JPH0680443A

JPH0680443A - ガラス光学素子の製造方法

Info

Publication number: JPH0680443A
Application number: JP22905092A
Authority: JP
Inventors: Katsuyuki Okubo; 克之大窪; Tomoaki Sugawara; 智明菅原; Hiroshi Ueno; 洋上野; Akito Minato; 明人湊; Hiroyuki Endo; 弘之遠藤
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1992-08-28
Filing date: 1992-08-28
Publication date: 1994-03-22

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、ガラス光学素子の製造方法に関
し、熱プレス成形されたガラス光学素子表面に生じた鉛
等の黒色薄膜や白濁微小傷を確実に除去することがで
き、透明度の高い安定した特性のガラス光学素子を歩留
り良く得ることができるガラス光学素子の製造方法を提
供することを目的とする。【構成】熱プレス成形により成形されたガラス光学素
子の製造方法において、成形後の該ガラス光学素子を物
理的または化学的処理して、該ガラス光学素子表面部の
元素分布または形状を変化させることを特徴とするガラ
ス光学素子の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光学部品等に利用され
るガラス光学素子の製造方法に係り、詳しくは、熱プレ
スで成形されたガラス光学素子表面に生じた鉛等の黒色
薄膜や白濁微小傷を確実に除去して、透明度の高い安定
した特性のガラス光学素子を得ることができるガラス光
学素子の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ガラス光学素子の製造方法には、
例えば鉛含有のフリント系ガラスの熱プレス成形法が知
られている。このフリント系ガラスを熱プレス成形する
と、ガラスの構成成分である鉛イオンが型との界面に拡
散して型表面に存在する微量のハイドロカーボン等の還
元性物質と反応して金属鉛となる。この金属鉛は型材を
侵食したり、ガラスと型の融着を引き起こしたりする。
このため、ガラス成形品の表面に鉛等の黒色薄膜が形成
されたり、微小傷が発生して白濁したりする。このよう
に、ガラス表面部に黒色薄膜や白濁微小傷等が生じてし
まうと、透過率が低下して所望の特性のガラス光学素子
が得られなくなるという欠点があった。

【０００３】そこで、上記問題を解消するために、従来
では、例えば特開昭６０−１４５９２０号公報等で報告
されたものがあり、ここでは、熱プレス成形前の光学ガ
ラス素子表面に予め蒸着法等により反射防止膜を形成す
るようにしている。また、例えば、特公平４−２１６０
６号公報では、熱プレス成形前のガラス母体表面部に鉛
等の易蒸発成分濃度がガラス母体より減少した表層部を
設けるようにしている。

【０００４】上記した特開昭６０−１４５９２０号公報
や特公平４−２１６０６号公報の従来のガラス光学素子
の製造方法では、形成方法は異なるが、どちらも予め熱
プレス成形前のガラス表面部にバリア層を設けているた
め、熱プレス成形中にガラス表面に鉛等を析出し難くす
ることができ、ガラス表面に鉛等の黒色薄膜を形成し難
くすることができる。しかも、仮に白濁微小傷がバリア
層に生じても光学特性を決める基材にまで傷を入り難く
することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た予め熱プレス成形前にガラス表面部にバリア層を設け
る従来のガラス光学素子の製造方法では、熱プレス表面
への鉛等の黒色薄膜や、光学特性を決めるガラス基材へ
の白濁微小傷を生じ難くすることができるが、近時の厳
しい光学特性の要求に伴い、上記方法では十分対応し切
れなくなることがあり、歩留りが悪くなることがあると
いう問題があった。

