(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱ブロックに内蔵されているヒータにより前記加熱ブロックをガラスの歪点温度よりも高い温度に加熱し、続いて、加熱された前記加熱ブロックからの伝熱により、多孔質材料からなる受け型を所望の温度に加熱し、さらに、前記加熱ブロックの下方に結合されている高温ガス供給装置を通して、前記加熱ブロックと前記受け型の間に設けられたガス供給室へ高温のガスを供給し、この高温のガスが前記多孔質の前記受け型の細孔から上方へ噴出している状態で、光学ガラス溶融るつぼの流出部から流出している溶融ガラス流を、この状態で受け、その後、前記受け型の上に受けた溶融ガラス塊の重量が所望の重量になった後に、前記受け型を下方に下降させ、前記溶融るつぼの流出部と前記受け型の間で、前記溶融ガラス流を括れた状態にし、その状態で前記受け型を静止し、前記溶融ガラス流の括れた部分が切断した後に、前記受け型を次工程に搬送することを特徴とした光学素子成形用素材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高温軟化状態のガラス塊を成形用素材とし、この成形用素材を一対の成形型でプレス成形し、成形光学素子を得る技術に関するものであり、
特に、この成形用素材となる高温軟化状態のガラス塊を、光学ガラスの溶融るつぼの流出パイプから流出する溶融ガラス流から直接得る技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、高温軟化状態のガラス塊を成形用素材とし、この成形用素材を一対の成形型でプレス成形し、成形光学素子を得る技術が、特に、非球面レンズを安いコストで製造する技術として、脚光を浴び、その開発が進んでいる。
【０００３】
そして、さらに安いコストで、これらの成形光学素子を製造するために、成形用素材のコストを低減する技術が開発されている。
【０００４】
すなわち、当初の成形用素材は、光学ガラス溶融るつぼの流出パイプから流出してくる溶融ガラス流を、はさみ（シャー）で切断して得られた、高温軟化状態のガラス塊を、直ちに、一対の成形型でプレスして得たガラス成形体を、研削加工によって形状を加工し、その後、研磨加工によって表面粗さを滑らかにしたものであった。
【０００５】
この様に、ガラス成形体から成形形用素材を得るために、研削研磨加工が必要であった理由として、この様にして得られたガラス成形体の表面には以下に示す３つの欠陥があり、この欠陥部分を取り除く必要があったからである。
【０００６】
すなわち、溶融ガラス流をはさみで切断した時に発生したシャーマークと呼ばれる微細な泡の巻き込みによる外観上の欠陥、および、成形型の温度が比較的低いためにガラス成形体の表面に発生するゴブインマークと呼ばれる凸凹のウネリによる形状上の欠陥、および、成形型とガラスとの焼き付きを防止するために使用した離型材の窒化ボロン等がガラス成形体の表面に付着していることによる外観上の欠陥、の３つの欠陥があった。
【０００７】
そこで、これらの欠陥の発生を防止し、研削研磨加工を必要とせず、直ちに成形素材として使用することが可能な高品質のガラス塊を、光学ガラス溶融るつぼの流出パイプから流出する溶融ガラス流から直接得る技術が、近年開発されてきている。
【０００８】
例えば、特開平４−３７６１４  号には、以下に示す工程からなる光学素子の成形方法が開示されている。
【０００９】
ここでは、溶融ガラス流から溶融ガラス塊を第１の型に受ける工程、溶融ガラス塊の表面を固化させる工程、ガラス塊を第１の受け型から第２の受け型に反転させて置き換える工程、第２の受け型の上でガラス塊を再加熱する工程、ガラス塊を成形型でプレス成形し成形光学素子を得る工程からなる成形光学素子の成形方法を提案している。
【００１０】
本公知例において、第１の受け型の上に受けられた溶融ガラス塊の上面は、溶融ガラスの自由表面であるので非常に滑らかである。
【００１１】
一方、本公知例において、溶融ガラスと第１の受け型との融着を防止するため、第１の受け型の温度を高温に加熱していないので、第１の受け型の上に受けられた溶融ガラス塊の下面は、凸凹のシワ状のゴブインマークが発生している。
【００１２】
第１の受け型の上にガラス塊を載せた状態で、上方から第２の受け型を接触させ、その状態のまま回転して上下を反転させ、そこで上方に来た第１の受け型を取り除くことにより、ガラス塊の凸凹のシワ状のゴブインマークの発生している面を上にすることができる。この状態で、ガラス塊を再加熱することにより、ガラスの熱変形により、ガラス塊の表面を平滑にでき、凸凹のシワ状のゴブインマークを平滑にしている。
【００１３】
一方、溶融ガラスと接触し溶融ガラスを成形する工具、または、溶融ガラス塊を成形する型、または、溶融ガラス塊を受ける型として、多孔質材料からなる型を用い、その多孔質性を利用し、これらの背部から高圧のガスを送り、これらの成形型または工具と溶融ガラスとの間に薄いガス層を形成することにより、これらの成形型または工具と溶融ガラスが直接に接触しないようにし、ガラスの融着を防止するとともに、溶融ガラスとこれらの成形型または工具との接触面に発生するガラス表面の凸凹のシワ状のゴブインマークの発生を防止できることは、古くから知られており、例えば、特公昭４８−２２９７７号に開示されている。
【００１４】
そして、この多孔質材料からなる型を溶融ガラス塊の受け型として用い、この受け型の背部から高圧のガスを送り、型の細孔からの噴出気体の圧力により、受け型から非接触状態で浮上保持した状態で溶融ガラス塊を保持することにより、光学素子成形用素材を得る技術は、特開平６−１２２５２６号に開示されている。
【００１５】
本公知例においては、背部から高圧のガスを送っている状態の多孔質材料の受け型の上に、光学ガラス溶融るつぼの流出パイプから流出する溶融ガラスを受け、この受け型の上で受けている溶融ガラス塊の重量が増えるにつれ、溶融ガラス塊と多孔質の受け型との接触面積が増え、すなわち、受け型の背部から供給される高圧ガスが自由に噴出できる面積が減少し、それに伴い、受け型へ供給されている高圧ガスの、圧力が増加、または、流量が減少、することに着目し、この高圧ガスの圧力または流量の変化をモニタし、その値からガラス塊の重量を演算し、その結果として一定重量のガラス塊を得ることを目的としている。
【００１６】
すなわち、この多孔質の受け型に供給されている高圧ガスの圧力または流量の変化から演算されたガラス塊の重量が所望の値になった時、受け型と溶融ガラス流出パイプとの中間部に設置されているレーザ加熱装置または赤外線加熱装置を用いて、溶融ガラス流出パイプから受け型へと流れている溶融ガラス流の中間部を急速加熱し流動性を高め、この部分のガラスを細長く括れさせ、最終的にこの括れ部分が切れて、一定重量のガラス塊を得ることができる技術を開示している。
【００１７】
本公知例によって得られたガラス塊は、上面は自由表面、下面は非接触浮上保持による自由表面、の状態で冷却されているので、このガラス塊の表面粗さは、上下面ともに非常に滑らかであり、ゴブインマークの様な凹凸のシワは全く見られない。また、本公知例によって得られたガラス塊は、はさみ等の器具を使わずに、シャーレスカットの状態で、溶融ガラス流から切断して得られているので、シャーマークによる欠陥は無い。
【００１８】
すなわち、本公知例によって得られたガラス塊は、その表面は非常に滑らかであり、また、シャーマークもないので、光学素子成形用素材としてそのまま使用することが可能な品質を有している。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例である特開平４−３７６１４  号に開示されている、成形光学素子の製造方法には、以下に示す様な問題点があった。
【００２０】
溶融ガラスと第１の受け型との融着を防止するため、第１の受け型の温度を高温に加熱していないので、第１の受け型の上に受けられた溶融ガラス塊の下面は、凸凹のシワ状のゴブインマークが発生している。
【００２１】
そこで、第１の受け型の上にガラス塊を載せた状態で、上方から第２の受け型を接触させ、その状態のまま回転して上下を反転させ、そこで上方に来た第１の受け型を取り除くことにより、ガラス塊の凸凹のシワ状のゴブインマークの発生している面を上にし、この状態で、ガラス塊を再加熱することにより、ガラスの熱変形により、ガラス塊の表面を平滑にでき、凸凹のシワ状のゴブインマークを平滑にしている。
