JP2017048074A - ガラス基板の製造方法、及び、ガラス基板の製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、ガラス基板を下方に搬送するロールの劣化を抑制できるガラス基板の製造方法等を提供することを目的とする。
【解決手段】オーバーフローダウンドロー法により熔融ガラスからガラス基板を成形する成形工程と、成形工程で成形された前記ガラス基板を、少なくとも一対のロールにより挟持しながらガラス基板の幅方向に張力をかけながら下方に搬送する搬送工程と、を備え、ロールのうち、ガラス基板と接触する部分が金属、又は、金属合金を繊維化した部材で構成されている。
【選択図】図８

Description

本発明は、ガラス基板の製造方法、及び、ガラス基板の製造装置に関する。

液晶ディスプレイおよびプラズマディスプレイ等のフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）に用いられるガラス基板に代表される、低歪みおよび高い平坦度、または、小さい反りおよび小さいうねりが求められるガラス基板は、例えば、オーバーフローダウンドロー法によって製造される。オーバーフローダウンドロー法では、成形体に流し込まれてオーバーフローした熔融ガラスが、成形体の表面を伝って流下して成形体の下端の近傍で合流することで、ガラス基板に成形される。成形されたガラス基板は、下方に搬送されながら冷却され、所定のサイズに切断される。切断されたガラス基板は、端面加工工程、表面洗浄工程および検査工程等を経て、梱包されて出荷される。

特許文献１には、オーバーフローダウンドロー法によるガラス基板の製造工程において、成形体の下方で成形されたガラス基板をロールによって下方に搬送しながら徐々に冷却する際に、加熱手段を用いてガラス基板を加熱する方法が開示されている。この方法では、加熱手段は、ガラス基板が徐冷される徐冷室に設置され、下方に搬送されるガラス基板の温度を調節して、ガラス基板の幅方向の温度分布（温度プロファイル）をガラス基板に形成する。加熱手段を用いてガラス基板に所定の温度プロファイルを形成することで、ガラス基板の幅方向中央部の温度と、ガラス基板の幅方向両側部の温度との差によって発生するガラス基板の歪みおよび反りを低減することができる。また、ガラス基板を冷却する際に加熱手段を用いることで、ガラス基板の冷却速度を調節して、好適な熱収縮率を有するガラス基板を製造することができる。

特開２００８−８８００５号公報

しかし、特許文献１に開示されるガラス基板の製造方法では、ガラス基板を下方に搬送するロールは、徐冷室において、ガラス基板と加熱手段との間に設置されている。この場合、ロールは、ガラス基板及び加熱手段の両方からの熱を受けるため劣化しやすい。ロールは、ガラス基板を下方に搬送すると同時に、ガラス基板が幅方向に収縮するのを抑制するために、ガラス基板の幅方向に張力をかけている。ロールが劣化すると、ガラス基板に所定の張力をかけることができず、また、所定の速度で下方に搬送することが困難となるため、ガラス基板の反りおよび歪みが効果的に低減されないおそれがある。

そこで、本発明は、ガラス基板を下方に搬送するロールの劣化を抑制できるガラス基板の製造方法、及び、ガラス基板の製造装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、ガラス基板の製造方法であって、
オーバーフローダウンドロー法により熔融ガラスからガラス基板を成形する成形工程と、
前記成形工程で成形された前記ガラス基板を、少なくとも一対のロールにより挟持しながら前記ガラス基板の幅方向に張力をかけながら下方に搬送する搬送工程と、を備え、
前記ロールのうち、前記ガラス基板と接触する部分が金属、又は、金属合金を繊維化した部材で構成されている、
ことを特徴とする。

前記ロールは、前記ガラス基板と接触し前記繊維化した部材からなる表面部と前記表面部に覆われる中心部との二重構造体からなる、ことが好ましい。

前記ロールは、前記ガラス基板の歪点以下で用いられる、ことが好ましい。

前記繊維化した部材の厚さは、３ｍｍ〜３０ｍｍである、ことが好ましい。

本発明の他の態様は、ガラス基板の製造装置であって、
オーバーフローダウンドロー法により熔融ガラスからガラス基板を成形する成形装置と、
前記成形装置で成形された前記ガラス基板を、少なくとも一対のロールにより挟持しながら前記ガラス基板の幅方向に張力をかけながら下方に搬送する搬送装置と、を備え、
前記ロールのうち、前記ガラス基板と接触する部分が金属、又は、金属合金を繊維化した部材で構成されている、
ことを特徴とする。

本発明に係るガラス基板の製造方法及びガラス基板の製造装置は、ガラス基板を下方に搬送するロールの劣化を抑制できる。

実施形態に係るガラス基板の製造方法のフローチャートである。 ガラス基板の製造装置の模式図である。 成形装置の正面図である。 成形装置の側面図である。 引下げロールの一部の模式図である。 引下げロールを平面視して示した図である。 引下げロールのヘッドを側面視して示した図である。 ステンレス鋼繊維で覆われたヘッドとセラミック製のヘッドとの耐久性を比較した図である。 制御装置のブロック図である。

（１）ガラス基板の製造装置の構成
本発明に係るガラス基板の製造方法の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係るガラス基板の製造方法の一例を示すフローチャートである。

図１に示されるように、本実施形態に係るガラス基板の製造方法は、主として、熔解工程Ｓ１と、清澄工程Ｓ２と、攪拌工程Ｓ３と、成形工程Ｓ４と、冷却工程Ｓ５と、切断工程Ｓ６とを含む。

