(57)【要約】【課題】金型母材と離型膜との間の元素の拡散による離型膜の劣化を防止可能であり、再生が容易な成形用金型を得ること。【解決手段】成形用金型１００は、金型母材１と、金型母材１の上層の最表面に設けられた離型膜５との間に、隣接して積層される上層および下層の２層間の元素の拡散を防止する拡散防止膜４が設けられている。成形用金型１００は、拡散防止膜４と金型母材１との間に、剥離液により溶解する剥離膜３と、剥離液に対して耐性を有して金型母材１を保護する保護膜２と、を拡散防止膜４側からこの順で有する。【選択図】図１
2018070432.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型母材と、前記金型母材の上層の最表面に設けられた離型膜との間に、隣接して積層される上層および下層の２層間の元素の拡散を防止する拡散防止膜が前記離型膜に当接して設けられた成形用金型であって、
前記拡散防止膜と前記金型母材との間に、
側面が露出しており剥離液により溶解する剥離膜と、
前記剥離液に対して耐性を有して前記金型母材を保護する保護膜と、
を前記拡散防止膜側からこの順で有すること、
を特徴とする成形用金型。
【請求項２】
前記保護膜は、タングステンにより構成されていること、
を特徴とする請求項１に記載の成形用金型。
【請求項３】
前記剥離膜は、ニッケル、クロム、酸化クロムのうちのいずれか１種の単一金属、またはニッケル、クロム、酸化クロムのうちの１種以上を含む合金もしくは化合物により構成されていること、
を特徴とする請求項１または２に記載の成形用金型。
【請求項４】
前記剥離膜は、前記単一金属、合金または化合物の、単層もしくは複層で構成されていること、
を特徴とする請求項３に記載の成形用金型。
【請求項５】
前記拡散防止膜は、タンタルおよびチタンのうちのいずれか１種の単一金属、またはタンタルおよびチタンのうちの１種以上を含む合金もしくは化合物により構成されていること、
を特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の成形用金型。
【請求項６】
前記拡散防止膜は、前記単一金属、合金または化合物の、単層もしくは複層で構成されていること、
を特徴とする請求項５に記載の成形用金型。
【請求項７】
前記離型膜は、白金、パラジウム、イリジウム、ロジウム、オスミウム、ルテニウムおよびレニウムのうちのいずれか１種の単一金属、または白金、パラジウム、イリジウム、ロジウム、オスミウム、ルテニウムおよびレニウムのうちの１種以上を含む合金もしくは化合物により構成されていること、
を特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の成形用金型。
【請求項８】
前記剥離膜は、前記拡散防止膜および前記離型膜により被覆されていない露出部を前記拡散防止膜側の面における外周側の領域に有すること、
を特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の成形用金型。
【請求項９】
前記金型母材の側面が前記保護膜により被覆されていること、
を特徴とする請求項１から８のいずれか１つに記載の成形用金型。
【請求項１０】
金型母材上に、前記金型母材を保護する保護膜を形成する第１工程と、
前記保護膜上に、剥離液に溶解する剥離膜を側面が露出した状態に形成する第２工程と、
前記剥離膜上に、隣接して積層される上層および下層の２層間の元素の拡散を防止する拡散防止膜を形成する第３工程と、
前記拡散防止膜上に離型膜を形成する第４工程と、
を含むこと、
を特徴とする成形用金型の製造方法。
【請求項１１】
前記保護膜、前記剥離膜、前記拡散防止膜および前記離型膜を、同一の真空槽内で、前記真空槽内から取り出さずに連続して乾式成膜法により形成すること、
を特徴とする請求項１０に記載の成形用金型の製造方法。
【請求項１２】
金型母材上に、前記金型母材を保護する保護膜と、側面が露出しており剥離液に溶解する剥離膜と、隣接して積層される上層および下層の２層間の元素の拡散を防止する拡散防止膜と、離型膜と、をこの順で有する成形用金型の再生方法であって、
前記剥離膜を前記剥離液により溶解して除去することにより、前記拡散防止膜および前記離型膜を剥離する第１工程と、
前記拡散防止膜および前記離型膜が剥離された前記保護膜上に、前記剥離膜と前記拡散防止膜と前記離型膜とをこの順で再形成する第２工程と、
を含み、
前記剥離液には、前記保護膜と反応しない薬液を用いること、
を特徴とする成形用金型の再生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、離型膜を備えた成形用金型、成形用金型の製造方法および成形用金型の再生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス製の光学部品などの、微細な凹凸が表面に形成された製品または高い面精度が要求される製品を製造する手法には、プレス成形が広く用いられている。プレス成形時には、成形用金型とガラス等の成形品との離型性が不十分であることに起因して、成形品に不良が発生することが問題になっている。
【０００３】
成形用金型は、成形品の良好な離型性の実現、およびプレス成形を繰り返し行った場合における繰り返し耐久性の向上を目的として、高硬度を有し耐酸化性に優れた、貴金属または遷移金属の離型膜が、表面に形成されることが一般的である。成形用金型の材料、すなわち金型母材には、タングステンカーバイド（ＷＣ）を主成分とする超硬合金が主に用いられる。そして、超硬合金製の金型母材の表面に対して、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、ロジウム（Ｒｈ）、オスミウム（Ｏｓ）、ルテニウム（Ｒｕ）およびレニウム（Ｒｅ）等の、貴金属または遷移金属からなる離型膜を設けることにより、成形用金型の離型性の向上が図られている。
【０００４】
しかしながら、ガラス等の成形に使用される成形用金型の場合は、プレス成形時の加熱温度が５００℃以上の高温であるため、成形用金型の成分が離型膜へ熱拡散し、離型膜の寿命が数十ショット程度で急速に劣化する、という問題があった。
【０００５】
このような問題に対して、特許文献１には、母材と離型膜との間に、型の母材と離型膜との間の相互拡散を防止する拡散防止膜を設けることで、離型膜の離型性を長期間にわたって維持するガラス用成形型が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３９８３９６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１の技術によれば、成形時に離型膜に接触するガラスの成分が離型膜へ拡散することは防止できない。そして、ガラスの成分の中でも、消泡材として用いられるアンチモン（Ｓｂ）が成形の繰り返しによりガラス用成形型の離型膜の表面に拡散し、平均表面粗さＲａが大きくなり、離型膜の離型性が低下する。このため、拡散防止膜を有する成形用金型においても、離型膜の再生が必要になる。
【０００８】
ガラスの成形の場合は、成形温度が５００℃以上の高温となる。このため、ガラス用成形型の離型膜は、高融点および高硬度を有する、貴金属または遷移金属からなる単体金属または合金により構成されることが多い。このような離型膜が設けられたガラス用成形型を再生する場合、ダイヤモンド砥石等の高硬度有する砥石を利用した研磨または研削による加工を行うことにより、離型膜を物理的に除去することが一般的である。
【０００９】
この場合、離型膜のみならず、金型母材にまで研磨または研削が及んでガラス用成形型を傷つけた場合には、加工の実施前の面精度を維持することができない。このため、離型膜の再生には、離型膜の除去後のガラス用成形型の寸法出しのための追加工が必要となる、という問題があった。
