(57)【要約】      （修正有）【課題】熱間成形法により高品質なプレス成形用プリフォームを製造する方法および前記方法に使用され得る熔融ガラス流出装置の提供。前記方法により作製されたプリフォームから光学素子を製造する方法の提供。【解決手段】ガラス流出ノズル内のガラス流路を通してノズル先端に設けられた流出口から熔融ガラスを流出させ熔融ガラス塊を分離し、分離された熔融ガラス塊を成形型上でプリフォームに成形する工程を含むプレス成形用プリフォームの製造方法において、ガラス流出ノズルは、ガラス流路内から流出口の外部に突出する熔融ガラス案内棒を有し、流出口から流出する熔融ガラス流を、熔融ガラス案内棒に沿って流下させ、かつ、流出した熔融ガラスにガスを吹き付けて熔融ガラス表面の冷却を促進する。またガラス流出ノズルは、誘導加熱手段を含む加熱手段によって加熱され、流出口から流出する熔融ガラスを、熔融ガラス案内棒に沿って流下させる。【選択図】図１
2006248873.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス流出ノズル内のガラス流路を通してノズル先端に設けられた流出口から熔融ガラスを流出させ熔融ガラス塊を分離し、分離された熔融ガラス塊を成形型上でプリフォームに成形する工程を含むプレス成形用プリフォームの製造方法において、
前記ガラス流出ノズルは、前記ガラス流路内から流出口の外部に突出する熔融ガラス案内棒を有し、
前記流出口から流出する熔融ガラス流を、前記熔融ガラス案内棒に沿って流下させ、かつ、
流出した熔融ガラスにガスを吹き付けて前記熔融ガラス表面の冷却を促進することを特徴とするプレス成形用プリフォームの製造方法。
【請求項２】
前記ガラス流出ノズルは、誘導加熱手段を含む加熱手段によって加熱される請求項１に記載のプレス成形用プリフォームの製造方法。
【請求項３】
ガラス流出ノズル内のガラス流路を通してノズル先端に設けられた流出口から熔融ガラスを流出させ熔融ガラス塊を分離し、分離された熔融ガラス塊を成形型上でプリフォームに成形するプレス成形用プリフォームの製造方法において、
前記ガラス流出ノズルは、前記ガラス流路内から流出口の外部に突出する熔融ガラス案内棒を有し、かつ、誘導加熱手段を含む加熱手段によって加熱され、
前記流出口から流出する熔融ガラスを、前記熔融ガラス案内棒に沿って流下させることを特徴とするプレス成形用プリフォームの製造方法。
【請求項４】
前記ガラス流出ノズルの周りに高周波誘導コイルを配置し、前記コイルの下端よりも前記熔融ガラス案内棒の下端を下方に突出させる請求項３に記載のプレス成形用プリフォームの製造方法。
【請求項５】
前記流出口から流出する熔融ガラスにガスを吹き付けて前記熔融ガラス表面の冷却を促進する請求項４に記載のプレス成形用プリフォームの製造方法。
【請求項６】
Ｂ2Ｏ3および／または希土類酸化物含有ガラスからなるプリフォームを成形する請求項１〜５のいずれか１項に記載のプレス成形用プリフォームの製造方法。
【請求項７】
燐酸塩ガラスまたは弗燐酸塩ガラスからなるプリフォームを成形する請求項１〜５のいずれか１項に記載のプレス成形用プリフォームの製造方法。
【請求項８】
前記熔融ガラス案内棒の下方に支持体を配置し、
前記熔融ガラス案内棒に沿って流下する熔融ガラス先端を、前記支持体によって支持し、次いで、
前記支持体を下方に降下させるか、または前記支持体による支持を取り除いて前記熔融ガラス先端を分離して熔融ガラス塊を得る請求項１〜７のいずれか１項に記載のプレス成形用プリフォームの製造方法。
【請求項９】
前記熔融ガラス案内棒の先端から熔融ガラスを滴下することにより前記流出する熔融ガラスから熔融ガラス塊を分離する請求項１〜７のいずれか１項に記載のプレス成形用プリフォームの製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の製造方法により作製したプレス成形用プリフォームを加熱する工程およびプレス成形する工程を備える光学素子の製造方法。
【請求項１１】
熔融ガラス流をガラス流路を通して流出口から流出するガラス流出ノズルと、前記ガラス流出ノズルを加熱する加熱手段とを備える熔融ガラス流出装置において、
前記加熱手段は、誘導加熱手段を含み、かつ、
前記ガラス流出ノズルは、前記ガラス流路内から流出口の外部に突出する熔融ガラス案内棒を備えることを特徴とする熔融ガラス流出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プレス成形用プリフォームの製造方法および前記方法に使用され得る熔融ガラス流出装置、ならびに前記製造方法により得られたプレス成形用プリフォームから光学素子を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高精密な光学レンズの製造方法として、プレス成形によってレンズを成形する方法が実用化され、非球面レンズやリズムや異形状レンズなどが安価に製造できるようになった。このようなプレス成形に使用されるガラスプリフォームを製造する方法としては、ガラス素材に切断、研削、研磨などの加工を施す方法（冷間加工法という。）がある。また、プリフォームひいては光学素子のコストダウンのために、熔融ガラスをノズルから流出して、重量精度が高く、表面欠陥の少ないプリフォームに成形する方法（熱間成形法という。）も用いられる（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−４０６３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
熱間成形法は冷間加工法と比べて高い生産性を実現し、プリフォームひいては光学素子のコストダウンを可能にするものの、高品質のプリフォームを製造するにはより高い技術力を必要とする。
その理由の１つは、ノズルから流出した高温のガラスの表面からガラス中に含まれる揮発しやすい成分（易揮発物という。）が揮発することにより、プリフォームの表面に脈理と呼ばれる光学的に不均一な部分が生じてしまうことである。脈理はプリフォームをプレス成形して得られる光学素子にも残存してしまうため、上記プリフォームは光学素子の製造のために使用することができず不良品となってしまう。
【０００４】
また、熱間成形時には、流出ノズル外周へのガラスの濡れ上がりが発生することがある。ノズル外周へのガラスの濡れ上がりが発生すると、濡れ上がったガラスはノズル表面で長時間高温状態の雰囲気に晒されるため、ガラス中の成分の一部が揮発して変質したり結晶化が生じる場合がある。変質したガラスや析出した結晶がノズルから流出したガラスに洗われ取り込まれると、成形したプリフォームの、主に表面に変質したガラスが混入することになる。このようにしてプリフォーム中に異質な部分ができると、プリフォームの光学的均質性が著しく損なわれ、不良品となってしまう。
このように、熱間成形法によって高品質なプレス成形用プリフォームを製造することはきわめて困難であった。
