JPH0812355A - 石英ガラス物品の製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】石英ガラス体を高温加熱下で加圧成型し平面側
に突起を具えた石英ガラス物品を製造する装置の提供。 【構成】本発明は、周囲にグラファイト枠を有する成型
空間内に、前記石英ガラス体を挟んで下面側に前記突起
と対応するメス型を、上面側に前記ガラス体の受け台を
配置し、前記メス型と受け台を多孔質グラファイト材
で、一方前記グラファイト枠を緻密グラファイト材で夫
々形成して成型用型枠として構成すると共に、 前記受
け台を上面側で固定支持する支持体と、一方該支持体と
対面する下方位置に配置され、前記成型用型枠を載置す
るワークテーブルと、該ワークテーブルを炉外下方位置
より炉内に昇降させる昇降手段と、前記ワークテーブル
下側に連設された流体圧付勢手段とを含み、前記昇降手
段の上昇により支持体に受け台上面を固定した後、流体
圧付勢手段によりメス型を介して石英ガラス体に微小加
圧力を付勢しながら高温加熱下で加圧成型を行うことを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は石英ガラス体の少なくと
も一面に突起を形成してなる石英ガラス物品の製造に係
る発明であり、特に半導体工業用に用いられる石英ガラ
ス製部材であって、例えば、炉芯管のフランジ部、縦型
ウエハキャリアのトッププレートやボトムプレート、横
型ウエハキャリアの側板及び炉芯管キャップ等の石英ガ
ラス製治具及びその部品等にしばしば用いられる、突
起、はめ込み部もしくはフランジ部等を有する石英ガラ
ス物品を効率的に製造する発明に関するものである。

【０００２】

【従来技術】従来この様な複雑な形状の石英ガラス部材
を製造する場合、石英ガラス平板に石英ガラスの溶接棒
をバーナー加熱により加熱、容融しながら逐次肉盛りを
行った後、肉盛り部を研削加工して所定形状に成型した
り、又石英ブロック体から削り出し加工により製造して
いた。しかしながら、溶接棒による肉盛り加工では作業
時間が非常に長く、また溶接速度と加熱温度の調節がう
まく行かないと泡をかんでしまうために、作業に高度の
熟練性を必要とし、しかも長時間の火加工なので作業時
間が悪いという問題を有していた。又ブロック材の削り
出し加工では材料原単位が大きいということと、研削加
工に長時間を要するという問題点があった。

【０００３】かかる欠点を解消するために、成型型内で
前記石英ガラス体を加熱軟化して前記突起を形成する加
熱成型方法を検討している。この種の成型加工において
は、例えば特開平１ー３１７１３２に示すように、成型
容器内で石英ガラス母材を１６００〜１８００℃の高温
に加熱した後、前記母材に対称な両方向から成型圧を加
えて加圧成型を行うように構成しているが、かかる成型
方法では例えば同公報には成型圧が１００Ｋｇｆ／ｃｍ
²前後と高圧であり、かかる高圧で成型を行うと成型枠
を構成するグラファイトと石英ガラスとが高温下で高圧
力で密着する為に、グラファイトと石英ガラスとの反応
によりＣＯやＣＯ₂、更にはＳｉＯ₂の蒸発ガスが発生
し、これらのガスが軟化している石英ガラスに入り込
み、気泡が発生するのみならず、前記反応により生成し
たＳｉＣが石英ガラス表面に付着し、常温に降温させた
際に両者の熱膨張率の差によりクラックが発生する。

【０００４】このため、例えば特公昭６２ー５０４１４
号においては前記成型枠の内面に黒鉛室繊維布を内張り
して該繊維層よりＣＯ₂が逃げるように工夫している。
この技術は、明細書で開示された実際の実施例による
と、１８５０±５℃で３０分間保持し、不活性ガスＮ²
雰囲気内で０．４ｋｍ／ｃｍ² で加圧成型に成功したも
のであった。これは、内張りの黒鉛質繊維布がＳｉＯ²
等の蒸気ガスを逃がし、それが気泡として製品に混入す
ることを防止して歩留を向上したものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記繊維
層を内張りする構成では、原インゴットが溶解し側壁の
クッション材に密着すると、排ガス通路は側壁部クッシ
ョン材の気孔部だけになってしまい、底部側にガスが停
留し、この結果本発明にかかる物品のように底部に突起
を有する機構では前記底部のガスの停留が極めて重大な
欠陥につながるのみならず、突起部に対応する雌型の凹
部に均質にクッション材を敷設することは実質的に不可
能である。

【０００６】かかる欠点を防止するために、前記加熱温
度を１６００℃〜１７００℃に低く設定すると共に、貫
通穴が３ｍｍ程度の気孔を有する成型穴を用い且つ無加
圧で成型する装置が特開平５−１７１７４号にて提案さ
れている。

【０００７】しかしながらかかる機構では加熱温度が１
６００℃〜１７００℃と低く粘性が高くなり、而も無加
圧であるために、本発明にかかる物品の場合平面の突起
部分の溶融ガラスの廻り込みが充分行われず、やはり精
度良い加工が不可能になる。

【０００８】本発明はかかる従来の欠点に鑑み、突起部
を有する石英ガラス物品を加工する場合でも、無気泡で
表面に失透やクラックの発生のない、而も精度良い成型
加工が可能な石英ガラス物品を製造する発明を提供する
ことを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、石英ガラス体
を高温加熱下で加圧成型し平面側に突起を具えた石英ガ
ラス物品を製造する装置に関するもので、その特徴とす
るところは、周囲にグラファイト枠を有する成型空間内
に、前記石英ガラス体を挟んで下面側に前記突起と対応
するメス型を、上面側に前記ガラス体の受け台を配置
し、前記メス型と受け台を多孔質グラファイト材で、一
方前記グラファイト枠を緻密グラファイト材で夫々形成
して成型用型枠として構成すると共に、前記受け台を上
面側で固定支持する支持体と、一方該支持体と対面する
下方位置に配置され、前記成型用型枠を載置するワーク
テーブルと、該ワークテーブルを炉外下方位置より炉内
に昇降させる昇降手段と、前記ワークテーブル下側に連
設された流体圧付勢手段とを含み、そして好ましくは前
記昇降手段の上昇により支持体に受け台上面を固定した
後、流体圧付勢手段によりメス型を介して石英ガラス体
に微小加圧力を付勢しながら高温加熱下で加圧成型を行
うことを特徴とするものである。

【００１０】この場合前記流体圧付勢手段を圧力検知手
段を介した油圧シリンダにより構成し、該圧力検知手段
により前記メス型を介して軟化石英ガラス体に印加され
る微小加圧力を０．０１〜０．５Ｋｇｆ／ｃｍ²の範囲
に制御可能に構成するのが良い。又前記型枠内に収納し
たガラス体は、速やかな昇温を可能にするために、誘導
加熱手段により発熱可能に構成するのがよい。

【００１１】又連続成型を容易にするために、前記発熱
体が囲繞された炉内空間の下方を開口し、該開口に前記
ワークテーブルが炉内に侵入可能に２つのシャッタを介
して開閉可能に構成すると共に、該２つのシャッタの
内、前記炉内空間に対面する上部シャッタを単層グラフ
ァイト材により、下側に位置する下部シャッタを積層グ
ラファイト材で形成するのが良い。又一層精度良い成型
加工を可能とするために、前記流体圧付勢手段の移動量
を検知する検知手段を設け、前記炉内温度が１７００〜
２０００℃前後の温度域に達し、且つ前記検知手段によ
り石英ガラス体の変形完了位置を検知した後、該成型完
了位置を所定時間保持した後、流体圧付勢手段を介して
前記メス型を復帰方向に下降させるのが良い。

【００１２】尚、前記変形完了位置を精度良く保持する
ためには、前記流体圧付勢手段を構成する油圧シリンダ
により前記メス型を押圧方向に移動しつつその移動速度
を２〜１０ｍｍ／minに設定するのが良い。

【００１３】

【作用】前記したように精度良い加熱を行うためには、
１７００〜２０００℃前後の高温加熱を行う必要があ
る。しかしながら高温加熱を行った場合前記したように
グラファイトと石英ガラスとの反応によりＣＯやＣ
Ｏ₂、更にはＳｉＯ₂の蒸発ガスが発生し、石英ガラスの
気泡の発生、又クラックや失透が生じる。かかる対策を
成型枠と成型加圧装置の両者から行っている。

【００１４】先ず成型枠について説明する。周囲をグラ
ファイト枠が囲繞するメス型と受け台との間に石英ガラ
ス体を挟んで石英ガラス物品を成型する方法では、図２
乃至図４に示すように、加圧成型時石英ガラス体に常に
接触するのはメス型と受け台（これらを押し型と言う）
であり、従って石英ガラスとの反応によりＣＯやＣ
Ｏ₂、ＳｉＣ蒸気が発生するのは押し型の接触面のみで
ある。又、該ガラス体の加熱により例え該ガラス体の外
周でＳｉＯ₂の蒸発ガスが発生しても、石英ガラス体が
成型完了直前まではその周囲のグラファイト枠とは非接
触であるために、ガスの逃げを考慮する必要はない。従
って前記一対の押し型にのみガス逃げ道を設ければ良い
が、前記前者の従来技術の黒鉛繊維布ではメス型の突起
部形状に対応して変形させることは不可能である。

【００１５】一方後者の従来技術のように、３ｍｍ程度
の気孔を穿孔したものでは、石英ガラスの粘度の高い１
６００〜１７００℃では問題が生じないが、１９００℃
まで昇温すると、石英ガラスの粘度が大幅に低下し、成
型された石英ガラス物品の表面に凹凸が生じてしまう。
そこで本発明は焼結グラファイトのようにグラファイト
材自体が通気性を有する多孔質グラファイトを用いて押
し型を形成する。即ち、この場合好ましくはガス透過率
が０．１ｃｍ²／sec（Ｐ：１．５Ｋｇｆ／ｃｍ²の値）
以上、更に好ましくは０．９ｃｍ²／sec前後の微小ガス
透過孔群を具えた押し型を用いている。

