光学素子成形用型、並びに光学素子、及び該光学素子の製造方法
【課題】光学素子材料との反応性が低く、光学素子材料と光学素子成形用型の表面層との摩擦係数を下げることができ、光学素子成形用型の基材と表面層との密着性に優れ、かつ、離型性と耐久性に優れる光学素子成形用型、並びに該光学素子成形用型を用いた光学素子の製造方法、及び該製造方法により得られる光学素子の提供。
【解決手段】基材と、表面層とを有し、前記表面層が、Ｓｉ、及びＯを含有するダイヤモンド状炭素を含むことを特徴とする光学素子成形用型などである。
【解決手段】基材と、表面層とを有し、前記表面層が、Ｓｉ、及びＯを含有するダイヤモンド状炭素を含むことを特徴とする光学素子成形用型などである。
【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、並びに該光学素子成形用型を用いた光学素子の製造方法、及び該製造方法により得られる光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学素子である光学ガラスレンズの製造方法として、直接プレス成形法が知られている。前記直接プレス成形法では、所望の面品質、及び面精度に仕上げた光学素子成形用型上で、光学素子材料であるガラスの塊状物を加熱、又は、予め加熱してあるガラスの塊状物をプレス成形して、光学ガラスレンズを製造する方法である。
【０００３】
前記直接プレス法に用いる光学素子成形用型には、光学素子にカン（クラック）が発生しないようにすることはもちろん、耐久性や、離型性などの観点から、光学素子材料との反応性が低いこと、光学素子成形用型の表面と光学素子材料との離型性が良いこと、光学素子成形用型の基材と表面層との密着性が優れること、光学素子成形用型のプレス面の摩擦係数が小さいこと、光学素子を短時間で生産できることなどが求められる。
【０００４】
これまでに、光学ガラス素子のプレス成形において、ダイヤモンド膜又はダイヤモンド状炭素膜を母材上に形成して構成された光学ガラス素子のプレス成形用型を用いることにより、酸化鉛系ガラスレンズを良好にプレス成形が可能な技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、プレス成形に際しガラスと接する部分にダイヤモンド膜を介して水素化アモルファス炭素膜が被覆されている成形用型を用いることにより、前記特許文献１と比較して、酸化鉛の反応を、さらに抑制可能な技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
また、光学素子成形用型母材界面側にグラファイトを多く、表面側（離型面側）にグラファイトを少なくした光学素子成形用型を用いることにより、離型性と耐久性を両立させた技術が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００７】
また、母材界面側にグラファイトを少なく、母材との界面から表面（離型面）に向かってグラファイトを多くした光学素子成形用型を用いることにより、離型性と耐久性を両立させた技術が提案されている（例えば、特許文献４参照）。
【０００８】
また、母材にダイヤモンド状炭素離型膜を形成することにより、カン（クラック）の発生を大幅に抑制できる技術が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００９】
また、母材の成形面に、アモルファス水素含有Ｓｉ−Ｃ（ａ−Ｃ：Ｈ：Ｓｉ）膜を被覆することにより、長期の連続成形に耐え、成形品の性能も十分確保できる光学素子成形用型が提案されている（例えば、特許文献５参照）。この提案では、ａ−Ｃ：Ｈ：Ｓｉ膜におけるＳｉの含有量を１０ｍｏｌ％〜２３ｍｏｌ％とする必要があり、ａ−Ｃ：Ｈ：Ｓｉ膜の厚みを５０ｎｍ〜１５０ｎｍとする必要があると記載されている。これは、Ｓｉを前記膜に含有させることにより、柔軟性（緩衝性）、及び潤滑性を付与していると考えられる。
【００１０】
また、これらの先行技術の光学素子成形用型では、光学素子材料として反応性の高い材料（例えば、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、ＷＯ３、Ｂｉ２Ｏ３など）を含むガラスを用いた場合には、成形時に融着が生じるという問題や、薄いレンズを成形する場合には、カン（クラック）が発生してしまう問題などがあり、耐久性や、離型性が不十分である。また、十分な耐久性や、離型性を有しつつ、かつ光学素子成形用型の基材と表面層との密着性にも優れるものは、未だ得られていない。
したがって、耐久性、及び離型性に優れ、かつ、光学素子成形用型の基材と表面層との密着性にも優れる光学素子成形用型の速やかな開発が求められているのが現状である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特公平０２−０４７４１１号公報
【特許文献２】特開平０２−０８０３３０号公報
【特許文献３】特開平０８−３０１６２５号公報
【特許文献４】特開平０９−１２３２０号公報
【特許文献５】特開平０９−１９４２１６号公報
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】Ｐｒｏｃ. ｏｆ ｔｈｅ ＸＸ ＩＣＧ ｉｎ Ｋｙｏｔｏ （２００４）“ ＧＬＡＳＳ ＰＲＥＦＯＲＭ ＤＥＦＯＲＭＡＴＩＯＮ ＡＮＤ ＣＲＡＣＫ ＦＯＲＭＡＴＩＯＮ ＭＥＣＨＡＮＩＳＭ ＩＮ ＭＯＬＤＩＮＧ ＰＲＯＣＥＳＳ ”Ｔ．Ｉｇａｒｉ ｅｔ ａｌ． ＨＯＹＡ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、光学素子材料との反応性が低く、光学素子材料と光学素子成形用型の表面層との摩擦係数を下げることができ、光学素子成形用型の基材と表面層との密着性に優れ、かつ、離型性と耐久性に優れる光学素子成形用型、並びに該光学素子成形用型を用いた光学素子の製造方法、及び該製造方法により得られる光学素子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】
【００１４】
前記課題を解決するため、本発明者らは鋭意検討した結果、以下のような知見を得た。即ち、表面層が、Ｓｉ、及びＯを含有するダイヤモンド状炭素を含むことにより、光学素子材料との反応性が低く、光学素子材料と光学素子成形用型の表面層との摩擦係数を下げることができ、光学素子成形用型の基材と表面層との密着性に優れ、かつ、離型性と耐久性に優れる光学素子成形用型が得られるという新たな知見である。
【００１５】
前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
＜１＞ 基材と、表面層とを有し、
前記表面層が、Ｓｉ、及びＯを含有するダイヤモンド状炭素を含むことを特徴とする光学素子成形用型である。
＜２＞ 前記＜１＞に記載の光学素子成形用型を用いて、光学素子材料を成形することを特徴とする光学素子の製造方法である。
前記光学素子の製造方法では、前記光学素子成形用型を用いるので、光学素子材料の光学素子成形用型への融着を抑制することができ、また、得られる光学素子への転写を抑制することができるので、光学素子の不良を抑制することができる。
＜３＞ 前記＜２＞に記載の光学素子の製造方法により製造されることを特徴とする光学素子である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、従来における諸問題を解決でき、光学素子材料との反応性が低く、光学素子材料と光学素子成形用型の表面層との摩擦係数を下げることができ、光学素子成形用型の基材と表面層との密着性に優れ、かつ、離型性と耐久性に優れる光学素子成形用型、並びに該光学素子成形用型を用いた光学素子の製造方法、及び該製造方法により得られる光学素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、プラズマＣＶＤの模式図である。
【図２】図２は、プレス成形前の説明図である。
【図３】図３は、プレス成形時の説明図である。
【図４】図４は、実施例２−１の１００ショット成形後の光学素子成形用型１の表面の顕微鏡像である。
【図５】図５は、実施例２−２の１００ショット成形後の光学素子成形用型２の表面の顕微鏡像である。
【図６】図６は、実施例２−３の１００ショット成形後の光学素子成形用型２の表面の顕微鏡像である。
【図７】図７は、実施例２−４の１００ショット成形後の光学素子成形用型２の表面の顕微鏡像である。
【図８】図８は、実施例２−５の１００ショット成形後の光学素子成形用型３の表面の顕微鏡像である。
【図９】図９は、実施例２−６の１００ショット成形後の光学素子成形用型４の表面の顕微鏡像である。
【図１０】図１０は、実施例２−７の１００ショット成形後の光学素子成形用型５の表面の顕微鏡像である。
【図１１】図１１は、実施例２−８の１００ショット成形後の光学素子成形用型６の表面の顕微鏡像である。
【図１２】図１２は、比較例２−１の１００ショット成形後の光学素子成形用型７の表面の顕微鏡像である。
【図１３】図１３は、比較例２−２の１００ショット成形後の光学素子成形用型７の表面の顕微鏡像である。
【図１４】図１４は、比較例２−３の１００ショット成形後の光学素子成形用型７の表面の顕微鏡像である。
【図１５】図１５は、比較例２−４の１００ショット成形後の光学素子成形用型８の表面の顕微鏡像である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（光学素子成形用型）
本発明の光学用成形型は、少なくとも基材と表面層とを有し、必要に応じてその他の構成を有してなる。
【００１９】
＜基材＞
前記基材の材質、形状、大きさとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記基材の材質としては、例えば、超硬合金（炭化タングステン（ＷＣ）、炭化タングステン−コバルト（ＷＣ−Ｃｏ）合金など）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、窒化ホウ素含有窒化珪素、サーメット、ジルコニア（ＺｒＯ２）、シリコンナイトライド（Ｓｉ３Ｎ４）、チタンカーバイド（ＴｉＣ）、金属の混合材料、１３Ｃｒマルテンサイト鋼、シリコン（Ｓｉ）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、ステンレス鋼、などが挙げられる。
これらの中でも、超硬合金、シリコンカーバイドが、密着性、及び加工性に優れる点で、有利である。
前記基材の形状、大きさとしては、目的とする光学素子の形状、大きさに応じて適宜選択することができる。
【００２０】
前記基材表面は、後述する表面層を形成する前に鏡面研磨、洗浄などの前処理を行うことが好ましい。
前記鏡面研磨、洗浄などの前処理の方法としては、特に制限はなく、公知の方法を適宜選択することができる。
