(57)【要約】【課題】基材の材質にかかわらず、エアー溜まりや融着の発生を良好に防止することができ、耐久性に優れた下型、及びその製造方法を提供する。【解決手段】基材の上に、貴金属元素と、エッチング可能な金属元素とを含む被覆層を形成した後、被覆層の表面をエッチングによって粗面化する。貴金属元素は、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）及び金（Ａｕ）からなる群より選ばれた少なくとも１つの元素であることが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
滴下された溶融ガラス滴を受けるための下型において、
基材と、前記基材の上に形成された被覆層と、を有し、
前記被覆層は、貴金属元素と、エッチング可能な金属元素とを含み、
前記被覆層の表面は、エッチングによって粗面化されていることを特徴とする下型。
【請求項２】
前記貴金属元素は、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）及び金（Ａｕ）からなる群より選ばれた少なくとも１つの元素であることを特徴とする請求項１に記載の下型。
【請求項３】
前記エッチング可能な金属元素は、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）及び銅（Ｃｕ）からなる群より選ばれた少なくとも１つの元素であることを特徴とする請求項１又は２に記載の下型。
【請求項４】
前記被覆層の表面は、算術平均粗さ（Ｒａ）が０．０１μｍ以上であり、且つ、粗さ曲線要素の平均長（ＲＳｍ）が０．５μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の下型。
【請求項５】
滴下された溶融ガラス滴を受けるための下型の製造方法において、
基材の上に、貴金属元素と、エッチング可能な金属元素とを含む被覆層を形成する工程と、
前記被覆層の表面を、エッチングによって粗面化する工程と、を有することを特徴とする下型の製造方法。
【請求項６】
前記貴金属元素は、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）及び金（Ａｕ）からなる群より選ばれた少なくとも１つの元素であることを特徴とする請求項５に記載の下型の製造方法。
【請求項７】
前記エッチング可能な金属元素は、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）及び銅（Ｃｕ）からなる群より選ばれた少なくとも１つの元素であることを特徴とする請求項５又は６に記載の下型の製造方法。
【請求項８】
粗面化された後の前記被覆層の表面は、算術平均粗さ（Ｒａ）が０．０１μｍ以上であり、且つ、粗さ曲線要素の平均長（ＲＳｍ）が０．５μｍ以下であることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の下型の製造方法。
【請求項９】
滴下された溶融ガラス滴を下型で受ける工程と、
受けた溶融ガラス滴を冷却して固化する工程と、を有するガラスゴブの製造方法において、
前記下型は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の下型であることを特徴とするガラスゴブの製造方法。
【請求項１０】
滴下された溶融ガラス滴を下型で受ける工程と、
受けた溶融ガラス滴を、前記下型及び前記下型に対向する上型により加圧成形する工程と、を有するガラス成形体の製造方法において、
前記下型は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の下型であることを特徴とするガラス成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、滴下された溶融ガラス滴を受けるための下型、該下型の製造方法、該下型を用いたガラスゴブの製造方法、及び該下型を用いたガラス成形体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
加圧成形によってガラス成形体を製造する方法として、リヒートプレス法及び液滴成形法の２つの方法が知られている。リヒートプレス法は、予め作製しておいた所定質量及び形状を有するガラスプリフォーム（予備成形体）を成形型とともに加熱して加圧成形する方法であり、ガラス溶融炉等の設備を必要としないことから広く実施されている。
【０００４】
リヒートプレス法に用いるガラスプリフォームとしては、従来、研削・研磨等の機械加工によって製造されたもの（研磨プリフォーム）を用いることが多かったが、研磨プリフォームの作製には多大な労力と時間を要するという問題があった。そのため、下型の上に滴下した溶融ガラス滴を冷却固化してガラスゴブ（ガラス塊）を作製し、得られたガラスゴブを、リヒートプレス法のガラスプリフォーム（ゴブプリフォーム）として用いる方法の検討が進められている。
【０００５】
一方、液滴成形法は、所定温度に加熱した下型に溶融ガラス滴を滴下させ、滴下した溶融ガラス滴を、該下型と上型とで加圧成形してガラス成形体を得る方法である。この方法は、下型や上型等の加熱と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方法である。
【０００６】
