专利名称：冲压成型模具的离型膜的好坏判定方法及光学元件的制造方法
技术领域：
本发明涉及判定成膜于成型模具的成型面上的离型膜的好坏的方法，所述成型模 具是在对玻璃坯料进行冲压成型以制造透镜、棱镜等玻璃光学元件时使用的成型模具。进一步，本发明还涉及光学元件的制造方法，所述光学元件的制造方法包括利用 上述好坏判定方法判定离型膜的好坏的步骤。
背景技术：
在通过利用成型模具对加热软化后的玻璃坯料进行冲压成型从而得到透镜等光 学元件时，为了防止成型模具的成型面与玻璃坯料的热粘接、得到离型性，而在玻璃坯料表 面设置由碳系材料形成的涂层(参照日本特开2004-231505号公报)，或者在成型模具的成 型面设置碳系薄膜、金属氮化物系薄膜、金属碳化物系薄膜等离型膜(例如参照日本特开 平3-50127号公报、日本特开2003-313046号公报、日本特开2008-1572号公报、日本特开 平7-138033号公报、以及日本特开2001-335331号公报)。要求设置在成型模具上的离型膜具有在冲压成型时抑制裂纹(冲压成型时 产生的成型品的裂纹)的效果。例如在上述日本特开平7-138033号公报和日本特开 2001-335331号公报中记载了利用原子力显微镜或者触针式形状测定器测定离型膜的表面 形状，但是，仅通过表面形状的测定难以判定离型膜是否具有上述期望的性能。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种用于判定冲压成型模具上的离型膜的好坏的手 段。为了达成上述目的，本发明人重复进行了精心研究，结果得到了以下的见解。由于作用于冲压成型模具和被成型坯料(玻璃坯料)之间的摩擦力越小，冲压成 型时施加于模具与成型坯料之间的变形应力也越小，因此，认为能够抑制冲压成型的光学 元件的裂纹。因此，本发明人想要利用市售的普通的摩擦系数测定装置测定摩擦系数，并 取得摩擦系数与光学元件的裂纹的发生频率之间的相关关系，但是无法得到良好的相关关 系。针对这一点，本发明人推测，利用普通的摩擦系数测定装置无法在裂纹的发生频率与摩 擦系数之间得到良好的相关关系的原因在于普通的摩擦系数测定装置中的测定条件与冲 压成型时离型膜所处的条件明显不同。本发明人根据上述见解进一步重复研究，结果新发现了以下的情况，最终完成了 本发明在测定摩擦系数时，根据冲压成型时在离型膜上产生的表面压力确定对测定对象 的膜施加的压缩应力，并且，根据冲压成型时在离型膜与被成型玻璃坯料的界面处产生的 剪切速度确定测定对象的膜与测头滑动时的相对移动速度，由此，测定的摩擦系数的值与 裂纹的发生之间存在良好的相关关系。即，上述目的通过下述手段达成。
[1] 一种冲压成型模具的离型膜的好坏判定方法，所述离型膜成膜于为了对被成 型玻璃坯料进行冲压成型而使用的冲压成型模具的成型面上，所述冲压成型模具的离型膜 的好坏判定方法的特征在于，在将测头按压于所述离型膜或者以与所述离型膜相同的条 件成膜的膜的状态下，通过使该膜或者该测头中的任一方相对于另一方滑动来测定摩擦系 数，并且，当测定的摩擦系数在预先设定的基准值以下时判定所述离型膜为合格品，当测定 的摩擦系数超过该基准值时判定所述离型膜为次品，由此来判定所述离型膜的好坏；并且， 根据冲压成型时在所述离型膜上产生的表面压力确定在所述按压时施加于所述膜的压缩 应力，并根据冲压成型时在所述离型膜与所述被成型玻璃坯料的界面处产生的剪切速度确 定所述膜与所述测头滑动时的相对移动速度。[2]根据[1]所记载的方法，其中，所述测头的进行所述按压时抵接于所述膜的部 分由与所述被成型玻璃坯料相同的坯料形成。[3]根据[1]所记载的方法，其中，将进行所述按压时施加于所述膜的压缩应力设 定在5 80MPa的范围。[4]根据[1]所记载的方法，其中，将所述膜与所述测头滑动时的相对移动速度设 定在0. 2mm/sec以下。[5]根据[1]所记载的方法，其中，所述好坏判定通过下述方法进行将反复滑动 后的摩擦系数的测定值、反复滑动中的摩擦系数的最小值和/或反复滑动中的摩擦系数的 经时变化量在预先设定的基准值以下的离型膜判定为合格品，将超过该基准值的离型膜判 定为次品。[6]根据[5]所述的方法，其中，根据所述冲压成型模具的期望的使用次数确定所 述反复滑动的滑动次数。[7] 一种冲压成型模具的离型膜的好坏判定方法，所述离型膜成膜于为了对被成 型玻璃坯料进行冲压成型而使用的冲压成型模具的成型面上，所述冲压成型模具的离型膜 的好坏判定方法的特征在于，在将测头按压于所述离型膜或者以与所述离型膜相同的条 件成膜的膜的状态下，通过使该膜或者该测头中的任一方相对于另一方滑动来测定摩擦系 数，并且，当测定的摩擦系数在预先设定的基准值以下时判定所述离型膜为合格品，当测定 的摩擦系数超过该基准值时判定所述离型膜为次品，由此来判定所述离型膜的好坏；并且， 将进行所述按压时施加于所述膜的压缩应力设定在5 SOMPa的范围，而且，将所述膜与所 述测头滑动时的相对移动速度设定在0. 