JP6392122B2 - 表面加工されたシートガラスの高精度圧延成形 - Google Patents

Description

関連出願の相互参照

本出願は、２０１１年１１月３０日出願の米国仮特許出願第６１／５６５２１１号；及び２０１２年５月３０日出願の米国特許出願第１３／４８３７７４号（この特許出願は、２０１１年５月３１日出願の米国仮特許出願第６１／４９１６５１号の利益を主張するものである）の米国特許法第１１９条の下での優先権を主張するものであり、これらは参照によって本出願に援用される。

本開示は、加工された表面を有するシートガラスの圧延成形に関し、より詳細には、加工された表面及び高精度の厚さ／寸法均一性を有する薄型ガラスシートを高精度で圧延成形するための方法及び装置に関し、より詳細には、比較的高い／熱い表面温度（５００℃以上）の第１の成形用ロールのペアによって、約１０００℃超である比較的高いガラス温度の溶融ガラス流を成形し、続いて、比較的低い／冷たい表面温度（４００℃以下）の、正確に寸法設定及び表面加工された、サイズ決定用又は表面加工用ロールのペアを用いて、正確にサイズ決定及び表面加工を行い、高精度の厚さ／寸法均一性を有する表面加工されたガラスシートを成形する、上記方法及び装置に関する。

ユーザインタフェース、コントロール、ディスプレイ、建築用デバイス、電気器具、電子デバイス、家具及びその他のデバイスの製造において、非光沢性であり、接触に対する摩擦が小さく、汚れや指紋に耐性を有する、表面加工された高い寸法均一性を有するガラス表面又はガラスカバーに対する需要が存在する。また、多くのデバイスにとって、専用に設計された加工された表面を付加すると有益であり得る。これらの種類の加工された表面は従来、平滑なガラスシートの表面にポリマーコーティング及びその他のコーティング材料を付加することによって達成されてきた。これらのコーティングは、塗布が困難である場合、塗布にコストがかかる場合、元のガラス表面と同等の硬度、引っ掻き耐性及び耐久性を提供できない場合があり得る。上述の所望の特性のうちのいくつか又は全てを達成するために、加工されたガラス表面も提案されている。

本開示の装置及びプロセスは、表面加工されたガラスシートの製造における追加のコーティングの必要を排除し、大容量製造プロセスに適合可能である。

本開示の一実施形態は、１０００℃以上の温度の溶融ガラス流を供給するためのガラス給送デバイスを含む、高精度ガラス圧延成形のためのプロセス及び装置を含む。ガラス給送デバイスの垂直方向下側に配置された、表面温度が約５００℃以上又は６００℃以上に維持された熱間成形ロールのペアは、供給された溶融ガラス流を受承し、この供給された溶融ガラス流を、所望の厚さに近い厚さを有する成形されたガラスリボンに成形する。成形用ロールの垂直方向下側に配置された、表面温度が約４００℃以下、約３００℃以下又は約２００℃以下に維持された冷間サイズ決定用及び／又は表面加工用ロールのペアは、成形されたガラスリボンを受承する。サイズ決定／表面加工用ロールは、溶融ガラスの成形されたリボンを薄くして、所望の厚さ及び所望の厚さ均一性を有する、サイズ決定されたガラスリボンを製造する。サイズ決定用ローラのうちの少なくとも一方の外側表面は、ガラスリボンの少なくとも一方の表面に表面加工を施すために表面加工されている。サイズ決定されたガラスリボンの厚さは、＋／−０．０２５ｍｍ以下の偏差を有する。サイズ決定用ロールによって製造された、サイズ決定及び表面加工されたガラスリボンは、１ｍｍ以下又は０．８ｍｍ以下又は０．７５ｍｍ以下の厚さを有する比較的薄いガラスリボン又はシートとなり得る。

サイズ決定及び表面加工されたガラスリボンを受承して、このサイズ決定されたガラスリボン上に張力を生成するために、サイズ決定用ロールの垂直方向下側に、牽引用ロールのペアを配置してよい。

ガラス給送デバイスは、溶融ガラス流を約１０００℃以上のガラス温度で成形用ロールに給送してよい。

サイズ決定／表面加工用ロールはそれぞれ、熱障壁を設けるために、断熱性材料で形成された、又は表面加工された断熱性材料でコーティングされた、表面加工された外側表面を有していてよい。この外側表面は、セラミック材料又は複数のセラミック材料の組合せで形成してよい。

サイズ決定／表面加工用ロールはそれぞれ、断熱性材料の中空円筒で形成してよい。冷却チューブは、各サイズ決定／表面加工用ロールの内側に冷却液を供給してよい。この冷却剤チューブは、中空円筒の内側の略全長にわたって延在するスプレーチューブであってよく、冷却液を中空円筒の内側表面に対してスプレーするための複数のスプレー穴がスプレーチューブに沿って形成される。スプレーチューブの端部領域に比べてスプレーチューブの中央領域のスプレー穴の密度を高くして、中空円筒の中央領域が、中空円筒の端部領域より多い容積の冷却液を受承するようにしてよい。

サイズ決定用ロールはそれぞれ（ｉ）断熱性材料で形成するか、又は（ｉｉ）断熱性材料でコーティングしてよい。サイズ決定用ロールはそれぞれ、内側金属製中空円筒及び外側断熱性セラミック層で形成してよい。

本開示の他の実施形態では、少なくとも１つのサイズ決定用ロール上に、加工された表面を有する無端ベルトを設置してよく、この無端ベルトは、この少なくとも１つのサイズ決定用ロール上に加工された表面を成形し、ガラスリボンの少なくとも１つの表面上に所望の表面加工を施す。

本開示のある実施形態は、ガラス又はガラスセラミックシートを正確に圧延成形及び表面加工するための装置を含み、この装置は：溶融ガラス又はガラスセラミック流を供給するためのガラス給送デバイス；表面温度が約５００℃以上に維持された成形用ロールのペア（成形用ロールは互いに僅かに隙間を空けて隣接し、成形用ロールの間のガラス成形用空隙を画定し、このガラス成形用空隙は、供給された溶融ガラス流を受承してこの供給された溶融ガラス流を成形用ロール間で薄くし、成形された厚さを有する成形されたガラスリボンを成形するために、ガラス給送デバイスの垂直方向下側に配置される）；表面温度が約４００℃以下に維持されたサイズ決定用ロールのペア（サイズ決定用ロールは互いに僅かに隙間を空けて隣接し、サイズ決定用ロールの間のガラスサイズ決定用空隙を画定し、このガラスサイズ決定用空隙は、成形されたガラスリボンを受承してこの成形されたガラスリボンを薄くし、所望の厚さ及び所望の厚さ均一性を有するサイズ決定されたガラスリボンを製造するために、成形用ロールの垂直方向下側に配置される）；並びにガラスリボンの少なくとも１つの表面上に材料を堆積させて、ガラスリボンの上記少なくとも１つの表面上に所望の表面加工を施すための装置を備える。

材料を堆積させるためのデバイスは、ガラスリボンの上記少なくとも１つの表面上に上記材料をスプレーするスプレーノズルであってよい。

材料を堆積させるためのデバイスは、（ａ）サイズ決定用ロールの少なくとも一方、（ｂ）成形用ロールの少なくとも一方、（ｃ）サイズ決定用ロールの上記少なくとも一方の周りを巡る無端ベルト、（ｄ）成形用ロールの上記少なくとも一方の周りを巡る無端ベルトのうちの１つの上に、上記材料をスプレーする、スプレーノズルであってよい。

本開示のある実施形態による成形プロセスは：溶融ガラス流を供給するステップ；表面温度が約５００℃以上に維持された熱間成形用ロールのペアを用いて、供給された溶融ガラス流を成形して、所望の厚さに近い厚さを有するガラスリボンを成形するステップ；並びに、表面温度が約４００℃以下、３００℃以下、又は２００℃以下に維持された冷間サイズ決定／表面加工用ロールのペアを用いて、成形されたガラスリボンをサイズ決定及び表面加工するステップ（所望の厚さ、所望の厚さ均一性、及びガラスリボンの少なくとも１つの表面上の所望の表面加工を有する、サイズ決定及び表面加工されたガラスリボンを製造するために、サイズ決定用ロールの少なくとも一方の外側表面は表面加工されている）を含んでよい。サイズ決定及び表面加工されたガラスリボンの厚さは、＋／−０．０２５ｍｍ以下の偏差を有する。サイズ決定用ロールによって製造された、サイズ決定されたガラスリボンは、１ｍｍ以下又は０．８ｍｍ以下又は０．７５ｍｍ以下の厚さを有してよい。ガラス給送デバイスは、溶融ガラス流を約１０００℃以上のガラス温度、例えば約１０００℃〜約１５００℃のガラス温度で成形用ロールに給送してよい。

ガラス又はガラスセラミック圧延成形装置のある実施形態は、表面温度が約５００℃以上に維持された熱間成形用ロールのペアに、溶融ガラス流を供給するための、ガラス給送デバイスを含んでよい。成形用ロールは、互いに僅かに隙間を空けて隣接し、成形用ロールの間のガラス成形用空隙を画定し、このガラス成形用空隙は、供給された溶融ガラス流を受承してこの供給された溶融ガラス流を成形用ロール間で薄くし、所望の厚さに近い成形された厚さを有する成形されたガラスリボンを成形するために、ガラス給送デバイスの垂直方向下側に配置される。冷間サイズ決定用及び表面加工用ロールのペア（これらの少なくとも一方は、加工された表面を有する）は、表面温度が約４００℃以下に維持される。サイズ決定／表面加工用ロールは、互いに僅かに隙間を空けて隣接してよく、サイズ決定／表面加工用ロールの間のガラスサイズ決定用空隙を画定し、このガラスサイズ決定用空隙は、成形されたガラスリボンを受承してこの成形されたガラスリボンを薄くし、所望の厚さ、所望の表面加工、及び所望の厚さ均一性を有する、表面加工及びサイズ決定されたガラスリボンを製造するために、成形用ロールの垂直方向下側に配置される。溶融ガラスは、約１０００℃の溶融ガラス表面温度で成形用ロールに供給してよい。溶融ガラスは、約２００ポアズ〜約１００００ポアズ、又は約３０ポアズ〜約１００００ポアズのガラス粘度で成形用ロールに供給してよい。

いくつかの実施形態では、各サイズ決定／表面加工用ロールのガラスサイズ決定／表面加工用円筒外側表面は、サイズ決定用ロールの回転軸に対して半径及び同心性の偏差が＋／−０．０１２５ｍｍ以下となるように形成され、これにより、サイズ決定されたガラスリボンの厚さは、＋／−０．０２５ｍｍ以下の偏差を有する。

いくつかの実施形態では、サイズ決定用空隙は１ｍｍ以下の厚さを有し、この場合、サイズ決定用ロールによって製造される、サイズ決定されたガラスリボンは、１ｍｍ以下の厚さを有する。サイズ決定用空隙は０．８ｍｍ以下の厚さを有してよく、この場合、サイズ決定用ロールによって製造される、サイズ決定されたガラスリボンは、０．８ｍｍ以下の厚さを有する。成形用空隙は、約１．５ｍｍ〜約２ｍｍの厚さを有してよい。

いくつかの実施形態は、サイズ決定及び表面加工されたガラスリボンを受承して、このサイズ決定されたガラスリボン上に、このサイズ決定されたガラスリボンを（ｉ）安定化させるか、（ｉｉ）引き出すかの少なくとも一方を達成するのに十分な張力を生成するために、サイズ決定／表面加工用ロールの垂直方向下側に配置された牽引用ロールのペアを含む。

圧延成形装置は、少なくとも２つの上記サイズ決定用ロールモジュールを含んでよく、一方は他方の垂直方向下側に配置され、これらは同一の垂直平面上に位置合わせされる。圧延成形装置は、第１及び第２の成形用ロールを互いに対して平行に、かつ互いに対して同期して移動させるために、サイズ決定用ロールモジュールと同様の構成を有する成形用ロールモジュールを含んでよい。

圧延成形装置は、サイズ決定及び表面加工されたガラスリボンを受承するために、１つ又は複数のサイズ決定用ロールモジュールの下側に配置されたガラス取り出しデバイスを含んでよく、このガラス取り出しデバイスは、（ｉ）コンベヤ上の複数の真空ガラス成形鋳型及び（ｉｉ）平坦なコンベヤのうちの１つを備える。

