(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス基板の製造方法であって、
熔解槽において、燃焼手段を用いた気相中の燃焼加熱と、熔融ガラスに電流を流すことにより行う通電加熱とを用いて、酸化錫を含み、粘度が１０２．５ポアズであるときの温度が１５８０℃以上であるガラスとなるようにガラス原料を熔解する熔解工程と、
酸化錫の酸化還元反応を用いて前記熔融ガラスの清澄を行う清澄工程と、を含み、
前記清澄工程における前記熔融ガラスの最高温度は、前記熔解槽における前記熔融ガラスの最高温度に比べて高く、
前記通電加熱による発熱量に対する、前記燃焼加熱による発熱量の比が、１．０以上２．８以下となるように、前記燃焼加熱と前記通電加熱を行う、ことを特徴とするガラス基板の製造方法。
【請求項２】
ガラス基板の製造方法であって、
熔解槽において、燃焼手段を用いた気相中の燃焼加熱と、熔融ガラスに電流を流すことにより行う通電加熱とを用いて、ＳｎＯ2を含み、粘度が１０２．５ポアズであるときの温度が１５８０度以上であるガラスとなるようにガラス原料を熔解する熔解工程と、
ＳｎＯ2の酸化還元反応を用いて前記熔融ガラスの清澄を行う清澄工程と、を含み、
前記清澄工程における前記熔融ガラスの最高温度は、前記熔解槽における前記熔融ガラスの最高温度に比べて高く、
前記通電加熱による発熱量に対する、前記燃焼加熱による発熱量の比が、１．５以上２．８以下となるように、前記燃焼加熱と前記通電加熱を行う、ことを特徴とするガラス基板の製造方法。
【請求項３】
ガラス基板の製造方法であって、
熔解槽において、燃焼手段を用いた気相中の燃焼加熱と、熔融ガラスに電流を流すことにより行う通電加熱とを用いて、酸化錫を含み、歪点が６８０℃以上であるガラスとなるようにガラス原料を熔解する熔解工程と、
酸化錫の酸化還元反応を用いて前記熔融ガラスの清澄を行う清澄工程と、を含み、
前記清澄工程における前記熔融ガラスの最高温度は、前記熔解槽における前記熔融ガラスの最高温度に比べて高く、
前記通電加熱による発熱量に対する、前記燃焼加熱による発熱量の比が、１．０以上２．８以下となるように、前記燃焼加熱と前記通電加熱を行う、ことを特徴とするガラス基板の製造方法。
【請求項４】
前記ガラス基板におけるアルカリ金属酸化物の含有率は、０モル％以上０．４モル％以下である、請求項１〜３のいずれか１項に記載のガラス基板の製造方法。
【請求項５】
ガラス基板の製造方法であって、
熔解槽において、燃焼手段を用いた気相中の燃焼加熱と、熔融ガラスに電流を流すことにより行う通電加熱とを用いて、酸化錫を含み、アルカリ金属酸化物の含有率が０〜０．４モル％であるガラス基板となるように調合されたガラス原料を熔解する熔解工程と、
酸化錫の酸化還元反応を用いて前記熔融ガラスの清澄を行う清澄工程と、を含み、
前記清澄工程における前記熔融ガラスの最高温度は、前記熔解槽における前記熔融ガラスの最高温度に比べて高く、
前記通電加熱による発熱量に対する、前記燃焼加熱による発熱量の比が、１．０以上３．４以下となるように、前記燃焼加熱と前記通電加熱を行う、ことを特徴とするガラス基板の製造方法。
【請求項６】
前記ガラス基板は、歪点が６８０℃以上である、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。
【請求項７】
前記ガラス基板は、ＳｉＯ2を５５〜７５モル％、Ａｌ2Ｏ3を５〜２０モル％、Ｂ2Ｏ3を０〜１５モル％含む、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。
【請求項８】
前記ガラス基板は、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、及びＲＯ（Ｒは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａのうち前記ガラス基板に含有される全元素）を少なくとも含み、Ｂ2Ｏ3の含有率が０〜７モル％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。
【請求項９】
前記ガラス基板は、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、及びＲＯ（Ｒは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａのうち前記ガラス基板に含有される全元素）を少なくとも含み、Ｂ2Ｏ3の含有率が０〜５モル％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。
【請求項１０】
前記熔解槽の気相空間を覆う天井面の迫部の温度は、１６１０℃以下である、請求項１〜９のいずれか１項に記載のガラス基板の製造方法。
【請求項１１】
前記清澄工程は、前記熔解工程の後、２．５℃／分以上の昇温速度で前記熔融ガラスの温度を１６３０℃以上に昇温させることにより前記熔融ガラス中に泡を生成させて脱泡を行う脱泡処理と、前記脱泡処理の後、前記熔融ガラスを降温させることにより、前記熔融ガラス中の泡を前記熔融ガラスに吸収させる吸収処理と、を含む請求項１〜１０のいずれか１項に記載のガラス基板の製造方法。
【請求項１２】
前記ガラス基板は、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｂ2Ｏ3、及びＲＯ（Ｒは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａのうち前記ガラス基板に含有される全元素）を少なくとも含み、モル比（（２×ＳｉＯ2）＋Ａｌ2Ｏ3）／（（２×Ｂ2Ｏ3）＋ＲＯ）が４．５以上である、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のガラス基板の製造方法。
【請求項１３】
前記ガラス基板は、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｂ2Ｏ3、及びＲＯ（Ｒは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａのうち前記ガラス基板に含有される全元素）を少なくとも含み、Ｂ2Ｏ3の含有率の２倍とＲＯの含有率の合計（（２×Ｂ2Ｏ3）＋ＲＯ）が３０モル％以下である、請求項１〜１２のいずれか１項に記載のガラス基板の製造方法。
【請求項１４】
気相空間を有し、熔融ガラスを貯留する熔解槽本体と、
前記気相空間中で燃焼加熱をして、ガラス原料及び／又は前記溶融ガラスを加熱する燃焼手段と、
前記ガラス原料及び／又は前記熔融ガラスを通電加熱するために熔融ガラスと接する壁に設けられた電極対と、
前記熔融ガラスに含まれる酸化錫の酸化還元反応を用いて前記熔融ガラスの清澄を行う清澄槽と、を備え、
前記清澄を行うときの前記熔融ガラスの最高温度は、前記熔解槽における前記熔融ガラスの最高温度に比べて高く、
粘度が１０２．５ポアズであるときの温度が１５８０℃以上であるガラスとなるように前記燃焼加熱と前記通電加熱とを用いて前記熔融ガラスをつくるとき、前記通電加熱による発熱量に対する、前記燃焼加熱による発熱量の比を、１．０以上２．８以下となるように、前記燃焼加熱及び前記通電加熱を行う、ことを特徴とするガラス基板製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス基板を製造するガラス基板の製造方法及びこの製造方法を行うガラス基板製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ディスプレイパネルの分野では、画質の向上のために画素の高精細化が進んでいる。この高精細化の進展に伴って、ディスプレイパネルに用いるガラス基板にも高品質であることが望まれている。例えば、パネルの製造工程中に、高温に熱処理されたガラス基板において寸法変化が生じ難いように、熱収縮の小さいガラス基板が求められている。また、液晶ディスプレイパネルに用いられるガラス基板には、ＴＦＴ(Thin Film Transistor)の特性劣化を防止する観点から、Ｌｉ2Ｏ，Ｎａ2Ｏ，Ｋ2Ｏを含むアルカリ金属酸化物を含有しないか、含有しても殆ど含有しないガラスが用いられる。【０００３】
