JP4957623B2 - 溶融ガラス滴の微小化方法、ガラスゴブの製造方法、及びガラス成形体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、溶融ガラス滴を微小化する溶融ガラス滴の微小化方法、微小化した溶融ガラス滴を用いたガラスゴブの製造方法、及び微小化した溶融ガラス滴を用いたガラス成形体の製造方法に関する。

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。

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と呼ばれる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）を成形型と共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。

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）として用いる方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

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（例えば、特許文献２参照）。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。

また、近年における各種光学装置等の小型化に伴い、小型のガラスゴブやガラス成形体の需要が高まっている。しかし、そのような小型のガラスゴブやガラス成形体の製造に十分対応できるだけの微小な溶融ガラス滴を、ガラス溶融槽に接続された滴下ノズルから直接滴下することはできなかった。そのため、微小化用の貫通孔を有する微小化部材に溶融ガラス滴を滴下し、当該溶融ガラス滴の一部を該微小化用の貫通孔を通過させて分離することで、溶融ガラス滴を微小化する方法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
特開昭６１−１４６７２１号公報 特開平１−３０８８４０号公報 特開２００２−１５４８３４号公報

特許文献３に記載の方法により溶融ガラス滴を微小化する場合、滴下ノズルから滴下してくる溶融ガラス滴のわずかな位置ばらつきによって、微小化された溶融ガラス滴の質量や、下型に滴下する際の位置がばらつくという問題があった。製造するガラスゴブやガラス成形体の品質を安定させるためには、このような微小化された溶融ガラス滴の質量ばらつきや位置ばらつきを抑えることが重要になる。

特許文献３には、微小化部材の貫通孔の内周面にテーパーを設け、テーパーの開き角を３０°〜１２０°とすることで、微小化された溶融ガラス滴の質量ばらつきや位置ばらつきを減少させることができることが記載されている。

しかしながら、本発明者による検討の結果、微小化された溶融ガラス滴の質量ばらつきは、テーパーの開き角を３０°〜９０°とすることで減少させることができるのに対して、位置ばらつきは、テーパーの開き角を上記範囲で最適化するだけでは十分に減少させることができないことが分かった。そのため、上記方法によっては、微小化された溶融ガラス滴を下型に滴下する際の質量ばらつきと位置ばらつきの両方を同時に低減させることはできず、ガラスゴブやガラス成形体の製造において、十分に安定した品質を確保することができないという問題があった。

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、微小化された溶融ガラス滴を下型に滴下する際の質量ばらつきと位置ばらつきの両方を同時に低減させ、製造するガラスゴブやガラス成形体の品質を十分に安定させることができる溶融ガラス滴の微小化方法を提供すること、並びに、かかる微小化方法によって微小化された溶融ガラス滴を用いたガラスゴブの製造方法及びガラス成形体の製造方法を提供することである。

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。

（１）微小化用の貫通孔を有する微小化部材に溶融ガラス滴を滴下し、当該溶融ガラス滴の一部を該微小化用の貫通孔を通過させて分離する溶融ガラス滴の微小化方法において、
溶融ガラス滴を滴下する滴下ノズルと前記微小化部材の間に、位置矯正用の貫通孔を有する位置矯正部材を配置し、
前記滴下ノズルから滴下した溶融ガラス滴の全量を、前記位置矯正用の貫通孔の内周面と接触させながら該位置矯正用の貫通孔を通過させ、
前記位置矯正用の貫通孔を通過した溶融ガラス滴を前記微小化部材に滴下させることを特徴とする溶融ガラス滴の微小化方法。

（２）前記位置矯正用の貫通孔の内周面は、溶融ガラス滴が進入する入り口に向かって孔径が広がる第１のテーパー部を有し、
前記第１のテーパー部のうち、溶融ガラス滴が最初に接触する位置におけるテーパーの開き角が、１０°〜４５°の範囲であることを特徴とする（１）に記載の溶融ガラス滴の微小化方法。

（３）前記微小化用の貫通孔の内周面は、溶融ガラス滴が進入する入り口に向かって孔径が広がる第２のテーパー部を有し、
前記第２のテーパー部のうち、溶融ガラス滴が最初に接触する位置におけるテーパーの開き角が、３０°〜９０°の範囲であることを特徴とする（１）または（２）に記載の溶融ガラス滴の微小化方法。

