(57)【要約】  ここに開示された実施の形態は、材料の反りを制御するためのシステムおよび方法であって、成形型を加熱装置に入れる工程、成形型内でガラス材料を成形する工程、およびガラス材料および成形型を、そのガラス材料の所定の粘度に冷却する工程を有してなるシステムおよび方法を含む。いくつかの実施の形態は、ガラス材料および成形型を加熱装置から取り出す前の所定の期間に亘り、加熱装置内でガラス材料を型で保持する工程を含み、加熱装置の温度が、周囲温度に出る直前の型とガラス材料の温度と実質的に等しい。いくつかの実施の形態は、ガラス材料および成形型を加熱装置から取り出して、ガラス材料および成形型を周囲温度でさらに冷却する工程を含み、ガラス材料および成形型を加熱装置から取り出した後、ガラス材料が、制御されたまたは所望の材料の反りを示す。
2018528909.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料の反りを制御する方法において、
ガラス材料および成形型を加熱装置内に入れて、該ガラス材料および該成形型を加熱する工程、
前記ガラス材料を前記成形型の形状に成形する工程、
前記ガラス材料および前記成形型を、該ガラス材料の所定の粘度に冷却する工程、
前記ガラス材料および前記成形型を前記加熱装置から取り出す前の所定の期間に亘り、該加熱装置内に該ガラス材料および該成形型を保持する工程であって、該加熱装置の温度が、周囲温度に出る直前の該成形型と該ガラス材料の温度とほぼ等しい工程、および
前記ガラス材料および前記成形型を前記加熱装置から取り出して、該ガラス材料および該成形型を前記周囲温度でさらに冷却する工程であって、該ガラス材料および該成形型を該加熱装置から取り出した後、該ガラス材料が所望の材料の反りを示す工程、
を有してなる方法。
【請求項２】
前記成形型が中央部分およびエッジを備え、前記ガラス材料が、
該ガラス材料が前記成形型に従わされるときに、前記中央部分よりも約５℃と約５０℃の間高い所定の温度差、および
該ガラス材料が前記加熱装置から前記周囲温度に出る際に、前記中央部分よりも約０℃と少なくとも約１５℃の間高い所定の温度差、
の少なくとも一方を生じるように加熱される、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記ガラス材料が、
約２ミリメートルから約１０ミリメートル、および
約１０ミリメートルから約１０００ミリメートル
の少なくとも一方の最小曲げ半径を有する三次元ガラス材料を含む、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
材料の反りを制御する方法において、
ガラス材料を成形型内で成形する工程であって、該成形型および該ガラス材料が加熱装置内に入れられ、該成形型が中央部分およびエッジを備え、該ガラス材料および該成形型が、前記エッジと前記中央部分との間に所定の温度差を生じるように加熱される工程、
前記ガラス材料および前記成形型を、該ガラス材料の所定の粘度に冷却する工程であって、前記エッジと前記中央部分との間の前記所定の温度差が維持される工程、
前記ガラス材料および前記成形型を前記加熱装置から取り出す前の所定の期間に亘り、該成形型の温度が、該加熱装置の温度と実質的に等しくなるように該ガラス材料および該成形型をさらに冷却する工程、および
前記ガラス材料および前記成形型を前記加熱装置から取り出して、該ガラス材料および該成形型を前記周囲温度でさらに冷却する工程であって、該ガラス材料および該成形型を該加熱装置から取り出した後、該ガラス材料が所望の材料の反りを示す工程、
を有してなる方法。
【請求項５】
前記エッジが、前記ガラス材料が前記成形型に従わされているときに、前記中央部分より約５℃と約５０℃の間高く、前記加熱装置から前記周囲温度に出る際に、前記中央部分より約０℃と少なくとも約１５℃の間高い温度に加熱される、請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記ガラス材料および前記成形型が、約１０13.2ポアズのガラス粘度に対応する温度より約０℃から約５０℃高い温度に冷却される、請求項４または５記載の方法。
【請求項７】
前記所定の粘度が約１０11.81ポアズより大きく、前記ガラス材料を徐冷点より約５０℃未満高い温度に冷却することによって、該所定の粘度に到達する、請求項４から６いずれか１項記載の方法。
【請求項８】
材料の反りを制御するためのシステムにおいて、
加熱素子および冷却素子を含む加熱装置、並びに
所定の三次元形状に成形するためにガラス材料を受け入れるための成形型であって、中央部分およびエッジを備える成形型、
を備え、該システムは、
前記加熱素子によって前記ガラス材料および前記成形型を加熱して、該ガラス材料を前記所定の三次元形状に成形し、よって前記エッジと前記中央部分との間に所定の温度差があるようにする工程、
前記冷却素子によって、前記ガラス材料および前記成形型を、該ガラス材料の所定の粘度に冷却する工程であって、前記エッジと前記中央部分との間の前記所定の温度差が維持される工程、
前記冷却素子により、前記ガラス材料および前記成形型を前記加熱装置から取り出す前の所定の期間に亘り、該ガラス材料および該成形型をさらに冷却し、よって、該成形型の温度が、前記所定の期間中に前記加熱装置の温度と実質的に等しくなる工程、および
