特開 2024-127409 溶融成形型およびガラス振動子

(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】P2024127409

(43)【公開日】2024-09-20

(54)【発明の名称】溶融成形型およびガラス振動子

(51)【国際特許分類】

   C03B 23/035 20060101AFI20240912BHJP

   G01C 19/5691 20120101ALI20240912BHJP

【ＦＩ】

C03B23/035

G01C19/5691

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023036549

(22)【出願日】2023-03-09

(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】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】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】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】藤塚 徳夫

(72)【発明者】

【氏名】島岡 敬一

(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

【テーマコード（参考）】

2F105

4G015

【Ｆターム（参考）】

2F105BB02

2F105CC04

4G015AA13

4G015AB01

4G015AB03

4G015AB05

4G015AB10

(57)【要約】

【課題】振動子の溶融成形型を提供する。
【解決手段】溶融成形型は、裏面を備える。溶融成形型は、裏面と平行な表面を備える。溶融成形型は、表面に形成されている穴部を備える。穴部は、表面に垂直な中心軸を中心とした円周で形成されている内壁面を備えるとともに穴底面を備えている。溶融成形型は、中心軸を中心として穴底面から上方へ伸びている支柱を備える。支柱は、穴底面に接続している面である支柱底面と、上端に位置している面である支柱上面と、を備えている。支柱底面の径が、支柱上面の径よりも大きい。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

裏面と、
前記裏面と平行な表面と、
前記表面に形成されている穴部であって、前記表面に垂直な中心軸を中心とした円周で形成されている内壁面を備えるとともに穴底面を備えている前記穴部と、
前記中心軸を中心として前記穴底面から上方へ伸びている支柱と、
を備える溶融成形型であって、
前記支柱は、前記穴底面に接続している面である支柱底面と、上端に位置している面である支柱上面と、を備えており、
前記支柱底面の径が、前記支柱上面の径よりも大きい、溶融成形型。

【請求項2】

前記支柱の径が、前記支柱上面から前記支柱底面に向かって線形に増加している、請求項１に記載の溶融成形型。

【請求項3】

前記支柱の径が、前記支柱上面から前記支柱底面に向かって曲線状に増加している、請求項１に記載の溶融成形型。

【請求項4】

前記支柱の径が、前記支柱上面から前記支柱底面に向かって階段状に不連続に増加している、請求項１に記載の溶融成形型。

【請求項5】

前記支柱は、前記支柱上面と前記支柱底面との間に位置する面であって、前記中心軸に垂直な面である支柱中間面を備えており、
前記支柱の径が、前記支柱上面から前記支柱中間面までは一定であり、前記支柱中間面から前記支柱底面に向かって増加している、請求項１に記載の溶融成形型。

【請求項6】

前記支柱は、前記中心軸周りに回転対称な形状を備えている、請求項１に記載の溶融成形型。

【請求項7】

前記支柱の前記中心軸に垂直な断面は、多角形である、請求項１に記載の溶融成形型。

【請求項8】

中心軸を有する管形状の柱部であって、内壁の表面粗さが第１粗さである、前記柱部と、
前記柱部の前記中心軸方向の上端から上方へ延びており、前記中心軸を中心とした円管形状を備えており、前記柱部の上端から上方へいくほど前記中心軸に垂直な方向の径が大きくなっている接続部であって、
内壁の表面粗さが前記第１粗さよりも小さい第２粗さである、前記接続部と、
前記接続部の外周から下方へ延びており、前記中心軸を中心とした中空の略半球形状を備えており、前記接続部の外周から下方へ行くほど前記中心軸に垂直な方向の径が大きくなっている、周囲部と、
を備えるガラス振動子であって、
前記柱部と前記接続部と前記周囲部とは、ガラス材料によって一体に形成されており、
前記中心軸に垂直な断面における前記柱部の径は、前記中心軸方向の下側よりも上側の方が大きい、
ガラス振動子。

