光学素子成形用型の製造方法および光学素子成形用型
【課題】開角の大きな複数の光学素子成形用型に対して、成形用型の周辺部において、離型不良、融着不良、成膜剥れ不良が発生のない、ガラスプレス用テトラヘドラルアモルファスカーボン膜成膜方法を提供する。
【解決手段】成形面が凸状の型母材３の内部に磁石４を配置し、前記各型母材３の外側にはリング状磁石５を配置し、複数の型母材３を同心円状に配置した状態で、前記磁石４とリング状磁石５により形成される磁場が、前記型母材３の頂点部の法線方向の磁束密度が最も高くし、前記各型母材３に電圧を印加しながら、フィルタードカソ−ディックバキュームアーク法によって、前記型母材３の成形面にテトラヘドラルアモルファスカーボン膜を成膜する。
【解決手段】成形面が凸状の型母材３の内部に磁石４を配置し、前記各型母材３の外側にはリング状磁石５を配置し、複数の型母材３を同心円状に配置した状態で、前記磁石４とリング状磁石５により形成される磁場が、前記型母材３の頂点部の法線方向の磁束密度が最も高くし、前記各型母材３に電圧を印加しながら、フィルタードカソ−ディックバキュームアーク法によって、前記型母材３の成形面にテトラヘドラルアモルファスカーボン膜を成膜する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズ、プリズムなどの光学素子をガラス素材のプレス成形により製造する際に使用される光学素子成形用型の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガラス研磨工程を必要とせず、ガラス素材のプレス成形によってレンズを製造する技術は、従来の光学素子成形用型の製造方法において必要とされた複雑な工程を省き、簡単かつ安価にレンズを製造することを可能とした。このような、ガラスの光学素子のプレス成形に使用される型材に要求される性質としては、硬度、耐熱性、離型性、鏡面加工性などに優れていることが挙げられる。
【０００３】
従来、この種の型材として、金属、セラミックスや、それらをコーティングした材料など、数多くの提案がなされている。そのなかでも、ダイヤモンド状炭素膜、水素化アモルファスカーボン膜（ａ−Ｃ：Ｈ膜）、硬質炭素膜、テトラヘドラルアモルファスカーボン膜（ｔａＣ膜）などの炭素膜を用いた型は、型とガラスとの離型性が良く、ガラスとの融着を起こしにくい利点を持っている。
【０００４】
そこで、耐熱性の良い炭素膜としては、特許文献１に開示されたようにフィルタードカソーディックバキュームアーク法（ＦＣＶＡ法）で得られたｔａＣ膜が知られている。従来のメタン系ガスを用いるダイヤモンド状炭素膜（硬質炭素膜）は、水素を含み、高温成形時に炭素と水素の結合が切れて、炭素同士がグラファイト結合（ｓｐ２結合）して硬度低下し易い。これに対してｔａＣ膜は、その製法であるＦＣＶＡ法がグラファイトを原料とするため、水素レスのダイヤモンド状炭素膜（高強度なｓｐ３結合）を得ることが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−０７５５２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般的にダイヤモンド状炭素膜、ａ−Ｃ：Ｈ膜、硬質炭素膜、ｔａＣ膜を用いた型は、型とガラスとの離型性が良く、ガラスとの融着を起こしにくい利点がある。しかしながら、型と膜の密着性が一般に低く、成形操作を数百回以上繰り返して行うと、膜が剥離し、十分な成形性能が得られないことがある。
【０００７】
前述のＦＣＶＡ法によるｔａＣ膜の成膜方法は、陰極点からのイオン放出と同時に発生する陰極材料の微粒子を、プラズマ磁気輸送中のトラップ除去しながら、炭素イオンだけを型母材（成形用型基板）へ到達させて成膜している。しかしながらＦＣＶＡ法の場合、型の周辺部の耐熱性が低いという問題点があった。特に、開角（型の光学軸中心と光学有効径位置における法線方向とが為す角度）の大きな形状の型の周辺部は、頂点部に比べて耐熱性が劣る傾向があった。そのため、型の周辺部において、成形回数の増加とともにｔａＣ膜が剥離し、耐久劣化を引き起こしていた。
【０００８】
また、複数の型母材に対してｔａＣ膜を形成するためには、ＦＣＶＡ装置の中に複数の型母材を配置し、同時に成膜することが必要となる。この場合、ＦＣＶＡ装置内における各型母材の磁場の状態を等しくする必要がある。
【０００９】
本発明は、複数の型母材に対してｔａＣ膜を形成する際に、型母材の頂点部から周辺部まで均一な膜質のｔａＣ膜を有する光学素子成形用型を製造することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、成形面が凸状の光学素子成形用型の製造方法において、内部に磁石が配置された複数の型母材を、真空チャンバー内において成形用型保持具を介して同心円状に配置し、前記各型母材の周りにはリング状磁石が配置されており、前記磁石とリング状磁石により形成される磁場は、前記型母材の頂点部の法線方向の磁束密度が最も高くなるように形成されており、前記各型母材に電圧を印加しながら、フィルタードカソーディックバキュームアーク法によって、前記型母材の成形面にテトラヘドラルアモルファスカーボン層を成膜するものである。
【発明の効果】
【００１１】
ＦＣＶＡ法によってｔａＣ膜を成膜する工程において、型母材の法線方向に磁場を形成し、成形用型保持具に電圧を印加することで、型の周辺部において膜質が劣るのを防ぐ。均一な膜質のｔａＣ膜を設けることで、光学素子成形用型のプレス成形耐久回数を増し、光学素子の生産コストを大幅に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明におけるＦＣＶＡ成膜法装置の断面図である。
【図２】本発明における光学素子成形用型とリング状磁石の配置を示した模式図
【図３】本発明における光学素子成形用型の断面図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（第１の実施の形態）
