(57)【要約】【課題】簡単・低コストなプロセスによって、表面に多数の微細形状を高精度に形成した金型を作製し、さらにこの金型を使用することで、反射防止機能を備えた成形品を簡便・安価に提供する。【解決手段】ステンレス鋼製の金型に研削・研磨仕上げを施して凸面を形成し、この凸面に非晶質合金を成膜して凸面状の金型転写面２ａを形成した。この金型２を、非晶質合金膜のガラス転移点を超え、結晶化温度未満の範囲内の適宜温度に加熱保温し、この状態でマイクロ圧子により金型転写面（凸面）２ａを押圧加工して、多数の微細な円錐状くぼみ２ｂからなるパターン２０を形成した。射出成形で作製したプラスチックレンズの凹面に上記金型の凸面を圧接させる熱プレスにより、この凹面に多数の微細な円錐状突起からなるパターンを形成した。このように作製したレンズの上記凹面は十分な反射防止機能を備えたものであった。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも転写面が過冷却液体域を有する非晶質合金で構成された金型の前記転写面に、ある一定のピッチ間隔で多数の微細くぼみ形状からなるパターンを形成する方法であって、
前記金型を、前記非晶質合金のガラス転移点を超え結晶化温度未満の範囲内の適宜温度に加熱保温し、この状態で前記転写面の適宜部位を、圧子の先端転写面により押圧して該圧子の先端形状の転写操作を開始した後、
圧子を前記金型に対し相対的に所定ピッチ間隔だけ移動させる操作と、この操作につづいて行う圧子による前記転写操作とを、多数回繰り返すことを特徴とする微細形状形成方法。
【請求項２】
請求項１に記載の微細形状形成方法において、圧子に押圧方向の振動を付与するとともに、この振動の振幅と圧子の押圧方向移動量とを制御することにより、前記微細くぼみ形状の深さを制御することを特徴とする微細形状形成方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の微細形状形成方法において、圧子として、先端転写面の形状が円錐、角錐、円柱、角柱、球面、回転放物面のいずれかであるものを用いることを特徴とする微細形状形成方法。
【請求項４】
請求項１，２または３に記載の微細形状形成方法において、圧子として、少なくとも先端転写面がダイアモンド、セラミックス、超硬合金、サーメットのいずれかの材料で形成されたものを用いることを特徴とする微細形状形成方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の微細形状形成方法において、前記非晶質合金のガラス転移点を超え結晶化温度未満の範囲内における適宜温度での前記加熱保温操作を真空中、または不活性ガス雰囲気中で行うことを特徴とする微細形状形成方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の微細形状形成方法において、あらかじめ試験的にダミー金型の転写面に所定の条件で微細形状を形成してこの微細形状を測定し、得られたデータをもとに圧子の先端転写面の形状・寸法を修正し、この修正後の圧子を用いて、正規の金型に正式の微細形状形成加工を施すことにより、所望の形状・寸法精度を有する微細形状を形成することを特徴とする微細形状形成方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の微細形状形成方法において、前記非晶質合金として、ガラス転移点が３００℃以上のものを用いることを特徴とする微細形状形成方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の微細形状形成方法において、前記非晶質合金として、常温における硬度Ｈｖ（ビッカース硬度）が３００以上であるものを用いることを特徴とする微細形状形成方法。
【請求項９】
請求項１〜５のいずれかに記載の方法により製造され、転写面にある一定のピッチ間隔で多数の微細くぼみ形状からなるパターンが形成されていることを特徴とする金型。
【請求項１０】
光学素子材料に請求項９に記載の金型の転写面が転写されることにより、反射防止機能が付与されていることを特徴とする光学素子。
【請求項１１】
