(57)【要約】  ガラスシートを型の上に配置し、第１の温度まで加熱する。次に、型を用いて、ガラスシートを、３次元形状を有するガラス物品へと成形する。少なくとも１つの熱パイプを備える等温熱伝達デバイスを、型と熱接触するように提供する。型上のガラス物品と等温熱伝達デバイスを、型によって熱接触させ、ガラス物品を第２の温度まで冷却するために、ガラス物品、型、及び等温熱伝達デバイスを熱傾斜チャネルに沿って移送する。移送の間、等温熱伝達デバイスは、型の相対的に高温の領域から型の相対的に低温の領域へと熱を伝達する。
2015513308.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス物品の作製方法であって、以下：
（ｉ）ガラスシートを型上に配置する工程；
（ｉｉ）前記ガラスシートを第１の温度まで加熱する工程；
（ｉｉｉ）前記ガラスシートを、前記型を用いて３次元形状を有するガラス物品へと成形する工程；
（ｉｖ）前記型と熱接触する少なくとも１つの熱パイプを備える、等温熱伝達デバイスを提供する工程；
（ｖ）前記型上に前記ガラス物品を配置し、前記等温熱伝達デバイスを前記型と熱接触させながら、前記型、前記ガラス物品及び前記等温熱伝達デバイスを熱傾斜チャネルに沿って移送し、前記ガラス物品を第２の温度まで冷却する工程；
を含む方法において、
前記移送の間、前記等温熱伝達デバイスは、前記型の相対的に高温の領域から前記型の相対的に低温の領域へと熱を伝達する、方法。
【請求項２】
（ｖ）の移送工程において、熱は、前記型の後端部から前記型の前端部へと伝達される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
（ｖ）の移送工程において、前記等温熱伝達デバイスによる前記熱の伝達は、前記ガラス物品の表面に亘る最大温度差が５℃を超えない、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
熱シンクを用いて、前記等温熱伝達デバイスから余剰熱を吸収する工程を更に含む、請求項に記載の方法。
【請求項５】
（ｖ）の移送工程の間、前記熱傾斜チャネル内の気温を、前記等温熱伝達デバイスの温度に制御する工程を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
ガラス物品を製造するシステムであって、以下：
３次元形状の成形表面を有する型；及び
少なくとも１つの熱パイプを備え、前記型と熱接触するよう配設され、前記型の相対的に高温の領域から前記型の相対的に低温の領域へと熱を伝達するよう構成される、等温熱伝達デバイス；
を含む、システム。
【請求項７】
熱傾斜チャネルを成形する一連の温度制御チャンバ；並びに
前記型及び前記等温熱伝達デバイスを前記熱傾斜チャネルに沿って移送するためのコンベヤデバイスを更に含む、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記少なくとも１つの熱パイプは、凝縮可能な作動流体としてナトリウム又はカリウムを含む、請求項６に記載のシステム。
【請求項９】
前記等温熱伝達デバイスは、前記型の底にはんだ付け又はクランプ留めされる、請求項６に記載のシステム。
【請求項１０】
前記等温熱伝達デバイスから余剰熱を吸収するための熱シンクを更に備える、請求項６に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、米国特許法第１１９条の下で、２０１１年１１月２３日出願の米国仮特許出願第６１／５６３１９７号の優先権を主張するものであり、本明細書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】
本開示は、ガラス物品の製造、及び型上でガラス物を冷却する間の型温度の制御に関する。
【背景技術】
【０００３】
