(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型母材と、この金型母材上に形成されたバリア膜と、このバリア膜上に形成された離型膜と、この離型膜上に形成された防汚膜と、を備え、前記防汚膜は、前記離型膜上に点在した、親水性防汚膜および疎水性防汚膜の少なくとも一方で構成されている成形用金型。
【請求項２】
前記防汚膜は、前記親水性防汚膜および前記疎水性防汚膜であり、
前記親水性防汚膜および前記疎水性防汚膜は、それぞれ膜厚が５〜１０ｎｍ、幅が５〜１０ｎｍであり、また前記親水性防汚膜と前記疎水性防汚膜との間の隙間の間隔は、１００ｎｍ以下である請求項１に記載の成形用金型。
【請求項３】
前記防汚膜は、前記疎水性防汚膜であり、
前記疎水性防汚膜は、膜厚が５〜１５ｎｍ、幅が５〜１５ｎｍであり、隣接した前記疎水性防汚膜間の隙間の間隔は、１００ｎｍ以下である請求項１に記載の成形用金型。
【請求項４】
前記防汚膜は、前記親水性防汚膜であり、
前記親水性防汚膜は、膜厚が５〜１５ｎｍ、幅が５〜１５ｎｍであり、隣接した前記親水性汚膜間の隙間の間隔は、１００ｎｍ以下である請求項１に記載の成形用金型。
【請求項５】
金型母材と、この金型母材上に形成されたバリア膜と、このバリア膜上に形成された離型膜と、この離型膜上に形成された防汚膜と、を備え、
前記防汚膜は、前記離型膜上の全面に形成された親水性防汚膜と、この親水性防汚膜上に点在した疎水性防汚膜とから構成されている成形用金型。
【請求項６】
前記疎水性防汚膜は、膜厚が５〜１０ｎｍ、幅が５〜１０ｎｍであり、隣接した前記疎水性防汚膜間の隙間の間隔は、１００ｎｍ以下である請求項５に記載の成形用金型。
【請求項７】
金型母材と、この金型母材上に形成されたバリア膜と、このバリア膜上に形成された離型膜と、この離型膜上に形成された防汚膜と、を備え、
前記防汚膜は、前記離型膜上の全面に形成された疎水性防汚膜と、この疎水性防汚膜上に点在した親水性防汚膜とから構成されている成形用金型。
【請求項８】
前記親水性防汚膜は、膜厚が５〜１０ｎｍ、幅が５〜１０ｎｍであり、隣接した前記親水性防汚膜間の隙間の間隔は、１００ｎｍ以下である請求項７に記載の成形用金型。
【請求項９】
前記疎水性防汚膜は、フッ化イットリウムで構成されている請求項１〜３、５〜８の何れか１項に記載の成形用金型。
【請求項１０】
前記親水性防汚膜は、酸化イットリウムで構成されている請求項１，２，４〜８の何れか１項に記載の成形用金型。
【請求項１１】
前記バリア膜は、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）のうちの少なくとも一種の貴金属、遷移金属元素とニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、金（Ａｕ）およびモリブデン（Ｍｏ）のうちの少なくとも一種の遷移金属元素との合金、または単一金属の単層または複層で構成されている請求項１〜１０の何れか１項に記載の成形用金型。
【請求項１２】
前記離型膜は、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）の一つもしくは複数を組み合わせた合金からなる請求項１〜１１の何れか１項に記載の成形用金型。
【請求項１３】
請求項１，５，７の何れか１項に記載の成形用金型の製造方法であって、
前記金型母材の表面に密着力と前記金型母材の成分の拡散抑制する前記バリア膜を湿式めっき法で形成するバリア膜形成工程と、
前記バリア膜上に湿式めっきで離型膜を形成する離型膜形成工程と、
前記離型膜に乾式成膜で前記防汚膜を形成する防汚膜形成工程と、を備えた成形用金型の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、離型性を有する防汚膜を備えた成形用金型、およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、微細な凹凸が表面に形成された金型または高い面精度が要求される金型等を用いて成形品を製造する場合、成形用金型とプラスチック樹脂または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。
成形用金型は、良好な離型性、成形の繰り返し耐久性の向上を目的として、金型表面に離型膜が形成されることが一般的である。