【０００６】この従来の方法では、何れも熱プレス成形
前での処理であるため、熱プレス形成後のものを完全に
保証するものではなく、仮に熱プレス成形後に上記の如
く鉛等の黒色薄膜や白濁微小傷が生じてしまうと、再利
用することができないうえ、そのまま装置に組み込まれ
てしまうことがあった。そこで、本発明は、熱プレスで
成形されたガラス光学素子表面に生じた鉛等の黒色薄膜
や白濁微小傷を確実に除去することができ、透明度の高
い安定した特性のガラス光学素子を歩留り良く得ること
ができるガラス光学素子の製造方法を提供することを目
的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的達成
のため、熱プレス成形により成形されたガラス光学素子
の形成方法において、成形後の該ガラス光学素子を物理
的または化学的処理して、該ガラス光学素子表面部の元
素分布または形状を変化させることを特徴とするもので
ある。

【０００８】本発明においては、前記ガラス光学素子表
面部の処理される厚さは１０００Å以下である場合が好
ましい。この場合、１０００Åより厚く処理すると、光
学素子の素子特性を決めるガラス基材にまで処理が進み
屈折率等の素子特性が悪くなり好ましくないからであ
る。このため、１０００Å以下で処理すればガラス表面
部の変質部分のみを除去又は改質（再生）することがで
きるので、より素子特性の良好な光学素子を得ることが
でき好ましい。なお、特性を考慮すると処理膜厚の更に
好ましい範囲は、３００Å以上５００Å以下である。

【０００９】本発明においては、前記物理的処理は、成
形後のガラス光学素子を液中で超音波処理することによ
り行う場合が好ましく、この場合、超音波処理せずに単
に液中で処理する場合よりもガラス内部ではなくガラス
表面部分を効率良く加温することができるので、ガラス
表面部の変質部分の除去又は改質を効率良く行うことが
できる。しかも、超音波処理等の条件を適宜調整するこ
とにより、処理厚を制御することができる。

【００１０】本発明においては、前記物理的処理は、成
形後のガラス光学素子よりも硬い部材で研磨することに
より行う場合が好ましく、この場合、ガラス表面部に生
じた白濁微小傷を効率良く除去することができる。な
お、研磨用部材は加工精度の点で微粒子が好ましく、ま
た、この部材には酸化セリウムやアルミナ等が挙げられ
る。

【００１１】本発明においては、前記物理的処理は、反
応性ドライエッチングにより行う場合が好ましく、この
場合、制御性良くガラス表面部分の変質層等を除去する
ことができる。なお、反応性ドライエッチングには、例
えばアルゴンイオン等によるエッチングや、酸素プラズ
マアッシング等のＲＩＥが挙げられる。本発明において
は、前記化学処理は、無機又は有機酸による湿式処理に
より行う場合が好ましく、この場合、硝酸等の無機酸や
酢酸等の有機酸を用いることができ、これらの無機又は
有機酸によれば塩酸や硫酸等で生じ易い塩酸塩、硫酸塩
等の沈澱を生じさせることなく、ガラス表面部の変質層
等を除去することができる。

【００１２】本発明においては、前記化学処理は、フッ
素含有化合物を用いた湿式処理により行う場合が好まし
く、この場合、フッ酸等のフッ素含有化合物を用いるこ
とができ、白濁微小傷やＳｉ膜等を効率良く除去するこ
とができる。本発明においては、前記化学処理は、無機
又は有機アルカリによる湿式処理により行う場合が好ま
しく、この場合、ガラス表面部の変質部分の構成元素と
無機又は有機アルカリの構成元素とをイオン交換するこ
とができるので、ガラス表面部の変質層の除去と改質を
同時に行うことができる。例えば鉛含有ガラスを無機ア
ルカリとして水酸化ナトリウムで処理すると、鉛とナト
リウムをイオン交換することができるので、鉛の除去と
ともに変質層を除去することができるうえ、ナトリウム
を含有させることでガラスの強度、加工性を上げること
ができる。なお、有機アルカリには、ジエチルアミン等
が挙げられる。

【００１３】本発明においては、前記化学処理は、キレ
ート試薬による湿式処理を行う場合が好ましく、この場
合、ガラス表面部の構成元素イオンを選択的に除去する
ことができるので、このイオン除去と同時に変質層等を
除去することができる。例えば、鉛含有ガラスをＥＤＴ
Ａ等のキレート試薬で処理すると、ガラス表面部分の構
成元素の鉛イオンを選択的に除去してこれと同時に変質
層も除去することができる。