【０００５】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、熱間成形法により高品質なプレス成形用プリフォームを製造する方法および前記方法に使用され得る熔融ガラス流出装置を提供すること、ならびに前記方法により作製されたプリフォームから光学素子を製造する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための手段は、以下の通りである。
[１]  ガラス流出ノズル内のガラス流路を通してノズル先端に設けられた流出口から熔融ガラスを流出させ熔融ガラス塊を分離し、分離された熔融ガラス塊を成形型上でプリフォームに成形する工程を含むプレス成形用プリフォームの製造方法において、
前記ガラス流出ノズルは、前記ガラス流路内から流出口の外部に突出する熔融ガラス案内棒を有し、
前記流出口から流出する熔融ガラス流を、前記熔融ガラス案内棒に沿って流下させ、かつ、
流出した熔融ガラスにガスを吹き付けて前記熔融ガラス表面の冷却を促進することを特徴とするプレス成形用プリフォームの製造方法。
[２]  前記ガラス流出ノズルは、誘導加熱手段を含む加熱手段によって加熱される[１]に記載のプレス成形用プリフォームの製造方法。
[３]  ガラス流出ノズル内のガラス流路を通してノズル先端に設けられた流出口から熔融ガラスを流出させ熔融ガラス塊を分離し、分離された熔融ガラス塊を成形型上でプリフォームに成形するプレス成形用プリフォームの製造方法において、
前記ガラス流出ノズルは、前記ガラス流路内から流出口の外部に突出する熔融ガラス案内棒を有し、かつ、誘導加熱手段を含む加熱手段によって加熱され、
前記流出口から流出する熔融ガラスを、前記熔融ガラス案内棒に沿って流下させることを特徴とするプレス成形用プリフォームの製造方法。
[４]  前記ガラス流出ノズルの周りに高周波誘導コイルを配置し、前記コイルの下端よりも前記熔融ガラス案内棒の下端を下方に突出させる[３]に記載のプレス成形用プリフォームの製造方法。
[５]  前記流出口から流出する熔融ガラスにガスを吹き付けて前記熔融ガラス表面の冷却を促進する[４]に記載のプレス成形用プリフォームの製造方法。
[６]  Ｂ2Ｏ3および／または希土類酸化物含有ガラスからなるプリフォームを成形する[１]〜[５]のいずれかに記載のプレス成形用プリフォームの製造方法。
[７]  燐酸塩ガラスまたは弗燐酸塩ガラスからなるプリフォームを成形する[１]〜[５]のいずれかに記載のプレス成形用プリフォームの製造方法。
[８]  前記熔融ガラス案内棒の下方に支持体を配置し、
前記熔融ガラス案内棒に沿って流下する熔融ガラス先端を、前記支持体によって支持し、次いで、
前記支持体を下方に降下させるか、または前記支持体による支持を取り除いて前記熔融ガラス先端を分離して熔融ガラス塊を得る[１]〜[７]のいずれかに記載のプレス成形用プリフォームの製造方法。
[９]  前記熔融ガラス案内棒の先端から熔融ガラスを滴下することにより前記流出する熔融ガラスから熔融ガラス塊を分離する[１]〜[７]のいずれかに記載のプレス成形用プリフォームの製造方法。
[１０]  [１]〜[９]のいずれかに記載の製造方法により作製したプレス成形用プリフォームを加熱する工程およびプレス成形する工程を備える光学素子の製造方法。
[１１]  熔融ガラス流をガラス流路を通して流出口から流出するガラス流出ノズルと、前記ガラス流出ノズルを加熱する加熱手段とを備える熔融ガラス流出装置において、
前記加熱手段は、誘導加熱手段を含み、かつ、
前記ガラス流出ノズルは、前記ガラス流路内から流出口の外部に突出する熔融ガラス案内棒を備えることを特徴とする熔融ガラス流出装置。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、熱間成形法により熔融ガラスから高品質なプレス成形用プリフォームを高い生産性のもとに製造することができる。
更に、本発明によれば、前記プレス成形用プリフォームから高品質な光学素子を高い生産性のもとに製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明を更に詳細に説明する。
[プレス成形用プリフォームの製造方法]
本発明の第一のプレス成形用プリフォームの製造方法（以下、「方法１」ともいう）は、
ガラス流出ノズル内のガラス流路を通してノズル先端に設けられた流出口から熔融ガラスを流出させ熔融ガラス塊を分離し、分離された熔融ガラス塊を成形型上でプリフォームに成形する工程を含むプレス成形用プリフォームの製造方法において、
前記ガラス流出ノズルは、前記ガラス流路内から流出口の外部に突出する熔融ガラス案内棒を有し、
前記流出口から流出する熔融ガラス流を、前記熔融ガラス案内棒に沿って流下させ、かつ、
流出した熔融ガラスにガスを吹き付けて前記熔融ガラス表面の冷却を促進することを特徴とするプレス成形用プリフォームの製造方法
である。
【０００９】
本発明の第二のプレス成形用プリフォームの製造方法（以下、「方法２」ともいう）は、
ガラス流出ノズル内のガラス流路を通してノズル先端に設けられた流出口から熔融ガラスを流出させ熔融ガラス塊を分離し、分離された熔融ガラス塊を成形型上でプリフォームに成形するプレス成形用プリフォームの製造方法において、
前記ガラス流出ノズルは、前記ガラス流路内から流出口の外部に突出する熔融ガラス案内棒を有し、かつ、誘導加熱手段を含む加熱手段によって加熱され、
前記流出口から流出する熔融ガラスを、前記熔融ガラス案内棒に沿って流下させることを特徴とするプレス成形用プリフォームの製造方法
である。
なお、本発明において、流出した熔融ガラスとは、熔融ガラス流および熔融ガラス流から未だ分離されずに熔融ガラス流の下方に溜まった熔融ガラス（以下、「熔融ガラス溜まり」ともいう）の少なくとも一方を意味する。
以下、方法１、方法２について詳細に説明する。
【００１０】
方法１
方法１は、ガラス流出ノズル内のガラス流路を通してノズル先端に設けられた流出口から熔融ガラスを流出させ熔融ガラス塊を分離し、分離された熔融ガラス塊を成形型上でプリフォームに成形するプレス成形用プリフォームの製造方法である。
まず、清澄、均質化した熔融ガラスを容器内に蓄積し、上部を容器に接続した、例えば白金製または白金合金製のパイプ中に上記熔融ガラスを流して、パイプ先端に設けられた流出口（溶出ノズル）から、好ましくは一定流量で連続して流出させる。前記流出口から流出する熔融ガラスは、前記ガラス流路内から流出口の外部に突出する熔融ガラス案内棒に沿って流下する。このように熔融ガラス案内棒に沿って流下する熔融ガラスから、熔融ガラス塊を分離する。熔融ガラス塊の分離については後述する。
【００１１】
易揮発物を含む熔融ガラスから熱間成形によりプリフォームを製造する場合、ガラス流出時に易揮発物が揮発することにより、得られるプリフォームに表面脈理が発生し、高品質なプリフォームを得ることが困難となる。
そこで、方法１では、前述のように熔融ガラス流を案内棒に沿って流下させつつ、流出した熔融ガラスにガスを吹き付けて前記熔融ガラス表面の冷却を促進する（以下、「風冷」ともいう）。方法１では、風冷を行うことによって流出口から流出した熔融ガラスの冷却を促進して易揮発物の揮発を抑制する。ここで、前記案内棒を用いることにより、自然流下よりも熔融ガラス流を細長く引き伸ばすことができるので、流出口から流出した熔融ガラスから熱を効率的に奪うことができ、風冷効率を更に促進することができる。これにより、易揮発物の揮発を低減し、脈理の低減された高品質なプリフォームを得ることができる。
【００１２】
次に、前記風冷について説明する。
本発明において熔融ガラス流の風冷のために使用される装置の一例を図１に示す。図１に示す装置は、二重管からなる風冷ノズルを備えており、二重管の内部貫通孔に熔融ガラス流出ノズルを導入することにより、流出口から流出した熔融ガラスにガスを吹き付けることができる構造になっている。図１に示す風冷ノズルは、二重管部の全周にわたって風冷ガス流路が設けられている。但し、二重管部の一部に風冷ガス流路を設けることも可能である。このような二重管からなる風冷ノズルを使用する場合には、図１に示すように、熔融ガラス流出ノズルが風冷ノズルに包まれるように配置することが好ましい。これにより、風冷に使用するガス（以下、「風冷ガス」ともいう）が流出ノズルに直接吹きかかることにより、ノズル部分でガラスが結晶化してプリフォームの品質が低下することを回避することができる。
【００１３】
本発明における風冷方法は、上記態様に限定されず、例えば、直接流出口に冷却ガスがかからないように流出口を容器内に入れて保温し、別の風冷ノズル（例えばガラス管等）で熔融ガラス流、熔融ガラス溜まり、または熔融ガラス流と熔融ガラス溜まりの両方に風冷ガスを吹きかけても良い。この場合は、ノズルを複数用意し、互いに対向するように配置することが望ましい。また、流出口をカバーせずに風冷ガスを吹きかける方法でも、熔融ガラスの耐失透性が良ければ問題ない場合もある。
【００１４】
前記風冷は、ガラス流出ノズルの流出口から流出した熔融ガラスに風冷ガスを吹き付けることによって行われる。特に、風冷による冷却効率を高めるためには、熔融ガラス流の案内棒に沿って流下する部分に風冷ガスを吹き付けることが好ましい。また、成形型上の熔融ガラス塊に風冷ガスを吹き付けることも可能である。これにより、プリフォームの表面脈理を更に低減することができる。
【００１５】
後述するように、方法１では、好ましくは熔融ガラス流出ノズルを誘導加熱するが、風冷は、熔融ガラス流の冷却が目的であるため、風冷ノズル自身は誘導加熱されないことが望ましい。よって、風冷ノズルは、高周波で誘導加熱されるような金属ではなく、石英ガラスやセラミックス等の絶縁体で作製することが望ましい。特に、石英ガラスは、透明で流出ノズルを観察しやすく、また加工コストも安価であるため、風冷ノズルの材質として好ましい。
【００１６】
風冷ガスの種類は、流出した熔融ガラスを冷却できれば特に限定されないが、コスト面から窒素やクリーンエアが望ましい。冷却ガスの流量は２〜１０リットル／分程度が適性範囲であり、３〜６リットル／分程度がより好ましい。但し、風冷ノズルの設計（吹きだしノズルの隙間の幅）やガラスの種類によって適宜最適化すべきである。
【００１７】
次に、本発明において使用される、案内棒を有するガラス流出ノズルについて説明する。
ガラス流出ノズルの材質としては、白金や白金合金（白金−金、白金−ロジウム−金）等の成形するガラスに濡れにくい一般的な貴金属や貴金属合金を用いることができる。後述するように、方法１では、好ましくはノズルを誘導加熱するため、誘導加熱可能な材質からなるノズルを使用することが好ましい。
一方、熔融ガラス案内棒の材質としては、成形するガラスと濡れやすい材質を用いることが好ましい。具体的には、白金、ロジウム、パラジウム等の貴金属やこれらの貴金属同士や他の貴金属（例えば金）との合金の中から、成形するガラスに濡れやすいものを選択すればよい。
【００１８】
前記ガラス流出ノズルは、ガラス流路の内径とガラス流出口の開口径が同じであってもよいし、前者が後者よりも大きくてもよいし、前者が後者よりも小さくてもよい。特に、ガラス流路の内径よりも、その先端のガラス流出口の開口径が大きいことが好ましい。ノズル中を熔融ガラスが流れる際、ガラス流路の内径よりもガラス流出口の開口径を大きくすることにより、ガラス流路におけるガラスの流速よりもガラス流出口におけるガラスの流速を小さくすることができる。このような状態で、ガラス流出口に達した熔融ガラス流は、ガラス流路内からガラス流出口の外部に突出する熔融ガラス案内棒を濡らすように流れ、ノズル外周に濡れ上がる前に上記案内棒に沿って流下する。ノズル先端中央にガラスに濡れやすい材質からなる案内棒を配置すると、ガラスが案内棒の表面を濡らそうとして、ノズルの下方中央に引っ張られ、結果としてノズル外周部への濡れ上がりが抑制される。またノズル流出口の開口径を大きくすることにより、ノズルの下端面を伝いガラスがノズル外周に濡れ上がる傾向を抑制することができる。よって、ノズル流出口の開口径はノズル外径にできるだけ近く、すなわち、ノズル先端部の肉厚を薄くすることが望ましい。またノズル先端において、開口径がロート状に広がっている方が、ノズル外周への濡れ上がりを抑制しやすい。このようにして、ノズル外周へのガラスの濡れ上がりを低減、防止することができる。
ガラスのノズル外周への濡れにくさには、ノズル外径が影響すると考えられる。本発明で使用されるガラス流出ノズルは、ノズル外径を４ｍｍ以上、好ましくは５〜１５ｍｍとし、先端部のノズルの肉厚を０．５ｍｍ以下、好ましくは０．２〜０．４ｍｍとすることが適当である。また、流出口の開口径は、３．０〜１４．６ｍｍとすることが好ましく、４．０〜１４．６ｍｍとすることがより好ましい。一方、ガラス流路の内径は、成形するガラス塊の容量等から適正なガラス流量を求め、ガラスの流出粘性を考慮して選択すればよい。
【００１９】
前記ガラス流出ノズルは、ガラス流路内から流出口の外部に突出する熔融ガラス案内棒を有する。熔融ガラス案内棒のガラス流出口から突出する部分の長さは、ガラス流出口の外径の１〜２倍とすることが好ましい。前記ガラス流出ノズルは、ガラス流路からガラス流出口に至る部分において、内径が徐々に拡大するものが好ましく、ノズル先端での内径の広がり角度を１３０°以下とすることが好ましい。図８に、ノズル先端の概略図（内径の広がり角度２５°、７０°、１３０°）を示す。ノズル先端内径の広がり角度が１３０°を超えると、ノズルから流出した熔融ガラスが急激に広がるため、流出粘性が低いガラスでは、ノズル中心側と外側で熔融ガラスに流速差が生じ、流れによる脈理が発生しやすくなる傾向がある。一方、広がり角度が１００°以下であれば、上記のような問題は生じないが、テーパー穴の長さが長くなるため、ノズル内径部の長さが短くなり、ノズルでの熔融ガラス流量の調整能力が低下する傾向がある。但し、ノズルの全長を長くすれば、上記問題は解決できるため、大きな不都合はない。また、案内棒の先端は熔融ガラスの流下をスムーズに行うため、丸みを帯びていることが好ましい。
