JP5657226B2 - ガラス成形体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ガラス成形体の製造方法に関する。

近年、レンズ等の光学素子の製造は、ガラスゴブ（ガラス塊）を加熱し、軟化させ、高精度にプレス成形することにより、研磨することなく直接所望の光学素子へと成形する方法で行われるようになっている。この方法は、所望の光学素子に近い形状にガラスゴブを成形した後、この成形体の表面を研磨して、所望の光学素子を得るという従来の方法より、生産性及びコストの面で圧倒的に有利である。しかし、ガラスゴブを高精度にプレス成形することで直接所望の光学素子へと成形する方法においては、成形予備体であるガラスゴブの表面又は表層部にキズ、汚れ、脈理等の欠陥があった場合、このガラスゴブを成形して得られる光学素子においてもキズ、汚れ、脈理等の欠陥が生じてしまうため、これらのキズ、汚れ、脈理等の欠陥のないガラスゴブをきわめて高い収率で製作することが必要である。

その成形予備体であるガラスゴブ（以後、プリフォームともいう）等のガラス成形体の製造技術として、ガラス成形型が有する凹面に溶融ガラス塊を受けて、ガラス成形体を製造する技術が知られている（例えば特許文献１、２、３参照）。

特開平９−２３５１２５号公報 特開平１１−１７１５６５号公報 特開２００５−３０６７３５号公報

従来のガラス成形型９００は、通常、特許文献１、３に例示されているように、溶融状態のガラス塊ＧＡを安定的に納められるように、十分な深さの凹面９１０を有していることが多い（図１０）。しかし、ガラス成形型９００の凹面９１０に受けられた溶融ガラス塊ＧＡは、表面張力の作用により、中央から外周に向けて曲率半径が小さい形状になる。そうすると、溶融ガラス塊ＧＡの外周部Ｓは中央部に比べて凹面９１０から大きく離間しやすく、凹面９１０との隙間で自由に動くことができる（図１０中の矢印部分）。しかも、凹面に受けられた直後の溶融ガラス塊は軟化状態であり、この状態でガラス成形型９００が動くと、溶融ガラス塊ＧＡの最広部Ｓが凹面９１０の側部に接触しやすく、融着による表面不良、形状不良及び脈理を招来する。特に、成形時の溶融ガラスの粘度が低い場合、この問題は顕著である。

このような問題に鑑み、従来、溶融ガラス塊の凹面への接触を抑制する技術として、多孔体９１３で構成した凹面９１０から溶融ガラス塊ＧＡへと気体を噴出することが知られている。この態様を採用した場合、溶融ガラス塊ＧＡの最広部Ｓに近いほど噴出ガスが累積されるので、溶融ガラス塊ＧＡは最広部Ｓに近い部分ほど、凹面９１０に接触しにくくなると予想される。しかし、実際には、ガスを噴出する凹面９１０上に軟化したガラスを受けた状態でガラス成形型９００を動かすと、凹面９１０との接触によって生じると考えられる成形不良がガラス成形体の最広部Ｓ近傍に多数発生することが分かった。これは、隙間距離の拡大によって溶融ガラス塊ＧＡの外周部へと噴出される気体の流動自由度が増すことで、気圧による離間力の強さが減退したり部分的に変化したりし、溶融ガラス塊ＧＡの動きの制約が不充分であることに起因すると考えられる。したがって、従来のガラス成形型では、気体噴出の技術を採用したところで、最広部近傍に成形不良のないガラス成形体を製造するのが依然として困難であった。

そこで、ガラス成形型の凹面を浅くすることが、溶融ガラスの最広部との接触を回避する対策として考えられる。例えば特許文献２には、ガラス成形型の凹面の直径より溶融ガラス塊の直径を大きく設定して、光学素子を成形する方法が開示されている。この方法によれば、溶融ガラス塊の最広部が凹面よりも上方に位置するため、ガラス成形型が動いて溶融ガラス塊が水平方向に揺れたとしても、凹面と接触せず、融着による最広部の成形不良が改善されると予想される。しかし、この態様によると、溶融ガラス塊は、最広部より下方しか凹面に包囲されないため、特に溶融ガラスの移動等の際、姿勢が不安定になりやすいことが懸念される。そして、溶融ガラスが不安定な姿勢で遥動しながら冷却されると、得られる光学素子の形状不良、特に上面視における真円度の悪化が招来する。

