專利名稱:玻璃原料粗熔化物的制造方法及光學(xué)玻璃的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及玻璃原料粗熔化物的制造方法及光學(xué)玻璃的制造方法。
背景技術(shù):
在對玻璃原料進行加熱使其熔融來制造玻璃時,熔融物會對坩堝造成強烈的侵蝕。并且,此時的侵蝕力在玻璃原料進行玻璃化時顯著,但在玻璃化之后并不那么大。因此,在制造玻璃時,利用如下的制造方法制作出在使玻璃原料暫時粗熔化之后進行淬火而得到的粗熔化物,并使用該粗熔化物進行主熔化。在該制造方法中,與直接使用玻璃原料進行主熔化的制造方法相比,能夠抑制主熔化時的坩堝的侵蝕。這種制造方法在制造對作為坩堝材料而使用的鉬的侵蝕力大的光學(xué)玻璃時進行利用。在此,粗熔化物的制造中使用具備用于將玻璃原料加熱而進行粗熔化的石英管的原料熔化爐(參照專利文獻(xiàn)1、2)。該原料熔化爐具備將中心軸相對于水平方向呈一定角度地傾斜配置的石英管、對該石英管進行加熱的電阻發(fā)熱體等。并且,在制造粗熔化物時,首先,從石英管的一方的開口部(投入口)投入玻璃原料。然后,使玻璃原料向位于比投入口更靠垂直方向下方側(cè)的另一方的開口部(流出口)側(cè)移動,同時將玻璃原料加熱熔化。然后,將成為熔液狀的玻璃原料投入到配置于流出口下方的水槽中并進行淬火,由此得到粗熔化物。在先技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :日本特開昭62-123027號公報專利文獻(xiàn)2 :日本特開平1-119522號公報然而,在專利文獻(xiàn)1、2所例示那樣以往的玻璃原料的加熱熔化中使用的石英管,是內(nèi)周面由平滑且沒有凹凸的面構(gòu)成的單一的圓筒管。因此,從投入口投入到石英管內(nèi)的原料在從投入口側(cè)向流出口側(cè)移動時,其移動完全不會受到阻礙。即,原料在石英管內(nèi)被加熱熔化,且不會滯留在石英管內(nèi)而順暢地從投入口側(cè)向流出口側(cè)移動,從流出口流落到水槽中。因此,在石英管內(nèi)無法長時間地對原料進行加熱熔化。因此,在制造粗熔化物時,玻璃原料的加熱熔化變得不充分,粗熔化物的玻璃化程度容易降低。即,粗熔化物的對鉬坩堝的侵蝕力更接近玻璃化程度最低的玻璃原料。因此,與玻璃原料相比,即便得到的粗熔化物對鉬的侵蝕力大幅下降,主熔化時由因侵蝕而混入的鉬引起的著色也容易發(fā)生。為了解決這種問題,也考慮了以更高溫對石英管內(nèi)的玻璃原料進行加熱熔化的方法。然而,通常光學(xué)玻璃中含有各種各樣的金屬。并且,這些金屬中的幾種金屬在以更高溫加熱時會發(fā)生還原,其結(jié)果是,有時也會使光學(xué)玻璃發(fā)生著色。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述情況而作出,其課題在于提供一種能夠抑制使用玻璃原料粗熔化物制造的光學(xué)玻璃的著色的玻璃原料粗熔化物的制造方法、以及使用了該玻璃原料粗熔化物的光學(xué)玻璃的制造方法。上述課題通過以下的本發(fā)明來實現(xiàn)。gp,
本發(fā)明的玻璃原料粗熔化物的制造方法的特征在于,至少經(jīng)過原料供給工序、加熱熔化工序、固化工序來制造玻璃原料粗熔化物,該原料供給工序是從原料處理部件的投入口將玻璃原料供給到原料處理部件內(nèi)的工序,其中,原料處理部件在一端部設(shè)有投入口,在另一端部設(shè)有流出口,投入口配置成位于比流出口相對于垂直方向更靠上方側(cè)的位置,且原料處理部件具有從筒狀和槽狀中選擇的形狀,該加熱熔化工序是使供給到原料處理部件內(nèi)的玻璃原料從投入口向流出口移動并進行加熱熔化的工序,該固化工序是對從流出口流落的玻璃原料的熔液進行冷卻使其固化的工序,并且,該玻璃原料粗熔化物的制造方法中,在使玻璃原料從原料處理部件內(nèi)的投入口向流出口側(cè)移動時,使玻璃原料暫時滯留在原料處理部件內(nèi)。本發(fā)明的玻璃原料粗熔化物制造方法的一實施形態(tài)中,優(yōu)選玻璃原料包含從Ti化合物、Nb化合物、W化合物、Bi化合物及La化合物中選擇的至少一種金屬。本發(fā)明的玻璃原料粗熔化物制造方法的另一實施形態(tài)中,優(yōu)選的是,原料處理部件由筒狀部件構(gòu)成,在筒狀部件內(nèi),用于使玻璃原料暫時滯留的滯留部形成部件相對于筒狀部件的中心軸配置成略呈點對稱,并且,在加熱熔化工序中,使筒狀部件以其中心軸為旋轉(zhuǎn)軸進行旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明的光學(xué)玻璃的制造方法的特征在于,利用本發(fā)明的玻璃原料粗熔化物的制造方法來制造玻璃原料粗熔化物,并至少經(jīng)過將該玻璃原料粗熔化物在貴金屬或貴金屬合金制的容器內(nèi)進行主熔化的主熔化工序,來制造光學(xué)玻璃。(發(fā)明效果)根據(jù)本發(fā)明,能夠提供一種可抑制使用玻璃原料粗熔化物制造的光學(xué)玻璃的著色的玻璃原料粗熔化物的制造方法、以及使用了該玻璃原料粗熔化物的光學(xué)玻璃的制造方法。