熔解工程Ｓ１では、ガラス原料が加熱されて熔融ガラスが得られる。熔融ガラスは、熔解槽に貯留され、所望の温度を有するように通電加熱される。ガラス原料には、清澄剤が添加される。環境負荷低減の観点から、清澄剤として、ＳｎＯ_２が用いられる。

清澄工程Ｓ２では、熔解工程Ｓ１で得られた熔融ガラスが清澄管の内部を流れて熔融ガラスに含まれているガスが除去されることで、熔融ガラスが清澄される。最初に、清澄工程Ｓ２では、熔融ガラスの温度を上昇させる。熔融ガラスに添加されている清澄剤は、昇温により還元反応を起こして酸素を放出する。熔融ガラスに含まれるＣＯ_２、Ｎ_２、ＳＯ_２等のガス成分を含む泡は、清澄剤の還元反応によって生じた酸素を吸収する。酸素を吸収して成長した泡は、熔融ガラスの液面に浮上し、破泡して消滅する。消滅した泡に含まれていたガスは、清澄管の内部の気相空間に放出されて、外気に排出される。次に、清澄工程Ｓ２では、熔融ガラスの温度を低下させる。これにより、還元された清澄剤は、酸化反応を起こして、熔融ガラスに残存している酸素等のガス成分を吸収する。

攪拌工程Ｓ３では、清澄工程Ｓ２でガスが除去された熔融ガラスが攪拌されて、熔融ガラスの成分が均質化される。これにより、ガラス基板の脈理等の原因である熔融ガラスの組成のムラが低減される。

成形工程Ｓ４では、オーバーフローダウンドロー法を用いて、攪拌工程Ｓ３で均質化された熔融ガラスからガラスリボン（ガラス基板）が連続的に成形される。

冷却工程Ｓ５では、成形工程Ｓ４で成形されたガラスリボンが下方に搬送されながら冷却される。冷却工程Ｓ５では、ガラスリボンに歪みおよび反りが生じないように、ガラスリボンの温度を調節しながらガラスリボンが徐々に冷却される。

切断工程Ｓ６では、冷却工程Ｓ５で冷却されたガラスリボンが所定の寸法に切断されてガラス基板が得られる。その後、ガラス基板の端面の研削および研磨、並びに、ガラス基板の洗浄が行われる。その後、ガラス基板のキズ等の欠陥の有無が検査され、検査に合格したガラス基板が梱包されて製品として出荷される。

図２は、本実施形態に係るガラス基板製造装置１の一例を示す模式図である。ガラス基板製造装置１は、熔解槽１０と、清澄管２０と、攪拌装置３０と、成形装置４０と、移送管５０ａ，５０ｂ，５０ｃとを備える。移送管５０ａは、熔解槽１０と清澄管２０とを接続する。移送管５０ｂは、清澄管２０と攪拌装置３０とを接続する。移送管５０ｃは、攪拌装置３０と成形装置４０とを接続する。

熔解工程Ｓ１において熔解槽１０で得られた熔融ガラス２は、移送管５０ａを通過して清澄管２０に流入する。清澄工程Ｓ２において清澄管２０で清澄された熔融ガラス２は、移送管５０ｂを通過して攪拌装置３０に流入する。攪拌工程Ｓ３において攪拌装置３０で攪拌された熔融ガラス２は、移送管５０ｃを通過して成形装置４０に流入する。成形工程Ｓ４では、成形装置４０によって熔融ガラス２からガラスリボン３が連続的に成形される。冷却工程Ｓ５では、ガラスリボン３が下方に搬送されながら冷却される。切断工程Ｓ６では、冷却されたガラスリボン３が所定の大きさに切断されてガラス基板が得られる。ガラス基板の幅は、例えば、５００ｍｍ〜３５００ｍｍであり、長さは、例えば、５００ｍｍ〜３５００ｍｍである。ガラス基板の厚みは、例えば、０.２ｍｍ〜０.８ｍｍである。

ガラス基板製造装置１によって製造されるガラス基板は、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等のフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）用のガラス基板として特に適している。ＦＰＤ用のガラス基板としては、無アルカリガラス、アルカリ微量含有ガラス、低温ポリシリコン（ＬＴＰＳ）用のガラス、または、酸化物半導
体用のガラスが用いられる。高精細ディスプレイ用のガラス基板としては、高温時に高い粘性および高い歪点を有するガラスが用いられる。例えば、高精細ディスプレイ用のガラス基板の原料となるガラスは、１５００℃において、１０^２．５ｐｏｉｓｅの粘性を有する。

熔解槽１０では、ガラス原料が熔解されて、熔融ガラス２が得られる。ガラス原料は、所望の組成を有するガラス基板を得ることができるように調製されている。ガラス基板の組成の一例として、ＦＰＤ用のガラス基板として好適な無アルカリガラスは、ＳｉＯ_２：５０質量％〜７０質量％、Ａｌ_２Ｏ_３：１０質量％〜２５質量％、Ｂ_２Ｏ_３：１質量％〜１８質量％、ＭｇＯ：０質量％〜１０質量％、ＣａＯ：０質量％〜２０質量％、ＳｒＯ：０質量％〜２０質量％、ＢａＯ：０質量％〜１０質量％を含有する。ここで、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの含有量の合計は、５質量％〜３０質量％である。

また、ＦＰＤ用のガラス基板として、アルカリ金属を微量含むアルカリ微量含有ガラスが用いられてもよい。アルカリ微量含有ガラスは、０．１質量％〜０．５質量％のＲ’_２を含み、好ましくは、０．２質量％〜０．５質量％のＲ’_２Ｏを含む。ここで、Ｒ’は、Ｌｉ、ＮａおよびＫから選択される少なくとも１種である。Ｒ’_２Ｏの含有量の合計は、０．１質量％未満であってもよい。

