(57)【要約】  成形面が凹設された上型、下型（４０）、および、貫通孔（２３）が設けられた微小化部材（２０）が準備される。貫通孔（２３）の孔径（２３Ｄ）よりも大きな直径を有する溶融ガラス滴が貫通孔（２３）に向かって滴下される。貫通孔（２３）を通過した微小ガラス滴（５４）が下型（４０）上に供給される。微小化部材（２０）の下面（２２）側に位置する貫通孔（２３）の開口端（２３Ｓ）を微小ガラス滴（５４）の表面に押し当てる。微小ガラス滴（５４）に凸部（５４Ｔ）が形成される。凸部（５４Ｔ）が上型の成形面内に濡れ広がるように、上型および下型（４０）によって微小ガラス滴（５４）を加圧する。
2012066843.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形面（３２）が凹設された上型（３０）と、下型（４０）と、上面（２１）から下面（２２）に向かって貫通する貫通孔（２３）が設けられた微小化部材（２０）とを準備する工程と、
前記貫通孔の孔径（２３Ｄ）よりも大きな直径（５２Ｄ）を有する溶融ガラス滴（５２）を前記微小化部材の前記貫通孔に向かって滴下することによって、前記溶融ガラス滴の一部を前記溶融ガラス滴よりも小さな微小ガラス滴（５４）として前記貫通孔を通過させ、前記微小ガラス滴を前記下型上に供給する工程と、
前記微小化部材の前記下面側に位置する前記貫通孔の開口端（２３Ｓ）を前記下型上に供給された前記微小ガラス滴の表面に押し当てることによって、前記微小ガラス滴に凸部（５４Ｔ）を形成する工程と、
前記凸部が前記上型の前記成形面内に濡れ広がるように、前記上型および前記下型によって前記微小ガラス滴を加圧する工程と、を備える、
ガラス成形体の製造方法。
【請求項２】
成形面（３２）が凹設された上型（３０）と、下型（４０）と、上面（２１）から下面（２２）に向かって貫通する貫通孔（２３）が設けられた微小化部材（２０）と、凹部（２３Ａ）または他の貫通孔（２３Ａ１）が設けられた予備成形部材（２０Ａ，２０Ａ１）とを準備する工程と、
前記貫通孔の孔径（２３Ｄ）よりも大きな直径（５２Ｄ）を有する溶融ガラス滴（５２）を前記微小化部材の前記貫通孔に向かって滴下することによって、前記溶融ガラス滴の一部を前記溶融ガラス滴よりも小さな微小ガラス滴（５４）として前記貫通孔を通過させ、前記微小ガラス滴を前記下型上に供給する工程と、
前記予備成形部材に設けられた前記凹部または前記他の貫通孔の開口端（２３Ｓ）を前記下型上に供給された前記微小ガラス滴の表面に押し当てることによって、前記微小ガラス滴に凸部（５４Ｔ）を形成する工程と、
前記凸部が前記上型の前記成形面内に濡れ広がるように、前記上型および前記下型によって前記微小ガラス滴を加圧する工程と、を備える、
ガラス成形体の製造方法。
【請求項３】
前記凸部（５４Ｔ）を形成する工程においては、前記凸部の曲率半径（５４Ｒ）が前記上型に凹設された前記成形面の曲率半径（３２Ｒ）よりも小さくなるように、前記微小ガラス滴に前記凸部が形成される、
請求項１または２に記載のガラス成形体の製造方法。
【請求項４】
前記凸部（５４Ｔ）を形成する工程においては、前記凸部の外周縁（５４Ｓ）の直径（５４ＴＤ）が前記上型に凹設された前記成形面の前記開口端（３２Ｓ）の直径（３２Ｄ）よりも小さくなるように、前記微小ガラス滴に前記凸部が形成される、
請求項１または２に記載のガラス成形体の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のガラス成形体の製造方法によって製造された、
ガラス成形体（５５）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス成形体およびその製造方法に関し、特に、溶融ガラス滴を加圧成形することによって得られるガラス成形体およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、ガラス製の光学素子（以下、光学ガラス素子という）は、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、照明用レンズ、または各種ミラーとして広範囲にわたって使用されている。光学ガラス素子は、ガラス成形体から製造される。【０００３】
ガラス成形体の製造方法の一例として、リヒートプレス法が知られる。リヒートプレス法においては、研削加工または研磨加工によって、所定の質量および所定の形状を有するガラスゴブが作製される。ガラスゴブは、成形金型とともに変形可能な温度にまで加熱される。その後、軟化したガラスゴブが成形金型によって所望の形状に加圧成形される。【０００４】
