(57)【要約】【課題】筒形形状のガラス製品を成形する際において高い歩留まりで成形体を取得することにより製造コストの低減を図る。【解決手段】ガラス材料を加熱溶融して筒形形状のガラス製品の概形を成形する型材において、底板と、上記底板と一方の開口部を接して上記底板上に配設された筒部と、上記筒部の内径と略同一の外径を有するとともに上記筒部の内周面上を上下方向に摺動自在に移動可能なガイド部材と、上記ガイド部材の下面に配設され、上記筒部内の上記底板上に載置されたガラス材料の上面を押圧する押圧面の角部に面取り加工が施された略円柱形状の押圧治具と、上記押圧治具に荷重を付与する荷重板とを有するようにした。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス材料を加熱溶融して筒形形状のガラス製品の概形を成形する型材において、
底板と、
前記底板と一方の開口部を接して前記底板上に配設された筒部と、
前記筒部の内径と略同一の外径を有するとともに前記筒部の内周面上を上下方向に摺動自在に移動可能なガイド部材と、
前記ガイド部材の下面に配設され、前記筒部内の前記底板上に載置されたガラス材料の上面を押圧する押圧面の角部に面取り加工が施された略円柱形状の押圧治具と、
前記押圧治具に荷重を付与する荷重板と
を有することを特徴とする型材。
【請求項２】
請求項１に記載の型材において、
前記押圧面の角部に施された面取り加工の加工幅が２ｍｍ以上２００ｍ以下である
ことを特徴とする型材。
【請求項３】
請求項１に記載の型材において、
前記押圧面の角部に施された面取り加工の加工幅が前記押圧面の直径に対して１／３０〜１／１０である
ことを特徴とする型材。
【請求項４】
請求項１、２または３のいずれか１項に記載の型材において、
前記押圧面の角部に施された面取り加工は、形成される加工面の加工角度が前記押圧面に対して４０度以上５０度以下となるように形成される
ことを特徴とする型材。
【請求項５】
請求項１、２または３のいずれか１項に記載の型材において、
前記押圧面の角部に施された面取り加工は、形成される加工面の加工角度が前記押圧面に対して４５度となるように形成される
ことを特徴とする型材。
【請求項６】
ガラス材料を加熱溶融して型材を用いて筒形形状のガラス製品の概形を成形する型材を用いたガラス材料の成形方法において、
底板上に配置された筒部内における前記底板上にガラス材料を載置し、前記底板上に載置されたガラス材料を加熱溶融して柱形状とする際に、前記ガラス材料の上面中央部位に前記ガラス材料を押圧する押圧面の角部に面取り加工が施された押圧治具を介して荷重を加えることにより、前記ガラス材料の上面中央部位に凹部を成形する
ことを特徴とする型材を用いたガラス材料の成形方法。
【請求項７】
請求項６に記載の型材を用いたガラス材料の成形方法において、
前記ガラス材料は、石英ガラス材料である
ことを特徴とする型材を用いたガラス材料の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、型材および型材を用いたガラス材料の成形方法に関し、さらに詳細には、石英ガラス、珪酸ガラスあるいはソーダガラスなどの各種のガラス材料を加熱溶融しながら所望の形状に成形する際に用いる型材および型材を用いたガラス材料の成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ガラス製品、特に、石英ガラスよりなるガラス製品（以下、単に「石英ガラス製品」と適宜に称する。）は、光学レンズなどの光学機器に限らず、その耐久性や化学的安定性などの利点を生かし、半導体製造用治具、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）パネル製造用フォトマスクあるいは光通信用の精密部品などに広く用いられている。
【０００３】
一般に、こうした石英ガラス製品の製造プロセスとしては、エッチングや研削加工などのような、加工対象物から不要な領域を除去する除去工程を主に用いるプロセスが採用されていた。
【０００４】
しかしながら、エッチングによる製造プロセスは、加工対象物の表面の比較的微細な加工に限定されるため、それにより得られるガラス製品が限定されてしまうという問題点があった。
【０００５】
また、研削加工による製造プロセスは、加工対象物を少量ずつ研削して所望の形状に加工するため、加工時間が多くかかるとともに、加工対象物から不要な部分を全て研削してしまうため、最終的に加工されたガラス製品の重量に比べより大きなガラス材料の重量が必要となり、製造効率や製造コスト上で問題点が指摘されていた。
