JP4874341B2 - 帯状ガラスの特徴付けを行う方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、ガラス形成方法、特に、フュージョンダウンドロー法ガラス製造プロセスで形成されるガラスの形成方法に関する。より具体的には、本発明による装置及び方法は、高い空間分解能で帯状ガラスの属性を取得する、帯状ガラスの特徴付けに備えたものである。

ディスプレイ装置は様々な用途で用いられている。例えば、薄膜トランジスタ液晶ディスプレイ（ＴＦＴ−ＬＣＤ）は、ごく一部を挙げても、ノードブック型コンピュータ、フラットパネル型デスクトップモニタ、液晶テレビ、及びインターネット通信装置で用いられている。

ＴＦＴ−ＬＣＤパネルや有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）パネル等の多くのディスプレイ装置は、平坦な板ガラス（ガラス基体）上に直接作られる。製造速度を高め、コストを下げるために、一般的なパネル製造プロセスでは、一枚の基体上、又は一枚の基体の部分片上に、複数のパネルを同時に製造する。このようなプロセスの様々な時点で、基体は切断線に沿って複数の部分に分割される。

このような切断により、ガラス内の応力分布、具体的には、ガラスが空気を抜かれて平らになった場合に見られる面内応力分布が変化する。より具体的には、切断により、切断線で応力が解放され、切り口部分には応力がかからなくなり得る。このような応力の解放は、一般的に、ガラスの部分片の空気を抜かれて平らになった形状を変化させ、ディスプレイ製造者が「歪み」や「反り」と呼ぶ現象が生じる。この形状変化の量は一般的に非常に小さいものであるが、最新のディスプレイで用いられている画素構造の観点からは、この切断によって生じる歪みは十分に大きいものであり、かなりの数の欠陥（不合格）ディスプレイを生じる。従って、この歪み問題は、ディスプレイ製造者にとって重要な懸案事項であり、切断で生じる許容可能な歪みに関する仕様は２マイクロメートル以下と低いものになっている。このような小さい許容誤差、及び将来的に更に小さくなり得る許容誤差を満たすために、基体製造者は、できる限り低い残留応力を有する基体製品を提供することが重要である。

ディスプレイ用途のガラス基体を製造する方法の１つは、オーバーフロー・ダウンドロー法によるものである。例えば、特許文献１及び特許文献２は、一般にアイソパイプと呼ばれる形成ウェッジの複数のエッジ、即ち堰の上に溶融ガラスを流すことを含むフュージョンダウンドロー法を開示している。溶融ガラスは、アイソパイプの合流する形成面上を流れ、別々の流れが、合流する２つの形成面が交わる先端、即ち根底部で再結合し、板ガラス即ち帯状ガラスが形成される。アイソパイプ根底部の下流には延伸又は引張りロールが配置されており、引張りロールは帯状ガラスの縁部をつかんで帯がアイソパイプから離れる速度を調節することにより、仕上がった板ガラスの厚さを決定する。ロールと接触した縁部は、後で仕上がった板ガラスから除去される。

帯状ガラスがアイソパイプの根底部から下降するにつれ、ガラスが冷えて、固体の弾性の帯状ガラスになり、帯状ガラスは、より小さい板ガラスを形成するために切断され得る。これは、例えば、帯状ガラスに折り取り線をつけ、その後、この折り取り線にわたってガラスを実質的に折り取ることによって達成され得る。

ダウンドロー法によるガラス形成プロセスの場合には、非常に薄い（約０．７ｍｍ以下）流れる板ガラスには、板ガラスの幅及び長さにわたって大きな温度のばらつきが生じ得る。この温度のばらつきにより、板ガラスが冷えて粘性の液体から弾性の固体になる際に、板ガラス中に応力が生じ得る。更に、折り取り線を施す処理や、その他の下流における処理により、帯状ガラスが動くことがあり、これが上方の帯状ガラスの粘弾性領域に伝わり、このような動きによって、ガラス内に残留応力又は形状が凍結され、これが仕上がった製品の変形に寄与し得る。ガラスの粘弾性領域は、一般的に、ガラスの軟化温度より高い温度を有する領域であると見なされる。更に、帯状ガラスは、変化しやすい熱収縮や厚さのばらつきの影響により、冷えると弾性形状をとる又は座屈を生じることもある。これが、弾性領域における帯状ガラスの形状の変化の源となり得、この形状の変化が粘弾性領域に伝搬して、応力又は形状の凍結を生じ得る。弾性領域は、一般的に、ガラスの温度が、該当する軟化温度よりも低い領域であると見なされる。

