JP2005037906A

JP2005037906A - 反射鏡及びその製造方法

Info

Publication number: JP2005037906A
Application number: JP2004168397A
Authority: JP
Inventors: Toshimasa Kanai; 敏正金井; Tsutomu Imamura; 努今村; Yoshiharu Miwa; 義治三和
Original assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Priority date: 2003-06-25
Filing date: 2004-06-07
Publication date: 2005-02-10

Abstract

【課題】高輝度ランプを使用しても、長時間に亘って高い赤外線透過率を維持することができ、優れた衝撃強度と曲げ強度を有し、イオン交換によって強化することが可能な鏡基材を備えた反射鏡を提供する。
【解決手段】反射鏡基材１０は、主結晶として結晶粒径が１５０〜９００ｎｍのβ−スポジュメン固溶体を析出し、６００℃、１００時間の条件で加熱した時、加熱前後の波長１０５０ｎｍにおける赤外線透過率の変化量が、厚み４ｍｍで３％以内であるＬｉ₂Ｏ−Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系結晶化ガラスから作製されてなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶プロジェクター、ＤＬＰ（デジタル・ライト・プロセッシング）方式プロジェクター、オーバーヘッドプロジェクター、及び映写機等の投影機器、一般照明及びスポットライト等を得るための照明機器、及びその他の機器に使用可能な光源ランプのための反射鏡に関するものである。

図１は、投影機器や照明機器等に使用される反射鏡の一例を示す概略断面図である。図１において、略椀形状の鏡基材１０は、その前面側に回転放物面をなす凹状の反射面１０ａを有し、反射面１０ａの周辺部に矩形状の縁部１０ｂが形成されている。また、この鏡基材１０の背面側には、突出した支持筒１０ｃが形成され、この支持筒１０ｃには光源ランプ取り付け孔１０ｄが形成されている。

鏡基材１０の反射面１０ａには、スパッタリングや真空蒸着によって多層反射膜（例えばＳｉＯ₂膜とＴｉＯ₂膜が交互に２５〜５０層積層された多層膜）１１が形成され、この多層反射膜１１は、光の干渉作用が発生して冷光である可視光を反射し、赤外線を透過するという機能を有する。鏡基材１０の支持筒１０ｃに形成されたランプ取り付け孔１０ｄには、光源ランプとしてショートアーク型高圧水銀放電ランプ１２が装着されている。この高圧水銀放電ランプ１２の放電容器１２ａは、石英ガラスからなる略球状体であり、放電容器１２ａの内部には、一対の電極、つまり陽極１２ｂと陰極１２ｃが対向配置されている。また放電容器１２ａの内部には、水銀と希ガスが封入されている。そして放電容器１２ａの両端には、封止部１２ｄが一体に連結されている。封止部１２ｄは、放電容器１２ａの両端から伸びる石英ガラスのパイプ体を溶融状態にして内部を減圧にすることにより形成されたもの、つまりシュリンクシール法により形成されたものであり、封止部１２ｄの内部には電極１２ｂ、１２ｃと外部リード１２ｅとを電気的に接続するモリブデン箔（図示省略）が埋設されている。

高圧水銀放電ランプ１２の軸線は、鏡基材１０の光軸と一致し、且つ、点灯時に電極１２ｂ、１２ｃ間に形成されるアーク輝点が鏡基材１０の第１焦点に位置した状態で、支持筒１０ｃに充填された接着剤１３により鏡基材１０に固定されている。また鏡基材１０の縁部１０ｂには、高圧水銀放電ランプ１２が破裂したときに破片が前方に飛び散るのを防ぐため、透明保護ガラス板１４が低融点ガラスフリット（図示省略）で封着されている。

ところで反射鏡に使用される光源ランプからは可視光だけでなく、赤外光も放射されるため、鏡基材は高温で加熱されることになる。そこで、この種の鏡基材の材質としては、従来より、耐熱性に優れたホウケイ酸ガラスやアルミノシリケートガラスが使用されてきたが、近年、光源ランプの高輝度化が進められ、鏡基材がより高温で加熱されるようになってきたため、より耐熱性と耐熱衝撃性に優れた結晶化ガラスを使用することが提案されている。（例えば特許文献１、２参照）
特公平７−３７３３４号公報特開２００１−２４９２０６号公報

