(57)【要約】【課題】  加工層と母材との線膨張係数の差が小さく、かつ母材の強度が高い成形用金型及びその製造方法を提供する。【解決手段】  部材のプレス成形に用いる成形用金型１の製造方法において、  SiCからなる母材１０の表面にNi膜を成膜して第一加工層２０を形成する工程と、  上記母材１０と上記第一加工層２０を加熱し、上記第一加工層２０を構成するNiを上記母材１０を構成するSiC内に拡散させて上記母材１０と上記第一加工層２０の界面近傍の組成分布を傾斜させる工程と、  上記第一加工層２０の表面にNi-P膜を成膜して第二加工層４０を形成し、該第二加工層４０の表面に切削加工を施して成形面４１を形成する工程とを有する。【選択図】  図２
2005255438.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
部材のプレス成形に用いる成形用金型の製造方法において、
セラミックスからなる母材の表面にNi膜を成膜して加工層を形成する工程と、
上記母材と上記加工層を加熱し、上記加工層を構成するNiを上記母材を構成するセラミックス内に拡散させて上記母材と上記加工層の界面近傍の組成分布を傾斜させる工程と、
上記加工層の表面に切削加工を施して成形面を形成する工程とを有することを特徴とする金型の製造方法。
【請求項２】
部材のプレス成形に用いる成形用金型の製造方法において、
セラミックスからなる母材の表面にNi膜を成膜して第一加工層を形成する工程と、
上記母材と上記第一加工層を加熱し、上記第一加工層を構成するNiを上記母材を構成するセラミックス内に拡散させて上記母材と上記第一加工層の界面近傍の組成分布を傾斜させる工程と、
上記第一加工層の表面にNi-P膜を成膜して第二加工層を形成し、該第二加工層の表面に切削加工を施して成形面を形成する工程とを有することを特徴とする金型の製造方法。
【請求項３】
上記セラミックスはSiCであることを特徴とする請求項１または２記載の金型の製造方法。
【請求項４】
母材の表面に薄膜状の加工層を有し、該加工層の表面に成形面を形成してなる成形用金型において、
上記母材はセラミックスからなると共に、上記加工層はNiからなり、
上記母材と上記加工層は加熱処理により該加工層を構成するNiが上記母材を構成するセラミックス内に拡散して上記母材と上記加工層の界面近傍において組成分布が傾斜してなることを特徴とする成形用金型。
【請求項５】
母材の表面に薄膜状の加工層を有し、該加工層の表面に成形面を形成してなる成形用金型において、
上記母材はセラミックスからなり、上記加工層は上記母材表面に形成されるNiからなる第一加工層と、該第一加工層表面に形成されるNi-Pからなる第二加工層から構成され、
上記母材と上記第一加工層は加熱処理により該第一加工層を構成するNiが上記母材を構成するセラミックス内に拡散して上記母材と上記第一加工層の界面近傍において組成分布が傾斜してなり、
上記第二加工層は表面に上記成形面が形成されてなることを特徴とする成形用金型。
【請求項６】
上記セラミックスはSiCであることを特徴とする請求項４または５記載の成形用金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレンズ部材などをプレス成形するための成形用金型及びその製造方法に関し、より詳細には成形面が形成された加工層を母材表面に有する成形用金型及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レンズ部材や回折格子などの光学部材は、表面に反転形状の成形面が形成された成形用金型を用いてプレス成形により製造することが一般的となっている。
このような成形用金型としては、例えば特許文献１に記載されているような、超硬合金や鋼材などからなる母材に対して、厚さ０．３ｍｍ程度のNi-P膜を成膜して加工層を形成し、このNi-Pからなる加工層に対してダイヤモンドバイトを用いて切削加工を行うことで成形面を形成した成形用金型がある。
【特許文献１】特開平１１−１５７８５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、このような従来の成形用金型を用いてガラス製の光学部材を成形すると、成形用金型はガラスの成形温度である６００℃近くまで加熱され、成形後は室温近くまで冷却される。ここで母材が超硬合金の場合、Ni-Pと超硬合金との線膨張係数の差が大きいため、成形用金型を繰り返し使用すると、成形温度サイクルの繰り返しによってNi-Pからなる加工層に細かなクラックが発生し、それ以上成形が行なえなくなるという問題があった。