一般に、上述のガラス基板の熱収縮は、ガラスの歪点が高いほど小さくなる。また、ガラス基板の熱収縮は、ガラス基板の製造工程中の徐冷速度を小さくするほど小さくなることが知られている。そのため、同じガラス組成であっても、徐冷速度を十分に小さくすることによって、熱収縮を求められるレベルまで低減することは可能である。特に、熔融ガラスからフロート法でガラス基板を製造する場合、徐冷炉を長くして徐冷速度を小さくすることは比較的容易にできるが、ダウンドロー法を用いてガラス基板を製造する場合、徐冷炉を長くすることは設備上あるいは操業操作上の点から難しい。このため、熱収縮に対する要求に答えるガラス基板をダウンドロー法で製造するには、従来のガラス組成に比べて歪点の高いガラス組成のガラスが利用されている（特許文献１）。
また、上述のアルカリ金属酸化物を含有しないか、含有しても殆ど含有しない公知のガラス（特許文献２）は、一般的に、アルカリ金属酸化物を含有しても支障のないアルカリガラスと比較して、ガラスの熔融温度は高く、難熔性である。このようなガラスを用いる場合、ガラス原料を十分に熔解して、ガラス基板の欠点となる未熔解物が後工程に流出することを防ぐために、熔融工程における熔融ガラス温度をアルカリガラスよりも高くする必要があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−６６４９号公報
【特許文献２】特開２０１０−２３５４４４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、歪点が高くなるようにガラス組成を調整すると、高温域（例えば、１，５００℃以上の温度）での粘度が高くなり、難熔性のガラスとなる。高温域での熔融ガラスの粘度が高くなると、ガラス原料を十分に熔解して、ガラス基板の欠点となる未熔解物が後工程に流出することを防ぐためには、熔融工程における熔融ガラス温度を従来よりも高くする必要があった。【０００６】
一般に、熔解槽においてガラス原料から熔融ガラスをつくる場合、熔解槽内の気相空間では、例えば燃焼ガスを用いたバーナーによる加熱によって気相温度を高温化して熔解槽の壁の温度を高くし、この壁からの輻射熱により投入したガラス原料を熔解させる。さらに、熔解槽では、熔解してできる熔融ガラスを、上記輻射熱により加熱するとともに、熔解槽の液相にある電極対を介して通電加熱を行うことにより、熔融ガラスを所望の温度及び粘度にすることが行われる。【０００７】
ところが、上記熔解工程における熔融ガラスの温度を高くすると、本来は清澄工程において泡を発生させて脱泡を促進させる清澄剤が、熔融工程において熔融ガラスの液面に浮遊した状態で酸素を発生し、この酸素を熔融ガラス外に放出させる。このため、清澄剤の清澄能力が低下し、清澄工程において十分に泡を減少させることができないという問題があった。【０００８】
また、アルカリ金属酸化物を含有しないか、含有しても殆ど含有しない難熔性のガラスのガラス基板を製造する場合、熔融ガラスをつくる熔融工程において熔融ガラスの温度を高くしすぎると、本来は清澄工程において泡を発生させて脱泡を促進させる清澄剤が、熔融工程において泡を発生させ、この泡が熔融ガラス外に放出てしまう。このため、清澄工程において十分に泡を減少させることができないという問題があった。【０００９】
また、近年、下記事情から、上記泡の問題がより顕著になってきた。
・環境問題の観点から、清澄効果の大きいＡｓ2Ｏ3ではなく、清澄効果がＡｓ2Ｏ3対比で劣る酸化錫を使用するため、清澄工程において十分な脱泡が行われず、泡の問題が顕著になってきた。
・高温域での熔融ガラスの粘度が高いので、清澄工程における泡の浮上速度が遅くなる。このため、清澄工程において十分な脱泡が行われず、泡の問題が顕著になってきた。【００１０】
そこで、本発明は、難熔性のガラスを用いてガラス基板を製造する場合であっても、未熔解物の発生を低減しつつ、清澄剤の効果を十分に発揮させることで泡の発生を低減することができるガラス基板の製造方法及びガラス基板製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様は、ガラス基板の製造方法であり、以下の形態を含む。【００１２】
（形態１）
ガラス基板の製造方法は、
熔解槽において、燃焼手段を用いた気相中の燃焼加熱と、熔融ガラスに電流を流すことにより行う通電加熱とを用いて、酸化錫を含み、粘度が１０２．５ポアズであるときの温度が１５８０℃以上であるガラスとなるようにガラス原料を熔解する熔解工程と、
酸化錫の酸化還元反応を用いて前記熔融ガラスの清澄を行う清澄工程と、を含み、
前記通電加熱による発熱量に対する、前記燃焼加熱による発熱量の比が、１．０以上２．８以下となるように、前記燃焼加熱と前記通電加熱を行う、ことを特徴とする。【００１３】
（形態２）
ガラス基板の製造方法は、
熔解槽において、燃焼手段を用いた気相中の燃焼加熱と、熔融ガラスに電流を流すことにより行う通電加熱とを用いて、ＳｎＯ2を含み、粘度が１０２．５ポアズであるときの温度が１５８０度以上であるガラスとなるようにガラス原料を熔解する熔解工程を含み、
前記通電加熱による発熱量に対する、前記燃焼加熱による発熱量の比が、１．５以上２．８以下となるように、前記燃焼加熱と前記通電加熱を行う、ことを特徴とする。【００１４】
（形態３）
前記ガラス基板は、歪点が６８０℃以上である、形態１または２に記載のガラス基板の製造方法。【００１５】
（形態４）
ガラス基板の製造方法は、
熔解槽において、燃焼手段を用いた気相中の燃焼加熱と、熔融ガラスに電流を流すことにより行う通電加熱とを用いて、酸化錫を含み、歪点が６８０℃以上であるガラスとなるようにガラス原料を熔解する熔解工程と、
酸化錫の酸化還元反応を用いて前記熔融ガラスの清澄を行う清澄工程と、を含み、
前記通電加熱による発熱量に対する、前記燃焼加熱による発熱量の比が、１．０以上２．８以下となるように、前記燃焼加熱と前記通電加熱を行う、ことを特徴とする。【００１６】
（形態５）
前記清澄工程における前記熔融ガラスの最高温度は、前記熔解槽における前記熔融ガラスの最高温度に比べて高い、形態１〜４のいずれかに記載のガラス基板の製造方法。【００１７】
（形態６）
前記熔解槽の気相空間を覆う天井面の迫部の温度は、１６１０℃以下である、形態１〜５のいずれかに記載のガラス基板の製造方法。【００１８】
（形態７）
前記ガラス基板におけるアルカリ金属酸化物の含有率は、０モル％以上０．４モル％以下である、形態１〜６のいずれかに記載のガラス基板の製造方法。【００１９】
（形態８）
前記ガラス基板は、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｂ2Ｏ3、及びＲＯ（Ｒは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａのうち前記ガラス基板に含有される全元素）を少なくとも含み、Ｂ2Ｏ3の含有率が０〜７モル％である、形態１〜７のいずれかに記載のガラス基板の製造方法。【００２０】
（形態９）
前記ガラス基板は、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｂ2Ｏ3、及びＲＯ（ＲＯは、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯの合量）のうち前記ガラス基板に含有される全元素）を少なくとも含む、形態１〜８のいずれかに記載のガラス基板の製造方法。【００２１】
（形態１０）
Ｂ2Ｏ3の含有率は、０〜１０モル％である、あるいは、０〜５モル％である、形態９に記載のガラス基板の製造方法。【００２２】
（形態１１）
ＳｉＯ2の含有率は、６８〜７５モル％である、形態９または１０に記載のガラス基板の製造方法。【００２３】
（形態１２）
前記ガラス基板は、Ｂ2Ｏ3及びＲＯ（ＲＯはＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯの合量）を含み、かつ、ＳｉＯ2及びＡｌ2Ｏ3のいずれか１つを含み、モル比（（２×ＳｉＯ2）＋Ａｌ2Ｏ3）／（（２×Ｂ2Ｏ3）＋ＲＯ）は４．５以上である、形態９〜１１のいずれかに記載のガラス基板の製造方法。【００２４】