本発明のｔａＣ膜（テトラヘドラルアモルファスカーボン膜）を形成するフィルタードカソーディックバキュームアーク（ＦＣＶＡ）法の成膜装置の模式面を図１示す。真空チャンバー１内において、成形用型保持具２に複数の光学素子成形用型３は保持されている。光学素子成形用型３は凸状の成形面を有している。成形用型保持具２は、回転軸１７を中心に不図示の機構により回転し、不図示の機構により、所定の電圧を印加することができる。光学素子成形用型３の内部には、磁石の長さ方向（図面の水平方法）に着磁された磁石４が設けられている。各光学素子成形用型３の周りには、磁石４と逆方向の磁界を形成するリング状磁石５が設けられている。バキュームアーク電源６により、アークプラズマ生成室７で炭素プラズマ（炭素イオン）を生成する。フィルターコイル８に所望の電流を流すことにより磁界が発生し、形成される磁力線により、炭素イオンは矢印９の方向に搬送される。炭素プラズマが搬送される原理は、炭素イオンの電子が、磁力線に絡むように、サイクロトロン運動し、前記電子に炭素イオンが、クーロン力により、追随するためである。なお真空チャンバー１内は、真空度が１×１０−４Ｐａ以下に不図示の真空ポンプにより排気されている。
【００１４】
図２は成形用型保持具２における光学素子成形用型３とリング状磁石５の配置を示した模式図である。図２に示したように、光学素子成形用型３の中心軸１７を中心に、同心円状（２重の円周１５、１６の上）に複数の光学素子成形用型３が均等に配置されている。各光学素子成形用型３に設けられたリング状磁石５は、お互いが干渉しないよう配置されている。
【００１５】
本発明において、炭素イオンは、スキャニングコイル１０によって発生する磁場により、複数ある光学素子成形用型３の頂点に当るように制御されている。すなわち、イオンビーム径以内に、光学素子成形用型ガラス成形面が入るようイオンビーム径のスキャンの制御を行って、炭素イオンを光学素子成形用型３に到達させる。イオンビーム径スキャンの制御を行わない場合、光学素子成形用型３の成形面に成膜しＴａＣ膜の膜厚分布と膜質が不均一になる。特に光学素子成形用型３の周辺部の膜厚が薄く、膜密度が低下するため、成形耐久性が大幅に劣化する。
【００１６】
また、磁石４とリング状磁石５の配置や強度は、形成された磁力線の磁束密度が、光学素子成形用型３の頂点部の法線方向が最も強くなるように調整されている。これにより、炭素イオンは光学素子成形用型３の頂点部に引き寄せられる。光学素子成形用型３の頂点部以外の磁束密度が最も強くなると、炭素イオンの光学素子成形用型３への垂直入射分の成膜レートが低下し、ガラス成形面の膜厚分布と膜質が不均一になる。
【００１７】
成形用型保持具２及び光学素子成形用型３に印加した電場と、光学素子成形用型３の内部に設けられた磁石４と、リング状磁石５により形成される磁場により、炭素イオンが、光学素子成形用型３方向に引き寄せられる。これにより、開角の大きな光学素子成形用型の成形面の法線方向に炭素イオンを効率的に入射させ、光学素子成形用型の頂点部と周辺部の膜厚分布と膜質の均質化が図られる。このようにして、光学素子成形用型３へｔａＣ膜は成膜される。
【００１８】
この時、光学素子成形用型３の頂点部の法線方向の磁束密度は０．００３テスラ以上０．０１５テスラ以下とすることが好ましい。磁束密度が０．００３テスラよりも小さいと、炭素イオンが型に引き寄せられる効果がなく、成膜レートが低下する。また、成形用型保持具２及び光学素子成形用型３に印加する電場は、１０Ｖ以上１００Ｖ以下の正電圧が好ましい。正電圧が１０Ｖより低くなると、炭素イオンを曲げる効果が小さくなり、１００Ｖより大きくなると、炭素イオンが反発して、成膜レートが低下する。
【００１９】
さらに、光学素子成形用型３は絶縁部材を介して成形用型保持具２により保持することで、光学素子成形用型３を浮遊電位としても良い。この時、成形用型保持具２に１０Ｖから１００Ｖの正電圧を印加することにより、光学素子成形用型３の正電位が低くなる。この効果により、光学素子成形用型３の方が、炭素イオンを近づけるため、成膜レートが高くなる。
【００２０】
図３は、ｔａＣ膜を成膜することで製造された光学素子成形用型の断面図である。型母材１１から順に、ＳｉＣ膜１２、ｔａＣ膜１３が成膜されている。１４は磁石４が挿入される型母材の開口部である。型母材１１は、ＷＣを主成分とする超硬合金が好ましいが、ＳｉＣの焼結体にＣＶＤ法で形成されたＳｉＣ膜を用いた型母材でも適用される。ただしその場合は、型母材に直接、ＦＣＶＡ法によりｔａＣ膜が形成される。なお、型母材１１とＳｉＣ膜１２の間に、Ｔｉ膜、ＴｉＡｌＮ膜を形成しても良い。
【００２１】
（実施例１）
図１、図２に示す装置により、図３に示すような光学素子成形用型を形成した。光学素子成形用型形状としては、直径１８ｍｍ、ガラス成形面の直径１４ｍｍ、凸形状で開角は６０度である。
【００２２】
まずに、ＷＣを主成分とする超硬合金１１に、スパッタリング装置を用いて光学素子成形面側に、ＳｉＣ膜１２を６０ｎｍ成膜した。これは、後述するｔａＣ膜を超硬合金１１に成膜する上で、密着力を向上させるため中間層として成膜がなされている。本実施例では、スパッタ成膜法を用いたが、その他の成膜法としてプラズマソースイオンインプラテーション法（Ｐｌａｓｍａ−Ｓｏｕｃｅ−Ｉｏｎ−Ｉｍｐｌａｔａｔｉｏｎ、以下ＰＳＩＩ法）を用いても勿論可能である。
【００２３】
次に型母材１１に設けた直径７ｍｍ、深さ４８ｍｍの開口部１４に、外径６．５ｍｍ、高さ４８ｍｍ、残留磁束密度０．５テスラを長さ方向に着磁した磁石４のＮ極を型頂点に向けて挿入した後、図１及び図２に示すＦＣＶＡ法の成膜装置に設置した。設置条件として、成形用型保持具２上の光学素子成形用型配置外周円１５の直径を１８１ｍｍとし、均等に光学素子成形用型を１２個配置した。成形用型保持具２上の光学素子成形用型配置内周円１６の直径を１１０ｍｍとし、均等に直径１８ｍｍの光学素子成形用型を６個、外周に配置型と均等な距離になるよう配置した。
【００２４】
リング形状の磁石５としては、外径３７ｍｍ、内径３０ｍｍ、高さ３ｍｍ、残留磁束密度０．０５テスラ長さ方向に着磁した磁石５のＳ極をＦＣＶＡ源方向に向けて装着した。
【００２５】
この時の、外周の型頂点部の磁束密度は０．００６テスラ、内周の型頂点部の磁束密度は０．００７テスラであり、０．００７テスラより大きな磁束密度を有する箇所は、成形用型保持具３上に無かった。
【００２６】
次に、成形用型保持具３に、プラス電位２０Ｖとなる様に電圧を印加して、ｔａＣ膜１３を９００秒成膜した。ｔａＣの成膜条件としては、スキャニングコイル１０によって発生する磁場（磁界の向きは磁石４と同じ）により、外周円１５と内周円１６にイオンビーム径の中心が当るよう制御した。本実施例のイオンビーム径は２８ｍｍであった。
【００２７】
