JP2007022847A - Molding apparatus of quartz glass and method of molding quartz glass using the same - Google Patents

Molding apparatus of quartz glass and method of molding quartz glass using the same Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an apparatus for molding quartz glass in which large diameter quartz glass having rotationally-symmetric refractive index is efficiently and surely molded by uniformly extending qaurtz glass gob from the center axis of the quartz glass lump toward the outer peripheral direction and a method of molding the quartz glass using the same. <P>SOLUTION: The apparatus for molding quartz glass is provided with a mold 15 having a hollow part 21 capable of housing the quartz glass gob, a pressure plate 23 mounted inside the hollow part 21 to be movable, a heating means for heating the quartz glass gob 25 housed in the hollow part 21 and a molding means for pressing the pressure plate in the pressing direction and the quartz glass gob 25 is pressed by the pressure plate 23 into a prescribed shape while being heated by the heating means. In the apparatus for molding the quartz glass, a conical shaped projecting part having an apex in the pressing direction is formed on the contact surface of the pressure plate 23 with the quartz glass gob 25 and the the center axis of the pressure plate is included on the bottom surface of the projecting part. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、石英ガラスの成形装置、及びそれを用いた石英ガラスの成形方法に関し、より詳しくは、モールド内に石英ガラスを収容して加熱しつつ加圧し、石英ガラスを所定形状に成形する石英ガラスの成形装置、並びにそれを用いた石英ガラスの成形方法に関する。   TECHNICAL FIELD The present invention relates to a quartz glass molding apparatus and a quartz glass molding method using the same, and more specifically, quartz glass that contains quartz glass in a mold and is heated and pressurized to mold the quartz glass into a predetermined shape. The present invention relates to a glass molding apparatus and a method for molding quartz glass using the same.

i線より短波長の光源を用いた投影露光装置の照明光学系あるいは投影光学系のレンズ、ミラー、レチクル等の光学部材においては、その材料として石英ガラスが多用されている。このような石英ガラスは、火炎加水分解により透明石英ガラスを製造する直接法等の方法で合成されている。前記直接法においては、先ず、石英ガラス製バーナにて支燃性ガス(酸素含有ガス、例えば酸素ガス)及び可燃性ガス(水素含有ガス、例えば水素ガスあるいは天然ガス)を混合、燃焼させ、前記バーナの中心部から原料ガスとして高純度のケイ素化合物(例えば四塩化ケイ素ガス)をキャリアガス(通常酸素ガス)で希釈して噴出させる。そして、前記原料ガスを周囲の前記酸素ガス及び水素ガスの燃焼により反応(加水分解反応)させて石英ガラス微粒子を発生させ、前記石英ガラス微粒子を、前記バーナ下方に配置された回転、揺動及び引き下げ運動を行う不透明石英ガラス板からなるターゲット上に堆積させて同時に前記酸素ガス及び水素ガスの燃焼熱により溶融、ガラス化することで石英ガラスインゴットを得ている。このような直接法を採用して得られる石英ガラスインゴットは、屈折率分布が回転対称性を持つという特徴があることから特にレンズ素材に適している。   Quartz glass is often used as the material for the illumination optical system of the projection exposure apparatus using a light source having a wavelength shorter than the i-line or the optical member such as a lens, mirror, and reticle of the projection optical system. Such quartz glass is synthesized by a method such as a direct method for producing transparent quartz glass by flame hydrolysis. In the direct method, first, a combustion-supporting gas (oxygen-containing gas such as oxygen gas) and a combustible gas (hydrogen-containing gas such as hydrogen gas or natural gas) are mixed and burned in a quartz glass burner, A high-purity silicon compound (for example, silicon tetrachloride gas) is diluted as a source gas from the center of the burner with a carrier gas (usually oxygen gas) and ejected. Then, the raw material gas is reacted (hydrolysis reaction) by combustion of the surrounding oxygen gas and hydrogen gas to generate quartz glass fine particles, and the quartz glass fine particles are rotated, oscillated and disposed below the burner. A quartz glass ingot is obtained by depositing on a target made of an opaque quartz glass plate that performs a lowering movement and simultaneously melting and vitrifying it by the combustion heat of the oxygen gas and hydrogen gas. A quartz glass ingot obtained by adopting such a direct method is particularly suitable for a lens material because the refractive index distribution has a rotational symmetry.

また、近年、大型のレンズやレチクル、あるいは大型の液晶ディスプレイ等の広い面積の面を有する光学部材を得るため、予め形成された石英ガラスインゴット等の石英ガラス塊を加熱加圧成形することにより扁平形状にして面積を拡大する成形方法が利用されている。このような成形方法においては、石英ガラス塊をモールド内に収容して加熱した状態で、加圧板により加圧することにより広い面積の面を有する石英ガラスを成形している。   In recent years, in order to obtain an optical member having a large area such as a large lens or reticle, or a large liquid crystal display, a quartz glass lump such as a quartz glass ingot formed in advance is heated and pressed to be flattened. A molding method is used in which the shape is enlarged to increase the area. In such a molding method, quartz glass having a large area is molded by pressing with a pressure plate in a state where the quartz glass block is accommodated in a mold and heated.

例えば、特開昭61−83638号公報(特許文献1)では、石英ガラスとモールドの型材との熱膨張率差に起因する応力を緩和する構造を有するグラファイト製のモールドを用いて、1600℃〜1700℃で石英ガラスを加圧成形する方法が提案されている。また、特開昭56−129621号公報(特許文献2)及び特開昭57−67031号公報(特許文献3)では、グラファイト製のモールドが2分割以上の縦型構造である成形装置を用いて1700℃以上の高温に加熱して石英ガラスを加圧成形する方法が提案されている。更に、特開2002−220240号公報(特許文献4)には、黒鉛製のモールド内面に石英粉末からなる被覆層を設けて石英ガラスを加圧成形する方法が開示されている。そして、このような特許文献1〜4に記載の石英ガラスを加圧成形する方法に用いられる石英ガラスの製造装置においては、加圧面がフラット(平面形状)な加圧板が用いられている。また、特開2003−246631号公報(特許文献5)においては、ガラスインゴットを、インゴット収納凹部の断面が正方形状の外型内に設置し、これを加熱しながら、加圧面の形状が正四角錐状である押型で加圧することにより、所定形状に石英ガラスを加圧成形する方法が開示されている。   For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-83638 (Patent Document 1), a graphite mold having a structure for relieving stress caused by a difference in thermal expansion coefficient between quartz glass and a mold mold material is used. A method of pressure-molding quartz glass at 1700 ° C. has been proposed. In Japanese Patent Laid-Open Publication No. 56-129621 (Patent Document 2) and Japanese Patent Laid-Open Publication No. 57-67031 (Patent Document 3), a molding apparatus in which a graphite mold has a vertical structure with two or more divisions is used. There has been proposed a method of pressure-forming quartz glass by heating to a high temperature of 1700 ° C. or higher. Furthermore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-220240 (Patent Document 4) discloses a method of pressure forming quartz glass by providing a coating layer made of quartz powder on the inner surface of a graphite mold. And in the manufacturing apparatus of quartz glass used for the method of press-molding such quartz glass described in Patent Documents 1 to 4, a pressing plate having a flat pressing surface (planar shape) is used. Further, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-246631 (Patent Document 5), a glass ingot is placed in an outer mold having a square cross section of an ingot housing recess, and the shape of the pressure surface is a regular quadrangular pyramid while heating the glass ingot. A method is disclosed in which quartz glass is pressure-molded into a predetermined shape by pressing with a pressing die that is shaped.

しかしながら、上記従来の石英ガラスの成形方法及びそれに用いられる石英ガラスの成形装置においては、成形の際に、石英ガラス塊の屈折率分布の対称性が損なわれ、屈折率分布の対称性が良好な大口径の石英ガラスを得ることが困難であるという問題があった。
特開昭61−83638号公報 特開昭56−129621号公報 特開昭57−67031号公報 特開2002−220240号公報 特開2003−246631号公報
However, in the above conventional quartz glass molding method and the quartz glass molding apparatus used therefor, the symmetry of the refractive index distribution of the quartz glass block is lost during molding, and the symmetry of the refractive index distribution is good. There was a problem that it was difficult to obtain a large-diameter quartz glass.
JP-A-61-83638 JP-A-56-129621 JP 57-67031 A JP 2002-220240 A JP 2003-246631 A

本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、石英ガラス塊を石英ガラス塊の中心軸から外周方向に向かって均一に拡大し、屈折率分布が回転対称性を有する大口径の石英ガラスを効率よく且つ確実に成形することを可能とする石英ガラスの成形装置、並びに、それを用いた石英ガラスの成形方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art. The quartz glass block is uniformly enlarged from the central axis of the quartz glass block toward the outer periphery, and the refractive index distribution has a large rotational symmetry. It is an object of the present invention to provide a quartz glass molding apparatus capable of efficiently and reliably molding a quartz glass having a diameter, and a quartz glass molding method using the quartz glass molding apparatus.

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、従来の石英ガラスの成形方法及び成形装置においては、以下の理由により石英ガラス塊を均一に拡大することが困難であることを見出した。すなわち、従来の石英ガラスの成形方法及び成形装置においては、一般に、石英ガラス塊と接触する面(加圧面)がフラットな加圧板を用い、前記加圧板により石英ガラスの変形方向に対して垂直な方向に圧力を加えて成形を行う。そのため従来の石英ガラスの成形方法及び成形装置においても、理論上は、圧力負荷を均一にし、更に石英ガラス内部の粘性を均一にすることで、石英ガラス内部のガラス成分を均等に外周方向へ移動させて、石英ガラス塊をその中心軸から外周方向に均一に拡大させることが可能となるはずである。   As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have found that it is difficult to uniformly expand the quartz glass block for the following reasons in the conventional method and apparatus for forming quartz glass. I found. That is, in a conventional quartz glass molding method and molding apparatus, generally, a pressure plate having a flat surface (pressure surface) in contact with the quartz glass block is used, and the pressure plate is perpendicular to the deformation direction of the quartz glass. Forming by applying pressure in the direction. For this reason, in the conventional quartz glass molding method and molding apparatus, theoretically, the pressure load is made uniform, and the viscosity inside the quartz glass is made uniform, so that the glass components inside the quartz glass are evenly moved in the outer circumferential direction. Thus, it should be possible to uniformly expand the quartz glass block from the central axis in the outer peripheral direction.

しかしながら、このような成形の際に圧力負荷を均一に行うためには、加圧板の加圧面の表面、モールドの底受板の表面、前記加圧板と接触する石英ガラスの被加圧面の表面及び前記底受板と接触する石英ガラスの被接触面の表面の面精度と平行度とを極力制御する必要があった。また、このような加圧板の平行度を極力制御するためには、加圧板の反りを抑える必要があることから、加圧板の材質及び構造や、加圧板に圧力を付加する際の方法等も工夫する必要があった。更に、石英ガラス内部の粘性を均一にするためには、石英ガラス内部の温度分布を極力均一とする必要があり、ヒーターの配置や、ヒーターとガラスとの間に存在するモールドの形状、材質及び肉厚の工夫等も行う必要があった。   However, in order to uniformly apply a pressure load during such molding, the surface of the pressing surface of the pressing plate, the surface of the bottom plate of the mold, the surface of the pressed surface of quartz glass that contacts the pressing plate, and It was necessary to control as much as possible the surface accuracy and parallelism of the surface of the quartz glass contacted surface that is in contact with the bottom plate. In addition, in order to control the parallelism of the pressure plate as much as possible, it is necessary to suppress warping of the pressure plate, so the material and structure of the pressure plate, the method for applying pressure to the pressure plate, etc. It was necessary to devise. Furthermore, in order to make the viscosity inside the quartz glass uniform, it is necessary to make the temperature distribution inside the quartz glass as uniform as possible, and the arrangement of the heater and the shape and material of the mold present between the heater and the glass It was also necessary to devise thickness.

そのため、従来の成形方法等により加圧成形を行うと、現実的には、圧力負荷を均一にし、更に石英ガラス内部の粘性を均一にすることはできず、成形の際に石英ガラスにかかる圧力の分布や石英ガラス内部の粘性のバランスが微妙に崩れ、そのバランスが崩れた方向に向かって優先的に石英ガラスの変形が起こることから、内部のガラス成分がそのバランスが崩れた方向に石英ガラス塊の中心軸をまたいで移動してしまっていた。このように加圧面がフラットな加圧板を用いた従来の成形方法等においては、圧力の分布や粘性のバランスが崩れた方向に内部のガラス成分が移動することから、石英ガラス塊を均一に拡大することができず、更には、ガラス成分が前記石英ガラス塊の中心軸をまたいで移動することから、成形の際に石英ガラス塊の持つ屈折率分布の回転対称性を維持できないということを見出した。また、加圧板の加圧面の形状を四角錐とした従来の石英ガラスの成形方法等においても、成形の際に、石英ガラスの外周方向へ向かう圧力のバランスが崩れてしまうため、石英ガラス塊をその中心軸から外周方向に向かって均一に拡大することができないということも見出した。   Therefore, when pressure molding is performed by a conventional molding method or the like, in reality, the pressure load cannot be made uniform and the viscosity inside the quartz glass cannot be made uniform. The balance of the distribution of the glass and the viscosity inside the quartz glass is slightly broken, and the quartz glass is deformed preferentially in the direction of the balance being lost. It moved across the central axis of the lump. In the conventional molding method using a pressure plate with a flat pressure surface, the quartz glass lump is uniformly expanded because the internal glass component moves in the direction where the pressure distribution and viscosity balance is lost. Furthermore, since the glass component moves across the central axis of the quartz glass block, it is found that the rotational symmetry of the refractive index distribution of the quartz glass block cannot be maintained during molding. It was. In addition, even in the conventional method for forming quartz glass in which the shape of the pressure surface of the pressure plate is a quadrangular pyramid, the balance of pressure toward the outer peripheral direction of the quartz glass is lost during the molding, It has also been found that it cannot be uniformly enlarged from the central axis toward the outer peripheral direction.

