JP2017178709A

JP2017178709A - ガラス基板の製造方法、及び、ガラス基板の製造装置

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Publication number: JP2017178709A
Application number: JP2016070139A
Authority: JP
Inventors: 博一樋渡; Hiroichi Hiwatari
Original assignee: Avanstrate Inc; Avanstrate Asia Pte Ltd
Current assignee: Avanstrate Inc; Avanstrate Asia Pte Ltd
Priority date: 2016-03-31
Filing date: 2016-03-31
Publication date: 2017-10-05

Abstract

【課題】長期間使用できる継ぎ足し電極であっても電極の破損を抑制できるガラス基板の製造方法等を提供する。
【解決手段】熔解槽１０１に貯留される熔融ガラスＭＧに電流を流して通電加熱する少なくとも一対の酸化錫からなる電極２０８を有し、電極２０８は、熔解槽１０１の側壁に形成された貫通孔２１０ａに設置される第１の電極２０８ａと、第１の電極２０８ａの後端面２０８ｃに継ぎ足される第２の電極２０８ｂとから構成され、電流が流れる方向に対して垂直方向において、第２の電極２０８ｂの断面積は第１の電極２０８ａの断面積より小さく、第２の電極２０８ｂの一端から第１の電極２０８ａの一端までの差寸法は第１の電極２０８ａの一端から耐火物までの隙間寸法より小さく、第２の電極２０８ｂの後端面２０８ｅを押圧して、電極２０８を熔融ガラスＭＧ方向に押し出すガラス基板の製造方法。
【選択図】図４

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。

ガラス基板は、工業的には、ガラス原料を熔融して生成させた熔融ガラスを成形して製造される。一般に、ガラス基板の製造装置は、ガラス原料から熔融ガラスを生成させる熔融部（熔融槽）と、熔融ガラスをガラス基板へと成形する成形部（成形装置）と、熔融部と成形部との間を熔融ガラスが移送可能であるように接続する移送部（移送管）とを備え、必要に応じ、熔融ガラスが内包する微小な気泡を除去する清澄槽等から構成される中間部をさらに備えている。中間部を備えた装置では、熔融部と中間部、中間部と成形部、場合によっては中間部を構成する各槽の間、を移送部がそれぞれ連結する。

ガラス原料を熔解して熔融ガラスをつくるとき、熔融ガラスの液面上に投入されたガラス原料は、バーナー等の火炎により熔解される。具体的には、ガラス原料は、バーナー等により加熱された炉壁の熱輻射や高温化した気相雰囲気により次第に熔解を始め、下方の熔融ガラスに溶けて行く。一方、熔融ガラスは、熔融部（熔融槽）に蓄えられ、熔融ガラスと接触する一対の電極を用いて通電される。この通電により、熔融ガラス自身はジュール熱を発し、このジュール熱が熔融ガラス自身を加熱する。熔解槽に用いる電極に使用する材料として、白金や白金ロジウム合金、モリブデン、酸化錫等の耐熱性材料を使用することが知られている（特許文献１）。

酸化錫を用いた電極は、熔融ガラスと接触した先端の部分が浸食によって減耗し、経時的に短小化してしまう。浸食により電極の先端の位置が所定の位置よりも後退すると、熔解槽の壁により多くの電流が流れて、熔解槽の壁が浸食されるおそれがある。そのため、電極が浸食されてその先端の位置が所定の位置よりも後退したら、電極の先端が所定の位置になるように、電極を熔解槽の内側へ向けて押し込む必要がある。

特開２００３−２９２３２３号公報

経時的に短小化してしまう電極を長期間使用するためには、使用期間に応じた長さを有する電極が必要となる。このため、電極が所定の長さになるように電極を継ぎ足す方法がある。しかしながら、酸化錫は衝撃に弱く、電極を押し込む際に電極の継ぎ足し部分が破損する場合がある。そして、破損した電極が熔融ガラスに入り込むことにより、成形するガラス基板に品質不良が起こる場合があった。

そこで、本発明は、長期間使用できる継ぎ足し電極であっても電極の破損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の提供を目的とする。

本発明の一態様は、ガラス原料が熔解され生成される熔融ガラスを貯留する熔解槽と、前記熔融ガラスからガラス基板を成形する成形装置とを備えるガラス基板の製造方法であって、
前記熔解槽は、複数の耐火物が積層されて構成され、前記熔解槽に貯留される熔融ガラスに電流を流して通電加熱する少なくとも一対の電極を有し、
前記電極は、前記熔解槽の側壁に形成された貫通孔に設置される第１の電極と、前記第１の電極の後端面に継ぎ足される第２の電極とから構成され、
前記電流が流れる方向に対して垂直方向において、前記第２の電極の断面積は前記第１の電極の断面積より小さく、前記第２の電極の一端から前記第１の電極の一端までの差寸法は前記第１の電極の一端から前記耐火物までの隙間寸法より小さく、
前記第２の電極の後端面を押圧して、前記電極を熔融ガラス方向に押し出す、
ことを特徴とする。

