(57)【要約】【課題】良好な外観のガラス成形体が得られるガラス成形体の製造方法、を提供する。【解決手段】ガラス成形体の製造方法は、下型上に、溶融ガラスを供給する工程と、粗型プレス用上型により、下型上の溶融ガラスの表面形状を変形させる工程と、粗型プレス用上型を、下型上の溶融ガラスから離す工程と、粗型プレス用上型が溶融ガラスから離れた後、粗型プレス用上型との接触領域の中心部における溶融ガラスの表面温度が、粗型プレス用上型が溶融ガラスから離れた直後の溶融ガラスの表面温度よりも大きくなるまで、待機する工程と、本プレス用上型により、下型上の溶融ガラスを加圧成形する工程とを備える。待機する工程の後であって、粗型プレス用上型との接触領域の中心部における溶融ガラスの表面温度が、溶融ガラスのガラス転移温度Ｔｇ＋２００℃以上である時に、溶融ガラスを加圧成形する工程を開始する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１金型上に、溶融ガラスを供給する工程と、
前記第１金型に対向して配置される第２金型により、前記第１金型上の溶融ガラスの表面形状を変形させる工程と、
前記第２金型を、前記第１金型上の溶融ガラスから離す工程と、
前記第２金型が溶融ガラスから離れた後、前記第２金型との接触領域の中心部における溶融ガラスの表面温度が、前記第２金型が溶融ガラスから離れた直後の溶融ガラスの表面温度よりも大きくなるまで、待機する工程と、
前記第１金型に対向して配置される第３金型により、前記第１金型上の溶融ガラスを加圧成形する工程とを備え、
前記待機する工程の後であって、前記第２金型との接触領域の中心部における溶融ガラスの表面温度が、溶融ガラスのガラス転移温度Ｔｇ＋２００℃以上である時に、前記溶融ガラスを加圧成形する工程を開始する、ガラス成形体の製造方法。
【請求項２】
前記第２金型との接触領域の中心部における溶融ガラスの表面温度は、前記第２金型が溶融ガラスから離れた直後の溶融ガラスの表面温度Ｔａを超えて、ピーク値ＴＭＡＸまで上昇した後、徐々に低下し、
前記第２金型との接触領域の中心部における溶融ガラスの表面温度が、ピーク値ＴＭＡＸから低下して、前記第２金型が溶融ガラスから離れた直後の溶融ガラスの表面温度Ｔａと再び同じになるまでに、前記溶融ガラスを加圧成形する工程を開始する、請求項１に記載のガラス成形体の製造方法。
【請求項３】
前記第２金型との接触領域の中心部における溶融ガラスの表面温度は、前記第２金型が溶融ガラスから離れた直後の溶融ガラスの表面温度を超えて、ピーク値ＴＭＡＸまで上昇した後、徐々に低下し、
前記第２金型との接触領域の中心部における溶融ガラスの表面温度Ｔが、ＴＭＡＸ−５℃≦Ｔ≦ＴＭＡＸの関係を満たす時に、前記溶融ガラスを加圧成形する工程を開始する、請求項１または２に記載のガラス成形体の製造方法。
【請求項４】
前記溶融ガラスの表面形状を変形させる工程時の前記第２金型および溶融ガラスの接触面積は、前記溶融ガラスを加圧成形する工程時の前記第３金型および溶融ガラスの接触面積よりも小さい、請求項１から３のいずれか１項に記載のガラス成形体の製造方法。
【請求項５】
前記溶融ガラスを加圧成形する工程の後、前記第１金型からガラス成形体を離型する工程と、
前記第１金型から離型されたガラス成形体の前記第１金型側の表面を研磨する工程とをさらに備える、請求項１から４のいずれか１項に記載のガラス成形体の製造方法。
【請求項６】
前記溶融ガラスを加圧成形する工程により得られるガラス成形体は、非円形の平面視を有する、請求項１から５のいずれか１項に記載のガラス成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一般的には、ガラス成形体の製造方法に関し、より特定的には、ダイレクトプレス法を利用したガラス成形体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のガラス成形体の製造方法に関して、たとえば、特開２００８−２３９４２３号公報には、上型の成形面の転写による光学面が凸面である光学素子を製造する場合であっても、エアー溜まりの発生を防止し、高精度な光学面を有する光学素子を効率よく製造することを目的とした、光学素子の製造方法が開示されている（特許文献１）。
【０００３】
特許文献１に開示された光学素子の製造方法は、下型の受け面に溶融ガラスを供給する工程と、中央部の曲率半径が、上型の成形面の中央部の曲率半径よりも小さい凹面を有する変形用金型によって、溶融ガラスの上面を所定の凸形状に変形させる工程と、上型と下型とで溶融ガラスを加圧成形する工程とを有する。下型と上型とで溶融ガラスを加圧成形する工程時、溶融ガラスの上面に上型の成形面を転写することにより、光学面を形成する。
【０００４】
また、特開２００８−２３０８６３号公報には、上型の成形面の転写による光学面が凸面である光学素子を製造する場合であっても、エアー溜まりの発生を防止し、高精度な光学面を有する光学素子を効率よく製造することを目的とした、光学素子の製造方法が開示されている（特許文献２）。
【０００５】
特許文献２に開示された光学素子の製造方法は、側壁が組み合わされた下型上に溶融ガラスを供給する工程と、側壁を下型上から退避させる工程と、下型と上型とで溶融ガラスを加圧成形する工程とを有する。下型上に溶融ガラスを供給する工程時、側壁により、溶融ガラスの上面中央部の曲率半径が上型の成形面の中央部の曲率半径よりも小さくなるように、下型上の溶融ガラスを規制する。下型と上型とで溶融ガラスを加圧成形する工程時、溶融ガラスの上面中央部に上型の成形面を転写することにより、光学面を形成する。
【０００６】
