(57)【要約】  加熱により軟化した管（２００）の近傍に位置するよう構成されたマンドレル（１０１）を含む、所望の非円形の断面プロファイル（図３参照）のガラス管（２００）を作製する装置（１００）。マンドレル（１０１）が、ノーズ（１０２）と、管の最終断面プロファイルを画定する、選定した断面プロファイルを備えたノズル部（１２０）とを有する。ノズル部（１２０）が、供給源（２０７）からガスを受け入れる供給室（１４０）と多孔性および／または小孔を有する周面（１３２，１３４）を有し、これを通してガスがマンドレルの外部へ放出され得る。マンドレルの外部へ放出されるガスが、多孔性周面（１３２，１３４）と加熱により軟化した管（２００）との間のギャップ（３１４，３１８）に、加圧ガスのフィルムを形成する。この装置を使用して、非円形の断面プロファイルの管を作製する方法も提供される。再形成または成形された管から作られたガラススリーブも開示される。電子機器（図１３参照）に使用される、平行で、対向配置され、平らで、滑らかな前面と背面カバーから作製された一体構造のスリーブも開示される。また、透明なβリシア輝石などのいくつかのガラスセラミック材料が、この管に適する。
2015529186.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロファイル形状の管を作製する装置において、
管表面近傍に位置するよう構成されたマンドレルであって、前記管の最終断面プロファイルを画定する、選定した断面プロファイルを備えたノズル部を有するマンドレル、
を備え、前記ノズル部が、ガスを受け入れる供給室と多孔性周面を有し、前記多孔性周面を通して前記ガスが前記マンドレルの外部へ放出され得、前記マンドレルの前記外部へ放出されるときの前記ガスが、前記多孔性周面と前記管との間に、加圧ガスのフィルムを形成する、装置。
【請求項２】
前記ノズル部が、穿孔されているか、または、１０〜２０％の孔隙率と１０マイクロメートル以下の平均孔径を有する多孔性物質から作製される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記多孔性周面が、前記マンドレルが配列された工具軸に対して傾斜されている、対向配置された一対の端面を含み；さらに任意選択的に：
前記ノズル部に形成され、前記供給室と連通した少なくとも一対の端部チャンバであって、前記一対の端部チャンバ各々が隣接し、前記一対の端面のうちの１つと実質的に平行であるチャンバ；および／または
前記ノズル部に形成された一対のチャンバ群であって、各チャンバ群が、前記供給室と連通した少なくとも２つの端部チャンバを含み、前記一対の端面のうちの１つと隣接し実質的に平行であるチャンバ群；
を含む、請求項１または請求項２に記載の装置。
【請求項４】
プロファイル形状の管を成形する方法において、
ガラス材料で作製された管の表面近傍に、前記管の最終断面プロファイルを画定する、選定した断面プロファイルを備えたノズル部を有する、マンドレルを配置するステップ；
前記ノズル部の多孔性周面からガスを放出して、前記ノズル部と前記管の表面との間で加圧ガスのフィルムを生成するステップであって、前記加圧ガスのフィルムが、前記管の前記表面に十分な圧力をかけ、前記ノズル部に合わせて局所的に管を変形させるものであるステップ；
前記管の長さに沿って前記加圧ガスのフィルムを前進させるステップ；および
前記加圧ガスのフィルムが加圧している、前記管のいかなる局部断面においても、前記管の前記局部断面が圧力により変形し得る粘性にあるように、前記管を加熱するステップ；
を含む、方法。
【請求項５】
前記管が、前記ノズル部に順応する前の最初の周囲と、前記ノズル部に順応した後の最終周囲とを有し、さらに、前記最初の周囲と前記最終の周囲の比が０．７〜０．９５の間にあるように管を選択するステップを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記ノズル部に合わせた前記管の変形が、前記管の壁を５〜３０％引き伸ばすステップを含む、請求項４または５に記載の方法。
【請求項７】
ガラス材料から構成され、シームレスな壁を有するスリーブであって、前記壁が、１マイクロメートル未満の表面粗さを有する内面と、１マイクロメートル未満の表面粗さを有する外面を有し、前記壁が対向配置された平坦部を有し、前記平坦部の各々が、７０×１２０ｍｍ２の領域に５０マイクロメートルより優れた平坦度を有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置、または、請求項４〜６のいずれか一項に記載の方法によって作製されたスリーブ。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本願は、２０１２年８月３０日に出願された米国仮特許出願第６１／６９４９１３号明細書の米国特許法第１１９条に基づく優先権を主張するものであり、本願は上記特許出願の内容に依存したものであり、また上記特許出願の内容は参照によりその全体が本明細書に援用される。
【技術分野】
【０００２】
本発明は三次元（３Ｄ）ガラス物品の製造に関する。
【背景技術】
【０００３】
ガラスは前面カバーとして電子機器に使用されてきた。現在、電子機器メーカーは、電子機器の背面カバーもガラスで作製され、背面カバーが前面カバーと同じ高レベルの寸法精度と表面品質を満たすことを望んでいる。必要とされる寸法精度と表面品質の前面カバーと背面カバーを別々に作製し、次に、それらをともに組み立てることは可能である。しかしながら、これは、製造工程に余分なステップを追加し、寸法管理上の損失をもたらし得る。代替案は単一体のガラススリーブを製造することで、ガラススリーブの前側が前面カバーとして機能し、ガラススリーブの裏側が背面カバーとして機能する。多くの電子機器が平坦なディスプレイを組み込んでいる。したがって、単一体のガラススリーブは、平坦なディスプレイを収容することができる断面プロファイルを有する必要がある。一般に、この断面プロファイルは、平坦なディスプレイと平行して配置することができる平坦な面を有する。平坦な面の平面度はまた、電子機器メーカーにより指定された厳格な要件を満たさなければならない。
【０００４】
ガラス管を作製し、次に、ガラス管を容器に加工することが知られている。したがって、一体構造のガラススリーブを作製するのに実際的な一つのアプローチは、所望の断面プロファイルを有するガラス管を作製し、次に、ガラス管をガラススリーブに切断することである。溶融ガラスからガラス管を成形する方法が知られている。最も一般的な方法は、ダナー（Ｄａｎｎｅｒ）法、ベロ（Ｖｅｌｌｏ）法およびダウンドロー（ｄｏｗｎｄｒａｗ）法である。これらの方法は、たとえば、非特許文献１に記述されている。これらの方法は、円形の断面形状を有するガラス管を成形するのに典型的に使用される。押出しは、非円形の断面形状、たとえば平坦な面を有し得る断面形状を含むガラス管を成形するのに使用することができる。しかしながら、押出しは、ガラス面との工具接触を含んでおり、ガラスの表面品質を低減し得る。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｈｅｉｎｚ  Ｇ．Ｐｆａｅｎｄｅｒ著「Ｓｃｈｏｔｔ  Ｇｕｉｄｅ  ｔｏ  Ｇｌａｓｓ」Ｃｈａｐｍａｎ  ＆  Ｈａｌｌ出版、１９９６年、第２版
