(57)【要約】【課題】ビスマスを含有するガラス素材のプレス成形であっても成形用型表面及びガラス素材表面の組成の変化並びにガラスの融着の発生を防ぐことが可能であり、耐久性を有し、また、成形された光学素子に光学的不具合を発生させてしまうことが無い光学素子成形用型、及び、該光学素子成形用型で製造した光学素子を提供する。【解決手段】光学素子成形用型１は、ビスマス含有ガラス素材をプレス成形して光学素子を製造する際に使用されるもので、型母材２と、少なくとも成形面２ａ上に形成された表面層３とを備え、表面層３は第一成分としてビスマスを１．０重量％以上３０．０重量％以下で含むとともに第二成分として白金、金、パラジウム、イリジウム、オスミウム、ルテニウム、レニウム、ロジウム、タングステン、炭化タングステンまたは炭化ケイ素から選択される少なくとも１種類以上の元素または化合物を含む。【選択図】図１
2008150245.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビスマスを含有するガラス素材をプレス成形して光学素子を製造する際に使用される光学素子成形用型であって、
型母材と、
該型母材の表面の内、少なくとも、前記プレス成形の際に前記ガラス素材が接触する範囲である成形面上に形成された表面層とを備え、
該表面層は、第一成分として、ビスマスを１．０重量％以上３０．０重量％以下で含むとともに、第二成分として、白金、金、パラジウム、イリジウム、オスミウム、ルテニウム、レニウム、ロジウム、タングステン、炭化タングステン、または、炭化ケイ素から選択される少なくとも１種類以上の元素または化合物を含むことを特徴とする光学素子成形用型。
【請求項２】
請求項１に記載の光学素子成形用型において、
前記型母材と前記表面層との間に１層以上形成され、クロム、チタン、アルミニウム、炭化タングステン、タングステン、炭化ケイ素、または、クロム、チタン若しくはアルミニウムの窒化物の内、少なくとも１種類以上の元素または化合物を含む中間層を備えることを特徴とする光学素子成形用型。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の光学素子成形用型において、
前記型母材の少なくとも前記成形面側には、該成形面に接して形成された層に含まれる元素の内、少なくとも１種類以上の元素を前記成形面から注入した注入層が形成されていることを特徴とする光学素子成形用型。
【請求項４】
請求項１から請求項３に記載の光学素子成形用型を用いて、ビスマスを含有するガラス素材をプレス成形することで製造されたことを特徴とする光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビスマスを含有するガラス素材をプレス成形して光学素子を製造する際に使用される光学素子成形用型、及び、該光学素子成形用型によって製造された光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス素材から光学素子を製造する方法の一つとして、光学素子成形用型を用いてプレス成形する方法がある。プレス成形による製造方法の場合、成形後に研磨加工を行う必要がないので、容易かつ低コストで光学素子を製造することができるという利点を有する。このような光学素子成形用型には、硬度、耐熱性、ガラスとの非融着性、鏡面加工性に優れていることが要求される。このため、従来、光学素子成形用型には、型母材として超硬合金、金属、あるいは、セラミックスが用いられるとともに、その成形面に耐熱性やガラスとの非融着性に優れた貴金属系の合金層や化合物層が形成されたものが選択される。
【０００３】
具体的には、超硬合金の型母材に、イリジウム、レニウム、及び炭素からなる化合物をコーティングしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このような光学素子成形用型では、コーティングした化合物がイリジウム、レニウム、及び炭素からなることで、耐酸化性を有するとともに、ガラス素材との離型性が良好であり、ガラスの融着が起こりにくいとされている。