少なくとも転写面が過冷却液体域を有する非晶質合金で構成された金型の前記転写面に、ある一定のピッチ間隔で多数の微細くぼみ形状からなるパターンを形成する装置であって、
ＸＹテーブルによる位置決め機構と、
このＸＹテーブル上に設けられ、金型がセットされる加熱保温部と、
前記加熱保温部に対向して設けられ、該加熱保温部にセットされた金型の転写面に押圧加工を施す押圧ヘッドとを備えてなり、
該押圧ヘッドには、前記金型転写面を押圧して微細くぼみ形状を形成する圧子が、圧子取り付け部に着脱自在に固定され、
前記圧子取り付け部は、圧子に押圧方向の振動を付与する発振部を備えているとともに、圧子の押圧方向移動量が可変であり、
前記発振部は、圧子に付与する振動の振幅が可変である、
ことを特徴とする微細形状形成装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の微細形状形成装置において、該装置全体が、減圧下または不活性ガス雰囲気下に維持しうるチャンバー内に収納されていることを特徴とする微細形状形成装置。
【請求項１３】
請求項１１または１２に記載の微細形状形成装置において、前記発振部が高周波振動を発振するものであることを特徴とする微細形状形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細形状形成方法とその装置、および金型と光学素子に関し、より詳しくは塑性加工技術に基づく微細形状形成方法、この微細形状形成方法を実施するためのプレス加工装置、これらの方法・装置により得られる金型および、この金型で成形される光学素子に関するものである。
本発明の応用分野としては、光学部品（光反射防止素子）や精密金型などが挙げられる。
【背景技術】
【０００２】
光学素子を透過する光の波長の数分の一という微細な間隔で、円錐形状などの突起を光学面に密集させて形成することで光の反射を抑制するようにした新しい光学面が提案されている。即ち、微細な間隔で突起を形成することで、光波が光学素子に入射する際の空気界面での屈折率変化を、従来の光学素子のように１から媒体屈折率まで瞬間的に変化させるのではなく、緩やかに変化させることにより光の反射を抑制することができる。
従来、光学素子をガラスプレス、樹脂成形あるいはガラス研削で成形した後に行うコート処理は一般的な手法であるが、金型の光学素子転写面に上記微細突起を設ければ、光学素子成形後にコート処理をするといつた面倒な後加工が不要となり、生産上のメリットが大きくなる。
【０００３】
また近年、このような微細突起を有する表面を、バイオ分野で例えばＤＮＡチップにも応用しようとする研究が活発になされている。
【０００４】
しかし、上記した光反射抑制機能を果たすためには、数十乃至数百ナノメートル（ｎｍ）の間隔で突起（又はくぼみ）を形成しなければならず、このような微細突起を金型の転写面に、従来の切削加工で形成することは大変難しい。特に円錐形状になると、ほぼ不可能である。
【０００５】
特許文献１、特許文献２には電子ビーム、レーザービーム、あるいはイオンビームを用い、露光・現像のエッチングプロセスで、数十乃至数百ナノメートルの間隔で微細なくぼみを母型の表面に形成し、それを用いて加熱軟化した非晶質合金の表面にプレス加工で転写する発明が記載されている。
【０００６】
しかし、これらの発明に係る微細くぼみ形成方法において、露光・現像の手法では円錐形など、３次元形状のくぼみを形成するのが難しく、また、大きな曲率を有する曲面上にこのようなくぼみ形状を形成するには、これらの方法は本質的に不向きである。さらに、これらの微細くぼみ形成方法では、大規模な設備が必要とされ、工程数が多く煩雑で、高精度な母型を作るためには製作周期が長く、コスト高になるという問題点もある。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−３２６２３１号公報
【特許文献２】特開２００２−３２６２３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明の主な目的は、簡単・低コストなプロセスによって、表面に多数の微細形状を高精度に形成した金型を作製し、さらにこの金型を使用することで、反射防止機能を備えた成形品を簡便・安価に提供することにある。
