(57)【要約】【課題】外観不良の少ないレンズが成形可能な、薄膜形成装置によって成膜されたカーボン膜を含む離型膜を備えるモールドプレス成形型の製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】真空アーク放電によりカーボン陰極上で炭素プラズマを生成し、炭素プラズマからイオン化した炭素のみを取り出し、前記イオン化した炭素を被成膜面に照射することによって成膜されたカーボン膜を含む離型膜を備えるモールドプレス成形型の製造方法であって、被成膜面に、第１のバイアス電圧Ｖ１（Ｖ）を印加しながら厚さｄ１（ｎｍ）の第１のカーボン膜を成膜する工程と、第１のカーボン膜の上に、第２のバイアス電圧Ｖ２（Ｖ）を印加しながら最外層を形成する厚さｄ２（ｎｍ）の第２のカーボン膜を成膜する工程とを含み、前記第１および第２のバイアス電圧Ｖ１、Ｖ２並びに前記厚さｄ１、ｄ２は、Ｖ１＞Ｖ２かつｄ１＞ｄ２を満たす製造方法を提供する。【選択図】図２
2014069984.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空アーク放電によりカーボン陰極上で炭素プラズマを生成し、前記炭素プラズマからイオン化した炭素のみを取り出し、前記イオン化した炭素を被成膜面に照射することによって成膜されたカーボン膜を含む離型膜を備えるモールドプレス成形型の製造方法であって、
被成膜面に、第１のバイアス電圧Ｖ1を印加しながら厚さｄ1の第１のカーボン膜を成膜する工程と、
前記第１のカーボン膜の上に、第２のバイアス電圧Ｖ2を印加しながら最外層を形成する厚さｄ2の第２のカーボン膜を成膜する工程とを含み、
前記第１および第２のバイアス電圧Ｖ1、Ｖ2並びに前記厚さｄ1、ｄ2は、
Ｖ1＞Ｖ2かつｄ1＞ｄ2
を満たす離型膜を備えるモールドプレス成形型の製造方法。
【請求項２】
前記第２のバイアス電圧Ｖ2は、−１１００Ｖ以下であり、かつ前記厚さｄ2は、７ｎｍ以上である、請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記第１のバイアス電圧Ｖ1は、−１０Ｖ以下であり、−４００Ｖ以上である、請求項２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記第１のカーボン膜と前記モールドプレス成形型の間にさらに接着層を形成する工程を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の製造方法により製造された、モールドプレス成形型。
【請求項６】
第２のカーボン膜のナノインデンテーション法で測定される硬度が３０ＧＰａ以下であり、かつ第１のカーボン膜のナノインデンテーション法で測定される硬度が第２のカーボン膜のナノインデンテーション法で測定される硬度よりも高い、請求項５に記載のモールドプレス成形型。
【請求項７】
前記第２のカーボン膜の動摩擦係数が、０.２以下であり、かつ前記第１のカーボン膜の動摩擦係数が前記第２のカーボン膜の動摩擦係数よりも大きい、請求項５又は６記載のモールドプレス成形型。
【請求項８】
請求項５〜７のいずれか一項に記載のモールドプレス成形型を用いて、被成形ガラスをプレス成形して、ガラス光学素子を製造するガラス光学素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレンズなどの光学素子をプレス成形により製造する際に使用される、離型膜を備えたモールドプレス成形型の製造方法およびそのモールドプレス成形型に関する。詳細には、外観不良の少ないレンズが成形可能な、真空アーク放電によりカーボン陰極上で炭素プラズマを生成し、炭素プラズマからイオン化した炭素のみを取り出し、イオン化した炭素をこの炭素プラズマを被成膜面に照射することによって成膜されたカーボン膜を含む離型膜を備えるモールドプレス成形型の製造方法およびそのモールドプレス成形型に関する。
【背景技術】
【０００２】
