(57)【要約】【課題】生産性を低下することなく、低コストで、石英ガラスインゴットを互いに平行な上下面を有する石英ガラス成型体に成型することを可能にする重石、成型装置および成型方法を提供する。【解決手段】  石英ガラスインゴットを収容するための、内部側面と内部底面で形成された中空部を有する型枠を有し、前記石英ガラスインゴットを、互いに平行な上下面を有する石英ガラス成型体に加熱成型する成型装置において用いられる、前記中空部に収容された前記石英ガラスインゴットの上方に載置して該石英ガラスインゴットを垂直方向に押圧するための重石であって、  前記重石の中心から外周部までの長さを、前記型枠の内部側面に対し垂直方向に伸縮することで、該重石の外周部と前記型枠の内部側面との間の距離を調整できるものであることを特徴とする重石。【選択図】  図１
2015157736.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
石英ガラスインゴットを収容するための、内部側面と内部底面で形成された中空部を有する型枠を有し、前記石英ガラスインゴットを、互いに平行な上下面を有する石英ガラス成型体に加熱成型する成型装置において用いられる、前記中空部に収容された前記石英ガラスインゴットの上方に載置して該石英ガラスインゴットを垂直方向に押圧するための重石であって、
前記重石の中心から外周部までの長さを、前記型枠の内部側面に対し垂直方向に伸縮することで、該重石の外周部と前記型枠の内部側面との間の距離を調整できるものであることを特徴とする重石。
【請求項２】
前記型枠の中空部は多角柱形状、または円柱形状を有し、前記重石の外周部は、前記型枠の内部側面の形状に部分的に沿った形状を有するものであることを特徴とする請求項１に記載の重石。
【請求項３】
前記重石の外周部は、該重石の中心方向に凹む凹部を有するものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の重石。
【請求項４】
前記型枠の中空部は四角柱形状を有し、前記重石は、該重石の中心に位置する中央ブロックと、前記型枠の内部側面を成す４つの平面にそれぞれ対向可能な位置に設けられて前記重石の外周部を構成する４つの外側ブロックと、該４つの外側ブロックのそれぞれと前記中央ブロックとをその間の距離を調整可能に連結する軸棒を有するものであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の重石。
【請求項５】
前記型枠の中空部は円柱形状を有し、前記重石は、該重石の中心に位置する中央ブロックと、該中央ブロックを中心に回転対称の位置に設けられて前記重石の外周部を構成する複数の外側ブロックと、該複数の外側ブロックのそれぞれと前記中央ブロックとをその間の距離を調整可能に連結する軸棒を有するものであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の重石。
【請求項６】
前記型枠および／または前記重石はカーボン製であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の重石。
【請求項７】
前記重石は、前記石英ガラスインゴットに５ｇ／ｃｍ２以上の荷重を加えるものであることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の重石。
【請求項８】
石英ガラスインゴットを収容するための、内部側面と内部底面で形成された中空部を有する型枠と、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の重石を有し、加熱炉内で前記重石により前記石英ガラスインゴットを垂直方向に押圧して、互いに平行な上下面を有する石英ガラス成型体に加熱成型するものであることを特徴とする石英ガラスの成型装置。
【請求項９】
請求項８に記載の石英ガラス成型装置に、石英ガラスインゴットを収容し、該成型装置を加熱炉内に設置して１６００℃から１９００℃に加熱することにより、前記石英ガラスインゴットを加熱しつつ、前記重石により前記石英ガラスインゴットを垂直方向に押圧して、互いに平行な上下面を有する石英ガラス成型体に加熱成型することを特徴とする石英ガラスの成型方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石英ガラスの加熱成型に用いられる重石、その重石を用いた石英ガラスの成型装置および成型方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
