JPH0648746A

JPH0648746A - 光学素子成形用ガラス素材の製造方法

Info

Publication number: JPH0648746A
Application number: JP5128758A
Authority: JP
Inventors: Tadataka Yonemoto; 忠孝米本; Yoshiyuki Shimizu; 義之清水; Takashi Inoue; 孝志井上; Toshihiko Muroi; 寿彦室井
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd; Sumita Optical Glass Inc
Current assignee: Panasonic Holdings Corp; Sumita Optical Glass Inc
Priority date: 1992-06-04
Filing date: 1993-05-31
Publication date: 1994-02-22
Anticipated expiration: 2016-07-23
Also published as: JP3192274B2

Abstract

(57)【要約】【目的】レンズまたはプリズム等の高精度な光学ガラ
ス素子のリヒートプレス用素材のガラス素材を製造する
に際し、ガラスの表面及び内部に欠陥のない所望の形状
のガラス素材を、研削及び研磨工程無しに製造する。【構成】ガラス溶融炉のガラス流出口１０から流下す
る溶融ガラス１を受け型１１で受け冷却してなるガラス
素材の製造方法において、受け型１１とガラス流出口１
０との距離を、受け型１１に流下した溶融ガラス１が、
その自重と表面張力４により自然に切断され、かつ切断
部付近３における流下ガラスの温度が軟化温度以上の範
囲内であるようにしてガラス素材を作製する。前記受け
型上に落下したガラスの切断部付近におけるガラス流
は、軟化温度以上の温度で瞬時に前記受け型上のガラス
に落ち込むため温度差が生じずに、ガラス表面及び内部
に欠陥が生じることが無い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レンズやプリズム等の
高精度な光学ガラス素子のリヒートプレス用などの光学
素子成形用ガラス素材の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、光学ガラスレンズは光学機器のレ
ンズ構成の簡略化とレンズ部材の軽量化の両方を同時に
達成し得る非球面化の方向にある。この非球面レンズの
製造方法として、ガラスのブロック、ロッド、板等から
素材を切り出した後、研削、研磨する方法、あるいは製
造しようとするレンズに近い形状の型で溶融ガラスを予
めプレスし、このガラス成形体を研削、研磨するような
従来の光学レンズの製造方法などが考えられるが、加工
及び量産化が困難であることから、近年直接金型を用い
てレンズ形状を得る成形法が有望視されている。

【０００３】金型を用いた成形方法には、溶融ガラスを
直接プレスし高精度の光学ガラス素子を得るダイレクト
プレス方法と、成形に用いる予備成形体のガラス素材を
加熱後プレスし高精度の光学ガラス素子を得るリヒート
プレス方法がある。

【０００４】前者の方法によれば、非常に安価な光学ガ
ラス素子を製造することが可能であるが、高温の溶融ガ
ラスを取り扱うことから成形ガラスの高精度化が困難な
ことや、プレス型のライフが短くなる等の技術的な問題
も多く実用化が困難である。

【０００５】後者の方法によれば、ダイレクトプレス方
法による課題は改善されるが、ガラス素材を製造するた
めの工程が研磨レンズの製造工程とほぼ同じであること
により、比較的高いコストがかかっていた。このリヒー
トプレス用のガラス素材を製造する工程の簡略化が光学
ガラス素子を製造するにあたって重要な課題である。

【０００６】ガラス素材を簡単に形成する有効な方法と
して、溶融ガラス塊を、受け型上に落し込みその状態で
放置して形状を成す方法が提案されており、この方法に
よれば非常に安価なリヒートプレス用のガラス素材を製
造できる（例えば、特開昭６１−１４６７２１号公報、
特開平２−３４５２５号公報等）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】溶融ガラスを、受け型
上に落し込む方法は、ガラス溶融炉のガラス流出口より
流下する溶融ガラスを切断刃により切断する方法か、あ
るいはガラス流出口に溜まる溶融ガラスがその自重によ
り自然に溶融ガラスの雫となり落下させる方法がある。

【０００８】図５に従来例の、溶融ガラス流を切断刃に
より切断し、ガラス素材を作製する方法を示す。図５
（ａ）は、ガラス溶融炉のガラス流出口１０より流下す
る溶融ガラス１と、切断刃１３の設置状態を示す。図５
（ｂ）は、溶融ガラス１を切断刃１３により切断し溶融
ガラス１を受け型１１上に落とし込んだ状態を示す。図
５（ｃ）は、ガラス素材１に生じる欠陥５の部位を示
す。溶融ガラス流を切断刃により切断し所定重量の溶融
ガラス塊を落とす場合、必ず切断刃が接するガラス表面
あるいはガラスの内部に、急冷による収縮跡、傷、泡等
のいわゆるシャーマークといわれる欠陥５が生じてい
た。

