JP5200809B2 - 溶融ガラス滴の製造方法、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、溶融ガラス滴の製造方法、ガラスゴブの製造方法及びガラス成形体の製造方法に関し、より詳しくは、複数の溶融ガラス滴を得る溶融ガラス滴の製造方法、複数の溶融ガラス滴を用いたガラスゴブの製造方法、及び、複数の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、各種光学装置等の小型化に伴い、ガラス製の光学素子についても、微小化の要請が高まっている。このような微小な光学素子として使用するガラス成形体を効率的に製造するための方法として、例えば、次の２つの方法が検討されている。１つは、下型の上で微小な溶融ガラス滴を冷却してガラスゴブ（ガラス塊）を作製し、得られたガラスゴブを成形型と共に加熱して加圧成形して微小なガラス成形体を得る方法（再加熱成形法）である。もう１つは、所定温度に加熱した下型に微小な溶融ガラス滴を滴下し、下型と上型とで加圧成形して微小なガラス成形体を得る方法（液滴成形法）である。

上記のいずれの方法においても、先ず、小型のガラス成形体の体積に対応した微小な溶融ガラス滴を得る必要があるが、滴下ノズルから滴下した溶融ガラス滴を受けるという従来の方法では、十分に小さい溶融ガラス滴を得ることはできなかった。このような問題を解決する全く新しい方法として、貫通孔を有する部材に溶融ガラス滴を衝突させることにより、衝突した溶融ガラス滴の一部を貫通孔を通過させて分離し、微小な溶融ガラス滴を得る方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、より効率的に溶融ガラス滴を製造する方法として、複数の貫通孔を有する部材に溶融ガラス滴（第１の溶融ガラス滴）を衝突させることにより、一度に複数の溶融ガラス滴（第２の溶融ガラス滴）を得る方法が提案されている。（例えば、特許文献２参照）
特開２００２−１５４８３４号公報 特開２００４−３５９４９０号公報

特許文献２に記載の方法によって一度に複数の溶融ガラス滴を製造する場合、第１の溶融ガラス滴を複数の貫通孔を有する部材の所定の位置に滴下させる必要がある。しかし、第１の溶融ガラス滴が滴下する位置は、溶融ガラス滴を滴下させる滴下ノズルの状態（付着物、温度分布、振動など）や、落下中に受ける空気の流れなどの外乱の影響を受けやすいため、滴下位置のばらつきが残ってしまう場合があった。

第１の溶融ガラス滴の滴下位置がばらつくと、貫通孔を通過する溶融ガラスに与えられるエネルギーが均等ではなくなるため、複数の貫通孔によって得られる複数の第２の溶融ガラス滴の体積がばらつくという問題があった。更に、第１の溶融ガラス滴の滴下位置がばらつくと、貫通孔を通過して分離した後の第２の溶融ガラス滴の滴下方向が影響を受けるため、下型で受ける際の滴下位置がばらつくという問題もあった。このような、第２の溶融ガラス滴の体積ばらつきや、滴下位置ばらつきは、いずれも最終的に得られるガラス成形体の品質（転写面の形状、厚みなど）を悪化させることから、解決が望まれていた。

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、体積ばらつき及び滴下位置ばらつきの小さい複数の溶融ガラス滴を、効率よく製造することができる溶融ガラス滴の製造方法を提供すること、並びに、かかる製造方法によって得られる複数の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． 第１の部材に設けられた複数の貫通孔の上に第１の溶融ガラス滴を滴下させることにより、前記複数の貫通孔のそれぞれから、前記第１の溶融ガラス滴よりも小さい第２の溶融ガラス滴を滴下させる溶融ガラス滴の製造方法において、
貫通孔を有する第２の部材を、前記第１の部材の上方に前記第１の部材から所定の距離を開けて配置し、
滴下ノズルから滴下した溶融ガラス滴の全部又は一部を、前記第２の部材の前記貫通孔を、内周面と接触させながら通過させ、
前記第２の部材の前記貫通孔を通過した溶融ガラス滴を、前記第１の溶融ガラス滴として前記第１の部材の前記複数の貫通孔の上に滴下させることを特徴とする溶融ガラス滴の製造方法。
２． 前記第２の部材の前記貫通孔は、前記第１の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テーパー部を有することを特徴とする前記１に記載の溶融ガラス滴の製造方法。
３． 前記テーパー部の開き角度は、１０°以上４５°以下であることを特徴とする前記２に記載の溶融ガラス滴の製造方法。

