JPH0971427A

JPH0971427A - 光学素子の成形方法

Info

Publication number: JPH0971427A
Application number: JP22785495A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Taniguchi; 靖谷口; Keiji Hirabayashi; 敬二平林
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-09-05
Filing date: 1995-09-05
Publication date: 1997-03-18

Abstract

(57)【要約】【課題】ガラスと型の離型性が極めて良好で、表面粗
さ、面精度、透過率及び形状精度の良好な成形品が得ら
れ、更に、プレス成形を長時間繰返しても膜剥離やクラ
ック、傷の発生という欠陥を生じない光学素子の成形方
法を提供する。【解決手段】ガラスよりなる光学素子のプレス成形方
法において、成形面がダイヤモンドからなる型を用い、
成形後、成形品が取り除かれたダイヤモンド表面にＨ、
Ｆ、Ｃｌ、Ｉ、Ｂｒ、Ｏ及びＮからなる原子、分子また
は化合物のうちの１種類以上を供給し、ダイヤモンド表
面のダングリングボンドと反応させて、低表面エネルギ
ー化、安定化するプロセスを有する光学素子の成形方
法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レンズ、プリズム
等のガラスよりなる光学素子をガラス素材のプレスによ
り成形する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】研磨工程を必要としないでガラス素材の
プレス成形によってレンズを製造する技術は従来の製造
において必要とされた複雑な工程をなくし、簡単且つ安
価にレンズを製造することを可能とし、近年、レンズの
みならずプリズムその他のガラスよりなる光学素子の製
造に使用されるようになってきた。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、鏡面加工性等に優
れていることが挙げられる。従来、この種の型材として
金属、セラミックス及びそれらをコーティングした材料
等、数多くの提案がされている。いくつかの例を挙げる
ならば、特開昭４９−５１１１２号公報には１３Ｃｒマ
ルテンサイト鋼が、特開昭５２−４５６１３号公報には
ＳｉＣ及びＳｉ₃ Ｎ₄ が、特開昭６０−２４６２３０号
公報には超硬合金に貴金属をコーティングした材料が、
また、特開昭６１−１８３１３４、６１−２８１０３
０、特開平１−３０１８６４号公報にはダイヤモンド薄
膜もしくはダイヤモンド状炭素膜、特開昭６４−８３５
２９号公報には硬質炭素膜をコーティングした材料が提
案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、１３Ｃｒマル
テンサイト鋼は酸化し易く、更に高温でＦｅがガラス中
に拡散してガラスが着色する欠点を持つ。ＳｉＣ及びＳ
ｉ₃ Ｎ₄ は一般的には酸化されにくいとされているが、
高温ではやはり酸化が起こり表面にＳｉＯ₂ の膜が形成
されるためガラスの融着を生じる。更に、高硬度のため
型自体の加工性が極めて悪いという欠点をもつ。貴金属
をコーティングした材料は融着を起こしにくいが、極め
て柔らかいため傷がつき易く、変形し易いという欠点を
持つ。

【０００４】また、ＤＬＣ膜、ａ−Ｃ：Ｈ膜または硬質
炭素膜を用いた型は、型とガラスの離型性が良く、ガラ
スの融着を起こさないが、成形操作を数百回以上繰り返
して行うと、前記膜が部分的に剥離し成形品において十
分な成形性能が得られないことがある。この原因として
以下のことが考えられる。

【０００５】前述の膜はいずれも非常に大きな圧縮応
力を有しており、成形プロセスにおける急加熱−急冷却
に伴う応力解放の結果として剥離、クラック等が生じ
る。同様に型母材と膜の熱膨張係数の違いと熱サイクル
に起因する熱応力によっても同様な現象が生じる。型
母材によっては、表面状態により膜が部分的に形成され
なかったり、膜厚が薄いことがある。例えば、ＷＣ−Ｃ
ｏやＳｉＣ，Ｓｉ₃ Ｎ₄等の焼結体では、粒の欠落や焼
結時のポアが避けられず、成形研磨面に数μｍ以上の穴
が存在している。こうした面に膜を形成したとき、これ
らの穴には膜が形成されなかったり、極端に膜厚の薄い
状態になる。従って、こうした部分の膜の付着強度や、
機械的強度は著しく低下するため剥離やクラックの発生
起点となり易い。ＷＣ−ＣｏのＣｏに代表される焼結
体中の焼結助材と前述の膜の間で拡散による合金形成が
生じる。こうした部分は成形時にガラスの融着が生じガ
ラス中に含有される成分と反応し析出物を生じる結果、
耐久性の劣化を招く。

