JP2022093268A - 強化ガラスの応力特性推定方法及び応力特性推定用モデル作成方法 - Google Patents

強化ガラスの応力特性推定方法及び応力特性推定用モデル作成方法 Download PDF

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Abstract

【課題】強化ガラスの応力特性を効率良く取得する。【解決手段】強化ガラスの応力特性推定方法は、複数回のイオン交換処理により形成された圧縮応力層２における複数の応力特性のうち、一部の応力特性に基づいて他の応力特性を推定する。応力特性推定方法は、サンプリング工程Ｓ４と、予測モデル作成工程Ｓ５と、測定工程Ｓ７と、推定工程Ｓ８と、を備える。他の応力特性は、圧縮応力層２の深さＤＯＣを含む。【選択図】図４

Description

本発明は、圧縮応力層を有する強化ガラスの応力特性を推定する方法及び応力特性推定用モデルを作成する方法に関する。
携帯電話（特にスマートフォン）、タブレットコンピュータ、デジタルカメラ、車載インストルメントパネルデバイス、タッチパネルディスプレイ、非接触給電等のデバイス等は、益々普及する傾向にある。これらの用途の電子デバイスには、イオン交換処理された強化ガラスが用いられている。また、近年では、デジタルサイネージ、ポインティングデバイス、スマートフォン等の外装部品に強化ガラスを使用することが増えてきている。
強化ガラスは、イオン交換処理によって形成された圧縮応力層を表面に有することにより、表面におけるクラックの形成および進展を抑制し、高い強度を得られる。強化ガラスの強度は、このような圧縮応力層の形成態様を調整することにより向上できる。このため、強化ガラスの品質管理又は開発に際し、圧縮応力層の応力特性を精度良く測定することが必要となる。
特許文献１には、圧縮応力層の光導波効果を利用して、圧縮応力層の応力及び深さを測定する表面応力測定装置が開示されている。この表面応力測定装置は、強化ガラスの表面層内に単色光を入射させる光供給部材と、ガラスの表層内を伝播した光をガラス外へと射出させる光取出し部材と、光取出し部材から射出された光を、ガラスと光取出し部材との境界面に対して平行及び垂直に振動する２種の光成分に分離し、これらの光成分をそれぞれ輝線列として変換する光変換部材と、を備える（同文献の特許請求の範囲参照）。
この表面応力測定装置によれば、ガラスから取出された２種の光成分に係る輝線列の位置の差を求め、この輝線列の位置の差から、ガラスに対する２種の光成分に係る表面屈折率の差を求めることができる。そして、この表面屈折率の差からガラスの表面における圧縮応力を測定することができる。また、輝線列の数から圧縮応力層の深さ（厚さ）を測定することができる（同文献の第２頁第４欄及び第３頁第５欄参照）。
特許文献２には、強化ガラスの応力分布を測定するためにレーザの散乱光を利用する応力測定装置が開示されている。この応力測定装置によれば、レーザ光の偏向位相差を、偏向位相可変部材によってレーザ光の波長に対して１波長以上可変させ、可変されたレーザ光が強化ガラスに入射されたことにより発する散乱光を撮像素子によって複数回撮像する。そして、演算部により、撮像された複数の画像を用いて散乱光の周期的な輝度変化を測定し、輝度変化の位相変化を算出し、位相変化に基づき前記強化ガラスの表面からの深さ方向の応力分布を算出する（同文献の請求項１参照）。この応力測定装置では、屈折率分布に関係なく化学強化ガラス内部の応力を測定することができる。
特開昭５３－１３６８８６号公報 国際公開第２０１８／０５６１２１号
近年、表面応力値が高く、応力層の深さを深くすることができるという理由から、リチウム・アルミノシリケート（ＬＡＳ）系の強化ガラスが注目されている。
この強化ガラスを製造する場合、例えば、強化用ガラスを高温のＮａＮＯ３を含む溶融塩に浸漬して、１回目の化学強化処理を施す。これにより、強化用ガラス中のＬｉイオンと、溶融塩中のＮａイオンとをイオン交換する。Ｎａイオンは、強化ガラス中に拡散しやすいため、強化ガラスの表面からより深い領域にまで導入される。
その後、この強化用ガラスを、ＫＮＯ３を含む溶融塩に浸漬して、２回目の化学強化処理を施す。これにより、Ｋイオンを、強化用ガラスに含まれるＬｉイオンまたはＮａイオンとイオン交換する。これにより、１回目のイオン交換で形成されたＮａイオンに起因する圧縮応力層より浅い表面領域に、Ｋイオンに起因する大きな圧縮応力を有する圧縮応力層を形成する。
ガラスの屈折率は、ガラス中のＬｉイオンが溶融塩中のＮａイオンにイオン交換されると低くなり、ガラス中のＮａイオンやＬｉイオンが溶融塩中のＫイオンにイオン交換されると高くなる。すなわち、ガラス表面領域のＫイオンに交換された領域ではガラス中のイオン交換されていない部分に比べて屈折率が高くなる。一方、それより深いＮａイオンに交換された領域ではガラス中のイオン交換されていない部分に比べて屈折率が低くなり、屈折率と応力とが比例しない状態となる。
このため、特許文献１に開示される表面の光導波効果を利用した応力測定装置では、Ｋイオンに起因する圧縮応力層の応力値及び応力分布は測定できるものの、それより深いＮａイオンに起因する圧縮応力領域における応力特性を測定することができなかった。
一方、特許文献２に開示される応力測定装置では、応力層に係る応力特性をより深い範囲で測定することができる。しかしながら、この応力測定装置では、レーザ光のビーム径が深さ方向における分解能となり、その値は例えば１０μｍ程度である。そのため、ガラスの表面から内部の浅い領域（例えば表面から１０μｍ以内の領域）では応力値を高精度で測定することができなかった。
以上のことから、ＬｉイオンとＮａイオンのイオン交換、およびＮａイオンとＫイオンのイオン交換が施されたリチウム・アルミノシリケート（ＬＡＳ）系の強化ガラスにおいて表面から内部の深い領域までの応力特性を測定するには、特許文献１に係る応力測定装置と特許文献２に係る応力測定装置を併用する必要があった。このため、強化ガラスの品質管理及び開発を行うにあたり、多数の強化ガラスの応力特性を測定するために多大な時間を要していた。また、製造工程に複数種の測定装置を用意する必要が生じ、設備コストが増大していた。
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、強化ガラスの応力特性を効率良く取得することを技術的課題とする。
本発明は上記の課題を解決するためのものであり、複数回のイオン交換処理により形成された圧縮応力層における複数の応力特性のうち、一部の応力特性に基づいて他の応力特性を推定する、強化ガラスの応力特性推定方法であって、前記圧縮応力層を有するサンプル強化ガラスにおける前記複数の応力特性を教師データとして取得するサンプリング工程と、前記教師データに基づいて、前記一部の応力特性と前記他の応力特性との関係を示す予測モデルを演算処理装置により作成する予測モデル作成工程と、前記圧縮応力層を有する推定対象の強化ガラスにおける前記一部の応力特性を、前記予測モデルに対する入力データとして取得する測定工程と、前記測定工程によって取得された前記入力データを前記予測モデルに入力し、前記演算処理装置によって前記他の応力特性に係る出力データを取得する推定工程と、を備え、前記他の応力特性は、前記圧縮応力層の深さ（ＤＯＣ）を含むことを特徴とする。
かかる構成によれば、測定工程によって取得された推定対象の強化ガラスに係る複数の応力特性のうち、一部の応力特性の入力データを予測モデルに入力することで、他の応力特性である圧縮応力層の深さを精度良く推定することが可能となる。これにより、多数の強化ガラスの応力特性を測定する場合における作業時間を大幅に短縮することができる。したがって、多数の強化ガラスの強度検査及び強度解析を効率良く行うことが可能となる。
本方法において、前記推定対象の強化ガラスおよび前記サンプル強化ガラスは、表面を有する板状またはシート状であり、前記一部の応力特性は、前記イオン交換処理により導入されたＫイオンの前記表面からの拡散深さ（ＤＯＬ）を含んでもよい。
また、前記強化ガラスは、前記強化ガラスの厚さ方向における中央位置に引張応力層を有しており、前記一部の応力特性は、前記圧縮応力層における最大圧縮応力値（ＣＳ）を含み、前記他の応力特性は、前記引張応力層における引張応力の最大値（ＣＴ）を含んでもよい。
前記サンプリング工程は、前記複数回のイオン交換処理のうち、初回のイオン交換処理が行われた前記サンプル強化ガラスに係る前記複数の応力特性を第１教師データとして取得する第１サンプリング工程と、前記複数回のイオン交換処理のうち、最終回のイオン交換処理が行われた前記サンプル強化ガラスに係る前記複数の応力特性を最終教師データとして取得する最終サンプリング工程と、を含み、前記予測モデル作成工程では、前記第１教師データと前記最終教師データとに基づいて前記予測モデルを作成し、前記測定工程は、前記複数回のイオン交換処理のうち、初回のイオン交換処理が行われた前記推定対象の強化ガラスに係る前記一部の応力特性を、前記予測モデルに対する第１入力データとして取得する第１測定工程と、前記複数回のイオン交換処理のうち、最終回のイオン交換処理が行われた前記推定対象の強化ガラスに係る前記一部の応力特性を、前記予測モデルに対する最終入力データとして取得する最終測定工程と、を含み、前記推定工程では、前記測定工程によって取得された前記第１入力データと前記最終入力データとを前記予測モデルに入力し、前記他の応力特性に係る出力データを取得することができる。
本方法において、前記複数回のイオン交換処理は、２回のイオン交換処理であってもよい。
本方法において、前記推定工程では、前記一部の応力特性を説明変数とし、前記他の応力特性を目的変数とした回帰分析により、前記予測モデルとしての回帰式及びその定数を取得することができる。