【００１６】そして多孔質グラファイト材としてのかさ
密度は１．５ｇ／ｃｍ³ 以下のグラファイト材を用いれ
ば良いが、余りにかさ密度が低いと、加圧成型時に破損
や変形が生じてしまう。そこで好ましくは１．２±０．
２ｇ／ｃｍ³に設定するのがよい。又加圧成型時に破損
や変形が生じることなく精度良く成型するには、圧縮強
さが１００Ｋｇｆ／ｃｍ²以上、好ましくは１５０〜６
００Ｋｇｆ／ｃｍ²、ショア硬さを１０以上好ましくは
１５±２前後に設定することが必要である。

【００１７】一方前記押し型は、加圧成型時石英ガラス
体に常に接触している為に、接触による前記グラファイ
トの側に不純物が存在すると、これに比例して石英ガラ
ス体の表面に半導体毒やクリストバライト層が形成さ
れ、やはり失透やクラックの発生の原因となる。そこで
Na,K,Li,Ca,Mg,Fe等の半導体毒やクリストバライト層の
原因となる金属元素を各々０．１〜０．２ppm以下に設
定するのがよい。

【００１８】一方前記石英ガラス体が成型完了付近にお
いて、軟化された石英ガラス体外周面よりの膨出力が前
記グラファイト枠内壁面に付勢されるために、前記グラ
ファイト枠を緻密グラファイト材で形成し、その曲げ強
さを前記押し型より数段大にする事が必要である。この
場合押し型の方の曲げ強さは３０ｋｇ／ｃｍ² 以上、好
ましくは５０〜３００ｋｇ／ｃｍ²に夫々設定するのが
よいために、グラファイト枠の曲げ強さは、それ以上、
具体的には３５０〜９００ｋｇ／ｃｍ²前後に設定すれ
ば良い。従って本発明の成型枠においては、メス型と受
け台と、前記グラファイト枠との、２種のグラファイト
型の組成を異ならせた点を特徴とする。

【００１９】次に成型加工の面より検討する。本加工は
前記したように加熱温度を１７００〜２０００℃前後、
好ましくは１８４０〜１９８０℃に設定する事により、
粘性が低くなり成型の容易化が図れる。この場合酸水素
炎で製造した天然石英ガラスの場合は、加熱温度を１８
４０〜１９００℃前後、電気溶融法で製造した天然石英
ガラスの場合は、加熱温度を１９００〜１９６０℃前後
に設定する。そしてこの場合無加圧で成型しても良い
が、無加圧で行うと押し型の自重により加圧力が変化
し、好ましくない。一方加圧力を大に設定すると前記成
型枠を用いても、成型枠と溶融石英ガラスとの接触が強
くなり過ぎ、反応ガスの生成を抑制できない。そこで本
発明は、前記高温加熱域における成型枠と溶融石英ガラ
スとの接触時間と接触面積を極力少なくする様に設定し
ている。又、連続成型の容易化を図り得る装置の工夫も
必要である。

【００２０】そこで本発明は、前記受け台を上面側で固
定支持する支持体と、一方該支持体と対面する下方位置
に配置され、前記成型用型枠を載置するワークテーブル
と、該ワークテーブルを炉外下方位置より炉内に昇降さ
せる昇降手段と、前記ワークテーブル下側に連設された
流体圧付勢手段とからなる成型装置を提案する。

【００２１】即ち本発明によれば、前記昇降手段の上昇
により支持体に受け台上面を固定した後、流体圧付勢手
段によりメス型を介して石英ガラス体に微小加圧力、具
体的には０．０１〜０．５Ｋｇｆ／ｃｍ²、好ましくは
０．０２〜０．２Ｋｇｆ／ｃｍ²の範囲の微小加圧力を
付勢しながら高温加熱下で加圧成型を行うことにより、
一定の成型圧で精度よい成型加工を維持しつつ極力石英
ガラス体とグラファイトとの接触面積を低くして前記反
応の抑制を図ることが出来る。この場合前記流体圧付勢
手段は非圧縮性の油圧シリンダを用いるのが良く、特に
圧力検知手段を介して油圧シリンダを構成する事によ
り、前記加圧力を精度良く維持できる。又前記流体圧付
勢手段によりメス型を介して石英ガラス体に印加する微
小加圧力は前記石英ガラス体が変形を始める以前の温度
域よりメス型に予圧しておくことにより、加熱軟化の程
度に従って徐々に成型されるために、前記精度よく成型
加工を行うことが出来、好ましい。

【００２２】又本発明は下側に配置したワークテーブル
よりメス型を介して加圧する構造を取っており、該メス
型が直接、軟化した石英ガラス体に食込むように構成し
ているために、精度良い突起成型が可能となる。又成型
枠上面側の受け台は固定圧であるために、炉内の上面側
を開放することなく、ワークテーブルが昇降する炉内下
側のみを開放すれば良い。この結果、従来炉内上方を開
放する構成では炉内開放の都度、炉内温度が常温近くま
で低下し、次の成型工程における温度上昇時間が極めて
大になるが、炉内下側開放では高温雰囲気を炉内に残置
させることが為に、連続成型を行う装置として極めて有
利である。

【００２３】この場合連続成型を容易にするために、前
記発熱体が囲繞された炉内空間の下方を開口し、該開口
に２つのシャッタを設けると共に、該２つのシャッタの
内、前記炉内空間に対面する上部シャッタについては断
熱性の良い単層グラファイト材により、下側に位置する
下部シャッタを例えば石英ガラス板と交互に積層する積
層グラファイト材で形成する事により、前者で耐熱性と
断熱性を、後者でシール性と強度性を維持する事が出来
る。又前記ガラス体は誘導加熱手段により加熱を行うこ
とにより前記加熱域への速やかな昇温を可能とし、そし
て成型時間、言い換えれば成型枠と溶融石英ガラスとの
接触時間を極力少なくしている。又余りに昇温速度が早
過ぎるとガラス体の周域部と中心部での温度差が大きく
なり、精度良い成型が出来ない。そこで本発明では加熱
軟化後の前記ガラス体の昇温速度を３５〜５５℃／mi
n、好ましくは４０〜５０℃／minに設定するのが良い。

【００２４】尚前記昇降手段の移動速度は、前記メス型
の突起形状が複雑形状でも精度よく又座屈が生じること
なく成型を可能とするために、又成型時間が無用に遅延
化する為に、前記昇降手段の移動速度を、緩速度で２〜
１０ｍｍ／min、好ましくは３〜５ｍｍ／minに設定する
のが良い。この場合、前記流体圧付勢手段の移動量を検
知する検知手段を設け、前記炉内温度が１７００〜２０
００℃前後の温度域に達し、且つ前記検知手段により石
英ガラス体の変形完了位置を検知した後、該成型完了位
置を所定時間、具体的には突起形状にもよるが３〜１５
分、好ましくは５〜１０分保持して、石英ガラス体の変
形が完了するのを待つのがよく、そして該成型完了後直
ちに流体圧付勢手段を介して前記メス型を復帰方向に下
降させて圧解除を行う事により成型枠と溶融石英ガラス
との反応阻止と成型時のはみ出しを防止できる。尚、前
記変形完了位置を精度良く保持し、且つ精度良い昇降制
御を可能にする為に、前記流体圧付勢手段に、油圧シリ
ンダを用いている。

【００２５】

【実施例】以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳
細に説明する。但し、この実施例に記載される構成部品
の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な
記載が無い限り、この発明の範囲をそれのみに限定する
趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。

【００２６】先ず、本装置に用いる成型枠を説明する。
図２は、成型枠の形状を示す一実施例図で、同図（Ｃ）
に示されている横型ボート５０の側板５１を加圧成型す
る成型枠の構造を開示したもので、雌型１３には同図
（Ｂ）の側板５１の突起５１ａと対応する凹部１３ａが
上面側に開口されている。即ち本成型枠は、図２（Ａ）
に示すように緻密性のグラファイトで作られたグラファ
イト枠１５及び底板１２で構成される成型空間を形成す
る方形状グラファイト枠内に、前記石英ガラス体８を挟
んで突起部５１ａと対応する凹部１３Ｃを有する雌型１
３と、受け台１０とを配置し、前記受け台１０とメス型
１３間が縮幅化可能に、方形グラファイト枠１５の内形
より、受け台１０及びメス型１３の外形を僅かに小に設
定している。

【００２７】又前記メス型１３の凹部１３ａと対応する
受け台１０の所定位置に腕型の逃げ部１０ａを設け、該
逃げ部１０ａをメス型１３の凹部１３ａと同等か若しく
は僅かに大なる容積に設定する。そして前記メス型１３
と受け台１０はプレス荷重時の圧縮応力に耐えられるよ
うに厚肉に、又グラファイト枠１５は熱吸収の良いよう
に薄肉方形枠で形成されている。

【００２８】図３は成型枠の他の形状を示す実施例で、
本実施例の石英ガラス物品は同図（Ｃ）に示すように突
起部５６を備えた、例えば縦型炉心管５５のフランジ部
５６として機能するもので、同図（Ｂ）の雌型１３には
リング状突起部５６ａと対応する凹部１３ａが開口され
ている。そして本成型枠は（Ａ）に示すように、緻密性
のグラファイトで作られたグラファイト筒１５及び底板
１２で構成される成型空間１１を形成する円筒状グラフ
ァイト枠内に、前記石英ガラス体８を挟んで前記突起１
７ｃと対応する凹部１３ｃを有するメス型１３と、受け
台１０とを配置し、前記受け台１０とメス型１３間が縮
幅化可能に、円筒型グラファイト筒１５の内径より、受
け台１０及びメス型１３の外径を僅かに小に設定してい
る。

