(57)【要約】【課題】  耐熱性支持体へのガラス塊のくっつき傾向が減じられること、及び生成されたガラス球状体あるいは球面体の表面品質が向上されることを特徴とする光学的球状体あるいは球面体の製造方法を提供する。【解決手段】  ａ）多孔性材料から成る耐熱性支持体（３）中の受け器（２）をガラス塊（１）で満たし、  ｂ）ガス流（４）が前記支持体（３）を通って重力が作用する方向と反対の方向（１４）へ通過するように前記耐熱性支持体（３）中へガスを導き、  ｃ）前記ガラス塊（１）が約１０６ポアズの粘度になる温度まで前記耐熱性支持体（３）を加熱し、  ｄ）前記支持体（３）を前記温度に所定時間維持し、及び  ｅ）前記支持体（３）を通して前記ガス流（４）を与え続けながら前記支持体（３）を室温まで冷やす、ことから構成される光学的球状体あるいは球面体の製造方法。【選択図】  図１
2004238279.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）多孔性材料から成る耐熱性支持体（３）中の受け器（２）をガラス塊（１）で満たし、
ｂ）ガス流（４）が前記支持体（３）を通って重力が作用する方向と反対の方向（１４）へ通過するように前記耐熱性支持体（３）中へガスを導き、
ｃ）前記ガラス塊（１）が約１０６ポアズの粘度になる温度まで前記耐熱性支持体（３）を加熱し、
ｄ）前記支持体（３）を前記温度に所定時間維持し、及び
ｅ）前記支持体（３）を通して前記ガス流（４）を与え続けながら前記支持体（３）を室温まで冷やす、ことから構成される光学的球状体あるいは球面体の製造方法。
【請求項２】
前記耐熱性支持体（３）が多孔性黒鉛から成ることを特徴とする請求項１項記載の方法。
【請求項３】
前記多孔性材料から成る前記耐熱性支持体（３）の多孔度が１０％ないし４０％の範囲内であることを特徴とする請求項１項記載の方法。
【請求項４】
前記多孔性材料から成る前記耐熱性支持体（３）が約２０μｍまでの範囲内の孔径を有する孔を複数備えることを特徴とする請求項１項記載の方法。
【請求項５】
前記受け器（２）が製造されるべき前記球状体あるいは球面体の形状に適合し、対応し、あるいはぴったり合う形状を有することを特徴とする請求項１項記載の方法。
【請求項６】
前記受け器（２）が前記支持体（３）の表面（５）中にある袋状のホールあるいは空洞であることを特徴とする請求項１項記載の方法。
【請求項７】
光学的球状体あるいは球面体の製造方法において用いられる支持体（３）であって、この支持体（３）は、支持体の表面（５）に複数の容器を有していてこれらの容器はガラス塊（１）を保持するように形成されており、そして前記表面（５）は容器（２）の近傍を除いてガス不透過性である支持体。
【請求項８】
前記表面（５）にはコーティング（Ｃ）が施されて、前記受け器（２）の近傍の前記表面（５）が前記ガスに対して不透過性に形成されていることを特徴とする請求項７項記載の支持体。
【請求項９】
前記表面（５）中の複数の孔を機械的に目詰まりさせることによって、前記表面（５）が受け器（２）の近傍において前記ガスに対して不透過性に形成されていることを特徴とする請求項７項記載の支持体。
【請求項１０】
前記多孔性材料が多孔性黒鉛であることを特徴とする請求項７項記載の支持体。
【請求項１１】
前記多孔性材料が１０％ないし４０％の範囲内の多孔度を有し、及び約２０μｍまでの範囲内の孔径を有する孔が設けられていることを特徴とする請求項７項記載の支持体。
【請求項１２】
前記受け器（２）が製造されるべき球状体あるいは球面体の形状に適合し、あるいは対応する形状を有する袋状のホールであることを特徴とする請求項７項記載の支持体。
【請求項１３】
多孔性材料から成り、複数の受け器（２）が支持体中に設けられ、ガス流（４）が重力の作用する方向と反対の方向（１４）へその支持体の中を通って通過する当該支持体（３）と、
受け器中に入れられたガラス塊（１）が溶融する温度まで前記支持体を加熱し、及び前記支持体（３）をその温度に維持する加熱装置（１２）から構成される、光学的球状体あるいは球面体の製造方法を実施するための装置。
【請求項１４】
前記受け器（２）が前記支持体（３）の表面（５）中に設けられ、前記表面（５）が前記受け器（２）の近傍を除いてガス不透過性に形成されていることを特徴とする請求項１３項記載の装置。
【請求項１５】