光学素子へと精密プレス成形されるプリフォームは、精密プレス成形型と最初に接触する中央から外周にわたって均一に変形するため、真円度の低いガラス成形体を使用すると、得られる光学素子はガラス成形体の長径部及び短径部を反映した形状になる。ここで、光学素子の長径部を所望の外径に設定すると短径部が所望の外径に達しない、いわゆる伸び不良が生じる一方、短径部を所望の外径に設定すると長径部が必要以上に大きくなるとともに、ガラス成形体の体積が多くなる。前者では光学素子の品質低下の問題が発生し易く歩留りが低下するため、一般的には後者を選択することになるが、光学素子の長径部を削り取る芯取り加工における加工量増大により、加工時間が長くなったり、スラッジ量が増大したりする。また、光学素子の長径と短径との差が大きいと、芯取り加工等の際にプレス成形品と研削砥石との接触及び非接触が交互に起こり、光学素子の破損や砥石の損傷を招く恐れがある。このように、真円度の低いガラス成形体は、光学素子を作製する上で、多くの問題を発生させる要因になってしまう。

更に近年、光学素子等を作製するためのプリフォームとして、変形量が少なくタクトタイムを短縮できる等のメリットから、扁平度の高い薄肉のガラス成形体に対するニーズが高まっている。扁平度が高く薄肉のプリフォームを凹面で成形する場合、凹面を、成形するプリフォームに比べて曲率半径がかなり大きい球面にし、又は平面に近い形状にすることが必要となる。しかし、凹面を扁平な形状にすればするほど、溶融ガラス塊をガラス成形型の凹面内に保持する制約力が弱くなり、この状態でガラス成形型を動かすと、プリフォームの上面視における形状が歪である傾向が更に高くなる。

本発明は、以上の実情に鑑みてなされたものであり、溶融ガラス塊から所望の形状を有する、特に真円度の高いガラス成形体を、最広部における成形不良を抑制しつつ製造できるガラス成形体の製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、凹面の形状、及び凹面上の溶融ガラスの位置を適切に組み合わせることで、溶融ガラスの最広部の凹面への付着が抑制されるとともに、溶融ガラス塊の動きが制限されることを見出し、本発明を完成するに至った。

（１） ガラス成形型が有する凹面に溶融ガラス塊を受けてガラス成形体を製造するガラス成形体の製造方法であって、
前記凹面は、この凹面の中心を含む第１面と、第１面よりも大きい角度で傾斜する第２面と、を有し、
前記製造方法は、
前記溶融ガラス塊のうち水平方向に関する幅が最も大きい最広部の下方に、第２面の上端部、及び／又は第１面の端部と第２面の上端部とを結ぶ直線よりも内方に膨出する一以上の膨出部が位置するように、前記溶融ガラス塊を前記凹面に受ける工程を有する製造方法。

（２） 第１面の端部の径を、前記上端部又は前記膨出部の径の５０％以上にする（１）記載の製造方法。

（３） 前記最広部の下方に位置する前記上端部又は一以上の前記膨出部の径は、第１面の端部の径と同じ又はそれより大きく、且つ前記最広部の径より小さい（１）又は（２）記載の製造方法。