【００２９】又心柱１６は、フランジ５６に中心穴５６
ｄを設けるためにメス型１３に植設されているが、該中
心穴５６ｄは成型完了後に切削加工すれば良く、かなら
ずしも必要とされるものではない。

【００３０】そして前記いずれの実施例もメス型１３及
び受け台１０を構成するグラファイトは、ガス透過率が
０．１ｃｍ²／sec（Ｐ：１．５Ｋｇｆ／ｃｍ²の値）以
上、好ましくは０．９ｃｍ²／sec前後の微小ガス透過孔
群を具え、そしてかさ密度は１．５ｇ／ｃｍ² 以下、好
ましくは１．２４ｇ／ｃｍ²、圧縮強さは１００Ｋｇｆ
／ｃｍ²以上、好ましくは１６０Ｋｇｆ／ｃｍ²前後、シ
ョア硬さは１０以上好ましくは１５前後、曲げ強さは３
０ｋｇ／ｃｍ² 以上、好ましくは６９ｋｇ／ｃｍ²前
後、固有抵抗は４０μΩ・ｃｍに設定する。

【００３１】そして前記グラファイトの純度はNa,K,Li,
Mg,Ca,Cu,Alが各々０．１ｐｐｍ以下、Feは０．１５ｐ
ｐｍ以下に設定し、少なくとも成型加工されるべき石英
ガラスの純度より高純度にて製造される。又前記受け台
１０及びメス型１３のグラファイト材は焼結等により形
成されるが、この場合グラファイトの平均粒径を３０〜
１００μｍ、好ましくは４０〜１００μｍに設定するの
がよい。

【００３２】一方グラファイト枠１５及び底板１２を構
成する緻密性グラファイトは、かさ密度は１．７７〜
１．９０ｇ／ｃｍ² 、圧縮強さは７００〜１０５０Ｋｇ
ｆ／ｃｍ²、ショア硬さは５０〜９０前後、曲げ強さは
３７０〜９００ｋｇ／ｃｍ²、固有抵抗は０．９〜１．
８μΩ・ｃｍに設定する。

【００３３】尚、前記メス型１３に植設する突起１３ｂ
及び心柱１６もメス型１３と同一材質で形成するのが好
ましいが、成型加熱中常時接触するものではなく、必ず
しも限定されない。

【００３４】次に前記成型枠を用いた成型装置の基本構
成について説明する。図１は本発明の石英ガラス物品成
型装置の基本構成図が開示されており、同図において、
下方が開放されており、断面門型状のグラファイト製の
筐体１内には、筐体１周囲に配した電磁誘導加熱コイル
２Ａの電磁誘導作用によって加熱するグラファイトヒー
タ２が設けられ、このヒータ２は図６に示す温度計及び
その他の制御装置によって誘導加熱コイル２Ａを電力制
御され、設定温度に室温が制御されるように構成されて
いる。上端にワークテーブル３ａが設けられている可動
プレス棒３はグラファイトで形成され、下端部を油圧シ
リンダ５のピストン部５ａに連結していて、ロードセル
３ｃを介して該ピストン部５ａの駆動により上下動可能
に構成されている。

【００３５】そしてワークテーブル３ａには、前記成型
枠７が載置され、該成型枠７は油圧シリンダ５の駆動に
より上方に押圧されるが、成型枠７の上側に位置する受
け台１０上面を固定プレス棒１９が当接することによ
り、成型枠７は上下方向から押圧されることになる。
尚、固定プレス棒１９はグラファイトで形成され、筐体
１に一体的に固定されている。

【００３６】油圧シリンダ５のピストン部５ａと可動プ
レス棒３間に配設されたロードセル３ｃは前記押圧中の
圧力を測定することができるように構成されている。又
油圧シリンダ５の側面には、スケール４が垂直に立設さ
れ、プレス棒３の側面より水平に延在する指針３ｂによ
り可動プレス棒３の上昇距離を確認できるように構成さ
れている。この結果可動プレス棒３の成型枠７への押圧
変位量はスケール４上の指針３ｂを観察することによっ
て視認でき、その指針３ｂの上昇位置を確認して成型完
了を目視可能に構成されている。

【００３７】尚、この成型完了検知は指針３ｂの移動量
を抵抗変化またはコンデンサ等の電気信号に変換して、
ランプまたはブザーにて合図することも可能である。そ
して前記筐体１の下方入口部はシャッタ６により閉塞可
能に構成されており、そして該シャッタ６は耐熱性を有
するカーボンフェルトにより構成され、不図示のエアシ
リンダ等により筐体１の下面に沿って開閉可能に構成さ
れている。そしてシャッタ６の閉成後、筐体１内を、図
示しない装置によりＮ² 、またはＡｒもしくはＨｅ等の
不活性ガスで置換可能に構成されている。また、可動プ
レス棒３、油圧シリンダ５及びスケール４はボールネジ
その他の後記に詳説する昇降手段３５により筐体１内を
侵入抜出可能に一体で上下動可能に構成されており、こ
れによりシャッタ６の開放後、昇降手段３５を介してこ
れらを降下させワークテーブル３ａを筐体１外に抜出さ
せる事により、成型枠７を交換を可能としている。

【００３８】次に、前記基本構成に基づく本発明の実施
例に係る熱間プレス装置を図６に基づいて説明する。
尚、同図において図１との同一符号は同一部材を表す。
３０は門型状の機枠３４に設置されたステンレス製の成
型炉本体で、外周側に水冷ジャケット（不図示）が包設
されており、一方炉本体３０内壁側には不透明石英筒３
９を介して誘導加熱コイル２Ａが囲繞配設されており、
該加熱コイル２Ａの内周側に、上面と側壁周囲をグラフ
ァイト製断熱材３７で囲繞され、下方が開口された炉内
空間４２が形成されている。

【００３９】そして前記側壁断熱材３７の内周側にはグ
ラファイトヒータ２が配設されており、前記誘導加熱コ
イル２Ａとの間の高周波電磁誘導により誘導加熱され
る。そしてこのヒータ２は炉外の温度計３３等によって
誘導加熱コイル２Ａを電力制御され、設定温度に室温が
制御されるように構成されている事は前記した通りであ
る。そして前記上面側の断熱材３７の軸線上にはグラフ
ァイト製の固定プレス棒１９が炉内空間４２側に向け貫
通垂下されており、又該プレス棒１９の上部は断熱材３
７上方に突設している。そして該プレス棒１９は機枠３
４により固定されワークテーブル３ａの上昇により受け
台１０を介して油圧を受圧しても固定プレス棒１９が常
に所定位置に位置保持可能に構成する。

【００４０】一方、炉内空間４２を介して前記固定プレ
ス棒１９と対面するワークテーブル３ａ下側には前記し
たグラファイト製の可動プレス棒３、油圧シリンダ５の
ピストン部に相当する水冷ロッド５ａ及びロードセル３
ｃを介して油圧シリンダ５が垂直に連設されており、こ
れらは保持枠３６を介してボールネジ３５ｃのナット部
３５ａに連設されている。

【００４１】ボールネジ３５ｃは前記油圧シリンダ５の
進退方向と平行に、機枠３４の垂直脚３４ａに沿って垂
設されており、モータ３５ｂにより該ボールネジ３５ｃ
を回転させることにより、螺合してるナット部３５ａ及
び保持枠３６を介して油圧シリンダ５を垂直に昇降させ
る。

【００４２】又機枠３４の垂直脚３４ａの側面にはスケ
ール４が垂直に取り付けられ、該スケール４に沿って前
記保持枠３６をＬ字状に立上げ、該立上げ部３６ａに前
記スケール４に嵌合する指針３ｂを設ける。

【００４３】シャッタ６はグラファイト板（単層グラフ
ァイト）からなる上部シャッタ６Ａと、石英ガラス板と
グラファイト板を積層（積層グラファイト）して形成し
た下部シャッタ６Ｂからなり、これらは一体的にエアシ
リンダ３２により水平方向に沿って進退可能に構成して
いる。即ち、上部シャッタ６Ａは炉内空間５０を閉塞可
能に断熱材３８の下面に沿って水平方向に移動し、一方
下部シャッタ６Ｂは炉本体３０を閉塞可能に該本体の下
面に沿って水平方向に移動可能に構成されている。そし
て前記シャッタ６Ａ、６Ｂはいずれも可動プレス棒３の
軸周囲に嵌合され、シャッタ閉塞後においても可動プレ
ス棒３が昇降可能に構成する。

【００４４】次に、上記装置に基づく成型動作を説明す
る。図６において、エアシリンダ３２の駆動により上部
シャッタ６Ａと下部シャッタ６ｂを開成し、モータ３５
ｂによるボールネジ３５ｃの回転操作により可動プレス
棒３、油圧シリンダ５及び保持枠３６を一体で降下させ
て、ワークテーブル３ａを炉外位置まで下降させた後、
図２、図４（Ａ）、図３（Ａ）に示すように石英ガラス
体８が載置された成型枠７をワークテーブル３ａ上に載
置し、前記ボールネジ３５ｃの逆転操作により前記ワー
クテーブル３ａを炉内空間５０内へ上昇させ、そして受
け台１０の上面が固定プレス棒１９にほぼ接触する付近
まで上昇させる。この状態で底板１２及びメス型１３を
介して石英ガラス体８に油圧シリンダ５により０．０３
〜０．０４Ｋｇｆ／ｃｍ²のプレス圧を印加する。そし
てエアシリンダ３２の駆動により上部シャッタ６Ａと下
部シャッタ６Ｂを閉成後、炉本体３０の内外に気密状態
が形成されると、不活性ガスＮ² を置換しほぼ１気圧に
設定する。