【０００９】図６に、従来例の溶融ガラスの自重による
自然滴下により溶融ガラス流を切断し、ガラス素材を作
製する方法を示す。図６（ａ）は、ガラス溶融炉のガラ
ス流出口１０より流下する溶融ガラス１の状態を示す。
図６（ｂ）は、溶融ガラス１が自重により切断し、溶融
ガラス塊１が受け型上に落ち込んだ状態を示す。図６
（ｃ）は、ガラス素材１に生じる欠陥５の部位を示す。

【００１０】溶融ガラス流を溶融ガラスの自重により切
断し、溶融ガラスを落とす時、必ず切断部付近は落下し
ようとするガラスの自重とガラス流出口に戻ろうとする
ガラスの表面張力により引っ張り合う力が働く。そし
て、前記切断部付近のガラス流の径は細くなっていき切
断に至る。前記切断部付近３のガラス表面は細い線状あ
るいは微小な突起状に変形するため非常に冷え易く、落
下するガラスの表面には温度差が生じる。

【００１１】このような状態でガラスが受け型に落下し
たとき、落下の衝撃により温度の低い切断部付近３は高
い温度のガラスの内部に巻き込まれるが、この時のガラ
スの温度差から脈理や泡といった光学ガラスの素材とし
ては致命的な欠陥がガラス内部に生じていた。

【００１２】また、切断部付近だけでなくガラスの全体
の表面温度を軟化温度より低い温度で落下させた場合
は、雫状に落下するガラスの形状は受け型に落下しても
ガラスの表面張力により所望の形状に復元することがで
きず、図６（ｄ）のようにガラス表面に突起状の欠陥５
が残るなどの課題があった。

【００１３】そして、上記の方法により作製されたガラ
ス素材は、レンズ用金型で成形しても、ガラスの表面及
び内部にできた欠陥は除去することができなかった。

【００１４】本発明は上記課題を解決し、低コストで欠
陥のない光学素子成形用ガラス素材の製造方法を提供す
ることを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
本発明の光学素子成形用ガラス素材の製造方法は、ガラ
ス溶融炉のガラス流出口から流下する溶融ガラスを受け
型で受け冷却してなる光学素子成形用ガラス素材の製造
方法において、受け型とガラス流出口との距離が、受け
型に流下した溶融ガラスがその自重と表面張力により自
然に切断されかつ切断部付近における流下溶融ガラスの
温度が軟化温度以上の領域内であることを特徴とする。

【００１６】前記構成においては、ガラス流出口から流
下する溶融ガラスの切断部付近を、ガラスの軟化温度以
上に加熱することが好ましい。より具体的には、溶融ガ
ラスの切断部付近の温度は７００〜１０００℃の範囲が
好ましい。

【００１７】また前記構成においては、受け型を温度制
御し溶融ガラスを受けることが好ましい。

【００１８】また前記構成においては、ガラス温度の軟
化温度以上の領域が、ガラスの粘性で４．５×１０⁷ポ
イズ以下であることが好ましい。

【００１９】また前記構成においては、ガラス溶融炉の
溶融ガラスの温度が、５００〜１３００℃であることが
好ましい。

【００２０】また前記構成においては、ガラス溶融炉の
るつぼ及びガラスの流出口が白金製であることが好まし
い。

【００２１】また前記構成においては、受け型が非酸化
性雰囲気中に存在することが好ましい。ここで非酸化性
雰囲気とは、たとえば窒素、アルゴン、ヘリウム等の不
活性ガス、及びこれらの不活性ガスに水素を適宜混合し
たもので、受け型の劣化を防止できる。

【００２２】また前記構成においては、ガラス流出口と
受け型との距離を一定に保持し、光学素子成形用ガラス
素材の重量精度が所定ガラス重量の１重量％内になるよ
うに受け型の位置制御を行うことが好ましい。精密なガ
ラス成形を行う場合、ガラスの重量制度により性能のば
らつきが生じるため、所定のガラス重量の１重量％内の
範囲に入るようにガラス流出口と受け型との距離を所定
の高さに保持し、熱の影響による高さばらつきを逐次計
測し調整するのである。ガラス流出口と受け型との距離
は、１０〜１００ｍｍの範囲から選ぶことが好ましい。