【請求項9】

前記接続部に、前記ガラス材料の最薄部が形成されている、請求項８に記載のガラス振動子。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書は、溶融成形型およびガラス振動子に関する。

【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センサとして、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。具体的な製造方法を説明する。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。穴部の内部には、中心軸を中心として穴底面から上方へ伸びている支柱が配置されている。穴部を塞ぐようにガラス板（例：石英板）を配置し、穴部を減圧し、ガラス板の上面をバーナで加熱する。加熱されたガラス板が軟化点を超えると、差圧により溶融変形が開始される。

【0003】

最初に、ガラス板の中央部が支柱の上面に接触する。ガラス板の中央部の熱が、支柱を介して排熱されるため、支柱上面のガラス板の変形が停止する。継続される加熱により、支柱周囲のガラス板が、穴部の内部に入り込むように下方側へ変形する。変形が進むほど、熱源であるバーナとの距離が増加して入熱量が減少するとともに、支柱を介した排熱量が増加するため、変形しにくくなる。そのため、穴部底面に近い深い部位のガラス板ほど変形しにくくなる。型の支柱形状をガラス板に転写することによって、中空のガラス柱部を形成できる。また穴部によって、ガラス柱部を中心とした略半球形状のガラス周囲部を形成できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【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】

【0005】

ジャイロセンサの感度を高めるためには、ガラス振動子の励振振動の周波数と検出振動の周波数との差（Δｆ）を小さくする必要がある。本明細書の技術では、ジャイロセンサの感度を高めることが可能なガラス振動子を製造可能な溶融成形型を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本明細書が開示する溶融成形型は、裏面を備える。溶融成形型は、裏面と平行な表面を備える。溶融成形型は、表面に形成されている穴部を備える。穴部は、表面に垂直な中心軸を中心とした円周で形成されている内壁面を備えるとともに穴底面を備えている。溶融成形型は、中心軸を中心として穴底面から上方へ伸びている支柱を備える。支柱は、穴底面に接続している面である支柱底面と、上端に位置している面である支柱上面と、を備えている。支柱底面の径が、支柱上面の径よりも大きい。

【0007】

本発明者らは、ガラス柱部とガラス周囲部との間に形成されている接続部の真円性に着目した。接続部は、ガラス柱部とガラス周囲部とを接続している部位である。また接続部は、溶融成型時において、支柱底面の近傍に形成される部位である。真円性とは、接続部の形状が、中心軸を中心とした円にどの程度近いかを示す指標である。そして本発明者らは、接続部の真円性が高いほど、Δｆを減少させることができることを突き止めた。従来のガラス振動子の製造方法では、入熱量の減少と排熱量の増加によって成り行きでガラス板の変形が停止することにより、接続部の形状が決まっていた。従って、接続部の真円性を高めることが困難であった。そこで、本明細書が開示する溶融成形型では、型が備える支柱底面の径を、支柱上面の径よりも大きくしている。これにより、接続部が支柱底面の近傍に形成される際に、ガラス板を支柱に接触させたり、支柱に接近させることによって、ガラス板の変形を停止させることができる。型の形状を転写することで接続部の形状を決定できるため、成り行きで形状を決定する場合に比して、接続部の真円性を高めることが可能となる。その結果、Δｆの極めて小さいガラス振動子を安定に作製することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【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】支柱２０ｐ近傍の拡大斜視図および断面図である。

【図4】ガラス振動子の製造工程を説明するフロー図である。

【図5】ガラス振動子３０ｖが成形された石英板３０の斜視図である。

【図6】図５のVI－VI線における断面図である。

【図7】従来の溶融成形装置１００１における断面側面図である。

【図8】従来の溶融成形装置１００１における断面側面図である。

【図9】従来の溶融成形装置１００１における断面側面図である。

【図10】従来の溶融成形装置１００１における断面側面図である。

【図11】本実施例の溶融成形装置１における断面側面図である。

【図12】支柱１２０ｐの断面図である。

【図13】支柱２２０ｐの断面図である。

【図14】支柱３２０ｐの断面図である。

【図15】支柱４２０ｐの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【実施例0009】

（溶融成形装置１の構成）
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、放射温度計６０、可動機構５３およびステージ４５の記載を省略している。