【００２２】
そして、このガラス塊の表面に発生している凸凹のシワ状のゴブインマークを平滑にし、かつ、次工程において成形可能な温度になるまでガラス塊を加熱する、ための再加熱工程に必要な時間は長く、７分ないし２０分の時間がかかっている。
【００２３】
この公知の成形光学素子の製造方法においては、光学ガラスの溶融から光学素子の成形までを一貫しておこなうので、その生産コストを大幅に下げることが可能であるが、この再加熱工程に必要な時間が長い場合、生産タクトが長くなり、生産個数が少なくなるので、生産コストが上がってしまう。
【００２４】
すなわち、第１の受け型に受けたガラス塊の下面にゴブインマークが発生すること、および、次工程においてプレス成形して成形光学素子を得るためにガラス塊を再加熱する必要があること、の２点がこの従来例による光学素子の成形方法における問題点である。
【００２５】
また、別の公知の方法である、上記従来例である特開平６−１２２５２６号に開示されている、光学素子成形用素材の製造方法には、以下に示す様な２つの問題点があった。
【００２６】
本従来例において、溶融ガラス塊を受ける多孔質の受け型、および、それを保持する保持部材、ともに加熱手段であるヒータ等を具備しておらず、溶融ガラス流を多孔質の受け型に受け溶融ガラス塊を得る時、受け型の温度は室温である。また、多孔質の受け型へ供給されるガスの供給系にはガス加熱装置は具備されておらず、室温のガスが多孔質の受け型へ供給される。室温の受け型に室温のガスが供給されるのであるから、その結果として、型の細孔を通って溶融ガラス受け面へ噴出するガスの温度は室温である。
【００２７】
すなわち、この多孔質の受け型に受けられた溶融ガラス塊は、その上面は大気にさらされた自由表面であるので、その上面は室温の空気と接触し直ちに冷却される。一方、この溶融ガラス塊は室温のガスにより浮上保持した状態の自由表面であるので、その下面は室温のガスと接触して直ちに冷却される。
【００２８】
したがって、この方法で得られたガラス塊は、その表面は、上下面とも、直ちに冷却され、表面だけ固化し、内部は高温の軟化状態のガラスとなる。この状態のガラス塊がさらに冷却されると、高温の軟化状態のガラスの熱膨張率は非常に大きいので、このガラス塊の内部の部分は収縮しようとする。しかし、その表面はすでに固化しているので、ガラス塊が均一に収縮することができず、ガラス塊の強度的に弱い部分が大きく変形し、ヒケと呼ばれる凹み部分がガラス塊の表面に発生する。
【００２９】
例えば、この方法で両凸形状のガラス塊を製造した場合、最も肉厚の厚い中心部に、このヒケは発生する。ヒケは、ガラス塊の上下両面に発生することもあれば、片面のみに発生することもあり、ガラス塊の形状や製造条件により異なる。
【００３０】
このようなヒケと呼ばれる凹み部分が発生しているガラス塊を、成形光学素子用素材として用いて、非酸化性雰囲気中で、上下一対の成形型でプレス成形して、成形光学素子を成形した場合、成形型によってヒケの凹み部分に非酸化性雰囲気ガスがトラップされた状態でプレス成形されることがあり、その場合、このヒケの部分が成形され、成形光学面にガス残りと呼ばれる凹み部分が発生する。もちろん、このようなガス残りのある成形光学素子は、不良品である。
【００３１】
すなわち、本従来例における第１の問題点は、受け型および受け型に供給するガスともに室温であるために、溶融ガラス塊の表面がすぐに冷め、そのためガラス塊の表面にヒケが発生することである。すなわち、本従来例によって得られたガラス塊は、上下面とも非常に滑らかであるが、ヒケが発生しているという問題点がある。
【００３２】
続いて、この従来例における他の問題点を説明する。
【００３３】
本従来例において、受け型の上に受けられた溶融ガラス塊の重量が所望の重量になった時、受け型と溶融ガラス流出パイプとの中間部に設置されているレーザ加熱装置または赤外線加熱装置を用いて、溶融ガラス流出パイプから受け型へと流れている溶融ガラス流の中間部を急速加熱し続けることにより、この部分のガラスの流動性を高め、この部分のガラスを細長く括れさせ、この括れ部分がどんどん細くなり、最終的にこの括れ部分が切れ、溶融ガラス塊を得ている。
【００３４】
本従来例において、溶融ガラス流から溶融ガラス塊をシャーレスカットの状態で切断して得るために、この溶融ガラス流の中間部を加熱装置で加熱しているのは、多孔質の受け型の細孔から上方へ噴出している室温のガスに晒されているために、この部分の溶融ガラス流が冷却され粘度の高い状態になっているので、そのままではシャーレスカットの状態でガラス流を切断できないからである。
【００３５】
また、本実施例では、溶融ガラス流を加熱して括れさせて切断するための加熱装置として、レーザ加熱装置または赤外線加熱装置を用いているが、これらの加熱装置でガラスをシャーレスカット可能な温度まで即時に加熱することは不可能で、１０秒程度の時間がかかる。この間にも、受け型上の溶融ガラス塊および溶融ガラス流の加熱されていない部分は、受け型から噴出する室温のガスにより冷却されてしまう。
【００３６】
この状態で、溶融ガラス流の中間部が加熱され切断された時、溶融ガラス塊の上に溶融ガラス流の下半分の部分が立った状態になる。この時、溶融ガラス塊および溶融ガラス流の部分ともに、その表面が冷却され固化した状態になっているので、溶融ガラス流の下半分の部分は、溶融ガラス塊に吸い込まれるように吸収されるのでは無く、溶融ガラス塊の上に倒れ、その後、溶融ガラス塊と溶融ガラス流の下半分の部分が一体化する。しかし、この時、溶融ガラス流の部分はその直径が小さいため速い速度で冷却され、その部分の屈折率は下がってしまう。一方、溶融ガラス塊の部分は熱容量が大きいので遅い速度で冷却され、屈折率は変化しない。すなわち、このようにして得られたガラス塊は、屈折率の低いガラス流の部分が折込んでおり、光学性能に問題がある。
【００３７】
すなわち、本実施例の第２の問題点として、受け型から噴出される室温のガスのために溶融ガラス流が冷却されてしまうことがある。その結果として、溶融ガラス流をシャーレスカットの状態で切断するための加熱装置が必要となり、また、ガラス塊に折込みが発生し光学性能上の問題が発生する。
【００３８】
上記の従来例の課題を解決するために、以下の目的を達成する光学素子成形用素材の製造方法を提供する。
【００４２】
本出願にかかる第４の発明の目的は、
受け型に受けたガラス塊の下面に凸凹のシワ状のゴブインマークが発生せず、上下面とも滑らかであり、ガラス塊の表面にはヒケと呼ばれる凹み部分は無く、折込みによる光学性能上の問題も無く、形状・外観・光学性能ともに優れた光学素子成形用素材として最適のガラス塊を、ガラス流を加熱すること無くシャーレスカットにより得、このガラス塊を次工程で再加熱無しで成形加工できる、
光学素子成形用素材の製造方法を提供することである。
【００４３】
本出願にかかる第５の発明の目的は、
より確実に第４の発明の目的を達成出来る、
光学素子成形用素材の製造方法を提供することである。
【００４４】
本出願にかかる第６の発明の目的は、
第４の発明の目的に加え、重量・形状の安定性に優れたガラス塊を、確実にシャーレスカットの状態で得、光学素子成形用素材とすることができる、
光学素子成形用素材の製造方法を提供することである。
【００４５】
本出願にかかる第７の発明の目的は、
第４の発明の目的に加え、より形状の安定性に優れたガラス塊を得、光学素子成形用素材とすることができる、
光学素子成形用素材の製造方法を提供することである。
【００７０】
【課題を解決するための手段および作用】
上記目的を達成するために、本出願にかかる発明は、
加熱ブロックに内蔵されているヒータにより前記加熱ブロックをガラスの歪点温度よりも高い温度に加熱し、続いて、加熱された前記加熱ブロックからの伝熱により、多孔質材料からなる受け型を所望の温度に加熱し、さらに、前記加熱ブロックの下方に結合されている高温ガス供給装置を通して、前記加熱ブロックと前記受け型の間に設けられたガス供給室へ高温のガスを供給し、この高温のガスが前記多孔質の前記受け型の細孔から上方へ噴出している状態で、光学ガラス溶融るつぼの流出部から流出している溶融ガラス流を、この状態で受け、その後、前記受け型の上に受けた溶融ガラス塊の重量が所望の重量になった後に、前記受け型を下方に下降させ、溶融るつぼの流出部と前記受け型の間で、前記溶融ガラス流を括れた状態にし、その状態で前記受け型を静止し、前記溶融ガラス流の括れた部分が切断した後に、前記受け型を次工程に搬送することを特徴とする。