【０００６】
例えば、円筒形状の石英ガラス製品を得ようとする場合には、電気炉などの加熱装置内において、円筒形状の型材により当該型材の中に載置された石英ガラス材料たる加工対象物を加熱溶融して、円柱形状に成形された成形体の中央部を研削することによって石英ガラス製品の概形たる中間体を作製し、当該中間体をさらに機械加工することにより円筒形状の石英ガラス製品を仕上げるようになされている。
【０００７】
このように、加熱溶融して円柱形状に成形した成形体の中央部を研削して中間体を作製するため、内径の大きな円筒形状の石英ガラス製品を製作する場合などは、中間体を作製する際に円柱形状に成形した成形体の多くの部分を研削することから、当該中間体をさらに研削して仕上げ加工された石英ガラス製品の重量に対する石英ガラス材料の重量が１０倍以上必要な場合もあり、製造コストの上昇を招いていた。
【０００８】
ここで、研削加工により円筒形状の石英ガラス製品を製作する方法について、図１および図２を参照しながら詳細に説明する。
【０００９】
即ち、図１（ａ）には従来の技術によるガラス材料の成形方法に用いる型材の概略構成斜視説明図が示されており、また、図１（ｂ）には図１（ａ）のＡ矢視図が示されており、また、図１（ｃ）には図１（ａ）のＢ−Ｂ断面図が示されており、また、図２（ａ）には加熱溶融後の型材と加工対象物の断面図が示されており、また、図２（ｂ）には図２（ａ）に示す加工対象物の斜視説明図が示されている。
【００１０】
この従来の技術によるガラス材料の成形方法に用いる型材１００は、底板１２と、底板１２の上面１２ａに配置されるとともに所望の内径を有する円筒形状の外筒１４とを有して構成されている。
【００１１】
なお、底板１２の上面１２ａと外筒１４の内周面１４ａとには、それぞれ離型材が被覆されている。
【００１２】
以上の構成において、円筒形状の石英ガラス製品を製作するには、まず、外筒１４内の底板１２の上面１２ａに石英ガラス材料たる加工対象物１６を載置し、加工対象物１６が載置された型材１００をヒーター（図示せず。）により所定の条件下で加熱する。
【００１３】
このように、型材１００が所定の条件下で加熱されることにより、加工対象物１６は加熱溶融され、加熱溶融された加工対象物１６は、図２に示すように、外筒１４の内径と同一の寸法の外径を備えた円柱形状の成形体として作製される。
【００１４】
そして、円柱形状に加熱溶融された加工対象物１６たる成形体の中央部を研削することにより、所望の円筒形状の石英ガラス製品の概形たる中間体が作製され、この中間体をさらなる研削などの機械加工工程を経て、最終指定寸法に仕上げた円筒形状の石英ガラス製品を製作する。
【００１５】
上記したように、従来の技術においては、円筒形状の石英ガラス製品を製作するにあたっては、円柱形状に加熱溶融された加工対象物１６たる成形体の中央部を研削して、石英ガラス製品の概形たる中間体を得る必要があるため、成形する円筒形状によっては円柱形状に加熱溶融された加工対象物１６たる成形体の多くの部分を研削することとなり、製作された石英ガラス製品に対する石英ガラス材料は、重量比で１０倍以上必要になる場合もあり、製造コストの上昇を招いていたものであった。
【００１６】
なお、本願出願人が特許出願時に知っている先行技術は、上記において説明したようなものであって文献公知発明に係る発明ではないため、記載すべき先行技術情報はない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は、上記したような従来の技術の有する種々の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、筒形形状のガラス製品を成形する際において高い歩留まりで成形体を取得することにより、製造コストの低減を図るようにした型材および型材を用いたガラス製品の成形方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するために、本発明は、筒形形状のガラス製品を成形するために用いるガラス材料を加熱溶融する際に、押圧する面の角部に面取り加工が施された押圧治具を用いて加熱溶融するガラス材料の中央部を押圧して、加熱溶融後のガラス材料たる成形体において中央部が凹んだ柱形状、つまり、筒形形状に近い形状に加工するようにしたものである。
【００１９】
