JP5263163B2 - ガラス成形体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、各種の光学素子等として用いることのできるガラス成形体の製造方法に関する。

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、半導体レーザから出力される楕円形状の出力ビームを円形に整形するためのビーム整形素子等の光学素子として、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が多く用いられている。

また、近年の光学製品の小型化、高精度化に伴って、光学素子として用いられるガラス成形体について、光学面の形状精度のみならず光軸方向の厚み精度についても非常に高い性能が要求されるようになってきた。特に、次世代ＤＶＤ用のピックアップレンズに用いられる高ＮＡレンズにおいては、厚み精度の許容公差が極めて小さく、例えば、±１μｍといった範囲で管理する必要がある。

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ゴブを作製し、該ガラスゴブ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た後、ガラスゴブを成形金型に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（例えば、特許文献１、２参照）。

特許文献１、２の記載によれば、プレス成形時に最終設定位置の手前まで金型を移動させた後、負荷する荷重をガラスが変形しない程度の小さな荷重に切り変え、ガラスと金型を設定温度まで冷却してから最終プレスを行うことにより、高い厚み精度が得られるとされている。しかし、リヒートプレス法においては、成形の度に金型及びガラスゴブの加熱と冷却を繰り返す必要があり、１回の成形に要する時間が非常に長いという問題があった。

一方、ガラス成形体の別の製造方法として、予め所定温度に加熱した成形金型の上に溶融ガラス滴を滴下して、滴下した溶融ガラス滴が変形可能な温度にある間に成形金型にて加圧成形する方法（以下、「液滴成形法」ともいう。）が知られている（例えば、特許文献３参照）。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。

また、特許文献３には、上型と下型の間隔が所定間隔となるまで上型を下方移動して溶融ガラス滴を加圧した後、上型及び下型がガラス滴に適用する圧力をガラス滴の変形がほとんど起こらない程度の微小な値に所定時間保持し、その後圧力を強めて更に上型を下方移動させる方法が記載されている。特許文献３において、上型と下型の間隔が所定間隔となった時点でガラス滴に加える圧力を微小圧力に保持するのは、ガラス滴が上型及び下型と完全に接触した状態を維持することで、ガラス滴の外周部と中心部との温度差を低減し、ヒケの発生を防止するためである。
特開平８−２０８２４３号公報 特開平８−２４５２２８号公報 特開２００２−２３４７４０号公報

特許文献１、２に記載の方法を実施するためには、プレス成形の開始から最終プレス完了までの間、ガラスと金型の温度を正確に制御しながらガラスを加圧する必要がある。

しかしながら、液滴成形法は、溶融ガラス滴よりも低い所定温度に保持された成形金型に、非常に高温で溶融状態のガラス滴を滴下し、加圧成形する方法である。そのため、溶融ガラス滴の温度は、成形金型との接触面からの放熱によって急速に低下するのみであり、加圧中のガラスの温度を人為的に制御することは非常に困難である。従って、特許文献１、２に記載の方法を液滴成形法によるガラス成形体の製造に応用することは原理的に非常に困難である。

一般的な液滴成形法における、加圧時間とガラス成形体の厚みの関係の１例を図５に示す。図５のグラフの横軸は時間、縦軸はガラス成形体の厚みである。図５（ａ）のグラフのラインａ１は、加圧の開始から終了までの間、成形金型によって一定の荷重を負荷した場合のガラス成形体の厚みの変化の１例を示している。加圧の開始時はガラス温度が高く粘度が低いため、厚みの変化の速度が大きいが、時間が経つにつれてガラス温度が急速に低下するために厚みの変化速度も小さくなり、厚みがほとんど変化しなくなった時点で加圧を終了している。このような加圧方法の場合、ガラスが十分に固化するまで金型とガラスとを密着させておくことができるために、一般に高い形状精度を得ることができる。

