现在，不仅是光学仪器和数码照像机，连移动电话等也装配照像机， 这就需要小型、高性能并且成本低的镜片。作为这种镜片的制造方法，普 遍采用模具热压成型法进行加工预制型材，以取代历来的研磨玻璃板的加 工方法。这种方法是在具有与镜片同样的曲面形状的金属模具中置入预制 型材、即玻璃球，然后，在加热状态加压成型、制造镜片。此时，为了提 高最终形成的镜片的形状的精度，希望作为预制型材的玻璃球要尽量地是 真球形，并且在玻璃球的内部没有气泡等缺陷。这是因为玻璃球的圆度越 高，在把玻璃球置入金属模具加压时的初期状态，玻璃球就不会发生荷重 偏移，因此，就能够提高用加压成型法制成的镜片的精度。
作为这种玻璃球预制型材的制造方法，有磨削及研磨玻璃形成真球形 状的方法。但是，用磨削和研磨玻璃的方法不仅玻璃材料的损耗大，而且 需要较多的制造玻璃球的工时，不能提高生产效率。
为此，在特开平2-14839号公报中公开了如下的制造玻璃球的方法：在 白金坩埚中熔化玻璃，将熔化的玻璃从连通坩埚的白金喷嘴滴至空气中， 通过空气吹出口吹出的空气流将滴下的熔化玻璃吹至设置在空气吹出口底 面的接收模具上，使熔化玻璃以悬浮状态冷却，制成玻璃球。再有，在特 开平10-291824号公报中公开了将玻璃液滴滴入清洁的液体中加以冷却固化 的方法。在该方法中，使用纯酒精或者酒精的水溶液作为液体、缩短落下 距离，能够制造高圆度的玻璃球。
可是，在使玻璃液滴悬浮在空气中冷却，制造玻璃球的场合，通过空 气流使熔化状态的玻璃液滴可靠地悬浮冷却是比较困难的。因为有时会发 生玻璃液滴直接接触到接收模具内面的情况。一旦发生这样的接触就会产 生造成玻璃液滴变形、在变形状态固化的问题。再有，当向同一个接收模 具中滴入多个玻璃液滴时，因为玻璃液滴彼此会互相接触造成玻碎、断裂、 粘连固化，所以，必须在取出玻璃球之后才能再滴下玻璃液滴。因此，存 在生产效率不良的问题。
另外，采用将玻璃液滴投入酒精或者酒精的水溶液中冷却、制造玻璃 球的方法，容易发生玻璃球破裂和产生真空泡等缺陷，不能提高预制型材 的材料利用率、低价格制作高精度的镜片比较困难。

本发明鉴于上述问题，目的是提供圆度高地并且连续高效率地制造镜 片成型用的预制型材玻璃球制造方法和制造装置。
为了实现上述目的，本发明的玻璃球的制造方法和制造装置由下述的 工序和构成组成。
本发明的玻璃球制造方法，包括：滴下工艺，其通过由喷嘴滴下熔化 状态的玻璃，使玻璃液滴落入冷却液体中；冷却工艺，其是在该玻璃液滴 在冷却液体中冷却到玻璃的转变温度以下期间，由冷却液体蒸汽化发生的 汽泡层包围玻璃液滴，在冷却液体中的玻璃液滴慢慢冷却的同时使其落下 速度减低。
通过这样的制造方法，在冷却液体中，在玻璃液滴的全部周围形成汽 泡层，并且因为该汽泡层在达到玻璃化转变温度以下之前，一直不断地形 成，所以，在玻璃液滴慢慢冷却期间，高温度的玻璃液滴通过其表面张力 而球形化，因而能够制造圆度高的玻璃球。
再有，本发明的玻璃球的制造装置具有：熔化坩埚，其加热熔化玻璃； 喷嘴，其设置在该熔化坩埚的下方，使熔化坩埚中的熔化玻璃滴下；玻璃 液滴接收部，其设置在该喷嘴的下方，内部充填用于冷却从喷嘴滴下的玻 璃液滴的冷却液体；该冷却液体由在玻璃液滴滴入冷却液中冷却到玻璃转 变温度以下的期间，通过玻璃液滴的热量使冷却液体汽化，在玻璃液滴的 周围形成汽泡层的材料组成。
通过形成这样的制造装置，在冷却液体中，在玻璃液滴的全部周围形 成汽泡层，并且，因为该汽泡层在达到玻璃的转变温度以下之前，一直不 断地形成，所以，在玻璃液滴慢慢冷却期间，高温度的玻璃液滴通过其表 面张力而球形化，因而能够制造圆度高的玻璃球。
再有，该制造装置还具有：滴下机构，其构造是在密封的熔化坩埚上 连通空气供给部，从该空气供给部向熔化坩埚中可控制地导入高压气、从 喷嘴滴下熔化玻璃；移动机构，其能够在水平方向二维地移动玻璃液滴接 收部，使其和滴下机构同步地移动；通过形成这样的制造装置，就能够高 效率批量制造玻璃球。
附图说明
图1是本发明的玻璃球制造装置的概略结构图；
图2～图4是表示本发明的实施例1中的玻璃球形成过程的模拟图；
图5～图10是表示在本发明的实施例2中，使用第2实验例的冷却液 体的场合的玻璃球形成过程的模拟图；
图11～图13是表示在本发明的实施例2中，使用第3实验例的冷却液 体的场合的玻璃球形成过程的模拟图；
图14～图16是表示在本发明的实施例2中，使用第1比较实验例的冷 却液体的场合的玻璃球形成过程的模拟图；
图17～图21是表示在本发明的实施例4中，使用第5实验例的冷却液 体的场合的玻璃球形成过程的模拟图。
实施本发明的最佳方式