従って、本発明によれば、加熱溶融後のガラス材料たる成形体に凹部が形成されて当該成形体が略筒形形状に形成されるとともに当該成形体において成形された凹部の内壁面に気泡が形成されることがないため、成形された成形体から高い歩留まりでガラス製品の概形たる中間体を取得できるため、製造コストを抑制することができる。
【００２０】
即ち、本発明のうち請求項１に記載の発明は、ガラス材料を加熱溶融して筒形形状のガラス製品の概形を成形する型材において、底板と、上記底板と一方の開口部を接して上記底板上に配設された筒部と、上記筒部の内径と略同一の外径を有するとともに上記筒部の内周面上を上下方向に摺動自在に移動可能なガイド部材と、上記ガイド部材の下面に配設され、上記筒部内の上記底板上に載置されたガラス材料の上面を押圧する押圧面の角部に面取り加工が施された略円柱形状の押圧治具と、上記押圧治具に荷重を付与する荷重板とを有するようにしたものである。
【００２１】
また、本発明のうち請求項２に記載の発明は、本発明のうち請求項１に記載の発明において、上記押圧面の角部に施された面取り加工の加工幅が２ｍｍ以上２００ｍ以下であるようにしたものである。
【００２２】
また、本発明のうち請求項３に記載の発明は、本発明のうち請求項１に記載の発明において、上記押圧面の角部に施された面取り加工の加工幅が上記押圧面の直径に対して１／３０〜１／１０であるようにしたものである。
【００２３】
また、本発明のうち請求項４に記載の発明は、本発明のうち請求項１、２または３のいずれか１項に記載の発明において、上記押圧面の角部に施された面取り加工は、形成される加工面の加工角度が上記押圧面に対して４０度以上５０度以下となるように形成されるようにしたものである。
【００２４】
また、本発明のうち請求項５に記載の発明は、本発明のうち請求項１、２または３のいずれか１項に記載の発明において、上記押圧面の角部に施された面取り加工は、形成される加工面の加工角度が前記押圧面に対して４５度となるように形成されるようにしたものである。
【００２５】
また、本発明のうち請求項６に記載の発明は、ガラス材料を加熱溶融して型材を用いて筒形形状のガラス製品の概形を成形する型材を用いたガラス材料の成形方法において、底板上に配置された筒部内における上記底板上にガラス材料を載置し、上記底板上に載置されたガラス材料を加熱溶融して柱形状とする際に、上記ガラス材料の上面中央部位に上記ガラス材料を押圧する押圧面の角部に面取り加工が施された押圧治具を介して荷重を加えることにより、上記ガラス材料の上面中央部位に凹部を成形するようにしたものである。
【００２６】
また、本発明のうち請求項７に記載の発明は、本発明のうち請求項６に記載の発明において、上記ガラス材料は、石英ガラス材料であるようにしたものである。
【発明の効果】
【００２７】
本発明は、以上説明したように構成されているので、筒形形状のガラス製品を製作する際において高い歩留まりで成形体を取得することが可能となり、製造コストの低減を図ることができるようになるという優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明による型材および型材を用いたガラス材料の成形方法の実施の形態の一例について詳細に説明するものとする。
【００２９】
なお、以下の説明においては、図１および図２を参照しながら説明した従来の技術によるガラス材料の成形方法に用いられる型材１００と同一または相当する構成については、上記において用いた符号と同一の符号を用いて示すことにより、その詳細な構成ならびに作用の説明は適宜に省略することとする。
【００３０】
ここで、図３（ａ）には本発明によるガラス材料の成形方法に用いられる型材の概略構成斜視説明図が示されており、また、図３（ｂ）には図３（ａ）のＣ矢視図が示されており、また、図３（ｃ）には図３（ａ）のＤ−Ｄ断面図が示されており、また、図４には図３（ａ）に示す型材における押圧治具を示す斜視説明図が示されており、また、図５（ａ）には加熱溶融後の加工対象物と型材との断面図が示されており、また、図５（ｂ）には図５（ａ）に示す加工対象物の斜視説明図が示されている。
【００３１】
このガラス材料の成形方法に用いられる型材１０は、底板１２と、底板１２の上面１２ａ上に配置されるとともに所望の内径を有する円筒形状の外筒１４と、外筒１４の内径と略同一の外径を有する円板形状を備えるとともに外筒１４の内周面１４ａ上を上下方向に摺動自在に移動可能なガイド部材２０と、ガイド部材２０の上面２０ａに載置されて荷重をかけるための荷重板２２と、外筒１４の中心軸Ｏ上に中心が位置するようにガイド部材２０の下面２０ｂに配置され、底板１２の上面１２ａに載置された石英ガラス材料たる加工対象物１６を上方から押圧する略円柱形状の押圧治具１８とを有して構成されている。
