JP5128422B2 - ガラス条の反り測定方法およびガラス条の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、母材ガラス板を加熱延伸して形成したガラス条の反りの測定方法およびガラス条の製造方法に関するものである。

従来から、半導体素子の基板、電界効果型のフラットパネルディスプレイに用いるスペーサ、あるいは磁気ディスク基板等に使用されるようなガラス板には、主表面の平坦度が高く、表面粗さが小さいことが要求されている。

そこで、所定の厚さを有し表面粗さが小さい母材ガラス板を加熱して軟化させ、所望の厚さになるように長手方向に延伸するという加熱延伸法を用いて、所望の平坦度と表面粗さを有するガラス条を製造する方法が開示されている（特許文献１、２参照）。この加熱延伸法を用いれば、きわめて薄いガラス条を製造できるため、その後の研磨工程や研磨時間を簡略化することができる。

特開平１１−１９９２５５号公報 特開２００４−６７３９３号公報

しかしながら、従来の加熱延伸方法を用いて製造したガラス条には、その長手方向に垂直な幅方向において反りが発生するという問題がある。

図１８、１９は、ガラス条の幅方向の反りについて説明する説明図である。図１８に示すように、凸状に反っているガラス条８３については、その反りＳ２は、ガラス条８３を必要な面積の基板として切り取った後、それ全体を水平面上に置いた時、ガラス条８３の幅方向の断面において任意の所定長さＷだけ離れた二点間でのガラス条８３の表面８３ａと裏面８３ｂとの中線として規定される厚さ方向の中心線８３ｃを測定し、ガラス条の幅方向の中央で中心線８３ｃと接する接線と直交する方向における中心線８３ｃの最高点と最低点の差で表される。一方、図１９に示すように、Ｓ字状に反っているガラス条９３については、その反りＳ３は、ガラス条９３を必要な面積の基板として切り取った後、それ全体を水平面上に置いた時、任意の所定長さＷだけ離れた二点間でのガラス条９３の表面９３ａと裏面９３ｂとの中線として規定される厚さ方向の中心線９３ｃを測定し、ガラス条の幅方向の中央で中心線9３ｃと接する接線と直交する方向における中心線９３ｃの最高点と最低点の差で表される。

一般に、ガラス条の反りを研磨によって解消することは困難である。その理由は、ガラス条の厚さが薄い場合、このガラス条を研磨するために市販の両面研磨機の上下の研磨定盤によって挟んだ場合に、研磨定盤の圧力によってガラス条が変形して平坦になってしまうためである。このように変形して平坦になった状態のガラス条は、研磨により反りを減少させるのが困難であり、研磨定盤の圧力から開放すると再び反ってしまう。したがって、研磨によって反りを解消するには、ガラス条の研磨量を大幅に増やす必要があり、上述した加熱延伸法を用いる利点を損ねることとなる。これを解消するには、当初より反りの少ないガラス条を製造することが好ましい。したがって、母材ガラス板を加熱延伸しながらガラス条の反りを測定し、その測定結果を加熱延伸工程に直ちに反映できるようなガラス条の反りの測定方法が強く望まれていた。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、母材ガラス板を加熱延伸しながらガラス条の反りを測定できるガラス条の反りの測定方法およびこれを用いたガラス条の製造方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るガラス条の反りの測定方法は、加熱延伸装置を用いて母材ガラス板を加熱延伸しながら、該延伸して形成したガラス条の幅方向の中心および両端部近傍を含む少なくとも３点において該ガラス条の表面および裏面の相対位置を検出し、該検出した相対位置に基づいて前記ガラス条の反りを測定することを特徴とする。

また、本発明に係るガラス条の反りの測定方法は、上記の発明において、前記ガラス条に向かってレーザ光を照射し、該ガラス条の表面および裏面からの前記レーザ光の反射光を測定することによって、前記相対位置を検出することを特徴とする。

また、本発明に係るガラス条の反りの測定方法は、上記の発明において、前記ガラス条の表面側または裏面側から前記レーザ光を照射し、該ガラス条の表面反射光および裏面反射光を測定することを特徴とする。

また、本発明に係るガラス条の反りの測定方法は、上記の発明において、前記ガラス条の表面側および裏面側のそれぞれから前記レーザ光を照射し、該表面および該裏面のそれぞれの表面反射光を測定することを特徴とする。

また、本発明に係るガラス条の製造方法は、加熱延伸装置を用いて母材ガラス板を加熱延伸してガラス条を製造するガラス条の製造方法であって、上記発明のいずれか一つに係る測定方法を用いて前記ガラス条の反りを測定し、該測定した反りを補正するように前記加熱延伸装置を制御することを特徴とする。

また、本発明に係るガラス条の製造方法は、上記の発明において、前記ガラス条が歪点よりも高く軟化点よりも低い温度を有する部分において該ガラス条の表面側と裏面側との温度差を前記測定した反りに応じて制御することを特徴とする。

また、本発明に係るガラス条の製造方法は、上記の発明において、前記ガラス条の部分において表面側と裏面側とを流通するガスの流量の差を制御することにより、前記ガラス条の表面側と裏面側との温度差を制御することを特徴とする。

また、本発明に係るガラス条の製造方法は、上記の発明において、前記母材ガラス板の表面と該表面に対向配置した加熱手段との距離と、該母材ガラス板の裏面と該裏面に対向配置した加熱手段との距離との差を制御することにより、前記ガラス条の表面側と裏面側との温度差を制御することを特徴とする。