（形態１３）
前記ガラス基板は、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、及びＢａＯの少なくともいずれか含み、モル比（ＢａＯ＋ＳｒＯ）／ＲＯ（ＲＯはＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯの合量）は０．１以上である、形態１〜１２のいずれかに記載のガラス基板の製造方法。【００２５】
（形態１４）
前記ガラス基板におけるアルカリ金属酸化物の含有率は、０モル％以上０．４モル％以下である形態１〜１３のいずれかに記載のガラス基板の製造方法。
なお、本明細書では、アルカリ金属酸化物の含有率とは、Ｌｉ2Ｏ，Ｎａ2Ｏ及びＫ2Ｏの含有率の合量を示す。【００２６】
（形態１５）
前記ガラス基板を構成するガラスの、１５５０℃の熔融ガラスにおける電気抵抗率（以降、比抵抗ともいう）が１００Ω・ｃｍ以上である形態１〜１４のいずれかに記載のガラス基板の製造方法。【００２７】
（形態１６）
前記ガラス基板は、
ＳｉＯ2を６０〜８０モル％、Ａｌ2Ｏ3を１０〜２０モル％、Ｂ2Ｏ3を０〜１０モル％、ＲＯを０〜１７モル％（ＲＯはＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯの合量）を含有する、形態１〜１５のいずれかに記載のガラス基板の製造方法。【００２８】
（形態１７）
前記ガラス基板は、フラットパネルディスプレイ用ガラス基板であってもよい。また、前記ガラス基板は、ＬＴＰＳ（Low Temperature Poly-Silicon）・ＴＦＴ（Thin Film Transistor）ディスプレイ用ガラス基板、あるいは、有機ＥＬ(Electroluminescence)ディスプレイ用のガラス基板である、形態１〜１６のいずれかに記載のガラス基板の製造方法。【００２９】
（形態１８）
前記清澄工程は、前記熔解工程の後、２℃／分以上の昇温速度で前記熔融ガラスの温度を１６３０℃以上に昇温させることにより前記熔融ガラス中に泡を生成させて脱泡を行う脱泡処理と、前記脱泡処理の後、前記熔融ガラスを降温させることにより、前記熔融ガラス中の泡を前記熔融ガラスに吸収させる吸収処理と、を含む形態１〜１７のいずれかに記載のガラス基板の製造方法。【００３０】
（形態１９）
前記脱泡処理は、２．５℃／分以上の昇温速度で前記熔融ガラスの温度を１６３０℃以上に昇温させる、形態１８に記載のガラス基板の製造方法。【００３１】
（形態２０）
前記清澄工程は、前記熔融ガラスの温度を１６３０℃以上に昇温させることにより前記熔融ガラス中に泡を生成させて脱泡を行う脱泡処理と、前記脱泡処理の後、前記熔融ガラスを１６００℃から１５００℃の温度範囲で２℃／分以上の降温速度で降温させることにより、前記熔融ガラス中の泡を前記熔融ガラスに吸収させる吸収処理と、を含む、形態１〜１９のいずれかに記載のガラス基板の製造方法。【００３２】
（形態２１）
ガラス基板の製造方法は、
熔解槽において、燃焼手段を用いた気相中の燃焼加熱と、熔融ガラスに電流を流すことにより行う通電加熱とを用いて、酸化錫を含み、アルカリ金属酸化物の含有率が０〜０．４モル％であるガラス基板となるように調合されたガラス原料を熔解する熔解工程と、
酸化錫の酸化還元反応を用いて前記熔融ガラスの清澄を行う清澄工程と、を含み、
前記通電加熱による発熱量に対する、前記燃焼加熱による発熱量の比が、１．０以上３．４以下となるように、前記燃焼加熱と前記通電加熱を行う、ことを特徴とする。【００３３】
（形態２２）
ガラス基板の製造方法は、
熔解槽において、燃焼手段を用いた気相中の燃焼加熱と、熔融ガラスに電流を流すことにより行う通電加熱とを用いて、酸化錫を含み、アルカリ金属酸化物の含有率が０〜０．４モル％であるガラス基板となるように調合されたガラス原料を熔解する熔解工程を含み、
前記通電加熱による発熱量に対する、前記燃焼加熱による発熱量の比が、１．５以上３．４以下となるように、前記燃焼加熱と前記通電加熱を行う、ことを特徴とする。【００３４】
（形態２３）
ガラス基板の製造方法は、
熔解槽において、燃焼手段を用いた気相中の燃焼加熱と、熔融ガラスに電流を流すことにより行う通電加熱とを用いて、酸化錫を含み、粘度が１０２．５ポアズであるときの温度が１５００℃以上であるガラスとなるようにガラス原料を熔解する熔解工程と、
酸化錫の酸化還元反応を用いて前記熔融ガラスの清澄を行う清澄工程と、を含み、
前記通電加熱による発熱量に対する、前記燃焼加熱による発熱量の比が、１．０以上３．４以下となるように、前記燃焼加熱と前記通電加熱を行う、ことを特徴とする。【００３５】
（形態２４）
ガラス基板の製造方法は、
熔解槽において、燃焼手段を用いた気相中の燃焼加熱と、熔融ガラスに電流を流すことにより行う通電加熱とを用いて、酸化錫を含み、粘度が１０２．５ポアズであるときの温度が１５００℃以上であるガラスとなるようにガラス原料を熔解する熔解工程を含み、
前記通電加熱による発熱量に対する、前記燃焼加熱による発熱量の比が、１．５以上３．４以下となるように、前記燃焼加熱と前記通電加熱を行う、ことを特徴とする。【００３６】
（形態２５）
気相空間を有し、熔融ガラスを貯留する熔解槽本体と、
前記気相空間中で燃焼加熱をして、ガラス原料及び／又は前記溶融ガラスを加熱する燃焼手段と、
前記ガラス原料及び／又は前記熔融ガラスを通電加熱するために熔融ガラスと接する壁に設けられた電極対と、
前記熔融ガラスに含まれる酸化錫の酸化還元反応を用いて前記熔融ガラスの清澄を行う清澄槽と、を備え、
粘度が１０２．５ポアズであるときの温度が１５８０℃以上であるガラスとなるように前記燃焼加熱と前記通電加熱とを用いて前記熔融ガラスをつくるとき、前記通電加熱による発熱量に対する、前記燃焼加熱による発熱量の比を、１．０以上２．８以下となるように、前記燃焼加熱及び前記通電加熱を行う、ことを特徴とするガラス基板製造装置。【００３７】
（形態２６）
気相空間を有し、熔融ガラスを貯留する熔解槽本体と、
前記気相空間中で燃焼加熱をして、ガラス原料及び／又は前記溶融ガラスを加熱する燃焼手段と、
前記ガラス原料及び／又は前記熔融ガラスを通電加熱するために熔融ガラスと接する壁に設けられた電極対と、
前記熔融ガラスに含まれる酸化錫の酸化還元反応を用いて前記熔融ガラスの清澄を行う清澄槽と、を備え、
歪点が６８０℃以上であるガラスとなるように前記燃焼加熱と前記通電加熱とを用いて前記熔融ガラスをつくるとき、前記通電加熱による発熱量に対する、前記燃焼加熱による発熱量の比を、１．０以上２．８以下となるように、前記燃焼加熱及び前記通電加熱を行う、ことを特徴とするガラス基板製造装置。【００３８】
（形態２７）
気相空間を有し、熔融ガラスを貯留する熔解槽本体と、
前記気相空間中で燃焼加熱をして、ガラス原料及び／又は前記溶融ガラスを加熱する燃焼手段と、
前記ガラス原料及び／又は前記熔融ガラスを通電加熱するために熔融ガラスと接する壁に設けられた電極対と、
前記熔融ガラスに含まれる酸化錫の酸化還元反応を用いて前記熔融ガラスの清澄を行う清澄槽と、を備え、
アルカリ金属酸化物の含有率が０〜０．４モル％であるガラス基板となるように前記燃焼加熱と前記通電加熱とを用いて前記熔融ガラスつくるとき、前記通電加熱による発熱量に対する、前記燃焼加熱による発熱量の比を、１．０以上３．４以下となるように、前記燃焼加熱及び前記通電加熱を行う、ことを特徴とするガラス基板製造装置。【００３９】
（形態２８）
気相空間を有し、熔融ガラスを貯留する熔解槽本体と、
前記気相空間中で燃焼加熱をして、ガラス原料及び／又は前記溶融ガラスを加熱する燃焼手段と、
前記ガラス原料及び／又は前記熔融ガラスを通電加熱するために熔融ガラスと接する壁に設けられた電極対と、
前記熔融ガラスに含まれる酸化錫の酸化還元反応を用いて前記熔融ガラスの清澄を行う清澄槽と、を備え、
粘度が１０２．５ポアズであるときの温度が１５００℃以上であるガラスとなるように前記燃焼加熱と前記通電加熱とを用いて前記熔融ガラスつくるとき、前記通電加熱による発熱量に対する、前記燃焼加熱による発熱量の比を、１．０以上３．４以下となるように、前記燃焼加熱及び前記通電加熱を行う、ことを特徴とするガラス基板製造装置。
