JP2015534062A - ガラスシートの端部強度を検証する方法 - Google Patents

Abstract

ガラスシートの端部強度を検証する方法が提供される。ガラスシートは、第１の表面、第１の表面と対向する第２の表面、第１の表面と第２の表面との間に所定の厚さ、及び端面を含む少なくとも一つの端部を含む。第１の表面及び第２の表面は、その少なくとも一つの端部の端面と交差する。方法は、ガラスシートに、少なくとも一つの端部の少なくとも一部分に非接触で熱引張応力を施す工程（Ｉ）を含む。方法はまた、工程（Ｉ）の非接触熱負荷によりガラスシートに結果として生じる強度欠陥が発生したかどうかを検出することにより、その少なくとも一つの端部が所定のレベル未満の端部強度を有するかどうかを決定する工程（ＩＩ）を含む。

Description

関連出願の説明

本出願は、２０１２年９月２１日に出願された米国特許出願第１３／６２４２６５号への優先権を主張するものであり、その内容は全て参照により本明細書に含まれる。

本発明は、広く、端部強度を検証する方法に関し、より具体的には、ガラスシートの端部強度を検証する方法に関する。

ガラスシートは、建築及び自動車の窓、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）モジュール、太陽光発電（ＰＶ）パネルなどの製品の部品である。これらの用途については、ガラスシートは、典型的には、適切なサイズに切断され、そして、得られたガラスシートの尖った端部は研削及び研磨により面取りされる。

カッティング、端部機械加工、及び他の加工工程により、ガラスシートの表面及び端部において、欠けやひびなどの初期欠陥が発生し得る。ガラスシートが引張応力を受けた場合、強度欠陥が初期欠陥から生じ得る。したがって、初期欠陥は、ガラスシートの強度を損なう可能性がある。

詳細な説明に記載されるいくつかの例の態様の基本的理解を提供するために、本開示の簡単な概要を以下に提示する。

第１の態様において、ガラスシートの端部強度を検証する方法を提供する。ガラスシートは、第１の表面、第１の表面と対向する第２の表面、第１の表面と第２の表面との間で画定される厚さ、及び端面を含む少なくとも一つの端部を備えている。第１の表面及び第２の表面は、その少なくとも一つの端部の端面と交差する。この方法は、少なくとも一つの端部の少なくとも一部分に引張応力を施すためのガラスシート非接触熱負荷工程（Ｉ）を含む。その方法はまた、工程（Ｉ）の非接触熱負荷によってガラスシートに、結果として生じる強度欠陥が発生したかどうかを検出することにより、その少なくとも一つの端部が所定のレベル未満の端部強度を有するかどうかを決定する工程（ＩＩ）を含む。

第１の態様の一例において、引張応力は、フープ応力である。

第１の態様の他の例では、工程（Ｉ）は、ガラスシートに少なくとも一つの温度勾配を生じさせる工程を含む。

第１の態様のさらに別の例では、工程（Ｉ）は、ガラスシートに少なくとも一つの温度勾配を生じさせる工程を含み、その温度勾配はガラスシートの一の部位から生じ、その部位は端面からある距離にある。

第１の態様のさらに別の例では、工程（Ｉ）は、ガラスシートの少なくとも一つの温度勾配を生じさせる工程を含み、その温度勾配は、ガラスシートの一の部位から生じ、その部位は、非接触熱負荷源に対するガラスシートの並進運動に基づいて変化する位置を有する。

第１の態様のさらなる例では、工程（Ｉ）は、ガラスシートの第１の表面及び第２の表面の少なくとも一方に少なくとも一つの集束赤外線ビームを送達することを含み、そのビームはガラスシートに少なくとも一つの温度勾配を発生させる。

第１の態様の別の例では、工程（Ｉ）は、（ｉ）ガラスシートの第１の表面に少なくとも第１の集束赤外線ビームを送達する工程と、（ｉｉ）ガラスシートの第２の表面に少なくとも第２の集束赤外ビームを送達する工程とを含み、前記少なくとも第１及び第２の集束ビームが、ガラスシートに対して一致する少なくとも一対のビームを形成する。

第１の態様のさらに別の例では、工程（Ｉ）中、その少なくとも一つの端部の全てが、非接触熱負荷源に対するガラスシートの並進運動に基づいて、徐々に引張応力を受ける。

第１の態様のさらに別の例では、その少なくとも一つの端部は、少なくとも第１の端部とこの第１の端部に対向する第２の端部とを含み、さらに、工程（Ｉ）は、第１の端部の少なくとも一部分と第２の端部の少なくとも一部分とに引張応力を施す独立したガラスシート非接触熱負荷工程を含む。

第１の態様のさらに別の例では、その少なくとも一つの端部がガラスシートの全周囲を含み、さらに、工程（Ｉ）は、その全周囲に引張応力を施すためのガラスシート非接触熱負荷工程を含む。

第１の態様のさらに他の例では、工程（Ｉ）は、その少なくとも一つの端部の少なくとも一部分に少なくとも一つの集束ジェットガスを送達する工程を含み、そのガスは、その少なくとも一つの端部より低温であり、そのガスは、ガラスシートに少なくとも一つの温度勾配を生じさせる。

第１の態様のさらに別の例では、工程（ＩＩ）中、結果として生じる欠陥の検出は、視覚的検出、光検出、及び音響検出からなる群から選択される検出方法を含む。

第１の態様の別の例では、前記方法はさらに、加熱された内筒と非加熱の外筒との締まりばめモデル(interference fit model)に基づいて引張応力を推定する工程（ＩＩＩ）であって、内筒は、温度勾配が生じるところのガラスシートの一の部位に対応し、かつ内輪半径を有し、外筒は、その部位の周囲のガラスシートの一部分に対応し、ガラスシートの少なくとも一つの端部と交差する外側端部を含み、かつ外輪半径を有し、内筒及び外筒は同心であり、ガラスシートから作製されるものであって、下記式に従う、工程を含むものである：
s_t = +ΔTαE(a²/b²)
式中、ｓ_ｔは外筒の外側端部における接線応力であり、ΔＴは内筒と外筒との間の温度差であり、αはガラスシートの熱膨張係数であり、Ｅはガラスシートのヤング率であり、ａは内筒の内輪半径であり、ｂは外筒の外輪半径である。