しかし、ガラスゴブの製造や、液滴成形法によるガラス成形体の製造のために、下型に溶融ガラス滴を滴下させると、衝突時の衝撃によって溶融ガラス滴の下面（下型との接触面）の中央付近に微細な凹部が形成される。この凹部に入り込んだエアーは逃げ場がなく、溶融ガラス滴が冷却・固化するまで閉じこめられた状態となるため、製造されたガラスゴブやガラス成形体の下面に、凹部（エアー溜まり）が発生してしまうという問題があった。
【０００７】
このような問題に対応するため、Ｒｍａｘが０．０５μｍ〜０．２μｍの範囲となるように粗面化された下型を用いることで、凹部に入り込んだ空気の流路を確保してエアー溜まりの発生を防止する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
また、エアー溜まりの発生や型面の劣化を防止するために、Ｒａが０．００５μｍ〜０．０５μｍの範囲の下地面に貴金属膜を形成した下型が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平３−１３７０３１号公報
【特許文献２】特開２００５−２７２１８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１や２に記載された方法によりエアー溜まりの発生を防止するためには、所定の表面粗さとなるように、下型面（下地面）の粗面化を行う必要がある。
【００１０】
一般に、溶融ガラス滴を受ける下型の基材として用いる材料には種々の制約条件があり、高温でガラスと反応しにくいこと、鏡面が得られること、加工性が良いこと、硬いこと、脆くないことなど、多くの要求特性を満たしている必要がある。これらの諸条件を満足する材料は非常に限られており、例えば、炭化タングステンを主成分とする超硬材料、炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウム等のセラミックス材料、カーボンを含んだ複合材料等が好ましく用いられている。
【００１１】
しかしながら、これらの材料は、一般的なウェットエッチングやドライエッチングによっては、表面が所定の表面粗さになるよう均一に粗面化することが困難な場合が多いという問題があった。また、炭化タングステンを主成分とする超硬材料などのように、材料によっては、粗面化によって表面が非常に脆くなり、下型の耐久性が著しく悪化してしまうという問題もあった。
【００１２】
また、特許文献１に記載された下型は、溶融ガラス滴を受ける際、ガラスの一部が下型に強固に付着（以下、融着ともいう）しやすいという問題があった。
【００１３】
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、下型の基材の材質にかかわらず、エアー溜まりや融着の発生を良好に防止することができ、耐久性に優れた下型を提供すること、及び、該下型の製造方法を提供すること、並びに、該下型を用いたガラスゴブ及びガラス成形体の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
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。
【００１５】
１．  滴下された溶融ガラス滴を受けるための下型において、
基材と、前記基材の上に形成された被覆層と、を有し、
前記被覆層は、貴金属元素と、エッチング可能な金属元素とを含み、
前記被覆層の表面は、エッチングによって粗面化されていることを特徴とする下型。
【００１６】
２．  前記貴金属元素は、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）及び金（Ａｕ）からなる群より選ばれた少なくとも１つの元素であることを特徴とする前記１に記載の下型。
【００１７】
３．  前記エッチング可能な金属元素は、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）及び銅（Ｃｕ）からなる群より選ばれた少なくとも１つの元素であることを特徴とする前記１又は２に記載の下型。
【００１８】
４．  前記被覆層の表面は、算術平均粗さ（Ｒａ）が０．０１μｍ以上であり、且つ、粗さ曲線要素の平均長（ＲＳｍ）が０．５μｍ以下であることを特徴とする前記１〜３のいずれか１項に記載の下型。
【００１９】
５．  滴下された溶融ガラス滴を受けるための下型の製造方法において、
基材の上に、貴金属元素と、エッチング可能な金属元素とを含む被覆層を形成する工程と、
前記被覆層の表面を、エッチングによって粗面化する工程と、を有することを特徴とする下型の製造方法。
【００２０】
６．  前記貴金属元素は、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）及び金（Ａｕ）からなる群より選ばれた少なくとも１つの元素であることを特徴とする前記５に記載の下型の製造方法。
【００２１】
７．  前記エッチング可能な金属元素は、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）及び銅（Ｃｕ）からなる群より選ばれた少なくとも１つの元素であることを特徴とする前記５又は６に記載の下型の製造方法。
【００２２】
８．  粗面化された後の前記被覆層の表面は、算術平均粗さ（Ｒａ）が０．０１μｍ以上であり、且つ、粗さ曲線要素の平均長（ＲＳｍ）が０．５μｍ以下であることを特徴とする前記５〜７のいずれか１項に記載の下型の製造方法。