2mm/sec以下。[8]根据[7]所记载的方法，其中，所述好坏判定通过下述方法进行将反复滑动 后的摩擦系数的测定值、反复滑动中的摩擦系数的最小值和/或反复滑动中的摩擦系数的 经时变化量在预先设定的基准值以下的离型膜判定为合格品，将超过该基准值的离型膜判 定为次品。[9]根据[8]所述的方法，其中，根据所述冲压成型模具的期望的使用次数确定所 述反复滑动的滑动次数。[10] 一种玻璃光学元件的制造方法，该方法包括以下工序将被成型玻璃坯料供 给至成型模具，然后利用所述成型模具对供给的被成型玻璃坯料进行冲压成型，其特征在 于，利用[1] [9]中的任一项所记载的方法判定成膜于所述成型模具的成型面上的离型 膜的好坏，在所述冲压成型中使用离型膜通过所述判定被判定为合格品的成型模具。
根据本发明的冲压成型模具的离型膜的好坏判定方法，能够具有高可靠性地判定离型膜的好坏。根据本发明的玻璃光学元件的制造方法，通过使用具有好坏判定的结果被判定为合格品的良好的离型膜的冲压成型模具，能够达成以下目的通过冲压成型提高生产率，通 过降低次品率抑制生产成本。
图1是冲压成型模具以及被成型玻璃坯料的立体图。图2是成膜装置的说明图。图3是同时成膜于冲压成型模具和试样的方式的说明图。图4是对离型膜施加的压缩载荷和摩擦力的说明图。图5是示出摩擦系数测定装置的结构的立体图。图6是示出实施例1中的摩擦系数与裂纹的发生率之间的对应关系的图表。图7是示出比较例1中的摩擦系数与裂纹的发生率之间的对应关系的图表。图8是示出实施例2中的摩擦系数与裂纹的发生率之间的对应关系的图表。图9是示出参考例的测定结果的图表。标号说明1 成膜有离型膜的被测定物；2 剪切动作用Y工作台；3 测头；4 试样支承体； 5 表面压力施加用X工作台(两种/粗动、精动)；6 表面压力变位板簧；7 表面压力检测 用变位传感器；8 摩擦力变位板簧；9 摩擦力检测用变位传感器；10 测定位置变更Z工作 台；11 测定位置变更Y工作台。
具体实施例方式[冲压成型模具的离型膜的好坏判定方法]本发明涉及冲压成型模具的离型膜的好坏判定方法(以下称为“好坏判定方法 1”)，所述离型膜成膜于为了对被成型玻璃坯料进行冲压成型而使用的冲压成型模具的成 型面上，所述冲压成型模具的离型膜的好坏判定方法的特征在于，在将测头按压于所述离 型膜或者以与所述离型膜相同的条件成膜的膜的状态下，通过使该膜或者该测头中的任一 方相对于另一方滑动来测定摩擦系数，并且，当测定的摩擦系数在预先设定的基准值以下 时判定所述离型膜为合格品，当测定的摩擦系数超过该基准值时判定所述离型膜为次品， 由此来判定所述离型膜的好坏，并且，根据冲压成型时在所述离型膜上产生的表面压力来 确定在所述按压时施加于所述膜的压缩应力，并根据冲压成型时在所述离型膜与所述被成 型玻璃坯料的界面处产生的剪切速度来确定所述膜与所述测头滑动时的相对移动速度。以 下，有时将好坏判定方法1和后述的好坏判定方法2统称为本发明的好坏判定方法。图1中示出冲压成型模具以及被成型玻璃坯料的立体图。如图1所示，冲压成型 时，被成型玻璃坯料和成型模具的成型面直接接触。此处，如果在被成型玻璃坯料与成型 模具成型面的界面发生化学反应的话，就会产生热粘接或者由高变形应力引起的玻璃的裂 纹，因此，为了抑制化学反应、缓和变形应力，广泛进行在成型模具的成型面上设置碳膜等 离型膜的作业。本发明的好坏判定方法判定离型膜的好坏，所述离型膜以上述方式成膜于为了对被成型玻璃坯料进行冲压成型而使用的冲压成型模具的成型面上。本发明的好坏判定方法包括以下工序在将测头按压于成膜在冲压成型模具的成型面上的离型膜或者以与所述离型膜相同的条件成膜的膜的状态下，通过使该膜或者该测 头中的一方相对于另一方滑动来测定摩擦系数的工序(以下称为“摩擦系数测定工序”)； 以及当测定的摩擦系数在预先设定的基准值以下时判定所述离型膜为合格品，当测定的摩 擦系数超过该基准值时判定所述离型膜为次品，由此来判定所述离型膜的好坏的工序(以 下称为“好坏判定工序”)。以下，依次说明上述工序的详细情况。摩擦系数测定工序本工序中的摩擦系数测定对象可以是作为好坏判定对象的离型膜自身，也可以 是以与所述离型膜相同的条件成膜的膜(以下称为“样品膜”)。作为所述离型膜并无特 殊限制，能够举出以提高离型性作为目的而设置于冲压成型模具的成型面上的各种覆膜。 作为这种覆膜例如能够举出金刚石状碳膜、氢化金刚石状碳膜、四面体非晶(tetrahedral amorphous)碳膜、氢化四面体非晶碳膜、非晶碳膜、氢化非晶碳膜、含氮的碳膜等碳系膜、含 有从钼(Pt)、钯(Pd)、铱(Ir)、铑(Rh)、锇(Os)、钌(Ru)、铼(Re)、钨(W)以及钽(Ta)中选 择的至少一种金属的合金膜等。这些离型膜的膜厚并无特殊限定。