(57)【要約】【課題】質量の大きな溶融ガラス滴を滴下することができると共に、滴下位置ばらつきの小さい溶融ガラス滴下ノズルを提供する。また、該溶融ガラス滴下ノズルを用いて大型のガラス成形体を安定して製造することができるガラス成形体の製造方法及び製造装置を提供する。【解決手段】内部に溶融ガラスの流路を有し、先端部に設けられた前記流路の開口から流出した前記溶融ガラスを溶融ガラス滴として滴下させるための溶融ガラス滴下ノズルにおいて、前記開口を複数有し、前記先端部の中央部に突起を有する。また、該ノズルの複数の開口から流出した溶融ガラスが先端部で一体化して形成された溶融ガラス滴を滴下して下型に供給し、供給された溶融ガラスを成形金型で加圧成形してガラス成形体を製造する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に溶融ガラスの流路を有し、先端部に設けられた前記流路の開口から流出した前記溶融ガラスを溶融ガラス滴として滴下させるための溶融ガラス滴下ノズルにおいて、
前記開口を複数有し、
前記先端部の前記複数の開口に囲まれた位置に突起を有することを特徴とする溶融ガラス滴下ノズル。
【請求項２】
前記先端部の外径が直径１５ｍｍ以上、３０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の溶融ガラス滴下ノズル。
【請求項３】
前記流路は、該流路の前記開口に近づくにつれて直径が連続的に増加するテーパー部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の溶融ガラス滴下ノズル。
【請求項４】
溶融ガラス滴下ノズルから溶融ガラス滴を滴下して下型に供給する供給工程と、
前記下型と上型とを備えた成形金型を用いて、前記下型に供給された前記溶融ガラス滴を加圧成形する加圧工程と、を有するガラス成形体の製造方法において、
前記溶融ガラス滴下ノズルは、請求項１乃至３の何れか１項に記載の溶融ガラス滴下ノズルであり、
前記複数の開口から溶融ガラスを流出し、流出した溶融ガラスを前記先端部で一体化して前記溶融ガラス滴を形成することを特徴とするガラス成形体の製造方法。
【請求項５】
前記供給工程は、前記溶融ガラス滴を前記溶融ガラス滴下ノズルから分離し、前記下型の上に落下させる工程を有する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】
前記供給工程は、前記溶融ガラス滴下ノズルの先端部から前記溶融ガラス滴が所定間隔で滴下する状態で前記下型を前記溶融ガラス滴下ノズルの先端部に近づけ、前記溶融ガラス滴下ノズルと前記溶融ガラス滴とを分離させずに複数滴分の溶融ガラスを前記下型の上に滞留させる工程と、
滞留した溶融ガラスを前記溶融ガラス滴下ノズルから分離する工程と、を有する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７】
先端部から溶融ガラス滴を滴下するための溶融ガラス滴下ノズルと、
滴下された前記溶融ガラス滴を加圧成形するための成形金型とを有するガラス成形体の製造装置において、
前記溶融ガラス滴下ノズルは、請求項１乃至３の何れか１項に記載の溶融ガラス滴下ノズルであ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、先端部から溶融ガラス滴を滴下させるための溶融ガラス滴下ノズル、及び、該溶融ガラス滴下ノズルを用いたガラス成形体の製造方法及びガラス成形体の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、ガラス製の光学素子は、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、各種ミラーなどとして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】
光学素子として用いるガラス成形体の製造方法については種々の方法が提案されている。中でも、溶融ガラス滴下ノズルから溶融ガラス滴を滴下させて成形金型で直接加圧成形することによりガラス成形体を製造する方法は、原理的に高い生産効率を期待できることから注目され、検討が進められている。
【０００４】
