(57)【要約】【課題】表面の凹凸の小さい下型を用いても空気溜まりの発生を抑制することができ、表面粗さの小さいガラスゴブやガラス成形体を製造することができる製造方法を提供する。【解決手段】下型の周囲に、数平均分子量が大気よりも小さい低分子量ガス雰囲気を形成する。溶融ガラス滴を滴下し、形成した低分子量ガス雰囲気の中で、溶融ガラス滴を下型で受ける。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
滴下した溶融ガラス滴を下型で受けて冷却するガラスゴブの製造方法において、
前記下型の周囲に、数平均分子量が大気よりも小さい低分子量ガス雰囲気を形成し、
前記低分子量ガス雰囲気で、前記溶融ガラス滴を受けることを特徴とするガラスゴブの製造方法。
【請求項２】
前記低分子量ガス雰囲気を形成するガスは、ヘリウムガスを含むことを特徴とする請求項１に記載のガラスゴブの製造方法。
【請求項３】
前記低分子量ガス雰囲気を形成するガスは、数平均分子量が１４以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載のガラスゴブの製造方法。
【請求項４】
滴下した溶融ガラス滴を下型で受け、受けた溶融ガラス滴を、該下型と上型とで加圧成形するガラス成形体の製造方法において、
前記下型の周囲に、数平均分子量が大気よりも小さい低分子量ガス雰囲気を形成し、
前記低分子量ガス雰囲気で、前記溶融ガラス滴を受けることを特徴とするガラス成形体の製造方法。
【請求項５】
前記低分子量ガス雰囲気を形成するガスは、ヘリウムガスを含むことを特徴とする請求項４に記載のガラス成形体の製造方法。
【請求項６】
前記低分子量ガス雰囲気を形成するガスは、数平均分子量が１４以下であることを特徴とする請求項４又は５に記載のガラス成形体の製造方法。
【請求項７】
前記低分子量ガス雰囲気で、前記加圧成形を行うことを特徴とする請求項４〜６のうちいずれか１項に記載のガラス成形体の製造方法。
【請求項８】
溶融ガラス滴を受ける下型を有し、該下型で受けた溶融ガラス滴を冷却してガラスゴブを製造するガラスゴブの製造装置において、
前記下型を内部に含むチャンバと、
前記チャンバの内部に、数平均分子量が大気よりも小さい低分子量ガス雰囲気を形成する手段と、を備えることを特徴とするガラスゴブの製造装置。
【請求項９】
溶融ガラス滴を受ける下型と、該下型と共に溶融ガラス滴を加圧する上型とを有し、該下型で受けた溶融ガラス滴を加圧成形してガラス成形体を製造するガラス成形体の製造装置において、
前記下型を内部に含むチャンバと、
前記チャンバの内部に、数平均分子量が大気よりも小さい低分子量ガス雰囲気を形成する手段と、を備えることを特徴とするガラス成形体の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラスゴブの製造方法、ガラス成形体の製造方法、ガラスゴブの製造装置及びガラス成形体の製造装置に関し、より詳しくは、滴下した溶融ガラス滴を下型で受けて製造するガラスゴブの製造方法、ガラス成形体の製造方法、ガラスゴブの製造装置及びガラス成形体の製造装置に関する。
【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が広く用いられている。
【０００３】
このようなガラス成形体の製造方法の１つとして、予め所定質量及び形状を有するガラスプリフォームを作製し、該ガラスプリフォームを成形金型とともにガラスが変形可能な温度まで加熱して加圧成形する方法（以下、「リヒートプレス法」ともいう）が知られている。
【０００４】
このようなリヒートプレス法に用いるガラスプリフォームは、従来、研削・研磨等の機械加工によって製造されてきたが、機械加工によるガラス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、滴下ノズル等より滴下した溶融ガラス滴を下型で受けてガラスゴブを作製し、そのまま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、ガラス成形体の別の製造方法として、滴下した溶融ガラス滴を下型で受け、受けた溶融ガラス滴を、下型と上型とにより加圧成形してガラス成形体を得る方法（以下、「液滴成形法」ともいう）が提案されている。この方法は、成形金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。
【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際、滴下した溶融ガラス滴を下型で受けると、製造されたガラスゴブやガラス成形体の下面（下型との接触面）に、空気溜まりが残存してしまうという問題があった。この問題を、図１０を用いて説明する。