しかし、このような方法の場合、加圧終了時のガラス成形体の厚みを直接制御することはできない。例えば、外乱等によって加圧開始時のガラス温度が少し高くなった場合、ラインａ１と同じ条件で加圧を行うと、ガラス温度が高い分だけガラスの変形が容易になるため、加圧終了時のガラス成形体の厚みは薄くなる（ラインａ２）。逆に、加圧開始時のガラス温度が少し低かった場合には、加圧終了時のガラス成形体の厚みは厚くなる（ラインａ３）。従って、このような条件で繰り返しガラス成形体を製造すると、加圧終了時のガラス成形体の厚みはΔＤだけばらつくことになる。

一方、図５（ｂ）のグラフは、図５（ａ）と同様に一定の荷重を負荷して加圧を行い、ガラス成形体が所定の厚みＤ０となった時点で加圧を終了した場合のガラス成形体の厚みの変化を示している。この方法によれば、加圧開始時のガラス温度が高い場合（ｂ２）も低い場合（ｂ３）もガラス成形体の厚みは一定となるが、加圧終了時の時間はΔｔだけばらつく。そのため、ｂ１やｂ２の場合には、まだガラスが十分固化していない早い段階で加圧を終了することになり、加圧を終了した後の熱収縮によって形状が崩れてしまうことから、高い形状精度を得ることはできない。

このように、液滴成形法においては、従来、形状精度と厚み精度はいわゆるトレードオフの関係にあり、高い形状精度と厚み精度を同時に確保することができず、解決が望まれていた。

また、特許文献３に記載の方法によれば、ガラスの中心部と外周部の温度差を小さくすることができ、ヒケの発生を防止して形状精度を向上させる効果が得られる。しかし、圧力を微小な値に保持している間も、上型及び下型の成形面とガラス滴の上面及び下面との完全な接触が保たれるため、ガラス滴の冷却速度が非常に速い。そのため、加圧開始時のガラス温度のばらつき等によって発生するガラス成形体の厚みのばらつきを抑止する効果はほとんど得られなかった。

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、液滴成形法によってガラス成形体を製造する場合において、高い形状精度と厚み精度を同時に確保することができる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． 上型及び下型を有する成形金型により溶融ガラス滴を加圧成形するガラス成形体の製造方法において、
前記上型及び前記下型をそれぞれ所定温度に加熱する加熱工程と、
前記下型に前記溶融ガラス滴を滴下する滴下工程と、
前記上型及び前記下型の少なくとも一方を移動型として加圧方向に移動して前記上型と前記下型とを最終到達間隔まで接近させ、滴下した前記溶融ガラス滴を加圧する加圧工程と、を有し、
前記加圧工程は、前記上型と前記下型の間隔が前記最終到達間隔よりも大きい所定間隔となるように前記移動型を移動して加圧する第１加圧工程と、
前記上型と前記下型の間隔が前記所定間隔となった時点で前記移動型の移動を停止又は移動方向を反転させて、前記上型と前記溶融ガラス滴との間に間隙を生じた状態で待機する待機工程と、
前記待機工程の後、前記溶融ガラス滴を所定の荷重で所定時間加圧する第２加圧工程と、を有することを特徴とするガラス成形体の製造方法。

２． 前記所定間隔は、前記最終到達間隔よりも２μｍ〜１００μｍ大きいことを特徴とする前記１に記載のガラス成形体の製造方法。

３． 前記第１加圧工程は、前記移動型の移動速度が段階的に小さくなる複数のステップを有することを特徴とする前記１又は２に記載のガラス成形体の製造方法。

４． 前記加圧工程における移動型の移動は、サーボモーターにより行うことを特徴とする前記１乃至３の何れか１項に記載のガラス成形体の製造方法。

５． 前記第１加圧工程は、前記移動型の位置を検出するための位置検出器による検出結果に基づいて前記移動型の加圧方向における位置を制御することを特徴とする前記１乃至４の何れか１項に記載のガラス成形体の製造方法。