溶融ガラス滴下ノズル（以下、「ノズル」ともいう。）から滴下し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する方法としては、（１）溶融ガラス滴を溶融ガラス滴下ノズルから分離し、下型の上に落下させて上下の成形金型で加圧成形する方法（例えば、特許文献１参照）や、（２）溶融ガラス滴と溶融ガラス滴下ノズルとが分離しない状態で下型に複数滴分の溶融ガラスを滞留させた後、溶融ガラスをノズルから分離して上下の成形金型で加圧成形する方法（例えば、特許文献２参照）などが知られている。
【０００５】
また、特許文献１には、溶融ガラス滴下ノズルから滴下する溶融ガラス滴の質量は、以下の式で表すことができる旨が記載されている。
【０００６】
ｍｇ＝２πｒγ  （式１）
（ｍ：溶融ガラス滴の質量）
（ｇ：重力加速度）
（ｒ：溶融ガラス滴下ノズルの先端部の半径）
（γ：溶融ガラスの表面張力）
【特許文献１】特開平１−３０８８４０号公報
【特許文献２】特開平６−２０６７３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記式１によれば、溶融ガラス滴の質量は溶融ガラス滴下ノズルの先端径に比例する。しかし、実際には、式１が成立するのは限られた範囲のみであり、たとえノズルの先端径を大きくしても得られる溶融ガラス滴の質量には限界があった。そのため上記（１）の方法によって製造できるガラス成形体は、比較的小さなものに限られていた。
【０００８】
また、上記（２）の方法においては、溶融ガラスの温度の均一性を確保するためにできるだけ短時間で所定量の溶融ガラスを滞留させる必要があるが、同時に、溶融ガラスを分離できるように、所定時間以上の滴下間隔が必要となる。そのためには、１滴あたりの溶融ガラス滴の質量を大きくする必要があるが、大型のガラス成形体を製造するためには従来のノズルで得られる溶融ガラス滴の質量では不十分であり、解決が望まれていた。
【０００９】
かかる問題を解決するため、本発明者が鋭意検討を行った結果、ノズルの先端部に溶融ガラスの流路の開口を複数設けることで、開口から流出した溶融ガラスをノズルの先端部の広い範囲に行き渡らせることができ、質量の大きな溶融ガラス滴を滴下することができることを見いだした。
【００１０】
しかし、このように先端部の外径が大きく、複数の開口を有するノズルを用いて製造したガラス成形体は、転写面の形状ばらつきが大きい場合があることが分かった。本発明者は更に詳細に検討を進め、このばらつきは、ノズルから溶融ガラス滴が滴下する際の滴下位置のばらつきによるものであることを突き止めた。
【００１１】
図７と図８を用いて滴下位置のばらつきの問題を説明する。図７は先端部に複数の開口を有するノズル９０を示す図であり、図７（ａ）はＡ−Ａ断面における断面図を、図７（ｂ）は先端側（下面側）からみた図を、それぞれ示している。ノズル９０の先端部には、流路９１の開口９２が複数設けられている。
【００１２】
図８は、溶融ガラス滴の滴下位置がばらつく様子を模式的に示した図である。図８（ａ）は、ノズル９０から溶融ガラス滴９３を分離して落下させる場合の図である。このように、ノズル９０の先端部の中央部からずれた位置に、溶融ガラスのくびれ部９４が形成されて落下する。また、図８（ｂ）は、溶融ガラス滴とノズルとが分離しない状態で下型に複数滴分の溶融ガラスを滞留させる場合の図である。この場合も、溶融ガラスのくびれ部９４は、中央部からずれた位置に形成される。
【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、質量の大きな溶融ガラス滴を滴下することができると共に、滴下位置ばらつきの小さい溶融ガラス滴下ノズルを提供すること、及び、該溶融ガラス滴下ノズルを用いて大型のガラス成形体を安定して製造することができるガラス成形体の製造方法及び製造装置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．  内部に溶融ガラスの流路を有し、先端部に設けられた前記流路の開口から流出した前記溶融ガラスを溶融ガラス滴として滴下させるための溶融ガラス滴下ノズルにおいて、前記開口を複数有し、前記先端部の前記複数の開口に囲まれた位置に突起を有することを特徴とする溶融ガラス滴下ノズル。
【００１６】
２．  前記先端部の外径が直径１５ｍｍ以上、３０ｍｍ以下であることを特徴とする前記１に記載の溶融ガラス滴下ノズル。