【０００６】また、ダイヤモンド薄膜は前述のカーボン
系薄膜と同様の特性を有するが、特に膜の機械的強度が
高く、高耐久性が期待できる。しかし、成形回数が増え
るに従い、膜とガラスの密着力が増加し、離型性が低下
するという問題を有する。

【０００７】以上のように、成形性、耐久性及び経済性
に優れた光学素子成形用型を実現するに至っていない。

【０００８】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、型母
材の成形面に形成されたダイヤモンド膜に対し、成形終
了後にダイヤモンド膜表面（＝成形表面）に存在するダ
ングリングボンドを減少させることにより上述の問題を
解決したものである。

【０００９】すなわち、本発明は、ガラスよりなる光学
素子のプレス成形方法において、成形面がダイヤモンド
からなる型を用い、成形後、成形品が取り除かれたダイ
ヤモンド表面にＨ、Ｆ、Ｃｌ、Ｉ、Ｂｒ、Ｏ及びＮから
なる原子、分子または化合物のうちの１種類以上を供給
し、ダイヤモンド表面のダングリングボンドと反応させ
て、低表面エネルギー化、安定化するプロセスを有する
ことを特徴とする光学素子の成形方法である。

【００１０】以下、本発明に関して詳細に説明する。本
発明において型母材として用いられる材料は、ＷＣ、Ｓ
ｉＣ、ＴｉＣ、ＴａＣ、ＢＮ、ＴｉＮ、ＡｌＮ、Ｓｉ₃
Ｎ₄、ＳｉＯ₂ 、Ａｌ₂ ０₃ 、Ｚｒ０₂ 、Ｗ、Ｔａ、Ｍ
ｏ、サーメット、サイアロン、ムライト、カーボン・コ
ンポジット（Ｃ／Ｃ）、カーボンファイバー（ＣＦ）、
ＷＣ−Ｃｏ合金等から選ばれる。これらの型母材の成形
面にダイヤモンド膜を形成する。ダイヤモンド膜はマイ
クロ波プラズマＣＶＤ法、熱フィラメントＣＶＤ法、プ
ラズマ・ジェット法、電子サイクロトロン共鳴プラズマ
ＣＶＤ法等により形成される。膜の形成に用いるガスと
しては、含炭素ガスであるメタン、エタン、プロパン、
エチレン、ベンゼン、アセチレン等の炭化水素、塩化メ
チレン、四塩化炭素、クロロホルム、トリクロルエタン
等のハロゲン化炭化水素、メチルアルコール、エチルア
ルコール等のアルコール類、（ＣＨ₃ ）₂ ＣＯ，（Ｃ₆
Ｈ ₅ ）₂ ＣＯ等のケトン類、ＣＯ，ＣＯ₂ 等のガス、及
びこれらのガスにＮ₂ ，Ｈ ₂ ，Ｏ₂ ，Ｈ₂ Ｏ、Ａｒ等の
ガスを混合したものが挙げられる。

