【手続補正書】
【提出日】平成17年3月16日(2005.3.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】  明細書
【発明の名称】  偏光ガラスの製造方法
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定粒径のハロゲン化金属粒子が混合せしめられたガラスを加熱を伴いながら延伸し、その後に該ハロゲン化金属粒子を還元して金属とすることにより所定の偏光特性を発揮する偏光ガラスを製造する方法であって、前記ガラスが延伸方向に対して平行する方向における温度分布が、前記ガラスの延伸開始部位が該ガラスの軟化点温度に近い温度となり、該延伸開始部位の前方部位が該ガラスの軟化点温度よりも低く且つ該ガラスの歪点温度以上の温度となるように、前記ガラスの加熱を制御して行うことを特徴とする偏光ガラスの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の偏光ガラスの製造方法において、前記ガラスの加熱の制御は、前記ガラスの延伸方向に配設されるヒータを複数並設せしめ、該ヒータを夫々制御することで行うことを特徴とする偏光ガラスの製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の偏光ガラスの製造方法において、前記ガラスは厚さ４ｍｍ以上のものであることを特徴とする偏光ガラスの製造方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の偏光ガラスの製造方法において、前記ガラスは、延伸前の幅と延伸後の幅との比が５：１〜３：１であることを特徴とする偏光ガラスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、偏光ガラスの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
偏光ガラスは、４００ｎｍ〜７００ｎｍ帯の可視領域において、青色半導体レーザの実用化に伴い、高密度光記録装置やＬＣＤプロジェクタに用いられる偏光素子として期待されている。
【０００３】
また、偏光ガラスは、赤外領域において、光通信用途として特に偏波依存型の光アイソレータに使用されている。
【０００４】
この偏光ガラスは、例えば、特許第２８４９３５８号公報に開示されているように、所定粒径のハロゲン化金属粒子が混合せしめられたガラスプリフォームを加熱を伴いながら延伸し（線引き）、その後に該延伸によって長径と短径とが所定のアスペクト比とされた該ハロゲン化金属粒子を還元して金属とすることにより製造されている。
【０００５】
従って、偏光ガラスは、ガラスプリフォームを加熱しながら延伸する工程が必要であるが、この際、単にガラスプリフォームを加熱して延伸するだけであると、延伸の際にガラスプリフォームに作用する応力が該ガラスプリフォームの延伸方向に対して直交する方向における中心部と両端部とで異なったり、また、延伸の際にガラスプリフォームが延伸不能な温度に冷却されるまでの時間が該中心部と両端部とで異なったりすることにより、前記所定のアスペクト比とされたハロゲン化金属粒子の延伸軸（長径軸）がガラスプリフォームの両端部において傾斜してしまうという問題点がある（図１参照。尚、符号21がガラスプリフォーム、符号22が延伸されたハロゲン化金属粒子であって、延伸されたハロゲン化金属粒子22の傾斜は誇張して図示している。）。
【０００６】
このハロゲン化金属粒子の延伸軸が傾斜するという問題は、偏光ガラスの偏光特性を悪化させるものである為、改善が必要となる。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決するもので、ガラスプリフォームとして厚いものを採用しても、ハロゲン化金属粒子を一定方向の延伸軸となるように延伸して良好な偏光特性を発揮できる実用性に秀れた偏光ガラスの製造方法を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。
【０００９】