【０００４】
また、超硬合金または合金の型母材上に、型母材と密着して非晶質状態である加工層が形成され、さらに加工層上に密着して貴金属、タングステン、または、タンタルなどからなる保護層が形成されたものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。このような光学素子成形用型でも同様に、上記保護層が形成されていることで、ガラスとの離型性が良く、ガラスの融着が起こりにくいとされている。
【特許文献１】特公平６−８８８０３号公報
【特許文献２】特開平７−１７２８４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２のような光学素子成形用型を用いても、ビスマスを含有するガラス素材を使用して光学素子を製造する場合、依然として、型表面の組成の変化またはガラスの融着が発生し、成形用型としての耐久性の低下、また、成形された光学素子表面に曇りなどの光学的不具合が生じてしまう問題があった。より詳しくは、ビスマスは、融点が低く、また、合金化し易く、特に高温下では金属へ拡散しやすいという性質を有している。このため、ビスマスを含有しているガラス素材を使用した場合、高温環境下において、ガラス素材に含まれているビスマスが偏析を通じてガラス素材表面に析出する。析出したビスマスは、プレス成形における成形用型との接触によって成形用型表面に拡散しやすく、拡散したビスマスは、一部金属ビスマスに還元され成形用型表面に蓄積する。そして、析出したビスマスがガラス素材表面および成形用型表面に徐々に蓄積していくことで、成形用型表面及びガラス素材表面の組成が変化し、ガラスの融着が発生してしまうこととなる。また、ガラス素材表面にビスマスが析出することで、光学素子に曇りなどの光学的不具合が生じることとなる。
【０００６】
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、ビスマスを含有するガラス素材のプレス成形であっても成形用型表面及びガラス素材表面の組成の変化並びにガラスの融着の発生を防ぐことが可能であり、耐久性を有し、また、成形された光学素子に光学的不具合を発生させてしまうことが無い光学素子成形用型、及び、該光学素子成形用型で製造した光学素子を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の光学素子成形用型は、ビスマスを含有するガラス素材をプレス成形して光学素子を製造する際に使用される光学素子成形用型であって、型母材と、該型母材の表面の内、少なくとも、前記プレス成形の際に前記ガラス素材が接触する範囲である成形面上に形成された表面層とを備え、該表面層は、第一成分として、ビスマスを１．０重量％以上３０．０重量％以下で含むとともに、第二成分として、白金、金、パラジウム、イリジウム、オスミウム、ルテニウム、レニウム、ロジウム、タングステン、炭化タングステン、または、炭化ケイ素から選択される少なくとも１種類以上の元素または化合物を含むことを特徴としている。
【０００８】
この発明に係る光学素子成形用型によれば、表面層は、第二成分を含むことで、プレス成形に必要な硬度や耐酸化性を確保することができる。また、表面層は、第一成分として、ビスマスを、１．０重量％以上含むことで、ビスマスについて表面層とガラス素材との間で平衡状態が保たれ、プレス成形時に、ガラス素材に含まれるビスマスの表面層への拡散を防ぐことができる。このため、ビスマスの拡散による表面層及びガラス素材表面の組成の変化を防止し、また、ガラス素材との親和性が高まることによるガラスの融着の発生を防ぐことができる。一方、第一成分として含まれるビスマスを３０．０重量％以下とすることで、初期状態においてビスマスを含有するガラス素材との親和性が高くなりすぎて、ガラスの融着が発生してしまうことを防ぐことができる。すなわち、表面層におけるビスマスの濃度を上記範囲にすることで、表面層の組成の変化及びガラスの融着に起因する面精度や面粗さの悪化を長期間防止することができる。
【０００９】
