(57)【要約】  【課題】  ガラスからのアルカリ金属およびアルカリ土類金属の溶出を防ぎ、耐候性の高いガラス光学素子を提供する。またガラスからのアルカリ金属およびアルカリ土類金属の溶出を防ぐガラス光学素子の製造方法を提供する。  【解決手段】    アルカリ金属およびアルカリ土類金属の酸化物をそれぞれ含むガラスを用いた光学要素の表面にフッ素イオンまたはフッ素化合物を含む保護層を形成する。上記光学要素の表面にフッ化水素酸に接触させる方法により保護層が形成できる。ガラスからなる光学要素が屈折率分布型ロッドレンズで、ガラス光学素子がこれを配列した屈折率分布型ロッドレンズアレイの場合、上記の処理によって耐候性を改善できる。【選択図】      図１
2006113142.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルカリ金属およびアルカリ土類金属の酸化物をそれぞれ１種類以上含むガラスを用いた光学要素を備えたガラス光学素子において、前記ガラスを用いた光学要素の少なくとも外気に接する表面上または表面近傍にフッ素イオンまたはフッ素化合物を含む保護層が形成されていることを特徴とするガラス光学素子。
【請求項２】
前記ガラスを用いた光学要素がレンズであることを特徴とする請求項１に記載のガラス光学素子。
【請求項３】
前記レンズが屈折率分布型ロッドレンズであることを特徴とする請求項２に記載のガラス光学素子。
【請求項４】
前記ガラスからなる光学要素が一定のレンズ長およびレンズ径を有する複数の前記屈折率分布型ロッドレンズであり、該複数のロッドレンズは、それらの一方の端面が同一平面上にあり、かつ中心軸が互いに平行になるように配列されていることを特徴とする請求項３に記載のガラス光学素子。
【請求項５】
アルカリ金属およびアルカリ土類金属の酸化物をそれぞれ１種類以上含むガラスを用いた光学要素を備えたガラス光学素子の製造方法において、前記光学要素の少なくとも外気に接している表面にフッ化水素酸、または少なくともフッ化水素酸を含む酸の混合物を接触させることを特徴とするガラス光学素子の製造方法。
【請求項６】
前記光学要素の少なくとも外気に接している表面に前記フッ化水素酸または少なくともフッ化水素酸を含む酸の混合物を接触させたのち、さらに他の酸に接触させることを特徴とする請求項５に記載のガラス光学素子の製造方法。
【請求項７】
前記他の酸が、塩酸、硝酸、硫酸のいずれかまたはこれらの混酸であることを特徴とする請求項６に記載のガラス光学素子の製造方法。
【請求項８】
前記フッ化水素酸の濃度を０．０００５規定から１規定の範囲とすることを特徴とする請求項５または６に記載のガラス光学素子の製造方法。
【請求項９】
請求項５〜８のいずれか一項に記載のガラス光学素子の製造方法に加えて、１５０℃以上の加熱処理を行うことを特徴とするガラス光学素子の製造方法。
【請求項１０】
前記ガラスを用いた光学要素が、均一な組成のロッド状母材ガラスに対し、イオン交換処理により屈折率分布を付与した屈折率分布型ロッドレンズであり、前記母材ガラスの組成が、モル％で表示して、
４０≦ＳｉＯ2≦６５
１≦ＴｉＯ2≦１０
０≦ＭｇＯ≦２２
２≦Ｌｉ2Ｏ≦１８
２≦Ｎａ2Ｏ≦２０
ただし
６≦Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ≦３８
の範囲にあり、かつ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯのいずれか２つ以上が０．１モル％以上１５モル％以下であることを特徴とする請求項５〜９のいずれか一項に記載のガラス光学素子の製造方法。
【請求項１１】
請求項４に記載のガラス光学素子を用いて光源の像を結び、これにより所定の結像面上に画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
