(57)【要約】【課題】本発明は光学レンズなどの成形に用いられるガラス球の製造方法に関するもので、ガラス球の生産性を高める製造方法を提供するものである。【解決手段】溶融ガラス２を滴下するガラス球の製造方法において、特に、ルツボ１内の溶融ガラス２の温度がノズル３から注出されるガラス滴７の温度より高くなるように、溶融温度制御手段８と滴温度制御手段９を制御することで、脈理を除去するルツボ内においては溶融ガラスの粘度が低く気泡の排除ができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラスを溶融するルツボと、このルツボ内で溶融された溶融ガラスの温度を制御する溶融温度制御手段と、前記ルツボ内に挿入されて前記溶融ガラスを攪拌する攪拌部と、前記ルツボの下部に取り付けられて前記溶融ガラスを滴下するノズルと、このノズルの先端に注出される前記溶融ガラスのガラス滴の温度を制御する滴温度制御手段とを備え、前記ルツボ内に位置する溶融ガラスの温度が前記ノズルの先端に注出されるガラス滴の温度より高くなるように、前記溶融温度制御手段と前記滴温度制御手段を制御することを特徴としたガラス球の製造方法。
【請求項２】
ルツボ内の溶融ガラスに対して注出圧力を付加する圧力制御手段を設け、前記溶融ガラスを強制的にノズルから滴下することを特徴とした請求項１に記載のガラス球の製造方法。
【請求項３】
ルツボにガラス滴の滴下に伴う溶融ガラスの減少分を補給するガラス供給手段を設け、前記ルツボ内の溶融ガラスの液位を保ち、ノズルから滴下する前記ガラス滴の滴下間隔を一定とすることを特徴とする請求項１に記載のガラス球の製造方法。
【請求項４】
ルツボ内の溶融ガラスに対して注出圧力を付加する圧力制御手段を設け、前記溶融ガラスを強制的にノズルから滴下するとともに、前記ルツボに溶融ガラスを補給するガラス供給手段を設け、前記ルツボ内の溶融ガラスの液位を保ち、前記ノズルから滴下するガラス滴の滴下間隔を一定とすることを特徴とする請求項１に記載のガラス球の製造方法。
【請求項５】
ルツボとノズルとの間に熱伝導抑制手段を設け、ガラス滴より高温な溶融ガラスからの熱伝導を抑制することを特徴とした請求項１に記載のガラス球の製造方法。
【請求項６】
熱伝導抑制手段はルツボの下端部分の径より細く、ノズルの上端部分より径を太く設定することを特徴とした請求項５に記載のガラス球の製造方法。
【請求項７】
ガラス供給手段は、ガラスを溶融する溶融部と、この溶融ガラスをルツボ内に導く導入部とからなり、前記導入部内の溶融ガラス温度と前記ルツボ内の溶融ガラス温度とが略一致するように温度制御することを特徴とした請求項４に記載のガラス球の製造方法。
【請求項８】
ルツボ内における溶融ガラスの液位を導入部内における溶融ガラスの液位より高くなるように設定することを特徴とする請求項７に記載のガラス球の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学レンズなどの成形に用いられるガラス球の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガラス球を滴下によって成形する方法としては、図３に示すようにルツボ１内にガラス材料を挿入加熱し、この溶融ガラス２をルツボ１下部に設けられたノズル３からガラス滴７として落下させる方法が知られている。
【０００３】
従来、このような滴下方法においては、ルツボ１内の溶融ガラス２に温度ムラが生じないようノズル３とルツボ１の全体を一定の温度に保つように加熱ヒータ４を作動させるとともに、溶融ガラス２に脈理の発生を抑制するため、先端部分に羽を設けた攪拌部５をルツボ１の内部にて回転させることで、一定温度に保たれた溶融ガラス２を攪拌していた。
【０００４】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−３４５４５４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そして、このような滴下方法においてはノズル３からのガラス滴の離型性を高める必要性があり、これを実現するためにガラスとの離型性の高い金をノズル３の素材として含有させている。
