(57)【要約】      （修正有）【課題】小半径のベンド及びコーナーをもつガラス品の成形方法の提供。【解決手段】金型上にガラス板を、ガラス板の第１のガラス領域が金型２０の第１の金型面領域に対応し、ガラス板の第２のガラス領域が金型２０の第２の金型面領域に対応するように、置く工程を含む。第１のガラス領域及び第２のガラス領域は、第２のガラス領域の粘度が第１のガラス領域の粘度より８ポアズ以上低くなるように、加熱される。ガラス板を金型面と同形にするためにガラス板に力が印加される。第２のガラス領域の加熱中、金型に温度勾配を誘起するために第１の金型面領域が局所冷却される。【選択図】図５
2018150235.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形ガラス品を形成する方法において、
選ばれた成形ガラス品プロファイルをもつ金型面を有する金型上にガラス板を置く工程であって、前記ガラス板の第１のガラス領域が前記金型面の第１の金型面領域に対応し、前記ガラス板の第２のガラス領域が前記金型面の第２の金型面領域に対応するように、置く工程、
前記第１のガラス領域及び前記第２のガラス領域を１０１０.１ポアズと１０９ポアズの間のガラス粘度まで加熱する工程、
前記第２のガラス領域の前記ガラス粘度が前記第１のガラス領域の前記ガラス粘度より８ポアズ以上低くなるように、前記第２のガラス領域を１０９.９ポアズ以下のガラス粘度まで局所加熱する工程、
前記ガラス板を前記金型面と同形にするため、前記第２のガラス領域が１０９.９ポアズ以下のガラス粘度にあるときに前記ガラス板に力を印加する工程、及び
前記第２のガラス領域の前記局所加熱中、前記第１のガラス領域の前記ガラス粘度を１０９.９ポアズより高いままにしておく温度勾配を前記金型面上に誘起するために前記第１の金型面領域を局所冷却する工程、
を含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の説明】
【０００１】
本出願は２０１３年２月２０日に出願された米国仮特許出願第６１／７６６８７８号の米国特許法第１１９条の下の優先権の恩典を主張する。本明細書は上記仮特許出願の明細書の内容に依存し、上記仮特許出願の明細書の内容はその全体が本明細書に参照として含められる。
【技術分野】
【０００２】
本開示は電子装置のためのカバーガラスとして使用できる成形ガラス品の生産に関する。
【背景技術】
【０００３】
工業デザインは、スマートフォン及びタブレットのような携帯型電子装置のための成形カバーガラスに対する需要を高めている。注目する代表的な成形カバーガラスは電子装置の前面を覆うための広い平坦区画と電子デバイスの１つ以上の縁端を囲包するための１つ以上の湾曲区画の組合せを有する。湾曲区画は、湾曲区画が平坦区画と交わるベンド及びコーナーを有する。平らな電子装置には、装置の平坦な外観を維持しながら湾曲区画による装置の縁端の囲包を可能にするために、例えば２０ｍｍ未満の、小さい曲げ半径が必要であろう。
【０００４】
小半径のベンド及びコーナーをもつ成形ガラス品を、ガラスの機械加工を用いて作製することは困難であり、費用がかかる。ガラスの機械加工では大量の材料除去が必要であり、これはコストを大きく高める。機械加工痕の研磨による完全除去は不可能なほど困難である。ガラス品に光学ひずみを誘起させずに湾曲区画の均等な研磨を達成することも非常に困難である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
金型を用いる熱再成形により、ガラスの機械加工に本質的な問題のいくつかは回避することができる。しかし、ガラスが高軟化点を有し、ベンド及びコーナーの形成に比較的高い温度が必要な場合には特に、この手法でも小半径のベンド及びコーナーの精密形成にともなう問題がある。高い形成温度では、ガラスと金型との間の相互作用が懸念となる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
熱再成形及び金型を用いて成形ガラス品を形成する場合、通常はガラス板の平坦領域及び湾曲領域が加熱され、ガラス板の平坦領域及び湾曲領域を金型の平坦領域及び湾曲領域と同形にするため、通常は平坦領域及び湾曲領域のいずれにも力が印加される。ガラス板に高応力を誘起させずに半径が小さい、例えば２０ｍｍ未満の、ベンドを形成するためには、ガラスに力が印加されるときにガラスの粘度が１０９.９ポアズ以下であることが必要である。
【０００７】
通常は、力の印加終了近くになるまでガラス板が金型のベンド及びコーナーに完全に接触することはないであろう。金型が雌型であれば、加熱の初期段階中にガラス板の平坦領域は金型キャビティ内に自由に垂下し、金型の平坦領域に接触するであろう。したがって、ガラス板の平坦領域はガラス板のベンド領域よりかなり長い金型との相互作用時間を有するであろう。雄型の場合、ガラス板の平坦領域は、加熱サイクル全体を通して、金型の平坦領域と接触しているであろう。
【０００８】
ガラス板の平坦領域と金型の平坦領域の間の長時間接触中に、ガラス板の平坦領域の粘度が１０９.９ポアズより低いか、または金型の平坦領域が金型のベンド領域と同じ温度にあれば、金型との相互作用によりガラス板は平坦領域に望ましくない孔食または汚れを有し得る。ガラスが金型と比較的高い温度で比較的長時間接触していると、金型寿命も短くなるであろう。
【０００９】
本開示にしたがえば、ベンド形成プロセス中は金型の平坦領域を金型のベンド領域より低温に保つことが望ましい。ガラス板のベンド及びコーナーが精密に形成され得るように、ガラス板及び金型をベンド領域において局所的に高温にすることも望ましい。ガラス表面の平坦領域の望ましくない孔食及び汚れが回避され得るように、ガラス板及び金型を平坦領域においては比較的低温に保ち、同時にベンド領域においてはガラス板及び金型が高温であることがさらに望ましい。
【００１０】
一態様において、成形ガラス品を形成する方法は、選ばれた成形ガラス品プロファイルをもつ金型面を有する金型上にガラス板を置く工程を含む。置く工程は、ガラス板の第１のガラス領域が金型面の第１の金型面領域に対応し、ガラス板の第２のガラス領域が金型面の第２の金型面領域に対応するように、ガラス板を置く工程である。第１のガラス領域及び第２のガラス領域はガラスの粘度が１０１０.１ポアズと１０９ポアズの間になるまで加熱される。次いで、第２のガラス領域のガラスの粘度が第１のガラス領域の粘度より８ポアズ以上低くなるように、ガラスの粘度が１０９.９ポアズ以下になるまで第２のガラス領域が局所加熱される。ガラス板を金型面と同形とするため、第２のガラス領域のガラス粘度が１０９.９ポアズ以下にあるときにガラス板に力が印加される。第２のガラス領域の局所加熱中、第１のガラス領域のガラス粘度を１０９.９ポアズより高いままにしておく金型面上の温度勾配を誘起するため、第１の金型面領域が冷却される。
【００１１】
一実施形態において、第１の金型面領域の局所冷却は、第２のガラス領域の局所加熱の少なくとも一部期間中、第１のガラス領域のガラスの粘度が１０１０.９ポアズ以上に維持されるような冷却である。
【００１２】
一実施形態において、第１の金型面の局所冷却の結果、局所冷却中の第１の金型面にかかる最大温度勾配は２０℃より小さい。
【００１３】
一実施形態において、第１の金型面領域の局所冷却は、第１の金型面領域の温度が１０１１.３ポアズのガラス粘度に対応する温度より低くなるような冷却である。
【００１４】
