专利快速检索-快速检索全球专利，免费商用专利数据库-IPRDB

3. 发明专利

TWI324139B 石英玻璃之成形裝置及成形方法有权
简体标题：石英玻璃之成形设备及成形方法
公开(公告)号：TWI324139B
公开(公告)日：2010-05-01
申请号：TW093109546
申请日：2004-04-07
申请人：尼康股份有限公司
发明人：阿邊哲也 , 矢島昭司 , 藤原誠志 , 木村幸子 , 鈴木瑛子
IPC分类号： C03B
CPC分类号： Y02P40/57
摘要：一種石英玻璃之成形裝置，其特徵在於具備：模具，具有能收容石英玻璃的中空部，且由膨脹係數較該石英玻璃大的材料構成；加壓部，以能移動的方式配置於該中空部內部；加熱機構，用以對收容於該中空部的石英玻璃加熱；及成形機構，可沿加壓方向緊壓該加壓部；一面藉該加熱機構對該中空部內的石英玻璃加熱，一面藉該加壓部加壓，以成形成既定形狀；該模具具有：在相互抵接狀態下組合以形成該中空部的複數側板、以及嵌合於該組合後的複數側板周圍的嵌合機構；將該複數側板與嵌合機構的嵌合面形成錐形，俾於成形時，能藉該嵌合機構維持嵌合狀態，並且於成形後冷卻時，可利用根據該模具與石英玻璃的膨脹係數差而施加於該複數側板的向外力量，來解除該嵌合機構的嵌合狀態而使該複數側板分離。【創作特點】然而，於此種加熱加壓成形中，為了防止雜質混入，確保成形時的耐熱強度，使用由石墨形成壁厚的模具。此石墨的膨脹係數明顯大於石英玻璃的膨脹係數，相對於石墨的8×10 -6 /℃，石英玻璃為5.5×10 -7 /℃。因此，成形後，若在收容石英玻璃於模具內狀態下冷卻，模具的收縮量即會大於石英玻璃的收縮量，故石英玻璃在冷卻時受到模具壓迫，結果，容易於石英玻璃發生應變或破裂。又，此種石英玻璃的應變或破裂容易集中於成形體的角部。
另一方面，如日本專利特開昭56-129621號公報及日本專利特開昭57-67031號公報所示，使用預先分割的分割式模具成形的方法，雖然在冷卻時，可將模具分離以緩和施加於石英玻璃的應力，不過由於模具的分割體藉銷接合，故若成形時的壓力高，會有模具容易在成形途中分離的問題。
因此，本發明在於提供，於石英玻璃的加熱加壓成形中，在成形時可施加較習知高的壓力，並且，在冷卻時不易發生石英玻璃的應變或破裂的石英玻璃之成形裝置及成形方法。
又，近年來雖對具有大面積的面之光學構件的需求很高，惟在加熱加壓成形此種光學構件情形下，顯然有不易獲得擴及大面積的面全體均質的石英玻璃構件的問題。
因此，調查無法藉由石英玻璃的加熱加壓成形均質地成形大面積的原因，結果發現，若石墨構成的高壓板在高溫條件下以高壓加壓石英玻璃，即會發生變形，而無法以均一壓力對大面積加壓。亦即，若藉加壓板對大面積加壓，即施加對應加壓板加壓面的面積的高壓。然而，加壓面的面積越大，此壓力將越容易施加於加壓板的局部。結果，於大面積情形下，加壓板容易變形。為了防止此種變形，雖亦考慮到加厚加壓板，卻由於是高壓，故須將加壓板形成極厚，而使裝置全體的高度顯著增高，故不佳。
因此，本發明在於提供，可藉由石英玻璃的加熱加壓成形，均質成形大面積的面的石英玻璃之成形裝置及成形方法。
再者，雖然石英玻璃的加熱加壓成形，係將收容於模具內的石英玻璃與模具一起昇溫至極高溫度來進行，惟在此昇溫時須調整昇溫速度予以昇溫，俾儘可能使石英玻璃內部都達到均一溫度，又，為了儘可能減小殘留的熱應變，必須調整冷卻速度予以冷卻。因此，昇溫及冷卻需要很長時間，會有一次成形費時半天左右等生產性不佳的問題。
因此，本發明在於提供，於石英玻璃的加熱加壓成形中，可提高生產性的石英玻璃之成形裝置及成形方法。
又，習知石英玻璃之成形方法，於以石墨製模具對石英玻璃進行加熱加壓成形處理情形下，在熱膨脹係數大的石墨製模具內部配置膨脹係數小的石英玻璃，於高溫成形後，形成該模具與成形後的石英玻璃間實質上無間隙的狀態，由於熱膨脹係數比石英玻璃大一位數的石墨製模具會因溫度降至室溫而收縮更大，故必須避免此發生的石英玻璃與石墨的收縮量差。在無法避免收縮量差的情形，不必要的應力會施加在石英玻璃及石墨製模具上，造成處理後的石英玻璃的裂痕或石墨製模具的破損。特別是在混入造成折射率變化的成分的情形，除了熱膨脹係數外，黏性亦極為不同，故較一般石英玻璃更容易發生裂痕等。
又，除了上述熱膨脹係數差所造成的不良情形外，石英玻璃一昇至高溫即與石墨製模具反應產生碳化矽，並且，於1400℃~1600℃左右發生結晶。於是，亦有處理後的石英玻璃表面因處理溫度而在表面出現凹凸，並因此出現龜裂的情形。更有石英玻璃與石墨製模具反應熔合，不要說模具，連被處理物(石英玻璃)都破損的情形發生。