本方法において、前記回帰式は、一次式であってもよい。この場合において、前記圧縮応力層における最大圧縮応力値（ＣＳ）及び前記イオン交換処理により導入されたＫイオンの前記表面からの拡散深さ（ＤＯＬ）を前記説明変数とし、前記圧縮応力層の深さ（ＤＯＣ）を前記目的変数としたとき、前記回帰式は、下記の式（１）を含んでもよい。
ＤＯＣ＝ａＣＳ＋ｂＤＯＬ+ｃ ・・・（１）
ここで、ａ～ｃは定数である。
また、前記圧縮応力層における最大圧縮応力値（ＣＳ）及び前記イオン交換処理により導入されたＫイオンの前記表面からの拡散深さ（ＤＯＬ）を前記説明変数とし、前記引張応力の最大値（ＣＴ）を前記目的変数としたとき、前記回帰式は、下記の式（２）を含んでもよい。
ＣＴ＝ｄＣＳ＋ｅＤＯＬ+ｆ ・・・（２）
ここで、ｄ～ｆは定数である。
本方法において、前記一部の応力特性は、前記強化ガラスの厚さ（Ｔ）を含み、前記圧縮応力層における最大圧縮応力値（ＣＳ）と、前記イオン交換処理により導入されたＫイオンの前記表面からの拡散深さ（ＤＯＬ）と、前記強化ガラスの厚さ（Ｔ）とを前記説明変数とし、前記圧縮応力層の深さ（ＤＯＣ）を前記目的変数としたとき、前記回帰式は、下記の式（４）を含んでもよい。
ＤＯＣ＝ａＴ＋ｂＣＳ＋ｃＤＯＬ+ｄ ・・・（４）
ここで、ａ～ｄは定数である。
本方法において、前記一部の応力特性は、前記強化ガラスの厚さ（Ｔ）を含み、前記圧縮応力層における最大圧縮応力値（ＣＳ）と、前記イオン交換処理により導入されたＫイオンの前記表面からの拡散深さ（ＤＯＬ）と、前記強化ガラスの厚さ（Ｔ）とを前記説明変数とし、前記引張応力の最大値（ＣＴ）を前記目的変数としたとき、前記回帰式は、下記の式（５）を含んでもよい。
ＣＴ＝ｅＴ＋ｆＣＳ＋ｇＤＯＬ+ｈ ・・・（５）
ここで、ｅ～ｈは定数である。
本方法において、前記複数回のイオン交換処理は、２回のイオン交換処理であり、前記２回のイオン交換処理のうち、初回のイオン交換処理後であって最終回である２回目のイオン交換処理前における前記強化ガラスに係る前記圧縮応力層における最大圧縮応力値（ＣＳ１ｓｔ）及び前記初回のイオン交換処理により導入されたＫイオンの前記表面からの拡散深さ（ＤＯＬ１ｓｔ）を前記説明変数とし、前記最終回である２回目のイオン交換処理後における前記強化ガラスに係る前記圧縮応力層における最大圧縮応力値（ＣＳ２ｎｄ）及び前記最終回である２回目のイオン交換処理により導入されたＫイオンの前記表面からの拡散深さ（ＤＯＬ２ｎｄ）を前記説明変数とし、前記最終回である２回目のイオン交換処理後における前記強化ガラスの圧縮応力層の深さ（ＤＯＣ）を前記目的変数としたとき、前記回帰式は、下記の式（７）を含んでもよい。
ＤＯＣ＝ａＣＳ１ｓｔ＋ｂＤＯＬ１ｓｔ＋ｃＣＳ２ｎｄ＋ｄＤＯＬ２ｎｄ＋ｅ
・・・（７）
ここで、ａ～ｅは定数である。
本方法において、前記複数回のイオン交換処理は、２回のイオン交換処理であり、前記２回のイオン交換処理のうち、初回のイオン交換処理後であって最終回である２回目のイオン交換処理前における前記強化ガラスに係る前記圧縮応力層における最大圧縮応力値（ＣＳ１ｓｔ）及び前記初回のイオン交換処理により導入されたＫイオンの前記表面からの拡散深さ（ＤＯＬ１ｓｔ）を前記説明変数とし、前記最終回である２回目のイオン交換処理後における前記強化ガラスに係る前記圧縮応力層における最大圧縮応力値（ＣＳ２ｎｄ）及び前記最終回である２回目のイオン交換処理により導入されたＫイオンの前記表面からの拡散深さ（ＤＯＬ２ｎｄ）を前記説明変数とし、前記最終回である２回目のイオン交換処理後における前記強化ガラスの前記引張応力の最大値（ＣＴ）を前記目的変数としたとき、前記回帰式は、下記の式（８）を含んでもよい。
ＣＴ＝ｆＣＳ１ｓｔ＋ｇＤＯＬ１ｓｔ＋ｈＣＳ２ｎｄ＋ｉＤＯＬ２ｎｄ＋ｊ
・・・（８）
ここで、ｆ～ｊは定数である。
本方法において、前記一部の応力特性は、前記強化ガラスの厚さ（Ｔ）を含み、前記複数回のイオン交換処理は、２回のイオン交換処理であり、前記２回のイオン交換処理のうち、初回のイオン交換処理後であって最終回である２回目のイオン交換処理前における前記強化ガラスに係る前記圧縮応力層における最大圧縮応力値（ＣＳ１ｓｔ）及び前記初回のイオン交換処理により導入されたＫイオンの前記表面からの拡散深さ（ＤＯＬ１ｓｔ）を前記説明変数とし、前記最終回である２回目のイオン交換処理後における前記強化ガラスに係る前記圧縮応力層における最大圧縮応力値（ＣＳ２ｎｄ）及び前記最終回である２回目のイオン交換処理により導入されたＫイオンの前記表面からの拡散深さ（ＤＯＬ２ｎｄ）を前記説明変数とし、前記強化ガラスの厚さ（Ｔ）を前記説明変数とし、前記最終回である２回目のイオン交換処理後における前記強化ガラスの圧縮応力層の深さ（ＤＯＣ）を前記目的変数としたとき、前記回帰式は、下記の式（１０）を含んでもよい。
ＤＯＣ＝ａＴ＋ｂＣＳ１ｓｔ＋ｃＤＯＬ１ｓｔ＋ｄＣＳ２ｎｄ＋ｅＤＯＬ２ｎｄ＋ｆ
・・・（１０)
ここで、ａ～ｆは定数である。
本方法において、前記一部の応力特性は、前記強化ガラスの厚さ（Ｔ）を含み、前記複数回のイオン交換処理は、２回のイオン交換処理であり、前記２回のイオン交換処理のうち、初回のイオン交換処理後であって最終回である２回目のイオン交換処理前における前記強化ガラスに係る前記圧縮応力層における最大圧縮応力値（ＣＳ１ｓｔ）及び前記初回のイオン交換処理により導入されたＫイオンの前記表面からの拡散深さ（ＤＯＬ１ｓｔ）を前記説明変数とし、前記最終回である２回目のイオン交換処理後における前記強化ガラスに係る前圧縮応力層における最大圧縮応力値（ＣＳ２ｎｄ）及び前記最終回である２回目のイオン交換処理により導入されたＫイオンの前記表面からの拡散深さ（ＤＯＬ２ｎｄ）を前記説明変数とし、前記強化ガラスの厚さ（Ｔ）を前記説明変数とし、前記最終回である２回目のイオン交換処理後における前記強化ガラスの前記引張応力の最大値（ＣＴ）を前記目的変数としたとき、前記回帰式は、下記の式（１１）を含んでもよい。
ＣＴ＝ｇＴ＋ｈＣＳ１ｓｔ＋ｉＤＯＬ１ｓｔ＋ｊＣＳ２ｎｄ＋ｋＤＯＬ２ｎｄ＋ｌ
・・・(１１)
ここで、ｇ～ｌは定数である。
前記回帰式は、多次式であってもよい。この場合において、前記圧縮応力層における最大圧縮応力値（ＣＳ）及び前記イオン交換処理により導入されたＫイオンの前記表面からの拡散深さ（ＤＯＬ）を前記説明変数とし、前記圧縮応力層の深さ（ＤＯＣ）を前記目的変数としたとき、前記回帰式は、下記の式（１３）を含んでもよい。
ＤＯＣ＝ａ（ＣＳ＋ｂ）２＋ｃ（ＤＯＬ＋ｄ）２＋ｅ ・・・（１３）
ここで、ａ～ｅは定数である。
本方法において、前記圧縮応力層における最大圧縮応力値（ＣＳ）及び前記イオン交換処理により導入されたＫイオンの前記表面からの拡散深さ（ＤＯＬ）を前記説明変数とし、前記引張応力の最大値（ＣＴ）を前記目的変数としたとき、前記回帰式は、下記の式（１４）を含んでもよい。
ＣＴ＝ｆ（ＣＳ＋ｇ）２＋ｈ（ＤＯＬ＋ｉ）２＋ｊ ・・・（１４）
ここで、ｆ～ｊは定数である。
本方法において、前記一部の応力特性は、前記強化ガラスの厚さ（Ｔ）を含み、前記複数回のイオン交換処理は、２回のイオン交換処理であり、前記２回のイオン交換処理のうち、初回のイオン交換処理後であって最終回である２回目のイオン交換処理前における前記強化ガラスに係る前記圧縮応力層における最大圧縮応力値（ＣＳ１ｓｔ）及び前記初回のイオン交換処理により導入されたＫイオンの前記表面からの拡散の深さ（ＤＯＬ１ｓｔ）を前記説明変数とし、前記最終回である２回目のイオン交換処理後における前記強化ガラスに係る前記圧縮応力層における最大圧縮応力値（ＣＳ２ｎｄ）及び前記最終回である２回目のイオン交換処理により導入されたＫイオンの前記表面からの拡散深さ（ＤＯＬ２ｎｄ）を前記説明変数とし、前記強化ガラスの厚さ（Ｔ）を前記説明変数とし、前記最終回である２回目のイオン交換処理後における前記強化ガラスの圧縮応力層の深さ（ＤＯＣ）を前記目的変数としたとき、前記回帰式は、下記の式（１６）を含んでもよい。
ＤＯＣ＝ａ（Ｔ＋ｂ）２＋ｃ（ＣＳ１ｓｔ＋ｄ）２＋ｅ（ＤＯＬ１ｓｔ＋ｆ）２
＋ｇ（ＣＳ２ｎｄ＋ｈ）２＋ｉ（ＤＯＬ２ｎｄ＋ｊ）２＋ｋ ・・・（１６）
ここで、ａ～ｋは定数である。
本方法において、前記一部の応力特性は、前記強化ガラスの厚さ（Ｔ）を含み、前記複数回のイオン交換処理は、２回のイオン交換処理であり、前記２回のイオン交換処理のうち、初回のイオン交換処理後であって最終回である２回目のイオン交換処理前における前記強化ガラスに係る前記圧縮応力層における最大圧縮応力値（ＣＳ１ｓｔ）及び前記初回のイオン交換処理により導入されたＫイオンの前記表面からの拡散深さ（ＤＯＬ１ｓｔ）を前記説明変数とし、前記最終回である２回目のイオン交換処理後における前記強化ガラスに係る前記圧縮応力層における最大圧縮応力値（ＣＳ２ｎｄ）及び前記最終回である２回目のイオン交換処理により導入されたＫイオンの前記表面からの拡散深さ（ＤＯＬ２ｎｄ）を前記説明変数とし、前記強化ガラスの厚さ（Ｔ）を前記説明変数とし、前記最終回である２回目のイオン交換処理後における前記強化ガラスの前記引張応力の最大値（ＣＴ）を前記目的変数としたとき、前記回帰式は、下記の式（１７）を含んでもよい。
ＣＴ＝ｌ（Ｔ＋ｍ）２＋ｎ（ＣＳ１ｓｔ＋ｏ）２＋ｐ（ＤＯＬ１ｓｔ＋ｑ）２
＋ｒ（ＣＳ２ｎｄ＋ｓ）２＋ｔ（ＤＯＬ２ｎｄ＋ｕ）２＋ｖ ・・・（１７）
ここで、ｌ～ｖは定数である。
なお、上記の式（１）～（１７）に含まれる定数（ａ～ｖ）は、個別の式に同様の記号が重複して用いられている場合があるが、いずれも式毎に独立した個別の定数値を示すものであって、同様の定数記号が同一の値を示すものではない。
本方法において、前記回帰式は、前記圧縮応力層における最大圧縮応力値（ＣＳ）と、前記イオン交換処理により導入されたＫイオンの前記表面からの拡散深さ（ＤＯＬ）との積項（ＣＳ×ＤＯＬ）を前記説明変数として含んでもよい。
