(57)【要約】【課題】  透明な側面となる貫通穴を有し簡易に人工水晶の取り外しができ、かつ、低コストが実現でき、加工を容易とする。【解決手段】  板状の種水晶の平面中心に貫通穴を設け、この貫通穴に棒状に形成されたフッ素樹脂の棒状体を挿入して種水晶を固定し、前記フッ素樹脂で構成される棒状体の両端部を枠体に固定する種水晶固定工程と、前記圧力容器内に配置する配置工程と、前記圧力容器内に所定の溶液を満たして密閉し、所定の温度と所定の圧力で種水晶を結晶成長させる種水晶成長工程と、種水晶が人工水晶となったところで前記圧力容器内から枠体を取り出し、フッ素樹脂の棒状体を人工水晶から引き抜く棒状体引き抜き工程と、を含んで構成される。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力容器の底部に人工水晶の原料となるラスカを配置し、前記圧力容器の上部に枠体に固定された種水晶を配置し、所定の溶液を前記圧力容器内を満たして所定の温度と所定の圧力で種水晶を結晶成長させる人工水晶の製造方法であって、
前記枠体と種水晶とを固定する際に、板状の種水晶の平面中心に貫通穴を設け、この貫通穴に棒状に形成されたフッ素樹脂の棒状体を挿入して種水晶を固定し、前記フッ素樹脂で構成される棒状体の両端部を枠体に固定する種水晶固定工程と、
前記圧力容器内に、前記ラスカと複数の前記種水晶が固定された枠体を配置する配置工程と、
前記圧力容器内に所定の溶液を満たして蓋体で内部を密閉し、所定の温度と所定の圧力を圧力容器に掛けて前記種水晶を結晶成長させる種水晶成長工程と、
所定の大きさまで種水晶が結晶成長して人工水晶となったところで前記圧力容器内から前記種水晶を固定していた枠体を取り出し、前記種水晶が人工水晶となって取り込んだ前記フッ素樹脂の棒状体を前記枠体から取り外して、前記人工水晶から引き抜く棒状体引き抜き工程と、
を含んで構成されることを特徴とする人工水晶の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の人工水晶の製造方法により製造された人工水晶であって、
人工水晶の内部に貫通穴が設けられて構成されていることを特徴とする人工水晶。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、種水晶から人工水晶を製造する人工水晶の製造方法及び人工水晶に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、人工水晶の製造には、種水晶を枠体に固定し、圧力容器であるオートクレーブにラスカを入れたバスケットとバッフル板と種水晶が固定された枠体とを配置して、所定の溶液で内部を満たして密閉し、所定の温度と所定の圧力をかけた状態を続けて種水晶を結晶成長させて人工水晶を製造している（例えば、特許文献１参照）。
このような人工水晶は、枠体に固定された部分に固定に用いた針金や金属製のクリップの痕跡を残していた。
【０００３】
このように製造される人工水晶は、電子デバイスに用いられる水晶振動子や水晶発振器、光学デバイスに用いられるローパスフィルタなどに用いられる。
また、人工水晶は、電子デバイスや光学デバイスのほかに、宝飾製品にも用いられる。
この場合、人工水晶に穴をあける必要が生じる。例えば、人工水晶への穴のあけ方として、少しづつ突きながら穴をあけていく方法（例えば、非特許文献１参照）や、レーザを用いる方法などがある（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−０６９８２７号公報
【特許文献２】特開２００９−２９０７９１号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】日本物理学会著「結晶の加工と表面」日本物理学会出版、1970年11月30日、p.183−186
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の人工水晶の製造方法は、例えば、突きながら穴をあける場合、水晶表面にクラックを生じさせるため透明な表面にならず、かつ、凹凸が形成されるために見栄えが悪くなっていた。また、レーザを用いて穴をあける場合は、用いるレーザが高価であり製造コストを上昇させることが想定され、また、レーザを用いても繰り返しのレーザ光の照射が必要となり貫通穴の表面に凹凸ができることが懸念される。
また、従来の人工水晶では、枠体に固定するための針金やクリップが種水晶に設けられていたために、人工水晶となった後に、これら針金やクリップが人工水晶内に取り込まれた状態となる。