（４） 前記溶融ガラス塊の肉厚に対する前記凹面の深さの比を０．５以下にする（１）から（３）いずれか記載の製造方法。

（５） 前記凹面のうち少なくとも第１面から前記溶融ガラス塊へと気体を噴出する（１）から（４）いずれか記載の製造方法。

（６） 前記ガラス成形型を、溶融ガラス流を流出する流出部の下方に配置して、前記受け面に前記溶融ガラス流を受ける（１）から（５）いずれか記載の製造方法。

（７） 複数の前記ガラス成形型を使用し、このガラス成形型の各々を変速しつつ移動して溶融ガラス塊を順次受ける（１）から（６）いずれか記載の製造方法。

（８） （１）から（７）いずれか記載の製造方法で製造されるガラス成形体からなるプリフォーム。

（９） 回転対称軸を有する略回転対称体であり、
前記回転対称軸に沿って投影した投影図において、所定の直径Ｒの略円形状を呈し、
前記回転対称軸に交差し、且つ各々独立に陥入面又は膨出面で構成される第１面及び第２面を有し、
前記所定の直径Ｒに対する、前記回転対称軸上の第１面及び第２面の距離ｔ（ｃ）の比、ｔ（ｃ）／Ｒが、０．１以上０．４５以下である（８）記載のプリフォーム。

（１０） （１）から（７）いずれか記載の製造方法で製造されるガラス成形体又は（８）もしくは（９）記載のプリフォームを成形してなる光学素子。

（１１） （１０）記載の光学素子を用いた光学機器。

本発明によれば、ガラス成形型の凹面における溶融ガラス塊に最も接触しやすい部分が、溶融ガラス塊のうち凹面に最も接近しやすい最広部の下方に位置するように、溶融ガラス塊を凹面で受けることで、溶融ガラス塊の最広部の凹面への接触確率が構造的に低下する。このため、得られる光学素子の最広部における成形不良を抑制することができる。
ここで、溶融ガラス塊は、その最広部より下方の部分しか凹面に包囲されないため、特に溶融ガラスの移動等の際、姿勢が不安定になりやすいことが懸念される。しかし、本発明によれば、凹面の中心を含む第１面よりも大きい角度で傾斜する第２面、及び／又は第１面の端部と第２面の上端部とを結ぶ直線よりも内方に膨出する一以上の膨出部を設けることで、溶融ガラスをその最広部より下方の部分のみ支持しながらも凹面上に安定的に保持できる。このため、凹面上の溶融ガラス塊の姿勢が安定化し、所望の形状を有する、特に真円度の高いガラス成形体を製造することができる。

本発明の第１実施形態に係るガラス成形体の製造方法を示す図である。 前記実施形態で用いるガラス成形型の断面図である。 変形例に係るガラス成形型の断面図である。 別の変形例に係るガラス成形型の断面図である。 別の変形例に係るガラス成形型の断面図である。 別の変形例に係るガラス成形型の断面図である。 本発明の第２実施形態に係るガラス成形体の製造方法で用いるガラス成形型の断面図である。 図７のガラス成形型を用いたガラス成形体の製造方法を示す図である。 本発明の実施形態に係る製造方法で製造されるガラス成形体の平面図及び側面図である。 従来例に係るガラス成形型の断面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、第１実施形態以外の各実施形態の説明において、第１実施形態と共通するものについては、同一符号を付し、その説明を省略する。

＜第１実施形態＞
図１は本発明の第１実施形態に係るガラス成形体の製造方法を示す図である。図１に示されるように、本発明の製造方法では、ガラス成形型１０ａ〜１０ｃが有する凹面１１ａ〜１１ｃに溶融ガラス塊ＧＡを受けてガラス成形体を製造する。具体的には、流出部９０から流出する溶融ガラスＭＧを、流出部９０の下方に配置したガラス成形型１０ｂの凹面１１ｂで所定時間に亘って受けることで、溶融ガラスＭＧを受ける。

図２は図１のガラス成形型の拡大断面図である。一般に、溶融ガラス塊ＧＡは、極めて高温で粘性が低いため、その最広部がガラス成形型の凹面に付着しやすい。特に、複数のガラス成形型を順次移動しながら溶融ガラスを受ける場合、溶融ガラスＭＧが慣性力によって成形型の上で遥動し、溶融ガラス塊の外周部、特に最広部が成形型の凹面に接触し、品質不良の原因になりやすい。しかし、本発明では、溶融ガラス塊ＧＡに最も接触しやすい第２面１１２の上端部１１４が、溶融ガラス塊ＧＡのうち水平方向（図２における左右方向）に関する幅が最も大きい最広部Ｓの下方に位置するように、溶融ガラス塊ＧＡを凹面１１で受けることで、溶融ガラス塊ＧＡの最広部Ｓの凹面１１への接触確率が構造的に低下する。このため、得られる光学素子の最広部における成形不良を抑制することができる。

