JP4923366B2 - モールドプレス成形用光学ガラス - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はモールドプレス成形用光学ガラスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＤ、ＭＤ、ＤＶＤその他各種光ディスクシステムの光ピックアップレンズ、ビデオカメラや一般のカメラの撮影用レンズ等の光学レンズ用に、屈折率（ｎｄ）が１．５５〜１．６５、アッベ数（νｄ）が５５以上の光学ガラスが使用されている。従来、このようなガラスとしてＳｉＯ2−ＰｂＯ−Ｒ'2Ｏ（Ｒ'2Ｏはアルカリ金属酸化物）を基本とした鉛含有ガラスが広く使用されていたが、近年では環境上の問題からＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3−ＲＯ（ＲＯは２価の金属酸化物）−Ｒ'2Ｏ系等の非鉛系ガラスに切り替えられつつある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
これらの光ピックアップレンズや撮影用レンズの成形には次のようなモールドプレス成形法が広く用いられている。
【０００４】
まず、溶融ガラスをノズルの先端から滴下し一旦液滴状ガラスを作製し、研削、研磨、洗浄してプリフォームガラスを作製する。或いは溶融ガラスを急冷鋳造して一旦ガラスブロックを得た後、同じく研削、研磨、洗浄してプリフォームガラスを作製する。次にプリフォームガラスが軟化状態になるように加熱しながら、精密加工を施した金型で加圧成形し、金型の表面形状をガラスに転写させることによって成形する。
【０００５】
しかしながら上記した非鉛系のプリフォームガラスは一般に軟化点が高いため、金型が劣化して成形精度が低下したり、ガラス成分の揮発による金型汚染が生じる等、モールドプレス成形に適していないという問題がある。
【０００６】
また軟化点を低下させる目的で、ホウ酸やアルカリ金属酸化物を多量に含有させたモールドプレス成形用ガラスが存在するが、これらのプリフォームガラスは、溶融、成形工程で失透ブツや脈理が発生し易いため、ガラスに内部欠陥が生じて量産化に適していない。またこの内部欠陥は最終製品にも直接影響を与え、設計通りの光学特性が得られないという問題がある。さらに切削、研磨、洗浄工程におけるガラス成分の研磨洗浄水や各種洗浄溶液中への溶出によって表面の変質が起こる等、耐候性が悪く、最終製品においても、高温多湿状態に長時間晒されるとガラスの表面が変質し、信頼性を損なうという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、上記した問題を改善し、屈折率（ｎｄ）が１．５５〜１．６５、アッベ数（νｄ）が５５以上であり、モールドプレス成形に適した鉛不含有のモールドプレス成形用光学ガラスを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のモールドプレス成形用光学ガラスは、屈折率（ｎｄ）が１．５５〜１．６５、アッベ数（νｄ）が５５以上の鉛を含まないモールドプレス成形用光学ガラスであって、軟化点が６５０℃以下、△Ｔ＝｛成形温度（１０１．５ポイズでの温度）−液相温度｝が５０℃以上、日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳによる粉末法耐水性での重量減が０．１０％未満、同粉末法耐酸性での重量減が０．３５％未満であり、質量％でＳｉＯ２ ３０〜４５％、Ｂ２Ｏ３ ５〜３５％、ＲＯ（Ｒ：Ｍｇ、Ｃａ、Ｂａ、Ｓｒ） ５〜２７％、ＢａＯ ０〜９％、ＳｒＯ ０〜５％、Ｒ’２Ｏ（Ｒ’：Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ） １〜１２％、Ｌａ２Ｏ３ ４．５〜２３％、ＲＯ／Ｌａ２Ｏ３＜１．３の組成を有し、ＺｒＯ ２ を含まないことを特徴とする。
【０００９】
また本発明のモールドプレス成形用光学ガラスは、質量％でＳｉＯ２ ３０〜４５％、Ａｌ２Ｏ３ ０〜１５％、Ｂ２Ｏ３ ５〜３５％、ＭｇＯ ０〜１０％、ＣａＯ ０〜２０％、ＢａＯ ０〜９％、ＳｒＯ ０〜５％、ＺｎＯ ０〜１０％、Ｌｉ２Ｏ １〜１２％、Ｎａ２Ｏ ０〜１０％、Ｋ２Ｏ ０〜９％、ＴｉＯ２ ０〜０．５％、Ｌａ２Ｏ３ ４．５〜２３％、Ｇｄ２Ｏ３ ０〜５％、Ｎｂ２Ｏ５ ０〜０．３％、Ｂｉ２Ｏ３ ０〜５％、Ｓｂ２Ｏ３ ０〜１％、ＲＯ ５〜２７％、Ｒ’２Ｏ １〜１２％、ＲＯ／Ｌａ２Ｏ３＜１．３の組成を有し、ＺｒＯ ２ および鉛を含まないことを特徴とする。
【００１０】
【作用】
