(57)【要約】      （修正有）【課題】熔融ガラスから高品質のプレス成形用プリフォームを高い生産性のもとに量産するためのプレス成形用プリフォームの製造方法および前記方法で作製したプリフォームを精密プレス成形する光学素子の製造方法の提供。【解決手段】熔融ガラス流の先端を支持体で受けてから前記熔融ガラス塊をガラス塊成形型に移すまでの間に、前記支持体と接触した状態で熔融ガラスを支持し、熱伝導により熔融ガラスの熱を奪うことにより該熔融ガラスの粘性上昇を促進させる工程を含み、前記工程後に、前記熔融ガラスを支持体上で浮上させる操作を行う。なおパイプから流出される熔融ガラス流の先端から熔融ガラス塊を分離する分離工程においては、分離した熔融ガラス塊を支持体上で所定時間保持することにより、前記熔融ガラス塊の粘性を上昇させる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
パイプから流出される熔融ガラス流から熔融ガラス塊を分離し、前記熔融ガラス塊をガラス塊成形型上でプレス成形用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、
前記パイプ下方に配置された支持体で前記熔融ガラス流の先端を受け、該支持体を降下して該熔融ガラス流から熔融ガラス塊を分離し、該熔融ガラス塊をガラス塊成形型に移し、
前記熔融ガラス流の先端を支持体で受けてから前記熔融ガラス塊をガラス塊成形型に移すまでの間に、前記支持体と接触した状態で熔融ガラスを支持し、熱伝導により熔融ガラスの熱を奪うことにより該熔融ガラスの粘性上昇を促進させる工程を含み、
前記工程後に、前記熔融ガラスを支持体上で浮上させる操作を行うこと、
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】
前記支持体表面よりガスを噴出して、前記熔融ガラス塊を浮上させる請求項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】
前記支持体は、幅方向に相互に離間、密着可能な複数の割部材から構成され、
前記割部材を密着させた状態で、前記支持体表面に、支持する熔融ガラスを接触させた状態で所定時間保持し、
次いで、前記支持体表面の少なくとも一部からガスを噴出して、前記ガラス塊を浮上させた後、前記割部材を相互に離間して前記ガラス塊を鉛直下方に落下させ前記成形型上に移す請求項１または２に記載のプレス成形用プリフォームの製造方法。
【請求項４】
パイプから流出される熔融ガラス流の先端から熔融ガラス塊を分離する工程（以下、「分離工程」という）、および、前記熔融ガラス塊をガラス塊成形型上でプレス成形用プリフォームに成形する工程（以下、「成形工程」という）を含むプレス成形用プリフォームの製造方法において、
前記分離工程は、前記熔融ガラス流先端を、前記パイプ下方に配置された第一の支持体によって支持し、次いで、第一の支持体を下方に降下するか、または第一の支持体による支持を取り去ることにより、熔融ガラス流から熔融ガラス塊を分離することによって行われ、
前記分離工程において分離した熔融ガラス塊を、第二の支持体上に移して所定時間保持することにより、前記熔融ガラス塊の粘性を上昇させ（以下、「粘性上昇工程」という）、
前記粘性上昇工程後、前記第二の支持体上から前記ガラス塊を前記成形型上に移す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５】
第二の支持体上で行う前記粘性上昇工程は、前記熔融ガラス塊を浮上させながら行われるものであることを特徴とする請求項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】
前記第一の支持体は、幅方向に相互に離間、密着可能な複数の割部材から構成され、
前記割部材を密着させた状態で、前記第一の支持体表面に、熔融ガラス塊を所定時間保持し、
次いで、前記支持体表面の少なくとも一部からガスを噴出して、前記ガラス塊を浮上させた後、前記割部材を相互に離間して前記ガラス塊を鉛直下方に落下させ前記第二の支持体上に移す請求項４または５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】
前記分離工程は、前記熔融ガラス流の先端を前記第一の支持体で受け、次いで、前記第一の支持体を下方に降下させることにより、熔融ガラス流から熔融ガラス塊を分離することによって行われる請求項４〜６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】
前記第一の支持体は、幅方向に相互に離間、密着可能な複数の割部材から構成され、
前記分離工程は、前記割部材を密着させた状態で、前記第一の支持体表面に、前記熔融ガラス流の先端を受け、次いで、前記割部材を相互に離間して熔融ガラス流から熔融ガラス塊を分離することによって行われる請求項４〜６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】
パイプから流出される熔融ガラス流の先端から熔融ガラス塊を分離する工程（以下、「分離工程」という）、および、前記熔融ガラス塊をガラス塊成形型上でプレス成形用プリフォームに成形する工程（以下、「成形工程」という）を含むプレス成形用プリフォームの製造方法において、
前記分離工程は、前記熔融ガラス流先端を、前記パイプ下方に配置された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ことにより、熔融ガラス流から熔融ガラス塊を分離することによって行われ、
前記分離された熔融ガラス塊を、前記支持体上に所定時間保持することにより、前記熔融ガラス塊の粘性を上昇させる（以下、「粘性上昇工程」という）とともに、
複数の支持体を順次使用して前記分離工程をおよび粘性上昇工程を行い、
前記粘性上昇工程後、前記粘性上昇工程に使用した支持体上のガラス塊を前記成形型上に移してプレス成形用プリフォームに成形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１０】
前記支持体上での熔融ガラスの支持を熔融ガラスを浮上させた状態で行うか、または支持体に接触させた後に浮上させて行う請求項９に記載のプレス成形用プリフォームの製造方法。
【請求項１１】
前記支持体は、幅方向に相互に離間、密着可能な複数の割部材から構成され、
前記割部材を密着させた状態で、前記支持体表面に、熔融ガラス塊を接触させた状態で所定時間保持し、
次いで、前記支持体表面の少なくとも一部からガスを噴出して、前記ガラス塊を浮上させた後、前記割部材を相互に離間して前記ガラス塊を鉛直下方に落下させ前記成形型上に移す請求項９または１０に記載のプレス成形用プリフォームの製造方法。
