特開 2023-140716 溶融成形装置および振動子の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023140716

(43)【公開日】2023-10-05

(54)【発明の名称】溶融成形装置および振動子の製造方法

(51)【国際特許分類】

   C03B 20/00 20060101AFI20230928BHJP

   H03H 3/02 20060101ALI20230928BHJP

   C03B 19/00 20060101ALI20230928BHJP

【ＦＩ】

C03B20/00 E

H03H3/02 A

C03B20/00 G

C03B19/00 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】16

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022046695

(22)【出願日】2022-03-23

(71)【出願人】

【識別番号】000003609

【氏名又は名称】株式会社豊田中央研究所

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】520124752

【氏名又は名称】株式会社ミライズテクノロジーズ

(71)【出願人】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】110000110

【氏名又は名称】弁理士法人 快友国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】島岡 敬一

(72)【発明者】

【氏名】藤塚 徳夫

(72)【発明者】

【氏名】明石 照久

(72)【発明者】

【氏名】後藤 勝昭

(72)【発明者】

【氏名】吉田 貴彦

(72)【発明者】

【氏名】稲垣 優輝

(72)【発明者】

【氏名】原田 翔太

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 啓太郎

【テーマコード（参考）】

4G014

5J108

【Ｆターム（参考）】

4G014AH00

5J108KK01

5J108MM08

(57)【要約】

【課題】振動子の溶融成形装置を提供する。
【解決手段】溶融成形装置は、平坦な載置面を備えるステージを備える。溶融成形装置は、ステージの載置面の平面方向の位置を制御する制御部を備える。溶融成形装置は、載置面上に配置されており、平坦な上面と、上面に垂直な中心軸を中心として上面の一部に形成されている穴部と、を備える溶融成形型を備える。溶融成形装置は、中心軸の上方に穴部と対向して配置されており、穴部に向けて火炎を発生可能なバーナを備える。溶融成形装置は、溶融成形型の温度を測定する温度センサを備える。温度センサは、中心軸を中心として回転対称に配置されている３か所以上の測定点の温度を測定可能に構成されている。制御部は、３か所以上の測定点の間の測定温度の温度差が小さくなるように、ステージの平面方向の位置を制御する平面位置調整制御を実行することが可能である。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

溶融成形装置であって、
平坦な載置面を備えるステージと、
前記ステージの前記載置面の平面方向の位置を制御する制御部と、
前記載置面上に配置されており、平坦な上面と、前記上面に垂直な中心軸を中心として前記上面の一部に形成されている穴部と、を備える溶融成形型と、
前記中心軸の上方に前記穴部と対向して配置されており、前記穴部に向けて火炎を発生させることが可能に構成されているバーナと、
前記溶融成形型の温度を測定する温度センサであって、前記中心軸を中心として回転対称に配置されている３か所以上の測定点の温度を測定可能に構成されている、前記温度センサと、
を備え、
前記制御部は、３か所以上の前記測定点の間の測定温度の温度差が小さくなるように、前記ステージの前記平面方向の位置を制御する平面位置調整制御を実行することが可能に構成されている、
溶融成形装置。

【請求項2】

前記バーナは、前記中心軸に沿って上下方向に移動可能に構成されており、
前記制御部は、前記バーナと前記穴部との距離が第１距離である状態で前記平面位置調整制御を実行し、
前記制御部は、前記平面位置調整制御の実行後に、前記バーナと前記穴部との距離が前記第１距離よりも小さい第２距離になるように前記バーナを下降させることが可能に構成されている、請求項１に記載の溶融成形装置。

【請求項3】

前記温度センサは接触式の温度センサであり、
３か所以上の前記測定点の各々に、前記上面に露出するように配置されている、請求項１または２に記載の溶融成形装置。

【請求項4】

前記温度センサは接触式の温度センサであり、
３か所以上の前記測定点の各々に、前記上面に露出しないように配置されている、請求項１または２に記載の溶融成形装置。

【請求項5】

前記温度センサは非接触式の温度センサであり、
３か所以上の前記測定点の各々に対応した位置であって前記上面よりも上方側の位置に配置されている、請求項１または２に記載の溶融成形装置。

【請求項6】

前記温度センサは１つの非接触式の温度センサであり、
前記中心軸を中心とした円周であって３か所以上の前記測定点を含む前記円周をスキャン可能に構成されている、請求項１または２に記載の溶融成形装置。

