JPH03159936A - イオン交換処理炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ガラス板をイオン交換処理するための溶融塩
炉の構造に関する。

〔従来の技術〕

ガラス板に対し、ガラス中に含まれるイオンとはイオン
半径の異なるイオンを、ガラス中イオンとの交換により
表面から拡散させて何らかの表面改質を行なう技術は、
イオン交換法として従来から知られている。

かかるイオン交換法は、平板マイクロレンズアレイ、屈
折率分布型ロッドレンズ、光導波路、化学強化ガラス等
の製造に用いられている。

本発明は、これらのうち特に平板マイクロレンズアレイ
の製造に適した方法であり、以下平板マイクロレンズア
レイについて説明する。

平板マイクロレンズアレイは、透明ガラス基板中に、屈
折率が基板よりも大な略半球状ないしは略半円柱状の微
小レンズ部を多数配列形威したレンズアレイであり、一
般には次のような方法で製造される。すなわち、ガラス
板の表面を、所定のレンズ配列パターンで小開口を設け
たイオン透過防止マスク材で被覆し、この被覆ガラス板
を、基板ガラスの屈折率を増大させる１価の陽イオンを
含む溶融塩例えば溶融した硝酸タリウム中に浸漬し、上
記マスク材の開口部を通してタリウム（Ｔ／）イオンを
ガラス中のアルカリイオンとの交換によって内部拡散さ
せる。

ただし硝酸タリウムのみであると、基板ガラスに浸蝕を
生じる等の問題があるため、硝酸タリウムに硝酸ナトリ
ウム等の他の塩を加えた２或分以上の混塩を用いること
が望ましい。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のように２ｔ７．分以上から戒る混塩を用いてイオ
ン交換処理を行なった場合、次のような問題を生じる。

すなわち、硝酸タリウムと硝酸ナトリウムの混塩を例に
とると、前者の比重は５．５、後者の比重は２．３であ
って両者で比重が大きく異なり、このため、時間の経過
とともに硝酸ナトリウムがイオン交換処理炉の上部に集
中し、硝酸タリウムが下部に集中するという混塩の分離
現象を生じる。

？方、ガラス基板中に形威される微小レンズの屈折率分
布は主としてタリ■ウムイオンの濃度によって決まり、
従って、炉内に垂直に置かれたガラス基板の上部と下部
とでは基板内に形威されるタリウムイオン濃度に差が生
じ、同一の基板内で場所によって光学特性が異なるレン
ズが形威されるという問題がある。

〔問題点を解決するための手段〕

高温溶融塩を保持するイオン交換炉内に、内部に立姿勢
とした被処理ガラス板をその下辺部で保持するガラス板
載置部を有する内筒隔壁を設ける。

この内筒隔壁は上下端を開放し、外周壁との間に環状空
間を残し、また底壁との間に溶融塩流通空隙が残るよう
な構造にする。そして、上記の内筒の上方（溶融塩内〉
には、外部から回転駆動される撹拌羽根を設ける。この
撹拌羽根は、内筒の上端開口をほぼ塞ぐ位置、大きさに
設けた内羽根と、内筒外の環状空間部をほぼ塞ぐように
設けた外羽根とから戒る二重構造とする。

そして内羽根と外羽根とで羽根の傾斜方向を互いに逆向
きに構威する。

すなわち、撹拌羽根を回転させたとき、外羽根は環状空
間部の溶融塩を下方に向けて送り、内羽根は内筒内の溶
融塩を上方に向けて送るように、回転方向に応じて各羽
根の傾斜方向を設定しておく。

〔作　用〕

撹拌羽根のうち、外羽根によって溶融塩が良く混合され
た後、内筒下端から流入してガラス板表面と層流状態で
接触しつつ上昇し、再び内筒外環状部へと対流する。こ
のようにして、溶融塩はガラス板表面と接触する前に良
く混合され、また混合された後に、立姿勢で下辺部を保
持したガラス板にその浮力方向に沿った上昇流で接触す
るため、基板ガラス全面にわたりイオン交換条件が均一
化するとともに、ガラス板に振動等の悪影響を与えるこ
ともない。

〔実施例〕

以下本発明を図面に示した実施例に基づいて詳細に説明
する。

第１図は本発明に係るイオン交換処理炉を示す断面図で
ある。

１は容器状を威した炉外壁であり、その内部には２或分
以上の混塩から成る溶融塩２が収容されており、図外の
加熱装置によって高温に保持される。この外壁ｌで囲ま
れた炉内には、別途の内筒隔壁３が固設してある。

この内筒隔壁３は、上下端が開放されているとともに、
中央部に比べて上下端付近の口径が拡大してある。そし
て、外壁１と内筒隔壁３との間には、溶融塩の流路とな
る環状空間４が形成されており、且つ内筒隔壁３の下端
と外壁底部との間には、内筒内へ溶融塩が無理なく流入
し得るだけの空隙が設けてある。

上記のような状態で、内筒隔壁３は炉内に接続部材５を
介して固定されている。内筒隔壁３内の上下方向ほぼ中
央部には、多数枚のイオン交換処理ガラス板６を立姿勢
で保持する保持具７が、内方に張り出した載置部８上に
置かれる。なお内筒隔壁３は、上下端拡大開口部３Ａが
断面円形で、中間の胴部３Ｂは断面角形を威している。

