(57)【要約】【課題】成形面の修復を容易に行うことができる光学素子成形用の金型等を提供する。【解決手段】光学素子をプレス成形により製造するために用いられる光学素子成形用の金型であって、母材１１と、母材１１に接触して形成され、Ｗ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｔｉから選ばれる少なくとも一種の元素を含む第１被膜層１２と、第１被膜層１２に接触して形成され、ＣおよびＳｉを含む第２被膜層１３と、を有することを特徴とする光学素子成形用の金型１０。【選択図】図１
2010018453.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子をプレス成形により製造するために用いられる光学素子成形用の金型であって、
母材と、
前記母材に接触して形成され、Ｗ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｔｉから選ばれる少なくとも一種の元素を含む第１被膜層と、
前記第１被膜層に接触して形成され、ＣおよびＳｉを含む第２被膜層と、
を有することを特徴とする光学素子成形用の金型。
【請求項２】
前記母材は、タングステンカーバイト（ＷＣ）を主成分とする超硬合金、またはタンタルカーバイト（ＴａＣ）、チタンカーバイト（ＴｉＣ）、タンタルナイトライド（ＴａＮ）、チタンナイトライド（ＴｉＮ）から選ばれるいずれかひとつを主成分とするサーメットからなることを特徴とする請求項１に記載の光学素子成形用の金型。
【請求項３】
前記第２被膜層は、Ｃが主成分であることを特徴とする請求項１に記載の光学素子成形用の金型。
【請求項４】
前記第２被膜層は、Ｃの含有量が、５０ａｔ％以上であることを特徴とする請求項１に記載の光学素子成形用の金型。
【請求項５】
光学素子をプレス成形により製造するために用いられる光学素子成形用の金型の成形面を修復することで、当該光学素子成形用の金型を再生する方法であって、
前記成形面にＣおよびＳｉを含む被膜層を有する前記光学素子成形用の金型の当該被膜層をプラズマエッチングにより除去する工程と、
前記被膜層を再び成膜する工程と、
を含むことを特徴とする光学素子成形用の金型の再生方法。
【請求項６】
前記光学素子成形用の金型は、
母材と、
前記母材と前記被膜層との間に形成され、Ｗ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｔｉから選ばれる少なくとも一種の元素を含む層からなることを特徴とする請求項５に記載の光学素子成形用の金型の再生方法。
【請求項７】
前記被膜層は、Ｃが主成分であることを特徴とする請求項５に記載の光学素子成形用の金型の再生方法。
【請求項８】
前記プラズマエッチングは、処理ガスとして、酸素ガスおよびアルゴンガスの組み合わせと、水素ガスおよびアルゴンガスの組み合わせとを交互に供給することにより行うことを特徴とする請求項５に記載の光学素子成形用の金型の再生方法。
【請求項９】
前記酸素ガスは、１０ｍｌ／ｍｉｎ〜２００ｍｌ／ｍｉｎで供給することを特徴とする請求項５に記載の光学素子成形用の金型の再生方法。
【請求項１０】
金型を用いてプレス成形により光学素子を製造する方法であって、
母材と、当該母材に接触して形成されＷ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｔｉから選ばれる少なくとも一種の元素を含む第１被膜層と、当該第１被膜層に接触して形成されＣおよびＳｉを含む第２被膜層とを有する金型を用いて、プレス成形により製造することを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項１１】