并且，在离型膜的成膜 中能够使用DC-等离子体CVD法、RF-等离子体CVD法、微波等离子体CVD法、ECR-等离子 体CVD法、光CVD法、激光CVD法等等离子体CVD法、离子镀法等离子蒸镀法、溅射法、离子 镀法、蒸镀法或者FCA(FiIteredCathodic Arc 磁过滤阴极弧)法等方法。上述样品膜是以与作为好坏判定对象的离型膜相同的条件成膜的膜。此处，所谓 “以相同的条件成膜”例如是指与上述离型膜在同一成膜装置中同时成膜，在批量式的成膜 方法中是指在同一成膜批次内成膜。如图2所示，例如在利用溅射法进行的成膜中，以与成膜材料(靶材)对置的方式 将冲压成型模具配置在成膜装置内，对装置内抽真空之后，在利用氩等溅射气体使装置内 保持预定的压力的状态下，对溅射气体施加直流或者交流电场，由此在冲压成型模具的成 型面上形成离型膜。此处，如图2所示，通过预先将样品基材与冲压成型模具一起配置在成 膜装置内，能够在样品基材表面形成样品膜。作为样品基材，可以是形成为与冲压成型模具 相同的形状的基材，也可以是平板等任意形状的基材。从后述的摩擦系数测定的容易性的 方面出发，优选使用表面为平面的样品基材。从好坏判定的可靠性的方面出发，优选在样品 基材表面上形成覆膜(离型膜)的品质、厚度等与冲压成型模具的覆膜同等的覆膜。从该 观点出发，如图3所示，优选在实际成膜之前先进行预备实验，预先确定配置样品基材的区 域(规定成膜区域)。例如能够将要形成的覆膜的膜厚分布在10%以下的区域设定为规定 成膜区域。在本发明中，在将测头按压于上述离型膜或者上述样品膜的状态下，通过使上述 膜(离型膜或者样品膜)或者该测头中的至少一方相对于另一方滑动来测定摩擦系数。例 如可以使上述膜相对于上述测头滑动，也可以使上述测头相对于上述膜滑动。以下，也将作 为摩擦系数的测定对象的膜(离型膜或者样品膜)称为“测定对象膜”。图4中示出摩擦系数测定的说明图。如图4所示，摩擦系数通过下述方式测定在 沿垂直方向对被按压面施加压缩载荷(垂直载荷)的状态下，根据使测头在被按压面上滑动时产生的摩擦力，以摩擦系数=摩擦力/压缩载荷测定。在好坏判定方法1中，根据冲压 成型时在离型膜上产生的表面压力来确定在上述按压时施加于测定对象膜的压缩应力，并 且，根据冲压成型时在离型膜与被成型玻璃坯料的界面处产生的剪切速度来确定测定对象 与上述测头滑动时的相对移动速度。以下，进一步对这一点进行详细说明。如前面所说明了的那样，由于作用于冲压成型模具和被成型玻璃坯料之间的摩擦 力越小，冲压成型时施加在模具和成型坯料之间的变形应力也越小，因此认为能够抑制冲 压成型的光学元件的裂纹。因此，本发明人想要利用市售的普通的摩擦系数测定装置测定 摩擦系数，以取得摩擦系数与光学元件的裂纹的发生频率之间的相关关系，但是，无法得到 良好的相关关系。针对该点，本发明人推测，禾_普通的摩擦系数测定装置无法在裂纹的发 生频率与摩擦系数之间得到良好的相关关系的原因在于普通的摩擦系数测定装置中的测 定条件与冲压成型时离型膜所处的条件明显不同，更详细地说，(1)在普通的摩擦系数测定装置中，由施加于被测定对象物的载荷产生的压缩应 力、即表面压力明显比冲压成型时在离型膜上产生的表面压力大，以及(2)普通的摩擦系数测定装置中的被测定对象物与测头滑动时的相对移动速度明 显比冲压成型时在所述离型膜与所述被成型玻璃坯料的界面处产生的剪切速度大。根据本发明人的研究，通常的冲压成型时在离型膜上产生的表面压力大约为5 80MPa，剪切速度大约在0. 2mm/sec以下。与此相对，在普通的摩擦系数测定装置中，施加于 测定对象面的垂直压缩应力最小也在685Mpa以上，测定对象面与测头滑动时的相对移动 速度最低也在lOmm/sec以上，与冲压成型时离型膜所处的条件明显不同。因此，如上所述，在本发明的好坏判定方法中，根据冲压成型时在离型膜上产生的 表面压力来确定在所述按压时施加于测定对象膜的压缩应力，并根据冲压成型时在所述离 型膜与所述被成型玻璃坯料的界面处产生的剪切速度来确定测定对象膜与所述测头滑动 时的相对移动速度。由于在这样测定的摩擦系数与裂纹的发生频率之间能够形成良好的相 关关系，因此能够根据摩擦系数的测定结果来判定离型膜的好坏。以下，对适于在本发明的好坏判定方法中使用的摩擦系数测定装置进行说明，但 是，本发明并不限定于下述方式。图5是适于在本发明的好坏判定方法中使用的摩擦系数测定装置的示意图。图5 所示的装置具有摩擦力产生单元和产生压缩载荷的压缩载荷产生单元。以下，对各单元的 详细情况进行说明。(i)摩擦力产生单元摩擦力产生单元发挥固定保持试样的试样保持台的功能和使试样沿任意方向移 动的移动台的功能，所述试样在最表面具有测定对象膜。例如，在测头按压于测定对象面的 状态下，通过使试样相对于测定对象面沿水平方向(图5中的Y方向)移动，能够产生摩擦 力。通过形成为使摩擦力产生单元能够沿任意方向、例如图5中的Y方向往复移动的结构， 从而能够使测头在测定对象面上反复滑动。在图5所示的装置中，在测头3被按压于由试 样支承体4固定保持的成膜有离型膜的被测定物1的测定对象面的状态下，通过反复进行 使剪切动作用Y工作台2沿Y方向往复移动的动作，能够使测头在测定对象面上反复滑动。 或者，不通过剪切动作用Y工作台2的往复移动，而通过使测头3往复移动，也能够使测头 在测定对象面上反复滑动。
