KR101096477B1

KR101096477B1 - Method and apparatus for forming a quartz glass

Info

Publication number: KR101096477B1
Application number: KR1020040023657A
Authority: KR
Inventors: 아베테츠야; 야지마쇼우지; 후지와라세이시; 기무라유키코; 스즈키아키코
Original assignee: 가부시키가이샤 니콘
Priority date: 2003-04-07
Filing date: 2004-04-07
Publication date: 2011-12-20
Also published as: KR20040087906A; TW200502183A; TWI324139B

Abstract

석영유리를 수용 가능한 중공부를 갖고, 상기 석영유리보다 팽창 계수가 큰 재료로 이루어지는 몰드와 상기 중공부의 내부에 이동 가능하게 배치된 가압부와 상기 중공부에 수용된 상기 석영유리를 가열하는 가열 수단을 구비하고, 상기 중공부 내의 석영유리를 상기 가열 수단으로 가열하면서 상기 가압부에 의해 가압하여 소정 형상으로 성형하는 성형 장치로서, A hollow portion capable of accommodating quartz glass, a mold made of a material having a larger coefficient of expansion than the quartz glass, a pressing portion movably disposed inside the hollow portion, and heating means for heating the quartz glass accommodated in the hollow portion And forming the quartz glass in the hollow part by pressurizing the pressurizing part while heating the quartz glass in the heating means.

상기 몰드는 서로 당접한 상태로 조합되어 상기 중공부를 형성하는 복수의 측판과 상기 조합된 복수의 측판의 주위에 감합되는 감합 수단을 갖고, The mold has a plurality of side plates combined in abutting state with each other to form the hollow portion and fitting means fitted around the plurality of combined side plates,

상기 성형시에는 상기 감합 수단에 의해 감합 상태가 유지되는 동시에, 상기 성형 후의 냉각시에는 상기 몰드와 상기 석영유리의 팽창 계수의 상위에 근거하여 상기 복수의 측판에 부하되는 외향력에 의해 상기 감합 수단의 감합 상태가 해제되고 상기 복수의 측판이 이간하도록, 상기 복수의 측판과 감합 수단의 감합면이 테이퍼 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 석영유리의 성형 장치. The fitting means is maintained by the fitting means at the time of molding, and at the time of cooling after the molding, the fitting means is caused by an outward force applied to the plurality of side plates based on the difference between the expansion coefficients of the mold and the quartz glass. The fitting surface of the said some side plate and a fitting means is formed in taper shape so that the state of fitting of the said state may be canceled and the said some side plate may space apart.

감합 수단, 테이퍼 형상, 측판, 외향력, 석영 유리, 팽창 계수Fitting means, tapered shape, side plate, outward force, quartz glass, coefficient of expansion

Description

Forming apparatus and forming method of quartz glass {Method and apparatus for forming a quartz glass}

도 1은 실시형태 1의 성형 장치를 도시하는 개략 종단면도. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The schematic longitudinal cross-sectional view which shows the shaping | molding apparatus of Embodiment 1. FIG.

도 2는 실시형태 1의 성형 장치의 몰드를 도시하는 개략 종단면도.2 is a schematic longitudinal cross-sectional view showing a mold of the molding apparatus of Embodiment 1. FIG.

도 3은 실시형태 1의 성형 장치의 측벽부의 횡단면도. 3 is a cross-sectional view of a side wall portion of the molding apparatus of Embodiment 1. FIG.

도 4는 성형 시에 감합(嵌合) 상태가 유지되는 테이퍼 각도를 구할 때의 모든 파라미터를 도시한 개략도. Fig. 4 is a schematic diagram showing all the parameters when determining the taper angle at which the fitting state is maintained during molding.

도 5는 냉각 시에 감합 상태가 해제되는 테이퍼 각도를 구할 때의 모든 파라미터를 도시한 개략도. Fig. 5 is a schematic diagram showing all the parameters when obtaining the taper angle at which the fitting state is released upon cooling;

도 6은 실시형태 2의 성형 장치의 측벽부의 횡단면도. 6 is a cross-sectional view of a side wall portion of the molding apparatus of Embodiment 2. FIG.

도 7은 실시형태 3의 성형 장치의 일부를 도시하는 개략 종단면도.FIG. 7 is a schematic longitudinal sectional view showing a part of the molding apparatus of Embodiment 3. FIG.

도 8은 실시형태 3의 성형 장치의 일부를 도시하는 개략 횡단면도. 8 is a schematic cross-sectional view showing a part of the molding apparatus of Embodiment 3. FIG.

도 9는 실시형태 3의 성형 장치의 몰드 및 천정판의 가이드부를 도시하는 도면.FIG. 9 is a view showing guide portions of a mold and a ceiling plate of the molding apparatus of Embodiment 3. FIG.

도 10은 실시형태 3의 성형 장치의 경사계의 배치를 도시하는 배치도.10 is a layout view showing an arrangement of an inclinometer of the molding apparatus of Embodiment 3. FIG.

도 11은 실시형태 4의 성형 장치의 일부를 도시하는 개략 종단면도. 11 is a schematic longitudinal cross-sectional view showing a part of the molding apparatus of the fourth embodiment.

도 12는 실시형태 5의 성형 장치의 개략 종단면도. 12 is a schematic longitudinal cross-sectional view of the molding apparatus of Embodiment 5. FIG.

도 13은 실시형태 5의 성형 장치에 사용되는 몰드의 개략 종단면도. 13 is a schematic longitudinal cross-sectional view of a mold used in the molding apparatus of Embodiment 5. FIG.

도 14는 실시형태 5의 성형 장치의 성형 후의 상태를 도시하는 개략 종단면도. 14 is a schematic longitudinal cross-sectional view showing a state after molding of the molding apparatus of Embodiment 5. FIG.

도 15는 실시형태 6의 성형 장치의 일부를 도시하는 개략 종단면도. FIG. 15 is a schematic longitudinal cross-sectional view showing a part of the molding apparatus of Embodiment 6. FIG.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

10 : 성형 장치 11 : 진공 챔버10 forming device 11: vacuum chamber

12 : 단열재 13 : 카본 히터12: heat insulation material 13: carbon heater

15 : 몰드 16 : 바닥판15 mold 16: bottom plate

17 : 수용판 18 : 바닥부17: receiving plate 18: bottom

19 : 측판 20 : 측벽부19: side plate 20: side wall portion

21 : 중공부 23 : 천정판21 hollow part 23 ceiling plate

24 : 지지 링 25 : 석영 유리24: support ring 25: quartz glass

26 : 실린더 로드 27 : 코너부
26: cylinder rod 27: corner

이 발명은 석영 유리를 몰드 내에 수용하여 가열 가압 성형함으로써, 석영 유리를 소정 형상으로 성형하기 위한 성형 장치 및 성형 방법에 관한 것이다. This invention relates to the shaping | molding apparatus and shaping | molding method for shape | molding quartz glass to a predetermined shape by accommodating a quartz glass in a mold and carrying out heat press molding.

i선보다 단파장 광원을 사용한 투영 노광 장치의 조명 광학계 혹은 투영 광학계의 렌즈, 미러, 레티클 등의 광학 부재로서는, 재료로서 석영 유리가 많이 사용되고 있다. 이 석영 유리는 예를 들면, 화염 가수분해에 의해 투명 석영 유리를 제조하는 직접법 등의 방법으로 합성되고 있다. As an optical member, such as a lens, a mirror, a reticle, of the illumination optical system of a projection exposure apparatus using a short wavelength light source rather than i line | wire, quartz glass is used as a material. This quartz glass is synthesize | combined by methods, such as the direct method of manufacturing transparent quartz glass by flame hydrolysis, for example.

직접법에서는, 석영 유리제 버너에서 지연성(支燃性) 가스(산소 함유 가스, 예를 들면, 산소 가스) 및 가연성 가스(수소 함유 가스, 예를 들면, 수소 가스 혹은 천연 가스)를 혼합·연소시켜, 상기 버너의 중심부로부터 원료 가스로서 고순도의 규소 화합물(예를 들면, 4염화규소 가스)을 캐리어 가스(통상 산소 가스)로 희석하여 분출시켜, 상기 원료 가스를 주위의 상기 산소 가스 및 수소 가스의 연소에 의해 반응(가수분해 반응)시켜 석영 유리 미립자를 발생시켜, 그 상기 석영 유리 미립자를 상기 버너 아래쪽에 배치되고, 회전 및 요동 및 하강 운동을 하는 불투명 석영 유리판으로 이루어지는 타깃 상에 퇴적시키고, 동시에 상기 산소 가스 및 수소 가스의 연소열에 의해 용융·유리화하여 석영 유리 잉곳을 얻고 있다. In the direct method, a delayed 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 combusted in a quartz glass burner. From the center of the burner, a high purity silicon compound (for example, silicon tetrachloride gas) is diluted with a carrier gas (usually oxygen gas) as a source gas and ejected, so that the source gas is discharged from the surrounding oxygen gas and hydrogen gas. Reaction (hydrolysis reaction) occurs by combustion to generate quartz glass fine particles, and the quartz glass fine particles are disposed below the burner and are deposited on a target made of an opaque quartz glass plate that rotates, swings, and descends, and simultaneously A quartz glass ingot is obtained by melting and vitrifying with the combustion heat of oxygen gas and hydrogen gas.

이 방법에 의하면, 비교적 큰 직경의 석영 유리 잉곳을 얻기 쉽기 때문에, 잉곳으로부터 블록을 잘라내어 원하는 형상, 크기의 광학 부재를 제조할 수 있다.According to this method, it is easy to obtain a quartz glass ingot of a relatively large diameter, so that an optical member having a desired shape and size can be produced by cutting a block from the ingot.

또한, 최근, 대형 렌즈나 레티클 혹은 대형 액정 디스플레이 등, 넓은 면을 갖는 광학 부재를 얻기 위해, 미리 형성된 잉곳 등의 석영 유리 덩어리를 가열 가압 성형함으로써 편평 형상으로 하여 면적을 확대하는 성형 방법이 이용되고 있다.Moreover, in recent years, in order to obtain optical members having a wide surface, such as a large lens, a reticle or a large liquid crystal display, a molding method of expanding the area to a flat shape by heating and pressing a quartz glass mass, such as a preformed ingot, has been used. have.

이 성형 방법에서는, 석영 유리 덩어리를 몰드 내에 수용하여 가열한 상태에서, 가압부에 의해 가압함으로써 성형을 하고, 그 후 몰드 내에서 서냉하거나, 추가적으로 어닐링 처리를 하여, 1대향면의 면적이 확대된 소정 형상의 성형체를 얻고 있다. In this molding method, in a state where the quartz glass lump is accommodated in a mold and heated, it is molded by pressurizing by a pressing unit, and then slowly cooled in the mold or further annealed, whereby the area of one opposite surface is enlarged. The molded object of a predetermined shape is obtained.

이러한 가열 가압 성형을 하는 것으로서는, 예를 들면, 흑연제 몰드 내에서, 절대압이 0.1Torr 이상 대기압 이하의 헬륨 가스 분위기 하에, 1700℃ 이상의 온도로 가열 가압 성형하고, 이어서 1100 내지 1300℃까지 급냉하는 방법이 알려져 있다. 또한, 석영 유리와 몰드의 형재(型材)와의 열 팽창률차에 기인하는 응력을 완화시키는 구조를 갖는 흑연제 몰드를 사용하여 1600℃ 내지 1700℃에서 가압 성형하는 방법(특개소 61-83638호 공보(특공평 4-54626호 공보) 참조)이나 그 흑연제 몰드가 2분할 이상의 세로형 구조인 성형 장치가 제안되고 있다(특개소 56-129621호 공보 및 특개소 57-67031호 공보 참조). 나아가서는, 흑연제 몰드 내면에 석영 분말로 이루어지는 피복층을 형성하여, 1550℃ 내지 1700℃에서 가압 성형하는 방법(특개 2002-220240호 공보 참조)도 알려져 있다. As such hot press molding, for example, in a mold made of graphite, under a helium gas atmosphere having an absolute pressure of 0.1 Torr or more and atmospheric pressure or less, the heat press molding is conducted at a temperature of 1700 ° C. or more, and then quenched to 1100 to 1300 ° C. Methods are known. Moreover, the method of pressure-molding at 1600 degreeC-1700 degreeC using the graphite mold which has a structure which relieves the stress which arises from the difference of thermal expansion rate between quartz glass and the shape member of a mold (JP-A-61-83638) (See Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-54626) and a molding apparatus in which the graphite mold is divided into two or more vertical structures (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-129621 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-67031). Furthermore, the method of forming the coating layer which consists of quartz powder on the inner surface of graphite mold, and press-molding at 1550 degreeC-1700 degreeC (see Unexamined-Japanese-Patent No. 2002-220240) is also known.

그렇지만, 이러한 가열 가압 성형에 있어서는, 불순물 혼입을 방지하여 성형 시의 내열 강도를 확보하기 위해, 흑연으로부터 두께가 두껍게 형성된 몰드가 사용되고 있다. 이 흑연의 팽창 계수는 석영 유리의 팽창 계수보다 현저히 커, 흑연이 8×10^-6/℃인 데 대하여, 석영 유리가 5.5×10^-7/℃이다. 그 때문에, 성형 후, 몰드 내에 석영 유리가 수용된 상태에서 냉각되면, 석영 유리의 수축량보다 몰드의 수축량이 커지기 때문에, 냉각 시에 석영 유리가 몰드에 의해 압박되고, 그 결과, 석영 유리에 왜곡(歪曲)이나 균열이 생기기 쉬웠다. 또한, 이러한 석영 유리의 왜곡이나 균열은 성형체의 각진 부분에 집중되기 쉬웠다. However, in such hot press molding, in order to prevent the mixing of impurities and to secure the heat resistance at the time of molding, a mold formed with a thick thickness from graphite is used. The expansion coefficient of this graphite is significantly larger than the expansion coefficient of quartz glass, and the graphite glass is 5.5x10 <^-7> / degreeC, while graphite is ^{8x10 <-6>} / ^degreeC . Therefore, after cooling, if the mold is cooled in the state in which the quartz glass is accommodated, the shrinkage of the mold becomes larger than the shrinkage of the quartz glass. Therefore, the quartz glass is pressed by the mold during cooling, resulting in distortion of the quartz glass. ) And cracks were likely to occur. Moreover, the distortion and the crack of such a quartz glass were easy to concentrate in the angular part of a molded object.

한편, 특개소 56-129621호 공보 및 특개소 57-67031호 공보와 같이, 미리 분할된 분할식 몰드를 사용하여 성형하는 것에서는, 냉각 시에 몰드가 분리되어 석영 유리에 부하(負荷)되는 응력을 완화할 수 있지만, 몰드의 분할체를 핀에 의해 접합하기 때문에, 성형 시의 압력이 높으면 성형 도중에 몰드가 분리되기 쉽다는 문제점이 있었다.On the other hand, in the case of molding using a divided mold previously divided as in Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-129621 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-67031, the stress in which the mold is separated and cooled is loaded on the quartz glass during cooling. However, since the divided parts of the mold are joined by pins, there is a problem that the mold is easily separated during molding when the pressure at the time of molding is high.

그래서, 본 발명은 석영 유리의 가열 가압 성형에 있어서, 성형 시에 종래보다 높은 압력을 부하할 수 있는 동시에, 냉각 시에 석영 유리에 왜곡이나 균열이 생기기 어려운 석영 유리의 성형 장치 및 성형 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.Accordingly, the present invention provides a molding apparatus and a molding method for quartz glass in which heat pressure molding of the quartz glass can be applied at a higher pressure than the conventional one during molding, and at the time of cooling, distortion and cracking of the quartz glass are less likely to occur. It is a task to do it.

또한, 최근, 현저하게 넓은 면적의 면을 갖는 광학 부재의 요구가 높아지고 있지만, 이러한 광학 부재를 가열 가압 성형할 경우, 넓은 면적의 면 전체에 걸쳐 균질한 석영 유리 부재를 얻는 것이 용이하지 않다는 문제점이 명백해졌다.In addition, in recent years, the demand for an optical member having a remarkably large area has been increased. However, in the case of heating and pressing the optical member, there is a problem that it is not easy to obtain a homogeneous quartz glass member over the entire large area. Became clear.

그래서, 석영 유리의 가열 가압 성형으로 넓은 면적을 균질하게 성형할 수 없는 원인을 조사한 바, 흑연으로 이루어지는 가압판이, 고온 조건 하에서 석영 유리를 고압으로 가압하면 변형을 발생시켜, 넓은 면적을 균일한 압력으로 가압할 수 없는 것에서 기인하고 있는 것이 분명해졌다. 즉, 넓은 면적을 가압판에 의해 가압하면, 가압판의 가압면의 면적에 따른 높은 압력이 부하되게 된다. 그런데, 가압면의 면적이 클수록, 그 압력이 가압판의 일부에 부하되기 쉬워진다. 그 결과, 넓은 면적인 경우에는 가압판이 변형하기 쉬워지는 것이다. 이러한 변형을 방지하기 위해, 가압판을 두껍게 하는 것도 생각할 수 있지만, 고압이기 때문에, 가압판을 현저하게 두껍게 형성하여야만 하여, 장치 전체의 높이가 현저하게 높아지기 때문에 바람직하지 않다. Therefore, the investigation into the cause of the inability to homogeneously form a large area by the heat press molding of the quartz glass showed that when the pressure plate made of graphite pressurized the quartz glass at a high pressure under high temperature conditions, deformation occurred and the large area was uniformly pressured. It became clear that it originated from thing which cannot pressurize. That is, when a large area is pressurized by the pressure plate, high pressure according to the area of the pressure surface of the pressure plate is loaded. By the way, the larger the area of the pressing surface, the easier the pressure is to be loaded on a part of the pressing plate. As a result, in the case of a large area, the pressure plate tends to deform. In order to prevent such deformation, it is conceivable to thicken the pressure plate, but since it is a high pressure, it is not preferable because the pressure plate must be formed remarkably thick, and the height of the whole apparatus is remarkably high.

그래서, 본 발명은 석영 유리의 가열 가압 성형에 의해, 넓은 면적의 면을 균질하게 성형하는 것이 가능한 석영 유리의 성형 장치 및 성형 방법을 제공하는 것을 과제로 한다. Then, an object of this invention is to provide the shaping | molding apparatus and shaping | molding method of the quartz glass which can shape | mold the surface of a large area uniformly by the heat press molding of quartz glass.

더욱이, 석영 유리의 가열 가압 성형은, 몰드 내에 수용한 석영 유리를 몰드와 함께 극히 높은 온도로 승온하여 행하여지지만, 그 승온 시에는, 석영 유리의 내부까지 가능한 한 균일한 온도가 되도록 승온 속도를 조정하여 승온하여야만 하고, 또한, 냉각 시에는, 열적인 잔류 왜곡을 가능한 한 작게 하기 위해 냉각 속도를 조정하여 냉각하지 않으면 안 된다. 그 때문에, 승온 및 냉각에 장시간을 요하여, 1회 성형에 반나절 정도를 써버리는 등, 생산성이 나쁘다는 문제점이 있었다.Furthermore, the heat press molding of the quartz glass is performed by heating the quartz glass accommodated in the mold to an extremely high temperature together with the mold, but during the temperature raising, the temperature raising rate is adjusted so that the temperature is as uniform as possible to the inside of the quartz glass. The cooling rate must be raised and the cooling rate must be adjusted to cool the thermal residual distortion as small as possible. Therefore, there existed a problem that productivity was bad, for example, it took a long time for temperature rising and cooling, and spent about half a day in one shaping | molding.

그래서, 본 발명은 석영 유리의 가열 가압 성형에 있어서, 생산성을 향상시키는 것이 가능한 성형 장치 및 성형 방법을 제공하는 것을 과제로 한다. Then, this invention makes it a subject to provide the shaping | molding apparatus and shaping | molding method which can improve productivity in the heat press molding of quartz glass.

또한, 종래의 석영 유리의 성형 방법에서는, 석영 유리를 흑연제 몰드로써 가열 가압 성형 처리를 하는 경우, 열 팽창 계수가 큰 흑연제 몰드의 내부에 열팽창 계수가 작은 석영 유리가 배치되어 있고, 고온에서의 성형 후, 흑연제 몰드와 성형 후의 석영 유리는 실질적으로 갭이 없는 상태가 되어, 실온까지 온도를 내림으로써, 석영 유리에 비하여 열 팽창 계수가 1자리수 큰 흑연제 몰드 쪽이 보다 크게 수축하기 때문에, 이 발생하는 석영 유리와 흑연의 수축량의 차이를 해소할 필요가 있다. 수축량의 차이를 해소할 수 없는 경우에는, 석영 유리 및 흑연제 몰드에 불필요한 응력이 가해져, 처리한 석영 유리의 잔 균열이나 흑연제 몰드의 파손을 초래하는 경우가 있다. 특히, 굴절률을 변화시키는 성분을 혼입시킨 경우, 열 팽창 계수 외에 점성도 꽤 달라지기 때문에, 통상의 석영 유리 이상으로 잔 균열 등이 발생하기 쉽다. In the conventional method for forming quartz glass, when the quartz glass is subjected to heat press molding with a graphite mold, a quartz glass having a small thermal expansion coefficient is disposed inside the graphite mold having a large thermal expansion coefficient, and After molding, the graphite mold and the quartz glass after molding are substantially in a gap-free state, and by lowering the temperature to room temperature, the graphite mold having a larger one-digit thermal expansion coefficient shrinks more than quartz glass. It is necessary to eliminate the difference in shrinkage amount between the quartz glass and the graphite generated. When the difference in shrinkage cannot be eliminated, unnecessary stress is applied to the quartz glass and the graphite mold, which may cause residual cracking of the treated quartz glass and breakage of the graphite mold. In particular, when a component that changes the refractive index is mixed, the viscosity is considerably different in addition to the coefficient of thermal expansion, so that residual cracking and the like tends to occur more than ordinary quartz glass.

또한, 상기 열 팽창 계수의 차이에서 기인하는 부적합함과 더불어, 석영 유리는 고온이 되면 흑연제 몰드와 반응하여 탄화규소를 만듬과 동시에, 1400℃ 내지 1600℃ 정도에서는 결정화가 일어난다. 그 때문에, 처리 후의 석영 유리의 표면은 처리 온도에 따라서는 표면에 요철이 생겨, 그곳으로부터 균열이 생기는 경우도 있었다. 나아가서는, 석영 유리와 흑연제 몰드가 반응하여 융착하여, 몰드는 고사하고 피처리물(석영 유리)까지도 파손되어버리는 일이 있었다.In addition to the incompatibility resulting from the difference in coefficient of thermal expansion, the quartz glass reacts with the mold made of graphite to form silicon carbide at a high temperature, and crystallization occurs at about 1400 ° C to 1600 ° C. Therefore, the surface of the quartz glass after treatment may have irregularities on the surface depending on the treatment temperature, and cracks may occur from there. Furthermore, the quartz glass and the graphite mold reacted and fused, and the mold died, and even the object to be treated (quartz glass) was damaged.

그래서, 본 발명은 석영 유리나 흑연제 몰드의 손상을 방지함과 동시에, 석영 유리와 흑연제 몰드와의 반응을 방지하는 석영 유리의 성형 장치 및 성형 방법을 제공하는 것을 과제로 하고 있다. Then, this invention makes it a subject to provide the shaping | molding apparatus and the shaping | molding method of the quartz glass which prevent the damage of a quartz glass and a graphite mold, and prevents reaction of a quartz glass and a graphite mold.

본 발명자들은 상기 과제에 대해서 예의 검토를 한 결과, 이하의 석영 유리의 성형 장치 및 성형 방법에 의하면 해결할 수 있는 것을 발견하여, 본 발명을 완성하는 것에 이르렀다. MEANS TO SOLVE THE PROBLEM As a result of earnestly examining the said subject, the present inventors discovered that it could solve according to the following quartz glass shaping | molding apparatus and the shaping | molding method, and came to complete this invention.

<1>. 석영 유리를 수용 가능한 중공부를 가지고, 상기 석영 유리보다 팽창 계수가 큰 재료로 이루어지는 몰드와, 상기 중공부의 내부에 이동 가능하게 배치된 가압부와, 상기 중공부에 수용된 상기 석영 유리를 가열하는 가열 수단과, 상기 가압부를 가압 방향으로 가압 가능한 성형 수단을 구비하고, 상기 중공부 내의 석영 유리를 상기 가열 수단으로 가열하면서 상기 가압부에 의해 가압하여 소정 형상으로 성형하는 성형 장치로서, <1>. Heating means for heating a mold made of a material having a hollow portion capable of accommodating quartz glass and having a larger coefficient of expansion than the quartz glass, a pressing portion movably disposed inside the hollow portion, and the quartz glass housed in the hollow portion. And a molding means capable of pressing the pressing portion in the pressing direction, wherein the pressing portion is pressed by the pressing portion while heating the quartz glass in the hollow portion by the heating means, to form a predetermined shape.

상기 몰드는, 서로 당접한 상태로 조합되어 상기 중공부를 형성하는 복수의 측판과, 상기 조합된 복수의 측판의 주위에 감합되는 감합 수단을 가지고, The mold has a plurality of side plates combined in contact with each other to form the hollow portion, and a fitting means fitted around the plurality of combined side plates,

성형 시에는 상기 감합 수단에 의해 감합 상태가 유지됨과 동시에, 성형 후의 냉각 시에는, 상기 몰드와 상기 석영 유리와의 팽창 계수의 상위(相違)에 근거하여 상기 복수의 측판에 부하되는 외측 방향의 힘에 의해 상기 감합 수단의 감합 상태가 해제되어 상기 복수의 측판이 이간(離間)하도록, 상기 복수의 측판과 상기 감합 수단과의 감합면이 테이퍼 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 석영 유리의 성형 장치. In the molding, the fitting state is maintained by the fitting means, and at the time of cooling after molding, the force in the outward direction is loaded on the plurality of side plates based on the difference in the expansion coefficient between the mold and the quartz glass. The fitting surface of the said some side plate and the said fitting means is formed in taper shape so that the state of fitting of the said fitting means may be canceled | released and the said some side plates will be spaced apart. .

<1>에 기재된 발명에 의하면, 가압부에서 석영 유리를 종래보다 높은 압력으로 가압하여 성형하는 동안에도, 중공부의 형상을 유지할 수 있어 성형하기 쉬움과 동시에, 성형 후의 냉각에서는 감합 수단의 감합 상태를 해제할 수 있기 때문에, 팽창 계수차에 근거하여 석영 유리와 몰드와의 수축량에 차이가 생기면, 측판이 분할되어 응력을 해방할 수 있어, 석영 유리의 균열이나 왜곡을 억제할 수 있다. According to the invention described in <1>, the shape of the hollow portion can be maintained even during pressing and pressing of the quartz glass at a higher pressure than in the prior art, so that the shape of the hollow portion is easy to be molded. Since it can be released, if a difference in shrinkage between the quartz glass and the mold is caused based on the expansion coefficient difference, the side plates can be divided to release the stress, so that cracking and distortion of the quartz glass can be suppressed.

<2>. 상기 감합 수단은, 상기 복수의 측판의 외측에 감합된 프레임 형상의 지지 링을 가지고, 상기 외측 방향의 힘에 의해 상기 복수의 측판의 감합면과 상기 지지 링의 감합면이 섭동하여 상기 지지 링이 빠지는 방향으로 이동함으로써, 상기 복수의 측판이 이간하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 <1>에 기재된 장치.<2>. The fitting means has a frame-shaped support ring fitted to the outside of the plurality of side plates, and the support surface of the plurality of side plates and the fitting surface of the support ring are perturbed by the force in the outward direction. The apparatus according to <1>, wherein the plurality of side plates are configured to be spaced apart by moving in a disengaging direction.

