(57)【要約】【課題】無容器浮遊法により均質なガラス材を製造し得る方法を提供する。【解決手段】浮遊させたガラス原料塊１２にレーザー光を照射することによりガラス原料塊１２を加熱融解させて溶融ガラスを得た後に、溶融ガラスを冷却することによりガラス材を得る。レーザー光のスポット径を、ガラス原料塊１２の直径の０．２〜１．２倍とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
浮遊させたガラス原料塊にレーザー光を照射することにより前記ガラス原料塊を加熱融解させて溶融ガラスを得た後に、前記溶融ガラスを冷却することによりガラス材を得るガラス材の製造方法であって、
前記レーザー光のスポット径を、前記ガラス原料塊の直径の０．２〜１．２倍とする、ガラス材の製造方法。
【請求項２】
前記レーザー光のスポットの全体が前記ガラス原料塊の表面に位置するように前記レーザー光を照射する、請求項１に記載のガラス材の製造方法。
【請求項３】
浮遊させたガラス原料塊にレーザー光を照射することにより前記ガラス原料塊を加熱融解させて溶融ガラスを得た後に、前記溶融ガラスを冷却することによりガラス材を得るガラス材の製造装置であって、
前記レーザー光を照射するレーザー光照射装置を備え、
前記レーザー光照射装置は、スポット径の大きさが前記ガラス原料塊の直径の０．２〜１．２倍であるレーザー光を照射する、ガラス材の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス材の製造方法及びガラス材の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ガラス材の製造方法として、無容器浮遊法に関する研究がなされている。例えば、特許文献１には、ガス浮遊炉で浮遊させたＡｌ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、ＺｒＯ２等の金属酸化物を含む原料塊にレーザービームを集光させて加熱溶融した後に、冷却することにより、ガラス化させる方法が記載されている。このように、無容器浮遊法では、容器の壁面との接触に起因する結晶化の進行を抑制できるため、従来の容器を用いた製造方法ではガラス化させることができなかった材料であってもガラス化し得る場合がある。従って、無容器浮遊法は、新規な組成を有するガラス材を製造し得る方法として注目に値すべき方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１０／０７１１４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の無容器浮遊法では、均質なガラス材が得られない場合があるという問題がある。
【０００５】
本発明の主な目的は、無容器浮遊法により均質なガラス材を製造し得る方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るガラス材の製造方法は、浮遊させたガラス原料塊にレーザー光を照射することによりガラス原料塊を加熱融解させて溶融ガラスを得た後に、溶融ガラスを冷却することによりガラス材を得るガラス材の製造方法である。本発明に係るガラス材の製造方法では、レーザー光のスポット径を、ガラス原料塊の直径の０．２〜１．２倍とする。
【０００７】
本発明に係るガラス材の製造方法では、レーザー光のスポットの全体がガラス原料塊の表面に位置するようにレーザー光を照射することが好ましい。
【０００８】
本発明に係るガラス材の製造装置は、浮遊させたガラス原料塊にレーザー光を照射することによりガラス原料塊を加熱融解させて溶融ガラスを得た後に、溶融ガラスを冷却することによりガラス材を得るガラス材の製造装置である。本発明に係るガラス材の製造装置は、レーザー光を照射するレーザー光照射装置を備える。レーザー光照射装置は、スポット径の大きさがガラス原料塊の直径の０．２〜１．２倍であるレーザー光を照射する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、無容器浮遊法により均質なガラス材を製造し得る方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態に係るガラス材の製造装置の模式的断面図である。
【図２】第１の実施形態における成形面の一部分の略図的平面図である。
【図３】第２の実施形態に係るガラス材の製造装置の模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。
【００１２】
また、実施形態等において参照する各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照することとする。また、実施形態等において参照する図面は、模式的に記載されたものである。図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。図面相互間においても、物体の寸法比率等が異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。
【００１３】
（第１の実施形態）
本実施形態では、通常のガラス材をはじめ、例えば、網目形成酸化物を含まないような、容器を用いた溶融法によってはガラス化しない組成を有するガラス材であっても好適に製造し得る方法について説明する。本実施形態の方法によれば、具体的には、例えば、チタン酸バリウム系ガラス材、ランタン−ニオブ複合酸化物系ガラス材、ランタン−ニオブ−アルミニウム複合酸化物系ガラス材、ランタン−ニオブ−タンタル複合酸化物系ガラス材、ランタン−タングステン複合酸化物系ガラス材等を好適に製造し得る。