（４）下型に溶融ガラス滴を滴下する工程と、
滴下した前記溶融ガラス滴を前記下型の上で冷却する工程と、を有するガラスゴブの製造方法において、
前記溶融ガラス滴は、（１）〜（３）のいずれか１項に記載の溶融ガラス滴の微小化方法によって微小化された溶融ガラス滴であることを特徴とするガラスゴブの製造方法。

（５）下型に溶融ガラス滴を滴下する工程と、
滴下した前記溶融ガラス滴を、前記下型と上型とで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、
前記溶融ガラス滴は、（１）〜（３）のいずれか１項に記載の溶融ガラス滴の微小化方法によって微小化された溶融ガラス滴であることを特徴とするガラス成形体の製造方法。

本発明の溶融ガラス滴の微小化方法によれば、滴下ノズルから滴下した溶融ガラス滴の全量、又は微小化部材によって微小化された溶融ガラス滴の全量を、位置矯正用の貫通孔の内周面と接触させながら該位置矯正用の貫通孔を通過させるため、微小化された溶融ガラス滴を下型に滴下する際の質量ばらつきと位置ばらつきの両方を同時に低減でき、製造するガラスゴブやガラス成形体の品質を十分に安定させることができる。

以下、本発明の実施の形態について図１〜図７を参照しつつ詳細に説明する。

（溶融ガラス滴の微小化方法とガラスゴブの製造方法）
先ず、本発明の溶融ガラス滴の微小化方法と、当該方法を用いたガラスゴブの製造方法について、図１〜図４を参照しながら説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態であるガラスゴブの製造方法を示すフローチャートである。また、図２は本実施形態に用いるガラスゴブの製造装置の模式図である。図２（ａ）は、滴下ノズル３３から滴下した溶融ガラス滴３４の全量を、位置矯正部材２０の貫通孔２１を通過させる工程（工程Ｓ１０３）における状態を示しており、図２（ｂ）は、微小化部材１０によって溶融ガラス滴を微小化し、微小化された溶融ガラス滴３６を下型３１に滴下する工程（工程Ｓ１０４）における状態を示している。

図２（ａ）、（ｂ）に示すように、溶融ガラス３０を貯留する溶融槽３２の下部に、溶融ガラス滴３４を滴下するための滴下ノズル３３が接続されている。滴下ノズル３３の下方に、微小化用の貫通孔１１を有する微小化部材１０が配置され、更にその下方に、微小化部材１０によって微小化された溶融ガラス滴３６を受けるための下型３１（受け型）が配置されている。また、滴下ノズル３３と微小化部材１０の間には、位置矯正用の貫通孔２１を有する位置矯正部材２０が配置されている。

以下、図１に示したフローチャートに従って、各工程を順に説明する。

先ず、下型３１を所定温度に加熱する（工程Ｓ１０１）。下型３１の温度が低すぎると、ガラスゴブの下面（下型３１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ガラスゴブにワレや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３１との間に融着が発生したり、下型３１の寿命が短くなったりするおそれがある。実際には、ガラスの種類や、形状、大きさ、下型３１の材質、大きさ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、ガラスのガラス転移温度を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。

このため、下型３１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、公知の加熱手段の中から適宜選択して用いることができる。例えば、下型３１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３１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。

下型３１の材料は、溶融ガラスの受け型や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。

また、下型３１の更なる耐久性向上やガラス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。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。

次に、滴下ノズル３３から溶融ガラス滴３４を滴下する（工程Ｓ１０２）。溶融槽３２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３０が貯留されている。その状態で、滴下ノズル３３を所定温度に加熱すると、溶融ガラス３０が自重によって滴下ノズル３３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３３の先端部から自然に分離し、一定質量の溶融ガラス滴３４が下方に滴下する。

滴下ノズル３３から滴下する溶融ガラス滴３４の質量は、滴下ノズル３３の先端部の外径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３４を滴下することができる。また、滴下ノズル３３の内径、長さ、加熱温度などによって溶融ガラス滴３４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３４を所望の間隔で滴下させることが可能である。