４． 前記第１の部材の前記複数の貫通孔のそれぞれに対応する複数の貫通孔を有する第３の部材を、前記第１の部材の下方に配置し、
前記第１の部材の前記複数の貫通孔のそれぞれから滴下した前記第２の溶融ガラス滴を、それぞれ対応する前記第３の部材の前記複数の貫通孔を、内周面と接触させながら通過させ、更に下方に滴下することを特徴とする前記１に記載の溶融ガラス滴の製造方法。

５． 前記第３の部材の前記複数の貫通孔の、孔径が最も小さい深さにおける孔径は、それぞれ対応する前記第１の部材の前記複数の貫通孔の、孔径が最も小さい深さにおける孔径よりも小さいことを特徴とする前記４に記載の溶融ガラス滴の製造方法。

６． 前記第３の部材の前記複数の貫通孔は、それぞれ、前記第２の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テーパー部を有し、
前記入り口における孔径は、それぞれ対応する前記第１の部材の前記複数の貫通孔の、孔径が最も小さい深さにおける孔径よりも大きいことを特徴とする前記５に記載の溶融ガラス滴の製造方法。
７． 前記テーパー部の開き角度は、１０°以上４５°以下であることを特徴とする前記６に記載の溶融ガラス滴の製造方法。

８． 下型に、複数の溶融ガラス滴を滴下する工程と、
滴下した前記複数の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、
前記複数の溶融ガラス滴は、前記１〜７のうちいずれか１項に記載の溶融ガラス滴の製造方法によって製造される第２の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。

９． 下型に、複数の溶融ガラス滴を滴下する工程と、
滴下した前記複数の溶融ガラス滴を、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、
前記複数の溶融ガラス滴は、前記１〜７のうちいずれか１項に記載の溶融ガラス滴の製造方法によって製造される第２の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。

本発明によれば、滴下ノズルから滴下した溶融ガラス滴を、第２の部材の貫通孔を通過させて位置を矯正してから、複数の貫通孔を有する部材に滴下させるため、複数の貫通孔を有する部材への滴下位置のばらつきを十分に抑制することができる。従って、体積ばらつき及び滴下位置ばらつきの小さい複数の溶融ガラス滴を、効率よく製造することができる。

以下、本発明の実施の形態について図１〜図８を参照しつつ詳細に説明する。

（溶融ガラス滴の製造方法及びガラスゴブの製造方法）
先ず、本発明の溶融ガラス滴の製造方法と、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５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４２から滴下した溶融ガラス滴４５（第１の溶融ガラス滴）を、第２の部材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、下型４１で溶融ガラス微小滴４６（第２の溶融ガラス滴）を受ける工程（工程Ｓ１０５）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４４を貯留する溶融槽４３の下部には、溶融ガラス滴４５を滴下するための滴下ノズル４２が接続されている。滴下ノズル４２の下方には、複数の貫通孔１１を有し、溶融ガラス滴４５を衝突させて溶融ガラス微小滴４６を分離するための第１の部材１０（以下、滴分離部材１０ともいう）が配置されている。また、滴分離部材１０の上方には、溶融ガラス滴４５を通過させて滴分離部材１０への衝突位置を矯正するための貫通孔２１を有する第２の部材２０（以下、衝突位置矯正部材２０ともいう）が配置されている。更に、滴分離部材１０の下方には、複数の溶融ガラス微小滴４６を受けるための下型４１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４１を所定温度に加熱する（工程Ｓ１０１）。下型４１の温度が低すぎると、ガラスゴブの下面（下型４１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４１との間に融着が発生したり、下型４１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４１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４１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４１の内部に埋め込んで使用するカートリッジヒータや、下型４１の外側に接触させて使用するシート状のヒータ、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４１の材料は、溶融ガラスの受け型や成形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４１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４２から溶融ガラス滴４５を滴下する（工程Ｓ１０２）。溶融ガラス滴４５の滴下は、溶融ガラス４４を貯留する溶融槽４３に接続された滴下ノズル４２を所定温度に加熱することによって行う。滴下ノズル４２を所定温度に加熱すると、溶融槽４３に貯留された溶融ガラス４４は、自重によって滴下ノズル４２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４２の先端部に溜まった溶融ガラスが一定の質量（体積）になると、重力によって滴下ノズル４２から自然に分離し、溶融ガラス滴４５となって下方に落下する。

