(57)【要約】【課題】成膜前のガラスプリフォームの汚れに起因するプレス成形の歩留り低下を抑制可能なプレス成形用ガラスプリフォームの製造方法を提案すること。【解決手段】プレス成形用ガラスプリフォームの製造方法は、予備成形したガラス塊を洗浄する洗浄工程（ＳＴ２）と、洗浄後のガラス塊の表面を加熱して、当該ガラス塊の表面に残っている異物を変質させる異物処理工程（ＳＴ３）と、異物処理後のガラス塊の表面に、当該ガラス塊の加熱を必要としない成膜法を用いて炭素含有膜を形成する成膜工程（ＳＴ５）とを有している。異物処理工程において、異物が加熱によって変質してガス化してガラス塊の表面から消失し、あるいは、炭化して変質物となり、プレス成形時に残留異物が炭素含有膜に悪影響を及ぼすことがない。これにより、成膜前のガラスプリフォーム表面の汚れに起因するプレス成形の歩留り低下が抑制される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱して軟化させた状態でプレス成形が施されるプレス成形用ガラスプリフォームの製造方法であって、
予備成形したガラス塊を洗浄する洗浄工程と、
洗浄後の前記ガラス塊の表面を加熱して、当該ガラス塊の表面に残っている異物を変質させる異物処理工程と、
異物処理後の前記ガラス塊の表面に、当該ガラス塊の加熱を必要としない成膜法を用いて炭素含有膜を形成する成膜工程とを有していることを特徴とするプレス成形用ガラスプリフォームの製造方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記異物処理工程では、有機物からなる前記異物を加熱によりガス化して消失させるか、あるいは炭化させることを特徴とするプレス成形用ガラスプリフォームの製造方法。
【請求項３】
請求項２において、
前記異物処理工程における前記ガラス塊の表面加熱温度を、当該ガラス塊のガラス転移点以下の温度に設定することを特徴とするプレス成形用ガラスプリフォームの製造方法。
【請求項４】
請求項２または３において、
前記異物処理工程では、真空中において、前記ガラス塊の表面加熱温度を４００℃とし、加熱時間を２時間とすることを特徴とするプレス成形用ガラスプリフォームの製造方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のうちのいずれかの項において、
前記成膜工程では、前記ガラス塊を配置した成膜室内で炭化水素をプラズマ化して、常温状態の前記ガラス塊の表面に前記炭素含有膜を形成することを特徴とするプレス成形用ガラスプリフォームの製造方法。
【請求項６】
請求項５において、
前記成膜工程では、前記成膜室内に炭化水素を導入した後、導入を停止した状態で前記炭素含有膜の形成を行うことを特徴とするプレス成形用ガラスプリフォームの製造方法。
【請求項７】
請求項１ないし６のうちのいずれかの項に記載の製造方法によって製造した前記プレス成形用ガラスプリフォームを、加熱して軟化させると共に成形型によってプレス成形することを特徴とするガラス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、ガラス光学素子などのガラス製プレス成形品を製造するために用いられる炭素含有膜で表面が覆われているプレス成形用ガラスプリフォームの製造方法、および、このプレス成形用ガラスプリフォームを用いたガラス光学素子の製造方法に関する。さらに詳しくは、炭素含有膜の形成前のプレス成形用ガラスプリフォームの表面に残っている洗浄で落とせなかった汚れに起因するプレス歩留りの低下を抑制可能なプレス成形用ガラスプリフォームの製造方法およびガラス光学素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
寸法や形状の精度が高いガラス光学素子を生産性よく製造する方法として、精密モールドプレス法が知られている。この方法では、予め光学ガラスを熔融状態から所定形状に固化させ、又は光学ガラスを所定形状に冷間で加工することで、ガラスプリフォームを製造し、これを成形型内に投入し、加熱により成形可能になった状態でプレス成形し、成形体を成形型内に保持した状態で冷却してガラス光学素子を得るようにしている。この方法では、精密加工された成形型を用いるため、成形体の被成形面に対して研磨加工などの後加工を必要としない。
【０００３】
