(57)【要約】【課題】プリフォーム等として用いられる微小なガラスゴブを、低コストで安定的に製造する方法を提供する。【解決手段】ノズルから流出する溶融ガラスを受け、所定の軸を中心に回転可能に構成された回転体を、ノズルの下方であって、ノズルの先端の溶融ガラスと回転体で受けた溶融ガラスとが分離しない位置に配置する。ノズルから溶融ガラスを流出しながら回転体を回転させ、回転体で受けた溶融ガラスを、回転体の回転による遠心力によって所定体積の溶融ガラス滴に分離して落下させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルから流出する溶融ガラスを受け、所定の回転軸を中心に回転可能に構成された回転体を、前記ノズルの下方であって、前記ノズルの先端の溶融ガラスと前記回転体で受けた溶融ガラスとが分離しない位置に配置し、
前記ノズルから溶融ガラスを流出しながら前記回転体を回転させ、前記回転体で受けた溶融ガラスを、前記回転体の回転による遠心力によって所定体積の溶融ガラス滴に分離して落下させることを特徴とするガラスゴブの製造方法。
【請求項２】
前記回転体は、受けた溶融ガラスを通過させる貫通孔の形成された側壁を有し、
前記貫通孔を通過した溶融ガラスを前記溶融ガラス滴に分離することを特徴とする請求項１に記載のガラスゴブの製造方法。
【請求項３】
前記回転体は、前記貫通孔の長さを延長する延長パイプを有することを特徴とする請求項２に記載のガラスゴブの製造方法。
【請求項４】
前記回転体は、前記貫通孔を通過した溶融ガラスを前記回転軸から離れた位置まで伝わらせる延長ロッドを有することを特徴とする請求項２に記載のガラスゴブの製造方法。
【請求項５】
前記回転体から前記溶融ガラス滴が分離する位置に気流を当て、前記遠心力と、前記気流による力とによって前記溶融ガラス滴を分離することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のガラスゴブの製造方法。
【請求項６】
前記回転体に衝撃を加え、前記遠心力と、前記衝撃による衝撃力とによって前記溶融ガラス滴を分離することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のガラスゴブの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリフォーム等として用いられる微小なガラスゴブ（ガラス塊）の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルカメラ用レンズ、ＤＶＤやＢＤ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の小型のガラス製光学素子が広く用いられている。このような小型の光学素子を効率的に製造する方法として、所定体積のプリフォームを加熱軟化して成形型で加圧成形する方法が知られている。
【０００３】
加圧成形に用いるプリフォームは、従来、研削・研磨等の機械加工によって作製する方法が知られている。しかし、このような機械加工による方法は工程が複雑で長時間の加工が必要となるため、低コスト化が困難であるという問題がある。
【０００４】
そのため、滴下ノズルから重力による自然滴下によって溶融ガラス滴を滴下することで、プリフォームとして用いることができるガラスゴブを作製する方法が提案されている（特許文献１参照）。しかし、滴下ノズルから自然滴下できる溶融ガラス滴の小型化には限界があり、近年需要が急増している小型の光学素子に対応するための微小なガラスゴブの製造には対応できないという問題がある。
【０００５】
一方、滴下ノズルから滴下させた溶融ガラスを回転盤で受け、回転盤を回転させることで、回転盤の外周に設けられたスリットから溶融ガラスを飛散させて微小径の球状レンズを製造する方法が提案されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６１−１４６７２１号公報
【特許文献２】特開平９−１１０４４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２に記載された方法によると、滴下ノズルから滴下させた溶融ガラスは回転盤で受けられることによって急速に冷却が進み短時間で固化するため、安定して溶融ガラスを飛散させることができないという問題がある。また、回転盤に落下する際の衝撃によって溶融ガラスにしわや泡が発生しやすいという問題や、回転盤上で溶融ガラスに異物が混入しやすいという問題もある。
【０００８】
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、プリフォーム等として用いられる微小なガラスゴブを、低コストで安定的に製造する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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。