第１の態様のさらに別の例では、前記方法はさらに、工程（Ｉ）及び（ＩＩ）に先行して、所定のサイズであるガラスシートの少なくとも一つの端部を成形する工程を含む。

第１の態様のさらに別の例では、前記方法はさらに、工程（Ｉ）及び（ＩＩ）に先行して、ガラスシートを化学強化する工程を含む。

第１の態様のさらなる例では、ガラスシートの第１の表面とガラスシートの第２の表面との間で画定される厚さが約１ｍｍ未満である。

第１の態様は、上述の第１の態様の例の任意の１つ以上を単独で又は組み合わせて行うことができる。

第２の態様では、第１の表面と、第１の表面に対向する第２の表面と、第１の表面と第２の表面との間で画定される厚さ、及び１つの端面を含む少なくとも一つの端部を含むガラスシートであって、第１の表面と第２の表面は少なくとも１つの端部の端面と交差するものであるガラスシートの端部強度を検証する方法を提供する。この方法は、ガラスシートに少なくとも１つの温度勾配を生じさせるガラスシート非接触熱負荷工程（Ｉ）を含む。この温度勾配は、端面からのある距離に位置するガラスシート上の一の部位から発生する。この部位は、非接触熱負荷源に対するガラスシートの並進運動に基づいて変化する位置を有する。この温度勾配は、少なくとも一つの端部の少なくとも一つの部分に引張応力を施す。この方法はさらに、工程（Ｉ）の非接触熱負荷によってガラスシートに結果として生じる強度欠陥が発生したかどうかを検出することにより、少なくとも一つの端部が所定のレベル未満の端部強度を有するかどうかを決定する工程（ＩＩ）を含む。

第２の態様の一例では、工程（Ｉ）は、ガラスシートの第１の表面及び第２の表面の少なくとも一方に少なくとも一つの集束赤外線ビームを送達する工程を含み、このビームは、ガラスシートに少なくとも一つの温度勾配を生じさせる。

第２の態様の別の例では、工程（Ｉ）は、（ｉ）ガラスシートの第１の表面に少なくとも第１の集束赤外線ビームを送達する工程と、（ｉｉ）ガラスシートの第２の表面に少なくとも第２の集束赤外線ビームを送達する工程とを含み、少なくとも第１及び第２の集束ビームは、ガラスシートに対して一致する少なくとも一対のビームを形成する。

第２の態様のさらに別の例では、工程（Ｉ）は、少なくとも一つの端部の少なくとも一部分に、少なくとも一つの集束ジェットガスを送達する工程を含み、そのガスは、その少なくとも一つの端部より低温であり、そのガスは、ガラスシートに少なくとも一つの温度勾配を生じさせる。

第２の態様は、上述の第２の態様の例の任意の１つ以上を単独で又は組み合わせて行うことができる。

以下の詳細な説明を、添付の図面を参照して読むことで、本開示の、これらと他の特徴、態様及び利点がより良好に理解されるであろう。

図１は、一例であるガラスシートの一部の概略斜視図である。 図２は、ガラスシートの端部強度を検証する方法のフローチャートである。 図３は、一例であるガラスシートの一部、さらに、赤外線ランプ及びガスシリンダーを示す概略斜視図である。 図４は、一例であるガラスシートの一部の概略斜視図であり、引張応力がフープ応力であり得ることを示している。 図５は、非接触熱負荷源に対する、コンベア上での並進運動における、一例であるガラスシートの一部の概略斜視図である。 図６は、図５と同様の概略斜視図であるが、非接触熱負荷によって結果として生じる強度欠陥がガラスシートに発生したかどうかを検出する工程をさらに示す。 図７は、一例であるガラスシートの一部、並びに集束赤外線ビーム及び温度勾配を示す概略斜視図である。 図８は、一例であるガラスシート、並びに２つの温度勾配を示す概略斜視図である。 図９は、ガラスシートの端部強度を検証する方法のフローチャートである。 図１０は、ガラスシートの端部強度を検証するために使用することができる装置の一例の概略斜視図である。 図１１は、有効要素熱機械モデルに従う、直径１．０インチ（２．５４ｃｍ）のディスクの、内径０．８インチ（２ｃｍ）の円形領域を、外輪の温度より３００℃高い温度に加熱した後に誘起される圧縮及び引張応力（ｐｓｉ）を示す図である。 図１２は、最低２５℃から最高１８４℃の温度上昇で、ガラスシートのブルノーズ端部付近の各側面に３５ワットが吸収された０．５秒後のガラスシートの温度分布（℃）を示す図である。 図１３は、有効要素熱機械モデルに従う、ガラスシートの各側面に３５ワットが吸収された０．５秒後の温度分布に基づく、図１２で示したガラスシートに誘起される圧縮及び引張応力（ｐｓｉ）を示す図である。

方法を、本開示の例示的な実施形態を示す添付の図面を参照して、以下により完全に説明する。可能な限り、同一または同様の部品を示すために図面全体を通して同じ参照番号が使用される。しかしながら、本開示は、多くの異なる形態で具現化することができ、本明細書に記載された実施形態に限定されると解釈されるべきではない。