例えば、金型の材料として、タングステンカーバイド（ＷＣ）を主成分とする超硬合金、タンタルカーバイド（ＴａＣ）、チタンカーバイド（ＴｉＣ）、クロムカーバイド（ＣｒＣ）、アルミナ（ＡＬ２Ｏ３）を主成分とするサーメット、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、ステンレス（ＳＵＳ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）等で作製され、また離型膜として白金（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）、レニウム（Ｒｅ）、タングステン（Ｗ）およびタンタル（Ｔａ）等の貴金属、遷移金属を用いて成形用金型離型性の向上を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２３１９３２号公報
【特許文献２】特開２００９−０６７６０７号公報
【特許文献３】ＷＯ２０１１／０９２７９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような離型膜を有する従来の成形用金型では、成形時の金型温度が高い場合、成形の繰り返し耐久性が低く、離型層の除去と再生を行うことが一般的であった。
特に、成形温度が高いガラス成形用金型の場合、成形用金型の加熱温度が５００℃以上であるため、離型膜の劣化が早く、離型膜の寿命が数十ショットから数百ショットと繰り返し耐久性が低いという問題点があった。
また、５００℃以上の高温成形により、成形用金型に汚れが付着した場合、金型表面に焼き付きが発生し、成形用金型の離型性、面精度が低下する問題点もあった。
【０００５】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、良好な離型性と繰り返し耐久性を向上した成形用金型、およびその製造方法を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る成形用金型は、金型母材と、この金型母材上に形成されたバリア膜と、このバリア膜上に形成された離型膜と、この離型膜上に形成された防汚膜と、を備え、前記防汚膜は、親水性防汚膜および疎水性防汚膜の少なくとも一方で構成されている。
【０００７】
この発明に係る成形用金型の製造方法は、金型母材の表面に密着力と金型母材の成分の拡散抑制するバリア膜を湿式めっき法で形成するバリア膜形成工程と、
前記バリア膜上に湿式めっきで離型膜を形成する離型膜形成工程と、
前記離型膜に乾式成膜で防汚膜を形成する防汚膜形成工程と、を備えている。
【発明の効果】
【０００８】
この発明に係る成形用金型によれば、離型膜上に、親水性防汚膜および疎水性防汚膜の少なくとも一方で構成されている防汚膜が形成されているので、例えば成形材料であるガラスとの離型性が向上し、ガラスと成形用金型、特に離型膜との融着が従来よりも低減するために、成形用金型の寿命が向上する。
また、成形用金型への汚れの付着、発生が低減するため、成形時の成形用金型表面への焼き付きが従来よりも低減する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１の成形用金型を示す断面図である。
【図２】図１の要部拡大図である。
【図３】図１の成形用金型の表面を示す拡大図である。
【図４】この発明の実施の形態２の成形用金型を示す要部拡大図である。
【図５】この発明の実施の形態３の成形用金型を示す要部断面図である。
【図６】この発明の実施の形態４の成形用金型を示す要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、この発明の各実施の形態の成形用金型、およびその製造方法について説明するが、各図において同一、または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。
【００１１】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１の成形用金型１を示す断面図、図２は図１のＡの部位の要部拡大図、図３は図１の成形用金型１の表面を示す要部拡大図である。
この成形用金型１は、タングステンカーバイド（ＷＣ）を主成分とする金型母材２と、この金型母材２の表面に形成されたバリア膜３と、このバリア膜３の表面に形成された離型膜４と、この離型膜４上に海島状に形成された防汚膜５と、を備えている。防汚膜５は、疎水性防汚膜５１および親水性防汚膜５２で構成されている。
【００１２】
ここで、バリア膜３は、金型母材２に接触して金型母材２に含まれる金属元素の拡散を防止する。離型膜４および防汚膜５は、成形材料、特にここではガラス材料に対して化学的に安定な材料で形成される。
金型母材２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る。金型母材２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）、クロム（Ｃｒ）を含む。金型母材２は、成形に耐えうる強度を有する。
