JP5105522B2 - ガラス基板を形成するためのアイソパイプの質量分布 - Google Patents

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関連出願

本願は、２００４年６月２日付けで出願された米国特許出願第１０／８５９,２４５号の優先権を主張した出願であり、該米国特許出願の内容は引例として本明細書に組み入れられる。

本発明は、フュージョン・プロセスを実行するガラス製造装置を用いて厚さの一様なガラス基板を生成させる方法に関するものである。

コーニング社は、フラットパネル・ディスプレーのような種々の装置に使用可能な高品質の薄いガラスシート（例えばＬＣＤガラス基板）を形成するための、フュージョン・プロセス（例えばダウンドロー・プロセス）として知られているプロセスを開発した。このフュージョン・プロセスでは、他のプロセスによって生産されるガラスシートと比較して、平坦性と平滑性に優れたガラスシートが生成されるので、フラットパネル・ディスプレーに用いられるガラスシートを生成させるための好ましい技術である。上記フュージョン・プロセスは、それらの内容が引例として本明細書に組み入れられる特許文献１および特許文献２に記載されている。
米国特許第３,３３８,６９６号明細書 米国特許第３,６８２,６０９号明細書

パネルディスプレーのような装置に用いることができるガラス基板（例えば、ＬＣＤガラス基板）の製造者は、厚さの一様なガラス基板を生成させるために、常にガラス製造プロセス／装置の性能を向上させる努力を行なっている。このようなガラス基板を生成させるためにガラス製造プロセス／装置の性能を向上させる一つの方法が本発明の主題である。

本発明は、バッチ材料を溶かして溶融ガラスを形成するステップと、この溶融ガラスを受け取る取入れ口を備えた本体を有する形成装置に上記溶融ガラスを供給して、この溶融ガラスが上記本体内に形成された樋内に流入し、次いでこの樋の二つの頂面をオーバーフローして上記本体の両側面を流れ下った後、これら両側面が合致する部位において融合して１枚のガラスシートを形成するようにする溶融ガラス供給ステップとを含むガラス基板を生成させる方法を含む。上記溶融ガラス供給ステップはまた、上記ガラスの質量、ガラスの質量分布、および上記ガラスの質量からの熱エネルギーにおける時間的変化を避けるために、上記樋の両端部における所定の長さ部分をオーバーフローする溶融ガラスの質量流量が管理されるステップを含む。特にこの管理ステップは、上記樋の両端部の前端と後端の１０ｃｍ（４インチ）の長さ部分を８ｋｇ／時（１７．６ポンド／時）を超える、好ましくは９ｋｇ／時（２０．０ポンド／時）を超える溶融ガラスがオーバーフローすることを保証することを含む。そして、上記樋の両端部の前端と後端の２３ｃｍ（９インチ）の長さ部分を２６ｋｇ／時（５７．６ポンド／時）を超える、好ましくは２９ｋｇ／時（６５．０ポンド／時）を超える溶融ガラスがオーバーフローすることを保証することを含む。最後に、上記形成装置により形成されたガラスシートは牽引ローラアセンブリにより牽引されてガラス基板を生成させる。また本発明は、（１）上述の方法を用いてガラス基板を生成させる製造装置と、（２）上述の方法を用いて作成されたガラス基板を含む。

