JP2001322828A

JP2001322828A - 光学素子用成形型及びその製造方法

Info

Publication number: JP2001322828A
Application number: JP2000140399A
Authority: JP
Inventors: Yuji Horino; 裕治堀野; Akiyoshi Chatanihara; 昭義茶谷原; Manabu Tomitani; 学富谷; Seiji Isogawa; 征史五十川; Takeshi Hidaka; 猛日高
Original assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST; Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST; Olympus Corp
Priority date: 2000-05-12
Filing date: 2000-05-12
Publication date: 2001-11-20

Abstract

(57)【要約】【課題】型母材の成形面がが非球面や自由曲面などの
３次元形状であっても、均一にイオンを注入する。【解決手段】真空容器３内に設置された型母材１の周
囲にプラズマを発生させ、型母材１にパルス電圧を印加
することにより型母材周囲のプラズマからイオンのみを
引き出し、このイオンを型母材３の表面に注入若しくは
付着又は注入及び付着の双方を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学機器等に用い
るガラスからなる光学素子を押圧成形によって成形する
ために使用する光学素子用成形型及びその製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】光学ガラス材料を加熱、押圧することに
より所望形状に成形して、光学素子とする方法は従前よ
り行われている。一方、近年は、光学系の高性能化に伴
って非球面形状のみならず自由曲面形状等の複雑な形状
の光学素子を大量に、しかも安価で生産できることが望
まれている。光学素子を安価に生産するためには、成形
を行う成形型の長寿命化が必須の条件となる。

【０００３】これに対し、光学素子の製造では、種々の
金属酸化物やアルカリ成分などを含む反応性の高いガラ
スを高温下で使用するため、型の劣化が激しい。特に、
ガラスと接触する成形面の劣化が型の寿命を左右してい
る。このため、型の成形面に硬質膜を被覆する等の処理
が行われている。このようなガラス成形に用いる成形型
に成膜する方法として、特公平３−６１６１４号公報に
は、スパッタリング法によって白金合金を成膜すること
が記載されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】成膜される成形型の成
形面は、光学素子の成形用であるところから非球面や自
由曲面などの複雑な形状を有している。スパッタリング
法によって成形型に成膜する場合、膜がターゲット方向
に厚さが増加して成膜されるため、曲率半径の非常に小
さい凹面型や、非球面形状の成形型を固定したまま処理
するのでは曲面に対して垂直方向に均一な厚さに成膜す
ることができない。そのためスパッタリング法を用いた
型では成形面の中心付近と外周付近での厚さや応力分布
が異なってくる。このような成形型によって実際にガラ
スを成形すると、成形面の外周付近での劣化が激しく、
ガラス成形時の熱サイクルにより膜剥離が生ずることが
確認されている。

【０００５】このような問題を解決する方法として成形
型を成形面の曲率に合わせて回転させる方法が考えられ
るが、この回転を非球面形状や自由曲面に合わせて制御
することが難しいと共に、非常に大がかりな設備が必要
となる。また形状が多様化している光学素子に対応させ
る必要性からも製造費用の増大や検討期間の延長につな
がっている。

【０００６】本発明は、このような従来の問題点を考慮
してなされたものであり、非球面や自由曲面等の複雑な
３次元形状であっても、垂直及び均一にイオンを注入、
付着させることが可能光学素子成型用型及びその製造方
法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明の光学素子用成形型の製造方法は、
真空容器内に設置された型母材の周囲にプラズマを発生
させ、型母材にパルス電圧を印加することにより型母材
周囲の前記プラズマからイオンのみを引き出し、このイ
オンを型母材の表面に注入若しくは付着又は注入及び付
着の双方を行うことを特徴とする。

【０００８】この発明は、型母材の周りを覆ったプラズ
マ雰囲気下から、パルス電圧を用いてイオンを取り出
し、型母材表面にイオンを注入、付着させる方法であ
る。これはパルス電圧を印加すると型母材周辺のプラズ
マ中の電子が型母材表面から遠くに追いやられる一方、
陽イオンは型母材の表面に加速されて注入、付着する作
用からなる。