応力又は形状の凍結を生じ得る、帯状ガラスの制御されていない温度のばらつきを克服するために、ダウンドロー法を用いる製造者は、帯状ガラスに応力が凍結される延伸領域を、温度制御された囲い内に囲い込むのが一般的である。囲い内の温度分布を乱すのを防止するために、囲いの長さに沿った開口部はできるだけ少なくしてある。残念ながら、延伸機の形成領域を完全に囲うと、帯状ガラスの測定がよくても困難になる。これまでのところ、帯状ガラスの温度測定は、囲いの幅又は長さに沿った特定の位置に配置された熱電対又は光高温計を用いて行われている。囲い内の熱環境の乱れを回避するために、囲い内への貫通部の数は最小限になっている。残念ながら、囲い内への貫通部の数を最小限にする必要から、属性の測定を行うための帯状ガラスへのアクセスも制限され、属性の測定はまばらにしか行うことができず、帯状ガラスの幅又は長さに沿った属性の分布の全体像を得る能力が制限される。更に、熱電対及び光高温計は、場合によっては約５ｃｍほどになる比較的大きな感知スポット（任意の１回の測定で測定される面積）を有するので、この感知スポットにわたる平均測定値のみを提供する。従って、数ミリメートル又は数センチメートルほどの比較的短い距離にわたって何百度にもなり得る温度勾配を正確に認識することはできない。例えば、帯状ガラスのビード領域の温度は、数十センチメートル未満で１５０℃にもなる、距離の関数としての劇的な変化を生じ得る。また、他のガラス形成プロセス、特に、溶融金属の容器に溶融ガラスを浮かせることによって板ガラスが形成されるいわゆるフロート法とは異なり、フュージョン法等といったダウンドロー法ガラス形成プロセスでは、帯状ガラスは空気中に吊り下げられており、非常に変形しやすい。特に、ディスプレイ用途等といった、板ガラスの最終用途が高度な光学的透明度を要する用途では、ガラスの表面への接触は、ガラスの清浄で無傷な性質を損なうので、接触型の属性測定も不適切である。

最後に、ディスプレイ用途のガラスは、一般的に約１ｍｍ未満、より一般的には０．７ｍｍ未満と非常に薄く、機械的及び熱的に誘発される変形を非常に起こしやすい。従って、板ガラスの熱環境を厳密に制御しなければならない。従って、ダウンドロー法ガラス形成プロセスで形成される帯状ガラスの特定の属性（例えば、特に温度及び／又は形状）を、非接触式の方法で、実質的に連続的な距離の関数として測定することは、非常に有益である。
米国特許第３，３３８，６９６号明細書 米国特許第３，６８２，６０９号明細書

本発明の実施形態は、板ガラスを製造するための方法及び装置を提供する。より具体的には、この方法及び装置は、ダウンドロー法ガラス製造プロセスで形成される帯状ガラスの特定の属性を測定することにより、帯状ガラスの特徴付けを行うために用いられ得る。本発明を用いて得られるデータを用いて、ガラス製造プロセスを制御することにより、帯状ガラスの残留応力及び／又は形状が低減され、帯状ガラスから切断される板ガラスの品質を向上させることができる。

簡潔に述べれば、方法の一実施形態は、とりわけ、本願明細書に記載されるように実施され得る。ダウンドロー法によって帯状ガラスが形成される。ダウンドロー法は、例えば、米国特許第３，３３８，６９６号に記載されているフュージョンダウンドロー法であるのが好ましい。帯状ガラスは、第１の側端及び第２の側端と、それらの間の幅とを有する。帯状ガラスの少なくとも１つの属性は、帯状ガラス上の複数の地点で測定され、測定地点は約２ｍｍ未満の空間分解能を有するのが好ましい。温度測定は、帯状ガラスが放射する電磁放射を感知できる装置（センサ）を有するのが好ましい。電磁放射は赤外域内であるのが好ましく、約４．８μｍ〜約５．２μｍ、又は約５μｍ〜１４μｍの波長を有するのが好ましい。

この方法は、帯状ガラスの略全幅（第１の側端から第２の側端まで）又はその一部分にわたる属性を高い空間分解能で測定することを容易にできるという長所を有する。

一実施形態によれば、ダウンドロー法によって形成される帯状ガラスの粘性領域及び粘弾性領域の周囲に囲いが配設され、該囲いの壁にはスリットが存在する。囲いには少なくとも１つの測定アセンブリが取り付けられる。少なくとも１つの測定アセンブリは、ハウジングと、スリットを通して帯状ガラスの少なくとも１つの属性を測定するよう構成された少なくとも１つの測定装置とを有する。帯状ガラスと少なくとも１つの測定装置との間には、開放位置と閉鎖位置との間で動作可能な可動シャッターが配設されるのが好ましい。シャッターの温度は調整されるのが好ましい。

別の実施形態によれば、ダウンドロー法によって形成される帯状ガラスの少なくとも粘性領域及び粘弾性領域の周囲に囲いが配設され、該囲いはスリットを有する。囲いには少なくとも１つの測定アセンブリが取り付けられ、少なくとも１つの測定アセンブリは、ハウジングと、帯状ガラスの温度及び位置ずれをそれぞれ測定する温度測定装置及び位置ずれ測定装置とを有する。測定アセンブリは、帯状ガラスの温度及び位置ずれが同時に測定され得るよう構成される。

