(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装置および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装置は、非円形の平面視を有するガラス成形体を製造する装置である。ガラス成形体の製造装置は、下型２１と、溶融ガラスの表面を変形させる粗型プレス用上型３１と、粗型プレス用上型３１により変形された溶融ガラスを加圧成形する本プレス用上型とを備える。粗型プレス用上型３１および本プレス用上型には、それぞれ、凹部３２および凹部が設けられる。粗型プレス用上型３１の凹部３２の開口面３４は、本プレス用上型の凹部の開口面に対応する形状であって、その開口面よりも小さい外形を有する。凹部３２は、底部３６と、底部３６の周縁３７から、粗型プレス用上型３１が下型２１に対向する方向により近づくように曲がり、開口面３４と底部３６との間に段差を設ける段差部３８とを有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非円形の平面視を有するガラス成形体を製造する装置であって、
溶融ガラスが供給される第１金型と、
前記第１金型に対向して配置され、前記第１金型上の溶融ガラスの表面を変形させる第２金型と、
前記第１金型に対向して配置され、前記第２金型により変形された溶融ガラスを加圧成形する第３金型とを備え、
前記第２金型および前記第３金型には、それぞれ、溶融ガラスが充填され、前記第１金型に対向する側に開口する第１開口面を形成する第１凹部、および、溶融ガラスが充填され、前記第１金型に対向する側に開口する第２開口面を形成する第２凹部が設けられ、
前記第２開口面は、前記第１金型側から見た場合に非円形の平面視を有し、
前記第１開口面は、前記第１金型側から見た場合に、前記第２開口面に対応する形状であって、前記第２開口面よりも小さい外形を有し、
前記第１凹部は、前記第１開口面と向かい合って設けられる第１底部と、前記第１底部の周縁から、前記第２金型が前記第１金型に対向する方向により近づくように曲がり、前記第１開口面と前記第１底部との間に段差を設ける段差部とを有する、ガラス成形体の製造装置。
【請求項２】
前記第１開口面および前記第２開口面を互いの中心を一致させて重ね合わせた場合に、前記第１開口面の周縁と前記第２開口面の周縁との間の隙間の長さは、１ｍｍ以上２ｍｍ以下の範囲である、請求項１に記載のガラス成形体の製造装置。
【請求項３】
前記第１開口面からの前記第１凹部の深さは、前記第２開口面からの前記第２凹部の深さよりも大きい、請求項１または２に記載のガラス成形体の製造装置。
【請求項４】
前記第１底部は、前記第１金型から離れる方向に向けて凸となる湾曲面により構成される、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装置。
【請求項５】
前記第２凹部は、前記第２開口面と向かい合って設けられる第２底部を有し、
前記第１底部の曲率半径は、前記第２底部の曲率半径よりも小さい、請求項４に記載のガラス成形体の製造装置。
【請求項６】
前記第１底部は、前記第１金型側から見た場合に、相対的に大きい長さの長手方向と、相対的に小さい長さの短手方向とを有する平面視を有し、
前記長手方向における前記第１底部の曲率半径は、前記短手方向における前記第１底部の曲率半径よりも大きい、請求項４または５に記載のガラス成形体の製造装置。
【請求項７】
前記第１開口面および前記第２開口面を互いの中心を一致させて重ね合わせた場合に、前記第１開口面の周縁と前記第２開口面の周縁との間の隙間の長さが一定である、請求項１から６のいずれか１項に記載のガラス成形体の製造装置。
【請求項８】
前記第１開口面は、前記第２開口面の相似形である、請求項１から７のいずれか１項に記載のガラス成形体の製造装置。
【請求項９】
非円形の平面視を有するガラス成形体を製造する方法であって、
第１金型に、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を変形させる工程と、
前記第２金型により溶融ガラスの表面を変形させる工程の後、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、
前記第２金型および前記第３金型には、それぞれ、溶融ガラスが充填され、前記第１金型に対向する側に開口する第１開口面を形成する第１凹部、および、溶融ガラスが充填され、前記第１金型に対向する側に開口する第２開口面を形成する第２凹部が設けられ、
前記第２開口面は、前記第１金型側から見た場合に非円形の平面視を有し、
前記第１開口面は、前記第１金型側から見た場合に、前記第２開口面に対応する形状であって、前記第２開口面よりも小さい外形を有し、
前記第１凹部は、前記第１開口面と向かい合って設けられる第１底部と、前記第１底部の周縁から、前記第２金型が前記第１金型に対向する方向により近づくように曲がり、前記第１開口面と前記第１底部との間に段差を設ける段差部とを有する、ガラス成形体の製造方法。
【請求項１０】
第１金型と、前記第１金型に対向して配置され、前記第１金型と対向する側に開口する第１開口面を形成する第１凹部が設けられる第２金型と、前記第１金型に対向して配置され、前記第１金型と対向する側に開口する第２開口面を形成する第２凹部が設けられる第３金型とを用いて、非円形の平面視を有するガラス成形体を製造する方法であって、
前記第２開口面は、前記第１金型側から見た場合に非円形の平面視を有し、
前記第１開口面は、前記第１金型側から見た場合に、前記第２開口面に対応する形状であって、前記第２開口面よりも小さい外形を有し、
前記第１金型に、溶融ガラスを供給する工程と、
前記第２金型により前記第１金型上の溶融ガラスの表面を変形させることによって、前記第１凹部に溶融ガラスを充填させる工程と、
前記第２金型により溶融ガラスの表面を変形させる工程の後、前記第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ことによって、溶融ガラスを前記第２凹部の隅部にまで押し広げ、前記第２凹部の壁面によりガラス成形体の形状を画定する工程とを備える、ガラス成形体の製造方法。
【請求項１１】
前記第３金型により溶融ガラスを加圧成形する工程時、前記第３金型が最初に溶融ガラスに接触するタイミングにおいて、前記第１凹部の壁面により表面形状が定められた溶融ガラスの部分が、前記第２凹部の隅部の近傍に位置決めされる、請求項１０に記載のガラス成形体の製造方法。
【請求項１２】