本実施例の膜厚を計測した結果、型頂点部での膜厚は１１０ｎｍで、型頂点部での膜厚に対する型開角６０度での膜厚の比率が０．５４〜０．８６の範囲であった。ｔａＣ膜の膜質評価として、７００℃の窒素雰囲気中で３時間加熱後のラマン・スペクトルの１３６０ｃｍ−１の強度Ｉｄと１５８００ｃｍ−１の強度Ｉｇの比Ｉｄ／Ｉｇを用いた。一般的に、成形後のＩｄ／Ｉｇが小さいほど、耐熱性が良いと言われている。本実施例の成形後のＩｄ／Ｉｇを計測した結果、型頂点部及び型開角６０度でのＩｄ／Ｉｇが０．３〜０．６１の範囲であった。
【００２８】
次に、上記、光学素子成形用型材を用いて光学レンズのプレス成形を、連続的に５００ショット行った。成形ガラスは、希土類を含む棚珪酸系ガラス（Ｔｇ：６１０℃、屈折率：１．８５）で、成形条件は、窒素雰囲気下、プレス温度６９０℃で行った。成形の結果、型と成形された光学素子との間で、離型性は良好であり且つ、融着不良、成膜剥れ不良の無いプレス成形が行なわれた。また、成形用型保持具３に、プラス電位を１０Ｖ、３０Ｖにしても同様の成形結果が得られた。これらの結果を表１に示す。
【００２９】
（実施例２）
光学素子成形用型３と成形用型保持具２を絶縁状態にする以外は、実施例１と同様に、ｔａＣ膜を９００秒成膜した。中間層としてのＳｉＣ膜は、実施例１と同様スパッタ装置を用いて６０ｎｍ成膜した。本実施例の型膜厚を計測した結果、型頂点部での膜厚は１３０ｎｍで、型頂点部での膜厚に対する型開角６０度での膜厚の比率が０．６９〜０．８１の範囲であった。本実施例の加熱後のＩｄ／Ｉｇを計測した結果、型頂点部及び型開角６０度でのＩｄ／Ｉｇが０．４〜０．５の範囲であった。
【００３０】
実施例１と同様に、成形評価を行なった結果、型と成形された光学素子との間で、離型性は良好であり且つ、融着不良、成膜剥れ不良の無いプレス成形が行なわれた。これらの結果を表１に示す。
【００３１】
（実施例３）
リング形状の磁石５の残留磁束密度を０．０９テスラにする以外は、実施例２と同様に、ｔａＣ膜を９００秒成膜した。中間層としてのＳｉＣ膜は、実施例１と同様スパッタ装置を用いて６０ｎｍ成膜した。
【００３２】
本実施例の外周の型頂点部の磁束密度は０．００８テスラ、内周の型頂点部の磁束密度は０．００９テスラであり、０．００９テスラより大きな磁束密度を有する箇所は、成形用型保持具３上に無かった。本実施例の膜厚を計測した結果、型頂点部での膜厚は９８ｎｍで、型頂点部での膜厚に対する型開角６０度での膜厚の比率が０．７５〜１．１の範囲であった。本実施例の加熱後のＩｄ／Ｉｇを計測した結果、型頂点部及び型開角６０度でのＩｄ／Ｉｇが０．３１〜０．５４の範囲であった。
【００３３】
実施例１と同様に、成形評価を行なった結果、型と成形された光学素子との間で、離型性は良好であり且つ、融着不良、成膜剥れ不良の無いプレス成形が行なわれた。また、成形用型保持具３に、プラス電位を１０Ｖ、３０Ｖにしても同様の成形結果が得られた。これらの結果を表１に示す。
【００３４】
（比較例１）
リング形状の磁石５の残留磁束密度を０．１８テスラにする以外は、実施例２と同様に、ｔａＣ膜を９００秒成膜した。中間層としてのＳｉＣ膜は、実施例１と同様スパッタ装置を用いて６０ｎｍ成膜した。
【００３５】
本比較例の外周の型頂点部の磁束密度は０．００８テスラ、内周の型頂点部の磁束密度は０．０１０テスラであり、０．０１３テスラの磁束密度を有する箇所が、リング形状の磁石間に存在した。本比較例の型膜厚を計測した結果、型頂点部での膜厚は７０ｎｍで、型頂点部での膜厚に対する型開角６０度での膜厚の比率が０．０７〜２．２９の範囲であった。本比較例の加熱後のＩｄ／Ｉｇを計測した結果、型頂点部及び型開角６０度でのＩｄ／Ｉｇが０．４〜１．１の範囲であった。
【００３６】
次に、この光学素子成形用型材を用いて実施例１と同様に光学レンズの成形を行なったが、１５０ショットで、ｔａＣ膜の周辺部の剥離が一部発生した。これらの結果を表１に示す。
【００３７】
（比較例２）
リング形状の磁石５の残留磁束密度を０．２８テスラにする以外は、実施例２と同様に、ｔａＣ膜を９００秒成膜した。本比較例の外周の型頂点部の磁束密度は０．０１２テスラ、内周の型頂点部の磁束密度は０．０１４テスラであり、０．０１８テスラの磁束密度を有する箇所が、リング形状の磁石間に存在した。本比較例の型膜厚を計測した結果、外周部に設置した型頂点部での膜厚は８０ｎｍで、内周部に設置した型頂点部での膜厚は２６０ｎｍであった。内周部型頂点部での膜厚に対する型開角６０度での膜厚の比率が０．０８〜０．７９の範囲であった。本比較例の加熱後のＩｄ／Ｉｇを計測した結果、型頂点部及び型開角６０度でのＩｄ／Ｉｇが０．５〜１．５の範囲であった。
【００３８】
次に、この光学素子成形用型材を用いて実施例１と同様に光学レンズの成形を行なったが、１３０ショットで、凸型周辺部の剥離が一部発生した。これらの結果を表１に示す。
【００３９】
（比較例３）
型母材に入れる磁石を外径６．５ｍｍ、高さ６ｍｍ、残留磁束密度０．５テスラ、長さ方向に着磁した磁石４にする以外は、実施例２と同様に、ｔａＣ膜を９００秒成膜した。
【００４０】
本比較例の外周の型頂点部の磁束密度は０．００４テスラ、内周の型頂点部の磁束密度は０．００５テスラであり、０．００５テスラより大きな磁束密度を有する箇所は、成形用型保持具３上に無かった。本比較例の膜厚を計測した結果、外周部に設置した型頂点部での膜厚は９６ｎｍで、内周部に設置した型頂点部での膜厚は１４５ｎｍであった。内周部型頂点部での膜厚に対する型開角６０度での膜厚の比率が０．２１〜１．７４の範囲であった。本比較例の加熱後のＩｄ／Ｉｇを計測した結果、型頂点部及び型開角６０度でのＩｄ／Ｉｇが０．６〜１．７の範囲であった。
【００４１】
次に、この光学素子成形用型材を用いて実施例１と同様に光学レンズの成形を行なったが、１４０ショットで、凸型周辺部の剥離が一部発生した。これらの結果を表１に示す。
【００４２】
（比較例４）
成形用型保持具３に、プラス電位を５Ｖにする以外は、実施例２と同様に、ｔａＣ膜を９００秒成膜した。本比較例の型膜厚を計測した結果、型頂点部での膜厚は１５０ｎｍで、型頂点部での膜厚に対する型開角６０度での膜厚の比率が０．６〜０．９の範囲であった。本比較例の加熱後のＩｄ／Ｉｇを計測した結果、型頂点部及び型開角６０度でのＩｄ／Ｉｇが１．２〜１．９の範囲であった。
【００４３】
次に、この光学素子成形用型材を用いて実施例１と同様に光学レンズの成形を行なったが、１００ショットで、凸型周辺部の剥離が一部発生した。これらの結果を表１に示す。