(实施例1)
图1是本发明的玻璃球制造装置的概略结构图。该制造装置的整体大 致在纵向配置。即，作为熔化坩埚2的白金坩埚和围着该白金坩埚2配置的 电炉1，配置在玻璃液滴接收部11的上部侧。在白金坩埚2的底面部，设 置着从该白金坩埚2延伸形成的滴下喷嘴2A。在白金坩埚2中有熔液状态 的熔化玻璃4，该熔化玻璃4用白金制的搅拌叶片5搅拌、长时间保持着整 体均匀性质。再有，金属盖7通过密封环8紧密封盖在白金坩埚2的上部。 再有，金属盖7和搅拌叶片转动轴5A之间的间隙被轴封9密封，轴封9用 橡胶等弹性材料制，是众所周知的，以使得能从外部自由地转动搅拌叶片5。
再有，在金属盖7上成一体地设置空气供给部7A。能够通过该空气供 给部7A向白金坩埚2的空间部，由控制部6控制导入高压空气。由该空气 供给部7A和控制部6构成滴下机构。通过由空气供给部7A导入白金坩埚 2中的高压空气的压力，能够以任意的时间间隔使熔化玻璃4滴下，其滴量 取决于滴下喷嘴2A的口径。再有，在密封环8和轴封9是使用有机材料制 的场合，冷却其周围是理想的。再有，空气供给部7A不和金属盖7构成整 体，而是单独制作，然而，通过密封件紧固封接的构成也可以。再有，使 用白金坩埚作为熔化坩埚2，然而，只要是用不和熔化玻璃反应的材料制的 坩埚都能用，没有特殊的限制。
在这样结构的装置中，在从滴下喷嘴2A滴下熔化玻璃4的场合，从滴 下喷嘴2A的尖端滴下的玻璃液滴1C的重量，由滴下喷嘴2A的外径和熔化 状态玻璃的表面张力决定，其关系能用式(1)求出。
m·g＝π·D·r    (1)
这里，m是玻璃液滴10的重量、g是重力加速度、D是滴下喷嘴2A的 外径、r是熔化状态的玻璃表面张力。
由式(1)可知，能够滴下由滴下喷嘴2A的外径D决定重量的玻璃液滴 10。但是，如果不向熔化玻璃4的表面施加压力而使其自然地滴下，则由于 滴下的时间就长，生产效率就不能提高。采用本实施例的制造装置，通过 从空气供给部7A向白金坩埚2的空间部导入高压空气、通过向熔化玻璃4 表面施加压力就可能在任意时间间隔滴下，就能够大幅度地提高玻璃球的 生产效率。
在滴下喷嘴2A的下方，与该滴下喷嘴2A的尖端隔开一定的空间，配 置玻璃液滴接收部11。该玻璃液滴接收部11包括：大径管11A；在该大径 管11A的下部形成的缩径部11B；连接在缩径部11B的下部的旋塞11C；和 该旋塞11C连通的小径管11D。在小径管11D上连通软管12，交换软管14 通过旋塞13连通软管12。再有，配置滴下喷嘴2A的开口部，使滴下的玻 璃液滴10向着冷却液体150的表面垂直地落下。
玻璃液滴接收部11内充满由至少2种粘度不同的液体组成的冷却液体 150。即，在玻璃液滴接收部11的上部侧，有低粘度的第1液体151，在其 下部，充填粘度高于第1液体151的第2液体152。再有，要选择能在第1 液体151和第2液体152的交界形成比较明显的界面153的材料。再有，在 从玻璃液滴接收部11的旋塞11C到交换软管14的软管内部充填水17。再 有，在该交换软管14的一方的端部安装可以拆下的紧固件14A，防止在制 造玻璃球101时漏水、在取出制成的玻璃球时，通过拆下紧固件14A容易 地取出玻璃球101。
再有，在玻璃液滴接收部11设置液体温度控制部18，其控制冷却液体 150为预先设定的温度。该液体温度控制部18不仅能控制全部冷却液体150 为同一均匀温度，例如，也可以分别使第1液体151和第2液体152保持规 定的温度或者，使冷却液体150具有连续的温度梯度。
再有，在将熔化玻璃4连续滴入冷却液体150内时，要求玻璃液滴之 间不能在该冷却液150中互相接触。为此，设置移动机构19，由滴下机构 的控制部6控制该移动机构19，其使玻璃液滴接收部11按照滴下的节拍在 水平方向二维地移动、变换着滴下位置。
从滴下喷嘴2A滴下的玻璃液滴10，在由第1液体151和第2液体152 组成的冷却液体150中冷却成为玻璃球101。该玻璃球101通过开放状态的 旋塞11C、软管12以及开放状态的旋塞13，落入交换软管14中，被该交换 软管14捕集。在本实施例的装置中，该交换软管14就是捕集部。当玻璃球 101到达一定的捕集量时，关闭旋塞13，拆下交换软管14，取出交换软管 14中的玻璃球101。可以根据必要的捕集量确定该交换软管14的长度。在 软管12和交换软管14中充填水17是因为提高玻璃球101在这些软管中的 流动性、促进流动。捕集、取出玻璃球101之后，交换软管14内再充填水 17，然后，安装在旋塞13上，开放旋塞13就可以再捕集玻璃球101。