前記表面（５）へコーティング（５）を施して前記受け器（２）の近傍において前記表面（５）が前記ガスに対して不透過性に形成されていることを特徴とする請求項１４項記載の装置。
【請求項１６】
前記表面（５）中に設けられた複数の孔を機械的に目詰まりさせることによって前記受け器（２）の近傍を除いて前記表面（５）が前記ガスに対して不透過性に形成されていることを特徴とする請求項１４項記載の支持体。
【請求項１７】
前記多孔性材料が多孔性黒鉛であることを特徴とする請求項１３項記載の支持体。
【請求項１８】
前記多孔性材料が１０％から４０％の範囲内の多孔度を有し、前記表面（５）には孔径が約２０μｍまでの範囲内である複数の孔が備えられていることを特徴とする請求項１４項記載の支持体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学的球状体あるいは球面体の製造方法及び本方法の実施装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の方法は原理的にはＪＰ１１−１９９２５０Ａにより公知である。この方法では、好ましくは円筒形状をしたガラス塊が耐熱性の支持体中に設けられた受け器中に入れられ加熱される。前記円筒形状のガラス塊から表面張力作用によって球状体が形成される。このガラス塊はこの段階では振動状態にある前記受け器中に保持されている。このようにして形成された前記ガラス塊は、例えば遠距離通信やＣＤプレーヤーにおける光学レンズとして機能するものである。
【０００３】
前記ガラス塊の加熱中に、該ガラス塊と前記耐熱性支持体との接触部分において精密な温度誘導中に望ましくない影響が生ずる可能性がある。前記ガラス塊が一定の粘性を持っている場合、前記受け器の壁部へガラスがくっつき、さらに深刻な場合は接着する可能性がある。このようにして障害あるいは欠陥表面をもって生成された球状体は例外なくもはや使用できないものである。使用するとしても、せいぜい光学系を通って移動する光線の通路にこれらの障害あるいは欠陥面が配列されないように球状体を配列するだけである。但しこのような配列を行うことは多大な作業と経費を費やしてのみ可能なことである。前記支持体の素材へガラスが接着した場合事態はさらに深刻である。このような支持体は交換が必要となり、さらに多額のコストの追加を要する。
【０００４】
ＪＰ８−２７７１３３には球状体の製造方法がさらに開示されている。この方法では、受け器内面へ溶融ガラス塊が接触しないように小さなホールを通して下側からガスを受け器中へ導きながらトランペット形状をした開口部をもつ受け器中へ溶融ガラス塊が入れられる。このガラス塊を徐々に回転させることにより球状体が生成される。まず第一に、前記支持体中へ直径の小さな通路を形成するには多大な労力と費用を要するため、前記ガスが通過し導かれる通路の直径は少なくとも３００μｍなければならない。この公知の方法においては、前記溶融ガラス塊表面に温度の不均一が生ずる。そのため、前記ガス流へ直接曝されるガラス塊の表面部分は球状体面の対向部分よりも幾分温度が低くなっている。これにより球状体に内部応力がもたらされ付加的な形状変化が起こされ、これらが合わさって光学的収差を来たす。球状体の内部応力は一般的に費用の掛かる前記ガス流の調節によって回避することが可能ではある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、第一に耐熱性支持体へのガラス塊のくっつき傾向が減じられること、第二に生成されたガラス球状体あるいは球面体の表面品質が向上されることを特徴とする光学的球状体あるいは球面体の製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
本発明はさらに上記方法の実施に要する装置を提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の目的は、特許請求の範囲の方法発明に関する主独立請求項において請求されている方法、及び装置発明に関する主請求項において請求されている装置によって達成される。本発明の好ましい実施態様は特許請求の範囲の従属請求項において請求されている。
【０００８】
本発明に係る前記方法は、
多孔性材料から成る耐熱性支持体中の受け器をガラス塊で満たし、
ガス流が重力の作用する方向と反対方向へ前記支持体を通って流れるように前記支持体中へガスを導き、
