JP5902056B2 - ガラス基板の製造方法およびガラス基板の製造装置 - Google Patents

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。

液晶ディスプレイやプラズマディスプレイなどのフラットパネルディスプレイ（以下ＦＰＤという）に用いるガラス基板の製造方法として、オーバーフローダウンドロー法が知られている。オーバーフローダウンドロー法では、成形炉において、熔融ガラスの成形体の上部から熔融ガラスを溢れさせることにより熔融ガラスからシートガラスが成形され、成形されたシートガラスが徐冷され、切断される。その後、切断されたシートガラスは、さらに、顧客の仕様に合わせて所定のサイズに切断され、洗浄、端面研磨などが行われ、ＦＰＤ用ガラス基板として出荷される。

ＦＰＤ用ガラス基板のうち、特に液晶表示装置用ガラス基板や有機ＥＬ表示装置用ガラス基板は、その表面に半導体素子が形成されるため、半導体素子の特性に影響を与え易いアルカリ金属成分を全く含有しないか、または、含有したとしても半導体素子等に影響を及ぼさない程度の微量であることが好ましい。
また、ガラス基板中に泡が存在すると表示欠点の原因となるため、泡が存在するガラス基板は、ＦＰＤ用ガラス基板として用いることはできない。このため、泡がガラス基板に残存しないことが求められている。

また、ガラス基板にガラス組成のムラ（ガラス組成が均一でないこと）が存在すると、例えば脈理と呼ばれるスジ状の欠陥が発生する。この脈理は、ガラス組成の不均質に起因する熔融ガラスの粘度の違いから、成形時の熔融ガラスの表面に微細な表面凹凸を形成し、この表面凹凸がガラス基板にも残存する。このため、このガラス基板を液晶パネル用のガラス基板として、液晶パネルに組み込んだとき、セルギャップに誤差が生じ、あるいは、表示ムラを起こす原因となる。このため、ガラス基板の製造段階で脈理等のガラス組成のムラを引き起こさないようにする必要がある。

上記のようなガラス基板を製造する際に、ガラス原料を投入して熔解して熔融ガラスをつくる熔解槽が一般的に用いられる。この熔解槽には、熔融ガラスと接触するように電極の対が設けられている。この電極の対の間にある熔融ガラスに、電極の対に電圧を印加することにより電流を流して熔融ガラスを通電加熱し、所望の温度にすることが行われている。

このような通電加熱の一例として、複数の電極対を使用する熔解槽（ガラス熔融炉）において高周波通電加熱が知られている。例えば、下記特許文献１では、各電極対がそれぞれ別々の電源に接続され、且つ各電源が個別に制御されることにより、複数対の電極が電極対毎に制御される。このような通電加熱を用いた熔解槽において、熔融ガラスの粘度や対流を所望の状態にするために、例えば下記特許文献２に記載されているように、従来は熱電対を介して熔融ガラスの温度を測定していた。

特開平０４−３６７５１９号公報 特開平０３−１０３３２８号公報

しかし、上記熱電対は例えば熔解槽内において高温にさらされるため、比較的に短時間に劣化し、正確な温度を測定できないことがある。また、ガラス原料を熔解させる装置の構造上、熱電対の設置が可能な箇所が制限されるため、熱電対により温度を測定することができる箇所は限られる。
また、上述したように、ＦＰＤ用ガラス基板では、高温粘性を低下させるアルカリ金属成分を全く含有しないか、含有しても微量であるガラスが用いられるため、熔融ガラスの粘性を従来と同程度に維持するためには、必然的に熔融ガラスの温度を高くすることが必要となっている。このように、熔解槽における熔融ガラスの熔解温度を従来に比べて高くするので、熱電対が劣化しやすく、正確な温度を取得できないという問題がある。
また、熔解槽における熔融ガラスの熔解温度を従来に比べて高くするので、熔融ガラスを通電加熱して効率よく高温にすることが望まれる。

また、ＦＰＤ用ガラス基板には、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）等の半導体素子が、ガラス板上に形成される。近年、ディスプレイ表示のさらなる高精細化を実現するために、従来から用いられてきたα-Ｓｉ・ＴＦＴに代わって、ｐ-Ｓｉ(低温ポリシリコン)・ＴＦＴや酸化物半導体をガラス基板に形成することが求められている。ｐ-Ｓｉ(低温ポリシリコン)・ＴＦＴは、例えば、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置に使用されている。
ｐ-Ｓｉ・ＴＦＴや酸化物半導体の形成工程では、α−Ｓｉ・ＴＦＴの形成工程よりも高温な熱処理工程が存在する。そのため、ｐ−Ｓｉ(低温ポリシリコン)ＴＦＴや酸化物半導体が形成されるガラス基板には、熱収縮率が小さいことが求められている。熱収縮率を小さくするためには、ガラスの歪点を高くすることが好ましいが、歪点が高いガラスは、一般的に、溶融性が低下するため、熔解槽における熔融ガラスの温度は従来に比べてより一層高くすることが必要となっている。
このように、熔解槽における熔融ガラスの熔解温度を従来に比べて高くするので、熱電対が劣化しやすく、正確な温度を取得できないという問題がある。
熔解槽における熔融ガラスの熔解温度を従来に比べて高くするので、熔融ガラスを通電加熱して効率よく高温にするためには、電極に供給する電力も効率良く用いられることが望まれる。

さらに、ガラス原料が、熔解槽を覆うハウジングの一方の縁に設けられた原料投入口からスクリューフィーダを用いて投入される場合、ガラス原料は、原料投入口側の熔融ガラスの液面上に浮遊して留まり、液面を原料投入側と反対の側に向かって流れ難い。ガラス原料を脈理が生じないように確実に熔解するためには、熔解槽において液面に浮遊するガラス原料を完全に熔解し、熔融ガラスの成分を均質化することが望ましい。このため、原料投入口側の位置、原料投入側と反対側の位置等の熔解槽の位置によって電極に供給する電力を変えることが好ましい。すなわち、熔融ガラスの温度が、均質な熔融ガラスを生成するための目標温度に近づくように、現在の熔融ガラスの状態を調べて電極の対毎に与えるべき電力の量を精度良く定めることが望ましい。

そこで、本発明は、ガラス原料を熔解するとき、熔融ガラスを均質化し、かつ、熔融ガラスを効率よく通電加熱することができるガラス基板の製造方法を提供する。

本発明の一態様は、ガラス基板の製造方法である。当該製造方法は、ガラスの原料を熔解して熔融ガラスを生成する熔解工程を含む。
前記熔解工程は、
熔融ガラスの流れ方向の異なる位置に、前記熔融ガラスの流れに対して横切る方向に複数対の電極を互いに対向して配置し、前記複数対の電極のそれぞれの間に位置する熔融ガラスに対して、前記電極間毎に電圧を印加することにより、電流を流してジュール熱を発生させる工程と、
前記複数対の電極毎に、熔融ガラスに流れる電流の値を測定するとともに、前記複数対の電極毎に、測定された前記電流が流れる熔融ガラスの領域の断面積を前記電圧の値に応じて設定して、前記電流の値と、前記電圧の値と、設定した熔融ガラスの前記断面積とを用いて、前記領域毎に前記熔融ガラスの比抵抗を算出する工程と、
前記複数対の電極毎に、前記算出した比抵抗に基づいて、前記電圧を制御することにより前記ジュール熱を制御する工程と、を含み、
前記断面積は、前記電極間毎に印加する前記電圧の値によって変化するものであって、前記電極間毎に印加する前記電圧の値の、複数対の電極間に印加される全電圧の合計値に対する比率に比例した値に設定される。
さらに、以下のガラス基板の製造方法であってもよい。
すなわち、ガラス基板の製造方法は、ガラスの原料を熔解して熔融ガラスを生成する熔解工程を含み、
前記熔解工程は、
熔融ガラスの流れ方向の異なる位置に、前記熔融ガラスの流れに対して横切る方向に複数対の電極を互いに対向して配置し、前記複数対の電極のそれぞれの間に位置する熔融ガラスに対して、前記電極間毎に電圧を印加することにより、電流を流してジュール熱を発生させる工程と、
前記複数対の電極毎に、熔融ガラスに流れる電流の値を測定するとともに、前記複数対の電極毎に、測定された前記電流が流れる熔融ガラスの領域の断面積を前記電圧の値に応じて設定して、前記電流の値と、前記電圧の値と、設定した熔融ガラスの前記断面積とを用いて、前記領域毎に前記熔融ガラスの比抵抗を算出する工程と、
前記複数対の電極毎に、前記算出した比抵抗に基づいて、前記ジュール熱を制御する工程と、を含み、
前記断面積は、前記電極間毎に印加する前記電圧の値によって変化するものであって、前記電極間毎に印加する前記電圧の値の、複数対の電極間に印加される全電圧の合計値に対する比率に比例した値に設定される。