また、上記の光学素子成形用型において、前記型母材と前記表面層との間に１層以上形成され、クロム、チタン、アルミニウム、炭化タングステン、タングステン、炭化ケイ素、または、クロム、チタン若しくはアルミニウムの窒化物の内、少なくとも１種類以上の元素または化合物を含む中間層を備えることがより好ましいとされている。
【００１０】
この発明に係る光学素子成形用型によれば、型母材と表面層との間に上記中間層が形成されていることで、型母材と表面層との密着性を向上させることができる。このため、耐久性の向上をさらに図ることができ、また、成形された光学素子の光学的不具合の発生をより確実に防ぐことができる。
【００１１】
また、上記の光学素子成形用型において、前記型母材の少なくとも前記成形面側には、該成形面に接して形成された層に含まれる元素の内、少なくとも１種類以上の元素を前記成形面から注入した注入層が形成されていることがより好ましいとされている。
【００１２】
この発明に係る光学素子成形用型によれば、注入層として、型母材の成形面側に成形面に接して形成された層に含まれる元素が存在することで、型母材と、型母材に接して形成された層、すなわち表面層または中間層との親和性が高まり、密着性をさらに向上させることができる。
【００１３】
また、本発明の光学素子は、上記の光学素子成形用型を用いて、ビスマスを含有するガラス素材をプレス成形することで製造されたことを特徴としている。
この発明に係る光学素子によれば、プレス成形時に、ガラス素材に含まれるビスマスが析出し、光学素子成形用型の表面層に拡散してしまうことを抑制または防止することができる。このため、ガラス素材表面の組成が変化して光学素子に曇りが発生したり、あるいは、ガラスが成形用型表面に融着したりすることが無く、光学的不具合の発生を防ぐことができる。また、光学素子成形用型を繰り返し使用できることで低コストのものとすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の光学素子成形用型によれば、表面層を備えることで、ビスマスを含有するガラス素材のプレス成形でも成形用型表面の組成の変化及びガラスの融着の発生を防ぎ、面精度や面粗さの悪化を長期間防止して耐久性の向上を図るとともに、成形された光学素子に光学的不具合が発生してしまうのを防ぐことができる。
本発明の光学素子によれば、上記光学素子成形用型でプレス成形して製造されることで、低コストで、光学的不具合の無いものとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（第１の実施形態）
図１は、この発明に係る第１の実施形態を示している。図１に示すように、本実施形態の光学素子成形用型１は、型表面１ａが所定の形状に形成されていて、型表面１ａにガラス素材、特にビスマス（Ｂｉ）を含有するガラス素材を接触させてプレス成形することで光学素子を製造するものであり、型母材２と、型母材２の表面に形成された表面層３とを備える。型母材２は、炭化タングステンを主成分とする超硬合金などで形成されている。また、表面層３は、型母材２の表面の内、少なくとも、プレス成形の際にガラス素材が接触する範囲である成形面２ａに形成されている。表面層３は、ビスマス（Ｂｉ）を１．０重量％以上３０．０重量％以下で含むとともに、第二成分として、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、オスミウム（Ｏｓ）、ルテニウム（Ｒｔ）、レニウム（Ｒｅ）、ロジウム（Ｒｈ）、タングステン（Ｗ）、炭化タングステン（ＷＣ）、または、炭化ケイ素（ＳｉＣ）から選択される少なくとも１種類以上の元素または化合物を含む。
【００１６】