【００１１】ガラスモールドの型表面材料としてダイヤ
モンド膜、ＤＬＣ膜、ａ−Ｃ：Ｈ膜及び硬質炭素膜等の
炭素膜が適しているのは、ガラスとの密着力が小さく、
ガラス成分との反応性が小さいためである。特に、成形
における離型性は、型とガラスの密着力の大きさに依存
する。離型性に優れた型材料は、表面エネルギーが小さ
く、ガラスとの摩擦係数が小さく、ガラス成分との反応
性が小さい材料である。前述の炭素膜が型材料として適
しているのは、こうした性質を有するためと推察され
る。一般に、気相合成法により形成したダイヤモンド膜
の表面は、水素（Ｈ）でターミネートされて安定化して
いる。これは、ダイヤモンド表面が原料ガス中の水素と
反応して水素化（Ｃ−Ｈ結合）しているためである。ま
た、多結晶のダイヤモンド膜を型表面に使用する場合、
鏡面を得るために機械的、熱化学的に研磨をする必要が
生じる。このような研磨を行ったダイヤモンド膜表面に
は、酸素（Ｏ）や水のＯＨ基が反応あるいは吸着して、
Ｃ−Ｏ結合あるいはＣ＝Ｏ結合、Ｃ−Ｏ−Ｈ結合を形成
している。ダイヤモンドの表面が、水素原子や酸素原子
等によって安定化しているために、表面エネルギーが小
さくなっているものと考えられる。水素原子、酸素原子
のカーボン表面への化学吸着に関する研究は、Ｊ．Ｚ
ａｗａｄｚｋｉ：ＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＰｈｙ
ｓｉｃｓｏｆＣａｒｂｏｎ，２１，ｐ１４７，Ｍａｒ
ｃｅｌＤｅｋｋｅｒ（１９８９）Ｂ．Ｊ．Ｍｅｌｄ
ｒｕｍａｎｄＣ．Ｈ．Ｒｏｃｈｅｓｔｅｒ：Ｊ．Ｃ
ｈｅｍ．Ｓｏｃ．ＦａｒａｄａｙＴｒａｎｓ．，８
６，ｐ８６１，ｐ１８８１，ｐ２９９７（１９９０）
Ａ．ＰｒｏｃｔｏｒａｎｄＰ．Ｍ．Ａ．Ｓｈｅｒｗ
ｏｏｄ：Ｃａｒｂｏｎ，２３，ｐ６１９，ｐ７２３，
（１９８５）等に報告されている。

【００１２】ダイヤモンド表面に結合した水素原子や酸
素原子等の反応性を、ＦＴＩＲ（フーリエ変換赤外分光
法）やＴＰＤ（プログラム昇温脱離法）によって調べる
と、酸素原子は２９０℃近傍からＣＯ₂ として脱離し始
め、６３０℃近傍でＣＯ₂ の脱離ピークが観測される。
また、５００℃からはＣＯとしても脱離し始め、７００
℃に脱離ピークを持っている。一方、水素原子は１００
０℃以上で脱離を開始する。酸素原子が、ダイヤモンド
の炭素と反応してＣＯやＣＯ₂ の形で脱離するのに対
し、水素原子はＨ₂ の形で脱離する。物理吸着した水の
ＯＨ結合は、２００℃付近で脱離する。

【００１３】ダイヤモンド膜を用いたガラスモールドで
は、ダイヤモンド膜の表面はガラスの成形温度に加熱さ
れるため、ダイヤモンド表面のＣ−Ｏ結合、Ｃ＝Ｏ結合
やＣ−Ｏ−Ｈ結合は、脱離してダイヤモンド表面にはダ
ングリングボンドが形成される。あるいは、Ｃ−Ｈ結合
のように成形温度では脱離が生じない場合でも、ガラス
成分との反応によって脱離し、ダイヤモンド表面にはダ
ングリングボンドが生じる。成形によってダイヤモンド
表面にダングリングボンドが形成されるために、ガラス
との密着力が増加すると考えられる。

【００１４】本発明は、成形によってダイヤモンド膜表
面に生じたダングリングボンドを次回の成形までに、
Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、Ｏ、Ｎの原子を反応させ、ダ
イヤモンド膜表面のダングリングボンドを減少させるこ
とにより、ダイヤモンド膜の表面エネルギーを常に小さ
い状態に保つものである。この結果、良離型性を有する
ダイヤモンド膜型により耐久性に優れたガラスモールド
型を実現することができる。ダイヤモンド膜表面のダン
グリングボンドと反応させる元素は、炭素と安定に結合
を作るもので、熱やガラスとの反応によってダイヤモン
ド表面から脱離する際にガス化するものが好適である。
例えば、Ｈの場合、清浄なダイヤモンド表面に１ａｔ
ｍ．のＨ₂ を導入し、３５０℃以上にすると水素分子が
反応して、ダイヤモンド表面にＣ−Ｈ結合が形成されて
水素化される。具体的には、ガラス成形品が型から取り
除かれた後、次のガラスブランクが型に設置されるまで
に成形チャンバー内に、主に型近傍から前述の元素をガ
ス化して供給する。型表面は、成形温度付近にあるため
ダイヤモンド表面での反応が完成する。反応を促進する
ためにガスをプラズマ化したり、ガスを分解できるエネ
ルギーの光を照射するなどの方法を用いても良い。な
お、前述の元素は原子、分子もしくは化合物であっても
良い。例えば、Ｈ₂ 、０₂ 、Ｆ₂ 、Ｎ₂ 、Ｃｌ₂ 、Ｂｒ
₂ 、Ｉ₂ 、ＣＦ₄ 、ＣＣｌ₂ 、ＣＢｒ₄ 、ＣＨ₃ Ｉ、Ｃ
Ｈ₃ ＯＨ、Ｃ₂ Ｈ₂ 、ＣＨ₄ 、ＣＯ、ＣＯ₂、ＣＨ₃ Ｎ
Ｈ₂ 、ＨＣＮ等を単独もしくは水やアルコール等に溶解
した後、気化しＨｅ、Ａｒ等の不活性ガスをキャリヤー
ガスとしてダイヤモンド膜表面に供給すれば良い。

