JP2007161497A - 光学素子成形用型の製造方法および光学素子成形用型 - Google Patents

Abstract

【課題】離型性が良好で、耐久性の高い光学素子成形用型の製造方法および光学素子成形用型を提供する。
【解決手段】光学素子のプレス成形に用いる光学素子成形用型１１の成形面に、中間層１４を形成した後、この中間層上にａ−Ｃ：Ｈ膜を含む硬質炭素膜１３を形成する。
その際、前記中間層が、炭素を３０ａｔｏｍ％以上、ケイ素を２０ａｔｏｍ％以上、酸素を５ａｔｏｍ％以上で２０ａｔｏｍ％以下、水素を５ａｔｏｍ％以上で１５ａｔｏｍ％以下とする元素組成を有する構成とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光学素子成形用型の製造方法および光学素子成形用型に関する。
特に、主としてガラス素材のプレス成形により、レンズ、プリズムなどのガラスよりなる光学素子を製造する際に使用される光学素子成形用型の製造方法および光学素子成形用型に関するものである。

近年において、研磨工程を必要としないで、ガラス素材を用いてプレス成形でレンズを製造する技術が開発され、従来の製造において必要とされた複雑な工程をなくし、簡単かつ安価にレンズを製造することが可能となった。
そのため、このプレス成形による製造技術は、プリズム、その他のガラスよりなる光学素子の製造に広く使用されている。
このような、ガラスの光学素子のプレス成形に使用される型材に対しては、硬度、耐熱性、離型性、鏡面加工性などに優れていることが要求される。

従来、この種の型材として、金属、セラミックス、および、それらをコーティングした材料などによる、数多くの提案がなされている。
これらの中で、離型性に優れた型材を得ることに関して、型材表面に炭素系の離型膜を形成するようにした提案がなされている。
例えば、特許文献１ではこのような炭素系の離型膜としてダイヤモンド薄膜もしくはダイヤモンド状炭素膜を形成するようにしたものが提案されている。
また、特許文献２には、レンズまたは型のどちらか一方に５〜５００ｎｍの炭素膜を形成することが提案されている。
さらに、本発明者らは特許文献３において、膜の剥離およびクラックの発生を生じない型を製造する方法を提案している。
この方法では、高イオンエネルギーの炭素イオンビームを用いて、炭素と型母材もしくは母材表面に形成した中間層を構成する、少なくとも一種類以上の元素よりなるミキシング層を形成する。これにより、膜の剥離およびクラックの発生を生じない型の製造を可能としたものである。
特開平１−３０１８６４号公報 特公平２−３１０１２号公報 特開平６−７２７２８号公報

一般的にダイヤモンド状炭素膜、ａ−Ｃ：Ｈ膜、硬質炭素膜を用いた型は、型とガラスとの離型性が良く、ガラスとの融着を起こしにくい。
しかしながら、型と膜の密着性が一般に低く、成形操作を、数百回以上繰り返して行うと、前記膜が部分的に剥離して十分な成形性能が得られないことがあるなど、耐久性に問題があった。
また、ダイヤモンド薄膜は、高硬度で、熱的安定性にも優れているが、前記ダイヤモンド状炭素膜、ａ−Ｃ：Ｈ膜、硬質炭素膜など、非晶質の炭素膜に比べると、型とガラスとの離型性が悪く、更なる離型性の向上が望まれていた。
特許文献１では、ダイヤモンド薄膜もしくはダイヤモンド状炭素膜を形成するに際し、炭素源ガス濃度を３％以上として、ダイヤモンド結晶、グラファイト結晶、アモルファス状カーボンよりなる膜を形成し、最大面粗さ２０ｎｍ以下とすることが提案されている。
しかしながら、このような方法によっても、膜中のグラファイト結晶の存在は、硬度と耐酸化性の劣化を生じ、型の耐久性を劣化させる原因となる。
また、特許文献２では、真空蒸着法により炭素膜を形成する実施例が開示されているが、この方法により得られた炭素膜は、一般的には膜と基板との密着力が弱く、成形中に膜が剥離するなどの耐久性に問題が生じる場合がある。
また、特許文献３のように、基体に直流のパルスバイアスを印加して硬質炭素膜を作製する方法は、他の製造方法に比べると、型材と密着性良く硬質炭素膜を形成することができるが、更なる離型性の向上及び耐久性の向上が望まれている。

