JP4905131B2 - 光学素子形成用成形型並びにその製造方法及び再生方法 - Google Patents

Description

本発明は、光学素子を成形するための光学素子形成用成形型に関し、成形型の最表面に付着物や傷が生じ、成形型として使用できなくなった場合に、再研磨を施すことなく型面を再生することができる成形型、並びに、この成形型の製造方法及び再生方法に関する。

従来、再加工や再研磨工程を必要としないガラスモールド用成形型の再生方法として、２つの方法が知られている。

第１の方法においては、下地の基板と型面を構成する表面層との間にクロムを主成分とした中間層を設けた成形型を用いる。成形型が繰り返し使用されて型面が劣化した場合、型面をクロム溶解性処理液により処理し、中間層や表面層を溶解、剥離させた後、下地の基板上に新たな中間層及び表面層を形成する（特許文献１参照）。

また、第２の方法においては、基板上に形成されて型面を構成する皮膜にイオンビームを照射してこの皮膜をエッチング除去する。その後、基板上に新たな皮膜を形成することによって、型面を再生することができる（特許文献２参照）。

第１の方法においては、通常表面層が処理液に溶解されない材料からなり、クロム溶解性処理液が表面の傷などから侵入して中間層を溶解するので、表面層は溶解または剥離される。しかしながら、通常の成形工程においてそのような大きな傷がつくことは考えにくく、表面層の剥離が行われないか、仮に剥離できても、中間層のエッチング時間すなわち剥離時間が非常に長くなるという欠点がある。

一方、第２の方法においては、イオンビームのエッチングによって型の皮膜を剥離するとあるが、この場合、成形型の型面の表面粗さが再生によって劣化することを防ぐことはできない。また、イオンビームエッチングは、エッチングスピードが遅く、皮膜の剥離に要する時間が非常に長くなるという欠点もある。
特開平１−１９２７３３号公報 特開平５−３２４２４号公報

そこで、本発明は、再生のための処理時間が短く、再生においても基材への損傷も生じない光学素子形成用成形型を提供することを目的とする。また、本発明は、上記のような光学素子形成用成形型の製造方法及び再生方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための、本発明の一つの態様は、光学面を形成するための下地用型面を有する基盤領域と前記基盤領域の周辺部分であるフランジ部とを含む基板部材と、前記基板部材の前記基盤領域の前記下地用型面と前記フランジ部の平坦な上面とを覆うように形成されるとともに、所定の処理液によって溶解する第１層と、前記第１層のうち前記 フランジ部の上面に相当する平坦な領域の少なくとも一部を残して、前記第１層の前記基盤領域の前記下地用型面に相当する領域を覆う第２層とを備える光学素子形成用成形型にある。

第１実施形態に係る光学素子用成形型を用いたレンズ成形装置の構造を説明する正面図である。 （ａ）は、下型の断面構造を概念的に説明する図である。（ｂ）は、下型の平面構造を概念的に説明する図である。 再生時に際して基板部材上に溶解層と保護層とを形成するための成膜装置の構造を説明するブロック図である。 下型の変形例を説明する断面図である。 下型の別の変形例を説明する断面図である。 図１に示すレンズ成形装置の変形例を示す断面図である。

上記課題を解決するため、本発明に係る光学素子形成用成形型は、（ａ）光学面を形成するための下地用型面を有する基盤領域と前記基盤領域の周辺部分であるフランジ部とを含む基板部材と、（ｂ）前記基板部材の前記基盤領域の前記下地用型面と前記フランジ部 の平坦な上面とを覆うように形成されるとともに、所定の処理液によって溶解する第１層と、（ｃ）前記第１層のうち前記フランジ部の上面に相当する平坦な領域の少なくとも一部を残して、前記第１層の前記基盤領域の前記下地用型面に相当する領域を覆う第２層とを備える。

上記光学素子形成用成形型では、第１層を介して下地用型面上を覆う第２層が、第１領 域に形成された第１層を当該第１層が延びる面に沿って露出させる第２領域に形成されているので、光学素子形成用成形型を再生するべく所定の処理液で処理する場合、第１層が所定の処理液に露出する面積が大きくなって、第１層の溶解の進行が特に初期段階で早くなるとともに全体としても溶解の進行が連鎖的に加速される。これにより、第１層上の第２層の剥離も迅速に進行し、基板部材の下地用型面にダメージを与えることなくこれを迅速に露出させることができるので、光学素子形成用成形型の迅速で高精度の再生が可能になる。

