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WO2007116943A1 - モールドプレス成形用光学ガラス - Google Patents

モールドプレス成形用光学ガラス Download PDF

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WO2007116943A1
WO2007116943A1 PCT/JP2007/057672 JP2007057672W WO2007116943A1 WO 2007116943 A1 WO2007116943 A1 WO 2007116943A1 JP 2007057672 W JP2007057672 W JP 2007057672W WO 2007116943 A1 WO2007116943 A1 WO 2007116943A1
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WO
WIPO (PCT)
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glass
press molding
mold
mold press
optical glass
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2007/057672
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English (en)
French (fr)
Inventor
Fumio Sato
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Electric Glass Co Ltd
Original Assignee
Nippon Electric Glass Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Electric Glass Co Ltd filed Critical Nippon Electric Glass Co Ltd
Priority to KR1020087019892A priority Critical patent/KR101351450B1/ko
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Ceased legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/083—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing aluminium oxide or an iron compound
    • C03C3/085—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing aluminium oxide or an iron compound containing an oxide of a divalent metal
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
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    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/089—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron
    • C03C3/091—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron containing aluminium

Definitions

  • the present invention relates to an optical glass for mold press molding.
  • Refractive index (nd) for optical lenses such as optical pickup lenses for various optical disk systems such as CD, MD, DVD, and video cameras, etc. for ordinary cameras is 1.57 to L 62
  • Abbe An optical glass having a number (vd) of 55 or more, more specifically a refractive index (nd) of 1.5575-1.610 and an Abbe number (vd) of 58.5-62.0 is used.
  • lead-containing glass based on SiO 2 —PbO—R ′ 0 (R and O are alkali metal oxides) has been used.
  • R'O-based non-lead glass is being switched (for example,
  • Patent Documents 1 and 2 are referred to Patent Documents 1 and 2.
  • Patent Document 1 JP-A-6-107425
  • Patent Document 2 JP 2000-302479 A
  • Patent Document 3 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-328068
  • These optical pickup lenses and photographing lenses are molded as follows. First, molten glass is dripped from the tip of the nozzle to produce a glass droplet once, then polished I ”, polished and washed to produce a preform glass. Alternatively, rapidly cool and forge molten glass and make glass blocks, and also polish and wash them to make preform glass. After that, the preform glass that has been softened again is pressed with a precision-processed mold, and the surface shape of the mold is transferred to the glass. Such a method is called a so-called mold press molding method and is widely used.
  • the conventional lead-free preform glass as described above often does not have sufficient weather resistance. If the weather resistance of the glass is not sufficient, glass components will elute into the polishing cleaning water and various cleaning solutions during the cutting and cleaning processes, and the surface will be altered. As a result, defects are generated in the glass where devitrification is easily generated in the molding process, and mass production becomes difficult. Even in the final product, when exposed to high temperature and humidity for a long time, the surface of the glass is altered, and there is a problem that the reliability is impaired.
  • An object of the present invention is to satisfy various properties required for optical glass for mold press molding, and particularly, the refractive index (nd) is 1.57 to L 62, and the Abbe number (vd) is 55 or more (preferably Is a refractive index (nd) force S1. 575 to 1.610, Abbe number (vd) force 58.5 to 62.0) It is to be.
  • the optical glass of the present invention is used for optical lenses such as optical pickup lenses for CD, MD, DVD and other various optical disk systems, and photographing lenses for video cameras and general cameras. And an Abbe number (vd) of 55 or more.
  • vd Abbe number
  • the molding accuracy is not lowered and the mold is not deteriorated or contaminated.
  • it is suitable as an optical glass for mold press molding.
  • This glass has a basic composition of 2 3 to 15%.
  • lead-free glass contains a large amount of alkaline earth metal oxide RO in order to obtain a high refractive index, which is a cause of lowering the weather resistance of this glass. Yes. Therefore, the glass of the present invention contains La O, which is a component that increases the refractive index, and Al O, which is a component that improves weather resistance, and contains RO.
  • the weather resistance of the glass is improved while maintaining the refractive index.
  • the Abbe number is low.
  • the softening point of the glass is preferably 650 ° C. or lower (preferably 640 ° C. or lower, more preferably 630 ° C. or lower).
  • SiO is a component constituting the skeleton of glass, and has an effect of improving weather resistance. That
  • the content is 41 to 56%, preferably 42 to 53%, more preferably 43 to 50.5%. If the amount of SiO increases, the refractive index tends to decrease and the soft spot tends to increase. Devitrification
  • B 2 O is a skeletal component of glass and is effective in improving devitrification resistance. Also increase the Abbe number
  • Al 2 O is a component that constitutes the glass skeleton together with SiO, and has the effect of improving weather resistance
  • Alkaline earth metal oxides such as CaO, BaO, and SrO act as fluxes, and do not reduce the Abbe number in SiO-BO-RO R'OLaO-based glasses.
  • the total amount of CaO, BaO, and SrO is preferably 10 to 30%, particularly 10 to 20%, and more preferably 12 to 18%.
  • devitrification black tends to precipitate during the melting and forming process of the preform glass, and the liquidus temperature rises, so that the working range becomes narrow and mass production tends to be difficult.
  • elution from the glass into polishing cleaning water and various cleaning solutions increases, and the surface of the glass changes significantly in a hot and humid state.
  • inconveniences such as a decrease in refractive index and an increase in softening point are likely to occur.
  • CaO is a component that increases the refractive index without decreasing the Abbe number. In addition, it is an essential component for improving the weather resistance because the effect of preventing precipitation of alkali or alkaline earth on the surface in a high temperature and high humidity state is enhanced.