【００１０】
１．ノズルから流出する溶融ガラスを受け、所定の回転軸を中心に回転可能に構成された回転体を、前記ノズルの下方であって、前記ノズルの先端の溶融ガラスと前記回転体で受けた溶融ガラスとが分離しない位置に配置し、
前記ノズルから溶融ガラスを流出しながら前記回転体を回転させ、前記回転体で受けた溶融ガラスを、前記回転体の回転による遠心力によって所定体積の溶融ガラス滴に分離して落下させることを特徴とするガラスゴブの製造方法。
【００１１】
２．前記回転体は、受けた溶融ガラスを通過させる貫通孔の形成された側壁を有し、
前記貫通孔を通過した溶融ガラスを前記溶融ガラス滴に分離することを特徴とする前記１に記載のガラスゴブの製造方法。
【００１２】
３．前記回転体は、前記貫通孔の長さを延長する延長パイプを有することを特徴とする前記２に記載のガラスゴブの製造方法。
【００１３】
４．前記回転体は、前記貫通孔を通過した溶融ガラスを前記回転軸から離れた位置まで伝わらせる延長ロッドを有することを特徴とする前記２に記載のガラスゴブの製造方法。
【００１４】
５．前記回転体から前記溶融ガラス滴が分離する位置に気流を当て、前記遠心力と、前記気流による力とによって前記溶融ガラス滴を分離することを特徴とする前記１から４のいずれか１項に記載のガラスゴブの製造方法。
【００１５】
６．前記回転体に衝撃を加え、前記遠心力と、前記衝撃による衝撃力とによって前記溶融ガラス滴を分離することを特徴とする前記１から４のいずれか１項に記載のガラスゴブの製造方法。
【発明の効果】
【００１６】
本発明においては、溶融ガラスを受ける回転体は、ノズルの下方であって、ノズルの先端の溶融ガラスと回転体で受けた溶融ガラスとが分離しない位置に配置する。そのため、回転体で受けられた溶融ガラスの冷却を抑制することができる。また、回転体で受ける際の衝撃が小さく、しわや泡の発生を抑制することができる。従って、プリフォーム等として用いられる微小なガラスゴブを、低コストで安定的に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の実施形態で用いるガラスゴブの製造装置の断面図である。
【図２】第１の実施形態で用いる回転体の断面図である。
【図３】第１の実施形態で用いるガラスゴブの製造装置の別例を示す断面図である。
【図４】第２の実施形態で用いる回転体の断面図である。
【図５】第２の実施形態で用いる回転体の別例を示す断面図である。
【図６】第３の実施形態で用いる回転体の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。
【００１９】
〈第１の実施形態〉
図１は本実施形態の方法を実施するために用いるガラスゴブの製造装置１０の模式図である。また、図２は、回転体２０を図１に示したＡ−Ａ面で切断した断面図である。
【００２０】
図１に示すガラスゴブの製造装置１０は、溶融ガラス３０を収容する溶融槽１１と、溶融槽１１の下部に接続され、溶融ガラス３０を先端から流出させるためのパイプ状のノズル１２と、ノズル１２から流出する溶融ガラス３０を受け、回転軸２３を中心に図中の矢印Ｂ方向に回転可能に構成された回転体２０とを備えている。
【００２１】
本実施形態では、このようなガラスゴブの製造装置１０を用いて、ノズル１２から溶融ガラス３０を流出しながら回転体２０を回転させ、回転体２０で受けた溶融ガラス３０を、回転体２０の回転による遠心力によって所定体積の溶融ガラス滴３１に分離して落下させることで、微小なガラスゴブを製造する。
【００２２】
溶融ガラス３０の流出は、溶融槽１１及びノズル１２を、ヒータ１３及び１４によって、それぞれ所定温度に加熱することにより行う。溶融槽１１及びノズル１２が所定温度に加熱されると、溶融槽１１に収容された溶融ガラス３０がノズル１２の先端部に供給され、溶融ガラスが自重によって流出する。流出する溶融ガラス３０の流量は、ノズル１２の内径（溶融ガラスの流路の径）によって調節できる。また、溶融槽１１やノズル１２の加熱温度を変更して溶融ガラス３０の粘度を変化させることで、溶融ガラス３０の流量を調整することもできる。
【００２３】
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、リン酸ガラス、ランタン系ガラス等の光学ガラスなどが挙げられる。
【００２４】
溶融槽１１及びノズル１２は、溶融ガラス３０と反応しにくい白金等の材質からなり、ヒータ１３及び１４によって、それぞれ所定温度に加熱できるように構成されている。また、図１では溶融槽１１が単一の槽からなる場合を示しているが、これに限られるものではなく、連続的に溶融ガラス３０を供給できるように複数の槽が連結された連続式の溶融槽を用いてもよい。
【００２５】