【００２０】
前記案内棒の太さは、好ましくは０．４〜２．５ｍｍの範囲であり、より好ましくは０．６〜１．５ｍｍ、更に好ましくは０．７〜１．２ｍｍの範囲である。案内棒の太さが０．４ｍｍ未満では、熔融ガラスを冷却する効果が低下する傾向があり、また、細すぎて取り扱いが難しくなる。一方、案内棒の太さが２．５ｍｍを超えると、案内棒が太すぎるためガラスの流れが乱されて脈理が発生する傾向があり好ましくない。
【００２１】
前記案内棒を有するガラス流出ノズルは、熔融ガラス案内棒を交換可能に配置することができ、かつ容易に製造可能なものであることが好ましい。そのようなノズルの一例を図７に基づき説明する。但し、本発明はこの態様に限定されるものではない。
図７に示すように、ノズルのガラス流路の上部に前記流路の内径より大きな内径を有する案内棒係合部を設けるとともに、熔融ガラス案内棒本体の上部を、一方向にはガラス流路の内径より幅が広く、かつ案内棒係合部の内径よりも幅が狭くなるように、かつ他方向には上記本体外径と同程度の幅とした係合部位を設け、案内棒係合部側からノズル中に熔融ガラス案内棒を挿入する。
【００２２】
このような案内棒の係合部位は、以下のような方法で容易に加工できる。直径０．５〜１．０ｍｍ程度の針金（例えば白金線）の端部を酸水素バーナで加熱して溶かし、針金の端部に表面張力で丸い玉を形成する。冷却後に玉部を油圧でプレスして円板状とすることにより、係合部位を形成することができる。１ミリ以下の貴金属棒は容易に曲がるため精密な機械加工は困難であり、上記のような実用的で安価な方法が望ましい。もちろん係合部をＴ字状などに形成しても良い。
【００２３】
上記のように作製した熔融ガラス案内棒の係合部位と案内棒係合部とを係合させ、熔融ガラス案内棒を、その先端がノズルのガラス流出口から突出した状態でガラス流出ノズルに設置する。ガラス流出口が下方を向くようにノズルを鉛直方向に固定すれば、熔融ガラス案内棒はノズルの中心軸位置において安定した状態を保つことができる。上記案内棒の係合部位は上記他方向には本体外径と同じ幅を有しているので、上記係合部位がガラスの流れを妨げることもない。
【００２４】
このようにして、熔融ガラス案内棒をガラス流出ノズルに固定せずに安定に設置することができ、熔融ガラス案内棒の抜き差し交換を容易に行うことができる。前記構造によれば、熔融ガラス案内棒が消耗した場合でも簡単に交換することができる。また、外径や長さの異なる熔融ガラス案内棒を複数種用意しておき、流出するガラスの種類、ガラスの流出量などに応じて適切な熔融ガラス案内棒を選択してノズル内に容易にセットすることもできる。
【００２５】
前記ガラス流出ノズルは、誘導加熱することができ、また、通電加熱することもできる。なお、誘導加熱とは、伝導体の周囲にコイルを配置し、そのコイルに高周波電流を流して誘導電流を発生させることにより、伝導体を加熱する加熱方法であり、通電加熱とは、少なくとも一対の電極を電気伝導体に接続して該電極間に電流を流すことにより、ジュール熱によって上記伝導体を発熱させる加熱方法である。加熱方法によりガラス流出ノズル、熔融ガラス案内棒の材質を選択すればよい。特に、方法１では、誘導加熱手段を含む加熱手段によって、ガラス流出ノズルを加熱することが好ましい。誘導加熱によれば、誘導加熱されない材質により風冷ノズルを作製することにより、風冷ノズルが直接加熱されることがなく、熔融ガラス流の冷却を良好に行うことができる。しかも誘導加熱の場合、ガラス流出ノズルに直接通電し加熱する場合と異なり、ガラス流出ノズルを着脱可能にできるという利点もある。
【００２６】
更に、誘導加熱によれば、案内棒の温度を、高周波誘導コイルと案内棒の相対位置により調節できるという利点もある。具体的には、案内棒のコイル内に含まれる部分（コイルに囲まれる部分）は、ノズルとほぼ同温度まで加熱でき、案内棒のコイル下端部から突出した部分は、ノズル温度より低く設定することができる。このように、案内棒と高周波誘導コイルとの相対位置を調整することで、ガラス流出ノズルの温度に対しノズルから突き出た案内棒の温度を低く設定することができ、熔融ガラス流下時に案内棒（特に案内棒下端部）が熔融ガラス流の熱を奪うことにより、熔融ガラス流の冷却を効率的に促進することができる。特に、熔融ガラス案内棒が、高周波誘導コイルの下端よりも下に突出するようにすることが好ましく、高周波誘導コイルの下端とガラス流出ノズルの下端が同じ高さになるように高周波誘導コイルを配置することがより好ましい。
【００２７】
方法１では、以上のように熔融ガラス案内棒に沿って流下させた熔融ガラスから熔融ガラス塊を分離する。分離方法としては、比較的軽量のプリフォームを作製する場合は、熔融ガラス案内棒の先端から熔融ガラス滴を滴下し、プリフォーム成形型により前記ガラス滴を受けることにより熔融ガラス塊を得る方法を用いることが好ましい。この方法を滴下法という。
【００２８】
案内棒を有さないノズルを使用して、ノズル先端から熔融ガラス滴を滴下する場合、ガラス滴の質量をｍ、重力加速度をｇ、ノズル先端の外径を２ｒ、熔融ガラスの表面張力をδとすると、ｍｇ＝2π・ｒ・δの関係式が成り立つ。この関係式により、熔融ガラスの表面張力が既知であれば、ノズル先端の外径２ｒを測定することにより、自然滴下で得られる熔融ガラス滴の最小質量ｍを求めることができる。この関係式からわかるように、ガラス流出ノズルの最小外径が０．５ｍｍの場合、普通の光学ガラスでは５０ｍｇ以下の軽量のガラス滴を得ることが難しくなる。
特に燐酸塩ガラスのようにノズル外周で濡れ上がりが起こる傾向があるガラスでは、細いノズルの外周に厚くガラスが付着してしまうため、自然滴下法で１００ｍｇ以下の熔融ガラス滴を得ることが非常に難しい。
それに対し、熔融ガラス案内棒の先端から熔融ガラス滴を滴下させることにより、従来の方法よりも軽量の熔融ガラス滴を自然滴下させることができる。また、案内棒を有するガラス流出ノズルを用いることは、低粘度の熔融ガラス流から滴下法によって熔融ガラス塊を得ることができるという利点もある。
【００２９】
上記滴下法において、ノズル外周への熔融ガラスの濡れ上がり低減、防止効果をより一層改善するためには、熔融ガラス案内棒を、ガラス流出口にぶら下がる熔融ガラスの中に案内棒が完全に埋もれないよう、十分な長さでガラス流出口から突出させることが好ましい。ノズルのガラス流出口にぶら下がる熔融ガラスの重量はノズルのガラス流出口部分の外径で決まるので、上記外径ごとに熔融ガラス案内棒の突出長さを変えることが好ましい。一方、ノズルのガラス流出口からの熔融ガラス案内棒の突出長さが長すぎる場合、熔融ガラス案内棒下端での熔融ガラス流が細くなりすぎることによると思われる脈理がガラス内部に発生しやすくなる傾向がある。よって、上記事項を勘案して、ノズルのガラス流出口からの熔融ガラス案内棒の突出長さを最適化することが望ましい。その目安としては、前述のように、ノズルのガラス流出口から突出する熔融ガラス案内棒の長さ（突出長さ）をガラス流出口の外径の１〜２倍とすることが好ましい。