精密ガラスモールドによってレンズなどのガラス光学素子を製造する場合には、成形型の成形面とプレス成形用のガラスプリフォームとの融着を防止して、プレス成形されたガラス光学素子にクモリやワレなどの不具合が発生しないようにすることが必要である。このために、ガラスプリフォームの表面を炭素含有膜で覆う方法が提案されており、本願発明者等も、特許文献１において、ガラス塊（ガラスプリフォーム）を成膜室内に配置し、成膜室内において炭化水素をプラズマ化してガラス塊の表面に炭素含有膜を形成する方法を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−８７８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、本願発明者等は、特許文献１に開示の成膜方法のように、炭素含有膜の成膜工程においてガラスプリフォームの加熱を必要としない成膜方法を採用した場合には、成膜前におけるガラスプリフォームの表面の汚れの程度がプレス結果に大きく影響を与えることを見出した。
【０００６】
すなわち、異物の付着しているガラスプリフォームの表面に炭素含有膜を形成すると、ガラスプリフォーム表面における異物付着部分の上に炭素含有膜が形成され、高温状態でのプレス成形時に、異物の剥離に伴い、異物上に形成された炭素含有膜も剥離し、ガラスプリフォーム表面が露出し、この露出部分がプレス成形型の成形面に融着して、成形されたガラス光学素子にワレ、クモリなどの不具合が発生してしまう。また、高温状態でのプレス成形時に、ガラスプリフォームの表面と炭素含有膜の間の残留異物が加熱により変質する影響で炭素含有膜の融着防止機能が失われ、この結果、成形されたガラス光学素子にワレ、クモリなどの不具合が発生するおそれがある。したがって、成膜前のガラスプリフォームの洗浄工程において、ガラスプリフォームの汚れを完全に除去しておくことがガラス光学素子の歩留り低下を抑制する上で極めて重要である。
【０００７】
精密プレス成形のためのガラスプリフォームの洗浄工程では、一般に、洗剤、純水、イソプロピルアルコールによる超音波洗浄が行われる。しかしながら、ガラスプリフォームの洗浄を繰り返すことにより、ガラスプリフォームの汚れをある程度までは除去できるが、完全には除去できない。また、Ｍ−ＦＣＤ系硝種等は繰り返し洗浄を行うと、ガラスプリフォームの表面が、洗剤、純水による超音波洗浄によってエッチングされて荒れてしまい、精密プレス成形ができない状態になってしまう。このため、脆弱な硝材は特に汚れを完全に除去することが困難である。
【０００８】
これに加えて、洗浄後のガラスプリフォームを搬送トレーに封入して、離れた場所にある施設において成膜およびプレス成形を行ってガラス光学素子を製造する場合には、搬送途中においてガラスプリフォームに汚れが付きやすい。例えば、樹脂製の搬送トレーからガラスプリフォームに樹脂製の微細な異物が付着して汚れてしまうおそれがある。また、ガラスプリフォームを取り扱う作業員から油などの人由来の汚れがガラスプリフォームに付着するおそれがある。したがって、洗浄後のガラスプリフォームを洗浄場所から異なる場所に搬送して成膜およびプレス成形を行う場合には、汚れに起因するガラス光学素子の歩留り低下が発生しやすい。
【０００９】
本発明の課題は、これらの点に鑑みて、成膜前のガラスプリフォームの汚れに起因するプレス成形の歩留り低下を防止あるいは抑制可能なプレス成形用ガラスプリフォームの製造方法およびガラス光学素子の製造方法を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明は、加熱して軟化させた状態でプレス成形が施されるプレス成形用ガラスプリフォームの製造方法において、予備成形したガラス塊を洗浄する洗浄工程と、洗浄後の前記ガラス塊の表面を加熱して、当該ガラス塊の表面に残っている異物を変質させる異物処理工程と、異物処理後の前記ガラス塊の表面に、当該ガラス塊の加熱を必要としない成膜法を用いて炭素含有膜を形成する成膜工程とを有していることを特徴としている。
【００１１】
