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JP2009073693A - Optical element-molding die, and method for producing the same - Google Patents

Optical element-molding die, and method for producing the same Download PDF

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JP2009073693A
JP2009073693A JP2007244079A JP2007244079A JP2009073693A JP 2009073693 A JP2009073693 A JP 2009073693A JP 2007244079 A JP2007244079 A JP 2007244079A JP 2007244079 A JP2007244079 A JP 2007244079A JP 2009073693 A JP2009073693 A JP 2009073693A
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layer
metal
plating layer
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optical element
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JP2007244079A
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Shigeo Konno
成夫 今野
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Fujinon Corp
Original Assignee
Fujinon Corp
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Publication date
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    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B11/00Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
    • C03B11/06Construction of plunger or mould
    • C03B11/08Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses
    • C03B11/084Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses material composition or material properties of press dies therefor
    • C03B11/086Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses material composition or material properties of press dies therefor of coated dies

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To perform the reproduction of a die at low cost. <P>SOLUTION: A platinum group based metal plating layer 20 is provided on the surface of a base material 15, as a machining layer. The desired optical face shape is finished with high precision by ultraprecisely machining the machining layer using a diamond bit. The surface thereof is provided with a surface protective film layer 21 and a die release layer 22. Regarding the die in which the die release layer 22 and the surface protective film layer 21 are deteriorated by the repetition of heating and cooling by being used for the process of molding, the molding face is immersed into hydrofluoric acid, the deteriorated surface protective film layer 21 and die release layer 22 are removed, and a surface protective film layer 21 and a die release layer 22 are newly attached, so as to reproduce the die. Since the platinum based metal plating layer 20 is not eroded by hydrofluoric acid, the shape of the optical face subjected to the ultraprecise working is maintained. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、ガラス光学素子をプレス成形してレンズ成形品を作る光学素子成形用金型、及び、その製造方法に関する。   The present invention relates to an optical element molding die for producing a lens molded product by press molding a glass optical element, and a manufacturing method thereof.

従来、ガラスレンズをプレス成形するための金型は、タングステンカーバイト(WC)を主成分とする超硬合金、又は、チタンカーバイド(TiC)又はチタンナイトライド(TiN)を主成分とするサーメットを母材として、これに砥石を用いて研削加工により製造されている。しかし、超硬合金やサーメットは極めて硬度が高いため、研削加工に長時間を要し、金型のコストが高くなってしまっていた。また、研削加工では光学面の面形状によっては所望の精度に加工することが困難な場合があった。   Conventionally, a mold for press-molding a glass lens is a cemented carbide mainly composed of tungsten carbide (WC), or a cermet mainly composed of titanium carbide (TiC) or titanium nitride (TiN). As a base material, it is manufactured by grinding using a grindstone. However, cemented carbides and cermets have extremely high hardness, which requires a long time for grinding and increases the cost of the mold. Also, in grinding, it may be difficult to process to a desired accuracy depending on the surface shape of the optical surface.

そこで、超硬合金からなる母材上に、切削加工層としてNiとPからなる無電解ニッケルメッキ層を設け、その切削加工層を、ダイヤモンドバイトを用いた超精密切削により光学面形状となるように所望の精度に加工している(特許文献1)。   Therefore, an electroless nickel plating layer made of Ni and P is provided as a cutting layer on a base material made of a cemented carbide, and the cutting layer is formed into an optical surface shape by ultra-precise cutting using a diamond bite. Are processed to a desired accuracy (Patent Document 1).

また、母材の表面に、非晶質の金属または合金からなる切削加工層を放電プラズマ焼結法により形成した後、その切削加工層に切削加工を施して所望の光学面にすることも知られている(特許文献2)。   It is also known that a cutting layer made of an amorphous metal or alloy is formed on the surface of a base material by a discharge plasma sintering method, and then the cutting layer is cut to obtain a desired optical surface. (Patent Document 2).

ところで、ガラスレンズのプレス成形では、金型を約400℃付近又はそれ以上に熱してガラス成形素材を加熱する。このため、プレス成形用の金型には、高温下における使用に耐えられるように高温強度、耐熱性及び耐酸化性が、所望の形状、寸法精度でレンズを成形することができるように加工性が、長期間の使用に耐えられるように耐久性が要求される。また、成型時においてガラスと付着することがないように離型性が、それぞれ要求される。   By the way, in press molding of a glass lens, the glass molding material is heated by heating the mold to around 400 ° C. or higher. For this reason, press molds have high temperature strength, heat resistance and oxidation resistance so that they can withstand use at high temperatures, so that the lens can be molded with the desired shape and dimensional accuracy. However, durability is required to withstand long-term use. In addition, releasability is required so as not to adhere to the glass during molding.

