JP2003026425A - 微細凹凸形状を有する光学素子の成形方法及び微細凹凸形状を有する成形用金型の製造方法 - Google Patents
微細凹凸形状を有する光学素子の成形方法及び微細凹凸形状を有する成形用金型の製造方法Info
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- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B11/00—Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
- C03B11/005—Pressing under special atmospheres, e.g. inert, reactive, vacuum, clean
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2215/00—Press-moulding glass
- C03B2215/40—Product characteristics
- C03B2215/41—Profiled surfaces
- C03B2215/412—Profiled surfaces fine structured, e.g. fresnel lenses, prismatic reflectors, other sharp-edged surface profiles
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2215/00—Press-moulding glass
- C03B2215/66—Means for providing special atmospheres, e.g. reduced pressure, inert gas, reducing gas, clean room
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- Re-Forming, After-Treatment, Cutting And Transporting Of Glass Products (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 微細凹凸形状を有する光学素子を成形する場
合、金型とともに冷却すると熱膨張率差によるパターン
ずれが発生し、大面積の微細凹凸形状を有する光学素子
の成形ができなくなる。また、金型の微細加工が困難で
あり、金型加工コストが非常に高くなる。 【解決手段】 Ｎ2やＡｒなどの不活性ガス中に、構成
分子中にＣまたはＦを含む気体あるいは霧状の液体を混
合した雰囲気中で、加熱軟化した成形用素材を微細な凹
凸形状を有する金型によってプレス成形し、冷却せずに
そのままの温度で被成形物を該金型から離型させ、該金
型とは別に該被成形物を冷却することにより、パターン
ずれの発生しない微細凹凸形状を有する光学素子を繰り
返し成形できるようにしたものである。また、同様の成
形方法によって高融点ガラスあるいは結晶化ガラスを成
形することにより、微細凹凸形状を有する光学素子の成
形用金型の製造方法を提供したものである。
合、金型とともに冷却すると熱膨張率差によるパターン
ずれが発生し、大面積の微細凹凸形状を有する光学素子
の成形ができなくなる。また、金型の微細加工が困難で
あり、金型加工コストが非常に高くなる。 【解決手段】 Ｎ2やＡｒなどの不活性ガス中に、構成
分子中にＣまたはＦを含む気体あるいは霧状の液体を混
合した雰囲気中で、加熱軟化した成形用素材を微細な凹
凸形状を有する金型によってプレス成形し、冷却せずに
そのままの温度で被成形物を該金型から離型させ、該金
型とは別に該被成形物を冷却することにより、パターン
ずれの発生しない微細凹凸形状を有する光学素子を繰り
返し成形できるようにしたものである。また、同様の成
形方法によって高融点ガラスあるいは結晶化ガラスを成
形することにより、微細凹凸形状を有する光学素子の成
形用金型の製造方法を提供したものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、安価に高精度で光
学性能の良好な微細凹凸形状を有する光学素子をプレス
成形する方法並びに微細凹凸形状を有する光学素子のプ
レス成形に用いる金型の製造方法に関するものである。
学性能の良好な微細凹凸形状を有する光学素子をプレス
成形する方法並びに微細凹凸形状を有する光学素子のプ
レス成形に用いる金型の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】高精度な光学素子を、大量に、そして、
安価に製造する有効な方法として、ガラスあるいは樹脂
からなる光学材料のプレス成形法が提案されている。
安価に製造する有効な方法として、ガラスあるいは樹脂
からなる光学材料のプレス成形法が提案されている。
【０００３】加熱軟化したガラスあるいは樹脂からなる
成形用素材を金型を用いてプレス成形する場合、成形用
素材が金型と離型し難いため、金型表面に特殊な離型膜
を形成したり、成形ショットごとに離型剤を塗布して、
離型を容易にする工夫がなされている。特にガラスを成
形用素材とする場合、かなり特殊なコーティングを金型
表面に施している。
成形用素材を金型を用いてプレス成形する場合、成形用
素材が金型と離型し難いため、金型表面に特殊な離型膜
を形成したり、成形ショットごとに離型剤を塗布して、
離型を容易にする工夫がなされている。特にガラスを成
形用素材とする場合、かなり特殊なコーティングを金型
表面に施している。
【０００４】たとえば、特公昭６２−２８０９１号公報
に記載されているＷＣを主成分とする超硬合金、また
は、サーメットを金型素材に用い、前記金型素材上に貴
金属系保護膜をコーティングした金型があり、この金型
を用いることによって、光学素子のプレス成形による量
産が可能となっている。
に記載されているＷＣを主成分とする超硬合金、また
は、サーメットを金型素材に用い、前記金型素材上に貴
金属系保護膜をコーティングした金型があり、この金型
を用いることによって、光学素子のプレス成形による量
産が可能となっている。
【０００５】また、特開平０６−３０５７４２号公報に
記載の金型は、窒化ホウ素、窒化クロム、炭化クロム、
酸化クロム、炭化珪素、炭素、白金、超硬合金からなる
金型本体の光学機能面に１０ｎｍ以下の膜厚の炭素膜を
形成して、ガラスとの離型性を良くしている。また、特
開昭６４−３３０２２号公報、特開平１−２３９０３０
号公報に記載されているように、プレス面形状が光学素
子と同一形状に精密加工されたマスター型を用いてガラ
ス材料を加熱軟化させ、プレス成形することによりガラ
ス材からなる光学素子成形用金型を製造し、得られた金
型で光学素子をプレス成形することで、より安価に光学
素子の製造が可能となっている。
記載の金型は、窒化ホウ素、窒化クロム、炭化クロム、
酸化クロム、炭化珪素、炭素、白金、超硬合金からなる
金型本体の光学機能面に１０ｎｍ以下の膜厚の炭素膜を
形成して、ガラスとの離型性を良くしている。また、特
開昭６４−３３０２２号公報、特開平１−２３９０３０
号公報に記載されているように、プレス面形状が光学素
子と同一形状に精密加工されたマスター型を用いてガラ
