(57)【要約】【課題】  ガラス物品に貫通孔を形成するに際して、孔加工用チップを円滑にガラス物品に挿入していくことができ、且つ貫通孔周辺での広範囲に亘る不当な熱変形を抑制することができ、しかも貫通孔の外方端に発生するバリを少なくして後処理の容易化を図る。【解決手段】  孔加工用チップ５の少なくとも先端部に熱を継続して付与しつつ、孔加工用チップ５の先端部でガラス物品２の所要部位２ｃを溶融しながら貫通孔８を形成する。好ましくは、高周波誘導加熱手段６を用いて孔加工用チップ５の少なくとも先端部に熱を付与するようにし、また孔加工用チップ５の少なくとも先端部を筒状にして、先端に開口部５ａを形成する。【選択図】図３
2006036590.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス物品に孔加工用チップを用いて貫通孔を形成する工程を含むガラス物品の製造方法において、
上記孔加工用チップの少なくとも先端部に熱を継続して付与しつつ、該孔加工用チップの先端部でガラスを溶融しながら貫通孔を形成することを特徴とするガラス物品の製造方法。
【請求項２】
高周波誘導加熱を利用して上記孔加工用チップの少なくとも先端部に熱を付与することを特徴とする請求項１に記載のガラス物品の製造方法。
【請求項３】
上記孔加工用チップの少なくとも先端部は、先端に開口部を有する筒状であることを特徴とする請求項１または２に記載のガラス物品の製造方法。
【請求項４】
上記貫通孔は、凹面からなる反射面を有するリフレクターの構成要素であるガラス物品の底部にランプ挿入用孔として形成されることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のガラス物品の製造方法。
【請求項５】
孔加工用チップの少なくとも先端部に熱を継続して付与しつつ、該孔加工用チップの先端部でガラスを溶融しながら形成された貫通孔を有することを特徴とするガラス物品。
【請求項６】
孔加工用チップの少なくとも先端部に熱を継続して付与しつつ、該孔加工用チップの先端部でガラスを溶融しながら形成されたランプ挿入用孔としての貫通孔を有することを特徴とするリフレクター。
【請求項７】
ガラス物品に孔加工用チップを用いて貫通孔を形成するように構成したガラス物品の製造装置において、
上記孔加工用チップの少なくとも先端部を加熱する高周波誘導加熱手段を備えたことを特徴とするガラス物品の製造装置。
【請求項８】
載置されたガラス物品の貫通孔形成用部位を挟んで、その一方側に上記孔加工用チップを上記貫通孔形成用部位に対して相対的に接近動及び離反動可能に配備し、その他方側に上記高周波誘導加熱手段を配備したことを特徴とする請求項７に記載のガラス物品の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス物品及びその製造方法並びにその製造装置に係り、特に、ガラス物品の所要部位に貫通孔を形成するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年において、例えばデータプロジェクションは、高輝度、軽量化、及び小型化を実現するために、光源ユニットの更なる高密度化が図られているのが実情であり、これに伴って光源ユニットに関しては、高圧化及び小型化が推進されるに至っている。この場合、光源ユニットに使用されるガラス材料としては、高圧及び高温に耐えることを主たる目的として、低膨張ガラスが用いられている。
【０００３】
一方、ガラス物品に対する貫通孔の加工手段としては、ドリルによる切削もしくはダイヤモンドホイールによる研削等またはサンドブラスト法等に代表される機械加工や、フッ化水素によるエッチング等に代表される化学加工が公知となっているが、通例においてはプレス成形後のガラス物品にドリル等を用いて機械的に貫通孔の加工が行なわれているのが現状である。また、例えば陰極線管用ガラスファンネルのボディ部に封着される金属アノードボタンの封着孔の加工手段としては、そのボディ部のガラスをバーナーフレームで軟化させた後、金属製のポンチを用いて封着孔を加工することが一般的に行なわれている。
【０００４】
