WO2009122949A1

WO2009122949A1 - 光学素子の製造方法及び光学素子の製造装置

Info

Publication number: WO2009122949A1
Application number: PCT/JP2009/055735
Authority: WO
Inventors: 俊一速水; 忠文坂田
Original assignee: コニカミノルタオプト株式会社
Priority date: 2008-04-02
Filing date: 2009-03-24
Publication date: 2009-10-08
Also published as: US20110016920A1; CN101980978A; JPWO2009122949A1

Abstract

　一次溶融ガラス滴をプレートに衝突させて一部を分離し、開口を通過した二次溶融ガラスの微小滴を下金型に滴下してプレス成形する光学素子の製造方法において、プレートの開口径を、下金型に付与された光学機能面の有効径の５０％以上、１００％以下にするように条件設定することにより、二次溶融ガラス滴の製造条件を簡単にかつ適切に設定して、外観品質と光学性能の両方の品質を満足できる光学素子を安定して作製する。

Description

光学素子の製造方法及び光学素子の製造装置

　本発明は、開口を有するプレートを備え、一次溶融ガラス滴をプレートに衝突させて一部を分離し、開口を通過した二次溶融ガラスの微小滴を下金型で受けてプレスし、光学素子を得る光学素子の製造方法及び光学素子の製造装置に関する。

　近年、デジタルカメラ用レンズ、ＤＶＤ等の光ピックアップレンズ、携帯電話用カメラレンズ、光通信用のカップリングレンズ等として、ガラス製の光学素子が広範にわたって利用されている。このようなガラス製の光学素子として、ガラス素材を成形金型で加圧成形して製造したガラス成形体を用いることが多くなってきた。

　ガラス成形体の製造方法としては、所定の温度に加熱した下金型に溶融ガラス滴を滴下し、滴下した溶融ガラス滴を、下金型及び下金型に対向する上金型により加圧成形してガラス成形体を得る方法（「液滴成形法」ともいう）が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この方法は、予めガラスプリフォームを作製しておく必要が無く、また、成形金型等の加熱と冷却を繰り返すこと無く溶融ガラス滴から直接ガラス成形体を製造することができるので、１回の成形に要する時間を非常に短くできることから注目されている。

　一方、近年における各種光学装置等の小型化に伴い、小型のガラス成形体の需要が高まっている。そのような小型のガラス成形体の製造に必要となる溶融ガラスの微小滴は、ノズル等による溶融ガラス滴の滴下では作製が困難である。その製造方法として、開口を設けた滴下量調整部材としての開口部材（以下、プレートと呼称する）に溶融ガラス滴を衝突させ、衝突した溶融ガラス滴の一部を、開口を通過させて分離し、溶融ガラスの微小滴とする方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開平１－３０８８４０号公報特開２００２－１５４８３４号公報

　特許文献２に記載の方法により溶融ガラスの微小滴を作製する場合、ノズルから滴下してくる一次溶融ガラス滴に対して、プレートの開口を通過させ、一部を分離して二次溶融ガラスの微小滴を下金型に滴下する。従って、この二次溶融ガラスの微小滴の質量を、作製する光学素子の設計仕様に応じて所望の質量になるよう設定する必要がある。

　しかしながら、そのためには、一次溶融ガラス滴の質量を制御するとともに、その一次溶融ガラス滴を衝突させるプレートの開口径、一次溶融ガラスの滴下ノズルとプレート開口部との距離、一次溶融ガラスの溶融温度あるいは粘度などの多くのパラメータを適切に設定することが要求される。

　下金型に滴下した二次溶融ガラス滴をプレス成形して光学素子を作製した場合、そういった条件設定によっては、作製した光学素子の光学性能、外観品質に大きく影響する場合がある。またそのため、製造装置の稼働率に影響したり、製造コスト面でも影響を与えたりすることがあった。しかし、良好な品質の光学素子を得るため、多くの条件設定を最適化するための簡単で効果的な方法がない状況であった。

　本発明は上記のような技術的課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、一次溶融ガラス滴をプレートに衝突させて一部を分離し、開口を通過した二次溶融ガラスの微小滴を下金型に滴下してプレス成形する光学素子の製造方法において、二次溶融ガラス滴の製造条件を簡単にかつ適切に設定して、外観品質と光学性能の両方の品質を満足できる光学素子を安定して作製することができる光学素子の製造方法及び製造装置を提供することである。