【００１４】本発明においては、前記化学処理は、溶融
塩中に浸漬する湿式処理により行う場合が好ましく、こ
の場合、ガラス表面部の構成元素イオンと溶融塩の構成
イオンをイオン交換してガラス表面部の変質層等の除去
と改質を同時に行うことができる。例えば鉛含有ガラス
を硝酸ナトリウムの溶融塩中で処理すると、鉛とナトリ
ウムをイオン交換することができるので、鉛の除去とと
もに変質層を除去することができるうえ、ナトリウムを
含有させることでガラスの強度、加工性を上げることが
できる。

【００１５】本発明においては、前記化学処理は、水や
エタノール等の適当な溶媒による溶液中で浸漬処理する
か、あるいは、その溶液を蒸気にした雰囲気中で処理す
ることにより行う場合であってもよく、この場合、ガラ
ス光素子の光学特性を決める基材にダメージを与え難く
して変質層等を除去することができる。本発明において
は、前記物理処理又は化学処理の少なくとも２つ以上の
処理を同時に行うか、あるいは続けて行う場合が好まし
く、この場合、ガラス表面部に生じた傷、鉛等の付着膜
の具合に合わせて適宜選択して例えば効果的に除去する
ことができる。

【００１６】

【作用】本発明では、ガラス光学素子表面部の元素分布
又は形状を変化することができるため、成形後に生じた
ガラス表面部の鉛等の黒色薄膜や白濁微小傷を確実に除
去することができる。このため、黒色や白濁等のない透
明度の高い所望の特性のガラス光学素子を効率良く得る
ことができる。従って、熱プレス成形後劣化したものを
再利用することができる。

【００１７】

【実施例】

（実施例１）以下、本発明を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の実施例１に則したガラス光学素子の製造
方法を説明する図である。図１において、１は所望の形
状に熱プレス成形された鉛含有の重フリントガラス等の
ガラス光学素子であり、２ａはプレス成形時にガラス光
学素子１表面に鉛が析出して生じた鉛薄膜による着色
（黒色）層であり、２ｂは熱プレス成形時にガラス光学
素子１表面に生じた微小傷の白濁層である。

【００１８】次に、そのガラス光学素子の製造方法につ
いて説明する。ここでは本発明の特徴である熱プレス成
形後のガラス光学素子の処理方法について具体的に説明
する。まず、図１（ａ）に示す如く、成形条件を５２５
℃、１００ Kgcm ^-2、１分（硝種；ＳＦ２）とした金型
を用いた熱プレス成形によりガラス光学素子１を形成す
る。この時、ガラス光学素子１を多数個成形すると、図
１（ｂ）に示す如く、ガラス光学素子１表面に鉛が析出
して鉛の着色層２ａが生じたり、ガラス光学素子１表面
に微小傷の白濁層２ｂが生じたりする。

【００１９】次に、図１（ｃ），（ｄ）に示す如く、着
色層２ａ及び白濁層２ｂが生じたガラス光学素子１を１
Ｍ硝酸中で15分間超音波処理することによりガラス表面
部の鉛による着色層２ａを酸化によって除去する。次い
で、フッ酸（４Ｍ）と硝酸（１．３Ｍ）の混合液中で１
分間浸漬することによってガラス表面部の着色層２ａや
微小傷による白濁層２ｂを効率良くエッチングする。こ
の時、硝酸中での超音波処理工程と、フッ酸及び硝酸混
合液中での処理工程とを適宜繰り返し行うことによりエ
ッチング量を適宜調節することができる。このため、ガ
ラス光学素子１に生じた着色層２ａ及び白濁層２ｂを確
実に除去することができる。