携帯電子デバイス用のカバーガラス等のガラス物品は、熱再成形により作製できる。この処理は、ガラスを損傷なく変形できる温度までガラスシートを加熱する工程を伴う。続いて加熱されたガラスを、３次元（いわゆる「３Ｄ」）形状を有するガラス物品へと成形する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
設計仕様を満たすために、携帯デバイス用のガラス物品は、±５０μｍオーダーの極めて厳密な形状精度を満たす必要がある。このような形状精度を達成するために、成形後、ガラスの変形温度未満の温度（ガラス物品を安全に型から取り外すことができる温度）にガラスが達するまで、型上でガラス物品を冷却する及び／又はアニーリングする。冷却段階は典型的には、ガラス物品を載せている型を、連続する複数の冷却ステーションに沿って移送する工程を含む。ガラス物品の歪みを防ぎ、要求される形状精度を達成するために、冷却段階中、ガラス物品の表面に亘る温度差を、例えば５℃を超えない等、極めて小さくするべきであり、またガラス物品の厚さに亘る温度差も、例えば２℃を超えない等、極めて小さくするべきである。
【０００５】
温度は、連続する複数の冷却ステーションに沿って徐々に低下するが、これは、いずれの下流の冷却ステーションが、隣接する上流の冷却ステーションよりも低い温度を有することを意味する。冷却ステーション間に物理的な仕切りが無い場合、型の後端部がより高い温度環境に曝露される一方で、型の前端部はより低い温度環境に曝露される。これにより、型の前端部と後端部との間の温度差が誘発されることになる。この誘発された温度差は、型上のガラス物品の表面及び厚さの温度差に影響を及ぼし、許容できない表面温度差及び厚さ方向温度差をもたらすことがある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一態様では、本開示は、ガラス物品の製造方法を説明する。本方法は、ガラスシートを型上に配置する工程、ガラスシートを第１の温度まで加熱する工程、及び型を用いて３次元形状を有するガラス物品へとガラスシートを成形する工程を含む。本方法は、型と熱接触する少なくとも１つの熱パイプを備える、等温熱伝達デバイスを提供する工程を更に含む。ガラス物品を型上に配置し、等温熱伝達デバイスと型と熱接触させて、ガラス物品、型及び等温熱伝達デバイスを熱傾斜チャネルに沿って移送し、ガラス物品を第２の温度まで冷却する。移送の間、等温熱伝達デバイスは、型の相対的に高温の領域から型の比較的低温の領域へと熱を伝達し、これにより、前端部と後端部との間の温度差を最小化する又は排除する。
【０００７】
一実施形態では、上記移送中、熱は、型の後端部から型の前端部へと伝達される。
【０００８】
一実施形態では、熱傾斜チャネルは、ガラス物品、型及び等温熱伝達デバイスが移送される方向に、負の熱勾配を有する。
【０００９】
一実施形態では、等温熱伝達デバイスによる熱の伝達は、ガラス物品の表面に亘る最大温度差が５℃を超えないようなものである。
【００１０】
一実施形態では、等温熱伝達デバイスによる熱の伝達は、ガラス物品の厚さに亘る最大温度差が３℃未満となるようなものである。
【００１１】
一実施形態では、等温熱伝達デバイスによる熱の伝達は、ガラス物品を型から取り外した後のガラス物品の形状と理想の形状との絶対最大偏差が０．０５０ｍｍを超えないようなものである。
【００１２】
一実施形態では、本方法は、熱シンクを用いて、等温熱伝達デバイスから余剰熱を吸収する工程を更に含む。
【００１３】
一実施形態では、本方法は、上記移送中、熱傾斜チャネル内の気温を、等温熱伝達デバイスの温度に制御する工程を更に含む。
【００１４】
一実施形態では、ガラスシートがその温度まで加熱される第１の温度は、１０９．１ポアズのガラス粘度に対応する温度と１０７ポアズのガラス粘度に対応する温度との間である。
【００１５】
一実施形態では、ガラス物品がその温度まで冷却される第２の温度は、１０１２ポアズのガラス粘度に対応する温度より低い。
【００１６】
一実施形態では、本方法は、ガラスシートを第１の温度まで加熱する前に、ガラスシートを初期温度まで予加熱する工程を更に含む。
