JPWO2014013935A1 - ガラス成形品及びその製造方法、光学素子ブランク、並びに光学素子及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
[1]リンを含む被覆剤を、リン、酸素およびフッ素を含有する光学ガラスからなるガラス塊の表面に被覆する工程A、および、
被覆剤が被覆されたガラス塊を、加熱し、軟化させ、成形する工程B、
を含むガラス成形品の製造方法。
ガラス成形品の表面層におけるリンの含有量は、ガラス成形品の内部のリンの含有量に比べて大きい、ガラス成形品。
被覆剤が被覆されたガラス塊を、加熱し、軟化させ、成形する工程B、を含む。
本発明で用いられるリン、酸素およびフッ素を含有する光学ガラスからなるガラス塊は公知の方法で作製できる。
ガラス塊の製造方法の第一の例としては、リン、酸素およびフッ素を含有するガラス原料を熔解、清澄、撹拌して均質な熔融ガラスを作製し、鋳型に鋳込んでガラスブロックを準備し、このガラスブロックをアニールした後、立方体形状に切断してガラス片を得て、バレル研磨してそれぞれの光学ガラスからなる互いに重量、形状が等しいガラス塊を作製することができる。
本発明の工程Aでは、リンを含む被覆剤を、リン、酸素およびフッ素を含有する光学ガラスからなるガラス塊の表面に被覆する。
本発明の工程Bでは、被覆剤が被覆されたガラス塊を加熱して軟化させて成形して、ガラス成形品を得る。
ガラス塊を加熱して軟化させるステップは、表面に被覆剤が被覆されたガラス塊を耐熱性のガラス塊載置具の上に置き、ガラス塊載置具ごと加熱装置(たとえば、特許文献1に記載された「軟化炉30」)に入れて行うことができる。被覆剤が被覆されたガラス塊が加熱されるとガラス塊は軟化状態となり、ガラス塊の表面上の被覆剤に含まれるリンがガラス塊に浸透し、ガラス塊の表面は、ガラス塊の内部に比べてリンの含有量の多い組成となる。このようにして、ガラス塊の表面にはリンの含有量の多い表面層が形成される。
軟化したガラスを成形する方法は特に限定されないが、プレス成形法、ガラス塊を複数本の回転するローラで挟みロッド状のガラスに成形する圧延法、延伸法など公知の成形法を用いることができる。
本実施形態のガラス成形品は、リン、酸素およびフッ素を含有する光学ガラスからなるガラス成形品であって、ガラス成形品の表面層におけるリンの含有量は、ガラス成形品の内部のリンの含有量に比べて大きい。ここで、内部とは、ガラス成形品の厚み方向における内部(深部)であり、ガラス成形品の表面層よりも内側に存在する部分である。
工程Aと工程Bを経て得られたガラス成形品を、研削、研磨等の公知の加工方法によって、さらに加工できる。ここで、ガラス成形品は、光学素子ブランクである。
(i)研削工程
目的とする光学素子の形状に近似する形状になるように、ダイヤモン砥石等を用いてガラス成形品を研削する。
(ii)研磨工程
上記研削工程で研削された面を、酸化セリウムなどの遊離砥粒を用いて研磨し、表面を平滑にする。
(iii)ポリッシュ工程
研磨された面を、ジルコニアなどを用いてポリッシュする。
このような、工程を行うことによってガラス成形品の加工し、光学素子を製造することができる。
なお、本発明のガラス成形品の製造方法において、工程Cは必須の工程ではなく、たとえば、工程Bで成形されたガラス成形品を光学素子として用いることもできる。
本発明のガラス成形品を加工して光学素子としては、球面レンズ、非球面レンズ、マイクロレンズなどの各種のレンズ、回折格子、回折格子付のレンズ、レンズアレイ、プリズムなどを例示することができる。用途面からは、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、一眼レフカメラ、携帯電話搭載カメラ、車載カメラなどの撮像光学系を構成するレンズ、DVD、CDなどの光ディスクへのデータ読み書きを行うための光学系を構成するレンズなどを例示することができる。
(1) ガラス塊の作製