本発明のモールドプレス成形用光学ガラスは、屈折率（ｎｄ）が１．５５〜１．６５、アッベ数（νｄ）が５５以上の鉛を含まないガラスである。また軟化点が６５０℃以下であり、ガラス成分が揮発し難い。また作業温度範囲（△Ｔ＝｛成形温度（１０1.5ポイズでの温度）−液相温度｝）が５０℃以上（好ましくは１００℃以上）であるため、溶融、成形工程で問題となる失透ブツや脈理が発生し難い。さらに日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳによる粉末法耐水性での重量減が０．１０％未満、同粉末法耐酸性での重量減が０．３５％未満であり、高い耐候性を有する。
【００１１】
また本発明のモールドプレス成形用光学ガラスは、質量％でＳｉＯ２ ３０〜４５％、Ｂ２Ｏ３ ５〜３５％、ＲＯ（Ｒ：Ｍｇ、Ｃａ、Ｂａ、Ｓｒ） ５〜２７％、ＢａＯ ０〜９％、ＳｒＯ ０〜５％、Ｒ’２Ｏ（Ｒ’：Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ） １〜１２％、Ｌａ２Ｏ３ ４．５〜２３％、ＲＯ／Ｌａ２Ｏ３＜１．３の組成を有し、ＺｒＯ ２ を含まないＳｉＯ２‐Ｂ２Ｏ３‐ＲＯ‐Ｒ’２Ｏ‐Ｌａ２Ｏ３系ガラスである。特にＲ’２Ｏとして、Ｌｉ２Ｏを１〜１２％含むことが好ましい。
【００１２】
さらに具体的な組成範囲は、質量％でＳｉＯ２ ３０〜４５％、Ａｌ２Ｏ３ ０〜１５％、Ｂ２Ｏ３ ５〜３５％、ＭｇＯ ０〜１０％、ＣａＯ ０〜２０％、ＢａＯ ０〜９％、ＳｒＯ ０〜５％、ＺｎＯ ０〜１０％、Ｌｉ２Ｏ １〜１２％、Ｎａ２Ｏ ０〜１０％、Ｋ２Ｏ ０〜９％、ＴｉＯ２ ０〜０．５％、Ｌａ２Ｏ３ ４．５〜２３％、Ｇｄ２Ｏ３ ０〜５％、Ｎｂ２Ｏ５ ０〜０．３％、Ｂｉ２Ｏ３ ０〜５％、Ｓｂ２Ｏ３ ０〜１％、ＲＯ ５〜２７％、Ｒ’２Ｏ １〜１２％、ＲＯ／Ｌａ２Ｏ３＜１．３であり、ＺｒＯ ２ および鉛を含まない。
【００１３】
以下に組成範囲を限定した理由を述べる。
【００１４】
ＳｉＯ2はガラスの骨格を構成する成分であり、耐候性を向上させる効果がある。その含有量は３０〜４５％、好ましくは３０．５〜４０％である。ＳｉＯ2が４５％を超えると屈折率が著しく低下したり、軟化点が６５０℃を超えてしまう。一方、３０％より少ないと、耐酸性や耐水性等の耐候性が著しく悪化する。
【００１５】
Ａｌ2Ｏ3はＳｉＯ2と共にガラスの骨格を構成する成分であり、耐候性を向上させる効果がある。特にＳｉＯ2‐Ｂ2Ｏ3‐ＲＯ‐Ｒ'2Ｏ‐Ｌａ2Ｏ3系ガラスでは、ガラス中のアルカリ成分の水への選択的溶出を抑制する効果が顕著であり、その含有量は０〜１５％、特に０〜１０％、さらには０．５〜１０％であることが好ましい。Ａｌ2Ｏ3が１５％以下であれば失透し難くなり、また溶融性が悪化しないため脈理や泡がガラス中に残ることがなく、レンズ用ガラスとしての要求品位を満たすことができる。
【００１６】
Ｂ2Ｏ3はアッベ数（νｄ）を高める必須の成分であり、また軟化点を低下させるため、モールドプレス成形におけるガラスと金型の融着防止にも効果がある。その含有量は５〜３５％、好ましくは１０〜３３％である。Ｂ2Ｏ3が３５％を超えるとガラス溶融時にＢ2Ｏ3‐Ｒ'2Ｏで形成される揮発物が多くなり、脈理の生成を助長してしまう。またモールド成形時にも揮発が生じて金型を汚染し、金型の寿命を大きく縮めてしまう。さらに耐候性が著しく悪化する。一方Ｂ2Ｏ3が５％に満たないと、アッベ数が５５より小さくなる。
【００１７】
アルカリ土類金属酸化物ＲＯ（ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｂａ、Ｓｒ）は融剤として作用するとともに、ＳｉＯ2‐Ｂ2Ｏ3‐ＲＯ‐Ｒ'2Ｏ‐Ｌａ2Ｏ3系ガラスにおいて、アッベ数を低下させずに屈折率を高める効果がある。その合量は５〜２７％、好ましくは６〜２６％である。２７％を越えると、プリフォームガラスの溶融、成形工程中に失透ブツが析出し易く、液相温度が上がって作業温度範囲が狭くなり量産化し難くなる。さらにガラスから研磨洗浄水や各種洗浄溶液中への溶出が激しくなり、また高温多湿状態でのガラス表面の変質が顕著となり、耐候性が著しく悪化する。一方５％より少ないと、屈折率が低くなり過ぎたり、軟化点が６５０℃を超えてしまう。
【００１８】
ＭｇＯは屈折率を高める成分であるが、分相性が強く、また液相温度を高める傾向があるため、その含有量は０〜１０％、特に０〜５％であることが好ましい。
【００１９】
ＣａＯは屈折率を高める成分であり、ＭｇＯに比べると分相性は強くないため、比較的多量に含有させることができる。ＣａＯの含有量は０〜２０％、特に０〜１９％、さらには０．５〜１９％であることが好ましい。
【００２０】
ＢａＯは屈折率を高める成分であり、またこのガラス系においては液相温度を低下させ作業性を向上させる効果もある。しかし、高温多湿状態でガラス表面からの析出量が他のＲＯ成分に比べ著しく多いため、多量に含有させると最終製品の耐候性を著しく損なうことになる。それ故、その含有量は０〜９％であることが好ましい。
【００２１】
ＳｒＯは屈折率を高める成分であり、他のＲＯ成分に比べて液相温度を下げる効果があるため作業温度範囲を広げることができる。またＢａＯに比べると、高温多湿状態でのガラス表面からの析出程度は少なく、耐候性に優れた製品を得ることができる。その含有量は０〜５％、特に０〜４．５％であることが好ましい。ＳｒＯが５％以下であれば十分な作業温度範囲が確保できる。