また、滴下ノズル３３から滴下する溶融ガラス滴３４の質量は、微小化後の溶融ガラス滴３６の質量よりも大きいことが必要である。通常、微小化後の溶融ガラス滴３６の質量に対する、微小化前の溶融ガラス滴３４の質量の比が小さすぎると、微小化後の溶融ガラス滴３６の質量ばらつきが大きくなる傾向がある。そのため、滴下ノズル３３から滴下する溶融ガラス滴３４の質量は、微小化後の溶融ガラス滴３６の質量の２倍以上とすることが好ましい。

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。

次に、滴下ノズル３３から滴下した溶融ガラス滴３４の全量を、位置矯正部材２０に設けられた位置矯正用の貫通孔２１の内周面と接触させながら、位置矯正用の貫通孔２１を通過させる（工程Ｓ１０３）。この工程によって、滴下ノズル３３から滴下した溶融ガラス滴３４の位置ばらつきが矯正され、微小化部材１０への滴下位置が安定する。従って、微小化部材１０によって微小化された溶融ガラス滴３６が下型３１に滴下する際の質量ばらつきと位置ばらつきの両方を同時に低減することができ、ガラスゴブの品質を十分に安定させることができる。

溶融ガラス滴３４の滴下位置を効果的に矯正するためには、溶融ガラス滴３４が、位置矯正用の貫通孔２１の内周面と接触しながら貫通孔２１を通過することが必要である。溶融ガラス滴３４を、位置矯正用の貫通孔２１の内周面に確実に接触させる観点からは、位置矯正用の貫通孔２１の内周面は、溶融ガラス滴３４が進入する入り口に向かって孔径が広がるテーパー部（第１のテーパー部２２）を有していることが好ましい。第１のテーパー部２２のうち、溶融ガラス滴３４が最初に接触する位置におけるテーパーの開き角αは１０°〜４５°の範囲が特に好ましい。当該位置におけるテーパーの開き角αが１０°よりも小さいと、貫通孔２１の孔径が小さい場合は溶融ガラス滴３４が引っかかって通過しにくくなり、貫通孔２１の孔径が大きい場合は溶融ガラス滴３４が内周面と接触せずに通過してしまうことから、溶融ガラス滴３４を内周面に確実に接触させながら通過させることが難しくなる。一方、当該位置におけるテーパーの開き角αが４５°よりも大きいと、貫通孔２１を通過する際に溶融ガラス滴３４の落下速度が大きく減少してしまい、下方に配置された微小化部材１０に滴下される際の落下速度が不足して微小化の妨げとなるおそれがある。

位置矯正部材２０を配置する高さは、滴下ノズル３３と微小化部材１０の間であればよく、滴下ノズル３３の近傍の高い位置に配置してもよいし、滴下ノズル３３と間隔をあけて微小化部材１０の近傍に配置してもよい。位置矯正部材２０を滴下ノズル３３の近傍に配置した場合、溶融ガラス滴３４が位置矯正用の貫通孔２１を通過した後、微小化部材１０に到達するまでに相当の距離を落下することになるため、位置矯正用の貫通孔２１を通過する際の落下速度の減少による影響が小さいという利点がある。また、位置矯正部材２０を微小化部材１０の近傍に配置した場合は、位置矯正部材２０によって位置が矯正された溶融ガラス滴３４が、直ちに微小化部材１０に到達するため、外乱の影響等による落下中の位置変動を最小限に抑えることができるという利点がある。

位置矯正部材２０の材質としては、各種の金属やセラミック等を使用することができるが、耐熱性が高く、酸化等によって位置矯正用の貫通孔２１の内周面が劣化しにくいものが好ましい。

次に、微小化部材１０によって溶融ガラス滴３４を微小化し、微小化された溶融ガラス滴３６を下型３１に滴下する（工程Ｓ１０４）。位置矯正部材２０を通過した溶融ガラス滴３４が微小化部材１０に滴下されると、その衝撃によって溶融ガラス滴３４の一部が微小化用の貫通孔１１を通過し、表面張力に打ち勝って分離することにより微小化される。この際、微小化部材１０に残された余剰ガラス３５は、そのまま冷却され固化する。

上述のように、本実施形態においては、工程Ｓ１０３によって溶融ガラス滴３４の滴下位置ばらつきが矯正されているため、微小化部材１０によって微小化された溶融ガラス滴３６が下型３１に滴下する際の質量ばらつきと位置ばらつきの両方を同時に低減することができ、ガラスゴブの品質を十分に安定させることができる。