すなわち本発明は、非晶質合金（アモルファス合金、あるいは金属ガラスとも呼ばれる）の過冷却領域における特性である超塑性に着目し、この特性を最大限に発揮させることにより金型に直接加工でき、簡単かつ低コストで極めて高精度な微細形状を形成することができる微細形状形成方法およびその装置を提供することを目的とするものである。
本発明の更なる目的は、上記方法・装置で作製される金型および、この金型で成形される光学素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に係る発明は、少なくとも転写面が過冷却液体域を有する非晶質合金で構成された金型の前記転写面に、ある一定のピッチ間隔で多数の微細くぼみ形状のパターンを形成する方法であって、前記金型を、前記非晶質合金のガラス転移点（Ｔｇ）を超え、結晶化温度（Ｔｘ）未満の範囲内の適宜温度（Ｔｇ＜Ｔ＜Ｔｘ）に加熱保温し、この状態で前記転写面の適宜部位を、圧子の先端転写面により押圧して該圧子の先端形状の転写操作を開始した後、下記操作すなわち、圧子を前記金型に対し相対的に所定ピッチ間隔だけ移動させる（金型または圧子を走査させる）操作と、つづいて行う圧子による前記転写操作とを多数回繰り返すことを特徴とする微細形状形成方法である。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の微細形状形成方法において、圧子に金型転写面を押圧する方向の振動を付与するとともに、この振動の振幅と圧子の押圧方向移動量とを制御することにより、前記微細くぼみ形状（圧子により形成される圧痕）の深さを制御することを特徴とする微細形状形成方法である。
【００１１】
請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の微細形状形成方法において、圧子として、先端転写面の形状が円錐、角錐（四角錐など）、円柱、角柱（四角柱など）、球面（半球面など）、回転放物面のいずれかであるものを用いることを特徴とする。
請求項４に係る発明は、請求項１，２または３に記載の微細形状形成方法において、圧子として、少なくとも先端転写面がダイアモンド、セラミックス、超硬合金、サーメットのいずれかの材料で形成されたものを用いることを特徴とする。
【００１２】
請求項５に係る発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の微細形状形成方法において、前記非晶質合金のガラス転移点を超え結晶化温度未満の範囲内における適宜温度での前記加熱保温操作を真空中、または不活性ガス雰囲気中で行うことを特徴とする。
【００１３】
請求項６に係る発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の微細形状形成方法において、あらかじめ試験的にダミー金型の転写面に所定の条件で微細形状を形成してこの微細形状を測定し、得られたデータをもとに圧子の先端転写面の形状・寸法を修正し、この修正後の圧子を用いて、正規の金型に正式の微細形状形成加工を施すことにより、所望の形状・寸法精度を有する微細形状を形成することを特徴とする。
【００１４】
請求項７に係る発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の微細形状形成方法において、前記過冷却液体域を有する非晶質合金として、ガラス転移点が３００℃（５７３Ｋ）以上である合金組成のものを用いることを特徴とする。
また、請求項８に係る発明は、請求項１〜７のいずれかに記載の微細形状形成方法において、前記過冷却液体域を有する非晶質合金として、常温における硬度Ｈｖ（ビッカース硬度）が３００以上である合金組成のものを用いることを特徴とする。
【００１５】
請求項９に係る発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の方法により製造され、転写面にある一定のピッチ間隔で多数の微細くぼみ形状からなるパターンが形成されていることを特徴とする金型である。
