(57)【要約】【課題】光学素子成形用型の製造方法において、高温の成形を繰り返しても耐久性に優れるようにする。【解決手段】光学素子成形用型の製造方法では、加熱されたガラス材料を用いて光学素子を成形するための形状を有する成形面が形成された基材を準備することと、基材を加熱した状態で、貴金属元素を含む最表層を有する離型膜を前記成形面上に成膜することと、を含み、最表層の成膜時には、成膜面の温度がガラス材料の屈伏点以上、光学素子を成形する成形温度以下の第１の温度範囲（Ｔ２）に保たれるように、基材を加熱する、光学素子成形用型の製造方法。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱されたガラス材料を用いて光学素子を成形するための形状を有する成形面が形成された基材を準備することと、
前記基材を加熱した状態で、貴金属元素を含む最表層を有する離型膜を前記成形面上に成膜することと、
を含み、
前記最表層の成膜時には、成膜面の温度が前記ガラス材料の屈伏点以上、前記光学素子を成形する成形温度以下の第１の温度範囲に保たれるように、前記基材を加熱する、
光学素子成形用型の製造方法。
【請求項２】
前記離型膜は、
前記成形面に積層され前記最表層の成膜時における前記成膜面を形成する中間層を含み、
前記中間層の成膜時に、
前記成膜面の温度が、前記第１の温度範囲の下限温度以下の第２の温度範囲に保たれるように、前記基材を加熱する、
請求項１に記載の光学素子成形用型の製造方法。
【請求項３】
前記中間層の成膜時に、
前記成形面の温度を、前記第２の温度範囲における下限温度から上限温度まで、昇温させる、
請求項２に記載の光学素子成形用型の製造方法。
【請求項４】
前記最表層の成膜時に、
前記成膜面の温度を、前記第１の温度範囲における下限温度から上限温度まで、昇温させる、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学素子成形用型の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子成形用型の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学素子成形用型は、光学素子を製造するために加熱されたガラス材料をプレス成形する。光学素子成形用型によって多くの光学素子を安定して製造するためには、光学素子成形用型が良好な耐熱性と離型性とを有する必要がある。
例えば、特許文献１には、水素原子が化学構造中に含まれている窒素化合物からなるガラス成形用金型保護膜が記載されている。
例えば、特許文献２には、硬質炭素膜または貴金属系合金膜を主成分として形成された表面層を備える光学素子成形用型の製造方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−４３３３３号公報
【特許文献２】特開２００２−１１４５２７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、従来の光学素子成形用型の製造方法には、以下のような問題がある。
特許文献１に記載のガラス成形用金型保護膜は、ガラス成形用金型保護膜中の酸素量を低減するために、水素原子を含む窒素化合物によって構成されている。この理由は、ガラス成形用金型保護膜中の酸素とガラス成分とが反応すると反応生成物によって融着が起こりやすくなり、膜剥離が生じ易くなるためである。
しかし、水素原子が窒素化合物中の金属原子と結合すると窒素化合物の融点を低下させる。このため、水素原子を含まない場合に比べるとガラス成形用金型保護膜の耐熱性が低下する。特許文献１に記載のガラス成形用金型保護膜は、ガラス材料を高温で成形する場合に耐久性が低下するおそれがあるという問題がある。
特許文献２に記載の光学素子成形用型の製造方法においては、表面層を硬質炭素膜または貴金属系合金膜を主成分として形成する。
硬質炭素膜を６００℃以上に加熱すると、黒鉛化が生じる。硬質炭素膜は６００℃以上の高温下では脆弱な膜に変化する。このため、硬質炭素膜を主成分とする表面層を有する光学素子成形用型は、６００℃以上の高温下における耐久性が低下するという問題がある。
貴金属系合金膜を主成分とする表面層は、耐熱性に優れている。しかし、貴金属系合金膜を主成分とする表面層は、ガラス成分と反応し易いため、繰り返し使用する間に融着が起こりやすいという問題がある。このため、耐久性が劣るという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、高温の成形を繰り返しても耐久性に優れる光学素子成形用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】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明の態様の光学素子成形用型の製造方法は、加熱されたガラス材料を用いて光学素子を成形するための形状を有する成形面が形成された基材を準備することと、前記基材を加熱した状態で、貴金属元素を含む最表層を有する離型膜を前記成形面上に成膜することと、を含み、前記最表層の成膜時には、成膜面の温度が前記ガラス材料の屈伏点以上、前記光学素子を成形する成形温度以下の第１の温度範囲に保たれるように、前記基材を加熱する。
【０００７】
上記光学素子成形用型の製造方法においては、前記離型膜は、前記成形面に積層され前記最表層の成膜時における前記成膜面を形成する中間層を含み、前記中間層の成膜時に、前記成膜面の温度が、前記第１の温度範囲の下限温度以下の第２の温度範囲に保たれるように、前記基材を加熱してもよい。
【０００８】
上記光学素子成形用型の製造方法においては、前記中間層の成膜時に、前記成形面の温度を、前記第２の温度範囲における下限温度から上限温度まで、昇温させてもよい。
【０００９】
上記光学素子成形用型の製造方法においては、前記最表層の成膜時に、前記成膜面の温度を、前記第１の温度範囲における下限温度から上限温度まで、昇温させてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の光学素子成形用型の製造方法によれば、高温の成形を繰り返しても耐久性に優れるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態の光学素子成形用型の製造方法によって製造された光学素子成形用型の一例を示す模式的な縦断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の光学素子成形用型の製造方法によって製造された光学素子成形用型における離型膜の構成を示す模式的な断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の光学素子成形用型の製造方法の工程説明図である。
【図４】本発明の第１の実施形態の光学素子成形用型の製造方法における成膜面の温度変化の例を示す模式的なグラフである。
【図５】本発明の第１の実施形態の変形例（第１変形例、第２変形例）の光学素子成形用型の製造方法における成膜面の温度変化の例を示す模式的なグラフである。
【図６】本発明の第２の実施形態の光学素子成形用型の製造方法によって製造された光学素子成形用型における離型膜の構成を示す模式的な断面図である。
【図７】本発明の第２の実施形態の光学素子成形用型の製造方法における成膜面の温度変化の例を示す模式的なグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下では、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。
【００１３】