本発明では洗浄工程の次に異物処理工程を行って、洗浄後のガラス塊の表面を加熱してガラス塊の表面に残っている異物を変質させるようにしている。異物処理工程において、異物が加熱によって変質してガス化してガラス塊の表面から消失する。あるいは、有機物からなる異物の場合には、ガラス塊の表面で炭化して変質物となってガラス塊の表面に残るものがある。このような変質物は、プレス成形用ガラスプリフォームを加熱して軟化させた状態でのプレス成形時に、加熱による変質の影響で炭素含有膜の融着防止機能を失わせることはない。また、このような変質物は炭素含有膜の一部として機能することが予想される。すなわち、当該変質物が付着しているガラス表面の部分において、炭素含有膜が変質物の上に形成されている場合であっても、当該部分においてプレス成形用ガラスプリフォームと成形型の成形面とが融着して離型が困難になるという弊害が発生しにくくなるものと思われる。このような理由により、炭素含有膜の成膜工程の前におけるガラスプリフォームの汚れに起因するプレス成形の歩留りの低下を防止あるいは抑制することができるものと考えられる。本発明者等の実験によれば、異物処理工程を経ない従来の場合に比べて、異物処理工程を経て炭素含有膜を形成する本願発明の方法を採用することによって、プレス成形の歩留りを大幅に改善できることが確認された。
【００１２】
ここで、ガラス塊の表面の残存異物は殆どが有機物であるので、前記異物処理工程では、有機物からなる前記異物を加熱によりガス化して消失させるか、あるいは炭化させるようにすればよい。すなわち、有機物をガス化して消失あるいは炭化させることができるように、加熱温度、加熱時間等の処理条件を設定しておけばよい。
【００１３】
前記異物処理工程における加熱温度としては、ガラス塊のガラス転移点以下の温度に設定する必要があり、異物を確実にガス化させて消失させ、あるいは炭化物等に変質させるためには、ガラス転移点以下の温度であって、なるべく高い加熱温度で加熱することが望ましい。
【００１４】
プレス成形により光学ガラス素子を製造するために用いるプレス成形用ガラスプリフォームの場合には、前記異物処理工程における処理を、真空中において、前記ガラス塊の表面加熱温度を４００℃とし、加熱時間を２時間とすることが望ましい。
【００１５】
次に、本発明の前記成膜工程では、プラズマ化した炭化水素によって常温状態のガラス塊表面に炭素含有膜を堆積させるようにしている。この方法によれば、ガラス塊の表面では実質的に反応が起こらないので、炭素含有膜の膜質や膜厚がガラス塊の表面状態や組成の影響を受けることがなく、膜質や膜厚が一定の炭素含有膜を形成することができる。また、炭素含有膜の成膜中、成膜室内への炭化水素の導入を停止することにより、成膜室内で炭化水素濃度が一定になる。このため、安定した条件下で成膜を行うことができ、かつ、成膜室内に配置した多数のガラス塊に対して、同時に均一な成膜を行うこともできる。さらに、成膜時間が短く、かつ、成膜室内の初期ガス濃度で膜質や膜厚を制御できるため、膜質および膜厚を精緻に制御することが可能であり、成膜工程を繰り返し行えば、膜質および膜厚を精緻に制御しながら膜厚の厚い炭素含有膜を形成することもできる。よって、形成された炭素含有膜は、プレス成形時、充分な滑り性、離型性を発揮するので、成形型へのガラスプリフォームの融着、それに起因するガラス光学素子のワレやクモリの発生を防止することができる。
【００１６】
次に、本発明のガラス光学素子の製造方法は、上記のように異物処理工程を経て炭素含有膜が形成されたプレス成形用ガラスプリフォームをプレス成形してガラス光学素子を製造することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明では、ガラス塊の洗浄後に、ガラス塊の表面に付着している残存異物を加熱して処理する異物処理工程を経た後に、成膜対象のガラス塊を加熱する必要のない成膜法によって炭素含有膜を当該ガラス塊の表面に形成している。異物処理工程においてガラス塊の表面に残っている異物がガス化して消失し、あるいは、炭化して変質物に変わる。この結果、プレス成形用ガラスプリフォームを高温状態でプレス成形する際に、残存異物に起因して炭素含有膜が剥離してプレス成形用ガラスプリフォームと成形型の成形面とが融着してしまい、離型性が低下し、プレス成形物にワレ、クモリなどの不具合が発生してプレス成形の歩留りが低下してしまうことを防止あるいは抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の製造方法を示す概略工程図である。
【図２】炭素含有膜の成膜工程に用いる成膜装置の概略構成図である。
【図３】炭素含有膜の成膜工程における成膜室内の圧力変化とＲＦ出力変化を示す説明図である。
