JPH1179759A

JPH1179759A - 光学素子成形用型の製造方法

Info

Publication number: JPH1179759A
Application number: JP9239457A
Authority: JP
Inventors: Keiji Hirabayashi; 敬二平林; Masaki Omori; 正樹大森
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-09-04
Filing date: 1997-09-04
Publication date: 1999-03-23

Abstract

(57)【要約】【課題】光学素子成形用型の外周部の硬質炭素膜の劣
化を防止し、耐久性の高い光学素子成形用型の製造方法
を提供する。【解決手段】少なくとも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、該成形面外周
部近傍の硬質炭素膜の膜厚が該成形面中心部より厚くな
るように硬質炭素膜を形成することによる光学素子成形
用型の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レンズ、プリズム
等のガラスよりなる光学素子をガラス素材のプレス成形
により製造するのに使用される型の製造方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】研磨工程を必要としないでガラス素材の
プレス成形によってレンズを製造する技術は、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を可能とし、近年レンズの
みならずプリズムその他のガラスよりなる光学素子の製
造に使用されるようになった。

【０００３】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要求される性質としては、硬度、耐
熱性、離型性、鏡面加工性等に優れていることが挙げら
れる。従来、この種の型材として金属、セラミックス及
びそれらをコーティングした材料等、数多くの提案がな
されている。いくつかの例を挙げるならば、特開昭４９
−５１１１２号公報には１３Ｃｒマルテンサイト鋼が、
特開昭５２−４５６１３号公報にはＳｉＣ及びＳｉ₃Ｎ
₄が、特開昭６０−２４６２３０号公報には超硬合金に
貴金属をコーティングした材料が、また特開昭６１−１
８３１３４号公報、特開昭６１−２８１０３０号公報及
び特開平１−３０１８６４号公報にはダイヤモンド薄膜
またはダイヤモンド状炭素膜、特開昭６４−８３５２９
号公報には硬質炭素膜をコーティングした材料が提案さ
れている。また、特公平２−３１０１２号公報にはレン
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。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、１３マ
ルテンサイト鋼は酸化し易く、更に高温でＦｅがガラス
中に拡散してガラスが着色する欠点を持つ。ＳｉＣ及び
Ｓｉ₃Ｎ₄は一般的に酸化されにくいとされているが、
高温では酸化が起こり、表面にＳｉＯ₂が形成され、ガ
ラスの融着が生じる。貴金属をコーティングした材料は
融着を起こしにくいが、極めて軟らかいため傷がつき易
く変形し易いという欠点を持つ。

【０００５】また、一般的にダイヤモンド状炭素膜、ａ
−Ｃ：Ｈ膜及び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難いが、更な
る離型性の向上及び耐久性向上が望まれていた。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膜または、
硬質炭素膜等と呼ばれる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。また、特開平１−３０１８６４号公報におい
て、炭素源ガス濃度を３％以上としてダイヤモンド結
晶、グラファイト結晶または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
が提案されているが、膜中のグラファイト結晶の存在
は、硬度と耐酸化性の低下を生じ、型の耐久性を低下さ
せる原因となる。

【０００６】また、特公平２−３１０１２号公報の実施
例で用いられている形成方法（真空蒸着法）で得られる
炭素膜は、一般的には膜と基板との密着力が弱く、成形
中に膜が剥離する等の耐久性に問題がある場合がある。

【０００７】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明は上記問
題点に鑑み成されたもので、少なくとも成形面に硬質炭
素膜を形成する光学素子成形用型の製造方法において、
該成形面外周部近傍の硬質炭素膜の膜厚が該成形面中心
部より厚くなるように硬質炭素膜を形成することを特徴
とする。

【０００８】また、本発明は、イオンビーム蒸着法によ
り、少なくとも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、炭素源のイオンビームを
該成形用型の成形面外周部近傍にほぼ垂直に照射し、該
成形面外周部近傍の硬質炭素膜の膜厚が該成形面中心部
より厚くなるように硬質炭素膜を形成することを特徴と
する。