【００１７】
別の態様では、本開示はガラス物品を製造するシステムを説明する。本システムは、３次元形状の成形表面を有する型、及び少なくとも１つの熱パイプを備えた等温熱伝達デバイスを含む。この等温熱伝達デバイスは、型と熱接触するよう配設され、型の相対的に高温の領域から型の相対的に低温の領域へと熱を伝達するよう構成される。
【００１８】
一実施形態では、本システムは、熱傾斜チャネルを成形する一連の温度制御チャンバを更に含む。
【００１９】
一実施形態では、本システムは、型及び等温熱伝達デバイスを熱傾斜チャネルに沿って移送するためのコンベヤデバイスを更に含む。
【００２０】
一実施形態では、等温熱伝達デバイスの少なくとも１つの熱パイプは、凝縮可能な作動流体としてナトリウム又はカリウムを含む。
【００２１】
一実施形態では、等温熱伝達デバイスの少なくとも１つの熱パイプは、温度範囲５５０℃〜９００℃で動作可能である。
【００２２】
一実施形態では、等温熱伝達デバイスは、型の底にはんだ付け又はクランプ留めされる。
【００２３】
一実施形態では、等温熱伝達デバイスは、型の底に埋め込まれる。
【００２４】
一実施形態では、本システムは、等温熱伝達デバイスから余剰熱を吸収するための熱シンクを更に含む。
【００２５】
一実施形態では、熱シンクは冷却プレートである。
【００２６】
前述の概略的な記述及び以下の詳細な記述は、どちらも本発明の例示であり、請求する本発明の性質及び特徴を理解するために概要を提供することを意図したものであることを理解されたい。添付の図面は、本発明の更なる理解を提供するために含まれ、及び本明細書の一部に組み込まれ、一部を構成するものである。図面は本発明の様々な実施形態を、本発明の原理及び動作を説明する記述とともに示す。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
以下は、添付の図面の説明である。図の寸法は必ずしも同じ縮尺ではなく、明瞭かつ簡潔にする目的で、図の特定の特徴及び特定の視野を、寸法に関して拡大して、及び概略的に図示する場合がある。
【図１】一連の温度制御チャンバを
【図２】ガラス成形組立体上のガラスシート
【図３】ガラス成形組立体上のガラス物品
【図４】冷却チャンバ内のガラス成形組立体上のガラス物品
【図５Ａ】熱パイプ
【図５Ｂ】埋め込み等温熱伝達デバイスを備える型
【図６】位置に対して型温度をプロットしたグラフ
【図７】粘弾性歪みモデルに対する熱プロファイル入力
【図８Ａ】粘弾性歪みモデル化に用いたソリ形状
【図８Ｂ】粘弾性歪みモデル化に用いたスライド形状
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下の詳細な説明では、本発明の様々な実施形態の完全な理解提供するために多数の具体的な詳細を挙げる。しかしながら、これら具体的な詳細のいくつか又は全てを用いずに本発明の実施形態を実施してよいことは、当事者には明らかであろう。また、不必要に本発明を不明瞭にしないよう、公知の特徴又は処理については詳細には説明しない。更に、共通又は同様の要素を識別するためには類似又は同一の参照番号を用いる。
【００２９】
図１は、温度制御チャンバ１００、１０２、１０４、１０６、１０８のシーケンスを示す。これらのチャンバ内で、３Ｄ形状を有するガラス物品を作製する処理を実行できる。チャンバは、ゾーン又はステーションと呼んでもよい。チャンバの数は、図１に示す数より多いか又は少ない。第１の温度制御チャンバ１００は成形チャンバであり、ここでガラスシートが３Ｄ形状を有するガラス物品に成形される。成形チャンバ１００は、ガラスシートが損傷なくガラス物品に成形できる状態に到達できるよう、ガラスシートに熱を送達できる、加熱チャンバである。ガラスシートを所望の温度まで加熱するために、中赤外加熱器、誘導加熱器又は抵抗加熱器等の、好適な加熱要素を成形チャンバ１００に組み込んでよい。
【００３０】