【０００７】
図１０は、従来の方法により下型１１で受けた溶融ガラス滴５０の状態を示す模式図である。図１０（ａ）は、溶融ガラス滴５０を受ける際に、溶融ガラス滴５０が下型１１に衝突した瞬間の状態を、図１０（ｂ）は、その後、溶融ガラス滴５０が表面張力によって変形した後の状態を示している。
【０００８】
図１０（ａ）に示すように、下型１１に衝突した瞬間の溶融ガラス滴５０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５０には、下面（下型１１との接触面）の中心付近に、直径数十μｍ〜数百μｍ程度の微小な凹部５１が生じる。凹部５１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５０が下型１１に衝突する際、最初に下型１１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生じるのではないかと考えられる。
【０００９】
溶融ガラス滴５０は、その後、図１０（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、溶融ガラス滴５０の下面と下型１１の表面とが密着して、凹部５１の中に溜まった空気の逃げ道が無くなるため、凹部５１は消滅することなく空気溜まりとして残存してしまう。
【００１０】
この問題に対応するため、下型の表面を粗面化（Ｒｍａｘが０．０５μｍ〜０．２μｍ）して、溶融ガラス滴の凹部に入り込んだ空気の流路を確保することで空気溜まりが残存すること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）。
【００１１】
また、粗面化した下地面（Ｒａが０．００５μｍ〜０．０５μｍ）の上に、溶解層を含んだ被覆層を形成することで、空気溜まりを防止すると共に再生を容易と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】
【００１２】
特許文献１や２に記載された方法のように、下型の表面を粗面化する方法によって空気溜まりを防止するためには、下型の表面に十分な高さの凹凸を形成しておかなければならない。そのため、最終的に得られたガラスゴブやガラス成形体の下面は、下型の表面の凹凸の転写によって、表面粗さが大きくなってしまうという問題があった。
【００１３】
特に、製造されたガラス成形体等を光学素子として用いる場合には、このような表面粗さに起因する表面の曇りやフレアの発生などによって光学性能が大きな影響を受ける場合があり解決が望まれていた。更に、得られたガラスゴブやガラス成形体をリヒートプレス用のガラスプリフォームとして用いる場合であっても、このように大きな表面粗さを解消するためには、より長時間の成形が必要となり、製造コストアップの要因となっていた。
【００１４】
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、表面の凹凸の小さい下型を用いても空気溜まりの発生を抑制することができ、表面粗さの小さいガラスゴブやガラス成形体を製造することができる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】
【００１５】
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。
【００１６】
１．  滴下した溶融ガラス滴を下型で受けて冷却するガラスゴブの製造方法において、
前記下型の周囲に、数平均分子量が大気よりも小さい低分子量ガス雰囲気を形成し、
前記低分子量ガス雰囲気で、前記溶融ガラス滴を受けることを特徴とするガラスゴブの製造方法。
【００１７】
２．  前記低分子量ガス雰囲気を形成するガスは、ヘリウムガスを含むことを特徴とする前記１に記載のガラスゴブの製造方法。
【００１８】
３．  前記低分子量ガス雰囲気を形成するガスは、数平均分子量が１４以下であることを特徴とする前記１又は２に記載のガラスゴブの製造方法。
【００１９】
４．  滴下した溶融ガラス滴を下型で受け、受けた溶融ガラス滴を、該下型と上型とで加圧成形するガラス成形体の製造方法において、
前記下型の周囲に、数平均分子量が大気よりも小さい低分子量ガス雰囲気を形成し、
前記低分子量ガス雰囲気で、前記溶融ガラス滴を受けることを特徴とするガラス成形体の製造方法。
【００２０】
５．  前記低分子量ガス雰囲気を形成するガスは、ヘリウムガスを含むことを特徴とする前記４に記載のガラス成形体の製造方法。