精密プレス成形法はモールドオプティクス成形法とも呼ばれ、プレス成形型の成形面を精密にガラスに転写することにより、プレス成形で光学機能面、例えばレンズを例にとると、非球面レンズの非球面や球面レンズの球面などのレンズ面を形成する方法である。つまり光学機能面を仕上げるために研削や研磨などの機械加工をする必要がないことから、光学素子、特に非球面レンズを高生産性のもとに製造することができる。
従来この種の方法に使用される成形型の型材料としてはＳｉＣ、超硬合金、ステンレス鋼などの金属、セラミックスをはじめとする様々な材料が使用されており、成形型とガラスの離型性を改善する為に成形型上に炭素含有膜、貴金属合金膜などの離型膜を設けることが提案されている。なかでもダイヤモンド状炭素膜、水素化アモルファスカーボン膜（a-C:H膜）、硬質炭素膜、テトラヘドラルアモルファスカーボン膜（ｔａＣ膜）などのカーボン膜を含む離型膜を設けた成形型は離型性が良く、ガラスとの融着を起こしにくいという利点を有している。
しかしながら、このようなカーボン膜は、モールドプレス成形操作を繰り返すうちに摩耗して、十分な成形性能が得られず、耐久性に問題点があった。そこで離型膜の耐久性を改善する為に、成形時に硬度が低下しにくい膜を使用することが提案されている。
例えば、特許文献１（特開２０１２−１２２８６号公報）には、光学素子成形用型の型母材にＦｉｌｔｅｒｅｄ  Ｃａｔｈｏｄｉｃ Ｖａｃｕｕｍ  Ａｒｃ法（以下、ＦＣＶＡ法という）によって、ｔａＣ膜を成膜することが開示されている。ＦＣＶＡ法は、炭素電極のアーク放電からエネルギーの揃った荷電粒子のみを取り出し、基板上に均質かつ高密度な薄膜を形成する方式である。この方法によれば水素を含まない高強度なｓｐ３結合によるｔａＣ膜を得ることができる。
また、特許文献２（特開２００９−１９９６３７号公報）には、Ｆｉｌｔｅｒｅｄ  Ｃａｔｈｏｄｉｃ  Ａｒｃ法（以下、ＦＣＡ法という）によって、磁気記録媒体にｔａＣ膜を形成することが開示されている。ＦＣＡ法は、陰極に純グラファイトターゲットを用い、アーク放電によりターゲット上でアークを発生させて炭素プラズマを生成させ、プラズマ中のイオンを負バイアス等によって基体に引き込んでカーボン膜を成膜する。かかる方法で成膜されたカーボン膜は、ｓｐ２成分に対するｓｐ３成分の比率が高くなるため、硬くて丈夫なカーボン膜が得られる。
なお、ＦＣＶＡ法とＦＣＡ法は同じ製法を異なる名称で表記したものである。同様の名称としてＦｉｌｔｅｒｅｄ  Ｖａｃｕｕｍ  Ａｒｃ法（以下、ＦＶＡ法という）、Ｆｉｌｔｅｒｅｄ  Ａｒｃ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ法（以下、ＦＡＤ法という）などがあるが、これらはいずれも同じ製法である。この製法で成膜されたカーボン膜はｓｐ３成分の比率が高くなるため、高硬度のカーボン膜が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１２２８６号公報
【特許文献２】特開２００９−１９９６３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前述のＦＣＶＡ法等によって成膜されたｔａＣ膜を形成した成形型を用いて被成形ガラスをプレス成形して光学素子を成形した場合に、成形した光学素子に発泡、キズ、白濁などの外観不良が生じ、歩留まりが低下するという問題があった。
本発明は、ＦＣＶＡ法等によるカーボン膜を備える成形型に特有の上記の問題を解決するためになされたものであり、外観不良の少ないレンズが成形可能なカーボン膜を含む離型膜を備えるモールドプレス成形型の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
真空アーク放電によりカーボン陰極上で炭素プラズマを生成し、炭素プラズマからイオン化した炭素のみを取り出し、イオン化した炭素を被成膜面に照射することによるカーボン膜の成膜において、特定のバイアス電圧を印加しながら少なくとも２層からなるカーボン膜を成膜する製造方法により発泡やキズなどの外観不良が抑制される離型膜が得られることが見出された。