バリア膜３は、金型母材２に含まれる軽金属成分の離型膜４への拡散が抑制できる一般的に使用されている材料でよく、例えば、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）のうちの少なくとも一種の貴金属、遷移金属元素とニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、金（Ａｕ）およびモリブデン（Ｍｏ）のうちの少なくとも一種の遷移金属元素との合金、または単一金属の単層または複層で形成される。
このように、バリア膜３は、複数の金属種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幅が広がる。
バリア膜３は、金型母材２に接触して、耐熱性に優れた膜を形成する。そして、バリア膜３は、金型母材２に含まれるバインダ成分を構成する軽金属元素や、主成分中の遊離金属成分であるタングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）の拡散を防止する機能を果たしている。バリア膜３は、膜厚が、例えば０．０５〜２μｍであり、平均表面粗さＲａが、例えば４０ｎｍ以下で形成されている。
【００１３】
離型膜４は、例えば、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）の一つもしくは複数を組み合わせた合金から形成される。離型膜４は、成形材料に直接接触するので、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な材料で形成されている。離型膜４は膜厚が、例えば０．０５〜２μｍであり、平均表面粗さＲａが例えば４０ｎｍ以下で形成されている。離型膜４は、バリア膜３を構成している元素と同じ金属元素を含んでいてもよく、バリア膜３との良好な密着性を確保している。その密着力としては、０．０５ｋＮ／ｍ以上の強度を確保している。なお、バリア膜３と離型膜４とは、接合に関して相性のよい金属元素を含んでいてもよい。
このように、離型膜４は、複数の金属種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幅が広がる。
【００１４】
防汚膜５は、疎水性防汚膜５１と親水性防汚膜５２で構成されており、例えば、フッ化イットリウム（ＹＦ３）等のフッ化物の疎水性材料、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）等の親水性材料で形成される。防汚膜５は離型膜４の全面を覆っている構造ではなく、海島状に形成されている。防汚膜５を島、離型膜４を海と表現すると、島状の防汚膜５の膜厚は５〜１５ｎｍ、幅が５〜１５ｎｍで形成されており、島と島の間隔は１００ｎｍ以下で形成されている。
ここで、成形材料がガラス材料の場合には、疎水性材料としては、フッ化イットリウムが最適であり、親水性材料としては、酸化イットリウムが最適である。
【００１５】
次に、上記のように構成された実施の形態１の成形用金型１の製造方法について説明する。
まず、所定の形状に加工された金型母材２を準備する。
次に、バリア膜３および離型膜４を形成する。バリア膜３と離型膜４はスパッタ、真空蒸着等の乾式成膜、または電気めっきによる湿式成膜により形成することができる。確実な密着力の確保のため、湿式成膜で形成することが好ましい。
【００１６】
以下、バリア膜３の具体的な湿式成膜の方法について説明する。
まず、所定の形状に加工された金型母材２の脱脂処理を行い、金型母材２のタングステンカーバイド（ＷＣ）表面から有機異物等の表面汚染物を除去し、液ぬれ性を確保する。
次に、エッチング処理を行い、金型母材２のタングステンカーバイド（ＷＣ）表面から無機異物等の表面汚染物、酸化膜を除去し、活性な金属表面を露出させることで液ぬれ性を確保し、後のめっき工程で形成されるめっき膜と素地であるタングステンカーバイド（ＷＣ）との密着性を確保する。
【００１７】
次に、バリア膜３を形成する。バリア膜３は、湿式めっき法で形成する場合複層となり、金型母材２のタングステンカーバイド（ＷＣ）と離型膜４との密着を確保するバインダ層としても機能する。バリア膜３として、酸エッチング処理を施した金型母材２のタングステンカーバイド（ＷＣ）上にストライクニッケルめっき膜３１を形成する。ストライクニッケルめっき液は、従来から用いられているウッド浴や市販品のめっき液が使用できる。ウッド浴の液組成としては、例えば、３７ｗｔ％の塩酸を１２０ｍＬ／Ｌ，塩化ニッケル六水和物を２４０ｇ／Ｌに純水を加え１Ｌに調整しためっき液が使用できる。めっき条件について、金型のストライクニッケルめっき液への浸漬、通電時間と液温は、所望の膜厚のストライクニッケルめっき膜を得ることができるように、適宜設定することができる。