残りの温度制御チャンバ１０２、１０４、１０６、１０８は冷却チャンバであり、ここでガラス物品が、型から安全に取り外せる温度まで冷却される。冷却チャンバ１０２、１０４、１０６、１０８はそれぞれ異なる温度であり、これにより、熱傾斜チャネル１１０が画定される。所望の冷却チャンバ温度を提供及び維持するために、冷却チャンバ１０２、１０４、１０６、１０８に加熱要素及び断熱材を組み込んでよい。冷却チャンバ１０２、１０４、１０６、１０８の間には、仕切りがあっても無くてもよい。仕切りがある場合、チャンバを通してガラス／型組立体を移送できるよう、仕切りは着脱可能であるか又は扉を備える。
【００３１】
図２は、ガラスシート２０２を、３Ｄ形状を有するガラス物品へと再成形するための、ガラス成形組立体２００を示す。ガラス成形組立体２００は、型２０４、型２０４と熱接触する等温熱伝達デバイス２０６、及び等温熱伝達デバイス２０６に隣接する熱シンク２０８を備える。熱シンク２０８は、等温熱伝達デバイス２０６と接触していてよい。ガラスシート２０２は、成形キャビティ２１０がガラスシート２０２と型２０４の成形表面２１２との間に画定されるよう、型の上に配置される。成形表面は３Ｄ形状を有する。成形表面２１２の３Ｄ形状は、作製されるガラス物品の所望の３Ｄ形状を写したものである。型２０４は、ガラスシート２０２を、３Ｄ形状を有するガラス物品へと成形する間に、成形キャビティ２１０内に真空を生成するための孔又はスロット２１４を備える。
【００３２】
図１では、ガラス成形組立体２００は、成形チャンバ１００に配置される。そして、ガラス成形組立体２００は、冷却チャンバ１０２、１０４、１０６、１０８を順番に通って移動する。チャンバ１００〜１０８を通してガラス成形組立体２００を移送するために、コンベヤデバイス１１２が提供される。コンベヤデバイス１１２は、例えば、コンベヤベルトシステム又はロータリテーブルシステムであってよい。コンベヤデバイス１１２は、直線又は回転機構であってよく、即ち、チャンバ１００〜１０８は図１の直線配置に限定されない。
【００３３】
等温熱伝達デバイス２０６及び熱シンク２０８は、成形チャンバ１００内に必ずしも必要なわけではないが、以下でより詳細に説明される理由から、冷却チャンバ１０２、１０４、１０６、１０８には備えられるべきである。ガラス物品製造処理の冷却段階の間、各冷却チャンバ１０２、１０４、１０６、１０８内の気温は、等温熱伝達デバイス２０６の温度になるように制御されることになる。
【００３４】
型２０４は、ガラスシート２０２の成形中に曝露されることになる温度等の高温に耐え得る材料で作製される。型材料は、成形条件下においてガラスと反応しない（若しくはガラスに粘着しない）ものであるか、又は成形表面２１２は、成形条件下においてガラスと反応しない（若しくはガラスに粘着しない）コーティング材料でコーティングされていてよい。一実施例では、型２０４は、グラファイト等の非反応性炭素材料から作製され、成形表面２１２は、成形表面２１２がガラスと接触する際にガラスに欠陥が発生するのを回避するために、十分に研磨される。別の実施例では、型２０４は、炭化珪素、炭化タングステン及び窒化珪素等の緻密質セラミック材料から作製され、成形表面２１２は、グラファイト等の非反応性炭素材料でコーティングされる。別の実施例では、型２０４は、インコネル７１８（ニッケルクロム合金）等の超合金から作製され、成形表面２１２は、窒化チタンアルミニウム等の硬質セラミック材料でコーティングされる。型２０４が炭素材料から作製されている場合、又は成形表面２１２が炭素材料でコーティングされている場合、成形チャンバ１００（図１）内の空気は不活性であるべきである。
【００３５】