【０００９】従来、型母材に印加できる電圧は、型母材
からプラズマへのアーク放電が起こるため、数百Ｖ程度
以下であった。これに対し、本発明のようにパルス電圧
とすることによりアーク放電が発生する直前に電圧が下
がり、アーク放電を未然に防止できることが判明した。
本発明ではプラズマ雰囲気中であっても１ｋＶ以上の高
い電圧を型母材に印加することができる。これによって
生じる電圧差により加速されたプラズマ中の陽イオンを
型母材の表面に注入または付着させることができる。

【００１０】この方法では、型母材の表面近傍の雰囲気
にあるプラズマに作用するため、型を固定的に保持した
まま状態のままでも、光学素子用成形型として望まれる
非球面、自由曲面などの複雑な３次元形状に対して、垂
直にかつ均一にイオンを注入、付着することが可能とな
る。そのため型母材の表面に処理された層は、表面に対
して垂直方向への厚さが均一であり、イオンの付着によ
って形成される膜の応力、密着強度も面形状の影響を受
けずに均一となる。

【００１１】本発明では、イオンの注入後にイオンの付
着を行うことにより、密着強度を全体として高めること
ができる。

【００１２】プラズマ雰囲気下から取り出したイオンが
型母材に注入されるか、付着するかは、イオンの種類や
型母材の材質が関係するが、イオンの加速エネルギーに
依存するところが大きい。本発明において、イオンの加
速エネルギーはパルス電圧に相当する。パルス電圧が高
いとイオンが注入され、低いと付着する。この注入と付
着の境界は明確に分けることができないが、パルス電圧
を数１０ｋＶ印加した場合は、イオン注入が主となって
付着が少なく、数ｋＶ〜数１００Ｖの印加では注入と付
着の双方が見られ、１００Ｖ以下ではわずかに注入も確
認されるもののほとんどが付着となる。イオンが付着す
る条件では、テポジットと表現される型母材表面への成
膜が行われる。このパルス電圧を増減させることによ
り、注入と付着を容易に操作でき、従って、注入操作後
に成膜することも可能である。

【００１３】型母材に印加されるパルス電圧の長さは１
μｓ以上である必要がある。これはパルスの長さが１μ
ｓ未満では型母材の「表面に電界がかからないためイオ
ンを全く動かすことができず、イオンを注入させたり付
着させたりすることができないためである。実用上効率
的なパルス電圧は１０μｓ〜１００μｓの範囲内であ
る。１００μｓ以上ではパルスの効果が薄れてしまうた
め、あまり実用的ではない。

【００１４】光学素子の光学面を形成するためには成形
型の成形面に非常に滑らかな面が要求されるが、本発明
ではイオンレベルでの注入又は／及び付着による成膜の
ため、処理前の型母材の状態をほとんど損なうことな
く、その表面を処理することができる。

【００１５】型母材としては、パルス電圧が印加される
ように導電性の材料を用いることが必要である。特に光
学ガラスを軟化させてプレスするため高い温度領域内で
変形しないような高い硬度を有し、かつ容易に分解した
り化学反応しない材料である耐熱金属、超硬合金、炭化
ケイ素、タングステン合金が望ましい。

【００１６】請求項２の発明は、請求項１記載の発明で
あって、前記プラズマが、金属又は炭素からなる導電性
の固体のターゲットに電圧を印加して発生させたアーク
プラズマであることを特徴とする。

【００１７】このようにプラズマ源として、金属または
炭素よりなる固体の導電体を用いる場合には、これらの
導電体に電圧を与えてアークプラズマを発生させ、発生
するアークプラズマの中に型母材を設置することによ
り、プラズマによって型母材を覆うことが可能となる。