特許文献１には、主結晶としてβ−スポジューメン固溶体を析出し、熱膨張係数が６〜１５×１０^-7／℃で、耐熱衝撃性に優れた結晶化ガラスが例示されている。しかしながら、この結晶化ガラスは、結晶化温度が低く、熱的安定性に劣っているため、特に液晶プロジェクター用反射鏡の用途には不向きである。すなわち液晶プロジェクターに使用される反射鏡は、小型化し、光源ランプの電力も高いため、鏡基材の表面温度が６００℃を越えることがあり、特許文献１のような熱的安定性に劣る結晶化ガラスを、６００℃超の高温に長時間曝すと、ガラス内部に析出したβ−スポジュメン固溶体結晶が徐々に増加し、赤外線透過率が低下する。その結果、鏡基材の内部に熱が蓄積され、この熱によって鏡基材が破損したり、反射膜が剥がれやすくなるという問題がある。

また特許文献２には、主結晶としてβ−石英固溶体を析出し、熱膨張係数が１６〜２２×１０^-7／℃の結晶化ガラスが例示されている。しかしながら、一般にβ−石英固溶体を析出した結晶化ガラスは、β−スポジュメン固溶体を析出した結晶化ガラスに比べて、衝撃強度や曲げ強度が小さい。この理由は、β−石英固溶体の結晶粒径が約１００ｎｍ以下と小さく、結晶化ガラスに微少なクラックが発生した時、結晶によってクラックの伸展を防止する効果が小さいからであると推定される。つまり結晶粒径の大きな結晶化ガラスは、クラックの伸展を防止する効果が大きいが、結晶粒径の小さな結晶化ガラスは、その効果が小さいため、大きな衝撃や荷重が加わると破損する虞れがある。しかもβ−石英固溶体を析出した結晶化ガラスは、その強度を向上させる目的でイオン交換しても、あまり効果がない。この理由は、β−石英固溶体結晶は、β−スポジュメン固溶体結晶に比べて、リチウムイオンが離脱しにくい結晶構造を有しており、イオン交換によって結晶中のＬｉが、溶融塩中のＮａやＫと置換されにくいからであると推定される。よってβ−石英固溶体タイプの結晶化ガラスから、高強度の鏡基材を作製するのは困難である。

本発明の目的は、高輝度ランプを使用しても、長時間に亘って高い赤外線透過率を維持することができ、優れた衝撃強度と曲げ強度を有し、イオン交換によって強化することが可能な鏡基材を備えた反射鏡と、その製造方法を提供することである。

本発明者等は、上記目的を達成すべく、種々の実験を繰り返した結果、Ｌｉ₂Ｏ−Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系結晶化ガラスを製造する際、結晶化温度を厳密に規制することによって、熱的安定性に優れた結晶化ガラスが得られることを見いだし、本発明を提案するに至った。

すなわち本発明の反射鏡は、凹状の反射面を有する鏡基材と、前記反射面上に形成された反射膜を備えた反射鏡であって、前記鏡基材は、主結晶としてβ−スポジュメン固溶体を析出し、６００℃、１００時間の条件で加熱した時、加熱前後の波長１０５０ｎｍにおける赤外線透過率の変化量が、厚み４ｍｍで３％以下であるＬｉ₂Ｏ−Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系結晶化ガラスから作製されてなることを特徴とする。

また本発明の反射鏡の製造方法は、Ｌｉ₂Ｏ−Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系ガラスからなるガラス成形体を準備する工程、該ガラス成形体を、熱処理（一時熱処理）することによって、結晶核を形成させ、さらに８５０℃超、１０５０℃以下の温度で熱処理（二次熱処理）することによって、結晶粒径が１５０〜９００ｎｍのβ−スポジュメン固溶体を析出させる工程、反射面に反射膜を形成する工程、を含むことを特徴とする。

本発明の反射鏡は、鏡基材が、主結晶としてβ−スポジューメン固溶体を析出した結晶化ガラスからなるため、高い強度を有し、イオン交換によって強化することができる。また、この結晶化ガラスは、６００℃、１００時間の条件で加熱した時、加熱前後の波長１０５０ｎｍにおける赤外線透過率の変化量が、厚み４ｍｍで３％以下であるため、高輝度ランプを使用し、６００℃以上の高温に長時間曝されても、高い赤外線透過率を維持することができ、内部に熱が蓄積され難く、熱による鏡基材の破損や膜剥がれを防止することが可能であり、特に液晶プロジェクター用反射鏡として好適である。

