(57)【要約】【課題】加圧成形後の冷却工程において割れや欠けが発生することが効果的に防止できるガラス成形品の製造方法を提供する。【解決手段】ガラス成形品の製造方法は、溶融または軟化したガラス素材７１を加圧成形する工程と、第１金型３１にガラス素材７１を付着させた状態のままガラス素材７１を冷却する工程と、離型ピン３６の先端部を第１金型３１の型面３１ａから突き出させることにより、冷却後のガラス素材７１であるガラス成形品を離型する工程とを備える。ガラス素材７１を加圧成形する工程においては、離型ピン３６の先端面３６ａが第１金型３１の周囲面３１ａ１と同一面を形成するように離型ピン３６が配置され、加圧成形後のガラス素材７１を第１金型３１に付着させた状態のまま冷却する工程においては、離型ピン３６の先端面３６ａが第１金型３１の周囲面３１ａよりも後退して位置するように離型ピン３６が配置される。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融または軟化したガラス素材を第１金型および第２金型を用いて挟み込むことで加圧成形する工程と、
加圧成形後の前記ガラス素材から前記第２金型を離隔させることにより、前記第１金型に前記ガラス素材を付着させた状態のまま前記ガラス素材を冷却する工程と、
前記第１金型に設けられた離型ピンの先端部を前記第１金型の型面から突き出させることにより、冷却後の前記ガラス素材であるガラス成形品を前記第１金型から引き離すことで前記ガラス成形品を離型する工程とを備え、
溶融または軟化した前記ガラス素材を加圧成形する工程において、前記離型ピンの先端面が前記離型ピンが設けられた部分の周囲に位置する前記第１金型の型面である周囲面と同一面を形成することとなるように、前記離型ピンが配置され、
加圧成形後の前記ガラス素材を前記第１金型に付着させた状態のまま冷却する工程において、少なくとも所定期間にわたって、前記離型ピンの前記先端面が前記第１金型の前記周囲面よりも後退して位置することとなるように、前記離型ピンが配置される、ガラス成形品の製造方法。
【請求項２】
前記ガラス成形品は、製品となる製品領域と、製品とはならない非製品領域とを有し、
前記離型ピンが設けられる位置が、前記第１金型のうちの前記非製品領域に対応した位置である、請求項１に記載のガラス成形品の製造方法。
【請求項３】
離型後の前記ガラス成形品の前記非製品領域を除去する工程をさらに備える、請求項２に記載のガラス成形品の製造方法。
【請求項４】
溶融または軟化したガラス素材を挟み込むことで加圧成形する第１金型および第２金型と、
前記第１金型に設けられた離型ピンと、
前記第１金型および前記第２金型を相対的に移動させる第１駆動機構と、
前記離型ピンおよび前記第１金型を相対的に移動させる第２駆動機構と、
前記第１駆動機構の動作および前記第２駆動機構の動作を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、溶融または軟化したガラス素材が前記第１金型および前記第２金型によって挟み込まれることで加圧成形され、その後、加圧成形後の前記ガラス素材から前記第２金型が離隔されることにより、前記第１金型に前記ガラス素材が付着された状態のまま前記ガラス素材が冷却され、さらにその後、前記離型ピンの先端部が前記第１金型の型面から突き出されることにより、冷却後の前記ガラス素材であるガラス成形品が前記第１金型から引き離されることで前記ガラス成形品が離型されるように、前記第１駆動機構の動作および前記第２駆動機構の動作を制御するとともに、溶融または軟化した前記ガラス素材が加圧成形される際に、前記離型ピンの先端面が前記離型ピンが設けられた部分の周囲に位置する前記第１金型の型面である周囲面と同一面を形成することとなるように、かつ、加圧成形後の前記ガラス素材が前記第１金型に付着させた状態のまま冷却される際に、少なくとも所定期間にわたって、前記離型ピンの前記先端面が前記第１金型の前記周囲面よりも後退して位置することとなるように、前記第２駆動機構の動作を制御する、ガラス成形品の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融または軟化したガラス素材を複数の金型を用いて加圧成形することでガラス成形品を製造するガラス成形品の製造方法および製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、各種のガラス製光学素子（たとえばガラスレンズ等）やカバーガラスを製造するための方法として、溶融または軟化したガラス素材を複数の金型を用いて最終形状かまたはそれに近いかたちに直接加圧成形するダイレクトプレス法およびリヒートプレス法が利用されている。
【０００３】
ダイレクトプレス法は、溶融炉から流出する溶融したガラス素材を所定量だけ複数の金型間に直接供給し、供給したガラス素材をこれら複数の金型を用いて加圧成形するものである。リヒートプレス法は、所定量のガラスブランクを一の金型上に載置して加熱することで軟化させ、軟化後のガラス素材を当該一の金型を含む複数の金型を用いて加圧成形するものである。
【０００４】
これらダイレクトプレス法またはリヒートプレス法を利用してガラス成形品を製造した場合には、高い面転写性が実現できるため、特に研磨処理を施さずとも鏡面かまたはそれに近い状態でガラス成形品の外表面を仕上げることができるメリットが得られたり、比較的複雑な立体形状のガラス成形品の製造が可能になるメリットが得られたりする。
【０００５】