前記第１の電極の後端面側の角部は曲面形状からなる、ことが好ましい。

前記第２の電極の一端から前記耐火物までの隙間寸法は５ｍｍ以下である、ことが好ましい。

前記第１の電極の底面と前記第２の電極の底面との高さ位置は一致する、ことが好ましい。

本発明の他の一態様は、ガラス原料が熔解され生成される熔融ガラスを貯留する熔解槽と、前記熔融ガラスからガラス基板を成形する成形装置とを備えるガラス基板の製造装置であって、
前記熔解槽は、複数の耐火物が積層されて構成され、前記熔解槽に貯留される熔融ガラスに電流を流して通電加熱する少なくとも一対の電極を有し、
前記電極は、前記熔解槽の側壁に形成された貫通孔に設置される第１の電極と、前記第１の電極の後端面に継ぎ足される第２の電極とから構成され、
前記電流が流れる方向に対して垂直方向において、前記第２の電極の断面積は前記第１の電極の断面積より小さく、前記第２の電極の一端から前記第１の電極の一端までの差寸法は前記第１の電極の一端から前記耐火物までの隙間寸法より小さい、
ことを特徴とする。

上述の態様のガラス基板の製造方法及びガラス基板の製造装置によれば、長期間使用できる継ぎ足し電極であっても電極の破損を抑制できる。

本実施形態の製造方法のフローを示す図である。ガラス基板の製造装置の概略図である。図１に示す熔解工程を行う熔解槽を説明する図である。図３に示すｘｙｚ直交座標系のｘｚ平面における電極体近傍の断面図である。同直交座標系のｘｙ平面おける電極体近傍の断面図である。同直交座標系のｘ方向から見た電極体近傍の正面拡大図である。第２の電極体要素の後端面側から見た電極サイズの違いを示す図である。第１の電極体要素と第２の電極体要素との上面側の接合面の拡大図である。

以下、本発明のガラス基板の製造方法について説明する。
（ガラス基板の製造方法の全体概要）
図１は、本実施形態のガラス基板の製造方法の工程の一例を示す図である。ガラス基板の製造方法は、熔解工程（ＳＴ１）、清澄工程（ＳＴ２）、均質化工程（ＳＴ３）、供給工程（ＳＴ４）、成形工程（ＳＴ５）、徐冷工程（ＳＴ６）、および、切断工程（ＳＴ７）を主に有する。この他に、研削工程、研磨工程、洗浄工程、検査工程、梱包工程等を有してもよい。製造されたガラス基板は、必要に応じて梱包工程で積層され、納入先の業者に搬送される。

熔解工程（ＳＴ１）では、ガラス原料を加熱することにより熔融ガラスを作る。
清澄工程（ＳＴ２）では、熔融ガラスが昇温されることにより、熔融ガラス中に含まれる酸素、ＣＯ₂あるいはＳＯ₂を含んだ泡が発生する。この泡が熔融ガラス中に含まれる清澄剤（酸化スズ等）の還元反応により生じた酸素を吸収して成長し、熔融ガラスの液面に浮上して放出される。その後、清澄工程では、熔融ガラスの温度を低下させることにより、清澄剤の還元反応により得られた還元物質が酸化反応をする。これにより、熔融ガラスに残存する泡中の酸素等のガス成分が熔融ガラス中に再吸収されて、泡が消滅する。清澄剤による酸化反応及び還元反応は、熔融ガラスの温度を制御することにより行われる。
なお、清澄工程は、熔融ガラスに存在する泡を減圧雰囲気で成長させて脱泡させる減圧脱泡方式を用いることもできる。減圧脱泡方式は、清澄剤を用いない点で有効である。しかし、減圧脱泡方式は装置が複雑化及び大型化する。このため、清澄剤を用い、熔融ガラス温度を上昇させる清澄方法を採用することが好ましい。

均質化工程（ＳＴ３）では、スターラを用いて熔融ガラスを撹拌することにより、ガラス成分の均質化を行う。これにより、脈理等の原因であるガラスの組成ムラを低減することができる。均質化工程は、後述する撹拌槽において行われる。
供給工程（ＳＴ４）では、撹拌された熔融ガラスが成形装置に供給される。

成形工程（ＳＴ５）及び徐冷工程（ＳＴ６）は、成形装置で行われる。
成形工程（ＳＴ５）では、熔融ガラスをシートガラスに成形し、シートガラスの流れを作る。成形には、オーバーフローダウンドロー法が用いられる。
徐冷工程（ＳＴ６）では、成形されて流れるシートガラスが所望の厚さになり、内部歪が生じないように、さらに、反りが生じないように冷却される。
切断工程（ＳＴ７）では、徐冷後のシートガラスを所定の長さに切断することで、板状のガラス基板を得る。切断されたガラス基板はさらに、所定のサイズに切断され、目標サイズのガラス基板が作られる。