いくつかの実施形態では、ガラス又はガラスセラミック圧延成形プロセスは：溶融ガラス流を供給するステップ；表面温度が約５００℃以上又は６００℃以上に維持された熱間成形用ロールのペアを用いて、供給された溶融ガラス又はガラスセラミック流を成形して、所望の厚さに近い成形された厚さを有する成形されたガラスリボンを成形するステップ；並びに、表面温度が約４００℃以下、３００℃以下、又は２００℃以下に維持された冷間サイズ決定／表面加工用ロールのペアを用いて、成形されたガラスリボンをサイズ決定し、上記成形された厚さ未満の所望の厚さ及び所望の厚さ均一性を有する、サイズ決定されたガラスリボンを製造するステップを含む。ガラスリボンの少なくとも１つの表面に所望の表面加工を施すために、サイズ決定／表面加工用ロールの少なくとも一方は、加工された表面を有する。サイズ決定及び表面加工されたガラスリボンの厚さ均一性は、＋／−０．０２５ｍｍ以下の偏差を有してよい。サイズ決定／表面加工用ロールによって製造された、サイズ決定及び表面加工されたガラスリボンは、１ｍｍ以下又は０．８ｍｍ以下の厚さを有してよい。成形されたガラスリボンは、約１．５ｍｍ〜約２ｍｍの厚さを有してよい。溶融ガラス流は、約１０００℃以上のガラス表面温度で成形用ロールに給送してよい。溶融ガラスは、約２００ポアズ〜約１００００ポアズのガラス粘度で供給してよい。

溶融ガラスは、成形用ロールのペアの間に形成された中央ニップに供給してよく、これにより、成形用ロールのニップに溶融ガラスの溜まりが形成される。溶融ガラスの溜まりは、約１０ｍｍ〜約２０ｍｍの厚さを有してよい。

本開示の全ての実施形態は、サイズ決定及び表面加工されたガラスリボンを牽引すること、及びサイズ決定されたガラスリボンを（ｉ）安定化させるか、（ｉｉ）引き出すかの少なくとも一方を達成するのに十分な張力を、サイズ決定されたガラスリボン上に生成することを含んでよい。

本開示の他の実施形態は、ガラス又はガラスセラミックを表面加工されたガラスシートに圧延成形するためのプロセスを含み、このプロセスは：垂直な溶融ガラス又はガラスセラミック流を供給するステップ；表面温度が約５００℃以上又は６００℃以上に維持された成形用ロールのペアを用いて、供給された溶融ガラス又はガラスセラミック流を成形して、成形された厚さを有する成形されたガラスリボンを成形するステップ；表面温度が約４００℃以下に維持されたサイズ決定用ロールのペアを用いて、成形されたガラスリボンをサイズ決定し、上記成形された厚さ未満の所望の厚さ及び所望の厚さ均一性を有する、サイズ決定及び表面加工されたガラスリボンを製造するステップ；並びにガラスリボンの少なくとも１つの表面上に材料を堆積させて、ガラスリボンの上記少なくとも１つの表面上に所望の表面加工を形成するステップを含む。

材料を堆積させるステップは：少なくとも１つのサイズ決定用ロール上に材料を堆積させること；及び上記少なくとも１つのサイズ決定用ロールからガラスリボンの上記少なくとも１つの表面に、この材料を移動させることを含んでよい。

材料を堆積させるステップは：上記少なくとも１つのサイズ決定用ロール上に設置された無端ベルトを提供すること；無端ベルト上に材料を堆積させること；及び無端ベルトからガラスリボンの上記少なくとも１つの表面にこの材料を移動させて、ガラスリボンの上記少なくとも１つの表面上に所望の表面加工を形成することを含んでよい。

材料を堆積させるステップは、ガラスリボンの上記少なくとも１つの表面上に材料をスプレーすることを含んでよい。成形用ロールとサイズ決定用ロールとの間の一において、材料をガラスリボン上にスプレーしてよい。

成形用ロールのペア及びサイズ決定／表面加工用ロールのペアは、垂直な溶融ガラス流によって画定される垂直平面上にセンタリングしてよい。

（ｉ）成形されたガラスリボンに垂直な張力を生成するか、（ｉｉ）成形されたガラスリボンを牽引するかの少なくとも一方を達成するために、ガラスサイズ決定用ロールを、ガラス成形用ロールよりも高速で回転駆動してよい。

本開示の全ての実施形態において、ガラス供給ステップは、（ｉ）可変ガラス流、（ｉｉ）不連続なガラス流、又は（ｉｉｉ）連続したガラス流のうちの１つを供給できる。サイズ決定／表面加工用ロールのペアは、そのサイズ決定用ロールの回転速度に関していずれの変動もなく回転駆動してよい。

本開示の全ての実施形態は、各ロールのペアの回転速度又は回転トルクを、他方のロールの（１つ又は複数の）ペアと独立して別個に制御するステップを含んでよい。

ガラス成形用ロールのペアは、ガラス成形用ロール間にガラス成形用空隙を画定するよう離間していてよく、またガラスサイズ決定／表面加工用ロールのペアは、ガラスサイズ決定／表面加工用ロール間に、ガラス成形用空隙よりも小さいガラスサイズ決定用空隙を画定するよう離間している。

以下の詳細な説明に更なる特徴及び利点を挙げるが、その一部は、詳細な説明、添付の図面、及び本開示に含まれる特許請求の範囲を吟味することにより、又は本開示で説明した実施形態を実施することにより、当業者にとって容易に明らかになるであろう。

上述の概説及び以下の詳細な説明は共に単なる例示的なものであり、特許請求の範囲の性質及び特徴を理解するための概観及び枠組みを提供することを意図したものであることを理解されたい。添付の図面は、更なる理解を提供するために挙げるものであり、本明細書に組み込まれ、また本明細書の一部を構成するものである。図面は１つ又は複数の実施形態を図示しており、説明文と共に、様々な実施形態の原理及び作用を説明する役割を果たす。

本開示の一実施形態による、高精度ガラス圧延成形及び表面加工装置及びプロセスの一実施形態の概略斜視図 図１の高精度ガラス圧延成形及び表面加工装置及びプロセスの概略側面図 図１の高精度ガラス圧延成形及び表面加工装置の、坩堝又は取瓶給送装置を有するある実施形態の概略斜視図 図１の高精度ガラス圧延成形及び表面加工装置にガラスを連続的に給送するために使用できるフュージョン成形ガラス給送装置のある実施例の概略斜視図 図１及び７のガラス成形装置の成形用ロールにガラスを送達する図４の融着成形ガラス給送装置の概略側面図 本開示のフィッシュテールスロット給送装置の実施形態からのガラス給送を示す概略正面図 本開示のフィッシュテールスロット給送装置の実施形態からのガラス給送を示す概略側面図 本開示の高精度ガラス圧延成形及び表面加工装置のある実施形態の斜視図 図７の高精度ガラス圧延成形及び表面加工装置のサイズ決定及び表面加工用ロールモジュールのある実施形態の斜視図 図８のサイズ決定及び表面加工用ロールモジュールの実施形態の部分斜視図 図８のサイズ決定及び表面加工用ロールモジュールの実施形態の平面図 図８のサイズ決定及び表面加工用ロールモジュールの実施形態の部分切欠側面図 図８のサイズ決定及び表面加工用ロールモジュールの部分断面側面図 図８のサイズ決定及び表面加工用ロールモジュールのロールを駆動するためのギヤボックスのある実施形態の展開図 高精度冷間サイズ決定及び表面加工用ロールのある実施形態 高精度冷間サイズ決定及び表面加工用ロールのある実施形態 アングルブロック上に設置された図１４、１５の高精度冷間サイズ決定及び表面加工用ロールの平面図 アングルブロック上に設置された図１４、１５の高精度冷間サイズ決定及び表面加工用ロールの端面図 本開示の高精度ガラス圧延成形及び表面加工装置及びプロセスの、ガラス切断用ロールのペア、材料堆積デバイス、及び成形用ロールのラジエントヒータを備えるある実施形態の概略図 本開示の高精度ガラス圧延成形及び表面加工装置の、加熱される真空ガラス成形鋳型２６０を有するガラス取り出し用コンベヤを備えるある実施形態の概略図 本開示の成形及び表面加工装置及びプロセスの代替実施形態の概略図

好ましい実施形態をここでより詳細に参照する。添付の図面には、これら好ましい実施形態の実施例を図示している。図面全体を通して、同一又は同様の部品を表すために可能な限り同一の参照番号を使用するものとする。極めて薄く、厚さが正確な、表面加工されたシートガラスを製造するための、高精度ガラス圧延成形装置及びプロセスの一実施形態を、図１に概略斜視図として示し、全体を通して一般参照番号１０で表す。

本説明及び添付の請求項においてガラスシートに関して使用する用語「薄い（ｔｈｉｎ）」又は「極めて薄い（ｖｅｒｙ ｔｈｉｎ）」は、約１ｍｍ以下、又は約０．８ｍｍ以下、又は約０．７５ｍｍ以下の厚さを有するガラスシートを意味する。

本説明及び添付の請求項においてガラスシートに関して使用する用語「正確な厚さ／厚さが正確な（ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）」は、偏差が＋／−０．０２５ｍｍ以下である略均一な厚さを有するガラスシートを意味する。

図１、２を参照すると、溶融ガラス流１１は、単なる例ではあるが、フィッシュテール又は給送スロット１２から、第１の成形用ロールのペア１４、１６の間のニップの中央へと送達してよい。スロットのオリフィスは、広範な幅／長さ及び厚さを有してよい。ガラス流は、第１の成形用ロールのペア１４、１６のニップに、約１０００℃のガラス温度で送達してよい。第１の成形用ロールのペアは、成形されるガラスの組成及び粘度に応じて表面温度が約５００℃〜約６００℃以上に制御された、従来の熱間成形用ロールである。成形用ロールの温度制御のためのプロセス及びデバイスは当該技術分野で公知であるため、本明細書では詳細には説明しない。第１の／熱間成形用ロールは、溶融ガラス流１１を平坦化し、薄くし、平滑化して、例えば約１．５ｍｍ〜約２ｍｍの厚さを有する平坦なガラスシート２１とする。

成形用ロール１４、１６は鋼鉄製であってよい。高温のガラスを成形用ロールの中央部分のニップへと送達することによって引き起こされる熱間成形用ロールの熱膨張を補償するために、熱間成形用ロールの成形用表面を僅かに外形加工してよい。ガラスリボンが中央部分より側縁部において厚くなるように形成される、ガラスリボン形状の「ドッグボーン（ｄｏｇ ｂｏｎｅ）」効果を回避するために、熱間成形用ロールを出たガラスシート２１が、ガラスシートの中央領域において外側部分又は縁部よりもわずかに厚くなるよう、成形用ロールの中央部分が、成形用ロールの外側部分又は縁部より薄くなる、例えばより小さい外径を有するように、この外形加工を先細にするか、又は可変としてよい。ガラスリボンが外側又は縁部領域において厚くなるように成形された場合、後述のようにサイズ決定用ロールでガラスリボンのサイズ決定を行う際に、ガラスリボンにしわ又はうねりが形成される場合がある。当該技術分野で公知であるように、成形用ロールの回転速度及び温度並びに成形用ロール間の空隙のサイズは、所望の幅及び厚さを有するガラスリボン２１を製造するために注意深く選択され、制御される。