そのために、金型では、切削加工層の上に、耐熱性、離型性を確保するために、白金(Pt)、イリジウム(Ir)、オスミウム(Os)、レニウム(Re)等の貴金属合金膜を表面保護膜として被覆したり(特許文献2)、窒化物又は炭化物セラミックからなる中間層と、その上面にDLC膜(Diamond Like Carbonの略:カーボン硬質膜)からなる離型層を設けたりする(特許文献1)することも知られている。   Therefore, in the mold, a noble metal alloy film such as platinum (Pt), iridium (Ir), osmium (Os), rhenium (Re), etc. is provided on the cutting layer to ensure heat resistance and releasability. As a surface protective film (Patent Document 2), an intermediate layer made of nitride or carbide ceramic, and a release layer made of a DLC film (abbreviated as Diamond Like Carbon: carbon hard film) are provided on the upper surface of the intermediate layer. (Patent Document 1) is also known.

ところで、レンズ用の成形用金型においては、成形面における寸法交差は数〔μm〕オーダーであり、成形面の面粗さはRaで10〜20〔nm〕又はそれより平滑であることが要求されるが、プレス成形を例えば4000ショット位使用することで表面保護膜が、劣化、又は、面荒れ、あるいは、部分的な剥(はく)離等を起こし、金型を使用することができなくなってしまう。   By the way, in the molding die for lenses, the dimension crossing on the molding surface is of the order of several [μm], and the surface roughness of the molding surface is required to be 10 to 20 [nm] or smoother than that. However, when the press molding is used, for example, about 4000 shots, the surface protective film deteriorates, roughens, or partially peels off, and the mold can be used. It will disappear.

そこで、金型の成形面をフッ酸(HF)に浸漬して表面保護膜を除去して、再び表面保護膜を設けることによって成形用金型を再生するようにしている。
特開平11−157852号公報 特開2003−246629号公報
Therefore, the molding die is regenerated by immersing the molding surface of the mold in hydrofluoric acid (HF) to remove the surface protective film and providing the surface protective film again.
JP-A-11-157852 JP 2003-246629 A

ところで、金型の再生方法として、例えば、中間層に無電解ニッケルメッキ層を用いた金型をフッ酸(HF)に浸漬して再生する場合、表面保護膜の傷等から侵入して無電解ニッケルメッキ層や母材までも溶解して面荒れ等が生じるため、金型に対して精密切削加工、研磨等を行う必要が生じ、金型の再生コストが高くなってしまう。   By the way, as a mold regeneration method, for example, when a mold using an electroless nickel plating layer as an intermediate layer is dipped in hydrofluoric acid (HF) and regenerated, it enters the surface protection film from scratches, etc. Since even the nickel plating layer and the base material are melted to cause surface roughness and the like, it is necessary to perform precision cutting, polishing, etc. on the mold, and the mold regeneration cost increases.

本発明は、このような従来の問題点を考慮してなされたものであり、面荒れ等が発生するのを防止して、低コストで再生することができる光学素子成形用金型、及び、そ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 consideration of such conventional problems, and prevents the occurrence of surface roughness and the like, and an optical element molding die that can be reproduced at low cost, and It aims at providing the manufacturing method.

上記目的を達成するために、本発明では、超硬合金、サーメット、シリコンカーバイド、シリコンナイトライド、及び、ステンレス鋼のいずれかからなる母材と、母材の上に切削加工層として設けられる無電解ニッケルメッキ層と、この無電解ニッケルメッキ層と離型層との間に設けられる中間層とを設け、前記中間層を、白金属系の金属コート層と、前記金属コート層の上設けられるチタンアルミナイトライド(TiAlN)からなる表面保護膜層と、で構成したものである。   In order to achieve the above object, the present invention provides a base material made of any one of cemented carbide, cermet, silicon carbide, silicon nitride, and stainless steel, and a non-cut layer provided on the base material. An electrolytic nickel plating layer and an intermediate layer provided between the electroless nickel plating layer and the release layer are provided, and the intermediate layer is provided on the white metal-based metal coating layer and the metal coating layer. And a surface protective film layer made of titanium aluminum nitride (TiAlN).