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一態様において、本発明は、プロファイル形状の管を作製するための装置に関する。本装置は、管表面近傍に位置するよう構成されたマンドレルを含む。マンドレルは、管の最終断面プロファイルを画定する、選定した断面プロファイルを備えたノズル部を有する。ノズル部は、ガスを受け入れる供給室と多孔性周面を有し、この多孔性周面を通してガスがマンドレルの外部へ放出され得る。マンドレルの外部へ放出されるときのガスは、多孔性周面と管との間に、加圧ガスのフィルムを形成する。
【０００７】
一実施形態において、装置は、管を成形するための管成形装置をさらに含み、マンドレルは管成形装置に沿って配置される。
【０００８】
一実施形態において、ノズル部は、１０〜２０％の孔隙率と１０マイクロメートル以下の平均孔径を有する多孔性物質から作製される。
【０００９】
一実施形態において、ノズル部は多孔性である。
【００１０】
一実施形態において、多孔性周面は、マンドレルが配列された工具軸に対して傾斜されている、対向配置された一対の端面を含む。
【００１１】
一実施形態において、多孔性周面は、対向配置された一対の側面であって、一対の端面間でウェブを形成する一対の側面をさらに含む。
【００１２】
一実施形態において、一対の側面の各々は凹み領域を有する。
【００１３】
一実施形態において、装置は、ノズル部に形成され、供給室と連通した少なくとも一対の端部チャンバをさらに含む。一対の端部チャンバ各々は隣接し、一対の端面のうちの１つと実質的に平行である。
【００１４】
一実施形態において、装置は、ノズル部に形成された一対のチャンバ群をさらに含む。チャンバ群は各々、供給室と連通した少なくとも２つの端部チャンバを含む。チャンバ群は各々、一対の端面のうちの１つと隣接し実質的に平行である。
【００１５】
一実施形態において、各チャンバ群の少なくとも２つの端部チャンバは隣接した端面から等距離である。
【００１６】
一実施形態において、各チャンバ群の少なくとも２つの端部チャンバは様々な長さを有する。
【００１７】
別の態様において、本発明は、ガラス材料で作製された、プロファイル形状の管を成形する方法に関する。この方法は管の表面近傍にマンドレルを配置することを含む。マンドレルは、管の最終断面プロファイルを画定する、選定した断面プロファイルを備えたノズル部を有する。この方法は、ノズル部の多孔性周面からガスを放出し、ノズル部と管の表面との間で加圧ガスのフィルムを生成するステップを含む。加圧ガスのフィルムは、管の表面に十分な圧力をかけ、ノズル部に合わせて局所的に管を変形させる。この方法は管の長さに沿って加圧ガスのフィルムを前進させるステップを含む。この方法は管を加熱するステップを含み、加圧ガスのフィルムが加圧している、管のいかなる局部断面においても、管の局部断面は、圧力により変形し得る粘性にある。
【００１８】
一実施形態において、管は、ノズル部に順応する前の最初の周囲と、ノズル部に順応した後の最終周囲とを有する。この方法は、最初の周囲と最終の周囲の比が０．７〜０．９５の間にあるように管を選択するステップを含む。
【００１９】
一実施形態において、ノズル部に合わせた管の変形が、管の壁を５〜３０％引き伸ばすステップを含む。
【００２０】
一実施形態において、方法は１気圧（約１０１３２５Ｐａ）〜１０気圧（約１０１３２５０Ｐａ）の圧力でノズル部内の供給室にガスを提供するステップを含む。
【００２１】
一実施形態において、加圧ガスのフィルムは６０マイクロメートル〜７０マイクロメートルの範囲の厚さを有する。
【００２２】
一実施形態において、方法は管を成形する管成形装置に沿ってマンドレルを配置するステップをさらに含む。
【００２３】
一実施形態において、選定した断面の形状は横長である。
【００２４】
一実施形態において、方法はノズル部に合わせて変形された管の部分から少なくとも１つのスリーブを切断するステップをさらに含む。
【００２５】
一実施形態において、ガスの放出は、多孔性周面からガスを放出するステップと、加圧ガスのフィルムが管とノズル部との間に局所的に生成されるように多孔性周面の凹み領域からガスを放出するステップとの組合せを含む。
【００２６】
別の態様において、本発明はガラス材料から作製されたスリーブに関する。スリーブはシームレスな壁を有する。壁は、１マイクロメートル未満の表面粗さを有する内面と、１マイクロメートル未満の表面粗さを有する外面を有する。壁はまた対向配置された平坦部も有する。各平坦部は、７０×１２０ｍｍ２の領域に５０マイクロメートルより優れた平坦度を有する。
【００２７】
一実施形態において、スリーブは横長の断面形状を有する。
【００２８】
前記概要説明及び以下の詳細な説明は本発明の例示に過ぎず、特許請求した発明の本質及び特徴を理解するための概要又は骨格の提供を意図したものである。添付図面は、本発明の理解を深めるためのものであり、本明細書の一部を構成するものである。添付図面は本発明の実施の形態を図示したものであり、本明細書の説明と共に参照することにより本発明の原理及び作用の理解に役立つものである。
【００２９】
以下は添付図面の説明である。明確性及び簡潔性を旨とし、図面の縮尺は必ずしも正確なものではなく、特定の要素及び特定の表示は誇張又は概略表示してある。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】合致ツールの透視図である。
【図２Ａ】合致ツールで成形されたガラススリーブの表面粗さプロファイルである。
【図２Ｂ】従来技術の方法で成形されたガラス面の表面粗さプロファイルである。
【図３Ａ】横長状の断面形状である。
【図３Ｂ】横長状の断面形状である。
【図３Ｃ】横長状の断面形状である。
【図３Ｄ】横長状の断面形状である。
【図３Ｅ】横長状の断面形状である。
【図３Ｆ】横長状の断面形状である。
【図３Ｇ】横長状の断面形状である。
【図４Ａ】内部形削り工具として使用される、合致ツールを示す。
【図４Ｂ】外部形削り工具として使用される、合致ツールを示す。
【図５】工具軸に沿った図１の断面図である。
【図６】図１の合致ツールの底端面図である。
【図７】図１の合致ツールの側面図である。
【図８】図７の線８−８における断面図である。
【図９Ａ】別の合致ツールの透視図である。
【図９Ｂ】図９Ａの合致ツールのノズルを示す。
【図１０】図１の合致ツールを使用して、プロファイル形状の管を成形するための機構である。
【図１１Ａ】図１の合致ツールを使用して、管を成形する過程を図示する。
【図１１Ｂ】図１の合致ツールを使用して、管を成形する過程を図示する。
【図１１Ｃ】図１の合致ツールを使用して、管を成形する過程を図示する。
【図１１Ｄ】図１の合致ツールを使用して、管を成形する過程を図示する。
【図１１Ｅ】図１の合致ツールを使用して、管を成形する過程を図示する。
【図１２】図１の合致ツールの使用中のガス放出を図示する。
【図１３】図１の合致ツールで成形されたガラススリーブの斜視図である。
【図１４】図１の合致ツールの使用を組み込んだ、連続的なガラス管製造方法を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下の発明を実施するための形態において、本発明の実施形態についての完全な理解を提供するために、多くの具体的な詳細を述べる。しかし、当業者には、これらの具体的な詳細の一部または全てを用いずとも本発明が実施され得ることは自明である。他の例では、本発明を不必要に不明瞭にしないために、周知の特徴または処理工程については詳細に説明しない。さらに、共通または類似の要素は、類似または同一の参照番号を用いて識別する。
