玻璃制成型模具制造技术

本发明专利技术涉及一种玻璃制成型模具。本发明专利技术所要解决的问题为得到成型性能优异的玻璃制成型模具。解决方法为由满足以下条件的玻璃形成用于压制成型待成型玻璃的玻璃制成型模具：(1)杨氏模量在85GPa以上，(2)玻璃化转变温度在650℃以上，(3)100℃～300℃的平均热膨胀系数为30×10

Mold Made of Glass

【技术实现步骤摘要】
玻璃制成型模具
本专利技术涉及一种将待成型玻璃压制成型的玻璃制成型模具。
技术介绍
在制造如透镜等的光学元件时，以往一直使用将作为材料的玻璃制成粗略的形状之后通过研磨或抛光来完成加工的方法。近年来，对于加热软化状态的玻璃通过成型用模具(以下称为成型模具)进行压制成型，不用研磨或抛光的制造光学元件的方法也已投入实际使用。通过使用这种成型模具进行成型，不仅可以以低成本大量生产球面透镜，而且可以生产复杂形状的非球面透镜等。在压制成型中，由于成型模具的表面形状(成型面)被转移到待成型物上，因此需要成型模具的精度非常高。例如，要求成型模具具有高的刚性和耐热性，以免因压制时作用的负荷或加热而产生变形。另外，为了防止待成型物粘附到成型模具上或待成型物的破裂，成型模具必须具有相对于待成型物适当的热膨胀系数。作为满足上述条件的材料，广泛使用以金属、陶瓷为素材的成型模具。然而，在切割等时避免精度差异而单独制造这种成型模具需要成本且耗时。特别地，当大量生产用于光学仪器的玻璃透镜时，需要许多成型模具。作为对策，已经提出使用玻璃制的成型模具的技术(例如，专利文献1至12)。具体地，制备具有基准成型面的母模(母模)，并且用母模将通过加热软化的成型模具用玻璃材料压制成型，从而可以获得转移母模的成型面的玻璃制成型模具(复制模)。玻璃制成型模具具有以下优点：一旦制造出高精度母模，则容易批量生产，且形状设定的自由度高。[现有技术文献][专利文献1]日本特开昭62-226825号公报[专利文献2]日本特开平1-239030号公报[专利文献3]日本专利第2616964号公报[专利文献4]日本专利第2723497号公报[专利文献5]日本专利第4832939号公报[专利文献6]日本特开2007-284300号公报[专利文献7]日本特开2006-206394号公报[专利文献8]日本特开2005-97009号公报[专利文献9]日本特开2004-210550号公报[专利文献10]日本特开2008-56540号公报[专利文献11]日本特开2007-254234号公报[专利文献12]日本特开2005-15266号公报
技术实现思路
[专利技术要解决的问题]即使在玻璃制的成型模具中，也需要如上所述的刚性、耐热性和热膨胀系数的条件，但是难以高水平地满足所有这些条件并投入实际使用。特别地，需要一种高性能的玻璃制成型模具，其具备以下条件：具有对于待成型玻璃优异的成型性能，并且成型模具本身也易于生产。因此，本专利技术的目的是提供一种成型性能优异的玻璃制成型模具。[解决问题的方法]本申请人基于这样的想法设计了本专利技术，即通过满足特定条件，可以获得能够合理地制造并且具有优异的成型性能的具有实际使用水平的玻璃制成型模具。即，本专利技术涉及用于压制成型待成型玻璃的玻璃制成型模具，其特征在于，由满足以下条件的玻璃形成：(1)杨氏模量在85GPa以上，(2)玻璃化转变温度在650℃以上，(3)100℃至300℃的平均热膨胀系数为30×10-7/℃至80×10-7/℃。通过满足条件(1)，能够确保耐受压制成型待成型玻璃时的负荷的刚性。通过满足条件(2)，玻璃化转变温度高于用作光学元件等的材料的待成型玻璃，可以防止玻璃制成型模具在成型温度(加热直至待成型玻璃软化的温度)下的变形。通过满足条件(3)，可以获得防止待成型玻璃粘附至玻璃制成型模具、防止待成型玻璃的破裂，防止成型模具用玻璃材料对于母模的粘附、成型模具用玻璃材料的破裂的效果。因此，通过防止待成型玻璃的粘附、破裂而不会引起玻璃制成型模具的挠曲，可以获得优异的成型结果。当设定构成玻璃制成型模具的玻璃(成型模具用玻璃材料)的玻璃化转变温度为Tg(A)，待成型玻璃的玻璃化转变温度为Tg(B)时，优选Tg(A)-Tg(B)为30℃以上。当设定构成玻璃制成型模具的玻璃(成型模具用玻璃材料)在100℃～300℃的平均热膨胀系数为α(A)，待成型玻璃在100℃～300℃的平均热膨胀系数为α(B)时，优选α(A)-α(B)为+20～-120。