例えば、液温２５℃、電流密度１０Ａ／ｄｍ２、めっき時間３０秒とすることで１μｍ程度のストライクニッケルめっき膜３１を得ることができる。
次に、電気ニッケルめっき処理を行い、ストライクニッケルめっき膜３１上に電気ニッケルめっき膜３２を形成する。電気ニッケルめっき液は、従来から用いられているワット浴や市販品のめっき液が使用できる。ワット浴の液組成としては、例えば、硫酸ニッケル六水和物２５０ｇ／Ｌ、塩化ニッケル六水和物を４５ｇ／Ｌ、ホウ酸４０ｇ／Ｌに純水を加え１Ｌに調整しためっき液が使用できる。めっき条件について、金型の電気ニッケルめっき液への浸漬、通電時間と液温は、所望の膜厚の電気ニッケルめっき膜３２を得ることができるように、適宜設定することができる。
例えば、液温５０℃、電流密度２Ａ／ｄｍ２、めっき時間を２〜３分とすることで１μｍ程度の電気ニッケルめっき膜３２を得ることができる。
【００１８】
次に、バリア膜３の最終層として電気金めっき膜３３を形成する。電気金めっき液は、従来から用いられている市販のシアン化金めっき液や酸性金めっき液が使用できる。シアン化金めっき液の組成としては、例えば、シアン化金カリウムを８ｇ／Ｌ、シアン化カリウムを３０ｇ／Ｌ、リン酸カリウムを３０ｇ／Ｌ、炭酸カリウムを１５ｇ／Ｌに純水を加え１Ｌに調整しためっき液が使用できる。めっき条件について、金型の電気金めっき液への浸漬、通電時間と液温は、所望の膜厚の電気金めっき膜３３を得ることができるように、適宜設定することができる。
例えば、液温６０℃、電流密度０．５Ａ／ｄｍ２、めっき時間を１分とすることで０．０５〜０．１μｍ程度の電気金めっき膜３３を得ることができる。
【００１９】
次に、電気めっき処理を行い、バリア膜３である電気金めっき膜３３上に白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）の一つもしくは複数を組み合わせた合金から形成される離型膜４を形成する。
電気めっき液は、白金（Ｐｔ）めっき液としては、白金濃度を１５〜２５ｇ／Ｌ、ｐＨを１１〜１４に調整した液、パラジウムめっき液としては、パラジウム濃度を１〜５ｇ／Ｌ、ｐＨを８〜１０に調整した液、イリジウムめっき液としては、イリジウム濃度を１０〜２０ｇ／Ｌ、ｐＨを２〜５に調整した液、ロジウムめっき液としては、ロジウム濃度を１〜１０ｇ／Ｌ、ｐＨを０〜３に調整した液、ルテニウムめっき液としては、ルテニウム濃度を１〜５ｇ／Ｌ、ｐＨを０〜３に調整した液が使用できる。めっき条件について、金型の電気めっき液への浸漬、通電時間と液温は、所望の膜厚の電気めっき膜３を得ることができるように、適宜設定することができる。
【００２０】
例えば、白金めっき液では、液温９０℃、陰極電流密度２〜３Ａ／ｄｍ２、めっき時間を３分とすることで１μｍ程度の白金めっき膜を、パラジウムめっき液では、液温５５℃、陰極電流密度０．５〜１Ａ／ｄｍ２、めっき時間を４分とすることで１μｍ程度のパラジウムめっき膜を、イリジウムめっき液では、液温８５℃、陰極電流密度０．２〜０．５Ａ／ｄｍ２、めっき時間を１５分とすることで１μｍ程度のイリジウムめっき膜を、ロジウムめっき液では、液温５０℃、陰極電流密度０．５〜２．０Ａ／ｄｍ２、めっき時間を５分とすることで１μｍ程度のロジウムめっき膜を、ルテニウムめっき液では、液温６５℃、陰極電流密度０．５〜２．０Ａ／ｄｍ２、めっき時間を１０分とすることで１μｍ程度のルテニウムめっき膜を得ることができる。
【００２１】
次に、この発明の特徴である、防汚膜５を形成する。
防汚膜５は、疎水性と親水性の材料で構成されており、例えば、ＹＦ３等のフッ化物の疎水性材料、Ｙ２Ｏ３等の親水性材料で形成される。
防汚膜５は、離型膜４の全面を覆っている構造ではなく、海島状に形成されている。防汚膜５はスパッタ、真空蒸着等の乾式成膜で形成する。
【００２２】
一例として、真空蒸着装置を使用した成膜方法について説明する。
真空蒸着装置としては、電子ビーム蒸着装置を使用する。成膜用の材料を減圧状態に置き、電子ビームで加熱をすることにより蒸気圧を上げ、固体のまま気体にして蒸発をさせ、離型膜４上に防汚膜５を形成する。
初めに、前記離型膜４の電気めっき処理の後、純水洗工程により、めっき液残渣を除去し、乾燥させる。この時点でめっき膜厚により、所望の製品形状と異なる場合は、離型膜４の加工を実施し、所望の形状に再加工を実施する。乾燥後、離型膜４まで成膜した金型を真空蒸着装置に投入する。また併せて、疎水性の防汚膜材料（ＹＦ３）と親水性材料（Ｙ２Ｏ３）も真空蒸着装置に投入し、真空状態とする。所定の真空度に到達後、電子ビームにより成膜材料にエネルギーを投入し、成膜を開始する。