また、ガラス基板製造装置１によって製造されるガラス基板は、ＳｎＯ_２：０．０１質量％〜１質量％（好ましくは、０．０１質量％〜０．５質量％）、Ｆｅ_２Ｏ_３：０質量％〜０．２質量％（好ましくは、０．０１質量％〜０．０８質量％）をさらに含有してもよい。なお、ガラス基板製造装置１によって製造されるガラス基板は、環境負荷低減の観点から、Ａｓ_２Ｏ_３、Ｓｂ_２Ｏ_３およびＰｂＯを実質的に含有しない。

上記の組成を有するように調製されたガラス原料は、原料投入機（図示せず）を用いて熔解槽１０に投入される。原料投入機は、スクリューフィーダを用いてガラス原料の投入を行ってもよく、バケットを用いてガラス原料の投入を行ってもよい。熔解槽１０では、ガラス原料は、その組成等に応じた温度に加熱されて熔解される。熔解槽１０では、例えば、１５００℃〜１６００℃の高温の熔融ガラス２が得られる。熔解槽１０では、モリブデン、白金または酸化錫等で成形された少なくとも１対の電極間に電流を流すことで、電極間の熔融ガラス２が通電加熱されてもよく、また、通電加熱に加えてバーナーの火焔によってガラス原料が補助的に加熱されてもよい。

熔解槽１０で得られた熔融ガラス２は、熔解槽１０から移送管５０ａを通過して清澄管２０に流入する。清澄管２０および移送管５０ａ，５０ｂ，５０ｃは、白金製あるいは白金合金製の管である。清澄管２０には、熔解槽１０と同様に加熱手段が設けられている。清澄管２０では、熔融ガラス２がさらに昇温させられて清澄される。例えば、清澄管２０において、熔融ガラス２の温度は、１５００℃〜１７００℃に上昇させられる。

清澄管２０において清澄された熔融ガラス２は、清澄管２０から移送管５０ｂを通過して攪拌装置３０に流入する。熔融ガラス２は、移送管５０ｂを通過する際に冷却される。攪拌装置３０では、清澄管２０を通過する熔融ガラス２の温度よりも低い温度で、熔融ガラス２が攪拌される。例えば、攪拌装置３０において、熔融ガラス２の温度は、１２５０℃〜１４５０℃であり、熔融ガラス２の粘度は、５００ｐｏｉｓｅ〜１３００ｐｏｉｓｅである。熔融ガラス２は、攪拌装置３０において攪拌されて均質化される。

攪拌装置３０で均質化された熔融ガラス２は、攪拌装置３０から移送管５０ｃを通過して成形装置４０に流入する。熔融ガラス２は、移送管５０ｃを通過する際に、熔融ガラス２の成形に適した粘度を有するように冷却される。例えば、熔融ガラス２は、１２００℃付近まで冷却される。

成形装置４０では、オーバーフローダウンドロー法によって熔融ガラス２からガラスリボン３が成形される。次に、成形装置４０の詳細な構成および動作について説明する。

（２）成形装置の構成
図３は、成形装置４０の正面図である。図３は、成形装置４０で成形されるガラスリボン３の表面に垂直な方向に沿って見た成形装置４０を示す。図４は、成形装置４０の側面図である。図４は、成形装置４０で成形されるガラスリボン３の表面に平行な方向に沿って見た成形装置４０を示す。

成形装置４０は、耐火レンガ等の耐火物からなる炉壁４２に囲まれた空間を有する。この空間は、熔融ガラス２からガラスリボン３が成形され、ガラスリボン３が冷却される空間である。この空間は、上部成形空間６０、下部成形空間７０および徐冷空間８０の３つの空間から構成される。

成形工程Ｓ４は、上部成形空間６０で行われる。冷却工程Ｓ５は、下部成形空間７０および徐冷空間８０で行われる。上部成形空間６０は、攪拌装置３０から移送管５０ｃを介して成形装置４０に供給された熔融ガラス２が、ガラスリボン３に成形される空間である。下部成形空間７０は、上部成形空間６０の下方の空間であり、ガラスリボン３が、ガラスの徐冷点の近傍まで急冷される空間である。徐冷空間８０は、下部成形空間７０の下方の空間であり、ガラスリボン３が徐々に冷却される空間である。

成形装置４０は、主として、成形体６２と、複数の発熱体４８と、上部仕切り部材６４と、冷却ロール７２と、温度調節ユニット７４と、下部仕切り部材７６と、引下げロール８２ａ〜８２ｇと、ヒータ８４ａ〜８４ｇと、断熱部材８６と、切断装置９８と、制御装置９１とから構成される。次に、成形装置４０の各構成要素について説明する。

（２−１）成形体
成形体６２は、上部成形空間６０に設置される。成形体６２は、熔融ガラス２をオーバーフローさせてガラスリボン３を成形するために用いられる。図４に示されるように、成形体６２は、楔形に類似した五角形の断面形状を有する。成形体６２の断面形状の尖端は、成形体６２の下端６２ａに相当する。成形体６２は、耐火レンガ製である。

成形体６２の上面６２ｃには、成形体６２の長手方向に沿って、供給溝６２ｂが形成されている。成形体６２の長手方向の端部には、供給溝６２ｂと連通している移送管５０ｃが取り付けられている。供給溝６２ｂは、移送管５０ｃと連通している一方の端部から他方の端部に向かうに従って、徐々に浅くなるように形成されている。以下、図３に示されるように、成形体６２の長手方向の一対の端部のうち、移送管５０ｃと連通している側の端部を第１端部６２ｄ１と呼び、その反対側の端部を第２端部６２ｄ２と呼ぶ。なお、成形体６２の第２端部６２ｄ２には、供給溝６２ｂにおける熔融ガラス２の流れを遮るための白金製ガイド（図示せず）が設けられている。