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態の光学素子成形用型の製造方法について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態の光学素子成形用型の製造方法によって製造される光学素子成形用型の一例を示す模式的な縦断面図である。図２は、本発明の第１の実施形態の光学素子成形用型の製造方法によって製造された光学素子成形用型における離型膜の構成を示す模式的な断面図である。
各図面は、模式図のため、寸法や形状は誇張されている（他の図面も同様）。
【００１４】
本実施形態の光学素子成形用型の製造方法によって製造される光学素子成形用型について説明する。
図１に示すように、成形用型組立体１０は、下型１０Ａ（光学素子成形用型）、上型１０Ｂ（光学素子成形用型）、および胴型１０Ｃを備える。下型１０Ａ、上型１０Ｂ、および胴型１０Ｃは、下型１０Ａ、上型１０Ｂ、および胴型１０Ｃの各中心軸線が互いに同軸になる位置関係に配置されている。
成形用型組立体１０は、ガラス材料を用いて製造される光学素子を成形するために用いられる。成形用型組立体１０によって成形される光学素子の種類、形状は限定されない。例えば、光学素子の例としては、レンズ、ミラー、プリズム、平行平板などが挙げられる。図１には、一例として、フランジ付き両凸レンズを成形する場合に用いられる成形用型組立体１０が描かれている。
【００１５】
下型１０Ａは、円筒面状の側面１０ｃを備えた略円柱状部材からなる。下型１０Ａは、軸方向の第１端部（図１における図示上側の端部）に、型表面１０ａが形成されている。
型表面１０ａは、ガラス材料に光学素子の表面形状を転写する。例えば、光学素子がフランジ付き両凸レンズの場合、型表面１０ａの形状は、凸レンズ面を形成する凹面と、フランジ表面を形成する平面との組み合わせによって構成されてもよい。
下型１０Ａの軸方向における第１端部と反対側の第２端部には、フランジ部１０ｄが形成されている。フランジ部１０ｄは、下型１０Ａの側面１０ｃから径方向の外方に延びている。
【００１６】
図２に示すように、型表面１０ａは、離型膜８によって構成されている。離型膜８は、基材１Ａに形成された成形面１ａ上に成膜されている。
基材１Ａは、例えば、タングステンカーバイド（ＷＣ）を主成分とする超硬合金、炭化ケイ素、炭素などの、高硬度で耐熱性が良好な材料から構成されている。基材１Ａは、離型膜８を除く下型１０Ａの全体を構成していてもよい。基材１Ａは、下型１０Ａの第１端部のみに配置されていてもよい。
成形面１ａは、成形される光学素子の表面に近似する形状を有する。成形面１ａは、鏡面研磨されている。例えば、成形面１ａの面精度は、ＰＶ値で０．１５μｍ以下であってもよい。例えば、成形面１ａの表面粗さは、算術平均粗さＲａで３ｎｍ以下であってもよい。
【００１７】
離型膜８は、型表面１０ａを構成する最表層７と、基材１Ａの成形面１ａと最表層７との間に形成された中間層６と、を備える。
後述するように、中間層６および最表層７は、成形面１ａ上においてこの順に成膜されて形成される。
【００１８】
最表層７は貴金属元素を含んで構成される。最表層７に含まれる貴金属元素としては、適宜の貴金属元素を採用することができる。例えば、最表層７には、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、レニウム（Ｒｅ）、銀（Ａｇ）、オスミウム（Ｏｓ）、タンタル（Ｔａ）、およびパラジウム（Ｐｄ）から選択される少なくとも１種類の元素、もしくはこれら元素のうち１種以上が含まれていてもよい。
貴金属元素はガラス材料の成形温度においてガラスの成分と成形中に化学反応を起こしにくい。このため、成形されたガラス材料に対する離型性が良好になる。
【００１９】
中間層６は、単層膜または多層膜で構成される。中間層６が複数の成分から構成される場合、中間層６には、層厚方向に各成分の組成比が変化する傾斜層が含まれていてもよい。例えば、中間層６は、基材１Ａ（１Ｂ）との密着性が良好な第１の成分と、最表層７との密着性が良好な第２の成分とを備えて構成されてもよい。例えば、中間層６は、第１の成分の組成比が成形面１ａ（１ｂ）側から表面６ａ側に向かって漸次増大し、かつ第２の成分の組成比が成形面１ａ側から表面６ａ側に向かって漸次減少する組成を有する傾斜層で構成されてもよい。この場合、中間層６と成形面１ａとの密着強度、中間層６の表面６ａと最表層７との密着強度が向上する。
【００２０】
中間層６の材料としては、成形面１ａを構成する材料および最表層７を構成する材料との密着性が良好な材料が用いられる。中間層６の材料は、基材１Ａ（１Ｂ）における成形面１ａの材料と、最表層７の材料と、に応じて、適宜の材料が選択される。
例えば、中間層６に好適な材料の例としては、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）などが挙げられる。中間層６には、基材１Ａ（１Ｂ）の成分の一部が含まれていてもよい。中間層６には、最表層７の成分の一部が含まれていてもよい。
中間層６は最表層７よりも前に成膜されるため、中間層６の表面６ａは最表層７の成膜時における成膜面を構成する。
【００２１】
上型１０Ｂは、円筒面状の側面１０ｅを備えた略円柱状部材からなる。上型１０Ｂは、軸方向の第１端部（図１における図示下側の端部）に、型表面１０ｂが形成されている。
型表面１０ｂは、ガラス材料に光学素子の表面形状を転写する。例えば、光学素子がフランジ付き両凸レンズの場合、型表面１０ｂの形状は、凸レンズ面を形成する凹面と、フランジ表面を形成する平面との組み合わせによって構成されてもよい。
上型１０Ｂの軸方向における第１端部と反対側の第２端部には、フランジ部１０ｆが形成されている。フランジ部１０ｆは、上型１０Ｂの側面１０ｅから径方向の外方に延びている。
【００２２】
図２に示すように、型表面１０ｂは、型表面１０ａと同様の離型膜８によって構成されている。型表面１０ｂにおける離型膜８は、基材１Ｂに形成された成形面１ｂ上に成膜されている。基材１Ｂは、基材１Ａと同様な材料で構成される。
基材１Ａと同様、基材１Ｂは、離型膜８を除く上型１０Ｂの全体を構成していてもよい。基材１Ｂは、上型１０Ｂの第１端部のみに配置されていてもよい。
成形面１ｂは、成形される光学素子の表面に近似する形状を有する。成形面１ｂは、鏡面研磨されている。成形面１ｂの面精度、表面粗さは、成形面１ａと同様である。
【００２３】
図１に示すように、胴型１０Ｃは、下型１０Ａの側面１０ｃ、および上型１０Ｂの側面１０ｅを摺動可能に外嵌する内周面１０ｇを有する円筒状部材である。
胴型１０Ｃの軸方向の長さは、後述する成形用型組立体１０の組立状態におけるフランジ部１０ｄ、１０ｆ間の距離よりも短い。
このような構成により、胴型１０Ｃは、成形を行う間、下型１０Ａおよび上型１０Ｂを同軸の位置関係に保持するとともに、上型１０Ｂを軸方向に移動可能に案内できる。
胴型１０Ｃは、成形温度に対する耐熱性を有する適宜の金属材料やセラミックスで構成することができる。本実施形態では、一例として、高硬度で耐熱性が良好な超硬合金を採用している。
【００２４】
成形用型組立体１０は、下型１０Ａおよび上型１０Ｂの各第１端部を胴型１０Ｃに挿入した状態に組み立てられる。型表面１０ａ、１０ｂの間には、成形に必要な質量に秤量された成形材料Ｇが配置される。
【００２５】
成形材料Ｇは、光学素子を構成する適宜のガラス材料からなる。成形材料Ｇは、適宜の塊状の形状に成形されている。図１には、一例として成形材料Ｇの形状は球形である。ただし、成形材料Ｇの形状は、成形用型組立体１０によってプレス成形可能な形状であれば、球形には限定されない。成形材料Ｇは、球形の他にも、例えば、円板状、回転楕円体状、光学素子に対する相似形状などの形状でもよい。
成形材料Ｇの成形手段は、モールド成形でもよいし、切削、研磨等の機械加工でもよい。
【００２６】