本発明は、上記課題に鑑み、離型性が良好で、耐久性の高い光学素子成形用型の製造方法および光学素子成形用型を提供することを目的とするものである。

本発明は上記課題を解決するため、つぎように構成した光学素子成形用型の製造方法および光学素子成形用型を提供するものである。
本発明は、光学素子のプレス成形に用いる光学素子成形用型の製造方法として、つぎの（１）及び（２）の工程を少なくとも有することを特徴としている。
（１）前記光学素子成形用型の成形面に、炭素を３０ａｔｏｍ％以上、ケイ素を２０ａｔｏｍ％以上、酸素を５ａｔｏｍ％以上で２０ａｔｏｍ％以下、水素を５ａｔｏｍ％以上で１５ａｔｏｍ％以下とする元素組成を有する中間層を形成する工程。
（２）中間層上に、ａ−Ｃ：Ｈ膜を含む硬質炭素膜を形成する工程。
また、本発明は、前記中間層を形成する工程において、前記中間層の膜厚を０．０１μｍ以上１μｍ以下に形成することを特徴としている。
また、本発明は、前記中間層を形成する工程において、スパッタ法またはイオンプレーティング法により前記中間層を形成することを特徴としている。
また、本発明は、光学素子のプレス成形に用いる光学素子成形用型をつぎのように構成したことを特徴としている。
本発明の前記光学素子成形用型は、前記光学素子成形用型の成形面に、中間層を介してａ−Ｃ：Ｈ膜を含む硬質炭素膜を備えた構成を有している。
そして、前記中間層が、炭素を３０ａｔｏｍ％以上、ケイ素を２０ａｔｏｍ％以上、酸素を５ａｔｏｍ％以上で２０ａｔｏｍ％以下、水素を５ａｔｏｍ％以上で１５ａｔｏｍ％以下とする元素組成を有することを特徴としている。
また、本発明の前記光学素子成形用型は、前記中間層の膜厚が、０．０１μｍ以上１μｍ以下とされていることを特徴としている。
また、本発明の前記光学素子成形用型は、前記中間層が、スパッタ法またはイオンプレーティング法により形成されていることを特徴としている。

本発明によれば、上記課題に鑑み、離型性が良好で、耐久性の高い光学素子成形用型の製造方法および光学素子成形用型を実現することができる。

上記構成によれば、離型性が良好で、耐久性の高い光学素子成形用型の製造方法および光学素子成形用型を提供することが可能となるが、それは本発明者が鋭意研究した結果によるつぎのような知見に基づくものである。
本発明者は、硬質炭素膜を形成するにあたり、中間層組成と密着性に対する依存性について詳細に検討した結果、つぎのような中間層を形成した後に、硬質炭素膜を形成することで、離型性が良好で、耐久性の高い構成を得ることができることを見出した。
成形面に硬質炭素膜を形成する光学素子成形用型の製造方法において、型母材の成形面に、元素組成を有する中間層を形成する。
すなわち、炭素：３０ａｔｏｍ％以上、ケイ素：２０ａｔｏｍ％以上、酸素：５ａｔｏｍ％以上で２０ａｔｏｍ％以下、水素：５ａｔｏｍ％以上で１５ａｔｏｍ％以下の元素組成を有する中間層を形成する。
そして、このような組成の膜（以下、ＳｉＣＯＨ膜と略す）による中間層を形成した後に、その上に硬質炭素膜を形成する。
これにより、硬質炭素膜と型母材の密着力が向上する。特に、型母材として超硬合金（ＷＣ系合金）を用いる場合に、ＳｉＣＯＨ膜を中間層として用いることにより密着性が大幅に向上する。
この理由としては、通常、硬質炭素膜は非常に大きな圧縮応力を有しているが、ＳｉＣＯＨ膜が応力を緩和する働きをしていると考えられる。
また、ＳｉＣＯＨ膜は超硬合金母材との密着性も良好で、このため硬質炭素膜／中間層、中間層／母材の両方の界面での密着性が改善されるものと考えられる。