従来のリヒートプレス法においては、ガラスゴブを作製する研削加工または研磨加工のために多くの労力と時間とを必要としていた。リヒートプレス法の改良として、上方から下型に向かって溶融ガラス滴を滴下し、下型上で溶融ガラス滴を冷却固化させることによってガラスゴブを作製する方法の検討が進められている。【０００５】
一方、上記のリヒートプレス法に代わるガラス成形体の製造方法として、上方から下型に向かって溶融ガラス滴を滴下した後、下型と上型とによって下型上の溶融ガラス滴を加圧成形することによってガラス成形体を製造する方法の検討も進められている（特開２００２−１５４８３４号公報（特許文献１）参照）。当該方法によれば、リヒートプレス法とは異なり、成形金型等に対する加熱および冷却を繰り返す必要がなく、溶融ガラス滴から直接ガラス成形体を得ることができる。当該製造方法は、１回の成形に必要な時間が非常に短いため、近年特に注目されている。【０００６】
当該製造方法においては、下型上に溶融ガラス滴が供給されてから下型と上型とによって溶融ガラス滴を加圧成形するまでの間に、溶融ガラス滴の表面の温度が低下する。下型上に供給された溶融ガラス滴の大きさが非常に小さい場合、溶融ガラス滴の表面の温度は特に急峻に低下しやすい。溶融ガラス滴の表面の温度が低下すると、溶融ガラス滴の表面が上型の成形面に対して十分に転写されないことがある。この場合、ガラス成形体としての性能および品質等が低下する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−１５４８３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、溶融ガラス滴の表面を上型の成形面に対して十分転写することが可能なガラス成形体およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のある局面に基づくガラス成形体の製造方法は、成形面が凹設された上型と、下型と、上面から下面に向かって貫通する貫通孔が設けられた微小化部材とを準備する工程と、上記貫通孔の孔径よりも大きな直径を有する溶融ガラス滴を上記微小化部材の上記貫通孔に向かって滴下することによって、上記溶融ガラス滴の一部を上記溶融ガラス滴よりも小さな微小ガラス滴として上記貫通孔を通過させ、上記微小ガラス滴を上記下型上に供給する工程と、上記微小化部材の上記下面側に位置する上記貫通孔の開口端を上記下型上に供給された上記微小ガラス滴の表面に押し当てることによって、上記微小ガラス滴に凸部を形成する工程と、上記凸部が上記上型の上記成形面内に濡れ広がるように、上記上型および上記下型によって上記微小ガラス滴を加圧する工程と、を備える。【００１０】
本発明の他の局面に基づくガラス成形体の製造方法は、成形面が凹設された上型と、下型と、上面から下面に向かって貫通する貫通孔が設けられた微小化部材と、凹部または他の貫通孔が設けられた予備成形部材とを準備する工程と、上記貫通孔の孔径よりも大きな直径を有する溶融ガラス滴を上記微小化部材の上記貫通孔に向かって滴下することによって、上記溶融ガラス滴の一部を上記溶融ガラス滴よりも小さな微小ガラス滴として上記貫通孔を通過させ、上記微小ガラス滴を上記下型上に供給する工程と、上記予備成形部材に設けられた上記凹部または上記他の貫通孔の開口端を上記下型上に供給された上記微小ガラス滴の表面に押し当てることによって、上記微小ガラス滴に凸部を形成する工程と、上記凸部が上記上型の上記成形面内に濡れ広がるように、上記上型および上記下型によって上記微小ガラス滴を加圧する工程と、を備える。【００１１】
好ましくは、上記凸部を形成する工程においては、上記凸部の曲率半径が上記上型に凹設された上記成形面の曲率半径よりも小さくなるように、上記微小ガラス滴に上記凸部が形成される。【００１２】
好ましくは、上記凸部を形成する工程においては、上記凸部の外周縁の直径が上記上型に凹設された上記成形面の開口端の直径よりも小さくなるように、上記微小ガラス滴に上記凸部が形成される。【００１３】
本発明に基づくガラス成形体は、本発明のある局面に基づく上記のガラス成形体の製造方法、または本発明の他の局面に基づく上記のガラス成形体の製造方法によって製造される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、溶融ガラス滴の表面を上型の成形面に対して十分転写することが可能なガラス成形体およびその製造方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施の形態におけるガラス成形体の製造方法の第１ステップを示す断面図である。