<2>에 기재된 발명에 의하면, 몰드의 조립 및 분해 시에, 착탈이 용이하고, 동시에, 냉각 시의 왜곡이나 균열 발생을 방지하면서, 종래보다 높은 압력으로 성형하는 동안에 중공부의 형상을 보다 확실하게 보유할 수 있다. According to the invention as set forth in <2>, the shape of the hollow portion is more reliably formed during molding at a higher pressure than conventionally, while being easily detachable at the time of assembling and disassembling the mold, and preventing distortion and cracking during cooling. I can hold it.

<3>. 상기 감합 수단은, 상기 복수의 측판의 하단부가 감합되는 오목부를 구비한 바닥부를 가지고, 상기 외측 방향의 힘에 의해 상기 복수의 측판의 감합면과 상기 바닥부의 감합면이 섭동하여 상기 복수의 측판이 상기 바닥부의 오목부로부터 빠지는 방향으로 이동함으로써, 상기 복수의 측판이 이간하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 <1>에 기재된 장치. <3>. The said fitting means has a bottom part provided with the recessed part by which the lower end part of the said some side plate is fitted, and the fitting surface of the said some side plate and the fitting surface of the said bottom part perturbed by the force of the said outward direction, and the said several side plate is made. The apparatus as described in <1> characterized by the said some side plate being spaced apart by moving to the direction which comes out from the recessed part of the said bottom part.

<3>에 기재된 발명에 의하면, 착탈이 용이하고, 동시에, 냉각 시의 왜곡이나 균열 발생을 방지하면서, 종래보다 높은 압력으로 성형하는 동안에도 복수의 측판의 하부를 확실하게 유지할 수 있어, 중공부의 형상을 보다 유지하기 쉬워진다. According to the invention described in <3>, the detachment is easy, and at the same time, the lower part of the plurality of side plates can be reliably maintained even during molding at a higher pressure than the conventional one, while preventing distortion and cracking during cooling. It becomes easier to maintain a shape.

<4>. 상기 중공부의 횡단면 형상이 대략 다각 형상을 나타내고, 상기 형상의 코너부가 R형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 <1>에 기재된 장치. <4>. The cross-sectional shape of the said hollow part shows a substantially polygonal shape, The corner part of the said shape is formed in R shape, The apparatus as described in <1> characterized by the above-mentioned.

<5>. 상기 중공부의 횡단면 형상이 대략 다각 형상을 나타내고, 상기 형상의 코너부가 둔각이 되도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 <1>에 기재된 장치. <5>. The cross-sectional shape of the said hollow part shows a substantially polygonal shape, and is formed so that the corner part of the said shape may be an obtuse angle, The apparatus as described in <1> characterized by the above-mentioned.

<4> 또는 <5>에 기재된 발명에 의하면, 성형된 다각형 형상의 석영 유리에 있어서, 코너부에 응력이 집중되는 것을 방지할 수 있어, 코너부의 왜곡이나 균열을 방지하여 석영 유리를 성형하기 쉽고, 제품 수율을 대폭 향상하기 쉽다.According to the invention described in <4> or <5>, in the molded quartz-shaped quartz glass, it is possible to prevent the concentration of stress in the corner portion, and to easily prevent the distortion and cracks in the corner portion to easily form the quartz glass. It is easy to improve product yield drastically.

<6>. 상기 성형 수단을 복수 구비하고 있고, 상기 복수의 성형 수단의 가압 부위가 각각 독립적으로 상기 가압부를 가압 가능한 것을 특징으로 하는 <1>에 기재된 장치. <6>. The apparatus as described in <1> provided with a plurality of said shaping | molding means, and the press part of the said some shaping | molding means can pressurize the said press part independently, respectively.

<6>에 기재된 발명에 의하면, 가압부의 상이한 위치를 각각 별개의 성형 수단의 가압 부위에 의해, 별개의 압력으로 가압하는 것이 가능해진다. 그 때문에, 가압부의 압력을 부분마다 조정할 수 있어, 석영 유리 성형 시에 가압판의 변형을 방지하여, 넓은 면적을 균일하게 가압하기 쉽다. 그 결과, 넓은 면적의 면을 갖는 소정 형상의 석영 유리를 균질하게 성형하기 쉬워진다. According to the invention as described in <6>, it becomes possible to press different positions of a press part by a pressurization site | part of a separate shaping | molding means, respectively. Therefore, the pressure of a press part can be adjusted for every part, the deformation of a press plate is prevented at the time of quartz glass shaping | molding, and it is easy to pressurize a large area uniformly. As a result, it becomes easy to homogeneously shape the quartz glass of the predetermined shape which has the surface of a large area.

<7>. 상기 복수의 성형 수단의 가압 부위의 높이 방향의 위치를 검출하는 검출 수단과, 상기 검출 수단의 검출치에 근거하여 상기 가압 부위의 위치를 제어하는 제어 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 <6>에 기재된 장치. <7>. <6>, further comprising detection means for detecting a position in the height direction of the pressurized portion of the plurality of molding means, and control means for controlling the position of the pressurized portion based on the detection value of the detection means. Device described in.

<8>. 상기 제어 수단이, 상기 가압부에 의해 상기 석영 유리를 가압하는 압력을 조정하는 것인 것을 특징으로 하는 <7>에 기재된 장치.<8>. Said control means adjusts the pressure which presses the said quartz glass by the said press part, The apparatus as described in <7> characterized by the above-mentioned.

<9>. 상기 가압부의 경사를 검출하는 검출 수단과, 상기 검출 수단의 검출치에 근거하여 상기 가압 부위의 위치를 제어하는 제어 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 <6>에 기재된 장치. <9>. The apparatus according to <6>, further comprising detection means for detecting the inclination of the pressurizing portion and control means for controlling the position of the pressurized portion based on the detection value of the detection means.

<10>. 상기 제어 수단이, 상기 가압부에 의해 상기 석영 유리를 가압하는 압력을 조정하는 것인 것을 특징으로 하는 <9>에 기재된 장치. <10>. The said control means adjusts the pressure which presses the said quartz glass by the said press part, The apparatus as described in <9> characterized by the above-mentioned.

<7> 또는 <9>에 기재된 발명에 의하면, 가압판에 경사나 변형이 생긴 경우에 그 양에 따라서 정확하게 가압 부위의 위치를 제어할 수 있어, 넓은 면적을 보다 균일하게 가압하기 쉽다. 더욱이, <8> 또는 <10>에 기재된 발명에 의하면, 가압판으로부터 석영 유리에 지나친 압력이 부하되기 어려워, 가압판의 변형을 방지하여 밸런스가 양호하게 가압판을 가압하기 쉽다. According to the invention as described in <7> or <9>, when the inclination and deformation generate | occur | produce in a pressure plate, the position of a press part can be controlled correctly according to the quantity, and it is easy to press a large area more uniformly. Moreover, according to the invention as described in <8> or <10>, it is hard to load excessive pressure from a pressure plate from quartz glass, and it is easy to pressurize a pressure plate with a good balance by preventing deformation of a pressure plate.

<11>. 크기가 상이한 복수의 상기 가압부와, 상기 복수의 가압부 각각에 대응하는 크기의 복수의 상기 몰드를 가지고, 상기 복수의 가압부 및 복수의 몰드 중 적어도 하나를 선택하여 장착함으로써, 상기 선택된 상기 가압부의 크기에 따른 수의 상기 성형 수단으로 상기 가압부가 가압 가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 <6>에 기재된 장치. <11>. The selected pressurization having a plurality of pressurization portions having different sizes and a plurality of the molds having sizes corresponding to each of the pressurization portions, and selecting and mounting at least one of the pressurization portions and the plurality of molds; An apparatus according to <6>, wherein the pressing section is configured to be pressurizable by the number of forming means according to the size of the section.

<11>에 기재된 발명에 의하면, 1개의 성형 장치로 상이한 크기로 석영 유리를 성형하는 것이 가능해진다. According to invention as described in <11>, it becomes possible to shape | mold quartz glass with different size by one shaping | molding apparatus.

<12>. 상기 중공부의 내부에 이동 가능하게 배치되어, 상기 중공부를 복수의 분할 중공부로 구획하는 경계부를 더 구비하고 있고, 상기 복수의 분할 중공부 각각에 상기 석영 유리를 수용하여 상기 가압부에 의해 복수의 상기 석영 유리를 동시에 성형 가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 <1>에 기재된 장치. <12>. It is disposed so as to be movable inside the hollow portion, and further comprises a boundary portion for partitioning the hollow portion into a plurality of divided hollow portions, wherein the quartz glass is accommodated in each of the plurality of divided hollow portions, and the plurality of the The apparatus as described in <1> which is comprised so that a quartz glass can be shape | molded simultaneously.

<12>에 기재된 발명에 의하면, 하나의 몰드로 복수의 석영 유리를 한꺼번에 성형할 수 있어, 복수 개의 석영 유리를 성형할 때, 별개로 승온, 가압, 냉각 등을 할 필요가 없어, 이들에 요하는 시간을 단축할 수 있다. 그 때문에, 생산성을 향상시키는 것이 가능하다. According to the invention described in <12>, a plurality of quartz glass can be molded at one time by one mold, and when forming a plurality of quartz glass, there is no need to separately increase the temperature, pressurization, cooling, and the like. The time to do it can be shortened. Therefore, it is possible to improve productivity.

<13>. 상기 성형 시에 상기 복수의 석영 유리에 의한 상기 각 측판에 대한 가압력이 소정치 이하가 되도록, 상기 가압부에 의한 최대 가압력을 조정 가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 <12>에 기재된 장치. <13>. The apparatus as described in <12> which is comprised so that adjustment of the maximum pressing force by the said press part is carried out so that the pressing force with respect to each said side plate by the said some quartz glass may be below a predetermined value at the time of the said shaping | molding.

<13>에 기재된 발명에 의하면, 냉각 시에 몰드가 압박되는 일이 없어, 몰드나 석영 유리의 왜곡이나 균열을 방지할 수 있다. According to the invention as described in <13>, a mold is not pressed at the time of cooling, and distortion and a crack of a mold and quartz glass can be prevented.

<14>. 상기 몰드가 흑연제 몰드이고, 상기 흑연제 몰드의 내벽면에 카본 입자를 주된 고형 성분으로 하는 제 1 현탁액과 SiC 입자를 주된 고형 성분으로 하는 제 2 현탁액을 도포 및 건조시켜 이루어지는 이형층을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 <1>에 기재된 장치. <14>. The mold is a graphite mold, and further includes a release layer formed by coating and drying a first suspension containing carbon particles as a main solid component and a second suspension containing SiC particles as a main solid component on an inner wall surface of the graphite mold. The apparatus as described in <1> characterized by the above-mentioned.

<15>. 상기 이형층이, 30㎛ 내지 1000㎛ 의 두께를 갖는 카본 입자층과, 30㎛ 내지 1000㎛ 두께를 갖는 SiC 입자층으로 이루어지는 이중 구조로 되어 있는 것을 특징으로 하는 <14>에 기재된 장치. <15>. The mold release layer has a double structure consisting of a carbon particle layer having a thickness of 30 μm to 1000 μm and a SiC particle layer having a thickness of 30 μm to 1000 μm.

<16>. 상기 이형층이, 60㎛ 내지 2000㎛ 의 두께를 갖는 카본 입자와 SiC 입자가 혼재한 층으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 <14>에 기재된 장치. <16>. The mold release layer is a device according to <14>, wherein the release layer is a layer in which carbon particles having a thickness of 60 µm to 2000 µm and SiC particles are mixed.

<17>. 상기 카본 입자와 상기 SiC 입자의 평균 입자 직경이 각각 0.01㎛ 내지 100㎛인 것을 특징으로 하는 <14>에 기재된 장치. <17>. The average particle diameter of the said carbon particle and said SiC particle is 0.01 micrometer-100 micrometers, respectively, The apparatus as described in <14> characterized by the above-mentioned.

<14> 내지 <17>에 기재된 발명에 의하면, 석영 유리나 흑연제 몰드의 손상을 방지함과 동시에, 석영 유리와 흑연제 몰드와의 반응을 방지할 수 있다. 이에 의해, 4염화규소, 실란, 유기규소 등의 규소 화합물을 원료로 하여 제조되는 합성 석영 유리 또는 Ge, Ti, B, F, Al 등의 굴절률을 변화시키는 성분을 첨가한 합성 석영 유리를 가열 가압 성형하여 레티클(포토 마스크) 기판이나 결상 광학계의 렌즈 재료에 적합한 대형 유리 블록을 제품 수율이 좋게 제조할 수 있다. 또한, <15>에 기재된 발명에 의하면, 부분적으로 카본 입자가 벗겨지는 일 없이, SiC 입자를 주된 고형 성분으로 하는 현탁액을 도포하기 쉽다. According to the invention as described in <14>-<17>, while preventing damage to a quartz glass or a graphite mold, reaction with a quartz glass and a graphite mold can be prevented. Thereby, the synthetic quartz glass manufactured by using silicon compounds, such as silicon tetrachloride, silane, and organosilicon as a raw material, or the synthetic quartz glass which added the component which changes refractive index, such as Ge, Ti, B, F, Al, was heated and pressurized The large glass block suitable for the lens material of a reticle (photomask) board | substrate or an imaging optical system by shaping | molding can be manufactured with favorable product yield. Moreover, according to the invention as described in <15>, it is easy to apply the suspension which makes SiC particle | grains the main solid component, without partial peeling of a carbon particle.

<18>. 석영 유리를 수용 가능한 중공부를 갖는 몰드와, 상기 중공부의 내부에 이동 가능하게 배치된 가압부와, 상기 중공부에 수용된 상기 석영 유리를 가열하는 가열 수단과, 상기 가압부의 일부를 가압 방향으로 가압 가능한 성형 수단을 구비하고, 상기 중공부 내의 석영 유리를 상기 가열 수단으로 가열하면서 상기 가압부로 가압하여 소정 형상으로 성형하는 성형 장치로서, <18>. A mold having a hollow portion capable of accommodating quartz glass, a pressing portion movably disposed inside the hollow portion, heating means for heating the quartz glass housed in the hollow portion, and a portion of the pressing portion capable of pressing in the pressing direction A molding apparatus comprising molding means, wherein the quartz glass in the hollow part is pressed by the pressing part while being heated by the heating means, and molded into a predetermined shape.

상기 성형 수단을 복수 형성하여, 상기 복수의 성형 수단의 가압 부위가 각각 독립적으로 상기 가압부를 가압 가능한 것을 특징으로 하는 석영 유리의 성형 장치. The shaping | molding apparatus of the quartz glass characterized by forming a plurality of said shaping | molding means, and the press part of the said some shaping | molding means can press each said press part independently.

<18>에 기재된 발명에 의하면, 가압부의 상이한 위치를 각각 별개의 성형 수단의 가압 부위에 의해, 별개의 압력으로 가압하는 것이 가능해진다. 그 때문에, 가압부의 압력을 부분마다 조정할 수 있어, 석영 유리 성형 시에 가압판의 변형을 방지하여, 넓은 면적을 균일하게 가압하기 쉽다. 그 결과, 넓은 면적의 면을 갖는 소정 형상의 석영 유리를 균질하게 성형하기 쉬워진다. According to the invention as described in <18>, it becomes possible to press different positions of a press part by a pressurization site | part of a separate shaping | molding means, respectively. Therefore, the pressure of a press part can be adjusted for every part, the deformation of a press plate is prevented at the time of quartz glass shaping | molding, and it is easy to pressurize a large area uniformly. As a result, it becomes easy to homogeneously shape the quartz glass of the predetermined shape which has the surface of a large area.

<19>. 석영 유리를 수용 가능한 중공부를 가지고, 상기 석영 유리보다 팽창 계수가 큰 재료로 이루어지는 몰드와, 상기 중공부의 내부에 이동 가능하게 배치된 가압부와, 상기 중공부에 수용된 상기 석영 유리를 가열하는 가열 수단과, 상기 가압부를 가압 방향으로 가압 가능한 성형 수단을 구비하고, 상기 몰드는 서로 당접한 상태에서 조합되어 상기 중공부를 형성하는 복수의 측판과, 상기 조합된 복수의 측판 주위에 감합되는 감합 수단을 가지고, 상기 복수의 측판과 상기 감합 수단과의 감합면이 테이퍼 형상으로 형성되어 있는 성형 장치를 사용하여, <19>. Heating means for heating a mold made of a material having a hollow portion capable of accommodating quartz glass and having a larger coefficient of expansion than the quartz glass, a pressing portion movably disposed inside the hollow portion, and the quartz glass housed in the hollow portion. And a molding means capable of pressing the pressing portion in the pressing direction, the mold having a plurality of side plates combined in abutting state with each other to form the hollow portion, and a fitting means fitted around the combined plurality of side plates. Using a molding apparatus in which a fitting surface between the plurality of side plates and the fitting means is formed in a tapered shape,

상기 감합 수단에 의해 감합 상태가 유지된 상태에서, 상기 중공부 내의 석영 유리를 상기 가열 수단으로 가열하면서 상기 가압부에 의해 가압하여 소정 형상으로 성형하는 성형 공정과, A molding step of pressurizing the quartz glass in the hollow part by the pressing part and molding it into a predetermined shape while the fitting state is maintained by the fitting means;

상기 몰드와 상기 석영 유리와의 팽창 계수의 상위에 근거하여 상기 복수의 측판에 부하되는 외측 방향의 힘에 의해 상기 감합 수단의 감합 상태가 해제되어 상기 복수의 측판이 이간하도록 하면서, 성형 후의 석영 유리를 냉각하는 냉각 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 석영 유리의 성형 방법. Quartz glass after molding while the fitting state of the fitting means is released by the force in the outward direction loaded on the plurality of side plates based on the difference of the expansion coefficient between the mold and the quartz glass, so that the plurality of side plates are separated. And a cooling step of cooling the quartz glass.

<19>에 기재된 발명에 의하면, 가압부로 석영 유리를 종래보다 높은 압력으로 가압하여 성형하는 동안에도, 중공부의 형상을 유지할 수 있어 성형하기 쉬움과 동시에, 성형 후의 냉각에서는 감합 수단의 감합 상태를 해제할 수 있기 때문에, 팽창 계수의 차이에 근거하여 석영 유리와 몰드와의 수축량에 차이가 생기면, 측판이 분할되어 응력을 해방할 수 있어, 석영 유리의 균열이나 왜곡을 억제할 수 있다. According to the invention described in <19>, the shape of the hollow portion can be maintained even when the quartz glass is pressurized with a pressing portion at a higher pressure than the conventional one, so that the shape of the hollow portion can be easily formed, and the fitting state of the fitting means is released during cooling after molding. Therefore, if there is a difference in shrinkage between the quartz glass and the mold on the basis of the difference in the expansion coefficient, the side plates are divided to release the stress, and cracking and distortion of the quartz glass can be suppressed.

<20>. 상기 감합 수단은, 상기 복수의 측판의 외측에 감합된 프레임 형상의 지지 링을 갖고 있고, 상기 냉각 공정에 있어서, 상기 외측 방향의 힘에 의해 상기 복수의 측판의 감합면과 상기 지지 링의 감합면이 섭동하여 상기 지지 링이 빠지는 방향으로 이동함으로써, 상기 복수의 측판을 이간시키는 것을 특징으로 하는 <19>에 기재된 방법. <20>. The fitting means has a frame-shaped support ring fitted to the outside of the plurality of side plates, and in the cooling step, the fitting surface of the plurality of side plates and the fitting surface of the support ring by the force in the outward direction. The method according to <19>, wherein the plurality of side plates are separated by this perturbation and moving in a direction in which the support ring is pulled out.

<20>에 기재된 발명에 의하면, 몰드의 조립 및 분해 시에, 착탈이 용이하고, 동시에, 냉각 시의 왜곡이나 균열 발생을 방지하면서, 종래보다 높은 압력으로 성형하는 동안에 중공부의 형상을 보다 확실하게 유지할 수 있다. According to the invention described in <20>, the shape of the hollow portion is more reliably formed during molding at a higher pressure than conventionally, while being easily detachable at the time of assembling and disassembling the mold and preventing distortion and cracking during cooling. I can keep it.

<21>. 상기 감합 수단은, 상기 복수의 측판의 하단부가 감합되는 오목부를 구비한 바닥부를 갖고 있고, 상기 냉각 공정에 있어서, 상기 외측 방향의 힘에 의해 상기 복수의 측판의 감합면과 상기 바닥부의 감합면이 섭동하여 상기 복수의 측판이 상기 바닥부의 오목부로부터 빠지는 방향으로 이동함으로써, 상기 복수의 측판을 이간시키는 것을 특징으로 하는 <19>에 기재된 장치. <21>. The said fitting means has the bottom part provided with the recessed part to which the lower end part of the said some side plate is fitted, and in the said cooling process, the fitting surface of the said some side plate and the fitting surface of the said bottom part by the force of the said outward direction are The apparatus according to <19>, wherein the plurality of side plates are spaced apart by perturbing and moving in the direction in which the plurality of side plates are removed from the recesses of the bottom portion.

<21>에 기재된 발명에 의하면, 착탈이 용이하고, 동시에, 냉각 시의 왜곡이나 균열 발생을 방지하면서 종래보다 높은 압력으로 성형하는 동안에도 복수의 측판의 하부를 확실하게 유지할 수 있어, 중공부의 형상을 보다 유지하기 쉬워진다.According to the invention described in <21>, attachment and detachment are easy, and at the same time, the lower part of the plurality of side plates can be reliably maintained even during molding at a higher pressure than before while preventing distortion and cracking during cooling, and thus the shape of the hollow portion. It is easier to maintain.

<22>. 상기 성형 수단이 복수 구비되어 있고, 상기 성형 공정에 있어서, 상기 복수의 성형 수단의 가압 부위에 의해 각각 독립적으로 상기 가압부를 가압하는 것을 특징으로 하는 <19>에 기재된 방법. <22>. A plurality of said shaping | molding means are provided, In the said shaping | molding process, the method as described in <19> characterized by pressurizing each said press part independently by the press part of the said some shaping | molding means.

<22>에 기재된 발명에 의하면, 가압부의 상이한 위치를 각각 별개의 성형 수단의 가압 부위에 의해, 별개의 압력으로 가압하는 것이 가능해진다. 그 때문에, 가압부의 압력을 부분마다 조정할 수 있어, 석영 유리 성형 시에 가압판 변형을 방지하여, 넓은 면적을 균일하게 가압하기 쉽다. 그 결과, 넓은 면적의 면을 갖는 소정 형상의 석영 유리를 균질하게 성형하기 쉬워진다. According to the invention as described in <22>, it becomes possible to press different positions of a press part at a separate pressure by the press part of a separate shaping | molding means, respectively. Therefore, the pressure of a press part can be adjusted for every part, it can prevent a press plate deformation at the time of quartz glass shaping | molding, and it is easy to pressurize a large area uniformly. As a result, it becomes easy to homogeneously shape the quartz glass of the predetermined shape which has the surface of a large area.

<23>. 상기 복수의 성형 수단의 가압 부위의 높이 방향의 위치를 검출하여, 얻어진 검출치에 근거하여 상기 가압 부위의 위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 <22>에 기재된 방법. <23>. The method as described in <22> characterized by detecting the position of the height direction of the press part of the said some shaping | molding means, and controlling the position of the said press part based on the obtained detection value.

<24>. 상기 가압부의 경사를 검출하여, 얻어진 검출치에 근거하여 상기 가압 부위의 위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 <22>에 기재된 방법. <24>. The method as described in <22> characterized by detecting the inclination of the said press part, and controlling the position of the said press part based on the obtained detection value.

<23> 또는 <24>에 기재된 발명에 의하면, 가압판에 경사나 변형이 생긴 경우에 그 양에 따라서 정확하게 가압 부위의 위치를 제어할 수 있어, 넓은 면적을 보다 균일하게 가압하기 쉽다. According to the invention as described in <23> or <24>, when the inclination and deformation generate | occur | produce in a pressure plate, the position of a press part can be controlled correctly according to the quantity, and it is easy to press a large area more uniformly.

<25>. 상기 중공부의 내부에 이동 가능하게 경계부를 배치하여 상기 중공부를 복수의 분할 중공부로 구획함과 동시에, 상기 성형 공정에 있어서, 상기 복수의 분할 중공부 각각에 상기 석영 유리를 수용하여 상기 가압부에 의해 복수의 상기 석영 유리를 동시에 성형하는 것을 특징으로 하는 <19>에 기재된 방법. <25>. The boundary portion is arranged to be movable within the hollow portion to partition the hollow portion into a plurality of divided hollow portions, and at the same time in the molding step, the quartz glass is accommodated in each of the plurality of divided hollow portions to be pressed by the pressing portion. The method as described in <19> characterized by simultaneously shape | molding the said some quartz glass.

<25>에 기재된 발명에 의하면, 하나의 몰드로 복수의 석영 유리를 한꺼번에 성형할 수 있어, 복수 개의 석영 유리를 성형할 때, 별개로 승온, 가압, 냉각 등을 행할 필요가 없어, 이들에 요하는 시간을 단축할 수 있다. 그 때문에, 생산성을 향상시키는 것이 가능하다. According to the invention described in <25>, a plurality of quartz glass can be molded at one time by one mold, and when forming a plurality of quartz glass, there is no need to perform temperature rising, pressurization, cooling, etc. separately. The time to do it can be shortened. Therefore, it is possible to improve productivity.

<26>. 상기 성형 공정에 있어서, 상기 복수의 석영 유리에 의한 상기 각 측판에 대한 가압력이 소정치 이하가 되도록, 상기 가압부에 의한 최대 가압력을 조정하여 상기 복수의 석영 유리를 성형하는 것을 특징으로 하는 <25>에 기재된 방법. <26>. In the forming step, the plurality of quartz glasses are formed by adjusting the maximum pressing force by the pressing unit so that the pressing force on the side plates by the plurality of quartz glasses is equal to or less than a predetermined value. The method described in>.

<26>에 기재된 발명에 의하면, 냉각 시에 몰드가 압박되는 일이 없어, 몰드나 석영 유리의 왜곡이나 균열을 방지할 수 있다. According to the invention described in <26>, the mold is not pressed during cooling, and distortion and cracking of the mold and the quartz glass can be prevented.

<27>. 상기 몰드가 흑연제 몰드이고, 상기 성형 공정에 앞서, 상기 흑연제 몰드의 내벽면에, 카본 입자를 주된 고형 성분으로 하는 제 1 현탁액과 SiC 입자를 주된 고형 성분으로 하는 제 2 현탁액을 도포 및 건조시켜 이형층을 형성시키는 이형층 형성 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 <19>에 기재된 방법. <27>. The mold is a graphite mold, and prior to the forming step, on the inner wall surface of the graphite mold, a first suspension containing carbon particles as a main solid component and a second suspension containing SiC particles as a main solid component are applied and dried. The method as described in <19> characterized by further including the mold release layer forming process of forming a mold release layer.

<28>. 상기 흑연제 몰드의 내벽면에, 상기 제 1 현탁액을 도포함과 동시에 상기 제 2 현탁액을 도포하여 건조시켜 상기 이형층을 형성시키는 것을 특징으로 하는 <27>에 기재된 방법. <28>. The method according to <27>, wherein the release layer is formed by coating and drying the first suspension on the inner wall surface of the graphite mold and applying the second suspension.

<29>. 상기 흑연제 몰드의 내벽면에, 상기 제 1 현탁액을 도포하여 건조시킨 후, 상기 제 2 현탁액을 도포하여 건조시켜 상기 이형층을 형성시키는 것을 특징으로 하는 <27>에 기재된 방법. <29>. The method according to <27>, wherein the release layer is formed by applying and drying the first suspension on the inner wall surface of the graphite mold, followed by applying and drying the second suspension.