更に別の実施形態では、ダウンドロー法によって、流れる帯状ガラスを形成する工程と、帯状ガラスの一部分の温度と基準面に対する位置ずれとを同時に測定する工程とを備える、帯状ガラスの特徴付けを行う方法が提供される。

位置ずれの測定は、帯状ガラスの表面にパターンを有する光を投影する光源と、パターンを有する光を検出できる検出器とを含み得る。ガラスの変形を表わす、検出されたパターンを有する信号は、ガラスの発光によって生じるものであってもよく、帯状ガラスの表面で散乱したものであってもよく、又は、ガラスの反射面から反射したものであってもよい。パターンを有する光は、パターンを有するレーザ光であるのが好ましい。レーザ光は、約０．２４μｍ〜約０．７μｍの範囲の波長を有し得る。帯状ガラスの測定される部分は、帯状ガラスの幅の少なくとも半分にわたって延在するのが好ましい。

本発明は、添付の図面を参照して与えられる以下の例示的な説明からより容易に理解されると共に、本発明の他の目的、特性、詳細及び長所がより明確になる。以下の説明は限定を意味するものではない。そのような更なるシステム、方法、特徴及び長所の全ては、本記載及び本発明の範囲に含まれ、添付の特許請求の範囲によって保護されることが意図される。

以下の詳細な説明では、限定ではなく説明の目的で、本発明の完全な理解を提供するために具体的な詳細を開示する例示的な実施形態を示す。しかし、本開示の利益を得た当業者には、本願明細書で開示する具体的な詳細から離れた他の実施形態でも本発明が実施され得ることは明白である。更に、本発明の記載が不明瞭にならないように、周知の装置、方法及び材料に関する記載は省略する場合がある。尚、該当する場合には、類似の参照番号は類似の要素を示す。

本発明の実施形態は、ダウンドロー法によって形成される板ガラス又は帯状ガラスの属性又は特性を測定する方法及び装置に関する。このような属性は温度を含むが、これに限定されない。他の望ましい属性としては、垂直な基準面からの帯状ガラスの位置ずれや、複屈折が含まれ得る。特に、本願明細書で開示される方法及び装置は、所望の属性を詳細に測定する能力がある。測定の空間分解能は約２ｍｍ未満であるのが好ましく、約１ｍｍ未満であるのがより好ましい。空間分解能とは、帯状ガラスの所定の領域にわたって複数の地点で測定が行われることを意味し、各測定地点間の距離（空間分解能）は最大値より小さく、機器のサンプリングレートによってのみ制限されることが好ましい。個々の測定で測定される領域が何ミリメートルもの幅になり得る、光高温計を用いる従来の方法では、個々の測定の領域の平均温度が提供される。本発明に従って行われる測定は、帯状ガラスを走査することにより測定される距離にわたる帯状ガラスの属性の実質的に連続した知見を生じるので、実質的に連続した空間的属性プロファイル（属性ｖｓ距離）を生成するのに必要な情報を提供する能力を有し得る。例えば、本発明による温度の測定では、測定される距離にわたる１ｍｍ又は２ｍｍおきの帯状ガラスの実際の温度を判定でき、これにより、距離の関数としての実質的に連続した温度プロファイルが容易に得られる。測定は幅方向に行われてもよく、又は長さ方向に行われてもよい。測定は幅方向に行われるのが好ましい。属性は、帯状ガラスの略全幅にわたって測定されるのが好ましい。略全幅とは、帯状ガラスが延伸される際に、帯状ガラスの長さに沿った所定の垂直方向の位置で測定される帯状ガラスの属性が、少なくとも帯状ガラスの品質領域の幅にわたって、ほぼ一方の側端から反対側の側端まで測定されることを意味し、品質領域とは、帯状ガラスを下に延伸するために用いられる引っ張りローラの接触領域（ビード）の内側にある帯状ガラスの幅にわたる領域であって、最終的に、ディスプレイ用途に用いられ得るガラス基体の部分となる領域であると定義される。当然ながら、当業者には認識されるように、側端から側端までの温度測定は、本発明の動作に必要なものではないが、高品質のガラスの製造には望ましい場合がある。例えば、本発明の方法及び装置を用いて、帯状ガラスの全幅より小さい幅部分が測定されてもよい。例えば、帯状ガラスの一方の側端から中心まで延在する（即ち、帯状ガラスの半分の）領域の温度を測定しても、価値あるプロセス情報を提供できる。より狭い幅部分も考えられ、帯状ガラスのビード領域のみを含んでもよい。ディスプレイ用途では、帯状ガラスの品質領域内における厚さは、一般的に約１ｍｍ未満であり、より一般的には約０．７ｍｍ未満である。帯状ガラスの他の部分、特に、帯状ガラスの端部にある狭いビードは、より厚くなり得る。更に、ビードは、引張りロールとの接触により、帯状ガラスの残りの部分よりも温度が低い傾向がある。従って、より高い測定分解能が必要となる大きな温度のばらつきが、帯状ガラスの幅にわたる比較的短い距離内（各側端の数十センチメートル以内）で生じ得る。

