JP6049144B2

JP6049144B2 - ガラス成形システム及び関連装置及び方法

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Publication number: JP6049144B2
Application number: JP2014083424A
Authority: JP
Inventors: ピーベイリーダレル; エイチブレナンジョン; ジェイジュニアデイリーマイケル; ダブリューデミングスコット; エーマンカール; アールガイロキース; ジェイクーンデイヴィッド; シーシーハンブライアン; ウクラインツィークルジャーカ; エルワソンケヴィン; ユルコフスキーユーリ
Original assignee: Corning Inc
Current assignee: Corning Inc
Priority date: 2011-05-27
Filing date: 2014-04-15
Publication date: 2016-12-21
Anticipated expiration: 2032-05-25
Also published as: TW201247568A; CN105330136B; WO2012166574A2; CN103732548B; US8701443B2; TWI555711B; CN103732548A; US20130098110A1; CN105330136A; EP2724992B1; EP2714601B1; TW201509839A; JP6010115B2; WO2012166574A3; BR112013030300A2; US8783066B2; EP2724992A1; KR20140039216A; US20140299300A1; TWI474980B

Description

関連出願の説明

本出願は２０１１年５月２７日に出願された米国仮特許出願第６１/４９０９２３号の米国特許法第１１９条の下の優先権の恩典を主張する。本明細書は上記特許出願の明細書の内容に依存し、その内容の全体が本明細書に参照として含められる。

本発明は全般に二次元（２Ｄ）ガラス板の熱二次成形による三次元（３Ｄ）ガラス製品の製造に関する。

ラップトップ、タブレット及びスマートホンのような携帯電子装置用の３Ｄガラスカバーには大きな需要がある。特に望ましい３Ｄガラスカバーは、電子装置のディスプレイとの接触のための２Ｄ表面とディスプレイの縁端をくるみ込むための３Ｄ表面の組合せを有する。３Ｄ表面は展開不可能な表面、すなわち歪ませずに平面上に広げるかまたは開くことはできない表面とすることができ、いかなる曲り、コーナー及び湾曲も有することができる。曲りはきつく、急峻であり得る。湾曲は不規則であり得る。そのような３Ｄガラスカバーは複雑であり、研削加工及びフライス加工のような機械加工プロセスを用いて高精度で作製することは困難である。他のタイプの用途においては、熱二次成形が２Ｄガラス板からの３Ｄガラス製品の形成に成功裏に用いられている。

本発明の課題は上述したような３Ｄガラスカバーを作製するための熱二次成形の使用を可能にするシステムを提供することにある。本発明の課題は、形状が一貫し、寸法精度が高い、複数個のガラス製品を形成するプロセスも提供することにある。

本発明の一態様において、ガラス成形システムは、割送りテーブル、割送りテーブルに沿って配列された複数個のエンクロージャ及び、それぞれがエンクロージャのいずれの１つにも選択的に割送り可能であるように、割送りテーブル上に定められた複数台のステーションを備える。少なくとも１つの輻射加熱器が少なくとも１つのエンクロージャ内に配される。輻射反射器面が少なくとも１つの輻射加熱器に対向する位置関係で少なくとも１つのエンクロージャ内に配される。輻射体が、少なくとも１つのエンクロージャ内で、少なくとも１つの輻射加熱器と輻射反射器面の間に配される。輻射体は少なくとも１つの輻射加熱器に対向する位置関係にある第１の表面及び輻射反射器面に対向する位置関係にある第２の表面を有する。

一実施形態において、ガラス成形システムは少なくとも１つのエンクロージャ内に少なくとも一部が配され、輻射体から熱を取り去るように動作することができる、冷却装置をさらに備える。

一実施形態において、ガラス成形システムは複数個の金型及び金型支持体をさらに備え、それぞれの金型支持体はステーションの１つにおいて金型の１つを支持するように構成される。

一実施形態において、輻射反射器面は金型のいずれの１つも、輻射反射器面がその金型の周囲を囲むように、受け入れるための開口を有する。

一実施形態において、輻射反射器面の開口の面積は輻射体の第２の表面の面積より小さい。

一実施形態において、ガラス成形システムは金型のいずれの１つも冷却するための冷却プレートをさらに備える。冷却プレートは、金型がステーションの１つにおいて金型支持体の１つによって支持されたときに、間隔をおかれた位置関係で金型の下側に取り付けられる。

一実施形態において、冷却プレートは、冷却プレートがその中に流体を受け入れる第１のフローチャネル、冷却プレートがそこから流体を排出する第２のフローチャネル及び、第２のフローチャネルの全長に沿ういくつかのポイントにおける流体の第１のフローチャネルから第２のフローチャネルへの乗換えを可能にする、第１のフローチャネルと第２のフローチャネルの間の障壁を有するプレート部材を有する。

一実施形態において、ガラス成形システムは金型のいずれの１つも、エンクロージャのいずれの１つにも割り送りされていないステーションに金型がある間に、予備加熱するための割送りテーブルに沿って配された加熱装置をさらに備える。加熱装置の構成及び割送りテーブルに対する加熱装置の配置はステーションのいずれの１つも加熱装置とともに割り送りされ得るような構成及び配置である。

一実施形態において、加熱装置は少なくとも１つの輻射加熱器を有する。

一実施形態において、加熱装置は割送り装置の一滞留時間内にあらかじめ定められた大きさだけ金型のいずれの１つの温度も上昇させるように構成される。

一実施形態において、ガラス成形システムは金型のいずれの１つで作製された３Ｄガラス製品の形状も測定するための手段をさらに備える。

一実施形態において、測定手段は、測定面、測定面に実質的に平行な平面に３Ｄガラス製品を支持するための測定面上の支持素子及び、３Ｄガラス製品が支持素子によって支持されたときに、３Ｄガラス製品上の点の変位を測定するように構成された少なくとも１つの変位ゲージを有する。

一実施形態において、測定手段は測定表面上で３Ｄガラス製品を位置合せするための手段をさらに有する。

一実施形態において、測定手段は３Ｄガラス製品を支持素子にクランプするための手段をさらに有する。

一実施形態において、ガラス成形システムは２Ｄガラス板を金型上に装填するための手段及び３Ｄガラス製品を金型から取り出すための手段をさらに備える。

一実施形態において、ガラス成形システムはエンクロージャの外部で２Ｄガラス板を加熱するための手段をさらに備える。

一実施形態において、エンクロージャのそれぞれは断熱耐熱壁を有するハウジングによって与えられる耐熱容器である。

一実施形態において、少なくとも１つの輻射加熱器は赤外線加熱器である。

一実施形態において、輻射体の輻射率は０.８より大きく、輻射反射器面の輻射率は０.４より小さい。

一実施形態において、輻射体の第２の表面及び輻射反射器面は１０ｍｍから５０ｍｍの範囲の空隙で隔てられる。

一実施形態において、輻射反射器面は割送りテーブル上に形成され、割送りテーブルはエンクロージャの少なくとも１つの内に輻射反射表面を配置するようにエンクロージャを通って移動可能である。

一実施形態において、割送りテーブルは回転割送りテーブルである。

本発明の別の態様において、ガラス製品を作製する方法は、３Ｄ形状をもつ成形面を有する金型上に２Ｄガラス板を置く工程を含む。２Ｄガラス板及び金型は輻射環境内に置かれ、２Ｄガラス板はガラスのアニール点と軟化点の間の第１の温度に加熱される。輻射環境内にある間に、２Ｄガラス板は力によって成形面と一致させられて、３Ｄガラス製品になる。３Ｄガラス製品は、３Ｄガラス製品及び金型の温度が第２の温度にされている間、力によって成形面に密着保持される。３Ｄガラス製品を金型に密着させている力が解放される。次いで。３Ｄガラス製品はガラスの歪点より低い第３の温度に急速に冷却される。

一実施形態において、２Ｄガラス板を成形面と一致させる工程において用いられる力は３Ｄガラス製品を成形面に密着保持する工程において用いられる力より大きい。

一実施形態において、同形にする力及び密着保持する力のそれぞれを発生するため、成形面と２Ｄガラス板または３Ｄガラス製品の間に真空が与えられる。一実施形態において、方法は３Ｄガラス製品の形状を制御するために少なくとも１つのプロセスパラメータを調節する工程をさらに含む。

一実施形態において、少なくとも１つのプロセスパラメータを調節する工程は３Ｄガラス製品を金型に密着保持している力が解放される間に金型の温度を調節する工程を含む。

一実施形態において、金型の温度を調節する工程は金型を冷却する工程を含む。一実施形態において、冷却は輻射伝熱による。

一実施形態において、金型の温度を調節する工程は３Ｄガラス製品の形状の特徴を定める一組の形状測定基準を定める工程をさらに含む。

一実施形態において、金型の温度を調節する工程は、金型によって既に形成されている３Ｄガラス製品の形状の少なくとも１つの形状測定基準からの偏差に基づいて、金型から取り去る熱の量を決定する工程をさらに含む。

一実施形態において、冷却する工程は冷却プレート通して冷却流体を循環させる工程を含み、取る去る熱の量を決定する工程は冷却プレートに冷却流体が供給される流量を決定する工程を含む。

一実施形態において、輻射環境内で２Ｄガラス板を加熱する工程は２Ｄガラス板によって吸収される輻射を発するために輻射体を用いる工程を含む。

一実施形態において、輻射体は輻射環境における２Ｄガラス板の加熱中に少なくとも１つの赤外線加熱器から輻射を吸収する。

一実施形態において、３Ｄガラス製品及び金型を第２の温度にする工程は３Ｄガラス製品から熱を吸収するために輻射体を用いる工程を含む。

一実施形態において、方法は、輻射体が３Ｄガラス製品から熱を吸収している間、輻射体から熱を取り去る工程をさらに含む。

一実施形態において、方法は、輻射体が３Ｄガラス製品から熱を吸収している間、輻射体を第２の温度に維持するために輻射体に熱を選択的に送る工程をさらに含む。

一実施形態において、方法は、２Ｄガラス板を金型上に置く前に、個別に、２Ｄガラス板及び金型を予備加熱する工程をさらに含む。

本発明の別の態様において、熱交換器装置は、回旋状に取り巻く壁で分離された第１のフローチャネル及び第２のフローチャネルを有する、本体を有する。回旋状に取り巻く壁は、流体が第１のフローチャネルから回旋状の壁を越えて第２のプローチャネルに流入できるように構成される。本体は少なくとも、流体がそれを通して第１のフローチャネル内に供給され得る第１のフローチャネルポート及び流体がそれを通して第２のフローチャネルから排出され得る第２のフローチャネルポートの、２つのフローチャネルポートをさらに有する。本体は第１及び第２のフローチャネルとは別のフロー分配チャネルをさらに有する。フロー分配チャネルは第１のフローチャネルと通じており、第１のフローチャネルの長さに沿う複数個のポイントに流体を分配するように構成される。

一実施形態において、本体はプレートの形態にあり、熱交換器装置は、第１のフローチャネル、第２のフローチャネル及び回旋状の壁が配されている本体の前面を覆うフロントカバープレート部材をさらに有する。フロントカバープレートで与えられる外装は、フロントカバープレート部材と回旋状の壁が配されている本体の間に空隙が形成されるような外装である。

一実施形態において、熱交換器装置は、回旋状の壁に沿って空隙を一様な高さに維持するために本体とフロントカバープレート部材の間に配置された、複数のスペーサをさらに有する。

一実施形態において、フロントカバープレート部材は、第１のフローチャネル内の流体が回旋状の壁を越えて第２のフローチャネルに流入することを可能するための第１のフローチャネル内の流体の加圧を可能にするように、密閉態様で本体に嵌合する。

一実施形態において、熱交換器装置は、フロー分配チャネルが配されている本体の背面を覆うバックカバープレート部材をさらに有する。バックカバープレート部材は少なくとも、本体に流体を供給するための第１のフローポート及び本体から流体を抜き取るための第２のフローポートの、２つのフローポートを有する。バックカバープレート部材で与えられる外装は、第１のフローポートがフロー分配チャネルと通じていて、第２のフローポートが第２のフローチャネルポートと通じているような外装である。

