(57)【要約】【課題】フロートバス内におけるガラスリボンの幅方向の変動を抑制することで、ガラス基板の板厚偏差を低減することを可能にする解析装置、フロートガラス製造装置、解析方法及びフロートガラス製造方法を提供する。【解決手段】フロートガラス製造装置１は、溶融炉１０と、フロートバス２０と、徐冷炉３０と、解析装置４０とを備える。フロートバス２０内には、複数対のトップロール５０が配置されている。トップロール５０は、ガラスリボン２２と接触する先端部５１の外周に複数の突起部５２を有しており、流動方向に沿って間を空けてガラスリボン２２上に凹部Ｔを形成する。解析装置４０の撮像部４１で凹部Ｔを撮像し、画像処理識別部４２で、凹部Ｔの位置及び間隔を算出して、板厚偏差の変動の起因となるトップロール５０を特定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融金属上に連続的に供給される溶融ガラスを前記溶融金属上で流動させながらガラスリボンに成形するフロートバスと、前記ガラスリボンをレヤーロールで搬送しながら徐冷する徐冷炉とを備えるフロートガラス製造装置に適用され、前記ガラスリボンの幅方向両側部に形成された複数の凹部を解析する解析装置であって、
前記フロートバスは、前記ガラスリボンの流動方向に沿って間を空けて設けられた複数対のトップロールを備え、
前記トップロールは、前記ガラスリボンと接触する先端部の外周に複数の突起部を有し、前記ガラスリボンの幅方向両側部を支持して、前記流動方向に沿って間隔を空けて前記凹部を形成し、
前記解析装置は、
前記ガラスリボンの幅方向両側部を撮像する撮像部と、
前記撮像部で撮像した検査画像を画像処理した上で、前記凹部の位置を検出し、前記流動方向における前記凹部間の間隔に基づき、所定の前記間隔を有する前記凹部を形成した前記トップロールを識別する画像処理識別部と、
を備える解析装置。
【請求項２】
前記画像処理識別部は、前記先端部の円周方向における前記突起部の間隔に、前記レヤーロール上の前記ガラスリボンの搬送速度を乗じ、前記先端部の回転速度を除して算出した値と、前記流動方向における前記凹部間の間隔とを比較し、前記値に最も近い前記間隔を有する前記凹部を形成した前記トップロールは、前記先端部が前記回転速度を有するトップロールであると識別する、請求項１に記載の解析装置。
【請求項３】
前記画像処理識別部は、前記ガラスリボンの幅方向両端部の位置を検出する、請求項１又は２に記載の解析装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の解析装置を備えるフロートガラス製造装置であって、
識別された前記凹部の位置の経時変化に基づき、前記ガラスリボンの１日あたりの引出し量、前記レヤーロール上の前記ガラスリボンの搬送速度、前記先端部の回転速度、平面視における前記先端部が前記ガラスリボンの搬送方向となす角度、平面視における前記先端部の位置、及び鉛直方向における前記先端部の位置のうちの１つ以上を制御するフロートガラス製造装置。
【請求項５】
複数対の前記トップロールは、前記流動方向の下流に行くに従い、前記先端部の回転速度が速くなる、請求項４に記載のフロートガラス製造装置。
【請求項６】
少なくとも一対の前記トップロールは、前記先端部の円周方向における前記突起部の間隔が、他の複数対の前記トップロールとは異なる、請求項４又は５に記載のフロートガラス製造装置。
【請求項７】
前記ガラスリボンの幅方向両端部の位置の経時変化に基づき、前記ガラスリボンの１日あたりの引出し量、前記レヤーロール上の前記ガラスリボンの搬送速度、前記先端部の回転速度、平面視における前記先端部が前記搬送方向となす角度、平面視における前記先端部の位置、及び鉛直方向における前記先端部の位置のうちの１つ以上を制御する、請求項４から６のいずれか１項に記載のフロートガラス製造装置。
【請求項８】
