JPH1111962A - 板ガラスに精密構造を熱成形する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】板ガラスに精密構造を熱成形する方法及び装置
において、構造の寸法バラツキをもたらすガラス構造の
流動、ガラスと工具の付着及び成形工具の未制御変形を
阻止し、同時に生産性を向上せしめる。 【構成】 方法を、ａ）加熱された成形工具（１）の構
造形成面（２）を板ガラス（３）の面にあるガラス材料
内に圧入し、ｂ）成形工具の構造形成面が板ガラス面と
接触する前及び／又は間に、外部から局部的に成形工具
を加熱し、この加熱を、成形される構造の高さにより決
定される所定の表面深さが板ガラス面との接触中に構造
を形成する溶融が生ずるプロセス温度に達するまで行
う。局部加熱を行う加熱装置（５）は好ましくは、板ガ
ラス（３）を通して構造形成面（２）に向けてレーザー
放射するレーザーで構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、板ガラス、特に厚板
ガラス内又は上に精密構造を熱成形する方法で、加熱成
形工具がその構造形成面を板ガラスの一方の側に置き圧
入されるようにした方法に関する。この発明はまた、該
方法を実施する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】大型精密構造が付与された板ガラスは、
精密用途、特に光学ガラスの分野で必要とされる。この
種のガラスは、例えば、新世代フラットディスプレー・
スクリーン装置（プラズマ・ディスプレーパネル（ＰＤ
Ｐ）、プラズマアドレス化液晶（ＰＡＬＣ））のディス
プレーを含む。活動ディスプレースクリーンの全幅及び
全高に亘って延長し、放電によりプラズマが起動され
る、個々のライン及びカラムの制御用マイクロチャネル
構造が、このディスプレースクリーン用板ガラスに設け
られる。両側又は両端にある個々のチャネルの境界は、
幅を出来るだけ小さくした（即ち、１００μｍ未満）矩
形クロスピースにより設けられる。充分な放電の体積を
得る為、クロスピースの高さはその幅より実質的に大き
い。クロスピースの間隔は出来るだけ小さくすべきであ
る。３６０μｍと６４０μｍの間が今のところ典型的な
値であるが、これは少量生産で達成されている。クロス
ピースの高さは、５０μｍから１００μｍの幅で約１５
０μｍから２５０μｍである。

【０００３】例えば寸法が３６０ｍｍｘ６５０ｍｍの２
５インチＰＡＬＣスクリーンを構成するこの平らなディ
スプレースクリーン・ガラスの構造形成過程では、後で
電極を位置決めする為に、チャネルの正確な側方寸法
化、相対的位置決め及び再現性、従って成形工具の安定
性が極めて重要になる。従来のクロム・ニッケル鋼によ
る熱成形に基づく方法では、熱膨張係数は約１２ｘ１０
-6／Ｋに達する。例えば、２５インチＰＡＬＣディスプ
レースクリーンに要するような約３６０ｍｍの工具長に
対しては、Ｋ温度バラツキ当たり約４μｍの長さ変化が
常に生ずることになる。マイクロチャネルにおいて電極
が要求される位置決め精度は±１０μｍの範囲にあるこ
とを考えると、±２．５Ｋの温度バラツキはかなりの問
題を生ずることがある。大型ディスプレースクリーン、
例えば４２インチディスプレースクリーンでは、許容温
度バラツキはかなり低くなる。これ等の問題は、精密構
造をもつ板ガラスの他の応用においても同様である。

【０００４】しかしながら、現在の仕様は圧延、プレス
成形等の従来の熱成形方法の可能な適用を制限してい
る。従来の熱成形方法には、変形が二つある。熱成形は
極高温ガラスで生ずる。適当な構造を有するローラーや
プレス部材の成形工具は、高温ガラスからエネルギーを
引き出し、構造の固化を生ずるように冷却される。コー
ルドプレス成形においては、エネルギー投入は、ローラ
ーやプレス部材で構成され、適当なエネルギー源で加熱
される成形工具により為される。

【０００５】従来の熱成形方法には次の欠点がある。 −ガラスと成形工具として作用するプレス又はロール成
形工具の間の接触が短時間でしか起こらない、即ち固化
前に作業工具がガラスから引き出されるため、この接触
の後にガラス構造の流動によって強い丸み付けが生ず
る。 −コールドプレス成形法で用いられる長時間接触では、
工具とガラスの強い温度差と異なる熱膨張の為に、許容
出来ない応力が発生する。工具温度が高い両方法で工具
のガラスへの付着を阻止するのはもっと難しい。