【００１７】
３．  前記流路は、該流路の前記開口に近づくにつれて直径が連続的に増加するテーパー部を有することを特徴とする前記１又は２に記載の溶融ガラス滴下ノズル。
【００１８】
４．  溶融ガラス滴下ノズルから溶融ガラス滴を滴下して下型に供給する供給工程と、前記下型と上型とを備えた成形金型を用いて、前記下型に供給された前記溶融ガラス滴を加圧成形する加圧工程と、を有するガラス成形体の製造方法において、前記溶融ガラス滴下ノズルは、前記１乃至３の何れか１項に記載の溶融ガラス滴下ノズルであり、前記複数の開口から溶融ガラスを流出し、流出した溶融ガラスを前記先端部で一体化して前記溶融ガラス滴を形成することを特徴とするガラス成形体の製造方法。
【００１９】
５．  前記供給工程は、前記溶融ガラス滴を前記溶融ガラス滴下ノズルから分離し、前記下型の上に落下させる工程を有する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。
【００２０】
６．  前記供給工程は、前記溶融ガラス滴下ノズルの先端部から前記溶融ガラス滴が所定間隔で滴下する状態で前記下型を前記溶融ガラス滴下ノズルの先端部に近づけ、前記溶融ガラス滴下ノズルと前記溶融ガラス滴とを分離させずに複数滴分の溶融ガラスを前記下型の上に滞留させる工程と、滞留した溶融ガラスを前記溶融ガラス滴下ノズルから分離する工程と、を有する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】
７．  先端部から溶融ガラス滴を滴下するための溶融ガラス滴下ノズルと、滴下された前記溶融ガラス滴を加圧成形するための成形金型とを有するガラス成形体の製造装置において、前記溶融ガラス滴下ノズルは、前記１乃至３の何れか１項に記載の溶融ガラス滴下ノズルであ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】
【００２２】
本発明によれば、溶融ガラス滴下ノズルの先端部に溶融ガラスの流路の開口が複数設けられているため、開口から流出した溶融ガラスをノズルの先端部の広い範囲に行き渡らせることができる。更に、ノズルの先端部の中央部に設けられた突起によって溶融ガラスの流れが中央部に導かれる。従って、質量の大きな溶融ガラス滴を滴下することができると共に、滴下位置のばらつきを抑えることができ、大型のガラス成形体を安定して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】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について図１〜図６を参照しつつ詳細に説明する。
【００２４】
（溶融ガラス滴下ノズル）
先ず、本発明の溶融ガラス滴下ノズルについて、図１〜図３を参照しながら説明する。図１は、本発明の溶融ガラス滴下ノズルの１例を示す図であり、図１（ａ）はＡ−Ａ断面における断面図を、図１（ｂ）は先端側（下面側）からみた図を、それぞれ示している。溶融ガラス滴下ノズル１０は、内部に溶融ガラスの流路１１を有し、先端部に４つの開口１２が設けられている。流路１１は、開口１２に近づくにつれて直径が連続的に増加するテーパー部１９を有している。また、先端部の中央部に円錐状の突起１７を有している。この突起１７を４つの開口１２が取り囲んでいる。各開口１２と突起１７との距離は均一である。
【００２５】
図２は、溶融ガラス滴下ノズル１０の先端部から溶融ガラス滴１６を滴下している状態を示す模式図である。ノズル１０は溶融ガラス１４を貯留する溶融槽１３の下部に設けられ、溶融槽１３及びノズル１０はヒーター１５により所定温度に加熱されている。溶融ガラス１４は自重により流路１１を通ってノズル１０の先端部に設けられた流路１１の開口１２から流出して溶融ガラス滴１６となり、所定の質量になった時点でノズル１０の先端部から分離して下方に落下する。
【００２６】
ノズル１０は、先端部に設けられた流路１１の開口１２を４つ有している。そのため、開口１２が１つしかない従来のノズルでは中心部のみにしか溶融ガラスを行き渡らせることができないような大きな外径であっても、広い範囲に溶融ガラスを行き渡らせることができ、質量の大きな溶融ガラス滴１６を滴下することができる。
【００２７】