また、更に、逆スパッタ、イオン照射などにより、前記基材をクリーニングしてもよい。
【００２１】
＜表面層＞
前記表面層は、少なくともＳｉ、及びＯを含有するダイヤモンド状炭素を含み、更に必要に応じてその他の成分を含んでなる。
前記表面層は、Ｓｉ、及びＯを含有するダイヤモンド状炭素のみからなることが好ましい。
【００２２】
−ダイヤモンド状炭素−
前記ダイヤモンド状炭素（Ｄｉａｍｏｎｄ−Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ；以下「ＤＬＣ」と称することがある。）とは、ダイヤモンド状構造と、グラファイト状構造とを有するものをいう。
前記ダイヤモンド状炭素としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、水素化アモルファス炭素、ｉ−カーボン、硬質炭素などが挙げられる。
【００２３】
前記ダイヤモンド状炭素であることの分析方法としては、例えば、ラマン分光測定が挙げられる。
【００２４】
−Ｃの含有量−
前記表面層におけるＣの含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、ＳｉとＯとＣとの合計含有量（Ｓｉ＋Ｏ＋Ｃ、原子数）に対する、Ｃの含有量（原子数）の割合（組成比）｛Ｃ／（Ｓｉ＋Ｏ＋Ｃ）｝が、０．３以上が好ましく、０．４以上がより好ましく、０．５以上が特に好ましい。前記｛Ｃ／（Ｓｉ＋Ｏ＋Ｃ）｝が、０．３未満であると、離型性の効果が低下することがある。一方、前記表面層におけるＣの含有量が前記特に好ましい範囲内であると、低反応性・低摩擦化の効果があり、表面酸化も抑制される点で、有利である。
【００２５】
−Ｓｉの含有量−
前記表面層におけるＳｉの含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、ＳｉとＯとＣとの合計含有量（Ｓｉ＋Ｏ＋Ｃ、原子数）に対する、Ｓｉの含有量（原子数）の割合（組成比）｛Ｓｉ／（Ｓｉ＋Ｏ＋Ｃ）｝が、０．０１以上が好ましく、０．０３以上がより好ましく、０．０５以上が特に好ましい。前記｛Ｓｉ／（Ｓｉ＋Ｏ＋Ｃ）｝が、０．０１未満であると、低摩擦化の効果が薄くなることがある。一方、前記表面層におけるＳｉの含有量が前記特に好ましい範囲内であると、低反応性・低摩擦化の効果があり、表面酸化も抑制される点で、有利である。
【００２６】
−Ｏの含有量−
前記表面層におけるＯの含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、ＳｉとＯとＣとの合計含有量（Ｓｉ＋Ｏ＋Ｃ、原子数）に対する、Ｏの含有量（原子数）の割合（組成比）｛Ｏ／（Ｓｉ＋Ｏ＋Ｃ）｝が、０．００５以上０．２以下が好ましく、０．０１以上０．１５以下がより好ましく、０．０５以上０．１以下が特に好ましい。前記｛Ｏ／（Ｓｉ＋Ｏ＋Ｃ）｝が、０．０５未満であると、低反応性の効果が薄くなることがあり、０．２を超えると、酸素アッシング剥離の生産性が悪化することがある。一方、前記表面層におけるＯの含有量が前記特に好ましい範囲内であると、低反応性・低摩擦化の効果があり、表面酸化も抑制される点で、有利である。
【００２７】
前記表面層におけるＳｉ、Ｏ、及びＣの含有量は、例えば、ＸＰＳ（Ｘ−ｒａｙ Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）分析、オージェ電子分光分析により求めることができる。
【００２８】
−厚み−
前記表面層の厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、２ｎｍ〜５００ｎｍが好ましく、３ｎｍ〜４００ｎｍがより好ましく、５ｎｍ〜３００ｎｍが特に好ましい。前記表面層の厚みが、２ｎｍ未満であると、全面均一に膜形成されないことがあり、３００ｎｍ以上であると、膜再生のための酸素アッシングによる剥離工程で著しく生産性が悪化する。一方、前記表面層の厚みが前記特に好ましい範囲内であると、全面で膜形成され、密着力が強い点で、有利である。
前記表面層の厚みは、例えば、エリプソメトリ法により、測定することができる。
【００２９】
−摩擦係数−
前記表面層の摩擦係数としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、０．０１〜０．０８が好ましく、０．０２〜０．０７がより好ましく、０．０４〜０．０６が特に好ましい。前記表面層の摩擦係数が、０．０１未満であると、金型の成形面がレンズに均一に転写できないことがあり、０．１を超えると、使用頻度につれてカンが発生することがある。一方、前記表面層の摩擦係数が前記特に好ましい範囲内であると、レンズ形状の安定・カンの抑制の点で、有利である。
前記表面層の摩擦係数は、例えば、ボールオンディスク装置を用いてＳＵＳ製ボールを、荷重１００ｇｆ、１ｍｍ／ｓｅｃで１０ｍｍ直線運動させることにより、測定することができる。
【００３０】
前記表面層の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、プラズマＣＶＤ（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、スパッタリング、イオンプレーティング、イオンビーム蒸着などが挙げられる。
【００３１】
前記プラズマＣＶＤによる表面層の形成において、炭素（Ｃ）を供給するガスとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、メタン、エタン、プロパン等のアルカン、エチレン、プロピレン等のアルケン、ペンタジエン、ブタジエン等のアルカジエン、アセチレン、メチルアセチレン等のアルキン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素、シクロプロパン、シクロヘキサン等のシクロアルカン、シクロペンテン、シクロヘキセン等のシクロアルケンなどが挙げられる。前記ガスは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００３２】
また、前記プラズマＣＶＤによる表面層の形成において、珪素（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）を供給するガスとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、テトラメトキシシラン（ＴＭＯＳ：Ｓｉ（ＯＣＨ３）４）、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ：Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４、テトラメチルシラン（ＴＭＳ：Ｓｉ（ＣＨ３）４）と酸素（Ｏ２）との混合ガス、四塩化珪素（ＳｉＣｌ４）と酸素（Ｏ２）との混合ガスなどが挙げられる。前記ガスは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００３３】
前記プラズマＣＶＤによる表面層の形成におけるガスの流量、圧力としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【００３４】
前記プラズマＣＶＤにおける周波数としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、高周波（１３．５６ＭＨｚ）が挙げられる。
前記高周波の出力としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、１．０ｋＷ〜５．０ｋＷが好ましく、１．５ｋＷ〜４．０ｋＷがより好ましく、１．８ｋＷ〜３．０ｋＷが特に好ましい。前記高周波の出力が、１．０ｋＷ未満であると、使用頻度につれて膜が剥離することがあり、５．０ｋＷを超えると、成膜中に金型が高温になり膜の硬度が低下することがある。一方、前記高周波の出力が前記特に好ましい範囲内であると、表面層の硬度が優れる点で、好ましい。
【００３５】
＜その他の構成＞
前記その他の構成としては、本発明の効果を損なわない限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、中間層が挙げられる。
【００３６】
−中間層−
前記中間層は、前記基材と、表面層との間に形成される。
前記中間層を形成することにより、前記基材の変形を防ぐことができる。
前記中間層の材質、厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記材質としては、例えば、ＴｉＮ、ＴａＮ、ＺｒＮ、ＨｆＮ、ＡｌＮ、ＴｉＣ、ＴａＣ、ＺｒＣ、ＨｆＣ、ＴｉＡｌＮ、ＴｉＣＮ、ＴａＣＮ、ＺｒＣＮ、ＨｆＣＮ、ＳｉＣ、ＳｉＮ、ダイヤモンドなどが挙げられる。
前記中間層の厚みとしては、例えば、２μｍなどが挙げられる。
前記中間層の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、スパッタリング、イオンプレーティング、ＣＶＤなどが挙げられる。
【００３７】
（光学素子、及びその製造方法）
本発明の光学素子は、本発明の光学素子の製造方法により製造される。
本発明の光学素子の製造方法は、本発明の光学素子成形用型を用いて、光学素子材料を成形する。
【００３８】
−光学素子材料−
前記光学素子材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ＴｉＯ２を含有するガラス、Ｎｂ２Ｏ５を含有するガラス、ＷＯ３を含有するガラス、Ｂｉ２Ｏ３を含有するガラスなどが挙げられる。前記Ｔｉ、Ｗ、Ｎｂ、及びＢｉの少なくともいずれかを含有するガラスは、反応性が高いが、本発明の光学素子成形用型を用いることにより、不良の少ない光学素子を製造することができる。
【００３９】
−成形−
前記光学素子材料を成形する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、プレス成形、射出成形などが挙げられる。
前記プレス成形では、前記光学素子成形用型上で前記光学素子材料の塊状物を加熱してプレスしてもよいし、予め加熱した光学素子材料の塊状物をプレスしてもよい。
前記加熱の温度、プレスの荷重、プレスの時間としては、特に制限はなく、光学素子材料に応じて適宜選択することができる。
【００４０】
−光学素子−
前記光学素子の形状、大きさとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記光学素子としては、例えば、レンズ、プリズムなどが挙げられる。
【実施例】
【００４１】
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。
【００４２】
（実施例１−１）
＜光学素子成形用型１の製造＞
光学素子成形用型の基材として、超硬合金（ＷＣ−Ｃｏ）を用いた。