用图2～图4说明由这种装置制造玻璃球101时的冷却液体150的作用。 图2～图4是模拟表示玻璃液滴10被滴入玻璃液滴接收部11的冷却液体150 中，形成玻璃球101的过程模拟图。再有，在以下的说明中，作为冷却液体 150的第1液体是水，其第2液体152使用在1000cc水中溶进30g马铃薯淀 粉、搅拌加热到80℃成糊状的淀粉液(以下，称为第1糊化淀粉液)，并且以 控制由这些材料组成的冷却液体150的温度在60°的场合为例。再有以使 用硼硅酸玻璃作为熔化玻璃4，在加热到1150℃使其熔化的状态滴下的场合 进行说明。
从滴下喷嘴2A滴下玻璃液滴10，其具有取决于喷嘴口径的一定的重 量，最初与作为第1液体151的水接触。此时，因为玻璃液滴10是高温度， 所以，玻璃液滴10周围的第1液体151的水被汽化，如图2所示，在玻璃 液滴10的周围形成汽泡层20。尽管从汽泡层20产生微小汽泡21，但是该 微小汽泡21上浮到第1液体151表面上而消失。在该状态下，因为玻璃液 滴10还是高温状态，所以会继续发生第1液体151的汽化和微小汽泡21， 并以在玻璃液滴10的周围形成了汽泡层20这样的状态在第1液体151中落 下。
当玻璃液滴10继续落下，通过界面153时，玻璃液滴10以在周围形成 汽泡层20的状态，突入作为第2液体152的第1糊化淀粉液中。因为即使 进入第2液体152中，玻璃液滴10仍旧维持高温状态，所以，第2液体152 的汽化也连续地发生、维持着周围的汽泡层20。此时，因为汽泡层20的周 围被高粘度的第2液体152包围，所以，即使从汽泡层20产生微小汽泡21， 其要穿过高粘度的第2液体就需费时间。因此，如图3所示，汽泡层20形 成上部膨胀的形状。即，作为第2液体152的第1糊化淀粉液成为封闭汽泡 层20全部周围的被膜，起到防止汽泡层20消失的作用。因为，即使在该状 态下，玻璃液滴10也是高温，所以在其周围连续地产生蒸汽、汽泡层20 继续成长。其结果是，玻璃液滴10上受到浮力作用而停止下降。
玻璃液滴10被慢慢地冷却，当达到玻璃转变温度以下时，玻璃液滴10 就固化成为玻璃球101。当玻璃球101达到这样的温度时，其周围的汽泡层 20一点点地被周围的第2液体152的第1糊化淀粉液吸收，汽泡层20变小。 结果是，因为玻璃球101的重量大于浮力，所以，如图4所示，玻璃球101 开始慢慢下降。此时，玻璃球101的温度降到玻璃转变温度以下。因而，汽 泡层20从玻璃球101的周围消失，即使玻璃球101直接接触第1糊化淀粉 液，作为淀粉成分的直链淀粉或胶淀粉等有机物也不会烧焦。
在玻璃液滴10的重量达到60mg左右时，玻璃液滴10的周围被汽泡层 20包围着加以悬浮，冷却所需的时间大概是12秒到14秒。即，使用冷却 液体150的制造方法，能得到和在空气中以12秒到14秒的自然落下、慢慢 冷却制造的场合相同的效果。结果是，能获得圆度高并且断裂和真空泡等 缺陷少的玻璃球101。
再有，如上所述，在本发明的制造方法中，玻璃液滴10被汽泡层20 包围悬浮的时间大概是12秒到14秒。因而，如果从滴下喷嘴12A在冷却 液体150的同一点以12秒以下的节拍滴下玻璃液滴10，则玻璃液滴10之间 就会发生接触、互相粘连或者破裂的规象。发生粘连就不能形成球形，就 不能作为预制型材使用。为了不产生这种现象，并且要缩短滴下的节拍， 设置了移动机构19，其在每次滴下玻璃液滴10，就使冷却液体150的位置 在水平方向二维地移动。能够通过滴下机构的控制部6使该移动机构19按 照滴下节拍移动。该移动的方法，例如在每次滴下就作一定距离的直线移 动、一定距离的转动移动或者这些移动的组合移动等，只要在玻璃液滴10 固化前的期间，不使在同一点滴下玻璃液滴10即可，可以自由地选择移动 方法。
再有，在本实施例中说明了第2液体152是第1糊化淀粉液，玻璃液滴 10成为玻璃球101前的在冷却液体150中的变化状态，然而，本制造装置 不特别地局限于该材料。作为淀粉，不仅有第1糊化淀粉液的马铃薯淀粉， 还有玉米淀粉、红薯淀粉、粘米淀粉等，同样地可以使用。但是，马铃薯 淀粉因糊化时即使同样的量，其粘度大，所以，是理想的材料。
再有，作为冷却液体也能够使用玻璃液滴最初接触的表面部分的粘度 比其下部区域低的液体。再有，希望使玻璃液滴对于冷却液体垂直落下。 通过形成这样的结构，能够防止玻璃液滴在落入冷却液体中时受冲击而变 形，能够获得圆度更高的玻璃球。再有，由于在玻璃液滴最初接触的冷却 液的表面部分使用难燃性液体，所以，即使1000℃左右的高温状态，玻璃 液滴落入冷却液体中也能够防止发火。