また本発明の反射鏡の製造方法によると、高温で加熱しても、長時間に亘って高い赤外線透過率を維持することができ、優れた衝撃強度と曲げ強度を有し、イオン交換によって強化することが可能な鏡基材を備えた反射鏡を容易に、且つ確実に製造することが可能である。

本発明の鏡基材は、主結晶としてβ−スポジュメン固溶体を析出したＬｉ₂Ｏ−Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系結晶化ガラスからなるため、高い強度（例えば三点曲げ強度で１２００ｋｇ／ｃｍ²以上）を有し、イオン交換によって強化することができる。また本発明の鏡基材は、熱的安定性に優れ、６００℃、１００時間の条件で加熱した時、加熱前後の波長１０５０ｎｍにおける赤外線透過率の変化量が、厚み４ｍｍで３％以下の結晶化ガラスからなるため、６００℃以上の高温に長時間曝しても、鏡基材の内部に熱が蓄積され難く、熱による鏡基材の破損や膜剥がれを防止することができる。

このようにβ−スポジュメン固溶体を析出しながら、熱的安定性に優れた結晶化ガラスを得るためには、結晶化温度（ガラス中に結晶を析出させるための二次熱処理温度）を８５０℃超に規制すべきである。すなわち８５０℃以下の結晶化温度でβ−スポジュメン固溶体を析出させても、得られた結晶化ガラスは、熱的安定性に劣り、高温下に長時間曝されると、結晶が徐々に増加し、赤外線透過率が低下しやすくなるからである。また熱処理炉内の温度差によってβ−石英固溶体が析出しやすくなり、生産性が低下するという問題もある。結晶化温度（二次熱処理温度）が高いほど、結晶化ガラスの熱的安定性が向上するため、９００℃超であることが好ましく、さらには９５０℃超であることがより好ましい。ただし、結晶化温度が１０５０℃を超えると、結晶粒径が大きくなり、赤外線透過率が低下しやすくなるため好ましくない。

また結晶化ガラスの平均結晶粒径が１５０ｎｍ以上であると、結晶化ガラスに微少なクラックが発生しても、結晶によってクラックの伸展が防止されやすく、優れた強度が得られ、鏡基材に衝撃や荷重が加わっても破損し難くなる。また平均結晶粒径が１５０ｎｍ未満のβ−スポジュメン固溶体を析出した結晶化ガラスを作製しようとすると、８５０℃以下の温度でガラスを結晶化させる必要があり、熱的安定性が低下する。さらに、このような低い温度で結晶化を行うと、ガラス組成の種類や熱処理炉内の温度差によって、β−石英固溶体が析出することがあり、安定して生産することが困難となる。

また結晶化ガラスの平均結晶粒径が９００ｎｍ以下であると、波長１０５０ｎｍにおける赤外線透過率が７０％以上になり、鏡基材を赤外線が透過しやすく、鏡基材に熱が蓄積されることに起因するクラックや破損を抑えることができる。さらに平均結晶粒径が９００ｎｍ以下であれば、反射面付近に結晶が存在しても、結晶の形状に起因する凹凸が小さく、平滑面が得られる。具体的には、十点平均粗さ（Ｒｚ）を０．１μｍ未満、さらには０．０５μｍ未満にすることが可能である。また成形した直後のガラス成形体の凹面（反射鏡基材の反射面に相当する面）をバーナーで強熱して平滑面にすると、表面粗さがより小さくなるため好ましい。

本発明で使用するＬｉ₂Ｏ−Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系結晶化ガラスは、波長１０５０ｎｍにおける透過率が、厚み４ｍｍで７５％以上であることが好ましい。さらに結晶粒径は２００〜８００ｎｍ、赤外線透過率の変化量は２％以下であることが好ましく、１％以下であることがより好ましい。

また本発明で使用する結晶化ガラスは、主結晶としてβ−スポジュメン固溶体を析出するため、３０〜３８０℃の温度範囲における熱膨張係数を５〜３０×１０^-7／℃の範囲に調整することが容易である。鏡基材の熱膨張係数が５×１０^-7／℃以上であれば、反射膜の熱膨張係数との整合性が良くなるため、加熱しても膜剥がれが起こりにくい。また、鏡基材の熱膨張係数が３０×１０^-7／℃以下であれば、所望の耐熱衝撃性が得られ、加熱してもクラックや破損が生じにくい。鏡基材の好ましい熱膨張係数は、５〜２５×１０^-7／℃、より好ましい熱膨張係数は、５〜２０×１０^-7／℃である。

