JP2651266B2 - 光学素子製造用ガラスブランク及びその製造方法 - Google Patents

光学素子製造用ガラスブランク及びその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はレンズ等の光学素子のプーレス成形に用いる
ガラスブランクおよびその製造方法に関するものであ
る。
[従来の技術] 従来、ガラス光学素子をプレス成形する際の、ガラス
ブランクと成形用型との融着、あるいはプレス成形後の
光学レンズに生じる曇りを防止するための手段として次
の提案がされている。
特公平2−1778号公報にはガラスブランクの芯となる
内部ガラスの表面にガラス転移温度が前記内部ガラスの
それよりも高いガラスを被覆し加圧成形する方法が開示
されている。また、特公平2−1779号公報には酸化ケイ
素膜を被覆したガラスブランクにおいて該ガラスブラン
クとして転移温度が前記酸化ケイ素膜より低いガラスを
使用した成形方法が開示されている。これら二つの提案
方法においては、プレス成形時に表面被覆層を未軟化状
態に保つことにより成形時における型とガラスブランク
の融着を防止しようとするものである。
[発明が解決しようとしている課題] しかし、上記従来技術においても以下のような未解決
の問題があった。
すなわち、上記の二つの公報に具体的に開示されてい
る光学ガラス材料を表面層としたガラスブランクの成形
方法においては、確かに型とガラスブランクとの融着は
改善されている。しかし、前記光学ガラス材料を電子銃
蒸発源を用いた真空蒸着にて薄膜化する場合は蒸発材料
であるガラスブランクは蒸発時に著しく発泡し、膜中に
欠陥が生じたり、あるいは膜組成の均質化が難しいとい
う欠点があった。このような欠点はガラス材料をターゲ
ットとしたスパッタリングによる膜形成においても同様
に生じた。
また、表面層として酸化ケイ素膜を用いた場合には成
形時に表面クラックの発生が著しいという欠点があっ
た。
従って、本発明の目的は、上記従来技術の欠点であっ
たガラスブランクの表面層のクラックや膜中の欠陥を改
善し、しかも型と成形品との離型性を損なうことのない
表面層材料で被覆された光学素子のプレス成形用ガラス
ブランクおよびその製造方法を提供することにある。
[課題を解決するための手段] 本発明に従って、光学素子のプレス成形に用いるガラ
スブランクであって、芯ガラスと該芯ガラスの少なくと
も光学機能面となる面に被覆された表面層からなるガラ
スブランクにおいて、前記表面層が前記表面層が重量%
でSiO2:70以上90以下,Na2O:3以下,Al2O3:3以下,Ba2O3:
残部よりなることを特徴とする光学素子製造用ガラスブ
ランク、並びに、表面層を、電子銃を用いた真空蒸着法
により形成すると前記光学素子製造用ガラスブランクの
製造方法が提供される。
以下、本発明を更に詳細に説明する。
本発明においては芯ガラスの表面を被覆する表面層の
材質として蒸着用ガラスを用いる。
本発明において蒸着用ガラスとは、該ガラスにより形
成された膜が緻密かつ均質な組成であって、しかも蒸着
安定性があるという特性を持つガラス材料である。蒸着
用ガラスの組成は、重量%SiO2:70以上90以下,Na2O:3以
下,Al2O3:3以下,B2O3:残部よりなるものである。その一
例としてショット社製の商品名8329があり、組成はSi
O2:84,Na2O:3,B2O3:10,Al2O3:3である。
ところで、従来の芯ガラスとその表面を覆う表面層か
らなるガラスブランクにおいては、後工程のプレス成形
時の熱応力を考慮して芯ガラスと表面層の熱膨張係数を
極力近いものにしていた。従って、例えば、上記蒸着用
ガラス8329(線膨張係数は27.5×10-7/℃)に対して芯
ガラスとしてSF8(線膨張係数は77×10-7/℃)を使用し
た場合には、線膨張係数が10-6/℃オーダーで異なるた
め成形後の膜にクラックが発生することが予想される。
しかし、本発明者等はこのような線膨張係数が大きく
異なるガラス材料を組合わせた場合においても、膜厚お
よびプレス成形条件を適宜に設定することで、クラック
