成形模的表面处理方法和成形模，以及光学元件技术

本发明专利技术涉及成形模的表面处理方法，成形模和由该成形模所成形的光学元件，这种方法不使用液体腐蚀来进行成形模的加工和翻新，而且不经过研磨工序就可以实现。首先，预先分别针对构成基体、中间层以及表面层的碳化钨（ＷＣ）、铬（Ｃｒ）以及氮化铬（ＣｒＮ），除了离子束入射角以外，以与表面处理时相同的照射条件，求出离子束入射角与成形面内的刻蚀程度分布的关系。根据上述关系，以成形模控制角度γ作为参数，根据构成成形面的Ｃｒ和ＣｒＮ的膜厚比例，算出从成形面的表面顶端到周边部位方向的刻蚀程度的分布。这样，就可以求出成形模控制角度γ与处理时间这两者的最佳组合条件，并按照这些条件进行刻蚀深度最适当的加工。

Surface treatment method for forming die and forming die, and optical element

The present invention relates to a surface treatment method of forming die, forming mould and shaping die formed by this, this method does not use liquid corrosion for processing mold and renovation, and not through the grinding process can be achieved. First of all, according to a pre tungsten carbide substrate, the middle layer and the surface layer (WC), chromium (Cr) and chromium nitride (CrN), in addition to the ion beam incident angle, with the same irradiation conditions and surface treatment, and ion beam incident angle and the forming surface within the etching degree distribution relationship. Based on the above, in order to control the angle as parameters of die forming, according to the ratio of film thickness and CrN forming Cr surface, etching rate distribution calculated from the forming surface top to the peripheral parts of the direction of the. Thus, the optimum combination conditions of forming die, control angle, gamma and processing time can be worked out, and the most appropriate processing of etching depth can be carried out according to these conditions.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及为使光学玻璃元件等成形用的成形模的表面处理方法和成形模，以及由这种成形模成形的光学元件。
技术介绍
透镜等光学玻璃元件中有球面透镜和非球面透镜等，特别是，在制造非球面透镜时，多采用也能成形非球面形状的透镜的玻璃压制成形法。这种玻璃压制成形法是，在预先加工到所要求的表面质量和表面精度的球面或非球面成形模上，加热光学玻璃块状物，或者，把经过预热的玻璃块状物放在成形模上，然后压制成形，获得成形物，以使其表面加工的效果达到可以省略研磨工序的程度。这种玻璃压制成形法所使用的成形模，如果反复进行成形操作，很快就会发生成形面变劣，成形质量降低等现象。因此，再次使用成形模的时候，必须对成形面进行表面处理，进行翻新。以往，成形模的表面处理方法是，使用在成形模的基体与表面层之间具有以铬为主要成分的中间层的成形模进行成形，在翻新时，把该成形模放入铬溶解性处理液中进行处理，使中间层和表面层溶解剥离，然后形成新的中间层和表面层，(例如，参照专利文献1，特开平1-192733号公报)。此外，还提出了在成形模的成形面上照射离子束，对成形模的覆盖膜进行刻蚀处理之后，在成形面上形成新的覆盖膜的方法(例如，参照专利文献2，特开平5-32424号公报)。另外，还提出了这样的方法，即，当底板和表面层之间有一层或两层以上的中间层，在翻新具有这种中间层的成形模的时候，利用离子束照射进行刻蚀处理，除去上述表面层和中间层的最上面的部分，然后，用能溶解该中间层主要成分的处理液进行处理，溶解除去露出的中间层，接着，再形成新的中间层和表面层(例如，参照专利文献3，特开平2001-130918号公报)。但是，上述以往的成形模的表面处理方法存在以下问题。在专利文献1所记载的方法中，一般，所用的铬溶解性处理液是硝酸高铈氨溶液，或者是在盐酸中混合了过氧化氢水和表面活性剂的混合溶液这两种。前一种溶液具有很难溶解铬以外的金属、铬的氮化物以及碳化物的特性。另一方面，后一种溶液，虽然也能够溶解铬以外的物质，但是，很可能会连基体都溶解了。因此，不得不使用前一种铬溶解性处理液，即硝酸高铈氨溶液，但，又出现了这样的问题，即，这种溶液几乎不能应用于中间层是由铬以外的物质所形成的成形模。