【０００９】更に、本発明は、イオンビーム蒸着法によ
り、少なくとも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、成形により劣化した上記
製造方法により形成された光学素子成形用型を酸素また
はアルゴンのイオンビームを該成形用型の成形面外周部
近傍にほぼ垂直に照射し、硬質炭素膜を除去した後、炭
素源を含有するイオンビームを該成形用型の成形面外周
部近傍にほぼ垂直に照射し、該成形面外周部近傍の硬質
炭素膜の膜厚が該成形面中心部より厚くなるように硬質
炭素膜を形成することを特徴とする。

【００１０】また、更に本発明は、上記光学素子成形用
型の製造方法において、成形面外周部近傍の硬質炭素膜
の膜厚が該成形面中心部より１０％以上厚くなるように
硬質炭素膜を形成することを特徴とする。

【００１１】以下、本発明の作用を本発明をなすに際し
て得た知見と共に説明する。

【００１２】本発明者は、従来の光学素子成形用型の問
題点に鑑み、成形型表面層として用いられる気相合成に
より形成された硬質炭素膜が成形によりどのように劣化
するのかについて詳細な実験及び観察を続けたところ、
成形による硬質炭素膜の劣化が主として型の中心部でな
く外周部で発生していることが明らかになった。外周部
で硬質炭素膜が劣化することにより、ガラスの曇り、更
には型とガラスの融着が発生し、硬質炭素膜の成膜し直
しまたはガラス融着による型の再研磨が必要となる。こ
れは、成形によるガラスの変形が型の中心部より外周部
で大きいため、ガラスによる硬質炭素膜の摩耗・消耗が
外周部で大きく、特に外周部で硬質炭素膜が消失するた
めと考えられる。また、硬質炭素膜は一般的にイオンビ
ーム蒸着法やプラズマＣＶＤ法で形成されるが、一般的
なレンズ形状の型に対して硬質炭素膜を形成すると外周
部は中心部に対して傾斜を持っているため、外周部は成
膜に関与するイオン種やラジカル種が表面に対して斜め
に入射して成膜されることになる。このため、一般的な
成膜方法では型外周部は型の中心部より硬質炭素膜の膜
厚が薄くなってしまう。これにより更に型外周部におい
て劣化が進むこととなる。

【００１３】本発明は上記問題点に鑑み行われたもの
で、少なくとも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、該成形面外周部近傍の硬
質炭素膜の膜厚が該成形面中心部より厚くなるように硬
質炭素膜を形成することにより、型外周部の劣化を抑制
し、耐久性の高い光学素子成形用型を提供することが可
能となった。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の光学素子成形用型の模式
的断面図を図１に示す。図１（Ａ）中、１は型母材、２
は硬質炭素膜である。また、図１（Ｂ）のように、型母
材１と硬質炭素膜２の間に中間層３を形成してもよい。
図１では凸面レンズ成形用型を示したが、本発明では凸
面レンズ成形用型に限定されるものでなく、凹面レンズ
成形用型、非球面レンズ成形用型、シリンドリカルレン
ズ成形用型等にも使用可能である。

【００１５】本発明で言う硬質炭素膜とは、炭素含有ガ
スをプラズマ化し、プラズマ中のイオンを用いて形成さ
れた炭素膜、または黒鉛等の固体炭素材料をイオンビー
ムまたはプラズマでスパッタリングして形成された炭素
膜であり、硬度が高いことからダイヤモンド状炭素膜と
も呼ばれているものである。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表面の平滑性と同様及びそ
れ以上の平滑性を得ることができる。この硬質炭素膜の
厚さは好ましく１ｎｍ〜１０μｍ、より好ましくは５ｎ
ｍ〜１μｍ、最適には１０ｎｍ〜５００ｎｍである。１
０μｍより厚い場合は、膜剥離等が生じ易く型耐久性の
低下の原因となる。硬質炭素膜の厚さが前記範囲内であ
れば硬質炭素膜の密着力は非常に良好である。

【００１６】また、前記硬質炭素膜は通常いかなる結晶
性も有していないが、電子顕微鏡等で微小領域（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。このため、本発明の上記硬質炭素膜は、非晶質を
主体とする炭素膜で、結晶相は全く含有しないか、また
はほとんど無視できる量（数％以下）の炭素結晶相（ダ
イヤモンド、グラファイト）のみを含有する炭素膜であ
る。