表1に組成および特性を示す2種類の光学ガラス(光学ガラス1および2)を作製するため、ガラス原料を準備し、それぞれのガラス原料を熔解、清澄、撹拌して均質な熔融ガラスを作製し、流出パイプから流出させた。流出する熔融ガラス流の先端を成形型で受けた状態で、ガラス成形品の製造に必要な量の熔融ガラス塊を分離して成形型上に受けた。成形型からガスを噴出して成形型上の熔融ガラス塊に上向きの風圧を加え、浮上状態でガラス塊に成形した。このようにして、2種類の光学ガラス1と光学ガラス2のガラス塊を作製した。
光学ガラス1と光学ガラス2の各ガラス塊を表2に示す水溶液(被覆剤)に浸漬して、ガラス塊の表面に被覆剤を被覆した。
ガラス成形品の最表面および内部の組成をX線光電子分光法(XPS)により分析した。
XPSによりガラス成形品の内部の組成を分析する場合、分析しようとする部位が露出するまでガラス成形品を研削し、研削面の組成を分析する。したがって、ガラス成形品の最表面、研削面のいずれの面で分析を行う場合でも、汚染物質としてC、Nなどの元素が検出されることがある。このような場合は、XPSによる分析結果からリンの含有量を算出するにあたり、C、Nなどのコンタミを除外する。
励起X線:Al mono
検出領域:Φ100μm
取出し角:45deg
検出深さ:4〜5nm
スパッタリング条件:Ar+ 2.0kV
スパッタリングレート:約5nm/min(SiO2換算)
実施例1のガラス成形品(レンズブランク)をアニールして光学特性を目的のレンズの光学特性に一致させると共に、ガラス中の歪を低減した。その後、レンズブランクを公知の方法で、研削および研磨して加工し、球面レンズを作製した(実施例7)。
[1] 本実施の形態のガラス成形品の製造方法は、リンを含む被覆剤を、リン、酸素およびフッ素を含有する光学ガラスからなるガラス塊の表面に被覆する工程A、および、
被覆剤が被覆されたガラス塊を、加熱し、軟化させ、成形する工程B、を含む。
ガラス成形品の表面層におけるリンの含有量は、ガラス成形品の内部のリンの含有量に比べて大きい。
[A1] 本実施の形態のガラス成形品の製造方法は、リン酸、リン酸塩、酸化リンまたはこれらを含有する組成物を含む被覆剤をリン、酸素およびフッ素を含有する光学ガラスからなるガラス塊の表面に被覆する工程A、および
被覆剤が被覆されたガラス塊を加熱して軟化させて成形する工程B、を含む。
表面層のリンの含有量はガラス塊の中心部のリンの含有量に比べて大きい。
Claims (13)
- リンを含む被覆剤を、リン、酸素およびフッ素を含有する光学ガラスからなるガラス塊の表面に被覆する工程A、および、
前記被覆剤が被覆された前記ガラス塊を、加熱し、軟化させ、成形する工程B、
を含むガラス成形品の製造方法。 - 前記工程Bにおいて、前記ガラス塊を構成するガラスの粘度が106dPa・s以下となる温度にて、前記ガラス塊を加熱する、請求項1に記載のガラス成形品の製造方法。
- 前記被覆剤は、リン酸、リン酸塩、および酸化リンからなる群から選択される1種以上を含む、請求項1または2に記載のガラス成形品の製造方法。
- 前記被覆剤は、溶液からなる、請求項1〜3のいずれかに記載のガラス成形品の製造方法。
- 前記被覆剤は、リン酸水溶液からなる、請求項1〜4のいずれかに記載のガラス成形品の製造方法。
- 前記工程Bは、プレス成形工程を含む、請求項1〜5のいずれかに記載のガラス成形品の製造方法。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の製造方法により得られる、ガラス成形品。
- リン、酸素およびフッ素を含有する光学ガラスからなるガラス成形品であって、
前記ガラス成形品の表面層におけるリンの含有量は、前記ガラス成形品の内部のリンの含有量に比べて大きい、ガラス成形品。 - 前記表面層の厚さは、1〜100μmである、請求項8に記載のガラス成形品。
- 請求項7〜9のいずれかに記載のガラス成形品からなる、光学素子ブランク。
- 請求項7〜9のいずれかに記載のガラス成形品からなる、光学素子。
- 請求項10に記載の光学素子ブランクを、さらに加工する工程Cを含む、光学素子の製造方法。
- 前記工程Cは、前記光学素子ブランクの表面層を除去する工程を含む、請求項12に記載の光学素子の製造方法。
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