  • the CaO content is preferably 0.1 to 10%, particularly 0.5 to 5%, and more preferably 1 to 4%. When CaO is increased, the liquidus temperature rises and devitrification easily occurs.
  • BaO is a component that increases the refractive index, and this glass system also has the effect of lowering the liquidus temperature and improving workability. However, the amount of precipitation from the glass surface in a hot and humid state Is significantly higher than other RO components, so adding a large amount may impair the weather resistance of the final product.
  • the BaO content is preferably 0 to 10%, more preferably 0.5 to 9.5%, and even more preferably 4 to 9%.
  • SrO is a component that increases the refractive index. Compared with BaO, the amount of precipitation from the glass surface in a high temperature and high humidity state is small. Therefore, by using SrO actively, a product with excellent weather resistance can be obtained. Its content is 0 to 10%, preferably 0.5 to 9%, more preferably 3 to 8%. As SrO increases, the liquidus temperature rises and the working range tends to narrow.
  • MgO may be added to increase the refractive index.
  • its content is preferably 0 to 5%, particularly preferably 0 to 3%. It becomes easy to devitrify when the amount of MgO increases.
  • ZnO has the effect of increasing the refractive index and improving the weather resistance. Further, since the tendency to devitrification is not strong, a homogeneous glass can be obtained even if it is contained in a large amount. Its content is 0 to 5%, preferably 0.5 to 4%, more preferably 1 to 3%. As the amount of ZnO increases, the number of hot stones tends to decrease.
  • Alkali metal oxides (R, O) such as Li 2 O and Na 2 O are components for lowering the softening point.
  • Li 2 O and Na 2 O are combined in 5 to 12%, especially 6 to: L l%, further 7 to 10%
  • the mass productivity may be adversely affected.
  • the weather resistance tends to be poor.
  • the soft spot increases as R'O decreases.
  • LiO has the greatest effect of lowering the soft saddle point. Its content is 1 ⁇
  • Li O is phase separation
  • the liquidus temperature tends to be high and workability tends to deteriorate.
  • it has a low field strength (hereinafter referred to as F. S.) and increases the basicity of the glass, which will be described later.
  • F. S. field strength
  • the soft saddle point increases as Li O decreases.
  • Na O has the effect of lowering the soft saddle point.
  • the content of 2 is preferably 0 to 5%, particularly preferably 0.5 to 3%.
  • K 2 O may be added to lower the softening point.
  • La O content is 5-1
  • the content of SiO and La 2 O is such that the value of SiO 2 / La 2 O is 3.2 to 15.0 on a mass% basis.
  • Sb 2 O can be added as a fining agent. However, excessive coloration on the glass
  • the Sb 2 O content should be 1% or less.
  • TiO and NbO reduced the force Abbe number, which is a component that increases the refractive index of glass.
  • the absorption in the ultraviolet region is large, the transmittance at 390 to 440 nm is reduced, and the use as a short wavelength lens may be hindered.
  • PbO, Bi 2 O and As 2 O are light for Ag and halogens for environmental reasons.
  • substantially avoid introduction into glass means that the content is 0.1% or less.
  • the basicity of the glass can be used to prevent the glass and mold from being fused at the time of mold press molding in the optical glass for mold press molding of the present invention. Is 11 or less (preferably 9.5 or less).
  • the basicity means (total number of moles of oxygen atoms Z d Sum of Strength) Defined as X 100, and Field Strength (hereinafter referred to as FS) is calculated by Equation 1 below.
  • Equation 1 FS Z / r 2
  • Z is the ion valence
  • r is the ion radius.
  • the values of Z and r used the values in Table 1 (values described in “Science Manual Basic Bias Revised 2nd Edition (issued by Maruzen Co., Ltd., 1975)”) According to the knowledge of the present inventor, the lower the basicity, the harder it is to fuse with the mold. The mechanism by which the basicity of the glass controls the fusion will be described below.
  • the number of moles of atoms is obtained, and the total is defined as “sum of moles of oxygen atoms”.
  • FS is obtained.
  • the basicity of glass is an index indicating how much oxygen electrons in glass are attracted to cations in glass. High basicity! In glass, oxygen is not attracted by cations in glass. Therefore, when a glass having a high basicity is in contact with a cation (mold component) that has a strong tendency to demand electrons, a cation from the mold enters into the glass compared to a glass having a low basicity. Easy! When the cation, which is a mold component, penetrates (diffuses) into the glass, the concentration of the mold component in the glass phase near the interface increases. This reduces the compositional difference between the glass phase and the mold phase, increasing the affinity between the two and making it easier for the glass to wet the mold. It is considered that the glass and the mold are fused by such a mechanism. Therefore, as the basicity decreases, the mold components enter the glass and the glass and the mold are not fused.
  • the basicity of the glass is 11 or less, preferably 9.5 or less, it is considered that fusion does not occur. If the basicity of the glass exceeds 9.5, there is a tendency to fuse with the mold, and if it exceeds 11, the surface accuracy of the product is impaired due to fusion between the glass and the mold, and the mass productivity is markedly deteriorated. There is a tendency to.
  • a glass raw material is prepared so as to have a desired composition, and then melted in a glass melting furnace.
  • molten glass is dripped from the tip of the nozzle to temporarily produce glass droplets to obtain preform glass.
  • the molten glass is rapidly cooled and fabricated to once produce a glass block, which is then ground, polished and washed to obtain a preform glass.
  • Tables 2, 4 and 5 show examples of the present invention (sample Nos. 1 to 4 and 7 to 13), and Table 3 shows comparative examples (samples No. 5 to 6).
