JPH09290423A - 樹脂成形用金型およびその製造方法 - Google Patents
樹脂成形用金型およびその製造方法Info
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- JPH09290423A JPH09290423A JP8107540A JP10754096A JPH09290423A JP H09290423 A JPH09290423 A JP H09290423A JP 8107540 A JP8107540 A JP 8107540A JP 10754096 A JP10754096 A JP 10754096A JP H09290423 A JPH09290423 A JP H09290423A
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Landscapes
- Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 容易な離型が連続して可能であり、金型のメ
ンテナンスの必要を無くし、生産性を大幅に向上させ
る。 【解決手段】 両凸レンズを得るため、型母材ＰＤ５５
５にて成形金型入れ子を３個作成した。これらの入れ子
のうち２個を洗浄した後、イオン注入装置を用いて質量
分離をした炭素イオンを入れ子成形面にそれぞれ注入す
る。次に、質量分離を行ったフッ素イオンを以下の条件
で重ねて注入する。注入した入れ子のうちの１個は、さ
らに３００℃の窒素雰囲気中で熱処理を行う。
ンテナンスの必要を無くし、生産性を大幅に向上させ
る。 【解決手段】 両凸レンズを得るため、型母材ＰＤ５５
５にて成形金型入れ子を３個作成した。これらの入れ子
のうち２個を洗浄した後、イオン注入装置を用いて質量
分離をした炭素イオンを入れ子成形面にそれぞれ注入す
る。次に、質量分離を行ったフッ素イオンを以下の条件
で重ねて注入する。注入した入れ子のうちの１個は、さ
らに３００℃の窒素雰囲気中で熱処理を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レンズやプリズム
等の樹脂よりなる光学素子を製造する際に使用する樹脂
成形用金型およびその製造方法に関する。
等の樹脂よりなる光学素子を製造する際に使用する樹脂
成形用金型およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、成形された樹脂よりなる光学素子
を容易に金型から離型する方法としては、離型剤等の非
粘着層を金型に設けることが一般的である。例えば、特
開昭６０−７３８１６号公報や特開昭６１−１６８２３
号公報には、金型に離型剤を浸積法，スプレー法，スピ
ン法およびハケ塗り法等により塗布する方法、およびフ
ッ素樹脂を焼き付け塗装する方法が提案されている。
を容易に金型から離型する方法としては、離型剤等の非
粘着層を金型に設けることが一般的である。例えば、特
開昭６０−７３８１６号公報や特開昭６１−１６８２３
号公報には、金型に離型剤を浸積法，スプレー法，スピ
ン法およびハケ塗り法等により塗布する方法、およびフ
ッ素樹脂を焼き付け塗装する方法が提案されている。
【０００３】上記方法は、どのようにして非粘着性を示
す材料を基板に固定するかということがポイントになっ
ている。また、特開平６−１７９２１８号公報にはフッ
素イオンあるいはニッケルイオンを金型表面に注入して
離型性を向上させる方法が提案されている。
す材料を基板に固定するかということがポイントになっ
ている。また、特開平６−１７９２１８号公報にはフッ
素イオンあるいはニッケルイオンを金型表面に注入して
離型性を向上させる方法が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記各
従来技術には以下のような欠点がある。すなわち、特開
昭６０−７３８１６号公報記載の離型剤を成形面全体に
塗布する方法においては、離型剤と型表面との密着が十
分でないか、離型剤分子間または分子内の結合力が不十
分なため、離型を繰り返すことにより離型剤層自身の破
壊や基板からの剥離により、離型剤が樹脂に移行した
り、表面の非粘着性が経時的に劣化する。
従来技術には以下のような欠点がある。すなわち、特開
昭６０−７３８１６号公報記載の離型剤を成形面全体に
塗布する方法においては、離型剤と型表面との密着が十
分でないか、離型剤分子間または分子内の結合力が不十
分なため、離型を繰り返すことにより離型剤層自身の破
壊や基板からの剥離により、離型剤が樹脂に移行した
り、表面の非粘着性が経時的に劣化する。
【０００５】従って、その都度または定期的に再処理し
なければならず、生産効率が低下したり、高価な金型を
多数用意する必要がある。事実、特開昭６０−７３８１