また、特開２００４−１０７０９８号公報には、高い生産性のもとに反りが修正され、高い平坦性を得ることを目的とした、ガラスブランクの製造方法が開示されている（特許文献３）。特許文献３に開示されたガラスブランクの製造方法においては、プレス成形型よりガラスブランクを取り出した後、ガラスブランクの温度がガラスの屈伏点以下、かつ歪点を超える温度であるときに、ガラスブランクの主表面に圧力を加えて反りを修正する。
【０００７】
また、特開２００１−９７７２５号公報には、平坦性のよい肉薄板状ガラスを高い量産性で生産することを目的とした、板状ガラスの製造方法が開示されている（特許文献４）。特許文献４に開示された板状ガラスの製造方法は、下型および上型によりプレス成形し、ガラス内部がガラス転移点よりも高い温度状態にあるときにプレス成形を終了する工程と、プレス成形により成形された肉薄板状ガラスの反りを修正し、ガラス内部がガラス転移点よりも高い温度状態にあるときに、反りの修正を終了する工程とを有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−２３９４２３号公報
【特許文献２】特開２００８−２３０８６３号公報
【特許文献３】特開２００４−１０７０９８号公報
【特許文献４】特開２００１−９７７２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
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が広く普及している。このようなカバーガラスが一例として挙げられるガラス成形体の製造に、金型により溶融したガラス素材（溶融ガラス）を加圧成形するダイレクトプレス法が利用されている。上記の特許文献１に開示された光学素子の製造方法は、このダイレクトプレス法を利用したものであり、変形用金型により、下型上の溶融ガラスの上面を凸形状に変形させる工程と、上型および下型により溶融ガラスを加圧成形する工程との２段のプレス工程を有する。
【００１０】
しかしながら、特許文献１に開示された光学素子の製造方法においては、１段目のプレス工程時、変形用金型が溶融ガラスの表面に接触すると、変形用金型の表面の意図しない凹凸形状が溶融ガラスの表面に転写されるとともに、溶融ガラスの表面温度が急激に低下する。そして、２段目のプレス工程時、溶融ガラスの表面に凹凸形状が残留したまま、上型が表面温度が低下した溶融ガラスと接触しながら溶融ガラスを押し広げることになる。この場合、溶融ガラスに対する上型の転写性を十分に得ることができず、ガラス成形体の表面にエア溜まりが発生し易くなる。
【００１１】
そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、良好な外観のガラス成形体が得られるガラス成形体の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明に従ったガラス成形体の製造方法は、第１金型上に、溶融ガラスを供給する工程と、第１金型に対向して配置される第２金型により、第１金型上の溶融ガラスの表面形状を変形させる工程と、第２金型を、第１金型上の溶融ガラスから離す工程と、第２金型が溶融ガラスから離れた後、第２金型との接触領域の中心部における溶融ガラスの表面温度Ｔが、第２金型が溶融ガラスから離れた直後の溶融ガラスの表面温度よりも大きくなるまで、待機する工程と、第１金型に対向して配置される第３金型により、第１金型上の溶融ガラスを加圧成形する工程とを備える。待機する工程の後であって、第２金型との接触領域の中心部における溶融ガラスの表面温度が、溶融ガラスのガラス転移温度Ｔｇ＋２００［℃］以上である時に、溶融ガラスを加圧成形する工程を開始する。
【００１３】
なお、本発明においては、第２金型が溶融ガラスから離れた直後とは、第２金型が溶融ガラスから離れた時から０．２［ｓ］後のタイミングをいう。また、本発明では、第３金型が溶融ガラスと最初に接触するタイミングを、溶融ガラスを加圧成形する工程の開始時とする。
【００１４】
このように構成されたガラス成形体の製造方法によれば、第２金型が溶融ガラスから離れた後、第２金型との接触領域の中心部における溶融ガラスの表面温度が、第２金型が溶融ガラスから離れた直後の溶融ガラスの表面温度よりも大きくなるまで、待機することによって、第２金型の表面の凹凸が転写された溶融ガラスの表面形状を緩和する。そのあと、その表面形状が緩和された溶融ガラスを、第３金型により加圧成形することによって、良好な外観のガラス成形体を得ることができる。
【００１５】
また好ましくは、第２金型との接触領域の中心部における溶融ガラスの表面温度は、第２金型が溶融ガラスから離れた直後の溶融ガラスの表面温度Ｔａを超えて、ピーク値ＴＭＡＸまで上昇した後、徐々に低下する。第２金型との接触領域の中心部における溶融ガラスの表面温度が、ピーク値ＴＭＡＸから低下して、第２金型が溶融ガラスから離れた直後の溶融ガラスの表面温度Ｔａと再び同じになるまでに、溶融ガラスを加圧成形する工程を開始する。
【００１６】
このように構成されたガラス成形体の製造方法によれば、溶融ガラスを加圧成形する工程時の溶融ガラスの流動性を確保して、隅部形状に優れたガラス成形体を得ることができる。
【００１７】
また好ましくは、第２金型との接触領域の中心部における溶融ガラスの表面温度は、第２金型が溶融ガラスから離れた直後の溶融ガラスの表面温度を超えて、ピーク値ＴＭＡＸまで上昇した後、徐々に低下する。第２金型との接触領域の中心部における溶融ガラスの表面温度Ｔが、ＴＭＡＸ−５℃≦Ｔ≦ＴＭＡＸの関係を満たす時に、溶融ガラスを加圧成形する工程を開始する。
【００１８】
このように構成されたガラス成形体の製造方法によれば、溶融ガラスを加圧成形する工程時の溶融ガラスの流動性を確保して、隅部形状に優れたガラス成形体を得ることができる。
【００１９】