本発明の具体的態様では、上記光学素子形成用成形型において、第２層を形成する第２領域は、第１領域の内側に設けられ、かつ、下地用型面を完全に覆う。この場合、第１層を第１領域の周囲において完全に露出させることができ、第２層によって下地用型面を十分に保護することができる。

また、本発明の別の具体的態様では、基板部材が、炭化珪素、窒化珪素、酸化珪素、超硬ステンレス鋼、及びサーメットの少なくとも一種からなる。この場合、硬度、耐熱性等の観点で優れた基板部材とすることができ、成形型の寿命を長く保持することができる。

また、本発明の別の具体的態様では、第１層が、酸、若しくはアルカリに対して可溶性がある膜である。この場合、第１層を入手や取扱いが比較的簡単な酸やアルカリである所定の処理液によって簡単に溶解することができる。

また、本発明の別の具体的態様では、第２層が、Ａｕ、Ａｇ、Ｉｒ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、及びＰｔの一種類以上を主成分として含む貴金属膜である。この場合、型面の劣化が少なく、良好な型押し及び離型を達成することができる。

また、本発明の別の具体的態様では、第１層が、０． ０５μｍ〜２０μｍの厚さを有する。この場合、第２層の支持が確実になるとともに、第１層の迅速な溶解によって第２層の確実な剥離が可能になる。

また、本発明の別の具体的態様では、第２層が、０．０５μｍ〜２０μｍの厚さを有する。この場合、安定した成形を長期にわたって維持できる。

また、本発明の別の具体的態様では、第１層及び第２層の少なくとも一方が、スパッタ、ＣＶＤ、蒸着、及びイオンプレーティング法のいずれかにより形成された膜である。

また、本発明の別の具体的態様では、第１層を構成する少なくとも一つの元素と第２層を構成する少なくとも一つの元素とをともに含む混合層が第１層と第２層との間に形成されている。この場合、第２層が第１層に十分な強度で密着して支持されるので、成型を繰り返しても第２層が簡単に剥離しにくくなる。

また、本発明の別の具体的態様では、第１層の下部に、第１層のエッチング液に対して不溶な第３層をさらに備える。この場合、所定の処理液によって下地の下地用型面が浸食されることを確実に防止できる。

また、本発明の別の具体的態様では、第３層は金属の窒化物、炭化物、酸化物、及び、セラミックスの少なくとも一種以上を主成分とする。この場合、所定の処理液に対する第３層の耐性を確保することができる。

また、本発明に係る光学素子形成用成形型の製造方法は、（ａ）光学面を形成するための下地用型面を有する基盤領域と前記基盤領域の周辺部分であるフランジ部とを含む基板部材を準備する工程と、（ｂ）前記基板部材の前記基盤領域の前記下地用型面と前記フラ ンジ部の平坦な上面とを覆うように形成されるとともに、所定の処理液によって溶解する第１層を形成する工程と、（ｃ）前記第１層の前記基盤領域の周辺部分に相当する平坦な領域の少なくとも一部を残して、前記第１層の前記基盤領域の前記下地用型面に相当する領域を覆う第２層を形成する工程とを備える。

上記成形型の製造方法では、下地用型面上を第１層を介して覆う第２層を形成する際に 第１層を当該第１層が延びる面に沿って露出させるので、このようにして製造した光学素子形成用成形型を再生するべく所定の処理液で処理する場合、第１層が所定の処理液に露出する面積が大きくなって、第１層の溶解の進行が特に初期段階で早くなるとともに全体としても溶解の進行が連鎖的に加速される。これにより、第１層上の第２層の剥離も迅速に進行し、基板部材の下地用型面にダメージを与えることなくこれを迅速に露出させることができるので、光学素子形成用成形型の迅速で高精度の再生が可能になる。

また、本発明の具体的態様では、上記成形型の製造方法において、第２層を形成する第２領域が、第１領域の内側に設けられ、かつ、下地用型面を完全に覆う。

また、本発明の別の具体的態様では、第２層の形成に際して、第１領域の周辺部をマスキングして第２層を形成することで、第１領域よりも狭い第２領域に第２層を形成する。

また、本発明の別の具体的態様では、基板部材が、炭化珪素、窒化珪素、酸化珪素、超硬ステンレス鋼、及びサーメットの少なくとも一種からなる。

また、本発明の別の具体的態様では、第１層が、酸、若しくはアルカリに対して可溶性がある膜である。

また、本発明の別の具体的態様では、第２層が、Ａｕ、Ａｇ、Ｉｒ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、及びＰｔの一種類以上を主成分として含む貴金属膜である。