一実施形態において、力がガラス板に印加されるときの第２の金型面領域の温度は１０１１.７ポアズのガラス粘度に対応する温度より高い。
【００１５】
一実施形態において、第１の金型面領域は実質的に平坦であり、第２の金型面領域は２０ｍｍより小さい半径を有するベンドを含む。
【００１６】
一実施形態において、ベンドに配置された少なくとも１つの真空開口を介して第２のガラス領域に真空を発生させる工程によって、ガラス板に力が印加される。
【００１７】
一実施形態において、真空を発生させる工程は、第１の時間にわたり第１の真空圧をもつ真空を発生させ、続いて第２の時間にわたり第２の真空圧をもつ真空を発生させる工程を含み、第２の真空圧は第１の真空圧に比較して減じられる。
【００１８】
一実施形態において、方法は同形にされたガラス板をガラスの粘度が１０１３ポアズより高くなるまで冷却する工程を含む。
【００１９】
別の態様において、成形ガラスを形成するためのシステムは第１の金型面領域及び第２の金型面領域を有する金型を備える。第１の金型面領域は実質的に平坦な領域を有し、第２の金型面領域は少なくとも１つのベンド及び少なくとも１つの開口を有する。システムは、金型に結合され、第１の金型面領域の強制冷却のために構成された、冷却装置をさらに備える。システムは、金型に結合され、少なくとも１つの開口を介して第２の金型面領域と通じている、真空プレナムも備える。システムは、第２の金型面領域に局所化された熱を供給するため、第２の金型面領域に対向して配置されたヒータアセンブリを備える。
【００２０】
一実施形態において、システムは炉をさらに備え、金型、冷却装置、真空プレナム及びヒータアセンブリは炉内に配置される。
【００２１】
一実施形態において、少なくとも１つのベンドに少なくとも１つの開口が配置される。
【００２２】
一実施形態において、少なくとも１つのベンドは２０ｍｍ未満の半径を有する。
【００２３】
一実施形態において、ヒータアセンブリは１０００℃から１４５０℃の範囲にあるヒータ温度を有する少なくとも１つの輻射ヒータを含む。
【００２４】
一実施形態において、ヒータアセンブリは２.０μｍから２.７μｍの範囲にあるピーク波長を有する少なくとも１つの輻射ヒータを含む。
【００２５】
一実施形態において、ヒータアセンブリはヒータのループ配置を含む。
【００２６】
一実施形態において、ヒータアセンブリはヒータの並列配置を含む。
【００２７】
一実施形態において、ヒータアセンブリは少なくとも１つの輻射ヒータ及び、少なくとも１つの輻射ヒータからの熱を第２の金型面領域に集中するように配置された、反射器を含む。
【００２８】
別の態様において、電子装置カバーガラスに適する光学品質領域を有する成形ガラス品が上述した方法で形成される。
【００２９】
別の態様において、成形ガラス品は三次元形状を有するガラス体を含み、ガラス体の少なくとも１つの表面は、１５ｍｍ×２５ｍｍの測定面積にわたって３０ｎｍより小さい表面うねりを有し、１ｎｍより小さい平均粗さを有する。
【００３０】
一実施形態において、ガラス体は２５ｍｍ×２５ｍｍの測定面積にわたって１００μｍ以内まで平坦な平坦領域を有する。
【００３１】
一実施形態において、ガラス体はベンド半径が１０ｍｍより小さい少なくとも１つのベンド領域を有する。
【００３２】
一実施形態において、ガラス体は４００ｎｍから８００ｎｍの波長範囲において８５％より高い光透過率を有する。
【００３３】
一実施形態において、ガラス体は３００ＭＰａより大きい圧縮強さを有する。
【００３４】
一実施形態において、ガラス体はモース硬度で７より高い硬度を有する、
一実施形態において、ガラス体はアルカリアルミノケイ酸ガラスでつくられる。
【００３５】
一実施形態において、ガラス体は平面ディスプレイを有する電子装置をカバーするために適合される。
【００３６】
上記の全般的説明及び以下の詳細の説明のいずれもが例示であり、実施形態の本質及び特質を理解するための概要または枠組みの提供が目的とされていることは当然である。添付図面はさらに深い理解を提供するために含められ、本明細書に組み入れられて本明細書の一部をなす。図面は様々な実施形態を示し、記述とともに、本開示に述べられる原理の説明に役立つ。
【００３７】
以下は添付図面の図の説明である。図は必ずしも比例尺で描かれてはおらず、いくつかの図及び図のいくつかの別図は、尺度が誇張されて示されているか、または明解さ及び簡潔さのために簡略に示されていることがある。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】図１はディッシュ形ガラス品を示す。
【図２】図２は図１のガラス品のプロファイルである。
【図３】図３はそり形ガラス品を示す。
【図４】図４は図３のガラス品のプロファイルである。
【図５】図５は図１のガラス品を形成するための金型を示す。
【図６】図６は図５の金型の断面図である。
【図７】図７は図３のガラス品を形成するための金型を示す。
【図８】図８は図７の金型の断面図である。
【図９】図９は成形ガラス品を形成するための構成である。
【図１０】図１０は補助ヒータのループ配置を示す。
【図１１】図１１は補助ヒータの並列配置を示す。
【図１２】図１２は、金型面平坦領域の強制冷却を用いていない、成形ガラス品の形成プロセス中の温度プロファイル及び真空プロファイルを示す。
【図１３】図１３は、金型面平坦領域の強制冷却を用いている、成形ガラス品の形成プロセス中の温度プロファイル及び真空プロファイルを示す。
【図１４】図１４は成形ガラス品のコーナーの理想形状からの偏差の、金型コーナー温度の関数としての、プロットである。
【図１５Ａ】図１５Ａは金型面上の様々な監視測定点を示す。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは図１５Ａの監視測定点に対応する温度プロファイルを示す。
【図１６Ａ】図１６Ａは強制冷却を用いずに形成されたディッシュ形ガラス品の理想形状からの偏差を示す。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは強制冷却を用いて形成されたディッシュ形ガラス品の理想形状からの偏差を示す。
【図１７】図１７は強制冷却を用いて形成されたそり形ガラス品の理想形状からの偏差を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下の詳細な説明においては、実施形態の完全な理解を提供するために、数多くの特定の詳細が述べられるであろう。しかし、それらの特定の詳細のいくつかまたは全てを用いずに実施形態が実施され得る場合が当業者には明らかであろう。他の例では、説明を不必要に曖昧にしないように、周知の特徴及びプロセスが詳細に説明されることはないであろう。さらに、同様であるかまたは同じ参照数字が共通であるかまたは同様の要素を識別するために用いられるであろう。
【００４０】
図１はガラス品平坦区画１２及びガラス品湾曲区画１４を有する成形ガラス品１０を示す。ガラス品または金型の形状の説明に用いられる場合、術語「平坦」は、完全に平坦であること、すなわち無限大の曲率半径を有すること、及び実質的に平坦であること、すなわち３００ｍｍより大きい曲率半径を有することのいずれも包含するであろう。ガラス品湾曲区画１４はガラス品平坦区画１２の周縁１３に沿って延び、ガラス品平坦区画１２と連続している。ガラス品湾曲区画１４は、ガラス品平坦区画１２と交わってガラス品１０のディッシュ形状を与える、ベンド１６及びコーナー１７を有する。特定の実施形態において、成形ガラス品１０の壁厚は一様である。一般に、壁厚は１.５ｍｍ以下であろう。適切な寸法の、成形ガラス品１０は携帯型電子装置のためのカバーガラスとして用いることができ、ガラス品平坦区画１２は電子装置の平坦面を覆い、ガラス品湾曲区画１４は電子装置の縁端及びコーナーを囲包するであろう。