本実施形態の光学素子成形用型の製造方法について説明する。
図３は、本発明の第１の実施形態の光学素子成形用型の製造方法の工程説明図である。
【００２７】
下型１０Ａおよび上型１０Ｂは成形面１ａ、１ｂの形状が異なるのみである。そこで、以下では、本実施形態の光学素子成形用型の製造方法について、下型１０Ａを例にとって説明する。簡単のため、基材１Ａは、離型膜８を除く下型１０Ａの形状に形成されるものとして説明する。
【００２８】
下型１０Ａを製造するために、本実施形態では、成形面１ａが形成された基材１Ａが準備される。
下型１０Ａによって製造する光学素子が決まると、光学素子の外形状と、成形に使用する成形材料Ｇとが特定される。成形材料Ｇは、成形材料Ｇの屈伏点Ｔａｔよりも高温の成形温度Ｔｍｏにおいて、光学素子の形状に成形される。
基材１Ａに用いる材料として、成形温度Ｔｍｏに耐える材料が選定される。基材１Ａに用いる材料は、例えば、側面１０ｃを有する円柱の端部にフランジ部１０ｄが突出した形状などの形状に成形される。この後、フランジ部１０ｄと反対側の円柱の端部に、成形面１ａが形成される。成形面１ａの仕上げ工程では、鏡面研磨が施される。
以上で、成形面１ａを有する基材１Ａが準備される。
【００２９】
この後、成形面１ａ上に離型膜８が成膜される。離型膜８は、基材１Ａを加熱した状態で成形面１ａ上に成膜される。
成膜方法としては、例えば、蒸着、ＲＦスパッタ、ＤＣスパッタ、マグネトロンスパッタ、イオンビームスパッタ、イオンプレーティング、イオンミキシングなどが挙げられる。
以下では、一例として、ＤＣスパッタ法によって、離型膜８を成膜する場合の例で説明する。図３に示す成膜装置１００は、ＤＣスパッタ法によって、中間層６および最表層７を成膜する。
成膜装置１００は、ＤＣスパッタが行われる真空チャンバー１０１を有する。
真空チャンバー１０１は、真空引き用の排気口、排気口に接続された真空ポンプ、吸気口、および吸気口に接続されたガス供給部を備える。ガス供給部は、真空チャンバー１０１の内部に不活性雰囲気を形成するための不活性ガスを供給する。不活性ガスの例としては、例えば、アルゴン（Ａｒ）ガスが挙げられる。
真空チャンバー１０１の内部には、試料台１０６、１０７、および加熱ドーム１０２、が配置されている。
試料台１０６、１０７は、ＤＣ電源の負極に接続された電極（図示略）を備えている。試料台１０６、１０７は、互いに離間して配置されている。試料台１０６、１０７の間には、スパッタされた材料の混合を防止する仕切板１０８が配置されている。
試料台１０６上には、中間層６を形成する材料で形成されたターゲット１０４が配置される。試料台１０７上には、最表層７を形成する材料で形成されたターゲット１０５が配置される。
【００３０】
図３は模式図のため、ターゲット１０４、１０５がそれぞれ１つずつ描かれている。しかし、ターゲット１０４（１０５）は、複数の部材で構成されてもよい。ターゲット１０４（１０５）が複数の部材で構成される場合、材質が互いに異なる部材が用いられてもよい。
ターゲット１０４（１０５）として複数の部材が配置されている場合、それぞれは互いに異なる電極上に配置されてもよい。
【００３１】
加熱ドーム１０２は、成膜対象物の成膜面下方に向けた状態で、成膜対象物を保持する。加熱ドーム１０２は、保持された成膜対象物を加熱するヒーター１０３を備える。さらに、加熱ドーム１０２は、図示略の移動機構によって、試料台１０６、１０７の上方において移動可能に支持されている。
ヒーター１０３の加熱温度は、成膜時に、成膜対象物の成膜面の温度が予め設定された時間関数になるように温度制御される。ヒーター１０３の例としては、例えば、ランプヒーター、シースヒーター、カートリッジヒーターなどが挙げられる。例えば、ヒーター１０３は、カーボン製のランプヒーターが用いられてもよい。カーボン製のランプヒーターは、例えば、１０００℃程度の高温の加熱が可能である。
加熱ドーム１０２に保持された成膜対象物は、ＤＣ電源の正極電圧が印加される。
【００３２】
離型膜８の成膜工程は、中間層６を成膜する最表層成膜工程と、最表層７を成膜する中間層成膜工程と、に分かれる。最表層成膜工程と中間層成膜工程とは、成膜装置１００の内部でこの順に行われる。
本実施形態では、成膜装置１００のヒーター１０３は、最表層成膜工程の間、中間層６を成膜する成膜面である成形面１ａの温度を第２の温度範囲に保つように温度制御される。成膜装置１００のヒーター１０３は、最表層成膜工程の間、最表層７を成膜する成膜面である表面６ａの温度を第１の温度範囲に保つように温度制御される。
ここで、第１の温度範囲は、成形材料Ｇの屈伏点Ｔａｔ以上、成形温度Ｔｍｏ以下の範囲から選ばれた温度範囲である。第１の温度範囲は下限温度と上限温度とが同一であってもよい。
表面６ａの温度は、第１の温度範囲の範囲であれば、時間とともに変化してもよい。例えば、表面６ａの温度は、最表層成膜工程が行われる間に、平均温度から変動してもよい。例えば、表面６ａの温度は、最表層成膜工程が行われる間に、下限温度から上限温度に向かって広義単調増加してもよい。ここで「広義単調増加」とは、下限値から上限値に向かって非減少で増加することを意味する。
第２の温度範囲は、第１の温度範囲の下限温度以下の温度範囲である。
第２の温度範囲の下限温度は、第１の温度範囲の下限温度の３０％以上であってもよい。第２の温度範囲の下限温度は、第１の温度範囲の下限温度の５０％以上であることがより好ましい。
成形面１ａの温度は、第２の温度範囲の範囲であれば、時間とともに変化してもよい。例えば、成形面１ａの温度は、中間層成膜工程が行われる間に、平均温度から変動してもよい。例えば、成形面１ａの温度は、中間層成膜工程が行われる間に、下限温度から上限温度に向かって広義単調増加してもよい。第２の温度範囲は下限温度と上限温度とが同一であってもよい。
【００３３】
図４に、本実施形態における第２の温度範囲および第１の温度範囲の設定例を示す。
図４は、本発明の第１の実施形態の光学素子成形用型の製造方法における成膜面の温度変化の一例を示す模式的なグラフである。図４のグラフの横軸は時間、縦軸は成膜面の温度を表す。ただし、成膜面は、中間層成膜工程が終了するまでは成形面１ａを、中間層成膜工程が終了してから最表層成膜工程が終了するまでは表面６ａをそれぞれ意味する。
横軸に記載されたｔｎ（ただし、ｎは自然数）の添字ｎは、横軸における大小関係を表す。例えば、ｉ＜ｊのとき、ｔｉ＜ｔｊである（以下の図５、７のグラフも同様）。
【００３４】
ヒーター１０３によって加熱が開始されると、図４における折れ線２００に示すように、成膜面の温度は、時間ｔ１において温度Ｔ１になる。
時間ｔ１から時間ｔ２までは、成膜面の温度は一定の温度Ｔ１に保たれる。ただし、温度Ｔ１は、ヒーター１０３の温度制御上発生する微小な変動を含んでもよい。例えば、温度Ｔ１は、制御目標値Ｔ１に対して±ΔＴ１の範囲で変動してもよい。例えば、温度幅ΔＴ１は、０℃以上、５０℃以下であってもよい。
温度Ｔ１−ΔＴ１、Ｔ１＋ΔＴ１は、それぞれ第２の温度範囲の下限温度および上限温度である。
時間ｔ２は、時間ｔ２−ｔ１の間に、中間層６を形成するスパッタが実行可能な値に設定される。
時間ｔ２から時間ｔ３までは、成膜面の温度が温度Ｔ１から温度Ｔ２に向かって昇温される。
時間ｔ３から時間ｔ４までは、成膜面の温度は一定の温度Ｔ２に保たれる。ただし、温度Ｔ２は、ヒーター１０３の温度制御上発生する微小な変動を含んでもよい。例えば、温度Ｔ２は、制御目標値Ｔ２に対して±ΔＴ２の範囲で変動してもよい。例えば、温度幅ΔＴ２は、０℃以上、４０℃以下であってもよい。
温度Ｔ２−ΔＴ２、Ｔ２＋ΔＴ２は、それぞれ第１の温度範囲の下限温度および上限温度である。ここで、Ｔ２−ΔＴ２≧Ｔ１＋ΔＴ１の関係にある。
時間ｔ４は、時間ｔ４−ｔ３の間に、最表層７を形成するスパッタが実行可能な値に設定される。