【００１５】

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の具体的実
施例を説明する。［実施例１］図１及び図２は本発明に係わる光学素子成
形用型の一つの実施様態を示すものである。図１は光学
素子のプレス成形面の状態を示し、図２は光学素子成形
後の状態を示す。図１中、１は型母材、２はガラス素材
を成形する成形面を有するダイヤモンド膜、３はガラス
素材であり、図２中、４は光学素子である。

【００１６】図１に示すように型の間に置かれたガラス
素材３をプレス成形することによってレンズ等の光学素
子４が形成される。

【００１７】次に、本発明の光学素子の成形方法につい
て詳細に説明する。型母材として焼結ＳｉＣを所定の形
状に加工した後、ダイヤモンドの核発生密度を増加させ
るために粒径５〜１０μｍのダイヤモンド砥粒を分散さ
せたアルコール中に入れ、超音波振動により成形面を傷
つけ処理を施した。この型をよく洗浄した後、図３に示
すＥＣＲプラズマＣＶＤ装置に設置した。図中、５はプ
ラズマ発生室、６は型（基体）、７はガス供給系、８は
マイクロ波発振器及び導波管、９は排気系、１０はサン
プルホルダー、１１はマイクロ波導入窓、１２は外部磁
場である。まず、装置内を１×１０^-6Ｔｏｒｒに排気し
た後、ガス供給系からＣＨ₄ ：１．４ｓｃｃｍ，Ｈ₂ ：
３００ｓｃｃｍを導入し、ガス圧を５０Ｔｏｒｒとし
た。次に、２．４５ＧＨｚのマイクロ波を１０００Ｗ投
入し、基体近傍にＥＣＲプラズマを形成した。基体は８
００℃に加熱し、膜厚１０μｍの多結晶ダイヤモンド膜
を形成した。この膜の表面粗さは、Ｐ−Ｖ＝０．１μｍ
と粗いため図４に示す研磨装置によりダイヤモンド砥粒
による共摺りによって表面粗さＲｍａｘ．＝０．０２μ
ｍに鏡面研磨した。図４中、１３は型、１４は空気軸受
け、１５はスカイフ皿、１６はベアリング、１７は空気
軸受け、１８はスプリング、１９はモーターである。こ
のとき、スカイフ皿を１０００ｒｐｍで回転させながら
常に加工面の法線方向に一致させるよう相対位置を決
め、部分的に研磨しながら前述の表面粗さになるよう非
球面形状に研磨した。

