JPH0977519A - ガラス光学素子の製造方法 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 成形型表面の炭素薄膜の剥離や成形型である
炭化ケイ素および／または窒化ケイ素のプルアウトの発
生を抑えたガラス光学素子の製造方法を提供する。 【解決手段】 少なくとも成形面が炭化ケイ素および／
または窒化ケイ素を主成分とする材料からなり、この成
形面上にさらに融着防止用の炭素薄膜が形成されている
成形型を用い、この成形型内に、屈伏点が５６５℃以下
で、ガラス成分としてＡｓ2Ｏ3を含まないガラス素材を
入れ、加熱軟化した状態で加圧成形することを特徴とす
るガラス光学素子の製造方法。
炭化ケイ素および／または窒化ケイ素のプルアウトの発
生を抑えたガラス光学素子の製造方法を提供する。 【解決手段】 少なくとも成形面が炭化ケイ素および／
または窒化ケイ素を主成分とする材料からなり、この成
形面上にさらに融着防止用の炭素薄膜が形成されている
成形型を用い、この成形型内に、屈伏点が５６５℃以下
で、ガラス成分としてＡｓ2Ｏ3を含まないガラス素材を
入れ、加熱軟化した状態で加圧成形することを特徴とす
るガラス光学素子の製造方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は高精度のガラス光学
素子の製造方法に関する。
素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】ガラ
ス素材を成形型内でプレス成形して高精度のガラス光学
素子を製造するための技術について、従来種々の検討が
なされている。例えば、ガラス素材をプレス成形するた
めの成形型として、成形面が炭化ケイ素、窒化ケイ素な
どからなる成形型は良く知られている。
ス素材を成形型内でプレス成形して高精度のガラス光学
素子を製造するための技術について、従来種々の検討が
なされている。例えば、ガラス素材をプレス成形するた
めの成形型として、成形面が炭化ケイ素、窒化ケイ素な
どからなる成形型は良く知られている。
【０００３】炭化ケイ素や窒化ケイ素は高温硬度、高温
強度等に極めて優れた材料であり、例えばＣＶＤ法で成
形型表面を作製すれば、気孔等の欠陥がなく緻密であ
り、鏡面加工ができる。しかしながら、これらの材料か
らなる成形型はその極表面は酸化されて、数１０オング
ストローム程度の酸化ケイ素の層が形成されやすく、こ
のためにアルカリやアルカリ土類陽イオンからなるガラ
ス修飾成分を多量に含むホウケイ酸塩ガラスやケイ酸塩
ガラスなどからなるガラスをプレス成形すると、ガラス
が融着し、同時に冷却の際に成形型のところどころに応
力集中が起こるため、クラックが生じて成形型の表層が
スポット状にえぐり取られる現象（以下、この現象をプ
ルアウトと呼ぶ）が発生する。
強度等に極めて優れた材料であり、例えばＣＶＤ法で成
形型表面を作製すれば、気孔等の欠陥がなく緻密であ
り、鏡面加工ができる。しかしながら、これらの材料か
らなる成形型はその極表面は酸化されて、数１０オング
ストローム程度の酸化ケイ素の層が形成されやすく、こ
のためにアルカリやアルカリ土類陽イオンからなるガラ
ス修飾成分を多量に含むホウケイ酸塩ガラスやケイ酸塩
ガラスなどからなるガラスをプレス成形すると、ガラス
が融着し、同時に冷却の際に成形型のところどころに応
力集中が起こるため、クラックが生じて成形型の表層が
スポット状にえぐり取られる現象（以下、この現象をプ
ルアウトと呼ぶ）が発生する。
【０００４】そこで特公平４−６１８１６号公報や特開
平２−１９９０３６号公報には、炭化ケイ素や窒化ケイ
素からなる成形面に融着防止用薄膜として、硬質炭素膜
やｉ−カーボン膜などの炭素薄膜を形成することが開示
されており、炭素薄膜で成形型の炭化ケイ素または窒化
ケイ素表面を被覆することにより、融着及びプルアウト
が極めて有効に防止される。
平２−１９９０３６号公報には、炭化ケイ素や窒化ケイ
素からなる成形面に融着防止用薄膜として、硬質炭素膜
やｉ−カーボン膜などの炭素薄膜を形成することが開示
されており、炭素薄膜で成形型の炭化ケイ素または窒化
ケイ素表面を被覆することにより、融着及びプルアウト
が極めて有効に防止される。
【０００５】しかし常に問題になるのは、成形型の成形
面の全面にわたって完全な炭素薄膜を形成することは生
産技術上不可能であることである。ミクロ的に見ると数
ケ所に膜ヌケ（膜欠陥部）が存在する。このことは特開
平２−１２０２４５号公報に開示されており、当業界で
良く知られていることである。
面の全面にわたって完全な炭素薄膜を形成することは生
産技術上不可能であることである。ミクロ的に見ると数
ケ所に膜ヌケ（膜欠陥部）が存在する。このことは特開
平２−１２０２４５号公報に開示されており、当業界で
良く知られていることである。
【０００６】そして炭素薄膜に膜欠陥部を有する成形型
では、露出した炭化ケイ素が酸化されて酸化ケイ素とな
り、プレス成形を繰り返すと、ガラスとの融着、応力集
中によりプルアウトが生じてしまう。
では、露出した炭化ケイ素が酸化されて酸化ケイ素とな
り、プレス成形を繰り返すと、ガラスとの融着、応力集
中によりプルアウトが生じてしまう。
【０００７】さらに前記特公平４−６１８１６号公報や
特開平２−１９９０３６号公報に記載のように成形型の
成形面に融着防止用の炭素薄膜を設けたとしても、この
炭素薄膜は永久膜ではなく、プレス成形を繰り返すと、
炭化ケイ素や窒化ケイ素の表面が酸化されて炭素膜の付
着力が弱くなり炭素膜は剥離してしまう。
特開平２−１９９０３６号公報に記載のように成形型の
成形面に融着防止用の炭素薄膜を設けたとしても、この
炭素薄膜は永久膜ではなく、プレス成形を繰り返すと、
炭化ケイ素や窒化ケイ素の表面が酸化されて炭素膜の付
着力が弱くなり炭素膜は剥離してしまう。
【０００８】そこで、プレス成形をある期間行なった
後、成形型の炭素薄膜を強制的に剥離除去して新たな炭
素薄膜を形成して成形型を再生使用している。
後、成形型の炭素薄膜を強制的に剥離除去して新たな炭
素薄膜を形成して成形型を再生使用している。
【０００９】しかし上述のように炭素薄膜の形成時に膜
ヌケの問題は不可避であり、このような炭素薄膜に膜欠
陥部を有する成形型を用いてプレス成形を繰り返すと、
上記と同様にプルアウトが発生し、その程度が著しくな
ると、得られたガラス光学素子は欠陥を有することにな
るだけでなく、成形型が最早使用できなくなる。
ヌケの問題は不可避であり、このような炭素薄膜に膜欠
陥部を有する成形型を用いてプレス成形を繰り返すと、
上記と同様にプルアウトが発生し、その程度が著しくな
ると、得られたガラス光学素子は欠陥を有することにな
るだけでなく、成形型が最早使用できなくなる。
【００１０】このようにプレス成形型における炭素薄膜
の完全成膜が生産技術上不可能であることから、プレス
成形されるガラス素材に関しての検討がなされるべきと
ころであるが、ガラス素材の検討は未だ十分なされてい
ないのが現状である。
の完全成膜が生産技術上不可能であることから、プレス