【００２３】
９．  滴下された溶融ガラス滴を下型で受ける工程と、
受けた溶融ガラス滴を冷却して固化する工程と、を有するガラスゴブの製造方法において、
前記下型は、前記１〜４のいずれか１項に記載の下型であることを特徴とするガラスゴブの製造方法。
【００２４】
１０．  滴下された溶融ガラス滴を下型で受ける工程と、
受けた溶融ガラス滴を、前記下型及び前記下型に対向する上型により加圧成形する工程と、を有するガラス成形体の製造方法において、
前記下型は、前記１〜４のいずれか１項に記載の下型であることを特徴とするガラス成形体の製造方法。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の下型は、貴金属元素と、該貴金属元素よりもエッチングレートの大きい金属元素とを含む被覆層をエッチングによって粗面化しているため、融着の発生を防止することができると共に、表面が所定の表面粗さになるよう均一に粗面化することができる。従って、下型の基材の材質にかかわらず、エアー溜まりや融着の発生を良好に防止することができ、耐久性にも優れている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
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。
【００２７】
（下型）
図１は、本発明の下型の製造工程の一例を模式的に示す図である。先ず、基材１１に、溶融ガラス滴を受けるための受け面（成形面）１２を形成し（図１（ａ））、基材１１の上に被覆層１３を形成する（図１（ｂ））。その後、被覆層１３の表面をエッチングによって粗面化して（図１（ｃ））、下型１０が完成する。
【００２８】
このように、下型１０の製造においては、基材１１の上に形成した被覆層１３に対して粗面化処理を行うため、被覆層１３の成膜前に基材１１を粗面化しておく必要はない。そのため、基材１１の材料は、粗面化の容易性や、粗面化した場合の耐久性等を考慮することなく選択することができる。好ましく用いることができる材料として、例えば、各種耐熱合金（ステンレス等）、炭化タングステンを主成分とする超硬材料、各種セラミックス（炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウム等）、カーボンを含んだ複合材料等が挙げられる。
【００２９】
本実施形態において、基材１１の上に形成する被覆層１３は、貴金属元素と、エッチング可能な金属元素とを含んでいる。
【００３０】
被覆層１３が貴金属元素を含んでいるため、溶融ガラス滴を受ける際や、加圧成形する際におけるガラスの融着の発生を抑制することができる。融着の発生を効果的に抑制するためには、貴金属元素は、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）及び金（Ａｕ）からなる群より選ばれた少なくとも１つの元素であることが好ましい。１種類の貴金属元素のみを含んでいてもよいし、２種類以上の貴金属元素を含んでいてもよい。中でも、白金族元素（ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ））は、融着を抑制する効果が高いため特に好ましい。
【００３１】
また、被覆層１３は、エッチング可能な金属元素を含んでいるため、表面が所定の表面粗さになるよう均一に粗面化することができ、エアー溜まりや融着の発生を良好に防止することができる。このような金属元素として、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、銅（Ｃｕ）が挙げられる。１種類の金属元素のみを含んでいてもよいし、２種類以上の元素を含んでいてもよい。また、エッチング可能な金属元素は、金属の状態で存在していてもよいし、窒化物（例えば、窒化アルミニウム、窒化チタン、窒化クロム、窒化銅）や、酸化物（例えば、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化クロム、酸化銅）などの状態で存在していてもよい。これらの材料は、いずれも容易に成膜でき、エッチングによって容易に粗面化できるという利点を有している。
【００３２】
中でも、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）及びクロム（Ｃｒ）のうち少なくとも１つを含むことが特に好ましい。アルミニウム、チタン、クロムは、大気中での加熱によって表面が酸化し、安定な酸化物の層が形成されるという特徴がある。これらの酸化物は、いずれも標準生成自由エネルギー（標準生成ギブスエネルギー）が小さく、非常に安定であるため、高温の溶融ガラス滴と接触しても容易に反応することがないという大きな利点を有している。
【００３３】
被覆層１３の成膜方法に制限はなく、真空蒸着、スパッタ、ＣＶＤなど、公知の成膜方法の中から適宜選択して用いればよい。例えば、スパッタの場合、次のような方法により被覆層１３を成膜することができる。
【００３４】
（ａ）２つのスパッタ電極を備えたスパッタ装置を用いる。一方の電極には貴金属元素を含んだターゲット、他方の電極にはエッチング可能な金属元素を含んだターゲットをそれぞれ配置し、二元同時スパッタにより被覆層１３を成膜する。この方法によれば、２つの電極に加える電力を適宜調整することにより、被覆層１３の組成比を制御できる利点がある。
