JP2000247676A

JP2000247676A - モールドプレス成形用光学ガラス

Info

Publication number: JP2000247676A
Application number: JP11046170A
Authority: JP
Inventors: Koichi Yabuuchi; 浩一籔内; Tsutomu Futagami; 勉二上
Original assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Priority date: 1999-02-24
Filing date: 1999-02-24
Publication date: 2000-09-12

Abstract

(57)【要約】【課題】１．６５〜１．７５の屈折率を有し、しかも
低い軟化点及び密度と、高い耐候性を兼ね備えたモール
ドプレス成形用光学ガラスを提供する。【解決手段】重量％でＳｉＯ₂ ３５〜５０％、Ａｌ₂
Ｏ₃ ０．１〜５％、Ｂ₂Ｏ₃ ０〜５％、ＭｇＯ０〜
５％、ＣａＯ０〜５％、ＢａＯ０〜５％、ＳｒＯ
０〜５％、ＺｎＯ０〜５％、ＭｇＯ+ＣａＯ+ＢａＯ+
ＳｒＯ+ＺｎＯ０．５〜１５％、Ｌｉ₂Ｏ０〜５％、
Ｎａ₂Ｏ１０〜３０％、Ｋ₂Ｏ０〜５％、ＴｉＯ₂
２５〜３５％、ＺｒＯ₂ ０〜１５％、Ｎｂ₂Ｏ₅ ０〜
２０％、Ｌａ ₂Ｏ₃ ０〜１０％、Ｇｄ₂Ｏ₃ ０〜１０％
の組成を有し、（Ｎａ₂Ｏ＋Ｋ₂Ｏ）／Ａｌ₂Ｏ₃が重量比
で６．５〜４０の範囲にあることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はモールドプレス成形用光
学ガラスに関する。

【０００２】

【従来の技術】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用に、屈折率
ｎｄが１．６５〜１．７５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ＳｉＯ₂−ＰｂＯ−
Ｒ'₂Ｏ（Ｒ'₂Ｏはアルカリ金属酸化物）を基本とした鉛
含有ガラスが広く使用されていたが、近年では環境上の
問題からＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ ₃−ＲＯ（ＲＯは２価の金属酸
化物）−Ｒ'₂Ｏ−ＴｉＯ₂系等の非鉛系ガラスに切り替
えられつつある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】光ピックアップレンズ
や撮影用レンズの成形には、精密加工を施した金型によ
って軟化状態のガラス塊を加圧成形し、金型の表面形状
をガラスに転写させる、いわゆるモールドプレス成形法
が広く用いられている。

【０００４】しかしながら上記した非鉛系の光学ガラス
は一般に軟化点が高いため、金型が劣化して成形精度が
低下したり、ガラス成分の揮発による金型汚染が生じる
等、モールドプレス成形に適していないという問題があ
る。またアルカリ金属酸化物を多量に含有させること
で、工業レベルでのモールドプレス成形を可能にしたガ
ラスも一部には存在する。ところがこの種のガラスは耐
候性が悪く、レンズやプリズム等の製造工程における切
削、研磨、洗浄によって、ガラス成分が研磨洗浄水や各
種洗浄溶液中へ溶出し、物性の劣化や表面の変質が起こ
る。また最終製品においても、高温多湿状態に長時間晒
されると表面が変質し、設計通りの光学特性が得られ
ず、信頼性を損なうという問題がある。

【０００５】さらにＣＤ、ＭＤ、ＤＶＤ、ビデオカメ
ラ、一般のカメラにおける市場では小型化、軽量化への
要望が近年増々強くなっており、使用されるレンズにも
低密度化が要望されている。特にＣＤ、ＭＤ、ＤＶＤで
は光ディスクの信号は光ピックアップシステムが駆動し
て読み取る方式が採用されており、レンズの低密度化は
駆動系の負担を減少しアクセスの高速化へも対応しやす
い、また、駆動系の総重量に対するレンズ重量の占める
割合も高いという理由で、一層要望されている。