ガラスシート２０２の組成は、最終的なガラス物品の所望の特性に基づいて選択してよい。高強度及び耐擦傷性を必要とする用途のために、イオン交換性ガラス、即ち、比較的微細なアルカリ金属イオン又はアルカリ土類金属イオンを含んだガラスからガラスシート２０２を作製してよい。イオン交換性ガラスの例は、例えば米国特許第７６６６５１１号明細書（エリソンら；２００８年１１月２０日）、米国特許第４４８３７００号明細書（フォーカー・ジュニアら；１９８４年１１月２０日）及び米国特許第５６７４７９０号明細書（アラウージョ；１９９７年１０月７日）等の特許文献に見出すことができ、またＣｏｒｎｉｎｇ社からＧｏｒｉｌｌａ（登録商標）ガラスという商品名で入手可能である。典型的には、これらのイオン交換性ガラスは、アルカリアルミノシリケートガラス又はアルカリアルミノボロシリケートガラスである。イオン交換性ガラスは、イオン交換によってガラス物品を化学的に強化でき、またこれによりガラス物品を耐擦傷性とする。
【００３６】
ガラスシート２０２を、３Ｄ形状を有するガラス物品へと再成形するために、図１に示すように、ガラス成形組立体２００を成形チャンバ１００に配置する。その後、典型的には平坦な（「２Ｄ」の）シートであるガラスシート２０２を、ガラスを損傷なく変形できる温度である「成形温度」まで加熱する。一実施形態では、成形温度は、１０１３ポアズのガラス粘度に対応する温度と１０７ポアズのガラス粘度に対応する温度との間である。好ましい実施形態では、成形温度は、１０１１ポアズのガラス粘度に対応する温度と１０７ポアズのガラス粘度に対応する温度との間である。より好ましい実施形態では、成形温度は、１０９．１ポアズのガラス粘度に対応する温度と１０７ポアズのガラス粘度に対応する温度との間である。更に別の実施形態では、成形温度は、１０８．９ポアズのガラス粘度に対応する温度と１０８ポアズのガラス粘度に対応する温度との間である。例えばガラス成形組立体２００及びガラスの成形チャンバ１００内での滞留時間を最小化するために、成形温度までガラスシート２０２を加熱する前に、成形チャンバ１００とは別の場所で予加熱段階を取り入れてよい。予加熱によるガラスの初期温度は、成形温度未満である。
【００３７】
図３は、ガラスシート２０２から成形されるガラス物品３００を示す。ガラス物品３００は、成形表面２１２と接触し、かつ成形表面２１２と一致する。ガラスシート２０２を、重力によって成形キャビティ２１０（図２）内へと撓む又は落ち込むようにすることにより、ガラスシート２０２（図２）からガラス物品３００を成形してよい。いくつかの実施形態では、成形表面２１２に対してガラスシート２０２を引き寄せるために、真空を用いる。これは、例えば真空ポンプを用いて、孔又はスロット２１４を通して成形キャビティ２１０を排気することにより、成形キャビティ２１０内に真空を生成する工程を伴う。成形キャビティ２１０内に真空を生成する動作により、成形表面２１２に対してガラスシート２０２を引き寄せる。ガラスシート２０２が重力によって撓む又は落ち込み始める前又は後に、成形キャビティ２１０内に真空を生成してよい。
【００３８】
冷却チャンバ１０２、１０４、１０６、１０８内で、ガラス物品３００を冷却するか又は冷ます。最終冷却ステーション１０８の終端において、ガラス物品３００は、ガラス物品３００を型２０４から取り外すことができる温度である凝固点温度を有することになる。一実施形態では、凝固点温度は、１０１２ポアズのガラス粘度に対応する温度未満である。別の実施形態では、凝固点温度は、１０１３ポアズのガラス粘度に対応する温度未満である。
【００３９】
図４は、第１の冷却チャンバ１０２内のガラス成形組立体２００を示し、ここでガラス物品は型２０４上にある。選択された時間（例えば６０秒）の後に、ガラス成形組立体２００及びガラス物品３００を次の冷却チャンバ（即ち、第２の冷却チャンバ１０４）へと移動させる。このような、ガラス成形組立体２００及びガラス物品３００の次のチャンバへの移動処理は、ガラス成形組立体２００及びガラス物品３００が最終冷却チャンバ１０８の終端に現われるまで継続される。この時点で、追加の仕上げ及び強化処理のために、ガラス物品３００を型２０４から取り外すことができる。追加の仕上げ処理は、ガラス物品の所望の最終寸法を達成するためのガラス物品３００の縁部のトリミング、及び抗汚れコーティング等の、ガラス物品の表面への様々なコーティング処理を含んでよい。強化は、例えばイオン交換等の化学強化又は熱強化によるものであってよい。ガラス物品３００を、応力緩和のためにアニーリングしてもよい。しかしながら、後に示すように、等温熱伝達デバイス２０６の使用により達成される成形温度均一性により、ガラス物品のポストアニーリングを省略することができる。