そこで、本発明者らは、更に鋭意研究を重ねた結果、先ず、加圧板の加圧面及び/又はモールドの底受板の前記石英ガラス塊との接触面に凸部を形成することにより、石英ガラスに、その中心軸から外周方向へ向かう圧力を積極的に付与し、更に、前記凸部の形状をヘリ(エッジ)のない略円錐形状とすることによって、石英ガラス塊に加えられる前記外周方向へ向かう圧力の分布が均一になって外周方向へのガラス成分の移動を均等に引き起こすことができることから、石英ガラス内部の微小な粘性差に影響されずに石英ガラス塊をその中心軸から外周方向に向かって均一に拡大させることが可能となることを見出した。そして、このように石英ガラス塊をその中心軸から外側に向かって均一に拡大させることで、石英ガラス内部のガラス成分が石英ガラスの中心軸をまたいで反対側へ移動することを防止できるため、直接法により得られた石英ガラス塊の屈折率分布の回転対称性を損なうことなく成形することができ、屈折率分布が回転対称性を有する大口径の石英ガラスが効率よく且つ確実に得られることを見出し、本発明を完成するに至った。   Therefore, as a result of further diligent research, the present inventors first formed a convex portion on the pressing surface of the pressing plate and / or the contact surface with the quartz glass block of the bottom receiving plate of the mold. The outer peripheral direction applied to the quartz glass lump by positively applying a pressure toward the outer peripheral direction from the central axis to the glass, and further making the shape of the convex part a substantially conical shape without a helicopter (edge) Since the pressure distribution toward the surface becomes uniform and the movement of the glass component in the outer circumferential direction can be caused uniformly, the quartz glass lump is moved from the central axis to the outer circumferential direction without being affected by the minute viscosity difference inside the quartz glass. It has been found that it is possible to enlarge uniformly toward. And by expanding the quartz glass lump uniformly from the central axis to the outside in this way, it is possible to prevent the glass component inside the quartz glass from moving to the opposite side across the central axis of the quartz glass, It can be molded without losing the rotational symmetry of the refractive index distribution of the quartz glass block obtained by the direct method, and a large-diameter quartz glass having a rotational symmetry of the refractive index distribution can be obtained efficiently and reliably. As a result, the present invention has been completed.

すなわち、本発明の第一の石英ガラスの成形装置は、石英ガラス塊を収容可能な中空部を有するモールドと、前記中空部の内部において移動可能なように設置された加圧板と、前記中空部に収容された石英ガラス塊を加熱する加熱手段と、前記加圧板を加圧方向に押圧する成形手段とを備え、前記石英ガラス塊を前記加熱手段で加熱しつつ前記加圧板により加圧して所定形状に成形する石英ガラスの成形装置であって、
前記加圧板の前記石英ガラス塊との接触面上に前記加圧方向に頂点を有する略円錐形状の凸部が形成されており、且つ、該凸部の底面に前記加圧板の中心軸が含まれていること、
を特徴とするものである。
That is, the first quartz glass molding apparatus of the present invention includes a mold having a hollow part capable of accommodating a quartz glass lump, a pressure plate installed so as to be movable inside the hollow part, and the hollow part. Heating means for heating the quartz glass block accommodated in the container and molding means for pressing the pressure plate in the pressing direction, and the quartz glass block is pressurized by the pressure plate while being heated by the heating unit. A quartz glass molding apparatus for molding into a shape,
A substantially conical convex portion having an apex in the pressing direction is formed on a contact surface of the pressure plate with the quartz glass block, and a central axis of the pressure plate is included on the bottom surface of the convex portion. That
It is characterized by.

また、本発明の第二の石英ガラスの成形装置は、石英ガラス塊を収容可能な中空部を有するモールドと、前記中空部の内部において移動可能なように設置された加圧板と、前記中空部に収容された石英ガラス塊を加熱する加熱手段と、前記加圧板を加圧方向に押圧する成形手段とを備え、前記石英ガラス塊を前記加熱手段で加熱しつつ前記加圧板により加圧して所定形状に成形する石英ガラスの成形装置であって、
前記モールドの底受板の前記石英ガラス塊との接触面上に、前記加圧方向と反対の方向に頂点を有する略円錐形状の凸部が形成されており、且つ、該凸部の底面に前記底受板の中心軸が含まれていること、
を特徴とするものである。
Further, the second quartz glass molding apparatus of the present invention includes a mold having a hollow portion capable of accommodating a quartz glass lump, a pressure plate installed so as to be movable inside the hollow portion, and the hollow portion. Heating means for heating the quartz glass block accommodated in the container and molding means for pressing the pressure plate in the pressing direction, and the quartz glass block is pressurized by the pressure plate while being heated by the heating unit. A quartz glass molding apparatus for molding into a shape,
On the contact surface of the bottom receiving plate of the mold with the quartz glass block, a substantially conical convex portion having a vertex in the direction opposite to the pressing direction is formed, and on the bottom surface of the convex portion The center axis of the bottom plate is included,
It is characterized by.

また、本発明の第三の石英ガラスの成形装置は、石英ガラス塊を収容可能な中空部を有するモールドと、前記中空部の内部において移動可能なように設置された加圧板と、前記中空部に収容された石英ガラス塊を加熱する加熱手段と、前記加圧板を加圧方向に押圧する成形手段とを備え、前記石英ガラス塊を前記加熱手段で加熱しつつ前記加圧板により加圧して所定形状に成形する石英ガラスの成形装置であって、
前記加圧板の前記石英ガラス塊との接触面上に前記加圧方向に頂点を有する略円錐形状の凸部が形成されており、且つ、該凸部の底面に前記加圧板の中心軸が含まれていること、及び
前記モールドの底受板の前記石英ガラス塊との接触面上に、前記加圧方向と反対の方向に頂点を有する略円錐形状の凸部が形成されており、且つ、該凸部の底面に前記底受板の中心軸が含まれていること、
を特徴とするものである。
Further, the third quartz glass molding apparatus of the present invention includes a mold having a hollow part capable of accommodating a quartz glass lump, a pressure plate installed so as to be movable inside the hollow part, and the hollow part. Heating means for heating the quartz glass block accommodated in the container and molding means for pressing the pressure plate in the pressing direction, and the quartz glass block is pressurized by the pressure plate while being heated by the heating unit. A quartz glass molding apparatus for molding into a shape,
A substantially conical convex portion having an apex in the pressing direction is formed on a contact surface of the pressure plate with the quartz glass block, and a central axis of the pressure plate is included on the bottom surface of the convex portion. A convex portion having a substantially conical shape having a vertex in a direction opposite to the pressing direction is formed on the contact surface of the bottom receiving plate of the mold with the quartz glass block, and The bottom surface of the convex part includes the central axis of the bottom receiving plate;
It is characterized by.

上記本発明の石英ガラスの成形装置においては、前記加圧板に形成された前記凸部の底面が、成形前の前記石英ガラス塊の被加圧面の面積の50%以上の面積を有していることが好ましい。   In the quartz glass molding apparatus of the present invention, the bottom surface of the convex portion formed on the pressure plate has an area of 50% or more of the area of the pressed surface of the quartz glass block before molding. It is preferable.

上記本発明の石英ガラスの成形装置においては、前記底受板に形成された前記凸部の底面が、成形前の前記石英ガラス塊の被接触面の面積の50%以上の面積を有していることが好ましい。   In the quartz glass molding apparatus of the present invention, the bottom surface of the convex portion formed on the bottom receiving plate has an area of 50% or more of the area of the contacted surface of the quartz glass block before molding. Preferably it is.

上記本発明の石英ガラスの成形装置においては、前記凸部の底面が、成形後の石英ガラスと接触し得る面の面積の25%以上の面積を有していることが好ましい。   In the quartz glass molding apparatus of the present invention, it is preferable that the bottom surface of the convex portion has an area of 25% or more of the area of the surface that can come into contact with the quartz glass after molding.

上記本発明の石英ガラスの成形装置においては、前記凸部の高さが前記凸部の底面の直径の3〜10%の範囲にあることが好ましい。   In the quartz glass molding apparatus of the present invention, it is preferable that the height of the convex portion is in the range of 3 to 10% of the diameter of the bottom surface of the convex portion.

また、上記本発明の石英ガラスの成形装置においては、前記凸部の中心軸が、前記加圧板及び前記底受板の中心軸と同一線上にあることが好ましい。   In the quartz glass molding apparatus of the present invention, it is preferable that the central axis of the convex portion is on the same line as the central axes of the pressure plate and the bottom receiving plate.

さらに、本発明の石英ガラスの成形方法は、上記本発明の第一〜第三の石英ガラスの成形装置を用いて、前記成形装置が備えるモールドの中空部内に石英ガラス塊を収容し、加熱手段で前記石英ガラス塊を加熱しつつ、前記成形装置が備える加圧板により、前記加圧板と前記モールドの底受板との間で前記石英ガラス塊を加圧して成形することを特徴とする方法である。   Furthermore, the quartz glass molding method of the present invention uses the first to third quartz glass molding devices of the present invention to house a quartz glass lump in a hollow portion of a mold provided in the molding device, and heating means The quartz glass lump is pressed and molded between the pressure plate and the bottom receiving plate of the mold by a pressure plate provided in the molding apparatus while heating the quartz glass lump. is there.

また、本発明の石英ガラスの成形方法においては、前記石英ガラス塊が、前記石英ガラス塊の被加圧面及び/又は前記石英ガラス塊の前記底受板との被接触面に、前記加圧板及び/又は前記底受板に形成されている凸部の先端が導入されるべき凹部が形成されていることが好ましい。   Further, in the method for molding quartz glass of the present invention, the quartz glass lump is formed on the surface to be pressed of the quartz glass lump and / or the surface to be contacted with the bottom receiving plate of the quartz glass lump. It is preferable that a concave portion into which the tip of the convex portion formed on the bottom receiving plate is to be introduced is formed.

本発明によれば、石英ガラス塊を石英ガラス塊の中心軸から外周方向に向かって均一に拡大し、屈折率分布が回転対称性を有する大口径の石英ガラスを効率よく且つ確実に成形することを可能とする石英ガラスの成形装置、並びに、それを用いた石英ガラスの成形方法を提供することが可能となる。   According to the present invention, a quartz glass lump is uniformly expanded from the central axis of the quartz glass lump toward the outer peripheral direction, and a large-diameter quartz glass having a refractive index distribution having rotational symmetry is efficiently and reliably formed. It is possible to provide a quartz glass molding apparatus that enables the above, and a quartz glass molding method using the quartz glass molding apparatus.

以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明及び図面中、同一又は相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description and drawings, the same or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and duplicate descriptions are omitted.

先ず、本発明の第一の石英ガラスの成形装置が備える加圧板、本発明の第二の石英ガラスの成形装置が備える底受板、並びに、本発明の第三の石英ガラスの成形装置が備える加圧板及び底受板に形成されている凸部について説明する。   First, a pressure plate included in the first quartz glass molding device of the present invention, a bottom receiving plate included in the second quartz glass molding device of the present invention, and a third quartz glass molding device of the present invention are provided. The convex parts formed on the pressure plate and the bottom receiving plate will be described.

本発明において、前記加圧板及び/又は底受板に形成される凸部の形状は略円錐形状である。図1〜4は、それぞれ好適な形状を有する凸部の概略縦断面図を示す。ここで、略円錐形状とは、底面1が円形で、底面1に対して垂直な中心軸2上に頂点3があり、中心軸2に対して回転対称性を有する立体的な形状をいう。このような略円錐形状としては、図1に示すような斜面4が直線である円錐形状、図2に示すような斜面4が底面1の中心から頂点3に向かう方向とは反対方向に向かって湾曲した形状、図3に示すような斜面4が底面1の中心から頂点3に向かう方向に向かって湾曲した形状等を挙げることができる。また、このような凸部としては、ガラスを流動させる際(成形時)に中心軸のずれをより確実に防止するため、図4に示すように、凸部に更に突起5を設け、頂点3をより鋭角にした形状とすることが好ましい。   In the present invention, the convex portion formed on the pressure plate and / or the bottom receiving plate has a substantially conical shape. 1 to 4 show schematic longitudinal sectional views of convex portions each having a suitable shape. Here, the substantially conical shape means a three-dimensional shape having a circular bottom surface 1, a vertex 3 on a central axis 2 perpendicular to the bottom surface 1, and rotational symmetry with respect to the central axis 2. As such a substantially conical shape, the inclined surface 4 as shown in FIG. 1 is a conical shape with a straight line, and the inclined surface 4 as shown in FIG. 2 is directed in a direction opposite to the direction from the center of the bottom surface 1 toward the vertex 3. A curved shape, a shape in which the slope 4 as shown in FIG. 3 is curved in the direction from the center of the bottom surface 1 toward the vertex 3, and the like can be given. Moreover, as such a convex part, in order to prevent the shift | offset | difference of a center axis | shaft more reliably at the time of making glass flow (at the time of shaping | molding), as shown in FIG. It is preferable to make the shape into a more acute angle.