更に、ノズル１０は先端部の中央部に円錐状の突起１７を有しているため、先端部から滴下する溶融ガラス滴は、突起１７のある中央部にくびれ１８を生じて分離、落下する。そのため、ノズル１０の先端部の外径φＲが大きい場合であっても、滴下位置のばらつきが抑えられ、安定した滴下を行うことができる。
【００２８】
先端部の外径φＲの大きさに特に制限はないが、中央部に突起を設けることによる滴下位置のばらつき防止の効果は、外径φＲが大きいほど顕著となる。ガラスの種類等の条件によって異なるが、リン酸系ガラス、ランタン系ガラス等の光学ガラスの場合には、外径φＲが直径１５ｍｍ以上になると、突起のないノズルでは滴下位置のばらつきが大きくなる。そのため、外径φＲが直径１５ｍｍ以上の場合には本発明の効果を顕著に発揮することができる。一方、外径φＲが直径３０ｍｍよりも大きくなると、得られる溶融ガラス滴の質量のばらつきが大きくなりやすい。これらの観点から、先端部の外径は、直径１５ｍｍ以上、３０ｍｍ以下とすることが特に好ましい。
【００２９】
開口１２の面積が小さすぎると、溶融ガラスが通過しづらくなり、流路１１を通って流れてきた溶融ガラスが開口１２の手前で長時間滞留してしまう場合がある。そうすると、ガラスの種類によっては、失透や揮発による組成変化などの問題が発生する虞がある。このような、溶融ガラスが滞留することによって発生する問題を確実に防止するためには、複数の開口１２の面積の総和が、流路１１の断面積と同程度若しくはそれより大きいことが好ましい。
【００３０】
また、一つの流路１１を流れる溶融ガラスを複数の開口１２から流出させる場合、ノズル１０の先端付近で流路１１の直径を広げる必要がある。しかし、流路１１の直径が急激に広がりすぎると、流路１１の周辺部に溶融ガラスの流速が非常に小さくなる領域が生じてしまう場合がある。このような領域が生じると、その領域の溶融ガラスの滞在時間が非常に長くなり、ガラスの種類によっては、失透や揮発による組成変化などの問題が発生する虞もある。このような問題の発生を確実に防止するため、流路１１は、開口１２に近づくにつれて直径が連続的に増加するテーパー部１９を有していることが好ましい。
【００３１】
テーパー部１９のテーパーの開き角度（θ）が大きすぎると溶融ガラスの流速が小さくなる領域が残ってしまう虞があり、逆に開き角度が小さすぎると必要な直径を得るためにテーパー部１９の長さが長くなり、大型の加熱装置等が必要になってくる。このため、テーパーの開き角度は２０°〜１５０°程度が好ましく、３０°〜１２０°が特に好ましい。また、開き角度が一定ではなく連続的に変化する曲面形状を有していてもよい。
【００３２】
ノズル１０の材質は、溶融ガラスの溶融槽やノズルの材質として公知のものを適宜選択して用いることができる。例えば、白金、他の白金族金属（ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム）、金、あるいはこれらの合金等が挙げられる。特に、白金や白金をベースとした合金は、溶融ガラスとの反応性が低いことから好ましく用いることができる。
【００３３】
ヒーター１５は、公知の加熱手段の中から適宜選択して用いることができる。例えば、カンタルヒーターや白金ヒーター、高周波誘導加熱装置等が挙げられる。また、ノズル１０に直接通電して加熱する方式を用いることもできる。ノズル１０の全体を１つのヒーターで加熱してもよいし、ノズル１０を複数のブロックに分けてブロックごとにヒーターを設けて独立して温度調節が可能な構成とすることも好ましい。
【００３４】
また、使用できる溶融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１０の加熱温度は、溶融ガラスの種類に応じて調整する。一般的に、ノズルの温度が高すぎると溶融ガラスの粘度が低くなりすぎて安定した溶融ガラス滴が得られなかったり、溶融ガラスの発泡によって品質が悪化する虞がある。逆に、ノズルの温度が低すぎると溶融ガラスの粘度が高くなり必要な流量が得られなかったり、失透（結晶化）によって品質が悪化する虞がある。適切な温度範囲は、溶融ガラスの種類の他、ノズルの長さ、外径、流路の直径、必要な流量等の種々の条件によって異なるため、予備実験を行って決定することが好ましい。
【００３６】
図３は、本発明の溶融ガラス滴下ノズルの別の例を示す図である。図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ溶融ガラス滴下ノズル１０ａ、１０ｂ、１０ｃの図であり、それぞれの上図はＡ−Ａ断面における断面図を、下図は先端側（下面側）からみた図を示している。