図２に示す微小化部材１０の微小化用の貫通孔１１の内周面は、溶融ガラス滴３４が進入する入り口に向かって孔径が広がるテーパー部（第２のテーパー部１２）と、略一定の径を有するストレート部１３とを有している。このように、微小化用の貫通孔１１の内周面にテーパー部を設けることで、微小化後の溶融ガラス滴３６の質量ばらつきを低減させることができる。質量ばらつきを低減させる観点からは、第２のテーパー部１２のうち、溶融ガラス滴３４が最初に接触する位置におけるテーパーの開き角βが３０°〜９０°の範囲であることが好ましく、テーパーの開き角βが３０°〜６０°の範囲であることがより好ましい。

微小化後の溶融ガラス滴３６の大きさ（質量）は、種々のパラメータの影響を受ける。例えば、溶融ガラスの粘度、表面張力、比重、微小化部材１０に滴下する際の溶融ガラス滴３４の温度や速度、ストレート部１３の孔径、ストレート部１３の長さ、第２のテーパー部１２のテーパーの開き角β、貫通孔１１の内周面の平滑度、微小化部材１０の熱容量や材質等が挙げられる。そのため、これらのパラメータを適宜調整することによって微小化後の溶融ガラス滴３６の大きさを調整することが可能である。

例えば、ストレート部１３の孔径を大きくすると、得られる溶融ガラス滴３６は大きくなり、ストレート部１３の孔径を小さくすると、得られる溶融ガラス滴３６は小さくなる。従って、ストレート部１３の孔径を適宜選択することにより、微小化後の溶融ガラス滴３６の大きさを調整することができる。

微小化された溶融ガラス滴３６の大きさ（質量）は、微小化部材１０に滴下する際の溶融ガラス滴３４の温度によっても変化する。溶融ガラス滴３４の温度を上げると粘度が下がるため、微小化された溶融ガラス滴３６の質量は大きくなる。反対に溶融ガラス滴３４の温度を下げると粘度が上がるため、微小化された溶融ガラス滴３６の質量は小さくなる。また、溶融ガラス滴３４の温度が低すぎると、粘度が高くなりすぎ、溶融ガラス滴３４を微小化することが困難になる場合がある。逆に、溶融ガラス滴３４の温度が高すぎると、滴下の過程で泡や脈理が発生し、ガラスゴブの内部品質に問題が出てくる場合がある。そのため、これらの問題を考慮した上で、適切な温度条件を設定することが好ましい。

また、滴下ノズル３３と微小化部材１０との距離によって、溶融ガラス滴３４が微小化部材１０に滴下する際の衝撃力が変化し、微小化された溶融ガラス滴３６の大きさが変化する。距離が長い場合には得られる溶融ガラス滴３６の質量は大きくなり、距離が短い場合には得られる溶融ガラス滴３６の質量は小さくなる。滴下ノズル３３の先端と微小化部材１０との距離は、一般には１００ｍｍ〜３０００ｍｍの範囲が好ましく、２００ｍｍ〜２０００ｍｍの範囲がより好ましい。

なお、微小化された溶融ガラス滴３６の位置ばらつきを低減させる観点から、ストレート部１３の孔径は一定であることが好ましいが、必ずしも厳密に一定である必要はなく、加工ばらつきなどに起因する孔径のばらつきや若干のテーパーについては許容される。ストレート部１３の長さは、０．５ｍｍ〜１５ｍｍが好ましく、１ｍｍ〜１０ｍｍが更に好ましい。

また、貫通孔１１の、中心軸に垂直な断面形状は必ずしも円形である必要はないが、位置ばらつきを更に低減させるためには、断面が円形であることが好ましい。

微小化部材１０の材質としては、各種の金属やセラミック等を使用することができるが、耐熱性が高く、酸化等によって貫通孔１１の内周面が劣化しにくいものが好ましい。また、溶融ガラス滴３４との接触などによって微小化部材１０の温度が変化すると、ストレート部１３の孔径などが変化し、それによって微小化された溶融ガラス滴３６の質量が変化してしまう。そのため、微小化部材１０の材質は、線膨張係数が小さいことが好ましい。中でも、フェライト系ステンレス、タングステン合金など、熱膨張係数が１３×１０^−６／℃以下の材料を用いることが特に好ましい。