通常、これらダイレクトプレス法またはリヒートプレス法においては、加圧成形後に一の金型に加圧成形後のガラス素材が付着した状態を維持しつつ当該ガラス素材の冷却が行なわれ、冷却後のガラス素材であるガラス成形品が、当該一の金型に設けられた離型ピンを用いて当該一の金型から離型されることで取り出される。このようなガラス成形品の離型方法が開示された文献としては、たとえば特開２００２−３２６８２６号公報（特許文献１）がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３２６８２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述したダイレクトプレス法およびリヒートプレス法を利用して、たとえばスマートフォンやタブレット端末に代表されるディスプレイ装置に具備されるカバーガラスのような比較的大型のガラス成形品を製造する場合には、冷却時においてガラス素材に発生する収縮の程度が顕著となり、ガラス成形品に割れや欠けが高い確率で発生してしまう問題がある。
【０００８】
ここで、上述した離型ピンは、加圧成形が開始される時点においてその先端面が当該離型ピンが設けられた金型の型面と同一平面上に位置することとなるように配置され、その後ガラス成形品が離型されるまでの間（すなわち冷却完了時点までの間）、当該位置に固定される。しかしながら、実際には、離型ピンと金型との間に相当程度の熱膨張率の差があり、また大きな熱容量の差もあるため、上記期間にわたって常に離型ピンの先端面と金型の型面とが同一平面上に位置することはなく、多くの場合、冷却工程中において離型ピンの先端部が型面よりも突出して位置してしまうこととなり、これらの間に僅かながら段差が発生することになる。
【０００９】
この段差の発生は、冷却時において当該段差に対応する部分を起点としてガラス成形品に割れや欠けが発生する原因となり、歩留まりの大きな悪化を招来していた。
【００１０】
したがって、本発明は、上述した問題点を解決すべくなされたものであり、加圧成形後の冷却工程において割れや欠けが発生することが効果的に防止できるガラス成形品の製造方法および製造装置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】
【００１１】
本発明に基づくガラス成形品の製造方法は、溶融または軟化したガラス素材を第１金型および第２金型を用いて挟み込むことで加圧成形する工程と、加圧成形後の上記ガラス素材から上記第２金型を離隔させることにより、上記第１金型に上記ガラス素材を付着させた状態のまま上記ガラス素材を冷却する工程と、上記第１金型に設けられた離型ピンの先端部を上記第１金型の型面から突き出させることにより、冷却後の上記ガラス素材であるガラス成形品を上記第１金型から引き離すことで上記ガラス成形品を離型する工程とを備える。上記本発明に基づくガラス成形品の製造方法にあっては、溶融または軟化した上記ガラス素材を加圧成形する工程において、上記離型ピンの先端面が上記離型ピンが設けられた部分の周囲に位置する上記第１金型の型面である周囲面と同一面を形成することとなるように、上記離型ピンが配置され、加圧成形後の上記ガラス素材を上記第１金型に付着させた状態のまま冷却する工程において、少なくとも所定期間にわたって、上記離型ピンの上記先端面が上記第１金型の上記周囲面よりも後退して位置することとなるように、上記離型ピンが配置される。
【００１２】
上記本発明に基づくガラス成形品の製造方法にあっては、上記ガラス成形品が、製品となる製品領域と、製品とはならない非製品領域とを有していてもよく、その場合には、上記離型ピンが設けられる位置が、上記第１金型のうちの上記非製品領域に対応した位置であることが好ましい。
【００１３】
上記本発明に基づくガラス成形品の製造方法は、離型後の上記ガラス成形品の上記非製品領域を除去する工程をさらに備えていてもよい。
【００１４】
本発明に基づくガラス成形品の製造装置は、溶融または軟化したガラス素材を挟み込むことで加圧成形する第１金型および第２金型と、上記第１金型に設けられた離型ピンと、上記第１金型および上記第２金型を相対的に移動させる第１駆動機構と、上記離型ピンおよび上記第１金型を相対的に移動させる第２駆動機構と、上記第１駆動機構の動作および上記第２駆動機構の動作を制御する制御部とを備えている。上記本発明に基づくガラス成形品の製造装置にあっては、上記制御部が、溶融または軟化したガラス素材が上記第１金型および上記第２金型によって挟み込まれることで加圧成形され、その後、加圧成形後の上記ガラス素材から上記第２金型が離隔されることにより、上記第１金型に上記ガラス素材が付着された状態のまま上記ガラス素材が冷却され、さらにその後、上記離型ピンの先端部が上記第１金型の型面から突き出されることにより、冷却後の上記ガラス素材であるガラス成形品が上記第１金型から引き離されることで上記ガラス成形品が離型されるように、上記第１駆動機構の動作および上記第２駆動機構の動作を制御するとともに、溶融または軟化した上記ガラス素材が加圧成形される際に、上記離型ピンの先端面が上記離型ピンが設けられた部分の周囲に位置する上記第１金型の型面である周囲面と同一面を形成することとなるように、かつ、加圧成形後の上記ガラス素材が上記第１金型に付着させた状態のまま冷却される際に、少なくとも所定期間にわたって、上記離型ピンの上記先端面が上記第１金型の上記周囲面よりも後退して位置することとなるように、上記第２駆動機構の動作を制御する。
【００１５】
なお、「離型ピンの先端面と第１金型の周囲面とが同一面を形成する」とは、これら先端面と周囲面との境界部において段差が形成されずにこれらが連続するように構成することを意味し、たとえば、先端面と周囲面とがいずれも平面である場合には、これらが同一平面上に位置することとなるように構成することを意味し、先端面と周囲面とがいずれも曲面である場合には、これらが連なった曲面を形成することとなるように構成することを意味する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、加圧成形後の冷却工程において割れや欠けが発生することが効果的に防止できるガラス成形品の製造方法および製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態におけるガラス成形品の製造装置の概略的な構成を示す図である。