本発明の実施の形態において、ＳｉＣＯＨ膜の組成は、炭素原子は３０ａｔｏｍ％以上とし、望ましくは４０ａｔｏｍ％以上とする。
また、ケイ素原子は２０ａｔｏｍ％以上とし、望ましくは２５ａｔｏｍ％以上とする。
また、酸素原子は５ａｔｏｍ％以上で２０ａｔｏｍ％以下とし、望ましくは７ａｔｏｍ％以上で１５ａｔｏｍ％以下とする。
また、水素原子は５ａｔｏｍ％以上で１５ａｔｏｍ％以下、望ましくは７ａｔｏｍ％以上で、１２ａｔｏｍ％以下とする。
炭素及びケイ素の組成比において、炭素が３０ａｔｏｍ％未満、ケイ素が２０ａｔｏｍ％未満の場合、硬質炭素膜の応力緩和効果が小さく、硬質炭素膜の密着力が低下することがある。
また、酸素及び水素原子の組成比において、酸素が５ａｔｏｍ％未満、水素が５ａｔｏｍ％未満の場合、硬質炭素膜の応力緩和効果が小さく、硬質炭素膜の密着力が低下することがある。
また、酸素と水素原子の組成比が、上記値より大きい場合は、酸素及び水素と硬質炭素膜の炭素との反応が生じ、硬質炭素膜の劣化のために硬質炭素膜の消耗、剥離が生じることがある。
また、本発明におけるＳｉＣＯＨ膜の膜厚は、０．０１μｍ以上１μｍ以下、望ましくは０．０２μｍ以上０．４μｍ以下である。
なお、ＳＩＣＯＨ膜は、この他にも不可避の不純物、例えば、成膜雰囲気中からのアルゴン、窒素などのガス不純物及び、成膜装置部材からのステンレス、モリブデン等の金属不純物、型母材から拡散してきた不純物を微量含有しても構わない。

つぎに、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら、さらに具体的に説明する。
図１に、本実施の形態における光学素子成形用型の模式的断面を示す。
図１（ａ）は光学素子のプレス成形前の状態を示す図であり、図１（ｂ）は光学素子成形後の状態を示す図である。
図１において、１１は型母材、１２はガラス素材、１３は硬質炭素膜、１４は上記したＳｉＣＯＨ膜による中間層、１５は光学素子である。
このような光学素子成形用型により、ガラス素材による光学素子を成形するに際しては、図１（ａ）に示されるように上下の型母材の間に配されたガラス素材を、所定温度に加熱した後、図１（ｂ）に示されるように上下の型母材により所定の圧力でプレスする。
その後、圧力を解除しガラス転移点以下まで冷却し、上下の型母材から離型してガラス素材による光学素子を得る。
なお、図１では、凸レンズ成形用型を示したが、本発明はこのような構成に限られるものではない。凹レンズ成形用型、非球面レンズ成形用型、シリンドリカルレンズ成形用型などにも使用可能である。