無電解ニッケルメッキ層は、切削加工層となる。そして、白金属系の金属コート層が、再生時に表面保護膜の傷等からフッ酸が入り込むのを防止する。白金属系の金属のコーティングは薄い層、例えば0.5〜2μmの位の厚みが好適である。なお、白金属系の金属としては、白金、ロジウム、パラジウム、ルテニウム、及び、イリジウムのうちの少なくとも1種、又はこれらの混合物を主成分とする金属であればよい。また、白金、ロジウム、パラジウム、ルテニウム、イリジウム、及び、他の物質との混合物としては、白金、ロジウム、パラジウム、ルテニウム、イリジウムの合計含有率が50重量%以上であればよい。さらに、白金属系の金属としては、白金、ロジウム、ルテニウム、及び、イリジウムのうちのいずれか1種又はこれらの混合物、又はいずれか1種又はこれらの混合物を主成分とする他の物質との混合物を用いてもよい。この他の物質との混合物としては、白金、ロジウム、パラジウム、ルテニウム、イリジウムの合計含有率が50重量%以上であればよい。さらに、白金属系の金属の代わりに、金を利用してもよい。   The electroless nickel plating layer becomes a cutting layer. The white metal-based metal coat layer prevents the entry of hydrofluoric acid from scratches on the surface protective film during reproduction. The white metal-based metal coating is preferably a thin layer, for example, a thickness of about 0.5 to 2 μm. The white metal-based metal may be a metal mainly composed of at least one of platinum, rhodium, palladium, ruthenium, and iridium, or a mixture thereof. Moreover, as a mixture with platinum, rhodium, palladium, ruthenium, iridium, and other substances, the total content of platinum, rhodium, palladium, ruthenium, and iridium may be 50% by weight or more. Further, as the white metal-based metal, any one of platinum, rhodium, ruthenium, and iridium, or a mixture thereof, or any one of these substances or a mixture of these substances as a main component Mixtures may be used. As a mixture with this other substance, the total content of platinum, rhodium, palladium, ruthenium and iridium may be 50% by weight or more. Furthermore, gold may be used instead of the white metal.

また、切削加工層としては、無電解ニッケルメッキ層の代わりに、白金属系の金属メッキ層を設けてもよい。この場合には、白金属系の金属メッキ層が切削加工層となり、かつ、再生時に表面保護膜の傷等からフッ酸が入り込むのを防止する。白金属系の金属メッキ層のメッキ厚みとしては、例えば、80〜200μm位が好適である。白金属系の金属メッキ層としては、前述したように、白金、ロジウム、パラジウム、ルテニウム、及び、イリジウムのうちの少なくとも1種、又はこれらの混合物を主成分とする金属メッキ層が望ましい。また、母材としては、超硬合金、サーメット、シリコンカーバイド、シリコンナイトライド、及び、ステンレス鋼のいずれかを用いることができる。   As the cutting layer, a white metal-based metal plating layer may be provided instead of the electroless nickel plating layer. In this case, the white metal-based metal plating layer serves as a cutting layer, and prevents the entry of hydrofluoric acid from scratches on the surface protective film during reproduction. The plating thickness of the white metal-based metal plating layer is preferably about 80 to 200 μm, for example. As described above, the white metal-based metal plating layer is preferably a metal plating layer mainly composed of at least one of platinum, rhodium, palladium, ruthenium, and iridium, or a mixture thereof. As the base material, any of cemented carbide, cermet, silicon carbide, silicon nitride, and stainless steel can be used.

チタンアルミナイトライドからなる表面保護膜層は、PVD処理、例えば真空蒸着により被覆される。なお、チタンアルミナイトライドの代わりに、アルミナ、窒化チタン(TiN)、炭化チタン(TiC)、炭窒化チタン(TiCN)、二酸化珪素、酸化ジルコニウムなどのいずれかを用いてもよい。なお、離型層としては、DLC膜が好適である。   The surface protective film layer made of titanium aluminum nitride is coated by PVD treatment, for example, vacuum deposition. Note that alumina, titanium nitride (TiN), titanium carbide (TiC), titanium carbonitride (TiCN), silicon dioxide, zirconium oxide, or the like may be used instead of titanium aluminum nitride. As the release layer, a DLC film is suitable.

