(57)【要約】【課題】均一な光学的特性を得ることができるシリカガラスの加熱成形方法を提供する。【解決手段】シリカガラスの加熱成形方法は、シリカガラス１をカーボン容器１１に収納し、シリカガラス１に荷重を加えながら加熱炉１２内でシリカガラス１を拡径する際に、シリカガラス１内の粘性流動をシリカガラス１の高さ方向で均一にする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリカガラスをカーボン容器に収納し、加熱炉内で前記シリカガラスを拡径する加熱成形方法であって、
前記シリカガラス内の中心から外周へ向かう粘性流動を、シリカガラスの高さ方向で均一にすることを特徴とするシリカガラスの加熱成形方法。
【請求項２】
前記シリカガラスの高さ方向に予め定められた温度分布を付与することで、前記粘性流動を均一にすることを特徴とする請求項１記載のシリカガラスの加熱成形方法。
【請求項３】
前記シリカガラスにカーボンより摩擦抵抗の小さい天板または／及び底板が当接することで、前記粘性流動を均一にすることを特徴とする請求項１または２記載のシリカガラスの加熱成形方法。
【請求項４】
前記シリカガラスに付与する前記温度分布は、高さ方向中央付近と高さ方向上下端面付近との温度差を５０℃±３０℃となるように、前記上下端面付近の温度を高く設定することを特徴とする請求項２記載のシリカガラスの加熱成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリカガラスの加熱成形方法に関し、詳しくはシリカガラスをカーボン容器に収納し、加熱炉内でシリカガラスを拡径するシリカガラスの加熱成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリカガラスは、極めて高純度であり、透明性が高いことが知られている。そのため、通信用光ファイバだけではなく、半導体露光装置用光学レンズや露光用フォトマスクなどの電子産業用途としても幅広く使われている。
【０００３】
シリカガラスの製法には、大きく分けて以下の二つがある。一つ目の製法は「直接法」と呼ばれ、四塩化珪素を酸水素火炎中で気相加水分解し、ガラスを直接堆積する方法である。この方法は、大型化し易く、レーザ耐性に優れる反面、ＯＨ基を１０００ｐｐｍ程度有するために真空紫外透過性が劣るといった特徴がある。
【０００４】
もう一つの製法は、「ＶＡＤ法」あるいは「スート法」と呼ばれ、シリカガラスの微粒子を堆積させたスートと呼ばれる多孔質中間体を製造した後に、加熱処理を施してスートを透明化し、ガラスを製造する方法である。この方法は、直接法に比べて大型化しにくい反面、ＯＨ基含有量が少ない、各種ドーパントを入れ易い、赤外透過性や真空紫外透過性、耐熱性等に優れる、といった特徴がある。
【０００５】
シリカガラスを光ファイバや光ファイバカプラ等の光学部品にするためには、ガラスを熱加工する必要があるが、光ファイバに加工する場合は、延伸ないしは線引と呼ばれる、棒状のガラスを引き延ばす方式が利用される。
【０００６】
このような一軸変形の定常部における変形プロセスは、簡易な古典的モデルとの整合性もよい。しかしながら、引き延ばしの開始部と終了部などの非定常部や、光学部品としてのレンズなど、３次元形状を付与するための加工プロセスをモデル化し、品質の安定化を図るためには、一次元解析では不十分な可能性がある。
【０００７】
一方、従来のシリカガラスにおける実際の加熱成形方法の一例としては、シリカガラスの上面に上面加熱用ヒータを設けるとともに、シリカガラスの側面に側面加熱用ヒータを設け、等温面が上下方向に平行になるようにし、均一性を高めるようにする加熱方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
また、別の加熱成形方法の一例として、カーボン容器内にシリカガラスを収納し、フェルト材を介して重石（錘）によりシリカガラスに荷重をかけるようにしたシリカガラスの加熱成形方法がある（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−２６１９４２号公報
【特許文献２】特開２００２−  ５３３３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところが、上記特許文献１及び２に開示された従来のシリカガラスの加熱成形方法では、シリカガラスの粘性流動が不均一になって複屈折や屈折率分布等の光学特性の均一性を高めることが難しかった。
【００１１】
その原因としては、シリカガラスを収納しているカーボン容器の天板や底板からシリカガラスの粘性流動とは逆方向に摩擦抵抗が働くためと考えられる。