滴下ノズル４２から滴下する溶融ガラス滴４５の体積は、製造する複数の溶融ガラス微小滴４６の体積の合計よりも大きいことが必要である。通常、溶融ガラス微小滴４６の体積の合計に対する、溶融ガラス滴４５の体積の比が小さすぎると、溶融ガラス微小滴４６の体積ばらつきが大きくなる傾向がある。そのため、滴下ノズル４２から滴下する溶融ガラス滴４５の体積は、溶融ガラス微小滴４６の体積の合計の１．５倍以上であることが好ましく、２倍以上であることがより好ましい。滴下ノズル４２から滴下する溶融ガラス滴４５の体積は、滴下ノズル４２の先端部の外径などによって調整すればよい。また、溶融ガラス滴４５の滴下間隔は、滴下ノズル４２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。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４２から滴下した溶融ガラス滴４５を、衝突位置矯正部材２０に設けられた貫通孔２１を、内周面２２と接触させながら通過させる（工程Ｓ１０３）。この工程によって、滴下ノズル４２から滴下した溶融ガラス滴４５の位置ばらつきが矯正され、滴分離部材１０への衝突位置が安定する。従って、滴分離部材１０によって分離された溶融ガラス微小滴４６の体積ばらつきと、下型４１への滴下位置ばらつきを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。なお、通常は、溶融ガラス滴４５の全部が貫通孔２１を通過するが、溶融ガラス滴４５の一部が貫通孔２１に付着して残り、溶融ガラス滴４５の一部が貫通孔２１を通過するような条件でもよい。

滴分離部材１０への衝突位置を効果的に矯正するためには、溶融ガラス滴４５が、衝突位置矯正部材２０の貫通孔２１を、内周面２２と接触しながら通過することが必要である。溶融ガラス滴４５を、貫通孔２１の内周面２２に確実に接触させる観点からは、貫通孔２１の内周面２２は、溶融ガラス滴４５が進入する入り口に向かって孔径が広がるテーパー部を有していることが好ましい。溶融ガラス滴４５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４５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４５が内周面２２と接触せずに通過してしまいやすくなるから、溶融ガラス滴４５を内周面２２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４５の落下速度が大きく減少してしまい、下方に配置された滴分離部材１０に衝突す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。

衝突位置矯正部材２０を配置する高さは、滴下ノズル４２と滴分離部材１０の間であればよく、滴下ノズル４２の近傍の高い位置に配置してもよいし、滴下ノズル４２と間隔をあけて滴分離部材１０の近傍に配置してもよい。衝突位置矯正部材２０を滴下ノズル４２の近傍に配置した場合、溶融ガラス滴４５が貫通孔２１を通過した後、滴分離部材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、貫通孔２１を通過する際の落下速度の減少による影響を受けにくいという利点がある。また、衝突位置矯正部材２０を滴分離部材１０の近傍に配置した場合は、衝突位置矯正部材２０によって位置が矯正された溶融ガラス滴４５が、直ちに滴分離部材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。

衝突位置矯正部材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、酸化等によって貫通孔２１の内周面２２が劣化しにくいものが好ましい。

次に、溶融ガラス滴４５を滴分離部材１０に衝突させる（工程Ｓ１０４）。衝突位置矯正部材２０の貫通孔２１を通過した溶融ガラス滴４５が滴分離部材１０に衝突すると、その衝撃によって溶融ガラス滴４５の一部が複数の貫通孔１１を通過し、表面張力に打ち勝って分離することにより複数の溶融ガラス微小滴４６が得られる。この際、滴分離部材１０に残された余剰ガラス４７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４５が滴分離部材１０に衝突する際の位置ばらつきが矯正されているため、溶融ガラス微小滴４６の体積ばらつきと、下型４１への滴下位置ばらつきを低減することができる。

滴分離部材１０の複数の貫通孔１１の形状に特に制限はなく、孔径が一定のストレート形状であってもよいし、溶融ガラス滴４５が進入する入り口に向かって孔径が広がるテーパー形状であってもよい。溶融ガラス微小滴４６の体積ばらつきをより低減させる観点からは、テーパー形状であることが好ましい。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、溶融ガラス微小滴４６の滴下位置ばらつきをより低減させるためには、断面が円形であることが好ましい。