【００７２】
その結果として、本発明による光学素子成形用素材は、溶融ガラス塊を受け型の受け、光学素子成形用素材として得る場合、以下に示すように、形状、外観、光学性能ともに優れた光学素子成形用素材を得ることが出来る。
【００７３】
受け型に受けたガラス塊の下面は、高温ガスによるガス層により受け型から浮上した状態で保持されているので、凸凹のシワ状のゴブインマークが発生しない。
【００７４】
また、ガラス塊の上下面ともに、非接触の自由表面状態に保持されているので、この面は非常に滑らかである。
【００７５】
また、ガラス塊の周囲は、受け型の受け面から上方へ噴出している高温のガスにより高温に保たれているので、ガラス塊の表面だけ急に冷却されることもなく、ガラス塊の表面にはヒケと呼ばれる凹み部分は発生しない。
【００７６】
また、溶融ガラス流からガラス塊をシャーレスカットの状態で得るために、ガラス塊を受けた受け型を下方へ降下させ、ガラス流を括れさせた状態で保持している工程において、括れたガラス流の周囲は、受け型の受け面から上方に噴出している高温のガスにより高温に保たれているので、この部分のガラスの温度は高く粘度は低いので、ガラス流を括れさせた状態で保持すると、直ちにガラス流をシャーレスカットの状態で切断することが可能になる。このようにして切断された部分は、温度が高く粘度が低いので、溶融ガラス塊に吸い込まれるように吸収され、また、この部分は急冷されていないので屈折率の変化は起きない。すなわち、折り込みによる光学性能上の問題は無い。
【００７７】
そして、このようにして得られた、形状・外観・光学性能ともに優れた光学素子成形用素材であるガラス塊を、そのまま、多孔質の受け型の上で高温のガスにより浮上保持された状態に保つことにより、このガラス塊は高温の状態に保たれ、次工程において、このガラス塊を再加熱すること無しに成形加工することができる。
【００７９】
高温ガス供給装置から供給されるガスの温度が、ガラスの転移点温度よりも低く、また、加熱ブロックの温度がガラスの歪点温度温度よりも低い場合、多孔質の受け型の温度も低くなり、その結果として、多孔質の受け型の細孔から噴出するガスの温度は低くなる。このような条件の下で、溶融ガラス流を受け型に受けてガラス塊を得ようとした場合、噴出ガスの温度が低いため、従来から知られている室温のガスを噴出してガラス塊を得た場合と同様に、高温のガラス塊の表面が急冷されるため、表面にヒケと呼ばれる凹みが発生する。また、ガラス塊を溶融ガラス流から切断するために受け型を下降させた時、ガラス流の括れ部分が冷却されるため、ガラスの温度が下がり、粘度が上がるため、そのままの状態で直ちにシャーレスカットの状態で切断することができず、ガラス流の括れ部を加熱装置で加熱する必要がになり、また、ガラス塊に折込みが発生してしまうこともある。
【００８０】
逆に、高温ガス供給装置から供給されるガスの温度が、ガラスの転移点温度よりも高く、また、加熱ブロックの温度がガラスの歪点温度より高い場合、多孔質の受け型の細孔から十分に高い温度のガスが噴出するので、より確実に、ガラス塊の表面にヒケと呼ばれる凹み部分は無く、折込みによる光学性能上の問題も無く、形状・外観・光学性能ともに優れた光学素子成形用素材として最適のガラス塊を、ガラス流を加熱することなくシャーレスカットにより得ることができる。
【００８２】
この一連の工程において、まず、溶融ガラス流を受け型に受けガラス塊を得る動作に入る直前の状態において、溶融るつぼの流出パイプから流出している溶融ガラスはシャーレスカットの状態で切断され、溶融ガラスは流出パイプの出口から２ｍｍほど飛び出した状態になっている。この状態で、受け型と加熱ブロックと高温ガス供給装置からなる部分は、流出パイプの出口の直下の位置に移動し、その位置で静止する。その位置は、受け型が流出パイプの出口の下方１０ｍｍくらいが望ましい。
【００８３】
その状態で保持していると、流出パイプの出口からの溶融ガラスの流出が進み、溶融ガラスの先端が下降し、受け型に到達する。その状態で保持することにより、溶融ガラス流を受け型の上に受け溶融ガラス塊を得ることができる。
【００８４】
所望のガラス塊の重量が小さい場合、受け型を当初の位置に固定したままで、溶融ガラス流を受け型に受けガラス塊を得て、問題は無い。しかし、所望のガラス塊の重量が大きい場合、受け型を当初の位置に固定したまま、溶融ガラス流を受け型に受けガラス塊を得ると、ガラス流を受け型に受けるに従いガラス塊が大きくなり、ガラス塊の上面と流出パイプの出口が接近してしまう。このように、ガラス塊の上面と流出パイプの出口が接近した状態で、溶融ガラス流をシャーレスカットの状態で切断するために、受け型を下降させると、溶融ガラス流に発生するの括れの部分の発生位置や発生時期にバラツキが生じやすく、その結果として、ガラス塊の重量・形状がばらつく。これを防止するためには、所望のガラス塊の重量が大きい場合、受け型の上に溶融ガラス流を受け始めると同時に、一定の微速で受け型を下降させ、受け型に受けたガラス塊の上面と流出パイプの出口との距離を、常にほぼ一定に保つことが望ましい。このようにして得られたガラス塊を、シャーレスカットの状態で溶融ガラス流から切断するために、受け型を下降させた場合、溶融ガラス流に発生する括れが、発生位置や発生時期が安定して発生し、その結果として、ガラス塊の重量・形状が安定する。
【００８５】
また、溶融ガラス流を受け型に受けて得たガラス塊が所望の重量になった時、ガラス流をシャーレスカットの状態で得るために受け型を下降させるに際し、受け型の下降速度および下降端位置が常に一定である必要がある。すなわち、受け型の下降速度および下降位置にバラツキがある場合、シャーレスカットが確実に行われず、括れ部分のガラスがガラス塊に折込んだりすることがある。
【００８６】
すなわち、溶融ガラス流を受け型に受けガラス塊を得る工程において、受け型を上下方向に上記のように速度を制御して移動させることにより、重量・形状の安定性に優れたガラス塊を、確実にシャーレスカットの状態で得ることができる。
【００８８】
溶融ガラス流を受け型に受ける初期の時点においては、比較的多量のガスを受け型の細孔から噴出させる必要があり、ガスの噴出量が少なく十分で無い場合、溶融ガラス流の先端部と多孔質の受け型の受け面とが接触してしまうことがあり、このように多孔質の受け型の受け面と接触してしまったガラス塊は、受け型の細孔の凸凹を転写してしまうので、光学素子成形用素材として使用することができない。
【００８９】
一方、溶融ガラス流を受け型に受け溶融ガラス塊を得た後も、多量の高温のガスを受け型の細孔から噴出し続けると、ガラス塊の下面がガスの圧力により大きく凹んでしまう。
【００９０】
そこで、溶融ガラス流を受け型に受け始める時点において、多量のガスを噴出させて、溶融ガラス流の先端と受け型が接触することを防ぎ、溶融ガラス塊を得始めた後の工程において、ガラス塊を浮上させるのに必要な範囲内で、ガスの噴出流量を減少させることにより、受け型との接触痕も無く、ガス圧による変形の凹みも無い、より形状の安定性に優れたガラス塊を得ることができる。
【００９１】
【発明の実施の形態】
（第１の実施例）
図１は、本発明の第１の実施例にかかる、光学素子成形用素材の製造装置の、多孔質の受け型と、それを保持する加熱ブロックと、高温ガス供給装置とからなる部分の構成を説明する図である。
【００９２】
また、図２は、本発明の第１の実施例にかかる、光学素子成形用素材の製造装置の概略の構成を説明する図である。
【００９３】
まず、本実施例における、装置の構成および動作について、その概略を説明する。
【００９４】
図１において、多孔質の受け型１は、その上面の溶融ガラスの受け面となる面は、球面形状に凹んだ形状に加工されている。多孔質の受け型１の側部および底部は、加熱ブロック２により保持されている。
【００９５】
