JP5434948B2 - カバーガラス板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明はカバーガラス板の製造方法に関するものであり、例えばスマートフォンの画像表示面に設けられるカバーガラス板の製造方法に関するものである。

画像表示機能を有するデジタル機器（例えば、携帯電話，スマートフォン，モバイルコンピュータ等）には、その画像表示面を保護するためのカバーガラス板が通常設けられる。そのカバーガラス板は、平板状に成形された大面積の板ガラスを所定のサイズに切断することにより製造される。このため、板ガラスの切断後にはその外形枠加工が必要になる。つまり、矩形の板ガラスの４つの角や四辺を構成する側面の境界を滑らかに面取りしたり丸めたりする外形枠加工が必要になる（例えば、特許文献１参照。）。また、カバーガラス板の表面を平面から曲面へと仕様変更するニーズが近年高まってきているが、平板状に成形された板ガラスの表面を曲面化するには後加工が必要になる。

特開２００９−２８０４５２号公報

しかし、カバーガラス板の外形枠加工やカバーガラス板表面の後加工を行おうとすると、製造工程の増大や複雑化が生じてしまい、その結果としてコストアップを招くことになる。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、カバーガラス板の外形枠加工やカバーガラス板表面の後加工を行わずに、任意の外枠形状及び表面形状を有するカバーガラス板を容易に製造することを可能とする、カバーガラス板の製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、第１の発明のカバーガラス板の製造方法は、下金型の平面部に一定量の溶融ガラスを滴下する滴下工程と、前記平面部上の溶融ガラスを上金型でプレスすることにより、前記溶融ガラスを上金型の成形用の凹部に充填し、更に前記凹部から上金型と下金型との間にはみ出させて、そのはみ出し部分を有する予備成形体を形成するプレス工程と、平面研削又は平面研磨により前記はみ出し部分を前記予備成形体からすべて取り除く加工工程と、を有することを特徴とする。

第２の発明のカバーガラス板の製造方法は、上記第１の発明において、前記加工工程におけるはみ出し部分の平面研削又は平面研磨を、前記プレス工程における前記平面部との接触面に対して行うことを特徴とする。

第３の発明のカバーガラス板の製造方法は、上記第１又は第２の発明において、カバーガラス板の上面及び側面を前記凹部で形成し、カバーガラス板の下面を前記平面研削又は平面研磨により形成することを特徴とする。

第４の発明のカバーガラス板の製造方法は、上記第１〜第３のいずれか１つの発明において、前記凹部の一部又は全体の面形状が曲面であることを特徴とする。

第５の発明のカバーガラス板の製造方法は、上記第１〜第４のいずれか１つの発明において、前記プレス工程において前記はみ出し部分と接触する前記上金型の表面が、前記凹部の表面よりも粗くなっていることを特徴とする。

カバーガラス板の外枠形状は上金型の凹部によって決まるため、加工工程における平面研削又は平面研磨により、はみ出し部分を予備成形体からすべて取り除くと、カバーガラス板の外形枠加工を行う必要がなくなる。また、カバーガラス板の表面形状も上金型の凹部によって決まるため、カバーガラス板表面の後加工を行う必要がない。したがって、第１の発明によれば、カバーガラス板の外形枠加工やカバーガラス板表面の後加工を行わずに、任意の外枠形状及び表面形状を有するカバーガラス板を容易に製造することが可能である。

下金型の平面部と上金型の成形用の凹部との位置関係は高い精度で調整可能であるため、加工工程におけるはみ出し部分の平面研削又は平面研磨を、プレス工程において下金型の平面部と接触していた面に対して行うと、加工工程における平面研削又は平面研磨を高精度に行うことが可能である。したがって、第２の発明によれば、はみ出し部分のみを予備成形体からすべて取り除くことが容易に可能である。

予備成形体からはみ出し部分をすべて取り除くと、上金型の成形用の凹部に充填された溶融ガラスのみから成る部分が残り、それが完成品としてのカバーガラス板となる。平面研削又は平面研磨によりカバーガラス板の下面を形成すると、他の面は上金型の凹部で形成されるため、凹部の高い精度をカバーガラス板の上面及び側面の面精度に反映させることができる。したがって、第３の発明によれば、カバーガラス板における下面以外の面の精度を制御するとともに向上させることが可能である。そして、この構成は制御の難しい粘性の高いガラスの成形においてとりわけ有効である。

