(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学ガラス部材のマーク形成方法であって、
ガラスプリフォームを用意することと、
ガラス粒子を含む被膜を前記ガラスプリフォームの表面に形成することと、
前記被膜の所定の領域にレーザ光を照射することで、前記ガラス粒子を前記ガラスプリフォームの表面に融着させて融着膜を形成することと、
前記融着膜が形成されたガラスプリフォームをプレス成形することと、
前記プレス成形の後、前記光学ガラス部材のマークが形成された部分を研磨することを含む光学ガラス部材のマーク形成方法。
【請求項２】
前記ガラス粒子のガラス転移温度が、前記ガラスプリフォームのガラス転移温度よりも低い請求項１記載の光学ガラス部材のマーク形成方法。
【請求項３】
前記融着膜の形成後、更に、融着しなかったガラス粒子を含む被膜を前記ガラスプリフォームの表面から除去することを含む請求項１または２に記載の光学ガラス部材のマーク形成方法。
【請求項４】
前記ガラス粒子は、紫外線カットガラスであり、波長５８７．５６ｎｍにおける前記光学ガラス部材と前記紫外線カットガラスとの屈折率差の絶対値が０．１以下である請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学ガラス部材のマーク形成方法。
【請求項５】
前記ガラス粒子は、蛍光ガラスであり、波長５８７．５６ｎｍにおける前記光学ガラス部材と前記蛍光ガラスとの屈折率差の絶対値が０．１以下である請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学ガラス部材のマーク形成方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載のマーク形成方法により、第１の光学ガラス部材にテストパターンのマークを形成することと、
前記第１の光学ガラス部材において、プレス前のテストパターンの融着膜の形状に対するプレス後のテストパターンのマークの形状の変化率を求めることと、
前記求められた変化率に基づいて融着膜を形成することを含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載のマーク形成方法により、第２の光学ガラス部材にマークを形成することを含む光学ガラス部材のマーク形成方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の光学ガラス部材のマーク形成方法を含む光学ガラス部材の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の光学ガラス部材のマーク形成方法によりマークが形成された光学ガラス部材。
【請求項９】
前記マークの表面と前記光学部材の表面とが、面一である請求項８に記載の光学ガラス部材。
【請求項１０】
請求項７に記載の製造方法により製造された光学ガラス部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学ガラス部材のマーク形成方法、マーク付き光学ガラス部材の製造方法及びマーク付き光学ガラス部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
製品管理や意匠の目的で、ガラス部材上へマークを施すことがある。マークを形成する方法としては、スキャニングレーザによるダイレクトマーキングなどが広く用いられる。ここで、ダイレクトマーキングとは、マーキング対象の部材の表面にレーザビームを走査して、レーザアブレーションさせることで当該部材にマークを施すことである。
【０００３】
ダイレクトマーキング以外に次のようなマーク形成方法が知られている。金属粉体及び／又は無機顔料を着色源としてペースト中に混練した着色ペーストをガラス面に塗布する。着色ペーストが塗布されたガラス面を所定パターンでレーザ走査することで、ペーストが硬化したパターンを形成する。次いで、未硬化の着色ペーストを有機溶剤に溶解させて除去した後、焼成することで、焼成パターンをガラス表面上に形成させる（特許文献１参照）。
【０００４】
一方、光学ガラス部材にマークを形成する場合、マークの形成は光学ガラス部材を製品形状に成形した後に、最終工程として実施される。光学ガラス部材の中には、複雑な表面形状を有する非球面レンズ等、製造工程にプレス工程を有するものがある。このようなプレス工程を有する光学ガラス部材の製造においても、マークの形成は、プレス工程の後に行われている。それ故、形成されたマークは製品としての光学ガラス部材から突出していることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３５１７４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
光学ガラス部材にマークを施す場合、形成されたマークによる光の散乱や反射を抑制する必要がある。光の散乱や反射が大きいと、たとえマークが光学有効径外に形成されていたとしても、フレアやゴーストが発生することがあるからである。また、光学ガラス部材の用途によっては、マークは光学ガラス部材の表面において目立たない（視認できない）方が良いことがある。
【０００７】