【００４１】
それぞれのベンド１６はベンド角α１及びベンド半径ｒ１を有する。図２に示されるように、ベンド角α１はガラス品平坦区画１２の平面に対して測られるベンド１６の外角であり、ベンド半径ｒ１はベンド１６の内側で測られる局所曲率半径である。ベンド半径ｒ１はベンド１６に沿って一定であってもなくても差し支えなく、したがって術語「局所」が「曲率半径」とともに用いられる。いくつかの実施形態において、ベンド角α１は０°より大きく９０°までの範囲にある。α１が０°に近ければ、ガラス品湾曲区画１４はガラス品平坦区画１２とほぼ平行であろう。α１が９０°に近ければ、ガラス品湾曲区画１４はガラス品平坦区画１２とほぼ直交するであろう。いくつかの実施形態において、ベンド角α１は３０°から９０°の範囲にある。ベンド半径ｒ１は一般にカバーされるべき電子装置またはその他の物体の縁端及びコーナーの周りでの成形ガラス品の滑り嵌めを可能にするように小さいであろう。一実施形態において、ベンド半径ｒ１は２０ｍｍより小さい。別の実施形態において、ベンド半径ｒ１は１５ｍｍより小さい。また別の実施形態において、ベンド半径ｒ１は１０ｍｍより小さい。
【００４２】
図３はガラス品平坦区画１２ａ及びガラス品湾曲区画１４ａ，１４ｂを有する成形ガラス品１０ａを示す。術語「平坦」は上で説明した通りである。ガラス品湾曲区画１４ａ，１４ｂはガラス品平坦区画１２ａの対向する縁辺１３ａ，１３ｂに沿って延び、これらの縁辺と連続している。ガラス品湾曲区画１４ａ，１４ｂは、ガラス品湾曲区画１４ａ，１４ｂがガラス品平坦区画１２ａと交わり、ガラス品１０ａにそり形状を与える、ベンド１６ａ，１６ｂを有する。一般に、ガラス品平坦区画１２ａ及びガラス品湾曲区画１４ａ，１４ｂは、そり形ガラス品１０ａの厚さが一様であるように、同じ壁厚を有するであろう。一般に、この壁厚は１.５ｍｍ以下であろう。適切な寸法を有する、そり形ガラス品１０ａは携帯型電子装置のためのカバーガラスとして用いることができ、ガラス品平坦区画１２ａが電子装置の平坦面をカバーし、ガラス品湾曲区画１４ａ，１４ｂが電子装置の対向する縁端を囲包するであろう。
【００４３】
ベンド１６ａ，１６ｂはそれぞれ、ベンド角α１ａ，α１ｂ及びベンド半径ｒ１ａ及びｒ１ｂを有する。図４に示されるように、ベンド角α１ａはガラス品平坦区画１２ａの平面に対して測られるベンド１６ａの外角であり、ベンド半径ｒ１ａはベンド１６ａの内側で測られる局所曲率半径である。同様に、ベンド角α１ｂはガラス品平坦区画１２ａの平面に対して測られるベンド１６ｂの外角であり、ベンド半径ｒ１ｂはベンド１６ｂの内側で測られる局所曲率半径である。ベンド角α１ａ，α１ｂは同じであるかまたは異なり得る。同様に、ベンド半径ｒ１ａ及びｒ１ｂは同じであるかまたは異なり得る。いくつかの実施形態において、ベンド角α１ａ，α１ｂのそれぞれは０°から９０°の範囲にある。いくつかの実施形態において、ベンド角α１ａ，α１ｂのそれぞれは３０°から９０°の範囲にある。ベンド半径ｒ１ａ，ｒ１ｂは一般にカバーされるべき電子装置またはその他の物体の縁端及びコーナーの周りでの成形ガラス品の滑り嵌めを可能にするように小さいであろう。一実施形態において、ベンド半径ｒ１ａ，ｒ１ｂのそれぞれは２０ｍｍより小さい。別の実施形態において、ベンド半径ｒ１ａ，ｒ１ｂのそれぞれは１５ｍｍより小さい。また別の実施形態において、ベンド半径ｒ１ａ，ｒ１ｂのそれぞれは１０ｍｍより小さい。
【００４４】
電子装置のカバーガラスに適する光学表面領域を有する成形ガラス品、例えば図１の１０または図３の１０ａ、は熱再成形及び、必要な形状プロファイルをもつ、金型を用いてガラス板から形成することができる。ガラス板はいずれかの適するガラス組成で作製することができる。特定の実施形態において、ガラス板は、一般に比較的大きいアルカリ金属イオンまたはアルカリ土類金属イオンと交換され得る比較的小さいアルカリ金属イオンまたはアルカリ土類金属イオンを含む、イオン交換可能なガラスである。イオン交換可能なガラスの例は特許文献、例えば、米国特許第７６６６５１１号（エリソン(Ellison)等，２０１０年２月２３日）、米国特許第４４８３７００号（フォーカー・ジュニア(Forker, Jr.)等，１９８４年１１月２０日）及び米国特許第５６７４７９０号（アラウヨ(Araujo)，１９９７年１０月７日）の明細書に見ることができ、ＧＯＲＩＬＬＡ（登録商標）ガラスの商標名の下でコーニング社(Corning Incorporated)から入手することもできる。上記特許明細書は全てそれぞれの全体が本明細書に参照として含められる。一般に、これらのイオン交換可能なガラスはアルカリアルミノケイ酸ガラスまたはアルカリアルミノホウケイ酸ガラスである。イオン交換可能なガラスは形成プロセス後のイオン交換による成形ガラス品の化学強化を可能にするであろう。
【００４５】
図５は（図１の）成形ガラス品１０を形成するための金型２０を示す。金型２０は上面２４をもつ金型本体２２を有する。上面２４の下側に広がる金型面３０が金型本体２２内の金型キャビティ２６を定める。上面２４にある位置合わせピン２８はガラス板を金型２０上に、すなわち金型キャビティ２６の上方に、精確に配置するためのピンである。金型面３０は（図１の）ガラス品平坦区画１２を形成するための金型面平坦領域３２及び（図１の）ガラス品湾曲区画１４を形成するための金型面湾曲領域３４を有する。金型面湾曲領域３４は金型面平坦領域３２の周縁３３に沿って延び、金型面湾曲領域３４が金型面平坦領域３２と交わる、ベンド３６及びコーナー３７を有する。ベンド３６及びコーナー３７の構造は金型２０で形成されるべき成形ガラス品１０または他のいずれかの物品によって規定される。
【００４６】
図６は金型面湾曲領域３４の下側に配置された真空プレナム３８を示す。真空プレナム３８は金型本体２２内に形成することができ、あるいは金型本体２２の底にボルトで留められるかまたは別の手段で取り付けられる個別構造体内に設けることができるであろう。一実施形態において、真空開口４０が金型面湾曲領域３４に形成され、金型面湾曲領域３４から真空プレナム３８まで、金型本体２２を貫通する。真空開口４０は真空プレナム３８まで直進するかまたは折れ曲がって延びることができる。例えば、真空開口４０は真空プレナム３８まで金型面湾曲領域３４に概ね直角な方向に延びることができる。
【００４７】
特定の実施形態において、図５に示されるように、真空開口４０はベンド３６及びコーナー３７に配置され、金型面平坦領域３２の周縁３３に非常に近づける、例えば金型面平坦領域３２の周縁３３から５ｍｍ以内とする、ことができる。真空開口４０はスロットまたは穴とすることができ、あるいはスロットと穴の組合せとすることができる。スロットには、金型面湾曲領域３４のより広い面積にわたる連続な高真空フローが可能になるという利点がある。一般に、真空開口４０は、例えば１ｍｍ程度の、狭い幅または小さい直径を有するであろう。しかし、真空開口４０の数、大きさ及び配置は図５に示されるかまたは上で論じられた数、大きさ及び配置に限定されず、金型面湾曲領域３４にかけて所望の真空分布を達成するために最適化することができる。
【００４８】
