CN114751632B - 玻璃制成型模具的制造方法和光学元件的制造方法 - Google Patents
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Abstract
[课题]提供一种玻璃制成型模具的制造方法和光学元件的制造方法，该玻璃制成型模具的制造方法能够以高精度转印母模的表面形状，制造出玻璃制的成型模具。[解决手段]一种具有凹面形状或凸面形状的成型面的玻璃制成型模具的制造方法。其中包括如下形成上述成型面：在使加热到温度Ta的玻璃坯料与母模表面抵接的状态下进行挤压；在上述抵接的状态下将玻璃坯料冷却；在上述冷却后，解除上述抵接的状态，抵接状态的解除在玻璃坯料的温度为抵接状态解除允许温度Tb以下时进行，Tb为Tb＝Tg‑200℃，Tg为玻璃坯料的玻璃化转变温度(单位：℃)，在上述冷却中，玻璃坯料的温度为Tc时的母模的温度为Tk，Tk＝Tc‑A，A超过0℃。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃制成型模具的制造方法和光学元件的制造方法。
背景技术
作为透镜等光学元件的制造方法，广泛使用利用成型模具将被成型材料模压成型的方法。作为该制造方法中可使用的成型模具，专利文献1中公开了玻璃制成型模具。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2019-127425号公报
发明内容
发明所要解决的课题
以往，为了制造光学元件，使用了金属制或陶瓷制的成型模具。作为由金属或陶瓷制作成型模具的方法，通常采用进行切削、磨削等机械加工而从母材切削出成型模具的方法。但是，为了通过这种机械加工制作具有可用于光学元件的制造的成型面的成型模具，需要大量的成本与时间。
与此相对，对于玻璃制的成型模具而言，通过利用母模将加热软化的玻璃坯料进行模压成型，能够制造转印有母模的表面形状的成型模具。只要准备具有所期望的表面形状的母模并能够将该母模的表面形状以良好的精度转印到玻璃坯料上，即可容易地大量生产具有可用于光学元件的制造的成型面的成型模具。另一方面，在使用玻璃制成型模具实际对被成型材料进行模压成型而作为光学元件提供时，若无法将母模的表面形状高精度地转印到玻璃制成型模具上，则难以制作具有所要求的光学性能的光学元件。
鉴于上述情况，本发明的一个方式的目的在于提供一种玻璃制成型模具的制造方法，其能够以高精度转印母模的表面形状，制造出玻璃制的成型模具。
用于解决课题的手段
本发明的一个方式涉及一种玻璃制成型模具的制造方法，其为具有凹面形状或凸面形状的成型面的玻璃制成型模具的制造方法，其中，
包括如下形成上述成型面：
在使加热到温度Ta的玻璃坯料与母模表面抵接的状态下进行挤压；
在上述抵接的状态下将上述玻璃坯料冷却；
在上述冷却后，解除上述抵接的状态，
上述抵接状态的解除在上述玻璃坯料的温度为抵接状态解除允许温度Tb以下时进行，
Tb为Tb＝Tg-200℃，
Tg为上述玻璃坯料的玻璃化转变温度(单位：℃)，
在上述冷却中，上述玻璃坯料的温度为Tc时的上述母模的温度为Tk，
Tk＝Tc-A，
A超过0℃，并且，
在上述玻璃坯料的温度为Tb以上且低于Tc时，上述母模的温度低于玻璃坯料的温度，
在Tb以上且低于Tc的整个温度区域中，
所形成的成型面为凹面形状的情况下，上述母模和上述玻璃坯料满足下述式1：
(式1)
-1.00≤βTK-βTG≤0.01，
所形成的成型面为凸面形状的情况下，上述母模和上述玻璃坯料满足下述式2：
(式2)
-0.01≤βTK-βTG≤1.00，
Tc超过Tb且低于Ta，并且，
Tc＝Tg+(Ts-Tg)×B，