前記プレス成形は、６００℃以下の軟化温度を有するガラスをプレスすることにより行うことを特徴とする請求項１０に記載の光学素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子成形用の金型等に係り、特に、プレス成形により光学素子を製造するために適した光学素子成形用の金型等に関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信等に用いられるレンズや、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）のピックアップヘッドに搭載されるレンズ（光ピックアップ）及びデジタルカメラに用いられるレンズなどの光学素子は、高屈折率、低複屈折、低色収差及び耐高温性の観点からガラスレンズが用いられる。このガラスレンズの表面を非球面とすれば、単一レンズで収差をなくすことができるので、レンズを含むデバイスの軽量化が可能となる。
非球面ガラスレンズの製造は、従来の研磨による方法では加工精度および量産性に劣ることから、プレス成形による製造方法が用いられる。プレス成形による製造方法は、所望の精度に仕上げられた非球面成形表面を有する金型の上で加熱され軟化されたガラスをプレスすることにより光学素子を得る製造方法である。従って、プレス成形に用いられる金型の表面は、耐熱性に優れ、ガラスとの反応性が低く、膜硬度が高いことが要求される。
このような要求を満たす公報開示の技術として、例えば、特許文献１には、白金イリジウム（Ｐｔ−Ｉｒ）合金、白金ロジウム（Ｐｔ−Ｒｈ）合金のコーティング膜を形成したガラスレンズのプレス成形用型が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開昭６０−１７６９３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、プレス成形によりガラス等よりなる光学素子を作成する場合、金型の成形面は軟化されたガラス（軟化温度のガラス）に曝されるので、金型を長期間使用すれば金型の成形面の平滑性を維持することが困難になる場合がある。このような状態でそのまま金型の使用を続けると、製造される光学素子表面の平滑性が損なわれることになる。また更に金型の母材が痛むことになる。よって、この場合は金型の成形面を修復し、金型の再生をする必要性が生じる。
【０００５】
本発明の目的は、成形面の修復を容易に行うことができる光学素子成形用の金型を提供することである。
また、本発明の他の目的は、母材を痛めずに成形面の修復を容易に、また安全に行うことができる光学素子成形用の金型の再生方法を提供することである。
また更に、本発明の他の目的は、光学素子を大量、安価に製造する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、鋭意検討した結果、光学素子をプレス成形するための金型の成形面に、ＣおよびＳｉを含む被膜層を設けることで、成形面の修復が容易な光学素子成形用の金型を作成可能であることを見出し、かかる知見に基づき本発明を完成した。即ち、本発明は以下を要旨とするものである。
【０００７】
本発明にかかる光学素子成形用の金型は、光学素子をプレス成形により製造するために用いられる光学素子成形用の金型であって、母材と、母材に接触して形成され、Ｗ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｔｉから選ばれる少なくとも一種の元素を含む第１被膜層と、第１被膜層に接触して形成され、ＣおよびＳｉを含む第２被膜層と、を有することを特徴とする。
【０００８】
ここで、母材は、タングステンカーバイト（ＷＣ）を主成分とする超硬合金、またはタンタルカーバイト（ＴａＣ）、チタンカーバイト（ＴｉＣ）、タンタルナイトライド（ＴａＮ）、チタンナイトライド（ＴｉＮ）から選ばれるいずれかひとつを主成分とするサーメットからなることが好ましく、第２被膜層は、Ｃが主成分であることが更に好ましく、第２被膜層は、Ｃの含有量が、５０ａｔ％以上であることが更に好ましい。
【０００９】
また、本発明にかかる光学素子成形用の金型の再生方法は、光学素子をプレス成形により製造するために用いられる光学素子成形用の金型の成形面を修復することで、光学素子成形用の金型を再生する方法であって、成形面にＣおよびＳｉを含む被膜層を有する光学素子成形用の金型の被膜層をプラズマエッチングにより除去する工程と、被膜層を再び成膜する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１０】