【請求項7】

前記溶融成形型の外周を取り囲む壁部をさらに備え、
前記壁部の上端は、前記溶融成形型の前記上面よりも上方に位置している、請求項１～６の何れか１項に記載の溶融成形装置。

【請求項8】

前記ステージと前記溶融成形型との間に配置されており、一定温度を維持することが可能に構成されているヒートシンクをさらに備える、
請求項１～７の何れか１項に記載の溶融成形装置。

【請求項9】

平坦な載置面を備えるステージと、
前記ステージの前記載置面の平面方向の位置を制御する制御部と、
前記載置面上に配置されており、平坦な上面と、前記上面に垂直な中心軸を中心として前記上面の一部に形成されている穴部と、を備える溶融成形型と、
前記中心軸の上方に前記穴部と対向して配置されており、前記穴部に向けて火炎を発生させることが可能に構成されており、前記中心軸に沿って上下方向に移動可能に構成されているバーナと、
前記溶融成形型の温度を測定する温度センサであって、前記中心軸を中心として回転対称に配置されている３か所以上の測定点の温度を測定可能に構成されている、前記温度センサと、
を備える溶融成形装置を用いた振動子の製造方法であって、
前記上面に、前記穴部を覆うように板状の被加工材料を配置する配置工程と、
前記バーナと前記穴部との距離が第１距離である状態で、前記バーナに火炎を発生させる工程と、
前記第１距離を維持しながら、３か所以上の前記測定点の間の測定温度の温度差が小さくなるように、前記ステージの前記平面方向の位置を制御する平面位置調整工程と、
前記温度差が予め定められた特定温度差よりも小さくなることに応じて、前記バーナと前記穴部との距離が前記第１距離よりも小さい第２距離になるように前記バーナを下降させる工程と、
前記第２距離を維持しながら、前記被加工材料の上面を前記火炎で加熱する加熱工程と、
を備える、振動子の製造方法。

【請求項10】

前記加熱工程の実行中において、３か所以上の前記測定点の間の測定温度の温度差が小さくなるように、前記ステージの前記平面方向の位置を制御する、請求項９に記載の振動子の製造方法。

【請求項11】

前記加熱工程において、３か所以上の前記測定点の各々の測定温度が予め定められた所定温度に到達することに応じて、前記バーナと前記穴部との距離が前記第１距離以上になるように前記バーナを上昇させる、請求項９または１０に記載の振動子の製造方法。

【請求項12】

前記加熱工程において、３か所以上の前記測定点の少なくとも１つの測定温度が予め定められた上限温度を超過することに応じて、前記バーナと前記穴部との距離が前記第１距離以上になるように前記バーナを上昇させる、請求項９～１１の何れか１項に記載の振動子の製造方法。

【請求項13】

前記温度センサは接触式の温度センサであり、
３か所以上の前記測定点の各々に、前記上面に露出するように配置されている、請求項９～１２の何れか１項に記載の振動子の製造方法。

【請求項14】

前記温度センサは接触式の温度センサであり、
３か所以上の前記測定点の各々に、前記上面に露出しないように配置されている、請求項９～１２の何れか１項に記載の振動子の製造方法。

【請求項15】

前記温度センサは非接触式の温度センサであり、
３か所以上の前記測定点の各々に対応した位置であって前記上面よりも上方側の位置に配置されている、請求項９～１２の何れか１項に記載の振動子の製造方法。

【請求項16】

前記温度センサは１つの非接触式の温度センサであり、
前記中心軸を中心とした円周であって３か所以上の前記測定点を含む前記円周をスキャン可能に構成されている、請求項９～１２の何れか１項に記載の振動子の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書は、振動子の溶融成形装置およびその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、高精度化が可能であるジャイロとして、溶融シリカを振動子に用いたBird-bath Resonator Gyroscope (BRG)が開示されている。具体的には、上面の一部に穴部が形成されている溶融成形型を準備する。穴部は、成形型の上面に垂直な中心軸を中心として、上面の一部に形成されている。穴部を塞ぐように被加工材料（例：石英板）を配置し、被加工材料の上面をバーナで加熱する。穴部の内部に入り込むように被加工材料を溶融変形させることで、半球形状の振動子を作製することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】米国特許出願公開第２０１８／０７９１２９号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