【００２２】
ＺｎＯは屈折率を高める成分であり、その含有量はＺｎＯが０〜１０％、特に０〜７％であることが好ましい。１０％以下であればアッベ数（νｄ）を５５以上にすることが容易となり、所望の光学定数を得ることができる。また、失透傾向が強くないため、均質なガラスを得ることができる。
【００２３】
アルカリ金属酸化物Ｒ’2Ｏ（Ｒ’はＬｉ、Ｎａ、Ｋ）は軟化点を低下させるための成分であり、その合量は１〜１２％、好ましくは１〜１１．５％である。Ｒ’2Ｏが１２％を超えると液相温度が著しく上昇して作業温度範囲が狭くなり、量産性に悪影響を与える。また耐候性が著しく悪化する。一方１％未満の場合、軟化点が高くなる。
【００２４】
Ｌｉ2Ｏはアルカリ金属成分の中で最も軟化点を低下させる効果が大きい。その含有量は１〜１２％、好ましくは１〜１０％である。１２％を超えると分相性が強く、液相温度が高くなって作業性が悪くなる。一方１％より少ないと軟化点が６５０℃を越えてしまう。
【００２５】
Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏは軟化点を低下させる効果があるが、多量に含有すると溶融時にＢ2Ｏ3‐Ｒ'2Ｏで形成される揮発物が多くなり、脈理の生成を助長してしまう。またモールド成形時にも揮発が生じて金型を汚染し、金型の寿命を大きく縮めてしまう。このため、Ｎａ2Ｏの含有量は０〜１０％、特に０〜５％、さらには０．５〜５％であることが好ましい。同様にＫ2Ｏの含有量は０〜９％、特に０〜５％であることが好ましい。
【００２６】
ＴｉＯ2は光学定数の調整成分として０〜０．４％含有することができる。ＴｉＯ2が０．４％を超えると、アッベ数の低下を招くと共に分相性が強まり、液相温度が上昇し、作業性が低下する。
【００２７】
ＺｒＯ２は屈折率を高め、耐候性を向上させる成分である。ＺｒＯ２を添加するとガラスの分相性を強めるため、多量に添加すると液相温度が上昇し、作業性が大幅に低下する。
【００２８】
Ｌａ2Ｏ3は、十分な作業温度範囲を確保するための必須成分であり、またアッベ数を低下させることなく屈折率を高める効果がある。さらに軟化点の上昇を抑え、また耐候性を向上させる効果もある。その含有量は４．５〜２３％、好ましくは５〜２３％である。２３％を超えると分相性が強くなり、液相温度が上がって作業性が大幅に低下する。一方４．５％より少ないと作業温度範囲が著しく狭くなる。
【００２９】
Ｇｄ2Ｏ3は屈折率を高め、耐候性を向上させる成分であり、その含有量は０〜５％、特に０〜３％、さらには０〜２．５％であることが望ましい。Ｇｄ2Ｏ3はＺｒＯ2と同様、添加するとガラスの分相性を強めるため、多量に添加すると液相温度が上昇し、作業性が大幅に低下するが、５％以下の添加であれば差し支えない。
【００３０】
Ｎｂ2Ｏ5は光学定数の調整成分として０〜０．３％、好ましくは０〜０．２％含有することができる。Ｎｂ2Ｏ5が０．３％を超えると、分相性が強まり、液相温度が上昇して作業性が著しく低下する。
【００３１】
Ｂｉ2Ｏ3は屈折率を高める成分であり、モールドプレス成形において、ガラスと金型の融着防止に効果があるが、成形時の加熱によって着色する傾向が強くなるため、その含有量は０〜５％、特に０〜３％であることが望ましい。
【００３２】
清澄剤としてＳｂ2Ｏ3を添加することもできる。なおガラスに対する過度の着色を避けるため、Ｓｂ2Ｏ3の含有量は１％以下とする。
【００３３】
さらにＲＯ／Ｌａ2Ｏ3は１．３未満であることを特徴とする。この比を１．３未満とすることで、日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳによる粉末法耐水性および同粉末法耐酸性での重量減が減少し、また高温多湿状態で静置した際、ガラス表面からのガラス成分の析出がなくなり耐候性が向上する。しかしこの比が１．３以上になると、高温多湿状態でガラス表面からＲＯ成分の析出が多くなり、最終製品の耐候性を著しく損なうことになる。またＲＯ−Ｌａ2Ｏ3系の結晶が発生しやすくなり、液相温度が上昇して作業性が低下する。ＲＯ／Ｌａ2Ｏ3の好ましい範囲は１．２５未満である。
【００３４】
上記以外にも、本発明の特徴を損ねない範囲でＰ2Ｏ5等の他成分を添加することができる。なおＰ2Ｏ5は、モールドプレス成形においてガラスと金型の融着防止や液相温度の低下に効果があるが、分相性が強く耐水性が低下する傾向があるため、５％以下、特に３％以下に制限することが望ましい。
【００３５】
なおＡｓ2Ｏ3は環境上好ましくないため、またＡｇおよびハロゲン類は光可逆変色キャリヤーとなるので、本発明においては使用しないほうがよい。
【００３６】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
【００３７】