(ii)压缩载荷产生单元压缩载荷产生单元形成为能够沿任意方向、例如图5中的X方向往复移动的结构， 由此能够使测头3按压于测定对象面、或者解除按压。为了调整测头的位置，也可以形成为 粗移动和微调用的两级式的结构。例如在图5所示的装置中，上方的表面压力施加用X工 作台5是精动(微调用)工作台，下方的表面压力施加用X工作台5是粗动(粗移动用) 工作台。在图5所示的装置中，压缩载荷产生单元能够经由X方向弹性变形部件和Y方向 弹性变形部件固定测头3。两个弹性变形部件也可以形成为单片结构，但是，优选采用由一 对板簧构成的弹性变形部件。这是因为，由一对板簧构成的弹性变形部件能够避免由垂直 压缩应力和剪切应力引起的弹性变形部件的扭转。在图5中，表面压力变位板簧6相当于 作为X方向弹性变形部件的一对板簧，摩擦力变位板簧8相当于作为Y方向弹性变形部件 的一对板簧。作为测头使用按压时抵接于测定对象膜的部分由与冲压成型时使用的被成型玻 璃坯料相同的坯料形成的测头，能够在更接近冲压成型时离型膜所处的状态的状态下测定 摩擦系数，因此是优选的。从这点出发，作为测头更加优选使用冲压成型时使用的被成型玻 璃坯料自身或者由与被成型玻璃坯料相同的坯料形成的相同形状的玻璃坯料。如上所述，测定对象膜可以是设置于在冲压成型中使用的冲压成型模具上的离型 膜自身，也可以是设置在与冲压成型模具相同形状的样品基材上的样品膜，也可以是设置 在形成为与冲压成型模具不同的任意形状的样品基材上的样品膜。从简化摩擦系数测定 (在图5中，简化测头在X方向上的压缩载荷的施加和通过朝向Y方向的移动而产生的摩擦 力的测定)的观点出发，优选测定形成于平面上的样品膜的摩擦系数。另外，为了应对像成 型面形状那样的曲面(凹面或者凸面)形状的测定对象面，还可以在压缩载荷产生单元设 置抵接位置调整单元(能够沿图5中的X方向、Y方向以及Z方向移动的单元)，所述抵接 位置调整单元能够对测头相对于试样的抵接位置进行调整。图5中，测定位置变更Z工作 台10和测定位置变更Y工作台11相当于上述抵接位置调整单元。作为压缩载荷和剪切应力测定单元，可以在X方向弹性变形部件和Y方向弹性变 形部件上分别配设能够测定各弹性变形部件的变位量的变位传感器。能够利用变位传感器 检测各弹性变形部件的变位量，并通过检测线(变位量与应力之间的相关数据)测定施加 于测定对象面的垂直压缩应力以及产生的剪切应力、即摩擦力。或者，也可以使用测力传感 器(load cell)等应变测定器测定上述垂直压缩应力和摩擦力。在图5所示的装置中，表 面压力检测用变位传感器7和摩擦力检测用变位传感器9相当于上述变位传感器。并且，通过使用伺服电机等，能够对测定对象膜与测头滑动时的相对移动速度的 值进行控制。通过以上方法，能够得到摩擦系数测定装置的动作状态，以及施加于测定对象面 的垂直压缩应力与产生的摩擦力之间的相关数据。下面，说明根据得到的相关数据对测定对象膜的摩擦系数进行测定的方法。首先，以测定对象膜配置于最表面的方式将试样固定保持于图5所示的摩擦系数 测定装置。然后，调节压缩载荷产生单元，以使测头抵接于试样的期望的位置。在好坏判定方法1中，根据冲压成型时在离型膜上产生的表面压力确定测头按压测定对象膜时施加于测定对象膜的压缩应力，并且，根据冲压成型时在所述离型膜与所述被成型玻璃坯料的界面处产生的剪切速度、即被成型玻璃坯料相对于离型膜变形的速度确 定测定对象膜与测头滑动时的相对移动速度。为了确定测定摩擦系数时的测定条件，优选进行预备实验，在该预备实验中，以与 实际的冲压成型相同的条件进行冲压成型。作为确定上述好坏判定方法中的条件的基准 值，优选使用在预备实验中反复进行多次冲压成型、结果成型的光学元件容易产生裂纹的 区域中的表面压力和剪切速度。从好坏判定方法的可靠性的观点出发，优选测定摩擦系数时施加于测定对象膜的 压缩应力设定成冲压成型时在离型膜上产生的表面压力的大约士20%的值，优选测定对 象膜与测头滑动时的相对移动速度设定成冲压成型时在离型膜与被成型玻璃坯料的界面 处产生的剪切速度的大约士0. lmm/sec的值。另外，作为测定对象膜与测头的相对移动速 度的设定速度，优选上限大约为lmm/sec，并且，作为下限只要存在滑动时的相对移动速度 (不是0)就能够测定，但是，考虑测定所需的时间、即测定效率，作为实际值适当设定成大 约0. 01mm/seco并且，考虑普通的冲压成型条件，优选上述压缩应力设定在5 80Mpa的范 围，优选上述相对移动速度设定在0. 2mm/sec以下的范围。在确定测定摩擦系数时的测定条件之后，以沿垂直方向(在图5中为X方向)对 测定对象面施加确定的压缩应力的方式将测头按压于测定对象面。