再有，也可以使用合成浆糊作为冷却液体，能够得到和糊化淀粉液的 场合相同的作用。再有，作为冷却液体，玻璃液滴最初接触的表面部分用 粘度小的油，以及其下部区域部用比表面部分粘度大的油构成，也能得到 相同的效果。
再有，作为冷却液也可以使用含有表面活性剂的液体。此时，作为冷 却液，玻璃液滴最初接触的表面部分用含表面活性剂的水，在其下部用糊 化淀粉液或者合成浆糊形成的二层结构也行。此时，通过表面活性剂的作 用，能使在包围玻璃液滴的汽泡层周围形成的糊化淀粉或者合成浆糊的被 膜稳定化。因此，覆盖整个玻璃液滴表面的汽泡层能继续长时间保持。结 果是，因为能形成更大的汽泡层，所以，受到更大的浮力，并且玻璃液滴 全体伴随着转动力上浮。因此，玻璃液滴更慢慢地冷却，并且由表面张力 和转动产生的离心力有效地发挥作用，能更可靠地防止真空泡或破裂的发 生，同时能够制造圆度高的玻璃球。
再有，作为玻璃液滴接收部的形状，因为滴下玻璃液滴形成玻璃球的 区域部的面积大，越向下面积越小，所以能够容易地向捕集部导入玻璃球。 再有，因为该捕集部能更换，所以，只能拆下、安装作为捕集部的交换软 管而不会使冷却液外流，能高效率地进行玻璃球的取出操作。
(实施例2)
以下具体说明使用上述制造装置、用本发明的各种冷却液制造玻璃球 的方法。在本实施例中，充填在玻璃液滴接收部11的大径管内的冷却液体 150形成二层结构，使其组成作各种变化，制成了玻璃球。冷却液体150的 下部侧的第2液体152的液位为150mm；第1液体151在该第2液体152上， 液位为50mm。再有，通过液体温度控制部18将冷却液体150的温度控制 为60℃。再有，滴下喷嘴2A到第1液体151表面的距离为20mm，滴下由 1150℃熔化的硼硅酸玻璃形成的重量60mg的玻璃液滴10、制成了玻璃球。
第1实验例的冷却液体150，按下述制作。使用马铃薯淀粉糊化的液体 作为第2液体152。在水中溶入30g马铃薯淀粉，制成总量1000cc液体，然 后边搅拌该液体边加热到80℃糊化后使用。即，与实施例1的第1糊化淀 粉液相同。再有，第1液体151，其使用粘度比第2液体152的第1糊化淀 粉液低、难燃性的水。这样制成的冷却液体150，其上部侧的第1液体151 为水，而下部侧的第2液体是第1糊化淀粉液，所以，几小时乃至几十小时 也不会互相混合，能稳定地保持二层状态。即，该冷却液体150与在实施例 1例示的组成和条件相同。因而，玻璃液滴10滴入冷却液体150中时，玻 璃液滴10在冷却液体150中成为玻璃球101前的变化状态与在实施例1中 说明的变化状态相同，因此，其说明省略。
第2实施例的冷却液体150如下述制作，在水中加入20g马铃薯淀粉制 成总量1000cc液体，然后，边搅拌边加热到80℃，形成糊化的液体(以下称 为第2糊化淀粉液)，作为第2液体152使用。再有，第1液体151和第1 实验例相同使用水。这样制作的冷却液体150也和第1实验例相同地经过几 个小时乃至几十个小时也不会互相混合，能稳定地保持二层状态。
使用图5～图10说明在该第2实验例的场合滴下玻璃液滴10，形成玻 璃球101时的变化状态。如图5所示，当玻璃液滴10被滴入作为第1液体 151的水中时，在玻璃液滴10的周围形成汽泡层20。从汽泡层20产生微小 汽泡21，其在作为第1液体151的水中上升到达表面消失。这与第1实验 例的状态完全相同。持续着这样的现象，玻璃液滴10落入作为第2液体152 的第2糊化淀粉液中。当落入第2糊化淀粉液中时，因为，第2糊化淀粉液 的粘度比作为第1液体151的水高，所如图6所示，从汽泡层20发生的微 小汽泡21被封闭住，汽泡层20的上部膨胀变大。结果是玻璃液滴10停止 落下。
该第2实验例的第2糊化淀粉液比第1实验例的第1糊化淀粉液浓度 低，因此，粘度也低。于是，玻璃液滴10与汽泡层20以及在其外周部区域 形成的第2糊化淀粉液的构成成分所得到的被膜23一起受浮力作用，上浮 到第1液体151的水中。该状态示于图7。该上浮产生数秒后，如图8所示， 被膜23破碎，同时汽泡层20的厚度也减少。结果是，浮力减少，玻璃液滴 10又向着第2糊化淀粉液落下。
如图9所示，再一次落入作为第2液体152的第2糊化淀粉液中的玻璃 液滴10的周围，又形成上部侧膨胀增大的汽泡层20，因而玻璃液滴10停 止落下。然后，当玻璃液滴10冷却到玻璃转移温度以下时，其周围的汽泡 层20减少。如图10所示，在汽泡层20减少的同时形成玻璃球101并开始 落下。如上所述，在该第2实施例，玻璃液滴10落入第2液体152中之后， 再上浮到第1液体151中，这是与第1实验不大相同的一点。