因此，本發明在於提供，防止石英玻璃、石墨製模具的損傷，且防止石英玻璃與石墨製模具反應的石英玻璃之成形裝置及成形方法。
本發明人等對上述問題進行精心檢討，結果發現，根據以下石英玻璃之成形裝置及成形方法可迎刃而解，而完成本發明。
.一種石英玻璃之成形裝置，其特徵在於具備：模具，具有能收容石英玻璃的中空部，且由膨脹係數較該石英玻璃大的材料構成；加壓部，以能移動的方式配置於該中空部內部；加熱機構，用以對收容於該中空部的石英玻璃加熱；及成形機構，可沿加壓方向緊壓該加壓部；一面藉該加熱機構對該中空部內的石英玻璃加熱，一面藉該加壓部加壓，以成形成既定形狀；該模具具有：在相互抵接狀態下組合以形成該中空部的複數側板、以及嵌合於該組合後的複數側板周圍的嵌合機構；將該複數側板與嵌合機構的嵌合面形成錐形，俾於成形時，能藉該嵌合機構維持嵌合狀態，並且於成形後冷卻時，可利用根據該模具與石英玻璃的膨脹係數差而施加於該複數側板的向外力量，來解除該嵌合機構的嵌合狀態而使該複數側板分離。
根據所記載的發明，由於亦可在藉加壓部，以較習知更高的壓力將石英玻璃加壓成形期間，維持中空部的形狀，容易成形，並且，成形後的冷卻可解除該嵌合機構的嵌合狀態，故若根據膨脹係數差產生石英玻璃與模具的收縮量差，側板即可分割，釋放應力，可抑制石英玻璃的破裂或應變。
.如所記載之石英玻璃之成形裝置，其中該嵌合機構具有嵌合於該複數側板外側的框形支持環，藉由該向外力量使該複數側板的嵌合面與該支持環的嵌合面滑動以使該支持環朝脫離方向移動，藉此使該複數側板分離。
根據所記載之發明，在模具裝配及分解之際，裝卸容易，並且，可一面防止冷卻時的應變或破裂發生，一面在以較習知高的壓力成形期間，更確實保持中空部的形狀。
.如所記載之石英玻璃之成形裝置，其中該嵌合機構在底部具備供該複數側板下端部嵌合用的凹部，藉由該向外力量使該複數側板的嵌合面與該支持環的嵌合面滑動以使該複數側板朝脫離該底部的凹部的方向移動，藉此使該複數側板分離。
根據所記載之發明，裝卸容易，並且，可一面防止冷卻時的應變或破裂發生，一面亦在以較習知高的壓力成形期間，確實保持複數個側板的下部，更容易保持中空部的形狀。
.如所記載之石英玻璃之成形裝置，其中該中空部的橫截面形狀係大致呈多角形狀，該形狀的角隅部係呈R形狀。
.如所記載之石英玻璃之成形裝置，其中該中空部的橫截面形狀係大致呈多角形狀，該形狀的角隅部係成鈍角。
根據或所記載之發明，於成形成多角形狀的石英玻璃中，可防止應力集中於角隅部，並防止角隅部的應變或破裂，容易將石英玻璃成形，易於大幅提高良率。
.如所記載之石英玻璃之成形裝置，其係具備複數個該成形機構，該複數個成形機構的緊壓部位可分別獨立地對該加壓部加壓。
根據所記載之發明，可藉各成形機構的緊壓部位，以個別壓力緊壓加壓部的不同位置。因此，可就每一部分調整加壓部的壓力，防止在石英玻璃成形時加壓板的變形，容易對大面積均一加壓。結果，容易均質成形具有大面積的面的既定形狀的石英玻璃。
.如所記載之石英玻璃之成形裝置，其係進一步具備：檢測機構，用以檢測該複數成形機構的緊壓部位的高度方向位置；以及控制機構，根據該檢測機構的檢測值來控制該緊壓部位的位置。
.如所記載之石英玻璃之成形裝置，其中該控制機構係用以調整藉該加壓部對該石英玻璃加壓的壓力。
.如所記載之石英玻璃之成形裝置，其係進一步具備：檢測機構，用以檢測該加壓部的傾斜；以及控制機構，根據該檢測機構的檢測值來控制該緊壓部位的位置。
.如所記載之石英玻璃之成形裝置，其中該控制機構係用以調整藉該加壓部對該石英玻璃加壓的壓力。
根據或所記載之發明，在加壓板發生傾斜或變形情形下，可對應此量，正確控制緊壓部位的位置，容易更均一地對大面積加壓。再者，根據或所記載之發明，不易自加壓板施加過剩壓力於石英玻璃，防止加壓板的變形，容易平衡極佳地緊壓加壓板。
.如所記載之石英玻璃之成形裝置，其係具有大小不同的複數個該加壓部、以及分別對應於該複數個加壓部大小的複數個該模具，選擇該複數個加壓部及複數個模具中至少一個來安裝，藉此以對應該選擇的該加壓部大小的個數之該成形機構，來加壓該加壓部。
根據所記載之發明，可藉一個成形裝置將石英玻璃成形成不同大小。
.如所記載之石英玻璃之成形裝置，其係進一步具備間隔部，以能移動的方式配置於該中空部的內部，以將該中空部分隔成複數個分割中空部，將該石英玻璃收容於各該複數個分割中空部，以藉該加壓部同時成形複數個該石英玻璃。