ここで、溶融ガラス塊ＧＡは、その最広部Ｓより下方の部分しか凹面１１に包囲されないため、特に溶融ガラス塊ＧＡの移動等の際、姿勢が不安定になりやすいことが懸念される。しかし、本発明によれば、凹面１１の中心を含む第１面１１１よりも大きい角度で傾斜する第２面１１２を設けることで、溶融ガラス塊ＧＡをその最広部Ｓより下方の部分のみ支持しながらも凹面１１上に安定的に保持できる。ここで、第２面とは、第１面の外周部よりも傾斜角度が大きい（立ち上がった）部分を指す。このような第２面を有することで、本発明によるガラス成形型の凹面は、第１面のみを有する従来のガラス成形型と比べ、溶融ガラスの表面張力により曲率半径が小さい溶融ガラス塊の外周部（最広部より下方の部分）においてタイトに溶融ガラス塊を包むことができるため、凹面１１上の溶融ガラス塊ＧＡの姿勢が安定化し、所望の形状を有する、特に真円度の高いガラス成形体を製造することができる。

本発明において「第１面よりも大きい角度で傾斜する」とは、第１面と第２面との境界線（図２では、端部１１３）を挟んで、傾斜角度が不連続、又は連続ではあるが急激に増加することを指し、例えば断面図において端部１１３が角部又は角様部を構成することを指す。角様部としては、例えば多段階の角部、又は角部が面取りされた構造部が挙げられる。また、傾斜角度とは、水平面に対してなす角度を指す。

この条件を満たす限りにおいて、第２面の傾斜角度は、適宜設定されてよい。例えば、図２では第２面１１２の水平面に対する傾斜角度が９０°以下であるが、図３（Ａ）のように、第２面１１２Ａの傾斜角度が９０°であってもよい。また、第１面の形状は製造しようとする所望のプリフォームの形状に応じて適宜選択できるので、第１面と第２面との境界（図２では、端部１１３）付近における第１面の傾斜角度は、図２、図３（Ａ）、（Ｂ）のように０°超であってもよいが、これに限られず、図３（Ｃ）のように０°（つまり、第１面１１１Ｃが水平面）であってもよく、図３（Ｄ）のように負（つまり、第１面１１１Ｄが凸面）であってもよい。

第１面及び第２面の傾斜角度は、それぞれの全体に亘って一定であってもよく、変化してもよい。即ち、図２では第１面１１１の傾斜角度が変化する（第１面１１１が下に凸）一方、第２面１１２の傾斜角度は一定であり、図３（Ｄ）でも第１面１１１Ｄの傾斜角度が変化する（第１面１１１Ｄが上に凸）一方、第２面１１２の傾斜角度は一定である。しかし、これに限られず、図３（Ｂ）、（Ｃ）のように、第１面１１１Ｂ及び第２面１１２あるいは第１面１１１Ｃ及び第２面１１２の双方の傾斜角度が一定であってよい。

また、図４に示されるように、第２面１１２Ｅの傾斜角度が変化（第２面１１２Ｅが上に凸）してもよい。具体的に凹面１１Ｅは、第１面１１１Ｅの端部１１３と第２面１１２Ｅの上端部１１４とを結ぶ直線Ｌ１よりも内方に膨出する膨出部１１６を有する。本発明の製造方法においては、上端部１１４及び膨出部１１６が溶融ガラス塊ＧＡに最も接触しやすいため、上端部１１４及び／又は膨出部１１６が最広部Ｓの下方に位置するように、溶融ガラス塊ＧＡを凹面１１Ｅで受ける必要がある。なお、本明細書における「第２面の上端部」とは、第２面のうち最も上方に位置する部分を指す。また、本明細書における膨出部は、膨出している領域全体を指す。