第3实验例的冷却液体150，如下述制作。在水中加入30g马铃薯淀粉 制成总量1000cc液体之后，边搅拌边加热到80℃制成糊化液体，即，使用 第1实验例的第1糊化淀粉液，作为第2液体152，。再有，在水中加入10g 马铃薯淀粉制成总量1000cc液体之后，加热该液体至80℃，形成糊化液体(以 下称为第3糊化淀粉液)，作为第1液体151来使用。该第3糊化淀粉液的 粘度比作为第2液体152的第1糊化淀粉液小、比水大。关于这样制作的冷 却液体150也可分别进行糊化，因此，和上述的实验例大体相同地经过几个 小时乃至几十小时也不会互相混合，能稳定保持二层状态。
用图11～图13说明在该第3实验例的场合滴下玻璃液滴，形成玻璃球 时的变化状态。当玻璃液滴10被滴入作为第1液体151的第3糊化淀粉液 中时，如图11所示，在玻璃液滴10的周围形成上方多少膨胀一些的汽泡层 20。但是，和第1实验例或第2实验例的场合不同，从汽泡层20不产生微 小汽泡，以形成汽泡层20的状态慢慢地下降着通过界面153，进入作为第2 液体152的第1糊化淀粉液中。在该第1糊化淀粉液中，如图12所示，汽 泡层20向上方膨胀增大，受浮力作用，玻璃液滴10的下降停止。然后，如 图13所示，玻璃液滴冷却到玻璃的转变温度以下，成为玻璃球101，同时 汽泡层20也减少。结果是，玻璃球101开始慢慢落下。图12以后的变化状 态与第1实验例相同。
第4实验例的冷却液体150如下述制作。使用市场销售的聚乙烯醇合 成浆糊作为第2液体152。再有，使用比该合成浆糊粘度低、难燃性的液体 水作为第1液体。在该构成，也是经过几个小时乃至几十个小时不会混合， 能稳定保持二层状态。在该实验例中，玻璃液滴10滴入冷却液体150中， 形成玻璃球时的变化状态，大体与第1实验例相同，故省略其说明。
再有，制作了第1比较实验例的冷却液体150。在水中加入10g马铃薯 淀粉，制成总量1000cc的液体，然后边搅拌边加热到80℃形成糊化液体， 即，使用在第3实验例作为第1液体151的第3糊化淀粉液作为第2液体 152，。再有，用水作为第1液体151。在该构成中经过几个小时乃至几十个 小时也不会混合，能够稳定保持二层状态。
用图14～图16说明在该第1比较实验例的场合，滴下玻璃液滴10，形 成玻璃球101时的变化状态。当玻璃液滴10滴入作为第1液体151的水中 时，如图14所示，在玻璃液滴10的周围形成汽泡层20。同时，从汽泡层 20产生微小汽泡21，其到达作为第1液体151的水的表面便消失。玻璃液 滴10在形成该汽泡层20的状态下通过界面153，落入作为第2液体152的 第3糊化淀粉液中。到此的变化状态和第1实验例以及第2实验例的场合相 同。在第3糊化淀粉液中，玻璃液滴10周围的汽泡层20多少向上方膨胀一 些，不像第1实验例和第2实验例膨胀得那样大，这是因为糊化淀粉的浓度 低。然而，玻璃液滴10受不到使其停止程度的浮力，只是其下降速度略慢 一些，但是仍旧在下降。玻璃液滴10边下降边被冷却，当达到玻璃的转变 温度时，就成为玻璃球101，同时，几乎没生成汽泡层20，如图16所示。
关于从上述的第1实验例到第4实验例以及第1比较实验例，分别在 相同的条件下制造280个玻璃球101，进行圆度和表面状态的观察。圆度是 测量玻璃球101的最短径和最长径，求出最短径和最长径之比，用百分比表 示。即，越接近100％就意味着圆度越好。再有，关于表面状态，进行目视 观察和通过显微镜观察玻璃球101是否有破碎、表面观察的裂痕以及内部是 否形成真空泡。再有，此前的实验认为，在玻璃球101急骤冷却时容易产生 真空泡，一旦发生这样的缺陷就难以制作精度高的镜片。
评价结果表示于表1
表1  第1液体  第2液体   圆度(％)   表面观察结果  第1实验  例  水  第1糊化淀粉液   98～99.5   破碎、裂痕、真空   泡发生率：＜5％  第2实验  例  水  第2糊化淀粉液   97～99   破碎、裂痕、真空   泡发生率：＜5％  第3实验  例  第3糊化淀粉液  第1糊化淀粉液   95～97   破碎、裂痕、真空   泡发生率：＜5％  第4实验  例  水  合成浆糊   98～99.5   破碎、裂痕、真空   泡发生率：＜5％  第1比较  实验例  水  第3糊化淀粉液   96～98   破碎、裂痕、真空   泡发生率：100％
从表1可知，在第1比较实验例中圆度是96～98％，并且破碎、裂痕 以及真空泡(以下，包括这些称作缺陷)的发生率是100％。通过该结果和第 1实验例、第2实验例以及第4实验例进行比较，可以看出其圆度恶化并且 缺陷发生率非常高。因而，可知在第1比较实验例中，玻璃球101的可利用 率非常低，没有生产效率。另外，从第1实验例到第4实验例，随着第2 液体152的马铃薯淀粉的浓度减少，可见到圆度稍微恶化的倾向。但是，缺 陷发生率都小于容许界限值，仍可得到良好的结果。再有，用于制作镜片 的预制型材的玻璃球101的圆度在95％以上就合格，因此，包括第1比较 实验例在内，圆度全部都是合格值。
