JP5828915B2 - モールドプレス成形用ガラスプリフォームの製造方法、及び、光学素子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、光学素子（例えば非球面レンズ）の予備成形体であるガラスプリフォームの製造方法及びガラスプリフォーム、並びにこのガラスプリフォームを精密プレス成形することにより光学素子（例えば非球面レンズ）を得る光学素子の製造方法及び光学素子に関する。

モールドプレス成形では、まず、ガラスの原料（バッチやカレット）を所定の割合で調合し、熔解、均質、清澄工程を経て、熔融ガラス塊をプリフォーム成形型に供給してプレス成形することにより、プリフォーム成形型の成形面の形状に応じた形状のガラスプリフォームを得る。そして、ガラスプリフォームをプレス成形型に供給して精密プレス成形することにより非球面レンズ等の光学素子を得る。

ガラスプリフォームの製造方法として、特許文献１（特開２０１０−１３８０５２号公報）に開示された製造方法のように、流出パイプの流出口より流出する熔融ガラスを切断して熔融ガラス塊を得て、この熔融ガラス塊を上型と離間した状態の下型の成形面上に供給し、上型及び下型を接近させて上型及び下型の成形面の間で熔融ガラス塊をプレス成形してガラスプリフォームを得る、いわゆるダイレクトプレス方式のものが知られている。

このダイレクトプレス方式では、熔融ガラス塊を熔融ガラス塊よりも低温の下型の成形面上に供給したときに両者が接触するので、熔融ガラス塊のうち下型の成形面に接触した部分だけが急冷されて粘度が高くなる。このためガラスプリフォームをプレス成形したときに、熔融ガラス塊と下型の接触面と非接触面の境界（ゴブライン）に、熔融ガラス塊の温度差に起因する段差やシワが発生する。このガラスプリフォームの段差やシワは、後工程において精密プレス成形を行ったとしても完全には消失せずに光学素子の光学機能面に残存するので、光学素子の光学性能が劣化して歩留まりが低下する。

このガラスプリフォームの段差やシワの発生を抑制するために、下型の成形面にガス（浮上ガス）を噴出する微細孔を形成して熔融ガラス塊を非接触で浮上支持し、この状態で上型（プレス装置）の成形面から噴出される気体を熔融ガラス塊に吹き付けることにより、熔融ガラス塊をプレスしてガラスプリフォームを得る方法が、特許文献２（特開２００６−２９０７０２号公報）に提案されている。

しかしながら、プレス時に熔融ガラス塊が上型及び下型の成形面と非接触であるため、ガラスプリフォームに成形面の形状を正確に転写できずに所望の形状が得られず、ガラスプリフォームの形状バラツキも大きくなる。

特開２０１０−１３８０５２号公報 特開２００６−２９０７０２号公報

本発明は、以上の問題意識に基づいて完成されたものであり、段差やシワの少ないガラスプリフォームを所望の形状に再現性よく製造することを目的とする。

本発明は、複数のガス噴出孔が形成された下型の成形面上に熔融ガラス塊を浮上させた状態から上型及び下型を接近させてガラスプリフォームをプレス成形する際に、遅くとも上型の成形面と下型の成形面とが最も近づく押切り位置に到達する前にガス噴出孔へのガス（浮上ガス）の供給を停止すれば、熔融ガラス塊と下型の成形面との接触時間を極限まで少なくして段差やシワの発生を抑えるとともに、熔融ガラス塊に成形型（上型及び下型）の成形面の形状が正確に転写されて所望の形状となったガラスプリフォームを再現性よく製造できる、との着眼に基づいて完成されたものである。

本発明の一形態に係るガラスプリフォームの製造方法は、対向する成形面を有し互いに接近及び離間可能な上型及び下型であって、少なくとも下型の成形面に複数のガス噴出孔が形成された上型及び下型を用い、下型のガス噴出孔からガスを噴出した状態で、下型の成形面上に熔融ガラス塊を供給し、下型の成形面上に熔融ガラス塊を浮上させながら支持する工程と、熔融ガラス塊が浮上した状態で上型及び下型を接近させる工程と、上型の成形面と下型の成形面とが押切り位置に到達するまでに、ガス噴出孔へのガスの供給を停止する工程と、ガス噴出孔へのガスの供給を停止した状態で、更に上型及び下型を接近させ、熔融ガラス塊を下型の成形面に接触させる工程と、及び少なくとも押切り位置において、下型のガス噴出孔内に熔融ガラス塊の一部が進入する程度にプレス成形する工程と、を備える。

プレス成形する工程は、ガス噴出孔へのガスの供給を停止したあと、ガスの残圧がある状態でガスの残圧に抗して実行することができる。あるいは、プレス成形する工程は、ガス噴出孔からのガスの噴出が完全に停止した状態で実行することもできる。

本発明の一形態に係るガラスプリフォームは、上記いずれかのガラスプリフォームの製造方法によって製造したものであって、ガラスプリフォームの下型の成形面側の面には、ガス噴出孔の形状に対応する凸部が形成されている。更に、隣り合う凸部の間には、曲面によって形成される凹部が形成されている。

本発明の一形態に係る光学素子の製造方法は、対向する成形面を有し互いに接近及び離間可能な上型及び下型であって、少なくとも下型の成形面に複数のガス噴出孔が形成された上型及び下型を用い、下型のガス噴出孔からガスを噴出した状態で、下型の成形面上に熔融ガラス塊を供給し、下型の成形面上に熔融ガラス塊を浮上させながら支持する工程と、熔融ガラス塊が浮上した状態で上型及び下型を接近させる工程と、遅くとも上型の成形面と下型の成形面とが最も近づく押切り位置に到達するまでに、ガス噴出孔へのガスの供給を停止する工程と、ガス噴出孔へのガスの供給を停止した状態で、更に上型及び下型を接近させ、熔融ガラス塊を下型の成形面に接触させる工程と、少なくとも押切り位置において、下型のガス噴出孔内に熔融ガラス塊の一部が進入する程度にプレス成形し、下型の成形面側の面にガス噴出孔の形状に対応する凸部が形成されたガラスプリフォームを得る工程と、及び得られたガラスプリフォームを精密プレス成形することで、凸部が消失した光学素子を得る仕上げ成形工程と、を備える。

プレス成形する工程は、ガス噴出孔へのガスの供給を停止したあと、ガスの残圧がある状態でガスの残圧に抗して実行することができる。あるいは、プレス成形する工程は、ガス噴出孔からのガスの噴出が完全に停止した状態で実行することもできる。

本発明の一形態に係る光学素子は、上記いずれかの光学素子の製造方法によって製造したものである。

本発明の一形態に係るガラスプリフォームの製造方法は、対向する成形面を有し、互いに接近及び離間可能な上型及び下型であって、少なくとも前記下型の成形面に複数のガス噴出孔が形成された上型及び下型を用いて熔融ガラス塊をプレス成形することによりガラスプリフォームを得るガラスプリフォームの製造方法において、下型のガス噴出孔からガスを噴出した状態で、下型の成形面上に熔融ガラス塊を供給し、下型の成形面上に熔融ガラス塊を浮上させながら支持する工程と、下型の成形面上に熔融ガラス塊を供給したあとに、ガス噴出孔へのガスの供給を停止する工程と、ガス噴出孔へのガスの供給を停止した状態で、上型及び下型を接近させ、熔融ガラス塊を下型の成形面に接触させてプレス成形する工程と、を含む。

ガスの供給を停止する工程は、上型の成形面と下型の成形面とが押切り位置に到達するまでに行われる。

プレス成形する工程は、押切り位置において行われる。

本発明の一形態に係るガラスプリフォームは、上記いずれかのガラスプリフォームの製造方法によって製造したものであって、ガラスプリフォームは、凸部及び凹部を有し、凸部及び凹部は、凸部の頂部から凹部の底部までの差が２０μｍ以下に形成される。

凸部及び凹部は、ガラスプリフォームの中央部に形成される凸部の頂部から底部までの第１の差より、ガラスプリフォームの周縁部に形成される凸部の頂部から底部までの第２の差の方が大きく形成される。

本発明によれば、段差やシワの少ないガラスプリフォームを所望の形状に再現性よく製造することができる。

本発明によるガラスプリフォームの製造方法に用いるプリフォーム成形型の上型及び下型の離間状態の構成を示す断面図である。 本発明によるガラスプリフォームの製造方法に用いるプリフォーム成形型の上型及び下型の接近状態の構成を示す断面図である。 本発明によるガラスプリフォームの製造方法に用いる回転移送式のガラスプリフォームの製造装置の構成を示す平面図である。 本発明によるガラスプリフォームの製造方法の各工程を示す図である。図４（Ａ）はハロゲンヒータにより下型を加熱する工程、図４（Ｂ）はフィーダから下型の成形面上に熔融ガラス塊を供給する工程、図４（Ｃ）は上型及び下型の成形面によりガラスプリフォームをプレス成形する工程、図４（Ｄ）はプレス成形後のガラスプリフォームを突き上げて徐冷する工程、図４（Ｅ）はプレス成形後のガラスプリフォームを取り出す工程、図４（Ｆ）はガラスプリフォーム取り出し後に下型を下降させる工程をそれぞれ示している。 図４（Ｃ）のガラスプリフォームのプレス成形中に熔融ガラス塊に起きるミクロな現象を説明するための図である。図５（Ａ）は熔融ガラス塊が下型の成形面に接触する前の状態、図５（Ｂ）は熔融ガラス塊が下型の成形面に接触している状態をそれぞれ示している。 ガス噴出孔からのガスの残圧がある状態でプレス成形して得られたガラスプリフォームの断面を示す図である。 ガス噴出孔からのガスの噴出が完全に停止した状態でプレス成形して得られたガラスプリフォームの断面を示す図である。 精密プレス成形型の構成を示す図である。 別の回転テーブルを介して熔融ガラス塊を成形型にキャストする別実施形態を示す図である。 別の回転テーブルに設けられたアームを開いて熔融ガラス塊を成形型に供給する様子を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明によるガラスプリフォームの製造方法及びガラスプリフォーム、並びに光学素子の製造方法及び光学素子の一実施形態を説明する。以下の説明における上下方向は、図中に記載した矢線方向を基準としている。

