JPH10236829A

JPH10236829A - ガラス成形品の製造方法

Info

Publication number: JPH10236829A
Application number: JP36042697A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Yoshida; 昌弘吉田; Reikou Chiyou; 黎紅張; Teruo Yamashita; 照夫山下; Yoshiatsu Yokoo; 芳篤横尾; Masaru Uno; 賢宇野
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 1996-12-26
Filing date: 1997-12-26
Publication date: 1998-09-08

Abstract

(57)【要約】【課題】回転対称体でなく微細構造品を有するガラス
成形品であっても、成形ばりを生じることなく、かつ微
細構造を高精度に転写できる方法の提供。【解決手段】下型及び上型（必要により胴型）から形
成される空間で被成形ガラスを加圧成形するガラス成形
品の製造方法。加圧成形開始時に、被成形ガラスの粘度
は、10^6.5〜10^9.5ポアズの範囲であり、下型の温度
は、被成形ガラスが前記範囲内の粘度を示す温度の範囲
内にあり、上型及び胴型の温度は、前記下型温度より、
被成形ガラスの粘度に換算して５〜１００倍高い粘度と
なる温度である。加圧成形と同時または加圧形成開始
後、下型の温度を下げることもできる。下型が光ファイ
バ固定用部材の光ファイバ係合部成形用成形面を有し、
上型が光ファイバ固定用部材の底面成形用成形面を有
し、胴型が光ファイバ固定用部材の側面成形用成形面を
有する光ファイバ固定用部材の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバ固定用
部材のように対称性が低く、かつ光ファイバ固定用係合
部のような微細構造を有するガラス成形品であっても、
成形ばりを生じることなく、かつ微細構造を高精度に精
密モールド形成できる成形方法に関する。さらに本発明
は、光ファイバ固定用部材のガラス成形品における光フ
ァイバ固定用係合部のような微細構造を高精度に精密モ
ールド成形できる成形方法に関する。

【０００２】

【従来技術】光通信に使用される光ファイバは一般にガ
ラス製の細い繊維である。例えば、長距離光通信に用い
られる石英系シングルモード光ファイバは、外径１０μ
ｍ程度のコアと当該コア部を被覆する外径１２５μｍの
クラッド部とによって構成されている。また、石英系マ
ルチモード光ファイバは、外径５０〜１００μｍのコア
と当該コア部を被覆する外径１２５μｍのクラッド部と
によって構成されている。したがって、光ファイバ同士
を光学的に接続する（以下、「光学的に接続する」こと
を「光接続」という。）際や、光ファイバと光学素子、
例えば光導波路、レンズ、発光素子、受光素子等とを光
接続する際には、光接続部分での接続損失を小さくする
うえから高いアライメント精度が求められる。特に、石
英系シングルモード光ファイバ同士の光接続の場合や、
石英系シングルモード光ファイバと石英ガラス系シング
ルモード光導波路との光接続の場合には、±１μｍ程度
という高いアライメント精度が求められる。

【０００３】光ファイバを他の光ファイバまたは光学素
子に光接続するにあたっては、当該光ファイバを予め光
コネクタや光ファイバアレイ等の光ファイバ固定具によ
って固定する。ここで、光ファイバアレイは、光ファイ
バガイドブロックと押さえブロックとを少なくとも備え
たものである。前記光ファイバガイドブロックは、光フ
ァイバを固定（位置決め）するための光ファイバ固定用
係合部が形成されている薄板状物からなる。また、前記
押さえブロックは、光ファイバ固定用係合部に係合した
光ファイバを圧迫固定するための薄板状物からなる。例
えば、特開平７−５３４１号公報には、並列に配置した
所定本数の光ファイバを樹脂等からなる被覆部によって
保護してなるテープファイバを固定するための光ファイ
バアレイが開示されている。この光ファイバアレイを図
７に示す。

【０００４】図７に示すように、光ファイバアレイ２０
０は、光ファイバガイドブロック２０４と光ファイバ用
押さえブロック２０５とを備えている。光ファイバガイ
ドブロック２０４は、テープファイバ２０１から裸出さ
せた光ファイバ２０２を固定するための光ファイバ固定
用係合部としてのＶ溝２０３が所定本数形成されている
薄板状のブロックである。光ファイバ用押さえブロック
２０５は、Ｖ溝２０３に係合した光ファイバ２０２を圧
迫固定するための薄板状のブロックである。光ファイバ
アレイ２００を構成している光ファイバガイドブロック
２０４は、上記のＶ溝２０３の他に、テープファイバ２
０１における被覆部２０６を固定するための台座部２０
７を有しいる。台座部２０７はＶ溝２０３よりも一段低
いところに形成されている。また、この光ファイバアレ
イ２００は、上記の台座部２０７に固定された上記の被
覆部２０６を圧迫固定するために、所定断面形状の被覆
部用押さえブロック２０８を備えている。

【０００５】光コネクタや光ファイバアレイ等の光ファ
イバ固定具によって固定した光ファイバ同士または光フ
ァイバ固定具によって固定した光ファイバと光学素子と
を前記のような高いアライメント精度の下に光接続する
にあたっては、従来より精密ステージを用いたアクティ
ブアライメントが適用されている。このアクティブアラ
イメントは、例えば光ファイバアレイによって固定した
光ファイバ同士の場合、次のようにして行われる。

【０００６】まず、光ファイバを固定した一方の光ファ
イバアレイ（以下「光ファイバアレイＡ」という。）を
精密ステージ上のホルダーに固定し、光ファイバを固定
した他方の光ファイバアレイ（以下「光ファイバアレイ
Ｂ」という。）を精密ステージ上のもう１台のホルダー
に固定する。次いで、例えば光ファイバアレイＡにおけ
る光接続側端面（光ファイバアレイの側面のうちで当該
光ファイバアレイを他の光ファイバアレイあるいは光学
素子に接続する側に位置している側面。以下同じ。）と
は反対の側に位置している光ファイバ端から当該光ファ
イバアレイＡによって固定されている光ファイバに光を
入射させ、光ファイバアレイＢにおける光接続側端面と
は反対の側に位置している光ファイバ端側に光検出器を
設ける。そして、精密ステージを広範囲に亘って走査さ
せて、前記の光検出器によって光パワーが少しでも検出
される位置を探していく（この段階を、以下「第１ステ
ップ」という。）。この後、前記の光検出器による光パ
ワーの検出値が最大になるように精密ステージを微小に
走査させて、目的とする高精度のアライメントを行う
（この段階を、以下「第２ステップ」という。）。

【０００７】アクティブアライメントにおける上記第１
ステップでの広範囲に亘る走査には長時間を要するの
で、高精度のアライメントを容易に行ううえからは、上
記のホルダーに光ファイバ固定具を固定した段階で第１
ステップが実質的に完了するようにすることが望まし
い。そのためには、光ファイバ固定具における光ファイ
バ固定用係合部の寸法精度を高精度にすることに加え、
光ファイバ固定具の底面または側面を基準として測定し
た光ファイバ固定用係合部の位置度精度を、当該光ファ
イバ固定具によって光接続しようとする光ファイバのコ
ア径の値の１／１０以内程度にまで高精度化することが
望まれる。例えば、コア系が１０μｍ程度である石英系
シングルモード光ファイバ同士の光接続の場合や、石英
系シングルモード光ファイバと石英ガラス系シングルモ
ード光導波路との光接続の場合、上記の位置度精度は１
０μｍ以内であることが望ましく、この位置度精度が５
μｍ以内であればアライメントがより容易になる。

【０００８】そして、上記の位置度精度を光ファイバの
コア径の値の１／１０程度以内にすることによって、パ
ッシブアライメントにより光接続することが可能にな
る。パッシブアライメントとは、光ファイバへの光の入
射および光ファイバから出射される光の検出を行うこと
なく、光ファイバ固定具の底面または側面を基準面とし
て利用して、光ファイバ固定具同士または光ファイバ固
定具と光学素子との機械的な位置決めのみによってアラ
イメントを行う方法である。以上のように、光ファイバ
アレイ等の光ファイバ固定用部材では、光ファイバを整
列固定するための光ファイバ係合部の精度だけでなく、
アライメントの基準面となる底面や側面の精度が高くな
ければならない。