进而，在该状态下，使测 头以确定的相对移动速度在测定对象面上往复移动，从而(例如沿图5中的Y方向)产生 摩擦力。此处产生的摩擦力例如能够通过板簧的弹簧常数乘以利用变位传感器得到的挠曲 量算出。进而，如前面所说明了的那样，摩擦系数能够利用下式算出。摩擦系数=算出的摩擦力/测定的垂直压缩应力好坏判定工序在好换判定方法1中，根据以上述方法得到的摩擦系数判定成膜于冲压成型中使 用的冲压成型模具的成型面上的离型膜的好坏。为了进行好坏判定，在测定摩擦系数之前 预先设定好坏判定的基准值。为了设定基准值，例如可以进行以下的预备实验。另外，如 果测定摩擦系数时的温湿度条件为常温且相对湿度在60%以下的话，则对测定值的影响极 小。因此，在本发明中，摩擦系数测定工序并非必须在与用于设定基准值的预备实验相同的 温湿度环境下进行。(1)进行求出使离型膜和测头反复滑动后的摩擦系数的测定值与光学元件的裂纹 的发生频率之间的相关关系的预备实验。根据该预备实验的结果，针对反复滑动后的摩擦 系数的测定值，确定好坏判定的基准值。(2)进行在使离型膜和测头反复滑动后求出反复滑动中的摩擦系数的最小值与光 学元件的裂纹的发生频率之间的相关关系的预备实验。根据该预备实验的结果，针对反复 滑动中的摩擦系数的最小值，确定好坏判定的基准值。(3)进行在使离型膜和测头反复滑动后求出反复滑动中的摩擦系数的经时变化量 与光学元件的裂纹的发生频率之间的相关关系的预备实验。根据该预备实验的结果，针对 反复滑动中的摩擦系数的经时变化量，确定好坏判定的基准值。另外，上述(2)中的最小值不一定是测定刚刚开始之后的摩擦系数。这是因为， 测定开始时离型膜表面具有粗糙度，通过测头的抵接和滑动，该粗糙度变平整(调和)，由此，在测定开始初期有时会呈现摩擦系数下降的情况。在这种情况下，上述(3)的经时变化 量取上述最小值与反复滑动中的摩擦系数的最大值(通常，滑动次数越增加摩擦系数也增 力口，因此多数情况下是最终滑动时的摩擦系数)的差分，在好坏判定的可靠性的方面是优 选的。优选上述反复滑动的滑动次数根据冲压成型模具的期望的使用次数确定。在本发 明的好坏判定方法中，由于能够在极其接近冲压成型时离型膜所处的状态的状态下使测头 在测定对象面上滑动，因此，认为例如使测头往复滑动一次后的测定对象面的状态近似于 进行两次冲压成型后的离型膜的状态。考虑这点，例如可以以冲压成型模具的期望的使用 次数的大约1/2次的滑动次数进行反复滑动。即，针对进行一百次冲压成型的规格的冲压 成型模具，优选进行往复五十次的反复滑动。另外，优选以与用于进行好坏判定的摩擦系数 测定条件相同的测定条件进行上述预备实验。并且，在上述预备实验中，离型膜可以是以与 形成于实际进行冲压成型的成型模具上的离型膜不同的成膜条件成膜的离型膜，但是，从 得到可靠性高的好坏判定结果的观点出发，优选是以与形成于实际进行冲压成型的成型模 具上的离型膜相同的条件成膜的离型膜。进一步，本发明涉及冲压成型模具的离型膜的好坏判定方法(以下称为“好坏判 定方法2”)，所述离型膜成膜于为了对被成型玻璃坯料进行冲压成型而使用的冲压成型模 具的成型面上，所述冲压成型模具的离型膜的好坏判定方法的特征在于，在将测头按压于 所述离型膜或者以与所述离型膜相同的条件成膜的膜的状态下，通过使该膜或者该测头中 的任一方相对于另一方滑动来测定摩擦系数，并且，当测定的摩擦系数在预先设定的基准 值以下时判定所述离型膜为合格品，当测定的摩擦系数超过该基准值时判定所述离型膜为 次品，由此来判定所述离型膜的好坏，并且，将进行所述按压时施加于所述膜的压缩应力设 定在5 SOMPa的范围，并且，将所述膜与所述测头滑动时的相对移动速度设定在0. 2mm/ sec以下。上述的好坏判定方法1根据实际的冲压成型条件确定摩擦系数的测定条件。与此 相对，根据本发明人的研究，在通常的玻璃光学元件的冲压成型中，在成型模具的离型膜上 产生的表面压力大约为5 80MPa，剪切速度大约在0. 2mm/sec以下。因此，在好坏判定方 法2中，采用上述通常的冲压成型中的表面压力和剪切速度作为上述摩擦系数测定时的条 件来判定离型膜的好坏。好坏判定方法1能够在更接近实际的冲压成型条件的条件下测定 摩擦系数，因此在好坏判定的可靠性的方面是有利的。另一方面，好坏判定方法2容易确定 摩擦系数的测定条件，因此在简便性的方面是有利的。虽然在好坏判定方法2中采用的摩 擦系数测定条件是在普通的摩擦系数测定装置中不采用的条件，但是近似于冲压成型时离 型膜所处的条件。根据好坏判定方法2，能够根据以上述测定条件得到的值进行好坏判定， 由此能够高精度地判定容易产生裂纹的离型膜。好坏判定方法2中的上述压缩应力设定在 5 SOMPa的范围，优选设定在10 60MPa的范围。并且，好坏判定方法2中的上述相对移 动速度在0. 2mm/sec以下，优选在0. 1 0. 2mm/sec的范围。