本開示の例示的な方法を、図１に示すガラスシート１０をまず参照して説明する。ガラスシート１０は、第１の表面１２、第１の表面に対向する第２の表面１４、第１の表面１２と第２の表面１４との間で画定される厚さ１６、端面２０を含む少なくとも一つの端部１８を備えることができ、第１の表面１２と第２の表面１４は、少なくとも一つの端部１８の端面２０と交差する。ガラスシート１０は、例えば、ソーダ石灰フロートガラスや特殊ガラスシートから製造することができる。ガラスシート１０は、例えば、窓ガラスシート、建築用ガラスのシート、自動車用ガラスシート、ＬＣＤガラスシート、または太陽電池パネル用ガラスシートであり得る。ＬＣＤガラスシートのうち、ガラスシート１０は、例えば、ＣＯＲＮＩＮＧ（登録商標）ＥＡＧＬＥ ＸＧ（商標）ＡＭＬＣＤガラスシート、ＣＯＲＮＩＮＧ（登録商標）ＥＡＧＬＥ ＸＧ（商標）スリムガラスシート、ＣＯＲＮＩＮＧ（登録商標）ＷＩＬＬＯＷ（商標）ガラスシート、またはＣＯＲＮＩＮＧ（登録商標）ＬＯＴＵＳ（商標）ガラスシートであり得る。ガラスシート１０は、例えば、ストックガラスシート、例えば、最終的なサイズを形成するようにカットされることを意図されたサイズに注文されたガラスシート、またはカットサイズガラスシート、例えば、最終的なサイズなどの所定のサイズにカットされたガラスシートであり得る。このように、例えば、ガラスシート１０は、最初に、機械的スコアリング、レーザースコアリング等のスコアリングを含むプロセスによって適切なサイズにカットされ、その後分離されたガラスシートであり得る。ガラスシート１０は、その少なくとも一つの端部が成形されるためのガラスシートとすることができる、及び/又は、所定の大きさのものとすることができる。ガラスシート１０はまた、例えば、化学強化されたガラスシート、例えばＣＯＲＮＩＮＧ（登録商標）ＧＯＲＩＬＬＡ（登録商標）ガラスであってもよい。ガラスシート１０の第１の表面１２とガラスシート１０の第２の表面１４との間で画定される所定の厚さ１６は、例えば、約１ｍｍ未満であり得、例えば約０．７ｍｍ未満、約０．５ｍｍ未満、または約０．３ｍｍ未満であり得る。

ここで、図１を参照しながら、図２に示すような、ガラスシート１０の端部強度を検証する方法を検討すると、その方法は、少なくとも一つの端部１８の少なくとも一部分２２に引張応力を施すためのガラスシート１０の非接触熱負荷工程（Ｉ）２０１を含む。少なくとも一つの端部１８の少なくとも一部分２２に引張応力を施すガラスシート１０の非接触熱負荷は、少なくとも一つの端部１８の近傍のガラスシート１０の一部分２６と、少なくとも一つの端部１８の一部分２２との間に温度差を生じさせ、それにより、少なくとも一つの端部１８の近傍の一部分２６の温度が、少なくとも一つの端部１８の一部分２２の温度より高くなるようにする工程を含むことができる。この非接触熱負荷は、例えば、少なくとも一つの端部１８の近傍のガラスシート１０の一部分２６を熱すること、少なくとも一つの端部１８の一部分２２を冷却すること、またはその両方によって成し得る。これは、例えば、ガラスシート１０にわたって均一であり、それゆえガラスシート１０にわたって温度差が生じないであろう加熱とは対照的である。理論に束縛されるものではないが、一部分２６と一部分２２の間の温度差は、一部分２６は部分２２よりも高い温度である場合、部分２６が圧縮応力を受け、それに対応して一部分２２が引張応力を受けると考えられる。少なくとも一つの端部１８の少なくとも一部分２２は、少なくとも一つの端部１８の一部または全てであってもよい。

図３に示すように、工程（Ｉ）によれば、非接触熱負荷は、ガラスシート１０に直接接触しない熱負荷源３０の使用によって行われる。非接触熱負荷の例示的な手法は、熱負荷源３０として赤外線ランプ（例えば、広帯域電球、狭帯域レーザなど）の使用を含み、例えば、少なくとも一つの端部１８近傍のガラスシート１０の一部分２６に集束赤外線ビーム３４を送達し、それによって、ガラスシート１０に赤外線ランプ３２が接触すること無く、少なくとも一つの端部１８の少なくとも一部分２２に対して一部分２６を加熱する。非接触熱負荷のための例示的な手法はまた、熱負荷源３０としてガスシリンダー３６の使用を含み、例えば、少なくとも一の端部１８の少なくとも一部分２２に集束冷却ジェットガス３８を送り、それによって、ガラスシート１０にシリンダー３６が接触すること無く、少なくとも一つの端部１８近傍のガラスシート１０の一部分２６に対して一部分２２を冷却する。これは、例えば、ラックとガラスシート１０と間の接点に熱負荷が集中する結果となるであろうから、オーブン内で熱伝導性ラック上にあるガラスシート１０を加熱することと対照的である。またこれは、例えば、ガラスシート１０と熱負荷源３０、すなわち冷液との間の直接接触を含むであろうから、冷液中に少なくとも一つの端部１８を沈めることによってガラスシート１０の少なくとも一つの端部１８を冷却することと対照的である。理論に縛られることを望むものではないが、非接触でガラスシート１０に熱負荷をかけることは、誤って物理的な接触に基づいて新しい初期欠陥がガラスシート１０の表面に導入され得る危険性を減少させ、さもなければガラスシート１０を有害に弱め、その端部強度を減少させる結果となり得ると考えられる。

図４に示すように、引張応力はフープ応力であり得る。これは、例えば、少なくとも一つの端部１８の近傍のガラスシート１０の一部分２６と、少なくとも一つの端部１８の一部分２２との間の温度差が生じることによって成し遂げられ、この一部分２６は一部分２２より高い温度であって、一部分２６は円柱４０の形を有し、この円柱の第１の端４２は、ガラスシート１０の第１の表面１２に位置し、円柱の第２の端４４は、ガラスシート１０の第２の表面１４に位置し、円柱の胴体４６は、それらの間のガラスシート１０を貫通して延在し、一部分２６は、少なくとも一つの端部１８からある距離をおいて位置している、すなわち交差しない。結果として生じる引張応力は、一部分２６から円周方向に及ぼされるフープ応力である。結果として生じる引張圧力は、また、ガラスシートが典型的な使用中に受ける引張応力にある程度類似しており、したがって、実施適合性を有する端部強度を検証するのに使用することができる。