【0010】

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。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。

【0011】

ヒートシンク４０は、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によって恒温化（例：３５℃）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。

【0012】

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。

【0013】

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ガラス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。穴部２０ｈは、中心軸ＣＡを中心とした円周で形成されている内壁面を備えた空間である。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。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。

【0014】

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。図３を用いて、支柱２０ｐの構造について説明する。図３（Ａ）は、支柱２０ｐ近傍の拡大斜視図である。図３（Ｂ）は、図３（Ａ）のＢ－Ｂ線断面図であり、中心軸ＣＡを通る断面図である。支柱２０ｐは、中心軸ＣＡを中心軸とする円柱であり、中心軸ＣＡ周りに回転対称な形状を備えている。支柱２０ｐは、支柱底面ＢＳおよび支柱上面ＴＳを備えている。支柱底面ＢＳは、穴部２０ｈの底面２０ｂに接続しており、中心軸ＣＡに垂直な面である。支柱上面ＴＳは、支柱２０ｐの上端に位置しており、中心軸ＣＡに垂直な面である。

【0015】

支柱２０ｐの径は、支柱上面ＴＳから支柱底面ＢＳに向かって曲線状に増加（すなわち非線形で増加）している。従って、支柱底面ＢＳの径Ｒ１が、支柱上面の径Ｒ２よりも大きい。また支柱２０ｐの側面ＳＳは、中心軸ＣＡを通る断面図においてなだらかな曲線形状を有している。

【0016】

支柱上面ＴＳは、成形型２０の上面２０ｓよりも低い位置にある。これにより、石英板３０の下面と支柱上面ＴＳとの間には、ギャップＧＡ１が形成されている（図１参照）。ギャップＧＡ１は任意の値でよく、例えば１００～５００μｍである。ギャップＧＡ１が形成されていることで、後述するステップＳ１００において、不要な平坦部をＣＭＰなどでカットする際に、支柱２０ｐを消失させないことができる。

【0017】

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（図１、図２参照）。石英板３０は、ガラス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。

【0018】

バーナ５０は、中心軸ＣＡの上方に配置されている。バーナ５０は、予混合室５０ｃ、チューブ５０ｔ、バーナ先端部５０ｓ、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。チューブ５０ｔは、予混合室５０ｃから下方側へ延びている。チューブ５０ｔは、上下方向に延びるバーナ中心軸ＢＡを有する、円筒形状の部材である。チューブ５０ｔの下端には、穴部２０ｈと対向するバーナ先端部５０ｓが配置されている。バーナ先端部５０ｓから穴部２０ｈに向けて火炎を発生させることにより、石英板３０を加熱することができる。

【0019】

バーナ５０は、可動機構５３に固定されている。可動機構５３は、上下方向（±ｚ方向）に移動可能な機構である。可動機構５３は、バーナ先端部５０ｓを、中心軸ＣＡに沿って上下に移動させることができる。

【0020】

放射温度計６０の焦点を支柱２０ｐに当てることによって、放射温度計６０は、支柱２０ｐの温度を非接触で測定できる。支柱２０ｐの温度は、加工中の石英板３０の温度に応じた温度を示す。放射温度計６０の測定点である焦点を透明な石英板３０に合わせることは非常に難しいため、支柱２０ｐの温度を測定することにより、間接的に石英板３０の温度を測定することが可能である。

【0021】

制御部７０は、ステージ４５、可動機構５３、ガス流量調整器５２、放射温度計６０、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、例えば例えばＰＣであってもよい。

【0022】

（ガラス振動子の製造工程）
図４のフロー図を用いて、ガラス振動子の製造工程を説明する。ステップＳ１０において、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。またプレート１０の表面１０ｓに、成形型２０を設置する。