【００１２】
すなわち、シリカガラスの上下端面では、粘性流動が抑制されてしまうのに対し、シリカガラスの高さ中央付近では粘性流動が起こり易くなって流動量が多くなる。そのため、シリカガラスの上下端面、特に自重により摩擦抵抗が増加しているシリカガラスの下端面付近には、高さ中央付近からガラス母材が流れ込んで来る。
【００１３】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、均一な光学的特性を得ることができるシリカガラスの加熱成形方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決することができる本発明に係るシリカガラスの加熱成形方法は、シリカガラスをカーボン容器に収納し、加熱炉内で前記シリカガラスを拡径する加熱成形方法であって、前記シリカガラス内の中心から外周へ向かう粘性流動を、シリカガラスの高さ方向で均一にすることを特徴としている。
【００１５】
このように構成されたシリカガラスの加熱成形方法によれば、シリカガラス内の中心から外周へ向かう粘性流動を、シリカガラスの高さ方向で均一にすることで、初期の軸対称性を崩すことなく拡径されるので、成形されたシリカガラスの光学的特性を安定化させることができる。これにより、均一な光学的特性を有するシリカガラスを得ることができる。
【００１６】
また、本発明に係るシリカガラスの加熱成形方法は、上記構成のシリカガラスの加熱成形方法において、前記シリカガラスの高さ方向に予め定められた温度分布を付与することで、前記粘性流動を均一にすることが望ましい。
により達成される。
【００１７】
このように構成されたシリカガラスの加熱成形方法によれば、シリカガラスの高さ方向に予め定められた温度分布を付与することで、シリカガラス内の粘性流動をシリカガラスの高さ方向で均一にすることができる。したがって、成形されたシリカガラスの光学的特性を安定化させることができる。
【００１８】
また、本発明に係るシリカガラスの加熱成形方法は、前記シリカガラスにカーボンより摩擦抵抗の小さい天板または／及び底板が当接することで、前記粘性流動を均一にすることが望ましい。
【００１９】
このように構成されたシリカガラスの加熱成形方法によれば、天板や底板から粘性流動とは逆方向に摩擦抵抗が働いたとしても、天板または／及び底板の摩擦抵抗が小さくなっているので、粘性流動をシリカガラスの高さ方向で均一にすることができる。したがって、成形されたシリカガラスの光学的特性を安定化させることができる。
なお、ここで云う「カーボン」とは、一般的なカーボン（摩擦係数０．１〜０．２程度）を意味している。したがって、「カーボンより摩擦抵抗の小さい天板または／及び底板が当接する」とは、少なくても天板自体または底板自体の材質が、摩擦係数０．１以下の材質（例えば０．０２〜０．０５程度の低摩擦抵抗カーボン等）からなるか、または天板の下面又は底板の上面に後述するカーボン薄膜（摩擦係数０．０５程度）等の敷板を介在させることも含まれる。
【００２０】
また、本発明に係るシリカガラスの加熱成形方法は、前記シリカガラスに付与する前記温度分布は、高さ方向中央付近と高さ方向上下端面付近との温度差を５０℃±３０℃となるように、前記上下端面付近の温度を高く設定することが望ましい。
【００２１】
このように構成されたシリカガラスの加熱成形方法によれば、シリカガラスに付与する温度分布として、高さ方向中央付近と高さ方向上下端面付近との温度差を５０℃±３０℃となるように、上下端面付近の温度を高く設定することで、シリカガラス内の粘性流動をシリカガラスの高さ方向で均一にすることができる。したがって、成形されたシリカガラスの光学的特性を確実に安定化させることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係るシリカガラスの加熱成形方法によれば、シリカガラスをカーボン容器に収納し、加熱炉内でシリカガラスを拡径する加熱成形方法において、シリカガラス内の粘性流動をシリカガラスの高さ方向で均一にすることができる。これにより、均一な光学的特性を備えたシリカガラスを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態に係るシリカガラスの加熱成形方法を適用するシリカガラス加熱成形装置の一部破断外観斜視図である。
【図２】図１を簡略化した縦断面図である。
