JP2015137202A - ガラス成形品の製造方法およびガラス成形品の製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ガラス屑の発生によるガラス成形品の品質低下を防ぐガラス成形品の製造方法およびガラス成形品の製造装置、を提供する。
【解決手段】ダイレクトプレス法により、非円形の平面視を有するガラス成形品を製造する方法において、下型３１に溶融したガラス素材を供給する工程と、ガラス素材が供給された下型３１と、下型３１に対して対向配置される上型とを用いて、ガラス素材を加圧成形する工程と、下型３１および上型を分離し、ガラス成形品を離型する工程と、ガラス成形品を離型する工程の後、下型３１の表面３１ａを吸引により清掃する工程とを備える。
【選択図】図１３

Description

この発明は、一般的には、ガラス成形品の製造方法およびガラス成形品の製造装置に関し、より特定的には、ダイレクトプレス法を用いたガラス成形品の製造方法およびガラス成形品の製造装置に関する。

従来のガラス成形品の製造方法に関して、たとえば、特開２００３−２２６５２８号公報には、金型の形状変化と破損とを起こさないことを目的とした、レンズ素子の成形装置およびその成形方法が開示されている（特許文献１）。

特許文献１に開示されたレンズ素子の成形装置は、ガラスからなるレンズ素子を加圧成形する曲面を有する上金型と、上金型に対向して配置される下金型と、下金型に挿入され、下金型から上金型に向けて筒状に延びるスリーブとを有する。レンズ素子の成形時、ガラス材料を下金型に供給する。次に、下金型を上昇させ、上金型にスリーブを挿入させる。その後、ガラス材料を、上金型と下金型との間で挟み込み成形する。

また、特開２０１２−１０１９９２号公報には、溶融ガラス滴が上型および下型の各成形面に対して良好に転写されることを目的とした、ガラス成形体の製造方法が開示されている（特許文献２）。

特許文献２に開示されたガラス成形体の製造方法においては、滴下ノズルを用いて下型上に供給された溶融ガラス滴を上型および下型によって加圧成形する。この際、予め下型上における溶融ガラス滴の落下予定位置を測定することにより、溶融ガラス滴が下型上の所望の落下位置に落下するように、落下予定位置と所望の落下位置とのズレ量に基づいて下型を位置決めする。

特開２００３−２２６５２８号公報 特開２０１２−１０１９９２号公報

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品の製造方法として、下型および上型を含む金型により溶融したガラス素材を加圧成形するダイレクトプレス法がある。

しかしながら、スマートフォンのカバーガラスのように、大型で異形（矩形等）のガラス成形品をダイレクトプレス法により製造する場合、ガラス素材の供給量や成形条件によっては、ガラス成形品にバリが発生し、ガラス成形品の離型後にガラス屑が下型上に残る場合がある。このような状態のままガラス成形品の製造を繰り返すと、ガラス内部に異物が混入してガラス成形品の外観に不良が生じるなど、ガラス成形品の品質が低下する懸念が生じる。

ここで、下型に溶融したガラス素材を滴下し、上型に形成された凹部によりガラス成形品の外形を成形する場合を想定すると、凹部の開口面の周縁部をシャープエッジ形状とすることが好ましい。これにより、加圧成形時、ガラス素材を凹部の隅々まで行き渡らせ、凹部の形状を精度よくガラス成形品に転写することができる。しかしながら、この場合、シャープエッジ形状をなす周縁部において成形圧力が局所的に上昇するため、ガラス成形品から離間された上型にガラス屑が付着する可能性がある。このようなガラス屑が上型から下型上に落下すると、ガラス屑がガラス成形品の内部に混入する現象が特に起こり易くなる。

一方、ガラス成形品の内部にガラス屑が侵入することを防ぐ手段として、エアによって下型上のガラス屑を吹き飛ばす方法が考えられる。しかしながら、このような方法では、吹き飛ばしたガラス屑が他の金型やガラス素材の滴下部などに混入する可能性があり、ガラス成形品の品質低下を十分に防ぐことができない。

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、ガラス屑の発生によるガラス成形品の品質低下を防ぐガラス成形品の製造方法およびガラス成形品の製造装置を提供することである。