前記光学素子成形用型の上型基材は、平らな表面を有するものを用いた。
前記光学素子成形用型の下型基材は、凹形状の表面を有するものを用いた。
【００４３】
−表面層の形成−
前記上型基材、及び下型基材の表面（プレス面）上に、下記の条件のプラズマＣＶＤにより、厚み１０ｎｍのＳｉ、及びＯを含有するダイヤモンド状炭素の表面層を形成した。前記表面層におけるＳｉ、及びＯの含有量は、Ｓｉ、Ｏ、及びＣの組成比（Ｓｉ：Ｏ：Ｃ）として、Ｓｉ：Ｏ：Ｃ＝０．５０：０．１５：０．３５となるように、メタン（ＣＨ４）ガス流量（５ｓｃｃｍ〜２００ｓｃｃｍ）、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）ガス流量（０．１ｓｃｃｍ〜５ｓｃｃｍ）とで調整した。
プラズマＣＶＤの条件：
高周波電源・・・１３．５６ＭＨｚ
高周波出力・・・２ｋＷ
ガス圧力・・・４Ｐａ
メタン（ＣＨ４）ガス流量・・・５ｓｃｃｍ〜２００ｓｃｃｍで調整した。
テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）ガス流量・・・０．１ｓｃｃｍ〜５ｓｃｃｍで調整した。
図１に、プラズマＣＶＤの模式図を示す。図１中、符号１はガスを示し、符号２、及び４は高周波電極を示し、符号３は基材を示し、符号５はマッチングボックスを示し、符号６は高周波電源を示す。
【００４４】
ラマン分光測定により分析した結果、前記表面層には、ダイヤモンド状炭素が形成されていた。
【００４５】
前記表面層におけるＳｉ、Ｏ、及びＣの含有量をＸＰＳ分析により確認したところ、その組成比は、Ｓｉ：Ｏ：Ｃ＝０．５０：０．１５：０．３５であった。
【００４６】
前記表面層の摩擦係数を以下のようにして測定したところ、０．０７であった。
−摩擦係数の測定方法−
ボールオンディスク装置を用いてＳＵＳ製ボールを、荷重１００ｇｆ、１ｍｍ／ｓｅｃで１０ｍｍ直線運動させ、摩擦係数を測定した。
【００４７】
（実施例１−２）
＜光学素子成形用型２の製造＞
前記実施例１−１の表面層の形成において、Ｓｉ、Ｏ、及びＣの組成比（Ｓｉ：Ｏ：Ｃ）をＳｉ：Ｏ：Ｃ＝０．５０：０．１５：０．３５となるようにしていた点を、Ｓｉ：Ｏ：Ｃ＝０．１８：０．０５：０．７７となるようにした以外は、実施例１−１と同様にして光学素子成形用型２を製造した。
【００４８】
実施例１−１と同様にして、ラマン分光測定により分析した結果、前記表面層には、ダイヤモンド状炭素が形成されていた。
前記表面層におけるＳｉ、Ｏ、及びＣの含有量を実施例１−１と同様にしてＸＰＳ分析により確認したところ、その組成比は、Ｓｉ：Ｏ：Ｃ＝０．１８：０．０５：０．７７であった。
前記表面層の摩擦係数を実施例１−１と同様にして測定したところ、０．０６であった。
【００４９】
（実施例１−３）
＜光学素子成形用型３の製造＞
前記実施例１−１の表面層の形成において、Ｓｉ、Ｏ、及びＣの組成比（Ｓｉ：Ｏ：Ｃ）をＳｉ：Ｏ：Ｃ＝０．５０：０．１５：０．３５となるようにしていた点を、Ｓｉ：Ｏ：Ｃ＝０．０３：０．０１：０．９６となるようにした以外は、実施例１−１と同様にして光学素子成形用型３を製造した。
【００５０】
実施例１−１と同様にして、ラマン分光測定により分析した結果、前記表面層には、ダイヤモンド状炭素が形成されていた。
前記表面層におけるＳｉ、Ｏ、及びＣの含有量を実施例１−１と同様にしてＸＰＳ分析により確認したところ、その組成比は、Ｓｉ：Ｏ：Ｃ＝０．０３：０．０１：０．９６であった。
前記表面層の摩擦係数を実施例１−１と同様にして測定したところ、０．０５であった。
【００５１】
（実施例１−４）
＜光学素子成形用型４の製造＞
前記実施例１−３の表面層の形成において、表面層の厚みを１０ｎｍとしていた点を、表面層の厚みを１００ｎｍとした以外は、実施例１−３と同様にして光学素子成形用型４を製造した。
【００５２】
実施例１−１と同様にして、ラマン分光測定により分析した結果、前記表面層には、ダイヤモンド状炭素が形成されていた。
前記表面層におけるＳｉ、Ｏ、及びＣの含有量を実施例１−１と同様にしてＸＰＳ分析により確認したところ、その組成比は、Ｓｉ：Ｏ：Ｃ＝０．０３：０．０１：０．９６であった。
前記表面層の摩擦係数を実施例１−１と同様にして測定したところ、０．０５であった。
【００５３】
（実施例１−５）
＜光学素子成形用型５の製造＞
前記実施例１−３の表面層の形成において、表面層の厚みを１０ｎｍとしていた点を、表面層の厚みを３００ｎｍとした以外は、実施例１−３と同様にして光学素子成形用型５を製造した。
【００５４】
実施例１−１と同様にして、ラマン分光測定により分析した結果、前記表面層には、ダイヤモンド状炭素が形成されていた。
前記表面層におけるＳｉ、Ｏ、及びＣの含有量を実施例１−１と同様にしてＸＰＳ分析により確認したところ、その組成比は、Ｓｉ：Ｏ：Ｃ＝０．０３：０．０１：０．９６であった。
前記表面層の摩擦係数を実施例１−１と同様にして測定したところ、０．０５であった。
【００５５】
（実施例１−６）
＜光学素子成形用型４の製造＞
前記実施例１−１の表面層の形成において、Ｓｉ、Ｏ、及びＣの組成比（Ｓｉ：Ｏ：Ｃ）をＳｉ：Ｏ：Ｃ＝０．５０：０．１５：０．３５となるようにしていた点を、Ｓｉ：Ｏ：Ｃ＝０．０１：０．００５：０．９８５となるようにした以外は、実施例１−１と同様にして光学素子成形用型６を製造した。
【００５６】
実施例１−１と同様にして、ラマン分光測定により分析した結果、前記表面層には、ダイヤモンド状炭素が形成されていた。
前記表面層におけるＳｉ、Ｏ、及びＣの含有量を実施例１−１と同様にしてＸＰＳ分析により確認したところ、その組成比は、Ｓｉ：Ｏ：Ｃ＝０．０１：０．００５：０．９８５であった。
前記表面層の摩擦係数を実施例１−１と同様にして測定したところ、０．０５であった。
【００５７】
（比較例１−１）
＜光学素子成形用型７の製造＞
光学素子成形用型の基材は、実施例１−１と同様の基材を用いた。
【００５８】
−表面層の形成−
前記上型基材、及び下型基材の表面（プレス面）上に、下記の条件のプラズマＣＶＤにより、厚み１０ｎｍのＳｉ、及びＯを含有しないダイヤモンド状炭素の表面層を形成した。
プラズマＣＶＤの条件：
高周波電源・・・１３．５６ＭＨｚ
高周波出力・・・２ｋＷ
ガス圧力・・・４Ｐａ
メタン（ＣＨ４）ガス流量・・・５ｓｃｃｍ〜２００ｓｃｃｍで調整した。
【００５９】
実施例１−１と同様にして、ラマン分光測定により分析した結果、前記表面層には、ダイヤモンド状炭素が形成されていた。
前記表面層におけるＳｉ、Ｏ、及びＣの含有量を実施例１−１と同様にしてＸＰＳ分析により確認したところ、その組成比は、Ｓｉ：Ｏ：Ｃ＝０：０：１であった。
前記表面層の摩擦係数を実施例１−１と同様にして測定したところ、０．１２であった。
【００６０】
（比較例１−２）
＜光学素子成形用型８の製造＞
光学素子成形用型の基材は、実施例１−１と同様の基材を用いた。
【００６１】
−表面層の形成−
前記上型基材、及び下型基材の表面（プレス面）上に、下記の条件のプラズマＣＶＤにより、厚み３００ｎｍのＳｉ、及びＣを含有し、Ｏを含有しないダイヤモンド状炭素の表面層を形成した。前記表面層におけるＳｉ、及びＣの含有量は、Ｓｉ、及びＣの組成比（Ｓｉ：Ｃ）として、Ｓｉ：Ｃ＝０．０３：０．９７となるように、メタン（ＣＨ４）ガス流量（５ｓｃｃｍ〜２００ｓｃｃｍ）と、テトラメチルシラン（ＴＭＳ）ガス流量（０．１ｓｃｃｍ〜５ｓｃｃｍ）とで調整した。
プラズマＣＶＤの条件：
高周波電源・・・１３．５６ＭＨｚ
高周波出力・・・２ｋＷ
ガス圧力・・・４Ｐａ
メタン（ＣＨ４）ガス流量・・・５ｓｃｃｍ〜２００ｓｃｃｍで調整した。
テトラメチルシラン（ＴＭＳ）ガス流量（０．１ｓｃｃｍ〜５ｓｃｃｍ）で調整した。
【００６２】
実施例１−１と同様にして、ラマン分光測定により分析した結果、前記表面層には、ダイヤモンド状炭素が形成されていた。
前記表面層におけるＳｉ、Ｏ、及びＣの含有量を実施例１−１と同様にしてＸＰＳ分析により確認したところ、その組成比は、Ｓｉ：Ｏ：Ｃ＝０．０３：０：０．９７であった。
前記表面層の摩擦係数を実施例１−１と同様にして測定したところ、０．０６であった。
【００６３】
（実施例２−１）
＜光学素子成形用型１を用いた光学素子の製造−１＞
光学素子材料として、下記表１の組成のガラス１を用い、光学素子成形用型として光学素子成形用型１を用い、窒素雰囲気下で、前記光学素子材料を５８０℃まで加熱し、荷重５０ｋｇｆでプレス成形を行い、直径４ｍｍ、厚み１．５ｍｍ、凸形状の光学レンズの作製を１００ショット行った。
図２、及び図３は、プレス成形の概略説明図である。図２は、プレス成形前の説明図であり、図３は、プレス成形時の説明図である。図２、及び図３中、符号１１は基材（上型）を示し、符号１２は表面層を示し、符号１３は光学素子材料を示し、符号１４は基材（下型）を示す。
【００６４】
【表１】
【００６５】
図４は、実施例２−１の１００ショット成形後の光学素子成形用型１の表面の顕微鏡像である。図４の結果から、光学素子成形用型１では、１００ショット成形後でも表面層に、荒れや剥離などのダメージはなく、前記表面層は、膜硬度に優れ、また、光学素子材料との反応性が低く、光学素子成形用型の基材との密着性に優れており、前記光学素子成形用型１は、離型性と耐久性に優れることがわかった。
また、光学レンズの成形において、カン（クラック）が発生することもなかった。
そのため、前記光学素子成形用型１は、１００ショットを超えてもダメージはなく、光学素子の製造が可能であることがわかった。
【００６６】
（実施例２−２）
＜光学素子成形用型２を用いた光学素子の製造−１＞
実施例２−１において、光学素子成形用型１を用いていた点を、光学素子成形用型２に代えた以外は、実施例２−１と同様にして光学素子の製造を行った。
【００６７】
図５は、実施例２−２の１００ショット成形後の光学素子成形用型２の表面の顕微鏡像である。図５の結果から、光学素子成形用型２では、１００ショット成形後でも表面層に、荒れや剥離などのダメージはなく、前記表面層は、膜硬度に優れ、また、光学素子材料との反応性が低く、光学素子成形用型の基材との密着性に優れており、前記光学素子成形用型２は、離型性と耐久性に優れることがわかった。
また、光学レンズの成形において、カン（クラック）が発生することもなかった。
そのため、前記光学素子成形用型２は、１００ショットを超えてもダメージはなく、光学素子の製造が可能であることがわかった。
【００６８】
（実施例２−３）
＜光学素子成形用型２を用いた光学素子の製造−２＞
実施例２−２において、ガラス１を用いていた点を、下記表２の組成のガラス２に代え、加熱温度が５８０℃であった点を、５７０℃に代えた以外は、実施例２−２と同様にして光学素子の製造を行なった。
【００６９】
【表２】
【００７０】