請求項４に記載のガラス光学素子を用いて物体画像の像を結び、これにより所定の受光素子上で画像を読み取ることを特徴とする画像読取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はガラスを用いた構成要素を有する光学素子に関し、とくにその耐候性を改善する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルカリ金属を含有するガラスにおいては、アルカリイオンの拡散移動によりアルカリ金属が表面に析出する現象が生じる。析出したアルカリ金属は塩となってガラス表面に付着したり、アルカリ成分が溶出したガラス表面が構造的に変化する場合がある。高温高湿環境下（例えば温度８０℃、湿度９０％ＲＨの環境下）においてはこの現象はさらに顕著となり、ガラスを光学的に応用する場合においては耐候性を低下させる要因となる。この現象を防止しガラスの耐候性を改善する技術としては大別してつぎの３種類が知られている。
【０００３】
（１）加熱処理。ガラスを１５０℃以上に加熱処理することでアルカリなどの１価イオンを予め溶出させる表面改質である（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
（２）イオン交換処理。金属イオンを含有する溶融塩にガラスを浸漬させることで、容易に溶出してしまう金属イオンと高温下でも容易には溶出しない金属イオンとを交換させ、溶出抑止効果を持たせる表面改質である（例えば特許文献１および２参照）。
【０００５】
（３）薬液処理。温水あるいは酸の水溶液に触れさせることにより、ガラス表面近傍のアルカリ金属イオンを溶出させる表面改質である（例えば特許文献３参照）。
【特許文献１】特開昭５８−２２４３号公報
【特許文献２】特開昭６０−２６０４４５号公報
【特許文献３】特開平１１−１７１５９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
発明者らのガラス製レンズの耐候性試験によると、２価のアルカリ土類金属イオンも高温高湿環境下で析出する場合があることがわかった。しかし２価のアルカリ土類金属イオンは加熱処理により溶出させることは困難である。
イオン交換処理ではガラス部材にクラックが発生したり、部材の変形・変質が生じる場合がある。また薬液処理法ではガラス部材にクラックが発生するなどの問題がある。
【０００７】
本発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、ガラスからアルカリ金属およびアルカリ土類金属の溶出を防いだ耐候性の高いガラス光学素子を提供することを目的とする。またガラスからのアルカリ金属およびアルカリ土類金属の溶出を防ぐガラス光学素子の製造方法を提供することをも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のガラス光学素子は、アルカリ金属およびアルカリ土類金属の酸化物をそれぞれ１種類以上含むガラスを用いた光学要素を備えた光学素子である。このガラスを用いた光学要素の少なくとも外気に接する表面上または表面近傍にフッ素イオンまたはフッ素化合物を含む保護層を形成する。
【０００９】
この保護層によってガラスからアルカリ金属およびアルカリ土類金属の溶出を防ぐことができるため、耐候性の高いガラス光学素子を提供することができる。
【００１０】
上記の保護層はガラスからなる光学要素がレンズ、とくに屈折率分布型ロッドレンズの表面に形成した場合に効果を奏する。これによって耐候性の高いレンズを提供することができる。
【００１１】
上記のガラスからなる光学要素が一定のレンズ長およびレンズ径を有する複数の屈折率分布型ロッドレンズであり、この複数のロッドレンズは、それらの一方の端面が同一平面上にあり、かつ中心軸が互いに平行になるように配列される。これによって屈折率分布型ロッドレンズアレイが形成され、上記の保護層をその光学要素である各屈折率分布型ロッドレンズ端面に設けることによって耐候性の高い屈折率分布型ロッドレンズアレイが提供できる。