「ガラスプリフォームの製造方法及びガラスプリフォーム」
（１）ガラスプリフォーム成形型の構成
図１は、ガラスプリフォームの製造方法に用いるプリフォーム成形型の上型及び下型の離間状態の構成を示す断面図である。図２は、ガラスプリフォームの製造方法に用いるプリフォーム成形型の上型及び下型の接近状態の構成を示す断面図である。ガラスプリフォーム成形型１００は、上型１１０と、上型胴型１２０と、下型１３０と、下型支持部材１４０と、下型胴型１５０とを備えている。

上型１１０は、上方から順に、大径部１１１と、この大径部１１１よりも小径の中径部１１２と、この中径部１１２よりも小径の小径部１１３とを有している。小径部１１３の下面には精密な面形状が施された凸面形状の成形面１１４（曲率半径Ｒ１）が形成されている。上型１１０は、例えば離型膜を施したステンレス（ＳＵＳ）材料により構成することができる。

上型胴型１２０は、上方から順に、大径筒状部１２１と、この大径筒状部１２１よりも小径の中径筒状部１２２と、この中径筒状部１２２よりも小径の小径筒状部１２３とを有する両端が開口した筒状部材である。小径筒状部１２３の上端面に上型１１０の大径部１１１の下端面を当接させた状態で上型１１０の上側部分に設けられた貫通孔内に図示しない上型主軸が固定され、上型主軸と上型胴型１２０は一体化されている。この上型１１０と上型胴型１２０の結合体は、図示しない上型昇降機構によって上下方向に昇降移動可能となっている。

下型１３０は、外周面の中間部分に環状段部１３１が形成され、その上面に精密な面形状が施された凹面形状の成形面１３２（曲率半径Ｒ２）が形成されている。この下型１３０の成形面１３２の曲率半径Ｒ２は、上型１１０の成形面１１４の曲率半径Ｒ１より小さく形成されている（Ｒ１＞Ｒ２）。下型１３０には、その上下方向に貫通させて複数（多数）のガス噴出孔（微細ガス噴出孔、マルチ孔）１３３が下型１３０の成形面１３２の凹面形状に沿った同心円状に、規則正しく形成されている（図５参照）。

下型支持部材１４０は、上方から順に、大径部１４１と、この大径部１４１よりも小径の小径部１４２とを有し、内部に上下方向に貫通する筒状空間１４３が形成された筒状部材である。大径部１４１の上端面に環状段部１３１を係合させることで、下型１３０が下型支持部材１４０上に支持されて両者が一体化される。下型支持部材１４０内の筒状空間１４３は、大径部１４１の上端面近傍だけがその他の部位に比べて大径になっており、下型１３０のガス噴出孔１３３の大部分がこの筒状空間１４３内に露出している。下型支持部材１４０の下端面側には、窒素ガス（Ｎ_２ガス）などのガス（不活性ガス）を供給するガス供給源Ｈが接続されている。このガス供給源Ｈを介して、下型支持部材１４０の筒状空間１４３内に下端面側からガス（以下、浮上ガスと記載する）を供給すると、この浮上ガスは、下型支持部材１４０の筒状空間１４３内を上昇して、下型支持部材１４０の上端面に支持された下型１３０の各ガス噴出孔１３３に入り込み成形面１３２から噴出する。つまり下型支持部材１４０の筒状空間１４３は、ガス供給源Ｈから供給された浮上ガスのガス流路となっている。

下型胴型１５０は、上方から順に、下型１３０と下型支持部材１４０の大径部１４１の外周面が所定量（例えば２００μｍ）のクリアランスで嵌る大径筒状部１５１と、下型支持部材１４０の小径部１４２の外周面が所定量（例えば２００μｍ）のクリアランスで嵌る小径筒状部１５２とを有している。下型１３０と下型支持部材１４０の結合体は、図示しない下型昇降機構によって下型胴型１５０の筒状空間１４３内を上下方向に昇降可能となっている。ここで、下型１３０が下型胴型１５０の上端面１５３からややつき出した位置が下型１３０の上昇端であり（図４（Ａ）参照）、下型支持部材１４０の大径筒状部１４１の下端面１４４が下型胴型１５０の小径筒状部１５２の上端面１５４に当接する位置が下型１３０の下降端である。

（２）ガラスプリフォームの製造装置の構成
図３は回転移送式のガラスプリフォームの製造装置２００の構成を示す平面図である。このガラスプリフォームの製造装置２００は、周方向に３０°間隔で並べて配置された１２個の処置位置１−１２を有している。ガラスプリフォームの製造装置２００には、上述したガラスプリフォーム成形型１００の下型１３０側の部材（下型１３０と下型支持部材１４０と下型胴型１５０の結合体であり、以下において成形型２２０ともいう）を載せる回転テーブル２１０（間欠割出装置）が設けられている。この回転テーブル２１０が図示しない駆動源により所定時間毎に間欠的に反時計方向に３０°ずつ回転することで、回転テーブル２１０に載せた成形型２２０が各処置位置１−１２に順次移送されていく。つまりこの実施形態のガラスプリフォームの製造装置２００は、同時に１２セットのガラスプリフォーム成形型１００の下型１３０側の部材（成形型２２０）を収容することができる。一方、ガラスプリフォームの製造装置２００の処置位置３には、ガラスプリフォーム成形型１００の上型１１０側の部材（上型１１０と上型胴型１２０の結合体）が配置されている。

（３）ガラスプリフォームの製造方法
上述した図１−図３に加えて、図４（Ａ）−図４（Ｆ）及び図５（Ａ）−図５（Ｂ）の各工程図を参照しながら、本実施形態のガラスプリフォームの製造方法について詳細に説明する。図４は、ガラスプリフォームの製造方法の各工程を示す図である。図４（Ａ）はハロゲンヒータにより下型を加熱する工程、図４（Ｂ）はフィーダから下型の成形面上に熔融ガラス塊を供給する工程、図４（Ｃ）は上型及び下型の成形面によりガラスプリフォームをプレス成形する工程、図４（Ｄ）はプレス成形後のガラスプリフォームを突き上げて徐冷する工程、図４（Ｅ）はプレス成形後のガラスプリフォームを取り出す工程、図４（Ｆ）はガラスプリフォーム取り出し後に下型を下降させる工程をそれぞれ示している。

本実施形態のガラスプリフォームの製造方法を実施する前提の工程として、対向する成形面１１４と成形面１３２とを有し、互いに接離可能な上型１１０と下型１３０であって、少なくとも下型１３０の成形面１３２に複数のガス噴出孔１３３が形成された下型１３０と上型１１０とを準備する。

まず処置位置１では、図４（Ａ）に示すように、図示しない下型昇降機構によって下型１３０を上昇端まで上昇させて、ハロゲンヒータによって下型１３０を加熱する。ハロゲンヒータによる下型１３０の加熱温度は、例えば、２４０℃である。加熱が完了した下型１３０は、下型昇降機構によって下降端まで下降され、その後、回転テーブル２１０を回転することにより処置位置２へと移送される。

次いで処置位置２では、図４（Ｂ）に示すように、図示しない下型昇降機構によって下型１３０を上昇端よりもやや下方のキャスト位置まで上昇させて、下型１３０の成形面１３２の直上位置からフィーダによって熔融ガラス塊（軟化ガラス塊）ＹＧを供給する。ここでは、熔融ガラス流の下端部（先端部）を下型１３０の成形面１３２によって受け、熔融ガラスが所定量流出したときに、下型昇降機構によって下型１３０を急降下させることにより熔融ガラス流を切断し、熔融ガラス塊ＹＧを成形面１３２上に供給している（降下切断法）。供給される熔融ガラス塊ＹＧの温度は、例えば、ガラスの粘度が１〜２０poiseに相当する温度である。このとき、下型１３０の成形面１３２からはガス供給源Ｈから供給された浮上ガスがガス噴出孔１３３を介して噴出している（キャスト時及び浮上時のガス流量：０．２０Ｌ/ｍｉｎ）ので、熔融ガラス流の下端部を下型１３０の成形面１３２によって受けているときの熔融ガラス、及び、成形面１３２上に供給された熔融ガラス塊ＹＧは、下型１３０の成形面１３２上に浮上した状態で支持される。すなわち、熔融ガラスの下端部又は熔融ガラス塊ＹＧと、下型１３０の成形面１３２との間に浮上ガスが介在している。この工程が、下型１３０のガス噴出孔１３３から浮上ガスを噴出した状態で、下型１３０の成形面１３２上に熔融ガラス塊ＹＧを供給し、下型１３０の成形面１３２上に熔融ガラス塊ＹＧを浮上させながら支持する工程である。その後、回転テーブル２１０を３０°回転することにより下型１３０及び熔融ガラス塊ＹＧは処置位置３へと移送される。なお、熔融ガラスからガラスプリフォームＧＰを成形するにあたり、下型１３０の成形面１３２上に供給する熔融ガラス及び熔融ガラス塊ＹＧが下型１３０の成形面１３２と瞬間的に接触することがあるが、本明細書において、熔融ガラス及び熔融ガラス塊ＹＧが下型１３０に対して融着が生じない範囲内での接触は、浮上させながら支持するあるいは浮上した状態として表現している。

