(57)【要約】【課題】  高品質なガラス製の精密プレス成形用プリフォームの製造方法および光学素子を提供する。【解決手段】  流出パイプの流出口より流出する熔融ガラスから一定質量の熔融ガラス塊を分離し、該ガラス塊に風圧を加え、浮上させながらガラス製プリフォームに成形する精密プレス成形用プリフォームの製造方法において、流出パイプの下方に配した熔融ガラス支持体により熔融ガラス流の先端を受けて支持し、前記熔融ガラス支持体による支持を取り除いて熔融ガラス流の先端から前記熔融ガラス塊を分離する工程を乾燥ガスで満たされた密閉空間内で行うなどの、精密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されたプリフォームを精密プレス成形してなる光学素子である。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
流出パイプの流出口より流出する熔融ガラスから一定質量の熔融ガラス塊を分離し、該ガラス塊に風圧を加え、浮上させながらガラス製プリフォームに成形する精密プレス成形用プリフォームの製造方法において、
流出パイプの下方に配した熔融ガラス支持体により熔融ガラス流の先端を受けて支持し、前記熔融ガラス支持体による支持を取り除いて熔融ガラス流の先端から前記熔融ガラス塊を分離する工程を乾燥ガスで満たされた密閉空間内で行う
ことを特徴とする精密プレス成形用プリフォームの製造方法。
【請求項２】
流出パイプより熔融ガラス滴を滴下し、ガスを噴出する成形型で受けて前記ガスにより風圧を加えて浮上しながらガラス製プリフォームに成形する精密プレス成形用プリフォームの製造方法において、
前記熔融ガラス滴の滴下を乾燥ガスで満たされた密閉空間内で行うとともに、熔融ガラス滴の滴下経路を横切るように遮蔽体を設けて流出パイプを前記成形型より噴出するガスから遮蔽し、かつ熔融ガラス滴の滴下に同期して前記滴下経路から前記遮蔽体を取り除く
ことを特徴とする精密プレス成形用プリフォームの製造方法。
【請求項３】
流出パイプより熔融ガラス滴を滴下し、ガスを噴出する成形型で受けて前記ガスにより風圧を加えて浮上しながらガラス製プリフォームに成形する精密プレス成形用プリフォームの製造方法において、
前記熔融ガラス滴の滴下を乾燥ガスで満たされた密閉空間内で行うとともに、熔融ガラス滴の滴下経路を横切るように遮蔽体を設けて流出パイプを前記成形型より噴出するガスから遮蔽し、かつ前記遮蔽体上に熔融ガラス滴を滴下し、熔融ガラス滴の滴下に同期して前記滴下経路から前記遮蔽体を取り除く
ことを特徴とする精密プレス成形用プリフォームの製造方法。
【請求項４】
風圧を加えるためのガスが乾燥ガスである請求項１ないし３のいずれか１項に記載の精密プレス成形用プリフォームの製造方法。
【請求項５】
流出パイプの流出口より流出する熔融ガラスから一定質量の熔融ガラス塊を分離し、該ガラス塊に風圧を加えるためのガスを噴出する成形型で受けて、浮上させながらガラス製プリフォームに成形する精密プレス成形用プリフォームの製造方法において、
前記流出口の鉛直下方に開閉可能な開口部を有するカバーで流出口を含む空間を覆い、前記開口部を閉じた時に前記空間が密閉されるようにするとともに、前記空間内に乾燥ガスを供給し、前記開口部を閉じた状態で熔融ガラス塊を分離し、前記開口部を開いて開口部に近接して配置された乾燥ガスを噴出する成形型に該ガラス塊を移して成形する
ことを特徴とする精密プレス成形用プリフォームの製造方法。
【請求項６】
フッ素を含むガラスからなるプリフォームを成形する請求項１ないし５のいずれか１項に記載の精密プレス成形用プリフォームの製造方法。
【請求項７】
Ｂｉを含むガラスからなるプリフォームを成形する請求項１ないし６のいずれか１項に記載の精密プレス成形用プリフォームの製造方法。
【請求項８】
流出パイプの流出口より流出する熔融ガラスから一定質量の熔融ガラス塊を分離し、該ガラス塊に風圧を加えるためのガスを噴出する成形型で受けて、浮上させながらガラス製プリフォームに成形する精密プレス成形用プリフォームの製造方法において、
前記成形型から噴出するガスが乾燥ガスであり、前記ガラスがフッ素含有ガラスである
ことを特徴とする精密プレス成形用プリフォームの製造方法。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１項に記載の方法により製造された精密プレス成形用プリフォームを加熱し、精密プレス成形してなることを特徴とする光学素子。
【請求項１０】
請求項１ないし８のいずれか１項に記載の方法により製造された精密プレス成形用プリフォームを加熱し、プレス成形型を用いて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。
【請求項１１】
請求項１０に記載の光学素子の製造方法において、精密プレス成形用プリフォームをプレス成形型に導入し、前記プリフォームとプレス成形型を一緒に加熱し、精密プレス成形する、光学素子の製造方法。
【請求項１２】
請求項１０に記載の光学素子の製造方法において、精密プレス成形用プリフォームとプレス成形型を別個に加熱してから前記プレス成形型にプリフォームを導入し、精密プレス成形する、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、精密プレス成形用プリフォームの製造方法、光学素子およびその製造方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、高品質なガラス製の精密プレス成形用プリフォームを効率よく製造する方法、これらのプリフォームを精密プレス成形して得られた光学素子およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
撮像光学系をはじめ様々な光学系では、低分散性ガラスによって作られたレンズが必要とされている。このような低分散性光学ガラスには、一般に分散を小さくする目的でフッ素が導入されている。
近年、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラの小型化、高画素化、高性能化に伴い、低分散性ガラスにより作られた非球面レンズをはじめとするレンズの需要がますます多くなってきている。このような需要に応じるにはレンズ面などの光学機能面の形状を研削、研磨によって加工する方法では間に合わず、プリフォームと呼ばれるガラスを加熱
、軟化し、プレス成形型でプレスし、光学機能面を成形する精密プレス成形法（モールドオプティクス成形法とも呼ばれている。）によって高い生産性のもとに量産する方法が有効である（例えば、特許文献１参照）。
フッ素を含む低分散性ガラスからなるレンズを精密プレス成形法で作る場合、まずプリフォームと呼ばれるガラス成形体を作る。プリフォームは目的とする精密プレス成形品の質量と等しい質量をもち、内部および表面に失透、脈理、傷などの欠陥がないものが要求される。
【０００３】
プリフォームの作製には、次の２つの方法が考えられる。１つはガラスブロックを成形し、脈理などの欠陥が無い部分を切り出し、面取り加工や表面を光学研磨してプリフォームとする方法である。この方法では一個一個のプリフォームの表面を光学研磨するので非常に時間と手間がかかり、そのためコストも高くなるという問題がある。また研削、研磨の進行に合わせ、ガラスの質量も厳密に管理しなければならないという問題もある。
もう１つの方法は、熔融ガラスから目的とするプリフォームの質量と等しい質量の熔融ガラス塊を分離し、この熔融ガラス塊が冷却する過程でプリフォームに成形する方法であり、熱間成形法と呼ばれるものである。熱間成形法では、熔融ガラスから直接プリフォームを作ることができるので、生産性を向上させることができる。また、熔融ガラスを流出
ノズルから滴下させたり、流出ノズルから流下する熔融ガラスの先端を支持し、所定のタイミングで上記支持を取り除くことにより、熔融ガラス塊を高い質量精度で分離できる。
また、成形中にガラス塊表面が他の物体に極力触れないようにするため、ガラスに風圧を加えて浮上させた状態で成形することにより、極めて滑らかな表面をもつプリフォームを作ることができる。
【０００４】
熱間成形法はこのようにプリフォームの製造方法としては極めて優れたものであるが、フッ素などの揮発性の高い成分を含むガラスへの適用は、これまで困難であった。
例えば、需要が高い超低分散特性を有するガラスはガラス構造中にフッ素を含むことで前記特性を得ているが、熔融状態という極めて高温下のガラスにおいて、揮発により表面近傍のフッ素成分が減少することによりプリフォームの品質が著しく低下してしまう。そのため、高い生産性でプリフォームを製造できる方法でありながら、熱間成形法によりフッ素含有ガラスなどの高温反応性の高いガラスをプリフォームにすることは、実用化されていないのが実状である。
揮発のメカニズムに違いはあるが、硼素などの易揮発性成分を含むガラスを使用してプリフォームを熱間成形する場合にも揮発の問題がある。
【０００５】
【特許文献１】特許第３１５３８７１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような事情のもとで、本発明の第１の目的は、高品質なガラス製の精密プレス成形用プリフォームを効率よく製造する方法を提供することにあり、第２の目的は、上記プリフォームを精密プレス成形して得られた光学素子およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、フッ素含有ガラスや硼素含有ガラスなどのように熔融状態において高い反応性や揮発性を示すガラスを用いて精密プレス成形用プリフォームの熱間成形の可能性について鋭意研究を進めた。この過程でフツ燐酸塩ガラスからプリフォームを熱間成形し、その表面を詳細に調べたところ、一見して良好に成形されたと思われるプリフォームでも顕微鏡で拡大観察すると、微細な凸凹が鱗状に連なっているのが認められた。
さらに、このプリフォームを精密プレス成形してレンズを作ったところ、レンズの表面にくもり（散乱）を生じ、光学素子としては不適当なものであった。
レンズに成形後は微細な凹凸はなくなったが、プリフォーム表面の微細な凹凸は屈折率がゆらいだ層からなるため、レンズに成形後も散乱として残ることが分かった。
【０００８】
プリフォーム表面の微細な凸凹は、高温状態にあるガラス中のフッ素が冷却中に熔融ガラス表面から揮発するために生じるものと考えられる。熔融状態のガラス中に含まれるフッ素等の高反応成分は雰囲気中の水分と反応することによりＨＦなどが生成してガラス表面から離脱するためガラス表面の組成が変化し、ガラス表面に変質層が生じたり、フッ素等の高反応性成分がガラスから離脱する際に、先に説明したような鱗状の微細な凸凹や屈折率がうろこ状にゆらいだ層を発生したりする。したがって、表面の変質や凸凹発生を防止するには、流出直後のガラスが水分を豊富に含む雰囲気に極力触れないようにすればよく、更には揮発を抑制する目的で密閉空間とし、雰囲気の内圧を高めることが望ましい。