図６は、実施例２−３の１００ショット成形後の光学素子成形用型２の表面の顕微鏡像である。図６の結果から、光学素子成形用型２では、１００ショット成形後でも表面層に、荒れや剥離などのダメージはなく、前記表面層は、膜硬度に優れ、また、光学素子材料との反応性が低く、光学素子成形用型の基材との密着性に優れており、前記光学素子成形用型２は、離型性と耐久性に優れることがわかった。
また、光学レンズの成形において、カン（クラック）が発生することもなかった。
そのため、前記光学素子成形用型２は、１００ショットを超えてもダメージはなく、光学素子の製造が可能であることがわかった。
【００７１】
（実施例２−４）
＜光学素子成形用型２を用いた光学素子の製造−３＞
実施例２−２において、ガラス１を用いていた点を、下記表３の組成のガラス３に代え、加熱温度が５８０℃であった点を、５６０℃に代えた以外は、実施例２−２と同様にして光学素子の製造を行なった。
【００７２】
【表３】
【００７３】
図７は、実施例２−４の１００ショット成形後の光学素子成形用型２の表面の顕微鏡像である。図７の結果から、光学素子成形用型２では、１００ショット成形後でも表面層に、荒れや剥離などのダメージはなく、前記表面層は、膜硬度に優れ、また、光学素子材料との反応性が低く、光学素子成形用型の基材との密着性に優れており、前記光学素子成形用型２は、離型性と耐久性に優れることがわかった。
また、光学レンズの成形において、カン（クラック）が発生することもなかった。
そのため、前記光学素子成形用型２は、１００ショットを超えてもダメージはなく、光学素子の製造が可能であることがわかった。
【００７４】
（実施例２−５）
＜光学素子成形用型３を用いた光学素子の製造−１＞
実施例２−１において、光学素子成形用型１を用いていた点を、光学素子成形用型３に代えた以外は、実施例２−１と同様にして光学素子の製造を行った。
【００７５】
図８は、実施例２−５の１００ショット成形後の光学素子成形用型３の表面の顕微鏡像である。図８の結果から、光学素子成形用型３では、１００ショット成形後でも表面層に、荒れや剥離などのダメージはなく、前記表面層は、膜硬度に優れ、また、光学素子材料との反応性が低く、光学素子成形用型の基材との密着性に優れており、前記光学素子成形用型３は、離型性と耐久性に優れることがわかった。
また、光学レンズの成形において、カン（クラック）が発生することもなかった。
そのため、前記光学素子成形用型３は、１００ショットを超えてもダメージはなく、光学素子の製造が可能であることがわかった。
【００７６】
（実施例２−６）
＜光学素子成形用型４を用いた光学素子の製造−１＞
実施例２−１において、光学素子成形用型１を用いていた点を、光学素子成形用型４に代えた以外は、実施例２−１と同様にして光学素子の製造を行った。
【００７７】
図９は、実施例２−６の１００ショット成形後の光学素子成形用型４の表面の顕微鏡像である。図９の結果から、光学素子成形用型４では、１００ショット成形後でも表面層に、荒れや剥離などのダメージはなく、前記表面層は、膜硬度に優れ、また、光学素子材料との反応性が低く、光学素子成形用型の基材との密着性に優れており、前記光学素子成形用型４は、離型性と耐久性に優れることがわかった。
また、光学レンズの成形において、カン（クラック）が発生することもなかった。
そのため、前記光学素子成形用型４は、１００ショットを超えてもダメージはなく、光学素子の製造が可能であることがわかった。
【００７８】
（実施例２−７）
＜光学素子成形用型５を用いた光学素子の製造−１＞
実施例２−１において、光学素子成形用型１を用いていた点を、光学素子成形用型５に代えた以外は、実施例２−１と同様にして光学素子の製造を行った。
【００７９】
図１０は、実施例２−７の１００ショット成形後の光学素子成形用型５の表面の顕微鏡像である。図１０の結果から、光学素子成形用型５では、１００ショット成形後でも表面層に、荒れや剥離などのダメージはなく、前記表面層は、膜硬度に優れ、また、光学素子材料との反応性が低く、光学素子成形用型の基材との密着性に優れており、前記光学素子成形用型５は、離型性と耐久性に優れることがわかった。
また、光学レンズの成形において、カン（クラック）が発生することもなかった。
そのため、前記光学素子成形用型５は、１００ショットを超えてもダメージはなく、光学素子の製造が可能であることがわかった。
【００８０】
（実施例２−８）
＜光学素子成形用型６を用いた光学素子の製造−１＞
実施例２−１において、光学素子成形用型１を用いていた点を、光学素子成形用型６に代えた以外は、実施例２−１と同様にして光学素子の製造を行った。
【００８１】
図１１は、実施例２−８の１００ショット成形後の光学素子成形用型６の表面の顕微鏡像である。図１１の結果から、光学素子成形用型６では、１００ショット成形後でも表面層に、荒れや剥離などのダメージはなく、前記表面層は、膜硬度に優れ、また、光学素子材料との反応性が低く、光学素子成形用型の基材との密着性に優れており、前記光学素子成形用型６は、離型性と耐久性に優れることがわかった。
また、光学レンズの成形において、カン（クラック）が発生することもなかった。
そのため、前記光学素子成形用型６は、１００ショットを超えてもダメージはなく、光学素子の製造が可能であることがわかった。
【００８２】
（比較例２−１）
＜光学素子成形用型７を用いた光学素子の製造−１＞
実施例２−１において、光学素子成形用型１を用いていた点を、光学素子成形用型７に代えた以外は、実施例２−１と同様にして光学素子の製造を行った。
【００８３】
図１２は、比較例２−１の１００ショット成形後の光学素子成形用型７の表面の顕微鏡像である。図１２の結果から、Ｓｉ、及びＯを含有しないダイヤモンド状炭素の表面層を有する光学素子成形用型７では、表面層に荒れや剥離が発生することがわかった。なお、表面層の荒れや剥離は、６０ショット成形後に発生していた。
また、光学レンズの成形において、３０ショット成形後にカン（クラック）が発生した。
【００８４】
（比較例２−２）
＜光学素子成形用型７を用いた光学素子の製造−２＞
比較例２−１において、ガラス１を用いていた点を、前記表２の組成のガラス２に代え、加熱温度が５８０℃であった点を、５７０℃に代えた以外は、比較例２−１と同様にして光学素子の製造を行なった。
【００８５】
図１３は、比較例２−２の１００ショット成形後の光学素子成形用型７の表面の顕微鏡像である。図１３の結果から、Ｓｉ、及びＯを含有しないダイヤモンド状炭素の表面層を有する光学素子成形用型７では、表面層に荒れや剥離が発生することがわかった。なお、表面層の荒れや剥離は、６０ショット成形後に発生していた。
また、光学レンズの成形において、３０ショット成形後にカン（クラック）が発生した。
【００８６】
（比較例２−３）
＜光学素子成形用型７を用いた光学素子の製造−３＞
比較例２−１において、ガラス１を用いていた点を、前記表３の組成のガラス３に代え、加熱温度が５８０℃であった点を、５６０℃に代えた以外は、比較例２−１と同様にして光学素子の製造を行なった。
【００８７】
図１４は、比較例２−３の１００ショット成形後の光学素子成形用型７の表面の顕微鏡像である。図１４の結果から、Ｓｉ、及びＯを含有しないダイヤモンド状炭素の表面層を有する光学素子成形用型７では、表面層に荒れや剥離が発生することがわかった。なお、表面層の荒れや剥離は、６０ショット成形後に発生していた。
また、光学レンズの成形において、３０ショット成形後にカン（クラック）が発生した。
【００８８】
（比較例２−４）
＜光学素子成形用型８を用いた光学素子の製造−１＞
比較例２−１において、光学素子成形用型７を用いていた点を、光学素子成形用型８に代えた以外は、比較例２−１と同様にして光学素子の製造を行なった。
【００８９】
図１５は、比較例２−４の１００ショット成形後の光学素子成形用型８の表面の顕微鏡像である。図１５の結果から、Ｏを含有しないダイヤモンド状炭素の表面層を有する光学素子成形用型８では、表面層に荒れや剥離が発生することがわかった。なお、表面層の荒れや剥離は、１ショット成形後に発生していた。
また、光学レンズの成形において、１ショット成形後にカン（クラック）が発生した。
【００９０】
前記実施例、及び比較例をまとめて表４に示す。
【表４】
表４の「剥離（型）」の欄中、「○」は、「１００ショット成形時に型にダメージがなく、１００ショットを超えて成形可能である。」を示し、「×」は、「１００ショットの成形ができない。」を示し、かっこ内の数字は、表面層の荒れや剥離が発生した時のショット数を示す。なお、「１００↑」は、「１００ショット成形時に、成形ができないような表面層の荒れや剥離は、発生しなかった。」ことを示す。
また、「カン」の欄中、「○」は、「１００ショット成形時にクラックが発生しなかった。」ことを示し、「×」は、「１００ショット成形時にクラックが発生した。」ことを示し、かっこ内の数字は、クラックが発生した時のショット数を示す。なお、「１００↑」は、「１００ショット成形時にクラックが発生しなかった」ことを示す。
【００９１】
表４の結果から、表面層がＳｉ、及びＯを含有するダイヤモンド状炭素である光学素子成形用型１〜６の表面層の摩擦係数は、表面層がＳｉ、及びＯを含有しないダイヤモンド状炭素である光学素子成形用型７の表面層の摩擦係数よりも低いことがわかった。
【００９２】
また、表面層が、Ｓｉ、及びＯを含有するダイヤモンド状炭素である光学素子成形用型１〜６は、表面層がＳｉ、及びＯを含有しないダイヤモンド状炭素である光学素子成形用型７、及び表面層がＯを含有しないダイヤモンド状炭素である光学素子成形用型８と比べて、光学素子の成形における剥離、及びカンの評価に優れており、光学素子成形用型の基材と表面層との密着性に優れ、かつ、離型性と耐久性に優れることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
本発明の光学素子成形用型は、光学素子材料との反応性が低く、光学素子材料と光学素子成形用型の表面層との摩擦係数を下げることができ、光学素子成形用型の基材と表面層との密着性に優れることにより、離型性と耐久性に優れるので、反応性の高いＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、ＷＯ３、Ｂｉ２Ｏ３などを含む光学素子材料や、薄いレンズの成形に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００９４】
１ ガス
２ 高周波電極
３ 基材
４ 高周波電極
５ マッチングボックス
６ 高周波電源
１１ 基材（上型）
１２ 表面層
１３ 光学素子材料
１４ 基材（下型）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子成形用型、並びに該光学素子成形用型を用いた光学素子の製造方法、及び該製造方法により得られる光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学素子である光学ガラスレンズの製造方法として、直接プレス成形法が知られている。前記直接プレス成形法では、所望の面品質、及び面精度に仕上げた光学素子成形用型上で、光学素子材料であるガラスの塊状物を加熱、又は、予め加熱してあるガラスの塊状物をプレス成形して、光学ガラスレンズを製造する方法である。