前記第１金型に溶融ガラスを供給する工程時、前記第１金型上の溶融ガラスが、楕円形状の平面視を有する、請求項９から１１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装置およびガラス成形体の製造方法に関し、より特定的には、ガラス成形体の製造にダイレクトプレス法を用いるガラス成形体の製造装置および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２００８−９４６５４号公報には、溶融ガラスの中心部と端部との冷却速度を均一化して、高精度な光学面を有する光学素子を高い生産効率で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）。特許文献１に開示された光学素子の製造方法は、成形金型に供給された溶融ガラスの上面に冷却部材を接触させることにより、溶融ガラスを冷却する工程と、溶融ガラスを加圧成形する成形工程とを有する。
【０００３】
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）。
【０００４】
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。
【０００５】
また、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３）。
【０００６】
特許文献３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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−９４６５４号公報
【特許文献２】特開２００８−２３０８６３号公報
【特許文献３】特開２００８−２３９４２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
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。しかしながら、スマートフォンのカバーガラスのように、矩形等の非円形の平面視を有するガラス成形体を製造する場合、以下に説明する理由から、形状そりや、隅部形状における転写性の低下、しわ、エア溜まりなどが発生して、良好な外観のガラス成形体を得ることができない。
【０００９】
ここで、下型に溶融ガラスを滴下し、上型に設けられた凹部により、矩形形状のカバーガラスを製造する場合を想定する。ダイレクトプレス法による加圧成形工程としては、粗型プレス工程なしで本プレス工程のみ行なう場合と、粗型プレス工程を実施し、その後、本プレス工程を行なう場合とが考えられる。
【００１０】
本プレス工程のみ行なう場合、本プレス前の溶融ガラスの温度が高いため（たとえば、１０００〜１１００℃）、溶融ガラスの粘性は低い。このため、本プレス工程時、カバーガラスに対応する形状を有する凹部の四隅に溶融ガラスを行き渡らせ、良好な隅部形状を得ることができる。しかしながら、金型の表面に溶融ガラスが融着し易く、形状そりが発生してしまう。
【００１１】
一方、粗型プレス工程を実施し、その後、本プレス工程を行なう場合、本プレス工程前の溶融ガラスの温度が低いため（たとえば、８００〜９００℃）、溶融ガラスの粘性が高い。この場合、上記の形状そりについては改善されるものの、溶融ガラスの低流動性により、隅部形状における転写性が低下したり、しわやエア溜まりが発生したりする。
【００１２】
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装置および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】
【００１３】
この発明に従ったガラス成形体の製造装置は、非円形の平面視を有するガラス成形体を製造する装置である。ガラス成形体の製造装置は、溶融ガラスが供給される第１金型と、第１金型に対向して配置され、第１金型上の溶融ガラスの表面を変形させる第２金型と、第１金型に対向して配置され、第２金型により変形された溶融ガラスを加圧成形する第３金型とを備える。第２金型および第３金型には、それぞれ、溶融ガラスが充填され、第１金型に対向する側に開口する第１開口面を形成する第１凹部、および、溶融ガラスが充填され、第１金型に対向する側に開口する第２開口面を形成する第２凹部が設けられる。第２開口面は、第１金型側から見た場合に非円形の平面視を有する。第１開口面は、第１金型側から見た場合に、第２開口面に対応する形状であって、第２開口面よりも小さい外形を有する。第１凹部は、第１開口面と向かい合って設けられる第１底部と、第１底部の周縁から、第２金型が第１金型に対向する方向により近づくように曲がり、第１開口面と第１底部との間に段差を設ける段差部とを有する。
【００１４】
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。
【００１５】
このように構成されたガラス成形体の製造装置によれば、第２金型により第１金型上の溶融ガラスの表面を変形させる工程時、段差部により第１凹部の内部で変形する溶融ガラスを取り囲むことによって、第１凹部の隅部にまで溶融ガラスを行き渡らせ、第１凹部を溶融ガラスにより充填する。これにより、平面視において、第２開口面に対応する形状であって、第２開口面よりも小さい外形の表面形状を有し、良好な隅部形状を備えたプリフォームを準備する。さらに、このプリフォームを第３金型を用いて加圧成形することにより、溶融ガラスを第２凹部の隅部にまで押し広げ、第２凹部の壁面によりガラス成形体の形状を画定する。これにより、良好な外観のガラス成形体を得ることができる。
【００１６】
また好ましくは、第１開口面および第２開口面を互いの中心を一致させて重ね合わせた場合に、第１開口面の周縁と第２開口面の周縁との間の隙間の長さは、１ｍｍ以上２ｍｍ以下の範囲である。
【００１７】
このように構成されたガラス成形体の製造装置によれば、第３金型を用いた加圧成形時、溶融ガラスが第２凹部の隅部まで充填し易くなる。
【００１８】
また好ましくは、第１開口面からの第１凹部の深さは、第２開口面からの第２凹部の深さよりも大きい。
【００１９】
このように構成されたガラス成形体の製造装置によれば、第１凹部の壁面により表面形状が定められるプリフォームの部分の高さが、第２凹部の深さよりも大きくなる。これにより、第３金型を用いた加圧成形時、溶融ガラスが第２凹部の隅部まで行き渡るように、プリフォームをより円滑に変形させることができる。
【００２０】
また好ましくは、第１底部は、第１金型から離れる方向に向けて凸となる湾曲面により構成される。