本発明によれば、中間層に白金属系の金属層を設けたので、再生時に表面保護膜の傷等からフッ酸が入り込むのを確実に防止するため、表面保護膜のみ再生が可能になる。   According to the present invention, since the white metal-based metal layer is provided in the intermediate layer, it is possible to regenerate only the surface protective film in order to surely prevent entry of hydrofluoric acid from scratches on the surface protective film during reproduction. .

ガラス光学素子成形用金型10は、図1に示すように、上型11及び下型12で構成されている。下型12には、所望の体積に調整してある球形状のガラス素材13が成形面12aの中心に移載される。上型11は、加圧機構14に昇降自在になっている。上型11を加圧位置に下降することで、下型12との間でガラス素材13に約200Kgfの荷重をかけてプレス成形を行ってレンズ成形品を作る。なお、下型が昇降自在な構造であってもよい。   As shown in FIG. 1, the glass optical element molding die 10 includes an upper die 11 and a lower die 12. A spherical glass material 13 adjusted to a desired volume is transferred to the lower mold 12 at the center of the molding surface 12a. The upper mold 11 is movable up and down by the pressurizing mechanism 14. By lowering the upper mold 11 to the pressurization position, a lens molded product is made by applying a load of about 200 kgf to the glass material 13 between the lower mold 12 and press molding. Note that the lower mold may be configured to be movable up and down.

なお、図示していないが、加熱機構、冷却機構、及び、ハンドリング用のロボットを備えており、下型12の成形面上にロボットによりガラス素材13を供給した後に、加熱機構により上型11及び下型12を加熱して、ガラス素材13が屈伏温度(At)を越える所定の温度に達した後に約5分間プレス成形を行い、その後に、冷却機構によりガラス転移温度(Tg)以下まで冷やしてから上型11を離型してロボットにより成形品を下型12から排出する。   Although not shown, a heating mechanism, a cooling mechanism, and a handling robot are provided. After the glass material 13 is supplied onto the molding surface of the lower mold 12 by the robot, the upper mold 11 and The lower mold 12 is heated, and after the glass material 13 reaches a predetermined temperature exceeding the deformation temperature (At), press molding is performed for about 5 minutes, and then the glass material 13 is cooled to a glass transition temperature (Tg) or less by a cooling mechanism. The upper mold 11 is released from the mold, and the molded product is discharged from the lower mold 12 by the robot.

[実施形態1]
下型12は、図2に示すように、ステンレス鋼からなる母材15の仮成形面(光学面の概略形状となる面)15a上に、切削加工層として無電解ニッケルメッキ層16が形成され、また、この無電解ニッケルメッキ層16の上に白金属系の金属コート層17を設け、さらに、白金属系の金属コート層17の上に、チタンアルミナイトライドからなる表面保護膜層18を形成し、その上に離型層22を設けた構成になっている。つまり、この実施形態では、母材15と、その上に設けた無電解ニッケルメッキ層16と、この無電解ニッケルメッキ層16と離型層22との間の中間層を、白金属系の金属コート層17、及び、表面保護膜層18とで構成している。
[Embodiment 1]
As shown in FIG. 2, the lower mold 12 has an electroless nickel plating layer 16 as a cutting layer formed on a temporary molding surface (surface having a schematic optical surface shape) 15 a of a base material 15 made of stainless steel. Further, a white metal-based metal coat layer 17 is provided on the electroless nickel plating layer 16, and a surface protective film layer 18 made of titanium aluminum nitride is further formed on the white metal-based metal coat layer 17. It is formed and a release layer 22 is provided thereon. That is, in this embodiment, the base material 15, the electroless nickel plating layer 16 provided thereon, and the intermediate layer between the electroless nickel plating layer 16 and the release layer 22 are made of a white metal metal. The coating layer 17 and the surface protective film layer 18 are used.

