(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
組成又は色調の少なくとも一方が異なる第１，第２ガラスを一体化するガラスの成形方法であって、
前記第１のガラスを加熱して溶融させる第１の工程と、
溶融状態の前記第１のガラスと、固化状態の前記第２のガラスとを接触させる第２の工程と、
溶融状態の前記第１のガラスと固化状態の前記第２のガラスとを接触させた状態で冷却し、前記第１のガラスを固化させる第３の工程と、
を有し、
前記第２の工程は、
上端及び下端が開口され、溶融状態の前記第１のガラスが収容された容器内へ、固化状態の前記第２のガラスを挿入する工程と、
溶融状態の前記第１のガラスと固化状態の前記第２のガラスとを前記容器の下端から同時に引き抜く工程と、
を有することを特徴とするガラスの成形方法。
【請求項２】
前記第２のガラスは、予め円柱形に成形されており、
前記第３の工程の後に、
一体化した前記第１のガラス及び前記第２のガラスを、円柱形の前記第２のガラスの長手方向に対して直交する方向に切断する工程を
さらに有することを特徴とする請求項１に記載のガラスの成形方法。
【請求項３】
組成又は色調の少なくとも一方が異なる第１，第２ガラスを一体化するガラスの成形方法であって、
前記第２のガラスは、予め円柱形に成形されており、
前記第１のガラスを加熱して溶融させる第１の工程と、
溶融状態の前記第１のガラスと、固化状態の前記第２のガラスとを接触させる第２の工程と、
溶融状態の前記第１のガラスと固化状態の前記第２のガラスとを接触させた状態で冷却し、前記第１のガラスを固化させて前記第１のガラスと前記第２のガラスとを一体化する第３の工程とを有し、
前記第２の工程は、
固化状態の前記第２のガラスを金型内に載置する工程と、
溶融状態の前記第１のガラスを前記金型内へ流し込む工程と、を有し、
前記第３の工程の後に、一体化した前記第１のガラス及び前記第２のガラスを、円柱形の前記第２のガラスの長手方向に対して直交する方向に切断する工程
を有することを特徴とするガラスの成形方法。
【請求項４】
組成又は色調の少なくとも一方が異なる第１，第２ガラスを一体化するガラスの成形方法であって、
前記第２のガラスは、予め円柱形に成形されており、
前記第１のガラスを加熱して溶融させる第１の工程と、
溶融状態の前記第１のガラスと、固化状態の前記第２のガラスとを接触させる第２の工程と、
溶融状態の前記第１のガラスと固化状態の前記第２のガラスとを接触させた状態で冷却し、前記第１のガラスを固化させて前記第１のガラスと前記第２のガラスとを一体化する第３の工程とを有し、
前記第２の工程は、
固化状態の前記第２のガラスをコンベア上に載置する工程と、
溶融状態の前記第１のガラスを前記コンベア上へ連続的に流出する工程と、を有し、
前記第３の工程の後に、一体化した前記第１のガラス及び前記第２のガラスを、円柱形の前記第２のガラスの長手方向に対して直交する方向に切断する工程
を有することを特徴とするガラスの成形方法。
【請求項５】
前記切断した前記第１のガラス及び前記第２のガラスの表面を化学強化処理する工程をさらに有することを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか１項に記載のガラスの成形方法。
【請求項６】
前記第２の工程の前に、
固化状態の前記第２のガラスを予熱する工程を
さらに有することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のガラスの成形方法。
【請求項７】
前記第２の工程は、
前記第２のガラスが前記第２のガラスの軟化点よりも低い温度で、溶融状態の前記第１のガラスと固化状態の前記第２のガラスとを接触させることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のガラスの成形方法。
【請求項８】
前記第１のガラス及び前記第２のガラスの熱膨張係数が略同一であることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載のガラスの成形方法。
【請求項９】
筐体の少なくとも一部に、一体化ガラスを備える電子機器であって、
前記一体化ガラスは、組成又は色調の少なくとも一方が異なる第１，第２のガラスを一体化した一体化ガラスであって、
前記第２のガラスの側面が前記第１のガラスに囲繞され、
前記第１，第２のガラスの熱膨張係数の差が、２５℃〜３００℃の温度範囲において、０〜５×１０−７／℃の範囲内であることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラスの成形方法及び一体化ガラスに関し、特に、異なる組成もしくは色調のガラスを一体に成形するガラスの成形方法及び異なる組成もしくは色調のガラスを一体化した一体化ガラスに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、スマートフォン等の情報端末やＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等のモニタの筐体には、加工性やコスト性の観点から、樹脂もしくは金属が使用されている。しかしながら、近年では、筐体に意匠性を求められることが多くなっており、筐体に着色したガラス（以下、着色ガラスと称する）を使用することが提案されている。例えば、特許文献１には、携帯電話の裏面に搭載された透明太陽電池の裏面ガラスを好みの色に着色することが提案されている。
【０００３】
また、情報端末やテレビ等の筐体ではないが、特許文献２には、腕時計の防風窓（カバーガラス）を、２種以上の異なる色調（色）のガラスで構成することが提案されている。特許文献２では、可視光を透過する無色透明なガラス（以下、透明ガラスと称する）と着色ガラスとを積層した積層体を加熱して融着させ、さらに、中央部が凸形状となるようにプレス成形した後、凸部を研削除去することで、透明ガラスと着色ガラスとが一体化したガラスを得ることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１２９９８７号公報
【特許文献２】特開平９−２１８２７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、情報端末やモニタは、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ等の撮像素子やリモートコントロール用の赤外線受光素子が内蔵されることがある。この場合、撮像素子や受光素子が可視光や赤外光を受光できるように、筐体の一部を可視光や赤外光が透過するように構成する必要がある。つまり、筐体に着色ガラスを使用した場合は、その一部を透明ガラスとする必要がある。また、情報端末やモニタの筐体には、社名やブランド名が記載されることがあるが、意匠性を考慮して、着色ガラス又は透明ガラス内に社名やブランド名等のロゴを異なる色調のガラスで記載したいという要望がある。
【０００６】
しかしながら、引用文献１で提案される方法では、筐体として使用される着色ガラスが単色であるため撮像素子や赤外線受光素子等が内蔵された情報端末の筐体として使用することができない。また、着色ガラス中に社名やブランド名等のロゴを透明ガラスで記載することができない。この場合、着色ガラスの一部に貫通孔を形成し、該貫通孔と略同形状に切り出した透明ガラスを上記貫通孔に嵌め込むことが考えられる。しかしながら、該方法では、貫通孔の形成や透明ガラスの切り出し等を行う必要があり、製造工程が増加するため生産性が低下する虞がある。さらに、着色ガラスと透明ガラスとの間に隙間や段差が生じ、美観、すなわち意匠性が損なわれる虞が高い。
【０００７】
特許文献２に提案される方法では、着色ガラスの一部を透明ガラスとした筐体を作成することができる。しかしながら、該方法では、積層したガラスの融着や、融着したガラスのプレス成形等を行う必要があり、製造工程が増加するため生産性が低下する虞がある。また、プレス成形する際の金型とガラスとの離型性を考慮し、金型にテーパーをつけているため透明ガラスと着色ガラスとの境界面が、成形後のガラスの主面（表面又は裏面）に対して傾斜した状態となる。すなわち、透明ガラスと着色ガラスとの境界付近では、透明ガラスの厚みが漸減すると着色ガラスの厚みが漸増し、透明ガラスの厚みが漸増すると着色ガラスの厚みが漸減する関係にある。このため、着色ガラスと透明ガラスとの境界がはっきりせず、透明ガラスと着色ガラスの輪郭がぼやけてしまい、撮像素子や赤外線受光素子が正常に受光できない虞や、ユーザが社名やブランド名等のロゴを認識できない虞がある。
【０００８】
本発明は、異なる組成又は色調のガラスを一体成形するガラスの成形方法及び一体化ガラスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のガラスの成形方法は、組成又は色調の少なくとも一方が異なる第１，第２ガラスを一体化するガラスの成形方法であって、第１のガラスを加熱して溶融させる第１の工程と、溶融状態の第１のガラスと、固化状態の第２のガラスとを接触させる第２の工程と、溶融状態の第１のガラスと固化状態の第２のガラスとを接触させた状態で冷却し、第１のガラスを固化させる第３の工程と、を有し、前記第２の工程は、上端及び下端が開口され、溶融状態の前記第１のガラスが収容された容器内へ、固化状態の前記第２のガラスを挿入する工程と、溶融状態の前記第１のガラスと固化状態の前記第２のガラスとを前記容器の下端から同時に引き抜く工程とを有する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、異なる組成又は色調の第１，第２のガラスを、一方を溶融状態で、他方を固化状態で接触させた後、冷却して固化させているので、異なる組成又は色調のガラスを容易に一体成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態に係るガラスの成形装置の断面図。
【図２】図１の線分Ｘ−Ｘにおける切断面を示す図。
【図３】筐体の一部に一体化されたガラスを使用した情報端末の断面図。
【図４】第１の実施形態の変形例に係るガラスの成形装置の断面図。
【図５】第２の実施形態に係るガラスの成形装置の断面図。
【図６】第２の実施形態に係るガラスの成形装置により成形されたガラスの切断方向を示す図。
【図７】第２の実施形態に係るガラスの成形装置で使用する金型の他の例を示した図。
【図８】第２の実施形態の変形例に係るガラスの成形装置の断面図。
【図９】第２の実施形態の変形例に係るガラスの成形装置の金型の構成図。
【図１０】第２の実施形態の変形例に係るガラスの成形装置により成形されたガラスの切断方向を示す図。