加熱ブロック２の内部には、カートリッジヒータ３が設置され、これにより、加熱ブロック２は、所望の温度まで加熱される。加熱ブロック２には、熱電対４が設置され、これにより加熱ブロック２の温度を測定し、加熱ブロック２の温度を制御している。加熱ブロック２の温度が所望の温度まで加熱されると、加熱ブロック２に密着した状態で保持されている、多孔質の受け型１の温度も、加熱ブロック２からの伝熱により、所定の温度まで加熱された状態になる。
【００９６】
多孔質の受け型１の底部には、多孔質の受け型１と加熱ブロック２との間に、ガス供給室５となる空間部が構成されている。ガス供給室５には、下方から、加熱ブロック２を貫通して高温ガス供給装置が設置されている。高温ガス供給装置からガス供給室５へガスが供給され、ガス供給室５へ供給されたガスは、多孔質の受け型１の細孔を通って、多孔質の受け型１の上面の溶融ガラスの受け面に噴出する。
【００９７】
高温ガス供給装置は、金属パイプ６と石英ガラスパイプ７と巻き線ヒータ８と熱電対９と固定治具１０により構成されている。金属パイプ６は、加熱ブロック２に挿入され、ガス供給室５まで貫通している。金属パイプ６の内部には、石英ガラスパイプ７が設置されている。石英ガラスパイプ７の内部には、上下方向に細長い巻線ヒータ８が設置されている。高温ガス供給装置のガス出口に相当する位置、すなわち、細長い巻き線ヒータ８の上方に、熱電対９が設置されている。高温ガス供給装置により供給されるガスの温度は、熱電対９により測定され、制御される。金属パイプ６と石英ガラスパイプ７と巻き線ヒータ８と熱電対９は、高温ガス供給装置の下部にて、固定治具１０によって固定されている。固定治具１０の下部には、ガス導入口１１が設置されており、そこから上方へ、ガス導入路が貫通している。ガス導入口１１から導入されたガスは、固定治具１０内のガス導入路を通って、金属パイプ６と石英ガラスパイプ７により構成されているガス流路へ導入される。ガス流路を構成する石英ガラスパイプ７の内部に設置された細長い巻線ヒータ８は、高温に加熱されているので、ガスがガス流路内を流れる間に、高温の巻き線ヒータ８との間で熱交換が行われ、ガスが高温ガス供給装置のガス出口に到達するまでに、ガスは十分に加熱される。
【００９８】
一方、図２において、光学ガラス溶融用白金るつぼ２１の内部で溶融された光学ガラスは、るつぼ２１の下部に設置された流出パイプ２２を通って、流出される。
【００９９】
溶融ガラス流出パイプ２２の出口は、成形室２３の内部に設置されており、成形室２３の内部は非酸化性雰囲気に保たれている。
【０１００】
成形室２３の内部には、図１に示した構成の、多孔質の受け型１と加熱ブロック２と高温ガス供給装置からなる、光学素子成形用素材の製造装置の部分（今後はガラス塊受け部と呼ぶ）が、設置されている。ガラス塊受け部は、成形室２３の内部で、上下および横方向に移動できる。なお、図２において、構造を概略説明するため簡略化して描いているため、多孔質の受け型１のみを描いているが、実際には、ここには、多孔質の受け型１と加熱ブロック２と高温ガス供給装置からなる、ガラス塊受け部が設置されている。
【０１０１】
本第１の実施例においては、成形室２３の内部における工程は、溶融状態のガラス塊１２を多孔質の受け型１の上に受けるガラス塊受け工程と、多孔質の受け型１の上に載っている溶融状態のガラス塊１２を上方から上型２４でプレス成形して光学素子成形用素材１３を得る成形用素材プレス工程と、得られた光学素子成形用素材１３を成形室２３から取り出す取り出し工程の３つの工程からなる。そして、これらの３工程は、成形室２３の内部の左方、中央部、右方の３か所で順次行われる。
【０１０２】
成形室２３の左方で行われるガラス塊受け工程において、ガラス塊受け部は、当初、溶融ガラス流出パイプ２２の出口の直下に位置し、受け型１の受け面から高温のガスを噴出している状態で、溶融ガラス流を受け型１の上に受け溶融ガラス塊を得る。溶融ガラス塊の重量が所望の重量になった時、ガラス塊受け部を下方へ所定の距離下降させ、ガラス流に括れを作る。この状態で、受け型１から噴出する高温のガスの影響で、括れ部のガラスの温度が高く、粘度は低いので、この括れ部のガラスは直ちにシャーレスカットの状態で切断される。シャーレスカットの状態でガラス流を切断し、溶融ガラス塊１２を受け型１の上に得た後、ガラス塊受け部は、下方へ降下し、右方へ移動し、中央部まで移動する。なお、この間、多孔質の受け型１の受け面からは、高温のガスが噴出し続けている。
【０１０３】
成形室２３の内部の中央部まで移動したガラス塊受け部は、プレス工程を行なう所定の位置まで上方へ上昇する。その後、直ちに、上方からプレス成形用の上型２４が下降してきて、多孔質の受け型１の上に浮上保持されているガラス塊１２をプレス成形して、光学素子成形用素材１３を得る。この時、多孔質の受け型１の上に浮上保持されているガラス塊１２は、温度が高いので、プレス成形に際しての再加熱は不要である。
【０１０４】
また、プレス成形用の上型２４は、一般的な成形型、例えば、金属、超硬合金、セラミック、カーボンなどからなる成形型でも良く、また、多孔質の材料からなる型の背面から高圧ガスを供給する構造の型でも良く、また、本発明でガラス塊受け部として使用しているものと同構造の、多孔質の材料からなる型の背面から高温高圧のガスを供給する構造の型でも良い。
【０１０５】
光学素子成形用素材１３をプレス成形した後、上型２４は上昇し、その後、光学素子成形用素材１３を載せた状態の受け型１は、下方へ下降し、右方へ移動する。
【０１０６】
成形室２３の内部の右方まで移動したガラス塊受け部は、取り出し工程を行なう所定の位置まで上方へ上昇する。その位置で、受け型１の上に載っている光学素子成形用素材１３は、取り出し用搬送装置（図示せず）により取り出され、置換室２５を介して、光学素子成形用素材の製造装置の外部へと搬送される。
【０１０７】
次に、本実施例における、より具体的な実施形態を説明する。
【０１０８】
まず、本実施例で使用したガラスおよび成形した素材の形状を説明する。
【０１０９】
本実施例において、使用した光学ガラスは、屈折率ｎｄ  ＝１．５８、アッベ数νｄ  ＝６０の光学特性を持つガラスであり、本ガラスの歪点温度は  ４７０℃であり、転移点温度は  ５００℃である。
【０１１０】
また、本実施例で得た光学素子成形用素材の形状は、凸メニスカス形状であり、直径１８ｍｍ、中心肉厚  ５ｍｍ、凸面Ｒ１５ｍｍ、凹面Ｒ８０ｍｍである。
【０１１１】
次に、本実施例における、ガラス塊受け部の構成を詳細に説明する。
【０１１２】
本実施例におけるガラス塊受け部は、ステンレス製の多孔質の受け型１とステンレス製の加熱ブロック２と高温ガス供給装置からなっている。
【０１１３】
多孔質の受け型１は、微小なボール形状のステンレス鋼を燒結して得たもので、その穴径は１０μｍであり、溶融ガラス受け面はＲ１５ｍｍの球形状の凹面に加工されている。
【０１１４】
加熱ブロック２は、内部に出力  ３００Ｗのカートリッジヒータ３を２本内蔵している。
【０１１５】
高温ガス供給装置のガス流路を形成する金属パイプ６は、ステンレス製のパイプからなっている。また、ガス流路内の巻線ヒータ８は一般的な巻線ヒータであり、その出力は  ６５０Ｗである。また、この高温ガス供給装置には窒素ガスを供給した。
【０１１６】
高温ガス供給装置と加熱ブロック２は、高温ガス供給装置の金属パイプの外周にネジを切り、これを加熱ブロックの下部に設けられたネジ穴に挿入し締め付け固定した。
【０１１７】
多孔質の受け型１と加熱ブロック２の間には、容積３ｃｍ２  のガス供給室５が設けられた。高温ガス供給装置は、このガス供給室５の内部まで貫通した状態で固定された。この時、高温ガス供給装置の先端部と多孔質の受け型１の背面との距離は、約５ｍｍであった。
【０１１８】
次に、本実施例における、光学素子成形用素材の製造装置の構成を詳細に説明する。
【０１１９】
本実施例における、光学素子成形用素材の製造装置は、ガラス塊受け部とこのガラス塊受け部を上下に駆動させる装置および左右に駆動させる装置とガラス塊１２をプレス成形する上型２４を、窒素雰囲気に保たれた成形室２３の中に収納している。また、溶融ガラス流出パイプ２２の出口は、成形室２３の内部に設置されている。
【０１２０】