【００２１】
このように構成されたガラス成形体の製造装置によれば、第１底部の壁面により表面形状が定められるプリフォームの部分が、第１金型から離れる方向に向けて凸となる湾曲形状に成形される。これにより、第３金型を用いた加圧成形時、ガラス成形体の表面にしわやエア溜まりが発生しないように、プリフォームをより円滑に変形させることができる。
【００２２】
また好ましくは、第２凹部は、第２開口面と向かい合って設けられる第２底部を有する。第１底部の曲率半径は、第２底部の曲率半径よりも小さい。
【００２３】
このように構成されたガラス成形体の製造装置によれば、第３金型を用いた加圧成形時、ガラス成形体の表面にしわやエア溜まりが発生することをより確実に防止できる。
【００２４】
また好ましくは、第１底部は、第１金型側から見た場合に、相対的に大きい長さの長手方向と、相対的に小さい長さの短手方向とを有する平面視を有する。長手方向における第１底部の曲率半径は、短手方向における第１底部の曲率半径よりも大きい。
【００２５】
このように構成されたガラス成形体の製造装置によれば、第３金型を用いた加圧成形の開始時、第１底部の壁面により表面形状が定められるプリフォームの部分を全体に渡って第２凹部の壁面に近接させることが可能となる。
【００２６】
また好ましくは、第１開口面および第２開口面を互いの中心を一致させて重ね合わせた場合に、第１開口面の周縁と第２開口面の周縁との間の隙間の長さが一定である。また好ましくは、第１開口面は、第２開口面の相似形である。
【００２７】
このように構成されたガラス成形体の製造装置によれば、第２金型により第１金型上の溶融ガラスの表面を変形させる工程により、第３金型を用いた加圧成形に適した形状のプリフォームを準備することができる。
【００２８】
この発明に従ったガラス成形体の製造方法は、非円形の平面視を有するガラス成形体を製造する方法である。ガラス成形体の製造方法は、第１金型に、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を変形させる工程と、第２金型により溶融ガラスの表面を変形させる工程の後、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。第２金型および第３金型には、それぞれ、溶融ガラスが充填され、第１金型に対向する側に開口する第１開口面を形成する第１凹部、および、溶融ガラスが充填され、第１金型に対向する側に開口する第２開口面を形成する第２凹部が設けられる。第２開口面は、第１金型側から見た場合に非円形の平面視を有する。第１開口面は、第１金型側から見た場合に、第２開口面に対応する形状であって、第２開口面よりも小さい外形を有する。第１凹部は、第１開口面と向かい合って設けられる第１底部と、第１底部の周縁から、第２金型が第１金型に対向する方向により近づくように曲がり、第１開口面と第１底部との間に段差を設ける段差部とを有する。
【００２９】
この発明の別の局面に従ったガラス成形体の製造方法は、第１金型と、第１金型に対向して配置され、第１金型と対向する側に開口する第１開口面を形成する第１凹部が設けられる第２金型と、第１金型に対向して配置され、第１金型と対向する側に開口する第２開口面を形成する第２凹部が設けられる第３金型とを用いて、非円形の平面視を有するガラス成形体を製造する方法である。第２開口面は、第１金型側から見た場合に非円形の平面視を有する。第１開口面は、第１金型側から見た場合に、第２開口面に対応する形状であって、第２開口面よりも小さい外形を有する。ガラス成形体の製造方法は、第１金型に、溶融ガラスを供給する工程と、第２金型により第１金型上の溶融ガラスの表面を変形させることによって、第１凹部に溶融ガラスを充填させる工程と、第２金型により溶融ガラスの表面を変形させる工程の後、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ことによって、溶融ガラスを第２凹部の隅部にまで押し広げ、第２凹部の壁面によりガラス成形体の形状を画定する工程とを備える。
【００３０】
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、良好な外観のガラス成形体を得ることができる。
【００３１】
また好ましくは、第３金型により溶融ガラスを加圧成形する工程時、第３金型が最初に溶融ガラスに接触するタイミングにおいて、第１凹部の壁面により表面形状が定められた溶融ガラスの部分が、第２凹部の隅部の近傍に位置決めされる。
【００３２】
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３金型を用いた加圧成形時、第２金型を用いて準備されたプリフォームを第２凹部の隅部にまで押し広げて、良好な外観のガラス成形体を得ることができる。
【００３３】
また好ましくは、第１金型に溶融ガラスを供給する工程時、第１金型上の溶融ガラスが、楕円形状の平面視を有する。
【００３４】
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金型により第１金型上の溶融ガラスの表面を変形させる工程時、第１凹部に溶融ガラスを充填し易くできる。
【発明の効果】
【００３５】
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装置および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】
【００３６】
【図１】この発明の実施の形態におけるガラス成形体の製造装置を示す概略構成図である。
【図２】図１中に示すガラス成形体の製造装置の平面的なレイアウトを示す図である。
【図３】粗型プレス部において用いられる金型を示す断面図である。
【図４】粗型プレス部において用いられる金型を示す別の断面図である。
【図５】粗型プレス部において用いられる粗型プレス用上型を下型側から見た底面図である。
【図６】本プレス部において用いられる金型を示す断面図である。
【図７】本プレス部において用いられる金型を示す別の断面図である。
【図８】本プレス部において用いられる本プレス用上型を下型側から見た底面図である。
【図９】図５中の粗型プレス用上型に設けられた凹部の開口面と、図８中の本プレス用上型に設けられた凹部の開口面とを重ね合わせた図である。
【図１０】図３中の２点鎖線Ｘで囲まれた範囲を拡大して示す断面図である。
【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を示すフロー図である。
