JP7476805B2 - ガラス板の成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、ガラス板の成形方法に関する。

成形型内に収容したガラス素材を、加熱軟化させてプレスし、ガラス製のプレス成形品を製造する方法が種々用いられている。例えば、板状のガラス素材を、チャンバ内に設けた加熱、プレス及び冷却の各ステージへ順次搬送し、各ステージでプレス成形品を連続的に成形する成形装置が提案されている（特許文献１）。

このような成形装置において、ガラス素材は、プレス時において成形型が規定の温度にされることで、ガラス素材の加工に十分な加熱温度に維持される。また、成形後のガラス素材は、冷却、固化され、最終的には、成形型が酸化されない２００℃以下の温度にまで冷却される。上記のように、ガラス素材は、プレス時に成形型の形状が正確に転写され、この成形形状を冷却、固化より保持することで、形状精度の高いプレス成形品となる。

国際公開第２０１３／１０３１０２号

ところで、上記のような成形装置においては、ガラス素材の成形形状の複雑化や量産化に伴い、成形品の生産性、形状や表面性状の品質等、様々な面において改善の余地があった。

本発明は、複雑な形状を有する成形品であっても、設備コストを低減しつつ、高い形状精度及び高いスループットで成形できるガラス板の成形方法の提供を目的とする。

本発明は下記の構成からなる。
（１） ガラス板を加熱して所望の形状に成形するガラス板の成形方法であって、
前記ガラス板を一対の成形型の間に挟む工程と、
前記成形型により、前記ガラス板の外周縁より内側のガラス中央部に０．１ＭＰａ以下の第１の加圧力を型締め方向に付与又は加圧力を付与せず、前記ガラス中央部の外周から前記ガラス板の外周縁までの間のガラス外周部に前記第１の加圧力とは異なる０．１～１０ＭＰａの第２の加圧力を型締め方向に付与して、前記ガラス板をプレス成形する工程と、
を有するガラス板の成形方法。
（２） ガラス板を加熱して所望の形状に成形するガラス板の成形方法であって、
前記ガラス板を一対の成形型の間に挟む工程と、
前記一対の成形型の一方から、前記ガラス板に０．１ＭＰａ以下の加圧力を型締め方向に付与して、前記ガラス板の外周縁より内側のガラス中央部の外周から前記ガラス板の外周縁までの間の環状のガラス外周部を前記一対の成形型の間に挟み込み、前記ガラス外周部の内周側で、前記型締め方向の先方に配置された第１成形型と、前記ガラス板との間に空間を画成する工程と、
前記ガラス板と前記第１成形型との間に画成される前記空間に負圧を供給して、前記ガラス板を前記第１成形型に吸着させる工程と、
を有するガラス板の成形方法。

本発明によれば、複雑な形状を有する成形品であっても、設備コストを低減しつつ、高い形状精度及び高いスループットで成形できる。

図１は、ガラス板を曲面形状に成形する手順を示す概略工程図である。 図２は、成形装置の概略構成図である。 図３は、複数のランプヒータの断面図である。 図４は、図２に示すIII－III線断面を上方から見た模式的な平面図である。 図５は、下型を予熱ステージから冷却ステージに向かう搬送方向に沿って搬送する様子を示す模式的な説明図である。 図６は、成形ステージの拡大断面図である。 図７の（Ａ）は上型の断面図、（Ｂ）は下型の成形面を含む断面図である。 図８は、上型を図７の（Ａ）のＢ方向から見た背面図である。 図９の（Ａ）は変形例の上型の断面図、（Ｂ）は変形例の下型の成形面を含む断面図である。 図１０は、ガラス板の平面図である。 図１１Ａは、図７の（Ａ）、（Ｂ）に示す下型と上型とを互いに接近させてガラス板を成形加工する様子を段階的に示す概略工程説明図である。 図１１Ｂは、図７の（Ａ）、（Ｂ）に示す下型と上型とを互いに接近させてガラス板を成形加工する様子を段階的に示す概略工程説明図である。 図１１Ｃは、図７の（Ａ）、（Ｂ）に示す下型と上型とを互いに接近させてガラス板を成形加工する様子を段階的に示す概略工程説明図である。 図１２は、第２の成形方法によりガラス板を成形加工する様子の概略を示す工程説明図である。 図１３Ａは、図９の（Ａ）、（Ｂ）に示す変形例の下型と上型とを互いに接近させてガラス板を成形加工する様子を段階的に示す概略工程説明図である。 図１３Ｂは、図９の（Ａ）、（Ｂ）に示す変形例の下型と上型とを互いに接近させてガラス板を成形加工する様子を段階的に示す概略工程説明図である。 図１３Ｃは、図９の（Ａ）、（Ｂ）に示す変形例の下型と上型とを互いに接近させてガラス板を成形加工する様子を段階的に示す概略工程説明図である。 図１４は、第４の成形方法によりガラス板を成形加工する様子の概略を示す工程説明図である。 図１５は、複数の予熱ステージと、成形ステージと、複数の冷却ステージとを備える成形装置の概略構成図である。 図１６は、予熱ステージ、成形ステージ、冷却ステージにおける下型とガラス板の温度変化の一例を示すグラフである。 図１７は、参考例としての従来の成形装置の概略構成図である。 図１８は、図１５に示す成形装置の他の構成例を示す成形装置の概略構成図である。 図１９の（Ａ）は試験例１、２の成形形状、（Ｂ）は試験例３の成形形状、（Ｃ）は試験例４の成形形状、（Ｄ）は試験例５の成形形状を示す概略断面図である。

以下、本発明の実施形態について、詳細に説明する。
ここでは、ガラス板を、少なくとも一部に曲面形状を有する形状に成形する成形装置及び成形方法の具体例を提示して説明するが、本発明は、使用する材料、成形形状、サイズ等の各種製造条件に応じて、適宜に装置の構成や手順を変更することも可能である。

また本明細書において数値範囲を示す「～」とは、その前後に記載された数値を下限値及び上限値として含む意味で使用される。

＜ガラス板の成形手順の概要＞
図１はガラス板を曲面形状に成形する手順を示す概略工程図である。
ガラス板の成形装置１００は、予熱ステージ１１と、成形ステージ１３と、冷却ステージ１５とが、この順で配置され、さらに、予熱ステージ１１に成形前のガラス板１７を搬入するローディング部１９と、冷却ステージ１５から成形後のガラス板１７Ａを搬出するアンローディング部２１とを備える。

予熱ステージ１１では、搬入されたガラス板１７を加熱して軟化させる。成形ステージ１３では、予熱ステージ１１で加熱されて軟化したガラス板１７にプレス成形等を施し、所望の形状に成形させる。冷却ステージ１５では、成形ステージ１３で成形されたガラス板１７を、変形が抑制される程度の温度まで徐冷する。

上記各ステージには、ローディング部１９とアンローディング部２１からガラス板１７が搬入・搬出される。つまり、ローディング部１９では、成形前のガラス板１７が下型（第１成形型）２３上に載置される。ガラス板１７が載置された下型２３は、予熱ステージ１１に搬送されて、予熱ステージ１１において所定温度に加熱される。加熱されたガラス板１７は、下型２３と共に成形ステージ１３に搬送される。

成形ステージ１３では、成形ステージ１３に搭載された上型（第２成形型）２５と、下型２３と、の間にガラス板１７を挟んで型締めする。これにより、ガラス板１７が曲面形状に成形される。成形後、上型２５が下型２３と分離され、下型２３に残る加工後のガラス板１７Ａが下型２３と共に冷却ステージ１５に搬送される。

冷却ステージ１５では、加熱されたガラス板１７Ａが徐冷される。徐冷後のガラス板１７Ａは、アンローディング部２１で下型２３から取り出されて、搬出される。

本構成の成形装置においては、成形ステージ１３において、加熱により軟化したガラス板１７を、下型２３と上型２５によりプレスするプレス成形に加えて、ガラス板の自重による曲がり（自重曲げ成形）と、ガラス板の成形型の成形面への吸着（真空吸着）と、ガラス板の成形型の成形面への圧着（圧空成形）とを、目的に応じて組み合わせて実施する。このような複数の加圧源を選択的に用いることにより、高い形状精度の曲面成形を可能にしている。なお、自重曲げ成形については、下型２３の上にガラス板１７を配置して加熱すれば、ガラス板１７に自重曲げが生じるが、これに可制御性を持たせることができる。例えば、自重による曲げ開始温度とプレス成形温度とが、ほとんど乖離がなく、プレス温度までの加熱による自重曲げの影響が少ない場合には、自重曲げ成形の適用はない。一方、プレス前後の自重成形時間を十分に取る場合には、重力が成形後の形状に影響するため、自重曲げ成形が適用される。このように、プレス成形を実施する前の待機時間と待機温度に応じて、自重曲げ成形をコントロールできる。