更に、上述の光源ユニットに関しては、下記の特許文献１によれば、ランプから発せられる光を反射する反射面部と、ランプを保持するネック部とを有し、そのネック部の底部の外端面を組み立て加工の基準面として、上記底部の外端面からの凹部に外方向への打ち抜きによりランプ挿入用の貫通孔を形成してなるガラス製反射鏡（リフレクター）が開示されている。尚、同文献には、貫通孔の形成後に、その外方側周囲にバーナー火炎により丸みを形成することも開示されている。
【０００５】
また、下記の特許文献２によれば、上下動可能に保持された金属ロッドの先端刃部にバーナーを臨ませると共に、このバーナーで加熱された金属ロッド（先端刃部）を下降させ、その下方に存するガラス物品に先端刃部を押し付けることにより孔を形成する手法が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】実用新案登録第２５６８５４１号公報
【特許文献２】特公昭４９−３６３７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、例えばデータプロジェクション用のリフレクターのように高精度でランプ挿入用の貫通孔を形成することが要請されるガラス物品（上記の特許文献１参照）においては、小型化が図られているにも拘らず厚肉であること等に起因して、貫通孔の加工の高精度化が阻害されているのが実情である。そして、この種のリフレクターの反射面は、そのランプ挿入用の貫通孔周辺の寸法精度が悪化した場合に、ランプ点灯後の光軸のズレを誘起し、輝度の低下等の問題を引き起こす。更に、この貫通孔の加工をするに際しては、量産性を高めること、すなわち、自動化が推進された短時間での製造、及び低コストでの製造が要求される。
【０００８】
この場合において、上記例示した貫通孔の機械加工のうち、ドリルやダイヤモンドホイールを用いる手法では、孔内面等の加工面が粗面になるばかりでなく、ガラスへの機械的接触ないしは摩擦により、欠けや割れ等の物理的欠陥が生じ易くなるという問題がある。そのため、この種の手法では、貫通孔の加工時に欠陥の発生を防止すべく、水や油等を潤滑剤として用いることが行なわれているが、このような単純な方策では、加工後におけるガラスの洗浄工程を必要とするばかりでなく、例えば表面膜の形成等のようにガラス表面に何らかの前加工を行なっている場合には、洗浄工程によりその表面の特性を損なう虞がある。更に、機械加工後のガラス粗面をバーナーで軟化させることによる端面処理も行なわれているが、このような手法では、バーナーにより広範囲に亘ってガラスが熱せられることに起因して、反射面となる部位の貫通孔周辺におけるガラスの不当な変形を誘起し、重要部分における寸法精度の悪化を招く虞がある。
【０００９】
一方、上記例示のサンドブラスト法やエッチング法では、要請に応じた大きさを有する貫通孔の形成に比較的長時間を要し、生産性の低下に伴うコスト高の問題が生じると共に、必要部分以外のガラスのホーニング（浸蝕）を防止するために、ガラス物品に対して精密なマスキング（保護）処置を施すことが要求され、面倒且つ煩雑な作業を強いられる。また、上記例示のように、ガラスをバーナー火炎で軟化した後、金属製のポンチを用いて貫通孔を形成する手法によるにしても、バーナーにより広範囲に亘ってガラスが熱せられることに起因して、貫通孔周辺におけるガラスの不当な変形を誘起し、重要部分における寸法精度の悪化を招く虞がある。
【００１０】
更に、上記の特許文献２に開示のように、金属ロッドの先端刃部をバーナーにより加熱した後、金属ロッドを下降させて、その先端刃部をガラス物品に押し付けることにより孔を形成する手法では、一旦加熱された先端刃部がガラス物品に押し付けられるまでの間、或いは押し付けられていく過程で、温度低下を来たすことになる。そのため、ガラス物品における先端刃部との接触部が充分に軟化せず、先端刃部の押し付け移動が阻害されると共に、両者間の摩擦が大きくなることにより孔の内面が不当に粗面になり、更には孔の外方端に突出するバリが多くなる虞がある。この結果、バリの除去のための後処理が面倒且つ煩雑になることが危惧される。