(57)【要約】  ガラス又はガラスセラミックスから製作された基体の平滑な表面の局所的な変形のための方法及びこの方法で製造可能な操作要素を説明する。本方法は、-  局所的に画定された領域内の基体が少なくとも表面では軟化するように、基体の表面に方向づけられたレーザ放射、ガス炎、赤外線放射、電気マイクロ波、又はプラズマ放電により、局所的に画定された領域内だけで、基体の表面を通る入熱を実施する方法ステップと、-  領域内の基体の軟化した表面が変形されるように、局所的に画定された領域内の軟化した表面に作用する力を加える方法ステップと、-  局所的な領域内で凝固し変形した表面を得るために、基体を冷却する方法ステップとを特色とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス又はガラスセラミックスから製作された基体の平滑な表面の局所的な変形のための方法において、
-  局所的に画定された領域内の前記基体が少なくとも前記表面では軟化するように、前記基体の前記表面に方向づけられたレーザ放射、ガス炎、赤外線放射、電気マイクロ波、又はプラズマ放電により、前記局所的に画定された領域内だけで、前記基体の前記表面を通る入熱を実施する方法ステップと、
-  前記領域内の前記基体の前記軟化した表面が変形されるように、前記局所的に画定された領域内の前記軟化した表面に作用する力を加える方法ステップと、
-  前記局所的な領域内で凝固し変形した表面を得るために、前記基体を冷却する方法ステップと
を特徴とする方法。
【請求項２】
前記基体の前記平滑な表面が、前記入熱中は頑丈な物体と接触しないこと、及び
前記基体の前記平滑な表面が、局所的な変形のために、前記局所的に画定された領域内だけで、力をかけて接触されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記局所的に画定された領域内だけで前記基体の前記表面を通る前記入熱を実施する前に、前記基体が予熱され、前記予熱の際、前記基体が、前記基体の軟化温度未満の温度に予熱されることを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。
【請求項４】
前記局所的に画定された領域内だけでの前記基体の前記表面を通る前記入熱が、前記基体内で温度勾配及び粘度勾配が、前記局所的に画定された領域内の前記表面に対して横方向に及び直交に形成されるように実施されることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記局所的に画定された領域内だけで前記基体の前記表面を通って行われる前記入熱が、前記基体が前記局所的に画定された領域内の前記表面で105〜1011 Pa・sの間、とりわけ108〜109 Pa・sの間の粘度になるとすぐに終了されることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記局所的に画定された領域内の前記表面に作用する前記力の付加が、前記表面と接触する工具によって行われ、前記工具が、前記表面の前記冷却の前、最中、又は後に分離されることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記局所的に画定された領域内の前記表面に作用する前記力の付加が、前記軟化した表面に少なくとも一つの物体を付着させることによって行われ、前記物体が前記基体と永続的な形状結合式及び/又は材料結合式の結合をすることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記局所的に画定された領域内の前記表面に作用する前記力の付加が、前記表面に局所的にかかる正圧又は負圧によって行われ、前記正圧又は負圧が、少なくとも前記局所的に画定された領域内の前記表面に連続的に又はパルス状に作用することを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記局所的に画定された領域内の前記表面に作用する前記力の付加が、前記基体の前記局所的に画定された表面で、少なくとも一つの触覚的及び/又は光学的に知覚可能な構造が形成されるように実施されることを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記基体が、前記入熱、前記表面に作用する前記力の付加、及び前記冷却の実施中に、放熱性の下敷きに載っていることを特徴とする請求項1から9のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