攪拌装置３０から成形装置４０に送られてきた熔融ガラス２は、移送管５０ｃを介して、成形体６２の供給溝６２ｂに流し込まれる。熔融ガラス２は、供給溝６２ｂにおいて、第１端部６２ｄ１から第２端部６２ｄ２に向かって流れる。成形体６２の供給溝６２ｂからオーバーフローした熔融ガラス２は、成形体６２の両側面を伝いながら流下し、成形体６２の下端６２ａの近傍において合流する。合流した熔融ガラス２は、重力により鉛直方向に落下して板状に成形される。これにより、成形体６２の下端６２ａの近傍において、ガラスリボン３が連続的に成形される。成形されたガラスリボン３は、上部成形空間６０を流下した後、下部成形空間７０および徐冷空間８０において冷却されながら下方に搬送される。上部成形空間６０で成形された直後のガラスリボン３の温度は１１００℃以上であり、粘度は２５０００ｐｏｉｓｅ〜３５００００ｐｏｉｓｅである。例えば、高精細ディスプレイ用のガラス基板を製造する場合、成形体６２によって成形されるガラスリボン３の歪点は、６５５℃〜７５０℃であり、好ましくは６８０℃〜７３０℃であり、成形体６２の下端６２ａの近傍で融合する熔融ガラス２の粘度は、２５０００ｐｏｉｓｅ〜１０００００ｐｏｉｓｅであり、好ましくは３２０００ｐｏｉｓｅ〜８００００ｐｏｉｓｅである。

制御装置（制御部）９１は、後述する冷却ロール７２の冷却量を制御することにより、ガラスリボン３の両側部３ｂの粘度を制御する。ガラスリボン３は、厚みがほぼ一定である中央領域３ａと中央領域３ａの両端に位置する中央領域より厚みを有する側部３ｂとからなる。冷却ロール７２がガラスリボン３の両側部３ｂを冷却すると、ガラスリボン３には中央領域３ａから両側部３ｂに向かう方向に張力が発生するため、制御装置９１が、この張力を制御することによりガラスリボン３の板厚を制御することができる。

（２−２）上部仕切り部材
上部仕切り部材６４は、成形体６２の下端６２ａの近傍に設置される一対の板状の断熱部材である。図４に示されるように、上部仕切り部材６４は、ガラスリボン３の厚み方向の両側に配置される。上部仕切り部材６４は、上部成形空間６０と下部成形空間７０とを仕切り、上部成形空間６０から下部成形空間７０への熱の移動を抑制する。

（２−３）冷却ロール
冷却ロール７２は、下部成形空間７０に設置される片持ちのロールである。冷却ロール７２は、上部仕切り部材６４の直下に設置される。図３に示されるように、冷却ロール７２は、ガラスリボン３の幅方向の両側部に配置される。図４に示されるように、冷却ロール７２は、ガラスリボン３の厚み方向の両側に配置される。ガラスリボン３は、その幅方向の両側部において、冷却ロール７２によって挟持されている。冷却ロール７２は、上部成形空間６０から送られてきたガラスリボン３を冷却する。

下部成形空間７０において、ガラスリボン３の幅方向の両側部は、それぞれ、２対の冷却ロール７２によって挟まれている。ガラスリボン３の両側部の表面に向かって冷却ロール７２が押し付けられることで、冷却ロール７２とガラスリボン３との接触面積が大きくなり、冷却ロール７２によるガラスリボン３の冷却が効率的に行われる。冷却ロール７２は、後述する引下げロール８２ａ〜８２ｇがガラスリボン３を下方に引っ張る力に対抗する力を、ガラスリボン３に与える。なお、冷却ロール７２の回転速度と、最も上方に配置される引下げロール８２ａの回転速度との差によって、ガラスリボン３の厚みが決定される。

冷却ロール７２は、内部に空冷管を有している。冷却ロール７２は、空冷管によって常に冷却されている。冷却ロール７２は、ガラスリボン３の幅方向の両側部を挟むことでガラスリボン３と接触する。これにより、ガラスリボン３から冷却ロール７２に熱が伝わるので、ガラスリボン３の幅方向の両側部が冷却される。冷却ロール７２と接触して冷却されたガラスリボン３の幅方向の両側部の粘度は、例えば、１０^９．０ｐｏｉｓｅ以上である。

冷却ロール７２とガラスリボン３との間の接触荷重は、制御装置９１によって制御可能である。接触荷重は、例えば、バネを用いて冷却ロール７２の位置を調整することで制御される。接触荷重が大きいほど、冷却ロール７２がガラスリボン３を押し付ける力が強くなる。

（２−４）温度調節ユニット
温度調節ユニット７４は、下部成形空間７０に設置される。温度調節ユニット７４は、上部仕切り部材６４の下方であって、下部仕切り部材７６の上方に設置される。

下部成形空間７０では、ガラスリボン３の幅方向の中心部の温度が徐冷点近傍に低下するまでガラスリボン３が冷却される。温度調節ユニット７４は、下部成形空間７０で冷却されるガラスリボン３の温度を調節する。温度調節ユニット７４は、ガラスリボン３を加熱または冷却するユニットである。図３に示されるように、温度調節ユニット７４は、中心部冷却ユニット７４ａおよび側部冷却ユニット７４ｂから構成される。中心部冷却ユニット７４ａは、ガラスリボン３の幅方向の中心部の温度を調節する。側部冷却ユニット７４ｂは、ガラスリボン３の幅方向の両側部の温度を調節する。ここで、ガラスリボン３の幅方向の中心部は、ガラスリボン３の幅方向の両側部に挟まれた領域を意味する。