【００２１】
６．  前記低分子量ガス雰囲気を形成するガスは、数平均分子量が１４以下であることを特徴とする前記４又は５に記載のガラス成形体の製造方法。
【００２２】
７．  前記低分子量ガス雰囲気で、前記加圧成形を行うことを特徴とする前記４〜６のうちいずれか１項に記載のガラス成形体の製造方法。
【００２３】
８．  溶融ガラス滴を受ける下型を有し、該下型で受けた溶融ガラス滴を冷却してガラスゴブを製造するガラスゴブの製造装置において、
前記下型を内部に含むチャンバと、
前記チャンバの内部に、数平均分子量が大気よりも小さい低分子量ガス雰囲気を形成する手段と、を備えることを特徴とするガラスゴブの製造装置。
【００２４】
９．  溶融ガラス滴を受ける下型と、該下型と共に溶融ガラス滴を加圧する上型とを有し、該下型で受けた溶融ガラス滴を加圧成形してガラス成形体を製造するガラス成形体の製造装置において、
前記下型を内部に含むチャンバと、
前記チャンバの内部に、数平均分子量が大気よりも小さい低分子量ガス雰囲気を形成する手段と、を備えることを特徴とするガラス成形体の製造装置。
【発明の効果】
【００２５】
本発明においては、数平均分子量が大気よりも小さい低分子量ガス雰囲気で溶融ガラス滴を受けることから、下型との衝突の際に形成された凹部の中のガスは、溶融ガラス滴が変形する過程で容易に移動して外部に排出される。従って、表面の凹凸の小さい下型を用いても空気溜まりの発生を抑制することができ、表面粗さの小さいガラスゴブやガラス成形体を製造することができる。
【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】
（第１の実施形態）
先ず、第１の実施形態であるガラスゴブの製造装置及び製造方法について図１〜図３を参照しながら説明する。図１は、本実施形態におけるガラスゴブの製造方法のフローチャートである。また、図２、図３は本実施形態におけるガラスゴブの製造装置１０の模式図である。図２は下型で溶融ガラス滴を受ける工程（Ｓ１０３）における状態を、図３は、受けた溶融ガラス滴を冷却・固化する工程（Ｓ１０４）における状態を、それぞれ示している。
【００２８】
図２、図３に示すガラスゴブの製造装置１０は、滴下ノズル３１から滴下した溶融ガラス滴５０を受けるための下型１１と、下型１１を内部に含むチャンバ１２とを備えている。また、チャンバ１２の内部に、数平均分子量が大気よりも小さい低分子量ガス雰囲気を形成する手段として、ガス導入バルブ１３と、ガスボンベ１４とを備えている。
【００２９】
下型１１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１１の内部に埋め込んで使用するカートリッジヒータや、下型１１の外側に接触させて使用するシート状のヒータ、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。
【００３０】
本発明においては、数平均分子量が大気よりも小さい低分子量ガス雰囲気で溶融ガラス滴を受けることから、下型１１の表面を粗面化して大きな凹凸を形成しておく必要はない。そのため、下型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して選択する必要はなく、成形金型の材料として公知の材料の中から適宜選択して用いることができる。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。
【００３１】
また、下型１１の耐久性向上や溶融ガラス滴５０との融着防止などのため、表面に被覆層を設けておくことも好ましい。被覆層の材料にも特に制限はなく、例えば、種々の金属（クロム、アルミニウム、チタン等）、窒化物（窒化クロム、窒化アルミニウム、窒化チタン、窒化硼素等）、酸化物（酸化クロム、酸化アルミニウム、酸化チタン等）等を用いることができる。
【００３２】
中でも、クロム、アルミニウム、及びチタンのうち少なくとも１つの元素を含む被覆層を設けておくことが特に好ましい。これらの元素を含んだ膜は、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。クロム、アルミニウム、チタンの酸化物は、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】
被覆層の成膜方法にも制限はなく、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、真空蒸着、スパッタ、ＣＶＤ等が挙げられる。
【００３４】