フレアやゴーストを抑制するためには、透光性の高いマークを形成することが考えられる。透光性の高いマークは、マークが目立たない方が良い用途においても好適である。そのような透光性の高いマークを形成する方法としては、ガラス粒子をレーザにより融着させてマークを形成することが考えられる。しかし、ガラス粒子の融着により形成されたマークは、融着ガラスが数ミクロン程度凸状に盛り上がり、マークのエッジで光が散乱、反射される。特に、レンズ検査工程で使用されるような明るい光源では、フレアやゴーストが生じる。
【０００８】
そこで、本発明の態様は、マークエッジ部分での光の散乱、反射を防ぐことにより、マークの視認性を低下させ、光学ガラス部材の光学特性に影響を与えないマークを形成することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様に従えば、光学ガラス部材のマーク形成方法であって、ガラスプリフォームを用意することと、ガラス粒子を含む被膜を前記ガラスプリフォームの表面に形成することと、前記被膜の所定の領域にレーザ光を照射することで、前記ガラス粒子を前記ガラスプリフォームの表面に融着させて融着膜を形成することと、前記融着膜が形成されたガラスプリフォームをプレス成形することと、前記プレス成形の後、前記光学ガラス部材のマークが形成された部分を研磨することを含む光学ガラス部材のマーク形成方法が提供される。
【００１０】
本発明の第２の態様に従えば、第１の態様の光学ガラス部材のマーク形成方法を含む光学ガラス部材の製造方法が提供される。
【００１１】
本発明の第３の態様に従えば、第１の態様の光学ガラス部材のマーク形成方法によりマークが形成された光学ガラス部材、および、第２の態様の製造方法により製造された光学ガラス部材が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の態様によれば、ガラスプリフォームにガラス粒子の融着膜を形成した後にプレスを施すので、得られるマークは光学ガラス部材の表面に埋没し、光学ガラス部材の表面から突出しない。それに加え、マークエッジにおける光の反射、散乱等が抑制される。よって、マークは光学ガラス部材の表面で目立たず（視認しにくく）、かつ光学ガラス部材の光学特性に与える影響（フレアやゴースト）が低減される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】（ａ）〜（ｆ）は本発明の第１の実施形態における光学ガラス部材のマーク形成方法を示す模式図である。
【図２】本発明の第１の実施形態における光学ガラス部材のマーク形成方法を示すフローチャートである。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第１の実施形態におけるマーク部分を拡大した模式図である。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第２の実施形態におけるプレス工程前の融着膜の形状とプレス工程後のマークの形状を示す模式図である。
【図５】本発明の第２の実施形態における光学ガラス部材のマーク形成方法を示すフローチャートである。
【図６】実施例における金型を用いてプレス工程を行うための金型の配置を示す断面図である。
【図７】実施例における成形機を用いてプレス工程を行うための成形装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
【００１５】
本発明の第１の実施形態として、光学ガラス部材にマークを形成する方法、およびマーク付き光学ガラス部材の製造方法について図１及び図２を参照しながら説明する。
【００１６】
まず、図１（ａ）に示すように、ガラスブロックを研削、研磨することにより、ガラスプリフォーム１を作製する（ステップＳ１）。ガラス粒子４をバインダおよび溶媒からなる媒体に分散させた分散物（被膜材料）を調製する。この分散物をガラスプリフォーム１上に塗布し、乾燥させることにより揮発成分を除去して、図１（ｂ）に示すような被膜２を形成する（ステップＳ２）。
【００１７】
次いで、図１（ｃ）に示すように、被膜２に、レーザ光源１０によりレーザ光１１を所定パターンで照射し、被膜２に含まれるガラス粒子４をガラスプリフォーム１に融着（溶融および固着）させ、ガラスプリフォーム１上に融着膜３を形成する（ステップＳ３）。
【００１８】
マーク３を形成した後、図１（ｄ）に示すように、水洗等により未融着の被膜２を除去する（ステップＳ４）。
【００１９】
次に、図１（ｅ）に示すように、融着膜３が形成されたガラスプリフォーム１を下金型１２および上金型１３でプレスする（ステップＳ４）。このプレス工程により、ガラスプリフォーム１から所望の表面形状を有する光学ガラス部材１０１が得られる。プレス工程において、融着膜３もガラスプリフォーム１と同時にプレスされるため光学ガラス部材１０１内に埋め込まれ、マーク１０３として、光学ガラス部材１０１の表面に露出する。
【００２０】
プレス工程の後、図１（ｆ）に示すように、下金型１２および上金型１３からガラスプリフォーム１を取り出し、マーク１０３およびその周辺部分を研磨する（ステップＳ５）。研磨によりマーク１０３部分の視認性を更に低くし、同時に光学ガラス部材１０１の光学特性へのマークの影響を小さくすることができる。以上のようなステップを経て、マーク１０３付き光学ガラス部材１０１（光学部材１０００）が得られる。
【００２１】
［マークの形状］
