、基材1Aの成形面1aに、イオンビームスパッタによって、白金と、白金に分散されたとレニウムとからなるベース膜20(t3=3(μm))が形成された(図6参照)。ベース膜20の表面20aには、白金と、レニウムと、がそれぞれ露出していた。本実施例では、白金が膜本体材料、レニウムが除去材料に相当する。
ベース膜20が形成された基材1Aは、レニウムを酸化するため、大気雰囲気の電気炉において400℃、15分間の加熱処理が施された。これにより、上層部にナノポーラス構造を有する膜本体21が形成された(図7参照)。
膜本体21の表面20aのTEM観察が行われた。表面20aには、内径5nm〜15nm程度の開口部20cが確認された。
[Example 1]
Example 1 is an example relating to the first embodiment.
First, the base material 1A manufactured by the cemented carbide having the shape of the lower mold 10A excluding the release film 4 was prepared. The molding surface 1a of the substrate 1A was mirror-polished by mechanical polishing.
Thereafter, a base film 20 (t3 = 3 (μm)) made of platinum and rhenium dispersed in platinum was formed on the molding surface 1a of the substrate 1A by ion beam sputtering (see FIG. 6). Platinum and rhenium were exposed on the surface 20a of the base film 20, respectively. In this embodiment, platinum corresponds to the film body material and rhenium corresponds to the removal material.
The base material 1A on which the base film 20 was formed was subjected to a heat treatment at 400 ° C. for 15 minutes in an electric furnace in an air atmosphere in order to oxidize rhenium. Thereby, the film | membrane main body 21 which has a nanoporous structure in the upper layer part was formed (refer FIG. 7).
TEM observation of the surface 20a of the film body 21 was performed. An opening 20c having an inner diameter of about 5 nm to 15 nm was confirmed on the surface 20a.

加熱処理によって膜本体21が形成される過程について簡単に説明する。酸化レニウムは、融点360℃でありかつ昇華する物質である。このため、ベース膜20の開口部20cに露出したレニウムが酸化されて酸化レニウムが生成すると、酸化レニウムが昇華してベース膜20の内部から電気炉内に移動する。ベース膜20の内部のレニウムは、酸化レニウムが昇華して形成された空隙部5から進入する酸素によって酸化されるため、空隙部5がベース膜20の内部に延びていく。このようにして、膜本体21が形成されたと考えられる。
空隙部5が形成される深さは、例えば、加熱温度、加熱時間など加熱処理条件によって決まる。
A process of forming the film body 21 by the heat treatment will be briefly described. Rhenium oxide has a melting point of 360 ° C. and is a substance that sublimes. For this reason, when rhenium exposed in the opening 20c of the base film 20 is oxidized to generate rhenium oxide, the rhenium oxide is sublimated and moves from the inside of the base film 20 into the electric furnace. Since rhenium inside the base film 20 is oxidized by oxygen entering from the void 5 formed by sublimation of rhenium oxide, the void 5 extends into the base film 20. Thus, it is considered that the membrane main body 21 was formed.
The depth at which the gap 5 is formed depends on the heat treatment conditions such as the heating temperature and the heating time, for example.

この後、離型剤3となる亜鉛を含有するガラス板を離型剤導入材料50として用いることにより、空隙部5に離型剤3が導入された。具体的には、膜本体21の表面20aに離型剤導入材料50を載置した状態(図10参照)で、窒素雰囲気の電気炉において、600℃、60分間の加熱処理が施された。
これにより、離型剤導入材料50に含有される亜鉛が、開口部20cを通して、空隙部5に導入され、離型膜4を有する下型10Aが製造された。
同様にして、離型膜4および下型10Aの観察用サンプルが作成された。観察用サンプルにおける離型膜4は、FIB(集束イオンビーム)加工され、加工断面がTEM/EDS(透過型電子顕微鏡/エネルギー分散型X線分析)によって測定された。測定結果によれば、ベース膜20の表面20aから、深さ0.5μmの範囲に亜鉛元素が分布していた。このため、深さ0.5μmの範囲の空隙部5に亜鉛が導入されたと考えられる。
Thereafter, the release agent 3 was introduced into the gap 5 by using a glass plate containing zinc as the release agent 3 as the release agent introduction material 50. Specifically, with the release agent introduction material 50 placed on the surface 20a of the film body 21 (see FIG. 10), a heat treatment was performed at 600 ° C. for 60 minutes in an electric furnace in a nitrogen atmosphere.
Thereby, the zinc contained in the release agent introducing material 50 was introduced into the gap 5 through the opening 20c, and the lower mold 10A having the release film 4 was manufactured.
Similarly, samples for observation of the release film 4 and the lower mold 10A were prepared. The release film 4 in the observation sample was subjected to FIB (focused ion beam) processing, and the processing cross section was measured by TEM / EDS (transmission electron microscope / energy dispersive X-ray analysis). According to the measurement results, the zinc element was distributed from the surface 20a of the base film 20 to a depth of 0.5 μm. For this reason, it is considered that zinc was introduced into the gap 5 having a depth in the range of 0.5 μm.