ス材料を加熱軟化させ、プレス成形することによりガラ
ス材からなる光学素子成形用金型を製造し、得られた金
型で光学素子をプレス成形することで、より安価に光学
素子の製造が可能となっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、微細凹
凸形状を有する光学素子をプレス成形する場合、従来の
プレス成形方法では、加熱軟化した被成形物を金型と接
触させて冷却すると、被成形物と金型との熱膨張係数の
差に起因して熱応力が発生し、その結果、被成形物に転
写されるパターンの精度が低下する。特に、型の中心か
ら外周に向けて距離が長くなるほど、パターンずれが大
きくなり、プレス成形により、ある程度大きな面積に微
細な凹凸パターンを正確に転写できないという問題があ
る。そこで、冷却せずに金型と被成形物を離型させる必
要がある。
凸形状を有する光学素子をプレス成形する場合、従来の
プレス成形方法では、加熱軟化した被成形物を金型と接
触させて冷却すると、被成形物と金型との熱膨張係数の
差に起因して熱応力が発生し、その結果、被成形物に転
写されるパターンの精度が低下する。特に、型の中心か
ら外周に向けて距離が長くなるほど、パターンずれが大
きくなり、プレス成形により、ある程度大きな面積に微
細な凹凸パターンを正確に転写できないという問題があ
る。そこで、冷却せずに金型と被成形物を離型させる必
要がある。
【０００７】ところが、特公昭６２−２８０９１号公報
に記載されているＷＣを主成分とする超硬合金、また
は、サーメットを金型素材に用い、前記金型素材上に貴
金属系保護膜をコーティングした金型でガラスの成形を
行う場合、かなり離型性は良いが、冷却せずに離型はで
きないという問題があり、高精度な回折格子や光導波路
基板などのような微細凹凸形状を有する光学素子の精密
成形は困難である。
に記載されているＷＣを主成分とする超硬合金、また
は、サーメットを金型素材に用い、前記金型素材上に貴
金属系保護膜をコーティングした金型でガラスの成形を
行う場合、かなり離型性は良いが、冷却せずに離型はで
きないという問題があり、高精度な回折格子や光導波路
基板などのような微細凹凸形状を有する光学素子の精密
成形は困難である。
【０００８】また、特開平０６−３０５７４２号公報に
記載の窒化ホウ素、窒化クロム、炭化クロム、酸化クロ
ム、炭化珪素、炭素、白金、超硬合金からなる金型本体
の光学機能面に１０ｎｍ以下の膜厚の炭素膜を形成した
金型でガラスの成形を行った場合は、非常に離型性が良
く、初期的には冷却せずに離型できるが、ガラスからの
発生ガスにより炭素膜が酸化され、繰り返し成形を行う
ことにより、炭素膜が消失してしまい、ついには冷却せ
ずに離型する事ができなくなるという課題がある。
記載の窒化ホウ素、窒化クロム、炭化クロム、酸化クロ
ム、炭化珪素、炭素、白金、超硬合金からなる金型本体
の光学機能面に１０ｎｍ以下の膜厚の炭素膜を形成した
金型でガラスの成形を行った場合は、非常に離型性が良
く、初期的には冷却せずに離型できるが、ガラスからの
発生ガスにより炭素膜が酸化され、繰り返し成形を行う
ことにより、炭素膜が消失してしまい、ついには冷却せ
ずに離型する事ができなくなるという課題がある。
【０００９】さらには、成形雰囲気中に含まれる少量の
酸素によっても炭素膜は酸化されるので、極端に酸素濃
度を低下させる必要がある。
酸素によっても炭素膜は酸化されるので、極端に酸素濃
度を低下させる必要がある。
【００１０】また、微細凹凸形状を有する金型を精密加
工する場合、高強度な金型材料を加工しなければなら
ず、非常に金型の加工コストが高くなると言う課題があ
り、金型を低コストで製造する方法として、特開昭６４
−３３０２２号公報、特開平１−２３９０３０号公報に
記載されているような、プレス面形状が光学素子と同一
形状に精密加工されたマスター型を用いてガラス材料を
加熱軟化させ、プレス成形することによりガラス材から
なる光学素子成形用金型を製造する場合も、微細凹凸形
状を転写させるときに、冷却せずに離型する必要があ
り、結果的に微細凹凸形状を有する光学素子成形用金型
の製造ができなくなるという課題がある。
工する場合、高強度な金型材料を加工しなければなら
ず、非常に金型の加工コストが高くなると言う課題があ
り、金型を低コストで製造する方法として、特開昭６４
−３３０２２号公報、特開平１−２３９０３０号公報に
記載されているような、プレス面形状が光学素子と同一
形状に精密加工されたマスター型を用いてガラス材料を
加熱軟化させ、プレス成形することによりガラス材から
なる光学素子成形用金型を製造する場合も、微細凹凸形
状を転写させるときに、冷却せずに離型する必要があ
り、結果的に微細凹凸形状を有する光学素子成形用金型
の製造ができなくなるという課題がある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明では、第
１に、Ｎ2やＡｒなどの不活性ガス中に、構成分子中に
ＣまたはＦを含む気体あるいは霧状の液体を混合した雰
囲気中で、加熱軟化した成形用素材を微細な凹凸形状を
有する金型によってプレス成形し、冷却せずにそのまま
の温度で被成形物を該金型から離型させ、該金型とは別
に該被成形物を冷却することにより、パターンずれの発
生しない微細凹凸形状を有する光学素子を繰り返し成形
できるようにしたものである。
１に、Ｎ2やＡｒなどの不活性ガス中に、構成分子中に
ＣまたはＦを含む気体あるいは霧状の液体を混合した雰
囲気中で、加熱軟化した成形用素材を微細な凹凸形状を
有する金型によってプレス成形し、冷却せずにそのまま
の温度で被成形物を該金型から離型させ、該金型とは別
に該被成形物を冷却することにより、パターンずれの発
生しない微細凹凸形状を有する光学素子を繰り返し成形
できるようにしたものである。
【００１２】第２に、Ｎ2やＡｒなどの不活性ガス中
に、構成分子中にＣまたはＦを含む気体あるいは霧状の
液体を混合した雰囲気中で、加熱軟化した成形用素材を
微細な凹凸形状を有する金型によってプレス成形し、冷
却せずにそのままの温度で被成形物を該金型から離型さ
せ、該金型とは別に該被成形物を冷却した後、微細な凹
凸形状を有する金型から微細凹凸形状部分のみを削除し
た、微細凹凸形状を有する金型と基準となる形状が全く
同一の、表面の平滑な金型を被成形物に押し当てて、加
圧しながら、被成形物のＴｇ以下の温度でアニール処理
を施すことにより、熱収縮による発生する反りを修正し
た、パターンずれの発生しない微細凹凸形状を有する光
学素子を繰り返し成形できるようにしたものである。
に、構成分子中にＣまたはＦを含む気体あるいは霧状の
液体を混合した雰囲気中で、加熱軟化した成形用素材を
微細な凹凸形状を有する金型によってプレス成形し、冷
却せずにそのままの温度で被成形物を該金型から離型さ
せ、該金型とは別に該被成形物を冷却した後、微細な凹
凸形状を有する金型から微細凹凸形状部分のみを削除し
た、微細凹凸形状を有する金型と基準となる形状が全く
同一の、表面の平滑な金型を被成形物に押し当てて、加
圧しながら、被成形物のＴｇ以下の温度でアニール処理
を施すことにより、熱収縮による発生する反りを修正し
た、パターンずれの発生しない微細凹凸形状を有する光
学素子を繰り返し成形できるようにしたものである。
【００１３】第３に、Ｎ2やＡｒなどの不活性ガス中
に、構成分子中にＣまたはＦを含む気体あるいは霧状の