本実施形態では、ガラスプリフォーム１にガラス粒子４を融着させ融着膜３を形成した後、プレス工程を施す。したがって、プレス工程により、マーク１０３は光学ガラス部材１０１表面に埋没しており、光学ガラス部材１０１表面から突出していないので、マークのエッジからの光の反射、散乱等が少ない。その結果、マーク１０３は、視認しにくく、マークが目立たない用途に好適である。また、マークによるフレアやゴーストが抑制される。このような効果を奏する本実施形態のマーク１０３の断面形状として、図３に示す１０３ａ〜１０３ｃの３種類の形状が存在する。マーク１０３の断面形状の相違は、ガラスプリフォームおよびガラス粒子のガラス転移温度の関係、プレス成形の条件、研磨工程の有無によるものである。以下、それぞれのマークについて説明する。
【００２２】
図３（ａ）に示したように、マーク１０３ａと光学ガラス部材（母材）１０１の境界部分に窪み（隙間）１０４が生じる場合がある。これは、例えば、製造に用いたガラス粒子４のガラス転移温度が、プリフォーム１のガラス転移温度より高いとき、あるいは、プレス条件により起こりうる。窪み１０４から光の散乱、反射等が生じるためマーク１０３ａは視認され易くなるが、マークの表面は光学ガラス部材１０１の表面と面一なので、マークによるフレアやゴーストは生じにくい。マークを目立たせる用途においては、窪み１０４の存在が有効となり、またマーク１０３ａの位置の確認手段として窪み１０４を利用することもできる。
【００２３】
図３（ｂ）に示したマーク１０３ｂは、図３（ａ）に示すマーク１０３ａおよびその周辺を研磨したものある。研磨によって、窪み１０４は除去され、マーク１０３ｂは周辺の光学ガラス部材（母材）１０１の表面と面一となる。マーク１０３ｂは、マーク１０３ａと比較して視認されにくく、マークが目立たない方が良い用途において好適である。また、マーク１０３ａと比較して、マークによるフレアやゴーストは、より生じにくい。
【００２４】
図３（ｃ）に示したマーク１０３ｃは、プレス成形時に融着膜３が流動し変形したマークである。これは、例えば、ガラス粒子４のガラス転移温度が、プリフォーム１のガラス転移温度より低いとき、あるいは、プレス条件により、プレス時に融着膜３が流動する場合が起こりうる。その結果、窪み１０４は形成されない。マーク１０３ｃは、研磨工程を経ることなく、周辺の光学ガラス部材（母材）１０１の表面と面一となり、マーク１０３ａと比較して、視認されにくく、マークが目立たない方が良い用途において好適である。また、マーク１０３ａと比較して、マークによるフレアやゴーストは、より生じにくい。
【００２５】
[ガラス粒子]
本実施形態で用いるガラス粒子は、ガラスを粉砕して作製することができる。粒径は１μｍ程度であることが好ましい。また、ガラス粒子４は、その組成および熱膨張率において、ガラスプリフォーム１と同等又は類似していることが好ましい。組成および熱膨張率が同等であると、互いに固着しやすいからである。
【００２６】
ガラス粒子のガラス転移温度は、ガラスプリフォーム１のガラス転移温度よりも低いことが好ましい。そのようなガラス粒子４を用いて作製したガラス融着膜は、プレス工程において流動し変形する。したがって、マークはその周囲の光学ガラス部材１０１の表面と面一となり（図３（ｃ）参照）、マークによるフレアやゴーストは生じにくい。また、図３（ａ）に示すような窪み１０４が生じないので研磨も不要である。
【００２７】
ガラス粒子は、ガラスプリフォーム１の内部透過率が９９．９％／ｃｍ以上となる波長の光において、０．１％／ｃｍ以上（好ましくは０．５％／ｃｍ以上）の吸収を有することが好ましい。理由として、以下のことが挙げられる。このような波長のレーザ光を照射すると、ガラス粒子はレーザ光を吸収し、発熱、溶融してガラスプリフォーム１表面に固着する。一方、上記レーザ光は、ガラスプリフォーム１にはほとんど吸収されないため、光学ガラス部材１０１へのクラックの発生などを防止できる。
【００２８】
本実施形態で用いるガラス粒子は紫外線カットガラスにしてよく、この場合、波長５８７．５６ｎｍにおける光学ガラス部材と紫外線カットガラスとの屈折率差の絶対値が、０．１以下にし得る。また、ガラス粒子は、蛍光ガラスにしてよく、この場合、光学ガラス部材と蛍光ガラスとの屈折率差の絶対値が波長５８７．５６ｎｍにおいて０．１以下にし得る。
【００２９】
ガラス粒子４に、紫外線カットガラス、又は蛍光ガラスを用いた場合、マーク１０３は紫外線照射により読取ることができる。紫外線カットガラスを用いたマーク１０３は照射した紫外線を吸収するため、マーク部分のみが暗く認識される。したがって、マークを影文字のようにして読出すことができる。一方、蛍光ガラスを用いたマーク１０３は紫外線照射により発光して認識される。
【００３０】
このように、マーク１０３が、紫外線照射により読取れる（認識される）場合、可視光域ではマークを認識する必要はない。したがって、これらのガラス粒子４と光学ガラス部材１０１との屈折率差の絶対値は、波長５８７．５６ｎｍにおいて０．１以下にし得る。ガラス粒子４と光学ガラス部材１０１との屈折率差の絶対値を波長５８７．５６ｎｍにおいて０．１以下の範囲とすることで、可視波長域全体にわたって、マーク１０３と光学ガラス部材１０１との界面での光反射が十分に小さくなり、マーク１０３を目立たないものとすることができる。すなわち、マーク１０３によるフレアやゴーストは生じにくい。ガラス粒子に、このような特性の紫外線カットガラス、または蛍光ガラスを用いることにより、光学ガラス部材の光学性能への影響が小さく、かつ読出しが容易なマーク１０３を形成することができる。特に、図３（ｂ）、（ｃ）に示した形状のマークにおいては、肉眼によりマークの存在を殆ど認識出来なくなるが、紫外線を照射してマークを良好に読出すことができる。尚、マークを更に目立たないものとするためには、ガラス粒子４と光学ガラス部材１０１との屈折率差の絶対値を０．０５以下（更には、０．０２以下）とすることが好ましい。