同様にして、上型10Bが製造された。本実施例の下型10A、上型10Bを用いて、成形温度620℃にてガラスのプレス成形が行われ、光学素子の形状の成形が製造された。
100ショットの成形が行われる間、成形品の焼付きが生じることはなかった。各成形品の表面には、クモリなどの不具合は生じなかった。
亜鉛は成形温度620℃において溶湯するため、離型膜4の開口部2cを通して成形材料Gと離型膜4との間に介在することで成形型の離型性能が向上したと考えられる。
Similarly, the upper mold | type 10B was manufactured. Using the lower mold 10A and the upper mold 10B of this example, the glass was press-molded at a molding temperature of 620 ° C. to manufacture the optical element shape.
While molding of 100 shots was performed, seizure of the molded product did not occur. No defects such as spiders occurred on the surface of each molded product.
Since zinc melts at a molding temperature of 620 ° C., it is considered that the mold release performance of the mold is improved by being interposed between the molding material G and the mold release film 4 through the opening 2 c of the mold release film 4.

[実施例2]
実施例2は、第1の実施形態に関する実施例である。
まず、離型膜4を除く下型10Aの形状を有する炭化珪素によって製造された基材1Aが準備された。
この後、基材1Aの成形面1aに、イオンビームスパッタによって、白金と、白金に分散されたとモリブデンとからなるベース膜20(t3=2(μm))が形成された(図6参照)。ベース膜20の表面20aには、白金と、モリブデンと、がそれぞれ露出していた。本実施例では、白金が膜本体材料、モリブデンが除去材料に相当する。モリブデンの酸化物は、レニウムの酸化物と同様、昇華する。
ベース膜20が形成された基材1Aは、モリブデンを酸化するため、大気雰囲気の電気炉において酸化処理が行われた。電気炉は直径50mm、長さ1000mmの石英管の長手方向の中央に、前記石英管を取り囲む長さ300mmの管状電気炉が設けられている。石英管の一方より大気が導入され、他方より排出される。大気を導入する側の石英管にはキセノンエキシマランプが設けられており、石英管内部を照射できるようになっている。キセノンエキシマランプを点灯し、石英管内部を照射した状態で、電気炉による550℃、30分間の加熱が行われた。キセノンエキシマランプが照射されたのは、石英管内部の大気中の酸素を光分解し活性酸素やオゾンを生成し、これがベース膜20表面付近に気流に乗って搬送されることでモリブデンの酸化を促進するためである。
この後、キセノンエキシマランプが消灯され、電気炉による700℃、2時間の加熱処理が行われた。これにより、酸化モリブデンが昇華され、上層部にナノポーラス構造を有する膜本体21が形成された(図7参照)。
[Example 2]
Example 2 is an example relating to the first embodiment.
First, a base material 1A made of silicon carbide having the shape of the lower mold 10A excluding the release film 4 was prepared.
Thereafter, a base film 20 (t3 = 2 (μm)) made of platinum and molybdenum dispersed in platinum was formed on the molding surface 1a of the substrate 1A by ion beam sputtering (see FIG. 6). Platinum and molybdenum were exposed on the surface 20a of the base film 20, respectively. In this embodiment, platinum corresponds to the film body material and molybdenum corresponds to the removal material. Molybdenum oxides sublime, like rhenium oxides.
The base material 1A on which the base film 20 was formed was oxidized in an electric furnace in an air atmosphere in order to oxidize molybdenum. In the electric furnace, a tubular electric furnace having a length of 300 mm surrounding the quartz tube is provided at the center in the longitudinal direction of the quartz tube having a diameter of 50 mm and a length of 1000 mm. Air is introduced from one side of the quartz tube and discharged from the other side. A xenon excimer lamp is provided on the quartz tube on the air introduction side so that the inside of the quartz tube can be irradiated. The xenon excimer lamp was turned on and the interior of the quartz tube was irradiated, and heating was performed at 550 ° C. for 30 minutes in an electric furnace. The xenon excimer lamp was irradiated because oxygen in the atmosphere inside the quartz tube was photolyzed to generate active oxygen and ozone. This is to promote.
Thereafter, the xenon excimer lamp was turned off, and heat treatment was performed at 700 ° C. for 2 hours in an electric furnace. As a result, molybdenum oxide was sublimated, and a film body 21 having a nanoporous structure in the upper layer portion was formed (see FIG. 7).