【請求項１２】
前記成形工程において、前記熔融ガラス塊を浮上させながらプレス成形用プリフォームに成形することを特徴とする請求項１〜１１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１３】
前記成形型は、凹部底部にガス噴出口を有し、該ガス噴出口から上向きにガスを噴出して、前記凹部に前記熔融ガラス塊を落下させ、噴出するガスによる風圧により前記熔融ガラス塊を回転させて球状に成形することを特徴とする請求項１２に記載のプレス成形用プリフォームの製造方法。
【請求項１４】
前記パイプから流出される熔融ガラス流の粘度が１０ｄＰａ・ｓ以下であることを特徴とする請求項１〜１３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１５】
前記粘性上昇工程は、前記熔融ガラス塊の粘度が２０〜２００ｄＰａ・ｓになるまで行われる請求項１〜１４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１６】
ガラス製の光学素子を精密プレス成形により作製する光学素子の製造方法において、
請求項１〜１５のいずれか１項に記載の製造方法により作製したプリフォームを加熱し、精密プレス成形することを特徴とする光学素子の製造方法。
【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で作製したプリフォームを精密プレス成形する光学素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラやカメラ付き携帯電話などの普及に伴い、非球面レンズや小型レンズの需要が高まっている。このようなガラス製光学素子を高い生産性で製造する方法としてモールドオプティクス成形法とも呼ばれる精密プレス成形法が注目されている。この方法は、プリフォームと呼ばれるガラス製の予備成形体を作製し、プリフォームを加熱してプレス成形し、光学素子全体の形状を作るとともに、プレス成形型の成形面をガラスに精密に転写して研削や研磨によらずレンズ面などの光学機能面を形成するものである。
【０００３】
精密プレス成形法では、精密プレス成形工程の生産性を向上させることに加え、いかにしてプリフォームを高い生産性のもとに作製するかが課題になる。この課題を解決する方法として、特許文献１に開示されているような熔融ガラスから直接プリフォームを成形する方法（熱間成形法と呼ばれている。）が知られている。
【０００４】
特許文献１に開示されている方法では、ガラスとガラスを成形するためのプリフォーム成形型の熱融着を防止しつつ、プリフォーム表面のシワの発生やカン割れ発生を防止するため、ガラスに上向きの風圧を加えて浮上させながら成形する。
【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】
【０００５】
精密プレス成形では、高価なプレス成形型の劣化を防止すべくプレス成形時の温度を低下させるために、使用するガラスの転移温度や屈伏点を低下させる工夫がなされている。また、近年、光学素子用のガラスには高屈折率化が求められている。
【０００６】
ガラスの低温軟化性を損なうことなく、高屈折率化を図ろうとすると、低温軟化性付与成分や高屈折率付与成分の量を相対的に増量しなければならなくなる。その結果、ガラスネットワーク形成成分の量が相対的に少なくなり、ガラスの高温領域における耐失透性が低下（失透温度領域が上昇）してしまう。失透温度領域よりも高温で熔融ガラスの流出を行わないとガラスが失透するため、このような耐失透性が低下した、失透温度領域が高いガラスでは流出温度を高くせざるを得ず、流出時のガラスの粘性が著しく低下してしまう。しかし、このようなガラスで熱間成形を行うと低粘性状態のガラスが折れ込んだり、ガスを巻き込んで内部に気泡を含むものとなって、プリフォームとしては使用できなくなってしまうという問題があった。
【０００７】
レンズを精密プレス成形により製造する場合、プレス成形型を構成する下型の成形面中央にプリフォームを正確に導入する必要がある。デジタルカメラ等に使用されるレンズの多くは、比較的体積が大きく、表面の曲率が大きいため、前記下型成形面の曲率も大きい。このような下型上にプリフォームを正確に導入するには、プリフォームの形状を球状とし、下型成形面の中央上にプリフォームを安定して配置させる方法が有効である。そのため、流出時の粘性が低いガラスからなり、比較的体積の大きい球状プリフォームを、熔融ガラスから直接、安定して成形する技術が求められている。
【０００８】
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、熔融ガラスから高品質のプレス成形用プリフォームを高い生産性のもとに量産するためのプレス成形用プリフォームの製造方法、ならびに前記方法で作製したプリフォームを精密プレス成形する光学素子の製造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】
【０００９】
上記目的を達成するための手段は、以下の通りである。
[１]  パイプから流出される熔融ガラス流から熔融ガラス塊を分離し、前記熔融ガラス塊をガラス塊成形型上でプレス成形用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、
前記パイプ下方に配置された支持体で前記熔融ガラス流の先端を受け、該支持体を降下して該熔融ガラス流から熔融ガラス塊を分離し、該熔融ガラス塊をガラス塊成形型に移し、
前記熔融ガラス流の先端を支持体で受けてから前記熔融ガラス塊をガラス塊成形型に移すまでの間に、前記支持体と接触した状態で熔融ガラスを支持し、熱伝導により熔融ガラスの熱を奪うことにより該熔融ガラスの粘性上昇を促進させる工程を含み、
前記工程後に、前記熔融ガラスを支持体上で浮上させる操作を行うこと、
を特徴とするプレス成形用プリフォームの製造方法。
[２]  前記支持体表面よりガスを噴出して、前記熔融ガラス塊を浮上させる[１]に記載のプレス成形用プリフォームの製造方法。
[３]  前記支持体は、幅方向に相互に離間、密着可能な複数の割部材から構成され、
前記割部材を密着させた状態で、前記支持体表面に、支持する熔融ガラスを接触させた状態で所定時間保持し、
次いで、前記支持体表面の少なくとも一部からガスを噴出して、前記ガラス塊を浮上させた後、前記割部材を相互に離間して前記ガラス塊を鉛直下方に落下させ前記成形型上に移す[１]または[２]に記載のプレス成形用プリフォームの製造方法。
