JPH0792527B2 - 反射鏡 - Google Patents
反射鏡Info
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- JPH0792527B2 JPH0792527B2 JP3031315A JP3131591A JPH0792527B2 JP H0792527 B2 JPH0792527 B2 JP H0792527B2 JP 3031315 A JP3031315 A JP 3031315A JP 3131591 A JP3131591 A JP 3131591A JP H0792527 B2 JPH0792527 B2 JP H0792527B2
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C10/00—Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition
- C03C10/0018—Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition containing SiO2, Al2O3 and monovalent metal oxide as main constituents
- C03C10/0027—Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition containing SiO2, Al2O3 and monovalent metal oxide as main constituents containing SiO2, Al2O3, Li2O as main constituents
-
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- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
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Description
ランプと組合わせて使われる反射鏡に関するものであ
る。
れが高輝度のものになるほど発熱も著しく、したがっ
て、ランプと組み合わせて使用される反射鏡の温度上昇
も激しい。特に、近年はランプの高輝度化と小型化が多
くの分野で進んでおり、反射鏡部分で550℃を超える
こともあるようになった。反射鏡は基材とその表面にコ
ーティングされた反射膜からなり、そのいずれもが反射
鏡の耐熱性を支配することは言うまでもないが、基材部
分の耐熱性について考えると、最高使用温度と耐熱衝撃
性の二つが重要である。基材としてよく使われるガラス
の場合、最高使用温度は転移点以下の温度となるため、
最高度の耐熱性を有するパイレックス級ガラスでも55
0℃以下でしか使用できず、耐熱衝撃性はムク棒(直径
5mm)による試験でも温度差250℃が限界であるか
ら、上述のような苛酷な条件では安心して使用すること
ができない。また、基材の耐熱限界によってランプや反
射鏡の小型化が制限されてしまうことになる。
た、散乱光を生じさせるのが難しかった。すなわち、散
乱光を生じさせるには基材の段階で反射膜蒸着面を粗面
にしておかなければならないが、それには成形用金型に
微細な凹凸を設けておいて反射膜蒸着面に転写するしか
なく、多数の金型の加工に多大の費用を必要とするばか
りか粗面化度の変更にも金型を変える必要があるという
問題点があった。さらに、いわゆるコールドミラーの場
合、光源ランプが発する赤外線のうち反射鏡方向に向か
ったものの大部分は反射膜を透過し次いで反射鏡基材を
透過して後方に放射されるが、ガラス基材は透過赤外線
をあまり散乱させないので、集中的に放射される赤外線
による危険な温度上昇を避ける必要上、反射鏡中央部分
の背面に機械部品等を配置する場合は十分な距離をとる
必要があり、装置小型化の妨げとなるという問題点があ
った。一方、セラミックスは、一般に耐熱性は優れてい
るが、十分な光学特性を備えた反射鏡を製造するのに必
要な高精度曲面を形成することが難しく、反射鏡基材と
して実用化された例はない。
光が容易に得られ、しかも背面に放射される赤外線も散
乱光となって背面中央部近傍の局所的温度上昇を回避で
きる耐熱性反射鏡を提供することにある。
成功した耐熱性反射鏡は、β−スポジュウメン固溶体も
しくはβ−ユークリプタイト固溶体を含有する結晶化ガ
ラスからなる光散乱性基材に薄膜多層反射膜を蒸着して
なるものである。
−4SiO2)およびβ−ユークリプタイト固溶体(Li2
O−Al2O3−2SiO2)を含有する結晶化ガラスは、
Li2O、Al2O3およびSiO2の3成分を基本成分とす
る低熱膨張率ガラスを熱処理して結晶化させることによ