【００１２】
本発明の、アルカリ金属およびアルカリ土類金属の酸化物をそれぞれ１種類以上含むガラスを用いた光学要素を有する光学素子の製造方法は、ガラスを用いた光学要素の少なくとも外気に接しているガラスを用いた光学要素の表面にフッ化水素酸、または少なくともフッ化水素酸を含む酸の混合物と接触させる方法である。
【００１３】
この製造方法により、ガラス表面にフッ素を含む保護層が形成できるため、ガラスからアルカリ金属およびアルカリ土類金属の溶出を防ぐことができ耐候性の高いガラス光学素子を提供することができる。
【００１４】
または、ガラスを用いた光学要素の少なくとも外気に接する表面にフッ化水素酸、または少なくともフッ化水素酸を含む酸の混合物と接触させたのち、さらに他の酸に接触させる。上記の他の酸は、塩酸、硝酸、硫酸のいずれかまたはこれらの混酸であることが望ましい。
【００１５】
この製造方法により、ガラス表面にフッ素を含む保護層を形成して、ガラスからアルカリ金属およびアルカリ土類金属の溶出を防ぐことができ、耐候性の高いガラス光学素子を提供することができる。
【００１６】
上記のフッ化水素酸の濃度は０．０００５規定から１規定の範囲とすることが望ましい。０．０００５規定未満ではフッ素を含む層が十分形成ができず、１規定を越えるとガラス自身が侵される。
【００１７】
上記の処理に加えて、１５０℃以上の加熱処理を行うことが望ましい。
この製造方法により、ガラス表面にフッ素を含む保護層を形成して、ガラスからアルカリ金属およびアルカリ土類金属の溶出を防ぐとともに、ガラス表面付近のアルカリ金属の濃度を加熱によって低下させることができ、さらに耐候性の高いガラス光学素子を提供することができる。１５０℃未満の加熱ではガラス中のアルカリ金属が移動できず効果がない。
【００１８】
上記製造方法は、ガラスを用いた光学要素が、均一な組成のロッド状母材ガラスに対し、イオン交換処理により屈折率分布を付与した屈折率分布型ロッドレンズである場合に適用できる。上記母材ガラスの組成は、モル％で表示して、
４０≦ＳｉＯ2≦６５
１≦ＴｉＯ2≦１０
０≦ＭｇＯ≦２２
２≦Ｌｉ2Ｏ≦１８
２≦Ｎａ2Ｏ≦２０
ただし
６≦Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ≦３８
の範囲にあり、かつ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯのいずれか２つ以上が０．１モル％以上１５モル％以下であることが望ましい。
このような母材ガラスに対して上記の処理を施すことにより、耐候性に優れたガラス光学素子を提供することができる。
【００１９】
上記の屈折率分布型ロッドレンズアレイを用いて光源の像を結び、これにより所定の結像面上に画像を形成することにより、画像形成装置を構成することができる。
また、上記の屈折率分布型ロッドレンズアレイを用いて物体画像の像を結び、これにより所定の受光素子上で画像を読み取ることにより、画像読取装置を構成することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明により、ガラスの表面上または表面近傍にフッ素を含む保護層が形成され、それによってガラスからアルカリ金属およびアルカリ土類金属の溶出を防ぐことができるため、アルカリ金属およびアルカリ土類金属の酸化物を含むガラスを用いた光学素子の耐候性を改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の実施形態について以下に説明する。
（表面保護処理方法）
典型的な例としてアルカリ金属としてＮａ、アルカリ土類金属としてＢａを含有するガラスを考える。このようなガラスの表面近傍においては図１（ａ）に示すように移動度の大きいＮａイオンは表面１０付近で濃度が高くなるのに対し、移動度の小さいＢａイオンは表面１０付近で濃度が低下する。