このように、前記凸部の形状は、略円錐形状であって中心軸2に対して回転対称性を有する立体的な形状であり、ヘリ(エッジ)の無い形状である。そのため、前記凸部が形成された加圧板及び/又は前記凸部が形成された底受板を成形装置に備えることで、加圧成形の際に、前記凸部の中心軸から外周方向へ向かう圧力を均一に加えることが可能となり、石英ガラス内部の微小な粘性差に影響されずに、石英ガラス塊を一様にその外周方向に拡大させることが可能となる。   Thus, the shape of the convex portion is a substantially conical shape, is a three-dimensional shape having rotational symmetry with respect to the central axis 2, and has no helicopter (edge). Therefore, by providing the molding apparatus with the pressure plate on which the convex portions are formed and / or the bottom receiving plate on which the convex portions are formed, the pressure from the central axis of the convex portions toward the outer circumference is increased. Pressure can be applied uniformly, and the quartz glass lump can be uniformly expanded in the outer peripheral direction without being affected by a minute viscosity difference inside the quartz glass.

また、前記凸部としては、前記凸部の底面1にその凸部が形成された前記加圧板又は底受板の中心軸が含まれていることが必要である。前記凸部の底面1に、その凸部が形成された前記加圧板又は底受板の中心軸が含まれていない場合には、加圧板を押圧する押圧部位が通常加圧板の中心軸付近にあるため、加圧成形の際に前記加圧板又は底受板の中心軸付近により高い圧力がかかり、凸部の形成されている部位における圧力は低くなることから、前記凸部により加えられる外周方向への圧力が均一にならず、石英ガラス塊を外周方向へ均一に拡大することができなくなる。   Moreover, as said convex part, it is necessary to include the center axis | shaft of the said pressurization board or bottom receiving plate in which the convex part was formed in the bottom face 1 of the said convex part. If the bottom surface 1 of the convex portion does not include the central axis of the pressure plate or the bottom receiving plate on which the convex portion is formed, the pressing portion that presses the pressure plate is usually near the central axis of the pressure plate. Therefore, during pressure molding, a higher pressure is applied near the center axis of the pressure plate or bottom receiving plate, and the pressure at the portion where the convex portion is formed becomes lower, so the outer peripheral direction applied by the convex portion As a result, the quartz glass lump cannot be uniformly expanded in the outer circumferential direction.

また、前記凸部の底面1は、成形する石英ガラス塊の被加圧面の面積の50%以上の面積を有していることが好ましい。このような凸部の底面1の面積が前記石英ガラス塊の被加圧面の面積の50%未満の場合には、凸部により与えられる外周方向へ向かう圧力が低くなって、石英ガラス内部の粘性差の影響によって石英ガラス塊を均一に拡大することができなくなる傾向にある。また、外周方向に向かって石英ガラス塊をより均一に拡大させるという観点からは、前記凸部の底面1の面積は前記石英ガラス塊の被加圧面の面積の64%以上とすることがより好ましく、80%以上とすることが特に好ましい。更に、このような凸部の底面1の面積の上限は特に制限されず、加圧面全体が凸部となっていてもよい。なお、底受板に形成される凸部においても同様の観点から、前記凸部の底面は、成形する石英ガラス塊の前記底受板との被接触面の面積の50%以上(より好ましくは64%以上、特に好ましくは80%以上)の面積を有していることが好ましく、その面積の上限は特に制限されず、底受板の石英ガラス塊との接触面全体が凸部となっていてもよい。なお、前記凸部の底面1の直径Lとしては、凸部の底面1の面積が成形する石英ガラス塊の被加圧面の面積の50%以上となるような直径以上であることが好ましく、前記石英ガラス塊の被加圧面の直径の80%以上であることがより好ましい。   Moreover, it is preferable that the bottom face 1 of the convex part has an area of 50% or more of the area of the pressed surface of the quartz glass block to be molded. When the area of the bottom surface 1 of such a convex part is less than 50% of the area of the pressed surface of the quartz glass block, the pressure applied by the convex part toward the outer circumferential direction is reduced, and the viscosity inside the quartz glass is reduced. There is a tendency that the quartz glass block cannot be uniformly expanded due to the influence of the difference. Further, from the viewpoint of more uniformly expanding the quartz glass lump toward the outer peripheral direction, the area of the bottom surface 1 of the convex portion is more preferably 64% or more of the area of the surface to be pressed of the quartz glass lump. 80% or more is particularly preferable. Furthermore, the upper limit in particular of the area of the bottom face 1 of such a convex part is not restrict | limited, The whole pressurization surface may be a convex part. In addition, also from the same viewpoint also in the convex part formed in a bottom receiving plate, the bottom face of the said convex part is 50% or more (more preferably) of the area of the contact surface with the said bottom receiving plate of the quartz glass block to shape | mold. 64% or more, particularly preferably 80% or more), and the upper limit of the area is not particularly limited, and the entire contact surface with the quartz glass block of the bottom plate is a convex portion. May be. In addition, the diameter L of the bottom surface 1 of the convex portion is preferably not less than a diameter such that the area of the bottom surface 1 of the convex portion is 50% or more of the area of the pressed surface of the quartz glass block to be formed, More preferably, it is 80% or more of the diameter of the pressed surface of the quartz glass block.

また、前記凸部の底面1は、成形後の石英ガラスと接触し得る面の面積の25%以上の面積を有していることが好ましい。このような凸部の底面1の面積が成形後の石英ガラスと接触し得る面の面積の25%未満の場合には、凸部により与えられる外周方向へ向かう圧力が低くなって、石英ガラス内部の粘性差の影響によって石英ガラス塊を均一に拡大することができなくなる傾向にある。また、外周方向に向かって石英ガラス塊をより均一に拡大させるという観点からは、前記凸部の底面1の面積は成形後の石英ガラスと接触し得る面の面積の50%以上とすることがより好ましい。   Moreover, it is preferable that the bottom surface 1 of the convex part has an area of 25% or more of the area of the surface that can come into contact with the quartz glass after molding. When the area of the bottom surface 1 of such a convex part is less than 25% of the area of the surface that can come into contact with the quartz glass after molding, the pressure in the outer peripheral direction given by the convex part becomes low, and the quartz glass inside There is a tendency that the quartz glass lump cannot be expanded uniformly due to the effect of the viscosity difference. Further, from the viewpoint of expanding the quartz glass lump more uniformly toward the outer peripheral direction, the area of the bottom surface 1 of the convex portion is set to 50% or more of the area of the surface that can come into contact with the quartz glass after molding. More preferred.

また、このような凸部の高さhとしては、その高さをより高くすることで、成形の際に外周方向へ向かう圧力成分が増大し、石英ガラス内部の粘性差の影響をより受けにくくなるため、石英ガラス塊をより均一に拡大できる。そのため、前記凸部の高さhの上限はより均一に拡大するという観点からは本来的に制限されるものではないが、前記凸部の高さhとしては、前記凸部の底面1の直径Lの3〜10%であることが好ましい。このような凸部の高さhが直径Lの3%未満では、成形の際に石英ガラス塊の外周方向へ向かう圧力が低くなるため、石英ガラス内部の粘性差の影響を受けて石英ガラス塊を均一に拡大することが困難となる傾向にあり、他方、前記直径Lの10%を超えると、得られる石英ガラスの円柱形状領域が小さくなり生産性が低下する傾向にある。   Moreover, as the height h of such a convex part, the pressure component which goes to an outer peripheral direction increases at the time of shaping | molding by making the height higher, and it is less susceptible to the viscosity difference inside quartz glass. Therefore, the quartz glass block can be expanded more uniformly. Therefore, although the upper limit of the height h of the convex portion is not essentially limited from the viewpoint of more uniformly expanding, the height h of the convex portion is the diameter of the bottom surface 1 of the convex portion. It is preferable that it is 3 to 10% of L. When the height h of the convex portion is less than 3% of the diameter L, the pressure toward the outer periphery of the quartz glass lump is reduced during molding, and therefore the quartz glass lump is affected by the viscosity difference inside the quartz glass. On the other hand, if it exceeds 10% of the diameter L, the columnar region of the resulting quartz glass tends to be small and the productivity tends to decrease.

また、このような加圧板に形成された凸部としては、凸部の中心軸2が前記加圧板の中心軸と同一線上にあることが好ましい。このようにして凸部の中心軸2と、前記加圧板の中心軸2とを同一線上となるように前記凸部を配置することで、石英ガラス塊を加圧する際に、加圧板の中心軸を中心にして外周方向に向かう圧力を石英ガラス塊により均一に加えることができるため、石英ガラスをより均一に拡大できる傾向にある。また、底受板に形成された凸部においても、同様の観点から、凸部の中心軸と、前記底受板の中心軸とが同一線上にあることが好ましい。   Moreover, as a convex part formed in such a pressurization board, it is preferable that the central axis 2 of a convex part exists on the same line as the central axis of the said pressurization board. Thus, when the quartz glass lump is pressed by arranging the projections so that the center axis 2 of the projections and the center axis 2 of the pressure plate are collinear, the center axis of the pressure plate Since the pressure in the outer peripheral direction can be applied uniformly by the quartz glass block, the quartz glass tends to be expanded more uniformly. Moreover, also in the convex part formed in the bottom receiving plate, it is preferable from the same viewpoint that the central axis of the convex part and the central axis of the bottom receiving plate are on the same line.

次に、本発明の第一〜第三の石英ガラスの成形装置の好適な実施形態について詳細に説明する。   Next, preferred embodiments of the first to third quartz glass forming apparatuses of the present invention will be described in detail.

[第一の石英ガラスの成形装置]
先ず、本発明の第一の石英ガラスの成形装置について説明する。すなわち、本発明の第一の石英ガラスの成形装置は、石英ガラス塊を収容可能な中空部を有するモールドと、前記中空部の内部において移動可能なように設置された加圧板と、前記中空部に収容された石英ガラス塊を加熱する加熱手段と、前記加圧板を加圧方向に押圧する成形手段とを備え、前記石英ガラス塊を前記加熱手段で加熱しつつ前記加圧板により加圧して所定形状に成形する石英ガラスの成形装置であって、
前記加圧板の前記石英ガラス塊との接触面上に前記加圧方向に頂点を有する略円錐形状の凸部が形成されており、且つ、該凸部の底面に前記加圧板の中心軸が含まれていること、
を特徴とするものである。
[First quartz glass forming device]
First, the 1st quartz glass shaping | molding apparatus of this invention is demonstrated. That is, the first quartz glass molding apparatus of the present invention includes a mold having a hollow part capable of accommodating a quartz glass lump, a pressure plate installed so as to be movable inside the hollow part, and the hollow part. Heating means for heating the quartz glass block accommodated in the container and molding means for pressing the pressure plate in the pressing direction, and the quartz glass block is pressurized by the pressure plate while being heated by the heating unit. A quartz glass molding device for molding into a shape,
A substantially conical convex portion having an apex in the pressing direction is formed on a contact surface of the pressure plate with the quartz glass block, and a central axis of the pressure plate is included on the bottom surface of the convex portion. That
It is characterized by.

図5に、本発明の第一の石英ガラスの成形装置の好適な一実施形態の概略縦断面図を示す。このような図5に示された成形装置10においては、金属製の真空チャンバー11の内壁に、全面にわたって設けられた断熱材12と、断熱材12の縦壁内に設けられた加熱手段としてのカーボンヒータ13とが設けられ、更に、真空チャンバー11内部の略中央部にモールド15が収容されている。   FIG. 5 shows a schematic longitudinal sectional view of a preferred embodiment of the first quartz glass molding apparatus of the present invention. In such a forming apparatus 10 shown in FIG. 5, the heat insulating material 12 provided over the entire surface of the inner wall of the metal vacuum chamber 11 and the heating means provided in the vertical wall of the heat insulating material 12 are used. A carbon heater 13 is provided, and a mold 15 is accommodated in a substantially central portion inside the vacuum chamber 11.

また、モールド15は、底板16及び底受板17を備えた底部18と、底部18の上部に筒状に形成された側壁部20とを備え、この筒状の側壁部20と底部18とにより中空部21が形成されている。さらに、この中空部21には、中空部21の形状に対応する外形を有する加圧板23が配置されている。   The mold 15 includes a bottom portion 18 having a bottom plate 16 and a bottom receiving plate 17, and a side wall portion 20 formed in a cylindrical shape on the top of the bottom portion 18, and the cylindrical side wall portion 20 and the bottom portion 18 A hollow portion 21 is formed. Further, a pressure plate 23 having an outer shape corresponding to the shape of the hollow portion 21 is disposed in the hollow portion 21.

図6に、このような成形装置10が備える加圧板23の概略縦断面図を示す。加圧板23には、凸部31が形成されており、その形状は、加圧板23の中心軸32上に頂点を有する円錐形状である。また、本実施形態においては、加圧板23に形成された凸部31の底面の面積が加圧板の加圧面23aをフラット(平面形状)とした場合の加圧面の面積と同一であり、加圧板23の加圧面23a全体が凸部31となっている。従って、本実施形態においては、加圧板23に形成された凸部の底面の面積は、石英ガラス塊25の被加圧面の面積の50%以上の面積であり、且つ、成形後の石英ガラスと接触し得る面の面積の25%以上の面積である。更に、本実施形態においては、凸部31の高さhが凸部31の底面の直径Lの6.7%となっている加圧板を用いている。   In FIG. 6, the schematic longitudinal cross-sectional view of the pressurization plate 23 with which such a shaping | molding apparatus 10 is provided is shown. A convex portion 31 is formed on the pressure plate 23, and the shape thereof is a conical shape having a vertex on the central axis 32 of the pressure plate 23. In the present embodiment, the area of the bottom surface of the convex portion 31 formed on the pressure plate 23 is the same as the area of the pressure surface when the pressure surface 23a of the pressure plate is flat (planar shape). The entire pressure surface 23 a of 23 is a convex portion 31. Therefore, in the present embodiment, the area of the bottom surface of the convex portion formed on the pressure plate 23 is an area of 50% or more of the area of the pressed surface of the quartz glass lump 25, and the molded quartz glass and It is an area of 25% or more of the area of the surface that can be contacted. Further, in the present embodiment, a pressure plate in which the height h of the convex portion 31 is 6.7% of the diameter L of the bottom surface of the convex portion 31 is used.