【図２】実施の形態におけるガラス成形体の製造方法の第２ステップを示す断面図である。
【図３】実施の形態におけるガラス成形体の製造方法の第３ステップを示す断面図である。
【図４】実施の形態におけるガラス成形体の製造方法の第４ステップを示す断面図である。
【図５】実施の形態におけるガラス成形体の製造方法の第５ステップを示す断面図である。
【図６】実施の形態におけるガラス成形体の製造方法の第６ステップを示す断面図である。
【図７】実施の形態におけるガラス成形体の製造方法の他の構成を示す断面図である。
【図８】実施の形態におけるガラス成形体の製造方法の他の構成の変形例を示す断面図である。
【図９】実施例におけるガラス成形体の製造方法を示す第１断面図である。
【図１０】実施例におけるガラス成形体の製造方法を示す第２断面図である。
【図１１】実施例におけるガラス成形体の製造方法を示す第３断面図である。
【図１２】比較例におけるガラス成形体の製造方法を示す第１断面図である。
【図１３】比較例におけるガラス成形体の製造方法を示す第２断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明に基づいた実施の形態および実施例について、以下、図面を参照しながら説明する。実施の形態および実施例の説明において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。実施の形態および実施例の説明において、同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。
【００１７】
［実施の形態］
図１〜図６を参照して、実施の形態におけるガラス成形体の製造方法の各工程（ステップＳＴ１〜ステップＳＴ６）について説明する。
【００１８】
（ステップＳＴ１）
図１に示すように、まず、溶融ルツボ１０、微小化部材２０、上型３０、および下型４０が準備される。溶融ルツボ１０は、溶融ガラス５０を貯留している。溶融ガラス５０は、加熱装置（図示せず）によって約１０００℃にまで加熱され、攪拌棒（図示せず）によって常に攪拌されている。溶融ガラス５０の材質は、たとえばＳＦ５７、ＳＫ５、またはＬａＫ８である。
【００１９】
溶融ルツボ１０にはノズル１２が垂設されている。ノズル１２の内径は、たとえば０．８ｍｍ〜１ｍｍである。ノズル１２が他の加熱装置（図示せず）によって約１１００℃にまで加熱されると、ノズル１２の下端に溶融ガラス５１が露出する。溶融ガラス５１の露出量は、時間が経過するにつれて次第に増加する。
【００２０】
微小化部材２０は、たとえば平板状に構成される。微小化部材２０の材質は、たとえばステンレス製である。微小化部材２０の厚さＬ２０は、たとえば５ｍｍである。ノズル１２と微小化部材２０との間の間隔は、１０ｍｍ以上５０００ｍｍ以下、好ましくは５０ｍｍ以上２０００ｍｍ以下の値から適宜選択されるとよい。
【００２１】
微小化部材２０には、上面２１から下面２２に向かって貫通する貫通孔２３が設けられている。貫通孔２３は重力方向に沿って延在している。貫通孔２３の直径２３Ｄ（孔径）は、たとえば０．７ｍｍ〜２．０ｍｍである。微小化部材２０は、所定の支持手段（図示せず）によって水平支持されている。貫通孔２３は、ノズル１２の直下に位置している。貫通孔２３の下面２２側の開口端２３Ｓは、下面２２上において円形状を呈している。
【００２２】
上型３０は、下端に平坦に形成された成形面３１と、成形面３１から上方に向かって断面視円弧状に凹設された成形面３２とを有している。成形面３２の形状は、成形品として得られるガラス成形体の所望の形状に応じて設計されるとよい。本実施の形態における成形面３２は、開口端３２Ｓが成形面３１上において直径３２Ｄの円形状を呈している。成形面３２は、曲率半径３２Ｒを有している。ステップＳＴ１においては、ノズル１２、微小化部材２０、および下型４０に対して、上型３０は退避している。
【００２３】
下型４０は、上端に平坦に形成された成形面４１を有している。成形面４１は、貫通孔２３の下方に位置している。成形面４１の形状は、成形品として得られるガラス成形体の所望の形状に応じて設計されるとよい。成形面４１には、所定の凹凸が設けられていてもよい。
【００２４】
上型３０および下型４０の材質は、たとえば炭化タングステンを主成分とする超硬材料である。上型３０および下型４０は、加熱装置（図示せず）によって所定の温度（たとえば約４００℃）に加熱されている。上型３０および下型４０の温度は、同一であっても異なっていてもよい。
【００２５】
（ステップＳＴ２）