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、金型母材と離型膜との間の元素の拡散による離型膜の劣化を防止可能であり、再生が容易な成形用金型を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる成形用金型は、金型母材と、金型母材の上層の最表面に設けられた離型膜との間に、隣接して積層される上層および下層の２層間の元素の拡散を防止する拡散防止膜が設けられている。成形用金型は、拡散防止膜と金型母材との間に、剥離液により溶解する剥離膜と、剥離液に対して耐性を有して金型母材を保護する保護膜と、を拡散防止膜側からこの順で有する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、金型母材と離型膜との間の元素の拡散による離型膜の劣化を防止可能であり、再生が容易な成形用金型が得られる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる成形用金型を示す断面図
【図２】本発明の実施の形態１にかかる成形用金型の製造方法の手順を示すフローチャート
【図３】本発明の実施の形態１にかかる成形用金型の製造において脱脂処理が行われた金型母材を示す断面図
【図４】本発明の実施の形態１にかかる成形用金型の製造においてマスクが配置された金型母材を示す断面図
【図５】本発明の実施の形態１にかかる成形用金型の製造においてマスクが配置された状態で金型母材上に保護膜、剥離膜、拡散防止膜および離型膜が形成された状態を示す断面図
【図６】本発明の実施の形態１にかかる成形用金型の製造においてマスクが取り外された成形用金型を示す断面図
【図７】本発明の実施の形態１にかかる成形用金型の再生方法の手順を示すフローチャート
【図８】本発明の実施の形態１にかかる成形用金型の再生において、拡散防止膜と離型膜とが保護膜から剥離された状態を示す断面図
【図９】本発明の実施の形態１にかかる成形用金型の再生において、金型母材にマスクが配置された状態で、拡散防止膜および離型膜が再形成された状態を示す断面図
【図１０】本発明の実施の形態２にかかる成形用金型を示す断面図
【図１１】本発明の実施の形態２にかかる成形用金型の製造において金型母材上に保護膜および剥離膜が形成された状態を示す断面図
【図１２】本発明の実施の形態２にかかる成形用金型の製造においてマスクが配置された金型母材を示す断面図
【図１３】本発明の実施の形態２にかかる成形用金型の製造においてマスクが取り外された成形用金型を示す断面図
【図１４】本発明の実施の形態３にかかる成形用金型を示す断面図
【図１５】本発明の実施の形態３にかかる成形用金型の製造においてマスクが配置された状態で金型母材上に保護膜が形成された状態を示す断面図
【図１６】本発明の実施の形態３にかかる成形用金型の製造においてマスクが配置された状態で剥離膜、拡散防止膜および離型膜が形成された状態を示す断面図
【図１７】本発明の実施の形態３にかかる成形用金型の製造においてマスクが取り外された成形用金型を示す断面図
【図１８】実施例１から実施例５、比較例１および比較例２にかかる成形用金型の成膜条件を示す図
【図１９】実施例１から実施例５、比較例１および比較例２にかかる成形用金型の耐久性試験の結果を示す図
【図２０】実施例１から実施例５、比較例１および比較例２にかかる成形用金型の剥離性試験の結果を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明の実施の形態にかかる成形用金型、成形用金型の製造方法および成形用金型の再生方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１５】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる成形用金型１００を示す断面図である。本実施の形態１にかかる成形用金型１００は、ガラスの成型時にコアとして用いられるガラス用成形型である。本実施の形態１にかかる成形用金型１００は、成形用金型１００の本体を構成する金型母材１と、剥離液に対して耐性を有する保護膜２と、剥離液により溶解する剥離膜３と、離型膜５より下層の構成成分元素の離型膜５中への拡散を防止する拡散防止膜４と、金型母材１の上層の最表面に設けられた離型膜５と、がこの順で積層されている。
【００１６】
金型母材１は、例えば、タングステンカーバイド（ＷＣ）を主成分とし、バインダとして他の軽金属元素を含む超硬合金によって形成されている。金型母材１に含まれる他の軽金属元素としては、例えば、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）であり、金型母材１は、成形に耐えうる強度を有する。金型母材１は焼結体により構成されている。金型母材１は、ガラスのプレス成型時に製品側となる一面側に、すなわち保護膜２、剥離膜３、拡散防止膜４および離型膜５が形成されている側の一面側に、突出した凸部１ａと、一面側の外縁に沿った外周側の領域であって凸部１ａを囲む金型母材の外周領域１ｂと、を有する。
【００１７】
保護膜２は、金型母材１上、より具体的には金型母材１の凸部１ａの上面上に形成されている。保護膜２は、後述するように剥離膜３を剥離液を用いて化学的に除去する際に、金型母材１の表面、ここでは金型母材１の凸部１ａの上面を保護し、金型母材１に損傷を与えないために形成されている。保護膜２に用いられる材料は、剥離膜３を剥離する際に用いられる各種の剥離液と反応しない材料が選択される。剥離液には、後述するように希硝酸、希硫酸または希塩酸などの薬液が用いられる。したがって、保護膜２には、これらの薬液に対して耐性を有し、これらの薬液と反応せず、これらの薬液に溶解しない材料が選択される。このような材料としては、例えばタングステン（Ｗ）が用いられる。
【００１８】
保護膜２は、例えば、膜厚が０．０３μｍから０．５０μｍ程度、平均表面粗さＲａが４０ｎｍ以下程度で形成されている。保護膜２の膜厚が０．０３μｍ未満である場合には、剥離膜３を剥離する際に保護膜２が薄いため、金型母材１に損傷を与える可能性がある。また、保護膜２の膜厚が０．５０μｍを超える場合には、保護膜２の表面の表面粗さが大きくなるため平均表面粗さＲａが４０ｎｍを超える可能性がある。この場合には、保護膜２と剥離膜３との密着力が低下して保護膜２からの剥離膜３の膜剥離が生じる可能性があり、結果的に金型母材１と剥離膜３との密着力が低下する可能性がある。また、保護膜２の平均表面粗さＲａが４０ｎｍを超える場合には、保護膜２上に形成される膜の面精度が劣化し、最終的に成形品を所望の高い面精度に維持できなくなる可能性がある。
【００１９】
剥離膜３は、側面が露出した状態で保護膜２上に形成されている。剥離膜３は、ガラスのプレス成形を繰り返すことにより離型膜５が劣化した際に、該剥離膜３を溶解除去することにより拡散防止膜４と離型膜５とを同時に成形用金型１００から除去する機能を有する。すなわち、剥離膜３を選択的に溶解除去することにより、拡散防止膜４と離型膜５と自体には加工等を加えることなく、拡散防止膜４と離型膜５とを成形用金型１００から剥離することができる。剥離膜３は、剥離液に接触して溶解するように、側面が露出した状態に形成されている。
【００２０】
剥離膜３は、金型母材１、保護膜２、拡散防止膜４および離型膜５と比較して化学反応性が高い材料からなり、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）のうちのいずれか１種の単一金属、またはこれらの金属のうちの１種以上を含む合金もしくは化合物により構成される。また、剥離膜３は、上記単一金属、合金または化合物の、単層または複層で構成される。このように、剥離膜３は、複数の金属種および化合物から選択できるため、離型膜５の剥離に使用できる剥離剤の自由度が大きくなる。