図２は、本実施形態における熔解工程（ＳＴ１）〜切断工程（ＳＴ８）を行うガラス基板の製造装置の概略図である。ガラス基板の製造装置は、図２に示すように、主に熔解装置１００と、成形装置１０８と、切断装置１０９と、を有する。熔解装置１００は、熔解槽１０１と、清澄管１０２と、攪拌槽１０３と、移送管１０４、１０５と、ガラス供給管１０６と、を有する。
図２に示す熔解槽１０１には、図示されないバーナー等の加熱手段が設けられている。熔解槽には清澄剤が添加されたガラス原料が投入され、熔解工程（ＳＴ１）が行われる。熔解槽１０１で熔融した熔融ガラスは、移送管１０４を介して清澄管１０２に供給される。
清澄管１０２では、熔融ガラスＭＧの温度を調整して、清澄剤の酸化還元反応を利用して熔融ガラスの清澄工程（ＳＴ２）が行われる。具体的には、清澄管１０２内の熔融ガラスが昇温されることにより、熔融ガラス中に含まれる酸素、ＣＯ₂あるいはＳＯ₂を含んだ泡が、清澄剤の還元反応により生じた酸素を吸収して成長し、熔融ガラスの液面に浮上して気相空間に放出される。その後、熔融ガラスの温度を低下させることにより、清澄剤の還元反応により得られた還元物質が酸化反応をする。これにより、熔融ガラスに残存する泡中の酸素等のガス成分が熔融ガラス中に再吸収されて、泡が消滅する。清澄後の熔融ガラスは、移送管１０５を介して攪拌槽１０３に供給される。
攪拌槽１０３では、攪拌機１０７によって熔融ガラスが攪拌されて均質化工程（ＳＴ３）が行われる。攪拌槽１０３で均質化された熔融ガラスは、ガラス供給管１０６を介して成形装置１０８に供給される（供給工程ＳＴ４）。
成形装置１０８では、オーバーフローダウンドロー法により、熔融ガラスからシートガラスＳＧが成形され（成形工程ＳＴ５）、徐冷される（徐冷工程ＳＴ６）。
切断装置１０９では、シートガラスＳＧから切り出された板状のガラス基板が形成される（切断工程ＳＴ７）。

（熔解槽の構成）
図３は、熔解工程（ＳＴ１）を行う熔解槽１０１を説明する図である。
熔解槽１０１は、耐火レンガである耐火物部材により構成された壁２１０を有する。熔解槽１０１は、壁２１０で囲まれた内部空間を有する。熔解槽１０１の内部空間は、上記空間に投入されたガラス原料が熔解してできた熔融ガラスＭＧを加熱しながら収容する液槽Ｂと、熔融ガラスＭＧの上層に形成され、ガラス原料が投入される、気相である上部空間Ａとを有する。
上部空間Ａの壁２１０には、燃料と酸素等を混合した燃焼ガスが燃焼して火炎を発するバーナー２０６が設けられる。バーナー２０６は火炎によって上部空間Ａの耐火物部材を加熱して壁２１０を高温にする。ガラス原料は、高温になった壁２１０の輻射熱により、また、高温となった気相の雰囲気により加熱されて熔解する。

熔解槽１０１の液槽Ｂの向かい合う壁２１０，２１０には、それぞれ３つの貫通孔２１０ａが設けられている。貫通孔２１０ａには、酸化錫あるいはモリブデン等の耐熱性を有する導電性材料で構成された３対の電極体２０８が配置されている。本実施形態においては、電極体２０８は酸化錫により構成されている。３対の電極体２０８はいずれも、貫通孔２１０ａを通して熔解槽１０１の外側から液槽Ｂの内壁面に向かって延びている。

３対の電極体２０８のそれぞれの対のうち、図中奥側の電極体は図示されていない。３対の電極体２０８の各対は、熔融ガラスＭＧを通してお互いに対向するように、貫通孔２１０ａに配置されている。各対の電極体２０８は、正電極、負電極となってこの電極間の熔融ガラスＭＧに電流を流す。この通電により熔融ガラスＭＧにジュール熱が発生し、熔融ガラスＭＧは自ら発するジュール熱により加熱される。熔解槽１０１では、熔融ガラスＭＧは例えば１５００℃以上に加熱される。加熱された熔融ガラスＭＧは、ガラス供給管を通して清澄槽２０２へ送られる。

本実施形態では、熔解槽１０１には３対の電極体２０８が設けられるが、１対、２対あるいは４対以上の電極体が設けられてもよい。すなわち、本実施形態では、少なくとも一対の貫通孔２１０ａ，２１０ａの各々に電極体２０８を設けた熔解槽１０１を用い、熔解槽１０１に収納したガラスを熔解する。

以下、鉛直方向をｚ軸とし、ｘｙ平面が水平面であるｘｙｚ直交座標系を用いて説明する。図３に示すように、熔解槽１０１の液槽Ｂの向かい合う壁２１０，２１０は、ｙｚ平面と平行に設けられている。
図４は、熔解槽１０１の電極体２０８及び貫通孔２１０ａ近傍のｘｚ平面に平行な断面図である。図５は、電極体２０８及び貫通孔２１０ａ近傍のｘｙ平面に平行な断面図である。図６は、電極体２０８及び貫通孔２１０ａ近傍をｘ方向から見た正面拡大図である。図４から図６では、電極体２０８に設けられるコネクタ等の図示は省略されている。