回転体２０は、側壁２１に貫通孔２２を有し、ノズル１２の下方であって、ノズル１２の先端の溶融ガラスと回転体２０で受けた溶融ガラスとが分離しない位置に配置されている。ノズル１２から溶融ガラス３０を流出しながら回転軸２３を中心にして回転体２０を回転させると、回転による遠心力によって、貫通孔２２を通過した溶融ガラス３０が所定体積の溶融ガラス滴３１（ガラスゴブ）に分離して下方に落下する。
【００２６】
このように、本実施形態では、回転体２０を、ノズル１２の下方であって、ノズル１２の先端の溶融ガラス３０と回転体２０で受けた溶融ガラス３０とが分離しない位置に配置する。そのため、回転体２０で受けられた溶融ガラス３０の冷却を抑制することができる。また、回転体２０で溶融ガラス３０を受ける際の衝撃が小さく、しわや泡の発生を抑制することができる。従って、プリフォーム等として用いられる微小なガラスゴブ（溶融ガラス滴３１）を、低コストで安定的に製造することができる。
【００２７】
分離する溶融ガラス滴３１の大きさは、貫通孔２２を通過した溶融ガラス３０の温度、回転体２０の回転速度、貫通孔２２の大きさ等のパラメータによって調節できる。溶融ガラス３０の温度については、温度が高いほど粘度が低くなり、分離する溶融ガラス滴３１は小さくなる。逆に温度が低いほど粘度が高くなり、分離する溶融ガラス滴３１は大きくなる。回転体２０の回転速度については、回転速度が大きいほど溶融ガラスに加わる遠心力が大きくなり、分離する溶融ガラス滴３１は小さくなる。逆に回転速度が小さいほど遠心力が小さくなり、分離する溶融ガラス滴３１は大きくなる。また、貫通孔２２の大きさについては、貫通孔２２の直径が大きいほど分離する溶融ガラス滴３１は大きくなり、貫通孔２２の直径が小さいほど分離する溶融ガラス滴３１は小さくなる。
【００２８】
側壁２１に貫通孔２２を設けることは必ずしも必要ではないが、分離した溶融ガラス滴３１の大きさのばらつきを低減する観点からは、側壁２１に貫通孔２２を設け、貫通孔２２を通過した溶融ガラス３０を分離することが好ましい。図２に示した回転体２０では、円周を４等分する位置に４つの貫通孔２２を設けているが、貫通孔２２の個数や配置はこれに限定されるものではない。
【００２９】
回転軸２３の方向に特に制限はないが、分離する溶融ガラス滴３１の大きさのばらつきを抑制する観点からは、鉛直方向とすることが好ましい。回転体２０の外周の中心と回転軸２３とを一致させてもよいし、溶融ガラスに働く遠心力を大きくするため、回転体２０の外周の中心と回転軸２３とを偏心させてもよい。
【００３０】
回転体２０は、耐熱性が高く、溶融ガラス３０と反応しにくい材質からなることが好ましい。好ましい材質として、例えば、白金等の貴金属、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。
【００３１】
耐熱性を向上させたり、ガラスとの反応性をより低下させたりする目的で、回転体２０の表面に被覆層を設けておくことも好ましい。被覆層は、回転体２０の表面のうち溶融ガラス３０と接触する領域に設けることが効果的である。被覆層の材料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）等が挙げられる。また、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、タングステン、オスミウム、イリジウム、白金、金等の貴金属を主成分とすることも好ましい。これらの材質を主成分とする膜は、いずれも非常に安定であり、高温の溶融ガラスと接触しても容易に反応することがないという利点がある。
【００３２】
回転体２０を配置する位置は、ノズル１２の下方であって、ノズル１２の先端の溶融ガラス３０と回転体２０で受けた溶融ガラス３０とが分離しない位置であればよい。ノズル１２と回転体２０との距離が長すぎると、両者の間で溶融ガラス３０が分離してしまう。そうなると、回転体２０で受けた溶融ガラス３０は孤立してしまい、ノズル１２の先端の溶融ガラス３０からの熱を直接受けることができなくなって急速に冷却されてしまうため、微小な溶融ガラス滴３１を安定して分離することが難しくなる。回転体２０が、ノズル１２の先端の溶融ガラス３０と回転体２０で受けた溶融ガラス３０とが分離しない位置に配置されていれば、回転体２０で受けた溶融ガラス３０はノズル１２の先端の溶融ガラス３０からの熱を直接受けることができるため急速に冷却されることなく、微小な溶融ガラス滴３１を安定して分離することができる。
【００３３】
ノズル１２と回転体２０との距離を更に短くしたガラスゴブの製造装置１０の例を図３に示す。図３に示したガラスゴブの製造装置１０では、ノズル１２の先端部分が回転体２０に覆われた状態となっているため、ノズル１２と回転体２０の間での溶融ガラス３０の冷却を更に効果的に抑制することができる。また、図３に示したガラスゴブの製造装置１０は、ヒータ１４によって回転体２０も一緒に加熱できるように構成されている。それにより、回転体２０で受けた溶融ガラス３０の冷却を更に抑制し、微小な溶融ガラス滴３１を安定して分離することができる。