根據所記載之發明，可藉一個模具集中成形複數石英玻璃，在成形複數石英玻璃之際，不必個別進行昇溫、加壓、冷卻等，可縮短所需時間。因此，可提高生產性。
.如所記載之石英玻璃之成形裝置，其係能調整該加壓部所產生的最大加壓力，俾於該成形時，使該複數石英玻璃對各該側板所施緊壓力在既定值以下。
根據所記載之發明，在冷卻時，模具不會受到壓迫，可防止模具或石英玻璃的應變或破裂。
.如所記載之石英玻璃之成形裝置，其中該模具係石墨製模具，且進一步具備脫模層，其係於該石墨製模具的內壁面塗布以碳粒子作為主要固體成分的第1懸浮液、及以SiC粒子作為主要固體成分的第2懸浮液並使之乾燥所構成。
.如所記載之石英玻璃之成形裝置，其中該脫模層，係形成由具有30μm~1000μm厚度的碳粒子層、及具有30μm~1000μm厚度的SiC粒子層所構成的雙層構造。
.如所記載之石英玻璃之成形裝置，其中該脫模層，係混合具有60μm~2000μm厚度的碳粒子與 SiC粒子而成之層。
.如所記載之石英玻璃之成形裝置，其中該碳粒子及該SiC粒子的平均粒徑分別為0.01μm~100μm。
根據 ~ 所記載之發明，可防止石英玻璃或模具的損傷，並且，防止石英玻璃與石墨製模具反應。藉此，可加熱加壓成形以四氯化矽、矽烷、有機矽等矽化合物作為原料製造的合成石英玻璃，或添加Ge(鍺)、Ti(鈦)、B(硼)、F(氟)、All(鋁)等使折射率產生變化的成分的合成石英玻璃，高良率製造適於標線片(光罩)基板或成像系統的透鏡材料的大型玻璃塊。又，根據所記載之發明，碳粒子不會部分剝落，容易塗布以SiC粒子作為主要固體成分的懸浮液。
.一種石英玻璃之成形裝置，其特徵在於具備：模具，具有能收容石英玻璃的中空部；加壓部，以能移動的方式配置於該中空部內部；加熱機構，用以對收容於該中空部的石英玻璃加熱；以及成形機構，可沿加壓方向緊壓該加壓部的一部份；一面藉該加熱機構對該中空部內的石英玻璃加熱，一面藉該加壓部加壓，以成形成既定形狀；且設有複數個該成形機構，該複數成形機構的緊壓部位能分別獨立對該加壓部加壓。
根據所記載之發明，可藉各個成形機構的緊壓部位，以個別壓力緊壓加壓部的不同位置。因此，可就每一部分調整加壓部的壓力，防止在石英玻璃成形時加壓板的變形，容易對大面積均一加壓。結果，容易均質成形具有大面積的面的既定形狀的石英玻璃。
.一種石英玻璃之成形方法，其特徵在於，所使用之成形裝置具備：模具，具有能收容石英玻璃的中空部，且由膨脹係數較該石英玻璃大的材料構成；加壓部，以能移動的方式配置於該中空部內部；加熱機構，用以對收容於該中空部的該石英玻璃加熱；以及成形機構，可沿加壓方向緊壓該加壓部；該模具具有：在相互抵接狀態下組合以形成該中空部的複數側板、以及嵌合於該組合的複數側板周圍的嵌合機構；該複數側板與該嵌合機構的嵌合面形成錐形；且具備以下步驟：成形步驟，在藉該嵌合機構維持嵌合狀態的狀態下，一面藉該加熱機構對該中空部內的石英玻璃加熱，一面藉該加壓部加壓，以成形成既定形狀；以及冷卻步驟，一面根據該模具與該石英玻璃的膨脹係數差，藉施加於該複數側板的向外力量解除該嵌合機構的嵌合狀態以使該複數側板分離，一面冷卻成形後的石英玻璃。
根據所記載之發明，由於亦可在藉加壓部，以較習知高的壓力成形期間，維持中空部的形狀，容易成形，並且，成形後的冷卻可解除該嵌合機構的嵌合狀態，故若根據膨脹係數差產生石英玻璃與模具的收縮量差，側板即可分割，釋放應力，可抑制石英玻璃的破裂或應變。
.如所記載之石英玻璃之成形方法，其中該嵌合機構具有嵌合於該複數側板的外側的框形支持環，於該冷卻步驟中，藉由該向外力量使該複數側板的嵌合面與該支持環的嵌合面滑動以使該支持環朝脫離方向移動，藉此使該複數側板分離。
根據所記載之發明，在模具裝配及分解之際，裝卸容易，並且，可一面防止冷卻時的應變或破裂發生，一面在以較習知高的壓力成形期間，更確實保持中空部的形狀。
.如所記載之石英玻璃之成形方法，其特徵在於：前述嵌合機構設有具備前述複數側板下端部嵌合的凹部的底部，於該冷卻步驟中，藉由該複數側板的嵌合面與該支持環的嵌合面利用前述向外力量滑動，該複數側板沿自該底部的凹部脫離的方向移動，使該複數側板分離。
根據所記載之發明，裝卸容易，並且，可一面防止冷卻時的應變或破裂發生，一面亦在以較習知高的壓力成形期間，確實保持複數側板的下部，更容易保持中空部的形狀。
.如所記載之方石英玻璃之成形方法，其中具備複數個該成形機構，於該冷卻步驟中，藉該複數個成形機構的緊壓部位分別獨立地對該加壓部加壓。