請求項１０に係る発明は、光学素子材料に請求項９に記載の金型の転写面が転写されることにより、反射防止機能が付与されていることを特徴とする光学素子である。
【００１６】
さらに、請求項１１に係る発明は、少なくとも転写面が過冷却液体域を有する非晶質合金で構成された金型の前記転写面に、ある一定のピッチ間隔で多数の微細くぼみ形状からなるパターンを形成する装置であって、ＸＹテーブルによる位置決め機構と、このＸＹテーブル上に設けられ金型がセットされる加熱保温部と、この加熱保温部に対向して設けられ、この加熱保温部にセットされた金型の転写面に押圧加工（プレス加工）を施す押圧ヘッドとを備えてなり、該押圧ヘッドには、前記金型転写面を押圧して微細くぼみ形状を形成する圧子が、圧子取り付け部（例えばチャッキング部）に着脱自在に固定され、前記圧子取り付け部は、圧子に振動を付与する発振部を備えているとともに前記金型転写面を押圧する押圧方向移動量が可変であり、前記発振部は、圧子に付与する振動の振幅が可変である、ことを特徴とする微細形状形成装置である（図１およびその説明文を参照）。
【００１７】
請求項１２に係る発明は、請求項１１に記載の微細形状形成装置全体が、減圧下または不活性ガス雰囲気下に維持しうるチャンバーに収納されていることを特徴とする。
【００１８】
請求項１３に係る発明は、請求項１１または１２に記載の微細形状形成装置において、前記発振部が高周波振動を発振するものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
非晶質合金は、ガラス転移温度（遷移点）Ｔｇを超えると過冷却液体状態となり軟化が生じ、変形し易くなる。また、非晶質合金は結晶化温度Ｔｘを超えると結晶化し、押圧加工が難しくなる。したがって、非晶質合金からなる金型転写面の温度Ｔを、Ｔｇ＜Ｔ＜Ｔｘの範囲内の適宜温度に保持して、圧子（ポンチ）の先端転写面により押圧することにより、金型の転写面に高精度の圧痕部を効果的に形成することができる。
このように、請求項１に係る微細形状形成方法によれば、非晶質合金の過冷却領域における超塑性の特性を最大限に発揮させ、より高精度、かつ確実に微細形状パターンを創成することができる。また、加工方法が簡単であるため、簡単な加工機構成で対応できるため、コスト低減にも繋がる。ただし、上記のように、非晶質合金の軟化の程度はその温度に左右されるから、金型転写面の押圧加工時には、この金型転写面の温度変動幅を出来るだけ狭く制御することが重要となる。
そして、このような微細形状パターンが形成された金型を用いて、樹脂やガラスなどの母材表面に射出成形、プレス加工等による転写加工を施すことで、反射防止機能を備えた光学素子等の部材を簡便に作製することができるという効果がある。
【００２０】
請求項２の発明においては、圧子の先端形状を金型転写面に転写する際に、該圧子に押圧方向の振動を与えることによって、同じ押圧場所で複数回の振動押圧が実現でき、より正確な微細形状を得ることができる。加えて、複数回の押圧では圧子への負荷を軽減することができため、圧子の使用寿命が長くする効果もある。また、圧痕の深さは圧子振動の振幅と、圧子を保持（例えばチャッキング）する加工機軸の移動量の両方を制御することにより、確実に圧痕の深さを制御し、より高精度な微細形状を得ることができる。さらに、圧子に高速振動（高周波振動など）を与えることで、加工速度が高まるとともに、金型転写面が大面積の場合にも効率良く押圧加工も行うことが可能となる。
【００２１】
請求項３の発明のように、圧子として先端転写面形状が異なる種々のものを用意し、これを加工機に対し着脱自在としておくことで、形成するべき微細形状の多様化の要求に、的確に対応することができる。
また、請求項４の発明では、圧子の先端転写面が上記材料で形成されているから、その耐久性を満たすことができる。
【００２２】
請求項５に係る発明では、圧子による金型転写面の押圧加工を真空または不活性ガス雰囲気内で行うので、金型をガラス転移点を越える温度に加熱保温しているときの、圧子や金型の表面酸化などの化学反応が防止され、多数の微細形状をより高精度に形成することができ、しかも圧子や金型の耐久性向上も図れる。
【００２３】