　上記の課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有するものである。

　１．　滴下ノズルから一次溶融ガラス滴を、開口を有する開口部材に滴下し、該開口を通過した前記一次溶融ガラス滴の一部を二次溶融ガラス滴として前記開口部材の直下に配置された下金型で受ける溶融ガラス滴供給工程と、前記下金型上に滴下した前記二次溶融ガラス滴を上金型でプレスし、成形するプレス成形工程と、を有する光学素子の製造方法であって、前記開口部材の開口径は、前記下金型に付与された光学機能面の有効径の５０％以上、１００％以下であることを特徴とする光学素子の製造方法。

　２．　前記開口部材の開口径は、前記下金型に付与された光学機能面の有効径の７０％以上、９０％以下であることを特徴とする１に記載の光学素子の製造方法。

　３．　前記一次溶融ガラス滴の粘度は、０．１Ｐａ・ｓ以上、２Ｐａ・ｓ以下であることを特徴とする１または２に記載の光学素子の製造方法。

　４．　３に記載の光学素子の製造方法において、前記開口部材の開口径は、前記下金型に付与された光学機能面の有効径に基づき設定され、前記一次溶融ガラスを滴下する前記滴下ノズルの外径は、所望の一次溶融ガラス滴の質量が得られるように設定され、該所望の一次溶融ガラス滴の質量は、所望の二次溶融ガラス滴の質量が得られるように設定されることを特徴とする光学素子の製造方法。

　５．　前記一次溶融ガラス滴の溶融温度は、前記所望の一次溶融ガラス滴の質量に基づき設定されることを特徴とする４に記載の光学素子の製造方法。

　６．　５に記載の方法により設定された製造条件に基づいて光学素子の試作を行い、試作された光学素子の品質をチェックして前記溶融温度を再設定することを特徴とする、５に記載の光学素子の製造方法。

　７．　一次溶融ガラス滴を滴下する滴下ノズルと、前記滴下ノズルから滴下された一次溶融ガラス滴の一部を分離して、通過させ、二次溶融ガラス滴として滴下するための開口を有する、滴下量調整部材としての開口部材と、前記開口部材の開口の直下に配置され、前記開口を通過した二次溶融ガラス滴の滴下を受ける下金型と、前記下金型上に滴下された前記二次溶融ガラス滴をプレスし、成形する上金型と、を有する光学素子の製造装置であって、前記開口部材の開口径は、前記下金型に付与された光学機能面の有効径の５０％以上、１００％以下であることを特徴とする光学素子の製造装置。

　８．　前記開口部材の開口径は、前記下金型に付与された光学機能面の有効径の７０％以上、９０％以下であることを特徴とする７に記載の光学素子の製造装置。

　本発明に係る光学素子の製造方法及び製造装置によれば、一次溶融ガラス滴をプレートに衝突させて一部を分離し、開口を通過した二次溶融ガラスの微小滴を下金型に滴下してプレス成形する光学素子の製造方法において、プレートの開口径を、下金型に付与された光学機能面の有効径の５０％以上、１００％以下にするように条件設定することにより、二次溶融ガラス滴の製造条件を簡単にかつ適切に設定して、外観品質と光学性能の両方の品質を満足できる光学素子を安定して作製することができる。

本実施形態の光学素子の製造方法を実行するための製造装置の一部の概略構成例を示す断面図である。（ａ）一次溶融ガラス滴がプレートの開口に衝突する際の状態と、（ｂ）二次溶融ガラスの微小滴が分離された後の状態を、それぞれ示す断面図である。主な製造条件とその溶融ガラス滴の大きさ（質量）に与える影響の関係を示す関係図である。代表的な製造条件が光学素子の品質に与える影響を概念的に示すグラフである。レンズ設計仕様に基づいて製造条件を設定する概略の手順を示すフローチャートである。図４にレンズ設計仕様に基づいて製造条件を設定していく手順を追記した図である。本実施形態の光学素子の製造方法の１例を示すフローチャートである。プレートによって微小滴を分離している状態を説明するための模式図である。下型と上型とで微小滴を加圧成形している状態を説明するための模式図である。

符号の説明

　１０　プレート（滴下量調整部材）
　１１　開口
　１２　（プレートの）上面
　１５　プレート保持部材
　２１　下型
　２２　上型
　２３　光学機能面（転写面）
　３１　一次溶融ガラス滴
　３２　（二次溶融ガラスの）微小滴
　３３　余剰ガラス
　３４　光学素子
　３５　ノズル
　３６　一次溶融ガラス
　４１　溶融温度
　４２　粘度
　４３　ノズル外径
　４４　開口径
　５１　一次溶融ガラス滴の質量
　５２　二次溶融ガラス滴の質量
　５３　ガラス種類
　５４　レンズ質量
　５５　レンズ有効径

