JP2012091976A - ガラスゴブの製造方法およびガラス成形体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】下型の成形転写面形状が複雑な場合であったも、下型の成形転写面形状をガラス成形体に正確に転写させることが可能なガラスゴブの製造方法およびガラス成形体の製造方法を提供する。
【解決手段】溝部１６の内部に、溶融ガラス滴と同一のガラス材料からなる固化したガラス素材２１を複数個載置している。下型１０に溶融ガラス滴を滴下させた場合、溝部１６の内部に載置されたガラス素材２１に接することで、溶融ガラス滴の熱量によりガラス素材２１は溶融し、溝部１６の内部は溶融したガラス素材２１により満たされるとともに、溶融したガラス素材２１と溶融ガラス滴とは一体化した状態で円形形状に広がることとなる。これにより、凹部１６の内周側の壁面にも溶融ガラス滴５０が充填されこととなり、均一な品質の下、下型１０の成形転写面形状が正確に転写されたガラスゴブが得られる。
【選択図】図６

Description

本発明は、溶融ガラス滴をプレス成形するガラスゴブの製造方法および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プレス成形して製造したガラス成形体が広く用いられている。

このようなガラス成形体の製造方法として、予め所定質量および形状を有するガラスプリフォームを作製し、このガラスプリフォームを成形金型とともに加熱しプレス成形してガラス成形体を得る方法（以下、「再加熱成形法」ともいう）と、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プレス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）とが知られている。

液滴成形法は、成形金型等の加熱と冷却と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。このような液滴成形法を用いたガラス成形体の製造方法は、下記特許文献１に開示されている。

特開昭６１−１４６７２１号公報

液滴成形法においては、下型上に溶融状態の溶融ガラス滴を滴下することで、下型の成形転写面形状とほぼ同一形状の成形面を容易に形成できるという利点がある。その反面、滴下直後に溶融ガラス滴は下型に熱を奪われることで、急激に冷却固化されてしまう。そのため、下型の成形転写面形状が過度に複雑になると、溶融ガラス滴が流れ込みにくい領域が生じるという問題が発生する。

これにより、ガラスゴブの下型転写面は形状不良となってしまい、これを上型によるプレスにより解消することはできない。よって、複雑な下型転写面形状の成形品を作製することが不可能であったり、作製可能であっても、精度の低下や、生産性の低下は避けられない。

本発明の目的は、上記課題を解決することにあり、下型の成形転写面形状が複雑な場合であっても、下型の成形転写面形状をガラス成形体に正確に転写させることが可能なガラスゴブの製造方法およびガラス成形体の製造方法を提供することにある。

この発明に基づいたガラスゴブの製造方法においては、下型の上に溶融ガラス滴を滴下する、ガラスゴブの製造方法であって、上記下型は、凹部を含み、上記凹部に、上記溶融ガラス滴と同一のガラス材料からなる固化したガラス素材を載置する工程と、上記下型に上記溶融ガラス滴を滴下し、上記溶融ガラス滴の熱量により上記ガラス素材を溶融して、上記ガラス素材と上記溶融ガラス滴との一体化を行なう工程とを含む。

他の形態では、上記凹部は、上記下型に環状に設けられる。
他の形態では、上記凹部は、上記下型に複数箇所設けられる。

他の形態では、上記凹部は、上記下型に直線状に設けられる。
他の形態では、上記凹部の容積と上記ガラス素材の体積とは、略同一である。

他の形態では、上記ガラス素材は、複数のガラス素材を含む。
この発明に基づいたガラス成形体の製造方法であって、上記ガラスゴブの製造方法によりガラスゴブを製造し、上記ガラスゴブの製造直後において、上記ガラスゴブを上記下型に載せたままの状態とし、上記ガラスゴブの温度が低下していく過程で、上記下型と上型とにより上記ガラスゴブの加圧成形を行なう。

この発明に基づいた他のガラス成形体の製造方法であって、ガラスゴブの製造方法によりガラスゴブを製造し、得られたガラスゴブを再加熱成形により再加熱成形用下型と再加熱成形用上型とにより加圧成形を行なう。