り得られる周知の耐熱性材料である。しかしながら、こ
の材料を基材に用いて反射鏡を製造することは従来行わ
れていない。結晶化ガラスは、原料ガラスの成形体をい
かに平滑面に仕上げておいても、β−スポジュウメン固
溶体やβ−ユウクリプタイト固溶体を生成させる結晶化
工程において表面が粗面化するのが普通である(平均粗
さが0.1μm前後、場所によっては0.5μmを超える粗
さになる。なお、パイレックスガラス系反射鏡基材の反
射面は、通常、平均粗さが約0.001〜0.003μm
になるまで研磨される。ただし、“平均粗さ”はJIS
B0601の「中心線平均粗さRa」である。)。した
がって、結晶化後に再度研磨しなければ高反射率反射鏡
の基材として使用することはできないと予想された。た
だし、その研磨は他のセラミックスと同様に至難であ
る。
した表面が意外にもそのまま薄膜多層反射膜を蒸着可能
なものであり、形成される多層反射膜は多くの用途にお
いて好ましいとされる散乱光を反射し、しかも反射率そ
のものは高い水準にあることを見いだした。また、赤外
線はよく透過させ、そのさい結晶化ガラスの多結晶構造
が透過赤外線を強く散乱させ、反射鏡背面に置かれた物
体の温度上昇を少なくすることを知った。本発明はこれ
らの知見に基づき完成されたものである。以下、本発明
の反射鏡の製造法を説明する。
ウクリプタイト固溶体を生成させるのに適当なガラスを
常法により製造する。原料の好適酸化物組成は、SiO2
50〜70%(重量%)、Al2O3 18〜30%、Li
2O 3〜8%、TiO2+ZrO2 3〜5%、P2O5およ
び(または)B2O3 が合計量として8%以下、RO
(ただしRはマグネシウム、カルシウム、バリウム、亜
鉛、鉛からなる群から選ばれた金属原子を表す)および
R2O(ただしRはカリウム原子またはナトリウム原子
を表す)が合計量として10%以下である。SiO2は、
50%未満ではガラスが成形中に失透し易く、70%を
超えると溶融が困難になる。Al2O3は17%未満では
熱膨張係数が大きくなって耐熱衝撃性が悪くなり、30
%を超えると溶融が困難になる。Li2Oは、3%未満で
は溶融が困難であり、8%を超えると熱膨張係数が大き
くなって耐熱性が低下する。TiO2およびZrO2は結晶
核形成剤として必要な成分であって、これらの合計量が
3%未満では結晶化に時間がかかりすぎるが、8%を超
えると、溶融が困難になるとともにガラス成形中に失透
を起こしやすくなる。その他、P2O5、およびB2O3は
溶融性と作業性の向上に有効な成分であるが、多すぎる
と、失透、ガラス成形体の変形等、好ましくない結果を
生じるので、過剰量の配合は避ける。P2O5およびB2
O3は、単独では5%を超えないことが望ましい。RO
およびR2Oは、ガラスの溶融性、成形性の向上に有効
であると同時に、結晶化ガラスの結晶径、結晶量および
表面凹凸の調整に有効な成分であって、これらを加減す
ることにより、最終製品の光学特性を調整することがで
きる。
同様に、ブロー法、プレス法、ロール法、キャスト法
等、任意の方法で、反射鏡基材の形状に成形する。その
後、反射膜コーティング面には、必要に応じて研磨仕上
げを施す。次いでガラス成形体を加熱炉に入れ、結晶化
のための2段の熱処理を施す。第一段の熱処理において
は、5〜20℃の昇温速度でガラスの変形温度以下の温
度、通常500〜600℃に昇温し、その温度に0.5
〜3時間保持する。これにより、β−ユークリプタイト
またはβ−スポジュウメンの微結晶を均一に生成させる
ことができる。その後、温度を約700〜900℃に上
昇させ、この温度に約1〜3時間保持して、β−ユーク
リプタイト固溶体またはβ−スポジュウメン固溶体を生
成させる。
および量は、ガラス組成、熱処理の温度および時間を調
節することにより制御可能である。まず結晶の大きさ
は、熱処理の温度と時間に最も大きく依存する。結晶粒
径は第一段熱処理における結晶核形成速度が大きいほど
小さくなるが、結晶核形成速度と熱処理温度との関係は
ガラス組成によって異なる。また、第二段熱処理の温度
を高くするほど、析出する結晶は大きくなる。熱処理の
時間を長くすることにより、結晶径を成長させることも
できる。結晶の大きさは核形成剤の量によっても左右さ
れ、核生成量が少なければ大きな結晶に発達するし、核
生成量が多ければ小さい結晶が多数発達する。結晶量
は、アルカリ金属およびアルカリ土類金属の量によって
も左右される。しかしながら、一般に結晶粒径は0.2
〜2.0μm程度であり結晶量は40〜90%程度であ
る。そして、これら結晶の生成状態に応じて、表面の平
均粗さが0.05〜0.5μmの結晶化ガラスが得られる
(一般に、大きな結晶が多量に生成するほど表面は粗く
なる。)。
膜を蒸着すれば、本発明の反射鏡が得られる。基材表面