　以下、本発明の実施の形態について図１～図９を参照しつつ詳細に説明する。

　（プレートによる溶融ガラス滴の微小化）
　図１は、本発明の実施形態に係る光学素子の製造方法を実行するための製造装置の概略構成例を示す断面図である。図１を参照しながら、本実施形態に係る光学素子の製造方法及び製造装置の構成と、本装置の有する溶融ガラス滴の滴下量調整部材としての開口部材（以下、単にプレートという）の機能とを説明する。

　図１において、３５は一次溶融ガラス滴を滴下するためのノズルである。３６は一次溶融ガラスである。図示しないガラス溶融炉で所定の温度で溶融された一次溶融ガラス３６が滴下ノズル３５（以降、単にノズルという）に供給され、ノズル３５の先端から図のように滴下される。３１は滴下された一次溶融ガラス滴であり、その大きさ（質量、体積）は、一次溶融ガラス３６の溶融温度とノズル３５先端の外径とで調整される。

　１０はプレートであり、プレート１０を貫通する開口１１を有している。ノズル３５から滴下された一次溶融ガラス滴３１が開口１１の中心へ向かい衝突するように、プレート１０は配置される。１５はアーム状のプレート保持部材であり、プレート１０を所定の位置に保持する。すなわち、開口１１の中心がノズル３５の直下、後述する下金型の転写面中心の真上になるよう位置決めする。

　ノズル３５から滴下された一次溶融ガラス滴３１は、プレート１０の上面１２の、開口１１を中心として衝突し、その一部が分離して、開口１１を通り抜け、二次溶融ガラス滴（以降、単に微小滴ともいう）３２として開口１１の真下に配されている下金型２１の光学機能面（以降、機能面、転写面ともいう）２３に落下する。二次溶融ガラスの微小滴３２を下金型２１で受けてからの成形プロセスは、後で詳しく述べる。

　一次溶融ガラス滴３１を直接下金型２１（以降、単に下型という）で受けず、プレート１０に滴下し、その一部を、開口１１を通過させて分離し、二次溶融ガラスの微小滴３２として下型２１に供給するのは、ノズル３５からの一次溶融ガラス滴３１を微小化することが困難であることによる。

　近年における各種光学装置等の小型化に伴い、直径数ミリ程度の小型の光学素子の需要が高まっているが、そのような小型の光学素子の製造に適した質量、体積の溶融ガラスの微小滴は、従来のノズル等による溶融ガラス滴の滴下では作製が困難である。

　ノズル３５から滴下された一次溶融ガラス滴３１の大きさ（質量、体積）は、一次溶融ガラス３６の溶融温度とノズル３５先端の外径とで調整されていたが、一次溶融ガラス３６を流すためある程度のノズル径を確保する必要があること、また先端における一次溶融ガラス３６の濡れによる広がりなどで、概ね２００ｍｇ程度が下限であった。また一次溶融ガラス滴３１の大きさを変更しようとすれば、ノズル３５の交換が必要であり、稼働率やコストへの影響が大きかった。

　上記のように開口１１を有するプレート１０を用いることで、容易に２００ｍｇを下回る大きさの微小滴３２を得ることができ、また微小滴３２の大きさの変更もプレート１０の取り替えだけで容易に行うことができる。

　図２（ａ）は一次溶融ガラス滴３１がプレート１０の開口１１に衝突する際の状態を、図２（ｂ）は微小滴３２が分離された後の状態を、それぞれ示す断面図である。図２を参照して、プレート１０を用いた微小滴３２の作製について説明する。

　図２（ａ）において、３１はノズル３５から滴下された一次溶融ガラス滴３１である。ちょうどプレート１０の開口１１に向けて衝突した状態が示してある。開口１１は上面１２の側の内周面がテーパ形状を有している。そのテーパ状の内周面で一次溶融ガラス滴３１を受けとめる。

　開口１１は微小径ではあるが、衝突した一次溶融ガラス滴３１の一部は、開口１１を通り抜け、一次溶融ガラス滴３１から分離する。

　図２（ｂ）において、３２は開口１１を通過し、一次溶融ガラス滴３１から分離して、滴下していく二次溶融ガラスの微小滴である。３３は微小滴３２が分離された後の余剰ガラスであり、プレート１０の上面１２に、開口１１の内部に入り込んだ状態で冷却され固化する。固化した余剰ガラス３３は、次の一次溶融ガラス滴３１の滴下に備えて、除去される。