本专利技术适用于压制成型待成型玻璃而形成光学元件的玻璃制成型模具。[专利技术效果]如上所述，根据本专利技术能够得到成型性能优异的玻璃制成型模具。附图说明图1具有玻璃制成型模具的玻璃成型装置的截面图。附图标记说明10：玻璃成型装置11：上模(玻璃制成型模具)12：下模(玻璃制成型模具)13：引导模14：成型面15：成型面16：涂布层17：涂布层20：透镜21：玻璃块(待成型玻璃)。具体实施方案图1显示具备本专利技术的玻璃制成型模具的玻璃成型装置的一个例子。图1的玻璃成型装置10通过从待成型玻璃的玻璃块21压制成型作为光学元件的透镜20而进行制造，并且具备作为玻璃制的成型模具的上模11和下模12。上模11和下模12被可相对移动地支撑在引导模13中，并且彼此的间隔可以改变。上模11和下模12都可以是移动的可动模，或者也可以是其中一个是可动模而另一个是非移动的固定模。上模11和下模12在彼此相对的一侧具有成型面14和成型面15。透镜20是两面为非球面的双凸透镜，并且成型面14和成型面15分别为对应于透镜20的各个凸面(非球面)的形状的凹面(非球面)。也就是说，成型面14和成型面15的形状通过成型转移并形成透镜20的凸面。另外，本专利技术的玻璃制成型模具也可以适用于双凸透镜以外的待成型物的成型，并且玻璃制成型模具的成型面的形状根据待成型物的形状适当地设定。例如，作为光学元件也可以适用于制造具有凹面的透镜或棱镜等。在成型面14、15上形成涂布层16、17。涂布层16、17由碳膜等制成，并具有抑制待成型玻璃熔合(融着)的效果。另外，尽管图1中所示的涂布层16、17为单层结构，也可以设置由不同组成形成的多层结构的涂布层。或者，也可以选择不设置涂布层16、17而暴露成型面14、15的构造。在引导模13的外侧设置加热器(省略图示)。在成型时，通过加热器加热至待成型玻璃(玻璃块21)软化的成型温度。尽管省略图示，但是上模11和下模12通过使用母模(母模)的压制成型来制造。分别准备用于制造上模11和下模12的母模。这些母模由金属等形成，并且具备作为成型面14和成型面15的基础的基准成型面。通过在各母模的基准成型面上按压加热软化的成型模具用玻璃材料(满足后述的各种条件的玻璃，与透镜20用的待成型玻璃不同)，成型该基准成型面作为成型面14和成型面15而被转移的上模11和下模12。另外，本专利技术中的玻璃制成型模具是指具有相当于成型面14、15的形状转移用的面的部分。例如，除了涂布层16、17之外的上模11和下模12可以完全由玻璃制成。或者，也可以是，上模11和下模12的仅包括成型面14和成型面15的部分作为玻璃制成型模具，而在该玻璃制成型模具接合金属制等其它基盘部(图示略)构成上模11和下模12。作为研究和实验的结果，本申请人发现满足以下条件(1)、(2)和(3)的玻璃用作构成玻璃制成型模具如上模11和下模12的玻璃材料是合适的。(1)杨氏模量在85GPa以上。(2)玻璃化转变温度(Tg)在650℃以上。(3)100℃至300℃的平均热膨胀系数(α100-300)为30×10-7/℃至80×10-7/℃。条件(1)涉及玻璃制成型模具的刚性。在压制成型时，如果玻璃本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种玻璃制成型模具，其特征在于，其为用于压制成型待成型玻璃的玻璃制成型模具，由满足以下条件的玻璃形成：1)杨氏模量在85GPa以上，2)玻璃化转变温度在650℃以上，3)100℃～300℃的平均热膨胀系数为30×10

【技术特征摘要】
2018.01.26 JP 2018-0116071.一种玻璃制成型模具，其特征在于，其为用于压制成型待成型玻璃的玻璃制成型模具，由满足以下条件的玻璃形成：1)杨氏模量在85GPa以上，2)玻璃化转变温度在650℃以上，3)100℃～300℃的平均热膨胀系数为30×10-7/℃～80×10-7/℃。2.根据权利要求1所述的玻璃制成型模具，其中，当设定构成所述玻璃制成型模具的所述玻璃的玻璃...

【专利技术属性】
技术研发人员：藤本忠幸，白石幸一郎，
申请(专利权)人：HOYA株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP