JP5652398B2 - 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、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、滴下した溶融ガラス滴を下型で受けて製造する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。このようなリヒートプレス法に用いるガラスプリフォームは、従来、研削・研磨等の機械加工によって製造されてきたが、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、滴下ノズル等より滴下した溶融ガラス滴を下型で受けてガラスゴブ（ガラス塊）を作製し、そのままガラスプリフォーム（ゴブプリフォーム）として用いる方法の検討が進められている。

一方、ガラス成形体の別の製造方法として、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が固化する前に、下型と上型と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。

しかし、滴下した溶融ガラス滴を下型で受けると、製造されたガラスゴブやガラス成形体の下面（下型との接触面）に、直径数十μｍ〜数百μｍ程度の微小な凹部が形成されるという問題があった。このような凹部が形成されるメカニズムは必ずしも明らかではないが、溶融ガラス滴が下型に衝突する際の反動によるガラスの跳ね返りや、溶融ガラス滴が下型との接触によって急激に冷却されることによる収縮（ヒケ）などが原因となって生じた凹部に周囲のエアーが溜まる結果、固化したガラスゴブ等に凹部が残存してしまうものと考えられる。

このような問題に対し、溶融ガラス滴が下型に達する前に、溶融ガラス滴の下部を回転羽根などで構成される冷却板に接触させて冷却することで、熱収縮による凹部（ヒケ）の発生を抑制する方法が提案されている（特許文献１参照）。また、被覆層の下の下地面を所定の粗さに粗面化することで、被覆層表面を粗面化してエアーの抜け道を確保し、凹部の残存を防止することを可能にした下型が提案されている（特許文献２参照）。

特開平４−３３１７２７号公報 特開２００５−２７２１８７号公報

しかし、特許文献１に記載された方法では、溶融ガラス滴の下部を回転羽根などで構成される冷却板に接触させるため、溶融ガラス滴を下型で受ける際の位置ばらつきが大きく、製造するガラスゴブやガラス成形体の形状精度が悪化してしまうという問題があった。

また、特許文献２に記載された方法のみで凹部の発生を確実に防止するためには、下型の表面の粗さを十分に大きくしておかなければならないため、ガラスゴブやガラス成形体の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を撮影光学系等の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フレアの発生が問題となりやすく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、表面粗さを大きく悪化させることなく凹部の発生を十分に抑制することができると共に、溶融ガラス滴を下型で受ける際の位置ばらつきが小さい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．滴下した溶融ガラス滴を下型で受けて冷却するガラスゴブの製造方法において、
前記溶融ガラス滴を通過させる貫通孔を有する貫通孔部材を、前記貫通孔が前記下型の上方に位置するように配置し、
前記貫通孔の上部開口から進入した前記溶融ガラス滴を前記貫通孔の側面と接触させた後、前記溶融ガラス滴の全量を前記貫通孔の下部開口から下方に落下させて前記下型で受けるよう構成し、
前記貫通孔の側面は前記上部開口に向かって孔径が広がるテーパー部を有し、前記テーパー部の開き角は５°〜４５°の範囲であり、
前記貫通孔の孔径が最小となる部分の直径は、前記溶融ガラス滴と体積の等しい球の直径の０．６倍〜０．９倍の範囲であることを特徴とするガラスゴブの製造方法。

２．滴下した溶融ガラス滴を下型で受け、該下型と上型とで加圧成形するガラス成形体の製造方法において、
前記溶融ガラス滴を通過させる貫通孔を有する貫通孔部材を、前記貫通孔が前記下型の上方に位置するように配置し、
前記貫通孔の上部開口から進入した前記溶融ガラス滴を前記貫通孔の側面と接触させた後、前記溶融ガラス滴の全量を前記貫通孔の下部開口から下方に落下させて前記下型で受けるよう構成し、
前記貫通孔の側面は前記上部開口に向かって孔径が広がるテーパー部を有し、前記テーパー部の開き角は５°〜４５°の範囲であり、
前記貫通孔の孔径が最小となる部分の直径は、前記溶融ガラス滴と体積の等しい球の直径の０．６倍〜０．９倍の範囲であることを特徴とするガラス成形体の製造方法。