図２に示すように、ノズル１２が加熱され続けることによって、溶融ガラス５１（図１参照）はノズル１２から離れ、溶融ガラス滴５２として貫通孔２３に向かって落下する（矢印ＡＲ５２参照）。溶融ガラス滴５２は、落下方向に対して垂直な方向において、直径５２Ｄを有している。直径５２Ｄは、微小化部材２０に設けられた貫通孔２３の直径２３Ｄよりも大きい。換言すると、貫通孔２３の直径２３Ｄは、溶融ガラス滴５２の直径５２Ｄよりも小さくなるように設定されている。
【００２６】
（ステップＳＴ３）
図３に示すように、ノズル１２から滴下された溶融ガラス滴５２（図２参照）は、微小化部材２０の貫通孔２３付近の上面２１に接触する。溶融ガラス滴５２の落下による運動エネルギーによって、溶融ガラス滴５２の一部は、溶融ガラス滴５２よりも小さな微小ガラス滴５４として、上面２１側から下面２２側に向かって貫通孔２３を通り抜ける（矢印ＡＲ５８参照）。微小ガラス滴５４は、被成形部材として下型４０の成形面４１上に供給される。微小ガラス滴５４の直径５４Ｄは、たとえば５ｍｍ以下である。溶融ガラス滴５２のうち残部の溶融ガラス滴５３は、微小化部材２０の上面２１上に残留する。溶融ガラス滴５３は、微小化部材２０の貫通孔２３付近を加熱する。
【００２７】
ノズル１２先端の溶融ガラス５１が溶融ガラス滴５２として落下してから微小ガラス滴５４が成形面４１上に供給されるまでの時間は、たとえば１秒〜２秒である。微小ガラス滴５４の落下位置のバラツキを低減するために、微小化部材２０と下型４０の成形面４１との間隔は可能な限り短いことが好ましい。
【００２８】
ステップＳＴ３において所定の重量の微小ガラス滴５４が貫通孔２３を貫通可能なように、ノズル１２から滴下される溶融ガラス滴５２（図２参照）の重量は、下型４０の成形面４１上に供給される微小ガラス滴５４の重量の２倍以上に設定されていることが好ましい。微小ガラス滴５４の重量は、貫通孔２３の直径２３Ｄ、またはノズル１２と微小化部材２０との間の間隔によっても調節されることができる。
【００２９】
（ステップＳＴ４）
図４に示すように、成形面４１上に微小ガラス滴５４が供給された直後、微小化部材２０が下降移動する（矢印ＡＲ２０参照）。下型４０が微小化部材２０に向かって上昇移動してもよい。微小化部材２０の下面２２側の開口端２３Ｓは、微小ガラス滴５４の表面に当接する。当該当接の後、微小化部材２０はさらに所定の距離だけ下降移動して停止する。微小ガラス滴５４の表面に、微小化部材２０の開口端２３Ｓ（下面２２）が押し当てられる。
【００３０】
直径５４Ｄがたとえば５ｍｍ以下である場合、下型４０の成形面４１上に供給された微小ガラス滴５４は、空気および下型４０に熱を奪われることによって急速に冷却される。これに対して、微小ガラス滴５４と微小化部材２０の開口端２３Ｓ（下面２２）とが接触することによって、微小ガラス滴５４の冷却速度は緩和される。さらに、微小化部材２０の開口端２３Ｓと微小ガラス滴５４の表面との接触によって、微小ガラス滴５４の一部は貫通孔２３内に入り込み、微小ガラス滴５４にはドーム状の凸部５４Ｔが形成される。
【００３１】
凸部５４Ｔの表面は空気との接触により徐々に硬化する。凸部５４Ｔの下端に位置する外周縁５４Ｓは、開口端２３Ｓの形状に対応して円形状を呈する。外周縁５４Ｓの直径５４ＴＤは、開口端２３Ｓの直径２３Ｄに略等しくなっている。
【００３２】
微小化部材２０の温度は微小ガラス滴５４の表面の温度より低い。微小化部材２０と微小ガラス滴５４とが所定の時間接触することによって、凸部５４Ｔが予備的に成形される。所定の時間経過後、微小化部材２０は微小ガラス滴５４から離れる。微小化部材２０が微小ガラス滴５４から離れた後も、凸部５４Ｔはドーム状の形状を維持する。
【００３３】
微小化部材２０が微小ガラス滴５４に接触してから微小ガラス滴５４から離れるまでの時間は、たとえば１秒〜１０秒である。凸部５４Ｔが硬化しすぎると、次述するステップＳＴ５において凸部５４Ｔが上型３０の成形面３２に転写されにくくなる。微小化部材２０と微小ガラス滴５４との接触時間は、成形品として得られるガラス成形体の大きさ、ガラス成形体の形状、ガラス成形体の品質、微小ガラス滴５４の温度、微小ガラス滴５４の材質、微小化部材２０の温度、または周囲の温度等に応じて最適化されるとよい。
【００３４】
ステップＳＴ４において成形面４１上の微小ガラス滴５４と微小化部材２０上の溶融ガラス滴５３とが接触しないように、微小化部材２０の厚さＬ２０が適宜設計されているとよい。厚さＬ２０は、たとえば貫通孔２３の直径２３Ｄ、溶融ガラス滴５３の重量、溶融ガラス滴５３の温度、または微小化部材２０の温度に応じて設計される。微小ガラス滴５４と溶融ガラス滴５３とが接触しないように、微小化部材２０と微小ガラス滴５４とを接触させる前に、溶融ガラス滴５３を吸引等の手段によって微小化部材２０上から除去してもよい。