本発明の別の態様において、製品の形状を測定するための装置は測定表面及び物品を安定に支持するための測定表面上に配置された複数の支持体を有する。装置は、測定表面に隣接し、製品を測定表面に対して配置するための基準点としてはたらく、少なくとも１つの位置合せガイドをさらに有する。装置は、製品が支持体上に配されたときに、製品上の点の変位を測定するための少なくとも１つの変位ゲージをさらに有する。

一実施形態において、少なくとも１つの変位ゲージは非接触型変位センサを有する。

一実施形態において、非接触型変位センサは、レーザ三角法センサ、スペクトル干渉レーザ変位センサ及び共焦点色変位センサからなる群から選ばれる。

一実施形態において、形状測定装置は製品を支持体にクランプするための手段をさらに有する。

一実施形態において、クランプ手段は、製品が支持体上にあるときにそれを通して製品に真空をかけることができる軸穴を支持体に有する。

一実施形態において、測定表面は少なくとも１つの変位ゲージがその中に配置される少なくとも１つの開口を有する載置ブロックによって与えられる。

一実施形態において、形状測定装置は少なくとも１つの変位ゲージを載置ブロックにクランプするための手段を有する。

本発明の別の態様において、製品の形状を測定するための装置は、製品を支持するための第１の取付具、第１の取付具に対向する位置関係で配された第２の取付具及び、製品が第１の取付郡上に支持されているときに製品上の複数の点の変位を測定するため、所定の位置で第２の取付具に沿って支持される複数の変位ゲージを有する。

上記の全般的説明及び以下の詳細な説明がいずれも本発明の例示であり、特許請求されるような本発明の本質及び特質を理解するための枠組みの提供が目的とされていることは当然である。添付図面は本発明のさらに深い理解を提供するために含められ、本明細書に組み入れられて本明細書の一部をなす。図面は本発明の様々な実施形態を示し、記述とともに本発明の原理及び動作の説明に役立つ、
以下は添付図面の図の説明である。図は必ずしも比例尺で描かれてはおらず、いくつかの図及び図のいくつかの描写は、明解さ及び簡明さのため、比例関係が誇張されて、または簡略に、示されることがあり得る。

図１はガラス成形システムの斜視図である。図２は伝熱モジュールの断面を示す。図３は輻射体を冷却するための装置を組み込んでいる伝熱モジュールの断面図である。図４Ａは冷却プレートの側面図である。図４Ｂは図４Ａの冷却プレートの中間プレートの上面図である。図４Ｃは図４Ｂの冷却プレートの線４Ｃ−４Ｃに沿う断面図である。図４Ｄは図４Ｂの中間プレートの底面図である。図４Ｅは図４Ａの冷却プレートの下部プレートの上面図である。図５Ａは金型支持システムの断面図である。図５Ｂは図５Ａの金型支持システムのサブアセンブリの斜視図である。図６Ａは計測システムの斜視図である。図６Ｂは図６Ａに示される計測システムの断面を示す。図６Ｃは別の計測システムの斜視図である。図６Ｄは図６Ｃの計測システムによってなされた測定の繰返し精度を示すグラフである。図６Ｅは別の計測システムの部分断面を示す。図７Ａは予備加熱モジュールの斜視図である。図７Ｂは、図７Ａの予備加熱モジュールを含む、ガラス成形システムの一区画を示す。図７Ｃは図７Ｂの線７Ｃ−７Ｃに沿う断面を示す。図８は、図６Ａ及び６Ｂの計測システムによって測定されるような、３Ｄガラス製品の形状への冷却プレート流量変更の効果を示すグラフである。図９Ａはガラス形状を制御するためのシステムのブロック図である。図９Ｂはガラス形状を制御するための別のシステムのブロック図である。図１０Ａは形状を定める測定基準の概略を示す。図１０Ｂは形状を定める測定基準の別の概略を示す。図１１Ａは金型温度への空気流量の影響を示すグラフである。図１１Ｂは金型温度への空気流量の影響を示す別のグラフである。図１２は３Ｄガラス製品を作製するプロセスを示すグラフである。

以下の詳細な説明においては、本発明の実施形態の完全な理解を提供するために数多くの特定の詳細が述べられるであろう。しかし、これらの特定の詳細のいくつかまたは全てを含まずに本発明の実施形態を実施できる場合が当業者には明らかであろう。他の場合、本発明を不必要に曖昧にすることのないように、周知の特徴またはプロセスを詳細には説明しないことがある。さらに、同様のまたは同一の参照数字が共通であるかまたは同様の要素を識別するために用いられることがある。

図１は２Ｄガラス板から熱二次成形によって３Ｄガラス製品を作製するためのガラス成形システム１００を示す。ガラス成形システム１００は主回転割送りテーブル１０４を有する主回転テープルシステム１０２を備える。主回転テーブルシステム１０２は、円軌道またはループ軌道に沿って選ばれた角度ずつ主回転テーブル１０４を並進させることができる、いずれかの特注または市販の回転テーブルシステムとすることができる。別の実施形態において、回転割送りテーブルを有する回転テーブルシステムの代わりに、直進割送りテーブルのような、無回転割送りテーブルを有する、直進テーブルシステムのような、無回転テーブルシステムを用いることができる。主回転割送りテーブル１０４上にいくつかのステーション１０６が定められ、それぞれのステーション１０６は金型１０８のための支持体を有する。主回転割送りテーブル１０４に沿って伝熱（ＨＴ）モジュール１１０が配列され、主回転割送りテーブル１０４は、それぞれのステーション１０６のＨＴモジュール１１０のいずれか１つへの選択的な割送りが可能になるように、回転させることができる。ステーション１０６がＨＴモジュール１１０に割り送られると、ステーション１０６に支持された金型１０８がＨＴモジュール１１０内に配され、金型１０８上に支持された２Ｄガラス板がＨＴモジュール１１０内で熱二次成形プロセスの少なくとも一部を受けることが可能になる。一般に、ステーション１０６の数は、いつでもステーション１０６の内のいくつかだけがＨＴモジュール１１０に割り送られるように、ＨＴモジュール１１０の数を上まわるであろう。図１に示される実施形態においては、システム内に２４のステーション１０８及び１８のＨＴモジュール１１０があるが、システム内のステーション１０６及びＨＴモジュール１１０の数には十分な選択の余地がある。ＨＲモジュール１１０に割り送られていないそれぞれのステーション１０６は一般に金型内への２Ｄガラス板の装填、金型からの３Ｄガラス製品の取り出し、金型の清掃及び金型の修理または交換のような作業の実施が可能になるように、大気に開放される。ガラス成形システム１００のそれぞれのサイクルには、割送り時間とこれに続く待ち時間がある。割送り時間中、主回転割送りテーブル１０４は（時計回りまたは反時計回りとすることができる）選ばれた方向に選ばれた角度だけ回転され、この結果、特定の構成のステーション１０６がＨＴモジュール１１０に割り送られる。割送り時間中の回転速度は一定とするかまたは変化させることができる。変化の一例は、初期加速、続いて定速、続いて最終減速である。第１のサイクルに対し、ＨＴモジュール１１０に割り送られたステーション１０６の内の１つだけが２Ｄガラス板を載せている金型１０８を支持する。さらにいくつかのサイクルの後、ＨＴモジュール１１０に割り送られた全てのステーション１０６のそれぞれは、２Ｄガラス板を載せている金型１０８または３Ｄガラス製品を載せている金型１０８あるいは空の金型１０８を支持しているであろう。金型１０８が２Ｄガラス板または３Ｄガラス製品を載せているかあるいは空であるかは、ＨＴモジュール１１０のシーケンスに沿う金型１０８の位置に依存するであろう。待ち時間中、２Ｄガラス板の３Ｄガラス製品への熱二次成形がＨＴモジュール１１０に割り送られているそれぞれのステーション１０６において実施される。連続生産に対し、単一のＨＴモジュール１１０内での熱二次成形の完了は実行可能ではないであろう。この場合、熱二次成形は一連のＨＴモジュール１１０の間で分散させることができる。

一般的な熱二次成形プロセスは、２Ｄガラス板が金型の上部にある間、２Ｄガラス板を成形温度、例えば１０^７ポアズ（１０^６Ｐａ・秒）〜１０^１１ポアズ（１０^１０Ｐａ・秒）の粘度に対応する温度範囲内またはガラスのアニール点から軟化点の間の温度に加熱する工程を含む。加熱される２Ｄガラス板は、加熱されると垂れ下がり始めることができる。一般に、次いで、ガラス板を成形面に一致させ、よってガラス板を３Ｄガラス製品に成形するため、ガラス板と金型の間に真空が与えられる。３Ｄガラス製品成形後、３Ｄガラス製品は、３Ｄガラス製品のハンドリングが可能になるであろう、ガラスの歪点より低い温度まで冷却される。分散熱二次成形に対し、ＨＴモジュール１１０の一セグメントを２Ｄガラス板の成形温度までの加熱専用とすることができ、ＨＴモジュール１１０の別のセグメントを２Ｄガラス板の３Ｄガラス製品への成形専用とすることができ、ＨＴモジュール１１０のまた別のセグメントを３Ｄガラス製品のガラスの歪点より低い温度への冷却専用とすることができるであろう。

上述したサイクルは、熱二次成形による２Ｄガラス板からの３Ｄガラス製品の連続生産のため、所望に応じて多数回繰り返される。サイクルが進行している間、金型からの３Ｄガラス製品の取出し及び空の金型への新しい２Ｄガラス板の装填のような、別の作業が行われる。主回転割送りテーブル１０４が回転するにつれて、３Ｄガラス製品を載せている金型１０８を支持しているステーション１０６は最終的に大気にさらされることになり、３Ｄガラス製品へのアクセスが可能になるであろう。次いで、金型１０８から３Ｄガラス製品を取り出して取出エリア１０４上に移すためにロボット１１２を用いることができる。また、新しい２Ｄガラス板を装填エリア１１８から空の金型１０８上に装填するため、ロボット１１６を用いることもできる。高スループットを可能にするため、２Ｄガラス板は金型１０８上に搭載される前に予備加熱される。この目的のため、装填エリア１１８は、副回転テーブル１２２を有する、副回転割送りテーブル１２０を有する。主回転割送りテーブル１０４の場合と同様に、いくつかのステーションが副回転割送りテーブル上に定められる。副回転割送りテーブル１２２は炉１２４内に配される。２Ｄガラス板は初め、副回転割送りテーブル１２２のステーション上に装填され、炉１２４内で予備加熱される。一実施形態において、２Ｄガラス板を予備加熱する工程は、２Ｄガラス板にかけて、窒素のような、加熱気体を流す工程を含む。２Ｄガラス板は成形温度より低い温度まで加熱される。次いで、ロボット１１６が、以降の加熱及び熱二次成形による３Ｄガラス製品への成形のため、主回転割送りテーブル１０４のステーション１０６上に、予備加熱された２Ｄガラス板を移載する。一実施形態において、副回転割送りテーブル１２２は６ステーションを有するが、副回転割送りテーブル１２２上にいくつのステーションが定められ得るかについての特定の制限はない。ロボット１１６，１１２はそれぞれ、２Ｄガラス板及び３Ｄガラス製品を把持するために、真空カップまたは吸引カップを用いることができる。好ましくは、真空カップまたは吸引カップあるいはその他の２Ｄガラス板及び３Ｄガラス製品を把持する手段は、ガラスにすり傷を付けるべきではなく、ガラスを損なうべきではなく、あるいはガラス上に残渣を残すべきではない。

ＨＴモジュール１１０は全てが同じである必要はない。ＨＴモジュール１１０の内のいくつかは能動加熱用に構成することができる。ＨＴモジュール１１０の内のいくつかは能動冷却用に構成することができる。ＨＴモジュール１１０の内のいくつかは、能動的な冷却も加熱も行わないように構成することができ、単に、所望の温度が維持され得るかまたは温度が徐々に低下することが可能にされ得る安定な熱環境を、例えば断熱により、提供することができる。ＨＴモジュール１１０として用いられ得るであろうＨＴモジュールの特定の例は以下に説明される。これらの特定の例においては、輻射加熱器が加熱に用いられることが好ましい。しかし、他の加熱手段も用いることができる。

図２は、上述したＨＴモジュール１１０のいずれの１つとしても用いられ得るであろうＨＴモジュール２００を示す。加熱モジュール２００は、熱エンクロージャ２０４を定めるハウジング２０２を有する。熱エンクロージャはその中身を周囲環境とは異なる温度に維持することができるエンクロージャである。ハウジング２０２の壁体は、耐熱材料でつくられて熱エンクロージャ２０４を囲む壁体層２０３，耐熱材料でつくられて壁体層２０３の部分を囲む壁体層２０５及び断熱材料でつくられて壁体層２０３，２０５を囲む壁体層２０７を有する。ハウジング２０２の断熱された耐熱壁体により、熱エンクロージャ２０４内の温度を制御可能にすることが可能になる。加熱器２０６のアレイが熱エンクロージャ２０４の上部領域２０９に配される。加熱器２０６は輻射加熱器であることが好ましい。輻射加熱器は輻射エネルギーによって加熱する。輻射エネルギー源の例は、マイクロ波源、高周波源、可視光源、赤外線熱源及び電気熱源である。輻射加熱器は赤外線輻射加熱器であることが好ましい。他の実施形態において、加熱器２０６は抵抗加熱器とすることもできる。熱エンクロージャ２０４の上部領域２０９には、加熱器２０６のアレイの下側に輻射体２０８も配される。輻射体２０８は輻射を発するかまたは吸収することができる物体である。一実施形態において、輻射体２０８は、例えばハウジング２０２の耐熱層２０３の溝２１１に輻射体２０８の末端を差し込むことによって、ハウジング２０２に確実に固定される。

輻射反射器面２１０が、熱エンクロージャ２０４内で輻射体２０８の下側に配される。一実施形態において、輻射反射器面２１０はＨＴモジュール２００の組込部品である。例えば、輻射反射器面２１０は熱エンクロージャ２０４内の表面上に支持するか、またはハウジング２０２の壁体に確実に固定することができる。この実施形態において、輻射反射器面２１０は静止しているであろう。図２に示されるような、別の実施形態において、輻射反射器面２１０は割送りテーブル１０４の表面によって与えられるかまたは割送りテーブル１０４の表面上に形成される。この実施形態において、輻射反射器面２１０は割送りテーブル１０４とともに熱エンクロージャ２０４を通って移動することができるであろう。輻射反射器面２１０は、金型、例えば金型２１４の受け取りのために指定された領域である、受け領域を有する。一実施形態において、輻射反射器面２１０の受け領域は、金型、例えば金型２１４を受け入れる寸法につくられた受け穴２１２を有する。

熱エンクロージャ２０４の下部領域２１３は、熱エンクロージャ２０４を通して割送りテーブル１０４を走行させるための開口２１５を有する。図２において、割送りテーブル１０４上のステーションは、ステーションにある金型２１４が熱エンクロージャ２０４内に置かれるように、ＨＴモジュール２００に割送りされている。金型２１４も、熱エンクロージャ２０４に配されている、輻射反射器面２１０の受け穴２１２内に置かれる。受け穴２１２内に金型２１４を置くことにより、輻射反射器面２１０が金型２１４の周囲を囲むことが可能になる。この配置により、金型２１４の上面は輻射反射器面２１０と共面になることもならないこともある。

輻射加熱器２０６のアレイは、輻射体２０８の上面２２２において受け取られて輻射体２０８内に吸収される、輻射を発する。輻射体２０８の底面２１６において、底面２１６の下側にある物体の温度に依存して、輻射が吸収されるかまたは発せられる。輻射体２０８の動作温度は底面２１６の下側にある物体に入射するスペクトルエネルギーを規定する。輻射体２０８と組み合わされた加熱器２０６のアレイは金型２１４及び金型２１４に載せられているガラスに対して熱的に一様な熱源を提供する。金型２１４及びガラスによって吸収されない輻射は輻射反射器面２１０によって反射されて輻射吸収体２０８に戻る。

一実施形態において、輻射反射器面２１０は平表面である。一実施形態において、輻射体２０８の底面２１０は平坦であり、輻射反射器面２１０に対向する。一実施形態において、輻射反射器面２１０及び輻射体２０８の底面２１６は相互に実質的に平行である。輻射反射器面２１０はプレートの表面とすることができ、あるいは、割送りテープル１０４の表面のような、いずれか適する表面上のめっき膜とすることができる。一実施形態において、輻射反射器面２１０は耐熱材料、例えば、ZIRCAR Refractory Composites, Inc.から入手できるアルミナ被覆セラミック材料でつくられる。一実施形態において、輻射反射器面２１０は比較的低い輻射率、好ましくは０.４より小さい輻射率を有する。一実施形態において、輻射体２０８はプレートである。一実施形態において、輻射体２０８は比較的高い輻射率、好ましくは０.８より大きい輻射率を有する。輻射体２０８の輻射率は輻射反射器面２１０の輻射率より高いことが好ましい。輻射体２０８に適する材料の一例は炭化ケイ素である。輻射体２０８及び輻射反射器面２１０の材料は熱エンクロージャ２０４内で遭遇するであろう高い温度、すなわちガラスが二次成形され得る温度に適切な材料とすべきである。

無限平行プレート熱システムを、輻射反射器面２１０の輻射率を低く、例えば０.４より小さくするような選択とともに、達成するため、輻射体２０８の底面２１６の面積は、輻射反射器面２１０の受け穴２１２の面積（または金型２１４の上面の面積）よりかなり大きくなるように選ばれる。一実施形態において、輻射体２０８の底面２１６の面積は輻射反射器面２１０の受け穴２１２の面積（または金型２１４の上面の面積）よりほぼ９倍大きい。輻射体２０８の底面２１６の全長は輻射反射器面２１０の全長より大きく、または輻射反射器面２１０の全長とほぼ同じとすることができる。システムの熱放射形態係数はシステムの伝熱効率を最大化するように選ばれることが好ましい。これは一実施形態において金型２１４の上面（または金型２１４のための受け穴２１２を有する輻射反射器面２１０）を輻射体２０８の底面２１６に近づけて、好ましくは輻射体２０８の底面２１６から１０ｍｍ〜５０ｍｍに、配置することによって達成され得る。

必要な場合に輻射体２０８にさらに熱を供給するため、複数の輻射加熱器２０６と輻射体２０８の間に追加の輻射加熱器２１８を配することができる。例えば、熱エンクロージャ２０４の周縁近傍の輻射体２０８の領域には熱がさらに必要になり得る。追加の輻射加熱器２１８及び複数の輻射加熱器２０６は、輻射体２０８がガラス及び金型２１４を一様に加熱するように、輻射体２０８を一様に加熱するために制御される。輻射体２０８の、または加熱器２０６，２１８と輻射体２０８の間の、温度は適する温度センサを用いてモニタすることができ、センサの出力は加熱器２０６，２１８の出力を制御するために用いることができる。

輻射加熱器２０６，２０８の末端はハウジング２０２の壁を貫通して突き出し、ハウジング２０２の外部に取り付けられた孔あきエンドプレート２２０内に収められる。これらの末端は輻射加熱器２０６，２１８の電源への接続のための電気コネクタを有する。これらの電気コネクタを保護するため、エンドプレート２２０の孔は電気コネクタの周りに冷却空気を循環させるために用いることができる。

金型装置２２６が開口２１５に示される。金型装置２２６は割送りテーブル１０４のステーションを通って開口２１５に延び込む。金型装置２２６は上述した金型２１４及び金型２１４のための支持体２２８を有する。金型支持体２２８は、金型２１４が輻射反射器面２１０の受け穴２１２（または受け領域）に受け入れられている間、金型２１４を傾けるための可傾ステージを組み込むことができる（可傾能力の妥当性は、金型２１４が傾けられることを、金型２１４上にガラスを位置合せする一方法が必要とすることにある）。金型装置２２６が割送りテーブル１０４とともに進むことができるように、適する位置決めシステムが金型支持体２２８を割送りテーブル１０４に取り付ける。金型装置２２６は、金型２１４に真空を与えるための１本（または複数本）のコンジット及び金型２１４の周囲に気体を供給するための１本（または複数本）のコンジットをさらに有することができる。金型２１４の周囲に供給される気体は、３Ｄガラス製品成形後に、金型上の３Ｄガラス製品を冷却するための気体とすることができる。金型２１４の詳細は本明細書では開示されない。一般に、金型２１４は金型を用いて成形されるべきガラス製品の３Ｄ形状に対応する３Ｄ外形を有する成形面を有するであろう。金型２１４は、ガラスを成形面に引き付けるためにそれを通してガラスに真空を与えることができる、ポートも有するであろう。ポートは成形面に開口し、金型２１４に真空を与えるための（１本または複数本の）コンジットに通じているであろう。

ＨＴモジュール２００は輻射体２０８が輻射を発する加熱モードまたは輻射体２０８が輻射を吸収する冷却モードで動作することができる。加熱モードで動作しているＨＴモジュール２００に対し、加熱ＨＴモジュール２００内に割り送られたガラスは輻射体２０８によって放射される輻射を吸収するであろう。この吸収は、（ｉ）ガラスの温度が輻射体２０８の温度とほぼ同じであるかまたは（ii）ガラスがＨＴモジュール２００から割り送られる、の２つの場合の内の一方になるまで継続するであろう。冷却モードで動作しているＨＴモジュール２００に対し、冷却ＨＴモジュール２００内に割り送られたガラスは輻射を放射し、輻射は輻射体２０８によって吸収されるであろう。この放射は、（ｉ）ガラスの温度が輻射体２０８の温度とほぼ同じであるかまたは（ii）ガラスが冷却ＨＴモジュール２００から割り送られる、の２つの場合の内の一方になるまで継続するであろう。

図３は、基本的には［（図２の）ＨＴモジュール２００＋冷却装置３０２］であるＨＴモジュール３００を示す。すなわち、冷却装置３０２が用いられなければ、ＨＴモジュール３００はＨＴモジュール２００について上述した態様と同じ態様で動作するであろう。ＨＴモジュール３００は、以下で説明されるように、ガラス冷却に対してＨＴモジュール２００より効率的である。ＨＴモジュール３００の構成の説明においては、既に上述したＨＴモジュール２００のパーツが再び用いられるであろう。

冷却装置３０２は、ＨＴモジュール３００の熱エンクロージャ３０６の内部に配された冷却プレート３０４を有する。冷却プレート３０４は輻射加熱器２０６とＨＴモジュール３００の上部壁体３１０の間にある。冷却プレート３０４の配置は輻射体２０８から冷却プレート３０４の輻射形態が見えるような配置である。冷却プレート３０４は内部チャンバ３１４を有する。冷却プレート３０４の内部チャンバ３１４内に流体を分配するため、充気室３１６が冷却プレート３０４の上に形成される。充気室３１６と内部チャンバ３１４の間の流通のため、冷却プレート３０４の充気室３１６に隣接する部分に小孔３１８が設けられる。