本発明をより完全に理解するために、以下に添付図面を参照して詳細に説明する。

図１を参照すると、ガラス基板１０５を作成するためのフュージョン・プロセスに用いることができるガラス製造装置１００の一例の概略図が示されている。図１に示されているように、このガラス製造装置１００は、溶融容器１１０、清澄化容器１１５、混合容器１２０（例えば攪拌室１２０）、供給容器１２５（例えばボウル１２５）、形成装置１３５（例えばアイソパイプ１３５）および牽引ローラアセンブリ１４０（例えばドローマシーン１４０）を備えている。溶融容器１１０は、矢印１１２で示されているように導入されたガラスバッチがここで溶かされて溶融ガラス１２６を形成するところである。清澄化容器１１５（例えば清澄化チューブ１１５）は、溶融容器１１０から溶けたガラス１２６を受け取る高温処理領域を有し、この領域では、溶けたガラス１２６（ここには図示されていない）から気泡が除去される。清澄化容器１１５は、清澄化容器を攪拌室に連結するチューブ１２２によって混合容器１２０（例えば攪拌室１２０）に連結されている。そして、混合容器１２０は、攪拌室をボウルに連結するチューブ１２７によって供給容器１２５に連結されている。供給容器１２５は、ガラス供給管１３０を通じて溶けたガラス１２６を注入口１３２へ、次いで形成装置１３５（例えばアイソパイプ１３５）内へ供給する。形成装置１３５は、溶融ガラス１２６を受け取る取入れ口１３６を備え、溶融ガラス１２６は樋１３７内に流入し、次いでオーバーフローし、両側面１３８′および１３８″を流れ下った後に、底１３９と呼ばれる部位で一体に融合する（図２Ａおよび図２Ｂ参照）。底１３９は、ここで両側面１３８′および１３８″が合致する部位であり、溶融ガラス１２６からなるオーバーフローした二つの壁が、牽引ローラアセンブリ１４０内の２個のローラ間に下方へ引き込まれてガラス基板１０５を形成する前に再結合（再融合）する部位である。このガラス製造装置１００が厚さの一様なガラス基板１０５を生成させるためにフュージョン・プロセスが如何に改良され得るかの詳細な説明は、形成装置１３５の２種類の例示構成に関する短い説明の後に用意されている。

図２Ａおよび図２Ｂを参照すると、上記ガラス製造装置１００に使用可能な２種類の形成装置１３５ａおよび１３５ｂの斜視図が示されている。各形成装置１３５ａおよび１３５ｂは、取入れ口１３６を通じて溶融ガラス１２６を樋１３７に供給するフィードパイプ２０２を備えている。樋１３７は、底面２０６に対してほぼ垂直な関係を有するように見えるがその他の形式の関係をも持ち得る両側の内壁２０４′および２０４″によって囲われている。図２Ａおよび図２Ｂに示されているように、数種類の底面２０６の構造があり得る。例えば、形成装置１３５ａは、樋１３７に対する取入れ口１３６から最も遠い端部２０８の近傍で深さが急激に減少する輪郭を有する底面２０６を備えている（図２Ａ参照）。あるいは、形成装置１３５ｂは、樋１３７に対する取入れ口１３６から最も遠い端部２０８の近傍に埋込み物体２０７を有する底面２０６を備えている（図２Ｂ参照）。形成装置１３５ａにおける底面２０６の輪郭を作成するのは困難な可能性があるので、埋込み物体２０７を有する形成装置１３５ｂの方が好ましい。

形成装置１３５ａおよび１３５ｂの双方は、対向して配置された収斂側壁１３８′および１３８″を備えた楔状本体２１０を有する。底面２０６および可能であれば埋込み物体２０７（埋込み鋤状体２０７）を備えた樋１３７は、楔状本体２１０の上面に長手方向に配置されている。底面２０６および埋込み物体２０７（採用された場合）の双方は、取入れ口１３６から最も遠い端部２０８において浅くなる数学的に表されるパターンを有する。図２Ａおよび図２Ｂに示されているように、樋１３７の底面２０６と頂面２１２′および２１２″との間の高さが、取入れ口１３６から離れて端部２０８へ向かうにつれて減少している。しかしながら、底面２０６と頂面２１２′および２１２″との間の高さは、如何なる態様で変化していてもよい。本体２１０は、平行な頂面２１２′および２１２″の水平面からの角度偏差であるφで示された所望の傾斜角を得るために、調整可能なローラ、楔、カムまたはその他の手段のような手段によって枢動調整され得ることは言うまでもない。

動作時には、フィードパイプ２０２および取入れ口１３６を通って溶融ガラス１２６が樋１３７内に入る。次いで溶融ガラス１２６が樋１３７の平行な頂面２１２′および２１２″から溢れ出し、分流し、対向して配置された楔状本体２１０の収斂側壁１３８′および１３８″を流れ下る。分流された溶融ガラス１２６は楔部分の最下部すなわち底１３９において再融合して、極めて平坦かつ平滑な表面を有するガラスシート２１６を形成する。ガラスシート２１６の高品質表面は、分流し、対向して配置された収斂側壁１３８′および１３８″を流れ下り、形成装置１３５ａおよび１３５ｂの外面には触れることなしにガラスシート２１６の外表面を形成する溶融ガラス１２６の自由表面から生まれる。ガラスシート２１６は、それが牽引ローラアセンブリ１４０（図１参照）によって牽引された後には、工場内ではガラス基板１０５として呼ばれることが多くなることは言うまでもない。

上述のように、フュージョン・プロセスを利用してガラス製造装置１００内で作成されたガラス基板１０５は、フラットパネル・ディスプレーのような装置に用いることができるように、一様な厚さを備えていることが必要である。この一様な厚さを得るために、本発明者等は研究を行なって、このようなガラス基板１０５を生成させるようにフュージョン・プロセスの性能を向上させる方法を確立するに至った。特に、形成装置１３５ａまたは１３５ｂをオーバーフローして流れる溶融ガラス１２６の質量分布を管理することによって、ガラス基板１０５の品質／特性に直接的な影響を与えることができることを本発明者等は見出した。したがって、本発明の主題は、形成装置１３５ａまたは１３５ｂをオーバーフローして流れる溶融ガラス１２６の質量を管理することに関するものである。

図３を参照すると、本発明によるガラス製造装置１００およびフュージョン・プロセスを用いてガラス基板１０５を生成させるための好ましい方法３００の基本的ステップが示されている。先ずステップ３０２において、ガラス製造装置１００、特に、溶融容器１１０、清澄化容器１１５、混合容器１２０および供給容器１２５が用いられて、バッチ材料を溶かし、溶融ガラス１２６を形成する（図１参照）。なお、図１に示されたガラス製造装置１００の構成は例示的であって、他のガラス製造装置を本発明によりバッチ材料を溶かして溶融ガラス１２６を形成するのに用いることができることは言うまでもない。

ステップ３０４においては、溶融ガラス１２６は形成装置１３５（図１および図２Ａ，図２Ｂ参照）に供給される。形成装置１３５は溶融ガラス１２６を受け取る取入れ口１３６を備えた本体２１０を有し、溶融ガラス１２６は本体２１０に形成されている樋１３７内に流入し、次いで樋１３７の頂面２１２′および２１２″をオーバーフローして本体２１０の両側面１３８′および１３９″を流れ下った後、底１３９で融合してガラスシート２１６を形成する。本発明によれば、供給ステップ３０４は、樋１３７の所定の長さの両端部分２２０および２２２からオーバーフローする溶融ガラス１２６の質量流量を管理して、ガラス質量、ガラスの質量分布およびガラス質量からの熱エネルギーにおける時間的変動を回避することを含む。特に、供給・管理ステップ３０４は、８ｋｇ／時（１７．６ポンド／時）を超える、好ましくは９ｋｇ／時（２０．０ポンド／時）を超える溶融ガラス１２６が樋１３７の両端部分２２０および２２２の前端と後端の１０ｃｍ（４インチ）からオーバーフローすることを保証することを含む。この供給・管理ステップ３０４はまた、２６ｋｇ／時（５７．６ポンド／時）を超える、好ましくは２９ｋｇ／時（６５．０ポンド／時）を超える溶融ガラス１２６が樋１３７の両端部分２２０および２２２の前端と後端の２３ｃｍ（９インチ）からオーバーフローすることを保証することを含む。最後に、ステップ３０６において、形成装置１３５の底１３９において形成されたガラスシート２１６が牽引ローラアセンブリ１４０内の２個のローラ間に引き込まれてガラス基板１０５を形成する。