さらに本発明で使用する結晶化ガラスは、主結晶としてβ−スポジュメン固溶体を析出するため、リチウムイオンが離脱しやすい結晶構造を有しており、イオン交換によって強化することが可能である。

本発明におけるＬｉ₂Ｏ−Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系結晶化ガラスは、質量百分率で、ＳｉＯ₂ ５５〜７５％、Ｌｉ₂Ｏ１〜７％、Ａｌ₂Ｏ₃ １０〜２７％、ＭｇＯ０〜８％、ＺｎＯ０〜１０％、ＢａＯ０〜５％、Ｎａ₂Ｏ０〜５％、Ｋ₂Ｏ０〜５％、ＴｉＯ₂＋ＺｒＯ₂ １〜７％、Ｐ₂Ｏ₅ ０〜４％の基本組成を含有し、好ましくは、質量百分率で、Ｌｉ₂Ｏ３〜５％、Ａｌ₂Ｏ₃ １７〜２７％、ＳｉＯ₂ ６１〜７５％、ＭｇＯ０〜３．５％、ＺｎＯ０〜３％、ＢａＯ０〜５％、Ｎａ₂Ｏ０〜３％、Ｋ₂Ｏ０〜３％、ＴｉＯ₂＋ＺｒＯ₂ ３〜６％、Ｐ₂Ｏ₅ ０〜４％の基本組成を含有することを特徴とする。

このように結晶化ガラスの組成範囲を限定した理由は、次のとおりである。

ＳｉＯ₂はガラスの骨格を形成すると共に結晶を構成する成分であり、その含有量は５５〜７５％、好ましくは６１〜７５％、さらに好ましくは６２〜７１％である。ＳｉＯ₂が５５％より少ないと、耐熱性や熱的安定性が低下し、７５％より多いと、ガラスの溶融が困難となる。

Ａｌ₂Ｏ₃も、ガラスの骨格を形成すると共に結晶を構成する成分であり、その含有量は１０〜２７％、好ましくは１７〜２７％、さらに好ましくは１７〜２４％である。Ａｌ₂Ｏ₃が１０％より少ないとガラスが失透しやすくなり、２７％より多いと、ガラスの粘度が大きくなりすぎてガラスの溶融が困難となる。

Ｌｉ₂Ｏは、結晶構成成分であり、結晶性に大きな影響を与えると共に、ガラスの粘性を低下させる働きがあり、その含有量は１〜７％、好ましくは３〜５％、さらに好ましくは３．２〜４．８％である。Ｌｉ₂Ｏが１％より少ないと、ガラスの結晶性が弱くなり、熱膨張係数が大きくなりすぎる。一方、７％より多いと、結晶性が強くなりすぎ、ガラスが失透しやすくなる。

ＭｇＯは、０〜８％、好ましくは３．５％、さらに好ましくは０〜０．９％である。ＭｇＯが８％より多いと、結晶性が強くなり、ガラスが失透しやすくなる。

ＺｎＯは、０〜１０％、好ましくは３％、さらに好ましくは０〜０．９％である。ＺｎＯが１０％より多いと、結晶性が強くなり、ガラスが失透しやすくなる。

ＢａＯは清澄性を高めたり、結晶性を強める効果があり、その含有量は０〜５％、好ましくは０．３〜４％である。ＢａＯが５％より多いと、結晶の析出を阻害し、十分な結晶量が得られず、また熱膨張係数が大きくなりすぎる。

Ｎａ₂Ｏ及びＫ₂Ｏの含有量は各々０〜５％、好ましくは０〜３％、さらに好ましくは０〜２％である。Ｎａ₂Ｏ及びＫ₂Ｏが各々５％より多いと、結晶性が弱くなり十分な結晶が得られず、また熱膨張係数が大きくなりすぎる。

ＴｉＯ₂とＺｒＯ₂は、いずれも核形成剤であり、合量で１〜７％、好ましくは３〜６％、さらに好ましくは３．５〜５％である。両成分の合量が１％より少ないと、結晶性が弱くなって十分な結晶量が得られず、７％より多いと、ガラスの溶融が困難となったり、ガラスが失透しやすくなる。