請求項１の発明では、非晶質合金をガラス転移点を越える温度に加熱保温し、この状態で押圧加工を施した後、常温まで冷却するため、この発明に係る加工プロセスは非晶質合金の加熱・冷却サイクルを伴うことになる。また、この加工プロセスにおいて圧子は金型の表面温度の影響を受ける。このため、微細形状の精度を維持するのが難しくなる場合があった。
これに対し、請求項６の発明では、ダミーの金型について予備試験的に押圧加工を施し、そのデータをもとに本加工の条件を設定するようにしているから、微細形状の精度を確実に高めることが可能となる。
【００２４】
請求項７の発明では、非晶質合金のガラス転移点が３００℃以上であることにより、この非晶質合金からなる金型を樹脂の射出成形等に使用した場合の耐熱性が確保される。通常の樹脂の溶解温度は３００℃前後であるため、成形工程での金型（非晶質合金）の軟化、あるいは再結晶による不具合を抑制することができるからである。また、この金型をガラスプレスなどに使用する場合には、プレス加工する相手材料の軟化温度や融点が高いことを考慮して、ガラス転移点が高い非晶質合金を用いれば良い。
請求項８の発明では、非晶質合金として、常温における硬度Ｈｖが３００以上のものを採用することで、十分な強度・耐久性を備えた金型を作製することができる。
【００２５】
請求項９の発明に係る金型を用いて樹脂やガラス等を、射出成形やプレス加工等で成形すれば、容易に反射防止機能に優れた成形品を歩留まり良く製造することができる。
また、請求項１０の発明によれば、反射防止機能に優れた光学素子を安価に製造することが可能となる。
さらに、請求項１１の発明に係る微細形状形成装置によれば、請求項１に係る微細形状形成方法を実施することができる。
【００２６】
請求項１２の発明によれば、請求項５の発明による効果が得られる。
請求項１３の発明では、圧子に高周波振動を付与しながら押圧加工を行うから、微細形状形成の加工速度が高まるとともに、広い面積の金型転写面に対しても効率良く押圧加工を施すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明の実施形態について説明する。
過冷却液体域を有する非晶質合金は、金属ガラスとも呼ばれる。内部構造としては、通常の金属と異なり、結晶粒や粒界などの結晶構造を持たず、非晶質（アモルファス）である。また近年、広い温度範囲にわたって過冷却液体域を有する非晶質合金が発見されている。例えば、Ｚｒ系合金（Ｚｒ65 Ａｌ10 Ｎｉ10 Ｃｕ15 ）、Ｐｄ系合金（Ｐｄ76 Ｃｕ7 Ｓｉ17 ）、Ｃｕ系合金（Ｃｕ60 Ｚｒ30 Ｔｉ10 ）、Ｎｉ系合金（Ｎｉ60 Ｎｂ25 Ｔｉ15 ）などがある。これらの合金からなる転写面を有する金型は、本発明に有効に適用できるものである。
【００２８】
上記した合金は、常温では非常に高い強度と硬度を有するが、この合金のガラス転移点を超え、結晶化温度未満の範囲内の温度に加熱保温すると、通常の金属に見られない流動粘性が現れ、超塑性の性質を帯びる。従って、この特性を利用すれば、従来通常の加工方法では難しかった微細形状の形成が実現できるようになる。しかし、この特性を最大限に引き出すためには、従来の加工方法とは全く異なる工夫が必要となる。
【００２９】
本発明は、従来技術の上記事情に鑑みなされてもので、より高精度な微細形状からなるパターンを確実に創成することを可能とする。すなわち本発明者は、上記特性に着目し、微細な先端形状を有する圧子（ポンチ）でワーク表面を押圧加工することにより、ある一定のピッチ間隔で形成した多数の微細くぼみ形状からなるパターンを実現することができる、微細形状形成方法および装置に係る発明を完成した。
【００３０】
本発明に係る圧子による押圧方法には、定寸押圧と定圧押圧の２種類がある。
定寸押圧というのは、過冷却液体域を有する非晶質合金で構成された金型転写面に、毎回の押圧において、ある一定の距離だけ押し込む押圧操作をいう。押し込み距離のコントロールは、（１）圧子に印加する振動の振幅と、（２）圧子を保持する加工機の加圧ヘッド移動量の両方を制御することで行う。圧子に印加する振動は、例えば圧電素子または磁歪素子により行う。
【００３１】