【００１４】
図１は、第１の実施形態に係るガラス材の製造装置１の模式的断面図である。図１に示されるように、ガラス材の製造装置１は、成形型１０を有する。成形型１０は、成形面１０ａを有する。成形面１０ａは、曲面である。具体的には、成形面１０ａは、球面状である。
【００１５】
成形型１０は、成形面１０ａに開口しているガス噴出孔１０ｂを有する。図２に示されるように、本実施形態では、ガス噴出孔１０ｂが複数設けられている。具体的には、複数のガス噴出孔１０ｂは、成形面１０ａの中心から放射状に配列されている。
【００１６】
なお、成形型１０は、連続気泡を有する多孔質体により構成されていてもよい。その場合、ガス噴出孔１０ｂは、連続気泡により構成される。
【００１７】
ガス噴出孔１０ｂは、ガスボンベなどのガス供給機構１１に接続されている。このガス供給機構１１からガス噴出孔１０ｂを経由して、成形面１０ａにガスが供給される。
【００１８】
ガスの種類は、特に限定されない。ガスは、例えば、空気や酸素であってもよいし、窒素ガスやアルゴンガス、ヘリウムガス等の不活性ガスであってもよい。
【００１９】
製造装置１を用いて、ガラス材を製造するに際しては、まず、ガラス原料塊１２を成形面１０ａ上に配置する。ガラス原料塊１２は、例えば、ガラス材の原料粉末をプレス成形等により一体化したものであってもよい。ガラス原料塊１２は、例えば、ガラス材の原料粉末をプレス成形等により一体化した後に焼結させた焼結体であってもよい。また、ガラス原料塊１２は、例えば、目標ガラス組成と同等の組成を有する結晶の集合体であってもよい。
【００２０】
ガラス原料塊１２の形状は、特に限定されない。ガラス原料塊１２は、例えば、レンズ状、球状、円柱状、多角柱状、直方体状、楕球状等であってもよい。
【００２１】
次に、ガス噴出孔１０ｂからガスを噴出させることにより、ガラス原料塊１２を成形面１０ａ上で浮遊させる。すなわち、ガラス原料塊１２が成形面１０ａに接触していない状態で、ガラス原料塊１２を保持する。その状態で、レーザー光照射装置１３からレーザー光をガラス原料塊１２に照射する。これによりガラス原料塊１２を加熱溶融してガラス化させ、溶融ガラスを得る。その後、溶融ガラスを冷却することにより、ガラス材を得ることができる。ガラス原料塊１２を加熱溶融する工程と、溶融ガラス、さらにはガラス材の温度が少なくとも軟化点以下となるまで冷却する工程とにおいては、少なくともガスの噴出を継続し、ガラス原料塊１２、溶融ガラスまたはガラス材と成形面１０ａとが接触することを抑制することが好ましい。
【００２２】
通常、レーザー光を照射することによりガラス原料塊を加熱する場合は、特許文献１にも記載されているように、高い加熱効率を得るために、レーザー光をガラス原料塊の表面の一点に集光させる。しかしながら、本発明者等は、鋭意研究した結果、レーザー光をガラス原料塊の表面の一点に集光させた場合、均質なガラス材が得難いことを見出した。その理由としては、定かではないが、レーザー光をガラス原料塊の表面の一点に集光させた場合、レーザーが集光した部分の温度が高くなりすぎ、アブレーション等が生じた結果、ガラス材中に結晶や脈理が生じることが考えられる。
【００２３】
そこで、本実施形態では、レーザー光のスポット径を、ガラス原料塊１２の直径の０．２〜１．２倍としている。このように、あえてレーザー光をガラス原料塊１２の表面の一点に集光させずに、レーザー光のガラス原料塊１２の表面におけるスポット径を大きくすることにより、アブレーション等を抑制できる。従って、均質なガラス材を製造し得る。
【００２４】
より均質なガラス材を得る観点からは、レーザー光のスポット径は、ガラス原料塊１２の直径の０．４〜１．１倍であることが好ましく、０．５〜１倍であることがより好ましい。
【００２５】
なお、ガラス原料塊１２の平面視形状が円形である必要は必ずしもない。ガラス原料塊１２の平面視形状が円形でない場合は、ガラス原料塊１２の直径は、ガラス原料塊１２の平均等価直径となる。
【００２６】
レーザー光のスポットの全体がガラス原料塊１２に位置するように、レーザー光を照射することが好ましい。そうすることにより、レーザー光が成形型１０に照射され、成形型１０の温度が上昇することを抑制することができる。成形型１０の温度が低く保たれるため、冷却工程における溶融ガラスの冷却速度を高めることができる。従って、網目形成酸化物を含まないような、容器を用いた溶融法によってはガラス化しない組成を有するガラス材をより好適に製造し得る。
【００２７】
以下、本発明の好ましい実施形態の他の例について説明する。以下の説明において、上記第１の実施形態と実質的に共通の機能を有する部材を共通の符号で参照し、説明を省略する。
【００２８】
（第２の実施形態）
図３は、第２の実施形態に係るガラス材の製造装置２の模式的断面図である。
【００２９】
第１の実施形態では、複数のガス噴出孔１０ｂが成形面１０ａに開口している例について説明した。但し、本発明は、この構成に限定されない。例えば、図３に示されるガラス材の製造装置２のように、成形面１０ａの中央に開口しているひとつのガス噴出孔１０ｂが設けられていてもよい。この場合であっても、第１の実施形態と同様に、レーザー光のスポット径を上記の通り規制することにより、均質なガラス材を安定して製造し得る。
【符号の説明】
【００３０】
１，２：ガラス材の製造装置
１０：成形型
１０ａ：成形面
１０ｂ：ガス噴出孔
１１：ガス供給機構
１２：ガラス原料塊
１３：レーザー光照射装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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