圖I是表示本實施方式的玻璃原料粗熔化物的制造方法中使用的原料熔化爐的一例的模式圖。圖2是表示圖I所示的原料熔化爐中使用的筒狀部件(圓筒管)的一例的模式圖。在此,圖2(A)表示將圖I所示的圓筒管以包含其中心軸的平面剖切時的側(cè)視圖的一例,圖2(B)表示從流出口側(cè)觀察圖2(A)所示的圓筒管的俯視圖的一例。圖3是表示圖I所示的原料熔化爐中使用的筒狀部件(圓筒管)的另一例的俯視圖。圖4是表示圖I所示的原料熔化爐中使用的筒狀部件(圓筒管)的又一例的俯視圖。圖5是表示在圖2(A)所示的滯留部S內(nèi)密集地配置有多個阻礙部件的例子的模式圖。圖6是表示圖I所示的原料熔化爐中使用的槽狀部件(半圓筒管)的一例的俯視圖。
符號說明
10原料熔化爐
20、20A、20B、20C圓筒管(筒狀部件、原料處理部件)
22投入口
24流出口
26內(nèi)周面
30電阻發(fā)熱體
40、40A、40B、40C滯留部形成部件
40AI:內(nèi)周面
50塊狀部件
60阻礙部件
100半圓筒管(槽狀部件、原料處理部件)具體實施方式
本實施方式的玻璃原料粗熔化物的制造方法至少經(jīng)過原料供給工序、加熱熔化工
序、固化工序來制造玻璃原料粗熔化物,該原料供給工序從原料處理部件的投入口將玻璃原料供給到原料處理部件內(nèi),其中,原料處理部件在一端部設(shè)有投入口,在另一端部設(shè)有流出口,投入口配置成位于比流出口相對于垂直方向(在垂直方向上)更靠上方側(cè)的位置,并且,該原料處理部件具有從筒狀和槽狀中選擇的形狀;該加熱熔化工序使供給到原料處理部件內(nèi)的玻璃原料從投入口向流出口移動并進行加熱熔化;該固化工序?qū)牧鞒隹诹髀涞牟Aг系娜垡哼M行冷卻,使其固化。在此,在使玻璃原料從原料處理部件內(nèi)的投入口向流出口側(cè)移動時,使玻璃原料暫時滯留在原料處理部件內(nèi)。另外,在本申請說明書中,“玻璃原料”是指未玻璃化原料、即批量原料。另外,原料處理部件從具有筒狀的形狀的部件(筒狀部件)和具有槽狀的形狀的部件(槽狀部件)中選擇任一者。因而,在筒狀部件中,設(shè)置在一端部的開口部成為投入口,設(shè)置在另一端部的開口部成為流出口。另外,作為槽狀部件,也包括筒狀部件的外周面的一部分或全部沿著該筒狀部件的長度方向開口的部件。槽狀部件的沿著長度方向開口的開口部分,特別優(yōu)選相對于垂直方向以朝向上方側(cè)的方式配置。該情況下,極容易抑制在槽狀部件內(nèi)從投入口向流出口側(cè)移動的玻璃原料從槽狀部件灑落的情況。因此,在本實施方式的玻璃原料粗熔化物的制造方法中,與以往相比,在原料處理部件內(nèi)能夠更長時間地對玻璃原料進行加熱熔化。因此,能夠進一步提高粗熔化物的玻璃化程度,從而能夠抑制主熔化時的鉬坩堝的侵蝕引起的光學(xué)玻璃的著色。另外,在本實施方式的玻璃原料粗熔化物的制造方法中,在玻璃原料的加熱熔化時,為了進一步提高粗熔化物的玻璃化程度,可以進一步延長加熱時間,因此也可以不用進一步提升加熱溫度。換言之,為了得到與利用以往的玻璃原料粗熔化物的制造方法制作的粗熔化物相同程度的玻璃化程度,能夠以更低溫、更長時間對玻璃原料進行加熱熔化。因此,即使玻璃原料中包含因高溫下的還原反應(yīng)而容易使光學(xué)玻璃著色的金屬,在本實施方式的玻璃原料粗熔化物的制造方法中,也能夠容易地抑制這些金屬的還原反應(yīng)引起的光學(xué)玻璃的著色。作為因高溫下的還原反應(yīng)而容易使光學(xué)玻璃著色的金屬成分,可以列舉出Ti、Nb、W、Bi等,在這些之中,從對光學(xué)玻璃的著色性的高度或者在大多數(shù)的光學(xué)玻璃中使用的通用性這樣的觀點出發(fā),作為所述金屬成分,可以列舉出Ti和Nb。從這種觀點出發(fā),本實施方式的玻璃原料熔化物的制造方法中使用的玻璃原料,特別優(yōu)選含有從Ti化合物、Nb化合物、W化合物以及Bi化合物中選擇的至少任意一種金屬。進而,La化合物等稀土類化合物由于是難以熔化的成分,因此必須提升熔化溫度。當(dāng)熔化溫度升高時,侵蝕性升高或上述容易著色的金屬成分發(fā)生還原,從而玻璃容易發(fā)生著色。因此,本實施方式的玻璃原料熔化物的制造方法適合于稀土類化合物、尤其是含有La化合物的玻璃原料熔化物的制造。如以上所述,本實施方式的玻璃原料熔化物的制造方法中使用的玻璃原料,特別優(yōu)選含有從Ti化合物、Nb化合物、W化合物、Bi化合物以及La化合物中選擇的至少任意一種金屬。另外,在本申請說明書中,“光學(xué)玻璃的著色”是指在光學(xué)玻璃所要求的光學(xué)特性上,本來應(yīng)具有高透過率的規(guī)定波段內(nèi)發(fā)生不希望的透過率下降的情況,在狹義上是指可見區(qū)的波長范圍內(nèi)的不希望的透過率的下降,但在廣義上,也包括近紅外區(qū)域的波長范圍或近紫外區(qū)域的波長范圍內(nèi)的不希望的透過率的下降的情況。在使玻璃原料從原料處理部件的投入口向流出口移動時,使玻璃原料暫時滯留在原料處理部件內(nèi)。在此,作為使玻璃原料暫時滯留在原料處理部件內(nèi)的方法(滯留方法),并未特別限定,例如可以列舉出(I)在原料處理部件內(nèi)配置暫時性地阻礙玻璃原料在原料處理部件長度方向上的順暢移動的堰部或障礙物的方法,以及(2)在原料處理部件的內(nèi)周面上設(shè)置作為玻璃原料的積存處的凹部的方法。在此,作為堰部的一例,可以列舉出相對于內(nèi)周面突出地設(shè)置的凸部、以流出口側(cè)的內(nèi)徑相對于投入口側(cè)的內(nèi)徑減小的方式設(shè)置于內(nèi)周面的錯層、設(shè)有熔液狀的玻璃原料能夠通過的貫通孔的隔板等。