成形されるガラス素材に関しての検討がなされるべきと
ころであるが、ガラス素材の検討は未だ十分なされてい
ないのが現状である。
【００１１】最近特開平６−３４５４６１号公報は、ア
モルファスダイヤモンド型炭素薄膜を有する金型上に脱
泡剤、着色防止剤としての酸化ヒ素および酸化アンチモ
ンを各０．２％ずつ含む重クラウンガラスを載置し、７
５０〜１２５０℃の温度で保持すると、脱泡剤、着色防
止剤として含まれる酸化ヒ素および酸化アンチモンから
遊離した酸素ガスと炭素薄膜とが反応して、炭素薄膜が
消耗するとともに一部は剥離すると述べ、この炭素薄膜
の反応を防止するために酸化ヒ素および酸化アンチモン
の両者を含まないガラス素材を被成形ガラスとして用い
ていることを提案している。
モルファスダイヤモンド型炭素薄膜を有する金型上に脱
泡剤、着色防止剤としての酸化ヒ素および酸化アンチモ
ンを各０．２％ずつ含む重クラウンガラスを載置し、７
５０〜１２５０℃の温度で保持すると、脱泡剤、着色防
止剤として含まれる酸化ヒ素および酸化アンチモンから
遊離した酸素ガスと炭素薄膜とが反応して、炭素薄膜が
消耗するとともに一部は剥離すると述べ、この炭素薄膜
の反応を防止するために酸化ヒ素および酸化アンチモン
の両者を含まないガラス素材を被成形ガラスとして用い
ていることを提案している。
【００１２】しかし特開平６−３４５４６１号公報に記
載のように、酸化ヒ素および酸化アンチモンを含まない
ガラス素材を用いることは、溶融ガラスの泡切れが非常
に悪くなり、またガラスが着色するので、好ましいこと
ではなく、その解決が望まれていた。
載のように、酸化ヒ素および酸化アンチモンを含まない
ガラス素材を用いることは、溶融ガラスの泡切れが非常
に悪くなり、またガラスが着色するので、好ましいこと
ではなく、その解決が望まれていた。
【００１３】
【課題を解決するための手段】高精度のガラス光学素子
を得るためのプレス成形は、通常、ガラス粘度が１０7
〜１０9ポアズという高粘度領域で行われる。
を得るためのプレス成形は、通常、ガラス粘度が１０7
〜１０9ポアズという高粘度領域で行われる。
【００１４】本発明者らは、プレス成形時における成形
型の炭素薄膜の反応および剥離現象の原因の究明を行な
った。その結果、炭素薄膜のガラスとの反応による消耗
現象は、温度が７５０℃以上という高温で、ガラス粘度
が１０5ポアズ以下という低粘度の場合には、特開平６
−３４５４６１号公報に記載の如く炭素薄膜が、酸化ヒ
素および酸化アンチモンから遊離した酸素によって酸化
消耗することによって起るが、例えば６３０℃の低温
で、実際のプレス成形の粘度領域では、非酸化性雰囲気
であればガラス中の酸化ヒ素や酸化アンチモンによる前
記炭素薄膜の酸化消耗は極めてわずかしか起こらず、酸
化ヒ素や酸化アンチモンの含有の有無による有意差がほ
とんどないことがわかった。プレス成形を繰り返すと、
むしろ膜の成膜状態の悪い部分を通して炭化ケイ素が徐
々に酸化されて酸化ケイ素となり、炭素薄膜との界面で
の付着力が徐々に弱まり、一定期間後に炭素薄膜が剥離
する。なお、雰囲気中に酸素が存在すると炭素薄膜は酸
素により酸化消耗する。
型の炭素薄膜の反応および剥離現象の原因の究明を行な
った。その結果、炭素薄膜のガラスとの反応による消耗
現象は、温度が７５０℃以上という高温で、ガラス粘度
が１０5ポアズ以下という低粘度の場合には、特開平６
−３４５４６１号公報に記載の如く炭素薄膜が、酸化ヒ
素および酸化アンチモンから遊離した酸素によって酸化
消耗することによって起るが、例えば６３０℃の低温
で、実際のプレス成形の粘度領域では、非酸化性雰囲気
であればガラス中の酸化ヒ素や酸化アンチモンによる前
記炭素薄膜の酸化消耗は極めてわずかしか起こらず、酸
化ヒ素や酸化アンチモンの含有の有無による有意差がほ
とんどないことがわかった。プレス成形を繰り返すと、
むしろ膜の成膜状態の悪い部分を通して炭化ケイ素が徐
々に酸化されて酸化ケイ素となり、炭素薄膜との界面で
の付着力が徐々に弱まり、一定期間後に炭素薄膜が剥離
する。なお、雰囲気中に酸素が存在すると炭素薄膜は酸
素により酸化消耗する。
【００１５】また本発明者らは、プレス成形時において
炭化ケイ素の酸化による酸化ケイ素の形成により、成形
型の表面がスポット状にえぐり取られる、いわゆるプル
アウト現象を抑止し得るガラス素材について検討を加え
た結果、例えば６３０℃という低温では、ガラス素材中
に、脱泡剤、着色防止剤として酸化ヒ素が存在すると望
ましくないプルアウト現象を起すが、一方酸化アンチモ
ンは所定量存在していてもプルアウト現象を起しにくい
ことを確認した。
炭化ケイ素の酸化による酸化ケイ素の形成により、成形
型の表面がスポット状にえぐり取られる、いわゆるプル
アウト現象を抑止し得るガラス素材について検討を加え
た結果、例えば６３０℃という低温では、ガラス素材中
に、脱泡剤、着色防止剤として酸化ヒ素が存在すると望
ましくないプルアウト現象を起すが、一方酸化アンチモ
ンは所定量存在していてもプルアウト現象を起しにくい
ことを確認した。
【００１６】本発明者らのこれらの検討結果より、融着
防止用の炭素薄膜が設けられている成形型を用いてガラ
ス光学素子を製造する際には、被成形ガラスとして、低
温成形可能な低軟化点を有し、かつガラス成分として酸
化ヒ素を含まないガラス素材を用いることにより、上記
炭素薄膜の剥離およびプルアウト現象を著しく抑えるこ
とができることが明らかとなった。なお本明細書におい
て、酸化ヒ素とは、Ａｓ2Ｏ3およびＡｓ2Ｏ5を含むもの
とする。
防止用の炭素薄膜が設けられている成形型を用いてガラ
ス光学素子を製造する際には、被成形ガラスとして、低
温成形可能な低軟化点を有し、かつガラス成分として酸
化ヒ素を含まないガラス素材を用いることにより、上記
炭素薄膜の剥離およびプルアウト現象を著しく抑えるこ
とができることが明らかとなった。なお本明細書におい
て、酸化ヒ素とは、Ａｓ2Ｏ3およびＡｓ2Ｏ5を含むもの
とする。
【００１７】本発明は、上記の種々の検討結果に基づい
て完成したものであり、少なくとも成形面が炭化ケイ素
および／または窒化ケイ素を主成分とする材料からな
り、この成形面上にさらに融着防止用の炭素薄膜が形成
されている成形型を用い、この成形型内に、屈伏点が５
６５℃以下で、ガラス成分として酸化ヒ素を含まないガ
ラス素材を入れ、加熱軟化した状態で加圧成形すること
を特徴とするガラス光学素子の製造方法を要旨とする。
なお、ここに屈伏点とは、例えば直径５ｍｍ、長さ２０
ｍｍのガラス試料に１０ｇの荷重を加えて、熱膨張を測
定した際に、見掛け上膨張が停止し、収縮が開始する温
度であり、約１０10〜１０11ポアズの粘度に相当する温
度である。
て完成したものであり、少なくとも成形面が炭化ケイ素
および／または窒化ケイ素を主成分とする材料からな
り、この成形面上にさらに融着防止用の炭素薄膜が形成
されている成形型を用い、この成形型内に、屈伏点が５
６５℃以下で、ガラス成分として酸化ヒ素を含まないガ
ラス素材を入れ、加熱軟化した状態で加圧成形すること
を特徴とするガラス光学素子の製造方法を要旨とする。