【００３５】
（ステップＳＴ５）
図５に示すように、微小化部材２０が微小ガラス滴５４から離れた後、下型４０が上型３０の下方に移動する。上型３０が下型４０の上方に移動してもよい。上型３０の成形面３２と微小ガラス滴５４とが対向した後、上型３０は下降移動する（矢印ＡＲ３０参照）。微小化部材２０が微小ガラス滴５４から離れてから上型３０が下降移動を開始するまでの時間は、たとえば１秒〜１０秒である。
【００３６】
凸部５４Ｔは上型３０の成形面３２内に入り込む。凸部５４Ｔの表面と上型３０の成形面３２とが接触する（図５に示す状態）。凸部５４Ｔは、成形面３２の中央側から外側（開口端３２Ｓ）に向かって成形面３２内に濡れ広がる。凸部５４Ｔが成形面３２内に濡れ広がりやすいように、上述のステップＳＴ４（図４参照）において、予め凸部５４Ｔが所定の形状および硬さに予備成形されているとよい。
【００３７】
たとえば、凸部５４Ｔは、凸部５４Ｔの曲率半径５４Ｒが成形面３２の曲率半径３２Ｒよりも小さくなるように形成されているとよい。凸部５４Ｔの曲率半径５４Ｒは、微小化部材２０に設ける貫通孔２３の直径２３Ｄ（図４参照）、および微小化部材２０の微小ガラス滴５４に対する押し込み量等に応じて決定される。凸部５４Ｔの硬さは、微小ガラス滴５４と微小化部材２０とが接触する時間等に応じて決定される。
【００３８】
曲率半径５４Ｒが曲率半径３２Ｒよりも小さい場合、凸部５４Ｔは成形面３２内に容易に入り込むことができる。凸部５４Ｔが成形面３２内に存在していた空気を押し出すことによって（矢印ＡＲ５４参照）、凸部５４Ｔと成形面３２との間に空気溜まりが発生せず、凸部５４Ｔは成形面３２内に効果的に濡れ広がることができる。
【００３９】
また、凸部５４Ｔは、凸部５４Ｔの外周縁５４Ｓの直径５４ＴＤが成形面３２の開口端３２Ｓの直径３２Ｄよりも小さくなるように形成されていてもよい。凸部５４Ｔの外周縁５４Ｓの直径５４ＴＤは、微小化部材２０に設ける貫通孔２３の直径２３Ｄ（図４参照）に応じて決定される。
【００４０】
直径５４ＴＤが直径３２Ｄよりも小さい場合、凸部５４Ｔは成形面３２内に容易に入り込むことができる。凸部５４Ｔが成形面３２内に存在していた空気を押し出すことによって（矢印ＡＲ５４参照）、凸部５４Ｔと成形面３２との間に空気溜まりが発生せず、凸部５４Ｔは成形面３２内に効果的に濡れ広がることができる。
【００４１】
（ステップＳＴ６）
図６に示すように、上型３０はさらに所定の距離だけ下降移動した後（矢印ＡＲ３１参照）停止する。上型３０の成形面３２内の空間は、微小ガラス滴５４（図５参照）によって埋め尽くされる。微小ガラス滴５４は、上型３０および下型４０によって加圧され、上型３０および下型４０との接触によって放熱（脱熱）される。微小ガラス滴５４を加圧するために上型３０または下型４０を駆動するための手段としては、エアシリンダ、油圧シリンダ、またはサーボモータを用いた電動シリンダ等が利用されるとよい。
【００４２】
微小ガラス滴５４に対する加圧量は、経時的に変化しても、一定であってもよい。当該加圧量は、微小ガラス滴５４の大きさ等に応じて決定されるが、微小ガラス滴５４と上型３０の成形面３２の表面全体とが十分に密着するように設定されるとよい。所定の時間（１秒〜１０秒）が経過することによって微小ガラス滴５４は固化する。
【００４３】
微小ガラス滴５４は、上型３０および下型４０による加圧が解除されても微小ガラス滴５４の被成形面５６（転写面）の形状が維持されるまで冷却固化される。微小ガラス滴５４の材質、微小ガラス滴５４の大きさ、微小ガラス滴５４の形状、または必要とされる成形精度に応じて異なるが、微小ガラス滴５４は、たとえばガラス転移点（Ｔｇ）付近まで冷却されるとよい。その後、微小ガラス滴５４に対する加圧が解除される。
【００４４】
以上のようにして、ガラス成形体５５が得られる。ガラス成形体５５には、高い成形精度を有する被成形面５６が形成されている。ガラス成形体５５は、所定の吸引手段（図示せず）などによって、約１秒〜１０秒で上型３０および下型４０から分離される。ガラス成形体５５を上型３０および下型４０から分離した後、上型３０および下型４０にはクリーニング処理が施されるとよい。
【００４５】
本実施の形態におけるガラス成形体の製造方法は、上記のステップＳＴ１〜ステップＳＴ６が約１分間の周期で繰り返されるとよい。この場合、ステップＳＴ２におけるノズル１２からの溶融ガラス滴５２の滴下の間隔は、約１５秒〜約３０秒に設定されるとよい。
【００４６】
（作用・効果）