【図２】図１に示す製造装置の平面的なレイアウトを示す図である。
【図３】本発明の実施の形態におけるガラス成形品の製造方法に従ったカバーガラスの製造フローを示す図である。
【図４】図３に示すガラス素材を下型に滴下する工程を示す模式図である。
【図５】図３に示すガラス素材を下型に滴下する工程の後状態を示す模式図である。
【図６】図３に示す上型を下降させる工程の第１段階を示す模式図である。
【図７】図３に示す上型を下降させる工程の第２段階を示す模式図である。
【図８】図３に示すガラス素材を加圧成形する工程を示す模式図である。
【図９】図３に示す上型を上昇させる工程を示す模式図である。
【図１０】図３に示すガラス素材を冷却する工程を示す模式図である。
【図１１】図３に示すガラス成形品を離型する工程を示す模式図である。
【図１２】図３に示すガラス成形品に必要な加工を施す工程を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。以下に示す実施の形態は、主板部とその周縁に連設された側板部とで構成される略箱形状のスマートフォン用カバーガラスをダイレクトプレス法に基づいて製造する場合に本発明を適用した例を示すものである。なお、以下に示す実施の形態においては、同一のまたは共通する部分について図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。
【００１９】
図１は、本発明の実施の形態におけるガラス成形品の製造装置の概略的な構成を示す図である。また、図２は、図１に示す製造装置の平面的なレイアウトを示す図である。まず、これら図１および図２を参照して、本実施の形態におけるガラス成形品の製造装置の構成について説明する。なお、本実施の形態におけるガラス成形品の製造装置は、複数のガラス成形品が順次製造されるものである。
【００２０】
図１に示すように、ガラス成形品の製造装置１は、素材供給部１０と、切断部２０と、成形部３０と、離型部４０と、制御部５０とを主として備えている。
【００２１】
素材供給部１０は、溶融したガラス素材を後述する下型３１に供給するための部位であり、切断部２０は、下型３１に供給されるガラス素材の量を適切な量に調整するための部位である。成形部３０は、下型３１に供給されたガラス素材を当該下型３１を含む複数の金型を用いて加圧成形するための部位であり、離型部４０は、成形されたガラス成形品を下型３１から取り出すための部位である。また、制御部５０は、上述した切断部２０、成形部３０および離型部４０の動作を制御する部位である。
【００２２】
素材供給部１０は、連続溶融炉１１と、ノズル部１２と、流出管１３とを含んでいる。連続溶融炉１１は、溶融したガラス素材を貯留するものであり、ノズル部１２は、連続溶融炉１１にて貯留されたガラス素材を流出管１３に導入するものである。流出管１３は、その下端に設けられた流出口から鉛直下方に向けて連続的に溶融したガラス素材を溶融ガラス流７０として流出させるものである。
【００２３】
切断部２０は、切断機構としてのカッター２１およびカッター駆動機構２２を含んでいる。カッター２１は、流出管１３から流出する溶融ガラス流７０を切断して当該切断部分を溶融ガラス流７０から分離させるものであり、上述したカッター駆動機構２２によって駆動される。カッター２１は、一対の平板形状の剪断刃によって構成されており、これら一対の剪断刃が流出管１３の下方において突き合わされることで溶融ガラス流７０の切断が行なわれる。カッター駆動機構２２は、制御部５０からの指令を受け、カッター２１を駆動する。カッター駆動機構２２としては、各種のものが利用できるが、好適にはエアシリンダ、サーボモータ、油圧シリンダ、リニアモータ、ステッピングモータ等が利用できる。
【００２４】
成形部３０は、第１金型としての下型３１と、第２金型としての上型３２と、下型駆動機構３３と、上型駆動機構３４とを含んでいる。下型３１は、後述する加圧成形工程において鉛直下方に配置される金型であり、上型３２は、後述する加圧成形工程において鉛直上方に配置される金型である。下型３１は、上述した下型駆動機構３３によって駆動されることで移動し、上型３２は、上述した上型駆動機構３４によって駆動されることで移動する。
【００２５】
下型３１および上型３２を形成する材料としては、耐熱合金（ステンレス合金等）、炭化タングステンを主成分とする超鋼材料、各種セラミックス（炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウム等）、カーボンを含む複合材料等、ガラス成形品を製造するための金型として公知の材料の中から適宜選択して用いることができる。下型３１および上型３２は、同一の材料にて構成されていてもよいし、それぞれ別の材料にて構成されていてもよい。
【００２６】
下型３１および上型３２の表面は、耐久性の向上や溶融したガラス素材との融着の防止を図る観点から、所定の被覆層にて覆われていることが好ましい。被覆層の材料は、特に制限されるものではないが、たとえば種々の金属（クロム、アルミニウム、チタン等）、窒化物（窒化クロム、窒化アルミニウム、窒化チタン、窒化硼素等）、酸化物（酸化クロム、酸化アルミニウム、酸化チタン等）等を用いることができる。被覆層の成膜方法も、特に制限されるものではないが、たとえば真空蒸着法やスパッタ法、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等が利用できる。
【００２７】
下型３１および上型３２は、図示しない加熱手段によって所定温度に加熱できるように構成されている。加熱手段は、特に制限されるものではないが、公知の加熱手段を適宜選択して用いることができる。たとえば、被加熱部材の内部に埋め込んで使用するカートリッジヒーターや、被加熱部材の外側に接触させて使用するシート状のヒーター、赤外線加熱装置、高周波誘導加熱装置等を加熱手段として用いることができる。