なお、ここに屈伏点とは、例えば直径５ｍｍ、長さ２０
ｍｍのガラス試料に１０ｇの荷重を加えて、熱膨張を測
定した際に、見掛け上膨張が停止し、収縮が開始する温
度であり、約１０10〜１０11ポアズの粘度に相当する温
度である。
【００１８】
【発明の実施の形態】本発明の光学ガラス素子の製造方
法においては、成形型として、少なくとも成形面が炭化
ケイ素および／または窒化ケイ素を主成分とする材料か
らなり、この成形面上にさらに融着防止用炭素薄膜が形
成された成形型を用いる。
法においては、成形型として、少なくとも成形面が炭化
ケイ素および／または窒化ケイ素を主成分とする材料か
らなり、この成形面上にさらに融着防止用炭素薄膜が形
成された成形型を用いる。
【００１９】上記成形型において、炭化ケイ素および／
または窒化ケイ素を主成分とする材料からなる成形面
は、炭化ケイ素および／または窒化ケイ素からなる成形
型の基盤材料それ自体によって形成してもよいし、超硬
合金などの基盤材料上に直接または中間層を介して炭化
ケイ素および／または窒化ケイ素をＣＶＤ法、スパッタ
リング法、プラズマＣＶＤ法などにより成膜することに
より形成してもよい。ＣＶＤ法による炭化ケイ素および
／または窒化ケイ素は緻密性に優れている点で好まし
く、ＣＶＤ法によるβ−ＳｉＣが特に好ましい。なお、
成形面は炭化ケイ素および／または窒化ケイ素を主成分
とする材料からなるものであればよく、従って炭化ケイ
素および／または窒化ケイ素のみを使用することができ
るのはもちろんであるが、炭化ケイ素および／または窒
化ケイ素を９０重量％以上含むセラミックス、例えばＳ
ｉＡｌＯＮなどの窒化ケイ素セラミックスなどを使用す
ることもできる。
または窒化ケイ素を主成分とする材料からなる成形面
は、炭化ケイ素および／または窒化ケイ素からなる成形
型の基盤材料それ自体によって形成してもよいし、超硬
合金などの基盤材料上に直接または中間層を介して炭化
ケイ素および／または窒化ケイ素をＣＶＤ法、スパッタ
リング法、プラズマＣＶＤ法などにより成膜することに
より形成してもよい。ＣＶＤ法による炭化ケイ素および
／または窒化ケイ素は緻密性に優れている点で好まし
く、ＣＶＤ法によるβ−ＳｉＣが特に好ましい。なお、
成形面は炭化ケイ素および／または窒化ケイ素を主成分
とする材料からなるものであればよく、従って炭化ケイ
素および／または窒化ケイ素のみを使用することができ
るのはもちろんであるが、炭化ケイ素および／または窒
化ケイ素を９０重量％以上含むセラミックス、例えばＳ
ｉＡｌＯＮなどの窒化ケイ素セラミックスなどを使用す
ることもできる。
【００２０】超硬合金などの基盤材料上に炭化ケイ素お
よび／または窒化ケイ素を主成分とする薄膜を形成する
場合、その膜厚は、０．０２〜２μｍであるのが好まし
い。また炭化ケイ素および／または窒化ケイ素焼結体上
にＣＶＤ法で厚膜を形成したものや、基盤全体がＣＶＤ
法で作製したものは特に好ましい。
よび／または窒化ケイ素を主成分とする薄膜を形成する
場合、その膜厚は、０．０２〜２μｍであるのが好まし
い。また炭化ケイ素および／または窒化ケイ素焼結体上
にＣＶＤ法で厚膜を形成したものや、基盤全体がＣＶＤ
法で作製したものは特に好ましい。
【００２１】成形型において上記成形面上に設ける融着
防止用薄膜としては、非結晶および／またはダイヤモン
ド構造の単一成分層または混合層からなる炭素薄膜が融
着防止性に特に優れているので好ましい。この炭素薄膜
は、Ｃ−Ｈ結合を有したものおよびＣ−Ｈ結合を有しな
いものがあるが、それらのいずれでもよい。これらの融
着防止用薄膜の形成はスパッタリング法、イオンプレー
ティング法、プラズマＣＶＤ法などの各材料に好適な成
膜方法を用いて行なわれる。
防止用薄膜としては、非結晶および／またはダイヤモン
ド構造の単一成分層または混合層からなる炭素薄膜が融
着防止性に特に優れているので好ましい。この炭素薄膜
は、Ｃ−Ｈ結合を有したものおよびＣ−Ｈ結合を有しな
いものがあるが、それらのいずれでもよい。これらの融
着防止用薄膜の形成はスパッタリング法、イオンプレー
ティング法、プラズマＣＶＤ法などの各材料に好適な成
膜方法を用いて行なわれる。
【００２２】融着防止用炭素薄膜の膜厚は、０．０２〜
１μｍが好ましい。０．０２μｍ未満では融着防止のた
めに不十分であり、１μｍを超えると面粗度が悪化する
と共に成形型の形状維持性も悪化する。
１μｍが好ましい。０．０２μｍ未満では融着防止のた
めに不十分であり、１μｍを超えると面粗度が悪化する
と共に成形型の形状維持性も悪化する。
【００２３】なお成形面に融着防止用薄膜を形成するに
先立ち中間層を設けてもよい。また、上記融着防止用炭
素薄膜を組み合わせた複層膜としてもよい。
先立ち中間層を設けてもよい。また、上記融着防止用炭
素薄膜を組み合わせた複層膜としてもよい。
【００２４】本発明のガラス光学素子の製造方法におい
て用いる被成形ガラスとしては、（ｉ）屈伏点が５６５
℃以下で、（ii）ガラス成分としてＡｓ2Ｏ3を含まない
ガラス素材を用いる。ガラス素材におけるこの要件
（ｉ）および（ii）は本発明の特徴的要件である。
て用いる被成形ガラスとしては、（ｉ）屈伏点が５６５
℃以下で、（ii）ガラス成分としてＡｓ2Ｏ3を含まない
ガラス素材を用いる。ガラス素材におけるこの要件
（ｉ）および（ii）は本発明の特徴的要件である。
【００２５】屈伏点を上記（ｉ）のように限定する理由
は、後掲の実施例で実証するように屈伏点が５６５℃を
超えると、成形型表面にプルアウトが数多く発生するの
に対し、屈伏点を５６５℃以下にすると、成形型表面に
プルアウトの発生が著しく抑えられ、成形型の長寿命化
が達成されるからである。なお、屈伏点が５６５℃を超
えると、Ａｓ2Ｏ3、Ｓｂ2Ｏ3の両方を含まなくしても、
本発明に比べて明らかにプルアウトが発生しやすい。
は、後掲の実施例で実証するように屈伏点が５６５℃を
超えると、成形型表面にプルアウトが数多く発生するの
に対し、屈伏点を５６５℃以下にすると、成形型表面に
プルアウトの発生が著しく抑えられ、成形型の長寿命化
が達成されるからである。なお、屈伏点が５６５℃を超
えると、Ａｓ2Ｏ3、Ｓｂ2Ｏ3の両方を含まなくしても、
本発明に比べて明らかにプルアウトが発生しやすい。
【００２６】また上記（ii）のようにガラス成分として
Ａｓ2Ｏ3を含まないことを要件としたのは、後掲の実施
例で実証するようにＡｓ2Ｏ3を含むと、プレス成形時に
プルアウトの発生を起しやすいのに対し、Ａｓ2Ｏ3を含
まないと、プルアウトの発生が抑えられるからである。
Ａｓ2Ｏ3を含まないことを要件としたのは、後掲の実施
例で実証するようにＡｓ2Ｏ3を含むと、プレス成形時に
プルアウトの発生を起しやすいのに対し、Ａｓ2Ｏ3を含
まないと、プルアウトの発生が抑えられるからである。
【００２７】脱泡および着色防止のためにはＡｓ2Ｏ3又
はＳｂ2Ｏ3のいずれかを添加することが必須であるが、
本発明者は屈伏点が５６５℃以下でプレス温度が６３０
℃以下のガラスではＳｂ2Ｏ3はＡｓ2Ｏ3と異なりプルア