微小化部材２０の貫通孔２３を効果的に活用することによって、微小ガラス滴５４が下型４０の成形面４１上に供給される。微小ガラス滴５４は、ノズル１２から滴下される溶融ガラス滴５３の重量よりも小さい。本実施の形態におけるガラス成形体の製造方法によれば、微小ガラス滴５４の直径５４Ｄ（図３参照）を５ｍｍ以下にすることができる。
【００４７】
直径５４Ｄがたとえば５ｍｍ以下である場合、下型４０の成形面４１上に供給された微小ガラス滴５４は、空気および下型４０に熱を奪われることによって急速に冷却される。これに対して、溶融ガラス滴５２のうち残部の溶融ガラス滴５３が微小化部材２０の上面２１上に残留している。溶融ガラス滴５３は、微小化部材２０の貫通孔２３付近を加熱する。微小ガラス滴５４と微小化部材２０の開口端２３Ｓ（下面２２）とが接触することによって、微小ガラス滴５４の冷却速度は緩和される。さらに、微小化部材２０の開口端２３Ｓと微小ガラス滴５４の表面との接触によって、微小ガラス滴５４にはドーム状の凸部５４Ｔが予備的に成形される（図４参照）。
【００４８】
微小ガラス滴５４は、上型３０および下型４０による加圧成形の際、凸部５４Ｔを起点として上型３０の成形面３２の中央側から外側（開口端３２Ｓ）に向かって成形面３２内に濡れ広がることができる。凸部５４Ｔが成形面３２内に存在していた空気を押し出すことによって（図５中の矢印ＡＲ５４参照）、凸部５４Ｔと成形面３２との間に空気溜まりが発生せず、凸部５４Ｔは成形面３２内に効果的に濡れ広がることができる。
【００４９】
本実施の形態におけるガラス成形体の製造方法によって製造されたガラス成形体５５には、高い成形精度を有する被成形面５６が形成される。ガラス成形体５５は、高い品質を有し、成形品として高い性能を発揮することが可能となる。ガラス成形体５５は、ガラス製の光学素子として、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、照明用レンズ、または各種ミラーとして広範囲にわたって使用されることができる。
【００５０】
［実施の形態の他の構成］
以下、上述の実施の形態の他の構成について説明する。ここでは、上述の実施の形態におけるガラス成形体の製造方法との相違点について説明する。上述の実施の形態のステップＳＴ４（図４参照）においては、微小化部材２０の開口端２３Ｓが微小ガラス滴５４の表面に接触するという態様に基づいて説明した。
【００５１】
図７を参照して、微小ガラス滴５４の表面には、微小化部材２０とは別に準備された予備成形部材２０Ａの開口端２３Ｓが接触してもよい。予備成形部材２０Ａを用いる場合、予備成形部材２０Ａに設けられた凹部２３Ａが、下面２２上に開口端２３Ｓを形成している。予備成形部材２０Ａは、予め所定の温度に加熱されているとよい。
【００５２】
図８に示す予備成形部材２０Ａ１のように、開口端２３Ｓを形成するためには、微小化部材２０と同様に貫通孔２３Ａ１が設けられていてもよい。予備成形部材２０Ａ１も、予め所定の温度に加熱されているとよい。
【００５３】
図７を再び参照して、予備成形部材２０Ａの開口端２３Ｓが微小ガラス滴５４の表面に当接した後、予備成形部材２０Ａはさらに所定の距離だけ下降移動して停止する。微小ガラス滴５４の表面に、予備成形部材２０Ａの開口端２３Ｓが押し当てられる。上述の実施の形態と同様に、微小ガラス滴５４の一部は貫通孔２３内に入り込み、微小ガラス滴５４の上部にドーム状の凸部５４Ｔが形成される。凸部５４Ｔの表面は空気との接触により徐々に硬化する。凸部５４Ｔは予備的に成形される。
【００５４】
凸部５４Ｔが成形されていることによって、上型３０と下型４０との加圧成形時に、凸部５４Ｔと上型３０の成形面３２との間に空気溜まりは発生しない。凸部５４Ｔは上型３０の成形面３２内に効果的に濡れ広がることができる。結果として、上述の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００５５】
［実施例］
図９〜図１１を参照して、上述の実施の形態に基づく実施例について説明する。図９を参照して、本実施例では、まず、微小化部材２０Ｂ、上型３０Ｂ、および下型４０Ｂが準備される。微小化部材２０Ｂの貫通孔２３の直径２３Ｄは１ｍｍである。本実施例における微小化部材２０Ｂは、貫通孔２３の上部にテーパー面２４を有している。上型３０Ｂおよび下型４０Ｂの材質は、いずれも炭化タングステンを主成分とする超硬材料である。
【００５６】
上型３０Ｂの成形面３１に凹設された成形面３２は、曲率半径（図１における曲率半径３２Ｒに対応）が１ｍｍ、開口端の直径（図１における直径３２Ｄに対応）が１．７３ｍｍである。下型４０Ｂは、成形面４１に成形面４２が凹設されている。成形面４２は、曲率半径が２ｍｍ、開口端の直径が３．４３ｍｍである。