マルテンサイト系ステンレス鋼からなる母材15を用いる場合には、図3に示すように、母材15を予め、切削・研磨することによって仮成形面15aを作製する工程、その後、この仮成形面15a上に無電解ニッケルメッキ層16を形成する工程、その後に、無電解ニッケルメッキ層16を、ダイヤモンドバイトを用いた精密切削加工によって球面又は非球面形状等の所望の面形状に加工して加工面16aを作る工程、その後に、無電解ニッケルメッキ層16の加工面16a上に白金属系の金属コート層17を設ける工程、白金属系の金属コート層17の上にチタンアルミナイトライドからなる表面保護膜層18を真空蒸着により形成する工程、最後に、表面保護膜層18の上に離型層22を形成する工程を経て下型12が製造される。この実施形態では、ニッケルを用いるため、加工性が良好であり、金型を安価に作ることができる。なお、白金属系の金属コート層17としは、0.5〜2μm位の厚みで施すのが好適である。   In the case of using a base material 15 made of martensitic stainless steel, as shown in FIG. 3, a step of preparing a temporary molding surface 15a by cutting and polishing the base material 15 in advance, and then this temporary molding surface Step of forming electroless nickel plating layer 16 on 15a, and then processing electroless nickel plating layer 16 into a desired surface shape such as a spherical or aspherical shape by precision cutting using a diamond tool. A step of forming the surface 16a, a step of providing a white metal-based metal coat layer 17 on the processed surface 16a of the electroless nickel plating layer 16, and a titanium aluminum nitride on the white metal-based metal coat layer 17. The lower mold 12 is manufactured through a step of forming the surface protective film layer 18 by vacuum deposition and finally a step of forming the release layer 22 on the surface protective film layer 18. In this embodiment, since nickel is used, the workability is good and the mold can be made at low cost. The white metal-based metal coat layer 17 is preferably applied with a thickness of about 0.5 to 2 μm.

再生方法としては、図4に示すように、使用済みの下型12の成形面12aをフッ酸に浸漬して表面保護膜層18を除去する。このとき、表面保護膜層18の傷等からフッ酸が入り込むのを白金属系の金属コート層17が防止する。よって、無電解ニッケルメッキ層16に面荒れ等の不都合が生じることを確実に防ぐことができる。その後に、新たに表面保護膜層18を真空蒸着により形成し、その後に表面保護膜層18の上に離型層22を形成する。このように、所望の形状に超精密加工を施した無電解ニッケルメッキ層16がフッ酸などによって侵食されることがないので、再生に当たって超精密加工層を作り直す必要がなく、下型12を低コストで再生することができる。   As a regeneration method, as shown in FIG. 4, the surface protection film layer 18 is removed by immersing the molding surface 12 a of the used lower mold 12 in hydrofluoric acid. At this time, the white metal-based metal coat layer 17 prevents the entry of hydrofluoric acid from scratches on the surface protective film layer 18 or the like. Therefore, it is possible to reliably prevent the electroless nickel plating layer 16 from causing inconveniences such as surface roughness. Thereafter, a new surface protective film layer 18 is formed by vacuum deposition, and then a release layer 22 is formed on the surface protective film layer 18. Thus, since the electroless nickel plating layer 16 that has been subjected to ultra-precision machining in a desired shape is not eroded by hydrofluoric acid or the like, there is no need to re-create the ultra-precision machining layer during regeneration, and the lower mold 12 can be reduced. Can be played at a cost.

なお、白金属系の金属コート層の代わりに、金をコーティングしてもよい。なお、白金属系の金属としては、白金、イリジウム、パラジウム、ロジウム、及び、ルテニウムのうちの1種、又はこれらの混合物を主成分とする金属が好適である。ここで、白金、ロジウム、パラジウム、ルテニウム、イリジウム及び他の物質との混合物としては、白金、ロジウム、パラジウム、ルテニウム、イリジウムの合計含有率が50重量%以上であればよい。さらに、白金、ロジウム、ルテニウム、及び、イリジウムのうちのいずれか1種又はこれらの混合物、又はいずれか1種又はこれらの混合物を主成分とする他の物質との混合物を用いてもよい。この、他の物質との混合物としては、白金、ロジウム、パラジウム、ルテニウム、イリジウムの合計含有率が50重量%以上であればよい。さらに、白金属系の金属の代わりに、金を利用してもよい。   Instead of the white metal-based metal coat layer, gold may be coated. In addition, as a white metal-type metal, the metal which has 1 type in platinum, iridium, palladium, rhodium, and ruthenium, or these mixtures as a main component is suitable. Here, as a mixture with platinum, rhodium, palladium, ruthenium, iridium and other substances, the total content of platinum, rhodium, palladium, ruthenium and iridium may be 50% by weight or more. Further, any one of platinum, rhodium, ruthenium, and iridium, or a mixture thereof, or a mixture with any one of these substances or a mixture of these substances as a main component may be used. As a mixture with this other substance, the total content of platinum, rhodium, palladium, ruthenium and iridium may be 50% by weight or more. Furthermore, gold may be used instead of the white metal.