【0023】

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、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。これにより、図１および図２に示す状態となる。

【0024】

ステップＳ３０において、制御部７０は、放射温度計６０による支柱２０ｐ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、バーナ先端部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。

【0025】

ステップＳ５０において制御部７０は、可動機構５３を制御することによりバーナ５０を下降させて、バーナ先端部５０ｓと石英板３０との距離を小さくする。これにより、火炎による石英板３０の加熱工程が開始される。

【0026】

下降を開始するタイミング、および、バーナ先端部５０ｓと石英板３０との距離は、様々な態様で制御することが可能である。例えば、ステップＳ４０でバーナ５０に着火してから予め設定した時間が経過することに応じて下降を開始し、バーナ先端部５０ｓと石英板３０とが予め定めた距離まで近づくことによって下降を停止してもよい。また例えば、放射温度計６０で支柱２０ｐの温度を計測し、温度フィードバック制御により、下降タイミングやバーナ先端部５０ｓと石英板３０との距離を決定してもよい。

【0027】

石英板３０には、大気圧と穴部２０ｈ内の負圧との差圧による分布荷重が印加されている。よって、石英板３０が軟化温度（約１６００℃）まで加熱されることに応じて、穴部２０ｈに入り込むように石英板３０を溶融変形させることができる。溶融変形の具体的内容については、後述する。

【0028】

ステップＳ６０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（Ｓ６０：ＹＥＳ）、ステップＳ７０へ進む。加工終点の検出方法は様々であって良い。例えば、支柱２０ｐの温度が、加工終点を示す温度まで上昇したことを検出してもよい。また例えば、所定時間の経過を検出してもよい。

【0029】

ステップＳ７０において制御部７０は、可動機構５３を制御し、バーナ５０を上昇させる。ステップＳ８０において制御部７０は、可動機構５３を制御することにより、バーナ５０の上昇を停止する。また火炎を消火する。

【0030】

ステップＳ９０において制御部７０は、冷却の完了を待機する。冷却が完了すると、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。ステップＳ１００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（羽部３０ｈ）をＣＭＰ法やレーザーカット法などによって除去することで、ガラス振動子が完成する。

【0031】

（ガラス振動子の構成）
図４のフローで溶融成形された石英板３０の構造を説明する。図５に、ガラス振動子３０ｖが成形された石英板３０の斜視図を示す。図６に、図５のVI－VI線における断面図を示す。なお、図５の斜視図では、ガラス振動子３０ｖの成形部において厚みを考慮した図示になっていない。

【0032】

石英板３０は、羽部３０ｈおよびガラス振動子３０ｖを備えている。羽部３０ｈは、もとの石英板３０の状態を保ち、溶融成形に寄与されていない箇所である。ガラス振動子３０ｖは、石英板３０の一部が溶融成形で引き伸ばされた箇所である。ガラス振動子３０ｖは、石英板３０の中央部に作製されている。

【0033】

ガラス振動子３０ｖは、柱部ＰＰ、接続部ＣＰ、周囲部ＳＰ、を備えている。本明細書では、溶融成型時に成形型２０の支柱２０ｐに接触することで形成された領域を、柱部ＰＰと定義している。すなわち、上端ＰＰｕよりも下側の領域が、柱部ＰＰである。また、ガラス振動子３０ｖの頂点を、外周ＣＰｃと定義している。外周ＣＰｃは、振動子中心軸ＶＡを中心とした円形状を備えている。そして、上端ＰＰｕから外周ＣＰｃまでの領域を、接続部ＣＰと定義している。また、外周ＣＰｃよりも外側の領域を、周囲部ＳＰと定義している。すなわちガラス振動子３０ｖは、柱部ＰＰと周囲部ＳＰとが、接続部ＣＰによって接続されている構造を備えている。また柱部ＰＰ、接続部ＣＰ、周囲部ＳＰは、ガラス材料によって一体に形成されている。