B大于0且小于1，Ts为上述玻璃坯料的屈服点温度(单位：℃)，
上式中，
βTK是以无单位方式表示以上述母模在温度Ta下的长度为基准的温度(T-A)下的收缩率(单位：％)的值，
βTG是以无单位方式表示以上述玻璃坯料在温度Ta下的长度为基准的温度T下的收缩率(单位：％)的值，
T为Tb以上且低于Tc。
本发明人认为，通过使玻璃坯料与母模满足上式，能够抑制冷却中发生异常脱模，可以有助于能够以高精度转印母模的表面形状，由此发现了上述制造方法。
发明的效果
根据本发明的一个方式，能够以高精度转印母模的表面形状，制造出玻璃制的成型模具。另外，根据本发明的一个方式，还能够提供一种使用如此制造的玻璃制成型模具的光学元件的制造方法。
附图说明
图1是示出包含玻璃制成型模具的光学元件用制造装置的一例的示意性截面图。
图2是示出玻璃制成型模具的制造装置的一例的示意性截面图。
图3示出对于玻璃坯料1与母模1的组合、玻璃坯料2与母模2的组合的评价结果。
图4示出对于玻璃坯料3与母模1的组合、玻璃坯料4与母模2的组合的评价结果。
图5示出对于玻璃坯料5与母模1的组合的评价结果。
图6示出对于玻璃坯料6与母模1的组合的评价结果。
具体实施方式
[玻璃制成型模具的制造方法]
以下，对上述玻璃制成型模具的制造方法进行更详细的说明。以下有时参照附图进行说明，但本发明并不限定于附图所示的实施方式。
<玻璃制成型模具的构成>
图1是具备玻璃制成型模具的光学元件用制造装置的一例的示意性截面图。图1的光学元件用制造装置10是通过模压成型由被成型材料21制造光学元件20的制造装置，其具备作为玻璃制成型模具的上模11和下模12。上模11和下模12以可相对移动的方式支承于导向模13内，能够使相互的间隔发生变化。上模11和下模12可以两者均为可移动的可动模，也可以一者为可动模、另一者为不移动的固定模。
上模11和下模12在相互相向的一侧具有成型面14、成型面15。光学元件20具体而言是双面为非球面的双凸透镜，成型面14和成型面15是分别与光学元件20的各凸面(非球面)对应的形状的凹面(非球面)。即，成型面14和成型面15的形状通过模压成型被转印，形成光学元件20的凸面。但是，图1所示的实施方式仅为例示，通过上述制造方法制造的玻璃制成型模具的成型面在一个方式中具有凸面形状，在另一方式中具有凹面形状。
在成型面14、15上分别形成有覆膜16、17。覆膜16、17可以是通常被称为脱模膜的覆膜、例如为碳膜等，能够起到抑制被成型材料的热粘的作用。图1所示的覆膜16、17为单层结构，但也可以设置由不同组成构成的多层结构的覆膜。或者，也可以选择不具备覆膜16、17而使成型面14、15露出的构成。
在导向模13的外侧设有加热器(未图示)。成型时，可以利用加热器加热至被成型材料21软化的成型温度。
本发明和本说明书中，“玻璃制成型模具”是指具备成型面的部分。例如在图1中，可以使上模11和下模12的除覆膜16、17外的部分整体为玻璃制。或者，也可以仅使上模11和下模12中的包含成型面14和成型面15的一部分为玻璃制，将金属制等其他材料制的底座部接合到玻璃制的部分，构成上模11及下模12。
<玻璃坯料>
上述玻璃制成型模具可以通过利用母模将玻璃坯料进行模压成型来制造。对玻璃坯料没有特别限定，可以使用具有各种组成和物性的玻璃坯料。作为玻璃坯料，可以使用市售的玻璃，也可以使用通过公知的方法制作的玻璃坯料。
关于上述玻璃坯料的玻璃组成，可以举出例如满足下述(A)～(G)中的一者以上的组成。作为一例，上述玻璃坯料可以是相当于铝硅酸盐系玻璃和/或硅酸盐系玻璃的玻璃制的玻璃坯料。本发明和本说明书中，“铝硅酸盐系玻璃”是指作为玻璃的阳离子成分在以氧化物基准表示的玻璃组成中至少包含SiO2和Al2O3的玻璃，“硅酸盐系玻璃”是指作为玻璃的阳离子成分在以氧化物基准表示的玻璃组成中至少包含SiO2的玻璃。作为相当于铝硅酸盐系玻璃和/或硅酸盐系玻璃的玻璃的玻璃组成，可以举出例如满足下述(A)～(F)中的一者以上的组成。但是，下述组成不过是例示，可以使用各种组成的玻璃坯料作为玻璃坯料。