また、成形室２３を形成する壁と流出パイプ２２は、気密性を有する構造で固定されており、成形室２３の内部の窒素雰囲気は保たれている。また、成形室２３に隣接して、成形された光学素子成形用素材１３を取り出すための置換室２５が設置されており、この置換室２５で雰囲気を窒素雰囲気から大気雰囲気へ置換することにより、光学素子成形用素材１３を取り出す時に成形室２３の内部の気密性を保っている。
【０１２１】
また、成形室２３の内部に設置された、ガラス塊受け部を上下および左右に駆動する装置は、それぞれ１軸ＮＣロボットから成っており、ガラス塊受け部の位置および速度を制御して移動することが可能である。
【０１２２】
以下、本実施例における、上記の光学素子成形用素材の製造装置を用いて、上記の溶融光学ガラスから、上記形状の形状の光学素子成形用素材を製造する方法を説明する。
【０１２３】
溶融るつぼ２１内の光学ガラスは、１２００℃に加熱されている。そして、流出パイプ２２の温度を１０５０℃に保つことにより、流出パイプ２２の出口から１０００℃の溶融光学ガラスを流出させた。
【０１２４】
ガラス塊受け部の加熱ブロック２は、内蔵のカートリッジヒータ３により  ４８０℃に加熱されている。また、高温ガス供給装置に、０．５ＭＰａの圧力の窒素ガスを供給し、ガス流路内に設置された巻き線ヒータ８を高温に加熱し、窒素ガスを加熱し、  ７００℃の高温の窒素ガスをガス供給室５へ供給した。その結果、多孔質の受け型１の溶融ガラス受け面の細孔から高温の窒素ガスが噴出している状態になる。
【０１２５】
ガラス塊受け工程を開始するに際して、溶融ガラス流出パイプ２２の出口から流出している溶融ガラス流は、前工程におけるガラス塊受け工程により、シャーレスカットの状態に切断されており、その溶融ガラス流の先端は、流出パイプ２２の出口から２ｍｍほど下まで垂れ下がっている。
【０１２６】
この状態で、ガラス塊受け部を成形室２３の内部左方へ、横方向の移動をする。続いて、このガラス塊受け部を、流出パイプ２２の出口の直下まで上昇させる。この時、受け型１は、流出パイプ２２の出口の下１０ｍｍに位置している。この状態で、溶融ガラス流が受け型１に接近するまで、受け型１を静止させた状態で待つ。この時、受け型１から３０ｌ／分の流量の高温の窒素ガスが噴出している状態である。
【０１２７】
溶融ガラス流が下降し、その先端部が受け型１と接近し、受け型１の溶融ガラス受け面から噴出している高温の窒素ガスにより、溶融ガラス流の先端部が浮上している状態になった後、受け型１を微速で下方へ下降させる。この下降動作は、１軸ＮＣロボットにより速度および位置を正確に制御して行なわれる。具体的には、初期位置から２ｍｍ下方の位置まで、  ０．１ｍｍ／秒の速度で下降させた。この間に、受け型１の上に、所望の重量のガラス塊１２が得られた。
【０１２８】
なお、この微速で下降しながらガラス塊１２を受け型１に受ける工程中に、受け型１から噴出している高温の窒素ガスの流量を、３０ｌ／分から１０ｌ／分に減少した。これは、受け型１から噴出している高温の窒素ガスにより、受け型１に受けた溶融ガラス塊１２の下面が凹んでしまうのを防止するためである。なお、受け型１から噴出している窒素ガスの流量が１０ｌ／分でも、ガラス塊１２は、受け型１から浮上した状態になっている。
【０１２９】
受け型１を微速下降する工程において、所定の重量の溶融ガラス塊１２が受け型１の上に得られた後、所定の距離を受け型１を急降下させ、溶融ガラス流を括れさせた。具体的には、ガラス塊受け終了位置から６ｍｍ下方の位置まで、２０ｍｍ／秒の速度で下降させた。その結果、流出パイプ２２のの出口から流出する溶融ガラス流は、流出パイプ２２の出口と受け型１に受けられたガラス塊１２との間で、括れた状態になった。
【０１３０】
溶融ガラス流が括れた状態で、受け型１を静止させ、しばらくすると、表面張力の影響で、括れた部分の溶融ガラス流が、流出パイプ２２の出口方向と受け型１の上のガラス塊１２方向との２方向に分割され、シャーレスカットの状態で切断される。具体的には、受け型１を静止させると、ガラス流の括れ部分はどんどん細くなり、１秒ほどでシャーレスカットの状態で切断された。
【０１３１】
もちろん、この状態でも、多孔質の受け型１からは、高温の窒素ガスが噴出しており、ガラス塊１２は、受け型１から浮上した状態になっている。
【０１３２】
このようにして、受け型１の上に溶融ガラス塊１２を受けた後、ガラス塊受け部は下降し、成形室２３の内部を、右方へ移動し、中央部まで移動する。そして、ガラス塊受け部は、プレス工程を行なう所定の位置まで上昇する。
【０１３３】
本実施例において、光学素子成形用素材を成形するための上型２４は、ステンレスで作られており、Ｒ８０ｍｍの凸球面形状に加工されている。
【０１３４】
この上型２４は、ガラス塊１２をプレス成形するに際し、内蔵するヒータ（図示せず）により  ４５０℃に加熱されている。
【０１３５】
プレス成形する直前、このガラス塊１２の温度は  ６２０℃あり、粘度が低いので、この状態で直ちにプレス成形できる。本実施例においては、上型２４を直ちに下降させ、１０００Ｎのプレス力で、ガラス塊１２をプレス成形して、光学素子成形用素材１３を得た。
【０１３６】
なお、ガラス塊１２をプレス成形して成形用素材１３を得る間も、受け型１の表面からは高温の窒素ガスが噴出し続けている。
【０１３７】
光学素子成形用素材１３をプレス成形した後、上型２４は上昇し、その後、光学素子成形用素材１３を載せた状態の受け型１は、下方へ下降し、右方へ移動する。
【０１３８】
成形室２３の内部の右方まで移動したガラス塊受け部は、取り出し工程を行なう所定の位置まで上方へ上昇する。その位置で、受け型１の上に載っている光学素子成形用素材１３は、取り出し用搬送装置（図示せず）により取り出され、置換室２５を介して、光学素子成形用素材の製造装置の外部へと搬送される。
【０１３９】
本実施例によって得られた光学素子成形用素材１３は、その形状・外観・光学性能ともに非常に優れたもので、光学素子成形用素材として最適なものであった。
【０１４０】
また、本実施例においては、光学素子成形用素材の形状が凸メニスカス形状のものについて説明したが、他の形状についても適用できることは言うまでもない。
【０１４１】
本実施例に特有の効果としては、
形状・外観・光学性能ともに優れた光学素子成形用素材を、安いコストで得ることができる点、および、
ガラス塊をプレス成形して光学素子成形用素材を得るので、所望の形状の光学素子成形用素材を得ることができる点、および、
ガラス塊の受け型および成形用上型が窒素雰囲気の成形室内に設置されているので、これらの型の耐久性が良くなる点、等がある。
【０１４２】
（第２の実施例）
図３は、本発明の第２の実施例にかかる、光学素子の製造装置の概略の構成を説明する図である。
【０１４３】
まず、本実施例における、装置の構成および動作について、その概略を説明する。
【０１４４】
なお、本実施例における、ガラス塊受け部の構成および動作は、実施例１において用い、図１で説明したものと同様である。
【０１４５】
図３において、光学ガラス溶融用白金るつぼ２１の内部で溶融された光学ガラスは、るつぼ２１の下部に設置された流出パイプ２２を通って、流出される。
【０１４６】
溶融ガラス流出パイプ２２の出口は、成形室２３の内部に設置されており、成形室２３の内部は非酸化性雰囲気に保たれている。
【０１４７】
成形室２３の内部には、図１に示した構成のガラス塊受け部が、設置されている。ガラス塊受け部は、成形室２３の内部で、上下および横方向に移動できる。なお、図３において、構造を概略説明するため簡略化して描いているため、多孔質の受け型１のみを描いているが、実際には、ここには、多孔質の受け型１と加熱ブロック２と高温ガス供給装置からなる、ガラス塊受け部が設置されている。
【０１４８】
本第２の実施例においては、成形室２３の内部における工程は、溶融状態のガラス塊１２を多孔質の受け型１の上に受けるガラス塊受け工程と、多孔質の受け型１の上に載っている溶融状態のガラス塊１２を上方から上型２６でプレス成形して成形光学素子１４を得る光学素子プレス工程と、得られた光学素子１４を成形室２３から取り出す取り出し工程の３つの工程からなる。そして、これらの３工程は、成形室２３の内部の左方、中央部、右方の３か所で順次行われる。
【０１４９】