また、ガラス中の易揮発成分の蒸発を防止しても、ガラスが金型に接触した状態で成形するとプリフォーム表面には金型と接触した痕跡が凸凹となって残ってしまう。
【０００９】
したがって、フッ素含有ガラスなどの高温において反応性の高いガラスを熱間成形して高品質なプリフォームを作るには、
（ｉ）高温状態のガラスは乾燥雰囲気で満たされた密閉空間内で扱う。
（ｉｉ）ガラスが自然冷却しにくい比較的大きな質量の場合は、流出した熔融ガラスをガラスから熱を奪う物体に接触させて冷却した後に、プリフォームへの成形を開始する。プリフォームの成形は、他の物体との接触を極力避けるため、ガラスに風圧を加えて浮上させながら行う。
（ｉｉｉ）流出パイプから滴下する比較的質量の小さな熔融ガラス塊の場合は、熔融ガラス塊が滴下する過程で易揮発成分が蒸発しない温度にまで冷やしてから、風圧を加えて浮上させながらプリフォームの成形を開始することができる。
（ｉｖ）浮上成形のための浮上ガスが流出パイプの流出口に吹きかかると、プリフォームの質量変動や、脈理、失透などの原因になるため、流出口を浮上ガスから遮断する。
（ｖ）熔融ガラス塊は折れ込みが生じないよう、熔融ガラスからの分離から浮上開始までの間、その移動経路を垂直方向に制限することが望ましい。
以上のような配慮を行った結果、表面に微細な凸凹がなく、内部品質も良好な光学ガラス製の精密プレス成形用プリフォームを安定して生産することができることを見出した。
本発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。
【００１０】
すなわち、本発明は、
（１）流出パイプの流出口より流出する熔融ガラスから一定質量の熔融ガラス塊を分離し、該ガラス塊に風圧を加え、浮上させながらガラス製プリフォームに成形する精密プレス成形用プリフォームの製造方法において、
流出パイプの下方に配した熔融ガラス支持体により熔融ガラス流の先端を受けて支持し、前記熔融ガラス支持体による支持を取り除いて熔融ガラス流の先端から前記熔融ガラス塊を分離する工程を乾燥ガスで満たされた密閉空間内で行う
ことを特徴とする精密プレス成形用プリフォームの製造方法、
（２）流出パイプより熔融ガラス滴を滴下し、ガスを噴出する成形型で受けて前記ガスにより風圧を加えて浮上しながらガラス製プリフォームに成形する精密プレス成形用プリフォームの製造方法において、
前記熔融ガラス滴の滴下を乾燥ガスで満たされた密閉空間内で行うとともに、熔融ガラス滴の滴下経路を横切るように遮蔽体を設けて流出パイプを前記成形型より噴出するガスから遮蔽し、かつ熔融ガラス滴の滴下に同期して前記滴下経路から前記遮蔽体を取り除く
ことを特徴とする精密プレス成形用プリフォームの製造方法、
（３）流出パイプより熔融ガラス滴を滴下し、ガスを噴出する成形型で受けて前記ガスにより風圧を加えて浮上しながらガラス製プリフォームに成形する精密プレス成形用プリフォームの製造方法において、
前記熔融ガラス滴の滴下を乾燥ガスで満たされた密閉空間内で行うとともに、熔融ガラス滴の滴下経路を横切るように遮蔽体を設けて流出パイプを前記成形型より噴出するガスから遮蔽し、かつ前記遮蔽体上に熔融ガラス滴を滴下し、熔融ガラス滴の滴下に同期して前記滴下経路から前記遮蔽体を取り除く
ことを特徴とする精密プレス成形用プリフォームの製造方法、
（４）風圧を加えるためのガスが乾燥ガスである上記（１）ないし（３）項のいずれか１項に記載の精密プレス成形用プリフォームの製造方法、
（５）流出パイプの流出口より流出する熔融ガラスから一定質量の熔融ガラス塊を分離し、該ガラス塊に風圧を加えるためのガスを噴出する成形型で受けて、浮上させながらガラス製プリフォームに成形する精密プレス成形用プリフォームの製造方法において、
前記流出口の鉛直下方に開閉可能な開口部を有するカバーで流出口を含む空間を覆い、前記開口部を閉じた時に前記空間が密閉されるようにするとともに、前記空間内に乾燥ガスを供給し、前記開口部を閉じた状態で熔融ガラス塊を分離し、前記開口部を開いて開口部に近接して配置された乾燥ガスを噴出する成形型に該ガラス塊を移して成形する
ことを特徴とする精密プレス成形用プリフォームの製造方法、
（６）フッ素を含むガラスからなるプリフォームを成形する上記（１）ないし（５）項のいずれか１項に記載の精密プレス成形用プリフォームの製造方法、
（７）Ｂｉを含むガラスからなるプリフォームを成形する上記（１）ないし（６）項のいずれか１項に記載の精密プレス成形用プリフォームの製造方法、
（８）流出パイプの流出口より流出する熔融ガラスから一定質量の熔融ガラス塊を分離し、該ガラス塊に風圧を加えるためのガスを噴出する成形型で受けて、浮上させながらガラス製プリフォームに成形する精密プレス成形用プリフォームの製造方法において、
前記成形型から噴出するガスが乾燥ガスであり、前記ガラスがフッ素含有ガラスである
ことを特徴とする精密プレス成形用プリフォームの製造方法、
（９）上記（１）ないし（８）項のいずれか１項に記載の方法により製造された精密プレス成形用プリフォームを加熱し、精密プレス成形してなることを特徴とする光学素子、
（１０）上記（１）ないし（８）項のいずれか１項に記載の方法により製造された精密プレス成形用プリフォームを加熱し、プレス成形型を用いて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、
（１１）上記（１０）項に記載の光学素子の製造方法において、精密プレス成形用プリフォームをプレス成形型に導入し、前記プリフォームとプレス成形型を一緒に加熱し、精密プレス成形する、光学素子の製造方法、および
（１２）上記（１０）項に記載の光学素子の製造方法において、精密プレス成形用プリフォームとプレス成形型を別個に加熱してから前記プレス成形型にプリフォームを導入し、精密プレス成形する、光学素子の製造方法
を提供するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の精密プレス成形用プリフォームの製造方法によれば、フッ素含有ガラスのような易揮発性、高反応性を有する成分を含む熔融ガラスからでも直接、高品質かつ高い質量精度のプリフォームを作製することができる。
また、本発明の精密プレス成形用プリフォームによれば、精密プレス成形によって表面、内部とも高品質なガラス製の光学素子を提供することができる。
さらに、本発明の光学素子によれば、光学機能面の形状加工に研削、研磨加工が全く必要のない、表面および内部品質に優れたフツ燐酸ガラス製の光学素子を提供することができる。
また、本発明の光学素子の製造方法によれば、光学機能面の形状加工に研削、研磨加工が全く必要のない、表面および内部品質に優れたフツ燐酸ガラス製の光学素子の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
最初に精密プレス成形用プリフォームの製造方法について詳細に説明する。
［精密プレス成形用プリフォームの製造方法］
本発明において精密プレス成形とは光を屈折させたり、反射させたり、回折させたり、透過したりする光学的機能を備える光学機能面をプレス成形によって形成するプレス成形法のことで、一般にモールドオプティクス成形あるいはモールドプレス成形と呼ばれている。この精密プレス成形では光学機能面（例えば、非球面レンズの非球面などのレンズ面
、回折格子の微細な凹凸が形成された面など）の形状をプレス成形で決定するため、研削、研磨により光学機能面を設計形状に加工する必要がない。また、精密プレス成形ではプレス成形品の質量に等しく調整されたガラス成形体を加熱し、加圧によって変形可能な温度にしてプレス成形型でプレスする。このガラス成形体を精密プレス成形用プリフォームというが、以下、単にプリフォームと称することがある。
【００１３】
プリフォームは前記のように高い質量精度を有し、脈理、失透、傷、ヒビ割れなどがない内部品質ならびに表面状態が良好なもののみ使用される。
（プリフォーム製法１について）
プリフォームの製造方法の第1の方法（以下、プリフォーム製法１と呼ぶ。）は、流出パイプの流出口より流出する熔融ガラスから一定質量の熔融ガラス塊を分離し、該ガラス塊に風圧を加え、浮上させながらガラス製プリフォームに成形する精密プレス成形用プリフォームの製造方法において、流出パイプの下方に配した熔融ガラス支持体により熔融ガラス流の先端を受けて支持し、前記熔融ガラス支持体による支持を取り除いて熔融ガラス流の先端から前記熔融ガラス塊を分離する工程を乾燥ガスで満たされた密閉空間内で行うことを特徴とするものである。
【００１４】
熔融状態のガラス中に含まれるフッ素等の高反応性成分は雰囲気中の水分と反応することによりＨＦなどが生成してガラス表面から離脱するためガラス表面の組成が変化し、表面に変質層が生じたり、高反応性成分がガラスから離脱する際に、先に説明したような鱗状の微細な凸凹を発生したりする。そのため、プリフォーム製法１では流出直後のガラスを乾燥ガスで満たされた密閉空間内で扱う。
乾燥ガスの作り方としては、例えば、乾燥剤中を通してガス中の水分を除去したり、液化ガスを蒸発させる方法が挙げられる。液化ガスの例としては、液体窒素、液体炭酸ガスを好ましい例として示すことができる。尚、液体炭酸ガスは、高圧下で、炭酸ガスを液化したものである。
乾燥ガスとしては水分含有量が４００ｐｐｍ以下であることが好ましく、３８０ｐｐｍ以下であることがより好ましい。乾燥ガスの水分含有量の下限には特に制限はなく、理想的には０ｐｐｍであるが、大量に入手できる乾燥ガスの水分含有量は１００ｐｐｍ以上のものである。また、乾燥ガスとして露点が−３０℃以下のガスを用いることも好ましい。
乾燥ガスの露点の下限には特に制限はないが、大量に入手できるガスの露点の下限は、−８０℃程度である。さらに、乾燥ガスとして高圧ガスを使用することもできる。例えば、高圧ヘリウムガス、高圧アルゴンガスを使用する場合は、露点が−６０℃のグレードや、超高純度グレード（露点が−８０℃）を指定すればよい。したがって、これらの高圧ガス
からガスを乾燥ガスとして利用することもできる。但し、高圧ガスは容器の保存状況によっては、露点が上昇することがあるので、十分に管理された高圧ガス容器からのガスを使用することが好ましい。また、水分含有量または露点が上記範囲に入らないガスであっても、合成ゼオライト等の乾燥剤を充填したカラムを通過させて、水分含有量または露点が所定の値になったガスを乾燥ガスとして使用することもできる。