また、図5に示す成形装置10においては、図6に示す加圧板23の押圧面23b(上面)を、真空チャンバー11の外部に設置されたプレス装置としての油圧シリンダ(図示せず)のシリンダロッド26で押圧することにより、モールド15の底部18側に移動可能となっている。   Further, in the molding apparatus 10 shown in FIG. 5, a cylinder of a hydraulic cylinder (not shown) as a pressing apparatus in which the pressing surface 23 b (upper surface) of the pressing plate 23 shown in FIG. 6 is installed outside the vacuum chamber 11. By pressing with the rod 26, it can move to the bottom 18 side of the mold 15.

なお、このシリンダロッド26を備えた油圧シリンダは、外部から供給する油圧を調整することにより加圧されて移動するように構成されているものであるが、詳細な図示は省略する。   The hydraulic cylinder provided with the cylinder rod 26 is configured to move under pressure by adjusting the hydraulic pressure supplied from the outside, but detailed illustration is omitted.

これらのモールド15及び加圧板23は、石英ガラス塊25の成形時の温度及び圧力に対する耐熱性及び強度を有し、且つ、成形時に石英ガラス塊25と接触しても不純物を混入し難い材料から形成されたものであり、このような材料としてはグラファイトを用いることが好ましい。   The mold 15 and the pressure plate 23 are made of a material that has heat resistance and strength against the temperature and pressure at the time of forming the quartz glass lump 25 and that is difficult to mix impurities even if it contacts the quartz glass lump 25 at the time of forming. It is preferable to use graphite as such a material.

また、石英ガラス塊25としては特に制限されず、四塩化ケイ素、シラン、有機ケイ素等のケイ素化合物を原料として製造される合成石英ガラスのインゴットやその一部、または、Ge、Ti、B、F、Al等の屈折率を変化させる成分を添加した合成石英ガラスのインゴットやその一部等の石英ガラス塊を挙げることができる。   Further, the quartz glass block 25 is not particularly limited, and is an ingot of synthetic quartz glass manufactured using a silicon compound such as silicon tetrachloride, silane, or organic silicon, or a part thereof, or Ge, Ti, B, F. Examples thereof include a quartz glass lump such as an ingot of synthetic quartz glass to which a component for changing the refractive index such as Al is added, or a part thereof.

次に、このような成形装置10を用いて石英ガラスを成形する好適な方法を説明する。   Next, a preferred method for forming quartz glass using such a forming apparatus 10 will be described.

このような成形装置10を用いて石英ガラスを成形する際には、先ず、真空チャンバー11内に底板16、底受板17、側壁部20を組み合わせてモールド15を形成する。そして、モールド15の中空部21内に石英ガラス塊25を配置する。   When molding quartz glass using such a molding apparatus 10, first, the mold 15 is formed by combining the bottom plate 16, the bottom receiving plate 17, and the side wall portion 20 in the vacuum chamber 11. Then, the quartz glass block 25 is disposed in the hollow portion 21 of the mold 15.

このような石英ガラス塊25は、被加圧面と垂直な石英ガラスの中心軸と、加圧板に形成された前記凸部の中心軸とが同一線上になるようにしてモールド内に配置することが好ましい。このようにして、石英ガラス塊25の中心軸と前記凸部の中心軸とが同一線上になるようにすることで、石英ガラス塊25をその中心軸から外周方向に向けてより均一に拡大することが可能となるため、屈折率分布の回転対称性がより高い石英ガラスを得ることが可能となる。   Such a quartz glass block 25 can be arranged in the mold such that the central axis of the quartz glass perpendicular to the surface to be pressed and the central axis of the convex portion formed on the pressing plate are on the same line. preferable. In this way, by making the central axis of the quartz glass block 25 and the central axis of the convex portion collinear, the quartz glass block 25 is expanded more uniformly from the central axis toward the outer peripheral direction. Therefore, it becomes possible to obtain quartz glass having a higher rotational symmetry of the refractive index distribution.

また、このような石英ガラスを成形する方法に用いる石英ガラス塊25としては、加圧板23に形成された凸部31の底面が成形前の石英ガラス塊25の被加圧面の面積の50%以上(より好ましくは64%以上、特に好ましくは80%以上)の面積となるような被加圧面を有する石英ガラス塊25を用いることが好ましい。   Moreover, as the quartz glass lump 25 used in such a method for forming quartz glass, the bottom surface of the convex portion 31 formed on the pressure plate 23 is 50% or more of the area of the pressed surface of the quartz glass lump 25 before forming. It is preferable to use a quartz glass lump 25 having a surface to be pressed that has an area of (more preferably 64% or more, particularly preferably 80% or more).

また、このような石英ガラスを成形する方法に用いる石英ガラス塊25としては特に制限されるものではないが、石英ガラス塊25の被加圧面に、加圧板23に形成されている凸部31の先端が導入されるべき凹部が形成されていることが好ましい。その場合には、該凹部の形状が前記凸部の形状と同一又は相似形であることがより好ましく、前記凹部の中心軸が石英ガラス塊の中心軸と同一線上にあることが特に好ましい。このような石英ガラス塊25を用いることで、前記凸部の位置と凹部の位置とを合わせて石英ガラス塊25を設置することが可能となり、例えば、石英ガラス塊25の中心軸上と前記凹部の中心軸とが同一線上にある場合には、中心軸から外周方向に向かって石英ガラス塊25をより効率よく均一に拡大することが可能となる。なお、本実施形態においては、石英ガラス塊25の中心軸上に前記凹部の頂点が形成された石英ガラス塊25を用いている。   Further, the quartz glass block 25 used in the method for forming such quartz glass is not particularly limited, but the convex portion 31 formed on the pressure plate 23 is formed on the pressed surface of the quartz glass block 25. It is preferable that a recess into which the tip is to be introduced is formed. In that case, it is more preferable that the shape of the concave portion is the same as or similar to the shape of the convex portion, and it is particularly preferable that the central axis of the concave portion is collinear with the central axis of the quartz glass block. By using such a quartz glass lump 25, it becomes possible to install the quartz glass lump 25 by aligning the position of the convex part and the position of the concave part. For example, on the central axis of the quartz glass lump 25 and the concave part When the central axis of the quartz glass is on the same line, the quartz glass lump 25 can be more efficiently and uniformly expanded from the central axis toward the outer peripheral direction. In this embodiment, the quartz glass block 25 in which the apex of the recess is formed on the central axis of the quartz glass block 25 is used.

次に、中空部21内に収容した石英ガラス塊25の上部に加圧板23を配置し、更に、加圧板23の押圧面23bに油圧シリンダのシリンダロッド26の押圧部位を当接させてセットする。   Next, the pressure plate 23 is disposed on the quartz glass block 25 accommodated in the hollow portion 21, and the pressing portion of the cylinder rod 26 of the hydraulic cylinder is set in contact with the pressing surface 23 b of the pressure plate 23. .

そして、真空ポンプを用いて真空チャンバー11内の圧力を減圧した後、真空チャンバー11内を不活性ガスで置換する。この際の圧力条件等は特に制限されないが、真空ポンプを用いて真空チャンバー11内の圧力を0.2Pa〜10Pa(好ましくは1〜10Pa)程度にまで減圧した後、真空チャンバー11内を不活性ガス(例えば、純粋な窒素ガス)で置換し、真空チャンバー11内の圧力を、例えば1×10Pa〜1×10Paとなるようにすることが好ましい。 Then, after reducing the pressure in the vacuum chamber 11 using a vacuum pump, the inside of the vacuum chamber 11 is replaced with an inert gas. The pressure conditions and the like in this case are not particularly limited, but after the pressure in the vacuum chamber 11 is reduced to about 0.2 Pa to 10 Pa (preferably 1 to 10 Pa) using a vacuum pump, the inside of the vacuum chamber 11 is inactive. It is preferable to replace with gas (for example, pure nitrogen gas) so that the pressure in the vacuum chamber 11 is, for example, 1 × 10 4 Pa to 1 × 10 5 Pa.

次に、カーボンヒータ13により、モールド15及びその中空部21に収容された石英ガラス塊25を加熱する。このように加熱した場合の石英ガラス塊25の保持温度は石英ガラスの結晶化温度以上であって且つ軟化点以下であればよく特に制限されないが、1500℃〜1700℃(より好ましくは1570℃〜1670℃)程度とすることが好ましい。また、このような加熱に際しての昇温速度も特に制限されるものではないが、カーボンヒータ13を発熱させて前記加温温度から、200℃/hr〜800℃/hr程度の昇温速度で前記保持温度内の所定温度になるまで昇温した後、塊状の石英ガラス25の内部まで十分に加熱される時間、例えば15〜45分間程度前記保持温度に保持することが好ましい。   Next, the quartz glass lump 25 accommodated in the mold 15 and the hollow portion 21 is heated by the carbon heater 13. The holding temperature of the quartz glass lump 25 when heated in this way is not particularly limited as long as it is not less than the crystallization temperature of the quartz glass and not more than the softening point, but it is 1500 ° C. to 1700 ° C. (more preferably 1570 ° C. to 1670 ° C.). Further, the rate of temperature increase during such heating is not particularly limited, but the carbon heater 13 is caused to generate heat so that the temperature is increased from the heating temperature to about 200 ° C./hr to 800 ° C./hr. After raising the temperature to a predetermined temperature within the holding temperature, it is preferable to hold the holding temperature at the holding temperature for about 15 to 45 minutes, for example, until the inside of the massive quartz glass 25 is sufficiently heated.

次に、このように石英ガラス塊25を加熱した状態で、油圧シリンダへの油圧を制御調整することにより、シリンダロッド26を下方へ移動させて、シリンダロッド26の押圧部位で加圧板23の押圧面23bを押圧する。これにより、加圧板23がモールド15の底部18側の加圧方向へ移動し、加圧板23の加圧面23aと、底部18との間で塊状の石英ガラス25が加圧される。このような加圧工程においては、初期荷重を2000kg/m〜3000kg/m程度とることが好ましく、プレス速度を0.1〜0.3mm/secとすることが好ましい。 Next, with the quartz glass block 25 heated as described above, the hydraulic pressure to the hydraulic cylinder is controlled and adjusted, so that the cylinder rod 26 is moved downward, and the pressure plate 23 is pressed at the pressing portion of the cylinder rod 26. The surface 23b is pressed. As a result, the pressure plate 23 moves in the pressure direction on the bottom 18 side of the mold 15, and the massive quartz glass 25 is pressed between the pressure surface 23 a of the pressure plate 23 and the bottom 18. In such a pressing step, it is preferable to take an initial load of 2000kg / m 2 ~3000kg / m 2 degree, it is preferable that the press speed and 0.1 to 0.3 mm / sec.

そして、石英ガラス25が所定形状の板状体に成形された段階で、加圧板23による加圧を終了する。その後、板状に成形された石英ガラス25を、モールド15内に配置した状態のままで冷却し、真空チャンバー11から成形体を取り出すことにより成形が完了する。   Then, when the quartz glass 25 is formed into a plate-shaped body having a predetermined shape, pressurization by the pressure plate 23 is finished. Thereafter, the quartz glass 25 molded into a plate shape is cooled while being placed in the mold 15, and the molding is completed by removing the molded body from the vacuum chamber 11.

このような成形の際には成形される石英ガラスを、加圧板23に形成された凸部の面積が成形後の石英ガラスの加圧板23との接触面の面積の25%以上(より好ましくは50%以上)の面積となるような接触面を有する石英ガラスとすることが好ましい。   In such molding, the quartz glass to be molded has an area of convex portions formed on the pressure plate 23 that is 25% or more of the area of the contact surface of the quartz glass with the pressure plate 23 after molding (more preferably It is preferable to use quartz glass having a contact surface with an area of 50% or more.

以上のようにして、石英ガラスを成形すればシリンダロッド26から加圧方向(鉛直下方向)に加えられた圧力は加圧板23a面にて鉛直下方向の成分と、石英ガラス塊25の中心軸から外周方向へ向かう成分とに分けることができ、これによって石英ガラス塊内部の微小な粘性差に影響されることなく、内部のガラス成分を一様に外周方向に拡大することが可能となる。したがって、直接法により得られた石英ガラスインゴットを石英ガラス塊25に用いた場合には、屈折率分布の回転対称性を維持したまま石英ガラスを成形することが可能となる。   As described above, when quartz glass is molded, the pressure applied from the cylinder rod 26 in the pressurizing direction (vertically downward) is the vertically downward component on the surface of the pressurizing plate 23a and the central axis of the quartz glass block 25. The components can be divided into components that go from the outer periphery toward the outer periphery, and this makes it possible to uniformly expand the inner glass component in the outer periphery without being affected by the minute viscosity difference inside the quartz glass block. Therefore, when the quartz glass ingot obtained by the direct method is used for the quartz glass block 25, the quartz glass can be molded while maintaining the rotational symmetry of the refractive index distribution.