成形室２３の左方で行われるガラス塊受け工程において、ガラス塊受け部は、当初、溶融ガラス流出パイプ２２の出口の直下に位置し、受け型１の受け面から高温のガスを噴出している状態で、溶融ガラス流を受け型１の上に受け溶融ガラス塊を得る。溶融ガラス塊の重量が所望の重量になった時、ガラス塊受け部を下方へ所定の距離下降させ、ガラス流に括れを作る。この状態で、受け型１から噴出する高温のガスの影響で、括れ部のガラスの温度が高く、粘度は低いので、この括れ部のガラスは直ちにシャーレスカットの状態で切断される。シャーレスカットの状態でガラス流を切断し、溶融ガラス塊１２を受け型１の上に得た後、ガラス塊受け部は、下方へ降下し、右方へ移動し、中央部まで移動する。なお、この間、多孔質の受け型１の受け面からは、高温のガスが噴出し続けている。
【０１５０】
成形室２３の内部の中央部まで移動したガラス塊受け部は、プレス工程を行なう所定の位置まで上方へ上昇する。その後、直ちに、上方から光学素子成形用の上型２６が下降してきて、多孔質の受け型１の上に浮上保持されているガラス塊１２をプレス成形して、成形光学素子１４を得る。この時、多孔質の受け型１の上に浮上保持されているガラス塊１２は、温度が高いので、プレス成形に際しての再加熱は不要である。
【０１５１】
また、光学素子成形用の上型２６は、一般的な成形型、例えば、超硬合金、セラミックなどからなる成形型でも良く、また、多孔質の材料からなる型の背面から高圧ガスを供給する構造の型でも良く、また、本発明でガラス塊受け部として使用しているものと同構造の、多孔質の材料からなる型の背面から高温高圧のガスを供給する構造の型でも良い。
【０１５２】
成形光学素子１４をプレス成形した後、光学素子成形用上型２６は上昇し、その後、成形光学素子１４を載せた状態の受け型１は、下方へ下降し、右方へ移動する。
【０１５３】
成形室２３の内部の右方まで移動したガラス塊受け部は、取り出し工程を行なう所定の位置まで上方へ上昇する。その位置で、受け型１の上に載っている成形光学素子１４は、取り出し用搬送装置（図示せず）により取り出され、置換室２５を介して、光学素子の製造装置の外部へと搬送される。
【０１５４】
次に、本実施例における、より具体的な実施形態を説明する。
【０１５５】
まず、本実施例で使用したガラスおよび成形した素材の形状を説明する。
【０１５６】
本実施例において、使用した光学ガラスは、実施例１で用いたものと同一である。
【０１５７】
また、本実施例で得た光学素子の形状は、両凸形状であり、直径１２ｍｍ、中心肉厚  ３ｍｍ、下面Ｒ３０ｍｍ、上面Ｒ１０ｍｍである。
【０１５８】
次に、本実施例における、ガラス塊受け部の構成を詳細に説明する。
【０１５９】
本実施例におけるガラス塊受け部は、アルミナ製の多孔質の受け型１とステンレス製の加熱ブロック２と高温ガス供給装置からなっている。
【０１６０】
多孔質の受け型１は、微小なボール形状のアルミナを燒結して得たもので、その穴径は２μｍであり、溶融ガラス受け面はＲ３０ｍｍの球形状の凹面に加工されている。
【０１６１】
加熱ブロック２は、内部に出力  ３００Ｗのカートリッジヒータ３を２本内蔵している。
【０１６２】
高温ガス供給装置のガス流路を形成する金属パイプ６は、ステンレス製のパイプからなっている。また、ガス流路内の巻線ヒータ８は白金製の巻線ヒータであり、その出力は１０００Ｗである。また、この高温ガス供給装置には窒素ガスを供給した。
【０１６３】
高温ガス供給装置と加熱ブロック２は、高温ガス供給装置の金属パイプ６を加熱ブロック２の下部に設けられた穴に挿入し溶接して固定した。
【０１６４】
多孔質の受け型１と加熱ブロック２の間には、容積３ｃｍ２  のガス供給室５が設けられた。高温ガス供給装置は、このガス供給室５の内部まで貫通した状態で固定された。この時、高温ガス供給装置の先端部と多孔質の受け型１の背面との距離は、約５ｍｍであった。
【０１６５】
次に、本実施例における、光学素子の製造装置の構成を詳細に説明する。
【０１６６】
本実施例における、光学素子の製造装置は、ガラス塊受け部とこのガラス塊受け部を上下に駆動させる装置および左右に駆動させる装置とガラス塊１２をプレス成形する上型２６を、窒素雰囲気に保たれた成形室２３の中に収納している。また、溶融ガラス流出パイプ２２の出口は、成形室２３の内部に設置されている。
【０１６７】
また、流出パイプ２２と成形室２３を形成する壁は、気密性を有する構造で固定されており、成形室２３の内部の窒素雰囲気は保たれている。また、成形室２３に隣接して、成形された成形光学素子１４を取り出すための置換室２５が設置されており、この置換室２５で雰囲気を窒素雰囲気から大気雰囲気へ置換することにより、成形光学素子１４を取り出す時に成形室２３の内部の気密性を保っている。
【０１６８】
また、置換室２３の内部に設置された、ガラス塊受け部を上下および左右に駆動する装置は、それぞれ１軸ＮＣロボットから成っており、ガラス塊受け部の位置および速度を制御して移動することが可能である。
【０１６９】
以下、本実施例における、上記の光学素子の製造装置を用いて、上記の溶融光学ガラスから、上記形状の形状の光学素子を製造する方法を説明する。
【０１７０】
溶融るつぼ２１内の光学ガラスは、１２００℃に加熱されている。そして、流出パイプ２２の温度を１０５０℃に保つことにより、流出パイプ２２の出口から１０００℃の溶融光学ガラスを流出させた。
【０１７１】
ガラス塊受け部の加熱ブロック２は、内蔵のカートリッジヒータ３により  ６５０℃に加熱されている。また、高温ガス供給装置に、１．０ＭＰａの圧力の窒素ガスを供給し、ガス流路内に設置された白金巻き線ヒータ８を高温に加熱し、窒素ガスを加熱し、  ９００℃の高温の窒素ガスをガス供給室５へ供給した。その結果、多孔質の受け型１の溶融ガラス受け面の細孔から高温の窒素ガスが噴出している状態になる。
【０１７２】
ガラス塊受け工程を開始するに際して、溶融ガラス流出パイプ２２の出口から流出している溶融ガラス流は、前工程におけるガラス塊受け工程により、シャーレスカットの状態に切断されており、その溶融ガラス流の先端は、流出パイプ２２の出口から２ｍｍほど下まで垂れ下がっている。
【０１７３】
この状態で、ガラス塊受け部を成形室２３の内部左方へ、横方向の移動をする。続いて、このガラス塊受け部を、流出パイプ２２の出口の直下まで上昇させる。この時、受け型１は、流出パイプ２２の出口の下１０ｍｍに位置している。この状態で、溶融ガラス流が受け型１に接近するまで、受け型１を静止させた状態で待つ。この時、受け型１から３０ｌ／分の流量の高温の窒素ガスが噴出している状態である。
【０１７４】
溶融ガラス流が下降し、その先端部が受け型１と接近し、受け型１の溶融ガラス受け面から噴出している高温の窒素ガスにより、溶融ガラス流の先端部が浮上している状態になった後、受け型１を微速で下方へ下降させる。この下降動作は、１軸ＮＣロボットにより速度および位置を正確に制御して行なわれる。具体的には、初期位置から１ｍｍ下方の位置まで、  ０．１ｍｍ／秒の速度で下降させた。この間に、受け型１の上に、所望の重量のガラス塊１２が得られた。
【０１７５】
なお、この微速で下降しながらガラス塊１２を受け型１に受ける工程中に、受け型１から噴出している高温の窒素ガスの流量を、３０ｌ／分から１０ｌ／分に減少した。これは、受け型１から噴出している高温の窒素ガスにより、受け型１に受けた溶融ガラス塊１２の下面が凹んでしまうのを防止するためである。なお、受け型１から噴出している窒素ガスの流量が１０ｌ／分でも、ガラス塊１２は、受け型１から浮上した状態になっている。
【０１７６】
受け型１を微速下降する工程において、所定の重量の溶融ガラス塊１２が受け型１の上に得られた後、所定の距離を受け型１を急降下させ、溶融ガラス流を括れさせた。具体的には、ガラス塊受け終了位置から５ｍｍ下方の位置まで、２０ｍｍ／秒の速度で下降させた。その結果、流出パイプ２２の出口から流出する溶融ガラス流は、流出パイプ２２の出口と受け型１に受けられたガラス塊１２との間で、括れた状態になった。
【０１７７】
溶融ガラス流が括れた状態で、受け型１を静止させ、しばらくすると、表面張力の影響で、括れた部分の溶融ガラス流が、流出パイプ２２の出口方向と受け型１の上のガラス塊１２方向との２方向に分割され、シャーレスカットの状態で切断される。具体的には、受け型１を静止させると、ガラス流の括れ部分はどんどん細くなり、１秒ほどでシャーレスカットの状態で切断された。
【０１７８】