【０００６】これ等のガラスを製造する方法で更に本質
的に要求されるのは、構造の局部的分布と形態を極度に
一定保持する製造プロセスの維持である。従来の熱成形
の更なる制限は次の通りである。 −成形工具は従来の熱成形では完全に加熱されるので、
ガラス接触面に充分な表面温度を得る為に、要求される
±２Ｋの精度範囲（普通の作業工具鋼と仕様が要するガ
ラス面の面積で）において非再現性高温が生じ、これが
作業工具の非許容変形をもたらす。 −構造半径が小さい構造化ガラスでは、その形成中に工
具消耗が大きくなり、成形工具の交換が必要になる。従
来の欠点は、特許公報ＤＥ３８０８３８０Ａ１に記載さ
れたガラスディスクにプログラムを印加する方法にも見
いだされる。この方法は、表面が滑らかなプレス成形済
みガラスディスクの制限された表面領域を放熱板で加熱
した後、直ちに型押スタンプで形式の表面構造を付与す
るものである。

【０００７】

【発明により解決されるべき課題】従って、本発明の目
的は、構造の寸法バラツキをもたらすガラス構造の流
動、ガラスと工具の付着及び成形工具の未制御変形を阻
止し、同時に生産性を向上するようにした上述形式の方
法と関連装置の提供にある。

【０００８】

【課題を解決する手段及びその作用・効果】上記課題を
解決する為に、本発明は、板ガラスに精密構造を熱成形
する方法において、成形工具の構造形成面が板ガラス面
と接触する前及び／又は間に、外部から局部的に成形工
具を加熱し、この加熱をガラス内に形成される構造の高
さに相当する工具中の予め決められた表面深さが、成形
工具がガラス表面との接触時構造を形成するような溶解
が生ずるプロセス温度に達するまで行う。本発明による
上記方法を実行する装置は、成形工具用の少なくとも１
つの外部熱源を含み、それによって、成形工具の構造形
成面が板ガラス面と接触する前及び／又は間に、外部か
ら局部的に成形工具は加熱され、この加熱をガラス内に
形成される構造の高さにより決定される成形工具の所定
の表面深さが板ガラス面との接触中に構造を形成する溶
融が生ずるプロセス温度に達するまで行う。

【０００９】正確な所定形状（所望の曲率）をもち表面
品質が高いガラス体、例えばレンズは、特許公報ＤＥ３
１１４８８１Ｃ２に開示されている。これ等のレンズの
製造方法は、所望形状が既に大方成形されているガラス
体の所要表面領域を、プレス成形による変形に充分な温
度で変形により所望曲率を得るのに充分な深さまで加熱
し、次いでこの加熱領域をプレス変形する。

【００１０】この公知例では、ガラス体の素材に為す後
プレス成形は、所謂「ミカン肌構造」の無い滑らかな面
を得るためである。これに対し本発明の場合には成形直
前に又は成形中に成形工具を局部加熱することにより、
ガラス表面に所定面深さをもつ構造を生成するものであ
る。

【００１１】成形工具の構造形成面を局部加熱する為
に、板ガラスを通して伝達されるレーザー放射を用いる
と有利である。この種の配置では、構造形成面を電気又
は誘導加熱により得られるように、極めて均一に且つ再
現性を以て加熱する利点がある。

【００１２】成形工具の構造形成面をＴｇより高く、Ｔ
ｋより低い温度に加熱すると有利である。温度Ｔｇは構
造化されるガラスの遷移温度で、温度Ｔｋは成形工具が
ガラスに付着する温度である。温度を出来るだけ高くし
て、即ち高Ｔｋにて、特に精密な構造が得られる。生産
性向上の為に、板ガラスは、Ｔｇ以下で、好ましくはＴ
ｇより５０Ｋ〜２００Ｋ低い温度に予備加熱されるべき
である。

【００１３】外部熱源による構造形成面を加熱して成形
工具が過剰加熱されるのを避ける為、成形工具は内部冷
却される。

【００１４】レーザー放射による加熱は、特に予備加熱
に対して、極高パワーレベルの高価な高パワーレーザー
が必要になるのを避ける為、他の適切な熱源、例えばフ
レームストリップ(flame strip) により補助することが
出来る。

【００１５】成形工具により構造を形成するのに幾つか
の可能な手段がある。例えば、本発明の好ましい実施例
によれば、成形工具を構造化されるガラス面に係合して
連続的にロールする。