図６に戻れば、真空ポンプを、例えばポート４２を介して、真空プレナム３８に接続して、金型面湾曲領域３４に、さらに詳しくは、真空開口４０が配されている、金型面湾曲領域３４のベンド領域に真空圧を発生させるために動作させることができる。得られる真空力を、金型２０上のガラス板を引くためまたはガラス板を金型と同形にするため、金型面湾曲領域３４に向けて金型キャビティ２６内に垂下させてガラス板を金型と同形にするために用いることができる。
【００４９】
金型面平坦領域３２を強制冷却するため、冷却装置４４が備えられる。強制冷却は、金型面平坦領域３２において金型面平坦領域３２をあらかじめ定められた温度プロファイルを維持するために、冷却装置のパラメータが制御及び調節されることを意味する。一実施形態において、冷却装置４４は金型面平坦領域３２の下側に形成された冷却チャンバ４６を含む。冷却チャンバ４６は金型本体２２内に形成するか、あるいは金型本体２２の底にボルトで留められるかまたは別の手段で取り付けられる個別構造体内に形成することができるであろう。冷却チャンバ４６の配置は冷却チャンバの対向する端面４８ａ，４８ｂが金型面平坦領域３２の周縁と概ね位置合わせされるような配置である。特定の実施形態において、冷却チャンバ４６は、強制冷却が金型面平坦領域３２に実質的に限定されるように、金型面湾曲領域３４の下側まで広がらない。冷却装置４４は冷却チャンバ４６に連結されるポート５０，５２，５４を有する。一実施形態において、ポート５０，５２は流入ポートであり、冷却チャンバ４６の対向する端面４８ａ，４８ｂの近くに配置される。一実施形態において、ポート５４は流出ポートであり、冷却チャンバ４６の対向する端面４８ａ，４８ｂの間の概ね中央に配置される。
【００５０】
冷却流体５６がポート５０，５２を介して冷却チャンバ４６内に供給される。いくつかの実施形態において、冷却流体は、窒素、ヘリウムまたはアルゴンのような、不活性気体である。空気を冷却流体として用いることもできるが、いくつかの実施形態においては高温における空気の酸化特性のため用いることができない。ポート５０，５２を入る流体は金型面平坦領域３２の周縁に近い場所において冷却チャンバ４６の壁に打ち当たるであろう。打ち当たった流体は次いで冷却チャンバ４６の中央に向けて流れ、金型面平坦領域３２の周縁近くで吸収された熱を一緒に運ぶ。最後に、冷却流体は、参照数字５８で示されるように、流出ポート５４を通って冷却チャンバ４６を出るであろう。
【００５１】
冷却装置４４は金型面平坦領域３２にわたる温度分布を等化するためにはたらく。金型面平坦領域３２の周縁が金型面平坦領域３２の中央より高温であれば、冷却装置４４は金型面平坦領域３２の周縁から金型面平坦領域３２の中央に熱を移し、よって金型面平坦領域３２にかかる温度勾配を低下させるであろう。いくつかの実施形態において、冷却装置４４の作用の結果、２０℃より小さい金型面平坦領域３２にかかる最大温度勾配が得られる。特定の実施形態においては、冷却装置４４の作用の結果、１５℃より小さい金型面平坦領域３２にかかる最大温度勾配が得られる。金型面平坦領域３２にかかる温度分布の等化作用に加えて、金型面平坦領域３２にわたって温度を所望の温度範囲内に維持しながら、金型面湾曲領域３４のような、金型面３０の他の領域は異なる温度範囲にあるように、冷却装置４４を動作させることができる。冷却装置４４によって金型面平坦領域３２からどれだけ多くの熱が除去されるかを制御するため、流入ポート５０，５２に入る冷却流体の圧力及び流量が用いられる。圧力及び流量は、金型面平坦領域３２の近くに取り付けられた、熱電対のような、温度監視測定素子の出力に応答することができる。
【００５２】
図７は、（図３の）成形ガラス品１０ａを形成するための金型２０ａを示す。金型２０ａと（図５の）金型２０の間の主要な違いは金型面の特定の詳細及び真空プレナムの配置にある。図７において、金型面３０ａは金型本体２２ａ内に金型キャビティ２６ａを定める。金型面３０ａは成形ガラス品の（図３の）平坦区画１２ａを形成するための金型面平坦領域３２ａ及び成形ガラス品の（図３の）湾曲区画１４ａ，１４ｂを形成するための金型面湾曲領域３４ａ，３４ｂを有する。金型面湾曲領域３４ａ，３４ｂは金型面平坦領域の対向する縁辺３３ａ，３３ｂに配置され、ベンド３６ａ，３６ｂを有し、ベンド３６ａ，３６ｂは縁辺３３ａ，３３ｂにおいて金型面平坦領域３２ａと連続する。ベンドのベンド角及びベンド半径は成形ガラス品のベンドのベンド角及びベンド半径によって規定されるであろう。
【００５３】
図８において、真空プレナム３８ａ，３８ｂが金型面湾曲領域３４ａ，３４ｂの下側に配置される。真空プレナム３８ａ，３８ｂは金型本体２２ａ内に形成するか、あるいは金型本体２２ａに取り付けられる個別構造体として設けることができるであろう。金型面湾曲領域３４ａ，３４ｂに配置された真空開口４０ａ，４０ｂは金型面湾曲領域３４ａ，３４ｂから、金型本体２２ａを貫通して、真空プレナム３８ａ，３８ｂまで延びる。真空開口４０ａ，４０ｂは真空プレナム３８ａ，３８ｂまで直進することができ、または斜行することができる。特る定の実施形態において、真空開口４０ａ，４０ｂはベンド３６ａ，３６ｂに配置され、金型面平坦領域３２ａの（図７の）対向する縁辺３３ａ，３３ｂの非常に近くとすることができ。真空開口及び真空プレナムにより、ガラス板を金型面湾曲領域３４ａ，３４ｂと同形にするために用いることができる真空力の発生が可能になる。ガラス板の金型面湾曲領域３４ａ，３４ｂへの同形化はガラス板の金型面平坦領域３２ａへの同形化も生じさせるであろうことに注意すべきである。図８でも、金型面平坦領域３２ａの強制冷却のため、金型面平坦面領域３２ａの下側に冷却装置４４ａが配置される。冷却装置４４ａは上述した（図６の）冷却装置４４と同様にはたらく。
【００５４】
図９は（図５の）金型２０を用いて（図１の）成形ガラス品１０を形成するための構成を示す。構成は、ガラス板６０が金型キャビティ２６の上方にあるように、金型２０上に置かれたガラス板６０を含む。金型２０及びガラス板６０は炉６４の内部に配置される。炉のヒータアセンブリは、ガラス板６０及び金型２０を加熱するために炉８４の内部に設けられた１つ以上の主ヒータ６６を含む。主ヒータ６６は、低汚染で高温までの急速加熱が必要な、プロセスチャンバでの使用に適するいずれかのヒータとすることができる。特定の実施形態において、主ヒータ６６は輻射ヒータであり、金型２０の上方、例えば炉６４の天面近くに配置される。主ヒータ６６からの輻射は金型２０上のガラス板６０に向けられるであろう。輻射のいくらかはガラス板６０に吸収され、輻射のいくらかはガラス板６０を通過して金型面３０に届くであろう。特定の実施形態において、ガラス板は中赤外範囲において高い吸収を有し、主ヒータ６６は、ガラス板が高い吸収を有する波長にピークがある、中赤外波長ヒータである。例えば、中赤外波長ヒータは２.０〜２.７μｍの範囲にピーク波長を有することができる。
【００５５】
ガラス板６０は、金型２０による成形後に（図１の）ガラス品平坦区画１２になるであろう、ガラス平坦領域７０及び、金型２０による成形後に（図１の）ガラス品湾曲領域１４になるであろう、ガラス湾曲領域７２を有する。ガラス湾曲領域７２は、金型２０による成形後に、ガラス品の（図１の）ベンド１６及び（図１の）コーナー１７を含むであろう、ガラスベンド領域７４を含む。補助ヒータアセンブリは、ガラス湾曲領域７２（さらに詳しくは、ガラスベンド領域７４）を、ガラス板６０の残部、例えばガラス平坦領域７０のガラス粘度とは異なるガラス粘度になるように、局所加熱するために金型２０の上方に配置された補助ヒータ７５を含む。ガラス湾曲領域７２，またはガラスベンド領域７４の下の金型２０の領域も、輻射がガラス湾曲領域７２を通過して金型面３０に届くから、局所加熱されるであろう。