　微小滴３２は、この後、加熱された下型２１の光学機能面２３に滴下され、プレス成形で光学機能面２３の形状が転写される。形成される光学素子として適切な質量となるように微小滴３２の大きさ（質量）は予め調整されている。

　微小滴３２の大きさは、開口１１の内径（開口１１の最小径であり、以降、開口径という）で調整することができる。ノズル径やガラスの溶融温度を調整しなくともよいので、成形条件に、しいては光学素子の品質に与える影響を極小にすることができる。

　もちろん、微小滴３２の大きさ（質量）は開口１１の内径（最小径）だけで決まるわけではなく、所望の微小滴３２の質量を得るためには、一次溶融ガラス滴の質量をも制御する必要がある。またそれに伴い、一次溶融ガラスの滴下ノズル外径や、一次溶融ガラスの溶融温度あるいは粘度などの多くのパラメータを適切に設定することが要求される。

　またそれらの諸条件を設定するに際しては、その微小滴３２をプレス成形して最終的に形成される光学素子の品質をも考慮しなければならない。そういった条件設定によっては、作製した光学素子の光学性能、外観品質に大きく影響する場合がある。

　開口１１の開口径で所望の微小滴３２の質量を得るよう調整することと、それらの諸条件を設定することを、光学素子としての品質を考慮して最適化できるように行わなければならない。本実施形態に係る光学素子の製造方法は、開口径を適切に調整することで、所望の微小滴３２の質量を得るためのそれらの製造条件を簡単に設定でき、外観品質と光学性能の両方の品質を満足できる光学素子を安定して作製することができるようにする。

　以下に、主な製造条件の光学素子の品質に与える影響を考察し、さらに本実施形態の製造方法における製造条件設定の方法、手順を説明する。

　（製造条件の設定と光学素子の品質）
　図３は、主な製造条件とその溶融ガラス滴の大きさ（質量）に与える影響の関係を示す関係図である。図３を参照して、主な製造条件と溶融ガラス滴の質量との依存関係を説明する。

　主な製造条件としては、一次溶融ガラスの溶融に関するガラス溶融条件、一次溶融ガラスを滴下するノズルに関する滴下ノズル条件、そして一次溶融ガラス滴を分離して二次溶融ガラス滴にするプレート開口条件がある。

　ガラス溶融条件としては、主に溶融温度４１が挙げられる。溶融温度４１は溶融ガラスの粘度４２に影響し、粘度４２はノズルから滴下する一次溶融ガラス滴の質量５１に影響する。また、その一次溶融ガラス滴が開口により一部分離した、二次溶融ガラス滴の質量５２にも影響を与える。

　滴下ノズル条件としては、ノズルの形状やノズルの内径、ノズル先端のノズル外径４３などがあるが、特にノズル外径４３が、一次溶融ガラス滴の質量５１に大きく影響を与える。ノズル外径４３が大きくなると、一次溶融ガラス滴の質量５１も大きくなる。

　プレート開口条件としては、プレートの開口径４４やプレートと滴下ノズルとの距離などがあるが、特にプレートの開口径４４の影響が大きい。開口径４４が大きくなると一次溶融ガラス滴が衝突して分離する二次溶融ガラス滴の質量５２も大きくなる。

　最終的に形成する光学素子、すなわちレンズの質量を所望の質量とするためには、この二次溶融ガラス滴の質量５２を調整する必要があり、そのためには、一次溶融ガラス滴の質量５１を制御し、さらに溶融温度４１（粘度４２）、ノズル外径４３、開口径４４などを適切に条件設定する必要があることになる。

　もちろんそれらの条件設定にあたっては、光学素子、すなわちレンズの質量だけでなく、その品質として、最終的にプレス成形されたレンズの光学性能や外観品質への影響も考慮する必要がある。

　図４は代表的な製造条件がガラス成形体の品質に与える影響を概念的に示すグラフである。図４を参照して、製造条件としての溶融ガラス粘度４２とプレート開口径４４とが光学素子の品質に与える影響を説明する。

　図４は、溶融ガラス粘度の高低を示す縦軸とプレート開口径の大小を示す横軸とで構成される平面領域を、いくつかの領域に分割して示している。

　領域Ｖａは、溶融ガラスの粘度が低すぎることにより品質上の問題が発生する、粘度が下限以下の領域を示している。すなわちこの領域では、泡、脈理が発生する、あるいは成形安定性がなく、面形状が出ないといったことが起こりやすい。また、滴下のサイクルタイムが早くなりすぎるため、廃棄量も多くなってしまうという問題もある。