【００４０】
熱傾斜チャネル１１０は、図４の矢印１０１で示される、ガラス物品３００及びガラス成形組立体２００が冷却チャンバを通って移動する方向に、負の熱勾配を有する。即ち、チャネル１１０の長さ方向に沿って、第１の冷却チャンバ１０２から最終冷却チャンバ１０８へと温度は低下する。図示したシステムでは、Ｔ１＞Ｔ２＞Ｔ３＞Ｔ４であり、ここでＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４は、冷却チャンバ１０２、１０４、１０６、１０８それぞれの温度又は温度範囲である。「温度範囲」という用語を使用するのは、各冷却チャンバ内の温度は一定の値とは限らないため、又は温度は時間に応じて上記範囲内で変化する可能性があるためである。熱傾斜チャネル１１０の負の熱勾配により、所定の時間に、型２０４の後端部２０４ａが、型２０４の前端部２０４ｂよりも高い温度に曝露され得る。型温度のいずれの不均一が、ガラス物品３００の表面及び厚さの温度差に影響するため、型２０４の後端部と前端部との間の温度差を制御することが望ましい。
【００４１】
ガラス成形組立体２００及びガラス物品３００が熱傾斜チャネル１１０を通して移送される間、等温熱伝達デバイス２０６は、型２０４と熱接触している。等温熱伝達デバイス２０６は、型の相対的に高温の領域から型の相対的に低温の領域へと熱を移動させ、型２０４が熱傾斜チャネル１１０にある間に、型２０４の温度を「平坦化する」（即ち均一にする）。典型的には、型２０４の相対的に高温の領域は、型２０４の後端部に位置し、型２０４の相対的に低温の領域は、型２０４の前端部に位置する。熱シンク２０８は、等温熱伝達デバイス２０６から余剰熱を吸収する。１つ以上の実施形態では、型２０４と熱接触している等温熱伝達デバイス２０６を用いて、ガラス物品３００及び型２０４が熱傾斜チャネル１１０を通して移送される間の、ガラス物品３００の表面に亘るいずれの２点間の最大温度差が、５℃を超えないようにする。この表面は、型２０４と接触しているガラス物品３００の底面、又は曝露されているガラス物品３００の上面であり得る。１つ以上の実施形態では、ガラス物品の厚さに沿った最大温度差は、３℃未満である。更に、１つ以上の実施形態では、ガラス物品を型２０４から取り外した後のガラス物品３００の形状と理想の形状との最大絶対偏差は、０．０５０ｍｍを超えない。
【００４２】
一実施形態では、等温熱伝達デバイス２０６は、１つ以上の熱パイプを備える２相熱伝達デバイスである。熱パイプは、蒸発及び凝縮を利用して熱を伝達するデバイスである。図５Ａは、熱パイプシステム５００の基本図である。熱パイプ５０２は、密閉真空管５０４を備える。管５０４は、（管状の熱パイプ用に）略円形の断面を有してよく、又は（平坦な熱パイプ用に）略矩形の断面を有してよい。管５０４は、芯と並走しており、かつ凝縮可能な作動流体５１０で充填されたコア５０８を有する。管５０４の１つの端部（例えば端部５１２）は、作動流体５１０の飽和温度より高温に曝露されており、作動流体５１０は、その端部において蒸気に変わり、蒸発による潜熱を吸収する。高温蒸気はより低温の端部（例えば端部５１４）へと流れ、ここで、潜熱を凝縮して発散する。その後、凝縮された流体は、芯５０６の毛管作用によって、管５０４の高温端部５１２へと戻る。蒸発による潜熱は極めて大きく、管５０４の１つの端部ともう一方の端部との間の極めて小さな温度差によって、多量の熱を移送できる。（端部５１２に位置する）蒸発器と（端部５１４に位置する）凝縮器との間での蒸気圧の下落は、蒸発‐凝縮サイクルが等温処理に不可欠であるため極めて小さいものである。
【００４３】