溶融ガラスが充填される凹部の形状により、カバーガラス板の上面の形状が決まる。したがって、凹部の一部又は全体の面形状を曲面にすれば、カバーガラス板の上面の一部又は全体の面形状を曲面にすることができる。したがって、第４の発明によれば、カバーガラス板の表面を平面から曲面へと仕様変更するニーズに簡単に対応することができる。

プレス工程においてはみ出し部分と接触する上金型の表面を、凹部の表面よりも粗くすると、成形完了後のガラス収縮作用により粗面部の剥離が発生し、予備成形体の接触面の離型が促進される。したがって、第５の発明によれば、予備成形体の離型性を向上させることができる。

カバーガラス板の製造方法の一実施の形態を示す製造工程図。 予備成形体の具体例を示す断面図。

以下、本発明を実施したカバーガラス板の製造方法を、図面を参照しつつ説明する。なお、具体例等の相互で同一の部分や相当する部分には同一の符号を付して重複説明を適宜省略する。

図１に、カバーガラス板の製造方法の一実施の形態を示す。この製造方法は、図１（Ａ）〜（Ｃ）の断面図に示す成形工程と、図１（Ｄ）及び（Ｅ）の平面図並びに図１（Ｆ）及び（Ｇ）の断面図に示す加工工程と、を有している。滴下工程（Ａ），移動工程（Ｂ）及びプレス工程（Ｃ）を含む成形工程では、ダイレクトプレス法によって予備成形体７が形成され、また、加工工程（Ｄ）〜（Ｇ）では、完成品としてのカバーガラス板８が形成される。このカバーガラス板８は、例えば、画像表示機能を有するデジタル機器（例えば、携帯電話，スマートフォン，モバイルコンピュータ等）の画像表示面を覆うために用いられる。

まず、滴下工程（Ａ）で下金型１の平面部１ａに一定量の溶融ガラス３を滴下する。つまり、溶融炉で溶かして得られた溶融ガラス３を、白金ノズル６から流し出してブレード５で切断することにより、一定量の溶融ガラス３を下金型１の平面部１ａ上に滴下する。溶融ガラス３が下金型１で急冷されないようにするため、下金型１はヒータ４で加熱されている。したがって、平面部１ａ上の溶融ガラス３は所定の粘度が保たれた状態に保持・制御される。

次の移動工程（Ｂ）では、下金型１を上金型２の下方所定位置に移動させる。上金型２も下金型１と同様、溶融ガラス３が上金型２で急冷されないようにするため、ヒータ４で加熱されている。したがって、平面部１ａ上の溶融ガラス３は上金型２に接触しても所定の粘度が保たれた状態に保持・制御される。

移動工程（Ｂ）で下金型１を所定時間待機させた後、プレス工程（Ｃ）に移行する。プレス工程（Ｃ）では、上金型２を下降させ、下金型１の平面部１ａ上の溶融ガラス３を上金型２でプレスすることにより、溶融ガラス３を上金型２の成形用の凹部２ａに充填し、更に凹部２ａから上金型２と下金型１との間にはみ出させて、そのはみ出し部分７ｂを有する予備成形体７を形成する。このように、はみ出させて成形することにより、上金型２の外部表面Ｓ２（図１（Ｂ））の最外周まで成形面を予備成形体７に転写させることができる。

プレス工程（Ｃ）で得られた予備成形体７を離型して取り出したら、加工工程（Ｄ）〜（Ｇ）に移行する。予備成形体７は、図１（Ｄ），（Ｆ）に示すように、成形体本体７ａとはみ出し部分７ｂ（斜線部分）から成っている。加工工程で、平面研削，平面研磨のうちの少なくとも一方を行うことにより、不要部分であるはみ出し部分７ｂを予備成形体７からすべて取り除くと（つまり、成形体本体７ａの外枠周面に至るまで取り除く。）、成形体本体７ａのみが残る。つまり、図１（Ｅ），（Ｇ）に示すように、完成品としてのカバーガラス板８が形成される。