【００５６】
補助ヒータ７５は、低汚染で高温までの急速加熱が必要な、プロセスチャンバでの使用に適するいずれかのヒータとすることができる。全てのタイプの補助ヒータについて、ヒータ温度は１０００〜１４５０℃の範囲にある。特定の実施形態において、補助ヒータ７５は輻射ヒータである。一実施形態において、補助ヒータ７５は、ガラス板６０が高い吸収を有する波長にピークがある中赤外波長ヒータである。ヒータのタイプは、ＫＡＮＴＨＡＬ（カンタル）（登録商標）鉄−クロム−アルミニウム合金ワイアまたはタングステンコイルが巻かれた石英管、炭化ケイ素加熱素子または別のタイプのフォームファクタが小さい抵抗加熱素子とすることができる。
【００５７】
補助ヒータアセンブリはさらに、補助ヒータ７５からの熱を金型面湾曲領域３４に向けて集中させるための反射器７８，例えばミラー、を含むことができる。ガラス板６０が金型２０上の所定の位置にあるとき、反射器７８は加熱されるべきガラス板の局所領域に対向し、補助ヒータ７５からの輻射を局所領域に集中させることで局所領域加熱効率を高めるであろう。反射器７８は、ガラス平坦領域７２のような、局所加熱されるべきではないガラス領域の補助加熱ヒータ７５の輻射からの遮蔽にも有効であり得る。補助ヒータ７５のいずれにも適する輻射ヒータは、Ｈｅｒａｅｕｓ Ｎｏｂｌｅｌｉｇｈｔ社からの、ナノ反射器付ＱＲＣ（登録商標）赤外線エミッタである。ＱＲＣ赤外線エミッタの場合、反射器はフィラメントを封入している石英管の一部である。
【００５８】
補助ヒータ７５は局所加熱されるべきガラス領域に近接して配置される。特定の実施形態において、補助ヒータ７５は局所加熱されるべきガラス領域の上方の１０ｍｍ未満の高さに配置される。補助ヒータ７５が輻射ヒータである場合、補助ヒータ７５の大きさは補助ヒータ７５が発する輻射が局所加熱されるべきガラス領域に実質的に限定されるように選ばれる。一般に、補助ヒータ７５の直径または幅は２５ｍｍより小さいであろう。いくつかの実施形態において、補助ヒータ７５は局所加熱されるべきガラス領域の外形にしたがう形状をなすように配置され、これも補助ヒータ７５からの輻射を局所加熱されるべきガラス領域に実施的に限定するに役立つであろう。図１０は湾曲領域またはベンド領域においてガラス板６０及び金型２０の外形にしたがう、補助ヒータ７５のループ配置を示す。この配置は、ループ形の湾曲区画またはベンド区画を有する、図１のガラス品１０の作製に用いることができる。
【００５９】
成形ガラス品１０を作製するため、ガラス板６０及び金型２０が炉９４内部で主ヒータ６６を用いて加熱される。ガラス板６０及び金型２０が、一般に主ヒータ６６による１〜３分間の加熱後に、ガラス板６０が金型２０と同形になり得る温度に近づくと、補助ヒータ７５が作動される。ガラス板６０及び金型３０が所望の温度に達すると、ガラス湾曲領域７２を金型面湾曲領域３４と同形にするために真空が印加される。ガラス湾曲領域７２の金型面湾曲領域３４への同形化は、金型面のベンド及びコーナーへのガラスベンド領域７４の同形化を含む。また、ガラスを金型のベンド及びコーナーに引っ張ることで、ガラス平坦領域７０も金型面平坦領域３２に向けて引っ張られ、よってガラスは金型面３０と完全に同形になるであろう。補助ヒータ７５にはウォームアップの時間が必要であるから、補助ヒータ７５は真空が印加される前に作動される。ウォームアップ時間はヒータのタイプに依存するであろう。例えば、タングステンヒータはＫＡＮＴＨＡＬヒータより短いウォームアップ時間を有する。一般に、ウォームアップ時間は５〜６０秒の範囲にあるであろう。
【００６０】
ガラス板６０は金型キャビティ２６内に垂下することができ、ガラス平坦領域７０は、ガラス湾曲領域７２を金型面湾曲領域３４と同形にするために真空が印加される前に、金型面平坦領域３２に接することができる。金型面平坦領域３２とガラス平坦領域７０の間の望ましくない相互作用を防ぐため、ガラス平坦領域７０が金型面平坦領域３２と接触している間、ガラス平坦領域７０は比較的低温に、例えば１０１０.１ポアズから１０９ポアズの間のガラス粘度に、保たれる。ガラス平坦領域７０が金型面平坦領域３２に触れてしまえば、ガラス平坦領域７０の温度を制御するために金型面平坦領域３２の強制冷却を用いることができる。強制冷却は、補助ヒータ７５を作動させる前に、すなわち、真空を印加することができる所望の温度にガラス板６０及び金型面３０が達してしまう前に、ガラス板７０が金型面平坦領域３２に触れる場合に、開始させることができる。特定の実施形態において、金型面平坦領域３２の強制冷却に用いられる冷却装置４４は、ガラス板６０及び金型２０が炉６４内に装填されると直ぐに動作を開始する。いくつかの実施形態において、冷却装置４４は金型面平坦領域３２にかかる温度勾配が２０℃未満であるように動作する。特定の実施形態において、冷却装置４４は金型面平坦領域３２にかかる温度勾配が１５℃未満であるように動作する。
【００６１】
１つ以上の実施形態において、ガラス板６０の局所加熱及び冷却は、ガラス板６０を金型面７０と同形にするために真空が印加される時点において、ガラスベンド領域７４におけるガラス粘度がガラス平坦領域７０におけるガラス粘度よりも８ポアズ以上低くなるような局所加熱及び冷却である。特定の実施形態において、ガラス板６０を金型面３０と同形にするために真空が印加される時点では、以下の条件：
（１）ガラス平坦領域７０のガラス粘度が１０１０.１ポアズ以上にある、
（２）金型面平坦領域３２がＴ１１.３より低い温度にある、ここでＴ１１.３はガラス粘度が１０１１.３ポアズになる温度である、
（３）ガラスベンド領域７４におけるガラス粘度が１０９.９ポアズ以下である、
（４）金型面湾曲領域３６またはベンド及びコーナーを含む金型面湾曲領域３６の部分がＴ１１.７より高い温度にある、ここでＴ１１.７はガラス粘度が１０１１.７ポアズになる温度である、
が成立している。術語「ガラス粘度」はガラス板６０のガラス組成に基づく。したがって、上に挙げた温度の実値はガラス組成毎に変わるであろう。
【００６２】
特定の実施形態において、真空は複数段階で印加される。第１段階において、印加される真空はベンド領域においてガラス板６０を金型面３０と同形にするに十分である。第２段階に対し、印加される真空はベンド領域においてガラス板を金型面３０に押し付けておくにちょうど十分なレベルまで減じられる。例えば、真空圧は第１段階に対して２０ｋＰａより高くすることができ、第２段階に対して１０ｋＰａより下まで減じることができる。第１段階は第２段階より短い持続時間を有するであろう。例えば、第１段階は２０秒より短い持続時間を有することができ、第２段階は４０秒以上の持続時間を有することができる。複数段階真空によりガラスをより低い真空レベルに静置することが可能になり、これにより金型寿命及びガラス外観への損傷が小さくなる。ガラスを金型に押し付けておくに必要な力と金型寿命の間の最善のバランスを生じさせるに必要であるときには、真空を下げる工程をさらに追加することができる。また、応力を解放し、はね戻りを減じるため、ベンド領域の加熱及び冷却を反復しながら複数段階真空を用いることもできる。応力解放及びはね戻り低減は、金型上でガラスを冷却している間、真空を保持することで達成することもできる。しかし、いくつかの実施形態において、ガラスが冷却中に収縮している間、ガラスは真空によって金型に押し付けられているためにガラス表面が損傷され得るから、これは行われないであろう。