本実施の形態における硬質炭素膜とは、基本的には非晶質であり、硬度が高く、赤外領域で透明性が高いことから、ダイヤモンド状炭素膜（ＤＬＣ膜）、ｉ−Ｃ膜，ｔａ−Ｃ膜(テトラヘドラルアモルファスカーボン膜)などとも呼ばれているものである。
硬質炭素膜は、炭素原子と不可避不純物よりのみ形成されるものと、原料由来の水素原子を含むものがある。
この水素原子を含む膜を、ａ−Ｃ：Ｈ膜と称することがあるが、本発明の硬質炭素膜は、このａ−Ｃ：Ｈ膜も含むものとする。
この硬質炭素膜は、非晶質であるため、非常に平滑な表面を有しており、型母材表面に形成することにより、型母材の表面の平滑性と同様、あるいは、それ以上の平滑性を得ることができる。
また、硬質炭素膜は、通常、いかなる結晶性も有していない非晶質の膜であるが、電子顕微鏡などで、微小領域（ｎｍオーダー）を詳細に観察すると、数ｎｍ程度の大きさの微結晶のダイヤモンドまたはグラファイトが観察されることがある。
これらの微結晶の量を見積もるのは非常に困難であるが、全体積のせいぜい数％以下であろうと思われる。

この硬質炭素膜の形成には、イオンビーム蒸着法及びイオンプレーティング法などと呼ばれる方法を用いることができる。
上記成膜方法は、炭素源ガス、および、水素、酸素、塩素、希ガスなどの希釈ガスを、熱フィラメントまたは高周波、更には、磁場などを印加することで、プラズマ化する。
このプラズマから、電界を用いてイオンを加速して引出し、このイオンを型母材上に照射して、その成形面に硬質炭素膜を形成する方法である。
炭素源として、種々の炭素含有ガスや液体有機化合物を気化して用いることができる。
液体有機化合物としては、メタノール、エタノールなどのアルコール類、アセトンなどのケトン類、ベンゼンなどの芳香族炭化水素、ジメチルエーテルなどのエーテル類、ギ酸、酢酸などの有機酸を用いることができる。
炭素含有ガスとしては、メタン、エタン、エチレン、アセチレンなどの炭化水素ガス、一酸化炭素、または、ハロゲン化炭素などを用いることができる。
また本発明では炭素源の原料ガスに、窒素またはフッ素を含有するガスを添加することも可能である。窒素を含有するガスとしては、窒素ガス、アンモニアガス、などを用いることができる。フッ素含有ガスとしては、フッ素ガス、ＣＦ₄、ＣＨＦ₃，ＣＨ₂Ｆ₂，ＣＨ₃Ｆ、Ｃ₂Ｆ₆ガスなどを用いることができる。

また、別の硬質炭素膜の形成方法としては、固体炭素源を用いる方法で、スパッタ法、カソードアーク蒸着法などと呼ばれる方法を用いることができる。
上記成膜方法は、固体炭素源（グラファイトなど）をスパッタ、カソードアークなどを用いて気化させ、これを型母材上の成形面に硬質炭素膜を形成する方法である。

つぎに、本実施の形態におけるＳｉＣＯＨ膜による中間層の形成方法の一例について説明する。
図２に、ＳｉＯＣＨ膜を形成するスパッタ成膜装置の模式的断面図を示す。
図２において、２１は真空チャンバー、２２は型母材、２３は回転軸、２４はターゲット、２５は熱電対、２６はヒーターである。
以上の構成のスパッタ成膜装置を用い、ＳｉＣＯＨ膜をつぎのようにして形成する。
まず、真空チャンバー２１に型母材２２を設置し、型母材２２は回転軸２３でターゲット２４上を回転する。
不図示の真空排気装置（ターボ分子ポンプ及びロータリーポンプ）を用いて、チャンバー内の到達真空度を１×１０^-3Ｐａ以下まで排気する。
つぎに、熱電対２５で温度検出を行い、ハロゲンランプ等のヒーター２６で３００℃まで加熱する。
つぎに、不図示のガスボンベ及びガス流量調整器、バルブを用いて、アルゴンガス及びメタンガスを真空チャンバーに導入して圧力を０．２Ｐａに調整する。
型母材２２を回転させ、ＳｉＣターゲット及びＳｉＯ₂ターゲット２４に不図示の高周波電源及び高周波整合器を用いて高周波を印加して、ターゲットをスパッタすることで、ＳｉＣＯＨ膜を０．０１〜１μｍ形成する。