滴下ノズル３１は、溶融ガラスを貯留する溶融槽に接続されている。ヒータ３２で滴下ノズル３１を加熱することによって、先端部から溶融ガラス滴５０が滴下する。溶融槽は、チャンバ１２の内部に配置してもよいし、チャンバ１２の外部に配置してもよい。溶融槽をチャンバ１２の外部に配置する場合は、内部に配置する場合に比べてチャンバ１２を小型化できるというメリットがある。
【００３５】
次に、本実施形態のガラスゴブの製造方法について、図１に示すフローチャートに従って各工程を順に説明する。
【００３６】
先ず、下型１１を予め所定温度に加熱しておく（工程Ｓ１０１）。下型１１の温度が低すぎると、ガラスゴブの下面（下型１１との接触面）に大きなしわが発生しやすく、また、急速に冷却されることによってワレやカン（クラック）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１１との間に融着が発生しやすく、下型１１の寿命が短くなるおそれがある。実際には、ガラスの種類や、形状、大きさ、下型１１の材質、大きさ、ヒータや温度センサの位置等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、使用するガラスのガラス転移温度をＴｇとすると、Ｔｇ−１００℃からＴｇ＋１００℃程度の温度に設定することが好ましい。
【００３７】
次に、ガスボンベ１４に接続されたガス導入バルブ１３を開いてチャンバ１２に低分子量ガスを導入し、下型１１の周囲に低分子量ガス雰囲気を形成する（工程Ｓ１０２）。ここで、低分子量ガス雰囲気とは、数平均分子量が大気よりも小さいガスによって形成される雰囲気をいう。
【００３８】
地表付近の大気の成分は、窒素ガスが７８ｖｏｌ％（分子量：２８）、酸素ガスが２１ｖｏｌ％（分子量：３２）、アルゴンガスが１ｖｏｌ％（分子量：４０）であるため、大気の数平均分子量は、次式の通り、約２９となる。
【００３９】
大気の数平均分子量＝２８×０．７８＋３２×０．２１＋４０×０．０１
＝約２９
本実施形態では、低分子量ガスをチャンバ１２に導入し、下型１１の周囲の領域に数平均分子量が大気（分子量：２９）よりも小さい低分子量ガス雰囲気を形成する。チャンバ１２に導入する低分子量ガスとしては、例えば、水素ガス（分子量：２）、ヘリウムガス（分子量：４）、ネオンガス（分子量：２０）や、これらの混合ガス等が挙げられる。中でも、ヘリウムガスは、分子量が非常に小さく、また安全で取り扱いが容易なため、特に好ましく用いることができる。混合ガスの場合には、数平均分子量が大気よりも小さければよく、酸素ガスやアルゴンガスなど分子量の大きいガスを含んでいてもよい。
【００４０】
一般的に、分子量が小さいガスほど、微小な隙間を容易に移動することができる。そのため、低分子量ガス雰囲気で溶融ガラス滴５０を受けると、下型１１との衝突の際に溶融ガラス滴５０の下面に形成された凹部の中のガスは、溶融ガラス滴が変形する過程で容易に移動して外部に排出され、空気溜まりの発生を抑制することができる。
【００４１】
低分子量ガス雰囲気を形成するガスは、数平均分子量が小さいほど空気溜まりの発生を抑える効果が高い。表面粗さの小さいガラスゴブを得るという観点からは、数平均分子量が１４以下であることが好ましく、９以下であることが特に好ましい。一方、数平均分子量を４未満にするためには、水素ガスを用いる必要があるが、安全対策が必要となり取り扱いが不便となる。そのため、低分子量ガス雰囲気を形成するガスは、数平均分子量が４〜１４であることが好ましく、４〜９であることが特に好ましい。
【００４２】
このような低分子量ガス雰囲気としては、ヘリウムガス１００％の雰囲気（分子量：４）のほか、ヘリウムガス８０％と大気２０％の混合ガス雰囲気（数平均分子量：９）や、ヘリウムガス６０％と大気４０％の混合ガス雰囲気（数平均分子量：１４）などが挙げられる。
【００４３】
また、チャンバ１２に減圧ポンプを接続し、低分子量ガスを導入する前に、チャンバ１２の内部を減圧する工程を設けることも好ましい。チャンバ１２を減圧してから低分子量ガスを導入することにより、数平均分子量の小さい低分子量ガス雰囲気を、より効率的に形成することができる。
【００４４】
なお、下型を加熱する工程（Ｓ１０１）と、低分子量ガス雰囲気を形成する工程（Ｓ１０２）の順序はこれに限定されるものではなく、工程Ｓ１０２の後に工程Ｓ１０１を行ってもよいし、工程Ｓ１０１と工程Ｓ１０２とを同時に行ってもよい。
【００４５】
次に、滴下した溶融ガラス滴５０を下型１１で受ける（工程Ｓ１０３）。下型１１の上方に設けられた滴下ノズル３１は、溶融ガラスを貯留する溶融槽に接続されている。ヒータ３２で滴下ノズル３１を加熱すると、溶融ガラスが自重によって滴下ノズル３１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、滴下ノズル３１から自然に分離し、一定質量の溶融ガラス滴５０が下方に滴下する（図２参照）。