-  局所的に画定された領域内の前記基体が少なくとも前記表面では軟化するように、前記基体の前記表面に方向づけられたレーザ放射、ガス炎、赤外線放射、電気マイクロ波、又はプラズマ放電により、前記局所的に画定された領域内だけで、前記基体の前記表面を通る入熱を実施する方法ステップと、
-  前記領域内の前記基体の前記軟化した表面が変形されるように、前記軟化した表面とは反対側の基体表面に作用する力を加える方法ステップと、
-  前記局所的な領域内で凝固し変形した表面を得るために、前記基体を冷却する方法ステップと
を特徴とする請求項1のプリアンブル又は請求項2から10のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記局所的に画定された領域内で、前記軟化した表面と、前記軟化した表面とは反対側の前記基体表面との間に温度勾配が生じ、前記基体が前記基体表面で少なくとも部分的には塑性変形可能に生じるように、前記入熱が実施されることを特徴とする請求項11に記載の方法。
【請求項１３】
前記基体表面に作用する前記力の付加が、前記基体表面と接触する工具及び/又は前記基体表面に局所的にかかる正圧若しくは負圧によって実施されることを特徴とする請求項11又は12に記載の方法。
【請求項１４】
ガラス又はガラスセラミックスとして、以下の材料、即ちソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミノケイ酸ガラス、石英ガラス、カルコゲン化物ガラス、前記ガラスからの金属又はセラミックスとの混合物が、前記基体のために選択されることを特徴とする請求項1から13のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
ユーザインターフェイスの上側又は下側に及んでおり、且つ触覚的に知覚可能な構造サイズ及び構造形状を有しており、これに関し少なくとも前記ユーザインターフェイスがガラス又はガラスセラミックスから成る基体から形成されている、手動で作動させるための操作要素において、
前記操作要素が、請求項1から14のいずれか一項に基づき、前記基体の前記表面の変形によって製造されており、且つ一体的に前記基体と結合していることを特徴とする操作要素。
【請求項１６】
前記操作要素が、感圧式又はタッチ感応式のグラフィックインターフェイスの部品であることを特徴とする請求項15に記載の操作要素。
【請求項１７】
前記操作要素が、触覚的に知覚可能な位置決め補助装置、圧力スイッチ、プッシュボタン、スライドスイッチ、又は回転つまみであることを特徴とする請求項15又は16に記載の操作要素。
【請求項１８】
前記ユーザインターフェイスが、少なくとも部分的には平ら又はアーチ状であることを特徴とする請求項15から17のいずれか一項に記載の操作要素。
【請求項１９】
前記操作要素が、100μm〜数センチメートルの間の構造サイズであることを特徴とする請求項15から18のいずれか一項に記載の操作要素。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス又はガラスセラミックスから製作された基体の平滑な表面の局所的な変形のための方法に関する。更に、この方法で製造された操作要素を説明する。
【背景技術】
【０００２】
技術的システム及び機器と相互作用するための手動の操作要素の数多くの様々な用途及び形成においては、デザイン及び費用の理由から操作要素の数を減らすと同時に、大抵はボタン又はスイッチの形態で形成される入力手段の多機能性の度合いを上げるという要望が存在する。それだけでなく、このような操作要素の実際の取扱いでは、ユーザができるだけ高級感を感じられるように、ガラス表面又はガラスセラミックス表面に触れたときに得られる触感に相応するべきである。更に、操作要素の表面品質には、高い表面仕上げ状態、簡単な洗浄、並びに耐腐食性及び防キズ性、並びに又耐久性及び耐老朽化性に対する高い要求が出されている。これらすべての要求は、基本的に、ガラス又はガラスセラミックスといった素材で満たすことができる。
【０００３】