の発生を防ぎつつ表面層が平滑な成形品が得られること
を見い出した。
本発明においては、芯ガラスとしてガラス転移温度が
表面に形成された蒸着用ガラスよりも数10度程度以上低
いガラス材料であれば使用可能である。
芯ガラスは蒸着用ガラスを被覆する前に所望の形状と
しておく。
芯ガラス上に前記蒸着用ガラスの膜を形成する方法と
しては、真空蒸着、スパッタリング、CVD等の常法が用
いられる。
該表面層の膜厚は50〜500Å程度が望ましい。50Å未
満では融着防止の効果が小さくなり、500Åを超えると
後工程のプレス成形時にクラックが発生し易くなる傾向
がある。
い。
該ガラスブランクのプレス成形に用いる型の材質とし
ては、窒化物、炭化物、窒炭化物、あるいはこれらを主
成分とした合金が適している。
プレス成形時の雰囲気は、窒素ガス、大気、還元雰囲
気中のいずれでもよい。
プレス成形温度としては表面層が軟化しない温度を選
択する。これにより、型との反応を少なくし、成形品の
表面劣化を防止するとともに型との密着力を低下させ融
着を防止することができる。
プレス成形後の成形品には必要に応じて反射防止膜を
成形する。この際、すでに形成されている表面層は反射
防止膜の構成要素としても寄与するため、所望の反射防
止膜を得るためには、該表面層の厚さを考慮した膜構成
にするとよい。
[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 第1図は本発明によるガラスブランクの一実施例を示
す断面図である。
第1図において、101はガラスブランクの芯ガラスで
あり、重フリント系光学ガラスSF8(オハラ製)よりな
る。SF8の組成は重量%で、SiO2:36.7,PbO:57.5,K2O:4.
2,Na2O:0.8,B2O3:0.8である。このガラス転移温度は433
℃であり、屈折率は1.69、線膨張係数は77×10-7/℃で
ある。
202は表面層であり、蒸着用ガラス(商品名8329、シ
ョット社製)よりなる。商品名8329の組成はSiO2:84,Na
2O:3,B2O3:10,Al2O3:3である。このガラス転移温度は56
2℃であり、屈折率は1.4689、線膨張係数は27.5×10-7/
℃である。
次に、本発明における芯ガラスと表面層からなるガラ
スブランクの製造方法を説明する。
芯ガラス101として、SF8を研磨により最終製品形状と
して定めた直径26mmの両凸レンズにほぼ近い形状に仕上
げたものを用いた。芯ガラス101を超音波洗浄機を用い
た通常のガラス洗浄工程により洗浄した後、第2図に示
す蒸着蒸着により表面層102を形成した。
第2図において、成膜用のドーム203に芯ガラス101を
セットし、真空槽201内に載置した。真空排気口205から
真空排気しながら、加熱ヒーター202より芯ガラスを300
℃に加熱した。真空槽201内の真空度が1×10-5Torr以
下になるまで排気した後、Arガスをガス導入口206から
5×10-4Torrまで導入し、高周波印加用アンテナ204に3
00Wの電力を印加して高周波放電を行ない、芯ガラス101
のプラズマクリーニングを5分間行なった。その後、Ar
ガスの導入を停止し1×10-5Torr以上の真空度に戻った
後、蒸発源である蒸着用ガラス(商品名8329)207を電
子銃208により蒸発させ、芯ガラス101上に厚さ300Åの
表面層を形成した。
このようにして形成された表面層は、光学顕微鏡にて
400倍の倍率で観察したところ、クラックの発生は見ら
れず平滑な膜であった。
次に、上記方法によって得られた芯ガラスと表面槽か
らなるガラスブランクを、第3図に示すプレス成形装置
により成形を行なった。
上記ガラスブランクを成形用型301,302のキャビティ
ー内に載置した後、成形用型301,302を真空槽303内に設
置した。なお、成形用型301,302はバインダレス超硬合
金よりなる。
次に、真空槽303のフタ13を閉じ、水冷パイプ304に水
を流し、ヒーター305に電流を通した。この時、窒素ガ
ス用バルブ306および307は閉じ、排気系バルブ308,309,
310も閉じている。なお、油回転ポンプ311は常に回転し