【００３２】
図１は、ガラス材料で作製された最初の管から、プロファイル形状の管を非接触で成形する合致ツール１００を示す。ガラス材料は典型的にはガラスである。ガラス材料はまたガラスセラミックでもよいが、成形条件下の核生成または結晶化を回避することができるガラスセラミックのみが、一般に適切である。ガラスセラミックの可能な例は透明なβリシア輝石（ＥｕｒｏｋｅｒａからＫＥＲＡＬＩＴＥとして入手可能）である。ガラスの選択ははるかに広く、プロファイル形状の管、またはプロファイル形状の管から作製されるスリーブの所望の特性に基づく。合致ツール１００は、イオン交換可能なガラスと共に使用することができるが、それは、靱性と破損耐性が重要である用途で一般に望まれる。イオン交換可能なガラスの例はアルカリ−アルミノケイ酸塩ガラスまたはアルカリ−アルミノホウケイ酸塩ガラスである。合致ツール１００は、また、高い熱膨脹係数を有するガラスと共に使用することもできる。
【００３３】
一実施形態において、合致ツール１００は、管の内側に挿入することができるマンドレル１０１として構成される。管の成形のために、合致ツール１００が、管に対して成形加工圧力をかけて、合致ツール１００と管との間のバリアとして作用するガスベアリングを発生させる。ガスバリアは、合致ツール１００による成形工程を通じて管の表面品質が維持されることを可能にする。ガスバリアは、成形工程中に管の内面でストリークになるような欠陥が発展するのを予防し得る。図２Ａは、合致ツール１００で成形されたガラス管から切断されたガラススリーブの内表面粗さプロファイルを示す。このプロファイルは、ガラススリーブが０．１８ｎｍの最大内表面粗さを有していることを示す。図２Ａで示される表面粗さ測定は、Ｚｙｇｏ干渉計で行われた。比較のために、図２Ｂは、ガラス管の壁と工具が接触する先行技術の方法で成形されたガラス管から切断された長方形のガラススリーブの内表面粗さプロファイルを示す。先行技術のスリーブについては、ガラス面上にストリークが測定された。ストリークが、１マイクロメートル振幅（最大と最少の距離）と０．６ｍｍの周期を有する波として現われた。振幅が表面粗さの基準としてとらえられる場合、そのとき、先行技術のスリーブで観察された最大表面粗さはおよそ１マイクロメートルになり、それは、合致ツール１００を使用して作製されたガラススリーブの表面粗さよりはるかに大きい。さらに、ストリークが表面に対して著しく、非常に局所的な勾配変化を招き、最終的に、歪められ、荒れたように見えるガラスカバーを生産することになるので、肉眼で見てストリークが表面で明らかである。
【００３４】
一実施形態において、合致ツール１００で成形された、プロファイル形状の管またはスリーブは、４０ｍｍの長さに１マイクロメートル未満の内表面粗さと、４０ｍｍの長さに１マイクロメートル未満の外表面粗さを有する。別の実施形態において、合致ツール１００で成形されたプロファイル形状の管またはスリーブは、４０マイクロメートル×４０マイクロメートル領域上に０．２ｎｍ〜１０ｎｍの範囲の内表面粗さを有し、４０マイクロメートル×４０マイクロメートル領域上に０．２ｎｍ〜１０ｎｍの範囲の外表面粗さを有する。管の表面品質が成形工程を通じて維持されているので、合致ツール１００で成形した後の管の表面粗さが、合致ツール１００で成形する前の管の表面粗さに依存することが注目されるべきである。したがって、合致ツール１００で成形された管の表面粗さのスペックはまた、合致ツール１００で成形される前の管の表面粗さのスペックである。
【００３５】
合致ツール１００は最初の断面プロファイルから最終の断面プロファイルに管を成形するように構成され、ここで最終の断面プロファイルは最初の断面プロファイルとは異なる。この管の断面プロファイルは形状とサイズが特徴的である。したがって、管の成形は形状変化および／または寸法変更を含み得る。一実施形態において、合致ツール１００は、管を、最初の円形の断面形状から最終の非円形の断面形状にするために使用される。より具体的な実施形態において、最終の非円形の断面形状は横長形状である。「横長（ｏｂｌｏｎｇ）」は細長（ｅｌｏｎｇａｔｅｄ）を意味する。一実施形態において、横長形状は５：１より大きいアスペクト比を有する。別の実施形態において、横長形状は１０：１より大きいのアスペクト比を有する。
【００３６】
横長断面形状のいくつかの例は、図３Ａ〜３Ｇで模式的に示される。これらの横長形状は、スプライン、放射状、テーパーおよび平面の様々な組合せで作製される。図３Ａは、平らな側面４０２、４０４、および丸い端部４０６、４０８を有する横長形状４００を示す。図３Ｂは、平らな側面４１２、４１４、および丸い端部４１６、４１８を有する横長形状４１０を示す。図３Ｂは、端部４１６と４１８が端部４０６と４０８より小さな半径で丸くされている以外は、図３Ａに類似している。図３Ｃにおいて、横長形状４２０は平らな側面４２２、４２４、および平らな端部４２６、４２８を有し、すなわち長方形である。図３Ｄにおいて、横長形状４３０は平らな側面４３２、４３４、およびテーパー状端部４３６、４３８を有する。図３Ｅは、スプライン側面４４２、４４４、およびスプライン端部４４６、４４８を有する横長形状４４０を示す。図３Ｆは、スプライン側面４５２、４５４、および平らな端部４５６、４５８を有する横長形状４５０を示す。図３Ｇは、スプライン側面４６２、平らな側面４６４、および平らな端部４６６、４６８を有する横長形状４６０を示す。横長形状４６０は非対称である。
【００３７】
合致ツール１００が内部ツールとして使用されるとき、図３Ａ〜３Ｇで示されたような凸面の断面プロファイルを、管において成形することができる。図４Ａは、管４７０を成形するための内部ツールとして合致ツール１００を使用する例を示す。凹面または凸面−凹面の断面プロファイルを成形するために、合致ツール１００は、管の外側に位置する外部ツールとして使用されてもよい。図４Ｂは、管４７２の成形のために外部ツールとして合致ツール１００を使用する例を示す。合致ツール１００が外部ツールとして使用されるとき、合致ツール１００で発生したガスベアリングは、管の外面と合致ツール１００との間にある。合致ツール１００に対するいかなる改造をせずとも、合致ツール１００は、管の周囲に外接せず、管の周囲の部分にのみ成形力を加える。周囲に沿って全体に成形力を適用したい場合、合致ツール１００は管のまわりで回転させ得る。あるいは、合致ツール１００は、管の周囲を囲む環状へと構造を変えることができる。また、管を成形するために、内部および外部のガスベアリング、非ガスベアリングならびに合致ツールのいかなる組合せが使用されてもよいと考えられる。
【００３８】
図１に戻ると、マンドレル１０１は工具軸１０４と並んで配列され、工具軸１０４に対して対称でも非対称でもよい。典型的には、マンドレル１０１は工具軸１０４に対し対称になる。マンドレル１０１はノーズ１０２とノズル１２０で作られている。ノーズ１０２とノズル１２０は、一緒に連結される別部品、または一体として形成することができる。ノーズ１０２は、合致ツール１００の先導部を成し、マンドレル１０１の管の中への挿入を助ける一方、ノズル１２０は、合致ツール１００の後曳部分を成形し、管が追随する形状を決定する。ノーズ１０２は、管の初期条件下の管に挿入するために形成され、大きさが合わせられている。すなわち、ＤＴＩが管の最初の断面寸法で、ＤＭがノーズ１０２の最大の断面寸法である場合、ＤＭはＤＴＩ未満である。ノーズ１０２は、一般に管状でもよいし、一般に円形状の断面プロファイルを有していてもよい。この実施形態において、ガラス管はまた円形状の最初の断面プロファイルを有していてもよい。この場合、ＤＭはノーズ１０２の最大の断面直径になり得、ＤＴＩは管の最初の断面直径になり得る。しかしながら、ノーズ１０２の断面形状は円形状に限定されず、管の最初の断面形状もまた円形状に限定されない。