【００２１】
密着性の観点では、剥離膜３と保護膜２との良好な接着性を得るには、保護膜２のタングステン（Ｗ）との熱膨張係数のマッチングを考慮して、剥離膜３の材料にはクロム（Ｃｒ）を用いることが好ましい。すなわち、保護膜２がタングステン（Ｗ）により構成される場合には、剥離膜３の材料は、保護膜２のタングステン（Ｗ）と熱膨張係数が近く、プレス成型時における成形用金型１００の加熱および冷却による熱膨張および熱収縮に起因した剥離が生じにくいクロム（Ｃｒ）が好ましい。
【００２２】
また、剥離膜３は、例えば、膜厚が０．０３μｍから０．５０μｍ程度、平均表面粗さＲａが４０ｎｍ以下程度で形成されている。剥離膜３の膜厚が０．０３μｍ未満である場合には、十分な剥離性能が得られない可能性がある。また、剥離膜３の膜厚が０．５０μｍを超える場合には、剥離膜３の表面の表面粗さが大きくなるため平均表面粗さＲａが４０ｎｍを超える可能性がある。この場合には、剥離膜３と拡散防止膜４との密着力が低下して剥離膜３からの拡散防止膜４の膜剥離が生じる可能性があり、結果的に保護膜２と拡散防止膜４との密着力が低下する可能性がある。また、剥離膜３の平均表面粗さＲａが４０ｎｍを超える場合には、剥離膜３上に形成される膜の面精度が劣化し、最終的に成形品の面精度を所望の高い面精に維持できなくなる可能性がある。
【００２３】
拡散防止膜４は、剥離膜３と離型膜５との間に形成され、高温のプレス成形時における剥離膜３と離型膜５との間での構成成分の相互拡散を防止する機能を有する。拡散防止膜４は、離型膜５と剥離膜３との間での元素の相互拡散を防止することで、金型母材１、保護膜２および剥離膜３の構成元素が離型膜５に拡散することに起因する、離型膜５の表面の粗面化、および離型膜５の離型性の低下を防止する。拡散防止膜４は、少なくとも剥離膜３の構成元素が離型膜５に拡散することを防止する。また、拡散防止膜４は、剥離膜３に拡散した金型母材１の構成元素および保護膜２の構成元素が離型膜５に拡散することを防止する。すなわち、拡散防止膜４は、隣接して積層される上層である離型膜５および隣接して積層される下層である剥離膜３の２層間の元素の拡散を防止する。
【００２４】
拡散防止膜４は、高融点であり、且つ、化学的に安定な材料からなり、例えばタンタル（Ｔａ）およびチタン（Ｔｉ）のうちのいずれか１種の単一金属、またはこれらの金属のうちの１種以上を含む合金もしくは化合物により構成される。また、拡散防止膜４は、上記単一金属、合金または化合物の、単層または複層で構成される。
【００２５】
密着性の観点では、拡散防止膜４と剥離膜３との良好な密着性を得るには、拡散防止膜４の材料は、剥離膜３にニッケル（Ｎｉ）を用いる場合には、ニッケル（Ｎｉ）の熱膨張係数のマッチングを考慮して、拡散防止膜４にはチタン（Ｔｉ）または窒化チタン（ＴｉＮ）などのチタン化合物を用いることが好ましい。すなわち、剥離膜３がニッケル（Ｎｉ）により構成される場合には、拡散防止膜４の材料は、剥離膜３のニッケル（Ｎｉ）と熱膨張係数が近く、プレス成型時における成形用金型１００の加熱および冷却による熱膨張および熱収縮に起因した剥離が生じにくいチタン化合物が好ましい。
【００２６】
また、拡散防止膜４の材料は、剥離膜３にクロム（Ｃｒ）または酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）ニッケル（Ｎｉ）を用いる場合には、クロム（Ｃｒ）または酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）との熱膨張係数のマッチングを考慮して、拡散防止膜４にはタンタル（Ｔａ）または窒化タンタル（ＴａＮ）などのタンタル化合物を用いることが好ましい。すなわち、剥離膜３がクロム（Ｃｒ）または酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）ニッケル（Ｎｉ）により構成される場合には、拡散防止膜４の材料は、剥離膜３のクロム（Ｃｒ）または酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）ニッケル（Ｎｉ）と熱膨張係数が近く、プレス成型時における成形用金型１００の加熱による熱膨張および冷却による熱収縮に起因した剥離が生じにくいタンタル化合物が好ましい。
【００２７】
拡散防止膜４は、例えば、膜厚が０．０１μｍから０．５０μｍ程度、平均表面粗さＲａが４０ｎｍ以下程度で形成されている。拡散防止膜４の膜厚が０．０１μｍ未満である場合には、十分な拡散防止性能が得られない可能性がある。また、拡散防止膜４の膜厚が０．５０μｍを超える場合には、拡散防止膜４の表面の表面粗さが大きくなるため平均表面粗さＲａが４０ｎｍを超える可能性がある。この場合には、拡散防止膜４と離型膜５との密着力が低下して拡散防止膜４からの離型膜５の膜剥離が生じる可能性があり、結果的に剥離膜３と離型膜５との密着力が低下する可能性がある。また、拡散防止膜４の平均表面粗さＲａが４０ｎｍを超える場合には、拡散防止膜４上に形成される離型膜５の面精度が劣化し、最終的に成形品の面精度を所望の高い面精に維持できなくなる可能性がある。
【００２８】
離型膜５は、成形用金型１００とガラスの成形品との融着を防止するために形成され、ガラスの成形品と離型可能に密着する成形面を構成する。離型膜５は、例えば、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、ロジウム（Ｒｈ）、オスミウム（Ｏｓ）、ルテニウム（Ｒｕ）およびレニウム（Ｒｅ）のうちのいずれか１種の単一金属、またはこれらの金属のうちの１種以上を含む合金もしくは化合物により構成される。離型膜５は、成形材料に直接接触してプレス圧力が加わるため、特にガラス成形においては、ガラス材料の軟化温度において酸化しにくく、化学的に安定であり、且つ、高硬度を有する材料で形成されている。
【００２９】
離型膜５は、プレス圧力が加わり剥離しやすい状態で使用されるため、拡散防止膜４との間で良好な密着性を確保する必要がある。特に、ガラスのプレス成形においては、拡散防止膜４との間の密着力としては、０．０５ｋＮ／ｍ以上の強度が必要である。なお、離型膜５は、拡散防止膜４との接合に関して相性の良い、すなわち拡散防止膜４との接合力を高める作用を有する金属元素を含んでいてもよい。このように、離型膜５は、複数の金属種および化合物から選択できるため、使用できる成形品を構成する成形材料の自由度が大きくなる。ガラスを成形する場合は、離型膜５に使用可能な材料の中でも、ガラスとの反応性に乏しいイリジウム（Ｉｒ）を含むことが好ましい。
【００３０】
離型膜５は、例えば、膜厚が、０．０５μｍから２μｍ程度であり、平均表面粗さＲａが４０ｎｍ以下程度で形成されている。離型膜５の膜厚が０．０５μｍ未満である場合には、十分な離型性能が得られない可能性がある。また、拡散防止膜４の膜厚が２μｍを超える場合には、離型膜５の表面の表面粗さが大きくなるため平均表面粗さＲａが４０ｎｍを超える可能性がある。離型膜５の平均表面粗さＲａが４０ｎｍ以上である場合には、成形品の面精度を所望の高い面精に維持できなくなる可能性がある。
【００３１】