【００５７】
下型４０Ｂの成形面４２の表面には、当該表面を粗面化することを目的として、クロムの金属膜からなる厚さ０．５μｍの保護膜（図示せず）がスパッタ法により成膜され、当該保護膜に粗面化処理が施されている。この粗面化処理は、保護膜の表面をエッチング液に浸漬することによって行なわれた。エッチング液としては、硝酸第２セリウムアンモンを含むクロムエッチング液（ＥＣＲ−２：ナカライテスク株式会社製）が使用された。
【００５８】
下型４０Ｂの成形面４２の表面に成膜された保護膜が粗面化されることによって、微小ガラス滴５４と成形面４２との間に空気溜まりが発生することを抑制できる。下型４０Ｂの成形面４２の表面を粗面化するためには、保護膜を成膜せずに、下型４０Ｂの成形面４２に対して直接粗面化処理を施してもよい。また、上型３０の成形面３２に粗面化処理がさらに施されてもよい。
【００５９】
上型３０Ｂおよび下型４０Ｂを約４５０℃に加熱した状態で、ノズル（図示せず）から溶融ガラス滴を落下させた。溶融ガラス滴の一部の微小ガラス滴５４が、貫通孔２３を通り抜けて、下型４０Ｂの成形面４１上に供給された。テーパー面２４が貫通孔２３の上部に設けられていることによって、微小ガラス滴５４の落下位置のバラツキ、および微小ガラス滴５４の重量のバラツキが低減されている。溶融ガラス滴の残部の溶融ガラス滴５３は、微小化部材２０Ｂの貫通孔２３付近における上面２１上に残留した（図９に示す状態）。
【００６０】
図１０に示すように、微小化部材２０Ｂを微小ガラス滴５４の表面に接触させた。微小化部材２０Ｂを微小ガラス滴５４に対して所定の量だけ押し込むことによって、凸部５４Ｔを形成した。本実施例における凸部５４Ｔの表面の曲率半径は約０．５ｍｍである。上述の実施の形態と同様に、溶融ガラス滴５３が微小化部材２０Ｂの上面２１上に残留している。溶融ガラス滴５３は、微小化部材２０の貫通孔２３付近を加熱する。微小化部材２０Ｂが微小ガラス滴５４に接触することによって、微小ガラス滴５４の冷却速度は緩和されている。
【００６１】
図１１に示すように、下型４０Ｂを上型３０Ｂの下方に移動した後、微小ガラス滴５４を上型３０Ｂおよび下型４０Ｂによって加圧成形した。凸部５４Ｔの存在によって、微小ガラス滴５４は上型３０Ｂの成形面３２内に十分に濡れ広がる。微小ガラス滴５４は、上型３０Ｂの成形面３２に対して良好に転写される。本実施例における製造方法によって得られたガラス成形体５５には、高い成形精度を有する被成形面５６が形成されていることが確認された。
【００６２】
［比較例］
図１２および図１３を参照して、上述の実施例に対する比較例について説明する。本比較例においては、微小化部材２０は微小ガラス滴５４に接触しない。微小ガラス滴５４には、凸部５４Ｔが形成されていない。
【００６３】
図１２に示すように、微小ガラス滴５４が下型４０Ｂの成形面４１上に供給された時点で、微小ガラス滴５４の温度は急速に低下し、さらに微小ガラス滴５４は下型４０Ｂによって熱を奪われている。微小ガラス滴５４の表面は一定の粘度以下にまで硬化している。微小ガラス滴５４の表面の（近似）曲率半径は約３．０ｍｍである。当該曲率半径は、上型３０Ｂの成形面３２の曲率半径（１．０ｍｍ）よりも大きい。
【００６４】
図１３に示すように、下型４０Ｂを上型３０Ｂの下方に移動した後、微小ガラス滴５４を上型３０Ｂおよび下型４０Ｂによって加圧成形した。微小ガラス滴５４の表面と上型３０Ｂの成形面３２との間に空気溜まりＳが発生した。微小ガラス滴５４は、上型３０Ｂの成形面３２に対して良好に転写されず、ガラス成形体５５には低い成形精度を有する被成形面５６が形成された。
【００６５】
別の比較例として、微小ガラス滴５４が上型３０Ｂの成形面３２に対して良好に転写されるように、上型３０Ｂと下型４０Ｂとによる加圧量を増加させたところ、被成形面５６にヒビおよび割れが発生した。ヒビおよび割れの発生の原因は、転写面（被成形面５６）が冷却されている状態で、転写面に大きな加圧力が作用したことによるものと推察される。
【００６６】
したがって、上述の実施例および比較例の対比から、上型３０Ｂおよび下型４０Ｂの加圧成時において微小ガラス滴５４に凸部５４Ｔが形成されていることによって、ガラス成形体５５には高い成形精度を有する被成形面５６が形成されることがわかる。
【００６７】
以上、本発明に基づいた実施の形態および実施例について説明したが、今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の技術的範囲は請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００６８】