図１には、形成ウェッジ１０を有するフュージョンダウンドロー装置が示されており、形成ウェッジ１０は、上に向かって開放されたチャネル２０を含み、チャネル２０の長さ方向の両面は壁部１４によって境界されている。壁部１４の上部は、互いに反対側にある長さ方向に延びる越流リップ即ち堰１６で終端している。形成ウェッジ１０は、しばしばアイソパイプと呼ばれる。堰１６は、ウェッジ部材１０の互いに反対側にある外面である板ガラス形成面と連通している。図示されるように、ウェッジ部材１０には、堰１６と連通する一対の略垂直な形成面部分１８と、一対の下向きに傾斜した合流する面部分２０とが設けられており、面部分２０は、直線状のガラス延伸ラインを構成する略水平な下部先端即ち根底部２２で終端する。

溶融ガラス２４は、チャネル１２と連通する送出経路２６によって、チャネル１２に供給される。チャネル１２への供給は１本の流れであってもよく、所望により２本の流れであってもよい。チャネル１２の各端部の近傍には、越流堰１６より高い位置に一対の制限ダム２８が設けられており、この制限ダム２８により、溶融ガラス２４の自由状態の表面３０が別々の流れとして越流堰１６を越流して、互いに反対側にある形成面部分１８、２０を下って根底部２２に至り、そこで、破線で示されている別々の流れが合流して、清浄な表面の帯状ガラス３２を形成するようになっている。

越流（オーバーフロー）型のダウンドローフュージョン法では、ウェッジ部材１０の根底部２２の下流に引張りロール３４配置され、これらの引張りロール３４は、帯状ガラスの内側の品質領域３８には接触せずに、帯状ガラスの側端３６（ビード）に接触する。引張りロールは帯状ガラスを延伸するために用いられ、形成されたガラスの帯が、合流する形成面から離れる速度の設定を補助することで、仕上がった板ガラスの公称厚さが決定される。適切な引張りロールは、例えば、米国特許出願公開第２００３／０１８１３０２号明細書に記載されている。

フュージョンダウンドロー法ガラス製造装置では、帯状ガラスが形成ウェッジから装置の延伸部を下方に移動するにつれ、帯状ガラスに、物理的な寸法だけでなく分子レベルにおいても複雑な構造変化が生じる。例えば、形成ウェッジ即ちアイソパイプの根底部における、柔軟であるが厚い液状の形態から、約０．５ミリメートル厚さの固い帯状ガラスへの変化は、液体、即ち粘性状態から固体、即ち弾性状態への転換を完了させるための機械的及び化学的要件をきめ細かくバランスさせる注意深く選択された温度場によって達成される。従って、帯状ガラスが形成される際に、帯状ガラスは、帯状ガラスを囲む囲い４０を通過する。この囲いは、形成ウェッジ部材１０も囲み込んでいてもよい。囲い４０には、帯状ガラスを加熱又は冷却するための、囲い４０の長さの少なくとも一部分に沿って配置された加熱装置及び／又は冷却装置（図示せず）が備えられてもよい。一般的に、このような加熱及び冷却は、帯状ガラスの反り及び内部応力の凍結（内部応力により、帯状ガラスから切断された板ガラスが反り（即ち形状）を示し得る）を抑制するよう設計された速度及び空間温度分布で、帯状ガラスが冷却される（又は加熱される）ように、所定のスケジュールに従って行われる。帯状ガラスが囲い４０を通って下降する際に、帯状ガラスの特定の部分が帯状ガラスの他の部分とは異なる速度で加熱又は冷却されるように、加熱器及び／又は冷却器は空間的に分離されてもよい。このようにして、帯状ガラスは囲い内の様々なゾーン（各ゾーンが温度配分の所定の温度を有する）を通過してもよい。