時間ｔ４の後は、成膜面の温度は降温される。
【００３５】
成膜工程では、図３に示すように、加熱ドーム１０２に成膜対象物である基材１Ａが取り付けられる。基材１Ａは、成形面１ａが下方を向く姿勢で固定される。試料台１０６、１０７の電極上には、それぞれターゲット１０４、１０５が配置される。加熱ドーム１０２は、図示略の移動機構によってターゲット１０４の上方に移動される。この結果、成形面１ａは、ターゲット１０４と対向する位置に配置される。
この後、真空チャンバー１０１から真空排気が行われる。真空チャンバー１０１内にはＡｒガスが導入される。この後、図４に示す折れ線２００に基づくヒーター１０３の加熱が開始される。
【００３６】
時間ｔ１が経過した後、中間層成膜工程が開始される。
中間層成膜工程では、基材１Ａが配置された加熱ドーム１０２の電極と、試料台１０６の電極と、の間に直流電圧が印加される。直流電圧の印加によって成形面１ａとターゲット１０４との間にプラズマが発生する。プラズマによって、ターゲット１０４がスパッタされる。スパッタによってターゲット１０４から飛び出したスパッタ粒子は、成形面１ａに付着する。
このようにＤＣスパッタが継続される間に、成形面１ａにはスパッタ粒子が堆積した中間層６が形成されていく。
ターゲット１０４、１０５の間には、仕切板１０８が設けられているため、ターゲット１０４から発生したスパッタ粒子が、ターゲット１０５に付着することはない。さらに、ターゲット１０５と成形面１ａとの間にプラズマが発生して、ターゲット１０５がスパッタされることもない。
中間層６の層厚が目標に達するまで、ターゲット１０４によるＤＣスパッタが行われたら、電圧印加が停止される。
以上で、成膜工程における中間層成膜工程が終了する。
中間層成膜工程は、時間ｔ１から時間ｔ２までのどのタイミングで行われてもよい。
【００３７】
中間層成膜工程では、中間層成膜工程における成膜面である成形面１ａが温度Ｔ１に保たれている間に、成形面１ａ上に中間層６が積層される。
【００３８】
中間層成膜工程の終了後、時間ｔ２になると、ヒーター１０３の加熱による成膜面の昇温が開始される。
時間ｔ３が過ぎると、最表層成膜工程が開始される。時間ｔ２から最表層成膜工程が開始されるまでの間に、加熱ドーム１０２は、図示略の移動機構によって、ターゲット１０５の上方に移動される。例えば、加熱ドーム１０２は、時間ｔ２から時間ｔ３までの間にターゲット１０５の上方に移動されてもよい。
このようにして、図３に二点鎖線で示すように、中間層６の表面６ａは、ターゲット１０５と対向する位置に配置される。
【００３９】
時間ｔ３が経過した後、最表層成膜工程が開始される。最表層成膜工程では、基材１Ａが配置された加熱ドーム１０２の電極と、試料台１０７の電極と、の間に直流電圧が印加される。
直流電圧の印加によって表面６ａとターゲット１０５との間にプラズマが発生する。プラズマによって、ターゲット１０５がスパッタされる。スパッタによってターゲット１０５から飛び出したスパッタ粒子は、表面６ａに付着する。
このようにＤＣスパッタが継続される間に、表面６ａにはスパッタ粒子が堆積した最表層７が形成されていく。
ターゲット１０４、１０５の間には、仕切板１０８が設けられているため、ターゲット１０５から発生したスパッタ粒子が、ターゲット１０４に付着することはない。さらに、ターゲット１０４と表面６ａとの間にプラズマが発生して、ターゲット１０４がスパッタされることもない。
最表層７の層厚が目標に達するまで、ターゲット１０５によるＤＣスパッタが行われたら、電圧印加が停止される。
以上で、成膜工程における最表層成膜工程が終了する。
最表層成膜工程は、時間ｔ３から時間ｔ４までのどのタイミングで行われてもよい。
【００４０】
最表層成膜工程では、最表層成膜工程における成膜面である表面６ａが温度Ｔ２に保たれている間に、表面６ａ上に最表層７が積層される。
【００４１】
最表層成膜工程の終了後、時間ｔ４になると、ヒーター１０３の加熱が停止される。
基材１Ａの温度が真空チャンバー１０１から取り出し可能な温度まで低下したら、真空チャンバー１０１の減圧が解除される。基材１Ａは真空チャンバー１０１から外部に取り出される。このようにして、離型膜８が成膜された下型１０Ａが製造される。
【００４２】
基材１Ａに代えて基材１Ｂを準備すれば、上記と同様にして、成膜装置１００によって、基材１Ｂの成形面１ｂに離型膜８を成膜することができる。このようにして、上型１０Ｂが製造される。
【００４３】
下型１０Ａ、上型１０Ｂを用いた光学素子の成形は以下のようにして行われる。
図１に示すように、内部に成形材料Ｇが配置されるように成形用型組立体１０が組み立てられる。
この後、成形用型組立体１０は、防塵された加工室内に配置された加熱プレート１１Ａ、１１Ｂによって挟持される。加熱プレート１１Ａは、下型１０Ａのフランジ部１０ｄを下方から支持する。加熱プレート１１Ｂは、上型１０Ｂのフランジ部１０ｆに上方から当接する。加熱プレート１１Ｂは、図示略のプレス機構によって、上型１０Ｂを下型１０Ａに向けて加圧することができる。
加熱プレート１１Ａ、１１Ｂの内部には、それぞれヒーター１２が配置されている。ヒーター１２は、例えば、セラミック製のカートリッジヒーターが用いられてもよい。
ヒーター１２は、加熱プレート１１Ａ、１１Ｂを加熱する。ヒーター１２は、加熱プレート１１Ａ、１１Ｂからの熱伝導によって下型１０Ａ、上型１０Ｂの型表面１０ａ、１０ｂの温度が成形温度Ｔｍｏになるまで加熱を続ける。ヒーター１２は、成形が終了するまで、型表面１０ａ、１０ｂの温度を成形温度Ｔｍｏに保つ。成形温度Ｔｍｏは、成形材料Ｇが変形しやすい軟化状態になる温度、例えば、屈伏点Ｔａｔ以上の温度に設定される。
【００４４】
成形材料Ｇは、型表面１０ａ、１０ｂからの輻射および型表面１０ａ、１０ｂの当接部からの熱伝導によって昇温される。成形材料Ｇの全体が、屈伏点Ｔａｔ以上の温度になったら、図示略のプレス機構によって、加熱プレート１１Ｂが下降される。プレス機構における加圧力は、例えば、０．３ＭＰａとされてもよい。加熱プレート１１Ｂが下降されるにつれて、下型１０Ａと上型１０Ｂとの間の成形材料Ｇがプレス成形されていく。
プレス成形の間、型表面１０ａ、１０ｂを構成する各最表層７は、成形温度Ｔｍｏに加熱された状態で、成形材料Ｇと接触する。
成形材料Ｇが所定のレンズ厚を有する形状にプレスされたら、プレス機構が停止される。プレスされた成形材料Ｇの変形が安定したら、加熱プレート１１Ａ、１１Ｂの加熱が停止される。これにより、成形用型組立体１０の放熱冷却が開始される。成形用型組立体１０内の成形材料Ｇには、型表面１０ａ、１０ｂの形状が転写され、プレス成形による成形品が形成される。
成形室内に、成形用型組立体１０を冷却する冷却プレートが設けられている場合には、加熱プレート１１Ａ、１１Ｂの挟持が解除された後、成形用型組立体１０が冷却プレートに移動されて、成形用型組立体１０の冷却が行われる。
成形品が脱型可能な温度まで冷却されたら、成形用型組立体１０から成形品を脱型する。このようにして、光学素子の外形を有する成形品が製造される。
成形品は、必要に応じて、芯出しなどの機械加工、あるいは、適宜の膜コートなどが施される。このようにして光学素子が製造される。
【００４５】
下型１０Ａ（上型１０Ｂ）は、成形材料Ｇを繰り返し成形する過程で、使用開始前の常温から成形温度Ｔｍｏに昇温され、成形温度Ｔｍｏから常温まで冷却される。このようなヒートサイクルを受けることによって、下型１０Ａ（上型１０Ｂ）の各部は、それぞれの熱膨張係数に応じて膨張収縮を繰り返す。
例えば、基材１Ａ（１Ｂ）および中間層６は、互いに熱膨張係数が異なる。例えば、中間層６および最表層７は、互いに熱膨張係数が異なる。このため、それぞれの界面には、膨張収縮時に熱応力が発生する。特に、プレス成形時には、下型１０Ａ（上型１０Ｂ）には、プレス機構からの圧力による応力も発生するため、プレス成形時に発生する熱応力は、中間層６、最表層７の耐久性に特に大きな影響を及ぼす。
