JP3708265B2 - 溶融ガラス滴の製造方法及び製造装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プレスによるモールド成形等に使用される溶融ガラス滴の製造方法及び製造装置等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、プレスによるモールド成形により非球面ガラスレンズ等が製造されている。この場合、所定重量の溶融ガラスを直接プレスして最終製品を製造するダイレクトプレス法と、最終製品と近似形状のプリフォーム（予備成型物）を作製し、これを加熱軟化、プレスして最終製品を製造するリヒート法とに大別されている。
【０００３】
従来、溶融ガラスを流出管から流下させ、シャーブレードで溶融ガラス流を切断して所定重量の溶融ガラス塊を得、これを冷却してガラスゴブ（ガラス塊）を製造ている。そして、シャーブレードによる切断によって生じるシャーマーク欠陥を除去したり重量合わせをする目的で球形状やプレスし易い形状となるように研磨を施してガラスプリフォームを製造している。
他の方法では、ノズルから自然滴下して得た溶融ガラス滴を固化するまでに球やプレスし易い形状に成形し固化してガラスプリフォームを製造している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したガラスプリフォームの製造方法には、次に示す問題がある。
【０００５】
まず、シャーマーク欠陥を除去したり重量合わせをする目的で研磨工程を設けると、コストの増加は避けられず、軟らかいガラスでは表面に研磨キズが残ることがあるという問題がある。
【０００６】
また、シャーブレードによる切断をせずに、ノズルから自然滴下して得た溶融ガラス塊をそのまま使用する場合であっても、一つのノズルから得られる溶融ガラス塊の重量はノズルの径や溶融ガラスの粘度等によって一義的に決定されてしまうため、所望する重量のガラスプリフォームを得るためにはその都度ノズルを交換しなければならずノズルも多数必要となるという問題がある。
【０００７】
さらに、ノズルから自然滴下した溶融ガラス滴をそのまま使用する場合では、４０ｍｇ以下の微小溶融ガラス滴を直接得ることができなかった。
【０００８】
本発明は上述した事情にかんがみてなされたものであり、研磨やノズルの交換をすることなく、任意の重量の溶融ガラス滴を短時間かつ低コストで容易かつ連続的に得ることのできる溶融ガラス滴の製造方法及び製造装置の提供を第一の目的とする。
【０００９】
また、従来微小な球状プリフォームは研磨工程等を経なければ得ることが
のできなかった微小溶融ガラス滴を直接製造できる溶融ガラス滴の製造方法及び製造装置の提供を第二の目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の溶融ガラス滴の製造方法は、溶融ガラスをノズルから自然滴下させて溶融ガラス滴を製造する方法において、ノズルから溶融ガラスが自然滴下する前に、ノズルから出ている溶融ガラスに気体を吹き付けて強制的に溶融ガラスを落下させて溶融ガラス滴を得る構成としてある。
【００１１】
また、本発明の溶融ガラス滴の製造方法は、上記本発明方法において、ノズルから出て来る溶融ガラスに気体を吹き付けるタイミングを制御して一つの溶融ノズルから所定範囲内で任意の重量の溶融ガラス滴を得る構成としてある。
【００１２】
さらに、本発明の成形前駆体の製造方法は、上記本発明方法で得られる溶融ガラス滴から、ガラスプリフォーム又はガラスゴブを作る構成としてある。
【００１３】
また、本発明の溶融ガラス滴の製造方法は、ノズルから出て来る溶融ガラスに斜め下方又は下方に向かって比較的弱い圧力の気体を連続的に吹き付けておき、溶融ガラス滴を自然滴下させる構成、あるいは、
ノズルから出て来る溶融ガラスに斜め下方又は下方に向かって比較的弱い圧力の気体を連続的に吹き付けておき、溶融ガラス滴を自然滴下可能な状態とするとともに、ノズルから溶融ガラスが自然滴下する前に、ノズルから出ている溶融ガラスに気体を吹き付けて強制的に溶融ガラスを落下させて溶融ガラス滴を得る構成としてある。
【００１４】
さらに、本発明の溶融ガラス滴の製造装置は、溶融ガラスをノズルから自然滴下させる手段と、ノズルから出ている溶融ガラスに気体を吹き付ける手段と、を具備する構成としてある。
【００１５】