【００４５】そして誘電加熱コイル２Ａを介してグラフ
ァイトヒータ２を加熱しながら温度計３３にて昇温時間
を計測しながら、炉内空間の昇温速度を３５〜５５℃／
min、好ましくは４５〜５０℃／minの温度で急速加熱す
ると１６５０℃前後から加熱変形が始まり、これに追従
して０．０３〜０．０４Ｋｇｆ／ｃｍ²のプレス圧を維
持するための油圧シリンダ５の上昇を行う。この場合の
上昇速度は指針３ｂ／スケール４にて計測を行いながら
２〜１０ｍｍ／min、好ましくは３〜５ｍｍ／minの定速
度で上昇を行う。尚、指針３ｂ／スケール４は図１に示
すように油圧シリンダ５側に取り付けても良い。

【００４６】そして、前記指針３ｂ／スケール４にて前
記メス型１３の上死点（最大上昇位置）まで上昇し且つ
１８５０℃〜１９６０℃の成型温度まで温度上昇して所
定の成型が完了した後、その位置で５ｍｉｎ〜１０ｍｉ
ｎ位置保持を行う。尚、最大上昇位置までの上昇量（移
動ストローク量）前もって計算により求めておく。そし
て成型加工状態においては、図４に示すように、石英ガ
ラス体８とグラファイト製成型枠１０、１３が反応して
生成されるＣＯ、ＣＯ² 、ＳｉＣ² 、ＳｉＣ等のガスは
矢印に示すように受け台１０の通気部及びメス型１３の
通気部を介して炉内空間５０に逃げる。この際メス型１
３の通気部よりの逃げを一層効率良くするために、前記
底板１２に多数の貫通孔１２ａを穿孔しても良く、又底
板１２を設けずにメス型１３を底板１２として兼用して
も良い。

【００４７】尚、前記位置保持時間においてもプレス圧
は印加されているために、指針３ｂが示すスケール４の
目盛りが微小に上昇し、従って該指針３ｂの上昇速度を
観察することにより、自動的に石英ガラス体８の変形完
了を検出することができる。そして前記位置保持後スケ
ール４の目盛りを示す指針３ｂを注視し、予め変位量を
計算して作られているアルゴリズムに基づいて石英ガラ
スの変位完了を検出すると、油圧シリンダ５を降下させ
て圧力を解除する。

【００４８】そして圧力解除後、シャッタ６を開放し、
ワークテーブル３ａを前記ボールネジ３５ｃ等の昇降手
段３５により降下させ、加熱状態のまま成型枠７をテー
ブル３ａ上から取りだし、高温の型を不図示の冷却テー
ブルに移動し、図５に示すように石英キャップ２３で蓋
をして、グラファイトの酸化防止を行なう。その後、バ
リ取りや所定の切削加工を行った後、アニール処理工程
に移行し、１１５０℃で３０ｍｉｎ保持後徐冷して所定
のアニール処理を行う事により成型品が完成する。

【００４９】一方冷却テーブルに移動した後のワークテ
ーブル３Ａ上には次の成型枠７を載置し、前記と同様な
手順で成型を行う。尚、二回目以降では炉内の温度が、
すでにガラス溶融温度に近い略１５００℃〜１６００℃
前後に維持されているため、予圧開始温度はこの略１５
００℃〜１６００℃前後となるが、いずれにしても石英
ガラス体８の加熱軟化開始温度１６００〜１６５０℃以
前が好ましい。

【００５０】ところで、石英ガラスの材質は、酸水素溶
融品と電気溶融品と比べると、若干異なる実験結果を見
いだされている。両者とも良好なる石英ガラス物品の成
型する為の条件は、昇温速度は一回目を４６．５℃／ｍ
ｉｎ，二回目は１２９〜１８３℃／ｍｉｎとほぼ同じで
あったが、他のデータについては、酸水素溶融品は、溶
融プレス温度：１８６０℃、保持時間：５ｍｉｎ、変形
速度：４ｍｍ／ｍｉｎ、プレス圧力：０．０３ｋｇ／ｃ
ｍ² 、また、電気溶融品は、溶融プレス温度：１９５０
℃、保持時間：１０ｍｉｎ、変形速度：３ｍｍ／ｍｉ
ｎ、プレス圧力：０．０４ｋｇ／ｃｍ² であって、これ
により良好なる石英ガラス物品の成型品を得ることがで
きた。

【００５１】かかる実施例によれば前記メス型１３側に
プレス圧力を印加させるとともに、そのプレス圧力を
０．０１〜０．１Ｋｇｆ／ｃｍ²の範囲の微小圧に設定
することにより精度よい成型加工を維持しつつ極力石英
ガラス体８とグラファイトとの接触面積を低くする事が
出来る。

【００５２】又、このプレス圧力は石英ガラス体８が軟
化変形する以前の温度域より、すなわち１６００℃以前
より予圧するのが良く、又ガラスの変形速度は、プレス
圧力及び／またはガラス溶融温度で異なるが、実験の結
果、０．０７ｍｍ／ｍｉｎ〜８ｍｍ／ｍｉｎ、望ましく
は０．０７ｍｍ／ｍｉｎ〜５ｍｍ／ｍｉｎが好ましい。
このようにバラツキを有するのは、連続操業の場合、常
温から立上げる一回目と比べて予熱の存在する二回目以
降はガラスの変形速度が、１０倍以上早くなる為であ
る。これは、二回目以降では炉内の温度が、すでにガラ
ス溶融温度に近い１５００℃〜１６００℃前後に維持さ
れているためである。又この様に炉内の温度が維持され
ているのは筐体１の入口側を下側に設定したために、高
熱が成型空間内に維持する事が出来ることも起因してい
る。

【００５３】又加圧成型時石英ガラス体８に常に接触す
るメス型１３と受け台１０はグラファイト材自体が通気
性を有する材料を用いて形成されているために、石英ガ
ラスとグラファイトが反応して生成されるＣＯ、ＣＯ
² 、ＳｉＣ等のガスを容易に成型空間外に逃すことが出
来る。又ＣＯ、ＣＯ² 、ＳｉＣ等のガスを容易に成型空
間外に逃すことが出来る事はガラス表面に炭化珪素が生
成されるのを防止し、さらには熱膨張の違いにより冷却
後にクラックが発生し、歩留を悪化させるという欠点の
解消と共に、炭化珪素の固着に起因する型とガラスの滑
りが悪化し、ガラスが型の細部にまで入り込まなくなる
欠点を解消出来る。

【００５４】又一の平面側に突起１７ａを具えた石英ガ
ラス物品を成型する装置においてメス型１３の背面側よ
りプレス圧力を付勢する事によりその凹部１３ａ、１３
ｃに軟化した石英ガラスが流入しやすくなり、好ましい
が、このような構成を取ると凹部１３ａ、１３ｃに流入
した分その背面側に位置する受け台１０と対面する側が
凹みが出来、だれが出来てしまう。

【００５５】そこで前記メス型１３の凹部と対応する受
け台１０の所定位置に逃げ部１０ａ、より具体的にはメ
ス型１３の凹部と同等か若しくは僅かに大なる容積に設
定した逃げ部１０ａを設け、そこに軟化した石英ガラス
を集めながら成型を行うことにより、受け台１０と対面
する側の凹み形成を防止できる。この場合前記逃げ部１
０ａが成型完了後に凸部となるが、それは後で切削加工
により切断すれば良い。

【００５６】

【効果】以上説明したように、本発明によれば、突起部
を有する石英ガラス物品を加工する場合でも、精度良い
成型加工が可能な石英ガラス物品を製造する事が出来る
他、連続成型も容易に行うことが出来るために極めて実
用的である。等の種々の著効を有す。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る石英ガラス体の加熱成形
装置の概要図である。

【図２】（Ａ）は成型枠の断面図、（Ｂ）はその成型品
を示す斜視図で、特に（Ｃ）に示す横型ボートの側板に
関するものである。

【図３】（Ａ）は成型枠の断面図、（Ｂ）はその成型品
を示す斜視図、特に（Ｃ）に示す炉芯管のフランジ部に
関するものである。

【図４】図２の成形枠の押圧状態を示す。

【図５】図２の成形枠に石英キャップをした状態を示
す。

【図６】図１の基本構成に基づく本発明の実施例に係る
熱間プレス装置の詳細図である。

【符号の説明】

２、２Ａ 誘導加熱手段 ３ａ ワークテーブル ３Ｃ 圧力検知手段 ５ 流体圧付勢手段 ６Ａ 上部シャッタ ６Ｂ 下部シャッタ ７ 成型用型枠 ８ 石英ガラス体 １３ メス型 １５ グラファイト枠 １９ 支持体（固定プレス棒） ３５ 昇降手段 ３５ｃ〜３５Ａ ボールネジ機構 ５０ 前記炉内空間

【手続補正書】

【提出日】平成７年５月１２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】 明細書

【発明の名称】 石英ガラス物品の製造装置

【特許請求の範囲】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は石英ガラス体の少なくと
も一面に突起を形成してなる石英ガラス物品の製造に係
る発明であり、特に半導体工業用に用いられる石英ガラ
ス製部材であって、例えば、炉芯管のフランジ部、縦型
ウエハキャリアのトッププレートやボトムプレート、横
型ウエハキャリアの側板及び炉芯管キャップ等の石英ガ
ラス製治具及びその部品等にしばしば用いられる、突
起、はめ込み部もしくはフランジ部等を有する石英ガラ
ス物品を効率的に製造する発明に関するものである。

【０００２】

【従来技術】従来この様な複雑な形状の石英ガラス部材
を製造する場合、石英ガラス平板に石英ガラスの溶接棒
をバーナー加熱により加熱、容融しながら逐次肉盛りを
行った後、肉盛り部を研削加工して所定形状に成型した
り、又石英ブロック体から削り出し加工により製造して
いた。しかしながら、溶接棒による肉盛り加工では作業
時間が非常に長く、また溶接速度と加熱温度の調節がう
まく行かないと泡をかんでしまうために、作業に高度の
熟練性を必要とし、しかも長時間の火加工なので作業時
間が悪いという問題を有していた。又ブロック材の削り
出し加工では材料原単位が大きいということと、研削加
工に長時間を要するという問題点があった。

