(57)【要約】  加圧成形の際の溶融ガラス滴の温度ばらつきを最小限に抑え、安定した品質のガラス成形体を効率よく製造できるガラス成形体の製造方法、及び、かかる製造方法に用いるガラス成形体の製造装置を提供することを目的とする。下型に向けて上方から溶融ガラス滴を落下させることにより下型に溶融ガラス滴を供給する。落下した溶融ガラス滴が所定位置に到達したことを検知し、検知してから所定時間経過した時に、成形金型で溶融ガラス滴の加圧を開始する。
2008142984.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下型と上型とを有する成形金型を用いて溶融ガラス滴を加圧成形することによりガラス成形体を製造するガラス成形体の製造方法において、
前記下型に向けて上方から前記溶融ガラス滴を落下させることにより前記下型に前記溶融ガラス滴を供給する供給工程と、
落下した前記溶融ガラス滴が所定位置に到達したことを検知する検知工程と、
前記検知工程における検知から所定時間経過した時に、前記成形金型で前記溶融ガラス滴の加圧を開始する加圧工程と、を有することを特徴とするガラス成形体の製造方法。
【請求項２】
前記検知工程は、落下した前記溶融ガラス滴が、前記下型の上方の所定位置を通過したことを検知する工程であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のガラス成形体の製造方法。
【請求項３】
前記検知工程は、前記下型の下部に設けられた荷重センサーにより、前記下型と前記溶融ガラス滴との衝突によって発生する衝撃力を検知する工程であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のガラス成形体の製造方法。
【請求項４】
前記供給工程は、上方から落下した前記溶融ガラス滴を貫通細孔を設けた部材に衝突させ、衝突した前記溶融ガラス滴の一部を前記貫通細孔を通過させて前記下型に供給する工程であることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第３項の何れか１項に記載のガラス成形体の製造方法。
【請求項５】
前記供給工程は、上方から落下した前記溶融ガラス滴を貫通細孔を設けた部材に衝突させ、衝突した前記溶融ガラス滴の一部を前記貫通細孔を通過させて前記下型に供給する工程であり、
前記検知工程は、前記溶融ガラス滴が前記貫通細孔を設けた部材に衝突したことを検知する工程であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のガラス成形体の製造方法。
【請求項６】
前記検知工程における検知から所定時間経過した時に、前記溶融ガラス滴の加圧を終了することを特徴とする請求の範囲第１項乃至第５項の何れか１項に記載のガラス成形体の製造方法。
【請求項７】
発光部と、該発光部から出射した光を受光する受光部とを有する光学式センサーにより、前記溶融ガラス滴が前記所定位置を通過したことを検知することを特徴とする請求の範囲第２項に記載のガラス成形体の製造方法。
【請求項８】
下型と上型とを有する成形金型を有し、溶融ガラス滴を加圧成形してガラス成形体を製造するためのガラス成形体の製造装置において、
前記下型に向けて上方から前記溶融ガラス滴を落下させることにより、前記下型に前記溶融ガラス滴を供給するための供給手段と、
落下した前記溶融ガラス滴が所定位置に到達したことを検知するための検知手段と、
前記検知手段による検知から所定時間経過した時に、前記成形金型で前記溶融ガラス滴の加圧を開始するように前記成形金型の動作を制御する制御手段と、を有することを特徴とするガラス成形体の製造装置。
【請求項９】
請求の範囲第１項乃至第７項の何れか１項に記載のガラス成形体の製造方法により製造したことを特徴とするガラス成形体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種の光学素子等として用いることのできるガラス成形体の製造方法、ガラス成形体の製造装置及び該製造方法で製造したガラス成形体に関する。
【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】
ガラス成形体の製造方法として、従来は、予め所定質量及び形状を有する成形用ガラス素材を作製し、該成形用ガラス素材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た後、成形用ガラス素材を成形金型にて加圧成形する方法（以下、「リヒートプレス法」ともいう）が広く行われてきた。【０００４】