【００４４】
（比較例５）
成形用型保持具３に、プラス電位を３５Ｖにする以外は、実施例２と同様に、ｔａＣ膜を９００秒成膜した。本比較例の型膜厚を計測した結果、型頂点部での膜厚は６０ｎｍで、型頂点部での膜厚に対する型開角６０度での膜厚の比率が０．４〜０．７の範囲であった。本比較例の加熱後のＩｄ／Ｉｇを計測した結果、型頂点部及び型開角６０度でのＩｄ／Ｉｇが０．３〜０．５の範囲であった。
【００４５】
次に、この光学素子成形用型材を用いて実施例１と同様に光学レンズの成形を行なったが、２２０ショットで、凸型周辺部の剥離が一部発生した。これらの結果を表１に示す。
【００４６】
（比較例６）
スキャニングコイル１０によって発生する磁場により、外周円１５と内周円１６に設置された光学素子成形用型の光学有効径外にイオンビーム径中心が当るよう制御する以外は実施例２と同様に、ｔａＣ膜を９００秒成膜した。本比較例の型膜厚を計測した結果、型頂点部での膜厚は５０ｎｍで、型頂点部での膜厚に対する型開角６０度での膜厚の比率が０．０５〜１．１５の範囲であった。本比較例の加熱後のＩｄ／Ｉｇを計測した結果、型頂点部及び型開角６０度でのＩｄ／Ｉｇが０．４〜１．１の範囲であった。
【００４７】
次に、この光学素子成形用型材を用いて実施例１と同様に光学レンズの成形を行なったが、１６０ショットで、凸型周辺部の剥離が一部発生した。これらの結果を表１に示す。
【００４８】
【表１】
【００４９】
（実施例４）
光学素子成形用型３（凸形状で開角は５５度）と成形用型保持具２を絶縁状態にし、実施例１と同様にしてｔａＣ膜を成膜した。中間層としてのＳｉＣ膜は、実施例１と同様スパッタ装置を用いて６０ｎｍ成膜した。
【００５０】
光学素子成形用型３の光学成形面の略法線方向に向けて−０．００３、＋０．００３、＋０．００４、＋０．０１５、＋０．０１６テスラの磁束密度中に設置した。また、型保持部材５（型母材３とは絶縁状態）に、−１０、±０、＋１０、＋５０、＋１００、＋１０５ボルトを印加し、ｔａＣ膜１３を２００ｎｍ成膜した。
【００５１】
次に、上記、光学素子成形用型材を用いて光学レンズのプレス成形を、連続的に８００ショット行った。成形ガラスは、希土類を含む棚珪酸系ガラス（Ｔｇ：６１０℃、屈折率：１．８５）で、成形条件は、窒素雰囲気下、プレス温度７００℃で行った。成形の結果、型と成形された光学素子との間で、離型性は良好であり且つ、融着不良、成膜剥れ不良の無いプレス成形が行なわれた。成形結果について表２にまとめた。
【００５２】
【表２】
【００５３】
表２から分かるように、磁束密度が０．００４、０．０１５であり、印加電圧が＋１０、＋５０、＋１００の場合、型と成形された光学素子との間の離型性は『良好』であり、融着不良、成膜剥れ不良の無いプレス成形を行うことができた。またこのときの膜厚は、型の頂点部での膜厚に対する型開角５５度での膜厚の比率は０．８〜１．０の範囲であった。また、同計測位置での膜の抵抗値を測定した結果、頂点部にて１０１０．８〜１０１２．５Ω・ｃｍ、型開角５５度部にて１０９．５〜１０１１．７Ω・ｃｍであり、膜厚、膜質ともに均一なものであった。
【００５４】
磁束密度が−０．００３、＋０．００３、＋０．０１６であり、印加電圧が＋１０、＋５０、＋１００の場合は、成形時に離型不良現象がみられ、型とガラスの融着現象を含む型の膜耐久は５００ショット以下であった。このとき型の周辺部ではｔａＣ膜の剥離が一部発生した。同様に、磁束密度が０．００４、＋０．０１５であり、印加電圧が−１０、±０、＋１０５の場合も、同様に成形時に離型不良現象がみられ、型とガラスの融着現象を含む型の膜耐久は５００ショット以下であった。このとき型の周辺部ではｔａＣ膜の剥離が一部発生した。
【００５５】
また、磁束密度が−０．００３、＋０．００３、＋０．０１６であり、印加電圧が−１０、±０、＋１０５の場合は、十分な成膜を行うことができず、プレス成形を行うことができなかった。
【００５６】
（実施例５）
光学素子成形用型３（凸形状で開角は４５度）と成形用型保持具２を絶縁状態にし、実施例１と同様にしてｔａＣ膜を成膜した。中間層としてのＳｉＣ膜は、実施例１と同様スパッタ装置を用いて６０ｎｍ成膜した。また実施例４と同様にしてガラス成形テストを行い型の膜評価を行なった。その結果を表３に示す。
【００５７】
【表３】
【００５８】
表２から分かるように、磁束密度が０．００３、０．００４であり、印加電圧が＋１０、＋５０、＋１００、＋１０５の場合、型と成形された光学素子との間の離型性は（良好）であり、融着不良、成膜剥れ不良の無いプレス成形を行うことができた。また磁束密度が０．０１５であり、印加電圧が＋１０、＋５０、＋１００の場合、型と成形された光学素子との間の離型性は『良好』であり、融着不良、成膜剥れ不良の無いプレス成形を行うことができた。
【００５９】
また、上記以外の条件で成膜した場合、型とガラスの融着現象を含む型の膜耐久は５００ショット以下であった。このとき型の周辺部ではｔａＣ膜の剥離が一部発生した。
【符号の説明】
【００６０】
１ 真空チャンバー
２ 成形用型保持具
３ 光学素子成形用型
４ 磁石
５ リング状磁石
６ バキュームアーク電源
７ アークプラズマ生成室
８ フィルターコイル
１０ スキャニングコイル
１１ 型母材
１２ ＳｉＣ膜
１３ ｔａＣ膜
１４ 開口部
１７ 中心軸
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズ、プリズムなどの光学素子をガラス素材のプレス成形により製造する際に使用される光学素子成形用型の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガラス研磨工程を必要とせず、ガラス素材のプレス成形によってレンズを製造する技術は、従来の光学素子成形用型の製造方法において必要とされた複雑な工程を省き、簡単かつ安価にレンズを製造することを可能とした。このような、ガラスの光学素子のプレス成形に使用される型材に要求される性質としては、硬度、耐熱性、離型性、鏡面加工性などに優れていることが挙げられる。
【０００３】
従来、この種の型材として、金属、セラミックスや、それらをコーティングした材料など、数多くの提案がなされている。そのなかでも、ダイヤモンド状炭素膜、水素化アモルファスカーボン膜（ａ−Ｃ：Ｈ膜）、硬質炭素膜、テトラヘドラルアモルファスカーボン膜（ｔａＣ膜）などの炭素膜を用いた型は、型とガラスとの離型性が良く、ガラスとの融着を起こしにくい利点を持っている。