【図３】図１のシリカガラスの加熱成形方法によりシリカガラスに温度差５０℃の温度分布を付与した場合の温度分布図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係るシリカガラスの加熱成形方法を適用するシリカガラス加熱成形装置の簡略化した縦断面図である。
【図５】シリカガラスサンプルの変形量の見積もりを得るための模式図である。
【図６】加熱成形前のシリカガラスサンプルの断面図である。
【図７】温度分布無のシリカガラスサンプルの加熱成形後の断面図である。
【図８】温度差１０℃の温度分布を付与した場合の温度分布図である。
【図９】図８の加熱成形後を示す断面図である。
【図１０】温度差２０℃の温度分布を付与した場合の加熱成形後を示す断面図である。
【図１１】温度差５０℃の温度分布を付与した場合の加熱成形後を示す断面図である。
【図１２】温度差８０℃の温度分布を付与した場合の加熱成形後を示す断面図である。
【図１３】温度差１００℃の温度分布を付与した場合の加熱成形後を示す断面図である。
【図１４】温度差と均質部分比率との比較グラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明に係るシリカガラスの加熱成形方法の好適な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２５】
図１は本発明に係るシリカガラスの加熱成形方法の第１の実施形態を適用したシリカガラス加熱成形装置の一部破断外観斜視図、図２は図１を簡略化した縦断面図、図３は図１のシリカガラスの加熱成形方法によりシリカガラスに付与される温度分布図である。
【００２６】
図１および図２に示すように、本発明に係る第１の実施形態であるシリカガラス加熱成形装置１０は、シリカガラス１を収納するカーボン容器１１と、シリカガラス１を収納したカーボン容器１１を加熱する加熱炉１２と、シリカガラス１に荷重を加える押圧機構１３と、を備えている。
【００２７】
カーボン容器１１は、カーボン材料を用いて、例えば３５０ｍｍの外径寸法で３３０ｍｍの内径寸法を有する有底の円筒形状に形成されている。カーボン容器１１は、天板１４、周板１５および底板１６を備えている。
【００２８】
加熱炉１２は、カーボン容器１１を内装する外形を有し、不図示のヒータを備えている。加熱炉１２は、シリカガラス１を内装したカーボン容器１１を収納してヒータを駆動させ、後述する予め定められた温度分布をシリカガラス１に付与しながら真空加熱を行う。
【００２９】
押圧機構１３は、カーボン容器１１の天板１４上に載置される例えば６．５ｋｇの錘部材１７を有する。押圧機構１３は、加熱炉１２内で、カーボン容器１１に収納されているシリカガラス１を加圧する。また、シリカガラス１の変位量はポテンショメータ１９によりモニタされる。
なお、ここでは押圧機構を備えて荷重を加える形態について記載しているが、荷重を加えず、シリカガラスの自重で潰れるような形態であっても良い。
【００３０】
次に、本実施形態のシリカガラスの加熱成形方法について説明する。
【００３１】
先ず、所定の寸法緒元を有するシリカガラス１をカーボン容器１１の中央部にセットし、カーボン容器１１を加熱炉１２内に配置する。そして、押圧機構１３の錘部材１７によりシリカガラス１を加圧する。
このとき、熱処理されたシリカガラス１は、高さ方向に予め定められた温度分布が付与された状態で、カーボン容器１１の周板１５方向に拡径され、シリカガラス成形体に成形される。
【００３２】
具体的には、図３に示すように、シリカガラス１の上面２および下面３の温度が中央付近に比べて、５０℃程度の温度差をつけることが望ましい。なお、ここでは、シリカガラス１の中心から破線で示した中央部４内は＋１０℃、その高さ方向の破線７部分で＋２０℃、破線８部分で＋３０℃、破線９部分で＋４０℃、上下面２，３で＋５０℃の温度差を有している。
これにより、摩擦抵抗の発生するシリカガラス１の上面２および下面３の粘性流動が大きくなり、シリカガラス１内の粘性流動が高さ方向で略均一になって成形されたシリカガラス成形体の光学的特性が安定化される。
【００３３】
上述したように、本実施形態のシリカガラスの加熱成形方法によれば、シリカガラス１内の中心から外周へ向かう粘性流動を高さ方向で略均一にすることにより、初期の軸対称性を崩すことなく拡径されるので、成形されたシリカガラスの光学的特性を安定化させて、均一な光学的特性を有するシリカガラスを得ることができる。
【００３４】
また、シリカガラス１の高さ方向に予め定められた温度分布を付与することで、シリカガラス内の粘性流動を高さ方向で均一にさせ、成形されたシリカガラスの光学的特性を安定化させる。これにより、均一な光学的特性を有する高品質なシリカガラスを得ることができる。