もちろん、この状態でも、多孔質の受け型１からは、高温の窒素ガスが噴出しており、ガラス塊１２は、受け型１から浮上した状態になっている。
【０１７９】
このようにして、受け型１の上に溶融ガラス塊１２を受けた後、ガラス塊受け部は下降し、成形室２３の内部を、右方へ移動し、中央部まで移動する。そして、ガラス塊受け部は、プレス工程を行なう所定の位置まで上昇する。
【０１８０】
本実施例において、成形光学素子を成形するための上型２６は、ガラス塊受け部として使用しているものと同構造の、多孔質の材料からなる型の背面から高温高圧のガスを供給する構造の型である。すなわち、多孔質の上型２６とそれを保持する加熱ブロック（図示せず）とそれに高温高圧のガスを供給するための高温ガス供給装置（図示せず）からなっている。
【０１８１】
この多孔質の上型２６は、受け型１と同様に、多孔質のアルミナで作られており、Ｒ１０ｍｍの凹球面形状に加工されている。
【０１８２】
ガラス塊１２をプレス成形するに際し、上型２６の加熱ブロックは内蔵するカートリッジヒータにより  ６５０℃に加熱されており、高温ガスの供給装置から１．０ＭＰａの窒素ガスが  ９００℃に加熱されて供給されている。
【０１８３】
プレス成形する直前、このガラス塊１２の温度は  ７００℃あり、粘度が低いので、この状態で直ちにプレス成形できる。
【０１８４】
本実施例においては、上型２６を直ちに下降させ、当初、  ５００Ｎのプレス力で、ガラス塊１２のプレス成形を開始し、プレス成形の進展にともない、受け型１および上型２６を保持する加熱ブロックの温度を  ５００℃に下げるとともに、これらに高温ガス供給装置から供給される窒素ガスの温度を室温に下げ、それに伴い、プレス力を徐々に上げ、最終的に３０００Ｎの力でプレスし、成形光学素子１４を得た。
【０１８５】
もちろん、このようにしてガラス塊１２をプレス成形して成形光学素子１４を得る間、常に受け型１および上型２６の表面から高圧のガスが噴出しているので、ガラスがこれらの型と接触することはなく、これらの型から僅かに浮上した状態でプレス成形されている。
【０１８６】
成形光学素子１４をプレス成形した後、上型２６は上昇し、その後、成形光学素子１４を載せた状態の受け型１は、下方へ下降し、右方へ移動する。
【０１８７】
成形室２３の内部の右方まで移動したガラス塊受け部は、取り出し工程を行なう所定の位置まで上方へ上昇する。その位置で、受け型１の上に載っている成形光学素子１４は、取り出し用搬送装置（図示せず）により取り出され、置換室２５を介して、光学素子の製造装置の外部へと搬送される。
【０１８８】
本実施例によって得られた成形光学素子１３は、その形状・外観・光学性能ともに非常に優れたものであった。
【０１８９】
また、本実施例においては、成形光学素子の形状が両凸形状のものについて説明したが、他の形状についても適用できることは言うまでもない。
【０１９０】
本実施例に特有の効果としては、
形状・外観・光学性能ともに優れた成形光学素子を、安いコストで得ることができる点、および、
ガラス塊の受け型および成形用上型が窒素雰囲気の成形室内に設置されているので、これらの型の耐久性が良くなる点、等がある。
【０１９１】
（第３の実施例）
図４は、本発明の第３の実施例にかかる、光学素子の製造装置の概略の構成を説明する図である。
【０１９２】
まず、本実施例における、装置の構成および動作について、その概略を説明する。
【０１９３】
なお、本実施例における、ガラス塊受け部の構成および動作は、実施例１において用い、図１で説明したものと同様である。
【０１９４】
本実施例において、溶融ガラス流から溶融ガラス塊を受ける工程は大気雰囲気中で行なわれており、、このガラス塊をプレス成形して成形光学素子を得る工程は窒素雰囲気中の成形室内で行っている。
【０１９５】
図４において、光学ガラス溶融用白金るつぼ２１の内部で溶融された光学ガラスは、るつぼ２１の下部に設置された流出パイプ２２を通って、流出される。また、溶融ガラス流出パイプ２２の出口は、大気雰囲気中に設置されている。
【０１９６】
図１に示した構成のガラス塊受け部は、大気雰囲気中に設置されている。このガラス塊受け部は、上下および横方向に移動できる。なお、図４において、構造を概略説明するため簡略化して描いているため、多孔質の受け型１のみを描いているが、実際には、ここには、多孔質の受け型１と加熱ブロック２と高温ガス供給装置からなる、ガラス塊受け部が設置されている。
【０１９７】
本第３の実施例においては、大気雰囲気中における工程は、溶融状態のガラス塊１２を多孔質の受け型１の上に受けるガラス塊受け工程と、得られたガラス塊１２を取り出す取り出し工程の２つの工程からなる。そして、これらの２工程は、左方、右方の２か所で順次行われる。
【０１９８】
ガラス塊受け工程において、ガラス塊受け部は、当初、溶融ガラス流出パイプ２２の出口の直下に位置し、受け型１の受け面から高温のガスを噴出している状態で、溶融ガラス流を受け型１の上に受け溶融ガラス塊を得る。溶融ガラス塊の重量が所望の重量になった時、ガラス塊受け部を下方へ所定の距離下降させ、ガラス流に括れを作る。この状態で、受け型１から噴出する高温のガスの影響で、括れ部のガラスの温度が高く、粘度は低いので、この括れ部のガラスは直ちにシャーレスカットの状態で切断される。シャーレスカットの状態でガラス流を切断し、溶融ガラス塊１２を受け型１の上に得た後、ガラス塊受け部は、下方へ降下し、右方へ移動する。なお、この間、多孔質の受け型１の受け面からは、高温のガスが噴出し続けている。
【０１９９】
右方まで移動したガラス塊受け部は、取り出し工程を行なう所定の位置まで上方へ上昇する。その位置で、受け型１の上に載っているガラス塊１２は、取り出し用搬送装置（図示せず）により取り出され、置換室２５を介して、窒素雰囲気の成形室２３の内部へと搬送され、光学素子成形用下型２７と光学素子成形用上型２８の上下一対の成形型の中に挿入される。
【０２００】
その後、直ちに、上方からプレス成形用の上型２８が下降してきて、ガラス塊１２をプレス成形して、成形光学素子１４を得る。この時、成形型の中に挿入されたガラス塊１２は、温度が高いので、プレス成形に際しての再加熱は不要である。また、プレス成形用の下型２７および上型２８は、一般的な成形型、例えば、超硬合金などからなる成形型でよい。
【０２０１】
成形光学素子１４をプレス成形した後、、上型２８は上昇し、成形光学素子１４は、取り出し用搬送装置（図示せず）により取り出され、置換室２５を介して、光学素子の製造装置の外部へ搬送される。
【０２０２】
次に、本実施例における、より具体的な実施形態を説明する。
【０２０３】
まず、本実施例で使用したガラスおよび成形した素材の形状を説明する。
【０２０４】
本実施例において、使用した光学ガラスは、実施例１で用いたものと同一である。
【０２０５】
また、本実施例で得た光学素子の形状は、実施例２で用いたものと同一であり、両凸形状であり、直径１２ｍｍ、中心肉厚  ３ｍｍ、下面Ｒ３０ｍｍ、上面Ｒ１０ｍｍである。
【０２０６】
次に、本実施例における、ガラス塊受け部の構成を詳細に説明する。
【０２０７】
本実施例におけるガラス塊受け部は、カーボン製の多孔質の受け型１とステンレス製の加熱ブロック２と高温ガス供給装置からなっている。
【０２０８】
多孔質の受け型１は、微小なボール形状のカーボンを燒結して得たもので、その穴径は１０μｍであり、溶融ガラス受け面はＲ３０ｍｍの球形状の凹面に加工されている。
【０２０９】
加熱ブロック２は、内部に出力  ３００Ｗのカートリッジヒータ３を２本内蔵している。
【０２１０】
高温ガス供給装置のガス流路を形成する金属パイプ６は、ステンレス製のパイプからなっている。また、ガス流路内の巻線ヒータ８は一般の巻線ヒータであり、その出力は  ６５０Ｗである。また、この高温ガス供給装置には空気を供給した。
【０２１１】
高温ガス供給装置と加熱ブロック２は、高温ガス供給装置の金属パイプの外周にネジを切り、これを加熱ブロックの下部に設けられたネジ穴に挿入し締め付け固定した。
【０２１２】
多孔質の受け型１と加熱ブロック２の間には、容積３ｃｍ２  のガス供給室５が設けられた。高温ガス供給装置は、このガス供給室５の内部まで貫通した状態で固定された。この時、高温ガス供給装置の先端部と多孔質の受け型１の背面との距離は、約５ｍｍであった。