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ガラス物品に貫通孔を形成するに際して、孔加工用チップを円滑にガラス物品に挿入していくことができ、且つ貫通孔周辺での広範囲に亘る不当な熱変形を抑制することができ、しかも貫通孔の外方端に発生するバリを少なくして後処理の容易化を図ることができる手段を提供することを技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記技術的課題を解決するためになされた本発明は、ガラス物品に孔加工用チップを用いて貫通孔を形成する工程を含むガラス物品の製造方法において、孔加工用チップの少なくとも先端部に熱を継続して付与しつつ、該孔加工用チップの先端部でガラスを溶融しながら貫通孔を形成することを特徴とするものである。尚、孔加工用チップは、金属からなることが好ましく、その中でも、白金からなることが、高温に耐える上でより好ましく、また白金と金との合金からなることが、ガラスとのぬれ性を悪化させて該チップに溶融ガラスが付着しないようにする上で更に好ましい。
【００１３】
このような構成によれば、孔加工用チップの先端部を、ガラス物品の表面に押し付け或いは当接させた場合において、そのチップの先端部には、熱が継続して付与されていることから、ガラス物品の表面部でガラスが好適に溶融する。そして、この状態を維持しながら、孔加工用チップの先端部を、ガラス物品の厚み方向に前進させて奥に押し込み、その先端部がガラス物品の裏面から突き出ることにより、ガラス物品に貫通孔が形成される。したがって、孔加工用チップの先端部は、ガラス物品の表面に接触する前から接触するまでの間、及びガラス物品の厚み方向に押し込まれていく間において、継続して熱が付与されていることになる。これにより、孔加工用チップは、ガラスが溶融した分だけ前進する等の動作を行い得ることになり、ガラス物品の厚み方向に円滑に移動できることから、貫通孔の内面が粗面になることの抑制効果を期待できるだけでなく、孔加工用チップに付与する押し付け力を、小さくすることが可能となり、該チップの押し付け作業の簡易化が図られる。更に、孔加工用チップは、ガラス物品に対する接触部周辺の狭い範囲のみを局部的に加熱するものであるから、貫通孔周辺の広範囲に亘って不当な熱変形が生じるという事態を効果的に抑制することができる。しかも、孔加工用チップが、ガラス物品の裏面から突き出る際には、多量のガラス材料を同時に引き連れて押し出すという事態の抑制が期待できることから、貫通孔の外方端に発生するバリを少なくして後処理の容易化を図ることが可能となる。加えて、貫通孔の加工作業中における孔加工チップの前進移動速度を高めることも可能となることから、貫通孔の加工に要する作業時間を短縮することができ、生産性の向上が図られる。尚、ガラス物品への貫通孔の加工作業中は、孔加工用チップの全部に熱が継続して付与されていてもよく、或いはその先端部のみに熱が継続して付与されていてもよい。
【００１４】
上記の製造方法は、孔加工用チップによる貫通孔の加工作業を行なう前に、ガラス物品を不当な熱変形が生じない程度に予め加熱しておくことを排除するものではなく、特にプレス成型等の成型処理後に、即座に熱間で貫通孔の加工作業を行なうようにすれば、加工時間の短縮や加工精度の向上に加えて生産性が向上する等の更なる利点を享受することができる。また、上記の製造方法は、耐熱ガラスやリフレクター用ガラスのような熱膨張率の低いガラス材料、具体的には、ホウケイ酸ガラス、アルミノケイ酸塩ガラス、Ｌｉ2Ｏ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系結晶化ガラス等からなるガラス物品に対して、冷間で貫通孔の加工をする場合にも有効である。すなわち、ガラスを予備加熱せずに貫通孔の加工をする場合には、ドリル加工によればガラスの欠けやクラックが発生し易く、またパンチング法によればガラスが破損して貫通孔の加工をすることが困難となる。これに対して、上記の製造方法では、ガラス物品の貫通孔形成用部位を溶融することができるため、クラックや破損の発生を抑制することが可能となる。
【００１５】