好坏判定方法2的其他的详 细情况与前面关于好坏判定方法1所述的情况相同。对于形成于成型模具的成型面上的离型膜，在批量式的成膜装置内进行成膜的情况下，即便将成膜条件设定成相同的条件，在不同的成膜批次之间，离型膜的性能有时也会 产生偏差。认为上述情况是由靶材(成膜原料)的变化引起的，所述靶材(成膜原料)的变化例如包括在溅射法中，当开始使用成膜原料的新品时，由于在成膜原料表面存在杂质， 含有该杂质的成膜原料飞溅从而杂质混入离型膜；或者，如果持续使用同一成膜原料的话， 保持成膜原料的基板材料开始飞溅，也会造成杂质混入离型膜，等等。认为如上所述的成膜 结果的偏差会对成型的光学元件的裂纹的产生容易度造成影响，但是，通过目视观察离型 膜很难判别。如果是昂贵的溅射装置的话能够对成膜条件进行管理而使成膜条件恒定，但 是，在廉价的溅射装置中，由于装置冷却水的由季节引起的温度变化等的影响，有时难以对 成膜条件进行管理而使成膜条件恒定。并且，为了使用廉价的溅射装置形成期望规格的离 型膜，为了避免混入杂质，能够通过以下方法进行应对在开始使用时浪费成膜原料以实现 稳定化，在成膜最后阶段即便仍然存在成膜原料也更换为下一个成膜原料，但是，在该应对 中，未使用成膜原料变多，在成本方面是不利的。与此相对，根据本发明的好坏判定方法，由于不用实际进行冲压成 型就能够判定 形成于成型模具的成型面上的离型膜是否是成型的光学元件容易产生裂纹的离型膜，因此 能够将具有容易产生裂纹的离型膜的成型模具作为次品从实际成型中排除。由此，根据本 发明，能够有效地活用成膜原料，能够简便且可靠地消除成膜批次之间的不良情况。[玻璃光学元件的制造方法]本发明的玻璃光学元件的制造方法是一种如下的方法将被成型玻璃坯料供给至 成型模具，然后利用所述成型模具对供给的被成型玻璃坯料进行冲压成型，其特征在于，利用本发明的好坏判定方法判定成膜于所述成型模具的成型面上的离型膜的好 坏，在所述冲压成型中使用离型膜通过所述判定被判定为合格品的成型模具。在本发明的玻璃光学元件的制造方法中，通过使用离型膜通过本发明的好坏判定 方法被判定为合格品的成型模具，能够抑制冲压成型的玻璃光学元件产生裂纹。以往，由于 事前难以判定反复进行冲压成型时的光学元件的裂纹的发生容易度，因此通过下述方法进 行应对实际进行冲压成型，在产生次品的情况下将次品从成品元件中排除。但是，在该应 对中，难以降低玻璃光学元件的次品率。与此相对，根据本发明，由于能够在冲压成型之前 排除容易产生裂纹的成型模具，因此能够降低玻璃光学元件的次品率。上述被成型玻璃坯料可以是预成型为球形状、扁平的球形状、平板状等形状的坯 料。但是，在本发明的制造方法中使用的玻璃坯料并不限定于这些形状。并且，将使熔融玻 璃流出预定重量并热轧成型的上述形状的玻璃坯料直接用于冲压成型的方法既简便又经 济，因此是优选的。另外，本发明的玻璃光学元件的制造方法适合作为不用设置使成型的玻 璃光学元件的形状近似的研磨工序就能够得到玻璃光学元件的精密冲压成型法，但是，也 可以在冲压成型后进行磨削、研磨等后续工序以得到玻璃光学元件。作为成型模具的母材，例如从SiC、WC、TiC、TaC, BN、TiN、Α1Ν、Si3N4, SiO2, Al2O3, &02、W、Ta、Mo、金属陶瓷、硅铝氧氮陶瓷、莫来石、碳复合材料(C/C)、碳纤维(CF) ,WC-Co合 金、含有结晶化玻璃的玻璃坯料、不锈钢系高耐热性金属等中选择的材料是有用的。设置于 成型模具的成型面的离型膜如前面所说明了的那样。在本发明的玻璃光学元件的制造方法中，利用本发明的好坏判定方法判定成膜于 成型模具的成型面上的离型膜的好坏，在被成型玻璃坯料的冲压成型中使用离型膜通过上 述判定被判定为合格品的成型模具。上述离型膜的好坏判定的详细情况如前面所说明了的那样。使用具有通过上述好坏判定被判定为合格品的离型膜的成型模具进行的冲压成 型能够利用公知的手段进行。例如，将被成型玻璃坯料导入成型模具的上模和下模之间，将 被成型玻璃坯料加热至粘度成为与108 1012泊相当的粘度的温度而使其软化，通过利用 上下模按压该被成型玻璃坯料而将上下模的成型面转印至被成型玻璃坯料。或者将预先升 温至粘度成为与108 1012泊相当的粘度的温度的被成型玻璃坯料导入成型模具的上模和 下模之间，通过利用上下模按压该被成型玻璃坯料而将上下模的成型面转印至被成型玻璃 坯料。为了防止离型膜的氧化，优选使成型时的气氛为非氧化性气氛。然后，使成型模具和 玻璃坯料冷却，优选在成为Tg以下的温度的时候离型，从而能够取出成型后的光学元件。本发明的玻璃光学元件的制造方法能够有效地用于制造透镜、反射镜、光栅、棱 镜、微透镜、层叠型折射光学元件等光学元件。并且，能够在本发明中应用的玻璃的玻璃种 类并无特殊限制。特别地，在容易破裂的玻璃、硼酸盐系玻璃、磷酸盐系玻璃、硼磷酸盐系玻 璃、氟磷酸盐系玻璃等玻璃中应用本发明是有效的。[实施例]以下，利用实施例进一步对本发明进行说明，本发明并不限定于实施例所示的方 式。