【０００９】上述した光ファイバアレイ等の光ファイバ
固定具を構成している部材（以下「光ファイバ固定用部
材」という。）の材料としては、ガラス、セラミック
ス、シリコン、樹脂等が用いられている。また、光ファ
イバガイドブロックに押さえブロックを固定する際や、
光ファイバアレイと他の光ファイバアレイ等を接続する
際には、作業性が良い紫外線硬化型接着剤を用いること
が望まれている。そのため、光ファイバアレイの材料と
しては紫外線透過性のよいガラスが好適に用いられるよ
うになってきている。光ファイバ固定用部材のうち、光
ファイバ固定用係合部に高い寸法精度が求められる光フ
ァイバガイドブロックは、従来より、ガラスブロック等
をダイシングソー、ダイヤモンド砥石等を用いて機械加
工することによって作製されている。しかしこのような
製造方法では、量産性や製造コストそして歩留まりの面
で問題がある。

【００１０】光ファイバ固定用部材を安価に量産する方
法として、光学ガラスレンズのモールド成形法を応用す
る方法が知られている。例えば特開平６−２０１９３６
号公報には、溝を形成する凸部を有する成形型で、ガラ
ス板等の透明部材を熱間プレス成形する方法が開示され
ている。また特開平７−２１８７３９号公報では、モー
ルド成形された光ファイバ係合部のピッチ精度精度が、
±０．５μｍ以下と高精度であることが開示されてい
る。また特開平８−２１１２４４号公報には、鉛非含有
で軟化点が低いガラスを用い、光ファイバ固定用部材を
モールド成形する方法が開示されている。

【００１１】これらの方法は、いずれも光ファイバ固定
用部材をモールド成形する方法ではある。しかし、これ
らの公報には、光ファイバを整列固定するための光ファ
イバ係合部の精度やアライメントの基準面となる底面や
側面の精度を高くするための手段については何ら開示さ
れておらず、光学ガラスレンズのモールド成形法を単に
転用するに止まっている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記のように光ファイ
バ固定用部材は、平面視上の形状が矩形を呈する薄板状
のものが多い。また薄板の一部分に光ファイバ係合部が
あり、しかも台座部となる段差部分を有する。このよう
に光ファイバ固定用部材は形状の対称性が低いためにモ
ールド成形することがレンズの場合に比べて格段に困難
であるにも係わらず高い成形精度が求められる。そのた
め、従来の光学ガラスレンズのモールド成形技術をその
まま応用しても、実用に耐える光ファイバ固定用部材を
成形することはできない。特に、アライメントの基準面
となる底面や側面の精度を高くするためには、成形ばり
の発生を抑制する必要がある。しかし、上記公報には成
形ばりの抑制法についての開示はない。また、光学レン
ズのモールド成形においては、成形ばりの抑制法が幾つ
か提案されている。しかし、以下に説明するように、そ
れらをそのまま光ファイバ固定用部材のモールド成形に
転用することはできない。

【００１３】光学レンズのモールド成形では、特開昭６
０−１１８６４２号公報に開示されているように、略円
柱状やボール状のガラスを成形予備体として用い、上
型、下型、胴型からなる成形型を用いることが一般に知
られている。このようなガラス成形予備体を成形温度に
加熱して型で加圧すると、ガラス成形予備体は同心円状
に均一に広がり、型のキャビティを満たしてゆく。よっ
て予めガラス成形予備体の体積を、型のキャビティより
やや小さく設定しておけば、胴型と上下型のクリアラン
スへのガラスの侵入、即ち成形ばりを防止できる。ま
た、同公報の第４図に示されているように、ガラス成形
予備体の体積管理を容易にするため、光学的に問題のな
い部分にガラスの逃げを設けることで、成形ばりを防止
することができる。

【００１４】また、特公平６−１５４１４号公報及び特
公平６−１７２４０号公報には、上型、下型、胴型の各
成形型に温度差を設けることにより、成形ばりの発生を
防止したガラスレンズの成形方法が開示されている。上
記のように温度差を設けることで上下型との接触部のガ
ラスの変形速度に差が付き、かつガラスの体積を一定以
下に調整することで、光学的に問題のない部分にガラス
の未充填部ができ、その結果、成形ばりの発生が防止さ
れる。特開昭６２−２５２３３１号公報には、ガラス素
材の熱膨張率＞成形型素材の熱膨張率＞胴型の熱膨張率
という関係を有する型材を用いるガラスレンズの成形方
法が開示されている。この方法によれば、成形型と胴型
の熱膨張率の差により、成形時において胴型と上下型と
の間のクリアランスが室温時より小さくなるため、成形
ばりが抑制される。

【００１５】以上、ガラスレンズの成形方法において知
られている成形ばり抑制法は、いずれもガラス成形予備
体が型のキャビティ内に均一に広がることが前提条件と
なっている。即ち、光学レンズが回転対称体であるため
に胴型の水平断面は円形であること、及び胴型とのクリ
アランス付近にガラスの未充填部分を作製できることに
より成形ばりを抑制することができる。

【００１６】しかるに、光ファイバ固定用部材は、形状
の対称性が低い。そのため、成形時にガラスが一律に胴
型に接触しないように広がることは殆ど期待できない。
例えば、光ファイバ固定部材に近似した形状のガラス成
形予備体を使用したとしても、加圧の過程で、方形であ
ったガラス成形予備体でも、辺の部分は丸みを帯びて水
平方向に膨らんで変形する。そのため、例えば、加圧に
より出っ張っ部分は、ガラスが胴型壁面に到達し、成形
ばりを生じていても、他の部分では胴型の壁面にガラス
が到達していない未充填の状態となりやすい。そこで、
未充填部分にまでガラスを充填して全体的な形状を整え
ようとすると、成形ばりがますます大きくなる。また不
均一なガラスの伸びは、成形体の対称性が低いほど顕著
となるが、前記した台座部の段差のように、厚みが均一
でない場合には特に顕著となる。発生した成形ばりは、
離型時にガラス屑となり、量産時にトラブルを生じ易
い。さらに、成形ばりの除去工程を入れることは技術的
には可能であるが、製造コストの増加につながるため好
ましくない。

【００１７】また前述のように、光ファイバ固定用部材
は、光ファイバ係合部の成形面、側面、底面がいずれも
高精度に成形される必要がある。特に光ファイバ係合部
においては、光接続損失の低減のため、光接続端側の成
形精度を±１μｍ以下に高める必要がある。しかし成形
精度を上げるため、型キャビティへのガラスの充填度を
上げると、上述のように成形ばりを生じやすい。光ファ
イバ係合部の光接続端に成形ばりがあると、光ファイバ
挿入時に成形ばりに光ファイバが乗り上げ、光ファイバ
係合部に光ファイバを精度良く整列させることができな
い。また、光ファイバ固定用部材の光接続端側の断面形
状は、アライメント精度向上のためと、他の光部品と接
着固定するために、より正確な矩形形状であることが望
まれる。しかし、光ファイバ係合部の成形面の稜に成形
ばりがあると、押さえブロックが成形ばりに乗り上げ、
光ファイバを精度良く圧迫固定することができない。ま
た底面側の稜に成形ばりがあると、アライメント用のホ
ルダーに光ファイバ固定用部材を精度良く固定できず、
アライメントができなくなる。以上のように光ファイバ
固定用部材では、殆ど全ての稜において成形ばりの存在
は許されず、かつ光接続端近傍の充填は、可能なかぎり
完全でなければならない。