【００３９】
図５を参照すると、ノーズ１０２の上端部は連結口１０６を含み、ノーズ１０２の底端部は結合ピン１０８を含む。連結口１０６は、ノーズ１０２上に位置したプラグ１１２の連結ピン１１４を収容する。プラグ１１２は、適切な方法、たとえば、結合ピン１１４と連結口１０６の壁１１６との間がねじまたは溶接による連結で、連結口１０６に対して結合ピン１１４を取り付けることにより、ノーズ１０２に連結される。結合ピン１０８はノズル１２０内の連結口１２２へ伸びる。ノーズ１０２は、適切な方法、たとえば、結合ピン１０８と連結口１２２の壁１２４との間がねじ、溶接または接着による連結で、連結口１２２に対して結合ピン１０８を取り付けることにより、ノズル１２０に連結される。導管１１０は連結口１０６から結合ピン１０８までノーズ１０２内を通る。導管１１０は直線で、工具軸１０４に沿って軸方向に配列されてもよい。あるいは、導管１１０は直線でなくてもよく、および／または、工具軸１０４に沿って軸方向に配列されなくてもよい。
【００４０】
プラグ１１２は、連結口１０６を介してノーズ１０２内の導管１１０と連通した導管１１８を有する。導管１１８は直線で、工具軸１０４に沿って軸方向に配列されてもよい。あるいは、導管１１８は直線でなくてもよく、および／または、工具軸１０４に沿って軸方向に配列されなくてもよい。導管１１０、１１８の構造にかかわらず、導管１１０と１１８との間の連通は可能である。プラグ１１２は導管１１０、１１８に対するガス送出のために、ガス供給源に連結することができるパイプ（図示せず）に連結することができる。導管１１０に提供されたガスは、最終的にはノズル１２０に提供される。ガスは空気または窒素などの不活性ガスでもよい。ノーズ１０２の場合のように、プラグ１１２は、管の初期条件下の管に挿入するために形成され、大きさが合わせられている。すなわち、ＤＰがプラグ１１２の最大の断面寸法で、ＤＴＩが管の最初の断面寸法である場合、ＤＰはＤＴＩ未満である。
【００４１】
図１に戻ると、ノズル１２０は上部１２０ａを有し、前述のノーズ１０２のように、管の初期条件下の管に挿入するために形成され、大きさが合わせられている。上部ノズル部１２０ａの最大の断面寸法がＤＮＵで、管の最初の断面寸法がＤＴＩであるなら、そのとき、ＤＮＵはＤＴＩ未満であり、マンドレル１０１が管に挿入されるとき、δが上部ノズル部１２０ａと管との間に形成されるガスベアリングギャップの幅である場合、好ましくは、ＤＮＵは、ＤＴＩから２δを引いた値とほぼ等しい。上部ノズル部１２０ａは管状でもよく、工具軸１０４と交わる平面において円形の断面形状を有していてもよい。一般に、上部ノズル部１２０ａは、管の最初の断面形状に一致するかまたは類似した断面形状を有する。これは、上部ノズル部１２０ａが管に挿入されるとき、上部ノズル部１２０ａと管との間に均一なガスベアリングギャップを形成することができるようにするためである。均一なガスベアリングギャップ内の均一な加圧ガスは、管内部の上部ノズル部１２０ａを中心におく効果を有し得る。
【００４２】
ノズル１２０は下ノズル部１２０ｂを有し、合致ツール１００の使用中に管が追随するような形状を画定する。このため、下ノズル部１２０ｂの断面形状は主として管の最終断面の形状で規定されるが、下ノズル部１２０ｂの断面形状は最終の断面形状の正確なコピーではなくてもよい。一実施形態において、下ノズル部１２０ｂは非円形の断面プロファイルを有する。より具体的な実施形態において、下ノズル部１２０ｂは横長断面のプロファイルを有し、ここで「横長」は細長を意味する。横長形状のアスペクト比は、先に述べたように、最終の管の断面形状のためのものである。図６は、図３Ａで示される最終の断面形状の管またはスリーブを成形するのに適切な下ノズル部１２０ｂの断面形状の例を示す。下ノズル部１２０ｂの場合、横長形状の「平らな」側面４０２ａ、４０２ｂにおいて凹み１３８ａ、１３８ｂがある。これらの凹みは流束通気用で、図３Ａで示される平らな側面４０２、４０４の成形加工を可能にする。
【００４３】
一実施形態において、下ノズル部１２０ｂは大きいテーパー状と小さいテーパー状からなる双テーパー形状を有する。図５を参照すると、下ノズル部１２０ｂの大きい方の幅は、工具軸１０４に交わる軸１２５に沿って測定されると、ノーズ１０２に向かう方向で徐々に細くなっている。下ノズル部１２０ｂの大きい方の幅は大きい方のテーパー状を画定する。下ノズル部１２０ｂの小さい方の幅は、工具軸１０４に交わり、軸１２５に直角の軸１２７に沿って測定されると、ノーズ１０２から離れる方向で徐々に細くなっている。小さい方の幅のテーパーは、図７で最もよく理解される。下ノズル部１２０ｂの小さい方の幅は小さい方のテーパー状を画定する。
【００４４】
図５で、下ノズル部１２０ｂの大きい方の最小寸法は、上部ノズル部１２０ａと下ノズル部１２０ｂとの交差位置１１９に存在し、一般に上部ノズル部１２０ａの最大寸法と同じになる。下ノズル部１２０ｂの大きい方の最大寸法は、ノズル１２０の底端部１１７（またはノーズ１０２から遠いノズル１２０の遠位端部）に存在する。ＤＴＦが管の最終寸法、すなわち、合致ツール１００により成形した後の管の寸法であり、ＤＮＬが下ノズル部１２０ｂの大きい方の最大寸法であるなら、そのとき、δが合致ツール１００の使用中に下ノズル部１２０ｂと管との間に形成されるガスベアリングギャップの幅である場合、ＤＮＬは、ＤＴＦから２δを引いた値とほぼ等しい。典型的には、δは、下ノズル部１２０ｂと管との間に生成される、加圧ガスフィルムの厚さにより決定される。
【００４５】
図１に戻ると、下ノズル部１２０ｂは、工具軸１０４対して傾斜された、端部の面１３２ａ、１３２ｂをそれぞれ有する、対向配置された端部１２８ａ、１２８ｂを有する。下ノズル部１２０ｂは、対向配置された端部１２８ａ、１２８ｂ間にわたり、これらをつなぐウェブ１３０を有する。ウェブ１３０は、端部の面１３２ａ、１３２ｂに隣接する、対向配置された側面１３４ａ、１３４ｂ（図７）を有する。工具軸１０４に対して横方向に傾斜した端部の面１３２ａ、１３２ｂ間の距離は、下ノズル部１２０ｂの大きい方の幅を画定する。工具軸１０４に対して横方向の側面のウェブ表面１３４ａ、１３４ｂの間の距離は、下ノズル部１２０ｂの小さい方の幅を画定する。傾斜した端部の面１３２ａ、１３２ｂおよび側面のウェブ表面１３４ａ、１３４ｂはともに下ノズル周面１３６ｂを画定する。上部ノズル部１２０ａは上部ノズル周面１３６ａを有する。周面１３６ａ、１３６ｂは一緒に、ノズル１２０の周面１３６を形成する。
【００４６】
ウェブ表面１３４ａ、１３４ｂは、それぞれ、合致ツール１００の使用中に通気流束部位として機能する、凹み領域１３８ａ、１３８ｂを有する。図５を参照すると、一実施形態において、傾斜表面１３２ａ、１３２ｂは、工具軸１０４に対して対称的に配置され、工具軸１０４に対する傾斜表面１３２ａ  １３２ｂの取付角は同じである。代替の実施形態において、傾斜表面１３２ａ、１３２ｂは、工具軸１０４に対して非対称的に配置されてもよく、および／または、工具軸１０４対して様々な取付角を有していてもよい。傾斜表面１３２ａ、１３２ｂの取付角は、一般に交差位置１１９における下ノズル部１２０ｂの幅、底端１１７における下ノズル部１２０ｂの幅および下ノズル部１２０ｂの高さの関数である。典型的には、ガラス管の緩やかな成形が達成されるように、取付角が選択される。