液体を混合した雰囲気中で加熱軟化した高融点ガラス素
材を微細な凹凸形状を有するマスター金型によってプレ
ス成形し、冷却せずにそのままの温度で被成形物を該マ
スター金型から離型させ、該マスター金型とは別に該被
成形物を冷却した後、プレス面に耐酸化性、高温強度に
優れ、成形用素材に対して不活性な保護膜を形成するこ
とにより、パターンずれの発生しない微細凹凸形状を有
する光学素子の反転形状を有する成形用金型を繰り返し
製造することを可能としたものである。
に、構成分子中にＣまたはＦを含む気体あるいは霧状の
液体を混合した雰囲気中で加熱軟化した高融点ガラス素
材を微細な凹凸形状を有するマスター金型によってプレ
ス成形し、冷却せずにそのままの温度で被成形物を該マ
スター金型から離型させ、該マスター金型とは別に該被
成形物を冷却した後、プレス面に耐酸化性、高温強度に
優れ、成形用素材に対して不活性な保護膜を形成するこ
とにより、パターンずれの発生しない微細凹凸形状を有
する光学素子の反転形状を有する成形用金型を繰り返し
製造することを可能としたものである。
【００１４】第４に、Ｎ2やＡｒなどの不活性ガス中
に、構成分子中にＣまたはＦを含む気体あるいは霧状の
液体を混合した雰囲気中で加熱軟化した結晶化ガラスの
結晶化前のマザーガラスを微細な凹凸形状を有するマス
ター金型によってプレス成形し、そのまま該マスター金
型に保持して結晶化処理を施した後、冷却せずに、その
ままの温度で被成形物を該マスター金型から離型させ、
該マスター金型とは別に該被成形物を冷却した後、プレ
ス面に耐酸化性、高温強度に優れ、成形用素材に対して
不活性な保護膜を形成することにより、パターンずれの
発生しない微細凹凸形状を有する光学素子の反転形状を
有する成形用金型を繰り返し製造することを可能とした
ものである。
に、構成分子中にＣまたはＦを含む気体あるいは霧状の
液体を混合した雰囲気中で加熱軟化した結晶化ガラスの
結晶化前のマザーガラスを微細な凹凸形状を有するマス
ター金型によってプレス成形し、そのまま該マスター金
型に保持して結晶化処理を施した後、冷却せずに、その
ままの温度で被成形物を該マスター金型から離型させ、
該マスター金型とは別に該被成形物を冷却した後、プレ
ス面に耐酸化性、高温強度に優れ、成形用素材に対して
不活性な保護膜を形成することにより、パターンずれの
発生しない微細凹凸形状を有する光学素子の反転形状を
有する成形用金型を繰り返し製造することを可能とした
ものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施の形態につ
いて図面を参照しながら説明する。
いて図面を参照しながら説明する。
【００１６】（実施の形態１）本発明の微細凹凸形状を
有する光学素子として、片面にピッチ１．５μｍ（ライ
ン幅０．７５μｍ）、深さ０．５μｍの矩形状の微細形
状を有する回折格子の製造方法について、図１〜図２を
用いて説明する。
有する光学素子として、片面にピッチ１．５μｍ（ライ
ン幅０．７５μｍ）、深さ０．５μｍの矩形状の微細形
状を有する回折格子の製造方法について、図１〜図２を
用いて説明する。
【００１７】図１は実施の形態１で使用した回折格子の
プレス成形用金型の断面構造図を示している。まず、上
下一対の金型となる、２０ｍｍ×２０ｍｍ、厚さ１０ｍ
ｍの２個の超硬合金母材１１、１２のそれぞれのプレス
面１３、１４を高精密研削加工並びに研磨加工により平
滑に加工した後、スパッタリング法により、それぞれの
プレス面１３、１４にＩｒ−Ｒｈ合金膜１５、１６を各
２μｍの厚みで形成した。
プレス成形用金型の断面構造図を示している。まず、上
下一対の金型となる、２０ｍｍ×２０ｍｍ、厚さ１０ｍ
ｍの２個の超硬合金母材１１、１２のそれぞれのプレス
面１３、１４を高精密研削加工並びに研磨加工により平
滑に加工した後、スパッタリング法により、それぞれの
プレス面１３、１４にＩｒ−Ｒｈ合金膜１５、１６を各
２μｍの厚みで形成した。
【００１８】そして、一方はそのまま平面金型１８と
し、他方の金型のＩｒ−Ｒｈ合金膜１５の表面に、感光
性の樹脂を塗布し、ピッチ１．５μｍ（ライン幅０．７
５μｍ）のマスクパターンを形成したマスクを介して密
着露光を行い、樹脂を感光させた後、現像し、最後に、
Ａｒガスを用いたドライエッチングを行って、Ｉｒ−Ｒ
ｈ合金膜１５をピッチ１．５μｍ（ライン幅０．７５μ
ｍ）、深さ０．５μｍの矩形状の回折格子形状に加工
し、回折格子成形用金型１７とした。
し、他方の金型のＩｒ−Ｒｈ合金膜１５の表面に、感光
性の樹脂を塗布し、ピッチ１．５μｍ（ライン幅０．７
５μｍ）のマスクパターンを形成したマスクを介して密
着露光を行い、樹脂を感光させた後、現像し、最後に、
Ａｒガスを用いたドライエッチングを行って、Ｉｒ−Ｒ
ｈ合金膜１５をピッチ１．５μｍ（ライン幅０．７５μ
ｍ）、深さ０．５μｍの矩形状の回折格子形状に加工
し、回折格子成形用金型１７とした。
【００１９】図２は、このように作製した金型を用いて
プレス成形を行う、回折格子の成形プロセスを示した工
程図である。まず、成形機の上ヘッド２７に、前述の回
折格子成形用金型１８を上型２３として固定し、プレス
ステージ２５とともに所定の温度（ここでは、５９０
℃）に昇温した。また、予熱ステージ２４も５９０℃に
昇温した。
プレス成形を行う、回折格子の成形プロセスを示した工
程図である。まず、成形機の上ヘッド２７に、前述の回
折格子成形用金型１８を上型２３として固定し、プレス
ステージ２５とともに所定の温度（ここでは、５９０
℃）に昇温した。また、予熱ステージ２４も５９０℃に
昇温した。
【００２０】そして、前述の平面金型１８を下型２１と
し、１９ｍｍ×１９ｍｍ、厚さ１．３ｍｍのクラウン系
の硼珪酸ガラス(Ｔｇ点：５０１℃、Ａｔ点：５４９℃)
を成形用素材２２として、下型２１の上に載せ、金型投
入口２１０より投入し、５９０℃に設定した予熱ステー
ジ２４で３分間加熱した（図２（ａ）の状態）。
し、１９ｍｍ×１９ｍｍ、厚さ１．３ｍｍのクラウン系
の硼珪酸ガラス(Ｔｇ点：５０１℃、Ａｔ点：５４９℃)
を成形用素材２２として、下型２１の上に載せ、金型投
入口２１０より投入し、５９０℃に設定した予熱ステー
ジ２４で３分間加熱した（図２（ａ）の状態）。
【００２１】そして、同じく５９０℃に設定したプレス
ステージ２５に搬送し、シリンダー２８に接続され上下
可動が可能で、同じく５９０℃に設定した上ヘッド２７
に固定した上型２３で１０００Ｎの加圧力で３分間プレ
スした（図２（ｂ）の状態）。
ステージ２５に搬送し、シリンダー２８に接続され上下
可動が可能で、同じく５９０℃に設定した上ヘッド２７
に固定した上型２３で１０００Ｎの加圧力で３分間プレ
スした（図２（ｂ）の状態）。
【００２２】そして、そのままの温度でシリンダー２８
を上昇させて、上ヘッド２７とともに上型２３を上昇さ
せ、上型２３を成形された回折格子より離型させた。離
型した場合は、成形された回折格子が下型２１に乗った
状態となり、その状態で、３００℃に設定した冷却ステ
ージ２６に搬送し、３分間冷却する（図２（ｃ）の状
態）。
を上昇させて、上ヘッド２７とともに上型２３を上昇さ
せ、上型２３を成形された回折格子より離型させた。離
型した場合は、成形された回折格子が下型２１に乗った
状態となり、その状態で、３００℃に設定した冷却ステ
ージ２６に搬送し、３分間冷却する（図２（ｃ）の状