前記ガラス材料および前記成形型を前記加熱装置から取り出して、該ガラス材料および該成形型を周囲温度でさらに冷却する工程であって、該ガラス材料および該成形型を該加熱装置から取り出した後、該ガラス材料が所望の材料の反りを示す工程、
を行うように構成されているシステム。
【請求項９】
前記ガラス材料および前記成形型が前記加熱装置から取り出されるときに、該ガラス材料および該成形型が、約１０13ポアズのガラス粘度に対応する温度より約０℃から約５０℃高い温度に冷却される、請求項８記載のシステム。
【請求項１０】
前記所定の粘度が約１０11.81ポアズより大きく、前記ガラス材料を徐冷点より約５０℃未満高い温度に冷却することによって、該所定の粘度に到達する、請求項８または９記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の説明】
【０００１】
本出願は、その内容が依拠され、ここに全て引用される、２０１５年６月１６日に出願された米国仮特許出願第６２／１８０１７３号の米国法典第３５編第１１９条の下での優先権の恩恵を主張するものである。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、広く、反りを熱的に制御するためのシステムおよび方法に関し、より詳しくは、反りが制御されるように三次元ガラス材料を成形する実施の形態に関する。
【背景技術】
【０００３】
携帯型ディスプレイ装置用の三次元（すなわち、非平面）ガラスカバーに対する顧客の関心が高まっている。具体的には、これらの装置の多くは、今では、ディスプレイ装置の複数の表面を覆うために９０度（または他の角度）の曲げを含む三次元ガラス材料を備えている。それゆえ、これらの曲げは、一般に、非常に小さい曲げ半径を有する。これらの三次元ガラスカバーの要望に伴い、ガラスカバーの平坦性および形状に許される許容範囲は小さいので、ガラス材料を所望の形状に成形することが難しいことがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
多くの現行の成形の解決策において、ガラス材料は制御環境内で、そのガラス材料がより短時間で成形型にしたがえるように低い粘度に加熱される。ガラス内に典型的に存在する熱勾配により、ガラスが室温に冷めるときに、望ましくない反りが生じる。さらに、成形型は、ガラス材料の処理中の熱サイクルのために反ることがあり、これにより、ガラス材料の反りがさらに増加し得、これは望ましくない。それに加え、ガラス材料のイオン交換強化などのガラス材料のその後の処理により、ガラス材料の望ましくない変形がさらに生じることがある。それゆえ、当該技術に必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
ここに開示された実施の形態は、材料の反りを制御する方法であって、成形型を加熱装置内に入れる工程、ガラス材料をその成形型の形状に成形する工程、およびガラス材料および成形型を、そのガラス材料の所定の粘度に冷却する工程を有してなる方法を提供する。いくつかの実施の形態は、ガラス材料および成形型を加熱装置から取り出す前の所定の期間に亘り、加熱装置内でガラス材料を型で保持する工程を含み、加熱装置の温度が、その加熱装置から周囲温度に出る直前の型とガラス材料の温度と実質的に等しい。いくつかの実施の形態は、ガラス材料および成形型を加熱装置から取り出して、ガラス材料および成形型を周囲温度でさらに冷却する工程を含み、ガラス材料および成形型を加熱装置から取り出した後、ガラス材料が所望の材料の反りを示す。
【０００６】
ここに開示された別の方法の実施の形態は、ガラス材料を成形型の形状に成形する工程を含むことがあり、その成形型およびガラス材料は加熱装置に入れられ、成形型は中央部分とエッジを備え、ガラス材料および成形型は、そのエッジと中央部分との間に所定の温度差を生じるように加熱される。いくつかの実施の形態は、ガラス材料および成形型を、ガラス材料の所定の粘度に冷却する工程を含むことがあり、エッジと中央部分との間の所定の温度差が維持される。いくつかの実施の形態は、ガラス材料および成形型を加熱装置から取り出す前の所定の期間に亘り、成形型の温度が加熱装置の温度と実質的に等しくなるように、ガラス材料および成形型をさらに冷却する工程を含む。同様に、いくつかの実施の形態は、ガラス材料および成形型を加熱装置から取り出して、ガラス材料および成形型を周囲温度でさらに冷却する工程を含み、ガラス材料および成形型を加熱装置から取り出した後、ガラス材料が所望の材料の反りを示す。
【０００７】