【００１６】工具消耗のため成形工具全体の高価な交換
を繰り返して為す必要を回避する為、好ましくは二部成
形工具を用いて構造を形成する。この二部成形工具は基
部（ベース）工具とそれに着脱自在に取り付けられる成
形部材で構成し、成形部材は構造形成面を有するものと
する。構造化面をもつる成形部材が消耗すると、簡単で
経済的な成形部材のみを交換すれば良い。このように成
形工具を二部構成にすることにより、材料を選択する自
由度が増大する。本発明の好ましい実施例において、ベ
ース工具を熱伝導度が比較的低い材料で構成し、成形部
材を熱伝導度が比較的高い材料で構成する。これによっ
て、表面深さに必要な局部加熱用の条件が用意される。
成形部材を高融点材料で選択して付着傾向を減少するこ
とが出来る。本発明の更なる特徴によれば、成形工具を
ガラス上にロールする間、成形工具から成形部材を巻き
外し、それをガラス内にプレスし、冷却中そこに残すよ
うにすると有利である。成形部材はベース工具に比較し
て熱容量が小さいので、形成された構造の冷却は実質的
に速くなり、その精度の向上と生産性の増大が得られ
る。

【００１７】

【実施例】本発明の具体的実施例を、以下、添付する図
面を参照して説明する。図１は、精密構造を板ガラス３
に熱（熱間）成形する方法を実施する装置を示してい
る。「精密構造」はここではクロスピースで分離された
チャネル形式であり、「板ガラス」はこの実施例におい
ては平面ディスプレースクリーン用マイクロ（微細）チ
ャネル構造をもつ板ガラスである。図示の装置は構造形
成面２をもつ成形工具１を具備し、構造形成面２が板ガ
ラス３の上側からＦの力でプレスされ、先述の精密構造
をそこに形成する。装置はまた、反力受容部材４を備
え、板ガラス３に印加される力Ｆを平衡させる。成形工
具１は、ガラス面と接触中又はその直前に、外部から局
部的に加熱される。しかしながら、成形工具１の構造形
成面２は、成形工具がガラス面と接触して構造を形成す
る溶融が起こる温度で形成中の構造の高さに対応する所
定の表面深さまで加熱されるに過ぎない。本実施例にお
いては、レーザー５により板ガラス３を通して成形工具
１の構造形成面２に向けてレーザー放射が放出され、構
造形成面２を局部加熱する。或いは、加熱は誘導加熱又
は電気抵抗加熱で行うことも出来る。熱エネルギーは構
造形成面２に局部的に供給されるのに過ぎないので、成
形工具と板ガラスの完全加熱を回避することが出来る。

【００１８】構造形成面の局部的加熱が生ずるのに過ぎ
ないので、成形工具の完全加熱が有利に回避され、表面
が正確に温度制御され、既述の不利益が除かれる。

【００１９】レーザー５は、選ばれた板ガラスを出来る
だけ伝達する、即ちガラスの顕著な加熱が全く生じな
い、そして構造形成面２をガラスと接触すると溶融が起
こる温度にまで加熱するレーザー放射を発生するように
選ばれる。ガラス３は必要なら他の適当なエネルギー源
でガラスが更に適切に機械的に安定する温度（遷移温度
Ｔｇ下の）に加熱され、表面を溶融するのに要する残部
エネルギーのみをレーザー５が供給する。ガラスを予備
加熱出来る温度は、Ｔｇ以下約５０〜２００Ｋである。
ガラス３は固体のままなので、出来るだけＴｇ以下とす
べきである。しかし、これは、レーザー照射時が長くな
り、形成されるクロスピース内に生ずる応力と歪が大き
くなると云う欠点をもたらす。

【００２０】構造形成面の加熱中に成形工具１の過剰加
熱を防ぐ為、工具１は公知の手段により内部冷却させ
る。

【００２１】成形中の成形工具１及び／又はその構造形
成面２の加熱は、ガラスのＴｇより高いが、ガラスが工
具に付着する温度Ｔｋ以下の温度で行われる。後者の温
度は成形工具の、そしてもし有れば付着防止被膜の材質
に依存し、またガラスの種類に依存する。例えば、約８
５０Ｋまではガラスがあまり付着しない材料としてクロ
ム／ニッケル鋼が利用できるが、これ等はより高い温度
では付着する傾向がある。極めて高価な材料であるプラ
チナ／金合金は付着し難いものの、この材料は少量しか
使えないかあるいはより安い材料を使う必要がある。

【００２２】レーザー５による成形工具１の構造形成面
２の加熱は、必要なら他の適切な熱源（フレームストリ
ップ等）で補充しても良い。この付加的加熱は初期段階
で特に有利である。こうして、構造形成面２は約Ｔｇま
で予備加熱される。

【００２３】従来の熱源に比較してレーザー５を用いる
と、加熱の位置と量を正確に制御出来ると云う利点があ
る。レーザー放射源としては、Ｎｄ−ＹＡＧレーザー
（波長１０６４ｎｍ）や高パワーダイオードレーザー
（波長８００ｎｍ）等のレーザーが適切である。図１に
模式的に示すように、レーザー放射を成形工具１又はそ
れと別体の構造形成面２に案内する装置要素を設ける必
要があるが、この種の要素は当業者に良く知られたもの
である。

