JPS63225561A - ガラス棒のイオン交換処理方法 - 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〕 本発明はガラス棒を溶融塩中に浸漬しイオン交換を行な
いガラス棒中に屈折率分布を設はロッドレンズを製造す
るのに適したガラス棒のイオン交換処理方法に関するも
のである。

〔従来の技術〕

中心軸から周辺へ向けて半径方向の距離の２乗にほぼ比
例して屈折率が減少していくような屈折率分布を有する
棒状ガラスのロッドレンズは複写機、ファクシミリ等の
光学系に使用されている。

このロッドレンズを製造する方法としてはＬ　ｌ　＋　
　。

ＴＩ”　　、　Ｃｓ４″　、Ａｇ＋等ガラスの屈折率を
高めるような陽イオンを含有するガラス棒をガラス中の
陽イオンと交換可能な陽イオンを含む溶融塩中に吊り下
げ前記ガラス中の陽イオンと溶融塩中の陽イオンとを交
換して前記ガラス中の陽イオンの濃度が中心で高く周辺
へ向けて減少するような分布を形成するイオン交換法が
知られている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

溶融塩中でガラス棒のイオン交換を行なう場合、高温に
すると陽イオンの拡散速度が増すため、イオン交換に用
する時間を短縮することができる。

しかし、従来のイオン交換法ではガラス棒を溶融塩中に
吊り下げてイオン交換を行なうため、ガラス棒の屈伏点
をこえるような高温にすると、ガラス棒の粘性がｌＯボ
イズ以下に低下し、ガラス棒が変形するので所望の光学
性能が得られない。

従って、イオン交換温度はガラス棒の屈伏点以下に制限
され、イオン交換に要する時間は長くなり、コストアッ
プにつながる。特に直径が１０層層をこえるような・ロ
ッドレンズを従来のイオン交換法により作成する場合、
非常に長時間を要するのでガラス棒の表面が溶融塩によ
り浸食される場合があり事実上製造は困難である。

本発明は上記問題点に鑑み成されたものでありその目的
は、ガラス棒を屈伏点以上の高温の溶融塩中において変
形させることなくイオン交換する方法を提供することに
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の上記目的は、ガラス棒を溶融塩中に浸漬してガ
ラス棒中のイオンと溶融塩中のイオンとを交換させるガ
ラス棒のイオン交換処理方法において、該ガラス棒の外
周に゛該ガラス棒よりも軟化温度が高く連続する空孔を
有する多孔質ガラスからなる筒部材を配して該ガラス棒
を支持し、前記イオン交換を行なうガラス棒のイオン交
換処理方法によって達成される。

以下に筒部材とガラス棒が別部材である場合の態様につ
いて説明する。ガラス棒を支持する筒部材の形状は、イ
オン交換するガラス棒の形状に合わせればよく、例えば
ガラス棒が円柱形であれば円筒形にすればよい、この場
合円筒形の内周径はガラス棒の径より０．２腸腸くらい
大きいことが好ましい、また筒体の壁の厚さは材料にも
よるが２鵬■〜５鵬■くらいが好ましい、筒部材の材料
はガラス棒よりも軟化温度が高く、連続する空孔を有す
る多孔質ガラスである。

本発明のようにガラス棒を多孔質ガラスの筒部材で保持
すれば、イオン交換時間を短縮するために温度を上げて
ガラス棒の屈伏点をこえても、多孔質ガラスの屈伏点を
こえなければガラス棒は多孔質ガラス層のガラス棒に接
する内側表面により支持されるため変形が生じない、外
部の溶融塩は多孔質ガラス層の連続する空孔を通ってガ
ラス棒表面に達し、そこでイオン交換が行なわれガラス
棒に屈折率分布が形成される。従って、本発明によれば
イオン交換の温度を上げ短時間で変形を生じさせずに直
径の大きなロッドレンズを得ることができる。

〔実施例〕

重量％で表わして９４０２：１３０％０日、０３：　３
０％。

Ｎａ２０　：　１０％の組成をもつガラス円筒（内径１
０脂■、外径１４ｓ■、長さ３００■鵬及び内径２０ｍ
ｍ　、外径２４ｍｍ　、長さ３００■■）を５８０℃で
５時間保持し、酸に可溶のアルカリリッチな相を分相さ
せる０次にこれらの円筒を９５℃のｌＮ−Ｈ２ＳＯ４水
溶液に浸漬し、前記アルカリリッチな相を溶出除去する
ことにより、直径ＢＯ〜１００への外側表面から内側表
面まで連続する空孔を有する（空隙：容積の２５％）多
孔質ガラスの円筒を形成する。