一方、母材が鋼材の場合、母材の強度が不十分であるため、成形用金型を繰り返し使用すると母材が微少変形してしまい、それ以上成形が行えなくなるという問題があった。
【０００４】
本発明は以上の問題点を鑑みてなされたものであり、加工層と母材との線膨張係数の差が小さく、かつ母材の強度が高い成形用金型及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するため本発明に係る成形用金型の製造方法は、部材のプレス成形に用いる成形用金型の製造方法において、セラミックスからなる母材の表面にNi膜を成膜して加工層を形成する工程と、上記母材と上記加工層を加熱し、上記加工層を構成するNiを上記母材を構成するセラミックス内に拡散させて上記母材と上記加工層の界面近傍の組成分布を傾斜させる工程と、上記加工層の表面に切削加工を施して成形面を形成する工程とを有することを特徴として構成されている。
【０００６】
また本発明に係る成形用金型の製造方法は、部材のプレス成形に用いる成形用金型の製造方法において、セラミックスからなる母材の表面にNi膜を成膜して第一加工層を形成する工程と、上記母材と上記第一加工層を加熱し、上記第一加工層を構成するNiを上記母材を構成するセラミックス内に拡散させて上記母材と上記第一加工層の界面近傍の組成分布を傾斜させる工程と、上記第一加工層の表面にNi-P膜を成膜して第二加工層を形成し、該第二加工層の表面に切削加工を施して成形面を形成する工程とを有することを特徴として構成されている。
【０００７】
さらに本発明に係る成形用金型の製造方法は、上記セラミックスはSiCであることを特徴として構成されている。
【０００８】
また本発明に係る成形用金型は、母材の表面に薄膜状の加工層を有し、該加工層の表面に成形面を形成してなる成形用金型において、上記母材はセラミックスからなると共に、上記加工層はNiからなり、上記母材と上記加工層は加熱処理により該加工層を構成するNiが上記母材を構成するセラミックス内に拡散して上記母材と上記加工層の界面近傍において組成分布が傾斜してなることを特徴として構成されている。
【０００９】
また本発明に係る成形用金型は、母材の表面に薄膜状の加工層を有し、該加工層の表面に成形面を形成してなる成形用金型において、上記母材はセラミックスからなり、上記加工層は上記母材表面に形成されるNiからなる第一加工層と、該第一加工層表面に形成されるNi-Pからなる第二加工層から構成され、上記母材と上記第一加工層は加熱処理により該第一加工層を構成するNiが上記母材を構成するセラミックス内に拡散して上記母材と上記第一加工層の界面近傍において組成分布が傾斜してなり、上記第二加工層は表面に上記成形面が形成されてなることを特徴として構成されている。
【００１０】
さらに本発明に係る成形用金型は、上記セラミックスはSiCであることを特徴として構成されている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る成形用金型の製造方法によれば、SiCからなる母材の表面にNi膜を成膜して加工層を形成する工程と、母材と加工層を加熱してNiをSiC内に拡散させて母材と加工層の界面近傍の組成分布を傾斜させる工程と、加工層の表面に切削加工を施して成形面を形成する工程とを有することから、このようにして製造された成形用金型は母材の耐熱性、耐圧性が十分確保される。また母材から加工層にかけて線膨張係数が徐々に変化するので、成形加工時の加熱により加工層にクラックが入ることもない。
【００１２】
また本発明に係る成形用金型の製造方法によれば、SiCからなる母材の表面にNi膜を成膜して第一加工層を形成する工程と、母材と第一加工層を加熱してNiをSiC内に拡散させて母材と第一加工層の界面近傍の組成分布を傾斜させる工程と、第一加工層の表面にNi-P膜を成膜して第二加工層を形成し、第二加工層の表面に切削加工を施して成形面を形成する工程とを有することから、このようにして製造された成形用金型は母材の耐熱性、耐圧性が十分確保される。また母材から第一加工層にかけて線膨張係数が徐々に変化するので、成形加工時の加熱により第一加工層にクラックが入ることもない。さらに、Ni-PはNiに比べて硬度が高く、バイトによる精密切削加工に適しているため、Ni-Pからなる第二加工層を第一加工層の表面に形成することで、より微細な形状の成形面を形成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は本発明の実施形態における成形用金型の側面図、図２は本発明の実施形態における成形用金型の製造工程を示す図である。
本実施形態における成形用金型１は、ガラス製のレンズ部材のプレス成形に用いられるものであり、図１に示すように、母材１０、第一加工層２０、及び第二加工層４０からなる。