手で接触する又は作動させることで技術的機能が始動する操作要素を組み込んだ又は適応させた高価値のユーザインターフェイスを備えた機器に関する既知の例は、スマートホン及びタブレットPCのタッチ感応式グラフィックインターフェイスである。手動の制御信号又はアクティブ化信号の入力は、更に平滑に形成されるユーザインターフェイスにおいて、大抵は軽く触れることにより、及びスワイプジェスチャーの形態で行われる。グラフィックインターフェイスにおいて、追加的に視覚的に知覚可能に表示される入力フィールドは、接触を実施するための正確な入力場所についての追加的に必要な情報をもたらす。従ってユーザインターフェイス上でグラフィックが示されている個々の領域を、正確な狙いで直接的に操作するには、操作面に直接的に視線を合わせる必要がある。しかしながら、ユーザがまずは視覚的に操作面を認識しなければならず、その後、相応の領域に接触することで相互作用が始動するこの工程は、多くの用途にとって極めて不都合である。とりわけ周囲に対する高度の注意を必要とする行動の際には、操作インターフェイスへの視線は、本来の成り行きからの受け入れ難い逸脱である。この関連で指摘すべきは、車両内の手動の入力コンソール又は操作コンソールとして、非常に効果的で安価に、非常に様々な操作要素を一目瞭然に且つ場所をとらずに配置及び制御できる、タッチ感応式でグラフィックス支援型の操作面がますます普及しているということである。しかしながら既に言及したように、操作手段の明確な操作には、操作インターフェイスに視線を合わせる必要があるので、とりわけ自動車製造では、それでもなお触覚的に知覚可能なボタン及びスイッチに固執しており、ボタン及びスイッチが、とりわけ、非常に重要で非常に頻繁に利用される走行機能の作動を担っている。このような触覚的に掴む及び感じることができる操作要素は、ユーザに対し、明確で触覚的な手応えを可能にし、この従来の操作要素と接続されたすべての機能の、逸脱のない操作を可能にする。
【０００４】
ユーザインターフェイスから隆起するように形成される操作要素との関連で、現況技術について以下の特許文献を指摘しておく。
【０００５】
特許文献DE 10 2011 115 379 A1からは、触覚特性を備えた層を有するコーティングされたガラス又はガラスセラミックスの基体を読み取ることができ、この層は、触覚的に感じられる構造を有しており、好ましくはプラスチック材料から成っている。
【０００６】
特許文献の米国特許出願公開第2012/0146922(A1)号は、タッチ感応式ユーザインターフェイスを説明しており、このユーザインターフェイスには、ガラス基体上に構造化されて施された触覚的に知覚可能なフィールド要素が設けられており、このフィールド要素は、一種のチェス盤配置で形成及び配置されており、従ってユーザに対し、触覚的に知覚可能な表面位置分解能を可能にする。この場合にも、触覚的に知覚可能な構造フィールドはプラスチック層で覆われている。
【０００７】
しかしながらプラスチック材料に基づく触覚的に知覚可能なすべての表面構造は、内在的に、汚れとして目立つ粒子の付着、老朽化、防キズ性の不足、更には洗浄剤並びに利用の際にユーザによってプラスチック表面に移され得る媒体、例えば油及び脂肪による腐食といった問題を有している。
【０００８】
上記の問題点を回避するため、ハイブリッドの材料構造が回避されるよう、相応の構造を直接的にガラス表面にエンボス加工することが提案されている。これに関し、特許文献DE 197 13 309 C1からは、板ガラスに精密構造を熱間成形するための方法及び装置が説明されており、この方法では、構造を付与する表面を有する加熱された成形工具を、板ガラスの片面でガラス材料に押し込み、この場合、変形のためのガラス材料の加熱及び軟化は、変形工具自体の的確な加熱を介して行われる。工具を介した加熱だけでは、変形工程の開始時にはまだ十分に加熱されていないガラス内で、応力又は完全な亀裂が生じる可能性がある。それに加え、殊にガラスが必要な変形温度に加熱されるまで工具接触を継続しなければならないので、工具に軟化したガラスが付着又は更に接着する危険性がある。これにより、事情によっては高すぎる界面温度に達する。
【０００９】
特許文献DE 10 2010 020 439 A1は、平面的なガラス基体のための熱による変形方法を説明しており、この方法では、例えば変形すべきガラス板を全体的に炉内で加熱し、その間、ガラス板は成形工具に載っている。軟化温度に達するとガラス板は、それ自体にかかる重力により、場合によっては追加的な正圧力又は負圧力に補助されて、ガラス板が平面的に工具の表面輪郭にぴったりと合うことで、工具の表面形状になる。
