JPH0624758A - ガラス表面の平滑化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ガラス素材に大きな変形を生じることなく、
また、ガラスに泡やくもりが生じたり、ガラス素材とそ
の支持部材との融着が生じたりすることなく、効率よく
ガラス素材の表面を平滑化させる。 【構成】 平板状の支持部材３は赤外線透過材料のＫＢ
ｒにより形成し、その厚さは３ｍｍとする。この支持部
材３上に薄肉円柱形状のガラス素材（ガラスペレット）
４を載置する。ガラス素材４の材質はＳＦ系の光学ガラ
スであり、その表面粗度はＲｍａｘ１．１μｍである。
このようにセットしたガラス素材４に対し、波長４μｍ
前後の赤外光５を上方から照射して加熱する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガラス表面の平滑化方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、光学ガラス素材を加熱軟化さ
せ、型にてプレス成形して光学素子を得る方法が知られ
ている。この場合、ガラス素材の表面粗さが悪いと、成
形された光学素子が必要な光学特性を満足しない。通
常、表面粗さＲｍａｘ０．１μｍ以下が必要である。そ
のため、従来では、例えば特開昭６１−２５１５２６号
公報に開示されるような方法が採られている。これは、
断熱材で作った密閉可能な予熱炉内に支持体を介して受
台を配置し、この受台にて調寸したガラス素材の縁を支
持しながら予備炉内を均等に加熱することにより、ガラ
ス素材のほとんどの面が加熱気体と触れることになり、
素材が加熱軟化され、表面粗さが小さくなって滑らかな
表面を持つガラス素材を得ることができるというもので
ある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の方
法では、ガラス素材の全体をガラス軟化点よりも高い温
度に加熱し、また図４に示すように、ガラス素材１の縁
を支持部材２により支持するので、ガラス素材１がその
自重によりたわみ変形を生じる。そのために、プレス変
形時の変形量が大きくなって光学性能を満足する形状が
得にくくなるという問題があった。

【０００４】また、従来の方法では、ガラス素材１とガ
ラス素材１を支持する支持部材２とが同時に加熱される
ため、支持部材２の温度が高くなってしまい、ガラス素
材１と支持部材２とが融着したり、あるいは支持部材２
との接触部近傍でガラスに泡やくもりが生じたりすると
いう欠点も生じた。

【０００５】本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてな
されたもので、ガラス素材に大きな変形を生じることな
く、また、ガラスに泡やくもりが生じたり、ガラス素材
とその支持部材との融着が生じたりすることなく、効率
よくガラス素材の表面を平滑化させるガラス表面の平滑
化方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、ガラス表面を平滑化するにあたり、赤外
線透過材料にて形成した支持部材によりガラス素材をそ
の下面にて支持し、赤外光にて前記ガラス素材を加熱す
ることにより、前記ガラス素材の表面粗さをＲｍａｘ
０．１μｍ以下にすることとした。

【０００７】赤外光の波長は、加熱するガラス素材の吸
収特性を考慮して決めることが望ましい。一般には、
２．５μｍ以上のものを使用すると、効率よくガラスを
加熱することができる。

【０００８】赤外線透過材料としては、加熱に使用する
赤外線の波長にて１００％透過するものが望ましいが、
実用上は、７０％以上の透過率であれば、問題はない。
具体的には、ＣａＦ₂ 、ＬｉＦ、ＢａＦ₂ 、ＭｇＦ₂ 等
のフッ化物、ＮａＣｌ、ＡｇＣｌ、ＫＣｌ等の塩化物、
ＫＢｒ、ＣｓＢｒ等の臭化物や、ＺｎＳｅ、Ｇｅ、Ｍｇ
Ｏ、サファイア等の中から選択すれば良い。

【０００９】また、支持部材の厚みは、透過率を高める
ためにできるだけ薄く設計することが望ましい。

【００１０】

【作用】上記構成のガラス表面の平滑化方法によれば、
支持部材にてガラス素材の下面を支持しながら加熱する
ので、自重によるたわみ変形を生じることがない。した
がって、プレス成形時の変形量が小さくて済むので成形
性に優れる。また、ガラスを赤外光にて加熱し、赤外線
透過材料にてガラスを支持すれば、ガラス素材のみ高温
になり、支持部材は加熱されずに低温に保たれるので、
融着、泡、くもり等を生じることがない。

【００１１】なお、支持部材は、赤外光によってはほと
んど加熱されないが、実際にはガラス素材との接触によ
ってガラス素材の熱が支持部材に伝わり、支持部材の温
度が徐々に上昇していく。ガラス素材の熱伝導率は非常
に小さく、またガラス素材に対してはその上面より赤外
線を照射するため、図２に示すように、赤外線にて加熱
されたガラス素材の表面部の温度が、ガラス素材の支持
部材との接触面であるガラス素材の下面に達して、ガラ
ス下面の温度が上昇するには時間がかかる。したがっ
て、加熱の時間が短時間であれば、支持部材の温度の上
昇は無視できる。

【００１２】また、長時間の加熱が必要な場合には、支
持部材への熱伝達を抑制するために支持部材に振動や回
転を加えたり、また支持部材を冷却したりする必要があ
る。支持部材を縦に振動させることにより、ガラス素材
は支持部材より浮き上がり、これによってガラス素材が
支持部材に接触する時間が短くなり、ガラス素材が支持
部材に融着するのを防ぐことができる。また、支持部材
を横に振動させることにより、ガラス素材を支持部材に
対して摺動させ、ガラス素材が支持部材に融着するのを
防ぐことができる。さらに、支持部材を回転させること
により、ガラス素材を支持部材に対して摺動させ、ガラ
ス素材が支持部材に融着するのを防ぐことができる。す
なわち、支持部材の温度をガラスの軟化点に相当する温
度以上に保てば、融着、泡、くもり等の問題は生じな
い。

