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JP6820237B2 - Mold release film, optical element molding mold, optical element molding mold manufacturing method, and optical element manufacturing method - Google Patents
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Mold release film, optical element molding mold, optical element molding mold manufacturing method, and optical element manufacturing method Download PDF

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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 method for manufacturing a release film, a mold for forming an optical element, a method for molding an optical element, 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。
A method for manufacturing an optical element is known in which a glass material for molding is heated to a molding temperature equal to or higher than the softening point and pressed by an optical element molding mold.
Since the glass material heated to a high temperature is easily fused with the optical element molding mold, a release film is often formed on the molding surface of the optical element molding mold. However, since the release film deteriorates with time when molding is repeated, the release film needs to be re-deposited on a regular basis.
It is also known that a release agent is interposed between the molded surface and the glass material in order to extend the life of the release film. An organic compound is used as the release agent.
For example, Patent Document 1 describes a method for forming a glass in which an organic compound that thermally decomposes when the glass material is heated and softened to form a carbon thin film is applied to the glass material before heating.

特開平11−116253号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 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 the conventional mold release agent is consumed by being decomposed or volatilized by one molding, the mold release agent is applied to the molding material or the molding surface of the optical element molding mold 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 during molding to form carbon, all the applied mold release agents are decomposed by one molding. Therefore, there is a problem that the production efficiency is lowered by the application work of the release agent performed for each molding.
Further, in the mold release agent composed of an organic compound, a product due to thermal decomposition may remain on the surface of the molded product. In this case, depending on the characteristics of the residue, the residue may cause cloudiness on the surface of the molded product.

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 is a method for manufacturing a release film, an optical element molding die, and an optical element molding die whose mold release performance does not easily deteriorate even if high temperature molding is repeated. , And a method of manufacturing an optical element.

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、ガラス材料を成形材料としてプレス加工することで光学素子を成形する光学素子成形用型に用いられる、離型膜であって、前記光学素子形成用型の表面に形成され、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前記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, the release film of the first aspect of the present invention is a release film used for an optical element molding mold for molding an optical element by pressing a glass material as a molding material. a is the formed on the optical element forming mold surface, a metal or an alloy containing a noble metal element, a film body which does not melt at the molding temperature at the molding temperature, and the molding material in said film body A mold release agent dispersed inside the film body in a state of being movable on a surface in contact with the film is provided.

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 from the surface to a range less than the thickness of the film body.
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。 The optical element molding mold of the second aspect of the present invention includes the above-mentioned mold 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、ガラス材料に転写される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。 The method for producing an optical element molding mold according to a third aspect of the present invention comprises preparing a base material that constitutes at least a part of the molding mold main body and has a molding surface formed to be transferred to a glass material. 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 is formed on the surface of the mold body, and the removal from the base film. By removing at least a part of the material, a gap portion communicating from the inside of the base film to the surface of the base film is formed, and a mold release agent is introduced into the gap portion.

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、ガラス材料に転写される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。 The method for producing an optical element molding mold according to a fourth aspect of the present invention comprises preparing a base material that constitutes at least a part of the molding mold main body and has a molding surface formed to be transferred to a glass material. A base film made of a metal or alloy containing a noble metal element is formed on the surface of the base material, and a film body material made of a metal or alloy containing a noble metal element and the film body material are formed on the surface of the base film. By forming a base film having the dispersed removal material and removing at least a part of the removal material from the base film, voids communicating from the inside of the base film to the surface of the base film. It includes forming a portion and introducing a mold release agent into the gap portion.

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、ガラス材料に転写される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。 The method for producing an optical element molding mold according to a fifth aspect of the present invention comprises preparing a base material that constitutes at least a part of the molding mold main body and has a molding surface formed to be transferred to a glass material. A base film having a metal or alloy containing a noble metal element is formed on the surface of the molding die body, and a minute opening is provided on the surface of the base film, and a gap is formed inside the base film from the opening. The nanoporous structure in which the portion extends is formed on the base film, and a mold release agent is introduced into the void portion.

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。 The method for manufacturing an optical element according to a sixth aspect of the present invention is to mold the optical element by molding the molding material using the optical element molding mold provided with the release film, and to form the optical element. After molding a plurality of the mold release agents, 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 method for manufacturing the release film, the mold for molding an optical element, the mold for molding an optical element, and the method for manufacturing an optical element of the present invention, the mold release performance is unlikely to deteriorate even if 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 schematic vertical sectional view which shows an example of the optical element molding mold of 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 a schematic cross-sectional view which shows the structure of the release film of 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 schematic A view enlarged view in part B in FIG. 図3におけるC−C断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line CC 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 a process explanatory drawing of the manufacturing method of the optical element molding mold of 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 a process explanatory drawing of the manufacturing method of the optical element molding mold of 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 a process explanatory drawing of the manufacturing method of the optical element molding mold of 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 schematic E view enlarged view in the F part in FIG. 7. 図8におけるH−H断面図である。FIG. 8 is a sectional view taken along line HH 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 a process explanatory drawing of the manufacturing method of the optical element molding mold of 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 a process explanatory drawing of the manufacturing method of the optical element molding mold 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 a process explanatory drawing of the manufacturing method of the optical element molding mold 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 a process explanatory drawing of the manufacturing method of the optical element molding mold 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 a schematic cross-sectional view 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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In all the drawings, even if the embodiments are different, the same or corresponding members are designated by the same reference numerals, and common description will be 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]
The release film and the optical element molding mold of the first embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 is a schematic vertical sectional view showing an example of an optical element molding mold according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the structure of the release film according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a schematic magnified view of A in FIG. 2. FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG. Since each drawing is a schematic drawing, the dimensions and shape 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 mold 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 die 10A, the upper die 10B, and the body die 10C are arranged in a positional relationship in which the central axes of the lower die 10A, the upper die 10B, and the body die 10C are coaxial with each other.
The molding mold assembly 10 is used for molding an optical element using the molding material G.
The molding material G is made of an appropriate glass material for forming an optical element. The molding material G is molded into an appropriate massive 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 mold assembly 10. The molding material G may have a shape such as a disk shape, a spheroid shape, or a shape similar to an optical element, in addition to the spherical shape.
The molding means of the molding material G may be molding, or may be machining such as cutting or polishing.
The type and shape of the optical element molded by the molding mold assembly 10 are not limited. For example, examples of optical elements include lenses, mirrors, prisms, parallel flat plates, and the like. In FIG. 1, as an example, a molding mold assembly 10 used when molding a biconvex lens with a flange is drawn.