【００１０】
更に特許文献DE 10 2010 045 094 B2及びDE 103 444 41 A1からはそれぞれ、ガラス製品の表面構造化のための成形方法が明らかになっており、この方法では成形のために、それぞれ加熱されて軟化したガラス製品表面に、成形用の圧延工具又はロール工具が力をかけて載せられる。しかしながらこのようなロール工具又は圧延工具の使用には欠点があり、構造化すべきでない平らなガラス表面領域も必然的に、たとえ僅かにしか一緒に変形されないとしても、これによりフロートガラスプロセスからのもともとの表面仕上げ状態を失ってしまう。変形すべきでないガラス表面との、大部分は必要ない工具接触は、否応なく摩耗をも生じさせ、それだけでなくその後のプロセス技術的な手間を引き起こす。
【００１１】
特許文献DE 10 2012 020 609 B2は、自動車用の操作要素を説明しており、この操作要素では、触覚的に知覚可能な操作要素がガラス表面から盛り上がっており、加熱状態での操作表面の深絞りによって形成されている。
【００１２】
特許文献DE 10 2014 110 923 A1は、成形されたガラス製品又はガラスセラミックス製品、例えばガラスセラミックス製のクックトップの製造方法を開示しており、この方法では、板状の出発ガラスを加熱し、続いて力を加えることで成形する。
【００１３】
特許文献の米国特許出願公開第2016/0031737(A1)号は、成形工具を使用しないガラス製品の成形方法を開示している。加熱したガラス基板を、この場合には真空差圧によって変形する。
【００１４】
上の二つの特許文献は、加熱された領域全体が変形のための力の作用を受けるのではない変形プロセスを記載している。
【００１５】
特許文献DE 691 14 680 T2は、ガラス容器の注ぎ口の製造方法を開示しており、この方法では、変形すべき面をバーナーで軟化し、続いて成形ロールを用いて外側へと成形する。
【００１６】
特許文献の米国特許出願公開第2011/0039071(A1)号は、透明な基体上で隆起した構造の製造方法を開示しており、この方法では、最初にレーザ放射がガラス内の吸収係数を上昇させ、さらなる照射が、エネルギー入力に基づいてガラス材料を膨張させる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明の基礎となる課題は、ガラス又はガラスセラミックスから製作された基体の平滑な表面の局所的な変形のための方法を形成することであり、それも、一つにはガラス表面が、変形が行われない領域内では変形プロセスによって品質を損なわれないことが保証されるように形成することである。もう一つには、手動で操作可能な高価値のユーザインターフェイスへのすべての要求に対応している、とりわけ、高い表面仕上げ状態、簡単な洗浄、耐腐食性及び防キズ性、耐久性、耐老朽化性などを有する、触覚的に知覚可能な構造を基体表面にもたらすべきである。更に経済的な視点では、この方法は産業的規模での大量生産に適しているべきである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の基礎となる課題の解決策は請求項1及び11に示されている。請求項15の対象は、本解決策に基づいて形成された手動で作動させるための操作要素である。本解決策に基づくこれらの請求項を有利に更に発展させる特徴は、従属請求項の対象及びとりわけ例示的実施形態に関連する以下の説明から読み取ることができる。
【００１９】
ガラス又はガラスセラミックスから製作された基体の平滑な表面の局所的な変形のための本解決策による方法は、以下の方法ステップの組合せを特色とする。即ち第1のステップでは、局所的に画定された領域内だけで、基体の表面を通る入熱が実施され、この局所的に画定された領域は、少なくとも部分的には、入熱による影響を受けない基体表面領域に継目なく隣接しており、又は入熱による影響を受けない表面領域に完全に取り囲まれている。入熱は、局所的に画定された領域内の基体が少なくとも表面では軟化するように、つまり塑性変形可能な状態になるように実施される。入熱は、基体の表面に方向づけられたレーザ放射、ガス炎、赤外線放射、電気マイクロ波、又はプラズマ放電によって実施される。
【００２０】
その後の方法ステップでは、局所的に画定された領域内の軟化した表面に力が加えられ、この力により、領域内の基体の軟化した表面が変形される。とりわけ触覚的に知覚可能な表面構造を得るための所望の変形が達成された後に、局所的な領域内で凝固及び変形した表面を得るために、基体が冷却される。