本方法において、前記推定対象の強化ガラスは、ガラス組成として、Ｎａ２Ｏと、Ｌｉ２Ｏとを含有し、前記圧縮応力層は、前記イオン交換処理により導入されたＫイオンに起因する圧縮応力層と、前記イオン交換処理により導入されたＮａイオンに起因する圧縮応力層とを含み、前記サンプリング工程では、前記一部の応力特性を、光導波効果を利用する表面応力計によって測定し、前記他の応力特性を散乱光光弾性応力計によって測定することができる。
本発明は上記の課題を解決するためのものであり、複数回のイオン交換処理により形成された圧縮応力層における応力特性を推定するために用いられる予測モデルを作成する、強化ガラスの応力特性推定用モデルの作成方法であって、前記予測モデルは、前記圧縮応力層における複数の応力特性のうち、一部の応力特性に基づいて他の応力特性を推定するために用いられるモデルであり,前記圧縮応力層を有するサンプル強化ガラスにおける前記複数の応力特性を教師データとして取得するサンプリング工程と、前記教師データに基づいて、前記一部の応力特性と前記他の応力特性との関係を示す前記予測モデルを演算処理装置により作成する予測モデル作成工程と、を備えることを特徴とする。
また、本発明は、上記の応力特性推定用モデル作成方法により予め用意された予測モデルを用いて強化ガラスの応力特性を推定する応力特性推定方法であって、前記圧縮応力層を有する推定対象の強化ガラスにおける前記一部の応力特性を、前記予測モデルに対する入力データとして取得する測定工程と、前記測定工程によって取得された前記入力データを前記予測モデルに入力し、前記他の応力特性に係る出力データを取得する推定工程と、を備え、前記他の応力特性は、前記圧縮応力層の深さ（ＤＯＣ）を含むことを特徴とする。
本発明は、上記の課題を解決するためのものであり、複数回のイオン交換処理により形成された圧縮応力層における複数の応力特性のうち、一部の応力特性に基づいて他の応力特性を推定する、強化ガラスの応力特性推定方法であって、前記一部の応力特性と前記他の応力特性との関係を示す予測モデルによる演算処理を実行可能な演算処理装置によって、前記他の応力特性を推定する推定工程と、前記圧縮応力層を有する推定対象の強化ガラスにおける前記一部の応力特性を、前記予測モデルに対する入力データとして取得する測定工程と、を備え、前記他の応力特性は、前記圧縮応力層の深さ（ＤＯＣ）を含み、前記推定工程では、前記測定工程によって取得された前記入力データを前記予測モデルに入力し、前記演算処理装置によって前記他の応力特性としての前記圧縮応力の深さ（ＤＯＣ）に係る出力データを取得することを特徴とする。
本発明によれば、強化ガラスの応力特性を効率良く取得することができる。
強化ガラスの断面を示す概略図である。 強化ガラスの厚さ方向における応力プロファイルを示すグラフである。 強化ガラスの製造方法を示すフローチャートである。 強化ガラスの応力特性推定方法を示すフローチャートである。
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。図１乃至図４は、本発明に係る強化ガラスの応力特性推定方法の一実施形態を示す。
強化ガラス１は、本発明に係る強化ガラスの応力特性推定方法の推定対象となるガラスの一例である。図１に示すように、強化ガラス１は、イオン交換により化学強化された板状またはシート状の化学強化ガラスである。強化ガラス１は、表面１ａ，１ｂと、圧縮応力層２と、引張応力層３と、を備える。
強化ガラス１の厚さＴは任意に定めてよいが、好ましくは２．０ｍｍ以下、より好ましくは１．８ｍｍ以下、１．６ｍｍ以下、１．４ｍｍ以下、１．２ｍｍ以下、１．０ｍｍ以下、０．９ｍｍ以下、０．８５ｍｍ以下、更に好ましくは０．８ｍｍ以下で、好ましくは０．０３ｍｍ以上、０．０５ｍｍ以上、０．１ｍｍ以上、０．１５ｍｍ以上、０．２ｍｍ以上、０．２５ｍｍ以上、０．３ｍｍ以上、０．３５ｍｍ以上、０．４ｍｍ以上、０．４５ｍｍ以上、０．５ｍｍ以上、０．６ｍｍ以上、更に好ましくは０．６５ｍｍ以上である。
強化ガラス１の表面１ａ，１ｂは、表裏をなす主表面１ａと、端面１ｂとを含む。圧縮応力層２は、強化ガラス１の主表面１ａおよび端面１ｂを含む表層部に形成されている。圧縮応力層２は、イオン交換処理により導入されたＫイオンに起因する圧縮応力層と、イオン交換処理により導入されたＮａイオンに起因する圧縮応力層とを含む。Ｋイオンに起因する圧縮応力層は、強化ガラス１の表面１ａ，１ｂ及びその近傍の比較的浅い位置に形成されている。Ｎａイオンに起因する圧縮応力層は、Ｋイオンに起因する圧縮応力層よりも深い位置に形成されている。引張応力層３は、圧縮応力層２よりも深い位置に形成されている。
強化ガラス１の応力プロファイル（応力分布）は、圧縮応力を正の数、引張応力を負の数として、主表面１ａ側から深さ方向（主表面１ａと直交する方向）に応力を測定して得られる。このようにして得られた強化ガラス１の応力プロファイルは、例えば、図２のように示される。図２のグラフにおいて、縦軸は応力を示し、横軸は一方の主表面１ａを基準とした厚さ方向の位置（深さ）を示す。図２のグラフにおいて、正の値の応力は圧縮応力を示し、負の値の応力は引張応力を示す。すなわち、図２のグラフにおける応力は絶対値が大きいほど大きな応力であることが示される。なお、図２は理解のため誇張された概念図であり、強化ガラス１の応力プロファイルはこの態様に限られるものでない。
強化ガラス１の応力プロファイルは、主表面１ａ側から深さ方向（主表面１ａと直交する方向）に順に、第１ピークＰ１、第１ボトムＢ１、第２ピークＰ２および第２ボトムＢ２を備える。
第１ピークＰ１は、圧縮応力の最大値を取る位置であり、主表面１ａに存在する。第１ピークＰ１の圧縮応力ＣＳは、５００ＭＰａ以上であり、好ましくは７００ＭＰａ～９００ＭＰａ、より好ましくは７５０ＭＰａ～８５０ＭＰａである。
第１ボトムＢ１では、第１ピークＰ１から深さ方向に応力が漸減し、応力が極小値をとる。第１ボトムＢ１の応力ＣＳｂは、図２では圧縮応力（正の値）となる場合を例示しているが、引張応力（負の値）となる場合もある。第１ボトムＢ１の応力ＣＳｂは、低いほど第２ボトムＢ２の引張応力ＣＴが低下し、破損時の挙動を緩慢にする。
第１ボトムＢ１における応力ＣＳｂは、好ましくは＋１００ＭＰａ以下であり、より好ましくは＋９０ＭＰａ以下、＋８０ＭＰａ以下、＋７０ＭＰａ以下、＋６０ＭＰａ以下である。しかし第１ボトムＢ１の応力ＣＳｂが低すぎると、強化工程中に表面にクラックを発生させ、視認性を悪化させる。第１ボトムＢ１の応力ＣＳｂは、好ましくは－５０ＭＰａ以上であり、より好ましくは－４５ＭＰａ以上、－４０ＭＰａ以上、－３５ＭＰａ以上、－３０ＭＰａ以上である。第１ボトムＢ１の応力ＣＳｂは、０ＭＰａ以上＋６５ＭＰａ以下であってもよいし、－３０ＭＰａ以上０ＭＰａ未満であってもよい。第１ボトムＢ１の深さＤＯＬｂは、好ましくは厚さＴの０．５％～１２％であり、より好ましくは厚さＴの１％～７％である。第１ボトムＢ１の深さＤＯＬｂは、圧縮応力層２のうち、Ｋイオンに起因する圧縮応力層の深さ、すなわち、イオン交換により導入されたＫイオンの拡散深さＤＯＬと略等しいか、ＤＯＬよりやや深い位置となる。より具体的には、ＤＯＬｂはＤＯＬを基準として±１０μｍの範囲内に位置する。
第２ピークＰ２では、第１ボトムＢ１から深さ方向に応力が漸増し、応力が極大値をとる。第２ピークＰ２の応力ＣＳｐは、圧縮応力である。第２ピークＰ２の圧縮応力ＣＳｐは、１５ＭＰａ～２５０ＭＰａであり、好ましくは１５ＭＰａ～２４０ＭＰａ、１５ＭＰａ～２３０ＭＰａ、１５ＭＰａ～２２０ＭＰａ、１５ＭＰａ～２１０ＭＰａ、１５ＭＰａ～２００ＭＰａ、１５ＭＰａ～１９０ＭＰａ、１５ＭＰａ～１８０ＭＰａ、１５ＭＰａ～１７５ＭＰａ、１５ＭＰａ～１７０ＭＰａ、１５ＭＰａ～１６５ＭＰａ、１５ＭＰａ～１６０ＭＰａ、１８ＭＰａ～１００ＭＰａであり、より好ましくは２０ＭＰａ～８０ＭＰａである。
第２ピークＰ２の深さＤＯＬｐは、厚さＴの４％～２０％であり、好ましくは厚さＴの４％～１９％、４％～１８．５％、４％～１８％、４％～１７．５％、４％～１７％であり、より好ましくは４．５％～１７％、５％～１７％、６％～１７％、７．３％～１７％、８％～１５％である。
第１ボトムＢ１から第２ピークＰ２までの深さ方向の距離、すなわち、ＤＯＬｐ－ＤＯＬｂは厚さＴの３％以上であり、好ましくは厚さＴの４％以上であり、より好ましくは厚さＴの５％～１３％である。
第２ボトムＢ２では、第２ピークＰ２から応力が深さ方向に漸減し、引張応力の最小値（絶対値は最大値）をとる。強化ガラス１の厚さ方向における中央位置での第２ボトムＢ２の引張応力ＣＴの絶対値（最大値）は、７０ＭＰａ以下、好ましくは６５ＭＰａ以下、６０ＭＰａ以下、より好ましくは４０ＭＰａ～５５ＭＰａである。
第２ボトムＢ２の引張応力ＣＴと厚さＴとの積は、好ましくは－７０ＭＰａ・ｍｍ以上であり、より好ましくは－６５ＭＰａ・ｍｍ以上、－６０ＭＰａ・ｍｍ以上、－５５ＭＰａ・ｍｍ以上である。また、第２ボトムＢ２の引張応力ＣＴと厚さＴとの積は、好ましくは－５ＭＰａ・ｍｍ以下、－１０ＭＰａ・ｍｍ以下、－１５ＭＰａ・ｍｍ以下、－２０ＭＰａ・ｍｍ以下、－２５ＭＰａ・ｍｍ以下、－３０・ｍｍＭＰａ以下である。
第２ピークＰ２と第２ボトムＢ２との間には、応力がゼロとなる応力ゼロ点Ｚがある。通常、応力ゼロ点Ｚの深さ、すなわち圧縮応力層２の深さＤＯＣは厚さＴの２０％を越えることが困難で、物理的にも２２％程度が限界となるが、本実施形態ではその限界値を越えるＤＯＣを得ることができる。