【０００７】
しかしながら、ルツボ１の下部に設けられるノズル３の素材に金を含有させることで、ノズル３の温度を金の融点である１０６４℃以下に設定しなければならず、この温度制約によりルツボ１内の溶融ガラス２の温度が制約を受けることとなる。
【０００８】
すなわち、ノズル３に含まれる金による温度制約は溶融ガラス２の温度を制約し、ひいては溶融ガラス２の粘度を制約することとなる。つまりルツボ１内の溶融ガラス２の温度を高めその粘度を十分に低くすることができず、結果としてルツボ１内の溶融ガラス２における脈理を除去する工程において、溶融ガラス２を攪拌部５で攪拌する際に生じる気泡を十分に排除することが困難なものとなりガラス球の歩留まりが低下するという問題があった。
【０００９】
そこで、本発明はこのような問題を解決しガラス球の生産性を高める製造方法を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために本発明の請求項１に記載の発明は、溶融ガラスを滴下するガラス球の製造方法において特にルツボ内の溶融ガラスの温度がノズルから注出されるガラス滴の温度より高くなるように、溶融温度制御手段と滴温度制御手段を制御することで、脈理を除去するルツボ内においては溶融ガラスの粘度が低く気泡の排除ができるとともに、ノズル下端に生じるガラス滴の温度はノズルの素材にまつわる温度制約を満たす所望の温度に設定できるので、気泡の残留に伴うガラス球の歩留まり低下を抑制できる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、特に、ルツボ内の溶融ガラスに対して注出圧力を付加する圧力制御手段を設け、前記溶融ガラスを強制的にノズルから滴下させることで、ガラス滴の滴下間隔を一定とすることができ、すなわちルツボ内で高温に設定された溶融ガラスが一定の時間において滴温度制御手段によって冷まされるようになり、ノズル下端部分におけるガラス滴の温度を安定化させることができるのである。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、特に、ルツボに溶融ガラスを補給するガラス供給手段を設け、前記ルツボ内の溶融ガラスの液位を保ち、ノズルから滴下するガラス滴の滴下間隔を一定とするものである。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、特に、ルツボ内の溶融ガラスに対して圧力を付加する圧力制御手段を設け、前記溶融ガラスを強制的にノズルから滴下させるとともに、溶融ガラスを補給するガラス供給手段を設け、前記ルツボ内の溶融ガラスの液位を保ち、ノズルから滴下するガラス滴の滴下間隔を一定とすることで、請求項２の作用に加え請求項３の作用を併せ持つこととなりより一層の生産性を向上させることができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、特に、ルツボとノズルとの間に抑制手段を設け、ガラス滴より高温な溶融ガラスからの熱伝導を抑制することで、高温に設定された溶融ガラスからの熱がノズル下端に生じるガラス滴に伝わることを抑制でき、より生産性を高めることができる。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、特に、抑制手段はルツボの下端部分の径より細く、ノズルの上端部分より径を太く設定することで、容易に抑制手段を形成することができる。
【００１６】
請求項７に記載の発明は、特に、ガラス供給手段は、ガラスを溶融する溶融部と、この溶融ガラスをルツボ内に導く導入部とから構成し、導入部内の溶融ガラス温度と前記ルツボ内の溶融ガラス温度とが略一致するように温度制御することで、ルツボ内における気泡の発生を抑制することができる。
【００１７】
請求項８に記載の発明は、特に、ルツボ内における溶融ガラスの液位を導入部内における溶融ガラスの液位より高くなるように設定することで、溶融部へのガラス素材の挿入の際に生じる装置への衝撃を緩和することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図を用いて説明する。なお、上述した従来の技術と同様の構成のものについては同じ番号を付し説明するものとする。