【００３１】
ガラス粒子に用いる紫外線カットガラス粒子としては、紫外光を吸収するものであれば特に制限無く用いることができるが、その吸収端波長が３６５ｎｍ（ｉ線）〜４３６ｎｍ（ｇ線）であることが好ましい。このような吸収波長を有する紫外線カットガラスを用いることでマークの読出しが容易になる。また、吸収短波長が４３６ｎｍ以上であると、可視光を吸収するようになるため、光学部材の使用領域においてもマークが目立つようになる傾向がある。
【００３２】
紫外線カットガラス粒子は、ＴｅＯ２を重量比で４０％以上含有する紫外線カットガラスから形成されていてもよい。紫外線カットガラス粒子をこのような紫外線カットガラスから形成させることで、厚さ１〜１０μｍ程度のごく薄い層でも十分な紫外線カット効果が得られ、かつ可視光での不可視性に優れたものとなる。この場合、ＴｅＯ２の含有量は６０〜９０％であるとより好ましく、７０〜８０％であると更に好ましい。
【００３３】
紫外線カットガラス粒子は、また、ＴｉＯ２を重量比で３％以上含有する紫外線カットガラスから形成されていてもよい。紫外線カットガラス粒子をこのような紫外線カットガラスで形成することで、厚さ１〜１０μｍ程度のごく薄い層でも十分な紫外線カット効果が得られ、かつ可視光での不可視性に優れたものとなる。この場合、ＴｉＯ２の含有量は３〜１５％であるとより好ましい。
【００３４】
紫外線カットガラス粒子はさらに、ＣｅＯ２を重量比で０．５％以上含有した紫外線カットガラスから形成されていてもよい。紫外線カットガラス粒子をこのような紫外線カットガラスで形成することで、厚さ１〜１０μｍ程度のごく薄い層でも十分な紫外線カット効果が得られ、かつ可視光での不可視性に優れたものとなる。この場合、ＣｅＯ２の含有量は１〜３％であるとより好ましい。
【００３５】
紫外線カットガラスとして用いるのに好適なガラスとしては、例えば、光学ガラスとして市販されているガラスであって吸収端波長が３６５ｎｍ〜４３６ｎｍである、ＨＯＹＡ社製ＦＦ８、Ｍ−ＦＤ６０などが挙げられる。
【００３６】
なお、紫外線カットガラス粒子は、例えば、５３０ｎｍの光に対して０．１〜１０％／ｃｍの光吸収率にし得る。このような紫外線カットガラスを用いると、光学ガラス部材上にマークを形成した際の、光学ガラス部材の性能の低下を抑制することができる。
【００３７】
ガラス粒子として蛍光ガラス粒子を用いる場合、４３０〜６５０ｎｍの可視光の照射では蛍光を発せず、４３０ｎｍ以下の紫外光の照射により蛍光を発するものであることが好ましい。通常、光学部材は可視光領域で使用するため、この領域の光の照射で蛍光を発するマークが光学部材上に形成されると、光学部材の光学性能が低下する傾向にある。この場合、蛍光ガラス粒子は、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｅｒ、Ｙｂ及びＳｂからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素を含有する蛍光ガラスから形成されることが好ましい。このような元素を含有する蛍光ガラスは、紫外線の照射により強い蛍光を発するため、マークの読出しが容易になる。これらの元素のうち、蛍光強度が大きく読出しが容易であるので、ＥｕおよびＴｂが好ましい。
【００３８】
蛍光ガラス粒子の総量に対する、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｅｒ、Ｙｂ及びＳｂからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素の含有割合は、０．１〜１０重量％であることが好ましく、０．５〜５重量％であることがより好ましい。
【００３９】
蛍光ガラス粒子として用いるのに好適なガラスとしては、例えば、蛍光ガラスとして市販されている（株）住田光学ガラス製のルミラス−Ｇ９、ルミラス−Ｒ７、ルミラス−Ｂなどが挙げられる。
【００４０】
[分散物（被膜材料）]
分散物（被膜材料）は、上述のように、ガラス粒子４を、バインダおよび溶媒を含む媒体内に分散させたものである。バインダおよび溶媒は、水で洗浄できるものが好ましい。上述の未融着の被膜２を除去する工程（図２のステップＳ４）を水洗浄で実施できるからである。バインダとしては、水溶性高分子である、デンプン、ゼラチン、セルロース誘導体（ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシルメチルセルロース、メチルセルロース、等）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリエチレンオキシド等が挙げられる。中でも、ＰＶＡ、ヒドロキシエチルセルロースは、通常７００℃以上で燃焼し、除去されるのでレーザ照射後に残渣として残らないため、好適である。溶媒としては、水又は、メタノール、エタノール等のアルコール類が挙げられる。溶媒に水を用いる場合、メタノール、エタノール等のアルコールを添加すると、ガラス粒子４の分散性の向上および消泡の効果が得られる。
【００４１】