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 made of a substantially cylindrical member having a cylindrical side surface 10c. The lower mold 10A has a mold surface 10a formed at the first end portion in the axial direction (the upper end portion shown 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 formed by a combination of a concave surface forming the convex lens surface and a flat surface forming the flange surface.
A flange portion 10d is formed at the second end portion of the lower mold 10A opposite to the first end portion in the axial direction. 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 10a is composed of the release film 4. The release film 4 is formed on the molding surface 1a formed on the base material 1A.
The base material 1A is made of a material having high hardness and good heat resistance, such as cemented carbide containing tungsten carbide (WC) as a main component, silicon carbide, and carbon. The base material 1A may constitute the entire lower mold 10A excluding the release film 4. The base material 1A may be arranged only at the first end portion of the lower mold 10A. The entire lower mold 10A excluding the release film 4 constitutes the molding mold main body. Therefore, the base material 1A constitutes at least a part of the molding die main body.
The molding surface 1a has a shape similar to the surface of the optical element to be molded. The molded surface 1a is mirror-polished. For example, the surface accuracy of the molded surface 1a may be 0.15 μm or less in terms of PV value. For example, the surface roughness of the molded surface 1a may be 3 nm or less in 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 a material that does not melt at the molding temperature. As the composition of the film body 2, an appropriate composition that is unlikely to be fused with the molding material G is used. Examples of the noble metal element contained in the film body 2 include platinum (Pt), gold (Au), iridium (Ir), osmium (Os), rhodium (Rh), ruthenium (Ru), and palladium (Pd). Be done. As the film body 2, one kind of noble metal alone or an alloy made of two or more kinds of noble metals may be used. The noble metal element does not easily cause a chemical reaction with the glass component at the molding temperature of the glass material during molding. Therefore, the releasability to the molded glass material is improved.
For example, one or more kinds of metals other than precious metals such as rhenium (Re), tantalum (Ta), and molybdenum (Mo) may be added to the film body 2.
Elements other than the noble metal added to the film body 2 may contain elements that can be removed from the film body 2 in order to form the void portion 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 film body 2 includes a film body base layer portion 2A and a film body upper layer portion 2B in this order from the molding surface 1a side.
The film body base layer portion 2A is a dense layered portion made of the material of the film body 2. The surface of the film body base layer portion 2A that is in close contact with the molding surface 1a constitutes the bottom surface 2b of the film body 2.
The film body upper layer portion 2B is formed so as to overlap the film body base layer portion 2A. The surface opposite to the film body base layer portion 2A constitutes the surface 2a of the film body 2. The surface 2a is the outermost surface of the film body 2 that comes into contact with 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 upper layer portion 2B of the film body has a large number of void portions 5. The gap portion 5 is used to movably accommodate the release agent 3 described later. After the gap 5 is formed during the production of the film body 2, the 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. In FIGS. 3 and 4, an example of such an unused release film 4 is schematically drawn. As will be described later, even if the mold release agent 3 moves to the outside of the gap portion 5 during molding of the optical element, the shape of the inner peripheral surface of the gap portion 5 does not change.
In the following, even when the void portion 5 is described with reference to FIGS. 3 and 4, the description may be made on the premise that the release agent 3 is not introduced, if necessary.