この発明に基づいたガラスゴブの製造方法およびガラス成形体の製造方法によれば、下型に成形された型形状が複雑な場合であっても、下型に成形された型形状がガラス成形体に正確に転写することが可能なガラスゴブの製造方法およびガラス成形体の製造方法を提供することが可能となる。

ガラス成形体の製造方法のフローチャートである。 ガラス成形体の製造装置を用いた製造フローの第１模式図である。 ガラス成形体の製造装置を用いた製造フローの第２模式図である。 比較例におけるガラス成形体の製造方法に用いられる下型の型形状を示す断面図である。 比較例におけるガラス成形体の製造方法に用いられる下型に溶融ガラス滴を滴下した状態を示す断面図である。 実施の形態１におけるガラス成形体の製造方法に用いられる下型の型形状および固化したガラス素材を載置した状態を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）中の（Ｂ）−（Ｂ）線矢視断面図である。 実施の形態１におけるガラス成形体の製造方法に用いられる下型に溶融ガラス滴を滴下した後の状態を示す断面図である。 実施の形態２におけるガラス成形体の製造方法に用いられる下型の型形状および固化したガラス素材を載置した状態を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）中の（Ｂ）−（Ｂ）線矢視断面図、（Ｃ）は他の形態の断面図である。 実施の形態２におけるガラス成形体の製造方法に用いられる下型に溶融ガラス滴を滴下した後の状態を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）中の（Ｂ）−（Ｂ）線矢視断面図である。 実施の形態２におけるガラス成形体の製造方法に用いられる下型に溶融ガラス滴を滴下した場合の溶融ガラス滴の広がりを説明する断面図である。 実施の形態２の比較例におけるガラス成形体の製造方法に用いられる下型に溶融ガラス滴を滴下した場合の溶融ガラス滴の広がりを説明する断面図である。 実施の形態２の比較例におけるガラス成形体の製造方法に用いられる下型に溶融ガラス滴を滴下した場合の溶融ガラス滴の広がりを説明する平面図である。 実施の形態２の他の形態におけるガラス成形体の製造方法に用いられる下型に溶融ガラス滴を滴下した場合の溶融ガラス滴の広がりを説明する平面図である。 実施の形態３におけるガラス成形体の製造方法に用いられる下型の型形状および固化したガラス素材を載置した状態を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）中の（Ｂ）−（Ｂ）線矢視断面図である。 実施の形態３におけるガラス成形体の製造方法に用いられる下型に溶融ガラス滴を滴下した後の状態を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）中の（Ｂ）−（Ｂ）線矢視断面図である。 実施の形態３の比較例におけるガラス成形体の製造方法に用いられる下型に溶融ガラス滴を滴下した場合の溶融ガラス滴の広がりを説明する図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）中の（Ｂ）−（Ｂ）線矢視断面図、（Ｃ）は（Ａ）中の（Ｃ）−（Ｃ）線矢視断面図である。 再加熱成形法を用いたガラス成形体の製造方法を示す図であり、（Ａ）は成形装置の一例の概略構成図、（Ｂ）は（Ａ）に示す成形装置のＢ−Ｂ線矢視断面図である。

本発明に基づいた実施の形態における成形用型およびガラス成形体の製造方法について、以下、図を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。

以下、図１〜図３を参照して、比較例におけるガラス成形体の製造方法の一例について説明する。図１は、本実施の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、図２および図３はガラス成形体の製造装置を用いた製造フローの模式図であり、図２は下型に溶融ガラス滴を滴下する工程（Ｓ１０３）における状態を示し、図３は、滴下した溶融ガラス滴を下型と上型とでプレスする工程（Ｓ１０５）における状態を示している。

（ガラス成形体の製造装置）
図２、図３に示すガラス成形体の製造装置は、溶融ガラス滴５０をプレスするための成形金型として、下型１０と上型２０とを有している。上型２０は、基材２２を有し、この基材２２には、溶融ガラス滴５０をプレスする成形面（凹面）２３が形成されている。

基材２２の材質は、ガラス材料をプレス成形する成形金型の材質として公知の材質の中から、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質として、たとえば、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、窒化珪素等）、カーボンを含んだ複合材料等が挙げられる。

下型１０は、基材１１を有し、この基材１１には、溶融ガラス滴５０をプレスする成形面１２が形成されている。下型１０の基材１１の材質は、上型２０の基材２２と同様の材質の中から適宜選択して用いればよい。下型１０の基材１１の材質と上型２０の基材２２の材質は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。

下型１０と上型２０は、図示しない加熱手段によってそれぞれ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。たとえば、下型１０や上型２０の内部に埋め込んで使用するカートリッジヒーターや、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が挙げられる。下型１０と上型２０とをそれぞれ独立して温度制御できるように構成することがより好ましい。

下型１０は、図示しない駆動手段により、溶融ガラス滴５０を受けるための位置（滴下位置Ｐ１）と、上型２０と対向してプレス成形を行なうための位置（加圧位置Ｐ２）との間を、ガイド６５に沿って移動可能に構成されている（図２、図３中の矢印Ｓ方向）。

上型２０は、図示しない駆動手段により、溶融ガラス滴５０をプレスする方向（図２、図３中の上下方向（矢印Ｆ方向））に移動可能に構成されている。なお、ここでは、上型２０のみがプレス方向に移動する場合を例に挙げて説明するが、これに限定されるものではなく、下型１０がプレス方向に移動する構成としてもよいし、下型１０と上型２０の両方がプレス方向に移動する構成としてもよい。

また、滴下位置Ｐ１の上方には、溶融ガラス滴５０を滴下するための滴下ノズル６３が配置されている。滴下ノズル６３は、溶融ガラス６１を貯留する溶融槽６２の底部に接続され、図示しない加熱手段によって加熱されることで、先端部から溶融ガラス滴５０が滴下するように構成されている。

（ガラス成形体の製造方法）
以下、図１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。まず、下型１０および上型２０を所定温度に加熱する（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（光学面）を形成できる温度を適宜選択すればよい。下型１０や上型２０の温度が低すぎると、ガラス成形体に大きなしわが発生しやすく、また、転写面の形状精度が悪化する場合がある。逆に、必要以上に温度を高くしすぎると、ガラス成形体との間に融着が発生しやすく、下型１０や上型２０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１０や上型２０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、使用する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。下型１０と上型２０と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１０を滴下位置Ｐ１に移動し（工程Ｓ１０２）、滴下ノズル６３から溶融ガラス滴５０を滴下する（工程Ｓ１０３）（図２参照）。溶融ガラス滴５０の滴下は、溶融ガラス６１を貯留する溶融槽６２に接続された滴下ノズル６３を所定温度に加熱することによって行なう。滴下ノズル６３を所定温度に加熱すると、溶融槽６２に貯留された溶融ガラス６１は、自重によって滴下ノズル６３の先端部に供給され、表面張力によって液滴状に溜まる。滴下ノズル６３の先端部に溜まった溶融ガラスが一定の質量になると、重力によって滴下ノズル６３から自然に分離し、溶融ガラス滴５０となって下方に落下する。

滴下ノズル６３から滴下する溶融ガラス滴５０の質量は、滴下ノズル６３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〜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６３から滴下した溶融ガラス滴５０を、一旦、貫通細孔を有する部材（図示省略）に衝突させ、衝突した溶融ガラス滴の一部を、貫通細孔を通過させることによって微小化した溶融ガラス滴を下型１０に滴下してもよい。

このような方法を用いることによって、たとえば０．００１ｇといった微小な溶融ガラス滴を得ることができるため、滴下ノズル６３から滴下する溶融ガラス滴５０をそのまま下型１０で受ける場合よりも、微小なガラスゴブの製造が可能となる。なお、滴下ノズル６３から溶融ガラス滴５０が滴下する間隔は、滴下ノズル６３の内径、長さ、加熱温度などによって微調整することができる。