【００２４】先述のように成形工具１の消耗が大きいと
費用と維持の経費が増大するが、これは次の手段で有利
に回避することが出来る。図２に特に明瞭に示されてい
るように、消耗する成形工具１の構造形成面２はベース
工具６に着脱自在に取り付けられる別個の成形部材に形
成される。図示のように、この成形工具は種々の形式の
構造により形成することが出来る。図２による例では、
形成されるべきクロスピース又はクロスバーに適合する
貫通孔７ｂを有する薄い構造形成シート７が設けられ
る。図２に示すように、ベース工具６の表面には貫通孔
７ｂに対応する構造体７ｃが設けられ、このシートを位
置決めする。これ等の構造体は、平坦ディスプレースク
リーン−ガラスの用途では、直接成形用構造付の単一要
素工具より製造が実質的に容易でもある。構造形成面２
を提供するこの薄いシートは、厚さがディスプレー用途
では約５０μｍ〜６００μｍ、好ましくは約１００μｍ
〜２５０μｍで良い。クロスピース又はクロスバーを形
成するのに要するシートにある貫通孔７ｂ（スリット）
に間隔は、約１５０μｍ〜７５０μｍであり、それ等の
スリット幅は５０〜１００μｍである。

【００２５】シート７内の貫通孔７ｂの代わりに、印刷
技術に用いられるカップ等のキャビティー又は凹部を設
けることも出来る。

【００２６】熱膨張が少なく且つ摩擦係数が高い材料、
特に特殊セラミック材料は、ローラー又はピストンで構
成出来るベース工具６に有利に用いられる。何故なら、
成形工具パーツが分割出来、即ち構造形成シートはロー
ラーやピストンから形成されたベース工具６から分割で
きるからである。他の要因、例えばガラスへの最小の付
着、より高い摩耗（消耗）抵抗及びより高い温度安定性
（例えば既述のクロム／ニッケル鋼又はプラチナ／金合
金で得られる）は、成形部材７の材料選定に際し考慮さ
れる。

【００２７】かくして、ベース工具６の構成材料として
は熱膨張係数が０．５６×１０-6／Ｋと極めて小さい石
英類を用いることが考えられる。その場合、同様に許容
可能な長さ変化に対し、ベース材料としての鋼のそれと
比較して約２０倍の温度変差が許容される。これ等は、
２５インチディスプレーで約±４０Ｋとなる。

【００２８】石英材料は熱伝導度が低い。そこで、成形
媒体（部材）に熱伝導度が充分に高い材料、例えば図２
の構造化シートを用いると、その場合二成分工具を用い
る有利な実施例において、所定の表面深さまでの顕著な
加熱が可能となる。石英類は同時に電気伝導度が低いの
で、ベース工具６に対し図１による材料として石英類を
用いることは、成形媒体７を誘導又は電気抵抗加熱する
ことを可能にする。

【００２９】ベース工具６を成形部材から分離すること
の他の利点は、成形部材７を形状化後それが冷却するま
でガラス内に残せることである。そうすると、成形部材
は熱容量が低いので、完全に従来形式の工具をガラス内
に残す場合と比較して、実質的に冷却速度が早い冷却が
可能となる。シートの熱膨張は貫通孔により補償される
ので、図２のシート７の場合と同様に、貫通孔７ｂが設
けられた分割化成形部材でガラス３と成形工具１間の応
力及び歪が最小になる。成形部材の取り外しは、構造形
成面の突出部を円錐化すると容易になる。本発明の適切
な実施例では、基材の工具をとりかえることなく、摩耗
したシート７を簡単にとりかえることができる。この種
々の実施例は後述される。

【００３０】図２の詳細断面図から明らかなように、成
形工具１の加熱は原理的にガラスに面する成形部材の表
面に局限されなければならない。最前方にある成形工具
１の面２はガラス３内に圧入され、そのためガラス材は
移動されるからである。そのときガラス材はこの構造形
成面上の素子により横に押され、介在空間７ｂ内に圧入
される。図１に示すように、レーザー５を用いて、ガラ
ス材に面する成形工具のこれ等の面のみが実質的に加熱
され、最前方表面部の側表面部が同時に加熱される。成
形工具１のそれ以上の表面が加熱される必要は無い。