６号公報の明細書の中でも３回の離型が可能と記載され
ており、量産が主な利点である型による成形の分野に到
底適用できるものではない。
なければならず、生産効率が低下したり、高価な金型を
多数用意する必要がある。事実、特開昭６０−７３８１
６号公報の明細書の中でも３回の離型が可能と記載され
ており、量産が主な利点である型による成形の分野に到
底適用できるものではない。
【０００６】また、特開昭６１−１６８２３号公報も同
様であり、非粘着性に優れるフッ素樹脂を有機バインダ
ーで基材（型）表面に固定するという内容である。しか
し、有機バインダーに基材との密着性に優れたものを用
いればフッ素樹脂との密着力が悪くなる。逆に、フッ素
樹脂との密着に優れた有機バインダーを用いれば基材と
の密着力が悪くなり、耐久性の点で不十分である。さら
に、このような離型層は膜厚が非常に厚くなり（数十μ
ｍ以上）、金型成形面の正確な形状を樹脂に転写でき
ず、適当とはいえない。
様であり、非粘着性に優れるフッ素樹脂を有機バインダ
ーで基材（型）表面に固定するという内容である。しか
し、有機バインダーに基材との密着性に優れたものを用
いればフッ素樹脂との密着力が悪くなる。逆に、フッ素
樹脂との密着に優れた有機バインダーを用いれば基材と
の密着力が悪くなり、耐久性の点で不十分である。さら
に、このような離型層は膜厚が非常に厚くなり（数十μ
ｍ以上）、金型成形面の正確な形状を樹脂に転写でき
ず、適当とはいえない。
【０００７】また、特開平６−１７９２８１号公報で提
案されているフッ素イオンあるいはニッケルイオンを金
型表面に注入する方法においては、記載されているＣ−
Ｆ結合を得ることは結合エネルギー上困難であり、ＸＰ
Ｓ分析の結果からも裏付けられており、離型性を向上す
ることは難しく、ニッケルイオン注入においても記載通
りの結果が得られなかった。
案されているフッ素イオンあるいはニッケルイオンを金
型表面に注入する方法においては、記載されているＣ−
Ｆ結合を得ることは結合エネルギー上困難であり、ＸＰ
Ｓ分析の結果からも裏付けられており、離型性を向上す
ることは難しく、ニッケルイオン注入においても記載通
りの結果が得られなかった。
【０００８】請求項１および２の課題は、グラファイト
層間化合物を型の成形面に設けることにより、離型性に
優れた成形型を提供することにある。請求項３〜６の課
題は、イオン注入法の利用により耐熱性および耐久性に
優れた離型性付与層を型の成形面に設けることにより、
離型性に優れた成形型を提供することにある。
層間化合物を型の成形面に設けることにより、離型性に
優れた成形型を提供することにある。請求項３〜６の課
題は、イオン注入法の利用により耐熱性および耐久性に
優れた離型性付与層を型の成形面に設けることにより、
離型性に優れた成形型を提供することにある。
【０００９】さらに、請求項１〜６に付随する課題とし
ては、成形作業のサイクルタイムが長くならず、製品の
コストをかけず、金型表面の加工精度を悪化させず、し
かも数千個以上連続して成形する場合に容易な離型を連
続して実現できる樹脂の成形用金型を提供することにあ
る。
ては、成形作業のサイクルタイムが長くならず、製品の
コストをかけず、金型表面の加工精度を悪化させず、し
かも数千個以上連続して成形する場合に容易な離型を連
続して実現できる樹脂の成形用金型を提供することにあ
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、樹脂
よりなる光学素子の成形に用いる成形用金型において、
少なくとも成形面がグラファイト層間化合物層で被覆さ
れていることを特徴とする樹脂成形用金型である。
よりなる光学素子の成形に用いる成形用金型において、
少なくとも成形面がグラファイト層間化合物層で被覆さ
れていることを特徴とする樹脂成形用金型である。
【００１１】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、前記グラファイト層間化合物がフッ化グラファイト
であることを特徴とする。
て、前記グラファイト層間化合物がフッ化グラファイト
であることを特徴とする。
【００１２】請求項３の発明は、樹脂よりなる光学素子
の成形に用いる成形用金型を製造するにあたり、該型母
材の少なくとも成形面に炭素薄膜を成膜した後、ハロゲ
ンイオンを注入することを特徴とする樹脂成形用金型の
製造方法である。
の成形に用いる成形用金型を製造するにあたり、該型母
材の少なくとも成形面に炭素薄膜を成膜した後、ハロゲ
ンイオンを注入することを特徴とする樹脂成形用金型の
製造方法である。
【００１３】請求項４の発明は、請求項３の発明におい
て、前記ハロゲンイオンがフッ素イオンであることを特
徴とする。
て、前記ハロゲンイオンがフッ素イオンであることを特
徴とする。