応力ゼロ点Ｚの深さＤＯＣは大きいほど突起物貫入に対する強度が高くなり、好ましくは厚さＴの１０％以上、１０．５％以上、１１％以上、１１．５％以上、１２％以上、１２．５％以上、１３％以上、１３．５％以上、１４％以上、１４．５％以上、１５％以上、１５．５％以上、１６％以上、１６．５％以上、１７％以上、１７．５％以上、１８％以上であり、より好ましくは１８．５％以上、１９％以上、１９．５％以上、２０％以上、２０．５％以上、２１％以上、２１．５％以上、２２．０％以上、２２．５％以上、２３％以上、２３．５％以上で、最も好ましくは２４％以上である。
しかし、応力ゼロ点Ｚの深さＤＯＣが過剰に大きくなると、第１ボトムＢ１や第２ボトムＢ２において過剰な引張応力を生じさせる虞がある。よって、応力ゼロ点Ｚの深さＤＯＣは、好ましくは厚さＴの３５％以下、３４．５％以下、３４％以下、３３．５％以下、３３％以下、３２．５％以下、３２％以下、３１．５％以下、３１％以下、３０．５％以下、３０％以下、２９．５％以下、２９％以下、２８．５％以下、２８％以下で、より好ましくは２７％以下である。
ここで、本実施形態では、強化ガラス１は、端面１ｂにも同様の応力プロファイルを有する。すなわち、強化ガラス１の応力プロファイルは、端面１ｂにおいて圧縮応力が最大値となる第１ピークと、第１ピークから深さ方向に漸減して応力が極小値となる第１ボトムと、第１ボトムから深さ方向に漸増して圧縮応力が極大値となる第２ピークと、第２ピークから深さ方向に漸減して引張応力が最小値となる第２ボトムと、を備え、第１ピークにおける圧縮応力が５００ＭＰａ以上であり、第２ピークにおける圧縮応力が１５ＭＰａ～２５０ＭＰａであり、第２ピークが厚さＴの４％～２０％の深さに存在する。また、端面１ｂに関する応力プロファイルの好ましい範囲も、主表面１ａに関する応力プロファイルの好ましい範囲を同様に適用できる。
なお、強化ガラス１の応力およびその分布は、例えば、折原製作所製の表面応力計（ＦＳＭ－６０００ＬＥ）および散乱光光弾性応力計（ＳＬＰ－１０００）を用いて測定、ならびに合成した値を用いることができる。
以上のように構成された強化ガラス１は、組成としてアルカリ金属酸化物を含む板状のガラス（以下、強化用ガラスと称する）を用意し、この強化用ガラスに強化処理を施すことによって製造される。
強化用ガラスは、ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ２ ４０％～７０％、Ａｌ２Ｏ３ １０％～３０％、Ｂ２Ｏ３ ０％～３％、Ｎａ２Ｏ ５％～２５％、Ｋ２Ｏ ０％～５．５％、Ｌｉ２Ｏ ０．１％～１０％、ＭｇＯ ０％～６％、Ｐ２Ｏ５ ０％～１５％を含有することが好ましい。
なお、上記の強化用ガラスの組成は一例であり、イオン交換による化学強化が可能であれば周知の組成を有する強化用ガラスを用いてよい。また、上記の強化用ガラスをイオン交換処理して得られる強化ガラスの組成は、イオン交換処理前の強化用ガラスの組成と同様の組成となる。
以下、上記構成の強化ガラス１（強化ガラス板）を製造する方法について説明する。
図３に示すように、本方法は、準備工程Ｓ１と、第１イオン交換工程Ｓ２１と、第２イオン交換工程Ｓ２２と、を備える。
準備工程Ｓ１は、強化用ガラスを用意する工程である。準備工程Ｓ１では、上記のガラス組成になるように調合したガラス原料を連続溶融炉に投入して、１５００℃～１６００℃で加熱溶融し、清澄した後、成形装置に供給した上で板状等に成形し、徐冷することにより、強化用ガラスを作製することができる。
ガラス板を成形する方法として、オーバーフローダウンドロー法を採用することが好ましい。オーバーフローダウンドロー法は、大量に高品位なガラス板を作製できるとともに、大型のガラス板も容易に作製できる方法であり、またガラス板の表面の傷を可及的に低減することができる。なお、オーバーフローダウンドロー法では、成形体の構成材料として、例えば、アルミナやデンスジルコンが使用される。本発明に係る強化用ガラスは、アルミナやデンスジルコン、特にアルミナとの適合性が良好である（溶融ガラスの組成成分が成形体の組成成分と反応し難く、泡やブツ等を発生させ難い）。
オーバーフローダウンドロー法以外にも、種々の成形方法を採用することができる。例えば、フロート法、ダウンドロー法（スロットダウン法、リドロー法等）、ロールアウト法、プレス法等の成形方法を採用することができる。
強化用ガラスを成形した後、或いは成形と同時に、必要に応じて曲げ加工を行ってもよい。また必要に応じて、切断加工、孔開け加工、表面研磨加工、面取り加工、端面研磨加工、エッチング加工等の加工を行ってもよい。
強化用ガラスの寸法は任意に定めてよいが、厚さＴは、好ましくは２．０ｍｍ以下、より好ましくは０．０５～１．０ｍｍ、更に好ましくは０．１ｍｍ～０．９ｍｍ、０．３ｍｍ～０．８５ｍｍ、０．５ｍｍ～０．８ｍｍである。
第１イオン交換工程Ｓ２１では、Ｎａイオンを含む第１溶融塩で満たされた処理槽に、強化用ガラスを浸漬（接触）させるとともに、所定温度にて所定時間保持することにより、強化用ガラスの表面のイオン交換処理を行う。これにより、強化用ガラス中のＬｉイオンと、第１溶融塩中のＮａイオンとをイオン交換し、強化用ガラスの表面（主表面および端面）近傍にＮａイオンを導入する。また、強化用ガラス中のＮａイオンと、第１溶融塩中のＫイオンとをイオン交換する。その結果、強化用ガラスの表層部に圧縮応力層２が形成され、強化用ガラスが強化される。
第１イオン交換工程Ｓ２１において、Ｎａイオンを強化用ガラスに導入する領域は、好ましくは強化用ガラスの表面から厚さＴの１０％以上の深さまでの領域、より好ましくは強化用ガラスの表面から厚さＴの１２％以上、１４％以上、１５％以上、１５％以上４０％以下の深さまでの領域である。
第１イオン交換工程Ｓ２１に用いる第１溶融塩は、ＮａＮＯ３およびＫＮＯ３の混合塩が好ましい。第１溶融塩にＫイオンが含まれていると、第１イオン交換工程Ｓ２１後に、強化用ガラスの表面領域の圧縮応力およびその分布を測定しやすくなるため、得られる強化ガラスの品質管理に好適である。第１溶融塩に占めるＮａＮＯ３の濃度は、第１溶融塩に占めるＫＮＯ３の濃度よりも高いことが好ましいが、この関係に限定されない。第１溶融塩に占めるＮａＮＯ３の濃度は、質量％で５０％以上とされ、第１溶融塩に占めるＫＮＯ３の濃度は、質量％で好ましくは５０％未満とされることが好ましい。これに限らず、第１溶融塩に占めるＮａＮＯ３の濃度は、質量％で好ましくは１００～２０％、１００～３０％、１００～４０％、１００～５０％、１００～６０％であり、残部はＫＮＯ３であることが好ましい。第１溶融塩をＮａＮＯ３およびＫＮＯ３の混合塩とした場合、Ｎａイオンは、Ｋイオンよりも強化ガラス中に拡散しやすいため、強化ガラスの表面からより深い領域にまで導入される。なお、第１溶融塩は、ＮａＮＯ３のみを含み、ＫＮＯ３を含まない構成としてもよい。また、第１溶融塩は、ＬｉＮＯ３を含んでいてもよい。
第１イオン交換工程Ｓ２１のイオン交換処理温度は、好ましくは３５０～４８０℃、より好ましくは３６０～４３０℃、更に好ましくは３７０～４００℃、３７０～３９０℃である。第１イオン交換工程Ｓ２１のイオン交換処理時間は、好ましくは１～２０時間であり、より好ましくは１．５時間～１５時間、更に好ましくは２時間～１０時間である。
第２イオン交換工程Ｓ２２では、Ｋイオンと、Ｌｉイオンと、を含む第２溶融塩で満たされた処理槽に、強化用ガラスを浸漬するとともに、所定温度にて所定時間保持することにより、強化用ガラスの表面のイオン交換処理を行う。
これにより、第２溶融塩中のＬｉイオンを、強化用ガラス中のＮａイオンと逆イオン交換し、Ｎａイオンの少なくとも一部を強化用ガラスから離脱させる。これと同時に、Ｋイオンを、強化用ガラスに含まれるＬｉイオンまたはＮａイオンとイオン交換し、表面から厚さＴの７％より浅い領域までＫイオンを強化ガラスに導入させる。つまり、逆イオン交換により強化用ガラスの表層部に形成された圧縮応力が緩和されながら、イオン交換により強化用ガラスが強化され、表層部のうちの表面近傍のみに高い圧縮応力が形成される。
第２イオン交換工程Ｓ２２において、Ｎａイオンを強化用ガラスから離脱させる領域は、好ましくは強化用ガラスの表面から厚さＴの１５％以下の深さまでの領域、より好ましくは強化用ガラスの表面から厚さＴの１４％以下、１３％以下、１２％以下、１１％以下、１０％以下、１％以上１０％以下、２％以上１０％以下、３％以上１０％以下、４％以上１０％以下、５％以上１０％以下の深さまでの領域である。また、第２イオン交換工程Ｓ２２において、Ｋイオンを強化用ガラスに導入する領域は、好ましくは強化用ガラスの表面から厚さＴの７％以下の深さまでの領域、より好ましくは強化用ガラスの表面から厚さＴの６．５％以下、６％以下、５．５％以下、５％以下の深さまでの領域である。
第２イオン交換工程Ｓ２２に用いる第２溶融塩は、ＬｉＮＯ３およびＫＮＯ３の混合塩が好ましい。第２溶融塩に占めるＬｉＮＯ３の濃度は、第２溶融塩に占めるＫＮＯ３の濃度よりも低いことが好ましい。詳細には、第２溶融塩に占めるＬｉＮＯ３の濃度は、質量％で好ましくは０．１～５％、０．２～５％、０．３～５％、０．４～５％、０．５～５％、０．５～４％、０．５～３％、０．５～２．５％、０．５～２％、１～２％である。第２溶融塩に占めるＫＮＯ３の濃度は、質量％で好ましくは９５～９９．５％、９６～９９．５％、９７～９９．５％、９８～９９．５％、９８～９９．４％、９８～９９．３％、９８～９９．２％、９８～９９．１％、９８～９９％である。
また、第２溶融塩に占めるＬｉイオンの濃度は、１００質量ｐｐｍ以上であることが好ましい。この際、第２溶融塩に占めるＬｉイオンの濃度は、質量％で表されるＬｉＮＯ３に０．１０１を乗ずることで求められる。
第２イオン交換工程Ｓ２２のイオン交換処理温度は、好ましくは３５０～４８０℃、より好ましくは３６０～４３０℃、更に好ましくは３７０～４００℃、３７０～３９０℃である。第２イオン交換工程Ｓ２２のイオン交換処理時間は、第１イオン交換工程Ｓ２１のイオン交換処理時間より短いことが好ましい。第２イオン交換工程Ｓ２２のイオン交換処理時間は、好ましくは０．２時間以上、より好ましくは０．３～２時間、０．４～１．５時間、更に好ましくは０．５～１時間である。