穴部の中心軸に対して高い対称性を備えた振動子を作製するためには、穴部の中心軸に対して円対称に加熱する必要がある。そのため、バーナの火炎中心軸と穴部の中心軸とを一致させる軸合わせ作業が必要となる。しかし軸合わせ作業は、手間および時間がかかるため、振動子の作製時間が増大してしまう。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本明細書が開示する溶融成形装置は、平坦な載置面を備えるステージを備える。溶融成形装置は、ステージの載置面の平面方向の位置を制御する制御部を備える。溶融成形装置は、載置面上に配置されており、平坦な上面と、上面に垂直な中心軸を中心として上面の一部に形成されている穴部と、を備える溶融成形型を備える。溶融成形装置は、中心軸の上方に穴部と対向して配置されており、穴部に向けて火炎を発生させることが可能に構成されているバーナを備える。溶融成形装置は、溶融成形型の温度を測定する温度センサを備える。温度センサは、中心軸を中心として回転対称に配置されている３か所以上の測定点の温度を測定可能に構成されている。制御部は、３か所以上の測定点の間の測定温度の温度差が小さくなるように、ステージの平面方向の位置を制御する平面位置調整制御を実行することが可能に構成されている。

【0006】

上記構成では、中心軸を中心として回転対称に配置されている３か所以上の測定点の温度を測定する。そして３か所以上の測定点の間の測定温度の温度差が小さくなるように、ステージの平面方向の位置を制御する。これにより、バーナの火炎中心軸と穴部の中心軸との軸合わせ作業を、自動で行うことができる。軸合わせ作業の手間および時間を抑制することができるため、振動子の作製時間の短縮化が可能となる。

【0007】

バーナは、中心軸に沿って上下方向に移動可能に構成されていてもよい。制御部は、バーナと穴部との距離が第１距離である状態で平面位置調整制御を実行してもよい。制御部は、平面位置調整制御の実行後に、バーナと穴部との距離が第１距離よりも小さい第２距離になるようにバーナを下降させることが可能に構成されていてもよい。効果の詳細は実施例で説明する。

【0008】

温度センサは接触式の温度センサであってもよい。温度センサは、３か所以上の測定点の各々に、上面に露出するように配置されていてもよい。効果の詳細は実施例で説明する。

【0009】

温度センサは接触式の温度センサであってもよい。温度センサは、３か所以上の測定点の各々に、上面に露出しないように配置されていてもよい。効果の詳細は実施例で説明する。

【0010】

温度センサは非接触式の温度センサであってもよい。温度センサは、３か所以上の測定点の各々に対応した位置であって上面よりも上方側の位置に配置されていてもよい。効果の詳細は実施例で説明する。

【0011】

温度センサは１つの非接触式の温度センサであってもよい。温度センサは、中心軸を中心とした円周であって３か所以上の測定点を含む円周をスキャン可能に構成されていてもよい。効果の詳細は実施例で説明する。

【0012】

溶融成形型の外周を取り囲む壁部をさらに備えていてもよい。壁部の上端は、溶融成形型の上面よりも上方に位置していてもよい。効果の詳細は実施例で説明する。

【0013】

ステージと溶融成形型との間に配置されており、一定温度を維持することが可能に構成されているヒートシンクをさらに備えていてもよい。効果の詳細は実施例で説明する。

【0014】

本明細書が開示する振動子の製造方法の一実施形態は、平坦な載置面を備えるステージと、ステージの載置面の平面方向の位置を制御する制御部と、載置面上に配置されており、平坦な上面と、上面に垂直な中心軸を中心として上面の一部に形成されている穴部と、を備える溶融成形型と、中心軸の上方に穴部と対向して配置されており、穴部に向けて火炎を発生させることが可能に構成されており、中心軸に沿って上下方向に移動可能に構成されているバーナと、溶融成形型の温度を測定する温度センサであって、中心軸を中心として回転対称に配置されている３か所以上の測定点の温度を測定可能に構成されている、温度センサと、を備える溶融成形装置を用いた振動子の製造方法である。振動子の製造方法は、上面に、穴部を覆うように板状の被加工材料を配置する配置工程を備える。振動子の製造方法は、バーナと穴部との距離が第１距離である状態で、バーナに火炎を発生させる工程を備える。振動子の製造方法は、第１距離を維持しながら、３か所以上の測定点の間の測定温度の温度差が小さくなるように、ステージの平面方向の位置を制御する平面位置調整工程を備える。振動子の製造方法は、温度差が予め定められた特定温度差よりも小さくなることに応じて、バーナと穴部との距離が第１距離よりも小さい第２距離になるようにバーナを下降させる工程を備える。振動子の製造方法は、第２距離を維持しながら、被加工材料の上面を火炎で加熱する加熱工程を備える。効果の詳細は実施例で説明する。