熱間成形用ロール１４、１６を出たガラスシート２１はその後、第２の成形用ロールのペア２４、２６の間のニップの中央へと送達される。第２の成形用ロールのペア２４、２６は、ガラスシート２１を更に成形して薄くし、所望の正確な厚さ／サイズとする、即ちガラスシートのサイズを決定する、正確な寸法のサイズ決定用ロールである。サイズ決定用ロールの少なくとも一方２６（例えばサイズ決定及び表面加工用ローラ又は単に表面加工用ローラ２６）の外側表面は、ガラスリボンの表面に表面加工を施すために表面加工される。他方のサイズ決定用ローラ２４の外側表面は任意に、ガラスリボンの両方の表面に表面加工を施すために同様に表面加工されていてもよく、又は平滑であってもよい。サイズ決定及び表面加工用ロール２４、２６は、４００℃以下、又は３００℃以下、又は２００℃以下、又は約１００℃〜約４００℃、又は約１００℃〜約３００℃、又は約１００℃〜約２００℃という、従来の熱間成形用ロールに比べて比較的低い表面温度に温度制御される。サイズ決定及び表面加工用ロールの表面の温度は、ガラスの組成及びプロセス／装置の構成が許容できる程度に低くあるべきである。冷間サイズ決定及び表面加工用ロールのガラスサイズ決定／表面加工用外側表面は、許容誤差が＋／−０．０１２５ｍｍ以下のサイズ及び振れ（例えばロールの回転軸に関するサイズ決定用外側表面の半径及び同心性）を有するように形成された、正確な寸法の円筒である。冷間サイズ決定及び表面加工用ロールのガラス成形用外側表面は、断熱性材料で形成されるか又は断熱性材料でコーティングされる。表面加工された（１つ又は複数の）サイズ決定用ロールに形成された表面加工、及びガラスリボンの表面に施された表面加工は、１０μｍ〜１２μｍもの微細な寸法を有する特徴部分を有する、極めて微細な表面加工パターンで形成してよい。図１、２の、サイズ決定／表面加工用ロール及びガラスリボン上の表面加工特徴部分は、正確な縮尺で図示したものではなく、説明を目的としてサイズを大幅に誇張したものである。

冷間サイズ決定／表面加工用ロールのガラス成形用外側表面は、セラミック断熱性円筒、スリーブ又はコーティングで形成してよい。断熱性円筒は、高温の溶融ガラスリボンから冷間サイズ決定／表面加工用ロールに移動する熱量を最小化する熱障壁を提供する。断熱性円筒によって提供される熱障壁により、ガラスの余りに急速な冷却によるガラスシート又はリボンのひび割れ又は浅割れを引き起こすことなく、サイズ決定及び表面加工用ロールを２００℃未満、又は更に１００℃未満で作動させることができる。また、サイズ決定及び表面加工用ロールを２００℃未満又は１００℃未満で作動させることにより、熱膨張によるサイズ決定及び表面加工用ロール２４、２６のガラス成形用外側表面のプロファイルに無視できる程度の変化しか生じず（作動中、サイズ決定及び表面加工用ロールの温度が、成形用ロールの温度ほど上昇しない）、従って製造されるガラスシートに対して後で仕上げ作業を実施する必要なしに、サイズ決定／表面加工用ロールによる溶融ガラスリボンの冷間圧延サイズ決定のみによって、成形されたリボンの正確な厚さの制御が可能となる。

ガラスを、成形用ロールにおいて約１．５ｍｍ〜約２ｍｍの比較的厚いガラスリボン又はシートに成形すると、十分な熱エネルギをシートの中央に有する成形されたガラスシート内に十分な体積の溶融ガラスが残り、これにより、成形用ロールとの接触によって冷却されたガラスシートの外側領域を再加熱できる。ガラスシートの外側領域のこのような再加熱により、成形用ロールとサイズ決定用ロールとの間でガラスシートを任意に引き延ばして薄くすることができ、またガラスシートをサイズ決定及び表面加工用ロールにおいてサイズ決定及び表面加工できる。

正確に寸法設定されたスペーサリング３４、３６を各サイズ決定及び表面加工用ロール２４、２６の端部付近に設置してよい。スペーサリングは、＋／−０．０１２５ｍｍ以下の許容誤差内の円筒外側表面を有するように正確に機械加工される。以下により詳細に説明するように、サイズ決定用ロール２４上のスペーサリング３４がサイズ決定及び表面加工用ロール２６上のスペーサリング３６に接触してこれを押圧するよう、サイズ決定及び表面加工用ロールは共に押圧される。このようにして、アングルブロック又は支持構造のいずれの熱膨張に関わらず、サイズ決定及び表面加工用ロール２４、２６間の空隙の正確な制御が高い信頼性をもって達成される。任意に、スペーサリングを熱間成形用ロール１４、１６上にも同様に使用してよい。成形されたガラスリボン２１は、サイズ決定及び表面加工用ロール２４、２６によって更に薄くされ、正確に成形されて、＋／−０．０１２５ｍｍ以下の許容誤差内の正確な厚さを有しかつ少なくとも一方の表面上に所望の表面加工を有する、極めて薄い（例えば厚さ約１ｍｍ以下、０．８ｍｍ以下又は０．７５ｍｍ以下）サイズ決定及び表面加工されたガラスリボン３１となる。当該技術分野で公知であるように、サイズ決定及び表面加工用ロールの回転速度及び表面温度並びにサイズ決定及び表面加工用ロール間の空隙のサイズは、所望の幅、表面加工及び正確な厚さを有するガラスリボン３１を製造するために注意深く選択され、制御される。

必要に応じて、高精度の厚さを有する極めて薄いガラスシートを成形するため、並びに熱制御、誘導及び平坦性を考慮するために、サイズ決定用ロールの２つ以上のペア（図には１つのペアのみを示す）を並列に、即ち１つが他の１つの下側にあるように使用してよい。このような構成では、第１のサイズ決定用ロールのペアのサイズ決定用ロールは平滑であってよく、第２のサイズ決定用ロールのペアのサイズ決定用ロールは、ガラスリボンの少なくとも１つの表面を表面加工するための少なくとも１つの表面加工されたサイズ決定用ロールを含んでよい。

ガラスリボンを下側に牽引してガラスリボン３１に僅かな張力を生成し、ガラスリボンを安定させ、ガラスリボン３１を引き延ばし、ガラス流１１及びガラス成形領域内のガラスリボン２１を下流プロセスから分離し、ガラスリボン３１の平坦性を維持し、又はガラスリボンを更に薄くしてガラスリボン４１を成形するために、従来の牽引用ロール４４、４６の１つ又は複数のペアをサイズ決定及び表面加工用ロール３４、３６の下側に設けてよい。これら牽引用ロールの表面材料及び表面加工は、正確に成形／寸法設定されたガラスリボン／シート４１の所望の表面仕上げに悪影響を及ぼさないよう適切に選択しなければならない。続いてガラスリボン３１又は４１を冷却して、取り出し機構へと送達し、ここでガラスリボンを所望のサイズの別個のガラスシートに切り分ける。取り出し機構は、移動するガラスシートの底部からガラスシートをスコアリング及び分断するための移動アンビル、及び分離したガラスシートをガラス成形装置から除去するためのベルヌーイチャックを有するロボットアームであってよく、又はガラス取り出し機構は、ガラス切断、仕上げ（縁部及び表面）又は成形ステーション等の下流のガラス処理ステーションにガラスリボンを搬送する、水平コンベヤであってよい。

溶融ガラス流１１は、いずれの適切なガラス送達方法を用いて、熱間成形用ロール１４、１６のニップの中央に給送してよい。例えば溶融ガラスは、坩堝又は事前に成形された取瓶からバッチとして成形用ロールへと送達してよく；又は溶融ガラスは、フィッシュテールオリフィス、スロットオリフィス、融着成形アイソパイプ、又は押出成形炉から、ガラス流として成形用ロールに連続的に給送してよい。

図３に概略的に示すように、取瓶又は坩堝７０を使用して、溶融ガラスのバッチを熱間成形用ロール１４、１６のニップへと給送してよい。公知の方法で取瓶７０を溶融ガラスで充填する。溶融ガラスの取瓶を、熱間成形用ロール１４、１６のニップの上側の位置に移動させ、取瓶を傾けて溶融ガラスを熱間成形用ロール１４、１６のニップに注ぐ。成形用ロール１４、１６を用いて所望の幅のガラスリボンを成形するために所望の流速でガラスを取瓶から注ぐために、取瓶を制御された様式で傾けてよい。あるいは、成形用ロール１４、１６の長さに対する取瓶の容積に応じて、取瓶はその中に入っている溶融ガラスを成形用ロール１４、１６のニップ上に迅速に出し、成形用ロールのニップ上に溶融ガラスの溜まりを形成してよい。この溜まりからの溶融ガラスを、重力及び成形用ロールの回転するガラス成形用表面によって下向きに引き延ばし、成形されたガラスリボン２１に成形する。しかしながら、取瓶からガラスを全て一度に出すようなプロセスでは、ガラスリボン２１の幅を制御することは困難であり得る。

図４、５は、連続的なフュージョンドローガラス成形プロセスのアイソパイプ８０を概略的に示す。アイソパイプ８０は、上部の凹状部分８２及び下部の楔状部分８３を備え、これらは組み合わさって、一体の成形用本体８０を形成する。凹状部分は、第１の凹部内側側面を有する第１の凹部側壁、第２の凹部内側側面を有する第２の凹部側壁、及び凹部底面８８を備え、これらは共に、典型的には流入チューブ７８又は凹部の開口端部を通して、溶融ガラスが導入されるオープンチャネル（「凹部」とも呼ぶ）９０を画定する。凹部は溶融ガラスで充填され、この溶融ガラスは、第１の凹部側壁の第１の凹部上面９４、及び第２の凹部側壁の第２の凹部上面９６に亘って、２つの別個のガラスリボンとして流れ、第１の凹部外側側面８４及び第２の凹部外側側面８６に沿って流れ落ち、第１の凹部外側側面８４と接続された傾斜した第１の楔部側面１０４、及び第２の凹部外側側面８６と接続された傾斜した第２の楔部側面１０６に沿って更に流れ落ちることができる。２つの楔部側面１０４、１０６が連接する基部１０８において、２つのガラスリボンは融合して一体のガラスリボン１１１を形成し、これは成形用ロール１４、１６のニップに給送される。

溶融ガラスは第１及び第２の凹部上面９４、９６から溢れ、これらを連続的に覆って、平滑で連続したガラスリボンを形成することになる。同様に、アイソパイプの外側側面８４、８６、１０４、１０６を流れ落ちるガラスリボンは、アイソパイプの一方の端部から他方の端部まで厚さの有意な変動なしに、（端部キャップ及び縁部配向器具等の他のアイソパイプ付属品による物理的な拘束を受ける）全側面を覆うことになる。望ましくは、２つのリボンの溶融ガラス流は、長時間にわたって一定かつ安定しており、従ってアイソパイプの基部においてガラスシートを高い信頼性をもって製造できる。成形操作の開始時、ガラス流に関して、所望の厚さ及び流速を有する完全な、安定した一定のリボンを確立するには、ある程度の時間かかかる場合がある。

第１及び第２の凹部上面の全長に沿った溶融ガラスの流速及び分布の変動は、引き延ばしたガラスの底部において製造される完成品のガラスシートの厚さ及び厚さ偏差に影響を及ぼす。従って、全操作中の全体的なガラスの収率を向上させるために、安定したガラスリボンを確立するために必要な最初の開始期間は、開始期間中に生成されるスクラップ又は廃棄ガラスの量を最小化するために、可能な限り短くするべきである。本開示のガラス成形プロセスの成形用ロール並びにガラスサイズ決定及び表面加工用ロールを使用することで、ガラスリボン／流１１１（又は上述のようなガラス流１１）の流速及び厚さの変動を補償できる。従って、アイソパイプへのガラスの給送のための制御スキームを単純化でき、また制御の厳密さを緩めることができる。また、正確な厚さのガラスリボン１１１（又は上述のようなガラス流１１）の安定性及び品質に影響することなく、そして開始期間中のスクラップガラスの生成を低減して、開始期間を短縮できる。従って、本明細書で説明するガラス成形装置及びプロセスを用いて、従来の正確な厚さのガラス成形装置及びプロセスと比べて収率を向上させることができ、操作コストを削減できる。

ガラスリボン１１１を融着成形して成形用ロールのニップに給送するためにアイソパイプ又は排出パイプを使用することにより、スロット給送設備を用いる場合よりも大きな幅を有するガラスシートの、正確な厚さの成形を可能とする。例えば、コーニング社（Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ）は、アイソパイプ又は排出パイプフュージョンドローガラス成形プロセスを用いて、最大約１０フィートの幅を有するガラスリボンを製造した。スロット給送設備は典型的には、６００ｍｍ〜９００ｍｍ以下の幅を有するガラスリボンの成形に限定される。