図４および図５を参照すると、形成装置１３５ｂのように構成された形成装置の実施例内の樋１３７の全体または一部分の溶融ガラス１２６の本発明の供給・管理ステップ３０４による質量分布についての詳細を示す二つのグラフが示されている。図４から明らかなように、形成装置１３５の頂面２１２′および２１２″をオーバーフローする溶融ガラス１２６の質量分布は、樋１３７の中心部において所定の輪郭（例えば、示されているような平坦な輪郭）を有し、樋１３７の両端においては急勾配でゼロまで落下している。溶融ガラス１２６のこのタイプの質量分布は一般に、ビードと呼ばれる「厚い」部分を両端にそれぞれ備えたガラス基板１０５を生成させる。この「厚い」部分はガラス基板１０５から切り落される。

効果的なフュージョン・プロセスは、厚さが一定な広い面積のガラス基板１０５を齎すことが知られている。そして、ガラス基板１０５の厚さが一様な部分は、溶融ガラス１２６の質量流量における、それ故にビードからの熱エネルギーにおける時間的変化に左右される特性を有すると判定されている。また、応力、反り、厚さおよびシートの垂れ下がりに関して変動の少ない特性を有するガラス基板１０５を製造するためには、ガラス基板１０５における安定した連続的なビード質量が必要であるとも判定されている。ビード質量が安定しないフュージョン・プロセスは、ガラス基板１０５における一貫した特性を満足させるのには問題がある状態で稼動される。例えば、もし形成装置１３５が、樋１３７の両端部２２０および２２２から供給される溶融ガラス１２６の流量が少な過ぎるように設計されている場合には、このフュージョン・プロセスは、樋１３７の両端部２２０および２２２から供給される溶融ガラス１２６の時間的質量変化のために、不安定性に苦しむことになる。本発明は、安定したフュージョン・プロセスを維持しかつ厚さの一様なガラス基板１０５を生成させるために、樋１３７の両端部２２０および２２２における領域をオーバーフローするのに必要とされる最少限の溶融ガラス１２６の質量流量に関するものである。

図４に示されているように、形成装置１３５の長さがパーセンテージで表されている。図から明らかなように、溶融ガラス１２６の質量流量がグラフ４００の中央領域４０２における所定の輪郭から形成装置１３５の両端におけるゼロまで変化する部分の絶対的な長さは、形成装置１３５の長さに関係なく一定の距離に亘って発生している。この距離は２３ｃｍ（９インチ）であり、グラフ４００の両端流域４０４′および４０４″に示されている。安定であるべきフュージョン・プロセスに関しては、形成装置１３５の前端と後端の１０ｃｍ（４インチ）における溶融ガラスの質量流量は、８ｋｇ／時（１７．６ポンド／時）を超える、好ましくは９ｋｇ／時（２０．０ポンド／時）を超えるものとすべきである。そして、形成装置１３５の前端と後端の２３ｃｍ（９インチ）における溶融ガラスの質量流量は、２６ｋｇ／時（５７．６ポンド／時）を超える、好ましくは２９ｋｇ／時（６５．０ポンド／時）を超えるものとすべきである。樋１３７に流入する溶融ガラス１２６の物理的な流れは、（例えば）（１）樋１３７内の取入れ口１３６に所望の寸法を選択することによること、および（２）形成装置１３５に供給される溶融ガラス１２６の粘度の調整によることを含むいくつかの方法によってコントロールすることができる。

図５に示されているように、グラフ５００は、本発明によるいくつかの形成装置１３５の両端の前端の１０ｃｍ（４インチ）および２３ｃｍ（９インチ）における溶融ガラスの質量分布についての詳細を表している。シート幅が不安定になるフュージョン・プロセスは、形成装置１３５の前端と後端の１０ｃｍ（４インチ）における溶融ガラス１２６の質量流量が８ｋｇ／時（１７．６ポンド／時）未満で、かつ前端と後端の２３ｃｍ（９インチ）における溶融ガラスの質量流量が２６ｋｇ／時（５７．６ポンド／時）未満のものである。形成装置１３５の両端部をオーバーフローする溶融ガラス１２６の質量分布におけるこれらの限界は、図５に示されたグラフにおいて、太い水平の線によって表されている。本発明者等は、形成装置１３５の両端部２２０および２２２をオーバーフローする溶融ガラス１２６の流量が、前端の１０ｃｍ（４インチ）において９．１ｋｇ／時（２０．１ポンド／時）を下回ると、シートが不安定になる危険性が劇的に増大することを見出した。そして、形成装置１３５の両端部２２０および２２２をオーバーフローする溶融ガラス１２６の流量が、前端の１０ｃｍ（４インチ）において６．８ｋｇ／時（１５ポンド／時）を下回ると、不安定性は流量が減るにつれて確実かつ連続的に増大する。