つぎに、上記のように構成された本実施の形態１にかかる成形用金型１００の製造方法について説明する。図２は、本発明の実施の形態１にかかる成形用金型１００の製造方法の手順を示すフローチャートである。図３から図６は、本発明の実施の形態１にかかる成形用金型１００の製造方法の工程を示す断面図である。図３は、本発明の実施の形態１にかかる成形用金型１００の製造において脱脂処理が行われた金型母材１を示す断面図である。図４は、本発明の実施の形態１にかかる成形用金型１００の製造においてマスク１１が配置された金型母材１を示す断面図である。図５は、本発明の実施の形態１にかかる成形用金型１００の製造においてマスク１１が配置された状態で金型母材１上に保護膜２、剥離膜３、拡散防止膜４および離型膜５が形成された状態を示す断面図である。図６は、本発明の実施の形態１にかかる成形用金型１００の製造においてマスク１１が取り外された成形用金型１００を示す断面図である。
【００３２】
実施の形態１にかかる成形用金型１００の製造においては、タングステンカーバイド（ＷＣ）を主成分とし所望の形状に加工された金型母材１上に、保護膜２、剥離膜３、拡散防止膜４および離型膜５が形成される。金型母材１上への保護膜２、剥離膜３、拡散防止膜４および離型膜５の形成においては、まず、図３に示すように所望の形状に加工された金型母材１の表面に対して、脱脂処理が行われる。脱脂処理により、金型母材１の表面から有機異物等の表面汚染物が除去される。脱脂処理では、例えばアセトンを用いたアセトン洗浄が行われる。その後、乾燥処理が行われる。乾燥処理には、例えばイソプロピル（ＩＰＡ）ベーパー乾燥装置が使用される。つぎに、スパッタリング装置を用いて、アルゴン雰囲気下で金型母材１に対して逆スパッタリングが実施され、金型母材１の表面から無機異物等の表面汚染物および酸化被膜が除去され、金型母材１の表面に活性な金属表面を露出させる。
【００３３】
つぎに、図４に示すように、金型母材１における凸部１ａを囲って金型母材１の外周領域１ｂ上にマスク１１が配置される。マスク１１は、凸部の側面１ａｓおよび金型母材の外周領域１ｂに当接した状態で配置される。したがって、凸部の側面１ａｓおよび金型母材の外周領域１ｂと、マスク１１との間には隙間は存在しない。金型母材１にマスク１１を配置することにより、金型母材１に対する保護膜２、剥離膜３、拡散防止膜４および離型膜５の成膜領域を、金型母材１の一面側において凸部１ａの上面の領域に制限することができる。
【００３４】
金型母材１にマスク１１が配置された後、ステップＳ１０において、金型母材１と剥離膜３との間の密着性向上と、剥離膜３を剥離する際の金型母材１の保護を目的として、保護膜２が形成される。保護膜２は、スパッタリングまたは真空蒸着等の乾式成膜法により成膜することができる。本実施の形態１では、スパッタリングにより保護膜２を成膜する。
【００３５】
そして、図５に示すように、金型母材１の表面上に、保護膜２としてタングステン（Ｗ）が０．０３μｍから０．５０μｍの範囲の膜厚でスパッタリング法により成膜される。保護膜２は、マスク１１により囲まれた、金型母材１の凸部１ａの上面上に成膜される。保護膜２は、膜厚が０．０３μｍから０．５０μｍの範囲、平均表面粗さＲａが４０ｎｍ以下程度とされる。
【００３６】
保護膜２の成膜後、保護膜２上に剥離膜３、拡散防止膜４および離型膜５が形成される。剥離膜３、拡散防止膜４および離型膜５の成膜法は、スパッタリングもしくは真空蒸着等の乾式成膜法、または、電気めっきもしくは無電解めっきによる湿式成膜法を選択できる。ここで、剥離膜３、拡散防止膜４および離型膜５の成膜法に乾式成膜法を選択する場合には、膜厚を緻密に制御できることに加え、保護膜２、剥離膜３、拡散防止膜４および離型膜５を同一の真空槽内で、真空槽内から取り出さずに連続して成膜できる。このため、剥離膜３、拡散防止膜４および離型膜５の成膜法に乾式成膜法を選択した場合は、剥離膜３、拡散防止膜４および離型膜５の成膜法に湿式成膜法を選択した場合と比較して、工程を大幅に短縮できるメリットがある。したがって、剥離膜３、拡散防止膜４および離型膜５の成膜法は、乾式成膜法であることが好ましい。本実施の形態１では、スパッタリングにより剥離膜３、拡散防止膜４および離型膜５を成膜する。
【００３７】
保護膜２の成膜後、ステップＳ２０において、保護膜２上に剥離膜３が形成される。すなわち、保護膜２の形成後、スパッタリングターゲットが剥離膜３の材料からなるスパッタリングターゲットに交換され、スパッタリングにより剥離膜３が保護膜２上に成膜される。剥離膜３は、膜厚が０．０３μｍから０．５０μｍの範囲とされる。
【００３８】
つぎに、ステップＳ３０において、剥離膜３上に拡散防止膜４が形成される。すなわち、剥離膜３の形成後、スパッタリングターゲットが拡散防止膜４の材料からなるスパッタリングターゲットに交換され、スパッタリングにより拡散防止膜４が剥離膜３上に成膜される。拡散防止膜４は、膜厚が０．０１μｍから０．５０μｍの範囲とされる。
【００３９】
つぎに、ステップＳ４０において、拡散防止膜４上に離型膜５が形成される。すなわち、拡散防止膜４の形成後、スパッタリングターゲットが拡散防止膜４の材料からなるスパッタリングターゲットに交換され、スパッタリングにより離型膜５が拡散防止膜４上に成膜される。離型膜５は、膜厚が０．０５μｍから２μｍの範囲とされる。
【００４０】
その後、図６に示すようにマスク１１を取り外すことにより、本実施の形態１にかかる成形用金型１００が得られる。
【００４１】
つぎに、本実施の形態１にかかる成形用金型１００の再生方法について説明する。成形用金型１００を用いてプレス成形を繰り返すことにより、成形用金型１００の離型膜５の表面が粗面化し、または離型膜５の離型性が低下し、成形用金型１００は再生が必要な状態となる。図７は、本発明の実施の形態１にかかる成形用金型１００の再生方法の手順を示すフローチャートである。図８および図９は、本発明の実施の形態１にかかる成形用金型１００の再生方法の工程を示す断面図である。図８は、本発明の実施の形態１にかかる成形用金型１００の再生において、拡散防止膜４と離型膜５とが保護膜２から剥離された状態を示す断面図である。図９は、本発明の実施の形態１にかかる成形用金型１００の再生において、金型母材１にマスク１１が配置された状態で、拡散防止膜４および離型膜５が再形成された状態を示す断面図である。
【００４２】
成形用金型１００の再生処理では、まず、ステップＳ１１０において、成形用金型１００を、剥離膜３の材質に対応した剥離液により剥離膜３を選択的に溶解して除去することにより、拡散防止膜４と離型膜５とを成形用金型１００から剥離される。剥離膜３の除去は、例えば剥離膜３の材質に対応して選択される剥離液に成形用金型１００が浸漬されることにより実施される。
【００４３】
剥離液は、剥離膜３がニッケル（Ｎｉ）である場合は、希硝酸が好ましく、剥離膜３がクロム（Ｃｒ）または酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）である場合には、希硫酸または希塩酸が好ましい。保護膜２の構成材料であるタングステン（Ｗ）、および金型母材１の構成材料であるタングステンカーバイド（ＷＣ）を主成分とする超硬合金は、剥離液である希硝酸、希硫酸または希塩酸と反応しない。すなわち、剥離液は、保護膜２とは反応せず、剥離膜３と反応して剥離膜３を溶解する薬液が選択される。なお、拡散防止膜４および離型膜５は最終的に剥離されるため、剥離液と反応しても問題はない。剥離液の濃度は、剥離膜３の材料、膜厚、処理時間等の諸条件に基づいて適宜設定されればよい。
【００４４】
ここでは、成形用金型１００の再生工程について、剥離膜３がニッケル（Ｎｉ）により構成され、剥離液に希硝酸を用いた場合について説明する。この場合は、成形用金型１００を既定の時間だけ希硝酸に浸漬させる。これにより、剥離膜３のニッケル（Ｎｉ）が側面から希硝酸により溶解されて除去されるため、図８に示すように拡散防止膜４と離型膜５とが保護膜２から剥離される。拡散防止膜４と離型膜５とが剥離された状態の成形用金型１００を剥離後成形用金型１００ａと呼ぶ。
【００４５】