根據所記載之發明，可藉各成形機構的緊壓部位，以個別壓力緊壓加壓部的不同位置。因此，可就每一部分調整加壓部的壓力，防止在石英玻璃成形時加壓板變形，容易對大面積均一加壓。結果，容易均質成形具有大面積的面的既定形狀的石英玻璃。
.如所記載之石英玻璃之成形方法，其係檢測該複數個成形機構的緊壓部位高度方向的位置，根據所得之檢測值來控制該緊壓部位的位置。
.如所記載之石英玻璃之成形方法，其係檢測該加壓部的傾斜，根據所得之檢測值來控制該緊壓部位的位置。
根據或所記載之發明，在加壓板發生傾斜或變形情形下，可對應此量，正確控制緊壓部位的位置，容易更均一地對大面積加壓。
.如所記載之石英玻璃之成形方法，其中，於該中空部的內部以能移動的方式配置間隔部，將該中空部分隔成複數個分割中空部，並且，於該冷卻步驟中，將該石英玻璃收容於該複數個分割中空部的各中空部內，藉該加壓部同時成形複數個該石英玻璃。
根據所記載之發明，可藉一個模具集中成形複數石英玻璃，在成形複數石英玻璃之際，不必個別進行昇溫、加壓、冷卻等，可縮短所需時間。因此，可提高生產性。
.如所記載之石英玻璃之成形方法，其中，於該成形步驟中，調整該加壓部所產生最大加壓力，俾該複數石英玻璃對各該側板所施緊壓力在既定值以下，以成形該複數石英玻璃。
根據所記載之發明，在冷卻時，模具不會受到壓迫，可防止模具或石英玻璃的應變或破裂。
.如所記載之石英玻璃之成形方法，其中該模具係石墨製模具，且進一步包含脫模層形成步驟，於該成形步驟之前，預先在該石墨製模具的內壁面塗布以碳粒子作為主要固體成分的第1懸浮液、以及以SiC粒子作為主要固體成分的第2懸浮液並使之乾燥以形成脫模層。
.如所記載之石英玻璃之成形方法方法，其中於該石墨製模具的內壁面塗布該第1懸浮液，並且塗布該第2懸浮液並使之乾燥以形成該脫模層。
.如所記載之石英玻璃之成形方法法，其中於該石墨製模具的內壁面塗布該第1懸浮液並使之乾燥，然後塗布該第2懸浮液並使之乾燥以形成該脫模層。
根據 ~ 所記載之發明，可防止石英玻璃或模具的損傷，並且，防止石英玻璃與石墨製模具反應。藉此，可加熱加壓成形以四氯化矽、矽烷、有機矽等矽化合物作為原料製造的合成石英玻璃，或添加Ge、Ti、B、F、All等使折射率產生變化的成分的合成石英玻璃，高良率製造適於標線片(光罩)基板或成像系統的透鏡材料的大型玻璃塊。又，根據所記載之發明，碳粒子不會部分剝落，容易塗布以SiC粒子作為主要固體成分的懸浮液。
.如所記載之石英玻璃之成形方法，其係進一步包含純化處理步驟，藉由在真空環境氣氛中或含氯氣體環境氣氛中的熱處理，對該石墨製模具內的脫模層施以純化處理。
根據所記載之發明，將雜質於石英玻璃中的擴散抑制極小，可擴大品質良好的部分。
.一種石英玻璃之成形方法，其特徵在於：係藉由收容石英玻璃於模具的中空部內，一面對該石英玻璃加熱，一面以加壓部加壓，以成形成所要形狀；於該中空部的內部以能移動的方式配置間隔部，將該中空部分隔成複數個分割中空部，並且，將該石英玻璃收容於該複數個分割中空部的各中空部內，藉該加壓部同時成形複數個該石英玻璃。
根據所記載之發明，可藉一個模具集中成形複數石英玻璃，在成形複數石英玻璃之際，不必個別進行昇溫、加壓、冷卻等，可縮短所需時間。因此，可提高生產性。
.一種石英玻璃之成形方法，其特徵在於：係藉由收容石英玻璃於模具的中空部內，對該石英玻璃加熱加壓，以成形成所要形狀；於該石墨製模具的內壁面塗布以碳粒子作為主要固體成分的懸浮液，並且塗布以SiC粒子作為主要固體成分的懸浮液，並使之乾燥，以形成該脫模層，然後收容該石英玻璃於該石墨製模具內予以加熱加壓。
.一種石英玻璃之成形方法，其特徵在於：係藉由收容石英玻璃於模具的中空部內，對該石英玻璃加熱加壓，以成形成所要形狀；於該石墨製模具的內壁面塗布以碳粒子作為主要固體成分的懸浮液，並使之乾燥，然後塗布以SiC粒子作為主要固體成分的懸浮液，並使之乾燥，以形成脫模層，其次將該石英玻璃收容於該石墨製模具內予以加熱加壓。
根據或所記載之發明，可防止石英玻璃或石墨製模具的損傷，並且，防止石英玻璃與石墨製模具的反應。藉此，可加熱加壓成形以四氯化矽、矽烷、有機矽等矽化合物作為原料製造的合成石英玻璃，或添加Ge、Ti、B、F、All等使折射率產生變化的成分的合成石英玻璃，高良率製造適於標線片(光罩)基板或成像系統的透鏡材料的大型玻璃塊。