【0015】

加熱工程の実行中において、３か所以上の測定点の間の測定温度の温度差が小さくなるように、ステージの平面方向の位置を制御してもよい。効果の詳細は実施例で説明する。

【0016】

加熱工程において、３か所以上の測定点の各々の測定温度が予め定められた所定温度に到達することに応じて、バーナと穴部との距離が第１距離以上になるようにバーナを上昇させてもよい。効果の詳細は実施例で説明する。

【0017】

加熱工程において、３か所以上の測定点の少なくとも１つの測定温度が予め定められた上限温度を超過することに応じて、バーナと穴部との距離が第１距離以上になるようにバーナを上昇させてもよい。効果の詳細は実施例で説明する。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】実施例１の溶融成形装置１の断面概略図である。

【図2】実施例１の溶融成形装置１の上面図である。

【図3】振動子の製造工程を説明するフロー図である。

【図4】穴部２０ｈ近傍の拡大断面概略図である。

【図5】穴部２０ｈ近傍の拡大断面概略図である。

【図6】実施例２の溶融成形装置２０１の断面概略図である。

【図7】実施例２の溶融成形装置２０１の上面図である。

【図8】実施例３の溶融成形装置３０１の上面図である。

【発明を実施するための形態】

【実施例0019】

図１に、溶融成形装置１の断面概略図を示す。図２に、溶融成形装置１の上面図を示す。図１は、図２のI－I線における断面図に対応している。なお図２では、バーナ５０および電動ステージ４５の記載を省略している。

【0020】

電動ステージ４５は、ｘｙ方向（水平方向）に移動可能に構成されている。電動ステージ４５は、平坦な載置面４５ｓを備えている。載置面４５ｓ上には、ヒートシンク４０およびプレート１０を介して、成形型２０が載置されている。

【0021】

ヒートシンク４０は、電動ステージ４５と成形型２０との間に配置されている。ヒートシンク４０は、プレート１０の下面１０ｒと接触している。ヒートシンク４０の内部には、循環配管４１が配置されている。循環配管４１は、チラー設備４２に接続されている。循環配管４１には、チラー設備４２によって室温以上（例：４０℃）に恒温化された熱媒が循環している。これによりヒートシンク４０は、工程中に一定の温度を保ち続けることができる。

【0022】

プレート１０は、ヒートシンク４０上に配置されている。プレート１０は、成形型２０を設置するためのステンレス製の台である。プレート１０は、成形型２０を冷却する機能を備えている。プレート１０の表面１０ｓには、第１連絡孔１０ｃ１が形成されている。第１連絡孔１０ｃ１は、貫通孔２０ｅに対応した位置に配置されており、貫通孔２０ｅと接続している。第１連絡孔１０ｃ１は、第１連絡路１０ｐ１を介して負圧発生手段８１に接続されている。負圧発生手段８１は、穴部２０ｈに負圧を発生させることが可能な手段である。負圧発生手段８１は、例えば真空ポンプであってもよい。

【0023】

成形型２０は、プレート１０の表面１０ｓ上に配置されている。成形型２０は、石英板３０を溶融変形させて半球形状の振動子を成形するための型である。成形型２０の材料はグラファイトとした。本実施例では、成形型２０は、中心軸ＣＡを備えた円板形状である。成形型２０は、下面２０ｒ、上面２０ｓ、穴部２０ｈ、支柱２０ｐ、貫通孔２０ｅ、を備える。下面２０ｒおよび上面２０ｓは、中心軸ＣＡに垂直な平坦面である。上面２０ｓの一部には、穴部２０ｈが形成されている。穴部２０ｈは、石英板３０が溶融変形するための変形空間である。本実施例では、穴部２０ｈは、中心軸ＣＡを中心として円筒状にくり抜かれた形状を有している。穴部２０ｈは、底面２０ｂを備えている。穴部２０ｈの中央には、底面２０ｂから垂直上方に伸びている支柱２０ｐが配置されている。支柱２０ｐは、中心軸ＣＡを中心軸とする円柱である。底面２０ｂには、下面２０ｒに貫通している複数の貫通孔２０ｅが形成されている。貫通孔２０ｅは第１連絡孔１０ｃ１に連通している。

