JPH0477321A - 光学素子製造用ガラスブランク - 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］ 本発明はレンズ等の光学素子のプレス成形において成形
用素材として用いられるガラスブランクに関し、特にプ
レス時の型部材との密着力及び摩擦力を低下させ冷却過
程でのワレ発生を防止して良好な光学素子を得るための
ガラスブランクに関する。

［従来の技術及び発明が解決しようとする課題］従来、
ガラスのリヒートプレスにおいて良好な成形品を得るた
めには、成形用素材ガラスと成形用型部材との間の融着
を防止することが大きな課題であった。このため、従来
、型部材を改良する各種の技術が提案されており、また
近年では更に上記融着防止のため、成形用素材の改良が
提案されはじめている。この様な成形用素材の改良に関
する提案としては、例えば、特公平２−１７７８号公報
、特公平２−１７７９号公報、特公平２−１７８０号公
報及び特公昭６１−２９８９０号公報に、ガラス基体の
表面に該ガラス基体よりもガラス転移点温度の高いガラ
スの被覆、酸化ケイ素被覆または炭素被覆を付与するこ
とが開示されている。また、特開平１−２６４９３７号
公報には、ガラス基体の表面に有機物の薄層を配置する
ことが開示されている。

以上の様な改良により、型部材との融着防止の効果はあ
るが、しかし上記公報に開示の方法には、以下の様な問
題点がある。

（イ）ガラス基体の表面に該ガラス基体よりもガラス転
移点温度の高いガラスの被覆を付与した場合には、プレ
ス圧で被覆ガラス層がヒビワレを生じここから基体ガラ
スかにじみ出て表面に部分的なくもりが発生したり部分
的に型部材との融着を生じたり、あるいは冷却過程でガ
ラスブランクと型部材との摩擦力が太き（なりガラスに
ワレが発生することがある。

（ロ）ガラス基体の表面に酸化ケイ素被覆を付与した場
合には、上記（イ）と同様であり、特に酸化ケイ素は型
部材とのなじみがよいために冷却過程でワレが発生しや
すく、また酸化ケイ素は熱膨張係数がガラス基体を構成
する通常の光学ガラスに比べて著しく低いために加熱時
に被覆がヒビワレを生じやすい。

（ハ）ガラス基体の表面に炭素被覆を必要以上に厚く付
与した場合には、炭素は還元剤であるためにガラス中の
酸素とも反応してガラス成分を還元し、ガラスを茶色に
着色させる。特に、ガラス基体として鉛含有ガラスを用
いる場合には、該ガラス中のＰｂＯが還元されて、着色
が著しく、透過率が低下する。

（ニ）ガラス基体の表面に有機物薄層を配置する場合に
は、該有機物薄層が加熱時に分解し、場合によっては腐
食性のガス（例えば、塩素ガスやフッ素ガス）を発生し
て、プレス成形装置を汚染し型部材を含む装置の耐久性
を損ないやすいという問題がある。また、上記分解は部
分的にランダムに発生するため、表面精度が低下するこ
とがある。

そこで、本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて、ガ
ラスブランクと型部材との融着を防止することに加えて
、成形品に（もつや着色やワレや表面精度低下が発生す
るのを防止することを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明によれば、上記目的を達成するものとして、 プレス成形により光学素子を製造する際に成形用素材と
して用いられるガラスブランクであって、ガラス基体の
少なくとも光学機能面が形成される表面に炭化水素被覆
が付されていることを特徴とする、光学素子製造用ガラ
スブランク、が提供される。

ここで、上記炭化水素被覆の厚さを例えば１０〜５０人
とすることにより、型部材とガラスブランクとの界面に
掻く微量の反応ガス層を形成し、型部材とガラスブラン
クとの密着力を低下させ、融着及びワレを防止すること
ができる。炭化水素被覆層は、炭素被覆層に比較して、
同一膜厚では膜中にＣＨａが多量に含まれているため、
ガラスブランクの透過率をあまり低下させることがなく
、しかも融着及びワレを防止する効果は極薄層（１０〜
５０人厚）でも十分である。