【００２３】
次に、成膜手順を説明する。
始めに、親水性防汚膜５２を形成する。例えば、親水性防汚膜５２として酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）を使用する場合は、成膜レートを０．２〜２．０ｎｍで膜厚として５〜１０ｎｍ形成することで、幅が５〜１０ｎｍの島状に親水性防汚膜５２を形成することができる。
次に、疎水性防汚膜５１を形成する。例えば、疎水性防汚膜５１としてフッ化イットリウム（ＹＦ３）を使用する場合は、成膜レートを０．２〜２．０ｎｍで膜厚として５〜１０ｎｍ形成することで、幅が５〜１０ｎｍの島状に疎水性防汚膜５１を形成することができる。
このように防汚膜５を形成することで離型膜４を完全に被覆せずに、島状の親水性防汚膜５２と島状の疎水性防汚膜５１とが混在したハイブリッドな防汚膜５とすることが可能となる。
【００２４】
このような上記防汚膜５を形成することにより、離型性と防汚性が向上し、成形用金型１の寿命が向上する原理について説明する。
成形用金型１に付着する異物として、埃のような親水性物質、有機物、油煙のような疎水性物質がある。
上記に記載したとおり、形成した防汚膜５は、ナノオーダで島状に疎水性材料と親水性材料が混在した状態で形成されており、親水性の部分と疎水性の部分が付着する汚れよりも小さく分散した構造となっているため、親水性と疎水性のいずれの汚れも付着し難い。
特に、親水性防汚膜５２および疎水性防汚膜５１は、それぞれ膜厚が５〜１０ｎｍ、幅が５〜１０ｎｍであり、また親水性防汚膜５２と疎水性防汚膜５１との間には、隙間がありその間隔は、１００ｎｍ以下である場合には、親水性と疎水性のいずれの汚れも付着し難い効果が顕著である。
【００２５】
上記のように構成された実施の形態１の成形用金型１によれば、金型母材２と、金型母材２の成形面に白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）の一つもしくは複数を組み合わせた合金からなる離型膜４と、この離型膜４上にフッ化イットリウム（ＹＦ３）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）の両者を併用し、離型膜４を完全に被覆せずナノオーダで島状に分散させた構造をとっているため、成形材料と成形用金型１、特に離型膜４との融着が従来よりも低減し、成形用金型１の寿命を向上させることができる。
また、成形用金型１への汚れの付着、発生が低減するため、成形時の成形用金型１の表面への焼き付きが従来よりも低減し、成形用金型１の寿命を向上させることができる。
【００２６】
実施の形態２．
図４は、この発明の実施の形態２における成形用金型１、およびその製造方法を示した断面図である。
この実施の形態では、防汚膜５は、例えばＹＦ３等のフッ化物の疎水性の材料で構成された疎水性防汚膜５１である。防汚膜５は、離型膜４の全面を覆っている構造ではなく、実施の形態１と同様、海島状に形成されている。疎水性防汚膜５１を島、離型膜４を海と表現すると、島状の疎水性防汚膜５１は、５〜１５ｎｍ、幅が５〜１５ｎｍで形成されており、島と島の間隔は１００ｎｍ以下で形成されている。
他の構成は、実施の形態１の成形用金型１と同じである。
【００２７】
次に、上記のように構成された実施の形態２の成形用金型１の製造方法について説明する。
バリア膜３の形成から離型膜４までの形成に関しては、実施の形態１の成形用金型１の製造方法と同様である。
上記実施の形態１のものと異なる点は、防汚膜５の形成についてである。
実施の形態１のものと同様、疎水性防汚膜５１は、スパッタ、真空蒸着等の乾式成膜で形成する。
実施の形態１のものと同様、真空蒸着装置を使用した成膜方法について説明する。初めに、離型膜４の電気めっき処理の後、純水洗工程により、めっき液残渣を除去し、乾燥させる。この時点でめっき膜厚により、所望の製品形状と異なる場合は、離型膜４の加工を実施し、所望の形状に再加工を実施する。
乾燥後、離型膜４まで成膜した半製品金型を真空蒸着装置に投入する。また併せて、疎水性防汚膜５１の材料（ＹＦ３）も真空蒸着装置に投入し、真空状態とする。所定の真空度に到達後、電子ビームにより成膜材料にエネルギーを投入し、成膜を開始する。
【００２８】
次に、成膜手順として疎水性防汚膜５１の形成方法について説明する。