【００１８】請求項３の発明は、請求項１記載の発明で
あって、前記プラズマが、窒素又は酸素のいずれかを含
む雰囲気ガス中に設置された型母材に高周波電流を通電
して発生させたプラズマであることを特徴とする。

【００１９】このようにプラズマ源として窒素又は酸素
からなるガスを用いる場合には、雰囲気ガス中に設置さ
れた型母材に高周波電流を通電することにより、プラズ
マを発生させ型母材を覆うことが可能となる。

【００２０】請求項４の発明は、請求項１記載の発明で
あって、前記プラズマが、金属又は炭素からなる導電性
の固体のターゲットに電圧を印加して発生させたアーク
プラズマと、窒素又は酸素のいずれかを含む雰囲気ガス
中に設置された型母材に高周波電流を通電して発生させ
たプラズマとからなることを特徴とする。

【００２１】このように複数の金属や、金属とガスの双
方のプラズマを混合して、合金、化合物を作成すること
も可能である。特に反応性が高い酸素ガスや窒素ガスを
プラズマ化して用いることにより、型母材の表面にガラ
スとの離型性が良好な金属酸化物膜や金属窒化物膜を容
易に形成できる。

【００２２】請求項５の発明は、ガラスよりなる光学素
子のプレス成形に用いる光学素子用成形型において、型
母材の少なくとも成形面に白金、イリジウム、レニウ
ム、オスミニウム、ルテニウム、ロジウム、パラジウム
のいずれかの貴金属イオンが注入された注入層を有する
ことを特徴とする。

【００２３】この発明では、型母材の表面に対して貴金
属イオンが垂直且つ均一に注入されているため、注入層
が耐久性を備えたものとなる。

【００２４】請求項６の発明は、請求項５記載の発明で
あって、前記型母材の表面に形成された注入層上に、白
金、イリジウム、レニウム、オスミニウム、ルテニウ
ム、ロジウム、パラジウムのいずれかの貴金属イオンを
付着した膜を有することを特徴とする。

【００２５】この発明では、貴金属イオンの注入層の上
に、貴金属イオンが付着するため、膜が剥離することの
ない耐久性を備えたものとなる。

【００２６】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）本発明の実施の
形態１を図１及び図２を用いて説明する。図１はこの実
施の形態で使用する型母材１であり、全体が超硬合金で
形成されている。型母材１の成形面２は開口径が直径８
ｍｍ、曲率半径（Ｒ）が５ｍｍであり、鏡面研磨が施さ
れている。

【００２７】図２は成膜を行う装置を示す。成膜を行う
真空容器３はグランドに接続されており、真空容器３内
の上部に導電性の試料ホルダ５が配置されている。成膜
対象となる型母材１は試料ホルダ５に保持されており、
試料ホルダ５を介して直流パルスバイアス電源６に接続
されている。

【００２８】試料ホルダ５の下方にはプラズマを発生さ
せる固体のターゲット４と、プラズマを発生させるため
の初期放電を起こさせるトリガー電極７と、固体のター
ゲット４に放電してプラズマを発生させるアーク電極８
とが設置されている。トリガー電極７は固体のターゲッ
ト４と電気的に導通しておらず、かつ高電圧がかかった
とき放電により導通させるように固体のターゲット４の
極近傍に図示しない絶縁体を介して設置してある。トリ
ガー電極７はトリガー電源９に接続され、アーク電極８
はアーク電源１０に接続されている。直流パルスバイア
ス電源６は、アーク電極８の放電が始まると同時、又は
遅延して負の電圧を発生させるように図示しないコンピ
ューターにより制御されている。３ａ、３ｂは真空容器
３内を排気するための排気口である。

【００２９】この実施の形態では、固体のターゲット４
として純度９９．９９９％の白金を使用した。試料ホル
ダ５に型母材１をセットした後、真空容器３内の気圧を
排気口３ａ及び３ｂより排気して１×１０^−４Ｐａ以下
に減圧する。そして、アーク電極８に６０Ｖの電圧を印
加し、トリガー電極７に４．５ｋＶの電圧を瞬間的に印
加してトリガー放置を起こさせた。