態）。
【００２３】もし離型しなければ、上ヘッド２７のヒー
ターを切り、上型２３と回折格子が離型する温度まで温
度を下げる。最後に、取り出し口２１１より下型２１と
ともに成形された回折格子を外部に取り出し、下型２１
より成形された回折格子を取りはずし、回折格子の成形
工程が完了する。
ターを切り、上型２３と回折格子が離型する温度まで温
度を下げる。最後に、取り出し口２１１より下型２１と
ともに成形された回折格子を外部に取り出し、下型２１
より成形された回折格子を取りはずし、回折格子の成形
工程が完了する。
【００２４】成形機全体は、チャンバー２１２で覆わ
れ、雰囲気ガス導入口２９から、Ｎ2とＣＯ2（１０ｖｏ
ｌ．％）、Ｎ2とＣＦ4（１０ｖｏｌ．％）、及びＮ2と
をエチレングリコール溶液の中に通した気体をそれぞれ
成形機内に導入し、回折格子の成形を行った。
れ、雰囲気ガス導入口２９から、Ｎ2とＣＯ2（１０ｖｏ
ｌ．％）、Ｎ2とＣＦ4（１０ｖｏｌ．％）、及びＮ2と
をエチレングリコール溶液の中に通した気体をそれぞれ
成形機内に導入し、回折格子の成形を行った。
【００２５】上記のいずれのガスを導入した場合も、１
００００ショット成形後も２０ｍｍ×２０ｍｍの領域全
面にわたり回折格子のパターンずれが無く、非常に高精
度な回折格子を繰り返し成形できることがわかった。
００００ショット成形後も２０ｍｍ×２０ｍｍの領域全
面にわたり回折格子のパターンずれが無く、非常に高精
度な回折格子を繰り返し成形できることがわかった。
【００２６】比較例として、Ｎ2ガスのみを成形機に導
入し、同じ条件で成形を行ってみたが、金型とガラスの
離型性が悪く、５９０℃に設定した上ヘッド２７をプレ
ス後、そのままの温度で上昇させることができなかっ
た。
入し、同じ条件で成形を行ってみたが、金型とガラスの
離型性が悪く、５９０℃に設定した上ヘッド２７をプレ
ス後、そのままの温度で上昇させることができなかっ
た。
【００２７】そこで、４００℃まで温度を下げると離型
するようになったので、冷却ステージ２６に移動して冷
却後、回折格子を取り出して、表面を観察した。中心部
分は精密に回折格子パターンが成形できていることがわ
かったが、中心から離れるに従って、パターンずれが大
きくなり、外周近くでは明らかに回折格子パターンが２
重になっていることがわかった。
するようになったので、冷却ステージ２６に移動して冷
却後、回折格子を取り出して、表面を観察した。中心部
分は精密に回折格子パターンが成形できていることがわ
かったが、中心から離れるに従って、パターンずれが大
きくなり、外周近くでは明らかに回折格子パターンが２
重になっていることがわかった。
【００２８】従って、このようなプレス後、金型を冷却
しなければ離型できない成形方法では冷却に伴う熱膨張
率差による金型と被成形物のずれが発生し、大面積の微
細凹凸形状の成形はできないことがわかった。
しなければ離型できない成形方法では冷却に伴う熱膨張
率差による金型と被成形物のずれが発生し、大面積の微
細凹凸形状の成形はできないことがわかった。
【００２９】これに対して、本発明の具体例であるＮ2
とＣＯ2（１０ｖｏｌ．％）、Ｎ2とＣＦ4（１０ｖｏ
ｌ．％）、及びＮ2とをエチレングリコール溶液の中に
通した気体を導入した場合には、プレスを行う温度で容
易に離型するので、大面積の微細凹凸形状を有する光学
素子の成型が可能となる。
とＣＯ2（１０ｖｏｌ．％）、Ｎ2とＣＦ4（１０ｖｏ
ｌ．％）、及びＮ2とをエチレングリコール溶液の中に
通した気体を導入した場合には、プレスを行う温度で容
易に離型するので、大面積の微細凹凸形状を有する光学
素子の成型が可能となる。
【００３０】また、本発明では、１００００ショット成
形を繰り返しても、全く被成形物の品質は変わらず、大
量生産が可能となる。
形を繰り返しても、全く被成形物の品質は変わらず、大
量生産が可能となる。
【００３１】これらの現象は、上記のガスの成分に含ま
れる炭素原子（Ｃ）あるいはフッ素原子（Ｆ）が金型表
面及び成形素材であるガラス表面に吸着し、金型とガラ
スの塗れ性を悪くしているためと考えられる。
れる炭素原子（Ｃ）あるいはフッ素原子（Ｆ）が金型表
面及び成形素材であるガラス表面に吸着し、金型とガラ
スの塗れ性を悪くしているためと考えられる。
【００３２】従って、使用する金型表面にはは特に離型
性を良くする手段、たとえば表面に炭素膜を形成するな
ど、を講ずる必要はなく、ガラスの成形温度での耐久性
のあるものであれば何でも良い。
性を良くする手段、たとえば表面に炭素膜を形成するな
ど、を講ずる必要はなく、ガラスの成形温度での耐久性
のあるものであれば何でも良い。
【００３３】なお、本実施の形態では平面回折格子の製
造方法について示したが、たとえば、曲面を持った回折
格子一体型レンズ、マイクロフレネルレンズ、マイクロ
プリズムアレイ、マイクロレンズアレイなども本発明で
製造できることは言うまでもない。
造方法について示したが、たとえば、曲面を持った回折
格子一体型レンズ、マイクロフレネルレンズ、マイクロ
プリズムアレイ、マイクロレンズアレイなども本発明で
製造できることは言うまでもない。
【００３４】（実施の形態２）実施の形態１で示した方
法では、被成形物を上型に保持せず、下型にのみ保持さ
れた状態で冷却を行うので、大面積になればなるほど、
成形用素材自体の冷却におけるひずみにより、反りが発
生するようになる。
法では、被成形物を上型に保持せず、下型にのみ保持さ
れた状態で冷却を行うので、大面積になればなるほど、
成形用素材自体の冷却におけるひずみにより、反りが発
生するようになる。
【００３５】ある程度の大きさまでの微細凹凸形状を有
する光学素子の製造は実施の形態１で示した方法で可能
であるが、さらに、大面積の光学素子の場合、反りを修
正しなければ、光学性能に影響を及ぼすようになる。実
施の形態２では、これらのひずみにより発生する反りを
補正する方法を、図３を参照にしながら説明する。
する光学素子の製造は実施の形態１で示した方法で可能
であるが、さらに、大面積の光学素子の場合、反りを修
正しなければ、光学性能に影響を及ぼすようになる。実
施の形態２では、これらのひずみにより発生する反りを
補正する方法を、図３を参照にしながら説明する。
【００３６】図３は実施の形態２で使用したアニール装
置の概略図である。成形機チャンバー３７に雰囲気ガス
導入口３６よりＮ2ガスを導入し、実施の形態１の方法
で成形して取り出した回折格子３１を下ヒーターブロッ
ク３３の上に載せ、超硬合金を超平滑平面に加工した補
正型３２を上ヒーターブロック３４に固定し、シリンダ
ー３５で下降させ、成形した回折格子３１に押し当て
た。圧力を１０００Ｎとし、回折格子に使用した成形用
素材のガラスのＴｇ温度（５０１℃）に上下のヒーター
ブロック３３及び３４を加熱した。
置の概略図である。成形機チャンバー３７に雰囲気ガス
導入口３６よりＮ2ガスを導入し、実施の形態１の方法
で成形して取り出した回折格子３１を下ヒーターブロッ
ク３３の上に載せ、超硬合金を超平滑平面に加工した補
正型３２を上ヒーターブロック３４に固定し、シリンダ
ー３５で下降させ、成形した回折格子３１に押し当て
た。圧力を１０００Ｎとし、回折格子に使用した成形用
素材のガラスのＴｇ温度（５０１℃）に上下のヒーター
ブロック３３及び３４を加熱した。
【００３７】そのまま１時間保持し、ひずみを除去した
