JPH0238337A - 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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- JPH0238337A JPH0238337A JP18763788A JP18763788A JPH0238337A JP H0238337 A JPH0238337 A JP H0238337A JP 18763788 A JP18763788 A JP 18763788A JP 18763788 A JP18763788 A JP 18763788A JP H0238337 A JPH0238337 A JP H0238337A
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Landscapes
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
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。
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、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。
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５
７−４７３５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、フン化水素酸および
硝酸に浸漬して表層部の易蒸発成分（Ｂ！ Ｏ，、Ｐｂ
Ｏ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。
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５
７−４７３５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、フン化水素酸および
硝酸に浸漬して表層部の易蒸発成分（Ｂ！ Ｏ，、Ｐｂ
Ｏ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。
〔発明が解決しようとする課題］
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
６２−２ ！Ｊ７２２５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し易い。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
用ガラス素材をフン化水素酸に浸漬させると鉛等の易蒸
発成分と同時にＳｉＯ□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。
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
６２−２ ！Ｊ７２２５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し易い。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
用ガラス素材をフン化水素酸に浸漬させると鉛等の易蒸
発成分と同時にＳｉＯ□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。
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。
〔課題を解決するための手段及び作用］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で一
定時間保持した後冷却することにより、ガラス内部のＰ
ｂ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。
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で一
定時間保持した後冷却することにより、ガラス内部のＰ
ｂ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。
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
酸成分みを溶出除去している。アルカリ溶液としてはＮ
ａＯＨ，ＫＯＨあるいはＣａＣＯ５等、キレート？容７
夜としては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。
酸成分みを溶出除去している。アルカリ溶液としてはＮ
ａＯＨ，ＫＯＨあるいはＣａＣＯ５等、キレート？容７
夜としては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。
Ｃ実施例〕
以下実施例に基づいて本発明の詳細な説明する。
（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１６隠、肉厚３．５ｍｍ、曲率
半径９５ｍ＋＋＋および３５ｍ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
’Ｃ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１６隠、肉厚３．５ｍｍ、曲率
半径９５ｍ＋＋＋および３５ｍ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
’Ｃ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（Ｅ Ｓ ＣＡ −ｅＩｅｃｔｒｏｎｓｐｅｃ
ｔｒｏｓｃｏｐｙ ｆｏｒ ｃｈｅｍｉｃａｌ ａｎａ
ｌｙｓｉｓ ）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（Ｅ Ｓ ＣＡ −ｅＩｅｃｔｒｏｎｓｐｅｃ
ｔｒｏｓｃｏｐｙ ｆｏｒ ｃｈｅｍｉｃａｌ ａｎａ
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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５０ａｍ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”Ｃ，成形用ガラス素材の加熱温度は
５１０°Ｃ３成形圧力は８０ｋｇ／ｃ＋Ｊ、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。
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５０ａｍ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”Ｃ，成形用ガラス素材の加熱温度は
５１０°Ｃ３成形圧力は８０ｋｇ／ｃ＋Ｊ、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ツ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Ｂａ５ＦＯ８を用い
て試作した。押圧成形する前の形状は、外径４．８＋＋
ｎ、肉厚３．５＝２曲率半径１２閣および４．８ｍｍ０
両凸レンズを研削、研摩加工によって成形した０次いで
、該両凸レンズをガラス転移温度（５５０°Ｃ）付近に
加熱昇温しで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１
５０°Ｃに昇温した乾燥器内にて２時間乾燥した。
を、鉛およびバリウムを多量に含むＢａ５ＦＯ８を用い
て試作した。押圧成形する前の形状は、外径４．８＋＋
ｎ、肉厚３．５＝２曲率半径１２閣および４．８ｍｍ０
両凸レンズを研削、研摩加工によって成形した０次いで
、該両凸レンズをガラス転移温度（５５０°Ｃ）付近に
加熱昇温しで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１
５０°Ｃ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°Ｃの鉛成分はガラスの表層部がら蒸発するが、融点
が約７２５°Ｃの酸化バリウムは蒸発しない。
８°Ｃの鉛成分はガラスの表層部がら蒸発するが、融点
が約７２５°Ｃ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’Ｃ，成形用ガラス素材の加熱温度は６００
℃、成形圧力は１２０ｋｇ ／ ｃ４ 、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、極めて型層れも良好なものとなった。
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’Ｃ，成形用ガラス素材の加熱温度は６００
℃、成形圧力は１２０ｋｇ ／ ｃ４ 、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、極めて型層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。
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。 Ｉ・・・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。 Ｉ・・・成形用ガラス素材 ２．３・・・成形用金型
Claims (2)
- （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。 - （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。
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| 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)
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| 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 true JPH0238337A (ja) | 1990-02-07 |
| JP2636010B2 JP2636010B2 (ja) | 1997-07-30 |
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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 |
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|---|---|
| JP (1) | JP2636010B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7727407B2 (en) | 2000-09-13 | 2010-06-01 | Nippon Sheet Glass Co., Ltd. | Amorphous material processing method |
| JP2020083664A (ja) * | 2018-11-15 | 2020-06-04 | 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
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| US7727407B2 (en) | 2000-09-13 | 2010-06-01 | Nippon Sheet Glass Co., Ltd. | Amorphous material processing method |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2636010B2 (ja) | 1997-07-30 |
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