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 void portion 5 is formed so as to open on the surface 2a. Therefore, as shown in FIG. 3, an opening 2c by each gap 5 is opened on the surface 2a. In FIG. 3, for simplification of the illustration, the openings 2c are all drawn in a circular shape. However, the shape of the opening 2c is not limited to a circular shape. For example, the opening 2c may be formed in an elliptical shape, a polygonal shape, an elongated hole shape, or the like.
As shown in FIG. 4, the gap portion 5 extends from the opening 2c toward the lower side in the drawing toward the film body base layer portion 2A (not shown). Each void portion 5 may merge with another void portion 5 or may penetrate the other void portion 5. Each gap portion 5 may be branched into a plurality of portions toward the membrane body base layer portion 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 5 in the layer thickness direction of the upper layer 2B of the film body does not have to be a constant value. Among the ends of the gap portion 5, the group of ends extending toward the bottom surface 2b and the virtual enveloping surface that smoothly contacts as a whole are the boundary surface BS (the boundary surface BS between the film body upper layer portion 2B and the film body base layer portion 2A. (See Fig. 2) is specified.
As shown in FIG. 2, the distance from the surface 2a to the boundary surface BS in the film thickness direction of the film body 2 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 layer thicknesses of the film body base layer portion 2A and the film body upper layer portion 2B are t1-t2 and t2 (however, 0 <t2 <t1), respectively. ).
The layer thickness t1 can be 0.2 μm or more and 3.0 μm.
The layer thickness t1-t2 of the base layer portion 2A of the film body is determined so that the film strength required for the release film 4 and the adhesion strength with respect to the molded surface 1a are required strengths. For example, assuming that 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 upper layer portion 2B of the film body is determined according to the required amount of the release agent 3 filled in the void portion 5. For example, assuming that 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 upper layer portion 2B of the film body is a layered portion sparser than the base layer portion 2A of the film body in a state where the release agent 3 is not filled. The gap portions 5 may have the same shape as each other, or may be regularly arranged. However, FIGS. 3 and 4 schematically show an example in which the shapes of the gaps 5 are different from each other and the arrangement is not regular.
The upper layer portion 2B of the membrane body may have a nanoporous structure in which at least a part of a large number of pores having a pore diameter on the order of nano-order communicate with each other.
The size of the cross section orthogonal to the stretching direction of each gap 5 is more preferably 1 nm or more and 20 nm or less. Here, the fact that the size of the cross section is 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.
It is more preferable that the inner diameter D of the opening 2c of each gap 5 on the surface 2a is also 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 upper layer portion 2B of the film body is made of a material used for the film body 2. The material of the film body upper layer portion 2B may have the same composition as the material of the film body base layer portion 2A as long as the surface 2a contains a noble metal element, or may have a composition different from that of the material of the film body base layer portion 2A. You may have. When the film body upper layer portion 2B has a composition different from that of the material of the film body base layer portion 2A, the composition of the film body upper layer portion 2B may have some components removed or reduced in the composition of the film 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 mold release agent 3 is composed of a material that does not easily adhere to at least one of the molding material G and the film body 2 in order to suppress fusion between the molding material G and the film body 2. As the release agent 3, 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 adheres to the surface is used.
The release agent 3 is dispersed inside the film body 2 in a state where it can be moved to the surface 2a at the molding temperature. Specifically, as shown in FIG. 4, the release agent 3 is introduced into the gap portion 5 of the upper layer portion 2B of the film body.
Here, the state in which the mold release agent 3 can be moved to the surface 2a at the molding temperature is not particularly limited as long as it can be moved by applying thermal energy corresponding to the molding temperature.
For example, even if a substance that allows the mold release agent 3 to move along the gap 5 by changing to a liquid phase or a gas phase depending on the molding temperature and reach the surface 2a from the opening 2c is used. 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 moves along the void 5 and is surfaced from the opening 2c as a result of causing chemical changes such as reduction, oxidation, and thermal decomposition by applying thermal energy corresponding to the molding temperature. A substance that produces 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 mold release performance may be selected depending on the difference in the coefficient of thermal expansion between the film body 2 and the molding material G. When the coefficient of thermal expansion of the release agent 3 is different from the coefficient of thermal expansion of at least one of the film body 2 and the molding material G, the interface between the release agent 3 and the surface 2a due to the difference in the coefficient of thermal expansion during cooling after molding. , Or, shear deviation in the plane direction occurs at the interface between the release agent 3 and the molding material G. Therefore, the molding material G can be easily released 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 a material suitable as the release agent 3 include zinc, tin, antimony, and antimony pentoxide.

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 10B is composed of a substantially cylindrical member having a cylindrical surface-shaped side surface 10e. The upper mold 10B has a mold surface 10b formed at the first end portion in the axial direction (the lower end portion shown 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 formed by a combination of a concave surface forming the convex lens surface and a flat surface forming the flange surface.
A flange portion 10f is formed at the second end portion of the upper die 10B opposite to the first end portion in the axial direction. The flange portion 10f extends radially outward from the side surface 10e of the upper die 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 composed of a mold 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 base material 1B. The base material 1B is made of the same material as the base material 1A.
Similar to 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 arranged only at the first end portion of the upper mold 10B. The entire upper mold 10B excluding the release film 4 constitutes the molding mold main body. Therefore, the base material 1B constitutes at least a part of the molding die main body.
The molding surface 1b has a shape similar to the surface of the optical element to be molded. The molded surface 1b is mirror-polished. The surface accuracy and surface roughness of the molded surface 1b are the same as those of the molded 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 die 10C is a cylindrical member having an inner peripheral surface 10g that slidably fits the side surface 10c of the lower die 10A and the side surface 10e of the upper die 10B.
The axial length of the body die 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 die 10C can hold the lower die 10A and the upper die 10B in a coaxial positional relationship and guide the upper die 10B so as to be movable in the axial direction during molding.
The body type 10C may be made of an appropriate metal material or ceramics having heat resistance to the molding temperature. As an example, the material of the copper mold 10C in the present embodiment is a cemented carbide having high hardness and good heat resistance.

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 with the first ends of the lower die 10A and the upper die 10B inserted into the body die 10C. A molding material G weighed to a mass required for molding is arranged between the mold surfaces 10a and 10b.