本発明においては、滴下した溶融ガラス滴を下型で受ける前に、貫通孔部材の貫通孔を通過させて貫通孔の側面と接触させるため、溶融ガラス滴の表面近傍が急冷されると共に、下型で受ける際の衝撃力が大きく緩和されることから、下型との接触面に凹部が発生し難くなる。そのため、表面粗さを大きく悪化させることなく凹部の発生を十分に抑制することができる。また、貫通孔の側面によって溶融ガラス滴の通過位置が規制されるため、溶融ガラス滴を下型で受ける際の位置ばらつきを抑制することができる。

ガラスゴブの製造方法の工程を示すフローチャートである。 実施形態に用いるガラスゴブの製造装置１０の模式図である。 貫通孔２１を有する貫通孔部材２０の模式図である。 ガラス成形体の製造方法の工程を示すフローチャートである。 実施形態に用いるガラス成形体の製造装置４０の模式図である。 実施形態に用いるガラス成形体の製造装置４０の模式図である。

以下、本発明の実施の形態について図１〜図６を参照しつつ詳細に説明するが、本発明は該実施の形態に限られるものではない。

（ガラスゴブの製造方法）
先ず、本発明の実施形態であるガラスゴブの製造方法について、図１〜図３を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態であるガラスゴブの製造方法の工程を示すフローチャートである。図２は本実施形態に用いるガラスゴブの製造装置１０の模式図である。図２（ａ）は、滴下ノズル１３から滴下した溶融ガラス滴３１が、貫通孔部材２０の貫通孔２１を通過する様子を示し、図２（ｂ）は、下型１１の受け面１１ａで受けた溶融ガラス滴３１が固化してガラスゴブ３２となる様子を示している。また、図３は貫通孔２１を有する貫通孔部材２０の模式図である。

図２（ａ）、（ｂ）に示すガラスゴブの製造装置１０は、溶融ガラス３０を貯留する溶融槽１４を有し、溶融槽１４の下部には溶融ガラス滴３１を滴下するための滴下ノズル１３が接続されている。滴下ノズル１３の下方には、貫通孔２１を有する貫通孔部材２０が配置され、更にその下方に、溶融ガラス滴３１を受けるための受け面１１ａを有する下型１１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１１を所定温度に加熱する（工程Ｓ１０１）。下型１１の温度が低すぎると、製造するガラスゴブ３２の下面（下型１１との接触面）に大きなしわが発生しやすく、また、溶融ガラス滴３１が急速に冷却されることによって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、ガラスゴブ３２と下型１１との間に融着が発生したり、表面の酸化等によって下型１１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１１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。

下型１１の加熱は、図示しない加熱手段によって行う。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。

下型１１の受け面１１ａの形状に特に制限はなく、製造するガラスゴブ３２の形状に対応させて適宜選択すればよい。平面でもよいし、球面や非球面に精密加工された面であってもよい。凸面でも凹面でもよい。

下型１１の材質は、溶融ガラスの受け型や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、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１１の耐久性向上やガラスとの融着防止などのため、受け面１１ａに被覆層を設けておくことも好ましい。被覆層の材質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。

後述のように、本実施形態では滴下ノズル１３から滴下した溶融ガラス滴３１を下型１１で受ける前に貫通孔部材２０の貫通孔２１を通過させて貫通孔２１の側面２２と接触させるため、下型１１の受け面１１ａの表面粗さが小さくても、ガラスゴブ３２に凹部が発生することを十分に抑制することができる。そのため、受け面１１ａの表面粗さは製造するガラスゴブ３２の仕様に応じて適宜決定すればよい。

製造するガラスゴブ３２の表面粗さを小さく抑える観点からは、下型１１の受け面１１ａは、算術平均粗さ（Ｒａ）が０．３μｍ以下であることが好ましく、０．２μｍ以下であることがより好ましい。一方、凹部の発生をより確実に抑制するという観点からは、下型１１の受け面１１ａは、算術平均粗さ（Ｒａ）が０．０１μｍ以上であることが好ましく、０．０２μｍ以上であることがより好ましい。受け面１１ａに被覆層を設けられている場合は、被覆層の最表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が上記範囲であることが好ましい。ここで、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る。また、受け面１１ａをエッチング処理することによって、算術平均粗さ（Ｒａ）を所望の値に調整しておくことも好ましい。エッチング処理は、エッチング液を用いるウェットエッチングでもよいし、エッチングガスを用いるドライエッチングでもよい。