流体供給管３２０がＨＴモジュール３００の上部壁体３１０を貫通して充気室３１６まで延び、充気室３１６に冷却流体を供給するために用いられる。充気室３１６内の冷却流体は冷却プレート３０４の小孔３１８を押し通されて冷却プレート３０４の内部チャンバ３１４に入る。冷却流体はジェットの形態で冷却プレート３０４の内壁に打ち当たる。打ち当たるジェットには、小さい面積にわたって大量の伝熱を得られるという利点がある。冷却流体は一般に空気であり、流量は一般に毎分２００リットルより少ない。２本の流体排出管３２２，３２４がＨＴモジュール３００の上部壁体３１０を貫通して冷却プレート３０４まで延び、冷却プレート３０４の内部チャンバ３１４から流体を取り出すために用いられる。冷却流体は冷却装置３０２内に完全に収められているから、冷却装置３０２からの熱エンクロージャ３０６内部の粒子汚染の危険は低い。万一、冷却装置３０２からの漏れがあっても、漏れが輻射加熱器３０６の動作を妨害しないであろうように、冷却流体は、空気のような、気体であることが好ましい。冷却装置３０２内に完全に収められている冷却流体には、冷却プレート３０４にわたって温度がある程度一様であるように、流体管３２０，３２２，３２４にかかる温度勾配を下げるという利点もある。

ガラスを冷却するためには、金型２１４上のガラスが冷却されるべき温度を決定するであろう何らかの温度に輻射体２０８が設定されなければならない。輻射体２０８がガラスと金型２１４及び輻射反射器面２１０から輻射を吸収するにつれて、輻射体２０８の温度は上昇するであろう、冷却装置３０２の目的はこの過剰な熱を、輻射体２０８が所望の設定温度にあるように、輻射体２０８から取り去ることである。この冷却がないと、ガラスは所望より高い温度になってしまうであろう。適切な温度の達成は冷却の一態様である。別の態様は、後にガラスの反りのような欠陥を生じさせ得る熱誘起応力を避けるために、制御された態様でガラスを冷却することである。ガラスの制御された冷却は、冷却装置３０２を用いて輻射体２０８から熱を取り去りながら、輻射加熱器を用いて輻射体２０８に熱を選択的に送ることによって、ある程度達成される。輻射体２０８に送られる熱の量は、輻射体２０８が熱を吸収し、冷却装置３０２によって冷却されている間の、輻射体２０８の温度に基づく。輻射体２０８の温度は温度センサによって直接に、または加熱器２０６の出力及び冷却装置３０２によって取り去られる熱の量によって間接的に、モニタすることができる。

最大のスループット及び効率のため、図１のシステムを用いてガラス製品を成形するプロセスはシステムを通して複数の金型を循環させる工程を含む。いずれの与えられた製品についても、成形されるべきガラス製品に対する理想形状があるであろう。理想形状からのいくらかの偏差は許容され得る。カバーガラス用途に対して、許容され得る偏差は一般に非常に小さく、例えば±５０μｍ内であろう。それぞれの金型は許容偏差内で理想形状を有するガラス製品が得られるように設計することができる。システムを通して循環される金型の全てがそのように設計され、同じ伝熱特性を有していれば、金型でつくられるガラス製品は、許容偏差内で理想形状に一致する、一貫した形状を有するはずである。しかし、金型は一般に、金型の材料、被覆または加工処理における変動により、同じ伝熱特性を有することはない。これらの変動は、それぞれの金型が受ける循環の回数が相異なることまたは金型が修理調製されることからおこり得る。金型の伝熱特性の差は、例えば成形面輻射率の差または金型とガラスの間の界面熱伝導の差として現れ得る。

ガラス製品の形状は、ガラスが金型に合わせられるときのガラス内の熱勾配によって影響され、ガラス内の熱勾配は金型の温度によって影響され、金型の温度は金型の伝熱特性によって影響される。本発明の一態様において、金型温度は、金型によってつくられるガラス製品が一貫した形状を有するように、金型の伝熱特性の差を補償するように制御される。金型温度を能動的に制御するために、金型の下側に置かれた熱交換器が用いられる。熱交換器と金型の間の伝熱は、伝導、対流または輻射によることができる。一実施形態において、熱交換器は金型からあらかじめ定められた量の熱を取り去るために中間レベルで動作させられる。中間レベルの上または下に熱交換器を調節することにより、取り去られる熱を多くまたは少なくすることができる。ガラス製品を成形するための一般的手順は、初めに、所望の形状をもつガラス製品を作製する基礎プロセスを確立することである。次いで理想型上からのガラス製品の偏差が測定される。この偏差は以降のプロセス欄中に金型からどれだけの熱を取り去るかを決定するために用いられる。

図４Ａは金型から熱を取り去るために用いることができる冷却プレート（すなわち熱交換器）４００を示す。一般に、輻射、対流または伝導を用いて、冷却プレート４００の上面に熱流束を与えることができる。冷却プレート４００は、冷却プレートの流路を通って循環している流体にその熱を捨てることによって熱を取り去るようにはたらくであろう。冷却プレート４００は金型冷却の状況において説明されるであろうが、冷却プレート４００は、コンピュータチップのような電子デバイスの冷却のような、他の冷却用途に用いられ得ることに注意されたい。

一実施形態において、冷却プレート４００は、天プレート４０２，中間プレート４０４及び底プレート４０６を有する。中間プレート４０４は冷却プレート４００の内部流路を収める。図４Ｂに示されるように、中間プレート４０４は、周回（または連続）ループの形態の外帯（または外部隆起領域）４０８，及び周回（または連続）ループの形態の内帯（または内部隆起領域）４１０を有し、外帯４０８は内帯４１０を囲む。内帯４１０は、概ね相互に平行な、直帯区画４１２，４１４を有する。内帯４１０は、直帯区画４１２，４１４を接続する、回旋帯区画４１６，４１８も有する。回旋帯区画４１６，４１８はＵ字形ループでつくられる。

外帯４０８と内帯４１０の間に流入チャネル４２０が定められ、内帯４１０内に流出チャネル４２２が定められる。回旋帯区画４１６，４１８のＵ字形ループ内で流入チャネル４２０に流入スペーサ４２４が配される。流入チャネル４２０には中間プレート４０４の中心線に沿って流入スペーサ４２５も配される。直帯区画４１２，４１４に沿って、または直帯区画４１２，４１４と回旋帯区画４１６，４１８の間で、流出チャネル４２２に流出スペーサ４２６が配される。

外帯４０８及びスペーサ４２４．４２５，４２６は同じ高さであり、内帯４１０は外帯４０８より低い。（図４Ａに示されるように）天プレート４０２が中間プレート４０４に重ねられると、外帯４０８及びスペーサ４２４，４２５，４２６は天プレート４０８に接触して天プレート４０８との密封を形成する。同時に、流入チャネル４２０，流出チャネル４２２及び内帯４１０に対応する場所で、天プレート４０２と中間プレート４０４の間に空隙４２７（図４Ｃ）がつくられる。スペーサ４２４，４２５，４２６は天プレート４０２と内帯４１０の一定間隔を維持し、冷却プレート４００にわたる空隙４２８の一貫した高さを可能にする。図４Ｃに示されるように、流体は空隙４２７を流過し、流入チャネル４２０から内帯４１０をこえて流出チャネル４２２内に渡ることができる。流入チャネル４２０は、流入チャネル４２０から流出チャネル４２２への流体の乗換えを可能にするため、流体の溢出が可能でなければならない。この場合、内帯４１０はチャネル４２０，４２２間の境界壁としてはたらく。空隙４２７を渡って流れる流体の抵抗は、流体がチャネル４２０の全体を通って流れるための抵抗または流体がチャネル４２２の全体を通って流れるための抵抗よりかなり大きくなければならない。抵抗は、工学では、流体が流路に沿って進む間に流体が受ける圧力降下をその流路に沿って流れるその流体の流量で割った値として定義される。空隙４２７を渡る流体の抵抗がＲｇであり、流入チャネルの長さに沿って流れるための流体の抵抗がＲｓであり、流出チャネル４２２の長さに沿って流れるための流体の抵抗がＲｄであれば、Ｒｄ及びＲｓのそれぞれはＲｇよりかなり小さく、例えば大きくとも１/１０であるべきである。これは間隙４２７の全領域にわたる非常に一様な流体流を保証するであろう。一様な冷却及び冷却プレート４００の一様な温度を生じさせるためには一様な流れが必要である。流入チャネル４２０内の流体の圧力が十分に一様であることに注意することも重要である。流体の圧力変化の大半は流体が空隙４２７を渡る間におこる。

図４Ｄは中間プレート４０４の裏面に形成された供給チャネル（またはフロー分配チャネル）のネットワーク４３０を示す。ネットワーク４３０には、概ね中間プレート４０４の中心線に沿って通る主供給チャネル４３２及び主供給チャネル４３２から分岐する側方供給チャネル４３４がある。島４３６が主供給チャネル４３２内に形成される。流体は主供給チャネル４３２に沿い、島４３６を巡って、移動して側方供給チャネル４３４に達する。島４３６から（図４Ｂの）流出チャネル４２２に排出穴４３７が貫通する。概ね主供給チャネル４３２の中心線に沿って主供給穴４３８，４３９及び渡り穴４４０が設けられる。供給穴４３８，４３９，４４０は中間プレート４０４の裏面から（図４Ｂの）流入チャネル４２０に貫通する。中間プレート４０４の周縁に沿って補助供給孔４４２が設けられる。補助供給孔４４２は側方供給チャネル４３４の終端に配され、中間プレート４０４の裏面から流入チャネル４２０に貫通する。ネットワーク４３０により、流入チャネル４２０への流体の迅速な分配が可能になる。流体が主供給穴４３８，４３９に送られると直ぐに、流体はネットワーク４３０を通って広がって渡り穴４４０及び周縁供給穴４４２に達し、次いで流入チャネル４２０に入るであろう。

底プレート４０６は供給穴４４４，４４５（図４Ｅ）及び排出穴４３７（図４Ｅ）を有する。中間プレート４０４が底プレート４０６上に重ねられると、底プレート４０６の供給穴４４４，４４５は中間プレート４０４の主供給穴４３８，４３９と位置が合わせられ、底プレート４０６の排出穴４３７は中間プレート４０４の排出穴４３７と位置が合わせられるであろう。使用において、（図４Ａの）流体供給管４４６．４４７がそれぞれ底プレート４０６の供給穴４４４，４４５に結合され、（図４Ａの）流体排出管４４８が底プレート４０６の排出穴４３７に結合される。流体供給管４４６，４４７内の冷却流体は主供給穴４３８，４３９に送られ、次いでネットワーク４３０を介して流入チャネル４２０に分配される。冷却流体は、空気のような、気体であることが好ましい。流入チャネル４２０内の流体は、十分なレベルにあれば、内帯４１０に沿ういくつかの（非常に多くの）ポイントにおいて流出チャネル４２２に渡るであろう。流体は流出チャネル４２２から中間プレート４０４の排出穴４３７及び底プレート４０６の排出穴４３７を通って流体排出管４４８内に排出される。

冷却プレート内の流路は、流体が流入チャネル内にある間は、できるだけ僅かにしか熱を吸収しないであろうように設計される。流体が流入チャネル４２０に沿って進んでいる間に流体の温度が上がると、冷却プレート４００の温度は一様にならないであろう。流体が一様に分布されている（図４Ｃの）空隙４２７を流体が過ぎ越す間に流体の温度が上がることが好ましい。流体が空隙４２７を過ぎ越す間に流体の温度が上がれば、冷却プレートの全体にわたって温度が一様になるであろう。流入チャネル４２０及び空隙４２７は、流体が空隙４２７を過ぎ越す間に流体が吸収熱のほとんどを得るような寸法につくられる。例えば、流入チャネル４２０は、流入チャネル４２０が空隙４２７より低い対流伝熱係数を有するように、空隙４２７より大きい。