次いで処置位置３では、図４（Ｃ）に示すように、下型１３０の成形面１３２が下型胴型１５０の上端面１５３から所定量下がった状態で、図示しない上型昇降機構によって上型１１０を下降させる。この工程が、熔融ガラス塊ＹＧが浮上した状態で上型１１０と下型１３０を接近させる工程である。このとき、上型１１０の小径部１１３の外周面を下型胴型１５０の大径筒状部１５１の内周面に接触しないように下降させる。その後、図示しないサーボモータを駆動させ、上型１１０の成形面１１４に対して下型１３０の成形面１３２を接近させて熔融ガラス塊ＹＧを押圧することでガラスプリフォームＧＰをプレス成形する。このプレス成形時において、上型１１０と下型１３０とが最も近づく位置を押切り位置と表し、この押切り位置は、得ようとするガラスプリフォームＧＰの形状や厚さなどを考慮して決めることができる。また、プレス成形時の熔融ガラス塊ＹＧの粘度は、例えば、２０ｄＰａ・ｓ〜３００ｄＰａ・ｓ程度とすることができる。なお、ここでは、上型１１０と下型１３０とを接近させたあと、サーボモータによって下型１３０を上昇させガラスプリフォームＧＰをプレス成形する態様を示したが、上型１１０と下型１３０との接近位置から上型１１０を更に下降させてガラスプリフォームＧＰをプレス成形することもできる。また、プレス成形は、ガラスプリフォームＧＰの形状精度を高めるために押切り位置で行うことが好ましいが、上型１１０と下型１３０とを接近させ押切り位置に到達する前において行うこともできる。

ここで、図５（Ａ）−図５（Ｂ）を参照して、ガラスプリフォームＧＰのプレス成形中に熔融ガラス塊ＹＧに起きるミクロな現象について説明する。図５は、図４（Ｃ）のガラスプリフォームのプレス成形中に熔融ガラス塊に起きるミクロな現象を説明するための図である。図５（Ａ）は熔融ガラス塊が下型の成形面に接触する前の状態、図５（Ｂ）は熔融ガラス塊が下型の成形面に接触している状態をそれぞれ示している。なお、図５（Ａ）−図５（Ｂ）では、本発明の内容をより一層理解し易くするために、ガス噴出孔１３３の孔径とピッチを実際よりも誇張して描いている。

熔融ガラス塊ＹＧを浮上させた状態で上型１１０と下型１３０を接近させていくと、まず図５（Ａ）に示すように、熔融ガラス塊ＹＧの上面が上型１１０の成形面１１４に接触する。一方、熔融ガラス塊ＹＧの下面は、下型１３０のガス噴出孔１３３から噴出される浮上ガスによって下型１３０の成形面１３２に接触せず、熔融ガラス塊ＹＧが下型１３０のガス噴出孔１３３内に入り込まない状態で、熔融ガラス塊ＹＧがプレス成形される。このときのプレス成形とは、次の段落で説明するプレス成形とは作用が異なり、上型１１０の成形面１１４が熔融ガラス塊ＹＧの上側に接触することで、熔融ガラス塊ＹＧを上型１１０の成形面１１４の面形状に近づくように変形させ、上型１１０の成形面１１４の面形状を熔融ガラス塊ＹＧに転写し、熔融ガラス塊ＹＧの下側と下型１３０の成形面１３２とは非接触状態を維持したまま、浮上ガスにより下型１３０の成形面１３２の面形状に近づくように変形させることを意味する。

本実施形態では、上型１１０の成形面１１４と下型１３０の成形面１３２とが最も近づく押切り位置に到達するまでに、ガス供給源Ｈからガス噴出孔１３３への浮上ガスの供給を停止する工程を備えている。この浮上ガスの供給を停止する工程を実行するタイミングは、例えば、上型１１０と下型１３０とを接近させる前、上型１１０と下型１３０とを接近させ上型１１０の成形面１１２と熔融ガラス塊ＹＧとが接触したとき（上述のプレス成形開始時）、又は、更に上型１１０と下型１３０とを接近させ上述のプレス成形中のいずれかとすることができる。ここでは、本実施形態の一例として、上型１１０と下型１３０とを接近させ上述のプレス成形中に浮上ガスの供給を停止する場合について説明する。

上述のプレス成形中にガス噴出孔１３３への浮上ガスの供給を停止したあと、ガス噴出孔１３３からの浮上ガスの残圧がある状態で、上型１１０の成形面１１４が熔融ガラスＹＧに接触しているため、下型１３０の成形面１３２と熔融ガラスＹＧとが接触するまでに熔融ガラスＹＧの外径を広げることができる。このとき、熔融ガラスＹＧの外径は下型胴型１５０の大径筒状部１５１の内径と等しくてもよく、小さくてもよい。更に浮上ガスの残圧がある状態で上型１１０と下型１３０を接近させていくと、図５（Ｂ）に示すように、熔融ガラス塊ＹＧの下面の一部が下型１３０の成形面１３２に接触する。この工程が、ガス噴出孔１３３への浮上ガスの供給を停止した状態で、更に上型１１０と下型１３０を接近させ、熔融ガラス塊ＹＧを下型１３０の成形面１３２に接触させる工程である。

本実施形態では、その最終工程として、上型１１０の成形面１１４と下型１３０の成形面１３２が最も近づく押切り位置において、下型１３０のガス噴出孔１３３内に熔融ガラス塊ＹＧの一部（下型１３０の成形面１３２に接触していない部分）が進入する程度にプレス成形する工程を備えている。これにより熔融ガラス塊ＹＧがプレス成形されてガラスプリフォームＧＰが得られる。このとき、ガラスプリフォームＧＰの外周面は、下型胴型１５０の内周面により規制されるため、所望の寸法（下型胴型１５０の内周面と同径）となる。なお、本実施形態においては、上型１１０と下型１３０とが押切り位置に到達するまでに浮上ガスを停止しているため、できるだけ長い時間熔融ガラス塊ＹＧを浮上させておくことができる。これにより、ガラスプリフォームの段差やシワを抑制することができる。また、浮上ガスの供給を停止したあとは、熔融ガラス塊ＹＧを下型１３０の成形面１３２に対して接触した状態でプレス成形することができるため、下型１３０の成形面１３２がプレス成形中に熔融ガラス塊ＹＧから十分に熱を奪うことができ、結果、高い形状精度（段差やしわの少ない（浅い）ガラスプリフォーム）を得ることができる。これは、熔融ガラス塊ＹＧを供給したあと、できるだけ長い時間（言い換えればプレス成形直前まで）熔融ガラス塊ＹＧを浮上させておくことにより、熔融ガラス塊ＹＧと下型１３０の成形面１３２との接触時間を短くすることができるからである。

このようにしてプレス成形したガラスプリフォームＧＰには、下型１３０の成形面１３２側の面に、ガス噴出孔１３３の形状に対応する微小な凸部ＧＴが形成されている。つまり、上記最終工程としてのプレス成形工程は、少なくとも上型１１０の成形面１１４と下型１３０の成形面１３２が最も近づく押切り位置において、下型１３０のガス噴出孔１３３内に熔融ガラス塊ＹＧの一部（下型１３０の成形面１３２に接触していない部分）が進入する程度にプレス成形し、下型１３０の成形面１３２側の面にガス噴出孔１３３の形状に対応する凸部ＧＴが形成されたガラスプリフォームＧＰを得る工程である。また隣り合う凸部ＧＴの間には、曲面によって形成される微小な凹部ＧＲが形成されている。この凹部ＧＲは、プレス成形時に下型１３０の成形面１３２と熔融ガラスＹＧの接触面において、熔融ガラスＹＧの温度が下がって熔融ガラスＹＧが収縮することによって形成される。

このとき、図５（Ｂ）における１つの成形面１３２に着目すると、成形面１３２の両端部と接触する熔融ガラス塊ＹＧに比べて成形面１３２の中央部と接触する熔融ガラス塊ＹＧは、より多くの熱を奪われるため、成形面１３２の両端部に接触する熔融ガラス塊ＹＧよりも多く収縮する。そのため、凹部ＧＲは曲線（曲面形状）に形成される。