简体摘要：一种石英玻璃之成形设备，其特征在于具备：模具，具有能收容石英玻璃的中空部，且由膨胀系数较该石英玻璃大的材料构成；加压部，以能移动的方式配置于该中空部内部；加热机构，用以对收容于该中空部的石英玻璃加热；及成形机构，可沿加压方向紧压该加压部；一面藉该加热机构对该中空部内的石英玻璃加热，一面藉该加压部加压，以成形成既定形状；该模具具有：在相互抵接状态下组合以形成该中空部的复数侧板、以及嵌合于该组合后的复数侧板周围的嵌合机构；将该复数侧板与嵌合机构的嵌合面形成锥形，俾于成形时，能藉该嵌合机构维持嵌合状态，并且于成形后冷却时，可利用根据该模具与石英玻璃的膨胀系数差而施加于该复数侧板的向外力量，来解除该嵌合机构的嵌合状态而使该复数侧板分离。【创作特点】然而，于此种加热加压成形中，为了防止杂质混入，确保成形时的耐热强度，使用由石墨形成壁厚的模具。此石墨的膨胀系数明显大于石英玻璃的膨胀系数，相对于石墨的8×10 -6 /℃，石英玻璃为5.5×10 -7 /℃。因此，成形后，若在收容石英玻璃于模具内状态下冷却，模具的收缩量即会大于石英玻璃的收缩量，故石英玻璃在冷却时受到模具压迫，结果，容易于石英玻璃发生应变或破裂。又，此种石英玻璃的应变或破裂容易集中于成形体的角部。另一方面，如日本专利特开昭56-129621号公报及日本专利特开昭57-67031号公报所示，使用预先分割的分割式模具成形的方法，虽然在冷却时，可将模具分离以缓和施加于石英玻璃的应力，不过由于模具的分割体藉销接合，故若成形时的压力高，会有模具容易在成形途中分离的问题。因此，本发明在于提供，于石英玻璃的加热加压成形中，在成形时可施加较习知高的压力，并且，在冷却时不易发生石英玻璃的应变或破裂的石英玻璃之成形设备及成形方法。又，近年来虽对具有大面积的面之光学构件的需求很高，惟在加热加压成形此种光学构件情形下，显然有不易获得扩及大面积的面全体均质的石英玻璃构件的问题。因此，调查无法借由石英玻璃的加热加压成形均质地成形大面积的原因，结果发现，若石墨构成的高压板在高温条件下以高压加压石英玻璃，即会发生变形，而无法以均一压力对大面积加压。亦即，若藉加压板对大面积加压，即施加对应加压板加压面的面积的高压。然而，加压面的面积越大，此压力将越容易施加于加压板的局部。结果，于大面积情形下，加压板容易变形。为了防止此种变形，虽亦考虑到加厚加压板，却由于是高压，故须将加压板形成极厚，而使设备全体的高度显着增高，故不佳。因此，本发明在于提供，可借由石英玻璃的加热加压成形，均质成形大面积的面的石英玻璃之成形设备及成形方法。再者，虽然石英玻璃的加热加压成形，系将收容于模具内的石英玻璃与模具一起升温至极高温度来进行，惟在此升温时须调整升温速度予以升温，俾尽可能使石英玻璃内部都达到均一温度，又，为了尽可能减小残留的热应变，必须调整冷却速度予以冷却。因此，升温及冷却需要很长时间，会有一次成形费时半天左右等生产性不佳的问题。因此，本发明在于提供，于石英玻璃的加热加压成形中，可提高生产性的石英玻璃之成形设备及成形方法。又，习知石英玻璃之成形方法，于以石墨制模具对石英玻璃进行加热加压成形处理情形下，在热膨胀系数大的石墨制模具内部配置膨胀系数小的石英玻璃，于高温成形后，形成该模具与成形后的石英玻璃间实质上无间隙的状态，由于热膨胀系数比石英玻璃大一位数的石墨制模具会因温度降至室温而收缩更大，故必须避免此发生的石英玻璃与石墨的收缩量差。在无法避免收缩量差的情形，不必要的应力会施加在石英玻璃及石墨制模具上，造成处理后的石英玻璃的裂痕或石墨制模具的破损。特别是在混入造成折射率变化的成分的情形，除了热膨胀系数外，黏性亦极为不同，故较一般石英玻璃更容易发生裂痕等。又，除了上述热膨胀系数差所造成的不良情形外，石英玻璃一升至高温即与石墨制模具反应产生碳化硅，并且，于1400℃~1600℃左右发生结晶。于是，亦有处理后的石英玻璃表面因处理温度而在表面出现凹凸，并因此出现龟裂的情形。更有石英玻璃与石墨制模具反应熔合，不要说模具，连被处理物(石英玻璃)都破损的情形发生。因此，本发明在于提供，防止石英玻璃、石墨制模具的损伤，且防止石英玻璃与石墨制模具反应的石英玻璃之成形设备及成形方法。本发明人等对上述问题进行精心检讨，结果发现，根据以下石英玻璃之成形设备及成形方法可迎刃而解，而完成本发明。 <1>.