このような光学素子成形用型１では、表面層３が第二成分として上記元素または化合物のいずれかを含むことで、プレス成形に必要な硬度や耐酸化性を確保することができる。また、表面層３が第一成分としてビスマス（Ｂｉ）を、１．０重量％以上含むことで、ビスマス（Ｂｉ）について表面層３とガラス素材との間で平衡状態または準平衡状態が保たれ、プレス成形時に、ガラス素材に含まれるビスマス（Ｂｉ）が表面層３へ拡散してしまうのを抑制または防止することができる。このため、ビスマス（Ｂｉ）の拡散による表面層３及びガラス素材表面の組成の変化を防止し、また、ガラスとの親和性が高まることによるガラスの融着の発生を防ぐことができる。一方、第一成分として含まれるビスマス（Ｂｉ）を３０．０重量％以下とすることで、初期状態においてビスマス（Ｂｉ）を含有するガラス素材との親和性が高くなりすぎて、ガラスの融着が発生してしまうことを防ぐことができる。すなわち、表面層３におけるビスマス（Ｂｉ）の濃度を上記範囲にすることで、表面層３の組成の変化及びガラスの融着に起因する面精度や面粗さの悪化を長期間防止することができ、耐久性の向上を図ることができるとともに、成形された光学素子の光学的不具合の発生を防ぐことができる。また、このような光学素子成形用型１で成形された光学素子は、ガラス素材の表面の組成が変化し、あるいは、ガラスが型表面に融着し、光学的不具合が発生してしまうのを防ぐことができ、また、光学素子成形用型を繰り返し使用できることで低コストのものとすることができる。
【００１７】
（第２の実施形態）
図２は、この発明に係る第２の実施形態を示している。この実施形態において、前述した実施形態で用いた部材と共通の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００１８】
図２に示すように、この実施形態の光学素子成形用型１０は、型母材２と、表面層３と、型母材２と表面層３との間に形成された中間層１１とを備える。中間層１１は、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、炭化タングステン（ＷＣ）、タングステン（Ｗ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、または、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）若しくはアルミニウム（Ａｌ）の窒化物の内、少なくとも１種類以上の元素または化合物を含んでいる。
【００１９】
ここで、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）及びアルミニウム（Ａｌ）は、反応性が高いため、これら、または、これらの窒化物を含むことで、型母材２と表面層３との密着強度を高めることができる。また、炭化タングステン（ＷＣ）、タングステン（Ｗ）及び炭化ケイ素（ＳｉＣ）は耐熱性が高く、中間層１１となる膜として使用する際に結晶方位を揃えることが可能となる。このため、型母材２及び表面層３との密着強度が一様となり部分的な剥離などの不具合を低減させることができる。すなわち、中間層１１に含まれる元素または化合物として、上記の内の少なくともいずれか１種類を選択することで、型母材２と表面層３との密着性を向上させることができる。このため、光学素子成形用型１０においては、耐久性の向上をさらに図ることができ、また、表面層３の剥離に起因して、成形された光学素子に光学的不具合が発生してしまうことをより確実に防ぐことができる。
【００２０】
なお、本実施形態では、型母材２と表面層３との間に中間層１１を１層設けるものとしたが、これに限るものではなく、複数層設け、さらに、各層毎に組成を異なるものとしても良い。
【００２１】
（第３の実施形態）
図３は、この発明に係る第３の実施形態を示している。この実施形態において、前述した実施形態で用いた部材と共通の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００２２】
図３に示すように、この実施形態の光学素子成形用型２０において、型母材２の成形面２ａ側には、成形面２ａに接して形成された表面層３に含まれる元素を成形面２ａから注入した注入層２１が形成されている。すなわち、型母材２の注入層２１には、第１の実施形態で示した第一成分あるいは第二成分いずれかの元素がイオン注入されている。このように、注入層２１として表面層３に含まれる元素が存在することで、型母材２と、表面層３との親和性が高まり、密着性を向上させることができる。このため、光学素子成形用型２０においては、耐久性の向上をさらに図ることができ、また、表面層３の剥離に起因して、成形された光学素子に光学的不具合が発生してしまうことをより確実に防ぐことができる。