また、Ｌｉ2Ｏ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系結晶化ガラスは、成型した結晶性ガラス（原ガラス）を一旦徐冷し、その後に熱処理をして（結晶化をして）作製するのが通例であるが、その場合に、結晶化を行なうと、ガラスの内部に結晶が多量に析出するため、そのガラスの強度と耐熱性とが著しく上昇する。したがって、パンチング法で結晶化ガラスに貫通孔の加工を行なう場合には、バーナーによって結晶化ガラスを加熱しても軟化し難いばかりでなく、仮に軟化したとしても失透するという難点がある。また、ドリルによって結晶化ガラスに貫通孔の加工を行なう場合には、ガラスの硬度が高く機械加工が困難であることから、加工後のガラス端面に欠けやクラック等のガラス欠陥が発生する虞がある。これに対して、上記の製造方法によって結晶化ガラスに貫通孔の加工を行なう場合には、貫通孔の形成部周辺の狭い範囲だけが失透の原因となる結晶が溶融する温度まで加熱されて適度に急冷されることから、失透し難くなり、良好に貫通孔の加工をすることが可能となる。
【００１６】
上記の製造方法において、高周波誘導加熱を利用して孔加工用チップの少なくとも先端部に熱を付与することが好ましい。
【００１７】
このようにすれば、孔加工用チップを、非接触で高周波誘導加熱装置により加熱できることから、孔加工用チップと高周波誘導加熱装置とのレイアウト上の問題が生じ難くなり、孔加工装置全体の構成の複雑化を回避することが可能となる。尚、高周波誘導加熱に代えて、例えば熱伝導等を利用して、貫通孔の加工作業中は、孔加工用チップに熱が継続して付与されるようにしてもよい。
【００１８】
上記の製造方法において、孔加工用チップの少なくとも先端部は、先端に開口部を有する筒状であることが好ましい。
【００１９】
このようにすれば、孔加工用チップの筒状部分の先端、すなわち開口部を有する先端が、ガラス物品を溶融しながら前進していくことになるので、中実の柱状のチップを使用した場合のようにガラス物品の一部を押し退けながら前進していくのではなく、貫通孔の形成領域を繰り抜きながら前進していくことになる。したがって、これによっても貫通孔の外方端に発生するバリの量が少なくなり、後処理が容易となる。なお、孔加工用チップの先端部の筒状は、角筒状であってもよいが、円筒状であることが好ましい。
【００２０】
上記の製造方法において、貫通孔は、凹面からなる反射面を有するリフレクターの構成要素であるガラス物品の底部にランプ挿入用孔として形成することができる。
【００２１】
このようにすれば、リフレクターの底部におけるランプ挿入用孔（貫通孔）の周辺に、広範囲に亘る不当な熱変形等が生じなくなることから、その光学的特性ないしは反射特性等を良好に維持できることになる。この場合、リフレクターとしては、データプロジェクションに用いられる光源ランプユニットのリフレクターを一例として挙げることができる（以下、同様）。
【００２２】
また、上記技術的課題を解決するためになされた本発明に係るガラス物品は、孔加工用チップの少なくとも先端部に熱を継続して付与しつつ、該孔加工用チップの先端部でガラスを溶融しながら形成された貫通孔を有することを特徴とするものである。
【００２３】
このようなガラス物品によれば、既に述べた貫通孔の内面が粗面になることの抑止効果や、貫通孔周辺の広範囲に亘る不当な熱変形の抑止効果等を得ることが期待できる。
【００２４】
更に、上記のガラス物品は、これと同様の手法によって形成されたランプ挿入用孔としての貫通孔を有するリフレクターであってもよい。
【００２５】
このようにすれば、ランプ挿入用孔及びその周辺の寸法精度が高められ、光学的特性に優れたリフレクターを得ることができる。
【００２６】
一方、上記技術的課題を解決するためになされた本発明に係る装置は、ガラス物品に孔加工用チップを用いて貫通孔を形成するように構成したガラス物品の製造装置において、孔加工用チップの少なくとも先端部を加熱する高周波誘導加熱手段を備えたことを特徴とするものである。
【００２７】
このような構成によれば、高周波誘導加熱手段によって、貫通孔の加工中は、孔加工用チップに継続して非接触で熱を付与することが可能となることから、このような事項に対応する既に述べた利点を享受することができる。