また、本発明の溶融ガラス滴の製造装置は、上記本発明装置において、気体を吹き付ける手段が、吹き付けノズルの位置を調整する手段と、吹き付け時間及び吹き付けのタイミングを制御する手段と、吹き付ける気体の圧力を調節する手段と、を有する構成としてある。
【００１６】
【作用】
本発明では、ノズルから溶融ガラスが自然滴下する前に、ノズルから出た溶融ガラスに気体を吹き付け強制的に溶融ガラスを落下させることで、一つの溶融ノズルから所定範囲内で任意の重量の溶融ガラス滴を得ることができる。
したがって、ノズルの交換時間を含めた全製造時間を短縮でき、また、ノズルの交換や研磨が不要であるため低コストである。
【００１７】
また、気体を吹き付けるタイミング、サイクル等を制御することで任意の重量の溶融ガラス滴を容易に得ることができるとともに、一定サイクルで気体を吹き付けることで連続的に溶融ガラス滴を得ることもできる。
【００１８】
さらに、自然滴下前に強制的に溶融ガラスを落下させることで、従来滴下法では得ることのできなかった微小溶融ガラス滴、ひいては微小ガラスプリフォーム等を容易に得ることができる。
【００１９】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００２０】
内径の小さいノズルを使用した場合、ノズルから出て来る溶融ガラスは、徐々にその重量を増し、一定重量に達した時点で表面張力に打ち勝ち自然滴下する。この現象は一定サイクルで繰り返される。自然滴下の重量やサイクルは、ノズルの径、ガラス種、溶融温度、ガラスの粘度等で制御できる。
【００２１】
なお、ガラス種ごとに滴下させるために適正な温度領域がある。この領域から外れると、適正な温度領域より高温側では揮発による脈理が発生したり、表面に発泡することがある。適正な温度領域より低温側では自然滴下又は強制落下時に糸を引く。
【００２２】
本発明では、ノズルから出ている溶融ガラスが所望する重量に達した時点で、気体を吹き付け強制的に溶融ガラスを落下させる。
【００２３】
ここで、気体の種類、圧力、吹き付け時間等は、一定重量の溶融ガラスを強制的に落下すべく、適宜選択、制御できる。例えば、高圧気体であれば吹き付け時間は短くて済み瞬間的な吹き付けでよい。気体を吹き付ける手段は、吹き付け時間及び吹き付けのタイミングを制御する手段と、吹き付ける気体の圧力を調節する手段とを有し、強制的に落下させる溶融ガラスの重量を高精度に制御できるものであることが好ましい。
【００２４】
吹き付ける気体としては、空気、窒素ガスなどが、価格、人体や火災に対する安全性の観点からは適しているが、その他の気体であっても使用は可能である。なお、吹き付ける気体は清浄であることが望ましい。
【００２５】
吹き付けノズルの位置、吹き付け角度等は、一定重量の溶融ガラスを強制的に落下すべく、適宜調整される。吹き付けノズルの位置を調整する手段としては、三次元的に微調整可能な位置調整機構を用いることが好ましい。
【００２６】
吹き付けノズルのタイプは、一方向タイプから多方向タイプさらに全方向（スリット状のノズル）タイプまで可能であるが、二方向から三方向タイプのノズルが、作用面、作業性の観点からは適している。なお、吹き付けノズルは、酸化に強い材料で形成することが好ましい。
【００２７】
本発明方法及び装置におけるその他の点に関しては特に制限されず、周知の技術を利用できる。
【００２８】
例えば、溶融ガラスのガラス種、温度、粘度等は、必要とされる光学特性を満たし、気体の吹き付けによる強制落下が可能であれば特に制限されない。また、溶融ガラスをノズルから自然滴下させる手段を構成する、溶融炉、ノズル（溶融炉底部からノズルまでの流下管を含む）、ヒーター等の諸要素に関しても、溶融ガラスの強制落下が可能であれば特に制限されない。
【００２９】
上記で得られた溶融ガラス滴は、例えば、べンチュリー管を使用し、下方から噴出する気流で浮上保持して冷却固化される。この際、気流に方向性を与えて溶融ガラス滴の回転方向及び回転数を制御することで、溶融ガラス滴の形状を所望の形状に変形できる。この方法で得られたものには表面のしわ等の欠陥がない。なお、水平方向に回転させることで球を扁平にした形状が得られ、垂直方向に回転させると真球に近い形状が得られる。この方法で得られたものは、最終製品をプレス成形するためのプリフォームとして使用することができる。
【００３０】
なお、上記で得られた溶融ガラス滴は、直接プレス成形して最終製品を作製してもよく（ダイレクトプレス法）、あるいは、上記溶融ガラス滴を直接プレス成形してガラスプリフォームを作製してもよい。
【００３１】