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。たとえば、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、下型１０を加圧位置Ｐ２に移動し（工程Ｓ１０４）、上型２０を下方に移動して、下型１０と上型２０とで溶融ガラス滴５０（ガラスゴブ）を加圧成形する（工程Ｓ１０５）（図３参照）。下型１０で受けられた溶融ガラス滴５０は、加圧成形される間に下型１０や上型２０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５５となる。

ガラス成形体５５が所定の温度にまで冷却されると、上型２０を上方に移動して加圧を解除する。ガラスの種類や、ガラス成形体５５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してから加圧を解除することが好ましい。

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２０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。

その後、上型２０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Ｓ１０６）、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なう場合は、下型１０を再度、滴下位置Ｐ１に移動し（工程Ｓ１０２）、以降の工程を繰り返せばよい。

なお、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。たとえば、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１０や上型２０をクリーニングする工程等を設けてもよい。

こ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、再加熱成形法による各種光学素子の製造に用いるガラスプリフォームとして使用することもできる。

（比較例における成形用下型）
ここで、図４および図５を参照して、比較例における下型１０を用いた場合のガラス成形体の製造方法について説明する。図４は、比較例におけるガラス成形体の製造方法に用いられる下型の型形状を示す断面図、図５は、比較例におけるガラス成形体の製造方法に用いられる下型に溶融ガラス滴を滴下した状態を示す断面図である。

下型１０は、底面部１３およびこの底面部１３を取り囲む側面部１４を有する下型凹部領域１５を含んでいる。側面部１４は、底面部１３に対して外側に広がるように傾斜している。また、底面部１３の外周部分には、環状の凹部１６が設けられている。

このような比較的複雑な型形状を有する下型１０に溶融ガラス滴５０を滴下させた場合には、溶融ガラス滴５０は、底面部１３の中央部から外周に向けて広がりながら下型凹部領域１５内に充填されることになる。

その結果、図５に示すように、下型凹部領域１５内の凹部１６へ溶融ガラス滴５０が流れ込む際に、凹部１６の内周側の壁面に溶融ガラス滴５０が回り込まず、凹部１６の壁面と溶融ガラス滴５０との間に隙間Ｓ１が生じる場合があった。

（実施の形態１）
そこで、図６および図７を参照して、上記した隙間Ｓ１を生じないようにする、実施の形態１におけるガラス成形体の製造方法について、以下説明する。なお、図６は、ガラス成形体の製造方法に用いられる下型の型形状および固化したガラス素材を載置した状態を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）中の（Ｂ）−（Ｂ）線矢視断面図である。また、図７は、ガラス成形体の製造方法に用いられる下型に溶融ガラス滴を滴下した後の状態を示す断面図である。

なお、ここでは、ガラス素材として、Ｔｇ（ガラス転移温度）が４２７℃のリン酸系ガラス（比重３．２０）を用いた。固化したガラス素材は、下型上に載置する前に、予備加熱で２００℃程度に加熱しておくことが好ましい。固化したガラス素材の下型への移送手段としては、耐熱性樹脂製の吸着チップを使用した、エアーによる吸着機構付きの移送手段を用いることが好ましい。また、上記ガラス素材を用いた場合、下型温度は約４８０℃、滴下ガラス温度（ノズル先端温度）は約１０００℃とすることが好ましい。以下の実施の形態２および３においても同様である。

図６を参照して、使用する下型１０は、図４で説明した下型１０と同一である。本実施の形態では、凹部１６の内部に、溶融ガラス滴５０と同一のガラス材料からなる固化したガラス素材２１を複数個載置している。このガラス素材２１は、直径約０．５ｍｍの球状形状を有している。本実施の形態において、環状の凹部１６の外径（Ｄ１）は、約３．７ｍｍ程度、内径（Ｄ２）は、直径約２ｍｍ程度、深さ（ｈ１）は約０．６ｍｍ程度、高さは（ｈ２）は約１．３ｍｍ程度である。