次に、図５（Ｂ）における隣り合う２つの成形面１３２間に設けられた１つのガス噴出孔１３３に着目する。注目した１つのガス噴出孔１３３内に進入した熔融ガラス塊ＹＧのうち、ガス噴出孔１３３の中央部に進入する熔融ガラス塊ＹＧは、ガス噴出孔１３３の端部（成形面１３２の端部）近傍に進入する熔融ガラス塊ＹＧに比べて抵抗が少なく、また、下型１３０の成形面１３２と非接触であるため冷却されにくく、ガラスが低粘性状態に維持されることで、スムーズに進入する。このため、ガス噴出孔１３３の中央部に進入する熔融ガラス塊ＹＧは、ガス噴出孔１３３内への進入距離（＝凸部ＧＴの山の高さ）が最大となる。この進入距離とは、隣り合う２つの成形面１３２の内側の端部同士を仮想の直線で結び、その直線から熔融ガラス塊ＹＧまでの最短距離を意味する。一方、成形面１３２のガス噴出孔１３３内に進入した熔融ガラス塊ＹＧのうち、ガス噴出孔１３３の端部（周辺）に進入する熔融ガラス塊ＹＧは、下型１３０の成形面１３２の端部と接触することにより冷却され、ガラスの粘性が高まるため、抵抗が最大となり、ガス噴出孔１３３内にほとんど進入しない。そして、ガス噴出孔１３３の中央部に進入する熔融ガラス塊ＹＧからガス噴出孔１３３の端部に進入する熔融ガラス塊ＹＧにかけて、進入時の抵抗が漸増するため、滑らかな曲線（曲面形状）の凸部ＧＴを形成することができる。そして、このように形成された凸部ＧＴの曲線と凹部ＧＲの曲線とは、ガス噴出孔１３３の端部において接続する。そのため、下型１３０のガス噴出孔１３３の端部（成形面１３２の端部）が凸部ＧＴと凹部ＧＲの曲線の変曲点となっている。

このことを発明者らは、以下のように推測する。成形面１３２の中央部近傍にて、熔融ガラス塊ＹＧは、下型１３０との接触による冷却効果によりガラスが収縮し、成形面１３２に対する上方への離間距離（凹み深さ）が極大（極値）となる。一方、ガス噴出孔１３３の中央近傍にて、熔融ガラスＹＧは、その冷却速度が最も遅くなり、低粘性状態が維持されるため、ガラスの進入により成形面１３２から下方への離間距離（山の高さ）が極大（極値）となる。そして、ガス噴出孔１３３の最周縁部では成形面１３２とガラスが接触し、これら２つの極値の間の高さとなるので、発明者は下型１３０のガス噴出孔１３３の端部（成形面１３２の端部）が凸部ＧＴと凹部ＧＲの曲線の変曲点となると推測する。

なお、ここでは、変曲点の位置がガス噴出孔１３３の端部（成形面１３２の端部）となる例を示したが、これに限られず、成形条件、又は用いる下型１３０のガス噴出孔１３３の孔径若しくはピッチにより変曲点の位置はずれてもよい。また、本実施形態において、凸部ＧＴと凹部ＧＲとが変曲点を介して接続される場合について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

図５（Ｂ）では理解し易くするために、凸部ＧＴ、凹部ＧＲ、及びガス噴出孔１３３を拡大して描いているが、実際には、凸部ＧＴ、凹部ＧＲ、及びガス噴出孔１３３の径は小さく形成されており、下型１３０の成形面１３２の凹面形状に沿って規則正しく（等ピッチに）配列されている。凸部ＧＴの山の高さは、下型１３０の成形面１３２の凹面形状の中心部近傍が最も低く、周縁部に向かうに連れて徐々に高くなる傾向がある。これは、プレス成形中の熔融ガラス塊ＹＧの表面温度分布によって以下のように説明される。すなわち、熔融ガラス塊ＹＧの下面は、キャストからプレス成形開始まで浮上ガスによって冷却されるため、下型１３０の成形面１３２の凹面形状の中心部近傍に接触するガラスは、プレス成形開始時に比較的低温、すなわち高粘性となっている。一方、下型１３０の成形面１３２の凹面形状の周縁部側に接触するガラスは、プレス成形中に熔融ガラス塊ＹＧの内部から押し出され供給されたガラスであるため、浮上ガスによる冷却がなされておらず、下型１３０の成形面１３２の凹面形状の中心部近傍に接触するガラスと比較して高温であり、すなわち低粘性である。これにより、凸部ＧＴの山の高さは、下型１３０の成形面１３２の凹面形状の中心部近傍が最も低く、周縁部に向かうに連れて徐々に高くなる傾向にある。ただし、凸部ＧＴの山の高さの差、つまり、下型１３０のガス噴出孔１３３への熔融ガラスＹＧの進入距離の差は、プレス前のガラス表面であるか、又は、プレスによって熔融ガラスＹＧの内部から表面に出たガラスによって新たにできた表面であるかの差であると考えられるため、厳密にはプレス前の熔融ガラス塊ＹＧの外径周辺部分において不連続に変化している。

ここで、ガス供給源Ｈからガス噴出孔１３３への浮上ガスの供給を停止したあとも、ガス流路である下型支持部材１４０の筒状空間１４３内には既に供給された浮上ガスが存在している（残圧がある）ため、この浮上ガスがガス噴出孔１３３から所定時間継続して噴出する。図５（Ｂ）のプレス成形は、この浮上ガスの噴出が継続している状態で浮上ガスの残圧に抗して実行してもよいし、この浮上ガスの噴出が完全に停止した状態で実行してもよい。前者の場合は、ガス噴出孔１３３内へ進入した熔融ガラス塊ＹＧに後述する凹部ＧＴＲが形成されるため、凸部ＧＴの高さ(ガス噴出孔１３２内への進入量)を抑制することができる。後者の場合は、凸部ＧＴと凹部ＧＲとを滑らかな曲線で接続することができ、段差やシワの少ないガラスプリフォームＧＰを成形することができる。図５（Ｂ）のプレス成形を、浮上ガスの噴出が継続した状態（残圧のある状態）で浮上ガスに抗して実行するか又は完全に停止した状態（残圧のない状態）で実行するか、更に浮上ガスの噴出量がどのレベルの状態で実行するかについては、目的とするガラスプリフォームＧＰひいては光学素子の形状や性能等に応じて適宜設定することができる。

図６は、ガス噴出孔からのガスの残圧がある状態でプレス成形して得られたガラスプリフォームＧＰの断面を示す図である。すなわち、図６は、図５（Ｂ）のプレス成形を浮上ガスの噴出が継続した状態で浮上ガスに抗して実行した場合のガラスプリフォームＧＰを示している。このガラスプリフォームＧＰの下面側には、下型１３０の成形面１３２によって成形された各凸部ＧＴの先端部に浮上ガスの残圧によって微小な凹部ＧＴＲが形成されている。また、ガラスプリフォームＧＰの上面側には、上型１１０の成形面１１４によって成形された曲率半径Ｒ１に近似する、又は、同じ曲率半径Ｒ１からなる曲面が成形されており、このガラスプリフォームＧＰの上面側の曲率半径Ｒ１は、上記ガラスプリフォームＧＰの下面側に形成された各凸部ＧＴの変曲点を結んだときの曲率半径Ｒ２よりも大きくなっている（Ｒ１＞Ｒ２）。更に、図５（Ｂ）のプレス成形を浮上ガスの噴出が継続した状態で浮上ガスに抗して実行することで、ガス供給の停止のタイミングに関わらず、ガラスプリフォームＧＰの段差やシワの発生を抑制することができる。なお、このときにおける浮上ガスの噴出量や圧力は、ガラスプリフォームに形成される凹部ＧＴＲや凸部ＧＴの高さを考慮して設定されている。

図７は、ガス噴出孔からのガスの噴出が完全に停止した状態でプレス成形して得られたガラスプリフォームＧＰの断面を示す図である。すなわち、図７は、図５（Ｂ）のプレス成形を残圧のない状態で実行した場合のガラスプリフォームＧＰを示している。このガラスプリフォームＧＰの下面側は、下型１３０の成形面１３２（図５（Ｂ）参照）によって成形された各凸部ＧＴの先端部が滑らかな曲線形状となっている。またこのガラスプリフォームＧＰの凹凸の高さは、図６に示す図５（Ｂ）のプレス成形を浮上ガスの噴出が継続した状態で浮上ガスに抗して実行した場合のガラスプリフォームＧＰの凹凸の高さよりも大きくなる傾向がある。また、ガラスプリフォームＧＰの上面側には、上型１１０の成形面１１４によって成形された曲率半径Ｒ１に近似する、又は、同じ曲率半径Ｒ１からなる曲面が成形されている。よって、このガラスプリフォームＧＰの上面側の曲率半径Ｒ１は、上記ガラスプリフォームＧＰの下面側に形成された各凸部ＧＴの変曲点を結んだときの曲率半径Ｒ２よりも大きくなっている（Ｒ１＞Ｒ２）。なお、図６、７に関する説明において、Ｒ１＞Ｒ２とする態様について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。また、ガラスプリフォームＧＰの上面側と下面側の両方の面を凸形状に形成することもできる。

