JP2636010B2 - 成形用ガラス素材およびその製造方法 - Google Patents
成形用ガラス素材およびその製造方法Info
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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，プリズム等の高精度なガラス光学
素子を、押圧成形によって得る際に用いる成形用ガラス
素材およびその製造方法に関する。
素子を、押圧成形によって得る際に用いる成形用ガラス
素材およびその製造方法に関する。
〔従来の技術〕 従来、ガラス光学素子を製造するには、ガラス素材を
ダイヤモンド砥石等によって所定形状に研削した後、酸
化セリウム等によって研削面を研摩する方法が一般的で
あった。しかし非球面レンズのニーズが高まりつつある
中で従来の方法によっては、低コストで大量の光学素子
を製造するには限度があり、新たに加熱軟化したガラス
素材の押圧成形によって、非球面レンズを製造する技術
が実用化されつつある。
ダイヤモンド砥石等によって所定形状に研削した後、酸
化セリウム等によって研削面を研摩する方法が一般的で
あった。しかし非球面レンズのニーズが高まりつつある
中で従来の方法によっては、低コストで大量の光学素子
を製造するには限度があり、新たに加熱軟化したガラス
素材の押圧成形によって、非球面レンズを製造する技術
が実用化されつつある。
しかしながら、１組の成形型にて加熱軟化したガラス
素材の多数個を、連続的に押圧成形して製造した場合に
は、ガラス素材中の鉛成分が析出して成形型の表面に付
着あるいは融着する現象が発生し、成形後の光学素子の
面精度を著しく低下させている。この対策のために成形
用ガラス素材として種々提案されている。例えば特開昭
57−4735には、特定の化学処理で容易に除去し得るガラ
スまたはプラスチック等の熱可塑性材料から成る被覆層
にて、予め成形用ガラス素材を被覆しておき、押圧成形
後に該被覆層を除去する（例えば硝酸にて）ことが示さ
れている。また特開昭62−297225には、内部ガラスより
もガラス転移温度が高く、熱膨張係数および屈折率が実
質的に等しいようなガラス表面層で被覆した成形用ガラ
ス素材を用いることが示されている。さらに特開昭62−
207728には、フッ化水素酸および硝酸に浸漬して表層部
の易蒸発成分（B2O3,PbO等）を減少させた成形用ガラス
素材を用いることが示されている。
素材の多数個を、連続的に押圧成形して製造した場合に
は、ガラス素材中の鉛成分が析出して成形型の表面に付
着あるいは融着する現象が発生し、成形後の光学素子の
面精度を著しく低下させている。この対策のために成形
用ガラス素材として種々提案されている。例えば特開昭
57−4735には、特定の化学処理で容易に除去し得るガラ
スまたはプラスチック等の熱可塑性材料から成る被覆層
にて、予め成形用ガラス素材を被覆しておき、押圧成形
後に該被覆層を除去する（例えば硝酸にて）ことが示さ
れている。また特開昭62−297225には、内部ガラスより
もガラス転移温度が高く、熱膨張係数および屈折率が実
質的に等しいようなガラス表面層で被覆した成形用ガラ
ス素材を用いることが示されている。さらに特開昭62−
207728には、フッ化水素酸および硝酸に浸漬して表層部
の易蒸発成分（B2O3,PbO等）を減少させた成形用ガラス
素材を用いることが示されている。
しかしながら特開昭57−4735においては、押圧成形後
に被覆層を除去する工程を必要とするので、極めて長時
間を有しコスト高な光学素子となってしまう。また、酸
で処理する際には、光学素子自体の面粗度を悪化させる
ことがあり、歩留り低下の原因となる。また特開昭62−
297225においては、成形用ガラス素材からの変形量が非
常に小さな光学素子に対しては有効であるが、変形量が
大きなものに対しては、成形時に未軟化状態にある表層
部に微小な割れが生じ易い。この割れによって生ずるガ
ラス片が成形型に付着することがあり、連続して高精度
の光学素子を製造することは難しくなる。さらに特開昭
62−207728においては、成形用ガラス素材をフッ化水素
酸に浸漬させると鉛等の易蒸発成分と同時にSiO2も分解
されてしまうので容積が変化し、押圧成形された光学素
子の寸法精度にバラツキが生ずるという問題点があっ
た。
に被覆層を除去する工程を必要とするので、極めて長時
間を有しコスト高な光学素子となってしまう。また、酸
で処理する際には、光学素子自体の面粗度を悪化させる
ことがあり、歩留り低下の原因となる。また特開昭62−
297225においては、成形用ガラス素材からの変形量が非