さらに、各電極に印加される電圧を用いて、簡単な計算により、前記断面積、さらには、前記比抵抗を算出することができる。

また、前記熔解工程は、前記熔融ガラスの温度と前記熔融ガラスの比抵抗との相関関係を得る予備工程を有し、
前記ジュール熱を制御する工程は、
前記相関関係と、前記算出した比抵抗とに基づいて前記熔融ガラスの温度を算出する工程と、
前記算出した温度と前記熔融ガラスに予め設定された目標温度とを比較した結果に基づいて、前記熔融ガラスに発生させるジュール熱を制御する工程と、を含むこともできる。
前記相関関係と、前記算出した比抵抗とに基づいて前記熔融ガラスの温度を算出し、算出した温度と目標温度との比較結果に応じて前記熔融ガラスに発生させるジュール熱を制御することができるので、熔融ガラスの通電加熱により熔融ガラスの温度を目標温度に近づくようにあるいは目標温度近傍に維持するように容易に制御することができる。

さらに、前記ジュール熱を制御する工程は、
前記算出した温度を前記目標温度に維持するように前記熔融ガラスにジュール熱を発生させるべき目標電流値を設定する工程と、
前記電流を前記目標電流値に維持するように、前記電圧を制御する工程と、を含むこともできる。
前記算出した温度を前記目標温度に維持するように前記熔融ガラスにジュール熱を発生させる電流を求め、この電流を目標電流値に設定する他、前記電流を前記目標電流値に維持するように、前記電圧を制御するので、熔融ガラスの通電加熱により熔融ガラスの温度を目標温度に維持することが容易にできる。

前記予備工程において、
前記温度をＴとし、前記比抵抗をρとし、前記相関関係を表す式：
Ｔ（℃）＝ａ／（ｌｏｇ（ρ）＋ｂ）−２７３．１５
における定数ａ及びｂを求め、
前記温度を算出する工程において、
前記式に前記比抵抗ρを代入して前記温度Ｔを算出することが好ましい。
前記式を用いて、前記温度を容易に算出することができる。

また、前記比抵抗を算出する工程において、
前記電流値をＩとし、前記電圧をＥとし、前記電流が流れる前記熔融ガラスの前記領域の断面積をＳとし、前記一対の電極の間の距離Ｌとし、前記比抵抗をρとして、これらの関係を表す式： ρ＝Ｅ／Ｉ×Ｓ／Ｌ …（２）
に基づいて、前記比抵抗ρを算出することが好ましい。

前記ガラス基板は、例えばフラットパネルディスプレイ用のガラス基板である。フラットパネルには、高温粘性の高いガラスが用いられるので熔融ガラスの温度は高く設定される。この場合においても、比抵抗は精度高く算出することができるので、熔解槽内の熔融ガラスを均質化するように通電加熱することができ、さらに、熔融ガラスを効率よく通電加熱することができる。

前記ガラス基板は、例えば、無アルカリガラスまたは、アルカリ微量含有ガラスである。無アルカリガラスまたは、アルカリ微量含有ガラスは、高温粘性を低下させるため、熔融ガラスの粘性を従来と同程度に維持するためには、必然的に熔融ガラスの温度は高く設定される。この場合においても、熔解槽中の熔融ガラスの比抵抗は精度高く算出することができるので、熔解槽内の熔融ガラスを均質化するように通電加熱することができ、さらに、熔融ガラスを効率よく通電加熱することができる。

前記熔融ガラスの歪点は例えば６５５℃以上である。歪点が６５５℃以上の熔融ガラスの場合、溶融性が低い。このため、熔解槽における熔融ガラスの温度は従来に比べてより一層高く設定される。この場合においても、熔解槽中の熔融ガラスの比抵抗は精度高く算出することができるので、熔解槽内の熔融ガラスを均質化するように通電加熱することができ、さらに、熔融ガラスを効率よく通電加熱することができる。

また、本発明の一態様は、熔融ガラスを生成する熔解槽を有するガラス基板の製造装置である。当該製造装置は、投入されたガラス原料を熔解して熔融ガラスをつくる熔解装置を含む。
前記熔解装置は、
前記熔解槽の熔融ガラスと接する壁面に設けられ、熔融ガラスの流れ方向の異なる位置に、前記熔融ガラスの流れに対して横切る方向に互いに対向して配置した、熔融ガラスと接する複数対の電極と、
前記複数対の電極間毎の間に電圧を印加し、前記熔融ガラスに電流を流してジュール熱を発生させる電力を制御する制御ユニットと、
前記複数対の電極毎に熔融ガラスに流れる電流の値と前記電圧の値の情報を取得するとともに、前記電流が流れる熔融ガラスの領域の断面積を、前記複数対の電極毎に、前記電圧の値に応じて設定して、前記電流の値と、前記電圧の値と、設定した熔融ガラスの前記断面積とを用いて前記熔融ガラスの比抵抗を算出し、前記算出した比抵抗に基づいて、前記ジュール熱の制御量を決定する演算ユニットと、を有する。
前記ジュール熱の制御は、前記複数対の電極間それぞれに印加する電圧の制御によって行ない、
前記断面積は、前記電極間毎に印加する前記電圧の値によって変化するものであって、
前記演算ユニットは、前記断面積の値を、前記電極間毎に印加する前記電圧の値の、複数対の電極間に印加される全電圧の合計値に対する比率に比例した値に設定する。
当該製造装置の前記演算ユニットでは、前記電流が流れる熔融ガラスの領域の断面積を前記電圧に応じて設定して、前記電流の値と、前記電圧の値と、設定した熔融ガラスの前記断面積とを用いて前記熔融ガラスの比抵抗を算出するので、精度の高い比抵抗を算出することができる。この結果、熔解槽内の熔融ガラスを均質化するように通電加熱することができ、さらに、熔融ガラスを効率よく通電加熱することができる。

上述の態様のガラス基板の製造方法板によれば、熔融ガラスを均質化し、かつ、熔融ガラスを効率よく通電加熱することができる。

本実施形態のガラス基板の断面図である。 本実施形態における熔解工程〜切断工程を行う装置の一例を模式的に示す図である。 本実施形態の熔解槽の概略構成を説明する斜視図である。 （ａ），（ｂ）は、本実施形態における各対の電極間において電流が流れる熔融ガラスの断面積を求める方法を説明する平面図である。 本実施形態の熔融ガラスに発生させるジュール熱を制御する工程の一例を説明する図である。 本実施形態の熔融ガラスに発生させるジュール熱を制御する工程の他の例を説明する図である。 本実施形態の熔解槽内部で行われる熔融ガラスの対流を説明する図である。

以下、本実施形態のガラス基板の製造方法及び製造装置について説明する。図１は、本発明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）と、清澄工程（ＳＴ２）と、均質化工程（ＳＴ３）と、供給工程（ＳＴ４）と、成形工程（ＳＴ５）と、徐冷工程（ＳＴ６）と、切断工程（ＳＴ７）と、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、梱包工程で積層された複数のガラス基板は、納入先の業者に搬送される。

熔解工程（ＳＴ１）は熔解槽で行われる。熔解工程では、熔解槽に蓄えられた熔融ガラスの液面にガラス原料を投入することにより熔融ガラスを作る。さらに、熔解槽の内壁のうち、平面視で長方形の熔解槽の長手方向に向いて互いに対向する内壁の一方の底部（熔解槽の底面に近い領域）に設けられた流出口から後工程に向けて熔融ガラスを流す。