<27> 내지 <29>에 기재된 발명에 의하면, 석영 유리나 흑연제 몰드의 손상을 방지함과 동시에, 석영 유리와 흑연제 몰드와의 반응을 방지할 수 있다. 이로써, 4염화규소, 실란, 유기 규소 등의 규소 화합물을 원료로 하여 제조되는 합성 석영 유리 또는 Ge, Ti, B, F, Al 등의 굴절률을 변화시키는 성분을 첨가한 합성 석영 유리를 가열 가압 성형하여 레티클(포토 마스크) 기판이나 결상 광학계의 렌즈 재료에 적합한 대형 유리 블록을 제품 수율 좋게 제조할 수 있다. 또한, <29>에 기재된 발명에 의하면, 부분적으로 카본 입자가 벗겨지는 일 없이, SiC 입자를 주된 고형 성분으로 하는 현탁액을 도포하기 쉽다. According to the invention as described in <27>-<29>, the damage of a quartz glass and a graphite mold can be prevented, and reaction of a quartz glass and a graphite mold can be prevented. Thereby, heat press molding the synthetic quartz glass manufactured by using silicon compounds, such as silicon tetrachloride, silane, and organosilicon as a raw material, or the synthetic quartz glass which added the component which changes refractive index, such as Ge, Ti, B, F, Al, etc. In this way, a large glass block suitable for a lens material of a reticle (photomask) substrate or an imaging optical system can be manufactured with good product yield. Moreover, according to the invention as described in <29>, it is easy to apply the suspension which makes SiC particle | grains a main solid component, without partial peeling of a carbon particle.

<30>. 상기 흑연제 몰드 내의 이형층에 대하여, 진공 분위기 중 또는 염소 함유 가스 분위기 중에서의 열 처리에 의해 순화 처리를 실시하는 순화 처리 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 <27>에 기재된 방법. <30>. The method according to <27>, further comprising a purification treatment step of subjecting the release layer in the graphite mold to a purification treatment by heat treatment in a vacuum atmosphere or a chlorine-containing gas atmosphere.

<30>에 기재된 발명에 의하면, 석영 유리 중으로의 불순물 확산이 미소하게 억제되어, 품질이 양호한 부분을 확대시킬 수 있다. According to the invention described in <30>, impurity diffusion into the quartz glass is suppressed slightly, and the part having good quality can be enlarged.

<31>. 몰드의 중공부 내에 석영 유리를 수용하고, 상기 석영 유리를 가열하면서 가압부에 의해 가압함으로써 원하는 형상으로 성형하는 방법으로서, <31>. A method of molding into a desired shape by accommodating quartz glass in a hollow portion of a mold and pressing the quartz glass with a pressing portion while heating the quartz glass,

상기 중공부의 내부에 이동 가능하게 경계부를 배치하여 상기 중공부를 복수의 분할 중공부로 구획함과 동시에, 상기 복수의 분할 중공부 각각에 상기 석영 유리를 수용하여 상기 가압부에 의해 복수의 상기 석영 유리를 동시에 성형하는 것을 특징으로 하는 석영 유리의 성형 방법. The boundary portion is arranged to be movable within the hollow portion to partition the hollow portion into a plurality of divided hollow portions, and simultaneously accommodates the quartz glass in each of the plurality of divided hollow portions to form the plurality of quartz glasses by the pressing portion. The molding method of quartz glass characterized by simultaneously molding.

<31>에 기재된 발명에 의하면, 하나의 몰드로 복수의 석영 유리를 한꺼번에 성형할 수 있어, 복수 개의 석영 유리를 성형할 때, 별개로 승온, 가압, 냉각 등을 행할 필요가 없어, 이들에 요하는 시간을 단축할 수 있다. 그 때문에, 생산성을 향상시키는 것이 가능하다. According to the invention described in <31>, a plurality of quartz glass can be molded at one time by one mold, and when forming a plurality of quartz glass, there is no need to perform temperature rising, pressurization, cooling, etc. separately. The time to do it can be shortened. Therefore, it is possible to improve productivity.

<32>. 흑연제 몰드 내에 석영 유리를 수용하여, 상기 석영 유리를 가열 가압함으로써, 원하는 형상으로 성형하는 방법에 있어서, <32>. In the method of shaping | molding to a desired shape by accommodating quartz glass in the mold made from graphite, and heat-pressing the said quartz glass,

상기 흑연제 몰드의 내벽면에 카본 입자를 주된 고형 성분으로 하는 현탁액을 도포함과 동시에, SiC 입자를 주된 고형 성분으로 하는 현탁액을 도포하여 건조시켜 이형층을 형성한 후에, 상기 흑연제 몰드 내에 상기 석영 유리를 수용하여 가열 가압하는 것을 특징으로 하는 석영 유리의 성형 방법.After coating a suspension containing carbon particles as a main solid component on the inner wall surface of the graphite mold and applying and drying a suspension containing SiC particles as a main solid component to form a release layer, A method for forming quartz glass, characterized in that the quartz glass is accommodated and heated and pressurized.

<33>. 흑연제 몰드 내에 석영 유리를 수용하여, 상기 석영 유리를 가열 가압함으로써, 원하는 형상으로 성형하는 방법에 있어서, <33>. In the method of shaping | molding to a desired shape by accommodating quartz glass in the mold made from graphite, and heat-pressing the said quartz glass,

상기 흑연제 몰드의 내벽면에 카본 입자를 주된 고형 성분으로 하는 현탁액을 도포하고, 건조 후, SiC 입자를 주된 고형 성분으로 하는 현탁액을 도포하여 건조시켜 이형층을 형성하고, 이어서, 상기 흑연제 몰드 내에 상기 석영 유리를 수용하여 가열 가압하는 것을 특징으로 하는 석영 유리의 성형 방법. A suspension containing carbon particles as a main solid component is applied to the inner wall surface of the graphite mold, and after drying, a suspension containing SiC particles as a main solid component is dried to form a release layer, and then the graphite mold A method for forming quartz glass, characterized in that the quartz glass is accommodated in the chamber and heated and pressurized.

<32> 또는 <33>에 기재된 발명에 의하면, 석영 유리나 흑연제 몰드의 손상을 방지함과 동시에, 석영 유리와 흑연제 몰드와의 반응을 방지할 수 있다. 이에 의해, 4염화규소, 실란, 유기 규소 등의 규소 화합물을 원료로 하여 제조되는 합성 석영 유리 또는 Ge, Ti, B, F, Al 등의 굴절률을 변화시키는 성분을 첨가한 합성 석영 유리를 가열 가압 성형하여 레티클(포토 마스크) 기판이나 결상 광학계의 렌즈 재료에 적합한 대형 유리 블록을 제품 수율 좋게 제조할 수 있다.According to the invention as described in <32> or <33>, the damage of a quartz glass and a graphite mold can be prevented, and reaction of a quartz glass and a graphite mold can be prevented. Thereby, the synthetic quartz glass manufactured by using silicon compounds, such as silicon tetrachloride, a silane, an organosilicon as a raw material, or the synthetic quartz glass which added the component which changes refractive index, such as Ge, Ti, B, F, Al, was heated and pressurized By molding, a large glass block suitable for a lens material of a reticle (photomask) substrate or an imaging optical system can be manufactured with good product yield.

(발명을 실시하기 위한 최선의 형태)(The best mode for carrying out the invention)

[실시형태 1] Embodiment 1

이하, 이 발명의 실시형태 1에 대해서 설명한다. EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, Embodiment 1 of this invention is described.

도 1 내지 도 3은 이 실시형태의 성형 장치를 도시한다. 1 to 3 show the molding apparatus of this embodiment.

이 성형 장치(10)는 4염화규소, 실란, 유기 규소 등의 규소 화합물을 원료로 하여 제조되는 합성 석영 유리의 잉곳이나 그 일부, 또는, Ge, Ti, B, F, Al 등의 굴절률을 변화시키는 성분을 첨가한 합성 석영 유리의 잉곳이나 그 일부 등의 석영 유리로부터, 예를 들면, 대형 액정용 마스크, 반도체용 마스크 등의 레티클(포토 마스크)용 기판, 결상 광학계의 대형 렌즈 재료 등과 같이 넓은 면을 갖는 판 형상체나 그 밖의 대형 유리 블록을 성형하기 위한 장치이다. This molding apparatus 10 changes the refractive index of ingots or portions of synthetic quartz glass manufactured from silicon compounds such as silicon tetrachloride, silane, organosilicon, or the like, or Ge, Ti, B, F, Al, or the like. From quartz glass, such as an ingot of synthetic quartz glass or a part thereof, to which a component to be added is added, for example, a substrate for a reticle (photo mask) such as a large liquid crystal mask, a semiconductor mask, a large lens material of an imaging optical system, or the like. It is an apparatus for shape | molding plate-shaped object which has a surface, and another large glass block.

이 성형 장치(10)에서는, 금속제 진공 챔버(11)의 내벽에, 전체 면에 걸쳐 설치된 단열재(12)와, 단열재(12)의 세로벽 내에 설치된 가열 수단으로서의 카본 히터(13)가 설치되고, 더욱이, 진공 챔버(11) 내부의 대략 중앙부에 중공부(21)를 갖는 몰드(15)가 수용되어 있다. In this shaping | molding apparatus 10, the heat insulating material 12 provided over the whole surface and the carbon heater 13 as a heating means provided in the vertical wall of the heat insulating material 12 are provided in the inner wall of the metal vacuum chamber 11, Moreover, the mold 15 having the hollow portion 21 is accommodated in the substantially central portion inside the vacuum chamber 11.

이 몰드(15)는 바닥판(16) 및 수용판(17)을 구비한 바닥부(18)와, 이 바닥부(18)의 상부에 배치된 측벽부(20)를 구비하고, 이 측벽부(20)의 내측에 중공부(21)가 형성되어 있다.The mold 15 includes a bottom portion 18 having a bottom plate 16 and a receiving plate 17, and a side wall portion 20 disposed above the bottom portion 18. The hollow portion 21 is formed inside the 20.

측벽부(20)는 복수의 측판(19)과, 감합 수단으로서의 지지 링(24)으로 조립된 것이다. 측판(19)은 한쪽 면이 중공부(21)의 벽면을 구성하는 내면(19a)이 되고, 다른 한쪽 면이 측벽부(20)의 외측 표면을 구성하는 외면(19b)이 되는 4각 형상의 판재이다. 이 측판(19)의 양측에는 내면(19a) 측에 배향하는 경사 측면(19c)을 가지고, 상단부(19d) 및 하단부(19e)에는 각각 외면(19b) 측에 배향하는 테이퍼 형상의 감합면(19f, 19g)을 갖고 있다. The side wall part 20 is assembled by the some side plate 19 and the support ring 24 as a fitting means. The side plate 19 has a quadrilateral shape in which one side is an inner surface 19a constituting the wall surface of the hollow portion 21 and the other side is an outer surface 19b constituting the outer surface of the side wall portion 20. Plate. Both sides of the side plate 19 have inclined side surfaces 19c oriented on the inner surface 19a side, and tapered fitting surfaces 19f oriented on the outer surface 19b side on the upper end 19d and the lower end 19e, respectively. , 19g).

지지 링(24)은 중공으로 형성된 4각 형상의 프레임으로, 측판(19)의 감합면(19f)과 일치하는 테이퍼 형상의 감합면(24a)을 내측에 갖고 있다. The support ring 24 is a hollow frame formed in a hollow shape, and has a tapered fitting surface 24a coinciding with the fitting surface 19f of the side plate 19.

그리고, 측벽부(20)는 경사 측면(19c)끼리를 면 접촉시켜 당접시켜 4장의 측판(19)을 사각통 형상으로 조합시켜, 이 상태에서 4장의 측판(19) 주위에 지지 링(24)을 장착하여, 측판(19)의 감합면(19f)에 지지 링(24)의 감합면(24a)을 감합시킴으로써 형성되어 있다. And the side wall part 20 contacts the inclined side surfaces 19c by surface contact, and combines the four side plates 19 in square cylinder shape, and the support ring 24 around the four side plates 19 in this state. And the fitting surface 24a of the support ring 24 is fitted to the fitting surface 19f of the side plate 19.

또한, 바닥부(18)의 바닥판(16)에는 측벽부(20)의 하단부(19e)를 삽입 가능하게 감합 수단으로서의 오목부(16a)가 형성되어 있다. 이 오목부(16a)에는 4장의 측판(19)의 감합면(19g)과 일치하는 테이퍼 형상의 감합면(16b)이 형성되어 있다.Moreover, the recessed part 16a as a fitting means is formed in the bottom plate 16 of the bottom part 18 so that the lower end part 19e of the side wall part 20 can be inserted. In this recessed part 16a, the tapered fitting surface 16b which matches the fitting surface 19g of the four side plates 19 is formed.

그리고, 상기한 바와 같이 조립된 상태의 측판(19)의 하단부(19e) 측을 이 오목부(16a)에 삽입함으로써, 감합면(19g) 주위에 오목부(16)의 감합면(16b)을 감합시키고, 또한, 중공부(21) 내의 하단부(19g) 측에 수용판(17)을 배치함으로써, 몰드(15)가 형성되어 있다. Then, by inserting the lower end portion 19e side of the side plate 19 in the assembled state as described above into the recessed portion 16a, the fitting surface 16b of the recessed portion 16 is fitted around the fitting surface 19g. The mold 15 is formed by fitting and placing the receiving plate 17 on the lower end portion 19g side in the hollow portion 21.

이 몰드(15)의 중공부(21)는 도 3에 도시하는 바와 같이, 횡단면 형상이 사각 형상을 나타내고, 모든 코너부(27)가 R형상으로 형성되어 있다. 코너부(27)에 있어서의 R형상의 반경(r)은 특별히 제한되지 않지만, 중공부(21)의 한 변의 길이(대향하는 측판(19)의 내면(19a) 사이의 거리: L)의 0.05배 내지 0.15배가 바람직하며, 0.07배 내지 0.10배가 보다 바람직하다. 코너부(27)의 반경(r)이 상기 하한 미만에서는 코너부에 있어서의 왜곡이나 균열이 충분히 방지되지 않게 되는 경향에 있고, 한편, 상기 상한을 초과하면 얻어진 석영 유리로부터 제품(광학 부재)을 잘라낼 때의 제품 수율이 감소하는 경향이 있다. As shown in FIG. 3, the hollow part 21 of this mold 15 has a cross-sectional shape, and all the corner parts 27 are formed in R shape. The radius r of the R shape in the corner portion 27 is not particularly limited, but is 0.05 of the length of one side of the hollow portion 21 (the distance between the inner surfaces 19a of the opposing side plates 19: L). Pear to 0.15 times are preferable, and 0.07 times to 0.10 times are more preferable. If the radius r of the corner part 27 is less than the said lower limit, there exists a tendency for distortion and a crack in a corner part not to be fully prevented, and, if it exceeds the said upper limit, a product (optical member) is obtained from the obtained quartz glass. There is a tendency for product yield to decrease when cutting.

이 중공부(21)에는 덩어리 형태의 석영 유리(25)가 배치된 상태에서, 중공부(21)의 형상에 대응하는 형상의 가압부로서의 천정판(23)이 이동 가능하게 배치되어 있다. In the hollow part 21, the ceiling plate 23 as a press part of the shape corresponding to the shape of the hollow part 21 is arrange | positioned so that the lump-shaped quartz glass 25 is arrange | positioned.

천정판(23)은 가압면(23b; 상면)을 진공 챔버(11)의 외부에 배치된 성형 수단으로서의 유압 실린더의 실린더 로드(26)로 가압함으로써, 천정판(23)의 가압면(23a)에서 덩어리 형태의 석영 유리(25)를 가압 가능하게 구성되어 있다. The ceiling plate 23 presses the pressing surface 23b (upper surface) with the cylinder rod 26 of the hydraulic cylinder as the forming means disposed outside the vacuum chamber 11, thereby pressing the pressing surface 23a of the ceiling plate 23. The quartz glass 25 of the lump form is comprised so that a pressurization is possible.

또한, 실린더 로드(26)를 구비한 유압 실린더는 외부로부터 공급하는 유압을 조정함으로써 가압되어 이동하도록 구성되어 있지만, 상세한 도시는 생략되어 있다. In addition, although the hydraulic cylinder provided with the cylinder rod 26 is comprised so that it may pressurize and move by adjusting the hydraulic pressure supplied from the exterior, detailed illustration is abbreviate | omitted.

이들 바닥판(16), 수용판(17), 측판(19), 지지 링(24) 및 천정판(23)은 모두 석영 유리(25) 성형 시의 온도 및 압력에 대한 내열성 및 강도를 가지고, 또한, 성형 시에 석영 유리(25)와 접촉하여도 불순물을 혼입하기 어려운 재료로 형성되어 있고, 여기서는 모두 석영 유리의 팽창 계수보다 큰 팽창 계수를 갖는 흑연에 의해 형성되어 있다. These bottom plates 16, receiving plates 17, side plates 19, support rings 24 and ceiling plates 23 all have heat resistance and strength against temperature and pressure during quartz glass 25 molding, Moreover, even when it contacts with the quartz glass 25 at the time of shaping | molding, it is formed with the material which is hard to mix an impurity, and here all are formed with graphite which has an expansion coefficient larger than the expansion coefficient of quartz glass.

이 중, 측판(19)은 성형 시에 큰 굴곡 방향의 힘이 부하된다. 그 때문에, 측판(19)의 판 두께를 성형 시에 부하하는 압력에 따라서 선택하는 것이 좋으며, 예를 들면, 성형 시의 성형 압력이 천정판(23)의 가압면(23a)의 단위 면적당 환산한 압력인 0.3 내지 5.0Kg/cm²인 경우, 바람직하게는 20 내지 70mm, 특히, 30 내지 50mm의 범위로 하는 것이 적합하다. 판 두께가 얇으면, 측판(19)이 휘어, 냉각 시에 석영 유리(25)를 압축하는 응력이 증가하기 쉬워지고, 한쪽, 판 두께가 두꺼우면, 열전도에 여분의 시간을 요하게 된다. Among these, the side plate 19 is loaded with the force of the big bending direction at the time of shaping | molding. Therefore, it is preferable to select the thickness of the side plate 19 according to the pressure to be loaded at the time of molding. For example, the molding pressure at the time of molding is converted per unit area of the pressing surface 23a of the ceiling plate 23. In the case of 0.3-5.0Kg / cm <^2> of pressures, it is preferable to set it as the range of 20-70 mm, especially 30-50 mm. When the plate thickness is thin, the side plate 19 is bent, and the stress compressing the quartz glass 25 at the time of cooling tends to increase. On the other hand, when the plate thickness is thick, extra time is required for heat conduction.

이 성형 장치(10)에서는, 몰드(15)의 측판(19)의 감합면(19f)과 지지 링(24)의 감합면(24a)과의 테이퍼 형상 및 측판(19)의 감합면(19g)과 오목부(16a)의 감합면(16b)과의 테이퍼 형상은 모두 성형 시에 감합 상태를 유지할 수 있는 동시에, 성형 후의 냉각 시에는 감합 상태를 해제할 수 있도록 설정되어 있다. In this shaping | molding apparatus 10, the taper shape of the fitting surface 19f of the side plate 19 of the mold 15, and the fitting surface 24a of the support ring 24, and the fitting surface 19g of the side plate 19 are shown. And the tapered shape of the recessed part 16a with the fitting surface 16b are set so that both can maintain a fitting state at the time of shaping | molding, and can release a fitting state at the time of cooling after shaping | molding.

즉, 측판(19)의 감합면(19f)과 지지 링(24)의 감합면(24a), 및 측판(19)의 감합면(19g)과 오목부(16a)의 감합면(16b)에는 각각 감합 상태로 함으로써, 서로 상대 이동을 억제하는 마찰력이 작용하고 있다. 이 상태에서, 각 측벽(19)에 외측 방향의 힘이 부하되면, 감합면(19f, 24a) 사이 및 감합면(19g, 16b) 사이에는 테이퍼 형상에 따른 빠짐 방향의 힘이 작용한다. 여기서는, 빠짐 방향의 힘이 감합 상태의 마찰력보다 작은 범위에서는, 각 감합면(19f, 24a) 사이 및 감합면(19g, 16b) 사이는 섭동하는 일 없이, 감합 상태를 유지할 수 있다. 한편, 빠짐 방향의 힘이 감합 상태의 마찰력보다 커지면, 각 감합면(19f, 24a) 사이 및 감합면(19g, 16b) 사이가 섭동하여 감합 상태가 해제된다. That is, in the fitting surface 19f of the side plate 19, the fitting surface 24a of the support ring 24, and the fitting surface 19g of the side plate 19, and the fitting surface 16b of the recessed part 16a, respectively. The frictional force which suppresses relative movement with each other by acting as a fitting state acts. In this state, when the force in the outward direction is loaded on each of the side walls 19, the force in the disengagement direction along the tapered shape acts between the fitting surfaces 19f and 24a and between the fitting surfaces 19g and 16b. Here, in the range where the force in the disengagement direction is smaller than the frictional force in the fitting state, the fitting state can be maintained without perturbing between the fitting surfaces 19f and 24a and between the fitting surfaces 19g and 16b. On the other hand, when the force in the disengagement direction becomes larger than the frictional force in the fitted state, the fitting state is perturbed between the fitting surfaces 19f and 24a and between the fitting surfaces 19g and 16b to release the fitting state.

따라서, 이 성형 장치(10)에서는, 성형 시에 석영 유리(25)가 천정판(23)에 의해 가압되어 변형함으로써 생기는 측판(19)의 외측 방향의 힘으로는, 감합면(19f, 24a) 사이 및 감합면(19g, 16b) 사이의 감합 상태가 유지되는 테이퍼 형상으로 되어 있다. Therefore, in this shaping | molding apparatus 10, with the force of the outward direction of the side plate 19 which arises when the quartz glass 25 is pressed and deform | transformed by the ceiling plate 23 at the time of shaping | molding, fitting surfaces 19f and 24a are carried out. It has a tapered shape in which the fitting state between the fitting surfaces 19g and 16b is maintained.

동시에, 성형 후의 냉각 시에, 몰드(15)와 석영 유리(25)와의 팽창 계수의 상위에 의한 수축량의 차이로부터 각 측판(19)에 지지 링(24) 및 오목부(16a)에 대하여 외측 방향이 되는 힘이 작용한 경우에는, 각 감합면(19f, 24a) 사이 및 감합면(19g, 16b) 사이가 섭동하여, 감합 상태가 해제되는 테이퍼 형상으로 되어 있다.At the same time, at the time of cooling after molding, outwardly with respect to the support ring 24 and the concave portion 16a on each side plate 19 from the difference in shrinkage due to the difference in expansion coefficient between the mold 15 and the quartz glass 25. When this force acts, between the fitting surfaces 19f and 24a and between the fitting surfaces 19g and 16b, it becomes a taper shape in which a fitting state is released.

이러한 테이퍼 형상은 각 감합면의 성상(性狀) 등에 의해 적당히 선택할 수 있지만, 예를 들면, 이하의 산출 방법에 의해 구한 테이퍼 각도(측판(19)의 내면(19a)에 대한 감합면(19f) 및 감합면(19g)의 각도)로 하는 것이 바람직하다. Such a tapered shape can be appropriately selected depending on the properties of the fitting surfaces and the like, but, for example, the taper angle obtained by the following calculation method (fitting surface 19f with respect to inner surface 19a of side plate 19) and Angle of the fitting surface 19g).

즉, 도 4는 성형 시에 감합 상태가 유지되는 테이퍼 각도를 구할 때의 여러 가지 파라미터를 도시한 개략도이지만, 본 도 4에 있어서, α는 테이퍼 각도, M은 측판(19)과 지지 링(24)의 중량, P1은 성형 압력의 분력(반력), a는 들어 올리는 방향의 힘, b는 가압하는 힘을 각각 나타내고 있다. 여기서, 성형 시에 감합 상태가 유지되기 위해서는 a<b의 조건이 만족될 필요가 있다. 따라서, 성형 시에 감합 상태가 유지되기 위한 테이퍼 각도(α)는, 하기 식 (1): That is, FIG. 4 is a schematic diagram showing various parameters when obtaining a taper angle at which the fitting state is maintained during molding. In FIG. 4, α is a taper angle, and M is a side plate 19 and a support ring 24. ), P1 represents the component force (reaction force) of the molding pressure, a represents the force in the lifting direction, and b represents the force to press. Here, in order for the fitting state to be maintained during molding, the condition of a <b needs to be satisfied. Therefore, the taper angle (alpha) for maintaining a fitting state at the time of shaping | molding is following formula (1):

P1sinα<μP1cosα+μMsinα+Mcosα (1) P1sinα <μP1cosα + μMsinα + Mcosα (1)

[식 중, μ은 측판(19)의 감합면(19g)과 오목부(16a)의 감합면(16b) 사이의 마찰 계수이다.](Wherein mu is a coefficient of friction between the fitting surface 19g of the side plate 19 and the fitting surface 16b of the recessed portion 16a.)

를 만족하는 테이퍼 각도 α(α<A°)로서 구할 수 있다. It can be obtained as a taper angle α (α <A °) satisfying.

또한, 도 5는 냉각 시에 감합 상태가 해제되는 테이퍼 각도를 구할 때의 여러 가지 파라미터를 도시한 개략도이지만, 본 도 5에 있어서, β는 테이퍼 각도, M은 측판(19)과 지지 링(24)의 중량, P2는 석영 유리가 깨지지 않는 힘의 분력(반력), a는 들어 올리는 방향의 힘, b는 가압하는 힘을 각각 나타내고 있다. 여기서, 냉각 시에 감합 상태가 해제되기 위해서는 a>b의 조건이 만족될 필요가 있다. 따라서, 냉각 시에 감합 상태가 해제되기 위한 테이퍼 각도(β)는 하기 식(2):In addition, although FIG. 5 is a schematic diagram which shows the various parameters at the time of obtaining the taper angle by which the fitting state is canceled at the time of cooling, in this FIG. 5, (beta) is a taper angle, M is the side plate 19, and the support ring 24 ), P2 represents the component (reaction force) of the force that the quartz glass does not break, a represents the force in the lifting direction, and b represents the force to press. Here, in order for the fitting state to be released during cooling, the condition of a> b needs to be satisfied. Therefore, the taper angle β for releasing the fitting state during cooling is represented by the following equation (2):

P2sinβ>μP2cosβ+μMsinβ+ Mcosβ (2) P2sinβ> μP2cosβ + μMsinβ + Mcosβ (2)

[식 중, μ는 측판(19)의 감합면(19g)과 오목부(16a)의 감합면(16b) 사이의 마찰 계수이다.] (Wherein mu is a friction coefficient between the fitting surface 19g of the side plate 19 and the fitting surface 16b of the recessed portion 16a.)

을 만족하는 테이퍼 각도(β; β> B°)로서 구해진다. It is calculated | required as the taper angle ((beta); (beta)> B degrees which satisfy | fills)).

따라서, 본 발명에 있어서 적합한 테이퍼 각도는 상기에 의해 구해진 α와 β의 중복 범위, 즉 A° 내지 B°의 범위가 된다. 또한, 상기에서는 측판(19)의 감합면(19g)과 오목부(16a)의 감합면(16b) 사이의 관계에 관해서 설명하였지만, 측판(19)의 감합면(19f)과 지지 링(24)의 감합면(24a) 사이의 관계에 대해서도 동일하게 하여 구할 수 있다. Therefore, the suitable taper angle in this invention becomes the overlapping range of (alpha) and (beta) calculated | required by the above, ie, the range of A degrees-B degrees. In addition, although the relationship between the fitting surface 19g of the side plate 19 and the fitting surface 16b of the recessed part 16a was demonstrated above, the fitting surface 19f and the support ring 24 of the side plate 19 were demonstrated. The relationship between the fitting surfaces 24a can be obtained in the same manner.