つぎに、ステップＳ１２０において、拡散防止膜４と離型膜５とが剥離された剥離後成形用金型１００ａが希硝酸から取り出され、表面の希硝酸を除去するために剥離後成形用金型１００ａに対して室温で１分間の水洗処理が行われる。
【００４６】
つぎに、拡散防止膜４と離型膜５とが剥離された剥離後成形用金型１００ａの保護膜２上に再度、剥離膜３、拡散防止膜４および離型膜５が再形成される。すなわち、図９に示すように金型母材１にマスク１１が配置された状態で、ステップＳ１３０において剥離膜３が再形成され、ステップＳ１４０において拡散防止膜４が再形成され、ステップＳ１５０において離型膜５が形成される。剥離膜３、拡散防止膜４および離型膜５の成膜方法は、上述したステップＳ２０、ステップＳ３０およびステップＳ４０と同様の方法で行われる。
【００４７】
このような本実施の形態１にかかる成形用金型１００の再生方法においては、剥離膜３が剥離液により選択的に溶解され除去される。このため、この成形用金型１００の再生方法においては、拡散防止膜４と離型膜５と自体には砥石を利用した研磨または研削といった加工を加えることなく、拡散防止膜４と離型膜５とを保護膜２から容易に剥離することができる。したがって、離型膜５が高硬度を有する材料により構成されている場合でも、ダイヤモンド砥石等の高硬度有する砥石を利用した研磨または研削といった加工を行わずに拡散防止膜４と離型膜５とを保護膜２から容易に剥離することができる。このため、この成形用金型１００の再生方法においては、研磨装置または研削装置といった大掛かりな装置が不要であり、また離型膜５の剥離処理が容易である。
【００４８】
そして、本実施の形態１にかかる離型膜５の剥離方法においては、砥石を利用した研磨または研削といった物理的な加工を行わずに離型膜５を剥離できるため、離型膜５の剥離処理に起因して離型膜５の下層の膜および金型母材１に傷が生じることがない。このため、離型膜５の剥離後において離型膜５の下層の膜および金型母材１の傷を再生するための追加加工処理が不要であり、また離型膜５の下層の膜および金型母材１の面精度を離型膜５の剥離前と同じ状態に維持することができる。
【００４９】
金型母材１の傷を再生するための追加加工処理においては、金型母材１を研磨または研削により加工する必要があり、成形用金型１００の重量が成形用金型１００の再生処理の前後で大幅に変化する。そして、成形用金型１００の重量の変化に起因して成形用金型１００の熱容量が再生処理の前後で変化する。このため、成形用金型１００の再生処理の後においては、成形用金型１００の再生処理の前のプレス成形時の成形条件を用いることができず、プレス成形時の処理条件の再調整が必要となる。
【００５０】
一方、本実施の形態１にかかる離型膜５の剥離方法においては、離型膜５の剥離処理に起因して金型母材１に傷が生じることがないため、金型母材１の傷を再生するための追加加工処理が不要である。したがって、上記のような問題が発生することがない。
【００５１】
なお、上記においては、ガラスの成型時にコアとして用いられるガラス用成形用金型１００を例に説明したが、上述した成形用金型１００の構成および成形用金型１００の再生方法は、ガラス以外の材料の成形に用いられる成形用金型にも適用可能である。
【００５２】
上述したように、本実施の形態１の成形用金型１００においては、金型母材１と離型膜５との間に拡散防止膜４が形成されているので、離型膜５の下層の成分が離型膜５に拡散することを防止して、離型膜５の表面の面精度および離型膜５の離型性を長期間にわたって良好な状態に保持することができる。
【００５３】
上述したように、本実施の形態１の成形用金型１００においては、金型母材１と拡散防止膜４の間に保護膜２と剥離膜３とが形成されている。そして、成形用金型１００では、拡散防止膜４では防ぐことのできないガラス成分が離型膜に拡散することに起因して離型膜５が劣化した場合には、剥離膜３との反応性の高い剥離液により剥離膜３を溶解して容易に除去することができる。これにより、成形用金型１００においては、金型母材１に損傷を与えるおそれのある研磨または研削を実施することなく、拡散防止膜４および離型膜５を容易に剥離することができ、成形用金型１００の再生処理が容易である。
【００５４】
したがって、成形用金型１００においては、離型膜５の剥離処理に起因して離型膜５の下層の膜および金型母材１に傷が生じることがない。このため、離型膜５の剥離後において離型膜５の下層の膜および金型母材１の傷を再生するための追加加工処理が不要であり、離型膜５の再生コストを大幅に低減できる。そして、離型膜５の下層の膜および金型母材１の面精度を離型膜５の剥離前と同じ状態に維持することができる。
【００５５】
成形用金型１００においては、離型膜５の剥離の前後で離型膜５の下層の膜および金型母材１の面精度と、成形用金型１００の熱容量と、が変化しないため、成形用金型１００の再生処理の前後においてプレス成形時の成形条件の変化が小さく、成形条件を安定化させることができる。
【００５６】
したがって、本実施の形態１の成形用金型１００によれば、金型母材１と離型膜５との間の元素の拡散による離型膜５の劣化を防止可能であり、且つ、再生が容易な成形用金型が得られる、という効果を奏する。
【００５７】
実施の形態２．
図１０は、本発明の実施の形態２にかかる成形用金型２００を示す断面図である。本実施の形態２にかかる成形用金型２００は、実施の形態１にかかる成形用金型１００と同様に、ガラスの成型時にコアとして用いられるガラス用成形型である。
【００５８】
本実施の形態２にかかる成形用金型２００が実施の形態１にかかる成形用金型１００と異なる点は、拡散防止膜４と離型膜５とが、剥離膜３の領域における一部の領域上には形成されていない点である。保護膜２上に形成された剥離膜３は、拡散防止膜４および離型膜５により被覆されていない露出部３ａを上面に有する。拡散防止膜４と離型膜５とは、剥離膜３の上面において、露出部３ａであって剥離膜３の上面において外縁に沿った領域である外縁領域を除いた領域に形成されている。すなわち、剥離膜３は、全面が拡散防止膜４と離型膜５とにより覆われているのではなく、上面における外周側の領域は拡散防止膜４と離型膜５とにより覆われておらず、露出している。
【００５９】
ここで、剥離膜３の面内において拡散防止膜４と離型膜５とが形成されている領域は、成形用金型２００と成形品とが接触する領域である。成形用金型２００と成形品とが接触する領域は、成形品と成形用金型２００との離型性を良好とするために拡散防止膜４と離型膜５とが形成されていることが好ましい。
【００６０】
つぎに、上記のように構成された本実施の形態２にかかる成形用金型２００の製造方法について説明する。成形用金型２００の製造方法の手順は、実施の形態１において図２のフローチャートに示した手順と同じであるので、図２のフローチャートを参照して説明する。図１１から図１３は、本発明の実施の形態２にかかる成形用金型２００の製造方法の工程を示す断面図である。図１１は、本発明の実施の形態２にかかる成形用金型２００の製造において金型母材１上に保護膜２および剥離膜３が形成された状態を示す断面図である。図１２は、本発明の実施の形態２にかかる成形用金型２００の製造においてマスク１２が配置された金型母材１を示す断面図である。図１３は、本発明の実施の形態２にかかる成形用金型２００の製造においてマスク１２が取り外された成形用金型２００を示す断面図である。
【００６１】
本実施の形態２にかかる成形用金型２００の製造においては、実施の形態１にかかる成形用金型１００を製造する場合と同様に、金型母材１上に、保護膜２、剥離膜３、拡散防止膜４および離型膜５が形成される。まず、実施の形態１の場合と同様に、金型母材１に対して脱脂処理が実施され、その後、マスク１１が配置される。
【００６２】