この発明に従ったガラス成形品の製造方法は、ダイレクトプレス法により、非円形の平面視を有するガラス成形品を製造する方法である。ガラス成形品の製造方法は、第１金型に、溶融したガラス素材を供給する工程と、ガラス素材が供給された第１金型と、第１金型に対して対向配置される第２金型とを用いて、ガラス素材を加圧成形する工程と、第１金型および第２金型を分離し、ガラス成形品を離型する工程と、ガラス成形品を離型する工程の後、第１金型の表面を吸引により清掃する工程とを備える。

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。

このように構成されたガラス成形品の製造方法によれば、ガラス成形品を離型する工程の後、第１金型の表面を吸引により清掃することによって、第１金型の表面上にガラス屑が残ることを防止する。これにより、ガラス屑の発生によるガラス成形品の品質低下を防ぐことができる。

また好ましくは、第２金型には、第１金型側から見た場合に、ガラス成形品が有する非円形の平面視に対応する形状の開口面を有し、ガラス素材を加圧成形する工程時にガラス素材が充填される凹部が形成される。凹部は、開口面の周縁部においてシャープエッジ形状をなす。

このように構成されたガラス成形品の製造方法によれば、シャープエッジ形状をなす周縁部において成形圧力が局所的に上昇することにより、ガラス成形品から離間された第２金型にガラス屑が付着する可能性が生じる。これにより、ガラス屑がガラス成形品の内部に混入する現象が特に起こり易くなるため、第１金型の表面の清掃によってガラス成形品の品質低下を防ぐという本発明の効果をより有効に奏することができる。

また好ましくは、第１金型の表面を清掃する工程は、ガラス素材を加圧成形する工程時に第２金型と対面する位置を吸引する工程を含む。このように構成されたガラス成形品の製造方法によれば、ガラス屑の発生によるガラス成形品の品質低下をより確実に防ぐことができる。

また好ましくは、第１金型の表面を清掃する工程は、ガラス素材を加圧成形する工程時に第１金型および第２金型の間で変形したガラス素材の周縁に対面する位置を吸引する工程を含む。このように構成されたガラス成形品の製造方法によれば、ガラス屑の発生によるガラス成形品の品質低下をより確実に防ぐことができる。

この発明に従ったガラス成形品の製造装置は、ダイレクトプレス法により、非円形の平面視を有するガラス成形品を製造する装置である。ガラス成形品の製造装置は、溶融したガラス素材が供給される第１金型と、第１金型に対して対向配置され、第１金型とともにガラス素材を加圧成形するする第２金型と、第１金型および第２金型が分離された状態で、第１金型の表面を吸引により清掃する清掃部とを備える。

このように構成されたガラス成形品の製造装置によれば、第１金型および第２金型が分離された状態で第１金型の表面を吸引により清掃する清掃部を設けることによって、第１金型の表面上にガラス屑が残ることを防止する。これにより、ガラス屑の発生によるガラス成形品の品質低下を防ぐことができる。

また好ましくは、清掃部は、第１金型の表面と向かい合って開口する吸引口を有する吸引ノズルと、吸引口が第１金型の表面上で走査されるように、吸引ノズルを移動させる吸引ノズル駆動機構とを含む。

このように構成されたガラス成形品の製造装置によれば、第１金型の表面上のガラス屑をより短時間で確実に回収することができる。

以上に説明したように、この発明に従えば、ガラス屑の発生によるガラス成形品の品質低下を防ぐガラス成形品の製造方法およびガラス成形品の製造装置を提供することができる。

この発明の実施の形態におけるガラス成形品の製造装置を示す概略構成図である。 図１中に示す製造装置の平面的なレイアウトを示す図である。 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を示すフロー図である。 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の第１工程を示す断面図である。 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の第２工程を示す断面図である。 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の第３工程を示す断面図である。 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の第４工程を示す断面図である。 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の第４工程を示す別の断面図である。 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の第４工程を示すさらに別の断面図である。 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の第５工程を示す断面図である。 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の第６工程を示す断面図である。 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の第７工程を示す平面図である。 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の第７工程を示す断面図である。 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の第７工程を示す別の断面図である。 図７中の２点鎖線ＸＶで囲まれた範囲を拡大して示す断面図である。 実施例および比較例において、ガラス成形品の異物による外観不良率を示す表である。