表１〜３は本発明の実施例（試料Ｎｏ．２、４、５、７〜１２）および参考例（試料Ｎｏ．１、３、６）を、表４，５は比較例（試料Ｎｏ．１３〜２１）をそれぞれ示している。
【００３８】
【表１】
【００３９】
【表２】
【００４０】
【表３】
【００４１】
【表４】
【００４２】
【表５】
【００４３】
各試料は次のようにして調製した。まず表に示す組成になるようにガラス原料を調合し、白金ルツボを用いて１４００℃で４時間溶融した。溶融後、融液をカーボン板上に流しだし、更にアニール後、各測定に適した試料を作製した。
【００４４】
得られた試料について、屈折率（ｎｄ）、アッベ数（νｄ）、軟化点（ＴS）、成形温度（ＴW）、液相温度（ＴL）、作業温度範囲（△Ｔ）、耐水性及び耐酸性を測定した。それらの結果を各表に示す。
【００４５】
表から明らかなように、本発明の実施例および参考例であるＮｏ．１〜１２の各試料は、屈折率が１．５７１１〜１．６３１２、アッベ数が５５．３以上、軟化点が６３８℃以下である。また作業温度範囲が９０℃以上であり、作業性が優れている。しかも耐水性は重量減が０．０８％以下、耐酸性は重量減が０．２８％以下であり、耐候性が良好である。
【００４６】
これに対し、比較例であるＮｏ．１３、１４、１５、１８、１９は耐候性が悪い。しかもＮｏ．１３、１８は作業温度範囲が狭く、さらにＮｏ．１８は軟化点が６５０℃より高かった。Ｎｏ．１６はアッベ数が５５より低かった。Ｎｏ．１７は軟化点が６５０℃より高かった。Ｎｏ.２０は屈折率が１．５５より低く、軟化点が６５０℃より高かった。Ｎｏ．２１は作業範囲が狭かった。
【００４７】
なお屈折率（ｎｄ）は、ヘリウムランプのｄ線（５８７．６ｎｍ）に対する測定値で示した。
【００４８】
アッベ数（νｄ）は上記したｄ線の屈折率と水素ランプのＦ線（４８６．１ｎｍ）、同じく水素ランプのＣ線（６５６．３ｎｍ）の屈折率の値を用い、アッベ数（νｄ）＝[（ｎｄ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）]式から算出した。
【００４９】
軟化点ＴSは、日本工業規格Ｒ−３１０４に基づいたファイバーエロンゲーション法によって測定した。
【００５０】
作業温度範囲△Ｔは次のようして求めた。まず成形温度ＴWを白金球引上げ法により測定し、１０1.5ポイズに相当する温度として求めた。また液相温度ＴLは２９７〜５００μmの粉末状になるよう試料を粉砕、分級してから白金製のボートに入れ、温度勾配を有する電気炉に２４ｈｒ保持した後、空気中で放冷し、光学顕微鏡で失透の析出位置を求めることで測定した。このようにして得られた成形温度ＴWと液相温度ＴLの差を作業温度範囲△Ｔとした。
【００５１】
耐水性及び耐酸性は、日本光学硝子工業会規格０６−１９７５に基づき、ガラス試料を粒度４２０〜５９０μmに破砕し、その比重グラムを秤量して白金篭に入れ、それを試薬の入ったフラスコに入れて沸騰水浴中で６０分間処理し、処理後の粉末ガラスの質量減（重量％）を算出したものである。なお耐水性評価で用いた試薬はｐＨ６．５〜７．５に調整した純水であり、耐酸性評価で用いた試薬は０．０１Ｎに調整した硝酸水溶液である。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光学ガラスは、ＣＤ、ＭＤ、ＤＶＤその他各種光ディスクシステムの光ピックアップレンズ、ビデオカメラや一般のカメラの撮影用レンズ等の光学レンズに使用される１．５５〜１．６５の屈折率（ｎｄ）、５５以上のアッベ数（νｄ）を有している。また軟化点が低くガラス成分が揮発し難いため、成形精度の低下および金型の劣化や汚染が生じない。しかも作業温度範囲が広く、プリフォームガラスの量産性に優れるとともに、耐候性が良好であるため、製造工程や製品の使用中に物性の劣化や表面の変質を起こすことがない。それゆえモールドプレス成形用光学ガラスとして好適である。
【産業上の利用分野】
本発明はモールドプレス成形用光学ガラスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＤ、ＭＤ、ＤＶＤその他各種光ディスクシステムの光ピックアップレンズ、ビデオカメラや一般のカメラの撮影用レンズ等の光学レンズ用に、屈折率（ｎｄ）が１．５５〜１．６５、アッベ数（νｄ）が５５以上の光学ガラスが使用されている。従来、このようなガラスとしてＳｉＯ2−ＰｂＯ−Ｒ'2Ｏ（Ｒ'2Ｏはアルカリ金属酸化物）を基本とした鉛含有ガラスが広く使用されていたが、近年では環境上の問題からＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3−ＲＯ（ＲＯは２価の金属酸化物）−Ｒ'2Ｏ系等の非鉛系ガラスに切り替えられつつある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
これらの光ピックアップレンズや撮影用レンズの成形には次のようなモールドプレス成形法が広く用いられている。
【０００４】