以上、本発明の第一の石英ガラスの成形装置及びその成形装置を用いた石英ガラスの成形方法の好適な一実施形態について説明したが、本発明の第一の石英ガラスの成形装置及びその成形装置を用いた石英ガラスの成形方法は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、前記実施形態においては図6に記載したような加圧板を用いているが、このような加圧板としては前述の凸部の要件を満たす凸部が形成された加圧板であれば特に制限なく用いることができ、例えば、高さhをより高くした加圧板、図2に示すような斜面4が底面1の中心から頂点3に向かう方向とは反対方向に向かって湾曲した形状の凸部が形成された加圧板、図3に示すような斜面4が底面1の中心から頂点3に向かう方向に向かって湾曲した形状の凸部が形成された加圧板、図7に示すような加圧面23aの一部に凸部31が形成されている加圧板23を用いることも可能である。   The preferred embodiment of the first quartz glass molding apparatus and the quartz glass molding method using the molding apparatus of the present invention has been described above, but the first quartz glass molding apparatus and the molding thereof of the present invention have been described. The method for forming quartz glass using the apparatus is not limited to the above embodiment. For example, in the above-described embodiment, the pressure plate as shown in FIG. 6 is used. However, such a pressure plate is not particularly limited as long as the pressure plate has a convex portion that satisfies the above-described requirements for the convex portion. For example, a pressure plate having a higher height h, or a convex portion having a shape in which the inclined surface 4 as shown in FIG. 2 is curved in a direction opposite to the direction from the center of the bottom surface 1 toward the vertex 3. 3, a pressure plate having a convex portion having a shape in which the inclined surface 4 as shown in FIG. 3 is curved from the center of the bottom surface 1 toward the vertex 3, and a pressure surface as shown in FIG. It is also possible to use the pressure plate 23 in which the convex part 31 is formed in a part of 23a.

[第二の石英ガラスの製造装置]
次に、本発明の第二の石英ガラスの成形装置について説明する。すなわち、本発明の第二の石英ガラスの成形装置は、石英ガラス塊を収容可能な中空部を有するモールドと、前記中空部の内部において移動可能なように設置された加圧板と、前記中空部に収容された石英ガラス塊を加熱する加熱手段と、前記加圧板を加圧方向に押圧する成形手段とを備え、前記石英ガラス塊を前記加熱手段で加熱しつつ前記加圧板により加圧して所定形状に成形する石英ガラスの成形装置であって、
前記モールドの底受板の前記石英ガラス塊との接触面上に、前記加圧方向と反対の方向に頂点を有する略円錐形状の凸部が形成されており、且つ、該凸部の底面に前記底受板の中心軸が含まれていること、
を特徴とするものである。
[Second quartz glass manufacturing equipment]
Next, the 2nd quartz glass shaping | molding apparatus of this invention is demonstrated. That is, the second quartz glass molding apparatus of the present invention includes a mold having a hollow portion capable of accommodating a quartz glass lump, a pressure plate installed so as to be movable inside the hollow portion, and the hollow portion. Heating means for heating the quartz glass block accommodated in the container and molding means for pressing the pressure plate in the pressing direction, and the quartz glass block is pressurized by the pressure plate while being heated by the heating unit. A quartz glass molding apparatus for molding into a shape,
On the contact surface of the bottom receiving plate of the mold with the quartz glass block, a substantially conical convex portion having a vertex in the direction opposite to the pressing direction is formed, and on the bottom surface of the convex portion The center axis of the bottom plate is included,
It is characterized by.

図8に、このような第二の石英ガラスの成形装置の好適な一実施形態の概略断面図を示す。図8に示す成形装置10の構成は、加圧方向と反対の方向に頂点を有する円錐形状の凸部が形成されている底受板17が用いられている点、及び、加圧板23にフラットな加圧面を有する加圧板が用いられている点以外は、前述の第一の石英ガラスの成形装置の構成と同様のものである。   FIG. 8 shows a schematic cross-sectional view of a preferred embodiment of such a second quartz glass molding apparatus. The configuration of the molding apparatus 10 shown in FIG. 8 is that the bottom receiving plate 17 formed with a conical convex portion having a vertex in the direction opposite to the pressing direction is used, and the pressing plate 23 is flat. The configuration is the same as that of the first quartz glass molding device described above except that a pressure plate having a pressing surface is used.

このような図8に示す成形装置10が備える底受板の概略断面図を図9に示す。図9に示すように、底受板17においては、石英ガラス塊25との接触面17a側に凸部31が形成されており、その形状は、底受板17の中心軸32上に頂点を有する円錐形状である。また、本実施形態においては、底受板17に形成された凸部31の底面の面積が底受板の加圧面23aをフラット(平面形状)とした場合の加圧面の面積と同一であり、底受板17の石英ガラス塊との接触面17a全体が凸部31となっている。従って、本実施形態においては、底受板17に形成された凸部の底面の面積は、石英ガラス塊25の被接触面の面積の50%以上の面積であり、且つ、成形後の石英ガラスと接触し得る面の面積の25%以上の面積である。更に、本実施形態においては、凸部31の高さhが凸部31の底面の直径Lの6.7%である底受板17を用いている。   FIG. 9 shows a schematic cross-sectional view of the bottom receiving plate provided in the molding apparatus 10 shown in FIG. As shown in FIG. 9, in the bottom receiving plate 17, a convex portion 31 is formed on the contact surface 17 a side with the quartz glass block 25, and its shape has a vertex on the central axis 32 of the bottom receiving plate 17. It has a conical shape. Further, in the present embodiment, the area of the bottom surface of the convex portion 31 formed on the bottom receiving plate 17 is the same as the area of the pressing surface when the pressing surface 23a of the bottom receiving plate is flat (planar shape), The entire contact surface 17 a with the quartz glass block of the bottom receiving plate 17 is a convex portion 31. Therefore, in the present embodiment, the area of the bottom surface of the convex portion formed on the bottom receiving plate 17 is 50% or more of the area of the contacted surface of the quartz glass lump 25, and the quartz glass after molding. It is an area of 25% or more of the area of the surface that can come into contact with. Further, in the present embodiment, the bottom receiving plate 17 is used in which the height h of the convex portion 31 is 6.7% of the diameter L of the bottom surface of the convex portion 31.

次に、このような成形装置10を用いて石英ガラスを成形する好適な方法を説明する。このような成形装置10を用いて石英ガラスを成形する方法は、本発明の第二の石英ガラスの成形装置である図8に示す成形装置10を用いる以外は、前述の第一の石英ガラスの成形装置を用いた石英ガラスの成形方法と同様の方法である。   Next, a preferred method for forming quartz glass using such a forming apparatus 10 will be described. The method for molding quartz glass using such a molding apparatus 10 is the same as that of the first quartz glass described above except that the molding apparatus 10 shown in FIG. 8 which is the second quartz glass molding apparatus of the present invention is used. This is the same method as the method for forming quartz glass using a forming apparatus.

また、このような成形装置10を用いて石英ガラスを成形する好適な方法に用いる石英ガラス塊25としては特に制限されるものではないが、前記石英ガラス塊25の前記底受板17との被接触面に、前記底受板17に形成されている凸部31の先端が導入されるべき凹部が形成されていることが好ましい。その場合には、該凹部の形状が前記凸部の形状と同一又は相似形であることがより好ましく、前記凹部の中心軸が石英ガラス塊の中心軸と同一線上にあることが特に好ましい。このような石英ガラス塊25を用いることで、前記凸部の位置と凹部の位置とを合わせて石英ガラス塊25を設置することが可能となり、例えば、石英ガラス塊25の中心軸上に前記凹部の頂点を形成させた場合には、石英ガラス塊25の中心軸から外周方向に向かって石英ガラス塊25を均一に拡大することが可能となる。   Further, the quartz glass lump 25 used in a suitable method for forming quartz glass using such a molding apparatus 10 is not particularly limited, but the quartz glass lump 25 is covered with the bottom receiving plate 17. It is preferable that a concave portion into which the tip of the convex portion 31 formed on the bottom receiving plate 17 is to be introduced is formed on the contact surface. In that case, it is more preferable that the shape of the concave portion is the same as or similar to the shape of the convex portion, and it is particularly preferable that the central axis of the concave portion is collinear with the central axis of the quartz glass block. By using such a quartz glass lump 25, it is possible to install the quartz glass lump 25 by aligning the position of the convex part and the position of the concave part. For example, the concave part on the central axis of the quartz glass lump 25 is provided. Is formed, the quartz glass lump 25 can be uniformly enlarged from the central axis of the quartz glass lump 25 toward the outer periphery.

また、このような石英ガラスを成形する方法に用いる石英ガラス塊25としては、底受板17に形成された凸部31の底面が成形前の石英ガラス塊25の被接触面の面積の50%以上(より好ましくは64%以上、特に好ましくは80%以上)の面積となるような被接触面を有する石英ガラス塊25を用いることが好ましい。   Further, as the quartz glass block 25 used in such a method for forming quartz glass, the bottom surface of the convex portion 31 formed on the bottom receiving plate 17 is 50% of the area of the contacted surface of the quartz glass block 25 before forming. It is preferable to use the quartz glass block 25 having a contacted surface with an area of the above (more preferably 64% or more, particularly preferably 80% or more).

以上、本発明の第二の石英ガラスの成形装置及びその成形装置を用いた石英ガラスの成形方法の好適な一実施形態について説明したが、本発明の第二の石英ガラスの成形装置及びその成形装置を用いた石英ガラスの成形方法は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、前記実施形態においては図8に示すような底受板17を用いているが、このような底受板としては前述の要件を満たす凸部が形成された底受板であれば特に制限なく用いることができ、例えば、高さhをより高くした底受板や、図2に示すような斜面4が底面1の中心から頂点3に向かう方向とは反対方向に向かって湾曲した形状の凸部が形成された底受板、図3に示すような斜面4が底面1の中心から頂点3に向かう方向に向かって湾曲した形状の凸部が形成された底受板、図10に示すような接触面17aの一部に凸部31が形成されている底受板17を用いることも可能である。   The preferred embodiment of the second quartz glass molding apparatus and the quartz glass molding method using the molding apparatus of the present invention has been described above. However, the second quartz glass molding apparatus of the present invention and the molding thereof have been described. The method for forming quartz glass using the apparatus is not limited to the above embodiment. For example, the bottom receiving plate 17 as shown in FIG. 8 is used in the above embodiment, but the bottom receiving plate is not particularly limited as long as the bottom receiving plate is formed with a convex portion that satisfies the above-described requirements. For example, a bottom receiving plate having a higher height h, or a shape in which the slope 4 as shown in FIG. 2 is curved in a direction opposite to the direction from the center of the bottom surface 1 to the vertex 3. FIG. 10 shows a bottom receiving plate in which convex portions are formed, and a convex portion having a shape in which the inclined surface 4 as shown in FIG. 3 is curved in a direction from the center of the bottom surface 1 toward the vertex 3. It is also possible to use the bottom receiving plate 17 in which the convex portion 31 is formed on a part of the contact surface 17a.

[第三の石英ガラスの製造装置]
次に、本発明の第三の石英ガラスの成形装置について説明する。すなわち、本発明の第三の石英ガラスの成形装置は、石英ガラス塊を収容可能な中空部を有するモールドと、前記中空部の内部において移動可能なように設置された加圧板と、前記中空部に収容された石英ガラス塊を加熱する加熱手段と、前記加圧板を加圧方向に押圧する成形手段とを備え、前記石英ガラス塊を前記加熱手段で加熱しつつ前記加圧板により加圧して所定形状に成形する石英ガラスの成形装置であって、
前記加圧板の前記石英ガラス塊との接触面上に前記加圧方向に頂点を有する略円錐形状の凸部が形成されており、且つ、該凸部の底面に前記加圧板の中心軸が含まれていること、及び
前記モールドの底受板の前記石英ガラス塊との接触面上に、前記加圧方向と反対の方向に頂点を有する略円錐形状の凸部が形成されており、且つ、該凸部の底面に前記底受板の中心軸が含まれていること、
を特徴とするものである。
[Third quartz glass manufacturing equipment]
Next, the 3rd quartz glass shaping | molding apparatus of this invention is demonstrated. That is, the third quartz glass molding apparatus of the present invention includes a mold having a hollow portion capable of accommodating a quartz glass lump, a pressure plate installed so as to be movable inside the hollow portion, and the hollow portion. Heating means for heating the quartz glass block accommodated in the container and molding means for pressing the pressure plate in the pressing direction, and the quartz glass block is pressurized by the pressure plate while being heated by the heating unit. A quartz glass molding apparatus for molding into a shape,
A substantially conical convex portion having an apex in the pressing direction is formed on a contact surface of the pressure plate with the quartz glass block, and a central axis of the pressure plate is included on the bottom surface of the convex portion. A convex portion having a substantially conical shape having a vertex in a direction opposite to the pressing direction is formed on the contact surface of the bottom receiving plate of the mold with the quartz glass block, and The bottom surface of the convex part includes the central axis of the bottom receiving plate;
It is characterized by.

