(57)【要約】【課題】表面に大きな凹凸を有する下型を用いることなく空気溜まりの発生を確実に防止でき、表面粗さの小さいガラスゴブやガラス成形体を効率的に製造することができる製造方法を提供する。【解決手段】下型に溶融ガラス滴を滴下する際、下型と溶融ガラス滴との衝突が、大気圧より減圧された減圧雰囲気で行われるように、下型の周囲の領域を減圧する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下型に溶融ガラス滴を滴下する滴下工程を有するガラスゴブの製造方法において、
前記下型と前記溶融ガラス滴との衝突が、大気圧より減圧された減圧雰囲気で行われるように、前記下型の周囲の領域を減圧することを特徴とするガラスゴブの製造方法。
【請求項２】
前記滴下工程は、滴下ノズルの先端から分離した溶融ガラス滴を前記下型に滴下する工程であり、
減圧する前記領域は、溶融ガラス滴が前記滴下ノズルの先端を離れてから前記下型に衝突するまでに通過する経路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】
前記減圧雰囲気の圧力が、１０００Ｐａ〜３００００Ｐａ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】
下型に溶融ガラス滴を滴下する滴下工程と
前記下型と上型とで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、
前記滴下工程における前記下型と前記溶融ガラス滴との衝突が、大気圧より減圧された減圧雰囲気で行われるように、前記下型の周囲の領域を減圧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】
前記滴下工程は、滴下ノズルの先端から分離した溶融ガラス滴を前記下型に滴下する工程であり、
減圧する前記領域は、溶融ガラス滴が前記滴下ノズルの先端を離れてから前記下型に衝突するまでに通過する経路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】
前記減圧雰囲気の圧力が、１０００Ｐａ〜３００００Ｐａ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】
前記加圧工程は、前記減圧雰囲気で行うことを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載のガラス成形体の製造方法。
【請求項８】
前記加圧工程は、前記減圧雰囲気の外部で行うことを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載のガラス成形体の製造方法。
【請求項９】
溶融ガラス滴を受ける下型を有し、該下型に滴下し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ーと、
前記チャンバーの内部を大気圧より減圧するための減圧手段と、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１０】
前記下型に溶融ガラス滴を滴下するための滴下ノズルを有し、
前記チャンバーは、前記滴下ノズルの少なくとも先端部、及び、溶融ガラス滴が前記滴下ノズルの先端を離れてから前記下型に衝突するまでに通過する経路を内部に含むことを特徴とする請求項９に記載のガラスゴブの製造装置。
【請求項１１】
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、該下型に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ーと、
前記チャンバーの内部を大気圧より減圧するための減圧手段と、を備えることを特徴とするガラス成形体の製造装置。
【請求項１２】
前記下型に溶融ガラス滴を滴下するための滴下ノズルを有し、
前記チャンバーは、前記滴下ノズルの少なくとも先端部、及び、溶融ガラス滴が前記滴下ノズルの先端を離れてから前記下型に衝突するまでに通過する経路を内部に含むことを特徴とする請求項１１に記載のガラス成形体の製造装置。
【請求項１３】
前記上型は、前記チャンバーの内部に配置されていることを特徴とする請求項１１又は１２に記載のガラス成形体の製造装置。
【請求項１４】
前記上型は、前記チャンバーの外部に配置されていることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の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、溶融ガラス滴を滴下し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を用いることが多くなってきた。
【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】