まず、溶融ガラスをノズルの先端から滴下し一旦液滴状ガラスを作製し、研削、研磨、洗浄してプリフォームガラスを作製する。或いは溶融ガラスを急冷鋳造して一旦ガラスブロックを得た後、同じく研削、研磨、洗浄してプリフォームガラスを作製する。次にプリフォームガラスが軟化状態になるように加熱しながら、精密加工を施した金型で加圧成形し、金型の表面形状をガラスに転写させることによって成形する。
【０００５】
しかしながら上記した非鉛系のプリフォームガラスは一般に軟化点が高いため、金型が劣化して成形精度が低下したり、ガラス成分の揮発による金型汚染が生じる等、モールドプレス成形に適していないという問題がある。
【０００６】
また軟化点を低下させる目的で、ホウ酸やアルカリ金属酸化物を多量に含有させたモールドプレス成形用ガラスが存在するが、これらのプリフォームガラスは、溶融、成形工程で失透ブツや脈理が発生し易いため、ガラスに内部欠陥が生じて量産化に適していない。またこの内部欠陥は最終製品にも直接影響を与え、設計通りの光学特性が得られないという問題がある。さらに切削、研磨、洗浄工程におけるガラス成分の研磨洗浄水や各種洗浄溶液中への溶出によって表面の変質が起こる等、耐候性が悪く、最終製品においても、高温多湿状態に長時間晒されるとガラスの表面が変質し、信頼性を損なうという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、上記した問題を改善し、屈折率（ｎｄ）が１．５５〜１．６５、アッベ数（νｄ）が５５以上であり、モールドプレス成形に適した鉛不含有のモールドプレス成形用光学ガラスを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のモールドプレス成形用光学ガラスは、屈折率（ｎｄ）が１．５５〜１．６５、アッベ数（νｄ）が５５以上の鉛を含まないモールドプレス成形用光学ガラスであって、軟化点が６５０℃以下、△Ｔ＝｛成形温度（１０１．５ポイズでの温度）−液相温度｝が５０℃以上、日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳによる粉末法耐水性での重量減が０．１０％未満、同粉末法耐酸性での重量減が０．３５％未満であり、質量％でＳｉＯ２ ３０〜４５％、Ｂ２Ｏ３ ５〜３５％、ＲＯ（Ｒ：Ｍｇ、Ｃａ、Ｂａ、Ｓｒ） ５〜２７％、ＢａＯ ０〜９％、ＳｒＯ ０〜５％、Ｒ’２Ｏ（Ｒ’：Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ） １〜１２％、Ｌａ２Ｏ３ ４．５〜２３％、ＲＯ／Ｌａ２Ｏ３＜１．３の組成を有し、ＺｒＯ ２ を含まないことを特徴とする。
【０００９】
また本発明のモールドプレス成形用光学ガラスは、質量％でＳｉＯ２ ３０〜４５％、Ａｌ２Ｏ３ ０〜１５％、Ｂ２Ｏ３ ５〜３５％、ＭｇＯ ０〜１０％、ＣａＯ ０〜２０％、ＢａＯ ０〜９％、ＳｒＯ ０〜５％、ＺｎＯ ０〜１０％、Ｌｉ２Ｏ １〜１２％、Ｎａ２Ｏ ０〜１０％、Ｋ２Ｏ ０〜９％、ＴｉＯ２ ０〜０．５％、Ｌａ２Ｏ３ ４．５〜２３％、Ｇｄ２Ｏ３ ０〜５％、Ｎｂ２Ｏ５ ０〜０．３％、Ｂｉ２Ｏ３ ０〜５％、Ｓｂ２Ｏ３ ０〜１％、ＲＯ ５〜２７％、Ｒ’２Ｏ １〜１２％、ＲＯ／Ｌａ２Ｏ３＜１．３の組成を有し、ＺｒＯ ２ および鉛を含まないことを特徴とする。
【００１０】
【作用】
本発明のモールドプレス成形用光学ガラスは、屈折率（ｎｄ）が１．５５〜１．６５、アッベ数（νｄ）が５５以上の鉛を含まないガラスである。また軟化点が６５０℃以下であり、ガラス成分が揮発し難い。また作業温度範囲（△Ｔ＝｛成形温度（１０1.5ポイズでの温度）−液相温度｝）が５０℃以上（好ましくは１００℃以上）であるため、溶融、成形工程で問題となる失透ブツや脈理が発生し難い。さらに日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳによる粉末法耐水性での重量減が０．１０％未満、同粉末法耐酸性での重量減が０．３５％未満であり、高い耐候性を有する。
【００１１】
また本発明のモールドプレス成形用光学ガラスは、質量％でＳｉＯ２ ３０〜４５％、Ｂ２Ｏ３ ５〜３５％、ＲＯ（Ｒ：Ｍｇ、Ｃａ、Ｂａ、Ｓｒ） ５〜２７％、ＢａＯ ０〜９％、ＳｒＯ ０〜５％、Ｒ’２Ｏ（Ｒ’：Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ） １〜１２％、Ｌａ２Ｏ３ ４．５〜２３％、ＲＯ／Ｌａ２Ｏ３＜１．３の組成を有し、ＺｒＯ ２ を含まないＳｉＯ２‐Ｂ２Ｏ３‐ＲＯ‐Ｒ’２Ｏ‐Ｌａ２Ｏ３系ガラスである。特にＲ’２Ｏとして、Ｌｉ２Ｏを１〜１２％含むことが好ましい。
【００１２】
さらに具体的な組成範囲は、質量％でＳｉＯ２ ３０〜４５％、Ａｌ２Ｏ３ ０〜１５％、Ｂ２Ｏ３ ５〜３５％、ＭｇＯ ０〜１０％、ＣａＯ ０〜２０％、ＢａＯ ０〜９％、ＳｒＯ ０〜５％、ＺｎＯ ０〜１０％、Ｌｉ２Ｏ １〜１２％、Ｎａ２Ｏ ０〜１０％、Ｋ２Ｏ ０〜９％、ＴｉＯ２ ０〜０．５％、Ｌａ２Ｏ３ ４．５〜２３％、Ｇｄ２Ｏ３ ０〜５％、Ｎｂ２Ｏ５ ０〜０．３％、Ｂｉ２Ｏ３ ０〜５％、Ｓｂ２Ｏ３ ０〜１％、ＲＯ ５〜２７％、Ｒ’２Ｏ １〜１２％、ＲＯ／Ｌａ２Ｏ３＜１．３であり、ＺｒＯ ２ および鉛を含まない。