所定粒径のハロゲン化金属粒子が混合せしめられたガラス１を加熱を伴いながら延伸し、その後に該ハロゲン化金属粒子を還元して金属とすることにより所定の偏光特性を発揮する偏光ガラスを製造する方法であって、前記ガラスが延伸方向に対して平行する方向における温度分布が、前記ガラスの延伸開始部位が該ガラスの軟化点温度に近い温度となり、該延伸開始部位の前方部位が該ガラスの軟化点温度よりも低く且つ該ガラスの歪点温度以上の温度となるように、前記ガラスの加熱を制御して行うことを特徴とする偏光ガラスの製造方法に係るものである。
【００１０】
また、上記偏光ガラスの製造方法において、前記ガラス１の加熱の制御は、前記ガラス１の延伸開始部位３が該ガラス１の軟化点温度に近い温度となり、該延伸開始部位３の前方部位４が該ガラス１の軟化点温度よりも低く且つ該ガラス１の歪点温度以上の温度となるような温度分布で行われることを特徴とする偏光ガラスの製造方法に係るものである。
【００１１】
また、上記偏光ガラスの製造方法において、前記ガラス１の加熱の制御は、前記ガラス１の延伸方向に配設されるヒータ２を複数並設せしめ、該ヒータ２を夫々制御することで行うことを特徴とする偏光ガラスの製造方法に係るものである。
【００１２】
また、上記偏光ガラスの製造方法において、前記ガラス１は厚さ４ｍｍ以上のものであることを特徴とする偏光ガラスの製造方法に係るものである。
【００１３】
また、上記偏光ガラスの製造方法において、前記ガラス１は、延伸前の幅と延伸後の幅との比が５：１〜３：１であることを特徴とする偏光ガラスの製造方法に係るものである。
【００１４】
【発明の作用及び効果】
所定粒径のハロゲン化金属粒子が混合せしめられたガラス１を加熱を伴いながら所定のアスペクト比となるように延伸する際、該ハロゲン化金属粒子の延伸が適正に行われるように該加熱を該ガラス１が所定の温度分布を有する状態となるように制御して行うことで、ハロゲン化金属粒子の延伸軸は整列させることが可能となる。
【００１５】
従って、この良好な延伸がなされたハロゲン化金属粒子は、還元された後、良好な偏光特性を発揮することができ、必然的に、偏光特性に秀れた偏光ガラスが得られることになる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図２〜４は本発明の一実施例を図示したものであり、以下に説明する。
【００１７】
所定粒径のハロゲン化金属粒子が混合せしめられたガラス１（ガラスプリフォーム）は、「ＵＳＰ４，４７９，８１９」に開示された方法を利用して製造できる。
【００１８】
具体的には、銀、銅、若しくは銀−カドミウム等のハロゲン化金属原料をＳｉＯ2、Ｂ2Ｏ3、Ａｌ2Ｏ3等から成るガラス原料と共に溶解して母材ガラスを作成する。
【００１９】
次に、母材ガラスを熱処理することによって、所定の粒径のハロゲン化金属粒子を析出させたガラス１を作成する。
【００２０】
ガラス１中におけるハロゲン化金属粒子の存在状態については、まだ解明されていないが、金属イオンとハロゲンイオンとが別々に存在しており、そこに光や熱エネルギーを付与するとハロゲン化金属粒子になると考えられている。このハロゲン化金属粒子は、略球形である。
【００２１】
続いて、このガラス１をガラス支持具５に固定し、該ガラス１を加熱しながら一定方向に引動して延伸せしめる。
【００２２】
図２は、ガラス１の上部をガラス支持具５に固定し、このガラス１の下部を下方に引動して延伸せしめる場合を図示している。以下、説明を分かりやすくする為、この図２における位置関係を用いて本実施例を説明する。
【００２３】
ガラス１の加熱は、該ガラス１の下部の周囲に設けたヒータ２（加熱体）によって行う。
【００２４】
このヒータ２は、前記ガラス１の幅よりやや広い幅のヒータ２であって、ガラス１の延伸方向に所定間隔を置いて複数並設せしめたもので、図面は、ガラス１の表面に上下方向に四個のヒータ２（夫々２ａ・２ｂ・２ｃ・２ｄ）を配置した場合である。尚、図面は、ガラス１の左右側面にも夫々一個のヒータ２を配置しているが、これらヒータ２の数や配置位置は、ガラス１を制御して加熱し易いように適宜選択される。