【００１８】以上のように、光ファイバ固定用部材のよ
うな回転対称体でない物品のモールド成形では、加圧さ
れたガラスが胴型の成形面に均一に当接することは期待
できないにも係わらず、光接続端近傍ではガラスの充填
不足は許されない。そこで、型キャビティ内でのガラス
の充填度を上げて光接続端近傍でのガラスの充填が良好
でありながら、成形ばりも発生しない成形技術が必要と
なる。さらに、光ファイバ固定用部材は、光ファイバ係
合部が微細構造となっている。この微細構造は精密に形
成されなければならず、光ファイバ係合部へのガラスの
充填不良は致命的欠陥となる。特に、型キャビティ内で
のガラスの充填度の高低に係わらず、光ファイバ係合部
のような微細構造を良好に精密成形できる成形技術が必
要となる。

【００１９】そこで本発明の第１の目的は、光ファイバ
固定用部材のように回転対称体でなく、かつ光ファイバ
係合部のような微細構造品を有するガラス成形品であっ
ても、成形ばりを生じることなく、かつ微細構造を高精
度に転写できる方法を提供することにある。本発明の第
２の目的は、光ファイバ固定用部材のように、光ファイ
バ係合部のような微細構造品を有するガラス成形品につ
いて、微細構造を高精度に転写できる方法を提供するこ
とにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明は、以下のとおりである。〔請求項１〕下型、上型及び胴型から形成される空間
で被成形ガラスを加圧成形するガラス成形品の製造方法
であって、加圧成形開始時に、被成形ガラスの粘度は、
10^6.5〜10^9.5ポアズの範囲であり、下型の温度は、被
成形ガラスが前記範囲内の粘度を示す温度の範囲内にあ
り、上型及び胴型の温度は、前記下型温度より、被成形
ガラスの粘度に換算して５〜１００倍高い粘度となる温
度であり、かつ加圧成形と同時または加圧形成開始後、
下型の温度を下げることを特徴とする方法。〔請求項２〕成形終了時の下型の温度を、被成形ガラ
スの粘度に換算して10⁸〜10¹⁰ポアズの粘度となる温度
とすることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。〔請求項３〕ガラス成形品は、加圧方向に平行な対称
面の数が８以下の物である請求項１または２に記載の製
造方法。〔請求項４〕ガラス成形品は、下型により加圧成形さ
れる面と胴型により加圧成形される面により形成される
稜及び／又は胴型により加圧成形される面と上型により
加圧成形される面により成形される稜の大きさが１００
μｍ以下の物である請求項１〜３のいずれか１項に記載
の製造方法。〔請求項５〕ガラス成形品は、成形品の厚みが加圧方
向から見た成形品の重心位置を中心に非対称である請求
項１〜４のいずれか１項に記載の製造方法。〔請求項６〕ガラス成形品が微細構造を有し、下型の
成形面が前記ガラス成形品が微細構造を転写成形するた
めの微細構造を有する請求項１〜５のいずれか１項に記
載の製造方法。〔請求項７〕ガラス成形品が光ファイバ固定用部材で
ある請求項１〜６のいずれか１項に記載の製造方法。〔請求項８〕下型が光ファイバ固定用部材の光ファイ
バ係合部を成形するための成形面を有し、上型が光ファ
イバ固定用部材の底面を成形するための成形面を有し、
胴型が光ファイバ固定用部材の側面を成形するための成
形面を有する光ファイバ固定用部材の製造方法である請
求項１〜７のいずれか１項に記載の製造方法。〔請求項９〕少なくとも下型及び上型から形成される
空間で被成形ガラスを加圧成形して、微細構造を有する
ガラス成形品を製造する方法であって、前記下型及び上
型のいずれか一方の成形面が前記ガラス成形品に微細構
造を転写成形するための微細構造を有し、加圧成形開始
時に、被成形ガラスの粘度は、10^6.5〜10^9.5ポアズの
範囲であり、微細構造成形面を有する型の温度は、被成
形ガラスが前記範囲内の粘度を示す温度の範囲内にあ
り、微細構造成形面を有さない型の温度は、前記型の温
度より、被成形ガラスの粘度に換算して５〜１００倍高
い粘度となる温度であることを特徴とする方法。〔請求項１０〕微細構造成形面を有する型が下型であ
る請求項９に記載の製造方法。〔請求項１１〕ガラス成形品が光ファイバ固定用部材
である請求項９または１０に記載の製造方法。〔請求項１２〕下型が光ファイバ固定用部材の光ファ
イバ係合部を成形するための成形面を有し、上型が光フ
ァイバ固定用部材の底面を成形するための成形面を有す
る光ファイバ固定用部材の製造方法である請求項９〜１
１のいずれか１項に記載の製造方法。〔請求項１３〕請求項７、８、１１及び１２のいずれ
か１項に記載の製造方法により光ファイバ係合部を有す
る光ファイバ固定用部材を作製する工程と、光ファイバ
の端部を前記光ファイバ固定用部材の光ファイバ係合部
と押さえブロッグとで接着剤を介して圧迫固定する工程
を含むことを特徴とする光ファイバアレイの製造方法。

【００２１】

【発明の実施の態様】以下、本発明について説明する。
本発明の第１の態様のガラス成形品の製造方法は、下
型、上型及び胴型から形成される空間で被成形ガラスを
加圧成形する方法である。ここで使用される下型、上型
及び胴型の形状や構造には特に制限はない。また、被成
形ガラスについても特に制限はなく、目的とするガラス
成形品に適した硝種から、加圧成形のし易さ等も考慮し
て適宜選択することができる。

【００２２】本発明の第１の態様の製造方法の第１の特
徴は、加圧成形開始時に、被成形ガラスの粘度は、10
^6.5〜10^9.5ポアズの範囲であり、下型の温度は、被成
形ガラスが前記範囲内の粘度を示す温度の範囲内にあ
り、上型及び胴型の温度は、前記下型温度より、被成形
ガラスの粘度に換算して５〜１００倍高い粘度となる温
度であることである。加圧成形開始時の被成形ガラスの
粘度が10^9.5ポアズを超えると、加圧成形が困難にな
り、特に微細構造を有するガラス成形品の場合、高精度
に転写することが難しくなる。一方、加圧成形開始時の
被成形ガラスの粘度は低ければ、それだけ加圧成形は容
易になるが、成形ばりの抑制と成形型の耐久性や生産性
（熱効率）とを考慮すると10^6.5ポアズ以上であること
が適当である。特に、微細構造を高精度に転写しかつ、
成形ばりを抑制するという観点から、加圧成形開始時の
被成形ガラスの粘度は、好ましくは、10⁷〜10^8.5ポア
ズの範囲である。

【００２３】加圧成形開始時の下型の温度は、被成形ガ
ラスが前記範囲内の粘度（10^6.5〜10^9.5ポアズ）を示
す温度の範囲内とする。この温度範囲内であれば、加圧
成形を容易に行うことができ、かつ微細構造も高精度に
転写することができるからである。また、ガラス成形品
が微細構造を有する場合、下型の成形面に前記ガラス成
形品が微細構造を転写成形するための微細構造を設ける
ことで、転写成形を良好に行うことができる。さらに、
上型及び胴型の温度は、前記下型温度より、被成形ガラ
スの粘度に換算して５〜１００倍高い粘度となる温度に
設定する。上型及び胴型の温度が、被成形ガラスの粘度
に換算して５倍高い粘度となる温度を超える場合、成形
ばりの抑制が難しくなる。また、被成形ガラスの粘度に
換算して１００倍高い粘度となる温度未満の場合、ガラ
スの変形が妨げられ過ぎて、成形が困難になる。上型及
び胴型の温度は、好ましくは、前記下型温度より、被成
形ガラスの粘度に換算して１０〜５０倍高い粘度となる
温度に設定する。

