JPH0483724A - 光学素子製造用ガラスブランク及びその製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はレンズ等の光学素子のプレス成形に用いるガラ
スブランクおよびその製造方法に関するものである。

［従来の技術］ 従来、ガラス光学素子をプレス成形する際の、ガラスブ
ランクと成形用型との融着、あるいはプレス成形後の光
学レンズに生じる曇りを防止するための手段として次の
提案がされている。

特公平２−１７７８号公報にはガラスブランクの芯とな
る内部ガラスの表面にガラス転移温度が前記内部ガラス
のそれよりも高いガラスを被覆し加圧成形する方法が開
示されている。また、特公平２−１７７９号公報には酸
化ケイ素膜を被覆したガラスブランクにおいて該ガラス
ブランクとして転移温度が前記酸化ケイ素膜より低いガ
ラスを使用した成形方法が開示されている。これら二つ
の提案方法においては、プレス成形時に表面被覆層を未
軟化状態に保つことにより成形時における型とガラスブ
ランクの融着を防止しようとするものである。

［発明が解決しようとしている課題］ しかし、上記従来技術においても以下のような未解決の
問題があった。

すなわち、上記の二つの公報に具体的に開示されている
光学ガラス材料を表面層としたガラスブランクの成形方
法においては、確かに型とガラスブランクとの融着は改
善されている。しかし、前記光学ガラス材料を電子銃蒸
発源を用いた真空蒸着にて薄膜化する場合は蒸発材料で
あるガラスブランクは蒸発時に著しく発泡し、膜中に欠
陥が生じたり、あるいは膜組成の均質化が難しいという
欠点があった。こうのような欠点はガラス材料をターゲ
ットとしたスパッタリングによる膜形成においても同様
に生じた。

また、表面層として酸化ケイ素膜を用いた場合には成形
時に表面クラックの発生が著しいという欠点があった。

従って、本発明の目的は、上記従来技術の欠点であった
ガラスブランクの表面層のクラックや膜中の欠陥を改善
し、しかも型と成形品との離型性を損なうことのない表
面層材料で被覆された光学素子のプレス成形用ガラスブ
ランクおよびその製造方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明に従って、光学素子のプレス成形に用いるガラス
ブランクであって、芯ガラスと該芯ガラスの少なくとも
光学機能面となる面に被覆された表面層からなるガラス
ブランクにおいて、前記表面層が蒸着用ガラスからなる
ことを特徴とする光学素子製造用ガラスブランク、並び
に、蒸着用ガラスからなる表面層を、電子銃を用いた真
空蒸着法により形成する前記光学素子製造用ガラスブラ
ンクの製造方法が提供される。

以下、本発明を更に詳細に説明する。

本発明においては芯ガラスの表面を被覆する表面層の材
質として蒸着用ガラスを用いる。

本発明において蒸着用ガラスとは、該ガラスにより形成
された膜が緻密かつ均質な組成であって、しかも蒸着安
定性があるという特性を持つガラス材料である。蒸着用
ガラスの組成は、好ましくは重量％でＳｘＯ，：　７０
以上９０以下、　　Ｎａ２Ｏ：３以下、　Ａｌ□０３：
３以下、　Ｂ２０．：残部よりなるものである。その−
例としてショット社製の商品名８３２９があり、組成は
ＳｉＯ２：８４．　Ｎａ２Ｏ：３．　Ｂ２Ｏ３：１０゜
Ａ１□０３：３である。

ところで、従来の芯ガラスとその表面を覆う表面層から
なるガラスブランクにおいては、後工程のプレス成形時
の熱応力を考慮して芯ガラスと表面層の熱膨張係数を極
力近いものにしていた。

従って、例えば、上記蒸着用ガラス８３２９　（線膨張
係数は２７．　ｓｘ　ｔｏ−’／　”Ｃ）に対して芯ガ
ラスとしてＳＦ８　（線膨張係数は７７Ｘ　１０−’／
”Ｃ）を使用した場合には、線膨張係数が１０−’／”
Ｃオーダーで異なるため成形後の膜にクラックが発生す
ることが予想される。

しかし、本発明者等はこのような線膨張係数が大きく異
なるガラス材料を組合わせた場合においても、膜厚およ
びプレス成形条件を適宜に設定することで、クラックの
発生を防ぎつつ表面層が平滑な成形品が得られることを
見い出した。

本発明においては、芯ガラスとしてガラス転移温度が表
面に形成された蒸着用ガラスよりも数１０度程度以上低
いガラス材料であれば使用可能である。

芯ガラスは蒸着用ガラスを被覆する前に所望の形状とし
ておく。

芯ガラス上に前記蒸着用ガラスの膜を形成する方法とし
ては、真空蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ等の常法が用
いられる。