【００４６】
滴下する溶融ガラス滴５０の質量は滴下ノズル３１の先端部の外径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、滴下ノズル３１の内径、長さ、加熱温度などによってガラス滴の滴下間隔を調整することができる。従って、これらの条件を適切に設定することで、所望の質量の溶融ガラス滴を所望の間隔で滴下させることが可能である。
【００４７】
滴下した溶融ガラス滴５０は、低分子量ガス雰囲気の中で受ける。そのため、下型１１との衝突の際に溶融ガラス滴５０の下面に形成された凹部の中のガスは、溶融ガラス滴が変形する過程で容易に移動して外部に排出され、空気溜まりの発生を抑制することができる。
【００４８】
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。
【００４９】
次に、受けた溶融ガラス滴５０を、下型１１の上で冷却・固化する（工程Ｓ１０４）。下型１１の上で所定時間放置することによって、溶融ガラス滴５０は下型１１への放熱等によって冷却され、固化してガラスゴブ５２となる（図３参照）。
【００５０】
その後、固化したガラスゴブ５２を回収し（工程Ｓ１０５）、ガラスゴブ５２の製造が完成する。更に引き続いてガラスゴブ５２の製造を行う場合は、工程Ｓ１０３以降の工程を繰り返せばよい。
【００５１】
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５２は、リヒートプレス法による各種精密光学素子の製造に用いるガラスプリフォームなどとして使用することができる。
【００５２】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態であるガラスゴブの製造装置及び製造方法について、図４〜図６を参照しながら説明する。図４は、本実施形態におけるガラスゴブの製造方法のフローチャートである。また、図５、図６は本実施形態におけるガラスゴブの製造装置１０の模式図である。図５はチャンバに低分子量ガス雰囲気を形成する工程（Ｓ２０２）における状態を、図６は、滴下した溶融ガラス滴を下型で受ける工程（Ｓ２０４）における状態を、それぞれ示している。
【００５３】
図５、図６に示すガラスゴブの製造装置１０は、滴下ノズル３１から滴下した溶融ガラス滴５０を受けるための下型１１と、下型１１を内部に含むチャンバ１２とを備えている。また、チャンバ１２の内部に、数平均分子量が大気よりも小さい低分子量ガス雰囲気を形成する手段として、ガス導入バルブ１３と、ガスボンベ１４とを備えている。
【００５４】
本実施形態のガラスゴブの製造装置１０は、上述の第１の実施形態（図２、図３）の場合と異なり、滴下ノズル３１をチャンバ１２の内部に含まず、滴下ノズル３１から滴下した溶融ガラス滴５０をチャンバ１２の内部に導入するための開口１６と、開口１６を開閉するためのシャッタ１５を備えている。このように、滴下ノズル３１をチャンバ１２の内部に含まない構成とすることで、チャンバ１２を非常に小型化することができ、低分子量ガス雰囲気の形成を効率的に行うことができるという利点がある。
【００５５】
次に、本実施形態のガラスゴブの製造方法について、図４に示すフローチャートに従って各工程を順に説明する。なお、上述の第１の実施形態の場合と同様の工程については詳細な説明を省略する。
【００５６】
先ず、下型１１を予め所定温度に加熱しておく（工程Ｓ２０１）。加熱の条件等については、第１の実施形態の工程Ｓ１０１と同様である。
【００５７】
次に、チャンバ１２に低分子量ガス雰囲気を形成する（工程Ｓ２０２）。この際、シャッタ１５によって、チャンバ１２の開口１６は閉じた状態にしておく（図５参照）。第１の実施形態の場合に比べてチャンバ１２の容積が非常に小さいため、低分子量ガス雰囲気の形成を効率的に行うことができる。なお、チャンバ１２の開口１６は、必ずしも完全に密閉されている必要はなく、低分子量ガスを導入することによって、下型１１の周囲に低分子量ガス雰囲気を形成することができればよい。形成する低分子量ガス雰囲気の詳細については、第１の実施形態の場合と同様である。
【００５８】
次に、シャッタ１５を移動して開口１６を開き（工程Ｓ２０３）、溶融ガラス滴５０を滴下して下型１１で受ける（工程Ｓ２０４）（図６参照）。このように、溶融ガラス滴５０の滴下のタイミングに合わせて開口１６を開くことで、下型１１の周囲に形成した低分子量ガス雰囲気が破壊される前に、チャンバ１２の内部に溶融ガラス滴５０を導入することができ、低分子量ガス雰囲気で溶融ガラス滴５０を受けることができる。そのため、ガラスゴブの下面に空気溜まりが発生することを抑制することができる。溶融ガラス滴５０が開口１６を通過した後は、再びシャッタ１５を移動して開口１６を閉じる（工程Ｓ２０５）。