リヒートプレス法によれば、ガラス素材や成形金型の温度を精密に制御しながら加圧成形を行うことができるため、製造したガラス成形体の性能のばらつきを比較的小さく抑えることができる。しかし、この方法は、成形ショット毎にガラス成形体と成形金型の加熱と冷却を繰り返す必要があり、加圧成形の際の温度ばらつきを抑えて再現性よく成形を行うためには、１回の成形に非常に長時間を要するという根本的な問題を有している。【０００５】
一方、別の製造方法として、成形金型を予め所定温度に加熱しておき、成形金型の表面に溶融ガラス滴を供給して、供給された溶融ガラス滴が未だ変形可能な温度にある間に成形金型にて加圧成形する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。このように溶融ガラス滴を加圧成形する方法は、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方法である。【０００６】
更に、微小な溶融ガラス滴を加圧成形して微小なガラス成形体を製造するために、ノズルから落下させた溶融ガラス滴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に供給する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平１−３０８８４０号公報
【特許文献２】特開２００２−１５４８３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１、２に記載された方法は、ノズルから溶融ガラス滴を落下させることにより下型に溶融ガラス滴を供給して加圧成形する方法である。これらの方法において、溶融ガラス滴はノズルの先端に所定量が溜まった時点で自然に落下するものであり、落下間隔はノズルの加熱温度等によってある程度調整することができる。しかし、ノズル周辺の温度や空気の流れ等の外乱に影響され易いため、溶融ガラス滴の落下間隔を完全に一定に保つことは困難である。【０００８】
これらの方法においては、所定温度に加熱された下型に下型よりも高温の溶融ガラス滴が供給されるため、供給された溶融ガラス滴は、下型との接触部分からの放熱によって急速に冷却される。そのため、多数のガラス成形体を繰り返し製造する際に、落下間隔のばらつきによって、溶融ガラス滴が下型に供給されてから加圧成形するまでの時間にばらつきが生じると、加圧成形の際の溶融ガラス滴の温度が大きくばらつくことになる。加圧成形の際の溶融ガラス滴の温度のばらつきは、得られるガラス成形体の品質ばらつきに直結する。【０００９】
また、下型に供給された溶融ガラス滴は、溶融ガラス滴の体積が小さくなるほど急速に冷却が進む。そのため、特許文献２に記載された方法によって作製された微小滴を加圧成形する場合には、加圧成形の際の溶融ガラス滴の温度ばらつきが特に大きく、安定した品質のガラス成形体を製造することが困難であった。【００１０】
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、加圧成形の際の溶融ガラス滴の温度ばらつきを最小限に抑え、安定した品質のガラス成形体を効率よく製造できるガラス成形体の製造方法を提供すること、かかる製造方法に用いる製造装置を提供すること、及び、かかる製造方法で製造したガラス成形体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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。【００１２】
１．  下型と上型とを有する成形金型を用いて溶融ガラス滴を加圧成形することによりガラス成形体を製造するガラス成形体の製造方法において、前記下型に向けて上方から前記溶融ガラス滴を落下させることにより前記下型に前記溶融ガラス滴を供給する供給工程と、落下した前記溶融ガラス滴が所定位置に到達したことを検知する検知工程と、前記検知工程における検知から所定時間経過した時に、前記成形金型で前記溶融ガラス滴の加圧を開始する加圧工程と、を有することを特徴とするガラス成形体の製造方法。【００１３】
２．  前記検知工程は、落下した前記溶融ガラス滴が、前記下型の上方の所定位置を通過したことを検知する工程であることを特徴とする前記１に記載のガラス成形体の製造方法。【００１４】