比较第1实验例、第2实验例、第3实验例以及第1比较实验例的结 果，可知玻璃球101的缺陷发生与糊化淀粉浓度相关。即，从第1实验例、 第2实验例和第3实验例可知，作为第2液体152的糊化淀粉液的马铃薯淀 粉对于1000cc水含20g以上的场合，可以得到比容许缺陷发生率的界限值5 ％小的值。但是，从第1比较实验例可知，在马铃薯淀粉对于1000cc水为 10g/1000cc的场合，缺陷发生率是100％。这是因为第2液体152的糊化淀 粉浓度低，玻璃液滴10进入该第2液体152中，即使在其周围产生汽泡层 20，也不会充分形成封闭住从该汽泡层20产生的微小汽泡21的被膜的缘故。 因为，从玻璃液滴10周围的汽泡层20发生的微小汽泡21容易穿过该薄的 被膜飞散，玻璃液滴10就不会被汽泡层20充分包围。结果认为，玻璃液滴 10只在表面部被急骤冷却，这是容易发生缺陷的原因。从这方面考虑，使 用水作为第1液体的场合，应尽量缩短玻璃液滴10在水中滞留的时间，使 其进入第2液体152中，在第2液体中，在汽泡层20的周围充分形成被膜 是理想的。
另外，若马铃薯淀粉量超过40g，作为第2液体152的糊化淀粉液的浓 度增高，则玻璃球101的落下就非常迟缓。因此，批量的生产效率就很低。 因而，圆度良好又不妨碍批量生产的浓度在20g以上、40g以下是理想的。
再有，圆度也受玻璃液滴10进入冷却液体150中时的冲击影响，这一 点能从改变第1液体151的粘度的实验发现。这是因为粘度高进入时的冲击 力就大，借此就造成玻璃液滴10变形。第3实验例的圆度之所以比第1实 验例及第2实验例低，就是因为用作第3实验例的第1液体151的第3糊化 淀粉液的粘度比其他实验中用的水的粘度高。因而，作为第1液体151，尽 量是低粘度的液体是理想的。再有，在滴下玻璃液滴时，相对于冷却液体 垂直滴下能受到较小的冲击力，因此是理想的。但是，在制造椭圆形的玻 璃球101时，如果根据玻璃液滴10的重量和到达冷却液表面的距离设定第 1液体151的粘度，就能对进入该第1液体151时的变形产生有效作用，就 能获得目标扁平率的玻璃球101。
再有，第4实验例使用聚乙烯醇合成浆糊作为第2液体152，玻璃球的 圆度和第1实验例相同，缺陷发生率也比容许界限值5％小。然而，作为冷 却液体150，第1液体151是水，第2液体152是合成浆糊也可以。再有， 在使用比第2液体152的合成浆糊粘度低的合成浆糊作为第1液体151时， 得到和第3实验例几乎相同的结果。
再有，本实施例中使用的淀粉是马铃薯淀粉，然而，淀粉不仅是马铃 薯淀粉，还有玉米淀粉、红薯淀粉、粘米淀粉，分别以合适的比例和水混 合并糊化都能够同样地使用。但是糊化时，马铃薯淀粉用量少但粘度大是 最理想的。
(实施例3)
在本实施例中，研究了冷却液体150的温度产生的影响。作为条件， 使用和实施例2中说明的第1实验例相同的冷却液体150，制造条件相同。 然而，冷却液体150的温度为55℃、60℃、70℃。在各个温度条件各制作 280玻璃球并进行圆度和表面观察。再有，圆度和表面观察的方法与实施例 2中说明的方法相同。
在冷却液体150的温度为55℃的条件下，当玻璃液滴10落入作为第1 液体151的水中时，同时发生突然沸腾音，并以这种状态落入作为第2液体 152的第1糊化淀粉液中。但是，落入第1糊化淀粉液中之后，就显示出和 实施例2的第1实验例相同的变化状态。另一方面，在冷却液体150温度为 70℃的条件下，玻璃液滴10在冷却液体中的变化状态和实施例2的第1实 验例完全相同。再有，冷却液体150的温度为60℃的条件，和实施例2的 第1实验例相同。在这些条件下制作的玻璃球的评价结果示于表2
表2   冷却液体温度   圆度(％)   表面观察结果   55℃   97～99   破碎、裂痕、真空泡发生率：100％   60℃   98～99.5   破碎、裂痕、真空泡发生率：＜5％   70℃   98.5～99.5   破碎、裂痕、真空泡发生率：＜5％
由表2可知，在冷却液体150的温度是55℃时，圆度是97～99％，然 而缺陷率是100％，与其相比，液温是60℃时，圆度是98～99.5％，70℃时 圆度是98.5～99.5％，可见液温高的场合圆度变好，并且玻璃球101的缺陷 发生率比容许界限值5％小，获得良好的结果。