ここに開示されたシステムの実施の形態は、加熱素子および冷却素子を含む加熱装置、並びに所定の三次元形状に成形するためにガラス材料を受け入れるための成形型を備える。その成形型は、中央部分およびエッジを備えることがある。そのシステムは、加熱素子によってガラス材料および成形型を加熱して、ガラス材料を所定の形状に成形するように構成されることがあり、よってエッジと中央部分との間には、所定の温度差がある。そのシステムは、冷却素子によって、ガラス材料および成形型を、ガラス材料の所定の粘度にさらに冷却することがあり、エッジと中央部分との間の所定の温度差は維持される。いくつかの実施の形態は、冷却素子により、ガラス材料および成形型を加熱装置から取り出す前の所定の期間に亘り、ガラス材料および成形型をさらに冷却することがあり、よって、成形型の温度は、所定の期間中に加熱装置の温度と実質的に等しくなり、そしてガラス材料および成形型を加熱装置から取り出して、ガラス材料および成形型を周囲温度でさらに冷却することがあり、ガラス材料および成形型を加熱装置から取り出した後、ガラス材料は所望の材料の反りを示す。
【０００８】
追加の特徴および利点が、以下の詳細な説明に述べられており、一部は、その説明から当業者に容易に明白となるか、または以下の詳細な説明、特許請求の範囲、並びに添付図面を含む、ここに記載されたような実施の形態を実施することによって、認識されるであろう。
【０００９】
先の一般的な説明および以下の詳細な説明の両方とも、様々な実施の形態を記載しており、請求項に記載された主題の性質および特徴を理解するための概要または骨子を提供することを目的とすることが理解されよう。添付図面は、様々な実施の形態のさらなる理解を与えるために含まれ、本明細書に包含され、その一部を構成する。図面は、ここに記載された様々な実施の形態を示しており、説明と共に、請求項に記載された主題の原理および作動を説明する働きをする。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】ここに開示された実施の形態による、皿形状を有するガラス材料の実施の形態の斜視図
【図１Ｂ】ここに開示された実施の形態による、そり形状を有するガラス材料の実施の形態の斜視図
【図２Ａ】ここに開示された実施の形態による、成形過程中にガラス材料が経験するであろう反りの実施の形態の説明図
【図２Ｂ】ここに開示された実施の形態による、成形過程中にガラス材料が経験するであろう反りの実施の形態の説明図
【図２Ｃ】ここに開示された実施の形態による、成形過程中にガラス材料が経験するであろう反りの実施の形態の説明図
【図３】ここに開示された実施の形態による、成形型およびガラス材料を含む加熱装置の説明図
【図４】ここに開示された実施の形態による、ガラス材料の反りを熱的に制御する工程を示す流れ図
【図５】ここに開示された実施の形態による、ガラス材料の反りを熱的に制御する別の工程を示す流れ図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
ここに開示された実施の形態は、三次元ガラス材料の反りを熱的に制御するためのシステムおよび方法に関する。詳しくは、ここに記載された実施の形態は、成形型およびガラス材料が加熱装置から出たときに、ガラス材料の型と反対側が室温の空気に暴露されているために、ガラス材料に大きい温度勾配が生じるように構成されている。この温度勾配は、ガラス材料が成形型から分離し、室温での所望の形状とは異なる形状をとる駆動力を与えるであろう。さらに、いくつかの実施の形態において、冷却段階中の加熱装置の温度は、より速い冷却およびその結果としてのより短いサイクルを可能にするように成形型の温度より低い。加熱装置が、冷却中に成形型より冷たいそのような実施の形態は、望ましくない反りを促進する温度勾配を与えるであろう。したがって、ガラスが加熱装置から周囲温度環境中に出ようとするときの温度勾配に焦点を合わせつつ、望ましくない温度勾配を冷却においてより早する（より速い冷却およびより短いサイクルとするように）ことによって、反りが管理されるであろう。最終製品の形状公差に適合するために、ここに記載された実施の形態は、ガラス材料にイオン交換過程が施されたときにそのガラス材料に正の(positive)反りを与えるように、またはガラス材料にイオン交換過程が施されないときに望ましくない反りを減少させるように、構成されることがある。実施の形態に応じて、望ましくない反りは、所定の量の負の(negative)反りの量以上のどの量の負の反りも含んでよい。負の反りは、凹面成形型上に成形されたガラス材料（例えば、ガラス材料が、成形型の内側または凹面上で成形される場合）の反りを称することがあり、その反りも凹面方向にある。同様に、いくつかの実施の形態は、凸面成形型（例えば、ガラス材料が、成形型の外側または凸面上で成形される場合）を利用することがある。凸面成形型を利用する実施の形態において、望ましくない反りは、正の方向または凸面方向にあるであろう。ここに記載された実施の形態は凹面型を利用し、それゆえ、望ましくない反りは負の反りであることがあり、望ましい反りは、負ではないすなわち正の反りであるが、これらは例に過ぎない。
【００１２】
ここで図面を参照すると、図１Ａおよび１Ｂは、ここに開示された実施の形態による、皿形状１００ａおよびそり形状１００ｂを有するガラス材料１００の実施の形態を示している。図１Ａに示されるように、皿形状１００ａは、三次元属性を提供するように４つの周縁全てが曲げられた、平面またはほぼ平面の中央領域を含む。図１Ｂにおいて、三次元属性は、２つの対向する周縁のみが曲げられた平面またはほぼ平面の中央領域を含むそり形状１００ｂによって達成される。下記に詳しく論じるように、これらの三次元ガラス材料は、ガラス材料の平面シート（プリフォーム）の熱機械加工によって、図示された実施の形態（および／または他の実施の形態）に成形されることがある。そのガラスプリフォームを、適切に成形された型３０４（図３）上に置き、ガラスと型のアセンブリを、炉などの加熱装置３０２（図３）内で加熱できる。ガラス材料１００および成形型３０４は、ガラス材料１００の粘度が、ガラス材料１００を成形型３０４により成形するのに十分に低くなる温度に加熱することができる。