つぎに、図１１に示すように、実施の形態１の場合と同様にステップＳ１０において保護膜２が成膜される。つぎに、図１１に示すように、実施の形態１の場合と同様にステップＳ２０において、保護膜２上に剥離膜３が形成される。
【００６３】
つぎに、金型母材１からマスク１１が取り外され、図１２に示すようにマスク１２が金型母材１に配置された状態で、実施の形態１の場合と同様にステップＳ３０において剥離膜３上に拡散防止膜４が成膜される。ここで、拡散防止膜４は、剥離膜３の上面においてマスク１２が配置されている外周側の領域には成膜されない。つぎに、図１２に示すように、実施の形態１の場合と同様にステップＳ４０において、拡散防止膜４上に離型膜５が形成される。拡散防止膜４および離型膜５は、剥離膜３の上面上におけるマスク１２により囲まれた成膜領域に順次形成される。
【００６４】
マスク１２は、金型母材１の凸部１ａ、保護膜２および剥離膜３の側面を覆う形状を有する。また、マスク１２は、剥離膜３の面方向において、剥離膜３の上面において露出部３ａとなる外縁に沿った領域である外縁領域を覆うとともに、成形用金型２００と成形品とが接触する領域であって拡散防止膜４と離型膜５とが形成される成膜領域が開口された形状を有する。すなわち、マスク１２の配置後、剥離膜３の上面においては、図１２に示すように外周側の外縁領域がマスク１２により覆い隠されている。したがって、拡散防止膜４と離型膜５とが形成される成膜領域は、剥離膜３の上面よりも狭い領域とされる。
【００６５】
その後、マスク１２を取り外すことにより、図１３に示すように、本実施の形態２にかかる成形用金型２００が得られる。なお、保護膜２、剥離膜３、拡散防止膜４および離型膜５の具体的な成膜の方法については実施の形態１の場合と同様である。
【００６６】
つぎに、本実施の形態２にかかる成形用金型２００の再生方法について説明する。成形用金型２００は、実施の形態１にかかる成形用金型１００と同じ方法で行われる。ここで、成形用金型２００の場合は、剥離膜３は、図１０に示すように拡散防止膜４および離型膜５により被覆されずに露出した露出部３ａを上面に有する。このため、ステップＳ１１０において成形用金型２００が剥離液に浸漬された際に、剥離膜３の側面と剥離膜３の上面の露出部３ａとから剥離膜３が溶解する。
【００６７】
したがって、成形用金型２００は、実施の形態１にかかる成形用金型１００と比較して剥離液に浸漬された際の剥離膜３の溶解が急速に生じ、成形用金型１００と比較して短い時間で剥離膜３を溶解することができる。これにより、成形用金型２００を剥離液に浸漬する時間を短くすることができ、成形用金型２００の再生時間の短縮が可能である。また、成形用金型２００を剥離液に浸漬する時間を短くすることにより、剥離液により金型母材１および保護膜２に生じる表面荒れを低減できる。
【００６８】
上述したように、本実施の形態２にかかる成形用金型２００によれば、実施の形態１にかかる成形用金型１００と同様の効果を有する。また、本実施の形態２にかかる成形用金型２００によれば、剥離膜３は、拡散防止膜４および離型膜５により被覆されずに露出した露出部３ａを上面に有する。これにより、剥離液により剥離膜３を溶解して除去する際に成形用金型２００を剥離液に浸漬する時間を短縮して、成形用金型２００の再生時間の短縮することが可能である。また、成形用金型２００を剥離液に浸漬する時間を短くすることにより、剥離液により金型母材１および保護膜２に生じる表面荒れを低減できる。
【００６９】
実施の形態３．
図１４は、本発明の実施の形態３にかかる成形用金型３００を示す断面図である。本実施の形態３にかかる成形用金型３００は、実施の形態１にかかる成形用金型１００と同様に、ガラスの成型時にコアとして用いられるガラス用成形型である。
【００７０】
本実施の形態３にかかる成形用金型３００が実施の形態１にかかる成形用金型１００と異なる点は、金型母材１の凸部１ａの上面の他に、金型母材１の側面の一部、すなわち凸部の側面１ａｓが保護膜２により被覆されている点である。
【００７１】
つぎに、上記のように構成された本実施の形態３にかかる成形用金型３００の製造方法について説明する。成形用金型３００の製造方法の手順は、実施の形態１において図２のフローチャートに示した手順と同じであるので、図２のフローチャートを参照して説明する。図１５から図１７は、本発明の実施の形態３にかかる成形用金型３００の製造方法の工程を示す断面図である。図１５は、本発明の実施の形態３にかかる成形用金型３００の製造においてマスク１３が配置された状態で金型母材１上に保護膜２が形成された状態を示す断面図である。図１６は、本発明の実施の形態３にかかる成形用金型３００の製造においてマスク１４が配置された状態で剥離膜３、拡散防止膜４および離型膜５が形成された状態を示す断面図である。図１７は、本発明の実施の形態３にかかる成形用金型３００の製造においてマスク１４が取り外された成形用金型３００を示す断面図である。
【００７２】
本実施の形態３にかかる成形用金型３００の製造においては、実施の形態１にかかる成形用金型１００を製造する場合と同様に、金型母材１上に、保護膜２、剥離膜３、拡散防止膜４および離型膜５が形成される。まず、実施の形態１の場合と同様に、金型母材１に対して脱脂処理が実施され、その後、マスク１３が配置される。
【００７３】
マスク１３は、図１５に示すように、金型母材１における凸部１ａを囲って金型母材の外周領域１ｂ上に金型母材１に配置される。マスク１３は、凸部の側面１ａｓおよび金型母材の外周領域１ｂにおける外周側の領域に当接した状態で配置される。したがって、マスク１３が配置された状態では、凸部の側面１ａｓとマスク１３の内面との間には隙間が存在している。金型母材１にマスク１１を配置することにより、金型母材１に対する保護膜２、剥離膜３、拡散防止膜４および離型膜５の成膜領域を、金型母材１の一面側において凸部１ａの上面の領域および凸部の側面１ａｓとマスク１３の内面との間に限定することができる。
【００７４】
つぎに、図１５に示すように、実施の形態１の場合と同様にステップＳ１０において保護膜２が成膜される。
【００７５】
つぎに、金型母材１からマスク１３が取り外され、図１６に示すようにマスク１４が金型母材１に配置された状態で、実施の形態１の場合と同様にステップＳ２０において、保護膜２上に剥離膜３が形成される。つぎに、図１６に示すように、実施の形態１の場合と同様にステップＳ３０において拡散防止膜４が成膜される。つぎに、図１６に示すように、実施の形態１の場合と同様にステップＳ４０において、拡散防止膜４上に離型膜５が形成される。剥離膜３，拡散防止膜４および離型膜５は、保護膜２の上面上におけるマスク１４により囲まれた成膜領域に順次形成される。
【００７６】
マスク１４は、保護膜２の上面において外縁に沿った外周側の領域である保護膜の外縁領域２ａと、保護膜の側面２ｂと、を覆う形状を有する。また、マスク１４は、保護膜２の面方向において、保護膜２の上面において保護膜の外縁領域２ａを覆うとともに、成形用金型３００と成形品とが接触する領域であって剥離膜３と拡散防止膜４と離型膜５とが形成される成膜領域が開口された形状を有する。すなわち、マスク１４の配置後、保護膜２の上面においては、図１６に示すように保護膜の外縁領域２ａがマスク１４により覆い隠されている。したがって、剥離膜３と拡散防止膜４と離型膜５とが形成される成膜領域は、保護膜２の上面よりも狭い領域とされる。なお、剥離膜３と拡散防止膜４と離型膜５とが形成される成膜領域は、保護膜２の面方向において、金型母材１における凸部１ａと同じ領域とされている。
【００７７】
その後、マスク１４を取り外すことにより、図１７に示すように、本実施の形態３にかかる成形用金型３００が得られる。なお、保護膜２、剥離膜３、拡散防止膜４および離型膜５の具体的な成膜の方法については実施の形態１の場合と同様である。