ガスの種類としては、窒素ガス、不活性ガス（例えば、アルゴンガス、ヘリウムガスなど）、炭酸ガスあるいは前記ガスを混合したガス、窒素と酸素の混合ガスのように前記いずれかのガスと酸素を混合したガス、空気などを例示できる。
【００１５】
プリフォーム製法１では、清澄、均質化した熔融ガラスを用意し、温度制御された白金合金製などの流出パイプから一定の流出速度で連続して熔融ガラスを流下させる。そして流出パイプの下方で待機する熔融ガラス支持体の上面で流下する熔融ガラス流の先端を受けて直接支持する。つまり、熔融ガラス流の先端と熔融ガラス支持体が接触した状態で上記支持を行う。
熔融ガラス支持体は複数の割り部材から構成されており、各割り部材が相互に離間したり密着する機能を備えている。熔融ガラス流の先端を受ける際には各割り部材を相互に密着させ、割り部材の境界部分で熔融ガラス流の先端を受けて支持する。この状態で前記支持体と熔融ガラス流の先端は直接接触しているため、流出時の粘度が低いガラスであっても熔融ガラス流の先端の粘度が上昇し、割り部材間に侵入することがない。また割り部材との接触で熔融ガラス塊の粘性が上昇するので、以下に説明する成形型に熔融ガラス塊を移す際に発生しやすいガラスの折れ込みを効果的に防止することも可能となる。また、熔融ガラス塊の粘性上昇（温度低下）によって表面からフッ素などの易揮発成分の揮発が減らすこともできる。割り部材は熔融ガラスとの融着を防止するとともに上記効果を得やすくするため、冷却することが好ましい。冷却方法としては割り部材を水冷する方法、割り部材を空冷する方法、割り部材表面を黒色として放射率を高める方法、前記方法の組合せなどを例示することができる。割り部材を水冷や空冷する場合、割り部材内部に流路を設け、その中に冷却水や冷却ガスを流せばよい。また、熔融ガラス支持体としては耐熱性の金属、カーボン、セラミックスなどを例示できる。なかでも耐熱性、熱伝導性を考慮すると耐熱性ステンレス鋼が好ましい。
【００１６】
熔融ガラス流の先端を受けて支持した後、所定量の熔融ガラス塊が得られるタイミングで熔融ガラス支持体による支持を取り除き、熔融ガラス塊を分離する。熔融ガラス支持体による支持を取り除く具体的な方法としては、熔融ガラス支持体を降下する方法および熔融ガラス支持体を横方向に移動する方法がある。
熔融ガラス支持体を降下する方法においては、熔融ガラス支持体を鉛直下方に降下することが好ましい。熔融ガラス支持体を鉛直下方に降下させると熔融ガラス流の先端と流出パイプ側の間にくびれが生じ、さらに降下を続けることによってくびれが大きくなり、先端が分離して熔融ガラス支持体上に所定量の熔融ガラス塊が得られる。
熔融ガラス支持体を降下する際は、自然にガラス流が切断される降下の距離と速度を選べば良い。
熔融ガラス塊の量を一定にするため、熔融ガラス流の先端を受ける位置および熔融ガラス支持体の降下条件は一定とし、降下の周期も一定にする。
熔融ガラス支持体を横方向に移動する方法においては、熔融ガラス支持体は瞬時に横方向に移動させることが好ましい。この方法では、ガラス塊の分離と以下に示すガラス塊の落下を同時に行うことができる。
この方法においても、熔融ガラス塊の量を一定にするため、熔融ガラス流の先端を受ける位置および降下の周期も一定にする。
次に割り部材を相互に離間し、離間した割り部材の間から熔融ガラス塊を鉛直下方に落下させる。熔融ガラス流の分離が終了する前に割り部材を離間させて熔融ガラス塊を落下させてもよい。また上述の通り割り部材を降下させず、割り部材を一定時間おきに開いてガラス流を切断してもよいし、割り部材の降下と割り部材の一定時間おきの離間を組合せる方法で熔融ガラス塊を分離してもよい。
【００１７】
割り部材の数は幾つでもよいが、上記一連の動作を確実かつ容易に行うという観点から２つの割り部材で熔融ガラス支持体を構成することが好ましい。その際、割り部材を密着させた状態における割り部材の境界は直線とすることが両部材を密着させる上から好ましい。また２つの割り部材の上面を平面にするとともに、前記２つの上面がなす角度を９０°〜１８０°、２つの割り部材の境界を通る仮想的な平面に対し、上記２つの面が対称であることが望ましい。その他、割り部材を相互に密着した状態で、割り部材の合わせ面に熔融ガラスを溜めるためのくぼみを形成してもよく、また、割り部材が開いた際の容器内の密閉性を高めるため、中央に穴を有するカバーを割り部材上に装着してもよい。このような熔融ガラス支持体を使用することにより、熔融ガラス流の先端を安定して支持できるとともに、割り部材を離間したときに熔融ガラス塊を鉛直下方に落下させることができる。
なお前記降下の前に熔融ガラス支持体を熔融ガラス流の流出速度よりも小さな速度で鉛直下方に降下させてもよい。このような操作により、熔融ガラス溜まりに流出パイプ先端が埋もれ脈理が発生することを防止することができる。
【００１８】
熔融ガラス支持体下方には成形型が待機し、落下する熔融ガラス塊を受け取る。熔融ガラスは流出パイプから流出し、成形型に落下するまで終始、鉛直下方に沿った経路をたどる。そのため熔融ガラス流、熔融ガラス塊に働く外力の水平方向成分を極小にすることができ、ガラス成形体に折れ込みなどの欠陥発生を防止することができる。
熔融ガラス塊を受けてガラス成形体に成形する成形型の底部にはガス噴出口が設けてあり、そこから成形型上のガラス（熔融ガラス塊およびガラス成形体を一括して呼ぶ。）に上向きの風圧を加えて浮上させるためのガスを噴出してガラスを浮上させながら成形を行う。なお、前記ガス（以下、浮上ガスという。）が流出パイプに吹きかかるとパイプや流下する熔融ガラス流の温度が低下したり、熔融ガラス流の流下を不安定にするため、熔融ガラス塊を落下した後、直ちに割り部材を相互に密着して浮上ガスを遮ることが望ましい。
【００１９】
なお浮上ガスとしても乾燥ガスを使用することが好ましい。その場合、上記密閉空間内を満たす乾燥ガスと同種のガスを使用することが望ましい。
なお、ガス噴出口は複数の細孔が選択的に開口されたものであってもよいし、成形型の凹部を多孔質材料から形成し、凹部全体からガスを噴出してもよいし、１つの細孔であってもよい。選択的に開口した複数の細孔からガスを噴出する方法および多孔質型全面からガスを噴出させる方法は、熔融ガラス塊には広い範囲にわたり上向きの風圧が加わるため、回転対称軸を一つ有し前記回転対称軸を含む断面における輪郭が外側に凸になっている回転体にガラスを成形する場合に好適である。なお、複数の細孔は、成形型の凹部には凹部の中心に対して対称となるように配することが好ましい。
【００２０】
一方、成形型の凹部の中心に細孔を１つ設けてガスを噴出することにより、成形型の凹部内でガラスを回転しながら成形することができる。この方法は球状のガラス成形体を成形する場合に適している。
成形型の材質としては、ステンレス鋼などの耐熱性金属、カーボンなどを用いることができる。また成形型に移された熔融ガラス塊は流出時よりも低温になっているが、依然として高温であり、融着のおそれがある。そのため成形型の温度を３００℃以下にコントロールして確実に融着を防止することが好ましい。また、融着を防止するために成形型の表面にはダイヤモンド様カーボン膜などの膜を設けることが望ましい。
【００２１】
熔融ガラス塊を熔融ガラス支持体で支持する際、前記支持体をガラス塊に直接接触することがガラス塊の冷却を促進する上から好ましい。その場合、熔融ガラス支持体の熔融ガラスに接触する面、成形型の熔融ガラス塊に接触する面には、融着を防止するためにダイヤモンド様カーボン膜などの膜を設けることが望ましい。また、上記面を鏡面仕上げすることが望ましい。熔融ガラス支持体を離間させて、熔融ガラス塊を落下させる際、割り部材表面でガラスの融着が発生したり、熔融ガラスの滑りが悪い場合は、熔融ガラス塊に働く外力の水平方向成分が大きくなり、ガラス成形体に折れ込みなどの欠陥が発生する危険性が増える。よって融着防止と滑り向上の目的で、割り部材表面にダイヤモンド様カーボンをコーティングすること、割り部材を冷却すること、割り部材表面を研磨することが特に好ましい。
【００２２】
また、ガラスの折れ込み防止をより確実に行う上から熔融ガラス塊を成形型の中心に落下させることが好ましく、上記の手段がポイントとなる。
次々と分離、落下する熔融ガラス塊を受けるため、熔融ガラス支持体の下方に複数の成形型を順次移送する。具体的にはターンテーブル上に複数の成形型を等間隔に配置し、熔融ガラス塊の落下時に空の成形型が待機するようにすればよい。このようにして複数の成形型に熔融ガラス塊を分配し、ガラス成形体を成形する。
成形されたガラス成形体は外力によって変形しない温度にまで成形型上で冷却してから取り出し、徐冷する。
【００２３】
ここで、図１は、プリフォーム製法１の１例を示す製造工程図であって、上記熔融ガラス塊を分離する工程を乾燥ガスで満たされた密閉空間内で行うには、この図１に示すように流出パイプ２の先端、熔融ガラス支持体３ａ（図では割り部材）で形成された空間を乾燥ガスで満たす。プリフォームを成形する成形型１は全て密閉容器内に入れて、その中を乾燥ガスで満たす方法が望ましいが、成形型１のガラスを成形する空間に乾燥ガスを流しておく方法でも十分効果がある。上記密閉空間を必要最小限にするため、流出パイプ２の先端と熔融ガラス支持体３ａの熔融ガラス塊４ａを載せる部分を囲むようにカバー５（図ではガラスカバー）で覆う。熔融ガラス支持体３ａを構成する割り部材を互いに密着した状態でカバー５と熔融ガラス支持体３ａによって密閉空間が形成される。この密閉空間内を乾燥ガス６で満たせば、熔融ガラス塊４ａの分離は上記割り部材３ａが互いに密着した状態で行われるので、ガラスの温度が高く外気との反応性が高い段階の熔融ガラス塊の分離工程を乾燥ガスで満たされた密閉空間内で行うことができる。
図２は、熔融ガラス流を受ける割り部材の形状の別の例を示す説明図であって、この図２においては、熔融ガラス支持体３ｂを２つの割り部材で構成し、熔融ガラス４を受ける面を傾斜させている。そして、所定量の熔融ガラス塊４ａを分離できるタイミングで、割り部材３ｂを降下させないで、相互に離間することにより熔融ガラス下端部の支持を取り外し、熔融ガラス塊４ａを分離し、成形型１の中央に自然落下させる。
【００２４】
上記カバー５として、透明容器、例えばガラス容器が好ましい。カバー５を透明にすることにより、流出状態を外部から観察することができる。また図１および図２ではガラスカバー５内の密閉性を高めるために、ガラスカバー５と割り部材３ａ、３ｂの間をテフロン（登録商標）製などの弾力がある素材で構成したスカート８で隙間無くつなぎ、割り部材が降下したり、相互に離間したときでもガラスカバー５と割り部材３ａ、３ｂの間に隙間ができないようにしている。このように、隙間を小さくすることで、カバー内の内圧を外気圧より高くすることも可能となり、大気がカバー内に侵入しにくくなる。