ここで、光学素子成形用の金型は、母材と、母材と被膜層との間に形成され、Ｗ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｔｉから選ばれる少なくとも一種の元素を含む層からなることが好ましく、被膜層は、Ｃが主成分であることが更に好ましい。
また、プラズマエッチングは、処理ガスとして、酸素ガスおよびアルゴンガスの組み合わせと、水素ガスおよびアルゴンガスの組み合わせとを交互に供給することにより行うことが好ましく、酸素ガスは、１０ｍｌ／ｍｉｎ〜２００ｍｌ／ｍｉｎで供給することが更に好ましい。
【００１１】
また更に、本発明にかかる光学素子の製造方法は、金型を用いてプレス成形により光学素子を製造する方法であって、母材と、母材に接触して形成されＷ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｔｉから選ばれる少なくとも一種の元素を含む第１被膜層と、第１被膜層に接触して形成されＣおよびＳｉを含む第２被膜層とを有する金型を用いて、プレス成形により製造することを特徴とする。
【００１２】
ここで、プレス成形は、６００℃以下の軟化温度を有するガラスをプレスすることにより行うことが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、成形面の修復を容易に行うことができる光学素子成形用の金型等を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態（実施の形態）について詳細に説明する。
図１は、本実施の形態が適用される光学素子成形用の金型の概略構成を示す図である。
図１に示した光学素子成形用の金型である金型１０は、母材１１と、母材１１に接触して形成され、母材１１に含まれる軽元素の拡散防止のための第１被膜層１２と、第１被膜層１２に接触して形成され、成形されて固化した光学素子と金型１０との離型を容易にするための第２被膜層１３とを有して構成される。
【００１５】
母材１１は、例えば、タングステンカーバイト（ＷＣ）を主成分とし他の軽金属元素をバインダ成分として含んだ超硬合金により形成される。母材１１は、他の軽金属元素として、例えば、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）を含む。母材１１は、光学素子の成形に足るだけの強度を有する。母材１１は、ガラスレンズ等の光学素子の形状に合わせた形状を有し、プレス成形を行う面側は、成形する光学素子の形状に応じた球面、非球面、もしくは自由曲面形状に加工されている。母材１１は、平均表面粗さＲａが例えば２ｎｍ以下に研削され研磨されている。なお、母材１１は、タンタルカーバイト（ＴａＣ）、チタンカーバイト（ＴｉＣ）、タンタルナイトライド（ＴａＮ）、チタンナイトライド（ＴｉＮ）のうちいずれかひとつを主成分とするサーメットを主成分として構成されてもよい。
【００１６】
第１被膜層１２は、例えば、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）のうちの少なくとも一種の元素を含む層である。第１被膜層１２は、母材１１に接触して、耐熱性に優れた緻密な膜を形成する。そして、第１被膜層１２は、母材１１に含まれるバインダ成分を構成する軽金属元素の拡散を防止する機能を果たしている。第１被膜層１２は、膜厚が例えば０．０５μｍ〜３μｍであり、平均表面粗さＲａが、例えば４ｎｍ以下に製作されている。
【００１７】
第２被膜層１３は、Ｃ（炭素）およびＳｉ（珪素）を含む膜である。より具体的には、Ｃが主成分である膜であり、Ｃの含有量は、５０ａｔ％以上であることが好ましい。この組成で構成することにより、後述する金型１０の再生において、第２被膜層１３をプラズマエッチングを用いて除去する際に、より適度なエッチング速度で行うことができる。そのため、母材１１や第１被膜層１２を痛めずに第２被膜層１３だけを除去しやすくなる。また、後述するプレス成形装置で光学素子母材をプレス成形してガラスレンズを製造するときに、光学素子母材が下金型や上金型にはりつくことで離型を阻害するのを防止しやすくなる。