【００３２】
ここで、押圧治具１８には、加工対象物１６を押圧する面たる下面１８ｂの角部を削り取った面取り加工が施されており、面取り加工面１８ｄが形成されている（図４（ａ）を参照する。）。
【００３３】
なお、この押圧治具１８における面取り加工は、図４に示す例においては、側面１８ｃと面取り加工面１８ｄとの境界１８ｅが曲率の小さな曲面となるように形成され、また、下面１８ｂと面取り加工面１８ｄとの境界１８ｆが曲率の小さな曲面となるように形成された例を示したが、側面１８ｃと面取り加工面１８ｄとの境界１８ｅが曲率の大きな曲面となるように形成し、また、下面１８ｂと面取り加工面１８ｄとの境界１８ｆが曲率の大きな曲面となるように形成してもよい。
【００３４】
また、押圧治具１８における面取り加工は、面取り加工面１８ｄを下面１８ｂに対して加工角度αを４０度以上５０度以下、より詳細には、４５度とすることが好ましい（図４（ｂ）を参照する。）。
【００３５】
さらに、押圧治具１８における面取り加工は、加工幅Ｗを２ｍｍ以上２００ｍｍ以下とすることが好ましく、こうした加工幅Ｗは、下面１８ｂの直径に対して１／３０〜１／１０となるように加工されている。
【００３６】
このようにして押圧治具１８の角部に面取り加工を施すことによって、加熱溶融時に押圧治具１８の下面１８ｂと加工対象物１６との抵抗が低減されることとなる。
【００３７】
また、底板１２の上面１２ａ、外筒１４の内周面１４ａ、押圧治具１８の下面１８ｂ、押圧治具１８の側面１８ｃ、押圧治具１８の面取り加工面１８ｄ、ガイド部材２０の下面２０ｂならびにガイド部材２０の側面２０ｃには、離型材が被覆されている。
【００３８】
ここで、荷重板２２、ガイド部材２０ならびに押圧治具１８は、手動あるいはモーター（図示せず。）などで負荷を加えることにより、外筒１４の中心軸Ｏに沿って移動自在に構成されているとともに、手動あるいはモーターによる負荷を排除すると、荷重板２２、ガイド部材２０ならびに押圧治具１８のそれぞれの自重による荷重により、それらが外筒１４の中心軸Ｏに沿って下方へ移動するように構成されている。
【００３９】
なお、荷重板２２、ガイド部材２０ならびに押圧治具１８は、それぞれの重心が中心軸Ｏ上に位置するように構成されている。
【００４０】
また、押圧治具１８の下面１８ｂが石英ガラス材料たる加工対象物１６を押圧する面圧は、押圧治具１８、ガイド部材２０ならびに荷重板２２との合計の重量により設定されるが、荷重板２２の重量を変更することによって所望の面圧になるように調整することができる。
【００４１】
例えば、ガイド部材２０の上面２０ａに一定重量の荷重板２２を複数枚載置できる構成にすれば、ガイド部材２０の上面２０ａに載置される荷重板２２の枚数を調整することにより任意の加重に調整し、所望の面圧とすることができる。
【００４２】
さらに、上記した型材１０に用いられる各部材は、熱間強度および化学的安定性が高く、高純度ものであれば、特にその材質は問われないが、機械加工がしやすいため各部材の作製が容易であることからカーボン製であることが好ましい。
【００４３】
以上の構成において、例えば、円筒形状の石英ガラス製品を製作するには、外筒１４の中心軸Ｏ上に中心が位置するように石英ガラス材料たる加工対象物１６を底板１２の上面１２ａに載置し、荷重板２２、ガイド部材２０ならびに押圧治具１８のそれぞれの自重による荷重によりそれらが外筒１４の中心軸Ｏに沿って下方へ移動するようにした型材１０を、アルゴンガス、ネオンガス、窒素ガスまたはこれらの混合ガスなどの不活性ガス雰囲気下もしくは真空中で所定の温度に加熱する電気炉などの加熱装置内に載置する。
【００４４】
そして、加工対象物１６が加熱装置内で加熱溶融され始めると、荷重板２２、ガイド部材２０ならびに押圧治具１８のそれぞれの自重による荷重により、押圧治具１８が加工対象物１６の上面１６ａにおける中央部を押圧して、加工対象物１６の上面１６ａの中央部を強制的に変形することとなり、加工対象物１６の上面１６ａにおける中央部には、押圧治具１８の外形に沿った凹部が形成される（図５（ａ）（ｂ）を参照する。）。
【００４５】
即ち、加熱溶融された加工対象物１６たる成形体は、型材１０により上面１６ａの中央部が凹んでいる略円筒形状に成形されることになる。
【００４６】
後に実験結果を参照しながら詳述するように、この略円筒形状に成形された成形体の内壁面には、気泡が残留することはない。
【００４７】