なお、流出パイプの先端外周に熔融ガラスが濡れ上がる場合がある。このような場合、濡れ上がりを抑制するために熔融ガラスが濡れ上がる部分も上記密閉空間内に含まれるようにすることが好ましい。
【００２５】
次に密閉容器内に供給する乾燥ガスの温度について説明する。乾燥ガスを流出パイプから離した位置に供給する場合又は、流出パイプに耐熱カバーを装着している場合には乾燥ガスの温度は特に制限はなく室温程度でもよい。上記ガスを流出パイプ近傍から供給する場合には、パイプへの揮発成分の付着を防止するため、ガスの温度を成形するガラスの軟化温度以上にすることが好ましく、流出ガラス温度にすることがより好ましい。
図１で示すように、熔融ガラス支持体３ａを構成する割り部材を離間して熔融ガラス塊４ａを鉛直下方に落下して成形型１の中心に導入した後、上記割り部材は直ちに相互に密着させる。したがって、カバー５を用いて流出パイプ２の先端と熔融ガラス支持体３ａの上部を密閉する構造でも熔融ガラス塊を落下させる時を除き、カバー５で覆われた空間を密閉状態に保つことができる。また割り部材を離間した時でもカバー内から乾燥ガスが流れ出しているのでカバー５で覆われた空間内に浮上ガス９は流れ込みにくい。さらに浮上ガスが流れ込んだとしてもそのガスも乾燥ガスであるので密閉空間内は乾燥ガスで満たされた状態を保つこともできる。
【００２６】
以上、プリフォーム製法１によれば、大気との反応性が高い流出直後の熔融ガラスを乾燥ガスで満たされた密閉空間内で扱うため、表面が滑らかで欠陥のないプリフォームを成形することができる。また、熔融ガラス塊を上記密閉空間内で熔融ガラス支持体に直接接触させることによりガラスの熱を奪い、成形型に導入する前にフッ素などの高反応性成分や易揮発性成分が後発しにくい温度域にまでガラス表面を冷却することができる。そのため、全表面が熔融状態のガラスが固化して形成されたものであり、鱗状の微細な凹凸のない、微視的に見ても滑らかなプリフォームを製造することができる。
一方、成形型の凹部の中心に細孔を１つ設けてガスを噴出することにより、成形型の凹部内でガラスを回転させながら成形することができる。この方法は球状のガラス成形体を成形する場合に適している。
【００２７】
なお、プリフォーム製法１は、比較的大きな質量のプリフォームを製造する場合に適している。プリフォーム質量の好ましい範囲は２００ｍｇ〜１０ｇである。また、質量精度は±２％以内であることが好ましく、±１％以内であることがより好ましい。
（プリフォーム製法２について）
プリフォームの製造方法の第２の方法（以下、プリフォーム製法２と呼ぶ。）は、流出パイプより熔融ガラス滴を滴下し、ガスを噴出する成形型で受けて前記ガスにより風圧を加えて浮上しながらガラス製プリフォームに成形する精密プレス成形用プリフォームの製造方法において、前記熔融ガラス滴の滴下を乾燥ガスで満たされた密閉空間内で行うとともに、熔融ガラス滴の滴下経路を横切るように遮蔽体を設けて流出パイプを前記成形型より噴出するガスから遮蔽し、かつ熔融ガラス滴の滴下に同期して前記滴下経路から前記遮蔽体を取り除くことを特徴とする製造方法である。
プリフォーム製法２においてもプリフォーム製法１と同様の理由から、同製法１と同様の乾燥ガスを使用する。
熔融ガラス滴の滴下に同期して滴下経路から遮蔽体を取り除くとは、熔融ガラス滴を滴下することと滴下経路から遮蔽体を取り除くことを同時に行うことを意味するものでなく、熔融ガラス滴の滴下のタイミングによって遮蔽体を取り除くタイミングを決めることを意味する。この滴下のタイミングに対する遮蔽体を取り除くタイミングの相違により、プリフォーム製法２の好ましい形態として、熔融ガラス滴の滴下と熔融ガラス滴の滴下経路から遮蔽体を取り除くことを同時に行う第１の形態と、遮蔽体上に上記ガラス滴を滴下した後、熔融ガラス滴の滴下経路から遮蔽体を取り除く第２の形態を挙げることができる。
【００２８】
図３は、プリフォーム製法２の第１の形態の１例を示す製造工程図である。
プリフォーム製法２の第１の形態においても、図３に示したように、清澄、均質化した熔融ガラスを用意し、温度制御された白金合金製などの流出パイプ２から一定の流出速度で熔融ガラス４を流出させる。そして流出パイプ２の下方で待機する成形型１のガス噴出口が設けられた成形部に熔融ガラス滴を滴下する。成形型１は複数用意し、流出パイプ２の下方の熔融ガラス滴を受ける位置（滴下位置という。）で熔融ガラス滴４ｂを受けると滴下位置から搬出され、空の成形型が滴下位置に搬送される。このようにして複数の成形型を順次、滴下位置に搬送して熔融ガラス滴４ｂを次々と受ける。成形型上の熔融ガラス滴はガス噴出口から上向きに噴出するガス（浮上ガス）９により上向きの風圧が加えられ、浮上しながらガラス成形体に成形される。固化したガラス成形体は成形型から取り出され、再度、滴下位置に戻される。
【００２９】
このように複数の成形型を循環して使用するが、ガス噴出口からは浮上ガスが噴出しているため、成形型が滴下位置に来ると浮上ガスが流出パイプに吹きかかり、流出条件、滴下条件を不安定にする。
ここで流出条件が不安定になるという意味を具体的に説明する。浮上ガスが流出パイプの先端に吹きかかると、ガスにより流出パイプ先端が冷やされるため、流出パイプの温度が変動し、ガラスの流出量が変動する。但し滴下重量は、ガラスの流出量の変動幅が小さい場合は大きくは変動しない（理由は後述する）。一方、流出パイプ先端の温度が低下す
ると、流出口で熔融ガラスの結晶が析出することがあり、この場合は、滴下重量が大きくなったり、ガラス成形体に脈理が発生したりする。前記したガラス組成は、一般に流出温度域で結晶化しやすいため、流出パイプ先端の温度低下は大きな問題である。
【００３０】
次に滴下条件が不安定になるという意味を具体的に説明する。液滴の重量は、流出口の外径（Ｄ）、ガラスの表面張力（γ）、重力加速度（ｇ）により決まる（式１）。厳密にはガラス流量が多いほど液滴重量は重くなるが、流量変化が小さい場合は液滴重量の変動要因とはならず影響は無視できる。一方、γは温度に依存するので、温度変動が大きいと、液滴重量が変動する原因となる。ｇは地球上では一定であるが、浮上ガスが液滴先端にかかると液滴を持ち上げる力となるので、みかけ上、ｇが小さくなったのと同じ影響を受ける。つまり液滴の下方から浮上ガスがかかると、液滴重量は重くなる。但し浮上ガスの流れが乱れており、液滴を持ち上げる力が一定でないため、浮上ガスを遮断した場合より滴下重量が変動しやすくなる。
【００３１】
液滴重量＝πＤγ／ｇ        ……（１）
本発明では浮上ガス９が流出パイプ２に吹きかからないようにするため、この図３に示すように、流出パイプ２と成形型１の間に遮蔽体または支持体３ｃ（図では割り部材）を設け、流出パイプ２を浮上ガス９から遮蔽すると同時に、カバー５と遮蔽体３ｃで流出パイプ先端を含む密閉空間を形成する。密閉空間内に乾燥ガスを満たすため、カバー内
に一定流量の乾燥ガス６を流す。乾燥ガスの流量を一定に制御することにより、流出パイプ先端部の温度変動を小さくすることもできる。また
、前記遮蔽を十分なものにするため、遮蔽体３ｃは熔融ガラス滴の滴下経路を横切るように配置し、滴下に同期して滴下経路から遮蔽体３ｃを取り除くようにする。具体的には、遮蔽体３ｃを複数の割り部材で構成し、前記割り部材同士を密着させて噴出するガス９から流出パイプ２を遮蔽するとともに、熔融ガラス滴４ｂの滴下に同期して前記割り部材を
相互に離間して、離間した割り部材の間を熔融ガラス滴４ｂが落下するよう遮蔽体３ｃを配置する。または、遮蔽体を支持体として使用し、滴下したガラス液滴を受けて支持し、ある程度冷却した後、支持体としての割り部材を相互に離間して、離間した割り部材の間を熔融ガラス滴が落下するよう支持体を配置する。確実かつ容易に上記操作を行うには２
つの割り部材により遮蔽体を構成することが好ましい。
このように浮上ガスから流出パイプを遮蔽することにより、熔融ガラスの流出条件、熔融ガラス滴の滴下条件を安定させ、ガラス成形体の質量精度を向上させることができる。なお、前記質量精度としては目標とする質量の±１％以内の範囲とすることが望ましい。
【００３２】
プリフォーム製法２の第２の形態は、流出パイプより熔融ガラス滴を滴下し、ガスを噴出する成形型で受けて浮上しながら成形するプリフォームの製造方法である点は上記プリフォーム製法２の第１の形態と同様である。
図４は、プリフォーム製法２の第２の形態の１例を示す製造工程図である。
この図４に示すように、熔融ガラス滴４ｂの滴下経路を横切るように支持体３ｂ（図では割り部材）を設けて流出パイプ２を前記成形型１より噴出するガス９から遮蔽するとともに、滴下した熔融ガラス滴４ｂを前記支持体３ｂで直接受けた後、前記支持体３ｂを取り除くことにより、鉛直下方に落下する熔融ガラス滴４ｂを成形型１で受け、成形する。上記支持体３ｂはプリフォーム製法２の第１の形態における遮蔽体の機能とともに滴下した熔融ガラス滴４ｂを直接受けて支持する機能も果たす。なお、図４に示す方法では、支持体３ｂの熔融ガラス滴を受ける面は傾斜しており、２つの割り部材を密着させた位置に熔融ガラス滴４ｂが安定してすわるようにしている。このようにすることにより、熔融ガラス滴４ｂを成形型１の所望の位置、好ましくは成形型の中心に自然落下するようにしている。
なお、図３や図４においてもガラスカバー５と割り部材３ｃ、３ｂの間にテフロン（登録商標）などの弾力素材のスカートを隙間無く取り付けてカバー内の密閉性をより向上させてもよい。
なお、上記支持体の構造や形状、材質、冷却方法は、プリフォーム製法１と同様にすればよい。
【００３３】
プリフォーム製法２の第１の形態において、成形型のガス噴出口が設けられた成形部に流出パイプから熔融ガラス滴を滴下することが好ましく、第２の形態において、成形型のガス噴出口が設けられた成形部に支持体で受けた熔融ガラス滴を滴下することが好ましい。
【００３４】
上記第２の形態には次のようなメリットがある。流下時の粘度が極端に低いガラスを、ガスを吹き出している成形型に直接挿入した場合、型中央に挿入したとしても折れ込み脈理や泡が発生する場合がある。特に球状のプリフォームを成形する場合には、成形型内で熔融ガラスを高速回転させる必要があるので、折れ込み脈理や泡が発生する可能性がある
。そこで成形型で球状化する前に、熔融ガラスの粘性を少しでも増大させておく必要がある。この方法では、熔融ガラスを成形型に挿入する前に支持体上に保持し、接触面から熔融ガラスの熱を奪うことで熔融ガラスを冷却する。このようにすれば折れ込み脈理や泡発生を防止しつつ、フッ素のような易揮発、高反応性成分のガラスからの離脱も低減するこ