【０２１３】
次に、本実施例における、光学素子の製造装置の構成を詳細に説明する。
【０２１４】
本実施例における、光学素子の製造装置において、ガラス塊受け部とこのガラス塊受け部を上下に駆動させる装置および左右に駆動させる装置は大気雰囲気中に設置されている。また、ガラス塊１２をプレス成形して成形光学素子を得るための下型２７と上型２６を、窒素雰囲気に保たれた成形室２３の中に収納している。また、溶融ガラス流出パイプ２２の出口は、大気雰囲気中に設置されている。
【０２１５】
また、大気雰囲気中に設置された、ガラス塊受け部を上下および左右に駆動する装置は、それぞれ１軸ＮＣロボットから成っており、ガラス塊受け部の位置および速度を制御して移動することが可能である。
【０２１６】
また、成形室２３に隣接して、ガラス塊１２を搬入したり、成形光学素子１４を搬出したりするための置換室２５がそれぞれ設置されており、この置換室２５で雰囲気を窒素雰囲気から大気雰囲気へ置換することにより、成形室２３の内部の気密性を保っている。
【０２１７】
以下、本実施例における、上記の光学素子の製造装置を用いて、上記の溶融光学ガラスから、上記形状の形状の成形光学素子を製造する方法を説明する。
【０２１８】
溶融るつぼ２１内の光学ガラスは、１２００℃に加熱されている。そして、流出パイプ２２の温度を１０５０℃に保つことにより、流出パイプ２２の出口から１０００℃の溶融光学ガラスを流出させた。
【０２１９】
ガラス塊受け部の加熱ブロック２は、内蔵のカートリッジヒータ３により  ４９０℃に加熱されている。また、高温ガス供給装置に、０．５ＭＰａの圧力の窒素ガスを供給し、ガス流路内に設置された巻き線ヒータ８を高温に加熱し、空気を加熱し、  ６００℃の高温の空気をガス供給室５へ供給した。その結果、多孔質の受け型１の溶融ガラス受け面の細孔から高温の空気が噴出している状態になる。
【０２２０】
ガラス塊受け工程を開始するに際して、溶融ガラス流出パイプ２２の出口から流出している溶融ガラス流は、前工程におけるガラス塊受け工程により、シャーレスカットの状態に切断されており、その溶融ガラス流の先端は、流出パイプ２２の出口から２ｍｍほど下まで垂れ下がっている。
【０２２１】
この状態で、ガラス塊受け部を左方へ、横方向の移動をする。続いて、このガラス塊受け部を、流出パイプ２２の出口の直下まで上昇させる。この時、受け型１は、流出パイプ２２の出口の下１０ｍｍに位置している。この状態で、溶融ガラス流が受け型１に接近するまで、受け型１を静止させた状態で待つ。この時、受け型１から３０ｌ／分の流量の高温の空気が噴出している状態である。
【０２２２】
溶融ガラス流が下降し、その先端部が受け型１と接近し、受け型１の溶融ガラス受け面から噴出している高温の空気により、溶融ガラス流の先端部が浮上している状態になった後、受け型１を微速で下方へ下降させる。この下降動作は、１軸ＮＣロボットにより速度および位置を正確に制御して行なわれる。具体的には、初期位置から１ｍｍ下方の位置まで、  ０．１ｍｍ／秒の速度で下降させた。この間に、受け型１の上に、所望の重量のガラス塊１２が得られた。
【０２２３】
なお、この微速で下降しながらガラス塊１２を受け型１に受ける工程中に、受け型１から噴出している高温の空気の流量を、３０ｌ／分から１０ｌ／分に減少した。これは、受け型１から噴出している高温の空気により、受け型１に受けた溶融ガラス塊１２の下面が凹んでしまうのを防止するためである。なお、受け型１から噴出している空気の流量が１０ｌ／分でも、ガラス塊１２は、受け型１から浮上した状態になっている。
【０２２４】
受け型１を微速下降する工程において、所定の重量の溶融ガラス塊１２が受け型１の上に得られた後、所定の距離を受け型１を急降下させ、溶融ガラス流を括れさせた。具体的には、ガラス塊受け終了位置から５ｍｍ下方の位置まで、２０ｍｍ／秒の速度で下降させた。その結果、流出パイプ２２のの出口から流出する溶融ガラス流は、流出パイプ２２の出口と受け型１に受けられたガラス塊１２との間で、括れた状態になった。
【０２２５】
溶融ガラス流が括れた状態で、受け型１を静止させ、しばらくすると、表面張力の影響で、括れた部分の溶融ガラス流が、流出パイプ２２の出口方向と受け型１の上のガラス塊１２方向との２方向に分割され、シャーレスカットの状態で切断される。具体的には、受け型１を静止させると、ガラス流の括れ部分はどんどん細くなり、１秒ほどでシャーレスカットの状態で切断された。
【０２２６】
もちろん、この状態でも、多孔質の受け型１からは、高温の空気が噴出しており、ガラス塊１２は、受け型１から浮上した状態になっている。
【０２２７】
このようにして、受け型１の上に溶融ガラス塊１２を受けた後、ガラス塊受け部は下降し右方まで移動する。そして、ガラス塊受け部は、取り出し工程を行なう所定の位置まで上昇する。
【０２２８】
本実施例において、成形光学素子を成形するための下型２７および上型２８は、超硬合金で作られており、それらの成形面には、離型効果を有する薄いカーボン膜がコーティングされている。
【０２２９】
この下型２７および上型２８は、ガラス塊１２をプレス成形するに際し、内蔵するヒータ（図示せず）により      ５８０℃に加熱されている。
【０２３０】
プレス成形する直前、このガラス塊１２の温度は  ６００℃あり、粘度が低いので、この状態で直ちにプレス成形できる。本実施例においては、上型２８を直ちに下降させ、４０００Ｎ  のプレス力で、ガラス塊１２をプレス成形して、成形光学素子１４を得た。
【０２３１】
成形光学素子１４をプレス成形した後、、上型２８は上昇し、成形光学素子１４は、取り出し用搬送装置（図示せず）により取り出され、置換室２５を介して、光学素子の製造装置の外部へ搬送される。
【０２３２】
本実施例によって得られた成形光学素子１４は、その形状・外観・光学性能ともに非常に優れたものであった。
【０２３３】
また、本実施例においては、成形光学素子の形状が両凸形状のものについて説明したが、他の形状についても適用できることは言うまでもない。
【０２３４】
本実施例に特有の効果としては、
形状・外観・光学性能ともに優れた成形光学素子を、安いコストで得ることができる点、および、
従来から使われている成形装置を転用することにより装置コストが安くなる点、
および、
溶融ガラスからガラス塊を受ける工程を大気中で行うので、装置のメンテナンスが容易である点、などがある。
【０２３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本出願の発明によれば、形状、外観、光学性能ともに優れた光学素子成形用素材として最適のガラス塊を従来に比べ安価に得ることができるので製造コストを低減できる。
【０２３６】
また、ガラス流を加熱することなくシャーレスカットによって、このガラス塊を得ることができるので、装置コストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例にかかる、光学素子成形用素材の製造装置の、多孔質の受け型と、それを保持する加熱ブロックと、高温ガス供給装置とからなる部分の構成を説明する図である。
【図２】本発明の第１の実施例にかかる、光学素子成形用素材の製造装置の、全体の概略の構成を説明する図である。
【図３】本発明の第２の実施例にかかる、成形光学素子の製造装置の、全体の概略の構成を説明する図である。
【図４】本発明の第３の実施例にかかる、成形光学素子の製造装置の、全体の概略の構成を説明する図である。
【符号の説明】
１  多孔質の受け型
２  加熱ブロック
３  カートリッジヒータ
４  熱電対
５  ガス供給室
６  金属パイプ
７  石英ガラスパイプ
８  巻線ヒータ
９  熱電対
１０  固定治具
１１  ガス導入口
１２  ガラス塊
１３  光学素子成形用素材
１４  成形光学素子
２１  ガラス溶融るつぼ
２２  流出パイプ
２３  成形室
２４  素材成形用上型
２５  置換室
２６  光学素子成形用上型
２７  光学素子成形用下型
２８  光学素子成形用上型
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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