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 mold of the present embodiment will be described.
FIGS. 5, 6 and 7 are process explanatory views of a method for manufacturing an optical element molding mold according to the first embodiment of the present invention. FIG. 8 is a schematic magnified view of E in FIG. 7. FIG. 9 is a sectional view taken along the line HH in FIG. FIG. 10 is a process explanatory view of a method for manufacturing an optical element molding mold 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 manufacturing method of the optical element molding mold of the present embodiment will be described by taking the lower mold 10A as an example. For simplicity, the base material 1A will be described as being formed in the shape of the molding 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 the present embodiment, as shown in FIG. 5, the base material 1A on which the molding surface 1a is formed is prepared. However, FIG. 5 is a schematic cross-sectional view in which a part of the base material 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 an optical element at a molding temperature higher than the yield point of the molding material G.
As the material used for the base material 1A, a material that can withstand the molding temperature is selected. The material used for the base material 1A is formed into, for example, a shape in which the flange portion 10d protrudes from the end of the cylinder having the side surface 10c. After that, a molding surface 1a is formed at the end of the cylinder opposite to the flange portion 10d. In the finishing step of the molded surface 1a, mirror polishing is performed.
With the above, 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。
After this, the release film 4 is formed on the molding surface 1a. In the present embodiment, in order to form the release film 4, a base film is formed, a gap 5 is formed in the base film, and a release agent 3 is introduced 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 closer to the molding surface 1a constitutes the film body base layer portion 2A (see FIG. 2). A film body upper layer portion 2B (see FIG. 2) is formed on the base film 20 near the surface 20a on the opposite side of the molding surface 1a. Therefore, as the material of the base film 20, at least the same material as the film body base layer portion 2A is included near the molding surface 1a, and the same material as the film body upper layer portion 2B is included near the surface 20a.
Specifically, the base film 20 includes a film body material commonly contained in the film body base layer portion 2A and the film body upper layer portion 2B, and a removal material that can be removed from the film body upper layer portion 2B. Here, the fact that the removal material can be removed from the upper layer portion 2B of the film body means that the removal material itself may be removable, or the removal material can be removed by thermal decomposition or chemical change. May be 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 upper layer 2B of the film body 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 the region where the upper layer portion 2B of the film body is formed. When the removing material is distributed in the region to be the base layer portion 2A of the film body, 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 removing material.
The removing material is removed from at least the region where the upper layer portion 2B of the film body is formed in order to form the void portion 5. Therefore, the removal material does not have to 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 void portion 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 moving the removal material from the initial distribution state in the removal process of the removal material described later.
For example, when the removal materials are distributed in minute units in the base film 20, the gaps 5 are formed in the base film 20 by repeating movement and aggregation in the base film 20 in the removal process described later. A shape may be formed.
For example, in the base film 20, when the removal material vaporizes and escapes to the outside of the base film 20, the surrounding membrane body material is blown off or deformed, so that the void portion 5 having a shape different from the initial distribution state 5 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, suitable materials for removal include rhenium, molybdenum, silver, manganese, cobalt, polyvinylpyrrolidone, polyvinyl alcohol and the like.

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 the film forming method, an appropriate film forming method is selected according to the material of the base film 20. For example, examples of the film forming method for forming the base film 20 on the molding surface 1a include thin film deposition, RF sputtering, DC sputtering, magnetron sputtering, ion beam sputtering, ion plating, and ion mixing.
When a film forming method is used in which the unevenness of the surface 20a of the base film 20 is within an allowable range as the mold surface without requiring a finishing step such as mirror polishing, the film thickness t3 of the base film 20 is the film body 2 The thickness is the same as the film thickness t1 of.
When a finishing step such as mirror polishing is required after film formation because the unevenness of the surface 20a of the base film 20 is within the allowable range as the mold surface, the film thickness t3 of the base film 20 is the film thickness t3 of the film body 2. The thickness is the sum of the film thickness t1 and the finishing allowance.

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 portion 5 is formed in the base film 20.
In the present embodiment, as schematically shown in FIG. 7, the gap portion 5 is formed by removing the removing material in the base film 20 from the region to be the upper layer portion 2B of the film body.
As a method for removing the removal material, for example, a removal method may be performed in which the removal material is converted into a substance that easily volatilizes by a chemical reaction such as oxidation and then heated. For example, a removal method may be performed in which the removal material is converted into a easily meltable substance by a chemical reaction such as oxidation and then heated.
According to such a removal method of the removal material, the removal material in the base film 20 is sequentially removed from the portion exposed on the surface 20a, and therefore, as shown in FIGS. 8 and 9, the region where the removal material is distributed. In addition, a void portion 5 composed of nano-order communication holes is formed. The openings in the surface 20a formed as outlets for the removal material constitute the nano-order openings 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. The base film 20 remains between the boundary surface BS and the bottom surface 2b to form the film body base layer portion 2A. 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 film body 21, the upper layer portion 20B of the film body has a nanoporous structure composed of a material in which the material to be removed is removed or reduced from the material of the base film 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。
After that, the release agent 3 is introduced into the gap 5 of the film 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 void portion 5. For example, as shown in FIG. 10, after the release agent introduction material 50 containing the release agent 3 is arranged on the surface 20a of the film 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 to the void 5.
For example, the release agent introduction material 50 may be composed of the release agent 3 itself or a film containing the release agent 3. In this case, as the film forming method of the release agent introduction material 50, for example, vapor deposition, RF sputtering, DC sputtering, magnetron sputtering, ion beam sputtering, ion plating, ion mixing and the like may be used.
For example, the release agent introduction material 50 is composed of a base member and a material component for producing a release agent 3 or a release agent 3 contained in the base member so as to be movable outward. May be good. Here, the material component in which the release agent 3 is produced means a substance that becomes the release agent 3 when it goes out from the base material or moves into the void portion 5. In this case, for example, if the material component from which the release agent 3 or the release agent 3 is produced can be contained in the glass, the release agent 3 or the release agent 3 is produced as the release agent introduction material 50. A glass plate containing various material components may be used.
For example, the release agent introduction material 50 may be composed of a release agent 3 or a coating film made of a dispersion liquid in which the material component in which the release agent 3 is produced 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 from the release agent introduction material 50 into the void portion 5, 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 that time, when the thickness of the film body upper layer 20B in the film body 21 exceeds t2, the upper part of the film body upper layer 2B and the gap 5 is removed until the thickness of the film body upper layer 2B reaches t2. It will be processed. It is more preferable that this removal process includes at least a mirror polishing finish process.
When the removal process is performed, a surface 2a lower than the surface 20a is formed on the upper portion of the upper layer portion 2B of the film body. In this way, the film body 2 in which the release agent 3 is introduced into the gap 5 is manufactured.
For example, when the release agent introduction material 50 is composed of a member movable 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 portion 2B in the membrane body 21 exceeds t2, after the release agent introduction material 50 is moved, the membrane body upper layer portion 2B is reached until the thickness of the membrane body upper layer portion 2B reaches t2. The upper part of 20B and the gap 5 is removed. More preferably, this removal process includes a mirror polishing finish process.
However, if the surface accuracy required for the lower mold 10A can be obtained without mirror polishing the surface 20a of the upper layer portion 20B of the film body, the surface 20a is formed in advance at the same height as the surface 2a.