【００１４】請求項５の発明は、請求項３の発明におい
て、 樹脂よりなる光学素子の成形に用いる成形用金型
を製造するにあたり、該型母材の少なくとも成形面に炭
素イオンを注入した後、ハロゲンイオンを注入すること
を特徴とする。
て、 樹脂よりなる光学素子の成形に用いる成形用金型
を製造するにあたり、該型母材の少なくとも成形面に炭
素イオンを注入した後、ハロゲンイオンを注入すること
を特徴とする。
【００１５】請求項６の発明は、請求項５の発明におい
て、前記ハロゲンイオンがフッ素イオンであることを特
徴とする。
て、前記ハロゲンイオンがフッ素イオンであることを特
徴とする。
【００１６】請求項１および２の発明は、グラファイト
結晶は炭素原子が強い結合で六角網状の層平面を形成
し、これがファン・デル・ワールス力による弱い結合に
より積み重なっている。この層間距離は３．３５Åと比
較的大きく、ハロゲン，酸，アルカリ金属など化学的に
活性な物質を侵入させることにより、層間化合物という
特異な反応性を有する物質を形成する。層間距離は侵入
種の大きさに依存して大きくなる。
結晶は炭素原子が強い結合で六角網状の層平面を形成
し、これがファン・デル・ワールス力による弱い結合に
より積み重なっている。この層間距離は３．３５Åと比
較的大きく、ハロゲン，酸，アルカリ金属など化学的に
活性な物質を侵入させることにより、層間化合物という
特異な反応性を有する物質を形成する。層間距離は侵入
種の大きさに依存して大きくなる。
【００１７】数多いグラファイト層間化合物の中では、
最も多く利用されているのはフッ化グラファイト（Ｃ
Ｆ）である。一般に、グラファイトとフッ素ガスとを３
００℃〜６００℃で反応させれば得られる化合物であ
り、炭素とフッ素とは共有結合により結ばれている。そ
のため、炭素原子の電子配置はＳＰ2 からＳＰ3 に変化
し、グラファイトの平面構造は壊れ、ジグザグ構造にな
る。また、反応性に富むフッ素が共有結合により炭素に
固定されるため、フッ素ガスの放出による悪影響の心配
がない。
最も多く利用されているのはフッ化グラファイト（Ｃ
Ｆ）である。一般に、グラファイトとフッ素ガスとを３
００℃〜６００℃で反応させれば得られる化合物であ
り、炭素とフッ素とは共有結合により結ばれている。そ
のため、炭素原子の電子配置はＳＰ2 からＳＰ3 に変化
し、グラファイトの平面構造は壊れ、ジグザグ構造にな
る。また、反応性に富むフッ素が共有結合により炭素に
固定されるため、フッ素ガスの放出による悪影響の心配
がない。
【００１８】請求項１および２の発明では、ハロゲン化
グラファイトにおける炭素とハロゲンとの強い結合が逆
に分子間引力を弱くして表面エネルギーを低下させる。
その結果、表面は濡れにくくなる。特に、フッ化グラフ
ァイトの場合には濡れ性の低下が著しく、水との接触角
θはテフロンがθ＝１０９°であるのに対し、テフロン
よりも大きいθ＝１４３°を示す。この特性を利用して
フッ化グラファイトは固体潤滑剤や離型剤として使用さ
れている。
グラファイトにおける炭素とハロゲンとの強い結合が逆
に分子間引力を弱くして表面エネルギーを低下させる。
その結果、表面は濡れにくくなる。特に、フッ化グラフ
ァイトの場合には濡れ性の低下が著しく、水との接触角
θはテフロンがθ＝１０９°であるのに対し、テフロン
よりも大きいθ＝１４３°を示す。この特性を利用して
フッ化グラファイトは固体潤滑剤や離型剤として使用さ
れている。
【００１９】また、グラファイト層間にフッ素，塩素，
窒素および臭素などの電気陰性度の大きい元素を侵入さ
せることにより、グラファイトの層間の結合が強化され
る。その結果、グラファイトのもろさが改善され、強度
も増す。従って、成形型の表面にグラファイト層間化合
物を形成することにより離型性を向上させることが可能
となる。特に、濡れ性の低いフッ化グラファイト層の場
合は顕著に現れる。
窒素および臭素などの電気陰性度の大きい元素を侵入さ
せることにより、グラファイトの層間の結合が強化され
る。その結果、グラファイトのもろさが改善され、強度
も増す。従って、成形型の表面にグラファイト層間化合
物を形成することにより離型性を向上させることが可能
となる。特に、濡れ性の低いフッ化グラファイト層の場
合は顕著に現れる。
【００２０】請求項１および２にて型母材として用いら
れる材質としては、鉄やクロム等を主成分とするＳＵＳ
系鋼材および亜鉛等の非鉄金属など自由に選択できる
が、金属の精度，コストおよび注入イオンの制御性等か
らＳＵＳ系鋼材が望ましい。請求項１および２では、グ
ラファイト化合物を成形型の成形面に設けることによ
り、樹脂成形時の離型性を向上させる。
れる材質としては、鉄やクロム等を主成分とするＳＵＳ
系鋼材および亜鉛等の非鉄金属など自由に選択できる
が、金属の精度，コストおよび注入イオンの制御性等か