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。

図１は、この発明の実施の形態におけるガラス成形品の製造装置を示す概略構成図である。図２は、図１中に示す製造装置の平面的なレイアウトを示す図である。

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品の製造装置１００の構成について説明する。なお、ガラス成形品の製造装置１００は、金型により溶融したガラス素材を加圧成形してガラス成形品を得る、いわゆるダイレクトプレス法に基づくものである。ガラス成形品の製造装置１００は、複数のガラス成形品を順次製造するものである。

本実施の形態におけるガラス成形品の製造装置１００は、素材供給部１０と、切断部２０と、加圧成形部３０と、離型部４０と、清掃部５０と、制御部６０とを有し、これらが組み合わさって構成されている。

素材供給部１０は、ガラス素材を溶融させて溶融ガラスを加圧成形部３０に供給する。素材供給部１０は、連続溶融炉１１と、ノズル部１２と、流出管１３とを有する。

連続溶融炉１１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１２は、連続溶融炉１１において貯留された溶融ガラスを流出管１３に導入する。流出管１３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７０を流出させる。

切断部２０は、素材供給部１０から加圧成形部３０に供給される溶融ガラスの量を適切な量に調整する。切断部２０は、切断機構としてのカッター２１と、カッター駆動機構２２とを有する。

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、当該切断部分を溶融ガラス流７０と分離させる。カッター２１は、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１３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７０を切断する。カッター駆動機構２２は、カッター２１を駆動する。カッター駆動機構２２としては、カッター２１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。

加圧成形部３０は、素材供給部１０により供給されたガラス素材を金型３６を用いて加圧成形する。加圧成形部３０は、金型３６を構成する下型３１および上型３２と、下型駆動機構３３と、上型駆動機構３４とを有する。

下型３１は、後述する滴下工程時、素材供給部１０により供給されたガラス素材を受け止める。上型３２は、後述する加圧成形工程時、下型３１と対向して配置される。下型３１は、上型３２の鉛直下側に配置される。

金型３６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３１および上型３２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。

金型３６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。

金型３６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。

下型駆動機構３３は、図１および図２中の矢印で示す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、ガラス成形品を冷却するための位置（冷却ポジションＰ３，Ｐ４）と、ガラス成形品を取り出すための位置（取り出しポジションＰ５）と、下型３１の表面を清掃するための位置（清掃ポジションＰ６）との間で移動する。なお、下型３１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。

下型駆動機構３３としては、下型３１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３３が、ターンテーブル３９と、ターンテーブル３９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る。

上型駆動機構３４は、図１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、上型３２と下型３１とが接近および離隔する。なお、このうちの鉛直上方の位置が、ガラス素材の加圧成形の前に上型３２が待機する位置であり、このうちの鉛直下方の位置が、下型３１とともにガラス素材を加圧成形する位置である。上型駆動機構３４としては、上型３２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。

離型部４０は、加圧成形部３０により得られるガラス成形品を金型３６から取り出す。離型部４０は、吸着装置４１を有する。吸着装置４１は、取り出しポジションＰ５に移動された下型３１と対向するように設けられている。吸着装置４１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。

清掃部５０は、下型３１および上型３２が互いに分離された状態で、下型３１の表面を吸引により清掃する。清掃部５０は、清掃ポジションＰ６に配置された下型３１の表面を吸引により清掃する。清掃部５０は、下型３１の表面を吸引する吸引装置として設けられている。

清掃部５０は、吸引ノズル５１と、吸引ノズル駆動機構５２と、吸引部５３とを有する。

吸引ノズル５１は、下型３１と対向して設けられ、下型３１の表面上に残るガラス屑を吸引する。吸引ノズル５１は、下型３１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口５１ａを有する。吸引口５１ａは、清掃対象となる下型３１の表面上で開口する。吸引口５１ａの開口形状は、特に限定されないが、たとえば、一方向に細長に延びるスリット形状を有する。吸引部５３は、吸引ノズル５１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。