また、母材15としては、ステンレス鋼を用いているが、ステンレス鋼の代わりに、タングステンカーバイト(WC)を主成分とする超硬合金、サーメット、シリコンカーバイド、及び、シリコンナイトライドのいずれを用いてもよい。離型層22としては、カーボン硬質膜であるDLC膜が好適である。   Moreover, although stainless steel is used as the base material 15, any of cemented carbide, cermet, silicon carbide, and silicon nitride mainly composed of tungsten carbide (WC) is used instead of stainless steel. It may be used. As the release layer 22, a DLC film which is a carbon hard film is suitable.

[第2実施形態]
下型19は、図5に示すように、ステンレス鋼(SUS)からなる母材15の仮成形面15a上に、切削加工層として白金属系の金属メッキ層20を形成し、その白金属系の金属メッキ層20の上に、チタンアルミナイトライドからなる表面保護膜層21をコーティングし、表面保護膜層21の上に離型層22を設けた構成となっている。この実施形態では、母材15と離型層22との間の中間層を、切削加工層である白金属系の金属メッキ層20と表面保護膜層21とで構成している。
[Second Embodiment]
As shown in FIG. 5, the lower mold 19 has a white metal-based metal plating layer 20 formed as a cutting layer on a temporary molding surface 15a of a base material 15 made of stainless steel (SUS). A surface protective film layer 21 made of titanium aluminum nitride is coated on the metal plating layer 20, and a release layer 22 is provided on the surface protective film layer 21. In this embodiment, the intermediate layer between the base material 15 and the release layer 22 is composed of a white metal-based metal plating layer 20 and a surface protective film layer 21 which are cutting layers.

マルテンサイト系ステンレス鋼からなる母材15を用いる場合には、図6に示すように、母材15を予め、切削・研磨することによって仮成形面15aを作製する工程、その後、この仮成形面15a上に白金属系の金属メッキ層20を形成する工程、その後に、白金属系の金属メッキ層20を、ダイヤモンドバイトを用いた精密切削加工によって所望する球面又は非球面形状に加工して加工面20aを作る工程、白金属系の金属メッキ層20の加工面20a上にチタンアルミナイトライドからなる表面保護膜層21を真空蒸着により形成し、最後に、表面保護膜層21の上に離型層22を形成する工程を経て下型19が製造される。この実施形態では、第1実施形態に比べて1層少ないので、工程が少なくて済む。   In the case of using a base material 15 made of martensitic stainless steel, as shown in FIG. 6, a step of preparing the temporary molding surface 15a by cutting and polishing the base material 15 in advance, and then this temporary molding surface The step of forming a white metal-based metal plating layer 20 on 15a, and then processing the white metal-based metal plating layer 20 into a desired spherical or aspherical shape by precision cutting using a diamond tool. Forming a surface 20a, forming a surface protective film layer 21 made of titanium aluminum nitride on the processed surface 20a of the white metal plating layer 20 by vacuum deposition, and finally separating the surface protective film layer 21 on the surface protective film layer 21; The lower mold 19 is manufactured through the process of forming the mold layer 22. In this embodiment, since there is one layer less than in the first embodiment, the number of steps is reduced.

再生方法としては、図4で説明したように、使用済みの下型19の成形面をフッ酸に浸漬して表面保護膜層21を除去する。このとき、表面保護膜層21の傷等からフッ酸が入り込んでも白金属系の金属メッキ層20はフッ酸に侵食されないため、所望の形状に超精密加工された面はそのままの形状が維持される。また、母材15が侵食されるのを防止することができる。よって、その後に、新たに表面保護膜層21を真空蒸着により形成し、その上に離型層22を形成するだけで下型19を低コストで再生することができる。   As a regeneration method, as described with reference to FIG. 4, the surface protection film layer 21 is removed by immersing the molding surface of the used lower mold 19 in hydrofluoric acid. At this time, even if hydrofluoric acid enters due to scratches on the surface protective film layer 21 or the like, the white metal-based metal plating layer 20 is not eroded by hydrofluoric acid, so the surface that has been ultra-precision processed into a desired shape is maintained as it is. The Further, the base material 15 can be prevented from being eroded. Therefore, the lower mold 19 can be regenerated at low cost simply by forming a new surface protective film layer 21 by vacuum deposition and forming the release layer 22 thereon.