形成装置１３５は一般にその断面に比較して長いので、シート形成工程に伴う負荷および高温が原因で、長い間には材料変形による構造体の垂れ下がり(sag)が生じる可能性があることは言うまでもない。垂れ下がりが生じた形成装置１３５は、前端と後端の２３ｃｍ（９インチ）は勿論のこと、前端と後端の１０ｃｍ（４インチ）における溶融ガラス１２６の質量流量に影響を与える結果となる。この影響を説明するために、グラフ５００では、垂れ下がりが生じた形成装置１３５（「Ａ」で示されている）と垂れ下がりが生じていない形成装置１３５（「Ｂ」で示されている）との間で、溶融ガラス１２６の流量質量がいかに異なるかを見ることができるように参照されている。したがって、形成装置１３５の設計に際しては、この避けられない工程変化を考慮しかつ許容する必要がある。特に、形成装置１３５の設計に際しては、その寿命の終りにおいて、前端と後端の１０ｃｍ（４インチ）をオーバーフローする溶融ガラス１２６の流量が９ｋｇ／時（２０ポンド／時）未満にならず、かつ前端と後端の２３ｃｍ（９インチ）をオーバーフローする溶融ガラス１２６の流量が２９ｋｇ／時（６５ポンド／時）未満にならないような形成装置１３５を設計する必要がある。形成装置１３５の寸法の経年変化の影響は、形成装置１３５の寸法、材料特性および支持装置の関数であり、周知の分析手法を用いれば発見可能であることに留意すべきである。例えば垂れ下がりが生じた寸法の影響は、ＣＦＤコードを用いて、経験的または分析的に導き出すことができる。

コーニング社によって製造された、図５に記載された種々のガラスの組成が下記の表１に示されている。

寸法的に安定したガラス基板１０５は、本発明により表１に記載された種々のガラス組成物から生成させることができることは経験で明らかになっている。図５および表１に記載された上述の組成物に加えて、他の形式のガラス組成物も本発明のフュージョン・プロセスに用いて寸法的に安定なガラス基板１０５の作成が可能なことを理解すべきである。例えば、このようなガラス組成物は、日本電気ガラス（NEG）、ＮＨテクノグラス(NH Techno)社およびサムソン・コーニング・プレシジョン・ガラス(Samsung Corning Precision Glass)社（例えば）などの会社によって製造、販売されている種々の組成物を含む。これらのガラス組成物のいくつかが下記の表２に記載されている。

表１および表２に記載されたガラスが異なる密度を有するとしても、溶融ガラスの質量流量は本発明にとって重要である。したがって、もし密度の異なるガラスが溶かされた場合には、形成装置１３５に流入する溶融ガラスの体積流量は、特定の形成装置１３５に付随している質量目標に見合うように調整しなければならないことは言うまでもない。

図２Ａ，図２Ｂに関して説明したように、形成装置１３５は、流動する溶融ガラス１２６が樋１３７をオーバーフローして両側面１３８′および１３８″を流れ下ることを可能にし、そして重力の力と、溶融ガラス１２６を牽引する牽引ローラアセンブリ１４０の力とによって底１３９の近傍領域において溶融ガラス１２６が薄くなって所望のガラス基板１０５を生成させる。樋１３７の前端／後端の１０ｃｍ（４インチ）において９ｋｇ／時（２０．０ポンド／時）を超え、かつ樋１３７の前端／後端の２３ｃｍ（９インチ）において２６ｋｇ／時（５７．６ポンド／時）を超える溶融ガラス１２６の質量流量を可能にするためには、樋１３７の大きさを適切に決める必要がある。樋１３７の大きさを適切に決めるためには、物理的モデリング、数学的モデルング、または特許文献１に記載されている下記の流量式を用いることができる。