【００２２】
ここではＮａの濃度がピークになる位置から表面側を最表面層１２、ＮａとＢａがともに一定濃度となるガラス内部をバルク領域１６とし、その中間のＮａとＭｇの濃度が変化している領域を表面近傍層１４とよぶこととする。ここで最表面層１２内にある高濃度のＮａイオンは水分の接触によって容易に溶出し、ガラスの表面状態を変化させる。
【００２３】
このようなガラスで光学素子を形成すると高温高湿状態での十分な信頼性が得られない。そこでこのＮａイオンを加熱や酸処理によって予め溶出させてしまうことのより、その後の変化を少なくするのが従来の耐候性改善手段であった。しかしＢａイオンなどアルカリ土類金属イオンに対して同じ方法をとっても効果が少ない。
【００２４】
本発明においてはイオンの溶出を防止する手段をとった。すなわち図１（ｂ）に示すようにガラス表面１０にイオンの溶出を抑える保護層２０を設ける。具体的にはフッ素を含む層を形成するのが本発明の表面保護処理方法である。
【００２５】
（ガラス光学素子）
本発明はアルカリ金属およびアルカリ土類金属の酸化物をそれぞれ１種類以上含むガラスを用いた光学要素を備えた光学素子の耐候性を改善することを目的としている。以下にガラス光学素子の例としてガラス製の屈折率分布型ロッドレンズおよびそのアレイを対象に本発明の実施形態を説明する。ただし、光学素子はこれに限定されるものではない。
【００２６】
屈折率分布型ロッドレンズはロッド（円柱）状のガラスの中心軸から半径方向に向かって屈折率ｎが概略次式
ｎ（ｒ）＝ｎ0・（１−（Ａ／２）ｒ2）
に従って分布したレンズであり、円柱の両底面が光入出射端面となる。ただしｒはロッドレンズの中心軸から半径方向の距離、ｎ0は中心軸上の屈折率、√Ａは屈折率分布定数である。
【００２７】
屈折率分布型ロッドレンズアレイ５０（以下単にレンズアレイという）は図２に示すように一定のレンズ長をもつ複数の屈折率分布型ロッドレンズ３０を構成要素（光学要素）とし、その一方の端面が同一平面上にあり、かつその軸が平行になるように規則的に配列されたものである。通常は個々のレンズ間に樹脂４０を含浸し、２枚の平板状枠体（フレーム）３２、３４に挟んで固定されている。
【００２８】
本実施例におけるガラス光学素子である屈折率分布型ロッドレンズアレイは、アルカリガラスを母材ガラスとする屈折率分布型ロッドレンズを光学要素とする。本実施形態において用いた母材ガラスの組成は、ＳｉＯ2：５２．０モル％、Ｂ2Ｏ3：４．０％、ＴｉＯ2：３．５モル％、Ｌｉ2Ｏ：９．５モル％、Ｎａ2Ｏ：９．０モル％、ＭｇＯ：１４．０モル％、ＢａＯ：２．０モル％、ＳｒＯ：６．０モル％とし、その他にＺｒＯ2、Ｓｂ2Ｏ3を含有するものとした。
【００２９】
本発明の表面保護を屈折率分布型ロッドレンズに適用する場合、好ましい母材ガラスの組成は以下の通りである。ＳｉＯ2は４０〜６５モル％の範囲が望ましい。アルカリ金属酸化物としてはＬｉ2Ｏは２〜１８モル％、Ｎａ2Ｏは２〜２０モル％の範囲が望ましいが、その総和を６〜３８モル％の範囲とする。２価のアルカリ土類金属としては、ＭｇＯは２２モル％以下、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯのいずれか２つ以上を０．１〜１５モル％の範囲とするのが望ましい。この他、ＴｉＯ2は１〜１０モル％の範囲が望ましい。
【００３０】
レンズ径は６００μｍと３００μｍの２種類を用いた。
このロッドレンズを図３に示すように２列の俵積み配列とし、これを２枚のガラス繊維強化樹脂（ＦＲＰ）板で挟んで接着固定する。その後、所定のレンズ長になるようにＦＲＰ板ごとレンズを切断し、レンズ端面を研磨加工する。以上により図２に示すようなレンズアレイ５０が形成される。本発明の表面保護処理はもちろんロッドレンズの個数、サイズ、配列規則、列数などにはよらない。
【００３１】