本発明の一実施形態によれば、図２に示されるように、囲い４０は、囲いの幅にわたって延びる少なくとも１つの開口部又はスリット４２を有する。測定アセンブリ４４（図３）は、囲い４０に囲い込まれている帯状ガラスが、スリット４２を通して測定アセンブリ４４に光学的にアクセス可能なように、囲いに取り付けられるのが好ましい。光学的にアクセス可能とは、測定が行われている間、測定アセンブリに関連付けられた各測定装置と帯状ガラスの全幅の少なくとも一部分との間に、透明な光学的に遮るもののない視線があることを意味する。測定が行われている間、測定アセンブリに関連付けられた各測定装置と帯状ガラスの全幅との間に光学的に遮るもののない視線があるのが好ましい。図３に示されるように、測定アセンブリ４４は、覆い又はハウジング４６と、帯状ガラスの属性を測定する少なくとも１つの測定装置とを有する。ハウジング４６の内部は、例えばハウジング４６を加熱することによって温度制御され得る。ハウジング４６は、例えば、ハウジング上又はハウジング内に取り付けられた抵抗加熱器（図示せず）によって加熱され得る。加熱器に供給される電流は、ハウジング内の温度が所定の範囲内に制御されるように自動サーモスタットを用いて制御され得る。或いは、ハウジング４６は、適切な耐熱性の断熱材料で断熱されてもよい。図４ａに最もよく示されるように、スリット４２には、測定アセンブリを囲い４６の内部から隔てるための可動シャッター５０が配置されてもよい。シャッター５０は、気流の乱れを抑制すること等によって、囲い４０内の帯状ガラスの温度を安定させるために用いられる。即ち、先に説明したように、帯状ガラスが粘性状態から弾性状態に遷移する際には、帯状ガラスは囲い４０内で安定な制御された温度環境にあるのが非常に望ましい。よって、シャッター５０は、シャッター５０の温度が調整されて、シャッターが閉じている状態で囲いから失われる熱が、シャッターが開いている状態で囲いから失われる熱と略同じになるよう、熱的に制御されてもよい。シャッターは、装置の格納空間要件が最小限になるよう設計され得る。従って、シャッターは任意の適切な構成のものであってよく、例えば、図４ａに示される単体構造のものでもよく、図４ｂに示されるように複数の部品からなるものであってもよい。

測定アセンブリ４４は、帯状ガラスのための比較的安定な熱環境における裂け目を表わすスリット４２を通して囲い４０にアクセスする。スリット（囲い４０）を挟んで帯状ガラスとは反対側に測定アセンブリが存在することは、測定アセンブリは一定の熱質量を有することから、囲い内の環境に対する一定の熱除去能力を示し、囲い４０内の熱環境に対するヒートシンクとして作用し得る。これは、スリット４２を通して囲い内の気流を乱す働きもし得るので、熱環境を更に不安定にする。

囲い４０内の熱環境の乱れを抑制する方法は幾つかある。１つの方法は、測定アセンブリを囲い内の温度まで予熱することである。当然ながら、測定装置は、そのような高温（９００℃になる場合もある）に長時間さらされることが可能でない場合もある。別の手法では、測定装置を表わす条件下で帯状ガラス延伸プロセスを安定化できるように、シャッターが閉じている場合の測定装置の温度を模倣するよう熱的に制御されたシャッター５０が用いられ得る。このように、帯状ガラス形成プロセスは、測定アセンブリを囲い内の高温環境から隔てるためにシャッター５０を閉鎖位置にして（即ちスリット４２がシャッター５０で覆われている）安定化され得る。閉鎖位置にあるシャッター５０の温度は、測定アセンブリ４４の熱除去特性（例えば熱質量）を模倣するよう調整されるのが好ましい。シャッター温度は、例えば、シャッター内又はシャッター上に水の経路（図示せず）を含めることによって調整できる。経路を流れる水は、シャッターから離れた位置に設けられ、例えば適切な配管でシャッターの経路に接続された補助的な装置で加熱及び／又は冷却され得る。測定が所望された際には、シャッターは開かれる。帯状ガラス形成プロセスは、シャッター５０が閉鎖位置にある間、測定アセンブリへのスリット４２を通る開いた経路を模倣した条件下で安定化されていたので、シャッター５０を開いた際の熱環境の変動が抑制され得る。

測定アセンブリ４４と囲い４０の内部との間の光路を長時間開いたままにしておくことが望ましい場合もある。例えば、ガラス形成プロセスに対する連続フィードバックのためのデータソースを提供するために、継続して中断せずに帯状ガラスの測定を行うことが望ましいことがあり得る。そのような長時間を容易にするために、スリット４２にわたる又は覆いアセンブリ４４にわたる窓を用いてもよい。そのような窓は、測定される放射の波長に対して光学的に透明でなければならない。一般的に、そのような窓は、フッ化カルシウム（ＣａＦ_２）、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）又は硫化亜鉛（ＺｎＳ）で製造され得る。光学的に透明窓を用いれば、囲い４０内の環境及び取り囲んでいる帯状ガラス３２にさらされる熱質量が略一定なので、熱的に制御されたシャッターの必要性が軽減される。透明な窓は、シャッターとは別に用いられてもよく、又は、シャッターと併せて用いられてもよい。尚、特定の事例では、開いたスリットが囲い４０内の熱環境に生じさせる変化が最小限であることがわかった場合には、測定アセンブリを囲い内の環境から隔てるための窓やシャッターを用いずに、スリット４２を開いたままにしてもよい。