【００３７】
図３（ａ）に示すノズル１０ａは、先端部に流路１１の開口１２を８つ有している。このように、本発明においては、流路１１の開口１２が複数設けられていればよく、開口１２の数に特に制限はない。また、溶融ガラス滴を安定して滴下するために、開口１２は、ノズルの先端部に均等に配置されていることが好ましい。
【００３８】
ノズル１０ａの突起１７ａは、図１に示したノズル１０の突起１７よりも高さが低い。このように、突起の高さに特に制限は無く、ガラスの種類、ノズルの外径等に応じて適宜調整すればよい。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を滴下する場合で、突起の高さは、先端部の外径φＲ（直径）の０．１倍以上とすることで滴下位置ばらつきを抑える効果が得られる。突起の高さが高すぎても滴下位置ばらつきを抑える効果が落ちることはないが、外径φＲの１．５倍より高くなると得られる溶融ガラス滴の内部に脈理等の欠陥が発生しやすくなる場合があり、得られる溶融ガラス滴の質量も減少してしまう。かかる観点から、突起の高さは、ノズルの先端部の外径φＲの０．１倍以上、１．５倍以下とすることが特に好ましい。
【００３９】
また、ノズル１０ａの流路１１は、直径が連続的に増加するテーパー部１９ａを有しており、直径が一定のストレート部２９ａを介して開口１２に接続している。このように、流路のテーパー部は直接開口に接続していてもよいし、ストレート部等を介して開口に接続していてもよい。
【００４０】
図３（ｂ）に示すノズル１０ｂは、開口１２の形状が円形ではなく、略台形の開口１２が放射状に４つ設けられている。このように、開口の形状に特に制限はなく、条件に応じて適宜決定すればよい。また、ノズル１０ｂは、ノズルの先端付近で外径が大きくなり、それ以外の部分の外径はそれよりも小さくなっている。後述するようにノズルの材質は非常に高価であるが、このように先端付近のみの外径を大きくしてそれ以外の部分の外径を小さく構成することで、ノズルの製造に必要な材料を減少させることができ好ましい。
【００４１】
ノズル１０ｂの突起１７ｂは円錐状ではなく、細い円筒形状である。このように、突起の形状や太さ（直径）にも特に制限はない。突起は非常に細いものでも十分に効果がある。例えば、円筒形状の突起の場合、先端部の外径φＲ（直径）の０．０１倍以上の直径があれば滴下位置ばらつきを抑える効果が得られる。また、溶融ガラス滴の質量に大きな影響を与えないという観点からは、突起の直径は先端部の外径φＲ（直径）の０．５倍以下とすることが好ましい。
【００４２】
また、ノズル１０ｂの流路１１のテーパー部１９ｂは、開き角度が連続的に変化する曲面形状を有している。
【００４３】
図３（ｃ）に示すノズル１０ｃは、内部に４つの独立した流路１１を有し、先端部にそれぞれの流路１１に対応する開口１２が設けられている。このように、本発明においては、複数の開口１２のそれぞれに流路１１を有する構成としてもよいし、複数の開口１２に共通の流路１１を１つだけ有する構成としてもよい。
【００４４】
（ガラス成形体の製造方法及び製造装置）
（第１の形態）
次に、本発明におけるガラス成形体の製造方法及び製造装置の第１の形態について、図４、５を参照しながら説明する。図４と図５は本実施形態で用いるガラス成形体の製造装置２０を示す模式図である。図４は、ノズルから滴下した溶融ガラス滴を下型に供給する供給工程における状態を、図５は、供給された溶融ガラス滴を加圧成形する加圧工程における状態を、それぞれ示している。
【００４５】
ガラス成形体の製造装置２０は、先端部から溶融ガラス滴を滴下するための溶融ガラス滴下ノズル１０を有している。ノズル１０は、図１に示した本発明の溶融ガラス滴下ノズル１０であり、溶融ガラス１４を貯留する溶融槽１３の下部に設けられ、ヒーター１５によって所定温度に加熱されている。
【００４６】
また、ガラス成形体の製造装置２０は、下型２１と上型２２とを備えた成形金型２３を有している。下型２１は、図示しない駆動手段により、ノズル１０の下方で溶融ガラス滴１６を受けるための位置（落下位置Ｐ１）と、上型２２と対向して溶融ガラス滴１６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２２は、図示しない駆動手段により、下型２１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。