次に、滴下ノズル１３から溶融ガラス滴３１を滴下する（工程Ｓ１０２）。溶融槽１４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１３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１３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１３の先端部から自然に分離し、一定質量の溶融ガラス滴３１が下方に滴下する。

滴下ノズル１３から滴下する溶融ガラス滴３１の質量は、滴下ノズル１３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３１を滴下することができる。また、溶融ガラス滴３１の滴下間隔は、滴下ノズル１３の内径、長さ、温度などによって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、リン酸塩ガラス、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１３から滴下した溶融ガラス滴３１を、貫通孔部材２０に設けられた貫通孔２１の上部開口２１ａから進入させ、貫通孔２１の側面２２と接触させる（工程Ｓ１０３）。そして、溶融ガラス滴３１の全量を貫通孔２１の下部開口２１ｂから下方に落下させて下型１１で受ける（工程Ｓ１０４）。このように、本実施形態においては、滴下ノズル１３から滴下した溶融ガラス滴３１を下型１１で受ける前に貫通孔部材２０の貫通孔２１を通過させて貫通孔２１の側面２２と接触させるため、下型１１との接触面に凹部が発生し難くなる。そのため、ガラスゴブ３２の表面粗さを大きく悪化させることなく凹部の発生を十分に抑制することができる。また、貫通孔２１の側面２２によって溶融ガラス滴３１の通過位置が規制されるため、溶融ガラス滴３１を下型１１で受ける際の位置ばらつきを抑制することができる。

凹部の発生と位置ばらつきとが共に抑制されるメカニズムについては必ずしも解明されたわけではないが、溶融ガラス滴３１を通過させる貫通孔２１を有する貫通孔部材２０を、貫通孔２１が下型１１の上方に位置するように配置し、貫通孔２１の上部開口２１ａから進入した溶融ガラス滴３１を貫通孔２１の側面２２と接触させた後、溶融ガラス滴３１の全量を貫通孔２１の下部開口２１ｂから下方に落下させて下型１１で受けるという構成によって、以下の３つの作用が相乗的に寄与する結果であると考えられる。

（１）溶融ガラス滴３１の表面温度を低下させる作用
溶融ガラス滴３１は、貫通孔部材２０よりも非常に高温であるため、貫通孔２１の側面２２との接触によって表面が急冷されて表面温度が低下し、表面付近の粘性が高くなった状態で下型１１に衝突する。そのため、衝突の際の衝撃による変形が抑制され、凹部の発生が抑制されると考えられる。貫通孔部材２０は特別の冷却手段を用いなくても溶融ガラス滴３１よりも低い温度に保たれるが、凹部の発生を更に安定して抑制する観点からは、貫通孔部材２０を溶融ガラス滴３１よりも低い所定の温度に保っておくことが好ましい。その場合、冷却手段を用いて貫通孔部材２０を所定の温度に冷却してもよいし、加熱手段を用いて貫通孔部材２０を（溶融ガラス滴３１よりも低い）所定の温度に加熱してもよい。

（２）下型１１で受ける際の衝撃を抑制する作用
滴下した溶融ガラス滴３１は、落下中に貫通孔２１の側面２２と接触することによって落下の速度が低下する。そのため、下型１１で受ける際（下型１１と衝突する際）の衝撃が抑制され、凹部の発生が抑制されると考えられる。

（３）溶融ガラス滴３１の通過位置を規制する作用
滴下した溶融ガラス滴３１は、貫通孔２１の側面２２によって通過位置が規制されるため、溶融ガラス滴３１を下型１１で受ける際の位置ばらつきが抑制されると考えられる。