【００５９】
なお、開口１６を開く工程（Ｓ２０３）と、溶融ガラス滴５０を滴下する工程（Ｓ２０４）の順序は、これに限定されるものではなく、溶融ガラス滴５０の滴下のタイミングに合わせて開口１６を開くことができればよい。例えば、溶融ガラス滴５０の滴下を検知するセンサを設けておき、溶融ガラス滴５０の滴下が検知されると直ちにシャッタ１５を移動して開口１６を開く方法を用いてもよい。また、溶融ガラス滴５０の滴下の間隔に合わせた所定の間隔ごとに開閉を繰り返す方法でもよい。この方法の場合にも、シャッタ１５の移動と、溶融ガラス滴５０の滴下の順序に制限はなく、シャッタ１５を移動してから溶融ガラス滴５０を滴下してもよいし、先に溶融ガラス滴５０を滴下してからシャッタ１５を移動してもよい。
【００６０】
次に、受けた溶融ガラス滴５０を、下型１１の上で冷却・固化し（工程Ｓ２０６）、得られたガラスゴブを回収して（工程Ｓ２０７）、ガラスゴブの製造が完成する。更に引き続いてガラスゴブの製造を行う場合は、工程Ｓ２０３以降の工程を繰り返せばよい。
【００６１】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態であるガラス成形体の製造装置及び製造方法について、図７〜図９を参照しながら説明する。図７は、本実施形態におけるガラス成形体の製造方法を示すフローチャートである。また、図８、図９は本実施形態におけるガラス成形体の製造装置２０の模式図である。図８は溶融ガラス滴を下型で受ける工程（Ｓ３０４）における状態を、図９は、受けた溶融ガラス滴を加圧する工程（Ｓ３０６）における状態を、それぞれ示している。
【００６２】
図８、図９に示すガラス成形体の製造装置２０は、溶融ガラス滴を受けるための下型１１と、下型１１と共に溶融ガラス滴を加圧するための上型１７とを、チャンバ１２の内部に備えている。また、チャンバ１２の内部に、数平均分子量が大気よりも小さい低分子量ガス雰囲気を形成する手段として、ガス導入バルブ１３と、ガスボンベ１４とを備えている。
【００６３】
下型１１は、図示しない駆動手段により、溶融ガラス滴を受けるための位置（滴下位置Ｐ１）と、溶融ガラス滴を加圧するための位置（加圧位置Ｐ２）との間で移動可能に構成されている。一方、上型１７は、図示しない駆動手段により、下型１１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。
【００６４】
また、下型１１及び上型１７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１１と上型１７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。
【００６５】
図８、図９に示すガラス成形体の製造装置２０は、上型１７がチャンバ１２の内部に配置され、下型１１で溶融ガラス滴を受ける工程（Ｓ３０４）と、溶融ガラス滴を加圧する工程（Ｓ３０６）とを、いずれも同一のチャンバ１２の内部で行えるように構成されている。このような構成とすることで、チャンバ１２の内部に所定の低分子量ガス雰囲気を形成した状態で、多数のガラス成形体を繰り返し製造することができるため、多数のガラス成形体を効率よく製造することができる。
【００６６】
もっとも、上型１７をチャンバ１２の内部に配置し、溶融ガラス滴の加圧をチャンバ１２の内部で行うことは、必ずしも必須の要件ではない。チャンバ１２の内部に下型１１が配置され、低分子量ガス雰囲気で溶融ガラス滴を受けることができるように構成されていれば、空気溜まりの発生を抑止する効果を得ることができる。例えば、上型１７をチャンバ１２の外部に配置し、溶融ガラス滴を受けた下型１１がチャンバ１２の外側に移動して、溶融ガラス滴を加圧する構成としてもよい。このような構成とすることで、チャンバ１２を小型化することができると共に、製造したガラス成形体をその都度回収してすぐに次工程に送ることができるという利点がある。
【００６７】
滴下ノズル３１は、チャンバ１２の外部に配置された溶融槽に接続されている。ヒータ３２で滴下ノズル３１を加熱することによって、滴下ノズル３１の先端部から溶融ガラス滴５０が滴下する。また、滴下ノズル３１の下方には、滴下ノズル３１から滴下した溶融ガラス滴５０の一部を分離して微小化するための、貫通細孔２２を有する微小化部材２１を備えている。