[４]  パイプから流出される熔融ガラス流の先端から熔融ガラス塊を分離する工程（以下、「分離工程」という）、および、前記熔融ガラス塊をガラス塊成形型上でプレス成形用プリフォームに成形する工程（以下、「成形工程」という）を含むプレス成形用プリフォームの製造方法において、
前記分離工程は、前記熔融ガラス流先端を、前記パイプ下方に配置された第一の支持体によって支持し、次いで、第一の支持体を下方に降下するか、または第一の支持体による支持を取り去ることにより、熔融ガラス流から熔融ガラス塊を分離することによって行われ、
前記分離工程において分離した熔融ガラス塊を、第二の支持体上に移して所定時間保持することにより、前記熔融ガラス塊の粘性を上昇させ（以下、「粘性上昇工程」という）、
前記粘性上昇工程後、前記第二の支持体上から前記ガラス塊を前記成形型上に移す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。
[５]  第二の支持体上で行う前記粘性上昇工程は、前記熔融ガラス塊を浮上させながら行われるものであることを特徴とする[４]に記載のプレス成形用プリフォームの製造方法。
[６]  前記第一の支持体は、幅方向に相互に離間、密着可能な複数の割部材から構成され、
前記割部材を密着させた状態で、前記第一の支持体表面に、熔融ガラス塊を所定時間保持し、
次いで、前記支持体表面の少なくとも一部からガスを噴出して、前記ガラス塊を浮上させた後、前記割部材を相互に離間して前記ガラス塊を鉛直下方に落下させ前記第二の支持体上に移す[４]または[５]に記載のプレス成形用プリフォームの製造方法。
[７]  前記分離工程は、前記熔融ガラス流の先端を前記第一の支持体で受け、次いで、前記第一の支持体を下方に降下させることにより、熔融ガラス流から熔融ガラス塊を分離することによって行われる[４]〜[６]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]  前記第一の支持体は、幅方向に相互に離間、密着可能な複数の割部材から構成され、
前記分離工程は、前記割部材を密着させた状態で、前記第一の支持体表面に、前記熔融ガラス流の先端を受け、次いで、前記割部材を相互に離間して熔融ガラス流から熔融ガラス塊を分離することによって行われる[４]〜[６]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]  パイプから流出される熔融ガラス流の先端から熔融ガラス塊を分離する工程（以下、「分離工程」という）、および、前記熔融ガラス塊をガラス塊成形型上でプレス成形用プリフォームに成形する工程（以下、「成形工程」という）を含むプレス成形用プリフォームの製造方法において、
前記分離工程は、前記熔融ガラス流先端を、前記パイプ下方に配置された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ことにより、熔融ガラス流から熔融ガラス塊を分離することによって行われ、
前記分離された熔融ガラス塊を、前記支持体上に所定時間保持することにより、前記熔融ガラス塊の粘性を上昇させる（以下、「粘性上昇工程」という）とともに、
複数の支持体を順次使用して前記分離工程をおよび粘性上昇工程を行い、
前記粘性上昇工程後、前記粘性上昇工程に使用した支持体上のガラス塊を前記成形型上に移してプレス成形用プリフォームに成形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。
[１０]  前記支持体上での熔融ガラスの支持を熔融ガラスを浮上させた状態で行うか、または支持体に接触させた後に浮上させて行う[９]に記載のプレス成形用プリフォームの製造方法。
[１１]  前記支持体は、幅方向に相互に離間、密着可能な複数の割部材から構成され、
前記割部材を密着させた状態で、前記支持体表面に、熔融ガラス塊を接触させた状態で所定時間保持し、
次いで、前記支持体表面の少なくとも一部からガスを噴出して、前記ガラス塊を浮上させた後、前記割部材を相互に離間して前記ガラス塊を鉛直下方に落下させ前記成形型上に移す[９]または[１０]に記載のプレス成形用プリフォームの製造方法。
[１２]  前記成形工程において、前記熔融ガラス塊を浮上させながらプレス成形用プリフォームに成形することを特徴とする[１]〜[１１]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。
[１３]  前記成形型は、凹部底部にガス噴出口を有し、該ガス噴出口から上向きにガスを噴出して、前記凹部に前記熔融ガラス塊を落下させ、噴出するガスによる風圧により前記熔融ガラス塊を回転させて球状に成形することを特徴とする[１２]に記載のプレス成形用プリフォームの製造方法。
[１４]  前記パイプから流出される熔融ガラス流の粘度が１０ｄＰａ・ｓ以下であることを特徴とする[１]〜[１３]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。
[１５]  前記粘性上昇工程は、前記熔融ガラス塊の粘度が２０〜２００ｄＰａ・ｓになるまで行われる[１]〜[１４]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。
[１６]  ガラス製の光学素子を精密プレス成形により作製する光学素子の製造方法において、
[１]〜[１５]のいずれか１項に記載の製造方法により作製したプリフォームを加熱し、精密プレス成形することを特徴とする光学素子の製造方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、熔融ガラスから高品質のプレス成形用プリフォームを高い生産性のもとに量産することができる。更に、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製造することができる。
また、流出粘度が低いガラスから高品質なプリフォームを成形することが可能となり、ガラスを回転させながら成形して高品質な球状プリフォームを成形することもできる。特に流出粘度が低いガラスからなる重量の大きな球状プリフォームを製造する方法として好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明について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、
パイプから流出される熔融ガラス流から熔融ガラス塊を分離し、前記熔融ガラス塊をガラス塊成形型上でプレス成形用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、