【００２５】
また、夫々のヒータ２は、夫々のヒータ２ごとに制御される。この制御により、ガラス１は所定の温度分布を有する状態に良好に加熱される。
【００２６】
この温度分布は、ガラス１の延伸及び該ガラス１の延伸によるハロゲン化金属粒子の延伸が良好に行われるように設定する。
【００２７】
具体的には、ガラス１の幅方向における中心部の温度が左右両端部の温度より高くなるように設定する。
【００２８】
また、ガラス１の幅方向における中心部の温度は該ガラス１の軟化点温度より稍低い温度（ガラス１の組成によって異なる。）に設定する。この温度ではガラス１の粘度が１０7〜１０9ポイズ程度となり、一般的なガラス１の延伸力、即ち、２５０ｋｇ／ｃｍ2以上の延伸力で該ガラス１の延伸が良好に行え、これに伴い、ハロゲン化金属粒子の延伸も良好に行うことができる。
【００２９】
また、ガラス１の左右両端部の温度は該ガラス１の略徐冷点温度（前記幅方向における中心部の温度より低い温度で、且つ、ガラス１及びハロゲン化金属粒子の延伸が可能な温度）に設定する。この温度は、前記中心部の温度より低い温度である。
【００３０】
このようにガラス１の幅方向における中心部と左右両端部とで温度を異ならせる制御を行うことにより、下記の作用が発揮される。
【００３１】
ガラス１は薄いほどその表面と内部の温度が同一になりやすく、ガラス１全体として均一な温度分布を有することになる。均一な温度分布を有するガラス１を延伸すると、延伸直後は均一な応力が加わり、延伸金属粒子は延伸方向に整列する。
【００３２】
しかし、延伸されたガラス１は徐々に冷え始め、その幅方向における中心部と左右両端部とでは冷却過程が異なる。即ち、前記中心部より前記左右両端部が先に冷える。
【００３３】
従って、ガラス１の幅方向における中心部は延伸されているにもかかわらず、左右両端部は延伸されない状態になることから、ガラス１は中心部が薄く左右端部が厚い形状となる。言い換えると、延伸されたガラス１は延伸方向に対して直交する方向（ガラス１の幅方向）に粘度分布が生じ、粘度の低い部分が粘度の高い部分に移動する力が加わる。また、延伸中のガラス１は下方程冷えて延伸不能な状態になっているので、延伸金属粒子の長軸はその下方が左右両端部に移動する力を受ける。
【００３４】
以上から、延伸されたハロゲン化金属粒子の延伸軸はハ字状に傾斜してしまう（図１参照）。
【００３５】
この一連の左右両端部におけるハロゲン化金属粒子の延伸軸の動きをまとめると、先ず、ガラス１の幅より延伸後の幅が狭くなることから逆ハ字状になり、次に延伸方向に平行に整列し、最後にハ字状になる（図３参照）。つまりこのハ字状になる問題を改善するためには、ハロゲン化金属粒子が延伸方向に対して平行に整列した段階で、左右端部の延伸が不能な状態となるようにすれば良いことになる。
【００３６】
上述のようにハ字状になるのは、ガラス１の幅方向における中心部と左右両端部とで温度分布（粘度分布）があるためであるが、これは元々ガラス１の温度分布が均一の状態で延伸することが原因である。
【００３７】
この点、本実施例によれば、延伸するガラス１は、幅方向の中心部の温度より左右両端部の温度を低くしてあるため、ハロゲン化金属粒子の延伸軸が平行整列となった段階で左右両端部は延伸不能な状態になり、ガラス１が中心部から左右端部に移動できず、ガラス１中のハロゲン化金属粒子の延伸軸は同一方向（延伸方向）に揃えられることになる。
【００３８】
ところで、このハロゲン化金属粒子の延伸軸の揃えをより効果的に達成するために、ガラス１の厚みを厚くすることが考えられる。厚みが厚くなると、薄い場合と比べて温度が不均一になる。しかしこの場合、加熱されにくい問題が発生する。ガラス１の加熱が不足すると、延伸自体が不能となる。つまりガラス１の延伸の際、延伸開始部位３のヒータ（２ａ）だけでは該ガラス１を延伸に必要なガラス粘度まで加熱できない。その為、前記延伸開始部位３の前方部位４（上方位置）での加熱（予備加熱）を行う。
【００３９】