従来、リヒートプレス法に用いるガラスプリフォームは、研削・研磨等の機械加工によって製造されることが多かったが、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、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冷却固化することにより、機械加工なしでガラスプリフォームを作製す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、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、下型及び下型に対向する上型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、ガラスプリフォームや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、製造されたガラスプリフォームやガラス成形体の下面に、凹部（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１１を用いて説明する。
【０００７】
図１１は、従来の方法によって下型１１に滴下した溶融ガラス滴５０の状態を模式的に示す図である。図１１（ａ）は、溶融ガラス滴５０が下型１１に衝突した瞬間の状態を、図１１（ｂ）は、その後、溶融ガラス滴５０が表面張力によって丸く変形した状態を示している。
【０００８】
図１１（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１１（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、粗面化した表面を有する下型に溶融ガラス滴を滴下した場合、下型との衝突の際に一旦微小な凹部が形成されるものの、溶融ガラス滴の下面と下型の表面との間に生じる隙間を通じて、凹部の中に溜まった空気が押し出されるため、冷却後のガラスゴブに空気溜まりが残存することを防止することができる。
【００１３】
しかし、空気溜まりを完全に防止するためには、必要な隙間が確保されるように、粗面化によって下型の表面に十分な高さの凹凸を形成しておく必要がある。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。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散乱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を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】
また、ガラスを成形するための成形金型として用いる材料には種々の制約条件があり、例えば、タングステンカーバイドを主成分とする超硬材料、炭化珪素、窒化珪素などのセラミックス材料、カーボンを含んだ複合材料などの限られた材料を用いざるを得ないのが現状である。
【００１５】
しかしながら、成形金型として好ましい性質を有するこれらの材料は、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は困難な場合が多い。また、エッチングによる粗面化は可能であるが、そのように粗面化された表面は非常に脆くなり、耐久性が著しく悪化してしまう材料もある。
【００１６】
そのため、下型にこれらの材料を用いた場合には、特許文献１や２に記載された方法を実施することができなかったり、あるいは、実施できても下型の耐久性が劣るためガラス成形体等を安定して製造することができないという問題があった。
【００１７】
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、表面に大きな凹凸を有する下型を用いることなく空気溜まりの発生を確実に防止でき、表面粗さの小さいガラスゴブやガラス成形体を効率的に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】
【００１８】
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。
【００１９】
１．  下型に溶融ガラス滴を滴下する滴下工程を有するガラスゴブの製造方法において、前記下型と前記溶融ガラス滴との衝突が、大気圧より減圧された減圧雰囲気で行われるように、前記下型の周囲の領域を減圧することを特徴とするガラスゴブの製造方法。
【００２０】
２．  前記滴下工程は、滴下ノズルの先端から分離した溶融ガラス滴を前記下型に滴下する工程であり、減圧する前記領域は、溶融ガラス滴が前記滴下ノズルの先端を離れてから前記下型に衝突するまでに通過する経路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。
【００２１】