このとき、加熱溶融された加工対象物１６たる成形体の上面１６ａの中央部に成形された凹部は、押圧治具１８の径や厚さによって当該凹部の大きさを調整することができる。
【００４８】
こうして略円筒形状に成形された加熱溶融後の加工対象物１６たる成形体は、次工程で指定寸法に研削・切削加工されて円筒形状やリング形状の石英ガラス製品の概形たる中間体として加工され、加工された中間体はさらなる研削などの機械加工工程を経て最終形状、寸法に仕上げた石英ガラス製品として製作される。
【００４９】
このように、型材１０を用いて石英ガラス製品として製作される前段階の石英ガラス製品の概形たる中間体を作製する場合には、加熱溶融された加工対象物１６たる成形体を次工程で研削・切削加工される中央部が凹むように成形することにより当該中央部の体積を小さくすることができ、これにより石英ガラス製品の概形たる中間体を研削・切削加工する際には研削・切削加工される当該中央部の重量を少なくすることができる。
【００５０】
また、型材１０によれば、押圧治具１８の径や中心軸Ｏ方向における厚さによって加熱溶融後の加工対象物１６たる成形体の中央部に成形される凹部の大きさを調整することができ、中間体を作製する際の研削・切削工程において研削・切削加工される中央部の量を調整することも可能となる。
【００５１】
つまり、製作するガラス製品に対するガラス材料の重量を低減させるには、押圧治具１８の径を製作するガラス製品の概形たる中間体の内径に近似した大きさとし、かつ、押圧治具１８の中心軸Ｏ方向における厚さを製作するガラス製品の概形たる中間体の高さに近似した大きさとすればよい。
【００５２】
なお、上記した加熱溶融中における加工対象物１６の加熱温度は、例えば、１５００〜２０００℃とすることが好ましく、より詳細には、１７５０〜１９００℃とすることが好ましい。
【００５３】
これは、加工対象物１６の加熱温度が１５００℃未満のときは、石英ガラスが高粘性を有するため石英ガラス材料を変形させにくく、型材１０において石英ガラス材料が求める形状に成形されない恐れがあるからであり、また、加工対象物１６の加熱温度が２０００℃を超えるときには、石英ガラス材料が分解して型材１０の各構成部材の材料であるカーボンと反応してしまう恐れがあるからである。
【００５４】
次に、本願発明者が上記した型材１０を用いて行った実験結果について、以下に詳細に説明する。
【００５５】
なお、この実験においては、押圧治具１８の下面１８ｂの角部に施された面取り加工の効果を確認するために、押圧治具として加工対象物１６を押圧する面たる下面１８ｂの角部に面取り加工が施された押圧治具１８を用いた型材１０と、押圧治具として、図６（ｃ）に示すような、加工対象物１６を押圧する面たる下面３０ｂの角部に面取り加工が施されていない押圧治具３０を用いた型材５０とにより、円柱形状の石英ガラス材料たる加工対象物１６から円筒形状の石英ガラス製品の概形たる中間体を作製する際の当該中間体の予想取得枚数に対する実際の取得枚数について調べた。
【００５６】
なお、押圧治具３０は、単に押圧治具１８の下面１８ｂの角に面取り加工を施していない形状であり、押圧治具１８および押圧治具３０の外径や厚さは同一となっている。
【００５７】
つまり、図６（ａ）（ｂ）に示す型材５０は、押圧治具１８の代わりに押圧治具３０を用いた点においてのみ、型材１０と異なっている。
【００５８】
また、中間体の予想取得枚数は、加熱溶融によって得られた加熱溶融後の加工対象物１６たる成形体の高さを指定された寸法に加工される中間体の高さで除算することによって予想した。
【００５９】
具体的には、外筒１４は内径３２０ｍｍと内径４２０ｍｍとの２種類のものを用いるとともに、加熱装置として電気炉を用い、当該電気炉の内部を圧力０．０３ＭＰａ、窒素ガス雰囲気下において加熱温度１８００℃の状態とし、当該電気炉内において円柱形状の加工対象物１６を加熱溶融する。
【００６０】
また、内径３２０ｍｍの外筒１４を用いる際には、外径１５０ｍｍの押圧治具１８および押圧治具３０を用い、このときの押圧治具１８の下面１８ｂの角部における面取り加工は、加工角度４５度、加工幅１０ｍｍとした。さらに、内径４２０ｍｍの外筒１４を用いる際には、外径２００ｍｍの押圧治具１８および押圧治具３０を用い、このときの押圧治具１８の下面１８ｂの角部における面取り加工は、加工角度４５度、加工幅１５ｍｍとした。
【００６１】
そして、加熱溶融後の加工対象物１６たる成形体の寸法から指定された寸法に加工して得られると予想される中間体の予想取得枚数と、実際に加熱溶融後の加工対象物１６たる成形体を研削・切削加工することにより指定された寸法に加工して得られた中間体の取得枚数とを調べた。