【０００３】
前記直接プレス法に用いる光学素子成形用型には、光学素子にカン（クラック）が発生しないようにすることはもちろん、耐久性や、離型性などの観点から、光学素子材料との反応性が低いこと、光学素子成形用型の表面と光学素子材料との離型性が良いこと、光学素子成形用型の基材と表面層との密着性が優れること、光学素子成形用型のプレス面の摩擦係数が小さいこと、光学素子を短時間で生産できることなどが求められる。
【０００４】
これまでに、光学ガラス素子のプレス成形において、ダイヤモンド膜又はダイヤモンド状炭素膜を母材上に形成して構成された光学ガラス素子のプレス成形用型を用いることにより、酸化鉛系ガラスレンズを良好にプレス成形が可能な技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、プレス成形に際しガラスと接する部分にダイヤモンド膜を介して水素化アモルファス炭素膜が被覆されている成形用型を用いることにより、前記特許文献１と比較して、酸化鉛の反応を、さらに抑制可能な技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
また、光学素子成形用型母材界面側にグラファイトを多く、表面側（離型面側）にグラファイトを少なくした光学素子成形用型を用いることにより、離型性と耐久性を両立させた技術が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００７】
また、母材界面側にグラファイトを少なく、母材との界面から表面（離型面）に向かってグラファイトを多くした光学素子成形用型を用いることにより、離型性と耐久性を両立させた技術が提案されている（例えば、特許文献４参照）。
【０００８】
また、母材にダイヤモンド状炭素離型膜を形成することにより、カン（クラック）の発生を大幅に抑制できる技術が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００９】
また、母材の成形面に、アモルファス水素含有Ｓｉ−Ｃ（ａ−Ｃ：Ｈ：Ｓｉ）膜を被覆することにより、長期の連続成形に耐え、成形品の性能も十分確保できる光学素子成形用型が提案されている（例えば、特許文献５参照）。この提案では、ａ−Ｃ：Ｈ：Ｓｉ膜におけるＳｉの含有量を１０ｍｏｌ％〜２３ｍｏｌ％とする必要があり、ａ−Ｃ：Ｈ：Ｓｉ膜の厚みを５０ｎｍ〜１５０ｎｍとする必要があると記載されている。これは、Ｓｉを前記膜に含有させることにより、柔軟性（緩衝性）、及び潤滑性を付与していると考えられる。
【００１０】
また、これらの先行技術の光学素子成形用型では、光学素子材料として反応性の高い材料（例えば、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、ＷＯ３、Ｂｉ２Ｏ３など）を含むガラスを用いた場合には、成形時に融着が生じるという問題や、薄いレンズを成形する場合には、カン（クラック）が発生してしまう問題などがあり、耐久性や、離型性が不十分である。また、十分な耐久性や、離型性を有しつつ、かつ光学素子成形用型の基材と表面層との密着性にも優れるものは、未だ得られていない。
したがって、耐久性、及び離型性に優れ、かつ、光学素子成形用型の基材と表面層との密着性にも優れる光学素子成形用型の速やかな開発が求められているのが現状である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特公平０２−０４７４１１号公報
【特許文献２】特開平０２−０８０３３０号公報
【特許文献３】特開平０８−３０１６２５号公報
【特許文献４】特開平０９−１２３２０号公報
【特許文献５】特開平０９−１９４２１６号公報
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】Ｐｒｏｃ. ｏｆ ｔｈｅ ＸＸ ＩＣＧ ｉｎ Ｋｙｏｔｏ （２００４）“ ＧＬＡＳＳ ＰＲＥＦＯＲＭ ＤＥＦＯＲＭＡＴＩＯＮ ＡＮＤ ＣＲＡＣＫ ＦＯＲＭＡＴＩＯＮ ＭＥＣＨＡＮＩＳＭ ＩＮ ＭＯＬＤＩＮＧ ＰＲＯＣＥＳＳ ”Ｔ．Ｉｇａｒｉ ｅｔ ａｌ． ＨＯＹＡ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、光学素子材料との反応性が低く、光学素子材料と光学素子成形用型の表面層との摩擦係数を下げることができ、光学素子成形用型の基材と表面層との密着性に優れ、かつ、離型性と耐久性に優れる光学素子成形用型、並びに該光学素子成形用型を用いた光学素子の製造方法、及び該製造方法により得られる光学素子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】
【００１４】
前記課題を解決するため、本発明者らは鋭意検討した結果、以下のような知見を得た。即ち、表面層が、Ｓｉ、及びＯを含有するダイヤモンド状炭素を含むことにより、光学素子材料との反応性が低く、光学素子材料と光学素子成形用型の表面層との摩擦係数を下げることができ、光学素子成形用型の基材と表面層との密着性に優れ、かつ、離型性と耐久性に優れる光学素子成形用型が得られるという新たな知見である。
【００１５】
前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
＜１＞ 基材と、表面層とを有し、
前記表面層が、Ｓｉ、及びＯを含有するダイヤモンド状炭素を含むことを特徴とする光学素子成形用型である。
＜２＞ 前記＜１＞に記載の光学素子成形用型を用いて、光学素子材料を成形することを特徴とする光学素子の製造方法である。
前記光学素子の製造方法では、前記光学素子成形用型を用いるので、光学素子材料の光学素子成形用型への融着を抑制することができ、また、得られる光学素子への転写を抑制することができるので、光学素子の不良を抑制することができる。
＜３＞ 前記＜２＞に記載の光学素子の製造方法により製造されることを特徴とする光学素子である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、従来における諸問題を解決でき、光学素子材料との反応性が低く、光学素子材料と光学素子成形用型の表面層との摩擦係数を下げることができ、光学素子成形用型の基材と表面層との密着性に優れ、かつ、離型性と耐久性に優れる光学素子成形用型、並びに該光学素子成形用型を用いた光学素子の製造方法、及び該製造方法により得られる光学素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、プラズマＣＶＤの模式図である。
【図２】図２は、プレス成形前の説明図である。
【図３】図３は、プレス成形時の説明図である。
【図４】図４は、実施例２−１の１００ショット成形後の光学素子成形用型１の表面の顕微鏡像である。
【図５】図５は、実施例２−２の１００ショット成形後の光学素子成形用型２の表面の顕微鏡像である。
【図６】図６は、実施例２−３の１００ショット成形後の光学素子成形用型２の表面の顕微鏡像である。
【図７】図７は、実施例２−４の１００ショット成形後の光学素子成形用型２の表面の顕微鏡像である。
【図８】図８は、実施例２−５の１００ショット成形後の光学素子成形用型３の表面の顕微鏡像である。
【図９】図９は、実施例２−６の１００ショット成形後の光学素子成形用型４の表面の顕微鏡像である。
【図１０】図１０は、実施例２−７の１００ショット成形後の光学素子成形用型５の表面の顕微鏡像である。
【図１１】図１１は、実施例２−８の１００ショット成形後の光学素子成形用型６の表面の顕微鏡像である。
【図１２】図１２は、比較例２−１の１００ショット成形後の光学素子成形用型７の表面の顕微鏡像である。
【図１３】図１３は、比較例２−２の１００ショット成形後の光学素子成形用型７の表面の顕微鏡像である。
【図１４】図１４は、比較例２−３の１００ショット成形後の光学素子成形用型７の表面の顕微鏡像である。
【図１５】図１５は、比較例２−４の１００ショット成形後の光学素子成形用型８の表面の顕微鏡像である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（光学素子成形用型）
本発明の光学用成形型は、少なくとも基材と表面層とを有し、必要に応じてその他の構成を有してなる。
【００１９】
＜基材＞
前記基材の材質、形状、大きさとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記基材の材質としては、例えば、超硬合金（炭化タングステン（ＷＣ）、炭化タングステン−コバルト（ＷＣ−Ｃｏ）合金など）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、窒化ホウ素含有窒化珪素、サーメット、ジルコニア（ＺｒＯ２）、シリコンナイトライド（Ｓｉ３Ｎ４）、チタンカーバイド（ＴｉＣ）、金属の混合材料、１３Ｃｒマルテンサイト鋼、シリコン（Ｓｉ）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、ステンレス鋼、などが挙げられる。
これらの中でも、超硬合金、シリコンカーバイドが、密着性、及び加工性に優れる点で、有利である。
前記基材の形状、大きさとしては、目的とする光学素子の形状、大きさに応じて適宜選択することができる。
【００２０】
前記基材表面は、後述する表面層を形成する前に鏡面研磨、洗浄などの前処理を行うことが好ましい。
前記鏡面研磨、洗浄などの前処理の方法としては、特に制限はなく、公知の方法を適宜選択することができる。
また、更に、逆スパッタ、イオン照射などにより、前記基材をクリーニングしてもよい。
【００２１】
＜表面層＞
前記表面層は、少なくともＳｉ、及びＯを含有するダイヤモンド状炭素を含み、更に必要に応じてその他の成分を含んでなる。
前記表面層は、Ｓｉ、及びＯを含有するダイヤモンド状炭素のみからなることが好ましい。
【００２２】
−ダイヤモンド状炭素−
前記ダイヤモンド状炭素（Ｄｉａｍｏｎｄ−Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ；以下「ＤＬＣ」と称することがある。）とは、ダイヤモンド状構造と、グラファイト状構造とを有するものをいう。
前記ダイヤモンド状炭素としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、水素化アモルファス炭素、ｉ−カーボン、硬質炭素などが挙げられる。
【００２３】
前記ダイヤモンド状炭素であることの分析方法としては、例えば、ラマン分光測定が挙げられる。
【００２４】
−Ｃの含有量−