【0034】

柱部ＰＰは、振動子中心軸ＶＡを有する管形状を有している。柱部ＰＰは、成形型２０の支柱２０ｐの形状が転写されて形成されている。従って、振動子中心軸ＶＡに垂直な断面における柱部ＰＰの径は、柱部底面ＰＰｂから上端ＰＰｕへ向かって曲線状に増加している。すなわち柱部ＰＰの径は、下側よりも上側の方が大きい。また柱部ＰＰの内壁ＰＰｉは、第１粗さの表面粗さを有している。第１粗さは、支柱２０ｐの表面粗さに応じて決まる粗さである。

【0035】

接続部ＣＰは、柱部ＰＰの上端ＰＰｕから上方へ延びている。接続部ＣＰは、中心軸ＣＡを中心とした円管形状を備えている。接続部ＣＰの振動子中心軸ＶＡに垂直な方向の径は、上端ＰＰｕから上方へいくほど大きくなっている。接続部ＣＰには、ガラス材料の最薄部ＴＨが形成されている。

【0036】

接続部ＣＰの内壁ＣＰｉは、第１粗さよりも小さい第２粗さの表面粗さを有している。これは、接続部ＣＰの内壁ＣＰｉは支柱２０ｐに接触していないため、支柱２０ｐの表面粗さが転写されていないためである。従って、内壁の粗さを振動子中心軸ＶＡに沿って測定することで、上端ＰＰｕおよび柱部ＰＰを特定することが可能である。そして特定した柱部ＰＰが、下側の径よりも上側の径の方が大きい形状を有しているか否かによって、本実施例の成形型２０を用いて形成されたか否かを特定することができる。

【0037】

周囲部ＳＰは、接続部ＣＰの外周ＣＰｃから下方へ延びている。周囲部ＳＰは、振動子中心軸ＶＡを中心とした中空の略半球形状を備えている。周囲部ＳＰの振動子中心軸ＶＡに垂直な方向の径は、外周ＣＰｃから下方へ行くほど大きくなっている。振動子中心軸ＶＡ方向（＋ｚ方向）からみたときに、柱部ＰＰの上端ＰＰｕ、最薄部ＴＨ、接続部ＣＰの外周ＣＰｃは、振動子中心軸ＶＡを中心とした同心円形状に配置されている。

【0038】

（課題）
ジャイロセンサの感度を高めるためには、ガラス振動子３０ｖの励振振動の周波数と検出振動の周波数との差（Δｆ）を小さくする必要がある。そして本発明者らは、柱部ＰＰと周囲部ＳＰとの間に形成されている接続部ＣＰの真円性に着目した。真円性とは、接続部ＣＰの形状が、振動子中心軸ＶＡを中心とした円にどの程度近いかを示す指標である。そして接続部ＣＰの真円性が高いほど、Δｆを減少させることができることを突き止めた。より具体的には、接続部ＣＰには、振動子中心軸ＶＡを中心とした略円形の最薄部ＴＨが形成されている。この最薄部ＴＨの振動子中心軸ＶＡに対する真円性が高いほど、Δｆを減少させることができることを見出した。

【0039】

しかし、従来のガラス振動子の製造方法では、接続部ＣＰの真円性を高めることが困難であった。以下にその理由を説明する。図７－図１０に、従来の溶融成形装置１００１における断面側面図を示す。従来の溶融成形装置１００１は、中心軸ＣＡ方向において径が一定である支柱１０２０ｐを備えている。その他の構成は、図１の溶融成形装置１と同様である。図７は、加熱工程（ステップＳ５０）の初期状態を示している。図８および図９は、石英板３０の溶融変形中の状態を順番に示している。図１０は、溶融変形の完了時（ステップＳ６０）の状態を示している。図７－図１０の断面図は、図１の断面図と同様の図である。なお図７－図１０は、支柱１０２０ｐ近傍の拡大図であり、バーナ５０などの記載を省略している。