ガラス給送スロット１２又はアイソパイプの基部１０８を、成形用ロール１４、１６のニップにできる限り近接して配置することによって、成形用ロール１４、１６のニップにおいて約１０００℃以上（例えば約１０００℃〜約１５００℃）の送達温度で、比較的低い粘度を有する薄いガラスを使用して、本明細書で説明する圧延成形装置を用いてガラスシートを成形できる。例えば、上記送達温度において約１００００ポアズ以上もの粘度を有するガラス及びガラスセラミック組成物、並びに約２００ポアズの粘度を有するガラス及びガラスセラミック組成物を、本明細書で説明及び例示する高精度ガラス圧延成形装置を用いて、正確な厚さで成形できる。このような低粘度のガラス組成物は、従来のスロットドロー及びフュージョンドロープロセスでは成形できない。というのは、溶融ガラス流／リボン１１、２１、３１、１１１は、自重及び／又はこのようなプロセスにおいて溶融ガラスリボンに印加される張力の下では不安定となり、その形状を失うためである。また、図６Ａに概略的に示すように、成形用ロールによって成形される前にガラス流１１又はリボン１１１が細くなるしかない時間を最小化するために、ガラス給送スロット１２又はアイソパイプの基部１０８を、成形用ロール１４、１６のニップにできる限り近接して配置することによって、製造されるガラスシートの幅を最大化してよい。例えば、成形用ロール１４、１６のニップを線Ａに配置することによって、成形用ロールに送達する際のガラス流１１又はリボン１１１の幅は、成形用ロールのニップを図６Ａの線Ｂに配置する場合よりも広くなる。成形用ロール１４、１６によってガラスを成形したら、ガラス成形及びサイズ決定プロセスの残りの間、ガラスリボン２１、３１の幅は略一定であり、更に細くなる傾向にはない。

図６Ｂに示すように、溶融ガラス流１１を、破線９８で示すように成形用ロール１４、１６間のニップの中央に給送すると有利である。ガラス流１１を成形用ロール１４、１６間にセンタリングすることによって、ガラス流１１の両側は、（図６Ｂにおいて弧Ｔ_１で概略的に示すように）対応する成形用ロールに同一の時間及び距離だけ接触し、従ってガラス成形中に同程度だけ冷却される。水平ガラス圧延成形プロセスにおいて一般的であるように、図６Ｂの破線１０１で示すように、溶融ガラス流１１を、ニップの片側から離れて供給用ロールに給送すると、ガラス流の片側が成形用ロールの一方１４に、ガラス流のもう片側が成形用ロールの他方に接触するよりも高い位置で／早く接触することになる。その結果、ガラス流１１の片側が、対応する成形用ロール１４に、ガラス流のもう片側が成形用ロールの他方１６に接触する（Ｔ_３）よりも長い時間及び距離Ｔ_２だけ接触することになる。従って、成形用ロールによって成形される間、ガラス流１１の片側は、対応する成形用ロールと接触することによって、ガラスリボンのもう片側よりも低い温度まで冷却されることになる。この不均衡な冷却によってガラスリボン２１に熱応力が生成され、これは、ガラスリボンに褶曲又は歪みを引き起こす場合があり、得られるガラスリボン２１にうねりを形成するおそれがある。

図６Ｂに示すように、成形用ロール１４、１６のニップにおいて溶融ガラスの小さな溜まり９９を形成すると有利であり得る。成形用ロールのニップにガラスの緩衝用量を提供することによって、この溜まりは、成形用ロールによって略一定の厚さを有するガラスリボン２１が確実に成形されるための補助として機能し得る。このガラスの緩衝用量は、成形用ロール１４、１６のニップに給送されている溶融ガラス流１１の流速又は厚さの変動を補償するためにニップにおいて利用可能な、ガラスの少量の貯蔵を提供する。ガラスのこのような溜まり又は貯蔵がない場合、ガラス流１１の流速は一時的に降下し、供給用ロールのニップには均一な厚さのガラスリボン２１を製造するために十分なガラスが存在できない場合がある。このようにしてリボン２１は、ガラスリボン２１の所望の厚さより薄く、かつガラスリボン２１の残りの部分より薄い薄化部分を有して成形され得る。正確なガラス給送制御によって、略一定の流速を有するガラス流１１を給送でき、また、成形用ロールのニップに溜まり９９を形成することなく、成形用ロールを用いて図５に示すような略一定の幅のガラスリボン２１を成形できる。ガラスの溜まりは、ガラスのバッチ間に、又はガラス給送速度が低い場合に、ガラスの貯蔵を提供できる。このようにして、このガラス圧延成形システムは、ガラス給送速度をガラス成形プロセスの速度から効果的に切り離すことができる。このようにして、流速が可変であり、不連続でさえあるか又は給送バッチ間に滞留時間を有するバッチ形式でさえあるガラス給送システムを用いて、必要に応じて選択可能な量のガラスを、本開示のガラス圧延成形システムに供給／給送できる。上記溜まりは任意に、ガラスの供給バッチ間に完全に使い尽くしてもよい。当該技術分野で公知であるように、成形用ロールの回転速度及び表面温度、成形用ロール間の空隙のサイズ、並びにガラス給送温度／粘度及び流速は、所望の幅及び厚さを有するガラスリボン２１を製造するために注意深く選択され、制御される。

上述のように、成形用ロールのニップにガラスの溜まりを形成することは有益であるが、この溜まりが大きくなればなるほど、溶融ガラスは成形用ロールに長時間接触することになり、ガラスシートのより多くの外側領域を、比較的低温の成形用ロールとの接触によって冷却することになる。ガラスは冷却されると粘度が上昇し、それによって、成形用ロールとサイズ決定用ロールとの間でガラスシートを引き延ばして薄くするのが困難になり、またサイズ決定用ロールにおいてガラス流を薄くしてサイズ決定するのが困難になる。従って、溜まりのサイズは比較的小さく維持する必要があり、例えば約１２ｍｍ〜約１８ｍｍの厚さを有する溜まりを形成してよく、これによってガラスシートを効果的に再引き延ばし及びサイズ決定できる。実際いくつかの例では、成形用ロールのニップに溜まりを形成しない方が有利である場合もある。

ここで図７〜１４を参照して、高精度ガラス圧延成形装置１０のある実施形態について説明する。図７に示すように高精度ガラス成形装置１０は、ガラス成形用モジュール１１０、ガラスサイズ決定及び表面加工用モジュール１２０、並びに任意のガラス牽引用モジュール１３０を含んでよい。成形用ロール１４、１６は成形用モジュール１１０の一部であり、サイズ決定及び表面加工用ロール２４、２６はサイズ決定及び表面加工用モジュール１２０の一部であり、任意の牽引用ロール４４、４６は牽引用モジュール１３０の一部である。成形用モジュール、サイズ決定及び表面加工用モジュール、並びに任意の牽引用モジュールは、各ロールのペアのニップが同一の垂直平面（例えば、成形用ロールに給送されているガラス流によって、又は成形用ロールのニップによって画定される垂直平面）上にセンタリングされて位置合わせされるように、互いに重ねて配設してよく、これによってガラス流／リボンを、各ロールのペアによって画定されるニップの中央に正確に給送できる。

成形用ロール、サイズ決定及び表面加工用ロール並びに牽引用ローラを除いて、ガラス成形用モジュール１１０、サイズ決定及び表面加工用モジュール１２０、並びに牽引用モジュール１３０は実質的に同一であってよい。従って、サイズ決定及び表面加工用ロール２４、２６のための配置及び駆動モジュール１２０のみを添付の図面に図示し、図８〜１４を参照してここで詳細に説明する。サイズ決定及び表面加工用モジュールに関する以下の説明における、図８〜１４に関連するサイズ決定及び表面加工用ロール２４、２６についての言及は、成形用モジュール及び任意の牽引用モジュールそれぞれの成形用ロール１４、１６及び牽引用ロール４４、４６についての言及としても解釈してよいものであることを理解されたい。ここで説明するモジュール１１０、１２０、１３０は、ここで例として説明するように、組み合わせて汎用圧延成形装置又はシステムを形成する、簡素で低コストかつ薄型の、積層可能なモジュールである。別個のモジュールそれぞれの全厚さ又は全高さは、わずか約１１４ｍｍ程度であってよい。各モジュールは、ロールの温度制御を容易にするための任意のロール用ラジエントヒータ１１４、１１６を含んでよい。ここで詳細に説明するモジュールは、本開示の成形用ロール、サイズ決定／表面加工用ロール及び牽引用ロールを設置する、位置合わせする、移動させる、及び制御するために使用できる代表的な設備の一例にすぎないことを理解されたい。当業者は本説明及び添付の請求項の範囲から逸脱することなく、成形用ロール及びサイズ決定／表面加工用ロールを設置する、位置合わせする、移動させる、及び制御するための他の設備又はシステムを設計及び構築できる。

図８〜１１に示すように、サイズ決定及び表面加工用モジュール１２０は、空気圧シリンダ１２８、フレーム１３１、並進駆動モータ１３２、上部シャフト１５８、下部シャフト１５９、及び中間シャフト１６１を含む。空気圧シリンダ１２８、又は油圧シリンダ、電気ステッパモータ若しくはサーボモータ等のその他の適切な並進駆動デバイス、又は十分な並進駆動力を生成できるいずれの他の並進駆動デバイスは、サイズ決定及び表面加工用ロールを互いに向かって移動させる。サイズ決定及び表面加工用ロール２４、２６が互いに向かって移動するにつれて、サイズ決定及び表面加工用ロール２４、２６上のスペーサリング３４、３６は互いに対して接触して、サイズ決定及び表面加工用ロール２４、２６の成形用表面間に空隙を正確に形成／画定する。空気圧シリンダはモジュールの後側、例えば溶融ガラスリボンからの熱から離間した側部に設置される。

サーボモータ若しくはステッパモータ等の電気モータ、又は空気圧若しくは油圧モータ等の他の適切な回転駆動機構は、直角ギヤボックス１３４、内側サイズ決定及び表面加工用ロール２４と外側サイズ決定及び表面加工用ロール２６とを反対方向に回転させるための回転ギヤボックス１３６、及びシュミットカップリング１４４、１４６を介して、サイズ決定及び表面加工用ロールを回転駆動し、これにより、サイズ決定及び表面加工用ロールは、正確に制御された速度で反対方向に回転駆動される。ギヤボックス１３４はまた、サイズ決定及び表面加工用ロールを比較的高いトルクで駆動するために、例えば３０−１、５０−１又は２０−１のギヤ減速として機能するように連動してよい。直角ギヤボックスは、サイズ決定及び表面加工用ロールと平行な出力シャフトを有するモータ１３２を配設することによって省略してよいことを理解されたい。サイズ決定及び表面加工用ロールは、サーボモータによって正確な速度で回転駆動され、このサーボモータは、他のロールモジュール１１０、１３０を回転駆動するサーボモータと同期させることができる。図１３に示すように、ギヤボックス１３６は、内側サイズ決定用ロール２４と外側サイズ決定及び表面加工用ロール２６とを反対方向に回転させるためのギヤセット１３８を含む。シュミットカップリングは、ギヤボックス１３６の（フレーム１３１に対して固定された）出力シャフトに対するサイズ決定及び表面加工用ロールの（フレーム１３１に対して移動する）シャフト２０２、２０４の相対的な並進運動を可能とし、その一方で、これらの間に回転駆動接続を保持でき、また、他のタイプの並進／調整可能な回転駆動連結において一般的であるようなロールの回転速度の変動又は揺れを起こすことなく、ロールを正確に制御された回転速度で駆動できる。このようにして、シュミットカップリングは、シュミットカップリングを用いない場合にロールの回転速度の揺れによって生成されることになる、ガラスの望ましくない低頻度のうねりの生成を低減する。図１５〜１７を参照して以下により詳細に説明するように、可撓性配管を介して例えば空気、水又は空気／水の混合物（霧若しくは他の適切な冷却剤）である冷却液を、可撓性配管を介して、回転式流体ユニオン１５４、１５６を通してサイズ決定及び表面加工用ロール内へと、並びに連結部分１５７を通して高精度アングルブロック内へと給送する。