【００３５】
（ｂ）貴金属元素と、エッチング可能な金属元素の両方を含む合金、化合物、混合物等で構成されるターゲットを用い、単一の電極によってスパッタを行い被覆層１３を成膜する。この方法によれば、組成比の安定した被覆層１３を容易に形成できる利点がある。
【００３６】
被覆層１３の厚みは、成膜後のエッチング（粗面化処理）によって所望の表面粗さが得られるだけの厚みを有していればよく、通常は、０．０５μｍ以上が好ましい。一方、被覆層１３が厚すぎると、膜はがれ等の欠陥が発生しやすくなる場合がある。そのため、被覆層１３の厚みは、０．０５μｍ〜５μｍが好ましく、０．１μｍ〜１μｍが特に好ましい。
【００３７】
また、基材１１と被覆層１３との間に、中間層を形成してもよい。中間層を形成することで、被覆層１３をエッチングする際、エッチング液などの影響によって基材１１が劣化することを抑制することができ、下型１０の耐久性を向上させることができる。また、中間層には、基材１１と被覆層１３との密着性を高める効果もある。
【００３８】
被覆層１３を形成した後、被覆層１３の表面をエッチングによって粗面化する。それにより、被覆層１３の表面に微小な凹凸が形成され、エアーの抜け道が確保されるため、製造したガラスゴブやガラス成形体にエアー溜まりが発生することを防止することができる。
【００３９】
エッチングの方法に特に制限はなく、エッチング液を用いるウェットエッチングでもよいし、プラズマ等を用いたドライエッチングでもよい。一般的な貴金属膜はエッチング液等との反応性が低く、エッチングによって粗面化を行うことは困難である。これに対し、本実施形態の被覆層１３は、貴金属元素とともに、エッチング可能な金属元素を含んでいるため、エッチングによって均一に粗面化を行うことができ、エアー溜まりの発生を良好に防止することができる。
【００４０】
ウェットエッチングは、反応性のエッチング液を被覆層１３に接触させて表面１４を粗面化する方法であり、高価な設備を必要とせず、容易に粗面化を行うことができる。貯留したエッチング液に被覆層１３を浸漬させてもよいし、被覆層１３の上に所定量のエッチング液を供給してもよい。また、エッチング液をスプレー状に吹き付ける方法でもよい。エッチング液は、被覆層１３の材質に応じ、公知のエッチング液の中から適宜選択すればよい。
【００４１】
一方、プラズマを用いたドライエッチングは、真空チャンバー内にエッチングガスを導入して高周波などによりプラズマを発生させ、プラズマにより生成されたイオンやラジカルによって被覆層１３の表面１４を粗面化する方法である。プラズマエッチングや反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）などと称されることもある。廃液が発生しないために環境負荷が小さいこと、異物による表面の汚染が少ないこと、処理の再現性に優れることなどから、好ましい方法である。
【００４２】
エッチングガスは、被覆層１３の材質に応じ適宜選択すればよい。中でも、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒなどのハロゲンを含んだガス（例えば、ＣＦ４、ＳＦ６、ＣＨＦ３、Ｃｌ２、ＢＣｌ３、ＨＢｒなど）は反応性が高く、効率的に処理を行うことができるため好ましい。また、これらのガスとＯ２、Ｎ２などとの混合ガスを用いてもよい。また、ドライエッチングの装置は、平行平板型、バレル（円筒）型、マグネトロン型、ＥＣＲ型など、公知の装置の中から適宜選択して用いればよく、特に制限はない。
【００４３】
なお、粗面化された被覆層１３の表面１４を保護するため、エッチングを行った後、被覆層１３の上に更に保護膜を設けることもできる。
【００４４】
ここで、被覆層１３の表面１４を粗面化することによって、エアー溜まりの発生を防止することができる理由を、図２、図３を用いて詳細に説明する。
【００４５】
図２は下型１０に滴下された溶融ガラス滴２０の状態を示す断面図である。図２（ａ）は、溶融ガラス滴２０が下型１０に衝突した瞬間の状態を、図２（ｂ）は、その後、溶融ガラス滴２０が表面張力によって丸く変形した状態を示している。
【００４６】
図２（ａ）に示すように、滴下されて下型１０に衝突した瞬間の溶融ガラス滴２０は、衝突の衝撃によって平たく伸ばされる。この時、溶融ガラス滴２０には、下面（被覆層１３と接触している面）の中心付近に、直径数十μｍ〜数百μｍ程度の微小な凹部２１が生じる。凹部２１が発生するメカニズムは必ずしも明らかではないが、シミュレーション等を用いた解析によれば、溶融ガラス滴２０が下型１０に衝突する際、最初に下型１０に衝突する部分のガラスが反動で上方に跳ね返ることによって凹部２１が生じると考えられる。
【００４７】
溶融ガラス滴２０は、その後、図２（ｂ）に示すように、表面張力の働きによって丸く変形する。この際、被覆層１３の表面１４が粗面化されていない場合には、溶融ガラス滴２０の下面と被覆層１３とが密着して、凹部２１の中に溜まったエアーの逃げ道がなくなるため、凹部２１は消滅することなくエアー溜まりとして残存してしまう。しかし、被覆層１３の表面１４がエッチングによって粗面化されていると、溶融ガラス滴２０の下面と被覆層１３との間に微小な隙間が残る。そのため、溶融ガラス滴２０が表面張力の働きによって丸く変形する際、隙間を通って凹部２１の中に溜まったエアーが逃げて凹部２１が消滅する。