ウト発生因子ではないことを見い出した。従って、本発
明において用いる被成形ガラスは、脱泡及び着色防止の
観点からＳｂ2Ｏ3を含むものがよく、その含有量は重量
％で０．０１〜０．５％が好ましく、特に０．１〜０．
３％が好ましい。
はＳｂ2Ｏ3のいずれかを添加することが必須であるが、
本発明者は屈伏点が５６５℃以下でプレス温度が６３０
℃以下のガラスではＳｂ2Ｏ3はＡｓ2Ｏ3と異なりプルア
ウト発生因子ではないことを見い出した。従って、本発
明において用いる被成形ガラスは、脱泡及び着色防止の
観点からＳｂ2Ｏ3を含むものがよく、その含有量は重量
％で０．０１〜０．５％が好ましく、特に０．１〜０．
３％が好ましい。
【００２８】屈伏点が５６５℃以下であり、Ａｓ2Ｏ3を
含まないガラスの好ましいものとして、その組成が重量
％で、ＳｉＯ2 ２８〜５５％、Ｂ2Ｏ3 ５〜３０％、
ＳｉＯ2＋Ｂ2Ｏ3 ４６〜７０％、ＳｉＯ2／Ｂ2Ｏ3
１．３〜１２．０（重量比）、Ｌｉ2Ｏ ５〜１２％、
Ｎａ2Ｏ ０〜５％、Ｋ2Ｏ ０〜５％、Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2
Ｏ＋Ｋ2Ｏ ５〜１２％、ＢａＯ ０〜４０％、ＭｇＯ
０〜１０％、ＣａＯ０〜２３％、ＳｒＯ ０〜２０
％、ＺｎＯ ０〜２０％、ＢａＯ＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋Ｓ
ｒＯ＋ＺｎＯ １０〜４４％、ＳｉＯ2＋Ｂ2Ｏ3＋Ｌｉ2
Ｏ＋ＢａＯ＋ＣａＯ ７２％以上、Ａｌ2Ｏ3 １〜７．
５％、Ｐ2Ｏ5 ０〜３％、Ｌａ2Ｏ3 ０〜１５％、Ｙ2
Ｏ3 ０〜５％、Ｇｄ2Ｏ3 ０〜５％、ＴｉＯ2 ０〜３
％、Ｎｂ2Ｏ5 ０〜３％、ＺｒＯ2 ０〜５％、Ｌａ2Ｏ
3＋Ｙ2Ｏ3＋Ｇｄ2Ｏ3 １〜１５％、Ｓｂ2Ｏ3 ０〜
０．５％であるガラスが挙げられる。
含まないガラスの好ましいものとして、その組成が重量
％で、ＳｉＯ2 ２８〜５５％、Ｂ2Ｏ3 ５〜３０％、
ＳｉＯ2＋Ｂ2Ｏ3 ４６〜７０％、ＳｉＯ2／Ｂ2Ｏ3
１．３〜１２．０（重量比）、Ｌｉ2Ｏ ５〜１２％、
Ｎａ2Ｏ ０〜５％、Ｋ2Ｏ ０〜５％、Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2
Ｏ＋Ｋ2Ｏ ５〜１２％、ＢａＯ ０〜４０％、ＭｇＯ
０〜１０％、ＣａＯ０〜２３％、ＳｒＯ ０〜２０
％、ＺｎＯ ０〜２０％、ＢａＯ＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋Ｓ
ｒＯ＋ＺｎＯ １０〜４４％、ＳｉＯ2＋Ｂ2Ｏ3＋Ｌｉ2
Ｏ＋ＢａＯ＋ＣａＯ ７２％以上、Ａｌ2Ｏ3 １〜７．
５％、Ｐ2Ｏ5 ０〜３％、Ｌａ2Ｏ3 ０〜１５％、Ｙ2
Ｏ3 ０〜５％、Ｇｄ2Ｏ3 ０〜５％、ＴｉＯ2 ０〜３
％、Ｎｂ2Ｏ5 ０〜３％、ＺｒＯ2 ０〜５％、Ｌａ2Ｏ
3＋Ｙ2Ｏ3＋Ｇｄ2Ｏ3 １〜１５％、Ｓｂ2Ｏ3 ０〜
０．５％であるガラスが挙げられる。
【００２９】上記ガラス組成において好ましくはＳｉＯ
2は３０〜５５％、Ｂ2Ｏ3は５〜３０％、ＳｉＯ2＋Ｂ2
Ｏ3は５６〜７０％、Ｌｉ2Ｏは７〜１２％、Ｎａ2Ｏは
０〜３％、Ｋ2Ｏは０〜３％、Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ
は７〜１２％、ＢａＯは０〜３０％、ＭｇＯは０〜５
％、ＣａＯは０〜２３％、ＳｒＯは０〜２０％、ＺｎＯ
は０〜１０％、ＳｉＯ2＋Ｂ2Ｏ3＋Ｌｉ2Ｏ＋ＢａＯ＋Ｃ
ａＯは７２％以上、Ａｌ2Ｏ3は１〜７．５％、Ｐ2Ｏ5は
０〜２％、Ｌａ2Ｏ3は０〜１０％、Ｙ2Ｏ3は０〜３％、
Ｇｄ2Ｏ3は０〜３％、ＴｉＯ2は０〜２％、Ｎｂ2Ｏ5は
０〜２％、ＺｒＯ2は０〜３％、Ｌａ2Ｏ3＋Ｙ2Ｏ3＋Ｇ
ｄ2Ｏ3は１〜１０％、Ｓｂ2Ｏ3は０〜０．５％である。
2は３０〜５５％、Ｂ2Ｏ3は５〜３０％、ＳｉＯ2＋Ｂ2
Ｏ3は５６〜７０％、Ｌｉ2Ｏは７〜１２％、Ｎａ2Ｏは
０〜３％、Ｋ2Ｏは０〜３％、Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ
は７〜１２％、ＢａＯは０〜３０％、ＭｇＯは０〜５
％、ＣａＯは０〜２３％、ＳｒＯは０〜２０％、ＺｎＯ
は０〜１０％、ＳｉＯ2＋Ｂ2Ｏ3＋Ｌｉ2Ｏ＋ＢａＯ＋Ｃ
ａＯは７２％以上、Ａｌ2Ｏ3は１〜７．５％、Ｐ2Ｏ5は
０〜２％、Ｌａ2Ｏ3は０〜１０％、Ｙ2Ｏ3は０〜３％、
Ｇｄ2Ｏ3は０〜３％、ＴｉＯ2は０〜２％、Ｎｂ2Ｏ5は
０〜２％、ＺｒＯ2は０〜３％、Ｌａ2Ｏ3＋Ｙ2Ｏ3＋Ｇ
ｄ2Ｏ3は１〜１０％、Ｓｂ2Ｏ3は０〜０．５％である。
【００３０】一般にガラスの屈伏点を低下させると化学
的耐久性が悪化するが、本発明で用いる被成形ガラスの
特徴の一つはＬｉ2Ｏを５〜１２重量％含有させること
により、化学的耐久性を悪化させずに屈伏点を低下させ
たことである。
的耐久性が悪化するが、本発明で用いる被成形ガラスの
特徴の一つはＬｉ2Ｏを５〜１２重量％含有させること
により、化学的耐久性を悪化させずに屈伏点を低下させ
たことである。
【００３１】本発明において被成形ガラスは、ガラス中
の水分を除去した脱水ガラスを用いるのが好ましい。脱
水ガラスを用いることによりプルアウトの発生が更に抑
えられる。ここに脱水ガラスはガラス溶融時にガスをバ
ブリングすることによりガラス中の水分を揮散除去する
ことにより得られる。バブリングに用いるガスとして
は、窒素と酸素との混合ガス、例えば乾燥空気が扱いや
すさ等の点で適当である。
の水分を除去した脱水ガラスを用いるのが好ましい。脱
水ガラスを用いることによりプルアウトの発生が更に抑
えられる。ここに脱水ガラスはガラス溶融時にガスをバ
ブリングすることによりガラス中の水分を揮散除去する
ことにより得られる。バブリングに用いるガスとして
は、窒素と酸素との混合ガス、例えば乾燥空気が扱いや
すさ等の点で適当である。
【００３２】ＳＯＣｌ2ガスは、脱水度は上がるが、扱
いにくいばかりでなく残留硫黄や塩素がプルアウトの発
生の原因となる。
いにくいばかりでなく残留硫黄や塩素がプルアウトの発
生の原因となる。
【００３３】脱水ガラス中に含まれる水酸基および水分
子の総量は、上記成形型の酸化防止の観点から５０ｐｐ
ｍ以下とするのが好ましく、２５ｐｐｍ以下とするのが
特に好ましい。
子の総量は、上記成形型の酸化防止の観点から５０ｐｐ
ｍ以下とするのが好ましく、２５ｐｐｍ以下とするのが
特に好ましい。
【００３４】なお、被成形ガラスであるガラス素材は、
酸化物、炭酸塩、硝酸塩などのガラス原料を溶融して得
る。少なくとも本発明の領域では硝酸塩が悪いような傾
向は特に見られなかった。
酸化物、炭酸塩、硝酸塩などのガラス原料を溶融して得
る。少なくとも本発明の領域では硝酸塩が悪いような傾
向は特に見られなかった。
【００３５】被成形ガラスであるガラス素材として、溶
融ガラスをガラス溶融炉の流出パイプから流下させて、
所定重量の塊状の予備成形体を用いるのが好ましい。塊
状の予備成形体の形状としては球状、マーブル状などが
挙げられる。特に、流下するガラスを内部から気体を噴