【００２１】
上で説明した本解決策による方法ステップの代わりに又はこれと組み合わせて、局所的に画定された領域内の軟化した表面に方向づけられた力を加える代わりに又はこれと組み合わせて、軟化した表面とは反対側の基体表面に方向づけられた力を作用させることができ、これにより、局所的に画定された領域内の、この基体表面とは反対側の基体の軟化した表面が変形される。
【００２２】
後者の代替方法は、とりわけ、基体の表面を通る入熱が、局所的に画定された領域内で、軟化した表面と、この軟化した表面とは反対側の基体表面との間に温度勾配が生じるように実施される場合に適しており、これにより基体は、軟化した表面とは反対側の基体表面で少なくとも部分的には弾性変形、好ましくは塑性変形することができる。こうすることで、「裏側の」基体表面に方向づけられた力が、この「裏側の」基体表面を局所的に変形することができ、これにより、反対側の軟化した表面に表面変形が浮かび上がる。同様に考えられるのは、軟化した表面の側での所望の表面変形が、軟化した表面の側からの及びこの表面とは反対側の基体表面の側からの、重なった力の作用の結果として生じることである。
【００２３】
所望の表面変形が行われるべき少なくとも一つの画定された領域内だけでの、ガラス基体又はガラスセラミックス基体の平滑な、好ましくは未処理の表面を通る、局所的にのみ画定された入熱により、基体のうち、この少なくとも一つの領域に隣接するそれ以外の表面は、直接的な入熱に関しても、変形工具とのあり得る接触に対しても、損なわれないままであり、従って、フロートガラスプロセスからのもともとの最高の表面仕上げ状態を変わらず保ち続ける。
【００２４】
但し、画定された領域内の基体の表面に方向づけられた入熱を、表面仕上げ状態が入熱に由来する表面劣化をまったく又は無視できるほど少ししか受けないように行うことも好ましい。これは、非接触の入熱によって実現され、例えば、方向づけられたレーザ放射、開口が制限された赤外線放射の使用下で、又は電気マイクロ波によって、又は局所的なプラズマ放電によって、又は表面の局所的に画定された領域に方向づけられたガス炎によって実現される。
【００２５】
基体の表面を通って局所的に画定された領域内だけに方向づけられた入熱は、基体内で温度勾配及び粘度勾配が基体表面に対して横方向に及び又直交に形成されるように調節されて実施されるのが好ましい。表面に対して横方向に、つまり表面に沿って位置づけられた温度分布は、ある横方向の粘度勾配をもたらすことになり、その粘度勾配では、局所的に画定され且つ入熱によって影響を受ける表面領域に継目なく隣接している表面領域は軟化せず、これに対し入熱によって影響を受ける表面は軟化する。ガラス又はガラスセラミックス、例えばソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミノケイ酸ガラス、石英ガラス、カルコゲン化物ガラス、又は上記のガラスからの金属若しくはセラミックスとの混合物から成り得るのが好ましい実際に選択される基体材料に依存して、入熱は、基体が局所的に画定された領域内の表面で105〜1011 Pa・sの間、好ましくは108〜109 Pa・sの間の粘度になるとすぐに終了される。上に挙げた基体材料は、その熱伝導特性、硬度、及び平滑な表面性質に基づき、最終生成物に、触覚的に知覚可能な高価値の表面品質をもたらす。
【００２６】
同様に基体の形状及びサイズ及びとりわけ基体厚さに依存して、基体の表面に対して直交に位置づけられた温度勾配及び粘度勾配が生じ、この勾配が、基体内での深さつまり厚さ方向での、熱に起因する基体材料の軟化を決定する。基体の厚さに沿った粘度勾配は、入熱の影響を受ける基体表面とは反対側の基体表面が、基体材料が軟化し始める粘度値より高い粘度であるように形成されるのが好ましい。加えて、基体を放熱性の下敷きに載せていることが有利であり、これにより、下敷きに直接的に載っている基体表面を冷却することができる。
【００２７】
本解決策による方法のさらなる好ましい一実施形態では、とりわけ、熱に誘発される機械的な材料応力及びそれに起因するかもしれない材料亀裂を回避するため、基体を、局所的な入熱に先だって全体的に予熱することが提案され、このとき基体は、基体の軟化温度未満の温度に予熱される。予熱がこれに適した加熱炉内で行えることが好ましい。
【００２８】