３．  前記減圧雰囲気の圧力が、１０００Ｐａ〜３００００Ｐａ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。
【００２２】
４．  下型に溶融ガラス滴を滴下する滴下工程と前記下型と上型とで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、前記滴下工程における前記下型と前記溶融ガラス滴との衝突が、大気圧より減圧された減圧雰囲気で行われるように、前記下型の周囲の領域を減圧することを特徴とするガラス成形体の製造方法。
【００２３】
５．  前記滴下工程は、滴下ノズルの先端から分離した溶融ガラス滴を前記下型に滴下する工程であり、減圧する前記領域は、溶融ガラス滴が前記滴下ノズルの先端を離れてから前記下型に衝突するまでに通過する経路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。
【００２４】
６．  前記減圧雰囲気の圧力が、１０００Ｐａ〜３００００Ｐａ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。
【００２５】
７．  前記加圧工程は、前記減圧雰囲気で行うことを特徴とする前記４〜６のいずれか１項に記載のガラス成形体の製造方法。
【００２６】
８．  前記加圧工程は、前記減圧雰囲気の外部で行うことを特徴とする前記４〜６のいずれか１項に記載のガラス成形体の製造方法。
【００２７】
９．  溶融ガラス滴を受ける下型を有し、該下型に滴下し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ーと、前記チャンバーの内部を大気圧より減圧するための減圧手段と、を備えることを特徴とするガラスゴブの製造装置。
【００２８】
１０．  前記下型に溶融ガラス滴を滴下するための滴下ノズルを有し、前記チャンバーは、前記滴下ノズルの少なくとも先端部、及び、溶融ガラス滴が前記滴下ノズルの先端を離れてから前記下型に衝突するまでに通過する経路を内部に含むことを特徴とする前記９に記載のガラスゴブの製造装置。
【００２９】
１１．  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、該下型に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ーと、前記チャンバーの内部を大気圧より減圧するための減圧手段と、を備えることを特徴とするガラス成形体の製造装置。
【００３０】
１２．  前記下型に溶融ガラス滴を滴下するための滴下ノズルを有し、前記チャンバーは、前記滴下ノズルの少なくとも先端部、及び、溶融ガラス滴が前記滴下ノズルの先端を離れてから前記下型に衝突するまでに通過する経路を内部に含むことを特徴とする前記１１に記載のガラス成形体の製造装置。
【００３１】
１３．  前記上型は、前記チャンバーの内部に配置されていることを特徴とする前記１１又は１２に記載のガラス成形体の製造装置。
【００３２】
１４．  前記上型は、前記チャンバーの外部に配置されていることを特徴とする前記１１又は１２に記載のガラス成形体の製造装置。
【発明の効果】
【００３３】
本発明においては、溶融ガラス滴と下型との衝突が大気圧より減圧された減圧雰囲気で行われることから、表面に大きな凹凸を有する下型を用いることなく空気溜まりの発生を確実に防止することができる。従って、空気溜まりがなく、かつ、表面粗さの小さいガラスゴブやガラス成形体を効率的に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】
【００３４】
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。
【００３５】
（ガラスゴブの製造装置及び製造方法）
先ず、本発明のガラスゴブの製造装置及び製造方法について図１〜図４を参照しながら説明する。図１は、ガラスゴブの製造方法の１例を示す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は下型に溶融ガラス滴を滴下する工程（Ｓ１３）における状態を、図３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（Ｓ１４）における状態を、それぞれ示している。また、図４は本発明の別の実施形態であるガラスゴブの製造装置１０ａの模式図である。
【００３６】
図２、図３に示すガラスゴブの製造装置１０は、溶融ガラス５２を貯留する溶融槽１５、溶融槽１５の下部に接続された滴下ノズル１６、溶融ガラス滴５０を受けるための下型１１を有している。また、チャンバー１２を有し、チャンバー１２の内部はバルブ１３及びポンプ１４からなる減圧手段によって減圧できるように構成されている。チャンバー１２の内部には、滴下ノズル１６、下型１１、及び、溶融ガラス滴５０が滴下ノズル１６の先端１６ｓを離れてから下型１１に衝突するまでに通過する経路が含まれている。
【００３７】