还有，在专利文献2所记载的方法中，由于成形模要以垂直于成形面的表面顶部的光轴线为中心进行摇动，如果摇动时，有在成形面的任意位置上的法线方向与上述光轴线不一致的部分，则成形面的中心部分和周边部分的刻蚀深度就会不均匀，加工出来的表面形状也会发生变化。特别是，在表面层和基体之间有若干个层，或者曲率半径小的情况下，有可能出现上述现象。另外，在专利文献3所记载的方法中，存在着这样的问题，即，不但要进行离子束照射和溶液处理这两个工序的作业，需要投入时间和劳力，而且对于所使用的溶液处理液来说，只有在中间层是由铬形成的时候才有效，对于中间层是由其他物质形成的成形模几乎无法使用。而且，经过多次成形后的成形模的成形面，与成形初期的形状相比，会有所变化，为了把这种模具的表面形状加工成所希望的形状，使用上述以往的任何一种方法，都必须经过磨削工序等进行进一步加工。
技术实现思路
本专利技术是鉴于以上情况而提出的，它不是用液体腐蚀来进行成形模的加工和翻新，此外，本专利技术的目的是提供一种不用磨削工序就能完成的成形模的表面处理方法和成形模，以及由这种成形模所成形的光学元件。为了解决上述问题，本专利技术采取以下办法。本专利技术的成形模的表面处理方法是，具有把离子束照射在至少有曲面的成形面上，对成形面进行刻蚀处理的离子束照射工序的成形模的表面处理方法，其特征在于，在上述离子束照射工序中，预先求出上述离子束相对于上述成形面中心轴线的入射角，和与上述成形面上的刻蚀程度分布之间的关系，然后根据这个关系，决定上述入射角和上述离子束的照射时间中的至少一项。按照这种成形模的表面处理方法，由于能从预先求出的离子束相对于成形面中心轴线的入射角与成形面内的刻蚀程度分布之间的关系，来决定离子束的入射角以及照射时间中的至少一项，因此，就能借助于离子束的入射角和刻蚀程度，在成形面的任意位置上，使得刻蚀深度达到所希望的值，并且还能对成形面进行高精度加工。在本专利技术的权利要求1所记载的成形模的表面处理方法中，其特征在于，在上述离子束照射工序中，改变上述入射角及上述照射时间，用上述离子束进行多次照射。按照这种成形模的表面处理方法，因为可以用离子束进行多次照射，所以对于用一次离子束照射后其刻蚀不够充分的成形面，可以再一次对成形面进行刻蚀，而且还可以对整个成形面进行高精度的加工。在本专利技术的权利要求1或2所记载的成形模的表面处理方法中，还具有如下特征，在上述离子束照射工序中，在所确定的上述入射角及照射时间下，上述离子束使上述成形面的形状在照射前后的变化最小。按照这种成形模的表面处理方法，由于成形面的形状变化最小，因此，成形面的形状在离子束照射的前后保持不变，并且还可以对成形面进行高精度的翻新处理。在本专利技术的权利要求1或2所记载的成形模的表面处理方法中，其特征在于，在上述离子束照射工序中，用上述离子束照射具有覆盖膜的上述成形面，而且对上述覆盖膜与上述覆盖膜下面的基体的材质中的至少一方进行刻蚀处理，并且在上述工序之后，还有在上述成形面上形成新的覆盖膜的翻新工序。按照这种成形模的表面处理方法，因为具有离子束照射工序和在该工序之后的翻新工序，所以，能借助于离子束照射工序中的刻蚀处理，除去旧的覆盖膜，并且，对成形面的表面形状进行高精度的矫正，然后再通过翻新工序，在露出的而且经过矫正的成形面上形成新的覆盖膜，从而能翻新成形模。本专利技术的权利要求4所记载的成形模的表面处理方法，其特征在于，在上述离子束照射工序中，根据上述覆盖膜的成分和上述覆盖膜下面的基体材质中的至少一项求出的上述关系，决定上述入射角以及上述照射时间。按照这种成形模的表面处理方法，由于是根据覆盖膜的成分和覆盖膜下面的基体材质中的至少一项求出的关系，来决定离子束的入射角以及照射时间的，因此，可以得出对覆盖膜的成分以及基体材质最合适的照射条件，而且还能获得成形面的适合于离子束照射工序后的翻新工序的状态。本专利技术的成形模的特征是，用权利要求1所记载的成形模的表面处理方法对成形面进行了表面处理。这种成形模，由于借助于上述本专利技术的表面处理方法，其成形面成为具有所希望的形状和状态，或者具有翻新的覆盖膜，所以在这种成形模上进行压制成形，能获得经过高精度表面加工的光学玻璃元件。本专利技术的光学元件的特征在于，利用权利要求6所记载的成形模来成形。这种光学元件，由于使用了成形面具有所希望的形状和状态，或者具有翻新的覆盖膜的成形模，而这种光学元件是由该成形模成形的，因此这种光学元件具有很高的光学精度。按照本专利技术的成形模的表面处理方法，由于能通过改变离子束的入射角和刻蚀程度，能在成形面的任意位置上刻蚀到所希望的深度，还可以高精度地加工成形面，因此，不需要通过液体腐蚀或者研磨工序就能实现成形模的加工和翻新。此外，按照本专利技术的成形模，在使光学玻璃元件的表面形状的质量保持高精度的同时，还能减少加工工序，降低制造成本。另外，按照这种光学元件，能获得光学性能优良的光学仪器。附图说明图1是本专利技术第1和第2实施例的成形模布置的示意图；图2是图1中的A部的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有把离子束照射在至少有曲面的成形面上，对成形面进行刻蚀处理的离子束照射工序的成形模的表面处理方法，其特征在于，在上述离子束照射工序中，预先求出上述离子束相对于上述成形面中心轴线的入射角，和与成形面上刻蚀程度分布之间的关系，然后根据这个关系，决定上述入射角和上述离子束的照射时间中的至少一项。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：日高猛，
申请(专利权)人：奥林巴斯株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]