(57)【要約】【課題】板状ガラスの製造過程において、割れ等を防止して生産性の向上を図る。【解決方法】溶融炉から連続的に流出するガラスをコンベアにより搬送しつつ、１つまたは複数の圧延ローラを摺接させることで前記ガラスを板状に成形し、前記板状に成形されたガラスの両端部を除去し、前記両端部が除去されたガラスの表面を研磨する。【選択図】図１
2010006665.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融炉から連続的に流出するガラスをコンベアにより搬送しつつ、１つまたは複数の圧延ローラを摺接させることで前記ガラスを板状に成形する第１の工程と、
前記板状に成形されたガラスの両端部を除去する第２の工程と、
前記両端部が除去されたガラスの表面を研磨する第３の工程と、
を具えることを特徴とする、板状ガラスの製造方法。
【請求項２】
前記板状に成形されたガラスを搬送方向と直交する方向で切断する第４の工程を具え、前記第２の工程は、前記第４の工程の後に行うことを特徴とする、請求項１に記載の板状ガラスの製造方法。
【請求項３】
前記板状に成形されたガラスを搬送方向と直交する方向で切断する第４の工程を具え、前記第２の工程は、前記第４の工程の前に行うことを特徴とする、請求項１に記載の板状ガラスの製造方法。
【請求項４】
前記ガラスの除去される両端部は、不均質層を含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一に記載の板状ガラスの製造方法。
【請求項５】
前記ガラスの除去される両端部は、不定形状であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一に記載の板状ガラスの製造方法。
【請求項６】
前記ガラスの除去される両端部は、前記第１の工程において、成形巾方向の中央部に対し厚肉に成形されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の板状ガラスの製造方法。
【請求項７】
前記ガラスがフッ素を含有することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一に記載の板状ガラスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス溶融炉から流出する溶融ガラスを板状に成形し、板状ガラスを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルスチルカメラ等に使用されるＣＣＤやＣＭＯＳなどの固体撮像素子は可視光域から１１００ｎｍ付近の近赤外域にわたる分光感度を有している。したがって、そのままでは良好な色再現性を得ることができないので、赤外線を吸収する特定の物質が添加された近赤外線カットフィルタガラスを用いて視感度を補正している。この近赤外線カットフィルタガラスは、近赤外域の波長を選択的に吸収し、かつ高い耐候性を有するように、フツリン酸ガラスにＣｕＯを添加した光学ガラスが開発され使用されている（特許文献１：特開平６−１６４５１号公報）。
【０００３】
フツリン酸ガラスのようなフッ化物ガラスの粘度は、温度の上昇とともに急激に低下し、液相温度付近（１０００℃程度）ですでに１０−２Ｐａ・ｓにまで下がることが知られている。そのため、板状ガラスの成形方法の１つである、ロールアウト法を適用して、溶融したフツリン酸ガラスをロール間で挟持しつつ搬送するといったことは、溶融状態における粘性が低くロール間から溶融ガラスが流れ落ちてしまうため、極めて困難である。
【０００４】
かかる問題に鑑み、本出願人は、フツリン酸ガラス等の溶融状態で粘性の低いガラスを好適に板状に成形できる成形方法について出願している（特許文献２：特開２００３−１７１１２７号公報）。この発明は、温度検出工程で検出した加工成形したガラスの表面温度に基づいて、圧延ローラの表面温度を個別に調節する工程を有し、脈理、歪の発生や、例えばフツリン酸ガラスを成形する場合のフッ素の揮発損失などを抑制しつつ板状ガラスを高精度に、しかも効率よく成形できる板状ガラスの成形方法である。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−１６４５１号公報
【特許文献２】特開２００３−１７１１２７号公報
【０００６】
しかしながら、上述のようにして得た板状ガラスは、後の徐冷工程や研磨工程において、割れが発生しやすくなり、生産性が劣化するとともに、材料の無駄も多くなるという不具合があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、板状ガラスの製造過程において、割れ等を防止して生産性の向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決すべく、本発明は、