ガラスプリフォームＧＰのプレス成形が完了すると、図示しない上型昇降機構によって上型１１０を上昇させることで上型１１０と下型１３０とを離間させ、所定時間経過後にガス供給源Ｈからガス噴出孔１３３への浮上ガスの供給を再開させる。ここでいう「所定時間」とは、プレス成形が完了した直後からガラスの粘性が所望の粘性となるまでに要する十分な時間を示している。これにより、ガラスプリフォームＧＰは下型１３０の成形面１３２から離れ、下型１３０の成形面１３２上に非接触で浮上させながら支持される。この状態で、回転テーブル２１０を所定量回転させ、ガラスプリフォームＧＰ及び下型１３０を処置位置４へ移送する。なお、ガス供給源Ｈからガス噴出孔１３３への浮上ガスの供給を再開させるタイミングは、プレス成形が完了したあとの任意のタイミングに設定することができ、プレス成形が完了した直後や処置位置４（図３参照）に移送してから浮上ガスの供給を再開することもできる。プレス成形が完了した直後に浮上ガスの供給を再開する場合には、成形したガラスプリフォームＧＰの形状が変形しないようにガス流量を調整することが好ましい。

処置位置４では、図４（Ｄ）に示すように、図示しない下型昇降機構によって下型１３０を上昇端まで上昇させる。このとき、プレス成形されたガラスプリフォームＧＰを下型胴型１５０の上端面１５３よりつき出させ、下型胴型１５０とガラスプリフォームＧＰの外周面との接触を早期に終了させることで、ガラスプリフォームＧＰの外周面の冷却が過剰となることを防ぐことができる。これにより、ガラスプリフォームＧＰの中心部と外周面の冷却速度差に起因するカン、ワレの抑止が可能となる。その後、ガラスプリフォームＧＰの外周面の一部が下型胴型１５０の大径筒状部１５１の上端から出る程度に下型１３０を下降させ、その状態で回転テーブル２１０を回転させることにより下型１３０及びガラスプリフォームＧＰは処置位置５へと移送され、その後、順次、処置位置６−１０へと移送される。下型１３０を上昇端から所定量下降させることにより移送時にガラスプリフォームＧＰの外周面が下型胴型１５０の大径筒状部１５１の内周面により規制され、ガラスプリフォームＧＰは下型１３０の成形面１３２上で位置を保った状態で移送される。処置位置５−１０では、プレス成形されたガラスプリフォームＧＰが徐冷される。このとき、下型１３０の上方に配置された図示しないガス噴出ノズルを処置位置毎に設置して徐冷を行うことができ、各処置位置に配置されたガス噴出ノズルの位置は、所定の冷却効率を得られるように調整すればよい。

なお、ここでは下型１３０を上昇端から所定量下降する例を示したが、これに限られず、下型１３０を上昇端の位置に維持したまま移送しガラスプリフォームＧＰを取り出してもよく、成形面１３２上でガラスプリフォームＧＰの位置ズレを防止するために、例えば、処理位置８−１０において下型１３０を所定量下降する等してもよい。

次いで処置位置１１では、図４（Ｅ）に示すように、吸引機能を備えた吸着パッドを用いて、下型１３０の成形面１３２上に浮上した状態で支持されたガラスプリフォームＧＰを吸着してプリフォーム成形型１００の外部に取り出す。最後に処置位置１２では、図４（Ｆ）に示すように、図示しない下型昇降機構によって下型１３０を下降端まで下降させる。

以上のように、本実施形態のガラスプリフォームの製造方法は、下型１３０の成形面１３２上に熔融ガラス塊ＹＧを浮上させた状態で、上型１１０と下型１３０を接近させ、上型１１０の成形面１１４と下型１３０の成形面１３２とが押切り位置に到達するまでに、ガス噴出孔１３３への浮上ガスの供給を停止し、ガス噴出孔１３３への浮上ガスの供給を停止した状態で、更に上型１１０と下型１３０を接近させ、熔融ガラス塊ＹＧを下型１３０の成形面１３２に接触させ、少なくとも押切り位置において、下型１３０のガス噴出孔１３３内に熔融ガラス塊ＹＧの一部が進入する程度にプレス成形している。これにより、熔融ガラス塊ＹＧと下型１３０の成形面１３２との接触時間を極限まで少なくして段差やシワの発生を抑えることで所望の形状となったガラスプリフォームＧＰを再現性よく製造することができる。

本実施形態のガラスプリフォームの製造方法は、扁平状（両凸曲面状）に予備成形したゴブプリフォームなどのあらゆるプリフォームに適用可能であるが、とりわけ最終製品である光学素子の形状に近似させた近似形状プリフォームを製造するのに好適である。近似形状プリフォームは、精密プレス成形時の変形量を小さくする必要のある硝材を成形する場合に、ガラスプリフォームの製造段階で所望の形状を得ることが要求され、このような場合に有用である。また、精密プレス成形時におけるプレス温度の低減による精密プレス成形型及び精密プレス成形型に形成した融着防止膜の長寿命化に対しても有用である。

また精密プレス成形の成形型との融着を引き起こし易い硝材からなるガラスプリフォームの場合、ガラスプリフォームの表面に融着防止用のコーティングを施すことがある。しかし精密プレス成形時のガラスプリフォームの変形量（変化率）が大きいと、コーティングが破断して内部のガラスが飛び出し、飛び出したガラスが成形型に融着して精密プレス品の表面に欠損を発生させ、所望の性能の光学素子が得られない。成形型表面へガラスの融着が発生するとそれ以降の精密プレス成形を行うことができなくなる。この点においても、精密プレス成形時の変形量を小さくしてコーティングの破断を防ぐために、ガラスプリフォームの製造段階で所望の形状を得ることが要求される。

そこで本実施形態のガラスプリフォームの製造方法は、プレス成形の最終段階で、ガス噴出孔１３３への浮上ガスの供給を停止した状態で、上型１１０の成形面１１４を熔融ガラス塊ＹＧの上面に接触させ、下型１３０の成形面１３２を熔融ガラス塊ＹＧの下面に接触させてプレス成形している。これにより、段差がなくシワの少ない所望の形状の近似形状ガラスプリフォームＧＰを製造することができる。また精密プレス成形時のガラスプリフォームＧＰの径方向の変形量が小さくなるので、ガラスプリフォームＧＰの融着防止用のコーティングが破損するおそれがない。

これに対し、例えば上述の特許文献２は、プレス成形時に熔融ガラス塊が上型及び下型の成形面と非接触であるため、熔融ガラス塊から熱を吸収できないこと、ガラスプリフォームに成形面の形状が転写されないこと、及び、ガラスプリフォームの外径が規制されていないことから、所望の形状が得られず、ガラスプリフォームの形状バラツキも大きい。したがって、近似形状プリフォームを製造するのには不向きであり、また精密プレス成形時に融着防止用のコーティングが破損するといった不具合がある。

「光学素子の製造方法及び光学素子」
上述のようにして製造したガラスプリフォームＧＰは、トレー等の容器に一旦収容されたあと、洗浄工程や融着防止用の成膜工程等の所定の工程を経て、精密プレス成形型に供給される。

図８は本実施形態で使用する精密プレス成形型１６０の構成を示している。精密プレス成形型１６０は、上型１６１、下型１６２、及び、胴型１６３により構成されている。上型１６１及び下型１６２は、精密な面形状が施された凸面形状の成形面１６１ａ及び凹面形状の成形面１６２ａをそれぞれ有する小径部と、この小径部より径の大きい大径部とから構成されている。また胴型１６３は両端が開口する円筒形状に形成されている。

精密プレス成形型１６０は次のようにして組み立てる。まず胴型１６３の内側に上型１６１を挿入して、胴型１６３の小径内胴部の上面に上型１６１の大径部の下面を当接させることにより、上型１６１及び胴型１６３を予め組み込む。そして、下型１６２の成形面１６２ａを上型１６１の成形面１６１ａと対向させた状態で下型１６２を胴型１６３に下側から挿入して、上型１６１、下型１６２、及び、胴型１６３を一体化させる。

精密プレス成形型１６０にガラスプリフォームＧＰを供給したら、図示しないプレス成形装置によって精密プレス成形を行う。以下では、精密プレス成形型１６０とガラスプリフォームＧＰを一緒に加熱してプレス成形する、いわゆる等温プレス成形と呼ばれる精密プレス成形方法を説明する。しかし、精密プレス成形は、精密プレス成形型１６０とガラスプリフォームＧＰを別々に予熱したあとにプレス成形する、いわゆる非等温プレス成形によっていってもよく、その方法を問わない。

等温プレス成形では、まず、精密プレス成形型１６０とガラスプリフォームＧＰを一緒に、ガラスプリフォームＧＰのガラス転移点（Ｔｇ）以上の温度まで加熱する。すると上型１６１、下型１６２及びガラスプリフォームＧＰが互いに等温となり、ガラスプリフォームＧＰのガラス粘度が精密プレス成形にとって適切な１０^６〜１０^１２ポアズになる。また、より好ましくは、１０^８〜１０^１１ポアズ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。

次いで、図示しない加圧ロッドを動かすことにより、上型１６１を押圧して、上型１６１及び下型１６２を互いに近接させ、ガラスプリフォームＧＰを押圧することで、精密プレス成形を行う。この工程が、得られたガラスプリフォームＧＰを精密プレス成形することで、凸部ＧＴが消失した光学素子を得る仕上げ成形工程である。このとき、ガラスプリフォームＧＰの平面視位置（中心軸）と、上型１６１の成形面１６１ａ及び下型１６２の成形面１６２ａの平面視位置（中心軸）とを高精度に一致させることで、ガラスプリフォームＧＰの中心部を正確にプレスすることができる。