【００２３】
なお、本実施形態では、型母材２の成形面２ａ上に直接表面層３を形成し、注入層２１を表面層３に含まれる元素を注入したものとしたが、これに限るものでは無い。すなわち、型母材２と表面層３との間に、第２の実施形態で示した中間層１１を設け、注入層２１として型母材２の成形面２ａから中間層１１に含まれる元素を注入するものとしても良い。また、中間層１１を複数設けるものとしても良く、この場合には、複数の中間層１１の内、型母材２の成形面２ａと接する中間層に含まれる元素を注入すれば良い。
【００２４】
以下に、上記の第１の実施形態から第３の実施形態までの光学素子成形用型の実施例について説明する。
【実施例】
【００２５】
表１は、各実施形態の光学素子成形用型１、１０、２０と対応させて作製した５種類と、比較例として作製した３種類との計８種類の光学素子成形用型の構成を示している。以下の各詳細を説明する。
【００２６】
第１の実施形態の光学素子成形用型１と対応させて、表１に示すＮＯ．１〜ＮＯ．３の光学素子成形用型を作製した。ＮＯ．１は、炭化タングステン（ＷＣ）を主成分とする超硬合金からなる型母材２に、表面層３として、第一成分であるビスマス（Ｂｉ）と、第二成分であるイリジウム（Ｉｒ）と白金（Ｐｔ）との組成比が、１：４９．５：４９．５である貴金属層を、１Ｂｉ−４９．５Ｉｒ−４９．５Ｐｔ合金ターゲットを使用したイオンビームスパッタにより膜厚５００ｎｍで形成した。
【００２７】
ＮＯ．２は、同様の型母材２に、表面層３として、ビスマス（Ｂｉ）と、イリジウム（Ｉｒ）と、白金（Ｐｔ）との組成比が、１５：４２．５：４２．５である貴金属層を、１５Ｂｉ−４２．５Ｉｒ−４２．５Ｐｔ合金ターゲットを使用したイオンビームスパッタにより膜厚５００ｎｍで形成した。
【００２８】
ＮＯ．３は、同様の型母材２に、表面層３として、ビスマス（Ｂｉ）と、イリジウム（Ｉｒ）と、白金（Ｐｔ）との組成比が、３０：３５：３５である貴金属層を、３０Ｂｉ−３５Ｉｒ−３５Ｐｔ合金ターゲットを使用したイオンビームスパッタにより膜厚５００ｎｍで形成した。
【００２９】
また、第２の実施形態の光学素子成形用型１０と対応させて、表１に示すＮＯ．４の光学素子成形用型を作製した。ＮＯ．４は、炭化タングステン（ＷＣ）を主成分とする超硬合金からなる型母材２に、中間層１１としてクロム（Ｃｒ）層をイオンビームスパッタで膜厚１５０ｎｍで成膜した後に、表面層３として、ビスマス（Ｂｉ）と、イリジウム（Ｉｒ）と、白金（Ｐｔ）との組成比が、１５：４２．５：４２．５である貴金属層を、１５Ｂｉ−４２．５Ｉｒ−４２．５Ｐｔ合金ターゲットを使用したイオンビームスパッタにより膜厚５００ｎｍで形成した。
【００３０】
また、第３の実施形態の光学素子成形用型２０と対応させて、表１に示すＮＯ．５の光学素子成形用型を作製した。ＮＯ．５は、炭化タングステン（ＷＣ）を主成分とする超硬合金からなる型母材２に、注入層２１として、注入量１×１０１５ｉｏｎｓ／ｃｍ２、加速電圧１００ｋｅＶ、イオン電流５０ｍＡの条件でイリジウムイオンをイオン注入した層を注入深さ５０ｎｍで形成した後に、表面層３として、ビスマス（Ｂｉ）と、イリジウム（Ｉｒ）と、白金（Ｐｔ）との組成比が、１５：４２．５：４２．５である貴金属層を、１５Ｂｉ−４２．５Ｉｒ−４２．５Ｐｔ合金ターゲットを使用したイオンビームスパッタにより膜厚５００ｎｍで形成した。
【００３１】