【００４８】
溶融ガラス滴２０の下面と被覆層１３との間に生じる微小な隙間２３の状態について、図３を用いて更に詳細に説明する。図３は、図２（ｂ）のＡ部を拡大して示した模式図である。図３（ａ）に示すように、被覆層１３の表面１４は、粗面化によって凹凸が形成されている。滴下した溶融ガラス滴２０の下面２２は、表面張力の働きによって、被覆層１３の表面１４の凹凸の谷部に完全には入り込まずに隙間２３が残る。この隙間２３が凹部２１に溜まったエアーの逃げ道になり、凹部２１は消滅する。
【００４９】
効果的に凹部２１を消滅させるためには、被覆層１３の表面１４の算術平均粗さ（Ｒａ）が０．０１μｍ以上であり、且つ、粗さ曲線要素の平均長（ＲＳｍ）が０．５μｍ以下であることが好ましい。
【００５０】
表面１４の凹凸の高さが小さすぎると、凹凸の谷のかなりの部分にまでガラスが入り込んで隙間２３が小さくなり、凹部２１が完全に消滅せずに残りやすくなる。そのため、算術平均粗さ（Ｒａ）は０．０１μｍ以上であることが好ましい。一方、図３（ｂ）のように凹凸が高い場合は、十分な大きさの隙間２３が形成され凹部２１は容易に消滅するものの、溶融ガラス滴２０の下面２２にも大きな凹凸が形成され、得られるガラスゴブやガラス成形体の表面粗さが大きくなりすぎてしまう場合がある。そのため、被覆層１３の表面１４の算術平均粗さ（Ｒａ）は、０．２μｍ以下であることが特に好ましい。
【００５１】
また、凹凸の周期もエアー溜まりの発生に影響する。図３（ｃ）は、表面１４の凹凸の高さは図３（ａ）と同じであるが、凹凸の周期が長い場合を示している。このように、凹凸の高さが同じであっても、周期が長くなると凹凸の谷の底の方までガラスが入り込み、エアーを逃がすために必要な隙間２３の大きさが小さくなってくる。そのため、粗さ曲線要素の平均長（ＲＳｍ）は０．５μｍ以下であることが好ましい。
【００５２】
ここで、算術平均粗さ（Ｒａ）、及び、粗さ曲線要素の平均長（ＲＳｍ）は、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１：２００１において定義される粗さパラメータである。本実施形態において、これらのパラメータは、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）のように、空間解像度が０．１μ以下の測定機を用いて測定することが好ましい。
【００５３】
なお、被覆層１３の表面１４の全面にわたって粗面化されている必要はなく、表面１４のうち、少なくとも溶融ガラス滴２０と接触する領域が粗面化されていればよい。
【００５４】
（ガラスゴブの製造方法）
本発明のガラスゴブの製造方法について図４〜図６を参照しながら説明する。図４は、ガラスゴブの製造方法の一例を示すフローチャートである。また、図５、図６は本実施形態で用いるガラスゴブの製造装置を示す模式図（断面図）である。図５は滴下された溶融ガラス滴を下型で受ける工程（工程Ｓ１０２）における状態を、図６は、滴下した溶融ガラス滴を下型の上で冷却固化する工程（工程Ｓ１０３）における状態を、それぞれ示している。
【００５５】
図５及び図６に示した下型１０は、上述の本発明の下型の一例であり、基材１１の上に、貴金属元素と、エッチング可能な金属元素とを含む被覆層１３が設けられている。被覆層１３の表面１４のうち、溶融ガラス滴２０と接触する領域は、エッチングによって粗面化されている。そのため、エアー溜まりのないガラスゴブを製造することができる。
【００５６】
下型１０は、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。加熱手段は、公知の加熱手段を適宜選択して用いることができる。例えば、下型１０の内部に埋め込んで使用するカートリッジヒーターや、下型１０の外側に接触させて使用するシート状のヒーター、赤外線加熱装置、高周波誘導加熱装置等を用いることができる。
【００５７】
また、下型１０の上方には、溶融状態のガラス２４を貯留する溶融槽２５と、その下部に設けられた滴下ノズル２６とが配置されている。
【００５８】
以下、図４に示すフローチャートに従い、順を追って各工程について説明する。
【００５９】
先ず、下型１０を予め所定温度に加熱しておく（工程Ｓ１０１）。下型１０の温度が低すぎると、ガラスゴブの下面（下型１０との接触面）に大きなしわが発生する場合や、急速に冷却されることによってガラスゴブにワレが発生する場合がある。逆に、必要以上に温度を高くしすぎると、ガラスと下型１０との間に融着が発生しやすくなり、また、下型１０の寿命が短くなるおそれがあるばかりか、ガラスと下型１０が密着することでガラスゴブにエアー溜まりが残ってしまう場合もある。実際には、ガラスの種類や、形状、大きさ、下型１０の材質、大きさなど種々の条件によって適正な温度が異なるため、実験的に適正な温度を求めておくことが好ましい。通常は、ガラスのガラス転移点をＴｇとしたとき、Ｔｇ−１００℃からＴｇ＋１００℃程度の温度に設定することが好ましい。
【００６０】
次に、下型１０に溶融ガラス滴２０を滴下する（工程Ｓ１０２）。溶融槽２５は図示しないヒーターによって加熱され、内部に溶融状態のガラス２４が貯留されている。溶融槽２５の下部には滴下ノズル２６が設けられており、溶融状態のガラス２４が自重によって滴下ノズル２６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。滴下ノズル２６の先端部に一定質量の溶融ガラスが溜まると、滴下ノズル２６の先端部から自然に分離して、一定質量の溶融ガラス滴２０が下方に滴下される（図５参照）。