らＳＵＳ系鋼材が望ましい。請求項１および２では、グ
ラファイト化合物を成形型の成形面に設けることによ
り、樹脂成形時の離型性を向上させる。
【００２１】請求項３および４の発明におけるイオン注
入とは、添加を目的とする粒子をイオン化し、超高真空
中で数ｋｅＶから数１００ｋｅＶに加速して固体基板に
添加することにより、バルクと異なった特定の性質を有
する表面層を形成する手法である。また、注入後の元素
含有率の分布状態は母材となる金属の密度に依存する。
従って、請求項３および４にて型母材として用いられる
材質としては、鉄やクロム等を主成分とするＳＵＳ系鋼
材および亜鉛等の非鉄金属など自由に選択できるが、金
属の精度，コストおよび注入イオンの制御性等からＳＵ
Ｓ系鋼材が望ましい。
入とは、添加を目的とする粒子をイオン化し、超高真空
中で数ｋｅＶから数１００ｋｅＶに加速して固体基板に
添加することにより、バルクと異なった特定の性質を有
する表面層を形成する手法である。また、注入後の元素
含有率の分布状態は母材となる金属の密度に依存する。
従って、請求項３および４にて型母材として用いられる
材質としては、鉄やクロム等を主成分とするＳＵＳ系鋼
材および亜鉛等の非鉄金属など自由に選択できるが、金
属の精度，コストおよび注入イオンの制御性等からＳＵ
Ｓ系鋼材が望ましい。
【００２２】炭素薄膜を成膜する方法としては、プラズ
マＣＶＤ法，イオンビームスパッタ法，イオンビーム蒸
着法およびプラズマスパッタ法等が挙げられる。また、
注入するハロゲンイオンとしては、Ｆ+ イオンやＣ１+
イオン等の正イオンだけでなく、Ｆ- イオンやＣ１- イ
オン等の負イオンでも良い。請求項３および４では、目
的に応じてイオン注入中もしくは注入後に熱処理を施し
ても良い。この熱処理の雰囲気は、酸化の影響などを考
慮すると真空中，窒素雰囲気中および窒素高圧雰囲気中
等が適する。
マＣＶＤ法，イオンビームスパッタ法，イオンビーム蒸
着法およびプラズマスパッタ法等が挙げられる。また、
注入するハロゲンイオンとしては、Ｆ+ イオンやＣ１+
イオン等の正イオンだけでなく、Ｆ- イオンやＣ１- イ
オン等の負イオンでも良い。請求項３および４では、目
的に応じてイオン注入中もしくは注入後に熱処理を施し
ても良い。この熱処理の雰囲気は、酸化の影響などを考
慮すると真空中，窒素雰囲気中および窒素高圧雰囲気中
等が適する。
【００２３】請求項３および４の発明においては、炭素
薄膜を成膜した後にハロゲンイオンを注入すると、炭素
薄膜中にハロゲンが侵入し、炭素の一部と電気陰性度の
高いハロゲンとが結合してグラファイト層間化合物に類
似した構造が形成される。同時に、炭素薄膜と基材との
界面がイオンによりミキシングされ、薄膜の密着性が向
上する。また、炭素がハロゲンと結合するため、熱によ
る炭素の消費が抑制されて膜としての耐久性も向上す
る。
薄膜を成膜した後にハロゲンイオンを注入すると、炭素
薄膜中にハロゲンが侵入し、炭素の一部と電気陰性度の
高いハロゲンとが結合してグラファイト層間化合物に類
似した構造が形成される。同時に、炭素薄膜と基材との
界面がイオンによりミキシングされ、薄膜の密着性が向
上する。また、炭素がハロゲンと結合するため、熱によ
る炭素の消費が抑制されて膜としての耐久性も向上す
る。
【００２４】この結合は、注入イオンの持つエネルギー
だけで形成させることが可能であるが、注入中あるいは
注入後に熱処理を行うと、結合を促進させ、かつ注入に
より生じた欠陥を回復させることができる。また、注入
するイオン種としては電気陰性度の高いハロゲンイオン
であれば良いが、濡れ性を考慮すると、最も濡れ性の悪
いフッ素を用いるのが適している。請求項３および４で
は、離型性，密着性および耐熱性に優れた成形型が得ら
れる。
だけで形成させることが可能であるが、注入中あるいは
注入後に熱処理を行うと、結合を促進させ、かつ注入に
より生じた欠陥を回復させることができる。また、注入
するイオン種としては電気陰性度の高いハロゲンイオン
であれば良いが、濡れ性を考慮すると、最も濡れ性の悪
いフッ素を用いるのが適している。請求項３および４で
は、離型性，密着性および耐熱性に優れた成形型が得ら
れる。
【００２５】請求項５および６の発明は、イオン注入法
を用いて炭素を注入すると、炭素は炭素同士で結合し、
グラファイトに類似した構造を取ることが実験により確
認されている。従って、重ねてハロゲンイオンを注入す
れば、炭素イオンの注入で生成された炭素層内部にハロ
ゲンが侵入することになるため、型表面にグラファイト
層間化合物を形成させることが可能となる。
を用いて炭素を注入すると、炭素は炭素同士で結合し、
グラファイトに類似した構造を取ることが実験により確
認されている。従って、重ねてハロゲンイオンを注入す
れば、炭素イオンの注入で生成された炭素層内部にハロ