測定、監視、及び可能な場合には制御を行うために特に重要なガラス属性は、帯状ガラスの温度と、基準面５１からの帯状ガラスの位置ずれ（帯状ガラスの形状）である。理想的には、帯状ガラスは、形成ウェッジの根底部を通る平面内を垂直に下降すべきである。現実には、先に述べたように、帯状ガラスの厚さは、帯状ガラスの幅にわたって変化する。例えば、帯状ガラスの厚さは、垂直方向に沿った端部の厚いビードから薄い中心部まで変化し得る。この厚さの変化により、帯状ガラスの異なる部分が帯状ガラスの他の部分とは異なる温度及び異なる冷却速度を有することになり得る。その結果、帯状ガラスの幅にわたり且つ帯状ガラスの長さに沿って空間的に変化する温度により、帯状ガラスが非平面の形状をとり得る。帯状ガラスの幅（幅の一部又は略全幅）にわたる、帯状ガラスの長さに沿った、又はそれらの両方におけるこの温度分布の知見は、これらの温度分布を制御するための非常に有用なデータとなり、有益である。本願明細書で説明する温度計測に適用可能な最も適した技術は、赤外線ラインスキャナ、赤外線ラインアレイカメラ、又は二次元サーモグラフィである。これらの技術は、帯状ガラスの温度を判定する方法としての従来の熱電対又は光高温計技術に対する大きな長所を提供する。特に、赤外線処理イメージングシステム、即ちラインスキャナ又はラインアレイカメラが好適に用いられ得る。これらの測定で得られたデータを解析して、帯状ガラスの温度の完全な断面温度プロファイルを生成できる。

高温の帯状ガラスによって放射されるエネルギーは、電磁スペクトルの波長帯域にわたって分布する。この放射エネルギーの強度及び波長分布は、測定される物体の温度の関数である。従って、ラインスキャン又はラインアレイ赤外線システムは、機器の視野内で放射される温度から、表面温度の空間的に分解された詳細なマップを生成するので、熱電対や光高温計等といった地点毎の計測を行う他の装置に対する大きな長所を表わす。このような装置は従来から公知であり、市販されている。例えば、適切なラインスキャン装置としては、Ｌａｎｄ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌによって製造されたＭｏｄｅｌ ＬＳＰ５０ＺＴ７６５１赤外線（ＩＲ）ラインスキャナが挙げられる。

温度測定には、この温度測定に干渉する、帯状ガラスの反対側の物体からの放射を無視するために（即ち、測定装置が帯状ガラスを通して「見て」、帯状ガラスの他方の側の物体の温度を帯状ガラスの温度に組み込むことがないように）、測定が行われる波長において、帯状ガラスが光学的に不透明であることが重要である。スキャナは、約４．８μｍ〜約１４μｍの波長範囲内の放射を感知できるのが好ましい。例えば、適切な感知波長範囲は４．８μｍ〜５．２μｍである。図３に示されている実施形態では、ＩＲラインスキャナ４８は、帯状ガラスの横断方向の中ほどのポート５２に配置されており、一点鎖線４９で示されるように、帯状ガラスの幅にわたる温度を感知する。

他の特定の実施形態では、覆い４６は、傾斜可能なように囲い４０に取り付けられてもよい。この場合、単一の水平方向の温度及び／又は位置ずれの分布だけでなく、複数の水平スキャンを用いて、小さいが有用な垂直方向の範囲にわたる垂直方向の温度及び／又は位置ずれの分布の生成を容易にするために、覆い４６は、図５に示されるように、測定平面５４が所定の角度α（又はその一部）だけ移動され得るように、垂直方向に回転又は傾斜され得る。覆いは、帯状ガラスの表面に垂直な角度から、最大でαの角度まで、下に傾けられるのが好ましい。例えば、或るガラスが「凍結する」温度範囲は約７０℃未満であり得、別のガラスについては約２０〜３０℃と小さいものであり得る。ダウンドロー法ガラス形成プロセスでは、この小さい温度変化がかなり急速に、即ち、垂直方向の短い距離にわたって生じ得る。測定アセンブリに、垂直方向に傾斜又は回転する能力を持たせることにより、複数の垂直に配列された測定アセンブリ群を用いるのではなく、単一の装置を用いてこの範囲をキャプチャすることができる。測定アセンブリは、１つの垂直方向の位置において、帯状ガラスの幅にわたる水平方向の温度分布をキャプチャし、所定の量だけ傾けられてから、第２の垂直方向の位置において、別の水平方向の温度分布をキャプチャする。このような帯状ガラスの長さに沿った一連の垂直方向の位置における水平方向の温度分布は、帯状ガラスの温度の二次元マップをコンパイルするためのデータを提供できる。