溶融ガラス滴５０が落下している途中で風の影響を受けると、下型１１に衝突する位置がばらつき、得られるガラスゴブの形状等の品質がばらつく原因となる。チャンバー１２の内部に、滴下ノズル１６、下型１１、及び、溶融ガラス滴５０が滴下ノズル１６の先端１６ｓを離れてから下型１１に衝突するまでに通過する経路を含む構成とすることで、このような風による影響を最小限に抑えることができ、より安定した品質のガラスゴブを製造することができる。
【００３８】
図２、図３の示したガラスゴブの製造装置１０は、溶融槽１５をチャンバー１２の内部に含まない構成としているため、装置全体を小型化できるという利点を有している。しかし、溶融槽１５に貯留された溶融ガラス５２の上面５３が大気圧下にあるために、滴下ノズル１６の内部の溶融ガラスが、減圧されたチャンバー１２の内部に吸引され、溶融ガラス滴５０の滴下間隔が短くなりすぎる場合もある。このような問題を避ける観点からは、溶融槽１５の全体をチャンバー１２の内部に含む構成とすることも好ましい。
【００３９】
更に、図１０に示すように、溶融槽１５を内部に含むもう一つのチャンバー１２ｂを有する構成とすることも好ましい。図１０のガラスゴブの製造装置１０ｂは、２つのチャンバー１２と１２ｂを有し、それぞれに設けられたバルブ１３、１３ｂ及びポンプ１４、１４ｂによって、内部の圧力をそれぞれ独立して調整することができる構成となっている。このように、チャンバー１２の圧力とチャンバー１２ｂの圧力との差を調整することによって、溶融ガラス滴５０の滴下間隔を所望の間隔に調整することができる。滴下間隔を短くしたいときはチャンバー１２の圧力を低く調整し、滴下間隔を長くしたいときはチャンバー１２ｂの圧力を低く調整すればよい。
【００４０】
ここで、ガラスゴブ５４に空気溜まりが発生するのを防止するためには、溶融ガラス滴と下型との衝突が、大気圧より減圧された減圧雰囲気で行われるように構成されていればよい。そのため、図４に示すガラスゴブの製造装置１０ａのように、チャンバー１２の内部に、少なくとも下型１１が含まれていればよい。ガラスゴブの製造装置１０ａのチャンバー１２には、開閉可能なシャッター１７が設けられている。シャッター１７を閉じた状態でチャンバー１２の内部を減圧しておき、溶融ガラス滴５０の滴下のタイミングに合わせてシャッター１７を開けて溶融ガラス滴５０をチャンバー１２の内部に導入することで、溶融ガラス滴５０と下型１１との衝突を減圧雰囲気で行うことができる。このように、下型１１のみをチャンバー１２の内部に含む構成とすることで、チャンバー１２を非常に小型化することができ、大規模な減圧手段も不要になるという利点がある。
【００４１】
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ーや、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。
【００４２】
上述のように、本発明においては、溶融ガラス滴５０と下型１１との衝突を大気圧より減圧された減圧雰囲気で行うため、下型１１の表面をエッチング等によって粗面化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することなく選択することができる。
【００４３】
従って、下型１１の材料は、成形金型の材料として公知の材料の中から、条件に応じて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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
次に、本発明のガラスゴブの製造方法の１例について、図２、図３に示したガラスゴブの製造装置１０を用いる場合を例に挙げて、図１に示すフローチャートに従って説明する。
【００４８】
先ず、下型１１を予め所定温度に加熱しておく（工程Ｓ１１）。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たり、急速に冷却されることによってワレやカン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たり、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（ガラス転移温度）−１００℃からＴｇ＋１００℃程度の温度に設定することが好ましい。
【００４９】
次に、チャンバー１２の内部を減圧する（工程Ｓ１２）。減圧は、バルブ１３を開き、ポンプ１４によってチャンバー１２の内部の空気を排気することによって行う。減圧後のチャンバー１２の内部の圧力は、空気溜まりの発生状況等に応じて適宜設定すればよい。チャンバー１２の内部の圧力を低くするほど、空気溜まりの発生を抑止する効果が高くなるため、下型１１の表面の粗さが小さくても空気溜まりの発生を防止することができる。減圧雰囲気の圧力が高すぎると、空気溜まりの発生の抑止効果が十分でない場合があり、逆に減圧雰囲気の圧力が必要以上に低すぎると、減圧のために長い時間が必要となり生産の効率が悪くなる場合がある。このような観点から、通常は、真空チャンバー１２の内部（減圧雰囲気）の圧力を、１０００Ｐａ〜３００００Ｐａとすることが好ましい。