在此,上述(I)的滯留方法中,在原料處理部件內(nèi)移動的玻璃原料被堰部或障礙物阻擋,移動速度大幅下降。因此,玻璃原料暫時滯留在原料處理部件內(nèi)。另外,在上述(2)的滯留方法中,在原料處理部件內(nèi)移動的玻璃原料進入凹部,在該部分暫時地滯留之后,從凹部溢出的玻璃原料再次向流出口側(cè)移動。接下來,按照各工序分別詳細(xì)地說明本實施方式的玻璃原料粗熔化物的制造方法及光學(xué)玻璃的制造方法。首先,在原料供給工序中,從原料處理部件的投入口投入玻璃原料。在此,作為玻璃原料,只要是含有磷酸的玻璃原料便沒有特別的限定。另外,作為磷酸以外的其他構(gòu)成玻璃原料的成分,能夠利用包含 Si、Ge、B、Al、Zr、Li、Na、K、Mg、Ca、Sr、Ba、Ti、Nb、Zn、La、Gd、Y、Yb、W、Bi、In、Sc、Te、Ga、Sb等光學(xué)玻璃的制造中所使用的各種元素在內(nèi)的氧化物、碳酸鹽、氫氧化物等、公知的玻璃制造用的原料。另外,為了確保主熔化時的清澈度,構(gòu)成玻璃原料的各成分的至少一種選擇碳酸鹽等那樣通過加熱而產(chǎn)生氣體的成分。另外,玻璃原料通常使用根據(jù)制作的光學(xué)玻璃的組成適當(dāng)混合了各種成分而成的粉末狀的原料。在將玻璃原料從原料處理部件的投入口向原料處理部件內(nèi)投入時,既可以將玻璃原料連續(xù)投入,也可以隔開一定的時間間隔依次投入。另外,每單位時間的玻璃原料的投入量也可以根據(jù)原料處理部件的尺寸、結(jié)構(gòu)、或玻璃原料的加熱熔化條件等適當(dāng)?shù)剡x擇。
在加熱熔化工序中,對投入到原料處理部件內(nèi)的玻璃原料進行加熱熔化。在此,作為構(gòu)成原料處理部件以及堰部和障礙物的材料,使用具有對玻璃原料的耐蝕性及耐熱性的耐蝕耐熱材料,其中,堰部和障礙物是為了使玻璃原料暫時滯留在原料處理部件內(nèi)而根據(jù)需要設(shè)置在原料處理部件內(nèi)。作為這種耐蝕耐熱材料,通常使用石英玻璃。另外,原料處理部件以及根據(jù)需要使用的堰部和障礙物,只要在加熱熔化工序中與玻璃原料接觸的部分由耐蝕耐熱材料構(gòu)成即可,但通常這些部件整體由耐蝕耐熱材料構(gòu)成。在此,在原料處理部件由筒狀部件構(gòu)成的情況下,當(dāng)實施加熱熔化工序時,筒狀部件優(yōu)選以其中心軸為旋轉(zhuǎn)軸而適當(dāng)旋轉(zhuǎn)。由此,能夠防止筒狀部件的內(nèi)周面的局部的侵蝕。作為對原料處理部件內(nèi)的玻璃原料進行加熱的裝置,并未特別限定,可以使用電阻發(fā)熱體、柴油、或煤氣等的燃燒加熱等的公知加熱裝置,例如可以將棒狀的SiC加熱器等配置在原料處理部件的周圍。在此,作為玻璃原料的加熱溫度,能夠根據(jù)使用的玻璃原料的成分等適當(dāng)?shù)剡x擇,但通常以制作的光學(xué)玻璃的液相溫度為基準(zhǔn),根據(jù)流出口附近的測定溫度,優(yōu)選在液相溫度-100度 液相溫度+500度的范圍內(nèi)進行選擇,更優(yōu)選在液相溫度-50度 液相溫度+300度的范圍內(nèi)進行選擇。另外,只要投入口配置成位于比流出口相對于垂直方向更靠上方側(cè)的位置,原料處理部件的中心軸的相對于水平方向的傾斜角便沒有特別的限定,但通常優(yōu)選設(shè)定在1° 30°的范圍內(nèi)。另外,優(yōu)選以投入到原料處理部件內(nèi)的固體狀態(tài)的玻璃原料通常在到達(dá)流出口附近的時刻大致全部熔化而成為熔液狀的方式,來設(shè)定加熱溫度或傾斜角等的加熱熔化條件。在固化工序中,對從流出口流落的熔液狀的玻璃原料進行冷卻,使其固化。由此得到玻璃原料粗熔化物。作為熔液狀的玻璃原料的冷卻方法,并未特別限定,但通常將熔液狀的玻璃原料投入到水中進行淬火。這種情況下,能夠得到顆粒狀的玻璃原料粗熔化物。另外,進行了水冷的情況下,在從水中取出玻璃原料粗熔化物之后,進行干燥處理。接下來,為了實施主熔化工序,將玻璃原料粗熔化物投入到鉬、金、鉬合金、金合金等貴金屬或貴金屬合金制的容器、例如坩堝、槽狀或管狀的容器中進行主熔化。優(yōu)選的是投入到鉬或鉬合金制的坩堝中進行主熔化。然后,根據(jù)需要,通過適當(dāng)實施退火、沖壓成形、研磨等后工序而得到光學(xué)玻璃。另外,光學(xué)玻璃既可以是透鏡等成品,也可以是為了制造透鏡等成品而使用的預(yù)成形料等半成品。接下來,根據(jù)附圖,對本實施方式的玻璃原料粗熔化物的制造方法中使用的原料熔化爐的具體例進行說明。圖I是表示本實施方式的玻璃原料粗熔化物的制造方法中使用的原料熔化爐的一例的模式圖,具體而言,是表示原料熔化爐的主要部分的圖。另外,在圖I及其他的附圖中,圖中所示的雙箭頭X方向表示水平方向,雙箭頭Y方向表示垂直方向,箭頭Yl方向表示上方側(cè),箭頭Y2方向表示下方側(cè)。圖I所示的原料熔化爐10具有長度方向的內(nèi)徑及外徑固定的一根圓筒管(筒狀部件)20,和配置在圓筒管20的周圍的棒狀的電阻發(fā)熱體30。另外,圖中,對于以將圓筒管20及電阻發(fā)熱體30的一部分或整體適當(dāng)包圍的方式配置的隔熱性的壁、用于監(jiān)控原料熔化爐10內(nèi)或圓筒管20附近的溫度的熱電偶等的溫度傳感器、其他的構(gòu)成原料熔化爐10的部件,省略了記載。另外,對于圓筒管20內(nèi)的具體結(jié)構(gòu)也省略了記載。