次に、下型３１の上で溶融ガラス滴３６を冷却・固化する（工程Ｓ１０５）。下型３１に滴下された溶融ガラス滴３６は、下型３１の上で所定時間放置される間に、下型３１との接触面や、周囲への放熱等によって冷却・固化し、ガラスゴブとなる。

次に、固化したガラスゴブを回収し（工程Ｓ１０６）、微小化部材１０に残された余剰ガラス３５を廃棄して（工程Ｓ１０７）、ガラスゴブの製造が完成する。余剰ガラス３５の廃棄は、例えば、エアーで吹き飛ばす、微小化部材１０を上下反転して落下させる、吸着して回収する、挟み取る等の方法の中から適宜選択して行えばよい。

その後、更に引き続いてガラスゴブの製造を行う場合は、工程Ｓ１０２〜工程Ｓ１０７を繰り返せばよい。

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（ゴブプリフォーム）などとして使用することができる。

（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態であるガラスゴブの製造方法を示すフローチャートである。また、図４は本実施形態に用いるガラスゴブの製造装置の模式図である。図４（ａ）は、微小化部材１０によって溶融ガラス滴３４を微小化する工程（工程Ｓ２０３）における状態を示しており、図４（ｂ）は、微小化された溶融ガラス滴３６の全量を、位置矯正部材２０の貫通孔２１を通過させる工程（工程Ｓ２０４）における状態を示している。

図４（ａ）、（ｂ）に示すように、溶融ガラス３０を貯留する溶融槽３２の下部に、滴下ノズル３３が接続され、滴下ノズル３３の下方に、微小化用の貫通孔１１を有する微小化部材１０と下型３１（受け型）とが配置されている。また、位置矯正用の貫通孔２１を有する位置矯正部材２０は、第１の実施形態の場合と異なり、微小化部材１０と下型３１の間に配置されている。

以下、図３に示した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の実施形態と同様の工程については、詳しい説明を省略する。

先ず、下型３１を所定温度に加熱し（工程Ｓ２０１）、滴下ノズル３３から溶融ガラス滴３４を滴下する（工程Ｓ２０２）。工程Ｓ２０１及び工程Ｓ２０２の詳細については、上述の第１の実施形態の場合の工程Ｓ１０１及び工程Ｓ１０２と同様である。

次に、微小化部材１０によって溶融ガラス滴３４を微小化する（工程Ｓ２０３）。滴下ノズル３３から微小化部材１０に溶融ガラス滴３４が滴下されると、その衝撃によって溶融ガラス滴３４の一部が微小化用の貫通孔１１を通過し、表面張力に打ち勝って分離することにより微小化される。この際、微小化部材１０に残された余剰ガラス３５は、そのまま冷却され固化する。

本実施形態においては、微小化部材１０に滴下される溶融ガラス滴３４は、位置矯正部材２０による滴下位置の矯正がされていないため、微小化された溶融ガラス滴３６には、ある程度の位置ばらつきが存在している。この位置ばらつきは、次の工程Ｓ２０４によって低減される。

図４に示す微小化部材１０の微小化用の貫通孔１１の内周面は、第１の実施形態の場合と同様に、溶融ガラス滴３４が進入する入り口に向かって孔径が広がるテーパー部（第２のテーパー部１２）と、略一定の径を有するストレート部１３とを有している。質量ばらつきを低減させる観点からは、第２のテーパー部１２のうち、溶融ガラス滴３４が最初に接触する位置におけるテーパーの開き角βが３０°〜９０°の範囲であることが好ましく、テーパーの開き角βが３０°〜６０°の範囲であることがより好ましい。

微小化部材１０の形状や材質、微小化の際の条件等については、第１の実施形態における工程Ｓ１０４の場合と同様である。

次に、微小化された溶融ガラス滴３６の全量を、位置矯正部材２０に設けられた位置矯正用の貫通孔２１の内周面と接触させながら、位置矯正用の貫通孔２１を通過させ、下型３１に滴下する（工程Ｓ２０４）。微小化部材１０によって微小化された溶融ガラス滴３６は、この工程Ｓ２０４によって滴下位置ばらつきが矯正されて下型３１に滴下するため、溶融ガラス滴３６の質量ばらつきと位置ばらつきの両方を同時に低減することができ、ガラスゴブの品質を十分に安定させることができる。

