JPH04348302A

JPH04348302A - 反射鏡

Info

Publication number: JPH04348302A
Application number: JP3031315A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Mukai; 向井　敬一; Sadakichi Hayashi; 林　貞吉; Jun Tamaoki; 純玉置; Kouji Kikutsuki; 菊月　康二
Original assignee: OKAMOTO GLASS KK
Current assignee: OKAMOTO GLASS KK
Priority date: 1991-02-01
Filing date: 1991-02-01
Publication date: 1992-12-03
Anticipated expiration: 2010-10-09
Also published as: JPH0792527B2

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】

【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５５０
℃以下でしか使用できず、耐熱衝撃性はムク棒（直径５
ｍｍ）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−Ａｌ２
Ｏ３−４ＳｉＯ２）およびβ−ユークリプタイト固溶体
（Ｌｉ２Ｏ−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。

【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、ＳｉＯ
２　５０〜７０％（重量％）、Ａｌ２Ｏ３　１８〜３０
％、Ｌｉ２Ｏ　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。Ａｌ２
Ｏ３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。Ｔ
ｉＯ２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Ｂ２Ｏ３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１ＳｉＯ２　５６％、Ａｌ２Ｏ３　２１％、Ｌｉ２Ｏ　６
％、ＴｉＯ２＋ＺｒＯ２　４％、　Ｐ２Ｏ５　３％、Ｂ
２Ｏ３　３％、ＺｎＯ＋ＭｇＯ　４％、Ｋ２Ｏ＋Ｎａ２
Ｏ　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８０ｍ
ｍ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１２
００ｋｇｆ／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。

【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８
０％以上であったが、平行透過率は１０００ｎｍで１％
、１５００ｎｍ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２ＳｉＯ２　５２％、Ａｌ２Ｏ３　２７％、Ｌｉ２Ｏ　５
．３％、ＴｉＯ２＋ＺｒＯ２　５％、Ｐ２Ｏ５　３％、
Ｂ２Ｏ３　４％、ＢａＯ＋ＣａＯ　３％、Ｋ２Ｏ＋Ｎａ
２Ｏ０．５％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８
０ｍｍ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％、１５
００ｎｍ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

【特許請求の範囲】

【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。