また、凹部１６の容量は、約３．３ｍｍ^３程度であるのに対して、ガラス素材２１の総体積は、約２．９ｍｍ^３程度（直径約０．５ｍｍのガラス素材２１を４５個使用）である。

図７は、下型１０の下型凹部領域１５に溶融ガラス滴５０を滴下した後の状態を示している。下型１０に溶融ガラス滴５０を滴下させた場合には、溶融ガラス滴５０は、底面部１３の中央部から外周に向けて広がりながら下型凹部領域１５内に充填されることになる。

その際、溶融ガラス滴５０は、凹部１６の内部に載置されたガラス素材２１に接することで、溶融ガラス滴５０の熱量によりガラス素材２１は溶融し、凹部１６の内部は溶融したガラス素材２１により満たされるとともに、溶融したガラス素材２１と溶融ガラス滴５０とは一体化した状態で円形形状に成形されることとなる。

その結果、凹部１６の内周側の壁面にも溶融ガラス滴５０が充填されることとなり、均一な品質の下、下型１０の成形転写面形状が正確に転写されたガラスゴブが得られることとなる。

（実施の形態２）
次に、図８から図１２を参照して、実施の形態２におけるガラス成形体の製造方法について、以下説明する。なお、図８は、ガラス成形体の製造方法に用いられる下型の型形状および固化したガラス素材を載置した状態を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）中の（Ｂ）−（Ｂ）線矢視断面図、（Ｃ）は他の形態の断面図である。図９は、ガラス成形体の製造方法に用いられる下型に溶融ガラス滴を滴下した後の状態を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）中の（Ｂ）−（Ｂ）線矢視断面図である。図１０は、ガラス成形体の製造方法に用いられる下型に溶融ガラス滴を滴下した場合の溶融ガラス滴の広がりを説明する断面図である。

また、図１１は、比較例におけるガラス成形体の製造方法に用いられる下型に溶融ガラス滴を滴下した場合の溶融ガラス滴の広がりを説明する断面図、図１２は、比較例におけるガラス成形体の製造方法に用いられる下型に溶融ガラス滴を滴下した場合の溶融ガラス滴の広がりを説明する平面図である。

まず、図８（Ａ），（Ｂ）を参照して、本実施の形態において用いられる下型１０Ａには、円形状の凹部１６Ａが、溶融ガラス滴の滴下位置である下型１０Ａの中央部を取り囲んで４箇所設けられている。凹部１６Ａの直径は、約１ｍｍ、深さ（ｈ２）は、約０．４ｍｍ、凹部１６Ａの図面中横方向および縦方向のピッチ（Ｗ）は、約２ｍｍである。なお、凹部１６Ａの個数は、あくまで一例であり、要求される仕様に応じて、数量、ピッチは、適宜変更されるものである。

また、各凹部１６Ａの内部に、溶融ガラス滴５０と同一のガラス材料からなる固化した球状のガラス素材２１Ａが、それぞれ一個ずつ載置されている。ガラス素材２１Ａの直径は、約０．８ｍｍである。

また、各凹部１６Ａの容量は、約０．２７ｍｍ^３であるのに対して、ガラス素材２１Ａの体積は、約０．２７ｍｍ^３であり、ほぼ等しい体積としている。

なお、凹部１６Ａの形状は曲面形状であり、ガラス素材２１Ａの形状は球形形状であるが、これらの形状に限定されない。たとえば、図８（Ｃ）に示すように、凹部１６Ｃの形状が、台形形状であり、ガラス素材２１Ｃの形状が、凹部１６Ｃの台形形状に沿った形状を有していてもかまわない。たとえば、開口が大きく深さが浅い場合には、球形形状のガラス素材２１Ａでは、安定性に欠ける場合があり、このような場合には、図８（Ｃ）に示す凹部１６Ｃおよびガラス素材２１Ｃの形状が有効となる。

図９は、下型１０Ａに溶融ガラス滴５０を滴下した後の状態を示している。下型１０Ａに溶融ガラス滴５０を滴下させた場合には、溶融ガラス滴５０は、下型１０Ａの中央部から外周に向けて広がりながら凹部１６Ａ内に充填されることになる。