また、炭化水素被覆層を形成する方法は、炭化水素ガス
の高周波放電処理、イオンガン処理あるいは直流放電処
理等の、ガラスブランクに対してつき回りの良好な方法
を用いることができ、且つ上記方法は低コストの処理方
法であるという利点がある。

［実施例］ 以下、図面を参照しながら本発明の具体的実施例を説明
する。

第１図は本発明によるガラスブランクの一実施例を示す
断面図である６本実施例は、光学素子が両凸レンズであ
る例を示す。

第１図において、２はプレス成形の素材たるガラス基体
である。該ガラス基体としては、所望の光学的特性のレ
ンズを得るために必要な屈折率値及び分散値をもつ光学
ガラスを用いる。上記ガラス基体２は目的とするレンズ
形状に近似の形状及び寸法に仕上げられている。

ガラス基体２の光学機能面が形成される表面（上下両面
）には、炭化水素被覆４が付されている。該炭化水素被
覆の厚さは、例えば１０〜５０人、好ましくは１５〜３
５人である。該炭化水素被覆の厚さは薄すぎると効果が
十分でなく、また厚すぎると膜はがれを生ずる可能性が
高（なる。

該炭化水素被覆４は、プラズマ処理やイオンガン処理等
の薄膜堆積技術を用いて形成することができる。該炭化
水素被覆４における炭素：水素の原子比は、例えば１０
７６〜１０１０．５であり、特に１０１５〜１０／１が
好ましい。

第２図は上記実施例のガラスブランクの製造に用いられ
る薄膜堆積装置の概略構成を示す模式図である。以下、
本図を参照しながらブランク製造の例を説明する。

第２図にＳいて、１２は真空槽であり、１４は該真空槽
に形成されている排気口である。該排気口は不図示の真
空排気源に接続されている。１６は上記真空槽１２内へ
ガスを導入するためのガス導入口である。該ガス導入口
は不図示のガス源に接続されている。

上記真空槽１２内には、上部にガラス基体保持のための
ドーム状ホルダ２２、ガラス基体を加熱するためのヒー
タ２４及び被覆厚測定のための水晶膜厚モニタ２６が配
置されている。２８は高周波印加用アンテナである。尚
、３０は上記ホルダ２２に保持されているガラス基体で
ある。

上記ガラス基体３０　（２）の表面に炭化水素被覆４を
付する際には、上記排気口１４から排気を行い、真空槽
１２内を減圧した後に、ガス導入０１６から炭化水素ガ
スを例えば５ＸｌＯ−”〜５ｘ１０−’Ｔ　ｏ　ｒ　ｒ
となるまで導入し、高周波印加用アンテナ２８に例えば
１００〜５００Ｗの高周波を印加して、炭化水素プラズ
マを形成する。

真空槽１２内に導入される炭化水素ガスとしては、例え
ばメタン、エタン、プロパン、エチレン、プロピレン、
アセチレンなどが例示できる。

炭化水素被覆４における炭素：水素の原子比は堆積条件
によって変化するので、所望の原子比が得られる様に条
件を設定する。

次に、以上の様な装置を用いて上記実施例のガラスブラ
ンクを製造した実例を説明する。

フリント系光学ガラス（ＳＦ８）を所定の形状に研摩仕
上げしてなるガラス基体３ｏを洗浄し、ホルダ２２にセ
ットした。ヒータ２４で３００”Ｃに加熱し、真空槽１
２内の真空度がｌＸｌ０−’Ｔｏｒｒ以下になるまで排
気口１４がら排気した後、ガス導入口１６からＡｒガス
を５Ｘ１０−’Ｔｏｒｒになるまで導入した。そして、
高周波印加用アンテナ２８に３００ｗの高周波を印加し
て、高周波放電を行い、ガラス基体３ｏのプラズマクリ
ーニングを行った。その後、Ａｒガスの導入を停止し、
ｌＸｌ０−’Ｔｏｒｒの真空度に戻して、ガス導入口１
６カラＣＨ，カスヲｌ　Ｘ　１０−”Ｔ。