図４及び図５に示すように、熔解槽１０１の壁２１０は、耐火レンガである耐火物部材が積層されて構成されている。壁２１０には、貫通孔２１０ａが設けられている。貫通孔２１０ａの中心軸Ｃ１及び貫通孔２１０ａの壁面は、ｘ軸と平行に設けられている。すなわち、貫通孔２１０ａの中心軸Ｃ１及び貫通孔２１０ａの壁面は、ｙｚ平面と平行な壁２１０と垂直に設けられている。

この貫通孔２１０ａに電極体２０８が挿入されて設置されている。すなわち、電極体２０８は、液槽Ｂの内壁面に向かって延びて、壁２１０を構成する電極体２０８周りの耐火物部材、具体的には、電極体２０８の図中の下方、上方、及び側方にある耐火物部材によって保持されている。図４及び図５において、電極体２０８の中心軸Ｃ２は、貫通孔２１０ａの中心軸Ｃ１と一致している。

電極体２０８は、設置時に、先端面２０８ｆの位置が液槽Ｂの内壁面（壁２１０の内表面）の位置Ｐ０に合せられている。すなわち、電極体２０８の先端面２０８ｆと熔解槽１０１の内壁面とは段差なく隣接している。すなわち、先端面２０８ｆは、液槽Ｂの内壁面と同一の平面上に配置することができる。なお、電極２０８の先端面２０８ｆは、ある程度、貫通孔２１０ａから液槽Ｂの内側に突出するように配置しても良いが、先端面２０８ｆの位置を液槽Ｂの内壁面の位置Ｐ０に合せることで、電極体２０８の浸食および熔解槽１０１の壁２１０を構成する耐火物部材の浸食を低減することができる。熔融ガラスＭＧ自ら発するジュール熱により加熱される。熔解槽１０１では、熔融ガラスＭＧは例えば１５００℃以上に加熱される。加熱された熔融ガラスＭＧは、ガラス供給管１０４を通して清澄槽２０２へ送られる。

電極体２０８は、熔融ガラスＭＧを通電加熱することで、熔融ガラスＭＧに接する先端部が熔融ガラスＭＧによって浸食されて磨耗し、図４及び図５に示すように、先端面２０８ｆの位置が液槽Ｂの内壁面の位置Ｐ０よりも熔解槽１０１の外側へ後退していく。このように、電極体２０８の先端面２０８ｆが液槽Ｂの内壁面から貫通孔２１０ａの内側に窪んだ状態になると、対向する電極体２０８，２０８間の電圧が上昇するだけでなく、電極体２０８の近傍の壁２１０が浸食されやすくなる。そのため、熔解槽１０１の外側には、電極体２０８を熔融ガラスＭＧ方向へ押し込むための押圧構造２２０が設けられている。

電極体２０８は、例えば、白金、白金ロジウム合金、モリブデン、酸化錫等からなり、複数の長尺状の電極体要素２０８ａを一方向に延びるように束ねた複合体であり、電極体要素２０８ａの各々が熔融ガラスＭＧに通電する。電極体２０８は、熔解槽１０１の側壁に形成された貫通孔２１０ａに設置される第１の電極体要素２０８ａ、第１の電極体要素２０８ａの後端面２０８ｃに継ぎ足される第２の電極体要素２０８ｂとから構成される。
電極支持部２３５と接する第１の電極体要素２０８ａ、第２の電極体要素２０８ｂの底面は、底面の高さ位置が一致するように設置される。第１の電極体要素２０８ａの先端面２０８ｆ及び後端面２０８ｃ、第２の電極体要素２０８ｂの先端面２０８ｄ及び後端面２０８ｅは、電極体２０８の中心軸Ｃ１と垂直になるように構成されている。第１の電極体要素２０８ａの後端面２０８ｃ、第２の電極体要素２０８ｂの先端面２０８ｄは、電流が途切れなく流れるように密接（密着）ている。第２の電極体要素２０８ｂから第１の電極体要素２０８ａに電流が流れればよく、第１の電極体要素２０８ａと第２の電極体要素２０８ｂとを接続する方法は任意である。図４から図６では、縦方向に４段、横方向に４列、合計１６本の電極体要素２０８ａで構成されている。電極体要素２０８ａからなる複合体としての電極体２０８は、本実施形態のように、縦方向に４段、横方向に４列、合計１６本の電極体要素２０８ａで構成されることに限定されず、合計本数、縦方向の段数、横方向の列数は特に制限されない。例えば、電極体２０８は、１つの電極体要素で構成されてもよい。