本発明によれば、上型と下型の間隔が所定間隔となった時点で、上型と溶融ガラス滴との間に間隙を生じた状態で所定時間待機することから、最終的な加圧の直前におけるガラスの温度ばらつきを低減することができる。そのため、液滴成形法によってガラス成形体を製造する場合において、高い形状精度と厚み精度を同時に確保することができる。

本発明の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。 ガラス成形体の製造装置１０を模式的に示した図である（滴下工程）。 ガラス成形体の製造装置１０を模式的に示した図である（加圧工程）。 加圧工程Ｓ１５における上型１１の移動の様子を示すグラフである。 従来の方法における、加圧時間とガラス成形体の厚みの関係を示すグラフである。

符号の説明

１０ ガラス成形体の製造装置
１１ 上型
１２ 下型
１３ 成形金型
１４ ボールネジ
１５ サーボモーター
１６ サーボドライバ
１７ 位置検出器
２０ 溶融ガラス滴
２５ ガラス成形体
Ｓ１１ 加熱工程
Ｓ１３ 滴下工程
Ｓ１５ 加圧工程
Ｓ１５１ 第１加圧工程
Ｓ１５２ 待機工程
Ｓ１５３ 第２加圧工程

以下、本発明の実施の形態について図１〜図４を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の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２及び図３は本発明を実施するためのガラス成形体の製造装置１０を模式的に示した図であり、図２は滴下工程における状態を、図３は加圧工程における状態をそれぞれ示している。

（ガラス成形体の製造装置）
先ず、本発明を実施するためのガラス成形体の製造装置１０の構成について、図２及び図３を用いて説明する。溶融ガラス滴２０を加圧成形するための成形金型１３は、上型１１及び下型１２を有している。上型１１は、サーボモーター１５及びボールネジ１４によって上下方向に移動可能に構成されている。即ち、上型１１は、加圧方向に移動して溶融ガラス滴２０を加圧するための移動型として機能する。サーボモーター１５の動作はサーボドライバ１６によって制御される。

サーボドライバ１６によるサーボモーター１５の制御は、上型１１の位置を制御するモード（位置制御モード）と、上型１１に負荷される荷重を制御するモード（荷重制御モード）の２つのモードを有しており、工程毎に切り替え可能となっている。

また、ガラス成形体の製造装置１０は、上型１１の上下方向（加圧方向）の位置を検出するための位置検出器１７を有しており、位置検出器１７で検出された位置情報はサーボドライバ１６に送られる。位置制御モードにおいて、サーボドライバ１６は、位置検出器１７から送られた位置情報に基づいてサーボモーター１５の動作を制御することができるため、上型１１の位置を精密に制御することが可能である。

下型１２は、図示しない駆動手段により、滴下した溶融ガラス滴２０を受けるための位置（滴下位置Ｐ１）と、上型１１と対向して溶融ガラス滴２０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。

本実施形態においては、上型１１のみを加圧方向に移動する移動型としているが、本発明はこれに限定されるものではなく、下型１２のみを移動型としてもよいし、上型１１と下型１２の両方を移動型としてもよい。また、本明細書では、溶融ガラス滴を加圧するために移動型を加圧方向に移動するための手段として、サーボモーター１５及びサーボドライバ１６を用い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い。例えば、リニアモーターやステッピングモーターと、これらを電気的に制御するための制御手段を用いてもよい。

上型１１及び下型１２の材料は、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）、カーボンを含む複合材料など、ガラス成形体を加圧成形するための成形金型として公知の材料の中から適宜選択して用いることができる。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。上型１１及び下型１２を同一の材料で構成してもよいし、それぞれ別の材料で構成してもよい。

また、上型１１及び下型１２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。加熱手段としては、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。

更に、滴下位置Ｐ１の上方には、溶融状態のガラス２２を貯留する溶融槽２１と、その下部に設けられたノズル２３とが配置されている。

（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、本発明のガラス成形体の製造方法の各工程について順を追って説明する。