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 base material 1A. As a result, the lower mold 10A is manufactured.
The upper mold 10B is manufactured in the same manner as described above except that the base material 1B is prepared in place of the base material 1A and the release film 4 is formed on the molding surface 1b of the base material 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 molding mold assembly 10 is assembled so that the molding material G is arranged inside.
After that, the molding mold assembly 10 is sandwiched by the heating plates 11A and 11B arranged in the dust-proof processing chamber. The heating plate 11A supports the flange portion 10d of the lower mold 10A from below. The heating plate 11B abuts on the flange portion 10f of the upper die 10B from above. The heating plate 11B can pressurize the upper mold 10B toward the lower mold 10A by a press mechanism (not shown).
Heaters 12 are arranged inside the heating plates 11A and 11B, respectively. As the heater 12, for example, a ceramic cartridge heater may be used.
The heater 12 heats the heating plates 11A and 11B. The heater 12 continues heating until the temperatures of the mold surfaces 10a and 10b of the lower mold 10A and the upper mold 10B reach the molding temperature due to heat conduction from the heating plates 11A and 11B. The heater 12 keeps 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 in a softened state in which it is easily deformed, for example, a temperature equal to or higher than 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 temperature of the molding material G is raised 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 temperature of the entire molding material G reaches a temperature equal to or 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 press molding, each release film 4 constituting the mold surfaces 10a and 10b comes into contact with the molding material G in a state of being heated to the molding temperature. The release agent 3 is exposed in the opening 2c of the surface 2a of the upper layer portion 2B of the film body in each release film 4. Since the mold release agent 3 is contained in the upper layer portion 2B of the film body in a state where it can be moved 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 from the opening 2c between the surface 2a and the molding material G by melting or volatilizing at the molding temperature. However, since the molding material G is pressurized between the respective surfaces 2a of the molding surfaces 1a and 1b, the minimum layer between the surface 2a and the surface of the molding material G is thinned according to the pressing force. Only a limited release agent 3 intervenes, and the remaining release agent 3 is confined in the void portion 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 pressing mechanism is stopped. When the deformation of the pressed molding material G becomes stable, the heating of the heating plates 11A and 11B is stopped. As a result, heat dissipation cooling of the molding mold assembly 10 is started. The shapes of the mold surfaces 10a and 10b are transferred to the molding material G in the molding mold assembly 10, and a molded product by press molding is formed.
When a cooling plate for cooling the molding mold assembly 10 is provided in the molding chamber, the molding mold assembly 10 is moved to the cooling plate after the holding of the heating plates 11A and 11B is released. , The molding mold assembly 10 is cooled. The components of the release agent 3 that are melted by the molding temperature are solidified by being cooled below their respective melting points.
When the molded product is cooled to a temperature at which it can be removed from the mold, the molded product is removed from the molding mold assembly 10. At this time, the lower mold 10A and the upper mold 10B have the mold release performance of the material of the film body 2 in the mold release film 4 and the mold release performance of the mold release agent 3 interposed between the surface 2a and the molded product. , Combined with the smooth demolding. In this way, a molded product having the outer shape of the optical element is manufactured.
Since the mold release agent 3 that did not move to the outside of the void 5 during molding is solidified inside the void 5, it 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, if necessary.
In this way, the 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 void portion 5 is surfaced in one molding. As a result of moving to 2a, for example, a part of the release agent 3 is consumed by volatilizing or adhering to the molding material G. 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 smaller than that of an organic material having a lower melting point.
As described above, a part of the mold release agent 3 is consumed in one molding, but when the next molding is performed, the mold release agent 3 remaining in the gap 5 is surfaced in the same manner as described above. Move to 2a. Therefore, the release performance by the release agent 3 is maintained while the release agent 3 in the gap portion 5 of the upper layer portion 2B of the film body remains. Therefore, according to the lower mold 10A and the upper mold 10B of the present embodiment, the mold release performance is unlikely to deteriorate even if high-temperature molding is repeated.