예를 들면, 성형 시의 천정판(23)에 의한 압력이 0.3 내지 5.0kg/㎠의 범위인 경우, 각 감합면의 테이퍼 형상을 15° 내지 30°의 테이퍼 각도(60° 내지 75°의 앙각)가 되도록 설정하는 것이 바람직하다.For example, when the pressure by the ceiling plate 23 at the time of shaping | molding is the range of 0.3-5.0 kg / cm <2>, the taper shape of each fitting surface is 15--30 degree taper angle (an elevation angle of 60-75 degree). It is preferable to set so that

상기 테이퍼 각도가 상기 상한을 초과하면 성형 시에 몰드가 유지되지 않고 분해되어 석영 유리를 성형할 수 없게 되는 경향이 있고, 한편, 상기 하한 미만에서는 냉각 시에 측판이 섭동되지 않고, 석영 유리에 과도한 압축 응력이 걸려 균열이 발생하기 쉬워지는 경향이 있다. If the taper angle exceeds the upper limit, there is a tendency that the mold is not retained during molding and decomposed to form a quartz glass, whereas, below the lower limit, the side plate does not perturb during cooling and is excessive to the quartz glass. The compressive stress tends to be applied and cracks tend to occur.

다음으로, 이상과 같은 구성의 성형 장치(10)에 의해, 덩어리 형태의 석영 유리(25)를 가열 가압 성형하는 경우에 대하여 설명한다. 우선, 진공 챔버(11) 내에 바닥판(16), 수용판(17), 측판(19) 및 지지 링(24)을 조합하여 몰드(15)를 형성한다. 그리고, 몰드(15)의 중공부(21) 내에 덩어리 형태의 석영 유리(25)를 배치하고, 그 상부에 천정판(23)을 배치하고, 또한, 천정판(23)의 가압면(23b)에 유압 실린더의 실린더 로드(26)의 가압 부위(26a)를 당접시켜 세팅한다. 이 실시 형태에서는 덩어리 형태의 석영 유리(25)로서 합성 석영 유리 잉곳을 사용하고 있다. Next, the case where the heat press molding of the quartz glass 25 of agglomeration form by the shaping | molding apparatus 10 of the above structure is demonstrated. First, the mold 15 is formed by combining the bottom plate 16, the receiving plate 17, the side plate 19, and the support ring 24 in the vacuum chamber 11. And the quartz glass 25 of the lump form is arrange | positioned in the hollow part 21 of the mold 15, the ceiling plate 23 is arrange | positioned at the upper part, Furthermore, the pressing surface 23b of the ceiling plate 23 is carried out. The pressure portion 26a of the cylinder rod 26 of the hydraulic cylinder is abutted and set. In this embodiment, a synthetic quartz glass ingot is used as the lump shaped quartz glass 25.

그리고, 진공 챔버(11) 내를 불활성 가스로 치환하여, 카본 히터(13)에 의해 중공부(21) 내의 덩어리 형태의 석영 유리(25)를 가열하여, 결정화 온도 이상 연화점 이하, 구체적으로는 1570℃ 내지 1670℃로 승온하여 성형한다(성형 공정). Then, the inside of the vacuum chamber 11 is replaced with an inert gas, and the lump-shaped quartz glass 25 in the hollow portion 21 is heated by the carbon heater 13 to obtain a crystallization temperature or more and a softening point or less, specifically 1570. The temperature is raised to 1 to 1670 ° C. for molding (molding step).

성형 시에는 각 유압 실린더의 실린더 로드(26)를 유압으로써 하방으로 이동시켜, 실린더 로드(26)의 가압 부위(26a)에서 천정판(23)의 가압면(23b)을 가압한다. 이로써, 천정판(23)이 바닥부측의 가압 방향으로 이동하고, 천정판(23)의 가압면(23a)에 의해 덩어리 형태의 석영 유리(25)가 가압된다. At the time of shaping | molding, the cylinder rod 26 of each hydraulic cylinder is moved downward by hydraulic pressure, and the pressing surface 23b of the ceiling plate 23 is pressurized by the press part 26a of the cylinder rod 26. FIG. Thereby, the ceiling plate 23 moves to the pressurization direction of the bottom part side, and the quartz surface 25 of the lump form is pressed by the pressing surface 23a of the ceiling plate 23.

여기서는 성형 초기 단계에서 천정판(23)의 압력을 작게 하고, 최종 단계에서 최대 가압력이 되도록 하고 있다. 예를 들면, 초기 단계에서는 천정판(23)의 가압면(23a)의 단위 면적당 환산한 압력을 0.3 내지 1.5kg/㎠로 하고, 성형의 최종단계에서는 1.0 내지 5.0kg/㎠로 할 수 있다. 또한, 천정판(23)의 하강 속도를 예를 들면 5 내지 20cm/min으로 할 수 있다. 이와 같은 압력이나 하강 속도의 범위로 함으로써, 석영 유리(25)를 서서히 변형시키기 쉽고, 몰드(15)에 국부적으로 커다란 힘이 부하되기 어렵게 할 수 있다. Here, the pressure of the ceiling plate 23 is made small in the initial stage of molding, and the maximum pressing force is achieved in the final stage. For example, the pressure converted per unit area of the pressing surface 23a of the ceiling plate 23 may be 0.3 to 1.5 kg / cm 2 in the initial stage, and 1.0 to 5.0 kg / cm 2 in the final stage of molding. In addition, the descending speed of the ceiling plate 23 can be 5-20 cm / min, for example. By setting it as the range of such a pressure or a falling speed | rate, it is easy to deform | transform quartz glass 25 gradually, and it can make it hard to load a big force locally on mold 15. FIG.

천정판(23)에 의해 석영 유리(25)를 가압하는 동안, 복수의 측판(19)에는 석영 유리(25)를 통해 천정판(23)의 가압력이 외측 방향의 힘으로서 부하된다. 성형의 최종 단계에서는 천정판(23)으로부터 하측의 중공부(21)의 체적이 석영 유리(25)의 체적이 되고, 내부에 공극(空隙)이 없어지도록 미리 설정된 소정량만큼 실린더 로드(26) 및 천정판(23)이 이동함으로써, 최종적으로 천정판(23)의 압력이 복수의 측판(19)에 부하된다. 그 때, 복수의 측판(19)의 상단부(19d)가 지지 링(24)의 관통 구멍(24a)에 감합한 상태로 유지되기 때문에, 복수의 측판(19)의 상단부(19d)는 외측 방향으로 이동하는 일은 없다. 또한, 복수의 측판(19)의 하단부(19e)가 바닥판(16)의 오목부(16a)에 감합한 상태로 유지되기 때문에, 복수의 측판(19)의 하단부(19e)가 외측 방향으로 이동하는 일은 없다. 따라서, 성형 시에는 몰드(15)의 중공부(21)의 형상이 확실하게 유지된다. While pressing the quartz glass 25 by the ceiling plate 23, the pressing force of the ceiling plate 23 is loaded as a force in the outward direction through the quartz glass 25 to the plurality of side plates 19. In the final stage of molding, the cylinder rod 26 is formed by a predetermined amount so that the volume of the hollow portion 21 below the ceiling plate 23 becomes the volume of the quartz glass 25 and the voids are eliminated therein. And since the ceiling plate 23 moves, the pressure of the ceiling plate 23 is finally loaded to the some side plate 19. As shown in FIG. At that time, since the upper end portions 19d of the plurality of side plates 19 are kept in a fitted state with the through holes 24a of the support ring 24, the upper end portions 19d of the plurality of side plates 19 are moved outward. There is no movement. In addition, since the lower end portions 19e of the plurality of side plates 19 are maintained in a state of being fitted into the recessed portions 16a of the bottom plate 16, the lower end portions 19e of the plurality of side plates 19 move outward. There is nothing to do. Therefore, at the time of shaping | molding, the shape of the hollow part 21 of the mold 15 is hold | maintained reliably.

그리고, 덩어리 형태의 석영 유리(25)가 소정 형상의 판 형상체로 성형된 단계에서, 천정판(23)에 의한 가압을 종료한다. And the pressurization by the ceiling plate 23 is complete | finished in the step in which the lump shaped quartz glass 25 was shape | molded by the plate-shaped object of a predetermined shape.

가압 종료 후, 판 형상의 석영 유리(25)를 몰드(15) 내에 배치한 상태 그대로 적절하게 냉각 속도를 설정하여 냉각한다(냉각 공정). After completion of the pressurization, the plate-shaped quartz glass 25 is set in the mold 15 in a state in which the cooling rate is appropriately set and cooled (cooling step).

이 때, 성형 직후의 석영 유리(25)는 몰드(15)의 중공부(21)의 내벽에 밀착한 상태로 배치되어 있고, 이 상태로부터 온도가 저하되면, 온도 변화에 따른 석영 유리(25) 및 몰드(15)가 열 수축을 일으킨다. 이 때의 수축량은 각각의 팽창계수에 따른 것으로 되기 때문에, 몰드(15)의 수축량이 석영 유리(25)보다 커진다.At this time, the quartz glass 25 immediately after shaping | molding is arrange | positioned in the state in close contact with the inner wall of the hollow part 21 of the mold 15, and when temperature falls from this state, the quartz glass 25 according to a change of temperature And the mold 15 causes heat shrinkage. Since the amount of shrinkage at this time depends on each expansion coefficient, the amount of shrinkage of the mold 15 becomes larger than that of the quartz glass 25.

그 때문에, 프레임 형상의 지지 링(24)이 수축하면, 그 내주(內周)의 감합면(24a)에 당접하는 측판(19)의 상단부(19d)의 감합면(19f)을 내측으로 압박한다. 그러나, 석영 유리(25)의 수축이 적기 때문에, 측판(19)의 상단부(19d)는 내측으로 이동할 수 없고, 그 결과, 지지 링(24)에 측판(19)으로부터 외측 방향의 힘이 부하된다. 이로써, 측판(19)의 감합면(19f)과 지지 링(24)의 감합면(24a)의 감합 상태가 해제되어, 지지 링(24)이 측판(19)으로부터 상측의 빠짐 방향으로 이동한다. Therefore, when the frame-shaped support ring 24 contracts, the fitting surface 19f of the upper end portion 19d of the side plate 19 abutting against the fitting surface 24a of the inner circumference is pressed inward. . However, since the shrinkage of the quartz glass 25 is small, the upper end portion 19d of the side plate 19 cannot move inward, and as a result, the support ring 24 is loaded with an outward force from the side plate 19. . Thereby, the mating state of the mating surface 19f of the side plate 19 and the mating surface 24a of the support ring 24 is canceled | released, and the support ring 24 moves from the side plate 19 to the upper direction of pull out.

또한, 바닥판(16)의 수축에 의해 오목부(16a)가 수축하면, 그 내주면에 당접하는 측판(19)의 하단부(19e)의 감합면(19g)이 내측으로 압박된다. 그러나, 석영 유리(25)의 수축이 적기 때문에, 측판(19)의 하단부(19e)는 내측으로 이동할 수 없고, 측판(19)으로부터 오목부(16a)에 외측 방향의 힘이 부하된다. 이로써, 측판(19)의 감합면(19g)과 오목부(16a)의 감합면(16b)의 감합 상태가 해제되어, 측판(19)이 오목부(16a)로부터 상측의 빠짐 방향으로 이동한다. Moreover, when the recessed part 16a contracts by shrinkage of the bottom plate 16, the fitting surface 19g of the lower end part 19e of the side plate 19 which abuts on the inner peripheral surface is pressed inward. However, since the shrinkage of the quartz glass 25 is small, the lower end portion 19e of the side plate 19 cannot move inward, and an outward force is loaded from the side plate 19 to the recessed portion 16a. Thereby, the mating state of the mating surface 19g of the side plate 19 and the mating surface 16b of the recessed part 16a is canceled | released, and the side plate 19 moves from the recessed part 16a to the upper release direction.

이와 같이 감합면의 감합 상태가 해제됨으로써, 복수의 측판(19)이 이간하여, 성형된 석영 유리(25)가 몰드(15)에 의해 압축되는 것을 방지할 수 있다. 그리고, 충분하게 냉각시킴으로써, 성형이 완료한다. In this way, by releasing the fitting state of the fitting surface, the plurality of side plates 19 can be separated from each other to prevent the molded quartz glass 25 from being compressed by the mold 15. And molding is completed by cooling sufficiently.

이상과 같은 석영 유리(25)의 성형 장치(10)에 의하면, 몰드(15)가 서로 당접한 상태에서 조합되어 중공부(21)를 형성하는 복수의 측판(19)과, 이 복수의 측판(19)의 외측으로 감합하는 바닥판(16)의 오목부(16a) 또는 지지 링(24)을 갖고, 이들이 성형 시에 감합 상태를 유지하는 동시에, 성형 후의 냉각 시에 감합 상태를 해제할 수 있도록 구성되어 있기 때문에, 천정판(23)으로 석영 유리(25)를 종래보다 높은 압력으로 가압하여 성형하더라도, 성형 시에는 감합 상태를 유지하고, 몰드(15) 및 중공부(21)의 형상을 유지할 수 있어, 성형이 용이하다. 그리고, 성형 후의 냉각 시에는 감합 상태가 해제되어, 복수의 측판(19)이 이간되어 응력을 해방시킬 수 있다. 그 때문에, 성형된 석영 유리(25)의 균열이나 왜곡을 억제할 수 있고, 수율을 향상시킬 수 있다. According to the shaping | molding apparatus 10 of the quartz glass 25 mentioned above, the some board 19 and the some board which form the hollow part 21 by combining in the state which the mold 15 contact | connected each other, and this some board ( 19 having recesses 16a or support rings 24 of the bottom plate 16 to be fitted outwardly so that they can remain in a fitted state at the time of molding and can release the fitted state at the time of cooling after molding. Therefore, even if the quartz glass 25 is pressurized with the ceiling plate 23 to a higher pressure than before, the fitting state is maintained during molding, and the shape of the mold 15 and the hollow portion 21 is maintained. It can be molded easily. And at the time of cooling after shaping | molding, a fitting state is canceled | released and the some side plate 19 can be separated and a stress can be released. Therefore, the crack and distortion of the molded quartz glass 25 can be suppressed, and a yield can be improved.

또한, 프레임 형상의 지지 링(24)이 복수의 측판(19)의 외측에 감합하는 것이기 때문에, 몰드(15)의 조립 및 분해 시에 착탈이 용이하고, 동시에, 이 지지 링(24)이 측판(19)의 외측 주위로 감합하는 것으로서, 외측 방향의 힘에 의해 빠짐 방향으로 이동 가능해지고 있기 때문에, 냉각 시의 석영 유리(25)의 왜곡이나 균열의 발생을 방지하면서, 종래보다 높은 압력으로 성형하는 동안에 중공부(21)의 형상을 확실하게 유지하기 쉽다. In addition, since the frame-shaped support ring 24 fits to the outside of the plurality of side plates 19, attachment and detachment are easy at the time of assembly and disassembly of the mold 15, and at the same time, the support ring 24 is the side plate. Since it fits around the outer side of (19) and is movable in the disengagement direction by the force in the outer direction, it is molded at a higher pressure than before while preventing the occurrence of distortion or cracking of the quartz glass 25 during cooling. It is easy to reliably maintain the shape of the hollow portion 21 during the process.

또한, 바닥판(16)의 오목부(16a)가 복수의 측판(19)의 하단부(19e)의 외측 표면에 감합하는 것으로서, 복수의 측판(19)이 바닥판(16)의 오목부(16a)로부터 빠짐 방향으로 이동 가능해지기 때문에, 조립 및 분해가 용이한 동시에, 냉각 시의 왜곡이나 균열의 발생을 방지하면서, 종래보다 높은 압력으로 성형하는 동안에도 복수의 측판(19)의 하단부(19e)를 확실하게 유지하기 쉽고, 중공부(21)의 형상을 보다 유지하기 쉽다. Moreover, the recessed part 16a of the bottom plate 16 fits into the outer surface of the lower end part 19e of the some side plate 19, and the some side plate 19 is the recessed part 16a of the bottom plate 16. As shown in FIG. The lower end portion 19e of the plurality of side plates 19 can be easily moved during assembly and disassembly, while preventing the occurrence of distortion and cracking during cooling, and molding at a higher pressure than in the prior art. It is easy to maintain reliably, and it is easy to maintain the shape of the hollow part 21 more.

또한, 중공부(21)의 횡단면 형상이 대략 사각형 형상을 나타내고, 코너부(27)가 R 형상으로 형성되어 있기 때문에, 성형된 사각형 형상의 석영 유리(25)에 있어서, 코너부(27)에 응력이 집중되는 것을 방지할 수 있어, 코너부(27)의 왜곡이나 균열을 방지하여 성형할 수 있고, 수율을 대폭 향상시키기 쉽다. In addition, since the cross-sectional shape of the hollow part 21 shows substantially square shape, and the corner part 27 is formed in R shape, in the square quartz glass 25 of the shape which was shape | molded, in the corner part 27, Concentration of the stress can be prevented, the distortion and cracking of the corner portion 27 can be prevented and molded, and the yield can be greatly improved.

또, 상기한 실시 형태 1에서는 판 형상의 석영 유리(25)를 성형하는 예에 관해서 설명하였지만, 판 형상체 이외의 성형체라도, 본 발명은 적절하게 적용할 수 있다. 또한, 상기에서는 천정판(23)을 1개의 유압 실린더의 실린더 로드(26)로 가압하는 예에 관해서 설명하였지만, 복수의 실린더 로드(26)를 사용하여 천정판(23)을 가압해도 좋고, 또한 유압 실린더가 아닌 다른 기계적인 성형 수단을 사용하는 것도 가능하다. 또한, 상기에서는 결정화 온도 이상 연화점 온도 이하의 온도로 성형하는 예에 관해서 설명하였지만, 석영 유리(25)의 결정화 온도 이상으로 성형하면 좋고, 예를 들면 연화점보다 높은 온도라도 좋다. Moreover, although the example which shape | molded the plate-shaped quartz glass 25 was demonstrated in Embodiment 1 mentioned above, even if it is a molded object other than a plate-shaped object, this invention is applicable suitably. In addition, in the above, the example which presses the ceiling plate 23 by the cylinder rod 26 of one hydraulic cylinder was demonstrated, You may pressurize the ceiling plate 23 using the some cylinder rod 26, and It is also possible to use mechanical forming means other than hydraulic cylinders. In addition, although the example which shape | molded to the temperature below crystallization temperature or softening point temperature was demonstrated above, what is necessary is just to shape | mold above the crystallization temperature of the quartz glass 25, For example, temperature higher than a softening point may be sufficient.

[실시 형태 2] Embodiment 2

다음으로, 실시 형태 2에 관해서 설명한다. Next, Embodiment 2 is described.

본 실시 형태 2의 성형 장치(10)에서는 도 6에 도시하는 바와 같이, 횡단면형상이 대략 사각형 형상의 중공부(21)에 있어서, 코너부(27)가 둔각이 되도록 복수의 경사변(29)을 설치한 것 이외에는 실시 형태 1의 성형 장치(10)와 동일한 구성을 갖는다.In the shaping | molding apparatus 10 of this Embodiment 2, as shown in FIG. 6, in the hollow part 21 of substantially rectangular cross section, the some inclination edge 29 is made so that the corner part 27 may be an obtuse angle. It has the same structure as the shaping | molding apparatus 10 of Embodiment 1 except having provided this.

이러한 성형 장치(10)라도, 성형된 대략 사각형 형상의 석영 유리(25)에 있어서, 코너부(27)에 응력이 집중되는 것을 방지할 수 있기 때문에, 코너부(27)의 왜곡이나 균열을 방지하기 쉽고, 실시 형태 1과 동일하게 수율을 대폭 향상시키기 쉽다. Even in such a molding apparatus 10, in the molded substantially square quartz glass 25, since concentration of stress can be prevented in the corner portion 27, distortion and cracking of the corner portion 27 are prevented. It is easy to do it, and it is easy to greatly improve a yield similarly to Embodiment 1.

코너부(27)에 있어서의 경사변(29) 사이의 각도(θ)는 둔각으로 하면 좋고 특히 제한되지 않지만, 120° 내지 150°이 바람직하고, 130° 내지 138°가 보다 바람직하다. 코너부(27)의 각도(θ)가 상기 하한 미만에서는 코너부에서의 왜곡이나 균열이 충분하게 방지되지 않게 되는 경향이 있고, 한편, 상기 상한을 초과하면 얻어진 석영 유리로부터 제품(광학 부재)을 잘라낼 때의 수율이 감소되는 경향이 있다. Although the angle (theta) between the inclination edges 29 in the corner part 27 may be an obtuse angle, although it does not restrict | limit especially, 120 degrees-150 degrees are preferable, and 130 degrees-138 degrees are more preferable. If the angle θ of the corner portion 27 is less than the lower limit, there is a tendency that distortion or cracking at the corner portion is not sufficiently prevented. The yield at the time of cutting tends to decrease.

또한, 상기에서는 코너부(27)를 구성하는 경사변(29) 사이가 둔각이 되는 예에 관해서 설명하였지만, 인접하는 경사변(29)이 당접하는 부분이 R 형상으로 형성되어 있어도 좋다. 이렇게 하면, 왜곡의 방지와 수율의 향상이 보다 효율 좋게 달성되는 경향이 있다.
In addition, in the above, the example in which the inclined side 29 becomes the obtuse angle which comprises the corner part 27 was demonstrated, The part which the adjacent inclined side 29 abuts may be formed in R shape. This tends to achieve more efficient prevention of distortion and improvement in yield.

[실시 형태 3] Embodiment 3

도 7 내지 도 9는 본 실시 형태의 성형 장치를 도시한다. 7-9 show the shaping | molding apparatus of this embodiment.

이 성형 장치(10)는 실시 형태 1의 성형 장치(10)와 동일한 장치이고, 특히, 이 실시 형태에서는 700㎠ 이상, 즉, 26.5cm×26.5cm 이상의 각진 형상, φ300mm 이상의 둥근 형상 등의 넓은 면을 성형하기에 적합한 장치로 되어 있다. This shaping | molding apparatus 10 is the same apparatus as the shaping | molding apparatus 10 of Embodiment 1, In particular, in this embodiment, a wide surface, such as 700 cm <2> or more, ie, angular shape of 26.5 cm x 26.5 cm or more, round shape of φ300 mm or more, etc. It is a device suitable for molding.

이 성형 장치(10)에서는 몰드(15)는 바닥판(16) 및 수용판(17)을 구비한 바닥부(18)와, 바닥부(18)의 상부에 복수의 측판(19)을 조합하여 통 형상으로 형성된 측벽부(20)를 구비하고, 이 통 형상의 측벽부(20)와 바닥부(18)에 의해 중공부(21)가 형성되어 있다. 또, 상세하게 도시하고 있지 않지만, 실시 형태 3에 있어서의 몰드(15)가 실시 형태 1에 있어서의 몰드(15)와 동일한 것이 바람직하다. In this molding apparatus 10, the mold 15 combines the bottom part 18 provided with the bottom plate 16 and the receiving plate 17, and the several side plate 19 in the upper part of the bottom part 18, The cylindrical side wall part 20 is provided in the cylindrical shape, and the hollow part 21 is formed by this cylindrical side wall part 20 and the bottom part 18. As shown in FIG. In addition, although not shown in detail, it is preferable that the mold 15 in Embodiment 3 is the same as the mold 15 in Embodiment 1. As shown in FIG.

중공부(21)에는 가압부(가압판)로서의 천정판(23)이 이동 가능하게 배치되고, 중공부(21) 내에 수용된 덩어리 형태의 석영 유리(25)를 천정판(23)의 가압면(23a)으로 가압 가능하게 구성되어 있다. In the hollow part 21, the ceiling plate 23 as a press part (pressure plate) is arrange | positioned so that a movement is possible, and the lump-shaped quartz glass 25 accommodated in the hollow part 21 is pressed surface 23a of the ceiling plate 23. ) Is configured to be pressurized.

이들의 몰드(15) 및 천정판(23)은 석영 유리(25)의 성형 시의 온도 및 압력에 대한 내열성 및 강도를 가지며, 또한, 성형 시에 석영 유리(25)와 접촉하더라도 불순물을 혼입하기 어려운 재료로 형성되어 있고, 여기서는 모두 흑연에 의해 형성되어 있다. These molds 15 and the ceiling plate 23 have heat resistance and strength with respect to the temperature and pressure at the time of molding the quartz glass 25, and also do not mix impurities even if they are in contact with the quartz glass 25 at the time of molding. It is formed of a difficult material, and all are formed of graphite here.

또한, 도 9에 도시하는 바와 같이, 측벽부(20)의 내벽면에는 가압 방향으로 연장되는 홈(30)이 설치되고, 천정판(23)에는 상기 홈(30)에 대응한 볼록부(31)가 설치되고, 이 볼록부(31)가 홈(30) 내를 이동함으로써 천정판(23)의 가압 방향의 가이드부가 되도록 구성되어 있다. In addition, as shown in Fig. 9, the inner wall surface of the side wall portion 20 is provided with a groove 30 extending in the pressing direction, the ceiling plate 23 is a convex portion 31 corresponding to the groove 30. Is provided, and this convex part 31 is comprised so that it may guide in the pressurization direction of the ceiling plate 23 by moving in the groove | channel 30. As shown in FIG.

이 천정판(23)의 가압면(23b; 상면)이, 진공 챔버(11)의 외부에 배치된 성형 수단으로서의 유압 실린더의 실린더 로드(26)로 가압되도록 되어 있다. 이 실린더 로드(26)는 선단 부분(하단부)이 천정판(23)의 가압 부위(26a)이고, 5개의 실린더 로드(26)의 가압 부위(26a)가 천정판(23)의 가압면(23b)에 대략 균등하게 분산 배치되어, 당접한 상태로 되어 있다. 여기서는 실린더 로드(26)가 사각형의 천정판(23)의 중앙 위치와, 이 중앙 위치를 둘러싸는 주변 4개소에 배치되어 있다. The pressing surface 23b (upper surface) of this ceiling plate 23 is pressurized by the cylinder rod 26 of the hydraulic cylinder as a shaping | molding means arrange | positioned outside the vacuum chamber 11. The cylinder rod 26 has a tip portion (lower end portion) of the pressing portion 26a of the ceiling plate 23, and the pressing portions 26a of the five cylinder rods 26 of the pressing surface 23b of the ceiling plate 23. It is arrange | positioned substantially equally to (), and is in the state which contacted. Here, the cylinder rod 26 is arrange | positioned in the center position of the rectangular ceiling plate 23, and four surroundings surrounding this center position.

또한, 실린더 로드(26)의 가압 부위(26a)의 면적은 현저하게 매우 작으면 천정판(23)의 변형이 생기기 쉽기 때문에, 천정판(23)의 가압면(23b)의 면적에 따라서 적절하게 설정하는 것이 바람직하다. In addition, if the area of the pressing portion 26a of the cylinder rod 26 is remarkably small, deformation of the ceiling plate 23 tends to occur, so that it is appropriately appropriate in accordance with the area of the pressing surface 23b of the ceiling plate 23. It is desirable to set.

또, 이러한 실린더 로드(26)를 구비한 유압 실린더는 외부로부터 공급하는 유압을 조정함으로써, 각각 독립적으로 실린더 로드(26)가 가압되어 이동하도록 구성되어 있지만, 상세한 도시는 생략되어 있다. Moreover, although the hydraulic cylinder provided with such a cylinder rod 26 is comprised so that the cylinder rod 26 may pressurize and move independently by adjusting the hydraulic pressure supplied from the exterior, detailed illustration is abbreviate | omitted.