前記表面層におけるＣの含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、ＳｉとＯとＣとの合計含有量（Ｓｉ＋Ｏ＋Ｃ、原子数）に対する、Ｃの含有量（原子数）の割合（組成比）｛Ｃ／（Ｓｉ＋Ｏ＋Ｃ）｝が、０．３以上が好ましく、０．４以上がより好ましく、０．５以上が特に好ましい。前記｛Ｃ／（Ｓｉ＋Ｏ＋Ｃ）｝が、０．３未満であると、離型性の効果が低下することがある。一方、前記表面層におけるＣの含有量が前記特に好ましい範囲内であると、低反応性・低摩擦化の効果があり、表面酸化も抑制される点で、有利である。
【００２５】
−Ｓｉの含有量−
前記表面層におけるＳｉの含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、ＳｉとＯとＣとの合計含有量（Ｓｉ＋Ｏ＋Ｃ、原子数）に対する、Ｓｉの含有量（原子数）の割合（組成比）｛Ｓｉ／（Ｓｉ＋Ｏ＋Ｃ）｝が、０．０１以上が好ましく、０．０３以上がより好ましく、０．０５以上が特に好ましい。前記｛Ｓｉ／（Ｓｉ＋Ｏ＋Ｃ）｝が、０．０１未満であると、低摩擦化の効果が薄くなることがある。一方、前記表面層におけるＳｉの含有量が前記特に好ましい範囲内であると、低反応性・低摩擦化の効果があり、表面酸化も抑制される点で、有利である。
【００２６】
−Ｏの含有量−
前記表面層におけるＯの含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、ＳｉとＯとＣとの合計含有量（Ｓｉ＋Ｏ＋Ｃ、原子数）に対する、Ｏの含有量（原子数）の割合（組成比）｛Ｏ／（Ｓｉ＋Ｏ＋Ｃ）｝が、０．００５以上０．２以下が好ましく、０．０１以上０．１５以下がより好ましく、０．０５以上０．１以下が特に好ましい。前記｛Ｏ／（Ｓｉ＋Ｏ＋Ｃ）｝が、０．０５未満であると、低反応性の効果が薄くなることがあり、０．２を超えると、酸素アッシング剥離の生産性が悪化することがある。一方、前記表面層におけるＯの含有量が前記特に好ましい範囲内であると、低反応性・低摩擦化の効果があり、表面酸化も抑制される点で、有利である。
【００２７】
前記表面層におけるＳｉ、Ｏ、及びＣの含有量は、例えば、ＸＰＳ（Ｘ−ｒａｙ Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）分析、オージェ電子分光分析により求めることができる。
【００２８】
−厚み−
前記表面層の厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、２ｎｍ〜５００ｎｍが好ましく、３ｎｍ〜４００ｎｍがより好ましく、５ｎｍ〜３００ｎｍが特に好ましい。前記表面層の厚みが、２ｎｍ未満であると、全面均一に膜形成されないことがあり、３００ｎｍ以上であると、膜再生のための酸素アッシングによる剥離工程で著しく生産性が悪化する。一方、前記表面層の厚みが前記特に好ましい範囲内であると、全面で膜形成され、密着力が強い点で、有利である。
前記表面層の厚みは、例えば、エリプソメトリ法により、測定することができる。
【００２９】
−摩擦係数−
前記表面層の摩擦係数としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、０．０１〜０．０８が好ましく、０．０２〜０．０７がより好ましく、０．０４〜０．０６が特に好ましい。前記表面層の摩擦係数が、０．０１未満であると、金型の成形面がレンズに均一に転写できないことがあり、０．１を超えると、使用頻度につれてカンが発生することがある。一方、前記表面層の摩擦係数が前記特に好ましい範囲内であると、レンズ形状の安定・カンの抑制の点で、有利である。
前記表面層の摩擦係数は、例えば、ボールオンディスク装置を用いてＳＵＳ製ボールを、荷重１００ｇｆ、１ｍｍ／ｓｅｃで１０ｍｍ直線運動させることにより、測定することができる。
【００３０】
前記表面層の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、プラズマＣＶＤ（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、スパッタリング、イオンプレーティング、イオンビーム蒸着などが挙げられる。
【００３１】
前記プラズマＣＶＤによる表面層の形成において、炭素（Ｃ）を供給するガスとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、メタン、エタン、プロパン等のアルカン、エチレン、プロピレン等のアルケン、ペンタジエン、ブタジエン等のアルカジエン、アセチレン、メチルアセチレン等のアルキン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素、シクロプロパン、シクロヘキサン等のシクロアルカン、シクロペンテン、シクロヘキセン等のシクロアルケンなどが挙げられる。前記ガスは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００３２】
また、前記プラズマＣＶＤによる表面層の形成において、珪素（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）を供給するガスとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、テトラメトキシシラン（ＴＭＯＳ：Ｓｉ（ＯＣＨ３）４）、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ：Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４、テトラメチルシラン（ＴＭＳ：Ｓｉ（ＣＨ３）４）と酸素（Ｏ２）との混合ガス、四塩化珪素（ＳｉＣｌ４）と酸素（Ｏ２）との混合ガスなどが挙げられる。前記ガスは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００３３】
前記プラズマＣＶＤによる表面層の形成におけるガスの流量、圧力としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【００３４】
前記プラズマＣＶＤにおける周波数としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、高周波（１３．５６ＭＨｚ）が挙げられる。
前記高周波の出力としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、１．０ｋＷ〜５．０ｋＷが好ましく、１．５ｋＷ〜４．０ｋＷがより好ましく、１．８ｋＷ〜３．０ｋＷが特に好ましい。前記高周波の出力が、１．０ｋＷ未満であると、使用頻度につれて膜が剥離することがあり、５．０ｋＷを超えると、成膜中に金型が高温になり膜の硬度が低下することがある。一方、前記高周波の出力が前記特に好ましい範囲内であると、表面層の硬度が優れる点で、好ましい。
【００３５】
＜その他の構成＞
前記その他の構成としては、本発明の効果を損なわない限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、中間層が挙げられる。
【００３６】
−中間層−
前記中間層は、前記基材と、表面層との間に形成される。
前記中間層を形成することにより、前記基材の変形を防ぐことができる。
前記中間層の材質、厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記材質としては、例えば、ＴｉＮ、ＴａＮ、ＺｒＮ、ＨｆＮ、ＡｌＮ、ＴｉＣ、ＴａＣ、ＺｒＣ、ＨｆＣ、ＴｉＡｌＮ、ＴｉＣＮ、ＴａＣＮ、ＺｒＣＮ、ＨｆＣＮ、ＳｉＣ、ＳｉＮ、ダイヤモンドなどが挙げられる。
前記中間層の厚みとしては、例えば、２μｍなどが挙げられる。
前記中間層の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、スパッタリング、イオンプレーティング、ＣＶＤなどが挙げられる。
【００３７】
（光学素子、及びその製造方法）
本発明の光学素子は、本発明の光学素子の製造方法により製造される。
本発明の光学素子の製造方法は、本発明の光学素子成形用型を用いて、光学素子材料を成形する。
【００３８】
−光学素子材料−
前記光学素子材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ＴｉＯ２を含有するガラス、Ｎｂ２Ｏ５を含有するガラス、ＷＯ３を含有するガラス、Ｂｉ２Ｏ３を含有するガラスなどが挙げられる。前記Ｔｉ、Ｗ、Ｎｂ、及びＢｉの少なくともいずれかを含有するガラスは、反応性が高いが、本発明の光学素子成形用型を用いることにより、不良の少ない光学素子を製造することができる。
【００３９】
−成形−
前記光学素子材料を成形する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、プレス成形、射出成形などが挙げられる。
前記プレス成形では、前記光学素子成形用型上で前記光学素子材料の塊状物を加熱してプレスしてもよいし、予め加熱した光学素子材料の塊状物をプレスしてもよい。
前記加熱の温度、プレスの荷重、プレスの時間としては、特に制限はなく、光学素子材料に応じて適宜選択することができる。
【００４０】
−光学素子−
前記光学素子の形状、大きさとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記光学素子としては、例えば、レンズ、プリズムなどが挙げられる。
【実施例】
【００４１】
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。
【００４２】
（実施例１−１）
＜光学素子成形用型１の製造＞
光学素子成形用型の基材として、超硬合金（ＷＣ−Ｃｏ）を用いた。
前記光学素子成形用型の上型基材は、平らな表面を有するものを用いた。
前記光学素子成形用型の下型基材は、凹形状の表面を有するものを用いた。
【００４３】
−表面層の形成−
前記上型基材、及び下型基材の表面（プレス面）上に、下記の条件のプラズマＣＶＤにより、厚み１０ｎｍのＳｉ、及びＯを含有するダイヤモンド状炭素の表面層を形成した。前記表面層におけるＳｉ、及びＯの含有量は、Ｓｉ、Ｏ、及びＣの組成比（Ｓｉ：Ｏ：Ｃ）として、Ｓｉ：Ｏ：Ｃ＝０．５０：０．１５：０．３５となるように、メタン（ＣＨ４）ガス流量（５ｓｃｃｍ〜２００ｓｃｃｍ）、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）ガス流量（０．１ｓｃｃｍ〜５ｓｃｃｍ）とで調整した。
プラズマＣＶＤの条件：
高周波電源・・・１３．５６ＭＨｚ
高周波出力・・・２ｋＷ
ガス圧力・・・４Ｐａ
メタン（ＣＨ４）ガス流量・・・５ｓｃｃｍ〜２００ｓｃｃｍで調整した。
テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）ガス流量・・・０．１ｓｃｃｍ〜５ｓｃｃｍで調整した。