図７は、第２の電極体要素２０８ｂの後端面２０８ｅ側から見た電極サイズの違いを示す図である。図８は、第１の電極体要素２０８ａと第２の電極体要素２０８ｂとの上面側の接合面の拡大図である。第１の電極体要素２０８ａは、壁２１０に設けられた貫通孔２１０ａに設置され、第２の電極体要素２０８ｂは、第１の電極体要素２０８ａの後端面２０８ｃに密接するように設置される。酸化錫等からなる電極体２０８は圧縮応力には強いが衝撃に弱いため、電極体２０８を押し込む際に電極体２０８が熔解槽１０１の壁２１０に接触すると、電極体２０８が破損するおそれがある。破損した電極体２０８が熔融ガラスＭＧ内に入り込むと、成形するガラス基板に品質不良が起こる場合がある。特に、電極体が継ぎ足されている場合、電極体の接合面、電極体の角部において破損が起こりやすい。本実施形態では、第１の電極体要素２０８ａの後端面２０８ｃ、継ぎ足される第２の電極体要素２０８ｂの先端面２０８ｄに破損が起こりやすい。このため、電極体２０８に電流が流れる方向に対して垂直方向であるｙ−ｚ平面において、第２の電極体要素２０８ｂの断面積が、第１の電極体要素２０８ａの断面積より小さくなるように形成される。また、第１の電極体要素２０８ａの後端面２０８ｃの外周に位置する上端、側端の角部２０８ｇが面取りされた曲面形状になるよう形成される。第２の電極体要素２０８ｂの先端面２０８ｄを第１の電極体要素２０８ａの後端面２０８ｃに密着させて、第２の電極体要素２０８ｂの先端面２０８ｄが壁２１０に接触するのを抑制できるため、電極体２０８の押し込みによる第２の電極体要素２０８ｂの破損を抑制できる。また、第１の電極体要素２０８ａの後端面２０８ｃの角部２０８ｇが曲面形状に面取りされているため、後端面２０８ｃと壁２１０とが接触しても第１の電極体要素２０８ａの破損を抑制できる。

電極体２０８（第１の電極体要素２０８ａ及び第２の電極体要素２０８ｂ）を熔融ガラスＭＧ方向（−ｘ軸方向）へ押し込むため、電極体２０８が可動できるように、第１の電極体要素２０８ａと壁２１０との間には隙間Ｇ１が存在し、第２の電極体要素２０８ｂと壁２１０との間には隙間Ｇ２が存在する。第２の電極体要素２０８ｂの断面積は、第１の電極体要素２０８ａの断面積より小さいため、隙間Ｇ２は隙間Ｇ１より大きい。また、第１の電極体要素２０８ａの外形寸法と第２の電極体要素２０８ｂの外形寸法との差寸法、つまり、第２の電極体要素２０８ｂの上端の一端から第１の電極体要素２０８ａの上端の一端までの差寸法Ｇ３が、第１の電極体要素２０８ａと壁２１０との間には隙間Ｇ１より小さくなるように、第２の電極体要素２０８ｂは形成される。つまり、隙間Ｇ２＞隙間Ｇ１＞差寸法Ｇ３を満たすように、第１の電極体要素２０８ａ及び第２の電極体要素２０８ｂが形成され、設置される。熔解槽１０１から熔融ガラスＭＧが流れ込むため、隙間Ｇ１、隙間Ｇ２には熔融ガラスＭＧが存在する。隙間Ｇ１、隙間Ｇ２の寸法が一定以上になると、隙間Ｇ１、隙間Ｇ２から熔融ガラスＭＧが漏出するおそれがある。ここでは、隙間Ｇ１より隙間Ｇ２が広いため、隙間Ｇ２の寸法を一定以下にすることにより、熔融ガラスＭＧの漏出を抑制できる。隙間Ｇ２の寸法は、例えば、５ｍｍ以下が好ましく、３ｍｍ以下がより好ましい。第１の電極体要素２０８ａの外形寸法と第２の電極体要素２０８ｂの外形寸法との差寸法Ｇ３が小さいほど、隙間Ｇ２が小さくなり、熔融ガラスＭＧが漏出するのを抑制できる。このため、隙間Ｇ１＞差寸法Ｇ３の関係を満たすように、第１の電極体要素２０８ａ、第２の電極体要素２０８ｂのサイズを形成することにより、電極体２０８と壁２１０との間から熔融ガラスＭＧが漏出するのを抑制できる。

押圧構造（押圧部材）２２０は、電極体２０８の後端面２０８ｂに配置された水平治具２２１および垂直治具２２２と、垂直治具２２２に押圧力を作用させるウォームジャッキ２２３と、基準面設定装置２２４と、測定ゲージ２２５と、を備えている。
図６に示すように、水平治具２２１は、水平方向に隣接するすべての電極体要素２０８ａに掛け渡され、電極体要素２０８ａの最も上の段から最も下の段までの各段にそれぞれ設けられている。垂直治具２２２は、上下方向に隣接する水平治具２２１の各々に掛け渡されている。