【００５０】
なお、工程Ｓ１１と工程Ｓ１２の順序はこれに限定されるものではなく、工程Ｓ１２の後に工程Ｓ１１を行ってもよいし、工程Ｓ１１と工程Ｓ１２とを同時に行ってもよい。
【００５１】
次に、下型１１に溶融ガラス滴５０を滴下する（工程Ｓ１３）。下型１１の上方に設けられた溶融槽１５は図示しないヒーターによって加熱され、内部に溶融ガラス５２が貯留されている。溶融槽１５の下部には滴下ノズル１６が設けられており、溶融ガラス５２が自重によって滴下ノズル１６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１６ｓに溜まる。一定質量の溶融ガラスが溜まると、滴下ノズル１６の先端１６ｓから自然に分離し、一定質量の溶融ガラス滴５０が下方に滴下される（図２参照）。
【００５２】
先の工程Ｓ１２によってチャンバー１２の内部が減圧されているため、下型１１と溶融ガラス滴５０は減圧雰囲気で衝突する。従って、衝突の際に溶融ガラス滴５０の下面に生じる凹部は、その後の冷却過程で表面張力によって消滅するため、ガラスゴブ５４に空気溜まりとして残存することを防止することができる。
【００５３】
滴下する溶融ガラス滴５０の質量は滴下ノズル１６の先端１６ｓ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１６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。
【００５４】
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。
【００５５】
更に、溶融ガラス滴５０を滴下ノズル１６から下型１１に直接滴下するのではなく、滴下ノズル１６から滴下させた溶融ガラス滴５０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１１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。この場合、滴下位置を安定させるという観点からは、滴下ノズル１６の先端１６ｓ、貫通細孔を設けた部材、及び、下型１１をいずれもチャンバー１２の内部に設ける構成とすることが好ましい。
【００５６】
次に、滴下した溶融ガラス滴５０を、下型１１の上で冷却・固化する（工程Ｓ１４）（図３参照）。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、固化する。
【００５７】
その後、固化したガラスゴブ５４を回収し（工程Ｓ１５）、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５４の製造を行う場合は、工程Ｓ１３以降の工程を繰り返せばよい。
【００５８】
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。
【００５９】
（ガラス成形体の製造装置及び製造方法）
本発明のガラス成形体の製造装置及び製造方法の第１の実施形態について図５〜図９を参照しながら説明する。図５は、ガラス成形体の製造方法の１例を示すフローチャートである。また、図６、図７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６は下型１１に溶融ガラス滴５０を滴下する工程（Ｓ２４）における状態を、図７は、滴下した溶融ガラス滴５０を下型１１と上型２１とで加圧する工程（Ｓ２６）における状態を、それぞれ示している。また、図８、図９は別の実施形態におけるガラス成形体の製造装置２０ａの模式図である。図８は工程Ｓ２４における状態を、図９は工程Ｓ２６における状態を、それぞれ示している。
【００６０】
ガラス成形体の製造装置２０は、溶融ガラス５２を貯留する溶融槽１５、溶融槽１５の下部に接続された滴下ノズル１６、溶融ガラス滴５０を受けるための下型１１、下型１１と共に溶融ガラス滴５０を加圧する上型２１を有している。また、チャンバー１２を有し、チャンバー１２の内部はバルブ１３及びポンプ１４からなる減圧手段によって減圧できるように構成されている。チャンバー１２の内部には、滴下ノズル１６、下型１１、上型２１、及び、溶融ガラス滴５０が滴下ノズル１６の先端１６ｓを離れてから下型１１に衝突するまでに通過する経路が含まれている。
【００６１】
下型１１は、図示しない駆動手段により、滴下ノズル１６の下方で溶融ガラス滴５０を受けるための位置（滴下位置Ｐ１）と、上型２１と対向して溶融ガラス滴５０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。また上型２１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。