ここで、
Ｑ＝樋１３７のいずれかの断面における流量
ｗ＝樋１３７の溝幅
α＝樋１３７の幅に対する高さの縦横比
β_ｎ＝（２ｎ＋１）／π／４によって与えられる変数
ρ＝溶融ガラス１２６の密度
μ＝溶融ガラス１２６の粘度
φ＝水平面と置け１３７の平行な上面との間の角度
ｇ＝重力９８０ｃｍ／ｓｅｃ^２
＊特許文献１の内容はここに引例として組み入れられる。

この等式は、図２Ａに示された形成装置１３５ａに関連付けられることが多い。しかしながら、図２Ｂに示されているように、樋１３７内に配置された埋込み物体２０７を備えた形成装置１３５ｂもまた、形成装置１３５ａと同じ流量を有するようにサイズを決めることができる。形成装置１３５ｂがいかにして形成装置１３５ａと同じ流量を持つようにサイズ決めされるかについての詳細な論議は、Randy L. Rhods 外による「ガラスシート形成装置」と題する特許出願明細書（代理人書類番号第ＳＰ０３−００５号）が引用される。この特許出願明細書の内容は引例として本明細書に組み入れられる。また、所望の質量分布を有する溶融ガラス１２６が樋１３７をオーバーフローして厚さの一様なガラス基板１０５を形成することを可能にするために、樋１３７は取入れ口２０２の近傍にヨーク２２４ａ，２２４ｂおよび自由表面２２６を備えており、これらのすべては、底面２０６と同じ大きさに形成されることは言うまでもない（図２Ａおよび図２Ｂ参照）。

フュージョン・プロセスの実行における重要な要因が、形成装置の両端部における質量流量であることは、当業者には前述からすでに明らかである。少なすぎる流量および牽引されたガラス基板は、ガラス基板の品質が安定しない可能性があり、製品不良となる特性の原因となる。このことから、フュージョン・プロセスを用いて寸法的に安定したガラス基板をうまく生成させるのには、形成装置の両端部における流量が或る値を超えることが必要であることがここに教示されている。すなわち、溶融ガラス１２６の質量流量は、形成装置１３５の前端と後端の１０ｃｍ（４インチ）における溶融ガラス１２６の質量流量が９ｋｇ／時（２０．０ポンド／時）を超え、かつ前端と後端の２３ｃｍ（９インチ）における溶融ガラスの質量流量が２６ｋｇ／時（５７．６ポンド／時）を超えることが必要である。

下記は、本発明に伴うさらなる特徴および利点である。

・ここに記載された質量分布基準は、ＬＣＤ市場で使用可能な寸法的に安定した基板を供給することが可能な安定した製造工程を確立するのに用いられる。

・ガラス製造装置１００は例示的であって、形成装置の両縁部をオーバーフローする溶融ガラスの質量流量が本発明に従って維持される限り、他の形式および構成を有するガラス製造装置も使用可能なことは言うまでもない。

・図２Ａおよび図２Ｂに示されたものに加えて、他の構成および他の形式を有する形成装置を本発明に従って使用することが可能なことは言うまでもない。例えば、図２Ｂに示された形成装置１３５ｂに配置された、交差する多数の三角形を備えた鋤形状を有する埋込み物体２０７に加えて、埋込み物体２０７は、例えば、収斂する四角形断面形状を有する埋込み物体、半楕円形／半円形断面形状を有する埋込み物体、三角形断面形状を有する埋込み物体および台形断面形状を有する埋込み物体を含む広範囲の形状および構造を有し得る。実際に、埋込み物体２０７は、収斂する断面形状を有する如何なる形式のものであってもよい。