第三の石英ガラスの成形装置においては、前述のような凸部が形成された加圧板及び前述のような凸部が形成された底受板をそれぞれ備えている。第三の石英ガラスの成形装置においては、加圧板と底受板との双方に前述のような凸部を設けていることから、凸部の中心軸から外周方向に向かう圧力成分を加える効果を、成形される石英ガラス塊の被加圧面と、被接触面の双方から得ることができるため、石英ガラス塊の内部全体に対してより確実に外周方向へ向かう圧力を加えることができ、より高い精度で石英ガラスを外周方向に均一に拡大することが可能となる。このように、石英ガラス塊の内部全体により確実に外周方向へ向かう圧力を加えることができることから、第三の石英ガラスの成形装置は、特に厚みが大きい石英ガラス塊を成形するのに好適に用いることができる。   The third quartz glass molding apparatus includes a pressure plate having the convex portions as described above and a bottom receiving plate having the convex portions as described above. In the third quartz glass molding apparatus, since the convex portions as described above are provided on both the pressure plate and the bottom receiving plate, the effect of applying a pressure component from the central axis of the convex portion toward the outer peripheral direction is achieved. Since it can be obtained from both the pressed surface and the contacted surface of the quartz glass lump to be molded, pressure toward the outer peripheral direction can be more reliably applied to the entire inside of the quartz glass lump, which is higher. It becomes possible to uniformly expand the quartz glass in the outer peripheral direction with accuracy. As described above, since the pressure toward the outer circumferential direction can be reliably applied to the entire inside of the quartz glass block, the third quartz glass forming apparatus is preferably used for forming a quartz glass block having a particularly large thickness. be able to.

また、本発明の第三の石英ガラスの成形装置においては、前記加圧板に形成された前記凸部の中心軸と、前記底受板に形成された前記凸部の中心軸とが同一線上にあるようにすることが好ましい。このように加圧板に形成されている凸部の中心軸と、底受板に形成されている凸部の中心軸とが同一線上になるようにすることで、その中心軸から外周方向に向かう圧力を石英ガラスにより均一に加えることが可能となるため、直接法で得られた石英ガラス塊を成形させて得られる石英ガラスの屈折率の回転対称性がより高いものとなる傾向にある。   Further, in the third quartz glass molding apparatus of the present invention, the central axis of the convex portion formed on the pressure plate and the central axis of the convex portion formed on the bottom receiving plate are on the same line. It is preferable to have it. In this way, the central axis of the convex portion formed on the pressure plate and the central axis of the convex portion formed on the bottom receiving plate are on the same line, so that the direction from the central axis toward the outer circumferential direction. Since pressure can be uniformly applied to the quartz glass, the rotational symmetry of the refractive index of the quartz glass obtained by molding the quartz glass block obtained by the direct method tends to be higher.

図11に、このような第三の石英ガラスの成形装置の好適な一実施形態の概略断面図を示す。図11に示す成形装置10の構成は、加圧方向と反対の方向に頂点を有する円錐形状の凸部が形成されている底受板17を用いている以外は、前述の第一の石英ガラスの成形装置の構成と基本的には同様のものである。すなわち、図11に示す成形装置10においては、図6に示すような加圧板23を備え、且つ、図9に示すような底受板17を備えている。   FIG. 11 shows a schematic cross-sectional view of a preferred embodiment of such a third quartz glass molding apparatus. The configuration of the molding apparatus 10 shown in FIG. 11 is the first quartz glass described above except that the bottom receiving plate 17 having a conical convex portion having an apex in the direction opposite to the pressing direction is used. The configuration of this molding apparatus is basically the same. That is, the molding apparatus 10 shown in FIG. 11 includes a pressure plate 23 as shown in FIG. 6 and a bottom receiving plate 17 as shown in FIG.

次に、このような成形装置10を用いて石英ガラスを成形する好適な方法を説明する。このような成形装置10を用いて石英ガラスを成形する好適な方法は、このような成形装置10を用いる以外は前述の第一の石英ガラスの成形装置を用いた石英ガラスの成形方法と同様の方法である。   Next, a preferred method for forming quartz glass using such a forming apparatus 10 will be described. A suitable method for molding quartz glass using such a molding apparatus 10 is the same as the method for molding quartz glass using the first quartz glass molding apparatus described above, except that such a molding apparatus 10 is used. Is the method.

さらに、このような石英ガラスを成形する方法に用いる石英ガラス塊25としては特に制限されるものではないが、前記石英ガラス塊の被加圧面及び前記石英ガラス塊の前記底受板との被接触面に、前記加圧板及び前記底受板に形成されている凸部31の先端が導入されるべき凹部が形成されていることが好ましい。その場合には、前記凹部の形状が前記凸部の形状と同一又は相似形であることがより好ましく、前記凹部の中心軸が石英ガラス塊の中心軸と同一線上にあることが特に好ましい。このような石英ガラス塊25を用いることで、前記凸部の位置と凹部の位置とを合わせて石英ガラス塊25を設置することが可能となり、例えば、石英ガラス塊25の中心軸上に前記凹部の頂点を形成させた場合には、石英ガラス塊25の中心軸から外周方向に向かって均一に圧力を加えることが可能となり、石英ガラス塊25をより効率よく均一に拡大することが可能となる。   Further, the quartz glass lump 25 used in the method for forming such quartz glass is not particularly limited, but the surface to be pressed of the quartz glass lump and the contact surface of the quartz glass lump with the bottom receiving plate are not limited. It is preferable that a concave portion into which the tip of the convex portion 31 formed on the pressure plate and the bottom receiving plate is to be introduced is formed on the surface. In that case, it is more preferable that the shape of the concave portion is the same as or similar to the shape of the convex portion, and it is particularly preferable that the central axis of the concave portion is on the same line as the central axis of the quartz glass block. By using such a quartz glass lump 25, it is possible to install the quartz glass lump 25 by aligning the position of the convex part and the position of the concave part. For example, the concave part on the central axis of the quartz glass lump 25 is provided. Is formed, it is possible to apply pressure uniformly from the central axis of the quartz glass lump 25 toward the outer periphery, and to enlarge the quartz glass lump 25 more efficiently and uniformly. .

以上、本発明の第三の石英ガラスの成形装置及びその成形装置を用いた石英ガラスの成形方法の好適な一実施形態について説明したが、本発明の第三の石英ガラスの成形装置及びその成形装置を用いた石英ガラスの成形方法は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、前記実施形態においては図11に示すような底受板17及び加圧板23を用いているが、前記底受板及び加圧板としては、前述の要件を満たす凸部が形成された底受板及び加圧板であれば特に制限なく用いることができる。   The preferred embodiment of the third quartz glass molding apparatus and the quartz glass molding method using the molding apparatus of the present invention has been described above, but the third quartz glass molding apparatus and the molding of the third quartz glass of the present invention have been described. The method for forming quartz glass using the apparatus is not limited to the above embodiment. For example, in the embodiment, the bottom receiving plate 17 and the pressure plate 23 as shown in FIG. 11 are used. However, the bottom receiving plate and the pressure plate have bottom portions on which convex portions that satisfy the above-described requirements are formed. Any plate and pressure plate can be used without particular limitation.

なお、本発明の第一〜第三の石英ガラスの成形装置及びその成形装置を用いた石英ガラスの成形方法によって成形される石英ガラスは、各種の光学部材として用いられるものであり、好ましくは、250nm以下の波長のレーザが照射されるレンズ、ミラー、レチクル用基板などを製造するために用いられる素材として用いられものであり、より好ましくは、大型の液晶用マスク、半導体用マスク等のレチクル(フォトマスク)用基板、結像光学系の大型のレンズ材料などに用いられる広い面を有する板状体やその他の大型ガラスブロックとして用いられるものである。また、上述のようにして成形された石英ガラスは、直接法により得られる石英ガラス塊をその屈折率分布の回転対称性を維持したまま拡大成形したものとなるため、特に結像光学系の大型のレンズ材料に適している。   The quartz glass molded by the first to third quartz glass molding apparatus and the quartz glass molding method using the molding apparatus of the present invention is used as various optical members, preferably, It is used as a material used for manufacturing a lens, a mirror, a reticle substrate and the like irradiated with a laser having a wavelength of 250 nm or less, and more preferably a reticle (such as a large liquid crystal mask, a semiconductor mask). It is used as a plate-like body having a wide surface used for a photomask) substrate, a large lens material for an imaging optical system, and other large glass blocks. In addition, the quartz glass molded as described above is obtained by enlarging the quartz glass block obtained by the direct method while maintaining the rotational symmetry of the refractive index distribution. Suitable for lens materials.

以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated more concretely based on an Example and a comparative example, this invention is not limited to a following example.

(実施例1)
加圧板23として、図6に示す直径Lが300mmで、且つ高さhが20mmの円錐形状の凸部が形成された加圧板23を備えた図5に示す石英ガラスの成形装置10を用い、石英ガラス塊25として、直径200mmの円形の底面で高さが145mmの円柱形状の上面に、加圧板23に形成された凸部の先端が導入されるべき凹部が形成され、前記凹部の形状が前記凸部の形状と相似形である高さが10mmの円錐形状であり、その凹部の頂点が前記円柱形状の石英ガラス塊25の中心軸上にある形状の石英ガラス塊25を用いて、石英ガラス塊25の成形を行い、直径が300mmの底面で高さ(厚さ)が70mmである円柱形状の上面が、前記凸部と同一形状である高さ20mmの円錐形状に窪んだ形状の石英ガラスを得た。
Example 1
As the pressure plate 23, the quartz glass molding apparatus 10 shown in FIG. 5 provided with the pressure plate 23 having a conical convex portion having a diameter L of 300 mm and a height h of 20 mm shown in FIG. As the quartz glass block 25, a concave portion into which the tip of the convex portion formed on the pressure plate 23 is to be introduced is formed on a cylindrical bottom surface having a circular bottom surface with a diameter of 200 mm and a height of 145 mm, and the shape of the concave portion is A quartz glass lump 25 having a shape similar to the shape of the protrusion and having a height of 10 mm and a vertex of the recess on the central axis of the columnar quartz glass lump 25 is used to form quartz. A glass lump 25 is formed, and a cylindrical top surface having a bottom surface with a diameter of 300 mm and a height (thickness) of 70 mm is recessed into a conical shape with a height of 20 mm which is the same shape as the convex portion. Glass was obtained.

すなわち、先ず、前記石英ガラス塊25の底面が前記モールド15底部の底受板17と接するように、モールド15の中空部21内に石英ガラス塊25を配置した。次に、中空部21内に収容した石英ガラス塊25の上部に加圧板23を配置し、更に、加圧板23の押圧面23bに油圧シリンダのシリンダロッド26の押圧部位を当接させてセットする。その後、真空ポンプにて真空チャンバー11内の圧力を0.67Paまで減圧した後、純粋な窒素ガスを圧力10kPaになるまで充填させた。そして、モールド15の中空部21内が1640℃の保持温度となるように制御して400℃/hrの昇温速度で昇温させた後に、前記保持温度で40分間保持した。このとき、モールド15の中空部21内の温度は二色温度計により測定した。その後、初期荷重を2000kg/m、プレス速度を1mm/secという条件で、シリンダロッド26により加圧板23を押圧して石英ガラスの加圧成形を行った。そして、成形した石英ガラスの厚さが70mmとなった時点で加圧を終了し、冷却することで、直径が300mmの底面を持ち、高さ(厚さ)が70mmである円柱形状であって、且つ上面が前記凸部と同一形状である高さ20mmの円錐形状に窪んだ形状の石英ガラスを得た。 That is, first, the quartz glass block 25 was disposed in the hollow portion 21 of the mold 15 so that the bottom surface of the quartz glass block 25 was in contact with the bottom receiving plate 17 at the bottom of the mold 15. Next, the pressure plate 23 is disposed on the quartz glass block 25 accommodated in the hollow portion 21, and the pressing portion of the cylinder rod 26 of the hydraulic cylinder is set in contact with the pressing surface 23 b of the pressure plate 23. . Then, after reducing the pressure in the vacuum chamber 11 to 0.67 Pa with a vacuum pump, pure nitrogen gas was filled until the pressure reached 10 kPa. And it controlled so that the inside of the hollow part 21 of the mold 15 might become 1640 degreeC holding temperature, and after heating up with the temperature increase rate of 400 degreeC / hr, it hold | maintained for 40 minutes at the said holding temperature. At this time, the temperature in the hollow part 21 of the mold 15 was measured with a two-color thermometer. Thereafter, quartz glass was pressure-molded by pressing the pressure plate 23 with the cylinder rod 26 under the conditions of an initial load of 2000 kg / m 2 and a press speed of 1 mm / sec. Then, when the thickness of the formed quartz glass reaches 70 mm, the pressurization is terminated and cooled to form a cylindrical shape having a bottom surface with a diameter of 300 mm and a height (thickness) of 70 mm. And the quartz glass of the shape dented in the cone shape of height 20mm whose upper surface is the same shape as the said convex part was obtained.

このようにして得られた石英ガラスの真円度(最大内接円の半径と、最小外接円の半径の差)を測定したところ、真円度は1.1mmであった。このような結果から、前記凸部を形成した加圧板を備える石英ガラスの成形装置を用いることで、石英ガラスを外周方向により均一に拡大できることが確認された。   When the roundness (difference between the radius of the maximum inscribed circle and the radius of the minimum circumscribed circle) of the quartz glass thus obtained was measured, the roundness was 1.1 mm. From such a result, it was confirmed that the quartz glass can be uniformly expanded in the outer circumferential direction by using a quartz glass molding apparatus including a pressure plate on which the convex portions are formed.