【0040】

図７に示す加工初期では、石英板３０と支柱１０２０ｐの支柱上面ＴＳとは、ギャップＧＡ１を介して離間している（対向している）。そのため、バーナ５０で石英板３０を加熱した直後は、石英板３０の中央（中心軸ＣＡ近傍）が最も高温になり、その外周側に行くほど低温となる温度分布を持つ。

【0041】

石英板３０の中央が軟化点を超えると、負圧発生手段８１の差圧により、溶融変形が開始される。図８に示すように、石英板３０の中央部が支柱上面ＴＳに接触する。石英板３０の中央部の熱が、支柱１０２０ｐを介して排熱されるため、中央部の温度が急激に低下し、中央部の変形が停止する。

【0042】

継続される加熱により、石英板３０の中央部の周囲温度が、軟化点以上の温度に維持される。よって図９に示すように、支柱上面ＴＳの周囲の石英板３０が、穴部２０ｈの内部に入り込むように下方側へ変形する。このため、支柱１０２０ｐの側面と石英板３０との接触領域は、時間とともに増加しながら下側へ移動していく。

【0043】

変形が進むほど、熱源であるバーナ５０との距離が増加して入熱量が減少するとともに、支柱１０２０ｐを介した排熱量が増加するため、加熱しにくくなる。すなわち、成形型２０の底面２０ｂに近くなるほど（深い部位ほど）、変形しにくくなる。その結果、成り行きで石英板３０の変形が停止し、ガラス振動子３０ｖが完成する（図１０）。

【0044】

図１０に示すように、完成後のガラス振動子３０ｖでは、柱部底面ＰＰｂから上端ＰＰｕまでの領域において、柱部ＰＰが形成されている。また上端ＰＰｕから外周ＣＰｃ（最下点）までの領域において、接続部ＣＰが形成されている。接続部ＣＰには、最薄部ＴＨが形成されている。そして上端ＰＰｕから外周ＣＰｃ側に行くほど、石英板３０と支柱１０２０ｐの側面とのギャップが広がっている（領域Ａ１参照）。ギャップが広がるほど、支柱１０２０ｐによって形状が規制されにくくなるため、接続部ＣＰの形状の自由度が高くなってしまう。すなわち、入熱量と排熱量のバランスによる成り行きでの変形停止により、接続部ＣＰの形状が決まってしまう。そのため、接続部ＣＰに形成されている最薄部ＴＨの真円性を高めることが困難であった。

【0045】

（効果）
図１１に、本実施例の溶融成形装置１における断面側面図を示す。本実施例の溶融成形装置１は、支柱上面ＴＳから支柱底面ＢＳに向かって曲線状に径が増加する支柱２０ｐを備えている。図１１は、図１０と同様にして、ガラス振動子３０ｖの完成状態を示す図である。なお、図１１の完成状態に至るまでの加工経緯は、前述の図７－図９の各々における加工経緯と同様であるため、説明を省略する。

【0046】

本実施例では、成形型２０の支柱２０ｐの径が、支柱上面ＴＳから支柱底面ＢＳに向かって大きくなっている。これにより、石英板３０と支柱側面とのギャップを、従来の支柱１０２０ｐ（領域Ａ１参照）に比して、本実施例の支柱２０ｐ（領域Ａ２参照）の方を小さくすることができる。成形型２０の底面２０ｂに近い領域において（すなわち穴部２０ｈの深い部位において）、石英板３０を支柱２０ｐの側面に接触させたり、支柱２０ｐの側面に接近させることによって、石英板３０の変形を停止させることができる。支柱２０ｐの形状を転写することで接続部ＣＰの形状を決定できるため、従来製法に比して、接続部ＣＰの形状の自由度を制限することができる。よって、接続部ＣＰの真円性、および、接続部ＣＰに形成されている最薄部ＴＨの真円性を高めることが可能となる。