また図４に示すように、工程（Ｉ）は、ガラスシート１０に少なくとも一つの温度勾配５０を生じさせる工程を含むことができる。その温度勾配は、少なくとも一つの端部１８近傍のガラスシート１０の一部分２６から少なくとも一つの端部１８の少なくとも一部分２２に向けられ、その間で変化するガラスシートの温度の割合を反映し得、このとき、一部分２６は、一部分２２より高い温度を有する。温度勾配５０は、例えば、ガラスシート１０の例えば点及び円などの、加熱された部位５２から生じ、その部位５２は、少なくとも一つの端部１８からある距離を有し、すなわち交差しない。ガラスシート１０上の部位５２のようなところから温度勾配５０を生じさせることによって、結果として生じる引張応力の強さと方向の高度な制御を維持することが可能である。

図５に示すように、部位５２は、例えば、非接触熱負荷源３０に対するガラスシート１０の並進運動に基づいて変化する位置を有することができる。これは、例えば、非接触熱負荷源３０が移動中でないときは、例えば、コンベア５４上で、移動中のガラスシート１０に基づくことができる。あるいは、ガラスシート１０が移動中でないときは、接触熱負荷源３０が移動することができる。さらに別の代替例として、ガラスシート１０と非接触熱負荷源３０の両方が移動することができる。各場合において、非接触熱負荷源３０に対するガラスシート１０の並進運動は、少なくとも一つの端部１８の少なくとも一部分２２、例えば少なくとも一つの端部１８の一部又は全部に引張応力を施すための単純な基礎を提供することができ、それによって少なくとも一つの端部１８について端部強度の検証が可能になる。従って、例えば、工程（Ｉ）中、少なくとも一つの端部１８の全てが、非接触熱負荷源３０に対するガラスシート１０の並進運動に基づいて、次第に引張応力を受けることができる。この手法によって、少なくとも一つの端部１８の全てはピーク引張応力を受けることができ、それによって少なくとも一つの端部１８の全てについて端部強度の検証が可能になる。

図７に示すように、追加の詳細における工程（Ｉ）を検討すると、工程（Ｉ）は、ガラスシート１０の第１及び第２の表面１２及び１４の少なくとも一方に、少なくとも１つの集束赤外線ビーム３４を送達する工程を含むことができ、このビーム３４は、ガラスシート１０に少なくとも一つの温度勾配５０を生じさせる。例えば、ガラスシート１０は、ビーム３４がガラスシート１０の第１の表面１２でガラスシート１０に送達されるように、ガラスシート１０の第１の表面１２をビーム３４に近接させて、集束赤外線ビーム３４の経路内に配置することができる。あるいは、ビーム３４がガラスシート１０の第２の表面１４でガラスシート１０に送達されるように、第２の表面１４をビーム３４に近接することを除いては、ガラスシート１０は同様に配置することができる。また、例えば、ガラスシート１０は、その第１及び／又は第２の表面１２及び１４が、実質的に、または正確にビーム３４に垂直となるように、配向させることができるが、他の向きを使用しても差し支えない。ガラスシート１０の第１及び第２の表面１２及び１４の少なくとも一方に、少なくとも一つの集束赤外線ビーム３４を送達することにより、ガラスシート１０は、ビーム３４がガラスシート１０を入出射する第１及び第２の表面１２及び１４で、かつビーム３４の経路で定義された経路に沿って、それらの間の内部を（例えば、ビームにより加熱されている表面からの伝導によって）、強度と位置の項目の両方において、高精度に加熱することができる。例えば、集束赤外線ビーム３４は、ガラスシート１０の第１及び第２の表面１２及び１４からだけでなく、ビーム３４の経路に沿ってそれらの表面から内部を伝導して、迅速にガラスシート１０を加熱することができ、少なくとも一つの端部１８が、ガラスシート１０の第１及び第２の表面１２及び１４でだけでなく、また、ガラスシート１０の内部も素早く引張応力を受けることを可能にする。

また図７に示すように、工程（Ｉ）は、（ｉ）ガラスシート１０の第１の表面１２に少なくとも第１の集束赤外線ビーム６０を送達する工程と、（ｉｉ）ガラスシート１０の第２の表面１４に少なくとも第２の集束赤外線ビーム６２を送達する工程とを含み、これら少なくとも第１と第２の集束ビーム６０及び６２が、ガラスシート１０に関して一致する少なくとも一対のビーム６４を形成する。例えば、第１及び第２ビーム６０及び６２がそれぞれ第１及び第２の表面１２及び１４でガラスシート１０に送達されるように、ガラスシート１０の第１及び第２の表面１２及び１４が第１及び第２ビーム６０及び６２にそれぞれ近接した状態で、ガラスシート１０を、第１の集束赤外線ビーム６０と第２の集束赤外線ビーム６２の両方の経路に配置することができる。ガラスシート１０は、また、第１の表面１２が第２のビーム６２に近接した状態と、その逆も同じくした状態を除いて、同様に配置することができる。上記と同様に、ガラスシート１０は、その第１及び第２の表面１２及び１４がビーム６０及び６２に実質的に又は正確に垂直であるように、特に、第１及び第２のビーム６０及び６２が、例えば全体で重複して、ガラスシート１０について一致する一対のビーム６４を形成するように方向付けることができる。ガラスシート１０の第１及び第２の表面１２及び１４に第１及び第２の集束赤外線ビーム６０及び６２がそのように送達することによって、ガラスシート１０は、ビーム６０及び６２がガラスシート１０に入出射するところの第１及び第２の表面１２及び１４、及び一対のビーム６４の経路によって決定される経路に沿って、その間の内部で、なおも高い精度で、加熱することができる。例えば、一対の赤外線ビーム６４は、一対のビーム６４の経路に沿って、ガラスシート１０を迅速に加熱するだけでなく第１及び第２の表面１２及び１４に関して対称的に加熱することができ、少なくとも一つの端部１８が、迅速にだけでなく、高度の応力均一性で、引張応力を受けることを可能にする。