３．  前記検知工程は、前記下型の下部に設けられた荷重センサーにより、前記下型と前記溶融ガラス滴との衝突によって発生する衝撃力を検知する工程であることを特徴とする前記１に記載のガラス成形体の製造方法。【００１５】
４．  前記供給工程は、上方から落下した前記溶融ガラス滴を貫通細孔を設けた部材に衝突させ、衝突した前記溶融ガラス滴の一部を前記貫通細孔を通過させて前記下型に供給する工程であることを特徴とする前記１乃至３の何れか１項に記載のガラス成形体の製造方法。【００１６】
５．  前記供給工程は、上方から落下した前記溶融ガラス滴を貫通細孔を設けた部材に衝突させ、衝突した前記溶融ガラス滴の一部を前記貫通細孔を通過させて前記下型に供給する工程であり、前記検知工程は、前記溶融ガラス滴が前記貫通細孔を設けた部材に衝突したことを検知する工程であることを特徴とする前記１に記載のガラス成形体の製造方法。【００１７】
６．  前記検知工程における検知から所定時間経過した時に、前記溶融ガラス滴の加圧を終了することを特徴とする前記１乃至５の何れか１項に記載のガラス成形体の製造方法。【００１８】
７．  発光部と、該発光部から出射した光を受光する受光部とを有する光学式センサーにより、前記溶融ガラス滴が前記所定位置を通過したことを検知することを特徴とする前記２に記載のガラス成形体の製造方法。【００１９】
８．  下型と上型とを有する成形金型を有し、溶融ガラス滴を加圧成形してガラス成形体を製造するためのガラス成形体の製造装置において、前記下型に向けて上方から前記溶融ガラス滴を落下させることにより、前記下型に前記溶融ガラス滴を供給するための供給手段と、落下した前記溶融ガラス滴が所定位置に到達したことを検知するための検知手段と、前記検知手段による検知から所定時間経過した時に、前記成形金型で前記溶融ガラス滴の加圧を開始するように前記成形金型の動作を制御する制御手段と、を有することを特徴とするガラス成形体の製造装置。【００２０】
９．  前記１乃至７の何れか１項に記載のガラス成形体の製造方法により製造したことを特徴とするガラス成形体。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、落下した溶融ガラス滴が所定位置に到達したことを検知してから所定時間経過した時に、成形金型で溶融ガラス滴の加圧を開始するため、溶融ガラス滴が下型と接触してから加圧成形が開始されるまでの時間を高い精度で一定に保つことができる。そのため、多数のガラス成形体を繰り返し製造する際、落下間隔にばらつきが生じた場合であっても、加圧成形の際の溶融ガラス滴の温度ばらつきを最小限に抑えることができ、安定した品質のガラス成形体を効率よく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施形態１で用いるガラス成形体の製造装置１０を示す模式図である。
【図２】実施形態１で用いるガラス成形体の製造装置１０を示す模式図である。
【図３】実施形態１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。
【図４】実施形態２で用いるガラス成形体の製造装置２０を示す模式図である。
【図５】実施形態３で用いるガラス成形体の製造装置３０を示す模式図である。
【図６】実施形態３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。
【符号の説明】
【００２３】
１０、２０、３０  ガラス成形体の製造装置
１１、３１  下型
１２、３２  上型
１３  光学式センサー
１３ａ  発光部
１３ｂ  受光部
１４  コントローラ
１５、３５  成形金型
１６  タイマー
２１  荷重センサー
３３  溶融ガラス滴
３４  貫通細孔
３６  貫通細孔３４を設けた部材
４１  ノズル
４２  溶融槽
４３  溶融ガラス滴
Ｐ１  落下位置
Ｐ２  成形位置
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。【００２５】
（実施形態１）
本発明の第１の実施形態であるガラス成形体の製造方法について、図１〜図３を参照しながら説明する。図１及び図２は本実施形態で用いるガラス成形体の製造装置１０を示す模式図である。図１は、ノズルから溶融ガラス滴を落下させて下型に供給する供給工程における状態を、図２は、供給された溶融ガラス滴を成形金型で加圧する加圧工程における状態を、それぞれ示している。また、図３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。【００２６】