【0047】

上端ＰＰｕから最薄部ＴＨまでの領域は、成り行きで形成される形状の自由度が高い領域である。従って、上端ＰＰｕから最薄部ＴＨまでの距離Ｄ１が大きくなるほど、最薄部ＴＨの形状制御が困難になる。本実施例の技術では、支柱２０ｐの径を支柱底面ＢＳに向かって大きくしている。これにより、従来の支柱１０２０ｐの距離Ｄ１（図１０参照）よりも、本実施例の支柱２０ｐの距離Ｄ１（図１１参照）の方を、小さくすることができる。よって、最薄部ＴＨの真円度を高めることが可能となる。

【0048】

溶融加工中、成形型２０の支柱２０ｐは最も熱が逃げにくいため、最も高温になってしまう。その結果、成形型２０の劣化（すなわち支柱２０ｐの痩せや焼失）が早くなり、成形型２０の耐久性が低くなるという問題があった。本実施例の技術では、成形型２０の支柱２０ｐの径を、支柱上面ＴＳから支柱底面ＢＳに向かって大きくすることで、支柱２０ｐの排熱量を増加させることができる。よって、支柱２０ｐの痩せや焼失を抑制できるため、成形型２０の耐久性を高めることが可能となる。

【実施例0049】

実施例２では、成形型２０の支柱の形状の、様々な変形例について説明する。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。

【0050】

図１２に、第１変形例である支柱１２０ｐの断面図を示す。支柱１２０ｐは、中心軸ＣＡ周りに回転対称な形状を備えている。支柱１２０ｐの径は、支柱上面ＴＳから支柱底面ＢＳに向かって線形に増加している。換言すると、中心軸ＣＡに沿った方向において、径の変化割合が一定である。これにより、支柱１２０ｐの側面ＳＳは、直線形状を備えている。

【0051】

図１３に、第２変形例である支柱２２０ｐの断面図を示す。支柱２２０ｐは、中心軸ＣＡ周りに回転対称な形状を備えている。支柱２２０ｐは、中心軸ＣＡに垂直な支柱中間面ＭＳを備えている。支柱中間面ＭＳは、支柱上面ＴＳと支柱底面ＢＳとの間に位置している。支柱２２０ｐの径は、支柱上面ＴＳから支柱中間面ＭＳまでは一定であり、支柱中間面ＭＳから支柱底面ＢＳに向かって曲線状（非線形）に増加している。これにより支柱２２０ｐの側面ＳＳは、付け根の近傍において、径が支柱底面ＢＳに向かって増加する形状を備えている。

【0052】

効果を説明する。ガラス振動子３０ｖの頂点である円形の外周ＣＰｃの径が小さいほど（すなわち支柱径が小さいほど）、ジャイロセンサのＱ値を高くすることができる。支柱２２０ｐでは、支柱中間面ＭＳを備えることで、接続部ＣＰが形成される支柱底面ＢＳに近い領域（すなわち付け根近傍領域）のみ、支柱径を大きくすることができる。支柱径を可能な限り小さくしながら、本明細書の技術の効果を得ることが可能となる。

【0053】

図１４に、第３変形例である支柱３２０ｐの断面図を示す。支柱３２０ｐは、中心軸ＣＡ周りに回転対称な形状を備えている。支柱３２０ｐの径は、支柱中間面ＭＳから支柱底面ＢＳに向かって不連続に増加している。これにより、支柱３２０ｐの側面ＳＳは、付け根の近傍において階段形状を備えている（領域Ａ３参照）。

【0054】

図１５に、第４変形例である支柱４２０ｐの斜視図を示す。図１５において、実施例１（図３（Ａ））と同様の部位には同一符号を付している。支柱４２０ｐは、中心軸ＣＡ周りに回転対称な形状を備えている。支柱４２０ｐの中心軸ＣＡに垂直な断面は、多角形である。図１５の例では、断面は八角形である。効果を説明する。断面を多角形にすることにより、支柱４２０ｐの側面に複数の突起線を形成することができる。溶融成型時に石英板３０が支柱４２０ｐに接触する際に、突起線で線接触させることができる。面接触する場合に比して接触面積を小さくすることができるため、溶融成形された柱部ＰＰを支柱４２０ｐから引き抜く際の作業性を高めることが可能となる。