疎水性防汚膜５１としてフッ化イットリウム（ＹＦ３）を使用する場合は、成膜レートを０．２〜２．０ｎｍで膜厚として５〜１５ｎｍ形成することで、幅が５〜１５ｎｍの島状に疎水性防汚膜５１を形成することができる。このように疎水水防汚膜５２を形成することで離型膜４を完全に被覆せずに、島状の疎水性防汚膜５１を離型膜４上に形成し、防汚膜５とすることが可能となる。
【００２９】
上記のように構成された実施の形態２の成形用金型１によれば、金型母材と、金型母材の成形面に白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）の一つもしくは複数を組み合わせた合金からなる離型膜４と、この離型膜４上にフッ化イットリウム（ＹＦ３）を使用し、離型膜４を完全に被覆せずナノオーダで島状に分散させた疎水性防汚膜５１を形成する構造をとっているため、特に親水性の成形材料と成形用金型１、特に離型膜４との融着が従来よりも低減し、成形用金型１の寿命を向上させることができる。
また、成形用金型１への親水性の汚れの付着、発生が低減するため、成形時の金型表面への焼き付きが従来よりも低減し、成形用金型１の寿命を向上させることができる。
【００３０】
実施の形態３．
図５は、この発明の実施の形態３における成形用金型１、およびその製造方法を示した断面図である。
この実施の形態３では、防汚膜５は、例えばＹ２Ｏ３等の親水性材料で構成された親水性防汚膜５２である。防汚膜５は、離型膜４の全面を覆っている構造ではなく、実施の形態１のものと同様に、海島状に形成されている。親水性防汚膜５２を島、離型膜４を海と表現すると、島状の親水性防汚膜５２の膜厚は、５〜１５ｎｍ、幅が５〜１５ｎｍで形成されており、島と島の間隔は１００ｎｍ以下で形成されている。
他の構成は、実施の形態１の成形用金型１と同じである。
【００３１】
次に、上記のように構成された実施の形態３の成形用金型１の製造方法について説明する。
バリア膜３の形成から離型膜４までの形成に関しては、実施の形態１の成形用金型１の製造方法と同様である。
上記実施の形態１のものと異なる点は、防汚膜５の形成についてである。実施の形態１のものと同様、防汚膜５は、スパッタ、真空蒸着等の乾式成膜で形成する。
実施の形態１のものと同様に、真空蒸着装置を使用した成膜方法について説明する。初めに、離型膜４の電気めっき処理の後、純水洗工程により、めっき液残渣を除去し、乾燥させる。この時点でめっき膜厚により、所望の製品形状と異なる場合は、離型膜４の加工を実施し、所望の形状に再加工を実施する。乾燥後、離型膜４まで成膜した半製品金型を真空蒸着装置に投入する。また併せて、親水性防汚膜５２の材料（Ｙ２Ｏ３）も真空蒸着装置に投入し、真空状態とする。所定の真空度に到達後、電子ビームにより成膜材料にエネルギーを投入し、成膜を開始する。
【００３２】
次に、成膜手順として親水性防汚膜５２の形成方法について説明する。
親水性防汚膜５２として酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）を使用する場合は、成膜レートを０．２〜２．０ｎｍで膜厚として５〜１５ｎｍ形成することで、幅が５〜１５ｎｍの島状に親水性防汚膜５２を形成することができる。
このようにして防汚膜５を形成することで、離型膜４を完全に被覆せずに、島状の親水性防汚膜５２を離型膜４上に形成して防汚膜５とすることが可能となる。
【００３３】
上記のように構成された実施の形態３の成形用金型１によれば、金型母材２と、金型母材２の成形面に白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）の一つもしくは複数を組み合わせた合金からなる離型膜４と、この離型膜４上に酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）を使用し、離型膜４を完全に被覆せずナノオーダで島状に分散させた親水性防汚膜５２が形成された構造をとっているため、特に疎水性の成形材料と成形用金型１、特に離型膜４との融着が従来よりも低減し、成形用金型１の寿命を向上させることができる。
また、成形用金型１への疎水性の汚れの付着、発生が低減するため、成形時の成形用金型１の表面への焼き付きが従来よりも低減し、成形用金型１の寿命を向上させることができる。
【００３４】
実施の形態４．
図６は、この発明の実施の形態４における成形用金型１、およびその製造方法を示した断面図である。
この実施の形態では、防汚膜５は、疎水性の材料と親水性の材料で構成されており、例えば、ＹＦ３等のフッ化物の疎水性材料とＹ２Ｏ３等の親水性の材料で形成される。
防汚膜５は、離型膜４の全面を完全に覆っており、親水性防汚膜５２上に形成された疎水性防汚膜５１が海島状に形成されている。疎水性防汚膜５１を島、親水性防汚膜５２を海と表現すると、島状の疎水性防汚膜５１の膜厚は５〜１５ｎｍ、幅が５〜１５ｎｍで形成されており、島と島との間の隙間の間隔は１００ｎｍ以下で形成されている。