【００４６】
本実施形態の光学素子成形用型の製造方法では、最表層７を成膜する場合に、中間層６の表面６ａが温度Ｔ２に加熱される。このため、温度Ｔ２に昇温された状態で、中間層６と最表層７との界面に発生する熱応力は最小になる。温度Ｔ２は、常温に比べて格段に成形温度Ｔｍｏに近いため、成形温度Ｔｍｏに昇温された状態での熱応力が格段に低減される。このため、プレス成形加工時に発生する中間層６と最表層７との間の応力負荷が低減される。この結果、最表層７と中間層６との間の剥離が抑制され、最表層７の耐久性が向上する。
【００４７】
本実施形態の光学素子成形用型の製造方法では、中間層６を成膜する場合に、基材１Ａ（１Ｂ）の成形面１ａが温度Ｔ１に加熱される。このため、温度Ｔ１に昇温された状態で、基材１Ａ（１Ｂ）と中間層６との界面に発生する熱応力は最小になる。温度Ｔ１は、温度Ｔ２よりも低い。このため、中間層６は、下型１０Ａ（上型１０Ｂ）が、常温と成形温度との間で昇降される過程で、成形面１ａと最表層７の下面との間で歪みを緩和する機能を備える。このため、下型１０Ａ（上型１０Ｂ）に上述のヒートサイクルがかかる場合に、基材１Ａとの界面における熱応力と、最表層７との界面における熱応力とのバランスが良好になる。これにより、基材１Ａとの界面および最表層７との界面の一方のみで剥離が起こりやすくなる偏りを抑制できる。この結果、離型膜８全体としての耐久性が向上する。
【００４８】
特に、上述したように、中間層６が、成形面１ａ（１ｂ）側で第１の成分の組成が多く、表面６ａ側で第２の成分の組成が多くなる傾斜層で構成される場合には、中間層６と基材１Ａ（１Ｂ）と最表層７との密着強度がより良好になる。このため、さらに離型膜８の剥離が起こりにくくなる。
【００４９】
さらに本実施形態の光学素子成形用型の製造方法によって製造された離型膜８は、ヒートサイクルによって各部に作用する熱応力が低減されるため、成形材料Ｇの融着の発生を抑制できる。
ガラスの融着は、経時的な離型膜８の離型性能の劣化によって生じる。本発明者は、ガラス融着が発生した離型膜の成分分析を行ったところ、ガラスの融着箇所における離型膜には、結晶粒界の隙間にガラス成分が浸透していることが明らかになった。このような結晶粒界の隙間に浸透したガラス成分は、離型膜の表面におけるガラスとの親和性が高いため、ガラス成分を結合しやすい。結合されたガラス成分は結晶粒界内のガラス成分と強固に結合するため、成形品の表面との融着を引き起こす。この状態で成形品を無理に脱型すると成形品表面のガラスの一部が離型膜側にとられてしまうため、成形品の表面に割れなどが発生する。離型膜側のガラス量が多くなると、脱型不良を起こすおそれもある。
【００５０】
このようなガラス成分の浸透現象は、成形時に結晶粒界の隙間が生じ、成形時に揮発しやすいガラス成分が結晶粒界の隙間に蓄積されるためであると考えられる。本発明者は、成形材料Ｇが加熱されてガラス成分の揮発が増える時に、結晶粒界の隙間が小さくなっていれば、このようなガラス成分の浸透が抑制されると考えて本発明に到った。
本実施形態では、最表層７を成膜する際に、成膜面を第１の温度範囲に昇温した状態で成膜する。このため、成形温度Ｔｍｏに到る成形材料Ｇの加熱過程において、ガラス成分の揮発が増えるときに、最表層７の熱膨張によって拡大する結晶粒界の隙間が抑制される。このような状態は、最表層７がスパッタによって緻密に堆積された状態に近い点でも、結晶粒界の隙間が小さくなることが分かる。
このように、本実施形態によって製造された最表層７によれば、ガラス成分が揮発しても、最表層７に浸透しにくくなるため、ガラス融着が発生するまでの離型膜８の寿命を延ばすことができる。
本実施形態の光学素子成形用型の製造方法によれば、成形材料Ｇの融着を抑制できる点でも、離型膜８の耐久性を向上できる。
【００５１】
［第１変形例］
本実施形態の光学素子成形用型の製造方法の変形例（第１変形例）について説明する。
図５は、本発明の第１の実施形態の変形例（第１変形例、第２変形例）の光学素子成形用型の製造方法における成膜面の温度変化の例を示す模式的なグラフである。図５のグラフの横軸は時間、縦軸は成膜面の温度を表す。
【００５２】
本変形例の光学素子成形用型の製造方法は、基材１Ａ（１Ｂ）の成形面１ａ（１ｂ）に離型膜８を成膜して、下型１０Ａ（上型１０Ｂ）を製造する方法である。基材１Ａ（１Ｂ）の構成は、上記第１の実施形態と同様である。
本変形例の光学素子成形用型の製造方法では、中間層成膜工程における成膜面の温度が第２の温度範囲において広義単調増加するように設定される。
以下では、上記第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００５３】
図５における折れ線２０１は、本変形例における第２の温度範囲および第１の温度範囲の設定例を示す。
折れ線２０１に示すように、ヒーター１０３によって加熱が開始されると、成膜面の温度は、時間ｔ１１において温度Ｔ１１になる。
時間ｔ１１から時間ｔ１２までは、成膜面の温度は温度Ｔ１１から温度Ｔ１２（ただし、Ｔ１２＞Ｔ１１）まで広義単調増加する。ここで、時間ｔ１１は、中間層成膜工程が開始される時間である。時間ｔ１２は、中間層成膜工程が終了される時間である。
図５の折れ線２０１には、一例として、成膜面の温度が時間とともに直線的に増加する場合の例が図示されている。ただし、成膜面の温度は、時間ｔ１１から時間ｔ１２までの間の一部に、一定に推移する部分が設けられてもよい。成膜面の温度において時間的に変化する部分は、曲線状または折れ線状に狭義単調増加してもよい。ここで、「狭義単調増加」とは、温度ＴがＴ（ｔ）のように時間関数で表される場合、ｔｉ＜ｔｊならばＴ（ｔｉ）＜Ｔ（ｔｊ）となる変化を意味する。
【００５４】
温度Ｔ１１、Ｔ１２は、上述した第２の温度範囲の条件を満足する適宜値が用いられる。例えば、温度Ｔ１１は、上記第１の実施形態における温度Ｔ１に等しくてもよい。温度Ｔ１１は、上記第１の実施形態における温度Ｔ１の最大値を超え、温度Ｔ２の最小値未満であってもよい。
【００５５】
時間ｔ１２から時間ｔ１３までは、成膜面の温度が温度Ｔ１２から上記第１の実施形態と同様の温度Ｔ２に向かって昇温される。
時間ｔ１３から時間ｔ１５までは、成膜面の温度は第１の温度範囲における一定の温度Ｔ２に保たれる。ここで、時間ｔ１３は、最表層成膜工程が開始される時間である。時間ｔ１５は、最表層成膜工程が終了される時間である。
時間ｔ１５の後は、成膜面の温度は降温される。
【００５６】
本変形例において、第２の温度範囲は、温度Ｔ１１（下限温度）以上、温度Ｔ１２（上限温度）以下である。第１の温度範囲は、温度Ｔ２−ΔＴ２（下限温度）以上、温度Ｔ２＋ΔＴ２（上限温度）以下である。ただし、Ｔ１２＜Ｔ２−ΔＴ２である。
【００５７】
以上説明したように、本変形例では、時間ｔ１１から時間ｔ１２までの中間層成膜工程において、成膜面である成形面１ａの温度が、温度Ｔ１１から温度Ｔ１２まで広義単調増加される。時間ｔ１３から時間ｔ１４までの最表層成膜工程において、成膜面である表面６ａの温度は、上記第１の実施形態と同様、温度Ｔ２に保たれる。
【００５８】
本変形例によれば、中間層成膜工程において成膜面が広義単調増加するように昇温される。成形面１ａが昇温されると、成形面１ａに成膜済みの中間層６の部位も同様に昇温される。このため、成膜済みの中間層６が昇温中の温度に応じて熱膨張した状態の表面に成膜材料が堆積していく。このため、中間層６の表面６ａにおける熱膨張による歪みは温度Ｔ１２で最小になる。
このような中間層６は常温環境では、成形面１ａから表面６ａに向かう層厚方向において、漸次増大する残留歪みを持つことになる。最表層７は常温環境では中間層６よりも大きな残留歪みを持つ。