【００２３】また前記構成においては、受け型の溶融ガ
ラスとの濡れ性により、光学素子成形用ガラス素材の厚
みを制御することが好ましい。たとえば、受け型は溶融
ガラスと濡れ性が悪いカーボン、ボロンナイトライド、
窒化アルミ、窒化クロム、ステンレス鋼、ニクロム、グ
ラッシーカーボン、炭化珪素から選ばれる少なくとも一
つを用いると、比較的厚みの厚いレンズを成形できる。
逆に受け型は溶融ガラスと濡れ性が良くかつ化学的に安
定な薄膜で被覆されていると、比較的厚みの薄いレンズ
を成形できる。前記において、受け型の表面を被覆する
薄膜が、タングステン、タンタル、レニウム、ハフニウ
ム、白金、パラジウム、イリジウム、ロジウム、オスミ
ウム、ルテニウムの内、少なくとも１種類以上の金属を
含む貴金属系合金薄膜であると化学的に安定で腐食等を
起こしにくく好ましい。

【００２４】また前記構成においては、受け型の温度
は、溶融ガラスと受け型が融着しないで溶融ガラスの冷
却後離型できる温度であることが、成形サイクルを向上
し、効率の良い製造のために好ましい。具体的には、受
け型の温度は７００℃以下が好ましく、常温（室温）程
度でも良い。

【００２５】また前記構成においては、受け型に熱分布
を持たせて溶融ガラスを受けることも好ましい。具体的
には、受け型の中心部と周辺部に別々のヒーターを埋め
込み、中心部を相対的に低温に、周辺部を相対的に高温
に保持することが好ましい。このようにすると、溶融ガ
ラスが受け型に落下した瞬間に落下中心部分の温度が高
くなるのを防ぎ、受け型の熱の分布がなくなり、ばらつ
きも少なくなることから、ガラス表面の冷却速度の均一
化ができる。その結果、ガラス成形体の内部歪みを小さ
くできる。

【００２６】また前記構成においては、受け型の表面粗
さは、中心線平均粗さ（Ｒａ）が２μｍ以下の鏡面であ
ると、成形されたガラスの表面が平滑になるので好まし
い。

【００２７】また前記構成においては、溶融ガラスを受
けた後、受け型に接する表面の冷却速度と合うように、
受け型に接しない表面の雰囲気温度を制御することが好
ましい。このようにすると、ガラス表面の冷却速度のば
らつきを押さえ、ガラス成形体の内部歪みを小さくでき
る。

【００２８】

【作用】前記構成によれば、落下する溶融ガラスを受け
型上で受けた時の状態は、ガラス流が受け型に落下して
もガラス流出口に溜るガラスと連続的に線状につながっ
た状態なので、切断部付近は受け型上に落下したガラス
との温度差を生じにくい。この時のガラス流の切断部付
近のガラス温度は、軟化温度（ガラスの粘性は４．５×
１０⁷ｐｏｉｓｅ）以上になるようにガラスの流下温度
と落下距離を設定して、ガラスの自重と表面張力により
自然切断が生じ易い条件とする。

【００２９】前記受け型上に落下したガラスの表面張力
とガラス流出口に溜るガラスの表面張力により自然切断
されたガラス流は瞬時に前記受け型上のガラスに取り込
まれるため温度差が生じずに、ガラス内部に欠陥が生じ
ることが無い。ガラスの流下温度に対して、前記切断部
付近の温度が低くなっても、受け型を適正な温度にして
受け型上に落下したガラスを冷却すれば、温度差がなく
なりガラス素材に欠陥が生じることがない。

【００３０】あるいは、受け型に流下した溶融ガラス
が、その自重と表面張力により自然に切断され、かつ切
断部付近における流下ガラスの温度が、雰囲気温度、ガ
ラスの流下温度、ガラスの重量、落下距離等の条件に左
右されることなく軟化温度以上であるようにするため
に、前記切断部付近をガラスの軟化温度以上に強制的に
加熱するようにすれば、ガラス内部に欠陥のないガラス
素材を安定して作製できる。

【００３１】こうして得られたガラス素材を光学ガラス
素子の成形に用いれば、極めて高精度の光学ガラス素子
をプレスのみの加工で得ることができる。

【００３２】

【実施例】以下、本発明のガラス素材の製造方法の一実
施例について、図面を用いて具体的に説明する。

【００３３】（実施例１）図１は、本発明の一実施例の
ガラス素材の製造方法の工程図である。１はガラス（溶
融ガラス、ガラス素材）、２は切断部、３は切断部付
近、４はガラスの表面張力、１０はガラス流出口、１１
は受け型を示す。図１の中の記号ｈは、ガラス流出口先
端から受け型上面までのガラスの落下距離を示すもので
ある。