本実施形態の分散物（被膜材料）は、カーボンブラック等のガラス粒子４の融着を促進する可燃物質を含むことが好ましい。可燃物質は、照射されたレーザ光を吸収することで加熱、燃焼する物質であり、そのような物質は、燃焼により被膜２から消失する。尚、被膜２から消失するとは、燃焼により可燃物が別の物質に変化、気化等して、別の物質として被膜中に残る場合も含む。被膜２に可燃物質を含有することで、レーザ光エネルギーを効率的に熱エネルギーに変換でき、被膜２の温度を上昇させる。その結果、ガラス粒子４の溶融が促進され、ガラス粒子４は十分な量および強度でガラスプリフォーム１に融着し、融着膜３を形成する。可燃物質を用いることにより、レーザ光の吸収が小さいガラス粒子をガラスプリフォーム１に容易に融着できる。よって、そのようなガラス粒子からなる透光性の高いマークを光学ガラス部材に形成することが可能となる。また、カーボンブラック等の可燃物質自体は燃焼し消失するので、マーク１０３の視認性および光学部材の光学特性に影響を与えない。
【００４２】
分散物（被膜材料）の合計重量に対する、ガラス粒子４の含有量は、７０〜９０重量％であることが好ましく、８０〜８５重量％であることが更に好ましい。バインダポリマーの含有量は、５〜１５重量％であることが好ましく、８〜１０重量％であることが更に好ましい。添加物の含有量は、３〜２０重量％であることが好ましく、８〜２０重量％であることが更に好ましい。
【００４３】
[塗布方法]
分散物（被膜材料）のガラスプリフォーム１上への塗布方法に特に制限は無いが、例えば、エアブラシによる噴霧、筆およびスタンプなどを用いた塗布、ディップコーティング、スピンコーティングが挙げられる。また、塗布は、乾燥後の厚み、すなわち被膜の厚みが、５〜５０μｍ、更には５〜２０μｍであることが好ましい。被膜の厚みが５０μｍより大きいと、レーザ光による融着が困難になる傾向があり、５μｍより小さいと、マークが読みだしにくくなる傾向がある。
【００４４】
［ガラスプリフォーム］
ガラスプリフォーム１を形成するガラス材料としては、例えば、ホウ珪酸系ガラス、ホウ酸ランタン系ガラスおよびフッ化物リン酸系ガラスなど、光学ガラスとして市販されている材料を使用することができる。具体的には、ショット社製ＢＫ７、ＨＯＹＡ社製ＬＡＣ８、ＦＣＤ１及びＦＣ５などが挙げられる。ガラスプリフォームは、ガラスブロック等を研削研磨等することにより作製することができる。
【００４５】
[レーザ光の照射]
被膜の溶融および固着に用いられるレーザ光としては、例えばＹＡＧレーザ、ＹＶＯ４レーザ、ＣＯ２レーザが挙げられる。レーザを照射する波長は、ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ４レーザの基本波長（１０６４ｎｍ）、第二高調波（５３２ｎｍ）、第三高調波（３５５ｎｍ）を用い得る。
【００４６】
レーザ光の照射は、大気雰囲気又は酸素雰囲気等、酸素を含有する雰囲気で行うことが好ましい。カーボンブラック等の可燃物質を用いた場合、その燃焼を効率的に行うためである。尚、レーザ光１１の走査をバーコード形状、文字形状とすることにより、マーク１０３の形状をバーコード形状、文字形状とすることもできる。また、ドット状の文字を形成することもでき、この場合、融着ガラス部位を最小限にすることができ、スループットを向上できるので好ましい。
【００４７】
［プレス工程］
プレス工程は、光学モールドガラスのプレス方法として知られた任意の技術を用いることができ、例えば特開平１０−１３９４５３に記載されているような方法を用い得る。プレス工程は、非球面レンズ等の複雑な表面形状を有する光学ガラス部材の大量生産に適しており、同様に、本実施形態のマーク形成方法も複雑な表面形状を有する光学ガラス部材の大量生産に有効である。
【００４８】
［研磨工程］
本実施形態において、少なくともマーク１０３およびその周辺部を研磨してもよい。マーク１０３の周辺の凹凸を研磨することで、光の散乱、反射を減少させ、マークを目立たなくし、更に、マークによるフレアおよびゴーストを低減できる。
【００４９】
[光学ガラス部材]
本実施形態で製造するマーク付き光学ガラス部材（光学部材）１０００は、本実施形態の効果を発揮する限りにおいて如何なる光学ガラスを用いた光学部材にも適応できる。このような光学部材としては、回折格子、フレネルレンズなどの回折光学素子、フライアイレンズなどが挙げられる。
【００５０】
本発明の第２の実施形態は、第１の実施形態のマーク形成方法により、第１の光学ガラス部材にテストパターンのマークを形成することと、第１の光学ガラス部材において、プレス前のテストパターンの融着膜の形状と、プレス後のテストパターンのマークの形状の変化率を求めることと、求めた変化率に基づき、第１の実施形態のマーク形成方法により、第２の光学ガラス部材にマークを形成することを含む光学ガラス部材のマーク形成方法である。
【００５１】
本実施形態では、テストピース（第１のガラスプリフォーム）に第１の実施形態のマーク形成方法により、テストパターンのマークを形成し、テストパターンのマークの融着膜からの変化率（例えば、伸び方向）を求め、その結果をフィードバックして、第２のガラスプリフォームの融着膜の形状を決定する。発明者の実験によると、ガラスプリフォームに形成した融着膜はその後のプレスにより変形するために、意図した形状のマークが得られない事があることに気づいた。しかし、本実施形態によれば、プレス工程によって、融着膜の形状が意図した形状とは異なる形状に変形しても、その変形率を考慮した融着膜をガラスプリフォーム上に形成することで、所望の形状のマークを得ることができる。
【００５２】