【００２４】さらに本製造方法の第２の特徴は、加圧成
形と同時または加圧形成開始後、下型の温度を下げるこ
とである。加圧成形開始時の下型の温度は、被成形ガラ
スが前記範囲内の粘度を示す温度の範囲内とし、これに
より、微細構造を高精度に転写することができるが、加
圧成形の進行にともなって、成形ばりを抑制する必要が
ある。そこで上記のように加圧成形と同時または加圧形
成開始後、下型の温度を下げる。温度低下開始は、被成
形ガラスの粘度（温度）及び加圧成形開始時の下型の温
度、さらには、微細構造の成形の進行具合等を考慮し
て、加圧成形と同時または加圧形成開始後一定時間後と
する。下型の温度は、上型及び胴型の温度近傍、又はそ
れ以下の温度まで低下させることが望ましい。

【００２５】本発明の第１の態様の製造方法により、成
形ばりを生じることなく、かつ微細構造を高精度に転写
できるのは、例えば、加圧方向に平行な対称面の数が８
以下であるガラス成形品である。さらに、下型により加
圧成形される面と胴型により加圧成形される面により形
成される稜及び／又は胴型により加圧成形される面と上
型により加圧成形される面により成形される稜の大きさ
が１００μｍ以下のガラス成形品は、良好に成形でき
る。また、成形品の厚みが加圧方向から見た成形品の重
心位置を中心に非対称であるガラス成形品も良好に成形
できる。このようなガラス成形品として、例えば、光フ
ァイバ固定用部材を挙げることができる。

【００２６】本発明の第２の態様のガラス成形品の製造
方法は、少なくとも下型及び上型から形成される空間で
被成形ガラスを加圧成形して、微細構造を有するガラス
成形品を製造する方法であって、前記下型及び上型のい
ずれか一方の成形面が前記ガラス成形品に微細構造を転
写成形するための微細構造を有する。本発明の第２の態
様の製造方法の特徴は、加圧成形開始時に、被成形ガラ
スの粘度は、10^6.5〜10^9.5ポアズの範囲であり、微細
構造成形面を有する型の温度は、被成形ガラスが前記範
囲内の粘度を示す温度の範囲内にあり、微細構造成形面
を有さない型の温度は、前記型の温度より、被成形ガラ
スの粘度に換算して５〜１００倍高い粘度となる温度で
あることである。

【００２７】加圧成形開始時の被成形ガラスの粘度が10
^9.5ポアズを超えると、加圧成形が困難になり、微細構
造を有するガラス成形品を高精度に転写することが難し
くなる。一方、加圧成形開始時の被成形ガラスの粘度は
低ければ、それだけ加圧成形は容易になる。但し、成形
ばりの抑制と成形型の耐久性や生産性（熱効率）とを考
慮すると10^6.5ポアズ以上であることが実用上は適当で
ある。特に、微細構造を高精度に転写しかつ、成形ばり
を抑制するという観点から、加圧成形開始時の被成形ガ
ラスの粘度は、好ましくは、10⁷〜10^8.5ポアズの範囲
である。

【００２８】加圧成形開始時の微細構造成形面を有する
型の温度は、被成形ガラスが前記範囲内の粘度（10^6.5
〜10^9.5ポアズ）を示す温度の範囲内とする。この温度
範囲内であれば、加圧成形を容易に行うことができ、か
つ微細構造も高精度に転写することができるからであ
る。また、微細構造成形面を有する型は下型及び上型の
いずれでもよいが、転写成形をより良好に行うという観
点からは、下型の成形面に前記ガラス成形品が微細構造
を転写成形するための微細構造を設けることが好まし
い。

【００２９】さらに、微細構造成形面を有さない型の温
度は、前記微細構造成形面を有する型の温度より、被成
形ガラスの粘度に換算して５〜１００倍高い粘度となる
温度に設定する。微細構造成形面を有さない型の温度
が、被成形ガラスの粘度に換算して５倍高い粘度となる
温度未満の場合、被成形ガラスは微細構造成形面に充填
されるより、成形型の空間に広がり易くなり、微細構造
を高精度に転写できなくなるので好ましくない。また、
被成形ガラスの粘度に換算して１００倍高い粘度となる
温度を超える場合、ガラスの変形が妨げられ過ぎて、成
形が困難になる。上型及び胴型の温度は、好ましくは、
前記下型温度より、被成形ガラスの粘度に換算して１０
〜５０倍高い粘度となる温度に設定する。尚、本発明の
第２の態様の製造方法には、下型及び上型に加えて、必
要により胴型等を使用することもできる。本発明の第２
の態様の製造方法により、微細構造を高精度に転写でき
るので、例えば、光ファイバ固定用部材等のガラス成形
品を良好に製造することができる。

【００３０】以下、光ファイバ固定用部材のモールド成
形を例に、上記製造方法をさらに詳しく説明する。光フ
ァイバ固定用部材において、最も成形精度が必要な部分
は光ファイバ係合部である。光ファイバ係合部は、例え
ば、図７に示すように、複数本のＶ字溝を並列に並べた
ものが一般的であり、Ｖ字溝の深さは１００〜２００μ
ｍ、Ｖ字溝間の間隔は２５０μｍ程度である。このよう
なＶ字溝を成形するには、Ｖ溝を反転したＶ字状の山を
形成した成形型でモールド成形すれば良い。このような
成形型でガラスをモールド成形すると、型のＶ字山がガ
ラスに食い込むと同時にＶ字山の間の谷部にガラスが充
填される。しかし谷部が細くて深く、このような微細部
分へのガラス充填は他の部分より困難であるため、谷部
にガラスを充填し成形精度を出すのは容易ではない。Ｖ
字状の谷部にガラスを完全に充填するには、Ｖ字山を形
成した成形型である下型の温度を、被成形ガラスが10
^6.5〜10^9.5ポアズの範囲の粘度を示す温度の範囲内と
し、さらに、下型以外の上型及び胴型の温度を下型温度
より、被成形ガラスの粘度に換算して５〜１００倍高い
粘度となる温度とする。このように型温度を設定するこ
とによって、Ｖ字山付近のガラスの粘性を良好に保ち、
Ｖ字状の谷へのガラス充填が他の部分より優先され、完
全なガラス充填が可能となる。また、上型及び胴型と接
する部分でのガラスの粘性が高いと、型の加圧力がＶ字
溝の成形型面に有効に伝達され成形精度が向上する。

【００３１】一方、成形ばりを抑制するためには、上下
型と胴型のクリアランスをできるだけ縮小しておくこと
は必要であるが、しかし、クリアランスの縮小のみでは
成形ばりを防止できない。成形ばりを根本的に防ぐに
は、クリアランスに到達したガラスがクリアランス内部
に侵入できないようにする必要がある。具体的には、ガ
ラスがクリアランスに到達した時点でガラス表面を冷却
し流動性を低下させれば良い。しかし、ガラスがクリア
ランスに到達するタイミングをはかってガラスの流動性
を低下させるのは、これまでは困難であった。それに対
して本発明では、上型及び胴型の温度を下型温度より被
成形ガラスの粘度に換算して５〜１００倍高い粘度とな
る温度とし、かつ加圧成形と同時または加圧形成開始
後、下型の温度を下げることでガラスがクリアランスに
到達した時点で、ガラスがクリアランスに侵入できない
粘度とすることに成功した。

【００３２】但し、一般の上下型と胴型の位置関係のよ
うに、下型と胴型が接触した状態で温度制御すると、下
型からの熱伝導により胴型温度が上昇してしまい、実質
的に温度差を付けることが難しい。そこで、本発明の製
造方法では、上記条件を満足させるために、胴型は下型
と接触しない状態で温度制御するか、胴型と下型の接触
部に熱伝導率の小さい材料をはさみ、熱伝導の影響を抑
えた状態で温度制御をするか、又は胴型自体を熱伝導率
の小さい型材とすることが適当である。胴型と下型を接
触させない方法としては、胴型と上型を実質的に一体構
造とし、下型上に離して配置すれば良い。ここで実質的
に一体構造とするとは、最初から一体構造の型を作製し
ても良いし、胴型と上型を別々に作製し、機械的に一体
化しても良いという意味である。また一体化の方法とし
ては、上型が胴型内で摺動可能な状態で固定しても良い
し、上型を胴型に完全に固定しても良い。