作動流体５１０は、熱傾斜チャネル１１０（図１）内の動作温度に基づいて選択される。熱パイプ作動流体の例としては、液体窒素（−２００℃〜−８０℃）、液体アンモニア（−７０℃〜＋６０℃）、メタノール（４５℃〜＋１２０℃）、水（＋５℃〜＋２３０℃）、水銀（＋１９０℃〜＋５５０℃）、カリウム（＋４００℃〜＋８００℃）、ナトリウム（＋５００℃〜＋９００℃）、リチウム（＋９００℃〜＋１５００℃）、及び銀（＋１５００℃〜＋２０００℃）が挙げられ、ここで括弧内に示した数は、熱パイプ作動流体の動作温度範囲である。一実施形態では、熱傾斜チャネル１１０内の動作温度は、５５０℃〜９００℃である。この場合、ナトリウム又はカリウムが作動流体として好適である。
【００４４】
芯５０６は、凝縮された流体を毛管作用によってパイプの高温端部へ戻すことができる、多孔質構造を有する。芯５０６は、焼結金属粉末、溝付管、又は金属網の形態であってよい。一実施例では、芯材料は、スチール、アルミニウム、ニッケル、銅又はチタン等の金属である。別の実施例では、芯材料は、セラミック又は炭素繊維等の繊維を含む。
【００４５】
管５０４は、ニッケル、銅、アルミニウム又はスチール等の高い熱伝導性を有する材料から作製される。この材料は一般に、温度制御チャンバ１００〜１０８（図１）内で曝露されることになる温度に基づいて選択される。即ち、この材料は、温度制御チャンバ１００〜１０８（図１）内の温度に耐えられるべきである。この材料は、温度制御チャンバ１００〜１０８内の環境及び作動流体５１０にも適合しているものでもあるべきである。蒸気の拡散を防止するために、管５０４は無孔性であるべきである。
【００４６】
等温熱伝達デバイス２０６（図２及び３）は、単一の熱パイプ又は熱パイプのアレイを含んでよい。等温熱伝達デバイス２０６の（１つ以上の）熱パイプは、型２０４（図２及び３）に対して配設され、これにより、型２０４の相対的に高温の領域（例えば型の後端部）から型の相対的に低温の領域（例えば型の前端部）へと熱を移動させる。「後（ｔｒａｉｌｉｎｇ）」及び「前（ｌｅａｄｉｎｇ）」という用語は、熱傾斜チャネル１１０（図１）を通る型の移動方向に関するものである。図４ではこの移動方向を１０１で示し、型の後端部を２０４ａ、型の前端部を２０４ｂで示す。
【００４７】
熱接触を達成するために、等温熱伝達デバイス（１つ以上の熱パイプ）２０６を、はんだ付け等の手段で型に取り付けてよい。図３は、はんだ２１６で型２０４に取り付けられた等温熱伝達デバイス２０６を示す。別の実施形態では、等温熱伝達デバイス２０６を型２０４の底にクランプ留めする前に、等温熱伝達デバイス２０６と型２０４の合わせ面を平坦に研磨して、等温熱伝達デバイス２０６と型２０４との間に許容可能な熱接触を達成する。更に別の実施形態では、等温熱伝達デバイス（１つ以上の熱パイプ）２０６を、型２０４の底に埋め込んでよい。図５Ｂは、型２０４の底に埋め込まれた等温熱伝達デバイス２０６を示す。上記埋め込みは、１つ以上の封止キャビティ５２０を型２０４の底に成形する工程を含んでよい。ここで各封止キャビティは（図５Ａにおいて５０６で示すような）芯と並走しており、空気を抜かれ、熱パイプ作動流体（図５Ａの５１０で示す）で充填される。型２０４の本体は、熱パイプの管として機能する。図５Ｂに示す図は、成形組立体２００の端面図である。この端面図は、成形組立体２００の後端部又は前端部を表すことができる。
【００４８】
型２０４の温度を平坦又は均一にするよう型２０４に亘って熱を移動させることに加えて、等温熱伝達デバイス２０６は、型２０４を冷却するために型２０４から熱シンク２０８へと熱を移動させることもできる。熱シンク２０８は、いずれの好適な構造を有してよい。一実施形態では、熱シンク２０８は、冷媒２１８（図３）がその中を循環する冷却プレートであってよい。熱シンク２０８は、冷却段階の間、等温熱伝達デバイス２０６から余剰熱を吸収する。
【実施例１】
【００４９】