可知，在液温为55℃时，因为只是玻璃液滴10的表面被急骤冷却，所 以容易发生真空泡，因此，缺陷发生率大增。从这些结果可知，要制作具 有良好的圆度并且缺陷发生率小的玻璃球101，要求冷却液体150的温度为 60℃以上。再有，至于温度的上限，只要能稳定地保持冷却液体150的温度 就行，例如，在用水作为第1液体的场合，在沸点温度100℃以下就行。另 外，在最初接触的表面部也含有玻璃液滴，在采用油或淀粉液等作为冷却 液体时，只要在各自的沸点以下即可。
(实施例4)
在本实施例中，说明往二层结构的冷却液体的第1液体中添加表面活 性剂的状况。在本实施例中研究了向第1液体中添加的界面添性剂的浓度 的影响。为此，涉及以下相同的材料、条件。即，使用和实施例2的第1 实验例相同的第1糊化淀粉液作为第2液体152。并且，在玻璃液滴接收部 11的大径管11A中充填作为第2液体152的第1糊化淀粉液，液位要达到 150mm，其上注入第1液体151，液位为50mm。再有，由这些液体组成的 冷却液150的温度为50℃，滴下喷嘴2A和第1液体151的距离为20mm， 再有使用加热到1150℃熔化的硼硅酸玻璃作为熔化玻璃4，滴下60mg。
使用添加了0.01wt％的非离子表面活性剂的水(以下称为第1添加水)作 为第5实验例的冷却液150的第1液体151。用图17～图21说明在使用该 组成的冷却液体150的场合，在冷却液体150中滴下玻璃液滴10，直到形 成玻璃球101的变化状态。如图17所示，当玻璃液滴10落入作为第1液体 151的第1添加水中时，在玻璃液滴10的周围形成汽泡层20。从该气泡层 20产生微小汽泡21，到达第1添加水表面消失。玻璃液滴10以其周围形成 汽泡层20的状态通过界面153，落入作为第2液体152的第1糊化淀粉液中。 如图18所示，在该第1糊化淀粉液中，汽泡层20在上部侧很大地膨胀而产 生浮力，玻璃液滴10停止落下。
然后，如图19所示，当玻璃液滴10在其周围形成汽泡层20时，与汽 泡层20的外周部形成的由第1糊化淀粉液的构成成分构成的被膜23一起上 浮到第1添加水中。到此的变化状态，与实施例2的第2实验例的场合大体 相同。第1添加水中含有非离子表面活性剂，由于该表面活性剂的作用， 被膜23不会破碎。玻璃液滴10在第1添加水中反复进行10秒钟上下浮动 而悬浮。随着玻璃液滴10的温度下降，汽泡层20的厚度减少，浮力下降， 如图20所示，又重新突入第1糊化淀粉液中。然后，当达到玻璃转变温度 以下时固化成为玻璃球101，同时，汽泡层20的厚度更加减少并开始落下。 如图21中所示。图20～图21表示的变化状态与第2实验例几乎相同。
使用含0.001wt％的非离子表面活性剂的水(以下称为第2添加水)作为 第6实验例的冷却液体150的第1液体151。在由该构成组成的冷却液体150 中，玻璃液滴10被冷却成为玻璃球101的变化状态与第5实验例几乎相同， 因而省略说明。
使用含0.02wt％的非离子表面活性剂的水(以下称为第3添加水)作为第 2比较实验例的冷却液体150的第1液体。使用该冷却液体150冷却玻璃液 滴10直到形成玻璃球10时的变化状态与实施例2的第1比较实验例几乎相 同，因而，省略其说明。
使用不含非离子表面活性剂的水作为第3比较实验例的冷却液体150 的第1液体151。即，和实施例2的第1实验例的场合组成相同，但不同点 是液体的温度是50℃。
关于上述第5实验例、第6实验例、第2比较实验例及第3比较实验 例，制作280个玻璃球进行圆度和表面状态的观察。圆度的观察方法及表面 状态的观察方法与实施例2相同，其结果示于表3。
表3   第1液体   第2液体   圆度(％)   表面观察结果   第5实   验例   第1添加水   第1糊化淀粉   液   98.7～99.8   破碎、裂痕、真空泡   发生率：＜1％   第6实   验例   第2添加水   第1糊化淀粉   液   98.5～99.4   破碎、裂痕、真空泡   发生率：＜2％   第2比   较实验   例   第3添加水   第1糊化淀粉   液   97.4～98.9   破碎、裂痕、真空泡   发生率：～10％   第3比   较实验   例   水   第1糊化淀粉   液   97.5～99.1   破碎、裂痕、真空泡   发生率：100％