【００６３】
ガラス板が金型と同形にされた後、得られた成形ガラス品をまだ金型内にある間に約１０１３ポアズより高いガラス粘度まで冷却することが可能になる。次いで、冷却された成形ガラス品は金型から取り出される。成形ガラス品を金型から取り出した後、イオン交換による成形ガラス品の化学強化のような、いかなる数のプロセスも実施することができる。
【００６４】
ガラス板及び金型が初めに主ヒータ６６を用いて加熱され、続いて補助ヒータ７５を用いてガラスの局所加熱が行われることを上で論じた。これらの加熱はいずれも同じ炉６４内で行われる。別の実施形態において、別々の炉内で、または連続炉内の複数のゾーンにおいて、これらの加熱を行うことが可能である。第１の炉または連続炉内の第１の組の加熱ゾーンにおいて主ヒータ６６による加熱を行うことができ、その後ガラス板及び金型を第２の炉または第２の組の炉ゾーンに移すことができ、そこで、ベンド領域においてガラス板を金型面と同形にするためのガラスの局所加熱が行われるであろう。補助ヒータ７５が第２の炉または第２の組の炉ゾーンに装着されたままであれば、ガラスを金型面と同形にするために真空を印加できる前のヒータウォームアップ時間の必要はないであろう。この別の実施形態は連続製造構成においてスループットを高めるために用いられ得る。製造における炉ゾーンの数は所望のスループットに依存する。上述したような複数段階真空プロセス中にガラス及び金型のベンド領域に加熱及び冷却が交互になされ得るように、補助ヒータを断続炉に配置することもできる。
【００６５】
上述した方法は、図９の構成を若干修正する必要があるであろうことを除いて、図３の成形ガラス品１０ａの作製にも用いることができる。成形ガラス品１０ａを形成するため、図９の構成における金型２０を図７の金型２０ａで置き換えることができる。また、補助ヒータ７５の配置及び構成も図１１に示される配置及び構成で置き換えることができる。図１１においては、ガラス板及び金型面のベンド領域を局所加熱するために、並列配置の長い補助ヒータ７５ａを用いることができる。上掲した条件（１）〜（４）はガラス板を金型と同形にするために真空が用いられるときに適用されるであろう。成形ガラス品１０ａの場合、条件（３）はガラス板の両側のベンド領域に適用され、条件（４）は金型の両側のベンド領域に適用されるであろう。
【００６６】
３Ｄ形状を有する成形ガラス品が上述した方法を用いて形成される。成形ガラス品は平坦領域及び少なくとも１つのベンド領域を有する。一実施形態において、成形ガラス品は平面ディスプレイを有する電子装置のためのカバーガラス品として用いるための形状につくられる。
【００６７】
一実施形態において、成形ガラス品の平坦領域は、コーニング社から入手できるＴｒｏｐｅｌ（登録商標）ＦｌａｔＭａｓｔｅｒ（登録商標）表面測定器で測定して、２５ｍｍ×２５ｍｍの領域にかけて１００μｍ以内で平坦である。この平坦度は、基準平面と成形ガラス品の平坦領域の間の比較高低差として測定される。「１００μｍ以内で平坦」は基準平面と平坦領域の間の高低差のいかなる変動も１００μｍ以内であることを意味する。
【００６８】
成形ガラス品の表面性状は表面粗さ及び表面うねりの２つのパラメータで特徴を表すことができる。粗さは微間隔表面不規則性の尺度である。うねりは、間隔が表面粗さの間隔より大きい、表面不規則性の尺度である。
【００６９】
一実施形態において、成形ガラス品の少なくとも１つの表面は１ｎｍより小さい平均粗さ（Ｒａ）を有する。別の実施形態において、成形ガラス品の少なくとも１つの表面は０.７ｎｍより小さい平均粗さを有する。また別の実施形態において、成形ガラス品の少なくとも１つの表面は０.３ｎｍより小さい平均粗さを有する。
【００７０】
一実施形態において、成形ガラス品の表面はそれぞれ、Ｚｙｇｏ（登録商標）Ｎｅｗｖｉｅｗ ３Ｄ光学表面プロファイラで測定して、１５ｍｍ×２５ｍｍの面積にかけて３０ｎｍより小さい表面うねり高さを有する。表面うねり高さは表面プロファイルのピーク−谷距離である。測定した表面不規則性間隔は一般に３〜５ｍｍの範囲にある。
【００７１】
一実施形態において、成形ガラス品のベンド領域は１０ｍｍより小さいベンド半径を有する。小ベンド半径は、上の１つ以上の実施形態で説明したように、金型の強制冷却及び／またはガラス板のベンド領域の局所加熱と金型のベンド領域及びコーナーのスロットまたは開口を介する真空の印加によるガラス板の同形化を用いることで可能になる。
【００７２】
一実施形態において、成形ガラス品の壁厚は０.３ｍｍから３ｍｍの範囲にある。一実施形態において、壁厚は一様である。例えば、成形ガラス品の壁厚の変動は１００μｍ以内である。
【００７３】
一実施形態において、成形ガラス品は透明であり、４００ｎｍから８００ｎｍの波長範囲において８５％より高い光透過率を有する。
【００７４】
一実施形態において、成形ガラス品は３００ＭＰａより大きい圧縮強さ及びモース硬度で７より高い硬度を有する。一実施形態において、成形ガラス品は少なくとも１つの表面圧縮応力領域を有し、圧縮応力領域の層深さは少なくとも２５μｍである。この圧縮強さ及び／または圧縮応力領域は成形ガラス品を、化学的または熱的とすることができる、強化プロセスにかけることで達成することができる。いくつかの実施形態において、この圧縮強さ及び／または圧縮応力領域は成形ガラス品をイオン交換プロセスにかけることで達成される。
【００７５】
一実施形態において、成形ガラス品は、約６０モル％から約７０モル％のＳｉＯ２，約６モル％から約１４モル％のＡｌ２Ｏ３，０モル％から約１５モル％のＢ２Ｏ３，０モル％から約１５モル％のＬｉ２Ｏ，０モル％から約２０モル％のＮａ２Ｏ，０モル％から約１０モル％のＫ２Ｏ，０モル％から約８モル％のＭｇＯ，０モル％から約１０モル％のＣａＯ，０モル％から約５モル％のＺｒＯ２，０モル％から約１モル％のＳｎＯ２，０モル％から約１モル％のＣｅＯ２，約５０ｐｐｍより少ないＡｓ２Ｏ３，及び約５０ｐｐｍより少ないＳｂ２Ｏ３を含み、１２モル％≦Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ≦２０モル％及び０モル％≦ＭｇＯ＋ＣａＯ≦１０モル％である、アルカリアルミノケイ酸ガラス組成でつくられる。このガラス組成及びその他のガラス組成は米国特許第８１５８５４３号（ディネカ(Deineka)等，「ケイ酸ガラス用清澄剤(Fining Agents for Silicate Glasses)」の明細書に見ることができる。
【００７６】
別の実施形態において、成形ガラス品は、少なくとも約５０モル％のＳｉＯ２及び少なくとも約１１モル％のＮａ２Ｏを含むアルカリアルミノケイ酸ガラス組成でつくられ、圧縮応力は少なくとも９００ＭＰａである。いくつかの実施形態において、ガラス組成はＡｌ２Ｏ３と、Ｂ２Ｏ３，Ｋ２Ｏ，ＭｇＯ及びＺｎＯの内の少なくとも１つをさらに含み、−３４０＋２７.１・Ａｌ２Ｏ３−２８.７・Ｂ２Ｏ３＋１５.６・Ｎａ２Ｏ−６１.４・Ｋ２Ｏ＋８.１・(ＭｇＯ＋ＺｎＯ)≧０モル％である。特定の実施形態において、ガラス組成は、約７モル％から約２６モル％のＡｌ２Ｏ３，０モル％から約９モル％のＢ２Ｏ３，約１１モル％から約２５モル％のＮａ２Ｏ，０モル％から約２.５モル％のＫ２Ｏ，０モル％から約８.５モル％のＭｇＯ，及び０モル％から約１.５モル％のＣａＯを含む。これらのガラス組成及びその他のガラス組成は米国特許出願公開第２０１３／０００４７５８号（ディネカ等，「高圧縮応力をもつイオン交換可能ガラス(Ion Exchangeable Glass with High Compressive Stress)」の明細書に見ることができる。上記明細書の内容はその全体が本明細書に参照として含められる。