図１に、プラズマＣＶＤの模式図を示す。図１中、符号１はガスを示し、符号２、及び４は高周波電極を示し、符号３は基材を示し、符号５はマッチングボックスを示し、符号６は高周波電源を示す。
【００４４】
ラマン分光測定により分析した結果、前記表面層には、ダイヤモンド状炭素が形成されていた。
【００４５】
前記表面層におけるＳｉ、Ｏ、及びＣの含有量をＸＰＳ分析により確認したところ、その組成比は、Ｓｉ：Ｏ：Ｃ＝０．５０：０．１５：０．３５であった。
【００４６】
前記表面層の摩擦係数を以下のようにして測定したところ、０．０７であった。
−摩擦係数の測定方法−
ボールオンディスク装置を用いてＳＵＳ製ボールを、荷重１００ｇｆ、１ｍｍ／ｓｅｃで１０ｍｍ直線運動させ、摩擦係数を測定した。
【００４７】
（実施例１−２）
＜光学素子成形用型２の製造＞
前記実施例１−１の表面層の形成において、Ｓｉ、Ｏ、及びＣの組成比（Ｓｉ：Ｏ：Ｃ）をＳｉ：Ｏ：Ｃ＝０．５０：０．１５：０．３５となるようにしていた点を、Ｓｉ：Ｏ：Ｃ＝０．１８：０．０５：０．７７となるようにした以外は、実施例１−１と同様にして光学素子成形用型２を製造した。
【００４８】
実施例１−１と同様にして、ラマン分光測定により分析した結果、前記表面層には、ダイヤモンド状炭素が形成されていた。
前記表面層におけるＳｉ、Ｏ、及びＣの含有量を実施例１−１と同様にしてＸＰＳ分析により確認したところ、その組成比は、Ｓｉ：Ｏ：Ｃ＝０．１８：０．０５：０．７７であった。
前記表面層の摩擦係数を実施例１−１と同様にして測定したところ、０．０６であった。
【００４９】
（実施例１−３）
＜光学素子成形用型３の製造＞
前記実施例１−１の表面層の形成において、Ｓｉ、Ｏ、及びＣの組成比（Ｓｉ：Ｏ：Ｃ）をＳｉ：Ｏ：Ｃ＝０．５０：０．１５：０．３５となるようにしていた点を、Ｓｉ：Ｏ：Ｃ＝０．０３：０．０１：０．９６となるようにした以外は、実施例１−１と同様にして光学素子成形用型３を製造した。
【００５０】
実施例１−１と同様にして、ラマン分光測定により分析した結果、前記表面層には、ダイヤモンド状炭素が形成されていた。
前記表面層におけるＳｉ、Ｏ、及びＣの含有量を実施例１−１と同様にしてＸＰＳ分析により確認したところ、その組成比は、Ｓｉ：Ｏ：Ｃ＝０．０３：０．０１：０．９６であった。
前記表面層の摩擦係数を実施例１−１と同様にして測定したところ、０．０５であった。
【００５１】
（実施例１−４）
＜光学素子成形用型４の製造＞
前記実施例１−３の表面層の形成において、表面層の厚みを１０ｎｍとしていた点を、表面層の厚みを１００ｎｍとした以外は、実施例１−３と同様にして光学素子成形用型４を製造した。
【００５２】
実施例１−１と同様にして、ラマン分光測定により分析した結果、前記表面層には、ダイヤモンド状炭素が形成されていた。
前記表面層におけるＳｉ、Ｏ、及びＣの含有量を実施例１−１と同様にしてＸＰＳ分析により確認したところ、その組成比は、Ｓｉ：Ｏ：Ｃ＝０．０３：０．０１：０．９６であった。
前記表面層の摩擦係数を実施例１−１と同様にして測定したところ、０．０５であった。
【００５３】
（実施例１−５）
＜光学素子成形用型５の製造＞
前記実施例１−３の表面層の形成において、表面層の厚みを１０ｎｍとしていた点を、表面層の厚みを３００ｎｍとした以外は、実施例１−３と同様にして光学素子成形用型５を製造した。
【００５４】
実施例１−１と同様にして、ラマン分光測定により分析した結果、前記表面層には、ダイヤモンド状炭素が形成されていた。
前記表面層におけるＳｉ、Ｏ、及びＣの含有量を実施例１−１と同様にしてＸＰＳ分析により確認したところ、その組成比は、Ｓｉ：Ｏ：Ｃ＝０．０３：０．０１：０．９６であった。
前記表面層の摩擦係数を実施例１−１と同様にして測定したところ、０．０５であった。
【００５５】
（実施例１−６）
＜光学素子成形用型４の製造＞
前記実施例１−１の表面層の形成において、Ｓｉ、Ｏ、及びＣの組成比（Ｓｉ：Ｏ：Ｃ）をＳｉ：Ｏ：Ｃ＝０．５０：０．１５：０．３５となるようにしていた点を、Ｓｉ：Ｏ：Ｃ＝０．０１：０．００５：０．９８５となるようにした以外は、実施例１−１と同様にして光学素子成形用型６を製造した。
【００５６】
実施例１−１と同様にして、ラマン分光測定により分析した結果、前記表面層には、ダイヤモンド状炭素が形成されていた。
前記表面層におけるＳｉ、Ｏ、及びＣの含有量を実施例１−１と同様にしてＸＰＳ分析により確認したところ、その組成比は、Ｓｉ：Ｏ：Ｃ＝０．０１：０．００５：０．９８５であった。
前記表面層の摩擦係数を実施例１−１と同様にして測定したところ、０．０５であった。
【００５７】
（比較例１−１）
＜光学素子成形用型７の製造＞
光学素子成形用型の基材は、実施例１−１と同様の基材を用いた。
【００５８】
−表面層の形成−
前記上型基材、及び下型基材の表面（プレス面）上に、下記の条件のプラズマＣＶＤにより、厚み１０ｎｍのＳｉ、及びＯを含有しないダイヤモンド状炭素の表面層を形成した。
プラズマＣＶＤの条件：
高周波電源・・・１３．５６ＭＨｚ
高周波出力・・・２ｋＷ
ガス圧力・・・４Ｐａ
メタン（ＣＨ４）ガス流量・・・５ｓｃｃｍ〜２００ｓｃｃｍで調整した。
【００５９】
実施例１−１と同様にして、ラマン分光測定により分析した結果、前記表面層には、ダイヤモンド状炭素が形成されていた。
前記表面層におけるＳｉ、Ｏ、及びＣの含有量を実施例１−１と同様にしてＸＰＳ分析により確認したところ、その組成比は、Ｓｉ：Ｏ：Ｃ＝０：０：１であった。
前記表面層の摩擦係数を実施例１−１と同様にして測定したところ、０．１２であった。
【００６０】
（比較例１−２）
＜光学素子成形用型８の製造＞
光学素子成形用型の基材は、実施例１−１と同様の基材を用いた。
【００６１】
−表面層の形成−
前記上型基材、及び下型基材の表面（プレス面）上に、下記の条件のプラズマＣＶＤにより、厚み３００ｎｍのＳｉ、及びＣを含有し、Ｏを含有しないダイヤモンド状炭素の表面層を形成した。前記表面層におけるＳｉ、及びＣの含有量は、Ｓｉ、及びＣの組成比（Ｓｉ：Ｃ）として、Ｓｉ：Ｃ＝０．０３：０．９７となるように、メタン（ＣＨ４）ガス流量（５ｓｃｃｍ〜２００ｓｃｃｍ）と、テトラメチルシラン（ＴＭＳ）ガス流量（０．１ｓｃｃｍ〜５ｓｃｃｍ）とで調整した。
プラズマＣＶＤの条件：
高周波電源・・・１３．５６ＭＨｚ
高周波出力・・・２ｋＷ
ガス圧力・・・４Ｐａ
メタン（ＣＨ４）ガス流量・・・５ｓｃｃｍ〜２００ｓｃｃｍで調整した。
テトラメチルシラン（ＴＭＳ）ガス流量（０．１ｓｃｃｍ〜５ｓｃｃｍ）で調整した。
【００６２】
実施例１−１と同様にして、ラマン分光測定により分析した結果、前記表面層には、ダイヤモンド状炭素が形成されていた。
前記表面層におけるＳｉ、Ｏ、及びＣの含有量を実施例１−１と同様にしてＸＰＳ分析により確認したところ、その組成比は、Ｓｉ：Ｏ：Ｃ＝０．０３：０：０．９７であった。
前記表面層の摩擦係数を実施例１−１と同様にして測定したところ、０．０６であった。
【００６３】
（実施例２−１）
＜光学素子成形用型１を用いた光学素子の製造−１＞
光学素子材料として、下記表１の組成のガラス１を用い、光学素子成形用型として光学素子成形用型１を用い、窒素雰囲気下で、前記光学素子材料を５８０℃まで加熱し、荷重５０ｋｇｆでプレス成形を行い、直径４ｍｍ、厚み１．５ｍｍ、凸形状の光学レンズの作製を１００ショット行った。
図２、及び図３は、プレス成形の概略説明図である。図２は、プレス成形前の説明図であり、図３は、プレス成形時の説明図である。図２、及び図３中、符号１１は基材（上型）を示し、符号１２は表面層を示し、符号１３は光学素子材料を示し、符号１４は基材（下型）を示す。
【００６４】
【表１】
【００６５】
図４は、実施例２−１の１００ショット成形後の光学素子成形用型１の表面の顕微鏡像である。図４の結果から、光学素子成形用型１では、１００ショット成形後でも表面層に、荒れや剥離などのダメージはなく、前記表面層は、膜硬度に優れ、また、光学素子材料との反応性が低く、光学素子成形用型の基材との密着性に優れており、前記光学素子成形用型１は、離型性と耐久性に優れることがわかった。
また、光学レンズの成形において、カン（クラック）が発生することもなかった。
そのため、前記光学素子成形用型１は、１００ショットを超えてもダメージはなく、光学素子の製造が可能であることがわかった。
【００６６】
（実施例２−２）
＜光学素子成形用型２を用いた光学素子の製造−１＞
実施例２−１において、光学素子成形用型１を用いていた点を、光学素子成形用型２に代えた以外は、実施例２−１と同様にして光学素子の製造を行った。
【００６７】
図５は、実施例２−２の１００ショット成形後の光学素子成形用型２の表面の顕微鏡像である。図５の結果から、光学素子成形用型２では、１００ショット成形後でも表面層に、荒れや剥離などのダメージはなく、前記表面層は、膜硬度に優れ、また、光学素子材料との反応性が低く、光学素子成形用型の基材との密着性に優れており、前記光学素子成形用型２は、離型性と耐久性に優れることがわかった。
また、光学レンズの成形において、カン（クラック）が発生することもなかった。
そのため、前記光学素子成形用型２は、１００ショットを超えてもダメージはなく、光学素子の製造が可能であることがわかった。
【００６８】
（実施例２−３）
＜光学素子成形用型２を用いた光学素子の製造−２＞
実施例２−２において、ガラス１を用いていた点を、下記表２の組成のガラス２に代え、加熱温度が５８０℃であった点を、５７０℃に代えた以外は、実施例２−２と同様にして光学素子の製造を行なった。
【００６９】
【表２】
【００７０】
図６は、実施例２−３の１００ショット成形後の光学素子成形用型２の表面の顕微鏡像である。図６の結果から、光学素子成形用型２では、１００ショット成形後でも表面層に、荒れや剥離などのダメージはなく、前記表面層は、膜硬度に優れ、また、光学素子材料との反応性が低く、光学素子成形用型の基材との密着性に優れており、前記光学素子成形用型２は、離型性と耐久性に優れることがわかった。
また、光学レンズの成形において、カン（クラック）が発生することもなかった。
そのため、前記光学素子成形用型２は、１００ショットを超えてもダメージはなく、光学素子の製造が可能であることがわかった。
【００７１】
（実施例２−４）
＜光学素子成形用型２を用いた光学素子の製造−３＞
実施例２−２において、ガラス１を用いていた点を、下記表３の組成のガラス３に代え、加熱温度が５８０℃であった点を、５６０℃に代えた以外は、実施例２−２と同様にして光学素子の製造を行なった。
【００７２】
【表３】
【００７３】
図７は、実施例２−４の１００ショット成形後の光学素子成形用型２の表面の顕微鏡像である。図７の結果から、光学素子成形用型２では、１００ショット成形後でも表面層に、荒れや剥離などのダメージはなく、前記表面層は、膜硬度に優れ、また、光学素子材料との反応性が低く、光学素子成形用型の基材との密着性に優れており、前記光学素子成形用型２は、離型性と耐久性に優れることがわかった。