  • Each sample was prepared as follows. First, glass raw materials were adjusted so as to have the composition shown in the table, and were melted at 1400 ° C for 3 hours using a platinum crucible. After melting, the melt was poured onto a carbon plate, and after annealing, samples suitable for each measurement were prepared.
  • the samples No. 1 to 4 and 7 to 13 which are examples of the present invention have a refractive index of 1.5821-1.6061 and an Abbe number force of 6.6 or more. , Softening point below 648 ° C, liquidus temperature The degree was 887 ° C or less.
  • the change in transmittance before and after the exposure test in a hot and humid state was 1.6% or less, and the weather resistance was small. It contains a lot of BO and has a basicity of 9.5.
  • each of the samples No. 5 and No. 6 which are comparative examples had a low weather resistance with a large change in transmittance of 3.1% or more before and after the exposure test.
  • the refractive index (nd) is a measured value with respect to d-line (587.6 nm) of a helium lamp.
  • the Abbe number (Vd) is obtained by using the refractive index values of the d-line and the F-line (486. lnm) of the hydrogen lamp and the C-line (656.3nm) of the hydrogen lamp.
  • Number (vd) ⁇ (nd— 1) / (n
  • the softening point T is determined by the fiber elongation method based on Japanese Industrial Standard R-3104.
  • the liquid phase temperature T is 297 to 500 / ⁇ ⁇ , and the sample is pulverized and classified before platinum.
  • the measurement was performed by determining the deposition position of devitrification with an optical microscope.
  • the weather resistance was evaluated by measuring the transmittance of the glass before and after the exposure test in a hot and humid state with a spectrophotometer, and evaluating the difference in the transmittance of the glass at a wavelength of 590 nm in the visible region.
  • the exposure test was conducted under the conditions of temperature 60 ° C, humidity 90%, and 300 hours.
  • Basicity is (total number of moles of oxygen atoms Z total field strength of cations) X
  • F. S. field strength
  • Z is the ion valence, and r is the ion radius.

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Abstract

　モールドプレス成形用光学ガラスとして要求される特性を満足し、特に屈折率（ｎｄ）が１．５７～１．６２、アッベ数（νｄ）が５５以上であり、耐候性に優れる非鉛系のモールドプレス成形用光学ガラスを提供する。 　質量％で、ＳｉＯ２　４１～５６％、Ａｌ２Ｏ３　１．５～５％、Ｂ２Ｏ３７～１６％、ＣａＯ　０．１～１０％、ＢａＯ　０～１０％、ＳｒＯ　０～１０％、ＺｎＯ　０～５％、Ｌｉ２Ｏ　１～１０％、Ｎａ２Ｏ　０～５％、Ｌａ２Ｏ３　５～１５％含有し、好ましくはさらにＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＢａＯ＋ＳｒＯ　１０～２０％、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ　５～１２％、３．２≦ＳｉＯ２／Ｌａ２Ｏ３≦１５．０の組成を有することを特徴とする。