【００３４】
分離した溶融ガラス滴３１は、通常の手段で受けて回収すればよい。溶融ガラス滴３１を受ける手段としては、例えば、耐熱性の受け皿で受ける方法、上方に向けた気流で浮かせて受ける方法、液体で受ける方法などが挙げられる。
【００３５】
〈第２の実施形態〉
図４及び図５は、第２の実施形態で用いる回転体２０を模式的に示した断面図である。本実施形態で用いる溶融槽１１やノズル１２は上述の第１の実施形態の場合と同様であるため、図示と説明を省略する。
【００３６】
本実施形態の回転体２０は、貫通孔２２の長さを延長するための延長パイプ２４を有している。このような延長パイプ２４によって回転体２０から溶融ガラス滴３１が分離する位置の回転軸２３からの距離を大きくすることで、回転体２０の回転速度を極端に大きくすることなく、貫通孔２２を通過した溶融ガラスに加わる遠心力をより大きくすることができるため、微小な溶融ガラス滴３１をより安定的に分離することができるという利点がある。延長パイプ２４は水平に設けてもよいし、図４及び図５に示すように、水平より下方に傾けて設けてもよい。
【００３７】
また、微小な溶融ガラス滴３１をより安定的に分離するために、遠心力と共に、別の外力を溶融ガラスに加えて溶融ガラス滴３１を分離することも好ましい。溶融ガラスに加える外力としては、例えば、気流による力、衝撃力、振動による力などが挙げられる。
【００３８】
例えば、図４に示すように、延長パイプ２４の先端部に向けて気流を噴出する気流ノズル３２を設け、回転体２０から溶融ガラス滴３１が分離する位置に気流を当て、遠心力と、気流による力とによって溶融ガラス滴３１を分離することも効果的である。遠心力に加えて、気流による力が加わることから、より微小な溶融ガラス滴３１をより安定的に分離することができるという利点がある。連続的な気流を発生させてもよいし、延長パイプ２４の先端部が通過するタイミングで間欠的に発生させてもよい。延長パイプ２４の内部の溶融ガラス３０を冷却をできるだけ抑制する観点からは、延長パイプ２４の広い範囲に気流を当てるよりも、溶融ガラス滴３１が分離する位置である延長パイプ２４の先端部のみに、できるだけ小さい径の気流を当てる方が好ましい。
【００３９】
別の例として、図５に示すように、上下方向（図中の矢印Ｃ方向）に移動するストッパ３３を設け、所定のタイミングで延長パイプ２４と衝突させることによって衝撃を与え、遠心力と、衝撃による衝撃力とによって溶融ガラス滴３１を分離することも効果的である。遠心力に加えて、衝撃力が加わることから、より微小な溶融ガラス滴３１をより安定的に分離することができるという利点がある。また、複数の延長パイプ２４を備えている場合、ストッパを１つの延長パイプ２４と衝突させることで、全ての延長パイプ２４から溶融ガラス滴３１を分離できるという利点もある。
【００４０】
なお、気流による力や衝撃力などの外力を溶融ガラスに加える方法は、延長パイプ２４を備えた回転体２０の場合のみならず、図１〜図３に示した第１の実施形態の回転体２０を用いる場合や、後述の第３の実施形態の回転体２０を用いる場合にも有効な方法である。
【００４１】
〈第３の実施形態〉
図６は、第３の実施形態で用いる回転体２０を模式的に示した断面図である。本実施形態で用いる溶融槽１１やノズル１２は上述の第１の実施形態の場合と同様であるため、図示と説明を省略する。
【００４２】
本実施形態の回転体２０は、貫通孔２２を通過した溶融ガラス３０を、回転軸２３から離れた位置まで伝わらせるための延長ロッド２５を有している。このような延長ロッド２５によって回転体２０から溶融ガラス滴３１が分離する位置の回転軸２３からの距離を大きくすることで、回転体２０の回転速度を極端に大きくすることなく、貫通孔２２を通過した溶融ガラス３０に加わる遠心力をより大きくすることができるため、微小な溶融ガラス滴３１をより安定的に分離することができるという利点がある。延長ロッド２５は水平に設けてもよいし、図６に示すように、水平より下方に傾けて設けてもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１０  ガラスゴブの製造装置
１１  溶融槽
１２  ノズル
１３、１４  ヒータ
２０  回転体
２１  側壁
２２  貫通孔
２３  回転軸
２４  延長パイプ
２５  延長ロッド
３０  溶融ガラス
３１  溶融ガラス滴
３２  気流ノズル
３３  ストッパ
【図１】
2011153041.tif 000003
【図２】
2011153041.tif 000004
【図３】
2011153041.tif 000005
【図４】
2011153041.tif 000006
【図５】
2011153041.tif 000007
【図６】
2011153041.tif 000008