【００１７】また、本発明の硬質炭素膜の形成方法は、
高周波プラズマＣＶＤ法、イオンビーム蒸着法、スパッ
タリング法等がある。高周波プラズマＣＶＤ法は、炭素
源ガス及び水素、酸素、塩素、フッ素、希ガス等の希釈
ガスを１ＭＨｚから１０ＧＨｚまでの周波数を有する高
周波を用いてプラズマ化して、型母材上に硬質炭素膜を
形成する方法である。また、イオンビーム蒸着法は、炭
素源ガス及び水素、酸素、塩素、フッ素、希ガス等の希
釈ガスを熱フィラメントまたは高周波更には磁場等を印
加してプラズマ化し、このプラズマから電界を用いてイ
オンを加速し、イオンビームを形成し、このイオンビー
ムを型母材上に照射して硬質炭素膜を形成する方法であ
る。この時、加速電圧は好ましくは３ｋＶ以上、より好
ましくは５ｋＶ以上である。スパッタ蒸着法は、黒鉛等
の固体炭素源ターゲット上に、プラズマまたはイオンビ
ームを照射して炭素源をスパッタし、このスパッタされ
た炭素源を型母材上に蒸着して硬質炭素膜を形成する方
法である。

【００１８】本発明での硬質炭素膜の形成方法は、上記
方法に限定されるものではないが、高周波プラズマＣＶ
Ｄ法は装置構造が簡単であり、また大面積化が可能で多
数の型母材上に同時に硬質炭素膜を形成することが可能
で本発明に好適な方法である。また、イオンビーム蒸着
法は高加速電圧のイオンを型母材に照射して硬質炭素膜
を形成するので膜の密着力が良好であり、本発明に更に
好適な方法である。

【００１９】また、本発明で言う硬質炭素膜とは、研究
者により、この膜を水素化アモルファス炭素膜、ダイヤ
モンド状炭素膜（または、ＤＬＣ膜：ｄｉａｍｏｎｄ−
ｌｉｋｅｃａｒｂｏｎ）またはｉ−Ｃ膜とも称される
ことがある。本発明の硬質炭素膜は、前述した製造方法
で形成され、前述した特徴を有する膜のことであり、い
わゆる水素化アモルファス炭素膜、ダイヤモンド状炭素
膜（または、ＤＬＣ膜：ｄｉａｍｏｎｄ−ｌｉｋｅｃ
ａｒｂｏｎ）及びｉ−Ｃ膜を含むもので、単に名称によ
り明確に区別されるものではない。

【００２０】前述したように、硬質炭素膜は一般的にイ
オンビーム蒸着法やプラズマＣＶＤ法で形成されるが、
通常の成膜方法で、レンズ形状の型に対して前記炭素膜
を形成すると外周部は中心部に対して傾斜を持っている
ため、外周部は成膜に関与するイオン種やラジカル種が
表面に対して斜めに入射し、型外周部は型の中心部より
硬質炭素膜の膜厚が薄くなってしまう。この型中心部と
外周部の膜厚の比は成膜条件（圧力、イオンエネルギー
等）や型の曲率によっても変化するが、１：０．８から
１：０．５程度となる。例えば、図２に示すようなイオ
ンビーム蒸着法で加速電圧８ｋＶ、原料ガス：メタン−
水素混合ガス（１：１）、圧力：４×１０^-2Ｐａの条件
で、直径１４ｍｍの曲率Ｒ＝１０の凸型に成膜した場
合、中心部と＊外周部での膜厚の比は１：０．６５程度
となる。このような型を用いてガラス成形を行うと、成
形を重ねるうちに型の中心部に比べて外周部の硬質炭素
膜が徐々に薄くなり、型外周部で型とガラスとの融着が
発生し易くなる。これは、凹型でも同様である。このた
め、本発明では型中心部に比べて型外周部の炭素膜膜厚
を厚くすることによりガラス成形耐久性を向上させてい
る。イオンビーム蒸着法において、型外周部の硬質炭素
膜の膜厚を厚くする方法を図３に示す。まず、図３
（Ａ）のように、基板ホルダー８に取り付けられて自転
している型母材９をイオンビーム７に対して傾斜させ、
型外周部に対してイオンビームを垂直に近い角度で照射
して成膜することにより、型中心部に比べて型外周部の
硬質炭素膜の膜厚を厚くすることができる。図３（Ａ）
は、傾斜が均一の場合であるが、図３（Ｂ）のように、
イオンビームに対する傾斜を時間的に変化させて成膜を
行ってもよい。また、図３（Ｃ）のように、型母材の表
面に照射されるイオンビームの一部をマスク１７を用い
て遮り、成膜に関与するイオン種やラジカル種が表面に
対して斜めに入射するのを防止することも可能である。
このマスクは、イオンビームを遮れるものであればどの
ような材質でもよいが、一般的にはステンレスやチタ
ン、タンタル、モリブデン、タングステン等の高融点の
金属等が用いられる。