ゲンが侵入することになるため、型表面にグラファイト
層間化合物を形成させることが可能となる。
【００２６】注入するハロゲンイオンとしては、Ｆ+ イ
オンやＣ１+ イオン等の正イオンだけでなく、Ｆ- イオ
ンやＣ１- イオン等の負イオンでも良く、イオンの種類
は優れた撥水性からフッ素イオンが最も有効であるとい
える。請求項５および６では、目的に応じてイオン注入
中もしくは注入後に熱処理を施しても良い。この熱処理
の雰囲気は、酸化の影響などを考慮すると真空中，窒素
雰囲気中および窒素高圧雰囲気中等が適する。
オンやＣ１+ イオン等の正イオンだけでなく、Ｆ- イオ
ンやＣ１- イオン等の負イオンでも良く、イオンの種類
は優れた撥水性からフッ素イオンが最も有効であるとい
える。請求項５および６では、目的に応じてイオン注入
中もしくは注入後に熱処理を施しても良い。この熱処理
の雰囲気は、酸化の影響などを考慮すると真空中，窒素
雰囲気中および窒素高圧雰囲気中等が適する。
【００２７】請求項５および６の発明においては、イオ
ン注入法により炭素層を形成させると、表面の平滑性を
損なうことなく基材との密着性が非常に良い炭素層を１
０００Å以下の厚さで得ることができ、炭素とハロゲン
との注入量の制御が容易であるため、コストに合わせた
処理が可能となる。また、炭素イオンの注入のみでは離
型性が良いものの、熱により注入した炭素が抜けてしま
うのに対し、ハロゲンと結合させることにより離型性付
与層としての耐熱性を向上させることができる。従っ
て、離型性のみならず耐久性をも向上させることが可能
になる。
ン注入法により炭素層を形成させると、表面の平滑性を
損なうことなく基材との密着性が非常に良い炭素層を１
０００Å以下の厚さで得ることができ、炭素とハロゲン
との注入量の制御が容易であるため、コストに合わせた
処理が可能となる。また、炭素イオンの注入のみでは離
型性が良いものの、熱により注入した炭素が抜けてしま
うのに対し、ハロゲンと結合させることにより離型性付
与層としての耐熱性を向上させることができる。従っ
て、離型性のみならず耐久性をも向上させることが可能
になる。
【００２８】
（実施の形態１）両凸レンズ（曲率半径Ｒ＝１５０ｍ
ｍ、表面粗さＲｍａｘ＝０．０５μｍ、直径φ＝１０ｍ
ｍ、肉厚＝２ｍｍ）を得るため、型母材ＰＤ５５５にて
成形金型入れ子を３個作成した。これらの入れ子のうち
２個を洗浄した後、イオン注入装置を用いて質量分離を
した炭素イオン（Ｃ12 + ）を入れ子成形面に以下の条件
でそれぞれ注入した。 イオン加速エネルギー：２０ｋｅＶ 注入量：５×１０17ｉｏｎｓ／ｃｍ2 次に、質量分離を行ったフッ素イオン（Ｆ19 + ）を以下
の条件で重ねて注入した。 イオン加速エネルギー：３０ｋｅＶ 注入量：５×１０17ｉｏｎｓ／ｃｍ2
ｍ、表面粗さＲｍａｘ＝０．０５μｍ、直径φ＝１０ｍ
ｍ、肉厚＝２ｍｍ）を得るため、型母材ＰＤ５５５にて
成形金型入れ子を３個作成した。これらの入れ子のうち
２個を洗浄した後、イオン注入装置を用いて質量分離を
した炭素イオン（Ｃ12 + ）を入れ子成形面に以下の条件
でそれぞれ注入した。 イオン加速エネルギー：２０ｋｅＶ 注入量：５×１０17ｉｏｎｓ／ｃｍ2 次に、質量分離を行ったフッ素イオン（Ｆ19 + ）を以下
の条件で重ねて注入した。 イオン加速エネルギー：３０ｋｅＶ 注入量：５×１０17ｉｏｎｓ／ｃｍ2
【００２９】注入した入れ子のうちの１個は、さらに３
００℃の窒素雰囲気中で熱処理を行った。イオン注入前
後の成形面表面の表面粗さを評価したところ、それぞれ
Ｒｍａｘ＝０．０５μｍであり、注入の前後で面精度に
は変化がなかった。
００℃の窒素雰囲気中で熱処理を行った。イオン注入前
後の成形面表面の表面粗さを評価したところ、それぞれ
Ｒｍａｘ＝０．０５μｍであり、注入の前後で面精度に
は変化がなかった。
【００３０】また、入れ子と同じ材質のＰＤ５５５を１
０ｍｍ四方にカットし、片面を研磨して入れ子と同じ表
面粗さに仕上げたチップを２枚用意し、それぞれのチッ
プに炭素イオンおよびフッ素イオンを入れ子と同じ条件
で注入した後、１枚には窒素雰囲気中での熱処理を施し
た。これらのチップをＸＰＳ分析にかけた結果、注入し
た炭素の殆どは基材中で炭素が相互に結合しており、グ
ラファイトによるものと思われるＸＰＳスペクトルが確
認された。また、炭素の一部はフッ素と結合しているも
のもあった。
０ｍｍ四方にカットし、片面を研磨して入れ子と同じ表
面粗さに仕上げたチップを２枚用意し、それぞれのチッ
プに炭素イオンおよびフッ素イオンを入れ子と同じ条件
で注入した後、１枚には窒素雰囲気中での熱処理を施し
た。これらのチップをＸＰＳ分析にかけた結果、注入し
た炭素の殆どは基材中で炭素が相互に結合しており、グ
ラファイトによるものと思われるＸＰＳスペクトルが確