一种石英玻璃之成形设备，其特征在于具备：模具，具有能收容石英玻璃的中空部，且由膨胀系数较该石英玻璃大的材料构成；加压部，以能移动的方式配置于该中空部内部；加热机构，用以对收容于该中空部的石英玻璃加热；及成形机构，可沿加压方向紧压该加压部；一面藉该加热机构对该中空部内的石英玻璃加热，一面藉该加压部加压，以成形成既定形状；该模具具有：在相互抵接状态下组合以形成该中空部的复数侧板、以及嵌合于该组合后的复数侧板周围的嵌合机构；将该复数侧板与嵌合机构的嵌合面形成锥形，俾于成形时，能藉该嵌合机构维持嵌合状态，并且于成形后冷却时，可利用根据该模具与石英玻璃的膨胀系数差而施加于该复数侧板的向外力量，来解除该嵌合机构的嵌合状态而使该复数侧板分离。根据<1>所记载的发明，由于亦可在藉加压部，以较习知更高的压力将石英玻璃加压成形期间，维持中空部的形状，容易成形，并且，成形后的冷却可解除该嵌合机构的嵌合状态，故若根据膨胀系数差产生石英玻璃与模具的收缩量差，侧板即可分割，释放应力，可抑制石英玻璃的破裂或应变。 <2>.如<1>所记载之石英玻璃之成形设备，其中该嵌合机构具有嵌合于该复数侧板外侧的框形支持环，借由该向外力量使该复数侧板的嵌合面与该支持环的嵌合面滑动以使该支持环朝脱离方向移动，借此使该复数侧板分离。根据<2>所记载之发明，在模具装配及分解之际，装卸容易，并且，可一面防止冷却时的应变或破裂发生，一面在以较习知高的压力成形期间，更确实保持中空部的形状。 <3>.如<1>所记载之石英玻璃之成形设备，其中该嵌合机构在底部具备供该复数侧板下端部嵌合用的凹部，借由该向外力量使该复数侧板的嵌合面与该支持环的嵌合面滑动以使该复数侧板朝脱离该底部的凹部的方向移动，借此使该复数侧板分离。根据<3>所记载之发明，装卸容易，并且，可一面防止冷却时的应变或破裂发生，一面亦在以较习知高的压力成形期间，确实保持复数个侧板的下部，更容易保持中空部的形状。 <4>.如<1>所记载之石英玻璃之成形设备，其中该中空部的横截面形状系大致呈多角形状，该形状的角隅部系呈R形状。 <5>.如<1>所记载之石英玻璃之成形设备，其中该中空部的横截面形状系大致呈多角形状，该形状的角隅部系成钝角。根据<4>或<5>所记载之发明，于成形成多角形状的石英玻璃中，可防止应力集中于角隅部，并防止角隅部的应变或破裂，容易将石英玻璃成形，易于大幅提高良率。 <6>.如<1>所记载之石英玻璃之成形设备，其系具备复数个该成形机构，该复数个成形机构的紧压部位可分别独立地对该加压部加压。根据<6>所记载之发明，可藉各成形机构的紧压部位，以个别压力紧压加压部的不同位置。因此，可就每一部分调整加压部的压力，防止在石英玻璃成形时加压板的变形，容易对大面积均一加压。结果，容易均质成形具有大面积的面的既定形状的石英玻璃。 <7>.如<6>所记载之石英玻璃之成形设备，其系进一步具备：检测机构，用以检测该复数成形机构的紧压部位的高度方向位置；以及控制机构，根据该检测机构的检测值来控制该紧压部位的位置。 <8>.如<7>所记载之石英玻璃之成形设备，其中该控制机构系用以调整藉该加压部对该石英玻璃加压的压力。 <9>.如<6>所记载之石英玻璃之成形设备，其系进一步具备：检测机构，用以检测该加压部的倾斜；以及控制机构，根据该检测机构的检测值来控制该紧压部位的位置。 <10>.如<9>所记载之石英玻璃之成形设备，其中该控制机构系用以调整藉该加压部对该石英玻璃加压的压力。根据<7>或<9>所记载之发明，在加压板发生倾斜或变形情形下，可对应此量，正确控制紧压部位的位置，容易更均一地对大面积加压。再者，根据<8>或<10>所记载之发明，不易自加压板施加过剩压力于石英玻璃，防止加压板的变形，容易平衡极佳地紧压加压板。 <11>.如<6>所记载之石英玻璃之成形设备，其系具有大小不同的复数个该加压部、以及分别对应于该复数个加压部大小的复数个该模具，选择该复数个加压部及复数个模具中至少一个来安装，借此以对应该选择的该加压部大小的个数之该成形机构，来加压该加压部。根据<11>所记载之发明，可藉一个成形设备将石英玻璃成形成不同大小。 <12>.如<1>所记载之石英玻璃之成形设备，其系进一步具备间隔部，以能移动的方式配置于该中空部的内部，以将该中空部分隔成复数个分割中空部，将该石英玻璃收容于各该复数个分割中空部，以藉该加压部同时成形复数个该石英玻璃。根据<12>所记载之发明，可藉一个模具集中成形复数石英玻璃，在成形复数石英玻璃之际，不必个别进行升温、加压、冷却等，可缩短所需时间。因此，可提高生产性。 <13>.如<12>所记载之石英玻璃之成形设备，其系能调整该加压部所产生的最大加压力，俾于该成形时，使该复数石英玻璃对各该侧板所施紧压力在既定值以下。根据<13>所记载之发明，在冷却时，模具不会受到压迫，可防止模具或石英玻璃的应变或破裂。 <14>.如<1>所记载之石英玻璃之成形设备，其中该模具系石墨制模具，且进一步具备脱模层，其系于该石墨制模具的内壁面涂布以碳粒子作为主要固体成分的第1悬浮液、及以SiC粒子作为主要固体成分的第2悬浮液并使之干燥所构成。 <15>.如<14>所记载之石英玻璃之成形设备，其中该脱模层，系形成由具有30μm~1000μm厚度的碳粒子层、及具有30μm~1000μm厚度的SiC粒子层所构成的双层构造。 <16>.如<14>所记载之石英玻璃之成形设备，其中该脱模层，系混合具有60μm~2000μm厚度的碳粒子与 SiC粒子而成之层。 <17>.如<14>所记载之石英玻璃之成形设备，其中该碳粒子及该SiC粒子的平均粒径分别为0.01μm~100μm。根据<14>~<17>所记载之发明，可防止石英玻璃或模具的损伤，并且，防止石英玻璃与石墨制模具反应。借此，可加热加压成形以四氯化硅、硅烷、有机硅等硅化合物作为原料制造的合成石英玻璃，或添加Ge(锗)、Ti(钛)、B(硼)、F(氟)、All(铝)等使折射率产生变化的成分的合成石英玻璃，高良率制造适于标线片(光罩)基板或成像系统的透镜材料的大型玻璃块。又，根据<15>所记载之发明，碳粒子不会部分剥落，容易涂布以SiC粒子作为主要固体成分的悬浮液。 <18>.一种石英玻璃之成形设备，其特征在于具备：模具，具有能收容石英玻璃的中空部；加压部，以能移动的方式配置于该中空部内部；加热机构，用以对收容于该中空部的石英玻璃加热；以及成形机构，可沿加压方向紧压该加压部的一部份；一面藉该加热机构对该中空部内的石英玻璃加热，一面藉该加压部加压，以成形成既定形状；且设有复数个该成形机构，该复数成形机构的紧压部位能分别独立对该加压部加压。根据<18>所记载之发明，可藉各个成形机构的紧压部位，以个别压力紧压加压部的不同位置。因此，可就每一部分调整加压部的压力，防止在石英玻璃成形时加压板的变形，容易对大面积均一加压。结果，容易均质成形具有大面积的面的既定形状的石英玻璃。 <19>.一种石英玻璃之成形方法，其特征在于，所使用之成形设备具备：模具，具有能收容石英玻璃的中空部，且由膨胀系数较该石英玻璃大的材料构成；加压部，以能移动的方式配置于该中空部内部；加热机构，用以对收容于该中空部的该石英玻璃加热；以及成形机构，可沿加压方向紧压该加压部；该模具具有：在相互抵接状态下组合以形成该中空部的复数侧板、以及嵌合于该组合的复数侧板周围的嵌合机构；该复数侧板与该嵌合机构的嵌合面形成锥形；且具备以下步骤：成形步骤，在藉该嵌合机构维持嵌合状态的状态下，一面藉该加热机构对该中空部内的石英玻璃加热，一面藉该加压部加压，以成形成既定形状；以及冷却步骤，一面根据该模具与该石英玻璃的膨胀系数差，藉施加于该复数侧板的向外力量解除该嵌合机构的嵌合状态以使该复数侧板分离，一面冷却成形后的石英玻璃。根据<19>所记载之发明，由于亦可在藉加压部，以较习知高的压力成形期间，维持中空部的形状，容易成形，并且，成形后的冷却可解除该嵌合机构的嵌合状态，故若根据膨胀系数差产生石英玻璃与模具的收缩量差，侧板即可分割，释放应力，可抑制石英玻璃的破裂或应变。 <20>.如<19>所记载之石英玻璃之成形方法，其中该嵌合机构具有嵌合于该复数侧板的外侧的框形支持环，于该冷却步骤中，借由该向外力量使该复数侧板的嵌合面与该支持环的嵌合面滑动以使该支持环朝脱离方向移动，借此使该复数侧板分离。根据<20>所记载之发明，在模具装配及分解之际，装卸容易，并且，可一面防止冷却时的应变或破裂发生，一面在以较习知高的压力成形期间，更确实保持中空部的形状。 <21>.如<19>所记载之石英玻璃之成形方法，其特征在于：前述嵌合机构设有具备前述复数侧板下端部嵌合的凹部的底部，于该冷却步骤中，借由该复数侧板的嵌合面与该支持环的嵌合面利用前述向外力量滑动，该复数侧板沿自该底部的凹部脱离的方向移动，使该复数侧板分离。根据<21>所记载之发明，装卸容易，并且，可一面防止冷却时的应变或破裂发生，一面亦在以较习知高的压力成形期间，确实保持复数侧板的下部，更容易保持中空部的形状。 <22>.如<19>所记载之方石英玻璃之成形方法，其中具备复数个该成形机构，于该冷却步骤中，藉该复数个成形机构的紧压部位分别独立地对该加压部加压。根据<22>所记载之发明，可藉各成形机构的紧压部位，以个别压力紧压加压部的不同位置。因此，可就每一部分调整加压部的压力，防止在石英玻璃成形时加压板变形，容易对大面积均一加压。