また、本発明に係るガラス条の製造方法は、上記の発明において、前記測定した反りに応じて前記母材ガラス板を幅方向の中心を軸として回転させることを特徴とする。

本発明によれば、母材ガラス板を加熱延伸しながらにガラス条の反りを測定できるという効果を奏する。

以下に、図面を参照して本発明に係るガラス条の反りの測定方法およびこれを用いたガラス条の製造方法の実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態に係るガラス条の製造方法に用いる加熱延伸装置の模式図である。図１に示すように、この加熱延伸装置１００は、加熱炉１と、母材送り機構２と、反り測定装置３と、引き取り機構４ａ、４ｂと、カッター５と、制御器６とを備えている。

加熱炉１は、母材ガラス板７１を加熱延伸するための電気抵抗炉である。また、母材送り機構２は、加熱炉１の上方に設けられており、加熱炉１内に母材ガラス板７１を送り込むものである。また、引き取り機構４ａ、４ｂは、加熱炉１の下方に設けられており、母材ガラス板７１を加熱延伸して形成されたガラス条７２を引き取るものである。また、反り測定装置３は、加熱炉１の下部に設けられており、引き取られるガラス条７２の反りを測定する。また、カッター５は、引き取り機構４ａ、４ｂの後に設けられ、ガラス条７２の表面に溝を形刻して、所定の長さに切断し、ガラス条７３とする。また、制御器６は、加熱炉１、母材送り機構２、反り測定装置３、および引き取り機構４ａ、４ｂに接続しており、これを制御する。

つぎに、この加熱延伸装置１００を用いて母材ガラス板７１を加熱延伸する方法について概略的に説明する。はじめに、加熱炉１の各ヒータに通電し、炉内の最高温度を母材ガラス板７１の軟化点以上の所定温度に調整する。つぎに、母材送り機構２が、母材ガラス板７１を、その長手方向を下方に向けて加熱炉１内に送り込む。加熱炉１に送り込まれた母材ガラス板７１は軟化点以上の温度に加熱され、引き取り機構４ａ、４ｂにより張力がかけられることにより、その幅が収縮するとともに所望の厚さに延伸されてガラス条７２が形成される。その後、引き取り機構４ａ、４ｂが形成されたガラス条７２を引き取り、カッター５がガラス条７２の表面に溝を形刻して、所定の長さに切断することによって、所定の長さのガラス条７３が形成される。なお、母材ガラス板７１は幅３００〜８００ｍｍ、厚さ１〜１０ｍｍ程度であって、ガラス条７２、７３は幅５０〜１００ｍｍ、厚さ０．１〜１ｍｍ程度である。

この加熱延伸装置１００においては、加熱炉１が母材ガラス板７１を加熱延伸中に、反り測定装置３が延伸されたガラス条７２の反りを測定することができる。そして、制御器６が反り測定装置３の測定した測定値に基づいて、反りを補正するように加熱延伸装置１００を制御することによって、反りの少ないガラス条７２、７３を製造できる。

以下、各構成要件について具体的に説明した後、反り測定装置３によるガラス条７２の反りの測定方法と反りの少ないガラス条７２、７３の製造方法について具体的に説明する。

はじめに、加熱炉１について説明する。加熱炉１は、母材ガラス板７１を加熱延伸するための電気抵抗炉であり、加熱部と徐冷部とを備える。図２は、図１に示す加熱炉１の加熱部１１の水平断面図である。また、図３は、図１に示す加熱炉１の加熱部１１の正面図である。また、図４は、図１に示す加熱炉１の側断面図である。

図２〜４に示すように、加熱炉１は、加熱部１１と徐冷部１２とを備えている。加熱部１１は、炉体１１ａ内に、母材ガラス板７１が通過する炉心管１１ｂが配置され、さらに炉心管１１ｂの外側に複数のヒータ１１ｃ〜１１ｈが設置された構造を有している。なお、ヒータ１１ｃ〜１１ｅは母材ガラス板７１の表面７１ａ側に設置され、ヒータ１１ｆ〜１１ｈは母材ガラス板７１の裏面７１ｂ側に設置されている。ヒータ１１ｃ〜１１ｈとしては、例えばカーボン抵抗発熱体を用いる。

また、徐冷部１２は、加熱部１１の下部に位置し、炉体１２ａ内に、加熱延伸して形成されたガラス条７２が通過する炉心管１２ｂが配置された構造を有している。炉体１２ａ、炉心管１２ｂの内径は、それぞれ炉体１１ａ、炉心管１１ｂの内径よりも小さくなっている。また、炉心管１１ｂは、炉心管内横断面積が下方に向かって狭くなるような形状をしている。また、シャッター１２ｉが炉心管１２ｂの下方に設置されており、ガラス条７２の周囲の空間の面積（クリアランス）がより狭くなるように調整されている。

また、徐冷部１２は、その下端部近傍に、ヒータ１１ｃ〜１１ｅ側に設置された表側ガス導入口１３ａと、ヒータ１１ｆ〜１１ｈ側に設置された裏側ガス導入口１３ｂとを備えている。表側ガス導入口１３ａと裏側ガス導入口１３ｂとは、炉心管１１ｂ、１２ｂ内に、Ａｒガスなどの不活性ガスからなり、主に炉心管１１ｂ、１２ｂ内を層流として流れる層流ガスを導入し、上方に向かって吹き出すように形成されている。また、表側ガス導入口１３ａと裏側ガス導入口１３ｂとには、それぞれＭＦＣ（マスフローコントローラ）等のガス流量制御器１４ａ、１４ｂが接続している。