すなわち本発明は、真空アーク放電によりカーボン陰極上で炭素プラズマを生成し、炭素プラズマからイオン化した炭素のみを取り出し、イオン化した炭素を被成膜面に照射することにより成膜されたカーボン膜を含む離型膜を備えるモールドプレス成形型の製造方法であって、被成膜面に、第１のバイアス電圧Ｖ1（Ｖ）を印加しながら厚さｄ1（ｎｍ）の第１のカーボン膜を成膜する工程と、第１のカーボン膜の上に、第２のバイアス電圧Ｖ2（Ｖ）を印加しながら最外層を形成する厚さｄ2（ｎｍ）の第２のカーボン膜を成膜する工程とを含み、第１および第２のバイアス電圧Ｖ1、Ｖ2並びに厚さｄ1、ｄ2は、Ｖ1＞Ｖ2かつｄ1＞ｄ2を満たす製造方法を提供する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、外観不良の少ないレンズが成形可能なカーボン膜を含む離型膜を備えるモールドプレス成形型の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】ＦＣＶＡ法による成膜工程に用いる離型膜形成装置１００の機器構成を説明するための図である。
【図２】実施例１の離型膜の構成を示す図である。
【図３】検討例１の離型膜の構成を示す図である。
【図４】検討例２の離型膜の構成を示す図である。
【図５】実施例７の離型膜の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一の符号を付してその説明は繰り返さない。
【０００９】
本発明において、カーボン膜は真空アーク放電によりカーボン陰極上で炭素プラズマを生成し、炭素プラズマからイオン化した炭素のみを取り出し、イオン化した炭素を被成膜面に照射することによって成膜される。
本発明において、カーボン陰極は好ましくはグラファイト製、より好ましくは純グラファイト製の陰極である。
本発明において、真空アーク放電は定法にしたがって行う。
さらに本発明において、炭素プラズマからイオン化した炭素のみを取り出す方法には、磁場によるフィルタリングなどが含まれるが、炭素プラズマ発生と同時に発生する膜質を低下させるドロップレットをフィルタリングすることができる方法であれば特に限定されない。
上記のような成膜方法としては、Ｆｉｌｔｅｒｅｄ  Ｃａｔｈｏｄｉｃ Ｖａｃｕｕｍ  Ａｒｃ法（以下、ＦＣＶＡ法という）、Ｆｉｌｔｅｒｅｄ  Ｃａｔｈｏｄｉｃ  Ａｒｃ法（以下、ＦＣＡ法という）、Ｆｉｌｔｅｒｅｄ  Ｖａｃｕｕｍ  Ａｒｃ法（以下、ＦＶＡ法という）、Ｆｉｌｔｅｒｅｄ  Ａｒｃ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ法（以下、ＦＡＤ法という）等が挙げられる。
例えばＦＣＶＡ法は、グラファイト製の陰極をターゲットとして真空アーク放電により炭素プラズマを発生させ、電磁的空間フィルターによりイオン化した炭素のみを取りだし、基材に負のバイアス電圧をかけることにより基材上にイオン化した炭素を引き込み、カーボン膜を形成する方法である。
ここで電磁的空間フィルターは陰極が直接見えない位置に基材を配置し、つまり陰極と基材が直線上にない位置に基材を配置して、陰極から発生するプラズマを電磁的に湾曲又は屈曲させることによってプラズマの輸送中に炭素プラズマ発生と同時に発生する膜質を低下させるドロップレットをフィルタリングすることができるフィルターである。
本発明の方法によれば室温で成膜可能であり、得られたカーボン膜は加熱時に膜の硬度が下がる原因となる水素を含まず、制御可能な高い硬度を有し、平滑な表面を有するという利点を有する。
【００１０】
本発明におけるカーボン膜の成膜工程の１態様について以下に説明する。
図１は、ＦＣＶＡ法による離型膜形成装置１００の機器構成を説明するための図である。 図１を参照して、この形成装置１００は、真空チャンバー１内に支持板１０と、被成膜物である成形型２０とを備える。ここで、支持板１０はアルミニウム合金等の導電性材料からなる。
真空チャンバー１には、ＦＣＶＡ法によってテトラヘドラルアモルファスカーボン膜（ｔａＣ膜）を成膜するためのバキュームアーク電源２、アークプラズマ生成室３、プラズマ輸送管４、フィルターコイル５が接続されている。