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在此,圓筒管20以其中心軸C相對于水平方向成規(guī)定的角度Θ的方式傾斜配置。因此,圓筒管20的一個開口部(投入口 22)位于比另一個開口部(流出口 24)更靠上方側(cè)的位置。另外,在流出口 24的下方配置有裝滿水的水槽WB。上述傾斜角Θ的下限,優(yōu)選選擇熔化物在圓筒管20中朝向流出口 24側(cè)能夠流動的角度中的最小角度。另外,傾斜角Θ的上限,優(yōu)選將投入到圓筒管20中的全部原料不會以未熔化狀態(tài)到達(dá)流出口 24側(cè)的角度作為上限。傾斜角Θ例如在超過O度的范圍內(nèi)適當(dāng)選擇,但通常優(yōu)選為I度 30度的范圍內(nèi),更優(yōu)選為I度 20度的范圍內(nèi),進一步優(yōu)選為I度 10度的范圍內(nèi)。在制造玻璃原料粗熔化物時,將未圖示的玻璃原料從投入口 22投入,在圓筒管20內(nèi)對玻璃原料進行加熱熔化。并且,熔液狀的玻璃原料從流出口 24流落到水槽WB內(nèi)裝滿的水中。此時,熔液狀的玻璃原料在水中進行淬火、固化,從而得到顆粒狀的玻璃原料粗熔化物。另外,作為筒狀部件20內(nèi)的具體的結(jié)構(gòu),只要是能夠使玻璃原料暫時滯留的結(jié)構(gòu)便沒有特別的限定,但是,用于使玻璃原料暫時滯留在筒狀部件20內(nèi)的滯留部形成部件,優(yōu)選相對于筒狀部件20的中心軸C配置成略呈點對稱。并且,此時,在加熱熔化工序中,優(yōu)選使筒狀部件20以其中心軸為旋轉(zhuǎn)軸進行旋轉(zhuǎn)。該情況下,筒狀部件20的旋轉(zhuǎn)既可以連續(xù)地實施,也可以間斷地實施。由此,能夠防止筒狀部件20內(nèi)的僅一部分被玻璃原料更顯著地侵蝕的情況。除此之外,由于不僅對筒狀部件20賦予使玻璃原料暫時滯留的功能,而且能夠使用市售的單一形狀的圓筒管和加工成規(guī)定形狀的滯留部形成部件進行組裝,因此組裝作業(yè)非常容易。另外,通過適當(dāng)選擇滯留部形成部件的形狀及尺寸、以及筒狀部件20內(nèi)的配置位置,能夠容易地控制筒狀部件20內(nèi)的玻璃原料的滯留程度。進而,也能夠抑制玻璃原料的加熱熔化處理的經(jīng)時的變動。以下,使用附圖,對將滯留部形成部件相對于筒狀部件20的中心軸C呈點對稱地配置的原料熔化爐10的具體例進行說明。圖2是表示圖I所示的原料熔化爐中使用的筒狀部件(圓筒管)的一例的模式圖。在此,圖2(A)表示將圖I所示的圓筒管以包含其中心軸的平面剖切時的側(cè)視圖的一例,圖2(B)表示將圖2(A)所示的圓筒管從流出口側(cè)觀察時的俯視圖的一例。在圖2所示的圓筒管20A(20)的內(nèi)周固定配置有由同一形狀、尺寸構(gòu)成的八個塊狀的滯留部形成部件40A(40)。圖2所示的滯留部形成部件40A,具有暫時性地阻礙玻璃原料M的在圓筒管20A長度方向上的順暢移動的、作為堰部的功能,是經(jīng)過將環(huán)狀部件以八等分的方式切斷的工序而制作的部件,其中,該環(huán)狀部件是將具有與圓筒管20A的內(nèi)徑相同程度的外徑的圓筒管進行橫切(切成圓片)而得到。另外,在切斷后,為了調(diào)整滯留部形成部件40A的形狀、尺寸,也可以根據(jù)需要對切斷面進行研磨或磨削。在此,相對于中心軸C,八個滯留部形成部件40A以與圓筒管20A的內(nèi)周面26緊密接合的方式沿著圓筒管20A的內(nèi)周方向被配置在比圓筒管20A的中央部更稍微靠流出口 24側(cè)的位置上。另外,在以下的說明中,只要未作特別說明,滯留部形成部件40相對于中心軸C的配置位置就是配置在圖2(A)所例示的位置。另外,在圖2所示的例子中,在內(nèi)周方向上彼此相鄰的兩個滯留部形成部件40A之間,形成有間隙W1。該間隙長度(周向的長度)為批量原料的塊無法通過的長度,例如優(yōu)選為Omm 5mm的范圍內(nèi),更優(yōu)選為Omm 3mm的范圍內(nèi),進一步優(yōu)選為Omm Imm的范圍內(nèi)。通過將間隙長度形成為上述范圍內(nèi),在固體狀態(tài)的玻璃原料M(S)流入到滯留部S時,能夠可靠地使玻璃原料M(S)留在滯留部S。而且,能夠使玻璃原料M(S)熔化而成為液狀后的玻璃原料M(L)暫時滯留在滯留部S,并且能夠使該玻璃原料M(L)從滯留部S向流出口24側(cè)逐漸流出。該情況下,通過適當(dāng)選擇間隙長度或沿周向設(shè)置的間隙Wl的個數(shù),能夠容易地控制從滯留部S向流出口 24側(cè)流出的玻璃原料M(L)的每單位時間的流出量。另外,作為將滯留部形成部件40固定配置在圓筒管20的內(nèi)周的方法,可以適當(dāng)選擇公知的固定方法。例如,在圖2所示的例子中,能夠利用將滯留部形成部件40A通過粘接劑粘接于內(nèi)周面26的化學(xué)固定方法、或?qū)舨啃纬刹考?0A和內(nèi)周面26進行焊接或熱粘接的物理固定方法。在此,粘接劑優(yōu)選為下述粘接劑,即,通過該粘接劑形成的粘接層在玻璃原料的加熱溫度下具備耐熱性,且不易與玻璃原料反應(yīng)、或者不易被玻璃原料熔化而成的熔液侵蝕那樣的粘接劑。另外,作為固定方法,也能夠利用各種機械固定方法。