【００３３】上記の状態で加圧成形を行うと、先ず温度
の高い光ファイバ係合部が成形され、次第にガラスが胴
型壁面に向かって伸びてゆく。ガラスが温度が低い胴型
に接触すると、胴型に熱を奪われてガラスの表面温度が
低下する。下型温度をガラスの加圧成形に支障がない程
度に低めに設定しておけば、胴型に接触したガラス表面
は、クリアランスに侵入するだけの流動性を失う。しか
し下型温度を高温のまま保持すると、加圧成形の後期段
階で胴型が下型と接触するため、下型からの熱伝導によ
り型クリアランス部の温度が上昇し、成形ばりが発生し
てしまう。そこで加圧成形の途中で下型温度を下げ、下
型温度を胴型温度に近づける。尚、下型の温度は厳密に
温度制御した状態で下げても良いし、下型温度のみをフ
ィードバックをかけて温度制御せず、より低温で厳密に
温度制御している胴型と接触させて温度を下げてもよ
い。

【００３４】以上のように本発明の成形方法では、加圧
成形の初期段階において、光ファイバ係合部を成形する
成形型の温度を胴型や上型より高温に加熱する。また加
圧するガラス成形予備体に充分な変形能力を持たせるた
め、光ファイバ係合部の成形型とほぼ同温度まで加熱す
る。ガラス成形予備体は、下型上に置いて加熱するのが
一般的であるため、必然的に、光ファイバ係合部の成形
型を下型とすることが望ましい。

【００３５】

【実施例】以下、光ファイバ固定用部材のモールド成形
を実施例に挙げて、具体的な成形方法について詳しく説
明する。尚、実施例において、ガラスの粘度は、いずれ
も平行板加圧粘度計を用いて測定した。

【００３６】実施例１ SiO₂を１３．３wt％、B₂O₃を３２．２wt％、ZnO を４
４．５ wt ％、Al₂O₃を５．５wt％、Li₂Oを４．５wt％
それぞれ含有し、さらに、外割りの添加量でSnO₂を０．
１wt％含有するガラス素材を熱間で予備成形して、稜が
曲面を呈する幅３．５ｍｍ、長さ１０．５ｍｍ、厚さ
２．０５ｍｍのブロック状のガラス成形予備体を得た。
このガラス成形予備体の垂直断面形状は、角部が丸みを
帯びている点を除いて矩形を呈し、平面視上の形状もま
た、角部が丸みを帯びている点を除いて矩形を呈する。
したがって、このガラス成形予備体において加圧成形時
の加圧方向に位置する面（当該ガラス成形予備体の厚さ
方向の面）は、平面を呈する。なお、上記のガラス素材
のガラス転移点は４７７℃、屈伏点は５１１℃、室温〜
４００℃における平均熱膨張係数は６６．５×10^-7、２
ｍｍ厚みでの波長３５０ｎｍの紫外線の透過率は９０％
以上である。

【００３７】（１）成形型型材料として炭化タングステンを主成分とする型材（室
温〜４００℃における平均熱膨張係数：５５×10^-7) を
用いて、上型、下型および胴型からなる成形型を得た。
図１に示すように、上記の成形型１を構成している下型
２は、Ｖ溝からなる互いに平行な８本の光ファイバ固定
用係合部を形成するための第１の成形部３と、光ファイ
バガイドブロックの幅と同じ幅を有する台座部を当該光
ファイバガイドブロックに形成するための第２の成形部
４とを有している。第１の成形部３は四角柱状を呈し、
その使用時における上端部には、形成しようとする光フ
ァイバ固定用係合部の形状に対応して、長手方向の垂直
断面形状が矩形を呈し、短手方向の垂直断面形状が二等
辺三角形を呈する長さ５ｍｍ、高さ１７０μｍ、基部の
幅２５０μｍの凸部３ａが８本、約２５０μｍのピッチ
で互いに平行に形成されている。第２の成形部４に接す
る面側を除いて、使用時において胴型５の下面によって
係止されるつば部３ｂが形成されている。

【００３８】一方、第２の成形部４も四角柱状を呈する
が、その使用時における上面は平面からなり、当該上面
は第１の成形部３の使用時における上面（８つの凸部３
ａを除いた平面）より２５０μｍだけ上方（使用時にお
ける上方）に突出している。したがって、第１の成形部
３と第２の成形部４との境界には段差がある。また、第
２の成形部４の使用時における上端部にも、第１の成形
部３に接する面側を除いて、胴型５の使用時における下
面によって係止されるつば部４ａが形成されている。こ
れら第１の成形部３および第２の成形部４はそれぞれ別
個の部材からなり、各部材は固定枠６によって機械的に
一体化されている。そして、固定枠６は図示を省略した
下型と同じ素材のネジによって各部材に固定されてい
る。第１の成形部３と第２の成形部４とのクリアランス
は４μｍである。

【００３９】胴型５は、その内側側面によって目的とす
る光ファイバガイドブロックの側面を形成するためのも
のであり、水平断面が矩形枠状を呈する筒体からなる
が、その下端部内側には、上記の固定枠６と係合する固
定枠用係合部５ａが形成されている。この胴型５を平面
視したときの内寸は５×１２ｍｍである。上型７は、目
的とする光ファイバガイドブロックの底面を形成するた
めの四角柱状の成形部７ａを有し、この成形部７ａの使
用時における下面は平面からなる。また、成形部７ａの
使用時における下端部には、胴型５の使用時における上
面を係止するためのつば部７ｂが形成されている。加圧
成形時においては、つば部７ｂによって胴型５の上面が
係止されるようにして胴型５上に当該上型７が機械的に
一体化されるよう固定されている。その結果として、成
形部７ａの下面は胴型５の内部空間に位置することにな
る。加圧成形時においては、下型２の上面上にガラス成
形予備体８が置かれる。この下型２の使用時における上
方から上述した上型７と胴型５が所定の深さまで、すな
わち、胴型５の下面によって下型２のつば部３ｂ、４ａ
が係止されるまで挿入される。したがって、下型２のつ
ば部３ｂ、４ａは加圧成形時においてストッパーとして
機能する。

【００４０】なお、上述した第１の成形部３の上面およ
び当該上面からつば部３ｂの上面にかけての側面、第２
の成形部４の上面および当該上面からつば部４ａの上面
にかけての側面、胴型５の内側側面（固定枠用係合部５
ａの表面を含む。）、並びに成形部７ａの下面および当
該下面からつば部７ｂにかけての側面には、スパッタリ
ング法によって厚さ５００オングストロームの白金合金
系離型膜９がそれぞれ成膜されている。そして、表面に
離型膜９を有する上記８つの凸部３ａの寸法精度（ピッ
チおよび高さについての寸法精度）は±０．３μｍ以内
であり、第１の成形部３の上面のうちで８つの凸部３ａ
を除いた部分、第２の成形部４の上面、胴型５の内側側
面および成形部７ａの下面の平面度はいずれも１．０μ
ｍ以内におさまっていた。

【００４１】上述した離型膜９を有する下型２、胴型５
および上型７からなる成形型１は、下型２と胴型５のク
リアランスおよび胴型５と上型７とのクリアランスがそ
れぞれ６μｍ、加圧成形時における上型７と下型２との
距離のうち第１の成形部３の上面（８つの凸部３ａを除
いた平面）と成形部７ａの下面との距離が１．５ｍｍ、
第２の成形部４の上面と成形部７ａの下面との距離が
１．２５ｍｍとなるように作製されている。