【図１１】第３の実施形態に係るガラスの成形装置の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るガラスの成形装置１（以下、単に成形装置１と称する）の構成図である。成形装置１は、組成もしくは色調の少なくとも一方が異なる第１のガラスＧ１（以下、ガラスＧ１と称する）と第２のガラスＧ２（以下、ガラスＧ２と称する）とを一体に成形するための成形装置である。ガラスＧ１は、黒色の着色ガラスであり、溶融した状態で供給される。ガラスＧ２は、透明ガラスであり、別途円柱状に成形固化したもの用意し、これを固化した円柱状の状態で供給される。
【００１３】
成形装置１は、溶融状態のガラスＧ１と固化状態のガラスＧ２とを接触させた状態で徐冷することにより、組成又は色調の少なくとも一方が異なる第１のガラスＧ１と第２のガラスＧ２とを一体化する。なお、溶融状態とは、ガラスの粘度ηがｌｏｇη＝５．０（作業温度）を含み、これよりもガラスの粘度ηが高い、つまりガラスが柔らかい状態のことをいう。また、固化状態とは、ガラスの粘度ηがｌｏｇη＝７．６（軟化点）を含まず、これよりもガラスの粘度ηが低い、つまりガラスが硬い状態のことをいう。ガラスＧ１は、例えば、カラーフリット等を粉末状にした着色剤により着色する。
【００１４】
以下、図１を参照して、成形装置１の構成について説明する。
ガラスの成形装置１は、溶融窯１１０と、清澄槽（リファイナ）１２０と、撹拌装置１３０と、第１のローラ１４０と、予熱手段１５０と、一体化容器１６０と、第２のローラ１７０と、徐冷装置１８０とを備える。
【００１５】
溶融窯１１０は、ガラスＧ１の原料である珪砂(けいしゃ)、ソーダ灰、石灰石などを加熱して溶融する。清澄槽１２０は、ガラス化反応により発生するＨ２Ｏ、ＣＯ２、Ｏ２などの気体あるいは溶融時に巻き込まれた空気が原因で、溶融したガラスＧ１中に生じた気泡を溶融状態のガラスＧ１から取り除く。
【００１６】
撹拌装置１３０は、溶融状態のガラスＧ１を収容する撹拌槽１３１と、図示しないモータにより駆動されて回転する回転軸１３２と、この回転軸１３２に取り付けられ、撹拌槽１３１内に収容されている溶融状態のガラスＧ１を撹拌する撹拌翼１３３とを備える。撹拌装置１３０は、清澄槽１２０から送出される清澄後のガラスＧ１を撹拌して均質化する。
【００１７】
第１のローラ１４０は、円柱状の固化状態のガラスＧ２と当接した状態で図示しないモータにより回転駆動され、ガラスＧ２を一定の速度で後述の一体化容器１６０へ送出する。
【００１８】
予熱手段１５０は、加熱用の赤外線ランプ１５１と、その背後に配置された反射ミラー１５２とを備える。予熱手段１５０は、第１のローラ１４０と後述の一体化容器１６０との間に配置され、第１のローラ１４０により送出される固化状態のガラスＧ２を所定の温度まで予熱する。
【００１９】
但し、予熱手段１５０では、ガラスＧ２の軟化点よりも低い温度までしか予熱しないことに留意する。軟化点温度以上に予熱するとガラスＧ２が変形する虞があるためである。固化状態のガラスＧ２を予熱することにより、熱膨張係数の違いによりガラスＧ１とガラスＧ２との間に生じる熱歪みが緩和される。
【００２０】
一体化容器１６０は、上端が開口され、撹拌装置１３０から供給される溶融状態のガラスＧ１を収容する容器１６１と、容器１６１の底部の略中央に取り付けられた流出ノズル１６２とを備える。流出ノズル１６２の内径は、棒状の固化状態のガラスＧ２の外径よりも太くなっている。
【００２１】
一体化容器１６０は、撹拌装置１３０から供給される溶融状態のガラスＧ１と、予熱手段１５０を通って送出される固化状態の棒状のガラスＧ２とを接触させた状態で流出ノズル１６２から排出する。
【００２２】
第２のローラ１７０は、一体化容器１６０の流出ノズル１６２から排出される溶融状態のガラスＧ１と当接した状態で図示しないモータにより回転駆動され、ガラスＧ３を一定の速度で後述の徐冷装置１８０へ送出する。なお、第１のローラ１４０によるガラスＧ２の送出速度と、第２のローラ１７０によるガラスＧ３の送出速度とは、同一とすることが好ましい。
【００２３】
徐冷装置１８０は、溶融状態のガラスＧ１と固化状態のガラスＧ２とを接触させた状態で徐冷し、溶融状態のガラスＧ１を固化させて黒色のガラスＧ１と透明なガラスＧ２とを一体化する。徐冷を行うことで、熱膨張係数の違いによりガラスＧ１とガラスＧ２との間に生じる熱歪みが緩和される。
【００２４】
なお、ガラスＧ１とガラスＧ２との間に生じる熱歪みを抑制するために、ガラスＧ１の熱膨張係数とガラスＧ２の熱膨張係数とは、略同じであることが好ましい。例えば、透明なガラスであるガラスＧ２に、黒色の着色剤を加えたガラスをガラスＧ１とすれば、ガラスＧ１の熱膨張係数とガラスＧ２の熱膨張係数とを略同一とすることができる。また、２５℃〜３００℃の温度範囲におけるガラスＧ１とガラスＧ２との熱膨張係数の差は、０〜５×１０−７／℃の範囲内であることが好ましい。
【００２５】
図２は、図１の線分Ｘ−Ｘにおける切断面を示す図である。図２に示すように、一体化された黒色のガラスＧ１と透明なガラスＧ２との切断面は、ガラスＧ２内にガラスＧ１が配置された形状となる。
【００２６】
以上のように、成形装置１は、異なる組成又は色調の第１，第２のガラスを、一方を溶融状態で、他方を固化状態で接触させた後、徐冷して固化させているので、異なる組成又は色調のガラスを容易に一体成形することができる。