図１及び図２に示すガラス成形体の製造装置１０は、下型１１と上型１２とを有し、溶融ガラス滴４３を加圧成形するための成形金型１５を有している。また、下型１１に溶融ガラス滴４３を供給するための供給手段として、溶融状態のガラス４４を貯留する溶融槽４２と、その下部に設けられたノズル４１とを有している。下型１１は、図示しない駆動手段により、ノズル４１の下方で溶融ガラス滴４３を受けるための位置（落下位置Ｐ１）と、上型１２と対向して溶融ガラス滴４３を加圧成形するための位置（成形位置Ｐ２）との間で移動可能に構成されている。また上型１２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。【００２７】
ガラス成形体の製造装置１０は、更に、落下した溶融ガラス滴４３が所定位置に到達したことを検知するための検知手段である光学式センサー１３と、成形金型１５の動作を制御する制御手段であるコントローラ１４とを有している。光学式センサー１３は、発光部１３ａと、発光部１３ａから出射した光を受光する受光部１３ｂとを有している。また、コントローラ１４は、光学式センサー１３が溶融ガラス滴４３を検知してからの時間を計測するためのタイマー１６を有している。【００２８】
成形金型１５の材質は、加圧成形によってガラス成形体を製造するための成形金型として公知の材質の中から適宜選択して用いることができる。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。また、これらの材料の表面に各種金属やセラミックス、カーボンなどの保護膜を形成したものを用いることもできる。下型１１及び上型１２を同一の材質としても良いし、それぞれ別の材質としても良い。【００２９】
また、成形金型１５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１２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。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、被加熱部材の内部に埋め込んで使用するカートリッジヒーターや、被加熱部材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。【００３０】
以下、図３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。【００３１】
先ず、成形金型１５を予め所定温度に加熱しておく（工程Ｓ１０１）。所定温度とは、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。一般的には、下型１１や上型１２の温度が低すぎるとガラス成形体に良好な転写面を形成することが困難になってくる。逆に、必要以上に温度を高くしすぎると、ガラスと成形金型との融着が発生したり、成形金型の寿命が短くなる虞がある。実際には、ガラスの種類や、形状、大きさ、成形金型の材質、保護膜の種類、ガラス成形体の形状、大きさ、ヒーターや温度センサー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、ガラスのＴｇ（ガラス転移点）−１００℃からＴｇ＋１００℃程度の温度に設定することが好ましい。下型１１と上型１２の加熱温度は同じであっても良いし、異なっていても良い。【００３２】
次に、下型１１を落下位置Ｐ１に移動し（工程Ｓ１０２）、ノズル４１から溶融ガラス滴４３を落下させる（工程Ｓ１０３）。溶融槽４２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４４が貯留されている。溶融槽４２の下部にはノズル４１が設けられており、溶融状態のガラス４４が自重によってノズル４１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。ノズル４１の先端部に一定質量の溶融ガラスが溜まると、ノズル４１の先端部から自然に分離して、一定質量の溶融ガラス滴４３が下方に落下する。このときの溶融ガラス滴４３の温度は、成形金型１５の温度よりも高い状態にある。【００３３】
一般的には、落下する溶融ガラス滴４３の質量はノズル４１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落下させることができる。また、ノズル４１の内径、長さ、加熱温度などによってガラス滴の落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、所定の質量の溶融ガラス滴を所定の間隔で落下させることが可能である。【００３４】