【００６１】
一般的には、滴下される溶融ガラス滴２０の質量は、滴下ノズル２６の先端部の外径や温度などによって調整可能であり、ガラスの種類等によるが、０．１ｇから２ｇ程度の溶融ガラス滴を滴下させることができる。また、溶融ガラス滴２０を滴下ノズル２６から下型１０に直接滴下させるのではなく、滴下ノズル２６から滴下させた溶融ガラス滴２０を貫通細孔を設けた部材に衝突させ、衝突した溶融ガラス滴の一部を微小滴として貫通細孔を通過させて下型１０に滴下させてもよい。それにより、更に微小なガラスゴブの製造が可能となる。この方法は、特開２００２−１５４８３４号公報に詳細に記載されている。
【００６２】
使用できるガラスの種類に特に制限はなく、公知のガラスを用途に応じて選択して用いることができる。例えば、ホウケイ酸塩ガラス、ケイ酸塩ガラス、リン酸ガラス、ランタン系ガラス等の光学ガラスが挙げられる。
【００６３】
次に、滴下した溶融ガラス滴２０を、下型１０の上で冷却固化する（工程Ｓ１０３）（図６参照）。下型１０の上で所定時間放置することによって、溶融ガラス滴２０は下型１０や周囲のエアーへの放熱によって冷却され、固化する。被覆層１３の表面１４のうち溶融ガラス滴２０と接触する領域は、所定の表面粗さに粗面化されているため、固化したガラスゴブ２７にエアー溜まりは発生しない。
【００６４】
その後、固化したガラスゴブ２７を回収し（工程Ｓ１０４）、ガラスゴブ製造が完成する。ガラスゴブ２７の回収は、例えば、真空吸着を利用した公知の回収装置等を用いて行うことができる。更に引き続いてガラスゴブ２７の製造を行う場合は、工程Ｓ１０２以降の工程を繰り返せばよい。
【００６５】
なお、本実施形態の製造方法により製造されたガラスゴブ２７は、リヒートプレス法のガラスプリフォーム（ゴブプリフォーム）として、各種精密光学素子の製造に用いることができる。
【００６６】
（ガラス成形体の製造方法）
本発明のガラス成形体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、ガラス成形体の製造方法の一例を示すフローチャートである。また、図８、図９は本実施形態で用いるガラス成形体の製造装置を示す模式図（断面図）である。図８は滴下された溶融ガラス滴を下型で受ける工程（工程Ｓ２０３）における状態を、図９は、受けた溶融ガラス滴を下型と上型とで加圧する工程（工程Ｓ２０５）における状態を、それぞれ示している。
【００６７】
図８及び図９に示す下型１０は、図５及び図６で説明したものと同じである。一方、上型３０は、下型１０の基材１１と同様の材質からなり、溶融ガラス滴２０を加圧するための成形面３２を有している。下型１０とは異なり、エアー溜まりを防止するために被覆層を設けたり、表面を粗面化したりする必要はない。しかし、ガラスとの融着を防止する目的で、成形面３２に、貴金属元素などを含む被覆層を設けてもよい。
【００６８】
下型１０は、図示しない駆動手段により、滴下ノズル２６の下方で溶融ガラス滴２０を受けるための位置（滴下位置Ｐ１）と、上型３０と対向して溶融ガラス滴２０を加圧成形するための位置（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３０は、図示しない駆動手段により、下型１０との間で溶融ガラス滴を加圧する方向（図の上下方向）に移動可能に構成されている。
【００６９】
以下、図７に示すフローチャートに従い、順を追って各工程について説明する。
【００７０】
先ず、下型１０及び上型３０を予め所定温度に加熱しておく（工程Ｓ２０１）。下型１０及び上型３０は、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１０と上型３０とをそれぞれ独立して温度制御することができる構成とすることが好ましい。所定温度とは、上述のガラスゴブの製造方法における工程Ｓ１０１の場合と同様であり、加圧成形によってガラス成形体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１０と上型３０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。
【００７１】
次に、下型１０を滴下位置Ｐ１に移動し（工程Ｓ２０２）、滴下ノズル２６から溶融ガラス滴２０を滴下させる（工程Ｓ２０３）（図８参照）。溶融ガラス滴２０を滴下させる際の条件等については、上述のガラスゴブの製造方法における工程Ｓ１０２の場合と同様である。
【００７２】
次に、下型１０を加圧位置Ｐ２に移動し（工程Ｓ２０４）、上型３０を下方に移動して、下型１０と上型３０とで溶融ガラス滴２０を加圧する（工程Ｓ２０５）（図９参照）。溶融ガラス滴２０は、加圧されている間に下型１０や上型３０との接触面からの放熱によって冷却され、固化する。加圧を解除してもガラス成形体２８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。ガラスの種類や、ガラス成形体の大きさや形状、必要な精度等によるが、通常はガラスのＴｇ近傍の温度まで冷却されていればよい。
【００７３】