【００２７】
なお成形装置１により一体成形されたガラスＧ１，Ｇ２は、円柱状のガラスＧ２の長手方向に対して垂直に所望の厚みに切断された後、所望の形状に加工され、表面を研磨加工してスマートフォン等の情報端末やＬＣＤ（（Liquid Crystal Display））等のモニタの筐体の一部として用いられる。
【００２８】
図３は、筐体の一部に一体化されたガラスＧ１、Ｇ２を使用した情報端末１０（例えば、スマートフォン）の断面図である。情報端末１０は、表面ガラス１１と、液晶パネル１２と、複数の電子部品１３と、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ等の撮像素子１４と、基板１５と、裏面ガラス１６と、枠１７とを備える。
【００２９】
表面ガラス１１、裏面ガラス１６及び枠１７は、情報端末１０の筐体を形成し、該筐体の内部には、液晶パネル１２と、複数の電子部品１３及び撮像素子１４が実装された基板１５とが収容されている。
【００３０】
ここで、裏面ガラス１６は、上述の成形装置１により一体化された黒色のガラスＧ１と透明のガラスＧ２から構成されている。この実施形態では、基板１５に実装された撮像素子１４に対応する位置に透明のガラスＧ２が配置されている。透明のガラスＧ２は、可視光を透過するので、撮像素子１４へ入射する光を遮ることがない。
【００３１】
また、透明なガラスＧ２は、予め円柱状に成形固化したものを用いる。この際、ダウンドロー法やベロー法にて棒状に成形された透明なガラスＧ２を用いると、透明なガラスＧ２の側面は、鏡面（火造り面）となり、着色したガラスＧ１と透明なガラスＧ２との境界に空気が混入したり、穴あけによる加工くずが入り込むこともない。このため、着色したガラスＧ１と透明なガラスＧ２との境界がはっきりし、撮像素子１４が正常に受光できない虞を抑制することができる。
【００３２】
また、着色したガラスＧ１に透明なガラスＧ２で社名やブランド名等のロゴを描いた場合にも、ユーザが該ロゴを認識できない虞を低減することができる。さらに、着色したガラスＧ１と透明なガラスＧ２との間に隙間や段差が生じないので、美観、すなわち意匠性が向上する。さらに、ガラスＧ１とガラスＧ２とを一体化するために必要な工程数が少ないため製造コストを抑制することができる。
【００３３】
なお、成形装置１で一体したガラスＧ１，Ｇ２をスマートフォン等の情報端末やＬＣＤ（（Liquid Crystal Display））等のモニタの筐体の一部として用いる場合、使用時の落下衝撃による破損や長期間の使用による接触傷を考慮し、高い強度が求められる。そこでガラス表面を研磨加工した後、化学強化処理を行うようにしてもよい。
【００３４】
化学強化処理は、例えば、ソーダ石灰ガラスを３８０℃程度に加熱した硝酸カリ溶融塩に浸漬することで、アルカリイオンのイオン交換（ガラスの成分であるナトリウムイオン（Ｎａ＋）をよりイオン半径の大きい溶融塩中のカリウムイオン（Ｋ＋）とイオン交換）を行い、ガラス表面に圧縮応力を形成する方法であり、一体化ガラスに高い強度を付与することができる。
【００３５】
（第１の実施形態の変形例）
図４は、第１の実施形態の変形例に係るガラスの成形装置１Ａ（以下、単に成形装置１Ａと称する）の構成図である。この成形装置１Ａでは、一体化容器１６０の代わりに筒１９０を備える点が、図１を参照して説明した成形装置１と異なる。以下、図４を参照して、成形装置１Ａの構成について説明する。なお、図１を参照して説明した成形装置１と同一の構成には同一の符号を用い、重複した説明を省略する。
【００３６】
成形装置１Ａは、撹拌装置１３０の下流に配置され、上端及び下端が開口された筒１９０を備える。筒１９０の内径は、棒状の固化状態のガラスＧ２の外径よりも太くなっている。筒１９０は、撹拌装置１３０から供給される溶融状態のガラスＧ１と、予熱手段１５０を通って送出される固化状態の棒状のガラスＧ２とを接触させた状態で下端の開口から排出する。
【００３７】
成形装置１Ａにより一体成形されたガラスＧ１とガラスＧ２は、第１の実施形態と同様に、円柱状のガラスＧ２の長手方向に対して垂直に所望の厚みに切断された後、所望の形状に加工され、表面を研磨加工してスマートフォン等の情報端末やＬＣＤ（液晶ディスプレイモニタ）等のモニタの筐体の一部として用いられる。なお、第１の実施形態と同様に、ガラス表面を研磨加工した後、化学強化処理を行うようにしてもよい。
【００３８】
以上のように、成形装置１Ａは、異なる組成又は色調の第１，第２のガラスを、一方を溶融状態で、他方を固化状態で接触させた後、徐冷して固化させているので、異なる組成又は色調のガラスを容易に一体成形することができる。その他の効果は、成形装置１と同じである。
【００３９】
（第２の実施形態）
図５は、第２の実施形態に係るガラスの成形装置２（以下、単に成形装置２と称する）の構成図である。成形装置２は、組成もしくは色調の少なくとも一方が異なる第１のガラスＧ１（以下、ガラスＧ１と称する）と第２のガラスＧ２（以下、ガラスＧ２と称する）とを一体に成形するための成形装置である。ガラスＧ１は、黒色の着色ガラスであり、溶融した状態で供給される。ガラスＧ２は、透明ガラスであり、別途円柱状に成形固化したもの用意し、これを固化した円柱状の状態で供給される。
【００４０】