具体的には、前記ガラス１の温度分布が、延伸方向（上下方向）において、ガラス１の延伸開始部位３の温度が該ガラス１の軟化点温度に近い温度（即ち、ガラス１及びハロゲン化金属粒子の延伸を良好に行える温度）となり、この延伸開始部位３の前方部位４（延伸開始部位３の上方部位）が該ガラス１の軟化点温度よりも低く且つ該ガラス１の歪点温度以上の温度となるようにする。
【００４０】
このガラス１の上下方向の温度分布は、主に前記上下方向に並設した四個のヒータ２の制御によって達成させる。尚、最下位置のヒータ２ａが延伸開始部位３を加熱しているといえるものであり、その他のヒータ２ｂ・２ｃ・２ｄが該延伸開始部位３の上方部位を予備加熱しているといえるものである。
【００４１】
ガラス１をこのような上下方向の温度分布とすることにより、ガラス１の延伸が前記上部部位から徐々に開始されることになるから、ガラス１の延伸がスムーズに行われる。また、延伸の際のガラス１の破断防止が達成されることになる。また、ガラス１の表面部と中心部とで温度差が発生することが可及的抑制され、これにより、延伸の不均一を防止したり、延伸の際に発生する歪み量を小さくしたりすることができる。即ち、上下方向に所定の温度分布を持たせることにより、厚いガラス１であってもガラス１及びハロゲン化金属粒子を良好に延伸できることになる。
【００４２】
尚、図３は、このガラス１の上下方向の温度分布を示すもので、符号Ａが本実施例の加熱の制御を行ったもの、符号Ｂが一個のヒータだけで加熱を行ったものである。本実施例は、四個のヒータ２によって上下方向の広い範囲に亙って加熱されており、また、延伸開始部位３の上方部位でもある程度の高温となっている。尚、位置０ｍｍは加熱炉６の最下位置である。
【００４３】
このような左右方向及び上下方向に所定の温度分布を有するようなガラス１の加熱は、一般的な偏光ガラスにおける延伸の場合と同様、加熱炉６の内部において行われる。即ち、前記ガラス支持具５，ヒータ２等は全て加熱炉６の内部に設ける。そして、この加熱炉６で加熱されたガラス１の端部（下端部）を加熱炉６外に引動するように延伸する。
【００４４】
以上の本実施例の効果を確認する為、長さ（上下長さ）４００ｍｍ、幅（左右幅）５０ｍｍ、厚さ５ｍｍのガラス１（粒径６０ｎｍ〜１００ｎｍのハロゲン化金属粒子が混入されたもの）を延伸させる実験を行った。
【００４５】
ガラス１はガラス支持具５に固定し、このガラス１の下端よりやや上方の位置が最高温度点となるように該ガラス支持具５を上下移動せしめた。
【００４６】
左右ヒータ２の温度は、ガラス１の温度が徐冷点温度（５００℃）より高く屈伏点温度（５８０℃）より低くなるように設定し、最下位置のヒータ２の温度はガラス１の温度が屈伏点温度より５０℃〜１００℃高くなるように設定し、その他のヒータ２の温度はガラス１の温度が歪点温度（４６０℃）から軟化点温度まで段階的になるように夫々設定して昇温を開始した。そして、ガラス１の下端を下方に引動して延伸を開始し、この延伸の開始と共に前記最下位置のヒータ２の温度をガラス１の粘度が１０8ポイズになる温度に制御した。この時、ガラス１に作用する応力は２５０ｋｇ／ｃｍ2〜３００ｋｇ／ｃｍ2であった。また、延伸したガラスの幅は１１ｍｍ、厚みは１．１ｍｍであった。
【００４７】
この実験によれば、中心部も左右両端部も同様の偏光特性を有する極めて偏光特性に秀れた偏光ガラスが得られることが確認された。
【００４８】
本実施例は上述のようにするから、良好な偏光特性を有する偏光ガラスが得られる実用性に秀れた偏光ガラスの製造方法となる。
【００４９】
特に、ガラス１として厚さ４ｍｍ以上の厚いものを採用しても良好な偏光特性を有する偏光ガラスを製造できることにより、ガラス１の厚さに制約が少なく、生産性が良好でコスト安が達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】
従来のガラスプリフォーム21の延伸状態を示す説明図である。
【図２】
本実施例のガラス１の延伸状態を示す説明側面図である。
【図３】
ハロゲン化金属粒子の延伸軸の動きを示す説明図である。
【図４】
ヒータの設置場所によるガラス１の温度分布の相違を示すグラフである。
【符号の説明】
１  ガラス
２  ヒータ
３  延伸開始部位
４  前方部位