【図４】実施例および比較例１〜３のプレス成形の歩留りを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明を適用したプレス成形用ガラスプリフォームの製造方法およびガラス光学素子の製造方法について詳細に説明する。
【００２０】
（プレス成形用ガラスプリフォームの製造工程）
図１は本発明によるプレス成形用ガラスプリフォームの製造方法の一例を示す工程図である。この図に示すように、まず、ガラス素材を予備成形して所定形状のプリフォーム用のガラス塊を製造する（ＳＴ１：ガラス塊の製造工程）。次に、ガラス塊を洗浄して、その表面に付着している汚れ（異物）を除去する（ＳＴ２：洗浄工程）。洗浄方法としては一般的な洗浄方法を採用することができ、例えば、洗剤、純水、イソプロピルアルコールを用いた超音波洗浄を採用することができる。洗浄後のガラス塊を処理室内に投入して加熱して、その表面に残存している異物を処理する（ＳＴ３：異物処理工程）。この後は、処理室から異物処理後のガラス塊を取り出して冷却する（ＳＴ４：取り出し・冷却工程）。
【００２１】
次に、ガラス塊を成膜装置に投入して、その表面に炭素含有膜を形成する（ＳＴ５：成膜工程）。炭素含有膜の形成は、成膜対象のガラス塊を加熱する必要の無い成膜法によって行われる。ガラス塊の表面に炭素含有膜を形成することでプレス成形用ガラスプリフォームが得られる。このようにして製造されたプレス成形用ガラスプリフォームは、成膜装置から取り出されて精密プレス成形装置に移送される（ＳＴ６：取り出し・移送工程）。精密プレス成形装置に移送されたプレス成形用ガラスプリフォームは、加熱されてプレス成形に適した軟化状態とされ、この状態で、成形型によってプレス成形されて、所定形状のガラス光学素子が得られる（ＳＴ７：プレス成形工程）。
【００２２】
（プリフォーム用のガラス塊）
本発明において、ガラス塊とは、光学ガラスを所定体積、形状に予備加工したものであり、プレス成形用ガラスプリフォームの基材を構成している。このようなガラス塊は、例えば、得ようとするガラス光学素子の光学恒数、物性に応じて選択した光学ガラスを球形状、扁平な両凸曲面形状、円盤状などに加工したものである。
【００２３】
本発明に適用できるガラス塊の製造方法としては特に制限はない。熔融後、固化した光学ガラスを、切断、研磨によって所定体積に冷間加工して、球形状や円盤状などのプリフォーム用のガラス塊を製造してもよく、熔融状態の光学ガラスを受け型に滴下、または流下して、球形、扁平な両凸曲面形状などの所定体積に予備成形（熱間成形）してガラス塊を製造してもよい。
【００２４】
本発明に適用するガラス塊としては、表面に加工痕（研磨痕など）が発生しない後者の製造方法によるものが好ましく、このようなガラス塊であれば、例えば、サブナノメータ・オーダーといった極めて膜厚の薄い炭素含有膜を均一に形成することができる。また、同様の成膜処理を複数回繰り返すことで、炭素含有膜をサブナノメータ単位でガラス塊の表面を被覆することができる。
【００２５】
ここで、冷間加工や熱間成形により曲面を有する形状に予備成形されたガラス塊は、表面が曲面を呈している為、蒸着法などといった指向性のある成膜法によって表面に膜を形成しようとすると、ガラス塊の部位によって膜質が均一にならない傾向があるが、後述する成膜方法によれば、成膜材料の回り込みが良いため、膜質の均一な炭素含有膜を短時間に形成できるという利点がある。また、成膜時に実質的にガラス表面における反応を伴わないため、ガラス組成によって、膜質が左右されない。それ故、いずれの硝材を用いても、膜質および膜厚を精緻に制御することができる。
【００２６】
（異物処理工程）
洗浄工程ＳＴ２の後に行われる異物処理工程ＳＴ３は、洗浄後のガラス塊の表面を加熱してガラス塊の表面に残っている異物を変質させる工程である。本発明者等は、成膜のためにガラス塊の加熱を必要としない成膜法により炭素含有膜を形成した場合に、成膜前のガラス塊の表面に残っている異物（汚れ）がプレス成形結果に大きく影響することを確認した。先に述べたように、ガラス塊の洗浄には限界があり、完全に汚れを除去することは不可能であり、特に、脆弱な硝材の場合には十分に洗浄を行うことができない。そこで、本発明者等は各種の実験等を行うことで、汚れによるプレス成形への悪影響は、成膜前にガラス塊に付着している異物に対して所定の処理を施す事で低減できることを確認した。また、所定の処理として、加熱処理が極めて有効であることを見出した。
【００２７】