ここで、熔融ガラスは、ガラス原料が熔解槽の原料投入口近傍の熔解槽に投入されて作られる。熔解槽中の熔融ガラスは熔解槽において電極を用いて通電加熱されることにより加熱制御される。具体的には、熔解槽の底部に位置する熔融ガラスの温度が原料投入側から流出口の側に向かう程上昇するように、さらに、熔解槽の熔融ガラスの底部における最高温度が、ガラス原料の投入される位置における熔融ガラスの表層の温度に対して高くなるように、熔融ガラスは熔解槽において加熱制御される。これにより、流出口の側において、流出口から下流工程に熔融ガラスを流すとともに、下記に述べる熔融ガラスの循環する対流を作る。すなわち、上記流出口から流れなかった熔融ガラスの一部が熔解槽の側壁に沿って液面に向かって上昇し、液面に上昇した熔融ガラスの一部がさらに液面に沿って原料投入側の熔解槽の側壁に向かって流れ、原料投入側の熔解槽の側壁に沿って液面から下降し、さらに底面に沿って原料投入側から排出口の側に向かって流れる。

ここで、ガラス原料の投入方法は、ガラス原料を収めたバケットを反転して熔融ガラスにガラス原料を投入する方式、ベルトコンベアを用いてガラス原料を搬送して投入する方式、あるいはスクリューフィーダによりガラス原料を投入する方式でもよい。また、熔融ガラスの表層とは、液面から熔解槽の底部に向かった深さの１０％以下の範囲内の液面を含む領域をいい、熔融ガラスの下層とは、表層以外の領域をいう。また、流出口が設けられる底部とは、上記下層の一部であって、底面に近い領域をいう。好ましくは、熔解槽の深さ方向において底面からの深さが、液面と熔解槽の底面との間の深さの１／２以下である領域をいう。

熔解槽の熔融ガラスは、熔融ガラス自身に電気が流れて自ら発熱することで昇温する。この通電による熔融ガラスの加熱のほかに、バーナーによる火焔を補助的に与えてガラス原料を熔解することもできる。なお、ガラス原料には清澄剤が添加される。清澄剤については、環境負荷低減の点から、ＳｎＯ₂（酸化錫）が好適に用いられる。

清澄工程（ＳＴ２）は、少なくとも清澄槽の内部で行われる。清澄槽は、例えば、白金又は白金合金から構成される。清澄工程では、清澄槽内の熔融ガラスが昇温される。この過程で、清澄剤は、還元反応により酸素を放出し、後に還元剤として作用する物質となる。熔融ガラス中に含まれるＯ_２、ＣＯ_２あるいはＳＯ_２を含んだ泡は、清澄剤の還元反応により生じたＯ_２を吸収して成長し、熔融ガラスの液面に浮上して破泡して消滅する。泡に含まれたガスは、清澄槽に設けられた気相空間を通して外気に放出される。

その後、清澄工程では、熔融ガラスの温度を低下させる。この過程で、清澄剤の還元反応により得られた還元剤が酸化反応をする。これにより、熔融ガラスに残存する泡中のＯ_２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、清澄剤として酸化錫などが用いられる。また、清澄工程は、減圧雰囲気を清澄槽につくり、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。

均質化工程（ＳＴ３）では、清澄槽から延びる配管を通って供給された攪拌槽内の熔融ガラスを、スターラを用いて攪拌することにより、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。なお、攪拌槽は１つ設けても、２つ設けてもよい。
供給工程（ＳＴ４）では、攪拌槽から延びる配管を通して熔融ガラスが成形装置に供給される。

成形装置では、成形工程（ＳＴ５）及び徐冷工程（ＳＴ６）が行われる。
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。成形は、オーバーフローダウンドロー法あるいはフロート法を用いることができる。後述する本実施形態では、オーバダウンロード法が用いられる。
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、切断装置において、成形装置から供給されたシートガラスを所定の長さに切断することで、板状のガラス板を得る。切断されたガラス板はさらに、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。この後、ガラス基板の端面の研削、研磨が行われ、ガラス基板の洗浄が行われ、さらに、気泡やキズ等の異常欠陥の有無が検査された後、検査合格品のガラス板が最終製品として梱包される。

図２は、本実施形態における熔解工程（ＳＴ１）〜切断工程（ＳＴ７）を行う装置の一例を模式的に示す図である。当該装置は、図２に示すように、主に熔解装置１００と、成形装置２００と、切断装置３００と、を有する。熔解装置１００は、熔解槽１０１と、清澄槽１０２と、攪拌槽１０３と、ガラス供給管１０４，１０５，１０６と、を有する。

図２に示す例の熔解装置１０１では、ガラス原料の投入がスクリューフィーダ１０１ｄを用いて行われる。清澄槽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ＭＧの清澄が行われる。さらに、攪拌槽１０３では、スターラ１０３ａによって熔融ガラスＭＧが攪拌されて均質化される。成形装置２００では、成形体２１０を用いたオーバーフローダウンドロー法により、熔融ガラスＭＧからシートガラスＳＧが成形される。

図３は、本実施形態の熔解槽１０１の概略構成を説明する斜視図である。
本実施形態において、熔解槽１０１は後述する図７に示すような熔融ガラスの対流を形成するように設計されている。ガラス原料は、熔解槽１０１に蓄えられた熔融ガラスＭＧの液面のうち原料投入側の部分に投入される。平面視で長方形の熔解槽１０１の長手方向において対向する一対の内壁のうちの一方の内壁の底部に、流出口１０４ａが設けられている。熔解槽１０１は、流出口１０４ａから後工程に向けて熔融ガラスＭＧを流す。

熔解槽１０１は、耐火レンガ等の耐火物により構成された内壁１１０を有する。熔解槽１０１は、内壁１１０で囲まれた内部空間を有する。熔解槽１０１の内部空間は、液槽１０１ａと、上部空間１０１ｂとに分けられる。液槽１０１ａは、内部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。上部空間１０１ｂは、熔融ガラスＭＧの上に形成され、ガラス原料が投入される気相である。

熔解槽１０１の長手方向に平行な上部空間１０１ｂの内壁１１０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１１２が設けられる。ガラス原料は、バーナー１１２の火炎からの輻射熱および（バーナー１１２の火炎からの輻射熱によって高温になった）上部空間１０１ｂの内壁（耐火物レンガ）からの輻射熱により、加熱される。

熔解槽１０１の流出口１０４ａが設けられた内壁１１０と反対側の内壁１１０には、上部空間１０１ｂに通じる原料投入窓１０１ｆが設けられている。この原料投入窓１０１ｆを通して、原料投入窓１０１ｆには、スクリューフィーダ１０１ｄの先端が接続され、スクリューフィーダ１０１ｄに充填されたガラス原料によって熔解槽１０１の上部空間１０１ｂが閉じられている。
スクリューフィーダ１０１ｄは、コンピュータ１１８からの指示に従ってガラス原料を投入する。すなわち、コンピュータ１１８は、制御ユニット１１６を通してスクリューフィーダ１０１ｄを作動させる。したがって、熔解槽１０１内部では、熔融ガラスＭＧの液面のうち原料投入窓１０１ｆ近傍の部分にガラス原料が浮遊している。

本実施形態では、ガラス原料がスクリューフィーダ１０１ｆを用いて原料投入窓１０１ｆ近傍の熔融ガラスＭＧの液面上に投入されるが、バケット式のガラス原料投入機構を用いて、ガラス原料を、原料投入窓１０１ｆ近傍の熔融ガラスＭＧの液面上に投入してもよい。