次に、下型３１の上で溶融ガラス滴３６を冷却・固化する（工程Ｓ２０５）。その後、固化したガラスゴブを回収し（工程Ｓ２０６）、微小化部材１０に残された余剰ガラス３５を廃棄して（工程Ｓ２０７）、ガラスゴブの製造が完成する。工程Ｓ２０５〜工程Ｓ２０７の詳細については、第１の実施形態の工程Ｓ１０５〜工程Ｓ１０７と同様である。

なお、滴下ノズル３３と微小化部材１０の間、及び、微小化部材１０と下型３１の間の両方に位置矯正部材２０を配置し、第１の実施形態と、第２の実施形態とを組み合わせて実施することもできる。この場合、滴下ノズル３３から滴下した溶融ガラス滴３４は、１つ目の位置矯正部材２０の貫通孔２１を通過した後、微小化部材１０によって微小化され、微小化された溶融ガラス滴３６が２つ目の位置矯正部材２０の貫通孔２１を通過して、下型３１に滴下される。このように、第１の実施形態と、第２の実施形態とを組み合わせることにより、微小化された溶融ガラス滴３６の質量ばらつきと位置ばらつきの両方をより低減することができる。
（ガラス成形体の製造方法）
次に、本発明のガラス成形体の製造方法について図５〜図８を参照しながら説明する。本発明のガラス成形体の製造方法は、上述の溶融ガラス滴の微小化方法によって微小化した溶融ガラス滴を下型３１に滴下し、下型３１と上型３８とで加圧成形してガラス成形体を製造する方法である。溶融ガラス滴の微小化は、上述の第１の実施形態のように、位置矯正部材２０による位置矯正の後、微小化部材１０によって微小化する方法でもよいし、第２の実施形態のように、微小化部材１０による微小化の後、位置矯正部材２０によって滴下位置を矯正する方法でもよい。以下、位置矯正部材２０による位置矯正の後に、微小化部材１０によって微小化する方法を用いる場合を例に挙げて説明する。

（第３の実施形態）
図５は、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を示すフローチャートである。また、図６〜図８は本実施形態に用いるガラス成形体の製造装置の模式図である。図６は、溶融ガラス滴３４の全量を、位置矯正部材２０の貫通孔２１を通過させる工程（工程Ｓ３０４）における状態を示している。また、図７は、微小化部材１０によって溶融ガラス滴３４を微小化し、微小化された溶融ガラス滴３６を下型３１に滴下する工程（工程Ｓ３０５）における状態を示しており、図８は、下型３１と上型３８とで溶融ガラス滴３６を加圧成形する工程（工程Ｓ３０７）における状態を示している。

図６〜図８に示すガラス成形体の製造装置は、図２に示したガラスゴブの製造装置の構成に加えて、下型３１と共に溶融ガラス滴３６を加圧成形するための上型３８を有している。上型３８は、下型３１と同様に、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３１と上型３８とをそれぞれ独立して温度制御することができる構成であることが好ましい。また、上型３８の材料は、下型３１の場合と同様の材料の中から適宜選択することができる。下型３１と上型３８の材料は同じであってもよいし、異なっていてもよい。

また、下型３１は、図示しない駆動手段により、微小化部材１０の下方で溶融ガラス滴３６を受けるための位置（滴下位置Ｐ１）と、上型３８と対向して加圧成形を行うための位置（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３８は、図示しない駆動手段により、溶融ガラス滴３６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。

以下、図５に示したフローチャートに従って、各工程を順に説明する。なお、上述のガラスゴブの製造方法の場合と同様の工程については、詳しい説明を省略する。

先ず、下型３１及び上型３８を所定温度に加熱する（工程Ｓ３０１）。所定温度とは、上述の第１の実施形態における工程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３１と上型３８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。

次に、下型３１を滴下位置Ｐ１に移動した後（工程Ｓ３０２）、滴下ノズル３３から溶融ガラス滴３４を滴下する（工程Ｓ３０３）。そして、滴下した溶融ガラス滴３４の全量を、位置矯正部材２０に設けられた位置矯正用の貫通孔２１の内周面と接触させながら、位置矯正用の貫通孔２１を通過させ（工程Ｓ３０４）、微小化部材１０によって溶融ガラス滴３４を微小化し、微小化された溶融ガラス滴３６を下型３１に滴下する（工程Ｓ３０５）。工程Ｓ３０３〜工程Ｓ３０５の詳細については、上述の第１の実施形態の場合の工程Ｓ１０２〜工程Ｓ１０４と同様である。