【０００３】かかる欠点を解消するために、成型型内で
前記石英ガラス体を加熱軟化して前記突起を形成する加
熱成型方法を検討している。この種の成型加工において
は、例えば特開平１−３１７１３２に示すように、成型
容器内で石英ガラス母材を１６００〜１８００℃の高温
に加熱した後、前記母材に対称な両方向から成型圧を加
えて加圧成型を行うように構成しているが、かかる成型
方法では例えば同公報には成型圧が１００Ｋｇｆ／ｃｍ
^２前後と高圧であり、かかる高圧で成型を行うと成型枠
を構成するグラファイトと石英ガラスとが高温下で高圧
力で密着する為に、グラファイトと石英ガラスとの反応
によりＣＯやＣＯ_２、更にはＳｉＯ_２の蒸発ガスが発生
し、これらのガスが軟化している石英ガラスに入り込
み、気泡が発生するのみならず、前記反応により生成し
たＳｉＣが石英ガラス表面に付着し、常温に降温させた
際に両者の熱膨張率の差によりクラックが発生する。

【０００４】このため、例えば特公昭６２−５０４１４
号においては前記成型枠の内面に黒鉛質繊維布を内張り
して該繊維層よりＣＯ_２が逃げるように工夫している。
この技術は、明細書で開示された実際の実施例による
と、１８５０±５℃で３０分間保持し、不活性ガスＮ^２
雰囲気内で０．４ｋｍ／ｃｍ^２で加圧成型に成功したも
のであった。これは、内張りの黒鉛質繊維布がＳｉＯ^２
等の蒸気ガスを逃がし、それが気泡として製品に混入す
ることを防止して歩留を向上したものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記繊維
層を内張りする構成では、原インゴットが溶解し側壁の
クッション材に密着すると、排ガス通路は側壁部クッシ
ョン材の気孔部だけになってしまい、底部側にガスが停
留し、この結果本発明にかかる物品のように底部に突起
を有する機構では前記底部のガスの停留が極めて重大な
欠陥につながるのみならず、突起部に対応する雌型の凹
部に均質にクッション材を敷設することは実質的に不可
能である。

【０００６】かかる欠点を防止するために、前記加熱温
度を１６００℃〜１７００℃に低く設定すると共に、貫
通穴が３ｍｍ程度の気孔を有する成型穴を用い且つ無加
圧で成型する装置が特開平５−１７１７４号にて提案さ
れている。

【０００７】しかしながらかかる機構では加熱温度が１
６００℃〜１７００℃と低く粘性が高くなり、而も無加
圧であるために、本発明にかかる物品の場合平面の突起
部分の溶融ガラスの廻り込みが充分行われず、やはり精
度良い加工が不可能になる。

【０００８】本発明はかかる従来の欠点に鑑み、突起部
を有する石英ガラス物品を加工する場合でも、無気泡で
表面に失透やクラックの発生のない、而も精度良い成型
加工が可能な石英ガラス物品を製造する発明を提供する
ことを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、石英ガラス体
を高温加熱下で加圧成型し平面側に突起を具えた石英ガ
ラス物品を製造する装置に関するもので、その特徴とす
るところは、周囲にグラファイト枠を有する成型空間内
に、前記石英ガラス体を挟んで下面側に前記突起と対応
するメス型を、上面側に前記ガラス体の受け台を配置
し、前記メス型と受け台を多孔質グラファイト材で、一
方前記グラファイト枠を緻密グラファイト材で夫々形成
して成型用型枠として構成すると共に、前記受け台を上
面側で固定支持する支持体と、一方該支持体と対面する
下方位置に配置され、前記成型用型枠を載置するワーク
テーブルと、該ワークテーブルを炉外下方位置より炉内
に昇降させる昇降手段と、前記ワークテーブル下側に連
設された流体圧付勢手段とを含み、そして好ましくは前
記昇降手段の上昇により支持体に受け台上面を固定した
後、流体圧付勢手段によりメス型を介して石英ガラス体
に微小加圧力を付勢しながら高温加熱下で加圧成型を行
うことを特徴とするものである。

【００１０】この場合前記流体圧付勢手段を圧力検知手
段を介した油圧シリンダにより構成し、該圧力検知手段
により前記メス型を介して軟化石英ガラス体に印加され
る微小加圧力を０．０１〜０．５Ｋｇｆ／ｃｍ^２の範囲
に制御可能に構成するのが良い。又前記型枠内に収納し
たガラス体は、速やかな昇温を可能にするために、誘導
加熱手段により発熱可能に構成するのがよい。

【００１１】又連続成型を容易にするために、前記発熱
体が囲繞された炉内空間の下方を開口し、該開口に前記
ワークテーブルが炉内に侵入可能に２つのシャッタを介
して開閉可能に構成すると共に、該２つのシャッタの
内、前記炉内空間に対面する上部シャッタを単層グラフ
ァイト材により、下側に位置する下部シャッタを積層グ
ラファイト材で形成するのが良い。又一層精度良い成型
加工を可能とするために、前記流体圧付勢手段の移動量
を検知する検知手段を設け、前記炉内温度が１７００〜
２０００℃前後の温度域に達し、且つ前記検知手段によ
り石英ガラス体の変形完了位置を検知した後、該成型完
了位置を所定時間保持した後、流体圧付勢手段を介して
前記メス型を復帰方向に下降させるのが良い。

【００１２】尚、前記変形完了位置を精度良く保持する
ためには、前記流体圧付勢手段を構成する油圧シリンダ
により前記メス型を押圧方向に移動しつつその移動速度
を２〜１０ｍｍ／ｍｉｎに設定するのが良い。

【００１３】

【作用】前記したように精度良い加熱を行うためには、
１７００〜２０００℃前後の高温加熱を行う必要があ
る。しかしながら高温加熱を行った場合前記したように
グラファイトと石英ガラスとの反応によりＣＯやＣ
Ｏ_２，更にはＳｉＯ_２の蒸発ガスが発生し、石英ガラス
の気泡の発生、又クラックや失透が生じる。かかる対策
を成型枠と成型加圧装置の両者から行っている。

【００１４】先ず成型枠について説明する。周囲をグラ
ファイト枠が囲繞するメス型と受け台との間に石英ガラ
ス体を挟んで石英ガラス物品を成型する方法では、図２
乃至図４に示すように、加圧成型時石英ガラス体に常に
接触するのはメス型と受け台（これらを押し型と言う）
であり、従って石英ガラスとの反応によりＣＯやＣ
Ｏ_２，ＳｉＣ蒸気が発生するのは押し型の接触面のみで
ある。又、該ガラス体の加熱により例え該ガラス体の外
周でＳｉＯ_２の蒸発ガスが発生しても、石英ガラス体が
成型完了直前まではその周囲のグラファイト枠とは非接
触であるために、ガスの逃げを考慮する必要はない。従
って前記一対の押し型にのみガス逃げ道を設ければ良い
が、前記前者の従来技術の黒鉛繊維布ではメス型の突起
部形状に対応して変形させることは不可能である。

【００１５】一方後者の従来技術のように、３ｍｍ程度
の気孔を穿孔したものでは、石英ガラスの粘度の高い１
６００〜１７００℃では問題が生じないが、１９００℃
まで昇温すると、石英ガラスの粘度が大幅に低下し、成
型された石英ガラス物品の表面に凹凸が生じてしまう。
そこで本発明は焼結グラファイトのようにグラファイト
材自体が通気性を有する多孔質グラファイトを用いて押
し型を形成する。即ち、この場合好ましくはガス透過率
が０．１ｃｍ^２／ｓｅｃ（Ｐ：１．５Ｋｇｆ／ｃｍ^２の
値）以上、更に好ましくは０．９ｃｍ^２／ｓｅｃ前後の
微小ガス透過孔群を具えた押し型を用いている。

【００１６】そして多孔質グラファイト材としてのかさ
密度は１．５ｇ／ｃｍ^３以下のグラファイト材を用いれ
ば良いが、余りにかさ密度が低いと、加圧成型時に破損
や変形が生じてしまう。そこで好ましくは１．２±０．
２ｇ／ｃｍ^３に設定するのがよい。又加圧成型時に破損
や変形が生じることなく精度良く成型するには、圧縮強
さが１００Ｋｇｆ／ｃｍ^２以上、好ましくは１５０〜６
００Ｋｇｆ／ｃｍ^２、ショア硬さを１０以上好ましくは
１５±２前後に設定することが必要である。

【００１７】一方前記押し型は、加圧成型時石英ガラス
体に常に接触している為に、接触による前記グラファイ
トの側に不純物が存在すると、これに比例して石英ガラ
ス体の表面に半導体毒やクリストバライト層が形成さ
れ、やはり失透やクラックの発生の原因となる。そこで
Ｎａ，Ｋ，Ｌｉ，Ｃａ，Ｍｇ，Ｆｅ等の半導体毒やクリ
ストバライト層の原因となる金属元素を各々０．１〜
０．２ｐｐｍ以下に設定するのがよい。

【００１８】一方前記石英ガラス体が成型完了付近にお
いて、軟化された石英ガラス体外周面よりの膨出力が前
記グラファイト枠内壁面に付勢されるために、前記グラ
ファイト枠を緻密グラファイト材で形成し、その曲げ強
さを前記押し型より数段大にする事が必要である。この
場合押し型の方の曲げ強さは３０ｋｇ／ｃｍ^２以上、好
ましくは５０〜３００ｋｇ／ｃｍ^２に夫々設定するのが
よいために、グラファイト枠の曲げ強さは、それ以上、
具体的には３５０〜９００ｋｇ／ｃｍ^２前後に設定すれ
ば良い。従って本発明の成型枠においては、メス型と受
け台と、前記グラファイト枠との、２種のグラファイト
型の組成を異ならせた点を特徴とする。