アークプラズマ生成室３は、真空アーク放電によって陰極を蒸発させて陰極物質を含むプラズマを生成する真空アーク蒸発源を含む。プラズマ輸送管４は、屈曲形状を呈してアークプラズマ生成室３と真空チャンバー１とに連設され、輸送管４の周囲には磁場を形成するフィルターコイル５が巻回されている。
【００１１】
次に、この装置を用いてｔａＣ膜を成形型２０に成膜する成膜工程について以下説明する。
真空チャンバー１内で成形型２０は、被成膜面の法線方向とフィルターコイル５によって偏向されたイオン化された炭素７の進行方向とが平行になるように配置する。真空チャンバー１内の到達真空度を、１×１０-4Ｐａ以下になるまで真空ポンプ（図示せず）により排気する。次に、バキュームアーク電源２により、アークプラズマ生成室３で炭素プラズマを生成し、フィルターコイル５に所望の電流を制御させて、イオン化された炭素７のみを抽出する。さらに、フィルターコイル５に所望の電流を制御させて、イオン化された炭素７をスキャニングし、支持板１０上に配置された成形型２０の成形面（被成膜面）に一様なｔａＣ薄膜を形成する。また、支持板１０および成形型２０にバイアス電圧をかけることにより、ｔａＣ膜を構成するイオン粒子のエネルギーレベルを変化させることができる。
【００１２】
ＦＣＶＡ法による膜の硬度は支持板１０および成形型２０にかけるバイアス電圧により調整可能であり、約−１００Ｖのバイアス電圧で最も高い硬度を示し、バイアス電圧を下げると硬度は低下する。
本発明においては、下地層としてバイアス電圧の絶対値が小さい負のバイアス電圧で成膜した高硬度膜（第１のカーボン膜）を形成し、その上に最外層として下地層よりも薄く、バイアス電圧の絶対値が大きい負のバイアス電圧で成膜した低硬度膜（第２のカーボン膜）を形成するという構成をとることによって、離型膜に対するガラスの追従性が変わり、ガラス内部から外部に放出されるガスが型外周部に逃げやすくなり、発泡などの外観不良の発生が抑制されると考えられる。
【００１３】
したがって、本発明の成膜工程は、被成膜面に、第１のバイアス電圧Ｖ1（Ｖ）を印加しながら厚さｄ1（ｎｍ）の第１のカーボン膜を成膜する工程、及び第１のカーボン膜の上に、第２のバイアス電圧Ｖ2（Ｖ）を印加しながら最外層を形成する厚さｄ2（ｎｍ）の第２のカーボン膜を成膜する工程を含む。第１のカーボン膜を形成する工程と第２のカーボン膜を形成する工程とは印加する電圧を変化させることにより連続して行うことができる。
【００１４】
本発明において、第２のバイアス電圧Ｖ2（Ｖ）は  第１のバイアス電圧Ｖ1（Ｖ）よりも低い。
第１のバイアス電圧Ｖ1（Ｖ）は好ましくは−４００≦Ｖ1≦−１０であり、より好ましくは−１５０≦Ｖ1≦−１０である。
第２のバイアス電圧Ｖ2（Ｖ）は好ましくはＶ2≦−１１００であり、より好ましくはＶ2≦−１２００である。また第２のバイアス電圧Ｖ2（Ｖ）は好ましくはＶ2≧−４０００であり、より好ましくはＶ2≧−３０００であり、さらに好ましくはＶ2≧−２５００である。
上記好ましい範囲では発泡、キズ、白濁などの外観不良の発生が抑制される。
【００１５】
本発明において、第１のカーボン膜の厚さｄ1（ｎｍ）は第２のカーボン膜の厚さｄ2（ｎｍ）よりも厚い。
第１のカーボン膜の厚さｄ1（ｎｍ）は好ましくはｄ1≧１０であり、より好ましくはｄ1≧２０である。また第１のカーボン膜の厚さｄ1（ｎｍ）は好ましくはｄ1≦１０００であり、より好ましくはｄ1≦３００である。
第２のカーボン膜の厚さｄ2（ｎｍ）は好ましくはｄ2≧７、より好ましくはｄ2≧１０である。また第２のカーボン膜の厚さｄ2（ｎｍ）は好ましくはｄ2≦２００であり、より好ましくはｄ2≦１００である。
上記好ましい範囲では発泡、キズ、白濁などの外観不良の発生が抑制される。
【００１６】
本発明における成形型の製造方法は、成形型２０と離型膜の密着性を確保し、プレス時における離型膜の剥離を防ぐために、第１のカーボン膜と成形型２０の間にさらに接着層を形成する工程を含んでいても良い。接着層は成形型２０の材料との関係で適宜選択することが可能であり、成形型２０がＳｉＣの場合にはＦＣＶＡ法により、被成膜面側から第１層：バイアス電圧が−１５００〜−１０００Ｖ、膜厚が５〜１５ｎｍ、第２層：バイアス電圧が−１０００〜−３００Ｖ、膜厚が１０〜３０ｎｍの２層からなる接着層を形成することができる。例えば、第１層：バイアス電圧が−１２００Ｖ、膜厚が１０ｎｍ、第２層：バイアス電圧が−９００Ｖ、膜厚が２０ｎｍの２層からなる接着層を形成する。