局所的な入熱によって基体表面が軟化状態になった局所的に画定された領域内を表面変形するために、所望の表面変形をどの形態で行うべきかに応じて、局所的な加力を、局所的に画定された領域内の軟化した表面に全体的に、部分的に、局所的に、又は局所的に分散して行う。加力は様々なやり方で行うことができる。
【００２９】
加力の第1の可能性は、基体の軟化した表面と点状に又は平面的に接触する適切に形成された工具の使用にある。こうすることで、表面に対して直交に向けられた押圧力及び/又は表面に対して斜めに向けられたせん断力を加えることができ、この力により、軟化した基体材料が押し退けられ、これにより、軟化した基体材料が表面に対して横方向に移動し、この移動は、最終的には軟化した基体の表面に材料変形を出現させることを特色としている。但し、表面と接触する工具を局所的な表面変形のために予熱することは、有利な形態において必ずしも提案されていない。
【００３０】
局所的な表面変形のために、上で説明した一つ以上の工具を使用する代わりに又はこれと組み合わせて、軟化した表面に局所的にかかる正圧又は負圧を適用することが適しており、この正圧又は負圧は、表面変形のために、基体の局所的に画定された軟化した表面に連続的に又はパルス状に作用する。基体の軟化した表面にかかる局所的な圧力勾配の供給又は実現には圧力ノズルが用いられ、この圧力ノズルにより、局所的に正圧を生成するため、ガス流を例えば圧縮空気の形態で、空間的に指向して表面に方向づけることができる。言わば、吸込ノズル構成を表面近傍に位置決めすることが想像でき、この吸込ノズル構成の吸込作用により、少なくとも一時的に表面近傍の負圧を形成することができる。
【００３１】
局所的に画定された領域内の表面に作用する力の付加に関するさらなる一形態は、物体が軟化した基体と永続的な形状結合式及び/又は材料結合式の結合を形成するように、軟化した表面に少なくとも一つの物体を付着させることにある。好ましいのは、この物体が基体と同じ材料から成っており、且つ少なくとも、軟化した表面と接触する際に同様に軟化し、これにより最終的に材料結合式の結合が生じることである。少なくとも一つの物体のための材料選択を、永続的な形状結合式の結合が形成されるように行うこともできる。これはとりわけ、適用すべき物体の軟化温度が基体材料の軟化温度より高い場合に生じる。
【００３２】
基本的には、局所的に画定された領域内の表面に作用する力を、時間的に入熱の最中及び/又は後に加えることができる。同じように、局所的に画定された領域内の表面への加力を、表面の冷却の前、最中、又は後に終了することができる。
【００３３】
殊に、とりわけ本解決策による方法の産業適用に関しては、必要な加熱工程及び冷却工程がプロセス費用及び又プロセス時間にかなり影響するので、表面の少なくとも一つの局所的に画定された領域だけで基体表面を加熱することにより、エネルギーの節減及び又必要なプロセス時間の有意な短縮を期待することができる。形式をきちんと整えるためだけに指摘しておくが、本解決策による方法を用い、一つの基体表面で複数のそれぞれ局所的に画定された領域に本解決策による変形を行うことができる。これらの変形は、存在するリソースに応じて、一つの基体表面において時間的に並行して又は時間的に相前後して実施することができる。
【００３４】
既に言及したように、基体のうち変形プロセスに関与しないすべての表面領域は、直接的にこの表面領域に方向づけられた入熱を受けないので、ちょうどこの表面領域の表面品質は影響を及ぼされないままである。更に、軟化した基体表面への的確で局所的な加力により、加熱された基体材料が加力に対して主に横に押し退けられる。こうすることで、入熱とは反対側の基体表面は維持され続け、ほぼ影響を受けない。つまり、殊に、縁領域は加熱され得ず、従って変形プロセスによる機械的応力は縁領域には導入され得ないので、基体内の縁近傍の応力をより良くコントロールすることができる。
【００３５】
本解決策による方法により、ユーザインターフェイスの上側又は下側に及んでおり、且つ触覚的に知覚可能な構造サイズ及び構造形状を有しており、これに関し少なくともユーザインターフェイスはガラス基体又はガラスセラミックス基体から成っている、手動で作動させるための少なくとも一つの操作要素を製造できることが好ましい。好ましい一実施形態では操作要素は、一体的にガラス材料又はガラスセラミックス材料から成形されており、従ってユーザインターフェイスの上側又は下側に一体的に隆起又は沈下している触覚的に知覚可能な形態であり、例えば、好ましくは100μm〜数センチメートルの間の構造サイズでの凹状又は凸状の構造の形態である。