また好ましくは、溶融ガラスの表面形状を変形させる工程時の第２金型および溶融ガラスの接触面積は、溶融ガラスを加圧成形する工程時の第３金型および溶融ガラスの接触面積よりも小さい。
【００２０】
このように構成されたガラス成形体の製造方法によれば、第１金型上の溶融ガラスの表面形状を変形させる工程時、第２金型との接触によって溶融ガラスの温度が著しく低下することを抑制できる。
【００２１】
また好ましくは、ガラス成形体の製造方法は、溶融ガラスを加圧成形する工程の後、第１金型からガラス成形体を離型する工程と、第１金型から離型されたガラス成形体の第１金型側の表面を研磨する工程とをさらに備える。
【００２２】
このように構成されたガラス成形体の製造方法によれば、ガラス成形体の両面が、本発明における加圧成形による成形面と、研磨による研磨面とから構成されるため、良好な外観のガラス成形体を得ることができる。
【００２３】
また好ましくは、溶融ガラスを加圧成形する工程により得られるガラス成形体は、非円形の平面視を有する。
【００２４】
なお、本発明において「非円形」とは、中心から外縁までの距離が一定である円形以外の形状を意味する。
【００２５】
このように構成されたガラス成形体の製造方法によれば、非円形の平面視を有するガラス成形体の製造において、上述のいずれかに記載の効果を奏することができる。
【発明の効果】
【００２６】
以上に説明したように、この発明に従えば、良好な外観のガラス成形体が得られるガラス成形体の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】ガラス成形体の製造装置を示す概略構成図である。
【図２】この発明の実施の形態におけるガラス成形体の製造方法を示すフロー図である。
【図３】この発明の実施の形態におけるガラス成形体の製造方法の工程を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態におけるガラス成形体の製造方法の次の工程を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態におけるガラス成形体の製造方法の次の工程を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態におけるガラス成形体の製造方法の次の工程を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態におけるガラス成形体の製造方法の次の工程を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態におけるガラス成形体の製造方法の次の工程を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態におけるガラス成形体の製造方法の次の工程を示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態におけるガラス成形体の製造方法の次の工程を示す図である。
【図１１】この発明の実施の形態におけるガラス成形体の製造方法の次の工程を示す図である。
【図１２】この発明の実施の形態におけるガラス成形体の製造方法の次の工程を示す図である。
【図１３】粗型プレス工程の完了後の、プリフォームの中心表面温度の変化を示すグラフである。
【図１４】本実施例において、粗型プレス工程の完了後の、プリフォームの中心表面温度の変化を示すグラフである。
【図１５】実施例１〜５および比較例１〜２において、本プレス工程を開始するタイミングと、ガラス成形体の外観（充填性およびエア溜まり）の評価とを示した表である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。
【００２９】
（実施の形態）
図１は、ガラス成形体の製造装置を示す概略構成図である。本実施の形態におけるガラス成形体の製造方法は、図１中のガラス成形体の製造装置１０を用いて好適に実行することができる。
【００３０】
図１を参照して、まず、ガラス成形体の製造装置１０の構造について説明する。ガラス成形体の製造装置１０は、金型により溶融したガラス素材（溶融ガラス）を加圧成形してガラス成形体を得る、いわゆるダイレクトプレス法に基づくものである。ガラス成形体の製造装置１０は、複数のガラス成形体を順次製造するものである。
【００３１】
ガラス成形体の製造装置１０は、素材供給部１２０（滴下ポジションＰ１）と、加圧成形部１３０（粗型プレスポジションＰ２および本プレスポジションＰ３）と、離型部１６０（離型ポジションＰ４）とが組み合わさって構成されている。
【００３２】
素材供給部１２０は、ガラス素材を溶融させて、後に続く加圧成形部１３０に溶融ガラスを供給する。素材供給部１２０は、溶融炉槽１８１と、ノズル部１８２と、流出管１８３と、切断部１４０とを有する。
【００３３】
溶融炉槽１８１は、ガラス素材を溶融させて溶融ガラスを貯留する。ノズル部１８２は、溶融炉槽１８１において貯留された溶融ガラスを流出管１８３に導入する。流出管１８３は、その下端に流出口を有しており、その流出口から鉛直下方に向けて連続的に溶融ガラス流を流出させる。
【００３４】
切断部１４０は、流出管１８３から流出する溶融ガラス流を切断して、適切な量の溶融ガラスを後述する下型２１に滴下する。切断部１４０は、切断機構としてのカッター１４２と、カッター駆動機構１４３とを有する。
【００３５】
カッター１４２は、流出管１８３から流出する溶融ガラス流を切断するカッティング部材として設けられている。本実施の形態では、カッター１４２が、一対の平面形状の剪断刃によって構成され、これら一対の剪断刃が流出管１８３の下方において突き合わされることによって溶融ガラス流を切断する。
【００３６】