定圧押圧というのは、毎回の押圧において、押圧力がある一定の値に達したら、押し込みを停止する方法である。押圧力の検出は例えば、マイクロ圧子に直結するロードセル（図１を参照）か、あるいは金型と直結する力センサにより行う。
【００３２】
本発明では、圧子による押圧プロセスを行う前に、非晶質合金を過冷却液体域に移行させる必要がある。具体的には金型の加熱と温度維持である。加熱温度は微細形状の精度と緊密な関係があり、ノウハウに属する部分でもある。基本的には、非晶質合金のガラス転移点を越える温度に加熱する必要がある。ガラス転移点Ｔｇと再結晶化温度Ｔｘの間は、いわゆる過冷却液体域である。この領域の温度範囲が広ければ広いほど、微細先端形状を形成するための加工プロセスの自由度が高まるので、扱いやすい。
上記温度範囲は、合金の組成成分にも左右される。経験則として、この過冷却液体域内に保持される金型温度が高ければ高いほど、押圧に要する力が小さくなる。また、加熱と保温により金型表面が酸化してしまうケースがある。Ｃｕ系、Ｎｉ系、Ｆｅ系の非晶質合金はガラス転移点を越える温度においても耐酸化性が良いが、これはあくまでも程度の問題であり、微細形状の所望精度と、金型としての耐久性とを併せて考慮する必要がある。通常は加工プロセス中、金型を真空下あるいは不活性ガス雰囲気下に維持することが望ましい。
【００３３】
つぎに、本発明に係る押圧加工機（微細形状形成装置）の構成および作用について、図１をもとに説明する。
微細形状形成装置は、押圧加工機１０（以下、加工機１０という場合がある）の全体を、密閉可能な図略のチャンバーに収納して構成する。このチャンパーには、不活性ガス供給源に連なる配管および、真空ポンプに連なる配管を接続する。これらの配管には開閉弁を設ける。不活性ガスとしては、例えばアルゴンガス（Ａｒ）を使用できるようにする。
この加工機１０を以下のように構成する。すなわち主に、ＸＹ方向に移動するＸＹテーブルと、これのテーブル面に直交するＺ軸とを有する、３軸加工機を基本構成とする。
水平方向に沿うＸＹテーブル（ＮＣテーブル）５上に熱処理装置７を、この熱処理装置上に保温部６をそれぞれ設ける。この保温部６が熱処理装置７で加熱されることにより、ワークとしての金型２の転写面（加工面）２ａが所望の温度に制御できるようになっている。保温部６には図略の温度センサが設けられ、この温度センサは図略の温度指示制御機構（ＰＩＣ）に接続されている。そして、熱処理装置７がこの温度指示制御機構からの信号により制御されることで、金型転写面が所望の温度に高精度に制御される構造となっている。
【００３４】
加工機１０の押圧ヘッド（加圧ヘッド）８を、この保温部６の真上に、つまり加工機のＺ軸に設ける。この押圧ヘッド８にはロードセル４と、このロードセルの下端部に発振部（加振装置）３と、この発振部の下端部に圧子（マイクロ圧子）１を着脱自在に保持するためのチャック（図略）を設ける。圧子１をこのチャックに、圧子先端を真下に向けて固定するとともに、圧子１の上方部を発振部３に直結させる。上記発振部３は、好ましくは高周波振動を発振できるもの、例えば圧電素子または磁歪素子で構成する。圧子１の先端転写面は、例えばダイヤモンドチップで構成し、先端角６０°を有する円錐形状とする。
なお、図１の装置ではマイクロ圧子１による押圧力を、この圧子に直結するロードセル４で検出するようにしているが、これに替えて保温部６に力センサを配置し、この力センサが金型と接触する構造とすることもできる。
【実施例】
【００３５】
以下、本発明を実施例により、さらに具体的に説明する。
金型２を図１の加工機１０の保温部６にセットし、熱処理装置７および保温部６により金型を所定温度すなわち、この金型の構成材料である非晶質合金のガラス転移点と結晶化温度との間の適宜温度に加熱保温する。この加熱保温状態において、金型転写面２ａの適宜部位を圧子１で加圧して圧子先端形状の転写操作を開始する。そして、金型２をＸＹテーブル５により圧子１に対しを相対的に所定ピッチ間隔だけ移動させる操作と、この操作につづいて行う圧子による転写操作とを多数回繰り返すことで、金型転写面２ａの所定範囲に多数の微細形状（圧痕）を形成する。押圧加工を実施した後は、金型は特に急冷する必要がなく、そのまま放冷してもよい。