前記パイプ下方に配置された支持体で前記熔融ガラス流の先端を受け、該支持体を降下して該熔融ガラス流から熔融ガラス塊を分離し、該熔融ガラス塊をガラス塊成形型に移し、
前記熔融ガラス流の先端を支持体で受けてから前記熔融ガラス塊をガラス塊成形型に移すまでの間に、前記支持体と接触した状態で熔融ガラスを支持し、熱伝導により熔融ガラスの熱を奪うことにより該熔融ガラスの粘性上昇を促進させる工程を含み、
前記工程後に、前記熔融ガラスを支持体上で浮上させる操作を行うこと、
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。
【００１２】
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」という）は、
パイプから流出される熔融ガラス流の先端から熔融ガラス塊を分離する工程（分離工程）、および、前記熔融ガラス塊をガラス塊成形型上でプレス成形用プリフォームに成形する工程（成形工程）を含むプレス成形用プリフォームの製造方法において、
前記分離工程は、前記熔融ガラス流先端を、前記パイプ下方に配置された第一の支持体によって支持し、次いで、第一の支持体を下方に降下するか、または第一の支持体による支持を取り去ることにより、熔融ガラス流から熔融ガラス塊を分離することによって行われ、
前記分離工程において分離した熔融ガラス塊を、第二の支持体上に移して所定時間保持することにより、前記熔融ガラス塊の粘性を上昇させ（粘性上昇工程）、
前記粘性上昇工程後、前記第二の支持体上から前記ガラス塊を前記成形型上に移す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。
【００１３】
本発明の第三のプレス成形用プリフォームの製造方法（以下、「方法３」ともいう）は、
パイプから流出される熔融ガラス流の先端から熔融ガラス塊を分離する工程（分離工程）、および、前記熔融ガラス塊をガラス塊成形型上でプレス成形用プリフォームに成形する工程（成形工程）を含むプレス成形用プリフォームの製造方法において、
前記分離工程は、前記熔融ガラス流先端を、前記パイプ下方に配置された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ことにより、熔融ガラス流から熔融ガラス塊を分離することによって行われ、
前記分離された熔融ガラス塊を、前記支持体上に所定時間保持することにより、前記熔融ガラス塊の粘性を上昇させる（粘性上昇工程）とともに、
複数の支持体を順次使用して前記分離工程をおよび粘性上昇工程を行い、
前記粘性上昇工程後、前記粘性上昇工程に使用した支持体上のガラス塊を、複数の成形型上に順次移してプレス成形用プリフォームに成形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。
【００１４】
ガラスの低温軟化性を損なうことなく、高屈折率化を図るために、低温軟化性付与成分や高屈折率付与成分の量を相対的に増量した熔融ガラスは、ガラス流出温度を高くせざるを得ないため、流出時のガラス粘度は著しく低下する。このようなガラスで熱間成形を行うと低粘性状態のガラスが折れ込んだり、ガスを巻き込んで内部に気泡を含むものとなって、プリフォームとしては使用できなくなってしまう。
そこで、方法１では、パイプから流出される熔融ガラス流の先端または分離された熔融ガラス塊を、支持体と接触させた状態で支持し、熔融ガラス塊として分離する熔融ガラス流の先端の粘性、または分離された熔融ガラス塊の粘性を上昇させる。支持体の温度を熔融ガラスが融着しない温度、すなわち熔融ガラスよりも十分低い温度に保つことにより、支持体を熔融ガラスに直接接触させることで、熱伝導によって熔融ガラスの熱が支持体に奪われる。熔融ガラスを支持体上で浮上させた状態では、浮上に必要な風圧を熔融ガラスに加えるためのガスや雰囲気が熔融ガラスと支持体の間に介在して断熱層の役割を果たし、短時間で熔融ガラスの粘性を上昇させることは難しい。それに対し、支持体を熔融ガラスに直接接触させた状態を作ることにより、熔融ガラスの粘性を短時間で上昇させることができる。次いで、分離して得られた熔融ガラス塊を前記支持体上において浮上させて、熔融ガラス塊全体の粘度を均等な状態に近づけるようにする。支持体に接触する部分は熔融ガラス表面の一部であるから、熔融ガラスの粘性上昇は局部的なものである。そこで、支持体上で前記熔融ガラスを浮上させることにより、熱伝導による支持体への熱の散逸を低減し熔融ガラスを均熱化することで、熔融ガラス塊内における粘度差（粘度分布）を小さくし、熔融ガラス塊全体の粘性を上昇させることができる。方法１では、上記のように熔融ガラス塊分離後に熔融ガラスの浮上を開始してもよいし、熔融ガラス塊分離前に熔融ガラスの浮上を開始してもよいし、熔融ガラス塊分離と同時に熔融ガラスの浮上を開始してもよい。
【００１５】
また、方法２、３では、熔融ガラス流から熔融ガラス塊を分離する分離工程と、熔融ガラス塊をプレス成形用プリフォームに成形する成形工程との間に、熔融ガラス流から分離された熔融ガラス塊の粘性を上昇させるための粘性上昇工程を設ける。この粘性上昇工程を行うことにより、流出時の粘性がきわめて低いガラスであっても、ガラスの折れこみや気泡の発生を抑制することができ、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。
以下、方法１〜３について詳細に説明する。
【００１６】
[方法１]
方法１では、パイプから流出される熔融ガラス流の先端を、前記パイプ下方に配置された支持体によって支持し、次いで、熔融ガラス流から熔融ガラス塊を分離し、熔融ガラス塊を支持体上からガラス塊成形型に移しかえるまでの過程の少なくともいずれかにおいて、支持体上の熔融ガラスを該支持体と接触させた状態で所定時間支持することにより、ガラス塊または分離後にガラス塊となる熔融ガラス流先端の粘性を上昇させる。
方法１では、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下端のガラス流出口から、好ましくは一定流量で連続して流出させる。方法１において、熔融ガラス塊の分離は、熔融ガラス流の先端を、パイプ下方に設置された支持体で受け、次いで、この支持体を下方に降下させることにより行われる（以下、「降下切断」ともいう）。これにより、表面張力を利用して、流出する熔融ガラス流からプリフォーム１個分の重量に相当する熔融ガラス塊を切断痕を残すことなく分離することができる。ここで、降下切断は、熔融ガラス流の先端を支持体表面と接触させた状態で行ってもよく、支持体上で熔融ガラス流を浮上させたまま行ってもよい。
【００１７】