【０００４】
そこで、耐熱性の良い炭素膜としては、特許文献１に開示されたようにフィルタードカソーディックバキュームアーク法（ＦＣＶＡ法）で得られたｔａＣ膜が知られている。従来のメタン系ガスを用いるダイヤモンド状炭素膜（硬質炭素膜）は、水素を含み、高温成形時に炭素と水素の結合が切れて、炭素同士がグラファイト結合（ｓｐ２結合）して硬度低下し易い。これに対してｔａＣ膜は、その製法であるＦＣＶＡ法がグラファイトを原料とするため、水素レスのダイヤモンド状炭素膜（高強度なｓｐ３結合）を得ることが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−０７５５２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般的にダイヤモンド状炭素膜、ａ−Ｃ：Ｈ膜、硬質炭素膜、ｔａＣ膜を用いた型は、型とガラスとの離型性が良く、ガラスとの融着を起こしにくい利点がある。しかしながら、型と膜の密着性が一般に低く、成形操作を数百回以上繰り返して行うと、膜が剥離し、十分な成形性能が得られないことがある。
【０００７】
前述のＦＣＶＡ法によるｔａＣ膜の成膜方法は、陰極点からのイオン放出と同時に発生する陰極材料の微粒子を、プラズマ磁気輸送中のトラップ除去しながら、炭素イオンだけを型母材（成形用型基板）へ到達させて成膜している。しかしながらＦＣＶＡ法の場合、型の周辺部の耐熱性が低いという問題点があった。特に、開角（型の光学軸中心と光学有効径位置における法線方向とが為す角度）の大きな形状の型の周辺部は、頂点部に比べて耐熱性が劣る傾向があった。そのため、型の周辺部において、成形回数の増加とともにｔａＣ膜が剥離し、耐久劣化を引き起こしていた。
【０００８】
また、複数の型母材に対してｔａＣ膜を形成するためには、ＦＣＶＡ装置の中に複数の型母材を配置し、同時に成膜することが必要となる。この場合、ＦＣＶＡ装置内における各型母材の磁場の状態を等しくする必要がある。
【０００９】
本発明は、複数の型母材に対してｔａＣ膜を形成する際に、型母材の頂点部から周辺部まで均一な膜質のｔａＣ膜を有する光学素子成形用型を製造することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、成形面が凸状の光学素子成形用型の製造方法において、内部に磁石が配置された複数の型母材を、真空チャンバー内において成形用型保持具を介して同心円状に配置し、前記各型母材の周りにはリング状磁石が配置されており、前記磁石とリング状磁石により形成される磁場は、前記型母材の頂点部の法線方向の磁束密度が最も高くなるように形成されており、前記各型母材に電圧を印加しながら、フィルタードカソーディックバキュームアーク法によって、前記型母材の成形面にテトラヘドラルアモルファスカーボン層を成膜するものである。
【発明の効果】
【００１１】
ＦＣＶＡ法によってｔａＣ膜を成膜する工程において、型母材の法線方向に磁場を形成し、成形用型保持具に電圧を印加することで、型の周辺部において膜質が劣るのを防ぐ。均一な膜質のｔａＣ膜を設けることで、光学素子成形用型のプレス成形耐久回数を増し、光学素子の生産コストを大幅に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明におけるＦＣＶＡ成膜法装置の断面図である。
【図２】本発明における光学素子成形用型とリング状磁石の配置を示した模式図
【図３】本発明における光学素子成形用型の断面図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（第１の実施の形態）
本発明のｔａＣ膜（テトラヘドラルアモルファスカーボン膜）を形成するフィルタードカソーディックバキュームアーク（ＦＣＶＡ）法の成膜装置の模式面を図１示す。真空チャンバー１内において、成形用型保持具２に複数の光学素子成形用型３は保持されている。光学素子成形用型３は凸状の成形面を有している。成形用型保持具２は、回転軸１７を中心に不図示の機構により回転し、不図示の機構により、所定の電圧を印加することができる。光学素子成形用型３の内部には、磁石の長さ方向（図面の水平方法）に着磁された磁石４が設けられている。各光学素子成形用型３の周りには、磁石４と逆方向の磁界を形成するリング状磁石５が設けられている。バキュームアーク電源６により、アークプラズマ生成室７で炭素プラズマ（炭素イオン）を生成する。フィルターコイル８に所望の電流を流すことにより磁界が発生し、形成される磁力線により、炭素イオンは矢印９の方向に搬送される。炭素プラズマが搬送される原理は、炭素イオンの電子が、磁力線に絡むように、サイクロトロン運動し、前記電子に炭素イオンが、クーロン力により、追随するためである。なお真空チャンバー１内は、真空度が１×１０−４Ｐａ以下に不図示の真空ポンプにより排気されている。
【００１４】
図２は成形用型保持具２における光学素子成形用型３とリング状磁石５の配置を示した模式図である。図２に示したように、光学素子成形用型３の中心軸１７を中心に、同心円状（２重の円周１５、１６の上）に複数の光学素子成形用型３が均等に配置されている。各光学素子成形用型３に設けられたリング状磁石５は、お互いが干渉しないよう配置されている。
【００１５】
本発明において、炭素イオンは、スキャニングコイル１０によって発生する磁場により、複数ある光学素子成形用型３の頂点に当るように制御されている。すなわち、イオンビーム径以内に、光学素子成形用型ガラス成形面が入るようイオンビーム径のスキャンの制御を行って、炭素イオンを光学素子成形用型３に到達させる。イオンビーム径スキャンの制御を行わない場合、光学素子成形用型３の成形面に成膜しＴａＣ膜の膜厚分布と膜質が不均一になる。特に光学素子成形用型３の周辺部の膜厚が薄く、膜密度が低下するため、成形耐久性が大幅に劣化する。
【００１６】
また、磁石４とリング状磁石５の配置や強度は、形成された磁力線の磁束密度が、光学素子成形用型３の頂点部の法線方向が最も強くなるように調整されている。これにより、炭素イオンは光学素子成形用型３の頂点部に引き寄せられる。光学素子成形用型３の頂点部以外の磁束密度が最も強くなると、炭素イオンの光学素子成形用型３への垂直入射分の成膜レートが低下し、ガラス成形面の膜厚分布と膜質が不均一になる。
【００１７】