　領域Ｖｂは、溶融ガラスの粘度が高すぎることにより品質上の問題が発生する、粘度が上限以上の領域を示している。すなわちこの領域では、ガラスの失透が発生する、あるいは一次溶融ガラス滴が硬すぎて微小滴（二次溶融ガラス滴）が分離されない（開口を通過できない）ことが起こり得る。またサイクルタイムが長くなりすぎて生産性が低下するという問題もある。

　領域Ｍａは、プレート開口径が小さく、粘度も高くて、微小滴（二次溶融ガラス滴）の質量が小さくなりすぎることにより品質上の問題が発生する、微小滴の質量が下限以下の領域を示している。すなわちこの領域では、分離時に泡が発生する、あるいは一次溶融ガラス滴が微小滴に分離されない（小さすぎる開口を通過できない）ことが起こり得る。

　領域Ｍｂは、プレート開口径が大きく、粘度も低くて、微小滴（二次溶融ガラス滴）の質量が大きくなりすぎることにより品質上の問題が発生する、微小滴の質量が上限以上の領域を示している。すなわちこの領域では、ヘソ（空気溜まり）が発生する、はみ出た余剰ガラスがコバにあたり割れが発生する、あるいは一次溶融ガラス滴が微小滴に分離されず、そのまま開口を通過することが起こり得る。

　このように溶融ガラスの粘度上下限、微小滴の質量の上下限によって品質上問題のある４つの領域が規定され、この４領域（斜線部）に囲まれた中央の領域（空白部）が品質上望ましい領域ということになる。

　本実施形態に係る光学素子の製造方法では、この品質上望ましい領域に入るように製造条件を設定する。例えば、粘度の上限は２Ｐａ・ｓ、下限は０．１Ｐａ・ｓとするのが望ましい。

　しかしながら、図４は概念的に傾向を示したグラフであり、製造条件の設定はそれほど簡単ではない。より多くのパラメータが絡み、どれを優先してどのような手順で設定すればより効率的で、確かな条件設定が行えるかは、明白なことではない。

　本実施形態に係る光学素子の製造方法における製造条件設定の概略フローを以下に示す。

　（製造条件の設定フロー）
　図５は、レンズ設計仕様に基づいて製造条件を設定する概略の手順を示すフローチャートである。図６は、図４にレンズ設計仕様に基づいて製造条件を設定していく手順を追記した図である。図５及び図６を参照して、本実施形態に係る製造条件の設定方法の概略手順を説明する。

　図５において、まず工程Ｓ１１で、光学素子（レンズ）の設計仕様（レンズ質量ｍ’、レンズ有効径φなど）を定め、二次溶融ガラス滴の所望の質量ｍを定める。図６ではレンズ設計仕様をレンズ質量５４、レンズ有効径５５、ガラス種類５３等で示している。またＳ１１の破線矢印で示すように、レンズ質量５４に基づいて二次溶融ガラス滴の質量５２を設定している。

　次に図５の工程Ｓ１２では、二次溶融ガラス滴の所望の質量ｍが得られるように一次溶融ガラス滴の所望の質量Ｍを設定する。設定方法は、例えば別途定めておいた係数αを二次溶融ガラス滴の所望の質量ｍに掛けることで求める。図６ではＳ１２の破線矢印で示すように、二次溶融ガラス滴の質量５２から一次溶融ガラス滴の質量５１を設定している。

　図５の工程Ｓ１３では、一次溶融ガラス滴の所望の質量Ｍが得られるように、滴下ノズルのノズル外径Ｒを設定する。設定方法は、式（ｒ＝Ｍｇ／ｃ・２π・γ）に基づく。但し、ｒ＝Ｒ／２、ｇは重力加速度、ｃは定数、γは一次溶融ガラス滴の表面張力である。表面張力は溶融ガラスの温度に依存するので、この工程では仮に所望の状態に設定しておいて、次の工程で溶融温度を調整すればよい。図６ではＳ１３の破線矢印で示すように、一次溶融ガラス滴の質量５１からノズル外径４３を設定している。

　図５の工程Ｓ１４では、工程Ｓ１３と同じく一次溶融ガラス滴の所望の質量Ｍに基づいて、ノズルから流出する溶融ガラスの溶融温度４１を設定する。この工程Ｓ１４は、工程Ｓ１３と互いに調整して並行的に行ってもよい。図６ではＳ１４の破線矢印で示すように、ガラス種類５３及び一次溶融ガラス滴の質量５１から溶融温度４１を設定している。