作為這種機械固定方法,例如也可以在內(nèi)周面26設(shè)置用于將滯留部形成部件40A卡定的凸部,從而利用該凸部來固定滯留部形成部件40A。該情況下,能夠以如下方式固定,即相對于中心軸C將滯留部形成部件40A配置在凸部的設(shè)有投入口 22的一側(cè),由此,能夠防止滯留部形成部件40A因其自重而向流出口 24側(cè)滑落?;蛘?,可以在內(nèi)周面26和滯留部形成部件40A的與內(nèi)周面26對置的面上分別設(shè)置孔,在這些孔中插入銷,由此將滯留部形成部件40A相對于內(nèi)周面26固定。接下來,對從圖2所示圓筒管20A的投入口 22投入了玻璃原料M時的玻璃原料M的加熱熔化工序的一例進行說明。首先,將固體狀態(tài)的玻璃原料M(S)從圓筒管20A的投入口 22投入,由此配置在投入口 22附近的內(nèi)周面26上。此時,玻璃原料M(S)邊進行加熱熔化,邊向流出口 24側(cè)移動。然后,成為熔液狀態(tài)的玻璃原料M(L)不會沿著內(nèi)周面26直接向流出口 24側(cè)順暢地流落,而是暫時被滯留部形成部件40A擋住。并且,玻璃原料M(L)暫時滯留在滯留部形成部件40A的投入口 22側(cè)的附近區(qū)域(滯留部S)中的、垂直方向的最下方側(cè)附近的區(qū)域SO中。在該滯留部S中,相對于圓筒管20A的長度方向而玻璃原料M(L)的深度局部變深。在此,滯留于滯留部S的玻璃原料M(L),例如通過在內(nèi)周方向上彼此相鄰的滯留部形成部件40A之間的間隙W1,以及/或者因熔液面的上升而越過滯留部形成部件40A的內(nèi)周面40AI (中心軸C側(cè)的面),從而逐漸向流出口 24側(cè)流落。另外,玻璃原料M在向圓筒管20內(nèi)投入前的狀態(tài)下,通常使用粉末狀的固體材料,但也可以適當(dāng)選擇粗的顆粒狀的固體材料、錠狀的固體材料、或?qū)⑦@些材料混合兩種以上而形成的材料等來使用。另外,滯留于滯留部S的玻璃原料M通常優(yōu)選為液體狀,但并不限定于此,也可以是例如固體與液體混合的狀態(tài)。另外,將固體狀態(tài)的玻璃原料M(S)向圓筒管20內(nèi)投入時,優(yōu)選以新投入圓筒管20內(nèi)的玻璃原料M不會覆蓋滯留在滯留部S內(nèi)的液狀的玻璃原料M (L)的液面的方式投入。這是因為,當(dāng)以新投入的玻璃原料M(L)將滯留在滯留部S內(nèi)的液狀的玻璃原料M(L)的液面覆蓋的方式投入時,滯留在滯留部S內(nèi)的液狀的玻璃原料M(L)越過滯留部形成部件40A的上面?zhèn)?,從而一下子大量地向流出?24側(cè)流出。該情況下,容易在對玻璃原料M進行加熱熔化的工序中產(chǎn)生偏差。此外,將從流出口 24流落的熔液投入到水槽WB中而得到玻璃原
9料粗熔化物時,粒徑會產(chǎn)生大幅偏差。圖3是表示圖I所示的原料熔化爐中使用的筒狀部件(圓筒管)的另一例的俯視圖,具體而言,是表示了圖2所例示的圓筒管的變形例的圖。在此,圖3所示的俯視圖是從流出口側(cè)觀察圓筒管時的俯視圖。在圖3所示的圓筒管20B(20)的內(nèi)周固定配置有由同一形狀、尺寸構(gòu)成的八個塊狀的滯留部形成部件40B (40)。圖3所示的滯留部形成部件40B,具有暫時性地阻礙玻璃原料M的在圓筒管20B長度方向上的順暢移動的、作為堰部的功能,是經(jīng)過將環(huán)狀部件以八等分的方式切斷的工序而制作的部件,其中,該環(huán)狀部件是將具有與圓筒管20B的內(nèi)徑相同程度的外徑的圓筒管進行橫切(切成圓片)而得到。圖3所示的滯留部形成部件40B是與圖2所示的滯留部形成部件40A實質(zhì)上具有同樣的形狀、功能的部件。八個滯留部形成部件40B以與圓筒管20B的內(nèi)周面26緊密接合的方式沿著圓筒管20B的內(nèi)周方向配置,并且,在內(nèi)周方向上彼此相鄰的兩個滯留部形成部件40B之間形成有間隙W2。另外,在以構(gòu)成一個環(huán)的方式配置于圓筒管20B內(nèi)的八個滯留部形成部件40B的內(nèi)周側(cè),以構(gòu)成一個環(huán)的方式固定配置有四個塊狀部件50。該塊狀部件50是將一根圓筒管進行橫切(切成圓片)而成的環(huán)狀部件進行四等分,且為了能夠配置在八個滯留部形成部件40B的內(nèi)周側(cè)而適當(dāng)磨削并修整了形狀的部件。在圖3所示的例子中,以構(gòu)成將圓筒管20B的中心軸C方向的玻璃原料M或空氣的自由移動阻斷的一個隔墻的方式,將滯留部形成部件40B和塊狀部件50配置在圓筒管20B的內(nèi)周側(cè)。另外,在滯留部形成部件40B與塊狀部件50之間形成有間隙Ml。并且,該間隙Ml至少具有能夠阻礙固體狀態(tài)的玻璃原料M(S)的流動的程度的尺寸。在此,當(dāng)每單位時間內(nèi)投入到圓筒管20B內(nèi)的玻璃原料M的投入量少時,僅滯留部形成部件40B發(fā)揮使玻璃原料M暫時滯留在圓筒管20B內(nèi)的功能。這一點對于圖2所示的構(gòu)成圓筒管20A的滯留部形成部件40A也是相同的。另一方面,在圖2所示的圓筒管20A中,當(dāng)每單位時間的投入到圓筒管20A內(nèi)的玻璃原料M的投入量大時,未熔化掉的固體狀態(tài)的玻璃原料M(S)越過滯留部形成部件40A的內(nèi)周面40AI,向流出口 24側(cè)移動。