【００４２】（２）成形方法上記の成形型１と前述したガラス成形予備体８とを用い
て以下のようにして加圧成形（モールド成形）を行っ
て、目的とする光ファイバガイドブロックを得た。ま
ず、上型７のつば部７ｂによって胴型５の上面が係止さ
れるようにして両者を係合させた後、下型２の上面上
に、ガラス成形予備体８を置いた。また、下型２の上方
に少し離して胴型５と上型７を保持した。図１（ａ）は
このときの成形型１およびガラス成形予備体８の短手方
向の垂直断面の概略を示す図であり、図１（ｂ）はこの
ときの成形型１およびガラス成形予備体８の長手方向の
垂直断面の概略を示す図である。

【００４３】次に、上述のようにして下型２の上面上に
配置されたガラス成形予備体８をその温度が５６０℃
（このときのガラスの粘度は10⁸ポアズ）となるように
下型２ごと窒素雰囲気中で加熱し保持した。一方、下型
２の上方にある胴型５と上型７は、別の温度調節機によ
り下型より４０℃低い５２０℃（ガラスの粘度で10^9.7
ポアズに相当する）まで加熱し保持した。この状態下
で、上型７の上面側から２５０kgf/cm²の成形圧で上型
と胴型を下型側に加圧し、加圧と同時に下型温度を下げ
始め、胴型５の下端部が下型に接触する前に、下型の温
度を５２５℃（ガラスの粘度で10^9.5ポアズに相当す
る）まで下げた後、胴型５の下端面が下型２のつば部３
ｂに係止めされるまで加圧成形した。図１（ｃ）はこの
ときの成形型１および成形品１０の短手方向の垂直断面
の概略を示す図であり、図１（ｄ）はこのときの成形型
１および成形品１０の長手方向の垂直断面の概略を示す
図である。

【００４４】次に加圧力を１００kgf/cm²に下げ、ガラ
ス転移温度まで冷却した後で加圧をやめた。その後、室
温にまで冷却してから成形品１０を成形型１から取り出
した。得られた成形品１０は、図２に示すように、長さ
５ｍｍ、深さ１７０μｍ、上端の幅２５０μｍのＶ溝か
らなる互いに平行な８本の光ファイバ固定用係合部１１
と、当該光ファイバ固定用係合部１１の上端面よりも一
段低い位置に形成された台座部１２とを片面に有する光
ファイバガイドブロック（以下「光ファイバガイドブロ
ック１０」という。）である。この光ファイバガイドブ
ロック１０の幅は５ｍｍ、長さは１２ｍｍ、最大厚みは
１．５ｍｍであり、台座部１２の幅は光ファイバガイド
ブロックの幅と同じである。また、この光ファイバガイ
ドブロック１０の稜のうち、下型２と胴型５との間のク
リアランス部、上型７と胴型５との間のクリアランス部
および下型２における第１の成形部３と第２の成形部４
との間のクリアランス部に対応する箇所の稜には成形ば
りはなく、実用上問題のない非常に小さな自由表面から
なっていた。当該光ファイバガイドブロック１０の光接
続端近傍の垂直断面形状は、光ファイバ係合部のＶ字状
の溝部１１を除き正確な矩形を呈する。

【００４５】（３）精度の測定および評価上記の光ファイバガイドブロック１０に形成されている
光ファイバ固定用係合部１１について、その寸法精度を
以下のようにして測定した。まず、先端のアールが２５
μｍの触針を備えた触針式の輪郭形状測定機（東京精密
社製のコンターレコード２６００Ｃ）を用い、当該輪郭
形状測定機の触針を光ファイバ固定用係合部１１の長手
方向と直交する方向に走査させて、各光ファイバ固定用
係合部１１およびその近傍の輪郭座標を求め、その輪郭
形状を表示装置の画面に表示させた。次に、図３に示す
ように、前記の画面上で各光ファイバ固定用係合部１１
のそれぞれに石英系シングルモード光ファイバの外径に
相当する直径１２５μｍの円１５を１つづつ仮想的に挿
入し、光ファイバ固定用係合部１１の２つの斜面（内壁
面）に円１５が接したときの各円１５の中心座標を求め
た。

【００４６】そして、当該各円１５の中心座標を基に、
互いに隣接する２つの円１５の中心間の距離（単一ピッ
チ）ｌ₁〜ｌ₇およびその寸法精度（単一ピッチ精
度）、光ファイバガイドブロック１０の幅方向左側の最
も外側に位置する光ファイバ固定用係合部１１に仮想的
に挿入した円１５の中心から他の円１５の中心までの距
離（累積ピッチ）Ｌ₁〜Ｌ₇およびその寸法精度（累積
ピッチ精度）、ならびに、各円１５の中心と光ファイバ
固定用係合部１１の幅方向右側に位置する縁部の上面１
６を含む平面との垂直距離ｄ₁〜ｄ₈およびその寸法精
度（深さ精度）を求めた。また同様の方法により、光フ
ァイバ固定用係合部１１を形成するために上型２の第１
の成形部３に設けられている８つの凸部３ａについて、
その単一ピッチｌ₁〜ｌ₇およびその寸法精度、累積ピ
ッチＬ₁〜Ｌ₇およびその寸法精度、ならびに上記の垂
直距離ｄ₁〜ｄ₈に対応する部分の高さ（深さ）および
その寸法精度を求めた。なお、光ファイバ固定用係合部
１１の単一ピッチｌ₁〜ｌ₇の設計値は２５０μｍであ
り、上記の深さｄ₁〜ｄ₈の設計値は５２．８μｍであ
る。

【００４７】光ファイバガイドブロック１０についての
上記単一ピッチ精度、累積ピッチ精度および深さ精度は
いずれも±０．３μｍ以内であり、得られた光ファイバ
ガイドブロック１０の寸法精度は高い。そして、上型２
の第１の成形部３に形成されている８つの凸部３ａにつ
いての単一ピッチｌ₁〜ｌ₇の寸法精度、累積ピッチＬ
₁〜Ｌ₇の寸法精度および高さｄ₁〜ｄ₈の寸法精度が
いずれも設計値に対して±０．３μｍ以内であることか
ら、高い転写精度の下にモールド成形がなされたことが
確認された。また光ファイバ固定用係合部１１のＶ字状
の山の頂部には、型のＶ字溝加工による加工傷が転写さ
れており、型のＶ字状谷へのガラス充填が完全に行われ
たことが確認できた。上述した寸法精度を有する光ファ
イバガイドブロック１０は、外径１２５μｍの石英系シ
ングルモード光ファイバが２５０μｍピッチで８本並列
配置されているテープファイバ（厚みは４００μｍ程
度）を±１μｍのアライメント精度で光接続するための
光ファイバアレイの構成部品として、好適である。

【００４８】（４）連続成形上記（１）で用いた成形型を用いて上記（２）と同条件
の加圧成形を５００回以上回行った。その結果、成形型
には何等異常は生じなかった。また、この間に得られた
光ファイバガイドブロックのいずれについても、成形バ
リの発生や寸法精度および形状精度の低下は認められな
かった。

【００４９】実施例２図４のように胴型５と上型７を分離し、胴型５をジルコ
ニアセラミックの断熱材１１を介して下型２上に係合さ
せた。なお上型７は少し離して、胴型５の上に保持し
た。なお型の構成は実施例１と異なるものの、下型、上
型、胴型の寸法や離型膜は、実施例１と共通である。実
施例１と同様のガラス成形予備体８を下型２上に置き、
以下のようにして加圧成形（モールド成形）を行って、
目的とする光ファイバガイドブロックを得た。下型２の
上面上に配置されたガラス成形予備体８をその温度が５
６０℃（このときのガラスの粘度は10⁸ポアズ）となる
ように下型２ごと窒素雰囲気中で加熱し保持した。一
方、下型２に係合させてある胴型５と上型７は、別の温
度調節機により下型より４０℃低い５２０℃（ガラスの
粘度で10^9.7ポアズに相当する）まで加熱し保持した。
この状態下で、上型７の上面側から２３０kgf/cm²の成
形圧で上型を胴型側に加圧し、加圧と同時に下型の温度
を下げ始め、胴型５の上端部が上型７に接触する前に、
下型の温度を５２０℃（ガラスの粘度で10^9.7ポアズに
相当する）まで下げた後、胴型５の上端面が上型２のつ
ば部７ｂに係止めされるまで加圧成形した。図４（ｃ）
はこのときの成形型１および成形品１０の短手方向の垂
直断面の概略を示す図であり、図４（ｄ）はこのときの
成形型１および成形品１０の長手方向の垂直断面の概略
を示す図である。