(A)在摩尔％表示的玻璃组成中，SiO2与Al2O3的总含量为60.0％以上。
(B)在摩尔％表示的玻璃组成中，SiO2含量为51.0％～79.0％、Al2O3含量为8.0％～24.0％、MgO、CaO、SrO和BaO的总含量为1.0％～35.0％。
(C)在摩尔％表示的玻璃组成中，MgO含量为1.0％～30.0％、CaO含量为0.0～15.0％、SrO含量为0.0～12.0％、BaO含量为0.0～12.0％、ZnO含量为0.0～10.0％、Li2O含量为0.0～8.0％、Na2O与K2O的总含量为0.0～4.25％、ZrO2含量为0.0～10.0％、TiO2含量为0.0～6.0％、La2O3、Y2O3、Yb2O3、Ta2O5、Nb2O5和HfO2的总含量为0.0～4.0％。
(D)在摩尔％表示的玻璃组成中，Li2O、Na2O、K2O的总含量相对于SiO2、Al2O3和MgO的总含量的摩尔比(Li2O+Na2O+K2O)/(SiO2+Al2O3+MgO)为0.000～0.050的范围。
(E)在摩尔％表示的玻璃组成中，SiO2、B2O3、P2O5和Al2O3的总含量为10.0％～90.0％。
(F)在摩尔％表示的玻璃组成中，SiO2含量为0.0～80.0％、优选为1.0％～70.0％，B2O3含量为0.0～80.0％、优选为1.0％～70.0％，P2O5含量为0.0～80.0％、优选为1.0％～70.0％，Al2O3含量为0.0～30.0％。
(G)在摩尔％表示的玻璃组成中，MgO含量为0.0～60.0％、CaO含量为0.0～60.0％、SrO含量为0.0～60.0％、BaO含量为0.0～60.0％、ZnO含量为0.0～60.0％、Li2O含量为0.0～60.0％、Na2O与K2O的总含量为0.0～60.0％、ZrO2含量为0.0～20.0％、La2O3、Y2O3、Yb2O3、Ta2O5、Nb2O5和HfO2的总含量为0.0～70.0％。
另外，作为一例，可以例示出下述(1)～(3)作为玻璃物性，上述玻璃坯料可以具有下述(1)～(3)中的一者以上。但是，下述物性也不过是例示，可以使用具有各种物性的玻璃坯料作为玻璃坯料。下述平均热膨胀系数α是使用热机械分析装置(TMA；ThermomechanicalAnalysis)测定的值。玻璃化转变温度Tg和屈服点温度Ts的测定方法如后所述。
(1)玻璃化转变温度Tg为650℃以上、670℃以上或700℃以上(例如900℃以下)。
(2)屈服点温度Ts为700℃以上、720℃以上或750℃以上(例如950℃以下)。
(3)100℃～300℃的平均热膨胀系数α为10×10-7/℃～70×10-7/℃、20×10-7/℃～60×10-7/℃或25×10-7/℃～55×10-7/℃。
<玻璃坯料的模压成型>
上述制造方法中，通过利用母模对玻璃坯料进行挤压而成型，制造具有凹面形状或凸面形状的成型面的玻璃制成型模具。
图2是玻璃制成型模具的制造装置(下文中，也记为“成型模具制造装置”)的一例的示意性截面图。图2的成型模具制造装置包括具有凸面形状的成型面34的上模(母模)31、下模32和导向模33。玻璃坯料41在上模31与下模32之间被挤压，上模的成型面34的表面形状被转印到玻璃坯料41上，由此得到具有凹面形状的成型面的玻璃制成型模具。下模32的表面形状可以为平面形状、凸面形状、凹面形状中的任一种，没有特别限定。另外，在图2的成型模具制造装置中，用于将表面形状转印到玻璃坯料上而形成玻璃制成型模具的成型面的母模为上模，但也可以将该母模配置为下模。