【００１９】
図１はカメラや光ピックアップ用の光学レンズを成形する際に予め用意するガラス球の製造装置である。
【００２０】
この製造装置の基本的な構成は、バッチ式電気炉６内に白金からなるルツボ１を配置し、このルツボ１の内部にてガラス素材を溶融させるとともに、この溶融ガラス２に脈理が生じないよう先端に攪拌用の羽５ａが設けられた攪拌部５を溶融ガラス２内に挿入し回転させながら溶融ガラス２を攪拌し、均質に攪拌された溶融ガラス２をルツボ１の下部に設けられたノズル３からガラス滴７として滴下する構成としている。
【００２１】
そして、この製造装置のバッチ式電気炉６においては、ルツボ１内に位置する溶融ガラス２の温度を制御する溶融温度制御手段である上部温度ヒータ８がルツボ１の側方に設けられ、ノズル３の下端に注出されたガラス滴７の温度を制御する滴温度制御手段である下部温度ヒータ９がノズル３の側方に設けられており、上部温度ヒータ８と下部温度ヒータ９はそれぞれ独立して温度制御できる構造としている。
【００２２】
このようにルツボ１内に位置する溶融ガラス２の温度とノズル３の下端に位置するガラス滴７とを別々に温度制御することで、ノズル３部分における温度を上述したノズル３の素材に起因する温度制限の範囲内で設定し、脈理を抑制するルツボ１内においては溶融ガラス２の粘度が十分に低いものとなるまで温度を上昇できるので、結果として、脈理を除去する工程において溶融ガラス２の粘度を低く設定することが可能となり、脈理を除去する攪拌部５の回転に伴う気泡の残留を抑制できるとともに、ノズル３下端に生じるガラス滴７の温度はノズル３の素材にまつわる温度制約を満たす所望の温度に設定できるので、気泡の残留に伴うガラス球の歩留まり低下を抑制できるのである。
【００２３】
具体的には、ガラス転移点が５０９℃であるＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−ＢａＯ−ＣａＯ系ガラスをルツボ１内に入れ、溶融温度制御手段である上部温度ヒータ８の温度を溶融ガラス２の温度が１２００℃となるように設定し、滴温度制御手段の下部温度ヒータ９をノズル３の温度が金の融点より低い１０５０℃となるように設定することで、ルツボ１内の溶融ガラス２の粘度を気泡の除去に適するとされている３０ポアズ以下に保つことができ、脈理の除去により発生する気泡を効率よく除去できるとともに、ノズル３の先端とガラス滴７との離型性も保てる結果を得ることができた。
【００２４】
また、この製造装置においては、ルツボ１内に溜められた溶融ガラス２に対して、溶融ガラス２をノズル３から強制的に注出させる注出圧力を付加するために、ルツボ１の開口端部分に金属蓋１０を設けルツボ１内における溶融ガラス２の液面より上側部分を密閉するとともに、この金属蓋１０にエアー供給配管およびエアー圧力制御機構からなる圧力制御手段１１を設けてこの部分におけるルツボ１内の圧力を制御する構成としている。
【００２５】
これは、ルツボ１内の溶融ガラス２に対して注出圧力を付加する圧力制御手段１１を設けることで、溶融ガラス２を強制的にノズル３から滴下させるとともに、ガラス滴７の注出圧力を一定に保つことが可能となり、結果としてガラス滴７の滴下間隔を一定とすることができ、すなわちルツボ１内で高温に設定された溶融ガラス２が一定の時間において滴温度制御手段である下部温度ヒータ９によって冷まされるようになり、ノズル３下端部分におけるガラス滴７の温度を安定化させることができるのである。
【００２６】
この圧力制御手段１１の具体的な構成は、バッチ式電気炉６の下部に滴下間隔を検出するための滴下間隔検出器１３を配置し、この検出結果を基に滴下間隔を一定にするための圧力制御機構を適宜調整すればよいのである。
【００２７】
なお、金属蓋１０とルツボ１の接触個所にはオーリング１４が設けられてルツボ１内を密閉しており、また金属蓋１０における攪拌部５の挿入個所にはシール材１６が設けられ内部からのエアー漏れを防止している。
【００２８】