カッター駆動機構１４３は、カッター１４２を図１中の矢印ＤＲ１に示す方向に駆動する。カッター駆動機構１４３としては、カッター１４２を切断動作させることが可能な駆動機構であれば特に限定されないが、たとえば、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される。
【００３７】
加圧成形部１３０は、素材供給部１２０により供給された溶融ガラスを金型３０を用いて加圧成形する。加圧成形部１３０は、粗型プレス部１３０Ｐ（粗型プレスポジションＰ２）と、本プレス部１３０Ｑ（本プレスポジションＰ３）とから構成されている。
【００３８】
加圧成形部１３０は、下型２１、粗型プレス用上型３１および本プレス用上型４１と、下型駆動機構１３２、上型駆動機構１３１および上型駆動機構１４１とを有する。
【００３９】
粗型プレス用上型３１および下型２１は、粗型プレス部１３０Ｐにおいて溶融ガラスを加圧成形する金型３０を構成し、本プレス用上型４１および下型２１は、本プレス部１３０Ｑにおいて溶融ガラスを加圧成形する金型３０を構成する。下型２１は、滴下ポジションＰ１において、素材供給部１２０から滴下された溶融ガラスを受け止める。粗型プレス用上型３１は、粗型プレスポジションＰ２において、下型２１と対向して配置される。本プレス用上型４１は、本プレスポジションＰ３において、下型２１と対向して配置される。
【００４０】
金型３０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られる。下型２１、粗型プレス用上型３１および本プレス用上型４１は、同一の材料にて構成されてもよいし、それぞれ別の材料にて構成されてもよい。
【００４１】
金型３０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）等が用いられる。被覆層の成膜方法も、特に制限されないが、たとえば、真空蒸着法やスパッタ法、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等が利用される。
【００４２】
金型３０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。加熱手段としては、公知の加熱手段が適宜選択して用いられ、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、赤外線加熱装置、高周波誘導加熱装置等が用いられる。
【００４３】
下型駆動機構１３２は、図１中の矢印ＤＲ２に示す方向（水平方向）に下型２１を移動させる。これにより、下型２１は、溶融ガラスを下型２１に滴下する位置（滴下ポジションＰ１）と、溶融ガラスを粗型プレスするために粗型プレス用上型３１と対向する位置（粗型プレスポジションＰ２）と、溶融ガラスを本プレスするために本プレス用上型４１と対向する位置（本プレスポジションＰ３）と、金型からガラス成形体を取り出すための位置（離型ポジションＰ４）との間で移動する。
【００４４】
なお、下型２１の移動方向は、旋回方向であってもよいし、直動方向であってもよい。
下型駆動機構１３２としては、下型２１を移動させることが可能な駆動機構であれば特に限定されないが、たとえば、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、またはこれらの組み合わせが利用される。たとえば、下型駆動機構１３２は、下型２１を旋回させるためのターンテーブルと、ターンテーブルを回転駆動させるモータとによって構成されている。
【００４５】
上型駆動機構１３１は、図１中の矢印ＤＲ３に示す方向（鉛直方向）に粗型プレス用上型３１を移動させる。これにより、粗型プレス用上型３１は、鉛直上側の位置と鉛直下側の位置との間を往復移動することになり、粗型プレス用上型３１と下型２１とが接近および離間する。上型駆動機構１４１は、図１中の矢印ＤＲ４に示す方向（鉛直方向）に本プレス用上型４１を移動させる。これにより、本プレス用上型４１は、鉛直上側の位置と鉛直下側の位置との間を往復移動することになり、本プレス用上型４１と下型２１とが接近および離間する。
【００４６】
上型駆動機構１３１および上型駆動機構１４１としては、粗型プレス用上型３１および本プレス用上型４１を移動させることが可能な駆動機構であれば特に限定されないが、たとえば、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、またはこれらの組み合わせが利用される。
【００４７】
離型部１６０は、加圧成形部１３０により得られたガラス成形体を金型３０（下型２１）から取り出す。離型部１６０は、吸着装置１６１を有する。吸着装置１６１は、離型ポジションＰ４に位置決めされた下型２１と対向するように設けられている。吸着装置１６１としては、たとえば、真空吸着を利用した公知の手段が利用される。
【００４８】
ガラス成形体の製造装置１０は、制御部１８０を有する。制御部１８０は、カッター駆動機構１４３、下型駆動機構１３２、上型駆動機構１３１、上型駆動機構１４１および吸着装置１６１など、ガラス成形体の製造装置１０の各種機構の動作を制御する。制御部１８０は、カッター１４２による溶融ガラスの切断のタイミング、下型２１の移動のタイミング、粗型プレス用上型３１および本プレス用上型４１の移動のタイミング、吸着装置１６１の動作のタイミング等、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。特に本実施の形態では、制御部１８０は、粗型プレス工程のあと本プレス工程が適当なタイミングで開始されるように、下型２１の移動のタイミングや、粗型プレス用上型３１および本プレス用上型４１の移動のタイミングを制御する。
【００４９】