ている。バルブ308を開け排気を始め、10-2Torr以下に
なったらバルブ308を閉じバルブ306を開いて窒素ガスを
ボンベより真空槽303内に導入した。530℃になったらエ
アシリンダ312を作動させて100kg/cm2の圧力で5分間加
圧した。圧力を除去した後、冷却速度5℃/minで芯ガラ
スの転移温度425℃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ない、200℃以下に下がっ
たらバルブ306を閉じ、バルブ309を開いて真空槽303内
に空気を導入した。それからフタ313を開け成形物を取
り出す。このようにして第2図に示すレンズを成形し
た。
以下、同様にして同種のガラスブランクを9個即ち合
計10個の成形を行なった。
光学顕微鏡(400倍)による観察の結果、得られた成
形品全てにおいて型との融着は発生せず、また成形品に
曇りおよびクラックの発生は認められなかった。
比較例1 芯ガラスとして実施例1と同じくSF8(オハラ製)を
用いた。
ガラスブランク表面被覆槽としてBaLF3を用いた。BaL
F3の組成は重量%でSiO2:44.8,BaO:21.7,Na2O:5.26,K
2O:11.1,PbO:4.29,B2O3:2.77,ZnO:8.69,その他である。
このガラス転移温度は490℃であり、屈折率は1.57135、
線膨張係数は120×10-7/℃である。
研磨加工した芯ガラス上に前記実施例と同じ方法でBa
LF3を表面層として形成した。
蒸着直後にこのガラスブランクを肉眼にて観察した結
果、表面層にやけが発生しているのが見られた。
次に、このガラスブランクを前記実施例と同様の方法
によって成形した。成形時の温度も前記実施例と同じく
530℃とした。
以下、同様にして同種のガラスブランクを9個即ち10
個の成形を行なった。
このようにして製造された成形品を肉眼にて観察した
結果、いずれの成形品もガラスブランク時に発生してい
たやけがそのまま残っていた。
[発明の効果] 以上説明したように、プレス成形用ガラスブランクと
して蒸着用ラスを芯ガラスに蒸着したものを用いること
により、型と成形品の融着がなく、また芯ガラスと蒸着
用ガラスの熱膨張係数に若干の差があってもクラックが
発生しにくい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるガラスブランクの一実施例を示す
断面図である。 第2図は本発明によるガラスブランクの製造方法の一実
施例に用いられる蒸着装置の概略構成を示す模式図であ
る。 第3図はプレス成形が実施される装置の一例を示す断面
図である。 101:芯ガラス、102:表面層、 201:真空槽、202:加熱ヒーター、 203:ドーム、 204:高周波印加用アンテナ 205:真空排気口、206:ガス導入口、 207:蒸着用ガラス、 208:電子銃 301,302:成形用型, 303:真空槽、304:水冷パイプ、 305:ヒーター、 306,307:窒素ガス用バルブ 308,309,310:排気系バルブ 311:油回転ポンプ、 312:エアシリンダ、 313:フタ。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光学素子のプレス成形に用いるガラスブラ
    ンクであって、芯ガラスと該芯ガラスの少なくとも光学
    機能面となる面に被覆された表面層からなるガラスブラ
    ンクにおいて、前記表面層が重量%でSiO2:70以上90以
    下,Na2O:3以下,Al2O3:3以下,Ba2O3:残部よりなることを
    特徴と光学する素子製造用ガラスブランク。
  2. 【請求項2】前記表面層の膜厚が、50Å以上500Å以下
    である請求項1に記載の光学素子製造用ガラスブラン
    ク。
  3. 【請求項3】前記表面層を、電子銃を用いた真空蒸着法
    により形成する請求項1に記載の光学素子製造用ガラス
    ブランクの製造方法。
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