【００４７】
成形金型２３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２１及び上型２２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。
【００４８】
また、成形金型２３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。
【００４９】
本実施形態においては、溶融ガラス滴１６をノズル１０から分離して下型２１の上に落下させ、落下した溶融ガラス滴１６を成形金型２３で加圧成形する。以下、順を追って説明する。
【００５０】
先ず、成形金型２３を予め所定温度に加熱しておく。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２１や上型２２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２１と上型２２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。
【００５１】
次に、下型２１を落下位置Ｐ１に移動し、ノズル１０から溶融ガラス滴１６を落下させる。溶融槽１３に貯留された溶融ガラス１４が自重によってノズル１０の内部に設けられた流路１１を通過し、先端部の開口１２から流出する。４つの開口１２から流出した溶融ガラスは、先端部で一体化して１つの大きな溶融ガラス滴１６となり、所定の質量となった時点でノズル１０から自然に分離して下方に落下する。
【００５２】
この際、ノズル１０は先端部の中央部に円錐状の突起１７を有しているため、先端部から滴下する溶融ガラス滴は、突起１７のある中央部にくびれ１８を生じて分離、落下する。そのため、ノズル１０の先端部の外径φＲが大きい場合であっても、滴下位置のばらつきが抑えられ、安定した滴下を行うことができる。
【００５３】
溶融ガラス滴１６が下型２１に到達した後、下型２１を成形位置Ｐ２に移動し、上型２２を下方に移動して加圧を開始する。加圧成形の間に、溶融ガラス滴１６は下型２１や上型２２との接触面から熱を奪われて冷却が進む。所定時間経過後、加圧を解除して上型２２を上方に移動する。加圧時間は、成形金型２３による加圧を解除しても転写面の形状が崩れない温度にまで、溶融ガラス滴１６が冷却される時間であれば良い。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。
【００５４】
溶融ガラス滴１６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１６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１６と成形金型２３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２２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。
【００５５】
上型２２を上方に移動した後、形成されたガラス成形体２４を回収し、ガラス成形体の製造が完成する。ガラス成形体２４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２１を再度落下位置Ｐ１に移動し、以降の工程を繰り返せばよい。
【００５６】
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、ガラス成形体を回収した後に成形金型２３をクリーニングする工程等を設けても良い。
【００５７】
（第２の形態）
次に、本発明におけるガラス成形体の製造方法及び製造装置の第２の形態について、図６を参照しながら説明する。図６は本実施形態の製造方法における工程を示す模式図である。本実施形態におけるガラス成形体の製造方法は、ノズルと溶融ガラス滴とを分離させずに複数滴分の溶融ガラスを下型の上に滞留させ（図６（ａ））、下型を退避させて所定量の溶融ガラスをノズルから分離（図６（ｂ））した後、成形金型で加圧成形する（図６（ｃ））方法である。
【００５８】