第２被膜層１３は、膜厚が例えば０．０５μｍ〜３μｍであり、平均表面粗さＲａが例えば４ｎｍ以下に製作されている。これにより、成形されて固化した光学素子と金型１０との離型を容易にしている。
【００１８】
以上説明した金型１０を製作する際に使用される成膜装置３０と、この成膜装置３０を用いた金型１０の製造方法について説明する。
【００１９】
（成膜装置）
図２は、本実施の形態にかかる金型１０を製作する際に使用される成膜装置３０の構成の一例を示した図である。
図２に示したように、成膜装置３０は、前述した母材１１が搭載される金型保持台３２と、前述した第１被膜層１２（図１参照）又は第２被膜層１３（図１参照）の素材となるターゲット３４と、金型１０の成膜環境を制御するアルゴンガス流量調整器３６とを備えている。
【００２０】
また、成膜装置３０は、母材１１とターゲット３４の周囲を真空環境にする真空排気装置３８と、ターゲット３４上の磁場を水平にするマグネット４０と、母材１１とターゲット３４の周囲環境の真空度を測定する真空度測定装置４２とを備えている。更に、成膜装置３０は、ターゲット３４を真空槽４８と絶縁する絶縁体４４と、ターゲット３４に高周波電圧を印加する高周波電源４６とを備えている。更にまた、成膜装置３０は、母材１１とターゲット３４とを収容し真空環境を維持する真空槽４８と、ターゲット３４が載置されるカソード４９とを有して構成される。
【００２１】
図２に示した成膜装置３０を用いて、金型１０の形状に加工された母材１１に対して、第１被膜層１２がスパッタ法により成膜される。
より詳しく述べれば、成膜対象である母材１１とターゲット３４とを対向して配置し、真空排気装置３８により周囲環境を真空状態にする。そして、アルゴンガス流量調整器３６からアルゴンガスを導入し、高周波電源４６を用いて母材１１とターゲット３４との間に高周波電圧を印加する。
【００２２】
高周波電圧が印加されてターゲット３４から飛び出した電子が真空環境を高速移動し、真空環境中にわずかにある気体分子に衝突し、気体分子の電子をはじき飛ばし、イオンを生成する。高速移動する電子やイオンは、マグネット４０により作られた磁場の影響を受けて、ターゲット３４に衝突する。そして、ターゲット３４に衝突したイオンは、ターゲット３４の粒子をはじき飛ばす（スパッタリング現象）。はじき飛ばされたターゲット３４の粒子が母材１１に衝突、付着し、第１被膜層１２を形成する。
第１被膜層１２が形成された後、カソード４９に載置された第１被膜層１２用のターゲット３４は第２被膜層１３用のターゲット３４に置き換えられた後、同じくスパッタ法により、第１被膜層１２上に第２被膜層１３が成膜される。
【００２３】
次に、上述の金型１０を再生する方法について説明する。
金型１０を再生するには、成形面にＣおよびＳｉを含む被膜層である第２被膜層１３（図１参照）を有する金型１０の第２被膜層１３をプラズマエッチングにより除去する工程と、第２被膜層１３を再び成膜する工程とからなる。
まず、第２被膜層１３をプラズマエッチングにより除去する工程として、プラズマエッチングを行う処理装置、エッチング条件等について詳しく説明を行う。
【００２４】
（プラズマエッチング装置）
図３は、容量結合型のＲＦプラズマによってプラズマエッチングを行う処理装置の一例を説明した図である。
図３で示したプラズマエッチングを行う処理装置５０は、金型１０が設置される金型設置台５２と、金型設置台５２に対向して配置される対向電極５３とを有する。また、処理装置５０は、金型１０の周囲環境に所定の処理ガスを導入する処理ガス導入バルブ５４と、金型設置台５２と対向電極５３との間に高周波電圧を印加する高周波電源５５と、周囲環境から空気又は処理ガスを排気する排気バルブ５６及び排気ポンプ５７とを有して構成される。