その際、図１０に示すように、溶融ガラス滴５０は、凹部１６Ａの内部に載置されたガラス素材２１Ａに接することで、溶融ガラス滴５０の熱量によりガラス素材２１Ａは溶融し、凹部１６Ａの内部は溶融したガラス素材２１Ａにより満たされるとともに、溶融したガラス素材２１と溶融ガラス滴５０とは一体化した状態で円形形状に広がることとなる。

一方、図１１を参照して、凹部１６Ａの内部にガラス素材２１Ａを載置せずに溶融ガラス滴５０を滴下した場合には、図中のＸで囲まれた領域において溶融ガラス滴５０が流れ込み難い領域が生じるため、このＸで囲まれた領域において凹部１６Ａの側壁と溶融ガラス滴５０との間に隙間が生じる可能性がある。

また、図１２を参照して、凹部１６Ａと凹部１６Ａとの間を流れる溶融ガラス滴５０と、凹部１６Ａを通過する溶融ガラス滴５０との間で、流れの速度に大きな速度差が生じるため、広がった溶融ガラス滴５０に突出部５０ａが形成され、ガラス成形体の形状に悪影響を与える。

このように本実施の形態においては、図１１および図１２示すような課題を生じさせることなく、凹部１６Ａの内周側の壁面にも溶融ガラス滴５０が充填されこととなり、均一な品質の下、下型１０Ａの成形転写面形状が正確に転写されたガラスゴブが得られることとなる。

なお、図１３に示すように、溶融ガラス滴の滴下位置である下型の中央部に凹部１６ａが設けられ、下型の中央部を取り囲む位置にも複数の凹部１６ｂ〜１６ｃが設けられていた場合には、溶融ガラス滴５０は、凹部１６ａに滴下された後に半径方向に広がることになる。凹部１６ａ、凹部１６ｂ、および凹部１６ｃへ到達する溶融ガラス滴５０の温度は、凹部１６ａからの距離に比例することから、凹部１６ａでの温度が最も高く、次いで凹部１６ｂでの温度が高く、凹部１６ｃでの温度が低くなる。溶融ガラス滴５０の温度が低くなると溶融ガラス滴５０の流動性も低下することから、凹部１６ｃへの溶融ガラス滴５０の充填が十分とならない可能性がある。

一方、本実施の形態に示すように、凹部１６ａ〜１６ｃにガラス素材２１Ａを載置することで、ガラス素材２１Ａを溶融することのできる温度で溶融ガラス滴５０が凹部１６ｃに到達すれば、凹部１６ａから最も離れた位置にある凹部１６ｃの内周側の壁面にも溶融ガラス滴５０が充填されこととなり、均一な品質の下、下型に成形された型形状をガラス成形体に正確に転写することが可能となる。

（実施の形態３）
次に、図１４から図１６を参照して、実施の形態３におけるガラス成形体の製造方法について、以下説明する。なお、図１４は、ガラス成形体の製造方法に用いられる下型の型形状および固化したガラス素材を載置した状態を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）中の（Ｂ）−（Ｂ）線矢視断面図である。図１５は、ガラス成形体の製造方法に用いられる下型に溶融ガラス滴を滴下した後の状態を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）中の（Ｂ）−（Ｂ）線矢視断面図である。

また、図１６は、比較例におけるガラス成形体の製造方法に用いられる下型に溶融ガラス滴を滴下した場合の溶融ガラス滴の広がりを説明する図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）中の（Ｂ）−（Ｂ）線矢視断面図、（Ｃ）は（Ａ）中の（Ｃ）−（Ｃ）線矢視断面図である。

まず、図１４（Ａ），（Ｂ）を参照して、本実施の形態において用いられる下型１０Ｂには、中心部を横切るように直線状の凹部１６Ｂが設けられている。凹部１６Ｂの幅Ｗ３は、約１．４ｍｍ、凹部１６Ｂの深さ（ｈ３）は、約０．３３ｍｍである。