第２面の個数は、１つに限られず、２つ以上であってもよい。第２面が２つ以上設けられている場合、第１面に近い一部の第２面に関してのみ、その上端部及び／又は膨出部が最広部の下方に位置するように、溶融ガラス塊を受けてもよいし、すべての第２面に関して、その上端部及び／又は膨出部が最広部の下方に位置するように、溶融ガラス塊を受けてもよく、溶融ガラス塊ＧＡのサイズに応じいずれかを適宜選択できる。ただし、第１面に近い一部の第２面に関してのみ、その上端部及び／又は膨出部が最広部の下方に位置するように、溶融ガラス塊を受けるときには、最広部より上方に位置する第２面が、溶融ガラス塊ＧＡが遥動しても、付着されない程度に離間した状態を維持することが要求される。

例えば、図５（ａ）、（ｂ）では、第１面１１１Ｆの外周に位置する第２面１１２ａＦの外側に、更に２つめの第２面１１２ｂＦが設けられている。そして、第１面１１１Ｆの端部１１３と、第２面１１２ａＦの上端部１１４ａＦとを結ぶ直線Ｌ１よりも内方に膨出する膨出部１１６ａ、並びに端部１１３と、第２面１１２ｂＦの上端部１１４ｂＦとを結ぶ直線Ｌ２よりも内方に膨出する膨出部１１６ｂが形成される。かかる場合、図５（ａ）のように、第１面１１１Ｆに近い一部の第２面１１２ａＦに関してのみ、その上端部１１４ａＦ及び／又は膨出部１１６ａＦが最広部Ｓの下方に位置するように、溶融ガラス塊ＧＡを受けてもよいし、図５（ｂ）のように膨出部１１６ａ及び１１６ｂの双方が最広部Ｓの下方に位置するように、溶融ガラス塊ＧＡを凹面１１Ｆに受けてもよい。なお、第２面１１２ａＦの上端部１１４ａＦは、第２面の傾斜角度の変曲面である。

このように、第１面及び第２面はそれぞれ任意の形状を有してよい。つまり、本発明における「凹面」とは、必ずしも下に凸である面のみを指すものではなく、例えば図３（Ｄ）のように第１面１１１Ｄが上に凸であっても、その頂部（例えば中央部）が第２面１１２の上端部１１４よりも下方に位置すればよい。ただし、第１面は、ガラス成形体の加工や曲率半径の調節が容易である点で、球面であることが好ましい。

図２に戻って、端部１１３の径Ｄ１は、上端部１１４の径Ｄ２の５０％以上にすることが好ましく、より好ましくは６５％以上、最も好ましくは８０％以上である。また、図４のように膨出部１１６が存在する場合、端部１１３の径が、上端部１１４又は膨出部１１６の径の５０％以上にすることが好ましく、より好ましくは６０％以上、最も好ましくは７０％以上である。これにより、ガラス成形体の形状を決める第１面が充分に大きいため、第１面に沿った所望形状のガラス成形体を製造でき、また、曲率半径が大きい中央部が第２面に強く接触することが回避されるため、成形不良を抑制することもできる。また、気体を噴出する態様においては、溶融ガラス塊ＧＡをより効率的に浮上させ、凹面への付着をより確実に抑制することができる。なお、本明細書における「径」とは、凹面の中心を通る縦切断面における最大幅を指し、端部１１３、上端部１１４、及び膨出部１１６は上面視において円形（真円）であることが最も好ましいが、これに限られず、光学素子の形状に符合するものであれば、非円形（例えば、楕円形又は多角形）であってもよい。また、膨出部の径とは、膨出部の全箇所のうち、第１面の端部と第２面の上端部とを結ぶ直線に対して最も盛り上がっている（つまり、前記直線との距離が最大になる）部分の径を意味する。この部分は、本発明の製造方法において溶融ガラス塊と最も近接しやすい部分である。

上端部１１４の径Ｄ２は、第１面１１１の端部１１３の径Ｄ１と同じ又はそれより大きく、且つ最広部Ｓの径Ｄ３より小さいことが好ましい。これにより、第２面１１２による溶融ガラス塊ＧＡの姿勢の安定化がより向上しつつ、第２面１１２が溶融ガラス塊ＧＡの最広部Ｓに接触する事態を抑制できる。また、図４のように膨出部１１６が存在する場合、上端部１１４又は膨出部１１６の径が、端部１１３の径と同じ又はそれより大きく、且つ最広部Ｓの径より小さいことが好ましい。