【００４７】
供給室１４０はノズル１２０に形成される。供給室１４０は、連結口１２２から、下ノズル部１２０ｂにおける末端ではない場所まで伸びる。供給室１４０はノーズ１０２の導管１１０と連通している。２つの端部チャンバ１４２ａ、１４２ｂは、ノズル１２０内に形成される。端部チャンバ１４２ａ、１４２ｂは、ノズル１２０の上端部１２３から下ノズル部１２０ｂの末端ではない場所まで伸びる。端部チャンバ１４２ａ、１４２ｂは、供給室１４０とは中心がずれている。一実施形態において、供給室１４０は、工具軸１０４と軸方向に配列され、端部チャンバ１４２ａ、１４２ｂは、工具軸１０４に対して対称的に配置される。しかしながら、他の実施形態において、供給室１４０が工具軸１０４と軸方向に配列されなくてもよく、および／または、端部チャンバ１４２ａ、１４２ｂが、工具軸１０４に対して非対称的に配置されてもよい。
【００４８】
端部チャンバ１４２ａ、１４２ｂはノズル１２０の両側に配置され、端部チャンバ１４２ａが傾斜表面１３２ａに隣接し、端部チャンバ１４２ｂが傾斜表面１３２ｂに隣接している。図１と図８において、端部チャンバ１４２ａは、傾斜表面１３２ａに隣接しているチャンバ群１４４ａの複数チャンバのうちの１つであり得る。たとえば、チャンバ群１４４ａは、端部チャンバ１４２ａの他に、端部チャンバ１４６ａ、１４８ａを含んでいてもよい。同様に、端部チャンバ１４２ｂは、傾斜表面１３２ｂに隣接しているチャンバ群１４４ｂの複数のチャンバのうちの１つであり得る。たとえば、チャンバ群１４４ｂは、端部チャンバ１４２ｂの他に、端部チャンバ１４６ｂ、１４８ｂを含んでいてもよい。
【００４９】
チャンバ群１４４ａ、１４４ｂは、工具軸１０４に対して対称的に配置される。しかしながら、他の実施形態において、チャンバ群１４４ａ、１４４ｂは、工具軸１０４に対して非対称的に配置されてもよい。端部チャンバ１４２ａ、１４２ｂ、１４６ａ、１４６ｂ、１４８ａ、１４８ｂは、一般に管状である。端部チャンバ１４２ａ、１４２ｂ、１４６ａ、１４６ｂ、１４８ａ、１４８ｂの各々の断面形状は円形かまたは横長でもよい。一実施形態において、チャンバ群１４４ａ、１４４ｂの各々の端部チャンバの各々は、様々な長さを有している。しかしながら、他の実施形態において、チャンバ群１４４ａ、１４４ｂの各々の端部チャンバの長さは同じでもよい。端部チャンバ１４２ａ、１４２ｂ、１４６ａ、１４６ｂ、１４８ａ、１４８ｂの長さは、合致ツール１００の使用中に、隣接した傾斜表面１３２ａ、１３２ｂから放出されたガスの分布に影響する。
【００５０】
１つまたは複数の実施形態において、端部チャンバ１４２ａ、１４６ａ、１４８ａは隣接した傾斜表面１３２ａと同じ方向に向けられ、すなわち、端部チャンバ１４２ａ、１４６ａ、１４８ａは、隣接した傾斜表面１３２ａと実質的に平行である。一実施形態において、端部チャンバ１４２ａ、１４６ａ、１４８ａは、これらが実質的に平行で、隣接した傾斜表面１３２ａから実質的に等距離であるように、隣接した傾斜表面１３２ａに沿って配置される。同様に、１つまたは複数の実施形態において、端部チャンバ１４２ｂ、１４６ｂ、１４８ｂは、隣接した傾斜表面１３２ｂと同じ方向に向けられる。すなわち、端部チャンバ１４２ｂ、１４６ｂ、１４８ｂは、隣接した傾斜表面１３２ｂと実質的に平行である。また、一実施形態において、端部チャンバ１４２ｂ、１４６ｂ、１４８ｂは、これらが実質的に平行で、隣接した傾斜表面１３２ｂから実質的に等距離であるように、隣接した傾斜表面１３２ｂに沿って配置される。端部チャンバがそれぞれ隣接した傾斜表面から等距離でないように、これらを配置することが可能である。端部チャンバは、本質的に傾斜表面１３２ａ、１３２ｂへの分配用ガスが充満した空間として機能する。
【００５１】
図１を参照すると、端部チャンバ１４２ａ、１４２ｂ、１４６ａ、１４６ｂ、１４８ａ、１４８ｂは、ノズル１２０の相互接続した穴１５０を介して供給室１４０と連通している。ノズル１２０は多孔性であり、これは、端部チャンバ１４２ａ、１４２ｂ、１４６ａ、１４６ｂ、１４８ａ、１４８ｂがまた、ノズル１２０の多孔質構造を介して供給室１４０と連通していることを意味する。供給室１４０および端部チャンバ１４２ａ、１４２ｂ、１４６ａ、１４６ｂ、１４８ａ、１４８ｂは、傾斜表面１３２ａ、１３２ｂおよびウェブ表面１３４ａ、１３４ｂと、ノズル１２０の多孔質構造を介して連通している。多孔性であるノズル１２０の一部である、傾斜表面１３２ａ、１３２ｂおよびウェブ表面１３４ａ、１３４ｂは多孔性であり、流体を供給室１４０および端部チャンバ１４２ａ、１４２ｂ、１４６ａ、１４６ｂ、１４８ａ、１４８ｂに供給するのを可能にし、ノズル１２０またはマンドレル１０１の外部へ放出するのを可能にする。
【００５２】
ノズル１２０の多孔質構造は、ノズル１２０を作製するのに使用される材料によるものでも、またはノズル１２０の穿孔によるものでもよい。一実施形態において、ノズル１２０は多孔性物質で作製され、例としては多孔性グラファイト、多孔性シリコンカーバイドおよび多孔性ジルコニアが含まれる。多孔性シリコンカーバイドと多孔性ジルコニアはガラスに付着しやすいことが注目されるべきである。したがって、これらの材料が使用されるとき、高温非付着性材料でこれらを覆うことが適当であり得、すなわち、万一、管のガラス材料が軟質である間に、ノズル１２０が偶発的に管と接触した場合に備える。多孔性物質の孔隙率は１０％〜２０％の範囲でもよい。好ましくは、多孔性物質は、ノズル１２０の精密な機械加工を可能にする、５０マイクロメートル未満の平均孔径を有するものとする。より好ましくは、多孔性物質は、１０マイクロメートル以下の平均孔径を有するものとする。別の実施形態において、ノズル１２０は非多孔性かまたは半多孔性物質から作製され、所望の細孔構造となるようノズル１２０が穿孔される。その穿孔は、機械加工または本体に穴を形成するのに適切な他の方法により行われてもよい。
【００５３】
多孔層を通るガス流はガス圧力、層厚さおよび材料通気性に依存する。ノズル１２０の細孔構造はノズル１２０のガスに対する所望の通気性を達成するように選択される。好ましくは、ノズル１２０の細孔構造は、ガスに対するノズル１２０の通気性が均質で、十分に低く、管の表面により生成された引力を打ち消すことができるように、ガスベアリングギャップにおいてガスクッションを生じ得る。ガスクッションを生成するガス圧力は、一般に１気圧（約１０１３２５Ｐａ）〜１０気圧（約１０１３２５０Ｐａ）の範囲である。このガスの低い圧力範囲は、ノズル１２０におけるガス分配チャンバ１４２ａ、１４２ｂ、１４６ａ、１４６ｂ、１４８ａ、１４８ｂの配置と、ガス分配チャンバとノズル１２０の表面との間の十分な距離により、可能となる。過度に高いガス圧力は失敗のリスクを抑えるために回避されるべきである。ガスは、多孔性物質により分配することができ、狭い領域および広い領域の両方において、均一な流れを可能にする。非多孔性かまたは半多孔性物質に形成された穿孔などのガスを分配する他の手段もまた、可能である。
【００５４】