Description

明 細 書
モールドプレス成形用光学ガラス
技術分野
[0001] 本発明はモールドプレス成形用光学ガラスに関するものである。
背景技術
[0002] CD、 MD、 DVDその他各種光ディスクシステムの光ピックアップレンズ、ビデオカメ ラゃ一般のカメラの撮影用レンズ等の光学レンズ用に、屈折率 (nd)が 1. 57〜： L 62 、アッベ数（v d)が 55以上、より具体的には屈折率 (nd)が 1. 575-1. 610、アッベ 数（v d)が 58. 5〜62. 0の光学ガラスが使用されている。従来、このようなガラスとし て SiO -PbO-R' 0 (R， Oはアルカリ金属酸ィ匕物）を基本とした鉛含有ガラスが
2 2 2
広く使用されていた力 近年では環境上の問題から SiO— B O— RO (ROはアル
2 2 3
カリ土類金属酸化物） R' O系等の非鉛系ガラスに切り替えられつつある（例えば
2
特許文献 1、 2)。
特許文献 1 :特開平 6— 107425号公報
特許文献 2：特開 2000 - 302479号公報
特許文献 3：特開 2004 - 328068号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0003] これらの光ピックアップレンズや撮影用レンズは、次のようにして成形される。まず、 溶融ガラスをノズルの先端カゝら滴下し一旦液滴状ガラスを作製し、研肖 I』、研磨、洗浄 してプリフォームガラスを作製する。または溶融ガラスを急冷铸造しー且ガラスブロッ クを作製し、同じく研肖 I』、研磨、洗浄してプリフォームガラスを作製する。その後、精密 加工を施した金型によって、再び軟化状態にしたプリフォームガラスを加圧成形し、 金型の表面形状をガラスに転写させる。このような方法は、いわゆるモールドプレス 成形法と呼ばれており、広く用いられている。
[0004] モールドプレス成形により成形されるガラスには、求められる光学定数 (屈折率、ァ ッべ数)を満足するのは勿論のこと、金型を劣化させないように軟ィ匕点が低いこと、金 型との融着が起こりにく ヽこと、耐候性が高 ヽこと等が要求される。
[0005] また上記したような従来の非鉛系のプリフォームガラスは、十分な耐候性を有してい ないことが多い。ガラスの耐候性が十分でないと、切肖 ij、研磨、洗浄工程においてガ ラス成分が研磨洗浄水や各種洗浄溶液中へ溶出し、表面の変質が起こる。その結果 、成形工程で失透ブッが発生し易ぐガラスに欠陥が生じて量産化が困難になる。ま た最終製品においても、高温多湿状態に長時間晒されるとガラスの表面が変質し、 信頼性を損なう t ヽぅ問題がある。
[0006] 本発明の目的は、モールドプレス成形用光学ガラスとして要求される諸特性を満足 し、特に屈折率 (nd)が 1. 57〜： L 62、アッベ数（v d)が 55以上 (好ましくは屈折率（ nd)力 S1. 575〜1. 610、アッベ数（ v d)力 58. 5〜62. 0)であり、而候' 14に優れる 非鉛系のモールドプレス成形用光学ガラスを提供することである。
課題を解決するための手段
[0007] 本発明者は種々の実験を行った結果、 SiO— B O -RO-R' O— La O系ガラ
2 2 3 2 2 3 スの組成を厳密に限定することによって上記目的が達成できることを見いだし、本発 明として提案するものである。
[0008] 即ち、本発明のモールドプレス成形用光学ガラスは、質量0 /0で、 SiO 41〜56%
2
、 Al O 1. 5〜5%、 B O 7〜16%、 CaO 0. 1〜10%、 BaO 0〜10%、 SrO
2 3 2 3
0〜10%、 ZnO 0〜5%、 Li O 1〜10%、 Na O 0〜5%、 La O 5〜15%含
2 2 2 3
有することを特徴とする。
発明の効果
[0009] 本発明の光学ガラスは、 CD、 MD、 DVDその他各種光ディスクシステムの光ピック アップレンズ、ビデオカメラや一般のカメラの撮影用レンズ等の光学レンズに使用さ れる 1. 57〜： L 62の屈折率（nd)、 55以上のアッベ数（v d)を有している。また軟ィ匕 点が低くガラス成分が揮発し難いため、成形精度の低下および金型の劣化や汚染が 生じない。し力も作業温度範囲が広ぐプリフォームガラスの量産性に優れるとともに 、耐候性が良好であるため、製造工程や製品の使用中に物性の劣化や表面の変質 を起こすことがな 、。それゆえモールドプレス成形用光学ガラスとして好適である。 発明を実施するための最良の形態 [0010] 本発明のモールドプレス成形用光学ガラスは、質量0 /0で、 SiO 41
2 〜56%、 Al O
2
1. 5〜5%、B O 7〜16%、CaO 0. 1〜10%、 BaO 0〜10%、 SrO 0〜1
3 2 3
0%、 ZnO 0〜5%、 Li O 1
2 〜10%、 Na O 0
2 〜5%、 La O 5
2 3 〜15%の基本組 成を有するガラスである。一般に、非鉛系のガラスでは、高い屈折率を得るために、 アルカリ土類金属酸ィ匕物である ROを多量に含有させており、この系のガラスの耐候 性を低下させる原因となっている。そこで、本発明のガラスでは、屈折率を高める成 分である La Oと、耐侯性を向上させる成分である Al Oを含有させて、 ROの含有
2 3 2 3
量を抑えるとともに、 ROとして CaOを必須成分として含有することで、屈折率を維持 しながら、ガラスの耐候性を改善している。また、 La Oを含有させると、アッベ数が低
2 3
下する傾向にある力 B Oを含有させることで、アッベ数の低下を防止している。こ
2 3
のようにすることで、優れた耐侯'性と、 1. 57〜： L 62の屈折率 (nd)、 55以上のアツ ベ数（v d)、特に 1. 575〜1. 610の屈折率（nd)、 58. 5〜62. 0のアッベ数（v d) を有するモールドプレス成形用光学ガラスを得ることができ、色分散が少なぐ高機 能で小型の光学素子用の光学レンズとして使用することができる。また、本発明のモ 一ルドプレス成形用光学ガラスは、ガラスの軟化点が 650°C以下 (好ましくは 640°C 以下、更に好ましくは 630°C以下)であることが好ましい。ガラスの軟ィ匕点が低くなると 、低温でのプレス成形が可能となり、金型の酸化、ガラス成分の揮発による金型の汚 染ゃガラスと金型との融着を抑えることができる。