【００１３】
次に、ガラス材料１００は、機械力の印加によって成形型３０４に従わせられる。特定の実施の形態に応じて、その機械力としては、真空、ガス／空気圧、および／または相補型による圧力（二型プレス過程における）が挙げられる。所定の期間後、ガラス材料１００への適合力を除いてよく、その後に、より低い温度で、ガラス材料１００を成形型３０４から取り外すことができる。ガラス材料１００の室温へのさらなる冷却が、ガラス材料１００を成形型３０４から分離することによって行われることがある。これらの熱機械的成形過程は、実施の形態に応じて、非等温または等温であり得る。非等温成形過程は、ガラス材料１００の異なる区域が異なる温度に曝されるように構成されることがある。これにより、サイクル時間が比較的短くなり、小半径の曲げを形成しつつ、カバーガラスのディスプレイ区域の表面品質が高くなる（例えば、ガラス物品の中央区行きと比べて曲げ部の粘度をより低くする／温度をより高くすることにより）。
【００１４】
それに加え、機械加工性を改善するために、応力／応力複屈折を減少させるために、および／またはイオン交換過程における圧縮応力を改善するために、続いて、ガラス材料１００を徐冷してもよい。徐冷中の成形応力の緩和にも、反りが伴うかもしれない。詳しくは、この徐冷の反りも、所望の公差からのガラス材料１００の形状の逸脱に寄与するであろう。したがって、顧客が要求する形状公差を達成するために、非等温成形過程において反りおよび応力を制御するための実施の形態が、ここに記載される。その実施の形態は、カバーガラスの顧客にとって最も関心が高い、最小曲げ半径（例えば、約５ミリメートル未満であるが、いくつかの実施の形態において、約２ミリメートルから約１０ミリメートルまたは約１０ミリメートルから約１０００ミリメートルに及ぶことがある）の曲げを有するものを含む異なる形状のガラス材料１００に適用できるであろう。これは、カバーガラスの顧客にとってより重大な関心事である。
【００１５】
図２Ａ〜２Ｃは、ここに開示された実施の形態による、成形過程中にガラス材料１００が経験するかもしれない反りの実施の形態を示す。詳しくは、図２Ａは、ここに記載された実施の形態による、ガラス材料１００のドーム形の負の反り２０２ａを示している。詳しくは、非等温成形過程を利用する多くの現行の解決策は、しばしば、ドーム形または負の反りを有する。先に述べたように、凹面成形型の負の反りは、凹面方向にある（例えば、ガラス材料１００の内側部分に向かう）ガラス材料１００の反りを含む。これは、負の反りはしばしばガラス材料１００の平面度の最大閾値を超え、ガラス材料１００のその後の処理（イオン交換過程の実施など）により、ガラス材料１００のさらなる負の反りが生じるかもしれないので、望ましくない成形であろう。
【００１６】
図２Ｂは、ガラス材料１００の正の反り２０２ｂを示している。詳しくは、ここに記載された実施の形態は、許容できる反り（方向および程度）を与えるように構成されることがあり、よって、ガラス材料１００の全ての処理が完了した後、ガラス材料１００は、許容される閾値内の形状および反りを有する。図に示すように、正の反りは、凸面方向、またはガラス材料１００の内側部分から離れる方向にある、ガラス材料の変形である。
【００１７】
図２Ｃは、正の反り２０２ｂが成形過程において実現された後であって、次にイオン交換過程後に生じるガラス材料１００の反り２０２ｃを示している。明らかなことであるが、反り２０２ｃは、ゼロの反り、もしくは正または負であるが、最終製品の許容される公差および閾値内にある反り２０２ｃを有してもよい。
【００１８】
したがって、ここに記載された実施の形態は、型が炉を出るときの温度および温度勾配に焦点を当てたガラス材料１００の正の中央の反りを達成する。これらの実施の形態により、型が、ガラス材料１００の徐冷点よりも十分に高い温度で加熱装置３０２から出ることができ、それでも、正当な形状を有するので、より短い成形サイクルが可能である。それに加え、ここに記載された実施の形態は、冷却のほとんどについて、成形型３０４の温度よりも低い加熱装置３０２（図３）の温度を可能にすることにより、より速い冷却およびそれゆえ、より短いサイクル時間さえも促進する。これらの実施の形態は、小半径と大半径の形状の両方にうまく働き、様々な形状にあるガラス材料１００にもうまく有効である。
【００１９】