本発明の溶融ガラス滴の製造方法は、例えば、カメラレンズ、ビデオカメラ用レンズ、写真用レンズ、光通信用結合レンズ、眼鏡レンズ、コンパクトディスクプレイヤーのピックアップレンズ、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）のピックアップレンズなどの光学レンズや、位相格子型ローパスフィルター、色フィルター、位相格子フィルター、アナモルフィックレンズ、レンチキュラーレンズ、グレーティング、プリズム、ゾーンプレート、フレネルレンズ、ホログラフィックレンズなどの微小光学素子の製造に利用できる。
また、本発明の溶融ガラス滴の製造方法は、プラスチックモールドレンズなどの微小光学素子の製造に使用される溶融樹脂滴の製造方法としても利用できる。
【００３２】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００３３】
図１は、本発明の一実施例に係る溶融ガラス滴の製造装置の主要構成を示す概略図である。
【００３４】
図１において、気体圧力源１から供給される高圧気体を減圧弁２で低圧（０．２〜０．５ｋｇ／ｃｍ2、一定圧）に下げ、弁の開閉をコントロールする制御装置３からの可変範囲内で任意に設定された一定間隔の信号を受けて二方弁（電磁弁）４を開き、吹き付けノズル６から瞬間的に気体（Ｎ2）を吹き出し、溶融炉９で加熱されノズル７から流出してきた溶融ガラス８に吹き付けて、溶融ガラス滴として落下させる。
吹き付けノズル６の位置（ＸＹＺ方向）は、図２に示す、位置調整機構５によって最適な位置に調整後固定される。
図３に気体を吹き付ける直前の様子を示し、図４に気体を吹き付けた直後の溶融ガラス滴１０の様子を示す。
【００３５】
実施例１
ガラス種として低粘性（１０〜１５ポアズ）であるランタン系ガラスを用い、図１に示す装置におけるノズル径を内径１．０ｍｍφ，外径２．２ｍｍφとして、自然滴下の状態（従来例）から、気体の吹き付け間隔（サイクル）を表１に示す通りに短くしていき、取得された溶融ガラス滴の重量を測定した。なお、図５に示すように、気体の吹き付け間隔（サイクル）Ｓは溶融ガラス滴が自然滴下又は強制落下した時点Ｔ0から次の吹き付け開始時Ｔ1までの経過時間である。また、瞬間的に気体を吹き付ける時間ｔは０．１〜０．０５秒とした。ノズル材質はＰｔ：９５ｗｔ％、Ａｕ：５ｗｔ％の合金とした。
結果を表１に示す。
【００３６】
実施例２
ノズル径を内径０．４ｍｍφ，外径０．７５ｍｍφとしたこと以外は、実施例１と同様にして測定を行った。結果を表１に示す。
【００３７】
実施例３
気体の吹き付け間隔（サイクル）をさらに短くしたこと以外は、実施例２と同様にして測定を行った。結果を表１に示す。
【００３８】
実施例４
ガラス種として高粘性（２０〜３０ポアズ）である重クラウンガラスを用い、溶融ガラス温度を変化させたこと以外は、実施例１と同様にして測定を行った。結果を表１に示す。
【００３９】
実施例５
ノズル径を内径０．４ｍｍφ，外径０．６ｍｍφとしたこと以外は、実施例４と同様にして測定を行った。結果を表１に示す。
【００４０】
【表１】
【００４１】
実施例１〜５から明らかなように、気体の吹き付け間隔（サイクル）を制御することで、所定の範囲内で任意の重量の溶融ガラス滴を得ることができる。
【００４２】
また、本発明では、微小な溶融ガラス滴を作ることができる。表１から明らかなように、自然滴下で４０〜５０ｍｇの溶融ガラス滴を得るためには、ノズル径が内径０．４ｍｍφ，外径０．６ｍｍφといった非常に微細なノズルが必要である。ノズル材質はＰｔ−Ａｕ合金が好ましく、ノズルの高精度加工には切削加工が好ましい。切削加工によって安定した形状を得るためには、ノズル径は、内径０．４ｍｍφ，外径０．６ｍｍφ〜内径０．３ｍｍφ，外径０．５ｍｍφ程度がほぼ限界であるとともに、内径０．３ｍｍφ以下になると表面張力及び濡れ等の問題で図６に示すような状態となって滴下が困難になり、ノズル径と滴下重量との比例関係もくずれる（滴下重量はむしろ大きくなる）。したがって、従来、４０ｍｇ以下の微小球は冷間での研磨加工によって作製していた。
本発明では、気体を吹き付けて自然滴下前に強制的に落下させることで、表１に示すように、自然滴下の約１／４の重量の微小溶融ガラス滴まで形成することが可能となる。
【００４３】
以上好ましい実施例をあげて本発明を説明したが、本発明は必ずしも上記実施例に限定されるものではない。
【００４４】