成形装置２は、溶融状態のガラスＧ１と固化状態のガラスＧ２とを接触させた状態で徐冷することにより、組成又は色調の少なくとも一方が異なる第１のガラスＧ１と第２のガラスＧ２とを一体化する。なお、溶融状態とは、ガラスの粘度ηがｌｏｇη＝５．０（作業温度）を含み、これよりもガラスの粘度ηが高い、つまりガラスが柔らかい状態のことをいう。また、固化状態とは、ガラスの粘度ηがｌｏｇη＝７．６（軟化点）を含まず、これよりもガラスの粘度ηが低い、つまりガラスが硬い状態のことをいう。ガラスＧ１は、例えば、カラーフリット等を粉末状にした着色剤により着色する。
【００４１】
以下、図５を参照して成形装置２の構成について説明する。
成形装置２は、金型２１０と、第１の載置手段２２０と、コンベア２３０と、第２の載置手段２４０と、流出ノズル２５０と、徐冷装置２６０とを備える。
【００４２】
金型２１０は、溶融状態のガラスＧ１と固化状態のガラスＧ２とを一体化して成形するための上部が開口された箱形状の容器である。金型２１０には、高温の溶融状態のガラスＧ１が流しこまれるため耐熱性及び耐食性に優れる材料、例えば、ＳＳ鋼材やステンレス鋼で形成される。
【００４３】
第１の載置手段２２０は、例えば、パラレルリンクロボット又はシリアルリンクロボット（多関節ロボット）であり、金型２１０を把持する把持部２２１と、外部から供給されるエア（空気）により把持部２２１を矢印α（図５参照）の方向に駆動する駆動部２２２とから構成されるエンドエフェクタと、該エンドエフェクタに連結されたアーム２２３とを備える。第１の載置手段２２０は、金型２１０を後述するコンベア２３０上へ所定の間隔で載置する。
【００４４】
コンベア２３０は、短冊状の複数のプレート２３１が連結されたエンドレスのチェーンである。個々のプレート２３１は、耐熱性及び耐食性に優れた材料、例えば、ＳＳ鋼材やステンレス鋼、鋳鉄等で構成されている。コンベア２３０は、プレート２３１上に配置された金型２１０を所定の速度で矢印β（図５参照）の方向に搬送する。
【００４５】
なお、コンベア２３０は、複数の金型２１０を所定の速度で矢印β（図５参照）の方向に搬送できるものであればよく、例えば、金型２１０の搬送方向に沿って複数のローラを備え、この複数のローラが所定の速度で回転することにより金型２１０を搬送する構成としてもよい。
【００４６】
第２の載置手段２４０は、例えば、パラレルリンクロボット又はシリアルリンクロボット（多関節ロボット）であり、円柱状の固化状態のガラスＧ２を把持する把持部２４１と、外部から供給されるエア（空気）により把持部２４１を矢印γ（図５参照）の方向に駆動する駆動部２４２とから構成されるエンドエフェクタと、該エンドエフェクタに連結されたアーム２４３とを備える。
【００４７】
第２の載置手段２４０は、コンベア２３０上に載置された金型２１０内の所定の位置へ円柱状のガラスＧ２を載置する。第２の載置手段２４０は、円柱状のガラスＧ２を縦置き、すなわち、円柱状のガラスＧ２の長手方向が金型２１０の底面に対して垂直となるようにガラスＧ２を金型２１０内に載置する。
【００４８】
なお、固化状態のガラスＧ２を予め所定の温度まで予熱してもよい。但し、所定の温度は、ガラスＧ２の軟化点よりも低い温度とすることに留意する。固化状態のガラスＧ２を予熱することにより、熱膨張係数の違いによりガラスＧ１とガラスＧ２との間に生じる熱歪みが緩和される。
【００４９】
流出ノズル２５０は、ガラスＧ１を溶融する溶融装置（不図示）に接続されており、溶融状態のガラスＧ１を連続して流出する。流出ノズル２５０から流出する溶融状態のガラスＧ１は、流出ノズル２５０の下を通過する固化状態のガラスＧ２が載置された金型２１０内へ流れ込む。なお、流出ノズル２５０から流出する溶融状態のガラスＧ１の流出速度は、金型２１０内へ流れ込んだ溶融状態のガラスＧ１の上面Ｈ１が、金型内２１０内に載置された固化状態のガラスＧ２の上面Ｈ２と同程度となるように予め調整されている。
【００５０】
溶融状態のガラスＧ１が流し込まれた金型２１０はコンベア２３０により徐冷装置２６０内へ搬送される。徐冷装置２６０は、溶融状態のガラスＧ１と固化状態のガラスＧ２とを接触させた状態で徐冷し、溶融状態のガラスＧ１を固化させて黒色のガラスＧ１と透明なガラスＧ２とを一体化する。徐冷を行うことで、熱膨張係数の違いによりガラスＧ１とガラスＧ２との間に生じる熱歪みが緩和される。
【００５１】
なお、ガラスＧ１とガラスＧ２との間に生じる熱歪みを抑制するために、ガラスＧ１の熱膨張係数とガラスＧ２の熱膨張係数とは、略同じであることが好ましい。例えば、透明なガラスであるガラスＧ２に、黒色の着色剤を加えたガラスをガラスＧ１とすれば、ガラスＧ１の熱膨張係数とガラスＧ２の熱膨張係数とを略同一とすることができる。また、２５℃〜３００℃の温度範囲におけるガラスＧ１とガラスＧ２との熱膨張係数の差は、０〜５×１０−７／℃の範囲内であることが好ましい。
【００５２】
成形装置２により一体成形されたガラスＧ１とガラスＧ２は、図６に示すように円柱状のガラスＧ２の長手方向に対して垂直方向（図６の破線の方向）に所望の厚みに切断された後、所望の形状に加工され、表面を研磨加工してスマートフォン等の情報端末やＬＣＤ（液晶ディスプレイモニタ）等のモニタの筐体の一部として用いられる。なお、第１の実施形態と同様に、ガラス表面を研磨加工した後、化学強化処理を行うようにしてもよい。
【００５３】