実施例１−温度制御チャンバ１００〜１０８（図１）の熱モデルは、ＡｎｓｙｓのＦＬＵＥＮＴ（登録商標）ソフトウェアを用いて開発した。熱モデルのために、チャンバ１００〜１０８の温度は、それぞれ８００℃、７００℃、６６０℃、６２０℃、５５０℃に設定した。熱モデルを用いて、等温熱伝達デバイスを型の温度分布に用いて型を冷却することによる影響を調査した。このモデル化のために、型及び型上のガラスを、４つの冷却チャンバを通して、チャンバ毎に６０秒の位置合わせ時間だけ位置合わせした。図６は、型の長さ方向に沿って測定された型温度を示す。図示した位置は、型の後端部からの距離である。型上のガラスの後端部は１インチの位置であり、型上のガラスの前端部は、６インチの位置である。図６に示す結果は、６６０℃に制御された第２の冷却チャンバ用のものである。曲線６００は、等温熱伝達デバイスを用いずに型を冷却した場合の型温度を表す。曲線６０２は、等温熱伝達デバイスを用いて型を冷却した場合の型温度を表す。図６のグラフは、等温熱伝達デバイスを用いずに型を冷却した場合よりも、等温熱伝達デバイスを用いて型を冷却した場合に型の温度がより均一であることを示している。その他の冷却チャンバでも同様の傾向が生じる。
【００５０】
実施例２−等温熱伝達デバイスを用いて型を冷却した際の、ガラスの歪みを調査した。図７は、粘弾性歪みモデルの入力として用いる熱プロファイルを示す。この熱プロファイルは、冷却スケジュール及びガラスの厚さに沿った熱勾配を含む。熱勾配は、等温熱伝達デバイスで冷却されるガラス物品を載せた型のモデル化から得られる。図８Ａ及び８Ｂは、粘弾性歪みモデルで使用した２つの形状を示す。図８Ａでは、ソリ形状８００は、大きい平坦区域８０２及び両方の縁部において２つの湾曲部８０４、８０６を有する。図８Ｂでは、スライド形状８０８は、１つの縁部に１つの湾曲部８１２を備える大きな平坦区域８１０を有する。これらは、平坦なガラス部がディスプレイ／タッチスクリーン領域をコーティングし、湾曲縁部がデバイスの周囲を包む、民生用電子機器コーティングガラスの用途に典型的な形状である。結果は、ソリ形状の理想の形状との最大偏差は＋０／−０．０３４ｍｍであり、スライド形状の理想の形状との最大偏差は−０．０２６／＋０．０３１ｍｍを示す。いずれの偏差も±０．０５０ｍｍの偏差という目標要求内に収まっている。更に、応力データは、冷却グラフ及びガラスの厚さに沿った熱勾配は、１ＭＰａ＞の極めて低い応力であることを示す。従って、更に別の処理工程で物品をアニーリングする必要が無い。
【００５１】
限られた数の実施形態を参照して説明してきたが、技術当事者は本開示を利用して、本明細書に開示された本発明の範囲から逸脱せずにその他の実施形態を考案できることを理解されるであろう。従って、本発明の範囲は、添付の請求項によってのみ限定されるものとする。
【符号の説明】
【００５２】
１００    温度制御チャンバ（成形チャンバ）
１０２、１０４、１０６、１０８
温度制御チャンバ（冷却チャンバ）
１０１    移動方向
１１０    熱傾斜チャネル
１１２    コンベヤデバイス
２００    ガラス成形組立体
２０２    ガラスシート
２０４    型
２０４ａ  後端部
２０４ｂ  前端部
２０６    等温熱伝達デバイス
２０８    熱シンク
２１０    成形キャビティ
２１２    成形表面
２１４    孔、スロット
２１６    はんだ
２１８    冷媒
３００    ガラス物品
５００    熱パイプシステム
５０２    熱パイプ
５０４    管
５０６    芯
５０８    コア
５１０    作動流体
５１２、５１４   端部
８００    ソリ形状
８０２    平坦区域
８０４、８０６   湾曲部
８０８    スライド形状
８１０    平坦区域
８１２    湾曲部
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【国際調査報告】
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