　図５の工程Ｓ１５では、工程Ｓ１２から工程Ｓ１４の滴下ノズルに関わる、すなわち一次溶融ガラス滴の質量に関わる製造条件設定とは独立して、レンズ設計仕様であるレンズ有効径φに基づいて、プレートの開口径ｄを設定する。図６ではＳ１５の破線矢印で示すように、レンズ有効径５５からプレートの開口径４４を設定している。

　このように各製造条件設定をフローにし、特にプレート開口径の設定を他の製造条件設定と独立させ、優先したことで、製造条件設定が容易に、確実に行えるようになった。その代替としての、品質確認による設定再調整はこの後の工程で行う。開口径をレンズ有効径に基づき設定することが有効であることは、実施例を参照して後述する。

　次の工程Ｓ１６では、設定した製造条件に基づき光学素子の一定量の試作を行い、品質をチェックする。光学素子の製造プロセスについては後述する。チェックする品質は光学素子の質量以外に光学性能や外観などである。

　次の工程Ｓ１７では、チェックした品質に問題があるかどうかを判定する。問題がないと判定されれば、次の工程Ｓ１８へ進み、製造条件を決定し、終了である。後は設定した製造条件に基づき本稼働を行う。

　工程Ｓ１７で、チェックした品質に問題があると判定された場合、工程Ｓ１９へ進み、溶融条件などの再設定を行う。図６ではＳ１９の破線矢印で示したように、開口径４４と結果としての二次溶融ガラス滴の質量５２に基づいて、溶融温度４１を再設定している。

　実際に再設定するのは、基本的に調整しやすい溶融温度だけでもよい。粘度と、溶融ガラス滴の質量に問題がないように調整すればよいので、工程Ｓ１４で調整の上、工程Ｓ１６から手順を繰り返せばよい。

　次に、上述のようにして設定した製造条件に基づいて、光学素子を製造する製造方法について説明する。

　（光学素子の製造方法）
　本発明の実施形態に係る光学素子の製造方法について図７～図９を参照しながら説明する。

　図７は、本発明の実施形態に係る光学素子の製造方法の１例を示すフローチャートである。また、図８、図９は光学素子の製造工程を説明するための模式図であり、図９はプレート１０によって微小滴３２を分離している状態（工程Ｓ２４）を、図９は下型２１と上型２２とで微小滴３２を加圧成形している状態（工程Ｓ２６）を、それぞれ示している。

　図８、図９において、下型２１と共に微小滴３２を加圧成形するための上型２２は、下型２１と同様に、図示しない加熱手段によって所定温度に加熱できるように構成されている。下型２１と上型２２とをそれぞれ独立して温度制御することができる構成であることが好ましい。

　また、下型２１は、図示しない駆動手段により、プレート１０の下方で微小滴３２を受けるための位置（滴下位置Ｐ１）と、上型２２と対向して加圧成形を行うための位置（加圧位置Ｐ２）との間で移動可能に構成されている。また上型２２は、図示しない駆動手段により、下型２１との間で微小滴３２を加圧する方向（図の上下方向）に移動可能に構成されている。

　以下、図７に示したフローチャートに従って、各工程を順に説明する。

　先ず、下型２１及び上型２２を所定温度に加熱する（工程Ｓ２１）。所定温度は、加圧成形によって光学素子に良好な転写面を形成できる温度を適宜選択すればよい。下型２１と上型２２の加熱温度は同じであってもよいし、異なっていてもよい。

　次に、下型を滴下位置（図９に示すＰ１の位置）に移動させる（工程Ｓ２２）。

　次に、ノズル３５から一次溶融ガラス滴３１を滴下する（工程Ｓ２３）。一次溶融ガラス滴３１の滴下は、以下のように行う。図示しない溶融炉において加熱された一次溶融ガラス３６がノズル３５に供給され、その状態でノズル３５を設定した所定温度に加熱すると、一次溶融ガラス３６が自重によってノズル３５の内部に設けられた流路を通過し、表面張力によって先端部に溜まる。一定質量の溶融ガラスが溜まると、ノズル３５の先端部から自然に分離し、設定した一定質量の一次溶融ガラス滴３１が下方に滴下する。

　滴下する一次溶融ガラス滴３１の質量は設定済みであるが、ノズル３５の先端部の外径によって調整可能である。また、ノズル３５の内径、長さ、加熱温度などによって一次溶融ガラス滴３１の滴下間隔を調整することができる。これらの条件を適切に設定する手順については既に述べたとおりである。これらの設定により、所望の質量の一次溶融ガラス滴３１を所望の間隔で滴下させることが可能である。