イオン交換用の母材として重量％で表わして、５ｉ０２
　：　５５％、　ＴｉＯ２：　１５％、Ｌｉ２Ｏ：８％
、　Ｎａ２０：１２％、　Ｂ、０３：　１０％の組成を
もつガラスを使用する。このガラスを直径８．８１層長
さ３００ｍ曹及び直径１８．８腸腸、長さ３００鳳■の
円柱状に研磨したものを母材ガラス丸棒（軟化温度８１
５℃）とした。

第１図に示すように母材ガラス丸棒ｌを前記多孔質ガラ
ス円筒２の内側に入れて保持し溶融塩３に浸漬しイオン
交換を行なった。その結果を表１に示す、参考のため、
多孔質ガラス円筒を使用しない例も示す、なお良好な屈
折率が分布が得られた時点までの時間をイオン交換時間
とした。

表１かられかるように、母材ガラス丸棒を支持する多孔
質ガラス円筒を使用した場合、短かい時間で光学性能の
良好な直径の大きいロッドレンズを得ることができた。

多孔質ガラス円筒を使用しない場合は、母材ガラス丸棒
の屈伏点より低い温度で処理するためロッドレンズを得
るのに長時間要し、母材ガラス丸棒表面が侵食され、周
辺部で屈折率分布の乱れが生じ、有効レンズ径が小さく
なってしまった。多孔質ガラス円筒を使用しないでイオ
ン交換温度を５５０℃に上げると、母材ガラス丸棒は自
重により変形し、所望の光学性能が得られなかった。

母材ガラス丸棒と多孔質ガラス円筒はイオン交換後熱融
着しているので、そのまま所定の厚さに切断し両面研磨
しても良いし、外側研削により多孔質ガラス部を除去し
てから切断研磨しても良い。

また、多孔質ガラス部分に光を吸収する塗料あるいは顔
料を含浸させ、加熱などにより定着させることにより迷
光フレアー防止のための吸収層とすることも可能である
。

前記実施例では、屈折率が中心で最大となる凸レンズタ
イプについて述べたが、溶融塩側にガラスの屈折率を高
める効果のある陽イオンを含有させイオン交換を行なう
ことにより中心軸から周辺へ向けて屈折率が増加してい
く凹レンズタイプのロッドレンズを得ることもできる。

以上、筒部材とガラス棒が別部材である態様について説
明したが、筒部材がガラス棒の外周層として一体に作成
されたものを用いてもよい、すなわち２重るつぼ法ある
いはロッド　イン　チューブ法により、母材ガラス丸棒
（ガラス棒）の外周部に熱処理、酸融出により多孔質ガ
ラスとなるガラスの被覆層がある２重構造のガラス棒を
形成する。この２重構造のガラス棒を熱処理した後、酸
溶出により外側に外周層としての多孔質ガラス層を有す
るガラス棒が形成され、それを溶融塩中に浸漬しイオン
交換によりロッドレンズを得る。

この方法によれば、長尺の母材が連続して得られるので
母材のロスが少なく、工程が簡略できるのでコストダウ
ンが可能となる。

〔発明の効果〕

以上説明した様に本発明によれば、ガラス棒の屈伏点を
こえる高温下でもガラス棒の変形を防ぎながらイオン交
換を行なうことができるため、イオン交換が能率よく行
なわれ、径の大きなガラス棒のイオン交換も実現する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるガラス棒のイオン交換処理を実施
している一例を示す断面図である。 １・・・・・・母材ガラス丸棒、ガラス棒２・・・・・
・多孔質ガラス円筒、筒部材３・・・・・・溶融塩。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）、ガラス棒を溶融塩中に浸漬してガラス棒中のイ
   オンと溶融塩中のイオンとを交換させるガラス棒のイオ
   ン交換処理方法において、該ガラス棒の外周に該ガラス
   棒よりも軟化温度が高く連続する空孔を有する多孔質ガ
   ラスからなる筒部材を配して該ガラス棒を支持し、前記
   イオン交換を行なうことを特徴とするガラス棒のイオン
   交換処理方法。
2. （２）、前記筒部材は前記ガラス棒とは別部材であり、
   別途作成された前記筒部材に前記ガラス棒を挿入して支
   持した状態でイオン交換を行なう特許請求の範囲第１項
   記載のガラス棒のイオン交換処理方法。
3. （３）、前記筒部材は前記ガラス棒の外周層として前記
   ガラス棒と一体に作成されたものである特許請求の範囲
   第１項記載のガラス棒のイオン交換処理方法。