【０００６】本発明の目的は、１．６５〜１．７５の屈
折率を有し、しかも低い軟化点及び密度と、高い耐候性
を兼ね備えた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。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のモールドプレス
成形用光学ガラスは、重量％でＳｉＯ₂ ３５〜５０
％、Ａｌ₂Ｏ₃ ０．１〜５％、Ｂ₂Ｏ₃ ０〜５％、Ｍｇ
Ｏ０〜５％、ＣａＯ０〜５％、ＢａＯ０〜５％、Ｓ
ｒＯ０〜５％、ＺｎＯ０〜５％、ＭｇＯ+ＣａＯ+Ｂ
ａＯ+ＳｒＯ+ＺｎＯ０．５〜１５％、Ｌｉ₂Ｏ０〜
５％、Ｎａ₂Ｏ１０〜３０％、Ｋ₂Ｏ０〜５％、ＴｉＯ
₂ ２５〜３５％、ＺｒＯ₂ ０〜１５％、Ｎｂ₂Ｏ₅ ０
〜２０％、Ｌａ₂Ｏ₃ ０〜１０％、Ｇｄ₂Ｏ₃ ０〜１０
％の組成を有し、（Ｎａ₂Ｏ＋Ｋ₂Ｏ）／Ａｌ₂Ｏ₃が重量
比で６．５〜４０の範囲にあることを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明のモールドプレス成形用光学ガラスは、
１．６５〜１．７５の屈折率ｎｄを有する。またＣＤ、
ＭＤ、ＤＶＤ等において、駆動系への負担を減少しアク
セスの高速化に対応するためには、密度が３．０ｇ／ｃ
ｍ³以下であることが望ましい。また金型の劣化や汚染
を防止するためには軟化点が６５０℃以下であることが
必要である。さらに実用上十分な耐候性を得るために
は、日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳによる粉末法耐
水性での重量減が０．０５％未満、同粉末法耐酸性での
重量減が０．２０％未満、ＪＩＳＲ３５０２によるア
ルカリ溶出試験でのアルカリ総溶出量が０．９５ｍｇ以
下の条件を満たすことが重要である。

【０００９】このような特性を有する光学ガラスとし
て、重量％でＳｉＯ₂ ３５〜５０％、Ａｌ₂Ｏ₃ ０．
１〜５％、Ｂ₂Ｏ₃ ０〜５％、ＭｇＯ０〜５％、Ｃａ
Ｏ０〜５％、ＢａＯ０〜５％、ＳｒＯ０〜５％、
ＺｎＯ０〜５％、ＭｇＯ+ＣａＯ+ＢａＯ+ＳｒＯ+Ｚｎ
Ｏ０．５〜１５％、ＴｉＯ₂ ２５〜３５％、Ｌｉ₂Ｏ
０〜５％、Ｎａ₂Ｏ１０〜３０％、Ｋ₂Ｏ０〜５
％、Ｎｂ₂Ｏ₅ ０〜２０％、ＺｒＯ₂ ０〜１５％、Ｌ
ａ₂Ｏ₃ ０〜１０％、Ｇｄ₂Ｏ₃ ０〜１０％の組成を有
し、（Ｎａ₂Ｏ＋Ｋ₂Ｏ）／Ａｌ₂Ｏ₃が重量比で６．５〜
４０の範囲にあるガラスが挙げられる。以下に組成範囲
を限定した理由を述べる。

【００１０】ＳｉＯ₂はガラスの骨格を構成する成分で
あり、また密度を低くする効果がある。その含有量は３
５〜５０％、好ましくは３７〜４７％である。ＳｉＯ₂
が５０％を超えると屈折率が低くなり過ぎたり、軟化点
が６５０℃を超えてしまう。一方、３５％より少ないと
密度が高くなり過ぎたり、耐酸性や耐水性等の耐候性が
著しく悪化する。

【００１１】Ａｌ₂Ｏ₃はガラスの骨格を構成する成分で
あるとともに、密度を低下させる効果がある。また耐候
性、特にアルカリ溶出特性を著しく改善する効果があ
る。この系のガラスでは、モールドプレス成形を行うた
めにアルカリ成分を多量に含有させて低軟化特性を付与
しているが、ガラス中のアルカリ成分が水に溶出し易
く、高温多湿状態に長時間晒されるとアルカリ成分が表
面に析出して炭酸塩や反応生成物が形成され、表面が変
質してしまう。ところがＡｌ₂Ｏ₃を含有させることによ
り、これを効果的に抑制することができる。Ａｌ₂Ｏ₃の
含有量は０．１〜５％、好ましくは０．５〜３％であ
る。Ａｌ₂Ｏ₃が５％を超えると耐失透性が悪化したり、
溶融性が著しく悪化し、脈理や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り、０．
１％より少ないと上記効果が得られなくなる。

【００１２】Ｂ₂Ｏ₃は融剤として作用してガラスの溶融
を助ける効果があり、その含有量は０〜５％、好ましく
は０〜１．９％である。Ｂ₂Ｏ₃が５％を超えると耐候性
が著しく悪化する。さらにガラス溶融時に揮発が多くな
って脈理が生じ、十分に均質なガラスが得られず、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。

【００１３】ＭｇＯ、ＣａＯ、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＺｎＯ
は屈折率を高め、ガラス安定性を付与し、また融剤とし
て作用する。これらの成分の含有量は、ＭｇＯ０〜５
％、好ましくは０〜２．５％、ＣａＯ０〜５％、好ま
しくは０〜２．５％、ＢａＯ０〜５％、好ましくは０〜２．９％、ＳｒＯ０〜５
％、好ましくは０〜２．５％、ＺｎＯ０〜５％、好ま
しくは０〜２．５％である。各成分がその範囲から外れ
ると密度が高くなりすぎる。

【００１４】また、１．６５〜１．７５の屈折率、低密
度化、及びガラスの安定化を達成するために、ＭｇＯ、
ＣａＯ、ＢａＯ、ＳｒＯ、及びＺｎＯの合量は０．５〜
１５％、好ましくは０．５〜７％に制限される。これら
の合量が１５％を超えると密度が高くなりすぎ、０．５
％より少ないと、後述するＴｉＯ₂を多量に含有しても
所望の屈折率を得にくくなり、またガラス安定性が悪く
なって耐候性が悪化しやすくなる。

【００１５】Ｌｉ₂Ｏ、Ｎａ₂Ｏ及びＫ₂Ｏは軟化点を低
下させるための成分であり、その含有量はＬｉ₂Ｏ０
〜５％、好ましくは１〜４．５％、Ｎａ₂Ｏ１０〜３
０％、好ましくは１５〜２５％、Ｋ₂Ｏ０〜５％、好
ましくは０〜２．９％である。Ｌｉ₂Ｏ及びＮａ₂Ｏが上
記範囲を超えると耐候性が悪化し、また失透性が増大し
て均質なガラスが得られなくなる。Ｋ₂Ｏは、Ｌｉ₂Ｏや
Ｎａ₂Ｏに比べて蒸発が大きいため、５％を超えるとモ
ールドプレス成形時の揮発が著しくなり、その結果、金
型を汚染し、金型の寿命を大きく縮めてしまう。また耐
候性が悪化する。一方、Ｎａ₂Ｏが上記範囲より少なく
なると軟化点が６５０℃を超えてしまう。

【００１６】ＴｉＯ₂は屈折率を高める成分であり、そ
の含有量は２５〜３５％、好ましくは２６〜３４％であ
る。ＴｉＯ₂は屈折率を高める効果が大きいために、Ｍ
ｇＯ、ＣａＯ、ＢａＯ、ＳｒＯ、及びＺｎＯの合量を１
５％以下に制限しても所望の屈折率を得ることができ
る。しかしながらＴｉＯ₂が３５％より多くなると溶融
性、耐失透性が悪化し、均質なガラスが得られなくな
る。一方、ＴｉＯ₂が２５％より少なくなると所望の屈
折率が得られなくなる。

【００１７】ＺｒＯ₂及びＮｂ₂Ｏ₅は屈折率を高める効
果があり、その含有量はＺｒＯ₂ ０〜１５％、好まし
くは０〜５％、Ｎｂ₂Ｏ₅ ０〜２０％、好ましくは０〜
１０％である。しかしこれらの成分がその範囲を超える
と密度が高くなりすぎ、また耐失透性が顕著に悪化す
る。

【００１８】Ｌａ₂Ｏ₃とＧｄ₂Ｏ₃は、この種のガラス系
において、耐失透性の改善に有効な成分であり、その含
有量は各々０〜１０％、好ましくは０〜５％である。こ
れらの成分が上記範囲を超えると密度が高くなりすぎ
る。

【００１９】上記以外にも、本発明の光学ガラスには、
例えば清澄剤としてＳｂ₂Ｏ₃等を添加することができ
る。しかしＰｂＯやＡｓ₂Ｏ₃等は環境上好ましくないた
めに、またＰ₂Ｏ₅は耐候性を悪化させるために使用しな
いほうが望ましい。

【００２０】また本発明の光学ガラスにおいては、アル
カリ溶出の防止と低軟化性を両立させるために、重量比
で（Ｎａ₂Ｏ＋Ｋ₂Ｏ）／Ａｌ₂Ｏ₃の値を６．５〜４０の
範囲に調整することが重要である。つまり、アルカリ成
分の中でも特に溶出しやすいＮａ₂Ｏ及びＫ₂Ｏと、アル
カリ溶出を抑制する効果があるＡｌ₂Ｏ₃の比を上記範囲
に入るように調整することにより、ＪＩＳＲ３５０２
によるアルカリ溶出試験でのアルカリ総溶出量を０．９
５ｍｇ以下にすることが可能となり、しかも６５０℃以
下の軟化点を達成することができる。この比が４０を超
えるとアルカリ溶出が著しくなり、高温多湿状態に長時
間晒されるとガラス表面が変質して設計通りの光学特性
が得らなくなる。一方、６．５より小さくなると６５０
℃以下の軟化点が得にくくなる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。

【００２２】表１〜５は本発明の実施例（試料Ｎｏ．１
〜１４）、及び比較例（試料Ｎｏ．１５〜２１）を示し
ている。

【００２３】

【表１】

【００２４】

【表２】

【００２５】

【表３】

【００２６】

【表４】

【００２７】

【表５】

【００２８】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１５００℃で４時間溶融した。溶融後、融液
をカーボン板上に流しだし、更にアニール後、各測定に
適した試料を作製した。

【００２９】得られた試料について、屈折率ｎｄ、軟化
点Ｔｓ、密度、耐水性、耐酸性、及びアルカリ溶出量を
測定した。結果を各表に示す。

【００３０】表から明らかなように、本発明の実施例で
あるＮｏ．１〜１４の各試料は、屈折率ｎｄが１．６６
７９〜１．７３９３、密度が３．０００ｇ／ｃｍ³以
下、軟化点Ｔｓが６４５℃以下であった。また耐水性は
重量減少率が０．０４％以下、耐酸性は重量減少率が
０．１７％以下であり、アルカリ溶出量が０．７５ｍｇ
以下であった。

【００３１】これに対し、比較例であるＮｏ．１５は、
ＳｉＯ₂が５０％より高いために屈折率が低く、また軟
化点が高かった。Ｎｏ．１６は、ＴｉＯ₂が２５％未満
であるために屈折率が低かった。Ｎｏ．１７は、ＳｉＯ
₂が３５％より少ないために耐水性及び耐酸性が悪かっ
た。Ｎｏ．１８は、Ｂ₂Ｏ₃が５％を超えるために耐水性
及び耐酸性が悪かった。Ｎｏ．１９は、ＭｇＯ、Ｃａ
Ｏ、ＢａＯ、ＳｒＯ、及びＺｎＯの合量が１５％を超え
るために密度が高かった。Ｎｏ．２０は、Ｎａ₂Ｏが１
０％未満であり、また（Ｎａ₂Ｏ＋Ｋ₂Ｏ）／Ａｌ₂Ｏ₃の
比が６．５未満であるために軟化点が高かった。Ｎｏ．
２１は、（Ｎａ₂Ｏ＋Ｋ₂Ｏ）／Ａｌ₂Ｏ₃の比が４０を超
えるためアルカリ溶出量が多かった。