溶融ガラス滴３１を貫通孔２１の側面２２に確実に接触させ、溶融ガラス滴３１の落下の速度を適切に低下させる観点から、貫通孔２１の側面２２に溶融ガラス滴３１が進入する上部開口２１ａに向かって孔径が広がるテーパー部２２ａを設け、上部開口２１ａから進入した溶融ガラス滴３１をテーパー部２２ａと接触させることが好ましい。テーパー部２２ａの開き角αは３°〜９０°の範囲が好ましく、５°〜４５°の範囲が特に好ましい。図３（ａ）の貫通孔部材２０のように、貫通孔２１の側面２２を全てテーパー部２２ａで構成してもよいし、図３（ｂ）の貫通孔部材２０のように、側面２２をテーパー部２２ａとストレート部２２ｂとで構成してもよい。

貫通孔２１の孔径に制限はなく、滴下する溶融ガラス滴３１の体積やテーパー部２２ａの開き角α等に応じて適宜選択すればよい。テーパー部２２ａの開き角αが５°〜４５°の範囲である場合、貫通孔２１の孔径が最小となる部分の直径φＤは、溶融ガラス滴３１と体積の等しい球の直径φｓの０．６倍〜０．９倍の範囲であることが好ましい。滴下ノズル１３から滴下した溶融ガラス滴３１は、完全な球の形状ではなく、上下方向に伸びた形状で落下し、テーパー部２２ａに接触する。そのため、貫通孔２１の孔径が最小となる部分の直径φＤがφｓの０．９倍よりも大きいと、溶融ガラス滴３１が側面２２と接触せずに通過してしまう場合がある。一方、φＤがφｓの０．６倍よりも小さいと、溶融ガラス滴３１の全量が貫通孔２１の下部開口２１ｂから落下せず、溶融ガラス滴３１の一部が貫通孔２１に残留してしまうおそれがある。なお、貫通孔２１の水平断面の形状は必ずしも円形である必要はないが、位置ばらつきをより効果的に低減させる観点からは、水平断面の形状が円形であることが好ましい。

貫通孔部材２０の材質としては、各種の金属やセラミックを適宜選択して使用することができる。例えば各種のステンレスは、耐熱性が高く、酸化等によって貫通孔２１の側面２２が劣化しにくいため好ましく用いることができる。

次に、下型１１の上で溶融ガラス滴３１を冷却・固化する（工程Ｓ１０５）。下型１１に滴下された溶融ガラス滴３１は、下型１１の上で所定時間放置される間に、下型１１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３２となる。

次に、固化したガラスゴブ３２を回収して（工程Ｓ１０６）、ガラスゴブ３２の製造が完成する。その後、更に引き続いてガラスゴブ３２の製造を行う場合は、上述の工程Ｓ１０２〜工程Ｓ１０６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。

（ガラス成形体の製造方法）
次に、本発明の別の実施形態であるガラス成形体の製造方法について、図４〜図６を参照しながら説明する。図４は、本発明の実施形態であるガラス成形体の製造方法の工程を示すフローチャートである。図５及び図６は本実施形態に用いるガラス成形体の製造装置４０の模式図である。図５は、滴下ノズル１３から滴下した溶融ガラス滴３１が、貫通孔部材２０の貫通孔２１を通過する様子を示し、図６は、下型１１と上型４１とで溶融ガラス滴３１を加圧成形する様子を示している。

図５及び図６に示すガラス成形体の製造装置４０は、図２に示したガラスゴブの製造装置１０の構成に加えて、下型１１と共に溶融ガラス滴３１を加圧成形するための上型４１を備えている。上型４１は、下型１１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１１と上型４１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４１の材質は、下型１１の場合と同様の材質の中から適宜選択すればよい。下型１１と上型４１の材質は同じであってもよいし、異なっていてもよい。

