JP4347671B2 - 光学素子成形用型の製造方法及び光学素子成形用型の製造装置 - Google Patents
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Description
そのため、成形用型の母材の成形面には、型の長寿命化、ガラスとの離型性等を向上させる目的で金属系膜や炭素系膜等の表面処理が施されている。
このような表面処理方法として、成形用型の周囲に成膜する元素イオンを含むプラズマを発生させ、成形用型に負パルス電圧を印加することによってそのプラズマの中から成膜する元素イオンを成形面に注入若しくは付着(成膜)させる方法が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、イオン注入によって、イオン注入後に成膜される膜と成形面との密着強度を向上させるとともに、それとは異なる方法で平滑な成膜面で高密着強度を有する光学素子成形用型を提供することを目的とする。
本発明に係る光学素子成形用型の製造方法は、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において、真空容器内に設置された、前記光学素子成形用型の母材の周囲に、少なくとも一種の貴金属イオンを含むアークプラズマを発生させ、前記母材にパルス電圧を印加することにより前記母材周囲の前記アークプラズマから前記貴金属イオンのみを引き出し、この貴金属イオンを前記母材の少なくとも成形面に注入する第1の工程と、該第1の工程後の前記成形面に、少なくとも一種の貴金属からなる膜をスパッタリング法で成膜させる第2の工程とを備えていることを特徴とする。
また、第2の工程では、第1の工程後の成形面にスパッタリング法で貴金属を含む膜を成膜するので、第1の工程においてアークプラズマが発生する際に生じるドロップレットの付着を抑え、凹凸が抑えられた成膜面を作製することができる。
また、本発明の光学素子成形用型の製造方法は、前記光学素子成形用型の製造方法であって、前記母材が、超硬合金、炭化ケイ素、又は炭素の何れか一つであることを特徴とする。
また、本発明に係る光学素子成形用型の製造装置は、前記光学素子成形用型の製造装置であって、前記スパッタリング手段が、イオンビームによって前記貴金属を前記成形面に付着させることを特徴とする。
本実施形態に係る光学素子成形用型1は、図1に示すように、全体が超硬合金で形成された母材2から構成されている。母材2の成形面2Aは、例えば、開口径が直径8mm、曲率半径が5mmであり、鏡面研磨が施されている。
真空容器4は、グランドに接続されており、真空容器4内の上部に導電性の試料ホルダ5が配設されている。成膜対象となる母材2は試料ホルダ5に保持されており、試料ホルダ5を介して直流パルスバイアス電源6に接続されている。
直流パルスバイアス電源6は、アーク電極9の放電が始まると同時、又は遅延して負の電圧を発生させるように図示しないコンピューターにより制御されている。4a、4bは真空容器4内を排気するための排気口である。
また、移動機構17Aを有し、母材2とイオン注入手段Aと、或いは、母材2とスパッタリング手段Bとの何れか一方の間を選択的に遮蔽してイオン注入手段Aとスパッタリング手段Bとによる成膜を切換可能なシャッター17が配設されている。
ターゲット7及び成膜用ターゲット13とを構成するPtは、例えば、純度99.999%とされている。
本実施形態に係る光学素子成形用型1の製造方法は、図4に示すように、真空容器4内に設置された母材2の周囲に、貴金属イオンであるPtイオンを含むプラズマを発生させ、母材2にパルス電圧を印加することにより母材2の周囲のプラズマからイオンのみを引き出し、このイオンを母材2の成形面2Aに注入する第1の工程(S01)と、第1の工程(S01)後の成形面2Aに、Ptからなる膜をスパッタリング法で成膜させる第2の工程(S02)とを備えている。
こうして、母材2の成形面2Aの表面にPtと母材2の基材とからなる傾斜注入層を形成する。
まず、成膜用ターゲット13の表面に付着した不純物を除去する目的でプリスパッタを行う。
すなわち、プリスパッタによりスパッタされた不純物を含むスパッタ粒子14が母材2に付着することを防止するためシャッター17を閉位置の状態として、図示しないコントローラから所望の加速エネルギーとビーム電流量に制御されたイオンビーム15をイオン源16から成膜用ターゲット13に照射する。これによって、成膜用ターゲット13の表面の不純物が除去される。
さらに、所望の膜厚が形成される時間が経過したところで、シャッター17を閉じて成膜を終了する。
また、第2の工程(S02)では、第1の工程(S01)後の成形面2Aにスパッタリング法でPtを含む膜を成膜するので、第1の工程(S01)においてアークプラズマが発生する際に生じるドロップレットの付着を抑え、凹凸が抑えられた成膜面を作製することができる。
したがって、両工程を通して型の長寿命化、ガラスとの離型性等を向上させることができ、平滑な成膜面で高密着強度を有する光学素子成形用型1を製造することができる。
例えば、上記実施形態ではターゲット7及び成膜用ターゲット13としてPtを使用したが、Ptに限らずAu、Ir、Re、Ag、Os、Ta等の貴金属及びこれらの合金であっても構わない。
また、母材2が超硬合金としているが、超硬合金に限らず、炭化ケイ素、又は炭素であっても構わない。
2 母材
2A 成形面
3 製造装置
4 真空容器
A イオン注入手段
B スパッタリング手段
Claims (5)
- 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、
真空容器内に設置された、前記光学素子成形用型の母材の周囲に、少なくとも一種の貴金属イオンを含むアークプラズマを発生させ、前記母材にパルス電圧を印加することにより前記母材周囲の前記アークプラズマから前記貴金属イオンのみを引き出し、この貴金属イオンを前記母材の少なくとも成形面に注入する第1の工程と、
該第1の工程後の前記成形面に、少なくとも一種の貴金属からなる膜をスパッタリング法で成膜させる第2の工程とを備えていることを特徴とする光学素子成形用型の製造方法。 - 前記貴金属が、Pt、Au、Ir、Re、Ag、Os、Taのうち少なくとも一つを備えてい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。
- 前記母材が、超硬合金、炭化ケイ素、又は炭素の何れか一つであることを特徴とする請求項1又は2に記載の光学素子成形用型の製造方法。
- 光学素子成形用型の母材が配設される真空容器と、
前記母材の成形面に、少なくとも一種の貴金属イオンを含むアークプラズマを発生させ、前記母材にパルス電圧を印加することにより前記母材周囲の前記アークプラズマから前記貴金属イオンのみを引き出し、前記貴金属イオンを前記母材の少なくとも成形面に注入可能なイオン注入手段と、
少なくとも一種の貴金属からなる膜をスパッタリング法により成膜可能なスパッタリング手段と、
前記母材と前記イオン注入手段と、或いは、前記母材と前記スパッタリング手段との何れか一方の間を選択的に遮蔽するシャッターとを備えていることを特徴とする光学素子成形用型の製造装置。 - 前記スパッタリング手段が、イオンビームによって前記貴金属を前記成形面に付着させ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の製造装置。
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