石英ガラスは、高い純度、優れた光学特性を有することから半導体産業をはじめとして、多くの産業分野で用いられている。石英ガラスは水晶粉の溶融や有機珪素原料の加水分解などによって製造され、それぞれの用途に必要な形状に加熱成型される。石英ガラスを成型する際は、型枠内で石英ガラスを軟化点以上に加熱し、一旦溶融させた後、所望の形状に応じた成型体とする。
【０００３】
成型された石英ガラス成型体は、適宜切断、研削されて最終製品の形状となって、各用途に用いられる。その為、石英ガラス成型体の形状を最終製品の形状に近くすることで、歩留まりを良くすることができる。石英ガラス成型体は、例えば、円柱状、角柱状、平板状であり、互いに平行な上下面を有している。
【０００４】
この互いに平行な上下面を有する成型体を得るための方法として、石英ガラスインゴットを型枠の内部底面上に載置し、載置したインゴットの上方に上板を内部底面に平行になるように配置し、上板に重石を載せてそのインゴットを加熱しつつ垂直方向に押圧する方法がある（例えば、特許文献１参照）。重石の代わりに加圧装置や押圧機構が設けられた成型装置も知られているが（例えば、特許文献２−４参照）、このような装置は高価で簡易的とは言えない。
【０００５】
重石を使用せず、石英ガラスインゴットの自重のみで成型する方法もあるが、この方法で成型体の上面を下面と平行な平面にするのは難しい。これは、石英ガラスは、ソーダガラスなどの一般のガラスに比べ、粘度が高く、溶けにくい性質をもっているので、自重のみで成型すると、成型体の上面は丸みを帯びた凸形状となる傾向があるためである。この方法で、上記のような平坦な上面を有する成型体を得るために、通常の加熱成型温度よりも高い温度で成型することも考えられるが、このような温度まで加熱すると、石英ガラスの昇華が激しくなり、昇華したシリカが炉材と反応するため、成型体の表面へのダメージが大きくなり、更には、成型装置や炉自体の消耗が著しくなる。
【０００６】
上記のように、石英ガラス成型体は、最終製品の設計に合わせた形状に成型されるので、互いに平行な上下面を有する成型体の成型時にできる凸形状の上面部分は、設計から外れた部分、すなわち不必要な部分となる。この凸形状の上面を、例えば成型工程後に実施する歪み除去のためのアニール工程で平面に修復することはできず、切断等の加工によって平面に切断される。結果的に、この切断された部分はロスとなる。従って、成型体の上下面の平行度が、製品歩留まりを向上する上で非常に重要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−２５０８６７号公報
【特許文献２】特開２００４−３０７２６５号公報
【特許文献３】特開２０１０−４７４４４号公報
【特許文献４】特開２０１０−１６３３００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
重石を用いた成型によって、互いに平行な上下面を有する石英ガラス成型体を得るためには、上記した石英ガラスインゴットの上方に配置した上板を型枠の内部底面に平行な状態に保ったまま、重石により垂直方向に降下させる必要がある。しかし、従来の重石を用いた成型では、図６に示すように、上板１１５および重石１０１が型枠１１０の内部底面１１４に対して傾斜して降下し、成型体の上面が凸形状や、下面に対して傾きを持った形状になることがある。あるいは、重石や上板が途中で型枠に引っかかるなどして止まってしまうことで、成型体を完成させることができないこともある。
【０００９】
例えば、石英ガラス成型体のサイズに比べて小さい重石を用いる場合、重石の外周部と型枠の内部側面との間の距離が広くなるので、上板が下面に対して傾斜しながら降下する可能性が高い。これを回避するためには、成型体のサイズに対応した複数の重石の在庫が必要となり、コストが増加する。
特に、近年では、石英ガラス製品のサイズあるいは形状が多様化してきているために、所望とされる石英ガラス成型体のサイズも多様化してきている。このため、必要なサイズの重石の数が増加することによるコスト増加が問題となっている。
【００１０】