各イオン交換工程Ｓ２１，Ｓ２２において溶融塩に浸漬される強化用ガラスは、予め各イオン交換工程Ｓ２１，Ｓ２２のイオン交換処理における溶融塩の温度まで予熱されていてもよく、常温（例えば、１℃～４０℃）の状態のまま各溶融塩に浸漬させてもよい。
第１イオン交換工程Ｓ２１と第２イオン交換工程Ｓ２２の間に、溶融塩から引き出された強化用ガラスを洗浄する洗浄工程を設けることが好ましい。洗浄を行うことによって、強化用ガラスに付着していた付着物を除去しやすくなり、第２イオン交換工程Ｓ２２において、より均一にイオン交換処理を行うことができる。
次に、強化ガラス１の応力特性を推定する方法について説明する。本発明に係る強化ガラスの応力特性推定方法は、複数回（上記の例では２回）のイオン交換処理により表層に圧縮応力層２を有する強化ガラス１における複数の応力特性のうち、一部の応力特性に基づいて他の応力特性を予測モデルによって推定することができる。
図４に示すように、本方法は、モデル生成フェーズと、モデル利用フェーズとに大別される。モデル生成フェーズの処理は、予測モデルを得た後、予測モデルの更新が必要となるタイミング、例えば、ガラス組成やイオン交換条件等の製造条件が変更になるタイミングまで繰り返さなくても良い。一方、モデル利用フェーズの処理は、例えば、強化ガラス製品の製造工程等において品質管理のために繰り返し実行可能である。
モデル生成フェーズでは、推定対象となる強化ガラスと同様の寸法形状、組成の強化用ガラスに対して、推定対象となる強化ガラスと同様のイオン交換条件でイオン交換処理を施すことで、サンプル強化ガラスが作製される。
モデル生成モデル生成フェーズは、サンプルガラス準備工程Ｓ３と、サンプリング工程Ｓ４と、予測モデル作成工程Ｓ５と、を含む。
サンプルガラス準備工程Ｓ３では、サンプル強化ガラスを作製するための複数の強化用ガラスが用意される。
サンプリング工程Ｓ４は、強化用ガラスに対して複数回（Ｎ回：Ｎは２以上の整数）のイオン交換工程Ｓ２０－１～Ｓ２０－Ｎと、各イオン交換工程Ｓ２０－１～Ｓ２０－Ｎ後にサンプル強化ガラスの応力特性を測定する第１サンプリング工程Ｓ４－１乃至最終サンプリング工程Ｓ４－Ｎと、を含む。
各サンプリング工程Ｓ４－１～Ｓ４－Ｎでは、各イオン交換工程Ｓ２０－１～Ｓ２０－Ｎ後に、サンプル強化ガラスに係る複数の応力特性を教師データとして取得する。すなわち、第１イオン交換工程Ｓ２０－１後におけるサンプル強化ガラスの複数の応力特性を、第１サンプリング工程Ｓ４－１により第１教師データとして取得する。さらに、このサンプル強化ガラスに対して第２イオン交換工程Ｓ２０－２を実施した後に、第２サンプリング工程Ｓ４－２によりその応力特性を第２教師データとして取得する。このサンプリングを繰り返し実行し、最終回であるＮ回目の第Ｎイオン交換工程Ｓ２０－Ｎを実施した後のサンプル強化ガラスの応力特性を、最終サンプリング工程Ｓ４－Ｎにより最終教師データとして取得する。
サンプリング工程Ｓ４におけるイオン交換処理及びサンプリングの回数は、例えば利用フェーズで推定対象の強化ガラスを作製するためのイオン交換処理の回数と同じに設定される。すなわち、推定対象の強化ガラスが２回のイオン交換処理で作製される場合は、サンプリング工程Ｓ４においても、２回のイオン交換処理（第１イオン交換工程Ｓ２０－１及び第２イオン交換工程Ｓ２０－２）によってサンプル強化ガラスを作製する。この場合において、各イオン交換処理に対応するように、２回のサンプリング（第１サンプリング工程Ｓ４－１及び第２サンプリング工程Ｓ４－２）が実行され、第１教師データ、及び最終教師データである第２教師データが取得される。
教師データに含まれる応力特性としては、ＣＳ，ＤＯＬ，ＤＯＣ，ＣＴ，ＣＳ８０、および強化ガラスの厚さＴが挙げられる。ここで、ＣＳ８０は、サンプル強化ガラスの主表面から８０μｍの深さの位置における圧縮応力値である。なお、教師データは、同様の物理量については単位が共通するよう予め換算して用いることが好ましい。例えば、長さ（深さ）に係るデータであるＴ、ＤＯＬ，ＤＯＣはμｍに換算して用いることが好ましい。
これらの応力特性のうち、ＣＳ及びＤＯＬは、例えば、折原製作所製の表面応力計（ＦＳＭ－６０００ＬＥ）によって測定される。ＦＳＭ－６０００ＬＥは、光導波効果を利用して、これらの応力特性を測定することができる。また、ＤＯＣ，ＣＴ及びＣＳ８０は、例えば、折原製作所製の散乱光光弾性応力計（ＳＬＰ－１０００）によって測定される。厚さＴは、最終回のイオン交換工程後に、例えばマイクロメータ、レーザ変位計その他の測定装置によって測定することができる。
測定された教師データは、記録媒体に記録され、又は、予測モデル作成工程Ｓ５を実行可能な演算処理装置に保存される。
予測モデル作成工程Ｓ５では、サンプリング工程Ｓ４によって得られた教師データに基づいて応力特性を予測するための予測モデルを、演算処理装置によって作成する。予測モデル作成工程Ｓ５では、サンプリング工程Ｓ４によって取得された教師データの一部又は全部が使用される。教師データの一部を使用する場合、例えば、第１教師データ及び最終教師データが使用され得る。或いは、最終教師データのみが使用されてもよい。これに限らず、第１教師データ及び最終教師データに、他の教師データを加えて予測モデルを作成してもよい。
演算処理装置としては、市販のコンピュータを使用することができる。演算処理装置には、統計解析ソフトウェアがインストールされている。演算処理装置は、統計解析ソフトウェアの回帰分析によって予測モデルである回帰式を作成することができる。統計解析ソフトとしては、例えばＳＡＳ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｉｎｃ．製のＪＭＰ（登録商標）が好適に使用される。
予測モデル作成工程Ｓ５では、応力特性に係る教師データに含まれる複数の応力特性のうち、一部の応力特性を説明変数とし、他の応力特性を目的変数とする。具体的には、ＣＳ，ＤＯＬ及び／又はＴを説明変数とし、ＤＯＣ，ＣＴ，ＣＳ８０を目的変数とすることができる。
予測モデルとしての回帰式は、例えば最小２乗法により、上記の各変数による１次関数（１次式）として表される。例えば最終教師データのみに基づいて作成される回帰式は、以下の（１）～（３）により表される。
ＤＯＣ＝ａＣＳ＋ｂＤＯＬ＋ｃ ・・・（１）
ＣＴ＝ｄＣＳ＋ｅＤＯＬ＋ｆ ・・・（２）
ＣＳ８０＝ｇＣＳ＋ｈＤＯＬ＋ｉ ・・・（３）
ここで、ａ～ｉは、正又は負の定数である（以下同じ）。
他の実施形態として、回帰式は、以下の式（４）～（６）によって表されてもよい。
ＤＯＣ＝ａＴ＋ｂＣＳ＋ｃＤＯＬ＋ｄ ・・・（４）
ＣＴ＝ｅＴ＋ｆＣＳ＋ｇＤＯＬ＋ｈ ・・・（５）
ＣＳ８０＝ｉＴ＋ｊＣＳ＋ｋＤＯＬ＋ｌ ・・・（６）
ここで、ｊ～ｌは、正又は負の定数である（以下同じ）。
他の実施形態として、例えば２回のイオン交換処理が行われた場合に、第１教師データ及び最終教師データ（第２教師データ）に基づいて作成される回帰式は、例えば以下の式（７）～（９）により表される。
ＤＯＣ＝ａＣＳ１ｓｔ＋ｂＤＯＬ１ｓｔ＋ｃＣＳ２ｎｄ＋ｄＤＯＬ２ｎｄ＋ｅ
・・・（７）
ＣＴ＝ｆＣＳ１ｓｔ＋ｇＤＯＬ１ｓｔ＋ｈＣＳ２ｎｄ＋ｉＤＯＬ２ｎｄ＋ｊ
・・・（８）
ＣＳ８０＝ｋＣＳ１ｓｔ＋ｌＤＯＬ１ｓｔ＋ｍＣＳ２ｎｄ＋ｎＤＯＬ２ｎｄ＋ｏ
・・・（９）
ここで、ｍ～ｏは、正又は負の定数である（以下同じ）。
上記の式（７）～（９）において、ＣＳ１ｓｔは初回のイオン交換処理（第１イオン交換工程Ｓ２０－１）後に取得されるＣＳであり、ＣＳ２ｎｄは、最終回のイオン交換処理（第２イオン交換工程）後に測定されるＣＳである（以下、同じ）。ＤＯＬ１ｓｔは初回のイオン交換処理（第１イオン交換工程Ｓ２０－１）後に測定されるＤＯＬであり、ＤＯＬ２ｎｄは、最終回のイオン交換処理（第２イオン交換工程）後に測定されるＤＯＬである（以下同じ）。
他の実施形態において、回帰式は、以下の式（１０）～（１２）により表されてもよい。
ＤＯＣ＝ａＴ＋ｂＣＳ１ｓｔ＋ｃＤＯＬ１ｓｔ＋ｄＣＳ２ｎｄ＋ｅＤＯＬ２ｎｄ＋ｆ
・・・(１０)
ＣＴ＝ｇＴ＋ｈＣＳ１ｓｔ＋ｉＤＯＬ１ｓｔ＋ｊＣＳ２ｎｄ＋ｋＤＯＬ２ｎｄ＋ｌ
・・・（１１)
ＣＳ８０＝ｍＴ＋ｎＣＳ１ｓｔ＋ｏＤＯＬ１ｓｔ＋ｐＣＳ２ｎｄ＋ｑＤＯＬ２ｎｄ＋ｒ
・・・（１２）
ここで、ｐ～ｒは、正又は負の定数である（以下同じ）。
他の実施形態において、回帰式は、多次関数（多次式）として表されてもよい。例えば最終教師データのみに基づいて作成される２次の回帰式は、以下の式（１３）～（１５）によって表される。
ＤＯＣ＝ａ（ＣＳ＋ｂ）２＋ｃ（ＤＯＬ＋ｄ）２＋ｅ ・・・（１３）
ＣＴ＝ｆ（ＣＳ＋ｇ）２＋ｈ（ＤＯＬ＋ｉ）２＋ｊ ・・・（１４）
ＣＳ８０＝ｋ（ＣＳ＋ｌ）２＋ｍ（ＤＯＬ＋ｎ）２＋ｏ ・・・（１５）
他の実施形態において、回帰式（２次式）は、以下の式（１６）～（１８）によって表されてもよい。
ＤＯＣ＝ａ（Ｔ＋ｂ）２＋ｃ（ＣＳ１ｓｔ＋ｄ）２＋ｅ（ＤＯＬ１ｓｔ＋ｆ）２
＋ｇ（ＣＳ２ｎｄ＋ｈ）２＋ｉ（ＤＯＬ２ｎｄ＋ｊ）２＋ｋ ・・・（１６）
ＣＴ＝ｌ（Ｔ＋ｍ）２＋ｎ（ＣＳ１ｓｔ＋ｏ）２＋ｐ（ＤＯＬ１ｓｔ＋ｑ）２
＋ｒ（ＣＳ２ｎｄ＋ｓ）２＋ｔ（ＤＯＬ２ｎｄ＋ｕ）２＋ｖ ・・・（１７）
ＣＳ８０＝ｗ（Ｔ＋ｘ）２＋ｙ（ＣＳ１ｓｔ＋ｚ）２＋α（ＤＯＬ１ｓｔ＋β）２
＋γ（ＣＳ２ｎｄ＋δ）２＋ε（ＤＯＬ２ｎｄ＋ζ）２＋η ・・・(１８)
ここでｓ～ｚ、α～ηは、正又は負の定数である。
なお、上記の式（１）～（１８）に含まれる定数（ａ～ｚ、α～η）は、個別の式に同様の記号が重複して用いられている場合があるが、いずれも式毎に独立して求められる個別の定数値を示すものであって、同様の定数記号が同一の値を示すものではない。