当然ながら、帯状ガラスの長さに沿った様々な位置に配置された複数の測定アセンブリを用いることも考えられる。例えば、各測定アセンブリの垂直方向の範囲が、隣接する垂直方向の範囲を構成するように、測定アセンブリを所定の間隔で垂直に積み重ねてもよい。この場合、各測定アセンブリによる測定を組み合わせて、測定される属性の大きな距離にわたる全体的な垂直方向の分布を判定してもよい。或いは、別のケースでは、個々の範囲が必ずしも隣接する全体的な範囲を構成しなくてもよい。

測定アセンブリが垂直方向の構成で囲い４０に取り付けられ、それによりスリット４２も垂直方向である構成も、本発明の範囲内である。この構成では、測定アセンブリ４４は、帯状ガラスの幅にわたる所定の水平方向の位置において、垂直方向の経路に沿って測定データ（例えば温度及び位置ずれ）を収集する。垂直方向の配向では、測定アセンブリ４４内の例えば温度走査装置４８等といった測定機器は、垂直方向の走査平面に沿って走査することになり、水平方向に「傾ける」ことが可能であってもよい。

測定のためのもう１つの有用な帯状ガラス３２の属性は、形成ウェッジ１０の根底部２２を通る垂直面５１として選択されるのが一般的である所定の基準面に対する帯状ガラスの位置ずれである。位置ずれの測定は、従来のイメージング方法を用いて行われ得る。例えば、一般的にレーザ光である「構造化された」（即ちパターンを有する）光を、帯状ガラスの表面に向けることによるテストが行われている。このパターンの検出には、電荷結合検出器（ＣＣＤ）を用いてもよい。この場合、従来のイメージングソフトウェアを用いて、帯状ガラス表面の幅にわたる歪みを計算してもよい。図６に示されている実施形態では、レーザ源５８から構造化されたレーザ光５６が投影され、ＣＣＤカメラ６０によって検出される。

温度及び／又は位置ずれの測定から得られた測定データを、例えばコンピュータ（図示せず）によって評価することができ、これを、帯状ガラスが経る温度プロファイルを変えるために覆いの中又は周囲に配置された加熱装置及び／又は冷却装置を制御するためのフィードバックループで用いてもよい。

本発明の別の実施形態では、図７に示されるように、複数の測定アセンブリ４４を、囲いの幅にわたって横に並べてもよく、これにより、測定アセンブリの任意の１つの横方向の測定デューティが低減される。この例では、２つのＩＲ走査装置４８が用いられており、各走査装置が帯状ガラスの幅の半分をカバーするよう構成されている。同様に、パターンを有するレーザ光を投影するための２つのレーザ５６と、２つの検出装置５８（例えばＣＣＤカメラ）とが用いられる（帯状ガラスの各半分に対して一対（レーザ及びＣＣＤカメラ））。本実施形態の個々の測定アセンブリは、先の実施形態で説明した特徴の任意のもの又は全てを有し得る。

本発明の上述の実施形態、特に、いかなる「好ましい」実施形態も、単に可能な実施例であり、本発明の原理が明瞭に理解されるために示したものに過ぎないことを強調する。本発明の上述の実施形態には、本発明の精神及び原理から実質的に逸脱することなく、多くの変形及び変更が行われ得る。例えば、帯状ガラスに形状及び／又は応力が凍結される帯状ガラスの粘弾性領域における温度又は形状を測定できるように測定アセンブリを配置するのが好ましく且つ有益であるが、引張りロールと切断位置との間の、帯状ガラスの実質的な長さに沿った様々な位置に、複数の測定アセンブリを配置してもよい。これらの位置としては、帯状ガラスの粘性領域、粘弾性領域及び弾性領域が含まれる。一続きの測定アセンブリを帯状ガラスの長さに沿って配置することは、大規模な二次元温度及び／又は形状マップを生成できることを意味し、帯状ガラスの形状及び温度の知見が大きく向上する。このようなデータから、帯状ガラスの状態を詳細に知ることができ、様々なプロセス制御（例えば形成ウェッジ温度、延伸速度、等）のより効果的な管理が可能になる。本願明細書に開示した測定アセンブリは、必ずしも温度及び形状（撓み）の測定に限定されない。帯状ガラス内の応力の直接的なオンライン測定につながる複屈折のオンライン測定等といった、他の光学的に決定される測定を用いてもよい。更に、本発明をフュージョンダウンドロー法に関して説明したが、本発明は、スロットドロー法（るつぼ又は他の容器の底部のスロットから帯状ガラスが延伸される）やリドロー法（個体のガラスプリフォームが炉中で溶かされ、そこから溶融した帯状ガラスが延伸される）等の他のダウンドロー法にも適用可能である。そのような変形及び変更の全ては、本開示及び本発明の範囲に含まれ、添付の特許請求の範囲によって保護されることが意図される。