また、多様なサイズの石英ガラスの成型体を製造するために、サイズに合わせた型枠を新規に作製したり、もしくは所望とする形状の石英ガラス成型体となるように何度も成型工程を繰り返すこともある。しかしながら、このような対処法では、製品として利用されない無駄な部分をなくすことができず、歩留まりの低下が避けられない。また、型枠の新規作製のための費用や製作時間が掛かることや、成型工程を繰り返し実施することで工程時間を増加させ、生産性が低下する。
【００１１】
本発明は前述のような問題に鑑みてなされたもので、生産性を低下することなく、低コストで、石英ガラスインゴットを互いに平行な上下面を有する石英ガラス成型体に成型することを可能にする重石、成型装置および成型方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明によれば、石英ガラスインゴットを収容するための、内部側面と内部底面で形成された中空部を有する型枠を有し、前記石英ガラスインゴットを、互いに平行な上下面を有する石英ガラス成型体に加熱成型する成型装置において用いられる、前記中空部に収容された前記石英ガラスインゴットの上方に載置して該石英ガラスインゴットを垂直方向に押圧するための重石であって、前記重石の中心から外周部までの長さを、前記型枠の内部側面に対し垂直方向に伸縮することで、該重石の外周部と前記型枠の内部側面との間の距離を調整できるものであることを特徴とする重石が提供される。
【００１３】
このような重石であれば、外周部と型枠の内部側面との間の距離を、目的の石英ガラス成型体のサイズに応じた適切な長さに短時間で調整できるので、生産性を低下することなく、互いに平行な上下面を有する石英ガラス成型体の成型を可能にする。この重石１つで、様々なサイズの石英ガラス成型体の成型に対応できるので、コストを低減できる。
【００１４】
前記型枠の中空部は多角柱形状、または円柱形状を有し、前記重石の外周部は、前記型枠の内部側面の形状に部分的に沿った形状を有するものであることが好ましい。
【００１５】
このようなものであれば、上板および重石が傾くことがなく、石英ガラス成型体の上面と下面を確実に平行に成型できる。
【００１６】
前記重石の外周部は、該重石の中心方向に凹む凹部を有するものであることが好ましい。
このようなものであれば、型枠の内部側面と重石との間の隙間に入り込んだ石英ガラスインゴットの一部が、重石の降下を妨げるのを回避できる。
【００１７】
また、前記型枠の中空部は四角柱形状を有し、前記重石は、該重石の中心に位置する中央ブロックと、前記型枠の内部側面を成す４つの平面にそれぞれ対向可能な位置に設けられて前記重石の外周部を構成する４つの外側ブロックと、該４つの外側ブロックのそれぞれと前記中央ブロックとをその間の距離を調整可能に連結する軸棒を有するものとすることができる。あるいは、前記型枠の中空部は円柱形状を有し、前記重石は、該重石の中心に位置する中央ブロックと、該中央ブロックを中心に回転対称の位置に設けられて前記重石の外周部を構成する複数の外側ブロックと、該複数の外側ブロックのそれぞれと前記中央ブロックとをその間の距離を調整可能に連結する軸棒を有するものとすることもできる。
【００１８】
このような本発明の重石の具体的な構成によって、重石の中心から外周部までの長さを、四角柱あるいは円柱形状の中空部を有する型枠の内部側面に対し垂直方向に伸縮することで、該重石の外周部と型枠の内部側面との間の距離を調整することを簡易的に実現できる。
【００１９】
前記型枠および／または前記重石はカーボン製であることが好ましい。
【００２０】
このように高耐熱性のカーボンを用いたものであれば、石英ガラス成型体の加熱成型を高精度で行うことができるとともに、自身の寿命を向上できるものとなる。
【００２１】
前記重石は、前記石英ガラスインゴットに５ｇ／ｃｍ２以上の荷重を加えるものであることが好ましい。
【００２２】
このようなものであれば、石英ガラス成型体の成型を確実に行うことができるものとなる。
【００２３】
また、本発明によれば、石英ガラスインゴットを収容するための、内部側面と内部底面で形成された中空部を有する型枠と、上記本発明の重石を有し、加熱炉内で前記重石により前記石英ガラスインゴットを垂直方向に押圧して、互いに平行な上下面を有する石英ガラス成型体に加熱成型するものであることを特徴とする石英ガラスの成型装置が提供される。
【００２４】
このようなものであれば、生産性を低下することなく、低コストで、互いに平行な上下面を有する石英ガラス成型体に成型できるものとなる。
【００２５】