溶融炉から連続的に流出するガラスをコンベアにより搬送しつつ、１つまたは複数の圧延ローラを摺接させることで前記ガラスを板状に成形する第１の工程と、
前記板状に成形されたガラスの両端部を除去する第２の工程と、
前記両端部が除去されたガラスの表面を研磨する第３の工程と、
を具えることを特徴とする、板状ガラスの製造方法に関する。
【０００９】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を実施した。その結果、以下の事実を見出すに至った。
【００１０】
フツリン酸ガラス等の溶融状態で粘度の低いガラスや粘度の温度特性が急峻であるガラスを成形する場合、圧延ローラとコンベアを用いた方法で成形された板状ガラスは、幅方向の中央部に比べて両端部の板厚が厚くなる傾向がある。この理由として、圧延ローラとコンベアとの隙間を通過したガラスは、十分に冷却されておらず未だ粘度が低い状態にある。そのため、圧延ローラ通過により、一旦は幅方向の板厚が均一になるもののガラスの粘度が低いため、圧延ローラ通過のガラスは表面張力により両端部に引っ張られることで幅方向中央部が薄く変形し、両端部が厚くなる。
【００１１】
上述のような板状ガラスの幅方向における板厚の変動は、コンベアの後段に設けられる補助ローラによりある程度補整されるものの十分ではなかった。特に、圧延ローラ通過前後のガラスの板厚差が大きい、つまり元の板厚に対して圧延ローラによる圧延量を大きくすることで板状ガラスの板厚を薄く成形しようとすると、幅方向の両端部が顕著に厚くなる傾向にあり、前記板状ガラスの板厚分布が顕著に増大する結果となっていた。
【００１２】
このため、徐冷工程では前記板状ガラス内に発生する熱応力が不均一となることによって前記板状ガラス内に割れが生じ、研磨工程では、端部に荷重が集中することで前記板状ガラスに割れが発生しやすくなることを見出した。したがって、本発明では、このような割れの原因となる板状ガラスの端部を積極的に除去することによって、上記板状ガラスの端部が厚く形成されることによる割れを防止するようにしたものである。具体的には、板状ガラスの表面を研磨する以前に前記端部の除去を行う。
【００１３】
上述した説明から明らかなように、本発明は、板状ガラスの割れが、製造過程における幅方向の特に端部の厚さが増大し、板厚分布の不均一性が増大することに起因するものであるという原因の究明に基づいてなされたものである。
【００１４】
また、上記板状ガラスの端部が厚くなると、前記研磨工程における両端部の加工量が多くなるので、上述した板状ガラスの端部除去は、上記研磨工程の効率化、すなわち製造工程の効率化の観点からも有効である。
【００１５】
なお、一般に、研磨工程は、ガラス板の表面を平滑に粗研磨するための１次研磨処理と、粗研磨されたガラス板の表面をさらに平滑に精密研磨するための２次研磨処理とに分けられるが、本発明における研磨処理は前者、すなわち１次研磨処理を意味するものである。
【００１６】
また、本発明では、副次的効果として、除去した両端部のガラスをカレットとして、ガラス原料として再利用できるので、材料の無駄を省くことができ、省資源化を達成することができる。また、産廃処理等の余分な工程が必要となることもない。なお、研磨加工の加工屑は、研磨剤等が混ざっているため、ガラス原料としては再利用できない。さらに、研磨工程におけるガラスのサイズ（面積）が小さくなるため、１回の研磨加工に投入できるガラスの数を多くすることができ、製造工程の効率化を図ることができる。
【００１７】
本発明の一態様においては、前記板状に成形されたガラスを搬送方向と直交する方向で切断する第４の工程を具えることができる。この場合、前記板状ガラスの両端部を除去するという前記第２の工程は、前記第４の工程の後に行うこともできるし、前記第４の工程の前に行うこともできる。
【００１８】