また、光学レンズの成形において、カン（クラック）が発生することもなかった。
そのため、前記光学素子成形用型２は、１００ショットを超えてもダメージはなく、光学素子の製造が可能であることがわかった。
【００７４】
（実施例２−５）
＜光学素子成形用型３を用いた光学素子の製造−１＞
実施例２−１において、光学素子成形用型１を用いていた点を、光学素子成形用型３に代えた以外は、実施例２−１と同様にして光学素子の製造を行った。
【００７５】
図８は、実施例２−５の１００ショット成形後の光学素子成形用型３の表面の顕微鏡像である。図８の結果から、光学素子成形用型３では、１００ショット成形後でも表面層に、荒れや剥離などのダメージはなく、前記表面層は、膜硬度に優れ、また、光学素子材料との反応性が低く、光学素子成形用型の基材との密着性に優れており、前記光学素子成形用型３は、離型性と耐久性に優れることがわかった。
また、光学レンズの成形において、カン（クラック）が発生することもなかった。
そのため、前記光学素子成形用型３は、１００ショットを超えてもダメージはなく、光学素子の製造が可能であることがわかった。
【００７６】
（実施例２−６）
＜光学素子成形用型４を用いた光学素子の製造−１＞
実施例２−１において、光学素子成形用型１を用いていた点を、光学素子成形用型４に代えた以外は、実施例２−１と同様にして光学素子の製造を行った。
【００７７】
図９は、実施例２−６の１００ショット成形後の光学素子成形用型４の表面の顕微鏡像である。図９の結果から、光学素子成形用型４では、１００ショット成形後でも表面層に、荒れや剥離などのダメージはなく、前記表面層は、膜硬度に優れ、また、光学素子材料との反応性が低く、光学素子成形用型の基材との密着性に優れており、前記光学素子成形用型４は、離型性と耐久性に優れることがわかった。
また、光学レンズの成形において、カン（クラック）が発生することもなかった。
そのため、前記光学素子成形用型４は、１００ショットを超えてもダメージはなく、光学素子の製造が可能であることがわかった。
【００７８】
（実施例２−７）
＜光学素子成形用型５を用いた光学素子の製造−１＞
実施例２−１において、光学素子成形用型１を用いていた点を、光学素子成形用型５に代えた以外は、実施例２−１と同様にして光学素子の製造を行った。
【００７９】
図１０は、実施例２−７の１００ショット成形後の光学素子成形用型５の表面の顕微鏡像である。図１０の結果から、光学素子成形用型５では、１００ショット成形後でも表面層に、荒れや剥離などのダメージはなく、前記表面層は、膜硬度に優れ、また、光学素子材料との反応性が低く、光学素子成形用型の基材との密着性に優れており、前記光学素子成形用型５は、離型性と耐久性に優れることがわかった。
また、光学レンズの成形において、カン（クラック）が発生することもなかった。
そのため、前記光学素子成形用型５は、１００ショットを超えてもダメージはなく、光学素子の製造が可能であることがわかった。
【００８０】
（実施例２−８）
＜光学素子成形用型６を用いた光学素子の製造−１＞
実施例２−１において、光学素子成形用型１を用いていた点を、光学素子成形用型６に代えた以外は、実施例２−１と同様にして光学素子の製造を行った。
【００８１】
図１１は、実施例２−８の１００ショット成形後の光学素子成形用型６の表面の顕微鏡像である。図１１の結果から、光学素子成形用型６では、１００ショット成形後でも表面層に、荒れや剥離などのダメージはなく、前記表面層は、膜硬度に優れ、また、光学素子材料との反応性が低く、光学素子成形用型の基材との密着性に優れており、前記光学素子成形用型６は、離型性と耐久性に優れることがわかった。
また、光学レンズの成形において、カン（クラック）が発生することもなかった。
そのため、前記光学素子成形用型６は、１００ショットを超えてもダメージはなく、光学素子の製造が可能であることがわかった。
【００８２】
（比較例２−１）
＜光学素子成形用型７を用いた光学素子の製造−１＞
実施例２−１において、光学素子成形用型１を用いていた点を、光学素子成形用型７に代えた以外は、実施例２−１と同様にして光学素子の製造を行った。
【００８３】
図１２は、比較例２−１の１００ショット成形後の光学素子成形用型７の表面の顕微鏡像である。図１２の結果から、Ｓｉ、及びＯを含有しないダイヤモンド状炭素の表面層を有する光学素子成形用型７では、表面層に荒れや剥離が発生することがわかった。なお、表面層の荒れや剥離は、６０ショット成形後に発生していた。
また、光学レンズの成形において、３０ショット成形後にカン（クラック）が発生した。
【００８４】
（比較例２−２）
＜光学素子成形用型７を用いた光学素子の製造−２＞
比較例２−１において、ガラス１を用いていた点を、前記表２の組成のガラス２に代え、加熱温度が５８０℃であった点を、５７０℃に代えた以外は、比較例２−１と同様にして光学素子の製造を行なった。
【００８５】
図１３は、比較例２−２の１００ショット成形後の光学素子成形用型７の表面の顕微鏡像である。図１３の結果から、Ｓｉ、及びＯを含有しないダイヤモンド状炭素の表面層を有する光学素子成形用型７では、表面層に荒れや剥離が発生することがわかった。なお、表面層の荒れや剥離は、６０ショット成形後に発生していた。
また、光学レンズの成形において、３０ショット成形後にカン（クラック）が発生した。
【００８６】
（比較例２−３）
＜光学素子成形用型７を用いた光学素子の製造−３＞
比較例２−１において、ガラス１を用いていた点を、前記表３の組成のガラス３に代え、加熱温度が５８０℃であった点を、５６０℃に代えた以外は、比較例２−１と同様にして光学素子の製造を行なった。
【００８７】
図１４は、比較例２−３の１００ショット成形後の光学素子成形用型７の表面の顕微鏡像である。図１４の結果から、Ｓｉ、及びＯを含有しないダイヤモンド状炭素の表面層を有する光学素子成形用型７では、表面層に荒れや剥離が発生することがわかった。なお、表面層の荒れや剥離は、６０ショット成形後に発生していた。
また、光学レンズの成形において、３０ショット成形後にカン（クラック）が発生した。
【００８８】
（比較例２−４）
＜光学素子成形用型８を用いた光学素子の製造−１＞
比較例２−１において、光学素子成形用型７を用いていた点を、光学素子成形用型８に代えた以外は、比較例２−１と同様にして光学素子の製造を行なった。
【００８９】
図１５は、比較例２−４の１００ショット成形後の光学素子成形用型８の表面の顕微鏡像である。図１５の結果から、Ｏを含有しないダイヤモンド状炭素の表面層を有する光学素子成形用型８では、表面層に荒れや剥離が発生することがわかった。なお、表面層の荒れや剥離は、１ショット成形後に発生していた。
また、光学レンズの成形において、１ショット成形後にカン（クラック）が発生した。
【００９０】
前記実施例、及び比較例をまとめて表４に示す。
【表４】
表４の「剥離（型）」の欄中、「○」は、「１００ショット成形時に型にダメージがなく、１００ショットを超えて成形可能である。」を示し、「×」は、「１００ショットの成形ができない。」を示し、かっこ内の数字は、表面層の荒れや剥離が発生した時のショット数を示す。なお、「１００↑」は、「１００ショット成形時に、成形ができないような表面層の荒れや剥離は、発生しなかった。」ことを示す。
また、「カン」の欄中、「○」は、「１００ショット成形時にクラックが発生しなかった。」ことを示し、「×」は、「１００ショット成形時にクラックが発生した。」ことを示し、かっこ内の数字は、クラックが発生した時のショット数を示す。なお、「１００↑」は、「１００ショット成形時にクラックが発生しなかった」ことを示す。
【００９１】
表４の結果から、表面層がＳｉ、及びＯを含有するダイヤモンド状炭素である光学素子成形用型１〜６の表面層の摩擦係数は、表面層がＳｉ、及びＯを含有しないダイヤモンド状炭素である光学素子成形用型７の表面層の摩擦係数よりも低いことがわかった。
【００９２】
また、表面層が、Ｓｉ、及びＯを含有するダイヤモンド状炭素である光学素子成形用型１〜６は、表面層がＳｉ、及びＯを含有しないダイヤモンド状炭素である光学素子成形用型７、及び表面層がＯを含有しないダイヤモンド状炭素である光学素子成形用型８と比べて、光学素子の成形における剥離、及びカンの評価に優れており、光学素子成形用型の基材と表面層との密着性に優れ、かつ、離型性と耐久性に優れることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
本発明の光学素子成形用型は、光学素子材料との反応性が低く、光学素子材料と光学素子成形用型の表面層との摩擦係数を下げることができ、光学素子成形用型の基材と表面層との密着性に優れることにより、離型性と耐久性に優れるので、反応性の高いＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、ＷＯ３、Ｂｉ２Ｏ３などを含む光学素子材料や、薄いレンズの成形に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００９４】
１ ガス
２ 高周波電極
３ 基材
４ 高周波電極
５ マッチングボックス
６ 高周波電源
１１ 基材（上型）
１２ 表面層
１３ 光学素子材料
１４ 基材（下型）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、表面層とを有し、
前記表面層が、Ｓｉ、及びＯを含有するダイヤモンド状炭素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を用いて、光学素子材料を成形することを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の光学素子の製造方法により製造されることを特徴とする光学素子。
【請求項１】
基材と、表面層とを有し、
前記表面層が、Ｓｉ、及びＯを含有するダイヤモンド状炭素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を用いて、光学素子材料を成形することを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の光学素子の製造方法により製造されることを特徴とする光学素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１１−１９０１１８（Ｐ２０１１−１９０１１８Ａ）
【公開日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５４８３９（Ｐ２０１０−５４８３９）
【出願日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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