【００５０】次に加圧力を１００kgf/cm²に下げ、ガラ
ス転移温度まで冷却した後で加圧をやめた。その後、室
温にまで冷却してから成形品１０を成形型１から取り出
した。得られた成形品１０は、図２に示すように、長さ
５ｍｍ、深さ１７０μｍ、上端の幅２５０μｍのＶ溝か
らなる互いに平行な８本の光ファイバ固定用係合部１１
と、当該光ファイバ固定用係合部１１の上端面よりも一
段低い位置に形成された台座部１２とを片面に有する光
ファイバガイドブロックである。この光ファイバガイド
ブロック１０の幅は５ｍｍ、長さは１２ｍｍ、最大厚み
は１．５ｍｍであり、台座部１２の幅は光ファイバガイ
ドブロックの幅と同じである。また、この光ファイバガ
イドブロック１０の稜のうち、下型２と胴型５との間の
クリアランス部、上型７と胴型５との間のクリアランス
部および下型２における第１の成形部３と第２の成形部
４との間のクリアランス部に対応する箇所の稜には成形
ばりはなく、実用上問題のない非常に小さな自由表面か
らなっていた。ここで自由表面とは、加圧成形時にガラ
スが成形型と接触していない面を意味する。当該光ファ
イバガイドブロック１０の光接続端近傍の垂直断面形状
は、光ファイバ係合部のＶ字状の溝部１１を除き正確な
矩形を呈する。

【００５１】（２）精度の測定および評価上記の光ファイバガイドブロック１０に形成されている
光ファイバ固定用係合部１１について、その寸法精度を
実施例１と同様の方法により測定した。光ファイバガイ
ドブロック１０についての上記単一ピッチ精度、累積ピ
ッチ精度および深さ精度はいずれも±０．３μｍ以内で
あり、得られた光ファイバガイドブロック１０の寸法精
度は高い。そして、上型２の第１の成形部３に形成され
ている８つの凸部３ａについての単一ピッチｌ₁〜ｌ₇
の寸法精度、累積ピッチＬ₁〜Ｌ₇の寸法精度および高
さｄ₁〜ｄ₈の寸法精度がいずれも±０．３μｍ以内で
あることから、高い転写精度の下にモールド成形がなさ
れたことが確認された。また光ファイバ固定用係合部１
１のＶ字状の山の頂部には、型のＶ字溝加工による加工
傷が転写されており、型のＶ字状谷へのガラス充填が完
全に行われたことが確認できた。上述した寸法精度を有
する光ファイバガイドブロック１０は、外径１２５μｍ
の石英系シングルモード光ファイバが２５０μｍピッチ
で８本並列配置されているテープファイバ（厚みは４０
０μｍ程度）を±１μｍのアライメント精度で光接続す
るための光ファイバアレイの構成部品として、好適であ
る。

【００５２】実施例３下記表１に示す成形条件を用いた以外は実施例１と同様
にして光ファイバガイドブロックを形成した。得られた
光ファイバガイドブロックは、いずれも、実施例１と同
様の寸法精度を有し、外径１２５μｍの石英系シングル
モード光ファイバが２５０μｍピッチで８本並列配置さ
れているテープファイバ（厚みは４００μｍ程度）を±
１μｍのアライメント精度で光接続するための光ファイ
バアレイの構成部品として、好適である。

【００５３】

【表１】（上型、胴型、下型温度の括弧内はその温度におけるガラスの粘度（ポアズ））

【００５４】実施例４実施例１と同組成のガラスを熱間成形し、球状のガラス
成形予備体を得た。成形型は炭化タングステンを主成分
とする型材からなり、レンズの成形面には1500オングス
トロームの白金合金系離型膜が成膜されている。また図
５のように成形型は下型と胴型と上型から構成され、胴
型と上型は一体構造とし、胴型と上型は下型上に配置さ
れている。上記の成形型は、口径２２mm、中心厚み１０
mm、最外形部の厚みが１．５mmの非球面凸レンズを成形
するように設計されている。下型側のレンズ曲率半径は
球面レンズに換算すると１６．９mmであり、上型側は２
２mmである。

【００５５】ガラス成形予備体を、図５のように下型上
に乗せ、上型と胴型を一体としたまま下型上に離して配
置した状態で窒素雰囲気中で加熱し、別々の温調機を使
用して下型を５６０℃（この時のガラスの粘性は１０
^8.0ポアズ）、胴型と上型を５２０℃（この時のガラス
の粘性は１０^9.5ポアズ）に保持した。次に１５０kg/c
m²の成形圧で上型と胴型を下型側に加圧し、加圧と同時
に下型温度を下げ始め、胴型の下端部が下型の係合部に
あたる前に下型の温度を５２０℃（この時のガラスの粘
性は１０^9.5ポアズ）まで下げた後、胴型の下端部が下
型の係合部にあたるまで加圧成形した。次に成形圧力を
８０kg/cm²まで下げ、ガラス転移温度まで冷却した後で
加圧をやめた。その後、室温まで冷却してから生成され
たレンズを型から取り出した。ガラス成形予備体の体積
と型のキャピティの体積をほぼ同じにしたため、レンズ
最外周部に通常あるガラス末充填による自由表面は100
μm以下と非常に小さく、しかも成形ばりは発生してい
なかった。よって光学有効面が最大限に取れるため、本
レンズを使用すれば光学系の小型化が可能となる。

【００５６】比較例１図６のように下型２と胴型５の間にジルコニアセラミッ
クの断熱材をはさまない以外は、実施例２と全く同じ成
形型、ガラス成形予備体を用い、実施例２と同様の方法
で目的とする光ファイバガイドブロックを得た。即ち、
下型２の上面上に配置されたガラス成形予備体８をその
温度が５５０℃（この時のガラスの粘性は１０^8.3ポア
ズ）となるように下型２ごと窒素雰囲気中で加熱し保持
した。一方、下型２に係合させてある胴型５と上型７
は、別の温度調節機で下型より３０℃低い５２０℃（ガ
ラスの粘度で１０^9.7ポアズ）に相当するまで加熱し保
持した。但し、胴型の場合、下型との接触部近傍の温度
は、下型からの熱伝導により５４５℃まで上昇してお
り、胴型全体の温度を５２０℃に制御することはできな
かった。この状態下で、上型７の上面側から２００kg/c
m²の成形圧で上型を胴型側に加圧し、加圧と同時に下型
の温度を下げ始め、胴型５の上端部が上型７のつば部７
ｂに接触する前に、下型温度を５２０℃（ガラスの粘度
で１０^9.7ポアズ）まで下げた後、胴型５の上端部が上
型７のつば部７ｂに係止めされるまで加圧成形した。

【００５７】得られた光ファイバガイドブロック１０の
稜のうち、上型７と胴型５との間のクリアランス部およ
び下型２における第１の成形部３と第２の成形部４との
間のクリアランス部に対応する箇所の稜には成形ばりは
なく、実用上問題のない非常に小さな自由表面からなっ
ていた。しかし下型２と胴型５との間のクリアランス部
に小さな成形ばりが発生した。当該光ファイバガイドブ
ロック１０の光接続端近傍の垂直断面形状は、光ファイ
バ係合部のＶ字状の溝部１１と上記の成形ばりを除き正
確な矩形を呈する。