出させた受け皿で浮上させて受けることにより、シワ、
突起、凹み、汚れ、付着物などの欠陥が殆んどない、全
表面が自由表面から成る予備成形体を使用することが好
ましい。このような予備成形体は、冷間研磨特有の表面
水和層（成形型の酸化要因となる）がないこと、付着物
等による悪影響がないこと、安価にガラス素材が作れる
ことから好ましい。
融ガラスをガラス溶融炉の流出パイプから流下させて、
所定重量の塊状の予備成形体を用いるのが好ましい。塊
状の予備成形体の形状としては球状、マーブル状などが
挙げられる。特に、流下するガラスを内部から気体を噴
出させた受け皿で浮上させて受けることにより、シワ、
突起、凹み、汚れ、付着物などの欠陥が殆んどない、全
表面が自由表面から成る予備成形体を使用することが好
ましい。このような予備成形体は、冷間研磨特有の表面
水和層（成形型の酸化要因となる）がないこと、付着物
等による悪影響がないこと、安価にガラス素材が作れる
ことから好ましい。
【００３６】本発明のガラス光学素子の製造方法におい
ては、被成形ガラスとして上記のガラス素材を成形型内
に入れ加熱軟化した状態で加圧成形してガラス光学素子
を得る。
ては、被成形ガラスとして上記のガラス素材を成形型内
に入れ加熱軟化した状態で加圧成形してガラス光学素子
を得る。
【００３７】加圧成形は非酸化性雰囲気、例えば酸素含
有量１５ｐｐｍ以下、水含有量５０ｐｐｍ以下の非酸化
性雰囲気（例えばＮ2、２％Ｈ2＋９８％Ｎ2など）で行
なうのが好ましい。酸素含有量を１５ｐｐｍ以下とし非
酸化性雰囲気とするのが好ましい理由は、酸素含有量が
１５ｐｐｍ以上であると炭素膜が酸化消耗して、その結
果、成形面の炭化ケイ素または窒化ケイ素の酸化に伴う
ガラス融着に起因するプルアウトを発生するからであ
る。特に好ましい酸素含有量は１０ｐｐｍ以下である。
有量１５ｐｐｍ以下、水含有量５０ｐｐｍ以下の非酸化
性雰囲気（例えばＮ2、２％Ｈ2＋９８％Ｎ2など）で行
なうのが好ましい。酸素含有量を１５ｐｐｍ以下とし非
酸化性雰囲気とするのが好ましい理由は、酸素含有量が
１５ｐｐｍ以上であると炭素膜が酸化消耗して、その結
果、成形面の炭化ケイ素または窒化ケイ素の酸化に伴う
ガラス融着に起因するプルアウトを発生するからであ
る。特に好ましい酸素含有量は１０ｐｐｍ以下である。
【００３８】また雰囲気中の水含有量として５０ｐｐｍ
以下が好ましい理由は、５０ｐｐｍを超えると、成形面
の炭化ケイ素または窒化ケイ素の酸化が促進されプルア
ウトが発生しやすくなるのに対し、５０ｐｐｍ以下であ
ると、酸化およびこれに伴なうプルアウトが抑制される
からである。雰囲気中の水含有量は特に好ましくは２５
ｐｐｍ以下である。
以下が好ましい理由は、５０ｐｐｍを超えると、成形面
の炭化ケイ素または窒化ケイ素の酸化が促進されプルア
ウトが発生しやすくなるのに対し、５０ｐｐｍ以下であ
ると、酸化およびこれに伴なうプルアウトが抑制される
からである。雰囲気中の水含有量は特に好ましくは２５
ｐｐｍ以下である。
【００３９】以上述べた本発明のガラス光学素子の製造
方法によれば、５６５℃以下の屈伏点を有し、Ａｓ2Ｏ3
を含まないガラスを被成形ガラスとして用いることによ
り、成形型の基盤材料である炭化ケイ素や窒化ケイ素の
表面酸化が防止され、結果として炭素薄膜の剥離や炭化
ケイ素や窒化ケイ素のプルアウトの発生確率を著しく減
少させることができ、成形型の寿命を大幅に延命化でき
る。例えば屈伏点が上記値を超え、Ａｓ2Ｏ3を含む従来
のガラスを用いたときよりもプルアウトの発生確率を１
／５以下、成形型の寿命を５倍以上にすることができ
る。
方法によれば、５６５℃以下の屈伏点を有し、Ａｓ2Ｏ3
を含まないガラスを被成形ガラスとして用いることによ
り、成形型の基盤材料である炭化ケイ素や窒化ケイ素の
表面酸化が防止され、結果として炭素薄膜の剥離や炭化
ケイ素や窒化ケイ素のプルアウトの発生確率を著しく減
少させることができ、成形型の寿命を大幅に延命化でき
る。例えば屈伏点が上記値を超え、Ａｓ2Ｏ3を含む従来
のガラスを用いたときよりもプルアウトの発生確率を１
／５以下、成形型の寿命を５倍以上にすることができ
る。
【００４０】
実施例Ｉ （１）ガラスの屈伏点の検討 上述のように炭化ケイ素または窒化ケイ素からなる成形
面に融着防止用炭素薄膜を形成した成形型を用いてもプ
ルアウトが起る原因は、融着防止用炭素薄膜の不可避の
欠陥により露出した炭化ケイ素または窒化ケイ素の表面
がガラスと反応し、ガラスに同伴してえぐり取られるか
らである。
面に融着防止用炭素薄膜を形成した成形型を用いてもプ
ルアウトが起る原因は、融着防止用炭素薄膜の不可避の
欠陥により露出した炭化ケイ素または窒化ケイ素の表面
がガラスと反応し、ガラスに同伴してえぐり取られるか
らである。
【００４１】そこで本発明の作用効果を一層明瞭にする
ために、融着防止用炭素薄膜を全く形成していない炭化
ケイ素成形面からなる成形型（鏡面研磨した平板）を用
いて各種ガラス素材をプレス成形した。そして使用した
被成形ガラスの屈伏点とプルアウトの発生との関係を検
討した。
ために、融着防止用炭素薄膜を全く形成していない炭化
ケイ素成形面からなる成形型（鏡面研磨した平板）を用
いて各種ガラス素材をプレス成形した。そして使用した
被成形ガラスの屈伏点とプルアウトの発生との関係を検
討した。
【００４２】使用した各種被成形ガラスは、屈伏点を５
２０〜５９０℃の範囲で変動させたもので、すべてＡｓ
2Ｏ3を０．０１％以上含有しているものである。また屈
折率ｎdは１．５５〜１．６３、アッベ数νdは５５以上
のものであるが、特にｎdは１．５９、νd６１のものを
中心にしている。
２０〜５９０℃の範囲で変動させたもので、すべてＡｓ
2Ｏ3を０．０１％以上含有しているものである。また屈
折率ｎdは１．５５〜１．６３、アッベ数νdは５５以上
のものであるが、特にｎdは１．５９、νd６１のものを
中心にしている。
【００４３】成形条件は以下のとおりである。
【００４４】被成形ガラス形状： マーブル形状に熱間
成形した予備成形体（体積２５０ｍｍ3） 成形型（平板）： 成形型の表面が若干酸化されてもプ
ルアウトを起こしにくいガラスを探索する観点から、炭
化ケイ素の表面を酸素プラズマで、若干酸化させて使用
した（酸化層の厚さ３０〜４０オングストローム）。各
被成形ガラスに対し、成形型を８個使用した。
成形した予備成形体（体積２５０ｍｍ3） 成形型（平板）： 成形型の表面が若干酸化されてもプ
ルアウトを起こしにくいガラスを探索する観点から、炭
化ケイ素の表面を酸素プラズマで、若干酸化させて使用
した（酸化層の厚さ３０〜４０オングストローム）。各
被成形ガラスに対し、成形型を８個使用した。
【００４５】雰囲気： ２％Ｈ2＋９８％Ｎ2 成形温度： ガラス粘度が約１０6.9ポアズに相当する
温度（通常のプレス条件よりやや低粘度である） 成形圧力： １２０ｋｇ／ｃｍ2 成形時間： ６０秒 冷却速度： １１０℃／ｍｉｎ 成形回数： ５回（各８個の成形型に対し、各５回成形
処理した） 使用したガラスの組成、屈折率ｎd、アッベ数νd、転移