図４及び図５に示すように、ウォームジャッキ２２３は、フランジ部２２３ａと、押圧軸２２３ｂと、駆動部２２３ｃとを備えている。フランジ部２２３ａは、熔解槽１０１の外側に設けられた不図示のフレーム状の構造体の任意の位置に固定できるように設けられ、ボルトなどにより電極体２０８に対向する面の傾きが調整できるようになっている。押圧軸２２３ｂは、フランジ部２２３ａに対して垂直に設けられ、外周面に台形ネジが形成されている。駆動部２２３ｃは、歯車を有するウォームギアを備えている。歯車は、内周部に台形ネジが形成されて押圧軸２２３ｂの台形ネジに螺合されている。駆動部２２３ｃに不図示のハンドルを取り付けて回転させるとウォームギアの歯車が回転し、押圧軸２２３ｂが台形ネジの作用によりフランジ部２２３ａと垂直な方向に前進及び後退する。ウォームジャッキ２２３は、押圧軸２２３ｂの先端を垂直治具２２２に当接させた状態で、押圧軸２２３ｂをｘ軸負方向に前進させることで、垂直治具２２２及び水平治具２２１を介して電極体２０８の後端面２０８ｂに押圧力を作用させる。本実施形態では、ウォームジャッキ２２３が１つ設置されているが、ウォームジャッキ２２３の設置数は２つ以上であっても良い。

図４に示すように、基準面設定装置２２４は、例えば市販のレーザー墨出し器あるいはレーザー水準器を用いることができる。基準面設定装置２２４は、本体２２４ａから鉛直面および水平面に沿ってレーザー光を照射することで、周囲の空間に基準面あるいは基準線を設定できるように構成されている。本実施形態では、図３に示すように、熔解槽１０１の壁２１０と平行で、壁２１０から所定の距離Ｄ０だけ離れた鉛直面を基準面Ｒとして設定する。すなわち、基準面Ｒはｙｚ平面と平行に設定されている。また、熔解槽１０１の壁２１０に設けられた貫通孔２１０ａの中心軸Ｃ１及び貫通孔２１０ａの壁面は、壁２１０と垂直に設けられている。そのため、基準面Ｒは、貫通孔２１０ａの中心軸Ｃ１及び貫通孔２１０ａの壁面に対して垂直である。
測定ゲージ（測定器）２２５は、２点間の距離を測定可能なゲージであり、電極体２０８の後端面２０８ｂ上の任意の点と基準面Ｒとの距離を測定する。

図４及び図５に示すように、電極体２０８は、先端部が熔解槽１０１の液槽Ｂの壁２１０に設けられた貫通孔２１０ａに挿入され、後端部が貫通孔２１０ａから熔解槽１０１の外側に突出した状態で配置される。電極体２０８の後端部の下方には、熔解槽１０１の外側に突出した電極体２０８の少なくとも一部を、貫通孔２１０ａの中心軸Ｃ１に交差するｚ方向から支持する電極支持台２３０が設けられている。

図４及び図６に示すように、電極支持台２３０は、台座部２３１と、昇降部２３２と、調節ネジ２３３と、絶縁部２３４と、電極支持部２３５と、により構成されている。台座部２３１は、調節ネジ２３３を介して昇降部２３２を支持している。昇降部２３２は、調節ネジ２３３により、鉛直方向（ｚ方向）に昇降するように構成されている。昇降部２３２上には、絶縁体からなる絶縁部２３４が配置されている。絶縁部２３４上には、耐火レンガからなる電極支持部２３５が配置されている。電極支持台２３０は、調節ネジ２３３により昇降部２３２を昇降させて、電極支持部２３５を適切な高さにすることで、電極体２０８の中心軸Ｃ２が水平になるように電極体２０８を支持している。

次に、本実施形態の作用について説明する。
図１に示すガラス基板の製造方法の熔解工程（ＳＴ１）においては、熔解槽１０１の液槽Ｂの壁２１０の貫通孔２１０ａに電極体２０８を配置した後、熔解槽１０１内にガラス原料が供給される。ガラス原料は、バーナー２０６が発する火焔によって加熱されて熔解して、熔融ガラスＭＧが液槽Ｂに蓄えられる。その後、電極体２０８を用いて熔融ガラスＭＧが通電加熱される。熔融ガラスＭＧの通電加熱を長期間継続すると、電極体２０８の先端部が熔融ガラスＭＧによって浸食される。これにより、図４及び図５に示すように、電極体２０８の先端面２０８ｆの位置が、初期の位置Ｐ０から貫通孔２１０ａの内側へ後退する。