さらに、この製造装置にはガラス滴７の滴下に伴うルツボ１内の溶融ガラス２の減少によるノズル３への注出圧力の低下を補うために、ルツボ１に溶融ガラス２を補給するガラス供給手段１７を設けており、ルツボ１内の溶融ガラス２の液位を常時一定に保つことが可能となり、ノズル３から滴下するガラス滴７の滴下間隔を安定させることで、ノズル３下端部分におけるガラス滴７の温度をより高度に安定化させているのである。
【００２９】
なお、このルツボ１内の液位の調節にあたっては、上述した滴下間隔検出器１３を用いて滴下したガラス滴７の数をカウントし、このカウント数からルツボ１内の溶融ガラス２の減少分を算出し、このデータを基にガラス供給手段１７にフィードバックしガラスの補給制御をすればよいのである。
【００３０】
また、ルツボ１内の溶融ガラス２の温度とノズル３の先端に注出されるガラス滴７の温度の制御をより独立して行うためには、ルツボ１とノズル３との間に溶融ガラス２による熱伝導を抑制する熱伝導抑制手段１８を設けることが望ましく、具体的にはルツボ１内において脈理を除去するために攪拌部５を回動させている部分とその下方に位置するルツボ１の下端部分とに分けて、回動部分とノズル３との間に位置する下端部分に対してはその側方にはヒータを配置せず強制的な温度制御を行わない区間としこの区間を熱伝導抑制手段１８とするもので、さらにはこの熱伝導抑制手段１８となる下端部分の径を攪拌部５の回動部分の径より細く、ノズル３の上端部分より径を太く設定することで、熱伝導の抑制効果を高めることができるのである。
【００３１】
また、溶融部からルツボ１内に供給される溶融ガラス２についてみれば、図２に示すようにガラス供給手段１７は供給するガラス素材１９を挿入しそのガラス素材１９を溶融する溶融部１７ａと、この溶融部１７ａにより溶融された溶融ガラス２０をルツボ１内に導く導入部１７ｂとから形成されており、この導入部１７ｂ内に位置する溶融ガラス２０の温度をルツボ１内の溶融ガラス２の温度と一致させることで、さらにルツボ１内における気泡の発生が抑制できるのである。
【００３２】
これは、ルツボ１内の溶融ガラス２の温度と導入部１７ｂ内の溶融ガラス２０の温度に差があれば、溶融ガラス２０がルツボ１内に流れ込みその内部の溶融ガラス２と混ざる際にその温度差により溶融ガラス２或いは２０に内在するガス成分が膨張し気泡となりルツボ１内に現れてしまうのであるが、この温度差を極力抑えることで、気泡の発生を抑制できるからである。
【００３３】
また、ルツボ１内の溶融ガラス２の液位２ａを導入部１７ｂ内の溶融ガラス２０の液位２０ａより高くなるように設定することで、溶融ガラス２０が溶融部１７ａ内にまで入り込むこととなり、これにより溶融部１７ａにガラス素材１９を挿入する際に溶融ガラス２０がクッションとなりガラス素材１９の挿入に伴う溶融部１７ａの底部や導入部１７ｂへの衝撃を緩和することができ、結果として装置の破損を低減することができるのである。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、溶融ガラスを滴下するガラス球の製造方法において特にルツボ内の溶融ガラスの温度がノズルから注出されるガラス滴の温度より高くなるように、溶融温度制御手段と滴温度制御手段を制御することで、脈理を除去するルツボ内においては溶融ガラスの粘度が低く気泡の排除ができるとともに、ノズル下端に生じるガラス滴の温度はノズルの素材にまつわる温度制約を満たす所望の温度に設定できるので、気泡の残留に伴うガラス球の歩留まり低下を抑制でき、ガラス球の生産性を高めることができるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態におけるガラス球の製造装置を示す構成図
【図２】本発明の他の実施の形態におけるガラス球の製造装置を示す構成図
【図３】従来のガラス球の製造装置を示す構成図
【符号の説明】
１  ルツボ
２  溶融ガラス
３  ノズル
５  攪拌部
７  ガラス滴
８  上部温度ヒータ（溶融温度制御手段）
９  下部温度ヒータ（滴温度制御手段）
１１  圧力制御手段
１７  ガラス供給手段
１８  熱伝導抑制手段
【図１】
2004203723.tif 000003
【図２】
2004203723.tif 000004
【図３】
2004203723.tif 000005