相對于此,在圖3所示的圓筒管20B中,即使在每單位時間的投入到圓筒管20B內(nèi)的玻璃原料M的投入量大時,塊狀部件50也發(fā)揮使玻璃原料M暫時滯留在圓筒管20B內(nèi)的功能。即,塊狀部件50在玻璃原料M的投入量大時,能夠發(fā)揮暫時性地阻礙玻璃原料M的在圓筒管20B長度方向上的順暢移動的、作為堰部的功能。圖4是表示圖I所示的原料熔化爐中使用的筒狀部件(圓筒管)的另一例的俯視圖。在此,圖4所示的俯視圖是從流出口側(cè)觀察圓筒管時的俯視圖。在圖4所示的圓筒管20C(20)的內(nèi)周,由同一形狀、尺寸構(gòu)成的四個塊狀的滯留部形成部件40C(40)沿著內(nèi)周方向固定配置。圖4所示的滯留部形成部件40C是經(jīng)過將環(huán)狀部件以沿著周向進行四等分的方式切斷的工序而制作的部件,其中,該環(huán)狀部件是將具有與圓筒管20C的內(nèi)徑相同程度的外徑的圓筒管進行橫切(切成圓片)而得到。該滯留部形成部件40C,以使作為制作滯留部形成部件40C中所使用的環(huán)狀部件的內(nèi)周面的面(凹面40⑶)與內(nèi)周面26對置的方式,配置在圓筒管20C的內(nèi)周。因此,在滯留部形成部件40C的凹面40CD與內(nèi)周面26之間,形成有液狀的玻璃原料M(L)能夠容易地通過的間隙G2。另外,在內(nèi)周面26的周向上彼此相鄰的兩個滯留部形成部件40C的端面40CS與內(nèi)周面26之
10間,還形成有液狀的玻璃原料M(L)能夠容易地通過的間隙G3。該端面40CS是在將制作滯留部形成部件40C中所使用的環(huán)狀部件切斷時形成的切斷面。圖4所示的滯留部形成部件40C,作為暫時性地阻礙圓筒管20C長度方向上的固體狀態(tài)的玻璃原料M(S)的順暢移動的障礙物而發(fā)揮功能。作為構(gòu)成圖I 圖4所例示的圓筒管20、滯留部形成部件40、塊狀部件50的材料,使用具有對玻璃原料M的耐蝕性、能夠耐受對玻璃原料M進行加熱熔化時的溫度的耐熱性的材料,通常使用石英玻璃。然而,在對玻璃原料M長時間實施加熱熔化的處理時,構(gòu)成圓筒管20、滯留部形成部件40、塊狀部件50的材料逐漸被侵蝕。因此,在圖2及圖3所例示的滯留部形成部件40A、40B中,間隙W1、W2的寬度隨著時間的經(jīng)過而增大,從而將液狀的玻璃原料M(L)擋住的功能下降。該情況下,在圓筒管20A、20B內(nèi),難以使玻璃原料M(L)暫時滯留。為了防止這種問題的發(fā)生,優(yōu)選在滯留部S內(nèi)預(yù)先密集地配置多個阻礙部件,其中,該多個阻礙部件具有滯留部形成部件40A、40B的堰部高度(圓筒管20A、20B的直徑方向的長度)的幾分之一以下的尺寸。圖5是表示在圖2(A)所示的滯留部S內(nèi)密集配置有多個阻礙部件的例子的模式圖。在此,圖5(A)是表示開始玻璃原料M的加熱熔化處理的初始時刻的圖,圖5(B)是表示玻璃原料M的加熱熔化處理開始后,滯留部形成部件40A的侵蝕進行到某種程度的時刻的圖。圖5所示的阻礙部件60是具有滯留部形成部件40A的堰部高度的幾分之一 幾十分之一程度的尺寸的部件,且密集地配置在滯留部S內(nèi)。另外,阻礙部件60由與構(gòu)成圓筒管20、滯留部形成部件40、塊狀部件50的材料同樣的材料構(gòu)成,作為其形狀,例如能夠適當(dāng)?shù)剡x擇球狀、棒狀、多面體狀、筒狀等形狀。在此,在滯留部形成部件40A的將液狀玻璃原料M(L)擋住的功能下降,且如圖5(B)所示液面L大幅下降時,液狀的玻璃原料M(L)在阻礙部件60彼此之間流動。該情況下,由于阻礙部件60密集配置而阻礙部件60間的間隙非常小,因此,在阻礙部件60彼此之間液狀的玻璃原料M(L)的流動阻力非常大。即,在滯留部形成部件40A的將液狀的玻璃原料M(L)擋住的功能下降,且如圖5(B)所示液面L大幅下降時,阻礙部件60發(fā)揮暫時性地阻礙玻璃原料M(L)的在圓筒管20A長度方向上的順暢移動的、作為障礙物的功能。以上說明的本實施方式的玻璃原料粗熔化物的制造方法及使用了該玻璃原料粗熔化物的光學(xué)玻璃的制造方法,特別適合于磷酸鹽系的光學(xué)玻璃的制造。在磷酸鹽系的玻璃組成中,在以往的玻璃原料粗熔化物的制造方法及使用了該玻璃原料粗熔化物的光學(xué)玻璃的制造方法中,容易發(fā)生著色,但在本實施方式的玻璃原料粗熔化物的制造方法及使用了該玻璃原料粗熔化物的光學(xué)玻璃的制造方法中,能夠更有效地抑制這種著色。實施例以下,列舉實施例對本發(fā)明進行說明,但本發(fā)明并不僅局限于以下的實施例。(實施例Al)-原料熔化爐-作為原料熔化爐10,圓筒管20內(nèi)使用了圖3所示的結(jié)構(gòu)。圓筒管20B及配置在其內(nèi)部的各部件的構(gòu)成材料全部由石英玻璃構(gòu)成。在此,圓筒管20B的尺寸形狀是長度100cm、外徑10cm、內(nèi)徑8cm,滯留部形成部件40B是將厚度5cm、外徑8cm、內(nèi)徑6cm的環(huán)狀