【００１８】次に、この型を用いガラスレンズのプレス
成形を行った例を示す。図５中、２１は真空槽本体、２
２はその蓋、２３は光学素子を成形するための上型、２
４はその下型、２５は上型を押さえるための上型押さ
え、２６は胴型、２７は型ホルダー、２８はヒーター、
２９は下型を突き上げる突き上げ棒、３０は該突き上げ
棒を作動するエアシリンダ、３１は油回転ポンプ、３
２、３３、３４はバルブ、３５は不活性ガス流入パイ
プ、３６はバルブ、３７はリークバルブ、３８はバル
ブ、３９は温度センサ、４０は水冷パイプ、４１は真空
槽を支持する台を示す。レンズを作製する工程を次に述
べる。フリント系光学ガラス（ＳＦ１４）を所定の量に
調整し、球状にしたガラス素材を型のキャビティ内に置
き、これを成形装置内に設置する。ガラス素材を投入し
た型を装置内に設置してから真空槽２１の蓋２２を閉
じ、水冷パイプ４０に水を流し、ヒーター２８に電流を
流す。このとき窒素ガス用バルブ３６及び３８は閉じ、
排気系バルブ３２、３３、３４も閉じている。尚、油回
転ポンプ３１は常に回転している。バルブ３２を開け排
気を開始してから１０^-2Ｔｏｒｒ以下になったらバルブ
３２を閉じ、バルブ３６を開いて窒素ガスをボンベより
真空槽内に導入する。所定の温度になったらエアシリン
ダ３０を作動させて２００ｋｇ／ｃｍ² の圧力で１分間
加圧する。圧力を解除した後、冷却速度を−５℃／ｍｉ
ｎで転移点以下になるまで冷却し、その後は−２０℃／
ｍｉｎ．以上の速度で冷却を行い、２００℃以下に下が
ったらバルブ３６を閉じ、リークバルブ３３を開いて真
空槽２１内に空気を導入する。それから蓋２２を開け上
型押さえを外して成形物を取り出す。上記のようにし
て、フリント系光学ガラスＳＦ１４（軟化点Ｓｐ＝５８
６℃、転移点Ｔｇ＝４８５℃）を使用して図２に示すレ
ンズ４を成形した。このときの成形条件すなわち時間−
温度関係図を図６に示す。図７に型部分の拡大図を示
す。８１は下型、８２は上型、８３はガラスブランク、
８４はガイド部材、８５は搬送アーム、８６はホルダ
ー、８７は押圧ロッド、８８は支持プレート、８９は開
口部、９０はガス導入口、９１は突き当て面、９２はピ
ンである。成形されたガラスレンズは、８５の搬送アー
ムによって型のキャビティから取り出される。次のガラ
スブランクが、再び搬送アームによって下型上に設置さ
れる前に、ガス導入口９０より１ａｔｍ．の水素ガスを
２０ｓｃｃｍ導入した。このプロセスに従い、前記型を
用いて５００回成形を行った。成形後の型は、傷や割れ
といった欠陥やガラス中に含まれるＰｂＯの還元析出物
であるＰｂやガラスの融着が光学顕微鏡、走査電子顕微
鏡（ＳＥＭ）によって観察されなかった。また、成形品
が型に密着してとれなくなるようなことはなかった。成
形品は、表面粗さ、面精度、透過率、形状精度とも良好
でＰｂの析出や成形時のガス残りと言った問題もなかっ
た。

【００１９】次に、この型とプロセスを用いて図８に示
す成形装置により成形を行った。図８において、１００
は成形装置、１０１は上型、１０２は下型、１０３は上
型を押さえるための上型押さえ、１０４は胴型、１０５
はホルダー、１０６はヒーター、１０７は下型を突き上
げる突き上げ棒、１０８は突き上げ棒を作動するエアシ
リンダ、１０９は油回転ポンプ、１１０，１１１，１１
２はバルブ、１１３は不活性ガス導入パイプ、１１４は
バルブ、１１５はリークバルブ、１１６はバルブ、１１
７は温度センサ、１１８は冷却パイプ、１１９は本発明
のガス導入口である。

【００２０】クラウン系ガラスＳＫ１２（軟化点Ｓｐ＝
６７２℃、ガラス転移点Ｔｇ＝５５０℃）を所定の形状
及び寸法に粗加工して成形のためのブランクを得た。ガ
ラスブランクを型のキャビティ内に設置し、成形装置１
００内を１０^-2Ｔｏｒｒ以下の真空に排気した後、窒素
ガスをボンベより真空槽内に導入した。所定の温度にな
ったところで、エアシリンダ１０８を作動させて１５０
ｋｇ／ｃｍ² の圧力で１分間加圧した。圧力を解除した
後、冷却温度を−５℃／ｍｉｎで転移点以下になるまで
冷却し、その後は−２０℃／ｍｉｎ以上の速度で冷却を
行い、２００℃以下に下がったらバルブを閉じ、リーク
バルブを開いて成形装置内に空気を導入する。その後上
型押さえをはずして成型物を取り出す。次のガラスブラ
ンクが、再び搬送アームによって下型上に設置される前
に、ガス導入口１１９より１ａｔｍ．の水素ガスを２０
ｓｃｃｍ導入した。以上のようなプレス工程により、３
０００回成形した後の型部材の成形面及び成形された光
学素子の表面粗さ、並びに型部材と成形された光学素子
との離型性は良好であった。特に、型部材の成形面につ
いて光学顕微鏡、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察して
も傷やクラック等の欠陥やＰｂの析出、ガラスの融着は
見られなかった。