このようにして得られた、ＳｉＣＯＨ膜は型母材と良好な密着力を有する。
さらに、このようなＳｉＣＯＨ膜は、硬質炭素膜１３と密着性が良好であるため、型と硬質炭素膜の密着性を向上させることが可能となる。
ＳｉＣＯＨ膜は、通常、非晶質であるため平滑性に優れている。
膜の表面粗さの点からも非晶質であることが望ましいが、表面粗さが所望の範囲内であれば、ＳｉＣ結晶やＳｉＯ₂結晶成分を部分的に含んでいても構わない。
また、上記では成膜方法として、スパッタ法で説明したが、成膜装置はこのような成膜装置に限定されるものではない。
例えば、公知のＣＶＤ、イオンプレーティング法等の成膜手段を適用することもできる。

つぎに、中間層と硬質炭素膜を連続的に形成するようにした成膜装置の構成例について説明する。
図３に、型母材にＳｉＣＯＨ膜による中間層を形成し、その上に引き続き硬質炭素膜を形成する成膜装置の模式的断面図を示す。
図３において、３１は真空チャンバー、３２はイオン源で、不図示のバルブ、ガス流量調整器、圧力調整器、ガスボンベが接続されており、加熱されたフィラメントと電場を用いて炭素含有ガスをイオン化することができるように構成されている。
３３はバイアス印加電源であり、基材ホルダーに負の直流又はパルスのバイアスを印加するための電源である。
３４はイオンビームを模式的に示したもの、３５は型母材である。
３６はガス排気口で、バルブ、ターボ分子ポンプ、ロータリーポンプ（何れも図示せず）が接続されている。
３７は基材ホルダーで、型母材を固定できるように構成されている。

上記成膜装置により成膜するに際しては、まず、型母材を図３に示す成膜装置に設置し、中間層としてＳｉＣＯＨ膜を、つぎのように形成する。
型材を所定温度に加熱し、真空チャンバー３１内にＳｉＣＯＨ膜形成用の原料ガスを導入して圧力を調整し、イオン源３２で原料ガスを分解してイオン化する。また、バイアス印加電源３３により基材ホルダー３７にバイアスを印加して、型母材３５の表面にＳｉＣＯＨ膜による中間層を形成する。

以上の中間層の形成に引き続き、この中間層上に硬質炭素膜をつぎのように形成する。
型材を所定温度に加熱し、真空チャンバー３１内に硬質炭素膜形成用の原料ガスを導入して圧力を調整し、イオン源３２で原料ガスを分解してイオン化する。
また、バイアス印加電源３３により基材ホルダーにバイアスを印加して、ＳｉＣＯＨ膜による中間層上に硬質炭素膜を形成する。
なお、本発明で用いられる成膜装置は、上記装置に限定されるものではない。

つぎに、本発明の実施例について説明する。
［実施例１］
実施例１においては、本発明を適用した光学素子成形用型の製造方法について説明する。
本実施例では、型母材として、バインダーレスＷＣ系超硬合金焼結体（フジダイス製、商品名Ｊ−０５）を所定の形状に加工した後、これをＲａ＝１．８ｎｍとなるように研磨した。
つぎに、この型母材を良く洗浄した後、図３に示す成膜装置に設置し、中間層としてＳｉＣＯＨ膜を、つぎのように形成する。
まず、基体ホルダーの基体加熱機構を用いて型材を３００℃まで加熱し、原料ガスとしてテトラエトキシシラン：２０ｍｌ／ｍｉｎ、メタン：１０ｍｌ／ｍｉｎ、水素：１０ｍｌ／ｍｉｎの流量で導入し、圧力を３×１０^-1Ｐａに調整した。イオン源で、加熱したフィラメントと電場及び磁場の印加により原料ガスを分解してイオン化した。
そして、型母材へ３６の直流パルスバイアス電源を用いて基板バイアスを印加して、型材表面にＳｉＣＯＨ膜を形成した。
なお、成膜条件として、直流パルスバイアスは、−２．５ｋＶとして、繰り返し周波数：２ｋＨｚ、デューティー比：１０％とした。
１２分間の成膜で約１００ｎｍのＳｉＣＯＨ膜による中間層が形成された。
なお、このＳｉＣＯＨ膜の組成を分析するため別途、同一成膜条件で作成したサンプルをＸＰＳ（Ｘ線光電子分光）法及びＥＲＤＡ（反跳粒子検出法）で測定した。
その結果、Ｓｉ：Ｃ：Ｏ：Ｈ＝０．４８：０．３０：０．１２：０．１０の組成であることが分かった。