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、リン酸系ガラス、ランタン系ガラス等の光学ガラスが挙げられる。【００３５】
ノズル４１から溶融ガラス滴４３を落下させた後、落下した溶融ガラス滴４３が下型１１の上方の所定位置を通過したことを光学式センサー１３によって検知する（工程Ｓ１０４）。光学式センサー１３は、下型１１の上方の所定位置に配置され、発光部１３ａから出射した光を受光部１３ｂで受光し、受光した光の強度を監視している。ノズル４１から落下した溶融ガラス滴４３が、発光部１３ａと受光部１３ｂの間の光路を通過すると、受光部１３ｂに到達するはずの光が遮られて受光している光の強度が低下する。それにより、落下した溶融ガラス滴４３が所定位置を通過したことを検知することができる。なお、使用する光の波長は特に限定されず、可視光であっても良いし、赤外線であっても良い。【００３６】
光学式センサー１３によって溶融ガラス滴４３の通過が検知され、その情報がコントローラ１４に送られると、コントローラ１４の有するタイマー１６がスタートする。以後の工程においては、タイマー１６で計測した時間を基準に成形金型１５の動作を制御する。なお、以下で説明する所定時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３は、いずれも光学式センサー１３が溶融ガラス滴４３の通過を検知した時間を０秒として、そこからタイマー１６によって計測した積算の時間を表している。【００３７】
落下した溶融ガラス滴４３が下型１１の上方の所定位置を通過したことを検知するための検知手段としては、光学式センサー１３に限定されるものではなく、公知の各種センサーを用いることができる。例えば、電波、音、温度等を利用するセンサーが挙げられる。特に、光学式センサーは、応答速度が速く外乱に強いという利点があり、好ましく用いることができる。また、溶融ガラス滴の落下位置の経時的な変動によって検知ミスが発生することを防止するため、検知手段の位置を調整するための機構を備えていることが好ましい。【００３８】
なお、本実施形態においては溶融ガラス滴４３が下型１１の上方の所定位置を通過したことを検知するものであるが、溶融ガラス滴４３は下型１１と接触することによって急速に冷却されるものであるから、本来は溶融ガラス滴４３が下型１１の上に衝突した時点を０秒として以後の経過時間を計測することが最も理想的である。しかし、溶融ガラス滴４３が所定位置を通過してから実際に下型１１に衝突するまでの時間はほぼ一定であって無視できる程度のばらつきしか発生しないと考えることができる。そのため、本実施形態のように、溶融ガラス滴４３が所定位置を通過した時点を０秒として以後の経過時間を計測する方法によっても、溶融ガラス滴が下型と接触してから加圧成形が開始されるまでの時間を高い精度で一定に保つことができる。【００３９】
このように、本発明の検知工程は、落下した溶融ガラス滴４３が所定位置に到達したことを検知する工程である。ここで、所定位置とは、溶融ガラス滴４３が下型１１と接触してから加圧成形が開始されるまでの時間を一定に保つための基準とすることができる位置であれば良い。例えば、実際に下型１１に溶融ガラス滴４３が衝突したことを検知するものであっても良いし、落下する溶融ガラス滴４３が下型１１の上方の所定位置を通過したことを検知するものであっても良い。また、溶融ガラス滴４３がノズル４１の先端から分離して落下が開始したことを検知するものであっても良い。【００４０】
溶融ガラス滴４３が下型１１に到達（工程Ｓ１０５）した後、タイマー１６による計測時間が所定時間Ｔ１となった時点で、下型１１を成形位置Ｐ２に移動する（工程Ｓ１０６）。ここで、本発明においては、下型１１を成形位置Ｐ２に移動するための所定時間Ｔ１については特に厳密に管理する必要はないことから、タイマー１６による計測時間を基準にすることは必須ではない。【００４１】
更に、タイマー１６による計測時間が所定時間Ｔ２となった時点で、上型１２を下方に移動して加圧を開始する（工程Ｓ１０７）。上述のように、本発明の製造方法においては、所定温度に加熱された下型１１に下型１１よりも高温の溶融ガラス滴４３が供給されるため、供給された溶融ガラス滴４３は、下型１１との接触部分からの放熱によって急速に冷却される。そのため、溶融ガラス滴４３の供給から加圧成形までの時間にばらつきがあると、加圧成形の際の溶融ガラス滴４３の温度が大きくばらつき、得られるガラス成形体の様々な品質が影響を受ける。例えば、心厚（中心軸上の厚み）、転写面の精度、転写面の表面粗さ、屈折率等に影響する。【００４２】