図８に示すように、ガラスシート１０の端部強度を検証する方法は、また、複数の端部７０を含むガラスシート１０に関して、例えば、複数の端部７０の二つ以上に沿って端部強度を検証することによって、行うことができる。例えば、少なくとも一つの端部１８が、少なくとも第１の端部７２と第１の端部７２に対向する第２の端部７４とを含み、さらに工程（Ｉ）が、１の端部７２の少なくとも一部分７６と第２の端部７４の少なくとも一部分７８とに引張応力を施す独立したガラスシート１０の非接触熱負荷工程を含む前記方法を実施することができる。この例によれば、工程（Ｉ）は、第１の端部７２に第１の引張応力を施すガラスシート１０の非接触熱負荷工程と独立して、例えば、前に、後で、または同時にかつ別々に第２の端部７４に第２の引張応力を施すガラスシート１０非接触熱負荷工程を含み得る。これは、例えば、第１の端部７２の近傍のガラスシート１０の第１の部分８０を加熱すること、及び、第２の端部７４近傍のガラスシート１０の第２の部分８２を加熱することによって、行うことができ、このように、第１の端部７２に関する第１の温度勾配８４と第２の端部７４に関する第２の温度勾配８６を生じさせ、加熱は、例えば、各対のビーム６４がガラスシート１０に関して一致するそれぞれ対の集束赤外線ビーム６４を形成するためのそれぞれの対の赤外線ランプ３２を使用して加熱することによって行うことができる。これはまた、例えば、第１の端部７２の少なくとも一部分７６の冷却及び第２の端部７４の少なくとも一部分７８の冷却によって行うことができ、その冷却は、例えばジェットガス３８の使用によって行うことができる。これは、とりわけこれらの手法の組合せによって実施することができる。各場合で、必要に応じて、第１及び第２の引張応力は同じ大きさ又は異なる大きさであってもよい。さらに非接触熱負荷は、ガラスシート１０の追加の端部７０、例えば、第３の端部９０及び第３の端部９０と対向する第４の端部９２に引張応力を独立して施すために行うことができる。さらに、非接触熱負荷源３０に対するガラスシート１０の並進運動は、端部７０のできるだけの全てに引張応力を施すために実施することができる。従って、例えば、少なくとも一つの端部１８がガラスシート１０の全周囲９４を含み、さらに、工程（Ｉ）が、全周囲９４に引張応力を施すガラスシート１０の非接触熱負荷工程を含む、前記方法を実施することができる。

図３に示されるように、工程（Ｉ）は、少なくとも一つの端部１８の一部分２２に沿って、少なくとも一つの集束ジェットガス３８を送達する工程を含み、そのガスは、少なくとも一つの端部より低温であり、そのガスは、ガラスシート１０に少なくとも一つの温度勾配を生じさせる。そのガスは、例えば、とりわけ、液体窒素を蒸発させることにより得ることができる窒素蒸気であってもよく、例えばノズルの使用により、少なくとも一つの端部１８に特異的に向けることができる。

図２に示すように、図１及び図６を参照して、ガラスシート１０の端部強度を検証する方法はまた、工程（Ｉ）の非接触熱負荷によってガラスシート１０に、結果として生じる強度欠陥２８が発生したかどうかを検出することによって、少なくとも一つの端部１８が所定のレベル未満の端部強度を有するかどうかを決定する工程（ＩＩ）２０２を含むことができる。上述のように、強度欠陥２８は、ガラスシート１０が引張応力を受けるときに初期欠陥２９から生じ得、その結果、初期欠陥２９はガラスシート１０の強度を損ない得る。より具体的には、初期欠陥２９を含むガラスシート１０の少なくとも一つの端部１８が工程（Ｉ）の非接触熱負荷に基づくような引張応力を受けるとき、結果として生じる強度欠陥２８は、初期欠陥２９からガラスシート１０に生成し得る。結果として生じる強度欠陥２８は、ひび、亀裂、破壊または破損等であり得、規模が微視的から巨視的まで様々であり得、さらに初期欠陥２９に比してガラスシート１０の端部強度を低下し、結果として、例えば、ガラスシート１０に亀裂及び／又は破壊がもたらされ得る。ガラスシート１０の少なくとも一つの端部１８が、対応する端部強度を超える引張応力を受けた場合、結果として強度欠陥が生じ、基本的には温度勾配の生成後すぐにまたは直後に形成される。また、少なくなくとも一つの端部１８が受ける引張応力が、対応する所定のレベルの端部強度に一致するように制御することができる。所定のレベルの端部強度は、例えば、ガラスシート１０に期待される端部強度（例えば、初期欠陥２９が全く無いガラスシートの組成と寸法、及び／又は、ガラスの端部において実施される端部研削と他の仕上げプロセスに基づいて）、及び、例えば、端部強度の改善のための新組成の試験に基づく、ガラスシート１０に求められる端部強度、及び／又は、例えば、ガラスシート１０のその後の意図する使用に基づく、ガラスシート１０に要求される端部強度であり得る。従って、工程（Ｉ）の非接触熱負荷後の結果として生じる強度欠陥２８の存在の検出は、所定のレベル未満の端部強度を有する少なくとも一つの端部１８を示し得る。反対に、工程（Ｉ）の非接触熱負荷後の結果として生じる強度欠陥２８の不在は、所定のレベル未満の端部強度は有しない少なくとも一つの端部１８を示し得る。

図６に示すように、より詳細に工程（ＩＩ）を検討すると、結果として生じる強度欠陥２８の検出は、例えば、視覚的検出１２０、光検出１２２、または音響検出１２４を含む。視覚的検出１２０は、例えば、図２に示す以下の工程（Ｉ）のように、例えば、巨視的スケールである、結果として生じる強度欠陥２８のために、ガラスシート１０の個々の検査に基づいて手動で行うことができる。さらなる例において、視覚的検出を可能となるのを助けるために拡大レンズを使用してもよい。光検出１２２は、自動的に、例えば、ガラスシート１０の屈折及び／又は反射パターンを測定、及び、例えば、図９に示すように工程（Ｉ）中、又は、図２に示すように工程（Ｉ）後、結果として生じる強度欠陥２８の存在による異常な屈折パターンを同定するための対応する電子処理に基づいて行うことができる。音響検出１２４は、また、例えば、強度欠陥の形成に特有のノイズに関するガラスシート１０の個々の聴取に基づいて、手動で行うことができる。音響検出１２４は、また、例えば、結果として生じる強度欠陥２８の生成中に発生される音を検出するためのマイクロフォンの使用に基づいて、例えば、図９に示す工程（Ｉ）中で、自動的に行うことができる。自動音響モニタリングは、人間の可聴範囲外とすることができる周波数の音を検出するという利点を有することができ、それによって、ことにより手動音響検出が例示的な応用例において望ましくなくなる。