【0024】

上面２０ｓには、溝２１～２３が形成されている。溝２１～２３は、中心軸ＣＡから半径方向へ放射状に形成されている。溝２１～２３は、中心軸ＣＡに対して１２０°の回転対称で配置されている。溝２１～２３の内周側の先端は、中心軸ＣＡを中心とした円周ＣＲ上に位置している。円周ＣＲは、穴部２０ｈの外周を取り囲む同心円である。円周ＣＲの半径は、穴部２０ｈの半径よりも大きい。

【0025】

溝２１～２３の内部には、上面２０ｓに露出するように、熱電対６１～６３が配置されている。熱電対６１～６３は、接触式の温度センサである。本実施例では、Ｂ型の熱電対とした。熱電対６１～６３のｚ方向の高さは、溝２１～２３のｚ方向の深さよりも小さい。よって熱電対６１～６３は、上面２０ｓから上方へは突出していない。

【0026】

熱電対６１～６３の先端には、測定点６１ｍ～６３ｍが位置している。熱電対６１～６３は、測定点６１ｍ～６３ｍにおける成形型２０の温度を測定する。測定点６１ｍ～６３ｍは、円周ＣＲ上に位置している。すなわち測定点６１ｍ～６３ｍは、中心軸ＣＡを中心として、１２０°の回転対称に配置されている。また熱電対６１～６３の後端６１ｅ～６３ｅは、不図示の配線によって制御部７０に接続されている。

【0027】

成形型２０の上面２０ｓには、穴部２０ｈを覆うように、石英板３０が配置されている。石英板３０は、振動子を形成するための被加工材料である。石英板３０は、溶融シリカ製とした。石英板３０の厚さは、例えば１００μｍ以下である。本実施例では石英板３０は正方形であるが、円形や正六角形であってもよい。

【0028】

バーナ５０は、中心軸ＣＡの上方に穴部２０ｈと対向して配置されている。バーナ５０は、穴部２０ｈに向けて火炎を発生させることにより石英板３０を加熱する手段である。バーナ５０は、上下方向（±ｚ方向）に移動する可動機構５３に固定されている。これによりバーナ５０は、中心軸ＣＡに沿って上下に移動可能である。バーナ５０は、予混合室５０ｃを備えている。予混合室５０ｃには、ガス流量調整器５２から、燃料ガスＧ１（例：プロパン）および酸素ガスＧ２が供給される。ガス流量調整器５２は、不図示のマスフローコントローラを備えており、燃料ガスＧ１および酸素ガスＧ２の流量の制御および監視が可能である。

【0029】

衝立１１は、プレート１０の表面１０ｓに、成形型２０の外周を取り囲むように配置されている。衝立１１は、ステンレス製の円筒形状の壁部である。衝立１１の上端１１ｕは、成形型２０の上面２０ｓよりも上方側（＋ｚ方向側）に位置している。これにより、気流の外乱を遮断することができるため、火炎の揺らぎを抑制することが可能となる。火炎によって加熱された石英板３０の温度分布を、中心軸ＣＡと中心とした点対称とすることができるため、高対称なガラス振動子を再現性良く製造することが可能となる。また衝立１１は成形型２０とは接触していない。これにより、衝立１１が成形型２０を冷却するフィンとして機能してしまうことがない。

【0030】

制御部７０は、電動ステージ４５、可動機構５３、ガス流量調整器５２、熱電対６１～６３、負圧発生手段８１に接続されている。制御部７０は、これらの機器から各種情報を取得するとともに、これらの機器を制御する。制御部７０は、例えばＰＣであってもよい。

【0031】

（振動子の製造工程）
図３のフロー図を用いて、振動子の製造工程を説明する。ステップＳ１０において、プレート１０の表面１０ｓに、成形型２０を設置する。またチラー設備４２から循環配管４１に熱媒を常時循環させることで、ヒートシンク４０を恒温状態にする。