このレンズアレイは、光源の等倍正立像を結び、これにより所定の結像面上に画像を形成することができるため、光プリンタ等の画像形成装置またはスキャナ等の画像読取装置に使用される。
【００３２】
図３は画像形成装置の光学系の断面模式図で、レンズアレイ５０の長手方向に対して垂直な断面を示している。光源として発光ダイオードアレイ５２を用い、その発光点の像をレンズアレイ５０により等倍正立の点像として結像面である感光ドラム５４上に結ぶ。
【００３３】
図４は画像読取装置の光学系の断面模式図である。照明光源６０によってガラス製の透明支持台６２上の物体（原稿）６４を照明し、レンズアレイ５０によってその等倍正立像を受光素子アレイ６６上に結ばせ読み取る。
【００３４】
このような装置の長期信頼性を確保するためには、各構成要素の耐候性を向上させる必要がある。本発明はこのうち、ガラス製のロッドレンズの耐候性を改善する効果がある。
【００３５】
本発明の効果を確認するための指標としてはレンズアレイの解像力を示す指標であるＭＴＦ（Modulation Transfer Function）を用いる。ＭＴＦは矩形状の周期的強度分布をもつ入射光により測定され、次式で示される。
ＭＴＦ＝｛（ｉ（ｗ）max−ｉ（ｗ）min）／（ｉ（ｗ）max＋ｉ（ｗ）min）｝×１００（％）
ここで、ｉ（ｗ）max、ｉ（ｗ）minは空間周波数ｗ（単位：ｌｍ（ラインペア）／ｍｍ）の矩形画像入力に対するレンズアレイによる出力光量の最大値、最小値である。
【００３６】
（耐候性試験）
上記の処理を行った後のレンズアレイの耐候性が改善されていることを確認するため、以下に示すような試験を行った。
処理後のレンズアレイを温度、湿度がそれぞれ８０℃、９０％ＲＨの条件の促進耐湿性試験環境下に１００時間保持し、その試験前後における光学性能の劣化率及び試験後のレンズ面状態の顕微鏡観察（析出、クラック等の評価）を行った。
【００３７】
レンズアレイの光学特性としては波長５３０ｎｍまたは５４５ｎｍにおけるＭＴＦを１２ｌｍ／ｍｍまたは６ｌｍ／ｍｍの条件で評価した。レンズ表面の状態としては何らかの物質の析出の有無や微小なクラックの発生の有無などを観察した。その結果を表１に示す。レンズ表面状態については試験後に変化が認められなかったもの（○印）、変化が認められたもの（×印）で評価した。
【００３８】
ＭＴＦの劣化率は
劣化率＝（ＭＴＦ（試験前）−ＭＴＦ（試験後））／ＭＴＦ（試験前）×１００（％）
の式から算出した。総合評価は耐候性が優れているもの（◎印）、実用上問題のないもの（○印）、劣っているもの（×印）の３段階で評価した。
以下に実施例および比較例を示す。処理条件および耐候性試験の結果は表１にまとめる。
【００３９】
［実施例１］
レンズ径３００μｍのロッドレンズを用いたレンズアレイのレンズ端面を濃度０．０００５規定（Ｎ）のフッ化水素酸（ＨＦ）に液温２５℃で５分間浸漬処理した後、１６０℃、２０時間の加熱処理を行った。
本実施例の結果は表１に示すように、レンズ表面状態に変化が認められず、ＭＴＦの劣化率は８．１％であり、総合的には実用上問題のないレベルと判定される。
【００４０】
［実施例２］
実施例１のレンズアレイをフッ化水素酸の濃度を０．０２Ｎ、液温を３０℃として処理した。他の条件はすべて実施例１と同様とした。本実施例の結果はレンズ表面状態に変化が認められず、ＭＴＦの劣化率は５．８％と小さく、総合的に優れていると判定される。
【００４１】
［実施例３］
実施例１のレンズアレイをフッ化水素酸の濃度を０．０１Ｎ、液温を２０℃として処理した。他の条件はすべて実施例１と同様とした。本実施例の結果はレンズ表面状態に変化が認められず、ＭＴＦの劣化率は２．２％と小さく、総合的に優れていると判定される。
【００４２】
［実施例４]
実施例３同様のフッ化水素酸処理の後、加熱処理を省略した。本実施例の結果はレンズ表面状態に変化が認められず、ＭＴＦの劣化率は５．９％と小さく、総合的に優れていると判定される。
【００４３】
［実施例５］