[0011] 各成分の範囲を上記のように限定した理由を述べる。
[0012] SiOはガラスの骨格を構成する成分であり、耐候性を向上させる効果がある。その
2
含有量は 41〜56%、好ましくは 42〜53%、さらに好ましくは 43〜50. 5%である。 なお SiOが多くなると屈折率が低下したり、軟ィ匕点が高くなる傾向がある。また失透
2
傾向が強くなる。一方、 SiOが少なくなると耐酸性や耐水性等の耐候性が悪ィ匕する
2
[0013] B Oはガラスの骨格成分であり、耐失透性の向上に効果がある。またアッベ数を高
2 3
め、軟ィ匕点を低下させる成分である。さらにガラスの塩基性度を下げる作用もあり、モ 一ルドプレス成形におけるガラスと金型の融着防止に効果がある。その含有量は 7〜 16%、好ましくは 9〜16%、特に好ましくは 10〜15. 5%、さらに好ましくは 12〜15 %である。なお B Oが多くなるとガラス溶融時に B O R' Oで形成される揮発物が
2 3 2 3 2
多くなり、脈理の生成を助長する。さらに耐候性が悪ィ匕する。一方、 B Oが少ないと
2 3
、耐失透性が低下して十分な作業温度範囲を確保できなくなる可能性がある。また 金型と融着し易くなる。さらに SiOの少ない組成域では、 B Oが少ないとアッベ数を
2 2 3
55以上に維持することが難しくなる。
[0014] Al Oは SiOと共にガラスの骨格を構成する成分であり、耐候性を向上させる効果
2 3 2
がある。特に SiO -B O -RO-R， O La O系ガラスでは、ガラス中アルカリ成分の
2 2 3 2 2 3
、水への選択的溶出を抑制する効果が顕著であり、その含有量は 1. 5〜5%、好ま しくは 2〜4. 5%、さらに好ましくは 2. 7〜4. 5%である。なお Al Oが多いと失透し
2 3
易くなる。また溶融性が悪ィ匕して脈理ゃ泡がガラス中に残り、レンズ用ガラスとしての 要求品位を満たさなくなる可能性がある。一方、 Al Oが少ないと、耐水性'耐酸性
2 3
が低下し、非常に高い耐候性を有するガラスを得に《なる。
[0015] CaO、 BaO、 SrOといったアルカリ土類金属酸ィ匕物 (RO)は融剤として作用すると ともに、 SiO -B O -RO R' O La O系ガラスにおいて、アッベ数を低下させずに
2 2 3 2 2 3
屈折率を高める効果がある。 CaO、 BaO、及び SrOは合量で 10〜30%、特に 10〜 20%、さらには 12〜18%であることが望ましい。なお ROが多くなると、プリフォーム ガラスの溶融、成形工程中に失透ブッが析出し易くなり、液相温度が上がって作業 範囲が狭くなり量産化し難くなる傾向がある。さらにガラスから研磨洗浄水や各種洗 浄溶液中への溶出が増大する、高温多湿状態でのガラス表面の変質が顕著になる 等、耐候性が悪ィ匕し易い。一方 ROが少なくなると、屈折率が低下したり、軟化点が 高くなる等の不都合が生じやすい。
[0016] CaOはアッベ数を低下させることなく屈折率を高める成分である。また、高温多湿 状態においてアルカリやアルカリ土類の表面への析出を防止する効果が高くなること から、耐候性向上のための必須成分である。 CaOの含有量は 0. 1〜10%、特に 0. 5〜5%、さらに 1〜4%であることが好ましい。なお CaOが多くなると液相温度が上が り、失透し易くなる。
[0017] BaOは屈折率を高める成分であり、またこのガラス系においては液相温度を低下さ せ作業性を向上させる効果もある。しかし、高温多湿状態でガラス表面からの析出量 が他の RO成分に比べ著しく多いため、多量に含有させると最終製品の耐候性を損 なうおそれがある。 BaOの含有量は 0〜10%、特に 0. 5〜9. 5%、さらに 4〜9%で あることが好ましい。
[0018] SrOは屈折率を高める成分である。また BaOに比べると高温多湿状態でのガラス 表面からの析出量が少ない。従って SrOを積極的に使用することにより、耐候性に優 れた製品を得ることができる。その含有量は 0〜10%、好ましくは 0. 5〜9%、さらに 好ましくは 3〜8%である。なお SrOが多くなると液相温度が上がって作業範囲が狭く なる傾向にある。
[0019] なお CaO、 BaO、或いは SrO以外にも、屈折率を高めるために MgOを添加しても よい。 MgOを添加する場合、その含有量は 0〜5%、特に 0〜3%であることが好まし い。 MgOが多くなると失透し易くなる。
[0020] ZnOは屈折率を高めるとともに、耐候性を向上させる効果がある。また失透傾向が 強くないため、多量に含有させても均質なガラスを得ることができる。その含有量は 0 〜5%、好ましくは 0. 5〜4%、さらに好ましくは 1〜3%である。 ZnOが多くなるとアツ ベ数が低下する傾向がある。
[0021] Li Oや Na Oといったアルカリ金属酸化物（R， O)は軟化点を低下させるための成
2 2 2
分である。 Li Oと Na Oは合量で 5〜12%、特に 6〜： L l%、さらには 7〜10%である
2 2
ことが望ましい。なお R' Oが多くなると液相温度が上昇して作業温度範囲が狭くなり
2
易い。この場合、量産性に悪影響を与えるおそれがある。また耐候性が悪ィ匕する傾 向がある。逆に R' Oが少なくなると軟ィ匕点が高くなる。
2
[0022] R' Oのなかでも Li Oが最も軟ィ匕点を低下させる効果が大きい。その含有量は 1〜
2 2
10%、好ましくは 3〜9%、さらに好ましくは 5〜8. 5%である。ただし Li Oは分相性
2