Ｐ₂Ｏ₅は、ガラスの結晶性を向上させるための成分であり、その含有量は０〜４％、好ましくは０〜３％である。Ｐ₂Ｏ₅が４％より多いと、熱膨張係数が大きくなりすぎる。

さらに本発明における結晶化ガラスは、基本特性を損なわない範囲で、上記以外の成分を添加することが可能であり、例えば、清澄剤として、Ｓｂ₂Ｏ₃、Ａｓ₂Ｏ₃、ＳｎＯ₂、Ｃｌ等の１者又は２者以上を０．０５〜２％含有することが可能である。また、ガラスの溶融性を向上する目的で、Ｂ₂Ｏ₃を含有させることもできるが、多くなりすぎると、β−石英固溶体からβ−スポジュメン固溶体に転移する温度が下がり、熱的安定性が低下するため、１．５％までに抑えるべきである。さらにＦｅ₂Ｏ₃は、ガラス原料から不純物として混入するが、多くなりすぎると、波長１０５０ｎｍ付近の赤外線透過率が低下するため、その含有量は３００ｐｐｍ以下、好ましくは２５０ｐｐｍ以下に抑えるべきである。

また本発明の反射鏡の製造方法は、次のとおりである。

まず所望の組成となるように調製したガラス原料を１５００〜１７５０℃で４〜２０時間溶融した後、適量のガラス生地（ゴブ）を、底金型内に投入し、押金型によりプレス成形することによって、反射鏡基材の形状を有するガラス成形体を作製する。次にガラス成形体を脱型し、徐冷炉で室温まで冷却する。その後、ガラス成形体を焼成炉に入れ、６５０℃超、８００℃以下の温度で１〜４時間熱処理（一次熱処理）することによって核形成を行い、さらに８５０℃超、１０５０℃以下の温度で０．５〜２時間熱処理（二次熱処理）することによって結晶化を行う。こうして主結晶として結晶粒径が１５０〜９００ｎｍのβ−スポジュメン固溶体を析出し、熱的安定性に優れた結晶化ガラスからなる反射鏡基材が得られる。

次に、反射鏡基材の凹状の反射面に、スパッタリング法や真空蒸着法で反射膜を形成する。この反射膜は、高屈折率膜と低屈折率膜を交互に２５〜５０層積層したものである。高屈折率膜としては、ＴｉＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₅、Ｎｂ₂Ｏ₅等の膜が適し、低屈折率膜としては、ＳｉＯ₂、ＭｇＦ₂等の膜が適しており、このような反射膜は、３０〜３８０℃の温度範囲において３０〜５０×１０^-7／℃の熱膨張係数を有している。特にＴｉＯ₂膜とＳｉＯ₂膜からなる反射膜は、成膜性や耐熱性に優れ、しかも安価であるため好適である。

また本発明における結晶化ガラスは、イオン交換により機械強度を強化しておくことによって、加熱時におけるクラックや破損をより低減することができる。しかも機械強度を強化することで、鏡基材の厚みを小さくしても所望の強度を得る事が可能となる。またイオン交換すると、耐熱衝撃性が向上するという効果もある。

イオン交換の方法としては、低温型イオン交換法、高温型イオン交換法、表面結晶化法等が知られているが、イオン交換時におけるガラスの変形が殆どない低温型イオン交換法が最適である。低温型イオン交換法は、ガラスを化学強化溶液に浸漬し、ガラスの徐冷点以下の温度で、ガラス中のアルカリ金属イオンを、それよりイオン半径の大きいアルカリ金属イオンと置換し、イオン交換部の容積増加によってガラスの表面層（例えば２０〜３０μｍ程度の深さ）に強い圧縮応力を発生させてガラスの強度を増大させる方法である。

イオン交換に使用される化学強化溶液としては、硝酸カリウム（ＫＮＯ₃）、硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ₃）、炭酸カリウム（Ｋ₂ＣＯ₃）等の溶融塩や、これらの塩を混合したもの（ＫＮＯ₃＋ＮａＮＯ₃、ＫＮＯ₃＋Ｋ₂ＣＯ₃）の溶融塩、或いは、これらの塩にＣｕ、Ａｇ、Ｒｂ、Ｃｓ等のイオンの塩を混合した溶融塩等が使用できる。イオン交換時の温度は、３００〜６００℃程度、加熱時間は数時間〜数十時間である。