上記の加圧転写操作中、発振部３から圧子１に振動（好ましくは高周波振動）を付与するが、このとき、振動の振幅を制御するのと並行して、加工機のＺ軸方向の移動量（圧子の加圧方向の移動量）を制御することにより、高精度な微細形状を高速に形成することが可能となる。
なお、上記のように金型２をＸＹテーブル５により、ＸＹ方向の位置を固定した圧子１に対し相対的に所定ピッチ間隔だけ間欠的に移動させるのに替えて、金型２の位置を固定し、圧子１をＸＹ方向に間欠的に走査させても良い。
【００３６】
このようにして加工した金型を用いて、例えば樹脂やガラスなどの成形材料の表面に成形加工を施せば、この成形材料表面に多数の微細形状が転写される結果、低反射率の表面を形成することができる。
【００３７】
以下の各実施例では本加工（正式な加工）を実施する前に、本加工と同一の材料・加工条件でダミー加工（予備の試験的加工）を行ったが、これについては後記する。
[実施例１]
まず、金型としてＺｒ系非晶質合金の板材（縦×横＝５０ｍｍ×５０ｍｍ、厚み１ｍｍの正方形板材）を用意した。合金の成分は母合金に大きく左右されるため、ばらつきがある。本実施例で実施した成分構成はＺｒ６０ Ｃｕ３０ Ａｌ１０ である。
はじめに、非晶質合金の表面粗さＲａ（算数平均高さ）が１ｎｍとなるよう研磨加工を施した。室温で非晶質合金の硬さ試験を行ったところ、ビッカース硬さＨｖ３５０以上であった。また、この非晶質合金と同じロットで生産されたもののガラス転移点とガラス転移点の測定を、ＤＳＣと呼ばれる示差走査熱量分析装置で行った結果、ガラス転移点はおよそ３７８℃、結晶化温度は４４１℃であった。従って、過冷却液体域の温度範囲はおよそ６０℃であった。
【００３８】
上記金型２を図１に示す加工機１０の保温部６に収納し、位置決めセットした。この加工機を収納するチャンバーの扉を閉め、真空引きを行った後、熱処理装置７および保温部６により金型２を、４２０℃±１℃の正確な温度に加熱保温した。圧子１の先端はダイヤモンドチップで構成し、先端角６０°を有する円錐状とした。
【００３９】
加工機１０では、金型転写面２ａを圧子１で押圧して所望の圧痕（凹部）を多数形成した。この場合、圧子１のＸＹ方向の位置決め操作は、上記ＸＹテーブルで制御した。発振部としては、ピーアイ・ジャパン株式会社製のピエゾ圧電アクチュエータであるＰ−２４４．１０を使用した。このアクチュエータの振幅分解能は０．２ｎｍであった（カタログ値）。金型転写面２ａの圧痕深さ精度の制御（金型転写面２ａに対する圧子先端の当たり具合、および押圧深さの制御）は、圧電素子（圧子）に与える高周波振動の振幅と、上記加工機Ｚ軸の移動量とで行った。
なお、上記加圧プロセスの全操作を真空下で行うのに替えて、チャンバー内に不活性ガス、たとえばＡｒを充填した状態で行っても良い。
【００４０】
すなわち、この実施例では、まず、上記Ｚ軸をワークの表面に向けて降下させ、圧子１の先端とワーク表面との距離を上記ピエゾ素子の設定振幅以内に設定した。具体的には、圧子１の先端とワーク表面との距離は１．０μｍとした。そして、上記ピエゾ圧電素子により、圧子を同じ振幅（ピエゾ素子の振幅を１．２μｍになるように駆動電圧を設定した）で押圧方向に高速に振動させた。振動数は１００Ｈｚとした。ＸＹテーブル５を２０μｍ／ｓの速度で所定ピッチ間隔だけ移動させる操作と、この操作の後に圧子により行う上記転写操作とを、多数回繰り返すことにより、図２、図３に示すように、平面状の金型転写面２ａに、多数の円錐状くぼみ２ｂからなるパターン２０を形成した。押圧加工完了後は、金型２をそのまま放冷して室温に戻した。図３において、符号２１は非晶質合金を示す。
このパターン２０は、深さが１８０ｎｍ、圧痕上端部の直径が２００ｎｍである、多数の円錐状くぼみ２ｂがピッチ間隔２００ｎｍで配列されたものである。
このように本実施例では、圧子を金型に対し相対的に、所定ピッチ間隔だけＸＹ方向に所定速度で間欠的に移動させる操作と、この操作につづいて行う圧子による高周波振動を伴う転写操作とを多数回繰り返すことで、金型転写面に所望の微細形状パターンを形成した（以上は本番の金型加工についての説明である）。
【００４１】
[ダミー加工に関して]