【００３１】ベース工具６と別個の成形部材７から成る
成形工具の他の実施例も可能で、その数例を図３を参照
して述べる。図３に示す成形工具は、ベース工具６と成
形部材７を有するローラー８で構成され、成形部材７は
図２と同様の穿孔シートで、クランプ器具９によりベー
ス工具６に取り付けられている。図２のものに類似した
ローラー８には、シートを位置決めする適当な構造体７
ｃがある。ローラー８の回転軸１０は水平方向に局部固
定されている。ローラー８は矢印方向に回転し、板ガラ
ス３はこの転動するローラーの下で相対搬送速度Ｖで移
動され、所望の構造が印加される。ローラー８の垂直方
向の力と変位はかくして適切に制御され、ガラス３内へ
の印加深さを制御する。

【００３２】板ガラス３の送り速度は約０．１〜１ｍ／
ｍｉｎとする。径が２００ｍｍのローラーを用いて、成
形工具のガラスとローラーが接触する部位の前方１〜１
０ｍｍを、成形工具がガラスに接触する前の約１秒間、
加熱する。

【００３３】グラビア紙印刷法を用いる実施例において
は、ベース工具の全体を成形部材に接触させる。この方
法ではグラビア印刷で知られたクランプ器具９により成
形部材７とベース工具６間の均一な接触が得られる。

【００３４】ローラー軸をそれが矢印のように垂直方向
にのみ移動するように保持するため、当業者に知られた
種々の構成が可能である。比較的大きい力Ｆでガラス３
に押圧されるローラー８が板ガラス３の移動によっての
み回転するようにしても良い。完全な駆動装置によりロ
ーラー８を軸１０の周りに回転しても良い。

【００３５】図４は、図３のように構成されたローラー
８により、速度Ｖで水平に移動する板ガラス３に所望の
構造を印加する他の実施例を示す。図３の実施例とは対
照的に、構造形成シート７の形式の成形部材をローラー
８の転動中にガラスに押圧し、ベース工具６から巻き外
し、冷却段でそこに残す。冷却段で、従来の熱成形方式
で得られないガラス構造の機械的安定化（成形部材７が
未だ流動状態にあるガラスの流出を阻止する）が得られ
る。冷却した成形部材７は、板ガラス３内に構造形成後
ガラスに対して熱収縮が大きいので、成形構造から容易
に抜き戻すことが出来る。成形工具７の突出部に緩やか
な円錐性を与えると、この抜き出しがより容易になる。

【００３６】図５に示す実施例では、成形工具は図３、
図４のような連続した構造形成シートではなく、ローラ
ー状ベース工具６の周りにコイル状に巻かれた材料スト
リップ７ａで構成する。図５の実施例は図３の実施例の
いわば変更例で、連続シート７の代わりに、ローラーの
一端で始まる材料ストリップ７ａをその部分を互いに離
間する作用のコイル状予備構造形成経路に沿ってベース
工具６の周りに巻くようにしている。図３の実施例とは
違って、この実施例には修正、即ちベース工具６の周り
に巻かれたストリップのコイル間に間隙、がある。それ
故に、図５の実施例は板ガラス３に、例えば先述の平坦
ディスプレースクリーンに設けられなければならない線
形構造の製作に専用のものである。

【００３７】成形工具が完全なシートではなく、材料ス
トリップ７ａとして構成される他の実施例を図６（Ａ）
に示す。材料ストリップは図５の実施例ではローラー６
に固定されているが、材料ストリップ７ａを備えたこの
ローラー６は板ガラス３の面に亘ってロールされ、図６
（Ａ）の実施例では材料ストリップ７ａは、ガラスが溶
融した後、形成構造上に所定の時間止めおかれる。図６
の実施例は、ベースローラー６と補助ローラー１１の二
つの軸平行ローラーを用いる。一端で材料ストリップ７
ａが矢印方向に送られるベースローラー６には、材料ス
トリップ７ａを案内するローラー軸１０に直角な円周リ
ングＲが設けられ、材料ストリップを位置決めする働き
をする。ベースローラー６はまた、構造形成用材料スト
リップ７ａを板ガラス３内に圧入し、冷却過程中それを
構造形成のためにガラス内に残す作用を為す。冷却過程
では、従来の熱成形方式では生じないガラス構造内の機
械的安定化（流動が無い）が図４の実施例と同様に惹起
する。構造形成後この冷却成形材料ストリップ７ａは、
ベースローラー６に軸平行する補助ローラー１１により
除去される。この補助ローラー１１は，ベースローラー
６の起こり得る温度、つまりは関連長さの変化を補償す
るようには構成されていない。材料ストリップは図示の
矢印のように補助ローラー１１の一端で引き取られる。
数個のストリップをインプットし、数個のアウトプット
を得ることも出来る。