结果，容易均质成形具有大面积的面的既定形状的石英玻璃。 <23>.如<22>所记载之石英玻璃之成形方法，其系检测该复数个成形机构的紧压部位高度方向的位置，根据所得之检测值来控制该紧压部位的位置。 <24>.如<22>所记载之石英玻璃之成形方法，其系检测该加压部的倾斜，根据所得之检测值来控制该紧压部位的位置。根据<23>或<24>所记载之发明，在加压板发生倾斜或变形情形下，可对应此量，正确控制紧压部位的位置，容易更均一地对大面积加压。 <25>.如<19>所记载之石英玻璃之成形方法，其中，于该中空部的内部以能移动的方式配置间隔部，将该中空部分隔成复数个分割中空部，并且，于该冷却步骤中，将该石英玻璃收容于该复数个分割中空部的各中空部内，藉该加压部同时成形复数个该石英玻璃。根据<25>所记载之发明，可藉一个模具集中成形复数石英玻璃，在成形复数石英玻璃之际，不必个别进行升温、加压、冷却等，可缩短所需时间。因此，可提高生产性。 <26>.如<25>所记载之石英玻璃之成形方法，其中，于该成形步骤中，调整该加压部所产生最大加压力，俾该复数石英玻璃对各该侧板所施紧压力在既定值以下，以成形该复数石英玻璃。根据<26>所记载之发明，在冷却时，模具不会受到压迫，可防止模具或石英玻璃的应变或破裂。 <27>.如<19>所记载之石英玻璃之成形方法，其中该模具系石墨制模具，且进一步包含脱模层形成步骤，于该成形步骤之前，预先在该石墨制模具的内壁面涂布以碳粒子作为主要固体成分的第1悬浮液、以及以SiC粒子作为主要固体成分的第2悬浮液并使之干燥以形成脱模层。 <28>.如<27>所记载之石英玻璃之成形方法方法，其中于该石墨制模具的内壁面涂布该第1悬浮液，并且涂布该第2悬浮液并使之干燥以形成该脱模层。 <29>.如<27>所记载之石英玻璃之成形方法法，其中于该石墨制模具的内壁面涂布该第1悬浮液并使之干燥，然后涂布该第2悬浮液并使之干燥以形成该脱模层。根据<27>~<29>所记载之发明，可防止石英玻璃或模具的损伤，并且，防止石英玻璃与石墨制模具反应。借此，可加热加压成形以四氯化硅、硅烷、有机硅等硅化合物作为原料制造的合成石英玻璃，或添加Ge、Ti、B、F、All等使折射率产生变化的成分的合成石英玻璃，高良率制造适于标线片(光罩)基板或成像系统的透镜材料的大型玻璃块。又，根据<29>所记载之发明，碳粒子不会部分剥落，容易涂布以SiC粒子作为主要固体成分的悬浮液。 <30>.如<27>所记载之石英玻璃之成形方法，其系进一步包含纯化处理步骤，借由在真空环境气氛中或含氯气体环境气氛中的热处理，对该石墨制模具内的脱模层施以纯化处理。根据<30>所记载之发明，将杂质于石英玻璃中的扩散抑制极小，可扩大品质良好的部分。 <31>.一种石英玻璃之成形方法，其特征在于：系借由收容石英玻璃于模具的中空部内，一面对该石英玻璃加热，一面以加压部加压，以成形成所要形状；于该中空部的内部以能移动的方式配置间隔部，将该中空部分隔成复数个分割中空部，并且，将该石英玻璃收容于该复数个分割中空部的各中空部内，藉该加压部同时成形复数个该石英玻璃。根据<31>所记载之发明，可藉一个模具集中成形复数石英玻璃，在成形复数石英玻璃之际，不必个别进行升温、加压、冷却等，可缩短所需时间。因此，可提高生产性。 <32>.一种石英玻璃之成形方法，其特征在于：系借由收容石英玻璃于模具的中空部内，对该石英玻璃加热加压，以成形成所要形状；于该石墨制模具的内壁面涂布以碳粒子作为主要固体成分的悬浮液，并且涂布以SiC粒子作为主要固体成分的悬浮液，并使之干燥，以形成该脱模层，然后收容该石英玻璃于该石墨制模具内予以加热加压。 <33>.一种石英玻璃之成形方法，其特征在于：系借由收容石英玻璃于模具的中空部内，对该石英玻璃加热加压，以成形成所要形状；于该石墨制模具的内壁面涂布以碳粒子作为主要固体成分的悬浮液，并使之干燥，然后涂布以SiC粒子作为主要固体成分的悬浮液，并使之干燥，以形成脱模层，其次将该石英玻璃收容于该石墨制模具内予以加热加压。根据<32>或<33>所记载之发明，可防止石英玻璃或石墨制模具的损伤，并且，防止石英玻璃与石墨制模具的反应。借此，可加热加压成形以四氯化硅、硅烷、有机硅等硅化合物作为原料制造的合成石英玻璃，或添加Ge、Ti、B、F、All等使折射率产生变化的成分的合成石英玻璃，高良率制造适于标线片(光罩)基板或成像系统的透镜材料的大型玻璃块。

IPRDB

热门服务

关于我们

友情链接

联系方式