先ず、上型１１及び下型１２をそれぞれ所定温度に加熱する（加熱工程：Ｓ１１）。所定温度とは、ガラス成形体２５に良好な転写面を形成できる温度であればよい。一般的には、上型１１や下型１２の温度が低すぎると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ことは、ガラスとの融着が発生しやすくなったり、上型１１及び下型１２の寿命が短くなったりするおそれがあるため好ましくない。通常は、ガラスのガラス転移点温度Ｔｇ−１００℃からＴｇ＋１００℃程度の温度に設定するが、実際には、ガラスの種類、ガラス成形体の形状や大きさ、上型１１や下型１２の材料、保護膜の種類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。上型１１と下型１２の加熱温度は同じ温度であってもよいし、異なる温度であってもよい。

本発明においては、所定温度に加熱された成形金型１３に溶融ガラス滴２０を滴下して加圧成形することから、成形金型１３の加熱温度を一定に保ったまま一連の工程を行うことができる。更に、成形金型１３の加熱温度を一定に保ったまま、複数のガラス成形体２５を繰り返し製造することもできる。従って、１つのガラス成形体２５を製造する毎に成形金型１３の昇温と冷却を繰り返す必要がないことから、極めて短時間で効率よく光学素子を製造することができる。

ここで、成形金型１３の加熱温度を一定に保つというのは、上型１１及び下型１２を加熱するための温度制御における目標設定温度を一定に保つという意味である。従って、各工程実施中における溶融ガラス滴２０との接触等による温度変動を防止しようとするものではなく、かかる温度変動については許容される。

次に、下型１２を滴下位置Ｐ１に移動し（Ｓ１２）、下型１２に溶融ガラス滴２０を滴下させる（滴下工程：Ｓ１３）（図２参照）。

溶融槽２１は図示しないヒーターによって加熱され、内部に溶融状態のガラス２２が貯留されている。溶融槽２１の下部にはノズル２３が設けられており、溶融状態のガラス２２が自重によってノズル２３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。ノズル２３の先端部に一定質量の溶融ガラスが溜まると、ノズル２３の先端部から自然に分離して、一定質量の溶融ガラス滴２０が下方に滴下する。

滴下する溶融ガラス滴２０の質量はノズル２３の先端部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２０を滴下させることができる。また、ノズル２３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。

更に、溶融ガラス滴２０をノズル２３から下型１２に直接滴下させるのではなく、ノズル２３から滴下させた溶融ガラス滴２０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２０の一部を微小滴として貫通細孔を通過させて下型１２に滴下させてもよい。それにより、例えば１ｍｍ³〜１００ｍｍ³といった微小なガラス成形体の製造が可能となる。また、貫通細孔の直径を変更することによって、ノズル２３を交換することなく溶融ガラス滴の体積を調整することができ、多種のガラス成形体を効率よく製造することができるため好ましい。この方法は、特開２００２−１５４８３４号公報に詳細に記載されている。

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、下型１２を加圧位置Ｐ２に移動し（Ｓ１４）、上型１１を下方に移動して溶融ガラス滴２０を加圧する（加圧工程：Ｓ１５）（図３参照）。本発明において、加圧工程Ｓ１５は、第１加圧工程Ｓ１５１、待機工程Ｓ１５２、第２加圧工程Ｓ１５３の３つの工程を有している。

図４は、加圧工程Ｓ１５における上型１１の移動の様子を示すグラフである。横軸は時間、縦軸は上型１１と下型１２の間隔Ｄを示している。

第１加圧工程Ｓ１５１は、上型１１を下方に移動して、上型１１と下型１２の間隔が最終到達間隔Ｄ２よりも大きい所定間隔Ｄ１となるように加圧する工程である。

第１加圧工程Ｓ１５１は位置制御モードで上型１１を制御することが好ましい。それにより、外乱によって加圧開始時の溶融ガラス滴２０の温度がばらついても、所定時間後の上型１１と下型１２の間隔は常に所定間隔Ｄ１となる。この間、溶融ガラス滴２０の温度は、上型１１や下型１２との接触面からの放熱によって急速に低下していくことから、加圧開始時の溶融ガラス滴２０の温度が低くなりすぎると所定間隔Ｄ１に達する前にガラスが固化してしまう。そのため、加圧開始時の溶融ガラス滴２０の温度は、外乱によるばらつきも考慮して十分高めに設定しておくことが好ましい。加圧開始時の溶融ガラス滴２０の温度は、滴下工程Ｓ１３が終了してから加圧を開始するまでの時間等によって調整することができる。