一方、シャッター１２ｉにも、ヒータ１１ｃ〜１１ｅ側に設置された表側シールガス導入口１３ｃと、ヒータ１１ｆ〜１１ｈ側に設置された裏側シールガス導入口１３ｄとを備えている。表側シールガス導入口１３ｃと裏側シールガス導入口１３ｄとは、炉心管１１ｂ、１２ｂ内に、Ａｒガスなどの不活性ガスからなり、主にガラス条７２の出口孔からの外気の流入を防止するシールガスを導入し、下方に向かって吹き出すように形成されている。また、表側シールガス導入口１３ｃと裏側シールガス導入口１３ｄとには、それぞれガス流量制御器１４ｃ、１４ｄが接続している。

つぎに、母材送り機構２について説明する。図５、６は、図１に示す母材送り機構２の動作について説明する説明図である。図５に示すように、この母材送り機構２は、垂直方向に昇降するように構成された把持チャック２１、２２を備えており、これらの把持チャック２１、２２は母材ガラス板７１の両側をそれぞれ把持しながら下降し、加熱炉１の上方から加熱炉１内に母材ガラス板７１を送り込むように動作する。また、図６に示すように、把持チャック２１、２２は、母材ガラス板７１を把持して昇降しながら、母材ガラス板７１をその厚さ方向および幅方向に平行移動し、さらに母材ガラス板７１をその幅方向の中心を軸として回転するようにも構成されている。また、母材ガラス板７１の幅に合わせて把持チャック２１、２２間の距離を調整可能となっている。

つぎに、反り測定装置３について説明する。図７、図８は、図１に示す反り測定装置３を上方から見た配置構成図である。図７に示すように、この反り測定装置３は、レーザ位置検出器３１ａ〜３１ｃ、３２ａ、３２ｂを備える。レーザ位置検出器３１ａ〜３１ｃは、反り測定装置３を通過するガラス条７２の表面７２ａ側に配置されている。これらのレーザ位置検出器３１ｂ、３１ａ、３１ｃは、ほぼ同一水平面上に配置されている。また、レーザ位置検出器３１ｂ、３１ｃは、それぞれガラス条７２の幅方向の端部近傍に配置されており、レーザ位置検出器３１ａはガラス条７２の幅方向の中心に配置されている。なお、このようにレーザ位置検出器３１ａ〜３１ｃをガラス条７２の片方側に並べて配置することによって、ガラス条７２の屈折率や温度の補正が容易となり、より正確にガラス状の反りを測定できる。また、ガラス条の幅が狭く、レーザ位置検出器３１ａ〜３１ｃを並べて配置することができない場合は、レーザ位置検出器３１ａ〜３１ｃの高さ位置を変えて配置すればよく、たとえば、レーザ位置検出器３１ａをレーザ位置検出器３１ｂ、３１ｃよりも高い位置に配置する。

また、レーザ位置検出器３２ａは、投光器３２ａａと受光器３２ａｂとを備え、投光器３２ａａと受光器３２ａｂとが、ガラス条７２の幅方向の一方の端部近傍を挟んで対向配置されている。また、レーザ位置検出器３２ｂは、投光器３２ｂａと受光器３２ｂｂとを備え、投光器３２ｂａと受光器３２ｂｂとが、ガラス条７２の幅方向の他方の端部近傍を挟んで対向配置されている。なお、これらのレーザ位置検出器３２ａ、３２ｂの位置は固定されており、レーザ位置検出器３１ａ〜３１ｃよりも上に設置されている。
また、レーザ位置検出器３１ａ〜３１ｃは、これらの相対位置関係を維持した状態でその全体がガラス条７２の幅方向の左右に移動できるように構成されている。

つぎに、図７に示す反り測定装置３によるガラス条７２の反り測定方法について説明する。なお、製造中のガラス条７２は、図１８、図１９に示すように水平面上に置くことができないため、図２に示す加熱炉１の中心線を鉛直方向に伸ばしたパスラインＰＬを基準面として、反りの測定を行う。
図８、９は、図７に示す反り測定装置３によるガラス条７２の反り測定方法を説明する図である。はじめに、レーザ位置検出器３２ａ、３２ｂが、投光器３２ａａ、３２ｂａから所定の幅のレーザシート光Ｌ１、Ｌ２を出力し、受光器３２ａｂ、３２ｂｂがそれぞれレーザシート光Ｌ１、Ｌ２を受光する。ここで、図８に示すように、レーザシート光Ｌ１、Ｌ２の一部はガラス条７２の端部によって遮られるため、ガラス条７２の端部の位置に応じて減衰した状態で受光器３２ａｂ、３２ｂｂに入力する。したがって、レーザ位置検出器３２ａ、３２ｂは、受光器３２ａｂ、３２ｂｂが受光するレーザシート光Ｌ１、Ｌ２の光量の減衰量に基づいてガラス条７２の両端部の位置及び幅を測定することができる。そして、制御器６は、レーザ位置検出器３２ａ、３２ｂの測定結果に基づいて、レーザ位置検出器３１ａ〜３１ｃとガラス条７２との幅方向の相対位置を算出し、レーザ位置検出器３１ａがガラス条７２の幅方向の中心になるようにレーザ位置検出器３１ａ〜３１ｃを移動させる。