熔解槽１０１の長手方向に延び、互いに対向する液槽１０１ａの内壁１１０ａ，１１０ｂに、耐熱性を有する酸化錫、モリブデンあるいは白金等の導電性材料で構成され、互いに対向する一対の電極１１４が、三対設けられている。特に、酸化錫は、熔融ガラスＭＧと接触して溶出しても、多量でない場合、ガラスの品質欠陥とならないため、電極１１４として好適に用いることができる。また、清澄剤として機能するという点でも、電極１１４として好適に用いることができる。
本実施形態において、熔解槽１０１は三対の電極１１４を備えているが、熔解槽の大きさによっては二対の電極１１４を用いてもよい。また、四対以上の電極１１４を用いてもよい。

三対の電極１１４は、内壁１１０ａ，１１０ｂのうち、熔融ガラスＭＧの下層に対応する領域に設けられている。三対の電極１１４はいずれも内壁１１０ａ，１１０ｂの外側から内側まで、内壁１１０ａ，１１０ｂを貫通して延びている。図３において、各対の電極１１４は、手前側の電極１１４が図示され、奥側の電極１１４は図示されていない。各対の電極１１４は、各対の電極１１４間に位置する熔融ガラスＭＧを挟んでお互いに対向するように、内側壁１１０ａ，１１０ｂに設けられている。

各対の電極１１４は、各対の電極１１４間に電圧を印加することにより、各対の電極１１４間に位置する熔融ガラスＭＧに電流を流す。熔融ガラスＭＧに電流を流すことで、熔融ガラスＭＧにジュール熱を発生させ、熔融ガラスＭＧを通電加熱する。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１０２へ送られる。

図３に示す熔解槽１０１では、バーナー１１２が上部空間１０１ｂに設けられているが、バーナー１１２は必須ではない。例えば、１５００℃における比抵抗が１８０Ω・ｃｍ以上の、比抵抗が比較的大きい熔融ガラスにおいて、バーナー１１２を補助的に用いることで、ガラス原料を効率よく熔解させることができる。ガラス原料を連続的に熔解させて熔融ガラスＭＧを作るときには、バーナー１１２を用いることなくガラス原料を熔解させることも可能である。

各対の電極１１４は、それぞれ制御ユニット１１６に接続されている。下層における熔融ガラスＭＧの温度分布を所定の分布にするために、制御ユニット１１６は、電極１１４のそれぞれに供給する電力を、対向する一対の電極１１４毎に制御できるように構成されている。各対の電極１１４には、制御ユニット１１６によって交流電圧が加えられる。

制御ユニット１１６は、さらにコンピュータ１１８と接続されている。制御ユニット１１６は、各対の電極１１４間の熔融ガラスＭＧにかかる電圧の大きさと、各対の電極１１４間の熔融ガラスＭＧに流れる電流の値とを測定する。熔融ガラスＭＧに流れる電流の値は、電極１１４のシステムにおける力率や熔解槽１０１の壁（耐火レンガ）に流れる電流を考慮して定められる。つまり、溶融ガラスＭＧに流れる電流の測定とは、電流計等により直接計測される、電極１１４に流れる計測電流から、力率による無効電流および熔解槽１０１の壁に流れる電流を差し引いた値を求めることをいう。力率による無効電流は、あらかじめ測定しておく。熔解槽１０１の壁に流れる電流は、例えば、シミュレーション等により定められる。制御ユニット１１６は、測定した電圧と電流の値の情報を出力する。コンピュータ１１８は、制御ユニット１１６から出力されたこれらの情報を受け取る。コンピュータ１１８は、この電圧と電流の値の情報から、各対の電極１１４間の熔融ガラスＭＧの比抵抗を算出する。
本実施形態では、精度の高い比抵抗の算出を行うために、計測電流から、力率による無効電流および熔解槽１０１の壁に流れる電流を差し引いた値を求めるが、求める比抵抗の精度に応じて、力率による無効電流および／あるいは熔解槽１０１の壁に流れる電流を０としてもよい。すなわち、熔融ガラスＭＧに流れる電流の測定は、求める比抵抗の精度に応じて、計測電流から力率による無効電流を差し引くことにより、あるいは計測電流から熔解槽１０１の壁に流れる電流を差し引くことにより求められる。あるいは、さらに、計測電流そのものを、熔融ガラスＭＧに流れる電流として用いることもできる。

コンピュータ１１８は、例えば、以下の式（１）に基づいて、各対の電極１１４間の熔融ガラスＭＧの比抵抗ρ（Ω・ｍ）を算出する。

ρ＝Ｅ／Ｉ×Ｓ／Ｌ ・・・（１）

式（１）において、Ｅは各対の電極１１４間の熔融ガラスＭＧにかかる電圧（Ｖ）、Ｉは、各対の電極１１４間の熔融ガラスＭＧに流れる電流（Ａ）、Ｓは各対の電極１１４間において電流が流れる熔融ガラスＭＧの断面積（ｍ^２）、Ｌは各対の電極１１４の間の距離（ｍ）である。長さＬは、熔解槽１０１によって定まる固有の値である。

図４（ａ），（ｂ）は、各対の電極１１４間において電流が流れる熔融ガラスＭＧの断面積Ｓを求める方法を説明する平面図である。
図４（ａ），（ｂ）に示すように、各対の電極１１４は、熔融ガラスＭＧの両側に配置された内壁１１０ａ，１１０ｂに、熔融ガラスＭＧの流れ方向Ｆを横切るように、互いに対向して配置されている。また、対向する三対の電極１１４は、熔融ガラスＭＧの流れ方向Ｆに互いに一定の間隔をあけて配置されている。流れ方向Ｆは、熔解槽１０１における熔融ガラスＭＧの全体としての、熔解槽１０１の底部において上流から下流へ向かう流れの方向を便宜的に示すものであり、内壁１１０ａ、１１０ｂと平行で原料投入口側（図４（ａ），（ｂ）中の左側）から流出口１０４ａの側（図４（ａ），（ｂ）中の右側）に向かう方向である。また、流れ方向Ｆは熔解槽１０１の長手方向に沿う方向でもある。

コンピュータ１１８は、対向する一対の電極１１４ごとに電流が流れる熔融ガラスＭＧの領域ＥＡを設定する。通電領域ＥＡの境界ｍは、電極１１４に印加する電圧によって変化する。すなわち、ある電極１１４に印加する電圧を大きくするが、他の電極１１４に印加する電圧を一定に維持した場合、印加する電圧を大きくした電極１１４から熔融ガラスＭＧに流れる電流の領域ＥＡは大きくなる。逆に、印加する電圧が小さくした場合領域ＥＡは小さくなるように設定する。言い換えると、コンピュータ１１８は、領域ＥＡの断面積Ｓを印加する電圧に応じて設定する。このように、領域ＥＡの断面積を印加する電圧に応じて定めるのは、電極１１４に印加する電圧によって熔融ガラスＭＧを流れる電流の領域ＥＡの断面積Ｓが変化し、この断面積Ｓが、上記式（１）に示すように算出しようとする熔融ガラスＭＧの比抵抗ρに影響を与えるからである。

したがって、本実施形態のように、３対の電極１１４にそれぞれ図４（ａ）中の原料投入口の側から順番に電圧Ｖ₁，Ｖ₂，Ｖ₃を印加するとしたとき、各電極１１４から熔融ガラスＭＧに流れる電流の領域ＥＡの断面積Ｓはそれぞれ、下記式（２）のように定めることができる。領域ＥＡ_i（ｉ＝１〜３の自然数）の断面積Ｓ_iは、電圧Ｖ_iを印加した電極から熔融ガラスＭＧに流れる電流の断面積である。
領域ＥＡ_iの断面積Ｓ_i
＝Ｆ（Ｖ_i）／｛Ｆ（Ｖ₁）＋Ｆ（Ｖ₂）＋Ｆ（Ｖ₃）｝×（Ｗ×Ｄ） ・・・（２）
ここで、Ｗは、図４（ａ）に示すように、熔解槽１０１の熔融ガラスＭＧが貯留される槽の流れ方向Ｆに平行な長さであり、Ｄは、図４（ｂ）に示すように、熔解槽１０１の熔融ガラスＭＧの深さである。また、Ｆ（Ｖ）は、電圧Ｖの関数であり、電圧が大きくなるほどＦ（Ｖ）の値が大きくなる関数である。例えば、Ｆ（Ｖ）は、電圧Ｖの１次関数、あるいは２次関数等である。図４（ａ），（ｂ）では、断面積Ｓ₁，断面積Ｓ₂，断面積Ｓ₃がいずれも同じ程度に記されているが、電圧Ｖ₁，Ｖ₂，Ｖ₃によって変化する。
ここで、上記式（２）において、Ｆ（Ｖ）を単純化して、例えばＦ（Ｖ）＝Ｖとすることができる。この場合、断面積Ｓ_iは、一対の電極間毎に印加する電圧Ｖ_iの値の、複数対の電極間に印加される全電圧の合計値Ｖ₁＋Ｖ₂＋Ｖ₃に対する比率に応じて、断面積Ｓ_iが設定される。
このように、熔融ガラスＭＧの電流が流れる領域ＥＡ_iの断面積Ｓ_iは、電圧Ｖ₁，Ｖ₂，Ｖ₃に応じて設定される。求めた断面積Ｓ_iを用いて上記式（１）により各対の電極１１４間の熔融ガラスＭＧの比抵抗ρを求めることができる。