【００３０】このトリガー放電を引き金に、アーク電極
８から固体のターゲット４に放電が起こり、固体のター
ゲット４の表面から白金のプラズマが発生する。その瞬
間、プラズマは真空容器３内の型母材１の周囲へ到達す
る。同時に直流パルスバイアス電源６により型母材１に
１２μｓｅｃ幅、１３μｓｅｃのインターバルで−１５
ｋＶの直流パルスバイアス電圧を１００回加える。これ
により、型母材１周囲のプラズマ中に含まれるイオンが
直流パルスバイアス電圧により引き出され、型母材１へ
注入される。この注入操作を１００回繰り返した。この
とき、引き出されるイオンは電気的な力によるので、３
次元形状であっても全ての面でその面の垂直方向に注入
される。

【００３１】さらに直流パルスバイアス電圧を−０．２
ｋＶに下げて同様の操作を１００００回繰り返した。パ
ルスバイアス電圧を下げたことにより、イオンのエネル
ギーが小さくなり、このためイオンの注入ではなく付着
が生じるようになる。そのため型母材１の表面に白金の
イオンがデポジットされた白金の膜が形成された。形成
された白金の膜は、成形面２の全面にわたりほぼ均一
で、かつ注入深さのばらつきも非常に少なくなってお
り、その厚さは０．２０μｍとなっていた。また白金膜
と型母材１の界面は連続的に組成の変化する傾斜層とな
っていた。

【００３２】このようにして得られた白金膜の面粗さ
（Ｒａ）は０．００１０μｍであり、成膜前の型母材鏡
面部分の面粗さ（Ｒａ）０．０００９μｍよりも大きく
粗くなることはなく、光学素子用型の成形面として十分
の性能を有する粗さとなっていた。

【００３３】こうして製造された１対の成形型を用い
て、酸化バリウム含有硝材（ガラス転移点：５０４℃）
を窒素雰囲気下で５７０℃に加熱し、１００ｋｇｆの荷
重で連続成形したところ、１０００ショット目まで膜の
剥がれやガラスの焼き付きなどの不具合がなく、１００
０ショット以上の耐久性を得ることができた。

【００３４】比較例１として本実施の形態と同様の型母
材にＲＦスパッタリングにより、白金膜を成膜した。こ
の膜は成形面の中心部分と外周部分では膜の厚さが異な
り、中心部分の厚さが０．２０μｍに対して外周部分で
は０．１２μｍであった。この比較例１の成形型を用い
て実施の形態１と同様の条件で成形したところ、比較例
１の成形型は２８６ショット目で外周付近の膜に膜剥が
れが生じた。さらに連続して成形したところ、外周付近
に略同輪体上で複数の膜剥がれが確認された。これはこ
の部分が他の部分に比べて弱いために起こった不具合で
ある。

【００３５】このような実施の形態では、３次元形状の
成形面を有する成形型に対しても、均一に元素を注入し
さらに均一な厚さで成膜することができ、耐久性に優れ
た光学素子成型用型を得ることができる。

【００３６】なお、この実施の形態では、固体のターゲ
ットとして白金を用いたが、ニッケル、クロムなどの耐
熱金属や、チタンアルミニウム、ニッケルクロム等の合
金や、白金、イリジウム、レニウム、オスミニウム、ル
テニウム、ロジウム、パラジウム等の貴金属およびこれ
らの合金を用いても同様な効果が得られる。また、型母
材として超硬合金を用いたが、ステンレス鋼、インコネ
ルなどの耐熱金属やタングステン合金を用いても同様の
効果が得られる。

【００３７】（実施の形態２）この実施の形態では実施
の形態１と同様の装置およびプラズマ源を用いた。型母
材は実施の形態１の型母材１と同形状であり、その材料
のみを変更した。この実施の形態における型母材の材料
は、白金と比較的濡れ性が悪く、成膜が困難とされる炭
化ケイ素を用いるものである。

