JP5303287B2 - ガラス基板成形装置およびガラス基板成形方法 - Google Patents
ガラス基板成形装置およびガラス基板成形方法 Download PDFInfo
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Description
成形チャンバ−29は、フレーム15に支持されて設けられている。成形チャンバー29には、N2ガス供給装置52と真空ポンプ55とが連結されており、成形チャンバー29の内部を、真空ポンプ55とN2ガス供給装置52とによりN2ガスに置換することも、真空ポンプ55により真空にすることも可能な構造となっている。
上部チャンバー29Aには上軸構成部材13が挿入されている。上部チャンバー29Aの内部に挿入された上軸構成部材13の下端に、成形ロール3の押付力検知用ロードセル11と、成形ロール3や成形ロール支持体9を備えて構成されている成形ロールユニットとが連結されている。
図2は、成形ロール3が設けられている部位(成形ロール部)の概略構成を示す斜視図であり、図3は、成形ロール3が設けられている部位の概略構成を示す平面図であり、図4は、図3におけるIV−IV断面を示す図である。
成形ロール3の回転支持は、ベアリング63を用いてされているが、真空環境下で且つ高温環境下に配置されるため、固体潤滑方式の耐熱真空対応の特殊ベアリングを使用してある。また、ベアリング63の周辺に水冷ジャケット(図示せず)を設けて、ベアリング63の温度上昇を抑制できるようになっている。
図5〜図10で積載ステージ5の詳細について示す。図5は、積載ステージ5の斜視図であり、図6は、ロッドヒータ17の概略構成を示す図である。図7は、積載ステージ5の平面図であり、図8は、積載ステージ5の側面図であり、図9は、成形ロール3と積載ステージ5とを示した図であり、図10は、積載ステージ5のワークオサエ87を示す図である。
積載ステージ5は、リニアガイドベアリング39上にSUS製水冷板(内部に水冷機構のあるSUS製水冷板)79を設け、その上にセラミック製の断熱板81を設け、その上に6本のヒータ17を挿入したヒータブロック83を設け、その上に、タングステン合金製のダイプレート85を設け、その水平面状の上面にガラス基板Wを載せる構成としてある。
次に、ガラス基板成形装置1を用いて実際にガラス基板Wを成形した成形実施例について示す。
ガラス基板成形装置1を初期状態にセットする。
成形されるガラス素材(ガラス基板)Wを積載ステージ5にセットする。なお、ガラス素材としてたとえば、以下のガラス素材を使用する。(1)メーカ:株式会社オハラ (2)硝材名:L-BSL7 (3)屈折率nd:1.51633 (4)アツベ数γd:64.1 (5)歪点:Stp:532℃ (6)徐冷点AP:563℃ (7)転移点Tg:576℃ (8)屈服点At:625℃ (9)軟化点SP:718℃ (10)線膨張係数α:86×10−7/℃ (11)サイズ:100mm×30mm×t3mm。
ガラス基板成形装置1の自動シーケンスを開始する。以下に、制御装置21によるガラス基板成形装置1の自動シーケンスの動作順序を示す。
上部チャンバー29Aを下降して、チャンバー29内を密閉する。
真空ポンプ55のバルブを開いて、チャンバー29内を所定の真空度まで真空引きする。たとえば、0.5Paまで真空引きする。
上記真空バルブを閉じた後、窒素ガス(N2ガス)を入れて、チャンバー29内を窒素雰囲気にする。なお、ガラス基板成形装置1では、窒素ガスを入れることにより、チャンバー29内の圧力を101325Pa(大気圧)とした。
成形ロール3の加熱用赤外線ランプ25と、積載ステージ5の加熱用ロッドヒータ17とをONして、成形ロール3および積載ステージ5の加熱を開始する。同時に、成形ロール3の均一加熱化を計る為、成形ロール3を10rev/minで回転する。なお、ガラス基板成形装置1では、各部の所定温度を次のように設定した。(1)成形ロール3:640℃、(2)積載ステージ5:610℃(3ゾーン共同一設定)。なお、設定温度へのヒータ17ヘの出力調整は、温度調節器および電力調整器(サイリスタレギュレータ)にて自動的にコントロールされる。
成形ロール3および積載ステージ5の温度が所定温度に到達した後、真空ポンプ55の真空バルブを開いて、所定の真空度まで真空引きする。たとえば、0.5Pa以下まで真空引きを行った。
積載ステージ5を成形ロール3の下部の所定位置まで高速移動する。
成形ロール3の回転を一旦止めた後、成形ロール3を下降させ、ガラス基板Wに所定の圧力で押付ける。たとえば、プレス力を20N(ニュートン)にてプレスした。
成形ロール3を所定プレス力に達すると同時に、積載ステージ5を所定の速度で移動させ、同時に積載ステージ5の移動速度に合せて(同期させて)成形ロール3を回転させる。
積載ステージ5が所定の位置に到達した時点で、積載ステージ5を停止させる。同時に成形ロール3の回転も積載ステージ5の動作に同期して停止させる。