【００１９】次に成型加工の面より検討する。本加工は
前記したように加熱温度を１７００〜２０００℃前後、
好ましくは１８４０〜１９８０℃に設定する事により、
粘性が低くなり成型の容易化が図れる。この場合酸水素
炎で製造した天然石英ガラスの場合は、加熱温度を１８
４０〜１９００℃前後、電気溶融法で製造した天然石英
ガラスの場合は、加熱温度を１９００〜１９６０℃前後
に設定する。そしてこの場合無加圧で成型しても良い
が、無加圧で行うと押し型の自重により加圧力が変化
し、好ましくない。一方加圧力を大に設定すると前記成
型枠を用いても、成型枠と溶融石英ガラスとの接触が強
くなり過ぎ、反応ガスの生成を抑制できない。そこで本
発明は、前記高温加熱域における成型枠と溶融石英ガラ
スとの接触時間と接触面積を極力少なくする様に設定し
ている。又、連続成型の容易化を図り得る装置の工夫も
必要である。

【００２０】そこで本発明は、前記受け台を上面側で固
定支持する支持体と、一方該支持体と対面する下方位置
に配置され、前記成型用型枠を載置するワークテーブル
と、該ワークテーブルを炉外下方位置より炉内に昇降さ
せる昇降手段と、前記ワークテーブル下側に連設された
流体圧付勢手段とからなる成型装置を提案する。

【００２１】即ち本発明によれば、前記昇降手段の上昇
により支持体に受け台上面を固定した後、流体圧付勢手
段によりメス型を介して石英ガラス体に微小加圧力、具
体的には０．０１〜０．５Ｋｇｆ／ｃｍ^２、好ましくは
０．０２〜０．２Ｋｇｆ／ｃｍ^２の範囲の微小加圧力を
付勢しながら高温加熱下で加圧成型を行うことにより、
一定の成型圧で精度よい成型加工を維持しつつ極力石英
ガラス体とグラファイトとの接触面積を低くして前記反
応の抑制を図ることが出来る。この場合前記流体圧付勢
手段は非圧縮性の油圧シリンダを用いるのが良く、特に
圧力検知手段を介して油圧シリンダを構成する事によ
り、前記加圧力を精度良く維持できる。又前記流体圧付
勢手段によりメス型を介して石英ガラス体に印加する微
小加圧力は前記石英ガラス体が変形を始める以前の温度
域よりメス型に予圧しておくことにより、加熱軟化の程
度に従って徐々に成型されるために、前記精度よく成型
加工を行うことが出来、好ましい。

【００２２】又本発明は下側に配置したワークテーブル
よりメス型を介して加圧する構造を取っており、該メス
型が直接、軟化した石英ガラス体に食込むように構成し
ているために、精度良い突起成型が可能となる。又成型
枠上面側の受け台は固定圧であるために、炉内の上面側
を開放することなく、ワークテーブルが昇降する炉内下
側のみを開放すれば良い。この結果、従来炉内上方を開
放する構成では炉内開放の都度、炉内温度が常温近くま
で低下し、次の成型工程における温度上昇時間が極めて
大になるが、炉内下側開放では高温雰囲気を炉内に残置
させることが出来る為に、連続成型を行う装置として極
めて有利である。

【００２３】この場合連続成型を容易にするために、前
記発熱体が囲繞された炉内空間の下方を開口し、該開口
に２つのシャッタを設けると共に、該２つのシャッタの
内、前記炉内空間に対面する上部シャッタについては断
熱性の良い単層グラファイト材により、下側に位置する
下部シャッタを例えば石英ガラス板と交互に積層する積
層グラファイト材で形成する事により、前者で耐熱性と
断熱性を、後者でシール性と強度性を維持する事が出来
る。又前記ガラス体は誘導加熱手段により加熱を行うこ
とにより前記加熱域への速やかな昇温を可能とし、そし
て成型時間、言い換えれば成型枠と溶融石英ガラスとの
接触時間を極力少なくしている。又余りに昇温速度が早
過ぎるとガラス体の周域部と中心部での温度差が大きく
なり、精度良い成型が出来ない。そこで本発明では加熱
軟化後の前記ガラス体の昇温速度を３５〜５５℃／ｍｉ
ｎ、好ましくは４０〜５０℃／ｍｉｎに設定するのが良
い。

【００２４】尚前記昇降手段の移動速度は、前記メス型
の突起形状が複雑形状でも精度よく又座屈が生じること
なく成型を可能とするために、又成型時間が無用に遅延
化する為に、前記昇降手段の移動速度を、緩速度で２〜
１０ｍｍ／ｍｉｎ、好ましくは３〜５ｍｍ／ｍｉｎに設
定するのが良い。この場合、前記流体圧付勢手段の移動
量を検知する検知手段を設け、前記炉内温度が１７００
〜２０００℃前後の温度域に達し、且つ前記検知手段に
より石英ガラス体の変形完了位置を検知した後、該成型
完了位置を所定時間、具体的には突起形状にもよるが３
〜１５分、好ましくは５〜１０分保持して、石英ガラス
体の変形が完了するのを待つのがよく、そして該成型完
了後直ちに流体圧付勢手段を介して前記メス型を復帰方
向に下降させて圧解除を行う事により成型枠と溶融石英
ガラスとの反応阻止と成型時のはみ出しを防止できる。
尚、前記変形完了位置を精度良く保持し、且つ精度良い
昇降制御を可能にする為に、前記流体圧付勢手段に、油
圧シリンダを用いている。

【００２５】

【実施例】以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳
細に説明する。但し、この実施例に記載される構成部品
の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な
記載が無い限り、この発明の範囲をそれのみに限定する
趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。

【００２６】先ず、本装置に用いる成型枠を説明する。
図２は、成型枠の形状を示す一実施例図で、同図（Ｃ）
に示されている横型ボート５０の側板５１を加圧成型す
る成型枠の構造を開示したもので、雌型１３には同図
（Ｂ）の側板５１の突起５１ａと対応する凹部１３ａが
上面側に開口されている。即ち本成型枠は、図２（Ａ）
に示すように緻密性のグラファイトで作られたグラファ
イト枠１５及び底板１２で構成される成型空間を形成す
る方形状グラファイト枠内に、前記石英ガラス体８を挟
んで突起部５１ａと対応する凹部１３ａを有する雌型１
３と、受け台１０とを配置し、前記受け台１０とメス型
１３間が縮幅化可能に、方形グラファイト枠１５の内形
より、受け台１０及びメス型１３の外形を僅かに小に設
定している。

【００２７】又前記メス型１３の凹部１３ａと対応する
受け台１０の所定位置に腕型の逃げ部１０ａを設け、該
逃げ部１０ａをメス型１３の凹部１３ａと同等か若しく
は僅かに大なる容積に設定する。そして前記メス型１３
と受け台１０はプレス荷重時の圧縮応力に耐えられるよ
うに厚肉に、又グラファイト枠１５は熱吸収の良いよう
に薄肉方形枠で形成されている。

【００２８】図３は成型枠の他の形状を示す実施例で、
本実施例の石英ガラス物品は同図（Ｃ）に示すように突
起部５６ａを備えた、例えば縦型炉心管５５のフランジ
部５６として機能するもので、同図（Ａ）の雌型１３に
はリング状突起部５６ａと対応する凹部１３ａが開口さ
れている。そして本成型枠は（Ａ）に示すように、緻密
性のグラファイトで作られたグラファイト筒１５及び底
板１２で構成される成型空間を形成する円筒状グラファ
イト枠内に、前記石英ガラス体８を挟んで前記突起５６
ａと対応する凹部１３ａを有するメス型１３と、受け台
１０とを配置し、前記受け台１０とメス型１３間が縮幅
化可能に、円筒型グラファイト筒１５の内径より、受け
台１０及びメス型１３の外径を僅かに小に設定してい
る。

【００２９】又心柱１６は、フランジ５６に不図示の中
心穴を設けるためにメス型１３に植設されているが、該
中心穴５６ｄは成型完了後に切削加工すれば良く、かな
らずしも必要とされるものではない。

【００３０】そして前記いずれの実施例もメス型１３及
び受け台１０を構成するグラファイトは、ガス透過率が
０．１ｃｍ^２／ｓｅｃ（Ｐ：１．５Ｋｇｆ／ｃｍ^２の
値）以上、好ましくは０．９ｃｍ^２／ｓｅｃ前後の微小
ガス透過孔群を具え、そしてかさ密度は１．５ｇ／ｃｍ
^２以下、好ましくは１．２４ｇ／ｃｍ^２、圧縮強さは１
００Ｋｇｆ／ｃｍ^２以上、好ましくは１６０Ｋｇｆ／ｃ
ｍ^２前後、ショア硬さは１０以上好ましくは１５前後、
曲げ強さは３０ｋｇ／ｃｍ^２以上、好ましくは６９ｋｇ
／ｃｍ^２前後、固有抵抗は４０μΩ・ｃｍに設定する。

【００３１】そして前記グラファイトの純度はＮａ，
Ｋ，Ｌｉ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｃｕ，Ａｌが各々０．１ｐｐｍ
以下、Ｆｅは０．１５ｐｐｍ以下に設定し、少なくとも
成型加工されるべき石英ガラスの純度より高純度にて製
造される。又前記受け台１０及びメス型１３のグラファ
イト材は焼結等により形成されるが、この場合グラファ
イトの平均粒径を３０〜１００μｍ、好ましくは４０〜
１００μｍに設定するのがよい。

【００３２】一方グラファイト枠１５及び底板１２を構
成する緻密性グラファイトは、かさ密度は１．７７〜
１．９０ｇ／ｃｍ^２、圧縮強さは７００〜１０５０Ｋｇ
ｆ／ｃｍ^２、ショア硬さは５０〜９０前後、曲げ強さは
３７０〜９００ｋｇ／ｃｍ^２、固有抵抗は０．９〜１．
８μΩ・ｃｍに設定する。