以上のように、成形装置２は、異なる組成又は色調の第１，第２のガラスを、一方を溶融状態で、他方を固化状態で接触させた後、徐冷して固化させているので、異なる組成又は色調のガラスを容易に一体成形することができる。その他の効果は、成形装置１と同じである。
【００５４】
図７は、第２の実施形態に係るガラスの成形装置２で使用する金型２１０の他の例を示した図である。図７に示した図では、金型２１０の深さＤを、予め所望の厚みに切断された固化状態のガラスＧ２の厚みに合わせている。このため、一体成形されたガラスＧ１，ガラスＧ２を所望の厚みに切断する工程を省略することができる。また、固化状態のガラスＧ２の高さが低いので、ガラスＧ２を安定した状態で金型２１０内に載置して、溶融状態のガラスＧ１を金型２１０内に流し込むことができる。その他の効果は、成形装置１と同じである。
【００５５】
なお、上記第２の実施形態では、自動でコンベア上へ金型２１０を載置し、該金型２１０内へ固化状態のガラスＧ２を載置し、溶融状態のガラスＧ１を流し込むように構成したが、手動でこれら一連の作業を行うようにしてもよい。この場合、ユーザが金型２１０内に固化状態のガラスＧ２を載置した後、固化状態のガラスＧ２が載置された金型２１０へ溶融状態のガラスＧ１を流し込んで徐冷を行う。
【００５６】
さらに、上記第２の実施形態では、金型２１０内に固化状態のガラスＧ２を載置した後、固化状態のガラスＧ２が載置された金型２１０内へ溶融状態のガラスＧ１を流し込んでいるが、金型２１０内に溶融状態のガラスＧ１を流し込んだ後、溶融状態のガラスＧ１が流し込まれた金型２１０内の所定の位置へ固化状態のガラスＧ２を載置するようにしてもよい。金型２１０内に溶融状態のガラスＧ１を流し込んだ後、固化状態のガラスＧ２を載置する際は、溶融状態のガラスＧ１に気泡等が混入しないように、固化状態のガラスＧ２をゆっくりと載置することに留意する。
【００５７】
（第２の実施形態の変形例）
図８は、第２の実施形態の変形例に係るガラスの成形装置２Ａ（以下、単に成形装置２Ａと称する）の構成図である。成形装置２Ａは、金型２１０内に配置する円柱状のガラスＧ２を横置き、すなわち、円柱状のガラスＧ２の長手方向が金型２１０の底面に対して平行となるように固形状態の円柱状のガラスＧ２を載置するための金型２１０Ａと、該金型２１０Ａ内に円柱状のガラスＧ２を横置きに載置する第２の載置手段２４０Ａを備える点が図５を参照して説明した成形装置２と異なる。なお、その他の構成は、図５を参照して説明した成形装置５の構成と同じであるため同一の構成には同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【００５８】
図９は、成形装置２Ａが備える金型２１０Ａの構成図である。図９（ａ）は、金型２１０Ａの上面図である。図９（ｂ）は、図９（ａ）の線分Ｘ−Ｘにおける断面図である。
図９に示すように、金型２１０Ａには、円柱状のガラスＧ２を金型２１０Ａ内に横置きするための溝Ｍが、金型２１０Ａの対向する側壁に形成されている。
【００５９】
第２の載置手段２４０Ａは、例えば、パラレルリンクロボット又はシリアルリンクロボット（多関節ロボット）であり、固化状態の円柱状のガラスＧ２を把持する把持部２４１Ａと、外部から供給されるエア（空気）により把持部２４１Ａを駆動する駆動部２４２Ａとから構成されるエンドエフェクタと、該エンドエフェクタに連結されたアーム２４３Ａとを備える。第２の載置手段２４０Ａは、コンベア２３０上に載置された金型２１０Ａに形成された溝Ｍへ円柱状のガラスＧ２を横置きにして載置する。なお、この第２の載置手段２４０Ａは、円柱状のガラスＧ２の長手方向に対して垂直となる方向からガラスＧ２を把持する。
【００６０】
なお、固化状態のガラスＧ２を予め所定の温度まで予熱してもよい。但し、所定の温度は、ガラスＧ２の軟化点よりも低い温度とすることに留意する。固化状態のガラスＧ２を予熱することにより、熱膨張係数の違いによりガラスＧ１とガラスＧ２との間に生じる熱歪みが緩和される。
【００６１】
成形装置２Ａにより一体成形されたガラスＧ１とガラスＧ２は、図１０に示すように円柱状のガラスＧ２の長手方向に対して垂直方向（図１０の破線の方向）に所望の厚みに切断された後、所望の形状に加工され、表面を研磨加工してスマートフォン等の情報端末やＬＣＤ（液晶ディスプレイモニタ）等のモニタの筐体の一部として用いられる。なお、第１の実施形態と同様に、ガラス表面を研磨加工した後、化学強化処理を行うようにしてもよい。
【００６２】
この成形装置２Ａでは、固化状態のガラスＧ２を横置きとしているので、ガラスＧ２を安定した状態で金型２１０内に載置して、溶融状態のガラスＧ１を金型２１０Ａ内に流し込むことができる。その他の効果は、図５を参照して説明した成形装置２と同じである。
【００６３】
なお、上記第２の実施形態と同様に、この第２の実施形態に係る変形例においても、ユーザが手動で金型２１０Ａ内に固化状態のガラスＧ２を載置した後、固化状態のガラスＧ２が載置された金型２１０Ａへ溶融状態のガラスＧ１を流し込んで徐冷を行うようにしてもよい。また、金型２１０Ａ内に溶融状態のガラスＧ１を流し込んだ後、金型２１０Ａに形成された溝Ｍへ円柱状のガラスＧ２を横置きにして載置するようにしてもよい。金型２１０内に溶融状態のガラスＧ１を流し込んだ後、固化状態のガラスＧ２を載置する際は、溶融状態のガラスＧ１に気泡等が混入しないように、固化状態のガラスＧ２をゆっくりと載置することに留意する。