コンピュータ１１８は、上記の方法によって求めた熔融ガラスＭＧの比抵抗ρに基づいて、各対の電極１１４に対応する各領域ＥＡ_iの熔融ガラスＭＧに発生させるジュール熱を制御することができる。

（通電加熱の制御方法１）
図５は、熔融ガラスＭＧの比抵抗ρに基づいて、熔融ガラスＭＧに発生させるジュール熱をコンピュータ１１８が制御する工程の一例を説明する図である。

図５に示すサンプリング（ＳＴ１１）では、図４（ａ），（ｂ）に示す各対の電極１１４に対応する各領域ＥＡの電極１１４間の熔融ガラスＭＧにかかる電圧Ｅの情報と、各電極１１４に流れる計測電流の情報が、制御ユニット１１６からコンピュータ１１８に送られる。コンピュータ１１８は、送られてきた電流から、力率による無効電流および熔解槽１０１の壁に流れる電流を差し引いた値を熔融ガラスＭＧを流れる電流Ｉとして求める。制御ユニット１１６から送られた各領域ＥＡの電圧Ｅの情報と求めた電流Ｉの情報を保存する。コンピュータ１１８には、予め、各領域ＥＡにおける、電極１１４間の距離Ｌ，Ｗ，Ｄおよび、後述する熔融ガラスＭＧの比抵抗の目標値を保存しておく。

図５に示す比抵抗の算出（ＳＴ１２）では、コンピュータ１１８は、保存した各領域ＥＡの電圧Ｅ、電流Ｉ、断面積Ｓおよび距離Ｌ，Ｗ，Ｄの情報と、上記の式（１），（２）とに基づいて、各領域ＥＡにおける熔融ガラスＭＧの比抵抗ρを算出する。具体的には、式（２）に従って各断面積Ｓ_iを算出し、この断面積Ｓ_iを用いて式（１）に従って比抵抗ρを算出する。

なお、予め、熔解槽１０１の熔融ガラスＭＧが所望の熔解状態にあるときの各領域ＥＡ_iの比抵抗ρを算出しておき、その値を比抵抗ρの目標値としてコンピュータ１１８に保存しておくことができる。比抵抗ρの目標値を決定する段階では、例えば従来のように熱電対などの温度測定手段を用いて熔融ガラスＭＧの所望の熔解状態を作り出し、その状態で上記のようにコンピュータ１１８により比抵抗ρを算出しても良い。また、予め、熔融ガラスＭＧから製造したガラス基板を採取して坩堝などで熔解させ、目標とする粘度および温度の熔解ガラスＭＧに対応する比抵抗を求めて、比抵抗ρの目標値としても良い。

図５に示す比抵抗の比較（ＳＴ１３）では、コンピュータ１１８は、各領域ＥＡ_iの比抵抗ρの目標値と、算出した各領域ＥＡ_iの比抵抗ρとを比較する。
図５に示す制御量の決定（ＳＴ１４）では、コンピュータ１１８は、上記の比抵抗の比較（ＳＴ１３）の結果に基づいて、制御ユニット１１６に送る制御量を決定する。

具体的には、ある領域ＥＡ_iにおいて、算出した比抵抗ρが目標値よりも大きいか又は許容できる範囲よりも大きい場合には、コンピュータ１１８はその領域ＥＡ_iにおいて熔融ガラスＭＧに発生させるジュール熱を、所定の量、減少させる指示を出す。
ある領域ＥＡ_iにおいて、算出した比抵抗ρが目標値と等しいか又は許容できる範囲内である場合には、コンピュータ１１８はその領域ＥＡにおいて熔融ガラスＭＧに発生させるジュール熱を維持する指示を出す。
ある領域ＥＡ_iにおいて、算出した比抵抗ρが目標値よりも小さいか又は許容できる範囲よりも小さい場合には、コンピュータ１１８はその領域ＥＡ_iにおいて熔融ガラスＭＧに発生させるジュール熱を、所定の量、増加させる指示を出す。

図５に示すジュール熱の制御（ＳＴ１５）では、制御ユニット１１６は、コンピュータ１１８から送られた制御量の指示に基づいて、各領域ＥＡ_iの熔融ガラスＭＧに発生させるジュール熱を制御する。

具体的には、制御ユニット１１６は、ある領域ＥＡ_iの熔融ガラスＭＧに発生させるジュール熱を減少させる指示を受けた場合には、その領域ＥＡ_iに対応する一対の電極１１４間の熔融ガラスＭＧに流れる電流の値が、元の値よりも所定の値だけ小さい一定の値になるように熔融ガラスＭＧに流れるべき目標電流値を設定する。
制御ユニット１１６は、ある領域ＥＡ_iの熔融ガラスＭＧに発生させるジュール熱を維持する指示を受けた場合には、その領域ＥＡ_iに対応する一対の電極１１４間の熔融ガラスＭＧに流れる電流の値または元の目標値を、目標電流値に設定する。
制御ユニット１１６は、ある領域ＥＡ_iの熔融ガラスＭＧに発生させるジュール熱を増加させる指示を受けた場合には、その領域ＥＡ_iに対応する一対の電極１１４間の熔融ガラスＭＧに流れる電流の値が、元の値よりも所定の値だけ大きい一定の値になるように、目標電流値を設定する。
制御ユニット１１６は、さらに、熔融ガラスＭＧに流れる電流の値を目標電流値に維持するように、各対の電極１１４間の熔融ガラスＭＧにかかる電圧を制御する。

上記の制御により、従来の熱電対等の温度測定手段を用いることなく、各領域ＥＡ_iの熔融ガラスＭＧの粘度および温度を所望の状態に維持して、熔解槽１０１の熔融ガラスＭＧの対流および熔解の状態を所望の状態に維持することができる。
このように、複数対の電極１１４毎に、電流が流れる熔融ガラスＭＧの領域ＥＡ_iの断面積Ｓ_iを電圧に応じて設定して、電流の値と、電圧の値と、設定した熔融ガラスＭＧの断面積Ｓ_iとを用いて領域ＥＡ_i毎に熔融ガラスの比抵抗ρを算出するので、精度の良い比抵抗ρを領域ＥＡ毎に算出することができる。この結果、熔解槽１０１内の熔融ガラスＭＧを均質化するように通電加熱することができ、さらに、熔融ガラスＭＧを効率よく通電加熱することができる。

（通電加熱の制御方法２）
次に、上記の算出した比抵抗ρに基づいて各領域ＥＡの熔融ガラスＭＧに発生させるジュール熱を制御する方法のひとつとして、算出した各領域ＥＡ_iの比抵抗ρからさらに各領域ＥＡ_iの熔融ガラスＭＧの温度を算出する方法について説明する。
図６は、算出した比抵抗ρから熔融ガラスＭＧの温度を求めて、各領域ＥＡ_iの熔融ガラスに発生させるジュール熱を制御する工程を説明する図である。