後、３００℃まで１時間かけて冷却した。このようにし
て作製した回折格子は、当初、反り量が１０〜３０μｍ
あったが、すべて１μｍ以内に減少していることがわか
った。また、成形された微細凹凸形状に何らの変化もな
いことが確認できた。
後、３００℃まで１時間かけて冷却した。このようにし
て作製した回折格子は、当初、反り量が１０〜３０μｍ
あったが、すべて１μｍ以内に減少していることがわか
った。また、成形された微細凹凸形状に何らの変化もな
いことが確認できた。
【００３８】（実施の形態３）次に、本発明の微細凹凸
形状を有する光学素子の成形用金型の製造方法として、
実施の形態１で示した矩形状回折格子の成形用金型の製
造方法について、図面を参照にしながら説明する。
形状を有する光学素子の成形用金型の製造方法として、
実施の形態１で示した矩形状回折格子の成形用金型の製
造方法について、図面を参照にしながら説明する。
【００３９】矩形状回折格子は反転形状が同じなので、
図１に示した回折格子成形用金型１７を回折格子の成形
用金型を成形するためのマスター金型とした。作製した
マスター金型を図２（ａ）に示した成形機の上ヘッド２
７に固定し、上型２３とした。そして、プレスステージ
２５とともに所定の温度（ここでは、７４０℃）に昇温
した。また、予熱ステージ２４も７４０℃に昇温した。
図１に示した回折格子成形用金型１７を回折格子の成形
用金型を成形するためのマスター金型とした。作製した
マスター金型を図２（ａ）に示した成形機の上ヘッド２
７に固定し、上型２３とした。そして、プレスステージ
２５とともに所定の温度（ここでは、７４０℃）に昇温
した。また、予熱ステージ２４も７４０℃に昇温した。
【００４０】そして、前述の平面金型１８を下型２１と
し、１９ｍｍ×１９ｍｍ、厚さ１１ｍｍのクラウンガラ
ス(Ｔｇ点：６５０℃、Ａｔ点：６９０℃)を成形用素材
２２として、下型２１の上に載せ、金型投入口２１０よ
り投入し、７４０℃に設定した予熱ステージ２４で３分
間加熱した（図２（ａ）の状態）。
し、１９ｍｍ×１９ｍｍ、厚さ１１ｍｍのクラウンガラ
ス(Ｔｇ点：６５０℃、Ａｔ点：６９０℃)を成形用素材
２２として、下型２１の上に載せ、金型投入口２１０よ
り投入し、７４０℃に設定した予熱ステージ２４で３分
間加熱した（図２（ａ）の状態）。
【００４１】そして、同じく７４０℃に設定したプレス
ステージ２５に搬送し、シリンダー２８に接続され上下
可動が可能で、同じく７４０℃に設定した上ヘッド２７
の固定された上型２３で１０００Ｎの加圧力で３分間プ
レスした（図２（ｂ）の状態）。
ステージ２５に搬送し、シリンダー２８に接続され上下
可動が可能で、同じく７４０℃に設定した上ヘッド２７
の固定された上型２３で１０００Ｎの加圧力で３分間プ
レスした（図２（ｂ）の状態）。
【００４２】そして、そのままの温度でシリンダー２８
を上昇させて、上ヘッド２７とともに上型２３を上昇さ
せ、上型２３を成形された回折格子より離型させた。
を上昇させて、上ヘッド２７とともに上型２３を上昇さ
せ、上型２３を成形された回折格子より離型させた。
【００４３】離型した場合は、成形された回折格子が下
型２１に乗った状態となり、その状態で、３００℃に設
定した冷却ステージ２６に搬送し、３分間冷却する（図
２（ｃ）の状態）。
型２１に乗った状態となり、その状態で、３００℃に設
定した冷却ステージ２６に搬送し、３分間冷却する（図
２（ｃ）の状態）。
【００４４】もし離型しなければ、上ヘッド２７のヒー
ターを切り、上型２３と回折格子が離型する温度まで温
度を下げる。最後に、取り出し口２１１より下型２１と
ともに成形された回折格子を外部に取り出し、下型２１
より成形された回折格子を取りはずし、回折格子の成形
用金型の成形工程が完了する。
ターを切り、上型２３と回折格子が離型する温度まで温
度を下げる。最後に、取り出し口２１１より下型２１と
ともに成形された回折格子を外部に取り出し、下型２１
より成形された回折格子を取りはずし、回折格子の成形
用金型の成形工程が完了する。
【００４５】成形機全体は、成形機チャンバー２１２で
覆われ、雰囲気ガス導入口２８から、Ｎ2とＣＯ2（１０
ｖｏｌ．％）、Ｎ2とＣＦ4（１０ｖｏｌ．％）、及びＮ
2とをエチレングリコール溶液の中に通した気体をそれ
ぞれ成形機内に導入し、回折格子の成形を行った。
覆われ、雰囲気ガス導入口２８から、Ｎ2とＣＯ2（１０
ｖｏｌ．％）、Ｎ2とＣＦ4（１０ｖｏｌ．％）、及びＮ
2とをエチレングリコール溶液の中に通した気体をそれ
ぞれ成形機内に導入し、回折格子の成形を行った。
【００４６】上記のいずれのガスを導入した場合も、上
ヘッド２７の温度を下げることなく上型２３と回折格子
が離型し、１０００ショットまで繰り返し回折格子用成
形金型の成形を行ったが、いずれも全面にわたり回折格
子のパターンずれが無く、非常に高精度な回折格子パタ
ーンを繰り返し成形できることがわかった。
ヘッド２７の温度を下げることなく上型２３と回折格子
が離型し、１０００ショットまで繰り返し回折格子用成
形金型の成形を行ったが、いずれも全面にわたり回折格
子のパターンずれが無く、非常に高精度な回折格子パタ
ーンを繰り返し成形できることがわかった。
【００４７】このようにして成形した回折格子の表面に
Ｉｒ−Ｗ合金膜を成膜して回折格子の成形用金型は完成
する。
Ｉｒ−Ｗ合金膜を成膜して回折格子の成形用金型は完成
する。
【００４８】比較例として、Ｎ2ガスのみを成形機に導
入し、同じ条件で成形を行ってみたが、金型とガラスの
離型性が悪く、７４０℃に設定した上ヘッド２７をプレ
ス後、そのままの温度で上昇させることができなかっ
た。そこで、４５０℃まで温度を下げると離型するよう
になったので、冷却ステージ２６に移動して冷却後、回
折格子を取り出して、表面を観察した。
入し、同じ条件で成形を行ってみたが、金型とガラスの
離型性が悪く、７４０℃に設定した上ヘッド２７をプレ
ス後、そのままの温度で上昇させることができなかっ
た。そこで、４５０℃まで温度を下げると離型するよう
になったので、冷却ステージ２６に移動して冷却後、回
折格子を取り出して、表面を観察した。
【００４９】中心部分は精密に回折格子パターンが成形
できていることがわかったが、中心から離れるに従っ
て、パターンずれが大きくなり、外周近くでは明らかに
回折格子パターンが２重になっていることがわかった。
できていることがわかったが、中心から離れるに従っ
て、パターンずれが大きくなり、外周近くでは明らかに
回折格子パターンが２重になっていることがわかった。
【００５０】従って、このように、プレス後、冷却をし
なければ離型できない成形方法では冷却に伴う熱膨張率
差による金型と被成形物のずれが発生し、大面積の微細
凹凸形状の成形はできないことがわかった。
なければ離型できない成形方法では冷却に伴う熱膨張率
差による金型と被成形物のずれが発生し、大面積の微細
凹凸形状の成形はできないことがわかった。
【００５１】これに対して、本発明の具体例であるＮ2
とＣＯ2（１０ｖｏｌ．％）、Ｎ2とＣＦ4（１０ｖｏ
ｌ．％）、及びＮ2とをエチレングリコール溶液の中に
通した気体を導入した場合には、プレスを行う温度で容
易に離型するので、大面積の微細凹凸形状を有する光学
素子の成型が可能となる。また、本発明では、７４０℃
の非常な高温で１０００ショット成形を繰り返しても、
全く被成形物の品質は変わらず、大量生産が可能となる