【００２５】
金型設置台５２は、金型１０を搭載できる強度を有した、例えば、ステンレス等の導電体で構成される。そして、金型設置台５２は、対向電極５３と共に、高周波電源５５に接続される。
【００２６】
対向電極５３は、例えば、ステンレス等の導電体で構成される。対向電極５３は、金型１０が搭載された金型設置台５２に対してほぼ平行になるように、対向電極５３は金型設置台５２に対して対向配置される。
【００２７】
処理ガス導入バルブ５４は、後述する排気バルブ５６及び排気ポンプ５７とが、金型設置台５２と対向電極５３との間に形成される金型１０の周囲環境から空気を排出して所定の真空度に達した後に、処理ガスを導入する。
【００２８】
高周波電源５５は、金型設置台５２と対向電極５３との間に高周波電圧を印加する。印加される高周波は、処理ガス導入バルブ５４によって導入される処理ガスが励起されてプラズマを生起させる程度の周波数及び電圧を有する。
ここで、高周波電圧の印加方法として、ＲＦプラズマ、マイクロ波プラズマ、ＤＣプラズマ等がいずれも使用可能であるが、放電のし易さからＲＦプラズマ又はマイクロ波プラズマが好適である。更に、処理装置５０の構成の簡便さから、ＲＦプラズマが好適である。
【００２９】
高周波放電に使用されるいわゆるＲＦプラズマの場合、金型設置台５２を接地して対向電極５３に高周波電圧を印加する図３に示すグラウンドモード、金型設置台５２に高周波電圧を印加して対向電極５３を接地する図４に示すＲＦモード、および金型設置台５２にＤＣ電源５８を印加し金型設置台５２と対向電極５３に高周波電圧を印加する図５に示すＤＣバイアスモード、更に金型設置台５２と対向電極５３共にラジオ波を印加するＲＦバイアスモード（図示省略）があるが、いずれの方式でも使用可能である。
【００３０】
排気バルブ５６及び排気ポンプ５７は、金型設置台５２と対向電極５３との間に形成される金型１０の周囲環境から、所定の真空度に達するまで空気を排出する。また、排気バルブ５６及び排気ポンプ５７は、処理が終了した後に、処理ガスを排気する際に使用される。
【００３１】
以上の構成を有する処理装置５０を使用してプラズマエッチングを行う方法を以下に説明する。
まず、金型１０が金型設置台５２上の所定位置に搭載された後、排気バルブ５６及び排気ポンプ５７が協働して、所定の真空度に達するまで金型１０の周囲環境から空気を排出する。所定の真空度に達した後、処理ガス導入バルブ５４から、処理ガスが導入される。
そして、金型設置台５２と対向電極５３との間に、高周波電源５５によって高周波電圧が印加される。印加された高周波電圧により処理ガスが分解されて、ラジカルやイオンが生成される。生成されたラジカルやイオンは、金型１０に衝突し、第２被膜層１３（図１参照）を形成するＣやＳｉと化学反応を起こして気化させ除去することでエッチングが行われる。
【００３２】
本実施の形態では、処理ガスとして、アルゴン（Ａｒ）ガス、酸素（Ｏ２）ガス、水素（Ｈ２）ガスを用いるのが好ましい。
これらのガスを処理ガスとして用いることで、第２被膜層１３を形成する成分であるＣはイオン化された酸素と反応し、炭素系のガス（例えば、ＣＯ２）となって除去することができる。また、第２被膜層１３を形成する成分であるＳｉは、イオン化された酸素と反応しシリコン系酸化物（例えば、ＳｉＯ２）となるが、このシリコン系酸化物は、イオン化された水素と反応し、シラン系のガス（例えば、ＳｉＨ４）および水（Ｈ２Ｏ）となって除去することが可能である。そして、この際にＳｉとイオン化された酸素とが反応することにより生成するシリコン系酸化物は、バリヤとなり、エッチングの進行を抑制するため、適度なエッチング速度で、エッチングが可能となる。そのため、第１被膜層１２（図１参照）および母材１１（図１参照）を痛めずに第２被膜層１３を除去しやすくなる。
【００３３】
ここで、安全性の観点から、酸素ガスと水素ガスとは、同時に供給することはせず、酸素ガスおよびアルゴンガスの組み合わせと、水素ガスおよびアルゴンガスの組み合わせとで交互に供給することが好ましい。