上記した各成形方法は、それぞれ次に示す成形手法である。
（１）プレス成形とは、所定の成形型（下型、上型）間にガラス板を設置し、ガラス板を軟化させた状態で、上下の成形型間にプレス荷重を加えて、ガラス板を曲げて成形型になじませて、所定の形状に成形する方法である。
（２）自重曲げ成形とは、所定の成形型上に板状ガラスを設置した後、ガラス板を加熱して軟化させて、重力によりガラス板を曲げて成形型になじませて、所定の形状に成形する方法である。
（３）真空成形とは、所定の成形型上にガラス板を設置し、例えば、ガラス板上にクランプ成形型を設置して、ガラス板の周辺をシールする。その後、成形型とガラス板との間の閉鎖空間をポンプ等で減圧することにより、ガラス板の表裏面に差圧を与えて成形する。
（４）圧空成形法では、所定の成形型上にガラス板を設置し、例えば、ガラス板上にクランプ成形型を設置して、ガラス板の周辺をシールする。その後、ガラス板の上面に対して圧力を圧縮空気によって陽圧を付与し、ガラス板の表裏面に差圧を与えて成形する。

＜被成形体のガラス材料＞
被成形体であるガラス板は、例えば、厚さが０．５ｍｍ以上であり、０．７ｍｍ以上が好ましい。また、ガラス板の厚さは、５ｍｍ以下であり、３ｍｍ以下が好ましく、２ｍｍ以下がより好ましい。この範囲であれば、最終製品において割れにくい強度が得られる。

ガラス板を構成するガラス組成としては、無アルカリガラス、ソーダライムガラス、ソーダライムシリケートガラス、アルミノシリケートガラス、ボロシリケートガラス、リチウムアルミノシリケートガラス、ホウケイ酸ガラスを使用できる。特に本構成のガラスの成形装置では、ガラス板にアルミノシリケート、アルミノボロシリケートを使用した場合に優れている。これらのガラス板は、高ヤング率、高膨張係数を有し、ガラス板の加熱によって高い熱応力が発生する。このため、ガラス板の所望の屈曲形状からの偏差が大きくなり、更にガラス板を強化処理した場合に、圧縮応力の値がばらつくことがある。本構成のガラスの成形装置では、ガラス板がこれらのガラス組成であることで、屈曲形状でも形状偏差を小さくでき、圧縮応力のばらつきを抑制できる。

ガラス組成の具体例としては、酸化物基準のモル％で表示した組成で、ＳｉＯ₂を５０～８０％、Ａｌ₂Ｏ₃を０．１～２５％、Ｌｉ₂Ｏ＋Ｎａ₂Ｏ＋Ｋ₂Ｏを３～３０％、ＭｇＯを０～２５％、ＣａＯを０～２５％及びＺｒＯ₂を０～５％含むガラスが挙げられるが、特に限定されない。より具体的には、以下のガラスの組成が挙げられる。なお、例えば、「ＭｇＯを０～２５％含む」とは、ＭｇＯは必須ではないが２５％まで含んでもよい、の意である。（ｉ）のガラスはソーダライムシリケートガラスに含まれ、（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）のガラスはアルミノシリケートガラスに含まれる。（ｖ）のガラスはリチウムアルミのシリケートガラスに含まれる。
（ｉ）酸化物基準のモル％で表示した組成で、ＳｉＯ₂を６３～７３％、Ａｌ₂Ｏ₃を０．１～５．２％、Ｎａ₂Ｏを１０～１６％、Ｋ₂Ｏを０～１．５％、Ｌｉ₂Ｏを０～５％、ＭｇＯを５～１３％及びＣａＯを４～１０％を含むガラス。
（ｉｉ）酸化物基準のモル％で表示した組成が、ＳｉＯ₂を５０～７４％、Ａｌ₂Ｏ₃を１～１０％、Ｎａ₂Ｏを６～１４％、Ｋ₂Ｏを３～１１％、Ｌｉ₂Ｏを０～５％、ＭｇＯを２～１５％、ＣａＯを０～６％及びＺｒＯ₂を０～５％含有し、ＳｉＯ₂及びＡｌ₂Ｏ₃の含有量の合計が７５％以下、Ｎａ₂Ｏ及びＫ₂Ｏの含有量の合計が１２～２５％、ＭｇＯ及びＣａＯの含有量の合計が７～１５％であるガラス。
（ｉｉｉ）酸化物基準のモル％で表示した組成が、ＳｉＯ₂を６８～８０％、Ａｌ₂Ｏ₃を４～１０％、Ｎａ₂Ｏを５～１５％、Ｋ₂Ｏを０～１％、Ｌｉ₂Ｏを０～５％、ＭｇＯを４～１５％及びＺｒＯ₂を０～１％含有するガラス。
（ｉｖ）酸化物基準のモル％で表示した組成が、ＳｉＯ₂を６７～７５％、Ａｌ₂Ｏ₃を０～４％、Ｎａ₂Ｏを７～１５％、Ｋ₂Ｏを１～９％、Ｌｉ₂Ｏを０～５％、ＭｇＯを６～１４％及びＺｒＯ₂を０～１．５％含有し、ＳｉＯ₂及びＡｌ₂Ｏ₃の含有量の合計が７１～７５％、Ｎａ₂Ｏ及びＫ₂Ｏの含有量の合計が１２～２０％であり、ＣａＯを含有する場合その含有量が１％未満であるガラス。
（ｖ）酸化物基準のモル％で表示した組成が、ＳｉＯ₂を５６～７３％、Ａｌ₂Ｏ₃を１０～２４％、Ｂ₂Ｏ₃を０～６％、Ｐ₂Ｏ₅を０～６％、Ｌｉ₂Ｏを２～７％、Ｎａ₂Ｏを３～１１％、Ｋ₂Ｏを０～２％、ＭｇＯを０～８％、ＣａＯを０～２％、ＳｒＯを０～５％、ＢａＯを０～５％、ＺｎＯを０～５％、ＴｉＯ₂を０～２％、ＺｒＯ_２を０～４％含有するガラス。

＜成形装置の構成＞
以下、上記した成形装置の一構成例を詳細に説明する。
図２は成形装置１００の概略構成図である。図３は図２に示すIII－III線断面を上方から見た模式的な平面図である。
以下の説明において、同じ作用を奏する部材や部位には同じ符号を付与することで、その説明を省略、又は簡略化することがある。また、図面に記載の態様は、本構成の説明を明瞭にするように模式化されており、実際の製品のサイズや縮尺どおりに正確に表したものではない。

図２に示す成形装置１００は、水平方向左側から右側に向かう方向を、ガラス板の搬送方向ＴＤとしており、搬送方向ＴＤの上流側から順に予熱ステージ１１、成形ステージ１３、冷却ステージ１５が配置される。また、予熱ステージ１１、成形ステージ１３、冷却ステージ１５は、チャンバ２７の内部空間に収容される。チャンバ２７内は窒素ガス等の不活性ガスによりパージされ、ガラス成形時に悪影響を及ぼすガスのガス濃度を低下させている。

チャンバ２７は、ガラス板及び下型２３をチャンバ２７内に搬入する搬入口２９と、成形後のガラス板及び下型２３を搬出する搬出口３１とを有する。搬入口２９には図１に示すローディング部１９が接続され、同様に搬出口３１には図１に示すアンローディング部２１が接続される（図示省略）。また、搬入口２９と搬出口３１には不図示のシャッタが設けられ、ガラス板の搬入、搬出時以外はシャッタを閉じることで、チャンバ２７内の雰囲気が一定に維持される。チャンバ２７には、複数の開口部１０１が形成され、それぞれの開口部１０１には、後述する支持軸３７が挿入される。支持軸３７とチャンバ２７との間は、不図示の蛇腹構造で密封される。チャンバ２７は、不活性ガスを密閉する密閉構造の他、不活性ガスを常時供給して、チャンバ２７内を陽圧にした半密閉構造であってもよい。

図２に示す予熱ステージ１１は、ガラス板の搬送面より上方に、ガラス板及び下型２３を所望の加熱温度に加熱する上部ヒータ（昇温用加熱部）３５が配置される。上部ヒータ３５は、下型２３に対面して配置され、不図示の固定枠に支持された複数のランプヒータ３６を熱源として備えた構成であることが好ましい。ランプヒータ３６としては、例えば、赤外線ランプヒータが用いられる。赤外線ランプヒータの中には、例えば、カーボンランプ、ハロゲンランプ等の公知の各種ヒータが使用可能であり、輻射加熱が可能な発熱体であればよい。

図３は複数のランプヒータ３６の断面図である。
ランプヒータ３６は、通電により発熱する発熱線材３６Ａと、発熱線材３６Ａの周囲を囲む石英等の管材３６Bとを有する。管材３６Bの内周面又は外周面には、照射窓３８を残してセラミックコート層４０が形成される。照射窓３８の発熱線材３６Ａを中心とする開口角（中心角）θは、ランプヒータ３６の中心から被加熱体である下型２３までの距離Ｌｄ、ランプヒータ３６の配置ピッチＬｃに応じて決定され、下型２３に均等に熱線が照射されるようにする。ここでは一例として、開口角θを６０°としている。