【実施例】
【００７７】
実施例１−ディッシュ形金型キャビティをもつ金型を用いて成形ガラス品を形成した。形成プロセスには、金型平坦領域の強制冷却を行わない、ベンド領域の局所加熱を含めた。プロセスの特徴を表す様々なプロファイルが図１２に示される。金型面平坦領域の中央における温度プロファイルが参照数字１００で示される。金型面湾曲領域のベンドにおける温度プロファイルが参照数字１０２で示される。金型面湾曲領域のコーナーにおける温度プロファイルが参照数字１０４で示される。真空プロファイルが参照数字１０６で示される。炉電力プロファイルが参照数字１０８で示される。炉温プロファイルが参照数字１１０で示される。炉が開けられた時点が参照数字１１２で示される。（温度プロファイル１００で表される）金型面平坦領域と（温度プロファイル１０２または１０４で表される）金型面湾曲領域の間の温度差は比較的小さい。金型面平坦領域と金型面湾曲領域の間の温度差は、真空が印加されているときに、約２５℃のピークに達する。
【００７８】
実施例２−ディッシュ形金型キャビティをもつ金型を用いて成形ガラス品を形成した。形成プロセスには金型平坦領域の強制冷却を行うベンド領域の局所加熱を含めた。プロセスの特徴を表す様々なプロファイルが図１３に示される。金型面平坦領域の中央における温度プロファイルが参照数字１１４で示される。金型面湾曲領域上の一点における温度プロファイルが参照数字１１６で示される。ガラス平坦区画の中央における温度プロファイルが参照数字１１８で示される。ガラス湾曲区画上の一点における温度プロファイルが参照数字１２０で示される。真空プロファイルが参照数字１２２で示される。炉電力プロファイルが参照数字１２４で示される。炉温プロファイルが参照数字１２６で示される。強制冷却プロファイルが参照数字１２８で示される。窒素を冷却流体として用いた。炉が開けられた時点が参照数字１３０で示される。（温度プロファイル１１４で表される）金型面平坦領域と（温度プロファイル１１６で表される）金型面湾曲領域の間の温度差は、真空が印加されているときに、約８０℃のピークに達する。これは、金型面の湾曲領域またはベンド領域を局所加熱しながら金型面平坦領域を比較的低温に保つに強制冷却が有効であることを示す。
【００７９】
実施例３−ディッシュ形金型キャビティをもつ金型を用いて様々なディッシュ形ガラス品を形成した。金型面領域の局所加熱及び金型面平坦領域の強制冷却をプロセスに用いた。ガラス品はコーニング社から入手できる製品番号２３１７のＧＯＬＩＬＬＡガラスで作製した。ガラス品の作製に用いたガラス板の厚さは０.８ｍｍであった。ディッシュ形状のベンド半径は１０ｍｍであった。金型面ベンド領域における温度を変えることで、形成されたコーナーの形状の理想形状からの偏差への金型コーナー温度の効果を調べた。結果が図１４に示されている。図１４において、菱印１４０はＤＯＥ（実験計画）データを表し、正方印１４１は最終プロセスデータを表す。データは金型ベンド温度を高めると理想形状からの偏差が減じることを示し、したがって、縁辺及びコーナーの温度を高めることが重要であることを実証している。調べた特定のガラス組成及びディッシュ形状については、金型のコーナー温度が約７１０℃より低ければ、コーナー偏差が０.１ｍｍをこえる。この場合は、金型面ベンド領域が低温すぎてベンド半径の達成が可能にならないため、偏差が大きい。他方で、金型のコーナー温度が高すぎれば、ガラス平坦領域がゆがみ、ガラスコーナーがひずみにより金型コーナーから引き離されるから、ゆがんだガラス平坦領域がガラスコーナーに大きな偏差を生じさせるため、成形された形状のコーナー偏差が悪化する。
【００８０】
実施例４−ディッシュ形金型キャビティをもつ金型を用いてディッシュ形ガラス品を作製した。金型面ベンド領域の局所加熱及び金型面平坦領域の強制冷却をプロセスに用いた。図１５Ａは成形ガラス品の形成プロセス中に金型上で監視測定した点１５０〜１５８を示す。図１５Ｂは図１５Ａに示された点における温度プロファイルを示す。それぞれの点及び温度プロファイルについて、金型上の点と温度プロファイルの対応を容易にするため、同じ参照数字を用いている。温度プロファイル１６４は、金型面からほぼ０.５インチ（１２.７ｍｍ）下の、金型の側面における温度を表す。炉電力プロファイルが参照数字１６０で示される。真空プロファイルが参照数字１６２で示される。
【００８１】
図１５Ｂは、強制冷却が（温度プロファイル１５０，１５２で表される）金型面平坦領域における温度勾配を平坦化することができ、それでも（温度プロファイル１５０，１５２で表される）金型面平坦領域と（温度プロファイル１５４，１５６，１５８で表される）金型面湾曲領域の間に非常に大きな温度差があることを示す。図１５Ｂは、金型面湾曲領域が局所加熱されていても金型面平坦領域にわたる温度分布が一層一様になるように、（温度プロファイル１５２で表されるように）金型面平坦領域の縁辺近くの温度を強制冷却が下げ得ることも示す。金型面平坦領域における温度勾配は、ガラス板が金型上にある間，１５℃より低いままであった。
【００８２】
実施例５−図１６Ａ及び１６Ｂはそれぞれ、金型面平坦領域の強制冷却無し及び強制冷却有りで作製されたディッシュ形ガラス品についての理想形状からの偏差を示す。強制冷却がない場合（図１６Ａ）、コーナーは適切に形成されておらず、偏差は目標の±０.１ｍｍを大きくこえている。強制冷却がある場合（図１６Ｂ）、形状は十分に目標の±０.１ｍｍ内にある。
【００８３】
実施例６−図１７は、ベンド領域の局所加熱を平坦領域における強制冷却とともに用いて形成したそり形ガラス品の偏差を示す。そり形ガラス品のベンド半径は６ｍｍであり、全体寸法は１２０ｍｍ×７０ｍｍ×３ｍｍであって、ガラス厚は０.７ｍｍである。理想形状からの絶対偏差は１００μｍより小さい。
【００８４】
実施例７−下の表１は、ベンド半径が１０ｍｍのディッシュ形ガラス品をガラス板から作製する２つの異なるプロセス中のガラス温度及びガラス温度と金型温度の差を示す。プロセス番号１においては、金型の強制冷却を行わず、またベンド領域におけるガラス板の局所加熱を行わずに、ディッシュ形ガラス品を形成した。プロセス番号２においては、本開示に説明されるように、金型の強制冷却及び／またはベンド領域におけるガラス板の局所加熱を行って、ディッシュ形ガラス品を形成した。いずれのプロセスも、金型のベンド領域及びコーナーに配置されたスロットまたは開口を介して真空を印加することによる真空同形化を含む。
【００８５】
【表１】
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【００８６】
実施例８−「オレンジピール」へのガラス温度／粘度の影響を調べた。調査には、平坦領域の強制冷却を行わず、ベンド領域の局所加熱を行う、第１のガラス板からの第１のディッシュ形ガラス品の形成、及び、平坦領域の強制冷却及び／またはベンド領域の局所加熱を行う、第２のガラス板からの第２のディッシュ形ガラス品の形成を含めた。強制冷却及び／またはベンド領域の局所加熱を行うと、平坦領域におけるガラス粘度は、「オレンジピール」を発生させ得る、ガラスの再沸をおこさせ得るレベルより高くなり得る。強制冷却及び／またはベンド領域の局所加熱を行うと、平坦領域におけるガラス粘度は、強制冷却及び局所加熱を行わない場合に比較して、１.５桁高くに保たれ得ることが分かった。平坦領域におけるガラス粘度が高くなると、表面粗さのピーク対谷のほぼ１０倍の改善が可能になった。特定の例の１つにおいて、実施例７のプロセス番号２にしたがって、すなわち強制冷却及び／または局所加熱を行って、作成した両ガラス品の表面はそれぞれ、Ｚｙｇｏ Ｎｅｗｖｉｅｗ ３Ｄ光学表面プロファイラで測定して、１５ｍｍ×２５ｍｍの面積にかけて３０ｎｍより小さい表面うねり高さを有していた。対照的に、実施例７のプロセス番号１にしたがって、すなわち強制冷却及び局所加熱を行わずに、作成した両ガラス品の表面は同じ測定面積にわたって２００ｎｍの表面うねり高さを有する。
