JP2017534546A - 光学ガラス素子を製造するための方法 - Google Patents
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Abstract
Description
a)液体の型押し成形材料を押型に、特に押型表面及び/又は押型の基板に供給するステップ、
b)500℃よりも低い温度で型押し成形材料を型押し成形するステップ、
c)型押し成形材料を硬化させるステップ、
d)型押し成形材料を焼結させ、それによって、光学ガラス素子、特に複数の光学ガラス素子を基礎成形するステップ。
・多面体のオリゴマーのシルセスキオキサン(POSS)
・ポリジメチルシロキサン(PDMS)
・オルトケイ酸テトラエチル(TEOS)
・ポリ(オルガノ)シロキサン(シリコーン)
型押し成形材料の型押し成形(構造化)を実施するためには、専用の押型が必要になる。押型は、雌型としてのそのマイクロメートル及び/又はナノメートルの大きさの構造を欠陥なく型押し成形材料に転写できるようにするために、極めて高い要求に対応できなければならない。基本的に、硬質型と軟質型が区別される。硬質型は、特に金属、ガラス又はセラミックから形成されている。硬質型は変形が少なく、腐食耐性があり、また摩耗に対しても強い。硬質型の表面は、特に、電子ビームリソグラフィ又はレーザビームリソグラフィによって加工される。硬質型の利点として、特に、高い摩耗耐性が挙げられる。軟質型は、特に、硬質型の雌型として注型される。軟質型は、特に、ポリマーから形成されており、高い弾性を有し、また低い曲げ応力を有している。特に、軟質型はエントロピー弾性(ゴム状弾性)を有している。その理由として、特に、型押し成形材料と軟質型との間の高い粘着性及び/又は軟質型の膨張が挙げられる。軟質型を、種々の化学的、物理的及び技術的なパラメータによって、硬質型と区別することができる。弾性特性に基づき区別することも考えられる。軟質型は、主としてエントロピー弾性を基礎とする変形特性を有しており、硬質型は、主としてエネルギ弾性を基礎とする変形特性を有している。更に、いずれの種類の型も、例えばその硬さを介して区別することができる。硬さは、浸透する固体に対して材料が示す抵抗である。硬質型は、特に、金属又はセラミックから形成されているので、相応に高い硬さ値を有している。固体の硬さを種々に表すことができる。非常に一般的な方式では、硬さがビッカース硬さで表される。硬質型は、特に、500HVよりも高いビッカース硬さを有することができる。
本発明による着想の本質は、特に、室温において液体として存在する特別な型押し成形材料を使用することにある。型押し成形材料は、特に、コロイド状の分散液である。コロイド状の分散液とは、2つの素材の不均一な混合物であり、この混合物において量的にみてより少ない、粒子から成る物質量は、約1nmから500nmまでの間の大きさの範囲にある。型押し成形材料は、室温において液体として存在し、また、化学的及び/又は物理的なプロセスによって、特に光子、遊離基、熱、酸及び/又は塩基の作用によって、重合化することができる。
1o 下側の押型の押型表面
2 上側の押型
3 型押し形状部
4、4’ 型押し成形材料
5 ディスペンサユニット
6 モノリシックな基板
6o 表面
7 ガラス材料
8 型押し成形装置
9 焼結装置
10 マイクロ波源
11 構成部材
12 光学部分素子
13 光学素子
13o 表面
Claims (14)
- 光学ガラス素子(13)を製造するための方法において、
a)液体の型押し成形材料(4)を押型(1)に供給するステップと、
b)500℃よりも低い温度で前記型押し成形材料(4)を型押し成形するステップと、
c)前記型押し成形材料(4)を硬化させるステップと、
d)前記型押し成形材料(4、4’)を焼結させ、それによって、前記光学ガラス素子(13)を基礎成形するステップと、
を備えていることを特徴とする、方法。 - 前記ステップb)における前記型押し成形を、400℃よりも低い温度、有利には300℃よりも低い温度、より有利には200℃よりも低い温度、更に有利には100℃よりも低い温度、特に有利には室温で行う、
請求項1に記載の方法。 - 前記ステップa)後の、前記押型(1)の押型表面(1o)の被覆度は、20%を上回り、有利には40%を上回り、より有利には60%を上回り、特に有利には80%を上回り、最も有利には100%である、
請求項1又は2に記載の方法。 - 前記型押し成形材料(4)を、分散された複数の小さい滴の形態で、前記押型(1)に、特に前記押型(1)の押型表面(1o)に供給する、
請求項1乃至3のいずれか1項に記載の方法。 - 前記ステップb)における前記型押し成形材料(4)の前記型押し成形を、前記押型(1)、特に下側の押型(1)と、別の押型(2)、特に上側の押型(2)と、を相互に接近させることによって行う、
請求項1乃至4のいずれか1項に記載の方法。 - 前記ステップc)における前記型押し成形材料(4)の前記硬化を、熱的な方法によって行い、熱を前記型押し成形材料(4)へと伝達させ、
前記型押し成形材料(4)の重合化プロセスは、臨界温度Tkを超えると開始され、
前記臨界温度は、0℃から1,000℃までの間、有利には10℃から750℃までの間、更に有利には20℃から500℃までの間、特に有利には30℃から250℃までの間、最も有利には50℃から200℃までの間である、
請求項1乃至5のいずれか1項に記載の方法。 - 前記ステップc)における前記型押し成形材料(4)の前記硬化を、電磁的な方法によって行い、電磁放射を、特にUV光を前記型押し成形材料(4)に照射し、
前記電磁放射の波長領域は、1nmから10,000nmまでの間、有利には10nmから1,000nmまでの間、より有利には100nmから500nmまでの間、特に有利には200nmから500nmまでの間である、
請求項1乃至5のいずれか1項に記載の方法。 - 前記ステップa)、前記ステップb)及び前記ステップc)を、1つの型押し成形装置(8)において実施し、前記ステップd)における前記焼結を、前記型押し成形装置(8)とは別個の、有利には前記型押し成形装置(8)外に配置されている焼結装置(9)において実施する、
請求項1乃至7のいずれか1項に記載の方法。 - 前記ステップd)における前記焼結を、マイクロ波放射によって行う、
請求項1乃至8のいずれか1項に記載の方法。 - 前記ステップd)における前記焼結を、炉において、有利には連続炉において行い、
前記焼結の際の温度は、50℃よりも高く、有利には100℃よりも高く、より有利には300℃よりも高く、更に有利には500℃よりも高く、とりわけ有利には700℃よりも高く、特に有利には900℃よりも高い、
請求項1乃至8のいずれか1項に記載の方法。 - 前記型押し成形材料(4)は、以下の成分、即ち、
・多面体のオリゴマーのシルセスキオキサン(POSS)
・ポリジメチルシロキサン(PDMS)
・オルトケイ酸テトラエチル(TEOS)
・ポリ(オルガノ)シロキサン(シリコーン)
のうちの少なくとも1つを有している、
請求項1乃至10のいずれか1項に記載の方法。 - 請求項1乃至11のいずれか1項に記載の方法によって製造された、光学ガラス素子(13)。
- 請求項1乃至11のいずれか1項に記載の方法を実施するための装置。
- 光学ガラス素子(13)を製造するための請求項13に記載の装置の使用。
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