白金属系の金属メッキ層20は、耐熱性が高い点、切削が容易である点、メッキ層を厚くできる点、母材15との密着性がよい点、メッキの緻密性が良好である点、メッキ層の硬度がビッカース硬度(Hv)で300〜1000である点などの特性を有しているので、切削加工層としては好適である。   The white metal-based metal plating layer 20 has high heat resistance, is easy to cut, has a thick plating layer, has good adhesion to the base material 15, and has good plating density. Since the plating layer has characteristics such as a Vickers hardness (Hv) of 300 to 1000, it is suitable as a cutting layer.

また、白金属系の金属メッキ層20では厚みを80〜200μm程度まで厚くして作ることができる。これにより、所望の光学面の形状に応じた形状に加工するのに十分な切削加工層の厚さが得られる。さらに、白金属系の金属メッキ層20は切削性が良いので切削加工により曲率半径の小さい湾曲面や非球面形状など研削加工では加工が難しい形状の精密加工も行うことができる。   Further, the white metal-based metal plating layer 20 can be formed to a thickness of about 80 to 200 μm. Thereby, the thickness of the cutting layer sufficient to process into the shape according to the shape of the desired optical surface is obtained. Further, since the white metal-based metal plating layer 20 has good machinability, it is possible to perform precision machining that is difficult to process by grinding, such as a curved surface having a small radius of curvature or an aspherical shape.

なお、母材15としては、ステンレス鋼の代わりに、タングステンカーバイト(WC)を主成分とする超硬合金、サーメット、シリコンカーバイド、及び、シリコンナイトライドのいずれを用いてもよい。また、白金属系の金属メッキ層20で用いる金属としては、段落[0021]で説明したと同じ構成のものを用いることができる。   In addition, as the base material 15, you may use any of the cemented carbide which has tungsten carbide (WC) as a main component, a cermet, a silicon carbide, and a silicon nitride instead of stainless steel. In addition, as the metal used in the white metal-based metal plating layer 20, a metal having the same structure as described in paragraph [0021] can be used.

また、上記各実施形態では、本発明を用いて下型12を作っているが、上型11も本発明を用いて作ってもよい。   Moreover, in each said embodiment, although the lower mold | type 12 is made using this invention, you may make the upper mold | type 11 using this invention.

成型用金型を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the metal mold | die for shaping | molding. 図1で説明した下型を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the lower mold | type demonstrated in FIG. 下型を製造する手順を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the procedure which manufactures a lower mold | type. 下型を再生する手順を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the procedure which reproduce | regenerates a lower mold | type. 別の実施形態の下型を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the lower mold | type of another embodiment. 図5で説明した下型を製造する手順を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the procedure which manufactures the lower mold | type demonstrated in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

10 金型
11 上型
12,19 下型
13 ガラス素材
15 母材
16 無電解ニッケルメッキ層
17 白金属系の金属コート層
18,21 表面保護膜層
20 白金属系の金属メッキ層
22 離型層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Mold 11 Upper mold | type 12,19 Lower mold | type 13 Glass material 15 Base material 16 Electroless nickel plating layer 17 White metal type metal coating layer 18, 21 Surface protection film layer 20 White metal type metal plating layer 22 Release layer

Claims (6)