下部成形空間７０では、図３に示されるように、複数の中心部冷却ユニット７４ａおよび複数の側部冷却ユニット７４ｂが、それぞれ、ガラスリボン３が流下する方向である鉛直方向に沿って配置されている。中心部冷却ユニット７４ａは、ガラスリボン３の幅方向の中心部の表面に対向するように配置されている。側部冷却ユニット７４ｂは、ガラスリボン３の幅方向の両側部の表面に対向するように配置されている。

温度調節ユニット７４は、制御装置９１によって制御される。各中心部冷却ユニット７４ａおよび各側部冷却ユニット７４ｂは、制御装置９１によって独立して制御可能である。

（２−５）下部仕切り部材
下部仕切り部材７６は、温度調節ユニット７４の下方に設置される一対の板状の断熱部材である。図４に示されるように、下部仕切り部材７６は、ガラスリボン３の厚み方向の両側に設置される。下部仕切り部材７６は、下部成形空間７０と徐冷空間８０とを鉛直方向に仕切り、下部成形空間７０から徐冷空間８０への熱の移動を抑制する。

（２−６）引下げロール
引下げロール８２ａ〜８２ｇは、徐冷空間８０に設置される片持ちのロールである。徐冷空間８０では、引下げロール８２ａ、引下げロール８２ｂ、・・・、引下げロール８２ｆおよび引下げロール８２ｇが、上方から下方に向かって間隔を空けて配置されている。引下げロール８２ａは、最も上方に配置され、引下げロール８２ｇは、最も下方に配置される。

図５は、引下げロールの一部の模式図である。図３及び図５に示されるように、引下げロール８２ａ〜８２ｇは、それぞれ、ガラスリボン３の幅方向の両側部に配置される。図４に示されるように、引下げロール８２ａ〜８２ｇは、それぞれ、ガラスリボン３の厚み方向の両側に配置される。すなわち、ガラスリボン３の幅方向の両側部は、上方から下方に向かって、２対の引下げロール８２ａ、２対の引下げロール８２ｂ、・・・、２対の引下げロール８２ｆおよび２対の引下げロール８２ｇによって挟まれている。引下げロール８２ａ〜８２ｇは、下部成形空間７０を通過したガラスリボン３の幅方向の両端部を挟みつつ回転することにより、ガラスリボン３を鉛直方向下方に引き下げる。すなわち、引下げロール８２ａ〜８２ｇは、ガラスリボン３を下方に搬送するためのロールである。各引下げロール８２ａ〜８２ｇの角速度は、制御装置９１によって独立して制御可能である。引下げロール８２ａ〜８２ｇの角速度が大きいほど、ガラスリボン３が下方に搬送される速度が大きくなる。図５に示されるように、引下げロール８２ａ〜８２ｇは、ヒータ８４ａ〜８４ｇとガラスリボン３との間の空間に配置される。また、引下げロール８２ａ〜８２ｇは、その中心軸の高さ位置が、断熱部材８６によって区切られた空間にあるように配置されている。

図６は、引下げロール８２ａ〜８２ｇ（図面上では、８２ａ）を平面視して示した図である。引下げロール８２ａ〜８２ｇは、図６に示すように、ヘッド８３ａ、シャフト８３ｂからなり、ヘッド８３ａが、シャフト８３ｂに嵌められ、取り付けられる。ヘッド８３ａは、ガラスリボン３を厚さ方向の両側から、両側部全体を覆い、側部と、中央領域の一部であり、側部より幅方向中央に位置する側部隣接部と、を挟持して、ガラスリボン３の幅方向に張力かけ、ガラスリボン３を鉛直方向下方に引き下げる。ガラスリボン３の端部と接触するヘッド８２ａのヘッド先端側からローラシャフト側までの長さは、側部における側部先端側から側部中央領域側までの長さより長く、ヘッド８３ａが側部全体を覆うことができる形状になっている。ヘッド８３ａのガラスリボン３と接触する表面は、ガラスリボン３の張力の影響に対抗して、側部を挟持して下方に搬送できるように、例えば、凹凸構造になっている。側部が一対のヘッド８３ａに挟持された状態で、ヘッド８３ａが回転すると、ヘッド８３ａの表面と側部とが滑りあうことなく、ヘッド８３ａの回転量に基づいて、ガラスリボン３が下方に搬送される。