また、下型１１は、図示しない駆動手段により、滴下ノズル１３の下方で溶融ガラス滴３１を受けるための位置（滴下位置Ｐ１）と、上型４１と対向して溶融ガラス滴３１を加圧成形するための位置（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４１は、図示しない駆動手段により、溶融ガラス滴３１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４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１１及び上型４１を所定温度に加熱する（工程Ｓ２０１）。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１１と上型４１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１１を滴下位置Ｐ１に移動し、滴下ノズル１３から溶融ガラス滴３１を滴下する（工程Ｓ２０２）。そして、滴下ノズル１３から滴下した溶融ガラス滴３１を、貫通孔部材２０に設けられた貫通孔２１の上部開口２１ａから進入させ、貫通孔２１の側面２２と接触させた後（工程Ｓ２０３）、溶融ガラス滴３１の全量を貫通孔２１の下部開口２１ｂから下方に落下させて下型１１で受ける（工程Ｓ２０４）。工程Ｓ２０２〜工程Ｓ２０４の詳細については、上述のガラスゴブの製造方法の場合の工程Ｓ１０２〜工程Ｓ１０４と同様である。

このように、本実施形態においては、滴下ノズル１３から滴下した溶融ガラス滴３１を下型１１で受ける前に貫通孔部材２０の貫通孔２１を通過させて貫通孔２１の側面２２と接触させるため、下型１１との接触面に凹部が発生し難くなる。そのため、製造するガラス成形体３３の表面粗さを大きく悪化させることなく凹部の発生を十分に抑制することができる。また、貫通孔２１の側面２２によって溶融ガラス滴３１の通過位置が規制されるため、溶融ガラス滴３１を下型１１で受ける際の位置ばらつきを抑制することができる。

次に、下型１１を加圧位置Ｐ２に移動し、上型４１を下方に移動して、下型１１と上型４１とで溶融ガラス滴３１を加圧成形する（工程Ｓ２０５）。

下型１１に滴下された溶融ガラス滴３１は、加圧成形される間に下型１１や上型４１との接触面からの放熱によって冷却され、固化する。固化して得られたガラス成形体３３が、下型１１や上型４１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３３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３３のサイズ等に応じて適宜設定すればよい。また、上型４１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。なお、ここでは溶融ガラス滴３１を加圧成形するために上型４１を上下に移動させているが、このような構成に限られるものではなく、上型４１に代えて下型１１を上下移動させて加圧成形する構成としてもよいし、上型４１と下型１１の両方を上下移動させて加圧成形する構成でもよい。

次に、上型４１を退避させてガラス成形体３３を回収して（工程Ｓ２０６）、ガラス成形体３３の製造が完成する。その後、引き続いてガラス成形体３３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Ｓ２０２）、上述の工程Ｓ２０２〜工程Ｓ２０６を繰り返せばよい。

なお、本実施形態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３３を回収する前にガラス成形体３３の形状を検査する工程や、ガラス成形体３３を回収した後に下型１１や上型４１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。

以下、本発明の効果を確認するために行った実施例について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

（実施例）
図２に示したガラスゴブの製造装置１０を用い、図１のフローチャートに従ってガラスゴブ３２を作製した。下型１１の材質は、炭化タングステンを主成分とする超硬材料とした。下型１１の受け面１１ａの形状は平面とし、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（下型ａ）、０．０１μｍ（下型ｂ）、０．０２μｍ（下型ｃ）、０．１μｍ（下型ｄ）、及び０．３μｍ（下型ｅ）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。

貫通孔部材２０の材質はＳＵＳ３０４とし、図３（ｂ）のように貫通孔２１の側面２２が、テーパー部２２ａとストレート部２２ｂとからなる形状とした。テーパー部２２ａの開き角αは３０°、ストレート部２２ｂの直径φＤは４．５ｍｍとし、貫通孔２１の長さは、テーパー部２２ａが１２ｍｍ、ストレート部２２ｂが３ｍｍとした。

ガラス材料にはＴｇが５３０℃のリン酸系ガラス（比重：３．８）を用い、外径がφ６ｍｍの白金製の滴下ノズル１３から溶融ガラス滴３１を滴下した。このとき、滴下ノズル１３から滴下する溶融ガラス滴３１の体積は１１８ｍｍ^３（質量：４５０ｍｇ）であり、体積の等しい球の直径φｓは６ｍｍであった。