すなわち、本発明は、成膜対象のガラス塊をほぼ常温状態に保持して炭素含有膜を形成する場合に、成膜前、すなわち、洗浄によって除去できなかったガラス塊の表面の汚れがプレス成形の歩留りの大幅な低下を招くという新たな問題点に着目してなされたものである。この新たな問題点を解消するために、本発明では、洗浄後にガラス塊の表面を加熱する異物処理を行う方法を採用したのである。また、この異物処理工程を経ることが、洗浄によって除去できなかったガラス塊表面の残留異物に起因するプレス成形の歩留り低下を防止あるいは抑制するのに極めて有効であることも確認された。
【００２８】
この異物処理工程ＳＴ３では、ガラス塊表面を加熱することで、そこに付着あるいは残存している異物が変質してガス化してガラス塊の表面から消失する。あるいは、有機物からなる異物には、ガラス塊の表面で炭化して変質物となってガラス塊の表面に残るものもある。このような変質物は、プレス成形工程ＳＴ７において、プレス成形用ガラスプリフォームを加熱して軟化させた状態でのプレス成形時に、加熱による変質の影響で炭素含有膜の融着防止機能を失わせることがない。また、このような変質物は炭素含有膜の一部として機能することが予想される。すなわち、当該変質物が付着しているガラス塊表面の部分において、その上に炭素含有膜が形成されている場合であっても、当該部分においてプレス成形用ガラスプリフォームと成形型の成形面とが融着して離型が困難になるという弊害の発生が抑制されることを期待できる。このような理由により、炭素含有膜の成膜工程ＳＴ５の前におけるガラス塊表面の汚れに起因するプレス成形の歩留りの低下を防止あるいは抑制することができるものと考えられる。
【００２９】
異物処理工程ＳＴ３における加熱処理条件（加熱温度、加熱時間、加熱雰囲気）は、ガラス塊の表面に付着あるいは残留している異物の材質、寸法等に応じて、適宜設定することができる。ガラス塊表面の残存異物が有機物の場合には、加熱処理によって、有機物をガス化して消失させるか、あるいは、炭化させるために十分な温度および時間を設定すればよい。また、処理時間の短縮化などを図るためには、加熱温度を、ガラス塊のガラス転移点以下の温度であって、なるべく高い温度に設定することが望ましい。
【００３０】
（炭素含有膜の成膜工程）
図２は成膜工程ＳＴ５で使用する成膜装置の概略構成図であり、図３は炭素含有膜の成膜工程における成膜室内の圧力変化とＲＦ出力変化を示す説明図である。なお、図３において、成膜室２内の圧力を実線Ｌ１で示し、ＲＦ出力を太い実線Ｌ２で示してある。
【００３１】
図２に示す成膜装置１はプラズマＣＶＤ装置であり、内部が成膜室２として用いられる容器３（ベルジャ）と、高周波電界を発生させるための高周波電極４とを備えている。容器３には、ガスを導入するためのガス導入管５と、ガスを排気するための排気管６とが接続されている。ガス導入管５には、原料ガスが充填されたガスボンベ７が接続され、かつ、ガス導入管５には、圧力制御弁５１や遮断弁５２が介挿されている。排気管６には、ロータリーポンプなどを備えた排気手段６１が接続され、排気手段６１によって、排気管６の開閉も行うようになっている。高周波電極４には高周波電源４０が接続されている。また、成膜室２内には、支柱９１に支えられた複数のトレー９２が配置されており、各トレー９２の上には多数のガラス塊Ｗがセットされている。なお、図示を省略するが、容器３には、内部の圧力を検出する圧力計、大気開放用の配管、各種制御弁なども設けられている。
【００３２】
異物処理工程ＳＴ３を経た後のガラス塊Ｗの表面に炭素含有膜を成膜するにあたっては、まず、成膜室２内にガラス塊Ｗを配置する。次に、排気手段６１によって、成膜室２内の圧力が４Ｐａ以下になるまで、好ましくは、１Ｐａ以下になるまで成膜室２内を排気し、図３において区間ｔ１に示すように、成膜室２内が所定の圧力に到達した後、ガスボンベ７から成膜室２内への炭化水素の導入を開始する。
【００３３】
その結果、成膜室２内の圧力は、図３において区間ｔ２に示すように、上昇していく。導入する炭化水素としては、メタン、エタン、ベンゼン、アセチレンなどを用いることができる。プレス時の成形型との滑り性に作用するのは炭素であるため、炭素含有比が高いことが好ましく、分子中における炭素と水素の比が原子％で１：１の炭化水素、例えば、アセチレンやベンゼンが好ましい。特にアセチレンをプラズマ化して炭素含有膜を形成した成形用ガラス素材は、後述する表面自由エネルギーが、他の炭化水素を用いた場合における表面自由エネルギーよりも低く、例えば６０ｍＪ／ｍ２以下であり、プレス成形時の滑り性、離型性に優れている。