なお、本発明において、接着層は２層に限定されず、単層や３層以上であっても良く、接着層を設けることにより、成形型２０と第１のカーボン膜との密着強度が向上する。
【００１７】
本発明において、モールドプレス成形型は好ましくはガラス光学素子成形用である。
本発明におけるモールドプレス成形型は、さらに好ましくはガラス光学素子をモールドオプティクス成形法により製造する際に使用される。
モールドオプティクス成形法はプレス成形型の成形面を精密にガラスに転写することにより、プレス成形で光学機能面、例えばレンズを例にとると、非球面レンズの非球面や球面レンズの球面などのレンズ面を形成する方法である。つまり光学機能面を仕上げるために研削や研磨などの機械加工をする必要がないことから、光学素子、特に非球面レンズを高生産性のもとに製造することができる。
本発明において、ガラス光学素子の種類としては、球面レンズ、非球面レンズなどのレンズ、プリズム、回折格子などを例示することができる。レンズの形状としては、両凸レンズ、平凸レンズ、両凹レンズ、平凹レンズ、凸メニスカスレンズ、凹メニスカスレンズなどの諸形状を示すことができる。またレンズの大きさについて特に制限はなく、小口径のレンズを始め、加工が難しいとされる中大口径のレンズの成形にも適している。
【００１８】
本発明において、モールドプレス成形型は、上記成膜工程により成膜したカーボン膜を含む離型膜を型材料の成形面に設けたものである。例えばガラス光学素子をモールドオプティクス成形法により製造する際に使用されるモールドプレス成形型の場合は、被成形ガラスに接する上型及び下型の成形面に離型膜を設ける。また光学素子の形状によっては上型、下型に加えてスリーブと呼ばれる筒が上下型のサポートとして用いられるが、スリーブ内壁の被成形ガラスと接触する面にも離型膜を設ける。
本発明におけるモールドプレス成形型の型材料としてはＳｉＣ（炭化珪素）が挙げられるが、これに限られず、ＷＣ（タングステン・カーバイド）等を主成分とする超硬合金、ステンレス鋼などの金属、各種セラミックスなども使用することができる。
【００１９】
本発明は、上述のように製造されたモールドプレス成形型を用いて被成形ガラスをプレス成形し、ガラス光学素子を製造するガラス光学素子の製造方法を含む。
ガラス光学素子をプレス成形する場合は、公知のモールドオプティクス成形法を用いることができる。例えば、所定温度に加熱したガラス素材を上型及び下型を含む成形型内に供給した後、または、常温のガラス素材を成形型内に配置して成形型と共にガラス素材を所定温度まで加熱した後、成形型に荷重を印加してガラス素材のプレス成形を開始する。やがて、ガラス素材が上型及び下型により所望の形状に変形した後、成形型及びガラス素材の冷却を行う。そして、ガラス転移点あるいはそれ以下の温度まで降温したら、成形されたガラス光学素子を成形型から取り出すことで、ガラス光学素子を製造することができる。
【００２０】
ここで、本発明におけるカーボン膜の硬度について説明する。
本発明において、第２のカーボン膜のナノインデンテーション法で測定される硬度（以下、「ナノインデンテーション硬度」という）が３０ＧＰａ以下であり、かつ第１のカーボン膜のナノインデンテーション硬度が第２のカーボン膜のナノインデンテーション硬度よりも高い。
本発明において、ナノインデンテーション硬度はナノインデンテーション硬度装置ＥＮＴ−２１００（エリオニクス製）を用いて測定した。本方式は試料に対する圧子の押し込み深さを硬度に換算する方式であるため、試料の膜厚が薄い場合、硬度は基材の影響を受けた値となる。そこで、押し込み深さに対して十分に厚い１００ｎｍの膜厚のカーボン単層膜をＳｉＣ基板上に形成し、試料とした。測定には、圧子として先端稜間角１１５°の三角錘型ダイヤモンド製圧子（ベルコビッチ圧子）を用いた。三角錘型ダイヤモンド製圧子を試料表面に直角に当て、荷重１０ｍｇｆ、付加時間１０秒、保持時間１秒、除荷時間１０秒の条件で徐々に荷重を印加し、最大荷重到達後に荷重を０にまで徐々に戻した。この時の最大荷重Ｐを圧子接触部の接触投影面積Ａで除した値Ｐ／Ａをナノインデンテーション硬度（Ｈ）として算出した。