の粗さは、ほぼそのまま、反射膜の表面粗さになる。こ
の反射鏡の使用時における表面反射光線の散乱度は、基
材の表面粗さを承継した反射面の表面粗さによって決ま
り、また、背面から放射される赤外線の散乱は結晶量に
依存する。基材がβ−スポジュウメン固溶体またはβ−
ユウクリプタイト固溶体からなる本発明の反射鏡は、耐
熱性および耐熱衝撃性にも優れ、650℃までの温度で
の連続使用に耐えるとともに約600℃までの温度急変
に耐える。
+ZrO2 4%、 P2O5 3%、B2O3 3%、ZnO+
MgO 4%、K2O+Na2O 2%の組成になるよう原
料を調合し、1470℃で溶融してガラス化し、これを
プレス法により直径80mmの反射鏡の基材形状に成形し
た。得られたガラス成形体を630℃に1時間保持した
後、毎分5℃の昇温速度で800℃に昇温し、この温度
で1時間保持してから冷却した。熱処理前透明であった
成形体は乳白色になっており、X線回折図から、β−ス
ポジュウメン固溶体になったことが確認された。熱膨張
係数(室温〜400℃における平均値)は12×10-7
/℃、曲げ強度は1200kgf/cm2、表面の平均粗さは
0.2μmであった。次いで、製品の所定の位置にTa2O
-SiO2交互多層膜を蒸着して反射鏡を製造した。蒸着
は、通常の平滑ガラス面に対する処理の場合と同様の条
件で容易に行うことができた。
と同様にして熱処理と反射膜蒸着を行なった試験片につ
いて測定した反射膜蒸着面の可視光線反射率は、熱処理
を施さない平滑なガラス板に同じ反射膜を蒸着した表面
の反射率の約40%であって、表面の微細な凹凸により
反射光が強く散乱していることが確認された。また、同
じ試験片の赤外線全透過率(積分球で散乱光も集めて測
定された透過率)は1000〜2500nmの範囲で80
%以上であったが、平行透過率は1000nmで1%、1
500nmで40%、2000nmで70%であって、透過
赤外線が強く散乱していることが確認された。
O2+ZrO2 5%、P2O5 3%、B2O3 4%、BaO
+CaO 3%、K2O+Na2O0.5%の組成になるよ
う原料を調合し、1520℃で溶融してガラス化し、こ
れをプレス法により直径80mmの反射鏡の基材形状に成
形した。得られたガラス成形体を670℃に1時間保持
した後、毎分3℃の昇温速度で770℃に昇温し、この
温度で1時間保持してから冷却した。熱処理前透明であ
った成形体は乳白色になっており、X線回折図から、β
−スポジュウメン固溶体になったことが確認された。熱
膨張係数は3×10-7/℃、曲げ強度は900kgf/cm2、
表面の平均粗さは0.1μmであった。次いで、製品の所
定の位置にTa2O-SiO2交互多層膜を蒸着して反射鏡
を製造した。蒸着は、通常の平滑ガラス面に対する処理
の場合と同様の条件で容易に行うことができた。
と同様にして熱処理と反射膜蒸着を行なった試験片につ
いて測定した反射膜蒸着面の可視光線反射率は、熱処理
を施さない平滑なガラス板に同じ反射膜を蒸着した表面
の反射率の約70%であった。また、同じ試験片の赤外
線全透過率は1000〜2500nmの範囲で80%以上
であったが、平行透過率は1000nmで2%、1500
nmで50%、2000nmで70%であった。
ユークリプタイト固溶体を含有する結晶化ガラスからな
る本質的に光散乱性の成形体を反射鏡基材として使用す
る本発明によれば、基材粗面化のための繁雑かつコスト
の高い成形工程における転写や後加工を要することなし
に、容易に、散乱光となる反射光線が得られる。本発明
の反射鏡においてはまた透過赤外線も散乱光になるか
ら、反射鏡背面中央部近傍の局所的温度上昇を回避で
き、機械器具に組込む場合に有利である。
Claims (1)
- 【請求項1】 β−スポジュウメン固溶体もしくはβ−
ユークリプタイト固溶体を含有する結晶化ガラスからな
る光散乱性基材に薄膜多層反射膜を蒸着してなる反射
鏡。
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JP3031315A JPH0792527B2 (ja) | 1991-02-01 | 1991-02-01 | 反射鏡 |
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ID=12327849
Family Applications (1)
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- 1991-02-01 JP JP3031315A patent/JPH0792527B2/ja not_active Expired - Lifetime
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