【００３４】図１（ａ）は、ガラス溶融炉（図示せず）
のガラス流出口１０より流下する溶融ガラス１の状態を
示す。通常、ガラス溶融炉により、各種光学ガラスの溶
融温度領域（５００〜１３００℃）においてガラスを溶
解し融液状にした後、ガラスの性質及び流出量に応じて
ガラス流出口の温度を設定し、溶融ガラスをガラス流出
口より流下させる。ガラス溶融炉のるつぼ及びガラス流
出口はガラスによる侵食の少ない白金製のものを用いる
のが好ましい。ガラス流出口の先端内径は大きすぎると
ガラスの表面張力よりもガラスの流出力が大きくなり、
層流となって雫状にガラスを流下さすことができなくな
るため、ガラスの表面張力や重量に合わせてガラス流出
口の先端内径は小さくする。

【００３５】図１（ｂ）は、溶融ガラス１が自重により
受け型１１上に落下した状態を示す。図１（ｂ）に示す
ようにガラス１が受け型に落下してもガラス流出口に溜
るガラスと線状につながった状態ができる落下距離ｈ
は、落下させるガラスの重量や温度あるいはガラスの性
質により異なる。通常、落下させるガラスの量を多く
し、ガラス温度を低くして粘性を高くする方が前記落下
距離ｈは長くなる。また、ガラスの性質では、例えば表
面張力の大きいランタン系ガラスでは落下距離ｈは長く
なり、表面張力の小さい重フリントガラスでは落下距離
ｈは短くなる。ガラスの切断部付近３の温度を、受け型
上に落下したガラスとの温度差をほとんど無くし、軟化
温度以上に保つためには、ガラスの流下温度を高くし、
落下距離ｈを短くする方がよい。光学ガラスの種類や重
量によって、前記条件は適宜選定することが望ましい。
光学ガラスの種類や重量によって、適正な落下距離が決
まれば受け型１１の高さは変えず常に一定に保つように
する。これは、受け型の高さ変動によってガラスの重量
が変動し重量精度が悪くなる場合もあるからである。

【００３６】図１（ｃ）は、受け型１１上に落下したガ
ラス１の表面張力４とガラス流出口１０に溜るガラスの
表面張力４により、切断部２から自然切断されたガラス
１の状態を示す。受け型にガラスが落下した状態で、ガ
ラスが自然切断し易い条件は、ガラスの表面張力が大き
く、ガラスの粘性は低い方がよい。受け型は、所望のガ
ラス素材の形状に合わせて加工し、受け型上に落下した
ガラスの急冷による割れなどを防止するため予め加熱し
て使用する。また、ガラスの滴下温度に対して、前記切
断部付近の温度が低くなる場合、受け型を適正な温度制
御して受け型上に落下したガラスを冷却すれば、遅れて
流下してくる切断部付近のガラスと温度差がなくなりガ
ラス素材に欠陥が生じることがない。

【００３７】図１（ｄ）は、自然切断されたガラスの切
断部付近３が瞬時に受け型上のガラス１に取り込まれた
後のガラス素材１の形状を示す。

【００３８】以下図１に示す製造方法について更に詳細
に述べる。受け型１１は中心部φ１０ｍｍの大きさを転
写面とするオーステナイト系ステンレス（ＳＵＳ３１
６）を選定し、溶融ガラスは、酸化珪素（ＳｉＯ₂）３
０重量％、酸化バリウム（ＢａＯ）５０重量％、酸化ホ
ウ素（Ｂ₂Ｏ₃）１５重量％、残部が微量成分からなる
ホウケイ酸バリウムガラスを用いた。このガラスを１２
５０℃で溶融したあと、１０００℃に保持した流出口１
０から約１グラムの溶融ガラス１を雫状に流出し、落下
距離ｈを５０ｍｍにして予め３５０℃に加熱された受け
型１１に供給する。受け型上でガラスを冷却しガラス素
材１を作製した。

【００３９】本実施例によって得られたガラス素材１に
おいて、光学顕微鏡観察した結果、表面及び内部に傷、
脈理、泡といった欠陥は認められなかった。このガラス
素材を成形することで優れた光学ガラス素子を得ること
ができた。