吸引ノズル駆動機構５２は、下型３１の表面上で吸引口５１ａが走査されるように、吸引ノズル５１を移動させる。本実施の形態では、吸引ノズル５１の吸引口５１ａが下型３１の表面上で図１中の矢印で示すＤＲ３方向（水平方向）に走査される。なお、吸引口５１ａが下型３１の表面上で走査される方向は、特に限定されず、たとえば、直動方向であってもよいし、旋回方向であってもよい。吸引ノズル駆動機構５２としては、吸引ノズル５１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。このような吸引ノズル駆動機構５２を用いて、吸引ノズル５１の吸引口５１ａにより下型３１の表面上を全面スキャンすることによって、たとえば１〜２秒の短いタクト時間でガラス屑を確実に回収することができる。

制御部６０は、ガラス成形品の製造装置１００の各種機構の動作を制御する。より具体的には、上述のカッター駆動機構２２、下型駆動機構３３、上型駆動機構３４、吸着装置４１、吸引ノズル駆動機構５２および吸引部５３の動作を制御する。制御部６０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、吸着装置４１の動作のタイミング、吸引ノズル５１の移動のタイミング、吸引部５３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。

以上に説明した図１中のガラス成形品の製造装置１００を用いて製造されるガラス成形品、および後述の本実施の形態におけるガラス成形品の製造方法により製造されるガラス成形品は、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。

上記ガラス成形品の一例として、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。

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。

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。

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。

図３は、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を示すフロー図である。図４から図１４は、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の工程を示す図である。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。

本実施の形態におけるガラス成形品の製造方法は、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品の製造装置１００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品の製造方法は、後述する一連の工程が繰り返されることにより、複数のガラス成形品を順次製造するものである。

図１を参照して、本実施の形態におけるガラス成形品の製造方法においては、金型３６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、ガラス成形品に良好な転写面が形成できる温度を意味する。

一般的に、金型３６の温度が低すぎると、ガラス成形品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３６の温度を高くしすぎることは、金型３６と溶融ガラスとの間で融着が発生し易くなったり、金型３６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。

たとえば、加圧成形するガラス材料のガラス転移点Ｔｇ［℃］に対して、金型３６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３６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３６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。

本実施の形態におけるガラス成形品の製造方法においては、金型３６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３６を用いて加圧成形する。この場合、金型３６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３６の温度を一定に保ったまま、複数のガラス成形品を順次製造することもできる。したがって、１つのガラス成形品を製造する毎に金型３６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品を製造することができる。

ここで、金型３６の温度を一定に保つとは、金型３６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３６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。

図３および図４を参照して、まず、下型３１を滴下ポジションＰ１（図１および図２を参照）に移動させる（Ｓ１０１）。下型３１の現在位置を検出した結果、下型３１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３１の移動を行なわない。一方、下型３１の現在位置を検出した結果、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場合には、制御部６０からの指令により下型駆動機構３３が作動し、下型３１を滴下ポジションＰ１に移動させる。

次に、溶融ガラス流７０を切断する（Ｓ１０２）。溶融した状態で連続溶融炉１１内に貯留されたガラス素材は、ノズル部１２を経由して連続溶融炉１１から流出し、自重により流出管１３から、溶融ガラス流７０として液線状に落下する。流出管１３から流出した溶融ガラス流７０をカッター２１によって切断し、滴状の形状を有するガラス素材７１を得る。ガラス素材７１は、下型３１に向けて落下する。

図３および図５を参照して、溶融した状態の高温のガラス素材７１を下型３１に滴下する（Ｓ１０３）。カッター２１により切断されて落下するガラス素材７１は、下型３１上に溜め受けられる。下型３１に供給されたガラス素材７１は、後述する加圧成形工程時に上型３２と対面して設けられる下型３１の型面３１ａ上で濡れ広がる。下型３１に滴下されるガラス素材７１の温度は、たとえば、８００℃以上９００℃以下の範囲である。Ｓ１０２工程とＳ１０３工程とによって、ガラス素材７１の滴下工程が完了する。