ことも分かった。
とＣＯ2（１０ｖｏｌ．％）、Ｎ2とＣＦ4（１０ｖｏ
ｌ．％）、及びＮ2とをエチレングリコール溶液の中に
通した気体を導入した場合には、プレスを行う温度で容
易に離型するので、大面積の微細凹凸形状を有する光学
素子の成型が可能となる。また、本発明では、７４０℃
の非常な高温で１０００ショット成形を繰り返しても、
全く被成形物の品質は変わらず、大量生産が可能となる
ことも分かった。
【００５２】これらの現象は、上記のガスの成分に含ま
れる炭素原子（Ｃ）あるいはフッ素原子（Ｆ）が金型表
面及び成形素材であるガラス表面に吸着し、金型とガラ
スの塗れ性を悪くしているためと考えられる。
れる炭素原子（Ｃ）あるいはフッ素原子（Ｆ）が金型表
面及び成形素材であるガラス表面に吸着し、金型とガラ
スの塗れ性を悪くしているためと考えられる。
【００５３】このようにして製造した回折格子成形用金
型は図１に示した直接金型をドライエッチング加工で回
折格子形状に加工して製造する金型に比べて、約１／２
０のコストで製造できた。
型は図１に示した直接金型をドライエッチング加工で回
折格子形状に加工して製造する金型に比べて、約１／２
０のコストで製造できた。
【００５４】以上のようにして製造した回折格子の成形
用金型を用いて、実施の形態１で示した方法で、クラウ
ンガラス(Ｔｇ点：５０１℃、Ａｔ点：５４９℃)を、Ｎ
2とＣＯ2（１０ｖｏｌ．％）、Ｎ2とＣＦ4（１０ｖｏ
ｌ．％）、及びＮ2とをエチレングリコール溶液の中に
通した気体を導入しながら成形を繰り返したところ、い
ずれのガスを使用した場合とも、１００００ショット成
形を繰り返しても、高精度で全面にわたり回折格子の成
形ができた。
用金型を用いて、実施の形態１で示した方法で、クラウ
ンガラス(Ｔｇ点：５０１℃、Ａｔ点：５４９℃)を、Ｎ
2とＣＯ2（１０ｖｏｌ．％）、Ｎ2とＣＦ4（１０ｖｏ
ｌ．％）、及びＮ2とをエチレングリコール溶液の中に
通した気体を導入しながら成形を繰り返したところ、い
ずれのガスを使用した場合とも、１００００ショット成
形を繰り返しても、高精度で全面にわたり回折格子の成
形ができた。
【００５５】（実施の形態４）さらに、本発明の微細凹
凸形状を有する光学素子の成形用金型の製造方法とし
て、実施の形態１で示した矩形状回折格子の成形用金型
のもう一つの製造方法について、図面を参照にしながら
説明する。
凸形状を有する光学素子の成形用金型の製造方法とし
て、実施の形態１で示した矩形状回折格子の成形用金型
のもう一つの製造方法について、図面を参照にしながら
説明する。
【００５６】矩形状回折格子は反転形状が同じなので、
図１に示した回折格子成形用金型１７を回折格子の成形
用金型を成形するためのマスター金型とした。作製した
マスター金型を図２（ａ）に示した成形機の上ヘッド２
７に固定し、上型２３とした。そして、プレスステージ
２５とともに所定の温度（ここでは、５６０℃）に昇温
した。また、予熱ステージ２４も５６０℃に昇温した。
そして、前述の平面金型１８を下型２１とし、１９ｍｍ
×１９ｍｍ、厚さ１１ｍｍの結晶化前の結晶化ガラス
(Ｔｇ点：４７２℃、Ａｔ点：５１８℃)を成形用素材２
２として、下型２１の上に載せ、金型投入口２１０より
投入し、５６０℃に設定した予熱ステージ２４で３分間
加熱した（図２（ａ）の状態）。
図１に示した回折格子成形用金型１７を回折格子の成形
用金型を成形するためのマスター金型とした。作製した
マスター金型を図２（ａ）に示した成形機の上ヘッド２
７に固定し、上型２３とした。そして、プレスステージ
２５とともに所定の温度（ここでは、５６０℃）に昇温
した。また、予熱ステージ２４も５６０℃に昇温した。
そして、前述の平面金型１８を下型２１とし、１９ｍｍ
×１９ｍｍ、厚さ１１ｍｍの結晶化前の結晶化ガラス
(Ｔｇ点：４７２℃、Ａｔ点：５１８℃)を成形用素材２
２として、下型２１の上に載せ、金型投入口２１０より
投入し、５６０℃に設定した予熱ステージ２４で３分間
加熱した（図２（ａ）の状態）。
【００５７】そして、同じく５６０℃に設定したプレス
ステージ２５に搬送し、シリンダー２８に接続され上下
可動が可能で、同じく５６０℃に設定した上ヘッド２７
に固定した上型２３で１０００Ｎの加圧力で３分間プレ
スし、そのままプレス圧力を印加したまま、プレスステ
ージ２５及び上ヘッド２７を８００℃まで昇温し、１時
間保持して完全に結晶化させた（図２（ｂ）の状態）。
ステージ２５に搬送し、シリンダー２８に接続され上下
可動が可能で、同じく５６０℃に設定した上ヘッド２７
に固定した上型２３で１０００Ｎの加圧力で３分間プレ
スし、そのままプレス圧力を印加したまま、プレスステ
ージ２５及び上ヘッド２７を８００℃まで昇温し、１時
間保持して完全に結晶化させた（図２（ｂ）の状態）。
【００５８】そして、そのままの温度でシリンダー２８
を上昇させて、上ヘッド２７とともに上型２３を上昇さ
せ、上型２３を成形された回折格子より離型させた。離
型した場合は、成形された回折格子が下型２１に乗った
状態となり、その状態で、３００℃に設定した冷却ステ
ージ２６に搬送し、３分間冷却する（図２（ｃ）の状
態）。
を上昇させて、上ヘッド２７とともに上型２３を上昇さ
せ、上型２３を成形された回折格子より離型させた。離
型した場合は、成形された回折格子が下型２１に乗った
状態となり、その状態で、３００℃に設定した冷却ステ
ージ２６に搬送し、３分間冷却する（図２（ｃ）の状
態）。
【００５９】もし離型しなければ、上ヘッド２７のヒー
ターを切り、上型２３と回折格子が離型する温度まで温
度を下げる。最後に、取り出し口２１１より下型２１と
ともに成形された回折格子を外部に取り出し、下型２１
より成形された回折格子を取りはずし、回折格子の成形
用金型の成形工程が完了する。
ターを切り、上型２３と回折格子が離型する温度まで温
度を下げる。最後に、取り出し口２１１より下型２１と
ともに成形された回折格子を外部に取り出し、下型２１
より成形された回折格子を取りはずし、回折格子の成形
用金型の成形工程が完了する。
【００６０】成形機全体は、成形機チャンバー２１２で
覆われ、雰囲気ガス導入口２９から、Ｎ2とＣＯ2（１０
ｖｏｌ．％）、Ｎ2とＣＦ4（１０ｖｏｌ．％）、及びＮ
2とをエチレングリコール溶液の中に通した気体をそれ
ぞれ成形機内に導入し、回折格子の成形用金型の成形を
行った。
覆われ、雰囲気ガス導入口２９から、Ｎ2とＣＯ2（１０
ｖｏｌ．％）、Ｎ2とＣＦ4（１０ｖｏｌ．％）、及びＮ
2とをエチレングリコール溶液の中に通した気体をそれ
ぞれ成形機内に導入し、回折格子の成形用金型の成形を
行った。
【００６１】上記のいずれのガスを導入した場合も、上
ヘッド２７の温度を下げることなく上型２３と回折格子
が離型し、１０００ショットまで繰り返し回折格子用成
形金型の成形を行ったが、いずれも全面にわたり回折格
子のパターンずれが無く、非常に高精度な回折格子パタ
ーンを繰り返し成形できることがわかった。
ヘッド２７の温度を下げることなく上型２３と回折格子
が離型し、１０００ショットまで繰り返し回折格子用成
形金型の成形を行ったが、いずれも全面にわたり回折格
子のパターンずれが無く、非常に高精度な回折格子パタ
ーンを繰り返し成形できることがわかった。
【００６２】このようにして成形した回折格子の表面に
Ｐｔ−Ｔａ合金膜を成膜して回折格子の成形用金型は完
成する。