【００２１】［比較例１］実施例１と同様に、図５の成
形装置によりダイヤモンド膜からなるガラスモールド型
でガラスレンズを成形した。成形に際して、実施例１と
は異なりＨ₂ ガスの導入を行わないで成形を行った。１
０ショット付近から成形したガラスレンズが上型に密着
して離型しずらくなり、連続的に成形することができな
くなった。

【００２２】［実施例２］型母材として焼結のＳｉ₃ Ｎ
₄ を所定の形状に加工した後、ダイヤモンドの核発生密
度を増加させるために粒径５〜１０μｍのダイヤモンド
砥粒を分散させたアルコール中に入れ、超音波振動によ
り成形面を傷つけ処理した。この型をよく洗浄した後、
実施例１と同様にしてダイヤモンド膜を形成し、研磨に
より型を作製した。この型を用い実施例１と同様にして
成形を行ったが、Ｈ₂ ガスの替わりに１ａｔｍ．のＣＦ
₄ ガスを１５ｓｃｃｍガス導入口１１９から導入した。
この方法により、実施例１と同様の成形テストを行った
結果、実施例１と同様の結果が得られた。

【００２３】［実施例３］実施例２と同様の型母材、前
処理を行った後、実施例１と同様の有磁場マイクロ波Ｃ
ＶＤ装置に設置し、真空槽を１×１０^-7Ｔｏｒｒに排気
した後、ガス供給系からＣＨ₄ とＨ₂ ガスを全流量で１
４０ｓｃｃｍ、｛ＣＨ₄ ／（ＣＨ₄ ＋Ｈ₂）｝＝２ｖｏ
ｌ％になるように調節して導入し、真空槽の全圧（ガス
圧）を４５Ｔｏｒｒとした後、２．４５ＧＨｚのマイク
ロ波を２ｋＷ投入し、基体近傍にＥＣＲプラズマを形成
した。このとき、電磁石により導入窓で１８００Ｇａｕ
ｓｓ、空洞共振器出口で８７５ＧａｕｓｓのＥＣＲ条件
となるよう外部磁場を形成した。更に、不図示のＲＦ電
源により、基体に１ｋＷの電力を供給してダイヤモンド
膜を形成した。基体は空洞共振器の出口付近に配置し、
基体を５５０℃に加熱し、膜厚５μｍのダイヤモンド膜
を形成した。同一条件で作製した膜を分析した結果、ダ
イヤモンド結晶、グラファイト結晶及びアモルファス状
カーボンの混合物であった。これは、図９のラマンスペ
クトルや図１０のＸ線回折により特定された。すなわ
ち、１５５０ｃｍ^-1付近に二重結合炭素によるラマン線
が、１３６０ｃｍ^-1付近にランダムなグラファイト微結
晶に起因するラマン線が、１５５０ｃｍ^-1にポリエン構
造に起因するラマン線が特徴的に見られた。一方、Ｘ線
回折によれば、θ＝４４°にダイヤモンド微結晶による
回折線が認められた。この膜の表面粗さは、最大面粗さ
５０ｎｍであった。実施例１と同様にして所望の表面粗
さまで研磨して型を作製した。この型を用い実施例１と
同様の成形方法により、実施例１と同様の成形テストを
行った結果、実施例１と同様の結果が得られた。

【００２４】［実施例４］実施例２と同様の型を用い、
実施例２と同様にして成形を行った。この時、ＣＦ₄ の
替わりにダイヤモンド膜表面にＯ₂ 、Ｎ₂ 、ＣＣｌ₄ 、
ＣＢｒ₄ 、ＣＨ₃Ｉ、ＣＯを独立に２５ｓｃｃｍ供給
し、実施例１と同様の成形テストを行った。その結果い
ずれの場合においても、ガラスとダイヤモンド膜型との
融着や離型不良は見られず、実施例１と同様の結果が得
られた。