【００６２】
本実施形態におけるガラス成形体の製造装置２０は、上型２１がチャンバー１２の内部に配置され、下型１１に溶融ガラス滴５０を滴下する工程（Ｓ２４）と、滴下した溶融ガラス滴５０を下型１１と上型２１とで加圧する工程（Ｓ２６）とが、いずれも同一のチャンバー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、多数のガラス成形体を繰り返し製造する場合に、チャンバー１２の内部の減圧を毎回行うことなく、常に一定の減圧状態を保ったままで行うことができるため、多数のガラス成形体を効率よく製造することができる。
【００６３】
もっとも、上型２１をチャンバー１２の内部に含めて、溶融ガラス滴５０の加圧をチャンバー１２の内部で行うことは、本発明において必ずしも必須の要件ではない。上述のガラスゴブの製造装置の場合と同様に、少なくとも下型１１がチャンバー１２の内部にあって、下型１１と溶融ガラス滴５０との衝突が減圧雰囲気で行われ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。
【００６４】
例えば、図８、図９に示したガラス成形体の製造装置２０ａのように、上型２１をチャンバー１２の外部に配置することもできる。ガラス成形体の製造装置２０ａは、チャンバー１２に、下型１１が移動するためのシャッター２２を有し、溶融ガラス滴５０を受けた下型１１がチャンバー１２の外側に移動して、上型２１と共に溶融ガラス滴５０を加圧する構成となっている。このような構成とすることで、チャンバー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。
【００６５】
次に、本発明のガラス成形体の製造方法の１例について、図６、図７に示したガラス成形体の製造装置２０を用いる場合を例に挙げて、図５に示すフローチャートに従って説明する。
【００６６】
先ず、下型１１及び上型２１を予め所定温度に加熱しておく（工程Ｓ２１）。下型１１及び上型２１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２１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Ｓ１１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２１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。
【００６７】
次に、チャンバー１２の内部を減圧する（工程Ｓ２２）。減圧の方法や条件については、上述のガラスゴブの製造方法における工程Ｓ１２の場合と同様である。
【００６８】
次に、下型１１を滴下位置Ｐ１に移動し（工程Ｓ２３）、滴下ノズル１６から溶融ガラス滴５０を滴下する（工程Ｓ２４）（図６参照）。溶融ガラス滴５０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Ｓ１３の場合と同様である。先の工程Ｓ２２によってチャンバー１２の内部が減圧されているため、下型１１と溶融ガラス滴５０は減圧雰囲気で衝突する。従って、衝突の際に溶融ガラス滴５０の下面に生じる凹部は、その後の冷却過程で表面張力によって消滅するため、ガラス成形体５５に空気溜まりとして残存することを防止することができる。
【００６９】
次に、下型１１を加圧位置Ｐ２に移動し（工程Ｓ２５）、上型２１を下方に移動して、下型１１と上型２１とで溶融ガラス滴５０を加圧する（工程Ｓ２６）（図７参照）。
【００７０】
溶融ガラス滴５０は、加圧されている間に下型１１や上型２１との接触面からの放熱によって冷却し、固化する。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。
【００７１】
溶融ガラス滴５０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２１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。
【００７２】
その後、上型２１を上方に移動して退避させ、固化したガラス成形体５５を回収し（工程Ｓ２７）、ガラス成形体の製造が完成する。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を再び滴下位置Ｐ１に移動し（工程Ｓ２３）、以降の工程を繰り返せばよい。
【００７３】
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、ガラス成形体を回収する前にガラス成形体の形状を検査する工程や、ガラス成形体を回収した後に下型１１や上型２１をクリーニングする工程等を設けてもよい。
【００７４】
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】
【００７５】
（実施例１）