続いて、本実施の形態におけるガラス成形体の製造方法について説明する。本実施の形態におけるガラス成形体の製造方法は、いわゆるダイレクトプレス法に基づくものである。本実施の形態におけるガラス成形体の製造方法は、後述する一連の工程が繰り返されることにより、複数のガラス成形体を順次製造するものである。
【００５０】
本実施の形態におけるガラス成形体の製造方法により製造されるガラス成形体は、非円形の平面視を有してもよい。非円形の形状としては、たとえば、矩形、台形、多角形、楕円、トラック形状（２つの半円を２本の直線で繋ぎ合せた形状）がある。
【００５１】
上記ガラス成形体の一例として、スマートフォンに具備されるカバーガラスが挙げられる。カバーガラスは、代表的には、略矩形の平面視を有する平板形状に形成されている。カバーガラスは、略矩形の平面視に限られず、たとえば、矩形の角部が大きく面取りされた形状や多角形状の平面視を有してもよい。カバーガラスは、平板形状に限られず、たとえば、その外縁が全周に渡って一方の側に折り返されることによって、浅底の受け皿形状を有してもよい。
【００５２】
カバーガラスは、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とを含有してもよい。
【００５３】
このような組成のガラスは、ガラス転移温度をＴｇとした場合に、加圧成形におい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、かつ、ガラスの熱収縮による割れを抑制することができる。
【００５４】
ガラスの線膨張係数αは、１００［℃］以上３００［℃］以下の温度範囲において７０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、ダイレクトプレス法によるカバーガラスの成形に適している。
【００５５】
図２は、この発明の実施の形態におけるガラス成形体の製造方法を示すフロー図である。図３から図１２は、この発明の実施の形態におけるガラス成形体の製造方法の工程を示す図である。以下、図１中のガラス成形体の製造装置１０を用いて、矩形の平面視を有するカバーガラスを製造する場合を想定する。
【００５６】
図１を参照して、本実施の形態におけるガラス成形体の製造方法においては、金型３０が、予め、上述した加熱手段によって所定の温度に加熱されている。ここで、所定の温度とは、ガラス成形体に良好な転写面が形成できる温度を意味する。
【００５７】
一般的に、金型３０の温度が低すぎると、ガラス成形体に高精度な転写面を形成することが困難になる。逆に、必要以上に金型３０の温度を高くしすぎることは、金型３０と溶融ガラスとの間で融着が発生し易くなったり、金型３０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。
【００５８】
たとえば、加圧成形するガラス材料のガラス転移温度Ｔｇ［℃］に対して、金型３０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、ガラス成形品の形状および大きさ、金型３０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。金型３０を構成する各型の加熱温度は、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。
【００５９】
本実施の形態におけるガラス成形体の製造方法においては、金型３０を所定の温度に加熱した後に、高温の状態にある溶融ガラスを金型３０を用いて加圧成形する。この場合、金型３０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、金型３０の温度を一定に保ったまま、複数のガラス成形体を順次製造することもできる。したがって、１つのガラス成形体を製造する毎に金型３０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ガラス成形体を製造することができる。
【００６０】
ここで、金型３０の温度を一定に保つとは、金型３０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、溶融ガラスの接触等による金型３０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。
【００６１】
図２および図３を参照して、最初に、溶融炉槽１８１から溶融ガラスを流出させ、カッター１４２により切断する（Ｓ１０１）。溶融した状態で溶融炉槽１８１内に貯留されたガラス素材は、ノズル部１８２を経由して溶融炉槽１８１から流出し、自重により流出管１８３から、溶融ガラス流として液線状に落下する。流出管１８３から流出した溶融ガラス流をカッター１４２によって切断し、滴状の形状を有する溶融ガラスを得る。溶融ガラスは、下型２１に向けて落下する。
【００６２】
図２および図４を参照して、次に、溶融ガラスを下型２１に滴下する（Ｓ１０２）。予め、制御部１８０からの指令により下型駆動機構１３２を作動させ、下型２１を図１中の滴下ポジションＰ１に移動させておく。カッター１４２により切断されて落下する溶融ガラスは、下型２１上に受け止められ、受け止められた溶融ガラスは、下型２１の型面２１ａ上で濡れ広がる。
【００６３】
図２、図５および図６を参照して、次に、粗型プレス工程を実施する（Ｓ１０３）。制御部１８０からの指令により下型駆動機構１３２を作動させ、下型２１を粗型プレスポジションＰ２に移動させる。これにより、下型２１を粗型プレス用上型３１と距離を設けて対向配置する。制御部１８０からの指令により上型駆動機構１３１を作動させ、粗型プレス用上型３１を下型２１へ向けて下降させる。溶融ガラスは、下型２１の型面２１ａおよび粗型プレス用上型３１の型面３１ａの間で押圧されながら加圧成形される。
【００６４】