【００２８】
図１および図２に示すように、下型駆動機構３３は、制御部５０からの指令を受け、図中に矢印で示すＤＲ１方向（水平方向）に下型３１を移動させる。これにより、下型３１は、素材供給部１０から滴下されるガラス素材を受け止めるための位置（滴下ポジションＰ１）と、受け止めたガラス素材を加圧成形するために上型３２と対向する位置（成形ポジションＰ２）と、加圧成形後のガラス素材を冷却するための位置（冷却ポジションＰ３，Ｐ４）と、冷却後のガラス素材であるガラス成形品を取り出すための位置（離型ポジションＰ５）と、清掃を行なうための位置（清掃ポジションＰ６）との間で移動する。下型駆動機構３３としては、各種のものが利用できるが、たとえば図２に示す如くの回転テーブル３８と、当該回転テーブル３８を駆動する駆動源とによって構成される。なお、上述した駆動源としては、好適にはサーボモータ、エアシリンダ、油圧シリンダ、リニアモータ、ステッピングモータ、あるいはこれらの組み合わせ等とが利用できる。
【００２９】
図１に示すように、上型駆動機構３４は、制御部５０からの指令を受け、図中に矢印で示すＤＲ２方向（鉛直方向）に上型３２を移動させる。これにより、上型３２は、鉛直上方の位置と鉛直下方の位置との間を往復動することになり、成形ポジションＰ２において、上型３２と下型３１とが接近および離隔することになる。なお、このうちの鉛直下方の位置が、下型３１との間でガラス素材を加圧成形するための位置である。上型駆動機構３４としては、各種のものが利用できるが、好適にはサーボモータ、エアシリンダ、油圧シリンダ、リニアモータ、ステッピングモータ、あるいはこれらの組み合わせ等が利用できる。
【００３０】
制御部５０によって上型駆動機構３４を制御するモードとしては、上型３２の位置を制御するモード（位置制御モード）と、上型３２に負荷される荷重を制御するモード（荷重制御モード）とがあり、これら２つの制御モードが切り替え可能に構成されていることが好ましい。上型駆動機構３４は、上型３２を用いて最大３トンの加圧力でガラス素材を加圧成形することが可能となるように構成されていることが好ましい。
【００３１】
図１および図２に示すように、成形部３０は、さらに、離型ピン３６と、離型ピン駆動機構３７とを含んでいる。離型ピン３６は、離型部４０においてガラス成形品を離型させるためのものであり、下型３１の所定位置に複数設けられている。より詳細には、離型ピン３６は、下型３１に設けられた孔部３１ｂ（図４等参照）に挿通されて当該孔部３１ｂに対して摺動可能となるように設けられており、離型ピン駆動機構３７によって駆動されることで鉛直方向に沿って移動する。
【００３２】
離型ピン３６を形成する材料としては、上述した下型３１および上型３２を形成する材料として例示した材料の中から適宜の材料が選択される。ここで、離型ピン３６を形成する材料と下型３１を形成する材料とは、同じである必要はない。
【００３３】
離型ピン駆動機構３７は、上述した滴下ポジションＰ１、成形ポジションＰ２および離型ポジションＰ５にそれぞれ設けられており、制御部５０からの指令を受けて離型ピン３６を移動させる。離型ピン駆動機構３７としては、各種のものが利用できるが、好適にはサーボモータ、エアシリンダ、油圧シリンダ、リニアモータ、ステッピングモータ、あるいはこれらの組み合わせ等が利用できる。
【００３４】
なお、本実施の形態においては、離型ピン３６の先端面３６ａ（図４等参照）および当該離型ピン３６が設けられた部分の周囲に位置する下型３１の型面３１ａである周囲面３１ａ１（図４等参照）がいずれも平面形状を有するように構成されている。
【００３５】
ここで、離型ピン３６は、図示しない付勢手段（たとえばバネ等）によって鉛直下方に向けて付勢された状態で下型３１に組み付けられている。
【００３６】
これにより、離型ピン３６が離型ピン駆動機構３７によって駆動されていない状態においては、上述した付勢手段の付勢力を離型ピン３６が受けることになり、離型ピン３６は、相対的に鉛直下方の位置に配置されることになる。当該状態においては、離型ピン３６の先端面３６ａが下型３１の周囲面３１ａ１よりも後退した鉛直下方の位置に配置されることになり、以下においては、当該状態にある離型ピン３６の位置を「原点位置」と称する。
【００３７】
一方、離型ピン３６が離型ピン駆動機構３７によって駆動された状態においては、上述した付勢手段の付勢力に抗して離型ピン３６が上昇し、離型ピン３６が相対的に鉛直上方の位置に配置されることになる。その際、離型ピン駆動機構３７による駆動力を調節することにより、離型ピン３６の先端面３６ａは、下型３１の周囲面３１ａ１と同一平面上の位置と、下型３１の周囲面３１ａ１よりも上方に位置することで離型ピン３６の先端部が下型３１から突き出た状態となる位置とを取り得るように構成されている。以下、離型ピン３６の先端面３６ａが下型３１の周囲面３１ａ１と同一平面上にある場合の離型ピン３６の位置を「第１位置」と称し、離型ピン３６の先端部が下型３１から突き出た状態にある離型ピン３６の位置を「第２位置」と称する。
【００３８】
離型部４０は、吸着装置４１を含んでいる。吸着装置４１は、離型ポジションＰ５に移動された下型３１と対向するように配置されており、制御部５０によってその動作が制御される。吸着装置４１としては、真空吸着を利用した公知の手段が利用できる。また、吸着装置４１に代えてロボットハンドを使用することとしてもよい。
【００３９】
制御部５０は、主として、上述したカッター駆動機構２２、下型駆動機構３３、上型駆動機構３４、離型ピン駆動機構３７および吸着装置４１の動作を制御する。すなわち、制御部５０は、カッター２１による溶融ガラス流７０の切断のタイミング、下型３１の移動のタイミング、上型３２の移動のタイミング、離型ピン３６の移動のタイミング、吸着装置４１の動作のタイミング等のガラス成形品の製造に係る一連のシーケンスを制御する。