図２、図３に示したガラスゴブの製造装置１０を用いて、図１に示したフローチャートに従ってガラスゴブ５４を製造した。
【００７６】
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１６から下型１１に滴下した。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、０．０１μｍ、０．０２μｍ、０．１μｍ、及び０．３μｍ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。
【００７７】
工程Ｓ１１における下型１１の加熱温度は５７０℃とした。また、工程Ｓ１２におけるチャンバー１２の内部の圧力は、１０００Ｐａとした。
【００７８】
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、及び、下型と接触した面の算術平均粗さ（Ｒａ）の評価を行った。空気溜まりの有無は５０倍の光学顕微鏡により判定した。算術平均粗さ（Ｒａ）は上記測定機を用いて測定した。空気溜まりの発生しなかったガラスゴブのうち、下型と接触した面の算術平均粗さ（Ｒａ）が最も小さいものを抽出した。抽出したサンプルの算術平均粗さ（Ｒａ）、用いた下型の算術平均粗さ（Ｒａ）を表１に示す。
【００７９】
【表１】
2009143749.tif 000003
【００８０】
表１に示すように、実施例１の条件（圧力：１０００Ｐａ）によれば、算術平均粗さ（Ｒａ）が０．００５μｍの下型を用いた場合であっても空気溜まりが発生せず、ガラスゴブの算術平均粗さ（Ｒａ）は０．００３μｍと非常に良好であった。
【００８１】
（実施例２、３）
工程Ｓ１２におけるチャンバー１２の内部の圧力を、１００００Ｐａ（実施例２）、３００００Ｐａ（実施例３）とした以外は、実施例１と同様の条件でガラスゴブの作製と評価を行った。それぞれの条件において、空気溜まりの発生しなかったガラスゴブのうち、下型と接触した面の算術平均粗さ（Ｒａ）が最も小さいものを抽出した。抽出したサンプルの算術平均粗さ（Ｒａ）、用いた下型の算術平均粗さ（Ｒａ）を表１に併せて示す。
【００８２】
表１に示すように、実施例２の条件（圧力：１００００Ｐａ）によれば、算術平均粗さ（Ｒａ）が０．００５μｍの下型を用いた場合であっても空気溜まりが発生せず、ガラスゴブの算術平均粗さ（Ｒａ）は０．００３μｍと非常に良好であった。また、実施例３の条件（圧力：３００００Ｐａ）の場合、算術平均粗さ（Ｒａ）が０．０１μｍの下型を用いた場合であっても空気溜まりが発生せず、ガラスゴブの算術平均粗さ（Ｒａ）は０．００７μｍと良好であった。
【００８３】
（比較例）
実施例１〜３と異なり、チャンバーの内部を減圧せず、大気圧（約０．１ＭＰａ）の状態のままでガラスゴブの製造と評価を行った。結果を表１に併せて示す。
【００８４】
比較例の条件の場合、空気溜まりを防止するためには、下型の表面の算術平均粗さ（Ｒａ）を０．３μｍまで大きくしなければならず、得られたガラスゴブの算術平均粗さ（Ｒａ）は０．１８μｍと、非常に大きくなってしまうことが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】ガラスゴブの製造方法の１例を示すフローチャートである。
【図２】ガラスゴブの製造装置１０の模式図である（工程Ｓ１３）。
【図３】ガラスゴブの製造装置１０の模式図である（工程Ｓ１４）。
【図４】別の実施形態であるガラスゴブの製造装置１０ａの模式図である。
【図５】ガラス成形体の製造方法の１例を示すフローチャートである。
【図６】ガラス成形体の製造装置２０の模式図である（工程Ｓ２４）。
【図７】ガラス成形体の製造装置２０の模式図である（工程Ｓ２６）。
【図８】別の実施形態であるガラス成形体の製造装置２０ａの模式図である（工程Ｓ２４）。
【図９】別の実施形態であるガラス成形体の製造装置２０ａの模式図である（工程Ｓ２６）。
【図１０】別の実施形態であるガラスゴブの製造装置１０ｂの模式図である。
【図１１】従来の方法によって下型１１に滴下した溶融ガラス滴５０の状態を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００８６】
１０、１０ａ、１０ｂ  ガラスゴブの製造装置
１１  下型
１２  チャンバー
１３  バルブ
１４  ポンプ
１５  溶融槽
１６  滴下ノズル
１６ｓ  滴下ノズル１６の先端
１７  シャッター
２０、２０ａ  ガラス成形体の製造装置
２１  上型
２２  シャッター
５０  溶融ガラス滴
５１  凹部
５２  溶融ガラス
５４  ガラスゴブ
５５  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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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