例えば、図１に示すように気体を斜め下方に吹き付けて強制的に落下させる場合に限られず、ノズルから出ている溶融ガラスに、水平方向から垂直に、あるいは、ノズル角度θ＝０〜９０°の角度で、高圧気体を瞬間的に吹き付けてノズルから出ている溶融ガラスを風圧で切断して、任意の重量の溶融ガラス滴を得る構成としてもよい。
【００４５】
また、図６に示すような濡れ上り状態となるのを防ぐためノズルから出て来る溶融ガラスに斜め下方又は下方に向かって比較的弱い圧力の気体を連続的に吹き付けておき、溶融ガラス滴を自然滴下させることで、従来自然滴下が困難であったノズル径においても自然滴下を可能にできる。これに加えて、ノズルから出ている溶融ガラスに任意のタイミングで比較的強い圧力の気体を瞬間的に吹き付けて強制的に落下させることで、さらに微重量の溶融ガラス滴を得ることが可能となる。
【００４６】
さらに、図１に示す二方向タイプのノズルの代わりに、図７に示す一方向タイプのノズルや、図８に示すようにリング状の円管１１にスリット１２を形成した全方向タイプのノズルを用いてもよい。
【００４７】
また、ノズルの角度θは、θ＝０〜９０°の任意の角度に適宜調節できる。
【００４８】
なお、図１に示す溶融炉９の底部からノズル７の先端に至るまでの距離は、図１に示す概略図の縮尺に限定されず、必要に応じ任意の長さに設計できる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ノズルから溶融ガラスが自然滴下する前に、ノズルから出た溶融ガラスに気体を吹き付け強制的に溶融ガラスを落下させることで、一つの溶融ノズルから所定範囲内で任意の重量の溶融ガラス滴を得ることができる。
【００５０】
また、気体を吹き付けるタイミング、サイクル等を制御することで任意の重量の溶融ガラス滴を得ることができるので、異なる重量の溶融ガラス滴を容易に得ることができるとともに、一定サイクルで気体を吹き付けることで連続的に溶融ガラス滴を得ることもできる。
【００５１】
さらに、自然滴下前に強制的に溶融ガラスを落下させることで、従来滴下法では得ることのできなかった微小（微重量）溶融ガラス滴を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る溶融ガラス滴の製造装置の主要構成を示す概略図である。
【図２】位置調整機構を示す正面図である。
【図３】気体を吹き付ける直前の様子を示す正面図である。
【図４】気体を吹き付ける直後の様子を示す正面図である。
【図５】気体の吹き付け間隔（サイクル）、及び気体の吹き付ける時間を説明するための図である。
【図６】自然滴下が困難となる状態を説明するための図である。
【図７】ノズルの他の態様を示す正面図である。
【図８】ノズルのさらに他の態様を示す部分断面図である。
【符号の説明】
１ 気体圧力源
２ 減圧弁
３ 弁の制御装置
４ 二方弁
５ 位置調整機構
６ 吹き付けノズル
７ ノズル
８ 溶融ガラス
９ 溶融炉
１０ 溶融ガラス滴
１１ リング状の円管
１２ スリット
【発明の属する技術分野】
本発明は、プレスによるモールド成形等に使用される溶融ガラス滴の製造方法及び製造装置等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、プレスによるモールド成形により非球面ガラスレンズ等が製造されている。この場合、所定重量の溶融ガラスを直接プレスして最終製品を製造するダイレクトプレス法と、最終製品と近似形状のプリフォーム（予備成型物）を作製し、これを加熱軟化、プレスして最終製品を製造するリヒート法とに大別されている。
【０００３】
従来、溶融ガラスを流出管から流下させ、シャーブレードで溶融ガラス流を切断して所定重量の溶融ガラス塊を得、これを冷却してガラスゴブ（ガラス塊）を製造ている。そして、シャーブレードによる切断によって生じるシャーマーク欠陥を除去したり重量合わせをする目的で球形状やプレスし易い形状となるように研磨を施してガラスプリフォームを製造している。
他の方法では、ノズルから自然滴下して得た溶融ガラス滴を固化するまでに球やプレスし易い形状に成形し固化してガラスプリフォームを製造している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したガラスプリフォームの製造方法には、次に示す問題がある。
【０００５】
まず、シャーマーク欠陥を除去したり重量合わせをする目的で研磨工程を設けると、コストの増加は避けられず、軟らかいガラスでは表面に研磨キズが残ることがあるという問題がある。