溶融ガラス塊ＧＡの肉厚Ｔに対する凹面１１の深さＤの比は、０．５以下にすることが好ましく、より好ましくは０．４以下、最も好ましくは０．３以下である。これにより、凹面１１に包囲される部分の溶融ガラス塊ＧＡの径が小さいため、溶融ガラス塊ＧＡの凹面１１への接触をより抑制することができる。なお、「溶融ガラス塊の肉厚」とは、溶融ガラス塊の鉛直方向（図２における上下方向）に関する最大幅を指す。また、「凹面１１の深さ」とは、第１面１１１の最も窪んだ位置（図１では第１面１１１の中央部）と、上端部１１４（図５（ａ）のように、第２面が複数存在する場合には、いずれかの第２面１１２ａＦ，１１２ｂＦの上端部１１４ａＦ，１１４ｂＦ）の位置との鉛直方向に関する距離を指す。

本発明においては、凹面１１のうち少なくとも第１面１１１から溶融ガラス塊ＧＡへと気体を噴出することが好ましい。これにより、凹面１１と溶融ガラス塊ＧＡとの接触及び融着が抑制され、成形不良を抑えてガラスプリフォームを製造できる。本発明における凹面１１によれば、溶融ガラス塊ＧＡの外周部において、第１面１１１を仮想的に延長した場合よりも第２面１１２がタイトに溶融ガラス塊ＧＡを包むので、気体の流動自由度が制限される。更に、溶融ガラス塊ＧＡと第２面１１２との間で気体の流れが絞られるので、局部的に流速が早く、その周囲の気圧が低くなり（いわゆるベンチュリ効果）、溶融ガラス塊ＧＡを第２面１１２側へ引っ張る力が作用すると考えられる。これにより、気体が第１面１１１から第２面１１２と溶融ガラス塊との隙間へと流れる際に、溶融ガラス塊ＧＡの姿勢がより安定化するとともに、溶融ガラス塊ＧＡの第１面１１１及び第２面１１２への接触を更に抑制できる。具体的には、少なくとも第１面１１１を多孔体１３で構成し、この多孔体１３の側面が被覆体１５で被覆された状態で、気体供給路１７ａ〜１７ｃ（図１）から多孔体１３に気体を導入することで、第１面１１１から気体を噴出させる。

より好ましくは、図２〜５に示される態様のように、第１面及び第２面の双方から気体を噴出する。これにより、溶融ガラス塊ＧＡの第２面１１２への接触が効率的に抑制でき、また溶融ガラス塊ＧＡが効果的に冷却されるためガラス成形体の製造効率を向上することもできる。ただし、図６に示される態様のように、第１面１１１のみが多孔体１３Ｇで構成され、第２面１１２Ｇは非多孔体１９で構成されてもよい。これにより、第１面１１１からの気体噴出効率が向上し、この気体が第２面１１２Ｇと溶融ガラス塊との隙間へと流れていくため、溶融ガラス塊ＧＡの姿勢安定化の効率も向上する。

図１に戻って、本発明では、ガラス成形体の製造効率を顕著に向上できる点で、複数のガラス成形型１０ａ〜１０ｃを使用し、ガラス成形型１０ａ〜１０ｃの各々を変速しつつ移動して溶融ガラス塊ＧＡを順次受けることが好ましい。かかる態様では、ガラス成形型１０ａ〜１０ｃの変速に伴う慣性力により、溶融ガラス塊ＧＡの姿勢が不安定化し凹面１１に接触しやすい。しかし、本発明では、溶融ガラス塊ＧＡの凹面１１への接触確率が構造的に低下するとともに、凹面１１上の溶融ガラス塊ＧＡの姿勢が安定化するため、上記態様でも、溶融ガラス塊ＧＡからのガラス成形体の製造を、ガラス成形型１０ａ〜１０ｃの凹面１１ａ〜１１ｃへの溶融ガラス塊ＧＡの最広部Ｓの付着を抑制しつつ行うことができる。