ｒｒになるまで導入した。そして、高周波印加用アンテ
ナ２８に２００Ｗの高周波を印加して高周波放電を行い
、約３０λ厚の炭化水素被覆４を形成した。尚、上記炭
化水素被覆４における炭素：水素の原子比は、赤外分光
分析による測定の結果、約１０／２であった。

第３図は以上の様にして得られたガラスブランクを用い
てプレス成形が実施される装置の一例を示す断面図であ
る。

第３図において、３２は真空槽本体であり、３４はその
蓋である。３６，３８．４０はそれぞれレンズをプレス
成形するための上型部材、下型部材及び胴型部材である
。４２は型ホルダであり、４４は上型部材押えである。

４６はヒータであり、４８は上記下型部材を突き上げる
ための突き上げ棒であり、５０は該突き上げ棒を作動さ
せるシリンダである。５２は真空排気ポンプであり、５
４．５６，５８．６０はバルブであり、６２は窒素ガス
等の非酸化性ガス導入のためのパイプであり、６４はリ
ークパイプであり、６６はバルブである。６８は温度セ
ンサであり、７０は水冷バイブである。７２は真空槽支
持部材である。

上記上型部材３６、下型部材３８及び胴型部材４０とし
ては、例えば、超硬合金、Ｓ　ｌ　婁Ｎａ　Ｈ３ｉＣ，
サイアロン、サーメット、Ａｔ禽Ｏｓ＋Ｚｒ０ｔ　、Ｃ
ｒｚ　Ｏｘ等からなる母材に必要に応じて表面にＳｉｓ
　Ｎ４　、ＴｉＮ、ＴａＮ、ＢＮ。

ＡＩＮ、ＳｉＣ，ＴａＣ，ＷＣ，白金合金等のコーティ
ングを施したものを用いることができる。

次に、以上の様な装置において上記実施例のガラスブラ
ンクを用いてプレス成形した実例を説明する。

上型部材３６及び下型部材３８としてＳ　ｉ　ｓＮ４製
のものを用い、これら型部材の光学機能面形成のための
表面を面精度ニュートン３本以内且つ中心線平均表面粗
さ０．０２μｍ以内とした。

型内にガラスブランクを配置し、真空槽内をｌＸｌ０−
”Ｔｏｒｒ以下になるまで排気し、次いで真空槽内に窒
素ガスを導入した。

５３０℃まで加熱した後に、シリンダ５０を作動させて
１００Ｋｇ／ｃｍ”の圧力で５分間プレスした。その後
、２００℃以下まで徐々に冷却した。

そして、真空槽内に空気を導入し、型を開いて成形品を
取出した。

以上の様にして１００個のレンズを成形した。

得られたレンズの機能面を３７５０倍の走査型電子顕微
鏡で観察したところ表面欠陥は認められず、両面とも着
色やくもりのないものであった。

また、成形品ワレは全く生じなかった。更に、レンズ両
面の表面精度は良好であった。

［発明の効果］ 以上説明した様に、本発明によれば、ガラス基体の少な
くとも光学機能面が形成される表面に炭化水素被覆を付
することにより、ガラスブランクと型部材との融着を防
止することに加えて、成形品にくもりや着色やワレや表
面精度低下が発生するのを防止することができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明によるガラスブランクの一実施例を示す
断面図である。 第２図は上記実施例のガラスブランクの製造に用いられ
る薄膜堆積装置の概略構成を示す模式図である。 第３図はプレス成形が実施される装置の一例を示す断面
図である。 第１図 第２図 ２ニガラス基体、　　４：炭化水素被覆、１２：真空槽
、　　　　１６：ガス導入口、２４：ヒータ、　　　　
２８：高周波アンテナ、３０ニガラス基体。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）プレス成形により光学素子を製造する際に成形用
   素材として用いられるガラスブランクであって、ガラス
   基体の少なくとも光学機能面が形成される表面に炭化水
   素被覆が付されていることを特徴とする、光学素子製造
   用ガラスブランク。
2. （２）上記炭化水素被覆の厚さが１０〜５０Åである、
   請求項１に記載の光学素子製造用ガラスブランク。