この方法では、まず、予備工程（ＳＴ２１）として、予め、熔解槽１０１でつくる熔融ガラスＭＧと同じ成分の熔融ガラスの温度と比抵抗との関係を求め、コンピュータ１１８に記録しておく。熔融ガラスＭＧの温度と比抵抗との関係を求める段階では、熔解槽１０１において、例えば従来のように熱電対などの温度測定手段を用いて熔融ガラスＭＧの温度を測定しても良い。その上で、上記のようにコンピュータ１１８により比抵抗ρを算出することで、熔融ガラスＭＧの温度と比抵抗との関係を求めることができる。また、予め、熔解ガラスＭＧから製造したガラス基板を採取して坩堝などで熔解させ、その際の熔融ガラスＭＧの温度と比抵抗とを測定することで、これらの相関関係を得ても良い。

熔融ガラスＭＧの温度は、例えば、Ｇ（ρ）のように、比抵抗ρの関数として表すことができる。すなわち、熔融ガラスＭＧの比抵抗ρと熔融ガラスＭＧの温度Ｔ（℃）とは、下記の式（３）により表される相関関係を有している。

Ｔ（℃）＝Ｇ（ρ）＝ ａ／（ｌｏｇ（ρ）＋ｂ）−２７３．１５ ・・・（３）

式（３）において、ａおよびｂはガラス組成に依存する定数である。
予備工程（ＳＴ２１）により、上記定数ａおよびｂの値が特定される。上記定数ａおよびｂの値は、上記の式（３）と共にコンピュータ１１８に保存される。また、予備工程（ＳＴ２１）においては、予め、各領域ＥＡ_iの熔融ガラスＭＧの目標温度を設定し、その値をコンピュータ１１８に保存しておく。例えば、予め、熔解槽１０１の熔融ガラスＭＧが所望の熔解状態にあるときの各領域ＥＡ_iの温度Ｔを算出しておき、その値を温度Ｔの目標温度としてコンピュータ１１８に保存しておくことができる。温度Ｔの目標温度を設定する段階では、例えば従来のように熱電対などの温度測定手段を用いて熔融ガラスＭＧに所望の熔解状態を作り出し、その状態で上記のようにコンピュータ１１８により温度Ｔを算出してもよい。

図６に示すサンプリング（ＳＴ２２）および比抵抗の算出（ＳＴ２３）は、図５に示すサンプリング（ＳＴ１１）および比抵抗の算出（ＳＴ１２）と同様であるので、説明は省略する。
図６に示す温度の算出（ＳＴ２４）では、コンピュータ１１８は、算出した各領域ＥＡ_iの比抵抗ρと、予め保存しておいた定数ａおよびｂと、上記式（３）とに基づいて、各領域ＥＡ_iにおける熔融ガラスＭＧの温度Ｔを算出する。

図６に示す温度の比較（ＳＴ２５）では、コンピュータ１１８は、保存した各領域ＥＡ_iの温度Ｔの目標値と、算出した各領域ＥＡ_iの温度Ｔとを比較する。
図６に示す制御量の決定（ＳＴ２６）では、上記の温度の比較（ＳＴ２５）の結果に基づいて、制御ユニット１１６に送る制御量を決定する。

具体的には、ある領域ＥＡ_iにおいて、算出した温度Ｔが目標値よりも高いか又は許容できる範囲よりも高い場合には、コンピュータ１１８はその領域ＥＡ_iにおいて熔融ガラスＭＧに発生させるジュール熱を、所定の量、減少させる指示を出す。
ある領域ＥＡ_iにおいて、算出した温度Ｔが目標値と等しいか又は許容できる範囲内である場合には、コンピュータ１１８はその領域ＥＡ_iにおいて熔融ガラスＭＧに発生させるジュール熱を維持する指示を出す。
ある領域ＥＡ_iにおいて、算出した温度Ｔが目標値よりも低いか又は許容できる範囲よりも低い場合には、コンピュータ１１８はその領域ＥＡ_iにおいて熔融ガラスＭＧに発生させるジュール熱を、所定の量、増加させる指示を出す。

図６に示すジュール熱の制御（ＳＴ２７）は、図５に示すジュール熱の制御（ＳＴ１５）と同様なので、説明は省略する。
上記の制御により、従来の熱電対等の温度測定装置を用いることなく、各領域ＥＡ_iの熔融ガラスＭＧの粘度および温度を所望の状態にして、熔解槽１０１の熔融ガラスＭＧの熔解状態を所望の状態にすることができる。
このように、本実施形態では、図５に示す方法でも、図６に示す方法でも、計測し算出した比抵抗ρを用いて、熔融ガラスＭＧに与えるジュール熱の制御を行う。このため、比抵抗ρを精度良く算出するために、本実施形態では、電極１１４に印加する電圧に応じて、電流が流れる領域ＥＡ_iの断面積Ｓ_iを算出し、式（１）、式（２）に従って比抵抗ρを算出する。したがって、比抵抗ρを精度良くに算出することができるので、熔融ガラスを均質化することができ熔融ガラスＭＧの効率のよい通電加熱を行うことができる。

本実施形態では、熔解槽１０１において、後述する図７に示すような熔融ガラスＭＧの対流を引き起こしながら熔融ガラスＭＧを取り出すことが、脈理を発生させず、熔解槽１０２から異質素地を流出させない点で好ましい。このため、電極１１４の位置に応じて熔融ガラスＭＧに発生させるジュール熱を変化させることが好ましい。上述したようにコンピュータ１１８は、電極１１４に印加する電圧に応じて、電流が流れる領域ＥＡ_iの断面積Ｓ_iを算出し、比抵抗ρを精度良く算出することができるので、図７に示すような熔融ガラスＭＧの対流を引き起こす熔融ガラスＭＧの温度分布を所望の分布に精度良く調整することができる。以下、熔解槽１０１内の熔融ガラスＭＧの対流について説明する。

（熔解槽内の熔融ガラスの対流）
上述した、熔融ガラスＭＧの通電加熱１，２によって、例えば以下に示す熔融ガラスＭＧの対流を熔解槽１０１において形成するように、熔融ガラスＭＧの通電加熱が制御される。しかし、熔融ガラスＭＧの通電加熱の制御は、図７に示すような対流を熔融ガラスＭＧに引き起こす形態に適用することができるだけでなく、熔融ガラスＭＧに図７に示す対流以外の対流を引き起こす形態、あるいは対流を生じさせない形態にも適用することができる。

図７は、本実施形態における熔解槽１０１内部の熔融ガラスの対流を説明する図である。本実施形態では、熔解槽１０１の内側側壁のうち、第１の方向に向く内側側壁の底部に設けられた流出口１０４ａから清澄工程に向けて熔融ガラスＭＧが流出する。このとき、熔解槽１０１の底部に位置する熔融ガラスＭＧの温度が原料投入側（図７中の左側）から流出口１０４ａの側（図７中の右側）に向かう程、上昇するように熔融ガラスＭＧを加熱制御する。これにより、流出口１０４ａの側において、流出口１０４ａから下流工程である清澄工程に熔融ガラスＭＧを流すとともに、熔融ガラスＭＧの対流を作る。すなわち、流出口１０４ａから流れなかった熔融ガラスＭＧの一部が熔解槽１０１の側壁に沿って液面１０１ｃに向かって上昇し、液面１０１ｃに上昇した熔融ガラスＭＧの一部が液面１０１ｃに沿って原料投入側の熔解槽１０１の側壁に向かって流れ、原料投入側の熔解槽１０１の側壁に沿って液面１０１ｃから下降し、さらに底面に沿って原料投入側から排出口１０４ａの側に向かって流れる。

このような循環する対流を生じさせる理由は以下の通りである。すなわち、シリカ濃度の高い難熔性のガラスでは、ガラス原料の分解、熔解時に、熱分解温度の低いアルカリ土類金属成分が、周りの熔融ガラスに比べて先に溶け込み、難熔性のシリカ成分の濃度の高い異質素地１２０が生成し易い。生成した異質素地１２０が何らかの理由で、熔解槽の流出口側の側壁に漂っていき沈み込んで下流工程に流出すると、周りの熔融ガラスよりシリカ濃度が高く、粘度が高いので、脈理となる。
しかし、熔解槽１０１では、図７に示すような熔融ガラスＭＧの対流を形成しているので、異質素地１２０が、流出口１０４ａ側の側壁付近に漂って来ることはない。さらに、流出口１０４ａ側の側壁では、熔融ガラスＭＧの流れが底面から液面に向けて流れているので、異質素地が沈み込むことも無い。