上記の保持具７は第３図に示すように、一対の側枠７Ａ
・７Ａ間にわたして上下辺にそれぞれ櫛歯溝を有する横
枠７Ｂの一対ずつを設け、立てた被処理ガラス板６を、
上下横枠７Ｂの櫛歯溝間に横方向からスライド挿入して
保持させるようにしてある。内筒隔壁３の上方には、溶
融塩を混合撹拌する撹拌羽根９が設けてある。

この撹拌羽根９は、炉蓋１０の中心を貫通して図外の回
転駆動機構に接続された回転シャフト１１の下端に取り
付けられている。

撹拌羽根９の平面視を第２図に示す。

図のように、撹拌羽根９は、円筒状のセバレータ９Ｃよ
り内側に設けられた内羽根９Ａ（一例として８枚羽根）
と、このセパレータ９Ｃの外側に円環状に設けられた外
羽根９Ｂ（一例として２４枚羽根〉とを有する二重構造
となっている。

そしてセバレータ９Ｃの径及び肉厚は内筒隔壁３の上端
拡大開口部３Ａとほぼ同一であり、これにまり内筒隔壁
３の上端開口部３Ａの壁面とセパレータ９Ｃの壁面とは
ほぼ同一面上にある。

上記構造により、内羽根９Ａは内筒隔壁３の上端開口部
を塞ぐように位置し、また外羽根９Ｂは内筒外側の環状
空間入口を塞ぐように位置する。

そして内羽根９Ａと外羽根９Ｂとは、同一方向に回転さ
せたときに流体の送り方向が互いに逆向きになるように
羽根の傾斜方向を相違させてある。

すなわち、図外の駆動装置でシャフ｝１１を所定方向に
回転させたときに、外羽根９Ｂによって環状空間内の溶
融塩が底部に向けて送られ、また内筒隔壁３内の溶融塩
が内羽根９Ａで上方に送られるように構威してある。

上記装置において、内筒隔壁３内にレンズアレイパター
ゾのマスク膜を設けた被処理ガラス板６を保持具７を介
してセットし、溶融塩中で撹拌羽根を回転させると、溶
融塩２は撹拌羽１ｆｌｌ９によって撹拌されるとともに
、外羽Ｉ１ｊ９によって内筒隔壁３外の環状空間を下方
へと流れ、内筒隔壁３内の下端から筒内に流入し、内羽
根９Ａによる引き上げ力によって上昇し、ガラス板６の
表面と接触した後、上方から再び外周環状空間へと対流
する。

従って、溶融塩２が前述したような比重が大きく異なる
２種以上の混塩であっても分離を生じることなく充分に
均質化され、また内筒３による流路の区画で、均質化前
の塩が被処理ガラス板に直接接触することもなく、これ
によりガラス板６全面にわたり各マスク開口部で一定し
たイオン交換が行なわれ、光学特性の揃ったレンズアレ
イが得られる。

また、均質化された溶融塩は、下辺部を保持されたガラ
ス板の下方から上方に向けて、ガラス板に加わる浮力及
び面方向と一致した方向に層流状態で流れるため、イオ
ン交換に悪影響を与える流れの乱れあるいはガラス板の
振れを最小限度に抑えることができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、２成分以上から戒る混塩を用いた溶融
塩でのイオン交換により、平板マイクロレンズアレイを
製造する際に、溶融塩に成分分離を生じることなく、ガ
ラス基板全面にわたりレン９ ？間で光学特性が一定したレンズアレイを形或すること
ができる。また撹拌に伴なう溶融塩の対流の乱れ、ガラ
ス基板の振動といったイオン交換に悪影響を与える外乱
は最小限度に抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す縦断面図、第２図は第
１図の装置の撹拌羽根部分を示す平面図、第３図は第１
図の装置で内筒内に被処理ガラス板をセントするための
ガラス板保持具を示す斜視図である。 １・・・溶融塩炉外壁、２・・・熔融塩、３・・・内筒
隔壁、４・・・環状空■間（溶融塩流路）５・・・接続
部材、６・・・被処理ガラス板、７・・・ガラス板保持
具、８・・・保持具載置部、９・・・撹拌羽根、９Ａ・
・・内羽根、９Ｂ・・・外羽根、９Ｃ・・・セパレータ
、１０・・・蓋、１ｌ・・・回転シャフト。 ｌ０ イ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 高温溶融塩を保持し、これに浸漬した被処理ガラス板中
   のイオンと前記塩中のイオンとの交換を行なわせるため
   のイオン交換処理炉において、炉内に上下端が開放され
   た内筒隔壁を、外周壁との間に環状空間を残すとともに
   底壁との間に空隙を残した状態で設置し、前記内筒内に
   被処理ガラス板を立姿勢で保持するガラス板載置部を設
   け、前記内筒の上方に外部から回転駆動される撹拌羽根
   を設けるとともに、この撹拌羽根を、内筒開口に位置す
   る内羽根と前記環状空間に位置する外羽根とから成る二
   重構造とし、外羽根は溶融塩を底部に向けて送るように
   、又内羽根は溶融塩を上方に向けて送るように各羽根の
   傾斜方向を設定したことを特徴とするイオン交換処理炉
   。