はみ出し部分７ｂに対する平面研削・平面研磨は、平面部１ａとの接触面７ｓに対して行われ、その際、複数個の予備成形体７をまとめて研磨パッドで粗く平面研削した後、更に細かく平面研磨していくことにより行われる。平面研削から平面研磨への切り替えは、平面部１ａとの接触面７ｓに対して用いる研磨液を変えることにより容易に行うことができる。なお、カバーガラス板８の下面８ｃを鏡面にする必要が無い場合には、下面８ｃに皮膜を形成することにより所望の平滑度を得るようにしてもよい。

カバーガラス板８の外枠形状は上金型２の凹部２ａによって決まるため、加工工程における平面研削又は平面研磨により、はみ出し部分７ｂを予備成形体７からすべて取り除くと、カバーガラス板８の外形枠加工（例えば、画像表示面の矩形に対応した４面の外形枠加工）を行う必要がなくなる。また、カバーガラス板８の表面形状も上金型２の凹部２ａによって決まるため、カバーガラス板表面の後加工を行う必要がない。したがって、この実施の形態の構成によれば、カバーガラス板８の外形枠加工やカバーガラス板表面の後加工を行わずに、任意の外枠形状及び表面形状を有する薄肉のカバーガラス板８を容易に製造することが可能である。

下金型１の平面部１ａと上金型２の成形用の凹部２ａとの位置関係は高い精度で調整可能であるため、加工工程におけるはみ出し部分７ｂの平面研削又は平面研磨を、プレス工程において下金型１の平面部１ａと接触していた面７ｓ（図１（Ｃ），（Ｆ））に対して行うと、加工工程における平面研削又は平面研磨を高精度に行うことが可能である。したがって、この実施の形態の構成によれば、はみ出し部分７ｂのみを予備成形体７からすべて取り除くことが容易に可能である。

予備成形体７からはみ出し部分７ｂをすべて取り除くと、上金型２の成形用の凹部２ａに充填された溶融ガラス３のみから成る部分（すなわち、成形体本体７ａ）が残り、それが完成品としてのカバーガラス板８となる。カバーガラス板８の下面８ｃは平面研削又は平面研磨により形成されるが（図１（Ｇ））、他の面８ａ，８ｂは上金型２の凹部２ａで形成されるため、凹部２ａの高い精度をカバーガラス板８の上面８ａ及び側面８ｂの面精度に反映させることができる。例えば、上面８ａと側面８ｂの境界を滑らかな曲面にする成形が可能である。したがって、この実施の形態の構成によれば、カバーガラス板８における下面８ｃ以外の面８ａ，８ｂの精度を制御するとともに向上させることが可能である。そして、この構成は制御の難しい粘性の高いガラスの成形においてとりわけ有効である。

溶融ガラス３が充填される凹部２ａの形状により、カバーガラス板８の上面８ａの形状が決まる。したがって、図１（Ｂ）に示すように、凹部２ａの一部（全体でもよい。）の面形状を曲面にすれば、カバーガラス板８の上面８ａの一部（又は全体）の面形状を曲面にすることができる。したがって、この実施の形態の構成によれば、カバーガラス板８の表面を平面から曲面へと仕様変更するニーズに簡単に対応することができる。

図２に、予備成形体７の具体例を示す。図２（Ａ）は、図１の成形工程により得られる予備成形体７を示している。つまり、この予備成形体７は成形体本体７ａに平面を有するものである。図２（Ｂ）は、成形体本体７ａが凹面を有する予備成形体７Ａを示しており、図２（Ｃ）は、成形体本体７ａが凸面を有する予備成形体７Ｂを示している。これらの具体例から分かるように、上金型２の凹部２ａの形状のバリエーションを増やせば、多種多様な形状（任意の曲面；凸面，凹面；球面，シリンドリカル面等）のカバーガラス板８を作製することができる。また、図２（Ｃ）に示すように成形体本体７ａが凸面を有する場合、側面での厚さが薄すぎて画像表示面の矩形に対応した４面の外形枠加工は困難であるが、この実施の形態の構成によれば、側面での厚さが薄すぎても、はみ出し部分７ｂを平面研削又は平面研磨で予備成形体７からすべて取り除くことが容易に可能である。