認された。また、炭素の一部はフッ素と結合しているも
のもあった。
【００３１】グラファイト層間化合物はグラファイトの
層の間に別の元素が侵入して結合した構造をしている
が、本実施の形態の条件で炭素イオンおよびフッ素イオ
ンを注入すると、炭素イオンは基材中でグラファイトに
類似した構造をとっていることがわかり、さらに炭素−
フッ素結合があることから、グラファイト層間化合物
（フッ化グラファイト）に類似した構造をとっていると
考えられる。また、炭素−炭素結合および炭素−フッ素
結合の生成する度合いは窒素雰囲気中で熱処理をしたも
のの方が多かった。
層の間に別の元素が侵入して結合した構造をしている
が、本実施の形態の条件で炭素イオンおよびフッ素イオ
ンを注入すると、炭素イオンは基材中でグラファイトに
類似した構造をとっていることがわかり、さらに炭素−
フッ素結合があることから、グラファイト層間化合物
（フッ化グラファイト）に類似した構造をとっていると
考えられる。また、炭素−炭素結合および炭素−フッ素
結合の生成する度合いは窒素雰囲気中で熱処理をしたも
のの方が多かった。
【００３２】イオン注入処理を施していない入れ子と、
イオン注入処理を施した入れ子と、イオン注入処理後に
熱処理を施した入れ子とをそれぞれ射出成形機（ＳＧ５
０：住友重機（株）製）を用い、アクリル樹脂（アクリ
ペット８０８Ｎ：旭化成（株）製）にて射出成形を行
い、離型不良が発生するまで連続して行った。結果を表
１に示す。
イオン注入処理を施した入れ子と、イオン注入処理後に
熱処理を施した入れ子とをそれぞれ射出成形機（ＳＧ５
０：住友重機（株）製）を用い、アクリル樹脂（アクリ
ペット８０８Ｎ：旭化成（株）製）にて射出成形を行
い、離型不良が発生するまで連続して行った。結果を表
１に示す。
【００３３】
【表１】
【００３４】結果の通り、イオンを注入していない入れ
子を用いた型は、１ショットで離型不良が確認された。
イオン注入した入れ子を用いた型は、２５万ショット成
形しても離型性が良好であった。イオン注入した後に熱
処理を施した入れ子は、２５万ショット成形しても離型
性が良好であり、さらに保圧を５０％増加し、型温度を
１０℃上昇させ、サイクルタイムを２０秒短縮させても
離型性は依然として良好であった。
子を用いた型は、１ショットで離型不良が確認された。
イオン注入した入れ子を用いた型は、２５万ショット成
形しても離型性が良好であった。イオン注入した後に熱
処理を施した入れ子は、２５万ショット成形しても離型
性が良好であり、さらに保圧を５０％増加し、型温度を
１０℃上昇させ、サイクルタイムを２０秒短縮させても
離型性は依然として良好であった。
【００３５】本実施の形態によれば、離型が容易で且つ
繰り返し行えるため、金型のメンテナンスの必要が無
く、生産性が大幅に向上する。また、保圧および型温度
の上昇が可能となるために型転写性能の向上が実現で
き、サイクルタイム短縮も可能となることから、生産コ
ストの削減ができる。さらに、あまり強度の高くない樹
脂でも金型との密着性が低いため、成形品を破損するこ
とがない。
繰り返し行えるため、金型のメンテナンスの必要が無
く、生産性が大幅に向上する。また、保圧および型温度
の上昇が可能となるために型転写性能の向上が実現で
き、サイクルタイム短縮も可能となることから、生産コ
ストの削減ができる。さらに、あまり強度の高くない樹
脂でも金型との密着性が低いため、成形品を破損するこ
とがない。
【００３６】（実施の形態２）本実施の形態では、実施
の形態１と同様な形状および材質の成形金型入れ子を２
個作成した。これらの入れ子のうち１個を洗浄した後、
ＣＶＤ法を用いて炭素膜を０．５μｍ成膜した。その
後、質量分離したフッ素イオン（Ｆ19 + ）を以下の条件
で注入した。 イオン加速エネルギー：５０ｋｅＶ 注入量：１×１０18ｉｏｎｓ／ｃｍ2 その後、３００℃の窒素雰囲気中で熱処理を行った。イ
オン注入後の成形面の面精度を測定した結果、Ｒｍａｘ
＝０．０５μｍで変化はなかった。
の形態１と同様な形状および材質の成形金型入れ子を２
個作成した。これらの入れ子のうち１個を洗浄した後、
ＣＶＤ法を用いて炭素膜を０．５μｍ成膜した。その
後、質量分離したフッ素イオン（Ｆ19 + ）を以下の条件
で注入した。 イオン加速エネルギー：５０ｋｅＶ 注入量：１×１０18ｉｏｎｓ／ｃｍ2 その後、３００℃の窒素雰囲気中で熱処理を行った。イ
オン注入後の成形面の面精度を測定した結果、Ｒｍａｘ
＝０．０５μｍで変化はなかった。
【００３７】また、実施の形態１で用いたものと同様な
ＰＤ５５５チップを用意し、その表面に炭素膜，フッ素
イオン注入を入れ子と同条件で処理した。そのチップを
ＸＰＳ分析した結果、フッ素は炭素層内に分布している
ことが確認され、炭素−炭素結合および炭素−フッ素結
合の生成が確認された。このことから、ＣＶＤで成膜し