成形用型保持具２及び光学素子成形用型３に印加した電場と、光学素子成形用型３の内部に設けられた磁石４と、リング状磁石５により形成される磁場により、炭素イオンが、光学素子成形用型３方向に引き寄せられる。これにより、開角の大きな光学素子成形用型の成形面の法線方向に炭素イオンを効率的に入射させ、光学素子成形用型の頂点部と周辺部の膜厚分布と膜質の均質化が図られる。このようにして、光学素子成形用型３へｔａＣ膜は成膜される。
【００１８】
この時、光学素子成形用型３の頂点部の法線方向の磁束密度は０．００３テスラ以上０．０１５テスラ以下とすることが好ましい。磁束密度が０．００３テスラよりも小さいと、炭素イオンが型に引き寄せられる効果がなく、成膜レートが低下する。また、成形用型保持具２及び光学素子成形用型３に印加する電場は、１０Ｖ以上１００Ｖ以下の正電圧が好ましい。正電圧が１０Ｖより低くなると、炭素イオンを曲げる効果が小さくなり、１００Ｖより大きくなると、炭素イオンが反発して、成膜レートが低下する。
【００１９】
さらに、光学素子成形用型３は絶縁部材を介して成形用型保持具２により保持することで、光学素子成形用型３を浮遊電位としても良い。この時、成形用型保持具２に１０Ｖから１００Ｖの正電圧を印加することにより、光学素子成形用型３の正電位が低くなる。この効果により、光学素子成形用型３の方が、炭素イオンを近づけるため、成膜レートが高くなる。
【００２０】
図３は、ｔａＣ膜を成膜することで製造された光学素子成形用型の断面図である。型母材１１から順に、ＳｉＣ膜１２、ｔａＣ膜１３が成膜されている。１４は磁石４が挿入される型母材の開口部である。型母材１１は、ＷＣを主成分とする超硬合金が好ましいが、ＳｉＣの焼結体にＣＶＤ法で形成されたＳｉＣ膜を用いた型母材でも適用される。ただしその場合は、型母材に直接、ＦＣＶＡ法によりｔａＣ膜が形成される。なお、型母材１１とＳｉＣ膜１２の間に、Ｔｉ膜、ＴｉＡｌＮ膜を形成しても良い。
【００２１】
（実施例１）
図１、図２に示す装置により、図３に示すような光学素子成形用型を形成した。光学素子成形用型形状としては、直径１８ｍｍ、ガラス成形面の直径１４ｍｍ、凸形状で開角は６０度である。
【００２２】
まずに、ＷＣを主成分とする超硬合金１１に、スパッタリング装置を用いて光学素子成形面側に、ＳｉＣ膜１２を６０ｎｍ成膜した。これは、後述するｔａＣ膜を超硬合金１１に成膜する上で、密着力を向上させるため中間層として成膜がなされている。本実施例では、スパッタ成膜法を用いたが、その他の成膜法としてプラズマソースイオンインプラテーション法（Ｐｌａｓｍａ−Ｓｏｕｃｅ−Ｉｏｎ−Ｉｍｐｌａｔａｔｉｏｎ、以下ＰＳＩＩ法）を用いても勿論可能である。
【００２３】
次に型母材１１に設けた直径７ｍｍ、深さ４８ｍｍの開口部１４に、外径６．５ｍｍ、高さ４８ｍｍ、残留磁束密度０．５テスラを長さ方向に着磁した磁石４のＮ極を型頂点に向けて挿入した後、図１及び図２に示すＦＣＶＡ法の成膜装置に設置した。設置条件として、成形用型保持具２上の光学素子成形用型配置外周円１５の直径を１８１ｍｍとし、均等に光学素子成形用型を１２個配置した。成形用型保持具２上の光学素子成形用型配置内周円１６の直径を１１０ｍｍとし、均等に直径１８ｍｍの光学素子成形用型を６個、外周に配置型と均等な距離になるよう配置した。
【００２４】
リング形状の磁石５としては、外径３７ｍｍ、内径３０ｍｍ、高さ３ｍｍ、残留磁束密度０．０５テスラ長さ方向に着磁した磁石５のＳ極をＦＣＶＡ源方向に向けて装着した。
【００２５】
この時の、外周の型頂点部の磁束密度は０．００６テスラ、内周の型頂点部の磁束密度は０．００７テスラであり、０．００７テスラより大きな磁束密度を有する箇所は、成形用型保持具３上に無かった。
【００２６】
次に、成形用型保持具３に、プラス電位２０Ｖとなる様に電圧を印加して、ｔａＣ膜１３を９００秒成膜した。ｔａＣの成膜条件としては、スキャニングコイル１０によって発生する磁場（磁界の向きは磁石４と同じ）により、外周円１５と内周円１６にイオンビーム径の中心が当るよう制御した。本実施例のイオンビーム径は２８ｍｍであった。
【００２７】
本実施例の膜厚を計測した結果、型頂点部での膜厚は１１０ｎｍで、型頂点部での膜厚に対する型開角６０度での膜厚の比率が０．５４〜０．８６の範囲であった。ｔａＣ膜の膜質評価として、７００℃の窒素雰囲気中で３時間加熱後のラマン・スペクトルの１３６０ｃｍ−１の強度Ｉｄと１５８００ｃｍ−１の強度Ｉｇの比Ｉｄ／Ｉｇを用いた。一般的に、成形後のＩｄ／Ｉｇが小さいほど、耐熱性が良いと言われている。本実施例の成形後のＩｄ／Ｉｇを計測した結果、型頂点部及び型開角６０度でのＩｄ／Ｉｇが０．３〜０．６１の範囲であった。
【００２８】
次に、上記、光学素子成形用型材を用いて光学レンズのプレス成形を、連続的に５００ショット行った。成形ガラスは、希土類を含む棚珪酸系ガラス（Ｔｇ：６１０℃、屈折率：１．８５）で、成形条件は、窒素雰囲気下、プレス温度６９０℃で行った。成形の結果、型と成形された光学素子との間で、離型性は良好であり且つ、融着不良、成膜剥れ不良の無いプレス成形が行なわれた。また、成形用型保持具３に、プラス電位を１０Ｖ、３０Ｖにしても同様の成形結果が得られた。これらの結果を表１に示す。
【００２９】
（実施例２）
光学素子成形用型３と成形用型保持具２を絶縁状態にする以外は、実施例１と同様に、ｔａＣ膜を９００秒成膜した。中間層としてのＳｉＣ膜は、実施例１と同様スパッタ装置を用いて６０ｎｍ成膜した。本実施例の型膜厚を計測した結果、型頂点部での膜厚は１３０ｎｍで、型頂点部での膜厚に対する型開角６０度での膜厚の比率が０．６９〜０．８１の範囲であった。本実施例の加熱後のＩｄ／Ｉｇを計測した結果、型頂点部及び型開角６０度でのＩｄ／Ｉｇが０．４〜０．５の範囲であった。
【００３０】
実施例１と同様に、成形評価を行なった結果、型と成形された光学素子との間で、離型性は良好であり且つ、融着不良、成膜剥れ不良の無いプレス成形が行なわれた。これらの結果を表１に示す。
【００３１】
（実施例３）
リング形状の磁石５の残留磁束密度を０．０９テスラにする以外は、実施例２と同様に、ｔａＣ膜を９００秒成膜した。中間層としてのＳｉＣ膜は、実施例１と同様スパッタ装置を用いて６０ｎｍ成膜した。
【００３２】
本実施例の外周の型頂点部の磁束密度は０．００８テスラ、内周の型頂点部の磁束密度は０．００９テスラであり、０．００９テスラより大きな磁束密度を有する箇所は、成形用型保持具３上に無かった。本実施例の膜厚を計測した結果、型頂点部での膜厚は９８ｎｍで、型頂点部での膜厚に対する型開角６０度での膜厚の比率が０．７５〜１．１の範囲であった。本実施例の加熱後のＩｄ／Ｉｇを計測した結果、型頂点部及び型開角６０度でのＩｄ／Ｉｇが０．３１〜０．５４の範囲であった。