図２及び図９に示すように、ガラスシート１０の端部強度を検証する方法はまた、加熱された内筒と非加熱の外筒の締まりばめモデルに基づいて引張応力を推定する工程（ＩＩＩ）２０３を含むことができる。このモデルによれば、内筒は、温度勾配が発するガラスシート上の一の部位に対応し、かつ内輪半径を有する。外筒は、前記部位の周囲のガラスシートの一部分に対応し、かつガラスシートの少なくとも一つの端部と交差する外側端部を有し、かつ外輪半径を有する。内筒及び外筒は同心であり、ガラスシートから作られている。引張応力は、次式に従って推定される：
s_t = +ΔTαE(a²/b²)
式中、ｓ_ｔは外筒の外側端部における接線応力であり、ΔＴは内筒と外筒との間の温度差であり、αはガラスシートの熱膨張係数であり、Ｅはガラスシートのヤング率であり、ａは内筒の内輪半径であり、ｂは外筒の外輪半径である。

この締まりばめモデルは、ガラスシートの非接触熱負荷時の引張応力を推定するために使用することができる。例えば、集束赤外線ビームの使用に基づくガラスシートの非接触熱負荷について、内筒の内輪半径は、例えば赤外線ビームの直径を固定する又は変化させることによって、固定するまたは変化させることができる。外筒の外輪半径は、例えば、少なくとも一つの端部に対する赤外線ビームの位置を固定する又は変化させることによって、固定するまたは変化させることができる。内筒と外筒との間の温度差は、例えばガラスシートの少なくとも一つの端部近傍のガラスシートの一部を加熱するために使用される赤外線ビームの強度を固定するまたは変化させることによって、固定するまたは変化させることができる。ガラスシートの熱膨張係数とガラスシートのヤング率は、ガラスシートの組成に依存する。このように、締まりばめモデルは、特定の組の条件の中で、例えば、固定されたΔＴ、ａ、及びｂの中で、又は、ある範囲の条件下、例えば、可変のΔＴ、ａ、及び／又はｂの条件下で、引張応力を推定するために使用することができる。締まりばめモデルはまた、例えば、少なくとも一つの端部が所定のレベル未満の端部強度を有する場合、ガラスシートに結果として生じる強度欠陥を発生させる原因となり得る引張応力を少なくとも一つの端部に施すのに非接触熱負荷が適切であることを確実にすることによって、ガラスシートに期待され、求められ、必要とされる端部強度に特別なガラスシートの非接触熱負荷を適合させるために使用することができる。

ガラスシート１０の端部強度を検証する方法は、例えば、品質管理の目的のために、ガラスシート１０の製造中に適用することができる。例えば、図２及び図９に示すように、前記方法は、工程（Ｉ）及び（ＩＩ）より先に、ガラスシート１０の少なくとも一つの端部１８を成形する工程１９９をさらに含み得、ガラスシート１０は、所定のサイズである。上述したように、カッティング、端部機械加工、及び他の加工工程は、ガラスシートの表面及び端部において、欠けやひびなどの初期欠陥２９を導入し得る。製造中にガラスシート１０の少なくとも一つの端部１８を成形する工程の後に工程（Ｉ）及び（ＩＩ）を行うことにより、ガラスシート１０は、即時的かつ効率的な端部強度証明試験に供することができる。その方法はまた、工程（Ｉ）及び（ＩＩ）の前にガラスシート１０を化学強化する工程２００を含むことができる。ガラスシート１０の化学強化の後に工程（Ｉ）及び（ＩＩ）を行うことにより、特に化学強化の有効性を確認することができる。この方法はまた、統計的サンプリングに基づくものでなく、むしろ、各ガラスシート１０の直接の試験に基づいて迅速かつ効率的に端部強度を証明する検査をする目的で、一の製造バッチに対応する複数のガラスシート１０、例えば、特定の製造運転で製造され、特定の所定の大きさに切断され、仕上げられたガラスシート１０の全て、の端部強度を検証するために適用することができる。

図１０に示すように、例示的な装置１００は、ガラスシート１０の製造中、例えば、端部仕上げステーションから下流で、端部強度を検証するために、及び、４つの端部７２、７４、９０、及び９２を有するガラスシート１０の周囲９４全体に対して検証するために用いることができる。装置１００は、第１対及び第２対の固定赤外線ランプ１０２及び１０４とガラスシート１０を支持するコンベア１０６を備え、その第１対及び第２対の赤外線ランプ１０２及び１０４のそれぞれの一方の要素がコンベア１０６上方に位置し、その第１対及び第２対の赤外線ランプ１０２及び１０４のそれぞれの他方の要素が下方に位置している。装置１００は、その構台１１２を土台として取り付けられた第３対及び第４対の移動赤外線ランプ１０８及び１１０も備え、再び、第３対及び第４対の赤外線ランプ対１０８及び１１０のそれぞれの一方の要素がコンベア１０６上方に位置し、第３対及び第４対の赤外線ランプ対１０８及び１１０のそれぞれの他方の要素が下方に位置している。ガラスシート１０はコンベア１０６に沿って移動するので、ガラスシート１０の並進方向に平行に配向されているガラスシート１０の第１及び第２の端部７２及び７４には、上述したように、第１対及び第２対の固定赤外線ランプ１０２及び１０４からの赤外線ビーム３４によって、それぞれ非接触で熱負荷が行われる。さらに、ガラスシート１０の並進運動の方向に垂直に配向したガラスシート１０の第３及び第４の端部９０及び９２には、それぞれ、第３対及び第４対の移動赤外線ランプ１０８及び１１０からの赤外線ビーム３４によって、ガラスシート１０の並進運動に続くが、垂直に、並進運動するコンベア１０６に基づいて、非接触で熱負荷が行われる。赤外線ランプ１０２、１０４、１０８、及び１１０の対の強度は、ガラスシート１０の並進スピードの関数として調整して、赤外線ビーム３４によって、端部７２、７４、９０、及び９２近傍のガラスシート１０の一部を要求されるピーク温度に加熱することを遂行し、その結果、ガラスシート１０の端部７２、７４、９０及び９２の対応するピーク引張応力が生じる。ピーク引張応力は、端部加工条件の関数としての端部不良応力確率分布を定義するために調整することができる。その確率分布がわかると、装置１００は、製品の品質を保証するためにさらなるガラスシート１０を監視するように設定することができる。