【００２１】また、本発明で言うところの「成形面外周
部近傍」とは、成形により広がったガラスの最外周付近
が接触する領域を言う。この部分がガラスが一番引き延
ばされるため、型表面の硬質炭素膜に大きな力がかか
り、膜が劣化し易い。、また、本発明で言うところの
「イオンビームを・・・・成形面外周部近傍にほぼ垂直
に照射し」とは、成形面外周部近傍に垂直に当たるよう
な配置を０°とすると、ほぼ±１０°になるように型母
材を配置することである。成形面外周部近傍が、上記ほ
ぼ上記範囲内であれば、成形面外周部近傍の硬質炭素膜
の膜厚を成形面中心部より厚くすることが可能となる。
図３に示すような型母材の傾斜角度は型母材の曲率及び
大きさにより随時調整する。

【００２２】また、成形により劣化した本発明の製造方
法により形成された光学素子成形用型を酸素またはアル
ゴンのイオンビームを該成形用型の成形面外周部近傍に
ほぼ垂直に照射し、硬質炭素膜を除去した後、炭素源を
含有するイオンビームを該成形用型の成形面外周部近傍
にほぼ垂直に照射し、該成形面外周部近傍の硬質炭素膜
の膜厚が該成形面中心部より厚くなるように硬質炭素膜
を形成することにより、繰り返し型を再利用することが
できる。また、酸素またはアルゴンのイオンビームを該
成形用型の成形面外周部近傍にほぼ垂直に照射して硬質
炭素膜を除去することにより、硬質炭素膜が均一に除去
され、型母材や中間層を必要以上にエッチングさせるこ
とが無くなり、繰り返し型を再利用することによる型の
成形面の劣化が防止される。

【００２３】本発明において、成形面外周部近傍の硬質
炭素膜の膜厚を該成形面中心部より好ましくは１０％以
上、より好ましくは２０％以上、最適には２５％厚くす
る。これにより、型外周部の硬質炭素膜の劣化が抑制さ
れ型の耐久性が大幅に向上する。

【００２４】本発明で用いられる型母材は、アルミナ、
ジルコニアのような酸化物系セラミックス、炭化珪素、
窒化珪素、炭化チタン、窒化チタン、炭化タングステン
等の炭化物、窒化物系セラミックス、更に、ＷＣ系の超
硬合金、モリブデン、タングステン、タンタル等の金属
等を用いることができる。型母材の形状は、成形装置や
成形レンズの形状により任意に決めることができるが、
例えばレンズを成形する場合、成形面をそのレンズ径の
曲率に合わせて、曲面形状にし、その曲面上に前述した
成膜法を用いて前記硬質炭素膜を形成する。

【００２５】また、型母材として焼結体を用いた場合、
型母材上に中間層として種々の金属炭化物、金属窒化物
や金属炭窒化物を形成することにより型母材表面の均一
性が増し、成形性が向上する。本発明の中間層として
は、チタン、タンタル、クロム、シリコンの炭化物、窒
化物、炭窒化物等を用いることができる。［実施例］次に、本発明を実施例に基づき詳細に説明す
る。

