(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
石英ガラスの接合方法であって、石英ガラス部材を当該石英ガラス部材より幅の大きい石英ガラス板で挟み込む工程と、紫外線硬化型接着剤を石英ガラス板同士が接着するように、かつ石英ガラス部材とは接触しないように塗布する工程と、紫外線硬化型接着剤に紫外線を照射して仮組を作製する工程と、当該仮組を加熱する工程とを含んでなる石英ガラスの接合方法。
【請求項２】
石英ガラス部材の厚さが５０μｍ以上１０００μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の石英ガラスの接合方法。
【請求項３】
紫外線硬化型接着剤の粘度が１０００ｍＰａ・s以上２００００ｍＰａ・s以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の石英ガラスの接合方法。
【請求項４】
石英ガラス板側面から紫外線硬化樹脂を注入可能な形状を持つ仮組治具を使用する請求項１〜３のいずれかに記載の石英ガラスの接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接合面の異物、気泡、不純物を軽減し、かつ接合する部材の位置ずれを防止する石英ガラスの接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学部材を始めとする様々な石英ガラス製品の製造加工法の一つに、ガラスを接合する方法がある。接合方法は幾つか挙げられるが、その中でも良好な寸法精度が得られる方法として、石英ガラス表面を平坦性と平滑性良く研磨加工した後、研磨面同士を接触させ、加圧または無加圧状態で加熱することで接合する方法が開発されており、光学部材等の作製に用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この方法では接合する部材同士を仮組した後、電気炉に導入する必要があるが、この際、接合する部材同士を何らかの方法で仮固定しなければ、電気炉へ導入する際等に部材同士が動いてしまい、接合部の形状が狂ってしまう問題があった。
【０００４】
この問題を解決する簡便な方法としては、電気炉加熱中に揮発する接着剤（例えばシアノアクリレート系接着剤）を用いて接合面を接着・仮固定した仮組を作製する方法があるが、このような方法では接合面に異物、気泡、不純物が残ることがあり、好ましくなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−２９８５３９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、接合面の異物、気泡、不純物を軽減し、かつ接合する部材の位置ずれを防止する、石英ガラスの接合方法に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、石英ガラス板と石英ガラス部材を加熱し接合させる方法において、石英ガラス部材を当該石英ガラス部材より幅の大きい石英ガラス板で挟み込み、次いで両方の石英ガラス板と接触し、かつ石英ガラス部材とは接触しないように紫外線硬化型接着剤を塗布した後、紫外線を照射し接着剤を硬化させて仮組を作製した後、当該仮組を加熱し完全に接合させることで、接合面に生じる異物、気泡、不純物を軽減し、接合部材の位置ずれを防止できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
以下、本発明の概要を詳細に説明する。
【０００９】
まず、石英ガラス部材と、これよりも幅の大きい石英ガラス板を用意する。石英ガラス板と石英ガラス部材は、それぞれが接触する部位（以下、接合面と略すことがある）が高平滑かつ高平坦性に研磨されている必要がある一方、接合面以外の箇所は必ずしも研磨されている必要はない。ただし、洗浄の容易さや面ごとの平滑性の違いによる反り（トワイマン効果）を考慮すれば、全ての面を研磨しておく方が好ましい。
【００１０】
次に、石英ガラス板と石英ガラス部材を、図１に示すように、石英ガラス板が外側となるよう積み重ねる。この時、積み重ね形状を正確にするために、石英ガラス板と石英ガラス部材を積み重ねるための図２に示すような仮組用の治具（以下、仮組治具と略す）を用いると、作業性と寸法精度が向上するため好ましい。
【００１１】
次に、石英ガラス部材からはみ出した石英ガラス板と石英ガラス板の間に、紫外線硬化型接着剤（以下、接着剤と略すことがある）をピペットなどを用いて１０μＬ程度注入する。この際、接合面に接着剤が入り込むと、接合面に異物や気泡が発生したり、接合面の不純物濃度が増加するため、注入した接着剤が接合面まで達することの無いように接着剤を注入する。
【００１２】
そのためには、紫外線硬化型接着剤は粘度１０００ｍＰａ・s以上の高粘度のものを使用し、接着剤の広がりを抑制することが効果的である。ただし、粘度が２００００ｍＰａ・sより大きくなると、接着剤の注入が困難になるため、これ以下の粘度をもつ接着剤を選定すべきである。
【００１３】