母材１０はセラミックス、具体的にはSiCに切削、研磨等の加工を施して所望の形状に形成されたものであり、図２ａに示すように端面１１が平面状に形成される。
第一加工層２０はこの母材１０の端面１１にNi膜を成膜して形成されたものである。そして、母材１０と第一加工層２０との界面近傍には、お互いの組成であるSiCとNiの組成分布が傾斜した組成傾斜部３０が形成されている。つまり、この組成傾斜部３０においては、母材１０側から第一加工層２０側に向けて、SiCからNiへ連続的に組成が変化している。
そして、第二加工層４０は第一加工層２０の表面にNi-P膜を成膜して形成されたものである。この第二加工層４０の表面には切削加工により成形面４１が形成されており、この成形面４１によりレンズ部材を成形する。
【００１４】
このように、母材１０としてSiCを用いることで、耐熱性、耐圧性を十分確保できる。すなわち、SiCは共有結合性の最も強い化合物の一つであるので、熱的に極めて安定しており、また、ビッカース硬度が2800×10MN/m2、ヤング率が370×105MN/m2と十分な強度を持つため、鋼材の場合のように強度不足による成形加工時の不具合が発生しない。
また、NiをSiC内に拡散させて組成分布を傾斜させていることから、母材１０から第一加工層２０にかけて線膨張係数が徐々に変化するので、ガラス成形加工時の加熱により第一加工層２０にクラックが入ることもない。
なお、NiはSiCに対して非常に拡散しやすく、組成傾斜部３０を形成しやすいことから、第一加工層２０をNiにより形成することとしたが、第一加工層２０を他の金属材料により形成するようにしてもよい。
【００１５】
さらに、Niからなる第一加工層２０の表面にNi-Pからなる第二加工層４０を形成することで、より微細な形状の切削加工を可能している。すなわち、Ni-PはNiに比べて硬度が高く、バイトによる精密切削加工に適しているため、Ni-Pからなる第二加工層４０を第一加工層２０の表面に形成することで、第一加工層２０に切削加工を加える場合に比べ、より微細な形状の成形面４１を形成することが可能となる。また、Ni-PとNiは線膨張係数の差が小さいため、ガラス成形加工時の加熱によっても第一加工層２０、第二加工層４０にクラックが入ることもない。
ただし、Niも十分硬度は高く、切削加工性はよいので、成形面４１を微細な形状に形成する必要がなければ、第二加工層４０を形成せずに直接第一加工層２０に切削加工を施すようにしてもよい。
【００１６】
次に、このような成形用金型１の製造方法について説明する。まず、SiCに切削、研磨等の加工を施して所望の形状に形成した母材１０を用意し、この母材１０の端面１１にNi膜を成膜して第一加工層２０を形成する(図２a）。
そして、母材１０と第一加工層２０を７００度以上に加熱する。これにより、第一加工層２０を構成するNiの熱運動が促進され、母材１０と第一加工層２０との界面近傍のNiが母材１０を構成するSiC内に拡散し、母材１０と第一加工層２０との界面近傍には母材１０側から第一加工層２０側に向けて、SiCからNiへ連続的に組成が変化する組成傾斜部３０が形成される（図２ｂ）。
【００１７】
次に、第一加工層２０の表面にNi-P膜を成膜して第二加工層４０を形成し(図２ｃ）、この第二加工層４０の表面に対してダイヤモンドバイト２により切削加工を施して成形面４１を形成し、図１に示す成形用金型１が完成する。
なお、ここでは第二加工層４０を形成してこの第二加工層４０に切削加工を施すこととしたが、上述したように、第二加工層４０を形成せずに第一加工層２０に直接切削加工を施すようにしてもよい。
【００１８】
以上、本発明の実施形態について説明した。上記実施形態においてはガラス素材からなるレンズ部材を成形するための成形用金型を例に挙げて説明したが、本発明は特にこれに限られることなく、他の材料によりレンズ部材をプレス成形するための成形用金型についても広く適用可能である。また成形する部材についても、レンズ部材に限られず、回折格子など他の成形部材であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態における成形用金型の側面図である。
【図２】本発明の実施形態における成形用金型の製造工程を示す図である。
【符号の説明】
【００２０】
１      成形用金型
２      ダイヤモンドバイト
１０      母材
１１      端面
２０      第一加工層
３０      組成傾斜部
４０      第二加工層
４１      成形面
【図１】
2005255438.tif 000003
【図２】
2005255438.tif 000004