下型１１を５００℃に加熱し、滴下ノズル１３の先端部を１０５０℃に加熱して溶融ガラス滴３１を滴下し、貫通孔２１の上部開口２１ａから進入した溶融ガラス滴３１を貫通孔２１の側面２２と接触させた後、溶融ガラス滴３１の全量を貫通孔２１の下部開口２１ｂから下方に落下させて下型１１で受けた。そして下型１１で受けた溶融ガラス滴３１を、そのまま下型１１の上で冷却・固化してガラスゴブ３２を得た。同じ条件で上記の算術平均粗さ（Ｒａ）の異なる５種類の下型１１を用いてガラスゴブ３２を作製し、凹部の発生の有無を評価した。評価は５０倍の光学顕微鏡により行った。評価の結果、５種類の下型１１のいずれを用いた場合でも、作製したガラスゴブ３２に凹部は発生していないことが確認された。評価結果を表１に示す。

また、上記の下型ａを用いて連続して１００個のガラスゴブ３２を作製し、溶融ガラス滴３１を下型１１で受ける際の位置ばらつき（標準偏差）を評価した。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。評価の結果、位置ばらつき（標準偏差）は１０μｍであり、非常に良好であることが確認された。

（比較例）
実施例と異なり、貫通孔部材２０を用いず、滴下ノズル１３から滴下した溶融ガラス滴３１を直接下型１１で受ける方法でガラスゴブ３２を作製し、凹部の発生の有無を評価した。下型１１には、実施例と同じ５種類の下型（下型ａ〜ｅ）を用いた。評価の結果、算術平均粗さ（Ｒａ）が最も大きい下型ｅで作製したガラス成形体には空気溜まりは見られなかったが、それより算術平均粗さ（Ｒａ）の小さい下型ａ〜ｄで作製したガラス成形体には空気溜まりが発生することが確認された。

１０ ガラスゴブの製造装置
１１ 下型
１１ａ 受け面
１３ 滴下ノズル
１４ 溶融槽
２０ 貫通孔部材
２１ 貫通孔
２１ａ 上部開口
２１ｂ 下部開口
２２ 側面
２２ａ テーパー部
２２ｂ ストレート部
３０ 溶融ガラス
３１ 溶融ガラス滴
３２ ガラスゴブ
３３ ガラス成形体
４０ ガラス成形体の製造装置
４１ 上型
Ｐ１ 滴下位置
Ｐ２ 加圧位置

Claims (2)

1. 滴下した溶融ガラス滴を下型で受けて冷却するガラスゴブの製造方法において、
   前記溶融ガラス滴を通過させる貫通孔を有する貫通孔部材を、前記貫通孔が前記下型の上方に位置するように配置し、
   前記貫通孔の上部開口から進入した前記溶融ガラス滴を前記貫通孔の側面と接触させた後、前記溶融ガラス滴の全量を前記貫通孔の下部開口から下方に落下させて前記下型で受けるよう構成し、
   前記貫通孔の側面は前記上部開口に向かって孔径が広がるテーパー部を有し、前記テーパー部の開き角は５°〜４５°の範囲であり、
   前記貫通孔の孔径が最小となる部分の直径は、前記溶融ガラス滴と体積の等しい球の直径の０．６倍〜０．９倍の範囲であることを特徴とするガラスゴブの製造方法。
2. 滴下した溶融ガラス滴を下型で受け、該下型と上型とで加圧成形するガラス成形体の製造方法において、
   前記溶融ガラス滴を通過させる貫通孔を有する貫通孔部材を、前記貫通孔が前記下型の上方に位置するように配置し、
   前記貫通孔の上部開口から進入した前記溶融ガラス滴を前記貫通孔の側面と接触させた後、前記溶融ガラス滴の全量を前記貫通孔の下部開口から下方に落下させて前記下型で受けるよう構成し、
   前記貫通孔の側面は前記上部開口に向かって孔径が広がるテーパー部を有し、前記テーパー部の開き角は５°〜４５°の範囲であり、
   前記貫通孔の孔径が最小となる部分の直径は、前記溶融ガラス滴と体積の等しい球の直径の０．６倍〜０．９倍の範囲であることを特徴とするガラス成形体の製造方法。