精密プレス成形により、ガラスプリフォームＧＰに形成された凸部ＧＴと凹部ＧＲは完全に消失する。別言すると、上述したガラスプリフォームＧＰの製造段階では、精密プレス成形型１６０による精密プレス成形によって確実に消失する程度の凸部ＧＴと凹部ＧＲをガラスプリフォームＧＰに形成することが重要である。ここで精密プレス成形によりガラスプリフォームＧＰに形成された凸部ＧＴと凹部ＧＲが消失するのは、凸部ＧＴと凹部ＧＲの断面形状が波形状（熔融ガラス塊ＹＧの浮上安定性を考慮して下型１３０の成形面１３２の凹面形状に等ピッチで配列、断面形状が波のように曲率が徐変するような形状）となっているためだと考えられる。

まず、発明者らは、上述したガラスプリフォームＧＰを製造し、得られたガラスプリフォームＧＰを用いて精密プレス成形を行い、得られた光学素子を観察したところ、ガラスプリフォームＧＰに形成されていた凸部ＧＴと凹部ＧＲが完全に消失していることを確認した。このときのガラスプリフォームＧＰの成形に用いた下型１３０は、ガス噴出孔の径が５０μｍ、ガス噴出孔のピッチが２００μｍである。このように形成された下型１３０を使用した場合には、凸部ＧＴの山の頂上から凹部ＧＲの底部までの高さは、成形面１３２の中央部近傍において０．５０μｍ〜０．５５μｍ（第１の差）であり、成形面１３２の周縁部近傍において１．６０μｍ〜１．７０μｍ（第２の差）であった。これは、精密プレス成形に用いたガラスプリフォームＧＰと同一ロットのガラスプリフォームＧＰについて測定した結果であり、発明者らは、凸部ＧＴの頂部と凹部ＧＲの底部との差が、具体的には２０μｍ以下であれば本発明が成立つと推測する。また、凸部ＧＴの頂部と凹部ＧＲの底部との差が小さいほど凸部ＧＴと凹部ＧＲは消失し易いため、１０μｍ以下が好ましく、５．０μｍ以下が更に好ましく、２．０μｍ以下となることが望ましい。

また、上述の例において、ガラスプリフォームＧＰに形成される凸部ＧＴの頂部のピッチ（下型１３０のガス噴出孔のピッチ）に対する凸部ＧＴの頂部と凹部ＧＲの底部との差の割合（％）は、０．２５％[（０．５０μｍ/２００μｍ）×１００）]〜１０％[（２０μｍ/２００μｍ）×１００）]の範囲であり、上限値を５．０％[（１０μｍ/２００μｍ）×１００]としてもよい。また、この割合の上限値は、２．５％[（５．０μｍ/２００μｍ）×１００]、１．０％[（２．０μｍ/２００μｍ）×１００]、０．８５％[（１．７０μｍ/２００μｍ）×１００]、０．８０％[（１．６０μｍ/２００μｍ）×１００]、０．２７５％[（０．５５μｍ/２００μｍ）×１００]に設定することができる。この割合からわかるように、本発明におけるガラスプリフォームＧＰに形成される凸部ＧＴの頂部のピッチに対する凸部ＧＴの頂部と凹部ＧＲの底部との差の割合は小さく、一番大きなものにおいても１０％となっている。

また、上述のガス噴出孔の径及びガス噴出孔のピッチは、熔融ガラス塊ＹＧの浮上安定性を考慮して、適宜変更可能である。

これに対し、上述の特許文献１のような従来方式のダイレクトプレスにより製造したガラスプリフォームは、断面形状が鋭いエッジとなっている段差が形成されているため、この段差が精密プレス成形によっても消失せず、光学素子の光学性能が劣化してしまう。

精密プレス成形が完了すると、精密プレス成形型１６０とガラスプリフォームＧＰをガラスプリフォームＧＰのガラス転移点（Ｔｇ）より低い温度まで冷却する。そして精密プレス成形型１６０及びガラスプリフォームＧＰを所定時間冷却したら、精密プレス成形型１６０の下型１６２を胴型１６３から抜き取り、下型１６２の成形面１６２ａから完成した光学素子（例えば非球面レンズ）を取り出す。このようにして得られた光学素子は、表面に上型１６１の成形面１６１ａ及び下型１６２の成形面１６２ａが正確に転写された偏芯精度の高い光学素子である。

精密プレス成形により形成した光学素子は、トレー等の容器に一度収容され、必要に応じて芯取り加工に供される。芯取り加工とは、光学素子の余計な肉を除去するために行う研削・研磨加工を意味し、従来既知の方法を採用することができる。

以上の実施形態では、回転移送式のガラスプリフォームの製造装置２００の処置位置２において、下型１３０の成形面１３２の直上位置からフィーダによって熔融ガラス塊ＹＧを直接的に供給している。しかし、図９及び図１０に示すような、熔融ガラス塊ＹＧをガラスプリフォームの製造装置２００とは別の回転テーブル１７０に、アーム１７１を介して設けられた割型（以下、浮上皿１７２と記載する）で一旦保持して、その後にプリフォームの製造装置２００の成形型２２０にキャストする別実施形態も可能である。

図９は、別の回転テーブル１７０を介して熔融ガラス塊ＹＧを成形型２２０にキャストする別実施形態（ガラスプリフォームの製造装置２３０）を示す図である。図１０は、別の回転テーブル１７０に設けられたアーム１７１を開いて熔融ガラス塊ＹＧを成形型２２０に供給する様子を示す図である。回転テーブル１７０は、平板状に形成された１対のアーム１７１と、このアーム１７１の先端部に設けられた１対の多孔質製の浮上皿１７２とを備えており、前述の実施例の回転テーブル２１０よりも上方（フィーダに近い側）に配置されている。１対のアーム１７１は、幅方向に分割されるように開閉自在となっている。アーム１７１に設けられたアーム開閉機構（図示せず）によって１対のアーム１７１を閉じて浮上皿１７２で熔融ガラス塊ＹＧを浮上した状態で支持し（浮上皿１７２の下方から出ている浮上ガスの上方に熔融ガラス塊ＹＧを浮上支持し）、アーム１７１を開いて浮上皿１７２で浮上支持した熔融ガラス塊ＹＧを供給する。このとき、熔融ガラス塊ＹＧは、上述の実施例に比べて高い位置にてキャストされている。また、キャスト時及び浮上時のガス流量は上述の実施形態と同じ０．２０Ｌ/ｍｉｎとしている。回転テーブル１７０が所定時間毎に間欠的に時計方向に回転することで、アーム１７１がポジション１−６を順次通過していく。まずアーム１７１は、ポジション１において、先端部を閉じた状態で浮上皿１７２によりフィーダから熔融ガラス塊ＹＧを受け取る（高位置キャスト）。次いでアーム１７１は、ポジション２に移動して先端部を幅方向（水平方向）に開くことで、ガラスプリフォームの製造装置２３０の処置位置２において、浮上皿１７２で浮上支持した熔融ガラス塊ＹＧを解放して下型１３０の成形面１３２に供給する（図１０）。熔融ガラス塊ＹＧの供給が終わると、アーム１７１は、幅方向（水平方向）に開いたまま、又は、ポジション３以降においてアーム１７１を閉じて、ポジション３−６を順次移送してポジション１に戻る。このとき、ポジション３−６を移送することによりアーム１７１が冷却され、ポジション１のときの状態に戻る。このように、回転テーブル１７０を仲介して熔融ガラス塊ＹＧをガラスプリフォーム成形型１００に供給することで、熔融ガラスＹＧの温度や形状が均一になって高品質なガラスプリフォームＧＰを製造することができる。

以上の実施形態では、下型１３０には、その上下方向に貫通させて複数（多数）のガス噴出孔（微細ガス噴出孔、マルチ孔）１３３が下型１３０の成形面１３２の凹面形状に沿った同心円状に、規則正しく形成される例について説明したが、ガス噴出孔１３３の孔径やピッチは、硝材の比重や得ようとするガラスプリフォームの形状、大きさ、成形精度に応じて所望の大きさに設定することができる。

以上の実施形態では、ガラスプリフォームＧＰのプレス成形時に、上型１１０の成形面１１４と下型１３０の成形面１３２との外周に下型胴型１５０の大径筒状部１５１が位置している。このためガラスプリフォームＧＰの外周面が下型胴型１５０の大径筒状部１５１に当接し、ガラスプリフォームＧＰの外径が規制されて公差バラツキが小さくなり、ガラスプリフォームＧＰの肉厚バラツキも小さくすることができる。このように成形されたガラスプリフォームＧＰであれば、精密プレス成形時に、サイド当て方式の成形型（胴型ありの成形型）を使用する場合であっても、成形型内にガラスプリフォームＧＰが入らないといった問題は発生しない。またガラスプリフォームＧＰの成形精度が高いため、高精度な光学素子が成形可能となる。

これに対し、下型に胴型と同様の機能を持たせることもでき、又は胴型を省略したサイドフリー方式も採用可能である。サイドフリー方式の場合は、ガラスプリフォームＧＰの外径が規制されないため、外径や肉厚の寸法バラツキ（分布）がサイド当て方式に比べて大きくなる。しかしサイドフリー方式の成形型（胴型無しの成形型）であっても、チルトを修正する機構が成形装置に設けられているため、ガラスプリフォームＧＰの外径寸法の精度に限ってはサイド当て方式より劣るものの、芯取り加工などの処理を適宜施すことによりサイド当て方式と同等に使用可能とすることができる。