上模31和下模32以可相对移动的方式支承于导向模(通常也称为“套筒”)33内，能够使相互的间隔发生变化。上模31和下模32可以两者均为可移动的可动模，也可以一者为可动模、另一者为不移动的固定模。
在导向模33的外侧设有加热器(未图示)。成型时，可以利用加热器加热至玻璃坯料41软化的成型温度Ta。Ta根据玻璃坯料的种类来设定即可，可以设定为例如700℃～1000℃的范围、优选为750℃～950℃的范围。另外，在一个方式中，可以使Ta＝Ts±50℃。在图2的成型模具制造装置中，通过设置于导向模33的外侧的加热器，上模、下模和导向模也与玻璃坯料一起被加热。
加热到温度Ta的玻璃坯料在与母模表面(图2中为上模31的成型面34)抵接的状态下被挤压。藉由上模31和/或下模32对玻璃坯料41施加挤压载荷，由此能够对玻璃坯料41进行挤压。
之后，将玻璃坯料41在与母模表面抵接的状态下冷却后，解除与母模表面的抵接状态。这样，玻璃坯料41被模压成型，能够得到具有母模表面(图2中为上模31的成型面34)的表面形状被转印而形成的凹面形状的成型面的玻璃制成型模具。此处，上述抵接状态的解除在玻璃坯料的温度为抵接状态解除允许温度Tb以下时进行。Tb根据玻璃坯料的玻璃化转变温度Tg来决定，为“Tb＝Tg-200℃”。Tb可以说是玻璃的固化充分进行的温度。Tb优选充分低于玻璃的应变点，从该方面出发，例如可以为Tg-150℃以下、优选为Tg-160℃以下、更优选为Tg-180℃以下、进一步优选为Tg-200℃以下。从容易使玻璃制成型模具和/或母模的温度追随冷却速度的方面出发，Tb例如可以为20℃以上、50℃以上、70℃以上、100℃以上、150℃以上、200℃以上、250℃以上、300℃以上、350℃以上或400℃以上。另外，Tb优选充分低于玻璃制成型模具的Tg，从该方面出发，例如可以为900℃以下、800℃以下、700℃以下、600℃以下、550℃以下、500℃以下、400℃以下、350℃以下或300℃以下。在从Ta冷却至Tb的期间，可以藉由上模31和/或下模32对玻璃坯料41适当地持续施加挤压载荷，也可以仅为模具自重的载荷。
利用图2的成型模具成型装置，得到具有凹面形状的成型面的玻璃制成型模具。另一方面，若母模的成型面的表面形状为凹面形状，通过将凹面形状转印到玻璃坯料上，能够得到具有凸面形状的成型面的玻璃制成型模具。对于从成型模具成型装置中取出的玻璃制成型模具，可以任意地施加退火、覆膜形成等公知的后工序中的一种以上。
上述制造方法中，使用在玻璃坯料为温度Tc时温度为Tk℃的母模。此处，Tc超过Tb且低于Ta，并且“Tc＝Tg+(Ts-Tg)×B”，B大于0且小于1，Ts为玻璃坯料的屈服点温度(单位：℃)。关于Tk，“Tk＝T-A”，A超过0℃。即，玻璃坯料被冷却至温度Tc时的母模的温度比Tc低超过0℃。另外，玻璃坯料的温度为Tb以上且低于Tc时，母模的温度低于玻璃坯料的温度。认为从温度Ta℃被冷却的玻璃坯料在低于由上式规定的温度Tc时开始固化，此处若发生异常脱模，可以推测转印母模的表面形状的精度会大幅降低。A超过0℃，根据玻璃坯料和母模的热特性、冷却条件、玻璃坯料的体积等而不同，例如可以为1℃以上、30℃以上、50℃以上或60℃以上，另外，例如可以为300℃以下、200℃以下或150℃以下。A通常具有冷却速度越加快则越大的倾向，并具有冷却速度越减慢则越小的倾向。例如，A具有通过加快冷却速度而增大为例如70℃、75℃、80℃、85℃……的倾向。另外，A具有例如通过减慢冷却速度而减小为65℃、60℃、55℃……的倾向。