図９Ａは、ノーズ１６２とノズル１６４を有する別のマンドレル１６０を示す。マンドレル１６０と上述のマンドレル１０１との間の主な差は、ノズル１６４にあり、それは図９Ｂで別途示される。ノズル１６４は、上部ノズル部１６４ａ、中間ノズル部１６４ｂおよび下ノズル部１６４ｃを有する。端部チャンバ１７０、１７２は、上部ノズル部１６４ａから出発し、中間ノズル部１６４ｂを通過し、下ノズル部の末端ではない場所１６４ｃで終了する。供給室１６８は上部ノズル部１６４ａから中間ノズル部１６４ｂへと伸び、中間ノズル部１６４ｂと下部ノズル部１６４ｃとの間の境界面において終了する。上部ノズル部１６４ａは一般に楕円形の断面形状を有する。中間ノズル部１６４ｂは、上部ノズル部１６４ａとの上部界面における、一般に楕円形の断面形状から、下部ノズル部１６４ｃとの底部界面における、一般にスプライン長方形へと変化する。下部ノズル部１２０ｂについて上述したように、下部ノズル部１６４ｂは一般に双テーパー形状になっている。マンドレル１６０は最初の断面形状が一般に楕円形かまたは円形の管を成形するために使用され得る。図９Ａおよび図９Ｂは、合致ツール１００のマンドレルが１つの形状に制限されないことを示し、また、マンドレルのノズル部が、管の所望の断面プロファイルを成形するためにいかなる所望の断面プロファイルを有していてもよいことを示す。
【００５５】
図１０は、合致ツール１００を使用して、ガラス管２００を成形するための機構を示す。ガラス管２００は、垂直方向、すなわちガラス管２００の軸に対して垂直に配向されるように配置される。他の機構において、ガラス管２００は水平かまたは傾斜させられた方向に配置されてもよい。合致ツール１００は、ガラス管２００を通る導管２０４の端部で懸架される。導管２０４は、好ましくは、ガラス管が改質される温度に耐えることができ、ガラス管を汚染し得るスプリアス（不良）材料を発生させない材料で作製された硬質管である。たとえば、導管２０４はステンレス鋼で作製されてもよい。導管２０４はガラス管２００の上方のサポート２０６に取り付けられている。導管２０４は流体供給源２０７と連通している。一実施形態において、流体供給源２０７は加圧ガスまたは空気の供給源である。実施において、合致ツール１００がガラス管２００の長さに上向き方向に沿って進むように、ガラス管２００は下方へ引かれる。引力２０３は、たとえばガラス管２００に一定の引力または等速を課するベルトトラクターのように、いかなる適切な引張方式でも提供することができる。あるいは、引力２０３は重力により提供することができる。あるいは、ガラス管２００は一定位置で支持することができ、合致ツール１００が上方へ引かれ得る。
【００５６】
ガラス管２００は、螺旋状インダクタ２１０内に配置された金属筒２０８を通って伸びる。サセプタとして作用する金属筒２０８は、螺旋状インダクタ２１０から電磁エネルギーを吸収する。吸収された電磁エネルギーは、ガラス管２００に対して赤外線として再度放射される。金属筒２０８内のガラス管２００のあらゆる部分が、金属筒２０８からの赤外線により加熱される。金属筒２０８と螺旋状インダクタ２１０は、したがってガラス管２００の一種の暖房装置を構成する。一般に、ガラス管２００を加熱するのに適切ないかなる方法も装置も使用され得る。加熱は、放射加熱、誘導加熱、抵抗加熱またはこれらのいかなる組合せでもよい。流体圧力が合致ツール１００により加えられるとき、ガラス管２００が変形し得るレベルにまでガラス管２００の温度を上げることができるのなら、特に言及されない他の加熱法が使用されてもよい。暖房装置はまた、様々な温度領域、たとえば予熱領域、改良領域および冷却領域を提供してもよい。コーニングのコード７７４０ホウケイ酸ガラスなどのガラス材料のために、たとえば、予熱領域および冷却領域は６５０°Ｃであってもよいが、成形領域は７８０°Ｃである。
【００５７】
δ１が、ある程度の許容可能な誤差である、たとえばＴＩの１１％未満の誤差である場合、全ガラス管は成形温度ＴＩ±δ１に加熱されてもよい。ＴＩ±δ１は、ガラスが相対的に低粘性を有している温度、たとえば、１０９ポアズ（１０８Ｐａ・ｓ）以下、または１０８ポアズ（１０７Ｐａ・ｓ）〜１０９ポアズ（１０８Ｐａ・ｓ）の範囲である。成形温度ＴＩ±δ１はガラスの焼きなまし点と軟化点との間であり得る。一実施形態において、成形温度ＴＩ±δ１は軟化点より少なくとも２０℃低い。成形温度ＴＩ±δ１において、ガラスの粘性は永続的にガラスが変形できるように十分に低い。ガラス管２００が成形温度ＴＩ±δ１にある間、ガラス管２００を所望の最終断面プロファイルに適合させるために、合致ツール１００はガラス管２００に沿って移動され得る。管がガラスセラミックで作製される場合、特に核生成または結晶化が回避されるべきなら、温度要件は、上に述べられたものとは異なってもよい。しかしながら、一般に、管が変形され得る温度にある間に、合致ツール１００が管に適用される。
【００５８】
全ガラス管２００をＴＩ±δ１に加熱する代わりに、δ０が、ある程度の許容可能な誤差である、たとえばＴ０の１１％未満の誤差である場合、全ガラス管２００は初期温度Ｔ０±δ０に加熱されてもよい。初期温度Ｔ０±δ０において、ガラスは相対的に高粘性、たとえば、６×１０９ポアズ（６×１０８Ｐａ・ｓ）〜１０１２ポアズ（６×１０１１Ｐａ・ｓ）の間にある。初期温度Ｔ０±δ０において、ガラス管の変形またはガラス管の光学的欠点は回避することができる。初期温度Ｔ０±δ０はガラスの焼きなまし点近傍であり得る。一実施形態において、初期温度Ｔ０±δ０は焼きなまし点の１０℃以内である。ＴＩ±δ１がＴ０±δ０より大きい場合には、その後、ガラス管２００は、局所的に上述の成形温度ＴＩ±δ１に加熱することができる。いかなる場合でも、成形温度ＴＩ±δ１において、ガラス管２００の部分は合致ツール１００を使用して変形することができる。これは、合致ツール１００を使用して全ガラス管２００を成形するということは、ガラス管２００の長さに沿って局所発熱および合致ツール１００が適用されなければならないということを意味する。
【００５９】
図１１Ａ〜図１１Ｅは、ガラス管２００を成形するための合致ツール１００の使用を図示する。暖房装置は、これらの図で特に示されない。しかしながら、成形工程が機能するためには、上述のように、ガラス管はそれが変形することができる温度でなければならない。この方法は、図１１Ａのガラス管２００の方向に対して、ガラス管２００の底端部から開始する。ガラス管２００が下方へ引かれるように、合致ツール１００のプラグ１１２とノーズ１０２が、まず第一にガラス管２００の底端部を通ってガラス管２００に入る。その後、上部ノズル部１２０ａがノーズ１０２に続いてガラス管２００に入る。この時点で、ガスがノズル１２０のチャンバに供給され、ノズル１２０の多孔性周面１３６経由でノズル１２０の外側に放出される。上述されたように上部ノズル部１２０ａの寸法により、円周のギャップ３１４は、上部ノズル部１２０ａと、上部ノズル部１２０ａと対向関係にあるガラス管部分３１６との間で画定される。上部ノズル部１２０ａから放出された流体は、円周のギャップ３１４において加圧ガスフィルムを形成する。円周のギャップ１３４における加圧ガスフィルムは、上部ノズル部１２０ａの表面とガラス管２００の表面との間でガスベアリングとして機能する。ガスベアリングは、ガラス管部分３１６の壁に対して圧力をかける。この圧力が、ガラス管部分３１６を径方向に拡張し、図１１Ｂで示されるように、このとき、下ノズル部１２０ｂのごく一部がガラス管２００に入ることを可能にする。
【００６０】