【００３４】
成膜室２の内部の圧力が下式
０．５（Ｐａ）≦Ｐ≦５０（Ｐａ）
で示される圧力値Ｐ（Ｐａ）なったときに、成膜室２内を密閉し、炭化水素の導入を停止する。ここで、圧力値Ｐは、より好ましくは、下式
１．０（Ｐａ）≦Ｐ≦３０（Ｐａ）
を満たすことが好ましい。すなわち、成膜開始時の圧力値Ｐが高すぎると、ガラス塊Ｗの表面で炭素含有膜が粉状に堆積し、層を形成しないことがあるので、圧力値Ｐは、５０Ｐａ以下、好ましくは、３０Ｐａ以下であることが好ましい。これに対して、成膜開始時の圧力値Ｐが低すぎると、成膜効率が低すぎるため、圧力値Ｐは、０．５Ｐａ以上、好ましくは、１．０Ｐａ以上であることが好ましい。
【００３５】
次に、時間ｔ＝０においては、成膜室２内を密閉し、炭化水素の導入を停止した状態で、高周波電極４に高周波電圧を印加することによって、成膜室２内に炭化水素ガスをプラズマ化させ、プラズマ中に発生した炭化ラジカルによって炭素含有膜をガラス塊Ｗの表面に堆積させる。成膜時の温度は、ほぼ常温で行うことが可能である。
【００３６】
このように、成膜中、すなわち高周波印加中は、成膜室２を密閉し、閉じた系とする。換言すると、プラズマ源の供給が常に行われていて、成膜室２内の気体が流動している状態で成膜を行うより、成膜室２を密閉した状況で行う方が、成膜結果は好ましいものであった。この場合、図３に期間ｔ３で示すように、成膜が進行するに従って、成膜室２内の圧力は減少する。
【００３７】
ここで、成膜室２の圧力の低下率が所定の範囲となったときに高周波の印加を停止し、成膜を停止する。この低下率とは、高周波の印加を開始したときの成膜室２内の圧力を圧力値Ｐ（Ｐａ）とし、印加を停止するときの成膜室２内の圧力を圧力値Ｑ（Ｐａ）としたときに、Ｑ／Ｐで示されるもので、本形態では、低下率が０．３〜０．７、より好ましくは０．５〜０．６５が好ましい。すなわち、成膜開始時の圧力値Ｐと、成膜停止時の圧力値Ｑは、下式で示す関係
０．３Ｐ≦Ｑ≦０．７Ｐ
を満たすことが好ましい。より好ましくは、成膜室２内の圧力（圧力値Ｑ（Ｐａ））は下式
０．５Ｐ≦Ｑ≦０．６５Ｐ 
を満たすことが好ましい。
【００３８】
高周波の印加を停止せずに反応を更に進行させれば、成膜室２内の圧力はさらに減少していくが、この過程で膜質は向上しない。このため、上記所定圧０．３Ｐ、または０．５Ｐに達したときに、プラズマの発生を停止し、成膜を終了させることが好ましい。すなわち、所定の圧力低下率を越えて励起を続けると、雰囲気中の水素濃度が上昇するため、ガラス塊表面への炭素堆積量の増加に寄与せず、むしろ、膜中の水素濃度が上昇する。本発明では、炭素含有膜中の炭素濃度が高いものが好ましく、膜中の水素濃度が上昇することは、プレス成形中の反応性を高くする点で好ましくないため、成膜中の圧力低下率を上記範囲とすることが好ましい。
【００３９】
また、閉じた系内で成膜を行わずに、炭化水素を供給し続けても成膜は行えるが、閉じた系、すなわち、炭化水素の供給を停止した方が、精緻な膜厚の制御（例えば１ｎｍ未満の単位における膜厚制御）を行うことができ、後述するプレス成形の段階でクモリを発生させずに離型効果、滑り性付与効果が得られる。ここで、励起後、成膜室２は密閉された状態であるため、成膜が進行するとともに成膜室２内の炭化水素が消費されるため、形成される膜質の均一性に影響を与えることが懸念されるが、本願発明者らの検討によると、成膜室２内の圧力が成膜開始時の圧力に対して所定の低下率の範囲内で励起を停止し、成膜を終了するので、このような影響は実質的に無いことが確認された。
【００４０】
成膜中の条件は適宜設定できる。例えば、ＲＦ（高周波電圧）出力は１００Ｗ以下、発信周波数は１３．５６ＭＨｚ、圧力低下速度は０．２±０．１Ｐａ／ｓの条件とすることができる。成膜時間は、例えば５〜４０ｓ程度であり、非常に短時間、かつ低出力（１〜１００Ｗ）で成膜することが可能である。膜厚はガス導入量と反応終了時の圧力によって、制御することが可能である。
【００４１】
また、成膜工程では、成膜室２内の減圧、成膜室２内への炭化水素の導入、成膜室２内への炭化水素の導入を停止した状態での炭化水素のプラズマ化、および炭化水素のプラズマ化の停止を１サイクルとした成膜処理を複数回、繰り返して、所定の膜厚の炭素含有膜を形成してもよい。
【００４２】