【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工程を示す図である。
【図１３】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１４】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１５】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１６】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１７】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１８】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１９】実施例１〜４および比較例１〜３において、得られたガラス成形体の外観の評価を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
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。
【００３８】
（実施の形態）
図１は、この発明の実施の形態におけるガラス成形体の製造装置を示す概略構成図である。図２は、図１中に示すガラス成形体の製造装置の平面的なレイアウトを示す図である。
【００３９】
図１および図２を参照して、まず、本実施の形態におけるガラス成形体の製造装置１０の全体構成について説明する。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。
【００４０】
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、冷却部１５０（冷却ポジションＰ４）と、離型部１６０（離型ポジションＰ５）と、クリーニング部１７０（クリーニングポジションＰ６）とが組み合わさって構成されている。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
下型駆動機構１３２は、図１および図２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、ガラス成形体を冷却するための位置（冷却ポジションＰ４）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Ｐ５）と、下型２１の表面を清掃するための位置（クリーニングポジションＰ６）との間で移動する。
【００５３】
なお、下型２１の移動方向は、図２中に示す旋回方向に限定されず、たとえば、直動方向であってもよい。
【００５４】
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。図２中では、下型駆動機構１３２が、ターンテーブル１３６と、ターンテーブル１３６を回転駆動させる図示しないモータとによって構成されている。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
冷却部１５０は、加圧成形部１３０により得られたガラス成形体を冷却する。本実施の形態では、冷却部１５０が、ガラス成形体を搭載した下型２１の待機位置として設けられている。
【００５８】
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Ｐ５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。
【００５９】
クリーニング部１７０は、下型２１が粗型プレス用上型３１および本プレス用上型４１から分離された状態で、下型２１の表面を清掃する。本実施の形態では、クリーニング部１７０が、クリーニングポジションＰ６に位置決めされた下型２１の表面を吸引により清掃する。
【００６０】
クリーニング部１７０は、吸引ノズル１７１と、吸引ノズル駆動機構１７２と、吸引部１７３とを有する。
【００６１】
吸引ノズル１７１は、下型２１と対向して設けられ、下型２１の表面上に残るガラス屑を吸引する。吸引ノズル１７１は、下型２１の表面と向かい合って開口し、周囲の空気とともにガラス屑を吸引する。吸引部１７３は、吸引ノズル１７１を通じてガラス屑を吸引するための負圧発生源と、吸引されたガラス屑を回収するガラス屑回収部とを備えて構成されている。
【００６２】
吸引ノズル駆動機構１７２は、下型２１の表面上で吸引ノズル１７１の吸引口１７１ａが走査されるように、吸引ノズル１７１を移動させる。吸引ノズル駆動機構１７２としては、吸引ノズル１７１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。
【００６３】
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、吸着装置１６１、吸引ノズル駆動機構１７２および吸引部１７３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、吸引ノズル１７１の移動のタイミング、吸引部１７３の作動のタイミング等、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。
【００６４】
本実施の形態におけるガラス成形体の製造装置１０を用いて製造されるガラス成形体、および後述の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する。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。
【００６５】
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、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、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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
続いて、矩形の平面視を有するカバーガラスの製造を想定して、粗型プレス部１３０Ｐおよび本プレス部１３０Ｑにおいて用いられる金型３０の構造についてより詳細に説明する。
【００７０】
図３および図４は、粗型プレス部において用いられる金型を示す断面図である。図５は、粗型プレス部において用いられる粗型プレス用上型を下型側から見た底面図である。図３には、図５中のＩＩＩ−ＩＩＩ線上に沿った粗型プレス用上型の断面形状が示され、図４には、図５中のＩＶ−ＩＶ線上に沿った粗型プレス用上型の断面形状が示されている。