溶融ガラス滴２０を加圧するために負荷する荷重は、常に一定であってもよいし、時間的に変化させてもよい。負荷する荷重の大きさは、製造するガラス成形体２８のサイズ等に応じて適宜設定すればよい。また、上型３０を上下移動させる駆動手段に特に制限はなく、エアシリンダ、油圧シリンダ、サーボモータを用いた電動シリンダ等の公知の駆動手段を適宜選択して用いることができる。
【００７４】
上型３０を上方に移動して退避させ、固化したガラス成形体２８を回収し（工程Ｓ２０６）、ガラス成形体の製造が完成する。下型１０の被覆層１３の表面１４は、エッチングによって粗面化されているため、得られたガラス成形体２８にエアー溜まりは発生しない。その後、引き続いてガラス成形体２８の製造を行う場合は、再度、下型１０を滴下位置Ｐ１に移動し（工程Ｓ２０２）、以降の工程を繰り返せばよい。
【００７５】
なお、本発明のガラス成形体の製造方法は、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、ガラス成形体２８を回収する前にガラス成形体２８の形状を検査する工程や、ガラス成形体２８を回収した後に下型１０や上型３０をクリーニングする工程等を設けてもよい。
【００７６】
本発明の製造方法により製造されたガラス成形体は、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。更に、リヒートプレス法のガラスプリフォームとして用いることもできる。
【実施例】
【００７７】
以下、本発明の効果を確認するために行った実施例について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００７８】
（実施例１〜３）
先ず、炭化タングステンを主成分とする超硬材料からなる基材１１に、成形面１２を加工した後、２つのターゲットを用いた二元同時スパッタによって、被覆層１３を成膜した。ターゲットには、白金（９５質量％）とイリジウム（５質量％）からなる合金ターゲット、及び、クロムターゲットを用いた。ターゲット材料と、被覆層１３中の各材料の割合（質量％）を表１に示す。被覆層１３の厚みは、いずれも０．５μｍとした。
【００７９】
その後、被覆層１３をエッチング液に浸漬し、表面１４の粗面化を行った。エッチング液には硝酸第二セリウムアンモンを含んだ市販のクロムエッチング液（ナカライテスク株式会社製  ＥＣＲ−２）を用いた。
【００８０】
エッチング後の被覆層１３の表面１４の算術平均粗さ（Ｒａ）が、それぞれ、０．０１μｍ（実施例１）、０．１μｍ（実施例２）、０．２５μｍ（実施例３）となるように、エッチング時間を調整した。このとき、粗さ曲線要素の平均長（ＲＳｍ）は、それぞれ、０．０３μｍ（実施例１）、０．２５μｍ（実施例２）、０．５μｍ（実施例３）であった。なお、算術平均粗さ（Ｒａ）と粗さ曲線要素の平均長（ＲＳｍ）はＡＦＭ（デジタルインスツルメント社製Ｄ３１００）により測定した。
【００８１】
このような３種類の下型１０を用いて、図７に示すフローチャートに従ってガラス成形体の製造を行った。ガラス成形体の外径は直径７ｍｍ、中心部の厚みは３．５ｍｍとした。ガラス材料にはＴｇが４８０℃のリン酸系ガラスを用いた。滴下ノズル２６の先端付近の温度は１０００℃とし、約１９０ｍｇの溶融ガラス滴２０が滴下するように設定した。また、工程Ｓ２０１における加熱温度は、下型１０が５００℃、上型３０が４５０℃とし、工程Ｓ２０５における加圧の際の荷重は１８００Ｎとした。なお、上型３０には、下型１０と同じ条件で被覆層を形成したものを使用した。ただし、下型１０とは異なり、エッチングによる粗面化は行わなかった。
【００８２】
実施例１〜３の３種類の下型１０で、それぞれ１００個ずつのガラス成形体を作製し、エアー溜まりと、融着の発生の有無を顕微鏡観察により評価した。１００個のガラス成形体のうち、エアー溜まりや融着が発生したものは無く、本発明の効果が確認された。作製条件と評価結果を表１に示す。
【００８３】
【表１】
2010001164.tif 000003
【００８４】
（比較例１）
実施例１〜３と同じ条件で被覆層１３を成膜したが、エッチングによる粗面化を行わずにガラス成形体を作製した。実施例と同様の評価を行ったところ、１００個のガラス成形体全てにエアー溜まりが確認された。作製条件と評価結果を表１に併せて示す。
【００８５】
（比較例２）
ターゲットとして、白金（９５質量％）とイリジウム（５質量％）からなる合金ターゲットのみを用いて被覆層を成膜し、実施例３と同じ条件でエッチングを行った。しかし、被覆層が貴金属のみからなるため、表面１４の算術平均粗さ（Ｒａ）はエッチングによって殆ど変化しなかった。実施例１〜３と同様にガラス成形体を作製して評価を行ったところ、１００個のガラス成形体全てにエアー溜まりが確認された。作製条件と評価結果を表１に併せて示す。
【００８６】
（比較例３）
ターゲットとして、クロムターゲットのみを用いて被覆層を成膜し、実施例１〜３と同じエッチング液を用いて粗面化を行った。被覆層１３の表面１４の算術平均粗さ（Ｒａ）は０．１μｍ、粗さ曲線要素の平均長（ＲＳｍ）は０．２５μｍであった。実施例１〜３と同様にガラス成形体を作製して評価を行ったところ、６個のガラス成形体に融着が確認された。作製条件と評価結果を表１に併せて示す。
【００８７】
（実施例４〜６）