上記した本番の金型加工を行う前に、同じ材料と加工条件でダミー加工を行った。
押圧加工前後においては、金型の加熱・冷却による熱膨張・収縮や、さらに加熱による非晶質合金の構造緩和が起きるため寸法の狂いが生じ、これを修正する必要があるためである。そこで、この寸法誤差に基づいて、圧子１先端の形状・寸法を修正するとともに、押圧の深さを調整した。このダミー加工には多くのノウハウが必要で、圧子１に係る上記修正・調整プロセスを多数回繰り返さなければならない場合もあった。
【００４２】
このように作製した金型を用いて、熱プレスでプラスチックブランクの表面に転写し、光学素子を作製した。反射率（入射光はレンズの光軸と平行）を測定したところ１％以下であり、反射防止機能を有することが確認できた。
【００４３】
[実施例２]
実施例１のＺｒ系非晶質合金に替えて、Ｃｕ系合金を採用した。成分はおおよそＣｕ50〜55 Ｚｒ37〜42 Ａl5 になるように調整した。このＣｕ系合金のＴｇを同じくＤＳＣで測定したところ、およそ４４０℃であった。また、常温における硬さはＨｖ４５０以上もあったことが確認された。このＣｕ系合金を採用したのは、上記実施例１のＺｒ系と異なり、加熱されても酸化しにくい特徴を持つからである。従って、この実施例２で採用した押圧加工機および加工条件は実施例１の場合とほぼ同じであるが、チャンバーの真空操作、あるいは不活性ガス雰囲気の維持操作を省いた。
そして、この実施例２では、実施例１と同じように、形状精度の高い円錐状くぼみパターンを有する金型を作製することができた。
【００４４】
[実施例３]
本実施例は、金型の押圧加工と、加工後の金型によるプラスチックレンズの加工に関するものである。
ＳＵＳ ４２０ステンレス鋼製の金型（ウェデホルム（株）  ＳＴＡＶＡＸ−ＥＳＲ）を研削することにより、凸面を有するブランクを作製し、さらにこの凸面に研磨仕上げを施した。その後、サンユー電子（株）製のＲＦマグネトロンスパッタ装置で上記凸面に合金膜を、Ｐｄ40〜45 Ｃｕ25〜35 Ｎｉi8〜12 P15〜25 の組成になるように成膜した。膜厚はおよそ２０μｍであった。この合金膜をＸ線回折で評価したところ、非晶質構造を示すハローパターンが確認された。また、同じ成膜プロセスで得た別の膜をＤＳＣで測定したところ、ガラス転移点は３１０℃、結晶化温度は３９５℃であった。
【００４５】
図１の加工機１０を用い、上記金型の凸面すなわち非晶質合金からなる合金膜の全体にわたって、実施例１と同じ方法により押圧加工を施し、図４に示すような円錐状くぼみ（微細くぼみ形状）２ｂが２００ｎｍピッチで多数形成された金型２を作製した。
【００４６】
続いて、あらかじめ射出成形で作製され、上記金型の凸面に対応する凹面を有するプラスチックレンズを密着させ、上記金型凸面を圧接させる熱プレスにより、上記プラスチックの凹面に多数の微細な円錐状突起からなるパターンを形成した。このように作製したレンズの反射率（入射光はレンズの光軸と平行）は１％以下で、十分な反射防止機能を備えていることが分かった。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に係る押圧加工機（微細形状形成装置）の構成を示す模式図である。
【図２】金型の平面状転写面に図１の装置により形成される、多数の円錐状くぼみからなるパターンを示す模式的斜視図である。
【図３】図２の断面図であって、円錐状くぼみの断面形状を示すものである。
【図４】金型の凸面状転写面に形成される、多数の円錐状くぼみからなるパターンを示す模式的斜視図である。
【符号の説明】
【００４８】
１：圧子
２：金型
２ａ：金型転写面（非晶質合金）
２ｂ：円錐状くぼみ（微細くぼみ形状）
３：発振部（発振装置、高周波振動装置）
４：ロードセル（力センサ）
５：ＸＹテーブル
６：金型保温部
７：加熱装置
８：押圧ヘッド
１０：押圧加工機（微細形状形成装置）
２０：多数の微細くぼみ形状からなるパターン
２１：非晶質合金
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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