【００６４】
（第３の実施形態）
図１１は、第３の実施形態に係るガラスの成形装置３（以下、単に成形装置３と称する）の構成図である。成形装置３は、組成もしくは色調の少なくとも一方が異なる第１のガラスＧ１（以下、ガラスＧ１と称する）と第２のガラスＧ２（以下、ガラスＧ２と称する）とを一体に成形するための成形装置である。ガラスＧ１は、黒色の着色ガラスであり、溶融した状態で供給される。ガラスＧ２は、透明ガラスであり、別途円柱状に成形固化したもの用意し、これを固化した円柱状の状態で供給される。
【００６５】
成形装置３は、溶融状態のガラスＧ１と固化状態のガラスＧ２とを接触させた状態で徐冷することにより、組成又は色調の少なくとも一方が異なる第１のガラスＧ１と第２のガラスＧ２とを一体化する。なお、溶融状態とは、ガラスの粘度ηがｌｏｇη＝５．０（作業温度）を含み、これよりもガラスの粘度ηが高い、つまりガラスが柔らかい状態のことをいう。また、固化状態とは、ガラスの粘度ηがｌｏｇη＝７．６（軟化点）を含まず、これよりもガラスの粘度ηが低い、つまりガラスが硬い状態のことをいう。ガラスＧ１は、例えば、カラーフリット等を粉末状にした着色剤により着色する。
【００６６】
以下、図１１を参照して成形装置３の構成について説明する。
成形装置３は、第１の載置手段３１０と、コンベア３２０と、流出ノズル３３０と、圧延手段３４０と、徐冷装置３５０とを備える。
【００６７】
第１の載置手段３１０は、例えば、パラレルリンクロボット又はシリアルリンクロボット（多関節ロボット）であり、予め所望の厚みに切断された円柱状の固化状態のガラスＧ２を把持する把持部３１１と、外部から供給されるエア（空気）により把持部３１１を矢印α（図１１参照）の方向に駆動する駆動部３１２とから構成されるエンドエフェクタと、該エンドエフェクタに連結されたアーム３１３とを備える。第１の載置手段３１０は、短い円柱状の固化状態のガラスＧ２を所定の間隔で後述するコンベア３２０上へ載置する。
【００６８】
なお、固化状態のガラスＧ２を予め所定の温度まで予熱してもよい。但し、所定の温度は、ガラスＧ２の軟化点よりも低い温度とすることに留意する。固化状態のガラスＧ２を予熱することにより、熱膨張係数の違いによりガラスＧ１とガラスＧ２との間に生じる熱歪みが緩和される。
【００６９】
コンベア３２０は、短冊状の複数のプレート３２１が連結されたエンドレスのチェーンである。個々のプレート３２１は、耐熱性及び耐食性に優れた材料、例えば、ＳＳ鋼材やステンレス鋼、鋳鉄等で構成されている。コンベア３２０は、プレート３２１上に配置された固化状態のガラスＧ２を所定の速度で矢印β（図１１参照）の方向に搬送する。
【００７０】
流出ノズル３３０は、ガラスＧ１を溶融する溶融装置（不図示）に接続されており、溶融状態のガラスＧ１をコンベア３２０上へ連続して流出する。流出ノズル３３０からは、溶融状態のガラスＧ１が、流出ノズル３３０の下を通過するコンベア３２０上に載置された固化状態のガラスＧ２を覆うようにして流出する。
【００７１】
圧延手段３４０は、図示しないモータにより回転駆動される複数の圧延ローラ３４１を備える。圧延手段３４０は、複数の圧延ローラ３４１により、コンベア３２０上に流出した溶融状態のガラスＧ１の厚みを固化状態のガラスＧ２の厚みと略同一の厚みとなるように圧延する。
【００７２】
圧延手段３４０により圧延された溶融状態のガラスＧ１と、固化状態のガラスＧ２は、コンベア３２０により徐冷装置３５０内へ搬送される。徐冷装置３５０は、溶融状態のガラスＧ１と固化状態のガラスＧ２とが接触した状態で徐冷し、溶融状態のガラスＧ１を固化させて黒色のガラスＧ１と透明なガラスＧ２とを一体化する。徐冷を行うことで、熱膨張係数の違いによりガラスＧ１とガラスＧ２との間に生じる熱歪みが緩和される。
【００７３】
なお、ガラスＧ１とガラスＧ２との間に生じる熱歪みを抑制するために、ガラスＧ１の熱膨張係数とガラスＧ２の熱膨張係数とは、略同じであることが好ましい。例えば、透明なガラスであるガラスＧ２に、黒色の着色剤を加えたガラスをガラスＧ１とすれば、ガラスＧ１の熱膨張係数とガラスＧ２の熱膨張係数とを略同一とすることができる。また、２５℃〜３００℃の温度範囲におけるガラスＧ１とガラスＧ２との熱膨張係数の差は、０〜５×１０−７／℃の範囲内であることが好ましい。
【００７４】
成形装置３により一体成形されたガラスＧ１とガラスＧ２は、所望の形状に切断された後、表面を研磨加工してスマートフォン等の情報端末やＬＣＤ（液晶ディスプレイモニタ）等のモニタの筐体の一部として用いられる。なお、第１の実施形態と同様に、ガラス表面を研磨加工した後、化学強化処理を行うようにしてもよい。
【００７５】
以上のように、成形装置３は、異なる組成又は色調の第１，第２のガラスを、一方を溶融状態で、他方を固化状態で接触させた後、徐冷して固化させているので、異なる組成又は色調のガラスを容易に一体成形することができる。また、金型が不要であるため製造コストをさらに抑制することができる。その他の効果は、図１を参照して説明した成形装置１と同じである。
【００７６】