一方、レーザ位置検出器３１ａは、ガラス条７２に向かってパルス状のレーザ光Ｌ３を出力する。そして、レーザ位置検出器３１ａはレーザ光Ｌ３がガラス条７２の表面７２ａによって表面反射した光および裏面７２ｂによって裏面反射した光を受光し、ガラス条７２の幅方向の中心における表面７２ａと裏面７２ｂとの相対位置を検出する。相対位置の検出方法としては、共焦点測定方式、三角測距方式などを用いることができる。それぞれの方式を用いたセンサーとしてはたとえば、キーエンス社製のＬＴ−９０００シリーズとＬＫ−Ｇシリーズが使用できる。なお、ここで表面反射とは、空間からガラス条７２に向かって進行する光の空間とガラス条７２との界面における反射を意味し、裏面反射とは、ガラス条７２内を進行する光のガラス条７２と空間との界面における反射を意味する。同様に、レーザ位置検出器３１ｂ、３１ｃも、ガラス条７２に向かってパルス状のレーザ光を出力して反射光を受光することによって、ガラス条７２の両端部近傍における表面７２ａと裏面７２ｂとの相対位置を検出する。

このとき、レーザ位置検出器３１ａ〜３１ｃの測定値は測定すべきガラスの屈折率によって変化してしまうため、事前に肉厚分布の既知な金属またはガラスの治具と、延伸しようとするガラスと同じ材質のガラス板とを用いてレーザ位置検出器３１ａ〜３１ｃの測定値の校正を行っておく。

つぎに、図９に示すように、制御器６は、ガラス条７２の厚さ方向の座標軸に対して、レーザ位置検出器３１ａが検出した表面７２ａの相対位置Ｆａの座標と、裏面７２ｂの相対位置Ｂａの座標とから、その中点Ｍａの座標を算出する。同様に、制御器６は、レーザ位置検出器３１ｂ、３１ｃがそれぞれ検出した表面７２ａの相対位置Ｆｂ、Ｆｃの座標と、裏面７２ｂの相対位置Ｂｂ、Ｂｃの座標とから、それぞれの中点Ｍｂ、Ｍｃの座標を算出する。そして、制御器６は、算出した中点Ｍａ〜Ｍｃの座標に基づいて反りを算出する。すなわち、中点Ｍａ〜Ｍｃの各座標の最大値と最小値との差を算出してこれを反りとする。たとえば、ガラス条７２が図１８に示す凸状の反りを有する場合は、中点Ｍａの座標から中点ＭｂまたはＭｃの座標を減算してこれを反りとし、図１９に示すＳ字状の反りを有する場合は、中点Ｍｂの座標と中点Ｍｃの座標との差を算出してこれを反りとする。このようにして、検出した相対位置に基づいてガラス条７２の反りが測定される。なお、このように表面反射と裏面反射とを用いる場合、ガラス条７２の屈折率によって相対位置の検出値が異なるので、予め厚さが既知であり、互いに異なる厚さを有するガラス条を反り測定装置３内に設置して検出値を校正しておくことが好ましい。また、ガラスの屈折率はガラス条の温度によってもずれが生じるため、さらにこれも加味して検出値を校正することが好ましい。

なお、ガラス条７２の反りを測定するためにはガラス条の位置変動が問題とならないようにすることが必要になる。ガラス条７２の位置変動は１秒よりも短い短周期の振動であるのに対してガラス条７２の反りの変動は長い周期での変化となる。そのため、ガラス条７２の位置の変動パターンを解析し、平均化処理することで、測定値における位置変動の影響をキャンセルすることができる。
なお、ガラス条７２の位置変動を小さく抑えるために、複数個所にガラス条７２をガイドするガイドローラーを設置し、ガラス条７２の揺れをできるだけ小さくすることが好ましい。

以上のようにしてガラス条７２の反りが測定されたら、制御器６は、反りの測定値に基づいて、ガラス条７２の反りを補正するように加熱延伸装置１００を制御する。以下では、反りを補正するような制御の一例として、加熱炉１におけるガス流量の制御と、母材ガラス板７１の幅方向中心軸周りの角度の制御とを説明する。

はじめに、ガス流量の制御について説明する。図４に示すように、加熱炉１内には、炉心管１１ｂ、１２ｂ内を層流として流れ、炉内雰囲気を形成する層流ガスと、外気の流入を防止するシールガス（以下、単にガスと称する）が加熱炉１の複数の位置から導入されている。これらのガスの内、加熱炉１の下部においてガスの流路断面積を狭めた部分に供給されるガス導入口１３ａ〜１３ｄのガスは、ガラス条７２の表面７２ａおよび裏面７２ｂ近傍において流通し、ガラス条７２に効果的に吹き付けられる。ここで、表面７１ａ側と裏面７１ｂ側とでガスの流量に差を設けると、ガラス条７２の形状を変化させることができる。このとき、たとえば表面７１ａ側のガスの流量を裏面７１ｂ側よりも多くして表面７１ａをより低温にすると、表面７１ａ側に突出する凸形状となる。一方、裏面７１ｂ側のガスの流量を表面７１ａ側よりも多くすると、ガラス条７２は裏面７２ｂ側に突出する凸形状となる。したがって、反りの測定値に応じて、反りを補正するように表面７１ａ側と裏面７１ｂ側とのガスの流量の差を制御すれば、ガラス条７２の反りが少なくなるような制御を実現できる。