レンズ径６００μｍのレンズを用いてレンズアレイを作製し、そのレンズ端面を濃度０．０１Ｎ、液温２０℃のフッ化水素酸に５分間浸漬した後、温度２００℃で１６時間の加熱処理を行った。本実施例の結果はレンズ表面状態に変化が認められず、ＭＴＦの劣化率は９．９％であり、総合的には実用上問題のないレベルと判定される。
【００４４】
［実施例６］
実施例５のレンズアレイを濃度０．０１Ｎのフッ化水素酸と濃度１Ｎの硝酸（ＨＮＯ3）の混酸を用いて液温２０℃で処理した。他の条件はすべて実施例５と同様とした。本実施例の結果はレンズ表面状態に変化が認められず、ＭＴＦの劣化率は６．４％と小さく、総合的に優れていると判定される。
【００４５】
［実施例７］
実施例５のレンズアレイを濃度０．０１Ｎ、液温２０℃のフッ化水素酸で処理した後、濃度１Ｎ、液温２０℃の硝酸での処理を行った。他の条件はすべて実施例５と同様とした。本実施例の結果はレンズ表面状態に変化が認められず、ＭＴＦの劣化率は７．４％と小さく、総合的に優れていると判定される。
【００４６】
［比較例１］
実施例１のレンズアレイを本発明の処理を行わないで、耐候性試験を行った結果である。本実施例の結果はレンズ表面状態に変化が認められなかったが、ＭＴＦの劣化率が２０．５％と大きく、総合的に劣っていると判定される。
【００４７】
［比較例２］
実施例１のレンズアレイをフッ化水素酸の濃度を２Ｎ、液温を２０℃として処理し、加熱処理は省略した。他の条件はすべて実施例１と同様とした。本実施例の結果はレンズ表面状態が悪化し光学測定が不可能であった。したがって総合的に劣っていると判定される。
【００４８】
［比較例３］
実施例５のレンズ径６００μｍのレンズを用いたレンズアレイをフッ化水素酸でなく濃度１Ｎの硝酸（ＨＮＯ3）で、液温を３０℃として処理した。他の条件はすべて実施例５と同様とした。本実施例の結果はレンズ表面状態には大きな変化が認められなかったが、ＭＴＦの劣化率が１６．２％と大きく、総合的に劣っていると判定される。
【００４９】
［比較例４］
実施例１のレンズアレイをフッ化水素酸でなく濃度０．１Ｎの酢酸（ＣＨ3ＣＯＯＨ）で、液温を３０℃として処理した。加熱処理を含め他の条件はすべて実施例１と同様とした。本実施例の結果はレンズ表面状態に変化が認められなかったが、ＭＴＦの劣化率が１８．８％と大きく、総合的に劣っていると判定される。
【００５０】
【表１】
2006113142.tif 000003
【００５１】
（総合結果）
上記の実施例、比較例の結果をもとに本発明の表面保護処理方法の条件について以下に総合的にまとめる。
フッ化水素酸処理後のレンズ表面をＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）により分析したところ、フッ素の存在が確認された。フッ素はイオンとしてガラス表面に吸着している状態と、ガラス表面近傍のＳｉまたはアルカリ金属と結合した状態とが存在すると考えられる。
【００５２】
また、ＮａとＢａの濃度分布についてもＸＰＳを用いて評価した。図５（ａ）はガラス表面近傍のＮａの濃度分布を示す。曲線１はフッ化水素酸処理前、曲線２は処理後を示す。曲線３は硝酸による処理後を示しているが、この場合、ガラス表面付近のＮａ濃度が処理前に対して大幅に減少しており、Ｎａが溶出したことが示されている。これに対してフッ化水素酸による処理によってはガラス内のＮａ濃度分布は実質的に変化していないことがわかる。すなわち、フッ化水素酸による処理においてはアルカリイオンを溶出させる効果は顕著でなく、表面にフッ素を含む層が形成され、逆にアルカリイオンの溶出を妨げていることがわかる。
【００５３】
図５（ｂ）はＢａの濃度分布を示している。曲線４はフッ化水素酸処理前、曲線５は処理後を示す。また曲線６は硝酸による処理後を示している。アルカリ土類金属のＢａに対しては、酸処理による溶出効果はアルカリ金属の場合ほど顕著でないが、フッ化水素酸処理によっても実質的に変化していない。したがってフッ化水素酸処理による保護層の形成により、アルカリ土類金属の溶出も防ぐことができる。