しかし、成形時には、型表面１０ａ（１０ｂ）が成形温度Ｔｍｏまで昇温するにつれて、中間層６および最表層７の常温における残留歪みが開放される。中間層６の温度が温度Ｔ１２を超えると中間層６の歪みは漸次増大に転じるが、表面６ａに成膜された最表層７の残留歪みはさらに開放され、最表層７の残留歪みは温度Ｔ２で最小になる。
このため、プレス成形時には、最表層７の熱膨張は、上記第１の実施形態と同様、温度差Ｔｍｏ−Ｔ２に依存する。これに対して、中間層６における表面６ａの熱膨張は、温度差Ｔｍｏ−Ｔ１２（＜Ｔｍｏ−Ｔ１）に依存する。
このため、成形時における、中間層６と最表層７との界面における熱応力は、上記第１の実施形態に比べて低減される。すなわち、本変形例における中間層６は、上記第１の実施形態に比べて、最表層７に発生する熱応力を低減することができる。
本変形例によれば、上記第１の実施形態に比べて、さらに離型膜８の剥離および成形材料Ｇの融着をさらに低減することにより、離型膜８の耐久性を向上できる。
【００５９】
［第２変形例］
本実施形態の光学素子成形用型の製造方法の変形例（第２変形例）について説明する。
本変形例の光学素子成形用型の製造方法は、基材１Ａ（１Ｂ）の成形面１ａ（１ｂ）に離型膜８を成膜して、下型１０Ａ（上型１０Ｂ）を製造する方法である。基材１Ａ（１Ｂ）の構成は、上記第１の実施形態と同様である。
本変形例の光学素子成形用型の製造方法では、上記第１変形例と同様に、中間層成膜工程における成膜面の温度が第２の温度範囲において広義単調増加するように設定される。さらに、本変形例の光学素子成形用型の製造方法では、最表層成膜工程における成膜面の温度が第１の温度範囲において広義単調増加するように設定される。
以下では、上記第１の実施形態および上記第１変形例と異なる点を中心に説明する。
【００６０】
図５における折れ線２０２は、本変形例における第２の温度範囲および第１の温度範囲の設定例を示す。ただし、折れ線２０２は、時間ｔ１２未満では、折れ線２０１と重なっている。
ヒーター１０３によって加熱が開始されると、時間ｔ１２までの成膜面の温度変化は、上記第１変形例と同様である。
【００６１】
時間ｔ１２から時間ｔ１４までは、成膜面の温度は温度Ｔ１２から温度Ｔ２まで広義単調増加する。ただし、本変形例では、時間ｔ１２は、最表層成膜工程が開始される時間である。時間ｔ１４は、最表層成膜工程が終了される時間である。ここで、時間ｔ１４は、ｔ１５−（ｔ１３−ｔ１２）とされる。
図５の折れ線２０２には、一例として、成膜面の温度が時間とともに直線的に増加する場合の例が図示されている。図５に示す折れ線２０２の傾きは、時間ｔ１１から時間ｔ１２までの傾きと、時間ｔ１２から時間ｔ１４までの傾きとは、互いに同一でもよいし、互いに異なっていてもよい。
ただし、成膜面の温度は、時間ｔ１２から時間ｔ１４までの間の一部に、一定に推移する部分が設けられてもよい。成膜面の温度において時間的に変化する部分は、曲線状または折れ線状に狭義単調増加してもよい。
本変形例では、温度Ｔ１２、Ｔ２は、上述した第１の温度範囲の条件を満足するように選ばれる。このため、本変形例における温度Ｔ１２は、成形材料Ｇの屈伏点Ｔａｔ以上である。本変形例における温度Ｔ２は、成形温度Ｔｍｏ以下である。
【００６２】
本変形例において、第２の温度範囲は、温度Ｔ１１（下限温度）以上、温度Ｔ１２（上限温度）以下である。第１の温度範囲は、温度Ｔ１２（下限温度）以上、温度Ｔ２（上限温度）以下である。
【００６３】
以上説明したように、本変形例では、上記第１変形例と同様、時間ｔ１１から時間ｔ１２までの中間層成膜工程において、成膜面である成形面１ａの温度が、温度Ｔ１１から温度Ｔ１２まで広義単調増加される。このため、上記第１変形例と同様、上記第１の実施形態の場合に比べると、中間層６と最表層７との界面における成形温度Ｔｍｏにおける熱応力を低減することができる。
【００６４】
本変形例では、さらに、時間ｔ１２から時間ｔ１４までの最表層成膜工程において、成膜面である表面６ａの温度が温度Ｔ１２から温度Ｔ２まで広義単調増加される。
このため、常温環境では、最表層７は、層厚方向において中間層６との界面から型表面１０ａ（１０ｂ）に向かって増大する残留歪みを持つ。
しかし、成形時には、型表面１０ａ（１０ｂ）が成形温度Ｔｍｏまで昇温するにつれて、中間層６および最表層７の常温における残留歪みが漸次連続的に開放される。このため、温度の昇降に応じて、特定の界面に特に大きな熱応力が加わることがない。
このように本変形例によれば、繰り返しのヒートサイクルを受けても、離型膜８の剥離が生じにくい。
さらに、本変形例によれば、中間層成膜工程が終了してから、ただちに最表層成膜工程が開始されるため、成膜時間を短縮することができる。この結果、下型１０Ａおよび上型１０Ｂの製作コストが低減される。
【００６５】
［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態の光学素子成形用型の製造方法について説明する。
図６は、本発明の第２の実施形態の光学素子成形用型の製造方法によって製造された光学素子成形用型における離型膜の構成を示す模式的な断面図である。
【００６６】
本実施形態の光学素子成形用型の製造方法によって製造される光学素子成形用型について説明する。
図１に示すように、成形用型組立体２０は、上記第１の実施形態における成形用型組立体１０の下型１０Ａ、上型１０Ｂに代えて、それぞれ下型２０Ａ（光学素子成形用型）、上型２０Ｂ（光学素子成形用型）を備える。
図６に示すように、下型２０Ａ（上型２０Ｂ）は、下型１０Ａ（上型１０Ｂ）の離型膜８に代えて、離型膜１８（最表層）を備える。
以下、上記第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００６７】
離型膜１８は、上記第１の実施形態における最表層７と同様に貴金属元素を含んで構成される。このため、離型膜１８の表面は、上記第１の実施形態と同様の型表面１０ａ（１０ｂ）を構成している。すなわち、本実施形態の離型膜１８は、上記第１の実施形態において、中間層６を削除したのと同様の構成を備える。ただし、離型膜１８の層厚、組成は、上記第１の実施形態のように中間層６を有する場合の最表層７とは、異なっていてもよい。
【００６８】
このような構成の下型２０Ａ（上型２０Ｂ）を製造する本実施形態の光学素子成形用型の製造方法では、上記第１の実施形態と同様にして、基材１Ａ（１Ｂ）を準備した後、上記第１の実施形態における最表層成膜工程と同様の成膜工程が行われる。
以下、本実施形態における成膜工程について説明する。
【００６９】
離型膜１８の成膜工程は、上記第１の実施形態に例示されたような適宜の成膜方法が用いられる。例えば、本実施形態における成膜工程は、図３に示すような成膜装置１００のようなＤＣスパッタ法を用いて行われてもよい。ただし、層厚方向において離型膜１８の材料を切り替える必要がない場合には、試料台１０６、１０７の一方にターゲットを配置するのみでよい。
例えば、試料台１０７上に配置されたターゲット１０５をＤＣスパッタすることによって離型膜１８が形成される場合、試料台１０７の電極上には、離型膜１８を形成する材料で構成されたターゲット１０５が配置される。基材１Ａ（１Ｂ）は、成形面１ａが下方を向く姿勢で、試料台１０７上のターゲット１０５に対向する位置に配置される。
この後の成膜装置１００の動作は、ヒーター１０３の温度制御を除いて、上記第１の実施形態と同様である。
【００７０】
本実施形態の成膜工程では、離型膜１８を成膜する成膜面である成形面１ａの温度を上記第１の実施形態と同様の第１の温度範囲に保って行われる。
図７に、本実施形態における第１の温度範囲の設定例を示す。
図７は、本発明の第２の実施形態の光学素子成形用型の製造方法における成膜面の温度変化の一例を示す模式的なグラフである。図７のグラフの横軸は時間、縦軸は成膜面の温度を表す。