溶融金属上に連続的に供給される溶融ガラスを前記溶融金属上で流動させながらガラスリボンに成形するフロートバスと、前記ガラスリボンをレヤーロールで搬送しながら徐冷する徐冷炉とを備えるフロートガラス製造装置に適用され、前記ガラスリボンの幅方向両側部に形成された複数の凹部を解析する解析方法であって、
前記フロートバスは、前記ガラスリボンの流動方向に沿って間を空けて設けられた複数対のトップロールを備え、
前記トップロールは、前記ガラスリボンと接触する先端部の外周に複数の突起部を有し、前記ガラスリボンの幅方向両側部を支持して、前記流動方向に沿って間隔を空けて前記凹部を形成し、
前記解析方法は、
前記ガラスリボンの幅方向両側部を撮像するステップと、
撮像した検査画像を画像処理した上で、前記凹部の位置を検出し、前記流動方向における前記凹部間の間隔に基づき、所定の前記間隔を有する前記凹部を形成した前記トップロールを識別するステップと、
を備える解析方法。
【請求項９】
請求項８に記載の解析方法を用いるフロートガラス製造方法であって、
識別された前記凹部の位置の経時変化に基づき、前記ガラスリボンの１日あたりの引出し量、前記レヤーロール上の前記ガラスリボンの搬送速度、前記先端部の回転速度、平面視における前記先端部が前記ガラスリボンの搬送方向となす角度、平面視における前記先端部の位置、及び鉛直方向における前記先端部の位置のうちの１つ以上を制御するフロートガラス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、解析装置、フロートガラス製造装置、解析方法及びフロートガラス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）用ガラス基板の面内全体での板厚偏差は、フォトリソグラフィ工程における露光機の焦点ずれに影響する。ＦＰＤ用ガラス基板、特に液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）用ガラス基板は、板厚偏差に対する要求が厳しく、例えば１５００ｍｍの範囲で２０μｍ以下であることが求められる。板厚偏差とは、板厚の最大値と板厚の最小値との差のことである。
【０００３】
板厚偏差を低減する方法として、特許文献１には、フロートバスのヒータ領域をガラスリボンの流動方向および幅方向に区画し、各区画に複数のヒータを設け、複数のヒータを区画毎に制御する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２２５３８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、たとえ特許文献１の技術を採用しても、フロートバス内のガラスリボンが幅方向に変動すると、ガラスリボンの厚みが変動し、ひいてはガラス基板の板厚偏差が大きくなるという問題がある。そして、ガラスリボンの幅方向の変動は、板厚偏差に対する要求を満たさなくなる問題を引き起こすことがある。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、フロートバス内におけるガラスリボンの幅方向の変動を抑制することで、ガラス基板の板厚偏差を低減することを可能にする解析装置、フロートガラス製造装置、解析方法及びフロートガラス製造方法の提供を主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の解析装置は、溶融金属上に連続的に供給される溶融ガラスを前記溶融金属上で流動させながらガラスリボンに成形するフロートバスと、前記ガラスリボンをレヤーロールで搬送しながら徐冷する徐冷炉とを備えるフロートガラス製造装置に適用され、前記ガラスリボンの幅方向両側部に形成された複数の凹部を解析する解析装置であって、前記フロートバスは、前記ガラスリボンの流動方向に沿って間を空けて設けられた複数対のトップロールを備え、前記トップロールは、前記ガラスリボンと接触する先端部の外周に複数の突起部を有し、前記ガラスリボンの幅方向両側部を支持して、前記流動方向に沿って間隔を空けて前記凹部を形成し、前記解析装置は、前記ガラスリボンの幅方向両側部を撮像する撮像部と、前記撮像部で撮像した検査画像を画像処理した上で、前記凹部の位置を検出し、前記流動方向における前記凹部間の間隔に基づき、所定の前記間隔を有する前記凹部を形成した前記トップロールを識別する画像処理識別部と、を備える。