続いて、ＳｉＣＯＨ膜による中間層上に、硬質炭素膜をつぎのように形成した。
ガス流量はトルエン：２０ｍｌ／ｍｉｎ、メタン：１０ｍｌ／ｍｉｎとし、型材の温度は３００℃で、圧力：３×１０^-1Ｐａとした。
イオン源で原料ガスを分解してイオン化し、型母材へ直流パルスバイアスを印加して、硬質炭素膜を形成した。
成膜条件として、直流パルスバイアスは、−３ｋＶとして、繰り返し周波数：２ｋＨｚ、デューティー比：１５％とした。
３０分間の成膜で約３００ｎｍの硬質炭素膜が形成された。

つぎに、この光学素子成形用型材を用いて光学レンズの成形を行った。
成形ガラスは、高屈折率ＳＦ０３系光学ガラスで、直径半径：φ１５ｍｍの扁平凸メニスレンズを成形する。
成形条件は、窒素雰囲気下、プレス温度６５０℃で行った。成形中、型と成形された光学素子との離型性は良好であった。
また、成形後の型表面を走査型電子顕微鏡で観察した所、膜剥離、クラックの発生、更には、ガラスの融着が認められず、良好な型表面性を有していた。
また、成形ガラスレンズも、ガラスの割れが見られず、良好な表面粗さであった。

［実施例２］
実施例２においては、ＳｉＣＯＨ膜による中間層にスパッタ法を用いた光学素子成形用型の製造方法について説明する。
型母材として、ＷＣ系超硬合金を所定の形状に加工した後、成形面をＲｍａｘ＝０．０４μｍに鏡面研磨し、この型母材を良く洗浄した後、公知のスパッタ法によって下地層として窒化チタン膜を膜厚１μｍ形成した。
次に、型母材を図２に示す成膜装置に設置し、中間層としてのＳｉＣＯＨ膜を、つぎのように形成した。
成膜条件は、スパッタターゲットとして、ＳｉＣ及びＳｉＯ₂の２つのターゲットを用い、型材温度：２００℃、スパッタガスはアルゴン：２５ｍｌ／ｍｉｎ、メタン：２５ｍｌ／ｍｉｎ、圧力は２．５×１０^-1Ｐａとした。ＳｉＣターゲットに、５００Ｗ、ＳｉＯ₂ターゲットに２５０Ｗの高周波を印加して、ターゲットをスパッタして、４０分間の成膜で約２００ｎｍの非晶質炭化けい素膜が形成された。

つぎに、型母材を図３に示す成膜装置に設置して、硬質炭素膜を形成する。
成条件は、ガス流量はトルエン：２０ｍｌ／ｍｉｎ、メタン：２０ｍｌ／ｍｉｎとし、基板温度：２００℃で、圧力：４×１０^-1Ｐａとした。
イオン源で原料ガスを分解してイオン化し、型母材へ直流パルス電源を用いて基板バイアスを印加した。直流パルスバイアスは、電圧を成膜開始から１０分ごとに−１０ｋＶ、−６ｋＶ、−２ｋＶと変化させた。
また、繰り返し周波数：２ｋＨｚ、デューティー比：１０％とした。３０分間の成膜で約３００ｎｍの硬質炭素膜が形成された。
なお、このＳｉＣＯＨ膜の組成を分析するため別途、同一成膜条件で作成したサンプルをＸＰＳ（Ｘ線光電子分光）法及びＥＲＤＡ（反跳粒子検出法）で測定した。
その結果、Ｓｉ：Ｃ：Ｏ：Ｈ＝０．４８：０．３５：０．１０：０．０７の組成であることが分かった。