【００２０】そして、着色層２ａ及び白濁層２ｂが除去
されたガラス光学素子１を純水でリンスして乾燥すると
透明度の高いガラス光学素子１を得ることができる。こ
のように、本実施例では、ガラス光学素子１に生じた着
色層２ａ及び白濁層２ｂを、硝酸中での超音波処理と、
フッ酸及び硝酸混合液中での処理を適宜繰り返し行うこ
とにより効率良く確実に除去することができる。このた
め、透明度の高い安定した特性のガラス光学素子１を歩
留り良く得ることができる。しかも、熱プレス形成後劣
化したものを再利用することができる。

【００２１】なお、実施例１では、硝酸中での超音波処
理によりガラス光学素子１に生じた着色層２ａを除去す
る場合について説明したが、本発明はこれに限定される
ものではなく、例えば、１Ｍ水酸化ナトリウムや適用な
ｐＨ値（約１０）に設定した１０％ＥＤＴＡ水溶液によ
る処理を行ってもよいし、また、ギ酸蒸気中に１５分間
曝して行ってもよく、上記実施例１と同等の効果を得る
ことができる。

【００２２】また、実施例１では、フッ酸と硝酸混合液
中での処理によりガラス光学素子１に生じた着色層２ａ
及び白濁層２ｂを除去する場合について説明したが、本
発明はこれに限定されるものではなく、例えば酸化セリ
ウム７ｇ／100 ｍｌ水溶液中で15分間超音波処理を行っ
てもよく、上記実施例１と略同等の効果を得ることがで
きる。このように、超音波処理を行うと、表面に達する
Ｃｅ（ＯＨ）₄が活性化され、ガラス表面部でのＣｅ−
Ｏ−Ｓｉの活性錯体の生成を均一に促進させることがで
き、ＣｅＯ₂の超音波振動による研磨を効率良く行うこ
とができる。

【００２３】（実施例２）実施例１では着色層２ａ及び
白濁層２ｂが生じたガラス光学素子１を処理する場合に
ついて説明したが、着色層２ａのみがガラス光学素子１
に生じている場合は本実施例のように処理してもよい。
以下、具体的に図面を用いて説明する。図２は本発明の
実施例２に則したガラス光学素子の製造方法を説明する
図である。図２において、図１と同一符号は同一又は相
当部分を示す。

【００２４】次に、そのガラス光学素子の製造方法につ
い説明する。ここでは、本発明の特徴である熱プレス成
形後のガラス光学素子の処理方法について具体的に説明
する。まず、図２（ａ）に示す如く、成形条件を５２５
℃、１００ Kgcm ^-2、１分（硝種；ＳＦ２）とした金型
を用いた熱プレス成形によりガラス光学素子１を形成す
る。この時、図２（ｂ）に示す如く、ガラス光学素子１
表面に鉛が析出して着色層２ａが生じる。

【００２５】次に、図２（ｃ）に示す如く、着色層２ａ
が生じたガラス光学素子１を酸素プラズマによるＲＩＥ
法によりエッチングする。この時、ガラス光学素子１に
生じた着色層２ａが除去される。このように、本実施例
ではガラス光学素子１に生じた着色層２ａを酸素プラズ
マによるＲＩＥで処理することにより効率良く確実に除
去することができる。このため、透明度の高い安定した
特性のガラス光学素子１を歩留り良く得ることができ
る。

【００２６】（実施例３）実施例１では着色層２ａ及び
白濁層２ｂが生じたガラス光学素子１を処理する場合に
ついて説明したが、着色層２ａのみがガラス光学素子１
に生じている場合は本実施例のように処理してもよい。
以下、具体的に図面を用いて説明する。図３は本発明の
実施例３に則したガラス光学素子の製造方法を説明する
図である。図３において、図１と同一符号は同一又は相
当部分を示す。

【００２７】次に、そのガラス光学素子の製造方法につ
い説明する。ここでは、本発明の特徴である熱プレス成
形後のガラス光学素子の処理方法について具体的に説明
する。まず、図３（ａ）に示す如く、成形条件を５２５
℃、１００ Kgcm ^-2、１分（硝種；ＳＦ２）とした金型
を用いた熱プレス成形によりガラス光学素子１を形成す
る。この時、図３（ｂ）に示す如く、ガラス光学素子１
表面に鉛が析出して着色層２ａが生じる。