【００６８】
次に、本実施形態のガラス成形体の製造方法について、図７に示すフローチャートに従って各工程を順に説明する。なお、上述の第１の実施形態、第２の実施形態と同様の工程については詳細な説明を省略する。
【００６９】
先ず、下型１１及び上型１７を予め所定温度に加熱しておく（工程Ｓ３０１）。所定温度とは、第１の実施形態の工程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１１と上型１７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。
【００７０】
次に、ガスボンベ１４に接続されたガス導入バルブ１３を開いてチャンバ１２に低分子量ガスを導入し、下型１１の周囲に低分子量ガス雰囲気を形成する（工程Ｓ３０２）。本工程の詳細については、第１の実施形態における工程Ｓ１０２と同様である。
【００７１】
次に、下型１１を滴下位置Ｐ１に移動（工程Ｓ３０３）した後、滴下ノズル３１から溶融ガラス滴５０を滴下し、微小化部材２１によって微小化された溶融ガラス滴５４を下型１１で受ける（工程Ｓ３０４）（図６参照）。
【００７２】
本実施形態においては、滴下ノズル３１から滴下した溶融ガラス滴５０を、一旦、貫通細孔２２を有する微小化部材２１に衝突させ、衝突した溶融ガラス滴５０の一部が分離して得られた溶融ガラス滴（微小滴）５４を下型１１で受ける。このように、微小化部材２１を用いることにより、滴下ノズル３１から滴下した溶融ガラス滴５０を下型１１で直接受ける場合よりも、微小なガラス成形体の製造が可能となる。なお、微小化部材２１を用いた溶融ガラスの微小滴の製造方法については、特開２００２−１５４８３４号公報に詳細に記載されている。
【００７３】
もっとも、微小化部材２１による溶融ガラス滴５０の微小化は、本発明において必須の要件ではなく、滴下ノズル３１から滴下した溶融ガラス滴５０を下型１１で直接受けてガラス成形体を製造してもよい。
【００７４】
溶融ガラス滴５４を受ける際、下型１１の周囲には低分子量ガス雰囲気が形成されている。そのため、下型１１との衝突の際に溶融ガラス滴５４の下面に形成された凹部の中のガスは、溶融ガラス滴が変形する過程で容易に移動して外部に排出され、空気溜まりの発生が抑制される。
【００７５】
次に、下型１１を加圧位置Ｐ２に移動し（工程Ｓ３０５）、上型１７を下方に移動して、下型１１と上型１７とで溶融ガラス滴５４を加圧する（工程Ｓ３０６）（図９参照）。溶融ガラス滴５４は、加圧されている間に下型１１や上型１７との接触面からの放熱によって冷却され、固化してガラス成形体５３となる。加圧を解除しても、形成された転写面の形状が崩れない温度まで、ガラス成形体５３が冷却された後、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。
【００７６】
溶融ガラス滴５４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のサイズ等に応じて適宜設定すればよい。また、上型１７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。上型１７を下方に移動する代わりに、下型１１を上方に移動して溶融ガラス滴５４を加圧してもよい。また、上型１７と下型１１の両方を移動して溶融ガラス滴５４を加圧してもよい。
【００７７】
その後、上型１７を上方に移動して退避させ、ガラス成形体５３を回収し（工程Ｓ３０７）、ガラス成形体５３の製造が完成する。その後、引き続いてガラス成形体５３の製造を行う場合は、下型１１を再び滴下位置Ｐ１に移動し（工程Ｓ３０３）、以降の工程を繰り返せばよい。
【００７８】
なお、本実施形態のガラス成形体５３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５３を回収する前にガラス成形体５３の形状を検査する工程や、ガラス成形体５３を回収した後に下型１１や上型１７をクリーニングする工程等を設けてもよい。
【００７９】
本実施形態の製造方法により製造されたガラス成形体５３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。また、ガラス成形体５３を再度加熱してリヒートプレス法により加圧成形することにより各種光学素子を製造することもできる。
【実施例】
【００８０】
（実施例）
図２、図３に示したガラスゴブの製造装置１０を用い、図１に示したフローチャートに従ってガラスゴブ５２を作製した。
【００８１】