【００７１】
ヒーター１０３によって加熱が開始されると、図７における折れ線２１１に示すように、成膜面の温度は、時間ｔ２２において上記第１の実施形態と同様の温度Ｔ２になる。
時間ｔ２２から時間ｔ２４までは、成膜面の温度は一定の温度Ｔ２に保たれる。本実施形態においても、「一定」の意味は、上記第１の実施形態と同様である。
時間ｔ２２は、本実施形態における成膜工程が開始される時間である。時間ｔ２４は、本実施形態における成膜工程が終了される時間である。
時間ｔ２４の後、成膜面の温度は降温される。
【００７２】
このようにして、時間ｔ２４経過後に成膜工程が終了する。成膜工程では、成膜面である成形面１ａが温度Ｔ２に保たれている間に、成形面１ａ上に離型膜１８が積層される。
上記第１の実施形態と同様に、基材１Ａ（１Ｂ）の温度が真空チャンバー１０１から取り出し可能な温度まで低下したら、真空チャンバー１０１の減圧が解除される。基材１Ａ（１Ｂ）は真空チャンバー１０１から外部に取り出される。このようにして、離型膜１８が成膜された下型１０Ａ（上型１０Ｂ）が製造される。
【００７３】
本実施形態の光学素子成形用型の製造方法は、中間層を形成しなくても離型膜１８の材料と基材１Ａ（１Ｂ）の成形面１ａにおける材料との良好な密着性が得られる場合に好適である。本実施形態では、中間層を形成しないため、迅速に離型膜１８が形成される。
本実施形態では、離型膜１８が、上記第１の実施形態における最表層７と同様にして成膜される。このため、プレス成形時に離型膜１８が熱膨張しても、結晶粒界の隙間が形成されにくい。この結果、ガラス成分が揮発しても、最表層７に浸透しにくくなるため、ガラス融着が発生するまでの離型膜１８の寿命を延ばすことができる。
本実施形態の光学素子成形用型の製造方法によれば、成形材料Ｇの融着を抑制できるため、離型膜１８の耐久性を向上できる。
【００７４】
［第３変形例］
本実施形態の光学素子成形用型の製造方法の変形例（第３変形例）について説明する。
本変形例の光学素子成形用型の製造方法は、基材１Ａ（１Ｂ）の成形面１ａ（１ｂ）に離型膜１８を成膜して、下型２０Ａ（上型２０Ｂ）を製造する方法である。基材１Ａ（１Ｂ）の構成は、上記第２の実施形態と同様である。
本変形例の光学素子成形用型の製造方法は、成膜工程における成膜面の温度を第１の温度範囲において広義単調増加するように設定する。
以下では、上記第２の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００７５】
図７における折れ線２１２は、本変形例における第１の温度範囲の設定例を示す。ただし、折れ線２１２は、時間ｔ２１未満では、折れ線２１１と重なっている。
ヒーター１０３によって加熱が開始されると、折れ線２１２に示すように、成膜面の温度は、時間ｔ２１において、上記第２変形例と同様の温度Ｔ１２になる。
時間ｔ２１から時間ｔ２３までは、成膜面の温度は温度Ｔ１２から温度Ｔ２まで広義単調増加する。ここで、時間ｔ２１は、本変形例における成膜工程が開始される時間である。時間ｔ２３は、本変形例における成膜工程が終了される時間である。
時間ｔ２３の後、成膜面の温度は降温される。
【００７６】
本変形例の光学素子成形用型の製造方法は、中間層を形成しなくても離型膜１８の材料と基材１Ａ（１Ｂ）の成形面１ａにおける材料との良好な密着性が得られる場合に好適である。本変形例では、常温状態における基材１Ａ（１Ｂ）と離型膜１８との界面の残留歪みが上記第２の実施形態に比べて小さくなるため、界面における離型膜１８の剥離に関する耐久性をより向上できる。
【００７７】
なお、上記の各変形例および第２の実施形態では、一例として、ヒーター１０３の温度制御が低温制御、昇温制御、降温制御の切り替えられた時間において、成膜工程が開始したり、終了したりする場合の例で説明した。しかし、上記第１の実施形態における説明のように、ヒーター１０３の温度制御の切り替え時間と、成膜工程の開始時間、終了時間はずれていてもよい。例えば、上記第１変形例において、ヒーター１０３は、時間ｔ１１より前に、第２の温度範囲の下限温度Ｔ１１よりも低い温度から一定勾配で昇温するように加熱を行ってもよい。例えば、上記第１変形例において、ヒーター１０３は、時間ｔ１２より後に、第２の温度範囲の上限温度Ｔ１２よりも高い温度まで一定勾配で昇温し、その後、温度Ｔ２に向かってより急勾配で昇温するように加熱を行ってもよい。
【実施例】
【００７８】
次に、第１の実施形態、第１変形例、第２変形例、および第２の実施形態に関する光学素子成形用型の製造方法の実施例について、比較例とともに説明する。
下記［表１］に、実施例１〜７、比較例１〜３の条件および評価結果を示す。
【００７９】
【表１】
2018127373.tif 000003
【００８０】
［実施例１］
実施例１は、第２の実施形態の実施例である。実施例１は、離型膜が最表層のみで構成される場合の例である。
実施例１の下型２０Ａ（上型２０Ｂ）の基材１Ａ（１Ｂ）は、全体が超硬合金で形成された。基材１Ａ（１Ｂ）の成形面１ａ（１ｂ）は両凸レンズのレンズ面に近似した形状に鏡面研磨された。成形面１ａ、１ｂの面精度は、ＰＶ値で０．１５μｍ以下であった。成形面１ａ、１ｂの表面粗さは、算術平均粗さＲａで３ｎｍ以下であった。
以上で、成形面１ａ（１ｂ）を有する基材１Ａ（１Ｂ）が準備された。以下、成膜工程は、基材１Ａ、１Ｂに共通であるため、基材１Ａの例で説明する（他の実施例の説明も同様）。
離型膜１８の成膜には、ＤＣスパッタ法を行う成膜装置１００が用いられた。ターゲット１０５は、Ｉｒ（イリジウム）とＲｕ（ルテニウム）とが、比率５０：５０で含まれるように構成された。
基材１Ａは、加熱ドーム１０２に固定され、ターゲット１０５の上方に移動された。この後、真空チャンバー１０１は、真空ポンプによって真空引きされ、１×１０−４Ｐａ以下まで減圧された。その後、カーボン製のランプヒーターからなるヒーター１０３によって、基材１Ａの昇温が開始された。これと並行して、真空チャンバー１０１内にＡｒガスが導入された。
成形面１ａの温度がＴ２＝５４０（℃）（［表１］参照）になった後、電極にＤＣ電圧が印加された。これにより、成形面１ａとターゲット１０５との間にプラズマが発生し、ターゲット１０５のスパッタが始まった。離型膜１８に必要な層膜が形成された後、電圧印加が停止された。さらに、ヒーター１０３による加熱が停止された。
本実施例では、予め求められたターゲット１０５の成膜レートに基づいて、離型膜１８の層厚が７００ｎｍ（７０００Å）になる時間だけスパッタが行われた。
以上で、実施例１の下型２０Ａが製造された。同様にして、基材１Ｂの成形面１ｂ上に離型膜１８が成膜された。このようにして、実施例１の上型２０Ｂが製造された。
【００８１】
実施例１の評価のため、実施例１の下型２０Ａ、上型２０Ｂを含む成形用型組立体２０によって、レンズのプレス成形が３０００回行われた。
［表１］に示すように、実施例１の成形には、成形材料Ｇとして、Ｄ−ＺＦ９２（商品名；ＣＤＧＭ社製、Ｔａｔ＝５２０（℃））が用いられた。成形温度Ｔｍｏは、５６０℃とされた。
【００８２】
［実施例２］
実施例２は、第１の実施形態の実施例である。実施例２は、中間層、最表層の成膜時の温度が、それぞれ定温の場合の例である。
実施例２の下型１０Ａ（上型１０Ｂ）の基材１Ａ（１Ｂ）は、実施例１と共通とされた。
離型膜８の成膜には、ＤＣスパッタ法を行う成膜装置１００が用いられた。ターゲット１０５は、実施例１と共通とされた。ターゲット１０４は、Ｗ（タングステン）とＩｒとが、比率５０：５０で含まれるように構成された。