【００３６】
この操作要素は、電気機器全般の操作、幾つか挙げるならとりわけ家庭用機器、娯楽産業及び車両領域のための機器用の操作パネルとして用い得るような、感圧式又はタッチ感応式のグラフィックインターフェイスの部品であることが好ましい。更に考えられるのは、特に技術的ユニット、例えば電灯、暖房装置、エアコン、又は警報装置を作動させるための、建物内の壁付け機能スイッチとしての操作要素の使用及び形成である。本解決策による操作要素が、形状及びサイズの形成に応じて、触覚的に知覚可能な位置決め補助装置、圧力スイッチ、プッシュボタン、スライドスイッチ、又は回転つまみとして実現できることが好ましい。
【００３７】
この場合、ユーザインターフェイスに相当し、少なくとも一つの技術的に機能する操作要素が配置された基体表面は、平らに形成されるのが好ましく、但し、ユーザインターフェイスを全体的に湾曲させて又はアーチ状に形成することができる。
【００３８】
本解決策による方法は、基体表面での触覚的に知覚可能な構造形成だけでなく、いうなれば、基体表面での、専ら光学的に知覚可能な及び/又は光学的に機能する構造の構造形成にも用いることができる。つまり、前述の方法により、構造サイズが小さいので触覚的な触感には至らないが、光波に対して回折及び屈折を起こす構造である表面構造をつくりだすこともできる。例えば光学格子の実現がこのやり方で可能である。
【００３９】
以下に、包括的な発明思想を限定することなく、一つの例示的実施形態に基づいて図面を参照しながら本発明を具体例に即して説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】変形すべきガラス板に基づく本解決策による方法を図解するためのシーケンス図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
図1aは、ガラス板2の形態の基体が平面的に載っている下敷き1の概略図を示している。ガラス板2の表面5での局所的に画定された領域4内の局所的な変形3(図1bを参照)のために、局所的に変形すべき領域4内のガラス板2が、例えばレーザ光線、赤外線、ガス炎などを用いた入熱6によって加熱される。局所的に画定された領域4内のガラス基体2の加熱は、局所的に画定された領域4内の表面5が軟化し、粘度が好ましくは108〜109 Pa・sの間になるまで行われる。この場合、ガラス板2の厚さDにわたって温度勾配及び又粘度勾配が生じ、従ってガラス板2の裏側に相当する反対側にある裏側の基体表面7は弾性特性をほぼ保ち続ける。下敷き1を介して行い得る裏側のガラス板表面7の有利な冷却は、ガラスが裏側の基体表面7では軟化しないことを保証している。
【００４２】
入熱6は、ガラス板2の表面5の局所的に画定された領域4が全体的に又はほぼ全体的に軟化するとすぐに終了される。ガラス板2のうち、局所的に画定された領域4に継目なく一体的に隣接しているそれ以外の表面領域5*は、軟化温度未満のままであり、従って軟化しない。
【００４３】
局所的に画定された領域4内の表面5の加熱に対して短いタイミングで、局所的に画定された領域4内の軟化した表面の変形が、好ましくは工具を使った加力8によって行われ、その間、ガラス板2は下敷き1に載っている。局所的に画定された領域4内の中心での、表面に方向づけられた加力8により、ガラス材料は下に押し退けられ、これによりガラス板2内で横方向への材料移動が生じ、これにより、力の作用8の地点の周りに放射状に隆起9が生じる。
【００４４】
加熱された表面の局所的に画定された領域4の形状及びサイズ並びに加力8の種類により、触覚的に知覚可能な表面構造を様々にエンボス加工することができる。必要に応じて、及び形成される表面変形3の触覚的な作用に応じて、相応の構造サイズがガラス板にエンボス加工され、この構造サイズは、好ましくはmm範囲内の局所的な隆起及びcm範囲内までの横方向の広がりを有し得る。
【００４５】
力の作用8を加える代わりに又はこれと組み合わせて、触覚的な構造を形成するために、ガラス基体2の軟化した表面領域に好ましくはガラス物体10を載せることができる。局所的な加熱により、ガラス物体10も局所的に軟化し、これにより、ガラス物体10とガラス基体2の間で材料結合式の結合が形成される。
【００４６】