また、本発明の別の具体的態様では、第１層が、０．０５μｍ〜２０μｍの厚さを有する。

また、本発明の別の具体的態様では、第２層が、０．０５μｍ〜２０μｍの厚さを有する。

また、本発明の別の具体的態様では、第１層及び第２層の少なくとも一方が、スパッタ、ＣＶＤ、蒸着、及びイオンプレーティング法のいずれかにより形成された膜である。

また、本発明の別の具体的態様では、第１層を構成する少なくとも一つの元素と第２層を構成する少なくとも一つの元素とをともに含む混合層を第１層と第２層との間に形成する。

また、本発明の別の具体的態様では、第１層のエッチング液に対して不溶な第３層を第１層の下部に形成する。

また、本発明の別の具体的態様では、第３層が、金属の窒化物、炭化物、酸化物、及び、セラミックスの少なくとも一種以上を主成分とする。

また、本発明に係る光学素子形成用成形型の再生方法は、光学面を形成するための下地用型面を有する基盤領域と前記基盤領域の周辺部分であるフランジ部とを含む基板部材と、前記基板部材の前記基盤領域の前記下地用型面と前記フランジ部の平坦な上面とを覆うように形成されるとともに、所定の処理液によって溶解する第１層と、前記第１層のうち 前記フランジ部の上面に相当する平坦な領域の少なくとも一部を残して、前記第１層の前記基盤領域の前記下地用型面に相当する領域を覆う第２層とを備える光学素子形成用成形型の再生方法であって、前記第１層をエッチングにより溶かすことによって前記第２層を除去する工程と、前記基板部材を洗浄後、露出した前記基盤領域の前記下地用型面と前記 フランジ部の平坦な上面を覆うように前記第１層を再度設ける工程と、前記第１層のうち 前記フランジ部の上面に相当する平坦な領域の少なくとも一部を残して、前記第１層の前記基盤領域の前記下地用型面に相当する領域を覆う第２層を形成する工程とを備えることを特徴とする。

上記成形型の再生方法では、第１層が所定の処理液に露出する面積が大きくなって、第１層の溶解の進行が特に初期段階で早くなるとともに全体としても溶解の進行が連鎖的に加速される。これにより、第１層上の第２層の剥離も迅速に進行し、基板部材の下地用型面にダメージを与えることなくこれを迅速に露出させることができるので、光学素子形成用成形型の迅速で高精度の再生が可能になる。

また、本発明の具体的態様では、上記成形型の再生方法において、基板部材の洗浄後に下地用型面を含む型形状のチェックを行う。この場合、成形型の再生がより確実になる。なお、下地用型面の形状が劣化してなければそのまま第１層及び第２層を順次形成し、下地用型面の形状が劣化していれば下地用型面の研削等によって下地用型面自体を再生した後に第１層及び第２層を順次形成する。

また、本発明の具体的態様では、第１層のエッチングに用いる液が、酸、及びアルカリのいずれかである。

また、本発明の具体的態様では、第１層のエッチングに用いる液を、第１領域の範囲内であって、第２領域の範囲外に接触させる。

図１は、本発明の一実施形態に係る光学素子用の成形型を用いたレンズ成形装置の構造を説明する正面図である。

レンズ成形装置１０は、成型対象として所定温度に加熱されたガラスプリフォームＧＰを搬送・供給するハンドリング装置２と、ヒータＨ１によって所望の温度に保持される下型２１と、ヒータＨ２によって所望の温度に保持される上型２４とを備える。ここで、下型２１及び上型２４は、ともに光源素子であるガラスレンズを形成するための光学素子形成用成形型である。このうち上型２４は、不図示の駆動機構によって昇降可能になっており、ハンドリング装置２が適当な温度に保持されたガラスプリフォームＧＰを下型２１上に載置すると、上型２４が降下して下型２１と嵌合する。両型２１，２４の間に挟まれたガラスプリフォームＧＰはプレスよってガラスレンズに変形加工され、徐冷によって最終製品に仕上げられる。