【００３８】本実施の形態では、アーク電源１０により
アーク電極８から固体ターゲット４に放電させてプラズ
マを発生させながら直流パルスバイアス電源６の電圧を
−１５ｋＶから段階的に下降させ、最終的に０Ｖにして
成膜した。

【００３９】プラズマを発生させる方法は、実施の形態
１と同様にアーク電極８に６０Ｖの電圧を与え、トリガ
ー電極７に４．５ｋＶの電圧を瞬間的に印加してトリガ
ー放電を起こさせた。このトリガー放電を引き金に、ア
ーク電極８から固体のターゲット４に放電が起こり、固
体のターゲット４の表面から白金のプラズマが発生す
る。この瞬間的な放電を各パルスバイアス電圧に同期さ
せて行った。

【００４０】この放電の回数よりなるプラズマの発生回
数を、パルスバイアス電圧の変化と同時に変え、−１５
ｋＶで１００回、−１０ｋＶで２００回、−５ｋＶで３
００回、−１ｋＶで１０００回、−０．５ｋＶで５００
０回、−０．２ｋＶ、−０．１ｋＶ、−０．１ｋＶおよ
び０ｋＶで２００００回の条件で白金の成膜を行った。
なお、アーク電極８による放電は、上述のように直流パ
ルス電圧と同期しているため、直流パルス電圧が０ｋＶ
のときであっても成膜は継続する。従って、この実施の
形態では、直流パルス電圧が０ｋＶであっても、成膜が
継続している限りパルス電圧が印可されたという。

【００４１】以上の方法において、パルスバイアス電源
の電圧が高い状態ではイオンのエネルギーが高いためイ
オン注入が主となるが、電圧を段階的に下降させたため
徐々にイオンの注入が少なくなり、最終的にはイオンの
表面への付着が主となって厚膜を得ることができた。な
お、ガラスよりなる光学素子用成形型表面の膜は、一般
的に厚いものでも数μｍ程度の厚さしかないため、ここ
での「厚膜」とは１μｍ程度以上の厚さを示唆してい
る。

【００４２】この実施の形態によって成膜された成形型
の破断面を電子顕微鏡で観察して調べたところ、膜と型
母材の界面が非常に薄くなっており、型母材表面の注入
層から非常に滑らかに組成変化して、且つ均一な厚さで
成膜されていることが確認された。この膜の厚さを成形
面の中心と外周について測定したところ、いずれも１．
６μｍ±０．０５μｍ以内で均一に成膜されていること
が確認された。

【００４３】比較例２としてスパッタリング法により白
金を１．６μｍ成膜した。この成形型の白金の厚さを測
定したところ中心付近が１．８μｍであるのに対し、外
周付近は１．１μｍと０．５μｍも厚さが異なってい
た。

【００４４】以上のようにして製造された１対の成形型
を用いて、ランタン系硝材（ガラス転移点：６７５℃）
を窒素雰囲気下で７１５℃に加熱し、１００ｋｇｆの荷
重で連続成形したところ、比較例２の成形型は１ショッ
ト目で膜剥がれが生じた。これに対し、本実施の形態の
成形型は１０００ショット目まで膜の剥がれやガラスの
焼き付き等の不具合がなく、１０００ショット以上の耐
久性を得ることができた。

【００４５】このように、この実施の形態では、炭化ケ
イ素に対して濡れ性が困難とされる白金を１μｍ以上の
厚膜で成膜したにも関わらず、パルスバイアス電源の電
圧を段階的に変えて成膜したことにより球面でも均一な
厚さや応力で成膜された。このことによって、７００℃
以上の高温にも耐えることができた。また膜厚であるた
め、高温における反応性の高いガラス成分の拡散による
成形型の劣化も発生しない。