１０  溶融ルツボ、１２  ノズル、２０，２０Ｂ  微小化部材、２０Ａ，２０Ａ１  予備成形部材、２１  上面、２２  下面、２３，２３Ａ１  貫通孔、２３Ａ  凹部、２３Ｄ，３２Ｄ，５２Ｄ，５４Ｄ，５４ＴＤ  直径、２３Ｓ，３２Ｓ  開口端、２４  テーパー面、３０，３０Ｂ  上型、３１，３２，４１，４２  成形面、３２Ｒ，５４Ｒ  曲率半径、４０，４０Ｂ  下型、５０  溶融ガラス、５１  溶融ガラス、５２，５３  溶融ガラス滴、５４  微小ガラス滴、５４Ｓ  外周縁、５４Ｔ  凸部、５５  ガラス成形体、５６  被成形面、ＡＲ２０，ＡＲ３０，ＡＲ３１，ＡＲ５２，ＡＲ５４，ＡＲ５８  矢印、ＳＴ１〜ＳＴ６  ステップ、Ｌ２０  厚さ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年4月26日(2013.4.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形面が凹設された上型と、下型と、上面から下面に向かって貫通する貫通孔が設けられた微小化部材とを準備する工程と、
前記貫通孔の孔径よりも大きな直径を有する溶融ガラス滴を前記微小化部材の前記貫通孔に向かって滴下することによって、前記溶融ガラス滴の一部を前記溶融ガラス滴よりも小さな微小ガラス滴として前記貫通孔を通過させ、前記微小ガラス滴を前記下型上に供給する工程と、
前記微小化部材の前記下面側に位置する前記貫通孔の開口端を前記下型上に供給された前記微小ガラス滴の表面に押し当てることによって、前記微小ガラス滴に凸部を形成する工程と、
前記上型および前記下型によって前記微小ガラス滴を加圧する工程と、を備え、
前記加圧する工程において、前記微小ガラス滴は、前記凸部の頂点を起点として前記成形面の中央側から外側に向かって前記成形面内を濡れ広がるように加圧される、
ガラス成形体の製造方法。
【請求項２】
前記上型の前記成形面は、断面視円弧状に凹設された形状を有し、前記成形面の開口端は円形状であり、
前記微小化部材の前記貫通孔の前記下面側の開口端は円形状であり、
前記凸部を形成する工程においては、前記凸部はドーム状の形状に形成される、
請求項１に記載のガラス成形体の製造方法。
【請求項３】
前記微小化部材において、前記貫通孔の上部にはテーパー面が設けられている、
請求項１または２に記載のガラス成形体の製造方法。
【請求項４】
成形面が凹設された上型と、下型と、下面側に開口を有し前記下面に前記開口の開口端を形成する凹部または貫通孔が設けられた予備成形部材とを準備する工程と、
溶融ガラス滴を前記下型上に供給する工程と、
前記予備成形部材に設けられた前記開口端を前記下型上に供給された前記溶融ガラス滴の表面に押し当てることによって、前記溶融ガラス滴に凸部を形成する工程と、
前記上型および前記下型によって前記溶融ガラス滴を加圧する工程と、を備え、
前記加圧する工程において、前記溶融ガラス滴は、前記凸部の頂点を起点として前記成形面の中央側から外側に向かって前記成形面内を濡れ広がるように加圧される、
ガラス成形体の製造方法。
【請求項５】
上面から下面に向かって貫通する貫通孔が設けられた微小化部材を準備する工程と、
前記微小化部材の前記貫通孔の孔径よりも大きな直径を有する溶融ガラス滴を前記微小化部材の前記貫通孔に向かって滴下することによって、前記溶融ガラス滴の一部を前記溶融ガラス滴よりも小さな微小ガラス滴として前記微小化部材の前記貫通孔を通過させる工程とをさらに備え、
前記下型上に供給される溶融ガラス滴は、前記貫通孔を通過した前記微小ガラス滴である、
請求項４に記載のガラス成形体の製造方法。
【請求項６】
前記凸部を形成する工程の前に、前記予備成形部材を加熱する工程をさらに備える、
請求項４または５に記載のガラス成形体の製造方法。
【請求項７】
前記凸部を形成する工程においては、前記凸部の曲率半径が前記上型に凹設された前記成形面の曲率半径よりも小さくなるように前記凸部が形成される、
請求項１または４に記載のガラス成形体の製造方法。
【請求項８】
前記凸部を形成する工程においては、前記凸部の外周縁の直径が前記上型に凹設された前記成形面の前記開口端の直径よりも小さくなるように前記凸部が形成される、
請求項１または４に記載のガラス成形体の製造方法。
【請求項９】
請求項１から８のいずれかに記載のガラス成形体の製造方法によって製造された、
ガラス成形体。
【国際調査報告】
2012066843.tif 000016
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