以上の実施形態では、浮上ガスを噴出した状態で上型１１０の成形面１１４を熔融ガラス塊ＹＧに接触させ、その後、押切位置に到達するまでにガスの供給を停止する例を示したが、これに限定されるものではない。精密プレス成形によって確実に消失する程度の凸部ＧＴと凹部ＧＲをガラスプリフォームＧＰに形成することが重要であり、例えば、上型１１０の成形面１１４が熔融ガラス塊ＹＧに接触する前にガスの供給を停止し、その後、押切位置に到達させることができる。その場合には、ガスが完全に停止する前に上型１１０の成形面１１４が熔融ガラス塊ＹＧに接触し、下型１３０の成形面１３２と熔融ガラス塊ＹＧとが接触したあと、残圧のある状態でプレス成形してもよく、また、残圧のない状態でプレス成形してもよい。

また、ガスの供給を停止し、上型１１０の成形面１１４が熔融ガラスＹＧに接触する前に、熔融ガラスＹＧが下型１３０の成形面１３２に接触してもよく、この場合にはプレス成形後にガラスプリフォームＧＰに残るシワ等が精密プレス成形時に消失する範囲において本発明を適用することができる。好ましくは、熔融ガラス塊ＹＧが上型１１０の成形面１１４及び下型１３０の成形面１３２に同時に接触するのがよい。

以上の実施形態では、上型１１０の成形面１１４を凸面形状に形成し、下型１３０の成形面１３２を凹面形状に形成した例を示したが、これに限定されず、成形面の形状は適宜変更可能である。例えば、上型１１０の成形面１１４を凹面形状や平面形状にしてもよいし、下型１３０の成形面１３２を凸面形状や平面形状に形成してもよい。

また、以上の実施形態では、ガラスプリフォームＧＰの上側の面の曲率半径Ｒ１が、ガラスプリフォームＧＰの下側の面の曲率半径Ｒ２よりも大きく形成した例を示したが、これに限定されず、ガラスプリフォームＧＰの形状は、ガラスプリフォームＧＰの上側の面の曲率半径Ｒ１が、ガラスプリフォームＧＰの下側の面の曲率半径Ｒ２よりも小さく形成されていてもよい。また、ガラスプリフォームＧＰの上側の面が凹面であり、ガラスプリフォームＧＰの下側の面が凸面となる例を示したが、これに限られず、上下の面を逆に形成してもよく、あるいは、ガラスプリフォームＧＰの上下の面を凸面、又は、凹面とすることができる。

本発明においては、各種光学素子、例えばレンズ、プリズムなどを作製することができる。作製できるレンズは例えば、凹メニスカスレンズ、凸メニスカスレンズ、両凸レンズ、両凹レンズ、平凸レンズ、平凹レンズなどである。作製するレンズはその第１面と第２面を球面若しくは非球面又はこれらの組み合わせとすることができる。

光学素子の表面には必要に応じて、反射防止膜などのコーティング、面取り加工、芯取り加工を行ってもよい。またプレス成形時のガラス素材の延伸性を高めること、及びガラス素材と成形型との融着を防ぐことを目的として、成形型の成形面に炭素コート等の薄膜を成膜してもよい。成膜の方法としては従来から既知の方法を用いることができ、例えばスパッタリングや化学気相蒸着法（ＣＶＤ）等を用いることができる。

本発明は、熔融ガラス塊をプレス成形するときに、下型１３０の成形面１３２に熔融ガラス塊ＹＧを接触させることにより、熔融ガラス塊から熱を奪いながら下型１３０の成形面１３２に施された面形状を熔融ガラス塊ＹＧに転写することができ、所望の形状精度を得ることができる範囲において適用することができる。

最後に、本発明の実施の形態を、図等を用いて総括する。

本発明の実施の形態に係るガラスプリフォームの製造方法は、図１〜図７に示すように、対向する成形面（１１４，１３２）を有し互いに接近及び離間可能な上型（１１０）と下型（１３０）であって、少なくとも下型（１３０）の成形面（１３２）に複数のガス噴出孔（１３３）が形成された上型（１１０）と下型（１３０）とを用い、下型（１３０）のガス噴出孔（１３３）からガスを噴出した状態で、下型（１３０）の成形面（１３２）上に熔融ガラス塊（ＹＧ）を供給し、下型（１３０）の成形面（１３２）上に熔融ガラス塊（ＹＧ）を浮上させながら支持する工程と、熔融ガラス塊（ＹＧ）が浮上した状態で上型（１１０）と下型（１３０）を接近させる工程と、上型（１１０）の成形面（１１４）と下型（１３０）の成形面（１３２）とが押切り位置に到達するまでに、ガス噴出孔（１３３）へのガスの供給を停止する工程と、ガス噴出孔（１３３）へのガスの供給を停止した状態で、更に上型（１１０）と下型（１３０）を接近させ、熔融ガラス塊（ＹＧ）を下型（１３０）の成形面（１３２）に接触させる工程と、少なくとも押切り位置において、下型（１３０）のガス噴出孔（１３３）内に熔融ガラス塊（ＹＧ）の一部が進入する程度にプレス成形する工程と、を含む。

また、好ましくは、図４に示すように、プレス成形する工程は、ガス噴出孔（１３３）へのガスの供給を停止したあと、ガスの残圧がある状態でガスの残圧に抗して実行される。

また、更に好ましくは、図４に示すように、プレス成形する工程は、ガス噴出孔（１３３）からのガスの噴出が完全に停止した状態で実行される。

また、本発明の実施の形態に係るガラスプリフォームは、図５〜図７に示すように、本実施の形態に係るガラスプリフォームの製造方法によって製造されたガラスプリフォーム（ＧＰ）であって、ガラスプリフォーム（ＧＰ）には、ガス噴出孔（１３３）の形状に対応する凸部が形成されている。

また、好ましくは、図６に示すように、ガラスプリフォームの隣り合う凸部の間には、曲面によって形成される凹部が形成されている。

また、本発明の実施の形態に係る光学素子の製造方法は、図１〜図８に示すように、対向する成形面（１１４，１３２）を有し互いに接近及び離間可能な上型（１１０）と下型（１３０）であって、少なくとも下型（１３０）の成形面（１３２）に複数のガス噴出孔（１３３）が形成された上型（１１０）と下型（１３０）とを用い、下型（１３０）のガス噴出孔（１３３）からガスを噴出した状態で、下型（１３０）の成形面（１３２）上に熔融ガラス塊（ＹＧ）を供給し、下型（１３０）の成形面（１３２）上に熔融ガラス塊（ＹＧ）を浮上させながら支持する工程と、熔融ガラス塊（ＹＧ）が浮上した状態で上型（１１０）と下型（１３０）を接近させる工程と、上型（１１０）の成形面（１１４）と下型（１３０）の成形面（１３２）とが押切り位置に到達するまでに、ガス噴出孔（１３３）へのガスの供給を停止する工程と、ガス噴出孔（１３３）へのガスの供給を停止した状態で、更に上型（１１０）と下型（１３０）を接近させ、熔融ガラス塊（ＹＧ）を下型（１３０）の成形面（１３２）に接触させる工程と、少なくとも押切り位置において、下型（１３０）のガス噴出孔（１３３）内に熔融ガラス塊（ＹＧ）の一部が進入する程度にプレス成形し、下型（１３０）の成形面側（１３２）の面にガス噴出孔（１３３）の形状に対応する凸部が形成されたガラスプリフォーム（ＧＰ）を得る工程と、得られたガラスプリフォーム（ＧＰ）を精密プレス成形することで、凸部が消失した光学素子を得る仕上げ成形工程とを含む。

また、好ましくは、図４に示すように、プレス成形する工程は、ガス噴出孔（１３３）へのガスの供給を停止したあと、ガスの残圧がある状態でガスの残圧に抗して実行される。

また、更に好ましくは、図４に示すように、プレス成形する工程は、ガス噴出孔（１３３）からのガスの噴出が完全に停止した状態で実行される。

また、本発明の実施の形態に係る光学素子は、本発明の実施の形態に係る光学素子の製造方法によって製造される。

本発明の実施の形態に係るガラスプリフォームの製造方法は、図１〜図７に示すように、対向する成形面（１１４，１３２）を有し、互いに接近及び離間可能な上型（１１０）と下型（１３０）であって、少なくとも下型（１３０）の成形面（１３２）に複数のガス噴出孔（１３３）が形成された上型（１１０）と下型（１３０）を用いて熔融ガラス塊（ＹＧ）をプレス成形することによりガラスプリフォームを得るガラスプリフォームの製造方法において、下型（１３０）のガス噴出孔（１３３）からガスを噴出した状態で、下型（１３０）の成形面（１３２）上に熔融ガラス塊（ＹＧ）を供給し、下型（１３０）の成形面（１３２）上に熔融ガラス塊（ＹＧ）を浮上させながら支持する工程と、下型（１３０）の成形面（１３２）上に熔融ガラス塊（ＹＧ）を供給したあとに、ガス噴出孔（１３３）へのガスの供給を停止する工程と、ガス噴出孔（１３３）へのガスの供給を停止した状態で、上型（１１０）と下型（１３０）を接近させ、熔融ガラス塊（ＹＧ）を下型（１３０）の成形面（１３２）に接触させてプレス成形する工程と、を含む。