【００３２】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。密度は、
大きさ１×１×２ｃｍの試料を水中に浸し、アルキメデ
ス法によって求めた。軟化点は、ＪＩＳＲ３１０４に
基づいたファイバーエロンゲーション法によって測定し
た。耐水性及び耐酸性は、日本光学硝子工業会規格０６
−１９７５に基づき、ガラス試料を粒度４２０〜５９０
μｍに破砕し、その比重グラムを秤量して白金篭に入
れ、それを試薬の入ったフラスコに入れて沸騰水浴中で
６０分間処理し、処理後の粉末ガラスの質量減少率（重
量％）を算出したものである。なお耐水性評価で用いた
試薬はｐＨ６．５〜７．５に調整した純水であり、耐酸
性評価で用いた試薬は０．０１Ｎに調整した硝酸水溶液
である。アルカリ溶出量は、ＪＩＳＲ３５０２に基づ
いて評価し、溶出したＬｉ₂Ｏ、Ｎａ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏ量を原
子吸光分析により求め、その総量（ｍｇ）を算出したも
のである。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、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可能な１．６５
〜１．７５の屈折率ｎｄを有している。しかも密度が低
く、近年の市場の要望に適うものである。また耐候性が
良好であり、製造工程、若しくは製品の使用中又は保管
中に物性の劣化や表面の変質を起こすことがない。さら
に軟化点が低く、金型が劣化したり、ガラス成分が揮発
することがないため、成形精度の低下や金型の汚染が生
じず、モールドプレス成形用として好適である。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０３Ｃ 3/087 Ｃ０３Ｃ 3/087 3/091 3/091 3/093 3/093 3/095 3/095 3/097 3/097 4/00 4/00 Ｇ０２Ｂ 3/00 Ｇ０２Ｂ 3/00 Ｆターム(参考） 4G062 AA04 BB01 DA05 DB02 DB03 DC01 DC02 DC03 DD01 DE01 DE02 DE03 DF01 EA01 EA02 EA03 EB04 EC01 EC02 EC03 ED01 ED02 ED03 EE01 EE02 EE03 EF01 EF02 EF03 EG01 EG02 EG03 FA01 FB04 FB05 FC01 FC02 FC03 FC04 FD01 FE01 FF01 FG01 FG02 FG03 FG04 FH01 FJ01 FK01 FK02 FK03 FL01 GA01 GA10 GB01 GC01 GD01 GE01 HH01 HH03 HH05 HH07 HH09 HH11 HH13 HH15 HH17 HH20 JJ01 JJ03 JJ05 JJ07 JJ10 KK01 KK03 KK04 KK05 KK07 KK10 MM02 NN02 NN32 NN34

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％でＳｉＯ₂ ３５〜５０％、Ａｌ₂
Ｏ₃ ０．１〜５％、Ｂ₂Ｏ₃ ０〜５％、ＭｇＯ０〜
５％、ＣａＯ０〜５％、ＢａＯ０〜５％、ＳｒＯ
０〜５％、ＺｎＯ０〜５％、ＭｇＯ+ＣａＯ+ＢａＯ+
ＳｒＯ+ＺｎＯ０．５〜１５％、Ｌｉ₂Ｏ０〜５％、Ｎａ₂Ｏ１０〜
３０％、Ｋ₂Ｏ０〜５％、ＴｉＯ₂ ２５〜３５％、Ｚ
ｒＯ₂ ０〜１５％、Ｎｂ₂Ｏ₅ ０〜２０％、Ｌａ₂Ｏ₃
０〜１０％、Ｇｄ₂Ｏ₃ ０〜１０％の組成を有し、
（Ｎａ₂Ｏ＋Ｋ₂Ｏ）／Ａｌ₂Ｏ₃が重量比で６．５〜４０
の範囲に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。
【請求項２】光ピックアップレンズ又は撮影用レンズ
に使用されることを特徴とする請求項１のモールドプレ
ス成形用光学ガラス。
【請求項３】屈折率ｎｄが１．６５〜１．７５、密度
が３．０ｇ／ｃｍ³以下、軟化点が６５０℃以下、日本
光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳによる粉末法耐水性での
重量減が０．０５％未満、同粉末法耐酸性での重量減が
０．２０％未満、ＪＩＳＲ３５０２によるアルカリ溶
出試験でのアルカリ総溶出量が０．９５ｍｇ以下である
ことを特徴とするモールドプレス成形用光学ガラス。