図１０は、母材ガラス板の表面側と裏面側とでのシールガスの流量の差とガラス条の反りとの関係を示す図である。なお、図１０においては、母材ガラス板である幅４００ｍｍ×厚さ３ｍｍ×長さ１．５ｍのウルトラホワイトガラス（ガーディアン社製）を引取速度７ｍ／分で加熱延伸し、幅５５ｍｍのガラス条を形成し、幅方向の中心における３５ｍｍの区間の反りを測定している。また、シールガスとしてＡｒガスを用いている。なお、反りをさらに大きく修正したい時にはＡｒよりも熱伝導率の高いＨｅガスを使用することができる。また、図１０においては、横軸は表面側のガス流量のほうが多い場合を正とし、縦軸は裏面側に突出する凸形状となる反りを正としている。図１０に示すように、表面側のガスの流量を裏面側よりも多くすると、ガラス条は表面側に突出する凸形状となり、反りが負の値となっている。また、その反りはガス流量差にほぼ比例している。したがって、予めガス流量差とそれによって発生する反りとの関係のデータを取得し、反りの測定値に基づいて、これを補正するように表面７１ａ側と裏面７１ｂ側とのガスの流量を制御することが好ましい。なお、このガス流量によって反りを小さくする制御は、図１８に示すような凸形状の反りが発生する場合に特に効果的である。

なお、ガスの流量については、流量をゼロにしてしまうと再度ガスを流し始める際にガス流量制御器がオーバーシュートを起こし、設定値を大幅に上回るガスが流れるおそれがあるため、ガスの流量の制御範囲は、ＭＦＣの最大流量を１００％とした場合、２〜１００％とすることが望ましい。また、ガス流量を制御する部分のガラス条の温度は歪点よりも高く、軟化点よりも低い必要がある。すなわち、歪点よりも低い温度の場合は反りを変化させることが難しくなり、軟化点よりも高い温度の場合は温度差を生じさせるために大量のガスを流す必要があるためである。したがって、各ガス導入口１３ａ〜１３ｄをガラス条７２の温度が歪点よりも高く、軟化点よりも低い部分に対応する位置とすることが好ましい。

また、各ガス導入口１３ａ〜１３ｄにおけるシャッター１２ｉのクリアランスの幅は、ガラス条７２の厚さに対して４倍から５０倍が好ましい。クリアランスの幅が４倍よりも小さい場合はシャッターとの接触が起こりやすく、接触によりガラス条の表面に傷が生じ、ガラス条の強度が低下する場合がある。また、クリアランスの幅が５０倍よりも大きいとガスが拡散するため、ガスを効率的にガラス条に当てることができず、反りを変化させることが難しくなる。

また、加熱炉１の下端から出てくる際のガラス条７２の温度は、歪点よりも５０℃以上低いことが好ましく、歪点よりも１００℃程度低いことがさらに好ましい。こうすることによりガラス条７２内の残留応力を小さくすることができ、ガラス条７２をその幅よりも狭い幅で切り出した場合に、切り出しの前後で幅方向の反りが大きくなる現象が起きにくくなる。

つぎに、母材ガラス板の中心軸周りの角度の制御について説明する。図１１は、母材ガラス板７１のパスラインＰＬからのずれと、このずれによって発生する反りとの関係を示す図である。ここで、図１１に示すパスラインＰＬとは、図２の加熱炉水平断面図において加熱炉１の短辺方向の中心線を鉛直方向に伸ばした平面上のラインのことである。加熱炉１内で母材ガラス板７１がこのライン上を通過した場合に、母材ガラス板７１の表面７１ａと裏面７１ｂとにおける熱履歴は同一となる。ここで、図１１に示すように、母材ガラス板７１が、パスラインＰＬから、その幅方向の中心軸を中心として時計回りに角度θだけずれた状態で加熱炉１内を通過する場合、母材ガラス板７１はパスラインＰＬに対して角度θだけずれているが延伸完了したガラス条７２はパスラインＰＬを通過している。そのため、母材ガラス板７１は加熱炉１内で幅及び肉厚方向に収縮しながら延伸が進むに従って半時計方向に回転する力を受けることになる。加熱炉１内の温度分布は両端部のヒータ１１ｃ、１１ｅ、１１ｆ、１１ｈの方が高温になるように設定されているため、母材ガラス板７１の両端部は中心部よりも温度が高く、粘度も低くなるため変形しやすくなっている。そのため、両端部ほど変形量の大きなＳ字状の反りが生じる。そして、この場合に、形成されるガラス条７２の表面と裏面との中心線は、線Ｌ_Ｍのようになる。この場合、レーザ位置検出器３１ａ〜３１ｃの検出結果に基づいて、中点Ｍａ〜Ｍｃの座標が算出され、左右両端部の中点ＭｂとＭｃの差が反りＳ１として測定される。このように母材ガラス板７１がパスラインＰＬに対して回転方向にずれた場合、左右両端部の座標がずれ、それがガラス条７２においてＳ字状の反りとなる。