このように、少なくとも一対の貫通孔２１０ａに酸化錫からなる電極体２０８を設けた熔解槽１０１に収納したガラスを熔解する方法においては、短小化した電極体２０８を熔解槽２０１内の熔融ガラスＭＧ方向に押し出す工程が必要になる。電極体２０８を熔解槽１０１内の熔融ガラスＭＧ方向に押し出す工程を続けることにより、図８に示すように、第１の電極体要素２０８ａの後端面２０８ｃに継ぎ足された第２の電極体要素２０８ｂが、熔解槽１０１の壁２１０が設けられた位置まで押し出される。電極体２０８（第１の電極体要素２０８ａ、第２の電極体要素２０８ｂ）の中心軸が、貫通孔２１０ａの中心軸Ｃ１と一致するように電極体２０８が押し出されるが、電極体２０８は、鉛直面内において、その中心軸が、貫通孔２１０ａの中心軸Ｃ１に対して傾く場合がある。また、電極体２０８は、水平面内において、その中心軸が、貫通孔２１０ａの中心軸Ｃ１に対して傾く場合がある。電極体２０８の長さが長くなるほど、電極体２０８を均一に押し出すことが困難になり、電極体２０８が傾きやすくなる。電極体２０８が傾くことにより、電極体２０８と壁２１０とが接触して、電極体２０８が破損するおそれがある。特に、第１の電極体要素２０８ａと第２の電極体要素２０８ｂとの接触領域（接合領域）には、電極のサイズ差、又は、電極体２０８の押し込み時に第１の電極体要素２０８ａと第２の電極体要素２０８ｂとがずれることにより、段差が生じやすく、電極体２０８の破損が発生しやすい領域である。このため、本実施形態では、第１の電極体要素２０８ａに継ぎ足される第２の電極体要素２０８ｂのサイズを第１の電極体要素２０８ａより小さくする、つまり、電極体２０８に電流が流れる方向に対して垂直方向であるｙ−ｚ平面において、第２の電極体要素２０８ｂの断面積が、第１の電極体要素２０８ａの断面積より小さくなるように第２の電極体要素２０８ｂが形成される。また、第２の電極体要素２０８ｂとの接触面である第１の電極体要素２０８ａの後端面２０８ｃの角部２０８ｇが面取りされた曲面形状になるよう形成される。第２の電極体要素２０８ｂのサイズを第１の電極体要素２０８ａのサイズより小さく形成することにより、電極体２０８の押し込み時に第２の電極体要素２０８ｂの位置がずれた場合であっても、第２の電極体要素２０８ｂと熔解槽１０１の壁２１０とが接触しにくくなるため、電極体２０８が破損するのを抑制することができる。また、第１の電極体要素２０８ａの後端面２０８ｃの角部２０８ｇを曲面形状にすることにより、角部２０８ｇと熔解槽１０１の壁２１０とが接触しにくくなり、また、角部２０８ｇの強度が増すため、電極体２０８が破損するのを抑制することができる。壁２１０と電極体２０８とが面で接触する場合と比べ、壁２１０と角部２０８ｇとが接触すると、角部２０８ｇに加わる圧力は大きくなるため、角部２０８ｇは特に破損しやすい。このため、第１の電極体要素２０８ａの後端面２０８ｃの角部２０８ｇを曲面形状にすることにより、角部２０８ｇの破損を抑制できる。

電極体２０８（第１の電極体要素２０８ａ及び第２の電極体要素２０８ｂ）を熔融ガラスＭＧ方向（−ｘ軸方向）へ押し込むため、電極体２０８が可動できるように、電極体２０８と壁２１０との間には隙間が存在する。第２の電極体要素２０８ｂのサイズを第１の電極体要素２０８ａのサイズより小さく形成すると、第２の電極体要素２０８ｂと壁２１０との隙間Ｇ２は他の隙間より広いため、隙間Ｇ２から熔融ガラスＭＧが漏出するおそれがある。このため、本実施形態では、第２の電極体要素２０８ｂと壁２１０との隙間Ｇ２＞第１の電極体要素２０８ａと壁２１０との隙間Ｇ１＞第１の電極体要素２０８ａと第２の電極体要素２０８ｂとの差寸法Ｇ３、を満たすように、第１の電極体要素２０８ａ及び第２の電極体要素２０８ｂが形成され、設置される。電極体２０８と壁２１０との隙間の寸法が一定以上になると熔融ガラスＭＧが漏出しはじめるため、差寸法Ｇ３を小さくして、最も広い領域である隙間Ｇ２の寸法が一定以下になるように、第２の電極体要素２０８ｂが形成される。これにより、電極体２０８と壁２１０との間から熔融ガラスＭＧが漏出するのを抑制できる。

本実施形態が適用されるガラス基板は、例えば以下の組成を含む無アルカリガラスからなる。
ＳｉＯ_２：５５−８０質量％
Ａｌ_２Ｏ_３：８−２０質量％
Ｂ_２Ｏ_３：０−１８質量％
ＲＯ０〜１７モル％（ＲＯはＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯの合量)、
Ｒ’₂Ｏ０〜２モル％（Ｒ’₂ＯはＬｉ₂Ｏ、Ｎａ₂Ｏ及びＫ₂Ｏの合量)。

ＳｉＯ₂は６０〜７５質量％、さらには、６３〜７２質量％であることが、熱収縮率を小さくするという観点から好ましい。
ＲＯのうち、ＭｇＯが０〜１０質量％、ＣａＯが０〜１０質量％、ＳｒＯが０〜１０質量％、ＢａＯが０〜１０質量％であることが好ましい。