貫通孔１１の数は、複数（２個以上）であれば特に制限はなく、必要に応じて適宜選択すればよい。溶融ガラス微小滴４６の体積ばらつきをより減少させる観点からは、溶融ガラス滴４５が衝突する中心位置を中心とする円周上に、等間隔に配置することが好ましい。

得られる溶融ガラス微小滴４６の体積（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、滴分離部材１０に衝突する際の溶融ガラス滴４５の温度や速度、貫通孔１１の数や位置、孔径、滴分離部材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溶融ガラス微小滴４６の体積を調整することが可能である。

例えば、貫通孔１１の孔径を大きくすると、得られる溶融ガラス微小滴４６の体積は大きくなり、貫通孔１１の孔径を小さくすると、得られる溶融ガラス微小滴４６の体積は小さくなる。従って、貫通孔１１の孔径を適宜選択することにより、得られる溶融ガラス微小滴４６の体積を調整することができる。貫通孔１１がテーパー形状である場合のように、深さによって孔径が異なる場合には、孔径が最も小さい深さにおける孔径を調整することで、溶融ガラス微小滴４６の体積を効果的に調整することができる。

また、溶融ガラス滴４５の温度を上げて粘度を下げると、得られる溶融ガラス微小滴４６の体積は大きくなり、溶融ガラス滴４５の温度を下げて粘度を上げると、得られる溶融ガラス微小滴４６の体積は小さくなる。この際、溶融ガラス滴４５の温度が低すぎると、粘度が高くなりすぎて溶融ガラス微小滴４６を分離することが困難になる場合がある。逆に、溶融ガラス滴４５の温度が高すぎると、分離の過程で泡や脈理が発生し、溶融ガラス微小滴４６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４２と滴分離部材１０との距離によって、溶融ガラス滴４５が滴分離部材１０に衝突する際の衝撃力が変化し、溶融ガラス微小滴４６の体積が変化する。距離が長い場合には得られる溶融ガラス微小滴４６の体積は大きくなり、距離が短い場合には得られる溶融ガラス微小滴４６の体積は小さくなる。滴下ノズル４２と滴分離部材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。

滴分離部材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、酸化等によって劣化しにくいものが好ましい。また、溶融ガラス滴４５との接触などによって滴分離部材１０の温度が変化すると、貫通孔１１の孔径などが変化し、それによって溶融ガラス微小滴４６の体積が変化してしまう。そのため、滴分離部材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、線膨張係数が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４１で複数の溶融ガラス微小滴４６を受ける（工程Ｓ１０５）。下型４１で受けられた溶融ガラス微小滴４６は、下型４１の上で所定時間放置される間に、下型４１との接触面や、周囲への放熱等によって冷却・固化し（工程Ｓ１０６）、ガラスゴブとなる。

その後、滴分離部材１０に残された余剰ガラス４７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４７の廃棄は、例えば、エアーで吹き飛ばす、滴分離部材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、上述の再加熱成形法によって微小なガラス成形体を製造するための素材ガラス（ガラスプリフォーム）などとして用いることができる。

（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。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、滴下ノズル４２から滴下した溶融ガラス滴４５を、第２の部材２０の貫通孔２１を通過させる工程（工程Ｓ２０３）における状態を示しており、図４（ｂ）は、溶融ガラス微小滴４６を、第３の部材３０の貫通孔３１を通過させる工程（工程Ｓ２０５）における状態を示している。また、図５は、図４に示したガラスゴブの製造装置のうち、第１の部材１０、第２の部材２０及び第３の部材３０の拡大図である。

本実施形態においては、上述の第１の実施形態と同様に、溶融槽４３の下部に接続された滴下ノズル４２の下方に、溶融ガラス滴４５の衝突位置を矯正するための貫通孔２１を有する第２の部材２０（衝突位置矯正部材２０）と、溶融ガラス微小滴４６を分離するための複数の貫通孔１１を有する第１の部材１０（滴分離部材１０）とが配置されている。加えて、溶融ガラス微小滴４６の滴下位置ばらつきを更に矯正するため、滴分離部材１０の複数の貫通孔１１のそれぞれに対応する複数の貫通孔３１を有する第３の部材３０（以下、微小滴矯正部材３０ともいう）が、滴分離部材１０の下方に配置されている。また、微小滴矯正部材３０の下方には、複数の溶融ガラス微小滴４６を受けるための下型４１が配置されている。