【００５４】
このようなフッ素を含む保護層に形成を行うのに適したフッ化水素酸の濃度は、実施例１〜３および比較例２を勘案して定めることができる。実施例１に示すように、濃度が０．０００５規定の場合は実用的には十分であるが、ＭＴＦの劣化率がやや大きい。フッ素濃度が低いため、保護層の形成がやや不十分なためである。また比較例２に示すように濃度が２規定になる光学特性が評価できないほどガラスが侵されるようになる。以上の結果から、フッ化水素酸の濃度は０．０００５規定から１規定の範囲が望ましく、０，００１規定から０．０５規定の範囲がもっとも望ましいことがわかる。
【００５５】
なお、実施例３、４に示すように、同じ条件のフッ化水素酸処理条件後に加熱処理を行うと、ＭＴＦ劣化率はかなり改善されるのがわかる。加熱温度は１５０℃以上が望ましいことが実験的に示されている。１５０℃より低い温度では加熱処理の効果がほとんどない。加熱処理の上限はガラス光学素子全体の耐熱温度によって決定される。上記実施例のレンズアレイでは樹脂が使用されているため、２００℃以下が望ましい。
【００５６】
なお、レンズ径が大きい場合、実施例５に示されるように、フッ化水素酸処理ではＭＴＦ劣化率がやや大きくなる場合がある。この場合、実施例６、７に示すように、フッ化水素酸と硝酸など他の酸との混酸またはフッ化水素酸と他の酸との逐次処理が耐候性改善効果を有する。これはフッ化水素酸の保護層形成作用と他の酸のアルカリ溶出効果の相乗効果である。ここでフッ化水素酸以外の酸とは実施例６、７の硝酸の他、塩酸、硫酸等、またはそれらの混酸を意味する。
【００５７】
フッ素を含む層の形成方法は必ずしも上記のフッ化水素酸処理に限られない。気相でフッ素を含む化合物を堆積させ、加熱処理するなどの方法でもよい。ただし光学素子表面における光学特性に影響しない層に限られる。
【００５８】
なお、上記のフッ化水素酸処理は単独の屈折率分布型ロッドレンズに対しても効果を有することは言うまでもない。光ファイバコリメータなどに使用するレンズに適用できる。予め処理されたロッドレンズを配列してレンズアレイを構成してもよい。
さらにその他のガラス製レンズ、プリズム、フィルタ等を光学要素とするガラス光学素子の光入出射面についても本発明の表面保護処理方法は効果を有する。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は光学分野以外の産業分野においても利用できる可能性がある。アルカリ金属の溶出が問題になるためにアルカリ金属成分の低いガラスを使用しなければならない電子応用分野等において利用の可能性がある。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】図１は本発明の表面保護処理前後のガラス光学素子表面付近の状態を示す模式図である。
【図２】図２は屈折率分布型ロッドレンズを示す模式図である。
【図３】図３は画像形成装置の光学系を示す模式図である。
【図４】図４は画像読取装置の光学系を示す模式図である。
【図５】図５はガラス光学素子の表面近傍における金属イオン濃度の分布を示す図である。
【符号の説明】
【００６１】
１０  表面
１２  最表面層
１４  表面近傍層
１６  バルク領域
２０  保護層
３０  屈折率分布型ロッドレンズ
３２、３４  フレーム
４０  樹脂
５０  屈折率分布型ロッドレンズアレイ
５２  発光ダイオードアレイ
５４  感光ドラム
６０  照明光源
６２  透明支持台
６４  原稿
６６  受光素子アレイ
【図１】
2006113142.tif 000004
【図２】
2006113142.tif 000005
【図３】
2006113142.tif 000006
【図４】
2006113142.tif 000007
【図５】
2006113142.tif 000008