粗型プレス工程は、下型２１に滴下された溶融ガラスの形状を後述する本プレスに適した形状に整えるものである。本実施の形態では、下型２１の型面２１ａが平面状に延在する形状を有する一方、粗型プレス用上型３１の型面３１ａには、溶融ガラスに本プレスに適した形状を与えるための凹部３２が形成されている。凹部３２は、矩形形状の開口面を形成し、下型２１から離れる方向に凸となる湾曲凹形状を有する。
【００６５】
好ましくは、ガラス転移温度Ｔｇに対して、粗型プレス用上型３１の温度を（Ｔｇ−４０）［℃］以上（Ｔｇ＋１０）［℃］以下に設定し、下型２１の温度を（Ｔｇ−２０）［℃］以上（Ｔｇ＋４０）［℃］以下に設定する。たとえば、Ｔｇが５７０［℃］である場合に、粗型プレス用上型３１の温度を５５０［℃］に設定し、下型２１の温度を５８０［℃］に設定する。
【００６６】
粗型プレス用上型３１は、その下降に伴って溶融ガラスの上面に接触する。粗型プレス用上型３１と接触する溶融ガラスの領域を、接触領域５６という。本実施の形態では、接触領域５６が楕円形状の平面視を有し、接触領域５６の中心部５７は、その楕円形状の中心となる。接触領域５６の中心部５７は、下型２１の型面２１ａからの高さが最も大きくなる溶融ガラスの最頂部である。
【００６７】
図２および図７を参照して、次に、制御部１８０からの指令により上型駆動機構１３１を作動させ、粗型プレス用上型３１を上昇させる（Ｓ１０４）。この際、粗型プレス工程において成形された溶融ガラス（以下、プリフォーム５２ともいう）は、粗型プレス用上型３１から離間し、下型２１上に残る。粗型プレス用上型３１がプリフォーム５２から離れたタイミングで、粗型プレス工程が完了する。
【００６８】
図１３は、粗型プレス工程の完了後の、プリフォームの中心表面温度の変化を示すグラフである。図１３を参照して、粗型プレス工程の完了後、接触領域５６の中心部５７におけるプリフォーム５２の表面温度（以下、プリフォーム５２の中心表面温度ともいう）は、プリフォーム５２が加熱された粗型プレス用上型３１から離れたために、Ｔｂまで低下する（時間０〜ｔ１）。プリフォーム５２の中心表面温度は、高温を維持しているプリフォーム５２の内部の熱が表面まで伝わることにより、Ｔｂからピーク値ＴＭＡＸまで上昇し（時間ｔ１〜ｔ４）、そのあと、再び徐々に低下する（時間ｔ４〜）。
【００６９】
図２および図１３を参照して、粗型プレス工程の完了後、プリフォーム５２の中心表面温度が、粗型プレス用上型３１がプリフォーム５２から離れた直後のプリフォーム５２の中心表面温度Ｔａよりも大きくなるまで待機する（Ｓ１０５）。
【００７０】
プリフォーム５２の中心表面温度の測定手段は、特に限定されないが、たとえば、物体から放射される赤外線や可視光線の強度を測定して、物体の温度を測定する、非接触式の放射温度計を用いることができる。
【００７１】
粗型プレス用上型３１がプリフォーム５２から離れた直後とは、プリフォーム５２の中心表面温度の測定が可能となるタイミングであって、具体的には、粗型プレス用上型３１がプリフォーム５２から離れてから０．２［ｓ］経過時をいう。粗型プレス用上型３１がプリフォーム５２から離れてから０．２［ｓ］経過時のプリフォーム５２の中心表面温度は、Ｔａであり（ポイントＡ）、Ｔｂまで低下したプリフォーム５２の中心表面温度が再びＴａまで上昇するのは、時間ｔ２（ポイントＣ）である。したがって、粗型プレス工程の完了後、時間ｔ２まで待機する。
【００７２】
図２、図８、図９および図１３を参照して、次に、本プレス工程を実施する（Ｓ１０６）。制御部１８０からの指令により下型駆動機構１３２を作動させ、下型２１を本プレスポジションＰ３に移動させる。これにより、下型２１を本プレス用上型４１と距離を設けて対向配置する。制御部１８０からの指令により上型駆動機構１４１を作動させ、本プレス用上型４１を下型２１へ向けて下降させる。本プレス用上型４１がプリフォーム５２と最初に接触したタイミングで、本プレス工程が開始する。先の工程で得られたプリフォーム５２は、下型２１の型面２１ａおよび本プレス用上型４１の型面４１ａの間で押圧されながら加圧成形される。
【００７３】
Ｓ１０５における待機工程の後であって、プリフォーム５２の中心表面温度が、溶融ガラスのガラス転移温度Ｔｇ＋２００［℃］以上である時に本プレス工程を開始する。プリフォーム５２の中心表面温度は、ピーク値ＴＭＡＸから徐々に低下して、やがて、溶融ガラスのガラス転移温度Ｔｇ＋２００［℃］に至る（時間ｔ６）。したがって、粗型プレス工程の完了後、時間ｔ２まで待機したあと、時間ｔ７（ポイントＨ）までに本プレス工程を開始する。
【００７４】
なお、本プレス工程を時間ｔ７までに開始できるように、Ｓ１０５における待機工程の間に、下型２１を粗型プレスポジションＰ２から本プレスポジションＰ３に移動させ、本プレス用上型４１の下降を始動させておく。
【００７５】
本プレス工程は、粗型プレス工程で得られたプリフォーム５２を最終的な形状のガラス成形体とするものである。本実施の形態では、本プレス用上型４１の型面４１ａに、最終製品であるカバーガラスの外形を規定するための凹部４２が形成されている。凹部４２の底面は、カバーガラスの表面形状を成形する形状を有し、特に本実施の形態では、平面形状を有する。凹部４２の底面は、カバーガラスの表面形状に対応して、たとえば、曲面形状であってもよいし、凹凸面を有してもよい。
【００７６】
好ましくは、ガラス転移温度Ｔｇに対して、本プレス用上型４１の温度を（Ｔｇ−１００）［℃］以上（Ｔｇ−４０）［℃］以下に設定し、下型２１の温度を（Ｔｇ−２０）［℃］以上（Ｔｇ＋４０）［℃］以下に設定する。たとえば、Ｔｇが５７０［℃］である場合に、本プレス用上型４１の温度を５００［℃］に設定し、下型２１の温度を５８０［℃］に設定する。
【００７７】