つぎに、図１２は、図１１に示す反りが測定された場合の母材送り機構２の制御について説明する図である。図１１に示す反りが測定された場合は、母材ガラス板７１がパスラインＰＬから時計回りに所定の角度θだけずれている。この場合、図１２に示すように、制御器６は、母材ガラス板７１を把持する把持チャック２１、２２を、母材ガラス板７１が反時計回りに回転するようにそれぞれ矢印Ａｒ１、Ａｒ２の方向に移動させる。これによって、母材ガラス板７１はパスラインＰＬ上を通過するように角度のズレが補正される。また、母材ガラス板７１がパスラインＰＬから反時計回りにずれている場合にも、同様にしてそのズレを補正することができる。したがって、反りの測定値に基づいて、これを補正するように母材ガラス板７１を幅方向の中心を軸として回転させる制御を行えば、ガラス条７２の反りが少なくなるような制御を実現できる。

図１３は、パスラインからの母材ガラス板の角度のズレとガラス条の反り（Ｍｂ−Ｍｃ）との関係を示す図である。なお、図１３においては、図１０に示す場合と同様に、母材ガラス板である幅４００ｍｍ×厚さ４ｍｍ×長さ１．５ｍのウルトラホワイトガラスを引取速度７ｍ／分で加熱延伸し、幅５５ｍｍのガラス条を形成し、反り測定における幅方向の中心における３０ｍｍの区間の反りを測定している。また、図１３においては、横軸は時計回りの方向を正とし、縦軸は、ガラス条を表面側から見た場合に、幅方向の右側は裏面側に向かって突出し、左側は表面側に向かって突出するようなＳ字形状になっている場合の反りを正としている。図１３に示すように、ガラス条の反りは角度のズレにほぼ比例している。したがって、予め角度のズレとそれによって発生する反りとの関係のデータを取得し、反りの測定値に基づいて、これを補正するように母材ガラス板７１を回転させるように制御することが好ましい。なお、この母材ガラス板の回転によって反りを少なくする制御はＳ字状の反りが発生する場合に特に効果的である。

なお、上記実施の形態において、レーザ位置検出器３１ｂ、３１ｃは、ガラス条７２の幅方向端部から５〜３０％の位置に配置することが望ましい。端部から５％未満の位置では、ガラス条７２の反り形状によってはレーザ位置検出器３１ｂ、３１ｃに反射光が戻らずガラス条７２の位置を測定できない場合があり、また、端部から３０％以上離れた位置では、ガラス条７２の母材の角度のズレによる反りの値が小さくなるため、これを補正するための制御が難しくなる。

また、反りを補正するように制御する方法については、上記実施の形態のものに限られない。たとえば、母材ガラス板７１をその表面７１ａ側および裏面７１ｂ側に平行移動するように把持チャック２１、２２を制御することによっても、ガラス条の反りが小さくなるような制御を実現できる。すなわち、たとえば把持チャック２１、２２の制御によって母材ガラス板７１をその裏面７１ｂ側に平行移動させると、裏面７１ｂはヒータに近づくのでより高温となり、表面７１ａは温度が低下するため、ガラス条７２の表面７２ａと裏面７２ｂとで温度差が形成され、ガラス条７２は表面７２ｂ側に突出する凸形状となる。

そして、上記の反りを補正するように制御する方法を単独で使用したり、適宜組み合わせて使用したりすることによって、反りがきわめて少ないガラス条を製造できる。

（実施例１）
本発明の実施例１として、図１に示すものと同様の構成を有する加熱延伸装置を用いて、母材ガラス板である幅４００ｍｍ×厚さ４ｍｍ×長さ１．５ｍのウルトラホワイトガラスを引取速度７ｍ／分で加熱延伸し、幅５５ｍｍのガラス条を形成した。なお、両端のレーザ位置検出器による反りの測定幅を３０ｍｍとした。そして、両端のレーザ位置検出器の検出結果に基づく反りの測定値に応じて、母材ガラス板を回転して角度のズレを補正する制御を行った。形成したガラス条から長さ５０ｍｍのガラス条を１０００個切り出し、切り出した各ガラス条の長手方向の中央部において幅方向の中心３０ｍｍの部分の反りを測定した。

（実施例２）
つぎに、実施例２として、実施例１と同様に、幅４００ｍｍ×厚さ４ｍｍ×長さ１．５ｍのウルトラホワイトガラスを引取速度７ｍ／分で加熱延伸し、幅５５ｍｍのガラス条を形成した。なお、本実施例２では、実施例１と同様に、両端のレーザ位置検出器による反りの測定幅を３０ｍｍとし、両端のレーザ位置検出器の検出結果に基づく反りの測定値に応じて母材ガラス板を回転して角度のズレを補正する制御を行った。さらに、本実施例２では、中央のレーザ位置検出器の検出値と各端部のレーザ位置検出器の検出値との差のうち絶対値が小さいほうに基づく反りの測定値に応じて表裏面のガス流量差を制御した。そして、このように形成したガラス条から長さ５０ｍｍのガラス条を１０００個切り出し、切り出した各ガラス条の長手方向の中央部において幅方向の中心３０ｍｍの部分の反りを測定した。

（比較例１）
つぎに、比較励１として、実施例１、２と同様にしてガラス条を形成した。このとき、実施例１、２とは異なり、反りを補正する制御は行わなかった。そして、このように形成したガラス条から長さ５０ｍｍのガラス条を１０００個切り出し、切り出した各ガラス条の長手方向の中央部において幅方向の中心３０ｍｍの部分の反りを測定した。