つぎに、この光学素子成形用型材を用いて光学レンズの成形を行った。
成形ガラスは、高屈折率ＳＦ０３系光学ガラスで、直径半径：φ１５ｍｍの扁平凸メニスレンズを成形する。成形条件は、窒素雰囲気下、プレス温度６５０℃で行った。
成形中、型と成形された光学素子との離型性は良好であった。成形中、型と成形された光学素子との離型性は良好であった。
また、成形後の型表面を走査型電子顕微鏡で観察した所、膜剥離、クラックの発生、更には、ガラスの融着が認められず、良好な型表面性を有していた。
また、成形ガラスレンズも、ガラスの割れが見られず、良好な表面粗さであり、透過率も高く、ハローの発生も認められなかった。

（比較例１）
比較例１として、中間層形成時のスパッタガスとしてアルゴンのみを用いてＳｉ−Ｃ−Ｏ組成の膜を用いる以外は、実施例２と同様にして光学素子成形用型材を作成して光学ガラスを成形した。
比較例１では、成形初期は成形性は良好であったが、成形を進めるうちに硬質炭素膜の部分的な剥離（φ数百μｍのポツ状の微小な剥離）が見られ、その部分からガラスの型材への融着が発生し、成形耐久性の劣化が見られた。
なお、剥離部分を走査型電子顕微鏡およびＸＭＡ（Ｘ線マイクロアナライザ）分析で測定したところ、剥離は硬質炭素膜／中間層界面で発生していることが分かった。
また、中間層のＳｉ−Ｃ−Ｏ組成の膜の組成を分析するため別途、同一成膜条件で作成したサンプルをＸＰＳ（Ｘ線光電子分光）法及びＥＲＤＡ（反跳粒子検出法）で測定した。
その結果、Ｓｉ：Ｃ：Ｏ：Ｈ＝０．５０：０．３３：０．１０：０．０２の組成であることが分かった。
なお、Ｓｉ−Ｃ−Ｏ組成の膜中に見られる水素は、成膜雰囲気中の残留水分からのものと考えられる。

［実施例３〜実施例８、比較例２〜比較例８］
中間層の成膜条件を（スパッタターゲットへの高周波印加出力、スパッタガスのアルゴン及びメタンガス流量等）を種々変更する以外は、実施例２と同様にして、光学素子成形用型材を形成し、光学素子を成形した。
なお、中間層の膜厚は約２００ｎｍ、離型膜の膜厚は、約３００ｎｍとなるように成膜時間についてはおのおの調整した。
また、この中間層の組成を分析するため、別途、同一成膜条件で作成したサンプルをＸＰＳ（Ｘ線光電子分光）法及びＥＲＤＡ（反跳粒子検出法）で測定した。その結果を表１に示す。

上記表１において、◎：非常に良好、○：良好、△：実用上可、×：不可を示している。
なお、上記の各実施例において、成形耐久性に関する評価基準（◎、○、△、×）は、以下の基準により行った。
まず、評価は成形レンズに集光灯の光を当ててその表面性（表面の曇り、キズ及び微小凹凸）を目視で検査することにより行った。
評価基準としては、製品として使用可能かどうかを「限度見本」と呼ばれるサンプルと比較して決定した。
この限度見本は、つぎのような条件を満たすものである。
すなわち、アス及びクセ（所望のレンズ形状からのずれ量）がニュートンリング約１本で、最大表面粗さ（Ｐ−Ｖ値）で約３０ｎｍ、平均表面粗さ（ＲＭＳ）で約５ｎｍであること。及び、集光灯の光を当てて確認できる大きさ約１０μｍまでのキズがレンズ全体の中で２個でかつ、近接していないものであること。
の条件を満たすものである。
この「限度見本」より表面性の悪い成形品は、製品としては使用できない。
成形耐久性は、限度見本と同レベルまたはそれ以上の製品を規定の数量成形することが可能かどうかで評価した。
×は、ガラスの融着または割れ等のために、規定の数量を成形することができなかったものである。
△は、ほぼ規定回数の成形が可能なもの、○は、規定回数の１．５倍以上の成形が可能なもの、更に◎は、規定回数の２倍以上の成形が可能なものである。