また、得られた石英ガラスから試料を作成して屈折率分布を測定した。すなわち、得られた石英ガラスの外周を加工して、直径290mm高さ45mmの円柱体の試料を作成し、干渉計を用いて屈折率分布を測定した。得られた屈折率分布のデータから、前述のようにして得られた石英ガラスの屈折率の等高線分布は、きれいな同心円状であり、しかも、その中心が一点に一致していることが分かった。このような事実から、前述のようにして得られた石英ガラスには高い屈折率均質性があること確認された。また、このようにして得られた屈折率分布のデータから、屈折率分布の非回転対称成分を割り出したところ、前述のようにして得られた石英ガラスは屈折率分布の回転対称性が高く、レンズ材料として使用に十分耐えうるものであることが確認された。   A sample was prepared from the obtained quartz glass and the refractive index distribution was measured. That is, the outer periphery of the obtained quartz glass was processed to prepare a cylindrical sample having a diameter of 290 mm and a height of 45 mm, and the refractive index distribution was measured using an interferometer. From the obtained refractive index distribution data, it was found that the refractive index contour distribution of the quartz glass obtained as described above was clean and concentric, and the center coincided with one point. From these facts, it was confirmed that the quartz glass obtained as described above has high refractive index homogeneity. Further, from the refractive index distribution data obtained in this way, the non-rotationally symmetric component of the refractive index distribution was determined, and the quartz glass obtained as described above has high rotational symmetry of the refractive index distribution, It was confirmed that the lens material can sufficiently withstand use.

(実施例2)
図11に示す石英ガラスの成形装置10の加圧板23に、図6に示す直径Lが300mmで、且つ高さhが20mmの円錐形状の凸部が形成された加圧板を備え、更に、底受板17に、図9に示す直径Lが300mmで、且つ高さhが20mmの円錐形状の凸部が形成された底受板を備えた図11に示すような石英ガラスの成形装置10を用い、石英ガラス塊25として、直径200mmの円形の底面で高さが250mmの円柱形状の上面及び下面に、底受板17及び加圧板23のそれぞれに形成された凸部の先端が導入されるべき凹部が形成され、前記凹部の形状が前記凸部の形状と相似形である高さが10mmの円錐形状であり、その凹部の頂点がそれぞれ前記円柱形状の石英ガラス塊25の中心軸上にある形状の石英ガラス塊25を用いて、石英ガラス塊25の成形を行い、直径が300mmの底面で高さ(厚さ)が122mmである円柱形状の上面及び下面が、前記凸部と同一形状である高さ20mmの円錐形状に窪んだ形状の石英ガラスを得た。このような石英ガラスの成形は、実施例1と同様の方法で行った。
(Example 2)
The pressure plate 23 of the quartz glass molding apparatus 10 shown in FIG. 11 is provided with a pressure plate formed with a cone-shaped convex portion having a diameter L of 300 mm and a height h of 20 mm as shown in FIG. A quartz glass molding apparatus 10 as shown in FIG. 11 provided with a bottom receiving plate on which a conical convex portion having a diameter L shown in FIG. 9 of 300 mm and a height h of 20 mm is formed on the receiving plate 17. As the quartz glass lump 25, the tips of the convex portions formed on the bottom receiving plate 17 and the pressure plate 23 are respectively introduced into the upper and lower surfaces of a cylindrical shape having a circular bottom surface with a diameter of 200 mm and a height of 250 mm. A power concave portion is formed, the shape of the concave portion is similar to the shape of the convex portion, and the height is 10 mm, and the apex of the concave portion is on the central axis of the cylindrical quartz glass lump 25, respectively. Use quartz glass lump 25 of a certain shape Then, the quartz glass block 25 is molded, and the cylindrical upper surface and lower surface having a bottom surface with a diameter of 300 mm and a height (thickness) of 122 mm have a conical shape with a height of 20 mm, which is the same shape as the convex portion. A hollow quartz glass was obtained. The quartz glass was molded in the same manner as in Example 1.

このようにして得られた石英ガラスの真円度(最大内接円の半径と、最小外接円の半径の差)を測定したところ、真円度は0.8mmであった。このような結果から、前記凸部を形成した加圧板及び底受板を備える石英ガラスの成形装置を用いることで、石英ガラスを外周方向により均一に拡大できることが確認された。   When the roundness (difference between the radius of the maximum inscribed circle and the radius of the minimum circumscribed circle) of the quartz glass thus obtained was measured, the roundness was 0.8 mm. From such a result, it was confirmed that the quartz glass can be uniformly expanded in the outer peripheral direction by using a quartz glass molding apparatus including the pressure plate and the bottom receiving plate on which the convex portions are formed.

また、得られた石英ガラスから試料を作成して屈折率分布を測定した。すなわち、得られた石英ガラスの外周を加工して、直径290mmの底面で高さ75mmの円柱体の試料を作成し、干渉計を用いて屈折率分布を測定した。得られた屈折率分布のデータから、前述のようにして得られた石英ガラスの屈折率の等高線分布は、きれいな同心円状であり、しかもその中心が一点に一致していることが分かった。このような結果から、前述のようにして得られた石英ガラスには高い屈折率均質性があること確認された。また、このようにして得られた屈折率のデータから、屈折率分布の非回転対称成分を割り出したところ、前述のようにして得られた石英ガラスは屈折率分布の回転対称性が高く、レンズ材料として使用に十分耐えうるものであることが確認された。   A sample was prepared from the obtained quartz glass and the refractive index distribution was measured. That is, the outer periphery of the obtained quartz glass was processed to prepare a cylindrical sample having a bottom of 290 mm in diameter and a height of 75 mm, and the refractive index distribution was measured using an interferometer. From the obtained refractive index distribution data, it was found that the refractive index contour distribution of the quartz glass obtained as described above was clean and concentric, and the center coincided with one point. From these results, it was confirmed that the quartz glass obtained as described above has high refractive index homogeneity. Further, when the non-rotationally symmetric component of the refractive index distribution was determined from the refractive index data thus obtained, the quartz glass obtained as described above has a high rotational symmetry of the refractive index distribution, and the lens. It was confirmed that the material can sufficiently withstand use.

(実施例3)
図5に示す石英ガラスの成形装置10の底受板17に、図9に示す直径Lが300mmで、且つ高さhが20mmの円錐形状の凸部が形成された底受板を備えた図11に示すような石英ガラスの成形装置10を用い、石英ガラス塊25として、直径200mmの円形の底面で高さが145mmの円柱形状の下面(底面)に、底受板17に形成された凸部の先端が導入されるべき凹部が形成され、前記凹部の形状が前記凸部の形状と相似形である高さが10mmの円錐形状であり、その凹部の頂点が前記円柱形状の石英ガラス塊25の中心軸上にある形状の石英ガラス塊25を用いて、石英ガラス塊25の成形を行い、底面の直径が300mmで高さ(厚さ)が70mmである円柱形状の下面が、前記凸部と同一形状である高さ20mmの円錐形状に窪んだ形状の石英ガラスを得た。このような石英ガラスの成形は、実施例1と同様の方法で行った。
(Example 3)
FIG. 9 is a view in which a bottom receiving plate 17 of the quartz glass forming apparatus 10 shown in FIG. 5 is provided with a bottom receiving plate on which conical convex portions having a diameter L of 300 mm and a height h of 20 mm shown in FIG. 9 are formed. 11 using a molding apparatus 10 of quartz glass as shown in FIG. 11, a projection formed on a bottom receiving plate 17 on a cylindrical bottom surface (bottom surface) having a circular bottom surface of 200 mm in diameter and a height of 145 mm as a quartz glass lump 25. A concave portion into which the tip of the portion is to be introduced is formed, and the shape of the concave portion is similar to the shape of the convex portion, and the height is 10 mm, and the apex of the concave portion is the columnar quartz glass block. A quartz glass lump 25 is formed using a quartz glass lump 25 having a shape on the central axis of 25, and a cylindrical lower surface having a bottom diameter of 300 mm and a height (thickness) of 70 mm is formed on the convex surface. 20mm high cone with the same shape as the part To obtain the quartz glass of the concave shape to Jo. The quartz glass was molded in the same manner as in Example 1.

このようにして得られた石英ガラスの真円度(最大内接円の半径と、最小外接円の半径の差)を測定したところ、真円度は1.0mmであった。このような結果から、前記凸部を形成した加圧板を備える石英ガラスの成形装置を用いることで、石英ガラスを外周方向により均一に拡大できることが確認された。   When the roundness (difference between the radius of the maximum inscribed circle and the radius of the minimum circumscribed circle) of the quartz glass thus obtained was measured, the roundness was 1.0 mm. From such a result, it was confirmed that the quartz glass can be uniformly expanded in the outer circumferential direction by using a quartz glass molding apparatus including a pressure plate on which the convex portions are formed.

また、得られた石英ガラスから試料を作成して屈折率分布を測定した。すなわち、得られた石英ガラスの外周を加工して、直径290mmの底面で、高さが45mmの円柱体の試料を作成し、干渉計を用いて屈折率分布を測定した。得られた屈折率分布のデータから、前述のようにして得られた石英ガラスの屈折率の等高線分布は、きれいな同心円状であり、しかも、その中心が一点に一致していることが分かった。このような結果から、前述のようにして得られた石英ガラスには高い屈折率均質性があることが確認された。また、このようにして得られた屈折率分布のデータから、屈折率分布の非回転対称成分を割り出したところ、前述のようにして得られた石英ガラスは屈折率分布の回転対称性が高く、レンズ材料として使用に十分耐えうるものであることが確認された。   A sample was prepared from the obtained quartz glass and the refractive index distribution was measured. That is, the outer periphery of the obtained quartz glass was processed to prepare a cylindrical sample having a height of 45 mm on the bottom surface having a diameter of 290 mm, and the refractive index distribution was measured using an interferometer. From the obtained refractive index distribution data, it was found that the refractive index contour distribution of the quartz glass obtained as described above was clean and concentric, and the center coincided with one point. From these results, it was confirmed that the quartz glass obtained as described above has high refractive index homogeneity. Further, from the refractive index distribution data obtained in this way, the non-rotationally symmetric component of the refractive index distribution was determined, and the quartz glass obtained as described above has high rotational symmetry of the refractive index distribution, It was confirmed that the lens material can sufficiently withstand use.

(比較例1)
加圧板23の石英ガラスとの接触面及び底受板の石英ガラスとの接触面がフラットな形状(平面形状)の加圧板及び底受板を備えた図12に示すような従来の石英ガラスの成形装置を用い、直径200mmで高さが120mmの円柱形状の石英ガラス塊25を用いて石英ガラス塊25の成形を行い、直径が300mmの円形の底面で高さが53mmの円柱形状の石英ガラス25を得た。このような石英ガラスの成形は、実施例1と同様の方法で行った。
(Comparative Example 1)
The conventional quartz glass as shown in FIG. 12 is provided with a pressure plate and a bottom receiving plate having a flat shape (planar shape) in which the contact surface of the pressure plate 23 with the quartz glass and the contact surface with the quartz glass of the bottom receiving plate are flat. Using a molding apparatus, a quartz glass lump 25 is molded using a cylindrical quartz glass lump 25 having a diameter of 200 mm and a height of 120 mm, and a cylindrical quartz glass having a diameter of 300 mm and a cylindrical bottom having a height of 53 mm. 25 was obtained. The quartz glass was molded in the same manner as in Example 1.

このようにして得られた石英ガラスの真円度(最大内接円の半径と、最小外接円の半径の差)を測定したところ、真円度は9.2mmであった。このように、従来の石英ガラスの成形装置においては、石英ガラスを外周方向に均一に拡大することができなかった。   When the roundness (difference between the radius of the maximum inscribed circle and the radius of the minimum circumscribed circle) of the quartz glass thus obtained was measured, the roundness was 9.2 mm. Thus, in the conventional quartz glass molding apparatus, the quartz glass could not be uniformly expanded in the outer peripheral direction.

また、得られた石英ガラスから試料を作成して屈折率分布を測定した。すなわち、得られた石英ガラスの外周を加工して、直径290mmの底面で、高さが45mmの円柱体の試料を作成し、干渉計を用いて屈折率分布を測定した。得られた屈折率分布のデータから、前述のようにして得られた石英ガラスの屈折率の等高線分布は同心円状とはならず楕円形状にゆがんでおり、しかもその中心も一方向に偏ったものであることが分かった。このような結果から、前述のようにして得られた石英ガラスは屈折率均質性が低いことが確認された。また、このようにして得られた屈折率分布のデータから、屈折率分布の非回転対称成分を割り出したところ、前述のようにして得られた石英ガラスは屈折率分布の回転対称性が低く、レンズ材料として使用に耐えうるものではないことが確認された。   A sample was prepared from the obtained quartz glass and the refractive index distribution was measured. That is, the outer periphery of the obtained quartz glass was processed to prepare a cylindrical sample having a height of 45 mm on the bottom surface having a diameter of 290 mm, and the refractive index distribution was measured using an interferometer. From the obtained refractive index distribution data, the refractive index contour distribution of quartz glass obtained as described above is not concentric but distorted in an elliptical shape, and its center is also biased in one direction. It turns out that. From these results, it was confirmed that the quartz glass obtained as described above has low refractive index homogeneity. Further, from the refractive index distribution data obtained in this way, the non-rotationally symmetric component of the refractive index distribution was determined, and the quartz glass obtained as described above has a low rotational symmetry of the refractive index distribution, It was confirmed that the lens material cannot be used.

(比較例2)
加圧板23として、加圧板23の石英ガラスとの接触面上に加圧方向に頂点を有する底面が縦300mm、横300mmで高さが20mmの四角錐形状の凸部が形成された加圧板23を備える以外は図5に示す石英ガラスの成形装置と同一の石英ガラス成形装置を用い、石英ガラス塊25として、直径200mmで高さが145mmの円柱形状の石英ガラス塊25を用いて石英ガラス塊25の成形を行い、上面が前記凸部と同一形状である高さ20mmの四角推形状に窪んだ形状の石英ガラスを得た。このようにして得られた石英ガラスは円柱形状にならなかった。また、このような石英ガラスの成形は、実施例1と同様の方法で行った。
(Comparative Example 2)
As the pressure plate 23, a pressure plate 23 in which a convex surface having a quadrangular pyramid shape with a bottom surface having an apex in the pressure direction of 300 mm in length and 300 mm in width and 20 mm in height is formed on the contact surface of the pressure plate 23 with quartz glass. 5 is used, and a quartz glass lump 25 having a diameter of 200 mm and a height of 145 mm is used as the quartz glass lump 25 using the same quartz glass forming apparatus as the quartz glass forming apparatus shown in FIG. A quartz glass having a shape in which the upper surface was recessed in a square shape with a height of 20 mm and the same shape as the convex portion was obtained. The quartz glass thus obtained did not have a cylindrical shape. Further, the quartz glass was molded in the same manner as in Example 1.