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 applied to the surface of a molding surface of a molding mold having no voids 5, the organic mold release agent is molded once. Almost all is consumed by. Even if some of the organic release agents remain, 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 denatured during molding. Therefore, even if the organic mold release agent remains, the mold release performance at the time of application cannot be obtained, but rather it tends to cause fusion. Therefore, the organic mold release agent or the derivative of the organic mold release agent remaining on the surface of the molding mold needs to be cleaned after each molding.
According to such a conventional optical molding mold and molding method, it is difficult to perform good molding a plurality of times in succession by applying the release agent once. Therefore, it is necessary to repeat the application of the organic mold release agent and the molding after molding every time the molding is performed, so that it takes a lot of time to prepare for molding and to maintain the molding mold.
Further, since the organic mold release agent adhered to the molding surface in the modified state cannot be easily cleaned, the fusion of glass is likely to be induced from the fixed portion of the organic mold release agent when the molding is repeated. Therefore, the mold life is also shortened.
The above has been described with an example of the case where an organic release agent is used for molding, but even when an inorganic material that is difficult to be modified at the molding temperature is used as the release agent, the release film does not have voids. 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 portion 5 is formed inside a metal or alloy containing a noble metal, the gap portion 5 is formed even when the release agent 3 is moved to the outside. Remains uncrushed.
Therefore, when the amount of the release agent 3 contained in the upper layer portion 2B of the film body is reduced due to repeated molding, a step of replenishing the gap portion 5 with a new release agent 3 may be performed. In the step of replenishing the release agent 3, the method used for introducing the release agent 3 into the gap 5 at the time of manufacturing the release film 4 is used.
As described above, when the step of replenishing the release agent 3 is added in the above-mentioned manufacturing method of the optical element, the release film 4 of the lower mold 10A and the upper mold 10B can be used for a longer period of time. Since the membrane body 2 can be reused even when the release agent 3 is consumed, the lower mold 10A and the upper mold 10B are compared with the case where the release membrane 4 is reformed 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]
A method for manufacturing an optical element molding mold according to a second embodiment of the present invention will be described.
11 to 13 are process explanatory views of a method for manufacturing an optical element molding mold according to a second embodiment of the present 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 producing an optical element molding mold of the present embodiment is used for producing a mold release film 4 similar to that of the first embodiment. In the following, an example of manufacturing the lower mold 10A will be described focusing on the points different 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, the base material 1A is prepared in the same manner as in the first embodiment.
After this, the release film 4 is formed on the molding surface 1a. In the present embodiment, in order to form the release film 4, the base film is formed, the base film is formed, the gap portion 5 is formed in the base film, and the gap portion 5 is formed. Introducing the release agent 3 includes.
As shown in FIG. 11, first, the undercoat film 30 is formed on the molding surface 1a. In the present embodiment, the base film 30 constitutes the film body base layer portion 2A. Therefore, 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 body base layer portion 2A can be used. However, in the present embodiment, since the base film 30 does not form the gap portion 5, it is not necessary to include the removing material for forming the gap portion 5 as included in the base film 20.
As the film forming method of the base film 30, an appropriate film forming method as exemplified as the film forming 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。
After that, as shown in FIG. 12, the base film 33 is formed on the surface 30a of the base film 30. The base film 33 is used to form the upper layer portion 2B of the film body and the void portion 5.
The base film 33 has a film body material 32 and a removal material 35.
The film body material 32 is made of a metal or alloy containing a noble metal element. As the film body material 32, the same material as the film body upper layer portion 2B is used. The film body material 32 may be different from or the same as the material of the base film 30 as long as it has high adhesion to the base film 30.
It is more preferable that the distribution of the film body material 32 corresponds to the upper layer portion 2B of the film body to be formed. However, the distribution of the film body material 32 may change with the movement of the removal material 35 in 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 void portion 5 to be formed. However, the distribution of the removal material 35 will be described later by moving the removal material from the initial distribution state in the removal process of the removal material 35 described later, similarly to the removal material in the base film 20 in the first embodiment. The distribution may be such that 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 the film forming method of the base film 33, an appropriate film forming method similar to that of the base film 20 is selected depending on 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 an allowable range as the mold surface without requiring a finishing step such as mirror polishing, the film thickness t5 of the base film 33 is the upper layer of the film body. The layer thickness is t2, which is the same as that of part 2B.
When a finishing step such as mirror polishing is required after the film formation because the unevenness of the surface 32a of the base film 33 is within the allowable range as the mold surface, the film thickness t5 of the base film 33 is the film thickness upper layer 2B of the film body. The thickness is the sum of the layer thickness t2 and the finishing allowance.

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 portion 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, so that the gap portion 5 is formed as shown in FIG.
As a method for removing the removal material 35, for example, a method similar to the method for removing the removal material for the base film 20 in the first embodiment may be used.
Further, in the case of the present embodiment, even if the removal material 35 is completely removed, the void portion 5 is formed only in the range of the film thickness of the base film 33. Therefore, as the removing material 35, for example, a material that can be completely removed from the base film 33 by vaporizing at a molding temperature or higher may be used.
When all the removing material 35 is removed from the base film 33, the type of the removing 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 on 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, as an example, a case where almost all of the removing 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。
When such the removing material 35 is removed from the base film 33 by the appropriate removing method described above, a void portion 5 composed of nano-order communication holes is formed in the region where the removing material 35 is distributed (FIG. 8). , 9). The opening of the surface 32a formed as an outlet of the removal material constitutes a nano-order opening 20c as in the first embodiment.
In the present embodiment, the void portion 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 30a of the base film 30. The surface 30a of the base film 30 constitutes a boundary surface BS between the film body base layer portion 2A and the film body upper layer portion 20B in the present embodiment (see FIG. 13).
A film body upper layer portion 30B is formed between the boundary surface BS and the surface 32a. A film body base layer portion 2A made of the material of the base film 33 is formed between the boundary surface BS and the bottom surface 30b of the release agent introduction material 50. In this way, the film body 31 in which the film body base layer portion 2A and the film 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 film body 31, the upper layer portion 30B of the film body has a nanoporous structure composed of the film body material 32 by removing the removal material 35 from the material of the base film 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。 After that, the release agent 3 is introduced into the gap 5 of the film body 31 in the same manner as in the first embodiment. Further, if necessary, the surface 32a is finished to form the release film 4 as shown in FIG. In this way, the lower mold 10A provided with 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 method for manufacturing the optical element molding mold of the present embodiment, the lower mold 10A and the upper mold 10B provided with the same release film 4 as in the first embodiment can be manufactured. It has the same function as that of the first embodiment.
Further, in the present embodiment, the release film 4 is manufactured starting from a two-layer structure of the base film 30 and the base film 33.
Therefore, since the removal material 35 only needs 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.
Further, since substantially all of the removing material 35 is removed from the base film 33, the gap portion 5 extending over substantially the entire 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 can be completely removed from the base film 33 so that the removal material 35 is not included in the entire release film 4. Therefore, in the present embodiment, even a material whose film strength of the release film 4 decreases when it remains on the release film 4 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]
The release film and the optical element molding mold of the third embodiment of the present invention will be described.
FIG. 14 is a schematic cross-sectional view showing the structure 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 in place of the film body 2 of 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, the points different from those of the first embodiment will be mainly described.