【０００８】
本発明のフロートガラス製造装置は、前記解析装置を備えるフロートガラス製造装置であって、識別された前記凹部の位置の経時変化に基づき、前記ガラスリボンの１日あたりの引出し量、前記レヤーロール上の前記ガラスリボンの搬送速度、前記先端部の回転速度、平面視における前記先端部が前記ガラスリボンの搬送方向となす角度、平面視における前記先端部の位置、及び鉛直方向における前記先端部の位置のうちの１つ以上を制御する。
【０００９】
本発明の解析方法は、溶融金属上に連続的に供給される溶融ガラスを前記溶融金属上で流動させながらガラスリボンに成形するフロートバスと、前記ガラスリボンをレヤーロールで搬送しながら徐冷する徐冷炉とを備えるフロートガラス製造装置に適用され、前記ガラスリボンの幅方向両側部に形成された複数の凹部を解析する解析方法であって、前記フロートバスは、前記ガラスリボンの流動方向に沿って間を空けて設けられた複数対のトップロールを備え、前記トップロールは、前記ガラスリボンと接触する先端部の外周に複数の突起部を有し、前記ガラスリボンの幅方向両側部を支持して、前記流動方向に沿って間隔を空けて前記凹部を形成し、前記解析方法は、前記ガラスリボンの幅方向両側部を撮像するステップと、撮像した検査画像を画像処理した上で、前記凹部の位置を検出し、前記流動方向における前記凹部間の間隔に基づき、所定の前記間隔を有する前記凹部を形成した前記トップロールを識別するステップと、を備える。
【００１０】
本発明のフロートガラス製造方法は、前記解析方法を用いるフロートガラス製造方法であって、識別された前記凹部の位置の経時変化に基づき、前記ガラスリボンの１日あたりの引出し量、前記レヤーロール上の前記ガラスリボンの搬送速度、前記先端部の回転速度、平面視における前記先端部が前記ガラスリボンの搬送方向となす角度、平面視における前記先端部の位置、及び鉛直方向における前記先端部の位置のうちの１つ以上を制御する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ガラスリボン上の凹部を解析することにより、板厚偏差の起因となるトップロールを特定できるため、精度良い板厚を有するガラス基板を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係るフロートガラス製造装置の一例を示す概念図。
【図２】本発明におけるトップロールとガラスリボンの関係を示し、（ａ）側面からの概念図、（ｂ）平面視からの概念図、（ｃ）正面からの概念図。
【図３】本発明におけるトップロールと凹部を示す概念図。
【図４】本発明におけるトップロールの別の実施形態を示す概念図。
【図５】本発明における撮像部の別の実施例の一例を示す概念図、（ａ）透過光学系の撮像部の概念図であり、（ｂ）透過光学系の撮像部によって得られる画像の模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を用いて、本発明に係る解析装置、フロートガラス製造装置、解析方法及びフロートガラス製造方法の具体的な実施の形態について詳述する。
【００１４】
図１は、本実施形態のフロートガラス製造装置の一例を示す概念図である。図２はトップロールとガラスリボンの関係を示し、（ａ）は側面からの概念図、（ｂ）は平面視からの概念図である。図３は、トップロールと凹部を示す概念図である。図１〜図３に基づいて本実施形態のフロートガラス製造装置を説明する。
【００１５】