【００２６】＜実施例１及び比較例１＞硬質炭素膜の形
成は、図２に示すようなイオンビーム蒸着装置を用いて
行った。図中４は真空槽、５はイオン源、６はイオンビ
ーム引き出し用グリッド、７はイオンビームを模式的に
示したものである。８は基板ホルダーで光学素子成形用
の型母材９を保持することができ、また、１０のように
型母材の成形面に対し垂直な軸に沿って回転することが
可能であり、更に１１のように型母材をイオンビームに
対して任意の角度で傾斜できるような機構を有してい
る。１２はガス導入口で、１３は排気口であり、不図示
のバルブ及びターボポンプ及びロータリーポンプが接続
されている。１４はガス流量計で、１５はガスバルブ、
１６はガスボンベである。図２においてはガス流量計、
ガスバルブ及びガスボンベは、各２組しか記載されてい
ないが、実際は炭素源ガス（メタン、エチレン等）及び
酸素ガス、アルゴンガス、水素ガス等の各種ガスが接続
されている。

【００２７】ＷＣ系超硬合金よりなる型母材成形面に窒
化チタン膜（公知のイオンプレーティング法により１μ
ｍ膜厚に形成）が中間層として形成された凹面型母材を
図２の装置へ入れ、硬質炭素膜の形成を行った。基板傾
斜機構１１を用いて型母材を入射するイオンビームに対
して３０度に傾斜させ、型母材を回転させながら、成膜
を行った。形成条件はメタン２０ｍｌ／ｍｉｎ、水素４
０ｍｌ／ｍｉｎとし、型母材温度：室温、加速電圧：１
０ｋＶ、圧力：２×１０^-2Ｐａ、成膜時間：２０分とし
た。これにより、型母材の成形面外周部近傍の膜厚は１
１０ｎｍ、成形面中心部近傍の膜厚は１００ｎｍとなっ
た。また、比較例１として型母材をイオンビームに対し
て傾斜させない（型母材成形面の中心近傍に対して垂直
にイオンビームを照射する）以外は、同様な成膜条件で
硬質炭素膜の形成を行った。この時、成形面外周部近傍
の膜厚は８０ｎｍ、成形面中心部近傍の膜厚は１１０ｎ
ｍとなった。

【００２８】両者の型を連続成形機を用いてガラス成形
（フリント系ガラス）を行ったところ、実施例１の型は
２０００ショット成形後も良好な成形品が得られ、また
型表面の劣化も観測されなかったが、比較例１について
は、１６００ショットからレンズ外周部で曇りが発生
し、また型表面を観察したところ成形面外周部で硬質炭
素膜が消耗し、下地の窒化チタン膜が露出し始めている
のが見られた。

【００２９】＜実施例２及び比較例２＞実施例１及び比
較例１と同一条件で形成した硬質炭素膜を用いた光学素
子成形用型を、各々１５００ショットづつガラス成形を
行った。この時、両者共良好な成形品が得られ、また型
表面の劣化もほとんど観測されなかった。次に、この光
学素子成形用型を図２のイオンビーム蒸着装置へ入れ、
アルゴンまたは酸素イオンビームを用いて硬質炭素膜を
除去し、更に続けて硬質炭素膜の成膜を行った。この
時、実施例１の条件で硬質炭素膜を形成した光学素子成
形用型は、酸素またはアルゴンのイオンビームを該成形
用型の成形面外周部近傍にほぼ垂直に照射し、硬質炭素
膜を除去した後、炭素源を含有するイオンビームを該成
形用型の成形面外周部近傍にほぼ垂直に照射し、該成形
面外周部近傍の硬質炭素膜の膜厚を該成形面中心部より
厚くした（本条件を実施例２とする）。また、比較例１
の条件で硬質炭素膜を形成した光学素子成形用型は、酸
素またはアルゴンのイオンビームに対して傾斜させない
（型母材成形面の中心近傍に対して垂直にイオンビーム
を照射する）で、硬質炭素膜を除去した後、炭素源を含
有するイオンビームを該成形用型に対して傾斜させない
（型母材成形面の中心近傍に対して垂直にイオンビーム
を照射する）で硬質炭素膜を形成した（この条件を比較
例２とする）。この硬質炭素膜形成→成形１５００回→
硬質炭素膜除去を１サイクルとし、３０サイクル各々の
条件で行ったところ、実施例２においてはこの３０サイ
クル後においても良好な成形品が得られ、また型表面の
劣化もほとんど観測されなかった。これに対して、比較
例２では、中間層として形成したＴｉＮ膜が外周部で消
耗し下地の超硬合金が表れているのが観察された。この
超硬合金が表れた部分では焼結のバインダーが酸素また
はアルゴンのイオンビームのエッチングで除去されたた
めか、表面の荒れが大きく、更にガラス成形品外周部に
も曇りが生じているのが観察された。