あるいは、第３対及び第４対の移動赤外線ランプ１０８及び１１０ではなく第１対及び第２対の固定赤外線ランプ１０２と１０４を含むような装置はまた、例えば、その装置を使用してガラスシート１０の第１及び第２の端部７２と７４についての端部強度を検証し、次にガラスシート１０をその装置に対して９０度回転させ、そしてその装置を使用してガラスシート１０の第３及び第４の端部９０及び９２についての端部強度を検証することによって、４つの端部７２、７４、９０、及び９２を有するガラスシート１０全周に沿って端部強度を検証するために使用することができる。

ガラスシートの熱負荷のための物理的基礎は、締まりばめに関する同心の円筒の一般的な場合、すなわち締まりばめモデルから導くことができる式で定量的に記述することができる。一般的な場合によれば、締めしろが、熱膨張する高温での内筒と、より低温での外筒との間に生じ、その外筒によって制約される。結果は、図１１に有限要素熱機械モデルに関して示されるように、内筒に圧縮接線応力を生成し、外筒に引張接線応力を形成するものである。

外輪の外側端部における接線応力は、次式で記述することができる：
s_t = +ΔTαE(a²/b²)
ここで、Stは外輪の外側端部における接線応力（例えばｐｓｉ）であり、ΔＴ（例えば℃）は中央と周辺部との温度差であり、αはガラスシートの熱膨張係数（例えば℃^−１）であり、ａは加熱された内輪の半径（例えばインチ）であり、ｂは外輪の半径（例えばインチ）である。慣例では、引張応力では正の値が割り当てられ、一方、圧縮では負の値が割り当てられる。

締まりばめモデルは、以下の例に示すように、ガラスシートの端部が受ける引張応力を推定するために使用することができる。１．０インチ（約２．５４ｃｍ）の直径、０．７ミリメートル厚さのＣＯＲＮＩＮＧ（登録商標）ＥＡＧＬＥ ＸＧ（商標）アルカリ土類ボロアルミノシリケートガラスは、外縁の温度より３００℃高い温度に加熱された０．８インチ（２ｃｍ）の直径を有する中心に位置する円形部分を有する。熱膨張係数αは３１．７×１０^−７℃^−１であり、ヤング率Ｅは１０．７×１０^６ｐｓｉ（７．５×１０^５ｋｇｆ／ｃｍ^２）（７３．８×１０^９Ｐａ）である。締まりばめモデルによれば、ディスクの冷却外側端部は約６５１２ｐｓｉ（４５７．８ｋｇｆ／ｃｍ^２）（４４．９ＭＰａ）の引張接線応力より低いものであろう。有限要素熱機械モデルに適用されるそれらのパラメータは、良好な一致で、６２４７ｐｓｉ（４３９．２ｋｇｆ／ｃｍ^２）（４３．０８ＭＰａ）と予測した。

第１近似として、ディスクの例の円形形状のための応力式は、矩形のガラスシートの部分に適用することができる。図１２は、最低２５℃から最高１８４℃の温度上昇で、ガラスシートのブルノーズ付近で各側面に３５ワットが吸収された０．５秒後の温度分布図として、その端部に隣接するガラスシートの加熱された円形領域を示す。図１３は、有限要素熱機械モデルに従って、結果として生じる圧縮及び引張応力を示している。上式は、図１３にモデル化されたものと同様、端部における引張応力負荷の推定値を提供しており、それぞれ、６２５０ｐｓｉ（４３９.4ｋｇｆ／ｃｍ^２）（４３．１０ＭＰａ）に対して５３９０ｐｓｉ（３７９ｋｇｆ／ｃｍ^２）（４４．０６ＭＰａ）である。

特定のサイズのスポットまでの出力ビームを集束させる光学系を備えた赤外線ランプは、ガラスの円形部分を加熱するために使用することができる。２つのそのようなシステムが、スポットが同一のガラス面積に一致するようにガラスシートの両側に配置されている場合は、ガラスの厚さを通して迅速かつ均一な加熱が可能である。ガラスの加熱部分の温度上昇は、ランプ出力パワー、赤外線波長区間のランプのスペクトルパワー密度、同じ赤外線波長区間のガラス材料の吸収スペクトル、及び露光時間に依存する。これらの４つの変数のうち、ランプ出力パワーと露光時間の二つは容易に変えられ、したがって、これらは、特定の温度を達成し、従って応力を達成し、上昇させるために主要な制御となる。

本明細書に開示される方法は、ガラスシートの端部強度の効率的かつ非破壊的検証を提供することができる。ガラスシートの非接触熱負荷は、ガラスシートの少なくとも一つの端部に所望のレベルの引張応力を負荷することを可能にし、従って、少なくとも一つの端部の少なくとも一部分の端部強度を検証することができる。また、非接触熱負荷源に対するガラスシートの並進運動と組み合わせると、ガラスシートの少なくとも一つの端部の全てが徐々に引張応力を受けることができ、したがって、少なくとも一つの端部の全ての端部強度を検証することができる。さらに、少なくとも一つの端部がガラスシートの全周囲を占める場合は、全周囲の端部強度を検証することができる。更に、非接触熱負荷によって結果として生じる強度欠陥がガラスシートに発生したかどうかを検出によって、少なくとも一つの端部が所定のレベル未満の端部強度を有するかどうかを決定することは、端部強度の証明試験を提供し、結果として生じる強度欠陥が発生していないならば、その端部強度は充分高いと結論付けることができる。ガラス製造システムの一部として実施する場合、その方法は、充分高い端部強度を有するガラスシートを破壊することなく、リアルタイムプロセスフィードバック及び製品品質保証を目的として、各々のガラスシートに要求されるレベルの応力を施すことを可能とする。この方法は、このように、端部仕上げ工程に有益なリアルタイムフィードバックを提供することができる。