本実施形態のフロートガラス製造装置１は、溶融炉１０と、フロートバス２０と、徐冷炉３０と、解析装置４０とを備える。フロートバス２０内には、錫などからなる溶融金属２１上に、複数対のトップロール５０が配置され、徐冷炉３０には、複数のレヤーロール３１が配置されている。
【００１６】
溶融炉１０からフロートバス２０内の溶融金属２１上に溶融ガラスが供給され、溶融金属２１上で溶融ガラスを流動させながらガラスリボン２２に形成する。なお、溶融炉１０からフロートバス２０に溶融ガラスを供給するにあたり、上下動するツイール１１で開口量を制御し、供給量を制御する。本実施形態では一対の監視カメラ７１が、フロートバス２０に設けられた覗き窓を介してフロートバス２０内の溶融ガラス（ガラスリボン２２）のエッジ近傍領域を撮像し、供給量をモニタしている。
【００１７】
フロートバス２０内のガラスリボン２２は、ガラスリボン２２の流動方向に沿って間を空けて設けられ、ガラスリボン２２の幅方向両側部２３を支持する複数対のトップロール５０により、ガラスリボン２２の幅方向に向いた張力が付与される。
【００１８】
各トップロール５０は、ガラスリボン２２の幅方向両側部２３に対向配置されて対をなしており、トップロール５０の回転によりガラスリボン２２を下流側に送りだし、ガラスリボン２２の幅が、表面張力によって狭まるのを防止している。
【００１９】
トップロール５０の設置数は、ガラスの種類や目標厚さ等の成形条件に応じて適宜設定されるが、例えば４対〜３０対、好ましくは１０対〜３０対である。ガラス基板の目標厚さが薄くなるほど、トップロールの設置数が多くなる傾向にある。
【００２０】
フロートバス２０において所定の板厚に形成されたガラスリボン２２は、フロートバス２０と徐冷炉３０の間に配置されたリフトアウトロール３２で溶融金属２１の浴面から引き出されて、徐冷炉３０内のレヤーロール３１で搬送され、室温に近い温度まで徐冷される。徐冷後のガラスリボンは、切断装置によって所望のサイズに切断され、ガラス基板となる。
【００２１】
図２に示すように、トップロール５０は図示せぬ外部の部材に支持された回転軸５３と、回転軸５３の先端に回転可能に取り付けられ、ガラスリボン２２と接触する先端部５１を有する。先端部５１は円形状の回転体であり、先端部５１の外周には、円周方向に所定の間隔を有した複数の突起部５２が設けられる。よって、先端部５１が回転すると、外周の複数の突起部５２が、ガラスリボン２２の流動方向に沿って間隔を空けてガラスリボン２２上に凹部Ｔを形成する。また、トップロール５０の先端部５１の回転速度Ｖ、平面視における先端部５１がガラスリボン２２の搬送方向（流動方向）となす角度θ、平面視における先端部５１の位置及び鉛直方向における先端部５１の位置が制御されている。
【００２２】
かかるフロートガラス製造において、ガラスリボン２２の幅方向の変動等を抑制することで、ガラスリボン２２の板厚偏差を低減することができるが、板厚偏差に変動が生じた場合、複数対のトップロール５０のうち、どのトップロール５０が変動に起因しているかを判定することは容易でない。
【００２３】
そこで、本実施形態のフロートガラス製造装置１では、徐冷炉３０の後段に、凹部Ｔを解析するための解析装置４０が備えられている。解析装置４０は、ガラスリボン２２の幅方向両側部２３を撮像する撮像部４１と、撮像部４１で撮像した検査画像を画像処理した上で、凹部Ｔの位置を検出し、流動方向における凹部Ｔ間の間隔に基づき、所定の間隔を有する凹部Ｔを形成したトップロール５０を識別する画像処理識別部４２と、検査画像を表示する表示部４３とを備えている。
【００２４】
また、解析装置４０は、制御部６０に電気的に繋がれており、制御部６０は、画像処理識別部４２の解析結果に基づいて、リフトアウトロール３２及びレヤーロール３１の回転を駆動する駆動部６２並びにトップロール５０の回転を駆動する駆動部６１を制御している。
【００２５】