常に小さな光学素子に対しては有効であるが、変形量が
大きなものに対しては、成形時に未軟化状態にある表層
部に微小な割れが生じ易い。この割れによって生ずるガ
ラス片が成形型に付着することがあり、連続して高精度
の光学素子を製造することは難しくなる。さらに特開昭
62−207728においては、成形用ガラス素材をフッ化水素
酸に浸漬させると鉛等の易蒸発成分と同時にSiO2も分解
されてしまうので容積が変化し、押圧成形された光学素
子の寸法精度にバラツキが生ずるという問題点があっ
た。
本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、
成形用ガラス素材中の不安定成分が押圧成形中に成形型
表面に付着することを防止するとともに、安定した寸法
精度のガラス光学素子が得られるような、成形用ガラス
素材およびこの成形用ガラス素材の製造方法を提供する
ことを目的とする。
成形用ガラス素材中の不安定成分が押圧成形中に成形型
表面に付着することを防止するとともに、安定した寸法
精度のガラス光学素子が得られるような、成形用ガラス
素材およびこの成形用ガラス素材の製造方法を提供する
ことを目的とする。
本発明では、所望の光学素子の形状に近似した形状の
ガラス素材、例えば研削および研摩によって成形したガ
ラス素材を用い、これをアルカリ溶液とキレート溶液の
混合液に浸漬して、ガラス素材の表層部から鉛（Pb）成
分のみを除去して成形用ガラス素材を得る。または前記
近似形状のガラス素材を、そのガラス転移温度付近まで
加熱昇温して一定時間保持した後冷却することにより、
ガラス内部のPb成分を拡散によって表層部に集めるとと
もに、一部を外表面に析出させてから、前記混合液に浸
漬してより効果的にPb成分を除去して製造してもよい。
このようにPb成分を除去した後、必要に応じて、浸漬後
のガラス素材に付着した不純物を取り除くための水洗、
および成形用ガラス素材の水分によるヤケを防止するた
めの乾燥を行ってもよい。
ガラス素材、例えば研削および研摩によって成形したガ
ラス素材を用い、これをアルカリ溶液とキレート溶液の
混合液に浸漬して、ガラス素材の表層部から鉛（Pb）成
分のみを除去して成形用ガラス素材を得る。または前記
近似形状のガラス素材を、そのガラス転移温度付近まで
加熱昇温して一定時間保持した後冷却することにより、
ガラス内部のPb成分を拡散によって表層部に集めるとと
もに、一部を外表面に析出させてから、前記混合液に浸
漬してより効果的にPb成分を除去して製造してもよい。
このようにPb成分を除去した後、必要に応じて、浸漬後
のガラス素材に付着した不純物を取り除くための水洗、
および成形用ガラス素材の水分によるヤケを防止するた
めの乾燥を行ってもよい。
前記混合液のうち、アルカリ成分はガラスの網目構造
を破壊するがSiは溶解しない性質があり、またキレート
試薬はPbと安定なキレートを形成してガラス表面からの
Pbを除去するが、Si,KあるいはNaとはキレートを形成し
ない性質がある。この性質を利用して成形用ガラス素材
の表層部からPb成分のみを溶出除去している。アルカリ
溶液としてはNaOH,KOHあるいはCaCO3等、キレート溶液
としてはEDTA（エチレンジアミン４酢酸），グルコン
酸，酒石酸あるいはクエン酸等がある。
を破壊するがSiは溶解しない性質があり、またキレート
試薬はPbと安定なキレートを形成してガラス表面からの
Pbを除去するが、Si,KあるいはNaとはキレートを形成し
ない性質がある。この性質を利用して成形用ガラス素材
の表層部からPb成分のみを溶出除去している。アルカリ
溶液としてはNaOH,KOHあるいはCaCO3等、キレート溶液
としてはEDTA（エチレンジアミン４酢酸），グルコン
酸，酒石酸あるいはクエン酸等がある。
以下実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。
（第１実施例） カメラ用の非球面レンズのために、鉛を多量に含むSF
8を用いて、形状が外径16mm,肉厚3.5mm,曲率半径95mmお
よび35mmの両凸のレンズを研削，研摩加工によって成形
した。次いで、40℃に加熱した５％EDTAとNaOHの混合溶
液（PH12に調整）中に、両凸レンズを４時間浸漬して表
面処理した。得られた成形用ガラス素材を蒸留水で洗浄
し、更に200℃に昇温した乾燥器内にて30分間乾燥し
た。
8を用いて、形状が外径16mm,肉厚3.5mm,曲率半径95mmお
よび35mmの両凸のレンズを研削，研摩加工によって成形
した。次いで、40℃に加熱した５％EDTAとNaOHの混合溶
液（PH12に調整）中に、両凸レンズを４時間浸漬して表
面処理した。得られた成形用ガラス素材を蒸留水で洗浄