下型３１と上型３２とを備えた成形金型３３は、予め所定温度に加熱しておく。成形金型３３の材質、加熱温度等は第１の形態で説明した成形金型２３の場合と同様である。
【００５９】
先ず、溶融ガラス滴下ノズル１０及び溶融槽１３をヒーター１５で所定温度に加熱し、ノズル１０の先端部から溶融ガラス滴１６が所定間隔で滴下する状態にする。一般的に、ノズル１０の温度を上げると溶融ガラスの粘度が低くなって流量が増加し、滴下の間隔が短くなる。逆にノズル１０の温度を下げると溶融ガラスの粘度が高くなって流量が減少し、滴下の間隔が長くなる。そのため、ノズル１０の加熱温度を溶融ガラス滴の品質に影響が出ない範囲で調整することによって、滴下の間隔を適宜調整することができる。
【００６０】
この状態で、下型３１をノズル１０の先端部に近づけ、ノズル１０と溶融ガラス滴１６とを分離させずに複数滴分の溶融ガラスを下型３１の上に滞留させる（図６（ａ））。所定量の溶融ガラスが滞留したら、下型３１をノズル１０の先端部から退避させて溶融ガラスを分離することで、溶融ガラスの供給が完了する（図６（ｂ））。
【００６１】
この間、溶融ガラスは下型３１と接触した部分から冷却されていくため、均質なガラス成形体を得るためにはできるだけ短時間で所定量の溶融ガラスを滞留させることが好ましく、そのためには流路１１を通過する溶融ガラスの流量を大きくする必要がある。特に、大型のガラス成形体の製造する際には、流量を大きくする必要がある。しかし、従来のノズルでは１滴あたりの溶融ガラス滴の質量が小さかったため、溶融ガラスの流量を増やすとそれに伴って滴下の間隔が短くなってしまっていた。そのため、ノズルの先端に下型を接近させたり、下型を退避させて溶融ガラスを分離するためには、下型を非常に高速に移動させる必要があり、安定した動作を行うことができなかった。
【００６２】
本実施形態においては、ノズル１０は、図１に示した本発明の溶融ガラス滴下ノズル１０であり、４つの開口１２から流出した溶融ガラスが先端部で一体化して１つの大きな溶融ガラス滴となって滴下するため、１滴あたりの溶融ガラス滴の質量が大きい。そのため、大型のガラス成形体を製造する際に、溶融ガラスの流量を増やしても滴下の間隔を十分に確保することができ、安定した供給動作を行うことができる。
【００６３】
この際、ノズルから供給される溶融ガラス滴の位置がばらつくと、供給された溶融ガラスは均一に冷却されず、溶融ガラスの温度が不均一となってしまう。そうすると、加圧の過程における収縮量が不均一となり、得られるガラス成形体の転写面の形状精度が悪化する。本実施形態においては、ノズル１０は先端部の中央部に円錐状の突起１７を有しているため、溶融ガラスは突起１７のある中央部にくびれ１８を生じる。そのため、ノズルから供給される溶融ガラス滴の位置ばらつきが抑えられ、転写面の形状精度の優れたガラス成形体を製造することができる。
【００６４】
次に、下型３１の上に供給された溶融ガラス３４を、下型３１と上型３２とで加圧成形する（図６（ｃ））。溶融ガラス３４は、下型３１と上型３２とで加圧される間に更に冷却が進み、固化してガラス成形体となる。その後、加圧を解除して成形金型３３からガラス成形体を取り出す。
【００６５】
なお、製造されたガラス成形体は、レンズ、プリズム、回折素子、ミラー等の各種光学素子等に好ましく用いることができる。中でも、一方の成形面を反射面として用いる各種ミラーは、脈理等の内部品質が問題とならないため、特に好適である。
【実施例】
【００６６】
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。
【００６７】
（実施例１〜５）
図１、２に示した溶融ガラス滴下ノズル１０を用いて、溶融ガラス滴の滴下を行った。ノズル１０の材質には白金を用いた。先端部の外径φＲを直径１０ｍｍ（実施例１）、１５ｍｍ（実施例２）、２０ｍｍ（実施例３）、２５ｍｍ（実施例４）、３０ｍｍ（実施例５）とした５種類のノズルを用意した。流路１１の直径は、２．５ｍｍとした。開口１２は直径１．３ｍｍとし、それぞれ直径５ｍｍ（実施例１）、７．５ｍｍ（実施例２）、１０ｍｍ（実施例３）、１２．５ｍｍ（実施例４）、１５ｍｍ（実施例５）の円周を４等分する位置に４カ所ずつ設けた。テーパー部１９の開き角度（θ）は９０°とした。
【００６８】