中でも、心厚に与える影響が特に大きい。加圧成形を開始するまでの時間が短くなると、加圧成形の際の溶融ガラス滴４３の温度が高くなり、粘度が低く変形しやすくなるため、得られるガラス成形体の心厚は薄くなる。逆に、加圧成形を開始するまでの時間が長くなると、加圧成形の際の溶融ガラス滴４３の温度が低くなり、粘度が高く変形しにくくなるため、得られるガラス成形体の心厚は厚くなる。【００４３】
そのため、加圧成形の際の溶融ガラス滴の温度ばらつきを最小限に抑えて安定した品質のガラス成形体を製造するためには、溶融ガラス滴４３が下型１１に供給されてから加圧成形を開始するまでの時間をできるだけ一定にする必要がある。本実施形態においては、光学式センサー１３で溶融ガラス滴４３の通過を検知してから所定時間Ｔ２経過した時に加圧成形を開始するため、落下間隔にばらつきが生じた場合であっても、加圧成形の際の溶融ガラス滴４３の温度ばらつきを最小限に抑えることができ、その結果、安定した品質のガラス成形体を効率よく製造することができる。【００４４】
所定時間Ｔ２は、下型１１、上型１２、あるいはノズル４１等の温度、ガラスの種類、ガラス成形体の大きさ、心厚等種々の条件によって適切な時間が異なるため、実験的に決定しておくことが好ましい。一般的には、所定時間Ｔ２を約１秒から数十秒の範囲で適切に設定することで、安定した品質のガラス成形体を製造することができる。【００４５】
加圧成形の間に、溶融ガラス滴４３は下型１１や上型１２との接触面から熱を奪われて更に冷却が進む。タイマー１６による計測時間が所定時間Ｔ３となった時に、加圧を解除して上型１２を上方に移動する（工程Ｓ１０８）。所定時間Ｔ３は、成形金型１５による加圧を解除してもガラス成形体に形成された転写面の形状が崩れない温度にまで、溶融ガラス滴４３が冷却される時間であれば良い。上述の所定時間Ｔ２に比べるとガラス成形体の品質に与える影響は大きくないため、タイマー１６による計測時間を基準にすることは必ずしも必要ではないが、より安定した品質のガラス成形体を効率良く製造するためには、タイマー１６による計測時間を基準とすることが好ましい。加圧を解除しても転写面の形状が崩れない温度は、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良い。【００４６】
溶融ガラス滴４３を加圧するために負荷する荷重は、常に一定であっても良いし、時間的に変化させても良い。転写精度を高めるためには、溶融ガラス滴４３が、上述の加圧を解除できる温度に冷却されるまでは、溶融ガラス滴４３と成形金型１５とが密着した状態を保つことができるよう所定値以上の荷重を負荷していることが好ましい。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。上型１２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。【００４７】
上型１２を上方に移動した後、形成されたガラス成形体を回収し（工程Ｓ１０９）、ガラス成形体の製造が完成する。ガラス成形体の回収は、例えば、真空吸着を利用した公知の離型装置等を用いて行うことができる。その後、引き続いてガラス成形体の製造を行う場合は、下型１１を再度落下位置Ｐ１に移動し（工程Ｓ１０２）、以降の工程を繰り返せばよい。【００４８】
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良い。例えば、工程Ｓ１０９でガラス成形体を回収した後、成形金型１５をクリーニングする工程等を設けても良い。【００４９】
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。また、ガラス成形体を更に加熱・軟化して成形金型で加圧することにより各種光学素子を製造することもできる。【００５０】
（実施形態２）
次に、本発明の第２の実施形態であるガラス成形体の製造方法について、図４を参照しながら説明する。図４は第２の実施形態で用いるガラス成形体の製造装置２０を示す模式図であり、ノズル４１から溶融ガラス滴４３を落下させて下型１１に供給する供給工程における状態を示している。【００５１】