他の構成は、実施の形態１の成形用金型１と同じである。
【００３５】
次に、上記のように構成された実施の形態４の成形用金型１の製造方法について説明する。
バリア膜３の形成から離型膜４までの形成に関しては、実施の形態１の成形用金型１の製造方法と同様である。
上記実施の形態１のものと異なる点は、防汚膜５の形成についてである。実施の形態１のものと同様、防汚膜５はスパッタ、真空蒸着等の乾式成膜で形成する。
実施の形態１のものと同様、真空蒸着装置を使用した成膜方法について説明する。初めに、離型膜４の電気めっき処理の後、純水洗工程により、めっき液残渣を除去し、乾燥させる。この時点でめっき膜厚により、所望の製品形状と異なる場合は、離型膜４の加工を実施し、所望の形状に再加工を実施する。
乾燥後、離型膜４まで成膜した半製品金型を真空蒸着装置に投入する。また併せて、疎水性防汚膜５１の材料（ＹＦ３）と親水性防汚膜５２の防汚材料（Ｙ２Ｏ３）も真空蒸着装置に投入し、真空状態とする。所定の真空度に到達後、電子ビームにより成膜材料にエネルギーを投入し、成膜を開始する。
【００３６】
次に、成膜手順として防汚膜５の形成方法について説明する。
始めに、親水性防汚膜５２を形成する。親水性防汚膜５２として酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）を使用する場合は、成膜レートを０．２〜２．０ｎｍで膜厚として５０〜２００ｎｍ形成する。
次に、疎水性防汚膜５１を形成する。疎水性防汚膜５１としてフッ化イットリウム（ＹＦ３）を使用する場合は、成膜レートを０．２〜２．０ｎｍで膜厚として５〜１５ｎｍ形成することで、幅が５〜１５ｎｍの島状に疎水性防汚膜５１を形成することができる。
このような防汚膜５を形成することで、離型膜４を完全に被覆し、島状の疎水性防汚膜５１を有する防汚膜５とすることが可能となる。
【００３７】
上記のように構成された実施の形態４の成形用金型１によれば、金型母材２と、金型母材２の成形面に白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）の一つもしくは複数を組み合わせた合金からなる離型膜４と、この離型膜４上に親水性の酸化イットリウムからなる親水性防汚膜５２で完全に被覆し、この親水性防汚膜５２上に疎水性のフッ化イットリウム（ＹＦ３）をナノオーダで島状に分散させた疎水性防汚膜５１を形成する防汚構造をとっているため、親水性、疎水性を問わず成形材料と成形用金型１、特に離型膜４との融着を従来よりも低減し、成形用金型１の寿命を向上させることができる。
また、成形用金型１への親水性、疎水性の両方の汚れの付着、発生が低減するため、成形時の成形用金型１表面への焼き付きが従来よりも低減し、成形用金型１の寿命を向上させることができる。
【００３８】
なお、上記成形用金型１と異なり、防汚膜５が離型膜４の全面を完全に覆っており、疎水性防汚膜５１上に形成された親水性防汚膜５２が海島状に形成された成形用金型であってもよい。この場合、親水性防汚膜５２を島、疎水性防汚膜５１を海と表現すると、島状の親水性防汚膜５２の膜厚は５〜１５ｎｍ、幅が５〜１５ｎｍで形成されており、島と島の間隔は１００ｎｍ以下で形成されている。
また、この成形用金型１も、実施の形態４で示した成形用金型１の製造方法と同様の内容で製造され、図６に示した成形用金型１と同様の効果を得ることができる。
【実施例】
【００３９】
以下、この発明の実施例および比較例をあげて詳細に説明する。なお、この発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００４０】
実施例１．
実施例１は上記に示した実施の形態１に基づくものである。
具体的には、成膜面がφ３０ｍｍであるガラス成形用金型１を、上記実施の形態１にて示した方法で脱脂処理を行った。脱脂処理工程においては、有機物除去のため、脱脂剤ＥＬＣ−４００（（株）ワールドメタル製）を用いて、脱脂処理を実施し、その後、純水に上記成形用金型１を浸漬して１分間放置した後、取出した。
次に、上記実施の形態１に説明したエッチング処理に従い、エッチング処理を実施した。酸電解エッチング処理には、ＨＳ−５５（（株）ワールドメタル製）を、酸電解エッチング処理後の通常のエッチング処理にはＨＣ−５５（（株）ワールドメタル製）を用いてエッチング処理を実施し、その後、純水に上記成形用金型１を浸漬して１分間放置した後取出した。