【００６２】
また、加工対象物１６には、型材１０においては荷重板２２、ガイド部材２０および押圧治具１８のそれぞれの自重による荷重を付与し、型材５０においては荷重板２２、ガイド部材２０および押圧治具３０のそれぞれの自重による荷重を付与するようにした。
【００６３】
図７（ａ）（ｂ）には、本願発明者による実験の実験結果が示されている。
【００６４】
ここで、図７（ａ）のＮｏ．１〜Ｎｏ．６には、内径３２０ｍｍの外筒１４を用いるとともに押圧治具として押圧治具１８を用いた型材１０における、加熱溶融後の加工対象物１６たる成形体の寸法と、加熱溶融後の加工対象物１６たる成形体の寸法から指定された寸法に加工して得られると予想される中間体の予想取得枚数と、加熱溶融後の加工対象物１６たる成形体を研削・切削加工することにより指定された寸法に加工して得られた中間体の実際の取得枚数が示されている。
【００６５】
また、図７（ａ）のＮｏ．７〜Ｎｏ．１０には、内径４２０ｍｍの外筒１４を用いるとともに押圧治具として押圧治具１８を用いた型材１０における、加熱溶融後の加工対象物１６たる成形体の寸法と、加熱溶融後の加工対象物１６たる成形体の寸法から指定された寸法に加工して得られると予想される中間体の予想取得枚数と、加熱溶融後の加工対象物１６たる成形体を切削・研削加工することにより指定された寸法に加工して得られた中間体の実際の取得枚数が示されている。
【００６６】
さらに、図７（ｂ）のＮｏ．１１〜Ｎｏ．１５には、内径３２０ｍｍの外筒１４を用いるとともに押圧治具として押圧治具３０を用いた型材５０における、加熱溶融後の加工対象物１６たる成形体の寸法と、加熱溶融後の加工対象物１６たる成形体の寸法から指定された寸法に加工して得られると予想される中間体の予想取得枚数と、加熱溶融後の加工対象物１６たる成形体を切削・研削加工することにより指定された寸法に加工して得られた中間体の実際の取得枚数が示されている。
【００６７】
また、図７（ｂ）のＮｏ．１６〜Ｎｏ．２０には、内径４２０ｍｍの外筒１４を用いるとともに押圧治具として押圧治具３０を用いた型材５０における、加熱溶融後の加工対象物１６たる成形体の寸法と、加熱溶融後の加工対象物１６たる成形体の寸法から指定された寸法に加工して得られると予想される中間体の予想取得枚数と、加熱溶融後の加工対象物１６たる成形体を切削・研削加工することにより指定された寸法に加工して得られた中間体の実際の取得枚数が示されている。
【００６８】
ここで、図７（ｂ）のＮｏ．１１〜Ｎｏ．１５に示すように、押圧治具として押圧治具３０を用いた型材５０では、１３ｋｇ程度の石英ガラス材料の加工対象物１６から、指定された寸法である円筒形状の外形（ＯＤ）が３０８ｍｍであり、内径（ＩＤ）が１７０ｍｍであり、高さ（ｔ）が１６ｍｍに加工されて得られる中間体の予想取得枚数が４枚であるのに対し、実際に上記した寸法に加工されて得られた中間体の取得枚数は２〜３枚であり、中間体の予想取得枚数と実際の取得枚数とは一致せず、実際の取得枚数が予想取得枚数より少なかった。
【００６９】
これに対し、図７（ａ）のＮｏ．１〜Ｎｏ．６に示すように、押圧治具として押圧治具１８を用いた型材１０では、１３ｋｇ程度の石英ガラス材料の加工対象物１６から、指定された寸法である円筒形状の外形（ＯＤ）が３０８ｍｍであり、内径（ＩＤ）が１７０ｍｍであり、高さ（ｔ）が１６ｍｍに加工されて得られる中間体の予想取得枚数が４枚であるのに対し、実際に上記した寸法に加工されて得られた中間体の取得枚数も４枚であり、中間体の予想取得枚数と実際の取得枚数とが一致した。
【００７０】
また、図７（ｂ）のＮｏ．１６〜Ｎｏ．２０に示すように、押圧治具として押圧治具３０を用いた型材５０では、２０ｋｇ程度の石英ガラス材料の加工対象物１６から、指定された寸法である円筒形状の外形（ＯＤ）が４０１ｍｍであり、内径（ＩＤ）が２２９ｍｍであり、高さ（ｔ）が１８ｍｍに加工されて得られる中間体の予想取得枚数が３枚であるのに対し、実際に上記した寸法に加工されて得られた中間体の取得枚数は１〜２枚であり、中間体の予想取得枚数と実際の取得枚数とが一致せず、実際の取得枚数が予想取得枚数より少なかった。
【００７１】
これに対し、図７（ａ）のＮｏ．７〜Ｎｏ．１０に示すように、押圧治具として押圧治具１８を用いた型材１０では、２０ｋｇ程度の石英ガラス材料の加工対象物１６から、指定された寸法である円筒形状の外形（ＯＤ）が４０１ｍｍであり、内径（ＩＤ）が２２９ｍｍであり、高さ（ｔ）が１８ｍｍに加工されて得られた中間体の予想取得枚数が３枚あるいは４枚であるのに対し、実際に上記した寸法に加工されて得られた中間体の取得枚数も３枚あるいは４枚であり、中間体の予想取得枚数と実際の取得枚数とが一致した。