また、本発明によれば、上記本発明の石英ガラス成型装置に、石英ガラスインゴットを収容し、該成型装置を加熱炉内に設置して１６００℃から１９００℃に加熱することにより、前記石英ガラスインゴットを加熱しつつ、前記重石により前記石英ガラスインゴットを垂直方向に押圧して、互いに平行な上下面を有する石英ガラス成型体に加熱成型することを特徴とする石英ガラスの成型方法が提供される。
【００２６】
このようにすれば、生産性を低下することなく、低コストで、互いに平行な上下面を有する石英ガラス成型体に成型できる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の成型装置において用いられる重石は、重石の中心から外周部までの長さを、型枠の内部側面に対し垂直方向に伸縮することで、該重石の外周部と型枠の内部側面との間の距離を調整できるものであるので、この距離を目的の石英ガラス成型体のサイズに応じた長さに短時間で容易かつ正確に調整できる。そのため、石英ガラスインゴットを、生産性を低下することなく低コストで、互いに平行な上下面を有する石英ガラス成型体に精度良く成型することが可能となる。これにより、製品歩留まりを向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の重石の一例を示した概略斜視図である。
【図２】本発明の石英ガラスの成型装置の一例を示す概略断面図である。
【図３】本発明の重石の一例を示した概略上面図である。
【図４】本発明の重石の別の一例を示した概略上面図である。
【図５】重石の外周部と型枠の内部側面との間の距離を調整する方法の一例を説明するための図である。
【図６】従来の石英ガラスの成型において、上板および重石が傾いた状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明について実施の形態を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
上記したように、従来の重石を用いた石英ガラスの成型では、互いに平行な上下面を有する、すなわち、上下面の平行度が高い石英ガラス成型体を安定して得ることができずに歩留まりが低下したり、コストの増加、生産性の低下を招いたりするという課題がある。
【００３０】
本発明者はかかる課題を解決するために鋭意検討し、重石に、その重石の中心から外周部までの長さを、型枠の内部側面に対し垂直方向に伸縮することで、該重石の外周部と型枠の内部側面との間の距離を調整する構造を設けることに想到した。このような重石を用いることで、上下面の平行度が高い石英ガラス成型体を容易に得ることができるとともに、１つの重石で様々なサイズの石英ガラス成型体に対応できるようになった。
【００３１】
本発明の重石および石英ガラスの成型装置について、図１、図２を参照して説明する。
図２に示すように、本発明の重石１は、本発明の石英ガラスの成型装置１０において用いられるものである。本発明の石英ガラスの成型装置１０は、加熱炉内で、素材である石英ガラスインゴット２０を、互いに平行な上下面を有する石英ガラス成型体に加熱成型するものである。
【００３２】
本発明では、素材として用いる石英ガラスインゴット２０の形状を特に限定せず、例えば、この形状は、円柱形状、多角柱形状を含む。本発明で成型する石英ガラス成型体は、所望形状の側面と、互いに平行な平面である上面と下面を有するものである。例えば、石英ガラス成型体は多角柱形状、円柱形状、平板形状のものである。
【００３３】
図２に示すように、成型装置１０は、石英ガラスインゴット２０を収容するための型枠１１と、本発明の重石１と、重石１を載置するための上板１５を有する。型枠１１は、内部側面１３と内部底面１４で形成された中空部１２を有する。型枠１１と重石１は耐熱性に優れるカーボン製であることが好ましい。もちろん、炭化珪素等の他のセラミック材料を用いても良い。
【００３４】
中空部１２は、成型する石英ガラス成型体の形状に応じた形状を有し、例えば多角柱形状、円柱形状とすることができる。中空部１２が多角柱形状の場合には、内部側面１３の形状は多角柱形状の側面によって定義される。この場合、型枠１１は、多角柱形状の側面にそれぞれ対応する複数の平板を接合して外枠を形成し、この外枠の下端に多角柱形状の底部に対応する多角形の平板を接合することで構成できる。
一方、中空部１２が円柱形状の場合には、内部側面１３の形状は円柱形状の外周面によって定義される。この場合、型枠１１は、円筒部材で外枠を形成し、この外枠の下端に円形状の平板を接合することで構成できる。
【００３５】