とができる。冷却の手段は他にも考えられるが、例えばガスを吹きかける方法では、流出口を冷やしてしまう危険性がある。また多孔質材料からなる支持体を用い、多孔質材料から吹き出すガスで熔融ガラスを非接触状態で支持し冷却する方法も考えられる。しかしガスで流出口を冷やしてしまう危険性がある他、非接触状態だと冷却速度が小さいため、滴
下間隔を遅くしなければならず、生産性が低下してしまう問題がある。
つまり熔融ガラスの粘度を短時間で確実に増大させ、流出口を冷やす可能性が無いという理由から、第２の形態が好適である。
また前記のように、熔融ガラスを成形型に落下挿入する際には、型の中央にできるだけ遅い速度即ち自然落下させることが望ましい。このような条件を実現するため、支持体を複数の割り部材で構成し、前記割り部材同士を密着させて密着部で熔融ガラスを受け、割り部材を相互に離間して、離間した割り部材の間を熔融ガラス滴が落下させる方法を用いる。このようにすることにより、熔融ガラス滴の落下距離を小さくできる他、熔融ガラス滴を自然落下させることができ、熔融ガラス滴に衝撃を与えることなく真下に自然落下させることができる。なお、支持体にはプリフォーム製法１で使用する熔融ガラス支持体と同じものを使用することができる。
【００３５】
第２の形態において、支持体を構成する割り部材は耐熱性がある金属材料、カーボン、セラミックスなどから構成し薄板状に加工する。熔融ガラスとの接触部は内部に水またはガスを流して冷却し、ガラスとの融着を防ぐ。冷却速度を制御するため、水温を制御することも有効である。また滴下された熔融ガラス塊の位置が安定するよう、割り部材は密着部に向けて傾斜させ、熔融ガラスの支持位置を低くする。面は平面である必要はなく、曲面であってもよい。また熔融ガラスとの接触部に窪みを形成してもよい。
また割り部材の離間時に熔融ガラスに加わる水平方向の力を低減するため、熔融ガラスを支持する面は研磨面とし、融着防止と低摩擦特性を有するコーティングを行うことが望ましい。
成形型の材質や成形面に設ける膜、成形型の移送方式としては、プリフォーム製法１と同様のものとすればよい。
上記方法は熔融ガラスの流出条件、熔融ガラス滴の滴下条件の変動により質量精度や品質が低下しやすいガラスの成形にも適している。
【００３６】
ここで、上記熔融ガラスを滴下する工程を乾燥ガスで満たされた密閉空間内で行うには、流出パイプの先端、遮蔽体、プリフォームを成形する成形型を全て密閉容器内に入れて、その中を乾燥ガスで満たしてもよい。あるいは上記のように密閉空間を必要最小限にするため、流出パイプの先端を含む空間をカバーで覆い、熔融ガラス滴の落下を妨げないようにカバー下部に開口部を設け、上記遮蔽体でカバー開口部を塞ぐ。熔融ガラス滴を成形型へ落下させる際を除き、前記カバーと遮蔽体により流出パイプ先端を含む空間は密閉状態になる。この密閉空間内に乾燥ガスを満たし、熔融ガラスを滴下する。
なお、カバーとしては透明容器を使用することが好ましく、ガラス容器を使用すればよい。このようにすると流出状態を外部から観察することができる。
このようにして熔融ガラス滴を成形型に送り出すまでを乾燥ガス雰囲気中で扱うことができる。
なお、上記乾燥ガスは、プリフォーム製法１の乾燥ガスと同様にすればよい。また、浮上ガスも上記乾燥ガスを使用することが望ましい。
以上、プリフォーム製法２によれば、流出直後の熔融ガラスを乾燥ガスで満たされた密閉空間内で扱うため、表面が滑らかで欠陥のないプリフォームを成形することができる。
【００３７】
また、滴下重量程度の熔融ガラス滴が有する熱量はプリフォーム製法１によって得られる熔融ガラス塊のもつ熱量に比べて小さいので、成形型に導入する前にフッ素などの易揮発性成分が揮発しにくい温度域にまでガラス表面を冷却することができる。しかし、熔融ガラス滴を遮蔽体に直接接触させる第２の形態によってより一層ガラスの冷却が促進されるので、易揮発性成分の揮発をより低減することができる。以上のようにプリフォーム製法２によれば、全表面が熔融状態のガラスが固化して形成されたものであり、鱗状の微細な凹凸のない、微視的に見ても滑らかなプリフォームを製造することができる。
プリフォーム製法２の乾燥ガスにおいても、プリフォーム製法１の乾燥状態のガスを使用することができる。
プリフォーム製法２は、比較的小さな質量のプリフォームを製造する場合に適している。プリフォーム質量の好ましい範囲は５〜６００ｍｇである。
【００３８】
また、プリフォーム製法１、２のいずれにおいても、成形型に落下させた時点では、熔融ガラス塊（滴）は流出直後ほどではないが高温である。そして、浮上ガスはガラスの下面にのみかかるため、成形型の周囲の雰囲気を上記乾燥ガス雰囲気として成形を行うことが好ましい。より簡易的な方法ではあるが、上記いずれかのガスを成形型上のガラス上面に吹き付ける方法は効果的である。
プリフォーム製法１、２のいずれも、折れ込みが発生しやすい流出粘度が低いガラスの成形にも適しており、流下時の粘度が０．５〜５０ｄＰａ・ｓ程度の熔融ガラスから質量精度の高い、高品質なプリフォームを成形することもできる。
【００３９】
上記のような流出粘度が低いガラスでは、球状のプリフォームを成形する場合、図１のようなロート状穴を有する成形型に熔融ガラス塊（滴）を挿入し球状化を行う。熔融ガラス塊（滴）の挿入時において、型中央に熔融ガラス塊（滴）を挿入できれば、吹き上げるガス流に支えられ着地するため、熔融ガラスが折れ込んで泡や脈理が発生する危険性は低くなる。
しかしロート状の穴の入り口や壁に当たる状態で熔融ガラス塊（滴）が落下した場合は、壁とガラスの摩擦抵抗や瞬間的な融着により、熔融ガラス塊（滴）が引き伸ばされることがある。このような場合は、着地までにガラスが折れ込み、泡や脈理を生じやすくなる。このような問題は、流下時の粘度が低いガラスに特有の問題であり、粘度が５０ｄＰａ・ｓ以上のガラスでは殆ど問題にならない。 
そこで、流出パイプの真下に成形型を配置し、熔融ガラス塊（滴）を型に挿入する際の折れ込みや泡の発生を防いでいる。しかし、成形型からの浮上ガスが流出パイプの流出口にかかると、プリフォームの質量変動やガラスの品質低下などの問題が発生するため、ガラスを浮上させるためのガスをプリフォーム製法１においては熔融ガラス支持体によって、プリフォーム製法２においては遮蔽体によって遮断し、流出パイプにかからないようにしている。プリフォーム製法２において、浮上ガスを遮蔽する目的だけのために使用する遮蔽体は、薄い板状のものとし、熔融ガラス滴の落下距離を可能な限り小さくすることが望ましい。遮蔽板の材質は、熔融ガラスが接触した場合を考慮し、耐熱性金属材料などを使用すればよい。
また滴下と同期させ高速で遮蔽と除去を行うため、移動距離が少ない割り部材とすることが望ましい。
【００４０】
（プリフォーム製法３について）
プリフォームの製造方法の第３の方法（以下、プリフォーム製法３と呼ぶ。）は、流出パイプより熔融ガラス滴を滴下し、ガスを噴出する成形型で受けて前記ガスにより風圧を加えて浮上しながらガラス製プリフォームに成形する精密プレス成形用プリフォームの製造方法において、前記熔融ガラス滴の滴下を乾燥ガスで満たされた密閉空間内で行うとともに、熔融ガラス滴の滴下経路を横切るように遮蔽体を設けて流出パイプを前記成形型より噴出するガスから遮蔽し、かつ前記遮蔽体上に熔融ガラス滴を滴下し、熔融ガラス滴の滴下に同期して前記滴下経路から前記遮蔽体を取り除くことを特徴とする。
プリフォーム製法３は、熔融ガラス滴を遮蔽体上に滴下することを必須要件とする以外は、プリフォーム製法２と同様であり、プリフォーム製法３の好ましい形態としては、上記プリフォーム製法２の第２の形態で説明したと同様の形態を挙げることができる。
【００４１】
（プリフォーム製法４について）
プリフォームの製造方法の第４の方法（以下、プリフォーム製法４と呼ぶ。）は、流出パイプの流出口より流出する熔融ガラスから一定質量の熔融ガラス塊を分離し、該ガラス塊に風圧を加えるためのガスを噴出する成形型で受けて、浮上させながらガラス製プリフォームに成形する精密プレス成形用プリフォームの製造方法において、前記流出口の鉛直下方に開閉可能な開口部を有するカバーで流出口を含む空間を覆い、前記開口部を閉じた時に前記空間が密閉されるようにするとともに、前記空間内に乾燥ガスを供給し、前記開口部を閉じた状態で熔融ガラス塊を分離し、前記開口部を開いて開口部に近接して配置された乾燥ガスを噴出する成形型に該ガラス塊を移して成形することを特徴とするものである。
乾燥ガスとしてはプリフォーム製法１あるいは２のものと同じものを使用することができる。
【００４２】
プリフォーム製法４は、密閉空間の開口部と成形型を近接した状態で熔融ガラス塊を密閉空間から成形型へ移動することができるので、高温状態のガラスを長時間乾燥ガス雰囲気中で扱うことができ、高温下において高反応性を示すガラスでも良好なプリフォームを成形することができる。
上記観点ならびに熔融ガラス塊の落下距離を最小にして折れ込みなどの欠陥発生を防止する観点から、前記開口部と成形型上端を密着させてから開口部を開き、熔融ガラス塊の成形型への落下を行うことが好ましい。
また、折れ込みを防ぐ上から熔融ガラス塊は鉛直方向に自由落下させることが望ましく、また成形型の成形部の中央に落下させることが望ましい。
高品質のプリフォームをより安定して生産するためには、プリフォーム製法１および４を組合せた方法、またはプリフォーム製法２および４を組合せた方法がより望ましい。
【００４３】
本発明のプリフォームの製造方法が好適なガラスとして、フッ素含有ガラス、フツ燐酸塩ガラス、硼素含有ガラス、硼素およびフッ素含有ガラス、Ｂｉ含有ガラス、Ｂｉおよびフッ素含有ガラス、Ｂｉ含有フツ燐酸塩ガラス、Ｂｉおよび硼素含有ガラス、Ｂｉ、硼素およびフッ素含有ガラスなどを例示することができる。
本発明において、流出パイプ先端外周への熔融ガラスの濡れ上がりを低減するとともに、ガラスの高温安定性を向上する上から、ガラス成分にＢｉを導入することが望ましい。
上記濡れ上がったガラスは、パイプ外周に比較的長時間滞在すると考えられ、その間にフッ素や硼素などの易揮発性、高反応性の成分が離脱して変質する。このように変質したガラスが熔融ガラス塊や熔融ガラス滴に取り込まれると、異質な部分がプリフォーム中に生じて欠陥になる。そのため、濡れ上がりは極力低減することが望まれる。
【００４４】
Ｂｉを導入することにより、熔融ガラスの表面張力が大きくなり、上記濡れ上がりの低減だけでなく、脈理低減や表面が微視的にも滑らかなプリフォームを効率よく生産することができる。なお、上記濡れ上がりの低減には金含有の白金合金製流出パイプの使用が望ましい。
また、フッ素含有ガラス（例えばフツ燐酸ガラス）の熔解は、乾燥ガス雰囲気中で行うことが好ましい。また、前記乾燥状態のガス雰囲気中で熔解することもできる。このようにして、屈折率（ｎｄ）が１．４〜１．６５の範囲にあり、アッベ数（νｄ）が６５〜９７の範囲にあるフツ燐酸塩ガラスからなるプリフォームを製造することができる。