・形成装置は、ガラスシートの形成時に垂れ下がりが生じない、あるいは極めて僅かしか垂れ下がりが生じない適当な耐変形特性を有するジルコン耐火材料から作成されるのが好ましい。

・形成装置を用いて作成される好ましいガラスシートは、アルミノ珪酸塩ガラスシート、硼珪酸塩ガラスシートまたは硼・アルミノ珪酸塩ガラスシートである。

・本発明は、フラットパネル・ディスプレーに用いられるような高歪点ガラス基板を形成するのに特に有用である。さらに本発明は、他の形式のガラスシートの製造にも役立ち得るものである。

以上、本発明の一つの実施の形態が添付図面に示されかつ上述の詳細な説明に記載されているが、本発明は、開示された実施の形態に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲によって示されかつ規定された本発明の精神から離れることなしに種々の再構成、修正および置換が可能であることを理解すべきである。

本発明により寸法的に安定なガラス基板を生成させるのに使用可能な例示的ガラス製造装置を示すブロック図 図１に示されたガラス製造装置に使用可能な例示的形成装置の斜視図 図１に示されたガラス製造装置に使用可能な例示的形成装置の斜視図 図１に示されたガラス製造装置および図２Ａ，図２Ｂに示された形成装置の何れかを用いて、本発明により寸法的に安定なガラス基板を製造するための好ましい方法の基本的ステップを示すフローチャート 図２Ｂに示された形成装置の長さ全体に亘る溶融ガラスの質量分布についての詳細を示すグラフ 図２Ｂに示されたものと類似の本発明による例示的形成装置の両端部における溶融ガラスの質量分布についての詳細を示すグラフ

１００ ガラス製造装置
１０５ ガラス基板
１１０ 溶融容器
１２６ 溶融ガラス
１３５，１３５ａ，１３５ｂ 形成装置（アイソパイプ）
１３７ 樋
１４０ 牽引ローラアセンブリ

Claims (7)

1. バッチ材料を溶かして溶融ガラスを形成するステップと、
   該溶融ガラスを受け取る取入れ口を備えた本体を有する形成装置に前記溶融ガラスを供給して、該溶融ガラスが前記本体内に形成された樋内に流入し、次いで該樋の二つの頂面をオーバーフローして前記本体の両側面を流れ下った後、該両側面が合致する部位において融合して１枚のガラスシートを形成するようにする溶融ガラス供給ステップと、
   牽引ローラアセンブリを用いて前記ガラスシートを牽引して前記ガラス基板を生成させるステップと、を含むガラス基板を製造する方法であって、
   前記溶融ガラス供給ステップが、前記ガラスの質量、該ガラスの質量分布、および前記ガラスの質量からの熱エネルギーにおける時間的変化を避けるために、４６ｃｍ（１８インチ）を超える長さを有する前記桶を使用して、前記形成装置内の前記樋の両端から所定の長さの部分をオーバーフローする前記溶融ガラスの質量流量を管理するステップを含み、当該管理するステップが、前記形成装置内の前記樋の両端部における前端と後端から１０ｃｍ（４インチ）にわたる部分を８ｋｇ／時（１７．６ポンド／時）を超える前記溶融ガラスがオーバーフローすることを保証すること、及び、前記形成装置内の前記樋の両端部における前端と後端から２３ｃｍ（９インチ）にわたる部分を２６ｋｇ／時（５７．６ポンド／時）を超える前記溶融ガラスがオーバーフローすることを保証することを特徴とするガラス基板を製造する方法。
2. バッチ材料を溶かして溶融ガラスを形成するための少なくとも一つの容器と、
   前記溶融ガラスを受け取って１枚のガラスシートを形成するための形成装置と、
   前記ガラスシートを受け取りかつ該ガラスシートを牽引して１枚のガラス基板を生成させるための牽引ローラアセンブリと、を備え、
   前記形成装置は前記溶融ガラスを受け取るための取入れ口を備えた本体を有し、前記溶融ガラスが、前記本体内に形成された樋内に流入し、次いで該樋の二つの頂面をオーバーフローして前記本体の両側面を流れ下った後、該両側面が合致する部位において融合して１枚のガラスシートを形成するように構成されたガラス製造装置であって、
   前記桶の長さが４６ｃｍ（１８インチ）を超えるものであり、前記ガラスの質量、該ガラスの質量分布、および前記ガラスの質量からの熱エネルギーにおける時間的変化を避けるために、前記樋の両端部の前端と後端の１０ｃｍ（４インチ）の長さ部分を８ｋｇ／時（１７．６ポンド／時）を超える溶融ガラスがオーバーフローし、かつ、前記樋の両端部における前端と後端の２３ｃｍ（９インチ）の長さ部分を２６ｋｇ／時（５７．６ポンド／時）を超える前記溶融ガラスがオーバーフローするように、前記溶融ガラスの質量流量を管理することを特徴とするガラス製造装置。
3. 前記樋の両端部における所定の長さ部分をオーバーフローする前記溶融ガラスの質量流量は、
   前記樋の両端部の前端と後端の１０ｃｍ（４インチ）の長さ部分を９ｋｇ／時（２０．０ポンド／時）を超える溶融ガラスがオーバーフローし、かつ
   前記樋の両端部における前端と後端の２３ｃｍ（９インチ）の長さ部分を２９ｋｇ／時（６５．０ポンド／時）を超える前記溶融ガラスがオーバーフローするように管理されることを特徴とする請求項２記載のガラス製造装置。
4. 前記樋がその底面上に形成された埋込み物体を備え、該埋込み物体は、前記樋の取入れ口とは反対側の端部の近傍に配置されていることを特徴とする請求項２記載のガラス製造装置。
5. 前記樋は、前記質量流量が下記の式
   