【００７１】
図３から図５を参照して、下型２１は、素材供給部１２０により供給された溶融ガラスを溜め受ける金型である。下型２１は、粗型プレス工程およびこれに続く本プレス工程において、それぞれ、粗型プレス用上型３１および本プレス用上型４１と協働して溶融ガラスを加圧成形する。
【００７２】
下型２１は、粗型プレス用上型３１と対向する側に型面２１ａを有する。型面２１ａは、平面状に形成されている。
【００７３】
粗型プレス用上型３１は、粗型プレス工程時に下型２１上の溶融ガラスの表面を変形させ、本プレス工程に適した形状のプリフォームを得るための金型である。粗型プレス用上型３１は、下型２１と対向する側に型面３１ａを有する。型面２１ａおよび型面３１ａは、互いに対面して設けられている。
【００７４】
粗型プレス用上型３１には、粗型プレス工程時に溶融ガラスが充填される凹部３２が設けられている。凹部３２は、型面３１ａにおいて凹形状をなしている。凹部３２は、下型２１上の溶融ガラスに本プレス工程に適した形状を与える。凹部３２は、下型２１と対向する側に開口する開口面３４を形成している。開口面３４は、仮想上の面であり、型面３１ａにおいて凹形状をなす凹部３２の開口縁３３に取り囲まれた位置に規定されている。開口面３４は、粗型プレス用上型３１が下型２１に対向する方向に直交する平面内で延在している。
【００７５】
図６および図７は、本プレス部において用いられる金型を示す断面図である。図８は、本プレス部において用いられる本プレス用上型を下型側から見た底面図である。図６には、図８中のＶＩ−ＶＩ線上に沿った本プレス用上型の断面形状が示され、図７には、図８中のＶＩＩ−ＶＩＩ線上に沿った本プレス用上型の断面形状が示されている。
【００７６】
図６から図８を参照して、本プレス用上型４１は、本プレス工程時に、粗型プレス工程で得られたプリフォームを加圧成形し、最終的な形状のガラス成形体を得るための金型である。本プレス用上型４１は、下型２１と対向する側に型面４１ａを有する。型面２１ａおよび型面４１ａは、互いに対面して設けられている。
【００７７】
本プレス用上型４１には、本プレス工程時に溶融ガラスが充填される凹部４２が設けられている。凹部４２は、型面４１ａにおいて凹形状をなしている。凹部４２は、下型２１上の溶融ガラスにガラス成形体の最終的な形状を与える。凹部４２は、下型２１と対向する側に開口する開口面４４を形成している。開口面４４は、仮想上の面であり、型面４１ａにおいて凹形状をなす凹部４２の開口縁４３に取り囲まれた位置に規定されている。開口面４２は、本プレス用上型４１が下型２１に対向する方向に直交する平面内で延在している。
【００７８】
開口面４４は、下型２１側から見た場合に、非円形の平面視を有する。矩形形状のカバーガラスの製造を想定した本実施の形態では、開口面４４が、矩形の平面視を有する。凹部４２は、その構成部位として、底部４６を有する。底部４６は、平面状に形成されている。底部４６の壁面は、開口面４４と平行に延在する平面である。底部４６は、開口面４４と向かい合って設けられている。凹部４２（底部４６）は、開口面４４を基準にして深さｈ４を有する。
【００７９】
図９は、図５中の粗型プレス用上型に設けられた凹部の開口面と、図８中の本プレス用上型に設けられた凹部の開口面とを重ね合わせた図である。図３から図５および図９を参照して、開口面３４は、下型２１側から見た場合に、開口面４４に対応する形状であって、開口面４４よりも小さい外形を有する。
【００８０】
より具体的には、開口面３４は、下型２１側から見た場合に、開口面４４よりも小さい外形の矩形形状を有する。開口面３４と開口面４４とを互いの中心を合わせて重ね合わせた場合に、開口面３４の周縁となる開口縁３３は、開口面４４の周縁となる開口縁４３の内側において、開口縁４３に沿って周回している。本実施の形態では、開口縁３３および開口縁４３間の隙間の長さＢ（図９を参照のこと）が、開口縁３３および開口縁４３の全周において一定である。開口縁３３および開口縁４３間の隙間の長さＢは、１ｍｍ以上２ｍｍ以下の範囲であることが好ましい。この場合、本プレス工程時に、凹部４２の隅部まで溶融ガラスを充填し易くなる。
【００８１】
なお、開口縁３３および開口縁４３間の隙間の長さＢが、開口縁３３および開口縁４３の周方向において一定でないように、開口面３４および開口面４４を構成してもよい。また、開口面４４および開口面３４を、互いが相似形の関係となるように構成してもよい。これらの場合であっても、開口縁３３および開口縁４３間の隙間の長さＢは、１ｍｍ以上２ｍｍ以下の範囲に収まることが好ましい。
【００８２】
図１０は、図３中の２点鎖線Ｘで囲まれた範囲を拡大して示す断面図である。図３から図５および図１０を参照して、凹部３２は、その構成部位として、底部３６および段差部３８を有する。
【００８３】
凹部３２は、開口面３４を基準にして深さｈ１を有する。凹部３２は、下型２１および粗型プレス用上型３１の対向方向（鉛直方向）において、開口面３４の中心が凹部３２に投影される位置（図３および図４中の位置１０６）で、最大深さｈ１を有する。凹部３２の深さｈ１は、図６および図７中の凹部４２の深さｈ４よりも大きい（ｈ１＞ｈ４）。
【００８４】
底部３６は、開口面３４と向かい合って設けられている。底部３６は、下型２１から離れる方向に向けて凸となる湾曲面により構成されている。底部３６は、開口面３４からの深さが、下型２１および粗型プレス用上型３１の対向方向（鉛直方向）において、開口面３４の中心が底部３６に投影される位置（図３および図４中の位置１０６）で最大となり、その位置から半径方向に離れるに従って徐々に小さくなるような湾曲面により構成されている。底部３６の曲率半径は、図６および図７中の底部４６の曲率半径（本実施の形態では、無限大）よりも小さい。
【００８５】
底部３６は、下型２１側から見た場合に、相対的に大きい長さの長手方向（図５中の矢印１０２に示す方向）と、相対的に小さい長さの短手方向（図５中の矢印１０３に示す方向）とを有する矩形形状の平面視を有する。その長手方向における底部３６の曲率半径ｒ１（図３を参照のこと）は、その短手方向における底部３６の曲率半径ｒ２（図４を参照のこと）よりも大きくなる。
【００８６】
段差部３８は、底部３６の周縁３７から、図１０中の矢印１０１に示す粗型プレス用上型３１が下型２１に対向する方向（以下、「粗型プレス用上型３１の対向方向」ともいう）により近づくように曲がり、開口面３４と底部３６との間に段差を設ける。
【００８７】