点Ｔｇ、屈伏点Ｔｓ、耐水性Ｄｗ、耐酸性Ｄａ、プレス
温度（ガラス粘度が約１０6.9ポアズに相当する温度）
及び５回のプレスにより発生した８個の成形型での平均
プルアウト数を表１および表２に示す。また屈伏点とプ
ルアウト数の関係を図１に示す。表１および表２並びに
図１より、ガラスの屈伏点とプルアウト数の間には強い
相関があり、屈伏点の低いガラス、即ちプレス温度を低
くできるガラスにすればプルアウトが軽減されることが
明らかになり、屈伏点５６５℃以下のガラスを用いるの
が好ましいことが明らかとなった。
温度（通常のプレス条件よりやや低粘度である） 成形圧力： １２０ｋｇ／ｃｍ2 成形時間： ６０秒 冷却速度： １１０℃／ｍｉｎ 成形回数： ５回（各８個の成形型に対し、各５回成形
処理した） 使用したガラスの組成、屈折率ｎd、アッベ数νd、転移
点Ｔｇ、屈伏点Ｔｓ、耐水性Ｄｗ、耐酸性Ｄａ、プレス
温度（ガラス粘度が約１０6.9ポアズに相当する温度）
及び５回のプレスにより発生した８個の成形型での平均
プルアウト数を表１および表２に示す。また屈伏点とプ
ルアウト数の関係を図１に示す。表１および表２並びに
図１より、ガラスの屈伏点とプルアウト数の間には強い
相関があり、屈伏点の低いガラス、即ちプレス温度を低
くできるガラスにすればプルアウトが軽減されることが
明らかになり、屈伏点５６５℃以下のガラスを用いるの
が好ましいことが明らかとなった。
【００４６】本発明における実際のプレス成形では、成
形面に融着防止用薄膜を設けた成形型を用いるので、屈
伏点５６５℃以下のガラスを用いればプルアウトが発生
する確率は上述の融着防止膜を設けない場合よりも著し
く減少することは明らかである（実施例３にて後述）。
形面に融着防止用薄膜を設けた成形型を用いるので、屈
伏点５６５℃以下のガラスを用いればプルアウトが発生
する確率は上述の融着防止膜を設けない場合よりも著し
く減少することは明らかである（実施例３にて後述）。
【００４７】なお、表２を見ると、比較のガラスＮｏ．
２１は、Ａｓ2Ｏ3 ０．１重量％、Ｓｂ2Ｏ3 ０．２重
量％を含み、比較のガラスＮｏ．２２は、Ａｓ2Ｏ3
０．０１重量％、Ｓｂ2Ｏ3 ０．０１重量％を含み、前
者が後者よりもＡｓ2Ｏ3、Ｓｂ2Ｏ3の含有率が著しく多
い。またガラスＮｏ．２１は硝酸塩原料を用いている
が、ガラスＮｏ．２２は硝酸塩原料を用いていない。そ
れにも拘わらす表２及び図１から両者のプウアウト数は
わずかの差しかない。
２１は、Ａｓ2Ｏ3 ０．１重量％、Ｓｂ2Ｏ3 ０．２重
量％を含み、比較のガラスＮｏ．２２は、Ａｓ2Ｏ3
０．０１重量％、Ｓｂ2Ｏ3 ０．０１重量％を含み、前
者が後者よりもＡｓ2Ｏ3、Ｓｂ2Ｏ3の含有率が著しく多
い。またガラスＮｏ．２１は硝酸塩原料を用いている
が、ガラスＮｏ．２２は硝酸塩原料を用いていない。そ
れにも拘わらす表２及び図１から両者のプウアウト数は
わずかの差しかない。
【００４８】また本発明のガラスに含まれるガラスＮ
ｏ．９とガラスＮｏ．１０は、硝酸塩原料を用い、Ａｓ
2Ｏ3、Ｓｂ2Ｏ3を多く含むが、プルアウト数は少ない。
ｏ．９とガラスＮｏ．１０は、硝酸塩原料を用い、Ａｓ
2Ｏ3、Ｓｂ2Ｏ3を多く含むが、プルアウト数は少ない。
【００４９】従って原料の硝酸塩、ガラス中のＡｓ
2Ｏ3、Ｓｂ2Ｏ3がプルアウトに及ぼす影響は、ガラスの
屈伏点がプルアウトに及ぼす影響よりもはるかに小さい
ことが明らかである。ただし、このテストの各種被成形
ガラスはＡｓ2Ｏ3を０．０１％以上含んでおり、屈伏点
を５６５℃以下にすることによってプルアウトは低減す
るが十分とは云えない。
2Ｏ3、Ｓｂ2Ｏ3がプルアウトに及ぼす影響は、ガラスの
屈伏点がプルアウトに及ぼす影響よりもはるかに小さい
ことが明らかである。ただし、このテストの各種被成形
ガラスはＡｓ2Ｏ3を０．０１％以上含んでおり、屈伏点
を５６５℃以下にすることによってプルアウトは低減す
るが十分とは云えない。
【００５０】
【表１】
【００５１】
【表２】
【００５２】（２）Ａｓ2Ｏ3およびＳｂ2Ｏ3の含有量の
検討 Ａｓ2Ｏ3、Ｓｂ2Ｏ3はガラス成分中に脱泡剤として含ま
れている。脱泡剤のメカニズムは、Ａｓ2Ｏ3を例にとる
と溶解時に硝酸塩などからＯ2をとり、Ａｓ2Ｏ5とな
り、清澄段階でＯ2を放出することにより、脱泡剤の役
割を果たす。さらに冷却過程において過剰なＯ2を再び
とり込むという利点もある。Ｓｂ2Ｏ3についても同様で
ある。ここでは、プルアウトに及ぼすＡｓ2Ｏ3、Ｓｂ2
Ｏ3の含有量の検討を行った。
検討 Ａｓ2Ｏ3、Ｓｂ2Ｏ3はガラス成分中に脱泡剤として含ま
れている。脱泡剤のメカニズムは、Ａｓ2Ｏ3を例にとる
と溶解時に硝酸塩などからＯ2をとり、Ａｓ2Ｏ5とな
り、清澄段階でＯ2を放出することにより、脱泡剤の役
割を果たす。さらに冷却過程において過剰なＯ2を再び
とり込むという利点もある。Ｓｂ2Ｏ3についても同様で
ある。ここでは、プルアウトに及ぼすＡｓ2Ｏ3、Ｓｂ2
Ｏ3の含有量の検討を行った。
【００５３】Ａｓ2Ｏ3、Ｓｂ2Ｏ3の含有によって炭化ケ
イ素が酸化し、プルアウトするかどうかを調べる目的か
ら、前項のテストとは異なり、成形型（炭化ケイ素）は
フッ化水素水溶液により表面の酸化層を除去して使用し
た。
イ素が酸化し、プルアウトするかどうかを調べる目的か
ら、前項のテストとは異なり、成形型（炭化ケイ素）は
フッ化水素水溶液により表面の酸化層を除去して使用し
た。
【００５４】まず表２のガラスＮｏ．１１（屈伏点５４
５℃）と同一の基本組成を有し、Ａｓ2Ｏ3、Ｓｂ2Ｏ3量
のみが異なる熱間成形プリフォーム（マーブル形状）を
１１種類作製した。１１種類のサンプルＮｏ．（ａ）〜
（ｋ）のＡｓ2Ｏ3、Ｓｂ2Ｏ3量、着色度などを表３に、
プレス条件を表４に示す。
５℃）と同一の基本組成を有し、Ａｓ2Ｏ3、Ｓｂ2Ｏ3量
のみが異なる熱間成形プリフォーム（マーブル形状）を
１１種類作製した。１１種類のサンプルＮｏ．（ａ）〜
（ｋ）のＡｓ2Ｏ3、Ｓｂ2Ｏ3量、着色度などを表３に、
プレス条件を表４に示す。
【００５５】ガラス中のＡｓ2Ｏ3／Ｓｂ2Ｏ3量（ｗｔ
％）と５回プレスでのプルアウト数との関係を図２に示
す。図２より、Ａｓ2Ｏ3を含まず、Ｓｂ2Ｏ3のみを含む
ガラス（ｆ）、（ｇ）、（ｈ）は、プルアウト数がそれ
ぞれ、１個、２個、２個と少ないのに対し、Ｓｂ2Ｏ3と
ともにＡｓ2Ｏ3をＡｓ2Ｏ3／Ｓｂ2Ｏ3＝１／１で含むガ
ラス（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）は、プルアウト数
が５〜６個と多いこと、換言すれば、Ａｓ2Ｏ3を含まな
いガラスを用いることによりプルアウト数を顕著に低減
できることが明らかとなった。
％）と５回プレスでのプルアウト数との関係を図２に示
す。図２より、Ａｓ2Ｏ3を含まず、Ｓｂ2Ｏ3のみを含む
ガラス（ｆ）、（ｇ）、（ｈ）は、プルアウト数がそれ
ぞれ、１個、２個、２個と少ないのに対し、Ｓｂ2Ｏ3と
ともにＡｓ2Ｏ3をＡｓ2Ｏ3／Ｓｂ2Ｏ3＝１／１で含むガ
ラス（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）は、プルアウト数