図８に最もよく示されているように、サイズ決定及び表面加工用ロール２４、２６それぞれのシャフトは、液冷高精度アングルブロック１２４、１２６にそれぞれ設置される。アングルブロック１２４、１２６には、保守及びその他の目的でのサイズ決定及び表面加工用ロールの設置及び取り外しを容易にするために、クイックチェンジ取り付け用特徴部分を組み込んでよい。サイズ決定及び表面加工用ロール２４、２６のうち、第１の又は内側サイズ決定及び表面加工用ロール２４のアングルブロック１２４は、中間シャフト１６１の外側端部上に設置される。中間シャフトの内側端部は、空気圧シリンダ１２８の出力シャフト１６２に取り付けられる。図９、１０に最もよく示されているように、中間シャフトの中央部分は、フレーム１３１の内側プレート１６３及び外側プレート１６４を通る穴のブッシュ内に摺動可能に軸支される。このシリンダの出力シャフト１６２は、矢印１６７で示すように中間シャフトを前後に駆動するために、空気圧シリンダのピストンから延伸する。第２の又は外側サイズ決定及び表面加工用ロール２６のアングルブロック１２６は、上部シャフト１５８及び下部シャフト１５９の外側端部上に設置される。上部及び下部シャフトの内側端部は、空気圧シリンダ１２８のハウジング又は設置用プレートに取り付けられ、これによってピストンは中間シャフトを上部シャフト１５８及び下部シャフト１５９に対して移動させる。上部シャフト１５８及び下部シャフト１５９の中央部分は、フレーム１３１の内側プレート１６３及び外側プレート１６４を通る穴、並びに内側サイズ決定及び表面加工用ロール２４のアングルブロック１２４を通る穴のブッシュ内に摺動可能に軸支される。

図１１、１２に最もよく示されているように、中間シャフト１６１の上部表面及び上部シャフト１５８の下側表面それぞれの中央部分に、歯１６６、１６８を形成する。図１０〜１２に示すように、トーションロッド１７４の対向する端部上にピニオンギヤ１７２を設ける。トーションロッドの端部は、フレーム１３１のブッシュ又は穴に受承され、これによってフレーム１３１内におけるトーションロッドの位置を固定する。ピニオンギヤ１７２は、中間シャフト１６１及び上部シャフト１５８の「ラック」ギヤと係合する。両ピニオンギヤ１７２は同一のトーションロッド１７４上に設置されるため、同一の速度で回転し、これにより、内側及び外側サイズ決定及び表面加工用ロールの両端部は、互いに向かって及び互いから離れるように同一の速度で同期して移動し、サイズ決定及び表面加工用ロール２４、２６は、空気圧シリンダ１２８によって互いに向かって及び互いから離れるように移動させられても、互いに対して平行なままである。上部シャフト１５８及び中間シャフト１６１は、その片側に歯１６６、１６８が形成された場合に（これによってこれらシャフトはフレームに拘束され得、又はサイズ決定用ロールの所望の正確な位置決め及びサイズ決定用ロール間のガラスサイズ決定用空隙の正確な形成が妨げられ得る）褶曲又は屈曲する傾向があることが分かった。歯付きシャフトのこのような褶曲を防止するために、図１２から分かるように、上部シャフト及び中間シャフトの歯１６６、１６８と反対側にスロットを形成してよい。

ピニオンギヤ１７２は、図８〜１２に示すように、上部シャフト１５８に形成された歯ではなく、下部シャフト１５９に形成された歯と係合できることを理解されたい。トーションロッド１７４及びピニオンギヤによって、空気圧シリンダ１２８のうちの１つを任意に削除でき、中間シャフト１６１のうちの１つのみを駆動するたった１つの空気圧シリンダ１２８を用いて、サイズ決定及び表面加工用ロールを互いに向かって及び互いから離れるように同期させて駆動する／移動させることができることも理解されたい。

図１２に最もよく示されているように、空気圧シリンダ１２８の出力シャフト１６２は、アダプタ１８２、位置合わせカップリング１８４及び任意のネジ山付きロック用カラー１８６を介して、中間シャフトに接続してよい。アダプタ１８２は位置合わせ連結器具１８４によって出力シャフト１６２と噛み合う。位置合わせ連結器具１８４は中間シャフト１６１の端部に受承され、中間シャフトを空気圧シリンダの出力シャフトと位置合わせする。ネジ山付きロック用カラー１８６は、中間シャフトのストロークを調整して、フレーム１３１のプレート１６３と接触することによって（図９、１０にも示す）、内側サイズ決定及び表面加工用ロール２４と外側サイズ決定及び表面加工用ロール２６との間の空隙を調整する。

サイズ決定及び表面加工用ロール２４、２６が、ガラス給送スロット１２（又はアイソパイプの基部１０８）の直下に配置され、ガラスリボンが内側サイズ決定用ロール２４と外側サイズ決定用ロール２６との間にセンタリングされるように、フレーム１３１を、設置用クランプ又は設置用ブロック１８８を用いて垂直ポスト又は支柱（図示せず）上に設置してよい。このようにすると、サイズ決定及び表面加工用ロール２４、２６をシリンダによって共に押圧した場合、ガラスリボンはサイズ決定及び表面加工用ロールのニップの中央に受承されることになる。フレーム１３１を設置するポスト又は支柱は静止した支柱であってよく、又はガラス給送スロット若しくはアイソパイプの下に高精度ガラス圧延成形装置１０を選択的に配置するための、カート若しくは他のモジュール１１０、１４０に沿って可動である他のプラットフォームであってよい。設置用クランプ１８８は、各モジュール１１０、１２０、１３０を垂直な支柱に沿って、ガラス給送スロット又はアイソパイプに対して、及び他のモジュールに対して垂直に無限に調整できる性能を提供する。

サイズ決定及び表面加工用ロールモジュール１２０の上述の実施形態には、シリンダ１２８によってサイズ決定及び表面加工用ロール２４、２６を共に移動させる際に、これらの間の空隙の正確な制御を達成するための、３つの代替方法を組み込んでよい。第１の最も正確な方法は、図１〜３、７、８に示すように、上述の正確に寸法設定されたスペーサリング３４、３６を使用することによって提供される。ロールの空隙の正確な制御は、ロールのシャフトとロール若しくはアングルブロックとの間の僅かな偏心度、軸受け嵌合クリアランス／許容誤差、又は作動温度におけるシャフト、軸受け、アングルブロック若しくは支持構造の変動し得る膨張に関わらず、スペーサリングを用いて維持される。

サイズ決定及び表面加工用ロール２４、２６間の空隙を制御するための、第２の幾分精度が落ちる方法は、図８に示すように、スペーサシム１９１を用いて提供できる。正確に成形されたスペーサシム１９１を、モジュールの各側上のアングルブロック１２４、１２６間に設置してよく、これによって空隙の正確な制御を提供する。シム１９１は、上部シャフト１５８及び下部シャフト１５９に亘って滑り嵌めされるように形成でき、これによって様々な厚さのシム（又は様々な厚さを形成するための複数のシム）を迅速かつ容易に交換して、サイズ決定及び表面加工用ロール間の空隙のサイズを変更できる。この方法を用いると、ロールのシャフトとロール若しくはアングルブロックとの間の僅かな偏心度、軸受け嵌合クリアランス／許容誤差、又は作動温度におけるシャフト若しくはロールの変動し得る膨張によって、サイズ決定及び表面加工用ロール間の空隙のサイズ及び均一性に僅かな偏差が生じ得、これは得られるガラスシート３１の厚さ制御及び均一性の、これに対応する変動を伴う。シムはロールの空隙の迅速かつ容易な変更を可能にするため、この方法は研究開発又は試作環境において理想的なものである。

サイズ決定及び表面加工用ロール間の空隙を制御するための、第３の更に精度が落ちる方法は、図１２に示すように、任意のネジ山付きロック用カラー１８６を中間支持シャフト１６１上に設けることによって提供できる。シリンダ１２８によって内側シャフトが外側に移動させられると、ロック用カラー１８６はフレーム１３１（又はフレームのブッシュ）に接触して中央シャフトの運動を停止させ、従って内側及び外側サイズ決定及び表面加工用ロールの運動を、サイズ決定及び表面加工用ロールの間に画定された所望の空隙を有した状態で停止させる。ネジ山付きロック用カラーは、内側シャフト１６１の端部上にネジ山を有し、これによりロック用カラー１８６は内側シャフトに沿って内側及び外側へ移動して、中間シャフトが停止する位置を変更でき、従ってサイズ決定及び表面加工用ローラ間の空隙のサイズを変更できる。本開示の更に別の実施形態では、ガラス製作中にロック用カラー１８６を方向転換して、サイズ決定及び表面加工用ロール間の空隙を調整するために、カラー駆動デバイス（図示せず）をモジュールに組み込んでよい。また、プロセスを監視し、製造中のサイズ決定されたガラスリボン３１、１３１を監視するために、当該技術分野で公知であるようなセンサ（図示せず）を、サイズ決定及び表面加工用モジュール又はこのモジュールの下流に付加してもよい。このようにすると、サイズ決定されたガラスリボンの厚さ又はその他のパラメータの望ましくない変動をセンサで検知して、検知されたガラスリボンの厚さ又はその他のパラメータが再び許容範囲内になるまでロック用カラーを駆動することによって、サイズ決定及び表面加工用ロール間の空隙をリアルタイムで調整できる。この調整は手動制御であってもよく、又は自動であってもよい。

スペーサシム１９１（図８参照）を使用することによってサイズ決定及び表面加工用ロール間の空隙を制御する上記第２の方法の、より容易に調整可能であるという特性は、新規のガラス組成、新規の作動温度、新規の操作スループット、新規のガラスリボン厚さ又はガラスリボン幅等に対する最適な空隙を決定するために空隙を頻繁に変化させる必要がある実験又は開発環境において、有利であり得る。その一方で、サイズ決定及び表面加工用ロール間の空隙が固定され、より正確なガラスリボン厚さの制御が望ましい製造環境では、スペーサリング３４、３６がより有利であり得る。

ここで図１４〜１７に移り、サイズ決定及び表面加工用ロール２６のある実施形態について、外側サイズ決定及び表面加工用ロール２６を参照して説明する。外側サイズ決定及び表面加工用ロール２６が、ガラス接触表面内又はガラス接触表面上に形成された、表面加工された特徴部分１９８のパターンを有する一方で、内側サイズ決定用ロール２４は平滑であるという点を除けば、内側サイズ決定用ロール２４は外側サイズ決定及び表面加工用ロール２６と同一であることを理解されたい。しかしながら、内側ロールを、外側サイズ決定用ロール２６に加えて又はその代わりにサイズ決定及び表面加工用ロールとするために、内側サイズ決定用ロール２４は任意に、表面加工された特徴部分を含んでよいことを理解されたい。

上述のように、外側サイズ決定及び表面加工用ロール２６及び内側サイズ決定用ロール２４はそれぞれ、断熱性シリンダ又はコーティング１９２を含む。断熱性シリンダ１９２は端部キャップ１９４、１９６間に設置される。シャフト２０２、２０４は、サイズ決定及び／又は表面加工用ロールを水冷高精度アングルブロック１２４に回転可能に設置するための端部キャップと一体成形してよい。正確に成形されたスペーサリング３４は、断熱性シリンダ１９２の端部と、端部キャップ１９４、１９６との間に形成された溝に設置してよい（図１４、１５参照）。スペーサリング３４の外側円筒状支承面は、ガラスリボン３１の所望の最終的な厚さの半分に等しい距離だけ、断熱性シリンダ１９２の外側ガラスサイズ決定用表面２３６を超えて延伸する。溶融ガラスからシリンダ１９２への熱損失／移動を阻止するために、断熱性シリンダ１９２の外側円筒表面は、別のセラミック材料又は複数のセラミック材料の組合せ等の断熱性材料で形成された熱障壁層（図示せず）を含んでよい。