【０００６】
また、シャーブレードによる切断をせずに、ノズルから自然滴下して得た溶融ガラス塊をそのまま使用する場合であっても、一つのノズルから得られる溶融ガラス塊の重量はノズルの径や溶融ガラスの粘度等によって一義的に決定されてしまうため、所望する重量のガラスプリフォームを得るためにはその都度ノズルを交換しなければならずノズルも多数必要となるという問題がある。
【０００７】
さらに、ノズルから自然滴下した溶融ガラス滴をそのまま使用する場合では、４０ｍｇ以下の微小溶融ガラス滴を直接得ることができなかった。
【０００８】
本発明は上述した事情にかんがみてなされたものであり、研磨やノズルの交換をすることなく、任意の重量の溶融ガラス滴を短時間かつ低コストで容易かつ連続的に得ることのできる溶融ガラス滴の製造方法及び製造装置の提供を第一の目的とする。
【０００９】
また、従来微小な球状プリフォームは研磨工程等を経なければ得ることが
のできなかった微小溶融ガラス滴を直接製造できる溶融ガラス滴の製造方法及び製造装置の提供を第二の目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の溶融ガラス滴の製造方法は、溶融ガラスをノズルから自然滴下させて溶融ガラス滴を製造する方法において、ノズルから溶融ガラスが自然滴下する前に、ノズルから出ている溶融ガラスに気体を吹き付けて強制的に溶融ガラスを落下させて溶融ガラス滴を得る構成としてある。
【００１１】
また、本発明の溶融ガラス滴の製造方法は、上記本発明方法において、ノズルから出て来る溶融ガラスに気体を吹き付けるタイミングを制御して一つの溶融ノズルから所定範囲内で任意の重量の溶融ガラス滴を得る構成としてある。
【００１２】
さらに、本発明の成形前駆体の製造方法は、上記本発明方法で得られる溶融ガラス滴から、ガラスプリフォーム又はガラスゴブを作る構成としてある。
【００１３】
また、本発明の溶融ガラス滴の製造方法は、ノズルから出て来る溶融ガラスに斜め下方又は下方に向かって比較的弱い圧力の気体を連続的に吹き付けておき、溶融ガラス滴を自然滴下させる構成、あるいは、
ノズルから出て来る溶融ガラスに斜め下方又は下方に向かって比較的弱い圧力の気体を連続的に吹き付けておき、溶融ガラス滴を自然滴下可能な状態とするとともに、ノズルから溶融ガラスが自然滴下する前に、ノズルから出ている溶融ガラスに気体を吹き付けて強制的に溶融ガラスを落下させて溶融ガラス滴を得る構成としてある。
【００１４】
さらに、本発明の溶融ガラス滴の製造装置は、溶融ガラスをノズルから自然滴下させる手段と、ノズルから出ている溶融ガラスに気体を吹き付ける手段と、を具備する構成としてある。
【００１５】
また、本発明の溶融ガラス滴の製造装置は、上記本発明装置において、気体を吹き付ける手段が、吹き付けノズルの位置を調整する手段と、吹き付け時間及び吹き付けのタイミングを制御する手段と、吹き付ける気体の圧力を調節する手段と、を有する構成としてある。
【００１６】
【作用】
本発明では、ノズルから溶融ガラスが自然滴下する前に、ノズルから出た溶融ガラスに気体を吹き付け強制的に溶融ガラスを落下させることで、一つの溶融ノズルから所定範囲内で任意の重量の溶融ガラス滴を得ることができる。
したがって、ノズルの交換時間を含めた全製造時間を短縮でき、また、ノズルの交換や研磨が不要であるため低コストである。
【００１７】
また、気体を吹き付けるタイミング、サイクル等を制御することで任意の重量の溶融ガラス滴を容易に得ることができるとともに、一定サイクルで気体を吹き付けることで連続的に溶融ガラス滴を得ることもできる。
【００１８】
さらに、自然滴下前に強制的に溶融ガラスを落下させることで、従来滴下法では得ることのできなかった微小溶融ガラス滴、ひいては微小ガラスプリフォーム等を容易に得ることができる。
【００１９】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００２０】
内径の小さいノズルを使用した場合、ノズルから出て来る溶融ガラスは、徐々にその重量を増し、一定重量に達した時点で表面張力に打ち勝ち自然滴下する。この現象は一定サイクルで繰り返される。自然滴下の重量やサイクルは、ノズルの径、ガラス種、溶融温度、ガラスの粘度等で制御できる。
【００２１】
なお、ガラス種ごとに滴下させるために適正な温度領域がある。この領域から外れると、適正な温度領域より高温側では揮発による脈理が発生したり、表面に発泡することがある。適正な温度領域より低温側では自然滴下又は強制落下時に糸を引く。