基材１Ａは、加熱ドーム１０２に固定され、ターゲット１０４の上方に移動された。この後、真空チャンバー１０１は、真空ポンプによって真空引きされ、１×１０−４Ｐａ以下まで減圧された。その後、カーボン製のランプヒーターからなるヒーター１０３によって、基材１Ａの昇温が開始された。これと並行して、真空チャンバー１０１内にＡｒガスが導入された。
成形面１ａの温度がＴ１＝３００（℃）（［表１］参照）になった後、電極にＤＣ電圧が印加された。これにより、成形面１ａとターゲット１０４との間にプラズマが発生し、ターゲット１０４のスパッタが始まった（中間層成膜工程）。中間層成膜工程が行われる間、成形面１ａの温度はヒーター１０３によって、温度Ｔ１に保たれた。中間層６に必要な層膜が形成された後、電圧印加が停止された。加熱ドーム１０２は、ターゲット１０５の上方に移動された。さらに、ヒーター１０３による加熱が開始された。中間層６の表面６ａの温度がＴ２＝６２０（℃）（［表１］参照）になった後、電極にＤＣ電圧が印加された。これにより、表面６ａとターゲット１０５との間にプラズマが発生し、ターゲット１０５のスパッタが始まった（最表層成膜工程）。最表層成膜工程が行われる間、中間層６の表面６ａの温度はヒーター１０３によって、温度Ｔ２に保たれた。最表層７に必要な層膜が形成された後、電圧印加が停止された。
本実施例では、予め求められたターゲット１０４、１０５の成膜レートに基づいて、中間層６の層厚が３００ｎｍ（３０００Å）、最表層７の層厚が７００ｎｍ（７０００Å）になる時間だけスパッタが行われた。
以上で、実施例２の下型１０Ａが製造された。同様にして、基材１Ｂの成形面１ｂ上に離型膜８が成膜された。このようにして、実施例２の上型１０Ｂが製造された。
【００８３】
実施例２の評価のため、実施例２の下型１０Ａ、上型１０Ｂを含む成形用型組立体１０によって、レンズのプレス成形が３０００回行われた。
［表１］に示すように、実施例２の成形には、成形材料Ｇとして、Ｌ−ＬＡＬ１２（商品名；（株）オハラ製、Ｔａｔ＝６００（℃））が用いられた。成形温度Ｔｍｏは、６４０℃とされた。
【００８４】
［実施例３］
実施例３は、実施例２と同様、第１の実施形態の実施例である。以下、実施例２と異なる点を中心に説明する。
［表１］に示すように、中間層成膜工程における成膜面の温度は４００℃に保たれた。最表層成膜工程における成膜面の温度は７００℃に保たれた。
実施例３の評価用の成形は、成形材料Ｇとして、Ｈ−ＬａＦ６ＬＡ（商品名；ＣＤＧＭ社製、Ｔａｔ＝６８０（℃））が用いられた。成形温度Ｔｍｏは、７２０℃とされた。
【００８５】
［実施例４〜６］
実施例４〜６は、第１変形例の実施例である。実施例４〜６は、中間層の成膜時の温度が単調増加され、最表層の成膜時の温度が定温とされた場合の例である。以下、実施例３と異なる点を中心に説明する。
［表１］に示すように、中間層成膜工程における成膜面の温度は、各実施例とも、４００℃から６００℃に広義単調増加するように昇温された。具体的には、成膜面の温度は、直線的に昇温された。最表層成膜工程における成膜面の温度Ｔ２は、実施例４では７５９℃、実施例５では７８０℃、実施例６でが８００℃に、それぞれ保たれた。
実施例４〜６の評価用の成形は、成形材料Ｇとして、ＴＡＦＤ３３（商品名；ＨＯＹＡ（株）、Ｔａｔ＝７５９（℃））が用いられた。成形温度Ｔｍｏは、８００℃とされた。
【００８６】
［実施例７］
実施例７は、第２変形例の実施例である。実施例７は、中間層の成膜時の温度および最表層の成膜時の温度が単調増加された場合の例である。以下、実施例４と異なる点を中心に説明する。
［表１］に示すように、中間層成膜工程における成膜面の温度は、実施例４と同様にして４００℃から６００℃に昇温された。最表層成膜工程における成膜面の温度は、６００℃から７８０℃に広義単調増加するように昇温された。具体的には、最表層成膜工程における成膜面の温度も直線的に昇温された。
実施例７の評価用の成形は、実施例４と同様にして行われた。
【００８７】
［比較例１］
［表１］に示すように、比較例１は、最表層成膜工程における成膜面の温度が７４０℃に保たれた点が、実施例４と異なる。
比較例１の評価用の成形の成形材料Ｇは、実施例４と共通とされた。このため、比較例１は、最表層成膜工程における成膜面の温度が、成形に使用する成形材料Ｇの屈伏点Ｔａｔよりも低い場合の例になっている。
【００８８】
［比較例２］
［表１］に示すように、比較例２は、最表層成膜工程における成膜面の温度が８２０℃に保たれた点が、実施例４と異なる。
比較例２の評価用の成形の成形材料Ｇは、実施例４と共通とされた。このため、比較例２は、最表層成膜工程における成膜面の温度が、成形時の成形温度Ｔｍｏよりも高い場合の例になっている。
【００８９】
［比較例３］
［表１］に示すように、比較例３は、中間層成膜工程における成膜面の温度の加熱が行われなかった点が、実施例５と異なる。
比較例３の評価用の成形の成形材料Ｇは、実施例５と共通とされた。このため、比較例３は、中間層成膜工程における成膜面の温度が、成形に使用する成形材料Ｇの屈伏点Ｔａｔよりも著しく低い場合の例になっている。
【００９０】
［評価］
各実施例、各比較例の評価は、レンズの成形における、レンズの成形不良の有無と、離型膜の耐久性とによって行われた。３０００回の成形において、離型膜の劣化に起因するレンズの成形不良が発生せず、かつ離型膜における剥離、融着が発生しなかった場合、離型膜は「良好」と判定された。３０００回の成形が終了するまでに、離型膜の劣化に起因するレンズの成形不良、または離型膜における剥離、融着が発生した場合には、離型膜は「不良」と判定された。
【００９１】
［評価結果］
［表１］に示すように、実施例１〜７の離型膜は、いずれも「良好」と判定された。このため、各実施例に対応する光学素子成形用型の製造方法によれば、３０００回以上の成形が可能な高耐久の離型膜を備える光学素子成形用型が製造できたことが分かる。
一方、比較例１では、２２５回目の成形において、融着が発生した。融着した型表面の断面を、Ｘ線光電子分光分析（ＸＰＳ）にて分析を行ったところ、最表層の深さ５０ｎｍ（５００Å）の領域まで、ガラス成分が検出された。
比較例２では、１２１回目の成形において、離型膜の膜剥離が生じた。比較例２では、最表層が成形温度Ｔｍｏを超える温度で成膜された。より低温の成形温度Ｔｍｏでは、最表層の歪みが高い状態になっている。この結果、成形時の圧力によって最表層の応力破壊が生じ、膜剥離に到ったと考えられる。
比較例３では、離型膜の成膜後に冷却して取り出した段階で、すでに膜剥離が生じており、１回も成形できなかった。比較例３では、中間層および最表層の成膜の際の成膜面の温度差が大きすぎるため、中間層と最表層との間の歪が緩和しきれず、成膜後の冷却による収縮応力によって、最表層に応力破壊が生じ、膜剥離に到ったと考えられる。
【００９２】
以上、本発明の好ましい各実施形態および各変形例を説明したが、本発明はこれらの各実施形態及び各変形例に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。
また、本発明は前述した説明によって限定されることはなく、添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。
【符号の説明】
【００９３】
１ａ、１ｂ  成形面
１Ａ、１Ｂ  基材
６  中間層
６ａ  表面
７  最表層
８、１８  離型膜
１０  述する成形用型組立体
１０ａ、１０ｂ  型表面
１０Ａ  下型（光学素子成形用型）
１０Ｂ  上型（光学素子成形用型）
１００  成膜装置
１０１  真空チャンバー
１０２  加熱ドーム
１０３  ヒーター
１０４、１０５  ターゲット
Ｇ  成形材料（ガラス材料）
【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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