【００３５】
次に、本発明に係るシリカガラスの加熱成形方法の第２の実施形態を図４に基づいて説明する。図４は本発明に係るシリカガラスの加熱成形方法の第２の実施形態を適用したシリカガラス加熱成形装置の簡略化した縦断面図である。なお、上記第１の実施形態と同じ構成及び作用に関する説明は同一符号を付すことで省略する。
【００３６】
図４に示すように、本発明に係る第２の実施形態であるシリカガラス加熱成形装置２０は、カーボン製の天板１４の下面および底板１６の上面に、通常のカーボンより摩擦抵抗の小さい材質からなる敷板２１，２２が配置されている。シリカガラス１の上端面および下端面はこの敷板２１，２２に当接している。なお、敷板２１，２２の材質としては、例えば、摩擦係数０．０２程度の材料や、通常のカーボンより摩擦抵抗の小さいカーボン薄膜で摩擦係数０．０５程度のものを使うことが望ましい。
【００３７】
敷板２１，２２を配置することで、シリカガラス１の上面および下面の摩擦抵抗が、通常のカーボン製の天板１４および底板１６に直接当接しているときの摩擦抵抗と比べて小さくなる。これにより、天板１４や底板１６から粘性流動とは逆方向に摩擦抵抗が働いたとしても、シリカガラス１の上面および下面の摩擦抵抗が小さくなっているので、シリカガラス１内の粘性流動を高さ方向で略均一にすることができる。よって、成形されたシリカガラス成形体の光学的特性が安定化される。
【００３８】
上述したように、本実施形態のシリカガラスの加熱成形方法によれば、天板または底板の摩擦抵抗が通常のカーボンより小さくなっているので、粘性流動とは逆方向に作用する摩擦抵抗が天板や底板から働いたとしても、粘性流動を高さ方向で略均一にさせることができる。これにより、成形されたシリカガラスの光学的特性を安定化させることができる。
【実施例】
【００３９】
次に、本発明に係るシリカガラスの加熱成形方法の作用効果を確認するために行った実施例（シミュレーション結果）について説明する。
【００４０】
シリカガラスの粘性流動解析手法を検討する一環として、古典的モデルによる一軸変形の解析と、３次元熱流体プログラムよる粘性流動解析とを行った。解析のモデルとしては、ＶＡＤ法で作製した光ファイバ用シリカガラスを、加熱炉内で加熱成形して外径φ３００mm（φ１２インチ）以上に拡径するプロセスを検討した。
【００４１】
[加熱成形の古典的モデルによる解析]
粘性体の一軸延伸変形については次式のように記述できることが知られている。
【００４２】
【数１】
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ここで、ｆは単位面積当たりの荷重または張力、Ｔは温度、η(Ｔ)はガラス粘度、Ｓは断面積、ｖは長手方向の変形速度、ｚは長手方向軸を表す。
【００４３】
図５に示すように、上記数式を元に数値計算を行うことで、任意の断面積Ｓと厚さｚのガラス円柱に、任意の加熱温度Ｔと荷重ｆを印加した時の変形量の見積もりが可能である。尚、シリカガラスの粘度η(Ｔ)については、別途貫入法により１１００℃〜１５００℃の温度範囲で実測した結果を用いた。
【００４４】
[ＦＬＯＷ−３Ｄを用いた粘性流動の３次元解析]
さらに、古典的モデルに加え、ガラスの粘性流動現象を詳細に把握するために、３次元解析を用いて変形挙動の詳細を調べた。
【００４５】
加熱変形中のシリカガラスの粘性流動をシミュレーションするには、ガラス界面の大変形挙動・熱伝達を精度良く計算することがポイントになる。
ガラス界面のモデル化手法としては、Ｌａｇｒａｎｇｉａｎｒ法やＥｕｌｅｒ法に代表される「直接的表現法」と、ＶＯＦ（Ｖｏｌｕｍｅ  ｏｆ  ｆｌｕｉｄ）法に代表される「間接的表現法」の２種類がある。
【００４６】
前者の直接的表現法は、界面形状に適合した要素を作成できるという長所があるが、大変形解析では要素のアスペクト比が大きくなると共に、計算精度が落ちるといった短所も合わせ持つことが知られている。
また、後者の間接的表現法は、大変形解析には有効であるが、ガラスを格子状に取り扱うため、境界近傍の流れや熱伝達の精度が不十分になることが懸念される。
【００４７】
そこで、これらの一長一短の問題を解決すべく、Ｆｌｏｗ  Ｓｃｉｅｎｃｅ社の流体解析シミュレータ「ＦＬＯＷ−３Ｄ」の適用を検討した。本シミュレータでは、直交格子をベースに、計算セルの一部をカットした滑らかな形状で表現するＦＡＶＯＲ（Ｆｒａｃｔｉｏｎａｌ  Ａｒｅａ  Ｖｏｌｕｍｅ  Ｏｂｓｔｒａｃｌｅ  Ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ）法を用いてＶＯＦ法を拡張しており、間接的表現法の利点はそのままで、壁近傍の流れや熱伝達を精度良く解くことができるという特徴を持っている。