図３および図６を参照して、次に、下型３１を成形ポジションＰ２（図１および図２を参照）に移動させる（Ｓ１０４）。制御部６０からの指令により下型駆動機構３３が作動し、水平方向（図１および図２中に示すＤＲ１方向）に下型３１を移動させる。これにより、下型３１を成形ポジションＰ２に移動させ、下型３１と上型３２とを距離を設けて対向配置する。

図８には、図７中のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線上に沿ったガラス成形品の製造方法の工程の断面が示されている。図９には、図７中のＸＩ−ＸＩ線上に沿ったガラス成形品の製造方法の工程の断面が示されるとともに、上型３２に形成された凹部３５の開口面が２点鎖線により表されている。

図３および図７から図９を参照して、次に、上型３２を下降移動させることにより、上型３２および下型３１によりガラス素材７１を加圧成形する（Ｓ１０５）。制御部６０からの指令により上型駆動機構３４を作動させ、上型３２を下型３１へ向けて下降させる。ガラス素材７１は、下型３１の型面３１ａおよび上型３２の型面３２ａの間で押圧されながら加圧成形される。

本実施の形態では、下型３１の型面３１ａが平面状に延在する形状を有する一方、上型３２の型面３２ａには、ガラス成形品の外形を成形するための凹部３５が形成されている。凹部３５は、型面３２ａにおいて、ガラス成形品が有する非円形の平面視に対応する形状の開口面を有する。図９中には、矩形の平面視を有するカバーガラスの製造を想定して、凹部３５が矩形形状の開口面を有する場合が一例として示されている。

上型３２が下型３１に向けて近接移動するのに伴って、ガラス素材７１は、凹部３５を充填するように変形し、さらに凹部３５から型面３１ａと型面３２ａとの間の空間に進入するように変形する。これにより、ガラス素材７１が加圧成形され、ガラス成形品７２が得られる。

加圧成形工程の開始時のガラス素材７１の温度は、（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℃の場合、加圧直前のガラス素材７１の温度を６８０℃としてもよい。ガラス素材７１の温度は、たとえば放射温度計によって測定することができる。このような温度設定を得るためには、ガラス転移温度をＴｇに対し、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℃の場合、上型３２の温度を５００℃とし、下型３１の温度を５２０℃としてもよい。また、加圧の際には、たとえば、ガラス素材７１には、略２トンの加圧力が略１０秒間負荷される。

図３および図１０を参照して、次に、上型３２を上昇移動させる（Ｓ１０６）。この際、上型３２がガラス成形品７２から離間し、ガラス成形品７２は、下型３１上に残る。

上型３２が上昇動作のための移動を開始するときのガラス成形品７２の温度は、（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の上昇動作の開始時のガラス成形品７２の温度は、５１０℃以上６４０℃以下に設定されるとよい。当該温度が（Ｔｇ−３０）℃より低くなる場合は、ガラス成形品７２の熱収縮量が大きくなり割れなどの欠陥が発生しやすくなる。一方、当該温度が（Ｔｇ＋１００）℃より高くなる場合には、上昇動作に伴ってガラス成形品７２の面形状が崩れたり、良好な転写性が得られなくなることが懸念される。

図３および図１１を参照して、次に、下型３１を、冷却ポジションＰ３およびＰ４（図１および図２を参照）を経由して、取り出しポジションＰ５（図１および図２を参照）に移動させる（Ｓ１０７）。制御部６０からの指令により下型駆動機構３３を作動させ、水平方向（図１および図２中に示すＤＲ１方向）に下型３１を移動させることにより、下型３１を、上型３２の下方に位置する成形ポジションＰ２から、上型３２に対向しない取り出しポジションＰ５に移動させる。

次に、下型３１からガラス成形品７２を取り出して回収する（Ｓ１０８）。ガラス成形品７２の取り出し作業は、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３１からガラス成形品７２を離型する。下型３１から離型されたガラス成形品７２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。

図１３には、図１２中のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線上に沿ったガラス成形品の製造方法の工程が示され、図１４には、図１２中のＸＩＶ−ＸＩＶ線上に沿ったガラス成形品の製造方法の工程が示されている。