【００１３】
以下に組成範囲を限定した理由を述べる。
【００１４】
ＳｉＯ2はガラスの骨格を構成する成分であり、耐候性を向上させる効果がある。その含有量は３０〜４５％、好ましくは３０．５〜４０％である。ＳｉＯ2が４５％を超えると屈折率が著しく低下したり、軟化点が６５０℃を超えてしまう。一方、３０％より少ないと、耐酸性や耐水性等の耐候性が著しく悪化する。
【００１５】
Ａｌ2Ｏ3はＳｉＯ2と共にガラスの骨格を構成する成分であり、耐候性を向上させる効果がある。特にＳｉＯ2‐Ｂ2Ｏ3‐ＲＯ‐Ｒ'2Ｏ‐Ｌａ2Ｏ3系ガラスでは、ガラス中のアルカリ成分の水への選択的溶出を抑制する効果が顕著であり、その含有量は０〜１５％、特に０〜１０％、さらには０．５〜１０％であることが好ましい。Ａｌ2Ｏ3が１５％以下であれば失透し難くなり、また溶融性が悪化しないため脈理や泡がガラス中に残ることがなく、レンズ用ガラスとしての要求品位を満たすことができる。
【００１６】
Ｂ2Ｏ3はアッベ数（νｄ）を高める必須の成分であり、また軟化点を低下させるため、モールドプレス成形におけるガラスと金型の融着防止にも効果がある。その含有量は５〜３５％、好ましくは１０〜３３％である。Ｂ2Ｏ3が３５％を超えるとガラス溶融時にＢ2Ｏ3‐Ｒ'2Ｏで形成される揮発物が多くなり、脈理の生成を助長してしまう。またモールド成形時にも揮発が生じて金型を汚染し、金型の寿命を大きく縮めてしまう。さらに耐候性が著しく悪化する。一方Ｂ2Ｏ3が５％に満たないと、アッベ数が５５より小さくなる。
【００１７】
アルカリ土類金属酸化物ＲＯ（ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｂａ、Ｓｒ）は融剤として作用するとともに、ＳｉＯ2‐Ｂ2Ｏ3‐ＲＯ‐Ｒ'2Ｏ‐Ｌａ2Ｏ3系ガラスにおいて、アッベ数を低下させずに屈折率を高める効果がある。その合量は５〜２７％、好ましくは６〜２６％である。２７％を越えると、プリフォームガラスの溶融、成形工程中に失透ブツが析出し易く、液相温度が上がって作業温度範囲が狭くなり量産化し難くなる。さらにガラスから研磨洗浄水や各種洗浄溶液中への溶出が激しくなり、また高温多湿状態でのガラス表面の変質が顕著となり、耐候性が著しく悪化する。一方５％より少ないと、屈折率が低くなり過ぎたり、軟化点が６５０℃を超えてしまう。
【００１８】
ＭｇＯは屈折率を高める成分であるが、分相性が強く、また液相温度を高める傾向があるため、その含有量は０〜１０％、特に０〜５％であることが好ましい。
【００１９】
ＣａＯは屈折率を高める成分であり、ＭｇＯに比べると分相性は強くないため、比較的多量に含有させることができる。ＣａＯの含有量は０〜２０％、特に０〜１９％、さらには０．５〜１９％であることが好ましい。
【００２０】
ＢａＯは屈折率を高める成分であり、またこのガラス系においては液相温度を低下させ作業性を向上させる効果もある。しかし、高温多湿状態でガラス表面からの析出量が他のＲＯ成分に比べ著しく多いため、多量に含有させると最終製品の耐候性を著しく損なうことになる。それ故、その含有量は０〜９％であることが好ましい。
【００２１】
ＳｒＯは屈折率を高める成分であり、他のＲＯ成分に比べて液相温度を下げる効果があるため作業温度範囲を広げることができる。またＢａＯに比べると、高温多湿状態でのガラス表面からの析出程度は少なく、耐候性に優れた製品を得ることができる。その含有量は０〜５％、特に０〜４．５％であることが好ましい。ＳｒＯが５％以下であれば十分な作業温度範囲が確保できる。
【００２２】
ＺｎＯは屈折率を高める成分であり、その含有量はＺｎＯが０〜１０％、特に０〜７％であることが好ましい。１０％以下であればアッベ数（νｄ）を５５以上にすることが容易となり、所望の光学定数を得ることができる。また、失透傾向が強くないため、均質なガラスを得ることができる。
【００２３】
アルカリ金属酸化物Ｒ’2Ｏ（Ｒ’はＬｉ、Ｎａ、Ｋ）は軟化点を低下させるための成分であり、その合量は１〜１２％、好ましくは１〜１１．５％である。Ｒ’2Ｏが１２％を超えると液相温度が著しく上昇して作業温度範囲が狭くなり、量産性に悪影響を与える。また耐候性が著しく悪化する。一方１％未満の場合、軟化点が高くなる。
【００２４】
Ｌｉ2Ｏはアルカリ金属成分の中で最も軟化点を低下させる効果が大きい。その含有量は１〜１２％、好ましくは１〜１０％である。１２％を超えると分相性が強く、液相温度が高くなって作業性が悪くなる。一方１％より少ないと軟化点が６５０℃を越えてしまう。
【００２５】
Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏは軟化点を低下させる効果があるが、多量に含有すると溶融時にＢ2Ｏ3‐Ｒ'2Ｏで形成される揮発物が多くなり、脈理の生成を助長してしまう。またモールド成形時にも揮発が生じて金型を汚染し、金型の寿命を大きく縮めてしまう。このため、Ｎａ2Ｏの含有量は０〜１０％、特に０〜５％、さらには０．５〜５％であることが好ましい。同様にＫ2Ｏの含有量は０〜９％、特に０〜５％であることが好ましい。
【００２６】
ＴｉＯ2は光学定数の調整成分として０〜０．４％含有することができる。ＴｉＯ2が０．４％を超えると、アッベ数の低下を招くと共に分相性が強まり、液相温度が上昇し、作業性が低下する。
【００２７】
ＺｒＯ２は屈折率を高め、耐候性を向上させる成分である。ＺｒＯ２を添加するとガラスの分相性を強めるため、多量に添加すると液相温度が上昇し、作業性が大幅に低下する。
【００２８】
Ｌａ2Ｏ3は、十分な作業温度範囲を確保するための必須成分であり、またアッベ数を低下させることなく屈折率を高める効果がある。さらに軟化点の上昇を抑え、また耐候性を向上させる効果もある。その含有量は４．５〜２３％、好ましくは５〜２３％である。２３％を超えると分相性が強くなり、液相温度が上がって作業性が大幅に低下する。一方４．５％より少ないと作業温度範囲が著しく狭くなる。
【００２９】
Ｇｄ2Ｏ3は屈折率を高め、耐候性を向上させる成分であり、その含有量は０〜５％、特に０〜３％、さらには０〜２．５％であることが望ましい。Ｇｄ2Ｏ3はＺｒＯ2と同様、添加するとガラスの分相性を強めるため、多量に添加すると液相温度が上昇し、作業性が大幅に低下するが、５％以下の添加であれば差し支えない。
【００３０】
Ｎｂ2Ｏ5は光学定数の調整成分として０〜０．３％、好ましくは０〜０．２％含有することができる。Ｎｂ2Ｏ5が０．３％を超えると、分相性が強まり、液相温度が上昇して作業性が著しく低下する。
【００３１】
Ｂｉ2Ｏ3は屈折率を高める成分であり、モールドプレス成形において、ガラスと金型の融着防止に効果があるが、成形時の加熱によって着色する傾向が強くなるため、その含有量は０〜５％、特に０〜３％であることが望ましい。
【００３２】
清澄剤としてＳｂ2Ｏ3を添加することもできる。なおガラスに対する過度の着色を避けるため、Ｓｂ2Ｏ3の含有量は１％以下とする。
【００３３】
さらにＲＯ／Ｌａ2Ｏ3は１．３未満であることを特徴とする。この比を１．３未満とすることで、日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳによる粉末法耐水性および同粉末法耐酸性での重量減が減少し、また高温多湿状態で静置した際、ガラス表面からのガラス成分の析出がなくなり耐候性が向上する。しかしこの比が１．３以上になると、高温多湿状態でガラス表面からＲＯ成分の析出が多くなり、最終製品の耐候性を著しく損なうことになる。またＲＯ−Ｌａ2Ｏ3系の結晶が発生しやすくなり、液相温度が上昇して作業性が低下する。ＲＯ／Ｌａ2Ｏ3の好ましい範囲は１．２５未満である。
【００３４】
上記以外にも、本発明の特徴を損ねない範囲でＰ2Ｏ5等の他成分を添加することができる。なおＰ2Ｏ5は、モールドプレス成形においてガラスと金型の融着防止や液相温度の低下に効果があるが、分相性が強く耐水性が低下する傾向があるため、５％以下、特に３％以下に制限することが望ましい。
【００３５】
なおＡｓ2Ｏ3は環境上好ましくないため、またＡｇおよびハロゲン類は光可逆変色キャリヤーとなるので、本発明においては使用しないほうがよい。
【００３６】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
【００３７】
表１〜３は本発明の実施例（試料Ｎｏ．２、４、５、７〜１２）および参考例（試料Ｎｏ．１、３、６）を、表４，５は比較例（試料Ｎｏ．１３〜２１）をそれぞれ示している。
【００３８】
【表１】
【表２】
【表３】
【表４】
【表５】
各試料は次のようにして調製した。まず表に示す組成になるようにガラス原料を調合し、白金ルツボを用いて１４００℃で４時間溶融した。溶融後、融液をカーボン板上に流しだし、更にアニール後、各測定に適した試料を作製した。
【００４４】
得られた試料について、屈折率（ｎｄ）、アッベ数（νｄ）、軟化点（ＴS）、成形温度（ＴW）、液相温度（ＴL）、作業温度範囲（△Ｔ）、耐水性及び耐酸性を測定した。それらの結果を各表に示す。
【００４５】
表から明らかなように、本発明の実施例および参考例であるＮｏ．１〜１２の各試料は、屈折率が１．５７１１〜１．６３１２、アッベ数が５５．３以上、軟化点が６３８℃以下である。また作業温度範囲が９０℃以上であり、作業性が優れている。しかも耐水性は重量減が０．０８％以下、耐酸性は重量減が０．２８％以下であり、耐候性が良好である。
【００４６】
これに対し、比較例であるＮｏ．１３、１４、１５、１８、１９は耐候性が悪い。しかもＮｏ．１３、１８は作業温度範囲が狭く、さらにＮｏ．１８は軟化点が６５０℃より高かった。Ｎｏ．１６はアッベ数が５５より低かった。Ｎｏ．１７は軟化点が６５０℃より高かった。Ｎｏ.２０は屈折率が１．５５より低く、軟化点が６５０℃より高かった。Ｎｏ．２１は作業範囲が狭かった。