【００４０】
図３は、本実施の形態におけるガラス成形品の製造方法に従ったカバーガラスの製造フローを示す図である。また、図４ないし図１２は、図３に示す製造フローにおける所定の工程または所定の工程の後状態を示す図である。次に、これら図３ないし図１２を参照して、本実施の形態に係るカバーガラスの製造フローについて順を追って説明する。
【００４１】
本実施の形態に係るカバーガラスの製造フローは、上述した本実施の形態におけるガラス成形品の製造装置１を用いて好適に実施できる。また、本実施の形態に係るカバーガラスの製造フローは、後述する一連の工程を繰り返すことにより、複数のカバーガラスが順次製造できるものである。
【００４２】
本実施の形態に係るカバーガラスの製造フローに基づいて製造されたカバーガラスは、そのガラス組成として、５０［重量％］以上７０［重量％］以下のＳｉＯ２と、５［重量％］以上１５［重量％］以下のＡｌ２Ｏ３と、０［重量％］以上５［重量％］以下のＢ２Ｏ３と、５［重量％］以上２０［重量％］以下のＮａ２Ｏと、０［重量％］以上１０［重量％］以下のＫ２Ｏと、０［重量％］以上１０［重量％］以下のＭｇＯと、０［重量％］以上１０［重量％］以下のＣａＯと、０［重量％］以上５［重量％］以下のＢａＯと、０［重量％］以上５［重量％］以下のＴｉＯ２と、０［重量％］以上１５［重量％］以下のＺｒＯ２とを含有していることが好ましい。
【００４３】
カバーガラスが上記のようなガラス組成を有していれば、ガラス転移点をＴｇ［℃］とした場合に、加圧成形にてガラスに転写される形状に大きく影響を及ぼす（Ｔｇ−３０）［℃］以上（Ｔｇ＋１５０）［℃］以下の温度範囲において適切なガラス粘性を維持し、良好な転写性を確保した状態で面転写を完了させることができ、またガラスの収縮による割れを効果的に抑制することができる。
【００４４】
当該ガラスの線膨張係数αは、（Ｔｇ−３０）［℃］以上（Ｔｇ＋１５０）［℃］以下の温度範囲において７０［×１０−７／℃］以上１１０［×１０−７／℃］以下であることが好ましい。たとえば、１００［℃］以上３００［℃］以下の範囲で９８［×１０−７／℃］の線膨張係数αを有するガラスを使用してもよい。また、ガラス粘性をη［ｄＰａ・ｓ］とすると、ｌｏｇη＝１１．０〜１４．５であることが好ましい。上記のような特性を持つガラスは、湾曲した形状を有するカバーガラスの成形に特に適している。
【００４５】
また、カバーガラスの外形は、平面視した状態において、４０［ｍｍ］×４０［ｍｍ］以上かつ３００［ｍｍ］×３００［ｍｍ］以下に収まる範囲の大きさであることが好ましい。このような範囲内において、後述する本実施の形態に係るカバーガラスの製造フローを好適に用いることができる。
【００４６】
また、カバーガラスの表裏面は、いずれも鏡面またはこれに近い状態に仕上げられていることが必要である。そのため、カバーガラスの表裏面の表面粗さは、概ね０．５［ｎｍ］以上２０［ｎｍ］以下とされることが好ましいが、後述する本実施の形態に係るカバーガラスの製造フローは、当該条件を少なくとも表裏面のうちの一方が充足するようにカバーガラスを加圧成形することが可能なものである。
【００４７】
ここで、本実施の形態に係るカバーガラスの製造フローにおいては、下型３１および上型３２が、それぞれ上述した加熱手段によって予め所定の温度に加熱されている。ここで、所定の温度とは、ガラス成形品に良好な転写面が形成できる温度を意味する。
【００４８】
一般的に、下型３１および上型３２の温度が低すぎると高精度な転写面を形成することが困難になる。逆に、必要以上に下型３１および上型３２の温度を高くし過ぎることは、溶融したガラス素材との間で融着が発生し易くなったり、下型３１および上型３２の寿命が短くなったりするおそれがあるため好ましくない。
【００４９】
通常は、加圧成形するガラス材料のガラス転移点Ｔｇ［℃］に対し、下型３１および上型３２の温度を（Ｔｇ−１００）［℃］以上（Ｔｇ＋１００）［℃］以下の範囲に設定する。実際には、ガラス材料の種類、ガラス成形品としてのカバーガラスの形状および大きさ、下型３１および上型３２の形成材料、保護膜の種類等、種々の条件を考慮に入れて適正な温度を決定する。下型３１および上型３２の加熱温度は、同一の温度であってもよいし、異なる温度であってもよい。
【００５０】
本実施の形態に係るカバーガラスの製造フローは、下型３１および上型３２を所定の温度に加熱した後に高温の状態にある溶融したガラス素材を下型３１および上型３２を用いて加圧成形するものであることから、下型３１および上型３２の温度を一定に保ったまま、後述する一連の工程を行なうことができる。さらに、下型３１および上型３２の温度を一定に保ったまま、複数のカバーガラスを順次製造することもできる。したがって、１つのカバーガラスを製造する毎に下型３１および上型３２の加熱と冷却とを繰り返す必要がないことから、極めて短時間で効率よく複数のカバーガラスを製造することができる。
【００５１】
ここで、下型３１および上型３２の温度を一定に保つとは、下型３１および上型３２を加熱するための温度制御における目標設定温度を一定に保つという意味である。したがって、後述する各工程の実施中において、溶融したガラス素材の接触等による下型３１および上型３２の温度変動までをも防止しようとするものではなく、かかる温度の変動は許容できる。
【００５２】
本実施の形態に係るカバーガラスの製造フローにあっては、まず、下型が滴下ポジションＰ１に配置される。具体的には、制御部５０が、下型３１の現在位置を検出し、下型３１が滴下ポジションＰ１以外の位置に配置されていることを検出した場合には、下型駆動機構３３を駆動することで下型３１を滴下ポジションＰ１に移動させる。制御部５０が、下型３１の現在位置を検出し、下型３１が滴下ポジションＰ１に配置されていることを検出した場合には、下型３１の移動は行なわない。これにより、滴下ポジションＰ１に配置された下型３１は、流出管１３の鉛直下方に位置することになる。