が強いため、多量に添加すれば液相温度が高くなつて作業性を悪化させる傾向があ る。また Field Strength (以下 F. S.と表記する）が低ぐ後述するガラスの塩基性 度を上げる成分であるため、プレス成形時に金型との融着を引き起こす原因となる。 一方、 Li Oが少なくなると軟ィ匕点が高くなる。
2
[0023] Na Oは軟ィ匕点を低下させる効果がある力 多量に含有させると溶融時に B O R
2 2 3
' oで形成される揮発物が多くなり、脈理の生成を助長してしまう。またモールド成形 時にも揮発が生じて金型を汚染し、金型の寿命を大きく縮めてしまう。 Na O
2 の含有 量は 0〜5%、特に 0. 5〜3%であることが好ましい。
[0024] なお Li Oや Na O以外にも、軟化点を低下するために K Oを添カ卩してもよい。 K O
2 2 2 2 を添加する場合、その含有量は 0〜7%、特に 0〜5%であることが好ましい。 K Oが
2 多くなると耐候性が悪ィ匕する。
[0025] La Oは、アッベ数を低下させることなく屈折率を高める効果があるため、多量の R
2 3
oを含有させる必要がなくなり耐候性の向上に効果がある。また、耐失透性を向上す る効果があり、作業温度範囲を拡大することができる成分であるが、多量に含有する とガラスの分相傾向が強くなり、均質なガラスを得に《なる。 La Oの含有量は 5〜1
2 3
5%、好ましくは 6〜12%、さらに好ましくは 7〜10%である。
[0026] また SiOと La Oの含有量は、質量％基準で SiO /La Oの値が 3. 2〜15. 0、
2 2 3 2 2 3
特に 3. 2-10. 0の範囲内となるように調節することが好ましい。この比を 3. 2-15. 0とすることで屈折率を低下させることなぐ高い耐失透性を維持することができる。こ の比が小さくなると耐失透性が低下し、大きくなると屈折率が低下する傾向がある。
[0027] 清澄剤として Sb Oを添加することができる。ただし、ガラスに対する過度の着色を
2 3
避けるため、 Sb Oの含有量は 1%以下とすることが望ましい。
2 3
[0028] 尚、 TiO、 Nb Oはガラスの屈折率を高める成分である力 アッベ数を低下させた
2 2 5
り、紫外域での吸収が大きぐ 390〜440nmでの透過率が減少し、短波長用レンズ としての使用に支障をきたしたりするため、実質的なガラスへの導入は避けるべきで ある。
[0029] さらに、 PbO、 Bi O及び As Oは環境上の理由から、 Ag及びハロゲン類は光可
2 3 2 3
逆変色キヤリヤーとなるため、実質的なガラスへの導入は避けるべきである。
[0030] 尚、本発明における「実質的なガラスへの導入を避ける」とは、含有量が 0. 1%以 下であることを意味する。
[0031] また、本発明のモールドプレス成形用光学ガラスにお!、て、モールドプレス成形時 におけるガラスと金型の融着をより防止するには、上記特徴に加えて、ガラスの塩基 性度を 11以下 (好ましくは 9. 5以下）にすることが望ましい。
[0032] 尚、本発明にお 、て、塩基性度とは、（酸素原子のモル数の総和 Z陽イオンの Fiel d Strengthの総和） X 100として定義され、 Field Strength (以下 F. S.と表記す る）は下記の式 1により求められる。
[0033] 式 1 F. S. =Z/r2
Zはイオン価数、 rはイオン半径を示している。尚、本発明における Z、 rの数値は表 1の値 (『科学便覧基礎偏 改訂 2版 (1975年 丸善株式会社発行)』に記載された 値)を用いた。本発明者の知見によれば、塩基性度が低いほど、金型と融着しにくく なる。以下にガラスの塩基性度が融着を支配する機構について説明する。
[0034] [表 1]
z r
S i 4 + 4 0 . 4 0
A 1 3 + 3 0 . 5 3
B 3 + 3 0 . 3 2
M g 2 + 2 0 . 8 6
C a 2 + 2 1 . 1 4
B a 2 + 2 1 . 5 0
S r 2 + 2 1 . 3 9
Z n 2 + 2 0 . 8 9 し i 1 + 1 0 . 8 8
N a 1 + 1 1 . 1 6
K 1 + 1 1 . 5 2 τ i 4 + 4 0 . 7 5
Z r 4 + 4 0 . 8 6
N b 5 + 5 0 . 7 8 し a 3 + 3 1 . 3 2
G d 3 + 3 1 . 0 8
T a 5 + 5 0 . 8 3
W 6 + 6 0 . 7 2
B i 3 + 3 0 . 8 6
S b 3 + 3 0 . 7 5 p 5 + 5 0 . 3 2
[0035] ここで SiOを例に挙げて、ガラスの塩基性度の求め方を示す。
2
[0036] まず、酸素原子のモル数を求める。 lmolの SiO中には、 2molの酸素原子が含ま
2
れる。よって、この酸素の原子数 2molに、ガラス組成中の SiOのモル％を掛けること
2
で、ガラス中の SiOが持つ酸素原子のモル数が求められる。同様に各成分の酸素
2
原子のモル数を求め、その合計を「酸素原子のモル数の総和」とする。
[0037] 次に F. S.を求める。陽イオン Si4+は Z=4、 r=0. 4であるため、 F. S. = 25となる 。 Si4+は SiOに lmol含まれているのでガラス中の F. S.は、 25 X l (mol) X (組成
2
中の SiOのモル0 /0)として求められる。
2
[0038] これを各成分について求め、その合計を「陽イオンの F. S.の総和」とする。そして「 酸素原子のモル数の総和」を「陽イオンの F. S.の総和」で割った値に 100をかけた ものを「ガラスの塩基性度」とする。
[0039] 次にガラスの塩基性度が融着を支配する機構について説明する。