【００２８】次に、図３（ｃ）に示す如く、着色層２ａ
が生じたガラス光学素子１を４００℃の硝酸カリウムに
で浸漬処理することにより、ガラス光学素子１に生じた
着色層２ａを除去する、この時、ガラス光学素子１表面
に生じた鉛による着色層２ａは硝酸カリウム溶液によっ
て溶融（鉛の溶融）されて除去されるとともに、硝酸カ
リウム溶液中のカリウムイオンと着色層２ａの鉛イオン
を交換することによって除去される。

【００２９】このように、本実施例では、ガラス光学素
子１に生じた着色層２ａを硝酸カリウムの溶融塩中に浸
漬処理することにより、効率良く確実に除去することが
できる。このため、透明度の高い安定した特性のガラス
光学素子１を歩留り良く得ることができる。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、熱プレスで成形された
ガラス光学素子表面に生じた鉛等の黒色薄膜や白濁微小
傷を確実に除去することができ、透明度の高い安定した
特性のガラス光学素子を歩留り良く得ることができると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１に則したガラス光学素子の製
造方法を説明する図である。

【図２】本発明の実施例２に則したガラス光学素子の製
造方法を説明する図である。

【図３】本発明の実施例３に則したガラス光学素子の製
造方法を説明する図である。

【符号の簡単な説明】

１ガラス光学素子２ａ着色層２ｂ白濁層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者湊明人東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者遠藤弘之東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱プレス成形により成形されたガラス光学
素子の製造方法において、成形後の該ガラス光学素子を
物理的または化学的処理して、該ガラス光学素子表面部
の元素分布または形状を変化させることを特徴とするガ
ラス光学素子の製造方法。
【請求項２】前記ガラス光学素子表面部の処理される厚
さは１０００Å以下であることを特徴とする請求項１記
載のガラス光学素子の製造方法。
【請求項３】前記物理的処理は、成形後のガラス光学素
子を液中で超音波処理することにより行うことを特徴と
する請求項１乃至２記載のガラス光学素子の製造方法。
【請求項４】前記物理的処理は、成形後のガラス光学素
子よりも硬い部材で研磨することにより行うことを特徴
とする請求項１乃至３記載のガラス光学素子の製造方
法。
【請求項５】前記物理的処理は、反応性ドライエッチン
グにより行うことを特徴とする請求項１乃至４記載のガ
ラス光学素子の製造方法。
【請求項６】前記化学処理は、無機又は有機酸による湿
式処理により行うことを特徴とする請求項１乃至５記載
のガラス光学素子の製造方法。
【請求項７】前記化学処理は、フッ素含有化合物を用い
た湿式処理により行うことを特徴とする請求項１乃至６
記載のガラス光学素子の製造方法。
【請求項８】前記化学処理は、無機又は有機アルカリに
よる湿式処理により行うことを特徴とする請求項１乃至
７記載のガラス光学素子の製造方法。
【請求項９】前記化学処理は、キレート試薬による湿式
処理により行うことを特徴とする請求項１乃至８記載の
ガラス光学素子の製造方法。
【請求項10】前記化学処理は、溶融塩中に浸漬する湿式
処理により行うことを特徴とする請求項１乃至９記載の
ガラス光学素子の製造方法。
【請求項11】前記化学処理は、適当な溶媒による溶液中
で浸漬処理するか、あるいはその溶液を蒸気にした雰囲
気中で処理することにより行うことを特徴とする請求項
１乃至１０記載のガラス光学素子の製造方法。
【請求項12】前記物理処理又は化学処理の少なくとも２
つ以上の処理を同時に行うか、あるいは続けて行うこと
を特徴とする請求項２乃至１１記載のガラス光学素子の
製造方法。