図７は、引下げロール８２ａ〜８２ｇのヘッド８３ａを側面視して示した図である。ヘッド８３ａは、ガラスリボン３と接触する表面部８３ｃと表面部８３ｃに覆われる中心部８３ｄとの二重構造体からなる。中心部８３ｄは、回転しながらガラスリボン３を下方に搬送するため円柱形に形成され、例えば、セラミック、ステンレスもしくはこれに類似する合金、又は、高温となる断熱部材８６によって区切られた空間において熱変形しにくい材質からなる。中心部８３ｄは、ガラスリボン３と直接接しないため、所定の熱強度、低熱収縮性を有する任意の材質から構成される。表面部８３ｃは、金属、又は、金属合金を繊維化した部材、より具体的には、ステンレス鋼又はこれに類似する合金鋼を繊維化した部材（ステンレス鋼繊維）からなる。表面部８３ｃは、例えば、ＳＵＳ３１６Ｌ（ステンレス鋼材）、ＳＵＳ３０４（ステンレス鋼材）を、繊維化し、綾織りした構成からなるクロス形状、又は、綾織り構成後に帯状にしたテープ形状のステンレス鋼繊維からなる。表面部８３ｃとして、具体的にはナスロン（登録商標）が用いられる。ステンレス鋼繊維（ナスロン）とガラス（ガラスリボン３）との摩擦係数は、温度が高いほど上昇し、０℃から５００℃の温度範囲において約０．４から約１．４に上昇する。ステンレス鋼繊維は、熱耐性を有し、さらに、ガラスとの摩擦係数も高いため、表面部８３ｃとして有効であり、より具体的には、ガラスの歪点以下の温度領域において、特に有効である。引下げロール８２ａ〜８２ｇが設けられる徐冷空間８０は、室温より温度が高い空間であるため、ステンレス鋼繊維とガラスリボン３との摩擦係数は上昇し、ヘッド８３ａ（表面部８３ｃ）により挟持されるガラスリボン３は滑ることなく、ヘッド８３ａの回転量に基づいて下方に搬送される。表面部８３ｃは、ガラスリボン３と中心部８３ｄとが直接接しないように中心部８３ｄ全体を覆うように設けられる。表面部８３ｃの厚さは、例えば、３ｍｍ〜３０ｍｍからなり、より好ましくは、５ｍｍ〜２０ｍｍからなる。クロス形状、又は、テープ形状からなるステンレス鋼繊維を複数積層することにより、表面部８３ｃを所定の厚みにすることができる。表面部８３ｃの厚さが３０ｍｍ以下になるよう形成することにより、表面部８３ｃの柔軟性を保ちつつ、複数積層したステンレス鋼繊維同士がずれることを抑制することができる。表面部８３ｃは、例えば溶接により、中心部８３ｄに接合され、引下げロール８２ａ〜８２ｇの回転量が表面部８３ｃに伝わるように設けられる。表面部８３ｃは所定の厚み（例えば３ｍｍ）を有するため、表面部８３ｃと中心部８３ｄとの溶接部分が表面部８３ｃの表面に露出することなく、表面部８３ｃは中心部８３ｄの周囲に形成される。表面部８３ｃの表面は、繊維化したステンレス鋼材を綾織りした構成からなるクロス形状、又は、綾織り構成後に帯状にしたテープ形状からなるため、適度な空間を有する。表面部８３ｃとガラスリボン３とが接触した際に、ガラスリボン３がこの空間に侵入し、表面部８３ｃとガラスリボン３との接触抵抗が上昇するため、ヘッド８３ａの回転量に基づいて、ガラスリボン３を搬送することができる。また、ガラスリボン３に付着したガラス屑がこの空間に入り込むため、ガラス屑によるガラスリボン３の汚染を抑制することもできる。

図８は、ステンレス鋼繊維で覆われたヘッドとセラミック製のヘッドとの耐久性を比較した図である。図８では、ステンレス鋼繊維で覆われたヘッドによりガラスリボンを搬送した場合、セラミック製のヘッドによりガラスリボンを搬送した場合、それぞれの場合におけるヘッドの摩耗量の変化を示している。図中において、Ｈ１はステンレス鋼材で覆われたヘッドのグラフ、Ｈ２はセラミック製のヘッドのグラフを示している。それぞれのヘッドＨ１、Ｈ２の摩耗量は、使用前の状態では０であり、時間の経過とともに、ヘッドの摩耗量がａ１に近づく。摩耗量がａ１より大きくなると、ヘッドとガラスとが滑りあうおそれがあるため、摩耗量がａ１より大きくなったヘッドは交換対象となる。ここで摩耗量は、ガラスリボン３の搬送速度、ヘッドの周速度を測定することにより、測定される。ヘッドが摩耗することにより、ヘッド径は徐々に小さくなるため、ヘッドの周速度は徐々に遅くなる。ヘッドの周速度が遅くなると、ガラスリボン３の搬送速度も遅くなるため、ガラスリボン３の搬送速度を測定することにより、ヘッドの摩耗量を測定することができる。セラミック製のヘッドＨ２の摩耗量がａ１を上回る時間はｔ１であり、ステンレス鋼繊維で覆われたヘッドＨ１の摩耗量がａ１を上回る時間はｔ２（＞ｔ１）であり、セラミック製のヘッドＨ２は、ステンレス鋼繊維で覆われたヘッドＨ１に比べて、約半分の時間で摩耗量がａ１を上回った。このことから、ステンレス鋼繊維で覆われたヘッドは、セラミック製のヘッドより耐久性に優れるため、ヘッド８３ａをステンレス鋼繊維で覆うことにより引下げロール８２ａ〜８２ｇの交換時期を延長することができる。

（２−７）ヒータ
ヒータ８４ａ〜８４ｇは、徐冷空間８０に設置される。図４に示されるように、徐冷空間８０では、ヒータ８４ａ、ヒータ８４ｂ、・・・、ヒータ８４ｆおよびヒータ８４ｇが、上方から下方に向かって間隔を空けて配置されている。ヒータ８４ａ〜８４ｇは、それぞれ、ガラスリボン３の厚み方向の両側に配置されている。引下げロール８２ａ〜８２ｇは、それぞれ、ヒータ８４ａ〜８４ｇとガラスリボン３との間に配置されている。

ヒータ８４ａ〜８４ｇは、ガラスリボン３の表面に向かって熱を輻射してガラスリボン３を加熱する。ヒータ８４ａ〜８４ｇを用いることで、徐冷空間８０において下方に搬送されるガラスリボン３の温度を調節することができる。これにより、ヒータ８４ａ〜８４ｇは、ガラスリボン３の搬送方向において、所定の温度分布をガラスリボン３に形成することができる。