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４１を所定温度に加熱し（工程Ｓ２０１）、滴下ノズル４２から溶融ガラス滴４５を滴下する（工程Ｓ２０２）。そして、滴下ノズル４２から滴下した溶融ガラス滴４５を、衝突位置矯正部材２０に設けられた貫通孔２１を、内周面２２と接触させながら通過させ（工程Ｓ２０３）、溶融ガラス滴４５を滴分離部材１０に衝突させる（工程Ｓ２０４）。工程Ｓ２０１〜工程Ｓ２０４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〜工程Ｓ１０４と同様である。

次に、滴分離部材１０の複数の貫通孔１１のそれぞれを通過した複数の溶融ガラス微小滴４６を、それぞれ対応する微小滴矯正部材３０の複数の貫通孔３１を、内周面と接触させながら通過させる（工程Ｓ２０５）。このように、本実施形態においては、溶融ガラス滴４５の滴分離部材１０への衝突位置が、衝突位置矯正部材２０によって矯正されるのに加え、分離された溶融ガラス微小滴４６の滴下位置が、微小滴矯正部材３０によって矯正されるため、溶融ガラス微小滴４６の下型４１への滴下位置ばらつきを、より効果的に低減することができる。

微小滴矯正部材３０は、滴分離部材１０と下型４１の間に配置されていればよい。滴下位置を矯正する効果をより高めるためには、滴分離部材１０の複数の貫通孔１１を通過した溶融ガラスが、完全に分離して溶融ガラス微小滴４６となった後に、微小滴矯正部材３０の貫通孔３１を通過するように、滴分離部材１０と微小滴矯正部材３０の間に所定の間隔をあけておくことが好ましい。

ここで、図５を参照しながら微小滴矯正部材３０の貫通孔３１の形状、孔径などについて詳細に説明する。微小滴矯正部材３０の貫通孔３１の孔径は、対応する滴分離部材１０の貫通孔１１の孔径よりも小さいことが好ましい。そうすることにより、溶融ガラス微小滴４６が微小滴矯正部材３０の貫通孔３１を通過する際、内周面３２と十分に接触するため、滴下位置をより効果的に矯正することができる。貫通孔１１や貫通孔３１の孔径が深さによって異なる場合には、微小滴矯正部材３０の複数の貫通孔３１の、孔径が最も小さい深さにおける孔径（Ｄ３）が、それぞれ対応する滴分離部材１０の複数の貫通孔１１の、孔径が最も小さい深さにおける孔径（Ｄ１）よりも小さいことが好ましい。

また、貫通孔３１の内周面３２に、溶融ガラス微小滴４６を確実に接触させる観点からは、貫通孔３１の内周面３２は、溶融ガラス微小滴４６が進入する入り口に向かって孔径が広がるテーパー部を有していることが好ましい。溶融ガラス微小滴４６が最初に接触する位置におけるテーパーの開き角βは１０°〜４５°の範囲が特に好ましい。更に、貫通孔１１を通過した溶融ガラス微小滴４６が、貫通孔３１の入り口に引っかかって貫通孔３１に進入できなくなることを避けるため、貫通孔３１の入り口における孔径（Ｄ３ｉｎ）は、対応する滴分離部材１０の貫通孔１１の、孔径が最も小さい深さにおける孔径（Ｄ１）よりも大きいことがより好ましい。

このように、滴分離部材１０、衝突位置矯正部材２０及び微小滴矯正部材３０の、それぞれの貫通孔１１、２１、３１の孔径は、上述の観点を考慮した上で、種々の条件に応じて適宜決定すればよい。例えば、滴下ノズル４２から、体積２５０ｍｍ^３のリン酸系ガラスからなる溶融ガラス滴４５を滴下し、体積３．５ｍｍ^３の溶融ガラス微小滴４６を４個作製するために、滴分離部材１０の貫通孔１１と、微小滴矯正部材３０の貫通孔３１を、それぞれ直径５ｍｍの円周上に等間隔（９０°間隔）で４個ずつ設けるとする。この場合、例えば、衝突位置矯正部材２０の貫通孔２１の入り口における孔径を１０ｍｍ、出口における孔径を８ｍｍ、滴分離部材１０の貫通孔１１の孔径（Ｄ１）を２．５ｍｍ（ストレート形状）、微小滴矯正部材３０の貫通孔３１の入り口における孔径（Ｄ１ｉｎ）を３ｍｍ、出口における孔径（Ｄ３）を２ｍｍに設定すればよい。もっとも、それぞれの貫通孔１１、２１、３１の適切な孔径は、上記具体例に限定されるものではなく、ガラスの種類や温度、溶融ガラス滴の大きさ、滴下距離、各部材の温度や材質など、種々の条件に応じて適宜決定すればよい。なお、上記具体例における孔径は、全て直径で表した寸法である。