从表3可知，玻璃球101的表面观察结果表明，缺陷发生率与第1液体 151中添加的非离子表面活性剂的浓度有关。以使用非离子表面活性剂的浓 度是0.01wt％的第1添加水的第5实验例为中心，浓度低的场合或浓度高的 场合都出现缺陷发生率增加的倾向。在使用不添加表面活性剂的水作为第1 液体151的第3比较实施例的场合，与冷却液体150温度为55℃的结果(参 照表2)几乎相同，真空泡多发，缺陷发生率为100％。从该结果可知，添加 浓度在0.001wt％以上是必要的。
再有，添加浓度为0.02wt的场合，缺陷发生率为约10％，形成超过容 许界限值5％的结果。这是因为当表面活性剂浓度为0.02％wt％以上时，糊 化淀粉和表面活性剂的反应增加，因而糊化淀粉分子间的结合容易被切断。 结果是，即使玻璃液滴10以保持汽泡层20和被膜23的状态上浮到第1液 体中，被膜23会和表面活性剂反应而降低淀粉强度，被膜23就会容易破碎。 结果是，从汽泡层20产生的微小汽泡就会容易穿过被膜23，汽泡20缩小。 因为产生这种现象，就可以推断：玻璃液滴10的表面层被急骤冷却而发生 以真空泡为主的缺陷。
另一方面，因为表面活性剂浓度在0.001wt％～0.01wt％的范围是适宜 的浓度，起有效地稳定被膜23的作用。即，即使周围被汽泡层20和被膜 23包围的玻璃液滴10再浮入第1液体151中，通过表面活性剂的作用，被 膜23也难以破碎，稳定地保持着汽泡层。结果是，浮力作用在玻璃液滴10 上，使其能在第1液体151中返复上下浮动十几秒。因为玻璃液滴10在这 种悬浮状态时转动，所以，通过转动产生的离心力和玻璃液滴10的表面张 力可促使玻璃液滴10球形化，提高了圆度。从这些结果发现，表面活性剂 的添加浓度为0.001wt％～0.01wt％是理想的范围。
(实施例5)
在和实施例4的第5实验例相同的冷却液体150组成中，研究改变其温 度时的影响。冷却液体150的温度条件为45℃、50℃及60℃3种，制作280 个玻璃球，进行与实施例4相同的评价。
在冷却液体150的温度为45℃时，玻璃液滴10落入作为第1液体151 的第1添加水中，同时发生突然的沸腾音以及玻璃液滴10从作为第2液体 152的第1糊化淀粉液中再浮入第1添加水中，被膜23破碎时发生的突然 沸腾音的状态都被观察到了。因此，玻璃液滴10的状态凌乱，不稳定。确 认了在该条件下制作的玻璃球101的圆度是97.1％～98.2％，从表面状态观 察的缺陷发生率是58％。
这是因为：冷却液体150的温度过低，只是45℃，即使玻璃液滴10和 第1添加水接触，汽泡层的发生量也不充分，使得玻璃液滴10容易直接接 触第1添加水。结果是，仅是玻璃液滴10的表面区域被急骤冷却而发生暴 沸声，在玻璃液滴10的内部发生真空泡。
在冷却液体150的温度为60℃时，玻璃液滴10在冷却液体150中的变 化状态与实施例4的第5实验例几乎相同。在该条件下制作的玻璃球101 的圆度是98.5％～99.6％。再有，缺陷率不到1％。从这些结果可以发现， 在水中添加表面活性剂的液体作为第1液体151时，至少冷却液体150的第 1液体151必须达到50℃以上。再有，至于温度的上限，只要是能稳定地保 持冷却液体150的温度就行，例如，在使用添加了表面活性剂的水作为第1 液体151的场合，达到水的沸点100℃以下就行。
再有，尽管在实施例4和实施例5中，说明了使用糊化淀粉液作为第2 液体152、使用含表面活性剂的水作为第1液体151的场合，但是本发明并 不局限于此。例如，也可以使用以聚乙烯醇为主要成分的合成浆糊作为第2 液体152，以含表面活性剂的水为第1液体151的冷却液体150。使用该冷 却液体150的场合也能够得到圆度高、缺陷发生率少的玻璃球。再有，至于 在用作第1液体的水中添加的表面活性剂，非离子表面活性剂、阳离子表 面活性剂、阴离子表面活性剂或者两性表面活性剂等都可以使用。但是， 非离子表面活性剂稳定性高，是批量生产玻璃球的最理想的材料。
再有，本发明并不局限于在实施例2～实施例5中说明的内容。例如， 可以使用油作为冷却液体，只要使玻璃液滴最初接触的区域的粘度减小， 其下方的油的粘度增大就行。
再有，根据玻璃液滴的滴下量设定第1液体的液位，因为在玻璃液滴 接触第1液体而发生的汽泡层消失前，如果玻璃液滴落入第2液体中，则由 于用第2液体中的构成成分形成的被膜覆盖玻璃液滴周围发生的汽泡层， 所以能稳定地维持汽泡层。例如，当玻璃液滴的量为60mg时，玻璃球的直 径是约3mm，所以，在用水作为第1液体的场合，使液位为玻璃球直径的 3倍～20倍就行。
产业上利用的可能性
如上所述，与现有的玻璃球的制造方法和制造装置相比，本发明的制 造装置构造简单、制造方法简单，能够制造圆度良好，并且裂痕或真空泡 等缺陷的发生率非常少的玻璃球。使用该玻璃球不需要研磨，可以用模具 热压成型、低价格地制作形状精度优良的镜片。