Ｐｔ−Ｔａ合金膜を成膜して回折格子の成形用金型は完
成する。
【００６３】比較例として、Ｎ2ガスのみを成形機に導
入し、同じ条件で成形を行ってみたが、金型とガラスの
離型性が悪く、８００℃に設定した上ヘッド２７をプレ
ス後、そのままの温度で上昇させることができなかっ
た。
入し、同じ条件で成形を行ってみたが、金型とガラスの
離型性が悪く、８００℃に設定した上ヘッド２７をプレ
ス後、そのままの温度で上昇させることができなかっ
た。
【００６４】そこで、５３０℃まで温度を下げると離型
するようになったので、冷却ステージ２６に移動して冷
却後、回折格子を取り出して、表面を観察した。中心部
分は精密に回折格子パターンが成形できていることがわ
かったが、中心から離れるに従って、パターンずれが大
きくなり、外周近くでは明らかに回折格子パターンが２
重になっていることがわかった。
するようになったので、冷却ステージ２６に移動して冷
却後、回折格子を取り出して、表面を観察した。中心部
分は精密に回折格子パターンが成形できていることがわ
かったが、中心から離れるに従って、パターンずれが大
きくなり、外周近くでは明らかに回折格子パターンが２
重になっていることがわかった。
【００６５】従って、このように、プレス後、冷却をし
なければ離型できない成形方法では冷却に伴う熱膨張率
差による金型と被成形物のずれが発生し、大面積の微細
凹凸形状の成形はできないことがわかった。
なければ離型できない成形方法では冷却に伴う熱膨張率
差による金型と被成形物のずれが発生し、大面積の微細
凹凸形状の成形はできないことがわかった。
【００６６】これに対して、本発明の具体例であるＮ2
とＣＯ2（１０ｖｏｌ．％）、Ｎ2とＣＦ4（１０ｖｏ
ｌ．％）、及びＮ2とをエチレングリコール溶液の中に
通した気体を導入した場合には、プレスを行う温度で容
易に離型するので、大面積の微細凹凸形状を有する光学
素子の成型が可能となる。
とＣＯ2（１０ｖｏｌ．％）、Ｎ2とＣＦ4（１０ｖｏ
ｌ．％）、及びＮ2とをエチレングリコール溶液の中に
通した気体を導入した場合には、プレスを行う温度で容
易に離型するので、大面積の微細凹凸形状を有する光学
素子の成型が可能となる。
【００６７】また、本発明では、８００℃の非常な高温
で１０００ショット成形を繰り返しても、全く被成形物
の品質は変わらず、大量生産が可能となる。これらの現
象は、上記のガスの成分に含まれる炭素原子（Ｃ）ある
いはフッ素原子（Ｆ）が金型表面及び成形素材であるガ
ラス表面に吸着し、金型とガラスの塗れ性を悪くしてい
るためと考えられる。
で１０００ショット成形を繰り返しても、全く被成形物
の品質は変わらず、大量生産が可能となる。これらの現
象は、上記のガスの成分に含まれる炭素原子（Ｃ）ある
いはフッ素原子（Ｆ）が金型表面及び成形素材であるガ
ラス表面に吸着し、金型とガラスの塗れ性を悪くしてい
るためと考えられる。
【００６８】このようにして製造した回折格子成形用金
型は図１に示した直接金型をドライエッチング加工で回
折格子形状に加工して製造する金型に比べて、約１／１
０のコストで製造できた。
型は図１に示した直接金型をドライエッチング加工で回
折格子形状に加工して製造する金型に比べて、約１／１
０のコストで製造できた。
【００６９】以上のようにして製造した回折格子の成形
用金型を用いて、実施の形態１で示した方法で、クラウ
ンガラス(Ｔｇ点：５０１℃、Ａｔ点：５４９℃)を、Ｎ
2とＣＯ2（１０ｖｏｌ．％）、Ｎ2とＣＦ4（１０ｖｏ
ｌ．％）、及びＮ2とをエチレングリコール溶液の中に
通した気体を導入しながら成形を繰り返したところ、い
ずれのガスを使用した場合とも、１００００ショット成
形を繰り返しても、高精度で全面にわたり回折格子の成
形ができた。
用金型を用いて、実施の形態１で示した方法で、クラウ
ンガラス(Ｔｇ点：５０１℃、Ａｔ点：５４９℃)を、Ｎ
2とＣＯ2（１０ｖｏｌ．％）、Ｎ2とＣＦ4（１０ｖｏ
ｌ．％）、及びＮ2とをエチレングリコール溶液の中に
通した気体を導入しながら成形を繰り返したところ、い
ずれのガスを使用した場合とも、１００００ショット成
形を繰り返しても、高精度で全面にわたり回折格子の成
形ができた。
【００７０】
【発明の効果】以上のように本発明の微細凹凸形状を有
する光学素子の成形方法により、大面積の微細凹凸形状
を有する光学素子を、全面にわたりパターンずれなく成
形できるようになる。
する光学素子の成形方法により、大面積の微細凹凸形状
を有する光学素子を、全面にわたりパターンずれなく成
形できるようになる。
【００７１】また、繰り返し成形しても、被成形物の品
質に変化はなく、大量生産が可能となる。
質に変化はなく、大量生産が可能となる。
【００７２】さらに、熱収縮による被成形物の反りの修
正も非常に容易にできるようになり、従来、非常に製造
が困難で高価であった、高性能な微細凹凸形状を有する
光学素子を安価に製造可能となる。
正も非常に容易にできるようになり、従来、非常に製造
が困難で高価であった、高性能な微細凹凸形状を有する
光学素子を安価に製造可能となる。
【００７３】また、本発明の微細凹凸形状を有する光学
素子成形用金型の製造方法により、高精度で大面積の微
細凹凸形状を有する光学素子の成形用金型を、非常に低
コストで製造できるようになる。
素子成形用金型の製造方法により、高精度で大面積の微
細凹凸形状を有する光学素子の成形用金型を、非常に低
コストで製造できるようになる。
【００７４】さらには、製造した微細凹凸形状を有する
光学素子の成形用金型を用いた本発明の微細凹凸形状を
有する光学素子の成形方法により、大面積の微細凹凸形
状を有する光学素子を大量生産することを可能とし、微
細凹凸形状を有する光学素子を低コストで製造できるよ
うになる。
光学素子の成形用金型を用いた本発明の微細凹凸形状を
有する光学素子の成形方法により、大面積の微細凹凸形
状を有する光学素子を大量生産することを可能とし、微
細凹凸形状を有する光学素子を低コストで製造できるよ
うになる。
【図１】本発明の実施の形態において使用した金型ある
いはマスター金型の断面図
いはマスター金型の断面図
【図２】本発明の実施の形態における微細凹凸形状を有
する光学素子の成形プロセス及び微細凹凸形状を有する
光学素子の成形用金型の成形プロセスを示す概略工程図
する光学素子の成形プロセス及び微細凹凸形状を有する
光学素子の成形用金型の成形プロセスを示す概略工程図
【図３】本発明の実施の形態２において使用したアニー
ル装置の概略図
ル装置の概略図
１１、１２ 超硬合金母材
１３、１４ 超硬合金母材のプレス面
１５、１６ Ｉｒ−Ｒｈ合金膜
１７ 回折格子成形用金型
１８ 平面金型
２１ 下型
２２ 成形用素材
２３ 上型
２４ 予熱ステージ
２５ プレスステージ
２６ 冷却ステージ
２７ 上ヘッド
２８ シリンダー
２９ 雰囲気ガス導入口
２１０ 金型投入口
２１１ 金型取出し口
２１２ チャンバー
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 土肥 美代子
大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器
産業株式会社内
(72)発明者 中村 正二
大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器
産業株式会社内