なお、１００℃以下の解析雰囲気を確保できれば、徐冷炉３０内に解析装置４０を設けても良い。
【００２６】
上述した様に、フロートガラス製造装置１においてはガラスリボン２２の流動方向に沿って複数対のトップロール５０が設置されており、各トップロール５０の回転速度Ｖは異なっている。図３は上流側から下流側にかけて順に設置された３つのトップロール５０１、５０２、５０３を示している。なお、図３では、トップロール５０１、５０２、５０３は、上流側から下流側に行くに従い、幅方向外側から内側に向かって設けられるが、本発明はこれに限定されない。例えば、トップロール５０３は、トップロール５０１よりも幅方向内側に、トップロール５０２よりも外側に設けられてよい。
【００２７】
下流側のトップロール５０の先端部５１の回転速度Ｖは上流側に比べて速くしており、図３の例では、トップロール５０１の回転速度＜トップロール５０２の回転速度＜トップロール５０３の回転速度となる。このような回転速度の関係から、トップロール５０１の凹部Ｔ１、トップロール５０２の凹部Ｔ２、トップロール５０３の凹部Ｔ３について、凹部Ｔ１間の間隔＞凹部Ｔ２間の間隔＞凹部Ｔ３間の間隔、の関係が成立することが理解される。
【００２８】
上述した事情に鑑み、発明者は、撮像部４１で撮像される凹部Ｔ間の間隔から、対応するトップロール５０を特定できるか確認するために、数式を発案し、当該数式に基づく理論値と実測値の関係を調べた。
【００２９】
当該数式によれば、図２（ｃ）に示す先端部５１の円周方向における突起部５２の間隔Ｄに、レヤーロール３１上のガラスリボン２２の搬送速度Ｌを乗じ、先端部５１の回転速度Ｖを除して算出した値が凹部Ｔ間の間隔（刃痕間隔）となる。即ち、刃痕間隔＝Ｄ×Ｌ／Ｖである。
【００３０】
凹部Ｔ間の間隔について、上式に基づいて理論値を算出するとともに、実測値を測定した。実測値は、トップロールのうち、ガラスリボンの粘度が１０５．３ｄＰａ・ｓ以上の領域に設けられるトップロールが形成する凹部Ｔ間の間隔であり、理論値と実測値には相関関係があると判定できた。そして、相関関係をプログラミングすることで、画像処理識別部４２で、上式で算出した値と、流動方向における凹部Ｔ間の間隔（実測値）とを比較し、算出した値に最も近い凹部Ｔ間の間隔（実測値）を有する凹部Ｔを形成したトップロール５０は、先端部５１が回転速度Ｖを有するトップロール５０であると識別することができる。
【００３１】
なお、撮像部４１がガラスリボン２２の幅方向両側部２３を撮像しているので、画像処理識別部４２は、ガラスリボン２２の幅方向両端部２４の位置を検出でき、ガラスリボン２２の変動を把握することができる。
【００３２】
撮像部４１は、図３に示すように、投光器４１ａと受光器４１ｂと備える光学装置でもよく、投光器４１ａからガラスリボン２２表面の解析領域に照射した正反射光を受光器４１ｂで受光することにより、解析領域（図３の破線領域）を撮像する。
【００３３】
投光器４１ａとしてはＬＥＤ光源を好適に使用することができ、受光器４１ｂとしてはＣＣＤエリアセンサを好適に使用できる。光源は、ＬＥＤ以外を光源としたファイバー光源であってもよいが、使用環境（１００℃以下の雰囲気等）を考慮すると、ＬＥＤ光源が好ましい。また、リアルタイムな制御を行うためには、受光器４１ｂによる撮像回数を１分間隔以下にすることが好ましい。
【００３４】
撮像部４１は、ガラスリボン２２の両側部２３の近傍に設けられ、両端部２４の画像及び複数の凹部Ｔの画像を、座標を有する検査画像として撮像する。画像座標により各凹部Ｔの位置及び間隔が算出できる。
【００３５】
板厚偏差の変動要因は、種々あるため、特定のトップロール５０においては、トップロール５０の先端部５１の回転速度Ｖ、平面視における先端部５１が搬送方向となす角度θ、平面視における先端部５１の位置及び鉛直方向における先端部５１の位置のうち、１つ以上を制御することにより、板厚偏差の変動を極力なくすことができる。また、レヤーロール３１上のガラスリボン２２の搬送速度Ｌやガラスリボン２２の１日あたりの引出し量を制御することも板厚偏差の変動の抑制に寄与できる。