た炭素膜の中にフッ素が侵入して結合していることがわ
かり、グラファイト層間化合物（フッ化グラファイト）
に類似した構造をとっていることがわかっった。
ＰＤ５５５チップを用意し、その表面に炭素膜，フッ素
イオン注入を入れ子と同条件で処理した。そのチップを
ＸＰＳ分析した結果、フッ素は炭素層内に分布している
ことが確認され、炭素−炭素結合および炭素−フッ素結
合の生成が確認された。このことから、ＣＶＤで成膜し
た炭素膜の中にフッ素が侵入して結合していることがわ
かり、グラファイト層間化合物（フッ化グラファイト）
に類似した構造をとっていることがわかっった。
【００３８】評価方法は実施の形態１と同様である。結
果を表２に示す。
果を表２に示す。
【００３９】
【表２】
【００４０】結果の通り、炭素膜を成膜せずイオンを注
入していない入れ子は、１ショットで離型不良が確認さ
れた。炭素膜を成膜してイオン注入した後に熱処理を施
した入れ子は、２０万ショット成形しても離型不良は確
認されなかった。
入していない入れ子は、１ショットで離型不良が確認さ
れた。炭素膜を成膜してイオン注入した後に熱処理を施
した入れ子は、２０万ショット成形しても離型不良は確
認されなかった。
【００４１】本実施の形態によれば、離型が容易で且つ
繰り返し行えるため、金型のメンテナンスの必要が無
く、生産性が大幅に向上する。また、ＣＶＤ法による成
膜とイオン注入処理とを併用することにより、比較的短
時間で離型性層を付与することができるため、金型の作
成におけるコストを抑えることができる。
繰り返し行えるため、金型のメンテナンスの必要が無
く、生産性が大幅に向上する。また、ＣＶＤ法による成
膜とイオン注入処理とを併用することにより、比較的短
時間で離型性層を付与することができるため、金型の作
成におけるコストを抑えることができる。
【００４２】（実施の形態３）本実施の形態では、実施
の形態１と同様な形状および材質の成形金型入れ子を２
個作成した。それぞれの入れ子を洗浄した後、炭素イオ
ン（Ｃ12 + ）を以下の条件で注入した。 イオン加速エネルギー：２０ｋｅＶ 注入量：５×１０17ｉｏｎｓ／ｃｍ2 次に、１個の入れ子については、質量分離を行った塩素
イオン（Ｃ１35.5 + ）を以下の条件で重ねて注入した。 イオン加速エネルギー：５０ｋｅＶ 注入量：２×１０17ｉｏｎｓ／ｃｍ2
の形態１と同様な形状および材質の成形金型入れ子を２
個作成した。それぞれの入れ子を洗浄した後、炭素イオ
ン（Ｃ12 + ）を以下の条件で注入した。 イオン加速エネルギー：２０ｋｅＶ 注入量：５×１０17ｉｏｎｓ／ｃｍ2 次に、１個の入れ子については、質量分離を行った塩素
イオン（Ｃ１35.5 + ）を以下の条件で重ねて注入した。 イオン加速エネルギー：５０ｋｅＶ 注入量：２×１０17ｉｏｎｓ／ｃｍ2
【００４３】さらに、塩素イオンを注入した入れ子に対
して、３００℃の窒素雰囲気中で熱処理を行った。イオ
ン注入前後の成形面表面の表面粗さを評価したところ、
それぞれＲｍａｘ＝０．０５μｍであり、注入の前後で
面精度に変化はなかった。
して、３００℃の窒素雰囲気中で熱処理を行った。イオ
ン注入前後の成形面表面の表面粗さを評価したところ、
それぞれＲｍａｘ＝０．０５μｍであり、注入の前後で
面精度に変化はなかった。
【００４４】また、実施の形態１で用いたものと同様な
ＰＤ５５５チップを用意し、その表面に炭素イオン，塩
素イオン注入を入れ子と同条件で処理した。そのチップ
をＸＰＳ分析した結果、注入した炭素の殆どは基材中で
炭素同士が結合しており、グラファイトによるものと思
われるＸＰＳスペクトルが確認された。また、炭素の一
部はフッ素と結合しているものもあった。
ＰＤ５５５チップを用意し、その表面に炭素イオン，塩
素イオン注入を入れ子と同条件で処理した。そのチップ
をＸＰＳ分析した結果、注入した炭素の殆どは基材中で
炭素同士が結合しており、グラファイトによるものと思
われるＸＰＳスペクトルが確認された。また、炭素の一
部はフッ素と結合しているものもあった。
【００４５】グラファイト層間化合物はグラファイトの
層の間に別の元素が侵入して結合した構造をしている
が、本実施の形態の条件で炭素イオンおよび塩素イオン
を注入すると、炭素イオンは基材中でグラファイトに類
似した構造をとっていることがわかる。さらに、炭素−
塩素結合があることから、グラファイト層間化合物（塩
化グラファイト）に類似した構造をとっていると考えら
れる。
層の間に別の元素が侵入して結合した構造をしている
が、本実施の形態の条件で炭素イオンおよび塩素イオン
を注入すると、炭素イオンは基材中でグラファイトに類
似した構造をとっていることがわかる。さらに、炭素−
塩素結合があることから、グラファイト層間化合物（塩
化グラファイト）に類似した構造をとっていると考えら