次に、下型４１で複数の溶融ガラス微小滴４６を受け（工程Ｓ２０６）、下型４１の上で冷却・固化する（工程Ｓ２０７）。そして、滴分離部材１０に残された余剰ガラス４７を廃棄して（工程Ｓ２０８）、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の製造を行う場合は、工程Ｓ２０２〜工程Ｓ２０８を繰り返せばよい。

（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６〜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、上述の方法によって製造した複数の溶融ガラス微小滴４６を下型４１に滴下し、下型４１と上型５１とで加圧成形してガラス成形体５３を製造する方法である。溶融ガラス微小滴の製造は、上述の第１の実施形態のように、衝突位置矯正部材２０による位置矯正の後、滴分離部材１０によって複数の溶融ガラス微小滴４６を分離する方法でもよいし、第２の実施形態のように、滴分離部材１０による分離の後、更に、微小滴矯正部材３０によって滴下位置を矯正する方法でもよい。

（第３の実施形態）
図６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７、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７は、溶融ガラス微小滴４６を製造する工程（工程Ｓ３０５）における状態を、図８は、下型４１と上型５１とで溶融ガラス微小滴４６を加圧成形する工程（工程Ｓ３０７）における状態を、それぞれ示している。

図７、図８に示すガラス成形体の製造装置は、図４に示したガラスゴブの製造装置の構成に加えて、下型４１と共に溶融ガラス微小滴４６を加圧成形するための上型５１を有している。上型５１は、下型４１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４１と上型５１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５１の材料は、下型４１と同様の材料の中から適宜選択することができる。下型４１と上型５１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４１は、図示しない駆動手段により、溶融ガラス微小滴４６を受けるための位置（滴下位置Ｐ１）と、上型５１と対向して加圧成形を行うための位置（加圧位置Ｐ２）との間を、レール５２に沿って移動可能に構成されている。また上型５１は、図示しない駆動手段により、溶融ガラス微小滴４６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。なお、ここでは上型５１が上下移動して加圧する場合を例に挙げて説明するが、上型５１の代わりに下型４１が上下移動して加圧する構成でもよいし、上型５１と下型４１が共に上下移動して加圧する構成でもよい。

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４１及び上型５１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４１と上型５１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４１を滴下位置Ｐ１に移動した後（工程Ｓ３０２）、滴下ノズル４２から溶融ガラス滴４５を滴下し（工程Ｓ３０３）、溶融ガラス微小滴４６を製造する（工程Ｓ３０４）。ここでは、第２の実施形態と同様に、滴下ノズル４２から滴下した溶融ガラス滴４５を、衝突位置矯正部材２０の貫通孔２１を通過させてから、滴分離部材１０に衝突させて複数の溶融ガラス微小滴４６を分離する。分離した複数の溶融ガラス微小滴４６は、更に、微小滴矯正部材３０の貫通孔３１を通過させた後、下型４１で受ける（工程Ｓ３０５）。溶融ガラス微小滴４６を製造する工程（工程Ｓ３０４）の詳細については、上述の第２の実施形態の場合の工程Ｓ２０３〜工程Ｓ２０５と同様である。

本実施形態においては、溶融ガラス滴４５の滴分離部材１０への衝突位置が、衝突位置矯正部材２０によって矯正されると共に、分離された溶融ガラス微小滴４６の滴下位置が、微小滴矯正部材３０によって矯正されるため、得られる複数の溶融ガラス微小滴４６の体積ばらつきと滴下位置ばらつきが効果的に低減され、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。