[0040] ガラスの塩基性度はガラス中の酸素の電子がガラス中の陽イオンにどのくらい引き つけられて 、るかを示す指標になる。塩基性度の高!、ガラスではガラス中の陽イオン による酸素の電子の引きつけが弱い。したがって、塩基性度の高いガラスは、電子を 求める傾向の強い陽イオン (金型成分)と接した際、塩基性度の低いガラスに比ベガ ラス中に金型からの陽イオンの侵入が起きやす!/、。金型成分である陽イオンがガラス 中へ侵入 (拡散)すると、界面付近のガラス相中の金型成分濃度が増加する。これに よりガラス相と金型相の組成差が減少するため、両者の間の親和性が増し、ガラスが 金型に濡れやすくなる。このような機構により、ガラスと金型が融着すると考えられる。 従って塩基性度が低くなるにしたがって、ガラス中に金型成分が侵入しに《なり、ガ ラスと金型は融着しなくなる。
[0041] 具体的にはガラスの塩基性度が 11以下、好ましくは 9. 5以下であれば融着が起こ らなくなると考えられる。ガラスの塩基性度が 9. 5を超えると金型と融着する傾向が現 れ、 11を超えるとガラスと金型が融着して製品の面精度が損なわれ、量産性が顕著 に悪ィ匕する傾向にある。
[0042] 次に、本発明のガラスを用いて光ピックアップレンズや撮影用レンズ等を製造する 方法を述べる。
[0043] まず、所望の組成になるようにガラス原料を調合した後、ガラス溶融炉中で溶融す る。
[0044] 次に、溶融ガラスをノズルの先端カゝら滴下し一旦液滴状ガラスを作製し、プリフォー ムガラスを得る。または溶融ガラスを急冷铸造し一旦ガラスブロックを作製し、研削、 研磨、洗浄してプリフォームガラスを得る。
[0045] 続いて、精密加工を施した金型中にプリフォームガラスに入れて軟ィ匕状態となるま で加熱しながら加圧成形し、金型の表面形状をガラスに転写させる。この成形方法は モールドプレス成形法と呼ばれ、広く用いられている。このようにして光ピックアップレ ンズゃ撮影用レンズを得ることができる。
実施例
[0046] 以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
[0047] [表 2]
1 2 3 4 組成 （質量％)
S i O 2 4 8. 0 5 0. 2 4 8. 0 4 8. 1
A 1 2 O 2. 7 2. 7 3. 7 3. 7
B 203 1 3. 0 1 3. 0 1 5. 0 1 4. 0
C a O 5. 0 9. 0 2. 0 2. 0
B a O 5. 0 0. 5 6. 5 8. 0
S r O 8 - 0 7. 0 5. 0 5. 0
Z n O 一 - 2. 0
L i 2 O 7. 4 7 - 9 7. 9 7. 9
N a O 2. 7 1 - 7 1. 2 1. 2
L a 2 O 8. 0 8. 0 1 0. 5 8. 0
S b 2 O 0. 2 一 0. 2 0. 1
O 1 8. 0 1 5. 0 1 3. 5 1 5. 0
R' 2 O 1 0. 1 9. 1 9. 1 9. 1
S i O 2/ L a O 6. 0 6. 3 4. 6 6. 0 屈折率 n d 1. 5 3 8 7 1. 5 8 8 9 1. 5 8 5 1 1. 5 3 5 5 アッベ数 v d 5 9. 6 5 9. 6 6 0. 5 6 0. 1 軟化点 (°C) 5 9 9 6 0 1 6 0 2 6 0 5 液相温度 (°C) 8 4 5 8 5 5 8 6 5 8 4 4 耐候性
1. 5 1 . 4 1. 3 1 . 1 (透過率の差 Δ T % )
塩基性度 8. 5 3 8. 5 8 8. 2 4 8. 3 4
[0048] [表 3] 5 6 組成 （質量％)
S i O 2 5 1 . 0 4 9 . 0
A i 2 O 3 0 . 7 2 . 5
B 2 O 3 1 3 . 0 1 3 . 0
C a O 5 . 0 ―
B a O 5 . 0 8 . 0
S r O 9 . 0 9 . 0
Z n O —— 2 . 7
L i 2 O 6 . 4 7 . 5
N a 2 O 2 . 7 0 . 9
L a 2 O 3 7 . 0 7 . 4
S b 2 O 3 0 . 2 ―
R O 1 9 . 0 1 7 . 0
R ' 2 9 . 1 8 . 4
S i O 2 / L a a O 3 7 . 3 6 . 6 屈折率 n d 1 . 5 Β 3 7 1 . 5 8 5 1 アッベ数 v d 6 0 . 5 6 0 . 4 軟化点 ( °C ) 6 1 7 6 0 6 液相温度 (。C ) 8 6 6 8 4 0 耐候性
4 · Q
Ο . 丄
(透過率の差 Δ Τ % )
塩基性度 8 . 3 6 8 . 3 6
7 8 9 1 0 組成 （質量％)
S i 02 4 3. 1 5 0. 0 4 8. 6 4 2. 0
A 1 203 4. 5 3. 0 3. 5 4. 8
B 2 O 3 1 5. 0 1 5. 0 1 3. 5 1 6. 0
C a O 4. 0 2. 0 1. 3 0. 6
B a O 9. 0 6. 0 9. 0 9. 0
S r O 4. 8 4. 0 4. 0 8. 0
Z n O 3. 0 1. 0 3. 0 3. 0 し i 2 O 7. 5 9. 0 8. 0 8. 0
N a O 1. 0 0. 5 1. 0
L a O 8. 0 9. 3 8. 0 8. 4
S b 2 O 0. 1 0. 2 0. 1 0. 2
R O 1 7. 8 1 2. 0 1 4. 3 1 7. 6
R' O 8. 5 9. 5 9. 0 8. 0
S i O 2/L a O 3 5. 4 5. 4 6. 1 5. 0 屈折率 n d 1. 5 9 5 9 1. 5 8 3 0 1. 5 8 5 9 1. 5 9 6 2 ァッベ数 d 5 9. 3 6 0. 7 5 9. 9 5 9. 6 軟化点 (V) 6 0 1 6 0 0 6 0 4 5 9 8 液相温度 (°C) 8 6 8 8 5 8 8 4 5 8 5 2 耐候性
1 . 5 1. 3 1 . 1 1. 2 (透過率の差 Δ T % )
塩基性度 8. 4 0 8. 2 3 8. 3 6 8. 2 6
5]
組成 （質量％)
S i O 2 5 5 . 3 4 6 . 8 4 1 . 0
A 1 2 O a 1 . 7 1 . 6 4 . 0