ガラス成形体の製造装置２０と、先に説明した第１の実施形態におけるガラス成形体の製造装置１０との違いは、落下した溶融ガラス滴４３が所定位置に到達したことを検知するための検知手段にある。図４に示すガラス成形体の製造装置２０は、下型１１の下部に荷重センサー２１を有している。荷重センサー２１が、ノズル４１から落下させた溶融ガラス滴４３が下型１１に衝突する際に発生する衝撃力を検知し、その情報がコントローラ１４に送られると、コントローラ１４の有するタイマー１６がスタートする。【００５２】
荷重センサー２１としては、公知のセンサーを適宜選択して用いることができる。例えば、圧電素子を用いたセンサーや、歪みゲージを用いたセンサー等が挙げられる。特に、圧電素子を用いたセンサーは感度が高く応答速度も速いため好ましく用いることができる。荷重センサー２１は、下型１１の下部に、下型１１と直接接触するように設けることもできるし、下型１１との間に他の部材を挟んで設けることもできる。例えば、下型１１の熱が荷重センサー２１に直接伝わらないように、下型１１と荷重センサー２１の間に断熱部材を設けることも好ましい。【００５３】
本実施形態におけるガラス成形体の製造の工程は、検知手段が異なる以外は、図３に示した第１の実施形態における工程と同様であり、先に説明した工程Ｓ１０１〜工程Ｓ１０９を順に行うことで、安定した品質のガラス成形体を効率よく製造することができる。【００５４】
（実施形態３）
次に、本発明の第３の実施形態であるガラス成形体の製造方法について、図５、図６を参照しながら説明する。図５は第３の実施形態で用いるガラス成形体の製造装置３０を示す模式図であり、溶融ガラス滴を落下させて下型に供給する供給工程における状態を示している。図６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。【００５５】
ガラス成形体の製造装置３０と、先に説明した第１の実施形態におけるガラス成形体の製造装置１０との違いは、下型に微小な溶融ガラス滴３３を供給するために、貫通細孔３４を設けた部材３６を有している点である。また、成形金型３５としては、成形面の小さい下型３１と上型３２を有している。その他の構成はガラス成形体の製造装置１０と同様である。【００５６】
実施形態１の場合と同様に、成形金型３５を予め所定温度に加熱しておき（工程Ｓ３０１）、下型３１を落下位置Ｐ１に移動し（工程Ｓ３０２）、ノズル４１から溶融ガラス滴４３を落下させる（工程Ｓ３０３）。光学式センサー１３によって溶融ガラス滴４３の通過が検知され、その情報がコントローラ１４に送られると、コントローラ１４の有するタイマー１６がスタートする（工程Ｓ３０４）。【００５７】
溶融ガラス滴４３は、貫通細孔３４を設けた部材３６に衝突し、一部が微小な溶融ガラス滴３３として貫通細孔３４を通過して（工程Ｓ３０５）、下型３１に到達する（工程Ｓ３０６）。【００５８】
ここでは、ノズル４１から落下した溶融ガラス滴４３が所定位置を通過したことを光学式センサー１３で検知する場合を例に挙げて説明しているが、溶融ガラス滴を検知する方法はこれに限定されるものではない。例えば、貫通細孔３４から押し出された溶融ガラス滴３３が所定位置を通過したことを光学式センサー１３で検知しても良いし、溶融ガラス滴３３が下型に衝突する際に発生する衝撃力を、下型３１の下部に設けた荷重センサーで検知しても良い。また、溶融ガラス滴４３が貫通細孔３４を設けた部材３６に衝突する際に発生する衝撃力や音等を検知しても良い。【００５９】
貫通細孔３４を設けた部材３６の形状も特に限定されるものではない。例えば、特許文献２に記載されているような、テーパー面を設けた部材やガイド孔を有する部材等を用いることもできる。【００６０】
溶融ガラス滴３３が下型３１に到達した後は、実施形態１と同様の工程によりガラス成形体を製造する。タイマー１６による計測時間が所定時間Ｔ１となった時点で、下型３１を成形位置Ｐ２に移動し（工程Ｓ３０７）、タイマー１６による計測時間が所定時間Ｔ２となった時点で、上型３２を下方に移動して加圧を開始する（工程Ｓ３０８）。溶融ガラス滴３３の体積が小さくなるほど冷却が急速に進むため、本実施形態のように貫通細孔３４を設けた部材３６を用いて微小な溶融ガラス滴３３を加圧成形する場合においては、本発明の方法を用いることが特に効果的である。【００６１】
タイマー１６による計測時間が所定時間Ｔ３となった時に、加圧を解除して上型３２を上方に移動し（工程Ｓ３０９）、ガラス成形体を回収して（工程Ｓ３１０）ガラス成形体の製造が完了する。