【００５３】
次に、図３に示すように、ガラス素材が下型に滴下される（工程Ｓ１）。図４（Ａ）は、図３に示すガラス素材を下型に滴下する工程を示す模式図であり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）中に示す領域ＩＶＢの拡大図である。また、図５は、図３に示すガラス素材を下型に滴下する工程の後状態を示す模式図である。
【００５４】
具体的には、図４（Ａ）に示すように、制御部５０が、カッター駆動機構２２を駆動することでカッター２１を駆動し、流出管１３から連続して流出する溶融ガラス流７０を適宜の位置で切断する。これにより、切断されたガラス素材７１が鉛直下方に向けて（図中に示す矢印Ａ方向に向けて）落下することになる。
【００５５】
このとき、図４（Ｂ）に示すように、離型ピン３６は、予めその先端面３６ａが下型３１の周囲面３１ａ１と同一面を形成する上述した第１位置に配置される。すなわち、離型ピン３６の先端面３６ａは、下型３１の周囲面３１ａ１が配置された図中に示す平面ＰＬ１上の位置に配置される。ここで、当該状態は、離型ピン３６が離型ピン駆動機構３７によって所定の駆動力をもって駆動されることで実現される。
【００５６】
図５に示すように、落下したガラス素材７１は、その後、下型３１の型面３１ａによって受け止められる。下型３１の型面３１ａによって受け止められたガラス素材７１は、当該型面３１ａ上で濡れ広がる。下型３１に滴下されたガラス素材７１の温度は、好適には８００［℃］以上９００［℃］以下とされる。
【００５７】
次に、下型が成形ポジションに配置される。具体的には、制御部５０が、下型駆動機構３３を駆動することで下型３１を成形ポジションＰ２に移動させる。これにより、成形ポジションＰ２に移動した下型３１は、上型３２と鉛直方向に沿って対向配置されることになる。
【００５８】
次に、図３に示すように、上型が下降させられる（工程Ｓ２）。図６および図７は、それぞれ図３に示す上型を下降させる工程の第１段階および第２段階を示す模式図である。
【００５９】
具体的には、図６に示すように、制御部５０が上型駆動機構３４を駆動することで上型３２が鉛直方向に沿って駆動され、これにより上型３２が下型３１に近づく方向（すなわち図中に示す矢印Ｂ１方向）に向けて下降される。
【００６０】
図７に示すように、上型３２の下降に伴い、上型３２と下型３１とが接近することになり、これにより下型３１の型面３１ａ上に位置するガラス素材７１が上型３２の型面３２ａに接触し、さらに、上型３２が図中矢印Ｂ１方向に下降を続けることにより、ガラス素材７１が型面３２ａによって加圧されて押し広げられる。押し広げられたガラス素材７１は、上型３２の下降が停止した時点（図８参照）において、下型３１と上型３２との間に位置する空間３５内に行き渡る。
【００６１】
ここで、下型３１の型面３１ａのうちの上述した周囲面３１ａ１および離型ピン３６の先端面３６ａ上にもガラス素材７１が達することになり、これら周囲面３１ａ１および先端面３６ａがガラス素材７１に接触した状態となる。
【００６２】
なお、このとき、離型ピン３６は、図４（Ｂ）において示した、その先端面３６ａが下型３１の周囲面３１ａ１と同一面を形成する上述した第１位置に配置された状態に維持される。
【００６３】
次に、図３に示すように、ガラス素材が加圧成形される（工程Ｓ３）。図８は、図３に示すガラス素材を加圧成形する工程を示す模式図である。
【００６４】
具体的には、図８に示すように、下型３１と上型３２との間に位置する空間３５に充填されたガラス素材７１が、所定時間（たとえば１０秒程度）にわたって挟み込まれた状態とされて加圧されることでガラス素材７１の加圧成形が行なわれる。
【００６５】
加圧処理の開始時点におけるガラス素材７１の温度は、ガラス転移点Ｔｇ［℃］に対し、（Ｔｇ＋５０）［℃］以上（Ｔｇ＋２００）［℃］以下に設定されることが好ましい。たとえばＴｇが５４０［℃］である場合には、加圧直前のガラス素材７１の温度を６８０［℃］とすればよい。ガラス素材７１がこのような温度条件を満たすためには、上型３２の温度を（Ｔｇ−６０）［℃］以上（Ｔｇ−２０）［℃］以下に設定し、下型３１の温度を（Ｔｇ−８０）［℃］以上（Ｔｇ−１０）［℃］以下に設定するとよい。たとえばＴｇが５４０［℃］である場合には、上型３２の温度を５００［℃］に設定し、下型３１の温度を５２０［℃］に設定すればよい。
【００６６】
次に、図３に示すように、上型が上昇させられる（工程Ｓ４）。図９は、図３に示す上型を上昇させる工程を示す模式図である。
【００６７】
具体的には、図９に示すように、制御部５０が上型駆動機構３４を駆動することで上型３２が鉛直方向に沿って駆動され、これにより上型３２が下型３１から遠ざかる方向（すなわち図中に示す矢印Ｂ２方向）に向けて上昇させられる。これにより、加圧成形後のガラス素材７１から上型３２が離隔して分離することになり、加圧成形後のガラス素材７１が下型３１にのみ付着した状態となる。
【００６８】
上型３２を加圧成形後のガラス素材７１から分離させるための上昇動作を開始する時点におけるガラス素材７１の温度は、ガラス転移点Ｔｇ［℃］に対し、（Ｔｇ−３０）［℃］以上（Ｔｇ＋１００）［℃］以下に設定されることが好ましい。たとえばＴｇが５４０［℃］の場合、上型３２の上昇開始時のガラス素材７１の温度は、５１０［℃］以上６４０［℃］以下に設定されるとよい。
【００６９】
次に、下型が冷却ポジションに配置され、ガラス素材が冷却される（工程Ｓ５）。図１０（Ａ）は、図３に示すガラス素材を冷却する工程を示す模式図であり、図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）中に示す領域ＸＢの拡大図である。