【0032】

ステップＳ２０において、成形型２０の上面２０ｓに石英板３０を配置する。このとき、中心軸ＣＡと石英板３０の中心とが一致するように位置決めする。制御部７０からの信号により負圧発生手段８１は、－７５ｋＰａの圧力で第１連絡孔１０ｃ１の真空引きを行う。これにより、貫通孔２０ｅを介して穴部２０ｈも真空引きされ、石英板３０が成形型２０の上面２０ｓに吸着固定される。また、プレート１０の表面１０ｓに、衝立１１を設置する。これにより、図１および図２に示す状態となる。

【0033】

ステップＳ３０において、制御部７０は、熱電対６１～６３による測定点６１ｍ～６３ｍの温度の測定を開始する。ステップＳ４０において、制御部７０は、バーナ５０に着火する。着火は、バーナ５０の先端５０ｓが石英板３０の表面から十分に離れている退避位置において行われる。具体的に説明する。制御部７０からの信号により、ガス流量調整器５２は、燃料ガスＧ１を流量２００ｓｃｃｍに調節してバーナ５０に供給し着火する。着火後、燃料ガスＧ１の流量を１０００ｓｃｃｍ、酸素ガスＧ２の流量を５０００ｓｃｃｍに調節してバーナ５０に供給し、火炎を発生させる。

【0034】

ステップＳ５０において可動機構５３は、制御部７０からの信号により、バーナを５０ｍｍ／ｓの速度で下降させる。そして先端５０ｓと支柱２０ｐの上面との距離が第１距離Ｌ１まで小さくなることに応じて、下降を停止する。第１距離Ｌ１は、火炎ＦＬで石英板３０が変形しない距離である。これにより、図４に示す状態となる。

【0035】

ステップＳ６０において、制御部７０は、測定点６１ｍ～６３ｍの間の測定温度の温度差が小さくなるように、電動ステージ４５のｘｙ平面方向の位置を調整する。この調整は、第１距離Ｌ１を維持しながら実行される。具体的に説明する。制御部７０は、測定点６１ｍ～６３ｍの温度を特定温度差（例：±５℃）内に収めるためのｘ方向、ｙ方向の移動量を計算する。計算結果を電動ステージ４５に送信し、電動ステージ４５をｘｙ平面方向に移動させる。このようなフィードバック制御により、支柱２０ｐの中心軸ＣＡを火炎中心軸ＦＡに合わせる軸合わせ制御を、自動で行うことが可能となる（図４参照）。

【0036】

軸合わせ制御の完了の検出方法は様々であって良い。本実施例では、測定点６１ｍ～６３ｍの測定温度が所定時間（例：３秒）の間、特定温度差（例：±５℃）内に収まっていることを検出することにより、軸合わせ完了と判断している。軸合わせ制御が完了すると、ステップＳ７０へ進む。

【0037】

ステップＳ７０において可動機構５３は、制御部７０からの信号により、バーナ５０を１０ｍｍ／ｓの速度で下降させる。そして先端５０ｓと支柱２０ｐの上面との距離が第２距離Ｌ２まで小さくなることに応じて、下降を停止する（図５参照）。第２距離Ｌ２は第１距離Ｌ１よりも小さい距離である。これにより、火炎ＦＬによる石英板３０の加熱工程が開始される。

【0038】

ステップＳ７０加熱工程の実行中においても、測定点６１ｍ～６３ｍの間の測定温度の温度差が小さくなるように、電動ステージ４５のｘｙ平面方向の位置が調整される。これにより、火炎中心軸ＦＡに支柱２０ｐの中心軸ＣＡが一致している状態を維持することができる。さらに高対称なガラス振動子が再現性良く製造することが可能となる。

【0039】

加熱工程中のステップＳ８０において、制御部７０は、石英板３０の溶融変形が完了したか否かを判断する。具体的には、測定点６１ｍ～６３ｍの各々の測定温度が、予め定められた所定温度まで到達したか否かを判断する。測定点６１ｍ～６３ｍの測定温度は、穴部２０ｈ上の石英板３０の温度に応じた温度を示す。従って測定点６１ｍ～６３ｍの温度を測定することにより、穴部２０ｈ上の石英板３０の温度を、間接的に測定することが可能である。本実施例では、所定温度は、穴部２０ｈ上の石英板３０が軟化温度まで加熱されたことを示す温度とした。