上記の例の他、予測モデルに係る回帰式は、応力特性に係る変数の積項を説明変数として含む多次式（二次式）であってもよい。積項としては、例えば、Ｔ×ＣＳ１ｓｔ，Ｔ×ＤＯＬ１ｓｔ，Ｔ×ＣＳ２ｎｄ，Ｔ×ＤＯＬ２ｎｄ，ＣＳ１ｓｔ×ＤＯＬ１ｓｔ，ＣＳ１ｓｔ×ＣＳ２ｎｄ，ＣＳ１ｓｔ×ＤＯＬ２ｎｄ，ＤＯＬ1ｓｔ×ＣＳ２ｎｄ，ＤＯＬ１ｓｔ×ＤＯＬ２ｎｄ，ＣＳ２ｎｄ×ＤＯＬ２ｎｄが挙げられる。
予測モデル作成工程Ｓ５では、演算処理装置が作成した予測モデルの妥当性について検証される（検証工程）。具体的には、サンプリング工程Ｓ４で測定された、ＤＯＣ（ＤＯＣ１ｓｔ，ＤＯＣ２ｎｄ），ＣＳ（ＣＳ１ｓｔ，ＣＳ２ｎｄ），ＣＳ８０（ＣＳ８０１ｓｔ，ＣＳ８０２ｎｄ）に係るデータと、予測モデルによって算出されたデータとが比較される。検証工程では、決定係数（Ｒ２）や２乗平均平方根誤差（ＲＭＳＥ：Ｒｏｏｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ Ｅｒｒｏｒ）によって予測モデルの適否が検証される。ここで、決定係数とは、目的変数の全変動のうち、全ての説明変数によって説明できる割合を表し、回帰式と教師データとの当てはまりの良さを示す値である。決定係数は、１に近いほど良い。
モデル利用フェーズでは、強化用ガラスに複数回のイオン交換処理を施して推定対象となる強化ガラスを作製する。この場合において、各イオン交換処理後に強化ガラスの応力特性の一部を測定し、予測モデル作成工程Ｓ５において作成された予測モデルに基づいて、その一部の応力特性から他の応力特性を推定する。
図４に示すように、モデル利用フェーズは、推定対象ガラス準備工程Ｓ６と、測定工程Ｓ７と、推定工程Ｓ８とを含む。
推定対象ガラス準備工程Ｓ６では、推定対象の強化ガラスを作製するための複数の強化用ガラスが用意される。
測定工程Ｓ７は、複数回（Ｎ回：Ｎは２以上の整数）のイオン交換工程Ｓ２００－１～Ｓ２００－Ｎと、各イオン交換工程Ｓ２００－１～Ｓ２００－Ｎ後に行われる複数（Ｎ回）の測定工程Ｓ７－１～Ｓ７－Ｎと、を含む。測定工程Ｓ７では、各イオン交換工程Ｓ２００－１～Ｓ２００－Ｎ後に、強化ガラスに係る応力特性の一部を測定し、測定された応力特性を予測モデルへの入力データとする。例えば、第１イオン交換工程Ｓ２００－１が行われた後の強化ガラスに係る一部の応力特性を第１測定工程Ｓ７－１によって測定する。第１測定工程Ｓ７－１で測定された一部の応力特性に係るデータは、予測モデルに対する第１入力データとなる。第２イオン交換工程Ｓ２００－２が行われた場合、その後の強化ガラスに係る応力特性の一部を第２測定工程Ｓ７－２によって測定し、第２入力データを得る。この測定を繰り返し、最終回のイオン交換工程Ｓ２００－Ｎが行われた後の強化ガラスに係る応力特性の一部を最終測定工程Ｓ７－Ｎによって測定し、最終入力データを得る。
以下の説明では、２回のイオン交換工程によって推定対象となる強化ガラスを作製する場合における測定工程Ｓ７及び推定工程Ｓ８について説明する。この場合、第２測定工程が最終測定工程となる。
第１測定工程Ｓ７－１では、初回のイオン交換処理である第１イオン交換工程Ｓ２００－１後（第２イオン交換工程前）に、例えば折原製作所製の表面応力計（ＦＳＭ－６０００ＬＥ）により、推定対象の強化ガラスに係るＣＳ１ｓｔ，ＤＯＬ１ｓｔを、予測モデルに対する第１入力データとして測定する。
最終測定工程では、最終回のイオン交換処理である第２イオン交換工程後に、例えば折原製作所製の表面応力計（ＦＳＭ－６０００ＬＥ）により、推定対象の強化ガラスに係るＣＳ２ｎｄ，ＤＯＯＬ２ｎｄを、予測モデルに対する最終入力データとして測定する。
予測モデルの変数にＴが使用される場合には、第２イオン交換工程（最終イオン交換工程）後に、推定対象である強化ガラスの厚さを例えばマイクロメータ、レーザ変位計その他の測定装置によって測定する。測定されたデータは、推定工程Ｓ８を実行可能な演算処理装置に送信または入力される。
推定工程Ｓ８では、測定工程Ｓ７において測定された応力特性に係る入力データが予測モデルに導入される。推定工程Ｓ８を実行する演算処理装置として、上記の予測モデルが予めインストールされ、回帰式による演算を実行可能なコンピュータが使用される。すなわち、演算処理装置としては、予測モデル作成工程Ｓ５を実行したコンピュータとは別のコンピュータに予測モデルをインストールして使用しても良い。また、演算処理装置としては、予測モデル作成工程Ｓ５を実行したコンピュータを使用してもよい。演算処理装置は、測定工程Ｓ７によって測定された、第１入力データ（ＣＳ１ｓｔ，ＤＯＬ１ｓｔ）及び最終入力データ（ＣＳ２ｎｄ，ＤＯＬ２ｎｄ）、場合によっては測定されたＴを、予測モデルに入力し、他の応力特性に係る出力データ（ＤＯＳ，ＣＴ，ＣＳ８０）を算出する。
以上説明した本実施形態に係る強化ガラスの応力特性推定方法によれば、推定対象の強化ガラスに係る複数の応力特性（ＣＳ，ＤＯＬ，ＤＯＣ，ＣＴ，ＣＳ８０，Ｔ）のうち、一部の応力特性（ＣＳ，ＤＯＬ及び／又はＴ）を測定し、取得された入力データを、推定工程Ｓ８において予測モデルに入力することで、他の応力特性（ＤＯＣ，ＣＴ，ＣＳ８０）を精度良く推定することが可能となる。これにより、多数の強化ガラスの応力特性を測定する場合における作業時間を大幅に短縮することができる。したがって、多数の強化ガラスの強度検査及び強度解析を効率良く行うことが可能となる。また、強化ガラスの製造工程に複数種の測定装置を設置する必要がなくなり、設備コストを低減することが可能となる。
なお、本発明は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、上記した作用効果に限定されるものでもない。本発明は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
上記の実施形態では、ＤＯＳ、ＣＴ，ＣＳ８０を目的変数として回帰分析を行う予測モデル作成工程Ｓ５を例示したが、本発明はこの構成に限定されるものではない。ＣＳ８０（強化ガラスの表面から８０μｍの深さ位置における応力値）に限らず、任意の深さ位置における応力値やその深さを目的変数（例えば応力プロファイルにおける第２ピークＰ２の応力値ＣＳｐ及びその深さＤＯＬｐ等）として、予測モデルを作成することが可能である。
上記の実施形態では、回帰分析によって予測モデルを作成する例を示したが、本発明はこの態様に限定されるものではない。予測モデルは、機械学習（ディープラーニング）その他の手法を用いて予測モデルを作成してもよい。
上記の実施形態において、各工程は各々別の事業者により実行されても良いし、単一の事業者により実行されても良い。例えば、モデル作成フェーズの工程（ステップＳ３～Ｓ５）と、モデル利用フェーズの工程（ステップＳ６～Ｓ８）とは、各々別の事業者により実行されても良い。
以下、本発明に係る強化ガラスについて実施例に基づいて説明する。なお、以下の実施例は単なる例示であって、本発明は、以下の実施例に何ら限定されない。
次のようにして試料を作製した。まず、イオン交換処理を施すための強化用ガラス板を用意した。強化用ガラス板は、ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ２ ５１．６％、Ａｌ２Ｏ３ ２７．９％、Ｂ２Ｏ３ ０．３％、Ｋ２Ｏ ０．６％、Ｎａ２Ｏ ７．５％、Ｌｉ２Ｏ ３．３％、ＭｇＯ ０．３％、Ｐ２Ｏ５ ８．４％、ＳｎＯ２ ０．１％を含有するものである。
上記の組成となるように、ガラス原料を調合し、白金ポットを用いて１６００℃で２１時間溶融した。その後、得られた溶融ガラスを、オーバーフローダウンドロー法を用いて耐火物成形体から流下成形した。これにより成形されたガラスリボンを所定の寸法に切断し、試験片となる複数の強化用ガラス板を得た。強化用ガラス板として、厚さの異なるものを用意した。強化用ガラス板の厚さは、０．５５ｍｍ、０．７ｍｍ、０．８ｍｍである。
次いで、上記の強化用ガラスを溶融塩浴に浸漬して、第１イオン交換工程及び第２イオン交換工程によるイオン交換処理を行い、強化ガラス板を得た。
第１イオン交換工程では、厚さが０．５５ｍｍの強化ガラス板の化学強化には、ＫＮＯ３とＮａＮＯ３の重量濃度比７０（％）：３０（％）とした溶融塩を使用した。また、厚さが０．７ｍｍ、０．８ｍｍの強化ガラス板の化学強化には、ＫＮＯ３とＮａＮＯ３の重量濃度比を４０（％）：６０（％）とした溶融塩を使用した。
第１イオン交換工程における溶融塩のイオン交換処理温度は、３８０℃である。第１イオン交換工程におけるイオン交換処理時間は、厚さが０．５５ｍｍの強化ガラス板について、９０分と、１２０分との二通りに分けて強化した。厚さが０．７ｍｍの強化ガラス板については、第１イオン交換工程におけるイオン交換処理時間を１８０分とした。厚さが０．８ｍｍの強化ガラス板については、第１イオン交換工程のイオン交換処理時間を２１０分とした。
第２イオン交換工程では、溶融塩中のＫＮＯ３とＬｉＮＯ３の重量濃度比を、９９（％）：１（％）とした。第２イオン交換工程における溶融塩のイオン交換処理温度は、３８０℃である。第２イオン交換工程におけるイオン交換処理時間は、４５分である。
実施例１として、上記実施形態における回帰式（４）～（６）を作成するために、第２イオン交換工程後の強化ガラス板の応力特性ＣＳ，ＤＯＬ，ＣＴ，ＣＳ８０，Ｔを測定した。応力特性の測定には、折原製作所製の表面応力計（ＦＳＭ－６０００ＬＥ）および散乱光光弾性応力計（ＳＬＰ－１０００）を使用した。測定データを最終教師データとし、統計解析ソフトＪＭＰ（登録商標）を使用し、この最終教師データのみ基づいて上記実施形態における回帰式（４）～（６）に対応する予測モデルを演算処理装置により作成した。