が５〜６個と多いこと、換言すれば、Ａｓ2Ｏ3を含まな
いガラスを用いることによりプルアウト数を顕著に低減
できることが明らかとなった。
【００５６】ＢａＯ原料としてＢａ（ＮＯ3）2を用いて
得られたサンプルＮｏ．（ｉ）、（ｊ）、（ｋ）の結果
も、ＢａＯの原料としてＢａＣＯ3を用いて得られたサ
ンプルＮｏ．（ａ）〜（ｈ）の結果とほぼ同様であっ
た。
得られたサンプルＮｏ．（ｉ）、（ｊ）、（ｋ）の結果
も、ＢａＯの原料としてＢａＣＯ3を用いて得られたサ
ンプルＮｏ．（ａ）〜（ｈ）の結果とほぼ同様であっ
た。
【００５７】一方、図２から明らかなように、ガラス基
本組成としてガラスＮｏ．２２（屈伏点は本発明の範囲
外の５８７℃である。プレス温度６７０℃）を用いる
と、Ａｓ2Ｏ3およびＳｂ2Ｏ3を含まない（ｌ）の場合、
Ａｓ2Ｏ3を含まず、Ｓｂ2Ｏ3のみを含む（ｍ）、（ｎ）
の場合ともにプルアウト数がそれぞれ５．５個、１０個
と多く、プルアウトの発生が顕著である。またＡｓ2Ｏ3
とＳｂ2Ｏ3をＡｓ2Ｏ3／Ｓｂ2Ｏ3＝１／１で含む
（ｏ）、（ｐ）および（ｑ）の場合、プルアウトの発生
はさらに顕著である。
本組成としてガラスＮｏ．２２（屈伏点は本発明の範囲
外の５８７℃である。プレス温度６７０℃）を用いる
と、Ａｓ2Ｏ3およびＳｂ2Ｏ3を含まない（ｌ）の場合、
Ａｓ2Ｏ3を含まず、Ｓｂ2Ｏ3のみを含む（ｍ）、（ｎ）
の場合ともにプルアウト数がそれぞれ５．５個、１０個
と多く、プルアウトの発生が顕著である。またＡｓ2Ｏ3
とＳｂ2Ｏ3をＡｓ2Ｏ3／Ｓｂ2Ｏ3＝１／１で含む
（ｏ）、（ｐ）および（ｑ）の場合、プルアウトの発生
はさらに顕著である。
【００５８】以上の結果から、Ａｓ2Ｏ3は微量でもプル
アウトに対して極めて悪影響を及ぼすが、本発明の屈伏
点のガラスにおいては、Ｓｂ2Ｏ3は少量ならば問題ない
ことがわかった。
アウトに対して極めて悪影響を及ぼすが、本発明の屈伏
点のガラスにおいては、Ｓｂ2Ｏ3は少量ならば問題ない
ことがわかった。
【００５９】
【表３】
【００６０】
【表４】
【００６１】実施例II 被成形ガラス中の水分の影響を調べるため基本組成が表
１のＮｏ．１と同様で、Ａｓ2Ｏ3を含まず、Ｓｂ2Ｏ3を
０．１２％含むガラスについて、ガラス溶融の際、Ｎ2
／Ｏ2（８０ｖｏｌ％／２０ｖｏｌ％）混合ガスをガラ
ス融液中に流通してバブリングすることにより脱水ガラ
スを作製した。脱水ガラスの水分量は１４ｐｐｍであっ
た。一方、脱水処理していないガラスの水分量は９５ｐ
ｐｍだった。成形型は前記同様に酸処理して表面に酸化
層がほとんどない状態にし、成形雰囲気としては、水分
を除去して水分量を５０ｐｐｍ以下にした雰囲気を用い
た。表３に示す条件で各５回プレス成形した結果、非脱
水ガラス（水分９５ｐｐｍ）ではプルアウト数が１．２
個だったのに対し、脱水ガラス（水分１４ｐｐｍ）では
０．６個に減少した。さらに検討した結果、ガラス中に
含まれる水酸基および水分子の総量を、水分子に換算し
て５０ｐｐｍ以下にするとプルアウトの減少に特に効果
のあることが判明した。
１のＮｏ．１と同様で、Ａｓ2Ｏ3を含まず、Ｓｂ2Ｏ3を
０．１２％含むガラスについて、ガラス溶融の際、Ｎ2
／Ｏ2（８０ｖｏｌ％／２０ｖｏｌ％）混合ガスをガラ
ス融液中に流通してバブリングすることにより脱水ガラ
スを作製した。脱水ガラスの水分量は１４ｐｐｍであっ
た。一方、脱水処理していないガラスの水分量は９５ｐ
ｐｍだった。成形型は前記同様に酸処理して表面に酸化
層がほとんどない状態にし、成形雰囲気としては、水分
を除去して水分量を５０ｐｐｍ以下にした雰囲気を用い
た。表３に示す条件で各５回プレス成形した結果、非脱
水ガラス（水分９５ｐｐｍ）ではプルアウト数が１．２
個だったのに対し、脱水ガラス（水分１４ｐｐｍ）では
０．６個に減少した。さらに検討した結果、ガラス中に
含まれる水酸基および水分子の総量を、水分子に換算し
て５０ｐｐｍ以下にするとプルアウトの減少に特に効果
のあることが判明した。
【００６２】実施例III 外径が１２ｍｍである両凸レンズの実際の成形例を説明
する。
する。
【００６３】成形面がＣＶＤ法による炭化ケイ素からな
る上型及び下型を仕上げ加工し、その成形面にイオンプ
レーティング法により厚さ５００オングストロームのｉ
−カーボン膜を形成し、成形面が凹面からなる上、下型
と胴型からなる成形型を実施例用に１０セット、比較例
用に１０セット用意した。実施例のガラスは、基本組成
が表２のＮｏ．１１（ガラス転移点５１４℃、屈伏点５
４５℃）と同様であり、Ａｓ2Ｏ3は含まずＳｂ2Ｏ3を
０．２％含むものを用い、流出パルプから流下する溶融
ガラスを、内部から窒素ガスを噴出させた受け皿で受け
て、熱間成形によりマーブル形状のプリフォームを得
た。一方、比較例のガラス組成は表２のＮｏ．２２（ガ
ラス転移点５４５℃、屈伏点５８７℃）であり、Ａｓ2
Ｏ3 ０．１％、Ｓｂ2Ｏ3 ０．２％含む。同様に熱間
成形によりマーブル形状のプリフォームを得た。
る上型及び下型を仕上げ加工し、その成形面にイオンプ
レーティング法により厚さ５００オングストロームのｉ
−カーボン膜を形成し、成形面が凹面からなる上、下型
と胴型からなる成形型を実施例用に１０セット、比較例
用に１０セット用意した。実施例のガラスは、基本組成
が表２のＮｏ．１１（ガラス転移点５１４℃、屈伏点５
４５℃）と同様であり、Ａｓ2Ｏ3は含まずＳｂ2Ｏ3を
０．２％含むものを用い、流出パルプから流下する溶融
ガラスを、内部から窒素ガスを噴出させた受け皿で受け
て、熱間成形によりマーブル形状のプリフォームを得
た。一方、比較例のガラス組成は表２のＮｏ．２２（ガ
ラス転移点５４５℃、屈伏点５８７℃）であり、Ａｓ2
Ｏ3 ０．１％、Ｓｂ2Ｏ3 ０．２％含む。同様に熱間
成形によりマーブル形状のプリフォームを得た。
【００６４】プレス成形装置内を、ドライカラムで水分
を除去した２％Ｈ2＋９８％Ｎ2雰囲気とし、プリフォー
ムを成形型内に配置し、加熱、プレス、冷却、取り出し
を繰り返した。プレスはガラス粘度が１０7.8ポアズに
対応する温度で行った。実施例では５９２℃、比較例で
は６４５℃である。
を除去した２％Ｈ2＋９８％Ｎ2雰囲気とし、プリフォー
ムを成形型内に配置し、加熱、プレス、冷却、取り出し
を繰り返した。プレスはガラス粘度が１０7.8ポアズに
対応する温度で行った。実施例では５９２℃、比較例で
は６４５℃である。
【００６５】各型について、プレス回数３００回毎にｉ
−カーボン膜を除去し、新たな膜を再生した。各１０型
（２０面）についてプレスを繰り返した結果、プルアウ
トが発生してレンズに転写するためレンズ外観不良とな
り型として使用不能となったプレス回数（即ち、型の寿
命）を図３に示す。図３より、比較例では型のライフは
４，０００〜８，０００回であるのに対し、実施例では
３０，０００〜９０，０００回と、著るしくライフが向
上した。なお、脱水ガラスを用いれば、さらに成形型の
ライフは向上する。
−カーボン膜を除去し、新たな膜を再生した。各１０型