【００４８】
本シミュレータは、３次元熱流体プログラムの一つとして、界面形状（自由表面）・相変化・圧縮性・流体／剛体との連成運動などの広範囲な流れを扱うことが可能であり、計算結果の妥当性に関する多くの報告例が紹介されている。
【００４９】
しかしながら、シリカガラスのように、大型で高粘度の材料を対象とした解析例は見当たらない。そこで、新たな解析例を検討した。
【００５０】
[解析の準備]
（１）解析条件
解析は、ＦＬＯＷ−３Ｄの二次元軸対称モデルを用いてモデル化した。シリカガラスの粘度は温度に依存する形式で入力し、外部から温度条件を与えて粘度変化による変形を解析した。
実際の加熱変形は、加熱炉のヒータ能力に依存して４〜５時間を要しているが、実時間を反映させた解析は、計算量が膨大となるため、時間を１００倍スケーリング、すなわちガラスの粘度が１／１００になるようにスケーリングして解析時間を短縮するようにした。１００倍スケーリングの妥当性については後述する。
【００５１】
（２）時間スケーリングの検証
解析で用いる時間スケーリングがどの程度まで許容できるか把握するため、外径１５０ｍｍ、高さ１５０ｍｍのシリカガラスサンプルを用い、静止荷重６．５ｋｇのみで変形可能な低い粘度設定とする単純なモデルで変位量を比較した。
【００５２】
変位量の比較の結果、初期高さ１５０ｍｍから、等倍（１倍）スケーリングで５１ｍｍ変形した時のそれぞれの計算結果を見ると、１０倍と１００倍のスケーリングでは、同じ５３ｍｍで等倍との変位差は２ｍｍ、１０００倍のスケーリングになると変位差は４ｍｍであった。
従って、１００倍スケーリングまでであれば実態と大きな乖離はないと判断し、以降は計算負荷と精度の両面から、１００倍スケーリングで解析を行った。
【００５３】
[粘性流動メカニズムの解析結果]
加熱成形中のガラス全体の粘性流動メカニズムを把握するため、図６に示すようにシリカガラスサンプル５に、複数本のマーキングライン６を予め付しておき、変形に伴ってこれらのマーキングライン６が変化する様子を調査した。なお、マーキングラインはガラス内部の変形、即ち粘性流動の様子を可視化するものであり、特性面では屈折率やドーパント濃度、ＯＨ基濃度等の物性の等高線に相当する。
以下、シリカガラスサンプル５内の温度分布が均一な場合と、温度差が発生している場合の両方の調査結果について説明する。
【００５４】
[温度分布無]
外径１７０ｍｍ、高さ３２０ｍｍのシリカガラスサンプル５を用い、荷重は６．５ｋｇ、サンプル内の温度は均一とした。
【００５５】
図７に示すように、温度分布を与えない場合、シリカガラスサンプル５の高さ中央付近において相対的に外周（図の横方向）への流動量が多くなっており、初期に外周付近にあった部分は底部に流れ込んでいる。
【００５６】
これは、サンプル上面／天板間、及びサンプル下面／底板間には摩擦力が働いており、特にサンプル下面には錘による荷重に加えて自重分（５．４ｋｇ）が上乗せされるため、サンプル上面／天板間よりも摩擦力が大きくなっている。
そのため、初期に上面・下面付近にあった部分はこの摩擦力が粘性流動の逆方向に作用することから高さ中央付近に比べて粘性流動が起きにくく、特に摩擦力の大きいサンプル下面ではこれが顕著になる。そのため、初期に外周付近にあったガラスが下面側へ流れ込んでくると考えられる。
【００５７】
[温度分布有]
次に、上記シリカガラスサンプル５を用い、温度分布を加えて加熱成形する場合について検討する。
具体的には、外径１７０ｍｍ、高さ３２０ｍｍのシリカガラスサンプル５をカーボン容器１１の中央部にセットし、カーボン容器１１を加熱炉１２内に配置して、荷重１１．０ｋｇで押圧した（図２参照）。
【００５８】
加熱成形中、シリカガラスサンプル５は、加熱炉のヒータからの輻射熱に加え、天板１４及び底板１６からの伝熱を受けるため、サンプルの上下付近と高さ中央付近で幾らかの温度差が発生していると推測される。この温度差は、鉛直方向に成形されずに初期の軸対称性が崩れるといったプロセス上及び品質上の不安定要因にもなり兼ねない。
【００５９】
そこで、計算条件でサンプル上下面には、熱伝導量を多く付与することで、上下面と高さ中央付近との間に複数の温度差を付与して解析を行い、それらの変形途中の状態を比較した。
【００６０】
[温度分布有・温度差１０℃]
図８に示すように、シリカガラスサンプル５の中央部４に１８００℃を付与し、その上面２および下面３に１８１０℃の＋１０℃の温度差を付与した。なお、破線１８で＋５℃の温度差を有している。