図３は、ここに記載された実施の形態による、成形型３０４およびガラス材料１００を含む加熱装置３０２を示す。図に示すように、ガラス材料１００の平らなシート（プリフォーム）が、所望の形状の成形型３０４（雌）上に置かれ、加熱装置３０２内で加熱される。加熱装置３０２は、成形型３０４の上方に配置され、プリフォームおよび成形型３０４を高温（および／または低粘度）に加熱するように構成された加熱素子３０６を備えることがある。加熱装置３０２は、ガラス材料１００をさらに成形するために、真空装置、空気装置および／または圧力装置を備えることがある。加熱素子３０６（１つ以上の加熱素子を含むことがある）は、成形型３０４およびガラス材料１００の両方を加熱するように配置されている。下記に記載するように、加熱素子３０６の温度が成形型３０４の温度よりも低い場合、成形型３０４およびガラス材料１００は、冷却素子３０８を使用せずに冷却されるであろう。それにもかかわらず、ガラス材料１００は、真空圧、空気圧、または相補型からの力を印加することによって、型に従わされる。次に、ガラス材料１００および成形型３０４は、それらが加熱装置３０２から出ることのでき温度に冷却され、ガラス材料１００を成形型３０４から取り外せる第２のより低い温度にさらに冷却される。次に、ガラス材料１００は、成形型３０４とは別に、室温にさらに冷却してもよい。
【００２０】
図３に、冷却素子３０８も含まれている。冷却素子３０８は、成形過程中に真空圧をさらに印加するように構成されることがある、および／または冷却過程中に成形型３０４を冷却してもよい（空冷、液体冷却などにより）。
【００２１】
１つの実施の形態において、一旦、ガラスシートが型表面に完全に従うと、ガラスと型のアセンブリは、全サイクル時間に応じた所定の時間に亘り炉内で冷却される。その冷却は、加熱装置３０２の温度を成形型３０４の温度より低くすることにより、および／またはガラスと反対側で型と接触した流体冷却部分を利用した冷却素子３０８により、行われる。型の底面にある冷却素子３０８内の流体の流量は、成形されるガラス材料１００内の応力が低くなるように、最初は、小さい値（例えば、約２００ミリメートル×１２５ミリメートル×２５ミリメートの金型について、標準状態の約１５リットル毎分の空気）に維持されることがある。所定の冷却時間での低い型出口温度を促進するために、加熱装置３０２の温度が型の温度と実質的に等しいときの、成形型３０４が加熱装置３０２から出る前の最後の約１５秒を除いて、加熱装置３０２の温度を低下させてもよい。ガラスと型のアセンブリが加熱装置３０２から出た後、ガラス材料１００を成形型３０４から取り出し、次に、室温まで冷ましてよい。成形されたガラス材料１００が、室温での負の反り（または不十分な正の反り）などの望ましくない反りを有する場合、成形型３０４が加熱装置３０２から出る前に、加熱装置３０２の温度を、より長い期間に亘り（例えば、約３０秒間に亘り）成形型３０４の温度に一致させてもよい。その結果、成形されたガラス材料１００は、より少ない負の（またはより大きい正の）反りを有するであろう。
【００２２】
一例として、いくつかの実施の形態は、皿形状１００ａを、約１５秒のインデックス時間を有する加熱装置３０２内で成形し、約１００マイクロメートルのボウル形の反りが生じるように構成されている。そのインデックス時間は、加熱および冷却のための複数のモジュールを有する加熱装置３０２内にある成形型３０４の滞在期間を含んでもよい。その大きさの反りは、徐冷点より約３６℃高い型の出口温度（粘度は約１０12.2ポアズであった）で生じた。最後のモジュールの温度は、成形型３０４（図３）の温度より２℃高かった。成形型３０４（約２００ミリメートル×約１２５ミリメートル×約２５ミリメートルの寸法を有する）のエッジは、中央よりも約２５℃高かった。別の例において、約５０マイクロメートルから約１５０マイクロメートルの大きさの反りが、徐冷点より約２０℃から約５０℃高い型の出口温度（例えば、１０11.75ポアズ＜粘度＜１０12.75ポアズ）で生じることがある。最後のモジュールの温度は、成形型３０４の温度より０℃から約１０℃高かった。その上、成形型３０４（約２００ミリメートル×約１２５ミリメートル×約２５ミリメートルの寸法を有する）のエッジは中央よりも約５℃から約２０℃熱い。
【００２３】
負の反りなどの望ましくない反りをさら減少させるために（または正の反りを増加させるために）、型のエッジは中央より速く熱くなるので、次第に長い期間に亘り加熱装置３０２の温度を上昇させることによって、中心とエッジとの間の温度差を増加させることができる。別の実施の形態は、成形型３０４のエッジは中央よりも速く冷めるので、中心とエッジとの間の温度差を減少させるために、冷却の少なくとも一部の最中に加熱装置３０２の温度を成形型３０４の温度より十分に低く設定することがある。現行の解決策において、加熱装置３０２の温度が成形型３０４の温度よりも低くされている場合、目的は、冷却速度を増加させ、加熱装置３０２から出るときの成形型３０４の温度を低下させることであることがある。中央とエッジとの間の温度差の減少（エッジはより速く冷めるので）は、しばしば、望ましくない結果である。したがって、いくつかの実施の形態は、加熱装置３０２の温度を上昇させるように構成されることがあり、これは、中央とエッジとの間の温度差をより大きくし、それによって、正の反りを促進する。
【００２４】