   

   ここで、
   Ｑ＝樋のいずれかの断面における流量
   ｗ＝樋の溝幅
   α＝樋の縦横比すなわち幅に対する高さの比
   β_ｎ＝（２ｎ＋１）／π／４によって与えられる変数
   ρ＝溶融ガラスの密度
   μ＝溶融ガラスの粘度
   φ＝水平面と樋の平行な上面との間の角度
   ｇ＝９８０ｃｍ／ｓｅｃ^２
   で表されるようなサイズを有することを特徴とする請求項２記載のガラス製造装置。
6. 下方に収斂する部位を備えた両外側壁を有する本体部材と、該本体部材の上面に形成されて頂面を備えた両境界壁を有する上方に開口する樋とを有する、ガラスシートを形成するための装置であって、
   前記両外側壁の外表面は前記頂面において終端しており、前記本体部材は、前記上方に開口する樋の一端に溶融ガラスが供給される取入れ口を備え、前記上方に開口する樋は、底面と、少なくとも一つのヨークと、溶融ガラスが所望の質量分布をもって前記頂面に沿ってオーバーフローして前記本体の両側面を流れ下った後、該両側面が合致する部位において融合して１枚のガラスシートを形成することが可能なようなサイズを有する少なくとも一つの自由表面とを備え、
   前記桶の長さが４６ｃｍ（１８インチ）を超えるものであり、前記ガラスの質量、該ガラスの質量分布、および前記ガラスの質量からの熱エネルギーにおける時間的変化を避けるために、前記樋の両端部近傍の前記頂面の前端と後端の１０ｃｍ（４インチ）の長さ部分を８ｋｇ／時（１７．６ポンド／時）を超える溶融ガラスがオーバーフローするように溶融ガラスの質量分布を管理し、前記樋の両端部の近傍の前記頂面の前端と後端の２３ｃｍ（９インチ）の長さ部分を２６ｋｇ／時（５７．６ポンド／時）を超える溶融ガラスがオーバーフローするように溶融ガラスの質量分布を管理することを特徴とするガラスシートを生成するための装置。
7. 前記樋がその底面上に形成された埋込み物体を備え、該埋込み物体は、前記樋の取入れ口とは反対側の端部の近傍に配置されていることを特徴とする請求項６記載の装置。

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