【００４０】（実施例２）図１に示す製造方法を用いて
異なるガラス組成のガラス素材を作製した。受け型１１
は中心部φ１０の大きさを転写面とする炭化珪素（Ｓｉ
Ｃ）を選定し、溶融ガラスは、酸化珪素（ＳｉＯ₂）５
２重量パ−セント、酸化カリウム（Ｋ²Ｏ）６重量パ−
セント、酸化鉛（ＰｂＯ）３５重量パ−セント、残部が
微量成分からなる重フリントガラスを用いた。このガラ
スを１２５０℃で溶融したあと、９００℃に保持した流
出口１０から約１グラムの溶融ガラス１を雫状に流出す
る。落下距離ｈを３０ｍｍにして予め３５０℃に加熱さ
れた受け型１１に供給する。受け型上でガラスを冷却し
ガラス素材１を作製した。

【００４１】本実施例によって得られたガラス素材１に
おいて、光学顕微鏡観察した結果、表面及び内部に傷、
脈理、泡といった欠陥は認められなかった。このガラス
素材を成形することで優れた光学ガラス素子を得ること
ができた。

【００４２】（実施例３）図２は、本発明の他の一実施
例のガラス素材の製造方法を表わす工程図である。

【００４３】１はガラス（溶融ガラス、ガラス素材）、
２は切断部、３は切断部付近、４は、ガラスの表面張
力、１０はガラス流出口、１１は受け型、１２は加熱手
段を示す。

【００４４】図２の中の記号ｈはガラスの落下距離を示
すものである。

【００４５】図２（ａ）は、ガラス溶融炉のガラス流出
口１０より流下する溶融ガラス１と加熱手段１２の設置
の状態を示す。加熱手段１２は、流下ガラスの切断部２
を含む切断部付近３（ガラス流が細くなる部分）を加熱
できる位置に配置する。

【００４６】図２（ｂ）は、溶融ガラス１が自重により
受け型１１上に落下した状態と加熱手段１２によるガラ
スの加熱部を示す。流下ガラスの切断部付近３は、雰囲
気温度による影響を少なくするため加熱手段を持つ断熱
壁で囲うことが望ましい。また、落下距離ｈに合わせ
て、加熱手段の大きさを変える。

【００４７】図２（ｃ）は、受け型１１上に落下したガ
ラス１の表面張力４とガラス流出口１０に溜るガラスの
表面張力４により、切断部２から自然切断されたガラス
１の状態を示す。

【００４８】図２（ｄ）は、自然切断されたガラスの切
断部付近３が受け型上のガラス１に取り込まれた後のガ
ラス素材１の形状を示す。

【００４９】以下図２に示す造方法について更に詳細に
述べる。受け型１１は、中心部φ２０の大きさを転写面
とする母材としてとして超硬合金（ＷＣ−５Ｔｉ−８Ｃ
ｏ）を用い、スパッタ法で白金−イリジウム−オスミウ
ム合金（Ｐｔ−Ｉｒ−Ｏｓ）の薄膜を被膜した。溶融ガ
ラスは、ジルコニア（ＺｒＯ₂）８重量パ−セント、酸
化ランタン（Ｌａ₂Ｏ₃）３０重量パ−セント、酸化ホ
ウ素（Ｂ₂Ｏ₃）４２重量パ−セント、酸化カルシウム
（ＣａＯ）１０重量パ−セント、残部が微量成分からな
るランタン系ガラスを用いた。このガラスをガラス溶融
炉のるつぼで１４００℃で溶融したあと、落下距離ｈを
１００ｍｍにして、１１００℃に保持した流出口１０か
ら約２グラムの溶融ガラス１を雫状に流出する。ガラス
の切断部付近３を高さ５０ｍｍの加熱ヒ−タで囲い９０
０℃に加熱しながら、予め４３０℃に加熱された受け型
１１に供給する。受け型上でガラスを冷却しガラス素材
１を作製した。

【００５０】本実施例によって得られたガラス素材１に
おいて、光学顕微鏡観察した結果、表面及び内部に傷、
脈理、泡といった欠陥は認められなかった。このガラス
素材を成形することで優れた光学素子を得ることができ
た。

【００５１】（実施例４）図２に示す製造方法を用いて
異なるガラス組成のガラス素材を作製した。受け型１１
は、中心部φ２０の大きさを転写面とし、母材としてサ
−メット（ＴｉＣ−１０Ｍｏ−９Ｎｉ）を用い、スパッ
タ法で白金−タンタル−レニウム合金（Ｐｔ−Ｔａ−Ｒ
ｅ）の薄膜を被膜した。溶融ガラスは、酸化珪素（Ｓｉ
Ｏ₂）６５重量パ−セント、酸化カリウム（Ｋ₂Ｏ）９
重量パ−セント、酸化ホウ素（Ｂ₂Ｏ₃）１０重量パ−
セント、酸化ナトリウム（Ｎａ₂Ｏ）１０重量パ−セン
ト、残部が微量成分からなるホウケイ酸ガラスを用い
た。このガラスをガラス溶融炉のるつぼで１３５０℃で
溶融したあと、落下距離ｈを１００ｍｍにして、１０７
０℃に保持した流出口１０から約２グラムの溶融ガラス
１を雫状に流出する。ガラスの切断部付近３を高さ５０
ｍｍの加熱ヒ−タで囲い８５０℃に加熱しながら、予め
４００℃に加熱された受け型１１に供給する。受け型上
でガラスを冷却しガラス素材１を作製した。