図１４は、実施例１、２、比較例１のガラス条の反りの測定値の分布を示す図である。図１４に示すように、実施例１の場合は、反りが１〜３μｍ以下のものが全体の５０％で最も多く、５μｍ以下のものが約９７％を占めており、全体的に反りが小さかった。また、実施例２の場合は、反りが１μｍ以下のものが６９％で最も多く、３μｍ以下のものが約９４．７％を占めており、実施例１の場合よりも反りがさらに小さかった。一方、比較例１の場合は、反りが１μｍ以下のものがなく、反りが７μｍを越えるものも約１０％程度あり、全体的に反りが大きかった。なお、図１４における反りは、幅方向の中心における３０ｍｍの区間での反りを測定した結果であり、測定器としては、コーニングトロペル社製のＦｌａｔＭａｓｔｅｒ ２００ＸＲＡを用いた。

なお、上記実施の形態における反り測定装置３は、３つのレーザ位置検出器３１ａ〜３１ｃを備えていたが、より精密な制御を行なうために、さらに多くのレーザ位置検出器を備えた反り測定装置を用いてもよい。図１５は、実施の形態の反り測定器の変形例に係る反り測定装置３ａを上方から見た配置構成図である。なお、図１５においてはレーザ位置検出器３２ａ、３２ｂの図示を省略している。この反り測定装置３ａは、反り測定装置３において、レーザ位置検出器３１ａをガラス条７２の表面７２ａ側に配置するとともに、さらにレーザ位置検出器３１ｄ、３１ｅを追加した構成を有している。また、これらのレーザ位置検出器３１ｄ、３１ｅも、レーザ位置検出器３１ａ〜３１ｃと同一水平面上に配置されている。また、これらのレーザ位置検出器３１ｄ、３１ｅを、ガラス条７２のうち使用部の幅の８０〜１２０％の幅で配置すれば、それらの測定値の使用によって、実用上最も重要な使用部における反りを最も好適に補正するような制御が可能になる。なお、図１５では、レーザ位置検出器３１ａ〜３１ｅは一列に並んでいるが、互い違いにして二列に並べてもよいし、ガラス条７２の表裏側に互い違いに配置してもよい。

図１６は、実施の形態の反り測定器の別の変形例に係る反り測定装置３０を上方から見た配置構成図であり、図１７は、図１６に示す反り測定装置３０をガラス条７２の表面７２ａ側から見た配置構成図である。図１６、１７に示すように、この反り測定装置３０は、レーザ位置検出器３０１ａ〜３０１ｆを備えている。レーザ位置検出器３０１ａ〜３０１ｃは、それぞれガラス条７２の表面７２ａ側の幅方向中心、および両端部近傍に対向するように、同一水平面上に配置されている。一方、レーザ位置検出器３０１ｄ〜３０１ｆは、それぞれガラス条７２の裏面７２ｂ側の幅方向中心、および両端部近傍に対向するように、同一水平面上に配置されている。また、レーザ位置検出器３０１ａ〜３０１ｃとレーザ位置検出器３０１ｄ〜３０１ｆとは同じ高さの位置に配置されている。

ここで、レーザ位置検出器３０１ａ〜３０１ｆは、ガラス条７２の各対向する表面の表面反射のみを検出するものである。すなわち、たとえば図１６に示すように、レーザ位置検出器３０１ａは、ガラス条７２に向かってパルス状のレーザ光Ｌ４を出力し、レーザ光Ｌ４がガラス条７２の表面７２ａによって反射した表面反射光のみを受光し、ガラス条７２の幅方向の中心における表面７２ａの相対位置を検出する。同様に、レーザ位置検出器３０１ｄは、ガラス条７２に向かってパルス状のレーザ光Ｌ５を出力し、レーザ光Ｌ５がガラス条７２の裏面７２ｂによって反射した表面反射光のみを受光し、中心における裏面７２ｂの相対位置を検出する。同様に、レーザ位置検出器３０１ｂ、３０１ｃ、３０１ｅ、３０１ｆもそれぞれ所定部における表面７２ａまたは裏面７２ｂの相対位置を測定する。そして、レーザ位置検出器３０１ａ〜３０１ｆが検出した各相対位置に基づいて、ガラス条７２の反りが測定される。

このように、レーザ位置検出器３０１ａ〜３０１ｆは、ガラス条７２の各対向する表面からの表面反射光のみを利用して各表面の相対位置を検出するので、母材ガラス板のガラス種が変わった時の屈折率変化の影響を受けず、確実に各表面の相対位置を検出することができる。

また、レーザ位置検出器３０１ａ〜３０１ｃとレーザ位置検出器３０１ｄ〜３０１ｆとでは同じ高さで表及び裏面からそれぞれの表面反射からガラスの位置を測定しているが、表面側の３０１ａと裏面側の３０１ｄは同じコントローラーでレーザの発射タイミングを交互に切り替えることで相互干渉なく測定が可能となる。なお、このようにレーザ位置検出器３０１ａ〜３０１ｃとレーザ位置検出器３０１ｄ〜３０１ｆを同じ高さに設置するほうが、ガラス条７２の屈折率や温度の補正が容易となり、より正確にガラス状の反りを測定できる。