11部件沿著周向等間隔地進行了八等分之后,為了容易配置在圓筒管20B內(nèi)而適當(dāng)修整了形狀的部件。配置在圓筒管20B內(nèi)的彼此相鄰的兩個滯留部形成部件40B間的間隙約為Imm左右。另外,塊狀部件50是將與制作滯留部形成部件40B中所使用的環(huán)狀部件相同厚度的環(huán)狀部件適當(dāng)切斷而制作。另外,滯留部形成部件40B、塊狀部件50配置在圓筒管20B的距離流出口 24側(cè)約20cm的位置。圓筒管20B的傾斜角Θ設(shè)定為3度。另外,在圓筒管20B的流出口 24的附近,配置有用于監(jiān)控溫度的熱電偶。另外,在通過滯留部形成部件40B形成的滯留部內(nèi),密集地配置有由外徑IOmm 20mm的二十 三十個玻璃片構(gòu)成的阻礙部件60。另外,阻礙部件60由與圓筒管20相同的材料構(gòu)成。作為電阻發(fā)熱體30,將具有與圓筒管20B相同程度的長度的棒狀的SiC加熱器以略平行于圓筒管20B的方式,在圓筒管20B的周圍配置多根。進而,在流出口 24的下方配置有水槽WB,以便于對從流出口 24流出的熔液進行淬火而得到玻璃原料粗熔化物(碎玻璃)。(原料)準(zhǔn)備了磷酸鹽系光學(xué)玻璃制造用的原料(玻璃原料MA),該原料以從原料中將水、二氧化碳等因加熱而氣化的成分除去后的氧化物進行換算而由下述成分構(gòu)成。另外,在調(diào)配原料時,對于下述所示的各成分中的P2O5,使用正磷酸(H3PO4)、偏磷酸或五氧化二磷等,對于其他的成分,使用碳酸鹽、硝酸鹽、氧化物等。P2O5 17wt% (質(zhì)量百分比)Nb2O5 22. 3wt%Bi2O5 43. 5wt%WO5 8. 6wt%BaO :0. 7wt%B2O3 0. 6wt%TiO2 2. 6wt%Li2O 0. 8wt%Na2O 3wt%K2O 0. 9wt%總計=IOOwt1^將Sb2O3以增量與增加之后的總量之比的換算方式添加O. 2wt%-碎玻璃的制作_利用SiC加熱器,將圓筒管20B加熱至1100度左右。接下來,將圓筒管20B的加熱溫度維持于1100度,并從投入口 22側(cè)投入了粉末狀的玻璃原料MA。另外,玻璃原料MA每隔一定的時間間隔投入1kg。另外,在每次對原料MA進行加熱熔化時,使圓筒管20B以中心軸C為旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)固定角度。并且,使在圓筒管20B內(nèi)成為熔液狀的玻璃原料MA從流出口 24側(cè)流出,在水槽WB中進行淬火而得到了碎玻璃。-主熔化及光學(xué)玻璃的制作-將得到的碎玻璃2kg投入鉬坩堝,在約1100度下實施四小時的主熔化,將得到的玻璃在退火爐內(nèi)退火,從而得到了折射率nd為2. 0027、阿貝數(shù)vd為19. 3的光學(xué)玻璃。
(實施例A2)使用如下的原料熔化爐10,S卩,除了取代同時使用阻礙部件60的圖3所示的結(jié)構(gòu)而采用圖4所示的結(jié)構(gòu)來作為原料熔化爐10的圓筒管20內(nèi)的結(jié)構(gòu)以外,具有與實施例Al中使用的原料熔化爐10同樣結(jié)構(gòu)的原料熔化爐10。在此,圓筒管20C的尺寸形狀與實施例Al中使用的圓筒管20B相同。另外,滯留部形成部件40C是將由與圓筒管20C相同材料構(gòu)成的環(huán)狀部件沿著周向等間隔地進行了四等分之后,為了容易配置在圓筒管20C內(nèi)而適當(dāng)修整了形狀的部件。另外,滯留部形成部件40C與實施例Al同樣地,配置在圓筒管20C的距離流出口 24側(cè)約20cm的位置。圓筒管20C的傾斜角Θ與實施例Al同樣地設(shè)定為3度。另外,在圓筒管20C的外周面的中央部附近配置了用于監(jiān)控溫度的熱電偶。而且,與實施例Al同樣地制作碎玻璃,進行主熔化而得到了光學(xué)玻璃。(比較例Al)除了使用如下的原料熔化爐,即,在實施例Al使用的原料熔化爐10中將滯留部形成部件40B、塊狀部件50及阻礙部件60從圓筒管20內(nèi)除去之后的原料熔化爐以外,與實施例Al同樣地制作碎玻璃,進行主熔化而得到了光學(xué)玻璃。(評價)對于實施例Al及實施例A2中得到的光學(xué)玻璃,利用分光光度計在300nm 700nm的范圍內(nèi)進行了透過率的測定。這些實施例Al及實施例A2的光學(xué)玻璃,具有透過率從波長500nm左右開始下降且在波長400nm左右透過率幾乎為零的光學(xué)特性。在此,求出了透過率成為70%的波長(λ 70)。將結(jié)果表示于表I。另外,比較例Al中得到的玻璃的著色顯著,不適合作為光學(xué)玻璃。這樣,雖然實施例Al、Α2、比較例BI的玻璃組成相同,但由于其制法不同,因此在實施例Al、Α2中能夠得到適合作為光學(xué)玻璃的玻璃,但比較例Al的玻璃是不適合作為光學(xué)玻璃的顯著著色了的玻璃。表I
從表I所示的結(jié)果可知,與比較例Al的光學(xué)玻璃相比,實施例Al、Α2的光學(xué)玻璃在可見光的短波段中容易使更寬幅的波長的光透過(難以著色)。另外,與實施例Α2的光學(xué)玻璃相比,實施例Al的光學(xué)玻璃在可見光的短波段中容易使更寬幅的波長的光透過(難以著色)。(實施例A3)取代在實施例Al中使用的圓筒管20Β,而使用了將該圓筒管20Β利用包含中心軸C的平面實質(zhì)地分割成兩部分而得到的半圓筒管(圖6所示的槽狀部件100)。該槽狀部件100除了具有將圓筒管20Β分割成兩部分的結(jié)構(gòu)這一點之外,其他的尺寸或構(gòu)成材料與圓筒管20Β相同。另外,對于配置在圓筒管20Β內(nèi)的滯留部形成部件40Β及塊狀部件50,將其配置個數(shù)減少至一半,如圖6所示配置在槽狀部件100的內(nèi)周面。并且,除了未使槽狀部件100旋轉(zhuǎn)這一點之外,與實施例Al同樣地在滯留部內(nèi)配置阻礙部件60,并以與實施例Al同樣的條件制作了碎玻璃。其結(jié)果是,λ 70示出了與實施例Al大致相同程度的值。