次に、上記実施の形態１において説明したストライクニッケルめっき、電気ニッケルめっき、電気金めっきを施し、膜厚１μｍのストライクニッケルめっき膜と膜厚１μｍの電気ニッケルめっきと厚さ０．０５μｍの電気金めっき膜を形成した。ストライクニッケルめっきにおいては、ＮＩ−ＳＴＫ（（株）ワールドメタル製）を、電気ニッケルめっきにおいては、ワット浴を、電気金めっきにおいては、テンペレックス８４００（ＥＥＪＡ（株））を用いて、実施の形態１に示した標準条件で処理した。
【００４１】
次に、上記実施の形態１にて説明した電気めっき方法にて、白金めっき膜を厚さ５００ｎｍ成膜した。電気白金めっき膜においては、プラチナート１００（ＥＥＪＡ（株）製）を用いて、実施の形態１に示した標準条件で処理した。
次に、実施の形態１で説明した乾式成膜によって、フッ化イットリウムと酸化イットリウムの海島構造を厚さ１５ｎｍ以下で成膜した。成膜した結果を表面ＳＥＭ観察により確認した後、成形試験を実施した。
【００４２】
実施例２．
実施例２は上記に示した実施の形態２に基づくものである。
上記実施例１と同様の成形用金型１を使用し、脱脂処理から電気白金めっきまで同様の処理を実施した。電気白金めっき後、実施の形態２で説明した乾式成膜によって、フッ化イットリウムの海島構造を厚さ１５ｎｍ以下で成膜した。
【００４３】
実施例３．
実施例３は上記に示した実施の形態３に基づくものである。
上記実施例１、２と同様の成形用金型１を使用し、脱脂処理から電気白金めっきまで同様の処理を実施した。電気白金めっき後、実施の形態３で説明した乾式成膜によって、酸化イットリウムの海島構造を厚さ１５ｎｍ以下で成膜した。
【００４４】
実施例４．
実施例４は上記に示した実施の形態４に基づくものである。
上記実施例１〜３と同様の成形用金型１を使用し、脱脂処理から電気白金めっきまで同様の処理を実施した。電気白金めっき後、実施の形態４で説明した乾式成膜によって、酸化イットリウムを１００ｎｍ成膜した後、フッ化イットリウムの海島構造を厚さ１５ｎｍ以下で成膜した。
【００４５】
表１での比較例１は本願発明と比較するためのものである。
比較例１は上記実施例１〜４と同様の成形用金型１を使用し、脱脂処理から電気白金めっきまで同様の処理を実施し、以後の防汚膜の形成工程がないものとした。
【００４６】
【表１】
0006335812.tif 000002
【００４７】
次に、本願発明による実施例１〜４と、比較例１との比較として、得られた各実施例と比較例の金型を使用して、両凸レンズの連続成形を実施した。ガラス硝材として球面研磨材のＢ２７０（ショット社製）を金型表面に設置し、窒素雰囲気でガラスを軟化させるため、６００℃で余熱時間１２０秒を設け、その後、６３０℃で０．７ＭＰａのプレス圧で１２０秒間保持した後、０．２ＭＰａで保圧したまま５５０℃まで冷却し、それ以後は圧力をかけずに２００℃まで冷却し成形されたレンズを取り出した。以上の成形工程を１０００回繰り返し実施し、これを連続成形試験とした。連続成形試験後、ガラスのクラック発生率、ガラスレンズの曇りの有無、ガラスの金型への融着状態を調査した。ガラスのクラックについては、全施行１０００回のクラックの発生率として算出した。ガラスレンズの曇りについては、９９１〜１０００枚目までのレンズを透過光にて検査し、１枚でも曇りが生じたレンズがある場合、曇り「あり」とした。ガラス金型への融着状態はＳＥＭ−ＥＤＸによる元素分析にてガラス成分（主にＳｉ）を検出の有無を調査した。連続成形試験の結果を表２に示す。
【００４８】
【表２】
0006335812.tif 000003
【００４９】
表２に示す評価結果から明らかなように、金型に防汚コーティングを施さなかった比較例１では、ガラスレンズのクラック、曇りの発生、またガラスの金型への融着が生じた。しかし、これに対し、本願発明では金型に防汚コーティング処理を施した実施例１〜４に示すように、ガラスレンズのクラック、曇りの発生が比較例よりも少なく、ガラスの基板への融着も認められなかった。このように本願発明の明らかな効果を確認することができた。
【符号の説明】
【００５０】
１  成形用金型、２  金型母材、３  バリア膜、４  離型膜、５  防汚膜、３１  ストライクニッケルめっき膜、３２  電気ニッケルめっき膜、３３  電気金めっき膜、４  離型膜、５  防汚膜、５１  疎水性防汚膜、５２  親水性防汚膜。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
0006335812.tif 000007
【図５】
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【図６】
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