また、上部ヒータ３５のよる加熱領域（ランプヒータ３６が配列された領域）は、下型２３の水平面における外縁よりも広いことが好ましく、その場合、下型２３の全体を均一に加熱できる。

上部ヒータ３５の上方には、前述した支持軸３７により支持された水冷板３９が配置される。上部ヒータ３５と対向する水冷板３９の表面には反射膜が設けられることが望ましい。水冷板３９には冷却水の流路が形成され、支持軸３７を通じて供給及び排出される冷却水が循環される。この水冷板３９は、上部ヒータ３５による下型２３やガラス板以外の周囲部材への不要な加熱を抑制する。

下型２３の下方には、隙間を有して熱拡散板４１が配置される。また、熱拡散板４１の下方には下部ヒータ（昇温用加熱部）４３が配置される。熱拡散板４１は、熱伝導性に優れた材質からなり、下部ヒータ４３の発熱を下型２３に均一に輻射伝熱させる。熱拡散板４１の材質としては、例えば、炭化タングステン、カーボン、超硬合金、銅、鉄、ステンレス鋼材等が使用可能である。下部ヒータ４３は、接触加熱式のステージヒータ等が利用可能であるが、上部ヒータ３５と同じ輻射加熱式の構成にしてもよい。

また、下部ヒータ４３の下方には水冷板４７が配置される。水冷板４７は、チャンバ２７の下部に固定された支持体４５により支持され、下部ヒータ４３による熱拡散板４１と下型２３以外の周囲部材への不要な加熱を抑制する。水冷板４７は、前述した水冷板３９と同様な構成であり、支持体４５から冷却水が供給及び排出される。

冷却ステージ１５において下型２３と熱拡散板４１との間の隙間は、特に限定はされないが、大きすぎると加熱効率が低下し、小さすぎるとガラス板の温度偏差の抑制が困難となるため、隙間の下限値としては１ｍｍとする。また、隙間の上限値としては１０ｍｍとする。

下型２３のガラス板が載置される上面側と、上部ヒータ３５、水冷板３９及び支持軸３７の側方のステージ外周と、を囲むように、断熱枠体５１が配置される。断熱枠体５１は、ステージ内に配置される下型２３に載置されたガラス板の側方を覆う。

断熱枠体５１は、例えば、珪酸カルシウムを主体とする材料を抄造した断熱ボード等が使用できる。その他にも、例えば、ステンレス鋼材等の金属板であってもよい。断熱枠体は、図４に示すように、下型２３の外周よりも外側の広い範囲を囲む、水平断面が長方形の枠体であることが好ましい。断熱枠体５１には、枠上部を覆う蓋体を備えていてもよい。

また、成形ステージ１３、冷却ステージ１５においても、同様の構成の断熱枠体５３，５５が配置されることが好ましい。得られるガラス板の成形品質を向上させるには、各ステージ内におけるガラス板の温度偏差を低減することが特に重要である。そのため、各ステージの全てに断熱枠体を備えさせることが好ましい。これによれば、断熱枠体５１，５３，５５に覆われた内部空間の温度分布をそれぞれ均一にできる。さらに、断熱枠体５１，５３，５５の外側がチャンバ２７によって囲まれるため、断熱枠体５１，５３，５５内では、外部との熱の流入及び流出が生じにくくなり、より均一な温度分布が得られる。これにより、熱効率が向上して、各ステージにおける処理時間を短縮でき、また、各ステージにおけるガラス板の温度偏差を低減できる。

図４に示すように、予熱ステージ１１、成形ステージ１３、冷却ステージ１５には、それぞれ下型２３が配置される。各下型２３には、搬送方向ＴＤに直交する両脇側の側面２３ａ、２３ｂに、一対の型支持用ロッド６１がそれぞれ外側に突出して設けられる。それぞれの型支持用ロッド６１は、下型２３を挟んだ両脇に配置された型搬送部６３Ａ，６３Ｂに支持される。型搬送部６３Ａ，６３Ｂは、詳細な機構の説明は省略するが、搬送方式がウォーキングビーム方式の搬送機構により、各ステージに沿って配置される複数の下型２３を、搬送方向ＴＤに沿って搬送する。

図５は下型２３を予熱ステージ１１から冷却ステージ１５に向かう搬送方向ＴＤに沿って搬送する様子を示す模式的な説明図である。
型搬送部６３Ａ，６３Ｂは、複数の下型２３のそれぞれから突出した型支持用ロッド６１を支持し、ウォーキングビーム方式により、複数の下型２３を予熱ステージ１１から成形ステージ１３へ、成形ステージ１３から冷却ステージ１５へ同時に搬送する。この搬送時における下型２３の上下方向の変位は、断熱枠体５１，５３，５５や熱拡散板４１等の固定側部材と干渉しない範囲で行われる。

次に、図２に示す冷却ステージ１５を説明する。
冷却ステージ１５の下型２３の上方には、熱拡散板６５と、予熱ステージ１１と同様の上部ヒータ（降温用加熱部）６７、水冷板５９がこの順に配置される。熱拡散板６５は、前述した熱拡散板４１と同様の構成である。水冷板５９は、チャンバ２７の上部に固定され、冷却水の流路が形成された支持軸７１によって支持される。

冷却ステージ１５の下型２３の下方には、予熱ステージ１１と同様に、熱拡散板７３、下部ヒータ（降温用加熱部）７５、水冷板７７が配置される。水冷板７７は、チャンバ２７の下部に固定された支持体７９により支持され、下部ヒータ７５による熱拡散板７３と下型２３以外の周囲部材への不要な加熱を抑制する。水冷板７７は、前述した水冷板３９と同様な構成であり、支持体７９から冷却水が供給及び排出される。

冷却ステージ１５の下型２３と熱拡散板６５との間、及び下型２３と熱拡散板７３との間は、それぞれ密着させてもよいが、隙間を設けることで下型２３の温度分布をより均一にできるため好ましい。

次に、図２に示す成形ステージ１３を説明する。
図６は成形ステージ１３の拡大断面図である。
成形ステージ１３の下型２３の上方には、上型２５、熱拡散板８１、上部ヒータ（保温用加熱部）８３、断熱板８５、水冷板８７がこの順で配置される。

上型２５は不図示のプランジャに接続され、下型２３に型締めされる成形位置と、成形位置上方の退避位置との間で昇降移動可能に支持される。上型２５は、下型２３の搬送時等、成形時以外は退避位置に配置される。また、上型２５を成形ステージ１３内に固定して、下型２３の搬送時に、下型２３が上昇することで型締めする構成にしてもよい。その場合、上型移動機構を省略でき、設備コストを低減できる。

水冷板８７は、チャンバ２７の上部に固定された支持軸８９により支持され、上部ヒータ８３による上型２５と熱拡散板８１以外の周囲部材への不要な加熱を抑制する。水冷板８７は、前述した水冷板３９と同様な構成であり、支持軸８９から冷却水が供給及び排出される。

断熱板８５は、例えばセラミックス、ステンレス鋼、ダイス鋼、高速度鋼（ハイス鋼）などの公知の断熱材を用いることができる。金属系の材料を用いる場合には、表面にＣｒＮ、ＴｉＮ、ＴｉＡｌＮ等のコーティング処理を施すことが好ましい。また、断熱板８５の表面を粗面構造にしてもよい。その場合、水冷板３９との間に微小な隙間が生じ、より高い断熱効果が得られる。

成形ステージ１３の下型２３の下方には、熱拡散板９１、下部ヒータ（保温用加熱部）９３、断熱板８５、水冷板９７がこの順で配置される。水冷板９７は、チャンバ２７の下部に固定された支持体９９により支持され、下部ヒータ９３による熱拡散板９１と下型２３以外の周囲部材への不要な加熱を抑制する。水冷板９７は、前述した水冷板３９と同様な構成であり、支持体９９から冷却水が供給及び排出される。

成形ステージ１３の上型２５は、上下方向に駆動される不図示のシリンダに取り付けられ、シリンダの駆動によって、上下動可能に支持される。シリンダとしては、エアシリンダ、油圧シリンダ、電動サーボモータ等を使用したサーボシリンダ等を使用できる。

成形ステージ１３の上型２５は、熱拡散板８１に面接触されており、上部ヒータ８３からの熱が均等に上型２５に伝わるようになっている。また、成形ステージ３の下型２３は、熱拡散板９１に面接触されており、下部ヒータ９３からの熱が均等に下型２３に伝わるようになっている。なお、成形条件等によっては、上型２５と熱拡散板８１との間、及び下型と熱拡散板９１との間を離間させてもよい。