本実施形態においては、滴下ノズル３３から滴下した溶融ガラス滴３４の位置ばらつきが、工程Ｓ３０４によって矯正され、微小化部材１０への滴下位置が安定化する。そのため、微小化部材１０によって微小化された溶融ガラス滴３６が下型３１に滴下する際の質量ばらつきと位置ばらつきの両方を低減することができ、ガラス成形体の品質を十分に安定させることができる。

次に、下型３１を加圧位置Ｐ２に移動し（工程Ｓ３０６）、上型３８を下方に移動して、下型３１と上型３８とで溶融ガラス滴３６を加圧成形する（工程Ｓ３０７）。

下型３１に滴下された溶融ガラス滴３６は、加圧成形される間に下型３１や上型３８との接触面からの放熱によって冷却し、固化する。固化して得られたガラス成形体３７が、下型３１や上型３８による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３７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。

加圧成形の際に負荷する荷重は、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３７のサイズ等に応じて適宜設定すればよい。また、上型３８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。

次に、上型３８を退避させてガラス成形体３７を回収し（工程Ｓ３０８）、微小化部材１０に残された余剰ガラス３５を廃棄して（工程Ｓ３０９）、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３１を再び滴下位置Ｐ１に移動し（工程Ｓ３０２）、工程Ｓ３０２〜工程Ｓ３０９を繰り返せばよい。

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３１や上型３８をクリーニングする工程等を設けてもよい。

本実施形態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、リヒートプレス法により光学素子を製造するため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１〜５）
図１、図２に示した第１の実施形態の方法により、滴下ノズル３３から滴下した溶融ガラス滴３４を微小化し、ガラスゴブを作製した。

位置矯正部材２０の第１のテーパー部２２のテーパーの開き角αと、微小化部材１０の第２のテーパー部１２のテーパーの開き角βは、表１に示す５通りの組み合わせ（実施例１〜５）を用いた。位置矯正用の貫通孔２１の孔径（最小値）はφ８ｍｍ、貫通孔２１の長さは２０ｍｍとした。また、微小化用の貫通孔１１のストレート部１３の孔径はφ２ｍｍ、第２のテーパー部１２の長さは１０ｍｍ、ストレート部１３の長さは５ｍｍとした。

ガラス材料として、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３３から溶融ガラス滴３４を滴下した。滴下ノズル３３から滴下する溶融ガラス滴３４の質量は、２５０ｍｇであった。

図１に示したフローチャートに従って、微小化された溶融ガラス滴３６が下型３１に滴下する際の位置ばらつき（標準偏差）を測定しながら、各条件１００個ずつのガラスゴブを作製した。位置ばらつきは、２組のレーザーセンサー（株式会社キーエンス製：ＬＶ−Ｈ３００）を、重力に垂直な平面上に直交配置して測定した滴下位置を基に計算した。また、得られたガラスゴブの質量を電子天秤で測定し、質量ばらつき（標準偏差）を求めた。結果を表１に併せて示す。なお、得られたガラスゴブの質量の平均値は、８０ｍｇであった。

（実施例６〜１０）
図３、図４に示した第２の実施形態の方法により、滴下ノズル３３から滴下した溶融ガラス滴３４を微小化し、ガラスゴブを作製した。

位置矯正部材２０の第１のテーパー部２２のテーパーの開き角αと、微小化部材１０の第２のテーパー部１２のテーパーの開き角βは、表１に示す５通りの組み合わせ（実施例６〜１０）を用いた。位置矯正用の貫通孔２１の孔径（最小値）はφ２ｍｍ、貫通孔２１の長さは５ｍｍとした。また、微小化用の貫通孔１１のストレート部１３の孔径はφ２ｍｍ、第２のテーパー部１２の長さは１０ｍｍ、ストレート部１３の長さは５ｍｍとした。