熔解槽１０１において、図７に示す矢印で示す対流を形成させるには、図７における原料投入側から流出口１０４ａの側に向かうにつれて、熔解槽１０１の底部を流れる熔融ガラスＭＧの温度が徐々に高くなるように、図７に示す例では、温度Ｔ₁＜温度Ｔ₂＜温度Ｔ₃にするとともに、原料投入位置における熔融ガラスＭＧの表層の温度Ｔ₄に対して温度Ｔ₃（最高温度）が高くなるように、電極１１４に供給する電力を制御するとよい。温度Ｔ₁は、図７中の原料投入側に設けられた一対の電極１１４の位置における熔融ガラスＭＧの温度であり、温度Ｔ₂は、３対の電極１１４の内、真ん中に位置する一対の電極１１４の位置における熔融ガラスＭＧの温度であり、温度Ｔ₃は、３対の電極１１４の内、流出口の側に位置する一対の電極１１４の位置における熔融ガラスＭＧの温度である。このような温度分布を形成するように、コンピュータ１１８を用いて上述したような熔融ガラスＭＧの通電加熱の制御を行う。

（ガラス組成）
本実施形態に用いるガラスの組成については、アルミノシリケートガラスで構成され、ＳｉＯ₂（シリカ）を５５質量％以上含むことができる。このガラス組成を有するアルミノシリケートガラスに適用した本実施形態の製造方法は、従来に比べて効果的にガラス組成のムラを抑制することができる。さらには、ＳｉＯ₂を６０質量％以上含むことができ、さらに、ＳｉＯ₂を６５質量％以上含むこともできる。ＳｉＯ₂を５５質量％含み、シリカリッチの異質素地１２０ができやすいガラス組成であっても、シリカリッチの異質素地１２０が流出口１０４ａ側の側壁に漂って行くのを、熔融ガラスＭＧの液面１０１ｃの対流が防ぐので、また、流出口１０４ａ側の側壁では、ガラスの流れがボトム（底面）の側から素地面（液面）の側に向けて流れているので、シリカリッチの異質素地１２０が、流出口１０４ａから流出することを防ぐことができる。ＳｉＯ₂のガラス組成における含有率の上限は例えば７０質量％である。

また、ＳｉＯ₂とＡｌ₂Ｏ₃とを合計で７０質量％以上含むことができ、このガラス組成を有するアルミノシリケートガラスを適用した本実施形態の製造方法は、従来に比べて効果的にガラス組成のムラを抑制することができる。さらに、ＳｉＯ₂とＡｌ₂Ｏ₃とを合計で７５質量％以上含むことができる。
ＳｉＯ₂とＡｌ₂Ｏ₃とを合計で７０質量％以上含みシリカリッチの異質素地１２０ができ易いガラス組成であっても、熔融ガラスＭＧの液面１０１ｃの対流が、シリカリッチの異質素地１２０が流出口１０４ａ側の側壁に漂って行くのを防ぐ。また、流出口１０４ａ側の側壁では、熔融ガラスＭＧの流れがボトム（底面）側から素地面（液面）の側に向けて流れているので、シリカリッチの異質素地１２０が、流出口１０４ａから流出することを防ぐことができる。ＳｉＯ₂とＡｌ₂Ｏ₃との合計の含有率の上限は、例えば８５質量％である。

ガラス基板のガラス組成は例えば以下のものを挙げることができる。
以下示す組成の含有率表示は、質量％である。
ＳｉＯ_２：５０〜７０％、
Ａｌ_２Ｏ_３：０〜２５％、
Ｂ_２Ｏ_３：1〜１５％、
ＭｇＯ：０〜１０％、
ＣａＯ：０〜２０％、
ＳｒＯ：０〜２０％、
ＢａＯ：０〜１０％、
ＲＯ：５〜３０％（ただし、ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａから選ばれる少なくとも１種であり、ガラス基板が含有するものである)、
を含有する無アルカリガラスであることが、好ましい。

なお、本実施形態では無アルカリガラスとしたが、ガラス基板はアルカリ金属を微量含んだアルカリ微量含有ガラスであってもよい。アルカリ金属を含有させる場合、Ｒ’₂Ｏの合計が０．１０％以上０．５％以下、好ましくは０．２０％以上０．５％以下(ただし、Ｒ’はＬｉ、Ｎａ及びＫから選ばれる少なくとも１種であり、ガラス基板が含有するものである)含むことが好ましい。勿論、Ｒ’₂Ｏの合計が０．１０％より低くてもよい。
本実施形態のガラス基板の製造方法を適用する場合は、ガラス組成物が、上記各成分に加えて、質量％表示で、ＳｎＯ_２：０．０１〜１％（好ましくは０．０１〜０．５％）、Ｆｅ_２Ｏ_３：０〜０．２％（好ましくは０．０１〜０．０８％）を清澄剤として含有することができる。環境負荷低減の点から、Ａｓ_２Ｏ_３、Ｓｂ_２Ｏ_３及びＰｂＯを実質的に含有しないようにガラス原料を調製してもよい。

ｐ-Ｓｉ(低温ポリシリコン)・ＴＦＴや酸化物半導体をガラス基板に形成するために、歪点が高いガラスを用いる場合、例えば歪点が６５５℃以上の熔融ガラスを用いる場合、ガラス組成としては、例えば、ガラス基板が質量％表示で、以下の成分を含むものが例示される。
ＳｉＯ₂ ５２〜７８％、
Ａｌ₂Ｏ₃ ３〜２５％、
Ｂ₂Ｏ₃ ３〜１５％、
ＲＯ (但し、ＲはＭｇ、Ｃａ，Ｓｒ及びＢａから選ばれる、ガラス板が含有する全ての成分であって、少なくとも１種である) ３〜２０％、
を含み、
質量比(ＳｉＯ₂＋Ａｌ₂Ｏ₃)／Ｂ₂Ｏ₃は７〜２０の範囲にある無アルカリガラスまたは後述するアルカリ微量含有ガラスであることが、好ましい。
さらに、歪点をより上昇するために、質量比(ＳｉＯ₂＋Ａｌ₂Ｏ₃)/ＲＯは７．５以上であることが好ましい。さらに、歪点を上昇させるために、β−ＯＨ値を０．１〜０．３ｍｍ^-1とすることが好ましい。さらに、高い歪点を実現しつつ液相粘度の低下を防止するためにＣａＯ／ＲＯは０．６５以上とすることが好ましい。
さらに、上述した成分に加え、本実施形態のガラス基板に用いるガラスは、ガラスの様々な物理的、溶融、清澄、および、成形の特性を調節するために、様々な他の酸化物を含有しても差し支えない。そのような他の酸化物の例としては、以下に限られないが、ＴｉＯ₂、ＭｎＯ、ＺｎＯ、Ｎｂ₂Ｏ₅、ＭｏＯ₃、Ｔａ₂Ｏ₅、ＷＯ₃、Ｙ₂Ｏ₃、および、Ｌａ₂Ｏ₃が挙げられる。

本実施形態の製造方法は、液晶表示装置用ガラス基板に効果的に適用できる。液晶表示装置用ガラス基板は、上述したように、ガラス組成にアルカリ金属成分（Ｌｉ、Ｎａ及びＫ）を含ませないか、含ませても微量であることが好ましい。しかし、アルカリ金属成分（Ｌｉ、Ｎａ及びＫ）を含ませないか、含ませても微量である場合、熔融ガラスＭＧの高温粘性が高くなる。本実施形態では、高温粘性が高い熔融ガラスＭＧの粘性を高くするために温度を高温にした場合においても、熔融ガラスＭＧの比抵抗ρを精度良く算出することができるので、電極１１４に効率よく電力を供給し、熔融ガラスＭＧに効率よくジュール熱を発生させることができる。