石英ガラスインゴット２０は、中空部１２内に収容され、内部底面１４上に載置される。上板１５は、内部底面１４上に載置された石英ガラスインゴット２０の上方に配置される。本発明の重石１は、石英ガラスインゴット２０を垂直方向に押圧するために、上板１５上に載置される。重石１は、少なくとも、上板１５上に載置するときの載置面となる底部と、重石１の中心周りに形成される外周部５を有し、その形状は特に限定されない。例えば、図１に示すように、中央ブロック２と外周部５を構成する複数の外側ブロック３を軸棒４で連結して一体化した構造を有するものとすることができる。
【００３６】
上板１５は、重石１が載置されたときに、石英ガラスインゴット２０を垂直方向に押圧する押圧面として機能する。このとき、石英ガラスインゴット２０は、上板１５と、型枠１１の内部側面１３および内部底面１４とで囲まれた空間内で押圧され、石英ガラス成型体に成型される。成型中は、石英ガラス成型体の上下面の平行度を高めるために、上板１５が型枠１１の内部底面１４と常に平行な状態を保って降下する必要がある。
【００３７】
そこで、本発明の重石１は、図２に示すように、重石１の外周部５と型枠１１の内部側面１３との間の距離（隙間）を調整できるようになっている。この距離の調整は、重石１の中心Ａから外周部５までの長さＬを型枠１１の内部側面１３に対し垂直方向（図２の矢印Ｂの方向）に伸縮することにより行う。これにより、型枠１１の中空部１２のサイズ、すなわち、成型する石英ガラス成型体のサイズに応じて、外周部５と内部側面１３間の距離を最小限にして成型を行うことが可能となる。従って、石英ガラスインゴット２０を互いに平行な上下面を有する石英ガラス成型体に安定して精度よく成型でき、生産性、歩留まりを向上できる。また、サイズの異なる複数の重石を保有しておく必要もなく、本発明の重石１つで様々なサイズの石英ガラス成型体の成型に対応でき、コストを削減できる。
【００３８】
上記したように、成型する石英ガラス成型体の形状は、多角柱形状、円柱形状、平板形状など様々である。重石１の外周部５は、石英ガラス成型体の形状に応じて構成されたものとすることができる。特に、重石１の外周部５は、型枠１１の内部側面１３の形状に部分的に沿った形状を有するものであることが好ましい。このようなものであれば、重石１および上板１５が型枠１１の内部底面１４に対して傾斜しながら降下するのをより確実に抑制できるものとなるし、外周部５と内部側面１３間の距離の調整が容易になる。例えば、図１に示す、４つの外側ブロック３が外周部５を構成する重石１は、四角柱形状の石英ガラス成型体の成型に適したものである。
【００３９】
重石１の外周部５と型枠１１の内部側面１３との間の距離（隙間）は、５ｍｍ以下とすることができ、１ｍｍから２．５ｍｍの範囲内であることが好ましい。この距離が２．５ｍｍ以下であれば、重石１および上板１５が内部底面１４に対して傾斜しながら降下するのをより確実に回避できる。この距離が１ｍｍ以上であれば、重石１が型枠１１と接触して、摩擦抵抗により降下の途中で止まってしまうことを回避できる。
【００４０】
石英ガラス成型体の成型中には、上板１５、内部側面１３および内部底面１４で囲まれた空間内で押圧された石英ガラスインゴット２０の一部が、型枠１１と上板１５の間の隙間、および型枠１１と重石１との隙間を通って、その空間の上方にはみ出してくることがある。このとき、はみ出してきた石英ガラス材料が重石１の降下を妨げることがないよう、重石１の外周部５は、該重石１の中心方向に凹む凹部６を有するものであることが好ましい。このようなものであれば、はみ出してきた石英ガラス材料を凹部６に逃がすことができるので、重石１の降下が妨げられることもない。例えば、凹部６の深さを５ｍｍ、幅を１００ｍｍ程度とすることができる。
【００４１】
ここで、本発明の重石について、四角柱形状の石英ガラス成型体の成型に適するものと、円柱形状の石英ガラス成型体の成型に適するものを例として、図３、図４を参照しながらより詳細に説明する。
【００４２】
図３に示す重石１は、四角柱形状の石英ガラス成型体を成型する際に好適に用いられる。この場合、型枠１１の中空部１２は四角柱形状を有し、内部側面１３はその四角柱形状の４つの側面によって構成される。なお、図３に示す重石１は、図１に示すものと同等のものである。重石１は、その中心に位置する中央ブロック２と、中央ブロック２の周囲に位置する４つの外側ブロック３と、４つの外側ブロック３のそれぞれと中央ブロック２とを連結する軸棒４を有する。４つの外側ブロック３は、重石１の外周部５を構成し、型枠１１の内部側面１３を成す４つの平面にそれぞれ対向可能な位置に設けられている。それぞれの外側ブロック３が構成する外周部５には、上記した凹部６が設けられている。