中間プレート４０４により、冷却プレート４００にわたる流体の平行分布が可能になる。この平行分布は冷却プレート４００にかけての温度勾配を最小限に抑える正味の効果を有し、これにより、冷却プレート４００が金型に一様な冷却を与えることが可能になるであろう。ネットワーク４３０及び渡り穴４４０は、可能な限り僅かな抵抗及び可能な限り流入流体の温度、すなわち供給管４４６に供給される流体の温度、に近い温度で、流体を流入チャネル４２０内に広がらせるように設計される。中間プレート４０４がネットワーク４３０及び渡り穴４４０を有していなければ、流体は主供給穴４３８，４３９に入って、流入チャネル４２０に入るであろう。流体は次いで流入チャネル４２０内に広がるであろう。しかし、流体が流入チャネル４２０を通って移動している間、流体は中間プレート４０４の壁体から熱を吸収するであろう。しかし、冷却プレート４００の一様冷却及び一様な温度のためには、流体が流入チャネルを通って広がる間に流体が吸収する熱を最小限に抑えることが望ましい。ネットワーク４３０及び渡り穴４４０を有することにより、比較的低温の流体は、流体の温度が上がる機会が来る前に、流体が必要とされる領域、すなわち空隙４２７への入口の周辺全体にさらに速く直行することができる。

冷却プレート４００のそれぞれのプレートは、高温において、高い熱伝導率及び優れた耐酸化性及び安定性を有する、すなわち、破壊または剥離をおこさない、材料でつくられる。熱伝導度の高い材料を用いることで、冷却プレート４００の熱一様性が助長される。一実施形態において、プレートはニッケルでつくられる。別の実施形態において、プレートは銅でつくられ、次いで、ニッケルまたは金のような、耐酸化性被膜で被覆される。プレートは耐熱青銅材料でもつくられ得るであろう。

冷却プレート４００のプレートはいずれか適する手段を用いて集成することができる。一例において、プレートを集成するため、銀ベース金属のような鑞付材料が用いられる。銀ベース金属はプレートアセンブリの最高動作温度より高い融点を有する。鑞付材料は外帯４０８及びスペーサ４２４，４２５，４２６に施される。鑞付材料は外帯４０８及びスペーサ４２４，４２５及び４２６の場所において天プレート４０２と中間プレート４０４の間を密封する。鑞付材料で与えられる接合により、流入チャネル４２０及び流出チャネル４２２が加圧流体で満たされた場合であっても、空隙４２７が全体にわたって内帯４１０を一様な距離に保つことが可能になる。流体に空隙４２７を押し通らせるため、流入チャネル４２０内の流体は必ず加圧されなければならない。また流体は、流体が流出チャネル４２２を通って流れて流体排出管４４８から出る間に小さな圧力降下があるから、流出チャネル４２２内で大気圧より若干高い圧力にある。

図５Ａは、金型を支持している間、金型の下側への冷却プレート４００の配置を可能にする金型支持システム５００を示す。金型支持システム５００は、図３に参照数字５００で示されるように、いずれのステーションにも配することができる。金型支持システム５００は割送りテーブル１０４から延び上がっている主基盤支柱５０４上に取り付けられた主基盤５０２を有する。主基盤支柱５０４はいずれか適する手段を用いて主基盤６０２及び割送りテーブル１０４に確実に固定される。主基盤５０２の上方に金型キャリア５０６が支柱管５０８によって支持される。支柱管５０８は、支柱基盤５１０を通して主基盤５０２に、また支柱取付ブロック５１２を通して金型キャリア５０６に、結合される。支柱管５０８は、支柱管壁体に沿う熱伝導を最小限に抑えるため、肉薄につくられる。金型キャリア５０６は基盤プレート５１６及び充気室５１８を有する。アダプタプレート５１４が、その底面で支柱支持ブロック５１２に、その上面で基盤プレート５１６に取り付けられる。充気室５１８は基盤プレート５１６上に取り付けられる。基盤プレート５１６は、充気室５１８の底面にある孔のような構造に嵌合する、ピンのような構造をその上面に有することができる。

金型２１４は充気室５１８の上面に搭載される。一実施形態において、充気室５１８の上面との金型２１４の位置合せを補助するため、充気室５１８の側面に金型位置合せタブ５２０が設けられる。この実施形態において、金型２１４は充気室５１８上に単に載っているだけあり、金型２１４は金型の重量だけで充気室５１８上に保持される。金型２１４の底面の孔に嵌合する充気室５４８の上面の位置決めピンのような、異なる方法を金型２１４を充気室５１８の上面と位置合せするために用いることができる。

別の実施形態において、金型キャリア５０６，すなわち基盤プレート５１６及び充気室５８と金型２１４はボルトで留め合わせられる。次いで、金型キャリア５０３を下側のアダプタプレートにクランプするために真空が用いられる。図５Ｂは真空溝５１１及び真空穴５１３をもつアダプタプレート５１４を示す。真空穴５１３は真空維持管５１５に結合される。真空は、真空維持管５１５により、真空穴５１３に、次いで真空溝２１１に与えることができる。真空溝５１１内の真空が基盤プレート５１６をアダプタプレート５１４にクランプするであろう。アダプタプレート５１４の真空穴５１３は、金型２１４を下の金型キャリア５０６にクランプするために真空が金型２１４の下側に与えられ得るように、基盤プレート５１６及び充気室５１８の同様の穴と連結することができる。

図５Ａに戻れば、充気室５１８は、金型２１４の底面と基盤プレート５１６の上面の間に配される、チャンバ５２２を提供する。割送りテーブル１０４，主基盤５０２，アダプタプレート５１４及び基盤プレート５１６を、サービス管５２３が貫通する。サービス管５２３は基盤プレート５１６の上面でチャンバ５２２に対して開口する。サービス管５２３はチャンバ５２２内のサービスを実施するために用いることができる。例えば、サービス管５２３はチャンバ５２２に真空を与えるために用いることができる。チャンバ５２２に与えられる真空は金型２１４の（１つまたは複数の）真空穴を介して金型２１４と金型２１４上のガラス５２５の間に与えることができる。サービス管５２３はチャンバ５２２に気体を送るために用いることもできる。この場合、金型２１４の底面から金型２１４の上面まで穴が通る。穴はチャンバ５２２に開口するであろう。冷却プレート４００と金型２１４の底面の間に空隙を残すことにより、チャンバ５２２に入る気体が金型２１４の穴を通って分配されて進むことが可能になる。ガラス５２５が金型２１４上に載っている場合、例えばガラスが二次成形された後、ガラスを金型から持ち上げるため、ガラス５２５と金型２１４の間の界面に気体を供給することができる。

冷却プレート４００はチャンバ５２２の上部で金型２１４の下側に配される。冷却プレート４００は、金型に近接しているが、金型２１４と物理的に接触してはいないことが好ましい。これにより、金型２１４から冷却プレートへの伝熱が主として輻射によっておこることが可能になるであろう。輻射伝熱のため、冷却プレート４００と金型２１４の間に輻射路があるべきである。冷却プレート４００を金型２１４から隔てることにより、冷却プレート４００の設計とは独立な金型２１４の設計が、またはこの逆が、可能になる。これは最終的に金型の製造コストを低減するであろう。

供給支柱管４４６，４４７及び排出支柱管４４８は、割送りテーブル、主基盤５０２，アダプタプレート５１６及び基盤プレートを貫通し、冷却プレート４００に連結される。管４４６，４４７，４４８は冷却流体を冷却プレート４００に送り、冷却プレート４００から出すためにはたらく。管４４６，４４７，４４８は、冷却プレート４００と基盤プレート５１６の間におこる熱伝導に対して高い抵抗を有する肉薄管である。熱伝導に対して高い抵抗を有することにより、冷却プレート４００は、冷却プレート４００への冷却流体の流量を変えることによって冷却プレート４００の温度が容易に調節され得るように、断熱される。金型２１４も、冷却プレート４００による金型２１４の温度の十分な制御を可能にするため、断熱され得る。

一般に、冷却プレート４００の温度は、中間の流量で冷却プレートを通して流体を循環させることにより、中間の値に維持される。冷却プレート４００の温度は循環する流体の流量を中間の流量から上げるかまたは下げることで調節することができる。冷却プレート４００の温度が調節されると、金型２１４の温度が調節されるであろう。例えば、循環する流体の流量を上げることで冷却プレート４００の温度を下げることができ、これは金型２１４から冷却プレート４００の輻射伝熱を高めさせ、対応して金型２１４の温度を下げることになろう。逆に、冷却プレート４００を取って循環される冷却流体の流量を下げることで冷却プレート４００の温度を高めることができ、これは金型２１４から冷却プレート４００への輻射伝熱を低めさせ、対応して金型２１４の温度を上げることになろう。金型２１４からの熱の取去りは、冷却プレートにわたる温度勾配を最小限に抑える冷却プレート４００の内部流路の設計により、比較的一様であろう。冷却プレート４００により、既知の量の冷却流体が決定論的で繰返し可能な強さの冷却を行うように、冷却流体が可能な限り効率良く熱を取り去ることが可能になる。

測定はガラス製品の作成プロセスをより良く制御するためにガラス製品の形状の偏差を決定する重要な態様である。本発明の一態様において、ガラス製品の一組の別々の点を迅速かつ正確に測定する測定システムが提供される。図６Ａに示されるような、一実施形態において、測定システム６０１は平坦上面、すなわち測定面６０２を有する取付ブロック６００を備える。支持体６０４がガラス製品６０６のような、測定されるべきガラス製品を支持するために提供され、測定面６０２に取り付けられる。一実施形態において、ガラス製品６０６に対して少なくとも３つの接触点を与えるため、少なくとも３つの支持体６０４が測定面６０２に取り付けられる。支持体６０４は測定面６０２に平行な平面にガラス製品を支持するための安定な構造を形成するように配される。例えば、図６において、支持体６０４はガラス製品を安定に支持するに十分に大きい三角形をなして配される。支持体６０４は截頭円錐支持体とすることができ、截頭端は、安定構造を提供し、支持体６０４とガラス製品６０６の間の接触面積を最小限に抑えるに必要な最小値に設定される。

支持体６０４で形成される支持構造の外側の場所で、位置合せガイド６０８が測定面６０２に取り付けられる。一実施形態において、位置合せガイド６０８は支持体６０４上に置かれるガラス製品６０６のコーナーと嵌合するであろうコーナーを形成するように配される。したがって、位置合せガイド６０８は、このシステムを用いて測定が一貫してなされ得るように支持体６０４上にガラス製品を置くための、基準点としてはたらく。位置合せガイド６０８は、尖らされているか、截頭されているかまたは別の、位置合せガイド６０８とガラス製品６０６の間の接触面積を最小限に抑えるような、形状につくられたタブ６０９を介してガラス製品６０６と突き合う。取付ブロック６００は脚６１１の上に載る。脚６１１は、ガラス製品６０６が重力によって滑り、タブ６０９と軽く接触する方向に向かうように、取付ブロック６００が２つの角度で傾けられるように調節できることが好ましい。角度は一般に５°より小さい。

取付ブロックの底面の下側にレーザゲージ６１０がある。レーザゲージ６１０はクランプリング６１２によって取付ブロックに確実に固定される。クランプリング６１２は、ねじが締められると、コレットのようにレーザゲージ６１０を把持する。クランプリング６１２により、締め付ける前にレーザゲージをその軸に沿って若干移動させることが可能になる。クランプリング６１２は、ガラスの位置の読みに誤差を生じさせるゆるみが全くないようにクランプリングが締め付けられた後、レーザゲージ６１０の取付ブロック６００への強固な連結も保つ。図６Ｂに示されるように、レーザゲージ６１０は取付ブロック６００の穴６１４に挿入される。取付ブロック６００の側面に取り付けられたレーザ空気パージフィッティング６１６が横向きに開けられた取付ブロック６００の穴を介して穴６１４に通じている。レーザ空気パージフィッティングは、穴６１４に落ち込んでレーザゲージ６１０の上に載っていることがあり得るいかなる粒子も穴６１４からパージするために、穴６１４に、空気流のような、清浄な気体流を供給するために用いられる。