【００２２】
本発明では、ノズルから出ている溶融ガラスが所望する重量に達した時点で、気体を吹き付け強制的に溶融ガラスを落下させる。
【００２３】
ここで、気体の種類、圧力、吹き付け時間等は、一定重量の溶融ガラスを強制的に落下すべく、適宜選択、制御できる。例えば、高圧気体であれば吹き付け時間は短くて済み瞬間的な吹き付けでよい。気体を吹き付ける手段は、吹き付け時間及び吹き付けのタイミングを制御する手段と、吹き付ける気体の圧力を調節する手段とを有し、強制的に落下させる溶融ガラスの重量を高精度に制御できるものであることが好ましい。
【００２４】
吹き付ける気体としては、空気、窒素ガスなどが、価格、人体や火災に対する安全性の観点からは適しているが、その他の気体であっても使用は可能である。なお、吹き付ける気体は清浄であることが望ましい。
【００２５】
吹き付けノズルの位置、吹き付け角度等は、一定重量の溶融ガラスを強制的に落下すべく、適宜調整される。吹き付けノズルの位置を調整する手段としては、三次元的に微調整可能な位置調整機構を用いることが好ましい。
【００２６】
吹き付けノズルのタイプは、一方向タイプから多方向タイプさらに全方向（スリット状のノズル）タイプまで可能であるが、二方向から三方向タイプのノズルが、作用面、作業性の観点からは適している。なお、吹き付けノズルは、酸化に強い材料で形成することが好ましい。
【００２７】
本発明方法及び装置におけるその他の点に関しては特に制限されず、周知の技術を利用できる。
【００２８】
例えば、溶融ガラスのガラス種、温度、粘度等は、必要とされる光学特性を満たし、気体の吹き付けによる強制落下が可能であれば特に制限されない。また、溶融ガラスをノズルから自然滴下させる手段を構成する、溶融炉、ノズル（溶融炉底部からノズルまでの流下管を含む）、ヒーター等の諸要素に関しても、溶融ガラスの強制落下が可能であれば特に制限されない。
【００２９】
上記で得られた溶融ガラス滴は、例えば、べンチュリー管を使用し、下方から噴出する気流で浮上保持して冷却固化される。この際、気流に方向性を与えて溶融ガラス滴の回転方向及び回転数を制御することで、溶融ガラス滴の形状を所望の形状に変形できる。この方法で得られたものには表面のしわ等の欠陥がない。なお、水平方向に回転させることで球を扁平にした形状が得られ、垂直方向に回転させると真球に近い形状が得られる。この方法で得られたものは、最終製品をプレス成形するためのプリフォームとして使用することができる。
【００３０】
なお、上記で得られた溶融ガラス滴は、直接プレス成形して最終製品を作製してもよく（ダイレクトプレス法）、あるいは、上記溶融ガラス滴を直接プレス成形してガラスプリフォームを作製してもよい。
【００３１】
本発明の溶融ガラス滴の製造方法は、例えば、カメラレンズ、ビデオカメラ用レンズ、写真用レンズ、光通信用結合レンズ、眼鏡レンズ、コンパクトディスクプレイヤーのピックアップレンズ、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）のピックアップレンズなどの光学レンズや、位相格子型ローパスフィルター、色フィルター、位相格子フィルター、アナモルフィックレンズ、レンチキュラーレンズ、グレーティング、プリズム、ゾーンプレート、フレネルレンズ、ホログラフィックレンズなどの微小光学素子の製造に利用できる。
また、本発明の溶融ガラス滴の製造方法は、プラスチックモールドレンズなどの微小光学素子の製造に使用される溶融樹脂滴の製造方法としても利用できる。
【００３２】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００３３】
図１は、本発明の一実施例に係る溶融ガラス滴の製造装置の主要構成を示す概略図である。
【００３４】
図１において、気体圧力源１から供給される高圧気体を減圧弁２で低圧（０．２〜０．５ｋｇ／ｃｍ2、一定圧）に下げ、弁の開閉をコントロールする制御装置３からの可変範囲内で任意に設定された一定間隔の信号を受けて二方弁（電磁弁）４を開き、吹き付けノズル６から瞬間的に気体（Ｎ2）を吹き出し、溶融炉９で加熱されノズル７から流出してきた溶融ガラス８に吹き付けて、溶融ガラス滴として落下させる。
吹き付けノズル６の位置（ＸＹＺ方向）は、図２に示す、位置調整機構５によって最適な位置に調整後固定される。