また、凹部１６Ｂの内部に、溶融ガラス滴５０と同一のガラス材料からなる固化したガラス素材２１Ｂを複数個載置している。このガラス素材２１Ｂの直径は、約０．６ｍｍである。

また、凹部１６Ｂの容量は、約１．７ｍｍ^３であるのに対して、ガラス素材２１Ｂの総体積は、約１．７ｍｍ^３（直径約０．６ｍｍのガラス素材２１Ｂを１５個使用）であり、ほぼ等しい体積としている。

図１５は、下型１０Ｂに溶融ガラス滴５０を滴下した後の状態を示している。下型１０Ｂに溶融ガラス滴５０を滴下させた場合には、溶融ガラス滴５０は、下型１０Ｂの中央部から外周に向けて広がりながら凹部１６Ｂ内に充填されることになる。

その際、溶融ガラス滴５０は、凹部１６Ｂの内部に載置されたガラス素材２１Ｂに接することで、溶融ガラス滴５０の熱量によりガラス素材２１Ｂは溶融し、凹部１６Ｂの内部は溶融したガラス素材２１Ｂにより満たされるとともに、溶融したガラス素材２１Ｂと溶融ガラス滴５０とは一体化した状態で、円形形状に広がることとなる。

一方、図１６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）を参照して、凹部１６Ｂの領域と凹部１６Ｂ以外の領域との間で、溶融ガラス滴５０の流れの速度に大きな速度差が生じるため、凹部１６Ｂの両端部において、溶融ガラス滴５０に突出部５０ａが形成され、ガラス成形体の形状に悪影響を与える。

このように本実施の形態においては、図１６に示すような課題を生じさせることなく、凹部１６Ｂの内に溶融ガラス滴５０が充填されるとともに、均一な品質の下、下型１０Ｂの成形転写面形状が正確に転写されたガラスゴブが得られることとなる。

以上、従来のガラス成形体の製造方法において、溶融ガラス滴の滴下位置側に角度が急峻な凹み部を有する下型においては、その急峻な斜面への溶融ガラス滴の充填が不十分であったり、溶融ガラス滴の下型上での広がりに悪影響を与える場合があった。

しかし、上記各実施の形態におけるガラス成形体の製造方法によれば、溶融ガラス滴の滴下位置側に角度が急峻な凹み部を有する下型であっても、その急峻な斜面への溶融ガラス滴の充填を可能とする。さらに、溶融ガラス滴の下型上での広がりを良好なものとし、均一な品質の下、下型に成形された型形状をガラス成形体に正確に転写することが可能となる。これにより、内周側と外周側の非対称性をなくすことができる。

また、溶融ガラス滴が下型上において円形に広がることから、ガラス成形体の中心位置を容易に定める事が可能となり、中心位置を決定するための後工程が不要となる。

（再加熱成形法）
次に、図１７を参照して、上記各実施の形態で得られたガラスゴブを用いて、再加熱成形法により再加熱成形用下型と再加熱成形用上型とにより加圧成形を行なう工程について説明する。なお、図１７は、ガラス成形体の製造方法を示す図であり、（Ａ）は成形装置の一例の概略構成図、（Ｂ）は（Ａ）に示す成形装置のＢ−Ｂ線矢視断面図である。

図１７（Ａ）に示す成形装置は、上記各実施の形態で得られたガラスプリフォーム（ガラスゴブ）１０２を加圧成形するための一対の上下金型１０３，１０４、これらの上下金型１０３，１０４を収容する筒状胴型１０５、および上下金型１０３，１０４と胴型１０５との間隙において胴型の内周面に形成されてなる偏心防止部材１０１を有している。また、好ましくは、上金型１０３の上部と下金型１０４の下部とにブロックヒーター１０６が配置されている。

図１７（Ａ）に示す成形装置においては、好ましい例として、偏心防止部材１０１は球体形状を有し、この偏心防止部材１０１が上下２段で、かつ１段あたり４箇所略等間隔で形成されている。また、偏心防止部材１０１は保持治具１０７によって固定されている。