２つのギャップ３１８ａ、３１８ｂが、下部ノズル部１２０ｂの対向配置された傾斜表面１３２ａ、１３２ｂとガラス管２００の表面との間に生成される。下部ノズル部１２０ｂから放出されたガスは、ギャップ３１８ａ、３１８ｂの各々において加圧ガスフィルムを形成する。ギャップ３１８ａ、３１８ｂにおける加圧ガスフィルムは、傾斜表面１３２ａ、１３２ｂとガラス管２００との間でガスベアリングとして機能する。ガスベアリングは、ガラス管部分３１６の壁に対して圧力をかける。この圧力は、ガラス管部分３１６を横に拡張し、より多くの下部ノズル部１２０ｂがガラス管２００に入ることを可能にする。全ノズル１２０がガラス管２００に入り、ガラス管部分３１６を通過するまで、このプロセスは継続する。図１１Ｃ〜図１１Ｅで示されるように、ノズル１２０がガラス管部分３１６を通過するにつれて、ガラス管部分３１６はノズル１２０の形状となる。ガラス管の長さに沿って任意の特定の場所を通過するノズル１２０の最後の断面が、管におけるその特定の場所での断面プロファイルを決定する。
【００６１】
ノズル１２０が全ガラス管２００またはガラス管２００の所望長さを完全に通過するまで、合致ツール１００は、ガラス管２００の内部でそのガラス管に沿って前進させることができる。上述のように、合致ツール１００の前進はガラス管２００を合致ツール１００、を超えて下方へ引くステップと、合致ツール１００をガラス管２００の内側で上方へ引くステップ、あるいはこれらの組合せを含み得る。一致させるすなわち成形する工程の一方向に、合致ツール１００を前進させなければならない。合致ツール１００の前進は一定かまたは可変速度であり得る。しかしながら、ガラス管の一致かまたは成形が正確に効率的に完了し得るように、速度が調整される必要がある。
【００６２】
ガラス管２００の成形は、ガラス管２００が変形できる温度にある間に、ガラス管２００にガス圧力を加えることにより達成される。ガス圧力は、上述のように、ノズル１２０からのガスの放出を介してガラス管２００とノズル１２０との間に生成された、加圧ガスの薄膜として提供される。加圧ガスの膜はまた、ガラス管２００に対して圧力をかけるだけでなく、ガラス管２００が一般に軟質である成形温度にある間に、ガラス管２００と合致ツール１００との間に物理的な接触がないように、ガラス管２００から合致ツール１００を分離する役割も果たす。加圧ガスの各薄膜の厚さは、典型的には６０マイクロメートル〜７０マイクロメートルの範囲であるが、いくつかの実施形態において１２０マイクロメートル以下であり得る。合致ツール１００がガラス管２００の長さに沿って進むに連れて、加圧ガスの薄膜はガラス管２００の長さに沿って移動させられる。加圧ガスの薄膜はガスベアリングを構成する。ガスベアリングギャップの幅は膜の厚さを決定するが、これはガラス粘性、一致速度（すなわち合致ツール１００がガラス管に沿って進んでいる速度）、およびノズル１２０の凹み領域における通気流束に依存する。
【００６３】
図１２は、成形工程の端面図を示す。ガスは下ノズル部分１２０ｂの傾斜表面１３２ａ、１３２ｂを通して放出され、ここにおいて放出されたガスは、傾斜表面１３２ａ、１３２ｂとガラス管２００との間で２つのガスベアリングを形成する。これらのガスベアリングはガラス管２００に反対方向の力を及ぼし、反対方向にガラス管２００を横に拡張する。反対方向の力は傾斜表面１３２ａ、１３２ｂと対向した関係でガラス管２００の部分に加えられる。傾斜表面１３２ａ、１３２ｂに面するガラス管２００の部分が横に拡張される一方、ウェブ表面１３４ａ、１３４ｂに面するガラス管２００の部分は平らになる。また、ウェブ表面１３４ａ、１３４ｂの凹み領域１３８ａ、１３８ｂにおける通気流束により、ガラス管２００に対して圧力をかけることができる加圧ガスフィルムは、ウェブ表面１３４ａ、１３４ｂおよびガラス管２００の表面との間には、実質的に形成されない。ガラス管２００の横方向の拡張に利用可能な力は、対向配置されたガスベアリングの圧力に依存するが、それは、さらに、ノズル１２０の供給室に供給されたガスの圧力、および、傾斜表面１３２ａ、１３２ｂおよびノズル１２０の細孔構造にガスを配送する、ノズル１２０の端部チャンバの構造に依存する。ウェブ表面１３４ａ、１３４ｂに相対するガラス管２００の部分の平滑化は、またウェブ表面１３４ａ、１３４ｂにおける通気流束に依存する。
【００６４】
一般に、端部チャンバ１４２ａ、１４２ｂ、１４６ａ、１４６ｂ、１４８ａ、１４８ｂ（図１を参照）の直径および長さ、ウェブ表面１３４ａ、１３４ｂの凹み、傾斜表面１３２ａ、１３２ｂに対する端部チャンバの位置決め、および、端部チャンバに供給されるガスの圧力を適切に選択することにより、ノズル１２０のまわりで所望のガスベアリングの圧力分布を提供し、ガラス管２００の所望の横長断面形状を成形することができる。たとえば、６ｍｍ×６５ｍｍの横長内部断面形状を成形するためには、端部チャンバは直径３ｍｍで、隣接した傾斜表面から１．５ｍｍに位置決めされ得る。ウェブ表面の凹み領域は深さ０．５ｍｍ〜１．５ｍｍであり得る。窒素または空気などのガスが供給ガスとして使用され得る。凹み領域の通気流束は７８０°Ｃにおける測定で毎時０．５〜１．５ｍ３であり得る。この構造で、平らな面は、ウェブ表面と相対するガラス管の部分で得られる。また、傾斜表面における局所的なガスベアリングが、横方向への拡張を確実にし、平らな面の平面度制御を助ける。しかしながら、合致ツール１００と供給ガスの特性が、成形される形状およびこの形状を成形するのに必要な圧力分布に基づいて調節される必要があることは明らかであり、上に挙げられた特定の例に限定されるべきではない。
【００６５】
たとえば、平らな側面ではなくスプライン側面を有する横長断面形状を有することが望まれる場合、ウェブ表面１３４ａ、１３４ｂとガラス管２００との間にガスベアリングが形成され得るように、通気流束部位なしで、ウェブ表面１３４ａ、１３４ｂを有することも可能である。この場合、ノズル１２０の形状寸法は、ウェブ表面１３４ａ、１３４ｂとガラス管２００との間に形成されたガスベアリングが、傾斜表面１３２ａ、１３２ｂとガラス管２００との間に形成されたガスベアリングと比較して異なっていてもよく、二軸で様々な量でガラス管２００に横方向拡張力を加えることができる。一般に、より大きな横方向拡張が望まれる場合のガラス管２００の部分は、より低い横方向拡張から横方向拡張がないことが望まれる場合のガラス管２００の部分より、より高いガスベアリング圧力を有することになる。
【００６６】
１つまたは複数の実施形態において、ガラス管２００の最初の周囲（すなわち、ガラス管２００を最終の断面プロファイルに順応させる前の周囲）は、ガラス管２００の最終周囲（すなわち、ガラス管２００を最終の断面プロファイルに順応させた後の周囲）より小さいように選択される。言い換えれば、改質中のガラス管２００の壁には、ある程度、幾何学的に横方向に伸ばす力が存在する。最初の周囲と最終周囲の間の比率は１未満である。好ましくは、最初の周囲と最終周囲の間の比率は０．９６未満である。より好ましくは、この比率は０．７〜０．９５の間で、それは５〜３０％のガラス管壁の伸長になる。ガラス管２００の壁の意図的な薄膜化が形状一致と共に望まれる場合、０．７〜０．９５の比率を使用することができる。
【００６７】