上記第３の実施形態では、固化状態のガラスＧ２をコンベア３２０上に載置した後、この固化状態のガラスＧ２が載置されたコンベア３２０上に溶融状態のガラスＧ１を流出させるようにしているが、コンベア３２０上へ溶融状態のガラスＧ１を流出させた後、コンベア３２０上の溶融状態のガラスＧ１へ固化状態のガラスＧ２を載置するようにしてもよい。コンベア３２０上の溶融状態のガラスＧ１へ固化状態のガラスＧ２を載置する際は、溶融状態のガラスＧ１に気泡等が混入しないように、固化状態のガラスＧ２をゆっくりと載置することに留意する。
【実施例】
【００７７】
次に、実施例を挙げて、本発明をより詳細に説明する。発明者らは、短い円柱状をした透明な固化状態のガラスＧ２を図７に示した金型内に載置し、固化状態のガラスＧ２が載置された金型内に、黒色に着色した溶融状態のガラスＧ１を流し込んだ後、溶融状態のガラスＧ１を冷却してガラスＧ１とガラスＧ２とを一体化した。
【００７８】
発明者らは、成分が異なる５種類の透明なガラスＧ２を用意し、上述の手順でガラスＧ１とガラスＧ２とを一体化した試料Ａ〜Ｅを作成した。試料Ａ〜Ｅのうち、うまく一体化できたのは、着色剤以外の組成がガラスＧ１とガラスＧ２とで同じ場合、つまり、透明なガラスＧ２に着色剤を含有したものをガラスＧ１とした試料Ａだけであった。その他の試料Ｂ〜Ｅについては、徐冷中に、黒色に着色したガラスＧ１又は透明なガラスＧ２、もしくはその両方に割れが発生した。
【００７９】
これは、着色剤以外の組成がガラスＧ１とガラスＧ２とで同じでない場合、つまり、ガラスＧ１とガラスＧ２との組成が異なる場合、ガラスＧ１の膨張係数の曲線とガラスＧ２との膨張係数の曲線とが徐冷温度域において一致しないため、徐冷工程において、ガラスＧ１とガラスＧ２との間（境界）に熱歪みが生じるためと考えられる。
【００８０】
実際に、試料Ａ〜Ｅについて、ガラスＧ１とガラスＧ２との熱膨張係数の差を調べたところ、うまく一体化できた試料Ａは、２５℃〜３００℃の温度範囲におけるガラスＧ１とガラスＧ２との熱膨張係数の差が１×１０−７／℃程度であるのに対して、割れが生じた試料Ｂ〜Ｅは、２５℃〜３００℃の温度範囲におけるガラスＧ１とガラスＧ２との熱膨張係数の差が５×１０−７／℃を超えていた。以上のことから、２５℃〜３００℃の温度範囲におけるガラスＧ１とガラスＧ２との熱膨張係数の差は、０〜５×１０−７／℃の範囲内であることが好ましいことがわかる。
【００８１】
（その他の実施形態）
以上のように、本発明を上記具体例に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記具体例に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいてあらゆる変形や変更が可能である。例えば、上記説明では、ガラスＧ１を黒色に着色したガラス、ガラスＧ２を透明なガラスとして説明したが、着色する色調は、黒に限られず種々の色調とすることができる。また、ガラスＧ１を透明なガラスとし、ガラスＧ２を着色したガラスとしてもよい。また、ガラスＧ１，Ｇ２を共に透明なガラスとしてもよく、ガラスＧ１，Ｇ２を共に着色したガラスとしてもよい。
【００８２】
さらに、上記各実施形態では、成形装置１，１Ａ，２，２Ａ，３により一体成形されたガラスＧ１，Ｇ２を所望の厚み、形状に切断した後、研磨加工することでスマートフォン等の情報端末やＬＣＤ（（Liquid Crystal Display））等のモニタの筐体に加工しているが、成形装置１，１Ａ，２，２Ａ，３により一体成形されたガラスＧ１，Ｇ２を、加熱・軟化した後、プレス成形することでスマートフォン等の情報端末やＬＣＤ（（Liquid Crystal Display））等のモニタの筐体を形成するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明のガラスの成形方法は、異なる組成もしくは色調のガラスを一体に成形することができるので、意匠性が求められるガラス、例えば、スマートフォン等の情報端末やＬＣＤ等のモニタの筐体に使用されるガラスの成形に好適である。
【符号の説明】
【００８４】
１，１Ａ…成形装置、１０…情報端末、１１…表面ガラス、１２…液晶パネル、１３…電子部品、１４…撮像素子、１５…基板、１６…裏面ガラス、１７…枠、１１０…溶融窯、１２０…清澄槽（リファイナ）、１３０…撹拌装置、１３１…撹拌槽、１３２…回転軸、１３３…撹拌翼、１４０…第１のローラ、１５０…予熱手段、１５１…赤外線ランプ、１５２…反射ミラー、１６０…一体化容器、容器１６１、１６２…流出ノズル、１７０…第２のローラ、１８０…徐冷装置、２１０…金型、２２０…第１の載置手段、２２１…把持部、２２２…駆動部、多関節アーム…２２３、２３０…コンベア、２３１…プレート、２４０…第２の載置手段、２５０…流出ノズル、２６０…徐冷装置、３１０…第１の載置手段、３１１…把持部、３１２…駆動部、３１３…アーム、３２０…コンベア、３２１…プレート、３３０…流出ノズル、３４０…圧延手段、３４１…圧延ローラ、３５０…徐冷装置。
【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】
0005853427.tif 000008
【図８】
0005853427.tif 000009
【図９】
0005853427.tif 000010
【図１０】
0005853427.tif 000011
【図１１】
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