【００４５】
（プリフォーム製法５について）
プリフォームの製造方法の第５の方法（以下、プリフォーム製法５と呼ぶ。）は、流出パイプの流出口より流出する熔融ガラスから一定質量の熔融ガラス塊を分離し、該ガラス塊に風圧を加えるためのガスを噴出する成形型で受けて、浮上させながらガラス製プリフォームに成形する精密プレス成形用プリフォームの製造方法において、前記成形型から噴出するガスが乾燥ガスであり、前記ガラスがフッ素含有ガラスであることを特徴とする。
上記乾燥ガスは、プリフォーム製法１〜４で浮上ガスとして使用するガスと同様である。また、熔融ガラスの熔融、流出方法、熔融ガラス塊の分離方法、分離したガラス塊を成形型に移す方法、成形型上でガラス塊を成形する方法もプリフォーム製法１〜４の各方法で使用される方法を採用することができる。このようにして高品質なフッ素含有ガラスからなるプリフォームを成形することができる。上記方法は屈折率（ｎｄ）が１．４〜１．６５の範囲にあり、アッベ数（νｄ）が６５〜９７の範囲にあるフツ燐酸塩ガラスからなるプリフォームの成形に適している。
プリフォーム製法１〜５のいずれも以下で説明する各プリフォームの製造に好適である。
【００４６】
次に本発明の方法により製造されるプリフォームについて説明する。
［プリフォーム］
本発明の方法により製造される第１のプリフォームは、本発明の製造方法によって作製されたプリフォームであり、第２のプリフォームは、Ｂｉ含有のフツ燐酸塩ガラスからなり、全表面が熔融状態のガラスが固化して形成されたものであることを特徴とするプリフォームである。
本発明のプリフォームは全表面が熔融状態のガラスが固化して形成されたものであり、研磨痕などの微細な傷や潜傷はない。また、微細な凸凹もないので微視的にも滑らか表面になっている。このようなプリフォームによって、精密プレス成形品の表面、特に光学機能面の表面を微視的に意図しない凸凹のない良好な面にすることができ、光学機能面における光散乱や光学素子としての性能低下を防止することができる。なお、本発明の方法により製造されるプリフォームとしては、全表面が自由表面であるものが好ましい。
【００４７】
次にプリフォームの好ましい形状について説明する。精密プレス成形の際、プリフォームをなるべく等方的に押し広げることができること、精密プレス成形品の主用途である光学素子で特に需要が高いレンズの形状の主なものが、回転対称軸を有していることから、球または１つの回転対称軸を有する形状が好ましい。１つの回転対称軸を有する形状として好ましいものは次のとおりである。
前記対称軸を含む断面において、プリフォームの輪郭線上の点とプリフォームの重心を結ぶ直線と、前記輪郭線上の点において輪郭線に接する接線を考える。そして前記直線と接線のなす角θが以下のように変化するものが好ましい形状である。すなわち、回転対称軸と輪郭線との交点においてθは９０°であり、輪郭線上の点をこの交点から移動するに
つれてθは単調増加した後、単調減少に移り、再び９０°になった後も単調減少する。それから単調増加に移り、回転対称軸と輪郭線との交点の他方において９０°に戻る。この場合、プリフォームは回転体なので、θは上記挙動と同じ挙動を示しながらスタート地点の交点で再び９０°になる。なお、θを上記θの補角にとる場合は、単調増加と単調減少が入れ替わる挙動を示す。
このような形状によって、精密プレス成形時にプリフォームとプレス成形型の間に雰囲気ガスが閉じ込められ、成形不良となるガストラップの危険を低減することができる。なお、このようなガストッラプの危険をさらに低減するには、プリフォーム表面の曲率半径がプレス成形型成形面の曲率半径よりも小さくなるように成形すればよい。
次に、本発明の方法により製造されるプリフォームがフツ燐酸塩ガラスからなる場合について説明する。この光学ガラスはフツ燐酸塩ガラスである点を活かし、アッベ数（νｄ）が６５以上の低分散特性を備えるものが好ましく、特に、屈折率（ｎｄ）が１．４〜１．６５、アッベ数（νｄ）が６５〜９７であるものが好ましい。
【００４８】
続いて光学ガラスの好ましい組成について説明する。
（好ましい組成Ｉ）
第１の好ましいフツ燐酸塩ガラスは、カチオン成分としてＢｉイオンを含むものである。Ｂｉイオン導入はガラスの高温安定性を向上させるとともに、流出パイプへの濡れ上がりを低減する効果がある。さらに、Ｂｉの導入により表面張力が大きくなり、上記濡れ上がりの低減だけでなく、脈理低減や表面が微視的にも滑らかなプリフォームを効率よく生産することができる。なお、Ｂｉの導入量としては、ＢｉＦ３では０．２〜２０モル％、Ｂｉ２Ｏ３では０モル％超１０％以下である。
（好ましい組成ＩＩ）
第２の好ましいフツ燐酸塩ガラスは、必須カチオン成分としてＰ５＋、Ａｌ３＋、Ｂａ２＋、Ｃａ２＋、Ｓｒ２＋を、任意カチオン成分としてＭｇ２＋、Ｚｎ２＋、Ｌｉ＋、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｓｉ４＋、Ｂ３＋、Ｌａ３＋、Ｇｄ３＋、Ｙ３＋、Ｗ６＋、Ｎｂ５＋、Ｂｉ３＋を、必須アニオン成分としてＯ２−、Ｆ−を、任意アニオン成分としてＣｌ−、Ｂｒ−を含むフツ燐酸塩ガラスである。具体的には、モル％表示で、Ａｌ（ＰＯ３）３  ０〜１５％、Ｂａ（ＰＯ３）２  １〜２５％、ＡｌＦ３  ２〜４５％、ＹＦ３  ０〜１５％、ＬａＦ３  ０〜１０％、ＧｄＦ３  ０〜１０％、ＭｇＦ２  ０〜２０％、ＣａＦ２  ２〜４５％、ＳｒＦ２  ２〜４５％、ＢａＦ２  ０〜２０％、ＺｎＦ２  ０〜３０％、ＬｉＦ  ０〜１０％、ＮａＦ  ０〜１５％、ＫＦ  ０〜１５％、ＳｉＯ２  ０〜５％、Ｂ２Ｏ３  ０〜５％、Ｌｉ２Ｏ  ０〜５％、Ｎａ２Ｏ  ０〜５％、Ｋ２Ｏ  ０〜５％、ＭｇＯ  ０〜５％、ＣａＯ  ０〜５％、ＳｒＯ  ０〜５％、ＢａＯ  ０〜５％、ＺｎＯ  ０〜５％、Ｙ２Ｏ３  ０〜５％、Ａｌ２Ｏ３  ０〜５％、Ｇｄ２Ｏ３  ０〜５％、Ｎｂ２Ｏ５  ０〜５％、ＷＯ３  ０〜５％を含むものである。
上記各成分の組成範囲を限定した理由は次のとおりである。
【００４９】
Ａｌ（ＰＯ３）３はガラスの網目構造を構成する成分であり、ガラスの耐候性を高める最も重要な成分であるが、その含有量が１５％を超えると、ガラスの熱安定性が低下し、液相温度も光学特性（分散が高くなる）も大幅に悪化する恐れがあるので、その導入量を１５％以下にする。より好ましくは０．５〜１２％の範囲である。
【００５０】
Ｂａ（ＰＯ３）２はガラスの網目構造を構成する成分であると同時に、ガラスの耐候性を向上させるために欠かせない成分である。その含有量が１％未満ではガラスの耐候性が著しく低下するとともに安定性も悪化する。一方２５％を超えて導入すると、ガラスの光学恒数（アッベ数）が低下するのに加え、Ｐ２Ｏ５の増加により耐候性も悪化する。したがって、その導入量は１〜２５％にする。より好ましくは２〜２０％の範囲である。
【００５１】
ＡｌＦ３はガラスを安定かつ低分散化する成分であるが、その含有量が４５％を超えるとガラスの安定性が著しく低下し、熔解性も悪くなる一方、２％未満では目標とする光学特性が得られないので、その導入量は２〜４５％の範囲にする。より好ましくは４〜４０％の範囲である。
【００５２】
ＹＦ３、ＧｄＦ３、ＬａＦ３は少量の添加により耐失透性改善の効果が高いが、ＹＦ３、ＧｄＦ３、ＬａＦ３の導入量はそれぞれ１５％、１０％、１０％を超えると、ガラスは逆に不安定となり、失透しやすくなるので、その導入量はそれぞれ１５％、１０％、１０％以下に抑える。より好ましくはＹＦ３の含有量は１２％以下で、ＧｄＦ３の含有量は８％以下、ＬａＦ３の含有量は７％以下である。
【００５３】
ＭｇＦ２は２０％を超えて多く導入すると、ガラスの結晶化傾向が増大してガラスが不安定となるため、その導入量は０〜２０％とする。少量のＭｇＦ２導入はガラスの安定性向上に寄与し、ガラスの低分散化に大きく貢献するので、０％を超えて導入することが好ましく、１〜１８％導入することがより好ましい。
【００５４】
ＣａＦ２、ＳｒＦ２はガラス耐失透性を保ち、低分散化するために必要不可欠な成分である。特にＣａＦ２がＡｌＦ３との組み合わせでガラス構造を強化する役割を果たし、ガラスの安定化に絶対欠かせない成分である。しかし、ＣａＦ２とＳｒＦ２の導入量は２％未満ではガラスの安定性が悪化し、また所望の光学恒数を得ることが困難になるのに対し、４５％を超えて多く導入すると、逆にガラスを不安定化する恐れがあるので、その導入量は２〜４５％の範囲にする。より好ましくはＣａＦ２  ５〜４０％、ＳｒＦ２  ３〜３５％の範囲である。
【００５５】
ＺｎＦ２はガラスの安定性や耐候性を高めるために導入する成分ではあるが、その導入量が２０％を超えると、逆にガラスが不安定となるため、その導入量を０〜２０％とする。より好ましい導入量は１〜１６％の範囲である。
【００５６】
ＢａＦ２はガラスの安定性を高め、屈折率の向上に非常に有用な成分ではあるが、３０％より多く導入すると、逆にガラスが結晶化傾向が大きくなり、溶解しにくくなるので、その導入量を０〜３０％とする。より好ましい導入量は２〜２５％の範囲である。
【００５７】
ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦは少量の添加によりガラスの耐失透性や分散性を良化する効果があるが、多く導入すると、ガラスの安定性が急速に悪化し、耐久性も悪くなるので、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦの導入量はそれぞれ１０％、１５％、１５％以下に抑える。より好ましくはそれぞれ０〜５％、０〜１０％、０〜１０％である。
【００５８】
ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＺｎＯ、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｎｂ２Ｏ５、ＷＯ３は任意成分であり、少量の上記成分の導入によりガラスの安定性や耐候性や耐久性を改善する効果があるが、ガラスの熔融性を悪化させたり、分散性を悪くしたりする恐れがあるので、その導入量は、それぞれ５％以下にする。より好ましくは４％以下である。
さらに脱泡や光学恒数を調整するなどの目的でＣｌ、Ｂｒなどの化合物の少量導入は可能である。
【００５９】
なお、好ましいガラス組成ＩＩと好ましいガラス組成Ｉを組合せ、Ｂｉ含有の好ましいガラス組成ＩＩを作ることもできる。
なお、プリフォームを構成するフツ燐酸塩ガラスの耐水性としては、日本光学硝子工業会規格による耐水性試験において、質量減（％）表示で０．２５未満であるものが望ましい。