作成された回帰式に測定したＣＳ，ＤＯＬを代入し、出力（推定）されたＤＯＣ，ＣＴ，ＣＳ８０を、測定されたＤＯＣ，ＣＴ，ＣＳ８０と比較した。応力特性の推定値と測定値に基づいて、決定係数（Ｒ２）及び２乗平均平方根誤差（ＲＭＳＥ）を算出した。
実施例２として、上記実施形態における回帰式（１０）～（１２）に対応する予測モデルを作成するために、必要な応力特性に係る教師データ（第１教師データ及び最終教師データ）を実施例１と同様な手法により取得した。実施例１と同様な手法により、取得した教師データに基づいて、上記実施形態の回帰式（１０）～（１２）に対応する予測モデルを作成した。その後、実施例１と同様に、応力特性の推定値と測定値に基づいて、決定係数（Ｒ２）及び２乗平均平方根誤差（ＲＭＳＥ）を算出した。
実施例３として、実施例１と同様な手法により、上記実施形態における回帰式（１６）～（１８）に対応する予測モデルを作成した。その後、実施例１と同様に、応力特性の推定値と測定値に基づいて、決定係数（Ｒ２）及び２乗平均平方根誤差（ＲＭＳＥ）を算出した。
実施例４として、実施例１と同様な手法により、上記実施形態における回帰式（７）～（９）に、各変数の積項を加えてなる予測モデルを作成した。加えた積項は、Ｔ×ＣＳ１ｓｔ，Ｔ×ＤＯＬ１ｓｔ，Ｔ×ＣＳ２ｎｄ，Ｔ×ＤＯＬ２ｎｄ，ＣＳ１ｓｔ×ＤＯＬ１ｓｔ，ＣＳ１ｓｔ×ＣＳ２ｎｄ，ＣＳ１ｓｔ×ＤＯＬ２ｎｄ，ＤＯＬ1ｓｔ×ＣＳ２ｎｄ，ＤＯＬ１ｓｔ×ＤＯＬ２ｎｄ，ＣＳ２ｎｄ×ＤＯＬ２ｎｄである。その後、実施例１と同様に、応力特性の推定値と測定値に基づいて、決定係数（Ｒ２）及び２乗平均平方根誤差（ＲＭＳＥ）を算出した。
実施例１～４の検証結果を表１、２に示す。
Figure 2022093268000002
Figure 2022093268000003
表１、２に示すように、予測モデルによって推定された応力特性は、実際に測定された応力特性に対して高い相関性を示した。したがって、本発明により、応力特性（ＤＯＣ，ＣＴ，ＣＳ８０）を高精度で推定することが可能である。
１ 強化ガラス
１ａ 強化ガラスの主表面
１ｂ 強化ガラスの端面
２ 圧縮応力層
３ 引張応力層
ＣＳ 圧縮応力層の最大圧縮応力値
ＣＴ 引張応力の最大値
ＤＯＣ 圧縮応力層の深さ
Ｓ４ サンプリング工程
Ｓ５ 予測モデル作成工程
Ｓ７ 測定工程
Ｓ８ 推定工程
Ｔ 強化ガラスの厚さ

Claims (25)

  1. 複数回のイオン交換処理により形成された圧縮応力層における複数の応力特性のうち、一部の応力特性に基づいて他の応力特性を推定する、強化ガラスの応力特性推定方法であって、
    前記圧縮応力層を有するサンプル強化ガラスにおける前記複数の応力特性を教師データとして取得するサンプリング工程と、
    前記教師データに基づいて、前記一部の応力特性と前記他の応力特性との関係を示す予測モデルを演算処理装置により作成する予測モデル作成工程と、
    前記圧縮応力層を有する推定対象の強化ガラスにおける前記一部の応力特性を、前記予測モデルに対する入力データとして取得する測定工程と、
    前記測定工程によって取得された前記入力データを前記予測モデルに入力し、前記演算処理装置によって前記他の応力特性に係る出力データを取得する推定工程と、を備え、
    前記他の応力特性は、前記圧縮応力層の深さ（ＤＯＣ）を含むことを特徴とする、強化ガラスの応力特性推定方法。
  2. 前記推定対象の強化ガラスおよび前記サンプル強化ガラスは、表面を有する板状またはシート状であり、
    前記一部の応力特性は、前記イオン交換処理により導入されたＫイオンの前記表面からの拡散深さ（ＤＯＬ）を含む、請求項１に記載の強化ガラスの応力特性推定方法。
  3. 前記強化ガラスは、前記強化ガラスの厚さ方向における中央位置に引張応力層を有しており、
    前記一部の応力特性は、前記圧縮応力層における最大圧縮応力値（ＣＳ）を含み、
    前記他の応力特性は、前記引張応力層における引張応力の最大値（ＣＴ）を含む、請求項２に記載の強化ガラスの応力特性推定方法。
  4. 前記サンプリング工程は、
    前記複数回のイオン交換処理のうち、初回のイオン交換処理が行われた前記サンプル強化ガラスに係る前記複数の応力特性を第１教師データとして取得する第１サンプリング工程と、
    前記複数回のイオン交換処理のうち、最終回のイオン交換処理が行われた前記サンプル強化ガラスに係る前記複数の応力特性を最終教師データとして取得する最終サンプリング工程と、を含み、
    前記予測モデル作成工程では、前記第１教師データと前記最終教師データとに基づいて前記予測モデルを作成し、
    前記測定工程は、
    前記複数回のイオン交換処理のうち、初回のイオン交換処理が行われた前記推定対象の強化ガラスに係る前記一部の応力特性を、前記予測モデルに対する第１入力データとして取得する第１測定工程と、
    前記複数回のイオン交換処理のうち、最終回のイオン交換処理が行われた前記推定対象の強化ガラスに係る前記一部の応力特性を、前記予測モデルに対する最終入力データとして取得する最終測定工程と、を含み、
    前記推定工程では、前記測定工程によって取得された前記第１入力データと前記最終入力データとを前記予測モデルに入力し、前記他の応力特性に係る出力データを取得する、請求項３に記載の強化ガラスの応力特性推定方法。
  5. 前記複数回のイオン交換処理は、２回のイオン交換処理である、請求項４に記載の強化ガラスの応力特性推定方法。
  6. 前記推定工程では、前記一部の応力特性を説明変数とし、前記他の応力特性を目的変数とした回帰分析により、前記予測モデルとしての回帰式及びその定数を取得する、請求項３に記載の強化ガラスの応力特性推定方法。
  7. 前記回帰式は、一次式である、請求項６に記載の強化ガラスの応力特性推定方法。
  8. 前記圧縮応力層における最大圧縮応力値（ＣＳ）及び前記イオン交換処理により導入されたＫイオンの前記表面からの拡散深さ（ＤＯＬ）を前記説明変数とし、前記圧縮応力層の深さ（ＤＯＣ）を前記目的変数としたとき、
    前記回帰式は、下記の式（１）を含む、請求項７に記載の強化ガラスの応力特性推定方法。
    ＤＯＣ＝ａＣＳ＋ｂＤＯＬ+ｃ ・・・（１）
    ここで、ａ～ｃは定数である。
  9. 前記圧縮応力層における最大圧縮応力値（ＣＳ）及び前記イオン交換処理により導入されたＫイオンの前記表面からの拡散深さ（ＤＯＬ）を前記説明変数とし、前記引張応力の最大値（ＣＴ）を前記目的変数としたとき、
    前記回帰式は、下記の式（２）を含む、請求項７又は８に記載の強化ガラスの応力特性推定方法。
    ＣＴ＝ｄＣＳ＋ｅＤＯＬ+ｆ ・・・（２）
    ここで、ｄ～ｆは定数である。
  10. 前記一部の応力特性は、前記強化ガラスの厚さ（Ｔ）を含み、
    前記圧縮応力層における最大圧縮応力値（ＣＳ）と、前記イオン交換処理により導入されたＫイオンの前記表面からの拡散深さ（ＤＯＬ）と、前記強化ガラスの厚さ（Ｔ）とを前記説明変数とし、前記圧縮応力層の深さ（ＤＯＣ）を前記目的変数としたとき、
    前記回帰式は、下記の式（４）を含む、請求項７に記載の強化ガラスの応力特性推定方法。
    ＤＯＣ＝ａＴ＋ｂＣＳ＋ｃＤＯＬ+ｄ ・・・（４）
    ここで、ａ～ｄは定数である。
  11. 前記一部の応力特性は、前記強化ガラスの厚さ（Ｔ）を含み、
    前記圧縮応力層における最大圧縮応力値（ＣＳ）と、前記イオン交換処理により導入されたＫイオンの前記表面からの拡散深さ（ＤＯＬ）と、前記強化ガラスの厚さ（Ｔ）とを前記説明変数とし、前記引張応力の最大値（ＣＴ）を前記目的変数としたとき、
    前記回帰式は、下記の式（５）を含む、請求項７又は１０に記載の強化ガラスの応力特性推定方法。
    ＣＴ＝ｅＴ＋ｆＣＳ＋ｇＤＯＬ+ｈ ・・・（５）
    ここで、ｅ～ｈは定数である。
  12. 前記複数回のイオン交換処理は、２回のイオン交換処理であり、
    前記２回のイオン交換処理のうち、初回のイオン交換処理後であって最終回である２回目のイオン交換処理前における前記強化ガラスに係る前記圧縮応力層における最大圧縮応力値（ＣＳ１ｓｔ）及び前記初回のイオン交換処理により導入されたＫイオンの前記表面からの拡散深さ（ＤＯＬ１ｓｔ）を前記説明変数とし、
    前記最終回である２回目のイオン交換処理後における前記強化ガラスに係る前記圧縮応力層における最大圧縮応力値（ＣＳ２ｎｄ）及び前記最終回である２回目のイオン交換処理により導入されたＫイオンの前記表面からの拡散深さ（ＤＯＬ２ｎｄ）を前記説明変数とし、
    前記最終回である２回目のイオン交換処理後における前記強化ガラスの圧縮応力層の深さ（ＤＯＣ）を前記目的変数としたとき、
    前記回帰式は、下記の式（７）を含む、請求項７に記載の強化ガラスの応力特性推定方法。
    ＤＯＣ＝ａＣＳ１ｓｔ＋ｂＤＯＬ１ｓｔ＋ｃＣＳ２ｎｄ＋ｄＤＯＬ２ｎｄ＋ｅ
    ・・・（７）
    ここで、ａ～ｅは定数である。
  13. 前記複数回のイオン交換処理は、２回のイオン交換処理であり、
    前記２回のイオン交換処理のうち、初回のイオン交換処理後であって最終回である２回目のイオン交換処理前における前記強化ガラスに係る前記圧縮応力層における最大圧縮応力値（ＣＳ１ｓｔ）及び前記初回のイオン交換処理により導入されたＫイオンの前記表面からの拡散深さ（ＤＯＬ１ｓｔ）を前記説明変数とし、
    前記最終回である２回目のイオン交換処理後における前記強化ガラスに係る前記圧縮応力層における最大圧縮応力値（ＣＳ２ｎｄ）及び前記最終回である２回目のイオン交換処理により導入されたＫイオンの前記表面からの拡散深さ（ＤＯＬ２ｎｄ）を前記説明変数とし、
    前記最終回である２回目のイオン交換処理後における前記強化ガラスの前記引張応力の最大値（ＣＴ）を前記目的変数としたとき、