【００１３】なお、本発明の方法は、成形用ガラス素材
の表面の平滑化のみに限らず、ガラスの加熱方法等とし
て広範囲な応用が可能である。

【００１４】

【実施例１】図１は、本発明の実施例１を示すもので、
平板状の支持部材３はＫＢｒにより形成されており、そ
の厚さは３ｍｍである。この支持部材３上に薄肉円柱形
状のガラス素材（ガラスペレット）４を載置した。ガラ
ス素材４の材質はＳＦ系の光学ガラスであり、その表面
粗度はＲｍａｘ１．１μｍである。このようにセットし
たガラス素材４に対し、波長４μｍ前後の赤外光５を上
方から照射して加熱した。ここに、ＫＢｒの赤外線透過
率は、波長４μｍでおよそ８５％である。

【００１５】照射の結果、ガラス素材４の上面４ａはフ
ァイヤーポリッシュ面となり、表面粗度はＲｍａｘ０．
０２μｍまで向上した。また、ガラス素材４が支持部材
３に融着することもなかった。その後、ガラス素材４を
反転させて裏面も上記と同様にファイヤーポリッシュ面
とした。

【００１６】このようにして製造したガラスを再度加熱
して一対の型間に搬送してプレス成形を行い、光学素子
を得た。その光学素子は、光学特性上の問題はなかっ
た。

【００１７】

【実施例２】上記実施例１の方法に加え、支持部材１の
下面から常温の空気を吹き付けて支持部材３を冷却し
た。

【００１８】実施例１の方法では、赤外光５で支持部材
３が加熱されることはほとんどないが、ガラス素材４か
らの熱伝導によって支持部材３の温度は徐々に上昇して
いく。そのため、反転せずに、ガラス素材４の下面まで
ファイヤーポリッシュ面となるように十分に加熱する
と、融着が生じてしまう。本実施例では、支持部材３を
空冷して支持部材３の温度上昇を抑制することにより、
上面と下面とを同時に平滑化することができ、また融着
を防止できた。

【００１９】なお、空冷でなく、水冷等であっても上記
と同様の効果が得られる。また、支持部材３の材質は、
ＫＢｒに限定されるものではなく、前述したような赤外
線透過材料であれば、同様の効果が得られる。さらに、
ガラス素材４の形態も上記実施例に限定されるものでは
なく、球面形状のものやボール形状あるいは円柱形状等
でもよく、側面の加熱であっても良い。

【００２０】

【実施例３】ＢＫ系の光学ガラス素材をカーブジェネレ
ータにより所望のレンズ形状に近似した曲率半径Ｒ４５
ｍｍに両面とも研削加工し、厚さ４ｍｍ、外径１６ｍｍ
とした。この研削加工面の表面粗さはＲｍａｘ２．５μ
ｍであった。そして、図３に示すように、ガラス素材６
をＢａＦ2 製の支持部材７上に載置した。支持部材７の
上面はガラス素材６を載置できるように曲率半径Ｒ４５
ｍｍに加工してある。このようにセットしたガラス素材
６に対し、波長３μｍ前後にピークを持つ赤外光８を上
方から照射した。

【００２１】照射の結果、ガラス素材６の上面はファイ
ヤーポリッシュ面となり、その表面粗さはＲｍａｘ０．
０３μｍまで向上した。次に、ガラス素材６を反転させ
て同様の操作を繰り返し、裏面も同様に平滑な面とし
た。

【００２２】このようにして製造したガラス素材６の形
状は、支持部材７により保持されていたために、研削加
工後の形状とほとんど変わることがなかった。また、支
持部材７との融着もなく、ガラス表面に泡やくもり等の
欠陥が生じることもなかった。

【００２３】

【実施例４】上記実施例３の方法に加え、ガラス素材６
の下方からも赤外光８を照射した。また、支持部材７を
振幅１ｍｍに周波数５０Ｈｚで振動させた。

【００２４】本実施例４では、振動を加えることでガラ
ス素材６から支持部材７への熱伝達を抑制することがで
きた。その結果、融着、泡、くもり等の欠陥を生じるこ
となく、ガラス素材６の両面を一度に平滑化させること
ができた。また、ガラス素材６の形状の変化もほとんど
なかった。

【００２５】

【発明の効果】以上のように、本発明のガラス表面の平
滑化方法によれば、ガラス素材に変形を生じさせること
がなく、ガラス素材とその支持部材との融着や泡、くも
り等を生じさせることもなく、短時間で効率よくガラス
表面を平滑化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１を示す縦断面図である。

【図２】加熱時間によるガラス表面と支持部材との温度
変化を示すグラフである。

【図３】本発明の実施例３を示す縦断面図である。

【図４】従来のガラス表面の平滑化方法を示す縦断面図
である。

【符号の説明】

１、４、６ ガラス素材 ２、３、７ 支持部材 ５、８ 赤外光

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 高志 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２ オリン パス光学工業株式会社内 (72)発明者 龍山 昌信 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２ オリン パス光学工業株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 赤外線透過材料にて形成した支持部材に
   よりガラス素材をその下面にて支持し、赤外光にて前記
   ガラス素材を加熱することにより、前記ガラス素材の表
   面粗さをＲｍａｘ０．１μｍ以下にすることを特徴とす
   るガラス表面の平滑化方法。