【００３０】＜実施例３＞ＷＣ系超硬合金よりなる型母
材成形面に窒化チタン膜（公知のイオンプレーティング
法により１μｍ膜厚に形成）が中間層として形成された
凹面型母材を図２の装置へ入れ、硬質炭素膜の形成を行
った。図３（Ｂ）に示すような基板傾斜機構１１を用い
て型母材を入射するイオンビームに対して、±２５％の
角度の間を時間的に変化させながら傾斜し、型母材を回
転させながら、成膜を行った。形成条件はメタン３０ｍ
ｌ／ｍｉｎ、水素３０ｍｌ／ｍｉｎとし、型母材温度：
室温、加速電圧：８ｋＶ、圧力：２×１０^-2Ｐａ、成膜
時間：２０分とした。これにより、成形面外周部近傍の
膜厚は１２０ｎｍ、成形面中心部近傍の膜厚は１００ｎ
ｍとなった。この型を連続成形機を用いてガラス成形
（フリント系ガラス）を行ったところ、実施例３の型は
２２００ショット成形後も良好な成形品が得られ、また
型表面の劣化も観測されなかった。

【００３１】＜実施例４＞ＷＣ系超硬合金よりなる型母
材成形面に炭化チタン膜（公知のイオンプレーティング
法により１μｍ膜厚に形成）が中間層として形成された
凹面型母材を図２の装置へ入れ、硬質炭素膜の形成を行
った。図３（Ｃ）に示すような基板傾斜機構１１を用い
て型母材を入射するイオンビームに対して、２５％の角
度に傾斜し、型母材を回転させながら、成膜を行った。
この時、型の外周部でイオンビームが浅い角度で当たる
部分にはマスク１７を用いてイオンビームの照射をカッ
トするようにした。形成条件はメタン３０ｍｌ／ｍｉ
ｎ、水素３０ｍｌ／ｍｉｎとし、型母材温度：室温、加
速電圧：８ｋＶ、圧力：２×１０^-2Ｐａ、成膜時間：２
０分とした。これにより、成形面外周部近傍の膜厚は１
２８ｎｍ、成形面中心部近傍の膜厚は１００ｎｍとなっ
た。この型を連続成形機を用いてガラス成形（フリント
系ガラス）を行ったところ、実施例４の型は２４００シ
ョット成形後も良好な成形品が得られ、また型表面の劣
化も観測されなかった。

【００３２】＜実施例５及び比較例３＞硬質炭素膜の形
成は、図４（Ａ）に示すような高周波プラズマＣＶＤ装
置を用いて行った。図中１８は真空槽、１９は型母材、
２０は基板ホルダー、２１はマスクで、主として型母材
の中心付近を覆うように加工されている。２２は回転機
構で、図４（Ｂ）に示すように２０の基板ホルダーの回
転に加え、１９の型母材自体の回転も可能となってい
る。２３は高周波の整合器で、２４は高周波電源（１
３．５６ＭＨｚ）である。２５はガス導入口で、不図示
のガス流量計、ガスバルブ、ガスボンベが接続されてお
り、炭素源ガス（メタン、エチレン等）及び酸素ガス、
アルゴンガス、水素ガス等の各種ガスが導入可能となっ
ている。２６は排気口であり、不図示のバルブ及びター
ボポンプ及びロータリーポンプが接続されている。

【００３３】ＷＣ系超硬合金よりなる型母材成形面に窒
化チタン膜（公知のイオンプレーティング法により１μ
ｍ膜厚に形成）が中間層として形成された凹面型母材を
図４の装置へ入れ、硬質炭素膜の形成を行った。マスク
７を用いて型母材の中心付近を覆いながら、型母材を自
転・公転させながら成膜を行った。形成条件はエチレン
２０ｍｌ／ｍｉｎ、水素４０ｍｌ／ｍｉｎとし、型母材
温度：室温、高周波電力：８００Ｗ、圧力：０．７Ｐ
ａ、成膜時間：２０分とした。これにより、型母材の成
形面外周部近傍の膜厚は１１０ｎｍ、成形面中心部近傍
の膜厚は９０ｎｍとなった。また、比較例３としてマス
クを取り外し、成膜時間を１５分とする以外は、同様な
成膜条件で硬質炭素膜の形成を行った。この時、成形面
外周部近傍の膜厚は８５ｎｍ、成形面中心部近傍の膜厚
は１１５ｎｍとなった。