サイズ決定及び表面加工用ロール２６（又は内側サイズ決定用ロール２４）の断熱性シリンダ１９２を、所望の比較的低温の作動表面温度である約１００℃に維持するために、複数の拡散孔２４４を有する冷却剤ディストリビュータ又はスプレーチューブ２４２を断熱性シリンダ１９２内部中央に配置する。水、空気及び水からなる霧、又はその他の適切な冷却液等の冷却液（又は冷却剤）２４６を、回転式流体ユニオン１５４（図１５を参照）を介して冷却剤ディストリビュータ２４２へと加圧下で給送（２４６ａ）する。冷却液２４６ａを拡散孔２４４から断熱性シリンダの内側円筒表面上にスプレーし、断熱性シリンダ１９２を冷却する。スプレーチューブ２４２及びシャフト２０２と回転式流体ユニオン１５４との間の環状空隙２４８を用いて、温められた冷却液２４６ｂを断熱性シリンダの内側から除去する。拡散孔２４４は、所望の冷却効果を達成するために、いずれの所望のパターンで配設してよい。例えば、サイズ決定及び／又は表面加工用ロールの端部よりもより強い冷却が必要とされるサイズ決定及び／又は表面加工用ロールの中央部分に、より多くの、例えばより高い密度の冷却孔が存在してよい。

外側サイズ決定及び表面加工用ローラ２６は、その上に形成された、表面加工用特徴部分１９８（又は表面加工１９８）のパターンを有する。表面加工用特徴部分１９８は、単なる例として、レーザを利用し、印刷業界でアニロックスローラを形成するために広く使用されている製造技術を用いて、表面加工用ローラ２６の表面を彫刻することによって形成してよい。レーザを用いて、ローラの表面上に表面加工された特徴部分１９８の規則的かつ反復可能な幾何学的パターンを彫刻してよく、又はこのレーザは表面加工用ローラの表面上に、表面加工された特徴部分１９８のランダムなパターンを形成してよい。表面加工された特徴部分は全て同一のサイズ及び幾何学的形状であってよく、又は２つ以上の、若しくはランダムでさえあるサイズ及び幾何学的形状のものであってよい。表面加工された特徴部分を、規則的かつ反復可能なパターン、若しくは変動するランダムでさえあるパターンで、表面加工用ローラの表面上に配置してよい。図面では、凹状の表面加工された特徴部分を、ガラスリボンの表面上にバンプ又はリッジ等の対応する形状の隆起した特徴部分を形成する、表面加工用ローラ２６の表面の窪み又は裂け目等の凹部として主に図示する。あるいは表面加工用特徴部分１９８は、ガラスリボンの表面上に窪み又は裂け目等の対応する形状の凹部を形成する、バンプ又はリッジ等の隆起した特徴部分であってよい。表面加工された特徴部分１９８は、直接レーザ彫刻、アークプラズマをスプレーしたセラミック表面コーティングを適用すること、又はエッチング、サンドブラスト及びその他の表面複製方法等のいずれのその他の適切な彫刻若しくは材料除去プロセスによって、形成できる。隆起した特徴部分は、いずれの適切な材料堆積プロセスを用いて、表面加工用ローラの表面に形成してよい。表面加工用ローラに形成され、ガラスリボンの表面に付与される、表面加工された特徴部分は、僅か１０μｍ〜１２μｍ程度の寸法を有する特徴部分を有する極めて微細な表面加工用パターンで形成してよい。

表面加工された特徴部分１９８は、多くの幾何学的形態又は形状を取り得る。例えばこの表面加工された特徴部分は、六角形状、ダイヤモンド状、又はその他の幾何学的若しくはランダムでさえある形状であってよい。一実施例では、特徴部分は１２００セル／インチの密度のセルの６０°六角形パターンであり、このセルの開口が１８μｍ、セル間の壁厚さが３μｍである。別の実施例では、この特徴部分は、異なる特徴、又は表面加工用ローラの表面の全表面積の２０〜１００％の表面被覆を形成するセル数を有する、離間した凹部であってよい。他の実施例では、表面加工された特徴部分は、３個以上の距離がより近い特徴部分又はセルからなる群に整列させてよく、この群は表面加工用ローラの表面上に、反復パターン又はランダムなパターンで整列される。直接レーザ彫刻技術を用いて、セルパターンをほぼ無制限に生成できる。また、集束レンズを用いて、所望の形状、間隔及びサイズの表面加工された特徴部分又はセルをガラス表面に与えることができる。

ガラス成形装置１０の通常の動作中、ガラス成形用ロール１４、１６は、サイズ決定及び表面加工用ロール２４、２６間に形成されたガラスサイズ決定用空隙より大きな、成形用ロール間に形成されたガラス成形用空隙を有するよう設定される。ガラス成形用ロール１４、１６はまた、サイズ決定及び表面加工用ロール２４、２６よりも遅い速さ／ＲＰＭで動作させてよい。サイズ決定及び表面加工用ロールをガラス成形用ロールよりも高いＲＰＭで作動させることにより、ガラス成形用ロールとガラスサイズ決定用ロールとの間のシート２１に張力が生成され、このシートが引き延ばされる。ガラスシート２１に張力を維持することは、成形されたシートの安定性を維持する役に立ち、またこれを用いて、サイズ決定及び表面加工用ロールのニップへと入る前に成形されたガラスシート２１を引き伸ばして薄くすることができる。例えば、成形用ロールによってガラスシート２１を厚さ２ｍｍに成形し、成形用ロールとサイズ決定用ロールとの間で引き伸ばして薄くすることができ、その後サイズ決定及び表面加工用ロールのニップへと入って、ここで厚さ１ｍ、にサイズ決定できる。同様に、牽引用ロール４４、４６をサイズ決定用ロール２４、２６より速い速度で駆動して、ガラスリボン３１に張力を生成し、サイズ決定用ロールと牽引用ロールとの間でガラスリボン３１を安定化する、引き延ばす、及び／又は薄くすることができる。ガラス成形用ロール、サイズ決定及び表面加工用ロール、及び任意の牽引用ロールのロール間の空隙及びロール速度は、各ロールの組を通過するガラスの体積流速が等しくなるように、適切に設定できる。

ここで説明したガラス圧延成形装置のモジュール式／積層可能な構成は多くの方法で容易に構成でき、これにより、システムにおいて異なるガラスロールモジュールを単に追加、削除及び置換することによって、広範なガラス組成、ガラスシート幅、ガラスシート厚さ、ガラスシート表面／厚さ寸法制御、及びガラスシート表面パターニングに対する、極めて多数のガラス成形用構成及び動作が可能となる。また、ここで説明したガラス圧延成形装置及びプロセスのモジュール式／積層可能な構成により、浮き彫り状の所望の表面特徴又は表面加工を有するガラス仕上げ用ローラモジュールを単に追加することによって、ガラスサイズ決定用ロールのうちの一方又は両方のガラス成形用表面に特別な表面特徴部分または表面加工を組み込むこともできる。

サーボモータ若しくはステッパモータ等の電気モータ１３２、又は各モジュールのロールを回転駆動するためのその他の適切な回転駆動機構は、独立して別個に制御してよく、これによって各モジュールのロールを、他のモジュールのロールとは独立して、異なる速度若しくはトルクで、又は１つ又は複数の一方のロールと同じ速度若しくはトルクで、回転駆動できる。これを実現するために、各ロールの回転速度及び／又はトルクを感知するために、各モジュールにおいてセンサを使用してよい。各センサからコントローラに信号が送信され、続いてこのコントローラは、各ロールを駆動する回転駆動機構に信号を送信し、これにより、各ロールの回転速度又はトルクを所望の動作範囲内に制御する。このようにして、ローラのペアを、そのすぐ上にあるローラのペアより若干高い回転速度又はトルクで駆動でき、これによってこれら２つのローラのペア／モジュールの間でガラスリボンを牽引できる。例えば、上側のローラのペアを、下側のローラのペアの速度に対する特定の比率（約９：１０〜約１：２等）又はある割合である低速で駆動してよい（例えば上側ロールを、下側ロールの速度の約５０％〜下側ロールの速度の約９０％である速度で駆動してよい）。

システムは、広範な材料で形成された広範なタイプのロールを含むことができ、例えばステンレス鋼若しくはインコネル、又はセラミックコーティングステンレス鋼、及び他の適切な材料で作製された成形用ロール１４、１６；セラミックコーティング若しくはスリーブ等の断熱性表面を有するステンレス鋼、又はジルコニア等の他のセラミック基材で作製されたサイズ決定及び表面加工用ロール２４、２６；並びにセラミックコーティング若しくはスリーブ又は高温シリコーンコーティング若しくはスリーブを有するステンレス鋼、又はその他の適切な材料で作製された牽引ロール４４、４６を含んでよい。本開示のシステムと共に使用できるロールは、上述の成形用、サイズ決定／表面加工用、及び牽引ロール、並びに縁部トリマを有するロール又は図１８に示すようにガラスカッター２６４、２６６を有する切断用ロール２５４、２５６等の追加の任意のロールを含むが、これらに限定されるものではない。切断用ロール２５４、２５６は、鉄鋼又は硬化鉄鋼製カッターを有するアルミニウムで作製してよい。

切断用ロールの回転速度は、サイズ決定用ローラの速度又はガラスリボンの速度と同期させてよい。切断用ロールの回転速度は、所望の長さを有するガラスシートをガラスリボンから切り取るように調整してよい。例えば、比較的短いガラスシートが必要である場合、カッターがガラスに接触していない間、切断用ロールを比較的高い回転速度（例えばサイズ決定用ロールの回転速度の１５０％の速度）で回転駆動してよく、これによってカッターは切断用ロールの軸の周りを、ガラスリボンの速度より速くてよい速度で迅速に移動する。そして、カッター２６４、２６６がガラスリボンに近づくにつれて切断用ロールの回転速度は低下し、切断用ロールの回転速度は、カッターがガラスリボンに接触してこれを切断する際のガラスリボンの速度に同期される。続いて、カッターがガラスから離れるにつれて切断用ロールの回転速度は上昇し、ガラスリボンから別のシートを切り取るためにプロセスを反復する。比較的長いガラスシートが必要である場合、カッターがガラスに接触していない間、切断用ロールは、比較的低い回転速度（例えばサイズ決定用ロールの回転速度の５０％の速度）で回転駆動してよく、これによってカッターは切断用ロールの軸の周りを、ガラスリボンの速度より遅くてよい速度でゆっくりと移動する。そして、カッター２６４、２６６がガラスリボンに近づくにつれて切断用ロールの回転速度は上昇し、カッターの速度は、カッターがガラスリボンに接触してこれを切断する際のガラスリボンの速度に同期される。このようにして、カッターがガラスリボンから離れる時に切断用ロールの速度を調整することによって、いずれの所望の長さのシートガラスを切り取るために、いずれの所望のシート長さをシステムコントローラに「ダイヤル入力する（ｄｉａｌ ｉｎ）」ことができる。ガラスリボンに欠陥が検知された場合、コントローラは切断用ロールを制御して、ガラスリボンを上記欠陥の両側で切断して、欠陥を含むガラスリボンの部分をガラスリボンから切除できる。この欠陥を有するガラスの部分は、破棄するか又は再利用してよい。

図１８に概略的に示すロール用ラジエントヒータ１１４、１１６を、成形用ロールモジュール１１０のアングルブロックに任意に設置して、成形用ロール１４、１６によって（あるいはフレーム１３１へと）移動させ、（図１８に示すように）ガラス成形用ロール１４、１６の温度制御を容易にする。図７に示すように、ラジエントヒータは、ガラスサイズ決定及び表面加工用ロール２４、２６の表面温度を制御するために、サイズ決定及び表面加工用ロールモジュール１２０のアングルブロックのうちの１つ又は複数に設置してもよく、また牽引用ロール４４、４６表面温度を制御するために、牽引用ロールモジュール１３０のアングルブロックに設置してもよく、又は本開示のガラス成形装置に組み込まれた他のいずれのロールモジュールに設置してもよい。ラジエントヒータは温度センサ１２４、１２６及び放射加熱素子１２５、１２７を含んでよい。

温度センサ１２４、１２６は、ロールの表面の表面温度を感知するために、ガラス成形用ロール１４、１６及びガラスサイズ決定用ロール２４、２６の成形用表面に一直線に設置される、赤外線センサ又は光学高温計であってよい。コントローラは、温度センサが感知した温度に反応して放射加熱素子への電流を制御し、ガラス成形用ロールの表面温度を、所望の作動表面温度、例えば約５００℃〜約６００℃の作動温度において略一定に維持する。赤外線センサ及びヒータはまた、サイズ決定及び表面加工用ロールモジュールのサイズ決定及び表面加工用ロールの表面温度を制御するために、サイズ決定及び表面加工用ロール上に設けてもよい。