そのため、このような人工水晶を切断すると、この針金やクリップが切断装置の切断部と接触して切断速度を低下させることが考えられた。
【０００７】
そこで、本発明は、透明な側面となる貫通穴を有し簡易に人工水晶の取り外しができ、かつ、低コストな人工水晶の製造方法及び加工が容易となる人工水晶を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するため、本発明は、圧力容器の底部に人工水晶の原料となるラスカを配置し、前記圧力容器の上部に枠体に固定された種水晶を配置し、所定の溶液を前記圧力容器内を満たして所定の温度と所定の圧力で種水晶を結晶成長させる人工水晶の製造方法であって、前記枠体と種水晶とを固定する際に、板状の種水晶の平面中心に貫通穴を設け、この貫通穴に棒状に形成されたフッ素樹脂の棒状体を挿入して種水晶を固定し、前記フッ素樹脂で構成される棒状体の両端部を枠体に固定する種水晶固定工程と、前記圧力容器内に、前記ラスカと複数の前記種水晶が固定された枠体を配置する配置工程と、前記圧力容器内に所定の溶液を満たして蓋体で内部を密閉し、所定の温度と所定の圧力を圧力容器に掛けて前記種水晶を結晶成長させる種水晶成長工程と、所定の大きさまで種水晶が結晶成長して人工水晶となったところで前記圧力容器内から前記種水晶を固定していた枠体を取り出し、前記種水晶が人工水晶となって取り込んだ前記フッ素樹脂の棒状体を前記枠体から取り外して、前記人工水晶から引き抜く棒状体引き抜き工程と、を含んで構成されることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、  請求項１に記載の人工水晶の製造方法により製造された人工水晶であって、人工水晶の内部に貫通穴が設けられて構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
このような人工水晶の製造方法では、枠体に種水晶を固定する際に、フッ素樹脂で構成される棒状体が用いられ、この棒状体を枠体に固定して種水晶を枠体に吊るした状態で結晶成長させるため、人工水晶中に棒状体の一部分が取り込まれた状態となるが、棒状体がフッ素樹脂で構成されているため、棒状体に水晶が固着することがなく人工水晶が製造される。
したがって、枠体から棒状体を外した後、人工水晶から棒状体を引き抜くことができるため、側面に凹凸のない透明な状態の貫通穴を人工水晶に残すことができる。
これにより、見栄えの良い人工水晶を容易に製造することができる。
また、人工水晶が製造された後は、棒状体を引き抜くだけで良いので、穴あけ加工の必要な人工水晶を製造する際は、従来よりも低コストで製造することができる。
また、本発明の人工水晶は、枠体との固定で用いられた部分に、固定で用いた棒状体はなくなっているため、従来のような水晶以外の切断がなくなり、切断加工を容易に行えるようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る人工水晶の製造方法の一例であって、圧力容器内に種水晶とラスカを配置した状態を示す模式図である。
【図２】（ａ）は棒状体に種水晶を固定する前の状態を示す概念図であり、（ｂ）は棒状体に種水晶を固定した状態の一例を示す概念図である。
【図３】（ａ）は種水晶が人工水晶になった状態の一例を示す部分斜視図であり、（ｂ）は人工水晶から棒状体を引き抜いた後の状態の一例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本発明を実施するための最良の形態（以下、「実施形態」という。）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各構成要素について、状態をわかりやすくするために、誇張して図示している。また、種水晶の主面という場合、種水晶に現れる平面のうち最も広い面とこの広い面と並行する面を主面とする。
【００１３】
図１に示すように、本発明の第一の実施形態に係る人工水晶の製造方法は、従来と同様に、後述する圧力容器５ａに人工水晶の原料となるラスカ６と複数の種水晶２ａを固定した枠体４とを配置して所定の溶液を満たし、所定の圧力と所定の温度で種水晶２ａを結晶成長させて人工水晶２ｂを製造する方法である。
この本発明の実施形態に係る人工水晶の製造方法は、種水晶固定工程、配置工程、種水晶成長工程、棒状体引き抜き工程を含んで構成されている。
【００１４】
（種水晶固定工程）