実施例１〜５と同様に、位置ばらつきを測定しながら各条件１００個ずつのガラスゴブを作製し、得られたガラスゴブの質量ばらつきを求めた。結果を表１に併せて示す。
（比較例１〜３）
実施例と異なり、位置矯正部材２０を用いず、滴下ノズル３３から滴下した溶融ガラス滴３４を微小化部材１０で微小化し、そのまま下型３１に滴下した。

微小化部材１０は、実施例１〜１０と同じもの（３種類）を用いた。実施例１〜１０と同様に、位置ばらつきを測定しながら各条件１００個ずつのガラスゴブを作製し、得られたガラスゴブの質量ばらつきを求めた。結果を表１に併せて示す。

表１に示したように、第１の実施形態の方法を用いた実施例１〜５、及び、第２の実施形態の方法を用いた実施例６〜１０の場合は、いずれも、微小化した溶融ガラス滴３６の質量ばらつきと位置ばらつきの両方を同時に低減させることができることが確認された。これに対して、位置矯正部材２０を用いなかった比較例１〜３の場合は、実施例１〜１０に比べて位置ばらつきが非常に大きいことが確認された。

第１の実施形態であるガラスゴブの製造方法を示すフローチャートである。 第１の実施形態に用いるガラスゴブの製造装置の模式図（断面図）である。 第２の実施形態であるガラスゴブの製造方法を示すフローチャートである。 第２の実施形態に用いるガラスゴブの製造装置の模式図（断面図）である。 第３の実施形態であ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。 第３の実施形態に用いるガラス成形体の製造装置の模式図（工程Ｓ３０４における状態）である。 第３の実施形態に用いるガラス成形体の製造装置の模式図（工程Ｓ３０５における状態）である。 第３の実施形態に用いるガラス成形体の製造装置の模式図（工程Ｓ３０７における状態）である。

符号の説明

１０ 微小化部材
１１ （微小化用の）貫通孔
１２ 第２のテーパー部
１３ ストレート部
２０ 位置矯正部材
２１ （位置矯正用の）貫通孔
２２ 第１のテーパー部
３０ 溶融ガラス
３１ 下型
３２ 溶融槽
３３ 滴下ノズル
３４、３６ 溶融ガラス滴
３５ 余剰ガラス
３７ ガラス成形体
３８ 上型
Ｐ１ 滴下位置
Ｐ２ 加圧位置
α、β テーパーの開き角

Claims (5)

1. 微小化用の貫通孔を有する微小化部材に溶融ガラス滴を滴下し、当該溶融ガラス滴の一部を該微小化用の貫通孔を通過させて分離する溶融ガラス滴の微小化方法において、
   溶融ガラス滴を滴下する滴下ノズルと前記微小化部材の間に、位置矯正用の貫通孔を有する位置矯正部材を配置し、
   前記滴下ノズルから滴下した溶融ガラス滴の全量を、前記位置矯正用の貫通孔の内周面と接触させながら該位置矯正用の貫通孔を通過させ、
   前記位置矯正用の貫通孔を通過した溶融ガラス滴を前記微小化部材に滴下させることを特徴とする溶融ガラス滴の微小化方法。
2. 前記位置矯正用の貫通孔の内周面は、溶融ガラス滴が進入する入り口に向かって孔径が広がる第１のテーパー部を有し、
   前記第１のテーパー部のうち、溶融ガラス滴が最初に接触する位置におけるテーパーの開き角が、１０°〜４５°の範囲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の微小化方法。
3. 前記微小化用の貫通孔の内周面は、溶融ガラス滴が進入する入り口に向かって孔径が広がる第２のテーパー部を有し、
   前記第２のテーパー部のうち、溶融ガラス滴が最初に接触する位置におけるテーパーの開き角が、３０°〜９０°の範囲であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の溶融ガラス滴の微小化方法。
4. 下型に溶融ガラス滴を滴下する工程と、
   滴下した前記溶融ガラス滴を前記下型の上で冷却する工程と、を有するガラスゴブの製造方法において、
   前記溶融ガラス滴は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の溶融ガラス滴の微小化方法によって微小化された溶融ガラス滴であることを特徴とするガラスゴブの製造方法。
5. 下型に溶融ガラス滴を滴下する工程と、
   滴下した前記溶融ガラス滴を、前記下型と上型とで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、
   前記溶融ガラス滴は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の溶融ガラス滴の微小化方法によって微小化された溶融ガラス滴であることを特徴とするガラス成形体の製造方法。

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