【発明の効果】
【００４０】
上記形態のガラス基板の製造方法及びガラス基板製造装置によれば、難熔なガラスを用いてガラス基板を製造する場合であっても、未熔解物の発生を低減しつつ、清澄剤の効果を十分に発揮させることで泡の発生を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本実施形態のガラス基板の製造方法のフローを示す図である。
【図２】本実施形態における熔解工程〜切断工程を行うガラス基板製造装置の一例を模式的に示す図である。
【図３】本実施形態における熔解工程から成形工程に至る熔融ガラスの温度履歴の好ましい形態の例を説明する図である。
【図４】本実施形態のガラス基板製造装置に用いる清澄槽の一例を説明する図である。
【図５】本実施形態のガラス基板の製造方法に用いる熔解槽の熔解槽本体とその周辺の構造の概略を説明する斜視図である。
【図６】図５に示す熔解槽の断面を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、本実施形態のガラス基板の製造方法及びガラス基板製造装置について説明する。
【００４３】
（ガラス基板の製造方法の全体概要）
図１は、本実施形態のガラス基板の製造方法のフローを示す図である。
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、梱包工程等を有する。
【００４４】
熔解工程（ＳＴ１）は熔解槽で行われる。熔解槽では、ガラス原料を、熔解槽に投入し、加熱することにより熔解して、酸化錫を含む熔融ガラスをつくる。この熔融ガラスは、ある形態では、粘度が１０２．５ポアズであるときの温度が１５８０℃以上である高温粘性の高い熔融ガラスである。また、別の形態では、歪点（粘度が１０１４．５ｄＰａ・秒に相当する温度）が６８０℃以上であるガラスとなる熔融ガラスである。さらに、別の実施形態では、粘度が１０２．５ポアズであるときの温度が１５００℃以上である高温粘性の高い熔融ガラスである。別の形態では、アルカリ金属酸化物の含有率が０〜０．４モル％であるガラス基板となる熔融ガラスである。このような溶融ガラスができるようにガラス原料は予め調合される。さらに、熔解槽の内側側壁の１つの底部に設けられた流出口から熔解槽に貯留する熔融ガラスを下流工程に向けて流す。
熔解槽の熔融ガラスの加熱は、例えばバーナーによる燃焼ガスを用いた気相中の燃焼加熱と、熔融ガラスに電流を流すことにより行う通電加熱とを用いて行われ、これにより所定の粘度の熔融ガラスをつくる。具体的には、投入されたガラス原料は、貯留する溶融ガラスの液面に浮遊し、熔解槽の気相空間あるいはバーナーの火炎からの熱輻射伝熱で加熱され、また、通電加熱された熔融ガラスによって加熱されて、熱分解して熔解される。こうしてできた熔融ガラスはより高温に通電加熱される。また、熔融ガラスは、熔解槽の気相空間の壁面あるいはバーナーの火炎からの熱輻射伝熱でより高温に加熱される。熔融ガラスは清澄剤として、酸化錫を含む。Ａｓ2Ｏ3，Ｓｂ2Ｏ3は、環境負荷の点で熔融ガラス中に実質的に含まれないことが好ましい。実質的に含まれないとは、これらの物質が含まれるとしても、それは不純物としてであり、具体的には、これらの物質は０．１モル％以下であることが好ましい。この点から、清澄剤として少なくとも酸化錫が用いられる。なお、ガラス原料に予め清澄剤が添加されていてもよい。熔解槽では、ガラス原料の溶け残りが流出しないように、ガラス原料が完全に熔解されるとともに、後工程が適切に行われるような所定の粘度になるように、熔融ガラスが加熱される。
【００４５】
清澄工程（ＳＴ２）は、少なくとも清澄槽において行われる。清澄工程では、大気に連通した気相空間を有する清澄槽内で熔融ガラスが昇温されることにより、熔融ガラス中に含まれるＯ2、ＣＯ2あるいはＳＯ2を含んだ泡の体積が、清澄剤が還元反応により放出した酸素を吸収して大きくなる。これにより、泡の浮上速度が上昇し、熔融ガラスの液面に泡が浮上することで気相空間に放出される（脱泡処理）。さらに、清澄工程では、熔融ガラスの温度を低下させることにより、清澄剤の還元反応により得られた還元物質が酸化反応をする。これにより、熔融ガラスに残存する泡中の酸素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（吸収処理）。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、清澄工程では、少なくとも酸化錫を清澄剤として用いる。
【００４６】
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。
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。
【００４７】
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、板状のガラス基板を得る。
【００４８】
図２は、本実施形態における熔解工程（ＳＴ１）〜切断工程（ＳＴ７）を行うガラス基板製造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１０１ａを用いて行われ、このガラス原料の熔解により得られる熔融ガラスＭＧが所定の粘度になるように熔融ガラスＭＧは加熱される。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。
【００４９】
図３は、本実施形態における熔解工程から成形工程に至る熔融ガラスの温度履歴の好ましい形態の例を説明する図である。
熔解槽１０１では、ガラス原料の投入された時点における温度Ｔ１からガラス供給管１０４に進入する時点における温度Ｔ３まで、熔融ガラスＭＧの温度はなだらかに上昇する温度履歴を有する。なお、図３中、Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３であるが、Ｔ２＝Ｔ３あるいは、Ｔ２＞Ｔ３であってもよく、少なくともＴ１＜Ｔ３であればよい。
【００５０】
図４は、清澄槽１０２の一例を説明する図である。清澄槽１０２は、例えば、白金又は金合金等からなる円筒状の容器であり、長手方向（図４の左右方向）の両端のそれぞれにガラス供給管１０４，１０５が接続されている。清澄槽１０２の長手方向の両端のそれぞれには、清澄槽１０２の表面から外周側に突出した円板状の金属製フランジ１０２ａ，１０２ｂが設けられている。清澄槽１０２の長手方向の両端間の途中の頂部には、気相空間を外部雰囲気に連通する通気管１０２ｃが設けられている。溶融ガラスから放出されたガスは通気管１０２ｃを通って外部に排出される。
金属製フランジ１０２ａ，１０２ｂには、それぞれ、図示されない電極が取り付けられており、電極からの電流を清澄槽１０２の周上に均一に拡散する。金属製フランジ１０２ａ，１０２ｂに取り付けられた２つの電極の間で通電されることで、清澄槽１０２が発熱し、清澄槽１０２内の熔融ガラスＭＧが加熱される。このような金属製フランジと電極が、ガラス供給管１０４にも設けられている。
【００５１】
ガラス供給管１０４の図示されない金属製フランジと清澄槽１０２の金属製フランジ１０２ａとの間で一定の電流を流してガラス供給管１０４の白金あるいは白金合金管を通電加熱することにより、さらに、清澄槽１０２の金属製フランジ１０２ａと清澄槽１０２の金属製フランジ１０２ｂとの間で一定の電流を流して加熱することにより、熔融ガラスＭＧを、温度Ｔ３から酸化錫が酸素を急激に放出する温度Ｔ４（例えば１６３０℃以上であり、１６３０〜１７００℃であることがより好ましく、１６５０〜１７００℃であることがさらに好ましい）まで、昇温速度を２℃／分以上、より好ましくは２．５℃／分以上とすることが好ましい。より好ましくは、２．５℃／分以上の昇温速度で熔融ガラスＭＧの温度を１６３０℃以上に昇温させることが好ましい。このとき、昇温速度を上記範囲にすることが好ましいのは、昇温速度を上記範囲にすることで、Ｏ２ガスの放出量が極めて急激に大きくなるからである。なお、温度Ｔ３と温度Ｔ４の差が大きいほど、熔融ガラスＭＧ中の酸化錫が放出するＯ２の量が多くなり、脱泡が促進される。このため、温度Ｔ４は、温度Ｔ３と比べて例えば５０℃以上高いことが好ましい。したがって、清澄を行うときの熔融ガラスの最高温度は、熔解槽における熔融ガラスの最高温度に比べて高くなっていることが好ましい。