該表面層の膜厚は５０〜５００人程度が望ましい。

５０人未満では融着防止の効果が小さくなり、５００人
を越えると後工程のプレス成形時にクラックが発生し易
やすくなる傾向がある。

い。

該ガラスブランクのプレス成形に用いる型の材質として
は、窒化物、炭化物、窒炭化物、あるいはこれらを主成
分とした合金が適している。

プレス成形時の雰囲気は、窒素ガス、大気、還元雰囲気
中のいずれでもよい。

プレス成形温度としては表面層が軟化しない温度を選択
する。これにより、型との反応を少な（し、成形品の表
面劣化を防止するとともに型との密着力を低下させ融着
を防止することができる。

プレス成形後の成形品には必要に応じて反射防止膜を形
成する。この際、すでに形成されている表面層は反射防
止膜の構成要素としても寄与するため、所望の反射防止
膜を得るためには、該表面層の厚さを考慮した膜構成に
するとよい。

［実施例コ 以下、図面を参照しながら本発明の具体的実施例を説明
する。

実施例１ 第１図は本発明によるガラスブランクの一実施例を示す
断面図である。

第１図において、１０１はガラスブランクの芯ガラスで
あり、重フリント系光学ガラス５Ｆ８（オハラ製）より
なる。ＳＦ８の組成は重量％で、ＳｉＯ３：３６．７．
　ＰｂＯ：５７．５．　Ｋ２Ｏ：４．２．　Ｎａ２Ｏ：
０．８Ｂ２０３：０．８である。このガラス転移温度は
４３３℃であり、屈折率は１．６９、線膨張係数は７７
Ｘ１０−“７℃である。

２０２は表面層であり、蒸着用ガラス（商品名８３２９
、ショット社製）よりなる。商品名８３２９の組成は５
ｉＯｚ：８４．　Ｎａ２Ｏ：３．　Ｂ２Ｏ３：１０Ａ１
□０３：３である。このガラス転移温度は５６２℃であ
り、屈折率は１．４６８９、線膨張係数は２７．５Ｘ　
１０−“７℃である。

次に、本発明による芯ガラスと表面層からなるガラスブ
ランクの製造方法を説明する。

芯ガラス１０１として、ＳＦ８を研磨により最終製品形
状として定めた直径２６ｍｍの両凸レンズにほぼ近い形
状に仕上げたものを用いた。芯ガラス１０１を超音波洗
浄機を用いた通常のガラス洗浄工程により洗浄した後、
第２図に示す蒸着蒸着により表面層１０２を形成した。

第２図において、成膜用のドーム２０３に芯ガラス１０
１をセットし、真空槽２０１内に載置した。真空排気口
２０５から真空排気しながら、加熱ヒーター２０２より
芯ガラス１０１を３００℃に加熱した。真空槽２０１内
の真空度がｌＸｌ０−’Ｔｏｒｒ以下になるまで排気し
た後、Ａｒガスをガス導入口２０６から５　Ｘ　１０−
’Ｔｏｒｒまで導入し、高周波印加用アンテナ２０４に
３００Ｗの電力を印加して高周波放電を行ない、芯ガラ
ス１０１のプラズマクリーニングを５分間行なった。そ
の後、Ａｒガスの導入を停止しＩ　Ｘ　１０−’Ｔｏｒ
ｒ以上の真空度に戻った後、蒸発源である蒸着用ガラス
（商品名８３２９）２０７を電子銃２０８により蒸発さ
せ、芯ガラス１０１上に厚さ３００人の表面層を形成し
た。

このようにして形成された表面層は、光学顕微鏡にて４
００倍の倍率で観察したところ、クラックの発生は見ら
れず平滑な膜であった。

次に、上記方法によって得られた芯ガラスと表面層から
なるガラスブランクを、第３図に示すプレス成形装置に
より成形を行なった。

上記ガラスブランクを成形用型３０１，３０２のキャビ
ティー内に載置した後、成形用型３０１．３０２を真空
槽３０３内に設置した。なお、成形用型３０１，３０２
はバインダレス超硬合金よりなる。