図２（ａ）は、下型２１の構造を概念的に説明する断面図であり、図２（ｂ）は、下型２１の構造を概念的に説明する平面図である。下型２１は、上部に下地用型面３１ａを設けた基板部材３１と、下地用型面３１ａ上に形成された第１の被覆層である溶解層３２と、溶解層３２上に形成された第２の被覆層である保護層３３とを有する。

ここで、基板部材３１は、中央上部に円形の下地用型面３１ａを有しており、その周辺に環状のフランジ部３１ｂを有している。この基板部材３１は、例えば炭化珪素（ＳｉＣ）で形成されるが、炭化タングステン（ＷＣ）、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、窒化珪素（ＳｉＮ）、酸化珪素（ＳｉＯ_２）、超硬ステンレス鋼、及びサーメット等の他の材料で形成することもできる。さらに、これらの材料に他の少量成分を追加することもできる。なお、上述の炭化珪素等は、硬度、耐熱性等の観点で優れており、基板部材３１の材料として好ましい。

また、第１層である溶解層３２は、基板部材３１の下地用型面３１ａ及びフランジ部３１ｂ上面を覆う第１領域Ａ１すなわち基板部材３１の上端面全体に形成されている。この溶解層３２は、例えばクロム（Ｃｒ）を主成分とし、スパッタ法のほか、蒸着、ＣＶＤ法、イオンプレーティング法等を用いて形成することができる。このような溶解層３２は、フランジ部３１ｂにおいて表面が露出しており、クロム溶解性処理液によって迅速に溶解され、基板部材３１の下地用型面３１ａ表面からも確実に除去される。つまり、クロム溶解性処理液は、溶解層３２に対して基板部材３１等に比較して極めて高いエッチング能力を有するので、エッチング後によって溶解層３２がきれいに除去され、残った下地用型面３１ａは、ほとんどダメージを受けていない状態となる。クロム溶解性処理液としては、例えば硝酸二アンモニウムセリウム溶液が好適に使用される。なお、溶解層３２としては、Ｐｔ等の他の金属材料を使用することもでき、クロム溶解性処理液に代わる、塩酸、王水等を含む各種の酸やアルカリをその溶解及び除去に使用することができる。

また、第２層である保護層３３は、基板部材３１の下地用型面３１ａを覆うが溶解層３２が形成されている第１領域Ａ１よりも狭い第２領域Ａ２すなわち溶解層３２をフランジ部３１ｂに対応する部分で露出させるように形成されており、その表面２１ａは、下地用型面３１ａに対応する表面形状を有する転写面となっている。この保護層３３は、例えばＰｔやＩｒ等を含む合金で形成された貴金属膜であるが、ＰｔやＩｒのほかにＡｕ、Ａｇ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ等の他の材料で形成することができる。また、これらの材料を合金化したり、他の少量成分を追加することもできる。保護層３３は、スパッタ法のほか、蒸着、ＣＶＤ法、イオンプレーティング法等を用いて形成することができる。このような保護層３３を設けることにより、光学面の転写が容易になり、型面である表面２１ａの劣化が少なく、良好な型押し及び離型を達成することができる。

図２に示すような下型２１の場合、既に説明したように溶解層３２がフランジ部３１ｂで露出しているので、この露出部分では溶融を迅速に進行させることができる。つまり、基板部材３１を処理液に浸した場合、溶解層３２の溶解が特に初期段階で早くなる。また、溶解層３２全体としても、初期段階の影響で溶解層３２の溶解の進行が連鎖的に加速される。これにより、溶解層３２上の保護層３３の剥離も迅速に進行し、基板部材３１の下地用型面３１ａにダメージを与えることなくこれを迅速に露出させることができるので、下型２１の迅速で高精度な再生が可能になる。

以上の説明は、下型２１についてのものであったが、上型２４も同様の構造とすることができ、同様の機能を持たせることができる。

以下、図２等に示す下型２１の再生について説明する。図１に示すようなレンズ成形装置１０を連続的に稼働した場合、下型２１が繰返使用によって徐々に劣化する。つまり、レンズ成形装置１０によって形成されたガラスレンズのレンズ面にクモリ等が生じて得られたガラスレンズの光学特性が次第に劣化する。このように劣化した下型２１の成形面は、以下の工程によって再生可能である。