なお、「変速しつつ移動」とは、移動及び停止を繰り返す態様に限らず、停止せずに移動速度が変化する態様も包含する。また、図１では、駆動源の個数及び制御の煩雑さを最小限にするべく、ガラス成形型１０ａ〜１０ｃを移動部３０に固定し、この移動部３０を動かすことで、ガラス成形型１０ａ〜１０ｃを順次移動させているが、これに限定されるものではない。

＜第２実施形態＞
図７は本発明の第２実施形態に係るガラス成形体の製造方法で用いるガラス成形体としての受け部材２０の断面図である。図８は図７の受け部材２０を用いたガラス成形体の製造方法を示す図である。本実施形態は、溶融ガラスＭＧを受け部材２０で一時的に受けて不完全に冷却した後、ガラス成形型で成形を行う点で、第１実施形態と異なる。

図７に示されるように、受け部材２０の凹面２１は分割面２８を境界にして分割可能である。このため、図８に示されるように、凹面２１上で不完全に冷却された溶融ガラス塊ＧＡは、凹面２１を分割することで円滑に落下し、受け部材２０の下方に配置したガラス成形型１０ｂの凹面１１ｂで受けられ、更に冷却される。これにより、ガラス成形型１０ａ〜１０ｃの消耗を抑制しつつ、ガラス成形体を効率的に製造することができる。

本実施形態では、最も高温で粘性の低い溶融ガラス塊ＧＡを受け部材２０が受けるため、受け部材２０を用いて第１実施形態と同様の手順を行う必要がある。即ち、受け部材２０の凹面２１は、凹面２１の中心を含む第１面２１１と、第１面２１１よりも大きい角度で傾斜する第２面２１２と、を有し、溶融ガラス塊ＧＡの最広部Ｓの下方に、第２面２１２の上端部２１４が位置するように、溶融ガラス塊ＧＡを凹面２１に受ける。

また、気体供給路２９ａ，２９ｂから気体を供給し、側面を被覆体２５ａ，２５ｂで被覆した多孔体２３ａ，２３ｂで構成される第１面２１１及び第２面２１２から溶融ガラス塊ＧＡへと噴出させることが好ましい。その他の好ましい凹面２１の構造、及び手順は、第１実施形態と同様であるため、省略する。

また、溶融ガラス塊からのガラス成形体の製造を、凹面への溶融ガラスの付着をより抑制しつつ行うことができる点で、図８に示されるように、受け部材２０から落下する溶融ガラス塊ＧＡを、第１実施形態のガラス成形型１０ａ〜１０ｃで受けて成形することが好ましいが、これに限られず、従来使用されている通常のガラス成形型で受けて成形してもよい。

以上の製造方法で製造されるガラス成形体は高品質であるため、光学素子等の製造に用いられるプリフォームとして有用である。かかるプリフォームの形状は、特に限定されないが、図９に示されるように、回転対称軸ＡＸを有する略回転対称体であり、回転対称軸ＡＸに沿って投影した投影図（つまり平面図）において、所定の直径Ｒの略円形状を呈し、回転対称軸ＡＸに交差し、且つ各々独立に膨出面で構成される上面８１及び下面８２を有し、所定の直径Ｒに対する、回転対称軸ＡＸ上の上面８１及び下面８２の距離ｔ（ｃ）の比、ｔ（ｃ）／Ｒが、０．１以上０．４５以下であることが好ましい。ｔ（ｃ）／Ｒが０．４５以下であるため、特に肉薄の光学素子へ加工するタクトタイムを短縮できつつ、ｔ（ｃ）／Ｒが０．１以上であるため、一般的な形状の成形面を有する成形型を用いても所望形状に近似した形状の成形体を高確率で製造できる。ｔ（ｃ）／Ｒの下限は、好ましくは０．１であり、より好ましくは０．１５、最も好ましくは０．２である。ｔ（ｃ）／Ｒの上限は、好ましくは０．４５であり、より好ましくは０．４２、最も好ましくは０．４０である。