より具体的には、段差部３８は、底部３６の周縁３７および凹部３２の開口縁３３との間に設けられている。凹部３２の壁面は、底部３６と段差部３８との境界の周縁３７において折れ曲がっている。
【００８８】
開口面３４を基準にして、段差部３８は、底部３６よりも急峻な勾配を有する。図１０中には、底部３６を周縁３７から延長した仮想面３６ｕが示されている。図１０中の矢印１０１に示す粗型プレス用上型３１の対向方向と、段差部３８の壁面とがなす角度θ１は、図１０中の矢印１０１に示す粗型プレス用上型３１の対向方向と、仮想面３６ｕとがなす角度θ２よりも小さい。図１０中の矢印１０１に示す粗型プレス用上型３１の対向方向と、段差部３８の壁面とがなす角度θ１をプラスとした場合に、段差部３８は、角度θ１がマイナスの範囲とならないように設けられている（角度θ１≧０）。粗型プレス用上型３１の対向方向に直交する平面（水平面）により切断した場合の凹部３２の開口面積は、凹部３２が最大深さｈ１を有する位置から開口面３４に近づくほど徐々に大きくなる。この際、凹部３２の開口面積が増加する割合（増加率）は、底部３６よりも段差部３８において小さくなる。
【００８９】
なお、図１０中には、底部３６の壁面と段差部３８の壁面とが屈曲して繋がっている場合が示されているが、３６の壁面と段差部３８の壁面とは湾曲して繋がっていてもよい。また、図１０中に示す断面において、段差部３８は、単一の傾斜面により構成されているが、このような構成に限られず、傾きが異なる複数の傾斜面が組み合わされて構成されてもよい。段差部３８（開口面３４および周縁３７の間の高さ）は、深さｈ２を有し、底部３６（周縁３７および底部３６の最深部の間の高さ）は、深さｈ３を有する（ｈ２＋ｈ３＝ｈ１）。本実施の形態では、底部３６および段差部３８が、ｈ２＞ｈ３の関係を満たすように設けられている。このような構成に限られず、底部３６および段差部３８は、ｈ２≦ｈ３の関係を満たすように設けられてもよい。
【００９０】
続いて、この発明の実施の形態におけるガラス成形品の製造方法について説明する。図１１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１２から図１８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。
【００９１】
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り、上述した本実施の形態におけるガラス成形体の製造装置１０を用いて好適に実施される。また、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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
図１１を参照して、まず、下型２１を図１および図２中の滴下ポジションＰ１に移動させる（Ｓ１０１）。下型２１の現在位置を検出した結果、下型２１が既に滴下ポジションＰ１に配置されている場合には、下型２１の移動を行なわない。一方、下型２１の現在位置を検出した結果、下型２１が滴下ポジションＰ１以外の位置に配置されている場合には、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を滴下ポジションＰ１に移動させる。
【００９８】
次に、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（Ｓ１０２）。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。
【００９９】
図１１および図１２を参照して、溶融ガラスを下型２１に滴下する（Ｓ１０３）。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。この際、下型２１上の溶融ガラスは、楕円形状の平面視を有することが好ましい。この場合、後に続く粗型プレス工程において、矩形形状の開口面３４を形成する凹部３２に溶融ガラスを充填し易くなる。なお、ここでいう「楕円形状」とは、数学的に規定された厳密な意味での楕円（平面上のある２定点からの距離の和が一定となるような点の集合から作られる曲線）を指すのではなく、たんに長軸と短軸とを有する長円形状を指す。
【０１００】
図１１および図１３を参照して、次に、下型２１を滴下ポジションＰ１から粗型プレスポジションＰ２に移動させ、粗型プレス工程を実施する（Ｓ１０４）。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。
【０１０１】
好ましくは、ガラス転移温度を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。
【０１０２】
粗型プレス用上型３１が下型２１に向けて近接移動するのに伴って、溶融ガラスは、凹部３２を充填するように変形し、さらに凹部３２から型面２１ａと型面３１ａとの間の空間に進入するように変形する。本実施の形態では、段差部３８により凹部３２の内部で変形する溶融ガラスを取り囲むことによって、凹部３２の隅部にまで溶融ガラスを行き渡らせる。これにより、良好な隅部形状を備えたプリフォーム２１０を得る。プリフォーム２１０は、溶融ガラスが凹部３２を充填することにより成形された部分２１０ｔを有する。
【０１０３】
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。この際、粗型プレス工程で得られたプリフォーム２１０は、粗型プレス用上型３１から離間し、下型２１上に残る。
【０１０４】
図１１および図１４および図１５を参照して、次に、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に移動し、本プレス工程を実施する（Ｓ１０５）。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。先の工程で得られたプリフォーム２１０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。
【０１０５】
好ましくは、ガラス転移温度を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。
【０１０６】