また、例えば、前記板状ガラスが例えばフツリン酸ガラス等からなる場合は、前記ガラスの端部には、脈理などの不均質層が含まれるようになる。さらに、前記端部は、波状の不定形状となる。したがって、上述した板状ガラスの端部を除去する工程においては、前記端部内に含まれる前記不均質層及び前記不定形状の部分が併せて除去されるようにすることが好ましい。これによって、上述した板状ガラス内の欠陥を、上述した両端部の除去工程において同時に除去することができ、別途前記欠陥を除去するための工程を設ける必要がない。結果として、前記欠陥を除去することが要求される場合の、全体の製造工程を簡易化することができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、本発明によれば、板状ガラスの製造過程において、割れ等を防止して生産性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明のその他の特徴及び利点などに関し、発明を実施するための最良の形態に基づいて詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明の板状ガラスの製造方法に使用する板状ガラス成形装置の要部を模式的に示す斜視図であり、図２は、図１に示す装置の回転刃付近の様子を拡大して示す図である。
【００２２】
図１に示す板状ガラス成形装置１は、溶融状態のガラス３ａが入れられた溶融窯２と、溶融窯２の下方に設けられたコンベア４と、コンベア４の搬送方向において、溶融窯２から前方に順次に設けられた複数の圧延ローラ６、複数の補助ローラ７、一対の回転刃８及び切断ユニット９とを有している。また、コンベア４の側方には、溶融窯２の下方位置から回転刃８の手前に掛けて一対のガイド部材１０が設けられている。
【００２３】
溶融窯２は、下方に開口部２ａを有しており、所定量の溶融ガラスをコンベア４上に流出できるように構成されている。
【００２４】
ここにコンベア４は、短冊状の複数のプレート４ａが、レール上で連結されたエンドレスのチェーンである。個々のプレート４ａは、耐熱性、耐食性に優れた材料で形成されている。プレート４ａにおけるガラス３ａとの接触面及びガイド部材８の摺動面は、成形される板状ガラスの表面を平滑に仕上げ、且つガイド７との間での摩耗を抑制するために、極めて平滑に仕上げられている。
【００２５】
このようなプレート４ａの材料としては、例えばＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０４Ｌ、ＳＵＳ３２１、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ３１０Ｓといったステンレス鋼などの金属の他、石材やセラミックスなどが例示される。また、コンベア４は、隣り合うプレート４ａどうしの隙間に溶融状態のガラス３ａが流れ込まないようにするために、この隙間が１ｍｍ以下になるように個々のプレート４ａが連結されている。
【００２６】
圧延ローラ６は、コンベア４のガラス３ａの搬送面と対向するように、例えば６セット設けられている。また、これらの圧延ローラ６の長手方向がコンベア４のガラス３ａの搬送方向と直交するように配置され、かつ各々が上流側から下流側へ並設されている。圧延ローラ６は、耐熱性及び耐食性に優れた金属材料により形成されている。この圧延ローラ６の内部には冷却水が流され、水冷される。
【００２７】
補助ローラ７は、コンベア４のガラス搬送方向における圧延ローラ６の下流側に設けられ、コンベア４のガラス搬送面と対向するように例えば３セット設けられている。また、これらの補助ローラ７は長手方向がコンベア４のガラス搬送方向と直交するように配置され、かつ各々が上流側から下流側へ並設されている。補助ローラ７は、圧延ローラ６と同様に、耐熱性及び耐食性に優れた金属材料により形成されている。この補助ローラ７の内部には冷却水が流され補助ローラ７は水冷される。なお、圧延ローラ６のみで均一な板厚の板状成形ガラス３ｂが得られる場合は、これら補助ローラ７は省略可能である。
【００２８】
回転刃８は、コンベア４のガラス搬送方向における補助ローラ７の下流側に設けられ、補助ローラ７を通過する板状成形ガラス３ｂの両端部３ｃにそれぞれ接するように設けられている。回転刃８は、ガラス搬送方向と直交する方向の回転軸に回転自在に取り付けられている。回転刃８は、その刃先部が板状成形ガラス３ｂの下方を支持するコンベア４にぎりぎり接しない程度に近接した状態に調整されている。これにより、板状成形ガラス３ｂは回転刃８と接触することで両端部３ｃが切断除去される。回転刃８は、ダイヤモンドブレード等、汎用のものから構成することができる。
【００２９】
ガイド部材１０は、各々が均一の厚さで成形されており、耐熱性、耐食性に優れた金属で形成されている。コンベア４および圧延ローラ６の外筒との接触面は、互いの摩耗を抑制するために、極めて平滑に仕上げられている。また、個々のガイド部材１０のガラスとの接触面には、外径がガイド部材１０の厚さとほぼ同一径かもしくはわずかに小さい径で成形されたパイプ（図示せず）が接触するように配置されており、ガラスによって昇温されたガイド部材１０を冷却するための冷却水が流れるようになっている。
【００３０】