かかるプリフォームは、薄肉非球面レンズへの要望が高い近年、特にその必要性が増しているが、ｔ（ｃ）／Ｒが０．４５以下という薄肉のガラス成形体を製造する場合、凹面を扁平な形状にする必要がある。そうすると、溶融ガラス塊の外周部をガラス成形型の凹部内に保つ制約力がより弱くなり、プリフォームの真円度が悪くなったり、外周部に接触による不良が生じたりしやすくなるが、本発明の製造方法によれば、このような問題を解消でき、高品質のプリフォームを製造できる。

前述のように、ガラスプリフォームが有する略円形状の真円度が不充分であると、このガラスプリフォームをプレス成形した際、成形体における長径部が所望の径に達しても、短径部は所望の径に達せず、成形不良を生じ得るし、短径部を所望の径に達しさせた場合には、長径部が所望の径より大きくなり、後の芯取量が増すことによるタクトタイムや廃棄スラッジの増加に繋がる。そこで、本発明に係るガラスプリフォームは、略円形状の真円度が０．９以上であることが好ましく、より好ましくは０．９５以上であり、最も好ましくは０．９７以上である。なお、本明細書における真円度とは、ガラスプリフォームを回転対称軸ＡＸに沿って投影した投影図における略円の最長径に対する最短径の比（最短径／最長径）を指す。

また、ガラス成形体又は上記プリフォームを成形してなる光学素子、及びこの光学素子を用いた光学機器は、本発明に包含される。

本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。

１０ ガラス成形型
１１ 凹面
１３ 多孔体
１５ 被覆体
１７ 気体供給路
２０ 受け部材（ガラス成形型）
２１ 凹面
２３ 多孔体
２５ 被覆体
２８ 分割面
２９ 気体供給路
３０ 移動部
８０ プリフォーム
１１１ 第１面
１１２ 第２面
１１３ 端部
１１４ 上端部
１１６ 膨出部
２１１ 第１面
２１２ 第２面
２１３ 端部
２１４ 上端部
ＭＧ 溶融ガラス
ＧＡ 溶融ガラス塊
Ｓ 最広部
Ｔ 肉厚
Ｄ 深さ
Ｄ１ 第１面の端部の径
Ｄ２ 上端部の径
Ｄ３ 最広部の径

Claims (6)

1. ガラスプリフォーム成形型が有する凹面に溶融ガラス塊を受けてガラスプリフォームを製造するガラスプリフォームの製造方法であって、
   前記凹面は、この凹面の中心を含む第１面と、第１面よりも大きい角度で傾斜する第２面と、を有し、
   前記製造方法は、前記溶融ガラス塊のうち水平方向に関する幅が最も大きい最広部の下方に、第２面の上端部、及び／又は第１面の端部と第２面の上端部とを結ぶ直線よりも内方に膨出する一以上の膨出部が位置するように、前記溶融ガラス塊を前記凹面に受ける工程と、
   前記溶融ガラス塊を冷却してガラスプリフォームを得る工程と、
   を有し、
   前記最広部の下方に位置する前記上端部又は一以上の前記膨出部の径は、第１面の端部の径と同じ又はそれより大きく、且つ前記最広部の径より小さい、ガラスプリフォームの製造方法。
2. 第１面の端部の径を、前記上端部又は前記膨出部の径の５０％以上にする請求項１記載の製造方法。
3. 前記溶融ガラス塊の肉厚に対する前記凹面の深さの比を０．５以下にする請求項１又は２記載の製造方法。
4. 前記凹面のうち少なくとも第１面から前記溶融ガラス塊へと気体を噴出する請求項１から３いずれか記載の製造方法。
5. 前記ガラスプリフォーム成形型を、溶融ガラス流を流出する流出部の下方に配置して、前記受け面に前記溶融ガラス流を受ける請求項１から４いずれか記載の製造方法。
6. 複数の前記ガラスプリフォーム成形型を使用し、このガラスプリフォーム成形型の各々を変速しつつ移動して溶融ガラス塊を順次受ける請求項１から５いずれか記載の製造方法。

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