本発明の実施例と比較例を表１に示す。尚、表中のβ−Ｓは、β−スポジュメン固溶体のことであり、β−Ｑは、β−石英固溶体のことである。

（実施例１）
まず質量百分率で、Ｌｉ₂Ｏ４．０％、Ａｌ₂Ｏ₃ ２１．５％、ＳｉＯ₂ ６５．５％、ＭｇＯ０．２％、ＢａＯ１．３％、Ｎａ₂Ｏ０．５％、Ｋ₂Ｏ０．５％、ＴｉＯ₂ ２．０％、ＺｒＯ₂ ２．０％、Ｐ₂Ｏ₅ １．５％、Ｓｂ₂Ｏ₃ ０．７％、Ａｓ₂Ｏ₃ ０．３％、Ｆｅ₂Ｏ₃ ２００ｐｐｍの組成を有するガラスとなるようにガラス原料を調合し、均一に混合した後、白金ルツボを用いて電気炉で１５５０℃で１０時間溶融した。次いで、この溶融ガラスをプレス成形し、反射鏡基材の形状を有するガラス成形体とした後、徐冷した。その後、光源ランプを取り付けるための孔を形成してから、電気炉に入れ、ガラス成形体を常温から５℃／分の速度で７５０℃まで昇温し、２時間保持することによって結晶核を形成した。その後、５℃／分の速度で９８５℃まで昇温し、２時間保持することによって結晶を析出させてから常温まで降温した。こうして得られた結晶化ガラス製反射鏡基材の外観は、半透明乳白色であった。

この鏡基材をＸ線回折装置により分析したところ、回折パターンから、主結晶としてβ−スポジューメン固溶体が析出されていることが判明し、その結晶粒径は６５０ｎｍであった。

この結晶化ガラスの波長１０５０ｎｍにおける赤外線透過率は、厚み４ｍｍで７７％であり、これを６００℃、１００時間の条件で加熱した後、再び赤外線透過率を測定したところ、７７％で変化がなかった。また３０〜３８０℃の温度範囲における熱膨張係数は８×１０^-7／℃で、高強度を有し、表面粗さ（Ｒｚ）は０．０５μｍ未満であった。

さらに、この鏡基材の反射面上に、ＴｉＯ₂膜とＳｉＯ₂膜を交互に２５層積層した反射膜を真空蒸着法により成膜することによって反射鏡を作製した。こうして得られた反射鏡に、１００ＷのＨＩＤランプを取り付け、点灯試験を行ったところ、１０００時間点灯後も鏡基材のクラックや多層膜の膜剥がれ等の異常は認められなかった。

また成膜する前の反射鏡基材を、５００℃に保持されたＫＮＯ₃（硝酸カリウム）の槽中に６時間浸漬することによって、イオン交換処理を行ったところ、衝撃強度が約３倍、曲げ強度が約２．５倍に上昇した。

（実施例２）
実施例１と同様のガラス成形体を常温から５℃／分の速度で７５０℃まで昇温し、２時間保持することによって結晶核を形成した。その後、５℃／分の速度で９７５℃まで昇温し、２時間保持することによって結晶を析出させてから常温まで降温した。こうして得られた反射鏡基材の外観は、半透明乳白色であった。

この反射鏡基材をＸ線回折装置により分析したところ、回折パターンから、主結晶としてβ−スポジューメン固溶体が析出されていることが判明し、その結晶粒径は６００ｎｍであった。

この結晶化ガラスの波長１０５０ｎｍにおける赤外線透過率は、厚み４ｍｍで８０％であり、これを６００℃、１００時間の条件で加熱した後、再度赤外線透過率を測定したところ、８０％で変化がなかった。また熱膨張係数は、８×１０^-7／℃であり、高い強度を有し、表面粗さ（Ｒｚ）は０．０５μｍ未満であった。

また反射鏡基材の反射面上に、ＴｉＯ₂膜とＳｉＯ₂膜を交互に２５層積層した反射膜を真空蒸着法により成膜することによって反射鏡を作製した。こうして得られた反射鏡に、１００ＷのＨＩＤランプを取り付け、点灯試験を行ったところ、１０００時間点灯後も鏡基材のクラックや多層膜の膜剥がれ等の異常は認められなかった。

（実施例３）
実施例１と同様のガラス成形体を常温から５℃／分の速度で７５０℃まで昇温し、２時間保持することによって結晶核を形成した。その後、５℃／分の速度で９５０℃まで昇温し、２時間保持することによって結晶を析出させてから常温まで降温した。こうして得られた反射鏡基材の外観は、半透明乳白色であった。