この後、離型剤3となる錫が、膜本体21の表面20aに蒸着された。錫の蒸着層は、本実施例では、離型剤導入材料50として用いられた(図10参照)。
錫が蒸着された膜本体21は、窒素雰囲気の電気炉において、350℃、60分間の加熱処理が施された。
これにより、錫が溶融し、開口部20cを通して、空隙部5に導入された。この後、膜本体21の表面が鏡面研磨されることで、離型膜4を有する下型10Aが製造された。
Thereafter, tin as the release agent 3 was deposited on the surface 20 a of the film body 21. In this embodiment, the tin vapor deposition layer was used as the release agent introducing material 50 (see FIG. 10).
The film body 21 on which the tin was deposited was subjected to heat treatment at 350 ° C. for 60 minutes in an electric furnace in a nitrogen atmosphere.
Thereby, tin was melted and introduced into the gap 5 through the opening 20c. Then, the lower mold | type 10A which has the release film 4 was manufactured by mirror-polishing the surface of the film | membrane main body 21. FIG.

同様にして、上型10Bが製造された。本実施例の下型10A、上型10Bを用いて、成形温度800℃にてガラスのプレス成形が行われ、光学素子の形状の成形品が製造された。
100ショットの成形が行われる間、成形品の焼付きが生じることはなかった。各成形品の表面には、クモリなどの不具合は生じなかった。
錫は成形温度800℃において溶融するため、離型膜4の開口部2cを通して成形材料Gと離型膜4との間に介在することで成形型の離型性能が向上したと考えられる。
Similarly, the upper mold | type 10B was manufactured. Using the lower mold 10A and the upper mold 10B of this example, glass was press-molded at a molding temperature of 800 ° C. to produce a molded product having the shape of an optical element.
While molding of 100 shots was performed, seizure of the molded product did not occur. No defects such as spiders occurred on the surface of each molded product.
Since tin melts at a molding temperature of 800 ° C., it is considered that the mold release performance of the mold is improved by being interposed between the molding material G and the mold release film 4 through the opening 2 c of the mold release film 4.