さらに、清澄槽１０２に進入した熔融ガラスＭＧを、温度Ｔ４から温度Ｔ４と略同じ温度Ｔ５に維持する。なお、温度Ｔ３〜温度Ｔ５における熔融ガラスＭＧの温度調節は、本実施形態では、清澄槽を通電加熱する方式を用いるが、この方式には限定されない。例えば、清澄槽周りに配置した図示されないヒータによる間接加熱を用いて上記温度調節が行われてもよい。
【００５２】
このとき、熔融ガラスＭＧは１６３０℃以上に加熱されることにより、清澄剤である酸化錫の酸素放出の反応が促進される。これにより、多量の酸素が熔融ガラスＭＧ中に放出される。熔融ガラスＭＧ中の既存の泡は、熔融ガラスＭＧの温度上昇に起因した泡内のガス成分の圧力の上昇効果による泡径の拡大に、上記清澄剤の反応により放出された酸素が泡内に拡散して入ってくることが重なり、この相乗効果によって泡径が拡大する。
泡径の拡大した泡はストークスの法則に従って泡の浮上速度が速くなり、泡の浮上、破泡が促進される。
清澄槽１０２でも、熔融ガラスＭＧは引き続き、１６３０℃以上の高温に維持されるため、熔融ガラスＭＧ中の泡は、熔融ガラスＭＧの液表面に浮上し、液表面で破泡することにより、熔融ガラスＭＧの脱泡が行われる。
【００５３】
脱泡処理は、図３中では、温度Ｔ３から熔融ガラスＭＧの温度が温度Ｔ４に上昇し、その後、温度Ｔ４と略同じ温度Ｔ５に維持される期間で行われる。図３中、Ｔ４とＴ５が略同じであるが、Ｔ４＜Ｔ５であってもよいし、Ｔ４＞Ｔ５であってもよい。
なお、熔融ガラスＭＧの温度が温度Ｔ４に達する場所はガラス供給管１０４であっても、清澄槽１０２内であってもよい。
また、熔融ガラスＭＧがガラス供給管１０４を流れるときの熔融ガラスＭＧの第１の最高温度は、清澄槽１０２内を流れるときの熔融ガラスＭＧの第２の最高温度と同等、あるいはそれより高いことが好ましい。これにより、熔融ガラスＭＧがガラス供給管１０４から清澄槽１０２に移動するとき、熔融ガラスＭＧの温度は十分に高く、清澄剤の酸素を放出する反応が生じる温度以上に維持されるので、清澄槽１０２は、熔融ガラスＭＧをさらに昇温するための加熱を要しない。このため、清澄槽１０２の加熱温度を従来よりも低く抑えることができる。したがって、白金あるいは白金合金で構成される清澄槽１０２から白金の揮発を抑制し、白金の揮発により清澄槽１０２内の内壁面に付着する白金結晶物などの異物が熔融ガラスＭＧに混入してできる欠陥、すなわち異物に起因する欠陥が少ないガラス基板を製造することができる。熔融ガラスＭＧがガラス供給管１０４を流れる途中で、熔融ガラスＭＧの温度は第１の最高温度に達することが好ましい。この場合、ガラス供給管１０４と清澄槽１０２との接続位置で熔融ガラスが第１の最高温度及び第２の最高温度に達する場合に比べて、清澄槽１０２の加熱温度は低くなるので、白金あるいは白金合金で構成される清澄槽１０２から白金の揮発をより容易に抑制することができる。
【００５４】
次に、清澄槽１０２からガラス供給管１０５に進んだ熔融ガラスＭＧは、残存する泡を吸収するため、温度Ｔ５から、温度Ｔ６（例えば、１６００℃）を経て、温度Ｔ７（攪拌工程に適した温度であり、ガラス硝種と攪拌装置１０３のタイプで異なるが、例えば、１５００℃である。）まで、冷却される。
熔融ガラスＭＧの温度が低下することで、泡の浮上、脱泡が生じずに、熔融ガラスＭＧに残存した小泡中のガス成分の圧力も下がり、泡径はどんどん小さくなる。さらに熔融ガラスＭＧの温度が１６００℃以下になると、酸素を放出した酸化錫の一部が酸素を吸収して、元の酸化錫に戻ろうとする。このため、熔融ガラスＭＧ中の残存する泡内の酸素は、熔融ガラスＭＧ中に再吸収され、小泡は一層小さくなる。この小泡は熔融ガラスＭＧに吸収されて、小泡は最終的に消滅する。
このＳｎＯの酸素を吸収する反応により泡内のガス成分である酸素を吸収させる処理が、吸収処理であり、温度Ｔ５から温度Ｔ６を経て温度Ｔ７まで低下する期間に行われる。図３では、温度Ｔ５〜Ｔ６の降温速度が、温度Ｔ６〜Ｔ７の降温速度に比べて速いが、温度Ｔ５〜Ｔ６の降温速度が、温度Ｔ６〜Ｔ７の降温速度に比べて遅くてもよいし、同等であってもよい。少なくともこの吸収処理の間、熔融ガラスＭＧの温度が１６００℃から１５００℃の温度範囲を２℃／分以上の降温速度で降温させることが好ましく、より好ましい降温速度は２．５℃／分以上である。吸収処理において、熔融ガラスＭＧが１５００℃以下（具体的には、１５００℃から成形工程に供給されるときの熔融ガラス温度までの範囲であり、例えば１５００℃〜１３００℃）である温度範囲における降温速度は、１６００℃から１５００℃の温度範囲における降温速度よりも遅いことが好ましい。
なお、ガラス基板の生産性の向上と設備コスト削減の点から、吸収処理において、熔融ガラスＭＧが１５００℃以下（具体的には、１５００℃から成形工程に供給されるときの熔融ガラス温度までの範囲であり、例えば１５００℃〜１３００℃）である温度範囲における降温速度は、１６００℃から１５００℃の温度範囲における降温速度よりも速いことが好ましい。なお、このような熔融ガラスＭＧの温度制御を行う場合、成形工程に供給する熔融ガラスＭＧの量を調整する流量調整装置を設けることが好ましい。
【００５５】
上記吸収処理後、あるいは吸収処理の途中で、攪拌槽１０３に熔融ガラスＭＧは進入する。攪拌槽１０３は、熔融ガラスＭＧ中の組成ムラを小さくして熔融ガラスＭＧを均質化する。なお、攪拌槽１０３において、上記吸収処理が継続して行われてもよい。この後、成形工程における成形に適した温度Ｔ８、例えば１２００〜１３００℃になるまで熔融ガラスＭＧは降温される。
以上の熔融ガラスＭＧの温度履歴を経て、成形装置２００に熔融ガラスＭＧは供給される。
【００５６】
このようなガラス基板の製造方法及びガラス基板製造装置において行う、ガラス原料を熔解して溶融ガラスをつくり、さらに溶融ガラスを加熱する熔解工程において、上述したように、バーナーによるガスを用いた気相中の燃焼加熱と、熔融ガラスに電流を流すことにより行う通電加熱とを用いる。特に、熱収縮の小さいガラス基板をつくるために、難熔性のガラス、例えば、粘度が１０２．５ポアズであるときの温度が１５８０℃以上である高温粘性の高いガラス、また、歪点が６８０℃以上であるガラス、粘度が１０２．５ポアズであるときの温度が１５００℃以上である高温粘性の高いガラス組成のガラス、アルカリ金属酸化物の含有率が０〜０．４モル％である、熔融温度の高いガラス組成のガラス（無アルカリガラスあるいはアルカリ微量含有ガラス）、を利用する場合、従来の難熔でない、また高温粘性の高くない、また、歪点が高くないガラス組成のガラス、またアルカリ金属酸化物を０．４モル％より多く含有するアルカリガラスの場合に比べてバーナーによる燃焼加熱と通電加熱の発熱量を大きくする。
このとき、本実施形態では、通電加熱による発熱量に対する、燃焼加熱による発熱量の比（以降、発熱量比という）を定めて燃焼加熱と通電加熱を行う。以下、熔解槽における熔融ガラスの加熱について詳細に説明する。
【００５７】
（熔解槽）
図５は、熔解槽１０１の熔解槽本体とその周辺の構造の概略を説明する斜視図であり、図６は、熔解槽１０１の断面を説明する図である。ガラス原料の投入口から熔融ガラスの後工程へ流す流出口へ向かう方向を熔解槽１０１の長手方向というとき、図６に示す断面は、図５に示す電極１１４が設けられた長手方向の位置における熔解槽１０１の断面である。
【００５８】
本実施形態において、熔解槽１０１は、熔解槽本体１１０と、バーナー１１２と、電極対１１４と、迫部１１８と、を主に有する。
【００５９】
熔解槽本体１１０は、上部に気相空間を有し、下部において熔融ガラスを貯留する部分を有する。熔解槽本体１１０は、酸化錫を含み、粘度が１０２．５ポアズであるときの温度が１５８０度以上である熔融ガラスを貯留する。熔解槽本体１１０では、調合されたガラス原料が、すでに貯留している熔融ガラスＭＧの液面に投入されてその液面の一部に浮いている。このガラス原料が熔解して熔融ガラスとなる。ガラス原料は熔融ガラスの液面の一部に浮上しているので、熔融ガラスから発生するガスや十分に熔解されない不純物が混在して液面に形成される発泡層は、液面の一部にしか存在しない。このため、ガラス原料は、後述する気相空間の輻射熱の他に、通電加熱された熔融ガラスを介して流れる熱も受けてガラス原料は熔解される。