【００７２】
このように、押圧治具として加工対象物１６を押圧する面たる下面１８ｂの角部に面取り加工が施された押圧治具１８を用いた型材１０においては、加熱溶融後の加工対象物１６たる成形体の寸法から指定された寸法に加工して得られると予想される中間体の予想取得枚数と同数の中間体を実際に指定された寸法に加工して得ることができた。
【００７３】
一方、押圧治具として加工対象物１６を押圧する面たる下面３０ｂの角部に面取り加工が施されていない押圧治具３０を用いた型材５０においては、加熱溶融後の加工対象物１６たる成形体の寸法から指定された寸法に加工して得られると予想される中間体の予想取得枚数より実際に指定された寸法に加工して得ることができた中間体の取得枚数の方が少なかった。
【００７４】
ここで、押圧治具として押圧治具３０を用いた型材５０においては、加熱溶融後の加工対象物１６たる成形体の内壁面１６ｂに気泡が形成されていた。
【００７５】
これに対し、押圧治具として押圧治具１８を用いた型材１０においては、加熱溶融後の加工対象物１６たる成形体の内壁面１６ｂに気泡が形成されていなかった。
【００７６】
これは、型材５０において加工対象物１６の上面１６ａを押圧する押圧治具３０の下面３０ｂが、加熱溶融された加工対象物１６を押圧することによって加工対象物１６の中央部に凹部を成形する際に、押圧治具３０の下面３０ｂの角が加熱溶融された加工対象物１６と摺動するように移動するため、加工対象物１６の内部から発生する水蒸気の拡散が妨げられ、その結果、加熱溶融後の加工対象物１６たる成形体の内壁面１６ｂに気泡が形成されると考えられるからである。
【００７７】
このため、型材５０において成形した加熱溶融後の加工対象物１６たる成形体から実際に指定された寸法に加工して得られる中間体は、当該成形体において気泡が形成された部分以外の部分を利用しなければならず、利用できない部分が多くなり、実際の取得枚数が予想取得枚数より少なくなる。
【００７８】
これに対し、型材１０において成形した加熱溶融後の加工対象物１６たる成形体から実際に指定された寸法に加工して得られる中間体は、当該成形体において内壁面１６ｂに気泡が形成されていないため、利用できない部分が少なく、予想取得枚数と同数の実際の取得枚数を得ることができる。
【００７９】
以上の結果より、石英ガラス製品の概形たる中間体を作製する際に、押圧治具として押圧治具１８を用いた型材１０の方が、押圧治具として押圧治具３０を用いた型材５０より、効率よく中間体を取得できることが確認された。
【００８０】
つまり、押圧治具として押圧する面たる下面３０ｂの角部に面取り加工が施されていない押圧治具３０を用いた型材５０では、加熱溶融後の加工対象物１６たる成形体の寸法から指定された寸法に加工して得られると予想される中間体の予想取得枚数よりも実際に指定された寸法に加工して得られた中間体の取得枚数の方が少ないのに対し、押圧治具として押圧する面たる下面１８ｂの角部に面取り加工が施されている押圧治具１８を用いた型材１０では、加熱溶融後の加工対象物１６たる成形体の寸法から指定された寸法に加工して得られると予想される中間体の予想取得枚数と実際に指定された寸法に加工して得られた中間体の取得枚数とが同数になることが確認された。
【００８１】
従って、押圧治具として押圧する面たる下面１８ｂの角部に面取り加工が施された押圧治具１８を用いた型材１０により石英ガラス製品の概形たる中間体を作製することで、石英ガラス製品を製作する際に高い歩留まりで中間体を作製することができ、製造コストをより低減することができる。
【００８２】
以上説明したように、本発明による型材１０においては、円筒形状の石英ガラス製品として製作される前段階の石英ガラス製品の概形たる中間体を作製する際に、石英ガラス材料たる加工対象物１６が押圧する面たる下面１８ｂの角部に面取り加工が施された押圧治具１８によって加工対象物１６の中央部を押圧された状態で加熱溶融されることにより、加熱溶融後の加工対象物１６たる成形体は上面１６ａの中央部に凹部が形成された略円筒形状となる。
【００８３】
さらに、加熱溶融後の加工対象物１６たる成形体の上面１６ａの中央部に形成された凹部の内壁面１６ｂにおいて気泡が形成されないため、当該成形体から実際に指定された寸法に加工されて得られる中間体の取得枚数が、当該成形体から指定された寸法に加工して得られると予想される中間体の予想取得枚数と同じになる。