【００３０】
また、比較的重量の大きいプリフォームを作製する場合には、以下の方法を用いることが好ましい。熔融ガラス案内棒の先端から熔融ガラス流を連続して流下し、熔融ガラス案内棒の先端に近づけた支持体で熔融ガラス流の下端部を支持し、熔融ガラス案内棒側と支持体側の間の熔融ガラス流にくびれを形成する。次いで支持体を鉛直下方に降下することにより、前記くびれ部分より下方の熔融ガラスを分離して支持体上に受けることにより熔融ガラス塊を得る。この方法を降下切断法という。支持体としてプリフォーム成形型を使用すれば、分離した熔融ガラス塊をそのまま、プリフォーム成形型上でプリフォームに成形することができる。支持体をプリフォーム成形型と別物品とする場合は、極力ガラスに衝撃を加えないように、支持体上の熔融ガラス塊をプリフォーム成形型に移してプリフォームに成形することが好ましい。
【００３１】
上記滴下法、降下切断法とも、ガラスに切断痕を残さずに熔融ガラス塊の分離を行うことができる。両方法ともガラス流出ノズルからのガラス流出量を一定にし、降下切断法ではさらに、熔融ガラス案内棒の先端に支持体を近づけた際の両者の距離、近づけるタイミング、支持体を降下させるタイミング、支持体の降下時の移動距離などを一定にすることにより、重量精度が高い熔融ガラス塊の分離を実現することができ、結果として成形するプリフォームの重量精度を高めることができる。なお、降下切断法で支持体を急降下させる代わりに、支持体を水平方向に急速に移動させて、熔融ガラス流の下端部の支持を急速に取り除くことにより、熔融ガラス塊を分離することもできる。
【００３２】
分離された熔融ガラス塊は、成形型上でプリフォームに成形される。例えば、ガラス塊を収容する凹部を有する成形型を用い、この凹部内に熔融ガラス塊を導入してプリフォームに成形することができる。成形工程では、ガラスを浮上させながらプリフォームに成形することが望ましい。具体的には、プリフォーム成形型の凹部底部に複数のガス噴出孔を設けてガスを噴出し、このガスを凹部内のガラスに吹き付けて上向きの風圧を加えることにより、ガラスを浮上させながらプリフォームに成形することができる。浮上は、ガラスが凹部上に浮いた状態を維持するものでなくてもよく、プリフォーム表面にシワができたり、カン割れと呼ばれる破損が発生しないように、ガラスとプレス成形型の接触時間を低減するようなものであればよい。なぜなら、ガラス塊が成形型に接触すると、接触部分が局所的に急冷されて収縮し、成形当初ではプリフォーム表面のシワ発生の原因になったり、成形工程の後半ではカン割れ発生の原因となるからである。それに対し、前述のようにガラスの浮上を行えば、上記不具合の原因となる型とガラスの接触を低減することができる。
【００３３】
本発明において使用される成形方法の好ましい態様の一つは、プリフォーム成形型の凹部底部に設けたガス噴出孔から上向きにガスを噴出して、前記凹部に熔融ガラス塊を導入し、噴出するガスによる風圧によりガラスを回転して球状のプリフォームに成形する方法である。この方法では、凹部がガス噴出口を有する底部と底部を取り囲む滑らかな斜面からなり、凹部内径が底部から上部に行くにしたがって連続的に大きくなるとともに、斜面が任意の回転角に対して対称である成形型を用いることができる。そのような成形型としては、直円錐の頂点近傍を底部とし、円錐の斜面が凹部斜面に相当する成形型、ラッパ形状の凹部を備える成形型、ベンチュリ管形状の凹部を備える成形型などを例示できる。このように凹部底部にガス噴出口があり、凹部内径は底部から上部に行くにしたがって大きくなる形状の場合、凹部内では底部に近づくほどガス噴出口から噴出するガスの風圧を強く受ける。凹部に熔融ガラスを導入すると、ある程度下降したところで噴出ガスによる上向きの風圧を強く受け、浮上する。ガラスが浮上するとガラスが受ける風圧が弱くなり、ガラスが斜面を転がる。このような動きを繰り返し、しかもガラスの回転方向がランダムであるため、ガラスは球状に成形される。こうして球状プリフォームを成形することができる。
【００３４】
ガラスを浮上させて成形する方法としては、上記態様の他に、凹部を多孔質体で形成し、多孔質体を通してガスを凹部全面から噴出し、凹部に導入したガラスに上向きの風圧を加えてプリフォームに成形する方法もある。
こうして凹部上でガラスをプリフォーム形状に成形し、外力を加えてもガラスが変形しない温度にまで冷却してから成形型からガラスを取り出すことにより、プレス成形用プリフォームを得ることができる。
【００３５】
次々と得られる熔融ガラス塊からプリフォームを成形する方法として好ましい方法は、インデックス回転するターンテーブル上に回転軸を中心として同一円周上に複数のプリフォーム成形型を等間隔に配置する方法である。この方法では、インデックス回転により上記各成形型は所定の停留位置に停留しながら一方向に回転移送される。プリフォーム成形型の個数と同数の停留位置のうちの一つをキャスト位置とし、この位置に停留するプリフォーム成形型で熔融ガラス塊を受けるようにし、熔融ガラス塊を受け取った成形型をガラスとともに移送しながらプリフォームに成形する。成形されたプリフォームは、成形型がキャスト位置に戻る前に成形型から取り出され、空になった成形型をキャスト位置に移送して熔融ガラス塊を受け取る工程を繰り返す。これにより、連続して流出する熔融ガラス流からプリフォームを量産することができる。得られたプリフォームは、徐冷後プレス成形に供され得る。
【００３６】
方法２
方法２では、ガラス流路内から流出口の外部に突出する熔融ガラス案内棒を有するガラス流出ノズルを、誘導加熱手段を含む加熱手段によって加熱しつつ、前記流出口から流出する熔融ガラスを、前記熔融ガラス案内棒に沿って流下させる。方法２によれば、前述の誘導加熱による利点を得ることができる。更に、方法２においても、脈理低減、防止のためには、方法１と同様に流出した熔融ガラスの風冷を行うことが好ましい。方法２において使用されるノズル、案内棒、ノズル加熱方法、風冷方法、ガラス塊分離方法、成形方法等の詳細は、先に方法１について説明した通りである。
【００３７】
次に、本発明において使用されるガラスについて説明する。
本発明の方法、特に風冷を行う方法１に好適なガラスは、高温で揮発しやすい成分を多く含み、高温で流出すると脈理を生じるガラスである。このようなガラスとしては、Ｂ2Ｏ3および／または希土類酸化物含有ガラスを例示できる。本発明の方法によれば、特に、案内棒を用いることにより、ノズルと成形型との距離を大きくすることが可能となるため、風冷法による熔融ガラス流の冷却効果をより効率的に得ることができる。
【００３８】