上記表からも分かるように、本発明の実施例の範囲内の中間層を用いることにより、成形品の表面性及び型の成形耐久性は良好となる。
これに対して、比較例２−６においては成形初期は成形性は良好であったが、成形を進めるうちに硬質炭素膜の部分的な剥離（φ数百μｍのポツ状の微小な剥離）が見られ、その部分からガラスの型材への融着が発生し、成形耐久性の劣化が見られた。
なお、剥離部分を走査型電子顕微鏡およびＸＭＡ（Ｘ線マイクロアナライザ）分析で測定したところ、剥離は硬質炭素膜／中間層界面で発生していることが分かった。
また、比較例７−８においては、成形初期は成形性は良好であったが、成形を進めるうちに硬質炭素膜が全体的に消耗して薄くなり、その結果ガラスの離型性が悪くなり成形品のクラック、割れが発生した。

本発明の実施の形態における光学素子成形用型の模式的断面。（ａ）は光学素子のプレス成形前の状態を示す図。（ｂ）は光学素子成形後の状態を示す図。 本発明の実施の形態におけるＳｉＣＯＨ膜による中間層を形成する一例であるスパッタ成膜装置の模式的断面図。 本発明の実施の形態および実施例１に用いられる型母材にＳｉＣＯＨ膜による中間層を形成し、その上に引き続き硬質炭素膜を形成する成膜装置の模式的断面図。

符号の説明

１１：型母材
１２：ガラス素材
１３：硬質炭素膜よりなる離型膜
１４：中間層
１５：光学素子
２１：真空チャンバー
２２：型母材
２３：回転軸
２４：ターゲット
２５：熱電対
２６：ヒーター
３１：真空チャンバー
３２：イオン源
３３：バイアス印加電源
３４：イオンビームを模式的に示したもの
３５：型母材
３６：ガス排気口で
３７：基材ホルダー

Claims (6)

1. 光学素子のプレス成形に用いる光学素子成形用型の製造方法において、
   前記光学素子成形用型の成形面に、炭素を３０ａｔｏｍ％以上、ケイ素を２０ａｔｏｍ％以上、酸素を５ａｔｏｍ％以上で２０ａｔｏｍ％以下、水素を５ａｔｏｍ％以上で１５ａｔｏｍ％以下とする元素組成を有する中間層を形成する工程と、
   中間層上に、ａ−Ｃ：Ｈ膜を含む硬質炭素膜を形成する工程と、
   を少なくとも有することを特徴とする光学素子成形用型の製造方法。
2. 前記中間層を形成する工程において、前記中間層の膜厚を０．０１μｍ以上１μｍ以下に形成することを特徴とする請求項１に記載の光学素子成形用型の製造方法。
3. 前記中間層を形成する工程において、スパッタ法またはイオンプレーティング法により前記中間層を形成することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光学素子成形用型の製造方法。
4. 光学素子のプレス成形に用いる光学素子成形用型において、
   前記光学素子成形用型の成形面に、中間層を介してａ−Ｃ：Ｈ膜を含む硬質炭素膜を備え、
   前記中間層が、炭素を３０ａｔｏｍ％以上、ケイ素を２０ａｔｏｍ％以上、酸素を５ａｔｏｍ％以上で２０ａｔｏｍ％以下、水素を５ａｔｏｍ％以上で１５ａｔｏｍ％以下とする元素組成を有することを特徴とする光学素子成形用型。
5. 前記中間層の膜厚が、０．０１μｍ以上１μｍ以下とされていることを特徴とする請求項４に記載の光学素子成形用型。
6. 前記中間層が、スパッタ法またはイオンプレーティング法により形成されていることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の光学素子成形用型。

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