次に、下型４１を加圧位置Ｐ２に移動し（工程Ｓ３０６）、上型５１を下方に移動して、下型４１と上型５１とで溶融ガラス微小滴４６を加圧成形する（工程Ｓ３０７）。下型４１に滴下された溶融ガラス微小滴４６は、加圧成形される間に下型４１や上型５１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５３が所定の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５３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。

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５３のサイズ等に応じて適宜設定すればよい。また、上型５１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５１を退避させてガラス成形体５３を回収し（工程Ｓ３０８）、滴分離部材１０に残された余剰ガラス４７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４１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４１や上型５１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小型の光学素子として用いることができる。また、再加熱成形法により小型の光学素子を製造するためのプリフォームとして用いることもできる。

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。 図４に示したガラスゴブの製造装置のうち、第１の部材１０、第２の部材２０及び第３の部材３０の拡大図である。 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 滴分離部材（第１の部材）
１１、２１、３１ 貫通孔
２０ 衝突位置矯正部材（第２の部材）
２２、３２ 内周面
３０ 微小滴矯正部材（第３の部材）
４１ 下型
４２ 滴下ノズル
４３ 溶融槽
４４ 溶融ガラス
４５ 溶融ガラス滴（第１の溶融ガラス滴）
４６ 溶融ガラス微小滴（第２の溶融ガラス滴）
４７ 余剰ガラス
５１ 上型
５２ レール
５３ ガラス成形体
Ｐ１ 滴下位置
Ｐ２ 加圧位置

Claims (9)

1. 第１の部材に設けられた複数の貫通孔の上に第１の溶融ガラス滴を滴下させることにより、前記複数の貫通孔のそれぞれから、前記第１の溶融ガラス滴よりも小さい第２の溶融ガラス滴を滴下させる溶融ガラス滴の製造方法において、
   貫通孔を有する第２の部材を、前記第１の部材の上方に前記第１の部材から所定の距離を開けて配置し、
   滴下ノズルから滴下した溶融ガラス滴の全部又は一部を、前記第２の部材の前記貫通孔を、内周面と接触させながら通過させ、
   前記第２の部材の前記貫通孔を通過した溶融ガラス滴を、前記第１の溶融ガラス滴として前記第１の部材の前記複数の貫通孔の上に滴下させることを特徴とする溶融ガラス滴の製造方法。
2. 前記第２の部材の前記貫通孔は、前記第１の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テーパー部を有することを特徴とする請求項１に記載の溶融ガラス滴の製造方法。
3. 前記テーパー部の開き角度は、１０°以上４５°以下であることを特徴とする請求項２に記載の溶融ガラス滴の製造方法。
4. 前記第１の部材の前記複数の貫通孔のそれぞれに対応する複数の貫通孔を有する第３の部材を、前記第１の部材の下方に配置し、
   前記第１の部材の前記複数の貫通孔のそれぞれから滴下した前記第２の溶融ガラス滴を、それぞれ対応する前記第３の部材の前記複数の貫通孔を、内周面と接触させながら通過させ、更に下方に滴下することを特徴とする請求項１に記載の溶融ガラス滴の製造方法。
5. 前記第３の部材の前記複数の貫通孔の、孔径が最も小さい深さにおける孔径は、それぞれ対応する前記第１の部材の前記複数の貫通孔の、孔径が最も小さい深さにおける孔径よりも小さいことを特徴とする請求項４に記載の溶融ガラス滴の製造方法。
6. 前記第３の部材の前記複数の貫通孔は、それぞれ、前記第２の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テーパー部を有し、
   前記入り口における孔径は、それぞれ対応する前記第１の部材の前記複数の貫通孔の、孔径が最も小さい深さにおける孔径よりも大きいことを特徴とする請求項５に記載の溶融ガラス滴の製造方法。
7. 前記テーパー部の開き角度は、１０°以上４５°以下であることを特徴とする請求項６に記載の溶融ガラス滴の製造方法。
8. 下型に、複数の溶融ガラス滴を滴下する工程と、
   滴下した前記複数の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、
   前記複数の溶融ガラス滴は、請求項１〜７のうちいずれか１項に記載の溶融ガラス滴の製造方法によって製造される第２の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。
9. 下型に、複数の溶融ガラス滴を滴下する工程と、
   滴下した前記複数の溶融ガラス滴を、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、
   前記複数の溶融ガラス滴は、請求項１〜７のうちいずれか１項に記載の溶融ガラス滴の製造方法によって製造される第２の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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