更に、前述のように、本発明の方法は、濡れ上がり抑制、防止効果を得ることができるため、ノズル外周に濡れ上がりやすいガラス、例えば燐酸塩ガラス、弗素含有ガラス、弗燐酸塩ガラスなどを用いる場合にも好適である。特に燐酸塩ガラス、弗燐酸塩ガラスは濡れ上がりが著しく、案内棒を有さない従来のノズルを使用するとノズル上部に接続されるパイプの外周の高い位置まで濡れ上がるため、本発明の方法の適用が特に効果的である。
【００３９】
このような燐酸塩ガラスとしては、Ｐ2Ｏ5およびＮｂ2Ｏ5含有ガラス、Ｐ2Ｏ5およびＴｉＯ2含有ガラス、Ｐ2Ｏ5およびＷＯ3含有ガラス、Ｐ2Ｏ5およびＢｉ2Ｏ3含有ガラス、Ｐ2Ｏ5、Ｎｂ2Ｏ5およびＴｉＯ2含有ガラス、Ｐ2Ｏ5、Ｎｂ2Ｏ5、ＴｉＯ2およびＷＯ3含有ガラス、Ｐ2Ｏ5、Ｎｂ2Ｏ5およびＢｉ2Ｏ3含有ガラス、Ｐ2Ｏ5、Ｎｂ2Ｏ5、Ｂｉ2Ｏ3およびＷＯ3含有ガラス、Ｐ2Ｏ5、Ｎｂ2Ｏ5、Ｂｉ2Ｏ3およびＴｉＯ2含有ガラス、Ｐ2Ｏ5、Ｎｂ2Ｏ5、Ｂｉ2Ｏ3、ＴｉＯ2およびＷＯ3含有ガラスなどがある。
【００４０】
更に、前述のように、本発明の方法によれば、低粘度の熔融ガラス流から、好ましくは滴下法によって熔融ガラス塊を得ることができる。具体的には、１０ｄＰａ・ｓ以下、好ましくは１〜８ｄＰａ・ｓ、より好ましくは１〜５ｄＰａ・ｓの流出粘度の熔融ガラス流から熔融ガラス塊を得ることができる。これにより、従来の方法では作製困難であった重量１００ｍｇ以下のプリフォームを安定して生産することができる。なお、流出粘性は次のようにして求めることができる。あらかじめ各温度におけるガラスの粘性を測定し、温度と粘性のグラフ（粘性曲線）を作成する。液相温度は別途、測定し、その温度における粘性を前記グラフから読み、液相粘性とする。同様に流出温度においてガラスが示す粘性を上記グラフから読み、流出粘性とする。
【００４１】
このように本発明によれば、高品質なプレス成形用プリフォーム、特に精密プレス成形用に適したプリフォームを高い生産性のもとに製造することができる。
本発明の方法によって製造可能なプリフォームの形状としては、光学素子の精密プレス成形に適したもの、例えば、球や回転体形状を挙げることができる。
特に本発明は、カメラ付携帯電話搭載の撮像レンズ、ピックアップレンズなどのような小型で高い重量精度が求められる光学素子を精密プレス成形で製造する際に使用するプリフォームや、デジタルカメラ搭載のレンズなどの光学素子を精密プレス成形で製造する際に使用するプリフォームの製造に好適である。
【００４２】
[熔融ガラス流出装置]
本発明の熔融ガラス流出装置は、
熔融ガラス流をガラス流路を通して流出口から流出するガラス流出ノズルと、前記ガラス流出ノズルを加熱する加熱手段とを備える熔融ガラス流出装置において、
前記加熱手段は、誘導加熱手段を含み、かつ、
前記ガラス流出ノズルは、前記ガラス流路内から流出口の外部に突出する熔融ガラス案内棒を備えることを特徴とする熔融ガラス流出装置
である。本発明の熔融ガラス流出装置によれば、前述のように、脈理の生じやすいガラス、濡れ上がりやすいガラス、低粘度の熔融ガラス流から熔融ガラス塊を分離し、高品質なプリフォームを得ることができる。本発明の熔融ガラス流出装置の詳細は、先に説明した通りである。
【００４３】
[光学素子の製造方法]
本発明の光学素子の製造方法は、
本発明のプレス成形用プリフォームの製造方法によって作製したプレス成形用プリフォームを加熱する工程およびプレス成形する工程を備える光学素子の製造方法
である。
前述のように、本発明のプレス成形用プリフォームの製造方法によれば、高品質なプリフォームを高い生産性のもとに作製できるため、この方法により得られたプレス成形用プリフォームを用いることにより、光学素子を高い生産性のもとに製造することができる。
【００４４】
本発明の光学素子の製造方法では、高い重量精度と、全体にわたって高い品質を備えたプリフォームを使用することができるので、精密プレス成形によって光学素子を製造することが好ましい。精密プレス成形は、モールドオプティクス成形法とも呼ばれ、プレス成形によって光学機能面の形状を形成する方法であり、既に当該発明の属する技術分野においてはよく知られたものである。光学素子の光線を透過したり、屈折させたり、回折させたり、反射させたりする面を光学機能面と呼ぶ。例えばレンズを例にとると非球面レンズの非球面や球面レンズの球面などのレンズ面が光学機能面に相当する。精密プレス成形法は、プレス成形型の成形面を精密にガラスに転写することにより、プレス成形で光学機能面を形成する方法である。つまり光学機能面を仕上げるために研削や研磨などの機械加工を加える必要がない。
【００４５】
精密プレス成形法に使用するプレス成形型としては、公知のもの、例えば炭化珪素、超硬材料などの型材の成形面に離型膜を設けたものを用いることができる。中でも、炭化珪素製のプレス成形型を用いることが好ましい。離型膜としては、炭素含有膜、貴金属合金膜などを使用することができ、耐久性、コストの面などから、炭素含有膜を用いることが好ましい。
【００４６】
精密プレス成形法では、プレス成形型の成形面を良好な状態に保つため、成形時の雰囲気を非酸化性ガス雰囲気にすることが望ましい。非酸化性ガスとしては、窒素、窒素と水素の混合ガスなどを用いることが好ましい。
【００４７】
次に本発明の光学素子の製造方法に特に好適な精密プレス成形法について説明する。
（精密プレス成形法１）
この方法は、プレス成形型に前記プリフォームを導入し、前記成形型とプリフォームを一緒に加熱し、精密プレス成形するというものである（以下、精密プレス成形法１とういう）。
精密プレス成形法１において、プレス成形型と前記プリフォームの温度をともに、プリフォームを構成するガラスが１０6〜１０12ｄＰａ・ｓの粘度を示す温度に加熱して精密プレス成形を行うことが好ましい。
また前記ガラスが１０12ｄＰａ・ｓ以上、より好ましくは１０14ｄＰａ・ｓ以上、さらに好ましくは１０16ｄＰａ・ｓ以上の粘度を示す温度にまで冷却してから精密プレス成形品をプレス成形型から取り出すことが望ましい。
上記の条件により、プレス成形型成形面の形状をガラスにより精密に転写することができるとともに、精密プレス成形品を変形することなく取り出すこともできる。
【００４８】
（精密プレス成形法２）
この方法は、  前記プリフォームを加熱した後に、プレス成形型に導入し、精密プレス成形する、すなわち、プレス成形型とプリフォームを別々に予熱し、予熱したプリフォームをプレス成形型に導入して精密プレス成形するというものである（以下、精密プレス成形法２という）。
この方法によれば、前記プリフォームをプレス成形型に導入する前に予め加熱するので、サイクルタイムを短縮化しつつ、表面欠陥のない良好な面精度の光学素子を製造することができる。
なおプレス成形型の予熱温度をプリフォームの予熱温度よりも低く設定することが好ましい。このようにプレス成形型の予熱温度を低くすることにより、前記型の消耗を低減することができる。
また、この方法によれば、プリフォーム加熱をプレス成形型内で行う必要がないので、使用するプレス成形型の数を少なくすることもできる。