図７の（Ａ）は上型２５の断面図、（Ｂ）は下型２３の成形面１１１を含む断面図である。図８は上型２５を図７の（Ａ）のＢ方向から見た背面図である。
図７の（Ａ）及び図８に示すように、型締め方向の後方に配置される上型２５は、環状の突起部１１３を有する。突起部１１３は、図７の（Ｂ）に示す下型２３の成形面１１１の外縁部に対応する上型２５に、下型２３に向けて突出して設けられる。突起部１１３は、上型２５の外周から中心に向けて徐々に突出量が大きくなる傾斜面１１３ａを有する。成形面１１１は、ガラス板の成形形状に合わせた形状にされる。つまり、図８に示す環状の突起部１１３の内側は、底面が平坦状の有底溝２５ａとなる。

図７の（Ｂ）に示す型締め方向の先方に配置される下型２３は、成形面１１１に開口する複数の真空成形用の吸引孔１１５を有する。吸引孔１１５は、不図示の吸引ポンプ等の吸引源に接続される。吸引ポンプの駆動により、所定のタイミングで下型２３とガラス板１７との間の空間内のガスを吸引し、ガラス板１７を成形面１１１に密着させる。

下型２３及び上型２５は、カーボン、ステンレス鋼、セラミックス、超硬合金等の素材で構成できる。特に、熱分布を均一化する観点からはカーボンを用いることが好ましい。

また、上型２５の突起部１１３の形状はこれに限らない。突起部１１３は、上記した有底溝２５ａを形成せず、突出面が平坦状であってもよい。
図９の（Ａ）は変形例の上型２５Ａの断面図、（Ｂ）は変形例の下型２３Ａの成形面１１１Ａを含む断面図である。

変形例の上型２５Ａは、変形例の下型２３Ｂに向けて突出する突起部１１３Ａを有する。突起部１１３Ａには、上型２５Ａの外周から中心に向けて徐々に突出量が大きくなる傾斜面１１３ａが形成され、頂部は平坦状の頂面１１３ｂが形成される。
また、下型２３Ａは、図７の（Ａ）に示す下型２３と同様に、ガラス板の成形形状に合わせた形状の成形面１１１Ａを有する。そして、成形面１１１Ａの曲率が最大となる位置に吸引孔１１５が設けられている。本構成の場合は、上型２５Ａの傾斜面１１３ａに対応する傾斜面１１１ａと、頂面１１３ｂに対応する底面１１１ｂとが接続される平面視環状の領域が最大の曲率となる。この環状の領域の少なくとも一部に開口するように、複数の吸引孔１１５が設けられている。

本構成の上型２５Ａの突起部１１３Ａと下型２３Ａの成形面１１１Ａは、互いの対応する位置において、突起部１１３Ａの曲率が成形面１１１Ａの曲率より小さい。これによれば、ガラス板１７が傾斜面１１１ａと１１３ａに挟まれる際に、ガラス板１７との接触面積が小さくなり、ガラス板１７の変形や移動がしやすくなる。よって、ガラス板１７を成形面１１１Ａに忠実に沿わせることができ、形状精度を向上できる。

そして、図２に示す予熱ステージ１１、成形ステージ１３、冷却ステージ１５における各上部ヒータ３５，６７，８３及び各下部ヒータ４３，７５，９３は、いずれも不図示の温度制御部に接続され、それぞれ個別の設定温度にセットされる。温度制御部は、例えば比例制御、ＰＩ制御、ＰＩＤ制御等の制御動作により、各ステージで加熱、保温、徐冷処理を実現する。

なお、上記した成形装置１００は、ガラス板の搬送方向ＴＤを水平方向にしているが、例えば鉛直方向等、水平方向から傾斜した方向としてもよい。その場合、下型２３と上型２５とが上下に配置されないことがあるが、ガラス板の加熱温度を調整し、ガラス板の粘度を下げすぎなくすることで、重力の影響を抑えながら下型２３と上型２５との間で成形できる。

＜ガラス板材の成形手順＞
次に、上記構成の成形装置１００を用いて、ガラス板１７を曲面形状に成形する具体的な手順と、その作用を説明する。

図１に示すローディング部１９の下型２３に、成形前のガラス板１７を、不図示のロボットアーム等の移送手段、又は作業者の人手によって載置する。

ローディング部１９の下型２３は、図４に示す型搬送部６３Ａ，６３Ｂによって、ガラス板１７を載置したまま予熱ステージ１１に搬送される。下型２３は、ガラス板１７が載置される前に常温よりも高い温度に予め加熱されていると、予熱ステージ１１での加熱時間を短縮できるため好ましい。例えば、ガラス板１７が載置される際の下型２３の温度は、３００℃以上であることが好ましく、５００℃以上であることがより好ましい。

（予熱工程）
図２に示す予熱ステージ１１では、上部ヒータ３５及び下部ヒータ４３により、下型２３上のガラス板１７を目標加熱温度（例えば、５００℃～７００℃）になるまで加熱する。

ガラス板１７のプレス成形に適した温度は、ガラス板１７自体の組成によって異なるが、温度が低すぎるとガラス板１７が十分に軟化しない。そのため、予熱ステージ１１では、好ましくはガラス板１７のガラス転移点Ｔｇ以上、より好ましくはＴｇ＋４０℃以上、更に好ましくはＴｇ＋８０℃以上となるように加熱する。一方、ガラス板１７の温度が高すぎるとガラス板１７が過剰に軟化して形状維持に適さない状態となる。したがって、予熱ステージ１１では、ガラス板１７を、好ましくはＴｇ＋２００℃以下、より好ましくはＴｇ＋１５０℃以下、更に好ましくはＴｇ＋１２０℃以下となるように加熱する。

また、上記と同様の観点から、予熱ステージ１１では、ガラス板１７の粘度が、好ましくは５．２２×１０^１１Ｐａ・ｓ以上、より好ましくは１．９７×１０^１０Ｐａ・ｓ以上、更に好ましくは１．８１×１０^９Ｐａ・ｓ以上となるように加熱する。また、予熱ステージ１１では、ガラス板１７の粘度が好ましくは５．９４×１０^６Ｐａ・ｓ以下、より好ましくは４．１６×１０^７Ｐａ・ｓ以下、更に好ましくは１．６５×１０^８Ｐａ・ｓ以下となるように加熱する。

得られるガラス板成形品の面品質の観点からは、予熱ステージ１１ではガラス板１７を均一に加熱することが好ましい。つまり、予熱ステージ１１で加熱中のガラス板１７の温度偏差を低減することが好ましい。具体的には、予熱ステージ１１で加熱中のガラス板１７の温度偏差は好ましくは３０℃未満、より好ましくは２０℃未満、更に好ましくは１０℃未満である。

また、加熱時の下型２３のガラス板１７に接触する領域の温度分布は、好ましくは３０℃未満、より好ましくは２５℃未満、更に好ましくは２０℃未満である。

（成形工程）
目標加熱温度に加熱されたガラス板１７は、下型２３と共に成形ステージ１３に搬送される。成形ステージ１３では、加熱されたガラス板１７にプレス等の外力を型締め方向に付与して所望の形状に成形する。

成形ステージ１３では、退避位置に配置された上型２５が下降して、下型２３との間にガラス板１７を挟み、ガラス板１７を成形加工する。この成形加工についての詳細は後述する。成形ステージ１３では、予熱ステージ１１により加熱されたガラス板１７の温度が一定に維持されるように、上部ヒータ８３及び下部ヒータ９３によって保温される。

成形ステージ１３におけるガラス板１７の温度は、上記した予熱ステージ１１における加熱温度からの変動を、２０℃以下に抑えることが好ましい。また、得られるガラス板成形体の面品質の観点からは、成形ステージ１３ではガラス板１７を均一に加熱することが好ましい。具体的には、成形ステージ１３で成形中のガラス板１７の温度偏差は、２０℃以内であることが好ましい。

ガラス板１７が成形加工されると、上型２５が上昇して退避位置に戻る。そして、下型２３は、成形済みのガラス板１７Ａと共に冷却ステージ１５に搬送される。

（冷却工程）
冷却ステージ１５では、上部ヒータ６７及び下部ヒータ７５の設定温度が目標加熱温度より低い温度に設定され、ガラス板１７Ａと下型２３が徐冷される。冷却ステージ１５では、加熱、成形されたガラス板１７Ａの形状が安定するまでガラス板１７を徐冷する。

冷却ステージ１５では、上部ヒータ６７及び下部ヒータ７５による加熱温度を調整しながら、ガラス板１７Ａを徐冷する。冷却ステージ１５における冷却速度が速すぎると、ガラス板１７Ａに変質や温度偏差が生じやすくなる。そのため、冷却ステージ１５におけるガラス板１７Ａの冷却速度は、好ましくは３０ｓで２０℃、より好ましくは３０℃、更に好ましくは４０℃にする。また、冷却時のガラス板１７Ａの温度分布は、好ましくは３０℃以下、より好ましくは２５℃以下、更に好ましくは２０℃以下にする。