【００２８】
上記の製造装置において、載置されたガラス物品の貫通孔形成用部位を挟んで、その一方側に孔加工用チップを上記貫通孔形成用部位に対して相対的に接近動及び離反動可能に配備し、その他方側に高周波誘導加熱手段を配備することが好ましい。
【００２９】
このようにすれば、ガラス物品が存在するにも拘らず、これを挟んでその両側に、孔加工用チップと高周波誘導加熱手段とを配備することができ、これらのレイアウトの自由度が大きくなる。そして、貫通孔の加工作業時には、孔加工用チップをガラス物品の貫通孔形成用部位に対して相対的に接近動させていき、且つ加工作業の終了時には孔加工用チップを離反動させて後続の加工作業にそなえればよいことになる。尚、この製造装置は、ガラス物品の貫通孔形成用部位に対して同方向側に、孔加工用チップと高周波誘導加熱手段とを配備することを排除するものではない。
【発明の効果】
【００３０】
以上のように本発明によれば、孔加工用チップの少なくとも先端部に熱を継続して付与しつつ、該孔加工用チップの先端部でガラスを溶融しながら貫通孔を形成するという手法を採用したから、孔加工用チップをガラス物品の厚み方向に円滑に移動できるようになり、貫通孔の内面が粗面になることの抑制効果を期待でき、且つ孔加工用チップの押し付け作業を簡易化できると共に、貫通孔の外方端に発生するバリを少なくして後処理の容易化を図ることが可能となる。更に、孔加工用チップは、ガラス物品に対する接触部周辺の狭い範囲のみを局部的に加熱するものであるから、貫通孔周辺の広範囲に亘って不当な熱変形が生じるという事態を効果的に抑制することができ、また貫通孔の加工作業中における孔加工用チップの前進移動速度を高めることも可能となることから、貫通孔の加工に要する作業時間を短縮して生産性の向上を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態に係るガラス物品の製造装置の全体構成を示す正面図、図２〜図４は、その製造装置の作用を示す要部概略拡大正面図である。尚、この実施形態の製造対象となるガラス物品は、データプロジェクションに用いられる光源用ランプユニットのリフレクターのガラス成型体である。
【００３２】
ここで、先ず図５に基づいてリフレクターの構成を簡単に説明すると、このリフレクター１０は、凹面２ｂ´を有するガラスからなる鏡基材２´と、この鏡基材２´の前方開口部を覆う保護ガラス板１１とを有する。そして、鏡基材２´の底部は、ランプ挿入用孔（貫通孔）８´を有する支持筒部１２とされ、この貫通孔８´に光源ランプ１３が挿入固定されると共に、凹面２ｂ´には多層の反射膜が形成されている。したがって、上記の鏡基材２´が、この実施形態での製造対象であるガラス物品となる。
【００３３】
以下、図１〜図４に基づいて、この実施形態に係るガラス物品の製造装置について説明する。図１に示すように、製造装置１は、プレス成型直後のガラス物品２が載置される回転テーブル３と、この回転テーブル３の上方側に配備され且つ駆動シリンダ４の動作により上下動する孔加工用チップ５と、回転テーブル３の下方側に配備され且つ孔加工用チップ５を加熱する高周波誘導加熱手段６とを備える。この高周波誘導加熱手段６は、高周波発信器６ａと、ガラス物品２の底部の直下方に配置された誘導加熱コイル６ｂとから構成されている。更に、ガラス物品２の底部の下方であって誘導加熱コイル６ｂよりも下側には、上方に向けて火炎を放つバーナー７が設置されている。
【００３４】
この場合、図２に示すように、孔加工用チップ５は、先端に開口部５ａを有する円筒状を呈しており、その円筒状部の先端は、鋭利な刃部５ｂとされている。また、同図に示すように、ガラス物品２は、上端に開口部２ａを有し且つ縦断面形状が放物線からなる凹面２ｂを有する椀形状を呈し、その底部２ｃは他の部位よりも厚肉とされている。そして、ガラス物品２の底部２ｃが、貫通孔形成用部位とされると共に、この底部２ｃを挟んで、その上側に孔加工用チップ５が位置し、その下側に高周波誘導加熱手段６の誘導加熱コイル６ｂが位置している。
【００３５】