【００３３】尚、前記メス型１３に植設する心柱１６も
メス型１３と同一材質で形成するのが好ましいが、成型
加熱中常時接触するものではなく、必ずしも限定されな
い。

【００３４】次に前記成型枠を用いた成型装置の基本構
成について説明する。図１は本発明の石英ガラス物品成
型装置の基本構成図が開示されており、同図において、
下方が開放されており、断面門型状のグラファイト製の
筐体１内には、筐体１周囲に配した電磁誘導加熱コイル
２Ａの電磁誘導作用によって加熱するグラファイトヒー
タ２が設けられ、このヒータ２は図６に示す温度計及び
その他の制御装置によって誘導加熱コイル２Ａを電力制
御され、設定温度に室温が制御されるように構成されて
いる。上端にワークテーブル３ａが設けられている可動
プレス棒３はグラファイトで形成され、下端部を油圧シ
リンダ５のピストン部５ａに連結していて、ロードセル
３ｃを介して該ピストン部５ａの駆動により上下動可能
に構成されている。

【００３５】そしてワークテーブル３ａには、前記成型
枠７が載置され、該成型枠７は油圧シリンダ５の駆動に
より上方に押圧されるが、成型枠７の上側に位置する受
け台１０上面を固定プレス棒１９が当接することによ
り、成型枠７は上下方向から押圧されることになる。
尚、固定プレス棒１９はグラファイトで形成され、筐体
１に一体的に固定されている。

【００３６】油圧シリンダ５のピストン部５ａと可動プ
レス棒３間に配設されたロードセル３ｃは前記押圧中の
圧力を測定することができるように構成されている。又
油圧シリンダ５の側面には、スケール４が垂直に立設さ
れ、プレス棒３の側面より水平に延在する指針３ｂによ
り可動プレス棒３の上昇距離を確認できるように構成さ
れている。この結果可動プレス棒３の成型枠７への押圧
変位量はスケール４上の指針３ｂを観察することによっ
て視認でき、その指針３ｂの上昇位置を確認して成型完
了を目視可能に構成されている。

【００３７】尚、この成型完了検知は指針３ｂの移動量
を抵抗変化またはコンデンサ等の電気信号に変換して、
ランプまたはブザーにて合図することも可能である。そ
して前記筐体１の下方入口部はシャッタ６により閉塞可
能に構成されており、そして該シャッタ６は耐熱性を有
するカーボンフェルトにより構成され、不図示のエアシ
リンダ等により筐体１の下面に沿って開閉可能に構成さ
れている。そしてシャッタ６の閉成後、筐体１内を、図
示しない装置によりＮ^２、またはＡｒもしくはＨｅ等の
不活性ガスで置換可能に構成されている。また、可動プ
レス棒３、油圧シリンダ５及びスケール４はボールネジ
その他の後記に詳説する昇降手段３５により筐体１内を
侵入抜出可能に一体で上下動可能に構成されており、こ
れによりシャッタ６の開放後、昇降手段３５を介してこ
れらを降下させワークテーブル３ａを筐体１外に抜出さ
せる事により、成型枠７を交換を可能としている。

【００３８】次に、前記基本構成に基づく本発明の実施
例に係る熱間プレス装置を図６に基づいて説明する。
尚、同図において図１との同一符号は同一部材を表す。
３０は門型状の機枠３４に設置されたステンレス製の成
型炉本体で、外周側に水冷ジャケット（不図示）が包設
されており、一方炉本体３０内壁側には不透明石英筒３
９を介して誘導加熱コイル２Ａが囲繞配設されており、
該加熱コイル２Ａの内周側に、上面と側壁周囲をグラフ
ァイト製断熱材３７で囲繞され、下方が開口された炉内
空間４２が形成されている。

【００３９】そして前記側壁断熱材３７の内周側にはグ
ラファイトヒータ２が配設されており、前記誘導加熱コ
イル２Ａとの間の高周波電磁誘導により誘導加熱され
る。そしてこのヒータ２は炉外の温度計３３等によって
誘導加熱コイル２Ａを電力制御され、設定温度に室温が
制御されるように構成されている事は前記した通りであ
る。そして前記上面側の断熱材３７の軸線上にはグラフ
ァイト製の固定プレス棒１９が炉内空間４２側に向け貫
通垂下されており、又該プレス棒１９の上部は断熱材３
７上方に突設している。そして該プレス棒１９は機枠３
４により固定されワークテーブル３ａの上昇により受け
台１０を介して油圧を受圧しても固定プレス棒１９が常
に所定位置に位置保持可能に構成する。

【００４０】一方、炉内空間４２を介して前記固定プレ
ス棒１９と対面するワークテーブル３ａ下側には前記し
たグラファイト製の可動プレス棒３、油圧シリンダ５の
ピストン部に相当する水冷ロッド５ａ及びロードセル３
ｃを介して油圧シリンダ５が垂直に連設されており、こ
れらは保持枠３６を介してボールネジ３５ｃのナット部
３５ａに連設されている。

【００４１】ボールネジ３５ｃは前記油圧シリンダ５の
進退方向と平行に、機枠３４の垂直脚３４ａに沿って垂
設されており、モータ３５ｂにより該ボールネジ３５ｃ
を回転させることにより、螺合してるナット部３５ａ及
び保持枠３６を介して油圧シリンダ５を垂直に昇降させ
る。

【００４２】又機枠３４の垂直脚３４ａの側面にはスケ
ール４が垂直に取り付けられ、該スケール４に沿って前
記保持枠３６をＬ字状に立上げ、該立上げ部３６ａに前
記スケール４に嵌合する指針３ｂを設ける。

【００４３】シャッタ６はグラファイト板（単層グラフ
ァイト）からなる上部シャッタ６Ａと、石英ガラス板と
グラファイト板を積層（積層グラファイト）して形成し
た下部シャッタ６Ｂからなり、これらは一体的にエアシ
リンダ３２により水平方向に沿って進退可能に構成して
いる。即ち、上部シャッタ６Ａは炉内空間５０を閉塞可
能に断熱材３８の下面に沿って水平方向に移動し、一方
下部シャッタ６Ｂは炉本体３０を閉塞可能に該本体の下
面に沿って水平方向に移動可能に構成されている。そし
て前記シャッタ６Ａ、６Ｂはいずれも可動プレス棒３の
軸周囲に嵌合され、シャッタ閉塞後においても可動プレ
ス棒３が昇降可能に構成する。

【００４４】次に、上記装置に基づく成型動作を説明す
る。図６において、エアシリンダ３２の駆動により上部
シャッタ６Ａと下部シャッタ６ｂを開成し、モータ３５
ｂによるボールネジ３５ｃの回転操作により可動プレス
棒３、油圧シリンダ５及び保持枠３６を一体で降下させ
て、ワークテーブル３ａを炉外位置まで下降させた後、
図２、図４（Ａ）、図３（Ａ）に示すように石英ガラス
体８が載置された成型枠７をワークテーブル３ａ上に載
置し、前記ボールネジ３５ｃの逆転操作により前記ワー
クテーブル３ａを炉内空間５０内へ上昇させ、そして受
け台１０の上面が固定プレス棒１９にほぼ接触する付近
まで上昇させる。この状態で底板１２及びメス型１３を
介して石英ガラス体８に油圧シリンダ５により０．０３
〜０．０４Ｋｇｆ／ｃｍ^２のプレス圧を印加する。そし
てエアシリンダ３２の駆動により上部シャッタ６Ａと下
部シャッタ６Ｂを閉成後、炉本体３０の内外に気密状態
が形成されると、不活性ガスＮ^２を置換しほぼ１気圧に
設定する。

【００４５】そして誘電加熱コイル２Ａを介してグラフ
ァイトヒータ２を加熱しながら温度計３３にて昇温時間
を計測しながら、炉内空間の昇温速度を３５〜５５℃／
ｍｉｎ、好ましくは４５〜５０℃／ｍｉｎの温度で急速
加熱すると１６５０℃前後から加熱変形が始まり、これ
に追従して０．０３〜０．０４Ｋｇｆ／ｃｍ^２のプレス
圧を維持するための油圧シリンダ５の上昇を行う。この
場合の上昇速度は指針３ｂ／スケール４にて計測を行い
ながら２〜１０ｍｍ／ｍｉｎ、好ましくは３〜５ｍｍ／
ｍｉｎの定速度で上昇を行う。尚、指針３ｂ／スケール
４は図１に示すように油圧シリンダ５側に取り付けても
良い。

【００４６】そして、前記指針３ｂ／スケール４にて前
記メス型１３の上死点（最大上昇位置）まで上昇し且つ
１８５０℃〜１９６０℃の成型温度まで温度上昇して所
定の成型が完了した後、その位置で５ｍｉｎ〜１０ｍｉ
ｎ位置保持を行う。尚、最大上昇位置までの上昇量（移
動ストローク量）前もって計算により求めておく。そし
て成型加工状態においては、図４に示すように、石英ガ
ラス体８とグラファイト製成型枠１０、１３が反応して
生成されるＣＯ、ＣＯ^２、ＳｉＯ^２ 、ＳｉＣ等のガスは
矢印に示すように受け台１０の通気部及びメス型１３の
通気部を介して炉内空間５０に逃げる。この際メス型１
３の通気部よりの逃げを一層効率良くするために、前記
底板１２に多数の貫通孔１２ａを穿孔しても良く、又底
板１２を設けずにメス型１３を底板１２として兼用して
も良い。

【００４７】尚、前記位置保持時間においてもプレス圧
は印加されているために、指針３ｂが示すスケール４の
目盛りが微小に上昇し、従って該指針３ｂの上昇速度を
観察することにより、自動的に石英ガラス体８の変形完
了を検出することができる。そして前記位置保持後スケ
ール４の目盛りを示す指針３ｂを注視し、予め変位量を
計算して作られているアルゴリズムに基づいて石英ガラ
スの変位完了を検出すると、油圧シリンダ５を降下させ
て圧力を解除する。

