JPH0792527B2 - 反射鏡 - Google Patents

反射鏡

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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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glass
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敬一 向井
貞吉 林
純 玉置
康二 菊月
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Okamoto Glass Co Ltd
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Okamoto Glass Co Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL 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
    • C03C10/00Devitrified 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
    • C03C10/0018Devitrified 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
    • C03C10/0027Devitrified 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
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL 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
    • C03C17/00Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、照明器具において光源
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。
【0002】
【従来の技術】照明装置、映写機等の光源ランプは、そ
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。
【0003】ガラスからなる基材を用いた反射鏡はま
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。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、散乱
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。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明が提供することに
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。
【0006】
【作用】β−スポジュウメン固溶体(Li2O−Al23
−4SiO2)およびβ−ユークリプタイト固溶体(Li2
O−Al23−2SiO2)を含有する結晶化ガラスは、
Li2O、Al23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。
【0007】本発明者らは、この結晶化ガラスの粗面化
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。
【0008】まず、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%)、Al23 18〜30%、Li
2O 3〜8%、TiO2+ZrO2 3〜5%、P25およ
び(または)B23 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
2O(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。Al23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、P25、およびB23
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。P25およびB2
3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。
【0009】得られたガラスは、通常のガラスの場合と
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。
【0010】生じる結晶化ガラスにおける結晶の大きさ
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。)。
【0011】得られた反射鏡基材に常法により多層反射
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。
【0012】
【実施例】実施例1 SiO2 56%、Al23 21%、Li2O 6%、TiO2
+ZrO2 4%、 P25 3%、B23 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Ta2
-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。
【0013】ガラスの成形形状を板状にしたほかは上記
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。
【0014】実施例2 SiO2 52%、Al23 27%、Li2O 5.3%、Ti
2+ZrO2 5%、P25 3%、B23 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。
【0015】ガラスの成形形状を板状にしたほかは上記
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。
【0016】
【発明の効果】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)

    【特許請求の範囲】
  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。
JP3031315A 1991-02-01 1991-02-01 反射鏡 Expired - Lifetime JPH0792527B2 (ja)

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