【００６０】
バーナー１１２は、熔解槽本体１１０の気相空間を囲う気相空間仕切り壁１１６のうち、互いに対向する壁上の長手方向の３つの異なる位置に、互いに対向する壁に３対設けられている。図５では、熔解槽本体１１０の奥側に設けられるバーナー１１２のみが示されている。バーナー１１２は、燃料ガスと酸素等を混合した燃焼ガスが燃焼して火炎を発する。ガス源１１２ａ（図５参照）からバーナー１１２に供給された燃焼ガスは、途中、流量調整装置１１２ｂを用いて流量調整が行われる。流量調整装置１１２ｂではコンピュータ１２２からの制御信号により燃焼ガスの流量が制御される。燃焼ガスは、例えばメタンと酸素の混合ガスである。なお、燃料ガスの種類は、メタンに限定されない。また、燃料ガスを酸素と混合する代わりに、燃料ガスと空気とを混合してもよいし、或いは、混合せずに別々に溶解槽内に送り込まれても良い。
【００６１】
電極対１１４は、熔融ガラスを通電加熱するために熔解槽本体１１０の側壁部の、長手方向の３つの異なる位置に、熔融ガラスを挟んで互いに対向するように３対設けられている。図５では、熔解槽本体１１０の手前側の側壁部に設けられる電極対１１４の電極のみが示されている。電極対１１４は、例えば、酸化錫あるいはモリブデン等の耐熱性を有する導電性材料が用いられる。電極対１１４は、電流制御装置１２０に接続され、電流制御装置１２０から制御された電流の供給を受ける。電流制御装置１２０は、コンピュータ１２２と接続されており、コンピュータ１２２の制御信号により、電極対１１４に流れる電量が制御される。このようにコンピュータ１２２は、上述した燃焼ガスの流量の制御を行う制御信号と、電極対１１４に流す電流の制御を行う制御信号を生成する。
このとき、上述した発熱量比が予め設定された範囲に含まれるように、燃焼ガスの流量と電流の流量が制御される。本実施形態では、コンピュータ１２２が燃焼ガスの流量と電流の流量を制御するが、オペレータが燃焼ガスの流量と電流の流量を設定して制御することもできる。この場合においても、上述した発熱量比が１．０〜３．４、好ましくは１．５〜３．４となるように燃焼ガスの流量と電流の流量が制御される。
なお、本実施形態では、燃焼ガスを燃焼させて火炎を発するバーナー１１２を燃焼手段として用いるが、本実施形態では、燃焼手段はバーナー１１２に限定されず、気相で燃焼加熱をさせるものであればよい。また、図５ではバーナー１１２を３対備える例を挙げて説明したが、バーナー１１２は片側の壁面のみ、或いは、両側の壁面に、互い違いに配置されても良い。また、バーナー１１２及び電極対１１４の数は特に限定されず、少なくとも２以上であればよい。
【００６２】
気相空間仕切り壁１１６は、熔解槽本体１１０の一部であり、溶融ガラスの貯留部分の上部に設けられた壁である。この壁にバーナー１１２が設けられている。また、気相空間仕切り壁１１６には、原料投入口１０１ｂが設けられ、この原料投入口１０１ｂを通してガラス原料がスクリューフィーダ１０１ａ（図２参照）により供給される。熔解槽本体１１０の原料投入口１０１ｂと対向する側壁の熔解槽本体１１０の底部近傍には、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を流す。なお、原料投入は、スクリューフィーダ以外の投入方法で行われてもよい。また、原料投入口１０１ｂの位置も、図５に示された位置に限定される訳では無く、気相空間仕切り壁１１６の何れの位置に設けられていても構わない。
【００６３】
迫部１１８は、熔解槽１０１の気相空間を閉じる天井壁である。迫部１１８の頂部には、温度センサ１１８ａ（図６参照）が設けられている。なお、温度センサ１１８ａは迫部１１８の頂部以外に取り付けてもよく、また、迫部１１８の長手方向に複数個設置することがより好ましい。
熔解槽本体１１０及び迫部１１８は、いずれも熔融ガラスの温度に対して耐熱性を有する耐火レンガが用いられる。
【００６４】
熔解槽本体１１０の下部には、耐火レンガによって構成された積層構造の敷き部１２４が設けられている。敷き部１２４は、図６に示す例では４層構造の断熱層を有する。敷き部１２４の層構造は４層構造に限定されない。熔解槽１０１の底壁１１０ｃには、敷き部１２４に用いる耐火レンガに比べて耐熱温度の高い耐火レンガが用いられる。耐熱温度の高い耐火レンガは、気孔率の低い緻密な耐火レンガであるため、熱伝導率は比較的高い。このため、敷き部１２４において、断熱性を高めるために、底壁１１０ｃに用いる耐火レンガに比べて熱伝導率の低い断熱性の高い耐火レンガが用いられる。熱伝導率の低い耐火レンガは、気孔率の高い耐火レンガであるため、熱伝導率の高い耐火レンガに比べて耐熱温度は低い。このような層構造が熔解槽１１０に採用される。本実施形態では、熔解槽本体１１０の底壁１１０ｃと敷き部１２４とを含む部分を熔解槽１１０の底部１２６という。
【００６５】
このような熔解槽１０１において、ガラス原料を熔解して熔融ガラスをつくるとき、通電加熱による発熱量に対する、燃焼加熱による発熱量の比である発熱量比は、１．０以上３．４以下、好ましくは１．５以上３．４以下となるよう、燃焼加熱と通電加熱が行われる。具体的には、高精細ディスプレイに用いるガラス基板に、粘度が１０２．５ポアズであるときの温度が１５８０℃以上である高温粘性の高いガラス、または、歪点が６８０℃以上であるガラスを用いる場合、通電加熱による発熱量に対する、燃焼加熱による発熱量の比である発熱量比を１．０以上２．８以下、好ましくは、１．５以上２．８以下となるように、燃焼加熱と通電加熱が行われる。また、粘度が１０２．５ポアズであるときの温度が１５００℃以上である高温粘性の高いガラス組成のガラス、アルカリ金属酸化物の含有率が０〜０．４モル％であるガラスを用いる場合、上記発熱量比を１．０以上３．４以下、好ましくは、１．５以上３．４下となるように、燃焼加熱と通電加熱が行われる。このような加熱は、コンピュータ１２２による制御信号により、あるいはオペレータの設定により、燃焼ガスの供給量と電流の供給量が制御されて実現される。
【００６６】
通電加熱による発熱量は、図示されない電力計から消費電力を計測し、消費電力量を求めることができる。消費電力量（ｋＷ）から、通電加熱による発熱量(ｋｃａｌ／時)に変換する（１ｋＷ＝８６０ｋｃａｌ/時）。なお、消費電力は、電極１１４の印加電圧と電極１１４に流れる電流から求めてもよい。
燃焼ガスを用いた燃焼加熱の発熱量は、燃焼ガスの燃焼による単位体積当たりの発熱量に単位時間の燃焼ガスの供給量（燃焼ガスの流量）を乗算することで算出される。例えば、使用する燃焼ガスの発熱量が、８９００ｋｃａｌl/Ｎｍ3、流量が、５０Ｎｍ3/時とすれば、発熱量＝８９００×５０／８６０＝５１７．４ｋＷとなる。燃焼加熱による発熱量は、例えば、ガスカロリーコントローラによって一定になるように制御することもできる。しかし、ガスカロリーコントローラは本実施形態では設けなくてもよく、ガスの制御された流量を用いて求めることができる。
本実施形態で用いる発熱量比は、一定時間当たりの発熱量の平均値の比である。ここで、一定時間は、１時間であっても１日でもよい。以降の説明では、１日あたりの平均値の発熱量の比を例にして説明する。発熱量比を求めるための発熱量は、ｋｃａｌ／時を単位とした値を用いても、ｋＷを単位とした値を用いてもよい。
【００６７】
ここで、上記発熱量比が３．４を超える場合、燃焼加熱による発熱量の寄与は大きくなり、気相空間の温度が高くなるので、熔融ガラスの液面上のガラス原料の状態でガラス原料に清澄剤として含まれる酸化錫が酸素を気相空間中に放出して酸素は拡散する。このため、後工程である清澄工程で熔融ガラスを脱泡するとき、熔融ガラスに含まれる清澄剤から十分な酸素が供給されず、熔融ガラスに含まれる泡に酸素を吸収させて成長させ、熔融ガラスの液面に泡を浮上させて泡を放出させることを十分にできない。すなわち、脱泡処理が十分に行えない。
【００６８】