上金型１０３および下金型１０４の材料としては特に制限されず、たとえば、酸化アルミニウム、超硬合金等が挙げられる。上下金型１０３，１０４には所望の形状および面精度の成形面が形成されていてよい。上下金型１０３，１０４のそれぞれの直径は独立して選択されてよく、その場合において上金型１０３の外周に配置される偏心防止部材と下金型１０４の外周に配置される偏心防止部材の上記厚みはそれぞれ、非加熱時において上下金型の中心軸が同一直線をなすように決定される。

また上下金型１０３，１０４の間には、プリフォーム１０２を位置決め保持し、成形品の外径を規制することにより、心取りの二次加工を不要とするためのプリフォーム保持部材が設置されてもよい。

筒状胴型１０５の材料としては特に制限されず、たとえば、超硬合金、酸化アルミニウム等が挙げられる。図１７において、筒状胴型１０５の底面は円形状を有しているが、非加熱時において上下金型の中心軸を同一直線上に保てる限り、三角形状および四角形状等の多角形状であってもよい。

図１７（Ａ）の成形装置を用いて光学素子を成形する場合、まずプリフォーム１０２を上下金型１０３，１０４の間に投入し、ヒーター１０６により上下金型１０３，１０４を加熱する（図１７（Ａ）（ｉ）：加熱時）。次いで、プリフォーム１０２が所定の温度に達すれば、上金型１０３を移動させて加圧する（図１７（Ａ）（ｉｉ）：加圧時）。以上により、プリフォーム１０２の加圧成形が完了する。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。したがって、本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１０，１０Ａ，１０Ｂ 下型、１１ 基材、１３ 底面部、１４ 側面部、１５ 下型凹部領域、１６，１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６ａ〜１６ｃ 凹部、２０ 上型、２１，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ ガラス素材、２２ 基材、５０ 溶融ガラス滴、５０ａ 突出部、５５ ガラス成形体、６１ 溶融ガラス、６２ 溶融槽、６３ 滴下ノズル、６５ ガイド、１０１ 偏心防止部材、１０２ ガラスプリフォーム（ガラスゴブ）、１０３ 上金型、１０４ 下金型、１０５ 筒状胴型、１０６ ブロックヒーター、１０７ 保持治具。

Claims (8)

1. 下型の上に溶融ガラス滴を滴下する、ガラスゴブの製造方法であって、
   前記下型は、凹部を含み、
   前記凹部に、前記溶融ガラス滴と同一のガラス材料からなる固化したガラス素材を載置する工程と、
   前記下型に前記溶融ガラス滴を滴下し、前記溶融ガラス滴の熱量により前記ガラス素材を溶融して、前記ガラス素材と前記溶融ガラス滴との一体化を行なう工程とを含む、ガラスゴブの製造方法。
2. 前記凹部は、前記下型に環状に設けられる、請求項１に記載のガラスゴブの製造方法。
3. 前記凹部は、前記下型に複数箇所設けられる、請求項１に記載のガラスゴブの製造方法。
4. 前記凹部は、前記下型に直線状に設けられる、請求項１に記載のガラスゴブの製造方法。
5. 前記凹部の容積と前記ガラス素材の体積とは、略同一である、請求項１から４のいずれかに記載のガラスゴブの製造方法。
6. 前記ガラス素材は、複数のガラス素材を含む、請求項１から５のいずれかに記載のガラスゴブの製造方法。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載のガラスゴブの製造方法によりガラスゴブを製造し、
   前記ガラスゴブの製造直後において、前記ガラスゴブを前記下型に載せたままの状態とし、前記ガラスゴブの温度が低下していく過程で、前記下型と上型とにより前記ガラスゴブの加圧成形を行なう、ガラス成形体の製造方法。
8. 請求項１から６のいずれか１項に記載のガラスゴブの製造方法によりガラスゴブを製造し、得られたガラスゴブを再加熱成形により再加熱成形用下型と再加熱成形用上型とにより加圧成形を行なう、ガラス成形体の製造方法。

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