【００４９】
精密プレス成形法２において、前記プリフォームを構成するガラスが１０9ｄＰａ・ｓ以下、より好ましくは１０9ｄＰａ・ｓの粘度を示す温度に予熱することが好ましい。
また、前記プリフォームを浮上しながら予熱することが好ましく、さらに前記プリフォームを構成するガラスが１０5.5〜１０9ｄＰａ・ｓ、より好ましくは１０5.5ｄＰａ・ｓ以上１０9ｄＰａ・ｓ未満の粘度を示す温度に予熱することがさらに好ましい。
またプレス開始と同時又はプレスの途中からガラスの冷却を開始することが好ましい。
なおプレス成形型の温度は、前記プリフォームの予熱温度よりも低い温度に調温させるが、前記ガラスが１０9〜１０12ｄＰａ・ｓの粘度を示す温度を目安にすればよい。
この方法において、プレス成形後、前記ガラスの粘度が１０12ｄＰａ・ｓ以上にまで冷却してから離型することが好ましい。
【００５０】
精密プレス成形された光学素子はプレス成形型より取り出され、必要に応じて徐冷される。また、レンズを成形した場合には、心取り加工を行ってもよい。
このようにして、本発明によれば、球面レンズ、非球面レンズ、マイクロレンズなどの各種のレンズ、回折格子、回折格子付のレンズ、レンズアレイ、プリズムなどの各種光学素子、用途としてはデジタルカメラやフィルム内蔵カメラの撮像光学系を構成するレンズ、カメラ付携帯電話搭載の撮像レンズ、ＣＤやＤＶＤをはじめとする光記録式媒体のデータ読取および／またはデータ書込み用に使用する光線を導光するためのレンズなどの各種光学素子を作製することができる。また、銅含有ガラス製のプリフォームを使用すれば、半導体撮像素子の色補正機能を有する光学素子を作製することもできる。中でもデジタルカメラ搭載のレンズを製造する方法として好適である。
なお、これら光学素子には必要に応じて、反射防止膜、全反射膜、部分反射膜、分光特性を有する膜などの光学薄膜を設けることもできる。
【実施例】
【００５１】
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００５２】
実施例１（図１）
白金合金製流出ノズル、高周波誘導加熱コイル、風冷用ノズルを以下のように設定した。金を５質量％含有する白金−金合金母材から図１のような流出ノズル（先端部の内径：６．０mm、広がり角度９０°）を加工した。図１に示すように、流出ノズルの上端部には直径φ３mmで深さ３mmのザグリ部分を加工した。一方、流出ノズルの下端部（流出口）にはテーパー穴を形成し、先端外周の肉厚を０．２５mmまで薄くした。また両端部を除いた中心部には、φ１．３mmの貫通穴を加工した。
【００５３】
次に０．８mmの白金線の端部を酸素水素バーナで加熱熔融し、白金線端部にφ２．１mmの球状部を形成した。この球状部を金属平板に挟んで油圧プレスし、白金線の先端に直径がφ２．７mmで厚みが０．８mmの円板部を形成し、熔融ガラス案内棒とした。この円板付き白金製熔融ガラス案内棒を前記した流出ノズルにザグリ側から挿入し、φ３．０mmのザグリ部にφ２．７mmの円板部を係合させた。白金製熔融ガラス案内棒は流出ノズル下端から突き出させ、白金製熔融ガラス案内棒の突出量を決めて切断した。その後で白金製熔融ガラス案内棒を取り出し、白金製熔融ガラス案内棒の切断部を酸素水素バーナで加熱熔融し切断部を丸めた後で流出ノズル内に戻した。なお白金製熔融ガラス案内棒を挿入した流出ノズルは、流出パイプ下端に突き合わせ白金合金製の固定治具で固定した。
【００５４】
次に、石英ガラスを加工し図１に示すような二重管（直径φ３９．５mm）を製作した。二重管上部は閉じられており、二重管部に風冷ガスを導入する導入管を付けた。一方、二重管の下部は開いており、下部先端側で二重管部を縮径させた。このような石英ガラス製の風冷ノズルを、図１に示すように流出ノズルを包むよう配置した。このような状態で石英ガラス製の風冷ノズルに冷却ガス（例えば窒素）を流すことにより、流出ノズルから出たばかりの熔融ガラス流や成形型上にキャスト中の熔融ガラス塊の上面を風冷することができる。また流出ノズルは石英ガラス製の風冷ノズルで包まれるため、風冷ガスが流出ノズルに吹きかかることもなく、ノズル部分でガラスが結晶化してしまうこともない。
【００５５】
次に、流出ノズルを加熱する高周波誘導加熱コイル（高周波誘導コイル、高周波コイルともいう）について説明する。内径がφ４０mmで高さが５０mm、ターン数が７ターンの高周波誘導加熱コイルを用意し、高周波コイル内に石英ガラス製の風冷ノズルをはめこみ物理的に固定した。本状態で、風冷ノズル内に流出ノズルを挿入し物理的に固定した。なお、高周波誘導加熱コイル下端と流出ノズル下端（白金製熔融ガラス案内棒を除く）、そして風冷ノズルの下端は同じ高さとなるよう位置調整した。よって流出ノズルから突き出した白金製熔融ガラス案内棒は、コイル下端からも突き出た状態とした。
【００５６】
次に、熔融ガラスとその流出方法について説明する。ｎｄ：１．８５、νｄ：４０で、Ｂ2Ｏ3、ＺｎＯ、Ｌａ2Ｏ3を主成分とするガラスのカレットを３リットルの白金ルツボ中に投入し、１１００℃で熔解後、１３００℃で脱泡清澄、撹拌均質化し熔融ガラスを得た。この熔融ガラスを白金ルツボ底部に結合し温度制御された白金パイプを通じ、誘導加熱によって１０６０℃に温度制御した白金合金製流出ノズルから１．２kg／ｈｒの流出速度で連続流出させた。本ガラスの液相温度は１０５０℃であり、液相温度での粘性は４．５ｄＰａ・ｓである。また流出温度である１０６０℃では、ガラスの粘性は３．９ｄＰａ・ｓである。
【００５７】
次にプリフォームの成形方法と成型装置について説明する。熔融ガラスを直接キャストする成形型１２個を、３０°ずつインデックス回転する回転テーブルの外周に均等配置した。成形型キャスト部の凹みは多孔質材料からなり、熔融ガラス塊を略浮上状態に保つため、凹面側に向かい浮上ガス（例えば窒素）を０．３リットル／分流した。また成形型上での熔融ガラスの冷却速度を調節するため、成形型は２００〜３００℃程度に加熱した。上記設定で流出口の真下に１２個の成形型を順番に配給し、成形型を上昇させ６．４秒間熔融ガラス流を成形型の凹部で受けた後、成形型を急降下させ熔融ガラス流を切断し成形型凹部に４２５mm3の熔融ガラス塊を得た。同様の操作を繰り返し、１２個の成形型で７．６秒毎に熔融ガラスを順番にキャストした。熔融ガラス塊は成形型上で略浮上状態のまま冷却固化後、ロボットの真空吸着ハンドで型から取り出しトレイに配列した。
【００５８】