一方、発熱量比が１．０未満の場合、通電加熱による発熱量の寄与が相対的に大きくなり、通電加熱のために流す電流は多くなる。電流が多くなると、電極の侵食量が多くなるため、また、熔解槽１０１を構成する耐火レンガの侵食量が多くなるため、熔解槽１０１の寿命が短くなる。
本実施形態で用いる、実質的にアルカリ金属酸化物を含まない、あるいはアルカリ金属酸化物の含有率が０モル％以上０．４モル％以下であるガラス、または粘度が１０２．５ポアズであるときの温度が１５００℃以上である高温粘性の高いガラス組成のガラス、すなわちアクティブマトリクス型フラットパネルディスプレイ用のガラス基板に用いるガラスは熔融ガラスの比抵抗が大きい傾向にあり、熔解槽１０１に貯留される熔融ガラスの温度では熔解槽１０１の底壁１１０ｃの耐火レンガの比抵抗と略同程度になる。この傾向は、酸化錫を含有し、粘度が１０２．５ポアズであるときの温度が１５８０℃以上、または歪点が６８０℃以上であるようなガラスについて特に顕著となる。このため、電極対１１４に供給される電流の一部分は熔融ガラスではなく、熔解槽本体１１０の底壁１１０ｃに流れて底壁１１０ｃが通電加熱される。したがって、電気抵抗率が高い上記ガラスの熔融ガラスを熔解槽１０１でつくる場合、電極対１１４に電流を多量に供給することで底壁１１０ｃにも多量に流れ、この結果、底壁１１０ｃの通電加熱による発熱量は大きくなる。この底壁１１０ｃの発熱量の増大によって、熔解槽１０１の底部１２６の断熱特性により熱ごもりが生じる。この熱ごもりは、底部１２６の耐火レンガの機械的強度を弱めて熱クリープを生じさせて、底部１２６を変形させる虞がある。さらに、熱ごもりにより耐火レンガの温度が耐熱温度を超えて熔損する虞もある。このため、通電加熱による発熱量の寄与が過大になることは好ましくない。この点から、上記発熱量比は１．０以上、好ましくは１．５以上とする。発熱量比を１．０〜３．４、好ましくは１．５〜３．４とすることにより、通電加熱によりガラス原料下方の熔融ガラスの液面近傍からガラス原料は加熱されてガラス原料の温度が上昇する。このため、ガラス原料中の酸化錫のうち酸素を放出しようとする酸化錫の多くは、ガラス原料中ではなく、ガラス原料下方の熔融ガラスの液面近傍に位置する。したがって、酸化錫が酸素を放出しても、放出した酸素は、気相空間に放出されることはなく、熔融ガラスに取り込まれ易くなる。また、熔融ガラスの液面近傍ではなく、熔融ガラスの液面の下方で酸化錫が酸化還元反応を起こして酸素を放出したとしても、酸素の泡の浮上速度は十分に速くないので、気相空間中に放出されることはなく、熔融ガラス中の酸素が残存し、残存した酸素が清澄工程で用いられ得る。この点から、発熱量比を１．０〜３．４、好ましくは１．５〜３．４とする。
この場合、迫部１１８（図６参照）に設けられる温度センサ１１８ａで計測される気相空間の温度は、１６１０℃以下に制限されることが好ましく、１６００℃以下に制限されることがより好ましい。これにより、熔融ガラスの液面において、酸化錫から酸素が放出されることを抑制することができる。これにより、熔融ガラスの液面にあるガラス原料の上方において、酸化錫から酸素が放出されることを抑制することができ、ガラス基板における泡の発生を低減することができる。
【００６９】
このように、本実施形態では、発熱量比を１．０〜３．４、好ましくは１．５〜３．４に定めて熔解槽の加熱を行うので、熔解工程において酸化錫から酸素が気相空間に放出されることを抑制することができる。このため、清澄工程における脱泡処理を効果的に行わせることができる。さらに、発熱量比を１．０〜３．４、好ましくは１．５〜３．４にして加熱するので、すなわち、通電加熱と燃焼加熱の発熱量のバランスをとりながら加熱するので、熔融ガラス中の酸化錫が気相空間へ酸素を放出することを抑制しつつ、熔融ガラスの温度を高くすることができる。  
【００７０】
なお、最適な発熱量比は、コンピュータシミュレーションを用いて決定してもよい。ガラス原料、熔解槽の構造（大きさや通電加熱に用いる電極の位置）などの情報を用いてモデル化し、発熱量比を変化させて熔解槽の温度や熔融ガラスの対流の状況を確認することで、最適な発熱量比を決定することができる。
【００７１】
（ガラス組成１）
このような熔融ガラスによりつくられるガラス基板として、以下のガラス組成１のガラス基板が例示される。つまり、以下のガラス組成をガラス基板が有するようにガラス原料は調合される。
ＳｉＯ2  ６０〜８０モル％、 
Ａｌ2Ｏ3  １０〜２０モル％、 
Ｂ2Ｏ3  ０〜１０モル％、 
ＲＯ  ０〜１７モル％（ＲＯはＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯの合量)。
また、ＭｇＯ  ０〜１０モル％、ＣａＯ  ０〜１０モル％、ＳｒＯ  ０〜５％、ＢａＯ  ０〜１０％であってもよい。
このとき、ＳｉＯ2は６５〜７５モル％、さらには、６８〜７５モル％であると泡と未熔解物の発生を低減する本実施形態の効果は顕著になる。また、Ｂ2Ｏ3が０〜７モル％、０〜５モル％、０〜２モル％と少なくなるほど、泡と未熔解物の発生を低減する本実施形態の効果はより顕著になる。
このとき、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｂ2Ｏ3、及びＲＯ（ＲＯは、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯの合量）を少なくとも含み、モル比（（２×ＳｉＯ2）＋Ａｌ2Ｏ3）／（（２×Ｂ2Ｏ3）＋ＲＯ）は４．５以上であっても、本実施形態の効果である、泡と未熔解物の発生を低減する効果を達成できる。すなわち、モル比（（２×ＳｉＯ2）＋Ａｌ2Ｏ3）／（（２×Ｂ2Ｏ3）＋ＲＯ）は４．５以上であるガラスは、高温粘性が高いガラスであるが、このようなガラスにおいては、発熱量比を１．０〜２．８、好ましくは１．５〜２．８とすることにより、発熱量比が１．０〜２．８の範囲以外の場合に比べて、さらには、発熱量比が１．５〜２．８の範囲外の場合に比べて、泡と未熔解物の発生を低減する本実施形態の効果は顕著になる。また、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、及びＢａＯの少なくともいずれか含み、モル比（ＢａＯ＋ＳｒＯ）／ＲＯ（ＲＯは、ＣａＯ，ＭｇＯ，ＳｒＯ及びＢａＯの合量）は０．１以上であることが、熔解性を悪化させすぎずに歪点を上昇できる点で好ましい。
【００７２】
また、モル％表示のＢ2Ｏ3の含有率の２倍とモル％表示の上記ＲＯの含有率の合計は、３０モル％以下、好ましくは１０〜３０モル％であることが好ましい。
【００７３】
また、上記ガラス組成１のガラス基板におけるアルカリ金属酸化物の含有率は、０モル％以上０．４モル％以下であっても、泡と未熔解物の発生を低減することができる本実施形態の効果を達成することができる。アルカリ金属酸化物の含有率が小さいほど、高温粘性と比抵抗とが高くなるので、アルカリ金属酸化物の含有率が０．４モル％を超えるガラスと比較して、アルカリ金属酸化物の含有率が０モル％以上０．４モル％以下のガラスは、高温粘性および比抵抗が高い。高温粘性が高いほど、熔融ガラス中の泡の浮上速度が遅くなるため、清澄が不十分になり易い。この高温粘性の高いガラスを用いるとき、発熱量比を１．０〜２．８、より好ましくは１．５〜２．８とすることにより、発熱量比が上記範囲以外の場合に比べて、泡と未熔解物の発生を低減する本実施形態の効果は顕著になる。また、比抵抗の高いガラスを用いるときであっても、熔解槽の熔損又は寿命の短縮を防止することができる。
【００７４】
（ガラス組成２）
また、ガラス基板として、以下のガラス組成２のガラス基板が例示される。したがって、以下のガラス組成をガラス基板が有するようにガラス原料は調合される。
ＳｉＯ2：５５〜７５モル％、
Ａｌ2Ｏ3：５〜２０モル％、
Ｂ2Ｏ3：０〜１５モル％、
ＲＯ：５〜２０モル％      
（ＲＯはＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯの合量)、
Ｒ’2Ｏ：０〜０．４モル％（Ｒ’はＬｉ、Ｋ、及びＮａのうち、ガラス基板に含まれる全元素）。