図６は、アルゴンガス、酸素ガス、水素ガスのそれぞれの処理ガスの時間の経過に対する供給量について説明した図である。
図６においては、上からアルゴンガス、酸素ガス、水素ガスの時間と供給量との関係を示している。ここでアルゴンガスは、いったん供給を開始すると、プラズマエッチングを終了させるまで供給を止めることはない。一方、酸素ガスと水素ガスは、それぞれ１５分と１０分の時間で交互に供給を行っている。このパターンでアルゴンガス、酸素ガス、水素ガスを供給することにより、処理ガスを、酸素ガスおよびアルゴンガスの組み合わせと、水素ガスおよびアルゴンガスの組み合わせとで交互に供給することになる。なお処理ガスの供給量としては、アルゴンガスは、１０ｍｌ／ｍｉｎ〜２００ｍｌ／ｍｉｎで供給することが好ましい。また、酸素ガスは、１０ｍｌ／ｍｉｎ〜２００ｍｌ／ｍｉｎで供給することが好ましく、また更に、水素ガスは、１０ｍｌ／ｍｉｎ〜２００ｍｌ／ｍｉｎで供給することが好ましい。
酸素ガスの供給量を１０ｍｌ／ｍｉｎより少なくすると、処理装置５０（図３参照）内部でのプラズマ密度が高くなり、金型１０（図３参照）にダメージを与えやすくなる。また酸素ガスの供給量を２００ｍｌ／ｍｉｎより多くすると、処理装置５０内部でのプラズマ密度が低くなり、エッチングを行いにくくなる。
【００３４】
なお、上述した処理ガスの供給のパターンはあくまで一例である。他の方法としては、例えば、酸素ガスと水素ガスとを供給する間に全ての処理ガスを供給しない時間帯を設け、この時間帯において処理ガスをいったん排気する作業を行い、それから次の処理ガスを供給するパターンを採用してもよい。これにより酸素ガスを供給するときは水素ガスが残留せず、また水素ガスを供給するときは酸素ガスが残留しないため、安全性を更に高めることができる。
【００３５】
このようにして、第２被膜層１３を除去した後は、図２において説明を行った成膜装置３０により再び第２被膜層１３を成膜することにより、金型１０の成形面の修復を行うことができ、金型１０の再生が可能である。そして、この方法を用いることで金型１０の再生を容易に行うことができ、更に安全に、そして安価に行うことができる。
なお、第２被膜層１３を再び成膜する前に、アルゴンガス等によるボンバード処理を行うと、第２被膜層１３の付着強度が高まるためより好ましい。
【００３６】
次に、以上説明した金型１０を用いて、光学素子をプレス成形する装置および方法を以下に説明する。
【００３７】
（プレス成形装置）
図７は、本実施の形態が適用される金型１０を用いた、プレス成形装置の一例を示す構成図である。
図７に示したプレス成形装置１００は、光学素子の一例としてガラスレンズを、一対の金型を用いてプレス成形により製造する装置である。プレス成形装置１００は、下金型１０ａ及び上金型１０ｂと、下金型１０ａ及び上金型１０ｂを所定の温度に維持する下均熱プレート１１４及び上均熱プレート１１６と、下金型１０ａ及び上金型１０ｂを昇温する下加熱ヒーター１１８及び上加熱ヒーター１２０とを有して構成される。また、プレス成形装置１００は、上金型１０ｂを可動させる加圧シリンダー１２４と、光ガラスレンズの成形環境を制御する窒素導入口１２６及び窒素排気口１２８と、下金型１０ａ及び上金型１０ｂ等を収容するガラスレンズ成形器１３０と、上金型１０ｂの動作を規制するスリーブ１３２とを有して構成される。
【００３８】
下金型１０ａと上金型１０ｂとは共に、上述した第１被膜層１２（図１参照）および第２被膜層１３（図１参照）を成形面に有する金型１０である。下金型１０ａと上金型１０ｂとが、載置されて軟化された光学素子母材１２２をプレス成形法により成形してガラスレンズを製作する。
下均熱プレート１１４と上均熱プレート１１６は、それぞれ下加熱ヒーター１１８と上加熱ヒーター１２０に搭載される。下均熱プレート１１４と上均熱プレート１１６は、サーマルバッファ（熱的緩衝体）の役割を果たし、下加熱ヒーター１１８と上加熱ヒーター１２０から受ける熱を、ガラスレンズの製作に支障がない程度に均一な状態にして下金型１０ａと上金型１０ｂとに伝える。ここで、下加熱ヒーター１１８と上加熱ヒーター１２０とは、図示しない制御手段を用いて、下金型１０ａと上金型１０ｂの表面がプレス成形に適した温度になるように制御されている。