【００８４】
このため、本発明による型材１０を用いて成形した加熱溶融後の加工対象物１６たる成形体からは、高い歩留まりで石英ガラス製品の概形たる中間体を取得することができ、その結果、製造コストを抑制することができる。
【００８５】
なお、上記した実施の形態は、以下の（１）乃至（３）に示すように変形することができるものである。
【００８６】
（１）上記した実施の形態においては、加工対象物１６には、荷重板２２、ガイド部材２０ならびに押圧治具１８のそれぞれの自重による荷重を付与するようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、手動操作や自動操作により外部から荷重を付与するようにしてもよい。
【００８７】
（２）上記した実施の形態においては、石英ガラス材料を用いて、石英ガラス製品を製作するようにしたが、本発明により製作されるガラス製品はこれに限られるものではないことは勿論であり、本発明によれば石英ガラス以外のガラス、例えば、珪酸ガラスあるいはソーダガラスなどを材料として用いて、ガラス製品を製作することができる。
【００８８】
なお、石英ガラス材料以外のガラス材料を用いるときは、上記した加熱温度などの数値は、用いたガラス材料により適宜に選択すればよい。
【００８９】
（３）上記した実施の形態ならびに上記した（１）および（２）に示す変形例は、適宜に組み合わせるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明は、石英ガラス、硼珪酸ガラスあるいはソーダガラスなどの各種のガラスを材料を成形して筒形形状のガラス製品を製作する際に利用することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】図１（ａ）は、従来の技術によるガラス材料の成形方法に用いる型材の概略構成斜視説明図であり、また、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ矢視図であり、また、図１（ｃ）は、図１（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図２】図２（ａ）は、図１（ａ）における加熱溶融後の加工対象物および型材の断面図であり、また、図２（ｂ）は、図２（ａ）における加熱溶融された加工対象物の斜視説明図である。
【図３】図３（ａ）は、本発明によるガラス材料の成形方法に用いる型材の概略構成斜視説明図であり、また、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＣ矢視図であり、また、図３（ｃ）は、図３（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。
【図４】図４（ａ）は、図３（ａ）に示す型材における押圧治具の斜視説明図であり、図４（ｂ）は図３（ａ）に示す型材における押圧治具の側面図である。
【図５】図５（ａ）は、図３（ａ）における加熱溶融後の加工対象物および型材の断面図であり、また、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す加熱溶融された加工対象物の斜視説明図である。
【図６】図６（ａ）は、本願発明者が行った実験に比較例として用いた型材の概略構成斜視説明図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＥ−Ｅ断面図であり、図６（ｃ）は、図６（ａ）に示す型材における押圧治具の斜視説明図である。
【図７】図７（ａ）は、面取り加工を施した押圧治具を使用した型材を用いた実験結果を示す図表であり、また、図７（ｂ）は、面取り加工を施していない押圧治具を使用した型材を用いた実験結果を示す図表である。
【符号の説明】
【００９２】
１０、５０、１００        型材
１２                      底板
１４                      外筒
１６                      加工対象物
１８、３０                押圧治具
２０                      ガイド部材
２２                      荷重板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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