[実施例3]
実施例3は、第2の実施形態に関する実施例である。
まず、離型膜4を除く下型10Aの形状を有する超硬合金によって製造された基材1Aが準備された。
この後、基材1Aの成形面1aに、蒸着によって金からなる下地膜30(t4=1(μm))が形成された(図11参照)。
この後、下地膜30の表面30aに膜厚t5のベース膜33が塗布された(図12参照)。具体的には、ベース膜33は、ポリビニルアルコールが添加された金ナノ粒子分散ペーストが用いられた。この金ナノ粒子分散ペーストは、塩化金酸をクエン酸ナトリウムで還元し、これを遠心分離により濃縮することで得られた金ナノ粒子溶液にポリビニルアルコールが添加されて製造された。
ベース膜33の表面32aには、金と、ポリビニルアルコールと、がそれぞれ露出していた。本実施例では、金が膜本体材料32、ポリビニルアルコールが除去材料35に相当する。
下地膜30およびベース膜33が形成された基材1Aは、ポリビニルアルコールを焼き飛ばすため、大気雰囲気の電気炉による500℃、30分間の加熱が行われた。これにより、ポリビニルアルコールが焼き飛ばされて、残留する金粒子によってナノポーラス構造を有する膜本体上層部30Bが形成された(図13参照)。膜本体上層部30Bの底面30bを構成する金粒子は、下地膜30の表面30aと密着して一体化した。これにより、膜本体基層部2A(下地膜30)と膜本体上層部30Bとを有する膜本体31が形成された。
[Example 3]
Example 3 is an example related to the second embodiment.
First, the base material 1A manufactured by the cemented carbide having the shape of the lower mold 10A excluding the release film 4 was prepared.
Thereafter, a base film 30 (t4 = 1 (μm)) made of gold was formed on the molding surface 1a of the substrate 1A by vapor deposition (see FIG. 11).
Thereafter, a base film 33 having a film thickness t5 was applied to the surface 30a of the base film 30 (see FIG. 12). Specifically, the base film 33 is a gold nanoparticle dispersed paste to which polyvinyl alcohol is added. This gold nanoparticle-dispersed paste was produced by adding polyvinyl alcohol to a gold nanoparticle solution obtained by reducing chloroauric acid with sodium citrate and concentrating it by centrifugation.
Gold and polyvinyl alcohol were exposed on the surface 32a of the base film 33, respectively. In this embodiment, gold corresponds to the film body material 32 and polyvinyl alcohol corresponds to the removal material 35.
The base material 1A on which the base film 30 and the base film 33 were formed was heated at 500 ° C. for 30 minutes in an electric furnace in an air atmosphere in order to burn off polyvinyl alcohol. Thereby, polyvinyl alcohol was burned off, and the film body upper layer portion 30B having a nanoporous structure was formed by the remaining gold particles (see FIG. 13). The gold particles constituting the bottom surface 30b of the film body upper layer portion 30B were brought into close contact with the surface 30a of the base film 30 and integrated. Thereby, the film main body 31 having the film main body base layer portion 2A (the base film 30) and the film main body upper layer portion 30B was formed.

この後、離型剤3となる五酸化アンチモンが、水およびトリエタノールアミンからなる溶媒に分散されたナノ分散液が膜本体31の表面32aに塗布された。五酸化アンチモンのナノ分散液の塗膜は、本実施例では、離型剤導入材料50として用いられた(図10参照)。
五酸化アンチモンのナノ分散液が塗布された膜本体31は、大気雰囲気の電気炉において、350℃、60分間の加熱処理が施された。これにより、五酸化アンチモンが空隙部5の内部に吸収された。
この後、五酸化アンチモンが吸収された膜本体31の表面32aが鏡面研磨されることで、離型膜4を有する下型10Aが製造された。鏡面研磨に用いられた研磨液は、アルミナ系研磨剤分散液が用いられた。
Thereafter, a nano-dispersion in which antimony pentoxide serving as the release agent 3 was dispersed in a solvent composed of water and triethanolamine was applied to the surface 32a of the film body 31. In the present example, the coating film of the antimony pentoxide nanodispersion was used as the release agent introducing material 50 (see FIG. 10).
The film body 31 to which the nano dispersion of antimony pentoxide was applied was subjected to a heat treatment at 350 ° C. for 60 minutes in an electric furnace in an air atmosphere. As a result, antimony pentoxide was absorbed inside the gap 5.
Then, the lower mold | type 10A which has the release film 4 was manufactured by mirror-polishing the surface 32a of the film | membrane main body 31 in which the antimony pentoxide was absorbed. As the polishing liquid used for mirror polishing, an alumina-based abrasive dispersion was used.

同様にして、上型10Bが製造された。本実施例の下型10A、上型10Bを用いて、成形温度400℃にてガラスのプレス成形が行われ、光学素子の形状の成形品が製造された。
300ショットの成形が行われる間、成形品の焼付きが生じることはなかった。各成形品の表面には、クモリなどの不具合は生じなかった。
五酸化アンチモンは成形温度400℃において溶融するため、離型膜4の開口部2cを通して成形材料Gと離型膜4との間に介在することで成形型の離型性能が向上したと考えられる。
Similarly, the upper mold | type 10B was manufactured. Using the lower mold 10A and the upper mold 10B of this example, glass was press-molded at a molding temperature of 400 ° C. to produce a molded article having the shape of an optical element.
While 300 shots were molded, no seizure of the molded product occurred. No defects such as spiders occurred on the surface of each molded product.
Since antimony pentoxide melts at a molding temperature of 400 ° C., it is considered that the mold release performance of the mold is improved by being interposed between the molding material G and the mold release film 4 through the opening 2 c of the mold release film 4. .