前記ガラス塊の粘度が約１０６ポアズになる温度まで前記支持体を加熱し、
前記支持体を所定時間前記温度に保持し、及び
次いで前記支持体中へガスを導き続けながら前記支持体を所定時間室温まで冷やすことから構成される。
【０００９】
ガス床支持あるいはガスフィルム浮揚の原理が採用されている。しかしながら、耐熱性支持体として多孔性材料を用いるためには支持体中の受け器の形状とガラス塊がよく一致していることが必要である。基本的に、ガスが流れ出す平坦な多孔性表面上の球状体あるいは球面体を浮揚させることはできない。
しかし驚くことに、本発明の場合においては、支持体中の受け器へ入れられたガラス塊が必ずしも該受け器の形状に対応する形状を備えていなくても浮揚を行えることが見出された。
例えば、各受け器がガラス塊を保持するように、ガラス塊を本方法の実施前に支持体上へ散乱させ、ワイパーあるいはスキージ等の器具を用いて分散させる。前記受け器のサイズは、ワイパーあるいはスキージを用いてガラス塊を分散させた後に1個のみのガラス塊が各受け器を占有するような大きさに選択されることが好ましい。前記支持体には２，０００ないし４，０００個の受け器を備えることが可能である。各受け器はその中にあるガラス塊が１０６ポアズまでの範囲の粘度を有するようになるまで加熱される。そして支持体及びガラス塊はその温度に保持される。かかる温度保持期間中に、任意の形状をしたガラス塊から表面張力特性によって球状体あるいは球面体が生成される。その後ガス流を維持しながら支持体は室温まで冷やされる。
【００１０】
上記の方法は一般的に１ｍｍに満たない小さな球状体あるいは球面体を生成する場合のみ実施が可能である。その理由は、表面張力作用によって溶融ガラス塊から自発的に生成される球状体あるいは球面体の大きさはこの範囲程度だからである。これは静水圧と大きな表面湾曲の存在との関連において大きな表面張力が関係しているためである。
【００１１】
前記支持体の材料としては多孔性の黒鉛が好適である。材料の選択は勿論これに限定されない。
前記支持体の多孔度は１０％から４０％の範囲内であり、孔径は２０μｍまでの範囲内であることが好ましい。従ってこの孔径は、前述したＪＰ８−２７７１３３の場合の３００μｍ以上というホール径とはまったく異なる範囲のものである。本発明に係る方法においては、ガスは多孔性支持体中を通過してその当初の室温から熱交換の原理によって支持体の温度まで熱せられるので、ガラス塊中において前述した温度の不均一は生じない。しかしながら、予め焼き入れしたガラスを用いることも可能である。前記孔からのガス流は、ガラス塊と支持体間の接触は完全に回避されるようなものである。この利点は、球状体あるいは球面体がそれらいずれの部分にも障害あるいは欠陥がないので、ＪＰ１１−１９９２５０Ａに関連して言及したような球状体の配列方法に工夫する必要がない。
【００１２】
本発明の特に好ましい実施態様では、支持体中の受け器の形状が製造されるべき球状体あるいは球面体の形状へ適合あるいは合わされる。つまり支持体中に形成された受け器は既に半球面に形状化されているのである。これにより浮揚特性が向上されるので、本発明方法によって直径が２ｍｍまでの球状体あるいは球面体を生成することが可能となるのである。
【００１３】
本発明の別の実施態様では、支持体中の受け器は袋状のホールあるいは空洞になっている。かかる構成の利点は、受け器を備える支持体の製造にあまりコストが掛からないことである。さらに、前記袋状のホールあるいは空洞の円錐形状の端部が球状体あるいは球面体を中心に集める働きをすることも利点である。
【００１４】
本発明に係る装置には、受け器の近傍を除く支持体表面がガス不透過性になるように形成された、本発明方法を実施するための支持体が含まれている。前記支持体表面は、ガスが受け器の部分のみにおいて実際に支持体を通って通過するように加工あるいは被覆されている。かかる表面処理は、例えば焼結金属板の場合、機械的研磨器具を用いて表面孔を機械加工あるいは目詰まりさせることによって行われる。前記不透過層は受け器の位置でのみ中断されているため、ガスが受け器中へのみ通過し、関係する部位へは通過しないことが確約される。このような特徴によりガスの消費は明らかに減じられる。
【００１５】
従って、前記方法を実施するための本発明に係る装置は、
複数の受け器が内設され、その中を通して重力が作用する方向と反対の方向へガスを導く多孔性材料から成る支持体と、