【００５２】本実施例によって得られたガラス素材１に
おいて、光学顕微鏡観察した結果、表面及び内部に傷、
脈理、泡といった欠陥は認められなかった。このガラス
素材を成形することで優れた光学素子を得ることができ
た。

【００５３】（実施例５）図３は、本発明の他の一実施
例のガラス素材の製造方法を表わす工程図である。

【００５４】１はガラス（溶融ガラス、ガラス素材）、
１０はガラス流出口、１１は受け型、２１は測定手段、
２２は雰囲気ガス流入口、２３はカバー、２４温度制御
手段、２５は移動手段、２６は位置制御手段を示す。ま
た記号ｈはガラスの落下距離を示すものである。

【００５５】図３は実施例１で説明した、ガラス素材の
製造工程に、非酸化性雰囲気の中に受け型を入れ、ガラ
ス流出口と受け型との距離を一定に保持し、光学素子成
形用ガラス素材の重量精度が所定ガラス重量の１重量％
内になるように、位置制御を行う工程を加えた工程図で
ある。

【００５６】図３では、受け型は、非酸化性雰囲気を保
つためのカバー内に温度制御手段及び移動手段と共に設
置されている。カバー内は、受け型の酸化による劣化を
防止するために、例えば、窒素、アルゴン、ヘリウム等
の不活性ガス、及びこれらの不活性ガスに水素を適宜混
合したガスをガス流入口より流し、非酸化性雰囲気に保
たれている。

【００５７】精密な光学素子の成形を行う場合、ガラス
の重量精度により成形条件や性能のばらつきが生じるた
め、所定のガラス重量の１％内のばらつきにおさえる必
要がある。本発明のガラス重量のばらつき要因は、ノズ
ルと受け型の距離の変動にあるが、これは、ノズルと受
け型の距離が変わることにより溶融ガラスの落下距離が
変わり、流下する溶融ガラスの自然切断される位置がば
らつくために生じるからである。ガラス流出口と受け型
との距離を一定に保つように、ノズルや受け型の膨張収
縮等、熱の影響による高さばらつきを逐次計測し調整す
る必要があるが、図３では、ガラス流出口と受け型との
距離を一定に保持するために測定手段（例えば光センサ
ー）により、ノズルの高さの変動と受け型の高さ変動を
計測処理し、位置制御手段（例えばサーボモーター）に
より受け型の高さを元の設定距離に調整する構成になっ
ている。

【００５８】以下図３の製造方法を用いた具体例につい
て詳細に述べる。

【００５９】予め、カバー２３のガス流入口２２より窒
素ガスを流し込み、非酸化性雰囲気とした。受け型１１
は、中心部直径φ１０の大きさを転写面とし、母材とし
てサ−メット（ＴｉＣ−１０Ｍｏ−９Ｎｉ）を用い、ス
パッタ法で白金−タンタル−レニウム合金（Ｐｔ−Ｔａ
−Ｒｅ）の薄膜を被膜した。溶融ガラスは、酸化珪素
（ＳｉＯ₂）３０重量％、酸化バリウム（ＢａＯ）５０
重量％、酸化ホウ素（Ｂ ₂Ｏ₃）１５重量％、残部が微
量成分からなるホウケイ酸バリウムガラスを用いた。こ
のガラスをガラス溶融炉のるつぼで１２５０℃で溶融し
たあと、測定手段２１及び位置制御手段２６により流下
距離ｈを５０ｍｍに制御しながら、１０００℃に保持し
た流出口１０から１±０．０１グラムの溶融ガラス１を
雫状に流出し、予め温度制御手段により６５０℃に加熱
された受け型１１に供給する。温度制御手段２４により
受け型上でガラスを冷却しながら、移動手段２５により
ガラス素材の取り出し位置まで受け型を回転移動しガラ
ス素材１を取りだした。

【００６０】本実施例によって得られたガラス素材１に
おいて、光学顕微鏡観察した結果、表面及び内部に傷、
脈理、泡といった欠陥は認められなかった。このガラス
素材を成形することで優れた光学素子を得ることができ
た。

