[发明专利]压制成型用玻璃材料、其制造方法及光学元件制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及能够用于通过精密模压获得玻璃光学元件的压制成型用玻璃材料、其制造方法以及使用上述压制成型用玻璃材料的光学元件的制造方法。

背景技术

作为玻璃透镜等光学元件的制造方法，通过具有相对的成型表面的上模和下模将压制成型用玻璃材料（以下也称为“玻璃材料”或“预制玻璃（glass preform）”等）精密压制成型的方法（被称为“精密压制成型法”、“精密模压法”等）是已知的。该方法是通过将固化为指定形状的光学玻璃或研磨加工成指定形状的光学玻璃由熔融状态填入成型模具内并加热压制成型从而获得玻璃光学元件的方法。

精密压制成型法中，由于能够通过将精密加工过的成型模具成型表面转印到玻璃材料上从而形成光学功能面，因此压制成型后没必要再为生成光学功能面而进行光学研磨等机械加工。从而根据精密压制成型法能够廉价地提供高性能透镜。但是精密压制成型法中，由于在高温状态下压制成型用玻璃材料和成型模具的成型表面贴紧，因此存在一旦在其界面上产生化学反应则发生粘连而降低脱模性的问题。

作为改善压制成型时的脱模性的手段，例如在专利文献1～4中提出了由氧化物膜覆盖压制成型用玻璃材料表面的方案。

作为覆盖压制成型用玻璃材料的表面的氧化物膜，专利文献1～4公开了硅氧化物膜，但是根据本申请发明人的研究，专利文献1～4中所公开的现有的硅氧化物膜仍然不足以抑制压制成型用玻璃成型材料和模具之间的粘连。

对此，本申请申请人发现在表面具有硅氧化物膜的压制成型用玻璃材料中，由三液法测量的表面自由能和压制成型时的成品率之间具有良好的相关性，并发现在表面具有厚度不足15nm的硅氧化物膜的压制成型用玻璃材料中，由三液法测量的表面自由能为75mJ/m²以下的压制成型用玻璃材料能够提高压制成型时的成品率，并先行申请了专利（日本专利申请2009-298210号）。

上述在先申请所记载的压制成型用玻璃材料中，为了抑制与成型模具的粘连，将上述硅氧化物膜的厚度指定为小于15nm。但是本申请发明人研究的结果表明，当为了获得所需形状的玻璃成型体而需要使压制成型用玻璃材料在压制成型时发生较大形变时，上述申请所记载的压制成型用玻璃材料有时难以获得所需形状的玻璃成型体。

因此，本发明的目的在于提供一种压制成型用玻璃材料，该压制成型用玻璃材料无论压制成型时玻璃形变量如何都能够获得既抑制与成型模具的粘连又具有所需形状的玻璃成型体。

为实现上述目的本申请发明人不断进行深入研究，结果获得以下新见解。

作为在先申请所记载的压制成型用玻璃材料由于压制成型而必然使玻璃产生较大形变时难以获得所需形状的玻璃成型体的一个理由，可以列举出膜无法追随玻璃形变而导致膜断裂（crack：裂纹），从而无法获得通过膜抑制粘连的效果。

于是考虑了增加膜厚以使不引起膜断裂，但是本申请发明人研究的结果判明，即使将上述硅氧化物膜膜厚增厚至15nm以上也难以获得所需形状的玻璃成型体。本申请发明人推测这是由于：当上述硅氧化物膜膜厚增至15nm以上时，量子尺寸效应消失，导致膜难以伸展，其结果抗形变力（抗剪强度）变大，难以使膜追随玻璃的形变。另一方面，如果施加较大压制压力克服上述抗形变力以使玻璃形变，则膜发生断裂。

现有技术

专利文献

专利文献1：特公平2-1779号公报

专利文献2：特开平7-118025号公报

专利文献3：特开平8-198631号公报

专利文献4：特开2011-1259号公报

发明内容

鉴于上述问题，本申请发明人为了找出付与在先申请所记载的硅氧化物膜不改变其膜厚而能够追随压制成型时玻璃较大形变的易伸展度的方法，经历了大量试验和错误。其结果发现，通过在芯部玻璃与上述硅氧化物膜之间设置由指定的膜材料形成的中间层作为与上述硅氧化物膜邻接的层，从而能够由具有足以追随玻璃较大形变的易伸展度的多层膜覆盖芯部玻璃，继而完成本发明。

即，通过以下手段达成上述目的。