図３に気体を吹き付ける直前の様子を示し、図４に気体を吹き付けた直後の溶融ガラス滴１０の様子を示す。
【００３５】
実施例１
ガラス種として低粘性（１０〜１５ポアズ）であるランタン系ガラスを用い、図１に示す装置におけるノズル径を内径１．０ｍｍφ，外径２．２ｍｍφとして、自然滴下の状態（従来例）から、気体の吹き付け間隔（サイクル）を表１に示す通りに短くしていき、取得された溶融ガラス滴の重量を測定した。なお、図５に示すように、気体の吹き付け間隔（サイクル）Ｓは溶融ガラス滴が自然滴下又は強制落下した時点Ｔ0から次の吹き付け開始時Ｔ1までの経過時間である。また、瞬間的に気体を吹き付ける時間ｔは０．１〜０．０５秒とした。ノズル材質はＰｔ：９５ｗｔ％、Ａｕ：５ｗｔ％の合金とした。
結果を表１に示す。
【００３６】
実施例２
ノズル径を内径０．４ｍｍφ，外径０．７５ｍｍφとしたこと以外は、実施例１と同様にして測定を行った。結果を表１に示す。
【００３７】
実施例３
気体の吹き付け間隔（サイクル）をさらに短くしたこと以外は、実施例２と同様にして測定を行った。結果を表１に示す。
【００３８】
実施例４
ガラス種として高粘性（２０〜３０ポアズ）である重クラウンガラスを用い、溶融ガラス温度を変化させたこと以外は、実施例１と同様にして測定を行った。結果を表１に示す。
【００３９】
実施例５
ノズル径を内径０．４ｍｍφ，外径０．６ｍｍφとしたこと以外は、実施例４と同様にして測定を行った。結果を表１に示す。
【００４０】
【表１】
実施例１〜５から明らかなように、気体の吹き付け間隔（サイクル）を制御することで、所定の範囲内で任意の重量の溶融ガラス滴を得ることができる。
【００４２】
また、本発明では、微小な溶融ガラス滴を作ることができる。表１から明らかなように、自然滴下で４０〜５０ｍｇの溶融ガラス滴を得るためには、ノズル径が内径０．４ｍｍφ，外径０．６ｍｍφといった非常に微細なノズルが必要である。ノズル材質はＰｔ−Ａｕ合金が好ましく、ノズルの高精度加工には切削加工が好ましい。切削加工によって安定した形状を得るためには、ノズル径は、内径０．４ｍｍφ，外径０．６ｍｍφ〜内径０．３ｍｍφ，外径０．５ｍｍφ程度がほぼ限界であるとともに、内径０．３ｍｍφ以下になると表面張力及び濡れ等の問題で図６に示すような状態となって滴下が困難になり、ノズル径と滴下重量との比例関係もくずれる（滴下重量はむしろ大きくなる）。したがって、従来、４０ｍｇ以下の微小球は冷間での研磨加工によって作製していた。
本発明では、気体を吹き付けて自然滴下前に強制的に落下させることで、表１に示すように、自然滴下の約１／４の重量の微小溶融ガラス滴まで形成することが可能となる。
【００４３】
以上好ましい実施例をあげて本発明を説明したが、本発明は必ずしも上記実施例に限定されるものではない。
【００４４】
例えば、図１に示すように気体を斜め下方に吹き付けて強制的に落下させる場合に限られず、ノズルから出ている溶融ガラスに、水平方向から垂直に、あるいは、ノズル角度θ＝０〜９０°の角度で、高圧気体を瞬間的に吹き付けてノズルから出ている溶融ガラスを風圧で切断して、任意の重量の溶融ガラス滴を得る構成としてもよい。
【００４５】
また、図６に示すような濡れ上り状態となるのを防ぐためノズルから出て来る溶融ガラスに斜め下方又は下方に向かって比較的弱い圧力の気体を連続的に吹き付けておき、溶融ガラス滴を自然滴下させることで、従来自然滴下が困難であったノズル径においても自然滴下を可能にできる。これに加えて、ノズルから出ている溶融ガラスに任意のタイミングで比較的強い圧力の気体を瞬間的に吹き付けて強制的に落下させることで、さらに微重量の溶融ガラス滴を得ることが可能となる。
【００４６】
さらに、図１に示す二方向タイプのノズルの代わりに、図７に示す一方向タイプのノズルや、図８に示すようにリング状の円管１１にスリット１２を形成した全方向タイプのノズルを用いてもよい。
【００４７】
また、ノズルの角度θは、θ＝０〜９０°の任意の角度に適宜調節できる。
【００４８】
なお、図１に示す溶融炉９の底部からノズル７の先端に至るまでの距離は、図１に示す概略図の縮尺に限定されず、必要に応じ任意の長さに設計できる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ノズルから溶融ガラスが自然滴下する前に、ノズルから出た溶融ガラスに気体を吹き付け強制的に溶融ガラスを落下させることで、一つの溶融ノズルから所定範囲内で任意の重量の溶融ガラス滴を得ることができる。