Ｆターム(参考） 2H049 AA03 AA40 AA45
4G015 CA01 HA02
Claims (7)
- 【請求項１】 窒素（Ｎ2）やアルゴン（Ａｒ）などの
不活性ガス中に、構成分子中に炭素（Ｃ）またはフッ素
（Ｆ）を含む気体あるいは霧状の液体を混合した雰囲気
中で、加熱軟化した成形用素材を微細な凹凸形状を有す
る金型によってプレス成形し、冷却せずにそのままの温
度で被成形物を該金型から離型させ、該金型とは別に該
被成形物を冷却することを特徴とする微細凹凸形状を有
する光学素子の成形方法。 - 【請求項２】 Ｎ2やＡｒなどの不活性ガス中に、構成
分子中にＣまたはＦを含む気体あるいは霧状の液体を混
合した雰囲気中で、加熱軟化した成形用素材を微細な凹
凸形状を有する金型によってプレス成形し、冷却せずに
そのままの温度で被成形物を該金型から離型させ、該金
型とは別に該被成形物を冷却した後、微細な凹凸形状を
有する金型から微細凹凸形状部分のみを削除した、微細
凹凸形状を有する金型と基準となる形状が全く同一の、
表面の平滑な金型を被成形物に押し当てて、加圧しなが
ら、被成形物のガラス転移点（Ｔｇ）以下の温度でアニ
ール処理を施すことを特徴とする微細凹凸形状を有する
光学素子の成形方法。 - 【請求項３】 Ｎ2やＡｒなどの不活性ガス中に、構成
分子中にＣまたはＦを含む気体あるいは霧状の液体を混
合した雰囲気中で加熱軟化した高融点ガラス素材を微細
な凹凸形状を有するマスター金型によってプレス成形
し、冷却せずにそのままの温度で被成形物を該マスター
金型から離型させ、該マスター金型とは別に該被成形物
を冷却した後、プレス面に耐酸化性、高温強度に優れ、
成形用素材に対して不活性な保護膜を形成することを特
徴とする微細凹凸形状を有するマスター金型の反転形状
を有する成形用金型の製造方法。 - 【請求項４】 前記微細凹凸形状を有するマスター金型
の反転形状を有する成形用金型に用いる高融点ガラス素
材のガラス転移点温度（Ｔｇ）が成形用素材の成形温度
以上であることを特徴とする請求項３記載の微細凹凸形
状を有するマスター金型の反転形状を有する成形用金型
の製造方法。 - 【請求項５】 Ｎ2やＡｒなどの不活性ガス中に、構成
分子中にＣまたはＦを含む気体あるいは霧状の液体を混
合した雰囲気中で加熱軟化した結晶化ガラスの結晶化前
のマザーガラスを微細な凹凸形状を有するマスター金型
によってプレス成形し、そのまま該マスター金型に保持
して結晶化処理を施した後、冷却せずに、そのままの温
度で被成形物を該マスター金型から離型させ、該マスタ
ー金型とは別に該被成形物を冷却した後、プレス面に耐
酸化性、高温強度に優れ、成形用素材に対して不活性な
保護膜を形成することを特徴とする微細凹凸形状を有す
るマスター金型の反転形状を有する成形用金型の製造方
法。 - 【請求項６】 前記微細凹凸形状を有するマスター金型
の反転形状を有する成形用金型に用いる結晶化ガラスの
結晶化後の高温強度が成形用素材の成形温度での成形圧
力に十分耐える強度であることを特徴とする請求項５記
載の微細凹凸形状を有するマスター金型の反転形状を有
する成形用金型の製造方法。 - 【請求項７】 前記保護膜が、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒ
ｈ、Ｏｓ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｗ、Ｔａのうち、少なくとも１
種類以上の金属を含む合金であることを特徴とする請求
項３または５記載の微細凹凸形状を有するマスター金型
の反転形状を有する成形用金型の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001210436A JP2003026425A (ja) | 2001-07-11 | 2001-07-11 | 微細凹凸形状を有する光学素子の成形方法及び微細凹凸形状を有する成形用金型の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001210436A JP2003026425A (ja) | 2001-07-11 | 2001-07-11 | 微細凹凸形状を有する光学素子の成形方法及び微細凹凸形状を有する成形用金型の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003026425A true JP2003026425A (ja) | 2003-01-29 |
Family
ID=19045910
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001210436A Pending JP2003026425A (ja) | 2001-07-11 | 2001-07-11 | 微細凹凸形状を有する光学素子の成形方法及び微細凹凸形状を有する成形用金型の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003026425A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005040864A1 (ja) * | 2003-10-29 | 2005-05-06 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 反射防止構造体を有する光学素子、および反射防止構造体を有する光学素子の製造方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000219521A (ja) * | 1999-01-27 | 2000-08-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ガラス基板成形用金型およびその製造方法並びにガラス基板の製造方法 |
| JP2002137934A (ja) * | 2000-10-26 | 2002-05-14 | Canon Inc | ガラス光学素子のプレス成形方法 |
-
2001
- 2001-07-11 JP JP2001210436A patent/JP2003026425A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000219521A (ja) * | 1999-01-27 | 2000-08-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ガラス基板成形用金型およびその製造方法並びにガラス基板の製造方法 |
| JP2002137934A (ja) * | 2000-10-26 | 2002-05-14 | Canon Inc | ガラス光学素子のプレス成形方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005040864A1 (ja) * | 2003-10-29 | 2005-05-06 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 反射防止構造体を有する光学素子、および反射防止構造体を有する光学素子の製造方法 |
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