【００４８】そして圧力解除後、シャッタ６を開放し、
ワークテーブル３ａを前記ボールネジ３５ｃ等の昇降手
段３５により降下させ、加熱状態のまま成型枠７をテー
ブル３ａ上から取りだし、高温の型を不図示の冷却テー
ブルに移動し、図５に示すように石英キャップ２３で蓋
をして、グラファイトの酸化防止を行なう。その後、バ
リ取りや所定の切削加工を行った後、アニール処理工程
に移行し、１１５０℃で３０ｍｉｎ保持後徐冷して所定
のアニール処理を行う事により成型品が完成する。

【００４９】一方冷却テーブルに移動した後のワークテ
ーブル３Ａ上には次の成型枠７を載置し、前記と同様な
手順で成型を行う。尚、二回目以降では炉内の温度が、
すでにガラス溶融温度に近い略１５００℃〜１６００℃
前後に維持されているため、予圧開始温度はこの略１５
００℃〜１６００℃前後となるが、いずれにしても石英
ガラス体８の加熱軟化開始温度１６００〜１６５０℃以
前が好ましい。

【００５０】ところで、石英ガラスの材質は、酸水素溶
融品と電気溶融品と比べると、若干異なる実験結果を見
いだされている。両者とも良好なる石英ガラス物品の成
型する為の条件は、昇温速度は一回目を４６．５℃／ｍ
ｉｎ，二回目は１２９〜１８３℃／ｍｉｎとほぼ同じで
あったが、他のデータについては、酸水素溶融品は、溶
融プレス温度：１８６０℃、保持時間：５ｍｉｎ、変形
速度：４ｍｍ／ｍｉｎ、プレス圧力：０．０３ｋｇ／ｃ
ｍ^２、また、電気溶融品は、溶融プレス温度：１９５０
℃、保持時間：１０ｍｉｎ、変形速度：３ｍｍ／ｍｉ
ｎ、プレス圧力：０．０４ｋｇ／ｃｍ^２であって、これ
により良好なる石英ガラス物品の成型品を得ることがで
きた。

【００５１】かかる実施例によれば前記メス型１３側に
プレス圧力を印加させるとともに、そのプレス圧力を
０．０１〜０．１Ｋｇｆ／ｃｍ^２の範囲の微小圧に設定
することにより精度よい成型加工を維持しつつ極力石英
ガラス体８とグラファイトとの接触面積を低くする事が
出来る。

【００５２】又、このプレス圧力は石英ガラス体８が軟
化変形する以前の温度域より、すなわち１６００℃以前
より予圧するのが良く、又ガラスの変形速度は、プレス
圧力及び／またはガラス溶融温度で異なるが、実験の結
果、０．０７ｍｍ／ｍｉｎ〜８ｍｍ／ｍｉｎ、望ましく
は０．０７ｍｍ／ｍｉｎ〜５ｍｍ／ｍｉｎが好ましい。
このようにバラツキを有するのは、連続操業の場合、常
温から立上げる一回目と比べて予熱の存在する二回目以
降はガラスの変形速度が、１０倍以上早くなる為であ
る。これは、二回目以降では炉内の温度が、すでにガラ
ス溶融温度に近い１５００℃〜１６００℃前後に維持さ
れているためである。又この様に炉内の温度が維持され
ているのは筐体１の入口側を下側に設定したために、高
熱が成型空間内に維持する事が出来ることも起因してい
る。

【００５３】又加圧成型時石英ガラス体８に常に接触す
るメス型１３と受け台１０はグラファイト材自体が通気
性を有する材料を用いて形成されているために、石英ガ
ラスとグラファイトが反応して生成されるＣＯ、Ｃ
Ｏ^２、ＳｉＣ等のガスを容易に成型空間外に逃すことが
出来る。又ＣＯ、ＣＯ^２、ＳｉＣ等のガスを容易に成型
空間外に逃すことが出来る事はガラス表面に炭化珪素が
生成されるのを防止し、さらには熱膨張の違いにより冷
却後にクラックが発生し、歩留を悪化させるという欠点
の解消と共に、炭化珪素の固着に起因する型とガラスの
滑りが悪化し、ガラスが型の細部にまで入り込まなくな
る欠点を解消出来る。

【００５４】又一の平面側に突起５１ａを具えた石英ガ
ラス物品を成型する装置においてメス型１３の背面側よ
りプレス圧力を付勢する事によりその凹部１３ａに軟化
した石英ガラスが流入しやすくなり、好ましいが、この
ような構成を取ると凹部１３ａ、１３ｃに流入した分そ
の背面側に位置する受け台１０と対面する側が凹みが出
来、だれが出来てしまう。

【００５５】そこで前記メス型１３の凹部と対応する受
け台１０の所定位置に逃げ部１０ａ、より具体的にはメ
ス型１３の凹部と同等か若しくは僅かに大なる容積に設
定した逃げ部１０ａを設け、そこに軟化した石英ガラス
を集めながら成型を行うことにより、受け台１０と対面
する側の凹み形成を防止できる。この場合前記逃げ部１
０ａが成型完了後に凸部となるが、それは後で切削加工
により切断すれば良い。

【００５６】

【効果】以上説明したように、本発明によれば、突起部
を有する石英ガラス物品を加工する場合でも、精度良い
成型加工が可能な石英ガラス物品を製造する事が出来る
他、連続成型も容易に行うことが出来るために極めて実
用的である。等の種々の著効を有す。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る石英ガラス体の加熱成形
装置の概要図である。

【図２】（Ａ）は成型枠の断面図、（Ｂ）はその成型品
を示す斜視図で、特に（Ｃ）に示す横型ボートの側板に
関するものである。

【図３】（Ａ）は成型枠の断面図、（Ｂ）はその成型品
を示す斜視図、特に（Ｃ）に示す炉芯管のフランジ部に
関するものである。

【図４】図２の成形枠の押圧状態を示す。

【図５】図２の成形枠に石英キャップをした状態を示
す。

【図６】図１の基本構成に基づく本発明の実施例に係る
熱間プレス装置の詳細図である。

【符号の説明】 ２、２Ａ 誘導加熱手段 ３ａ ワークテーブル ３Ｃ 圧力検知手段 ５ 流体圧付勢手段 ６Ａ 上部シャッタ ６Ｂ 下部シャッタ ７ 成型用型枠 ８ 石英ガラス体 １３ メス型 １５ グラファイト枠 １９ 支持体（固定プレス棒） ３５ 昇降手段 ３５ｃ〜３５Ａ ボールネジ機構 ５０ 前記炉内空間 ─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成７年５月１５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図６

【補正方法】変更

【補正内容】

【図６】

フロントページの続き (72)発明者 木村 博至 福井県武生市北府２丁目13番地60号 信越 石英株式会社武生工場内 (72)発明者 谷山 公一 福井県武生市萱谷町第３号１番地４ 株式 会社福井信越石英内 (72)発明者 藤井 紀和 福井県武生市萱谷町第３号１番地４ 株式 会社福井信越石英内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 石英ガラス体を高温加熱下で加圧成型し
   平面側に突起を具えた石英ガラス物品を製造する装置に
   おいて、 周囲にグラファイト枠を有する成型空間内に、前記石英
   ガラス体を挟んで下面側に前記突起と対応するメス型
   を、上面側に前記ガラス体の受け台を配置し、前記メス
   型と受け台を多孔質グラファイト材で、一方前記グラフ
   ァイト枠を緻密グラファイト材で夫々形成して成型用型
   枠として構成すると共に、 前記受け台を上面側で固定支持する支持体と、一方該支
   持体と対面する下方位置に配置され、前記成型用型枠を
   載置するワークテーブルと、該ワークテーブルを炉外下
   方位置より炉内に昇降させる昇降手段と、前記ワークテ
   ーブル下側に連設された流体圧付勢手段とを含むことを
   特徴とする石英ガラス物品の製造装置
2. 【請求項２】 前記昇降手段の上昇により支持体に受け
   台上面を固定した後、流体圧付勢手段によりメス型を介
   して石英ガラス体に微小加圧力を付勢しながら高温加熱
   下で加圧成型を行うことを特徴とする請求項１記載の石
   英ガラス物品の製造装置
3. 【請求項３】 前記型枠内に収納したガラス体を誘導加
   熱手段により発熱可能に構成した事を特徴とする請求項
   １記載の石英ガラス物品の製造装置
4. 【請求項４】 前記発熱体が囲繞された炉内空間の下方
   を開口し、該開口に前記ワークテーブルが炉内に侵入可
   能に２つのシャッタを介して開閉可能に構成すると共
   に、該２つのシャッタの内、前記炉内空間に対面する上
   部シャッタを単層グラファイト材により、下側に位置す
   る下部シャッタを積層グラファイト材で形成した請求項
   １記載の石英ガラス物品の製造装置
5. 【請求項５】 前記流体圧付勢手段を圧力検知手段を介
   した油圧シリンダにより構成し、該圧力検知手段により
   前記メス型を介して軟化石英ガラス体に印加される微小
   加圧力を０．０１〜０．５Ｋｇｆ／ｃｍ²の範囲に制御
   可能に構成した請求項１記載の石英ガラス物品の製造装
   置
6. 【請求項６】 前記流体圧付勢手段の移動量を検知する
   検知手段を設け、前記炉内温度が１７００〜２０００℃
   前後の温度域に達し、且つ前記検知手段により石英ガラ
   ス体の変形完了位置を検知した後、該成型完了位置を所
   定時間保持した後、流体圧付勢手段を介して前記メス型
   を復帰方向に移動可能に構成した請求項１記載の石英ガ
   ラス物品製造装置
7. 【請求項７】 前記流体圧付勢手段を構成する油圧シリ
   ンダにより前記メス型を押圧方向に移動しつつその移動
   速度を２〜１０ｍｍ／minに設定した請求項１記載の石
   英ガラス物品製造装置