[比較例]
実施例1〜3と比較するため、比較例の成形用型が製作された。比較例の成形用型は、実施例1の下型10A、上型10Bの、離型膜4に代えて白金製の離型膜が形成された。比較例の成形用型を用いた光学素子の製造方法では、離型膜の表面に、グリセリンをアルコールで希釈した有機離型剤が塗布された状態で、実施例1と同様の成形条件で、光学素子の成形が行われた。
30ショットの成形が行われたときに、成形品の焼付きが生じ、成形品の表面にもクモリが生じた。したがって、成形用型としての寿命は、実施例1〜3に比べて格段に短くなっていた。
この原因は、成形温度で分解された有機離型剤成分が離型膜および成形品表面に固着したためと考えられる。
[Comparative example]
In order to compare with Examples 1 to 3, a molding die of a comparative example was manufactured. In the molding die of the comparative example, a platinum release film was formed instead of the release film 4 of the lower mold 10A and the upper mold 10B of Example 1. In the method for producing an optical element using the molding die of the comparative example, the surface of the release film was coated with an organic release agent obtained by diluting glycerin with alcohol, under the same molding conditions as in Example 1. The optical element was molded.
When molding of 30 shots was performed, seizure of the molded product occurred and spiders were also generated on the surface of the molded product. Therefore, the lifetime as a mold for molding was remarkably shortened compared with Examples 1-3.
This is considered to be because the organic release agent component decomposed at the molding temperature adhered to the release film and the surface of the molded product.

以上、本発明の好ましい各実施形態および各実施例を説明したが、本発明はこれらの各実施形態及び各実施例に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。
また、本発明は前述した説明によって限定されることはなく、添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。
The preferred embodiments and examples of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to these embodiments and examples. Additions, omissions, substitutions, and other modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
Further, the present invention is not limited by the above description, and is limited only by the appended claims.

1a、1b 成形面
1A、1B 基材
2、21、31、42 膜本体
2a、20a、30a、32a、42a 表面
2A 膜本体基層部
2B、20B、30B 膜本体上層部
2c、20c 開口部
3 離型剤
4、44 離型膜
5 空隙部
10a、10b 型表面
10A 下型(光学素子成形用型)
10B 上型(光学素子成形用型)
0、33 ベース膜
30 下地膜
32 膜本体材料
35 除去材料
50 離型剤導入材料
G 成形材料
1a, 1b Molding surface 1A, 1B Base material 2, 21, 31, 42 Membrane body 2a, 20a, 30a, 32a, 42a Surface 2A Membrane body base layer 2B, 20B, 30B Membrane body upper layer 2c, 20c Opening 3 Separation Molding agent 4, 44 Release film 5 Gap 10a, 10b Mold surface 10A Lower mold (Optical element molding mold)
10B Upper mold (mold for optical element molding)
0, 33 Base film 30 Base film 32 Film body material 35 Removal material 50 Release agent introduction material G Molding material

Claims (10)