図１４中には、下型２１に向けて下降する本プレス用上型４１が最初にプリフォーム２１０に接触したタイミングが示されている。凹部３２を充填することにより成形されたプリフォーム２１０の部分２１０ｔは、平面視において、凹部４２の開口面４４に対応する形状であって、開口面４４よりも小さい外形の表面形状を有する。このため、図１４中に示す本プレス工程の開始時、プリフォーム２１０の部分２１０ｔが、凹部４２の隅部の近傍に位置決めされる。プリフォーム２１０の部分２１０ｔと凹部４２の隅部との間の水平方向における長さＢは、１ｍｍ以上２ｍｍ以下の範囲であることが好ましい。
【０１０７】
図１５中には、本プレス用上型４１が目標位置まで下降したタイミングが示されている。さらに本プレス用上型４１を下降させると、図１５中に示すように、プリフォーム２１０の部分２１０ｔが、凹部４２の隅部まで押し広げられて凹部４２に充填される。これにより、凹部４２の壁面により形状が画定されたガラス成形体２２０を得る。
【０１０８】
本実施の形態では、上記のとおり、粗型プレス工程により凹部４２の形状に合ったプリフォーム２１０を準備し、そのプリフォーム２１０を本プレスすることによって、特に隅部形状に優れた、良好な外観のガラス成形体２２０を得ることができる。
【０１０９】
さらに本実施の形態では、粗型プレス用上型３１および本プレス用上型４１において、凹部３２の深さｈ１を凹部４２の深さｈ４よりも大きくすることによって、プリフォーム２１０の部分２１０ｔの高さが、底部４６の深さよりも高くなる。また、粗型プレス用上型３１において、底部３６が下型２１から離れる方向に向けて凸となる湾曲面により構成されるため、プリフォーム２１０の部分２１０ｔは、底部３６の形状が転写されて同様の湾曲形状となる。このような形状を有するプリフォーム２１０を平面形状の底部４６の壁面により押圧することによって、プリフォーム２１０の部分２１０ｔをその最頂部からその周辺に向けて順に押し広げる。これにより、溶融ガラスを凹部４２の隅部にまで充填して、ガラス成形体２２０の隅部形状をさらに良好にできる。また、ガラス成形体２２０にしわやエア溜まりが発生することを効果的に防止できる。
【０１１０】
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。この際、本プレス工程で得られたガラス成形体２２０は、本プレス用上型４１から離間し、下型２１上に残る。
【０１１１】
図１１および図１６を参照して、次に、下型２１を本プレスポジションＰ３から冷却ポジションＰ４に移動し、冷却工程を実施する（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を冷却ポジションＰ４に移動させる。下型２１を冷却ポジションＰ４に待機させることによって、本プレス工程で得られたガラス成形体２２０を冷却する。
【０１１２】
図１１および図１７を参照して、次に、下型２１を冷却ポジションＰ４から離型ポジションＰ５に移動し、離型工程を実施する（Ｓ１０７）。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Ｐ５に移動させる。ガラス成形体２２０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２２０を取り出して回収する。下型２１から回収されたガラス成形体２２０に対して、適当な切断工程および／または研磨工程が施されることによって、カバーガラス等のガラス製品の最終形状が得られる。
【０１１３】
図１１および図１８を参照して、次に、下型２１を離型ポジションＰ５からクリーニングポジションＰ６に移動し、クリーニング工程を実施する（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をクリーニングポジションＰ６に移動させる。図１中の吸引部１７３を作動させることによって、吸引ノズル１７１の吸引口１７１ａに負圧を発生させる。吸引ノズル駆動機構１７２を作動させることによって、吸引ノズル１７１の吸引口１７１ａを下型２１の表面上で走査させる。
【０１１４】
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装置１０の構造およびガラス成形体の製造方法の工程についてまとめて説明すると、本実施の形態におけるガラス成形体の製造装置１０は、非円形の平面視を有するガラス成形体を製造する装置である。ガラス成形体の製造装置１０は、溶融ガラスが供給される第１金型としての下型２１と、下型２１に対向して配置され、下型２１上の溶融ガラスの表面を変形させる第２金型としての粗型プレス用上型３１と、下型２１に対向して配置され、粗型プレス用上型３１により変形された溶融ガラスを加圧成形する第３金型としての本プレス用上型４１とを備える。粗型プレス用上型３１および本プレス用上型４１には、それぞれ、溶融ガラスが充填され、下型２１に対向する側に開口する第１開口面としての開口面３４を形成する第１凹部としての凹部３２、および、溶融ガラスが充填され、下型２１に対向する側に開口する第２開口面としての開口面４４を形成する第２凹部としての凹部４２が設けられる。開口面４４は、下型２１側から見た場合に非円形の平面視を有する。開口面３４は、下型２１側から見た場合に、開口面４４に対応する形状であって、開口面４４よりも小さい外形を有する。凹部３２は、開口面３４と向かい合って設けられる第１底部としての底部３６と、底部３６の周縁３７から、粗型プレス用上型３１が下型２１に対向する方向により近づくように曲がり、開口面３４と底部３６との間に段差を設ける段差部３８とを有する。
【０１１５】
また、本実施の形態におけるガラス成形体の製造方法は、非円形の平面視を有するガラス成形体を製造する方法である。ガラス成形体の製造方法は、第１金型としての下型２１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を変形させる工程と、粗型プレス用上型３１により溶融ガラスの表面を変形させる工程の後、下型２１に対向して配置される第３金型としての本プレス用上型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。粗型プレス用上型３１および本プレス用上型４１には、それぞれ、溶融ガラスが充填され、下型２１に対向する側に開口する第１開口面としての開口面３４を形成する第１凹部としての凹部３２、および、溶融ガラスが充填され、下型２１に対向する側に開口する第２開口面としての開口面４４を形成する第２凹部としての凹部４２が設けられる。開口面４４は、下型２１側から見た場合に非円形の平面視を有する。開口面３４は、下型２１側から見た場合に、開口面４４に対応する形状であって、開口面４４よりも小さい外形を有する。凹部３２は、開口面３４と向かい合って設けられる第１底部としての底部３６と、底部３６の周縁３７から、粗型プレス用上型３１が下型２１に対向する方向により近づくように曲がり、開口面３４と底部３６との間に段差を設ける段差部３８とを有する。