また、石英ガラス部材の厚さは５０μｍ以上１０００μｍ以下であることが好ましい。石英ガラス部材の厚さが５０μｍ未満の場合、石英ガラス板の間で毛細管現象が強く働き、接着剤が石英ガラス部材まで広がってしまうためである。逆に、石英ガラス部材の厚さが１０００μｍより大きい場合、石英ガラス板同士の間隔が広くなりすぎ、これらを橋渡しするように接着剤を注入することが困難になる。
【００１４】
次に、紫外線硬化型接着剤を硬化させるため、所定の紫外線を照射する。この結果、図３に示すように石英ガラス板と石英ガラス板は接着剤によって直接固定されるのに対し、石英ガラス部材は石英ガラス板から挟み込まれる力によって固定される。これは、紫外線硬化型接着剤が硬化する際、一般的に５〜２０％程度の体積収縮を生じるため、石英ガラス板と石英ガラス板には近づこうとする力が働き、結果的に石英ガラス部材が石英ガラス板に挟み込まれるためである。つまり、石英ガラス部材は接着剤と触れなくとも、紫外線硬化型接着剤の硬化収縮による力で間接的に固定されるため、接合面の清浄度を保った状態での固定が可能となる。
【００１５】
次に、仮組の終わった石英ガラス板・石英ガラス部材を電気炉などに入れ、所定の接合温度まで加熱する。この時、紫外線硬化型接着剤は３００℃から９００℃の間で燃焼・消失するが、電気炉内に静置された石英ガラス板と石英ガラス部材が動くことはなく、仮組した形状のまま接合が完成する。
【００１６】
このようにして作製した接合面には異物や気泡が混入することは極めて少なく、また接合面の形状に異常が生じることも大幅に抑えられる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明を用いれば、石英ガラスを接合する際に生じる、接合面の異物や不純物を軽減し、接合部材の位置ずれを防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】石英ガラス部材を石英ガラス板で挟み込む態様を示す。
【図２】仮組用治具に石英ガラス部材と石英ガラス板を置いた状態を示す。
【図３】仮組後の石英ガラス部材と石英ガラス板の状態を示す。
【実施例】
【００１９】
以下に実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明は係る実施例に限定されるものではない。なお、結果は表１にまとめた。
【００２０】
実施例１〜３
１０ｍｍ×３０ｍｍ×２ｍｍの研磨済み石英ガラス板２枚と、３ｍｍ×４０ｍｍ、厚さ０．１ｍｍ、０．５ｍｍ、１．０ｍｍの研磨済み石英ガラス部材をそれぞれ２枚ずつ作製し、図２に示すように仮組治具に積み重ねた。次に、石英ガラス板と石英ガラス板の間に紫外線硬化型接着剤（ＮＯＲＬＡＮＤ社製ＮＯＡ０７８。１００００ｍＰａ・s）を、石英ガラス部材には接触しないよう微量注入し、３６５ｎｍの紫外線を２０００ｍＪ／ｃｍ２照射し、紫外線硬化型接着剤を硬化させた。これにより、接合面に紫外線硬化型接着剤が接触することなく、かつ石英ガラス部材は石英ガラス板に挟まれ、軽く触った程度では動かないことが確認できた。次に仮組の済んだ石英ガラスを仮組治具から取り上げ、電気炉内に移した後、１１００℃、２ｈ加熱し接合した。このような接合部材を１０〜２０セット作製した。得られた接合面は全て綺麗で、異物などは確認されず、また部材が動いた形跡も認められなかった。
【００２１】
実施例４〜６
使用する紫外線硬化型接着剤をグルーラボ社製ＧＬ−３００７（粘度１０００〜２００００ｍＰａ・s）に変更した以外は、実施例１と同様の手順で仮組治具に積み重ね、接着剤で固定した。その後、静かに石英ガラス部材を仮組治具から取り外し、電気炉内に移し、実施例１と同様に加熱後、観察を行った。その結果、得られた接合面は全て綺麗で、異物などは確認されず、また部材が動いた形跡も認められなかった。
【００２２】
比較例１
実施例１と同様の手順で、石英ガラス板と石英ガラス部材を仮組治具に積み重ねた。その後、静かに石英ガラス部材を仮組治具から取り外し、電気炉内に移し、実施例１と同様に加熱後、観察を行った。その結果、２０組中９組は部材が動いた状態で接合されていた。
【００２３】
比較例２
実施例１と同様の手順で、石英ガラス板と石英ガラス部材を仮組治具に積み重ねた。石英ガラス部材と石英ガラス板の間にシアノアクリレート系接着剤（東亞合成株式会社製アロンアルフア）を微量注入すると、接着剤は接合面全域に広がり、石英ガラス板と石英ガラス部材が接着された。その後、実施例１と同様に加熱後、観察を行った。その結果、２０組中４組には接合面に異物が、２組には気泡が確認された。
【００２４】
【表１】
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【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明の方法は、石英ガラス製光学部材を作製する際、接合面の異物、気泡、不純物を軽減し、かつ接合する部材の位置ずれを防止する石英ガラスの接合方法として用いることができる。
【符号の説明】
【００２６】
１．石英ガラス板
２．石英ガラス部材
３．仮組治具
４．紫外線硬化型接着剤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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