各ヒータ８４ａ〜８４ｇの出力は、制御装置９１によって独立して制御可能である。また、ヒータ８４ａ〜８４ｇは、ガラスリボン３の幅方向に沿って複数のヒータサブユニット（図示せず）に分割され、各ヒータサブユニットの出力が制御装置９１によって独立して制御可能であってもよい。この場合、各ヒータ８４ａ〜８４ｇは、ガラスリボン３の幅方向の位置に応じて発熱量を変化させることで、ガラスリボン３の幅方向に所定の温度分布を形成することができる。

なお、各ヒータ８４ａ〜８４ｇの近傍には、徐冷空間８０の雰囲気の温度を測定する熱電対（図示せず）が設置されている。熱電対は、例えば、ガラスリボン３の幅方向の中心部近傍の雰囲気温度と、両側部近傍の雰囲気温度とを測定する。ヒータ８４ａ〜８４ｇは、熱電対によって測定される徐冷空間８０の雰囲気の温度に基づいて制御されてもよい。

（２−８）断熱部材
断熱部材８６は、徐冷空間８０に設置される。断熱部材８６は、ガラスリボン３の搬送方向に沿って隣り合う２つの引下げロール８２ａ〜８２ｇの間の高さ位置に設置される。図４に示されるように、断熱部材８６は、ガラスリボン３の厚み方向の両側において、水平に配置される一対の断熱板である。断熱部材８６は、徐冷空間８０を鉛直方向に仕切り、徐冷空間８０における鉛直方向の熱の移動を抑制する。

また、図５に示されるように、断熱部材８６は、ガラスリボン３の幅方向における両側部を除いて、ガラスリボン３の表面に向かって突出している形状を有している。断熱部材８６は、下方に搬送されるガラスリボン３と接触しないように設置されている。また、断熱部材８６は、ガラスリボン３の表面までの距離が調整可能であるように設置されている。これにより、断熱部材８６は、断熱部材８６の上方の空間と断熱部材８６の下方の空間との間の熱の移動を抑制する。

（２−９）切断装置
切断装置９８は、徐冷空間８０の下方の空間に設置されている。切断装置９８は、徐冷空間８０を通過したガラスリボン３を、所定の寸法ごとに、ガラスリボン３の幅方向に沿って切断する。徐冷空間８０を通過したガラスリボン３は、室温近傍まで冷却されている平坦なガラスリボン３である。

切断装置９８は、所定の時間間隔でガラスリボン３を切断する。これにより、ガラスリボン３の搬送速度が一定である場合、最終製品に近い寸法を有するガラス基板が量産される。

（２−１０）制御装置
制御装置９１は、主として、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭおよびハードディスク等から構成されるコンピュータである。図９は、制御装置９１のブロック図である。図９に示されるように、制御装置９１は、冷却ロール駆動モータ１７２、温度調節ユニット７４、引下げロール駆動モータ１８２、ヒータ８４ａ〜８４ｇ、および切断装置駆動モータ１９８と接続されている。冷却ロール駆動モータ１７２は、冷却ロール７２の位置および回転速度等を制御するためのモータである。引下げロール駆動モータ１８２は、各引下げロール８２ａ〜８２ｇの位置および回転速度等を独立して制御するためのモータである。切断装置駆動モータ１９８は、切断装置９８がガラスリボン３を切断する時間間隔等を制御するためのモータである。制御装置９１は、各構成要素の状態を取得し、かつ、各構成要素を制御するためのプログラムを記憶している。

制御装置９１は、冷却ロール駆動モータ１７２を制御して、ガラスリボン３の幅方向の側部を挟む一対の冷却ロール７２とガラスリボン３との間の接触荷重を取得および調節することができる。制御装置９１は、各冷却ロールの冷却量を個別に制御する。制御装置９１は、引下げロール駆動モータ１８２を制御して、回転している各引下げロール８２ａ〜８２ｇのトルクを取得し、各引下げロール８２ａ〜８２ｇの角速度を調節することができる。制御装置９１は、温度調節ユニット７４の出力、および、各ヒータ８４ａ〜８４ｇの出力を取得および調節することができる。制御装置９１は、切断装置駆動モータ１９８を制御して、切断装置９８がガラスリボン３を切断する時間間隔等を取得および調節することができる。

（３）成形装置の動作
上部成形空間６０において、攪拌装置３０から移送管５０ｃを介して成形装置４０に送られてきた熔融ガラス２は、成形体６２の上面６２ｃに形成される供給溝６２ｂに供給される。成形体６２の供給溝６２ｂからオーバーフローした熔融ガラス２は、成形体６２の両側面を伝って流下して、成形体６２の下端６２ａの近傍で合流する。成形体６２の下端６２ａの近傍において、合流した熔融ガラス２からガラスリボン３が連続的に成形される。成形されたガラスリボン３は、下部成形空間７０に送られる。

下部成形空間７０において、ガラスリボン３の幅方向の両側部は、冷却ロール７２と接触して急冷される。また、温度調節ユニット７４によって、ガラスリボン３の幅方向中心部の温度が徐冷点に低下するまで、ガラスリボン３の温度が調節される。冷却ロール７２によって下方に搬送されながら冷却されたガラスリボン３は、徐冷空間８０に送られる。