受け器中のガラス塊が溶融する温度に支持体を加熱し及び維持する加熱装置を備えて構成されている。
かかる比較的単純な構成要素から成る最小限の構造によって本発明方法の実施が可能とされている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の目的、特徴及び効果について、添付の図面を参照して以下に記載した好ましい実施態様によってさらに詳細に説明する。
図面ではいくつかの別の実施態様が示されているが同一部分には同一の符号が付されている。
【００１７】
図１には耐熱性の多孔性支持体３が模式断面図で示されている。支持体表面には複数の受け器２が組み込まれるか、あるいは形成されている。これらの受け器２はガラス塊１で満たされている。かかるガラス塊の充填は、例えばワイパーブレードまたはスキージ、あるいは他の器具を用いて行うことが可能である。
【００１８】
例えばＮ２等のガス流４が前記多孔性支持体３中を矢印１４で示された重力が作用する方向と反対の方向へと通過する。次いで本発明装置はガラス塊が溶融し１０６ポアズ付近の粘度となる温度まで加熱される。表面張力作用が働いて、前記ガラス塊１は自動的に球状体あるいは球面体に形成される。前記ガス流４によって起こされる浮揚によって前記受け器の底部及び側壁におけるのいかなる接触も回避される。前記球状体あるいは球面体が生成されたならば、本発明装置は再び室温まで冷却される。
【００１９】
図２に示した実施態様は受け器２の形状が異なることから図１の実施態様とは異なるものである。受け器２は袋状のホールあるいは空洞に形成されている。この構成の利点は支持体３の製造が幾分安価になることである。また、図２に示した実施態様における空洞の円錐形状の端部Ｅが中にあるガラス塊１を中心に集める働きをすることも利点である。
【００２０】
図３には、受け器の形状が異なることで図１及び図２の実施態様とも異なる別の実施態様が示されている。図３に示す実施態様の受け器２は製造されるべき球状体の形状に適合している。かかる構成とすることにより浮揚性が向上するため、直径が２μｍまでの球状体を本発明方法によって製造することが可能となる。
【００２１】
図４には、図３の実施態様と同様に、受け器２が製造されるべき球状体あるいは球面体の形状に適合し、ぴったり合い、あるいは対応しているさらに別の付加的実施態様が示されている。しかしながらこの実施態様では、支持体表面は受け器２が容器状をなしている位置でのみガス透過性である。他の位置においては、前記表面５にはガス不透過性であるコーティングＣが施されている。この態様に代えて、表面５を機械加工して該表面５上の孔を塞ぐかあるいは目詰まりさせることも可能である。これはガス流４が受け器２の近傍においてのみ支持体３から流出できることを意味している。かかる構成によって、極めて有利な方式でガス消費がかなりの量まで低減される。
【００２２】
例えば図２及び図４に示した装置の実施態様には、加熱装置を備えることが有利である。
【００２３】
本発明は粘性ガラスから光学的球状体あるいは球面体を製造する方法及び装置に具現化して説明してきたが、本発明の趣旨から逸脱することなく本発明へ種々の変形及び変更を加えることが可能であるので、本発明範囲を上記記載へ限定することを意図するものではない。
詳しい検討を要せずとも、上記記載は本発明の要旨を十分に開示するものであるので、他者は現状の技術を利用し、従来技術に基づいて、本発明の全般的なあるいは特有な態様の不可欠な特徴を正当に構成している特徴を漏らすことなく種々用途へ容易に適合させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明方法を実施するための本発明装置の第一の実施態様に係るガラス塊受け器を備えるガス透過性支持体の模式断面図である。
【図２】本発明の別の実施態様に係るガラス塊受け器を備えるガス透過性支持体の模式断面図である。
【図３】本発明のさらに別の実施態様に係るガラス塊受け器を備えるガス透過性支持体の模式断面図である。
【図４】本発明方法を実施するための本発明装置の特に好ましい実施態様に係るガラス塊受け器を備えるガス透過性支持体の模式断面図である。
【図１】
2004238279.tif 000003
【図２】
2004238279.tif 000004
【図３】
2004238279.tif 000005
【図４】
2004238279.tif 000006