徐冷後のガラス板１７Ａは、チャンバ２７の外部に搬送された後、図１に示すように、アンローディング部２１で取り出される。アンローディング部２１では、３００°以上、好ましくは５００℃以上の温度を有する下型に載置された、成形、徐冷後のガラス板１７Ａが、型面から取り出される。ガラス板１７の取り出しは、不図示のロボットアーム等の移送手段による搬出でもよく、作業者の人手による搬出であってもよい。

＜温度分布の均一化効果＞
上記したガラス板１７，１７Ａの均一な温度分布は、断熱枠体５１，５３，５５による熱の閉じ込め効果、及び断熱枠体５１，５３，５５の外側のチャンバ２７による外部からの高い遮熱効果、更に、熱拡散板４１，６５，７３，８１，９１によるヒータの均熱化効果、等の相乗効果によって達成される。また、予熱ステージ１１の上部ヒータ３５による輻射加熱と、下部ヒータ４３からの伝熱加熱、成形ステージ１３の上部ヒータ８３及び下部ヒータ９３からの伝熱加熱、並びに、冷却ステージ時の上部ヒータ６７及び下部ヒータ７５による熱拡散板６５，７３を介した輻射加熱によって、各ステージでそれぞれ異なる加熱形態にしている。また、各ステージの上部ヒータ及び下部ヒータは、それぞれ個別の設定温度で加熱可能であり、きめ細かな温度制御が可能になっている。

このようなステージ毎、ヒータ毎で個別に加熱制御することで、ガラス板１７，１７Ａの温度分布を高いレベルで均一化できる。また、場所に応じた微調整が容易になり、設計通りの加熱処理を正確に実現できる。さらに、加熱雰囲気が断熱枠体５１，５３，５５とチャンバ２７によって覆われることで、外部への熱流出が抑制され、その結果、加熱制御、降温制御の応答性が高められて、所望の温度へ均一に、且つ短時間で到達させることができる。

また、型搬送部６３Ａ，６３Ｂが、ウォーキングビーム方式で下型２３を搬送する構成であるため、ステージ間の移動速度が高められる。よって、ステージ間での放熱による熱損失が抑えられ、これによっても温度分布の均一化が図れる。

なお、上記した熱拡散板４１，６５，７３，８１，９１は、成形条件によっては配置を省略することもできるが、熱拡散板を設けることにより、各ステージにおけるガラス板１７，１７Ａの温度偏差が小さく抑えられる。

＜成形工程の詳細＞
次に、成形ステージ１３におけるガラス板１７の成形方法、及び成形型の構造について詳細に説明する。

まず、成形に用いるガラス板１７の形状について定義する。
図１０はガラス板１７の平面図である。
ガラス板１７は、ガラス形状の外周縁１７ａよりも内側のガラス中央部１２１と、ガラス中央部１２１の中央部外周１２１ａから外周縁１７ａまでの間のガラス外周部１２３とを有する。なお、図１０においては外周部１２３にハッチを付与している。成形工程では、ガラス中央部１２１の少なくとも一部を曲面形状に成形する。

（第１の成形方法）
図１１Ａ、図１１Ｂ、図１１Ｃは、図７の（Ａ）、（Ｂ）に示す下型２３と上型２５とを互いに接近させてガラス板１７を成形加工する様子を段階的に示す概略工程説明図である。
図１１Ａに示すように、下型２３の成形面１１１には、ガラス板１７の外周縁１７ａが接触した状態でガラス板１７が載置される。この下型２３に向けて上型２５を下降させると、上型２５の突起部１１３が、下型２３に載置されたガラス板１７に接触する。

上型２５は、ガラス板１７に接触する部分と、接触しない部分とを有し、突起部１１３の傾斜面１１３ａだけがガラス板１７のガラス外周部１２３に接触する。そして、図１１Ｂに示すように、上型２５が更に下降すると、突起部１１３の傾斜面１１３ａの傾斜によって、ガラス板１７が下側に凸となる形状にプレスされる。つまり、上型２５は、ガラス板１７に環状に接触するだけでも、ガラス板１７を下型２３に向けて変形させることができる。また、ガラス板１７は、自身の自重によっても下側に撓み、下型２３の成形面１１１に沿うように変形する。

次に、図１１Ｃに示すように、吸引孔１１５から負圧を供給することでガラス板１７を成形面１１１に真空吸着させる。これにより、ガラス板１７が成形面１１１に密着して、ガラス板１７に成形面１１１の曲面形状が転写される。よって、プレス成形のみではガラス板１７と成形面１１１とが密着しにくい部分も、確実に密着させることができ、プレス成形のみでは困難となる複雑な形状であっても容易に成形可能となる。

吸引孔１１５の位置、個数、大きさ等は特に限定されないが、成形面１１１において、プレス成形のみではガラス板１７を密着させにくい部分に吸引孔１１５を形成することが好ましい。また、吸引孔１１５の大きさは、ガラス板１７に吸引孔１１５の痕跡が残存しない、又は残存しても目立たない程度に適宜調整することが好ましい。

通常、ガラス板のプレス成形においては、ガラス板の全面を成形型に接触させた状態で挟み込んで成形する。そのため、得られるガラス板成形品の面品質を確保するため、比較的低い温度で成形している。そのため、ガラス板を所望の形状に変形させるには、比較的長い時間を要していた。そのため、複雑な形状を成形する場合は面品質を確保できる低温域で成形が困難となっていた。一方、上記構成の下型２３と上型２５を用いて成形する場合には、上型２５がガラス板１７のガラス中央部１２１に接触することがない。このため、比較的高い温度で成形しても、ガラス中央部１２１に成形型との接触による面荒れ等の悪影響が及ぶことなく、面品質の優れたガラス板成形品が得られる。このように、本構成の成形ステージ１３では、比較的高温での成形が可能であるため、短時間で成形を完了できる。すなわち、上記の成形型を用いれば、面品質に優れたガラス板成形品が短時間で得られる。

なお、本構成の下型２３及び上型２５は、ガラス中央部１２１の全体が一定の曲率で屈曲したガラス板成形品を得るための型であるが、下型２３及び上型２５の形状は、図示例の形状に限らない。下型２３及び上型２５の形状は、成形する目標形状に応じて、適宜変更が可能である。

本構成の下型２３及び上型２５は、プレス成形、真空成形、及び重力による自重曲げ成形を組み合わせた成形を実現するが、材料や成形条件等によっては、真空成形を除いたプレス成形及び重量による成形だけでも成形が可能である。

（第２の成形方法）
第１の成形方法では、プレス成形、真空成形、自重曲げ成形との３種類の成形を組み合わせているが、第２の成形方法では、更に圧空成形を組み合わせる。

図１２は第２の成形方法によりガラス板１７を成形加工する様子の概略を示す工程説明図である。この場合の成形型は、上型２５Ｂの環状の突起部１１３の内側に、圧空成形用のガス噴出孔１２５が形成されたこと以外は、第１の成形方法の成形型と同様の構成である。

ガス噴出孔１２５は、通常、上型２５Ｂのガラス板１７に接触しない部分に設けられる。ガス噴出孔１２５の個数、大きさ等は特に限定されない。

上記構成の下型２３及び上型２５Ｂを用いて、プレス成形と圧空成形を併用する場合は、上型２５Ｂの突起部１１３をガラス板１７のガラス外周部１２３に接触させた後、ガス噴出孔１２５からガスを噴出する。すると、ガラス板１７は下型２３の成形面１１１に押し当てられる。つまり、突起部１１３は環状に形成され、ガラス板１７との接触も環状になるため、下型２３の成形面１１１とガラス板１７との間に閉空間１２９が形成される。この閉空間１２９にガスが供給され、閉空間１２９内の圧力が陽圧になる。これによってガラス板１７が成形面１１１に押圧される。

また、上記の圧空成形と共に、前述した真空成形、重力による成形も同時に実施されることで、ガラス板１７を成形面１１１に、より速く、より確実に沿わせることができ、成形完了までの所要時間を短縮できる。このように、プレス成形に、真空成形、圧空成形、自重曲げ成形の少なくともいずれかを組み合わせることにより、複雑な形状の成形が簡単に実現でき、成形時間を更に短縮できる。

また、真空成形、圧空成形は、プレス成形の実施中に、任意のタイミングで行うことができ、実施順は、プレス成形、真空成形、圧空成形の順であってもよく、プレス成形、圧空成形、真空成形の順であってもよい。プレス成形を真空成形と圧空成形より先に実施することで、ガラス板１７の成形面１１１に対する位置決めをより確実に行える。