【０１１６】
また、本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と、下型２１に対向して配置され、下型２１と対向する側に開口する第１開口面としての開口面３４を形成する第１凹部としての凹部３２が設けられる第２金型としての粗型プレス用上型３１と、下型２１に対向して配置され、下型２１と対向する側に開口する第２開口面としての開口面４４を形成する第２凹部としての凹部４２が設けられる第３金型としての本プレス用上型４１とを用いて、非円形の平面視を有するガラス成形体を製造する方法である。開口面４４は、下型２１側から見た場合に非円形の平面視を有する。開口面３４は、下型２１側から見た場合に、開口面４４に対応する形状であって、開口面４４よりも小さい外形を有する。ガラス成形体の製造方法は、下型２１に、溶融ガラスを供給する工程と、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を変形させることによって、凹部３２に溶融ガラスを充填させる工程と、粗型プレス用上型３１により溶融ガラスの表面を変形させる工程の後、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ことによって、溶融ガラスを凹部４２の隅部にまで押し広げ、凹部４２の壁面によりガラス成形体の形状を画定する工程とを備える。
【０１１７】
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装置１０およびガラス成形体の製造方法によれば、粗型プレス工程により本プレス用上型４１の凹部４２の形状に合ったプリフォーム２１０を準備し、そのプリフォーム２１０を本プレスすることによって、隅部形状に優れ、形状そりやしわ、エア溜まり、脈理などの外観不良のないガラス成形体を得ることができる。
【０１１８】
（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装置１０を用いて、ガラス成形体を製造した。この際、実施例１〜４では、段差部３８が設けられた粗型プレス用上型３１を用いた。また、比較のため、比較例１〜２では、段差部３８を設けられない粗型プレス用上型３１を用い、比較例３では、凹部３２の開口面３４の外形が凹部４２の開口面４４の外形よりも大きい粗型プレス用上型３１を用いた。具体的には、実施例１〜４および比較例１〜３において、下記の形状を有する粗型プレス用上型３１を用いた（Ｌ１，Ｌ２，ｈ２，ｈ３については、図３〜図５を参照のこと）。
「比較例１」  型面３１ａが平面形状
「比較例２」  型面３１ａに、球面凹形状（φ５８ｍｍ，中心深さ３ｍｍ）の凹部
「実施例１」  型面３１ａに、箱型凹形状（段差部３８：１１８ｍｍ（Ｌ１）×５８ｍｍ（Ｌ２），深さ２ｍｍ（ｈ２）、底部３６：平面形状）の凹部３２
「実施例２」  型面３１ａに、箱型凹形状（段差部３８：１１８ｍｍ（Ｌ１）×５８ｍｍ（Ｌ２），深さ２ｍｍ（ｈ２）、底部３６：湾曲凹形状（深さ１ｍｍ（ｈ３））の凹部３２
「実施例３」  型面３１ａに、箱型凹形状（段差部３８：１１６ｍｍ（Ｌ１）×５６ｍｍ（Ｌ２），深さ２ｍｍ（ｈ２）、底部３６：湾曲凹形状（深さ１ｍｍ（ｈ３））の凹部３２
「実施例４」  型面３１ａに、箱型凹形状（段差部３８：１１４ｍｍ（Ｌ１）×５４ｍｍ（Ｌ２），深さ２ｍｍ（ｈ２）、底部３６：湾曲凹形状（深さ１ｍｍ（ｈ３））の凹部３２
「比較例３」  型面３１ａに、箱型凹形状（段差部３８：１２２ｍｍ（Ｌ１）×６２ｍｍ（Ｌ２），深さ２ｍｍ（ｈ２）、底部３６：湾曲凹形状（深さ１ｍｍ（ｈ３））の凹部
また、実施例１〜４および比較例１〜３において、１２０ｍｍ（Ｌ３）×６０ｍｍ（Ｌ４），深さ２ｍｍ（ｈ４）の寸法を有する図６〜図８中の本プレス用上型４１を用いた。
【０１１９】
実施例１〜４および比較例１〜３における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］
「粗型プレス完了後のプリフォーム上面の中心表面温度」  ８７０℃
「本プレス時間」  ６．０［ｓ］
「本プレス圧力」  ２．０［ｔ］
「本プレス完了後のガラス成形体上面の中心表面温度」  ５９０℃
図１９は、実施例１〜４および比較例１〜３において、得られたガラス成形体の外観の評価を示す表である。実施例１〜４および比較例１〜３により製造したガラス成形体の外観（形状そり、四隅形状、しわ、エア溜まり）を観察し、それぞれの評価を図１９に示した。図１９中では、評価がよかったものから順に、「Ａ」「Ｂ」「Ｃ」および「Ｄ」と示した。
【０１２０】
図１９を参照して、段差部３８が設けられた粗型プレス用上型３１を用いた実施例１〜４において、形状そり、四隅形状、しわおよびエア溜まりのいずれにおいても評価が良好な外観のガラス成形体を得ることができた。特に、底部３６が湾曲凹形状を有し、開口縁３３および開口縁４３間の隙間の長さＢが１ｍｍ以上２ｍｍ以下の範囲となる実施例２および実施例３において、極めて優れた外観のガラス成形体を得ることができた。
【０１２１】
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】
【０１２２】
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】
【０１２３】
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、３３，４３  開口縁、３４，４４  開口面、３６，４６  底部、３６ｕ  仮想面、３７  周縁、３８  段差部、４１  本プレス用上型、１０６  位置、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、１３６  ターンテーブル、１４０  切断部、１４２  カッター、１４３  カッター駆動機構、１５０  冷却部、１６０  離型部、１６１  吸着装置、１７０  クリーニング部、１７１  吸引ノズル、１７１ａ  吸引口、１７２  吸引ノズル駆動機構、１７３  吸引部、１８０  制御部、１８１  溶融炉槽、１８２  ノズル部、１８３  流出管、２１０  プリフォーム、２１０ｔ  部分、２２０  ガラス成形体。
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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