[发明专利]熔融物流出喷嘴

说明书

技术领域

本发明涉及一种熔融物流出喷嘴，其用于使熔融玻璃等熔融物流出而形 成球状、椭球状或扁平球状等大致呈球状的成形体。本发明尤其优选涉及一 种用来使微小的球状颗粒成形的熔融物流出喷嘴，此微小的球状颗粒用作通 过精密压制而获得光学元件的预成形件材料、或者半导体装置等中的微型焊 接(Micro-soldering)所使用的焊球等微细金属球，所述光学元件包括DVD (Digital Versatile Disc，数字通用光盘)、CD(Compact Disc，光盘)、光 磁盘(MO，Magneto-optical Disc)等的光学读取透镜、附带相机的手机用 透镜、光通信用透镜或者用于光学设备等的透镜或棱镜等。

背景技术

近年来，随着微工程学(Micro Engineering)的发展，业界正在开发用 于设计、制造由微透镜等微小光学元件构成的微型光学系统的技术。特别是 从开始研究光通信系统的实际应用起，便开始广泛地采用微透镜作为DVD、 CD、光磁盘(MO)等的光学读取透镜、用于附带相机的手机的透镜、光通 信用透镜或用于光学设备等的透镜或棱镜等光学元件、光纤或半导体激光器 的成像元件，从而使得微透镜得到实际应用。

另一方面，随着光盘及DVD的普及，对于用于光盘及DVD的读取器 (pick up)的透镜、或用于摄影机的透镜等而言，虽然这些透镜的外径较小， 但也要求这些透镜具有高精度的光学性能。

为了由玻璃加工出所述产品，之前例如是通过研磨来直接对玻璃进行球 面加工等的，但成本高且加工时间也长。

而且，在非常多的领域中，对于要求窄粒度分布及高真球度的微细金属 球的需求正在提高，例如半导体装置等中所进行的微型焊接用的焊球、用于 微电机等的微细滚珠轴承用的滚珠等。

因此，业界研究出了高精度且低成本地大量生产玻璃制的所述元件或微 小金属球的方法(例如专利文献1)。

在专利文献1所揭示的方法中，是一边对熔融玻璃施加振动，一边通过 管口(orifice)将熔融玻璃排出到空气中，形成玻璃滴，并使此玻璃滴一边 滴落一边凝固，从而制造出微小的球状颗粒。在制造此种微小的球状颗粒的 过程中，一般当使坩埚内的玻璃熔融而澄清时，在熔融玻璃的流出管的内部 或喷嘴前端的内部先使玻璃固化，在开始成形球状颗粒时将流出管升温，利 用燃烧器等对在喷嘴前端的内部固化的玻璃进行加热，以使熔融玻璃开始流 出。然而，当熔融玻璃开始流出时玻璃会在喷嘴的外表面润湿上升，有时会 在喷嘴的前端形成团状。在此种状态下，无法使熔融玻璃作为固定流量且固 定形状的玻璃流流出，从而无法获得高精度的微小球状颗粒。因此，考虑有 如下方法，即，通过使玻璃流出暂时停止并利用燃烧器等进行加热而去除已 在喷嘴的前端润湿上升的玻璃，但此方法无法充分地将玻璃从喷嘴的前端去 除，而残留在喷嘴的前端的玻璃会进一步引发润湿上升，因此无法稳定地制 造微小的球状颗粒。

而且，专利文献2及3中揭示了一种成形方法，此方法利用重力与熔融 玻璃的表面张力，使流出管前端的熔融玻璃分离并滴下熔融玻璃块，而成形 为球状或椭球状的玻璃体(预成形件材料)。然而，在制造此种玻璃体的方 法中，熔融玻璃润湿上升而附着在喷嘴的前端附近，大多情况下无法流出固 定流量且固定形状的玻璃流。而且，润湿上升的玻璃会长时间保持在喷嘴的 前端附近，并因外部气体而冷却到一定温度，因此玻璃会在喷嘴的前端附近 发生失透(devitrification)，此产生了失透的熔融玻璃混入到滴落的玻璃滴 中，容易使所获得的玻璃体中产生因失透引起的不良。

因此，业界要求开发出一种熔融物流出喷嘴，此喷嘴不会使玻璃等的熔 融物润湿上升而附着在喷嘴上，可流出固定流量且固定形状的熔融物流，且 可成形出预成形件材料或玻璃元件等的球状颗粒。

专利文献1：日本专利特开2003-104744号公报

专利文献2：日本专利特公平7-51446号公报

专利文献3：日本专利特开2001-089159号公报

发明内容