種水晶固定工程は、枠体４と種水晶２ａとを固定する際に、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、板状の種水晶２ａの平面中心に貫通穴３ａを設け、この貫通穴３ａに棒状に形成されたフッ素樹脂で構成される棒状体１を挿入して種水晶２ａを固定し、フッ素樹脂で構成される棒状体１の両端部を枠体４に固定する工程である。
【００１５】
棒状体１は、フッ素樹脂からなり棒形状に形成されている。この棒状体１は、中空又は中実の状態であっても良い。この棒状体１は、弾性変形することができる。
【００１６】
種水晶２ａは、所定の厚さで板状に形成された水晶であって、主面に貫通穴３ａが設けられている。
この貫通穴３ａは、種水晶２ａの主面中心に設けられており、直径が棒状体を挿通させ固定できる大きさとなっている。例えば、貫通穴３ａの大きさは、棒状体１の長さ方向に直交する方向に切断したときの断面積に対して同一の大きさから棒状体１が目視で凹まない程度に小さく形成される。
【００１７】
これにより、棒状体１を貫通穴３ａに挿入することができ、かつ、所定の位置で種水晶２ａを固定することができる。
つまり、種水晶２ａは、棒状体１が弾性変形することで、棒状体１の所定の位置で固定される。
しかしながら、棒状体１の極度な弾性変形は、後述する棒状体引き抜き工程が行えなくなる。そのため、棒状体１の弾性変形は、目視で確認できない程度が好ましく、例えば、棒状体１の形状と貫通穴３ａの断面形状とが同一で同一面積であれば、棒状体１に種水晶２ａを固定させておくことが可能となる。
【００１８】
枠体４は、圧力容器５ａであるオートクレーブ内の上方に配置されるものであって、所定の間隔で格子状に形成されている水平枠部４ａが並べられ、これらを固定するための垂直枠部４ｂが接合されている。水平枠部４ａは、内部が格子状に設けられており、複数の種水晶２ａを固定することができるようになっている。
【００１９】
種水晶２ａが固定された棒状体１は、枠体４に設けられた水平枠部４ａに固定される。
このとき、棒状体１は、例えば、一方の端部が上方に配置されている水平枠部４ａに固定され、他方の端部が下方に配置されている水平枠部４ａに固定される。
この棒状体１の水平枠部４ａへの固定は、例えば、棒状体１のみを針金で水平枠部４ａに固定することができる。また、クリップを用いて、棒状体１のみを水平枠部４ａに固定してもよい。
なお、このときの棒状体１は、湾曲することなく直線状に枠体４へ固定する。
【００２０】
（配置工程）
配置工程は、図１に示すように、圧力容器５ａの底部に人工水晶の原料となるラスカ６を配置し、前記圧力容器５ａの上部に枠体４に固定された種水晶２ａを配置し、前記圧力容器５ａ内に、前記ラスカ６と複数の前記種水晶２ａが固定された枠体４を配置する工程である。
【００２１】
圧力容器５ａは、例えば、オートクレーブを用いることができる。このオートクレーブは、所定の直径の円筒形状となっており、開口側を上に向けた状態で用いられる。また、オートクレーブは、その外周面に複数のバンドヒーター５ｂが設けられた構造となっている。
バンドヒーター５ｂは、オートクレーブの底部から上方部にかけて所定の間隔で設けられており、それぞれ所定の温度で発熱することができるようになっている。
【００２２】
ラスカ６は、塊状に砕かれた水晶であって、例えば、天然水晶などが用いられる。このラスカは、圧力容器５ａであるオートクレーブの底部に配置される。
【００２３】
バッフル板７は、圧力容器５ａであるオートクレーブ内に満たされる所定の溶液を、種水晶２ａの結晶成長中に圧力容器５ａ内で対流させる役割を果たす。
【００２４】
よって、この配置工程では、ラスカ６を圧力容器５ａの底部に配置し、その後、所定の位置にバッフル板７を圧力容器５ａ内に設置し、その後、種水晶２ａを固定した枠体４を圧力容器５ａ内に配置する。
このとき、枠体４は、圧力容器５ａの上方に位置させる。
【００２５】
（種水晶成長工程）
種水晶成長工程は、図１に示すように、前記圧力容器５ａ内に所定の溶液を満たして蓋体８で内部を密閉し、所定の温度と所定の圧力を圧力容器５ａに掛けて前記種水晶２ａを結晶成長させる工程である。
【００２６】
蓋体８は、圧力容器５ａに固定されて、圧力容器５ａ内を密封する役割を果たす。
所定の溶液は、例えば、ラスカ６が溶ける成分の液体が用いられ、炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム等のアルカリ水溶液を用いることができる。
【００２７】
この種水晶成長工程において、圧力容器５ａであるオートクレーブ内に所定の溶液を充填して圧力容器５ａを満たし、蓋体８を圧力容器５ａに重ねて密閉する。種水晶２ａの結晶成長中は、圧力容器５ａ内が高圧で用いられるため、ボルト等（図示せず）で蓋体８を圧力容器５ａに固定する。