以下、図４および図５に基づき、本実施形態について説明する。まず、図４（ａ）に示すように、第１の実施形態のマーク形成方法により、第１の光学ガラス部材（テストピース）にテストパターンのマークを形成する（ステップＳＳ１）。ここでは、アルファベットの「Ｆ」の形状のマークを形成するものとする。Ｆの字の横方向をＸ方向、縦方向をＹ方向とする。テストパターンのマークの溶融膜３ａは最終的に形成したいマークの形状であり、このＹ方向の長さをＡとする。プレス工程後のマーク１０３ａのＹ方向の長さを測定する。例えば、マーク１０３ａのＹ方向の長さがａ・Ａであると、Ｙ方向にａ倍変形（拡大）していると求められる（ステップＳ７）。次に、求めた変化率に基づき、第２の光学ガラス部材に設ける融着膜の形状を計算する。この場合、プレス工程によりＹ方向にａ倍変形するので、融着膜「Ｆ」のＹ方向の長さを（１／ａ）・Ａと修正すればよい（ステップＳ８）。この計算結果に基づいて修正された長さで融着膜を形成して、第２の光学ガラス部材にマークを形成する（ステップＳＳ２）。すなわち、図４（ｂ）に示すように、Ｙ方向に（１／ａ）・Ａの長さを有する融着膜３ｂを形成する。次いで、融着膜３ｂをプレスするとＹ方向にａ倍変形し、その結果、Ｙ方向にＡの長さを有する所望の形状のマーク１０３ｂが得られる。
【００５３】
本実施形態は、多数の光学ガラス部材にマークを形成する場合において特に有効である。まず、テストピース（第１の光学ガラス部材）において、マークの変化率を求め、それをフィードバックして、多数の第２の光学ガラス部材に所望の形状のマークを形成することができる。本実施形態は、文字のみならず、バーコードや二次元コードにも適応できる。
【００５４】
本実施形態においては、Ｙ方向のみに変形（拡大）したマークの例について説明した。マークの変形は２次元平面における拡大、縮小、平行移動、回転が考えられ、どのような変形であっても本実施形態の方法を適用することができる。
【００５５】
本発明の第３の実施形態は、上述の第１および第２の実施形態によりマークが形成された、光学ガラス部材（光学部材）１０００である。本実施形態のマーク１０３は視認性が低く、マークによるフレアおよびゴーストを低減できる。一方、マーク１０３を形成する材料を紫外線カットガラス又は、蛍光ガラスとすることによって、視認性が低い（可視光領域において透光性が高い）にもかかわらず、紫外線照射により確実にマークを読取ることができる。
【実施例１】
【００５６】
［分散物（被膜材料）の調製］
紫外線カットガラスの組成及び作製方法を下記に示す。
【００５７】
ガラス転移温度５６４℃、波長５８７．５６ｎｍにおける屈折率１．７６６のランタンフリント系光学ガラスを用意し、これを粉砕したもの１００重量％に対し、ＺｎＯを１５重量％、ＴｉＯ２を３．７重量％、ＣｅＯ２を１．６重量％混合し、８５０℃で２０分溶融させた後、３００℃程度に加熱した定盤の上にキャストして板状の紫外線カットガラスを得た。得られた紫外線カットガラスのガラス転移温度は５３３℃であり、紫外光の吸収端は３８２ｎｍであった。
【００５８】
準備した紫外線カットガラスを平均粒径１μｍ程度まで細かく粉砕して、ガラス粒子（粉体）とした。さらに、ガラス粒子１ｇに、溶媒としての純水４ｇおよびメタノール１ｇ、可燃物質としてカーボンブラック０．１ｇ、さらにバインダとしてのヒドロキシエチルセルロース０．１ｇを混合して、分散物を調製した。
【００５９】
［ガラスプリフォーム上への融着膜の形成］
光学レンズ用のガラスプリフォームとして、前述のランタンフリント系光学ガラスからなるプリフォームを用意した。分散物をエアブラシを用いてガラスプリフォーム上に塗布した後、乾燥させ、厚みが約１５μｍの被膜が形成されたガラスプリフォームを得た。
【００６０】
次に、大気中（酸素を含有する雰囲気）において、ガラスプリフォーム上に形成された被膜に、レーザ光を被膜に対して相対移動（走査）させることで、所定のマークパターンでレーザ光を照射した。レーザ光の照射により、ガラス粒子はガラスプリフォーム上に融着した。レーザ光源としてはＹＶＯ４レーザの第二高調波を光源とするレーザマーカー（ミヤチテクノス社製、ＭＬ−９００１Ａ、波長５３２ｎｍ）を用いて行った。マークパターンは、ガラスプリフォームの外周から１ｍｍの位置に、高さ０．５ｍｍの文字として描いた。レーザ光源は、電流１５ＡでＣＷ発振させ、５０μｍのスポットサイズ、０．３８Ｗのパワーで照射した。被膜に対するレーザ光の走査速度は０．２ｍｍ／ｓであった。
【００６１】
なお、上記レーザ波長のレーザ光に対して、ガラスプリフォームの内部透過率は９９．９％／ｃｍ以上であり、紫外線カットガラスの吸収は２．５％／ｃｍであった。
【００６２】
レーザによる走査後、被膜の一部が固着したガラスプリフォームを水槽に入れ、超音波洗浄機で洗浄した後、純水で水洗した。洗浄後、ガラスプリフォームを乾燥させた。こうして、レーザ走査部のみに、紫外線カットガラスからなる融着膜が形成されたガラスプリフォームを得た。
【００６３】
［プレス工程］
図６に示すように、スリーブ１４の内で移動可能な下金型１２と上金型１３の間に、上述のガラスプリフォーム１を配置してワーク２０とする。ワーク２０を図７のプレス装置５００の中の載置台２１の上に配置する。プレス装置５００は、ワーク２０内のガラスプリフォームを制御された圧力及び温度で加圧することができる。バルブ３１を開き油回転ポンプ２７によりチャンバー２６を粗引きする。粗引き後、バルブ３１を閉じ、バルブ３０及びバルブ２９を開き、油拡散ポンプ２８にてチャンバー２６を本引きする。チャンバー２６内の圧力を示す真空計３３の真空度が所定値以下になったら、ヒーター２３によりチャンバー２６内を加熱し、チャンバー２６内の温度を成形温度まで上昇させ、１０分間その温度で保持した。その後１０分間、ピストン２５を作動させて、ピストン２５に連動した上型軸２２によりワーク２０内のガラスプリフォーム１を加圧する。加圧開始後５分間でヒーター２３による加熱を終了し、温度を降下させる。その後放冷し、室温になったらバルブ３０を閉じ、リークバルブ３２を開き大気を導入する。大気導入後ワーク２０を取り出し、下金型１２および上金型１３からガラスプリフォームを取り出す。こうして、マークが形成された光学レンズを得た。