レーザゲージ６１０は、レーザゲージ６１０の測定方向が測定面６０２に対して垂直であるかまたは傾けられ、ガラス製品６０６上の別々の点と交差するように、取り付けることができる。ガラス製品６０６上の別々の点において測定を行うためには少なくとも１つのレーザゲージ６１０が必要である。複数のレーザゲージ６１０が用いられる場合、それぞれのレーザゲージ６１０はガラス製品６０６上の別々の点の内の１つを担当するであろう。レーザゲージ６１０は、レーザ光をガラス製品６０６に投射し、ガラス製品６０６からの反射光を検出することによって動作する。レーザゲージ６１０によってとられた測定値は、電子データ記憶媒体のような、適する媒体に記録され、コンピュータで処理される。コンピュータ上のプログラムがレーザゲージ６１０でとられた測定値を取りだして、レーザゲージ６１０の測定方向に沿う、ガラス製品６０６上の別々の点とレーザゲージ６１０との，または別の基準点との、間の距離を計算する。測定された距離は、理想ガラス形状について同じ測定システムを用いるかまたはコンピュータモデル計算によって決定されているであろう、目標距離と比較される。測定された距離の目標距離からのいかなる偏差も、電子データ記憶媒体のような、適する媒体に格納され、後にプロセスを改善するために、例えば金型の冷却または輻射体からの熱の取去りを制御するために用いられる。

図６Ｂにおいて、支持体６０４のそれぞれを通る軸穴６２０が開けられる。真空フィッティング６２２及び取付ブロック６００に横向きに開けられた穴（図示せず）を用いて真空圧が軸穴６２０に伝えられる。真空圧は、測定値がとられている間、ガラス製品６０６を支持体６０４にクランプするために用いられる。真空圧によってガラス製品６０６が支持体６０４にクランプされる前に、ガラス製品を支持体６０４から持ち上げるため、軸穴６２０を通して若干正の空気圧を押し入れることができる。これにより、ガラス製品６０６と支持体６０４の間の全ての摩擦が排除され、位置合せガイド６０８のタブ６０９へのガラス製品６０６の自発的なもたれかかりが可能になるであろう。続いて、ガラス製品６０６を支持体６０４にクランプするため、真空圧を与えることができる。ガラス製品６０６をタブ６０９に対して浮かせなければ、ガラス製品６０６をタブ６０９に合わせて配するために作業者に頼らなければならないであろう。ガラス製品を浮かせて所定の場所に置くために正の空気圧を用いることは、作業者の過ちを排除するに役立つ。

図６Ｃはガラス製品上の点を測定する別の測定システムを示す。この測定システムは、治具６３２に取り付けられた変位ゲージ６３０を備える。治具６３２は，（図６Ａの測定面６０２と同様の）測定面６３６を提供する、取付ブロック６３４を有する。変位ゲージ６３０は取付ブロック６３４の窓６３８の下側に取り付けられ、窓６３８を通して測定を行う。（図６Ａの支持体６０４と同様の）支持体６４０及び（図６Ａの位置合せガイド６０８と同様の）位置合せガイド６４２が、測定面６３６に対してガラス製品６４４を配置するために測定面６３６上に配される。位置合せガイド６４２またはガラス製品６４４は、測定されるべきガラス製品の部分が窓６３８のほぼ中心に置かれるように、配することができる。

変位ゲージ６３０は非接触型変位センサを用いて測定を行うことが好ましい。非接触型変位センサは、測定値がとられている間にガラスを変形させ得るガラスとの物理的接触を必要としないであろうから、この測定システムに好ましい。異なるいくつかのタイプの非接触型変位センサを用いることができる。レーザ三角法センサは一例であり、レーザ線が表面に接触するかまたは表面から反射する位置を測定することで動作する。ガラスのような、透明であるかまたは非常に反射率の高い材料はレーザを反射して直接センサに戻すような形状にされる（鏡面反射）。非鏡面材料はレーザが表面に直交する形状にされ、センサが表面からの拡散反射を検出する。レーザ三角法センサの例は、キーエンス(Keyence)社からＬＫシリーズとして、またマイクロ-イプシロン(Micro-Epsilon)社からｏｐｔｏＮＣＤＥシリーズとして入手できる。

非接触型変位センサの別の例は、基準面及び標的面から反射された広い波長の光の干渉を測定することで動作する、スペクトル干渉レーザ変位センサである。戻り信号のスペクトル内容は回折格子を用いて空間的に広げられ、得られた信号はＣＣＤ上に結像される。変位データを抽出するため、干渉パターンが解析される。基準面から標的面までの距離に依存して、基準信号と標的信号の強め合いか、または基準信号と標的信号の弱め合いか、あるいは両者の間のどこかで、様々なスペクトルが干渉するであろう。スペクトル干渉レーザ変位センサの例は、キーエンス社からＳＩ-Ｆシリーズとして入手できる。

非接触型変位センサの別の例は共焦点色変位センサである。このセンサでは２つのレンズ（または曲面ミラー）がそれぞれの焦点が一致する共焦点態様で相互に配置される。共焦点色測定原理により、白色光がレンズによって異なるスペクトルに分離され、複レンズ光学系によって物体上に集束される。レンズ（または曲面ミラー）は、制御された色収差により変位に応じて光が単色波長に分解されるように、配置される。共焦点色変位センサの例はマイクロ-イプシロン社からＤＴシリーズとして入手できる。

変位ゲージ６３０に用いるには非接触型変位ゲージが好ましいが、接触型変位センサを用いることも可能である。接触型変位センサは、測定されている製品を歪ませないであろう、極めて小さい力で測定を行うことが好ましいであろう。線形可変作動トランス（ＬＶＤＴ）位置センサが、用いられ得るであろう接触型変位センサの一例である。

一実施形態において、変位ゲージ６３０には測定を行うためにレーザ三角法センサが用いられる。変位ゲージ６３０の測定軸は概ね線６４６に沿う。測定はガラス製品６４４の中心近くの点にレーザ光を向けるように変位ゲージ６３０を操作することによって行われる。光はガラス製品に当たり、反射されて変位ゲージ６３０に戻る。変位ゲージ６３０内のセンサが反射光を検出する。センサ出力はレーザ読出装置６４８に送られる。変位ゲージは有線接続または無線接続を介してレーザ読出装置６４８と通信することができる。レーザ読出装置６４８はセンサからの変位測定値を表示する。レーザ読出装置６４８は後の使用のために測定値を格納することもでき、あるいは測定値を別のシステムに送信することもできる。

測定システムはガラス形状の理想形状からの偏差を測定するために用いることができる。一例において、システムはガラス製品の平坦区画の理想からの偏差を測定するために用いられる。この例に対し、初めに、平坦度がサブミクロンレベルの平坦ガラス製品が治具６３２上に置かれ、レーザ変位ゲージが零点規正される。レーザ変位ゲージ５３０を零点規正する代わりに、単に平坦ガラス製品に対するレーザゲージの応答を記録することができる。次いで、連続するガラス製品のいずれもが治具６３２上に置かれ、レーザ変位ゲージ６３０によって測定された変位読み値がそれぞれのガラス製品の平坦度に対応するであろう。

図６Ｄは図６Ｃのシステムを用いて収集された繰返し精度データのグラフを示す。このグラフに示されるデータについては、同じ単品ガラス製品を治具６３２上に手で繰返し載せ、測定値を記録した。ガラス製品の平坦度値は、平坦度が１μｍより小さい基準ガラス製品を治具６３２上に置き、レーザ変位ゲージを零点規正することで得た。試験の継続時間は３０分であった。レーザゲージが試験期間の開始時に一度だけ零点規正された場合には、線６５０で示されるように、時間の経過とともに読み値にかなりのドリフトがおこった。しかし、試験期間中、それぞれの測定の前に、基準ガラス製品が戻されてフィクチャ６３２上に置かれ、レーザゲージが零点規正されれば、測定の繰返し精度は、線６５２で示されるように、０.７μｍ以内であった。

別の例において、測定システムはガラス製品の湾曲区画の理想からの偏差を測定するために用いられる。この場合、基準３Ｄ形状が治具６３２上に置かれ、基準３Ｄ形状に対するレーザ変位ゲージ６３０の応答が記録される。連続する３Ｄ形状のいずれについてもレーザ変位ゲージ６３０によって測定された変位読み値を基準３Ｄ形状に対する変位読み値と比較することができる。

図６Ｅはガラス製品６７０上の点の変位を測定する別の測定システムを示す。ガラス製品６７０はガラス支持治具６７２上に支持される。ガラス支持治具６７２の上方にプローブ支持治具６７４がある。上述したセンサのいずれも用いることができる、変位ゲージ６７６がプローブ支持治具６７４に、プローブ支持治具６７４に沿って、支持される。変位ゲージはガラス製品６７０に対向する位置関係にある。それぞれの変位ゲージ６７６がガラス製品６７０上の点と変位ゲージ６７６の間の距離、すなわちガラス製品６７０上の点の変位の測定を担当するであろう。変位ゲージ６７６からの信号は、例えばプロセッサを用いて、信号を処理してガラス製品６７０の形状を決定することができる、測定モジュール６７８で収集することができる。測定モジュール６７８はガラス製品の形状を制御するためにシステムに測定された形状を出力することができる。測定モジュール６７８はさらに、測定された形状を基準形状と比較し、ガラス製品の形状を制御するためにシステムに基準形状からの測定された形状の偏差に関する情報を出力することができる。そのようなシステムは以下でさらに詳細に説明される。

図１に戻れば、２Ｄガラス板が金型１０８上に置かれて金型１０８がＨＴモジュール１１０のいずれかの内に割り送られる前に、金型１０８を予備加熱することによってサイクルタイムを改善することができる。本発明の一態様において、金型を予備加熱するための加熱システムが提供される。図７Ａの、一実施形態において、金型を予備加熱するための加熱モジュール７００は、赤外範囲で動作する輻射加熱器７０４のアレイを有する。集成加熱器７０２を有する。集成加熱器７０２はシールドボックス７０８の空洞７０６内に取り付けられる。シールドボックス７０８は加熱モジュール７００からの高強度の光及び熱の、光及び熱が作業者に危険になり得るであろう場所への、放射をほとんど遮断する。シールドボックス７０８の底板７１０はスロット７１２を有する。加熱モジュール７００が使用のために、図７Ｂに示されるように、取り付けられると、割送りテーブル１０４の上部がスロット７１２を通って延び、スロット７１２に対して並進することができる。

耐熱材料でつくられたフェンス７１４が割送りテーブル１０４の上面上に設けられる。隣接する対をなすフェンス７１４のそれぞれの間の空間はステーション１０６の１つを定める。ステーション１０６が加熱モジュール７００に割り送られると、そのステーション１０６に隣接するフェンス７１４がシールドボックス７０８のスロット７１２の開口側をふさぐ。次いでチャンバ７１６が、フェンス７１４，集成加熱器７０２及び割送りテーブル１０４の間に定められる。集成加熱器７０２で加熱されるべき金型２１４が上述した金型支持システムによってチャンバ７１６に挿入される。この位置において、システムの一割送り滞留時間中に金型２１４の温度を急速に高めることができる、非常に強度の高い熱流束を送るように、集成加熱器７０２を動作させることができる。一実施形態において、金型のバルク温度は一割送り滞留時間内に少なくとも４０℃は高められる。一般に、金型のバルク温度は一割送り滞留時間内に１００℃まで高められる。割送り滞留時間は、割送りテーブルが静止していて、ステーションがＨＴモジュールに割り送られている時間である。金型を予備加熱することの利点は、ガラスが金型上に置かれてＨＴモジュールに割り送られたときに金型を成形温度まで加熱するに必要な時間が短縮され、これがサイクルタイムを短縮するであろうことである。

図７Ｃは加熱モジュールの上面にある電気コネクタ７２６を示す。電気コネクタ７２６は集成加熱器７０２に結合され、またケーブル７２８に接続されて、集成加熱器７０２への送電を可能にすることができる。図７Ｃは集成加熱器７０２の上に取り付けられた冷却ユニット７１８も示す。冷却ユニット７１８は集成加熱器７０２を安全温度に保つために動作させることができる。冷却ユニット７１８は、冷却流体がそれを通して循環されるチャンバ７２０を、流体をチャンバ７２０に供給し、流体をチャンバ７２０から取り出すための適切なフィッティング７２２，７２４（図７Ｂも見よ）とともに有することができる。冷却流体は水であることが好ましいが、空気またはその他の、気体または液体の、冷却流体を用いることができる。