囲いを含む、帯状ガラスを延伸するためのダウンドローフュージョン法の斜視図。 測定データを得るためのスリットを示す、図１の囲いの一部分の拡大斜視図。 図１の帯状ガラスの属性を測定する測定アセンブリを含む、囲いの平面図。 囲いに取り付けられた図３の測定アセンブリの側断面図。 スリットを閉じるための複数の部品からなるシャッタードアの拡大側面図。 所定の角度αだけ傾斜できることを示す、図４の測定アセンブリの側断面図。 帯状ガラスの位置ずれを判定するためのパターンを有する光及びその検出の使用を示す、囲いの平面図。 横に並べて配設される２つの測定アセンブリの使用を示す、囲いの平面図。

符号の説明

１０ 形成ウェッジ部材
２２ 根底部
４０ 囲い
４２ スリット
４４ 測定アセンブリ
４６ ハウジング（覆い）
５０ 可動シャッター

Claims (20)

1. 帯状ガラスの特徴付けを行う装置であって、
   ダウンドロー法によって形成される帯状ガラスの少なくとも粘性領域及び粘弾性領域の周囲に配設される囲いであって、該囲いの壁にスリットを有する囲いと、
   前記囲いに取り付けられた少なくとも１つの測定アセンブリであって、ハウジングと、前記スリットを通して前記帯状ガラスの少なくとも１つの属性を測定するよう構成された少なくとも１つの測定装置とを有する前記少なくとも１つの測定アセンブリと、
   前記帯状ガラスと前記少なくとも１つの測定装置との間に配設され、開放位置と閉鎖位置との間で動作可能なシャッターと、
   を備え、
   前記シャッターの温度が調整されることを特徴とする装置。
2. 前記少なくとも１つの測定アセンブリが可動に前記囲いに取り付けられることを特徴とする請求項１記載の装置。
3. 前記少なくとも１つの属性が温度を含むことを特徴とする請求項１記載の装置。
4. 前記少なくとも１つの属性が、基準面に対する前記帯状ガラスの位置ずれを含むことを特徴とする請求項１記載の装置。
5. 前記少なくとも１つの属性が、温度と、基準面に対する前記帯状ガラスの位置ずれとを含むことを特徴とする請求項１記載の装置。
6. 前記測定アセンブリが、前記帯状ガラスの複数の属性を同時に測定するよう構成されることを特徴とする請求項１記載の装置。
7. 前記ハウジングの内部の温度が制御されることを特徴とする請求項１記載の装置。
8. 前記少なくとも１つの測定装置が、前記帯状ガラスの表面に投影されたパターンを有する光を検出することを特徴とする請求項１記載の装置。
9. 前記少なくとも１つの測定アセンブリが複数の測定アセンブリで構成されることを特徴とする請求項１記載の装置。
10. 前記複数の測定アセンブリが、前記帯状ガラスの幅にわたって互いに隣接して配設されることを特徴とする請求項９記載の装置。
11. 帯状ガラスの特徴付けを行う装置であって、
    ダウンドロー法によって形成される帯状ガラスの少なくとも粘性領域及び粘弾性領域の周囲に配設される囲いであって、スリットを有する囲いと、
    前記囲いに取り付けられた少なくとも１つの測定アセンブリであって、ハウジングと、前記帯状ガラスの温度及び位置ずれをそれぞれ測定する温度測定装置及び位置ずれ測定装置とを有し、前記帯状ガラスの温度及び位置ずれが同時に測定され得るよう構成された前記測定アセンブリと
    を備えることを特徴とする装置。
12. 前記スリットにわたって配設され、開放位置と閉鎖位置との間で動作可能な可動シャッターを更に備えることを特徴とする請求項１１記載の装置。
13. 前記シャッターの温度が調整されることを特徴とする請求項１１記載の装置。
14. 前記スリットにわたって配設された窓であって、フッ化カルシウム（ＣａＦ_２）、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）又はそれらの組み合わせから成る前記窓を更に備えることを特徴とする請求項１１記載の装置。
15. 前記ハウジングの温度が制御されることを特徴とする請求項１１記載の装置。
16. 帯状ガラスの特徴付けを行う方法であって、
    ダウンドロー法によって、流れる帯状ガラスを形成する工程と、
    前記帯状ガラスの一部分の温度と基準面に対する位置ずれとを同時に測定する工程と
    を備えることを特徴とする方法。
17. 前記ダウンドロー法がフュージョンダウンドロー法であることを特徴とする請求項１６記載の方法。
18. 前記測定される部分が、前記帯状ガラスの幅の少なくとも半分にわたって延在することを特徴とする請求項１６記載の方法。
19. 前記位置ずれを測定する前記工程が、前記帯状ガラスに投影されたパターンを有する光を検出することを含むことを特徴とする請求項１６記載の方法。
20. 前記温度が、前記帯状ガラスの幅にわたって走査を行うことによって測定されることを特徴とする請求項１６記載の方法。

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