【００６１】（実施例６）図４は、本発明の他の実施例
のガラス素材の形状を示す断面図である。

【００６２】１はガラス（溶融ガラス、ガラス素材）、
１１ａは濡れ性の悪い受け型、１１ｂは濡れ性の良い受
け型、３１は受け型の転写面を示す。

【００６３】図４の中の記号ｔ１、ｔ２は、ガラスの厚
みを示すものである。

【００６４】本発明では、濡れ性の悪い受け型とは、例
えばカーボン、ボロンナイトライド、窒化アルミ、窒化
クロム、ステンレス鋼、ニクロム、グラッシーカーボ
ン、炭化珪素等の材質でできたものを意味し、濡れ性の
良い受け型はとは、溶融ガラスと濡れ性が良くかつ化学
的に安定な薄膜で被覆されており、その薄膜が、タング
ステン、タンタル、レニウム、ハフニウム、白金、パラ
ジウム、イリジウム、ロジウム、オスミウム、ルテニウ
ムの内、少なくとも１種類以上の金属を含む貴金属系合
金薄膜であることを意味する。

【００６５】図４（ａ）に示すように、溶融ガラスとの
濡れ性の悪い受け型によって受けた場合、ガラスと受け
型との濡れが悪くガラスの表面張力によりガラス厚みｔ
１が厚くなるため、曲率半径の小さい厚みの厚いガラス
素材ができる。

【００６６】図４（ｂ）に示すように、溶融ガラスとの
濡れ性の良い受け型によって受けた場合、ガラスと受け
型との濡れが良くガラス厚みｔ２が薄くなるため、曲率
半径の大きい厚みの薄いガラス素材に制御できる。

【００６７】一般的に受け型温度を高めると溶融ガラス
との濡れ性が改善され濡れ良くなるが、前記濡れ性の悪
い材料では、溶融ガラスと融着し易く冷却しても離型で
きないため受け型温度は４００℃以下で使用する。前
記、受け型が溶融ガラスと濡れ性が良くかつ化学的に安
定な薄膜で被覆されたものであれば、溶融ガラスと融着
しにくく、受け型温度も７００℃まで加熱できるため薄
肉のガラス素材を製造するのに好ましい。コスト的に
は、濡れ性の悪い材料で作成する方が安く簡単にできる
ため、ガラス素材の用途、形状、コストに応じて受け型
材料を選択することが好ましい。

【００６８】また、図４に示す受け型の転写面３１（溶
融ガラスが接触する面）は、滑らかな鏡面状態が好まし
く、表面精度が中心線平均粗さで２μｍ以下でガラス素
材に転写できれば、精密な光学素子の成形が安定に性能
良くできる。このため、通常受け型の表面精度は中心線
平均粗さで２μｍ以下に仕上げる。

【００６９】以下図４の受け型を用いた具体例について
述べる。

【００７０】図４の濡れ性の悪い受け型１１ａの材質を
ステンレス鋼として転写面３１の曲率半径を１５ｍｍに
加工し、表面精度も中心線平均粗さで２μｍに仕上げ
た。実施例１と同じ条件で、１グラムのガラス素材を作
製した場合にガラス厚みｔ１は、６ｍｍになった。この
ガラス素材を用い、５ｍｍの厚みの光学素子を成形した
結果、欠陥のない極めて高精度の光学素子を得ることが
できた。

【００７１】図４の濡れ性の良い受け型１１ｂの母材は
サ−メット（ＴｉＣ−１０Ｍｏ−９Ｎｉ）を転写面とな
る部分の曲率半径を１５ｍｍに加工し表面精度を中心線
平均粗さ２μｍに仕上げた。その後、スパッタ法で白金
−タンタル−レニウム合金（Ｐｔ−Ｔａ−Ｒｅ）の薄膜
を被膜した濡れ性の良い受け型を用い、実施例５と同じ
条件で、１グラムのガラス素材を作製した場合にガラス
厚みｔ２は前記ｔ１より薄く４ｍｍに制御できた。この
ガラス素材を用い、３ｍｍの厚みの光学素子を成形した
結果、欠陥のない極めて高精度の光学素子を得ることが
できた。

【００７２】以上、本発明の実施例を詳細に説明した
が、本発明は、各実施例に記載の光学ガラスの組成、ガ
ラス素材の形状、ガラス溶融炉や受け型の加熱の方法・
条件等に限定されるものではない。