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 film body 42 is configured in the same manner as the film body upper layer portion 2B in the first embodiment, except that the film thickness is t1. That is, the film body 42 is configured in the same manner as in the film body 2 of the first embodiment, where t1 = t2.
The bottom surface 42b of the film body 42 is in close contact with the molding surface 1a (1b) of the base material 1A (1B). The surface 42a of the film body 42 is the outermost surface of the film body 42 that comes into contact with the molding material G during molding.
The film body 42 is formed with a gap portion 5 similar to that of the first embodiment, except that it extends between the bottom surface 42b and the surface 42a. As shown in FIGS. 3 and 4, the gap 5 in the film body 42 is opened on the surface 42a as an opening 2c similar to that of the first embodiment. At least a part of the gap 5 is open on the bottom surface 42b.
The gap portion 5 in the present embodiment has the same shape as that of the first embodiment except that the length in the film thickness direction is different. The same release agent 3 as in the first embodiment is introduced into the gap portion 5 in the present embodiment.
The material of the film body 42 is the same material as the film body upper layer portion 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 film body 42 having such a structure may be manufactured, for example, by extending the formation region of the gap portion 5 in the film body 2 in the first embodiment in the film thickness direction to the molding surface 1a (1b). ..
For example, in the film body 42, the same base film 33 as in the second embodiment is formed on the molding surface 1a (1b) with a film thickness t1, and then the removal material 35 is formed in the same manner as in the second embodiment. May be manufactured 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 provided with 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. It has the same operation as that of the first embodiment.
Further, in the present embodiment, since the release agent 3 is dispersed over the entire film thickness direction of the release film 44, more release agents 3 are released as compared with the first embodiment. It can be contained in 44. Therefore, the number of shots capable of good molding 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 description of each of the above embodiments, an example in which the molding material is glass has been described. However, the molding material of 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 description of each of the above embodiments, an example in which the material to be removed 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 fibrous 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 optical element molding mold and the manufacturing method thereof according to the first and second embodiments will be described focusing on the manufacturing method of each release film. Since each manufacturing method is common to the lower mold 10A and the upper mold 10B, the lower mold 10A will be mainly described below.

[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]
The first embodiment is an embodiment relating to the first embodiment.
First, a base material 1A manufactured of a cemented carbide having the shape of the lower mold 10A excluding the release film 4 was prepared. The molded surface 1a of the base material 1A was mirror-polished by mechanical polishing.
After that, a base film 20 (t3 = 3 (μm)) composed of platinum and rhenium dispersed in platinum was formed on the molding surface 1a of the base material 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 heat-treated at 400 ° C. for 15 minutes in an electric furnace in an atmospheric atmosphere in order to oxidize rhenium. As a result, a film body 21 having a nanoporous structure was formed in the upper layer (see FIG. 7).
A 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。
The process of forming the film body 21 by the heat treatment will be briefly described. Rhenium oxide is a substance that has a melting point of 360 ° C and sublimates. Therefore, when the 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 the rhenium inside the base film 20 is oxidized by oxygen entering from the void portion 5 formed by sublimation of rhenium oxide, the void portion 5 extends to the inside of the base film 20. It is considered that the film body 21 was formed in this way.
The depth at which the void portion 5 is formed is determined by heat treatment conditions such as heating temperature and heating time.

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。
After that, 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, the release agent introduction material 50 was placed on the surface 20a of the membrane body 21 (see FIG. 10), and heat treatment was performed at 600 ° C. for 60 minutes in an electric furnace in a nitrogen atmosphere.
As a result, zinc contained in the release agent introduction material 50 was introduced into the gap 5 through the opening 20c, and the lower mold 10A having the release film 4 was produced.
In the same manner, observation samples of the release membrane 4 and the lower mold 10A were prepared. The release film 4 in the observation sample was processed by FIB (focused ion beam), and the processed 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 in the range of 0.5 μm in depth from the surface 20a of the base film 20. Therefore, it is considered that zinc was introduced into the gap 5 having a depth 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。
In the same manner, the upper mold 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 620 ° C. to produce molding of the shape of an optical element.
During the molding of 100 shots, 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 interposing between the molding material G and the mold release film 4 through the opening 2c 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]
The second embodiment is an embodiment 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.
After that, a base film 20 (t3 = 2 (μm)) composed of platinum and molybdenum dispersed in platinum was formed on the molding surface 1a of the base material 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, like rhenium oxides, sublimate.
In order to oxidize molybdenum, the base material 1A on which the base film 20 was formed was oxidized in an electric furnace in an atmospheric atmosphere. The electric furnace is provided with a tubular electric furnace having a length of 300 mm surrounding the quartz tube in the center of a quartz tube having a diameter of 50 mm and a length of 1000 mm in the longitudinal direction. Atmosphere is introduced from one of the quartz tubes and discharged from the other. A xenon excimer lamp is provided on the quartz tube on the side where the atmosphere is introduced so that the inside of the quartz tube can be irradiated. With the xenon excimer lamp turned on and the inside of the quartz tube illuminated, heating was performed at 550 ° C. for 30 minutes in an electric furnace. The xenon excimer lamp was irradiated by photodecomposing oxygen in the atmosphere inside the quartz tube to generate active oxygen and ozone, which are transported by the airflow near the surface of the base film 20 to oxidize molybdenum. This is to promote.
After that, 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 was formed in the upper layer (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。
After that, tin serving as the release agent 3 was deposited on the surface 20a of the film body 21. The tin-deposited layer was used as the release agent introduction material 50 in this example (see FIG. 10).
The tin-deposited film body 21 was heat-treated at 350 ° C. for 60 minutes in an electric furnace having a nitrogen atmosphere.
As a result, tin was melted and introduced into the void 5 through the opening 20c. After that, the surface of the film body 21 was mirror-polished to produce a lower mold 10A having the release film 4.