【００３８】ストリップ７ａは実際では、ガラス３を移
動して下側補助ローラー上に案内されるようにする。ガ
ラスはベースローラーに局在する材料ストリップによる
構造形成後、急速に固化され、それ故ストリップ７ａは
補助ローラー１１から引き取られるまで側面に固定され
る。

【００３９】構造を形成するストリップ７ａの幅は、約
１５０μｍ〜７５０μｍであり、約５０μｍ〜６００μ
ｍのクロスピース幅より小さく、特に２００μｍ前後〜
６００前後とすると有利である。１５０μｍ以下の幅の
ストリップを使用することもできるが、これはストリッ
プの摩擦を減少させてしまう。ベースローラー６上の案
内リングＲ間の間隔で予め決められるストリップの相互
の間隔は、約２０〜１２０μｍとすべきで、出来るだけ
小さく方が有利である。図１の実施例に関連して記載さ
れたガラスへの付着に関する制限条件とコストは、図
５、図６（Ａ）の実施例で用いられる材料ストリップが
組成される材料にも適用される。プラチナ／金合金はガ
ラスとのその非付着性故に特に有利であるが、反面極め
て高価であるので、この材料から成る固体ストリップは
最溶解させる必要がある。このような出費を回避するた
め、ベース材として引っ張り強度が適切な鋼を、付着防
止層を設けて用いても良い。材料ストリップ７ａは、好
ましくはレーザによって加熱されるものの、誘導又は電
気加熱も使用できる。

【００４０】石英類から成るベースローラー６は、ディ
スプレー用途における２５インチディスプレースクリー
ンの例では、約±４０℃の許容度で焼き戻し、所望の精
度が±１０μｍの範囲外にする熱膨張は生じないように
する必要がある。尚、説明の完全性の為、図６（Ａ）に
図示の材料ストリップを用いる実施例はその構造が実質
的に既知のウエーハソー（ｗａｆｅｒ ｓａｗ）に対応
するものであることを指摘すべきである。ローラー６と
１１は、成形部材がガラス内で急速に冷却するので、相
互間の距離を殆ど接触する程度まで小さくして良い。材
料ストリップ７ａは板ガラス３の溶融構造内で数秒間、
この構造が冷却するまで止めおかなければならない。２
００ｍｍとするローラー軸間隔の正確な値は、所定の送
り速度にたいするものである。速度が変われば、間隔の
所定値並びにガラス内材料ストリップの滞留時間も変え
る必要がある。

【００４１】材料ストリップ７ａは接触前及び／又は中
に加熱により熱膨張のため緩むので、図６（Ｂ）の実施
例のように引っ張りローラーとして第三の非構造化ロー
ラー１２を設け、これを用いて材料ストリップに張力を
与える。これにより、材料ストリップは比較的小さい角
度範囲でのみベースローラーに接触するようになる。図
６の装置を構成する構造要素は周知である。

【００４２】これまで述べてきた実施例は、成形媒体
（部材）７及び又は７ａを加熱するレーザーと組み合わ
せが可能である。図７は、図６の実施例に適切なレーザ
ー放射加熱装置を設けたものである。数個のダイオード
レーザーを並列に配置したアレーがレーザー源５として
作動する。このレーザーストリップは、ベースローラー
６の幅に亘りローラー軸に平行な均一な放射面（プロフ
ィール）を発生する。レーザー放射を成形部材７ａに導
き、反力部材に押圧力Ｆを与える為に、板ガラス３は搬
送ローラー１３により案内されて滑りフット４の片側を
摺動する。滑りフット４はレーザーストリップの傍らに
配置されている。適切なレーザーとして、例えば、０．
５ｍストリップ長でパワーが８００ワットのものが商業
的に入手可能である。全出力（パワー）の普通配分３０
％が鋼内で熱に変換されれば、加熱出（パワー）は約２
４０ワットとなる。鋼作業材料を用いる成形部材は、３
６０ｍｍ×６５０ｍｍの典型的なディスプレースクリー
ン用板ガラスを約１００Ｋで約１分間内に加熱すること
が出来る。レーザーダイオードを互いに上下に位置付け
れば、レーザー出力は数倍に多重化される。

【００４３】１９９７年３月２９日付け独国特許出願第
１９７１３３０９．６−４５号の開示を茲に参照のため
挿入する。この独国特許出願は、上記及び請求の発明を
記述し、本出願における優先権の基礎を提供するもので
ある。

【００４４】板ガラスに精密構造を熱成形する方法及び
装置に関し発明を以上具体化された通り記述及び例示し
たが、本発明は図示又は記述の詳細に限定されるもので
はなく、その精神から如何ようにも逸脱することなく種
々の修正及び変更が可能なことは勿論である。