ノズル１０の先端部の中央部には、円錐状の突起１７を設けた。突起１７の高さはそれぞれの先端部の外径φＲ（直径）の０．５倍、突起１７の直径は最大値が２ｍｍとした。また、突起１７の材質はノズル１０のその他の部分と同じく白金を用いた。
【００６９】
ガラス材料はＴｇが４８０℃、比重が３．２のリン酸系ガラスを用いた。また、溶融ガラス滴を受けるための下型の代わりに、幅０．２ｍｍ、深さ０．５ｍｍの十字線をけがいたステンレス板を用意し、４５０℃に加熱した。ノズル１０を１０００℃に加熱して溶融ガラス滴を滴下し、ステンレス板の十字線の交点上に落下させた。落下した溶融ガラス滴は冷却されて固化し、ステンレス板との接触面に十字線の交点が転写されたガラス塊が得られた。
【００７０】
各ノズルごとに５０個ずつの溶融ガラス滴の滴下を行い、質量と滴下位置ばらつきを測定した。質量は、電子天秤で測定し５０個の平均値を求めた。滴下位置ばらつきは、固化したガラス塊の外径に対する十字線の交点の位置を顕微鏡で測定し、直交する２方向（ｘ方向、ｙ方向）についての標準偏差（σx、σy）の平均値（σ）を求めた。
【００７１】
結果を表１に示す。溶融ガラス滴の質量は、先端部の外径φＲにほぼ比例して大きくなり、外径φＲが３０ｍｍのノズルでは、９１０ｍｇの溶融ガラス滴を得ることができた。また、先端部の外径φＲが大きくなっても滴下位置のばらつきが悪化することはなく、安定して滴下できることが確認できた。
【００７２】
【表１】
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【００７３】
（比較例１〜５）
開口が１カ所のみであり、中央部に突起を有さない従来のノズルを用いて、実施例１〜５と同様に溶融ガラス滴の滴下を行った。ノズルの材質は白金を用いた。開口は中心部に１カ所のみであり、直径は２．５ｍｍとした。また、流路の直径は２．５ｍｍとした。先端部の外径は、１０ｍｍ（比較例１）、１５ｍｍ（比較例２）、２０ｍｍ（比較例３）、２５ｍｍ（比較例４）、３０ｍｍ（比較例５）の５種類のノズルを用意した。ガラス材料や、加熱温度等の条件は実施例１と同様とし、溶融ガラス滴の質量と滴下位置ばらつきを測定した。結果を表１に併せて示す。
【００７４】
溶融ガラス滴の質量は、同じ外径のノズルを用いた実施例１〜５と比べて、いずれも小さかった。特に、外径が１５ｍｍ以上、３０ｍｍ以下の場合（比較例２〜５）に、実施例との差が顕著であった。
【００７５】
（比較例６〜１０）
図７に示した中央部に突起を有さないノズルを用いて、同様の条件で溶融ガラス滴の滴下を行い、溶融ガラス滴の質量と滴下位置ばらつきを測定した。突起以外の条件（ノズルの開口の直径、数等）は実施例１〜５と同じとした。結果を表１に併せて示す。
【００７６】
溶融ガラス滴の質量は、実施例１〜５と同様の結果が得られた。しかし、滴下位置ばらつきは、実施例と比較していずれも大きく、特に、外径が１５ｍｍ以上、３０ｍｍ以下の場合（比較例７〜１０）に、実施例との差が顕著であった。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の溶融ガラス滴下ノズルの１例を示す図である。
【図２】溶融ガラス滴下ノズル１０の先端部から溶融ガラス滴１６を滴下している状態を示す模式図である。
【図３】本発明の溶融ガラス滴下ノズルの別の例を示す図である。
【図４】ガラス成形体の製造装置２０を示す模式図である（供給工程）。
【図５】ガラス成形体の製造装置２０を示す模式図である（加圧工程）。
【図６】本発明のガラス成形体の製造方法の第２の形態における工程を示す模式図である。
【図７】先端部に複数の開口を有するノズル９０を示す図である。
【図８】溶融ガラス滴の滴下位置がばらつく様子を模式的に示した図である。
【符号の説明】
【００７８】
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ  溶融ガラス滴下ノズル
１１  流路
１２  開口
１６  溶融ガラス滴
１７、１７ａ、１７ｂ、１７ｃ  突起
１９、１９ａ、１９ｂ  テーパー部
２０  ガラス成形体の製造装置
２１、３１  下型
２２、３２  上型
２３、３３  成形金型
２４  ガラス成形体
【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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