本発明の実施の形態に係るガラス条の製造方法に用いる加熱延伸装置の模式図である。 図１に示す加熱炉の加熱部の水平断面図である。 図１に示す加熱炉の加熱部の正面図である。 図１に示す加熱炉の側断面図である。 図１に示す母材送り機構の動作について説明する説明図である。 図１に示す母材送り機構の動作について説明する説明図である。 図１に示す反り測定装置を上方から見た配置構成図である。 図７に示す反り測定装置によるガラス条の反り測定方法を説明する図である。 図７に示す反り測定装置によるガラス条の反り測定方法を説明する図である。 母材ガラス板の表面側と裏面側とでのシールガスの流量の差とガラス条の反りとの関係を示す図である。 母材ガラス板のパスラインからのずれと、このずれによって発生する反りとの関係を示す図である。 図１１に示す反りが測定された場合の母材送り機構の制御について説明する図である。 パスラインからの母材ガラス板の角度のズレとガラス条の反りとの関係を示す図である。 実施例１、２、比較例１のガラス条の反りの測定値の分布を示す図である。 実施の形態の反り測定器の変形例に係る反り測定装置を上方から見た配置構成図である。 実施の形態の反り測定器の別の変形例に係る反り測定装置を上方から見た配置構成図である。 図１６に示す反り測定装置をガラス条の表面側から見た配置構成図である。 ガラス条の幅方向の反りについて説明する説明図である。 ガラス条の幅方向の反りについて説明する説明図である。

符号の説明

１ 加熱炉
２ 母材送り機構
３、３ａ、３０ 反り測定装置
４ａ、４ｂ 引き取り機構
５ カッター
６ 制御器
１１ 加熱部
１１ａ、１２ａ 炉体
１１ｂ、１２ｂ 炉心管
１１ｃ〜１１ｈ ヒータ
１２ 徐冷部
１２ｉ シャッター
１３ａ 表側ガス導入口
１３ｂ 裏側ガス導入口
１３ｃ 表側シールガス導入口
１３ｄ 裏側シールガス導入口
１４ａ〜１４ｄ ガス流量制御器
２１、２２ 把持チャック
３１ａ〜３１ｅ、３２ａ、３２ｂ、３０１ａ〜３０１ｆ レーザ位置検出器
３２ａａ、３２ｂａ 投光器
３２ａｂ、３２ｂｂ 受光器
７１ 母材ガラス板
７１ａ、７２ａ 表面
７１ｂ、７２ｂ 裏面
７２、７３ ガラス条
１００ 加熱延伸装置
Ａｒ１、Ａｒ２ 矢印
Ｂａ〜Ｂｃ、Ｆａ〜Ｆｃ 相対位置
Ｌ１、Ｌ２ レーザシート光
Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６ レーザ光
ＰＬ パスライン
Ｌ_Ｍ 線
Ｍａ〜Ｍｃ 中点
θ 角度

Claims (6)

1. 加熱延伸装置を用いて母材ガラス板を加熱延伸しながら、該延伸して形成したガラス条の幅方向の中心および両端部近傍を含む少なくとも３点において、前記ガラス条に向かって前記ガラス条の表面側または裏面側からレーザ光を照射し、該ガラス条の表面反射光および裏面反射光を測定することによって、該ガラス条の表面および裏面の相対位置を検出し、該検出した相対位置に基づいて前記ガラス条の反りを測定する
   ことを特徴とするガラス条の反りの測定方法。
2. 加熱延伸装置を用いて母材ガラス板を加熱延伸してガラス条を製造するガラス条の製造方法であって、
   請求項１に記載の測定方法を用いて前記ガラス条の反りを測定する工程を有する
   ことを特徴とするガラス条の製造方法。
3. 加熱延伸装置を用いて母材ガラス板を加熱延伸してガラス条を製造するガラス条の製造方法であって、
   前記加熱延伸装置を用いて母材ガラス板を加熱延伸しながら、該延伸して形成したガラス条の幅方向の中心および両端部近傍を含む少なくとも３点において該ガラス条の表面および裏面の相対位置を検出し、該検出した相対位置に基づいて前記ガラス条の反りを測定し、前記ガラス条が歪点よりも高く軟化点よりも低い温度を有する部分において該ガラス条の表面側と裏面側との温度差を前記測定した反りに応じて制御して、前記測定した反りを補正するように前記加熱延伸装置を制御する
   ことを特徴とするガラス条の製造方法。
4. 前記ガラス条の部分において表面側と裏面側とを流通するガスの流量の差を制御することにより、前記ガラス条の表面側と裏面側との温度差を制御することを特徴とする請求項３に記載のガラス条の製造方法。
5. 前記母材ガラス板の表面と該表面に対向配置した加熱手段との距離と、該母材ガラス板の裏面と該裏面に対向配置した加熱手段との距離との差を制御することにより、前記ガラス条の表面側と裏面側との温度差を制御することを特徴とする請求項３に記載のガラス条の製造方法。
6. 加熱延伸装置を用いて母材ガラス板を加熱延伸してガラス条を製造するガラス条の製造方法であって、
   前記加熱延伸装置を用いて母材ガラス板を加熱延伸しながら、該延伸して形成したガラス条の幅方向の中心および両端部近傍を含む少なくとも３点において該ガラス条の表面および裏面の相対位置を検出し、該検出した相対位置に基づいて前記ガラス条の反りを測定し、
   前記測定した反りに応じて前記母材ガラス板を幅方向の中心を軸として回転させて、前記測定した反りを補正するように前記加熱延伸装置を制御する
   ことを特徴とするガラス条の製造方法。

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