【００７８】
つぎに、本実施の形態３にかかる成形用金型３００の再生方法について説明する。成形用金型３００は、実施の形態１にかかる成形用金型１００と同じ方法で行われる。ここで、成形用金型３００の場合は、図１５に示すように、金型母材１の側面の一部、すなわち凸部の側面１ａｓが保護膜２により被覆されている。このため、ステップＳ１１０において成形用金型３００が剥離液に浸漬された際に、剥離液が金型母材１の凸部の側面１ａｓに接触し、金型母材１中のコバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）などの元素と剥離液が反応して凸部の側面１ａｓに表面荒れなどの劣化が生じることを防止できる。
【００７９】
なお、保護膜２は、金型母材１の凸部１ａの上面の他に、金型母材１の側面の全面を被覆して形成されてもよい。この場合は、ステップＳ１１０において成形用金型３００が剥離液に浸漬された際の表面荒れなどの劣化の防止効果を、金型母材１の側面の全面において得られる。
【００８０】
上述したように、本実施の形態３にかかる成形用金型３００によれば、実施の形態１にかかる成形用金型１００と同様の効果を有する。また、本実施の形態３にかかる成形用金型３００によれば、保護膜２が金型母材１の側面の一部または側面全体を覆っているため、剥離膜３を剥離する際の剥離液に起因した、金型母材１の側面の表面荒れなどの劣化の発生を防止することができる。
【００８１】
つぎに、具体的な実施例および比較例により本発明をより詳細に説明する。
【００８２】
［実施例１］
実施例１では、上述した実施の形態１において説明した成形用金型の製造方法に従って金型母材に成膜を行い、実施例１にかかる成形用金型を作製した。実施例１では、金型母材に成膜した膜構成は、金型母材側から保護膜：タングステン（Ｗ）膜、剥離膜：クロム（Ｃｒ）膜、拡散防止膜：タンタル（Ｔａ）膜、離型膜：イリジウム（Ｉｒ）膜とした。すなわち、金型母材には、タングステンカーバイド（ＷＣ）を主成分とする超硬合金からなり、成膜面が直径３０ｍｍの寸法を有する円柱形状の凸部を備える円盤形状の母材を用いた。この金型母材に対して、上記実施の形態１において説明した方法で脱脂処理工程および乾燥処理工程を実施した。すなわち、脱脂処理工程においては、有機物除去のため、アセトン洗浄を実施した。乾燥処理工程においては、ＩＰＡベーパー乾燥装置を用いて乾燥処理を実施した。
【００８３】
つぎに、上記実施の形態１において示したように、成膜領域を制限するマスクを配置した金型母材をスパッタリング装置に配置して逆スパッタリングを実施し、金型母材に付着している無機異物等の表面汚染物および酸化被膜を除去した。逆スパッタリングの処理時間は、３分間とした。
【００８４】
つぎに、保護膜としてのタングステン（Ｗ）膜を、スパッタリング法により厚さ０．１μｍで金型母材の凸部上に成膜した。スパッタリング時の真空槽内の圧力は４．１×１０−１Ｐａ、ＲＦ電源の投入電力は３００Ｗとした。つぎに、保護膜上に、剥離膜としてのクロム（Ｃｒ）膜をスパッタリング法により厚さ０．３μｍで保護膜上に成膜した。スパッタリング時の真空槽内の圧力は４．１×１０−１Ｐａ、ＲＦ電源の投入電力は３００Ｗとした。
【００８５】
つぎに、拡散防止膜としてのタンタル（Ｔａ）膜を、スパッタリング法により厚さ０．３μｍで剥離膜上に成膜した。スパッタリング時の真空槽内の圧力は４．１×１０−１Ｐａ、高周波電源の投入電力は２５０Ｗとした。つぎに、離型膜としてのイリジウム（Ｉｒ）膜を、スパッタリング法により厚さ０．５μｍで拡散防止膜上に形成した。スパッタリング時の真空槽内の圧力は４．１×１０−１Ｐａ、ＲＦ電源の投入電力は２００Ｗとした。
【００８６】
そして、上述した実施の形態１において説明した成形用金型の再生方法に従って、実施例１にかかる成形用金型を再生した。剥離膜を剥離する剥離液には、希硫酸を使用した。
【００８７】
［実施例２］
実施例２では、実施例１の場合と同様に、上述した実施の形態１において説明した成形用金型の製造方法に従って金型母材に成膜を行い、実施例２にかかる成形用金型を作製した。実施例２では、金型母材に成膜した膜構成は、金型母材側から保護膜：タングステン（Ｗ）膜、剥離膜：酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）膜、拡散防止膜：タンタル（Ｔａ）膜、離型膜：イリジウム（Ｉｒ）膜とした。具体的な成膜法および成膜条件は、実施の形態１および実施例１に準ずる。剥離膜である酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）膜の具体的な成膜法および成膜条件は、実施例１におけるクロム（Ｃｒ）膜の場合に準ずる。
【００８８】
そして、上述した実施の形態１において説明した成形用金型の再生方法に従って、実施例２にかかる成形用金型を再生した。剥離膜を剥離する剥離液には、臭素酸アルカリである臭素酸ナトリウムを使用した。
【００８９】
［実施例３］
実施例３では、実施例１の場合と同様に、上述した実施の形態１において説明した成形用金型の製造方法に従って金型母材に成膜を行い、実施例３にかかる成形用金型を作製した。実施例３では、金型母材に成膜した膜構成は、金型母材側から保護膜：タングステン（Ｗ）膜、剥離膜：ニッケル（Ｎｉ）膜、拡散防止膜：チタン（Ｔｉ）膜、離型膜：イリジウム（Ｉｒ）膜とした。具体的な成膜法および成膜条件は、実施の形態１および実施例１に準ずる。剥離膜であるニッケル（Ｎｉ）の具体的な成膜法および成膜条件は、実施例１におけるクロム（Ｃｒ）膜の場合に準ずる。拡散防止膜であるチタン（Ｔｉ）膜の具体的な成膜法および成膜条件は、実施例１における拡散防止膜であるタンタル（Ｔａ）膜の場合に準ずる。
【００９０】
そして、上述した実施の形態１において説明した成形用金型の再生方法に従って、実施例３にかかる成形用金型を再生した。剥離膜を剥離する剥離液には、希硝酸を使用した。
【００９１】
［実施例４］
実施例４では、上述した実施の形態２において説明した成形用金型の製造方法に従って金型母材に成膜を行い、実施例４にかかる成形用金型を作製した。実施例４では、金型母材に成膜した膜構成は、実施例３の場合と同様に、金型母材側から保護膜：タングステン（Ｗ）膜、剥離膜：ニッケル（Ｎｉ）膜、拡散防止膜：チタン（Ｔｉ）膜、離型膜：イリジウム（Ｉｒ）膜とした。
【００９２】
保護膜であるタングステン（Ｗ）膜および剥離膜であるニッケル（Ｎｉ）膜は、マスクを用いて、成膜面である金型母材の凸部の上面を覆う直径３０ｍｍの円形に形成した。拡散防止膜であるチタン（Ｔｉ）膜および離型膜であるイリジウム（Ｉｒ）膜は、マスクを用いて、剥離膜３の上面における外周側の領域を覆わないように形成した。拡散防止膜であるチタン（Ｔｉ）膜および離型膜であるイリジウム（Ｉｒ）膜は、剥離膜であるニッケル（Ｎｉ）膜と同心円状に成膜し、直径２５ｍｍとした。具体的な成膜法および成膜条件は、実施の形態１、実施の形態２、実施例１および実施例３に準ずる。
【００９３】
そして、上述した実施の形態２において説明した成形用金型の再生方法に従って、実施例４にかかる成形用金型を再生した。剥離膜を剥離する剥離液には、実施例３の場合と同様に、希硝酸を使用した。
【００９４】
［実施例５］
実施例５では、上述した実施の形態３において説明した成形用金型の製造方法に従って金型母材に成膜を行い、実施例５にかかる成形用金型を作製した。実施例５では、金型母材に成膜した膜構成は、実施例３の場合と同様に、金型母材側から保護膜：タングステン（Ｗ）膜、剥離膜：ニッケル（Ｎｉ）膜、拡散防止膜：チタン（Ｔｉ）膜、離型膜：イリジウム（Ｉｒ）膜とした。
【００９５】