【００３３】
実施例１と同様に、成形評価を行なった結果、型と成形された光学素子との間で、離型性は良好であり且つ、融着不良、成膜剥れ不良の無いプレス成形が行なわれた。また、成形用型保持具３に、プラス電位を１０Ｖ、３０Ｖにしても同様の成形結果が得られた。これらの結果を表１に示す。
【００３４】
（比較例１）
リング形状の磁石５の残留磁束密度を０．１８テスラにする以外は、実施例２と同様に、ｔａＣ膜を９００秒成膜した。中間層としてのＳｉＣ膜は、実施例１と同様スパッタ装置を用いて６０ｎｍ成膜した。
【００３５】
本比較例の外周の型頂点部の磁束密度は０．００８テスラ、内周の型頂点部の磁束密度は０．０１０テスラであり、０．０１３テスラの磁束密度を有する箇所が、リング形状の磁石間に存在した。本比較例の型膜厚を計測した結果、型頂点部での膜厚は７０ｎｍで、型頂点部での膜厚に対する型開角６０度での膜厚の比率が０．０７〜２．２９の範囲であった。本比較例の加熱後のＩｄ／Ｉｇを計測した結果、型頂点部及び型開角６０度でのＩｄ／Ｉｇが０．４〜１．１の範囲であった。
【００３６】
次に、この光学素子成形用型材を用いて実施例１と同様に光学レンズの成形を行なったが、１５０ショットで、ｔａＣ膜の周辺部の剥離が一部発生した。これらの結果を表１に示す。
【００３７】
（比較例２）
リング形状の磁石５の残留磁束密度を０．２８テスラにする以外は、実施例２と同様に、ｔａＣ膜を９００秒成膜した。本比較例の外周の型頂点部の磁束密度は０．０１２テスラ、内周の型頂点部の磁束密度は０．０１４テスラであり、０．０１８テスラの磁束密度を有する箇所が、リング形状の磁石間に存在した。本比較例の型膜厚を計測した結果、外周部に設置した型頂点部での膜厚は８０ｎｍで、内周部に設置した型頂点部での膜厚は２６０ｎｍであった。内周部型頂点部での膜厚に対する型開角６０度での膜厚の比率が０．０８〜０．７９の範囲であった。本比較例の加熱後のＩｄ／Ｉｇを計測した結果、型頂点部及び型開角６０度でのＩｄ／Ｉｇが０．５〜１．５の範囲であった。
【００３８】
次に、この光学素子成形用型材を用いて実施例１と同様に光学レンズの成形を行なったが、１３０ショットで、凸型周辺部の剥離が一部発生した。これらの結果を表１に示す。
【００３９】
（比較例３）
型母材に入れる磁石を外径６．５ｍｍ、高さ６ｍｍ、残留磁束密度０．５テスラ、長さ方向に着磁した磁石４にする以外は、実施例２と同様に、ｔａＣ膜を９００秒成膜した。
【００４０】
本比較例の外周の型頂点部の磁束密度は０．００４テスラ、内周の型頂点部の磁束密度は０．００５テスラであり、０．００５テスラより大きな磁束密度を有する箇所は、成形用型保持具３上に無かった。本比較例の膜厚を計測した結果、外周部に設置した型頂点部での膜厚は９６ｎｍで、内周部に設置した型頂点部での膜厚は１４５ｎｍであった。内周部型頂点部での膜厚に対する型開角６０度での膜厚の比率が０．２１〜１．７４の範囲であった。本比較例の加熱後のＩｄ／Ｉｇを計測した結果、型頂点部及び型開角６０度でのＩｄ／Ｉｇが０．６〜１．７の範囲であった。
【００４１】
次に、この光学素子成形用型材を用いて実施例１と同様に光学レンズの成形を行なったが、１４０ショットで、凸型周辺部の剥離が一部発生した。これらの結果を表１に示す。
【００４２】
（比較例４）
成形用型保持具３に、プラス電位を５Ｖにする以外は、実施例２と同様に、ｔａＣ膜を９００秒成膜した。本比較例の型膜厚を計測した結果、型頂点部での膜厚は１５０ｎｍで、型頂点部での膜厚に対する型開角６０度での膜厚の比率が０．６〜０．９の範囲であった。本比較例の加熱後のＩｄ／Ｉｇを計測した結果、型頂点部及び型開角６０度でのＩｄ／Ｉｇが１．２〜１．９の範囲であった。
【００４３】
次に、この光学素子成形用型材を用いて実施例１と同様に光学レンズの成形を行なったが、１００ショットで、凸型周辺部の剥離が一部発生した。これらの結果を表１に示す。
【００４４】
（比較例５）
成形用型保持具３に、プラス電位を３５Ｖにする以外は、実施例２と同様に、ｔａＣ膜を９００秒成膜した。本比較例の型膜厚を計測した結果、型頂点部での膜厚は６０ｎｍで、型頂点部での膜厚に対する型開角６０度での膜厚の比率が０．４〜０．７の範囲であった。本比較例の加熱後のＩｄ／Ｉｇを計測した結果、型頂点部及び型開角６０度でのＩｄ／Ｉｇが０．３〜０．５の範囲であった。
【００４５】
次に、この光学素子成形用型材を用いて実施例１と同様に光学レンズの成形を行なったが、２２０ショットで、凸型周辺部の剥離が一部発生した。これらの結果を表１に示す。
【００４６】
（比較例６）
スキャニングコイル１０によって発生する磁場により、外周円１５と内周円１６に設置された光学素子成形用型の光学有効径外にイオンビーム径中心が当るよう制御する以外は実施例２と同様に、ｔａＣ膜を９００秒成膜した。本比較例の型膜厚を計測した結果、型頂点部での膜厚は５０ｎｍで、型頂点部での膜厚に対する型開角６０度での膜厚の比率が０．０５〜１．１５の範囲であった。本比較例の加熱後のＩｄ／Ｉｇを計測した結果、型頂点部及び型開角６０度でのＩｄ／Ｉｇが０．４〜１．１の範囲であった。
【００４７】
次に、この光学素子成形用型材を用いて実施例１と同様に光学レンズの成形を行なったが、１６０ショットで、凸型周辺部の剥離が一部発生した。これらの結果を表１に示す。
【００４８】
【表１】
【００４９】
（実施例４）
光学素子成形用型３（凸形状で開角は５５度）と成形用型保持具２を絶縁状態にし、実施例１と同様にしてｔａＣ膜を成膜した。中間層としてのＳｉＣ膜は、実施例１と同様スパッタ装置を用いて６０ｎｍ成膜した。
【００５０】
光学素子成形用型３の光学成形面の略法線方向に向けて−０．００３、＋０．００３、＋０．００４、＋０．０１５、＋０．０１６テスラの磁束密度中に設置した。また、型保持部材５（型母材３とは絶縁状態）に、−１０、±０、＋１０、＋５０、＋１００、＋１０５ボルトを印加し、ｔａＣ膜１３を２００ｎｍ成膜した。
【００５１】
次に、上記、光学素子成形用型材を用いて光学レンズのプレス成形を、連続的に８００ショット行った。成形ガラスは、希土類を含む棚珪酸系ガラス（Ｔｇ：６１０℃、屈折率：１．８５）で、成形条件は、窒素雰囲気下、プレス温度７００℃で行った。成形の結果、型と成形された光学素子との間で、離型性は良好であり且つ、融着不良、成膜剥れ不良の無いプレス成形が行なわれた。成形結果について表２にまとめた。