上述母模的温度是指与玻璃坯料抵接的母模表面的温度。关于冷却速度，从提高玻璃制成型模具的生产率的方面和/或抑制母模的热劣化的方面出发，以从Ta至后述Tb的平均冷却速度计，可以为-0.1℃/分钟以上、-0.3℃/分钟以上、-0.5℃/分钟以上、-1.0℃/分钟以上、-3.0℃/分钟以上、-5.0℃/分钟以上、-10.0℃/分钟以上或-15.0℃/分钟以上，另外，可以为-100.0℃/分钟以下、-50.0℃/分钟以下、-30.0℃/分钟以下、-25.0℃/分钟以下、-20.0℃/分钟以下、-18.0℃/分钟以下、-16.0℃/分钟以下、-14.0℃/分钟以下、-12.0℃/分钟以下、-10.0℃/分钟以下、-5.0℃/分钟以下、-3.0℃/分钟以下或-1.0℃/分钟以下。
上述制造方法中，作为母模与玻璃坯料的组合，使用满足下述温度关系的组合。即，在Tb以上且低于Tc的整个温度区域中，所形成的成型面为凹面形状的情况下，母模和玻璃坯料满足下述式1，所形成的成型面为凸面形状的情况下，母模与上述玻璃坯料满足下述式2。
(式1)
-1.00≤βTK-βTG≤0.01
(式2)
-0.01≤βTK-βTG≤1.00
βTK是以无单位方式表示以上述母模在温度Ta下的长度为基准的温度(T-A)下的收缩率(单位：％)的值，βTG是以无单位方式表示以上述玻璃坯料在温度Ta下的长度为基准的温度T下的收缩率(单位：％)的值，T为Tb以上且低于Tc。
本发明和本说明书中，上述的收缩率是通过下述方法求出的值。
由母模或玻璃坯料切出测定用试样，或者制作由与母模或玻璃坯料相同的材料构成的测定用试样。在母模和/或玻璃坯料在母材的表面具有覆膜(例如脱模膜等)的情况下，对由母材部分切出的测定用试样或由与母材部分相同的材料构成的测定用试样求出上述收缩率。测定用试样为长度20mm±0.5mm、直径5mm±0.5mm的圆棒。以下，将测定用试样的长度记为LRT。对于各试样，通过依据JOGIS08-2003的方法测定热膨胀特性。详细而言，在对试样施加了98mN的载荷的状态下，以4℃/分钟的升温速度进行加热，每1秒测定相对于温度的伸长量(单位：mm)，由所得到的曲线图(所谓的热膨胀曲线)求出温度Ta下的伸长量ΔLTa和任意温度T下的伸长量ΔLT。将如此求出的伸长量ΔLTa与ΔLT之差(ΔLTa-ΔLT)作为以温度Ta下的长度为基准的温度T下的收缩量(单位：mm)，将其除以温度Ta下的测定用试样的长度LRT+ΔLTa(单位：mm)，作为收缩率(单位：％)。另外，对于玻璃坯料，将上述曲线图中的低温区域与高温区域的直线部分的延长线的交点所对应的温度作为玻璃化转变温度Tg，将上述曲线图中外观上膨胀停止的温度、即伸长率随着温度上升从增加转为减少的拐点的温度作为屈服点温度Ts。
上述式1、式2中，关于母模的收缩率和玻璃坯料的收缩率，与玻璃坯料在温度T下的收缩率对比的母模的收缩率是温度(T-A)下的收缩率。本发明人认为，作为玻璃坯料与母模的组合，使用还考虑了温度差异的满足上式的组合有助于能够以高精度转印母模的表面形状而制造玻璃制的成型模具，该温度差异是由玻璃坯料在Ta℃被挤压后在与母模表面抵接的状态下进行冷却时的玻璃坯料与母模的热扩散特性的差异所产生的。推测这是因为，通过满足上式的组合，在冷却中母模的收缩程度大幅超过玻璃坯料的收缩程度，由此能够抑制母模表面(成型面)从玻璃坯料发生异常脱模。此处，将满足上式的温度范围设定为Tb以上且低于Tc的整个温度区域的理由在于，认为从温度Ta被冷却的玻璃坯料在低于由上式规定的温度Tc时开始固化，此处若发生异常脱模，可以推测转印母模的表面形状的精度会大幅降低。关于温度Tc，如上所述，Tc＝Tg+(Ts-Tg)×B，B为0以上1以下。从进一步提高转印精度的方面出发，B优选为0.1以上、更优选为0.2以上。另外，从同样的方面出发，B优选为0.7以下、更优选为0.5以下。