方法１では、熔融ガラス流の先端を支持体に接触させた状態で受けることにより、分離前から熔融ガラス塊となるべきガラス流の先端の粘性を上昇させることができる。
前述のように、低粘性のガラスをいきなりプリフォームに成形すると、ガラスが折れ込んだり、気泡が混入してしまう。成形時にはガラスを高速で回転させたり、転がしたり、後述するようにガラスにガスを吹き付けて上向きの風圧を加えて浮上させたりするなどの外力を加えることになるが、低粘性のガラスにこのような外力を加えると上記折れ込みが生じたり、ガラスが雰囲気を巻き込んで気泡が発生してしまう。また、上記ガラスを浮上させる方法では吹き付けたガスがガラス中に取り込まれて気泡ができてしまう。それに対し、上記のように支持体に接触させた状態で粘性を上昇させた後のガラスは、回転等の外力を加えても上記問題が生じない程度に粘性が上昇しているため、ガラスを高速で回転させながら成形して高品質なプレス成形用プリフォームを得ることができる。特に、方法１では、熔融ガラス塊となる熔融ガラス流の先端を支持体と接触させた状態で粘性を上昇させることにより、熱伝導によりガラスの冷却を効率的に促進することができる。
【００１８】
その後、十分粘性を増大させた熔融ガラス塊を、支持体上で浮上させた後、成形型へ移して成形工程を行う。熔融ガラス塊の浮上は、支持体表面から浮上ガスを噴出することにより行うことができる。方法１では、熔融ガラス流の先端を支持体と接触させることにより、比較的短時間でガラスの粘性を上昇させることができる。そのため、熔融ガラスの支持体との接触面の冷却が促進され、熔融ガラス塊の粘性分布に偏りが生じるが、熔融ガラス塊を支持体上で浮上させることにより、温度分布（粘性分布）が均一化される。これにより、ガラス塊の粘性分布を均一化した後に、成形工程に移送することができ、高品質なプリフォームを成形することができる。また、熔融ガラスを、支持体上で一旦浮上させた後に成形型へ移すことは、成形型への移送を円滑に行うためにも有効である。プリフォームを量産する場合、熔融ガラス流の先端を支持体で受け、支持体を降下して熔融ガラス流を分離する操作を繰り返し行うことにより、連続して流出する熔融ガラス流からプリフォームに成形する熔融ガラス塊を次々に分離する。分離の周期は、プリフォーム１個分に相当するガラスの量の流出に要する時間に等しい。熔融ガラスが支持体上を占有できる時間はこの周期よりも短い。この短い時間内で熔融ガラス塊の粘性をガラス塊成形型に移して成形するために適する範囲にまで上昇させなければならないが、方法１は支持体を直接熔融ガラスに接触させるので、上記のように短時間において熔融ガラス塊の粘性を十分上昇させることができる。
【００１９】
方法１において使用される支持体は、単一部材から構成されるものであってもよく、複数部材から構成されるものであってもよい。好ましくは、前記支持体は、幅方向に相互に離間、密着可能な複数の割部材から構成される。この場合、粘性上昇工程は、前記割部材を密着させた状態で、前記支持体表面に、熔融ガラス流の先端を接触させた状態で所定時間保持することにより行うことができる。こうしてガラスの粘性を上昇させた後、前記支持体表面の少なくとも一部からガスを噴出して、熔融ガラス塊を浮上させた後、前記割部材を相互に離間して前記ガラス塊を鉛直下方に落下させ成形型上に移し、成形工程を行うことができる。このように複数の割部材から構成される支持体を相互に離間してガラス塊を鉛直下方に落下させて成形型上に移すことにより落下の衝撃を緩和し、得られるプリフォームの品質を高めることができる。ここで、割部材を離間する際に、ガラス塊がいずれかの割部材に融着していると、ガラス塊を鉛直下方に落下させることが困難となるが、方法１では割部材からガスを噴出することにより、ガラスの融着を防止することができる。なお、熔融ガラス塊を接触状態で保持する支持体表面に、割部材同士を密着した境界部分が含まれることが好ましい。このようにすることで、割部材離間時に熔融ガラス塊を確実に落下させることができる。また、できるだけ、熔融ガラス塊の中央に割部材の境界部分が位置するようにし、割部材を互いに等速で離間させることで、熔融ガラス塊が割部材のどちらか一方に引っ張られることを防ぐことが望ましい。
【００２０】
[方法２]
方法２では、第一の支持体上で分離工程を行い、その後、第一の支持体から第二の支持体上へ熔融ガラス塊を移して粘性上昇工程を行う。方法２では、分離工程と粘性上昇工程を別々の支持体上で行うことにより、分離工程と粘性上昇工程を並行して行うことができるため、成形能率を向上させることができるという利点もある。更に、粘性上昇工程を長時間行うことができ、ガラス塊の粘性を十分増大させることができるという利点もある。
【００２１】
方法２における分離工程は、熔融ガラス流先端を、パイプ下方に配置された第一の支持体によって支持し、次いで、第一の支持体を下方に降下するか、または第一の支持体による支持を取り去ることにより、熔融ガラス流から熔融ガラス塊を分離することによって行われる。第一の支持体による支持を取り去ることにより、熔融ガラス流から熔融ガラス塊を分離する方法の一例としては、第一の支持体を、幅方向に相互に離間、密着可能な複数の割部材から構成し、前記割部材を密着させた状態で、前記支持体表面に、前記熔融ガラス流の先端を受け、次いで、前記割部材を相互に離間する方法を挙げることができる。これにより、熔融ガラス流から熔融ガラス塊を分離することができる。なお、熔融ガラス流の先端を受ける支持体表面に、割部材同士を密着した境界部分が含まれることが好ましい。このようにすることで、割部材離間時に熔融ガラス塊を確実に落下させることができる。また、できるだけ、熔融ガラス塊の中央に割部材の境界部分が位置するようにし、割部材を互いに等速で離間させることで、熔融ガラス塊が割部材のどちらか一方に引っ張られることを防ぐことが望ましい。支持体表面に熔融ガラス流の先端を接触させた状態で受けてもよいし、浮上させた状態で受けてもよいが、熔融ガラス塊を第二の支持体上にガラス塊が折れ込まないよう確実に移す上から、接触させた状態で受けることが好ましい。
その他の熔融ガラス塊の分離方法としては、前述の降下切断を用いることもできる。
【００２２】