図３および図１２から図１４を参照して、次に、下型３１を清掃ポジションＰ６（図１および図２を参照）に移動させる（Ｓ１０９）。制御部６０からの指令により下型駆動機構３３が作動し、水平方向（図１および図２中に示すＤＲ１方向）に下型３１を移動させる。

次に、下型３１の表面を清掃する（Ｓ１１０）。具体的には、吸引部５３を作動させることによって、吸引ノズル５１の吸引口５１ａに負圧を発生させる。吸引ノズル駆動機構５２を作動させることによって、吸引ノズル５１の吸引口５１ａを下型３１の表面上で走査させる。

本実施の形態では、吸引ノズル５１が、アングル５７を介して、吸引ノズル駆動機構５２であるエア（油圧）シリンダのピストンロッドに固定されている。吸引口５１ａは、一方向に細長に延びるスリット形状を有する。吸引口５１ａは、下型３１の型面３１ａと向かい合って開口する。吸引ノズル５１は、スリット形状を有する吸引口５１ａが、矩形平面視を有する型面３１ａの一辺に沿って延びるように設けられている。

吸引ノズル５１を、吸引口５１ａがスリット状に延びる方向に直交する方向に沿って往復移動させることによって、下型３１の型面３１ａを清掃する。この際、吸引ノズル５１を、型面３１ａの一方端から他方端まで移動させることによって、型面３１ａの全面を清掃することが好ましい。下型３１の表面を清掃する工程は、加圧成形工程時に上型３２と対面する位置を吸引することが好ましい。下型３１の表面を清掃する工程は、加圧成形工程を経た下型３１の全てに対して行なうことが好ましい。

下型３１へのガラス素材７１の供給量や加圧成形時の条件によっては、ガラス成形品７２にバリが生じ、ガラス成形品７２の離型後に下型３１の表面上にガラス屑が残る原因となる。これに対して、本実施の形態では、ガラス成形品７２の離型後に、下型３１の型面３１ａを清掃することによって、下型３１の表面上に残るガラス屑を除去することができる。この際、下型３１の型面３１ａを吸引によって清掃するため、ガラス屑をガラス成形品の製造空間に散らすことなく確実に回収することができる。

図１５は、図７中の２点鎖線ＸＶで囲まれた範囲を拡大して示す断面図である。図９および図１５を参照して、凹部３５の開口面の周縁部８１をシャープエッジ形状とすることが好ましい。このような構成によれば、加圧成形時、凹部３５内で変形するガラス素材７１が凹部３５の外部に向かい難くなるため、ガラス素材７１を凹部３５の隅々まで行き渡らせることが可能となる。これにより、凹部３５の形状を精度よくガラス成形品７２に転写することができる。

なお、Ｃ０．２以下の糸面取りが加工された周縁部８１であっても、その周縁部８１はシャープエッジ形状をなすといえる。

一方、凹部３５の開口面の周縁部８１をシャープエッジ形状とした場合、加圧成形時にガラス素材７１の移動が周縁部８１において滞り、成形圧力が局所的に上昇する。このため、加圧成形工程の後、上昇移動させた上型３２において、周縁部８１の周辺にガラス屑が発生し、そのガラス屑が下型３１に落下する現象が生じる。特にこのような現象は、成形圧力が極大となる周縁部８１のコーナー部８１ｐ（矩形形状を有する周縁部８１の四隅）で発生し易くなる。

本実施の形態では、下型３１の型面３１ａを清掃することによって、このように周縁部８１のシャープエッジ形状に起因して発生したガラス屑も除去することができる。

また、加圧成形時に上型３２および下型３１の間で変形されたガラス素材７１の周縁（図１５中のガラス成形品７２の周縁８２）においても、バリの発生が顕著にみられる。このため、下型３１の表面を清掃する工程時、ガラス素材７１の周縁に対面する位置を吸引することが好ましい。

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品の製造装置１００およびガラス成形品の製造方法によれば、ガラス成形品７２の離型後の吸引による清掃工程によって、下型３１の表面上からガラス屑を除去するとともに、除去したガラス屑をガラス成形品の製造空間から確実に回収することができる。これにより、引き続いて実施される加圧成形工程において、ガラス屑がガラス素材７１に混入することを防止し、ガラス成形品７２の外観に不良が生じることを回避できる。また、下型３１の表面上に残るガラス屑に起因して、加圧成形時に下型３１および上型３２の表面に傷が生じることを防止できる。