【００５８】（２）精度の測定および評価上記の光ファイバガイドブロック１０に形成されている
光ファイバ固定用係合部１１について、その寸法精度を
同様な方法により測定した。光ファイバガイドブロック
１０についての上記単一ピッチ精度、累積ピッチ精度お
よび深さ精度はいずれも±０．３μｍ以内であり、得ら
れた光ファイバガイドブロック１０の寸法精度は高い。
そして、上型２の第１の成形部３に形成されている８つ
の凸部３ａについての単一ピッチｌ₁〜ｌ₇の寸法精
度、累積ピッチＬ₁〜Ｌ₇の寸法精度および高さｄ₁〜
ｄ₈の寸法精度がいずれも±０．３μｍ以内であること
から、高い転写精度の下にモールド成形がなされたこと
が確認された。また光ファイバ固定用係合部１１のＶ字
状の山の頂部には、型のＶ字溝加工による加工傷が転写
されており、型のＶ字状谷へのガラス充填が完全に行わ
れたことが確認できた。上述した寸法精度を有する光フ
ァイバガイドブロック１０は、外径１２５μｍの石英系
シングルモード光ファイバが２５０μｍピッチで８本並
列配置されているテープファイバ（厚みは４００μｍ程
度）を±１μｍのアライメント精度で光接続するための
光ファイバアレイの構成部品として、使用可能ではある
が、使用にあたっては上記の成形ばりの除去が必要であ
る。

【００５９】比較例２加圧成形の間、下型温度を５６０℃に一定に保持した以
外は、実施例１と全く同じ成形型、ガラス成形予備体、
成形条件で目的とする光ファイバガイドブロックを得
た。得られた光ファイバガイドブロック１０の稜のう
ち、上型７と胴型５との間のクリアランス部および下型
２における第１の成形部３と第２の成形部４との間のク
リアランス部に対応する箇所の稜には成形ばりはなく、
実用上問題のない非常に小さな自由表面からなってい
た。しかし下型２と胴型５との間のクリアランス部に小
さな成形ばりが発生した。当該光ファイバガイドブロッ
ク１０の光接続端近傍の垂直断面形状は、光ファイバ係
合部のＶ字状の溝部１１と上記の成形ばりを除き正確な
矩形を呈する。

【００６０】（２）精度の測定および評価上記の光ファイバガイドブロック１０に形成されている
光ファイバ固定用係合部１１について、その寸法精度を
同様な方法により測定した。光ファイバガイドブロック
１０についての上記単一ピッチ精度、累積ピッチ精度お
よび深さ精度はいずれも±０．３μｍ以内であり、得ら
れた光ファイバガイドブロック１０の寸法精度は高い。
そして、上型２の第１の成形部３に形成されている８つ
の凸部３ａについての単一ピッチｌ₁〜ｌ₇の寸法精
度、累積ピッチＬ₁〜Ｌ₇の寸法精度および高さｄ₁〜
ｄ₈の寸法精度がいずれも±０．３μｍ以内であること
から、高い転写精度の下にモールド成形がなされたこと
が確認された。また光ファイバ固定用係合部１１のＶ字
状の山の頂部には、型のＶ字溝加工による加工傷が転写
されており、型のＶ字状谷へのガラス充填が完全に行わ
れたことが確認できた。上述した寸法精度を有する光フ
ァイバガイドブロック１０は、外径１２５μｍの石英系
シングルモード光ファイバが２５０μｍピッチで８本並
列配置されているテープファイバ（厚みは４００μｍ程
度）を±１μｍのアライメント精度で光接続するための
光ファイバアレイの構成部品として、使用可能ではある
が、使用にあたっては上記の成形ばりの除去が必要であ
る。

【００６１】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の成形方法に用いる成形型とこの成形
型を用いた成形方法の説明図。

【図２】本発明の成形方法で作製された光ファイバガ
イドブロックの斜視図。

【図３】本発明の成形方法で作製された光ファイバガ
イドブロックの光ファイバ固定用係合部の拡大図。

【図４】本発明の成形方法に用いる成形型とこの成形
型を用いた成形方法の説明図。

【図５】本発明の成形方法に用いる成形型とこの成形
型を用いた成形方法の説明図。

【図６】比較例の成形方法に用いる成形型とこの成形
型を用いた成形方法の説明図。

【図７】光ファイバ固定用部材の説明図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者横尾芳篤東京都新宿区中落合２丁目７番５号ホーヤ株式会社内 (72)発明者宇野賢東京都新宿区中落合２丁目７番５号ホーヤ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下型、上型及び胴型から形成される空間
で被成形ガラスを加圧成形するガラス成形品の製造方法
であって、加圧成形開始時に、被成形ガラスの粘度は、10^6.5〜10
^9.5ポアズの範囲であり、下型の温度は、被成形ガラス
が前記範囲内の粘度を示す温度の範囲内にあり、上型及
び胴型の温度は、前記下型温度より、被成形ガラスの粘
度に換算して５〜１００倍高い粘度となる温度であり、
かつ加圧成形と同時または加圧形成開始後、下型の温度
を下げることを特徴とする方法。
【請求項２】成形終了時の下型の温度を、被成形ガラ
スの粘度に換算して10⁸〜10¹⁰ポアズの粘度となる温度
とすることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】ガラス成形品は、加圧方向に平行な対称
面の数が８以下の物である請求項１または２に記載の製
造方法。
【請求項４】ガラス成形品は、下型により加圧成形さ
れる面と胴型により加圧成形される面により形成される
稜及び／又は胴型により加圧成形される面と上型により
加圧成形される面により成形される稜の大きさが１００
μｍ以下の物である請求項１〜３のいずれか１項に記載
の製造方法。
【請求項５】ガラス成形品は、成形品の厚みが加圧方
向から見た成形品の重心位置を中心に非対称である請求
項１〜４のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項６】ガラス成形品が微細構造を有し、下型の
成形面が前記ガラス成形品が微細構造を転写成形するた
めの微細構造を有する請求項１〜５のいずれか１項に記
載の製造方法。
【請求項７】ガラス成形品が光ファイバ固定用部材で
ある請求項１〜６のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項８】下型が光ファイバ固定用部材の光ファイ
バ係合部を成形するための成形面を有し、上型が光ファ
イバ固定用部材の底面を成形するための成形面を有し、
胴型が光ファイバ固定用部材の側面を成形するための成
形面を有する光ファイバ固定用部材の製造方法である請
求項１〜７のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項９】少なくとも下型及び上型から形成される
空間で被成形ガラスを加圧成形して、微細構造を有する
ガラス成形品を製造する方法であって、前記下型及び上型のいずれか一方の成形面が前記ガラス
成形品に微細構造を転写成形するための微細構造を有
し、加圧成形開始時に、被成形ガラスの粘度は、10^6.5〜10
^9.5ポアズの範囲であり、微細構造成形面を有する型の
温度は、被成形ガラスが前記範囲内の粘度を示す温度の
範囲内にあり、微細構造成形面を有さない型の温度は、
前記型の温度より、被成形ガラスの粘度に換算して５〜
１００倍高い粘度となる温度であることを特徴とする方
法。
【請求項１０】微細構造成形面を有する型が下型であ
る請求項９に記載の製造方法。
【請求項１１】ガラス成形品が光ファイバ固定用部材
である請求項９または１０に記載の製造方法。
【請求項１２】下型が光ファイバ固定用部材の光ファ
イバ係合部を成形するための成形面を有し、上型が光フ
ァイバ固定用部材の底面を成形するための成形面を有す
る光ファイバ固定用部材の製造方法である請求項９〜１
１のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項１３】請求項７、８、１１及び１２のいずれ
か１項に記載の製造方法により光ファイバ係合部を有す
る光ファイバ固定用部材を作製する工程と、光ファイバ
の端部を前記光ファイバ固定用部材の光ファイバ係合部
と押さえブロッグとで接着剤を介して圧迫固定する工程
を含むことを特徴とする光ファイバアレイの製造方法。