このようにして、成膜を終了させた後は、成膜室２内に大気圧まで窒素ガスなどの不活性ガスを導入する。しかる後に、容器３内から、ガラス塊Ｗの表面に炭素含有膜が形成されたプレス成形用ガラスプリフォームを取り出して、プレス成形工程を行う場所に移送する（図１のＳＴ６）。
【００４３】
（プレス成形工程：ガラス光学素子の製造方法）
上記の工程によって得られたプレス成形用ガラスプリフォームを用いて、プレス成形を行う場合、公知の方法を適用することができる。例えば、不活性ガス雰囲気、又は真空下において、成形用ガラス素材をその軟化温度以上に加熱し、所定形状に精密加工された成形型中に供給する。そして、成形型に所定の荷重をかけることによりプレス成形を行う。成形型の成形面には、滑り性や離型性を改善するための炭素膜や貴金属膜を形成しておくことが好ましい。
【００４４】
例えば、プレス成形の際、成形用ガラス素材は、粘度が１０６〜１０９ｄＰａ・ｓとなるよう加熱した上で、それより低温（例えば、ガラス素材粘度で、１０８〜１０１１ｄＰａ・ｓ相当の温度）に加熱された成形型に供給してプレス成形する。または、成形用ガラス素材を成形型に供給した後、この成形型をガラス素材粘度が１０７〜１０１０ｄＰａ・ｓ相当になるような温度に加熱してもよい。プレス成形によって、ガラス素材に成形面形状を転写した後は、ガラス素材と成形型の成形面の密着を維持したまま、転移点（Ｔｇ）付近まで冷却し、その後、離型し、成形されたガラス光学素子を取り出す。
【００４５】
このようなプレス成形を行った際、上記の成膜法による炭素含有膜では、成形用ガラス素材を加熱軟化したときに水素が容易に解離し、より炭素濃度の高い膜となると考えられる。このような高炭素濃度膜は成形用ガラス素材と型成形面との滑り面を向上する上、不要な反応を伴わないため、融着を抑止し優れた離型性を示す。
【００４６】
（効果の検証例）
本発明者等は、本発明によってガラス塊表面の残留異物に起因するプレス成形の歩留り低下の抑制効果を検証するために各種条件で実験を行った。その実施例および検証結果の一例を図４に示す。
【００４７】
図４の実施例は、本発明による上記の製造工程に従って成形体（両凸レンズ）のプレス成形を行ったものである。この実施例では、成膜工程の前に、ガラス塊から外観の良好なもののみを選別する作業を行わずに（ＰＦ選別無し）、外観の良否に拘わりなく成膜を行った。異物処理工程では、ガラス塊を投入した処理室内を真空雰囲気とし、４００℃で２時間に亘ってガラス塊表面の残留異物を加熱処理した。炭素含有膜が形成された後のプレス成形用ガラスプリフォームをプレス成形し、得られた成形体の歩留りを確認した。同一の成形型に５００ショットまで連続プレス成形して成形体のカン・ワレの発生、クモリなどの外観品位を確認した。図４においてベタ黒の棒グラフで示すように、良品率が９７％であり、斜線の棒グラフで示すように、ワレが確認されたものの割合（ワレ率）が３％であった。
【００４８】
次に、比較例１は、上記の実施例において異物処理工程を省略し（加熱無し）、代わりに、成膜工程の前に、ガラス塊から外観が良好なもの（良品）のみを選別した場合である。この場合には、プレス成形の歩留り（良品率）が１００％であった。
【００４９】
比較例２は、「ＰＦ選別無し」の条件の下で、異物処理工程のみをＯ２プラズマ処理をガラス塊表面に適用する工程に変更したこと以外は上記の実施例と同一の工程を経て成形体を製造した場合である。この場合には、図４においてベタ黒の棒グラフで示すように良品率が７４％であり、斜線の棒グラフで示すようにワレ率が２０％強であり、網掛けの棒グラフで示すようにその他のクモリなどの汚れに起因する不良率が僅かに発生していた。
【００５０】
比較例３は、「ＰＦ選別無し」の条件の下で、異物処理工程を省略（加熱無し）したこと以外は上記の実施例と同一の工程を経て成形体を製造した場合である。この場合には、図４においてベタ黒の棒グラフで示すように良品率が５８％であり、ワレ率が４０％弱、その他の不良率が数％であった。
【００５１】
これらの結果おいて、比較例１と比較例３の結果からは、「ＰＦ選別無し」に起因する歩留り低下、すなわち、洗浄後（成膜前）においてガラス塊表面に付着あるいは残留している異物（汚れ）がプレス成形の歩留り低下の要因であることが分かる。また、実施例と比較例３の結果から、「ＰＦ選別無し」に起因する歩留り低下、すなわち、洗浄後（成膜前）においてガラス塊表面に付着あるいは残留している異物（汚れ）に起因する不良品に起因プレス成形の歩留り低下が、本発明の異物処理工程によって大幅に抑制できていることが分かる。さらに、実施例と比較例２の結果から、ガラス塊表面を加熱する本発明の異物処理工程によるプレス成形の歩留り低下の抑制効果が、Ｏ２プラズマ処理に比べて極めて優れていることが分かる。