具体的には、下型２１をレンズ成形装置１０から取り出して、その型面側をクロム溶解性処理液等の処理液に浸漬する。これにより、既述のように処理液が溶解層３２を周囲から迅速に溶解する。つまり、溶解層３２や保護層３３が迅速に除去されて、基板部材３１の下地用型面３１ａが露出する。次に、基板部材３１に付着した処理液を洗浄・除去し、乾燥した下地用型面３１ａ上にＣｒ等を成分とする膜をスパッタ法等を用いて成膜し、溶解層３２とする。この溶解層３２の厚さは、０．０５〜２０μｍ程度とする。次に、溶解層３２上に例えばＰｔ、Ｉｒ、Ａｕ等を成分とする貴金属膜をスパッタ法等を用いて成膜し、保護層３３とする。この保護層３３の厚さは、０．０５〜２０μｍ程度とする。以上により、下型２１の再生が完了するが、下型２１の表面２１ａは元通り、図２に示す状態の型面となる。なお、以上の再生処理において、溶解層３２の厚さが０．０５μｍよりも薄いと溶解層としての機能を果たさなくなり、溶解層３２の厚さが２０μｍよりも厚いと型表面である光学面が形状変化しやすくなってしまう。また、保護層３３の厚さが０．０５μｍよりも薄いと保護層としての機能を果たさなくなり、保護層３３の厚さが２０μｍよりも厚いと光学面が形状変化しやすくなってしまう。

図３は、処理液による処理後の基板部材３１上に溶解層３２と保護層３３とを形成するための成膜装置５０の構造を説明するブロック図である。

この成膜装置５０は、マグネトロンスパッタ型の装置であり、真空容器５１中に、一対のターゲット装置６２，６３と、両被覆層３２，３３を除去した剥離処理後の基板部材３１を保持するホルダ６５と、ホルダ６５上方の適所に進退可能に配置されるマスク６７と、マスク６７を適当なタイミングで進退動作させるマスク駆動装置６８とを設けた構造となっている。ここで、第１のターゲット装置６２は、溶解層３２を構成する材料例えばＣｒ等の金属材料からなるターゲットを備える。また、第２のターゲット装置６３は、保護層３３を構成する材料例えばＰｔ等の金属材料からなるターゲットを備える。

成膜に際しては、まずマスク６７を退避位置に移動させるとともに、第１のターゲット装置６２を動作させて、ホルダ６５に保持された基板部材３１の上部表面に図２に示す溶解層３２となるべき薄膜を形成する。次に、マスク６７を動作位置に移動させるとともに、第２のターゲット装置６３を動作させて、既に溶解層３２で被覆されている基板部材３１の上部表面に図２に示す保護層３３となるべき薄膜を形成する。この際、マスク６７が保護層３３の輪郭すなわち第２領域Ａ２に対応する開口を有するので、成膜された保護層３３の周囲に溶解層３２を露出させることができる。

以上の説明では、溶解層３２の成膜に際してマスク６７を退避位置に移動させることとしたが、マスク６７よりも大きな開口を有する別のマスクを基板部材３１の上方に配置することができ、これによっても、保護層３３の周囲部分に溶解層３２をはみ出させた成膜を行うことができる。

なお、以上では下型２１の再生について説明したが、上型２４の再生も同様であることはいうまでもない。また、以上では、再生について説明したが、下型２１等の製造にも同様の手法を用いることができる。つまり、基板部材３１を焼成や研削等の技術によって製造し、これに研磨等を施して下地用型面３１ａを製造する。その後、図３の成膜装置５０を利用して、溶解層３２と保護層３３とを順次基板部材３１上に積層すればよい。

図４は、図２に示す下型２１の変形例を示す断面図である。下型２１の基板部材３１の上部表面すなわち下地用型面３１ａ上及びその周囲表面には、クロム溶解性処理液等の処理液に対する耐性を有する阻止層１３６が形成されている。つまり、下地用型面３１ａと溶解層３２との間に第３層である阻止層１３６が挿入されており、クロム溶解性処理液等の処理液による下地用型面３１ａの浸食を確実に防止することができる。阻止層１３６は、例えば窒化クロム等の金属窒化物とすることもできるが、炭化物、酸化物、セラミックス等他の材料で形成することができる。さらに、これらの材料に他の少量成分を追加することもできる。阻止層１３６は、例えばスパッタ、ＣＶＤ等を用いて形成することができる。この厚さは、０．０５〜２０μｍ程度とする。阻止層１３６の厚さが０．０５μｍよりも薄いと阻止層としての機能を果たさなくなり、阻止層１３６の厚さが２０μｍよりも厚いと型表面である光学面が形状変化しやすくなってしまう。