原理の詳細は、「ナノインデンテーション法による薄膜の機械的特性評価」（R＆D  KOBE STEEL ENGINEERING REPORTS Vol.５２ No.２）に記載されている。
【００２１】
本発明において、第２のカーボン膜の動摩擦係数が、０.２以下であり、かつ第１のカーボン膜の動摩擦係数が第２のカーボン膜の動摩擦係数よりも大きい。
動摩擦係数は往復式動摩擦係数測定器を用いて評価した。具体的には接触子としてガラスを用い、接触子に印加する荷重５ｍｇｆとし、サンプルの摺動速度を０．１５ｍｍ／秒として測定した。
【実施例】
【００２２】
実施例１の離型膜を備えた成形型によるプレス成形体の外観評価を検討する前に、まず、モールドプレス成形型へ離型膜を形成する工程を説明する。
（ＦＣＶＡ方式による成膜工程）
ＳｉＣからなる成形型２０を洗浄後、ＦＣＶＡ装置（型番MTCS-７B、Nano Film Technologies International PTE., LTD.   (Singapore)）内へ設置し、以下の条件でイオンビームエッチングを行った。
−  到達圧力                ＜１×１０-4Ｐａ
−  Ａｒガス                ３０ｓｃｃｍ
−  プロセス圧              ０．２〜０．４Ｐａ
−  イオンビーム電圧        ６００Ｖ
−  バイアス電圧            ０Ｖ
−  基板温度                室温
−  処理時間                ８００秒
次に、以下の条件のもとで所定のバイアス電圧を設定し、所定の膜厚のカーボン膜を成膜した。すなわち、成形型２０の成形面（被成形面）上に、バイアス電圧が−１２００Ｖで形成した膜厚１０ｎｍの膜５１と、バイアス電圧が−９００Ｖで形成した膜厚２０ｎｍの膜５２との２層のカーボン膜からなる接着層５０を成膜し、続けてバイアス電圧を変えその上に第１のカーボン膜３０及び第２のカーボン膜４０を成膜した。
−  到達圧力                   ＜１×１０-4Ｐａ
−  アーク電流                 ４０Ａ
−  アノードコイル電流         ５Ａ
−  ダブルベンドフィルタ電流   １３Ａ
−  ダクト電圧                 １５Ｖ
−  基板温度                   室温
図２は、実施例１の離型膜の構成を示す図である。図２を参照して、実施例１は、接着層５０、第１のカーボン膜３０：バイアス電圧が−１２０Ｖで膜厚７０ｎｍ、第２のカーボン膜４０：バイアス電圧が−１２００Ｖで膜厚２０ｎｍで構成される離型膜６を備えるＳｉＣ製の成形型２０である。
一方、実施例1の理解を容易にするために、検討例１，２を用いてさらに説明する。図３および図４は、検討例１，２の離型膜の構成を示す図である。検討例１，２の成膜方法は、上記に記載した成膜工程と同じ条件で、バイアス電圧の印可時間を適宜変化させて、所望の膜厚の離型膜を形成している。
図３，４を参照して、検討例１，２は、本願発明の第２のカーボン膜４０に相当する膜が成膜されていない成形型である。具体的には、検討例１は第１のカーボン膜３１：バイアス電圧−１２００Ｖ、膜厚１００ｎｍのみで構成される離型膜を備える成形型、検討例２は接着層５０、第１のカーボン膜３２：バイアス電圧−１２０Ｖ、膜厚７０ｎｍで構成される離型膜を備える成形型である。
【００２３】
（外観評価方法）
上記方法でそれぞれ離型膜を設置した外径がφ４５のモールドプレス成形型を用い、等温プレス成形機でプレス温度５８２℃、プレスト荷重３００ｋｇｆの条件で、光学ガラスからなる成形用素材を精密プレス成形し、両凸レンズを製造した。