好ましくは、プリフォーム５２の中心表面温度が、ピーク値ＴＭＡＸから低下して、粗型プレス用上型３１がプリフォーム５２から離れた直後の中心表面温度Ｔａと再び同じになるまでに、本プレス工程を開始する。この場合、粗型プレス工程の完了後、時間ｔ２まで待機したあと、時間ｔ６（ポイントＧ）までに本プレス工程を開始する。好ましくは、プリフォーム５２の中心表面温度Ｔが、ＴＭＡＸ−５［℃］≦Ｔ≦ＴＭＡＸの関係を満たす時に、本プレス工程を開始する。この場合、粗型プレス工程の完了後、時間ｔ２まで待機したあと、時間ｔ３（ポイントＤ）〜時間ｔ５（ポイントＦ）の間に、本プレス工程を開始する。
【００７８】
図２を参照して、次に、制御部１８０からの指令により上型駆動機構１４１を作動させ、本プレス用上型４１を上昇させる（Ｓ１０７）。この際、本プレス工程で得られたガラス成形体５３は、本プレス用上型４１から離間し、下型２１上に残る。
【００７９】
粗型プレス工程では、粗型プレス用上型３１の型面３１ａに存在する微細な凹凸形状が、プリフォーム５２の表面に転写される。本実施の形態では、粗型プレス工程の完了後、プリフォーム５２の中心表面温度が、粗型プレス用上型３１がプリフォーム５２から離れた直後のプリフォーム５２の中心表面温度Ｔａよりも大きくなるまで待機することによって、凹凸形状が転写されたプリフォーム５２の表面形状を緩和する。そのあと、その表面形状が緩和されたプリフォーム５２に対して本プレス工程を実施することによって、エア溜まりがなく、高い面粗度が実現されたガラス成形体５３を得ることができる。
【００８０】
また、本実施の形態では、プリフォーム５２の中心表面温度が、溶融ガラスのガラス転移温度Ｔｇ＋２００［℃］以上である時に本プレス工程を開始する。これにより、本プレス工程時における溶融ガラスの流動性を確保して、金型３０の隅部まで溶融ガラスを充填させることができる。これにより、良好な隅部形状を備えたガラス成形体５３を得ることができる。特に本実施の形態では、矩形の平面視を有するカバーガラスの製造を想定しており、この場合、本プレス工程時に溶融ガラスが押し広げられて金型３０の隅部を充填するまでの距離が場所によって異なる。このため、溶融ガラスの充填性に優れた上記効果をより有効に奏することができる。
【００８１】
なお、粗型プレス工程時に粗型プレス用上型３１と接触する溶融ガラスの領域（図６中の接触領域５６）の面積は、本プレス工程時に本プレス用上型４１と接触する溶融ガラスの領域（図９中の接触領域５８）の面積よりも小さい方が好ましい。この場合、粗型プレス工程時に粗型プレス用上型３１と接触することによる溶融ガラスの温度低下を抑制することができる。
【００８２】
また、粗型プレス用上型３１の型面３１ａの曲率半径は、本プレス用上型４１の型面４１ａの曲率半径（本実施の形態では、無限大）よりも小さい方が好ましい。この場合、粗型プレス用上型３１の型面３１ａにより成形されたプリフォーム５２の部分に、本プレス用上型４１の型面４１ａが接触する際に、プリフォーム５２と本プレス用上型４１との間にエア溜まりの空間が生じることを回避できる。
【００８３】
図２および図１０を参照して、次に、離型工程を実施する（Ｓ１０８）。制御部１８０からの指令により下型駆動機構１３２を作動させ、下型２１を離型ポジションＰ４に移動させる。ガラス成形体５３の離型作業は、たとえば、真空吸着を利用した吸引装置などの公知の離型装置を用いて行なう。これにより、下型２１からガラス成形体５３を取り出して回収する。
【００８４】
図２、図１１および図１２を参照して、次に、研磨工程を実施する（Ｓ１０９）。下型２１から回収されたガラス成形体５３に対して、切断や研磨など適当な加工が施されることによって、カバーガラスの最終形状が得られる。特に本実施の形態では、本プレス用上型４１の凹部４２からはみ出たガラス材料を除去するように、図１１中の２点鎖線１０１に沿ってガラス成形体５３の下型２１側の表面を研磨する。これにより、カバーガラスの両面が、高い面粗度が実現された成形面および研磨面から構成されることとなる。
【００８５】
以上に説明した、この発明の実施の形態におけるガラス成形体の製造方法は、第１金型としての下型２１上に、溶融ガラスを供給する工程と、下型２１に対向して配置される第２金型としての粗型プレス用上型３１により、下型２１上の溶融ガラスの表面形状を変形させる工程と、粗型プレス用上型３１を、下型２１上の溶融ガラスから離す工程と、粗型プレス用上型３１が溶融ガラスから離れた後、粗型プレス用上型３１との接触領域５６の中心部５７における溶融ガラスの表面温度が、粗型プレス用上型３１が溶融ガラスから離れた直後の溶融ガラスの表面温度Ｔａよりも大きくなるまで、待機する工程と、下型２１に対向して配置される本プレス用上型４１により、下型２１上の溶融ガラスを加圧成形する工程とを備える。待機する工程の後であって、粗型プレス用上型３１との接触領域５６の中心部５７における溶融ガラスの表面温度が、溶融ガラスのガラス転移温度Ｔｇ＋２００［℃］以上である時に、溶融ガラスを加圧成形する工程を開始する。
【００８６】
このように構成された、この発明の実施の形態におけるガラス成形体の製造方法によれば、粗型プレス工程の後、プリフォーム５２の中心表面温度が最適な温度になったタイミングで本プレス工程を実施することにより、エア溜まりがなく、また隅部における溶融ガラスの充填性も満足した、良好な外観のガラス成形体を得ることができる。
【００８７】
（実施例）
以上に説明した本実施の形態におけるガラス成形体の製造方法に従って、ガラス成形体を製造した。この際、粗型プレス工程の完了後、本プレス工程を開始するタイミングをずらして、実施例１〜５および比較例１〜２におけるガラス成形体を製造した。粗型プレス工程には、型面３１ａに近似曲率半径１０００［ｍｍ］の湾曲凹形状の凹部３２が形成された粗型プレス用上型３１を用い、本プレス工程には、型面４１ａに、平面形状の底面を備えた凹部４２が形成された本プレス用上型４１を用いた。