成形ロール3を上昇端まで移動させ、ガラス基板Wへの成形ロール3のプレスを開放する。
積載ステージ5を、冷却退避位置(図1では左端)へ移動する。
成形ロール3の加熱用赤外線ランプ25と、積載ステージ5の加熱用ロッドヒータ17とをOFFして、成形ロール3および積載ステージ5の加熱を終了する。
真空ポンプ55の真空バルブを閉じて、チャンバー29内の真空引きを終了する。
成形ロール3および積載ステージ5を冷却用の窒素ガスを用いて、強制空冷を行い、所定の温度に到達するまで冷却を行う。たとえば、空気中でも酸化され難い温度として、それぞれ200℃まで冷却する。なお、成形ロール3は、均等に窒素ガスが当たるように、成形ロール3の回転を10rev/minで回転させながら強制空冷を行う。同時にチャンバー29内は窒素雰囲気に置換され直して、圧力も大気圧に戻る。
温度低下を確認した後、成形ロール3の回転を停止させて、上部チャンバー29Aを上昇させ、ガラス基板成形装置1の自動シーケンスは終了する。
この後、オペレータにより積載ステージ5上のガラス基板Wの成形品を取出して終了する。
ガラス基板成形装置1にて得られたガラス成形品Wを図11に示す。
3 成形ロール
5 積載ステージ
7 ステージ用ヒータ
9 成形ロール支持体
11 ロードセル
13 上軸構成部材
15 フレーム
17 ロッドヒータ
19 熱電対
21 制御装置
23 成形ロール用ヒータ
25 赤外線ランプ
27 放射温度計
29 チャンバー
31 ステージ移動手段
33 成形ロール移動手段
49 成形ロール回転手段
W ガラス基板
Z4、Z5、Z6 ゾーン
Claims (5)
- ガラス基板を加熱して、前記ガラス基板に微細な凹凸形状をプレス成形するガラス基板成形装置において、
前記ガラス基板が設置される積載ステージと、
前記積載ステージを所定の温度に加熱することにより、前記積載ステージに設置されている前記ガラス基板を加熱するステージ用ヒータとを有し、
前記ステージ用ヒータは、前記積載ステージの内部に配置された複数本のロッドヒータ、前記積載ステージの内部に配置された複数本の赤外線ランプの少なくともいずれかで構成されており、
複数本の温度測定素子を前記積載ステージに埋め込み、
前記各温度測定素子が測定した温度に応じて、前記ステージ用ヒータの発熱量を制御して前記積載ステージの複数エリアの温度をゾーン制御するように構成されており、
前記ガラス基板に転写される微細な凹凸形状と反対の微細な凹凸形状を有する円筒状の成形ロールを、前記ガラス基板に押し付けながら回転移動させることにより、微細な凹凸形状付ガラス基板を成形するように構成されている、
ことを特徴とするガラス基板成形装置。 - 請求項1に記載のガラス基板成形装置において、
前記成形ロールを所定の温度に加熱する成形ロール用ヒータを有する、
ことを特徴とするガラス基板成形装置。 - 請求項2に記載のガラス基板成形装置において、
前記成形ロール用ヒータは、前記成形ロールの内側で前記成形ロールの軸に沿って配置された赤外線ランプ、前記成形ロールの内側で前記成形ロールの軸に沿って配置されたロッドヒータの少なくともいずれかで構成されており、
放射温度計を用いて、前記成形ロールの微細な凹凸形状が形成されている面の温度を測定し、前記放射温度計が測定した温度に応じて、前記成形ロール用ヒータの発熱量を制御して前記成形ロールの微細な凹凸形状が形成されている面の温度を制御するように構成されている、
ことを特徴とするガラス基板成形装置。 - 請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のガラス基板成形装置において、
前記成形ロールと前記ガラス基板とを内部に包含することができるチャンバーを有し、
前記チャンバー内を、真空にしまたは不活性ガスに置換することが可能なように構成されている、
ことを特徴とするガラス基板成形装置。 - ガラス基板を加熱して、前記ガラス基板に微細な凹凸形状をプレス成形するガラス基板成形方法において、
前記ガラス基板を積載ステージに設置し、
前記積載ステージの内部に埋め込まれて設けられた、複数本のロッドヒータ、複数本の赤外線ランプの少なくともいずれかで構成したステージ用ヒータにより、前記積載ステージを所定の温度に加熱して前記積載ステージに設置されている前記ガラス基板を加熱し、
前記積載ステージに埋め込まれた複数本の温度測定素子が測定した温度に応じて、前記ステージ用ヒータの発熱量を制御して前記積載ステージの複数エリアの温度をゾーン制御し、
前記ガラス基板に転写される微細な凹凸形状と反対の微細な凹凸形状を有する円筒状の成形ロールを、前記ガラス基板に押し付けながら回転移動させることにより、微細な凹凸形状付ガラス基板を成形する、
ことを特徴とするガラス基板成形方法。
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