また、得られた石英ガラスから試料を作成して屈折率分布を測定した。すなわち、得られた石英ガラスの外周を加工して、直径290mmの底面で、高さが45mmの円柱体の試料を作成し、干渉計を用いて屈折率分布を測定した。得られた屈折率分布のデータから、前述のようにして得られた石英ガラスの屈折率の等高線分布は同心円状とはならず、前記加圧板の凸部の四角錐形状のへりに当たる部分が大きくゆがんだものであることが分かった。このような結果から、前述のようにして得られた石英ガラスは屈折率均質性が低いことが確認された。また、このようにして得られた屈折率分布のデータから、屈折率分布の非回転対称成分を割り出したところ、前述のようにして得られた石英ガラスは屈折率分布の回転対称性が低く、レンズ材料として使用に耐えうるものではないことが確認された。   A sample was prepared from the obtained quartz glass and the refractive index distribution was measured. That is, the outer periphery of the obtained quartz glass was processed to prepare a cylindrical sample having a height of 45 mm on the bottom surface having a diameter of 290 mm, and the refractive index distribution was measured using an interferometer. From the obtained refractive index distribution data, the refractive index contour distribution of the quartz glass obtained as described above is not concentric, and the portion corresponding to the quadrangular pyramid edge of the convex portion of the pressure plate is large. It turned out to be distorted. From these results, it was confirmed that the quartz glass obtained as described above has low refractive index homogeneity. Further, from the refractive index distribution data obtained in this way, the non-rotationally symmetric component of the refractive index distribution was determined, and the quartz glass obtained as described above has a low rotational symmetry of the refractive index distribution, It was confirmed that the lens material cannot be used.

以上説明したように、本発明によれば、石英ガラス塊を石英ガラス塊の中心軸から外周方向に向かって均一に拡大し、屈折率分布が回転対称性を有する大口径の石英ガラスを効率よく且つ確実に成形することを可能とする石英ガラスの成形装置、並びに、それを用いた石英ガラスの成形方法を提供することが可能となる。   As described above, according to the present invention, the quartz glass block is uniformly expanded from the central axis of the quartz glass block toward the outer peripheral direction, and the large-diameter quartz glass having a refractive index distribution having rotational symmetry is efficiently obtained. In addition, it is possible to provide a quartz glass molding apparatus that can be reliably molded, and a quartz glass molding method using the quartz glass molding apparatus.

したがって、本発明の石英ガラスの成形装置は、直接法で得られた屈折率分布が回転対称性を有する石英ガラス塊を、その回転対称性を維持したまま拡大成形することができるため、大型のレンズ材料のような広い面を有する石英ガラス成形体を成形するための装置等として有用である。   Therefore, the quartz glass molding apparatus of the present invention can enlarge a quartz glass lump having a rotational symmetry of the refractive index distribution obtained by the direct method while maintaining the rotational symmetry. It is useful as an apparatus for molding a quartz glass molded body having a wide surface such as a lens material.

好適な形状を有する凸部の概略縦断面図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view of the convex part which has a suitable shape. 好適な形状を有する凸部の概略縦断面図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view of the convex part which has a suitable shape. 好適な形状を有する凸部の概略縦断面図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view of the convex part which has a suitable shape. 頂点に突起が設けられた凸部の概略縦断面図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view of the convex part by which protrusion was provided in the vertex. 本発明の第一の石英ガラスの成形装置の好適な一実施形態を示す概略縦断面図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view which shows suitable one Embodiment of the shaping | molding apparatus of the 1st quartz glass of this invention. 加圧板の好適な一実施形態を示す概略縦断面図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view which shows suitable one Embodiment of a pressurization board. 加圧板の好適な一実施形態を示す概略縦断面図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view which shows suitable one Embodiment of a pressurization board. 本発明の第二の石英ガラスの成形装置の好適な一実施形態を示す概略縦断面図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view which shows suitable one Embodiment of the shaping | molding apparatus of the 2nd quartz glass of this invention. 底受板の好適な一実施形態を示す概略縦断面図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view which shows suitable one Embodiment of a base plate. 底受板の好適な一実施形態を示す概略縦断面図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view which shows suitable one Embodiment of a base plate. 本発明の第三の石英ガラスの成形装置の好適な一実施形態を示す概略縦断面図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view which shows suitable one Embodiment of the shaping | molding apparatus of the 3rd quartz glass of this invention. 従来の石英ガラスの成形装置の一実施形態を示す概略縦断面図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view which shows one Embodiment of the shaping | molding apparatus of the conventional quartz glass.

符号の説明Explanation of symbols

1…底面、2…中心軸、3…頂点、4…斜面、5…突起、10…成形装置、11…真空チャンバー、12…断熱材、13…カーボンヒータ、15…モールド、16…モールドの底板、17…底受板、18…底部、20…側壁部、21…中空部、23…加圧板、25…石英ガラス塊、26…シリンダロッド、31…凸部、L…凸部の底面の直径、h…凸部の高さ。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Bottom surface, 2 ... Center axis, 3 ... Vertex, 4 ... Slope, 5 ... Protrusion, 10 ... Molding device, 11 ... Vacuum chamber, 12 ... Heat insulating material, 13 ... Carbon heater, 15 ... Mold, 16 ... Bottom plate of mold , 17 ... bottom receiving plate, 18 ... bottom part, 20 ... side wall part, 21 ... hollow part, 23 ... pressure plate, 25 ... quartz glass block, 26 ... cylinder rod, 31 ... convex part, L ... diameter of the bottom surface of the convex part , H: height of the convex portion.

Claims (10)

石英ガラス塊を収容可能な中空部を有するモールドと、前記中空部の内部において移動可能なように設置された加圧板と、前記中空部に収容された石英ガラス塊を加熱する加熱手段と、前記加圧板を加圧方向に押圧する成形手段とを備え、前記石英ガラス塊を前記加熱手段で加熱しつつ前記加圧板により加圧して所定形状に成形する石英ガラスの成形装置であって、
前記加圧板の前記石英ガラス塊との接触面上に前記加圧方向に頂点を有する略円錐形状の凸部が形成されており、且つ、該凸部の底面に前記加圧板の中心軸が含まれていること、
を特徴とする石英ガラスの成形装置。
A mold having a hollow part capable of accommodating a quartz glass lump, a pressure plate installed so as to be movable inside the hollow part, a heating means for heating the quartz glass lump accommodated in the hollow part, and A quartz glass molding apparatus comprising: a molding unit that presses a pressure plate in a pressing direction; and the quartz glass lump is pressed by the pressure plate while being heated by the heating unit, and is molded into a predetermined shape.
A substantially conical convex portion having an apex in the pressing direction is formed on a contact surface of the pressure plate with the quartz glass block, and a central axis of the pressure plate is included on the bottom surface of the convex portion. That
A quartz glass molding device characterized by
石英ガラス塊を収容可能な中空部を有するモールドと、前記中空部の内部において移動可能なように設置された加圧板と、前記中空部に収容された石英ガラス塊を加熱する加熱手段と、前記加圧板を加圧方向に押圧する成形手段とを備え、前記石英ガラス塊を前記加熱手段で加熱しつつ前記加圧板により加圧して所定形状に成形する石英ガラスの成形装置であって、
前記モールドの底受板の前記石英ガラス塊との接触面上に、前記加圧方向と反対の方向に頂点を有する略円錐形状の凸部が形成されており、且つ、該凸部の底面に前記底受板の中心軸が含まれていること、
を特徴とする石英ガラスの成形装置。
A mold having a hollow part capable of accommodating a quartz glass lump, a pressure plate installed so as to be movable inside the hollow part, a heating means for heating the quartz glass lump accommodated in the hollow part, and A quartz glass molding apparatus comprising: a molding unit that presses a pressure plate in a pressing direction; and the quartz glass lump is pressed by the pressure plate while being heated by the heating unit, and is molded into a predetermined shape.
On the contact surface of the bottom receiving plate of the mold with the quartz glass block, a substantially conical convex portion having a vertex in the direction opposite to the pressing direction is formed, and on the bottom surface of the convex portion The central axis of the bottom plate is included,
A quartz glass molding device characterized by
石英ガラス塊を収容可能な中空部を有するモールドと、前記中空部の内部において移動可能なように設置された加圧板と、前記中空部に収容された石英ガラス塊を加熱する加熱手段と、前記加圧板を加圧方向に押圧する成形手段とを備え、前記石英ガラス塊を前記加熱手段で加熱しつつ前記加圧板により加圧して所定形状に成形する石英ガラスの成形装置であって、
前記加圧板の前記石英ガラス塊との接触面上に前記加圧方向に頂点を有する略円錐形状の凸部が形成されており、且つ、該凸部の底面に前記加圧板の中心軸が含まれていること、及び
前記モールドの底受板の前記石英ガラス塊との接触面上に、前記加圧方向と反対の方向に頂点を有する略円錐形状の凸部が形成されており、且つ、該凸部の底面に前記底受板の中心軸が含まれていること、
を特徴とする石英ガラスの成形装置。
A mold having a hollow part capable of accommodating a quartz glass lump, a pressure plate installed so as to be movable inside the hollow part, a heating means for heating the quartz glass lump accommodated in the hollow part, and A quartz glass molding apparatus comprising: a molding unit that presses a pressure plate in a pressing direction; and the quartz glass lump is pressed by the pressure plate while being heated by the heating unit, and is molded into a predetermined shape.
A substantially conical convex portion having an apex in the pressing direction is formed on a contact surface of the pressure plate with the quartz glass block, and a central axis of the pressure plate is included on the bottom surface of the convex portion. A convex portion having a substantially conical shape having a vertex in a direction opposite to the pressing direction is formed on the contact surface of the bottom receiving plate of the mold with the quartz glass block, and The bottom surface of the convex part includes the central axis of the bottom receiving plate;
A quartz glass molding device characterized by
前記加圧板に形成された前記凸部の底面が、成形前の前記石英ガラス塊の被加圧面の面積の50%以上の面積を有していることを特徴とする請求項1又は3に記載の石英ガラスの成形装置。   The bottom surface of the convex portion formed on the pressure plate has an area of 50% or more of the area of the surface to be pressed of the quartz glass lump before molding. Quartz glass molding equipment. 前記底受板に形成された前記凸部の底面が、成形前の前記石英ガラス塊の被接触面の面積の50%以上の面積を有していることを特徴とする請求項2又は3に記載の石英ガラスの成形装置。   The bottom surface of the convex part formed in the bottom receiving plate has an area of 50% or more of the area of the contacted surface of the quartz glass block before forming. The quartz glass molding apparatus as described. 前記凸部の底面が、成形後の石英ガラスと接触し得る面の面積の25%以上の面積を有していることを特徴とする請求項1〜3に記載の石英ガラスの成形装置。   The quartz glass molding apparatus according to claim 1, wherein a bottom surface of the convex portion has an area of 25% or more of an area of a surface that can come into contact with the quartz glass after molding. 前記凸部の高さが前記凸部の底面の直径の3〜10%の範囲にあることを特徴とする請求項1〜6のうちのいずれか一項に記載の石英ガラスの成形装置。   The quartz glass molding apparatus according to claim 1, wherein a height of the convex portion is in a range of 3 to 10% of a diameter of a bottom surface of the convex portion. 前記凸部の中心軸が、前記加圧板及び前記底受板の中心軸と同一線上にあることを特徴とする請求項1〜7のうちのいずれか一項に記載の石英ガラスの成形装置。   The quartz glass molding apparatus according to claim 1, wherein a central axis of the convex portion is collinear with a central axis of the pressure plate and the bottom receiving plate. 前記請求項1〜8のうちのいずれか一項に記載の石英ガラスの成形装置を用いて、前記成形装置が備えるモールドの中空部内に石英ガラス塊を収容し、加熱手段で前記石英ガラス塊を加熱しつつ、前記成形装置が備える加圧板により、前記加圧板と前記モールドの底受板との間で前記石英ガラス塊を加圧して成形することを特徴とする石英ガラスの成形方法。   Using the quartz glass molding apparatus according to any one of claims 1 to 8, the quartz glass lump is accommodated in a hollow portion of a mold provided in the molding apparatus, and the quartz glass lump is heated by a heating unit. A method for forming quartz glass, wherein the quartz glass lump is pressed and formed between the pressure plate and a bottom receiving plate of the mold while being heated by a pressure plate provided in the molding apparatus. 前記石英ガラス塊が、前記石英ガラス塊の被加圧面及び/又は前記石英ガラス塊の前記底受板との被接触面に、前記加圧板及び/又は前記底受板に形成されている凸部の先端が導入されるべき凹部が形成されていることを特徴とする請求項9に記載の石英ガラスの成形方法。   The quartz glass lump is a convex portion formed on the pressure plate and / or the bottom receiving plate on the pressed surface of the quartz glass lump and / or the contact surface of the quartz glass lump with the bottom receiving plate. The method for forming quartz glass according to claim 9, wherein a recess into which the tip of the glass is to be introduced is formed.
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