B 2 O 3 7 . 2 7 . 4 1 5 . 0
C a O 4 . 2 9 . 7 5 . 0
B a O 9 . 6 1 0 . 0
S r O 5 . 0 5 . 0
Z n O 5 . 0 3 . 0 5 . 0
L i 2 O 9 . 8 7 . 0 2 . 5
N a 2 O 2 . 0 4 . 9 4 . 9
L a 2 O a 5 . 2 1 4 . 6 7 . 6
S b 2 O 3
R O 1 3 . 8 1 4 . 7 2 0 . 0
R ' 2 O 1 1 . 8 1 1 . 9 7 . 4
S i O 2 / L 2 O 3 1 0 . 6 3 . 2 5 . 4 屈折率 n d 1 . 5 8 2 1 1 . 6 0 6 1 1 . 5 9 4 8 アッベ数 v d 5 8 . 7 5 6 . 6 5 8 . 6 軟化点 (。c ) 5 7 6 5 9 9 6 4 8 液相温度 ( °C ) 8 7 5 8 Β 7 8 3 8 耐候性
1 . 6 1 . 5 1 . 1
(透過率の差 Δ T % )
塩基性度 9 . 0 9 9 . 5 5 8 . 2 7
[0051] 表 2、 4、 5は本発明の実施例（試料 No. 1〜4、 7〜13)及び表 3は比較例（試料 N o. 5〜6)を示している。
[0052] 各試料は次のようにして調製した。まず表に示す組成になるようにガラス原料を調 合し、白金ルツボを用いて 1400°Cで 3時間溶融した。溶融後、融液をカーボン板上 に流しだし、更にァニール後、各測定に適した試料を作製した。
[0053] 得られた試料につ!、て、屈折率 (nd)、アッベ数 d)、軟化点 (Ts)、耐候性を測 定した。また塩基性度を算出した。それらの結果を各表に示す。
[0054] 表から明らかなように、本発明の実施例である No. 1〜4、 7〜13の各試料は、屈 折率が 1. 5821-1. 6061、アッベ数力 6. 6以上、軟化点が 648°C以下、液相温 度が 887°C以下であった。また、高温多湿状態の曝露試験前後での透過率変化は 1 . 6%以下と小さぐ耐候性も良好であった。また B Oを多く含有し、塩基性度も 9. 5
2 3
5以下と低 、ため、金型との融着が起こりにく!/、と考えられる。
[0055] これに対して、比較例である No. 5及び No. 6の各試料は、曝露試験前後での透 過率の変化が 3. 1%以上と大きぐ耐候性が低力つた。
[0056] なお屈折率 (nd)は、ヘリウムランプの d線 (587. 6nm)に対する測定値で示した。
[0057] アッベ数（ V d)は上記した d線の屈折率と水素ランプの F線 (486. lnm)、同じく水 素ランプの C線 (656. 3nm)の屈折率の値を用い、アッベ数（ v d) = { (nd— 1) / (n
F— nC) }式力も算出した。
[0058] 軟化点 Tは、日本工業規格 R— 3104に基づいたファイバーェロンゲーシヨン法に s
よって測定した。
液相温度 Tは、 297〜500 /ζ πιの粉末状になるよう試料を粉砕、分級してから白金
し
製のボートに入れ、温度勾配を有する電気炉に 24時間保持した後、空気中で放冷し
、光学顕微鏡で失透の析出位置を求めることで測定した。
[0059] 耐候性の評価は高温多湿状態の曝露試験前後のガラスの透過率を分光光度計で 測定し、可視域の波長 590nmにおけるガラスの透過率の差で評価した。なお、曝露 試験は、温度 60°C、湿度 90%、 300時間の条件で行ない、ガラス試料は、大きさ 30
X 25mmで両面を光学研磨し、 10mmの肉厚にしたものを用いた。
[0060] 塩基性度は、（酸素原子のモル数の総和 Z陽イオンの Field Strengthの総和） X
100の式に基づいて算出したものである。なお式中の Field Strength (以下 F. S. と表記する）は次式により求められる。
[0061] F. S. =Z/r2
Zはイオン価数、 rはイオン半径を示している。
[0062] 本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲 を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明ら かである。
本出願は、 2006年 4月 5日出願の日本特許出願（特願 2006— 103806)、 2007 年 3月 29日出願の日本特許出願 (特願 2007— 86412)に基づくものであり、その内 容はここに参照として取り込まれる。

Claims

請求の範囲
[1] 質量0 /0で、 SiO 41〜56%、A1 0 1. 5〜5%、 B O 7〜16%、 CaO 0. 1〜
2 2 3 2 3
10%、 BaO 0〜10%、 SrO 0〜10%、 ZnO 0〜5%、 Li O 1〜10%、 Na O
2 2
0〜5%、 La O 5〜15%含有することを特徴とするモールドプレス成形用光学ガラ
2 3
ス。
[2] 請求項 1に記載のモールドプレス成形用光学ガラスにおいて、 Li Oと Na Oの合量
2 2 力 〜 12%であることを特徴とするモールドプレス成形用光学ガラス。
[3] 請求項 1または 2に記載のモールドプレス成形用光学ガラスにおいて、 CaOと BaO と SrOの合量が 10〜20%であることを特徴とするモールドプレス成形用光学ガラス。
[4] 請求項 1〜3のいずれかに記載のモールドプレス成形用光学ガラスにおいて、さら に、実質的に TiO及び Nb Oを含まないことを特徴とするモールドプレス成形用光
2 2 5
学ガラス。
[5] 請求項 1〜4のいずれかに記載のモールドプレス成形用光学ガラスにおいて、 SiO と La Oの含有量が、質量％基準で、 3. 2≤ SiO /La O≤15. 0の関係にあるこ
2 2 3 2 2 3
とを特徴とするモールドプレス成形用光学ガラス。
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