図５は、図２に示す下型２１の別の変形例を示す断面図である。下型２１の基板部材３１上に積層された溶解層３２と保護層３３との間に混合層２３６が形成されている。この混合層２３６は、溶解層３２を構成する例えばＣｒ等の金属と、保護層３３を構成する例えばＰｔ等の金属との合金等することができる。混合層３３は、例えばスパッタ等を用いて独立した工程で形成することができるが、溶解層３２と保護層３３の成膜の切替えを段階的に行うことによっても形成できる。この混合層３３を介在させることにより、溶解層３２と保護層３３との密着度が高まるので、成型を繰り返しても保護層３３が簡単には剥離しにくくなる。

図６は、図１に示すレンズ成形装置１０の変形例を示す断面図である。このレンズ成形装置１１０は、ガラスを溶融するルツボ１１と、ルツボ１１の下端から延びるノズル１２と、ルツボ１１及びノズル１２を加熱するための炉側ヒータ１３，１４と、ノズル１２先端のガラス滴ＧＤを光学的に観察するための観察装置１５，１６とを備える。また、ノズル１２の下方には、ガラス滴ＧＤを受ける下型２１が配置されており、ヒータＨ１によって所望の温度に保持されている。ルツボ１１中のガラス融液ＭＧは、炉側ヒータ１３によって加熱されており、撹拌棒１７によって均一に混合される。炉側ヒータ１３，１４の温度を適宜設定することにより、ノズル１２の下端から滴下させるガラス滴ＧＤのサイズや落下頻度を適宜に調節することができる。この際、ノズル１２の下端に形成されたガラス滴ＧＤのサイズや状態が、観察装置１５，１６によってリアルタイムで観察される。

下型２１は、不図示の駆動機構によって水平方向に移動可能となっており、図示のノズル１２直下の捕捉位置から上型２４の直下のプレス位置まで移動して保持される。上型２４は、ヒータＨ２によって所望の温度に保持されており、不図示の駆動機構によって昇降可能になっている。捕捉位置で塊状のガラス滴ＧＤを受け取った下型２１がプレス位置まで移動すると、上型２４が降下して下型２１と嵌合する。両型２１，２４の間に挟まれたガラス滴ＧＤはプレスよってレガラスンズに変形加工され、徐冷によって最終製品に仕上げられる。

以下、具体的な実施例について説明する。炭化珪素（ＳｉＣ）、炭化タングステン（ＷＣ）、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、及び、窒化珪素（ＳｉＮ）からなる基板部材３１を準備し光学面に対応する下地用型面３１ａを形成した。そして、基板部材３１において、下地用型面３１ａを完全に覆って周囲に広がる第１領域Ａ１が露出するようにφ８ｍｍのマスキングを行い、マグネトロンスパッタ法にて、Ｃｒ又はＰｔからなる溶解層３２を０．２μｍ成膜した。次いで、基板部材３１において、第１領域Ａ１よりも狭い第２領域Ａ２が露出するようにφ５ｍｍのマスキングを行い、マグネトロンスパッタ法にて、ＰｔＩｒ合金からなる保護層３３を０．２μｍ成膜した。これにより、第１〜第８実施例の下型２１が形成され、同様の工程で対応する上型２４も製造された。

なお、以下に説明する第２〜４実施例の場合には、溶解層３２を成膜する前の段階で基板部材３１の上部表面全体に阻止層１３６を形成している。具体的には、溶解層３２を形成すべき第１領域Ａ１を含んでそれよりも広くなるようにφ１０ｍｍのマスキングを行い、マグネトロンスパッタ法にて、ＳｉＣ又はＣｒＮからなる阻止層１３６を基板部材３１上に成膜した。また、各実施例において、溶解層３２と保護層３３との間には、両層の材料を混合した混合層を０．０５μｍ成膜した。

第１〜８比較例は、保護層３３の成膜面積が溶解層３２の成膜面積と等しい点を除いて第１〜８実施例の下型２１や上型２４と同一の構造を有する。すなわち、保護層３３と溶解層３２とは、成膜面積が等しくなるように、φ５ｍｍのマスキングで基板部材３１上に成膜を行っている。