【００７３】

【発明の効果】本発明では、研削及び研磨工程を必要と
しない簡単な方法によって、ガラスの表面及び内部に欠
陥のない、所望の形状のリヒートプレス用のガラス素材
を得ることができるため、生産性の向上と製造コストの
低減に著しい効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のガラス素材の製造方法を示
す工程図である。

【図２】本発明の他の実施例のガラス素材の製造方法を
示す工程図である。

【図３】本発明の他の実施例のガラス素材の製造方法を
示す工程図である。

【図４】本発明の他の実施例のガラス素材の形状を示す
断面図である。

【図５】従来例のガラス素材の製造方法を表わす工程図
である。

【図６】他の従来例のガラス素材の製造方法を表わす工
程図である。

【符号の説明】

１ガラス（溶融ガラス、ガラス素材）２切断部３切断部付近４ガラスの表面張力５ガラスの欠陥１０ガラス流出口１１受け型１２加熱手段１３切断刃２１測定手段２２ガス流入口２３カバー２４温度制御手段２５移動手段２６位置制御手段３１受け型の転写面１１ａ濡れ性の悪い受け型１１ｂ濡れ性の良い受け型

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者井上孝志大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者室井寿彦東京都千代田区神田須田町１丁目28番地株式会社住田光学ガラス内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガラス溶融炉のガラス流出口から流下す
る溶融ガラスを受け型で受け冷却してなる光学素子成形
用ガラス素材の製造方法において、受け型とガラス流出
口との距離が、受け型に流下した溶融ガラスがその自重
と表面張力により自然に切断されかつ切断部付近におけ
る流下溶融ガラスの温度が軟化温度以上の領域内である
ことを特徴とする光学素子成形用ガラス素材の製造方
法。
【請求項２】ガラス流出口から流下する溶融ガラスの
切断部付近を、ガラスの軟化温度以上に加熱する請求項
１に記載の光学素子成形用ガラス素材の製造方法。
【請求項３】受け型を温度制御し溶融ガラスを受ける
請求項１に記載の光学素子成形用ガラス素材の製造方
法。
【請求項４】ガラス温度の軟化温度以上の領域が、ガ
ラスの粘性で４．５×１０⁷ポイズ以下である請求項１
に記載の光学素子成形用ガラス素材の製造方法。
【請求項５】ガラス溶融炉の溶融ガラスの温度が、５
００〜１３００℃である請求項１に記載の光学素子成形
用ガラス素材の製造方法。
【請求項６】ガラス溶融炉のるつぼ及びガラスの流出
口が白金製である請求項１に記載の光学素子成形用ガラ
ス素材の製造方法。
【請求項７】受け型が、非酸化性雰囲気中に存在する
請求項１に記載の光学素子成形用ガラス素材の製造方
法。
【請求項８】ガラス流出口と受け型との距離を一定に
保持し、光学素子成形用ガラス素材の重量精度が所定ガ
ラス重量の１％内になるように受け型の位置制御を行な
う請求項１に記載の光学素子成形用ガラス素材の製造方
法。
【請求項９】受け型の溶融ガラスとの濡れ性により、
光学素子成形用ガラス素材の厚みを制御する請求項１に
記載の光学素子成形用ガラス素材の製造方法。
【請求項１０】受け型が、溶融ガラスと濡れ性が悪い
カーボン、ボロンナイトライド、窒化アルミ、窒化クロ
ム、ステンレス鋼、ニクロム、グラッシーカーボン、炭
化珪素から選ばれる少なくとも一つである請求項９に記
載の光学素子成形用ガラス素材の製造方法。
【請求項１１】受け型は溶融ガラスと濡れ性が良くか
つ化学的に安定な薄膜で被覆された請求項９に記載の光
学素子成形用ガラス素材の製造方法。
【請求項１２】薄膜が、タングステン、タンタル、レ
ニウム、ハフニウム、白金、パラジウム、イリジウム、
ロジウム、オスミウム、ルテニウムから選ばれる少なく
とも１種類以上の金属を含む貴金属系合金薄膜である請
求項１１に記載の光学素子成形用ガラス素材の製造方
法。
【請求項１３】受け型の温度が、溶融ガラスと受け型
が融着しないで溶融ガラスの冷却後離型できる温度であ
る請求項３に記載の光学素子成形用ガラス素材の製造方
法。
【請求項１４】受け型の温度が、７００℃以下である
請求項１３に記載の光学素子成形用ガラス素材の製造方
法。
【請求項１５】受け型の表面粗さが、中心線平均粗さ
（Ｒａ）が２μｍ以下の鏡面である請求項１に記載の光
学素子成形用ガラス素材の製造方法。