本実施形態においては、第１加圧工程Ｓ１５１は、上型１１の移動速度が段階的に小さくなる４つのステップ（ステップＡ〜Ｄ）を有している。上述のように、溶融ガラス滴２０は、上型１１や下型１２との接触面からの放熱によって急速に冷却されて粘度が高くなっていく。そのため、溶融ガラス滴２０の温度が高くて粘度が低い間は上型１１を速い速度で移動し、溶融ガラス滴２０が冷却されて粘度が高くなるに従って段階的に移動速度を小さくすることにより、厚み精度をより安定させることができる。

また、通常は、位置制御モードで上型１１を制御する場合においても、上型１１が目標位置に達したと同時に上型１１の移動を停止できるわけではなく、一旦目標位置を少し越えてから本来の目標位置に戻ろうとする。このようなオーバーシュート量が大きいと、ガラス成形体の厚み精度や形状精度が悪化する原因となる。本実施形態のように第１加圧工程Ｓ１５１を上型１１の移動速度が段階的に小さくなる複数のステップに分けることで、最終ステップ終了時のオーバーシュート量を小さくすることができるため、ガラス成形体の精度に対する影響を最小限に抑えることができる。

所定間隔Ｄ１は、第２加圧工程Ｓ１５３終了後の最終到達間隔Ｄ２よりも大きく設定する。一般に、Ｄ１とＤ２の差が小さい方がガラス成形体２５の厚み精度をより安定させることができるが、差が小さすぎると大きな外乱に対応できなくなってくる。逆に、Ｄ１とＤ２の差を大きく設定すると大きな外乱にも対応することができるが、差が大きすぎるとガラス成形体２５の厚み精度は悪化する傾向にある。種々の条件によっても異なるが、ガラス成形体２５の厚みの標準偏差を１μｍ以下に抑えるためには、所定間隔Ｄ１は、最終到達間隔Ｄ２よりも２μｍ〜１００μｍ大きいことが好ましく、１０μｍ〜５０μｍ大きいことが更に好ましい。

待機工程Ｓ１５２は、上型１１と下型１２の間隔が所定間隔Ｄ１となった時点で上型１１の移動を停止させ、上型１１と溶融ガラス滴２０との間に間隙を生じた状態で待機する工程である。

ここでは、待機工程Ｓ１５２の間、位置制御モードで上型１１を制御して、上型１１を所定位置で停止させている。待機工程Ｓ１５２の間も溶融ガラス滴２０は冷却が進み、冷却による熱収縮によって厚みがわずかに薄くなる。そのため、待機工程Ｓ１５２の終了時には、上型１１と溶融ガラス滴２０との間に微小な間隙が生じる。このように、上型１１と溶融ガラス滴２０とが完全に密着していないため、溶融ガラス滴２０の温度が急速に低下して完全に固化してしまうことを防止しながら待機することができる。

待機する時間は、ガラスの種類や製造するガラス成形体の厚みや大きさ等種々の条件によって異なるが、通常は、０．１秒〜２秒とすることが効果的である。

なお、上型１１の移動を停止するのではなく、上型１１の移動方向を反転させて上方に移動させても同様の効果を得ることができる。

第２加圧工程Ｓ１５３は、待機工程Ｓ１５２の後、溶融ガラス滴２０を所定の荷重で所定時間加圧する工程である。この工程では、荷重制御モードによって上型１１の動作を制御することが好ましい。