また、各成形を同時に実施することで、ガラス板１７と成形面１１１との密着性をより向上でき、ガラス板１７にしわが生じやすい形状の加工も容易となる。

（第３の成形方法）
図１３Ａ、図１３Ｂ、図１３Ｃは、図９の（Ａ）、（Ｂ）に示す変形例の下型２３Ａと上型２５Ａとを互いに接近させてガラス板１７を成形加工する様子を段階的に示す概略工程説明図である。
図１３Ａに示すように、下型２３Ａの成形面１１１Ａには、ガラス板１７の外周縁１７ａが接触した状態でガラス板１７が載置される。この下型２３Ａに向けて上型２５Ａを下降させると、上型２５Ａの突起部１１３Ａの頂面１１３ｂが、下型２３Ａの成形面１１１Ａに載置されたガラス板１７に接触する。

このときの上型２５Ａの頂面１１３ｂは、ガラス板１７に面接触することで上型２５Ａの下降に伴うガラス板１７への圧力を分散させている。つまり、軽接触状態となる。そして、図１３Ｂに示すように、上型２５が更に下降して、突起部１１３Ａの傾斜面１１３ａによって、ガラス板１７が下側に凸となる形状に軽荷重（０．１ＭＰａ以下）でプレスされる。このとき、下型２３Ａの底面１１１ｂとガラス板１７との間には、吸引孔１１５に連通する隙間１１７が形成されている。換言すれば、上型２５Ａの突起部１１３Ａの頂面１１３ｂと、下型２３Ａの成形面１１１Ａの底面１１１ｂとは、型締めしても接触しない形状にされている。

次に、図１３Ｃに示すように、吸引孔１１５から隙間１１７内に負圧を供給することでガラス板１７を成形面１１１Ａに真空吸着させる。これにより、ガラス板１７が成形面１１１Ａに密着して、ガラス板１７に成形面１１１Ａの曲面形状が転写される。なお、図１３Ｂから図１３Ｃへと成形が進む過程において、プレス圧力は図１３Ｂの軽荷重（０．１ＭＰａ以下）よりも低く保つことが好ましい。

吸引孔１１５が、下型２３Ａの成形面１１１Ａにおける曲率が最大となる位置に設けられることで、ガラス板１７と成形面１１１Ａとの間の隙間１１７は、底面１１１ｂの中央側から周辺側に向けて徐々にガラス板１７が成形面１１１Ａに密着して消失するようになる。そして、最後に成形面１１１Ａの曲率の最大となる部分にガラス板１７が密着する。このようにして、ガラス板１７は、上型２５Ａにおける突起部１１３Ａの頂面１１３ｂに当接した状態から、下型２３Ａにおける成形面１１１Ａの底面１１１ｂに隙間を生じさせずに受け渡される。

なお、ガラス外周部１２３は、上型２５Ａの傾斜面１１３ａと下型２３Ａの傾斜面１１１ａとの間で軽くプレスされた状態であるため、吸引孔１１５からの吸引によってガラス外周部１２３は容易に底面１１１ｂ側に変形可能である。したがって、ガラス板１７は、ガラス外周部１２３で局所的に拘束されることなく、ガラス板１７の全体が成形面１１１Ａに沿って、略均等な圧力で貼り付いた状態となる。

この成形方法によれば、ガラス板１７を下型２３Ａの成形面１１１Ａに沿わせて形状を転写する動作が、実質的に真空吸着によって行われる。そのため、ガラス面内に均一の圧力分布を生じさせるため、ガラス板１７の板面に上型２５Ａのプレスによる局所的な型あたりが原因の圧痕や皺を生じさせることなく、高品質な成形が行える。また、真空吸着により所望の形状に加工するため、プレス成形のみでは困難となる複雑な形状であっても、高精度、且つ高品質な成形が可能となる。

（第４の成形方法）
第４の成形方法では、第３の成形方法に圧空成形を更に組み合わせる。
図１４は、第４の成形方法によりガラス板１７を成形加工する様子の概略を示す工程説明図である。この場合の成形型は、上型２５Ｃの突起部１１３Ａの内部に、圧空成形用のガス噴出孔１２５が形成されたこと以外は、第３の成形方法の成形型と同様の構成である。

前述した第２の成形方法の場合と同様に、ガス噴出孔１２５の開口は、通常、上型２５Ｂのガラス板１７に接触しない部分に設けられる。ガス噴出孔１２５の個数、大きさ等は特に限定されない。

上記構成の下型２３Ａ及び上型２５Ｃを用いて、プレス成形と圧空成形を併用する場合は、上型２５Ｃの突起部１１３Ａをガラス板１７のガラス外周部１２３に接触させた後、ガス噴出孔１２５からガスを噴出する。すると、ガラス板１７は下型２３Ａの成形面１１１Ａに押し当てられる。つまり、突起部１１３Ａとガラス板１７との接触領域が環状になるため、下型２３Ａの成形面１１１Ａとガラス板１７との間に閉空間１２９が形成される。この閉空間１２９にガスが供給され、閉空間１２９内の圧力が陽圧になる。これによってガラス板１７が成形面１１１Ａに押圧される。

上記したガス噴出孔１２５からのガスの噴出は、吸引孔１１５によるガラス板１７の真空吸着後で行ってもよく、真空吸着前に行ってもよい。

＜他の成形装置の構成例＞
上記のガラス板の成形装置１００は、予熱ステージ１１、及び冷却ステージ１５をそれぞれ複数備えた構成にしてもよい。
図１５は複数の予熱ステージ１１と、成形ステージ１３と、複数の冷却ステージ１５とを備える成形装置２００の概略構成図である。

予熱ステージ１１は、下型２３の搬送方向ＴＤに沿って４箇所（ＰＨ１～ＰＨ４）に設けられ、冷却ステージ１５は、下型２３の搬送方向ＴＤに沿って４箇所（Ｃ１～Ｃ４）に設けられる。成形ステージ１３は、予熱ステージ１１と冷却ステージ１５との間の１箇所（ＰＭ１）に設けられる。

予熱ステージ１１のＰＨ１～ＰＨ４は、搬送方向ＴＤに沿って段階的に加熱温度が高く設定される。これにより、下型２３とガラス板１７とは、搬送方向ＴＤへ搬送するにつれて徐々に昇温し、成形温度である目標加熱温度に達するまで加熱される。

冷却ステージ１５のＣ１～Ｃ４は、搬送方向ＴＤに沿って段階的に加熱温度が低く設定される。これにより、下型２３とガラス板１７とは、搬送方向ＴＤへ搬送するにつれて徐々に降温し、目標加熱温度からの徐冷が施される。

図１６は予熱ステージ１１、成形ステージ１３、冷却ステージ１５における下型２３とガラス板１７の温度変化の一例を示すグラフである。
図１５に示すローディング部１９（ＬＤ）から予熱ステージ１１のＰＨ１に供給されたガラス板１７は、予め所定の温度Ｔｃまで加熱された下型２３に載置され、室温Ｔ_ＲＭから加熱される。下型２３とガラス板１７は、ＰＨ２，ＰＨ３，ＰＨ４へ搬送されるにつれて温度が上昇し、成形ステージ１３（ＰＭ）に搬送される前に成形温度である目標加熱温度Ｔ_ＰＭに達する。

成形ステージ１３（ＰＭ）では、ガラス板１７が、目標加熱温度Ｔ_ＰＭの一定温度で保持されながら成形される。

成形後、冷却ステージ１５のＣ１～Ｃ４に搬送され、下型２３と成形後のガラス板１７Ａの温度は徐々に低下する。Ｃ４から図１５に示すアンローディング部２１（ＵＬＤ）に搬送されたガラス板１７Ａは、自然放冷される。

予熱ステージ１１と冷却ステージ１５の各ステージでは、それぞれのステージで下型２３とガラス板１７，１７Ａとが均一に設定温度になるように温度管理される。ステージの数は多いほど、温度の変化幅を広くできる。また、タクトタイムの観点からは、ステージの数を減らすことが好ましい。各ステージの数は、加工対象となるガラス板のサイズや、加工形状等に応じて適宜設定される。例えば、ガラス板のサイズが大きい場合や複雑な形状の成形を行う場合は、急激な温度変化を避けるため、予熱ステージ１１及び冷却ステージ１５の数を増やすことが好ましい。

図１７は参考例としての従来の成形装置の概図である。
従来の成形装置では、ガラス板１７を下型１３１と上型１３５とによって全面プレスする構成であり、加熱温度が前述した成形温度（目標設定温度）よりも低く設定される。そのため、ガラス板１７を、成形形状が安定するまで型締め状態で保持させる必要がある。その結果、成形時間Ｔ_ＰＭ２が図１６に示す成形時間Ｔ_ＰＭ１より長くなる。

一方、図１５に示す本構成の成形装置２００は、ガラス外周のみに接触するプレス成形と、真空成形、圧空成形、重力による成形とを組み合わせてガラス板１７を成形するため、加熱温度を従来よりも高い温度にまで設定でき、しかも、各成形の相乗効果によって成形型の成形面にガラス板が密着し、成形形状がいち早く安定する。つまり、ガラス板のスプリングバックが生じにくくなる。これにより、成形ステージ１３は１つのステージだけで済み、設備コストを削減でき、スループットが向上する。