また、好ましくは、ガスの供給を停止する工程は、上型（１１０）の成形面（１１４）と下型（１３０）の成形面（１３２）とが押切り位置に到達するまでに行われる。

また、更に好ましくは、プレス成形する工程は、プレス成形する工程は、押切り位置において行われる。

また、本発明の実施の形態に係るガラスプリフォームは、図５〜図７に示すように、本実施の形態に係るガラスプリフォームの製造方法によって製造されたガラスプリフォーム（ＧＰ）であって、ガラスプリフォーム（ＧＰ）は、凸部（ＧＴ）及び凹部（ＧＲ）を有し、凸部（ＧＴ）及び凹部（ＧＲ）は、凸部（ＧＴ）の頂部から凹部（ＧＲ）の底部までの差が２０μｍ以下に形成される。

また、好ましくは、図６に示すように、凸部（ＧＴ）及び凹部（ＧＲ）は、ガラスプリフォーム（ＧＰ）の中央部に形成される凸部（ＧＴ）の頂部から底部までの第１の差より、ガラスプリフォームの周縁部に形成される凸部（ＧＴ）の頂部から底部（ＧＲ）までの第２の差の方が大きく形成される。

また、本発明の実施の形態に係るガラスプリフォームは、ガラスプリフォームＧＰに形成される凸部（ＧＴ）の頂部のピッチに対する凸部（ＧＴ）の頂部と凹部（ＧＲ）の底部との差の割合（％）は、０．２５％[（０．５０μｍ/２００μｍ）×１００]〜１０％[（２０μｍ/２００μｍ）×１００]の範囲とすることができる。また、この割合の上限値を５．０％[（１０μｍ/２００μｍ）×１００]としてもよい。

また、この割合の上限値は、２．５％[（５．０μｍ/２００μｍ）×１００]、１．０％[（２．０μｍ/２００μｍ）×１００]、０．８５％[（１．７０μｍ/２００μｍ）×１００]、０．８０％[（１．６０μｍ/２００μｍ）×１００]、０．２７５％[（０．５５μｍ/２００μｍ）×１００]のいずれかに設定することができる。

今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内の全ての変更が含まれることが意図される。

１００ ガラスプリフォーム成形型
１１０ 上型
１１１ 大径部
１１２ 中径部
１１３ 小径部
１１４ 成形面
１２０ 上型胴型
１２１ 大径筒状部
１２２ 中径筒状部
１２３ 小径筒状部
１２４ 径方向孔
１３０ 下型
１３１ 環状段部
１３２ 成形面
１３３ ガス噴出孔（微細ガス噴出孔、マルチ孔）
１４０ 下型支持部材
１４１ 大径部
１４２ 小径部
１４３ 筒状空間
１４４ 下端面
１５０ 下型胴型
１５１ 大径筒状部
１５２ 小径筒状部
１５３ 上端面
１６０ 精密プレス成形型
１６１ 上型
１６１ａ 成形面
１６２ 下型
１６２ａ 成形面
１６３ 胴型
１７０ 回転テーブル
１７１ アーム
１７２ 浮上皿
２００，２３０ ガラスプリフォーム製造装置
２１０ 回転テーブル
２２０ 結合体（成形型）
Ｈ ガス供給源
ＹＧ 熔融ガラス塊（軟化ガラス塊）
ＧＰ ガラスプリフォーム
ＧＴ 凸部
ＧＲ 凹部
ＧＴＲ 凹部

Claims (12)

1. 対向する成形面を有し互いに接近及び離間可能な上型及び下型であって、少なくとも前記下型の成形面に複数のガス噴出孔が形成された前記上型及び下型を用い、前記下型の前記ガス噴出孔からガスを噴出した状態で、前記下型の成形面上に熔融ガラス塊を供給し、前記下型の成形面上に前記熔融ガラス塊を浮上させながら支持する工程と、
   前記熔融ガラス塊が浮上した状態で前記上型及び下型を接近させる工程と、
   前記上型の成形面と前記下型の成形面とが押切り位置に到達するまでに、前記ガス噴出孔へのガスの供給を停止する工程と、
   前記ガス噴出孔へのガスの供給を停止した状態で、更に前記上型及び下型を接近させ、前記熔融ガラス塊を前記下型の成形面に接触させる工程と、
   少なくとも前記押切り位置において、前記下型の前記複数のガス噴出孔内に前記熔融ガラス塊の一部が進入する程度にプレス成形する工程と
   を含み、
   プレス成形時の前記熔融ガラス塊の粘度は、２０ｄＰａ・ｓ〜３００ｄＰａ・ｓである、
   モールドプレス成形用ガラスプリフォームの製造方法。
2. 前記プレス成形する工程は、前記ガス噴出孔へのガスの供給を停止したあと、前記ガスの残圧がある状態で前記ガスの残圧に抗して実行される
   請求項１に記載のモールドプレス成形用ガラスプリフォームの製造方法。
3. 前記プレス成形する工程は、前記ガス噴出孔からの前記ガスの噴出が完全に停止した状態で実行される
   請求項１に記載のモールドプレス成形用ガラスプリフォームの製造方法。
4. 前記下型には、その上下方向に貫通した前記複数のガス噴出孔が、前記下型の成形面の凹面形状に沿った同心円状に規則的に形成されている、
   請求項１乃至３のうちのいずれか１項に記載のモールドプレス成形用ガラスプリフォームの製造方法。
5. 対向する成形面を有し互いに接近及び離間可能な上型及び下型であって、少なくとも前記下型の成形面に複数のガス噴出孔が形成された前記上型及び下型を用い、前記下型の前記ガス噴出孔からガスを噴出した状態で、前記下型の成形面上に熔融ガラス塊を供給し、前記下型の成形面上に前記熔融ガラス塊を浮上させながら支持する工程と、
   前記熔融ガラス塊が浮上した状態で前記上型及び下型を接近させる工程と、
   前記上型の成形面と前記下型の成形面とが押切り位置に到達するまでに、前記ガス噴出孔へのガスの供給を停止する工程と、
   前記ガス噴出孔へのガスの供給を停止した状態で、更に前記上型及び下型を接近させ、前記熔融ガラス塊を前記下型の成形面に接触させる工程と、
   少なくとも前記押切り位置において、前記下型の前記複数のガス噴出孔内に前記熔融ガラス塊の一部が進入する程度にプレス成形し、前記下型の成形面側の面に前記ガス噴出孔の形状に対応する凸部が形成されたモールドプレス成形用ガラスプリフォームを得る工程と、
   得られたモールドプレス成形用ガラスプリフォームをモールドプレス成形することで、前記凸部が消失した光学素子を得る仕上げ成形工程と、
   を含み、
   プレス成形時の前記熔融ガラス塊の粘度は、２０ｄＰａ・ｓ〜３００ｄＰａ・ｓである、
   光学素子の製造方法。
6. 前記プレス成形する工程は、前記ガス噴出孔へのガスの供給を停止したあと、前記ガスの残圧がある状態で前記ガスの残圧に抗して実行される
   請求項５に記載の光学素子の製造方法。
7. 前記プレス成形する工程は、前記ガス噴出孔からの前記ガスの噴出が完全に停止した状態で実行される
   請求項５に記載の光学素子の製造方法。
8. 前記下型には、その上下方向に貫通した前記複数のガス噴出孔が、前記下型の成形面の凹面形状に沿った同心円状に規則的に形成されている、
   請求項５乃至請求項７のうちのいずれか１項に記載の光学素子の製造方法。
9. 対向する成形面を有し、互いに接近及び離間可能な上型及び下型であって、少なくとも前記下型の成形面に複数のガス噴出孔が形成された上型及び下型を用いて熔融ガラス塊をプレス成形することによりモールドプレス成形用ガラスプリフォームを得るモールドプレス成形用ガラスプリフォームの製造方法において、
   前記下型の前記ガス噴出孔からガスを噴出した状態で、前記下型の成形面上に熔融ガラス塊を供給し、前記下型の成形面上に前記熔融ガラス塊を浮上させながら支持する工程と、
   前記下型の成形面上に前記熔融ガラス塊を供給したあとに、前記ガス噴出孔へのガスの供給を停止する工程と、
   前記ガス噴出孔へのガスの供給を停止した状態で、前記上型と前記下型を接近させ、前記熔融ガラス塊を前記下型の成形面に接触させて、前記下型の前記複数のガス噴出孔内に前記熔融ガラス塊の一部が進入する程度にプレス成形する工程と、
   を含み、
   プレス成形時の前記熔融ガラス塊の粘度は、２０ｄＰａ・ｓ〜３００ｄＰａ・ｓである、
   モールドプレス成形用ガラスプリフォームの製造方法。
10. 前記ガスの供給を停止する工程は、前記上型の成形面と前記下型の成形面とが押切り位置に到達するまでに行われる、
    請求項９に記載のモールドプレス成形用ガラスプリフォームの製造方法。
11. 前記プレス成形する工程は、押切り位置において行われる、
    請求項９又は請求項１０に記載のモールドプレス成形用ガラスプリフォームの製造方法。
12. 前記下型には、その上下方向に貫通した前記複数のガス噴出孔が、前記下型の成形面の凹面形状に沿った同心円状に規則的に形成されている、
    請求項９乃至１１のうちのいずれか１項に記載のモールドプレス成形用ガラスプリフォームの製造方法。

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