以上のようにして得た第１〜８実施例及び第１〜８比較例の型を利用して、３，０００ショットのガラスモールド成形の試験を行った。このようなガラスモールド成形後、下型２１の溶解層３２の露出面に対し、硝酸二アンモニウムセリウム溶液、又は、塩酸若しくは王水等の溶解用の薬品をたらし溶解層３２の溶解及び保護層３３の剥離処理を行った。このような剥離処理後、溶解用の薬品を洗い流し、形状測定器（松下製ＵＡ３Ｐ）にて下地用型面３１ａの形状測定を行った。結果を以下の表１に示す。

例えば、第１実施例と第１比較例とを比較すると、第１比較例では、９０分という極めて長い処理時間で液処理による保護層３３の剥離が達成されたが、下地用型面３１ａまでが溶解用の薬品に侵食され、基板部材３１の再利用が不可能となった。一方、第１実施例では、処理時間が短縮されたため、下地用型面３１ａが薬品に侵食されず、基板部材３１の高精度の再生が達成された。その他の例を比較しても、実施例の方が、対応する比較例に比べて、処理時間、処理後の面形状、粗さの面で優れていることが分かる。なお、各実施例の型において、下地用型面３１ａから保護層３３を剥離した後、新たに溶解層３２や保護層３３を順次成膜を設けることで、型の再利用が可能であった。

本発明により、再生のための処理時間が短く、再生においても基材への損傷も生じない光学素子形成用成形型、上記光学素子形成用成形型の製造方法及び再生方法を提供することができた。

Claims (28)