次に、真空槽３０３のフタ３１３を閉じ、水冷パイプ３
０４に水を流し、ヒーター３０５に電流を通した。この
時、窒素ガス用バルブ３０６および３０７は閉じ、排気
系バルブ３０８，３０９゜３１０も閉じている。なお、
油回転ポンプ３１１は常に回転している。バルブ３０８
を開は排気を始め、１Ｏ−２Ｔｏｒｒ以下になったらバ
ルブ３０８を閉じバルブ３０６を開いて窒素ガスをボン
ベより真空槽３０３内に導入した。５３０℃になったら
エアシリンダ３１２を作動させて１００ｋｇ／ｃｍ２の
圧力で５分間加圧した。圧力を除去した後、冷却速度５
℃／Ｉｎ１ｎで芯ガラスの転移温度４２５℃以下になる
まで冷却し、その後は２０℃／ｍｉｎ以上の速度で冷却
を行ない、２００℃以下に下がったらバルブ３０６を閉
じ、バルブ３０９を開いて真空槽３０３内に空気を導入
した。それからフタ３１３を開は成形物を取り出す。こ
のようにして第２図に示すレンズを成形した。

以下、同様にして同種のガラスブランクを９個即ち合計
１０個の成形を行なった。

光学顕微鏡（４００倍）による観察の結果、得られた成
形８全てにおいて型との融着は発生せず、また成形品に
曇りおよびクラックの発生は認められなかった。

比較例１ 芯ガラスとして実施例１と同じ＜ＳＦ８　（オハラ製）
を用いた。

ガラスブランク表面被１層としてＢａＬＦ３を用いた。

ＢａＬＦ３の組成は重量％で５ｉ（ｈ　：　４４．８゜
ＢａＯ：２１．７．　Ｎａ２Ｏ：５．２６．　Ｋ２Ｏ：
１１．１．　ＰｂＯ：４．２９゜Ｂ２０ａ：２．７７、
　ＺｎＯ：８．６９．その他である。このガラス転移温
度は４９０℃であり、屈折率は１．５７１３５　、線膨
張係数は１２０　Ｘｌ０−７／’Ｃである。

研磨加工した芯ガラス上に前記実施例と同じ方法でＢａ
ＬＦ３を表面層として形成した。

蒸着直後にこのガラスブランクを肉眼にて観察した結果
、表面層にやけが発生しているのが見られた。

次に、このガラスブランクを前記実施例と同様の方法に
よって成形した。成形時の温度も前記実施例と同じ＜５
３０℃とした。

以下、同様にして同種のガラスブランクを９個即ち合計
１０個の成形を行なった。

このようにして製造された成形品を肉眼にて観察した結
果、いずれの成形品もガラスプラク時に発生していたや
けがそのまま残っていた。

［発明の効果］ 以上説明したように、プレス成形用ガラスブランクとし
て蒸着用ガラスを芯ガラスに蒸着したものを用いること
により、型と成形品の融着がな（、また芯ガラスと蒸着
用ガラスの熱膨張係数に若干の差があってもクラックが
発生しにくい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるガラスブランクの一実施例を示す
断面図である。 第２図は本発明によるガラスブランクの製造方法の一実
施例に用いられる蒸着装置の概略構成を示す模式図であ
る。 第３図はプレス成形が実施される装置の一例を示す断面
図である。 第１図 １０１　： ２０１　＝ ２０３　＝ ２０４　： ２０５　： ２０７　： ２０８　＝ ３０１゜ ３０３　＝ ３０５　： ３０６゜ ３０８゜ ３１１　＝ ３１２　： ３１３　： 芯ガラス、１０２：表面層、 真空槽、　　２０２：加熱ヒーター ドーム、 高周波印加用アンテナ 真空排気口、２０６：ガス導入口、 蒸着用ガラス、 電子銃 ３０２：成形用型 真空槽、　　３０４；水冷パイプ、 ヒーター ３０７：窒素ガス用バルブ ３０９．３１０：排気系バルブ 油回転ポンプ、 エアシリンダ、 フタ。 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光学素子のプレス成形に用いるガラスブランクであ
   って、芯ガラスと該芯ガラスの少なくとも光学機能面と
   なる面に被覆された表面層からなるガラスブランクにお
   いて、前記表面層が蒸着用ガラスからなることを特徴と
   する光学素子製造用ガラスブランク。 ２、前記蒸着用ガラスが、重量％でＳｉＯ＿２：７０以
   上９０以下、Ｎａ＿２Ｏ：３以下、Ａｌ＿２Ｏ＿３：３
   以下、Ｂ＿２Ｏ＿３：残部よりなるものである請求項１
   に記載の光学素子製造用ガラスブランク。 ３、前記蒸着用ガラスからなる表面層の膜厚が、５０Å
   以上５００Å以下である請求項１に記載の光学素子製造
   用ガラスブランク。 ４、前記蒸着用ガラスからなる表面層を、電子銃を用い
   た真空蒸着法により形成する請求項１に記載の光学素子
   製造用ガラスブランクの製造方法。