【００３４】両者の型を連続成形機を用いてガラス成形
（フリント系ガラス）を行ったところ、実施例１の型は
２０００ショット成形後も良好な成形品が得られ、また
型表面の劣化も観測されなかったが、比較例３について
は、１５００ショットからレンズ外周部で曇りが発生
し、また型表面を観察したところ成形面外周部で硬質炭
素膜が消耗し、下地の窒化チタン膜が露出し始めている
のが見られた。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、少なくとも成形面
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、該成形面外周部近傍の硬質炭素膜の膜厚が該成
形面中心部より厚くなるように硬質炭素膜を形成するこ
とにより、特に型外周部での硬質炭素膜の劣化が抑制さ
れ、型耐久性の向上が確認された。

【００３６】また、イオンビーム蒸着法により、少なく
とも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、成形により劣化した上記に説明した
製造方法により形成された光学素子成形用型を酸素また
はアルゴンのイオンビームを該成形用型の成形面外周部
近傍にほぼ垂直に照射し、硬質炭素膜を除去した後、炭
素源を含有するイオンビームを該成形用型の成形面外周
部近傍にほぼ垂直に照射し、該成形面外周部近傍の硬質
炭素膜の膜厚が該成形面中心部より厚くなるように硬質
炭素膜を形成することにより、型を繰り返し再利用する
ことが可能となった。

【００３７】この光学素子成形用型を用いることにより
生産性の向上とコストダウンを実現することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で製造する光学素子成形用型の模式的断
面図である。

【図２】本発明の実施例で用いられるイオンビーム蒸着
装置を示す概念図である。

【図３】本発明の実施例で用いられるイオンビーム蒸着
装置における、イオンビームに対する型母材の配置状況
を示す概念図である。

【図４】本発明の実施例で用いられる高周波プラズマＣ
ＶＤ装置を示す概念図である。

【符号の説明】

１型母材２硬質炭素膜３中間層４真空槽５イオン源６イオンビーム引き出し用グリッド７イオンビーム８基板ホルダー９光学素子成形用の型母材１０基板に対し垂直な軸１１基板傾斜機構１２ガス導入口１３排気口１４ガス流量計１５ガスバルブ１６ガスボンベ１７マスク１８真空槽１９型母材２０基板ホルダー２１マスク２２回転機構２３高周波整合器２４高周波電源２５ガス導入口２６排気口

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも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、該成形面外周
部近傍の硬質炭素膜の膜厚が該成形面中心部より厚くな
るように硬質炭素膜を形成することを特徴とする光学素
子成形用型の製造方法。
【請求項２】イオンビーム蒸着法により、少なくとも
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、炭素源のイオンビームを該成形用型の成
形面外周部近傍にほぼ垂直に照射し、該成形面外周部近
傍の硬質炭素膜の膜厚が該成形面中心部より厚くなるよ
うに硬質炭素膜を形成することを特徴とする光学素子成
形用型の製造方法。
【請求項３】イオンビーム蒸着法により、少なくとも
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、成形により劣化した請求項１または２記
載の製造方法により形成された光学素子成形用型を酸素
またはアルゴンのイオンビームを該成形用型の成形面外
周部近傍にほぼ垂直に照射し、硬質炭素膜を除去した
後、炭素源を含有するイオンビームを該成形用型の成形
面外周部近傍にほぼ垂直に照射し、該成形面外周部近傍
の硬質炭素膜の膜厚が該成形面中心部より厚くなるよう
に硬質炭素膜を形成することを特徴とする光学素子成形
用型の製造方法。
【請求項４】該成形面外周部近傍の硬質炭素膜の膜厚
が該成形面中心部より１０％以上厚くなるように硬質炭
素膜を形成することを特徴とする請求項１乃至３記載の
光学素子成形用型の製造方法。