また、下型２３の温度を予め所定の温度Ｔｃまで加熱しておくことで、目標設定温度までの到達時間をより短縮でき、タクトタイムを短縮できる。

図１８は図１５に示す成形装置２００の他の構成例を示す成形装置３００の概図である。
本構成の成形装置３００は、図１５に示す予熱ステージ１１、成形ステージ１３、及び冷却ステージ１５を有する複数の成形ラインを備える。成形装置３００は、図１８において、第１成形ライン１４１と、第２成形ライン１４３との２ラインを備えた構成を示しているが、３ライン以上備えていてもよい。

成形装置３００の第１成形ライン１４１のローディング部１９は、第２成形ライン１４３のアンローディング部２１に接続され、第１成形ライン１４１のアンローディング部２１は、第２成形ライン１４３のローディング部１９に接続される。そして、第１成形ライン１４１の下型２３と第２成形ライン１４３の各下型２３は、それぞれに共通に使用され、各ラインを循環する。

本構成によれば、一方の成形ラインのアンローディング部２１に搬送された下型２３を、他方の成形ラインのローディング部１９に戻すことで、型温度の低下が抑えられ、成形装置３００の稼働時には、常に所定の温度Ｔｃ以上に維持される。よって、下型２３の温度変化幅が小さくなり、下型２３への温度サイクル負荷を軽減できる。また、加熱のためのエネルギ消費が抑えられ、ランニングコストを低減できる。

さらに、複数の成形ラインを直列に配置する構成と比較して、成形装置２００の設置スペースを小さくでき、これによっても設備コストを削減できる。

＜成形工程の詳細＞
次に、成形ステージ１３での成形工程における好ましい成形条件について説明する。
本構成の成形装置１００，２００，３００においては、以下に示す成形条件に基づいてガラス板を成形することが好ましい。

（加圧条件）
プレス成形では、図１０に示すガラス板１７のガラス中央部１２１とガラス外周部１２３のそれぞれの領域に異なる圧力を付与してガラス板１７をプレス成形する。具体的には、真空成形、圧空成形を実施しない場合、ガラス中央部１２１に付与する圧力Ｐctは、０～０．１ＭＰａであり、ガラス外周部１２３に付与する圧力Ｐegは、０．１～１０ＭＰａであることが好ましい。

真空成形、圧空成形を実施しない場合、ガラス板１７のガラス中央部１２１には、重力以外の圧力は作用しない。一方、ガラス板１７のガラス外周部１２３には、ガラス中央部１２１より高い圧力が付与されて、ガラス板１７が成形型に固定される。これにより、ガラス板１７の位置ずれのない安定したプレス成形が行える。また、ガラス板１７と接触する突起部１１３や成形面１１１（図７の（Ａ），（Ｂ）参照）の傾斜方向、傾斜角度によって、プレス成形によるガラス板１７の変形方向（下に凸又は上に凸）、変形量を決定できる。

ガラス板１７を、プレス成形と真空成形を併用して成形する場合、プレスによりガラス中央部１２１に付与する圧力Ｐctは、０～０．１ＭＰａであり、ガラス外周部１２３に付与する圧力Ｐegは、０．１～１０ＭＰａであることが好ましい。そして、プレス成形と真空成形によるガラス板１７へ付与する圧力の合計は、ガラス外周部１２３の圧力Pegが、ガラス中央部１２１の圧力Ｐctより高い圧力（Ｐeg＞Ｐct)にする。

さらに、ガラス板１７を、プレス成形と真空成形と圧空成形とを併用して成形する場合、プレスによりガラス中央部１２１に付与する圧力Ｐctは、０～０．１ＭＰａであり、ガラス外周部１２３に付与する圧力Ｐegは、０．１ＭＰａ～１０ＭＰａであることが好ましい。そして、プレス成形と真空成形と圧空成形によるガラス板１７へ付与する圧力の合計は、ガラス外周部１２３の圧力Pegが、ガラス中央部１２１の圧力Ｐctより高い圧力（Ｐeg＞Ｐct）にする。この場合、ガラス中央部１２１には真空成形に加えて圧空成形による圧力も付与されるため、プレス成形と真空成形だけの場合よりもガラス中央部に付与される圧力は大きい。

上記条件は、プレス成形前後に自重成形による曲げ効果を含んでいてもよく、含まれてなくてもよい。

（ガラス板の温度）
ガラス板１７を所望の形状に成形する際、成形時の温度の下限値は、好ましくは４００℃、より好ましくはＴｇ＋４０℃、更に好ましくはＴｇ＋８０℃である。また成形時の温度の上限値は、好ましくは７５０℃、より好ましくは６８０℃、更に好ましくは６５０℃である。

成形温度を上記範囲にすることで、ガラス板１７の成形形状が短時間で保持され、成形時間を短縮できる。

（ガラス板の粘性）
ガラス板１７を所望の形状に成形する際、成形時のガラス板１７の粘性は、上記したガラス板１７の材種等により異なるが、成形性の観点からは１×１０^－５Ｐａ・ｓ以下が好ましい。

特に、成形性の指標となるφ（＝∫（Ｐ／ρ）dｔ、［Ｐ：面内圧力、ρ：粘性］）が、ガラス板のガラス外周部で１×１０^－8.7～１×１０^2.5、ガラス中央部で１×１０^－12～１×１０^-0.5egであることが好ましい。

（ガラス板の寸法精度）
上記した製造装置及び成形方法によれば、形状精度に優れたガラス板成形体が得られる。ガラス板成形体の形状品質の評価指標としては、例えば、設計形状（デザイン面）と比較した面内形状偏差が挙げられる。

面内形状偏差とは、設計形状に沿って法線を設定したとき、ガラス板成形体の形状を、法線方向におけるデザイン面からの距離の絶対値が面内で最小になるように曲面近似を行い、その曲面近似された面とデザイン面との法線方向のずれ量の偏差値を面内形状偏差と定義する。

本構成の製造装置及び成形方法により得られるガラス板成形体は、面内形状偏差が好ましくは０．６ｍｍ以下、より好ましくは０．４ｍｍ以下である。

表１にガラス板の成形条件と、その成形結果を纏めて示す。
図１に示す成形装置を用いて、寸法１００×５０ｍｍ（厚さｔ＝１．１ｍｍ）のガラス板（素材：ドラゴントレイル（登録商標））を、自重曲げのみの成形、全面プレス成形、ガラス外周部をプレスするエッジプレス成形のプレス成形のみ、プレス成形及び真空成形を組み合わせた成形、の各成形法により成形した。

ガラス板の成形形状は、図１９の（Ａ）に示す単一の曲率半径を有する試験例１、２と、図１９の（Ｂ）に示すＳ字形状の試験例３と、図１９の（Ｃ）に示すＪ字形状の試験例４と、図１９の（Ｄ）に示す鞍形状の試験例５とした。試験例１の曲率半径Ｒは２０００ｍｍ、試験例２の曲率半径Ｒ０は８００ｍｍである。また、Ｓ字形の試験例３の曲率半径は、一方の端部から順にＲ１が２０００ｍｍ、Ｒ２が１００ｍｍ、Ｒ３が２０００ｍｍである。Ｊ字形の試験例４は、平坦状から曲率半径Ｒ４が５０ｍｍの曲面が接続された形状を有する。鞍形の試験例５は、曲率半径Ｒ５が８００ｍｍの凸面と、この凸面と直交する方向に曲率半径Ｒ６が２０００ｍｍの凹面を有する。

試験例１～４では、全面プレス成形の圧力を０．１ＭＰａとし、試験例５では全面プレス成形の圧力を０．１ＭＰａ以下と、０．１ＭＰａを超える圧力との両方で行った。
それぞれの成形法により得られた成形体を、成形のタクトタイム、形状精度、面品質に関して評価した。評価基準は以下に示す通りである。・タクトタイム（成形に要する時間）
◎：３０ｓ未満
○：３０ｓ以上、１００ｓ未満
△：１００ｓ以上、２００ｓ未満
▲：２００ｓ以上、５００ｓ未満
×：５０１ｓ以上

・形状精度（デザイン形状からの偏差）
◎：０．２ｍｍ未満
○：０．２ｍｍ以上、０．４ｍｍ未満
△：０．４ｍｍ以上、０．６ｍｍ未満
▲：０．６ｍｍ以上、０．８ｍｍ未満
×：１．０ｍｍ以上

・面品質（画像処理による計数される欠点の数）
◎：０～５個
○：６～１０個
△：１１～５０個
▲：５１～１００個
×：１０１個以上

自重曲げ成形だけの場合、いずれの試験例もタクトタイムを速めることができなかった。
全面プレス成形の場合、圧力を０．１ＭＰａ以下にすると、ガラス板の全面が成形型と接触するため、成形後のガラス表面の表面粗さが増大して、面品質が低下した。しかし、試験例５では、０．１ＭＰａを超える圧力を付与すると、面品質が向上した。