또한, 이 성형 장치(10)에서는 각 실린더 로드(26)의 가압 부위(26a)의 가압 방향의 위치를 검출하기 위한 인코더가 배치되어 있다. 상기 인코더는 실린더 로드(26)의 중단의 기준이 되는 위치에 설치된 와이어(26b)와, 이 와이어(26b)의 변위량을 검출하는 도시하지 않은 와이어 스케일 인코더 본체를 구비하고 있다. 이 인코더에서 검출되는 각 가압 부위(26a)의 위치는 천정판(23)의 가압면(23a)의 위치에 대응하는 값이고, 이 검출치에 의해 천정판(23)의 각 부위의 위치(높이)가 검출 가능해지고 있다. Moreover, in this shaping | molding apparatus 10, the encoder for detecting the position of the pressurization direction of the press part 26a of each cylinder rod 26 is arrange | positioned. The encoder is provided with a wire 26b provided at a position serving as a reference for stopping the cylinder rod 26, and a wire scale encoder body (not shown) for detecting the displacement amount of the wire 26b. The position of each press part 26a detected by this encoder is a value corresponding to the position of the press surface 23a of the ceiling plate 23, and the position (height) of each part of the ceiling plate 23 by this detected value. ) Can be detected.

또한, 이 성형 장치(10)에는 도 10에 도시하는 바와 같이, 천정판(23)의 복수 위치의 가압 방향의 경사를 검출하기 위한 경사계(32)가 실린더 로드(26)의 상부에 접속된 기준판(33)에 배치되어 있다. 이 경사계(32)는 각 실린더 로드(26) 사이에 배치되고, 천정판(23)의 가압면(23a)의 복수 개소에서 경사를 검출 가능하게 되어 있다. 또, 기준판(33)은 각 실린더 로드(26)에 분리 가능하게 접속되어 있다. In addition, in this shaping | molding apparatus 10, as shown in FIG. 10, the inclinometer 32 for detecting the inclination of the pressurization direction of the several position of the ceiling plate 23 is connected to the upper part of the cylinder rod 26. It is arranged on the plate 33. This inclinometer 32 is arrange | positioned between each cylinder rod 26, and the inclination can be detected in several places of the pressing surface 23a of the ceiling plate 23. As shown in FIG. In addition, the reference plate 33 is detachably connected to each cylinder rod 26.

그리고, 이 인코더 및 경사계(32)에 의해 측정된 천정판(23)의 가압면(23a)의 복수 개소의 가압 방향의 위치 및 경사는 실린더 로드(26)의 가압 동작을 제어하기 위해서 이용 가능하게 되어 있다. 예를 들면, 이들의 검출치가 도시하지 않은 연산 처리 장치에 입력되고, 그 연산 결과에 근거하여 각 실린더 로드(26)의 유압 실린더에 공급하는 유압이 독립적으로 조정되도록 제어 수단이 구성되어 있다.And the position and inclination of the several places of the pressurization direction of the pressurizing surface 23a of the ceiling plate 23 measured by this encoder and the inclinometer 32 are made available for controlling the pressurization operation of the cylinder rod 26. It is. For example, the control means is configured so that these detected values are input to an arithmetic processing unit (not shown), and the oil pressure supplied to the hydraulic cylinders of the respective cylinder rods 26 is independently adjusted based on the arithmetic result.

다음으로, 이상과 같은 구성의 성형 장치(10)에 의해, 덩어리 형태의 석영 유리(25)를 가열 가압 성형하는 경우에 관해서 설명한다. 우선, 진공 챔버(11) 내에 바닥판(16), 수용판(17), 및 측판(19)을 조합하여 몰드(15)를 형성한다. 그리고, 몰드(15)의 중공부(21) 내에 덩어리 형태의 석영 유리(25)를 배치하고, 그 상부에 천정판(23)을 배치하고, 또한, 천정판(23)의 가압면(23b)에 유압 실린더의 실린더 로드(26)의 가압 부위(26a)를 당접시켜서 세팅한다. 이 실시 형태에서는 덩어리 형태의 석영 유리(25)로서 합성 석영 유리 잉곳을 사용하여, 몰드(15)의 중공부(21)의 중앙 부분에 배치하고 있다. Next, the case where the heat-molding of the lump-shaped quartz glass 25 is performed by the shaping | molding apparatus 10 of the above structure is demonstrated. First, the mold 15 is formed by combining the bottom plate 16, the receiving plate 17, and the side plate 19 in the vacuum chamber 11. And the quartz glass 25 of the lump form is arrange | positioned in the hollow part 21 of the mold 15, the ceiling plate 23 is arrange | positioned at the upper part, Furthermore, the pressing surface 23b of the ceiling plate 23 is carried out. The pressure portion 26a of the cylinder rod 26 of the hydraulic cylinder is abutted and set. In this embodiment, the synthetic quartz glass ingot is used as the lump-shaped quartz glass 25, and is arrange | positioned at the center part of the hollow part 21 of the mold 15. As shown in FIG.

그리고, 진공 챔버(11) 내를 불활성 가스로 치환하여, 카본 히터(13)에 의해 중공부(21) 내의 덩어리 형태의 석영 유리(25)를 가열하여, 결정화 온도 이상 연화점 이하, 구체적으로는 1570℃ 내지 1670℃로 승온 하여 성형한다(성형 공정). Then, the inside of the vacuum chamber 11 is replaced with an inert gas, and the lump-shaped quartz glass 25 in the hollow portion 21 is heated by the carbon heater 13 to obtain a crystallization temperature or more and a softening point or less, specifically 1570. The temperature is raised to 1,670 ° C. and molded (molding step).

성형 시에는 각 유압 실린더의 유압을 독립적으로 조정함으로써, 실린더 로드(26)를 하방으로 이동시켜, 각 실린더 로드(26)의 가압 부위(26a)에서 천정판(23)의 가압면(23b)을 가압한다. 이로써, 천정판(23)이 바닥부측의 가압 방향으로 이동하고, 천정판(23)의 가압면(23a)에 의해 덩어리 형태의 석영 유리(25)가 가압된다. At the time of molding, the cylinder rod 26 is moved downward by independently adjusting the oil pressure of each hydraulic cylinder, so that the pressing surface 23b of the ceiling plate 23 is moved from the pressing portion 26a of each cylinder rod 26. Pressurize. Thereby, the ceiling plate 23 moves to the pressurization direction of the bottom part side, and the quartz surface 25 of the lump form is pressed by the pressing surface 23a of the ceiling plate 23.

성형 초기 단계에서는, 천정판(23)의 가압면(23a)의 일부(여기서는 중앙부)가 덩어리 형태의 석영 유리(25)에 접촉한 상태가 되기 때문에, 그 부분에 대응한 실린더 로드(26)에 다른 실린더 로드(26)보다 높은 압력을 부하한다. 특히, 석영 유리(25)의 점도가 높은 경우에는 중앙부의 실린더 로드(26)와 주변 위치의 실린더 로드(26)의 압력차가 커진다. 이 실시 형태에서는, 천정판(23)의 가압면(23a)이 덩어리 형태의 석영 유리(25)와 중앙 부분에서 접촉하고, 주변 부분에서는 접촉하지 않기 때문에, 중앙 위치에 대응하는 실린더 로드(26)에 다른 주변 위치의 실린더 로드(26)보다 높은 압력을 부하하고 있다. In the initial stage of molding, a part of the pressing surface 23a of the ceiling plate 23 (in this case, the center part) comes into contact with the quartz glass 25 in the form of agglomerate, so that the cylinder rod 26 corresponding to that part is provided. It loads higher pressure than other cylinder rods 26. In particular, when the viscosity of the quartz glass 25 is high, the pressure difference between the cylinder rod 26 in the center portion and the cylinder rod 26 in the peripheral position becomes large. In this embodiment, since the pressing surface 23a of the ceiling plate 23 is in contact with the quartz glass 25 in the form of agglomerate at the center portion and not in the peripheral portion, the cylinder rod 26 corresponding to the center position is provided. The pressure is higher than that of the cylinder rod 26 in other peripheral positions.

그 후, 성형이 진행한 단계에서, 각 실린더 로드(26)의 압력을 증가시킴과 동시에, 주변 위치의 실린더 로드(26)에 중앙 위치의 실린더 로드(26)와 동등한 압력을 부하하여, 성형의 최종 단계에서 모든 압력이 가장 높아지도록 하고 있다. Then, in the stage where molding progressed, while increasing the pressure of each cylinder rod 26, the cylinder rod 26 of a peripheral position and the pressure equivalent to the cylinder rod 26 of a center position were loaded, At the final stage all pressures are at their highest.

여기에서는, 성형 초기 단계에서는 천정판(23)의 압력을 작게 하고, 최종 단계에서 최대 가압력이 되도록 하고 있다. 예를 들면, 초기 단계에서는 천정판(23)의 가압면(23a)의 단위 면적당 환산한 압력을 0.3 내지 1.5kg/㎠로 하고, 성형 최종 단계에서는 1.0 내지 5.0kg/㎠으로 한다. Here, the pressure of the ceiling plate 23 is made small in the initial stage of molding, and the maximum pressing force is achieved in the final stage. For example, in the initial stage, the converted pressure per unit area of the pressing surface 23a of the ceiling plate 23 is 0.3 to 1.5 kg / cm 2, and the final stage of the molding is 1.0 to 5.0 kg / cm 2.

이 성형 시에는, 천정판(23)의 가압면(23a)의 가압 방향의 위치와 경사에 상당하는 각 실린더 로드(26)의 가압 부위(26a)의 위치와 천정판(23)의 경사가 검출되고, 이들의 검출치에 근거하여 각 실린더 로드(26)의 가압 부위(26a)의 위치가 제어되고 있다. 그 때문에, 천정판(23)의 가압면(23a)이 가압 방향에 대하여 수직이 되도록 제어되고 있다. At the time of this shaping | molding, the position of the press part 26a of each cylinder rod 26 corresponded to the position of the press direction 23a of the press surface 23a of the ceiling plate 23, and the inclination of the ceiling plate 23 are detected. The position of the pressurized portion 26a of each cylinder rod 26 is controlled based on these detected values. Therefore, the pressing surface 23a of the ceiling plate 23 is controlled to be perpendicular to the pressing direction.

이 제어에 있어서는, 각 가압 부위(26a)의 위치가 동일하고 경사가 검출되지 않은 경우에는 각 실린더 로드(26)를 구동하는 유압 실린더에의 공급 압력을 유지하거나 또는 균등하게 증가시켜, 소정의 천정판(23)의 하강 속도로 성형을 계속한다. 이 천정판(23)의 하강 속도로서는 예를 들면 5 내지 20cm/min로 할 수 있다.In this control, when the position of each pressurization part 26a is the same and inclination is not detected, the supply pressure to the hydraulic cylinder which drives each cylinder rod 26 is maintained or evenly increased, and predetermined | prescribed ceiling Molding is continued at the lowering speed of the plate 23. As a descending speed of this ceiling plate 23, it can be 5-20 cm / min, for example.

천정판(23) 전체가 경사지거나, 일부가 변형됨으로써 일부가 경사지고, 가압 부위(26a) 사이의 가압 방향의 위치 어긋남과 경사가 검출된 경우에는 이 위치 어긋남 및 경사를 수정하여 모든 실린더 로드(26)의 가압 부위(26a)의 위치가 일치하도록, 각 유압 실린더에 대한 공급 압력을 조정한다. When the entire ceiling plate 23 is inclined or a part is deformed, a part is inclined, and when a position shift and an inclination in the pressing direction between the pressing portions 26a are detected, the position shift and the inclination are corrected to correct all the cylinder rods ( The supply pressure to each hydraulic cylinder is adjusted so that the position of the pressurization part 26a of 26) may correspond.

또한, 모든 가압 부위(26a) 사이의 어긋남이 검출되지 않고 경사가 검출된 경우에는 각 실린더 로드(26)의 유압 실린더로의 공급 압력을 감소시키는 등에 의해 천정판(23)의 변형을 수정한다.When the inclination is detected without any deviation between all the pressurizing portions 26a, the deformation of the ceiling plate 23 is corrected by reducing the supply pressure of each cylinder rod 26 to the hydraulic cylinder.

그리고, 이러한 제어를 하면서, 성형 최종 단계의 압력을 실린더 로드(26)에 부하하고, 덩어리 형태의 석영 유리(25)가 소정 형상의 판 형상체로 성형된 단계에서, 천정판(23)에 의한 가압을 종료한다. 그 후, 냉각 공정에서 냉각하여 진공 챔버(11)의 몰드(15)로부터 성형품의 판 형상체를 꺼냄으로써 성형이 완료된다. Then, while performing such control, the pressure of the final molding step is loaded on the cylinder rod 26, and in the step in which the lump-shaped quartz glass 25 is molded into a plate-shaped body of a predetermined shape, pressurization by the ceiling plate 23 is performed. To exit. Thereafter, the molding is completed by cooling in the cooling step to take out the plate-shaped body of the molded product from the mold 15 of the vacuum chamber 11.

이상과 같은 석영 유리(25)의 성형 장치(10)에 의하면, 천정판(23)을 가압하는 실린더 로드(26)가 복수 설치되고, 그 가압 부위(26a)가 각각 독립적으로 천정판(23)을 가압할 수 있기 때문에, 천정판(23)의 상이한 위치를 각각 별개의 실린더 로드(26)로, 별개의 압력으로 가압할 수 있다. 그 때문에, 천정판(23)을 가압하는 압력을 각 부위마다 조정할 수 있고, 성형 시에 천정판(23)의 변형을 방지하여, 넓은 면적을 균일하게 가압하는 것이 가능해진다. 그 때문에, 넓은 면적의 면을 갖는 소정의 판 형상의 석영 유리(25)를 균질하게, 예를 들면, 판 형상의 석영 유리(25)의 두께 편차를 가능한 한 작게 억제하여 성형하는 것이 용이해진다. According to the shaping | molding apparatus 10 of the quartz glass 25 mentioned above, the cylinder rod 26 which presses the ceiling plate 23 is provided in multiple numbers, and the press part 26a is each independently the ceiling plate 23. Since it is possible to pressurize, it is possible to press different positions of the ceiling plate 23 with separate cylinder rods 26 at different pressures. Therefore, the pressure which presses the ceiling plate 23 can be adjusted for each site | part, it becomes possible to prevent deformation of the ceiling plate 23 at the time of shaping | molding, and to pressurize a large area uniformly. Therefore, it becomes easy to shape | mold the predetermined plate shape quartz glass 25 which has the surface of a large area homogeneously, for example, suppressing the thickness variation of the plate shape quartz glass 25 as small as possible.

더구나, 성형 시에 천정판(23)에 부하되는 힘을 복수의 실린더 로드(26)의 가압 부위(26a)에 분산함과 동시에, 부분마다 압력을 조정하기 때문에, 천정판(23)이 변형되기 어렵고, 천정판(23)의 두께를 충분하게 얇게 할 수 있다. 그 때문에, 성형 장치 전체의 장치 높이를 낮게 하는 것이 가능해져, 성형 장치(10)의 소형화를 도모하기 쉽다.In addition, since the force applied to the ceiling plate 23 at the time of molding is distributed to the pressing portions 26a of the plurality of cylinder rods 26 and the pressure is adjusted for each part, the ceiling plate 23 is deformed. It is difficult and the thickness of the ceiling plate 23 can be made thin enough. Therefore, it becomes possible to make the height of the apparatus of the whole shaping | molding apparatus low, and it is easy to miniaturize the shaping | molding apparatus 10. FIG.

또한, 복수의 실린더 로드(26)의 가압 부위(26a)의 위치를 검출하거나, 천정판(23)의 경사를 검출하고, 그 검출치에 근거하여 각 실린더 로드(26)의 가압 부위(26a)의 위치를 제어하도록 하였기 때문에, 천정판(23)의 가압면(23a)에 경사나 변형이 생긴 경우에, 그 양에 따라서 정확하게 실린더 로드(26)의 가압 부위(26a)의 위치를 제어할 수 있다.Moreover, the position of the press part 26a of the some cylinder rod 26 is detected, or the inclination of the ceiling plate 23 is detected, and the press part 26a of each cylinder rod 26 is detected based on the detected value. Since the inclination or deformation occurs in the pressing surface 23a of the ceiling plate 23, the position of the pressing portion 26a of the cylinder rod 26 can be precisely controlled according to the amount. have.

또한, 천정판(23)으로 석영 유리(25)를 가압하는 압력을 제어하여 조정하고 있기 때문에, 천정판(23)으로부터 덩어리 형태의 석영 유리(25)에 지나친 압력이 부하되기 어렵고, 천정판(23)의 변형을 방지하여, 균형 맞게 천정판(23)을 가압하기 쉽다. Moreover, since the pressure which pressurizes the quartz glass 25 is controlled and adjusted by the ceiling plate 23, the excessive pressure from the ceiling plate 23 to the lump-shaped quartz glass 25 is hard to be loaded, It is easy to pressurize the ceiling plate 23 in a balanced manner by preventing deformation of 23).

또, 상기한 실시 형태 3에서는 판 형상의 석영 유리(25)를 성형하는 예에 관해서 설명하였지만, 판 형상체 이외의 넓은 면적의 면을 갖는 성형체라도, 본 발명은 적절하게 적용 가능하다. Moreover, although the example which shape | molded the plate-shaped quartz glass 25 was demonstrated in Embodiment 3 mentioned above, even if it is a molded object which has the surface of a large area other than a plate-shaped object, this invention is applicable suitably.

또한, 상기에서는 가압 시에 천정판(23)의 가압 방향의 위치와 경사의 양쪽을 검출하여, 각 실린더 로드(26)의 압력을 제어하도록 제어 장치를 구성하였지만, 위치만을 검출하여 제어하여도 좋고, 경사만을 검출하여 제어하는 것도 가능하다.In addition, in the above, although the control apparatus was comprised so that the pressure of each cylinder rod 26 may be detected by detecting both the position and the inclination of the pressing direction of the ceiling plate 23 at the time of pressurization, only a position may be detected and controlled. It is also possible to detect and control only the inclination.

또한, 상기에서는 천정판(23)의 위치의 제어를 유압 실린더에 공급하는 유압의 조정에 의해 행하였지만, 성형 수단으로서 기계적으로 위치를 조정할 수 있는 인코더를 사용한 장치에 의해, 정밀도 좋게 위치를 제어하도록 하여도 좋다.
In addition, although the control of the position of the ceiling plate 23 was adjusted by the oil pressure which supplies a hydraulic cylinder in the above, it is made to control a position with high precision by the apparatus using the encoder which can adjust a position mechanically as a shaping | molding means. You may also do it.

[실시 형태 4] Embodiment 4

다음으로, 도 11에 도시하는 실시 형태 4의 성형 장치(10)에 관해서 설명한다.Next, the shaping | molding apparatus 10 of Embodiment 4 shown in FIG. 11 is demonstrated.

이 실시 형태 4의 성형 장치(10)에서는 실시 형태 3의 천정판(23)과 크기가 상이한 교환용 천정판(23')과, 이 교환용 천정판(23')에 대응하는 교환용 몰드(15')를 천정판(23) 및 몰드(15) 대신에 임의로 선택하여 장착 가능하게 구성하고, 기준판(33)을 분리한 것 외에는 실시 형태 3의 성형 장치(10)와 동일하다. 여기서는 크기가 상이한 교환용 천정판(23')과, 그것에 대응하는 크기의 교환용 몰드(15')를 복수 갖고 있어도 좋고, 또한, 복수의 교환용 천정판(23') 및 교환용 몰드(15')가 동일한 크기이거나, 서로 다른 크기라도 좋다. In the shaping | molding apparatus 10 of this Embodiment 4, the replacement ceiling plate 23 'different from the ceiling plate 23 of Embodiment 3, and the replacement mold corresponding to this replacement ceiling plate 23' ( 15 ') is configured to be arbitrarily selected and mounted in place of the ceiling plate 23 and the mold 15, and is the same as the forming apparatus 10 of the third embodiment except that the reference plate 33 is separated. In this case, the replacement ceiling plate 23 'different in size and the replacement mold 15' corresponding to the size may be provided, and the plurality of replacement ceiling plate 23 'and the replacement mold 15 may be provided. ') May be the same size or different sizes.

상기 교환용 천정판(23') 및 교환용 몰드(15')는 몰드(15) 및 천정판(23)을 진공 챔버(11)로부터 분리하여 장착되어 있고, 교환용 천정판(23')의 가압면(23b')에는 가압면(23b')의 크기에 대응한 수의 1개의 실린더 로드(26)의 가압 부위(26a)가 당접한 상태로 배치되어 있다. 또, 도 11에 있어서, 16'는 교환용 바닥판이고, 17'는 교환용 수용판이고, 18'는 교환용 바닥부이고, 19'는 교환용 측판이고, 20'는 교환용 측벽부이고, 23a'는 교환용 천정판(23')의 가압면을 나타낸다.
이 성형 장치(10)에서는 교환용 몰드(15')의 중공부(21') 내에 배치된 덩어리 형태의 석영 유리(25)를 가열하여, 교환용 천정판(23')에 의해 가압하면, 실시 형태 3에 의해 얻어지는 판 형상체보다 작은 소정 형상의 판 형상체를 성형할 수 있다. The replacement ceiling plate 23 'and the replacement mold 15' are mounted to separate the mold 15 and the ceiling plate 23 from the vacuum chamber 11, and the replacement ceiling plate 23 ' On the pressurizing surface 23b ', the press part 26a of the one cylinder rod 26 of the number corresponding to the magnitude | size of the pressurizing surface 23b' is arrange | positioned in contact with it. In Fig. 11, 16 'is an exchange bottom plate, 17' is an exchange receiving plate, 18 'is an exchange bottom part, 19' is an exchange side plate, and 20 'is an exchange side wall part. , 23a 'represents the pressing surface of the replacement ceiling plate 23'.
In this shaping | molding apparatus 10, when the quartz glass 25 of the lump form arrange | positioned in the hollow part 21 'of the replacement mold 15' is heated, and it pressurizes with the replacement ceiling plate 23 ', it implements The plate-shaped body of a predetermined shape smaller than the plate-shaped body obtained by the form 3 can be shape | molded.

이러한 성형 장치(10)에 의하면, 실시 형태 3의 효과에 더하여, 1개의 성형 장치(10)로 상이한 크기의 소정 형상으로 석영 유리(25)를 성형하는 것이 가능해지고, 더구나, 어떠한 크기라도 교환용 천정판(23')의 변형을 방지하여 균질한 면을 성형하는 것이 가능하다. According to this molding apparatus 10, in addition to the effect of Embodiment 3, it becomes possible to shape | mold the quartz glass 25 by the one shaping | molding apparatus 10 in the predetermined shape of a different magnitude | size, Furthermore, for any size It is possible to shape the homogeneous surface by preventing deformation of the ceiling plate 23 '.

[실시 형태 5] [Embodiment 5]

도 12 및 도 13은 이 실시 형태의 성형 장치를 도시한다. 12 and 13 show the molding apparatus of this embodiment.

이 성형 장치(10)는 실시 형태 1의 성형 장치(10)와 동일한 장치이고, 실시 형태 1에 있어서의 몰드(15)와 동일한 몰드(15)를 구비하고 있다. This molding apparatus 10 is the same apparatus as the molding apparatus 10 of Embodiment 1, and is equipped with the same mold 15 as the mold 15 in Embodiment 1. As shown in FIG.

그리고, 몰드(15)의 중공부(21)의 내부에는 가압부로서의 천정판(23)이 상하 동작 가능하게 배치되어 있는 동시에, 이 천정판(23)과 바닥부(18) 사이에 경계부로서의 중간판(34)이 상하 동작 가능하게 배치되고, 중간판(34)의 상하에 복수의 분할 중공부(21a, 21b)가 형성되어 있다. And inside the hollow part 21 of the mold 15, the ceiling plate 23 as a press part is arrange | positioned so that up-and-down operation is possible, and the intermediate part as a boundary part between this ceiling plate 23 and the bottom part 18 is carried out. The plate 34 is arrange | positioned so that up-and-down operation is possible, and the some division hollow part 21a, 21b is formed above and below the intermediate plate 34. As shown in FIG.

천정판(23)은 가압면(23b; 상면)을 진공 챔버(11)의 외부에 배치된 성형 수단으로서의 유압 실린더의 실린더 로드(26)로 가압함으로써 하강하도록 구성되어 있다. 또, 실린더 로드(26)를 구비한 유압 실린더는 외부로부터 공급하는 유압을 조정함으로써 가압되어 이동하도록 구성되어 있지만, 상세한 도시는 생략되어 있다. The ceiling plate 23 is configured to descend by pressing the pressing surface 23b (upper surface) with the cylinder rod 26 of the hydraulic cylinder as the forming means disposed outside the vacuum chamber 11. Moreover, although the hydraulic cylinder provided with the cylinder rod 26 is comprised so that it may pressurize and move by adjusting the hydraulic pressure supplied from the exterior, detailed illustration is abbreviate | omitted.

중간판(34)은 평면에서 보아 수용판(17) 및 천정판(23)과 동일한 형상을 갖고 있고, 측면이 중공부(21)의 내벽면에 당접한 상태로 섭동함으로써, 수용판(17) 및 천정판(23)과 평행 상태를 유지한 채로, 상하 동작 가능하게 구성되어 있다. 또한, 측벽부(20)의 내벽면에 가압 방향으로 연장되는 홈을 설치하고, 천정판(23) 및 중간판(34)에 홈에 대응한 볼록부를 형성함으로써, 천정판(23) 및 중간판(34)을 수용판(17)과 평행하게 유지한 채 상하 동작할 수 있다. The intermediate plate 34 has the same shape as the housing plate 17 and the ceiling plate 23 in plan view, and the perturbation plate 17 is perturbed in a state where the side faces abut the inner wall surface of the hollow portion 21. And it is comprised so that up-down operation is possible, maintaining parallel state with the ceiling plate 23. As shown in FIG. In addition, a groove extending in the pressing direction is provided on the inner wall surface of the side wall portion 20, and convex portions corresponding to the groove are formed in the ceiling plate 23 and the intermediate plate 34, thereby providing the ceiling plate 23 and the intermediate plate. It is possible to operate up and down while keeping the 34 in parallel with the receiving plate 17.

이들의 바닥판(16), 수용판(17), 측판(19), 지지 링(24), 천정판(23) 및 중간판은 어떠한 석영 유리(25)의 성형 시의 온도 및 압력에 대해서도 내열성 및 강도를 갖고, 또한, 성형 시에 석영 유리(25)와 접촉하더라도 불순물을 혼입하기 어려운 재료로 형성되어 있고, 여기서는 모두, 석영 유리의 팽창 계수보다 큰 팽창 계수를 갖는 흑연에 의해 형성되어 있다. These bottom plates 16, receiving plates 17, side plates 19, support rings 24, ceiling plates 23, and intermediate plates are heat resistant to the temperature and pressure at the time of forming any quartz glass 25. And a material having strength and hardly admixing impurities even when contacted with the quartz glass 25 at the time of molding, and all of them are formed of graphite having an expansion coefficient larger than that of the quartz glass.

성형 시에는 이러한 몰드(15)의 중공부(21)에, 최상부의 천정판(23)이 몰드의 측판(19)의 상단을 넘지 않는 높이로, 덩어리 형태의 석영 유리(25a, 25b)와 중간판(34)이 교대로 쌓여 수용된다. 그리고, 최상부의 천정판(23)을 실린더 로드(26)로 가압하면, 분할 중공부(21a) 내의 석영 유리(25a)가 가압되고, 이 석영 유리(25a)를 통해 중간판(34)이 가압되고, 또한, 중간판(34)에 의해 분할 중공부(21b) 내의 석영 유리(25b)가 가압되고 있다. At the time of molding, in the hollow portion 21 of the mold 15, the top ceiling plate 23 is not higher than the upper end of the side plate 19 of the mold, and is intermediate with the lump-like quartz glass 25a, 25b. The plates 34 are alternately stacked and received. When the uppermost ceiling plate 23 is pressed by the cylinder rod 26, the quartz glass 25a in the divided hollow portion 21a is pressed, and the intermediate plate 34 is pressed through the quartz glass 25a. Further, the quartz glass 25b in the divided hollow portion 21b is pressed by the intermediate plate 34.