溶融窯２からコンベア４上に流出した溶融状態のガラス３ａは、コンベア４によって連続的に搬送され、その表面が複数の圧延ローラ６と摺接することによって厚さ方向に圧延成形される。その後、溶融状態のガラス３ａは、その表面が複数の補助ローラ７と摺接することによって厚さ方向の形状が整えられる。この際、溶融状態のガラス３ａは、ガイド部材１０により、その搬送幅を規制され、画定される。こうして溶融ガラス３ａは成形され、板状成形ガラス３ｂとなる。
【００３１】
その後、板状成形ガラス３ｂは、一対の回転刃８によって両端部３ｃが切断除去された後(図２参照)、切断ユニット９に送られ、その搬送方向と直交する方向に切断される。これによって、板状成形ガラス３ｂからは、所定の長さ及び幅の板状成形ガラスが連続的に形成されることになる。
【００３２】
所定の大きさに切断された板状成形ガラス３ｂは、その後、図示しない研磨処理機中に配置し、研磨処理（ラップ処理）がなされることになる。なお、通常、研磨処理機はバッチ式であって、複数の板状成形ガラス３ｂをセットして一括処理がなされる。
【００３３】
上記研磨処理は、鋳物製の下定盤及び上定盤との間に、キャリアにて保持した複数の板状成形ガラス３ｂを挟持する。そして、下定盤と上定盤の両研磨面と、板状成形ガラス３ｂの被研磨面の上下面との間に研磨剤と研磨液を供給しながら、駆動部により下定盤と上定盤を所定の回転数で回転させる。これによりキャリアが下定盤と上定盤との間で遊星運動を行い、この遊星運動による下定盤及び上定盤と板状成形ガラス３ｂの相対運動で被研磨面が研磨される。
【００３４】
ガラス３ａがフツリン酸ガラス等の溶融状態で粘度の低いガラスや粘度の温度特性が急峻なガラスである場合、圧延ローラ６とコンベア４との隙間を通過した後においても、十分に冷却されておらず未だ粘度が低い状態にある。このため、一旦は幅方向の板厚が均一になるもののガラスの粘度が低いため、その表面張力により両端部に引っ張られることで幅方向中央部が薄く変形し、両端部が厚くなる。
【００３５】
このような圧延ローラ６通過後の板厚変動は、その後、補助ローラ７を通過することによってある程度補整することができるが、十分ではない。
【００３６】
しかしながら、本実施形態においては、上述したように、板状成形ガラス３ｂが切断ユニット９に供給される以前、すなわち上記研磨処理工程以前に、一対の回転刃８によって両端部３ｃを積極的に切断除去するようにしている。したがって、回転刃８を通過し、両端部３ｃが切断除去されることにより、板状成形ガラス３ｂの幅方向の板厚分布は極めて均一となる。
【００３７】
この結果、回転刃８から切断ユニット９、さらには研磨処理機へ搬送させる際の徐冷過程において、板状成形ガラス３ｂ内に発生する熱応力が均一となる。また、研磨工程では、板状成形ガラス３ｂの端部に荷重が集中することを抑制できる。したがって、板状成形ガラス３ｂの上記熱応力や研磨処理における端部への荷重集中による割れを抑制することができる。このため、製造過程における板状成形ガラス３ｂの割れの発生頻度を激減させることができ、製造歩留まりを向上させることができる。
【００３８】
なお、板状成形ガラス３ｂは、成形幅方向の中央部に比べて端部が厚くなると、上記研磨処理における両端部の加工量が多くなるので、上述した板状ガラスの端部除去は、上記研磨処理の効率化、すなわち製造工程の効率化の観点からも有効である。
【００３９】
また、板状成形ガラス３ｂの除去した両端部は、カレットとしてガラス原料として再利用できるため、材料の無駄を省くことができ、省資源化を達成することができる。また、産廃処理等の余分な工程が必要となることもない。
【００４０】
さらに、板状成形ガラス３ｂの両端部３ｃが予め除去されているため、上述した研磨処理機内にセットする板状成形ガラス３ｂの大きさが低減されることになる。したがって、１回の加工（１バッチ）に投入できる板状成形ガラス３ｂの数を多くすることができ、研磨工程、すなわち製造工程の効率化を図ることができる。
【００４１】
また、板状成形ガラス３ｂ、すなわちガラス３ａが例えばフツリン酸ガラス等からなる場合は、板状成形ガラス３ｂの端部には、脈理などの不均質層が含まれるようになる。さらに、前記端部は、波状の不定形状となる。したがって、回転刃８で板状成形ガラス３ｂの端部を除去する際に、除去すべき端部３ｃ中に前記不均一層及び前記不定形状の部分が含まれるようにすることによって、上述した不均質層等の欠陥を、上述した両端部の除去工程において同時に除去することができるようになる。したがって、別途前記欠陥を除去するための工程を設ける必要がないので、前記欠陥を除去することが要求される場合の、全体の製造工程を簡易化することができる。
【実施例】
【００４２】