なお、本実施の形態においては、ガラス素材を加圧成形するための金型として一対の下型および上型を利用する場合を例示して説明したが、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。

また、本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。

図１６は、実施例および比較例において、ガラス成形品の異物による外観不良率を示す表である。

図１６を参照して、本実施例では、吸引による清掃工程を実施した実施例において、５００個のガラス成形品を製造し、得られたガラス成形品の外観に不良が発生する割合を確認した。また、比較のため、清掃工程を実施しない比較例１およびエアブローによる清掃工程を実施した比較例２においても、同様にガラス成形品の外観に不良が発生する割合を確認した。

図１６中に示されるように、清掃工程を実施しない比較例１においては、ガラス屑の混入によってガラス成形品の外観の不良率が高い値となった。また、エアブローによる清掃工程を実施した比較例２においても、ガラス屑が他ポジションの下型３１上に移るという現象により、ガラス成形品の外観不良を十分に防ぐことができなかった。一方、吸引による清掃工程を実施した実施例によれば、ガラス成形品の外観不良率を大幅に改善することができた。

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。

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品の製造に利用される。

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 加圧成形部、３１ 下型、３１ａ，３２ａ 型面、３２ 上型、３３ 下型駆動機構、３４ 上型駆動機構、３５ 凹部、３６ 金型、３９ ターンテーブル、４０ 離型部、４１ 吸着装置、５０ 清掃部、５１ 吸引ノズル、５１ａ 吸引口、５２ 吸引ノズル駆動機構、５３ 吸引部、５７ アングル、６０ 制御部、７０ 溶融ガラス流、７１ ガラス素材、７２ ガラス成形品、８１ 周縁部、８１ｐ コーナー部、８２ 周縁、１００ ガラス成形品の製造装置。

Claims (6)

1. ダイレクトプレス法により、非円形の平面視を有するガラス成形品を製造する方法であって、
   第１金型に、溶融したガラス素材を供給する工程と、
   ガラス素材が供給された前記第１金型と、前記第１金型に対して対向配置される第２金型とを用いて、前記ガラス素材を加圧成形する工程と、
   前記第１金型および前記第２金型を分離し、ガラス成形品を離型する工程と、
   前記ガラス成形品を離型する工程の後、前記第１金型の表面を吸引により清掃する工程とを備える、ガラス成形品の製造方法。
2. 前記第２金型には、前記第１金型側から見た場合に、ガラス成形品が有する非円形の平面視に対応する形状の開口面を有し、前記ガラス素材を加圧成形する工程時にガラス素材が充填される凹部が形成され、
   前記凹部は、前記開口面の周縁部においてシャープエッジ形状をなす、請求項１に記載のガラス成形品の製造方法。
3. 前記第１金型の表面を清掃する工程は、前記ガラス素材を加圧成形する工程時に前記第２金型と対面する位置を吸引する工程を含む、請求項１または２に記載のガラス成形品の製造方法。
4. 前記第１金型の表面を清掃する工程は、前記ガラス素材を加圧成形する工程時に前記第１金型および前記第２金型の間で変形したガラス素材の周縁に対面する位置を吸引する工程を含む、請求項１から３のいずれか１項に記載のガラス成形品の製造方法。
5. ダイレクトプレス法により、非円形の平面視を有するガラス成形品を製造する装置であって、
   溶融したガラス素材が供給される第１金型と、
   前記第１金型に対して対向配置され、前記第１金型とともにガラス素材を加圧成形するする第２金型と、
   前記第１金型および前記第２金型が分離された状態で、前記第１金型の表面を吸引により清掃する清掃部とを備える、ガラス成形品の製造装置。
6. 前記清掃部は、前記第１金型の表面と向かい合って開口する吸引口を有する吸引ノズルと、前記吸引口が前記第１金型の表面上で走査されるように、前記吸引ノズルを移動させる吸引ノズル駆動機構とを含む、請求項５に記載のガラス成形品の製造装置。

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