또한, 이 몰드(15)에서는 측판(19)과 바닥판(16) 사이의 감합면(19g, 16b), 및 측판(19)과 지지 링(24) 사이의 감합면(19f, 24a)이 성형 시에 석영 유리(25a, 25b)가 천정판(23) 및 중간판(34)에 의해 가압되어 변형됨으로써 생기는 측판(19)의 외측 방향의 힘에 대하여, 마찰력에 의해 감합 상태를 유지할 수 있는 테이퍼 형상으로 되어 있다.In this mold 15, the mating surfaces 19g and 16b between the side plate 19 and the bottom plate 16 and the mating surfaces 19f and 24a between the side plate 19 and the support ring 24 are molded. The taper which can maintain a fitting state by frictional force with respect to the force of the outward direction of the side plate 19 which arises when the quartz glass 25a, 25b is pressurized by the ceiling plate 23 and the intermediate plate 34 at the time, and deform | transforms. It is shaped.

또한, 이 감합면(19f, 24a) 및 감합면(19g, 16b)의 테이퍼 형상은 성형 후의 냉각 시에, 몰드(15)와 석영 유리(25)의 팽창 계수의 상위에 의한 수축량의 차로부터 각 측판(19)에 지지 링(24) 및 오목부(16a)에 대하여 외측 방향이 되는 힘이 작용한 경우에는 각 감합면(19f, 24a) 사이, 및 감합면(19g, 16b) 사이가 섭동하여, 감합 상태가 해제되는 형상으로 되어 있다. In addition, the tapered shapes of the fitting surfaces 19f and 24a and the fitting surfaces 19g and 16b each correspond to a difference in shrinkage due to a difference in the expansion coefficient between the mold 15 and the quartz glass 25 at the time of cooling after molding. When the force which becomes outward with respect to the support ring 24 and the recessed part 16a acts on the side plate 19, between the mating surfaces 19f and 24a, and between the mating surfaces 19g and 16b, , The fitting state is released.

이러한 테이퍼 형상은 각 감합면의 성상 등에 의해 적절하게 경사 각도를 선택하는 것이 가능하다. Such a taper shape can select the inclination-angle suitably according to the property of each fitting surface, etc.

다음으로, 이상과 같은 구성의 성형 장치(10)를 사용하여, 복수의 덩어리 형태의 석영 유리(25a, 25b)를 가열 가압 성형하는 방법에 관해서 설명한다. 우선, 도 12에 도시하는 바와 같이, 진공 챔버(11) 내에 바닥판(16), 수용판(17), 측판(19) 및 지지 링(24)을 조합하여 몰드(15)를 형성한다. 그리고, 몰드(15)의 중공부(21) 내에 덩어리 형태의 석영 유리(25a, 25b)와 중간판(34)을 교대로 배치하고, 그 상부에 천정판(23)을 배치하고, 또한, 천정판(23)의 가압면(23b)에 유압 실린더의 실린더 로드(26)의 가압 부위(26a)를 당접시켜 세팅한다. 이 실시 형태에서는 덩어리 형태의 석영 유리(25a, 25b)로서 합성 석영 유리 잉곳을 사용하고 있다. Next, the method of heat-press-molding the quartz glass 25a, 25b of several lump form using the shaping | molding apparatus 10 of the above structures is demonstrated. First, as shown in FIG. 12, the mold 15 is formed by combining the bottom plate 16, the receiving plate 17, the side plate 19, and the support ring 24 in the vacuum chamber 11. And in the hollow part 21 of the mold 15, the lump-shaped quartz glass 25a, 25b and the intermediate | middle plate 34 are alternately arrange | positioned, the ceiling plate 23 is arrange | positioned at the upper part, and also the ceiling The pressing part 26a of the cylinder rod 26 of the hydraulic cylinder is abutted and set on the pressing surface 23b of the plate 23. In this embodiment, a synthetic quartz glass ingot is used as the lump shaped quartz glass 25a, 25b.

그리고, 진공 챔버(11) 내를 불활성 가스로 치환하여, 카본 히터(13)에 의해 중공부(21) 내의 덩어리 형태의 석영 유리(25)를 가열하여 성형한다(성형 공정). Subsequently, the inside of the vacuum chamber 11 is replaced with an inert gas, and the lump-shaped quartz glass 25 in the hollow portion 21 is heated and molded by the carbon heater 13 (molding step).

성형 시에는 각 유압 실린더의 실린더 로드(26)를 유압으로 하방으로 이동시켜, 실린더 로드(26)의 가압 부위(26a)에서 천정판(23)의 가압면(23b)을 가압한다. 이로써, 천정판(23)이 바닥부측의 가압 방향으로 이동하고, 천정판(23)의 가압면(23a)에 의해 분할 중공부(21a) 내의 석영 유리(25a)가 가압됨과 동시에, 중간판(34)을 통해, 분할 중공부(21b) 내의 석영 유리(25b)가 가압되어, 천정판(23)의 가압력에 의해 복수의 석영 유리(25a, 25b)가 변형된다. At the time of shaping | molding, the cylinder rod 26 of each hydraulic cylinder is moved hydraulically downward, and pressurizes the press surface 23b of the ceiling plate 23 by the press part 26a of the cylinder rod 26. FIG. Thereby, the ceiling plate 23 moves to the pressurization direction of the bottom part side, the quartz glass 25a in the division hollow part 21a is pressed by the pressing surface 23a of the ceiling plate 23, and the intermediate plate ( Through 34, the quartz glass 25b in the divided hollow portion 21b is pressed, and the plurality of quartz glasses 25a and 25b are deformed by the pressing force of the ceiling plate 23.

천정판(23)에 의해 석영 유리(25a, 25b)를 가압하는 동안, 복수의 측판(19)에는 석영 유리(25a, 25b)를 통해 천정판(23)의 가압력이 외측 방향의 힘으로서 주어진다. 성형의 최종 단계에서는 도 14에 도시하는 바와 같이, 미리 설정된 소정량만큼 실린더 로드(26) 및 천정판(23)이 이동함과 동시에 중간판(34)이 이동함으로써, 분할 중공부(21a, 21b)의 체적이 석영 유리(25a, 25b)의 체적이 되어, 내부에 공극이 없어진다. 이 때, 복수의 측판(19)에는 석영 유리(25a, 25b)의 접촉하는 면적에 따라서, 천정판(23)으로부터의 압력이 부하된다. While pressing the quartz glass 25a, 25b by the ceiling plate 23, the pressing force of the ceiling plate 23 is given to the plurality of side plates 19 via the quartz glass 25a, 25b as an outward force. In the final stage of molding, as shown in FIG. 14, the cylinder rod 26 and the ceiling plate 23 move by the predetermined amount, and the intermediate plate 34 moves, so that the divided hollow portions 21a and 21b move. ) Volume becomes the volume of the quartz glass 25a, 25b, and a space | gap disappears inside. At this time, the pressure from the ceiling plate 23 is loaded to the plurality of side plates 19 in accordance with the areas in contact with the quartz glass 25a and 25b.

여기서는, 성형 초기 단계에서 천정판(23)의 압력을 작게 하고, 최종 단계에서 최대 가압력이 되도록 하고 있고, 성형 시의 측판(19)에 대한 가압력이 측판(19)과 수용판(16)의 감합 상태나 측판(19)과 지지 링(24)의 감합 상태를 유지할 수 있는 소정치 이하가 되도록 천정판(23)의 최대 가압력을 조정하고 있다. Here, the pressure of the ceiling plate 23 is made small at the initial stage of molding, and the maximum pressing force is made at the final stage, and the pressing force against the side plate 19 at the time of molding fits the side plate 19 and the receiving plate 16. The maximum pressing force of the ceiling plate 23 is adjusted to be below a predetermined value capable of maintaining the state or the fitting state between the side plate 19 and the support ring 24.

이 천정판(23)의 최대 가압력의 조정은 상이한 수의 석영 유리를 성형하거나, 상이한 두께나 형상의 석영 유리를 성형할 때에 있어서도, 동일하게 행할 필요가 있고, 어떠한 성형 공정이라도, 측판(19)에 대한 가압력이 소정치 이하로 유지되도록 조정할 필요가 있다. 이 실시 형태에서는 구체적으로는 복수의 석영 유리(25a, 25b)와 각 측판(19)의 접촉 면적의 증감에 대응하여, 천정판(23)의 최대 가압력을 반비례하도록 조정하고 있다. The adjustment of the maximum pressing force of the ceiling plate 23 needs to be performed in the same manner when molding different numbers of quartz glass or molding quartz glass having a different thickness or shape, and the side plate 19 may be used in any molding step. It is necessary to adjust so that the pressing force with respect to is maintained below a predetermined value. In this embodiment, specifically, the maximum pressing force of the ceiling plate 23 is adjusted in inverse proportion to the increase and decrease of the contact area between the plurality of quartz glasses 25a and 25b and the respective side plates 19.

예를 들면, 하나의 석영 유리(25a)를 초기 단계에서는 천정판(23)의 가압면(23a)의 단위 면적당 환산한 압력을 0.1 내지 0.2kg/㎠ 정도로 하고, 성형의 최종 단계에서는 0.6 내지 1.0kg/㎠로서 성형하고 있는 경우, 동일한 크기의 2개의 석영 유리(25a, 25b)를 성형하기 위해서는 최종 단계에서 0.3 내지 0.5kg/㎠로 한다. 즉, 석영 유리(25a, 25b)로부터 몰드(15)의 측판(19)에 하중이 주어지는 접촉 면적이 2배이기 때문에, 천정판(23)으로부터 가하는 단위 면적당의 압력을 반분함으로써, 측판(19) 전체에 부하되는 압력을 동일하게 하고 있다.For example, one quartz glass 25a is converted to a pressure per unit area of the pressing surface 23a of the ceiling plate 23 at an initial stage of about 0.1 to 0.2 kg / cm 2, and 0.6 to 1.0 at the final stage of molding. When molding as kg / cm 2, in order to mold two quartz glasses 25a and 25b of the same size, the final step is 0.3 to 0.5 kg / cm 2. That is, since the contact area in which the load is applied to the side plate 19 of the mold 15 from the quartz glass 25a, 25b is twice, the side plate 19 is divided by half the pressure per unit area applied from the ceiling plate 23. The pressure applied to the whole is made the same.

이러한 조정에 의해, 측판(19) 전체가 석영 유리(25a, 25b)로부터 받는 압력을 소정치 이하로 하여, 측판(19)과 지지 링(24) 및 바닥판(16)의 오목부(16a)의 감합 부분에 부하되는 힘을 소정의 힘 이하로 할 수 있다. 그 때문에, 감합 상태를 유지하여 측판(19)의 상승을 방지하여, 중공부(21)의 형상을 유지하는 것이 가능해져, 복수개를 성형하는 경우라도, 성형 불량을 방지하는 것이 가능해지는 것이다.By this adjustment, the pressure that the whole side plate 19 receives from the quartz glass 25a, 25b is below predetermined value, and the recessed part 16a of the side plate 19, the support ring 24, and the bottom plate 16 is carried out. The force to be loaded on the fitting portion can be equal to or less than the predetermined force. Therefore, it is possible to maintain the fitting state and to prevent the rise of the side plate 19, to maintain the shape of the hollow portion 21, and to prevent molding defects even when a plurality of molds are molded.

다음으로, 이렇게 하여 소정 형상으로 성형된 석영 유리(25a, 25b)를 냉각한다(냉각 공정). 이 성형 직후의 석영 유리(25a, 25b)는 몰드(15)의 중공부(21)의 내벽에 밀착한 상태로 배치되어 있고, 이 상태로부터 온도가 저하하면, 온도 변화에 따른 석영 유리(25) 및 몰드(15)가 열 수축을 일으킨다. 이 때의 수축량은 각각의 팽창 계수에 따른 것으로 되기 때문에, 몰드(15)의 수축량이 석영 유리(25)보다 커진다. Next, the quartz glass 25a, 25b thus formed into a predetermined shape is cooled (cooling step). The quartz glass 25a, 25b immediately after this shaping | molding is arrange | positioned in the state in close contact with the inner wall of the hollow part 21 of the mold 15, and when temperature falls from this state, the quartz glass 25 according to a temperature change And the mold 15 causes heat shrinkage. Since the amount of shrinkage at this time depends on each expansion coefficient, the amount of shrinkage of the mold 15 becomes larger than that of the quartz glass 25.

그 때문에, 프레임 형상의 지지 링(24)이 수축하면, 그 내주의 감합면(24a)에 당접하는 측판(19)의 상단부(19d)의 감합면(19f)을 내측으로 압박한다. 그러나, 석영 유리(25)의 수축이 적기 때문에, 측판(19)의 상단부(19d)는 내측으로 이동할 수 없고, 그 결과, 지지 링(24)에 측판(19)으로부터 외측 방향의 힘이 부하된다. 이에 의해, 측판(19)의 감합면(19f)과 지지 링(24)의 감합면(24a)의 감합 상태가 해제되어, 지지 링(24)이 측판(19)으로부터 상측의 빠짐 방향으로 이동한다. Therefore, when the frame-shaped support ring 24 contracts, the fitting surface 19f of the upper end portion 19d of the side plate 19 in contact with the fitting surface 24a of the inner circumference thereof is pressed inward. However, since the shrinkage of the quartz glass 25 is small, the upper end portion 19d of the side plate 19 cannot move inward, and as a result, the support ring 24 is loaded with an outward force from the side plate 19. . Thereby, the mating state of the fitting surface 19f of the side plate 19 and the fitting surface 24a of the support ring 24 is canceled | released, and the support ring 24 moves from the side plate 19 to the upper direction of pull out. .

이상과 같이 하여 석영 유리(25a, 25b)를 성형하면, 중공부(21)의 내부에 이동 가능하게 중간판(34)을 배치하여 복수의 분할 중공부(21a, 21b)로 구획하고, 그 분할 중공부(21a, 21b)의 각각에 석영 유리(25a, 25b)를 수용하여 가압함으로써 복수개를 동시에 성형하기 때문에, 복수의 석영 유리(25a, 25b)의 승온 및 냉각의 작업을 한꺼번에 행할 수 있는 동시에, 천정판(23)에 의해 한꺼번에 가압할 수 있고, 생산성을 향상시킬 수 있다. When the quartz glass 25a, 25b is molded as mentioned above, the intermediate plate 34 is arrange | positioned so that the movement inside the hollow part 21 is possible, and it divides into several division hollow part 21a, 21b, and the division | segmentation is carried out. Since the plurality of quartz glass 25a, 25b is formed by simultaneously receiving and pressing the quartz glass 25a, 25b in each of the hollow portions 21a, 21b, the temperature raising and cooling of the plurality of quartz glass 25a, 25b can be performed simultaneously. By the ceiling plate 23, it can pressurize at the same time and productivity can be improved.

또한, 몰드(15)가 서로 당접한 상태로 조합되어 중공부(21)를 형성하는 복수의 측판(19)과, 이 복수의 측판(19)의 외측에 감합하는 바닥판(16)의 오목부(16a) 또는 지지 링(24)을 갖고, 이들이 성형 시에 감합 상태를 유지함과 동시에, 성형 후의 냉각 시에 감합 상태를 해제할 수 있도록 구성되어 있기 때문에, 성형 시에는, 중공부(21)의 형상을 유지하여, 성형하는 것이 용이하고, 성형 후의 냉각 시에는, 복수의 측판(19)이 이간되어 응력을 해방할 수 있고, 몰드(15)나 석영 유리(25a, 25b)의 왜곡이나 균열 등을 억제할 수 있다. Further, the plurality of side plates 19 which are combined in a state where the molds 15 are in contact with each other to form the hollow portion 21, and the recesses of the bottom plate 16 which fits to the outside of the plurality of side plates 19. It has a 16a or the support ring 24, and it is comprised so that they may hold | maintain a fitting state at the time of shaping | molding, and can release a fitting state at the time of cooling after shaping | molding, and at the time of shaping | molding, It is easy to shape and shape | mold, and at the time of cooling after shaping | molding, the some side plate 19 can isolate | separate, and can release stress, the distortion of 15, quartz glass 25a, 25b, a crack, etc. Can be suppressed.

동시에, 몰드(15)의 사이즈와, 측판의 자체 무게와, 성형 후의 석영 유리(25a, 25b)의 두께로부터, 측판(19)이 상승하지 않는 압력을 산출할 수 있기 때문에, 성형 압력의 설정이 용이하고, 의도하지 않은 몰드(15)의 감합 상태의 해제를 없애 생산성을 향상시킬 수 있다. At the same time, the pressure at which the side plate 19 does not rise can be calculated from the size of the mold 15, the own weight of the side plate, and the thickness of the quartz glass 25a, 25b after molding, so that the setting of the molding pressure It is easy and can remove productivity of the unintentional fitting state of the mold 15, and can improve productivity.

또, 상기한 실시 형태에서는 판 형상의 석영 유리(25a, 25b)를 성형하는 예에 관해서 설명하였지만, 판 형상체 이외의 성형체라도, 본 발명은 적절하게 적용 가능하다. Moreover, although the example which shape | molded plate-shaped quartz glass 25a, 25b was demonstrated in said embodiment, even if it is a molded object other than a plate-shaped object, this invention is applicable suitably.

또한, 상기에서는 2개의 석영 유리(25a, 25b)를 성형하는 예에 관해서 설명하였지만, 경계판(34)을 복수 사용함으로써 분할 중공부를 3개 이상 형성하여, 3개 이상의 석영 유리를 성형하는 것도 가능하다. 그 경우, 천정판(23)의 가압력을 측판(19)과 석영 유리(25a, 25b)의 접촉 면적의 증가분에 반비례하도록 적게 하면, 몰드(15)의 중공부(21)의 형상을 유지하여, 성형을 하는 것이 가능하다. In addition, although the example which shape | molded two quartz glass 25a, 25b was demonstrated above, it is also possible to form three or more division hollow parts, and to shape three or more quartz glass by using two or more boundary plates 34. Do. In that case, if the pressing force of the ceiling plate 23 is reduced in inverse proportion to the increase in the contact area between the side plates 19 and the quartz glasses 25a and 25b, the shape of the hollow portion 21 of the mold 15 is maintained, It is possible to mold.

[실시 형태 6] [Embodiment 6]

도 15는 이 실시 형태의 성형 장치를 도시한다. 15 shows the molding apparatus of this embodiment.

이 성형 장치(10)는 실시 형태 1의 성형 장치(10)와 동일한 장치이고, 상기 성형 장치(10)에서는, 몰드(15)는 바닥판(16) 및 수용판(17)을 구비한 바닥부(18)와, 이 바닥부(18)의 상측에 사각통 형상으로 형성된 측벽부(20)를 구비하고, 이 통 형상의 측벽부(20)와 바닥부(18)에 의해 중공부(21)가 형성되어 있다. 또, 상세하게 도시하지 않지만, 실시 형태 6에 있어서의 몰드(15)가 실시 형태 1에서의 몰드(15)와 동일한 것이 바람직하다. This molding apparatus 10 is the same apparatus as the molding apparatus 10 of Embodiment 1, and in the said molding apparatus 10, the mold 15 is the bottom part provided with the bottom plate 16 and the receiving plate 17. (18) and a side wall portion (20) formed in a rectangular cylindrical shape on the upper side of the bottom portion (18), and the hollow portion (21) by the cylindrical side wall portion (20) and the bottom portion (18). Is formed. In addition, although not shown in detail, it is preferable that the mold 15 in Embodiment 6 is the same as the mold 15 in Embodiment 1. As shown in FIG.

이 중공부(21) 내에는 이 중공부(21)의 형상에 대응하는 형상의 가압부로서의 천정판(23)이 배치되고, 천정판(23)의 가압면(23b; 상면)을 진공 챔버(11)의 외부에 배치된 프레스 장치로서의 유압 실린더의 실린더 로드(26)로 가압함으로써, 몰드(15)의 바닥부(18)측으로 이동 가능하게 되어 있다.In the hollow portion 21, a ceiling plate 23 serving as a pressing portion having a shape corresponding to the shape of the hollow portion 21 is disposed, and the pressing surface 23b (upper surface) of the ceiling plate 23 is placed in a vacuum chamber ( By pressurizing with the cylinder rod 26 of the hydraulic cylinder as a press apparatus arrange | positioned outside 11), it is movable to the bottom part 18 side of the mold 15. FIG.

또한, 상기 실린더 로드(26)를 구비한 유압 실린더는 외부로부터 공급하는 유압을 조정함으로써 가압되어 이동하도록 구성되어 있지만, 상세한 도시는 생략되어 있다. In addition, although the hydraulic cylinder provided with the said cylinder rod 26 is comprised so that it may pressurize and move by adjusting the hydraulic pressure supplied from the exterior, detailed illustration is abbreviate | omitted.

이들의 몰드(15) 및 천정판(23)은 덩어리 형태의 석영 유리(25)의 성형 시 에 있어서의 온도 및 압력에 대한 내열성 및 강도를 갖고, 또한, 성형 시에 덩어리 형태의 석영 유리(25)와 접촉하더라도 불순물을 혼입하기 어려운 재료로 형성되어 있고, 여기서는 모두 흑연에 의해 형성되어 있다. These molds 15 and the ceiling plate 23 have heat resistance and strength with respect to temperature and pressure at the time of forming the lump-shaped quartz glass 25, and also have a lump-like quartz glass 25 at the time of molding. ) Is made of a material which is difficult to mix impurities even when in contact with them.

그리고, 그 몰드(15)의 내벽면(15a) 및 천정판(23)의 가압면(23a; 하면)에는 이형층(35)이 형성되어 있다. 이 이형층(35)은 카본 입자를 주된 고형 성분으로 하는 현탁액(제 1 현탁액)을 도포하고, 건조 후, 추가적으로 SiC 입자를 주된 고형 성분으로 하는 현탁액(제 2 현탁액)을 도포하여 건조시킴으로써 성형되어 있다. The release layer 35 is formed on the inner wall surface 15a of the mold 15 and the pressing surface 23a (lower surface) of the ceiling plate 23. The release layer 35 is formed by applying a suspension (first suspension) containing carbon particles as a main solid component, followed by drying, followed by applying and drying a suspension (second suspension) containing SiC particles as a main solid component. have.

여기서, 카본 입자나 SiC 입자를 현탁액으로 할 때의 용매의 종류는 도포 후의 건조나 취급의 용이함 등을 이유로, 알코올계인 것이 바람직하고, 이 실시 형태에서는 에틸 알코올을 사용하고 있다. 이 에틸 알코올에 카본 입자 또는 SiC 입자를 분산시켜 솔로 칠하여 도포한다. 또, SiC 입자는 결정계가 β형인 것을 사용하는 것이 바람직하다.Here, it is preferable that the kind of solvent at the time of making carbon particle | grain and SiC particle | grains into suspension is alcohol type, for the reason of drying after application | coating, ease of handling, etc., and ethyl alcohol is used in this embodiment. Carbon particles or SiC particles are dispersed in this ethyl alcohol and applied by brushing. In addition, it is preferable to use a SiC particle whose crystal system is β-type.

다음으로, 성형 장치(10)를 사용하여 덩어리 형태의 석영 유리(25)를 소정의 형상으로 성형하는 경우에 대하여 설명한다. Next, the case where the lump shaped quartz glass 25 is shape | molded using the shaping | molding apparatus 10 to a predetermined shape is demonstrated.

우선, 진공 챔버(11) 내에 배치된 몰드(15)의 내벽면에, 카본 입자를 주된 고형 성분으로 하는 현탁액(제 1 현탁액)을 도포하여, 건조 후, 추가적으로 SiC 입자를 주된 고형 성분으로 하는 현탁액(제 2 현탁액)을 도포하여 건조시켜 이형층(35)을 형성한다(박리층 형성 공정). First, a suspension (first suspension) containing carbon particles as the main solid component is applied to the inner wall surface of the mold 15 disposed in the vacuum chamber 11, and further dried, followed by a suspension containing SiC particles as the main solid component. (2nd suspension) is apply | coated and dried, and the release layer 35 is formed (peeling layer formation process).

이와 같이 카본 입자를 주된 고형 성분으로 하는 현탁액을 도포하여, 건조 후, 추가적으로 SiC 입자를 주된 고형 성분으로 하는 현탁액을 도포하도록 하였기 때문에, SiC 입자를 주된 고형 성분으로 하는 현탁액을 도포하기 쉽다. 카본 입자를 주된 고형 성분으로 하는 현탁액이 미건조의 상태에서, SiC 입자를 주된 고형 성분으로 하는 현탁액을 칠하여도 좋지만, 그 경우는 부분적으로 카본 입자가 벗겨지는 경향이 있다. In this way, a suspension containing carbon particles as the main solid component is applied, and after drying, a suspension containing SiC particles as the main solid component is further applied, so that a suspension containing SiC particles as the main solid component is easy to be applied. In a state in which the suspension containing the carbon particles as the main solid component is undried, a suspension containing the SiC particles as the main solid component may be applied, but in this case, the carbon particles tend to peel off partially.

또, 카본 입자에는 주로 석영 유리와 몰드 사이의 이형제로서의 역할이 기대되고, SiC 입자에는 주로 몰드와 석영 유리 사이의 반응을 억제하는 역할이 기대된다. Moreover, a role as a mold release agent between quartz glass and a mold is mainly expected for carbon particle, and a role which mainly suppresses reaction between a mold and quartz glass is expected for SiC particle | grains.

이 이형층(35)에 있어서는 카본 입자와 SiC 입자의 평균 입자 직경이 각각 0.01㎛ 내지 100㎛인 것이 바람직하다. 이러한 입자 직경인 것을 채용함으로써, 몰드에 상기 현탁액을 균일하게 도포하기 쉬워지고, 또한, 냉각 시에 석영 유리와 몰드가 원활하게 섭동하여 석영 유리 표면에 쓸데없는 인장력이 걸리지 않게 되어, 석영 유리 표면에서의 흠이나 파편의 발생이 충분하게 방지되는 경향이 있다.In this release layer 35, it is preferable that the average particle diameter of carbon particle and SiC particle is 0.01 micrometer-100 micrometers, respectively. By adopting such a particle diameter, it is easy to uniformly apply the suspension to the mold, and also the quartz glass and the mold are perturbed smoothly during cooling so that useless tensile force is not applied to the quartz glass surface. The occurrence of flaws and debris tends to be sufficiently prevented.

또한, 이형층(35)에 있어서는 카본 입자층과 SiC 입자층의 두께가 각각 30㎛ 내지 1000㎛인 이중 구조가 형성되어 있는 것이 바람직하다. 카본 입자층의 두께가 상기 하한 미만에서는 충분한 이형성이 얻어지지 않게 되는 경향이 있고, 한편, 상기 상한을 초과하여 형성하더라도 추가적인 효과는 없으며, 오히려 작업이 곤란해지는 경향이 있다. 또한, SiC 입자층의 두께가 상기 하한 미만에서는 충분한 반응 억제 효과가 얻어지지 않게 되는 경향이 있고, 한편, 상기 상한을 초과하여 형성하더라도 추가적인 효과는 없고, 오히려 작업이 곤란해지는 경향이 있다. In the release layer 35, it is preferable that a double structure in which the thickness of the carbon particle layer and the SiC particle layer is 30 µm to 1000 µm, respectively, is formed. If the thickness of the carbon particle layer is less than the above lower limit, there is a tendency that sufficient releasability is not obtained. On the other hand, even if the carbon particle layer is formed above the upper limit, there is no additional effect, and the operation tends to be difficult. Moreover, when the thickness of a SiC particle layer is less than the said minimum, there exists a tendency for a sufficient reaction inhibitory effect not to be obtained. On the other hand, even if it exceeds the said upper limit, there exists no additional effect, but it exists in the tendency which becomes difficult for work.