【００６４】
本実施例において、紫外線カットガラス及び光学レンズの波長５８７．５６ｎｍにおける屈折率は、それぞれ、１．７７３及び１．７６６であった。よって、波長５８７．５６ｎｍにおける紫外線カットガラスと光学レンズとの屈折率差は、０．００７であった。
【００６５】
［マークの読出し］
作製した光学レンズのマークが形成された面を上面とし、上面と反対側の面を下面とする。光学レンズの下面から波長３６５ｎｍのいわゆるブラックライトを照射し、マークをその透過光で観察した。マークの部分だけ光が透過せず、影文字のように明瞭に文字を視認できた。
【００６６】
[マークの観察、評価]
光学レンズに形成したマークを光学顕微鏡により観察した。マークの形状は、図３（ｃ）に示すように、光学レンズ表面に埋没して表面は平坦であり、可視光下ではほとんど目立たないものであった。さらに、光の反射、散乱ともに光学レンズの光学性能に悪影響を与えない水準のものであった。本実施例において、ガラス粒子のガラス転移温度は５３３℃、ガラスプリフォームのガラス転移温度は５６４℃であり、ガラス粒子のガラス転移温度の方が低い。図３（ａ）にあるような窪み１０４は形成されなかったため、形成されたマークはプレス工程において流動したものと考えられる。本実施例では研磨を行わなかった。
【実施例２】
【００６７】
［分散物（被膜材料）の調製］
原料ガラスとして実施例１と同一のランタンフリント系光学ガラスを用意した。用意した原料ガラスを平均粒径１〜５μｍ程度に粉砕した。粉砕した原料ガラス粉末体に、ＴｉＯ２粉末を添加し、充分に撹拌した。ＴｉＯ２粉末の添加量は、原料ガラス粉末体とＴｉＯ２粉末の合計量に対して、３．６重量％とした。さらにＴｉＯ２粉末を添加した原料ガラス粉末体を白金坩堝に入れ、１４００℃で３０分間溶解し、撹拌、清澄を行った後、４００℃に加熱した金属製型上にキャストし、固化させた。その後徐冷して、板状の紫外線カットガラスを得た。得られた紫外線カットガラスのガラス転移温度は５５４℃であり、紫外光の吸収端は３３０ｎｍであった。
【００６８】
この紫外線カットガラスを平均粒径１μｍ程度まで細かく粉砕して、ガラス粒子（粉体）とした。さらに、ガラス粒子１ｇに対して、溶媒としての純水４ｇおよびメタノール１ｇ、可燃物質としてカーボンブラック０．１ｇ、さらにバインダとしてのヒドロキシエチルセルロース０．１ｇを混合して、分散物を調製した。
【００６９】
［マークの形成］
実施例１と同一のガラスプリフォームを用意し、分散物を、エアブラシを用いてガラスプリフォームに噴霧した後、自然乾燥し、厚みが約１５μｍの被膜が形成された光学プリフォームを得た。
【００７０】
以下、実施例１と同様の条件で、レーザ光を被膜に照射してガラスプリフォーム上に融着膜を形成し、プレス工程を経て、マークが形成された光学レンズを得た。尚、被膜に照射したレーザ波長のレーザ光に対して、ガラスプリフォームの内部透過率は９９．９％／ｃｍ以上であり、紫外線カットガラスの吸収は０．６％／ｃｍであった。
【００７１】
更に、本実施例においては、プレス工程の後、マークおよびその周辺をＣｅＯ２研磨剤により研磨した。
【００７２】
本実施例において、紫外線カットガラス及び光学レンズの波長５８７．５６ｎｍにおける屈折率は、それぞれ、１．７６９及び１．７６６であった。すなわち、波長５８７．５６ｎｍにおける紫外線カットガラスと光学レンズとの屈折率差は、０．００３であった。
【００７３】
［マークの読出し］ 
作製した光学レンズのマークが形成された面を上面とし、上面と反対側の面を下面とする。作製した光学レンズの下面から波長３６５ｎｍのいわゆるブラックライトを照射して、マークをその透過光で観察した。マークだけ光が透過せず、影文字のように明瞭に文字を視認できた。
【００７４】
[マークの観察、評価]
光学レンズに形成したマークを光学顕微鏡により観察した。光学顕微鏡の観察は、研磨工程の前のマークと、研磨工程の後のマークの両方について行った。研磨工程の前のマークは、光学レンズ表面に埋没して表面は平坦であり、そのマークのエッジに図３（ａ）に示すような窪み１０４が形成されていた。研磨工程前のマークは多少の視認性を有するが、光の反射、散乱ともに光学レンズの光学性能に悪影響を与えない程度のものであった。研磨工程後のマークでは、窪み１０４は消失していた。研磨工程後のマークは、可視光下ではほとんど目立たないものであった。また、研磨工程後のマークからの光の反射、散乱は、光学レンズの光学性能に悪影響を与えない程度であり、研磨工程前のマークと比較してマークからの光の反射、散乱は更に低くなっていた。
【００７５】
本実施例において、ガラス粒子のガラス転移温度は５５４℃、ガラスプリフォームのガラス転移温度は５６４℃であり、ガラス粒子のガラス転移温度の方が僅かに低い。よって、プレス時における溶融したガラス粒子は流動しなかったか、または流動が殆ど起こらなかったため、研磨工程前のマークでは窪み１０４が生じたものと考えられる。研磨工程により、窪み１０４は消去し、より視認性の低いマークを得られることが確認できた。
【実施例３】
【００７６】
［分散物（被膜材料）の調製］