【0055】

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

【0056】

（変形例）
成形型２０の支柱の形状は、中心軸ＣＡ周りに回転対称な形状に限られない。例えば、中心軸ＣＡ周りに非対称な形状であってもよい。

【0057】

穴部２０ｈの形状は円筒に限られず、様々であってよい。例えば、穴部２０ｈの径が底面２０ｂに向かって線形または非線形に減少するような、器形状を備えていてもよい。また、穴部２０ｈの径が底面２０ｂに向かって不連続に減少するような、階段形状の内壁を備えていてもよい。

【0058】

成形型２０の材料はグラファイトに限られない。所定の熱衝撃耐性や熱伝導率を有する材料であれば、窒化ホウ素など、様々な材料を用いることが可能である。また、振動子の材料は、溶融シリカに限られない。溶融変形する誘電体であれば、何れの材料であってもよい。

【0059】

以下に、本技術の態様を列挙する。
［態様１］
裏面と、
前記裏面と平行な表面と、
前記表面に形成されている穴部であって、前記表面に垂直な中心軸を中心とした円周で形成されている内壁面を備えるとともに穴底面を備えている前記穴部と、
前記中心軸を中心として前記穴底面から上方へ伸びている支柱と、
を備える溶融成形型であって、
前記支柱は、前記穴底面に接続している面である支柱底面と、上端に位置している面である支柱上面と、を備えており、
前記支柱底面の径が、前記支柱上面の径よりも大きい、溶融成形型。
［態様２］
前記支柱の径が、前記支柱上面から前記支柱底面に向かって線形に増加している、態様１に記載の溶融成形型。
［態様３］
前記支柱の径が、前記支柱上面から前記支柱底面に向かって曲線状に増加している、態様１に記載の溶融成形型。
［態様４］
前記支柱の径が、前記支柱上面から前記支柱底面に向かって階段状に不連続に増加している、態様１に記載の溶融成形型。
［態様５］
前記支柱は、前記支柱上面と前記支柱底面との間に位置する面であって、前記中心軸に垂直な面である支柱中間面を備えており、
前記支柱の径が、前記支柱上面から前記支柱中間面までは一定であり、前記支柱中間面から前記支柱底面に向かって増加している、態様１－４の何れか１項に記載の溶融成形型。
［態様６］
前記支柱は、前記中心軸周りに回転対称な形状を備えている、態様１－５の何れか１項に記載の溶融成形型。
［態様７］
前記支柱の前記中心軸に垂直な断面は、多角形である、態様１－６の何れか１項に記載の溶融成形型。
［態様８］
中心軸を有する管形状の柱部であって、内壁の表面粗さが第１粗さである、前記柱部と、
前記柱部の前記中心軸方向の上端から上方へ延びており、前記中心軸を中心とした円管形状を備えており、前記柱部の上端から上方へいくほど前記中心軸に垂直な方向の径が大きくなっている接続部であって、
内壁の表面粗さが前記第１粗さよりも小さい第２粗さである、前記接続部と、
前記接続部の外周から下方へ延びており、前記中心軸を中心とした中空の略半球形状を備えており、前記接続部の外周から下方へ行くほど前記中心軸に垂直な方向の径が大きくなっている、周囲部と、
を備えるガラス振動子であって、
前記柱部と前記接続部と前記周囲部とは、ガラス材料によって一体に形成されており、
前記中心軸に垂直な断面における前記柱部の径は、前記中心軸方向の下側よりも上側の方が大きい、
ガラス振動子。
［態様９］
前記接続部に、前記ガラス材料の最薄部が形成されている、態様８に記載のガラス振動子。