上面８ａ及び側面８ｂを鏡面にすることは、上金型２に対する離型性を低下させる方向に作用するが、はみ出し部分７ｂがあることにより上金型２に対する離型性が良くなる。このため、プレス工程（Ｃ）後に予備成形体７が下金型１上に載った状態を安定的に保つことが可能となり、下金型１からの予備成形体７のピックアップが容易になる。また、プレス工程（Ｃ）においてはみ出し部分７ｂと接触する上金型２の外部表面Ｓ２（図１（Ｂ））を、凹部２ａの内部表面Ｓ１（図１（Ｂ））よりも粗くすると、成形完了後のガラス収縮作用により粗面部の剥離が発生し、予備成形体の接触面の離型が促進されるため、予備成形体７の離型性を効果的に向上させることが可能となる。

この実施の形態では、カバーガラス板８のサイズとして、縦×横×厚さ（ｄ１）＝８０×１００×０．７（ｍｍ）を想定している。カバーガラス板８の厚さｄ１（図１（Ｆ））は０．２〜１．５ｍｍが好ましく、０．７〜１．０ｍｍが更に好ましい。また、成形体本体７ａの厚さｄ１とのバランスから、はみ出し部分７ｂの厚さｄ２（図１（Ｆ））は０．５〜１．０ｍｍ程度が好ましい。はみ出し部分７ｂが薄すぎると割れやすくなり、側面８ｂの形状精度が低下する。逆に、はみ出し部分７ｂが厚すぎると、平面研削・平面研磨に要する時間が長くなってしまう。また、体積が大きくなるにしたがってひけ量が増大してしまい、成形面の劣化が生じるおそれがある。はみ出し部分７ｂが生じないようにすると、上型の凹面内に空間が生じて高精度成型ができなくなるおそれがあり、安定した成型を行う上で体積制御が困難になる。

１ 下金型
１ａ 平面部
２ 上金型
２ａ 凹部
３ 溶融ガラス
４ ヒータ
５ ブレード
６ 白金ノズル
７，７Ａ，７Ｂ 予備成形体
７ａ 成形体本体
７ｂ はみ出し部分
７ｓ 接触面
８ カバーガラス板
８ａ 上面
８ｂ 側面
８ｃ 下面
Ｓ１ 内部表面
Ｓ２ 外部表面

Claims (7)

1. 画像表示機能を有するデジタル機器を保護するデジタル機器用カバーガラス板の製造方法であって、
   平面部を有する下金型に一定量の溶融ガラスを滴下する滴下工程と、
   前記下金型上の溶融ガラスを、成形用の凹部を有する上金型でプレスすることにより、前記溶融ガラスを上金型の前記凹部に充填し、更に前記凹部から上金型と下金型との間にはみ出させて、前記凹部からはみ出したはみ出し部分を有する予備成形体を形成するプレス工程と、
   前記はみ出し部分を前記予備成形体からすべて取り除く加工工程と、
   を有することを特徴とするデジタル機器用カバーガラス板の製造方法。
2. 前記加工工程では、平面研削又は平面研磨を、前記予備成形体の、前記プレス工程における前記平面部との接触面に対して行うことで、前記はみ出し部分を前記予備成形体からすべて取り除くことを特徴とする請求項１記載のデジタル機器用カバーガラス板の製造方法。
3. カバーガラス板の上面及び側面を前記凹部で形成し、カバーガラス板の下面を前記平面研削又は平面研磨により形成することを特徴とする請求項１又は２記載のデジタル機器用カバーガラス板の製造方法。
4. 前記凹部の一部又は全体の面形状が曲面であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のデジタル機器用カバーガラス板の製造方法。
5. 前記プレス工程において前記はみ出し部分と接触する前記上金型の表面が、前記凹部の表面よりも粗くなっていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のデジタル機器用カバーガラス板の製造方法。
6. カバーガラス板の厚さは、０．２ｍｍ〜１．５ｍｍであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のデジタル機器用カバーガラス板の製造方法。
7. 前記はみ出し部の厚さは、０．５ｍｍ〜１．０ｍｍであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のデジタル機器用カバーガラス板の製造方法。

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