【００６１】
図９に示すように、１０℃の温度差を付与した場合、高さ中央付近の流動量が多く、マーキングライン６が荷重方向と平行に近い部分（垂直軸とのなす角度が０〜２０度となる範囲）が長さ寸法Ｌ１と小さいことが判る。
【００６２】
[温度分布有・温度差２０℃]
図１０に示すように、シリカガラスサンプル５の中央部に１８００℃を付与し、その上面および下面に１８２０℃の＋２０℃の温度差を付与した。
【００６３】
２０℃の温度差を付与した場合、高さ中央付近の流動量が多く、マーキングライン６のほぼ平行な部分が、温度差１０℃の場合よりも僅かに大きい長さ寸法Ｌ２（Ｌ１＜Ｌ２）になっていることが判る。
【００６４】
[温度分布有・温度差５０℃]
図３を参照して、シリカガラス１の中央部４に１８００℃を付与し、その上面２および下面３に１８５０℃の＋５０℃の温度差を付与した。
【００６５】
図１１に示すように、５０℃の温度差を付与した場合、高さ中央付近の流動量が少なく、マーキングライン６のほぼ平行な部分が、温度差１０℃および２０℃の場合よりも大きい長さ寸法Ｌ３（Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３）になっているのが判る。すなわち、シリカガラスサンプル５内の粘性流動が略均一になり、成形されたシリカガラス成形体の光学的特性がより安定化されることが推測できる。
【００６６】
[温度分布有・温度差８０℃]
図１２に示すように、シリカガラスサンプル５の中央部に１８００℃を付与し、その上面および下面に１８８０℃の＋８０℃の温度差を付与した。
【００６７】
８０℃の温度差を付与した場合、高さ中央付近の流動量が少なく、マーキングライン６のほぼ平行な部分が、温度差５０℃の場合とほぼ同等の長さ寸法Ｌ４になっているのが判る。
【００６８】
[温度分布有・温度差１００℃]
図１３に示すように、シリカガラスサンプル５の中央部に１８００℃を付与し、その上面および下面に１９００℃の＋１００℃の温度差を付与した。
【００６９】
１００℃の温度差を付与した場合、高さ中央付近の流動量が多く、マーキングライン６が荷重方向と平行な部分が温度差１０℃の場合とほぼ同等の長さ寸法Ｌ５と小さくなっているのが判る。これは、温度差が大きくなると、サンプル上下付近の粘性流動が勝ってくるので、高さ中央付近が凹んだ潰れ方をするためである。
【００７０】
図１４に示すように、マーキングライン６と垂直軸のなす角度が０度（平行）〜±２０度となる範囲を均質部分とし、全体に対する均質部分の比率が温度差によってどのように異なるかを比較した結果、均質部分の比率が４０％以上となる温度差は、５０℃±３０℃の範囲であることが判る。
したがって、シリカガラスサンプル５に付与する温度分布として、高さ方向中央付近と高さ方向上下端面付近との温度差を５０℃±３０℃となるように、上下端面付近の温度を高く設定することで、サンプルの粘性流動を高さ方向で略均一にできる。よって、成形されたシリカガラスの光学的特性を確実に安定化させることができる。
【００７１】
これは、上述したように、上下面付近は高さ中央付近に比べて温度が高いために粘度が低くなり、天板及び底板との摩擦力に打ち勝って外周部への流動量が多くなる結果、相対的に高さ中央付近の流動量が少なくなっているためであると考えられる。
このように、加熱炉内に温度分布を積極的に付与することで粘性流動を制御すれば、光学特性等の品質の安定化につながると示唆される。
【００７２】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が自在である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置場所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。
【符号の説明】
【００７３】
１    シリカガラス
１１    カーボン容器
１２    加熱炉
１４    天板
１６    底板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2010163300.tif 000009
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2010163300.tif 000013
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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