式1的下限为-1.00以上、优选为-0.50以上、更优选为-0.20以上。式1的上限为0.01以下、优选为0.005以下、更优选为0以下。式2的下限为-0.01以上、优选为-0.005以上、更优选为0以上。式2的上限为1.00以下、优选为0.50以下、更优选为0.20以下。
母模的材料没有特别限定。从耐热性、耐久性等方面出发，优选碳化硅(SiC)制、玻璃制等的母模。母模可以通过公知的方法进行制造。
[光学元件的制造方法]
本发明的一个方式涉及一种光学元件的制造方法，其包括：通过上述制造方法制造玻璃制成型模具；和利用所制造的玻璃制成型模具对被成型材料进行模压成型。
关于上述光学元件的制造方法，除了使用通过如上所述的玻璃制成型模具的制造方法所制造的玻璃制成型模具以外，可以应用与利用模压成型的光学元件的制造有关的公知技术。能够用于模压成型的光学元件用制造装置的一例为上述说明的图1的光学元件用制造装置。
作为光学元件，可以例示出球面透镜、非球面透镜、微透镜等各种透镜、棱镜等。另外，被成型材料可以为玻璃坯料，光学元件可以为玻璃制光学元件。
例如，可以使用上述玻璃制成型模具，对加工成模压成型用的玻璃块(下文中，记为“模压成型用玻璃坯料”)进行模压成型。作为模压成型用玻璃坯料的示例，可以举出精密模压成型用预塑型坯、用于通过模压成型获得光学元件毛坯的玻璃坯料(模压成型用玻璃料滴)等具有与模压成型品的质量相当的质量的玻璃块。模压成型用玻璃坯料经过对玻璃成型体进行加工的工序来制作。玻璃成型体可以通过将玻璃原料加热、熔融，将所得到的熔融玻璃成型来制造。作为玻璃成型体的加工方法，可以例示出切割、磨削、研磨等。另外，光学元件毛坯是具有与所要制造的光学元件的形状近似的形状的玻璃成型体。光学元件毛坯可以通过将玻璃成型为在所要制造的光学元件的形状的基础上叠加通过加工除去的加工量而得到的形状的方法等来制作。例如，可以通过将模压成型用玻璃坯料加热、软化并进行模压成型的方法(再热模压法)、利用公知的方法将熔融玻璃块供给到模压成型模具并进行模压成型的方法(直接模压法)等来制作光学元件毛坯。
例如，关于精密模压成型用的成型模具的成型面的形状精度，希望是光学元件所要求的形状精度的数倍的精度。根据如上所述的玻璃制成型模具的制造方法，能够以高精度转印母模的表面形状，制造玻璃制的成型模具。如此得到的玻璃制成型模具适合作为精密模压成型用的成型模具。但是，由于成型面的形状精度优异在各种模压成型中都是优选的，因此，通过上述制造方法制造的玻璃制成型模具并不限定于精密模压成型用成型模具，其适合作为各种模压成型用成型模具。
实施例
以下，通过实施例进一步详细地对本发明进行说明。但是，本发明并不限定于实施例所示的实施方式。
<玻璃坯料>
作为玻璃坯料，准备6种玻璃坯料(玻璃坯料1～6)。玻璃坯料1～6是相当于铝硅酸盐系玻璃制和/或硅酸盐系玻璃的玻璃，是满足以上例示的(A)～(F)中的一者以上的玻璃制的玻璃坯料。
<母模>
作为母模，准备了母模1：SiC制母模、母模2：玻璃制母模(玻璃：HOYA株式会社制造的玻璃品种名M-TAFD305)。
通过以上记载的方法测定上述玻璃坯料的玻璃化转变温度Tg、屈服点温度Ts和100℃～300℃的平均热膨胀系数α。对于各玻璃坯料，由Tg和Ts的值以“Tc＝Tg+(Ts-Tg)×B”计算出Tc。此处设B＝1/3。将测定或算出的值示于表1。
另外，各玻璃坯料的成型时的温度Ta为表1所示的温度。
[表1]
| 玻璃坯料1 | 玻璃坯料2 | 玻璃坯料3 | 玻璃坯料4 | 玻璃坯料5 | 玻璃坯料6 | |