1. 光学面を形成するための下地用型面を有する基盤領域と前記基盤領域の周辺部分であるフランジ部とを含む基板部材と、
   前記基板部材の前記基盤領域の前記下地用型面と前記フランジ部の平坦な上面とを覆うように形成されるとともに、所定の処理液によって溶解する第１層と、
   前記第１層のうち前記フランジ部の上面に相当する平坦な領域の少なくとも一部を残して、前記第１層の前記基盤領域の前記下地用型面に相当する領域を覆う第２層とを備える光学素子形成用成形型。
2. 前記基板部材は、炭化珪素、窒化珪素、酸化珪素、超硬ステンレス鋼、及びサーメットの少なくとも一種からなることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の光学素子形成用成形型。
3. 前記第１層は、酸、若しくはアルカリに対して可溶性がある膜であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の光学素子形成用成形型。
4. 前記第２層は、Ａｕ、Ａｇ、Ｉｒ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、及びＰｔの一種類以上を主成分として含む貴金属膜であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の光学素子形成用成形型。
5. 前記第１層は、０．０５μｍ〜２０μｍの厚さを有することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の光学素子形成用成形型。
6. 前記第２層は、０．０５μｍ〜２０μｍの厚さを有することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の光学素子形成用成形型。
7. 前記第１層及び第２層の少なくとも一方は、スパッタ、ＣＶＤ、蒸着、及びイオンプレーティング法のいずれかにより形成された膜であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の光学素子形成用成形型。
8. 前記第１層を構成する少なくとも一つの元素と前記第２層を構成する少なくとも一つの元素とをともに含む混合層が前記第１層と前記第２層との間に形成されていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の光学素子形成用成形型。
9. 前記第１層と前記下地用型面との間に、前記第１層のエッチング液に対して不溶な第３層をさらに備えることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の光学素子形成用成形型。
10. 前記第３層は、金属の窒化物、炭化物、酸化物、及び、セラミックスの少なくとも一種以上を主成分とすることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の光学素子形成用成形型。
11. 光学面を形成するための下地用型面を有する基盤領域と前記基盤領域の周辺部分であるフランジ部とを含む基板部材を準備する工程と、
    前記基板部材の前記基盤領域の前記下地用型面と前記フランジ部の平坦な上面とを覆うように形成されるとともに、所定の処理液によって溶解する第１層を形成する工程と、
    前記第１層のうち前記フランジ部の上面に相当する平坦な領域の少なくとも一部を残して、前記第１層の前記基盤領域の前記下地用型面に相当する領域を覆う第２層を形成する工程とを備える光学素子形成用成形型の製造方法。
12. 前記第２層の形成に際して、前記第１領域の周辺部の一部をマスキングして前記第２層を形成することで、前記第１領域よりも狭い前記第２領域に前記第２層を形成することを特徴とする請求の範囲第１１項に記載の光学素子形成用成形型の製造方法。
13. 前記基板部材は、炭化珪素、窒化珪素、酸化珪素、超硬ステンレス鋼、及びサーメットの少なくとも一種からなることを特徴とする請求の範囲第１２項に記載の光学素子形成用成形型の製造方法。
14. 前記第１層は、酸、若しくはアルカリに対して可溶性がある膜であることを特徴とする請求の範囲第１２項に記載の光学素子形成用成形型の製造方法。
15. 前記第２層は、Ａｕ、Ａｇ、Ｉｒ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、及びＰｔの一種類以上を主成分として含む貴金属膜であることを特徴とする請求の範囲第１２項に記載の光学素子形成用成形型の製造方法。
16. 前記第１層は、０．０５μｍ〜２０μｍの厚さを有することを特徴とする請求の範囲第１２項に記載の光学素子形成用成形型の製造方法。
17. 前記第２層は、０．０５μｍ〜２０μｍの厚さを有することを特徴とする請求の範囲第１２項に記載の光学素子形成用成形型の製造方法。
18. 前記第１層及び第２層の少なくとも一方は、スパッタ、ＣＶＤ、蒸着、及びイオンプレーティング法のいずれかにより形成された膜であることを特徴とする請求の範囲第１２項に記載の光学素子形成用成形型の製造方法。
19. 前記第１層を構成する少なくとも一つの元素と前記第２層を構成する少なくとも一つの元素とをともに含む混合層を前記第１層と前記第２層との間に形成することを特徴とする請求の範囲第１２項に記載の光学素子形成用成形型の製造方法。
20. 前記第１層のエッチング液に対して不溶な第３層を前記第１層の下部に形成することを特徴とする請求の範囲第１２項に記載の光学素子形成用成形型の製造方法。
21. 前記第３層は、金属の窒化物、炭化物、酸化物、及び、セラミックスの少なくとも一種以上を主成分とすることを特徴とする請求の範囲第１２項に記載の光学素子形成用成形型の製造方法。
22. 光学面を形成するための下地用型面を有する基盤領域と前記基盤領域の周辺部分であるフランジ部とを含む基板部材と、
    前記基板部材の前記基盤領域の前記下地用型面と前記フランジ部の平坦な上面とを覆うように形成されるとともに、所定の処理液によって溶解する第１層と、
    前記第１層のうち前記フランジ部の上面に相当する平坦な領域の少なくとも一部を残して、前記第１層の前記基盤領域の前記下地用型面に相当する領域を覆う第２層とを備える光学素子形成用成形型の再生方法であって、
    前記第１層をエッチングにより溶かすことによって前記第２層を除去する工程と、
    前記基板部材を洗浄後、露出した前記基盤領域の前記下地用型面と前記フランジ部の平坦な上面とを覆うように前記第１層を再度設ける工程と、
    前記第１層のうち前記フランジ部の上面に相当する平坦な領域の少なくとも一部を残して、前記第１層の前記基盤領域の前記下地用型面に相当する領域を覆う第２層を形成する工程とを備えることを特徴とする光学素子形成用成形型の再生方法。
23. 前記基板部材の洗浄後に下地用型面を含む型形状のチェックを行うことを特徴とする請求の範囲第２２項に記載の光学素子形成用成形型の再生方法。
24. 前記第１層のエッチングに用いる液は、酸、及びアルカリのいずれかであることを特徴とする請求の範囲第２２項に記載の光学素子形成用成形型の再生方法。
25. 前記第１層のエッチングに用いる液を、前記第１領域の範囲内であって、前記第２領域の範囲外に接触させることを特徴とする請求の範囲第２２項に記載の光学素子形成用成形型の再生方法。
26. 前記第２層を形成する第２領域は、前記第１層を形成する第１領域の内側に設けられ、かつ、下地用型面を完全に覆うことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の光学素子形成用成形型。
27. 前記第２層を形成する第２領域は、前記第１層を形成する第１領域の内側に設けられ、かつ、下地用型面を完全に覆うことを特徴とする請求の範囲第１１項に記載の光学素子形成用成形型の製造方法。
28. 前記第２層を形成する第２領域は、前記第１層を形成する第１領域の内側に設けられ、かつ、下地用型面を完全に覆うことを特徴とする請求の範囲第２２項に記載の光学素子形成用成形型の再生方法。