し、更に200℃に昇温した乾燥器内にて30分間乾燥し
た。
第１図は、混合溶液に浸漬する前のレンズ表面と、浸
漬処理した後の成形用レンズ素材の表面を、Ｘ線光電子
スペクトル（ESCA…electron spectroscopy for chemic
al analysis）にて分析した結果を示すもので、横軸は
結合エネルギー（BINDING ENERGY），縦軸は成分比率で
ある。線Ａは浸漬前の表面、線Ｂは浸漬後の表面のもの
で、図から明らかなように、鉛成分の減少が顕著に認め
られる。
漬処理した後の成形用レンズ素材の表面を、Ｘ線光電子
スペクトル（ESCA…electron spectroscopy for chemic
al analysis）にて分析した結果を示すもので、横軸は
結合エネルギー（BINDING ENERGY），縦軸は成分比率で
ある。線Ａは浸漬前の表面、線Ｂは浸漬後の表面のもの
で、図から明らかなように、鉛成分の減少が顕著に認め
られる。
処理して得られた成形用ガラス素材１を用いて、第２
図の如く非球面度（レンズの最外周での球面形状と非球
面形状とのズレ量）が50μｍの非球面レンズを、一対の
非球面形状の成形金型2,3にて500個を押圧成形した（加
熱手段や加圧手段は不図示）。成形条件として、金型温
度は405℃，成形用ガラス素材の加熱温度は510℃，成形
圧力は80kg/cm2,押圧成形時間は10秒間である。成形後
の金型表面を分析した結果、鉛成分の付着は認められな
く、また押圧成形によって得られた非球面レンズのいず
れの外観も良好であった。
図の如く非球面度（レンズの最外周での球面形状と非球
面形状とのズレ量）が50μｍの非球面レンズを、一対の
非球面形状の成形金型2,3にて500個を押圧成形した（加
熱手段や加圧手段は不図示）。成形条件として、金型温
度は405℃，成形用ガラス素材の加熱温度は510℃，成形
圧力は80kg/cm2,押圧成形時間は10秒間である。成形後
の金型表面を分析した結果、鉛成分の付着は認められな
く、また押圧成形によって得られた非球面レンズのいず
れの外観も良好であった。
（第２実施例） コンパクトデスク用光ピックアップの非球面対物レン
ズを、鉛およびバリウムを多量に含むBaSF08を用いて試
作した。押圧成形する前の形状は、外径4.8mm,肉厚3.5m
m,曲率半径12mmおよび4.8mmの両凸レンズを研削，研摩
加工によって成形した。次いで、該両凸レンズをガラス
転移温度（550℃）付近に加熱昇温して10分間保持した
後、室温まで冷却し、その後液温20℃に調整した８％グ
ルコン酸とKOHの混合溶液（PH12）中に、３時間浸漬し
て表面処理した。得られた成形用ガラス素材を蒸留水で
洗浄し、更に150℃に昇温した乾燥器内にて２時間乾燥
した。
ズを、鉛およびバリウムを多量に含むBaSF08を用いて試
作した。押圧成形する前の形状は、外径4.8mm,肉厚3.5m
m,曲率半径12mmおよび4.8mmの両凸レンズを研削，研摩
加工によって成形した。次いで、該両凸レンズをガラス
転移温度（550℃）付近に加熱昇温して10分間保持した
後、室温まで冷却し、その後液温20℃に調整した８％グ
ルコン酸とKOHの混合溶液（PH12）中に、３時間浸漬し
て表面処理した。得られた成形用ガラス素材を蒸留水で
洗浄し、更に150℃に昇温した乾燥器内にて２時間乾燥
した。
上記ガラス転移温度付近の加熱によって、融点が約32
8℃の鉛成分はガラスの表層部から蒸発するが、融点が
約725℃の酸化バリウムは蒸発しない。
8℃の鉛成分はガラスの表層部から蒸発するが、融点が
約725℃の酸化バリウムは蒸発しない。
処理して得られた成形用ガラス素材を用いて、非球面
度が130μｍの非球面レンズを、非球面形状の成形金型
にて500個押圧成形した。成形条件としては、金型温度
は530℃，成形用ガラス素材の加熱温度は600℃，成形圧
力は120kg/cm2,押圧成形時間は40秒間である。成形後の
金型表面を分析した結果、鉛成分の付着は認められなか
った。また成形して得られた光学素子には、クラック等
の外観的な欠陥は認められなかった。さらに離型性につ
いても、未処理のガラス素材の押圧成形に比較して約10
％の離型応力の低減が認められ、極めて型離れも良好な
ものとなった。
度が130μｍの非球面レンズを、非球面形状の成形金型
にて500個押圧成形した。成形条件としては、金型温度
は530℃，成形用ガラス素材の加熱温度は600℃，成形圧
力は120kg/cm2,押圧成形時間は40秒間である。成形後の
金型表面を分析した結果、鉛成分の付着は認められなか
った。また成形して得られた光学素子には、クラック等
の外観的な欠陥は認められなかった。さらに離型性につ