【0040】

ステップＳ８０において否定判断される場合（Ｓ８０：ＮＯ）には、ステップＳ９０へ進む。加熱工程中のステップＳ９０において、制御部７０は、測定点６１ｍ～６３ｍの少なくとも１つの測定温度が、予め定められた上限温度を超過したか否かを判断する。上限温度は、ステップＳ８０で検出する所定温度よりも高い温度である。否定判断される場合（Ｓ９０：ＮＯ）にはステップＳ８０へ戻り、加熱工程を続行する。一方、肯定判断された場合（Ｓ９０：ＹＥＳ）には、制御部７０は、異常が発生したと判断し、ステップＳ１００へ進む。ステップＳ１００において制御部７０は、バーナ５０と支柱２０ｐとの距離が第１距離Ｌ１以上になるように、可動機構５３を上昇させる。効果を説明する。石英板３０は、軟化温度を超えて温度が上がりすぎると、溶融破壊してしまう。すると成形型２０が火炎に暴露されてしまうため、成形型２０が燃焼し形状が変化してしまう。このような事態を防止することが可能となる。

【0041】

そしてステップＳ８０において、石英板３０の溶融変形が完了したと判断されると（Ｓ８０：ＹＥＳ）、図５に示すように、石英板３０が所望の形状に溶融変形した状態となる。そして、ステップＳ１００へ進む。ステップＳ１００において可動機構５３は、制御部７０からの信号により、バーナ５０を５０ｍｍ／ｓの速度で上昇させる。そして退避位置まで移動することに応じて、上昇を停止する。また火炎を消火する。

【0042】

ステップＳ１１０において制御部７０は、冷却の完了を待機する。具体的には、測定点６１ｍ～６３ｍの測定温度が所定の冷却温度（例：５０℃）以下まで低下したことを検知することにより、制御部７０は、負圧発生手段８１を停止する。これにより穴部２０ｈが大気開放される。

【0043】

ステップＳ１２０において、溶融成形された石英板３０を成形型２０から取り外す。石英板３０の外周の未成形領域をＣＭＰ法などによって除去することで、振動子が完成する。

【0044】

また図３のフローと平行して、ガス流量調整器５２は、ガス流量の監視処理を行う。具体的に説明する。バーナ５０の着火（ステップＳ４０）から消火（ステップＳ１００）までの工程中において、ガス流量調整器５２は、燃料ガスＧ１および酸素ガスＧ２の流量を監視する。そして流量が所望の範囲内から逸脱した場合には、ガス流量調整器５２は、異常発生を報知するための異常信号を制御部７０に送信する。制御部７０は、異常信号を受信することに応じて、可動機構５３を即座に上昇させるとともに、バーナ５０を消火する。効果を説明する。燃料ガスＧ１および／または酸素ガスＧ２の流量が所望の範囲を逸脱すると、火炎温度が許容範囲を超えて変動してしまう。この状態でガラス振動子を製造すると、形状が再現しなくなり大量の不良品を発生させてしまう。このような事態を防止することが可能となる。

【0045】

また図３のフローと平行して、チラー設備４２は、熱媒の温度が所望の範囲内に維持されているかを監視する。そして熱媒の温度が所望の範囲内から逸脱した場合には、チラー設備４２は、異常発生を報知するための異常信号を制御部７０に送信する。制御部７０は、異常信号を受信することに応じて、可動機構５３を上昇させるとともに、バーナ５０を消火する。効果を説明する。熱媒の温度が所望の範囲を逸脱すると、火炎で加熱された成形型２０からのプレート１０への排熱量が許容範囲を超えて変動してしまう。この状態でガラス振動子を製造すると、形状が再現しなくなり大量の不良品を発生させてしまう。このような事態を防止することが可能となる。