得られたレンズについて集光灯で目視観察し、（１）中心部の発泡及び白濁の有無、（２）周辺部の放射状キズ発生の有無を確認し、（１）（２）のいずれも無いものを「良好」とし、（１）（２）いずれかの発生があったものを「不良」とした。
【００２４】
得られた結果を表１に示す。なお、膜構成欄の上段はバイアス電圧、下段は膜厚である。
【表１】
2014069984.tif 000003
【００２５】
［下地層の膜厚が一定の場合の最外層の膜厚（可変）についての評価］
次に、実施例１同様に接着層５０と下地層（第１カーボン膜）３０を形成し、最外層（第２カーボン膜）４０の膜厚を変化させた場合の外観観察の評価を行なった。具体的には、実施例２、３、比較例１は、下地層のカーボン膜をバイアス電圧−１２０Ｖ、膜厚７０ｎｍを共通にして、最外層の膜厚を５，１０，２０，３０ｎｍと変化させたときの外観観察の評価を行った。表２は、その外観観察の評価結果を示す。なお、参考として、理解を助けるために表２には実施例１の結果も併記している。
ここで、実施例２，３および比較例１の成膜方法は、上記に記載した成膜工程と同じ条件で、バイアス電圧の印可時間を適宜変化させて、所望の膜厚の離型膜を形成している。
【表２】
2014069984.tif 000004
【００２６】
［下地層の膜厚が可変の場合の最外層の膜厚（一定）についての評価］
次に、実施例１同様に接着層５０と下地層（第１カーボン膜）３０を形成し、最外層をバイアス電圧が−１２００Ｖで膜厚が３０ｎｍの第２のカーボン膜４０とし、下地層（第１のカーボン膜）の膜厚を変化させた場合の評価を行なった。具体的には、実施例４、５および比較例２は、最外層（第２のカーボン膜）をバイアス電圧−１２００Ｖ、膜厚３０ｎｍを共通にして、下地層の膜厚を２０、４０、７０ｎｍと順に変化させたときの外観観察の評価を行った。表３は、その外観観察の評価結果を示す。
ここで、実施例４、５および比較例２の成膜方法は、上記に記載した成膜工程と同じ条件で、バイアス電圧の印可時間を適宜変化させて、所望の膜厚の離型膜を形成している。
【表３】
2014069984.tif 000005
【００２７】
［最外層のバイアス電圧についての評価］
実施例６、比較例３〜５
実施例１同様に接着層２０と下地層（第１カーボン膜）３０を形成し、最外層（第２カーボン膜）４０のバイアス電圧を変化させた場合の外観観察の結果を表４に示す。
【表４】
2014069984.tif 000006
【００２８】
［カーボン膜の物性の評価］
上記ＦＣＶＡ方式による成膜工程により得られたバイアス層Ａ（バイアス電圧−１２０Ｖ）、バイアス層Ｂ（バイアス電圧−１２００Ｖ）、バイアス層Ｃ（バイアス電圧−９００Ｖ）およびＳｉＣ基板について、以下の方法で硬度及び動摩擦係数を評価した。
（硬度測定条件）
ナノインデンテーション硬度は装置ＥＮＴ-２１００（エリオニクス製）を用い、圧子としてベルコビッチ圧子を用い、加重１０ｍｇｆ、付加時間１０秒、保持時間１秒、除荷時間１０秒、試料に形成したカーボン膜の膜厚１００nmの条件で測定した。
【００２９】
（摩擦係数測定条件）
動摩擦係数は往復式摩擦係数測定器を用い、接触子としてガラスを用い、接触子に印加する荷重５ｍｇｆとし、サンプルの摺動速度を０．１５ｍｍ／秒として測定した。この測定結果を表５に示す。
【表５】
2014069984.tif 000007
【００３０】
実施例７［最外層がマルチ層である場合についての評価］
図５は、実施例７の離型膜の構成を示す図である。図５を参照して、上記ＦＣＶＡ方式による成膜工程により、成形型２０の上に、接着層５０、第１のカーボン膜３０：バイアス電圧が−１２０Ｖで膜厚が７０ｎｍ、第２のカーボン膜４１としてバイアス電圧が−１２００Ｖで１ｎｍの層４２とバイアス電圧が−１５０Ｖで膜厚が１ｎｍの層４３を交互に積層して合計２０ｎｍとしたマルチ層を有し、離型膜全体の膜厚が１２０ｎｍとなる構成の離型膜６’を作製した（図５参照）。実施例７は、実施例１における最外層である第２のカーボン膜４０（バイアス電圧が−１２００Ｖで膜厚が２０ｎｍ）をマルチ層に形成している点で実施例１と相違する。