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。
In the same manner, the upper mold 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 in the shape of an optical element.
During the molding of 100 shots, 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 interposing between the molding material G and the mold release film 4 through the opening 2c 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 relating to the second embodiment.
First, a base material 1A manufactured of a cemented carbide having the shape of the lower mold 10A excluding the release film 4 was prepared.
After that, a base film 30 (t4 = 1 (μm)) made of gold was formed on the molding surface 1a of the base material 1A by vapor deposition (see FIG. 11).
After that, a base film 33 having a film thickness of t5 was applied to the surface 30a of the base film 30 (see FIG. 12). Specifically, as the base film 33, a gold nanoparticle dispersion paste to which polyvinyl alcohol was added was used. This gold nanoparticle dispersion paste was produced by adding polyvinyl alcohol to a gold nanoparticle solution obtained by reducing gold chloride 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 atmospheric atmosphere in order to burn off polyvinyl alcohol. As a result, polyvinyl alcohol was burned off, and the remaining gold particles formed the upper layer portion 30B of the film body having a nanoporous structure (see FIG. 13). The gold particles constituting the bottom surface 30b of the upper layer portion 30B of the film body were in close contact with and integrated with the surface 30a of the base film 30. As a result, the film body 31 having the film body base layer portion 2A (undercoat film 30) and the film 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。
After that, a nano-dispersion solution in which antimony pentoxide, which is the release agent 3, was dispersed in a solvent composed of water and triethanolamine was applied to the surface 32a of the membrane body 31. The coating film of the nanodisperse of antimony pentoxide was used as the release agent introduction material 50 in this example (see FIG. 10).
The membrane body 31 coated with the nanodisperse of antimony pentoxide was heat-treated at 350 ° C. for 60 minutes in an electric furnace in an air atmosphere. As a result, antimony pentoxide was absorbed inside the void 5.
After that, the surface 32a of the film body 31 in which antimony pentoxide was absorbed was mirror-polished to produce a lower mold 10A having a release film 4. As the polishing liquid used for mirror polishing, an alumina-based abrasive dispersion liquid 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。
In the same manner, the upper mold 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 product in the shape of an optical element.
During the molding of 300 shots, seizure of the molded product did not occur. 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 interposing between the molding material G and the mold release film 4 through the opening 2c 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。
[Comparison example]
Molds for Comparative Examples were manufactured for comparison with Examples 1-3. In the molding mold of Comparative Example, a release film made of platinum was formed in place of the release film 4 of the lower mold 10A and the upper mold 10B of Example 1. In the method for manufacturing an optical element using the molding mold of the comparative example, an organic mold release agent obtained by diluting glycerin with alcohol is applied to the surface of the mold release film under the same molding conditions as in Example 1. The optical element was molded.
When 30 shots of molding were performed, seizure of the molded product occurred, and cloudiness also occurred on the surface of the molded product. Therefore, the life of the molding die was significantly shorter than that of Examples 1 to 3.
It is considered that this is because the organic mold release agent component decomposed at the molding temperature adheres to the mold 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。
Although the preferred embodiments and examples of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments and examples. Configurations can be added, omitted, replaced, and other modifications without departing from the spirit of the present invention.
Further, the present invention is not limited by the above description, but 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 release Molds 4, 44 Release film 5 Voids 10a, 10b Mold surface 10A Lower mold (mold for optical element molding)
10B upper mold (mold for forming optical elements)
0, 33 Base film 30 Under film 32 Membrane body material 35 Removal material 50 Release agent introduction material G Molding material

Claims (10)

ガラス材料を成形材料としてプレス加工することで光学素子を成形する光学素子成形用型に用いられる、離型膜であって、
前記光学素子形成用型の表面に形成され、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前記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 mold release film used for an optical element molding mold that forms an optical element by pressing a glass material as a molding material.
A film body formed on the surface of the optical element forming mold, made of a metal or alloy containing a noble metal element, and not melted at a molding temperature.
At the forming temperature, and a release agent dispersed inside the film body in a movable state on the surface in contact with the molding material in the film body,
A release membrane.
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 film according to claim 1, wherein the release agent is dispersed from the surface to a range less than the thickness of the film body. 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 release film according to claim 1 or 2, wherein the release agent has a melting point lower than the molding temperature. 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 film according to claim 3, wherein the release agent is an inorganic material. 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 release film according to any one of claims 1 to 4, wherein the film body has a nanoporous structure in a range in which the release agent is dispersed. 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。 An optical element molding mold comprising the release film according to any one of claims 1 to 5. 成形型本体の少なくとも一部を構成し、ガラス材料に転写される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。
To prepare a base material that constitutes at least a part of the molding die body and has a molding surface formed to be transferred to the glass material .
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 is formed on the surface of the base material.
By removing at least a part of the removal material from the base film, a gap portion communicating from the inside of the base film to the surface of the base film is formed.
Introducing a mold release agent into the void and
A method for manufacturing a mold for forming an optical element, including.
成形型本体の少なくとも一部を構成し、ガラス材料に転写される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。
To prepare a base material that constitutes at least a part of the molding die body and has a molding surface formed to be transferred to the glass material .
To form a base film made of a metal or alloy containing a noble metal element on the surface of the base material,
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 is formed on the surface of the base film.
By removing at least a part of the removal material from the base film, a gap portion communicating from the inside of the base film to the surface of the base film is formed.
Introducing a mold release agent into the void and
A method for manufacturing a mold for forming an optical element, including.
成形型本体の少なくとも一部を構成し、ガラス材料に転写される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。
To prepare a base material that constitutes at least a part of the molding die body and has a molding surface formed to be transferred to the glass material .
A base film having a metal or alloy containing a noble metal element is formed on the surface of the base material.
To form a nanoporous structure in the base film, which has a minute opening on the surface of the base film and an air gap extends from the opening to the inside of the base film.
Introducing a mold release agent into the void and
A method for manufacturing a mold for forming an optical element, including.
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 the mold for molding an optical element provided with the release film according to any one of claims 1 to 5.
After molding a plurality of the optical elements, the release agent is replenished inside the release film.
A method of manufacturing an optical element, which repeats the above steps.
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