【００４７】
なお屈折率（ｎｄ）は、ヘリウムランプのｄ線（５８７．６ｎｍ）に対する測定値で示した。
【００４８】
アッベ数（νｄ）は上記したｄ線の屈折率と水素ランプのＦ線（４８６．１ｎｍ）、同じく水素ランプのＣ線（６５６．３ｎｍ）の屈折率の値を用い、アッベ数（νｄ）＝[（ｎｄ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）]式から算出した。
【００４９】
軟化点ＴSは、日本工業規格Ｒ−３１０４に基づいたファイバーエロンゲーション法によって測定した。
【００５０】
作業温度範囲△Ｔは次のようして求めた。まず成形温度ＴWを白金球引上げ法により測定し、１０1.5ポイズに相当する温度として求めた。また液相温度ＴLは２９７〜５００μmの粉末状になるよう試料を粉砕、分級してから白金製のボートに入れ、温度勾配を有する電気炉に２４ｈｒ保持した後、空気中で放冷し、光学顕微鏡で失透の析出位置を求めることで測定した。このようにして得られた成形温度ＴWと液相温度ＴLの差を作業温度範囲△Ｔとした。
【００５１】
耐水性及び耐酸性は、日本光学硝子工業会規格０６−１９７５に基づき、ガラス試料を粒度４２０〜５９０μmに破砕し、その比重グラムを秤量して白金篭に入れ、それを試薬の入ったフラスコに入れて沸騰水浴中で６０分間処理し、処理後の粉末ガラスの質量減（重量％）を算出したものである。なお耐水性評価で用いた試薬はｐＨ６．５〜７．５に調整した純水であり、耐酸性評価で用いた試薬は０．０１Ｎに調整した硝酸水溶液である。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光学ガラスは、ＣＤ、ＭＤ、ＤＶＤその他各種光ディスクシステムの光ピックアップレンズ、ビデオカメラや一般のカメラの撮影用レンズ等の光学レンズに使用される１．５５〜１．６５の屈折率（ｎｄ）、５５以上のアッベ数（νｄ）を有している。また軟化点が低くガラス成分が揮発し難いため、成形精度の低下および金型の劣化や汚染が生じない。しかも作業温度範囲が広く、プリフォームガラスの量産性に優れるとともに、耐候性が良好であるため、製造工程や製品の使用中に物性の劣化や表面の変質を起こすことがない。それゆえモールドプレス成形用光学ガラスとして好適である。
Claims (4)
- 屈折率（ｎｄ）が１．５５〜１．６５、アッベ数（νｄ）が５５以上、軟化点が６５０℃以下の鉛を含まないモールドプレス成形用光学ガラスであって、△Ｔ＝｛成形温度（１０１．５ポイズでの温度）−液相温度｝が５０℃以上、日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳによる粉末法耐水性での重量減が０．１０％未満、同粉末法耐酸性での重量減が０．３５％未満であり、質量％でＳｉＯ２ ３０〜４５％、Ｂ２Ｏ３ ５〜３５％、ＲＯ（Ｒ：Ｍｇ、Ｃａ、Ｂａ、Ｓｒ） ５〜２７％、ＢａＯ ０〜９％、ＳｒＯ ０〜５％、Ｒ’２Ｏ（Ｒ’：Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ） １〜１２％、Ｌａ２Ｏ３ ４．５〜２３％、ＲＯ／Ｌａ２Ｏ３＜１．３の組成を有し、ＺｒＯ ２ を含まないことを特徴とするモールドプレス成形用光学ガラス。
- Ｒ’２ＯとしてＬｉ２Ｏを１〜１２％含有することを特徴とする請求項１のモールドプレス成形用光学ガラス。
- 質量％でＳｉＯ２ ３０〜４５％、Ａｌ２Ｏ３ ０〜１５％、Ｂ２Ｏ３ ５〜３５％、ＭｇＯ ０〜１０％、ＣａＯ ０〜２０％、ＢａＯ ０〜９％、ＳｒＯ ０〜５％、ＺｎＯ ０〜１０％、Ｌｉ２Ｏ １〜１２％、Ｎａ２Ｏ ０〜１０％、Ｋ２Ｏ ０〜９％、ＴｉＯ２ ０〜０．５％、Ｌａ２Ｏ３ ４．５〜２３％、Ｇｄ２Ｏ３ ０〜５％、Ｎｂ２Ｏ５ ０〜０．３％、Ｂｉ２Ｏ３ ０〜５％、Ｓｂ２Ｏ３ ０〜１％であることを特徴とする請求項１のモールドプレス成形用光学ガラス。
- 質量％でＳｉＯ２ ３０〜４５％、Ａｌ２Ｏ３ ０〜１５％、Ｂ２Ｏ３ ５〜３５％、ＭｇＯ ０〜１０％、ＣａＯ ０〜２０％、ＢａＯ ０〜９％、ＳｒＯ ０〜５％、ＺｎＯ ０〜１０％、Ｌｉ２Ｏ １〜１２％、Ｎａ２Ｏ ０〜１０％、Ｋ２Ｏ ０〜９％、ＴｉＯ２ ０〜０．５％、Ｌａ２Ｏ３ ４．５〜２３％、Ｇｄ２Ｏ３ ０〜５％、Ｎｂ２Ｏ５ ０〜０．３％、Ｂｉ２Ｏ３ ０〜５％、Ｓｂ２Ｏ３ ０〜１％、ＲＯ（ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｂａ、Ｓｒの一種以上） ５〜２７％、Ｒ’２Ｏ（Ｒ’はＬｉ、Ｎａ、Ｋの一種以上） １〜１２％、ＲＯ／Ｌａ２Ｏ３＜１．３の組成を有し、ＺｒＯ ２ および鉛を含まないことを特徴とするモールドプレス成形用光学ガラス。
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