| Tg(℃) | 720 | 812 | 787 | 691 | 787 | 500 |
| Ts(℃) | 785 | 874 | 860 | 754 | 860 | 548 |
| Tc(℃) | 742 | 833 | 811 | 712 | 811 | 516 |
| Ta(℃) | 800 | 870 | 860 | 790 | 860 | 560 |
| α | 32×10-7/℃ | 36×10-7/℃ | 40×10-7/℃ | 51×10-7/℃ | 40×10-7/℃ | 90×10-7/℃ |
对于玻璃坯料1～5，分别使用具有凸面形状或凹面形状的成型面的母模1作为上模，对于玻璃坯料6，使用具有凸面形状或凹面形状的成型面的母模2作为上模，利用图2的成型模具制造装置进行模压成型。将温度Ta设定为表1所示的温度，在使玻璃坯料与母模表面抵接的状态下施加载荷进行挤压，将冷却速度设定为-10℃/分钟，冷却至由各玻璃坯料的Tg算出的温度Tb，之后，在成型模具成型装置内自然冷却至室温左右后，解除与母模的抵接状态，从成型模具制造装置中取出母模的表面形状被转印而形成有成型面的玻璃制成型模具。利用非接触式的温度计测定的结果，对于玻璃坯料1～4和母模1，A＝70℃，对于玻璃坯料5和母模1，A＝150℃，对于玻璃坯料6和母模2，A＝30℃，在玻璃坯料与母模的任一组合中，在玻璃坯料的温度为Tb以上且低于Tc时母模的温度均低于玻璃坯料的温度。
对于上述玻璃坯料与母模的组合，分别制造出3个玻璃制成型模具。
对于所制造的玻璃制成型模具，通过下述方法基于下述评价基准评价了转印母模的凸面形状而成型的玻璃制成型模具的凹面形状精度(转印精度)、转印母模的凹面形状而成型的玻璃制成型模具的凸面形状精度(转印精度)。
(评价方法)
使用松下公司制造的超高精度三维测定机(UA3P)进行玻璃制成型模具的成型面的形状测定，计算出BEST FIT形状误差。对于各成型面，改变测定方向进行合计2次测定。BEST FIT形状误差以母模表面(球面)的曲率半径为基准而算出。
(评价基准)
〇：在3个玻璃制成型模具的所有成型面内，BEST FIT后的形状误差为0.04μm以下。
×：在3个玻璃制成型模具的成型面内，存在BEST FIT后的形状误差超过0.04μm的部分。
对于各玻璃坯料和母模，通过以上记载的方法求出收缩率，制成收缩率相对于温度的曲线。对于母模，除了收缩率相对于各温度的曲线(曲线1)以外，还制成了使曲线1向右位移A℃的曲线(曲线2)。对于玻璃坯料与母模的组合，分别制成母模的曲线2与玻璃坯料的收缩率的曲线(曲线3)的差曲线。由差曲线可以判定玻璃坯料与母模的组合是否满足式1、2。
将上述结果示于图3～图6中。
在图3、图4和图6所示的组合中，使用由满足式1的玻璃坯料与母模的组合制作的具有凹面形状的玻璃制成型模具作为上模和下模进行精密模压成型，制作出玻璃制的光学元件(双凸透镜)。
在图3所示的组合中，使用由满足式2的玻璃坯料与母模的组合制作的具有凸面形状的玻璃制成型模具作为上模和下模进行精密模压成型，制作出玻璃制的光学元件(双凹透镜)。
通过对玻璃制成型模具的成型面进行的上述评价方法评价上述制作的光学元件的表面形状，以母模表面(球面)的曲率半径为基准求出BEST FIT形状误差，结果确认到透镜的有效直径内的BEST FIT后的形状误差为0.04μm以下，充分满足光学元件所要求的形状精度。
最后，对上述各方式进行总结。