また、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｂ₂Ｏ₃、及びＲＯを少なくとも含み、モル比（（２×ＳｉＯ₂）＋Ａｌ₂Ｏ₃）／（（２×Ｂ₂Ｏ₃）＋ＲＯ）は４．５以上であるガラスであってもよい。また、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、及びＢａＯの少なくともいずれか含み、モル比（ＢａＯ＋ＳｒＯ）／ＲＯは０．１以上であることが好ましい。

また、質量％表示のＢ₂Ｏ₃の含有率の２倍と質量％表示のＲＯの含有率の合計は、３０質量％以下、好ましくは１０〜３０質量％であることが好ましい。
さらに、熔融ガラス中で価数変動する金属の酸化物（酸化スズ、酸化鉄）を合計で０．０５〜１．５質量％含んでいることが好ましい。
ＡＳ₂Ｏ₃、Ｓｂ₂Ｏ₃、ＰｂＯを実質的に含まないことが好ましいが、これらを任意に含んでいてもよい。
また、ガラス中で価数変動する金属の酸化物（酸化スズ、酸化鉄）を合計で０．０５〜１．５質量％含み、Ａｓ_２Ｏ_３、Ｓｂ_２Ｏ_３及びＰｂＯを実質的に含まないということは必須ではなく任意である。

本実施形態で製造されるガラス基板は、フラットパネルディスプレイ用ガラス基板を含むディスプレイ用ガラス基板に好適である。ＩＧＺＯ（インジウム、ガリウム、亜鉛、酸素）等の酸化物半導体を使用した酸化物半導体ディスプレイ用ガラス基板及びＬＴＰＳ（低温度ポリシリコン）半導体を使用したＬＴＰＳディスプレイ用ガラス基板に好適である。また、本実施形態で製造されるガラス基板は、アルカリ金属酸化物の含有量が極めて少ないことが求められる液晶ディスプレイ用ガラス基板に好適である。また、有機ＥＬディスプレイ用ガラス基板にも好適である。言い換えると、本実施形態のガラス基板の製造方法は、ディスプレイ用ガラス基板の製造に好適であり、特に、液晶ディスプレイ用ガラス基板の製造に好適である。その他、携帯端末機器などのディスプレイや筐体用のカバーガラス、タッチパネル板、太陽電池のガラス基板やカバーガラスとしても用いることができる。特に、ポリシリコンＴＦＴを用いた液晶ディスプレイ用ガラス基板に好適である。
また、本実施形態で製造されるガラス基板は、カバーガラス、磁気ディスク用ガラス、太陽電池用ガラス基板などにも適用することが可能である。

以上、本発明のガラス基板の製造方法及びガラス基板の製造装置について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。

１００熔解装置
１０１熔解槽
１０２清澄管
１０３撹拌槽
１０４、１０５移送管
１０６ガラス供給管
２００成形装置
３００切断装置
ＭＧ熔融ガラス
ＳＧシートガラス

Claims

ガラス原料が熔解され生成される熔融ガラスを貯留する熔解槽と、前記熔融ガラスからガラス基板を成形する成形装置とを備えるガラス基板の製造方法であって、
前記熔解槽は、複数の耐火物が積層されて構成され、前記熔解槽に貯留される熔融ガラスに電流を流して通電加熱する少なくとも一対の電極を有し、
前記電極は、前記熔解槽の側壁に形成された貫通孔に設置される第１の電極と、前記第１の電極の後端面に継ぎ足される第２の電極とから構成され、
前記電流が流れる方向に対して垂直方向において、前記第２の電極の断面積は前記第１の電極の断面積より小さく、前記第２の電極の一端から前記第１の電極の一端までの差寸法は前記第１の電極の一端から前記耐火物までの隙間寸法より小さく、
前記第２の電極の後端面を押圧して、前記電極を熔融ガラス方向に押し出す、
ことを特徴とするガラス基板の製造方法。
前記第１の電極の後端面側の角部は曲面形状からなる、
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。
前記第２の電極の一端から前記耐火物までの隙間寸法は５ｍｍ以下である、
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。
前記第１の電極の底面と前記第２の電極の底面との高さ位置は一致する、
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。
ガラス原料が熔解され生成される熔融ガラスを貯留する熔解槽と、前記熔融ガラスからガラス基板を成形する成形装置とを備えるガラス基板の製造装置であって、
前記熔解槽は、複数の耐火物が積層されて構成され、前記熔解槽に貯留される熔融ガラスに電流を流して通電加熱する少なくとも一対の電極を有し、
前記電極は、前記熔解槽の側壁に形成された貫通孔に設置される第１の電極と、前記第１の電極の後端面に継ぎ足される第２の電極とから構成され、
前記電流が流れる方向に対して垂直方向において、前記第２の電極の断面積は前記第１の電極の断面積より小さく、前記第２の電極の一端から前記第１の電極の一端までの差寸法は前記第１の電極の一端から前記耐火物までの隙間寸法より小さい、
ことを特徴とするガラス基板の製造装置。