超硬合金、サーメット、シリコンカーバイド、シリコンナイトライド、及び、ステンレス鋼のいずれかからなる母材の上に切削加工層として設けられる無電解ニッケルメッキ層と、離型層との間に中間層を設けたガラス光学素子成形用金型において、
前記中間層は、
前記無電解ニッケルメッキ層の上に設けられる白金属系の金属コート層と、
前記金属コート層の上に設けられるチタンアルミナイトライドからなる表面保護膜層と、
で構成されていることを特徴とするガラス光学素子成形用金型。
An intermediate layer is provided between the electroless nickel plating layer provided as a cutting layer on the base material made of cemented carbide, cermet, silicon carbide, silicon nitride, and stainless steel, and the release layer. In the provided glass optical element molding die,
The intermediate layer is
A white metal-based metal coating layer provided on the electroless nickel plating layer;
A surface protective film layer made of titanium aluminum nitride provided on the metal coat layer;
A glass optical element molding die comprising:
超硬合金、サーメット、シリコンカーバイド、シリコンナイトライド、及び、ステンレス鋼のいずれかからなる母材と、離型層との間に中間層を設けたガラス光学素子成形用金型において、
前記中間層は、
前記母材の上に切削加工層として設けられる白金属系の金属メッキ層と、
前記金属メッキ層の上に保護層として設けられるチタンアルミナイトライドからなる表面保護膜層と、
で構成されていることを特徴とするガラス光学素子成形用金型。
In a mold for glass optical element molding in which an intermediate layer is provided between a base material made of cemented carbide, cermet, silicon carbide, silicon nitride, and stainless steel, and a release layer,
The intermediate layer is
A white metal-based metal plating layer provided as a cutting layer on the base material;
A surface protective film layer made of titanium aluminum nitride provided as a protective layer on the metal plating layer;
A glass optical element molding die comprising:
前記白金属系の金属は、白金、ロジウム、ルテニウム、及び、イリジウムのうちの少なくとも1種、又はこれらの混合物を主成分とする金属となっていることを特徴とする請求項1又は2記載のガラス光学素子成形用金型。   3. The metal according to claim 1, wherein the white metal is a metal mainly composed of at least one of platinum, rhodium, ruthenium, and iridium, or a mixture thereof. Mold for glass optical element molding. 超硬合金、サーメット、シリコンカーバイド、シリコンナイトライド、及び、ステンレス鋼のいずれかからなる母材の上に無電解ニッケルメッキ層を設ける工程と、
前記無電解ニッケルメッキ層を超精密切削により光学面形状として所望の精度に仕上げる工程と、
前記無電解ニッケルメッキ層の切削加工面上に白金属系の金属コート層を設ける工程と、
前記金属コート層の上に保護層としてチタンアルミナイトライドからなる表面保護膜層を設ける工程と、
を有することを特徴とするガラス光学素子成形用金型の製造方法。
Providing an electroless nickel plating layer on a base material made of any one of cemented carbide, cermet, silicon carbide, silicon nitride, and stainless steel;
Finishing the electroless nickel plating layer to a desired accuracy as an optical surface shape by ultra-precision cutting;
Providing a white metal-based metal coating layer on the cut surface of the electroless nickel plating layer;
Providing a surface protective film layer made of titanium aluminum nitride as a protective layer on the metal coat layer;
A method for producing a mold for molding a glass optical element, comprising:
超硬合金、サーメット、シリコンカーバイド、シリコンナイトライド、及び、ステンレス鋼のいずれかからなる母材の上に白金属系の金属メッキ層を設ける工程と、
前記白金属系の金属メッキ層を超精密切削により光学面形状として所望の精度に仕上げる工程と、
前記白金属系の金属メッキ層の切削加工面上に保護層としてチタンアルミナイトライドからなる表面保護膜層を設ける工程と、
を有することを特徴とするガラス光学素子成形用金型の製造方法。
Providing a white metal-based metal plating layer on a base material made of any one of cemented carbide, cermet, silicon carbide, silicon nitride, and stainless steel;
Finishing the white metal-based metal plating layer to the desired accuracy as an optical surface shape by ultra-precision cutting;
Providing a surface protective film layer made of titanium aluminum nitride as a protective layer on the cut surface of the white metal-based metal plating layer;
A method for producing a mold for molding a glass optical element, comprising:
前記白金属系の金属は、白金、ロジウム、ルテニウム、及び、イリジウムのうちの少なくとも1種、又はこれらの混合物を主成分とする金属になっていることを特徴とする請求項4又は5記載のガラス光学素子成形用金型の製造方法。   6. The metal according to claim 4 or 5, wherein the white metal is a metal mainly composed of at least one of platinum, rhodium, ruthenium, and iridium, or a mixture thereof. A method for producing a mold for molding a glass optical element.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015516928A (en) * 2011-11-23 2015-06-18 コーニング インコーポレイテッド Reconditioning of glass molds with surface oxidized titanium nitride aluminum glass release coating
CN109104839A (en) * 2017-06-20 2018-12-28 谢孟修 Ceramic heat sink and its manufacturing method

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