【実施例】
【００６２】
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。【００６３】
（実施例１）
ガラス成形体の製造装置１０を用いて、図３に示す実施形態１におけるフローチャートに従ってガラス成形体の製造を行った。【００６４】
下型１１及び上型１２の材質には、いずれも炭化タングステンを主成分とする超硬材料を用いた。製造するガラス成形体の外径は直径７ｍｍ、中心部の厚みの狙い値は３．５ｍｍとした。ガラス材料はＴｇが４８０℃のリン酸系ガラスを用いた。工程Ｓ１０１における成形金型１５の加熱温度は、下型１１が５００℃、上型１２が４５０℃とした。【００６５】
ノズル４１の先端付近の温度は１０００℃とし、約１９０ｍｇの溶融ガラス滴４３が、約１０秒の間隔で落下するように設定した。その状態で、１００滴の溶融ガラス滴４３を落下させた際の落下間隔のばらつきを測定したところ、最も長い場合と最も短い場合で０．２秒の違いがあった。【００６６】
下型１１を成形位置Ｐ２に移動するための所定時間Ｔ１を３秒、加圧成形を開始するための所定時間Ｔ２を１２秒、加圧成形を終了するための所定時間Ｔ３を２７秒として、ガラス成形体を１００個製造した。加圧成形の荷重は１８００Ｎであった。なお、ノズル４１からは約１０秒間隔で溶融ガラス滴が落下するが、ガラス成形体の製造に用いたのは５回の落下あたり１個であり、約５０秒に１個のペースでガラス成形体を製造した。【００６７】
製造した１００個のガラス成形体の中心部の厚みを測定した。その結果、最大と最小の差が０．００２ｍｍであり、非常に安定していることが確認された。【００６８】
（比較例１）
光学式センサー１３を用いず、代わりに、５０秒に１回発生させた疑似信号をコントローラ１４に送り、その疑似信号によってタイマー１６をスタートさせる方法でガラス成形体を製造した。その他の条件は実施例１と同じとした。製造した１００個のガラス成形体の中心部の厚みを測定した結果、最大と最小の差が０．０２ｍｍであり、実施例１よりも非常に大きなばらつきが発生していることが確認された。【００６９】
（実施例２）
ガラス成形体の製造装置３０を用いて、図６に示す実施形態３におけるフローチャートに従ってガラス成形体の製造を行った。【００７０】
下型３１及び上型３２の材質には、いずれも窒化珪素を用いた。製造するガラス成形体の外径は直径３．８ｍｍ、中心部の厚みの狙い値は２．６ｍｍとした。ガラス材料はＴｇが６４０℃のランタン系ガラスを用いた。工程Ｓ３０１における成形金型３５の加熱温度は、下型３１、上型３２共に５８０℃とした。【００７１】
ノズル４１の先端付近の温度は１１００℃とし、約２００ｍｇの溶融ガラス滴４３が、約１０秒の間隔で落下するように設定した。その状態で、１００滴の溶融ガラス滴４３を落下させた際の落下間隔のばらつきを測定したところ、最も長い場合と最も短い場合で０．２秒の違いがあった。また、貫通細孔３４の直径はφ２．３ｍｍであり、貫通細孔３４を通過した溶融ガラス滴３３の質量は、約６０ｍｇであった。【００７２】
下型３１を成形位置Ｐ２に移動するための所定時間Ｔ１を２秒、加圧成形を開始するための所定時間Ｔ２を６秒、加圧成形を終了するための所定時間Ｔ３を１５秒として、ガラス成形体を１００個製造した。加圧成形の荷重は８００Ｎであった。なお、ノズル４１からは約１０秒間隔で溶融ガラス滴が落下するが、ガラス成形体の製造に用いたのは３回の落下あたり１個であり、約３０秒に１個のペースでガラス成形体を製造した。【００７３】
製造した１００個のガラス成形体の中心部の厚みを測定した。その結果、最大と最小の差は０．００１ｍｍ未満であり、非常に安定していることが確認された。【００７４】
（比較例２）
光学式センサー１３を用いず、代わりに、３０秒に１回発生させた疑似信号をコントローラ１４に送り、その疑似信号によってタイマー１６をスタートさせる方法でガラス成形体を製造した。その他の条件は実施例２と同じとした。製造した１００個のガラス成形体の中心部の厚みを測定した結果、最大と最小の差が０．０４ｍｍであり、実施例２よりも非常に大きなばらつきが発生していることが確認された。
【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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【国際調査報告】
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