図１８はまた、ガラスリボン３１の表面上に隆起した表面加工特徴部分２０１が形成された本開示の代替実施形態も示す。粉末材料２０３をホッパ２０５から表面加工用ローラ２６に給送する。調量用ブレード２０７が、表面加工用ローラ２６の表面から余剰の材料２０３を削り落とし、表面加工用ロールの表面の凹状特徴部分１９８を粉末材料で充填された状態とする。続いて粉末材料を、ガラスリボン３１の表面内／表面上へと堆積させる。ガラスリボンからの熱によって、粉末材料は焼結されるか、又はそうでない場合は融着若しくは定着させられ、ガラスリボンの表面上に硬質の隆起した特徴部分２０１を形成する。

本開示の別の実施形態では、図２０に示すように、スプレーノズル２１５ｃを用いて、粉末又は微粒子材料をガラス流１１又は２１の一方にスプレーするか、又は他の手法により堆積させてよい。更なる実施形態では、成形用ローラ１４、１６のニップのガラスの溜まり９９に、粉末又は微粒子材料をスプレーするか、又は他の手法により堆積させてよい。これらの実施形態では、粉末又は微粒子材料はガラスリボン３１の表面に部分的に埋没するか、溶融するか又は押し付けられ、ガラスリボン状に隆起した表面加工特徴部分を形成する。本方法はまた、ガラスとは若干異なる材料を、シートの表面内／表面上へと埋め込むことによって、独特の２重組成表面を生成できる。

本開示のこのシステムは、高温平坦プレート取り出し器具、雌型キャビティを有する真空ガラス成形用鋳型２６０、支持リング及び雌型キャビティを有する真空ガラス成形用鋳型、支持リング及び雄型キャビティを有する真空ガラス成形用鋳型、水平コンベヤ状に設置された、薄型シェルを有する真空ガラス成形用鋳型、平坦ベルトコンベヤのガラスシート取り出し器具、水平真空ガラス成形用機械システム、並びにハブマシーン真空ガラス成形用機械システムを含むがこれらに限定されない、広範なガラス取り出し及びガラス成形又は仕上げデバイスに適合し得る。図１９に示すように、ガラスの取り出し器具は、コンベヤ２６２上に真空ガラス成形用鋳型２６０を含んでよい。真空鋳型成形された、表面加工されたガラス板を、硬化したガラスリボンから切り取り、従来の仕上げプロセスを用いて仕上げを施してよい。

図２０は、表面加工特徴部分１９８が、従動プーリ２１３及び表面加工用ローラ２６上に設置された無端ベルト２１１の表面に設けられる、本開示の代替実施形態を示す。サイズ決定及び表面加工用ローラ２６の比較的低い温度によって、ベルトは比較的低温に維持され、これによって広範な材料を使用して無端ベルト２１１を形成してよい。ベルトは、表面加工用ローラ２６に関して上述したように、凹状の表面加工特徴部分又は隆起した表面加工特徴部分を有してよい。（図１８に示す表面加工用ロール２６への粉末の給送のように）ホッパ及び調量用ブレードを用いて粉末をベルトに給送し、ガラスリボン３１に移動させてよい。一実施形態では、ベルトは、ベルトに凹状の表面加工特徴部分を形成するためにこのベルトの全体又は一部に孔を有する、薄型ベルトであってよい。あるいは、ベルトは金属又はケブラー製微細メッシュスクリーンであってよい。更なる実施形態では、移動のために、粉末又は微粒子をスプレーノズル２１５ａからベルト２１１にスプレーしてよく、また、調量用ブレード（図２０では図示せず）によってベルト上の粉末を調量してよい。あるいは、スプレーノズル２１５ｂは、成形用ロール１４、１６とサイズ決定及び表面加工用ロール２４、２６との間の、成形用ロール１６上又はガラスリボン２１上に、粉末又は微粒子をスプレーしてよい。

ここで説明したガラス圧延成形装置は、比較的低コストであり、試作品から試験品、市販品へと直接拡張でき、また多数のガラス送達方法との適合性に応じてより大きな又は小さな幅に容易に変更可能である。ここで説明したガラス成形システムのモジュール式／積層可能な構成により、システムを容易にカスタマイズできるものとすることができ、また本システムは、調査用ツール、プロセス若しくは製品開発ツール、試作用ツール、又は市販用ガラス製造システムとして使用できるようになる。調査用、試作用又は開発用ツールとして使用される場合、アングルブロック１２４、１２６及びシムを用いてサイズ決定及び表面加工用ロール２４、２６並びに／又は成形用ロール１４、１６間の空隙を画定する上述の方法を使用すると、空隙の幅を迅速に、かつ高い信頼性をもって変更でき、有利であり得る。その一方で、スペーサリング３６を用いてサイズ決定及び表面加工用ロール２４、２６並びに／又は成形用ロール１４、１６間の空隙を画定する、より正確な方法は、ガラスシートの市販用製造に有利に使用できる。

ここで説明した高精度ガラス圧延成形装置及びプロセスは、サイズ決定中の寸法制御及び表面加工機能から、シート成形機能を分離している。初期のガラスシート成形では、約１０００℃以上（例えば約１０００℃〜約１５００℃）の比較的高いガラス温度でガラスの圧延を実施する必要があり、これは従来、２ｍｍ未満の厚さを有する薄型シートを成形する際に正確な厚さ制御を行うことができない。これよりかなり低い、４００℃以下、３００℃以下、又は２００℃以下という比較的低温の表面温度に維持された第２の（場合によっては第３又はそれ以上の）ガラスサイズ決定用ロールのペアを追加することによって、ここで説明したガラス圧延成形装置は、第１の又は上部成形用ロールと、最後の又は底部セラミックコーティングサイズ決定用ロールとの間のシート幅の減少が極めて小さい、正確な厚さ（例えば＋／−０．０２５ｍｍ以下）を有する極めて薄い（例えば薄さ１ｍｍ以下、０．８ｍｍ以下又は０．７５ｍｍ以下の）ガラスシートを、２０ｍ／分以上の高い生産速度／ガラススループット／プロセス速度で正確に成形することを可能とすることができる。また、本開示の高精度ガラス圧延成形装置を使用して、正確な厚さ制御及び所望の表面加工を有する、厚さが最大４ｍｍ以上のガラスシートの成形を可能とすることができる。ロールは長さが最大１２００ｍｍ以上であってよく、幅が最大９００ｍｍ以上のガラスシートを製造できる。成形用ロールと、サイズ決定及び表面加工用ロールとが垂直になった構成により、水平な又は傾斜した圧延成形構成によってガラスに生成されるうねりが排除される。また、本開示のガラス圧延成形装置を使用して、従来の圧延成形デバイスよりも速い速度で、薄く、表面加工されたガラスを成形できる。例えば本開示の装置は、厚さ約０．８〜１．２ｍｍのガラスセラミックシートを、ガラスの長さ約５００ｍｍ／秒の速度で成形できるが、従来の圧延成形デバイスは、比較的厚い（６ｍｍ〜１２ｍｍの）ガラスシートを、約３００〜６００ｍｍ／分の速度で製造できるのみである。

ここで説明したガラス圧延成形装置及びプロセスはまた、ガラス成形用ロールでのガラス流の送達温度において約２００ポアズという比較的低い粘度を有する様々なガラス及びガラスセラミック組成物、並びにガラス成形用ロールにおいて約１００００ポアズという比較的高い粘性を有するガラスの、正確な厚さでの成形及び表面加工を可能とする。本開示のガラス装置は、２０ｍ／分〜３６ｍ／分という比較的速い生産速度で正確な厚さのガラスシートを成形することも可能である。

以下の実施例により、様々な実施形態を更にはっきりと説明する。

実施例１
溶解ガラスセラミックの連続供給を、フィッシュテールスロット給送から図７−１４に示したガラスロール成形用装置へと長時間供給した。ガラスを約１２００℃の送達温度、約３００ポアズの送達粘度、約３００ポンド／時の送達流速で送達した。この装置は、上側のステンレス鋼製成形用ロールのセット、及び下側のセラミックコーティングされたサイズ決定用ロールのセットを備えていた。成形用ロールを、約５５０℃〜約５８０℃で変動する「高温」表面温度で作動させた。サイズ決定用及び表面加工用ロールを、約１００℃の「低温」表面温度で作動させた。ガラスを圧延成形し、約２５４ｍｍ／秒の直線速度でサイズ決定した。試料は幅約８８ｍｍ、長さ約３０５ｍｍであった。正中線において、及び各端部から約４分の１インチ内側において、試料の長さ方向を辿る直線でガラスに印を付けた。これら３本の線それぞれに沿って、シートに沿ったあらゆる地点で、厚さ測定を実施した。測定された厚さは互いから約＋／−０．０１２５ｍｍ以内であった。

様々な実験から得られた観察を以下に示す：
・薄さ０．７ｍｍのガラスシートを、この種のガラス成形システムを用いて製造できる。
・ロール表面温度制御は、許容可能な製品の製造のために制御する必要がある重要なパラメータであることがわかった。
・ガラス成形用ロール１４、１６上のステンレス鋼製ガラスロール成形表面を、光学高温計で測定して５８０℃〜６００℃の表面温度に温度を制御して用い、最良の結果を得た。
・成形用ロールの表面温度が５８０℃未満の場合、表面のヘイズ、又はシートを端から端まで横断する、熱による周期的な浅割れが見られた。
・ロール表面温度が６２０℃より高い場合、ガラス成形用ロールの周りのガラスの歪みが明らかに発生した。
・ロール表面温度が低くなるほど、熱による浅割れ又は熱による粗化のようなヘイズを防止するために、より速くロールを作動する必要がある。これは、温度差が大きい場合、成形用ロール又はサイズ決定及び表面加工用ロールの高温ガラスから低温ガラスへの熱の熱伝達が増大することに起因すると考えられる。

ここで説明した技術の主な商業的利点は、大きいサイズ、３次元形状及び大量生産用にプロセスを拡張できることである。ここで説明したデバイス及びプロセスにより、１０−１２μｍの特に微細な表面加工パターンが可能となる。非光沢性であり、接触に対する摩擦が小さく、汚れや指紋に耐性を含む、望ましい特徴／特性の全てを組み合わせて表面を製造できる。レーザ彫刻ツールを制御する高度に発展した設計ソフトウェアを用いることで、極めて特殊な幾何学模様の特別に設計された表面加工が可能となる。表面加工されたローラを低い表面温度で作動させると、大きく品質低下することなく、極めて長寿命となる。本明細書に記載の上側の成形ロールセットによりシートを成形した後、サイズ決定及び表面加工用ローラが高温ガラスシートと接触する本開示の汎用ガラス圧延成形及び表面加工装置及びプロセスを用いることで、望ましい幾何学の表面加工のガラス表面複製を著しく強化できる。この技術を用いて、正（凸状又は突出）、負（凹状又は窪み）又は正と負の表面特徴の組合せをガラス表面に適用できる。

本開示のプロセス及び装置により表面加工されたガラスシートは、ユーザインタフェース、コントロール、ディスプレイ、建築用デバイス、電気器具、電子デバイス、家具、携帯電子デバイス、コンピュータスクリーン、マイクロレンズアレイ、光電池、生体医学デバイス、及びその他のデバイスとして使用できる。

本明細書に記載のこのプロセス及び装置は、本明細書に記載の汎用圧延成形装置及びプロセスを、表面加工されたパターンをサイズ決定されたガラスシート表面上にインプリントする、特別に設計され製造された表面加工されたローラと組み合わせる。このプロセス及び装置により、真空成形された３次元形状製品を、表面加工されたサイズ決め及び表面加工用ロールから出てくる高温ガラスから製造できる。このプロセス及び装置は、大型サイズ及び生産量に合わせて十分にサイズ変更できる。本明細書に記載のこのダブルロールセット成形プロセス及び装置の主な利点の１つは、ガラスに刻まれる表面加工がしっかりと画定されたままとなるように、及びこのような画定を損なわないように、最適な処理温度、例えば約１００℃〜約２００℃という比較的低温の表面加工用ロール表面温度で、ガラスを表面加工できることである。