さらにプリフォームを構成するフツ燐酸塩ガラスとしては、両面光学研磨された状態で温度６５℃、相対湿度９０％の清浄な空気で満たされた恒温恒湿器内に１週間保持し、前記研磨面に白色光を透過させた際の散乱光／透過光の強度比が８．０以下となるような耐候性を持つものが望ましい。
さらに、５００℃以下のガラス転移温度（Ｔｇ）を有するフツ燐酸塩ガラスが精密プレス成形性の観点から好ましい。
【００６０】
また、ガラス表面における反射、散乱損失を含まないガラス内部透過率（厚さ１０ｍｍ換算）が８０％となる波長が３００〜３７０ｎｍの範囲にあるものが好ましい。
なお、ガラス中に吸収剤を導入し、フィルター機能を付与する場合には、ガラス中に着色成分を導入することもできる。例えば、Ｃｕイオンを適量導入することにより、近赤外線吸収特性を付与することができ、近赤外線吸収機能を有する光学素子を精密プレス成形によって得ることもできる。
熔融ガラスから成形、徐冷して得られたプリフォームには必要に応じて洗浄及び乾燥を行う。また、離型作用やガラスがプレス成形型表面で広がりやすくなるよう潤滑作用を有する膜をプリフォーム表面に形成してもよい。このような膜はプリフォーム表面全体に形成することが望ましい。上記膜としては炭素含有膜や自己組織化膜を例示することができる。炭素含有膜としては、蒸着炭素膜、ＣＶＤによって形成される炭素膜などを例示できる。
【００６１】
次に本発明の光学素子について説明する。
［光学素子］
本発明の光学素子は、本発明の製造方法により作製されたプリフォームを加熱し、精密プレス成形して作製された光学素子である。このような光学素子としてはレンズ、プリズム、レンズ付きプリズム、回折格子、ポリゴンミラーなどを例示することができる。またレンズとしては球面レンズ、非球面レンズ、マイクロレンズ、ピックアップレンズ、コリメータレンズ、レンズアレイなどを例示することができる。
【００６２】
質量精度が高いプリフォームを使用することにより、光学素子の全面が精密プレス成形により形成された面である素子も得ることができる。光学素子全面を精密プレス成形により形成することにより、精密プレス成形品に研削、研磨などの機械加工によって形状加工を施こす必要がなくなる。レンズの光学機能面の周囲にある非光学機能面（レンズ周辺部
と言う。）はレンズをホルダーに固定する場合に使用することがある。このレンズ周辺部をホルダーに固定する際の位置決めの基準として使用するには、レンズの光軸とレンズ周辺部の相対的位置関係ならびに角度が所定の関係に精度よく形成される必要がある。光学機能面とレンズ周辺部を精密プレス成形で同時に成形すれば、上記レンズの位置決め基準の機能をプレス成形と同時にレンズに付与することが可能である。
【００６３】
なお、光学素子の全面を精密プレス成形により形成する場合、使用する精密プレス成形用プリフォームの質量精度は目標値の±１％以内にすることが望ましい。
上記光学素子がフツ燐酸塩ガラスからなる場合は、低分散あるいは超低分散の光学素子を提供することができる。また、フツ燐酸塩ガラスは紫外線透過率が高いため、紫外線を光学的に制御するためのレンズ（球面レンズ、非球面レンズ、マイクロレンズ、ピックアップレンズ、コリメータレンズ、レンズアレイなど）、プリズム、レンズ付きプリズムに好適である。
また、前記のように着色剤を導入したプリフォームを使用することにより光吸収機能を有する光学素子を得ることもできる。このような素子としてはＣｕイオンを添加した近赤外線吸収機能を有する光学素子、例えば上記各種光学素子を提供することもできる。
【００６４】
なお、光学素子の表面には、必要に応じて反射防止膜や部分反射膜、高反射膜などの光学多層膜や単層膜を形成してもよい。
［光学素子の製造方法］
本発明の光学素子の製造方法は、本発明の製造方法により作製されたプリフォームを加熱し、プレス成形型を用いて精密プレス成形することを特徴とするものである。
上記方法により、光学機能面に意図しない微細な凸凹や変質、脈理、失透などの欠陥のない高品質な光学素子を作ることができる。特にフツ燐酸塩ガラス製の光学素子の製造に好適である。
【００６５】
光学素子の製造方法の第１の方法（光学素子の製法１と呼ぶ。）は、プリフォームをプレス成形型に導入し、前記プリフォームとプレス成形型を一緒に加熱し、精密プレス成形する方法である。
光学素子の製造方法の第２の方法（光学素子の製法２と呼ぶ。）は、プリフォームとプレス成形型を別個に加熱してから前記プレス成形型にプリフォームを導入し、精密プレス成形するという方法である。
【００６６】
光学素子の製法１においては、プレス成形型の温度、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１０８〜１０１２ｄＰａ・ｓの粘度を示す温度にすることが好ましい。また、上記ガラスが１０１２ｄＰａ・ｓ以上の粘度を示す温度にまで冷却してからプレス成形型から取り出すことが好ましく、上記ガラスが１０１４ｄＰａ・ｓ以上の粘度を示す温度にまで冷却してからプレス成形型から取り出すことがさらに好ましく、１０１６ｄＰａ・ｓ以上の粘度を示す温度にまで冷却してからプレス成形型から取り出すことがより一層好ましい。
【００６７】
光学素子の製法１では、プレス成形型の温度よりも高温に予熱され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のが好ましい。この方法において、プレス成形後、プリフォームを構成するガラスの粘度が１０１２ｄＰａ・ｓ以上になってから離型することが好ましい。
また、プリフォームを浮上しながら予熱することが好ましく、上記ガラスが１０５．５〜１０９ｄＰａ・ｓの粘度を示す温度にまで予熱することがより好ましい。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。
上記プリフォームの予熱では、予熱温度をガラスが１０９ｄＰａ・ｓ以下の粘度を示す温度とすることが好ましく、１０５．５〜１０９ｄＰａ・ｓの粘度を示す温度とすることがより好ましい。なお、プレス成形型の温度は上記ガラスが１０9〜１０１２ｄＰａ・ｓを示す温度とするのが好ましい。
光学素子の製法２では、プリフォームを加熱した後にプレス成形型に導入するが、プリフォームの温度を、プリフォームを形成するガラスが１０9ｄPa・s以下の粘度を示す温度に加熱することが好ましく、１０5.5〜１０9ｄPa・sの粘度を示す温度に加熱することがより好ましく、１０5.5ｄPa・s以上１０9ｄPa・s未満の粘度を示す温度に加熱することがさらに好ましい。また、前記プリフォームを浮上しながら加熱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加熱温度よりも低い温度に調温するが、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。
さらに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く、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。
【００６８】
上記いずれの方法においても、ＳｉＣ製、超硬合金製、耐熱性金属製などの型材を用い、成形面には必要に応じて炭素膜、貴金属膜などの離型膜を設けたプレス成形型を使用することができ、窒素、窒素と水素の混合ガス、不活性ガスなどの雰囲気中でプレス成形を行うことができる。プレス成形された光学素子には徐冷された後、必要に応じて前記の膜を設けてもよい。
以上のように本発明の光学素子の製造方法によれば、高品質なプリフォームを使用するので表面欠陥、内部欠陥のない良好な光学素子を作製することができる。
さらに、プリフォームの質量精度が高いので光学機能面以外の面に機械加工を施すことなく光学素子を作ることもできる。
【実施例】
【００６９】
次に、本発明を実施例により、さらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
なお、ガラスの諸物性は、以下のようにして測定した。
（１）屈折率（ｎｄ）およびアッベ数（νｄ）
１時間当たり、３０℃の降温速度で冷却して得られた光学ガラスについて測定した。
（２）ガラス転移温度（Ｔｇ）および屈伏点（Ｔｓ）
熱機械分析装置を用い、４℃／分の昇温速度で測定した。
実施例１
所定量のバッチを調合したガラス原料を加熱熔融し、脱泡清澄、攪拌均質化して得られた熔融ガラスを温度制御された白金合金製ノズルから一定の流出速度で連続して流下する。この際のガラスの引き上げ量を９.５ｋｇ／日とした。なお、上記熔融ガラスから得られるガラスの組成、特性は表１に示すとおりである。
【００７０】
【表１】
2005314122.tif 000002
【００７１】
流下する熔融ガラス流は図１および図２に示された装置によりプリフォームに成形される。
本実施例で用いた熔融ガラス支持体は２つの平板状の割り部材により構成され、熔融ガラス流の先端を受ける面は鏡面仕上げされており、上記割り部材を相互に密着した状態で一つの平面を構成するようになっている。また、流出口と支持体とを乾燥雰囲気（乾燥空気）にコントロールするため、ＳｉＯ２ガラスカバーを図１、２のようにつけ、ガラス熔融体を成形型へ送るまでは乾燥雰囲気（乾燥空気）にコントロールする。さらに、熔融ガラス支持体の内部には熔融ガラスとの融着を防ぐため水路を設けてあり、冷却水を流して水冷している。支持体の温度は、水冷の水量と水温を制御することで制御した。また熔融ガラス支持体の表面には、ダイヤモンド様カーボンをコーティングした。
まず図１に示すように熔融ガラス支持体を割り部材を相互に密着した状態で上昇し、熔融ガラス流の先端を受ける面と流出パイプ流出口から４ｍｍ下方まで動かした後停止させる。この状態で熔融ガラス流の先端を受ける面は水平状態（前記受ける面が鉛直上方を向いた状態）に保たれる。次いで流下する熔融ガラス流の先端を密着した２つの割り部材の境界部分で受けて支持する。熔融ガラス支持体上で支持される熔融ガラスの大きさは、時間と共に大きくなる。熔融ガラスの量が多い場合はパイプ先端が熔融ガラス中に埋もれ、脈理が発生する可能性がある。そこで熔融ガラスと流出ノズルの距離を保つために、低速で前記支持体を鉛直方向に降下させてもよい。所望質量の熔融ガラスが前記支持体上に溜まったら、前記支持体を割り部材を密着させた状態で鉛直下方に前記支持体を急降下し、ガラスの表面張力でガラス流を切断分離し、前記支持体上に所定質量の熔融ガラス塊を得る。なお前記支持体の降下距離は、熔融ガラス流が切断可能な距離とすればよい。次いで割り部材を相互に離間し、２つの割り部材の間から熔融ガラス塊を鉛直下方に落下させた
。落下した熔融ガラス塊は前記支持体の下方に待機する成形型に落ち込み、成形型の底部から噴出するガス（乾燥空気）によって浮上しながらプリフォームに成形される。