【００４６】（実施の形態３）本実施の形態を図３及び
図４を用いて説明する。図３はこの実施の形態で使用す
る型母材１２であり、全体が金属クロムによって形成さ
れている。又、その成形面１１は平面であり、且つ鏡面
に研磨されている。

【００４７】図４はこの実施の形態で使用する成膜装置
を示し、図２の装置と同一の要素は同一の符号を付して
対応させてある。この実施の形態の装置は、実施の形態
１で使用した装置に加え、導電性の試料ホルダ５に高周
波発信装置２１が接続されている。又、真空容器３に
は、原料ガス導入管２３を介して原料ガスボンベ２２が
接続されている。

【００４８】この実施の形態では、原料ガスボンベ２２
として窒素ガスボンベを用いている。そして、真空容器
３内を1×１０^−４Ｐａに減圧し、ついで原料ガスボン
ベ２２からの窒素ガスをガス導入管２３内を通して真空
容器内の圧力が１Ｐａ程度となるように真空容器３内に
導入する。窒素ガスの圧力が安定した後、高周波発信装
置２１から型母材１２に高周波電流を加えると、型母材
１２が高周波発信のアンテナとなり周囲の窒素ガスがプ
ラズマ化する。

【００４９】窒素ガスのプラズマが発生したとき、瞬時
に高周波発信装置２１を直流パルスバイアス電源６と切
り替え、型母材１２に１０μｓｅｃの幅、１０μｓｅｃ
のインターバルで−１５ｋＶの直流パルスバイアス電圧
を２００回加える。これにより、窒素ガスプラズマ中に
含まれるイオンが直流パルスバイアス電圧により引き出
され、型母材１２へ注入される。

【００５０】型母材１２の表面のクロムは、窒素と反応
し窒化クロムを形成する。この操作を１０００回繰り返
す。このとき、引き出されるイオンは電気的な力による
ので、３次元形状であっても型母１２の全ての面で垂直
方向に注入されるため、成形面１１以外の面である側面
にも注入される。形成された窒化クロムの層をＲＢＳ
（ラザフォード後方散乱分光法）を用いて分析したとこ
ろ、成形面１１は全面にわたりほぼ均一であるだけでな
く側面にも同様の厚さで窒化クロムが形成され、注入深
さのばらつきも非常に少ないことが確認された。

【００５１】このようにして製造された１対の成形型を
用いて、酸化バリウム含有硝材（ガラス転移点：５０４
℃）を窒化雰囲気下で５７０℃に加熱し、１００ｋｇｆ
の荷重で連続成形した。この成形では、１０００ショッ
ト目まで膜の剥がれやガラスの焼き付き等の不具合がな
く、１０００ショット以上の耐久性を得ることができ
た。

【００５２】このように、この実施の形態では、３次元
形状の成形面を有する成形型にも、均一に元素を注入
し、さらに均一な厚さで成膜することができ、耐久性に
優れた光学素子成形用型を得ることができた。又、複雑
形状に対して成膜困難であった窒化クロム膜を、１工程
で成形面のみならず成形面以外の面にも容易に且つ均一
に製造することが可能となった。

【００５３】なお、この実施の形態では真空容器内に窒
素ガスを導入したが、酸素ガスを導入しても同様にプラ
ズマを発生させることにより同様のイオン注入効果が得
られる。この場合、型母材の表面には、クロムが酸素イ
オンの注入により酸化され酸化クロムが形成される。

【００５４】（実施の形態４）この実施の形態では、実
施の形態３と同じ装置を用いた。ただし試料ホルダ５に
は、断面形状が図５に示す形状の型母材２５をセットし
た。この型母材２５は全体が超硬合金によって形成され
ており、その成形面２４は非球面となるように磨かれて
いる。さらに、原料ガスボンベ２２として酸素ガスボン
ベを使用し、固体のターゲット４には純度９９．９９％
の金属クロムを使用した。