【００３６】
トップロール５０の先端部５１の回転速度Ｖ、平面視における先端部５１が搬送方向となす角度θ、平面視における先端部５１の位置及び鉛直方向における先端部５１の位置は、制御部６０の指令により駆動部６１と連動する先端部５１の回転速度の可変、回転軸５３の可変、押圧力の可変により制御できる。また、ガラスリボン２２の搬送速度Ｌや１日あたりの引出し量は、制御部６０の指令により駆動部６２に連動するレヤーロール３１の回転速度の可変により制御できる。
【００３７】
各トップロール５０の突起部５２の間隔Ｄ（図２（ｃ））は同じ値に設定されるが、図４に示すように、少なくとも一対のトップロール５０４は、突起部５２の間隔Ｄが他の複数対のトップロール５０１、５０２、５０３と異なっていても良い。
【００３８】
図５は、解析装置４０の撮像部４１の別の実施例を示し、（ａ）は透過光学系の撮像部４１の概念図であり、（ｂ）は透過光学系の撮像部４１によって得られる画像の模式図である。
【００３９】
図５（ａ）に示すように、撮像部４１では、ガラスリボン２２の下方に設けられた投光器４５からガラスリボン２２を透過した透過光を、ガラスリボン２２の上方に設けた受光器４６で検出し、検査画像を得る。これにより、透過光学系の撮像部４１では、トップロール５０の突起部５２がガラスリボン２２の表面に食い込んで形成される点状の凹部Ｔが画像化される。この場合、ガラスリボン２２と投光器４５との間にスクリーン４７を配置することで、凹部Ｔを明瞭化することができる。したがって、図５（ｂ）における凹部Ｔの左端から右端までが解析する凹部Ｔであり、図３に示す反射光学系の撮像部４１の場合と同様に、凹部Ｔの検査画像を得ることができる。
【００４０】
本実施形態のフロートガラスの製造装置１には、下記の装置が取り付けられても良い。
【００４１】
隣り合うトップロール５０の間や最下流のトップロール５０の下流側に、冷却機能のある監視カメラ、反射鏡等を有する一対の監視装置を配置し、フロートバス２０におけるガラスリボン２２の両側部２３をモニタしても良い。図１の実施形態では、ガラスリボン２２の搬送方向において隣り合う２つのトップロール５０の間に監視装置７３が設けられ、最下流のトップロール５０の下流側に監視装置７２が設けられ、それぞれの位置における両側部２３をモニタしている。
【００４２】
フロートバス２０内の幅方向全体に渡って放射温度計を配置し、ガラスリボン２２の幅方向の温度を全体に渡ってモニタしても良い。
【００４３】
また、当該放射温度計により温度をモニタし、フロートバス２０内で分割された区画に配置されたヒータを用いて、区画ごとにガラスリボン２２の温度を制御しても良い。これにより、ガラスリボン２２の厚みを均一に制御することができる。
【００４４】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
製造されるフロートガラスの用途は、建築用、車両用、フラットパネルディスプレイ用、カバーガラス用、又はその他の各種用途が挙げられる。
【符号の説明】
【００４６】
１  フロートガラス製造装置
１０  溶融炉
２０  フロートバス
２１  溶融金属
２２  ガラスリボン
２３  両側部
２４  両端部
３０  徐冷炉
３１  レヤーロール
４０  解析装置
４１  撮像部
４２  画像処理識別部
４３  表示部
５０  トップロール
５１  先端部
５２  突起部
５３  回転軸
Ｄ  突起部の間隔
Ｌ  ガラスリボンの搬送速度
Ｔ  凹部
Ｖ  先端部の回転速度
θ  先端部が搬送方向となす角度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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