図１及び２に示す装置を用いて、巾１４５ｍｍのフツリン酸ガラスからなる板状成形ガラスを得た後、その両端部を回転刃（ダイヤモンドブレード）で１２．５ｍｍずつ切断し、その後切断ユニットで長さ１４５ｍｍに切断し、幅１２０ｍｍ×長さ１４５ｍｍの板状成形ガラスを得た。
【００４３】
その後、上記板状成形ガラスを研磨処理機中にセットし、研磨処理を実施した。なお、この際、前記研磨処理機中には１バッチ当たり２０枚の板状成形ガラスをセットすることができた。
【００４４】
一方、比較のため、図１の装置において回転刃による両端部の切断を行うことなく、幅１４５ｍｍ×長さ１４５ｍｍの板状成形ガラスを得た。その後、上記板状成形ガラスを研磨処理機中にセットし、研磨処理を実施した。なお、この際、前記研磨処理機中には１バッチ当たり１５枚の板状成形ガラスをセットすることができた。すなわち、本発明に従って、板状成形ガラスの両端部を切断した場合は、板状成形ガラスの、研磨処理機における１バッチ当たりの処理枚数を増大させることができ、研磨処理の効率化、すなわち製造工程の効率化が図れることが分かる。
【００４５】
表１には、それぞれの板状成形ガラスを研磨処理した後の、割れの発生頻度を示した。表１から明らかなように、本発明に従って板状成形ガラスの両端部を切断した場合は、割れの発生頻度が激減し、９０％以上の製造歩留まりが得られるのに対し、板状成形ガラスの両端部を切断しない場合は、割れの発生頻度が比較的高く、８０％前後の製造歩留まりしか得られないことが判明した。すなわち、本発明に従って、研磨処理以前に、板状成形ガラスの両端部を予め切断除去しておくことによって、前記板状成形ガラスの割れを抑制することができ、製造歩留まりを向上できることが判明した。
【００４６】
【表１】
2010006665.tif 000003
【００４７】
また、板状成形ガラスの両端部の切断除去による板厚の不均一性を評価した。前記図１の装置で成形された板状成形ガラスについて、成形時にコンベア４と接触した面を下にして定盤上に載置し、中心部の高さを測定した。回転刃にて両端部を切断除去したもの、及び比較として両端部を切断除去しなかったもの各１００枚について測定したところ、両端部を切断除去したものは平均約２．６ｍｍであり、両端部を切断除去しなかったものは平均約２．８ｍｍであった。つまり、成形幅方向の中央部に比べて厚肉に板成形される両端部を切断除去することにより、板状成形ガラスの板厚は約０．２ｍｍ低く、板厚の不均一性が改善されていることがわかる。
【００４８】
以上、本発明を上記具体例に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記具体例に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいてあらゆる変形や変更が可能である。
【００４９】
例えば、上記実施形態では、板状成形ガラス３ｂを形成した後、切断ユニット９で所定の長さに切断する以前に両端部の切断除去を実施しているが、切断ユニット９において所定の長さに切断した後に、両端部の切断除去を行うことができる。この場合、上述した研磨処理と同様に、図１に示す成形装置に加えて別途切断装置を準備し、板状成形ガラス３ｂを前記切断装置に供することによって両端部の切断を行う。
【００５０】
また、上記実施形態では、回転刃８によって板状成形ガラス３ｂの両端部を切断除去しているが、レーザ光線の照射によって切断除去することもできる。
さらに、上記実施形態では、回転刃８によって板状成形ガラス３ｂの両端部を直接切断除去しているが、板状成形ガラス３ｂに溝加工した後、破断させることによって両端部を除去するようにすることもできる。
【００５１】
また、図１に示す装置において、溶融窯２からコンベア４上に流出した溶融状態のガラス３ａの状態を図示しない撮像装置で撮像し、得られた画像を演算処理することによって所定制御信号を得、圧延ローラ６及び補助ローラ７の回転速度やコンベア４との隙間を制御し、目的とする板厚の板状成形ガラス３ｂが得られるようにすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の板状ガラスの製造方法に使用する板状ガラス成形装置の要部を模式的に示す斜視図である。
【図２】図１に示す装置の回転刃付近の様子を拡大して示す図である。
【符号の説明】
【００５３】
１  成形装置
２  溶融窯
３ａ  溶融状態のガラス
３ｂ  板状成形ガラス
４  コンベア
６  圧延ローラ
７  補助ローラ
８  回転刃
９  切断ユニット
１０  ガイド部材
【図１】
2010006665.tif 000004
【図２】
2010006665.tif 000005