【００５５】この実施の形態では、真空容器１３内の気
圧を１×１０^−４Ｐａ以下に減圧した後、酸素ガスを原
料ガスボンベ２２からガス導入管２３内を通して真空容
器３内に導入する。酸素ガス導入後の真空容器１３内の
圧力は０．１Ｐａとした。

【００５６】そして、アーク電極８に６０Ｖの電圧を印
加し、トリガー電極７に４．５ｋＶの電圧を瞬間的に印
加してトリガー放電を起こさせた。このトリガー放電を
引き金に、アーク電極８から固体のターゲット４に放電
が起こり、固体のターゲット４の表面から青紫色のクロ
ムのプラズマが発生する。さらに、酸素ガス圧力が安定
した後、高周波発信装置２１により型母材２５に高周波
電流を加えると、型母材２５が高周波発信のアンテナと
なり周囲の酸素ガスがプラズマ化する。

【００５７】以上のようにして発生させたクロムと酸素
のプラズマに対し、酸素ガスのプラズマが発生したとき
瞬時に高周波発信装置２１と直流パルスバイアス電源６
を切り替え、型母材２５に１５μｓｅｃの幅、１０μｓ
ｅｃのインターバルで−５ｋＶの直流パルスバイアス電
圧を２００回加える。これにより、酸素ガスプラズマ中
に含まれるイオンとクロムプラズマに含まれるイオン
が、共に直流パルスバイアス電圧により引き出され、型
母材２５へ注入されると同時に結合する。

【００５８】この操作を１００００回行うことにより、
型母材２５の成形面に酸化クロムの膜を成膜できた。こ
の膜は厚さが０．４μｍで成形面のどの部分でも均一な
厚さであった。

【００５９】このようにして製造された非球面成形用の
成形型を用いて、酸化バリウム含有硝材（ガラス転移
点：５０４℃）を窒素雰囲気下で５７０℃に加熱し、１
００ｋｇｆの荷重で連続成形した。この成形では、１０
００ショット目まで膜の剥がれやガラスの焼き付き等の
不具合がなく、１０００ショット以上の耐久性を得るこ
とができた。

【００６０】なお、この実施の形態では真空容器内に酸
素ガスを導入したが、窒素ガスを導入しても同様にプラ
ズマを発生させることにより、同様のイオン注入効果が
得られる。この場合、型母材の表面には、クロムイオン
と窒素イオンの結合により窒化クロムが形成される。ま
た、この実施の形態では、固体ターゲット４の材料とし
てクロムを用いた場合について説明したが、クロムを炭
素に置き換えても、炭素イオンと窒素イオンの結合によ
り窒化炭素が形成され、同様の効果を有する。

【００６１】（実施の形態５）この実施の形態では、実
施の形態１と同様の装置及び型母材を用い、プラズマ源
の材料だけを変えたものであり、固体のターゲットに炭
素の純度が９９％以上のガラス状炭素をプラズマ源の材
料として用いた。

【００６２】成膜の条件も実施の形態１と同条件で行っ
た。これにより、超硬合金上に炭素イオンが注入され、
さらに０．１３μｍの均一な厚さの炭素膜が得られた。
この膜のＸ線回折を測定したところ非結晶性で示した。
又、ＸＰＳを用いた元素分析では炭素のみの組成となっ
ており、ラマンスペクトルを測定したところ、ダイヤモ
ンド状炭素に適合するスペクトルであった。

【００６３】このようにして製造された１対の成形型を
用いて、酸化バリウム含有硝材（ガラス転移点：５０４
℃）を窒素雰囲気下で５７０℃に加熱し、１００ｋｇｆ
の荷重で連続成形した。成形では、１０００ショット目
まで膜の剥がれやガラスの焼き付き等の不具合がなく、
１０００ショット以上の耐久性を得ることが可能となっ
た。