本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、様々な修正及び変形が本開示に対してなされ得ることは、当業者にとって明らかであろう。したがって、本発明は、それらが添付の特許請求の範囲及びその均等物の範囲内に設けられた改変及び本開示の変動を包含することが意図される。

１０ ガラスシート
１２ 第１の表面
１４ 第２の表面
１６ 厚さ
１８ 端部
２０ 端面
２２,２６ 一部分
２８ 強度欠陥
２９ 初期欠陥
３０ 熱負荷源
３２ 赤外線ランプ
３４ ビーム
３６ シリンダー
３８ 集束ジェットガス
４０ シリンダー
４２ 円筒の第１の端
４４ 円筒の第２の端
５０ 温度勾配
５２ 部位
６０ 第１ビーム
６２ 第２ビーム
６４ 一対の集束赤外線ビーム
７２ 第１の端部
７４ 第２の端部
１０２ 第１の固定赤外線ランプ
１０４ 第２の固定赤外線ランプ
１０６ コンベア
１０８ 第３の赤外線ランプ
１１０ 第４の赤外線ランプ
１１２ 構台
１２０ 視覚的検出
１２２ 光検出
１２４ 音響検出
２０１ 工程（Ｉ）
２０２ 工程（ＩＩ）

Claims (10)

1. 第１の表面、第１の表面に対向する第２の表面、第１の表面と第２の表面との間で画定される厚さ、及び、端面を含む少なくとも一つの端部を備えたガラスシートの端部強度を検証する方法であって、前記第１の表面及び第２の表面は前記少なくとも一つの端部の端面と交差し、該方法は、
   （Ｉ）前記少なくとも一つの端部の少なくとも一部分に引張応力を施すガラスシート非接触熱負荷工程、及び
   （ＩＩ）前記非接触熱負荷工程（Ｉ）によって、前記ガラスシートに結果として生じる強度欠陥が発生したかどうかを検出することにより、前記少なくとも一つの端部が所定のレベル未満の端部強度を有するかどうかを決定する工程、
   を含む。
2. 前記工程（Ｉ）が、前記ガラスシートに少なくとも一つの温度勾配を生じさせる工程を含み、該温度勾配は前記ガラスシートの一の部位から生じ、該部位は、前記端面からある距離を有する請求項１に記載の方法。
3. 前記工程（Ｉ）が、前記ガラスシートに少なくとも一つの温度勾配を生じさせる工程を含み、該温度勾配は前記ガラスシートの一の部位から生じ、該部位は、非接触熱負荷源に対する前記ガラスシートの並進運動に基づいて変化する位置を有する請求項１または２記載の方法。
4. 前記工程（Ｉ）が、前記ガラスシートの前記第１の表面及び前記第２の表面の少なくとも一方に少なくとも一つの集束赤外線ビームを送達する工程を含み、該ビームは前記ガラスシートに少なくとも一つの温度勾配を生じさせる請求項１から３いずれか１項記載の方法。
5. 前記工程（Ｉ）が、（ｉ）前記ガラスシートの前記第１の表面に少なくとも第１の集束赤外線ビームを送達する工程と、（ｉｉ）前記ガラスシートの前記第２の表面に少なくとも第２の集束赤外線ビームを送達する工程を含み、該第１及び第２の集束赤外線ビームは、前記ガラスシートに対して一致する少なくとも一対のビームを形成する請求項１から４いずれか１項記載の方法。
6. 前記工程（Ｉ）の間、前記少なくとも一つの端部の全てが、非接触熱負荷源に対する前記ガラスシートの並進運動に基づいて、徐々に引張応力を受ける請求項１から５いずれか１項記載の方法。
7. 前記工程（Ｉ）が、前記少なくとも一つの端部の少なくとも一部分に、少なくとも一つの集束ジェットガスを送達する工程を含み、該ガスが、前記少なくとも一つの端部より低温であり、該ガスが、前記ガラスシートに少なくとも一つの温度勾配を生じさせる請求項１から６いずれか１項記載の方法。
8. 第１の表面、該第１の表面に対向する第２の表面、前記第１の表面と前記第２の表面との間で画定される厚さ、及び、端面を含む少なくとも一つの端部を備えたガラスシートの端部強度を検証する方法であって、前記第１の表面及び前記第２の表面は前記少なくとも一つの端部の端面と交差し、該方法は、
   （Ｉ）前記ガラスシートに少なくとも一つの温度勾配を生じさせるガラスシート非接触熱負荷工程であって、該温度勾配が、前記端面からある距離に位置する前記ガラスシートの一の部位から生じ、該部位は、非接触熱負荷源に対する前記ガラスシートの並進運動に基づいて変化する位置を有するものであって、前記温度勾配が前記少なくとも一つの端部の少なくとも一部分に引張応力を施すものである工程、及び
   （ＩＩ）前記工程（Ｉ）の非接触熱負荷によって前記ガラスシートに結果として生じる強度欠陥が発生したかどうか検出することによって前記少なくとも一つの端部が所定のレベル未満の端部強度を有するかどうかを決定する工程、
   を含む。
9. 前記工程（Ｉ）が、前記ガラスシートの前記第１及び前記第２の表面の少なくとも一方に、少なくとも一つの集束赤外線ビームを送達する工程を含み、該ビームは、前記ガラスシートに少なくとも一つの温度勾配を生じさせる請求項８記載の方法。
10. 前記工程（Ｉ）が、前記少なくとも一つの端部の少なくとも一つの部分に、少なくとも一つの集束ジェットガスを送達する工程を含み、該ガスは、前記少なくとも一つの端部より低温であり、該ガスは、前記ガラスシートに少なくとも一つの温度勾配を生じさせる請求項８または９記載の方法。

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