【００５２】
このように、炭素含有膜の成膜方法としてガラス塊の加熱を必要としない成膜方法を採用した場合には、洗浄後のガラス塊表面に残っている異物（汚れ）に起因してプレス成形の歩留りが大幅に低下してしまうことが確認できる。また、本発明の異物処理工程を追加することによって、洗浄後のガラス塊表面に残っている異物（汚れ）に起因するプレス成形の歩留り低下を確実に抑制できることが確認できる。
【００５３】
なお、上記の実施例および比較例１〜３では、次のようにして、炭素含有膜を形成すると共に、プレス成形を行った。
【００５４】
まず、成形工程においては、図２を参照して説明すると、弗リン酸塩ガラス（Ｔｇ４６５℃、Ｔｓ５１５℃）からなる熔融ガラスを受け型に滴下することにより両凸曲面形状に予備成形した１００個のガラス塊Ｗを搭載したトレー１０枚を容器３内（成膜室２）にセットした。セットする位置は、容器３を包囲する高周波電極４の内側とした。なお、トレー９２や支柱９１は耐熱性および絶縁性の観点から石英ガラスを用いている。
【００５５】
次に、容器３（成膜室２）を密閉した状態で、排気手段６１（ロータリーポンプ）を駆動させて成膜室２内を０．４Ｐａまで減圧した。
【００５６】
次に、常温で、成膜室２内にアセチレンガス（Ｃ２Ｈ２）を導入し、内圧が５Ｐａになった時点でアセチレンガスの導入を停止し、成膜室２を密閉状態とした。
【００５７】
次に、高周波電極４の間に５Ｗの高周波（１３．５６ＭＨｚ）を印加して、成膜室２中にアセチレンプラズマを形成した。高周波を印加し続ける間、密閉された成膜室２内の圧力が低下していき、印加開始から約１０秒後、容器内の気圧が３Ｐａになった時点（成膜開始時の圧力５Ｐａの６０％）で高周波印加を停止した。当該高周波の印加によってプラズマ化した炭化水素をガラス塊Ｗに堆積させ、炭化含有膜をガラス塊Ｗの表面に成膜した。
【００５８】
この一連の処理（成膜室２内の排気−Ｃ２Ｈ２導入−停止−密閉−高周波印加−高周波印加停止）を５回繰り返して成膜を終了し、ガラス塊Ｗの表面に１．０ｎｍの炭素含有膜を形成した。
【００５９】
なお、上記成膜に際しては、ガラス素材を、ガラスプレス成形温度で加熱、冷却した後の高炭素濃度膜の膜厚が、１．０ｎｍとなる条件を選択して行った。条件の選択にあたり、予め、導入するアセチレン量と、上記処理一回あたりの成膜による膜厚の相関を求め、一回あたりの成膜の膜厚を０．２ｎｍとする初期圧を選択し、これを５回繰り返すことで上記成膜を行った。なお、膜厚は、ＡＦＭ等の公知の装置で測定することができる。
【００６０】
その後、成膜室２の密閉を解除するとともに、成膜後のガラス塊Ｗ（以下、成形用ガラス素材として用いる）を配置したトレー９２を取り出した。上記工程で成膜された炭化水素含有膜は無色であった。
【００６１】
上記の成膜工程で得られたプレス成形用ガラスプリフォームを用いて、成形体（両凸レンズ）を成形した。まず、得ようとするレンズ形状を基に精密加工した成形面を有する成形型を備えた成形装置内に成形用ガラス素材を設置した。同装置内で、窒素ガス雰囲気中で、成形型と成形用ガラス素材を５８０℃まで加熱し、ガラス素材が軟化した状態で、１５０ｋｇｆの圧力で加圧し、成形型の成形面を転写した。
【００６２】
加圧後、成形型およびガラス素材をガラス転移温度Ｔｇ（−３０℃）まで徐冷し、その後、−２００℃／ｍｉｎ以上の速度で急冷し、成形体の温度が２００℃以下に下がった時点で成形体（両凸レンズ）を取り出した。同一の成形型にて５００ショットまで連続プレス成形した。得られた各レンズについて、カン・ワレの発生、クモリなどの外観品位を確認した。
【符号の説明】
【００６３】
ＳＴ１  ガラス塊の製造工程
ＳＴ２  洗浄工程
ＳＴ３  異物処理工程
ＳＴ４  取り出し・冷却工程
ＳＴ５  成膜工程
ＳＴ６  取り出し・移送工程
ＳＴ７  プレス成形工程
１    成膜装置
２    成膜室
３    容器
４    高周波電極
７    ガスボンベ
６１  排気手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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