ガラス材料はＴｇが５３０℃のリン酸系ガラスを用い、外径がφ６ｍｍの白金製の滴下ノズル３１から滴下し、下型１１で受けた。下型１１の材料には、炭化タングステンを主成分とする超硬材料を用いた。下型１１は溶融ガラス滴を受ける表面の形状を平面とし、研磨条件を変えて算術平均粗さ（Ｒａ）の異なる５種類の下型を用意した。算術平均粗さ（Ｒａ）は、それぞれ、０．００５μｍ（下型ａ）、０．０１μｍ（下型ｂ）、０．０２μｍ（下型ｃ）、０．１μｍ（下型ｄ）、及び０．３μｍ（下型ｅ）であった。なお、算術平均粗さ（Ｒａ）は、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１：２００１において定義される粗さパラメータであり、ＡＦＭ（デジタルインスツルメント社製Ｄ３１００）により測定した。また、下型１１の加熱温度は５７０℃とした。
【００８２】
工程Ｓ１０２でチャンバ１２に導入する低分子量ガスは、ヘリウムガスを用いた。ヘリウムガスを導入する前に、減圧ポンプを用いてチャンバ１２を減圧した。減圧の際の圧力を調整することで、大気とヘリウムガスの混合割合を変化させ、低分子量ガス雰囲気を形成するガスの数平均分子量を、４（実施例１）、９（実施例２）、１４（実施例３）、１６（実施例４）、２０（実施例５）の５通りに調整した。それぞれの条件における、大気とヘリウムガスの混合割合を表１に示す。
【００８３】
実施例１〜５の条件のそれぞれについて、上記５種類の下型を用いてガラスゴブを作製して、空気溜まりの有無を評価した。評価は５０倍の光学顕微鏡により行った。評価結果を表１に併せて示す。表１には、空気溜まりが発生した場合を×、発生しなかった場合を○として記載した。
【００８４】
【表１】
2010001163.tif 000003
【００８５】
表１に示すように、実施例１〜５のいずれの条件においても、算術平均粗さ（Ｒａ）が０．２μｍ以上の下型（下型ｃ、ｄ、ｅ）を用いることで、空気溜まりの発生を防止することができた。特に、低分子量ガス雰囲気を形成するガスの数平均分子量が１４以下である場合（実施例１〜３）には、Ｒａが０．００５μｍの下型（下型ａ）を用いても空気溜まりは発生せず、非常に良好であった。
【００８６】
（比較例）
実施例と異なり、チャンバ１２の減圧とヘリウムガスの導入を行わず、低分子量ガス雰囲気を形成せずにガラスゴブの作製と評価を行った。結果を表１に併せて示す。表１に示すように、低分子量ガス雰囲気を形成せずにガラスゴブを作製した場合、表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が０．３μｍの下型（下型ｅ）を用いなければ、空気溜まりのないガラス成形体を得ることはできなかった。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】第１の実施形態におけるガラスゴブの製造方法のフローチャートである。
【図２】第１の実施形態におけるガラスゴブの製造装置１０の模式図である。
【図３】第１の実施形態におけるガラスゴブの製造装置１０の模式図である。
【図４】第２の実施形態におけるガラスゴブの製造方法のフローチャートである。
【図５】第２の実施形態におけるガラスゴブの製造装置１０の模式図である。
【図６】第２の実施形態におけるガラスゴブの製造装置１０の模式図である。
【図７】第３の実施形態におけるガラス成形体の製造方法のフローチャートである。
【図８】第３の実施形態におけるガラス成形体の製造装置２０の模式図である。
【図９】第３の実施形態におけるガラス成形体の製造装置２０の模式図である。
【図１０】従来の方法により下型で受けた溶融ガラス滴の状態を示す模式図である。
【符号の説明】
【００８８】
１０  ガラスゴブの製造装置
１１  下型
１２  チャンバ
１３  ガス導入バルブ
１４  ガスボンベ
１５  シャッタ
１６  開口
１７  上型
２０  ガラス成形体の製造装置
２１  微小化部材
２２  貫通細孔
３１  滴下ノズル
３２  ヒータ
５０  溶融ガラス滴
５２  ガラスゴブ
５３  ガラス成形体
５４  溶融ガラス滴（微小滴）
Ｐ１  滴下位置
Ｐ２  加圧位置
【図１】
2010001163.tif 000004
【図２】
2010001163.tif 000005
【図３】
2010001163.tif 000006
【図４】
2010001163.tif 000007
【図５】
2010001163.tif 000008
【図６】
2010001163.tif 000009
【図７】
2010001163.tif 000010
【図８】
2010001163.tif 000011
【図９】
2010001163.tif 000012
【図１０】
2010001163.tif 000013