熔融ガラス支持体から熔融ガラス塊を落下させた後、直ちに割り部材を相互に密着した状態に戻す。この操作によって前記支持体がガスを遮り、流出パイプにガスが吹きかかるのを防止することができる。そして、前記支持体は熔融ガラス流の先端を受けるため再度上昇する。
成形型上で時間とともに冷却、固化したガラス成形体を吸引して成形型から取り出し、パレット上に移送し徐冷する。このようにして連続流出する熔融ガラスから所定質量のプリフォームを次々と製造していく。
【００７２】
また、図２に示すように、割り部材を互いに離間することにより所定質量の熔融ガラス塊を切断刃を使用することなく分離し、成形型の中央に自然落下して、連続流出する熔融ガラスから所定質量のプリフォームを次々と製造する方法も行った。割り部材にはテーパーが付けられ、割り部材を密着させた状態の開き角は１５０°となっている。このテーパーを付けることで、熔融ガラスを受ける位置が更に安定し、熔融ガラス塊の落下位置の精度が向上した。
このようにして、プリフォーム作製周期を３．２秒に設定し、光学ガラスよりなる３５０±３ｍｇの球状ガラス成形体を作製し、フツ燐酸塩ガラスからなるプリフォームとした。
プリフォームにはカンワレその他の傷、脈理、折れ込み、失透などの欠陥は認められなかった。
さらにプリフォーム表面を光学顕微鏡で拡大観察したところ、全表面がなめらかな表面であった。
【００７３】
また一つの割り部材でガラス流を分離するため、複数の成形型でガラス流を分離する場合よりガラス流の分離精度が格段に向上すること、成形型から吹きかかる気体により流出パイプ先端の温度が変動することがないことから、質量精度も上記のように目標値の±１％以内に入る高いものであった。
【００７４】
実施例２
調合されたガラス原料を加熱熔融し、脱泡清澄、攪拌均質化して得られた実施例１と同じ熔融ガラスを温度制御された白金合金製パイプから一定の流出速度で連続して流下する。この際のガラスの引き上げ量を８ｋｇ／日とした。
流下する熔融ガラス流は図３に示された装置によりプレス成形用プリフォームに成形される。
本実施例で用いた遮蔽体は２つの平板状の割り部材により構成されている。前記割り部材は相互に密着し、下方から来るガスや空気の流れから流出パイプの先端を遮蔽しているが、流出パイプ先端から熔融ガラス滴が滴下するタイミングに合わせて割り部材が相互に離間し、離間した割り部材の間を通って熔融ガラス滴が成形型へと落下する。熔融ガラス滴が割り部材の間を通過したら直ちに、割り部材を相互に密着して後述する浮上ガスから流出パイプを遮蔽する。
【００７５】
また、図４に示された装置によりプレス成形用プリフォームに成形することもできる。
図４で用いた支持体は、熔融ガラス滴を受ける面が傾斜している２つの割り部材により構成されている。前記割り部材は相互に密着し、下方から来るガスの流れから流出パイプの先端を遮蔽しているとともに、流出パイプ先端から熔融ガラス滴が支持体に滴下した後、ある程度ガラス熔融液滴を冷却させたあと、割り部材が相互に離間し、離間した割り部材の間を通って熔融ガラス滴が成形型へと落下する。熔融ガラス滴が割り部材の間を通過したら直ちに、割り部材を相互に密着してガスから流出パイプを遮蔽する。
成形型上に落下した熔融ガラス滴は浮上ガス（乾燥空気）により回転しながら浮上した状態で球状にガラス成形体に成形される。次いで冷却、固化したガラス成形体を吸引して成形型から取り出し、パレット上に移送し徐冷する。このようにして連続流出する熔融ガラスを乾燥空気雰囲気中で滴下し、所定質量のガラス成形体を次々と製造していく。
このようにして、フツ燐酸塩ガラスよりなる３５０±１．４ｍｇの球状プリフォームを作製した。
プリフォームにはカンワレその他の傷、脈理、失透などの欠陥は認められなかった。また重量精度も上記のように目標値の±１％以内に入る高いものであった。
さらにプリフォーム表面を光学顕微鏡で拡大観察したところ、微細な凸凹は見られず、滑らかな表面であった。また、全表面が自由表面であった。
なお、実施例１、２における溶融ガラスを流出し、熔融ガラス塊あるいは熔融ガラス滴を得る際の乾燥雰囲気中の水分量および浮上ガス中の水分量はともに３８０ｐｐｍ以下であった。
また、ガラス流出雰囲気を水分量が３８０ｐｐｍ以下の窒素ガスにしたり、浮上ガスを前記乾燥窒素ガスにしてもよいし、露点が−３０℃以下の乾燥アルゴンをガラス流出雰囲気や浮上ガスに使用してもよく、これらの場合も良好な結果を得ることができる。
【００７６】
実施例３
熔融ガラス滴を遮蔽体上に滴下した後、遮蔽体を構成する割り部材を離間させた以外は、実施例２と同様にしてプリフォームを製造した。
遮蔽体を構成する２つの平板状の割り部材を相互に密着させ、下方から来るガスや空気の流れから流出パイプの先端を遮蔽するとともに、熔融ガラス滴が割り部材の相互に密着した部位に流出パイプから滴下するように位置調整して、乾燥ガスで満たされた密閉空間内に流出パイプの先端から熔融ガラスを滴下した。
相互に密着した状態の割り部材に熔融ガラス滴を接触することで熔融ガラス滴をある程度冷却させた後、割部材を相互に離間し、離間した割り部材の間を通って熔融ガラス滴を成形型へ落下した。
割り部材の離間は、熔融ガラス滴を滴下した後、熔融ガラス滴が割り部材上で冷却するのに要する一定時間が経過した時点で行った。その意味で本実施例においても熔融ガラス滴の滴下のタイミングによって遮蔽体を取り除くタイミングを決めていると言え、熔融ガラス滴の滴下に同期して滴下経路から割り部材を除去したことになる。
割り部材を離間し、熔融ガラス滴が割り部材の間を通過したら直ちに、割り部材を相互に密着して浮上ガス（乾燥空気）から流出パイプを遮蔽し、実施例２と同様にして球状プリフォームを次々に作製した。
このようにして、上記実施例２における光学ガラスと同じガラスよりなる３５０±１.４ｍｇの球状ガラス成形体を作製し、精密プレス成形用
プリフォームとした。
精密プレス成形用プリフォームにはカンワレその他の傷、脈理、失透などの欠陥は認められなかった。また質量精度も上記のように目標値の±１％以内に入る高いものであった。
なお、本実施例において、溶融ガラスを流出し、熔融ガラス滴を得る際の乾燥雰囲気中の水分量および浮上ガス中の水分量はともに３８０ｐｐｍ以下であった。
本実施例では遮蔽体は相互に密着離間する２つの割り部材で構成したが、相互に密着離間する３以上の割り部材で構成してもよく、また流出パイプから熔融ガラス滴を受ける２つの割り部材から構成される遮蔽体の下方に別の遮蔽体を設け、上方に設けられた割り部材が離間したときに、下方の遮蔽体も滴下経路から取り除かれているようにしてもよい。
なお、ガラス流出雰囲気を水分量が３８０ｐｐｍ以下の窒素ガスにしたり、浮上ガスを前記乾燥窒素ガスにしてもよいし、露点が−３０℃以下の乾燥アルゴンをガラス流出雰囲気や浮上ガスに使用してもよく、これらの場合も良好な結果を得ることができる。
【００７７】
実施例４
実施例１〜３で成形されたフツ燐酸塩ガラスからなるプリフォームを洗浄、乾燥した後、精密プレス成形を行って非球面レンズを作製した。上記プレス成形ではＳｉＣ製の型材表面に炭素膜を形成したプレス成形型を用い、雰囲気を窒素雰囲気とした。プレス成形は、プリフォームを６００℃以下の温度にまで加熱し、６０秒間、１０ＭＰａの圧力でプレスして行った。プレス成形後、非球面レンズをプレス成形型から取り出し徐冷した。得られたレンズは内部、表面とも良好な状態であった。またレンズ表面を拡大観察しても微細な凸凹は認められなかった。レンズは心取り加工を行う必要がなく、精密プレス成形によって形成されたレンズ周辺部をホルダーに固定する際に位置決め基準に使用できるものであった。このようにして得られた表面に反射防止膜を形成してもよい。
また、上記精密プレス成形では、プリフォームをプレス成形型に導入し、プリフォームとプレス成形型を同時に加熱してもよいし、予熱されたプレス成形型に加熱されたプレス成形型を投入してプレスしてもよい。
本実施例は非球面レンズの製造方法に関するものであるが、その他の光学素子、例えばプリズムや回折格子などの製造にも適用できる。
【００７８】
比較例
実施例１〜３と同じ組成のガラスが得られる熔融ガラスを大気中で流出パイプから滴下し、流出パイプの下方で待機する浮上ガスを噴射する成形型に落下導入し、浮上させながら球状プリフォームに成形した。このプリフォームを徐冷してから光学顕微鏡で拡大観察したところ、鱗状の微細な凸凹が表面全域に認められた。
次いで、このプリフォームを実施例４と同様に精密プレス成形したところ、得られたレンズ表面に微細な凸凹が認められた。また浮上ガスが流出パイプに吹きつけるため、プリフォームの質量精度は悪化した。
【００７９】
また、実施例１〜３と同じ組成のガラスが得られる熔融ガラスを大気中で流出パイプから流出し、その先端を浮上ガスを噴出する成形型で受け、所定質量のガラスが得られるタイミングで所定の距離だけ成形型を降下し、熔融ガラス塊を成形型上に得た。この熔融ガラス塊を浮上させながら球状プリフォームに成形した。このプリフォームを徐冷してから
光学顕微鏡で拡大観察したところ、鱗状の微細な凸凹が表面全域に認められた。
次いで、このプリフォームを実施例４と同様に精密プレス成形したところ、得られたレンズ表面に微細な凸凹が認められた。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明のプリフォームの製造方法によると、高品質なガラス製の精密プレス成形用プリフォームを効率よく製造することができる。そして、このプリフォームを精密プレス成形することにより、研削、研磨などの機械加工によって形状加工を施す必要のない各種の光学素子を作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の精密プレス成形用プリフォームの製造方法の１例を示す製造工程図である。
【図２】熔融ガラス流を受ける割り部材の形状の別の例を示す説明図である。
【図３】本発明の精密プレス成形用プリフォームの製造方法の別の例を示す製造工程図である。
【図４】本発明の精密プレス成形用プリフォームの製造方法のさらに別の例を示す製造工程図である。
【符号の説明】
【００８２】
１    成形型
２    流出パイプ
３ａ、３ｂ、３ｃ    割り部材
４    熔融ガラス
４ａ  熔融ガラス塊
４ｂ  熔融ガラス滴
５    カバー
６    Ｎ２ガス雰囲気
７    水路
８    テフロンスカート
９    浮上ガス
【図１】
2005314122.tif 000003
【図２】
2005314122.tif 000004
【図３】
2005314122.tif 000005
【図４】
2005314122.tif 000006