【００５２】
【表２】
【００５３】
表２から分かるように、磁束密度が０．００４、０．０１５であり、印加電圧が＋１０、＋５０、＋１００の場合、型と成形された光学素子との間の離型性は『良好』であり、融着不良、成膜剥れ不良の無いプレス成形を行うことができた。またこのときの膜厚は、型の頂点部での膜厚に対する型開角５５度での膜厚の比率は０．８〜１．０の範囲であった。また、同計測位置での膜の抵抗値を測定した結果、頂点部にて１０１０．８〜１０１２．５Ω・ｃｍ、型開角５５度部にて１０９．５〜１０１１．７Ω・ｃｍであり、膜厚、膜質ともに均一なものであった。
【００５４】
磁束密度が−０．００３、＋０．００３、＋０．０１６であり、印加電圧が＋１０、＋５０、＋１００の場合は、成形時に離型不良現象がみられ、型とガラスの融着現象を含む型の膜耐久は５００ショット以下であった。このとき型の周辺部ではｔａＣ膜の剥離が一部発生した。同様に、磁束密度が０．００４、＋０．０１５であり、印加電圧が−１０、±０、＋１０５の場合も、同様に成形時に離型不良現象がみられ、型とガラスの融着現象を含む型の膜耐久は５００ショット以下であった。このとき型の周辺部ではｔａＣ膜の剥離が一部発生した。
【００５５】
また、磁束密度が−０．００３、＋０．００３、＋０．０１６であり、印加電圧が−１０、±０、＋１０５の場合は、十分な成膜を行うことができず、プレス成形を行うことができなかった。
【００５６】
（実施例５）
光学素子成形用型３（凸形状で開角は４５度）と成形用型保持具２を絶縁状態にし、実施例１と同様にしてｔａＣ膜を成膜した。中間層としてのＳｉＣ膜は、実施例１と同様スパッタ装置を用いて６０ｎｍ成膜した。また実施例４と同様にしてガラス成形テストを行い型の膜評価を行なった。その結果を表３に示す。
【００５７】
【表３】
【００５８】
表２から分かるように、磁束密度が０．００３、０．００４であり、印加電圧が＋１０、＋５０、＋１００、＋１０５の場合、型と成形された光学素子との間の離型性は（良好）であり、融着不良、成膜剥れ不良の無いプレス成形を行うことができた。また磁束密度が０．０１５であり、印加電圧が＋１０、＋５０、＋１００の場合、型と成形された光学素子との間の離型性は『良好』であり、融着不良、成膜剥れ不良の無いプレス成形を行うことができた。
【００５９】
また、上記以外の条件で成膜した場合、型とガラスの融着現象を含む型の膜耐久は５００ショット以下であった。このとき型の周辺部ではｔａＣ膜の剥離が一部発生した。
【符号の説明】
【００６０】
１ 真空チャンバー
２ 成形用型保持具
３ 光学素子成形用型
４ 磁石
５ リング状磁石
６ バキュームアーク電源
７ アークプラズマ生成室
８ フィルターコイル
１０ スキャニングコイル
１１ 型母材
１２ ＳｉＣ膜
１３ ｔａＣ膜
１４ 開口部
１７ 中心軸
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形面が凸状の光学素子成形用型の製造方法において、内部に磁石が配置された複数の型母材を、真空チャンバー内において成形用型保持具を介して同心円状に配置し、前記各型母材の周りにはリング状磁石が配置されており、前記磁石とリング状磁石により形成される磁場は、前記型母材の頂点部の法線方向の磁束密度が最も高くなるように形成されており、前記各型母材に電圧を印加しながら、フィルタードカソーディックバキュームアーク法によって、前記型母材の成形面にテトラヘドラルアモルファスカーボン膜を成膜することを特徴とする光学素子成形用型の製造方法。
【請求項２】
前記磁場において、前記型母材の成形面に対して法線方向の磁束密度は、０．００３テスラ以上０．０１５テスラ以下であり、前記型母材に印加する電圧は１０Ｖ以上１００Ｖ以下の正電圧であることを特徴とする請求項１に記載の光学素子成形用型の製造方法。
【請求項３】
前記光学素子成形用型は絶縁部材を介して成形用型保持具により保持されており、前記光学素子成形用型を浮遊電位にした状態で、前記テトラヘドラルアモルファスカーボン膜を形成することを特徴とする請求項１に記載の光学素子成形用型の製造方法。
【請求項４】
請求項１又は３に記載の光学素子成形用型の製造方法によって製造されたことを特徴とする光学素子成形用型。
【請求項１】
成形面が凸状の光学素子成形用型の製造方法において、内部に磁石が配置された複数の型母材を、真空チャンバー内において成形用型保持具を介して同心円状に配置し、前記各型母材の周りにはリング状磁石が配置されており、前記磁石とリング状磁石により形成される磁場は、前記型母材の頂点部の法線方向の磁束密度が最も高くなるように形成されており、前記各型母材に電圧を印加しながら、フィルタードカソーディックバキュームアーク法によって、前記型母材の成形面にテトラヘドラルアモルファスカーボン膜を成膜することを特徴とする光学素子成形用型の製造方法。
【請求項２】
前記磁場において、前記型母材の成形面に対して法線方向の磁束密度は、０．００３テスラ以上０．０１５テスラ以下であり、前記型母材に印加する電圧は１０Ｖ以上１００Ｖ以下の正電圧であることを特徴とする請求項１に記載の光学素子成形用型の製造方法。
【請求項３】
前記光学素子成形用型は絶縁部材を介して成形用型保持具により保持されており、前記光学素子成形用型を浮遊電位にした状態で、前記テトラヘドラルアモルファスカーボン膜を形成することを特徴とする請求項１に記載の光学素子成形用型の製造方法。
【請求項４】
請求項１又は３に記載の光学素子成形用型の製造方法によって製造されたことを特徴とする光学素子成形用型。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−２１８９８９（Ｐ２０１２−２１８９８９Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８７６２６（Ｐ２０１１−８７６２６）
【出願日】平成２３年４月１１日（２０１１．４．１１）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１１日（２０１１．４．１１）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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