エッジプレス成形でプレスのみの場合、単曲形の試験例１，２では、タクトタイム、形状精度が良好で、特に面品質に優れる結果になった。しかし、成形形状が比較的複雑となる試験例３，４，５では、タクトタイム、形状精度、面品質のいずれもＮＧとなった。

一方、エッジプレス成形でプレス成形と真空成形を組み合わせた場合、試験例１～４において良好な結果が得られ、試験例５では面品質がＮＧとなった。つまり、試験例５の鞍形状の場合は、全面プレス成形で０．１ＭＰａを超える圧力を付与すると良好な結果が得られた。

本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の各構成を相互に組み合わせることや、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。

以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
（１） ガラス板を加熱して所望の形状に成形するガラス板の成形方法であって、
前記ガラス板を一対の成形型の間に挟む工程と、
前記成形型により、前記ガラス板の外周縁より内側のガラス中央部に０．１ＭＰａ以下の第１の加圧力を型締め方向に付与又は加圧力を付与せず、前記ガラス中央部の外周から前記ガラス板の外周縁までの間のガラス外周部に前記第１の加圧力とは異なる０．１～１０ＭＰａの第２の加圧力を型締め方向に付与して、前記ガラス板をプレス成形する工程と、
を有するガラス板の成形方法。
このガラス板の成形方法によれば、ガラス板のガラス中央部とガラス外周部とを異なる加圧力でプレス成形することで、加圧力の低いガラス中央部の面品質の低下を抑制できる。

（２） 前記型締め方向の先方に配置された第１成形型と前記ガラス板との間に負圧を供給して、前記ガラス板を前記第１成形型に吸着させる工程を有する（１）に記載のガラス板の成形方法。
このガラス板の成形方法によれば、ガラス板を負圧により第１成形型に吸着させることができ、ガラス板をより確実に、しかも高速に所望の形状に成形できる。

（３） ガラス板を加熱して所望の形状に成形するガラス板の成形方法であって、
前記ガラス板を一対の成形型の間に挟む工程と、
前記一対の成形型の一方から、前記ガラス板に０．１ＭＰａ以下の加圧力を型締め方向に付与して、前記ガラス板の外周縁より内側のガラス中央部の外周から前記ガラス板の外周縁までの間の環状のガラス外周部を前記一対の成形型の間に挟み込み、前記ガラス外周部の内周側で、前記型締め方向の先方に配置された第１成形型と、前記ガラス板との間に空間を画成する工程と、
前記ガラス板と前記第１成形型との間に画成される前記空間に負圧を供給して、前記ガラス板を前記第１成形型に吸着させる工程と、
を有するガラス板の成形方法。
このガラス板の成形方法によれば、ガラス板を第１成形型の成形面に沿わせて形状を転写する動作が、実質的に真空吸着によって行われる。そのため、ガラス板の板面に第２成形型のプレスによる圧痕や皺を生じさせることなく、高品質な成形が行える。また、真空吸着により所望の形状に加工するため、プレス成形のみでは困難となる複雑な形状であっても、高精度、且つ高品質な成形が可能となる。

（４） 前記ガラス板に曲面形状を転写する前記第１成形型の成形面のうち、曲率が最大となる部分の少なくとも一部に吸引孔が設けられ、前記吸引孔から前記空間に負圧を供給する、（３）に記載のガラス板の成形方法。
このガラス板の成形方法によれば、ガラス板と成形面との間の隙間は、負圧の供給に伴って、曲率が最大となる部分に向けて徐々に消失するようになり、ガラス板と成形面とが、双方の間に隙間が残ることなく密着される。

（５） 前記一対の成形型は、いずれか一方に突起部、いずれか他方に前記突起部に対応する凹状の成形面が設けられ、
前記突起部と前記成形面の対応する位置では、前記突起部の曲率が前記成形面の曲率より小さい（３）又は（４）に記載のガラス板の成形方法。
このガラス板の成形方法によれば、ガラス板が突起部の傾斜面と成形面の傾斜面に挟まれる際に、ガラス板との接触面積が小さくなり、ガラス板の変形や移動がしやすくなる。よって、ガラス板を成形面に忠実に沿わせることができ、形状精度を向上できる。

（６） 前記型締め方向の後方に配置された第２成形型と前記ガラス板との間に陽圧を供給して、前記ガラス板を前記型締め方向の前方に配置された第１成形型に押圧する工程と、を有する（１）～（５）のいずれか１つに記載のガラス板の成形方法。
このガラス板の成形方法によれば、ガラス板のガラス中央部が第１成形型に押し当てられるため、ガラス板をより確実に、しかも高速に所望の形状に成形できる。

（７）前記ガラス板の成形は、前記ガラス板を加熱して、前記ガラス板の粘度を５．９４×１０^６Ｐａ・ｓ～５．２２×１０^１１Ｐａ・ｓにして実施する（１）～（６）のいずれか１つに記載のガラス板の成形方法。
このガラス板の成形方法によれば、ガラス板を成形性に優れる粘度にすることで、成形型へのなじみが良好となり、所望の形状にいち早く成形できる。

（８） 前記ガラス板の成形後のガラス板成形体は、設計形状と比較した面内形状偏差が０．３ｍｍ以内である（１）～（７）のいずれか１つに記載のガラス板の成形方法。
このガラス板の成形方法によれば、形状精度の高いガラス板成形体が得られる。

本出願は、２０１９年２月８日出願の日本特許出願（特願２０１９－２１５６２）に基づくものであり、その内容は本出願の中に参照として援用される。

１１ 予熱ステージ
１３ 成形ステージ
１５ 冷却ステージ
１７，１７Ａ ガラス板
１７ａ 外周縁
２３，２３Ａ 下型（第１成形型）
２５，２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ 上型（第２成形型）
２７ チャンバ
３５ 上部ヒータ（昇温用加熱部）
３６ ランプヒータ
４１ 熱拡散板
４３ 下部ヒータ（昇温用加熱部）
５１，５３，５５ 断熱枠体
６３Ａ，６３Ｂ 型搬送部
６５ 熱拡散板
６７ 上部ヒータ（保温用加熱部）
７３ 熱拡散板
７５ 下部ヒータ（保温用加熱部）
８１ 熱拡散板
８３ 上部ヒータ（降温用加熱部）
９１ 熱拡散板
９３ 下部ヒータ（降温用加熱部）
１００ 成形装置
１１１，１１１Ａ 成形面
１１３，１１３Ａ 突起部
１１３ａ 傾斜面
１１５ 吸引孔
１２１ ガラス中央部
１２１ａ 中央部外周
１２３ ガラス外周部
１２５ ガス噴出孔
１３１ 下型（第１成形型）
１３５ 上型（第２成形型）
１４１ 第１成形ライン（成形ライン）
１４３ 第２成形ライン（成形ライン）

Claims (6)

1. ガラス板を加熱して所望の形状に成形するガラス板の成形方法であって、
   前記ガラス板を一対の成形型の間に挟む工程と、
   前記一対の成形型の一方から、前記ガラス板に０．１ＭＰａ以下の加圧力を型締め方向に付与して、前記ガラス板の外周縁より内側のガラス中央部の外周から前記ガラス板の外周縁までの間の環状のガラス外周部を前記一対の成形型の間に挟み込み、前記ガラス外周部の内周側で、前記型締め方向の先方に配置された第１成形型と、前記ガラス板との間に空間を画成する工程と、
   前記ガラス板と前記第１成形型との間に画成される前記空間に負圧を供給して、前記ガラス板を前記第１成形型に吸着させる工程と、
   を有するガラス板の成形方法。
2. 前記ガラス板に曲面形状を転写する前記第１成形型の成形面のうち、曲率が最大となる部分の少なくとも一部に吸引孔が設けられ、前記吸引孔から前記空間に負圧を供給する、請求項１に記載のガラス板の成形方法。
3. 前記一対の成形型は、いずれか一方に突起部、いずれか他方に前記突起部に対応する凹状の成形面が設けられ、
   前記突起部と前記成形面の対応する位置では、前記突起部の曲率が前記成形面の曲率より小さい請求項１又は２に記載のガラス板の成形方法。
4. 前記型締め方向の後方に配置された第２成形型と前記ガラス板との間に陽圧を供給して、前記ガラス板を前記型締め方向の前方に配置された前記第１成形型に押圧する工程と、
   を有する請求項１～３のいずれか１項に記載のガラス板の成形方法。
5. 前記ガラス板の成形は、前記ガラス板を加熱して、前記ガラス板の粘度を５．９４×１０^６Ｐａ・ｓ～５．２２×１０^１１Ｐａ・ｓにして実施する請求項１～４のいずれか１項に記載のガラス板の成形方法。
6. 前記ガラス板の成形後のガラス板成形体は、設計形状と比較した面内形状偏差が０．３ｍｍ以内である請求項１～５のいずれか１項に記載のガラス板の成形方法。

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