또, 이형층(35)을 카본 입자와 SiC 입자가 혼재한 층으로 할 수 있고, 그 경우에는 그 층의 두께가 60㎛ 내지 2000㎛인 것이 바람직하다. Moreover, the release layer 35 can be made into the layer which mixed carbon particle and SiC particle, and in that case, it is preferable that the thickness of the layer is 60 micrometers-2000 micrometers.

이와 같이 이형층(35)을 성형한 후, 몰드(15) 내의 순화 처리를 하는 것이 바람직하다(순화 처리 공정). 이 순화 처리에는 2종류가 있고, 그 하나는 진공 분위기 중에서 가열(1000℃ 내지 2000℃)하여 불순물을 증발시켜 제거하는 방법이고, 다른 하나는 염소 함유 가스 분위기 중에서 가열하여 염소와 금속 불순물을 반응시켜 증발시켜 제거하는 방법이다. Thus, after shaping the mold release layer 35, it is preferable to perform the purification process in the mold 15 (purification process process). There are two kinds of this purifying treatment, one of which is a method of heating (1000-2000 ° C) in a vacuum atmosphere to evaporate and remove impurities, and the other is of heating in a chlorine-containing gas atmosphere to react chlorine and metal impurities. It is removed by evaporation.

그 후, 몰드(15)의 중공부(21) 내에 덩어리 형태의 석영유리(25)를 배치한다. 이 실시의 형태에서는 덩어리 형태의 석영유리(25)로서 합성 석영유리 잉곳을 사용하고 있고, 리드타임의 단축화를 위해서, 몰드(15)의 중공부(21)에 수용하기 전에, 미리 300℃ 미만의 온도로 예열하고 있다. Thereafter, the quartz glass 25 in the form of a mass is disposed in the hollow portion 21 of the mold 15. In this embodiment, a synthetic quartz glass ingot is used as the agglomerated quartz glass 25, and in order to shorten the lead time, before it is accommodated in the hollow portion 21 of the mold 15, it is less than 300 ° C in advance. Preheated to temperature.

이어서, 중공부(21) 내에 수용한 덩어리 형태의 석영유리(25)의 상부에 천정판(23)을 배치하고, 또한, 천정판(23)의 가압면(23b)에 유압 실린더의 실린더 로드(26)의 가압 부위(26a)를 당접시켜 세트한다. 그리고, 진공 챔버(11) 내를 불활성 가스로 치환하여, 진공 챔버(11) 내의 압력을 소정의 압력으로 한다. Subsequently, the ceiling plate 23 is disposed on the top of the lump-shaped quartz glass 25 accommodated in the hollow portion 21, and the cylinder rod of the hydraulic cylinder is pressed on the pressing surface 23b of the ceiling plate 23. The pressing portion 26a of 26 is abutted and set. Then, the inside of the vacuum chamber 11 is replaced with an inert gas, so that the pressure in the vacuum chamber 11 is a predetermined pressure.

다음으로, 카본 히터(13)에 의해, 몰드(15) 및 그 중공부(21)에 수용된 덩어리 형태의 석영유리(25)를 가열한다. Next, the lump-shaped quartz glass 25 accommodated in the mold 15 and the hollow part 21 is heated by the carbon heater 13.

또한, 이 성형에 있어서는 덩어리 형태의 석영유리(25)의 전체의 온도를 결정화 온도 이상 연화점 이하로 승온하는 것이 바람직하지만, 성형의 개시 단계에서, 덩어리 형태의 석영유리(25)의 정상부(25a) 부근을 가압하는 시점에서는 적어도 정상부(25a)측이 성형 온도에 도달하여 있으면 좋다. In addition, in this shaping | molding, although it is preferable to raise the temperature of the whole lump-form quartz glass 25 below crystallization temperature or more and softening point, at the start of shaping | molding, the top part 25a of the lump-shaped quartz glass 25 is carried out. At the time of pressurizing the vicinity, at least the top portion 25a side may have reached the molding temperature.

그리고, 이와 같이 덩어리 형태의 석영유리(25)를 가열한 상태에서, 유압 실린더로의 유압(油庄)을 제어 조정함으로써, 실린더 로드(26)를 아래쪽으로 이동시켜서, 실린더 로드(26)의 가압 부위(26a)에서 천정판(23)의 가압면(23b)을 가압한다. 이에 의해, 천정판(23)이 몰드(15)의 바닥부(18)측의 가압 방향으로 이동하고, 천정판(23)의 가압면(23a)과 바닥부(18) 사이에서 덩어리 형태의 석영 유리(25)가 가압된다(성형 공정). The cylinder rod 26 is moved downward to pressurize the cylinder rod 26 by controlling and adjusting the hydraulic pressure to the hydraulic cylinder in the state in which the lump-shaped quartz glass 25 is heated in this way. At the site 26a, the pressing surface 23b of the ceiling plate 23 is pressed. As a result, the ceiling plate 23 moves in the pressing direction on the side of the bottom portion 18 of the mold 15, and forms a lump of quartz between the pressing surface 23a and the bottom portion 18 of the ceiling plate 23. The glass 25 is pressurized (molding process).

석영유리(25)가 소정 형상으로 성형된 단계에서, 천정판(23)에 의한 가압을 종료한다. 그 후, 판 형상으로 성형된 석영유리(25)를 몰드(15) 내에 배치한 상태 그대로 냉각하고(냉각 공정), 그리고, 몰드(15)로부터 석영유리(25)를 꺼냄으로써 성형이 완료된다. In the step in which the quartz glass 25 is molded into a predetermined shape, the pressing by the ceiling plate 23 is terminated. Thereafter, the quartz glass 25 molded into a plate shape is cooled as it is placed in the mold 15 (cooling step), and the molding is completed by taking the quartz glass 25 out of the mold 15.

이상과 같이 하여, 덩어리 형태의 석영유리(25)를 편평 형상으로 성형하면, 카본 입자에 의해, 이형성이 향상되기 때문에, 냉각시의 몰드(15)와 석영유리(25) 사이에 수축량의 차가 발생하더라도, 몰드(15)의 이형층(35)과 석영유리(25)의 사이에서 상대 이동을 일으키기 쉽기 때문에, 수축량의 차를 해소할 수 있다.As described above, when the agglomerated quartz glass 25 is molded into a flat shape, since releasability is improved by carbon particles, a difference in shrinkage occurs between the mold 15 and the quartz glass 25 during cooling. Even if it is easy to cause relative movement between the release layer 35 of the mold 15 and the quartz glass 25, the difference of shrinkage amount can be eliminated.

따라서, 석영유리(25) 및 몰드(15)에 불필요한 응력이 가해지지 않고, 처리 한 석영유리(25)의 잔금 균열이나, 몰드(15)의 파손을 방지할 수 있다. 특히, 굴절률을 변화시키도록 하는 성분을 혼입시켜, 점성이 낮은 경우에도, 석영유리(25)의 잔금 균열 등을 효과적으로 방지할 수 있다. Therefore, unnecessary stress is not applied to the quartz glass 25 and the mold 15, and it is possible to prevent cracks in the remainder of the treated quartz glass 25 and damage to the mold 15. In particular, by mixing a component to change the refractive index, even when the viscosity is low, it is possible to effectively prevent cracking and the like of the quartz glass 25.

또, SiC 입자에 의해, 몰드(15)의 산화를 방지할 수 있고, 몰드(15)의 오염 방지를 도모할 수 있는 동시에, 몰드(15)와 석영유리(25)의 반응을 방지할 수 있어, 석영유리(25)로의 침탄(浸炭) 방지를 도모하고, 변질층이 축소되어, 품질 양호 부분의 확대가 도모된다. 따라서, 처리 후의 석영유리(25)는 표면에 요철이 생기지 않고, 균열의 발생도 방지할 수 있다. Moreover, the SiC particles can prevent oxidation of the mold 15, prevent contamination of the mold 15, and prevent the reaction between the mold 15 and the quartz glass 25. The carburizing prevention to the quartz glass 25 is aimed at, the deterioration layer is reduced, and the quality part is enlarged. Therefore, unevenness | corrugation does not generate | occur | produce on the surface of the quartz glass 25 after a process, and it can also prevent generation of a crack.

더구나, 이형층(35)을 형성함으로써, 석영유리(25)와 몰드(15)가 반응하여 융착하는 것을 방지할 수 있기 때문에, 몰드(15)나 석영유리(25)의 파손을 방지할 수 있다.
In addition, by forming the release layer 35, since the quartz glass 25 and the mold 15 can be prevented from reacting and fusion, the breakage of the mold 15 and the quartz glass 25 can be prevented. .

[실시예] [Example]

이하, 실시예 및 참고예에 근거하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, although this invention is demonstrated further more concretely based on an Example and a reference example, this invention is not limited to a following example.

(실시 형태 1 내지 2에 대응한 실시예 1 내지 3)(Examples 1 to 3 corresponding to Embodiments 1 to 2)

실시예 1Example 1

코너부(27)가 직각인 것 이외에는 도 1 내지 도 2에 도시하는 바와 같은 성형 장치(10)를 사용하여, 4염화규소를 원료로 하여 직접법에 의해 제조된 직경 400㎜, 길이 500㎜, 무게 138Kg의 합성 석영 잉곳을 1변이 500㎜의 사방 형상을 갖는 네개로 나뉜 흑연제 몰드(15)에 넣고, 핫 프레스기에 세트하였다. 이 잉곳의 상측면에 두께 30㎜의 천정판(23)을 두고, 이 잉곳의 하측면에 두께 30㎜의 수용판(17)를 두었다. 또한, 천정판(23)에 실린더 로드(26)를 배치하였다. 또, 테이퍼 각도(측판(19)의 내면(19a)에 대한 감합면(19f) 및 감합면(19g)의 각도)는 20°로 하였다. A diameter 400 mm, a length 500 mm, and a weight manufactured by a direct method using silicon tetrachloride as a raw material using the molding apparatus 10 as shown in Figs. 1 to 2 except that the corner portion 27 is at right angles. A 138 Kg synthetic quartz ingot was placed in four divided molds 15 made of graphite having a square shape of 500 mm on one side, and set in a hot press machine. A ceiling plate 23 having a thickness of 30 mm was placed on the upper side of the ingot, and a receiving plate 17 having a thickness of 30 mm was placed on the bottom side of the ingot. Moreover, the cylinder rod 26 was arrange | positioned at the ceiling board 23. As shown in FIG. In addition, the taper angle (angle of the fitting surface 19f and the fitting surface 19g with respect to the inner surface 19a of the side plate 19) was 20 degrees.

이 후, 진공 펌프로, 진공 챔버(11) 내의 압력을 50Pa까지 감압한 후, 순수한 질소 가스를 압력 3×10⁴Pa까지 충전시켰다. After that, the pressure in the vacuum chamber 11 was reduced to 50 Pa with a vacuum pump, and then pure nitrogen gas was charged to a pressure of 3 x 10 ⁴ Pa.

그리고, 승온을 개시하여, 3시간에 1620℃까지 승온시키고, 1620℃에서 0.5 시간 유지하였다.And temperature rising was started, it heated up to 1620 degreeC in 3 hours, and hold | maintained for 0.5 hour at 1620 degreeC.

그 후, 실린더 로드(26)에 의해, 초기 하중을 3.5ton, 프레스 속도를 5㎜/sec로 천정판(23)을 가압하여, 잉곳을 성형하였다. 실린더 로드(26)의 변위 스트로크(stroke)가 천정판(23)으로부터 하측의 중공부(21)에 공극이 없어지는 계산상의 위치에 도달한 곳에서 가압을 종료하고, 카본 히터(13)의 온도를 내려 300℃까지 급냉하였다. After that, the ceiling plate 23 was pressurized by the cylinder rod 26 at 3.5 tons of initial load and a press speed of 5 mm / sec to form an ingot. Pressurization is terminated at the position where the displacement stroke of the cylinder rod 26 reaches the calculation position where the space | gap disappears from the ceiling plate 23 to the hollow part 21 below, and the temperature of the carbon heater 13 Lowered and quenched to 300 ℃.

이 후, 몰드(15)를 성형 장치(10)로부터 반출·해체하여, 성형품을 추출하였다. 몰드(15)의 감합 구조에 의해 약간 측판의 상승이 보였다. 성형품은 1변이 500㎜이고, 높이가 250㎜이었다. Thereafter, the mold 15 was taken out and disassembled from the molding apparatus 10 to extract a molded product. The rise of the side plate was seen slightly by the fitting structure of the mold 15. One side of the molded article was 500 mm and the height was 250 mm.

성형품을 고찰한 바, 전체 면이 투명하였다. 또한, 네 코너의 각부(角部)에 약간의 균열이 생겼지만, 큰 균열은 확인되지 않았다. 또한, 네 코너에 잔류 왜곡이 약간 남아 있었지만, 큰 왜곡도 확인되지 않았다. 그리고, 이 성형품으로부터는 유효 각재(角材)로서 1변이 400mm, 두께 210㎜, 무게 74kg의 판 형상체를 채취할 수 있었다.When the molded article was considered, the whole surface was transparent. Moreover, although some cracks generate | occur | produced in the corner | angular part of four corners, big crack was not confirmed. In addition, although some residual distortion remained in the four corners, no large distortion was also confirmed. From this molded article, a plate-shaped body of 400 mm, a thickness of 210 mm, and a weight of 74 kg could be taken as an effective corner member.

실시예 2Example 2

몰드(15)로서, 1변이 500㎜의 사방 형상이고, 도 3에 도시하는 바와 같이 코너부가 R형상(반경 r=40~42㎜)으로 되어 있는 것을 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 성형품을 성형하였다. 성형품은 1변이 500㎜이고, 높이가 252mm이었다. As the mold 15, one side was 500 mm square shape, and it showed similarly to Example 1 except having used the thing by which the corner part becomes R shape (radius r = 40-42 mm), as shown in FIG. The molded article was molded. One side of the molded article was 500 mm and the height was 252 mm.

성형품을 관찰한 바, 전체 면이 투명하였지만, 네 코너의 R형상에는 균열을 확인할 수 없고, 성형품의 둘레 변 15㎜을 제외하고 왜곡을 확인할 수 없었다. 그리고, 이 성형품으로부터는 유효 각재로서 1변이 460㎜, 두께 215㎜, 무게 100kg의 판 형상체를 채취할 수 있었다. When the molded article was observed, although the whole surface was transparent, the crack was not able to be confirmed in the R shape of four corners, and the distortion was not confirmed except 15 mm of the circumferential side of the molded article. And from this molded article, the plate-shaped object of 460 mm of one side, 215 mm of thickness, and 100 kg of weight was taken as an effective square material.

실시예 3Example 3

몰드(15)로서, 1변이 500㎜의 사방 형상이며, 도 6에 도시하는 바와 같이 코너부에 경사면이 34㎜이고 2개의 분할선을 갖는 12각 형상(각도 θ=125˚)의 것을 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 성형품을 성형하였다. 성형품은 1변이 500㎜이고, 높이가 253㎜이었다. As the mold 15, one side is 500 mm square shape, and as shown in FIG. 6, the thing of 12 square shape (angle | corner (theta) = 125 degrees) which has 34 mm of inclined surfaces, and two dividing lines in a corner part) is used. A molded article was molded in the same manner as in Example 1 except for the above. One side of the molded article was 500 mm and the height was 253 mm.

성형품을 관찰한 바, 전면이 투명하지만, 네 코너에는 균열 및 잔류 왜곡을 확인할 수 없었다. 그리고, 이 성형품으로부터는 유효 각재로서 1변이 470㎜, 두께 215mm, 무게 104kg의 판 형상체를 채취할 수 있었다.When the molded product was observed, the front surface was transparent, but cracks and residual distortion could not be confirmed at four corners. And from this molded article, the plate-shaped object of one side 470 mm, thickness 215 mm, and weight 104 kg was taken as an effective square material.

(실시 형태 3 내지 4에 대응한 실시예 4 내지 8 및 참고예 1 내지 2)(Examples 4 to 8 and Reference Examples 1 to 2 corresponding to Embodiments 3 to 4)

실시예 4Example 4

도 7 내지 도 8에 도시하는 바와 같은 성형 장치(10)를 사용하여, 직경 50cm이고 높이가 70cm의 합성 석영 유리 잉곳으로 이루어지는 석영유리(25)로부터, 1변이 100cm의 정방형 형상으로 두께가 14cm의 판 형상의 석영유리(25)를 성형하였다.Using a molding apparatus 10 as shown in Figs. 7 to 8, from a quartz glass 25 made of a synthetic quartz glass ingot 50 cm in diameter and 70 cm in height, one side has a square shape of 100 cm and a thickness of 14 cm. A plate-shaped quartz glass 25 was molded.

이 성형에 있어서는, 최대 하중 5ton이고, 가압 부위의 면적이 78㎤의 유압 실린더를 5개 사용하는 동시에, 두께 3cm의 흑연으로 이루어지는 천정판(23)을 사용하였다. 또한, 이 천정판(23) 및 몰드(15)에는 도 9에 도시하는 바와 같은 볼록부(31) 및 홈(30)으로 이루어지는 가이드부를 형성하였다. In this molding, five hydraulic cylinders having a maximum load of 5 tons and a pressurized area of 78 cm 3 were used, and a ceiling plate 23 made of graphite having a thickness of 3 cm was used. Moreover, the guide part which consists of the convex part 31 and the groove | channel 30 as shown in FIG. 9 was formed in this ceiling plate 23 and the mold 15. As shown in FIG.

성형시에는 덩어리 형태의 석영유리(25)의 온도를 1630℃로 유지하였다. 또한, 초기 단계에서, 중앙 위치의 실린더 로드(26)의 하중을 700Kg, 주변 위치의 실린더 로드(26)의 하중을 각각 300Kg로 하고, 성형의 최종 단계에서, 모든 실린더 로드(26)의 압력을 3ton으로 하였다. At the time of molding, the temperature of the lump-shaped quartz glass 25 was maintained at 1630 ° C. Further, in the initial stage, the load of the cylinder rod 26 in the center position is 700Kg and the load of the cylinder rod 26 in the peripheral position is 300Kg, respectively, and in the final stage of molding, the pressures of all the cylinder rods 26 are reduced. It was set to 3 tons.

또한, 성형시에는 유압 실린더에 공급하는 유압을 조정함으로써, 실린더 로드(26)의 가압 부위(26a)의 위치를 제어하였다. In addition, at the time of shaping | molding, the position of the press part 26a of the cylinder rod 26 was controlled by adjusting the hydraulic pressure supplied to a hydraulic cylinder.

성형에 의해 얻어진 판 형상체를 둘레 변 10mm, 깊이 10mm로 테스트 플레이트를 채취하여, 이면(二面) 연삭, 연마하여, 왜곡의 측정을 둘레변으로부터 3mm의 위치에서 행하였다. 그 결과 최대치는 2nm/mm이었다. The test plate was sampled by 10 mm and 10 mm in circumference | surroundings of the plate-shaped object obtained by shaping | molding, the back surface was ground and polished, and distortion was measured at the position of 3 mm from a circumferential side. As a result, the maximum value was 2 nm / mm.

실시예 5Example 5

실린더 로드(26)의 가압 부위(26a)의 위치를 실린더 로드(26)의 가압 부위(26a)의 절대 위치를 조정하도록 제어한 것 이외에는 실시예 4와 동일하게 하여, 판 형상체를 얻었다. A plate-like object was obtained in the same manner as in Example 4 except that the position of the pressurized portion 26a of the cylinder rod 26 was controlled to adjust the absolute position of the pressurized portion 26a of the cylinder rod 26.

성형에 의해 얻어진 판 형상체를 둘레 변 10mm, 깊이10mm로 테스트 플레이트를 채취하여, 이면 연삭, 연마하여, 왜곡의 측정을 둘레변으로부터 3㎜의 위치에서 행하였다. 그 결과 최대치는 4nm/mm이었다. The test plate was extract | collected by 10 mm of circumference sides and 10 mm of depth, the back surface grinding and grinding | polishing was carried out, and the distortion measurement was performed at the position of 3 mm from a circumference side. As a result, the maximum value was 4 nm / mm.

실시예 6Example 6

천정판(23) 및 몰드(15)에 볼록부(31) 및 홈(30)으로 이루어지는 가이드부를 형성하지 않은 것 이외에는 실시예 4와 동일하게 하여, 성형품을 성형하였다.A molded article was molded in the same manner as in Example 4 except that the guide portion made of the convex portion 31 and the groove 30 was not formed in the ceiling plate 23 and the mold 15.

성형에 의해 얻어진 판 형상체를 둘레 변 10mm, 깊이 lOmm로 테스트 플레이트를 채취하여, 이면 연삭, 연마하여, 왜곡의 측정을 둘레변으로부터 3㎜의 위치에서 행하였다. 그 결과 최대치는 7nm/mm이었다. The plate was obtained by molding, and the test plate was taken at a circumferential edge of 10 mm and a depth of 10 mm, and the back surface was ground and polished to measure distortion at a position of 3 mm from the circumferential edge. As a result, the maximum value was 7 nm / mm.

실시예 7Example 7

도 11에 도시하는 바와 같은 2개의 실린더 로드(26)에 의해 가압하는 교환용 천정판(23')과 이 교환용 천정판(23')에 대응하는 교환용 몰드(15')를 진공 챔버(11) 내에 2세트 배치하고, 50cm×50cm의 정방형으로 두께가 15cm의 판 형상체를 2장 성형하였다. 교환용 천정판(23') 및 교환용 몰드(15')에는 실시예 4와 같이 볼록부(31) 및 홈(30)으로 이루어지는 가이드부를 형성하였다. A replacement ceiling plate 23 'pressurized by two cylinder rods 26 as shown in FIG. 11 and a replacement mold 15' corresponding to the replacement ceiling plate 23 'are vacuum chambers ( 11) It arrange | positioned in two sets and shape | molded two sheets of plate-shaped object of thickness 15cm in the square of 50cm x 50cm. In the replacement ceiling plate 23 'and the replacement mold 15', the guide part which consists of the convex part 31 and the groove | channel 30 was formed like Example 4.

각 몰드의 성형 조건은 2개의 실린더 로드(26)의 하중을 실시예 4의 중앙 위치의 하중과 같게 한 것 이외에는 실시예 4와 동일하게 하였다.
성형에 의해 얻어진 판 형상체를 둘레 변 10mm, 깊이 10mm로 테스트 플레이트를 채취하여, 이면 연삭, 연마하여, 왜곡의 측정을 둘레변으로부터 3㎜의 위치에서 행하였다. 그 결과 최대치는 5nm/mm이었다. The molding conditions of each mold were the same as in Example 4 except that the load of the two cylinder rods 26 was equal to the load at the center position of Example 4.
The test plate was extract | collected by 10 mm of circumference sides and 10 mm of depth, the back surface grinding and grinding | polishing, and the distortion measurement was performed at the position of 3 mm from a circumference side. As a result, the maximum value was 5 nm / mm.

실시예 8Example 8

교환용 천정판(23') 및 교환용 몰드(15')의 내벽에 가이드부를 형성하지 않은 것 이외에는 실시예 7과 동일하게 하여, 2장의 성형품을 성형하였다. Two molded articles were molded in the same manner as in Example 7 except that the guide portions were not formed on the inner walls of the replacement ceiling plate 23 'and the replacement mold 15'.

성형에 의해 얻어진 판 형상체를 둘레 변 10mm, 깊이 10mm로 테스트 플레이트를 채취하여, 이면 연삭, 연마하여, 왜곡의 측정을 둘레변으로부터 3㎜의 위치에서 행하였다. 그 결과 최대치는 9nm/mm이었다. The test plate was extract | collected by 10 mm of circumference sides and 10 mm of depth, the back surface grinding and grinding | polishing, and the distortion measurement was performed at the position of 3 mm from a circumference side. As a result, the maximum value was 9 nm / mm.

참고예 1Reference Example 1

1개의 실린더 로드(26)를 사용하여, 성형의 최종 단계에 5ton의 하중으로 가압하도록 한 것 이외에는 실시예 4와 동일하게 하여, 성형을 하였다.Molding was performed in the same manner as in Example 4 except that one cylinder rod 26 was used to pressurize at a final load of 5 tons.

성형에 의해 얻어진 판 형상체를 둘레 변 10mm, 깊이 10mm로 테스트 플레이트를 채취하여, 이면 연삭, 연마하여, 왜곡의 측정을 둘레 변으로부터 3㎜의 위치에서 행하였다. 그 결과 최대치는 20nm/mm이고, 실시예 4 내지 8에서 얻어진 것에 비하여 왜곡량이 커졌다.The test plate was extract | collected by 10 mm of circumference sides and 10 mm of depth, the back surface grinding and grinding | polishing, and the distortion measurement was performed at the position of 3 mm from a circumference side. As a result, the maximum value was 20 nm / mm, and the distortion amount was larger than that obtained in Examples 4-8.

참고예 2Reference Example 2

천정판(23) 및 몰드(15)에 볼록부(31) 및 홈(30)을 형성하지 않은 것 이외에는 참고예 1과 동일하게 하여, 성형을 하였다. Molding was performed in the same manner as in Reference Example 1 except that the convex portion 31 and the groove 30 were not formed in the ceiling plate 23 and the mold 15.

성형에 의해 얻어진 판 형상체를 둘레 변 10mm, 깊이 10mm로 테스트 플레이트를 채취하여, 이면 연삭, 연마하여, 왜곡의 측정을 둘레 변으로부터 3㎜의 위치에서 행하였다. 그 결과 최대치는 25nm/mm이고, 실시예 4 내지 8에서 얻어진 것에 비하여 더욱 왜곡량이 커졌다. The test plate was extract | collected by 10 mm of circumference sides and 10 mm of depth, the back surface grinding and grinding | polishing, and the distortion measurement was performed at the position of 3 mm from a circumference side. As a result, the maximum value was 25 nm / mm, and the distortion amount was larger than that obtained in Examples 4-8.

(실시의 형태 5에 대응한 실시예 9)(Example 9 corresponding to Embodiment 5)

실시예 9Example 9

도 12 내지 도 13에 도시하는 바와 같은 성형 장치(10)를 사용하여, 4염화규소를 원료로 하여 직접법에 의해 제조된 직경 400㎜, 길이 216.5㎜, 무게 59.8kg의 2개의 합성 석영 잉곳을 성형하였다. 이 잉곳을 500㎜×590mm의 사방 형상을 갖는 네개로 나뉜 흑연제 몰드(15)에 넣어, 성형 장치(10)에 세트하였다. 잉곳의 하측면에 두께 30㎜의 바닥판(16)을 두고, 잉곳(25a)의 상측면에 두께 30㎜의 중간판(34)을 두었다. 그리고, 2개째의 잉곳(25b)을 중간판(34)의 위에 두고, 그 상측면에 중간판(34)과 동형의 30㎜의 천정판(23)을 두었다. 또한, 천정판(23)에 실린더 로드(26)를 배치하였다. By using the molding apparatus 10 as shown in Figs. 12 to 13, two synthetic quartz ingots of 400 mm in diameter, 216.5 mm in length, and 59.8 kg in weight manufactured by direct method using silicon tetrachloride are formed. It was. This ingot was placed in four divided molds 15 made of graphite having a square shape of 500 mm x 590 mm, and set in the molding apparatus 10. A bottom plate 16 having a thickness of 30 mm was placed on the lower side of the ingot, and an intermediate plate 34 having a thickness of 30 mm was placed on the top side of the ingot 25a. Then, the second ingot 25b was placed on the intermediate plate 34, and a 30 mm ceiling plate 23 of the same shape as the intermediate plate 34 was placed on the upper side. Moreover, the cylinder rod 26 was arrange | positioned at the ceiling board 23. As shown in FIG.