【００６４】このような実施の形態では、３次元形状の
成形面を有する型母材に対しても、均一に元素を注入
し、さらに均一な厚さで成膜することができ、耐久性に
優れた光学素子成形用型とすることができた。又、プラ
ズマ源となる固体のターゲットに加工が容易で、貴金属
などに比べて非常に安価な炭素を用いることにより、一
度に大量の消費を必要とする場合においても安いコスト
で生産することが可能となる。

【００６５】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、３次元形状の
成形面を有する成形型に対しても、成形型を固定したま
まで均一に元素を注入したり、また均一な厚さで成膜す
ることができ、成形面の形状に起因する欠陥がなくな
り、耐久性に優れた光学素子成形用型を得ることができ
ると共に、膜と型母材の界面に傾斜層を設けることによ
り、型母材からの膜の剥離をなくすことができる。

【００６６】請求項２の発明によれば、３次元形状の表
面に対し、均一で強固な金属の膜が形成された光学素子
用成形型を容易に製造することができる。

【００６７】請求項３の発明によれば、３次元形状の表
面に対し、酸素または窒素のイオンを均一に注入された
光学素子用成形型を容易に製造することができる。

【００６８】請求項４の発明によれば、３次元形状の表
面に対し、酸素化合物または窒素化合物膜が均一に形成
された光学素子用成形型を容易に製造することができ
る。

【００６９】請求項５の発明によれば、光学素子用成形
型の型母材から膜の剥離を防止することができ、耐久性
に優れたものとすることができる。

【００７０】請求項６の発明によれば、型母材からの貴
金属膜の剥離をなくすことができ、耐久性のある光学素
子用成形型となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１、２及び５の型母材の斜視図であ
る。

【図２】本発明に用いる成膜装置の断面図である。

【図３】実施の形態３の型母材の斜視図である。

【図４】別の成膜装置の断面図である。

【図５】実施の形態４の型母材の正面図である。

【符号の説明】

１１２２５型母材２１１２４成形面３真空容器

フロントページの続き (72)発明者茶谷原昭義大阪府池田市緑丘１丁目８番31号工業技術院大阪工業技術研究所内 (72)発明者富谷学東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者五十川征史東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者日高猛東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内Ｆターム(参考） 4G015 HA01 4K029 AA09 BA02 BA13 CA03 DD06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空容器内に設置された型母材の周囲に
プラズマを発生させ、型母材にパルス電圧を印加するこ
とにより型母材周囲の前記プラズマからイオンのみを引
き出し、このイオンを型母材の表面に注入若しくは付着
又は注入及び付着の双方を行うことを特徴とする光学素
子用成形型の製造方法。
【請求項２】前記プラズマが、金属又は炭素からなる
導電性の固体のターゲットに電圧を印加して発生させた
アークプラズマであることを特徴とする請求項１記載の
光学素子用成形型の製造方法。
【請求項３】前記プラズマが、窒素又は酸素のいずれ
かを含む雰囲気ガス中に設置された型母材に高周波電流
を通電して発生させたプラズマであることを特徴とする
請求項１記載の光学素子用成形型の製造方法。
【請求項４】前記プラズマが、金属又は炭素からなる
導電性の固体のターゲットに電圧を印加して発生させた
アークプラズマと、窒素又は酸素のいずれかを含む雰囲
気ガス中に設置された型母材に高周波電流を通電して発
生させたプラズマとからなることを特徴とする請求項１
記載の光学素子用成形型の製造方法。
【請求項５】ガラスよりなる光学素子のプレス成形に
用いる光学素子用成形型において、型母材の少なくとも成形面に白金、イリジウム、レニウ
ム、オスミニウム、ルテニウム、ロジウム、パラジウム
のいずれかの貴金属イオンが注入された注入層を有する
ことを特徴とする光学素子用成形型。
【請求項６】前記型母材の表面に形成された注入層上
に、白金、イリジウム、レニウム、オスミニウム、ルテ
ニウム、ロジウム、パラジウムのいずれかの貴金属イオ
ンを付着した膜を有することを特徴とする請求項５記載
の光学素子用成形型。