　ノズル３５から滴下する一次溶融ガラス滴３１の質量は、所望の微小滴３２よりも大きく、プレート１０の開口１１に衝突して微小滴３２を分離できる大きさに設定してある。

　次に、プレート１０によって微小滴３２を分離し、下型２１に供給する（工程Ｓ２４）。プレート１０の上面１２に一次溶融ガラス滴３１が衝突すると、その衝撃によって一次溶融ガラス滴３１の一部が設定した開口径を有する開口１１を通過し、（二次溶融ガラスの）微小滴３２となって分離する。

　プレート１０に衝突する際の一次溶融ガラス滴３１の温度は、衝撃によって微小滴３２を分離できる程度に粘度が低くなる温度に設定してある。

　また、衝突の際の衝撃力は、ノズル３５の先端とプレート１０との距離によっても変化するので、上述の温度条件等に合わせて距離を適切に選択しておくことで、所望の質量の微小滴３２を得ることができる。

　上記の工程Ｓ２３及び工程Ｓ２４が溶融ガラス滴供給工程である。

　次に、下型２１を加圧位置Ｐ２に移動し（工程Ｓ２５）、上型２２を下方に移動して、下型２１と上型２２とで微小滴３２を加圧成形する（工程Ｓ２６）。

　下型２１に滴下（供給）された微小滴３２は、加圧成形の間に下型２１や上型２２との接触面からの放熱によって冷却し、固化する。加圧を解除してもガラス成形体３４に形成された転写面の形状が崩れない温度にまで冷却された後、加圧を解除する。

　上記工程Ｓ２５及び工程Ｓ２６がプレス成形工程である。

　次に、上型２２を退避させて光学素子３４を回収し（工程Ｓ２７）、プレート１０に残された余剰ガラス３３を廃棄して（工程Ｓ２８）、光学素子の製造が完成する。その後、引き続いて光学素子の製造を行う場合は、下型２１を再び滴下位置Ｐ１に移動し（工程Ｓ２２）、工程Ｓ２３～工程Ｓ２８を繰り返せばよい。

　なお、本発明の光学素子の製造方法は、ここで説明した以外の別の工程を含んでいてもよい。例えば、光学素子を回収する前に光学素子の形状を検査する工程や、光学素子を回収した後に下型２１や上型２２をクリーニングする工程等を設けてもよい。

　本発明の製造方法により製造された光学素子は、デジタルカメラ等の撮像レンズ、ＤＶＤ等の光ピックアップレンズ、光通信用のカップリングレンズ等の各種光学素子として用いることができる。

　（実施例）
　上述してきたような装置、方法を用いて光学素子の製造を試みた。

　レンズ設計は、外径がφ５、有効径がφ３．８であり、レンズ質量が７５ｍｇの両凸非球面レンズである。ガラス素材はＳＫ５７とした。

　上型、下型はそれぞれ、上記設計に従い所定の非球面形状に加工したものを用いた。

　プレス成形する二次溶融ガラスの微小滴の所望の質量は、８０ｍｇとし、その微小滴を得るための一次溶融ガラス滴の質量を４００ｍｇと設定した。

　４００ｍｇの一次溶融ガラス滴を滴下するため、外径φ８に設定したＰｔの滴下ノズルを用いた。ガラス溶融温度は所望質量の微小滴を得るため１１００℃前後で調整する。

　プレートの開口径はレンズ有効径φ３．８の５０％から１００％の範囲内で何種類か設定した。また、比較例として５０％未満と、１００％を超える設定も行った。

　表１に実施例１から実施例６、及び比較例１と比較例２のプレート開口径とレンズ有効径に対する比率を示した。また、溶融温度と成形した光学素子の品質評価結果も合わせて示している。

　実施例１から実施例６は、それぞれ開口径を、φ１．９からφ３．８（有効径φ３．８に対する比率が５０％から１００％）の６通りに設定し、比較例１と比較例２は、φ１．７とφ４（有効径φ３．８に対する比率が４５％と１０５％）に設定している。

　開口径設定が異なることで、得られる二次溶融ガラスの微小滴の質量が変動する。それを調整するため一次ガラス溶融温度を変更した。その結果も表１に記載している。

　上記の条件で下型に滴下した微小滴を上型で加圧し、プレス成形して光学素子を製造した。各実施例、比較例毎に一定量の光学素子を試作し、品質評価を行った。

　品質評価は、外観品質（特にヘソと呼ばれる空気溜まりの発生率）と光学性能（特に面精度）を○△×でランク評価した。○が特に良好、△が許容範囲内、×は許容できない品質を示す。この評価結果も合わせて表１に記載している。