また、比較例１は、炭化タングステン（ＷＣ）を主成分とする超硬合金からなる型母材に、最表層として、ビスマス（Ｂｉ）と、イリジウム（Ｉｒ）と、白金（Ｐｔ）との組成比が、０．５：５０．０：４９．５である貴金属層を、０．５Ｂｉ−５０Ｉｒ−４９．５Ｐｔ合金ターゲットを使用したイオンビームスパッタにより膜厚５００ｎｍで形成した。比較例２は、炭化タングステン（ＷＣ）を主成分とする超硬合金からなる型母材に、最表層として、ビスマス（Ｂｉ）と、イリジウム（Ｉｒ）と、白金（Ｐｔ）との組成比が、３１：３４．５：３４．５である貴金属層を、３１Ｂｉ−３４．５Ｉｒ−３４．５Ｐｔ合金ターゲットを使用したイオンビームスパッタにより膜厚５００ｎｍで形成した。比較例３は、炭化タングステン（ＷＣ）を主成分とする超硬合金からなる型母材に、クロム（Ｃｒ）層をイオンビームスパッタで成膜した後に、最表層としてイリジウム（Ｉｒ）と白金（Ｐｔ）との組成比が５０：５０である貴金属層を、５０Ｉｒ−５０Ｐｔ合金ターゲットを使用したイオンビームスパッタにより膜厚５００ｎｍで形成した。
【００３２】
【表１】
2008150245.tif 000003
【００３３】
次に、ＮＯ．１〜ＮＯ．５、及び、比較例１〜比較例３の計８種類の光学素子成形用型を用いて、ビスマス含有ガラス素材から光学素子をプレス成形し、不具合が発生するまでの成形回数を比較した。その結果を表２に示す。なお、プレス成形時における金型温度は、５５０℃である。
【００３４】
表２に示すように、ＮＯ．１〜ＮＯ．３に示す光学素子成形用型１は、いずれにおいても繰り返し使用１４００回まで不具合無く使用可能であった。一方、ＮＯ．１では繰り返し使用１４１３回で、ＮＯ．２では、２３６１回で、ＮＯ．３では、１９３９回で表面層３の微細な剥離が発生した。その不具合の原因を解析するために、それぞれの光学素子成形用型１を電子顕微鏡で観察したところ、ガラスの融着や、表面層の微細の凹凸などの型表面の荒れは確認されなかった。一方、型母材２と表面層３との密着力が低下し、型母材２から表面層３が剥離している様子が確認された。
【００３５】
また、剥離発生後のＮＯ．１〜ＮＯ．３の各表面層３の組成分析を行ったところ、表面層３のビスマス（Ｂｉ）濃度は、順に２．２重量％、１６．３重量％、３０．０重量％であった。すなわち、ＮＯ．１及びＮＯ．２の表面層３に含まれるビスマス（Ｂｉ）濃度は、成形開始前に比べると若干増加しているものの、１４００回以上の繰り返し使用の後においても大きく変化していない。つまり、表面層３の第１成分としてビスマス（Ｂｉ）が一定量含まれていることでガラス素材と表面層３との間で平衡状態が保たれ、これによりビスマス（Ｂｉ）の拡散が僅かであったことが確認できた。また、ＮＯ．３の表面層３に含まれるビスマス（Ｂｉ）濃度に関しては全く変化が見られなかった。これは、表面層３のビスマス濃度が３０．０重量％と高いために、平衡状態が保たれ、ガラス素材から表面層３へのビスマス（Ｂｉ）の拡散が全く発生しなかったためと考えられる。
【００３６】
【表２】
2008150245.tif 000004
【００３７】
以上の結果から、ＮＯ．１〜ＮＯ．３の光学素子成形用型１においては、少なくとも１４００回までの繰り返し使用が可能であるとともに、１４００回以上の繰り返し使用で不具合が発生しても、型母材２と表面層３との密着力の低下に起因するものであり、ビスマス（Ｂｉ）の拡散による表面層３の組成の変化やガラスの融着に起因する不具合ではないことが確認できた。
【００３８】
また、表２に示すように、ＮＯ．４に示す光学素子成形用型１０及びＮＯ．５に示す光学素子成形用型２０は、いずれにおいても３０００回以上繰り返し使用しても不具合が認められなかった。すなわち、ＮＯ．４においては中間層１１により、また、ＮＯ．５においては注入層２１により、型母材２と表面層３との密着力が向上し、これにより、ＮＯ．１〜ＮＯ．３において繰り返し使用１４００回以上で認められた不具合をも防止できることが確認できた。
【００３９】