【００４５】更なる分析を要せず、以上の記述は本発明
の要旨を充分に明らかにするものであり、それにより他
者が現在の知識を適用して本発明を、先行技術の観点か
らこの発明の一般的及び特定の諸相の本質的特性を相当
に構成する特徴事項を省略することなく、種々の用途に
適合を可能にするものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による装置の主要概略的平面図で、装置
はレーザーを用い、レーザーから伝達媒体（ガラス）を
通るレーザー放射で成形工具の構造形成面を加熱する例
を示している。

【図２】本発明によるベース工具と成形部材をもつ二部
成形工具の詳細概略的断面図である。

【図３】図２におけるベース工具としてローラー、成形
部材としてローラーに巻かれた構造形成シートをもつ二
部成形工具の概略的断面図である。

【図４】図３の二部成形工具で、ベースローラーをガラ
スにロールする間、構造形成シート形式の成形部材をベ
ースローラーから巻き外し、それをガラスにプレスし、
ガラス上の冷却相中にそこに残すようにした成形工具の
概略的断面図である。

【図５】ベースローラーがその周りにコイル状に何度も
巻かれたストリップ材をもつ二部成形工具の斜視図であ
る。

【図６】二つの軸平行ローラーから構成され、その一方
がローラー軸に直角な多の円周リングの形式のガイド構
造をもつベースローラーで、成形部材としてこれ等のリ
ングの周りに何度も巻かれたストリップ材を用いる成形
工具斜視図である。

【図７】成形工具の構造形成面を加熱するレーザー・ダ
イオードアレーを含む、図６の実施例による装置の斜視
図である。

【符号の説明】

１…成形工具、２…構造形成面、３…板ガラス、４…反
力受容部材、滑りフット、５…レーザー、６…ベース工
具、７…成形部材、構造形成シート、７ｂ…貫通孔、７
ｃ…構造体、７ａ…材料ストリップ、８…ローラー、９
…クランプ器具、１０…ローラー軸、１１…補助ローラ
ー、１２…引っ張りローラー、１３…搬送ローラー。