ターゲットとして、白金（９０質量％）と金（１０質量％）からなる合金ターゲット、及び、窒化クロムターゲットを用いて、実施例１〜３と同様に、エッチング時間の異なる３種類の下型を用意した。
【００８８】
用意した３種類の下型で、それぞれ１００個ずつのガラス成形体を作製し、エアー溜まりと、融着の発生の有無を顕微鏡観察により評価したところ、エアー溜まりや融着が発生したものは無く、本発明の効果が確認された。作製条件と評価結果を表２に示す。
【００８９】
【表２】
2010001164.tif 000004
【００９０】
（比較例４）
実施例４〜６と同じ条件で被覆層１３を成膜したが、エッチングによる粗面化を行わずにガラス成形体を作製した。実施例と同様の評価を行ったところ、１００個のガラス成形体全てにエアー溜まりが確認された。作製条件と評価結果を表２に併せて示す。
【００９１】
（比較例５）
ターゲットとして、白金（９０質量％）と金（１０質量％）からなる合金ターゲットのみを用いて被覆層を成膜し、実施例６と同じ条件でエッチングを行った。しかし、被覆層が貴金属のみからなるため、表面１４の算術平均粗さ（Ｒａ）はエッチングによって殆ど変化しなかった。実施例４〜６と同様にガラス成形体を作製して評価を行ったところ、１００個のガラス成形体全てにエアー溜まりが確認された。作製条件と評価結果を表２に併せて示す。
【００９２】
（比較例６）
ターゲットとして、窒化クロムターゲットのみを用いて被覆層を成膜し、実施例４〜６と同じエッチング液を用いて粗面化を行った。被覆層１３の表面１４の算術平均粗さ（Ｒａ）は０．１μｍ、粗さ曲線要素の平均長（ＲＳｍ）は０．２５μｍであった。実施例４〜６と同様にガラス成形体を作製して評価を行ったところ、５個のガラス成形体に融着が確認された。作製条件と評価結果を表２に併せて示す。
【００９３】
（実施例７〜９）
ターゲットとして、銀ターゲット、及び、酸化チタンターゲットを用いて被覆層１３を成膜した後、エッチングによって粗面化を行い、エッチング時間の異なる３種類の下型を用意した。エッチング液には、フッ酸（ｘｘｍｏｌ％）を用いた。
【００９４】
用意した３種類の下型で、それぞれ１００個ずつのガラス成形体を作製し、エアー溜まりと、融着の発生の有無を顕微鏡観察により評価したところ、エアー溜まりや融着が発生したものは無く、本発明の効果が確認された。作製条件と評価結果を表３に示す。
【００９５】
【表３】
2010001164.tif 000005
【００９６】
（比較例７）
実施例７〜９と同じ条件で被覆層１３を成膜したが、エッチングによる粗面化を行わずにガラス成形体を作製した。実施例と同様の評価を行ったところ、１００個のガラス成形体全てにエアー溜まりが確認された。作製条件と評価結果を表３に併せて示す。
【００９７】
（比較例８）
ターゲットとして、銀ターゲットのみを用いて被覆層を成膜し、実施例９と同じ条件でエッチングを行った。しかし、被覆層が貴金属のみからなるため、表面１４の算術平均粗さ（Ｒａ）はエッチングによって殆ど変化しなかった。実施例７〜９と同様にガラス成形体を作製して評価を行ったところ、１００個のガラス成形体全てにエアー溜まりが確認された。作製条件と評価結果を表３に併せて示す。
【００９８】
（比較例９）
ターゲットとして、酸化チタンターゲットのみを用いて被覆層を成膜し、実施例７〜９と同じエッチング液を用いて粗面化を行った。被覆層１３の表面１４の算術平均粗さ（Ｒａ）は０．１μｍ、粗さ曲線要素の平均長（ＲＳｍ）は０．２５μｍであった。実施例７〜９と同様にガラス成形体を作製して評価を行ったところ、７個のガラス成形体に融着が確認された。作製条件と評価結果を表３に併せて示す。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明の下型の製造工程の一例を模式的に示す図である。
【図２】下型１０に滴下された溶融ガラス滴２０の状態を示す断面図である。
【図３】図２（ｂ）のＡ部を拡大して示した模式図である。
【図４】本発明のガラスゴブの製造方法の一例を示すフローチャートである。
【図５】ガラスゴブの製造装置（工程Ｓ１０２における状態）を示す模式図である。
【図６】ガラスゴブの製造装置（工程Ｓ１０３における状態）を示す模式図である。
【図７】本発明のガラス成形体の製造方法の一例を示すフローチャートである。
【図８】ガラス成形体の製造装置（工程Ｓ２０３における状態）を示す模式図である。
【図９】ガラス成形体の製造装置（工程Ｓ２０５における状態）を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１００】
１０  下型
１１  基材
１２  受け面（成形面）
１３  被覆層
１４  表面
２０  溶融ガラス滴
２１  凹部
２３  隙間
２５  溶融槽
２６  滴下ノズル
２７  ガラスゴブ
２８  ガラス成形体
３０  上型
３２  成形面
Ｐ１  滴下位置
Ｐ２  加圧位置
【図１】
2010001164.tif 000006
【図２】
2010001164.tif 000007
【図３】
2010001164.tif 000008
【図４】
2010001164.tif 000009
【図５】
2010001164.tif 000010
【図６】
2010001164.tif 000011
【図７】
2010001164.tif 000012
【図８】
2010001164.tif 000013
【図９】
2010001164.tif 000014