保護膜であるタングステン（Ｗ）膜は、金型母材の凸部の上面および金型母材の側面の全面を覆うように形成した。剥離膜であるニッケル（Ｎｉ）膜、拡散防止膜であるチタン（Ｔｉ）膜および離型膜であるイリジウム（Ｉｒ）膜は、マスクを使用して、金型母材の側面を覆わないように、金型母材の凸部の上部の領域のみに形成した。剥離膜であるニッケル（Ｎｉ）膜、拡散防止膜であるチタン（Ｔｉ）膜および離型膜であるイリジウム（Ｉｒ）膜は、金型母材の凸部の上面と同じ領域に同心円状に成膜し、直径３０ｍｍとした。
【００９６】
そして、上述した実施の形態３において説明した成形用金型の再生方法に従って、実施例５にかかる成形用金型を再生した。剥離膜を剥離する剥離液には、実施例３の場合と同様に、希硝酸を使用した。
【００９７】
［比較例１］
比較例１では、実施例１の場合と同様の金型母材を使用し、保護膜および剥離膜を形成しないこと以外は実施例１の場合と同様にして金型母材に成膜を行い、比較例１にかかる成形用金型を作製した。比較例１では、金型母材に成膜した膜構成は、金型母材側から拡散防止膜：タンタル（Ｔａ）膜、離型膜：イリジウム（Ｉｒ）膜とした。具体的な成膜法および成膜条件は、実施の形態１および実施例１に準ずる。すなわち、マスクを用いて、実施例１の場合と同様にして金型母材の凸部上に拡散防止膜であるタンタル（Ｔａ）膜および離型膜であるイリジウム（Ｉｒ）膜を成膜した。
【００９８】
そして、上述した実施例１と同様にして、実施例１にかかる成形用金型を再生した。離型膜を剥離するための剥離液には、希硫酸を使用した。
【００９９】
［比較例２］
比較例２では、実施例１の場合と同様の金型母材を使用し、保護膜、剥離膜および拡散防止膜は形成せず、金型母材に離型膜のみを形成して直接形成して比較例２にかかる成形用金型を作製した。すなわち、比較例２では、金型母材に成膜した膜構成は、金型母材側から離型膜：イリジウム（Ｉｒ）膜のみとした。具体的な成膜法および成膜条件は、実施の形態１および実施例１に準ずる。
【０１００】
そして、上述した実施例１と同様にして、実施例１にかかる成形用金型を再生した。離型膜を剥離するための剥離液には、希硫酸を使用した。
【０１０１】
実施例１から実施例５、比較例１および比較例２の成膜条件を図１８に示す。図１８は、実施例１から実施例５、比較例１および比較例２にかかる成形用金型の成膜条件を示す図である。
【０１０２】
上記のように作製した実施例１から実施例５、比較例１および比較例２にかかる成形用金型に対して耐久性試験を実施した。耐久性試験は、プレス圧力０．７ＭＰａ、成形温度６５０℃、酸素濃度は２０ｐｐｍ以下の窒素雰囲気下において、ガラスの成形を繰り返し実施することにより行った。ガラスは、ＳＣＨＯＴＴ製のＢ―２７０（登録商標）を用いた。そして、ガラスの成形を５０ショット実施した後、ガラスの成形を１００ショット実施した後、ガラスの成形を４００ショット実施した後において、離型膜の平均表面粗さＲａを測定した。
【０１０３】
耐久性試験の結果を図１９に示す。図１９は、実施例１から実施例５、比較例１および比較例２にかかる成形用金型の耐久性試験の結果を示す図である。図１９においては、ガラスの成形後の離型膜の平均表面粗さＲａが４０ｎｍ以下である場合には○印を、ガラスの成形後の平均表面粗さＲａが４０ｎｍを超える場合には×印を示している。
【０１０４】
図１９に示した結果より、拡散防止膜を形成していない比較例２の成形用金型では、５０ショットの成形実施後により離型膜が粗面化し、離型膜の再生が必要な状態であることが判明した。一方、拡散防止膜を有する実施例１から実施例３および比較例１の成形用金型は、１００ショットの成形実施後においても、離型膜は良好な面粗さを保持しており、拡散防止膜による離型膜の長期使用が可能であることが判明した。
【０１０５】
しかしながら、４００ショットの成形実施後においては、実施例１から３および比較例１の成形用金型においても離型膜の平均表面粗さＲａが４０ｎｍを超え、離型膜の再生が必要となることが判明した。この実施例１から３および比較例１の成形用金型の離型膜の表面をオージェ電子分光法により分析した結果、ガラス成分のアンチモン（Ｓｂ）が確認された。これにより、ガラスの成形を４００ショット繰り返すことにより、ガラスの成分が離型膜に拡散していることが確認された。
【０１０６】
つぎに、実施例１から実施例５、比較例１および比較例２にかかる成形用金型に対して剥離性試験を実施し、離型膜の剥離状態および金型母材の損傷状態を調査した。離型膜の剥離状態については、成形用金型を剥離液に浸漬した後、成形用金型の表面を目視にて検査した。成形用金型を剥離液に３分浸漬後に剥離状態を一度確認し、成形用金型から離型膜が完全に剥離している場合は剥離試験を終了した。また、成形用金型の表面に剥離膜の一部が残存している場合は、再度、成形用金型を剥離液に浸漬し、剥離液に１０分浸漬した後に成形用金型の剥離液への浸漬を終了して、成形用金型の表面状態を観察した。
【０１０７】
剥離性試験の結果を図２０に示す。図２０は、実施例１から実施例５、比較例１および比較例２にかかる成形用金型の剥離性試験の結果を示す図である。図２０においては、離型膜が完全に剥離している、すなわち成形用金型に離型膜が残存しておらず、成形用金型の最表面が保護膜のタングステンのみである場合には○印を、成形用金型の最表面に離型膜の一部が残存している場合、または離型膜が完全に残っている場合には×印を示している。
【０１０８】
剥離液に浸漬した後の成形用金型の損傷状態については、離型膜を剥離した後の成形用金型の表面を目視および光学顕微鏡により検査した。図２０においては、金型母材と保護膜との界面に剥離が生じていない場合には○印を、保護膜に微量の剥離が生じている場合、すなわち保護膜が剥離した面積が保護膜と成形用金型との接触面積の１／１０以下である場合）には△印を、明らかな保護膜の剥離が認められた場合、すなわち保護膜が剥離した面積が保護膜と成形用金型との接触面積の１／１０を超える場合には×印を示している。
【０１０９】
図２０に示す評価結果から明らかなように、成形用金型に保護膜と剥離膜とを形成していない比較例１および比較例２の成形用金型では、剥離液により離型膜を剥離できなかった。
【０１１０】
一方、成形用金型に保護膜と剥離膜とを設けた実施例１から実施例５の成形用金型は、剥離液により剥離液を溶解することにより離型膜を剥離できることが確認された。また、剥離液による金型母材の損傷も認められなかった。また、実施の形態１に準じた構成を有する実施例３の成形用金型では、金型母材にからの保護膜の剥離が微量だけ生じたが、実施の形態２に準じた構成を有する実施例４の成形用金型、実施の形態３に準じた構成を有する実施例５の成形用金型では、金型母材は損傷していないことが確認された。これにより、実施の形態２および実施の形態３に示した構成による、金型母材の耐損傷効果が確認された。
【０１１１】
上述した結果より、上記の実施の形態１から実施の形態３に示した成形用金型により、成形用金型の金型母材と離型膜との間の相互拡散を防止して、長期間にわたり離型膜の表面精度および離型性を保持し、且つ、金型の再生を容易にすることができる、といえる。
【０１１２】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【０１１３】
１  金型母材、１ａ  凸部、１ａｓ  凸部の側面、１ｂ  金型母材の外周領域、２  保護膜、２ａ  保護膜の外縁領域、２ｂ  保護膜の側面、３  剥離膜、３ａ  露出部、４  拡散防止膜、５  離型膜、１１，１２，１３，１４  マスク、１００，２００，３００  成形用金型、１００ａ  剥離後成形用金型。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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