いても、未処理のガラス素材の押圧成形に比較して約10
％の離型応力の低減が認められ、極めて型離れも良好な
ものとなった。
以上の実施例から明らかなように、本発明による成形
用ガラス素材は新奇な処理溶液を用いた簡単な処理にて
表面層の鉛成分のみを除去しているので、多数回の押圧
成形した場合でも、成形用ガラス素材中の鉛成分が成形
型表面に付着することがなく、寸法精度の安定した光学
素子を得ることができる。また、成形用ガラス素材の面
粗度等を保ちながら、外観の良好な光学素子を高い歩留
りで大量に押圧成形できる。さらに一種類のガラス素材
にて成形しているので、非球面度の大きな形状でもクラ
ック等の欠陥を生ずることなく、連続して高精度にでき
る。従って、従来高価になりがちであった非球面レンズ
等の光学素子を、低コストで大量に成形可能にすること
ができる。
用ガラス素材は新奇な処理溶液を用いた簡単な処理にて
表面層の鉛成分のみを除去しているので、多数回の押圧
成形した場合でも、成形用ガラス素材中の鉛成分が成形
型表面に付着することがなく、寸法精度の安定した光学
素子を得ることができる。また、成形用ガラス素材の面
粗度等を保ちながら、外観の良好な光学素子を高い歩留
りで大量に押圧成形できる。さらに一種類のガラス素材
にて成形しているので、非球面度の大きな形状でもクラ
ック等の欠陥を生ずることなく、連続して高精度にでき
る。従って、従来高価になりがちであった非球面レンズ
等の光学素子を、低コストで大量に成形可能にすること
ができる。
第１図は、本発明の第１実施例の成形用ガラス素材の表
面と研削，研摩後のレンズ表面とのＸ線光電子スペクト
ルの分析結果を示す図、第２図は、成形用ガラス素材を
押圧成形する状態の説明図である。 １……成形用ガラス素材 2,3……成形用金型
面と研削，研摩後のレンズ表面とのＸ線光電子スペクト
ルの分析結果を示す図、第２図は、成形用ガラス素材を
押圧成形する状態の説明図である。 １……成形用ガラス素材 2,3……成形用金型
Claims (2)
- 【請求項１】所望の光学素子に近似した形状のガラス表
面層の鉛成分のみを、ガラス内部の鉛成分より減少せし
めたことを特徴とする成形用ガラス素材。 - 【請求項２】所望の光学素子に近似した形状にガラス素
材を研削，研摩して成形する工程と、キレート溶液とア
ルカリ溶液との混合溶液に浸漬する工程と、浸漬によっ
てガラス表面層の鉛成分を溶出する工程と、を有するこ
とを特徴とする成形用ガラス素材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18763788A JP2636010B2 (ja) | 1988-07-27 | 1988-07-27 | 成形用ガラス素材およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18763788A JP2636010B2 (ja) | 1988-07-27 | 1988-07-27 | 成形用ガラス素材およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0238337A JPH0238337A (ja) | 1990-02-07 |
| JP2636010B2 true JP2636010B2 (ja) | 1997-07-30 |
Family
ID=16209600
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18763788A Expired - Fee Related JP2636010B2 (ja) | 1988-07-27 | 1988-07-27 | 成形用ガラス素材およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2636010B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4034056B2 (ja) | 2000-09-13 | 2008-01-16 | 日本板硝子株式会社 | 非晶質材料の加工方法 |
| JP7188005B2 (ja) * | 2018-11-15 | 2022-12-13 | 日本電気硝子株式会社 | ガラス物品の製造方法 |
-
1988
- 1988-07-27 JP JP18763788A patent/JP2636010B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0238337A (ja) | 1990-02-07 |
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