（２０面）についてプレスを繰り返した結果、プルアウ
トが発生してレンズに転写するためレンズ外観不良とな
り型として使用不能となったプレス回数（即ち、型の寿
命）を図３に示す。図３より、比較例では型のライフは
４，０００〜８，０００回であるのに対し、実施例では
３０，０００〜９０，０００回と、著るしくライフが向
上した。なお、脱水ガラスを用いれば、さらに成形型の
ライフは向上する。
【００６６】
【発明の効果】以上述べた本発明のガラス光学素子の製
造方法によれば、成形型の炭素薄膜の剥離や炭化ケイ素
および／または窒化ケイ素のプルアウトの発生を著しく
抑えることができるので、用いられる成形型が長寿命と
なり、また得られたガラス光学素子も欠陥の著しく少な
いものとなる。
造方法によれば、成形型の炭素薄膜の剥離や炭化ケイ素
および／または窒化ケイ素のプルアウトの発生を著しく
抑えることができるので、用いられる成形型が長寿命と
なり、また得られたガラス光学素子も欠陥の著しく少な
いものとなる。
【図１】 ガラスの屈伏点とプルアウト数との関係を示
すグラフ。
すグラフ。
【図２】 ガラス中のＡｓ2Ｏ3／Ｓｂ2Ｏ3量とプルアウ
ト数との関係を示すグラフ。
ト数との関係を示すグラフ。
【図３】 実際のプレス成形において、プルアウトが発
生して型として使用不能となったプレス回数を実施例と
比較例とで対比して示したグラフ。
生して型として使用不能となったプレス回数を実施例と
比較例とで対比して示したグラフ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋本 和明 東京都新宿区中落合２丁目７番５号 ホー ヤ株式会社内
Claims (7)
- 【請求項１】 少なくとも成形面が炭化ケイ素および／
または窒化ケイ素を主成分とする材料からなり、この成
形面上にさらに融着防止用の炭素薄膜が形成されている
成形型を用い、この成形型内に、屈伏点が５６５℃以下
で、ガラス成分として酸化ヒ素を含まないガラス素材を
入れ、加熱軟化した状態で加圧成形することを特徴とす
るガラス光学素子の製造方法。 - 【請求項２】 ガラス素材が酸化アンチモンを重量％で
０．５％以下含む、請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 ガラス素材の組成が、重量％で、ＳｉＯ
2 ２８〜５５％、Ｂ2Ｏ3 ５〜３０％、ＳｉＯ2＋Ｂ2
Ｏ3 ４６〜７０％、ＳｉＯ2／Ｂ2Ｏ3 １．３〜１２．
０（重量比）、Ｌｉ2Ｏ ５〜１２％、Ｎａ2Ｏ ０〜５
％、Ｋ2Ｏ０〜５％、Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ ５〜１
２％、ＢａＯ ０〜４０％、ＭｇＯ ０〜１０％、Ｃａ
Ｏ ０〜２３％、ＳｒＯ ０〜２０％、ＺｎＯ ０〜２
０％、ＢａＯ＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＺｎＯ １０
〜４４％、ＳｉＯ2＋Ｂ2Ｏ3＋Ｌｉ2Ｏ＋ＢａＯ＋ＣａＯ
７２％以上、Ａｌ2Ｏ3 １〜７．５％、Ｐ2Ｏ5０〜３
％、Ｌａ2Ｏ3 ０〜１５％、Ｙ2Ｏ3 ０〜５％、Ｇｄ2
Ｏ3 ０〜５％、ＴｉＯ2 ０〜３％、Ｎｂ2Ｏ5 ０〜３
％、ＺｒＯ2 ０〜５％、Ｌａ2Ｏ3＋Ｙ2Ｏ3＋Ｇｄ2Ｏ3
１〜１５％、Ｓｂ2Ｏ3 ０．５％以下である、請求項
１または２に記載の方法。 - 【請求項４】 被成形ガラスであるガラス素材が脱水ガ
ラスである、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方
法。 - 【請求項５】 被成形ガラスであるガラス素材が、溶融
ガラスをガラス溶融炉の流出パイプから流出させて得ら
れた、所定重量の塊状の予備成形体からなる、請求項１
〜４のいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項６】 流出する溶融ガラスを、内部から気体を
噴出させた受け皿上で浮上させて受けて予備成形体を得
る、請求項５に記載の方法。 - 【請求項７】 加圧成形を非酸化性雰囲気で行なう、請
求項１に記載の方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23867195A JP3820486B2 (ja) | 1995-09-18 | 1995-09-18 | ガラス光学素子の製造方法 |
| US08/715,415 US5919718A (en) | 1995-09-18 | 1996-09-18 | Glass composition moldable into an optical element with reduced pull-out |
| US09/150,894 US6151915A (en) | 1995-09-18 | 1998-09-10 | Method of producing a glass optical element capable of suppressing occurrence of a damage of a mold and improving a quality of the glass optical element |
| US09/437,947 US6588231B1 (en) | 1995-09-18 | 1999-11-12 | Method molding a glass composition into an optical element with reduced pull-out |
| US10/439,188 US6776007B2 (en) | 1995-09-18 | 2003-05-16 | Method of molding a glass composition into an optical element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23867195A JP3820486B2 (ja) | 1995-09-18 | 1995-09-18 | ガラス光学素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0977519A true JPH0977519A (ja) | 1997-03-25 |
| JP3820486B2 JP3820486B2 (ja) | 2006-09-13 |
Family
ID=17033592
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23867195A Expired - Lifetime JP3820486B2 (ja) | 1995-09-18 | 1995-09-18 | ガラス光学素子の製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (4) | US5919718A (ja) |
| JP (1) | JP3820486B2 (ja) |
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