一方、比較例１の光学素子成形用型では、１０３回の成形で、型表面へのガラスの融着と、光学素子の一部に曇りの発生が認められ、使用不可となった。光学素子の表面形状の計測からは数値上の粗さは確認できなかった。しかしながら、比較例１の光学素子成形用型の型表面を電子顕微鏡で観察したところ、ガラスの融着した部分を起点として最表層の剥離が発生しており、さらなるガラスの融着や光学素子の曇りが、最表層の剥離した部分から発生していることが確認できた。また、Ｘ線光電子分光分析（ＸＰＳ）で、光学素子表面の深さ方向の元素分析や最表層が剥離した部分周辺の成形用型の最表層の元素分析を実施したところ、ともに表面のビスマス（Ｂｉ）濃度が高くなっていることが確認できた。すなわち、ガラスが最表層に融着することに起因して最表層の剥離が発生し、最表層の剥離によって露出した型母材が酸化して型表面の表面粗さが増加するとともに、光学素子表面のビスマス（Ｂｉ）濃度が高くなることによって光学素子の曇りが発生したものと推測される。すなわち、比較例１では、プレス成形時にガラス素材から拡散したビスマス（Ｂｉ）によって最表層のビスマス（Ｂｉ）の濃度が高くなり、ガラス素材との親和性が高くなってしまうことで、これを起点に焼き付き、剥離が発生したと考えられる。
【００４０】
また、比較例２の光学素子成形用型では４２回の成形で、型表面へのガラスの融着と、光学素子の一部に曇りの発生が認められ、使用不可となった。ガラスの融着に関しては、最表層のビスマス（Ｂｉ）濃度が３１．０重量％と高く、ガラス素材と最表層との親和性が高くなりすぎたため発生したと考えられる。また、この光学素子成形用型の型表面を詳細に観察したところ、ガラスの融着した部分を起点として最表層の剥離が発生しており、さらなるガラスの融着や光学素子の曇りが、最表層の剥離した部分から発生していることが確認できた。すなわち、ガラスが最表層に融着することに起因して最表層の剥離が発生し、最表層の剥離によって露出した型母材が酸化して型表面の表面粗さが増加し、これにより光学素子の曇りが発生したものと推測される。
【００４１】
また、比較例３の光学素子成形用型では、１回目の成形で最表層へのガラスの融着が発生し、また、２回目の成形でガラスの融着した部分を起点として最表層の剥離が発生しており、さらなるガラスの融着や光学素子の曇りが最表層の剥離した部分から発生していることが確認できた。すなわち、ガラスが最表層に融着することに起因して最表層の剥離が発生し、最表層の剥離による凹凸と、露出した型母材の酸化とによって型表面の粗さが増加し、光学素子の曇りが発生したと推測される。また、型表面の元素分析を行ったところ、最表層のビスマス（Ｂｉ）濃度が増加していることが確認された。
【００４２】
以上のように、第１〜第３の各実施形態の光学素子成形用型１、１０、２０と対応するＮＯ．１〜５の光学素子成形用型では、表面層３を備えることで、少なくとも１４００回までの繰り返し成形においてもガラスの融着や、最表層３の組成の変化を防止することができ、これに起因する面精度や表面粗さの悪化を引き起こすことが無い。さらにＮＯ．４、５の光学素子成形用型１０、２０では、中間層１１または注入層２１を備えることで、型母材２と表面層３との密着性を向上し、３０００回以上の繰り返し成形も可能となる。
【００４３】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、上記第１から第３の実施形態においては、表面層は、型母材の表面の全範囲に亘って形成されているが、これに限らず、型母材の表面の内、少なくとも、プレス成形の際にガラス素材が接触する範囲に形成されていればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光学素子成形用型の概略を示す断面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る光学素子成形用型の概略を示す断面図である。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る光学素子成形用型の概略を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１、  １０、２０  光学素子成形用型
２  型母材
２ａ  成形面
３  表面層
１１  中間層
２１  注入層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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