溶融ガラス滴２０は、第２加圧工程Ｓ１５３の間に更に冷却されて固化するため、上型１１と下型１２の間隔は最終到達間隔Ｄ２で停止する。この第２加圧工程Ｓ１５３における上型１１の移動量は上述の通り非常に小さい（例えば、２μｍ〜１００μｍ）ため、外乱による移動量のばらつきも非常に小さくなり、厚み精度の非常に高いガラス成形体２５を得ることができる。また、最終的に溶融ガラス滴２０が冷却されて固化する段階において、上型１１及び下型１２と、溶融ガラス滴２０とが十分に密着していることから、高い形状精度を得ることができる。

上型１１の移動が停止し、加圧を解除してもガラス成形体２５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。また、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。

最後に、上型１１を上方に移動して退避させ、固化したガラス成形体２５を回収し（Ｓ１６）、ガラス成形体２５の製造が終了する。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１２を再度滴下位置Ｐ１に移動し（Ｓ１２）、以降の工程を繰り返せばよい。

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２５を回収する前にガラス成形体２５の形状を検査する工程や、ガラス成形体２５を回収した後に上型１１や下型１２をクリーニングする工程等を設けてもよい。

（実施例）
図２、図３に示したガラス成形体の製造装置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成形体２５を製造した。

製造するガラス成形体２５は、外径がφ４ｍｍ、中心の厚みが２．１ｍｍの両凸球面レンズとした。ガラス材料はＴｇが５３０℃のリン酸系ガラスを用い、外径がφ６ｍｍの白金製のノズル２３から下型１２に滴下した。

成形金型１３の上型１１及び下型１２の材料には、いずれも炭化タングステンを主成分とする超硬材料を用いた。加熱工程（Ｓ１１）における加熱温度は、上型１１が４９０℃、下型１２が５７０℃とした。

加圧工程Ｓ１５では、第１加圧工程Ｓ１５１（ステップＡ〜Ｄ）、待機工程Ｓ１５２及び第２加圧工程Ｓ１５３の各工程毎に上型１１を制御して溶融ガラス滴２０の加圧を行った。各工程における上型１１の制御条件を表１にまとめて示す。

表１において、「制御モード」の項目は、サーボドライバ１６によるサーボモーター１５の制御方法（位置制御モード又は荷重制御モード）を示している。また、「位置」の項目は、位置制御モードにおける、各ステップ終了時の上型１１の目標位置を示している。上型１１と溶融ガラス滴２０が初めて接触する位置の付近を原点として、下向きを正の向きで表している。「荷重」の項目は、荷重制御モードにおいて、溶融ガラス滴２０に負荷する荷重を示している。「時間」の項目は、各ステップの開始から終了までの時間を示しており、「累計時間」の項目は、加圧の開始から各ステップ終了時までの累計時間を示している。

表１に示したように、第１加圧工程Ｓ１５１は位置制御モードで上型１１を制御しており、上型１１の移動速度が段階的に小さくなる４つのステップを有している。先ず、第１加圧工程Ｓ１５１を行う前段階として、上型１１を溶融ガラス滴２０に接触する原点位置まで移動させた。そして、第１加圧工程Ｓ１５１のステップＡでは３秒間で原点から１．４ｍｍの位置まで上型１１を移動させた。続いて、ステップＢでは２秒間に原点から１．８ｍｍの位置まで、ステップＣでは１秒間に原点から１．９２ｍｍの位置まで、ステップＤでは０．５秒間に原点から１．９７ｍｍの位置まで、それぞれ上型１１を移動させた。

第１加圧工程Ｓ１５１が終了して上型１１が原点から１．９７ｍｍの位置になった時点で上型１１の移動を停止させ、位置制御モードでその位置のまま０．２秒間待機させた（待機工程Ｓ１５２）。その後、荷重制御モードに切り替え、７００Ｎの荷重で５秒間加圧した（第２加圧工程Ｓ１５３）。第２加圧工程Ｓ１５３における上型１１の移動量は２０μｍであった。