【００７０】
具体的には、制御部５０が、下型駆動機構３３を駆動することで下型３１を冷却ポジションＰ３および冷却ポジションＰ４の順に移動させる。これにより、冷却ポジションＰ３，Ｐ４に移動した下型３１は、上型３２と鉛直方向に沿って対向しない位置に配置されることになる。
【００７１】
図１０（Ａ）に示すように、冷却ポジションＰ３，Ｐ４に下型３１が配置された状態においては、ガラス素材７１の下型３１に付着していない面（すなわち、上述した加圧成形工程において上型３２に接触していた面）が外気に晒されることになり、ガラス素材７１の冷却が行なわれる。
【００７２】
ここで、図１０（Ｂ）に示すように、冷却工程においては、離型ピン３６は、その先端面３６ａが下型３１の周囲面よりも後退するように上述した原点位置に配置される。すなわち、離型ピン３６の先端面３６ａは、下型３１の周囲面３１ａ１が配置された図中に示す平面ＰＬ１よりも鉛直方向に沿って下方に位置する平面ＰＬ２上の位置に配置される。
【００７３】
このとき、当該状態は、加圧成形工程において離型ピン駆動機構３７によって駆動されていた離型ピン３６が、下型３１が冷却ポジションＰ３，Ｐ４に移動されることで離型ピン駆動機構３７によって駆動されていない状態に変化することに起因して図中に示す矢印Ｃ１方向に沿って距離ｄ１だけ下降することによって実現される。なお、当該距離ｄ１は、冷却工程中において離型ピン３６の先端面３６ａがガラス素材７１に接触しない状態が維持されるだけの距離とすればよい。
【００７４】
次に、図３に示すように、下型が離型ポジションに配置され、ガラス成形品が離型される（工程Ｓ６）。図１１（Ａ）は、図３に示すガラス成形品を離型する工程を示す模式図であり、図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）中に示す領域ＸＩＢの拡大図である。
【００７５】
具体的には、制御部５０が、下型駆動機構３３を駆動することで下型３１を離型ポジションＰ５に移動させる。これにより、離型ポジションＰ５に移動した下型３１は、吸着装置４１と鉛直方向に沿って対向配置されることになる。
【００７６】
図１１（Ａ）に示すように、離型ポジションＰ５に下型３１が配置された状態においては、離型ピン３６は、その先端部が下型３１の周囲面よりも突き出るように上述した第２位置に配置される。すなわち、離型ピン３６の先端面３６ａは、下型３１の周囲面３１ａ１が配置された図中に示す平面ＰＬ１よりも鉛直方向に沿って上方に位置する平面ＰＬ３上の位置に配置される。これにより、冷却後のガラス素材であるガラス成形品７２が、下型３１から離型されることになる。
【００７７】
このとき、ガラス成形品７２の離型は、離型ピン３６が離型ピン駆動機構３７によって所定の駆動力をもって駆動されることに起因して図中に示す矢印Ｃ２方向に沿って距離ｄ２だけ上昇することによって実現される。なお、当該距離ｄ２は、離型ピン３６の移動後においてガラス成形品７２が下型３１から分離されて下型３１の型面３１ａと非接触となるだけの距離とすればよい。
【００７８】
離型ピン３６によってガラス成形品７２が下型３１から離型された後には、制御部５０が吸着装置４１を駆動することにより、ガラス成形品７２が吸着装置４１によって吸着保持される。これにより、ガラス成形品７２が製造装置１から取り出されることになる。
【００７９】
なお、ガラス成形品７２が取り出された後の下型３１は、その後、清掃ポジションＰ６へと移動され、当該清掃ポジションＰ６において下型３１の清掃が行なわれる。さらに、その後、下型３１は、滴下ポジションＰ１へと移動され、上述した工程Ｓ１〜Ｓ６が繰り返されることになる。
【００８０】
一方、図３に示すように、製造装置１から取り出されたガラス成形品７２には、必要な加工が施される（工程Ｓ７）。図１２は、図３に示すガラス成形品に必要な加工を施す工程を示す模式図である。
【００８１】
具体的には、図１２に示すように、略箱形状のカバーガラスが得られることとなるように、図中に示す切断線Ｄに沿ってガラス成形品７２を切断する。これにより、ガラス成形品７２から非製品領域７２ｂが除去されることになり、製品領域７２ａのみによって構成された略箱形状のカバーガラスが得られることになる。
【００８２】
以上において説明したように、本実施の形態においては、ガラス素材７１の形状が未だ安定していない加圧成形時においては、離型ピン３６の先端面３６ａと下型３１の周囲面３１ａ１とが同一平面上に位置することになるため、これらに接触する部分のガラス素材７１の表面が平坦に成形されることになり、ガラス素材７１の形状が概ね安定した冷却時においては、離型ピン３６の先端面３６ａが下型３１の周囲面３１ａ１よりも後退した位置に配置されることになるため、離型ピン３６の先端部が下型３１の周囲面３１ａ１よりも突出してしまうことが防止され、上述した部分のガラス素材７１の表面に段差が生じてしまうことがない。したがって、冷却時においても上述した部分のガラス素材７１の表面の平坦性が概ね維持されることになり、ガラス成形品７２に割れや欠けが発生してしまうことが未然に防止できる。
【００８３】
ここで、冷却時において離型ピン３６を後退させた場合には、当該離型ピン３６が挿通配置された下型３１の孔部３１ｂに対応する部分においてガラス素材７１が離型ピン３６と非接触となるため、当該部分における転写性の低下が懸念されることになるが、上述した本実施の形態においては、カバーガラスとなるガラス成形品７２の製品領域７２ａではなく、カバーガラスとならないガラス成形品７２の非製品領域７２ｂに対応した位置の下型３１に離型ピン３６を設けた構成としているため、製造されるカバーガラス自体には何ら悪影響がでるものとはならない。
【００８４】