徐冷空間８０において、ガラスリボン３は、引下げロール８２ａ〜８２ｇによって引き下げられながら徐々に冷却される。引下げロール８２ａ〜８２ｇは、ガラスリボン３を鉛直方向下方に引き下げることに加え、ガラスリボン３の幅方向に張力がかかるように、ガラスリボン３を挟持する。引下げロール８２ａ〜８２ｇのヘッド８３ａの表面部８３ｃは、表繊維化したステンレス鋼材を綾織りした構成からなるクロス形状、又は、綾織り構成後に帯状にしたテープ形状からなり、凹凸構造になっている。ガラスリボン３は、表面部３ｃの凹部に入り込むため、ヘッド８３ａとガラスリボン３とが滑りあうことなく、ヘッド８３ａに挟持される。ガラスリボン３はガラスリボン３の幅方向の中心に向かって収縮しようとするが、ヘッド８３ａによって挟持されているため収縮が抑制される。このような状態で、ガラスリボン３は徐々に冷却されるため、ガラスリボン３の反りおよび歪みが効果的に低減される。ガラスリボン３の温度は、ガラスリボン３の幅方向に沿って所定の温度分布が形成されるように、ヒータ８４ａ〜８４ｇによって制御される。徐冷空間８０において、ガラスリボン３の温度は、徐冷点近傍から、歪点より２００℃低い温度よりも低い温度まで徐々に低下する。

徐冷空間８０を通過したガラスリボン３は、さらに室温近傍まで冷却され、切断装置９８によって所定の寸法に切断されてガラス基板が得られる。その後、ガラス基板の端面の研磨および洗浄等が行われる。その後、所定の検査に合格したガラス基板が梱包されて製品として出荷される。

以上説明したように、徐冷空間８０に設置される引下げロール８２ａ〜８２ｇのヘッド８３ａに、ステンレス鋼繊維を用いることにより、引下げロール８２ａ〜８２ｇの耐久性が向上し、引下げロール８２ａ〜８２ｇの交換時期を延長できるため、ガラスリボン３の生産性を向上させることができる。また、ガラスリボン３は、滑ることなく引下げロール８２ａ〜８２ｇに挟持されて、ガラスリボン３の幅方向に所定の張力がかけられて徐々に冷却されるため、ガラスリボン３の反りおよび歪みが効果的に低減することができる。また、ガラスリボン３の成形時に付着するガラス屑は、引下げロール８２ａ〜８２ｇにより挟持された際に、凹凸構造を有するステンレス鋼繊維により形成されたヘッド８３ａの凹部に入り込むため、ガラス屑によるガラスリボン３の汚染を抑制することもできる。

（４−１）変形例Ａ
実施形態では、引下げロール８２ａ〜８２ｇのヘッド８３ａ全体を覆うように所定の厚みを有するステンレス鋼繊維が設けられるが、ヘッド８３ａ全体をステンレス鋼繊維で形成することもできる。ヘッド８３ａ全体をステンレス鋼繊維で形成することにより、引下げロール８２ａ〜８２ｇの耐久性がさらに向上する。

（４−２）変形例Ｂ
上流側から下流側にかけて複数設けられる引下げロール８２ａ〜８２ｇの任意のヘッド８３ａに、ステンレス鋼繊維を設けることもできる。例えば、高温となる上流側の引下げロール８２ａ〜８２ｃのヘッド８３ａのみに、ステンレス鋼繊維を設けることもできる。高温耐性を有するステンレス鋼繊維を、上流側の引下げロール８２ａ〜８２ｃに用いることにより、引下げロール８２ａ〜８２ｃの寿命を効率的に延ばすことができる。また、ガラスリボン３の粘度が高い下流側、言い換えると、ガラスの歪点以下の温度領域の引下げロール８２ｄ〜８２ｇのヘッド８３ａのみに、ステンレス鋼繊維を設けることもできる。ステンレス鋼繊維とガラスとの接触抵抗は高く、ガラスリボン３の粘度が高い下流側の引下げロール８２ｄ〜８２ｇであっても、ガラスリボン３は引下げロール８２ｄ〜８２ｇに挟持され、ガラスリボン３の幅方向に所定の張力をかけて徐冷することができ、ガラスリボン３の反りおよび歪みが効果的に低減することができる。

３ ガラスリボン
８２ａ〜８２ｇ 引下げロール
８３ａ ヘッド
８３ｂ シャフト
８３ｃ 表面部
８３ｄ 中心部

Claims (5)

1. オーバーフローダウンドロー法により熔融ガラスからガラス基板を成形する成形工程と、
   前記成形工程で成形された前記ガラス基板を、少なくとも一対のロールにより挟持しながら前記ガラス基板の幅方向に張力をかけながら下方に搬送する搬送工程と、を備え、
   前記ロールのうち、前記ガラス基板と接触する部分が金属、又は、金属合金を繊維化した部材で構成されている、
   ことを特徴とするガラス基板の製造方法。
2. 前記ロールは、前記ガラス基板と接触し前記繊維化した部材からなる表面部と前記表面部に覆われる中心部との二重構造体からなる、
   ことを特徴とする請求項１に記載のガラス基板の製造方法。
3. 前記ロールは、前記ガラス基板の歪点以下で用いられる、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のガラス基板の製造方法。
4. 前記繊維化した部材の厚さは、３ｍｍ〜３０ｍｍである、
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のガラス基板の製造方法。
5. オーバーフローダウンドロー法により熔融ガラスからガラス基板を成形する成形装置と、
   前記成形装置で成形された前記ガラス基板を、少なくとも一対のロールにより挟持しながら前記ガラス基板の幅方向に張力をかけながら下方に搬送する搬送装置と、を備え、
   前記ロールのうち、前記ガラス基板と接触する部分が金属、又は、金属合金を繊維化した部材で構成されている、
   ことを特徴とするガラス基板の製造装置。

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