【００８８】
そのほか、ガラス成形体の製造条件を以下のように設定した。
「ガラス素材」  アルミノシリケートガラス
「ガラス転移温度Ｔｇ」  ５７０［℃］
「線膨張係数α」  １００［℃］以上３００［℃］以下の温度範囲において９８［×１０-7／℃］
「ガラス成形体の寸法」  １２０×６０×厚み２．０［ｍｍ］
「粗型プレス用上型３１の温度」  ５５０［℃］
「本プレス用上型４１の温度」  ５００［℃］
「下型２１の温度」  ５８０［℃］
「粗型プレス時間」  ０．８［ｓ］
「粗型プレス圧力」  ０．５［ｔ］
「本プレス時間」  ６．０［ｓ］
「本プレス圧力」  ２．０［ｔ］
図１４は、本実施例において、粗型プレス工程の完了後の、プリフォームの中心表面温度の変化を示すグラフである。図１５は、実施例１〜５および比較例１〜２において、本プレス工程を開始するタイミングと、ガラス成形体の外観（充填性およびエア溜まり）の評価とを示した表である。
【００８９】
図１４を参照して、放射温度計を用いて、粗型プレス工程の完了後のプリフォーム５２の中心表面温度を測定し、時間経過に伴う温度変化を図１４に示した。図１３中の粗型プレス用上型３１がプリフォーム５２から離れた直後のプリフォーム５２の中心表面温度Ｔａが、８７０［℃］となった。
【００９０】
図１４および図１５を参照して、実施例１〜５では、粗型プレス工程の完了後、プリフォーム５２の中心表面温度が８７０［℃］（＝Ｔａ）よりも大きくなるまで待機し、さらに、プリフォーム５２の中心表面温度が７７０［℃］（＝溶融ガラスのガラス転移温度Ｔｇ＋２００［℃］）以上である時に、本プレス工程を開始した。一方、比較例１では、粗型プレス工程の完了後、プリフォーム５２の中心表面温度が８７０［℃］よりも大きくなる前に、本プレス工程を開始し、比較例２では、プリフォーム５２の中心表面温度が７７０［℃］よりも小さい時に、本プレス工程を開始した。
【００９１】
実施例１〜５および比較例１〜２のそれぞれにおいて、１０個のガラス成形体を製造した。製造したガラス成形体の外観を観察し、溶融ガラスの充填性およびエア溜まりに関して評価を行なった。１０個のガラス成形体のうち最も評価が悪かったガラス成形体の評価結果を図１５に示した。
【００９２】
図１５中の溶融ガラスの充填性の評価に関して、１２０×６０［ｍｍ］の矩形平面視におけるガラス成形体の四隅の全領域を、ガラスが充填している場合を「Ａ」とし、ガラス成形体の四隅に、ガラスが充填している箇所と充填していない箇所とが存在する場合を「Ｂ」とし、ガラス成形体の四隅の全てでガラスの充填が不完全である場合を「Ｃ」とした。また、図１５中のエア溜まりの評価に関して、エア溜まりがなかった場合を「Ａ」とし、０．１［ｍｍ］未満のエア溜まりが２個以下である場合を「Ｂ」とし、０．１［ｍｍ］未満のエア溜まりが３個以上、または０．１［ｍｍ］以上０．２［ｍｍ］未満のエア溜まりが１個以上である場合を「Ｃ」とし、０．２［ｍｍ］以上のエア溜まりが１個以上である場合を「Ｄ」とした。
【００９３】
溶融ガラスの充填性については、本プレス工程の開始時のプリフォーム５２の中心表面温度が７７０［℃］以上であった実施例１〜５および比較例１において、良好な結果を得ることができた。
【００９４】
エア溜まりについては、粗型プレス工程の完了後、プリフォーム５２の中心表面温度が８７０［℃］よりも大きくなるまで待機した実施例１〜５において、良好な結果を得ることができた。
【００９５】
一方、比較例１では、エア溜まりの発生が顕著となった。比較例１では、粗型プレス用上型３１からプリフォーム５２に転写された凹凸がガラス内部からの熱によって緩和されていない状態で、本プレス工程を開始している。このため、本プレス用上型４１が温度低下したプリフォーム５２の表面と接触しながら溶融ガラスを押し広げ、エアが完全に抜けない状態になったと考えられる。
【００９６】
また、比較例２では、プリフォーム５２の中心表面温度が８７０［℃］よりも大きくなるまで待機して、プリフォーム５２に転写された凹凸が緩和されたものの、プリフォーム５２の表面硬化が進むことによって、本プレス用上型４１との転写性が低下した。これにより、特に本プレス用上型４１との転写面の端部にエア溜まりが発生する結果となった。
【００９７】
今回開示された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と考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
この発明は、主に、ダイレクトプレス法を用いたガラス成形体の製造に適用される。
【符号の説明】
【００９９】
１０  ガラス成形体の製造装置、２１  下型、２１ａ，３１ａ，４１ａ  型面、３０  金型、３１  粗型プレス用上型、３２，４２  凹部、４１  本プレス用上型、５２  プリフォーム、５３  ガラス成形体、５６，５８  接触領域、５７  中心部、１２０  素材供給部、１３０  加圧成形部、１３０Ｐ  粗型プレス部、１３０Ｑ  本プレス部、１３１，１４１  上型駆動機構、１３２  下型駆動機構、１４０  切断部、１４２  カッター、１４３  カッター駆動機構、１６０  離型部、１６１  吸着装置、１８０  制御部、１８１  溶融炉槽、１８２  ノズル部、１８３  流出管。
【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５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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