根据一个方式，提供一种玻璃制成型模具的制造方法，其为具有凹面形状或凸面形状的成型面的玻璃制成型模具的制造方法，其中，包括如下形成上述成型面：在使加热到温度Ta的玻璃坯料与母模表面抵接的状态下进行挤压；在上述抵接的状态下将上述玻璃坯料冷却；在上述冷却后，解除上述抵接的状态，上述抵接状态的解除在上述玻璃坯料的温度为抵接状态解除允许温度Tb以下时进行，Tb为Tb＝Tg-200℃，Tg为上述玻璃坯料的玻璃化转变温度(单位：℃)，在上述冷却中，上述玻璃坯料的温度为Tc时的上述母模的温度为Tk，Tk＝Tc-A，A超过0℃，并且，在上述玻璃坯料的温度为Tb以上且低于Tc时，上述母模的温度低于玻璃坯料的温度，在Tb以上且低于Tc的整个温度区域中，所形成的成型面为凹面形状的情况下，上述母模和上述玻璃坯料满足上述式1，所形成的成型面为凸面形状的情况下，上述母模和上述玻璃坯料满足上述式2。
根据上述制造方法，能够以高精度转印母模的表面形状，制造玻璃制的成型模具。
在一个方式中，上述A可以为1℃以上300℃以下。
在一个方式中，上述Tb可以为50℃以上500℃以下。
在一个方式中，可以以-0.1℃/分钟～-100.0℃/分钟的冷却速度进行上述冷却。
根据一个方式，提供一种光学元件的制造方法，其包括：通过上述制造方法制造玻璃制成型模具；和利用所制造的玻璃制成型模具对被成型材料进行模压成型。
在一个方式中，上述光学元件可以为玻璃制光学元件。
应当认为本次公开的实施方式在所有方面均为例示而非限制。本发明的范围不是由上述说明而是由权利要求书来表示，并包括与权利要求书均等的含义和范围内的所有变更。
例如，当然可以将说明书中所例示或作为优选范围所记载的方式的两个以上进行任意组合。
Claims (6)
1.一种玻璃制成型模具的制造方法，其为具有凹面形状或凸面形状的成型面的玻璃制成型模具的制造方法，其中，
包括如下形成所述成型面：
在使加热到温度Ta的玻璃坯料与母模表面抵接的状态下进行挤压；
在所述抵接的状态下将所述玻璃坯料冷却；
在所述冷却后，解除所述抵接的状态，
所述抵接的状态的解除在所述玻璃坯料的温度为抵接状态解除允许温度Tb以下时进行，
Tb为Tb＝Tg-200℃，
Tg为所述玻璃坯料的玻璃化转变温度、单位为℃，
在所述冷却中，所述玻璃坯料的温度为Tc时的所述母模的温度为Tk，
Tk＝Tc-A，
A超过0℃，并且，
在所述玻璃坯料的温度为Tb以上且低于Tc时，所述母模的温度低于玻璃坯料的温度，
在Tb以上且低于Tc的整个温度区域中，
所形成的成型面为凹面形状的情况下，所述母模和所述玻璃坯料满足下述式1：
(式1)
-1.00≤βTK-βTG≤0.01，
所形成的成型面为凸面形状的情况下，所述母模和所述玻璃坯料满足下述式2：
(式2)
-0.01≤βTK-βTG≤1.00，
Tc超过Tb且低于Ta，并且，
Tc＝Tg+(Ts-Tg)×B，
B大于0且小于1，Ts为所述玻璃坯料的屈服点温度、单位为℃，
上式中，
βTK是以无单位方式表示以所述母模在温度Ta下的长度为基准的温度为T-A时的收缩率的值，该收缩率的单位为％，
βTG是以无单位方式表示以所述玻璃坯料在温度Ta下的长度为基准的温度T下的收缩率的值，该收缩率的单位为％，
T为Tb以上且低于Tc。
2.如权利要求1所述的玻璃制成型模具的制造方法，其中，所述A为1℃以上300℃以下。
3.如权利要求1或2所述的玻璃制成型模具的制造方法，其中，所述Tb为50℃以上500℃以下。
4.如权利要求1或2所述的玻璃制成型模具的制造方法，其中，以-0.1℃/分钟～-100.0℃/分钟的冷却速度进行所述冷却。
5.一种光学元件的制造方法，其包括：
通过权利要求1～4中任一项所述的制造方法制造玻璃制成型模具；和
利用所制造的玻璃制成型模具对被成型材料进行模压成型。
6.如权利要求5所述的光学元件的制造方法，其中，所述光学元件为玻璃制光学元件。
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