実施例１と同一のランタンフリント系光学ガラスの粉砕物からなる原料粉末体に、ＣｅＯ２粉末を添加し、充分に撹拌した。ＣｅＯ２粉末の添加量は、原料粉末体とＣｅＯ２粉末の合計量に対して、１．６重量％とした。さらにＣｅＯ２粉末を添加した原料粉末体を白金坩堝に入れ、１３５０℃で３０分間溶解し、撹拌、清澄を行った後、４００℃に加熱した金属製型上にキャストし、固化させた。そしてその後徐冷して、板状の紫外線カットガラスを得た。得られた紫外線カットガラスのガラス転移温度は、５６８℃であり、紫外線の吸収端は３７２ｎｍであった。
【００７７】
このように作製した紫外線カットガラスを、平均粒径１μｍ程度まで細かく粉砕して、ガラス粒子（粉体）とした。さらに、ガラス粒子１ｇに、溶媒としての純水４ｇおよびメタノール１ｇ、可燃物質としてカーボンブラック０．１ｇ、さらにバインダとしてのヒドロキシエチルセルロース０．１ｇを混合して、分散物を調製した。
【００７８】
［マークの形成］
実施例１と同一のガラスプリフォームを用意した。分散物を、エアブラシを用いてガラスプリフォームに噴霧した後、乾燥し、厚みが約１５μｍの被膜が形成されたガラスプリフォームを得た。
【００７９】
以下、実施例１と同様の条件で、レーザ光を被膜に照射してガラスプリフォーム上に融着膜を形成し、プレス工程を経て、マークが形成された光学レンズを得た。更に、本実施例では、プレス工程の後、実施例２と同様の条件でマークおよびその周辺を研磨した。被膜に照射した波長のレーザ光に対して、ガラスプリフォームの内部透過率は９９．９％／ｃｍ以上であり、紫外線カットガラスの吸収は０．５％／ｃｍであった。
【００８０】
本実施例において、紫外線カットガラス及び光学レンズの波長５８７．５６ｎｍにおける屈折率は、それぞれ、１．７６９及び１．７６６であった。すなわち、紫外線カットガラスと光学レンズとの波長５８７．５６ｎｍにおける屈折率差は０．００３であった。
【００８１】
［マークの読出し］ 
作製した光学レンズのマークが形成された面を上面とし、上面と反対側の面を下面とする。作製した光学レンズの下面から波長３６５ｎｍのいわゆるブラックライトを照射して、マークをその透過光で観察した。マークだけ光が透過せず、影文字のように明瞭に文字を視認できた。
【００８２】
[マークの観察、評価]
光学レンズに形成したマークを光学顕微鏡により観察した。光学顕微鏡の観察は、研磨工程の前のマークと、研磨工程の後のマークの両方について行った。研磨工程の前のマークは、光学レンズ表面に埋没して表面は平坦であり、そのマークのエッジに図３（ａ）に示すような窪み１０４が形成されていた。研磨工程前のマークは多少の視認性を有するが、光の反射、散乱ともに光学レンズの光学性能に悪影響を与えない程度のものであった。研磨工程後のマークでは、窪み１０４は消失していた。研磨工程後のマークは、可視光下ではほとんど目立たないものであった。また、研磨工程後のマークからの光の反射、散乱は、光学レンズの光学性能に悪影響を与えない程度であり、研磨工程前のマークと比較してマークからの光の反射、散乱は更に低くなっていた。
【００８３】
本実施例において、ガラス粒子のガラス転移温度は５６８℃、ガラスプリフォームのガラス転移温度は５６４℃であり、ガラス粒子のガラス転移温度の方が僅かに高い。よって、プレス時における溶融したガラス粒子は流動しなかったか、または流動が殆ど起きなかったため、研磨工程前のマークでは窪み１０４が生じたものと考えられる。研磨工程により、窪み１０４は消去し、より視認性の低いマークを得られることが確認できた。
【００８４】
以上の各実施例で示したガラス転移温度は、示差熱測定装置（ＤＴＡ）を用い、昇温速度３℃／分で測定した値である。
【００８５】
尚、実施例２及び３においては、プレス工程の後、マークおよびその周辺の研磨を行っているが、研磨は光学ガラス部材の使用用途によっては不要である。実施例２及び３における研磨前のマークは、そのマークエッジ部に窪みを有しており、窪みによる視認性自体をマークとして活用可能であり、またマークの位置の確認手段として利用することもできる。
【００８６】
尚、本実施例１〜３においては、被膜にレーザを照射した後、ガラスプリフォームを洗浄し、未融着の被膜をガラスプリフォームの表面から除去しているが、場合によっては洗浄工程は不要である。例えば、ガラスプリフォーム上の被膜をマークのパターンとして形成し、形成した被膜全てをガラスプリフォーム上に融着させる場合には、レーザを照射した後の光学レンズの洗浄は不要である。
【符号の説明】
【００８７】
１  ガラスプリフォーム
２  被膜
３  融着膜
４  ガラス粒子
１０１  光学ガラス部材
１０３  マーク
１０４  窪み
１０００  マーク付き光学ガラス部材（光学部材）
１０  レーザ光源
１１  レーザ光
１２  下金型
１３  上金型
１４  スリーブ
２０  ワーク
２１  載置台
２２  上型軸
２３  ヒーター
２５  ピストン
２６  チャンバー
２７  油回転ポンプ
２８  油拡散ポンプ
２９、３０、３１  バルブ
３２  リークバルブ
３３  真空計
５００  プレス装置
【図１】
0005471300.tif 000002
【図２】
0005471300.tif 000003
【図３】
0005471300.tif 000004
【図４】
0005471300.tif 000005
【図５】
0005471300.tif 000006
【図６】
0005471300.tif 000007
【図７】
0005471300.tif 000008