次いで、分離された熔融ガラス塊を第二の支持体上へ移して粘性上昇工程を行う。前述の複数の割部材から構成される第一の支持体を用いて、割部材を離間することにより熔融ガラス塊の分離を行う場合は、熔融ガラス塊分離前に、第一の支持体の下方に第二の支持体を配置しておくことにより、熔融ガラス塊の分離と第二の支持体上への移送を同時に行うことができる。また、幅方向に相互に離間、密着可能な複数の割部材から構成される第一の支持体を用いて、第一の支持体に保持された熔融ガラス塊を、割部材を相互に離間することにより下方に落下させ、第二の支持体上へ熔融ガラス塊を移すことができる。この場合、熔融ガラス塊を保持する第一の支持体表面に、割部材同士が密着した境界部分が含まれることが好ましい。また、第一の支持体表面の少なくとも一部からガスを噴出して、ガラス塊を浮上させた後、前記割部材を相互に離間してガラス塊を下方に落下させることが好ましい。ここで、第一の支持体への浮上ガス流入のタイミングは、熔融ガラス塊下面の粘性増大を図るため、落下挿入（割部材の離間）の直前が望ましい。但し、熔融ガラスの粘性によってはタイミングを短縮できる。第二の支持体上に熔融ガラス塊を移す際、熔融ガラス塊の折れ込みが生じなければ、熔融ガラスの支持開始より浮上ガス流入を行ってもよい。
【００２３】
その後、熔融ガラス塊を、第二の支持体上で所定時間保持して粘性を上昇させる。この粘性上昇工程は、熔融ガラス塊を第二の支持体に接触させた状態で行うこともできるが、非接触状態で行うほうが熔融ガラス内の粘性分布を均一にできるため好ましい。粘性上昇工程を非接触状態で行う場合には、熔融ガラス塊を浮上させながら、所望の粘度まで熔融ガラスの粘性を上昇させることができる。具体的には、第二の支持体表面から浮上ガスを噴出させて熔融ガラス塊を浮上させながら、熔融ガラス塊の粘性を増大させることができる。方法２では、第二の支持体へは常時浮上ガスを流しておくことが望ましい。熔融ガラス塊の落下時のショックを和らげ、熔融ガラスを浮上させることで、熔融ガラス塊内の粘性分布を均一化するためである。
【００２４】
[方法３]
方法３では、支持体上での分離工程および粘性上昇工程を複数の支持体を使用して順次行う。具体的には、流出パイプ下方に配置された支持体上で熔融ガラス塊の分離を行い、分離された熔融ガラス塊を保持する支持体を流出パイプ下方から退避させて粘性上昇工程を行うとともに、流出パイプ下方に新たな支持体を配置して分離工程および粘性上昇工程を行うプロセスを繰り返すことにより、プリフォームを量産することができる。方法３では、前述の粘性工程を行う利点に加え、複数の支持体を時間経過に沿って分離工程と粘性上昇工程に使い分けることができるため、粘性上昇工程を長時間行うことができ、ガラス塊の粘性を十分増大させることができるという利点もある。方法３における分離工程、粘性上昇工程、粘性上昇工程から成形工程への移送は、先に方法２について述べた通りである。
【００２５】
次に、方法１〜３に共通する点について説明する。
方法１〜３は、粘度が１０ｄPa・ｓ以下の低粘性の熔融ガラスをパイプから流出する場合に好適である。中でも、上記粘度が7ｄPa・ｓ以下の場合がより好適であり、１〜５ｄPa・ｓの場合がさらに好適である。
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。
本発明において使用されるガラスの種類は特に限定されないが、プリフォームはプレス成形に供するものであるから、低温軟化性を示すガラスが好ましく、特にガラス転移温度（Tg）が６００℃以下のガラスが好ましい。組成面から好ましいガラスを例示すると、Ｂ2Ｏ3およびＬａ2Ｏ3含有ガラス、燐酸塩ガラス、フツリン酸塩ガラス、アルカリ金属酸化物含有ガラスなどを挙げることができる。
【００２６】
方法１〜３は、質量が０．５ｇ以上の球状のプリフォームを成形する場合に好適である。より好ましいプリフォーム質量は０．７ｇ以上、さらに好ましい質量は０．８〜１．３ｇである。また、方法１〜３においては、熔融ガラス塊は粘性が十分上昇した後に成形工程へ移送されるため、成形工程における回転等の外力による折れこみ等の問題を生じることなく高品質な球状プリフォームを製造することができる。
【００２７】
プリフォームの質量精度を高めるためには、パイプから一定流量の熔融ガラスを連続して流出させ、一定時間間隔で熔融ガラス塊の分離を行えばよい。この時間間隔をカッティングタイムと呼ぶ。本発明において、１つのパイプに対して１つの支持体、１つの成形型を使用してプリフォームを量産する場合には、最長で、カッティングタイムで熔融ガラス塊分離工程と粘性上昇工程をともに終了させなければならず、時間的制約を受けることになる。また、熔融ガラスの容量が大きくなるほど、熔融ガラス塊を成形（球状化）する際に折れ込みや泡の巻き込みが生じやすくなるため、大きな質量のプリフォームの製造、およびプリフォームの量産のためには、複数の支持体を使用する方法２、方法３を用いることが好ましい。
【００２８】
支持体としては、支持体本体が耐熱性材料（例えばステンレス等）から構成され、接触または非接触状態でガラスを受ける面が耐熱性の多孔質材料から構成されるものを用いることができる。また、ガラスを支持する面に複数のガス噴出孔が同心円状に配された支持体を使用することもできる。
本発明では、熔融ガラス塊と支持体が接触状態になり得るが、支持体が高温になると熔融ガラスが融着し、ガラス塊を次の工程へ移送することが困難となる場合がある。そのため、本発明において使用される支持体は、冷却機構を有することが好ましい。具体的には、支持体内部に水路を有し、冷却水を流して水冷できるものを用いることができる。冷却の度合いは、融着を確実に防止できる温度範囲に支持体温度が保たれるように適宜設定すればよい。
【００２９】
また、粘性上昇工程において使用される支持体の厚みは薄いことが好ましい。支持体から成形型へガラス塊を落下させる際、支持体が厚いと落下距離が増加する。落下距離が増加すると、落下による衝撃でガラス塊が折れこんで脈理が生じたり、衝撃でガラスが雰囲気を巻き込み気泡が発生するおそれがある。このような不具合を解消するためには、支持体から成形型までの落下距離を３０ｍｍ以下にすることが好ましく、１５ｍｍ以下にすることがより好ましい。また、支持体の厚みは、２０ｍｍ以下であることが好ましく、１０ｍｍ以下であることがより好ましい。
【００３０】
ガラスの粘性上昇は、成形工程への移送時および成形工程中にガラスに脈理や気泡が生じない程度にガラス塊の粘性を高めるよう行われる。粘性の上昇に要する時間、すなわち、方法１においては熔融ガラス流の先端またはガラス塊が支持体に接触したときから、支持体上の熔融ガラス塊をガラス塊成形型に移す直前までの時間、方法２および方法３においては粘性上昇工程に要する時間は、ガラスの粘性に応じて適宜決定することができ、例えば３〜２０秒、好ましくは３〜１０秒とすることができる。粘性上昇工程は、ガラス塊の粘度が２０〜２００ｄＰａ・ｓになるまで行うことができ、５０〜２００ｄＰａ・ｓになるまで行うことが好ましく、８０〜１５０ｄＰａ・ｓになるまで行うことがより好ましい。
【００３１】