【００２８】
蓋体８を圧力容器５ａに固定した後に、所定の温度と所定の圧力で圧力容器５ａ内を維持する。
これにより、種水晶成長工程では、ラスカ６が所定の溶液で溶かされて、溶液の対流にて種水晶２ａの位置まで送り出されることにより、種水晶２ａが結晶成長を行い人工水晶２ｂとなる。
このとき、種水晶２ａの結晶成長は、フッ素樹脂からなる棒状体１の一部を取り込みながら行われる。したがって、棒状体１は、枠体で固定される部分に水晶が付いていない状態となる。
【００２９】
（棒状体引き抜き工程）
棒状体引き抜き工程は、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、所定の大きさまで種水晶２ａが結晶成長して人工水晶２ｂとなったところで前記圧力容器５ａ内から前記種水晶２ａを固定していた枠体４を取り出し、前記種水晶２ａが人工水晶２ｂとなって取り込んだ前記フッ素樹脂の棒状体１を前記枠体４から取り外して、前記人工水晶２ｂから引き抜く工程である。
【００３０】
棒状体引き抜き工程では、まず、種水晶２ａが人工水晶２ｂとなったときに、圧力容器５ａに掛けていた温度を常温にしつつ、圧力を抜いて定常圧にして、圧力容器５ａ内部の枠体４を取り出す。
枠体４に固定していた種水晶２ａが人工水晶２ｂとなっており、この人工水晶２ｂが付いている棒状体１を枠体４から取り外す。
つぎに、人工水晶２ｂに取り込まれている棒状体１を引き抜いて、人工水晶２ｂのみとする。
【００３１】
フッ素樹脂から成る棒状体１は、人工水晶２ｂの水晶成分が固着していないため、引き抜くことができる。なお、種水晶２ａを固定していた部分で引き抜きの抵抗となることがあるが、棒状体１を引っ張ることで断面積が小さくなり、人工水晶２ｂの中から棒状体１を出すことができる。
【００３２】
このような本発明の実施形態に係る人工水晶の製造方法では、枠体４に種水晶２ａを固定する際に、フッ素樹脂で構成される棒状体１が用いられ、この棒状体１を枠体に固定して種水晶２ａを枠体４に固定した状態で結晶成長させるため、人工水晶２ｂ中に棒状体１の一部分が取り込まれた状態となるが、棒状体１がフッ素樹脂で構成されているため、棒状体１に水晶が固着することがなく人工水晶２ｂが製造される。
したがって、枠体４から棒状体１を外した後、人工水晶２ｂから棒状体１を引き抜くことができるため、側面に凹凸のない透明な状態の貫通穴３ｂを人工水晶２ｂに残すことができる。
これにより、見栄えの良い人工水晶２ｂを容易に製造することができる。
また、人工水晶２ｂが製造された後は、棒状体１を引き抜くだけで良いので、穴あけ加工の必要な人工水晶２ｂを製造する際は、従来よりも低コストで製造することができる。
【００３３】
次に、本発明の実施形態に係る人工水晶の製造方法で製造された人工水晶について説明する。
本発明の実施形態に係る人工水晶２ｂは、内部に貫通穴３ｂが設けられて構成されている。
本発明の実施形態に係る人工水晶２ｂは、従来と異なり、人工水晶２ｂの端部に枠体４に種水晶２ａを固定していた痕跡として針金やクリップの一部が残されていない。
つまり、枠体４への固定に用いた金属部材を含まない、水晶のみの人工水晶２ｂとなっている。
このように構成される本発明の実施形態に係る人工水晶２ｂは、固定で用いた棒状体１はなく、また、従来のような針金やクリップの一部がないため、従来のような水晶以外の切断がなくなり、切断加工を容易に行えるようにすることができる。
【００３４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態には限定されない。
例えば、種水晶に貫通穴を２か所設けて、それぞれに棒状体を挿入して種水晶を固定し、枠体にそれぞれの棒状体を固定して人工水晶を製造しても良いし、種水晶に設ける貫通穴の数に応じて棒状体を用いても良い。
また、１本の棒状体に複数の種水晶を固定しても良い。この場合、隣り合う種水晶が人工水晶となったときに、互いに結合しない範囲で間隔をあけるのが良い。
また、棒状体を枠部４の水平枠部４ａに固定したが、これに限定されず、垂直枠部４ｂに固定しても良い。
【符号の説明】
【００３５】
１      棒状体
２ａ    種水晶
２ｂ    人工水晶
３ａ，３ｂ  貫通穴
【図１】
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【図２】
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【図３】
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