本発明の精神又は範囲から逸脱することなく、様々な改変及び変形が可能であることは、当業者には明らかであろう。

１０ 高精度ガラス圧延成形装置
１１ 溶融ガラス流
１２ 給送スロット
１４，１６ 第１の成形用ロール、熱間成形用ロール
２１ ガラスシート
２４，２６ 第２の成形用ロール、サイズ決定及び表面加工用ロール
３１ ガラスリボン
３４，３６ スペーサリング
４１ ガラスリボン、シート
４４，４６ 牽引用ロール
７０ 取瓶又は坩堝
８０ アイソパイプ、一体の成形用本体
８２ 凹状部分
８３ 楔状部分
８４ 第１の凹部外側側面
８６ 第２の凹部外側側面
８８ 凹部底面
９４ 第１の凹部上面
９６ 第２の凹部上面
９９ 溜まり
１０４ 第１の楔部側面
１０６ 第２の楔部側面
１０８ 基部
１１０ ガラス成形用モジュール
１１１ ガラスリボン、流
１１４，１１６ ラジエントヒータ
１２０ ガラスサイズ決定及び表面加工用モジュール
１２４，１２６ アングルブロック、温度センサ
１２５ 放射加熱素子
１２７ 放射加熱素子
１２８ 空気圧シリンダ
１３０ 任意のガラス牽引用モジュール
１３１ フレーム、ガラスリボン
１３２ 並進駆動モータ
１３４ 直角ギヤボックス
１３６ 回転ギヤボックス
１４４，１４６ シュミットカップリング
１５４，１５６ 回転式流体ユニオン
１５７ 連結部分
１５８ 上部シャフト
１５９ 下部シャフト
１６１ 中間シャフト、中間支持シャフト
１６２ 出力シャフト
１６３ 内側プレート
１６４ 外側プレート
１８６ 任意のネジ山付きロック用カラー
１９１ スペーサシム
１９２ 断熱性シリンダ、コーティング
１９４，１９６ 端部キャップ
１９８ 凹状特徴部分、表面加工された特徴部分
２０１ 隆起した特徴部分
２０２，２０４，２０６ シャフト
２０３ 余剰の材料
２０５ ホッパ
２０７ 調量用ブレード
２１１ 無端ベルト
２１３ 従動プーリ
２１５ａ，２１５ｃ スプレーノズル
２３６ 外側ガラスサイズ決定用表面
２４２ 冷却剤ディストリビュータ、スプレーチューブ
２４４ 拡散孔
２４６，２４６ａ，２４６ｂ 冷却液
２４８ 環状空隙
２５４，２５６ 切断用ロール
２６０ 真空ガラス成形用鋳型
２６２ コンベヤ
２６４，２６６ ガラスカッター

Claims (12)

1. ガラス又はガラスセラミックシートを正確に圧延成形及び表面加工するための装置であって：
   １０００℃以上のガラス温度の溶融ガラス流又はガラスセラミック流を供給するためのガラス給送デバイス；及び
   表面温度が５００℃以上に維持された成形用ロールのペアであって、前記成形用ロールは互いに僅かに隙間を空けて隣接し、前記成形用ロールの間のガラス成形用空隙を画定し、前記ガラス成形用空隙は、供給された前記溶融ガラス流を受承して、前記供給された溶融ガラス流を前記成形用ロール間で薄くし、成形された厚さを有する成形されたガラスリボンを成形するために、前記ガラス給送デバイスの垂直方向下側に配置される、成形用ロールのペア；並びに
   表面温度が４００℃以下に維持されたサイズ決定用ロールのペアであって、前記サイズ決定用ロールのうち少なくとも１つは加工された表面を有し、前記サイズ決定用ロールは互いに僅かに隙間を空けて隣接する、サイズ決定用ロールのペア；
   を備え、
   前記サイズ決定用ロールのペアが、
   外側ガラスサイジング表面を有する断熱シリンダと、
   第１のスペーサリング対と、
   第２のスペーサリング対と、
   並進駆動機デバイスとを有し、
   前記第１のスペーサリング対は、前記サイズ決定用ロールのペアの一方の前記断熱シリンダの各端部に隣接して設けられており、
   前記第２のスペーサリング対は、前記サイズ決定用ロールのペアの他方の前記断熱シリンダの各端部に隣接して設けられており、
   前記第１および第２のスペーサリングが、各断熱シリンダの外側ガラスサイジング表面をこえて径方向に延在する外側円筒状支承面を有し、
   前記並進駆動機デバイスが、前記第１のスペーサリング対を前記第２のスペーサリング対に係合させるとともに、前記サイズ決定用ロールのペアの外側円筒状支承面を互いに押し付けるよう構成されており、それにより前記サイズ決定用ロールのペアの間に前記サイズ決定用空隙を画定し、
   前記ガラスサイズ決定用空隙は、成形された前記ガラスリボンを受承して、前記成形されたガラスリボンを薄くし、前記成形されたガラスリボンに表面加工を施して、所望の厚さ、所望の厚さ均一性、及び前記ガラスリボンの少なくとも１つの表面上の所望の表面加工を有する、サイズ決定されたガラスリボンを製造するために、前記成形用ロールの垂直方向下側に配置される、装置。
2. （ａ）前記ガラスサイズ決定用空隙は１ｍｍ以下の厚さを有し、前記サイズ決定されたガラスリボンは１ｍｍ以下の厚さを有すること；又は
   （ｂ）前記ガラス成形用空隙は、１．５ｍｍ〜２ｍｍの厚さを有すること
   のうちの少なくとも１つを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 各前記サイズ決定用ロールのガラスサイズ決定用円筒外側表面は、前記サイズ決定用ロールの回転軸に対して半径が±０．０１２５ｍｍ以下の範囲で変化するように形成され、
   前記サイズ決定されたガラスリボンの厚さは、±０．０２５ｍｍ以下の範囲で変化する、請求項１に記載の装置。
4. 各前記サイズ決定用ロールは：
   （ａ）断熱性材料で形成されたもの；
   （ｂ）断熱性材料でコーティングされたもの；又は
   （ｃ）内側中空金属製円筒及び外側断熱性セラミック層で形成されたもの；
   のうちの１つである、請求項３に記載の装置。
5. 前記少なくとも１つのサイズ決定用ロール上に設置された、加工された表面を有する無端ベルトを更に備え、
   前記無端ベルトは、前記少なくとも１つのサイズ決定用ロール上に、前記加工された表面を成形する、請求項１に記載の装置。
6. ガラス又はガラスセラミックシートを正確に圧延成形及び表面加工するための装置であって：
   １０００℃以上のガラス温度の溶融ガラス流又はガラスセラミック流を供給するためのガラス給送デバイス；
   表面温度が５００℃以上に維持された成形用ロールのペアであって、前記成形用ロールは互いに僅かに隙間を空けて隣接し、前記成形用ロールの間のガラス成形用空隙を画定し、前記ガラス成形用空隙は、供給された前記溶融ガラス流を受承して、前記供給された溶融ガラス流を前記成形用ロール間で薄くし、成形された厚さを有する成形されたガラスリボンを成形するために、前記ガラス給送デバイスの垂直方向下側に配置される、成形用ロールのペア；並びに
   表面温度が４００℃以下に維持されたサイズ決定用ロールのペアであって、前記サイズ決定用ロールは互いに僅かに隙間を空けて隣接する、サイズ決定用ロールのペア；並びに
   前記ガラスリボンの少なくとも１つの表面上に材料を堆積させて、前記ガラスリボンの上記少なくとも１つの表面上に所望の表面加工を施すためのデバイス；
   を備え、
   前記サイズ決定用ロールのペアが、
   外側ガラスサイジング表面を有する断熱シリンダと、
   第１のスペーサリング対と、
   第２のスペーサリング対と、
   並進駆動機デバイスとを有し、
   前記第１のスペーサリング対は、前記サイズ決定用ロールのペアの一方の前記断熱シリンダの各端部に隣接して設けられており、
   前記第２のスペーサリング対は、前記サイズ決定用ロールのペアの他方の前記断熱シリンダの各端部に隣接して設けられており、
   前記第１および第２のスペーサリングが、各断熱シリンダの外側ガラスサイジング表面をこえて径方向に延在する外側円筒状支承面を有し、
   前記並進駆動機デバイスが、前記第１のスペーサリング対を前記第２のスペーサリング対に係合させるとともに、前記サイズ決定用ロールのペアの外側円筒状支承面を互いに押し付けるよう構成されており、それにより前記サイズ決定用ロールのペアの間に前記サイズ決定用空隙を画定し、
   前記ガラスサイズ決定用空隙は、成形された前記ガラスリボンを受承して、前記成形されたガラスリボンを薄くし、所望の厚さ及び所望の厚さ均一性を有するサイズ決定されたガラスリボンを製造するために、前記成形用ロールの垂直方向下側に配置される、装置。
7. 前記材料を堆積させるためのデバイスは、前記材料を：
   （ａ）前記サイズ決定用ロールのうちの少なくとも１つ；
   （ｂ）前記少なくとも１つのサイズ決定用ロールの周りを巡る無端ベルト；
   （ｃ）前記成形用ロールのうちの少なくとも１つの周りを巡る無端ベルト；又は
   （ｄ）前記ガラスリボンの前記少なくとも１つの表面；
   のうちの１つの上にスプレーするスプレーノズルを備える、請求項６に記載の装置。
8. 請求項１−５いずれか１項記載の装置を用いてガラス又はガラスセラミックシートを正確に圧延成形するためのプロセスであって：
   １０００℃以上のガラス温度又は２００ポアズ〜１００００ポアズの垂直な溶融ガラス流又はガラスセラミック流を、垂直に供給するステップ；
   前記成形用ロールのペアを用いて、供給された前記溶融ガラス流を成形して、成形された厚さを有するガラスリボンを成形するステップ；並びに
   前記サイズ決定用ロールのペアを用いて、前記成形されたガラスリボンをサイズ決定するステップであって、前記加工された表面は、前記ガラスリボンの少なくとも１つの表面に表面加工を施して、前記成形された厚さより小さい所望の厚さ、前記ガラスリボンの少なくとも１つの表面上の所望の表面加工、及び所望の厚さ均一性を有する、サイズ決定及び表面加工されたガラスリボンを製造するステップ
   を含む、プロセス。
9. 前記サイズ決定ステップは、前記サイズ決定用ロールのペアの表面温度を３００℃以下、又は２００℃以下に維持することを含む、請求項８に記載のプロセス。
10. （ａ）前記サイズ決定されたガラスリボンは、１ｍｍ以下の厚さを有すること；
    （ｂ）前記成形されたガラスリボンは、１．５ｍｍ〜２ｍｍの厚さを有すること；又は
    （ｃ）前記サイズ決定されたガラスリボンの前記厚さは均一な厚さから±０．０２５ｍｍ以下の範囲で変化すること；
    のうちの少なくとも１つを特徴とする、請求項８に記載のプロセス。
11. 請求項６または７記載の装置を用いてガラス又はガラスセラミックシートを正確に圧延成形するためのプロセスであって：
    １０００℃以上のガラス温度又は２００ポアズ〜１００００ポアズの垂直な溶融ガラス流又はガラスセラミック流を、垂直に供給するステップ；
    前記成形用ロールのペアを用いて、供給された前記溶融ガラス流又はガラスセラミック流を成形して、成形された厚さを有するガラスリボンを成形するステップ；
    前記サイズ決定用ロールのペアを用いて、前記成形されたガラスリボンをサイズ決定するステップであって、これにより、前記成形された厚さより小さい所望の厚さ、及び所望の厚さ均一性を有する、サイズ決定及び表面加工されたガラスリボンを製造する、ステップ；並びに
    前記ガラスリボンの少なくとも１つの表面に材料を堆積させて、前記ガラスリボンの前記少なくとも１つの表面上に所望の表面加工を成形するステップ；
    を含む、プロセス。
12. 前記材料を堆積させるステップは：
    （ａ）前記少なくとも１つのサイズ決定用ロール又は前記少なくとも１つのサイズ決定用ロール上に設置された無端ベルト上に、材料を堆積させて、前記少なくとも１つのサイズ決定用ロール又は前記無端ベルトから、前記ガラスリボンの前記少なくとも１つの表面に、前記材料を移動させること；又は
    （ｂ）前記ガラスリボンの前記少なくとも１つの表面上に前記材料をスプレーすること；
    のうちの１つを含む、請求項１１に記載のプロセス。

Images