この反射鏡基材をＸ線回折装置により分析したところ、回折パターンから、主結晶としてβ−スポジューメン固溶体が析出されていることが判明し、その結晶粒径は３００ｎｍであった。

この結晶化ガラスの波長１０５０ｎｍにおける赤外線透過率は、厚み４ｍｍで８２％であり、これを６００℃、１００時間の条件で加熱した後、再度赤外線透過率を測定したところ、８２％で変化がなかった。また熱膨張係数は、７×１０^-7／℃であり、高い強度を有し、表面粗さ（Ｒｚ）は０．０５μｍ未満であった。

（比較例１）
実施例１と同様のガラス成形体を常温から５℃／分の速度で７５０℃まで昇温し、２時間保持することによって結晶核を形成した。その後、５℃／分の速度で８５０℃まで昇温し、２時間保持することによって結晶を析出させてから常温まで降温した。こうして得られた反射鏡基材の外観は、無色透明であった。

この反射鏡基材をＸ線回折装置により分析したところ、回折パターンから、主結晶としてβ−石英固溶体が析出されていることが判明し、その結晶粒径は５０ｎｍであった。

この結晶化ガラスの波長１０５０ｎｍにおける赤外線透過率は、厚み４ｍｍで８８％であり、これを６００℃、１００時間の条件で加熱した後、再度赤外線透過率を測定したところ、８８％で変化がなかった。また、実施例に比べて、熱膨張係数と強度が低く、表面粗さ（Ｒｚ）は０．０５μｍ未満であった。

また、この鏡基材の反射面上に、ＴｉＯ₂膜とＳｉＯ₂膜を交互に２５層積層した反射膜を真空蒸着法により成膜することによって反射鏡を作製した。こうして得られた反射鏡に、１００ＷのＨＩＤランプを取り付け、点灯試験を行ったところ、１０００時間点灯後に多層膜の一部に膜剥がれが認められた。

（比較例２）
まず質量百分率で、Ｌｉ₂Ｏ５．０％、Ａｌ₂Ｏ₃ ２１．５％、ＳｉＯ₂ ６０．５％、ＭｇＯ２．０％、ＺｎＯ１．０％、Ｎａ₂Ｏ１．５％、Ｋ₂Ｏ０．５％、ＴｉＯ₂ ３．５％、ＺｒＯ₂ ２．０％、Ｐ₂Ｏ₅ １．５％、Ａｓ₂Ｏ₃ １．０％、Ｆｅ₂Ｏ₃ ９００ｐｐｍの組成を有するガラスとなるようにガラス原料を調合し、均一に混合した後、白金ルツボを用いて電気炉で１５００℃で１０時間溶融した。次いで、この溶融ガラスをプレス成形し、反射鏡基材の形状を有するガラス成形体とした後、徐冷した。その後、光源ランプを取り付けるための孔を形成してから、電気炉に入れ、常温から５℃／分の速度で５７０℃まで昇温し、１時間保持することによって結晶核を形成した。その後、５℃／分の速度で７７０℃まで昇温し、１時間保持することによって結晶を析出させてから常温まで降温した。こうして得られた反射鏡基材の外観は、半透明乳白色であった。

この反射鏡基材をＸ線回折装置により分析したところ、回折パターンから、主結晶としてβ−スポジューメン固溶体が析出されていることが判明し、その結晶粒径は５００ｎｍであった。

この結晶化ガラスの波長１０５０ｎｍにおける赤外線透過率は、厚み４ｍｍで７５％であり、これを６００℃、１００時間の条件で加熱した後、再び赤外線透過率を測定したところ、６８％に低下した。また熱膨張係数は１３×１０^-7／℃であった。

尚、本発明における平均結晶粒径は、走査型電子顕微鏡により結晶を観察し、結晶粒径の平均値を求めたものである。また赤外線透過率は、結晶化ガラスを４ｍｍ厚に加工し、表面を研磨してから、分光光度計（島津製ＵＶ２５００ＰＣ）を用いて測定した。また可視光透過率（波長４００〜７００ｎｍにおける平均透過率）は、分光光度計を用い、測定時に積分球を設置して測定した。熱膨張係数は、ディラトメーターによって測定した。衝撃強度は、３００×３００×３ｍｍの板状試料を作製し、その試料を２５０×２５０ｍｍの角穴を有する木製支持台上に載せ、２２５ｇの鋼球を試料の中央部に落下させ、その落下高さを５ｃｍ毎に上げていき、試料が破壊された高さを示した。曲げ強度は、５φ×５０ｍｍの棒状試料を作製し、周知の３点曲げ試験によって求めた。表面粗さ（Ｒｚ）は、触針式表面粗さ計（東京精密製）を用いて、ＪＩＳＢ０６０１（１９８２）に基づき測定した。