【００４３】
図４に示す重石１は、円柱形状の石英ガラス成型体を成型する際に好適に用いられる。この場合、型枠１１の中空部１２は円柱形状を有し、内部側面１３はその円柱形状の外周面によって構成される。重石１は、その中心に位置する中央ブロック２と、中央ブロック２を中心に回転対称の位置に設けられて重石１の外周部５を構成する４つの外側ブロック３と、４つの外側ブロック３のそれぞれと中央ブロック２とを連結する軸棒４を有する。図４に示す例では、外側ブロック３は４つ設けられているが、複数の外側ブロック３が中央ブロック２を中心に回転対称の位置に設けられていれば、その数は特に限定されない。外側ブロック３の内部側面１３に対向する外周部５は円弧状であり、内部側面１３の形状に沿った形状になっている。図４には示していないが、図３と同様に、外周部５に凹部６を設けても良い。
【００４４】
図３および図４に示す重石１は共に、その軸棒４が、それぞれの外側ブロック３と中央ブロック２の間の距離を調整できるようになっている。これにより、重石１の外周部５と型枠１１の内部側面１３との間の距離を調整できる。この距離は、例えば以下のようにして調整できる。図２に示すように、軸棒４を、両端に互いに逆ネジになるように形成されたネジ部と中央の直胴部とで構成する。中央ブロック２と外側ブロック３にはこのネジ７に対応するネジ穴を設ける。軸棒４を軸周りに回転させて外側ブロック３を移動させることで上記距離を調整することができる。あるいは、軸棒自身が伸縮する構成としても良い。
【００４５】
中央ブロック２の上面と外側ブロック３の上面は全て同じ平面上に位置している。外部ブロック３の外周部の側面と下面との成す角は直角である。この外周部の側面は、重石が降下する際のガイドとして機能し、これにより重石が傾斜するのを防ぐ。そのため、外側ブロック３の高さは１００ｍｍ以上が好ましい。
【００４６】
中央ブロック２は、それぞれの外側ブロック３に対して均等に中心に位置するようになっていることが好ましい。このようなものを用いれば、石英ガラスインゴット２０を押圧するときに、重石の重心の偏りをなくすことができるので、上下面の平行度が高い石英ガラス成型体を安定して得ることができる。
【００４７】
重石１の重さは特に限定されないが、例えば、石英ガラスインゴット２０に５ｇ／ｃｍ２以上、より好ましくは１５ｇ／ｃｍ２以上の荷重を加えることができるものであることが好ましい。目的に応じ、単に重みが必要な場合は、本発明の重石１の上に追加の重石を載せることもできる。
【００４８】
本発明の石英ガラスの成型方法を説明する。まず、図２に示す本発明の成型装置１０に、石英ガラスインゴット２０を収容する。次に、上板１５を石英ガラスインゴット２０の上方に配置し、上板１５上に本発明の重石１を載置する。載置した重石１の中心から外周部５までの長さを、型枠１１の内部側面１３に対し垂直方向に伸縮することで、該重石１の外周部５と型枠１１の内部側面１３との間の距離を調整する。
【００４９】
この距離は、上記したように、１ｍｍから２．５ｍｍの範囲内とすることが好ましい。あるいは、この距離を、重石１が傾いたときに重石１の底部の載置面の高低差を５ｍｍ以内に制限するように調整することもできる。より具体的には、例えば円柱形状の石英ガラス成型体の成型の場合、以下のようにして距離を算出することができる。
【００５０】
図５に示すように、重石１の高さをＡＢ、型枠の内径をＡＤ、外周部５と内部側面１３間の距離をＥＦで表したとき、重石の高さＡＢから５ｍｍ引いた長さＣＤと型枠１１の内径ＡＤとをそれぞれ直角三角形の高さと底辺とすると、重石１が最大に傾いた際の重石の対角線の長さＡＣが以下の式で求められる。
長さＡＣ＝√（（長さＣＤ）２＋（長さＡＤ）２）
この長さＡＣと重石１の高さＡＢより、重石１の底辺の長さＢＥが以下の式で求められる。
長さＢＥ＝√（（長さＡＣ）２−（長さＡＢ）２）
従って、距離ＥＦは以下の式で求められる。
距離ＥＦ＝型枠の内径ＡＤ−重石１の底辺ＢＥ
【００５１】
その後、インゴット２０を収容した成型装置１０を加熱炉内に設置して１６００℃〜１９００℃に加熱する。これにより、石英ガラスインゴット２０を加熱成型して、互いに平行な上下面を有する石英ガラス成型体を得る。
【００５２】