【0046】

（効果）
穴部２０ｈの中心軸ＣＡに対して高い対称性を備えた振動子を作製するためには、中心軸ＣＡに対して円対称に加熱する必要がある。そのため、バーナの火炎中心軸ＦＡと穴部２０ｈの中心軸ＣＡとを一致させる軸合わせ作業が必要となる。従来の軸合わせ作業では、溶融シリカ製の振動子(Bird-bath Resonator; BR)を作製し、完成した振動子の対称性を確認していた。そして確認した対称性に基づいて電動ステージ４５のｘｙ平面方向位置を微調整していた。このような作業を、対称性の高い振動子が作製できるまで繰り返すため、膨大な手間および時間がかかっていた。一方、本明細書の技術では、穴部２０ｈの中心軸ＣＡを中心として回転対称に配置されている測定点６１ｍ～６３ｍで、火炎の温度を測定する構成を備えている。そして測定点６１ｍ～６３ｍの間の測定温度の温度差が小さくなるように、電動ステージ４５のｘｙ平面方向の位置を制御する。これにより、バーナ５０の火炎中心軸ＦＡと穴部２０ｈの中心軸ＣＡとの軸合わせ作業を、自動で行うことができる。軸合わせ作業の手間および時間を抑制することができるため、振動子の作製時間の短縮が可能となる。

【0047】

振動子を大量生産する場合、バーナ５０の先端５０ｓの火口形状が高温環境で変化し、火炎中心軸ＦＡの位置や温度分布が経時変化してしまう場合がある。従来は、軸合わせ作業が完了した後に振動子を連続作製するため、振動子の作製数が増加するに従い振動子形状の対称性が失われてしまい、形状寸法の再現性が得られなくなってしまうことがあった。一方、本明細書の技術では、石英板３０の加熱工程（ステップＳ７０）の前に、軸合わせ作業（ステップＳ６０）を毎回実行している。これにより、先端５０ｓの火口形状の経時変化に応じて、軸合わせを微調整することが可能となる。形状寸法の再現性を高めることが可能となる。

【0048】

成形型２０を載置した金属製のプレート１０の温度は、室温に左右される。従って、火炎で加熱された成形型２０からのプレート１０への熱伝達(排熱)が昼夜、季節で変動する。そのため従来は、振動子の形状寸法の再現性を高めることが困難であった。一方、本明細書の技術では、チラー設備４２によって恒温化されたヒートシンク４０を備えている。そしてプレート１０の下面１０ｒに、ヒートシンク４０を接触させている。これにより、火炎で加熱された成形型２０からのプレート１０への熱伝達(排熱)の再現性を高めることができる。年間を通して、高対称な振動子の形状寸法を再現性良く製造することが可能となる。

【実施例0049】

図６に、実施例２の溶融成形装置２０１の断面概略図を示す。図７に、実施例２の溶融成形装置２０１の上面図を示す。図６は、図７のVI－VI線における断面図に対応している。実施例２は、熱電対６１～６３が成形型２０の上面２０ｓに露出しないように配置されている点が、実施例１と異なっている。実施例１の溶融成形装置１と共通する部位には同一符号を付すことで、説明を省略する。また実施例２に特有の部位には、２００番台の符号を付すことで区別している。

【0050】

成形型２０には、トンネル２２１～２２３が形成されている。トンネル２２１～２２３の長手方向軸は、上面２０ｓと平行である。トンネル２２１～２２３は、中心軸ＣＡから半径方向へ放射状に形成されている。トンネル２２１～２２３は、中心軸ＣＡに対して１２０°の回転対称で配置されている。トンネル２２１～２２３の内周側の先端は、中心軸ＣＡを中心とした円周ＣＲ上に位置している。成形型２０の外周側面には、トンネル２２１～２２３の入口２２１ａ～２２３ａが形成されている。

【0051】

トンネル２２１～２２３の内部には、入口２２１ａ～２２３ａから熱電対６１～６３が挿入されている。熱電対６１～６３の先端には、測定点６１ｍ～６３ｍが位置している。熱電対６１～６３は、測定点６１ｍ～６３ｍにおける成形型２０の温度を測定する。測定点６１ｍ～６３ｍは、中心軸ＣＡを中心として、１２０°の回転対称に配置されている。

【0052】

（効果）
トンネル２２１～２２３内に熱電対６１～６３を挿入する構成を備えることにより、成形型２０の上面２０ｓに熱電対６１～６３を配置するための溝を形成する必要がない。溝を備える場合に比して、成形型２０の上面２０ｓと石英板３０との接触面積を大きくすることができるため、穴部２０ｈを負圧にした場合の吸着性を安定させることが可能となる。また石英板３０から成形型２０への熱伝達(排熱)の対称性が溝によって阻害されなくなるため、高対称な振動子を再現性良く製造することが可能となる。