更に表面変形を行う前又は後に、ガラス板2をその全体で、例えば湾曲によって成形することができる。このためにガラス板2を全体的に、例えばプロセス炉内で加熱する。
【符号の説明】
【００４７】
1  下敷き
2  ガラス板
3  変形、操作要素
4  局所的に画定された領域
5  ガラス板の表面
5*  ガラス板の局所的に隣接する表面領域
6  入熱
7  裏側のガラス板表面
8  力の作用
9  隆起
10  ガラス物体
【図１】
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【手続補正書】
【提出日】平成31年1月15日(2019.1.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス又はガラスセラミックスから製作された基体の平滑な表面の局所的な変形のための方法において、
-  局所的に画定された領域内の前記基体が少なくとも前記表面では軟化するように、前記基体の前記表面に方向づけられたレーザ放射、ガス炎、赤外線放射、電気マイクロ波、又はプラズマ放電により、前記局所的に画定された領域内だけで、前記基体の前記表面を通る入熱を実施して、入熱の影響を受ける基体表面とは反対側の基体表面が、基体材料が軟化し始める粘度値より高い粘度となり、前記基体内における温度勾配及び粘度勾配が、前記局所的に画定された領域内の前記表面に対して横方向に及び直交に形成されるようにする方法ステップと、
-  軟化した基体の表面に点状に又は平面的に接触する工具によって、前記局所的に画定された領域内の前記軟化した表面に作用して直交する方向に向けられた押圧力及び／または表面に対して斜めに向けられた剪断力を加え、軟化した基体材料が押し退けられ、これにより、軟化した基体材料が表面に対して横方向に移動し、該移動は、最終的には、軟化した基体の表面に材料変形を出現させることを特色とする方法ステップと、
-  前記局所的な領域内で凝固し変形した表面を得るために、前記基体を冷却する方法ステップと
を特徴とする方法。
【請求項２】
前記基体の前記平滑な表面が、前記入熱中は頑丈な物体と接触しないこと、及び
前記基体の前記平滑な表面が、局所的な変形のために、前記局所的に画定された領域内だけで、力をかけて接触されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記局所的に画定された領域内だけで前記基体の前記表面を通る前記入熱を実施する前に、前記基体が予熱され、前記予熱の際、前記基体が、前記基体の軟化温度未満の温度に予熱されることを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。
【請求項４】
前記局所的に画定された領域内だけで前記基体の前記表面を通って行われる前記入熱が、前記基体が前記局所的に画定された領域内の前記表面で105〜1011 Pa・sの間、とりわけ108〜109 Pa・sの間の粘度になるとすぐに終了されることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記表面と接触する工具は、前記表面の前記冷却の前、最中、又は後に分離されることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記局所的に画定された領域内の前記表面に作用する前記力の付加が、前記基体の前記局所的に画定された表面で、少なくとも一つの触覚的及び/又は光学的に知覚可能な構造が形成されるように実施されることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記基体が、前記入熱、前記表面に作用する前記力の付加、及び前記冷却の実施中に、放熱性の下敷きに載っていることを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
ガラス又はガラスセラミックスとして、以下の材料、即ちソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミノケイ酸ガラス、石英ガラス、カルコゲン化物ガラス、前記ガラスからの金属又はセラミックスとの混合物が、前記基体のために選択されることを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の方法。
【国際調査報告】
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