次に、流出ノズル先端からの白金製熔融ガラス案内棒の突出量について説明する。外径が６mmの流出ノズルから熔融ガラスを滴下させた場合、流出ノズルにぶら下がる熔融ガラスの長さは６mm程度が限度であり、それ以上の長さでは滴下が起こる。流出ノズルに挿入する白金製熔融ガラス案内棒は、熔融ガラスの冷却促進を目的とし、ガラス流を自然滴下時よりも細く長く引き伸ばすために用いる。よって、熔融ガラスを滴下させるためには、白金製熔融ガラス案内棒の突出量は、外径６mmのノズルでは６mm以上にすべきである。なお白金製熔融ガラス案内棒により充分な冷却効果を得る好ましい突出量は、外径６mmの流出ノズルでは６〜１２mmである。突出量が長いほど熔融ガラスの冷却効果は得やすいが、突出量が１４mm以上ではガラスの温度が下がりすぎて白金製熔融ガラス案内棒表面でガラスが結晶化する場合があり好ましくない。逆に、熔融ガラス案内棒の突出量が長すぎなければ、熔融ガラス案内棒の表面温度が液相温度以下であっても、熔融ガラス案内棒表面に熔融ガラスが滞留することがないこと、最も温度が高い熔融ガラスの中心部に位置することのため、結晶化が起こる危険性は殆どない。このように、流出ノズルからの熔融ガラス案内棒の突出量は、使用するノズルの外径に応じて適宜最適化する必要がある。なお本実施例では、熔融ガラス案内棒の突出量を７mmとした。また、本実施例では、５リットル／分の窒素を風冷ノズルに流して、図１に示すように熔融ガラス案内棒に沿って流下する部分に風冷ガスを吹き付けて風冷を行った。
本実施例では、熔融ガラス案内棒がないノズルを使用した場合よりノズル先端と成形型の距離を５mm程度離しガラス流が細い状態でキャストすることができた。そして得られたプリフォームには、表面、内部とも全く脈理が認められず、品質は良好であった。
【００５９】
実施例２（図２）
図２に示す装置を用いて熔融ガラス流から熔融ガラス塊を分離した。本実施例では、石英ガラス製の風冷ノズルを装着せず風冷を行わない以外は、全て実施例１と同条件で４２５mm3のプリフォームを成形した。但し、キャスト終了後に成形型を流出ノズル直下から退避させた後で、熔融ガラス塊の真上から７リットル／分の窒素を熔融ガラス塊に吹きかけた。得られたプリフォームには、最外周部の表面に薄い脈理が観察された。しかし本プリフォームでレンズを成形したところ、表面の脈理はレンズの有効径の外に存在し、脈理の濃度も良品レベルであった。
【００６０】
実施例３（図３）
ｎｄ：１．８４６８、νｄ：２３．５でＰ2Ｏ5、Ｒ2Ｏ（Ｒ：Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ）、Ｎｂ2Ｏ5を主成分とするガラスのカレットを白金ルツボ中に投入し１０００℃で熔解後、１１００℃で脱泡清澄、撹拌均質化して熔融ガラスを得た。この熔融ガラスをルツボ底部に結合し誘導加熱により温度制御された白金パイプを通じ９００℃の熔融ガラス案内棒付き白金合金製流出ノズル（先端部外径：φ６．０mm、中心穴径：１．２mm、ノズル先端部の広がり角度９０°、熔融ガラス案内棒の径：φ０．８mm、熔融ガラス案内棒の突出量：７mm）から０．９６kg／ｈｒの流出速度で連続流出させた。本流出条件で流出した熔融ガラスを、実施例２と同様の装置を使い６．５秒間隔で４２５mm3のプリフォームに成形した。図３に、本実施例におけるキャスト直前〜熔融ガラス塊の切断分離の概略図を示す。なお本ガラスの液相温度は８８０℃で液相粘性が５．３  ｄＰａ・ｓである。よって熔融ガラスの流出粘性は、４．１  ｄＰａ・ｓとなる。得られたプリフォームは、脈理等の欠陥がなく、品質上何ら問題のないものであった。
【００６１】
本組成の熔融ガラスは、前記した白金−金合金ノズルとの濡れが非常に良い。それに対し、後述する比較例３のような普通のノズルを使用すると、ノズル先端で熔融ガラスが濡れ上がり、プリフォームに濃い表面脈理が発生する（比較例３、図６参照）。本実施例では、図３に示すように、キャスト直前〜熔融ガラス塊の切断分離まで、ノズル先端の熔融ガラスの形状を先細り状態に保つことができる。これは熔融ガラス案内棒に沿って熔融ガラスが濡れるために起こる現象である。このような効果を得るため、熔融ガラスとの濡れ性がノズル素材と同等かより良い熔融ガラス案内棒を使用することが望ましい。つまり、通常の金白金合金製のノズル（金を５％含有）を使用する場合は、濡れが良くない貴金属、例えば純金等からなる熔融ガラス案内棒を使用することは好ましくない。
上記のように、キャスト直前〜熔融ガラス塊の切断分離まで、ノズル先端の熔融ガラス形状を常に先細り状態に保てるため、ノズル素材に濡れやすい熔融ガラスであっても濡れ上がることがない。
【００６２】
比較例１（図４）
流出ノズルのみを熔融ガラス案内棒のないもの（図４）に変更し、その他の条件は実施例１と同様にして４２５mm3のプリフォームを成形した。得られたプリフォームは、外周に濃い放射状の表面脈理が観察された。このような脈理は、プリフォーム外周部が風冷されにくいために生じると考えられる。そこで流出ノズル温度を１０４０℃まで下げたところ、脈理は観察されなくなった。しかしながら、成形開始から３０分程度でノズル先端部に結晶が析出し連続成形ができなかった。
【００６３】
比較例２（図５）
流出ノズルのみを熔融ガラス案内棒のないノズルに変更し（図５）、その他の条件は実施例２と同様にして４２５mm3のプリフォームを成形した。得られたプリフォームには、中心から外周にかけて連続したタマネギの皮の筋に似た濃い脈理が観察され、プリフォームとして使用できないものであった。
【００６４】
比較例３（図６）
流出ノズルのみを熔融ガラス案内棒のないノズル（内径０．９mm）に変更し、その他の条件は実施例３と同様にして４２５mm3のプリフォームを成形した。得られたプリフォーム表面には、突発的に濃い表面脈理が発生していた。
図６に、比較例３におけるキャスト直前〜熔融ガラス塊の切断分離の概略図を示す。図６に示すように、熔融ガラス案内棒が無いノズルでは、ぶら下がる液滴がくびれることはない。また熔融ガラス流が切断される度に、表面張力で熔融ガラスが上方に持ち上がる。よって、成形初期に濡れ上がりが無くても、時間とともにノズル先端の外周が濡れてくる。ノズル先端が薄いガラス層で被覆されるとそのガラスが滞留し変質する。その変質ガラスがプリフォーム表面に混入すると、濃い表面脈理が発生する。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明によれば、易揮発物を含むガラスやノズルに濡れ上がりやすいガラスから熱間成形法によって高品質なプレス成形用プリフォームを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】実施例１で使用した装置の概略図である。
【図２】実施例２で使用した装置の概略図である。
【図３】実施例３におけるキャスト直前〜熔融ガラス塊の切断分離の概略図である。
【図４】比較例１で使用した装置の概略図である。
【図５】比較例２で使用した装置の概略図である。
【図６】比較例３におけるキャスト直前〜熔融ガラス塊の切断分離の概略図である。
【図７】案内棒を有するガラス流出ノズルの一例を示す。
【図８】ノズル先端の概略図（内径の広がり角度２５°、７０°、１３０°）を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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