実施例７の離型膜６’を備えたモールドプレス成形型を用いて得られたレンズの外観を実施例１と同様に評価したところ、良好であった。
【００３１】
最後に、実施の形態１を図等を用いて総括する。
実施の形態１の陰極アーク放電によりカーボンターゲット上で炭素プラズマを生成し、炭素プラズマからイオン化した炭素のみを取り出し、イオン化した炭素を被成膜面に照射することによって成膜されたカーボン膜を含む離型膜を備えるモールドプレス成形型２０の製造方法は、図１、図２に示すように、被成膜面に、バイアス電圧−１２０Ｖを印加しながら厚さ７０ｎｍのカーボン膜３０を成膜する工程と、カーボン膜３０の上に、バイアス電圧−１２００Ｖを印加しながら最外層を形成する厚さ２０ｎｍのカーボン膜４０を成膜する工程とを含み、バイアス電圧−１２０Ｖ、−１２００Ｖおよび厚さ７０ｎｍ、２０ｎｍは、（カーボン膜３０のバイアス電圧−１２０Ｖ）＞（カーボン膜４０のバイアス電圧−１２００Ｖ）かつ（カーボン膜３０の厚さ７０ｎｍ）＞（カーボン膜４０の厚さ２０ｎｍ）を満たす。
好ましくは、図２に示すように、カーボン膜４０のバイアス電圧（−１２００Ｖ）は、−１１００Ｖ以下であり、かつカーボン膜４０の厚さ（２０ｎｍ）は、７ｎｍ以上である。
好ましくは、図２に示すように、カーボン膜３０のバイアス電圧（−１２０Ｖ）は、−１０Ｖ以下であり、−４００Ｖ以上である。
さらに、好ましくは、上記の製造方法は、図２に示すように、カーボン膜３０とモールドプレス成形型２０の間にさらに接着層５０を形成する工程を含む。
さらに好ましくは、上記のモールドプレス成形型２０に成膜されたカーボン膜３０およびカーボン膜４０は、表５に示すように、カーボン膜４０のナノインデンテーション法で測定される硬度が３０ＧＰａ以下であり、かつカーボン膜３０のナノインデンテーション法で測定される硬度がカーボン膜４０のナノインデンテーション法で測定される硬度よりも高い関係を有する。
さらに好ましくは、上記のモールドプレス成形型２０に成膜されたカーボン膜３０およびカーボン膜４０は、表５に示すように、カーボン膜４０の動摩擦係数が、０.２以下であり、かつカーボン膜３０の動摩擦係数がカーボン膜４０の動摩擦係数よりも大きい関係を有する。
このような構成をとることにより、離型膜に対するガラスの追従性が変わり、ガラス内部から外部に放出されるガスが型外周部に逃げやすくなり、発泡などの外観不良の発生が抑制される。
また、上記のように製造されたモールドプレス成形型を用いて、被成形ガラスをプレス成形して、ガラス光学素子を製造することができる。かかるガラス光学素子の製造方法によれば、発泡、白濁、キズなどの外観不良が無い良好なガラス光学素子を得ることができる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００３２】
１      真空チャンバー
２      バキュームアーク電源
３      アークプラズマ生成室
４      プラズマ輸送管
５      フィルターコイル
６      離型膜
６’    離型膜
７      イオン化された炭素
１０    支持板
２０    ＳｉＣ製成形型
３０    第１のカーボン膜（バイアス電圧−１２０Ｖ、膜厚７０ｎｍ）
３１    第１のカーボン膜（バイアス電圧−１２００Ｖ、膜厚１００ｎｍ）
３２    第１のカーボン膜（バイアス電圧−１２０Ｖ、膜厚７０ｎｍ）
４０    第２のカーボン膜（バイアス電圧−１２００Ｖ、膜厚２０ｎｍ）
４１    第２のカーボン膜（マルチ層、膜厚計２０ｎｍ）
４２    マルチ層を構成するカーボン膜（バイアス電圧−１２００Ｖ、膜厚１ｎｍ）
４３    マルチ層を構成するカーボン膜（バイアス電圧−１５０Ｖ、膜厚１ｎｍ）
５０    接着層
５１    第１接着層（バイアス電圧−１２００Ｖ、膜厚１０ｎｍ）
５２    第２接着層（バイアス電圧−９００Ｖ、膜厚２０ｎｍ）
１００  ＦＣＶＡ法による離型膜形成装置
【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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