加熱温度が１６００℃未満であると、石英ガラスの変形がほとんど起こらないため、実質的に成型不可能である。加熱温度が１７００℃以上であると、石英ガラスの粘度がより下がるため、効率的に成型することができる。また、加熱温度が１９００℃を超えると、石英ガラスの昇華が激しくなり、また、炉体の損傷が大きくなるため、加熱温度は１９００℃以下であることが望ましい。
【００５３】
このような本発明の石英ガラスの成型方法により、生産性を低下することなく、低コストで、互いに平行な上下面を有する石英ガラス成型体に成型できる。
【実施例】
【００５４】
以下、本発明の実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００５５】
（実施例１−３）
図３に示す本発明の重石と四角柱形状の中空部を有する型枠を具備した、図２に示す本発明の成型装置を用いて、四角柱形状の石英ガラス成型体の成型を行った。得られた石英ガラス成型体の上下面の平行度を評価するために、上面の高さ位置の最大値と最小値を測定し、この差Δｔを算出した。
【００５６】
実施例１では、円柱形状の石英ガラスインゴットを長方形の上下面を有する石英ガラス成型体に成型した。実施例２では、円柱形状の石英ガラスインゴットを正方形の上下面を有する石英ガラス成型体に成型した。実施例３では、円柱形状の石英ガラスインゴットを正方形の上下面を有する石英ガラス成型体に成型した。実施例では同一の重石を用い、重石の中心から外周部までの長さをネジで調整することによって、型枠との隙間を調整した。これらの成型条件および上記差Δｔの結果をまとめたものを表１に示す。
【００５７】
（比較例１−３）
重石の中心から外周部までの長さを調整できない従来の重石を用いた以外、実施例１−３の同じ成型装置を用いて石英ガラス成型体の成型を行い、得られた石英ガラス成型体の上下面の平行度を同様に評価した。
【００５８】
比較例１では、円柱形状の石英ガラスインゴットを、四角柱形状の重石を用いて、長方形の上下面を有する石英ガラス成型体に成型した。比較例２では、円柱形状の石英ガラスインゴットを、円柱形状の重石を用いて、正方形の上下面を有する石英ガラス成型体に成型した。比較例３では、円柱形状の石英ガラスインゴットを、円柱形状の重石を用いて、正方形の上下面を有する石英ガラス成型体に成型した。比較例では、３種類の重石を準備した。これらの成型条件および上記差Δｔの結果をまとめたものを表２に示す。
【００５９】
表１に示すように、実施例１−３のいずれも、Δｔの値は小さく、特に目標としている５ｍｍ以下に抑えることができた。すなわち、上下面の平行度が高い石英ガラス成型体を得ることができた。これに対し、比較例１−２では、重石の外周部と型枠の内部側面との間の距離を調整できず、この距離を十分短くすることができなかったため、表２に示すように、Δｔが大きくなってしまった。比較例１−２で、Δｔを小さくするには、型枠の内部側面との距離を短くするために、用いた重石よりも若干サイズの大きい別の重石を用意する必要があり、コストが増加してしまう。
【００６０】
比較例３では、型枠の内部側面との距離が２．５ｍｍの重石を用いたことでΔｔが目標の５ｍｍ以下に抑えられているが、実施例３と比較すると、Δｔは若干大きくなっている。これは、比較例３では円柱形状の重石を用いているため、実施例３と比べて型枠の内部側面との距離が２．５ｍｍとなる部分が少なくなるためと考えられる。この結果から、重石の外周部は型枠の内部側面の形状に部分的に沿った形状であることが好ましいことが分かる。
【００６１】
【表１】
2015157736.tif 000003
【００６２】
【表２】
2015157736.tif 000004
【００６３】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【符号の説明】
【００６４】
１…重石、  ２…中央ブロック、  ３…外側ブロック、
４…軸棒、  ５…外周部、  ６…凹部、  ７…ネジ、
１０…成型装置、  １１…型枠、  １２…中空部、  １３…内部側面、
１４…内部底面、  １５…上板、  ２０…石英ガラスインゴット。
【図１】
2015157736.tif 000005
【図２】
2015157736.tif 000006
【図３】
2015157736.tif 000007
【図４】
2015157736.tif 000008
【図５】
2015157736.tif 000009
【図６】
2015157736.tif 000010