另外，以下所记载的摩擦系数测定只要没有特别说明都在常温(大约20 25°C )且相 对湿度为60%以下的环境中进行。[实施例1](1)冲压成型时的表面压力以及剪切速度的测定使用具有用于得到凸弯月透镜形状的玻璃透镜的成型面形状的成型模具，作为预 备实验反复进行冲压成型，通过用冲压载荷除以面积求出离型膜上的与成型的光学元件中 最容易产生裂纹的区域对应的部分的在冲压成型时的表面压力，并根据冲压轴的变位速度 算出剪切速度，所述面积根据产生裂纹的部位距离透镜中心的距离算出。结果，表面压力为 37MPa，剪切速度为 0. 2mm/sec0(2)摩擦系数测定试样的制作准备十个形成为与在上述预备实验中使用的成型模具相同的形状的成型模具，在 相同条件下进行溅射，从而在各成型模具的成型面上形成碳膜作为离型膜。但是，通过改变 成膜时间使成膜的碳膜的膜厚变化。(3)摩擦系数的测定将通过上述(2)制作的试样配置于图5所示的摩擦系数测定装置，作为测头配置 由与在上述(1)中进行冲压成型的被成型玻璃坯料相同的坯料形成的相同形状的玻璃坯 料。使摩擦系数测定时的试样表面与测头之间的相对移动速度为0. 16mm/sec，针对各试 样使垂直压缩应力变化为7MPa、25MPa、33MPa、50MPa或者75Mpa来测定沿Y方向反复滑动 五十次后的摩擦系数，并算出平均摩擦系数。使用以与各试样相同的条件制作的成型模具， 进行一百次对由与作为测头使用的玻璃坯料相同的坯料形成的相同形状的玻璃坯料进行 冲压成型的工序，从而得到凸弯月透镜。目视观察得到的透镜中的裂纹的产生，以(确认存 在裂纹的透镜/所有透镜)X 100算出裂纹发生率。图6中示出裂纹的发生率与平均摩擦 系数之间的关系。[比较例1]
除了使用市售的摩擦系数测定装置以外，利用与实施例1同样的 方法求出裂纹的 发生率与平均摩擦系数之间的关系。图7中示出结果。市售的摩擦系数测定装置中的试 样表面与测头之间的相对移动速度为lOmm/sec。由于垂直压缩应力能够设定成685MPa、 720MPa、lOOOMpa这三个阶段，因此使垂直压缩应力以685MPa、720MPa或者lOOOMPa变化，针 对各试样算出三次测定的平均摩擦系数。评价结果如图6所示，根据冲压成型时的表面压力和剪切速度，利用近似于表面压力的垂 直应力和近似于剪切速度的相对移动速度测定的摩擦系数与裂纹发生率之间显示出良好 的相关关系。从图6的结果可以看出，例如为了制造裂纹发生率在40%以下的玻璃透镜，以 摩擦系数0. 2作为基准值，判定摩擦系数在0. 2以下的离型膜为合格品。与此相对，在如图7所示的市售的摩擦系数测定装置中，在摩擦系数的值与裂纹 发生率之间看不出相关关系。从以上的结果可以看出，根据本发明，能够通过使用根据下述条件测定的摩擦系 数的值来判定离型膜的好坏，所述条件是基于冲压成型时的表面压力和剪切速度而设定 的。[实施例2]准备多个具有与实施例1在相同的批次内成膜的离型膜的成型模具，利用与实施 例1同样的方法测定离型膜的摩擦系数。然后，使用各成型模具，以与实施例1相同的成 型条件进行一百次冲压成型，结果针对各成型模具得到了一百个玻璃透镜。目视观察得到 的玻璃透镜来判定有无裂纹。图8中示出裂纹的发生率与离型膜的摩擦系数的值之间的关 系。图8的条形图示出平均值，条形图前端的示出宽度的线表示误差条(error bar)(误差 范围)。从图8的结果可以确认，本发明中测定的摩擦系数的值与裂纹的发生率之间显示出 良好的相关关系，并且，如果采用实施例1中设定的摩擦系数的基准值0. 2进行好坏判定的 话，则能够拣选出裂纹发生率低的成型模具。[参考例]由反复滑动弓|起的摩擦系数的经时变化制作三个(样品1 3)如下的样品，所述样品是使用同一成膜装置利用溅射法在 SiC基板上成膜有厚度大约40nm的非晶碳膜而成的样品。针对各样品，在下述条件下使测头和非晶碳膜反复滑动并测定摩擦系数。图9中 示出测定结果。测定条件压缩应力30MPa，剪切速度() 16mm/sec测头光学透镜材料(硼硅酸盐玻璃(H0YA (株式会社)制作玻璃种类BA⑶12))测定环境大气下(室温、湿度大约50% RH)样品1 3是虽然成膜批次不同但以相同条件成膜为相同的成膜厚度的样品。如 图9所示，各样品中的摩擦系数的测定结果不同，考虑其原因是成膜坯料的成膜时的经时 变化等。并且，在各样品中，如上所述，测定开始初期可以看出摩擦系数的下降。优选该反 复滑动的次数基于冲压成型次数设定，例如，对于进行一百次冲压成型的规格的成型模具， 优选至少往复五十次、即进行一百次摩擦系数的测定。在摩擦系数的测定结果中，好坏判定的基准值根据成型模具所要求的规格设定即可。例如，对于图9所示的样品，设期望的冲压 次数为一百次，认为最终滑动时的摩擦系数在0.2以下的离型膜判定为合格品。根据上述 判定基准，在图9中，能够判定样品1为次品，样品2是实用中能够使用的合格品，进而，样 品3是具有极其良好的质量的合格品。或者，也可以判定测定开始初期的摩擦系数下降后 的摩擦系数在0. 1以下、且此后的往复五十次的滑动中的摩擦系数的变化量(增加量)在 0.1以下的离型膜为合格品。产业上的利用可能性本发明在玻璃透镜等玻璃光学元件的制造领域中是有用的。