ガラススリーブは、上述の合致ツール１００とプロセスを使用して成形されたガラス管から切り出すことができる。一実施形態において、ガラススリーブは５：１より大きいのアスペクト比と共に、シームレスの壁と横長断面の形状を有する。好ましくは、アスペクト比は１０：１より大きい。一実施形態において、ガラススリーブは１２ｍｍ未満の絶対的な厚さ（図１３における１８２を参照）を有する。絶対的な厚さはガラス厚さを含む。一実施形態において、ガラススリーブは７０ｍｍ以下の絶対的な幅（図１３における１８４を参照）を有する。絶対的な幅はガラス厚さを含む。一実施形態において、ガラススリーブは、１マイクロメートル未満、好ましくは０．２ｎｍ〜１０ｎｍの範囲の内表面粗さを有する。一実施形態において、ガラススリーブは、１マイクロメートル未満、好ましくは０．２ｎｍ〜１０ｎｍの範囲の外表面粗さを有する。一実施形態において、ガラススリーブの壁には相対する平らな部分がある。共焦点顕微鏡または機械的測定システムによる測定では、平らな部分の各々の平面度は５０×９０ｍｍ２上で５０マイクロメートルより優れている。好ましくは、共焦点顕微鏡または機械的測定システムによる測定で、平らな部分の各々の平面度は７０×１２０ｍｍ２上で３０マイクロメートルより優れている。平面度は完全に平らな面からのずれに関して測定される。したがって、ずれが小さければ小さいほど、平面度は優れている。ガラススリーブを化学強化用のイオン交換にさらすことができるように、ガラススリーブが切り出されるガラス管はイオン交換可能な材料で作製されてもよい。
【００６８】
図１３は、上述された要件を満たす、上述された合致ツール１００とプロセスを使用して形成されたガラス管から切り出されたガラススリーブ１８０を示す。様々な断面プロファイルを有する他のガラススリーブが同様に成形することができる。Ｚｙｇｏ干渉計による測定では、ガラススリーブ１８０は、０．１８ｎｍの平均表面粗さを有し、それは、合致ツール１００により成形されていない初期状態のガラス管の平均表面粗さに匹敵する。これは、以前に述べたように、ガラス管の表面品質が改質工程を通じて維持されていることを意味する。さらに、ガラススリーブ１８０の平らな側面は上述の要件を満たす。ガラススリーブ１８０は電子機器用ケースとしての役割を果たすことができる。電子機器の構成部品は、ガラススリーブ１８０の平らな側面（または表面）に電子機器の任意の平らなディスプレイが隣接するように、ガラススリーブ１８０の内部に配置することができる。そのとき、ガラススリーブ１８０の開放端は、ガラス以外の材料で作製され得る、適切なプラグで密閉することができる。また、ガラススリーブ内の電子機器の構成部品を配置する前にガラススリーブ１８０の１つの端部を気密封止することが可能である。ガラススリーブ１８０内の電子機器の構成部品を配置した後で、スリーブ１８０の残りの開放端は、プラグで密閉することができる。組み立てられた製品は、シームレスで同一品質の上部および底部表面を有する。
【００６９】
合致ツール１００は、プロファイル形状のガラス管の連続生産を可能にするためにガラス管プロセスの中で都合よく使用することができる。図１４は、合致ツール１００を組み込んだ、ガラス管製造法の例を示す。図１４におけるガラス管製造装置は、ベロ法によりガラス管を成形するように構成される。しかしながら、合致ツール１００はベロ法に限定されない。ダナー法またはダウンドロー法などの他のガラス管製造法がまた、必要な断面形状と壁厚を有する、プロファイル形状のガラス管を継続的に発生させるために合致ツール１００を利用してもよい。図１４で示される製造法において、タンク５０２から溶融ガラス５００が、ベル５０６を囲むオリフィス５０４から流出する。空気は、ガラス管５１０を成形するためにベル５０６の中空の先端５０８を通って送風される。中空の先端５０８より下に、合致ツール１００がある。合致ツール１００（１６０）がガラス管５１０を最終の断面プロファイル５１２に形成している間に、ガラス管５１０は合致ツール１００（１６０）を通る。合致ツール１００の後、ガラス管５１０は、次第に高粘性状態から軟化点未満（〜１０８ポアズ）の、好都合には、正確な寸法管理のための１０１１ポアズ未満の凍結状態まで変化する。
【００７０】
一実施形態において、非常に高粘性にある間に、ガラス管５１０は垂直から水平まで変わる。これは、５１４、５１６として示されるように、タンクと合致ツール近傍の工程の上流部分を妨害することなく、ガラス管５１０の水平部分が定期的に切断されることを可能にする。方向転換は、部分的にはガラス管の相対的な薄さ（たとえば１２ｍｍ未満）と大きな回転半径、たとえば２〜４ｍのために、非常に高粘性状態において可能である。代替の実施形態において、ガラス管は垂直から水平に変えられず、ガラス管の定期的な切断は垂直方向で操作される。ローラーまたはベルトトラクターなどの引っぱり手段は、ガラス管をサポートする合致ツールの後に配置することができ、引っぱり手段の後に垂直の切断を行なうことができる。
【００７１】
細かいダイヤモンドソー切断はガラス管の水平および垂直の切断において使用されてもよい。細かいダイヤモンドソー切断は直線でほとんど切れ端が生じない切断を可能にし、仕上げの面取りおよび磨き作業だけで、要求された美観および機械的性能を保証する。レーザー切断などの他の切断方法が使用されてもよい。大きなプロファイル形状の管は、連続的なプロファイル形状のガラス管から最初に切断されてもよい。その後、より小さなスリーブ、たとえば、小さな電子機器を包含するのに適切なサイズに、大きなプロファイル形状の管から切断することができる。これらのスリーブに、強度を改善するためのイオン交換プロセスを行っても差し支えない。
【００７２】
限定された数の実施の形態によって本発明を説明したが、本開示によって恩恵を受ける当業者にとって、本明細書に開示した本発明の範囲から逸脱することなく、別の実施の形態が可能であることが分かる。したがって、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によってのみ限定されるものである
【図１】
2015529186.tif 000003
【図２Ａ】
2015529186.tif 000004
【図２Ｂ】
2015529186.tif 000005
【図３Ａ】
2015529186.tif 000006
【図３Ｂ】
2015529186.tif 000007
【図３Ｃ】
2015529186.tif 000008
【図３Ｄ】
2015529186.tif 000009
【図３Ｅ】
2015529186.tif 000010
【図３Ｆ】
2015529186.tif 000011
【図３Ｇ】
2015529186.tif 000012
【図４Ａ】
2015529186.tif 000013
【図４Ｂ】
2015529186.tif 000014
【図５】
2015529186.tif 000015
【図６】
2015529186.tif 000016
【図７】
2015529186.tif 000017
【図８】
2015529186.tif 000018
【図９Ａ】
2015529186.tif 000019
【図９Ｂ】
2015529186.tif 000020
【図１０】
2015529186.tif 000021
【図１１Ａ】
2015529186.tif 000022
【図１１Ｂ】
2015529186.tif 000023
【図１１Ｃ】
2015529186.tif 000024
【図１１Ｄ】
2015529186.tif 000025
【図１１Ｅ】
2015529186.tif 000026
【図１２】
2015529186.tif 000027
【図１３】
2015529186.tif 000028
【図１４】
2015529186.tif 000029
【手続補正書】
【提出日】平成27年5月26日(2015.5.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図８】
2015529186.tif 000030
【国際調査報告】
2015529186.tif 000031
2015529186.tif 000032