成形工程において使用される成形型は、所望のプリフォームの形状に応じて選択することが好ましい。例えば、ガラス塊を収容する凹部を有する成形型を用い、この凹部内に粘性上昇工程後の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。
【００３２】
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、前記凹部に粘性上昇工程を経たガラスを導入し、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。ガラスが底部に近づいたときに上向きの強い風圧を与えるために、ガス噴出口の径は、目的とするプリフォームの直径よりも小さくすることが好ましいが、粘性を十分高めていないガラスを凹部に導入すると、ガラスがガス噴出口を塞ぎ、ガスがガラスを突き破ったり、ガラス中に噴出ガスが取り込まれるなどの不具合が生じてしまう。本発明はこのような不具合の解消に有効な方法である。
【００３３】
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。この方法に対しても本発明は好適である。
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。
【００３４】
[光学素子の製造方法]
本発明の光学素子の製造方法は、ガラス製の光学素子を精密プレス成形により作製する光学素子の製造方法であり、本発明のプレス成形用プリフォームの製造方法により作製したプリフォームを加熱し、プレス成形することを特徴とする。
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
（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。
【００４０】
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。
【００４１】
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】
【００４２】
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。
[実施例１〜６、比較例１〜４（図１）]
屈折率（ｎｄ）：１．８４６８、アッベ数（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℃で溶解後、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温度制御された白金パイプを通じ９００℃の白金合金製流出ノズル（内径：φ０．８mm）から０．５５Kg／ｈｒの流出速度で連続流出させた。なお本ガラスの液相温度は８８０℃で液相粘性が５．３ｄＰａ・ｓである。よって液相温度と液相粘性から算出される熔融ガラスの流出粘性は、４．１ｄＰａ・ｓとなる。
本流出条件で流出した熔融ガラスを、図１に示す装置を使い、１４６mm3（５５３ｍｇ）の球状プリフォームに成形した。まず、多孔質割部材を突き合わせた状態とし、凹部で熔融ガラス流を支持した（図１（ａ））。多孔質割型部材上に所定重量の熔融ガラスが溜まった時、多孔質割型部材を急降下させて熔融ガラス流を切断し、多孔質割部材上に熔融ガラス塊を切り分けた（図１（ｂ））。次に多孔質割型部材を急降下後、所定時間の間、流出ノズル直下で熔融ガラス塊の粘度が、３０ｄＰａ・ｓになるまで、ガラス塊を割部材上で保持した。次に、多孔質割部材を７０〜１００ｍｓｅｃ．離間させ、熔融ガラス塊を球状プリフォームを成形するためのガラス塊成形型（以下、球成形型という）に落下させ挿入した（図１（ｃ））。成形型内の熔融ガラス塊は、球成形型内から吹き出す浮上ガスで概略浮上状態を保たれつつ高速回転し球状化された（図１（ｄ））。上記操作を３．８秒毎に繰り返し、次々に流下する熔融ガラスを球状プリフォームに成形した。
表１と表２は多孔質割型部材を急降下してから離間するまでの時間、そして多孔質割部材に流す浮上ガス（流量：０．８リットル／分）の流出タイミング（キャスト開始からの時間）を変えて球状プリフォームを成形し、球状プリフォームの品質を調べた結果である。
表２に示すように、キャスト開始時から多孔質割部材に浮上ガスを流し、熔融ガラス塊を浮上状態で支持したまま降下切断、落下挿入した比較例２〜４のプリフォームは、多孔質割部材の離間タイミングよらず１ｍｍ以上の折れ込み泡が混入した。また、プリフォームの表面から内部に向かい線状の折れ込みによる脈理が多数入っていた。それに対し、多孔質割部材に浮上ガスを流さずに熔融ガラスのキャスト、降下切断、落下挿入を行った比較例１では、プリフォームに泡や脈理は見られなかった。しかし、熔融ガラス塊の落下挿入時において、５〜１５％程度の頻度で熔融ガラス塊が球成形型に入らないことがあった。また、熔融ガラスを多孔質割型部材で支持していた位置に島状のでっぱりが見られた。でっぱりのある球状プリフォームでレンズを成形したところ、大多数は品質に問題がなかったが、でっぱりによりプレス成形型上のプリフォーム位置がばらつくため、レンズの偏芯不良が時々発生した。なお多孔質割型部材を離間させる前に多孔質割部材に浮上ガスを流した実施例１〜６では、熔融ガラス塊の落下挿入で失敗することはなくなり、プリフォームのでっぱりは軽減され脈理や泡も見られなかった。表１から、プリフォーム表面のでっぱりは、多孔質割型部材への浮上ガス流入のタイミングを早めることで改善できることがわかる。また浮上ガス流入のタイミングが比較的早いため泡や脈理が低頻度で発生する場合でも、多孔質割型部材の離間タイミングを意図的に遅らせ熔融ガラス塊の粘性を調整することで、泡や脈理のない球状プリフォームを得ることができた。
【表１】
2006240890.tif 000002
＊：型の急降下（降下切断）とほぼ同時、＊＊：割型の離間直前
【表２】
2006240890.tif 000003
【００４３】
実施例７（図２）
図２に示す装置を用い、プレス成形用プリフォームを製造した。
上記実施例１〜６と流出口の径のみを０．８ｍｍから０．９ｍｍに変更し、同じ流出条件で同種類の熔融ガラスを流出させた。なお流出口の径を変更したことで、ガラス流量は０．７２Kg／ｈｒまで増加した。図２に示すように、流出口の直下に２組の割部材を垂直方向に配置した。第一の支持体をノズルに接近させて熔融ガラス流の先端を支持し（図２（ａ））、所定容量の熔融ガラスが溜まった段階で支持体を急降下させ、熔融ガラス流から熔融ガラス塊を降下切断した（図２（ｂ））。その後、第一の支持体（割部材）を７０〜１００ｍｓｅｃ．離間させ、熔融ガラスを第二の支持体上に落下挿入した（図２（ｃ））。なお、第一の支持体の離間直前に、第一の支持体表面から浮上ガスを噴出させ、熔融ガラス塊を浮上させた。次に、第一の支持体を急上昇させ、再び熔融ガラス流の先端を支持した（図２（ｅ））。同時進行で第二の支持体上で熔融ガラスを非接触状態で保持しながら冷却し粘性を増大させた。本工程中に、第二の支持体の下方に球成形型を配置した（図２（ｄ））。次に、熔融ガラス塊の粘度を５０ｄＰａ・ｓ以上まで増大させた後、第二の支持体（割部材）を離間させ、熔融ガラス塊を球成形型に落下挿入した（図２（ｆ））。