权利要求
一种冲压成型模具的离型膜的好坏判定方法，所述离型膜成膜于为了对被成型玻璃坯料进行冲压成型而使用的冲压成型模具的成型面上，所述冲压成型模具的离型膜的好坏判定方法的特征在于，在将测头按压于所述离型膜或者以与所述离型膜相同的条件成膜的膜的状态下，通过使该膜或者该测头中的任一方相对于另一方滑动来测定摩擦系数，并且，当测定的摩擦系数在预先设定的基准值以下时判定所述离型膜为合格品，当测定的摩擦系数超过该基准值时判定所述离型膜为次品，由此来判定所述离型膜的好坏；并且，根据冲压成型时在所述离型膜上产生的表面压力确定在所述按压时施加于所述膜的压缩应力，并根据冲压成型时在所述离型膜与所述被成型玻璃坯料的界面处产生的剪切速度，确定所述膜与所述测头滑动时的相对移动速度。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述测头的在进行所述按压时抵接于所述膜的部分由与所述被成型玻璃坯料相同的 坯料形成。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，将进行所述按压时施加于所述膜的压缩应力设定在5 80MPa的范围。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述膜与所述测头滑动时的相对移动速度设定在0. 2mm/sec以下。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述好坏判定通过下述方法进行将反复滑动后的摩擦系数的测定值、反复滑动中的 摩擦系数的最小值和/或反复滑动中的摩擦系数的经时变化量在预先设定的基准值以下 的离型膜判定为合格品，将超过该基准值的离型膜判定为次品。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，根据所述冲压成型模具的期望的使用次数确定所述反复滑动的滑动次数。
7.—种冲压成型模具的离型膜的好坏判定方法，所述离型膜成膜于为了对被成型玻璃 坯料进行冲压成型而使用的冲压成型模具的成型面上，所述冲压成型模具的离型膜的好坏 判定方法的特征在于，在将测头按压于所述离型膜或者以与所述离型膜相同的条件成膜的膜的状态下，通过 使该膜或者该测头中的任一方相对于另一方滑动来测定摩擦系数，并且，当测定的摩擦系 数在预先设定的基准值以下时判定所述离型膜为合格品，当测定的摩擦系数超过该基准值 时判定所述离型膜为次品，由此来判定所述离型膜的好坏；并且，将进行所述按压时施加于所述膜的压缩应力设定在5 80MPa的范围，而且，将所述膜 与所述测头滑动时的相对移动速度设定在0. 2mm/sec以下。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述好坏判定通过下述方法进行将反复滑动后的摩擦系数的测定值、反复滑动中的 摩擦系数的最小值和/或反复滑动中的摩擦系数的经时变化量在预先设定的基准值以下 的离型膜判定为合格品，将超过该基准值的离型膜判定为次品。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，根据所述冲压成型模具的期望的使用次数确定所述反复滑动的滑动次数。
10.一种玻璃光学元件的制造方法，所述方法包括以下工序将被成型玻璃坯料供给至成型模具，然后利用所述成型模具对所供给的被成型玻璃坯料进行冲压成型， 所述玻璃光学元件的制造方法的特征在于，利用权利要求1 9中的任一项所述的方法判定成膜于所述成型模具的成型面上的离 型膜的好坏，在所述冲压成型中使用离型膜通过所述判定被判定为合格品的成型模具。
全文摘要
本发明涉及判定成膜于成型模具的成型面上的离型膜的好坏的方法，所述成型模具用于对被成型玻璃坯料进行冲压成型。本发明的好坏判定方法包括在将测头按压于离型膜或者以与所述离型膜相同的条件成膜的膜的状态下，通过使该膜或者该测头中的任一方相对于另一方滑动来测定摩擦系数；并且，当测定的摩擦系数在预先设定的基准值以下时判定所述离型膜为合格品，当测定的摩擦系数超过该基准值时判定所述离型膜为次品，由此来判定离型膜的好坏；并且，根据冲压成型时在离型膜上产生的表面压力确定所述按压时施加于所述膜的压缩应力，并根据冲压成型时在离型膜与被成型玻璃坯料的界面处产生的剪切速度确定所述膜与所述测头滑动时的相对移动速度。
文档编号C03B11/00GK101823833SQ201010117960
公开日2010年9月8日 申请日期2010年3月5日 优先权日2009年3月5日
发明者猪狩隆 申请人:Hoya株式会社