別の実施の形態は、型側の冷却を増加させる工程を含むことがある。詳しくは、中央とエッジとの間の温度差は、成形型３０４の中央部分としか接触しない冷却素子３０８で成形型３０４の中央区域を選択的に冷却することによって、増加させることができる。所望の温度差を生じさせることに加え、型側の冷却を増加させることによっても、成形型３０４の出口温度が低下する。これらの要因の両方とも、望ましくない反りを減少させるのに役立つ。冷却素子３０８の一例は、成形型３０４の近傍に配置された、またはそれと接触して配置された空冷金属チャンバである。冷却素子３０８を通る空気の流量により、熱除去速度が制御される。
【００２５】
いくつかの実施の形態において、成形型３０４のエッジが選択的に加熱されることがある。詳しくは、そのエッジは、冷却中にエッジの近くに加熱素子３０６を配置する（成形型３０４内に埋め込まれているか、または成形型３０４の外側にあるかのいずれか）ことにより、中央に対して加熱することができる。
【００２６】
図４は、ここに記載された実施の形態による、ガラス材料１００の反りを制御する工程を示す。ブロック４５０に示されるように、成形型３０４およびガラス材料１００を加熱装置３０２に入れることができる。ブロック４５２において、ガラス材料１００を成形型３０４にしたがって成形できる。詳しくは、ガラス材料１００は、粘性温度領域において、応力緩和時間（粘度を剛性率で割ることによって計算できる）が１秒未満であり、よって応力の９５％超が３秒以内で取り除かれるような温度で、成形型３０４に合わせて成形できる。
【００２７】
ブロック４５４において、ガラス材料１００および成形型３０４を冷却できる。一例として、ガラス材料１００および成形型３０４は、ガラス材料１００が約１０11.81ポアズから約１０12.47ポアズの粘度に到達するように加熱装置３０２内で冷却することができる。いくつかの実施の形態において、その温度は、約１０11.81ポアズについて徐冷点より約５０℃未満高いことがある。いくつかの実施の形態において、その粘度は、徐冷点より約４０℃未満高い温度で、約１０12.13ポアズより大きいことがある。いくつかの実施の形態において、その粘度は、徐冷点より約３０℃未満高い温度で、約１０12.47ポアズより大きいことがある。いくつかの実施の形態において、そのガラス材料および成形型は、それらガラス材料および成形型が加熱装置から取り出されたときに、約１０13.2ポアズのガラス粘度に対応する温度より約０℃から約５０℃高い温度に冷却される。次に、ガラス材料１００と成形型３０４のアセンブリは、加熱炉から室温環境へと移動させることができる。
【００２８】
それにかかわらず、ブロック４５６において、ガラス材料１００を所定の温度に保持してもよい。成形および冷却の最中、および特にガラスが加熱装置３０２から出て、室温環境に入るときに、成形型３０４のエッジは、中央よりも熱いことがある。この温度差は、実施の形態に応じて、約０℃であることがある、または約０℃から約１５℃超に及ぶことがある。ガラスが炉から出て室温環境に入る前の少なくとも約１５秒から約３０秒であることがある、所定の期間に亘り、加熱装置３０２の温度が成形型３０４の温度と実質的に等しい状態で、ガラス材料１００を冷却してもよい。例えば、実質的に等しいとは、加熱装置３０２と成形型３０４の温度差が、５％以下、４％以下、３％以下、２％以下、または１％以下であることを含んでよい。いくつかの実施の形態において、加熱装置３０２は、最後の約１５秒間において、型よりも約５℃から約１０℃熱いことがある。
【００２９】
ブロック４５８において、ガラス材料１００を加熱装置３０２から取り出すことができる。ガラス材料１００は、加熱装置３０２から出た後、約１５秒から約３０秒に亘り、凸面で成形型３０４により、反対面で室温の空気により冷却されるであろう。ブロック４６０において、次に、ガラス材料１００を成形型３０４から取り外して、室温に冷却することができる。
【００３０】
いくつかの実施の形態は、成形型３０４に冷却を適用することによって、ガラス材料１００および成形型３０４を冷却するように構成されることがあることを理解すべきである。これは、記載された冷却を与えるために、送風機または他の冷却機構として構成されてもよい。
【００３１】
したがって、図４の工程の実施の形態により、ガラス材料１００の徐冷点より約３０℃から約５０℃高い温度で、成形型３０４を加熱装置３０２から出すことができる。これにり、短いサイクル時間（いくつかの実施の形態において、約６分）が可能になる。それに加え、ガラス材料１００における温度勾配は、加熱装置３０２の温度を変更し、成形型３０４の冷却を変えることによって、制御してもよい。これら２つのパラメータを同時に調整することによって、応力および反りを管理することができる。
【００３２】
図５は、ここに記載された実施の形態による、ガラス材料１００の反りを熱的に制御するための別の工程を示す。ブロック５５０に示すように、ガラス材料１００を成形型３０４に収まるように成形することができ、ここで、成形型３０４およびガラス材料１００は加熱装置３０２に入れられ、成形型３０４は中央部分およびエッジを備える。いくつかの実施の形態において、ガラス材料１００および成形型３０４は、エッジと中央部分との間に所定の温度差を生じるように加熱される。ブロック５５２において、ガラス材料１００および成形型３０４を、ガラス材料１００の所定の粘度まで冷却することができ、ここで、エッジと中央部分との間の所定の温度差は維持される。いくつかの実施の形態において、その温度差は、そのガラス材料が成形型３０４に従わされたときに、中央部分よりも約５℃と約５０℃の間の温度高く、加熱装置３０２から出るときに、中央部分より約０℃から約１５℃高い。