【００２５】［実施例５］実施例２と同様の型を用い、
実施例２と同様にして成形を行った。この時、ＣＦ₄ の
替わりにダイヤモンド膜表面にＣＨ₄ を２０ｓｃｃｍ供
給し、同時に不図示のライトガイドによりＡｒＦレーザ
ー光を照射し、ＣＨ₄ を分解した。実施例１と同様の成
形テストを行った結果、ガラスとダイヤモンド膜型との
融着や離型不良は見られず、実施例１と同様の結果が得
られた。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光学素子
の成形方法によれば、成形後、成形品を取り除いたダイ
ヤモンド表面に、ダイヤモンド膜表面のダングリングボ
ンドと反応し、ダイヤモンド表面の構造を安定化する原
子、分子または化合物を供給することにより、ガラスの
成形において型とガラスが密着することのない、離型性
に優れた成形を実現することができた。この成形方法で
ガラス光学素子を成形すると、ガラスと型の離型性が極
めて良好であり、表面粗さ、面精度、透過率及び形状精
度の良好な成形品が得られた。更に、プレス成形を長時
間繰返しても膜剥離やクラック、傷の発生という欠陥を
生じない、極めて耐久性の高い光学素子の成形方法を実
現した。

【００２７】本発明により得られた光学素子の成形方法
により生産性の向上とコストダウンを実現することが可
能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる光学素子成形用型の一例を示す
断面図で、プレス成形前の状態を示す。

【図２】本発明に係わる光学素子成形用型の一例を示す
断面図で、プレス成形後の状態を示す。

【図３】本発明の実施例で用いるＥＣＲプラズマＣＶＤ
装置を示す概略図である。

【図４】本発明の実施例で用いる研磨装置を示す断面模
式図である。

【図５】本発明に係わるレンズの成形装置を示す断面図
で、非連続成形タイプである。

【図６】レンズ成形の際の時間−温度関係図である。

【図７】本発明に係わるレンズの成形装置における型構
造部の概略図である。

【図８】本発明に係わるレンズの成形装置を示す断面図
で、連続成形タイプである。

【図９】本発明の実施例で用いたダイヤモンド膜のラマ
ンスペクトル図である。

【図１０】本発明の実施例で用いたダイヤモンド膜のＸ
線回折図である。

【符号の説明】

１型母材２ダイヤモンド膜３ガラス素材４成形されたレンズ５プラズマ発生室６型母材７ガス供給系８マイクロ波発振器、導波管９排気系１０基体ホルダー１１マイクロ波導入窓１２外部磁場１３型１４空気軸受け１５スカイフ皿１６ベアリング１７空気軸受け１８スプリング１９モーター２１真空槽２２真空槽の蓋２３上型２４下型２５上型押さえ２６胴型２７型ホルダー２８ヒーター２９下型を突き上げる突き上げ棒３０エアシリンダ３１油回転ポンプ３２，３３，３４バルブ３５不活性ガス導入バルブ３６バルブ３７リークパイプ３８バルブ３９温度センサ４０水冷パイプ４１真空槽を支持する台８１下型８２上型８３ガラスブランク８４ガイド部材８５搬送アーム８６ホルダー８７押圧ロッド８８支持プレート８９開口部９０ガス導入口９１突き当て面９２ピン１００成形装置１０１上型１０２下型１０３上型押さえ１０４胴型１０５ホルダー１０６ヒーター１０７下型突き上げ棒１０８突き上げ棒を作動するエアシリンダ１０９油回転ポンプ１１０，１１１，１１２バルブ１１３不活性ガス導入パイプ１１４バルブ１１５リークバルブ１１６バルブ１１７温度センサ１１８冷却パイプ１１９ガス導入口

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガラスよりなる光学素子のプレス成形方
法において、成形面がダイヤモンドからなる型を用い、
成形後、成形品が取り除かれたダイヤモンド表面にＨ、
Ｆ、Ｃｌ、Ｉ、Ｂｒ、Ｏ及びＮからなる原子、分子また
は化合物のうちの１種類以上を供給し、ダイヤモンド表
面のダングリングボンドと反応させて、低表面エネルギ
ー化、安定化するプロセスを有することを特徴とする光
学素子の成形方法。