【００５０】
また、気体を吹き付けるタイミング、サイクル等を制御することで任意の重量の溶融ガラス滴を得ることができるので、異なる重量の溶融ガラス滴を容易に得ることができるとともに、一定サイクルで気体を吹き付けることで連続的に溶融ガラス滴を得ることもできる。
【００５１】
さらに、自然滴下前に強制的に溶融ガラスを落下させることで、従来滴下法では得ることのできなかった微小（微重量）溶融ガラス滴を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る溶融ガラス滴の製造装置の主要構成を示す概略図である。
【図２】位置調整機構を示す正面図である。
【図３】気体を吹き付ける直前の様子を示す正面図である。
【図４】気体を吹き付ける直後の様子を示す正面図である。
【図５】気体の吹き付け間隔（サイクル）、及び気体の吹き付ける時間を説明するための図である。
【図６】自然滴下が困難となる状態を説明するための図である。
【図７】ノズルの他の態様を示す正面図である。
【図８】ノズルのさらに他の態様を示す部分断面図である。
【符号の説明】
１ 気体圧力源
２ 減圧弁
３ 弁の制御装置
４ 二方弁
５ 位置調整機構
６ 吹き付けノズル
７ ノズル
８ 溶融ガラス
９ 溶融炉
１０ 溶融ガラス滴
１１ リング状の円管
１２ スリット
Claims (8)
- 溶融ガラスをノズルから滴下させて溶融ガラス滴を製造する方法において、
ノズルから溶融ガラスが自然滴下する前に、ノズルから出ている溶融ガラスに斜め下方又は下方に向かって気体を吹き付けて強制的に溶融ガラス滴を前記ノズルから落下させることを特徴とする溶融ガラス滴の製造方法。 - ４０ｍｇ以下の溶融ガラス滴を落下させ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。
- 自然落下で得られる溶融ガラス滴よりも重量の小さな溶融ガラス滴を強制的に落下させることを特徴とする請求項１又は２に記載の溶融ガラス滴の製造方法。
- ０．２〜０．５ｋｇ／ｃｍ２の圧力で吹き出す気体を吹き付けて強制的に溶融ガラス滴を前記ノズルから落下させることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の溶融ガラス滴の製造方法。
- ノズルから出て来る溶融ガラスに気体を吹き付けるタイミングを制御して一つの溶融ノズルから所定範囲内で任意の重量の溶融ガラス滴を得ることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の溶融ガラス滴の製造方法。
- 請求項１から５のいずれか１項に記載の溶融ガラス滴から、ガラスプリフォーム又はガラスゴブを作ることを特徴とする成形前駆体の製造方法。
- 溶融ガラスをノズルから滴下させる手段と、ノズルから出ている溶融ガラスに気体を吹き付ける手段と、を具備し、
前記気体を吹き付ける手段は、前記ノズルから出ている溶融ガラスに斜め下方又は下方に向かって前記気体を吹き付けて強制的に溶融ガラス滴を前記ノズルから落下させることを特徴とする溶融ガラス滴の製造装置。 - 気体を吹き付ける手段が、吹き付けノズルの位置を調整する手段と、吹き付け時間及び吹き付けのタイミングを制御する手段と、吹き付ける気体の圧力を調節する手段と、を有することを特徴とする請求項７記載の溶融ガラス滴の製造装置。
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| JP35915396A JP3708265B2 (ja) | 1996-12-29 | 1996-12-29 | 溶融ガラス滴の製造方法及び製造装置 |
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| JP35915396A JP3708265B2 (ja) | 1996-12-29 | 1996-12-29 | 溶融ガラス滴の製造方法及び製造装置 |
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| JPH10194752A JPH10194752A (ja) | 1998-07-28 |
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-
1996
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