　評価結果を見ると、実施例１から実施例６は、外観品質と光学性能の何れにおいても、それぞれ開口径設定に従って評価に○△の違いはあるものの、すべて許容範囲内である。比較例１と比較例２は、外観品質と光学性能の何れかおいて×、すなわち許容できない品質が示されている。

　評価結果が許容範囲内である実施例の中でも、品質の差が見られる。例えば外観品質をみると、実施例４では１００００ショット試作してもヘソが発生しなかった（評価○）が、実施例５では１０００ショットを超えるとヘソの発生が見られた（評価△）。

　実施例の中でも特に実施例３と実施例４が、外観品質と光学性能の何れにおいても○、すなわち特に良好な結果を示している。従って、レンズ有効径に対する開口径の比率を７０％以上、９０％以下に設定すると、特に良好な結果が得られ、好ましいことが分かる。

　このように製造条件の設定に当たり、プレートの開口径をレンズ有効径に基づき設定することが有効である。また上述してきたように各製造条件設定を手順化し、特にプレート開口径の設定を他の製造条件設定と独立させ、優先することで、製造条件設定が容易に、確実に行えるようになる。

　すなわち、本実施形態の光学素子の製造方法によれば、一次溶融ガラス滴をプレートに衝突させて一部を分離し、開口を通過した二次溶融ガラスの微小滴を下金型に滴下してプレス成形する光学素子の製造方法において、プレートの開口径を、下金型に付与された光学機能面の有効径の５０％以上、１００％以下にするように条件設定することにより、二次溶融ガラス滴の製造条件を簡単にかつ適切に設定して、外観品質と光学性能の両方の品質を満足できる光学素子を安定して作製することができる。

　なお本発明の範囲は、上記実施形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、それらの変更された形態もその範囲に含むものである。

Claims

滴下ノズルから一次溶融ガラス滴を、開口を有する開口部材に滴下し、該開口を通過した前記一次溶融ガラス滴の一部を二次溶融ガラス滴として前記開口部材の直下に配置された下金型で受ける溶融ガラス滴供給工程と、
前記下金型上に滴下した前記二次溶融ガラス滴を上金型でプレスし、成形するプレス成形工程と、を有する光学素子の製造方法であって、
前記開口部材の開口径は、前記下金型に付与された光学機能面の有効径の５０％以上、１００％以下である
ことを特徴とする光学素子の製造方法。
前記開口部材の開口径は、前記下金型に付与された光学機能面の有効径の７０％以上、９０％以下である
ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の光学素子の製造方法。
前記一次溶融ガラス滴の粘度は、０．１Ｐａ・ｓ以上、２Ｐａ・ｓ以下である
ことを特徴とする請求の範囲第１項または第２項に記載の光学素子の製造方法。
請求の範囲第３項に記載の光学素子の製造方法において、
前記開口部材の開口径は、前記下金型に付与された光学機能面の有効径に基づき設定され、
前記一次溶融ガラスを滴下する前記滴下ノズルの外径は、所望の一次溶融ガラス滴の質量が得られるように設定され、
該所望の一次溶融ガラス滴の質量は、所望の二次溶融ガラス滴の質量が得られるように設定される
ことを特徴とする光学素子の製造方法。
前記一次溶融ガラス滴の溶融温度は、前記所望の一次溶融ガラス滴の質量に基づき設定される
ことを特徴とする請求の範囲第４項に記載の光学素子の製造方法。
請求の範囲第５項に記載の方法により設定された製造条件に基づいて光学素子の試作を行い、試作された光学素子の品質をチェックして前記溶融温度を再設定することを特徴とする、請求の範囲第５項に記載の光学素子の製造方法。
一次溶融ガラス滴を滴下する滴下ノズルと、
前記滴下ノズルから滴下された一次溶融ガラス滴の一部を分離して、通過させ、二次溶融ガラス滴として滴下するための開口を有する、滴下量調整部材としての開口部材と、
前記開口部材の開口の直下に配置され、前記開口を通過した二次溶融ガラス滴の滴下を受ける下金型と、
前記下金型上に滴下された前記二次溶融ガラス滴をプレスし、成形する上金型と、
を有する光学素子の製造装置であって、
前記開口部材の開口径は、前記下金型に付与された光学機能面の有効径の５０％以上、１００％以下である
ことを特徴とする光学素子の製造装置。
前記開口部材の開口径は、前記下金型に付与された光学機能面の有効径の７０％以上、９０％以下であることを特徴とする請求の範囲第７項に記載の光学素子の製造装置。