加圧工程Ｓ１５の終了後、上型１１を上方に退避させ、真空吸着によりガラス成形体２５の回収を行った（Ｓ１６）。その後、同様にＳ１２からＳ１６までの工程を繰り返して合計３０個のガラス成形体２５を製造した。

得られた３０個のガラス成形体２５について、中心部の厚みと転写面の形状精度の評価を行った。中心部の厚みはマイクロメーターにより測定した。また、転写面の形状精度の評価として、テーラーホブソン株式会社製の表面形状測定器ＰＧＩ８４０を用いて、球面からのずれ量の最大値を求めた。評価結果を表２に示す。

表２に示した通り、厚み精度（ばらつき幅、標準偏差）、形状精度共に非常に良好であり、本発明の効果が確認された。

（比較例１）
実施例と異なり、加圧工程は荷重制御モードによる１段階の加圧のみでガラス成形体を製造した。加圧の荷重は７００Ｎ、加圧時間は１２秒とし、ガラス成形体の中心部の厚みが約２．１ｍｍとなるように、加圧の開始時間を調整した。他の条件は実施例と同様である。厚み精度と形状精度の評価結果を表２に併せて示す。

形状精度については実施例の結果とほぼ同様であったが、厚み精度については実施例の結果よりも大幅に悪化し、高精度なガラス成形体を製造することはできなかった。

（比較例２）
実施例と異なり、第１加圧工程Ｓ１５１の後、待機工程Ｓ１５２を省略してすぐに第２加圧工程Ｓ１５３を行う方法でガラス成形体を製造した。各工程の制御条件は表１と同じとした。但し、待機工程Ｓ１５２を省略しているため、第２加圧工程Ｓ１５３終了時の累計時間は１１．５秒となる。他の条件は実施例と同様である。厚み精度と形状精度の評価結果を表２に併せて示す。

形状精度、厚み精度は共に実施例の結果よりも悪化し、高精度なガラス成形体を製造することはできなかった。

Claims (5)

1. 上型及び下型を有する成形金型により溶融ガラス滴を加圧成形するガラス成形体の製造方法において、
   前記上型及び前記下型をそれぞれ所定温度に加熱する加熱工程と、
   前記下型に前記溶融ガラス滴を滴下する滴下工程と、
   前記上型及び前記下型の少なくとも一方を移動型として加圧方向に移動して前記上型と前記下型とを最終到達間隔まで接近させ、滴下した前記溶融ガラス滴を加圧する加圧工程と、を有し、
   前記加圧工程は、前記上型と前記下型の間隔が前記最終到達間隔よりも大きい所定間隔となるように前記移動型を移動して加圧する第１加圧工程と、
   前記上型と前記下型の間隔が前記所定間隔となった時点で前記移動型の移動を停止又は移動方向を反転させて、前記上型と前記溶融ガラス滴との間に間隙を生じた状態で待機する待機工程と、
   前記待機工程の後、前記溶融ガラス滴を所定の荷重で所定時間加圧する第２加圧工程と、を有することを特徴とするガラス成形体の製造方法。
2. 前記所定間隔は、前記最終到達間隔よりも２μｍ〜１００μｍ大きいことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のガラス成形体の製造方法。
3. 前記第１加圧工程は、前記移動型の移動速度が段階的に小さくなる複数のステップを有することを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項に記載のガラス成形体の製造方法。
4. 前記加圧工程における移動型の移動は、サーボモーターにより行うことを特徴とする請求の範囲第１項乃至第３項の何れか１項に記載のガラス成形体の製造方法。
5. 前記第１加圧工程は、前記移動型の位置を検出するための位置検出器による検出結果に基づいて前記移動型の加圧方向における位置を制御することを特徴とする請求の範囲第１項乃至第４項の何れか１項に記載のガラス成形体の製造方法。