(實施例BI)在實施例BI中,作為玻璃原料M,使用了下述所示的由下述成分構(gòu)成的磷酸鹽系光學(xué)玻璃制造用的玻璃原料MB。并且,除了將圓筒管20B的加熱溫度變更為1240度以外,與實施例Al同樣地制作碎玻璃,進行主熔化而得到了光學(xué)玻璃。P2O5 20wt % (質(zhì)量百分比)Nb2O5 43wt%BaO 195wt%B2O3 3wt%TiO2 8wt%Na2O 3. 5wt%K2O lwt%ZnO lwt%ZrO2 lwt%總計JOOwt1^將Sb2O3以增量與增加之后的總量之比的換算方式添加O. 3wt%(實施例B2)在實施例B2中,作為玻璃原料M,使用了玻璃原料MB,并將圓筒管20C的溫度設(shè)定成與實施例BI相同,除此以外,與實施例A2同樣地制作碎玻璃,進行主熔化而得到了光學(xué)玻璃。(比較例BI)在比較例BI中,作為玻璃原料M,使用了玻璃原料MB,并將圓筒管的溫度設(shè)定成與實施例BI相同,除此以外,與實施例BI同樣地制作碎玻璃,進行主熔化,得到了折射率nd為I. 9236、阿貝數(shù)vd為20.9的光學(xué)玻璃。(評價)對于實施例BI、實施例B2及比較例BI中得到的光學(xué)玻璃,進行了與實施例Al的光學(xué)玻璃同樣的評價。將結(jié)果表示于表2。與實施例Al、實施例A2的光學(xué)玻璃相比,實施例BI、實施例B2的光學(xué)玻璃的折射率nd低,相應(yīng)地作為高折射率施加成分的Nb205、Ti02、Bi203及冊3的總含有量少,從而成為著色少的玻璃組成,但即便玻璃組成相同,在實施例BI、B2與比較例BI之間,如表2所示那樣在作為著色指標(biāo)的λ 70中觀察到大的差別。表2
實施例BI實施例B2比較例BIλ 70(nm)434445457
1權(quán)利要求
1.一種玻璃原料粗熔化物的制造方法,其特征在于,至少經(jīng)過原料供給工序、加熱熔化工序、固化工序來制造玻璃原料粗熔化物,所述原料供給工序是從原料處理部件的投入口將玻璃原料供給到所述原料處理部件內(nèi)的工序,其中,所述原料處理部件在一端部設(shè)有所述投入口,在另一端部設(shè)有流出口,所述投入口配置成位于比所述流出口相對于垂直方向更靠上方側(cè)的位置,且所述原料處理部件具有從筒狀和槽狀中選擇的形狀,所述加熱熔化工序是使供給到所述原料處理部件內(nèi)的所述玻璃原料從所述投入口向所述流出口移動并進行加熱熔化的工序,所述固化工序是對從所述流出口流落的所述玻璃原料的熔液進行冷卻,使其固化的工序;該玻璃原料粗熔化物的制造方法中,在使所述玻璃原料從所述原料處理部件內(nèi)的所述投入口向所述流出口側(cè)移動時,使所述玻璃原料暫時滯留在所述原料處理部件內(nèi)。
2.如權(quán)利要求I所述的玻璃原料粗熔化物的制造方法,其特征在于,所述玻璃原料包含從Ti化合物、Nb化合物、Bi化合物、W化合物及La化合物中選擇的至少一種金屬。
3.如權(quán)利要求I或2所述的玻璃原料粗熔化物的制造方法,其特征在于,所述原料處理部件由筒狀部件構(gòu)成,在所述筒狀部件內(nèi),用于使所述玻璃原料暫時滯留的滯留部形成部件相對于所述筒狀部件的中心軸配置成略呈點對稱,并且,在所述加熱熔化工序中,使所述筒狀部件以其中心軸為旋轉(zhuǎn)軸進行旋轉(zhuǎn)。
4.一種光學(xué)玻璃的制造方法,其特征在于,利用權(quán)利要求I或2所述的玻璃原料粗熔化物的制造方法來制造玻璃原料粗熔化物,并至少經(jīng)過將所述玻璃原料粗熔化物在貴金屬或貴金屬合金制的容器內(nèi)進行主熔化的主熔化工序,來制造光學(xué)玻璃。
5.一種光學(xué)玻璃的制造方法,其特征在于,利用權(quán)利要求3所述的玻璃原料粗熔化物的制造方法來制造玻璃原料粗熔化物,并至少經(jīng)過將所述玻璃原料粗熔化物在貴金屬或貴金屬合金制的容器內(nèi)進行主熔化的主熔化工序,來制造光學(xué)玻璃。
全文摘要
一種抑制使用玻璃原料粗熔化物所制造的光學(xué)玻璃的著色的玻璃原料粗熔化物的制造方法、以及使用該玻璃原料粗熔化物的光學(xué)玻璃的制造方法;玻璃原料粗熔化物的制造方法中,至少經(jīng)過從原料處理部件(20)的投入口(22)將玻璃原料供給到原料處理部件(20)內(nèi)的原料供給工序、使供給到原料處理部件(20)內(nèi)的玻璃原料從投入口(22)向流出口(24)移動并進行加熱熔化的加熱熔化工序、對從流出口(24)流落的玻璃原料的熔液進行冷卻使其固化的固化工序,來制造玻璃原料粗熔化物,并且,在使玻璃原料從原料處理部件(20)內(nèi)的投入口(22)向流出口(24)側(cè)移動時,使玻璃原料暫時滯留在原料處理部件(20)內(nèi)。
文檔編號C03B5/16GK102910800SQ20121023707
公開日2013年2月6日 申請日期2012年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月1日
發(fā)明者坂和博幸, 上原友輔, 小熊孫權(quán), 伊藤匠 申請人:Hoya株式會社