なお、第二の支持体上で熔融ガラス塊を支持体に接触させた状態で保持した後、第二の支持体からガスを噴出して熔融ガラス塊を浮上させ、非接触状態での保持に切り替えてもよい。
落下挿入後はノズル直下から球成形型を退避させ、熔融ガラス塊を球状に成形しながら冷却し、球状のプリフォームを得た（図２（ｇ））。上記操作を２．９秒毎に繰り返し、次々に流下する熔融ガラスを１４６mm3（５５３ｍｇ）の球状プリフォームに成形した。なお成形した球状プリフォームには泡や脈理はなく、形状も良好であった。
この方法では、粘性増大を目的とした第二の支持体を設けたため、成形サイクルが短い場合でも粘性上昇工程の時間を長くとることができる。よって実施例１〜６に比べ成形能率を高め、泡や脈理を抑制することが可能である。
【００４４】
実施例８（図３）
実施例７から成形装置のみを図３に示す装置に変更し、以下のように１４６mm3（５５３ｍｇ）の球状プリフォームに成形した。まず、４組の割部材（支持体）を９０°ずつインデックス回転するテーブルの円周状に均等配置した（以後、割部材テーブルと呼ぶ）。なお各割部材には常時浮上ガスを流しておき、熔融ガラスを浮上支持可能な状態とした。またＢ位置の割型下部に配置した図示しない割型上下機構により、Ｂ位置の割型部材のみを独立に上昇・下降させることができる。
一方、前記したテーブルより大きくインデックス回転が可能な回転テーブル（以後、成形テーブルと呼ぶ）を用意し、テーブルの円周上に１２個の球成形型を均等配置した。また１２個中１個の型はＡ位置に配置し、割部材を離間させ熔融ガラス塊を落下させた時に、球成形型中央で熔融ガラスを受けられるように配置した。なお成形テーブルのインデックス回転は３０°ずつ行い、テーブルの回転は熔融ガラスの落下挿入に連動させた。
まずＢ方向から見た断面図のように、Ｂ位置で支持体（割部材）を上昇させ、熔融ガラス流の先端を支持した。支持体上に所定容量の熔融ガラスが溜まった時点で支持体を急下降して熔融ガラス流を降下切断し、回転テーブルを９０°インデックス回転させた。本操作を繰り返しながら、熔融ガラス流から次々に熔融ガラス塊を得た。熔融ガラス塊を支持体上で浮上保持しながら冷却し粘性を増大させた。熔融ガラスの粘性に応じて、浮上保持中の熔融ガラスの上面から冷却ガスを吹きかけ、冷却を促進する方法も使用できる。次に、Ａ位置で割型部材を開き球成形型に熔融ガラスを落下挿入し熔融ガラス塊の球状化を開始した。次に、成形テーブルを３０°インデックス回転させ、空の球成形型をＡ位置に移送した。
上記操作を２．９秒毎に繰り返し、次々に流下する熔融ガラスを１４６mm3（５５３ｍｇ）の球状プリフォームに成形した。なお成形した球状プリフォームには泡や脈理はなく、形状も良好であった。
なお装置の構成は上記の実施例に限定されない。例えば熔融ガラスの粘性に応じ、Ａ位置から９０°回転した位置や、２７０°回転した位置を、熔融ガラスの落下挿入位置としても良い。また割部材の数も、成形能率や熔融ガラスの粘性次第で変更することができる。
【００４５】
実施例９（図４）
図４に示す装置を用いて、プレス成形用プリフォームを製造した。
流出ノズルの直下に、第一の支持体（割部材）を配置した。また図３に示したような成形テーブルの円周上に１２個の球成形型を配置し、その真上に第二の支持体（割部材）を接近させて１個ずつ配置した。第一の支持体は、熔融ガラスを常時降下切断するために使うので、温度上昇による融着を防ぐために水冷機構を内蔵させた。一方、第二の支持体は、熔融ガラス塊を球成形型上で短時間浮上保持し、粘性上昇用に使用するため、熔融ガラスを支持する時間が短いので水冷機構は内蔵させなかった。但し図示しないが、第二の支持体には、表面から浮上ガスが噴き出るガス流路を内蔵させた。
【００４６】
まず、第一の支持体で熔融ガラス流の先端を支持し、次いで、第一の支持体を降下して、次々に熔融ガラス塊を分離した後（図４（ａ）〜（ｂ））、第一の支持体（割部材）を離間させ熔融ガラス塊を第二の支持体上に落下させた（図４（ｃ））。ガラスの種類と流出条件は実施例７と同様とした。熔融ガラス塊を浮上保持した第二の支持体をノズル直下から退避させた後、熔融ガラス流の真上から風冷ガスを吹き付け、熔融ガラスの粘性を上昇させた（図４（ｄ））。次に第二の支持体（割部材）を離間させ、熔融ガラス塊を球成形型に落下挿入し（図４（ｅ））、熔融ガラスの球状化を開始した（図４（ｆ））。第二の支持体は常に成形型上にあるので、第二の支持体（割部材）の離間タイミングは自由に設定できる。よって、成形したプリフォームに脈理や泡が見られた場合は、離間のタイミングを遅くしたり、上部からの風冷ガス流量を増やすことで抑制できる（風冷流量は、３〜１０リットル／分、本実施例の離間タイミングは２秒）。但し、離間タイミングが遅すぎる場合には、球状化が困難となりプリフォームがいびつになるので、適宜、最適化が必要である。また、第一の支持体への浮上ガス流入タイミングも、状況に応じて最適化すべきである。本実施例の熔融ガラスのように流出粘性が４ｄＰａ・ｓ程度の場合は、第一の支持体（割部材）を離間させる直前まで浮上ガス流入タイミングを遅らせることで、第二の支持体上に落下挿入する際の泡や脈理の発生を防止できる。
上記操作を２．６秒毎に繰り返し、次々に流下する熔融ガラスを１４６mm3（５５３ｍｇ）の球状プリフォームに成形した。なお成形した球状プリフォームには泡や脈理はなく、形状も良好であった。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明によれば、熔融ガラスから高品質のプレス成形用プリフォームおよび光学素子を高い生産性のもとに量産することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】実施例１〜６において使用した装置の概略図である。
【図２】実施例７において使用した装置の概略図である。
【図３】実施例８において使用した装置の概略図である。
【図４】実施例９において使用した装置の概略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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