    前記回帰式は、下記の式（８）を含む、請求項７又は１２に記載の強化ガラスの応力特性推定方法。
    ＣＴ＝ｆＣＳ１ｓｔ＋ｇＤＯＬ１ｓｔ＋ｈＣＳ２ｎｄ＋ｉＤＯＬ２ｎｄ＋ｊ
    ・・・（８）
    ここで、ｆ～ｊは定数である。
  14. 前記一部の応力特性は、前記強化ガラスの厚さ（Ｔ）を含み、
    前記複数回のイオン交換処理は、２回のイオン交換処理であり、
    前記２回のイオン交換処理のうち、初回のイオン交換処理後であって最終回である２回目のイオン交換処理前における前記強化ガラスに係る前記圧縮応力層における最大圧縮応力値（ＣＳ１ｓｔ）及び前記初回のイオン交換処理により導入されたＫイオンの前記表面からの拡散深さ（ＤＯＬ１ｓｔ）を前記説明変数とし、
    前記最終回である２回目のイオン交換処理後における前記強化ガラスに係る前記圧縮応力層における最大圧縮応力値（ＣＳ２ｎｄ）及び前記最終回である２回目のイオン交換処理により導入されたＫイオンの前記表面からの拡散深さ（ＤＯＬ２ｎｄ）を前記説明変数とし、
    前記強化ガラスの厚さ（Ｔ）を前記説明変数とし、
    前記最終回である２回目のイオン交換処理後における前記強化ガラスの圧縮応力層の深さ（ＤＯＣ）を前記目的変数としたとき、
    前記回帰式は、下記の式（１０）を含む、請求項７に記載の強化ガラスの応力特性推定方法。
    ＤＯＣ＝ａＴ＋ｂＣＳ１ｓｔ＋ｃＤＯＬ１ｓｔ＋ｄＣＳ２ｎｄ＋ｅＤＯＬ２ｎｄ＋ｆ
    ・・・（１０)
    ここで、ａ～ｆは定数である。
  15. 前記一部の応力特性は、前記強化ガラスの厚さ（Ｔ）を含み、
    前記複数回のイオン交換処理は、２回のイオン交換処理であり、
    前記２回のイオン交換処理のうち、初回のイオン交換処理後であって最終回である２回目のイオン交換処理前における前記強化ガラスに係る前記圧縮応力層における最大圧縮応力値（ＣＳ１ｓｔ）及び前記初回のイオン交換処理により導入されたＫイオンの前記表面からの拡散深さ（ＤＯＬ１ｓｔ）を前記説明変数とし、
    前記最終回である２回目のイオン交換処理後における前記強化ガラスに係る前圧縮応力層における最大圧縮応力値（ＣＳ２ｎｄ）及び前記最終回である２回目のイオン交換処理により導入されたＫイオンの前記表面からの拡散深さ（ＤＯＬ２ｎｄ）を前記説明変数とし、
    前記強化ガラスの厚さ（Ｔ）を前記説明変数とし、
    前記最終回である２回目のイオン交換処理後における前記強化ガラスの前記引張応力の最大値（ＣＴ）を前記目的変数としたとき、
    前記回帰式は、下記の式（１１）を含む、請求項７又は１４に記載の強化ガラスの応力特性推定方法。
    ＣＴ＝ｇＴ＋ｈＣＳ１ｓｔ＋ｉＤＯＬ１ｓｔ＋ｊＣＳ２ｎｄ＋ｋＤＯＬ２ｎｄ＋ｌ
    ・・・(１１)
    ここで、ｇ～ｌは定数である。
  16. 前記回帰式は、多次式である、請求項６に記載の強化ガラスの応力特性推定方法。
  17. 前記圧縮応力層における最大圧縮応力値（ＣＳ）及び前記イオン交換処理により導入されたＫイオンの前記表面からの拡散深さ（ＤＯＬ）を前記説明変数とし、前記圧縮応力層の深さ（ＤＯＣ）を前記目的変数としたとき、
    前記回帰式は、下記の式（１３）を含む、請求項１６に記載の強化ガラスの応力特性推定方法。
    ＤＯＣ＝ａ（ＣＳ＋ｂ）２＋ｃ（ＤＯＬ＋ｄ）２＋ｅ ・・・（１３）
    ここで、ａ～ｅは定数である。
  18. 前記圧縮応力層における最大圧縮応力値（ＣＳ）及び前記イオン交換処理により導入されたＫイオンの前記表面からの拡散深さ（ＤＯＬ）を前記説明変数とし、前記引張応力の最大値（ＣＴ）を前記目的変数としたとき、
    前記回帰式は、下記の式（１４）を含む、請求項１６又は１７に記載の強化ガラスの応力特性推定方法。
    ＣＴ＝ｆ（ＣＳ＋ｇ）２＋ｈ（ＤＯＬ＋ｉ）２＋ｊ ・・・（１４）
    ここで、ｆ～ｊは定数である。
  19. 前記一部の応力特性は、前記強化ガラスの厚さ（Ｔ）を含み、
    前記複数回のイオン交換処理は、２回のイオン交換処理であり、
    前記２回のイオン交換処理のうち、初回のイオン交換処理後であって最終回である２回目のイオン交換処理前における前記強化ガラスに係る前記圧縮応力層における最大圧縮応力値（ＣＳ１ｓｔ）及び前記初回のイオン交換処理により導入されたＫイオンの前記表面からの拡散の深さ（ＤＯＬ１ｓｔ）を前記説明変数とし、
    前記最終回である２回目のイオン交換処理後における前記強化ガラスに係る前記圧縮応力層における最大圧縮応力値（ＣＳ２ｎｄ）及び前記最終回である２回目のイオン交換処理により導入されたＫイオンの前記表面からの拡散深さ（ＤＯＬ２ｎｄ）を前記説明変数とし、
    前記強化ガラスの厚さ（Ｔ）を前記説明変数とし、
    前記最終回である２回目のイオン交換処理後における前記強化ガラスの圧縮応力層の深さ（ＤＯＣ）を前記目的変数としたとき、
    前記回帰式は、下記の式（１６）を含む、請求項１６に記載の強化ガラスの応力特性推定方法。
    ＤＯＣ＝ａ（Ｔ＋ｂ）２＋ｃ（ＣＳ１ｓｔ＋ｄ）２＋ｅ（ＤＯＬ１ｓｔ＋ｆ）２
    ＋ｇ（ＣＳ２ｎｄ＋ｈ）２＋ｉ（ＤＯＬ２ｎｄ＋ｊ）２＋ｋ ・・・（１６）
    ここで、ａ～ｋは定数である。
  20. 前記一部の応力特性は、前記強化ガラスの厚さ（Ｔ）を含み、
    前記複数回のイオン交換処理は、２回のイオン交換処理であり、
    前記２回のイオン交換処理のうち、初回のイオン交換処理後であって最終回である２回目のイオン交換処理前における前記強化ガラスに係る前記圧縮応力層における最大圧縮応力値（ＣＳ１ｓｔ）及び前記初回のイオン交換処理により導入されたＫイオンの前記表面からの拡散深さ（ＤＯＬ１ｓｔ）を前記説明変数とし、
    前記最終回である２回目のイオン交換処理後における前記強化ガラスに係る前記圧縮応力層における最大圧縮応力値（ＣＳ２ｎｄ）及び前記最終回である２回目のイオン交換処理により導入されたＫイオンの前記表面からの拡散深さ（ＤＯＬ２ｎｄ）を前記説明変数とし、
    前記強化ガラスの厚さ（Ｔ）を前記説明変数とし、
    前記最終回である２回目のイオン交換処理後における前記強化ガラスの前記引張応力の最大値（ＣＴ）を前記目的変数としたとき、
    前記回帰式は、下記の式（１７）を含む、請求項１６又は１９に記載の強化ガラスの応力特性推定方法。
    ＣＴ＝ｌ（Ｔ＋ｍ）２＋ｎ（ＣＳ１ｓｔ＋ｏ）２＋ｐ（ＤＯＬ１ｓｔ＋ｑ）２
    ＋ｒ（ＣＳ２ｎｄ＋ｓ）２＋ｔ（ＤＯＬ２ｎｄ＋ｕ）２＋ｖ ・・・（１７）
    ここで、ｌ～ｖは定数である。
  21. 前記回帰式は、前記圧縮応力層における最大圧縮応力値（ＣＳ）と、前記イオン交換処理により導入されたＫイオンの前記表面からの拡散深さ（ＤＯＬ）との積項（ＣＳ×ＤＯＬ）を前記説明変数として含む、請求項１６に記載の強化ガラスの応力特性推定方法。
  22. 前記推定対象の強化ガラスは、ガラス組成として、Ｎａ２Ｏと、Ｌｉ２Ｏとを含有し、
    前記圧縮応力層は、前記イオン交換処理により導入されたＫイオンに起因する圧縮応力層と、前記イオン交換処理により導入されたＮａイオンに起因する圧縮応力層とを含み、
    前記サンプリング工程では、前記一部の応力特性を、光導波効果を利用する表面応力計によって測定し、前記他の応力特性を散乱光光弾性応力計によって測定する、請求項１から２１のいずれか１項に記載の強化ガラスの応力特性推定方法。
  23. 複数回のイオン交換処理により形成された圧縮応力層における応力特性を推定するために用いられる予測モデルを作成する、強化ガラスの応力特性推定用モデルの作成方法であって、
    前記予測モデルは、前記圧縮応力層における複数の応力特性のうち、一部の応力特性に基づいて他の応力特性を推定するために用いられるモデルであり,
    前記圧縮応力層を有するサンプル強化ガラスにおける前記複数の応力特性を教師データとして取得するサンプリング工程と、
    前記教師データに基づいて、前記一部の応力特性と前記他の応力特性との関係を示す前記予測モデルを演算処理装置により作成する予測モデル作成工程と、を備える応力特性推定用モデル作成方法。
  24. 請求項２３に記載の応力特性推定用モデル作成方法により予め用意された予測モデルを用いて強化ガラスの応力特性を推定する応力特性推定方法であって、
    前記圧縮応力層を有する推定対象の強化ガラスにおける前記一部の応力特性を、前記予測モデルに対する入力データとして取得する測定工程と、
    前記測定工程によって取得された前記入力データを前記予測モデルに入力し、前記他の応力特性に係る出力データを取得する推定工程と、を備え、
    前記他の応力特性は、前記圧縮応力層の深さ（ＤＯＣ）を含むことを特徴とする、強化ガラスの応力特性推定方法。
  25. 複数回のイオン交換処理により形成された圧縮応力層における複数の応力特性のうち、一部の応力特性に基づいて他の応力特性を推定する、強化ガラスの応力特性推定方法であって、
    前記一部の応力特性と前記他の応力特性との関係を示す予測モデルによる演算処理を実行可能な演算処理装置によって、前記他の応力特性を推定する推定工程と、
    前記圧縮応力層を有する推定対象の強化ガラスにおける前記一部の応力特性を、前記予測モデルに対する入力データとして取得する測定工程と、を備え、
    前記他の応力特性は、前記圧縮応力層の深さ（ＤＯＣ）を含み、
    前記推定工程では、前記測定工程によって取得された前記入力データを前記予測モデルに入力し、前記演算処理装置によって前記他の応力特性としての前記圧縮応力の深さ（ＤＯＣ）に係る出力データを取得することを特徴とする、強化ガラスの応力特性推定方法。
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