【００３９】
光学素子母材１２２は、例えば、シリカを主成分とし、アルミナ、酸化ナトリウム、酸化ランタン等が添加された低融点ガラスにより構成される。光学素子母材１２２は、例えば、６００℃以下の軟化温度を有するガラスである低融点ガラスであっても、４００℃以下の軟化温度を有するガラスである超低融点ガラスであってもよい。
加圧シリンダー１２４は、上加熱ヒーター１２０及び上均熱プレート１１６に固定された上金型１０ｂを上下動させる駆動系である。そして、図示しない制御手段により動作が制御される。
窒素導入口１２６及び窒素排気口１２８は、成形時の金型の雰囲気を窒素として、高温下での酸化を防止している。
【００４０】
以上の構成を有するプレス成形装置１００が光学素子母材１２２をプレス成形してガラスレンズを製造する製造工程を以下に説明する。
まず、光学素子母材１２２を、下金型１０ａと上金型１０ｂとの間に光学素子母材１２２を投入し、光学素子母材１２２をプレス成形装置１００に配置する。
【００４１】
次に、図示しない排気ポンプ及び処理ガス導入ポンプを使って、窒素導入口１２６から窒素を導入し、プレス成形装置１００内部の空気を窒素ガスに置換する。そして、下加熱ヒーター１１８及び上加熱ヒーター１２０を昇温し、窒素雰囲気下で光学素子母材１２２の転移点（転移温度）Ｔｇまで光学素子母材１２２を充分に加熱し、更に、屈伏点（屈伏温度）Ａｔまで昇温して光学素子母材１２２を軟化させる。
そして、屈伏温度Ａｔ付近になったとき、加圧シリンダー１２４により上金型１０ｂを可動させ、下金型１０ａと上金型１０ｂとにより光学素子母材１２２をプレスする。
【００４２】
光学素子母材１２２は、プレスの際に下金型１０ａ及び上金型１０ｂにより加えられる圧力により外側に広がり、下金型１０ａと上金型１０ｂとの間にできる空隙に収容され、プレス成形される。
その後、圧力を加えたままプレス成形装置１００を転移温度Ｔｇ付近まで冷却し、次に上金型１０ｂの圧力を開放し、例えば常温まで冷却して、ガラスレンズを取り出す。
この一連の工程により、光学素子としてのガラスレンズが製造される。
【実施例】
【００４３】
〔成形試験〕
（実施例１）
図２に示す成膜装置３０を用いて、タングステンカーバイトを主成分とする超硬合金からなる母材１１の上に第１被膜層１２（図１参照）としてＷＮを成膜し、更に第１被膜層１２の上に第２被膜層１３として、Ｃを８５ａｔ％、Ｓｉを１５ａｔ％含む膜を成膜して、金型１０を製作した。第２被膜層１３の膜厚は約６００ｎｍであった。
この金型１０を使用し、ホウケイ酸塩クラウンガラスの一種で、光学ガラスの中で最も一般的なガラスのＢＫ７を窒素雰囲気下で１０００ショット成形し、光学素子としてガラスレンズを製造した。この金型１０を顕微鏡により観察したところ第２被膜層１３が部分的に剥がれていることを確認した。
そして、この時点で、後述する評価方法により評価を行った（トータル１０００ショット）。
【００４４】
第２被膜層１３が剥がれた状態で成形を続けると第１被膜層１２も剥がれてしまうため、この時点で、金型１０を再生することにした。
ここで、図４で示したＲＦモードで、プラズマエッチングを行う処理装置５０を用いて、第２被膜層１３の除去を行った。第２被膜層１３を除去する条件としては、処理ガスとして酸素ガスおよびアルゴンガスの組み合わせと、水素ガスおよびアルゴンガスの組み合わせとを交互に供給することにより行った。処理ガスとして酸素ガスおよびアルゴンガスの組み合わせで供給したときのアルゴンガスの供給量は、１０ｍｌ／ｍｉｎであり、酸素ガスの供給量は、４０ｍｌ／ｍｉｎとした。このとき１３．５６ＭＨｚの高周波電圧を２００Ｗ印加し、６分間処理を行った。また、処理ガスとして水素ガスおよびアルゴンガスの組み合わせで供給したときのアルゴンガスの供給量は、３５ｍｌ／ｍｉｎであり、水素ガスの供給量は、２０ｍｌ／ｍｉｎとした。このとき１３．５６ＭＨｚの高周波電圧を５００Ｗ印加し、１０分間処理を行った。これらを繰り返し、トータルで７５分間処理を行った。