さらに、ｐ−Ｓｉ(低温ポリシリコン)ＴＦＴや酸化物半導体が形成されるガラス基板には、熱収縮率を小さくする点から、歪点が例えば６５５℃以上となるガラス（熔融ガラスＭＧ）が好適に用いられる。歪点が６５５℃以上の熔融ガラスの場合、熔融ガラスＭＧの溶融性が低い。このため、熔解槽１０１における熔融ガラスＭＧの温度は従来に比べてより一層高く設定される。しかし、この場合においても、熔解槽中の熔融ガラスの比抵抗は精度高く算出することができるので、熔解槽内の熔融ガラスを均質化するように通電加熱することができ、さらに、熔融ガラスを効率よく通電加熱することができる。

また、本実施形態では、環境負荷低減の点から清澄剤としてＳｎＯ₂を用いるが、ＳｎＯ₂の清澄作用を効果的に機能させるためには、熔融ガラスＭＧの温度を高温に精度良く調整することが好ましい。本実施形態では、熔融ガラスＭＧの比抵抗ρを精度良く算出することができるので、電極１１４に効率よく電力を供給することができる。

以上、本発明のガラス基板の製造方法及び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
１０１ａ 液槽
１０１ｂ 上部空間
１０１ｃ 液面
１０１ｄ バケット
１０１ｆ 原料投入窓
１０２ 清澄槽
１０３ 攪拌槽
１０３ａ スターラ
１０４，１０５，１０６ ガラス供給管
１１０ 内壁
１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，１１０ｄ 内壁
１１０ｅ 底面
１１２ バーナー
１１４ 電極
１１６ 制御ユニット
１１８ コンピュータ
１２０ 異質素地
２００ 成形装置
２１０ 成形体
３００ 切断装置

Claims (10)

1. ガラスの原料を熔解して熔融ガラスを生成する熔解工程を含み、
   前記熔解工程は、
   熔融ガラスの流れ方向の異なる位置に、前記熔融ガラスの流れに対して横切る方向に複数対の電極を互いに対向して配置し、前記複数対の電極のそれぞれの間に位置する熔融ガラスに対して、前記電極間毎に電圧を印加することにより、電流を流してジュール熱を発生させる工程と、
   前記複数対の電極毎に、熔融ガラスに流れる電流の値を測定するとともに、前記複数対の電極毎に、測定された前記電流が流れる熔融ガラスの領域の断面積を前記電圧の値に応じて設定して、前記電流の値と、前記電圧の値と、設定した熔融ガラスの前記断面積とを用いて、前記領域毎に前記熔融ガラスの比抵抗を算出する工程と、
   前記複数対の電極毎に、前記算出した比抵抗に基づいて、前記電圧を制御することにより前記ジュール熱を制御する工程と、を含み、
   前記断面積は、前記電極間毎に印加する前記電圧の値によって変化するものであって、前記電極間毎に印加する前記電圧の値の、複数対の電極間に印加される全電圧の合計値に対する比率に比例した値に設定される、ガラス基板の製造方法。
2. 前記熔解工程は、
   前記熔融ガラスの温度と前記熔融ガラスの比抵抗との相関関係を得る予備工程を有し、
   前記ジュール熱を制御する工程は、
   前記相関関係と、前記算出した比抵抗とに基づいて前記熔融ガラスの温度を算出する工程と、
   前記算出した温度と前記熔融ガラスに予め設定された目標温度とを比較した結果に基づいて、前記熔融ガラスに発生させるジュール熱を制御する工程と、を含む
   請求項１に記載のガラス基板の製造方法。
3. 前記ジュール熱を制御する工程は、
   前記算出した温度を前記目標温度に維持するように前記熔融ガラスにジュール熱を発生させるべき目標電流値を設定する工程と、
   前記電流を前記目標電流値に維持するように、前記電圧を制御する工程と、を含む
   請求項２に記載のガラス基板の製造方法。
4. 前記予備工程において、
   前記温度をＴとし、前記比抵抗をρとし、前記相関関係を表す式：
   Ｔ（℃）＝ａ／（ｌｏｇ（ρ）＋ｂ）−２７３．１５
   における定数ａ及びｂを求め、
   前記温度を算出する工程において、
   前記式に前記比抵抗ρを代入して前記温度Ｔを算出する、
   請求項２または３に記載のガラス基板の製造方法。
5. 前記比抵抗を算出する工程において、
   前記電流値をＩとし、前記電圧をＥとし、前記電流が流れる前記熔融ガラスの前記領域の断面積をＳとし、前記一対の電極の間の距離Ｌとし、前記比抵抗をρとして、これらの関係を表す式： ρ＝Ｅ／Ｉ×Ｓ／Ｌ
   に基づいて、前記比抵抗ρを算出する、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載のガラス基板の製造方法。
6. 前記ガラス基板は、フラットパネルディスプレイ用のガラス基板である、
   請求項１〜５のいずれか１項に記載のガラス基板の製造方法。
7. 前記ガラス基板は、無アルカリガラスまたは、アルカリ微量含有ガラスであることを特徴とする、
   請求項１〜６のいずれか１項に記載のガラス基板の製造方法。
8. 前記熔融ガラスの歪点は６５５℃以上である、
   請求項１〜７のいずれか１項に記載のガラス基板の製造方法。
9. 熔融ガラスを生成する熔解槽を有するガラス基板の製造装置であって、
   投入されたガラス原料を熔解して熔融ガラスをつくる熔解装置を含み、
   前記熔解装置は、
   前記熔解槽の熔融ガラスと接する壁面に設けられ、熔融ガラスの流れ方向の異なる位置に、前記熔融ガラスの流れに対して横切る方向に互いに対向して配置した、熔融ガラスと接する複数対の電極と、
   前記複数対の電極間毎の間に電圧を印加し、前記熔融ガラスに電流を流してジュール熱を発生させる電力を制御する制御ユニットと、
   前記複数対の電極毎に熔融ガラスに流れる電流の値と前記電圧の値の情報を取得するとともに、前記電流が流れる熔融ガラスの領域の断面積を、前記複数対の電極毎に、前記電圧の値に応じて設定して、前記電流の値と、前記電圧の値と、設定した熔融ガラスの前記断面積とを用いて前記熔融ガラスの比抵抗を算出し、前記算出した比抵抗に基づいて、前記ジュール熱の制御量を決定する演算ユニットと、を有し、
   前記ジュール熱の制御は、前記複数対の電極間それぞれに印加する電圧の制御によって行ない、
   前記断面積は、前記電極間毎に印加する前記電圧の値によって変化するものであって、
   前記演算ユニットは、前記断面積の値を、前記電極間毎に印加する前記電圧の値の、複数対の電極間に印加される全電圧の合計値に対する比率に比例した値に設定する、ことを特徴とする
   ガラス基板の製造装置。
10. ガラスの原料を熔解して熔融ガラスを生成する熔解工程を含み、
    前記熔解工程は、
    熔融ガラスの流れ方向の異なる位置に、前記熔融ガラスの流れに対して横切る方向に複数対の電極を互いに対向して配置し、前記複数対の電極のそれぞれの間に位置する熔融ガラスに対して、前記電極間毎に電圧を印加することにより、電流を流してジュール熱を発生させる工程と、
    前記複数対の電極毎に、熔融ガラスに流れる電流の値を測定するとともに、前記複数対の電極毎に、測定された前記電流が流れる熔融ガラスの領域の断面積を前記電圧の値に応じて設定して、前記電流の値と、前記電圧の値と、設定した熔融ガラスの前記断面積とを用いて、前記領域毎に前記熔融ガラスの比抵抗を算出する工程と、
    前記複数対の電極毎に、前記算出した比抵抗に基づいて、前記ジュール熱を制御する工程と、を含み、
    前記断面積は、前記電極間毎に印加する前記電圧の値によって変化するものであって、前記電極間毎に印加する前記電圧の値の、複数対の電極間に印加される全電圧の合計値に対する比率に比例した値に設定される、
    ガラス基板の製造方法。

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