次に、上記の構成からなる製造装置１の作用、換言すればガラス物品（リフレクターの鏡基材２´）の製造方法を説明する。
【００３６】
先ず、高周波誘導加熱手段６により１０００℃〜１５００℃の範囲（好ましくは１２００℃程度）まで加熱された状態にある孔加工用チップ５の先端部を、駆動シリンダ４の動作により図２に示すように下動させて、その先端の刃部５ｂをガラス物品２の底部２ｃの表面（上面）２ｃａに接触させる。この時点においては、孔加工用チップ５の先端部は、高周波誘導加熱手段６により継続して熱を付与されて、１０００℃〜１５００℃に維持されていることから、ガラス物品２の底部２ｃの表面２ｃａは、孔加工用チップ５の先端部との接触部分が溶融する。
【００３７】
このような状態から連続的に孔加工用チップ５が下動することにより、図３に示すように、孔加工用チップ５の先端部は、ガラス物品２の底部２ｃの中にガラスを溶融しながら入り込んでいく。そして、孔加工用チップ５の先端部が、ガラス物品２の底部２ｃの裏面２ｃｂから突き出た時点で、その底部２ｃに貫通孔８が形成されるが、このような動作が行なわれている間は、孔加工用チップ５の先端部に、高周波誘導加熱手段６から継続して熱が付与される。したがって、孔加工用チップ５は、ガラス物品２の底部２ｃを、円筒状の刃部５ｂで繰り抜くようにして円滑に移動できるため、貫通孔８の形成に要する時間が短縮される。
【００３８】
そして、図４に示すように、孔加工用チップ５により貫通孔８が形成された後は、孔加工用チップ５を駆動シリンダ４の動作により当初の退避位置まで上動させる。そして、このような動作と並行してまたは動作の完了後に、図１に示すバーナー７から火炎を上方に向けて放つことにより、ガラス物品２の底部２ｃに形成された貫通孔８の裏面２ｃｂへの開口部周辺に、火炎による丸みを持たせるための成形加工を行なう。これにより、バリの除去が行なわれて、貫通孔８の形成作業が実質的に完了する。この後は、回転テーブル３が水平旋回して、後続の他のガラス物品２に対して同様に貫通孔８の形成作業が行なわれると共に、当該作業の完了したガラス物品２は、回転テーブル３から順々に取り出されて、後続の処理を受ける。
【００３９】
尚、以上の実施形態は、リフレクターの鏡基材の底部にランプ挿入用孔としての貫通孔を形成する場合に本発明を適用したものであるが、これ以外に、図５に示すリフレクター１０の側壁部１４に形成される端子孔１５を形成する場合にも同様にして本発明を適用できるばかりでなく、リフレクターの鏡基材以外のガラス物品に貫通孔を形成する場合にも同様にして本発明を適用することができる。
【００４０】
また、以上の実施形態は、高周波誘導加熱を利用して孔加工用チップに継続して熱を付与するようにしたが、これ以外に、例えばバーナーの熱を熱伝導により継続して孔加工用チップの先端部に付与するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態に係るガラス物品の製造装置の全体構成を示す正面図である。
【図２】本発明の実施形態に係るガラス物品の製造装置の作用を示す要部概略拡大正面図である。
【図３】本発明の実施形態に係るガラス物品の製造装置の作用を示す要部概略拡大正面図である。
【図４】本発明の実施形態に係るガラス物品の製造装置の作用を示す要部概略拡大正面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る製造装置により製造されたガラス物品を使用して得られるリフレクターを示す概略縦断正面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  ガラス物品の製造装置
２  ガラス物品（リフレクターの鏡基材）
２ｂ  凹面
２ｃ  底部
５  孔加工用チップ
５ａ  孔加工用チップの先端の開口部
６  高周波誘導加熱手段
８  貫通孔
８´  ランプが挿入された貫通孔
１０  リフレクター
【図１】
2006036590.tif 000003
【図２】
2006036590.tif 000004
【図３】
2006036590.tif 000005
【図４】
2006036590.tif 000006
【図５】
2006036590.tif 000007