이 후, 진공 펌프로, 진공 챔버(11) 내의 압력을 2Pa 정도까지 감압하여, 순수한 질소 가스를 상온까지 충전시켰다. 그리고, 승온을 개시하여, 2.5시간에 1605℃까지 승온시키고, 30분 유지하였다. Then, the vacuum pump 11 reduced the pressure in the vacuum chamber 11 to about 2 Pa, and filled pure nitrogen gas to normal temperature. Then, the temperature was started, the temperature was raised to 1605 ° C. in 2.5 hours, and maintained for 30 minutes.

그 후, 실린더 로드(26)에 의해, 초기 하중 0.5ton, 최대 하중 1.25ton으로 천정판(23)을 가압하여, 잉곳을 성형하였다. 실린더 로드(26)의 변위 스트로크가 최상부의 천정판(23)으로부터 하측의 중공부(21a와 21b)에 공극이 없어지는 계산상의 위치에 도달한 곳에서 가압을 종료하고, 카본 히터(13)에서의 가열을 정지하여, 실온까지 냉각하였다. Thereafter, the ceiling plate 23 was pressed by the cylinder rod 26 at an initial load of 0.5 tons and a maximum load of 1.25 tons to form an ingot. Pressurization is terminated at the position where the displacement stroke of the cylinder rod 26 reaches the calculated position at which the voids disappear from the top ceiling plate 23 to the lower hollow portions 21a and 21b, and the carbon heater 13 The heating was stopped and cooled to room temperature.

이후, 몰드(15)를 성형 장치(10)로부터 반출·해체하고, 성형품을 꺼냈다. 몰드(15)의 감합 구조에 의해 약간 측판의 상승이 보였지만, 성형품을 관찰한 바, 네 코너에 균열은 확인할 수 없었고, 상하의 석영유리의 형상에 차이는 없었다. 성형품은 500㎜×590㎜이고, 1장당 석영유리의 높이는 92.25㎜의 판 형상체를 2개 채취할 수 있었다. Then, the mold 15 was carried out and disassembled from the shaping | molding apparatus 10, and the molded article was taken out. Although the rise of the side plate was seen slightly by the fitting structure of the mold 15, when the molded article was observed, the crack was not able to be confirmed at four corners, and there was no difference in the shape of the upper and lower quartz glass. The molded article was 500 mm x 590 mm, and the plate-shaped body of 92.25 mm was able to collect | recover the height of quartz glass per sheet.

이 실시예에서는 2장의 석영유리를 성형하고 있으며, 후술하는 참고예 3에 비하여 석영유리(25a, 25b)와 측판(19)의 당접 면적은 2배가 되어 있지만, 성형시의 천정판(23)으로부터의 하중을 반분 정도로 설정하고 있기 때문에, 각 측판(19) 전체에 부하되는 하중은 참고예 3과 같은 값으로 되어 있다. 그 때문에, 성형시에는 몰드(15)의 중공부(21)의 형상을 확실하게 유지하여 성형할 수 있다.In this embodiment, two pieces of quartz glass are molded, and the contact areas of the quartz glass 25a and 25b and the side plate 19 are doubled as compared to Reference Example 3 described later, but from the ceiling plate 23 at the time of molding Since the load is set to about half, the load to be loaded on each of the side plates 19 has the same value as in Reference Example 3. Therefore, at the time of shaping | molding, the shape of the hollow part 21 of the mold 15 can be hold | maintained and shaping | molding reliably.

참고예 3Reference Example 3

실시예 9와 동일한 성형 장치(10)를 사용하여, 4염화규소를 원료로 하여 직접법에 의해 제조된 직경 400㎜, 길이 216.5㎜, 무게 59.8kg의 1개의 합성 석영 잉 곳을 성형하였다. 이 성형에서는 500㎜×590㎜의 사방 형상을 갖는 네개로 나뉜 흑연제 몰드(15)에 넣어, 바닥판(16), 석영유리(25), 천정판(23)을 두었다. 또한 천정판(23)에 실린더 로드(26)를 배치하였다.Using the same molding apparatus 10 as Example 9, one synthetic quartz ingot having a diameter of 400 mm, a length of 216.5 mm, and a weight of 59.8 kg manufactured by the direct method using silicon tetrachloride was molded. In this shaping | molding, it put into four graphite molds 15 divided into four shapes of 500 mm x 590 mm, and the bottom plate 16, the quartz glass 25, and the ceiling plate 23 were provided. Furthermore, the cylinder rod 26 was arrange | positioned at the ceiling board 23. As shown in FIG.

승온 후의 유지 시간은 20분으로 하고, 초기 하중은 1.20ton, 최대 하중 2.50ton으로 성형하였다. 그 밖의 운전은 실시예 9와 같은 조건으로 행하였다. The holding time after temperature rising was made into 20 minutes, and the initial load was shape | molded by 1.20 ton and the maximum load of 2.50 ton. Other operations were performed under the same conditions as in Example 9.

이 후, 몰드(15)를 성형 장치(10)로부터 반출하여, 성형품을 꺼냈다. 성형품은 500㎜×590㎜, 높이 92.25㎜의 판 형상체의 석영유리를 채취할 수 있었다, Then, the mold 15 was carried out from the shaping | molding apparatus 10, and the molded article was taken out. The molded article was able to extract a quartz glass of a plate-shaped body of 500 mm x 590 mm and a height of 92.25 mm.

성형품을 관찰한 바, 네 코너에 균열이나 20㎜/cm 이상의 큰 왜곡은 확인할 수 없었다. 이 성형품으로부터는 유효 각재로서 최대 460mm×550㎜, 두께 92.25㎜의 판 형상체를 채취할 수 있었다. As a result of observing the molded product, cracks and large distortions of 20 mm / cm or more were not found at four corners. From this molded article, a plate-shaped body having a maximum of 460 mm x 550 mm and a thickness of 92.25 mm could be taken out as an effective angle material.

(실시의 형태 6에 대응한 실시예 10 내지 13 및 참고예 4 내지 7) (Examples 10 to 13 and Reference Examples 4 to 7 corresponding to Embodiment 6)

실시예 10 내지 13Examples 10 to 13

합성된 합성 석영유리 잉곳을 소정의 형상으로 가공한 후, 도 15에 도시하는 바와 같은 성형 장치(10)를 사용하여, 표 1의 실시예 10 내지 13에 도시하는 바와 같은 조건으로 처리를 하였다. 이 때의 승온 속도는 600℃/hr로 하였다. 또한, 표 2에는 그 처리에 의해 얻어진 석영유리의 특성을 나타냈다.After synthesize | combining the synthesize | combination quartz glass ingot to a predetermined | prescribed shape, it processed on the conditions as shown in Examples 10-13 of Table 1 using the shaping | molding apparatus 10 as shown in FIG. The temperature increase rate at this time was 600 degreeC / hr. In addition, Table 2 showed the characteristics of the quartz glass obtained by the treatment.

즉, 표 1에 나타내는 바와 같이 실시예 10 내지 13에 있어서는 박리층(35)의 도포재로서 카본 입자(C) 및 SiC 입자의 2종류를 사용하였다. That is, as shown in Table 1, in Examples 10-13, two types of carbon particle | grains (C) and SiC particle | grains were used as a coating material of the peeling layer 35. FIG.

실시예 10에서는 카본 입자 직경이 O.1㎛, SiC 입자 직경이 O.1㎛, 구조가 이중 구조(카본 입자층과 SiC 입자층의 이중 구조), 진공 중에서 순화 처리된 것을 이형층으로서 사용하였다.In Example 10, those having a carbon particle diameter of 0.1 µm, a SiC particle diameter of 0.1 µm, a structure having a double structure (double structure of a carbon particle layer and a SiC particle layer), and purified in vacuum were used as the release layer.

실시예 11에서는 카본 입자 직경이 10㎛, SiC 입자 직경이 1㎛, 구조가 이중 구조, Cl₂ 가스 중에서 순화 처리된 것을 이형층으로서 사용하였다. In Example 11, a carbon particle diameter of 10 µm, a SiC particle diameter of 1 µm, a structure of which was purified from a double structure, and Cl ₂ gas was used as a release layer.

실시예 12에서는 카본 입자 직경이 0.01㎛, SiC 입자 직경이 0.01㎛, 구조가 혼재 구조(카본 입자와 SiC 입자가 혼재된 층), 진공 중에서 순화 처리된 것을 이형층으로서 사용하였다. In Example 12, a carbon particle diameter of 0.01 μm, a SiC particle diameter of 0.01 μm, a mixed structure (a layer in which carbon particles and SiC particles were mixed), and a purified process in vacuum were used as a release layer.

실시예 13에서는 카본 입자 직경이 1㎛, SiC 입자 직경이 10㎛, 구조가 혼재 구조, Cl₂ 가스 중에서 순화 처리된 것을 이형층으로서 사용하였다. In Example 13, a carbon particle diameter of 1 µm, a SiC particle diameter of 10 µm, a structure of which was purified from a mixed structure and Cl ₂ gas was used as a release layer.

참고예 4 내지 7Reference Examples 4 to 7

합성된 합성 석영유리 잉곳을 소정의 형상으로 가공한 후, 도 15에 도시하는 바와 같은 성형 장치(10)를 사용하여, 표 1의 참고예 4 내지 7에 나타내는 바와 같은 조건으로 처리를 하였다. 또한, 표 2에는 그 처리에 의해 얻어진 석영유리의 특성을 나타내었다.After synthesize | combining the synthesize | combination quartz glass ingot to a predetermined shape, it processed on the conditions as shown to the reference examples 4-7 of Table 1 using the shaping | molding apparatus 10 as shown in FIG. In addition, Table 2 shows the characteristics of the quartz glass obtained by the treatment.

즉, 표 1에 나타내는 바와 같이 참고예 4 내지 7에 있어서는 도포재로서 카본 입자 또는 SiC 입자 중 어느 한쪽을 사용하고, 양쪽이 도포된 것은 아니다.That is, as shown in Table 1, in Reference Examples 4-7, either one of carbon particles or SiC particles was used as the coating material, and both of them were not applied.

참고예 4에서는 카본 입자 직경이 1㎛, SiC 입자는 존재하지 않고, 순화 처 리도 되지 않은 것을 이형층으로서 사용하였다. In Reference Example 4, one having a carbon particle diameter of 1 μm, no SiC particles, and no purification treatment was used as the release layer.

참고예 5에서는 카본 입자는 존재하지 않고, SiC 입자 직경이 10㎛, 순화 처리도 되지 않은 것을 이형층으로서 사용하였다. In Reference Example 5, carbon particles were not present, and SiC particle diameters of 10 µm and those which were not purified were used as the release layer.

참고예 6에서는 카본 입자 직경이 0.1㎛, SiC 입자는 존재하지 않고, 진공 중에서 순화 처리된 것을 이형층으로서 사용하였다. In Reference Example 6, carbon particles having a diameter of 0.1 µm and no SiC particles were present, and those purified by vacuum were used as the release layer.

참고예 7에서는 카본 입자는 존재하지 않고, SiC 입자 직경이 0.1㎛, 진공 중에서 순화 처리된 것을 이형층으로서 사용하였다. In Reference Example 7, carbon particles were not present, and those having a SiC particle diameter of 0.1 µm and purified in vacuo were used as the release layer.

여기서, 표 2에 근거하여, 실시예 10 내지 13과 참고예 4 내지 7을 비교하면, 실시예 10 내지 13에서는 투과율 분포(Δn)의 수치가 전체적으로 작은 데 대하여, 참고예 4 내지 7에서는 투과율 분포(Δn)의 수치가 전체적으로 크다. 또한, 실시예 10 내지 13에서는 복굴절률의 수치가 전체적으로 작은 데 대하여, 참고예 4 내지 7에서는 복굴절률의 수치가 전체적으로 크다. 또한, 실시예 10 내지 13에서는 투과율이 99.5%/cm 내지 99.7%/cm의 범위인 데 대하여, 참고예 4 내지 7에서는 투과율이 99.0%/cm 내지 99.4%/cm의 범위이고, 실시예 10 내지 13쪽이 참고예 4 내지 7보다 투과율이 양호한 것을 알 수 있다. Here, based on Table 2, when Examples 10-13 and Reference Examples 4-7 are compared, in Example 10-13, although the numerical value of the transmittance | permeability distribution ((DELTA) n) is generally small, in the Reference Examples 4-7, the transmittance distribution is The value of (Δn) is large overall. In addition, in Examples 10-13, although the numerical value of birefringence is generally small, in Reference Examples 4-7, the numerical value of birefringence is large large as a whole. In Examples 10 to 13, the transmittance was in the range of 99.5% / cm to 99.7% / cm. In Reference Examples 4 to 7, the transmittance was in the range of 99.0% / cm to 99.4% / cm. It can be seen that the transmittance is better than the reference examples 4 to 7 on page 13.

또한, 실시예 10 내지 13에서는 내구성이 전부 양호한 데 대하여, 참고예 4 내지 7에서는 내구성이 전부 나쁜 결과가 나왔다. 흔히, 실시예 10 내지 13에서는 외주로부터의 변질층의 두께가 5㎜ 내지 10㎜의 범위인 데 대하여, 참고예 4 내지 7에서는 외주로부터의 변질층의 두께가 15㎜ 내지 25㎜의 범위이며, 실시예 10 내지 13쪽이 참고예 4 내지 7보다 외주로부터의 변질층의 두께가 얇은 것을 알 수 있 다. Further, in Examples 10 to 13, the durability was all good, whereas in Reference Examples 4 to 7, the durability was poor. Often, in Examples 10 to 13, the thickness of the altered layer from the outer circumference is in the range of 5 mm to 10 mm, whereas in Reference Examples 4 to 7, the thickness of the altered layer from the outer circumference is in the range of 15 mm to 25 mm, It can be seen that the thickness of the deteriorated layer from the outer periphery of Examples 10 to 13 is thinner than those of Reference Examples 4 to 7.

도포제liniment C입자 직경
(㎛)C particle diameter
(Μm) SiC입자 직경
(㎛)SiC particle diameter
(Μm) 구조rescue 순화 처리의 유무With or without purifying 실시예 10Example 10 C+SiCC + SiC 0.10.1 0.10.1 이중 구조Double structure ○(진공 중)○ (during vacuum) 실시예 11Example 11 C+SiCC + SiC 1010 1One 이중 구조Double structure ○(Cl₂가스 중)○ (in Cl ₂ gas) 실시예 12Example 12 C+SiCC + SiC 0.010.01 0.010.01 혼재 구조Mixed structure ○(진공 중)○ (during vacuum) 실시예 13Example 13 C+SiCC + SiC 1One 1010 혼재 구조Mixed structure ○(Cl₂가스 중)○ (in Cl ₂ gas) 참고예 4Reference Example 4 CC 1One -- -- -- 참고예 5Reference Example 5 SiCSiC -- 1010 -- -- 참고예 6Reference Example 6 CC 0.10.1 -- -- ○(진공 중)○ (during vacuum) 참고예 7Reference Example 7 SiCSiC -- 0.10.1 -- ○(진공 중)○ (during vacuum)

Δn(ppm)Δn (ppm) 최대 복굴절률
(nm/cm)Max birefringence
(nm / cm) 투과율
(%/cm)Transmittance
(% / cm) 내구성 양호 여부Good durability 외주로부터의
변질층 두께(mm)From outsourcing
Altered layer thickness (mm) 실시예 10Example 10 0.80.8 1.01.0 99.599.5 ○○ 55 실시예 11Example 11 1.21.2 0.80.8 99.599.5 ○○ 66 실시예 12Example 12 0.50.5 1.51.5 99.699.6 ○○ 1010 실시예 13Example 13 0.30.3 0.50.5 99.799.7 ○○ 55 참고예 4Reference Example 4 1010 1313 99.199.1 ×× 2525 참고예 5Reference Example 5 1313 3131 99.099.0 ×× 2525 참고예 6Reference Example 6 1717 1212 99.399.3 ×× 1515 참고예 7Reference Example 7 2323 2020 99.499.4 ×× 1515

이상 상세하게 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 석영유리의 가열 가압성형에 있어서, 성형시에 종래보다 높은 압력을 부하할 수 있는 동시에, 냉각시에 석영유리에 왜곡이나 균열이 생기기 어려운 석영유리의 성형 장치 및 성형방법을 제공할 수 있다.As described in detail above, according to the present invention, in the heat press molding of quartz glass, it is possible to load a higher pressure than before when molding and to form quartz glass in which distortion and cracking are unlikely to occur in the quartz glass during cooling. An apparatus and a molding method can be provided.

또한, 본 발명에 의하면, 석영유리의 가열 가압 성형에 의해, 넓은 면적의 면을 균질하게 성형하는 것이 가능한 석영유리의 성형 장치 및 성형방법을 제공할 수 있다. Moreover, according to this invention, the quartz glass shaping | molding apparatus and the shaping | molding method which can shape | mold the surface of a large area homogeneously by the heat press molding of quartz glass can be provided.

또한, 본 발명에 의하면, 석영유리의 가열 가압성형에 있어서, 생산성을 향상하는 것이 가능한 성형 장치 및 성형방법을 제공할 수 있다. Moreover, according to this invention, the shaping | molding apparatus and the shaping | molding method which can improve productivity in the heat press molding of quartz glass can be provided.

또한, 본 발명에 의하면, 석영유리나 흑연제 몰드의 손상을 방지하는 동시에, 석영유리와 흑연제 몰드의 반응을 방지하는 석영유리의 성형 장치 및 성형방법을 제공할 수 있다.Moreover, according to this invention, the shaping | molding apparatus and the shaping | molding method of the quartz glass which prevent the damage of a quartz glass or a graphite mold and prevent reaction of a quartz glass and a graphite mold can be provided.

Claims

Heating means for heating a mold made of a material having a hollow portion capable of accommodating quartz glass, and having a larger coefficient of expansion than the quartz glass, a pressing portion movably disposed inside the hollow portion, and the quartz glass housed in the hollow portion. And a forming means capable of pressing the pressing portion in the pressing direction, wherein the pressing portion is pressed by the pressing portion while heating the quartz glass in the hollow portion by the heating means, to form a predetermined shape.

The mold has a plurality of side plates combined in abutting state with each other to form the hollow portion, and fitting means fitted around the plurality of combined side plates,

The fitting state is maintained by the fitting means at the time of molding, and at the time of cooling after molding, the fitting means is formed by an outward force applied to the plurality of side plates based on the difference between the expansion coefficients of the mold and the quartz glass. A fitting surface of the plurality of side plates and the fitting means is formed in a tapered shape so that the fitting state is released so that the plurality of side plates are separated from each other.

The method of claim 1,

The fitting means has a frame-like support ring fitted to the outside of the plurality of side plates, and the fitting surface of the plurality of side plates and the fitting surface of the support ring perturb by the outward force so that the support ring is pulled out. It moves so that the said some side plate may be comprised so that the shaping | molding apparatus of the quartz glass characterized by the above-mentioned.

The method of claim 1,

The said fitting means has a bottom part provided with the recessed part by which the lower end part of the said some side plate is fitted, and the fitting surface of the said some side plate and the fitting surface of the said bottom part perturbed by the said outward force, and the said several side plate is the said bottom The said some side plate is comprised so that a space | part may move apart from the recessed part of a part, and the shaping | molding apparatus of the quartz glass characterized by the above-mentioned.

The method of claim 1,

The cross-sectional shape of the said hollow part shows a polygonal shape, The corner part of the said shape is formed in R shape, The molding apparatus of the quartz glass characterized by the above-mentioned.

The method of claim 1,

The cross-sectional shape of the said hollow part shows a polygonal shape, and the corner part of the said shape is formed so that it may become obtuse angle, The shaping | molding apparatus of the quartz glass characterized by the above-mentioned.

The method of claim 1,

A plurality of said shaping | molding means are provided, The pressurization site | part of the said some shaping | molding means is each independently capable of pressurizing the said press part, The shaping | molding apparatus of the quartz glass characterized by the above-mentioned.

The method of claim 6,

And a detecting means for detecting a position in the height direction of the pressing portion of the plurality of forming means, and a control means for controlling the position of the pressing portion based on the detection value of the detecting means. Forming device.

The method of claim 7, wherein

And said control means adjusts the pressure to pressurize said quartz glass by said pressing section.

The method of claim 6,

And a detecting means for detecting the inclination of the pressing portion and a control means for controlling the position of the pressing portion based on the detection value of the detecting means.

The method of claim 9,

The method of claim 6,

The selected pressurization having a plurality of pressurization portions having different sizes and a plurality of the molds having sizes corresponding to each of the pressurization portions, and selecting and mounting at least one of the pressurization portions and the plurality of molds; And the pressing section is configured to be pressurizable by the number of forming means according to the size of the section.

The method of claim 1,

It is disposed so as to be movable inside the hollow portion, and further comprises a boundary portion for partitioning the hollow portion into a plurality of divided hollow portions, wherein the quartz glass is accommodated in each of the plurality of divided hollow portions, and the plurality of the An apparatus for forming a quartz glass, wherein the quartz glass can be formed at the same time.

13. The method of claim 12,

The maximum pressing force by the said press part is comprised so that adjustment of the pressing force with respect to each said side plate by the said some quartz glass at the time of the said shaping | molding is below a predetermined value, The molding apparatus of the quartz glass characterized by the above-mentioned.

The method of claim 1,

The mold is a graphite mold, and a release layer formed by applying and drying a first suspension containing carbon particles as a main solid component and a second suspension containing SiC particles as a main solid component on an inner wall surface of the graphite mold. A molding apparatus for quartz glass, characterized in that it is provided.

The method of claim 14,

The release layer is formed of a double structure consisting of a layer of carbon particles having a thickness of 30 μm to 1000 μm and a layer of SiC particles having a thickness of 30 μm to 1000 μm.

The method of claim 14,

The mold release layer is a quartz glass forming apparatus, characterized in that the carbon particles having a thickness of 60 µm to 2000 µm are mixed with SiC particles.

The method of claim 14,

The average particle diameter of the said carbon particle and the said SiC particle is 0.01 micrometer-100 micrometers, respectively, The shaping | molding apparatus of the quartz glass characterized by the above-mentioned.

A mold having a hollow portion capable of accommodating quartz glass, a pressing portion movably disposed inside the hollow portion, heating means for heating the quartz glass housed in the hollow portion, and a portion of the pressing portion capable of pressing in the pressing direction A molding apparatus comprising molding means, pressurizing the pressurizing part to form a predetermined shape while heating the quartz glass in the hollow part by the heating means,

The shaping | molding apparatus of the quartz glass characterized by forming a plurality of said shaping | molding means, and the press part of the said some shaping | molding means can press each said press part independently.

Heating means for heating a mold made of a material having a hollow portion capable of accommodating quartz glass and having a larger coefficient of expansion than the quartz glass, a pressurizing portion movably disposed in the hollow portion, and the quartz glass housed in the hollow portion. And a molding means capable of pressing the pressing portion in the pressing direction, wherein the mold is fitted in a circumference of the plurality of side plates which are combined in contact with each other to form the hollow portion, and around the plurality of combined side plates. Using a molding apparatus in which the fitting surfaces of the plurality of side plates and the fitting means are formed in a tapered shape,

A molding step of pressurizing the quartz glass in the hollow portion by the pressing portion to form a predetermined shape while heating the quartz glass in the hollow portion with the heating means in a state where the fitting state is maintained by the fitting means;

Cooling the quartz glass after molding while the fitting state of the fitting means is released by the outward force applied to the plurality of side plates based on the difference between the expansion coefficients of the mold and the quartz glass so that the plurality of side plates are separated. A method of forming quartz glass, comprising a cooling step.

The method of claim 19,

The fitting means has a frame-shaped support ring fitted to the outside of the plurality of side plates, and in the cooling step, the fitting surface of the plurality of side plates and the fitting surface of the support ring are perturbed by the outward force. The plurality of side plates are separated from each other by moving in the direction in which the support ring is pulled out.

The method of claim 19,

The said fitting means has the bottom part provided with the recessed part by which the lower end part of the said some side plate was fitted, and in the said cooling process, the fitting surface of the said some side plate and the fitting surface of the said bottom part perturbed by the said outward force, and said A plurality of side plates are moved in a direction of exiting from the recessed portion of the bottom portion, so that the plurality of side plates are separated from each other.

The method of claim 19,

A plurality of said shaping | molding means are provided, and the said shaping | molding process WHEREIN: The shaping | molding method of the quartz glass characterized by pressurizing the said press part independently by the press part of the said some shaping | molding means.

The method of claim 22,

The position of the height direction of the press part of the said some shaping | molding means is detected, and the position of the said press part is controlled based on the obtained detection value, The shaping | molding method of the quartz glass characterized by the above-mentioned.

The method of claim 22,

The inclination of the said press part is detected, and the position of the said press part is controlled based on the obtained detection value, The shaping | molding method of the quartz glass characterized by the above-mentioned.

The method of claim 19,

The boundary portion is arranged to be movable within the hollow portion to partition the hollow portion into a plurality of divided hollow portions, and in the forming step, the quartz glass is accommodated in each of the plurality of divided hollow portions to form a plurality of portions by the pressing portion. Forming the quartz glass, characterized in that for forming the quartz glass at the same time.

The method of claim 25,

In the forming step, the plurality of quartz glasses are formed by adjusting the maximum pressing force by the pressing unit such that the pressing force on the side plates by the plurality of quartz glasses is equal to or less than a predetermined value. Molding method.

The method of claim 19,

The mold is a graphite mold, and prior to the forming step, on the inner wall surface of the graphite mold, a first suspension containing carbon particles as a main solid component and a second suspension containing SiC particles as a main solid component are applied and dried. And a release layer forming step of forming a release layer by forming a release layer.

28. The method of claim 27,

A method for forming quartz glass, characterized in that the first suspension is applied to the inner wall surface of the graphite mold, and the second suspension is applied and dried to form the release layer.

28. The method of claim 27,

A method for forming quartz glass, wherein the first suspension is coated and dried on the inner wall of the graphite mold, and then the second suspension is coated and dried to form the release layer.

28. The method of claim 27,

And a purifying treatment step of subjecting the mold release layer in the graphite mold to a purifying treatment by heat treatment in a vacuum atmosphere or in a chlorine-containing gas atmosphere.

A method of molding into a desired shape by accommodating quartz glass in a hollow portion of a mold and pressing the pressurizing portion while heating the quartz glass,

The boundary portion is arranged to be movable within the hollow portion to partition the hollow portion into a plurality of divided hollow portions, and simultaneously accommodates the quartz glass in each of the plurality of divided hollow portions to simultaneously receive the plurality of quartz glasses by the pressing portion. A molding method of quartz glass, characterized in that the molding.

In a method of forming a desired shape by receiving quartz glass in a mold made of graphite and heating and pressing the quartz glass,

After coating a suspension containing carbon particles as a main solid component on the inner wall surface of the graphite mold, applying a suspension containing SiC particles as a main solid component and drying them to form a release layer, and then forming the release layer in the graphite mold. A method for forming quartz glass, characterized in that the quartz glass is accommodated and heated and pressed.

A suspension containing carbon particles as a main solid component is applied to the inner wall surface of the graphite mold, and after drying, a suspension containing SiC particles as a main solid component is dried to form a release layer. A method for forming quartz glass, characterized in that the quartz glass is accommodated in a mold and heated and pressurized.