集成赤外線加熱器７０２は誘導加熱器で置き換えることができる。誘導加熱器は、電圧が印加されると高周波電磁（ＥＭ）場を発生することができる、１つ以上の電極でつくることができる。ＥＭ場は金型を抵抗加熱する渦電流を金型内につくるであろう。誘導加熱法は赤外線加熱法より一層速く金型２１４の温度を高めることを可能にし得る。金型の一様加熱のためには、（１つまたは複数の）電極と成形面の間に実質的に一様な空隙があるように、（１つまたは複数の）電極を形成し、金型２１４の上方に配置すべきである。

３Ｄガラス製品に成形することができる２Ｄガラス板は、ある程度、３Ｄガラス製品の所望の属性に依存する。３Ｄガラスカバー用途に対しては、高い強度及び耐損傷性が重要である。一般に、そのような用途の要件はイオン可換ガラスによって満たされ得る。イオン可換ガラスは、イオン交換プロセス中に大きなアルカリ金属またはアルカリ土類金属のイオンと交換され得る小さいアルカリ金属またはアルカリ土類金属のイオンの存在を特徴とする。一般に、イオン可換ガラスはアルカリ−アルミノケイ酸ガラスまたはアルカリ−アルミノホウケイ酸ガラスである。イオン可換ガラスの特定の例は、米国特許第７６６６５１１号明細書（エリスン(Ellison)等；２００８年１１月２０日）、米国特許第４４８３７００号明細書（フォーカー・ジュニア(Forker. Jr.)等；１９８４年１１月２０日）及び米国特許第５６７４７９０号明細書（アラウヨ(Araujo)；１９９７年１０月７日）、米国特許出願第１２/２７７５７３号明細書（ディネカ(Deineka)等；２００８年１１月２５日）、米国特許出願第１２/３９２５７７号明細書（ゴメス(Gomez)等；２００９年２月２５日）、米国特許出願第１２/８５６８４０号明細書（ディネカ等；２０１０年８月１０日）、米国特許出願第１２/８５８４９０号明細書（ベアフット(Barefoot)等；２０１０年１１月１８日）及び米国特許出願第１３/３０５２７１号明細書（ブックバインダー(Bookbinder)等；２０２０年１１月２８日）、及び米国仮特許出願第６１/５０３７３４号明細書（ディネカ等；２０１１年７月１日）に開示されている。

ガラス製品を作製するための全般的手順は、金型をステーションにおいて支持する工程及び金型が予備加熱され得るようにステーションを（図７Ａ〜７Ｃの）加熱モジュール７００に割り送る工程を含む。同じ時間枠内に、２Ｄガラス板が（図１の）装填エリア１１８において予備加熱される。金型が予備加熱された後、予備加熱された２Ｄガラス板が金型上に装填されて、金型及び２Ｄガラス板が第１のシーケンスの（図１の）ＨＴモジュール１１０に並進される。これらのＨＴモジュール１１０は、２Ｄガラス板が成形面に一致して３Ｄガラス製品に成形されるに十分に柔らかい温度、一般にはガラスのアニール点と軟化点の間の温度まで、２Ｄガラス板が加熱され得るような、加熱モードで動作しているであろう。金型及び３Ｄガラス製品は次いで、３Ｄガラス製品のハンドリングが可能な温度、一般にはガラスの歪点より低い温度まで３Ｄガラス製品が冷却され得るような、冷却モードで動作している第２のシーケンスのＨＴモジュール１１０を通して並進される。金型及び３Ｄガラス製品は冷却モードで動作している第２のシーケンスのＨＴモジュールからシステムの取出し区画に並進され、そこで３Ｄガラス製品が金型から取り出される。金型は次いでシステムを通して再び循環される。ガラス製品の連続生産のため、金型は全てのステーションが金型で埋められるまでシステムのステーションに置かれている。それぞれの金型は、３Ｄガラス製品とともに取出し区画に出てくるまで、上述したサイクルと同じサイクルを受けるであろう。

３Ｄガラス製品及び金型はそれぞれの３Ｄガラス製品を作製する金型が分かるように追跡される。次いで、それぞれの３Ｄ製品の形状が、例えば上述した図６の測定システムを用いて、測定される。３Ｄガラス製品の形状の理想形状からの偏差が決定される。偏差が許容限界内になければ、形状を改善するための手段がとられる。偏差が許容限界内にある場合であっても、形状を改善するための、すなわち実行できる限り完全な形状に近づけるための、手段をとることができる。とることができるであろう一手段は、３Ｄガラス製品を作製している金型の温度の能動制御である。一般に、３Ｄガラス製品を金型に保持するために用いられる力が解放される時点において金型の温度を制御することが最善の手法である。これはガラスが金型に一致した後に行われる。ガラスが金型に一致していて、金型に密着していない場合に、残る、ガラスが反り、よって形状を損ない得る、機構は保持力が開放されるときのガラス内の熱勾配であると考えられる。ガラス内の熱勾配は金型の温度によって制御することができる。先に金型でつくられた３Ｄガラス製品の形状の偏差はその後に正しい形状をもつ３Ｄガラス製品をつくるにはどの程度の金型の冷却が必要であるかについての手掛かりを与えるであろう。金型から取り去るべき熱の量は、既に上述したように、金型の伝熱特性の変動により、金型毎に変わるであろう。したがって、金型のそれぞれの温度をどのように調節するかを決定するためには、システムを通して循環されている金型のそれぞれによってつくられた３Ｄガラス製品を測定することが重要であろう。図８は３Ｄガラス製品の形状がいくつかのサイクルにわたって金型の冷却流量にどのように応答するかを示すグラフである。線８００は冷却プレート流量を表す。線８０２，８０４，８０６はガラス上の異なる点を表す。金型温度を変えるために冷却プレート流量を変えると、ガラスの形状は理想の、すなわち偏差がほとんどゼロである、形状に近づく。

図９Ａは３Ｄガラス製品の最終形状を制御するためのシステム９００を示す。制御システム９００において、３Ｄガラス製品の理想形状９０２及び測定された３Ｄガラス製品の形状９０４が合算点９０６で受け取られる。合算点に与えられた理想形状及び測定された形状はそれぞれ一組の形状測定基準に関して与えることができる。図１０Ａ及び１０Ｂは、測定し、３Ｄガラス製品の形状の特徴を表すために用いることができるであろう、形状測定基準の例を示す。図１０Ａにおいて、形状測定基準Ｒ１は３Ｄガラス製品１００２の曲げ区画１０００に形成された曲げの曲率半径を表す。図１０Ｂにおいて、形状測定基準Ｒ２及びＲ３は３Ｄガラス製品１００２の平坦区画１００４における曲率半径を表す。Ｒ２とＲ３の組合せは別の測定基準とすることができる。図１０Ａ及び１０Ｂに示される形状測定基準はプロセスパラメータを用いて操作することができる。そのようなプロセスパラメータの１つは金型温度である。測定されて合算点に与えられる形状特性は上述した形状測定基準の内の１つ以上に、または別の組合せの形状測定基準に、基づくことができる。形状測定値は上述した測定システムのいずれからも、または上述していない別の測定システムから、得ることができる。

理想形状９０２と測定された形状９０４の間の差９０７が、ガラス形状を冷却流量に相関させるモデル９１０を有している、モデルベースコントロール９０８に送られる。モデル９１０の出力９１２は目標冷却流量である。目標冷却流量９１２及び実冷却流量９１４が合算点９１６において受け取られる。目標冷却流量９１２と実冷却流量９１４の間の差９１７が流量コントローラ９１８に送られ、流量コントローラ９１８の出力がシステム９３０に与えられる。流量コントローラ９１８は比例−積分ベース制御方式の在庫製品とすることができよう。システム９３０は冷却プレート及び金型（図５Ａの４００，２１４）の付帯セットを含むことができる。冷却プレートは既に上述した機構を用いて金型の温度を調節する。また、金型温度も測定されて、矢印９３２で示されるように、モデル９１０を更新するために用いられる。金型温度はプロセスの出口に設置された高温計を用いて測定することができる。測定された金型温度には金型の輻射率のいかなる変化もかかわるであろう。フィードバック９０４は、システム９３０の金型によって成形された３Ｄガラス製品の形状が測定されて合算点９０６に戻されることを示す。

図９Ｂは３Ｄガラス製品の最終形状を制御するためのシステム９５０を示す。図Ｂの制御システム９５０は、モデルベースコントロール９０８が２つのモデル９５４，９５６を有していることを除いて、図９Ａの制御システム９００と同様である。図９Ａでは、モデルベースコントロール９０８はモデル９１０しか有していなかった。図９Ｂでは、モデル９５４がガラス形状を金型温度に相関させ、モデル９５６が金型温度を冷却流量に相関させる。この場合、理想形状９０２と測定された形状９０４の間の差９０７はモデル９５４に送られる。次いで、モデル９５４の出力がモデル９５６に送られる。モデル９５６の出力９６０は目標冷却流量であり、実冷却流量９１４とともに合算点９１６において受け取られる。プロセスの残り部分は、矢印９６２によって示されるように、モデル９５４だけが金型温度に関する情報によって更新されることを除いて、上述したように続けられる。制御システム９５０は、形状と冷却流量の間の直接の関係を決定することが困難な場合に用いることができる。

モデルは実験データを用いてつくり出すことができる。例えば、図１１Ａは冷却流量の最大値から最小値への変化に対する金型温度の変化を示す。図１１Ｂは冷却流量の最小値から最大値への変化に対する金型温度の変化を示す。図１１Ａ及び１１Ｂにおいて、星印１１００は金型温度を表し、丸印は冷却流量を表す。図１１Ａ及び１１Ｂに示されるデータについての冷却流体は空気である。図１１Ａ及び１１Ｂに示されるデータから、金型温度対冷却流量モデルを決定することができる。このモデルの逆転により冷却流量対金型温度モデルが得られるであろう。一方法として、モデルは無駄時間を含む一次遅れ(ＦＯＰＤＴ)モデルとして式に表すことができるであろう。しかし、主としてプロセスの高い非線形性のため、狭い動作範囲にかけてのモデルパラメータの決定には慎重でなければならない。以下の誘導はそのようなモデルをどのようにしてつくり出すことができるかの一例である。

いかなるＦＯＰＤＴモデルも、式（１）：

として表すことができる。ここで、Ｙ(ｓ)は出力（金型温度）のラプラス変換、Ｕ(s)は入力（冷却流量）のラプラス変換、Ｋは（入力の変化に対する出力の変化の比として定義される）プロセスゲイン、Ｔ_ｄは（プロセスが入力の変化に応答するためにかかる時間として定義される）デッドタイム、Ｔは（プロセスが現在の状態から次の定常状態の６３％に進むにかかる時間として定義される）プロセス時定数である。

図１１Ａ及び１１Ｂに示されるデータに基づけば、プロセスゲインに対して−０.７５（負号は、冷却流量を高め、金型温度を下げる）、デッドタイムに対して１サイクル未満。すなわちほぼ７分、及びプロセス時定数に対して１サイクル時間、すなわちほぼ７分のモデルパラメータが得られる。よって金型温度（Ｔｍ）対冷却流量（Ｑｃ）モデルは、式（２）：

として定められる。

他のモデルも上述した手法と同様の手法を用いて決定することができる。しかし、先述したように、モデルパラメータは狭い動作範囲に対して決定されなければならない。複数の動作範囲に対して複数のモデルパラメータを決定することができ、次いで、現在の動作範囲に応じてモデルパラメータを実時間で切り換えることができる。制御システム９００，９５０はコンピュータ上またはプログラマブルロジックコントローラ上に実装することができる。さらに、コントローラ９００，９５０の一部をコンピュータ上に実装することができる。例えば、モデル９１０，９５４をコンピュータ上に実装することができる。