【００４５】
その後、アルゴンガスによるボンバード処理を３分間行った後、図２に示す成膜装置３０を用いて、第２被膜層１３として、Ｃを８５ａｔ％、Ｓｉを１５ａｔ％含む膜を成膜し、金型１０を再生した。
このようにして再生した金型１０を使用し、再び、ＢＫ７を窒素雰囲気下で１０００ショット成形し（トータル２０００ショット）、後述する評価方法により評価を行った。
【００４６】
更に、この金型１０を上述した方法と同様の方法で２度目の再生を行い、再び、ＢＫ７を窒素雰囲気下で１０００ショット成形し（トータル３０００ショット）、後述する評価方法により評価を行った。
【００４７】
（比較例１）
母材１１は実施例１と同様のものを用い、母材１１上に離型膜として、ＰｔＲｕ合金膜を膜厚２００ｎｍで成膜した。その後、実施例１と同様の成形試験を行い、ＢＫ７を窒素雰囲気下で１０００ショット成形し、後述する評価方法により評価を行った。
そして、更に成形試験を継続し、１５００ショット目で後述する評価方法により評価を行った。
【００４８】
〔評価方法〕
金型の表面状態を評価するため平均表面粗さＲａをＡＦＭ（Atomic Force Microscope：原子間力顕微鏡）で測定した。また製造されたガラスレンズのクラック発生率を評価した。また更に、製造されたガラスレンズの曇りの有無を透過光により目視で判定を行った。
この際に、金型１０の平均表面粗さＲａは、５．０ｎｍを基準値とし、５．０ｎｍ未満であれば良好と判断した。
【００４９】
〔評価結果〕
評価結果を、表１に示す。
表１では、実施例１におけるトータル１０００ショット目、トータル２０００ショット目、トータル３０００ショット目、および比較例１におけるトータル１０００ショット目、トータル１５００ショット目での平均表面粗さＲａ、クラック発生率、曇りの有無をそれぞれ示した。
【００５０】
表１で示した結果によれば、クラック発生率はそれぞれについて大きな差は生じなかったものの、平均表面粗さＲａについては、実施例１におけるトータル１０００ショット目、トータル２０００ショット目、トータル３０００ショット目のいずれにおいても、良好であったのに対し、比較例１におけるトータル１０００ショット目、トータル１５００ショット目では平均表面粗さＲａが基準値より大きくなった。更に、曇りの有無については、実施例１におけるトータル１０００ショット目、トータル２０００ショット目、トータル３０００ショット目のいずれにおいても、曇りは発生せず、良好であったのに対し、比較例１におけるトータル１５００ショット目では曇りの発生が認められた。
この結果から比較例１の金型に対し、実施例１の金型は、耐久性において優れ、また良好に再生可能であることがわかる。
【００５１】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本実施の形態が適用される光学素子成形用の金型の概略構成を示す図である。
【図２】本実施の形態にかかる金型を製作する際に使用される成膜装置の構成の一例を示した図である。
【図３】容量結合型のＲＦプラズマによってプラズマエッチングを行う処理装置の一例を説明した図である。
【図４】ＲＦモードでプラズマエッチングを行う処理装置の一例を説明した図である。
【図５】ＤＣバイアスモードでプラズマエッチングを行う処理装置の一例を説明した図である。
【図６】アルゴンガス、酸素ガス、水素ガスのそれぞれの処理ガスの時間の経過に対する供給量について説明した図である。
【図７】本実施の形態が適用される金型を用いた、プレス成形装置の一例を示す構成図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０…金型、１１…母材、１２…第１被膜層、１３…第２被膜層、３０…成膜装置、５０…処理装置、１００…プレス成形装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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