【００３３】
ブロック５５４において、ガラス材料１００および成形型３０４を加熱装置３０２から取り出す前の所定の期間に亘り、ガラス材料１００および成形型３０４を、成形型３０４の温度が加熱装置３０２の温度と実質的に等しくなるように冷却することができる。例えば、実質的に等しいとは、加熱装置３０２と成形型３０４の温度差が、５％以下、４％以下、３％以下、２％以下、または１％以下であることを含んでよい。ブロック５５６において、ガラス材料１００および成形型３０４を加熱装置３０２から取り出して、周囲温度で（またはそうではなく周囲空気に暴露されて）ガラス材料１００および成形型３０４をさらに冷却することができ、ここで、ガラス材料１００および成形型３０４を加熱装置３０２から取り出した後、ガラス材料１００は、制御されたまたは所望の材料の反りを示す。
【００３４】
したがって、ここに記載された実施の形態は、小半径と大半径の両方について、厳しい形状公差に三次元ガラス材料を成形するように構成されることがある。これらの実施の形態は、反対の反りを与えることによって、エッジの機械加工およびイオン交換などの後続の過程におけるガラス材料１００の反りに対抗するために使用してもよい。実施の形態は、成形型３０４が熱サイクルのために沿った場合でさえも、所望の形状を有するガラス材料を成形するように構成されることもある。いくつかの実施の形態は、より高い温度（例えば、ガラス材料１００の徐冷点よりも約３０℃から約５０℃高い温度）で、ガラス材料１００を取り外すことによって、サイクル時間を減少させる（および生産速度をより速くする）ように構成されることもある。実施の形態は、粘弾性温度領域中ずっとではなく、主に炉の出口近くのまたは粘弾性・弾性境界に向かう温度勾配に応じて、より速い冷却を可能にすることもある。これにより、ガラス材料１００および成形型３０４の冷却をより速くすることができる。実施の形態は、ガラス材料の成形部品における応力を管理するように構成されることもある。詳しくは、成形部品は、顧客が要求するエッジ形状を有するように；最終製品の機器上の特徴のためのスロットおよび開口を有するように、機械加工されることがある。
【００３５】
請求項に記載された主題の精神および範囲から逸脱せずに、ここに記載された実施の形態に様々な改変および変更を行えることが、当業者に明白であろう。それゆえ、明細書が、ここに記載された様々な実施の形態の改変および変更を、そのような改変および変更が付随の特許請求の範囲およびそれらの同等物の範囲に入るという条件で、包含することが意図されている。
【００３６】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【００３７】
実施形態１
材料の反りを制御する方法において、
ガラス材料および成形型を加熱装置内に入れて、該ガラス材料および該成形型を加熱する工程、
前記ガラス材料を前記成形型の形状に成形する工程、
前記ガラス材料および前記成形型を、該ガラス材料の所定の粘度に冷却する工程、
前記ガラス材料および前記成形型を前記加熱装置から取り出す前の所定の期間に亘り、該加熱装置内に該ガラス材料および該成形型を保持する工程であって、該加熱装置の温度が、該加熱装置から周囲温度に出る直前の該成形型と該ガラス材料の温度と実質的に等しい工程、および
前記ガラス材料および前記成形型を前記加熱装置から取り出して、該ガラス材料および該成形型を前記周囲温度でさらに冷却する工程であって、該ガラス材料および該成形型を該加熱装置から取り出した後、該ガラス材料が所望の材料の反りを示す工程、
を有してなる方法。
【００３８】
実施形態２
前記成形型が中央部分およびエッジを備え、前記ガラス材料が前記成形型に従わされるときに、該ガラス材料が、前記中央部分よりも約５℃と約５０℃の間高い所定の温度差を生じるように加熱される、実施形態１に記載の方法。
【００３９】
実施形態３
前記成形型が中央部分およびエッジを備え、前記ガラス材料が前記加熱装置から前記周囲温度に出る際に、該ガラス材料が、前記中央部分よりも約０℃と少なくとも約２５℃の間高い所定の温度差を生じるように加熱される、実施形態１に記載の方法。
【００４０】
実施形態４
前記ガラス材料および前記成形型が前記加熱装置から取り出されるときに、該ガラス材料および該成形型が、約１０13.2ポアズのガラス粘度に対応する温度より約０℃から約５０℃高い温度に冷却される、実施形態１から３いずれか１つに記載の方法。
【００４１】
実施形態５
前記ガラス材料が、約２ミリメートルから約１０ミリメートルの最小曲げ半径を有する三次元ガラス材料を含む、実施形態１から４いずれか１つに記載の方法。
【００４２】
実施形態６
前記ガラス材料が、約１０ミリメートルから約１０００ミリメートルの最小曲げ半径を有する三次元ガラス材料を含む、実施形態１から４いずれか１つに記載の方法。
【００４３】
実施形態７
前記ガラス材料の、前記加熱装置から前記周囲温度に出る際の粘度が、約１０11.81ポアズより大きい、実施形態１から６いずれか１つに記載の方法。
【００４４】
実施形態８
材料の反りを制御する方法において、