れる。
【００４６】炭素イオンのみ注入した入れ子と、炭素イ
オンおよび塩素イオンの両方を注入した入れ子とを用い
て実施の形態１と同様な評価方法にて成形を行った。そ
の結果を表３に示す。
オンおよび塩素イオンの両方を注入した入れ子とを用い
て実施の形態１と同様な評価方法にて成形を行った。そ
の結果を表３に示す。
【００４７】
【表３】
【００４８】炭素イオンのみ注入した入れ子は、８万シ
ョットで離型不良が確認された。炭素イオンおよび塩素
イオンを注入した入れ子は、２５万ショット成形しても
離型不良が確認されなかった。成形後、炭素イオンのみ
を注入した入れ子表面をＸＰＳにより分析した結果、注
入した炭素が無くなっていることが確認された。
ョットで離型不良が確認された。炭素イオンおよび塩素
イオンを注入した入れ子は、２５万ショット成形しても
離型不良が確認されなかった。成形後、炭素イオンのみ
を注入した入れ子表面をＸＰＳにより分析した結果、注
入した炭素が無くなっていることが確認された。
【００４９】本実施の形態によれば、離型が容易で且つ
繰り返し行えるため、金型のメンテナンスの必要が無
く、生産性が大幅に向上する。また、電気陰性度の大き
いハロゲン元素と炭素とを結合させることにより、熱に
よる炭素の消費を抑制することができるため、さらに耐
久性の高い金型を得ることができる。
繰り返し行えるため、金型のメンテナンスの必要が無
く、生産性が大幅に向上する。また、電気陰性度の大き
いハロゲン元素と炭素とを結合させることにより、熱に
よる炭素の消費を抑制することができるため、さらに耐
久性の高い金型を得ることができる。
【００５０】
【発明の効果】請求項１〜６の発明は、容易な離型が連
続して可能であり、金型のメンテナンスの必要が無く、
生産性が大幅に向上する。また、低コストで離型性およ
び耐久性の付与された金型を得ることができる。
続して可能であり、金型のメンテナンスの必要が無く、
生産性が大幅に向上する。また、低コストで離型性およ
び耐久性の付与された金型を得ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２９Ｌ 11:00
Claims (6)
- 【請求項１】 樹脂よりなる光学素子の成形に用いる成
形用金型において、少なくとも成形面がグラファイト層
間化合物層で被覆されていることを特徴とする樹脂成形
用金型。 - 【請求項２】 前記グラファイト層間化合物がフッ化グ
ラファイトであることを特徴とする請求項１記載の樹脂
成形用金型。 - 【請求項３】 樹脂よりなる光学素子の成形に用いる成
形用金型を製造するにあたり、該型母材の少なくとも成
形面に炭素薄膜を成膜した後、ハロゲンイオンを注入す
ることを特徴とする樹脂成形用金型の製造方法。 - 【請求項４】 前記ハロゲンイオンがフッ素イオンであ
ることを特徴とする請求項３記載の樹脂成形用金型の製
造方法。 - 【請求項５】 樹脂よりなる光学素子の成形に用いる成
形用金型を製造するにあたり、該型母材の少なくとも成
形面に炭素イオンを注入した後、ハロゲンイオンを注入
することを特徴とする樹脂成形用金型の製造方法。 - 【請求項６】 前記ハロゲンイオンがフッ素イオンであ
ることを特徴とする請求項５記載の樹脂成形用金型の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8107540A JPH09290423A (ja) | 1996-04-26 | 1996-04-26 | 樹脂成形用金型およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8107540A JPH09290423A (ja) | 1996-04-26 | 1996-04-26 | 樹脂成形用金型およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09290423A true JPH09290423A (ja) | 1997-11-11 |
Family
ID=14461787
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8107540A Withdrawn JPH09290423A (ja) | 1996-04-26 | 1996-04-26 | 樹脂成形用金型およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09290423A (ja) |
-
1996
- 1996-04-26 JP JP8107540A patent/JPH09290423A/ja not_active Withdrawn
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