２Ｄガラス板を３Ｄガラス製品に成形する場合、ガラスを金型に一致させるため、ガラスに力が印加される。好ましい実施形態において、成形力は金型とガラスの間に真空を与えることによってつくられる。真空は軟化したガラスが成形面に完全に追随する力をかけるに十分でなければならない。一般に、これは２０ｋＰａ（すなわち３.５ｐｓｉ）をこえる真空レベルを意味する。成形が完了した後、成形応力が緩和し、ガラス温度が平衡する間、ガラスを金型に追随させたまま保持するために真空が維持される。高強度ガラスに対し、ガラス内の高レベルのナトリウムが成形温度において成形面と反応し、成形面の腐蝕及び劣化を生じさせ得る。この反応は高温のガラスと成形面の間の高接触圧により強められ、成形面の劣化を加速させ得る。強い力はガラスの成形初期にだけ必要であるから、初期成形が完了してしまえば、ガラスを成形面に密着保持するにちょうど十分なレベルまで真空を弱めることができる。

上述から、ガラスを３Ｄ形状に成形する工程は、ガラスを成形面に一致させるために成形真空力を印加する工程及び、次いで、ガラスを金型に密着保持するための保持真空力まで形成真空力を弱める工程を含む。成形にかかる時間は一般に２０秒より短いが、最良の反り性能のため、ガラスをさらに４０秒以上真空下に保持することができる。高温のガラスと金型の間の弱められた力はガラス内のナトリウムと成形面の間の反応を弱めるであろう。例えば、２段階真空プロセスにおいて、２５秒後に真空を２７ｋＰａから９ｋＰａに弱め、さらに３５秒間９ｋＰａに保持することができる。成形後に真空を弱めることで、金型の更新が必要になるまでに、成形サイクル数がかなり増えることが示された。真空を弱める余分の工程は、保持力と金型寿命の間の最善のバランスを生じさせるため、必要に応じて追加することができる。この、ガラスを成形面に一致させた後にガラスに印加される力を段階的に下げるという原理は、プランジャー法のような、他のガラスに力を印加する方法によっても用いることができる。

ガラスの反りを最小限に抑える、３Ｄガラス製品の成形プロセスは、図１２を参照して説明することができる。この図においては、平坦になるであろうガラスの領域の温度が線１２００で示され、湾曲するであろうガラスの領域の温度が線１２０２で示され、ガラスの平坦領域に対応する金型の領域の温度が線１２０４で示される。ガラスの湾曲領域に対応する金型の領域の温度は線１２０４と同様である。

時点Ｔ１とＴ２の間、ガラスは、加熱モードで動作している１つ以上のＨＴモジュールによって与えられ得る、輻射環境内で成形温度まで加熱される。成形温度はガラスのアニール点と軟化点の間であることが好ましい。ガラスはこの時間中金型上にあるから、金型はガラスとともに加熱される。

時点Ｔ２においてガラスは成形温度にある。時点Ｔ２とＴ３の間、ガラスは輻射環境内にあって、ガラスを金型に一致させるために力が用いられる。力はガラスと金型の間に真空を与えることによってつくられる。この段階における輻射源は一般に、成形動作中にガラスを可能な限り軟らかくしておくため、金型温度よりかなり高温である。金型温度は一般にガラスの粘弾性遷移領域より約５０℃から７０℃高い温度に維持される。輻射環境にある間、ガラスは、輻射温度と金型温度の間の、弾性遷移領域より十分に高い、中間温度にとどまるであろう。これにより、成形によってガラスに生じる曲げ応力が、ガラスが金型に一致したままでいる間に、緩和することが可能になるであろう。肝要なことは、成型による機械的応力の大部分が、ガラスをアニール点より十分高い温度に維持することによって緩和することである。この時点においては、ガラスが軟らかく、熱勾配による応力は急速に緩和するであろうから、熱勾配は重要ではない。

時点Ｔ３とＴ４の間、ガラスは力によって金型に密着保持される。保持力はガラスと金型の間に真空を与えることによってつくられる。一般に、成形力の印加と保持力の印加の間には連続性があるべきであるが、保持力は成形力に比べて弱められ得る。ガラスと金型の間の真空を保ち続けながら、ガラス温度は次いで金型温度と一致させられて、ガラス及び金型を金型温度に整合する輻射環境内に割り送ることにより、可能な限り一様にされる。理想的には、金型温度は、ガラスの残留曲げ応力のさらなる緩和を可能にする、アニール点より、例えば３０℃〜５０℃高い、温度にとどまるであろう。時点Ｔ４において、金型温度、ガラス温度及び輻射環境温度は実質的に等しく、全体にわたって一様である。ガラに内の熱勾配は可能な限りゼロに近くするべきである。

時点Ｔ４の直後に、ガラスが名目上はまだ粘弾性にあっても、ガラスと金型の間から真空が解放される。残る、ガラスにかかる力は、重力、すなわちガラス自体の重さだけである。これはガラスを成形するために印加された力の０.１％より小さい。印加力が小さく、ガラス粘度が極めて高ければ、いかなる余分の垂下及び物理的緩和も極めて緩やかであり、数分のオーダーであろう。

真空解放後、ガラスは純弾性域まで冷却される。この冷却は、冷却中に発生する熱勾配によるいかなる反りも垂下によって緩和する時間がないであろうように、極めて急速に行われるべきである。ガラスが一様な室温になれば、ガラスは金型で決定された形状に戻るであろう。この急速冷却中に発生する熱勾配は、定められた時間内に有意な弾性緩和をおこすに十分に高い応力を発生させない限り、それほど重要ではない。

限られた数の実施形態を用いて本発明を説明したが、本開示の恩恵を有する当業者には本明細書に開示される本発明の範囲を逸脱しない他の実施形態が案出され得ることが当然であろう。したがって、本発明の範囲は添付される特許請求の範囲によってのみ限定されるべきである。

１００ガラス成形システム
１０２主回転テープルシステム
１０４主回転割送りテーブル
１０６ステーション
１０８．２１４金型
１１０，２００，３００伝熱（ＨＴ）モジュール
１１２，１１６ロボット
１１４取出エリア
１１８装填エリア
１２０副回転割送りテーブル
１２２副回転テーブル
１２４炉
２０２ハウジング
２０３，２０５，２０７壁体層
２０４，３０６熱エンクロージャ
２０６，７０４輻射加熱器
２０８輻射体
２０９熱エンクロージャ上部領域
２１０熱反射器面
２１１溝
２１２受け穴
２１３下部領域
２１５熱エンクロージャ開口
２１６輻射体底面
２１８追加輻射加熱器
２２０孔あきエンドプレート
２２２輻射体上面
２２６金型装置
２２８金型支持体
３０２冷却装置
３０４冷却プレート
３１０ＨＴモジュール上部壁体
３１４内部チャンバ
３１６，５１８充気室
３１８小孔
３２０流体供給管
３２２，３２４流体排出管
４００冷却プレート（熱交換器）
４０２天プレート
４０４中間プレート
４０６底プレート
４０８外帯
４１０内帯
４１２，４１４直帯区画
４１６，４１８回旋帯区画
４２０流入チャネル
４２２流出チャネル
４２４，４２５流入スペーサ
４２６流出スペーサ
４２７空隙
４３０供給チャネルネットワーク
４３２主供給チャネル
４３４側方供給チャネル
４３６島
４３７排出穴
４３８，４３９供給穴
４４０渡り穴
４４２補助供給穴
４４４，４４５供給穴
４４６，４４７流体供給管
４４８流体排出管
５００金型支持システム
５０２主基盤
５０４主基盤支柱
５０６金型キャリア
５０８支柱管
５１０支柱基盤
５１１真空溝
５１２支柱取付ブロック
５１３真空穴
５１４アダプタブロック
５１５真空維持管
５１６基盤プレート
５２０金型位置合せタブ
５２２チャンバ
５２３サービス管
５２５ガラス
６００，６３４取付ブロック
６０１測定システム
６０２，６３６測定面
６０４，６４０支持体
６０６，６４４，６７０，１００２３Ｄガラス製品
６０８，６４２位置合せガイド
６０９タブ
６１０レーザゲージ
６１１脚
６１２クランプリング
６１４穴
６１６レーザ空気パージフィッティング
６２０軸穴
６２２真空フィッティング
６３０，６７６変位ゲージ
６３２治具
６３８窓
６４８レーザ読出装置
６７２ガラス支持治具
６７４プローブ支持治具
６７８測定モジュール
７００加熱モジュール
７０２集成加熱器
７０６加熱モジュール空洞
７０８シールドボックス
７１０シールドボックス底板
７１２シールドボックススロット
７１４フェンス
７１６チャンバ
７１８冷却ユニット
７２０冷却ユニットチャンバ
７２２，７２４フィッティング
７２６電気コネクタ
７２８ケーブル
９００，９５０ガラス製品形状制御システム
９０２３Ｄガラス製品理想形状
９０４測定された３Ｄガラス製品形状
９０６，９１６合算点
９０７理想形状と測定された形状の差
９０８，９５２モデルベースコントロール
９１０，９５４，９５６モデル
９１２，９５８，９６０モデル出力（目標冷却流量）
９１４実冷却流量
９１７目標冷却流量と実冷却流量の差
９１８流量コントローラ
９２０流量コントローラ出力
９３０システム
１００２３Ｄガラス製品曲げ区画
１００４３Ｄガラス製品平坦区画

Claims

ガラス製品を作製する方法において、
三次元（３Ｄ）形状をもつ成形面を有する金型上に二次元（２Ｄ）ガラス板を置く工程、及び
前記２Ｄガラス板及び前記金型を輻射環境内に置いて、前記２Ｄガラス板を前記ガラスのアニール点と軟化点の間の第１のガラス温度まで加熱しかつ前記金型を第１の金型温度まで加熱する工程、
を含み、さらに
前記輻射環境内にありかつ前記ガラスと前記金型との間に第１の真空を与える前記第１のガラス温度にある間に、３Ｄガラス製品を成形するため、力によって前記２Ｄガラス板を前記成形面に一致させる工程、
前記ガラスと前記金型との間に前記第１の真空を維持し、前記一致させる工程により前記ガラス中に生じる曲げ応力の大部分が緩和されるのに十分な時間前記ガラスの前記弾性遷移より高い温度で前記ガラスを維持する工程、
前記第１の真空を第２の真空へ減少させることにより前記力を減少させることによって、前記３Ｄガラス製品と前記金型表面との間の接触圧を減少させる工程、
前記ガラス製品を第２のガラス温度に及び前記金型を第２の金型温度に冷却する間、前記第２の真空によって前記３Ｄガラス製品を前記成形面に密着保持する工程であって、前記第２のガラス温度及び前記第２の金型温度が前記ガラスのアニール点より高くほぼ同じ温度である、工程、
前記３Ｄガラス製品を前記成形面に密着保持している前記第２の真空を解放する工程、及び
前記３Ｄガラス製品を前記ガラスの歪点より低い第３のガラス温度まで急速に冷却する工程、
を含むことを特徴とする方法。
前記３Ｄガラス製品を前記第２のガラス温度に及び前記金型を前記第２の金型温度にする工程が、輻射体を用いて前記３Ｄガラス製品から熱を吸収する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記２Ｄガラス板を前記金型上に置く前記工程に先立ち、別個に、前記２Ｄガラス板及び前記金型を予備加熱する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記３Ｄガラス製品の形状を制御するために少なくとも１つのプロセスパラメータを制御する工程をさらに含み、前記プロセス工程を制御する前記工程が、前記３Ｄガラス製品を前記金型に密着保持している力を必要に応じて解放している間、前記金型の温度を調節する工程を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
前記金型の前記温度を調節する前記工程が、前記３Ｄガラス製品の前記形状の特徴を定める一組の形状測定基準を決定する工程及び、前記金型によって先につくられた３Ｄガラス製品の前記形状の少なくとも１つの形状測定基準からの偏差に基づいて、前記金型から取り去る熱の量を決定する工程をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。