本発明の反射鏡は、液晶プロジェクター、ＤＬＰ（デジタル・ライト・プロセッシング）方式プロジェクター、オーバーヘッドプロジェクター、及び映写機等の投影機器、一般照明及びスポットライト等を得るための照明機器、及びその他の機器に使用可能な光源ランプのための反射鏡として好適である。

反射鏡を示す概略断面図である。

符号の説明

１０鏡基材
１０ａ反射面
１０ｂ縁部
１０ｃ支持筒
１０ｄ光源ランプ取り付け孔
１１多層反射膜
１２ショートアーク型高圧水銀放電ランプ
１２ａ放電容器
１２ｂ陽極
１２ｃ陰極
１２ｄ封止部
１２ｅ外部リード
１３接着剤
１４透明保護ガラス板

Claims

凹状の反射面を有する鏡基材と、前記反射面上に形成された反射膜を備えた反射鏡であって、前記鏡基材は、主結晶としてβ−スポジュメン固溶体を析出し、６００℃、１００時間の条件で加熱した時、加熱前後の波長１０５０ｎｍにおける赤外線透過率の変化量が、厚み４ｍｍで３％以下であるＬｉ₂Ｏ−Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系結晶化ガラスから作製されてなることを特徴とする反射鏡。
β−スポジュメン固溶体の平均結晶粒径が、１５０〜９００ｎｍであることを特徴とする請求項１記載の反射鏡。
Ｌｉ₂Ｏ−Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系結晶化ガラスは、波長１０５０ｎｍにおける赤外線透過率が、厚み４ｍｍで７０％以上であることを特徴とする請求項１又は２記載の反射鏡。
Ｌｉ₂Ｏ−Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系結晶化ガラスは、質量百分率で、Ｌｉ₂Ｏ１〜７％、Ａｌ₂Ｏ₃ １０〜２７％、ＳｉＯ₂ ５５〜７５％、ＭｇＯ０〜８％、ＺｎＯ０〜１０％、ＢａＯ０〜５％、Ｎａ₂Ｏ０〜５％、Ｋ₂Ｏ０〜５％、ＴｉＯ₂＋ＺｒＯ₂ １〜７％、Ｐ₂Ｏ₅ ０〜４％の基本組成を含有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の反射鏡。
Ｌｉ₂Ｏ−Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系結晶化ガラスは、質量百分率で、Ｌｉ₂Ｏ３〜５％、Ａｌ₂Ｏ₃ １７〜２７％、ＳｉＯ₂ ６１〜７５％、ＭｇＯ０〜３．５％、ＺｎＯ０〜３％、ＢａＯ０〜５％、Ｎａ₂Ｏ０〜３％、Ｋ₂Ｏ０〜３％、ＴｉＯ₂＋ＺｒＯ₂ ３〜６％、Ｐ₂Ｏ₅ ０〜４％の基本組成を含有することを特徴とする請求項４記載の反射鏡。
Ｌｉ₂Ｏ−Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系結晶化ガラスは、結晶化温度が８５０℃超、１０５０℃以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の反射鏡。
Ｌｉ₂Ｏ−Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系結晶化ガラスは、３０〜３８０℃の温度範囲における熱膨張係数が５〜３０×１０^-7／℃であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の反射鏡。
Ｌｉ₂Ｏ−Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系結晶化ガラスは、イオン交換により機械強度を強化されてなることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の反射鏡。
反射面の十点平均粗さ（Ｒｚ）が、０．１μｍ未満であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の反射鏡。
液晶プロジェクターに使用されることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の反射鏡。
Ｌｉ₂Ｏ−Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系ガラスからなるガラス成形体を準備する工程、該ガラス成形体を、熱処理（一次熱処理）することによって、結晶核を形成させ、さらに８５０℃超、１０５０℃以下の温度で熱処理（二次熱処理）することによって、結晶粒径が１５０〜９００ｎｍのβ−スポジュメン固溶体を析出させる工程、反射面に反射膜を形成する工程、を含むことを特徴とする反射鏡の製造方法。
一次熱処理を、６５０℃超、８００℃以下の温度で行うことを特徴とする請求項１１記載の反射鏡の製造方法。