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公開番号2024127409
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-20
出願番号2023036549
出願日2023-03-09
発明の名称溶融成形型およびガラス振動子
出願人株式会社豊田中央研究所,株式会社ミライズテクノロジーズ,トヨタ自動車株式会社,株式会社デンソー
代理人弁理士法人快友国際特許事務所
主分類C03B 23/035 20060101AFI20240912BHJP(ガラス;鉱物またはスラグウール)
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。
続きを表示（約 940 文字）【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。
続きを表示（約 2,300 文字）【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】
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】
実施例１の溶融成形装置１の断面概略図である。
実施例１の溶融成形装置１の上面図である。
支柱２０ｐ近傍の拡大斜視図および断面図である。
ガラス振動子の製造工程を説明するフロー図である。
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５のVI－VI線における断面図である。
従来の溶融成形装置１００１における断面側面図である。
従来の溶融成形装置１００１における断面側面図である。
従来の溶融成形装置１００１における断面側面図である。
従来の溶融成形装置１００１における断面側面図である。
本実施例の溶融成形装置１における断面側面図である。
支柱１２０ｐの断面図である。
支柱２２０ｐの断面図である。
支柱３２０ｐの断面図である。
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】以降は省略されています）

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