貴金属元素を含む金属または合金からなり、成形温度にて溶融しない膜本体と、
前記成形温度にて、前記膜本体において成形材料と接触する表面に移動可能な状態で前記膜本体の内部に分散された離型剤と、
を備える、離型膜。
A film body made of a metal or alloy containing a noble metal element, which does not melt at the molding temperature,
At the molding temperature, a release agent dispersed inside the membrane body in a state movable to the surface in contact with the molding material in the membrane body,
A release film.
前記離型剤は、前記表面から前記膜本体の厚さ未満の範囲に分散されている、
請求項1に記載の離型膜。
The release agent is dispersed in a range less than the thickness of the membrane body from the surface,
The release film according to claim 1.
前記離型剤の融点は、前記成形温度よりも低い、
請求項1または2に記載の離型膜。
The melting point of the release agent is lower than the molding temperature,
The release film according to claim 1 or 2.
前記離型剤は、無機材料である、
請求項3に記載の離型膜。
The release agent is an inorganic material.
The release film according to claim 3.
前記膜本体は、前記離型剤が分散する範囲に、ナノポーラス構造を有する、
請求項1〜4のいずれか1項に記載の離型膜。
The membrane body has a nanoporous structure in a range in which the release agent is dispersed.
The release film according to any one of claims 1 to 4.
請求項1〜5のいずれか1項に記載の離型膜を備える、
光学素子成形用型。
Comprising the release film according to any one of claims 1 to 5,
Optical element mold.
成形型本体の少なくとも一部を構成し、成形面が形成された基材を準備することと、
前記基材の表面に、貴金属元素を含む金属または合金からなる膜本体材料と、前記膜本体材料に分散された除去材料と、を有するベース膜を成膜することと、
前記ベース膜から前記除去材料の少なくとも一部を除去することにより、前記ベース膜の内側から前記ベース膜の表面に連通する空隙部を形成することと、
前記空隙部に離型剤を導入することと、
を含む、光学素子成形用型の製造方法。
Comprising at least a part of a mold body and preparing a substrate on which a molding surface is formed;
Forming a base film having a film body material made of a metal or alloy containing a noble metal element and a removal material dispersed in the film body material on the surface of the base material;
Removing at least a portion of the removal material from the base film to form a void portion communicating from the inside of the base film to the surface of the base film;
Introducing a release agent into the void,
The manufacturing method of the type | mold for optical element shaping | molding containing.
成形型本体の少なくとも一部を構成し、成形面が形成された基材を準備することと、
前記基材の表面に、貴金属元素を含む金属または合金からなる下地膜を成膜することと、
前記下地膜の表面に、貴金属元素を含む金属または合金からなる膜本体材料と、前記膜本体材料に分散された除去材料と、を有するベース膜を成膜することと、
前記ベース膜から前記除去材料の少なくとも一部を除去することにより、前記ベース膜の内側から前記ベース膜の表面に連通する空隙部を形成することと、
前記空隙部に離型剤を導入することと、
を含む、光学素子成形用型の製造方法。
Comprising at least a part of a mold body and preparing a substrate on which a molding surface is formed;
Forming a base film made of a metal or alloy containing a noble metal element on the surface of the substrate;
Forming a base film having a film body material made of a metal or an alloy containing a noble metal element and a removal material dispersed in the film body material on the surface of the base film;
Removing at least a portion of the removal material from the base film to form a void portion communicating from the inside of the base film to the surface of the base film;
Introducing a release agent into the void,
The manufacturing method of the type | mold for optical element shaping | molding containing.
成形型本体の少なくとも一部を構成し、成形面が形成された基材を準備することと、
前記基材の表面に、貴金属元素を含む金属または合金を有するベース膜を成膜することと、
前記ベース膜の表面に微小な開口部を有し、前記開口部から前記ベース膜の内側に空隙部が延びるナノポーラス構造を、前記ベース膜に形成することと、
前記空隙部に離型剤を導入することと、
を含む、光学素子成形用型の製造方法。
Comprising at least a part of a mold body and preparing a substrate on which a molding surface is formed;
Forming a base film having a metal or alloy containing a noble metal element on the surface of the substrate;
Forming a nanoporous structure in the base film having a minute opening on the surface of the base film, and a void extending from the opening to the inside of the base film;
Introducing a release agent into the void,
The manufacturing method of the type | mold for optical element shaping | molding containing.
請求項1〜5のいずれか1項に記載の離型膜を備える光学素子成形用型を用いて、前記成形材料を成形することによって、光学素子を成形することと、
前記光学素子を複数成形した後、前記離型膜の内部に前記離型剤を補充することと、
を繰り返す、光学素子の製造方法。
Molding an optical element by molding the molding material using a mold for molding an optical element including the release film according to any one of claims 1 to 5;
After molding a plurality of the optical elements, replenishing the release agent inside the release film;
The method for manufacturing the optical element is repeated.
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