Claims (34)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】板ガラスに精密構造を熱成形する方法であ
   って、 ａ）加熱成形工具の構造形成面を板ガラスの面にあるガ
   ラス材料内に圧入し、 ｂ）成形工具の構造形成面が板ガラス面と接触する前及
   び／又は間に、外部から局部的に成形工具を加熱し、こ
   の加熱を、成形される構造の高さにより決定される所定
   の表面深さが、板ガラス面との接触中に構造を形成する
   溶融が生ずるプロセス温度に達するまで行うことを特徴
   とする方法。
2. 【請求項２】前記板ガラスを通して構造形成面にレーザ
   ー放射を指向し成形工具の加熱を生ぜしめすことを特徴
   とする請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】更に、成形工具を付加的に加熱し、これを
   前記レーザー放射を生ずるものとは異なる付加的熱源に
   より為すことを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 【請求項４】前記付加的熱源がフレームストリップ(fla
   me strip) 装置であることを特徴とする請求項３に記載
   の方法。
5. 【請求項５】成形工具の加熱が誘導加熱によることを特
   徴とする請求項１に記載の方法。
6. 【請求項６】成形工具の加熱が電気抵抗加熱によること
   を特徴とする請求項１に記載の方法。
7. 【請求項７】成形工具の構造形成面がＴｇより高く且つ
   Ｔｋより低い温度に加熱され、ここでＴｇはガラスが構
   造化される遷移温度で、Ｔｋが成形工具がガラスに付着
   する温度であること特徴とする請求項１に記載の方法。
8. 【請求項８】板ガラスが適した熱発生装置によりＴｇ以
   下５０Ｋから２００Ｋの温度に加熱され、ここでＴｇは
   構造化される遷移温度であることを特徴とする請求項１
   に記載する方法。
9. 【請求項９】前記成形工具は熱伝導度が比較的低い材料
   から成り、更に前記成形工具をその加熱中に内部冷却し
   成形工具の内部の加熱を最小にしてその温度を前記所定
   表面深さ温度以下に維持することを特徴とする請求項１
   に記載の方法。
10. 【請求項１０】成形工具が構造化される板ガラス面に亘
    って連続的に転動されるようにすることを特徴とする請
    求項９に記載の方法。
11. 【請求項１１】前記成形工具はベース工具と該ベース工
    具に着脱自在に取り付けられる成形部材を含み、該成形
    部材に構造形成面を設けることを特徴とする請求項１０
    に記載の方法。
12. 【請求項１２】前記成形部材が前記ガラス内にプレスさ
    れ、該成形部材が成形工具に亘って転動された後、冷却
    過程中にガラス内に止め置かれることを特徴とする請求
    項１２に記載の方法。
13. 【請求項１３】板ガラスに構造を熱成形する方法を実行
    する装置であって、 板ガラス（３）の面に圧入されて構造を形成する構造形
    成面（２）を備えた成形工具（１）と成形工具の構造形
    成面が板ガラス面と接触する前及び／又は間に、外部か
    ら局部的に成形工具を加熱し、この加熱を、ガラス内に
    形成される構造の高さにより決定される所定の表面深さ
    が、板ガラス面との接触中に構造を形成する溶融が生ず
    るプロセス温度に達するまで行う加熱装置（５）を含む
    装置。
14. 【請求項１４】加熱装置（５）が放射源であることを特
    徴とする請求項１３に記載の装置。
15. 【請求項１５】放射源がレーザーであることを特徴とす
    る請求項１４に記載の装置。
16. 【請求項１６】前記レーザーがレーザー・ダイオードア
    レーであることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
17. 【請求項１７】前記レーザーが成形工具（１）に対向す
    る板ガラスの側とは反対側に配置され、放出されるレー
    ザー放射が前記板ガラスを通して伝達されるような波長
    であることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
18. 【請求項１８】成形工具（１）がベース工具（６）と該
    ベース工具（６）に着脱自在に配置される成形媒体
    （７、７ａ）を含み、該成形媒体（７、７ａ）が構造形
    成面（２）を含むことを特徴とする請求項１３に記載の
    装置。
19. 【請求項１９】前記ベース工具（６）は熱伝導度が比較
    的低い材料からなり、前記成形媒体 （７、７ａ）は熱
    伝導度が比較的高い他の材料からなることを特徴とする
    請求項２０に記載の装置。
20. 【請求項２０】前記ベース工具用材料がセラミック材料
    からなることを特徴とする請求項１９に記載の装置。
21. 【請求項２１】前記ベース工具（６）用材料は熱膨張が
    比較的少なく、前記他の材料は熱膨張が比較的大きいこ
    とを特徴とする請求項２０に記載の装置。
22. 【請求項２２】成形媒体（７、７ａ）は板ガラスに対す
    る付着性が低い構造化シートをからなることを特徴とす
    る請求項２１に記載の装置。
23. 【請求項２３】構造化シートがベース工具（６）に着脱
    自在に取り付けられることを特徴とする請求項２２に記
    載の装置。
24. 【請求項２４】ベース工具（６）がローラーであり、構
    造化シートがベース工具（６）に巻かれ、接触中に構造
    化シートは転動してベース工具（６）から外され、板ガ
    ラス（３）上へ至ることを特徴とする請求項２３に記載
    の装置。
25. 【請求項２５】ベース工具（６）がローラーからなるこ
    とを特徴とする請求項１８に記載の装置。
26. 【請求項２６】ベース工具が成形媒体（７）をベース工
    具（６）に固定する構造体（７ｃ）を有することを特徴
    とする請求項１８に記載の装置。
27. 【請求項２７】成形媒体がベース工具（６）の周りに巻
    かれた材料ストリップ（ａ）からなる請求項２５に記載
    の装置。
28. 【請求項２８】ベース工具（６）は前記材料ストリップ
    に対する案内構造を有することを特徴とする請求項２７
    に記載の装置。
29. 【請求項２９】案内構造が前記ローラーの円周に沿って
    延びるコイル状経路を含むことを特徴とする請求項２８
    に記載の装置。
30. 【請求項３０】案内構造が前記ローラーのローラー軸に
    直角に配置された円周リングにより形成されることを特
    徴とする請求項２８に記載の装置。
31. 【請求項３１】成形工具（１）には前記ベース工具
    （６）として動作する前記ローラーから軸平行に離間し
    た補助ローラー（１１）が設けられ、前記材料ストリッ
    プ（７ａ）は前記両ローラー（６、１１）の周りに且つ
    案内構造に巻かれて連続的に供給繰り出されることを特
    徴とする請求項２８に記載の装置。
32. 【請求項３２】ベース工具（６）には前記材料ストリッ
    プを供給する装置が設けられ、補助ローラー（１４）に
    は上記材料ストリップを繰り出す装置が設けられること
    を特徴とする請求項３１に記載の装置。
33. 【請求項３３】更に、前記ベース工具（６）と補助ロー
    ラー（１４）上を案内される前記材料ストリップ（７
    ａ）を締め付ける張設ローラー（１２）を含む請求項３
    １に記載の装置。
34. 【請求項３４】構造形成面（２）は突出構造形成素子を
    有し、成形工具（１）の構造形成面（２）は所定の円錐
    度があり構造形成面上の硬化素子からの取り外し性が向
    上されていることを特徴とする請求項１３に記載の装
    置。