【００８７】
実施例９−本開示にしたがって、すなわち、金型の強制冷却及び／またはベンド領域におけるガラス板の局所加熱並びにガラス板の金型への真空同形化を行って、形成したディッシュ形ガラス品を、２つに金型の間でガラス板をプレス加工することによって形成したディッシュ形ガラス品と比較した。プレス加工を用いると、形成されたガラス品にわたる非一様なひずみ及び形成されたガラス品の平坦領域におけるゆがみを生じさせる、過制約条件を小さな金型誤差が引きおこし得ることが分かった。プレス加工で見られた非一様ひずみ及びゆがみのタイプは真空同形化プロセスでは見られなかった。真空同形化プロセスでは、金型は１つしかない。さらに、ガラス平坦領域は、ベンド領域近くのスロットを介して真空を印加することにより、金型にわたって一様に引き伸ばされる。
【符号の説明】
【００８８】
１０，１０ａ    成形ガラス品
１２，１２ａ    ガラス品平坦区画
１３，１３ａ，１３ｂ    周縁／縁辺
１４，１４ａ，１４ｂ    ガラス品湾曲区画
１６，１６ａ，１６ｂ    ガラス品湾曲区画のベンド
１７    ガラス品湾曲区画のコーナー
２０，２０ａ    金型
２２，２２ａ    金型本体
２４    金型本体上面
２６，２６ａ    金型キャビティ
２８    位置合わせピン
３０，３０ａ    金型面
３２，３２ａ    金型面平坦領域
３３，３３ａ，３３ｂ    金型面平坦領域周縁
３４，３４ａ，３４ｂ    金型面湾曲領域
３６，３６ａ，３６ｂ    金型面湾曲領域のベンド
３７    金型面湾曲領域のコーナー
３８，３８ａ，３８ｂ    真空プレナム
４０，４０ａ，４０ｂ    真空開口
４２    （真空）ポート
４４，４４ａ    冷却装置
４６    冷却チャンバ
４８ａ，４８ｂ    冷却チャンバの対向する端面
５０，５２    （冷却チャンバ）流入ポート
５４    （冷却チャンバ）流出ポート
５６    冷却流体
５８    流出冷却流体
６０    ガラス板
６４    炉
６６    主ヒータ
７０    ガラス平坦領域
７２    ガラス湾曲領域
７４    ガラスベンド領域
７５，７５ａ，７５ｂ    補助ヒータ
７８    反射器
【図１】
2018150235.tif 000004
【図２】
2018150235.tif 000005
【図３】
2018150235.tif 000006
【図４】
2018150235.tif 000007
【図５】
2018150235.tif 000008
【図６】
2018150235.tif 000009
【図７】
2018150235.tif 000010
【図８】
2018150235.tif 000011
【図９】
2018150235.tif 000012
【図１０】
2018150235.tif 000013
【図１１】
2018150235.tif 000014
【図１２】
2018150235.tif 000015
【図１３】
2018150235.tif 000016
【図１４】
2018150235.tif 000017
【図１５Ａ】
2018150235.tif 000018
【図１５Ｂ】
2018150235.tif 000019
【図１６Ａ】
2018150235.tif 000020
【図１６Ｂ】
2018150235.tif 000021
【図１７】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年5月31日(2018.5.31)
【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】
成形ガラス品を形成するためのシステムにおいて、
第１の金型面領域及び第２の金型面領域を有する金型であって、前記第１の金型面領域は実質的に平坦な領域を有し、前記第２の金型面領域は少なくとも１つのベンド及び前記ベンドに配置された少なくとも１つの開口を有するものである金型、
前記金型に結合され、前記第１の金型面領域の強制空冷のために構成された、冷却装置、
前記第２の金型面領域のベンドの下に延長しないよう前記第１の金型面領域の下方に位置する冷却チャンバ、
前記金型に結合され、前記少なくとも１つの開口を介して前記第２の金型面領域と通じている、真空プレナム、
前記第２の金型面領域に局所化された熱を供給するための、前記第２の金型面領域に対向して配置されたヒータアセンブリ、及び
炉、
を備え、
前記金型、前記冷却装置、前記真空プレナム及び前記ヒータアセンブリが前記炉内に配置される、
ことを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記ヒータアセンブリが１０００℃から１４５０℃の範囲にあるヒータ温度を有する少なくとも１つの輻射ヒータを含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記ヒータアセンブリが２.０μｍから２.７μｍの範囲にあるピーク波長を有する少なくとも１つの輻射ヒータを含むことを特徴とする請求項１または２に記載のシステム。
【請求項４】
前記ヒータアセンブリが少なくとも１つの輻射ヒータ及び、前記少なくとも１つの輻射ヒータからの熱を前記第２の金型面領域に集中させるために配置された、反射器を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項５】
三次元形状を有するガラス体を含む成形ガラス品であって、
前記ガラス体の少なくとも１つの表面は、１５ｍｍ×２５ｍｍの測定面積にわたって３０ｎｍより小さい表面うねりを有するとともに、１ｎｍより小さい平均粗さを有することを特徴とする成形ガラス品。
【請求項６】
前記ガラス体が２５ｍｍ×２５ｍｍの測定面積にわたって１００μｍ以内まで平坦な平坦領域を有することを特徴とする請求項５に記載の成形ガラス品。
【請求項７】
前記ガラス体がベンド半径が１０ｍｍより小さい少なくとも１つのベンド領域を有することを特徴とする請求項５または６に記載の成形ガラス品。
【請求項８】
前記ガラス体が４００ｎｍから８００ｎｍの波長範囲において８５％より高い光透過率を有することを特徴とする請求項５から７のいずれか１項に記載の成形ガラス品。
【請求項９】
前記ガラス体が３００ＭＰａより大きい圧縮強さを有することを特徴とする請求項５から８のいずれか１項に記載の成形ガラス品。
【請求項１０】
前記ガラス体がモース硬度で７より高い硬度を有することを特徴とする請求項５から９のいずれか１項に記載の成形ガラス品。
【請求項１１】
前記ガラス体がアルカリアルミノケイ酸ガラスで形成されていることを特徴とする請求項５から１０のいずれか１項に記載の成形ガラス品。
【請求項１２】
前記ガラス体は、平面ディスプレイを有する電子装置をカバーするために適合されるよう構成されていることを特徴とする請求項５から１１のいずれか１項に記載の成形ガラス品。