ガラス材料を成形型の形状に成形する工程であって、該成形型および該ガラス材料が加熱装置内に入れられ、該成形型が中央部分およびエッジを備え、該ガラス材料および該成形型が、前記エッジと前記中央部分との間に所定の温度差を生じるように加熱される工程、
前記ガラス材料および前記成形型を、該ガラス材料の所定の粘度に冷却する工程であって、前記エッジと前記中央部分との間の前記所定の温度差が維持される工程、
前記ガラス材料および前記成形型を前記加熱装置から取り出す前の所定の期間に亘り、該成形型の温度が、該加熱装置の温度と実質的に等しくなるように該ガラス材料および該成形型をさらに冷却する工程、および
前記ガラス材料および前記成形型を前記加熱装置から取り出して、該ガラス材料および該成形型を前記周囲温度でさらに冷却する工程であって、該ガラス材料および該成形型を該加熱装置から取り出した後、該ガラス材料が所望の材料の反りを示す工程、
を有してなる方法。
【００４５】
実施形態９
前記エッジが、前記ガラス材料が前記成形型に従わされているときに、前記中央部分より約５℃と約５０℃の間高く、前記加熱装置から前記周囲温度に出る際に、前記中央部分より約０℃と少なくとも約２５℃の間高い温度に加熱される、実施形態８に記載の方法。
【００４６】
実施形態１０
前記ガラス材料および前記成形型を前記加熱装置から取り出す際に、該ガラス材料が凸面および反対面を有し、該ガラス材料が該凸面で該成形型に合わさっており、該反対面が周囲空気に暴露されている、実施形態８または９に記載の方法。
【００４７】
実施形態１１
前記ガラス材料および前記成形型が、約１０13.2ポアズのガラス粘度に対応する温度より約０℃から約５０℃高い温度に冷却される、実施形態８から１０いずれか１つに記載の方法。
【００４８】
実施形態１２
前記ガラス材料が、約５ミリメートルから約１０ミリメートルの曲げ半径を有する三次元ガラス材料を含む、実施形態８から１１いずれか１つに記載の方法。
【００４９】
実施形態１３
前記所定の粘度が約１０11.81ポアズより大きく、前記ガラス材料を徐冷点より約５０℃未満高い温度に冷却することによって、該所定の粘度に到達する、実施形態８から１２いずれか１つに記載の方法。
【００５０】
実施形態１４
材料の反りを制御するためのシステムにおいて、
加熱素子および冷却素子を含む加熱装置、並びに
所定の三次元形状に成形するためにガラス材料を受け入れるための成形型であって、中央部分およびエッジを備える成形型、
を備え、該システムは、
前記加熱素子によって前記ガラス材料および前記成形型を加熱して、該ガラス材料を前記所定の三次元形状に成形し、よって前記エッジと前記中央部分との間に所定の温度差があるようにする工程、
前記冷却素子によって、前記ガラス材料および前記成形型を、該ガラス材料の所定の粘度に冷却する工程であって、前記エッジと前記中央部分との間の前記所定の温度差が維持される工程、
前記冷却素子により、前記ガラス材料および前記成形型を前記加熱装置から取り出す前の所定の期間に亘り、該ガラス材料および該成形型をさらに冷却し、よって、該成形型の温度が、前記所定の期間中に前記加熱装置の温度と実質的に等しくなる工程、および
前記ガラス材料および前記成形型を前記加熱装置から取り出して、該ガラス材料および該成形型を周囲温度でさらに冷却する工程であって、該ガラス材料および該成形型を該加熱装置から取り出した後、該ガラス材料が所望の材料の反りを示す工程、
を行うように構成されているシステム。
【００５１】
実施形態１５
前記エッジが、前記中央部分の温度より約５℃以上高い温度に加熱される、実施形態１４に記載のシステム。
【００５２】
実施形態１６
前記ガラス材料および前記成形型を前記加熱装置から取り出す際に、該ガラス材料が凸面および反対面を有し、該ガラス材料が該凸面で該成形型に合わさっており、該反対面が周囲空気に暴露されている、実施形態１４または１５に記載のシステム。
【００５３】
実施形態１７
前記ガラス材料および前記成形型が前記加熱装置から取り出されるときに、該ガラス材料および該成形型が、約１０13ポアズのガラス粘度に対応する温度より約０℃から約５０℃高い温度に冷却される、実施形態１４から１６いずれか１つに記載のシステム。
【００５４】
実施形態１８
前記ガラス材料が、約２ミリメートルから約１０ミリメートルの曲げ半径を有する三次元ガラス材料を含む、実施形態１４から１７いずれか１つに記載のシステム。
【００５５】
実施形態１９
前記所定の粘度が約１０11.81ポアズより大きい、実施形態１４から１８いずれか１つに記載のシステム。
【００５６】
実施形態２０
前記ガラス材料を徐冷点より約５０℃未満高い温度に冷却することによって、前記所定の粘度に到達する、実施形態１４から１９いずれか１つに記載のシステム。
【符号の説明】
【００５７】
１００    ガラス材料
１００ａ    皿形状
１００ｂ    そり形状
３０２    加熱装置
３０４    成形型
３０６    加熱素子
３０８    冷却素子
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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