このように、本実施の形態におけるガラス成形品の製造装置１を用いて本実施の形態に係るカバーガラスの製造フローに従ってカバーガラスを製造することにより、加圧成形後の冷却工程において割れや欠けが発生することが効果的に防止することができ、その結果歩留まりの向上が図られることになり、製造コストを削減することが可能になる。
【００８５】
以上において説明した本発明の実施の形態においては、ガラス成形品が製品領域と非製品領域とを有するように構成した場合を例示したが、これに限定されず、ガラス成形品が製品領域のみを有するように構成することとしてもよい。
【００８６】
また、上述した本発明の実施の形態においては、離型ピンが下型のうちの非製品領域に対応した位置に設けられた場合を例示して説明したが、離型ピンの位置は特にこれに限定されるものではなく、下型のうちの製品領域に対応した位置に設けることとしてよい。
【００８７】
また、上述した本発明の実施の形態においては、離型ピンの先端面および下型の周囲面がいずれも平面形状を有するように構成した場合を例示したが、これらがいずれも曲面形状を有するように構成されていてもよい。その場合には、これら曲面形状を有する離型ピンの先端面および下型の周囲面とが、加圧成形時において同一面を形成するように配置されるとともに、冷却時において離型ピンの先端面が下型の周囲面から後退するように配置されるようにすればよい。
【００８８】
また、上述した本発明の実施の形態においては、離型ピンが冷却ポジションに配置されている全期間にわたって離型ピンの先端面が下型の周囲面から後退するように配置された場合を例示して説明を行なったが、必ずしも全期間にわたってそのように構成する必要はなく、加圧成形が終了した時点から離型が開始される時点までの少なくとも所定期間にわたって離型ピンの先端面が下型の周囲面から後退するように配置されれば、相当の効果を得ることができる。
【００８９】
また、上述した本発明の実施の形態においては、下型と分離して離型ピン駆動機構を設けた構成とした場合を例示したが、下型に一体的に離型ピン駆動機構を設けてもよい。
【００９０】
また、上述した本発明の実施の形態においては、離型ピンが付勢手段と離型ピン駆動機構とによってその移動が実現されるように構成した場合を例示したが、これに限らず、他の駆動手段を用いて離型ピンを移動させるように構成してもよい。
【００９１】
また、上述した本発明の実施の形態においては、溶融したガラス素材を加圧成形するための金型として下型および上型の一対の型を利用した場合を例示して説明したが、金型の数はこれに限定されるものではなく、３つ以上の型を用いて加圧成形を行なってもよい。
【００９２】
また、上述した本発明の実施の形態においては、一対の金型として下型および上型を利用してガラス素材を鉛直方向に挟み込んで加圧成形した場合を例示して説明したが、水平方向に配置された一対の金型を用いて落下するガラス素材を水平方向において挟み込んで加圧成形する場合に本発明を適用することもできる。
【００９３】
また、上述した本発明の実施の形態においては、本発明が適用されて製造されるガラス成形品として、略箱形状のものを例示して説明を行なったが、他の立体的形状や単なる平板形状のもの等、各種の形状のガラス成形品を製造する場合に本発明の適用が可能である。
【００９４】
また、上述した本発明の実施の形態においては、ダイレクトプレス法に基づいてガラス成形品を製造する場合に本発明を適用した場合を例示して説明を行なったが、リヒートプレス法に基づいてガラス成形品を製造する場合に本発明を適用することもできる。
【００９５】
さらには、上述した本発明の実施の形態においては、本発明が適用されて製造されるガラス成形品として、スマートフォンに具備されるカバーガラスを例示して説明を行なったが、これに限定されるものではなく、たとえばタブレット端末等の他のディスプレイ装置のカバーガラスの製造や、モバイルコンピュータ、デジタルカメラ等に代表される電子機器等の外装カバーの製造に本発明が適用されてもよいし、ガラスレンズ等の各種のガラス製光学素子やガラス製の光記録媒体の製造に本発明が適用されてもよい。
【００９６】
このように、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって画定され、また特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【符号の説明】
【００９７】
１  製造装置、１０  素材供給部、１１  連続溶融炉、１２  ノズル部、１３  流出管、２０  切断部、２１  カッター、２２  カッター駆動機構、３０  成形部、３１  下型、３１ａ  型面、３１ａ１  周囲面、３１ｂ  孔部、３２  上型、３２ａ  型面、３３  下型駆動機構、３４  上型駆動機構、３５  空間、３６  離型ピン、３６ａ  先端面、３７  離型ピン駆動機構、３８  回転テーブル、４０  離型部、４１  吸着装置、５０  制御部、７０  溶融ガラス流、７１  ガラス素材、７２  ガラス成形品、７２ａ  製品領域、７２ｂ  非製品領域。
【図１】
2015098416.tif 000003
【図２】
2015098416.tif 000004
【図３】
2015098416.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2015098416.tif 000009
【図８】
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【図９】
2015098416.tif 000011
【図１０】
2015098416.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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