このとき、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｂ2Ｏ3、及びＲＯ（Ｒは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａのうち前記ガラス基板に含有される全元素）の少なくともいずれかを含み、モル比（（２×ＳｉＯ2）＋Ａｌ2Ｏ3）／（（２×Ｂ2Ｏ3）＋ＲＯ）は４．０以上であってもよく、本実施形態の効果である、泡と未熔解物の発生を低減する効果を達成できる。すなわち、モル比（（２×ＳｉＯ2）＋Ａｌ2Ｏ3）／（（２×Ｂ2Ｏ3）＋ＲＯ）は４．０以上であるガラスは、高温粘性が高いガラスの１例であるが、このようなガラスにおいても、発熱量比を１．０〜３．４、好ましくは１．５〜３．４とすることにより、発熱量比が１．０〜３．４の範囲以外の場合、さらには、発熱量比が１．５〜３．４の範囲外の場合に比べて、泡と未熔解物の発生を低減する本実施形態の効果は顕著になる。
【００７５】
上記ガラス組成２のガラス基板におけるアルカリ金属酸化物の含有率が０モル％以上０．４モル％以下であっても、泡と未熔解物の発生を低減することができる。アルカリ金属酸化物の含有率が小さいほど、高温粘性が高くなるので、アルカリ金属酸化物の含有率が０モル％以上０．４モル％以下のガラスは、アルカリ金属酸化物の含有率が０．４モル％を超えるガラスと比較して高温粘性が高い。この高温粘性の高いガラスを用いるとき、発熱量比を１．０〜３．４、好ましくは１．５〜３．４とすることにより、発熱量比が１．０〜３．４の範囲以外の場合に比べて、さらには、発熱量比が１．５〜３．４の範囲外の場合に比べて、泡と未熔解物の発生を低減する本実施形態の効果は顕著になる。また、比抵抗の高いガラスを用いるときであっても、熔解槽の熔損又は寿命の短縮を防止することができる。
【００７６】
（ガラス基板の特性）
本実施形態のガラス基板は、粘度が１０２．５ポアズであるときの温度は１５００〜１７００℃であってもよく、１５９０〜１７００℃あるいは１５５０〜１６５０℃であってもよい。粘度が１０２．５ポアズであるときの温度が高いガラスほど、すなわち、高温粘性のガラス組成であるほど、発熱量比を上述した範囲内にすることで、泡と未熔解物の発生を低減するという本実施形態の効果は顕著になる。
すなわち、熔解槽の寿命を過度に短縮することなく、熔解槽において、燃焼手段を用いた気相中の燃焼加熱と、熔融ガラスに電流を流すことにより行う通電加熱とを用いて、酸化錫を含み、粘度が１０２．５ポアズであるときの温度が１５００℃以上であるガラスとなるようにガラス原料を熔解することができる。
【００７７】
本実施形態のガラス基板をつくる熔融ガラスの歪点は６５０℃以上であってもよく、６６０℃以上であることがより好ましく、６８０℃以上であることがさらにより好ましく、７２０℃以上とすることが特に好ましい。また、歪点が高いガラスは、粘度が１０２．５ポアズにおける熔融ガラスの温度が高くなる傾向にあるため、本実施形態の効果が顕著となる。また、歪点が高いほど、パネル製造時の熱収縮を低減することができるので、高精細ディスプレイであるＬＴＰＳ・ＴＦＴディスプレイ及び有機ＥＬディスプレイ用のガラス基板として好適となる。
なお、ガラス基板の熱収縮率は０〜２０ｐｐｍであることが好ましく、０〜１０ｐｐｍがより好ましく、０〜５ｐｐｍであることがさらに好ましい。このような熱収縮率は、ガラス基板に対して昇降温速度が１０℃／分、４５０0℃で１時間保持の熱処理を施した後の下記式で求めることができる。
熱収縮率（ppm）＝｛熱処理前後のガラスの収縮量／熱処理前のガラスの長さ｝×106
【００７８】
また、本実施形態におけるガラス基板を構成するガラスの１５５０℃の熔融ガラスにおける比抵抗が５０Ω・ｃｍ以上であってもよく、５０〜３５０Ω・ｃｍとすることができ、また１００Ω・cm以上であってもよく、１００〜３５０Ω・ｃｍとすることができ、さらに、１５０〜３５０Ω・ｃｍとすることができる。上記比抵抗が高いほど、熔解槽の熔損又は寿命の短縮の問題が顕著になるため、熔解槽の熔損又は寿命の短縮を防止できる本実施形態の効果が顕著なる。なお、ガラス基板の歪点を高くしようとすると、上記比抵抗と粘度が１０２．５ポアズにおける熔融ガラスの温度が高くなる傾向にある。
【００７９】
本実施形態で製造されるガラス基板は、フラットパネルディスプレイ用ガラス基板に好適である。また、本実施形態で製造されるガラス基板は、液晶ディスプレイ用ガラス基板あるいは、有機ＥＬディスプレイ用のガラス基板として好適である。さらに、本実施形態で製造されるガラス基板は、ＬＴＰＳ・ＴＦＴディスプレイ用ガラス基板、あるいは、酸化物半導体・ＴＦＴディスプレイ用のガラス基板として特に好適である。また、本実施形態で製造されるガラス基板は、アルカリ金属酸化物の含有量が極めて少ないことが求められる液晶ディスプレイ用ガラス基板にも好適である。
【００８０】
［実験例１］
本実施形態の効果を確認するために熔解槽にて熔融ガラスをつくってガラス基板を作製した。具体的には、図５，６に示す熔解槽１０１を用いてガラス原料を熔解して熔融ガラスをつくり、その後、清澄工程を行い、図１に示す工程を経てガラス基板を製造した。
製造したガラス基板のガラス組成は以下の通りであった。
ＳｉＯ2  ７０．５モル％、 
Ａｌ2Ｏ3  １０．９モル％、 
Ｂ2Ｏ3  ７．４モル％、 
ＭｇＯ，ＣａＯ，ＳｒＯ及びＢａＯの合量  １０．９モル％。
また、製造したガラス基板の歪点は７０９℃であり、１５５０℃の熔融ガラスにおける比抵抗が１９５Ω・ｃｍであった。
【００８１】
なお、熔解工程において、上述した発熱量比を変化させた以下の熔解条件で熔融ガラスをつくり、製造されたガラス基板内に残存する泡及び未熔解物の欠点数を調べた。下記表１に熔解条件と評価結果を示す。なお、表中の迫部温度は、迫部１１８に設けられる温度センサ１１８ａ（図６参照）で計測された気相空間内の温度である。燃焼加熱の発熱量については、燃焼ガスの単位時間当たりの供給量と単位体積あたりの燃焼ガスの発熱量から１日における発熱量を求めた。通電加熱による発熱量は、電極対１１４に流した電流と電極対１１４間の電圧を計測して熔解槽１１０における通電加熱における１日における発熱量を求めた。
製造されたガラス基板の泡個数及び未熔解成分欠点数は、目視により計数した。下記表１における泡数は、実施例１における泡数を１とした場合の比率で示している。比率が大きいほど泡数は多いことを示す。
また、熔解槽を熔解工程に使用した後の熔解槽の侵食量を特定し、レベルＡ，Ｂ，Ｃの３段階で熔解槽寿命を評価した。レベルＡは侵食量が極めて少なく熔解槽寿命が極めて長く、レベルＢは侵食量があるが熔解槽寿命は許容レベルの長さであり、レベルＣは侵食量が多く熔解槽寿命は短く許容範囲でない、ことを意味する。
【００８２】
【表１】
0005864734.tif 000002
【００８３】
【表２】
0005864734.tif 000003
【００８４】
表１，２に記載されているように、実施例１，２，３により得られたガラス基板は、泡個数及び未熔解物の欠点数の点で、比較例１により得られたガラス基板に対して優れている。また、比較例２では、熔解槽寿命は許容範囲でなく、いずれの実施例１〜３では熔解槽寿命は極めて長くまた許容レベルの長さであった。上記表より、本実施形態の効果は明らかである。
【００８５】
［実験例２］
さらに、実験例１に用いたガラス組成と異なるガラス組成２を用いて、実験例１と同様の方法で、ガラス基板を製造した。実験例２のガラス組成は以下の通りであった。
ＳｉＯ2  ６６．６モル％、
Ａｌ2Ｏ3  １０．６モル％、
Ｂ2Ｏ3  １１．０モル％、
ＭｇＯ，ＣａＯ，ＳｒＯ及びＢａＯの合量  １１．４モル％。
また、製造したガラス基板の歪点は６６０℃であり、１５５０℃の熔融ガラスにおける比抵抗が１６５Ω・ｃｍであった。
【００８６】
なお、熔解工程における熔解条件を種々変化させて製造したガラス基板内に残存する泡及び未熔解物の欠点数を実験例１と同様の方法で調べた。発熱量比、迫部温度は、実験例１と同じ方法で求めた。表３，４中の泡数は、実施例４における泡数を１とした場合の比率で示している。比率が大きいほど泡数は多いことを示す。また、実験例１と同様の方法で、熔解槽寿命を評価した。
【００８７】
【表３】
0005864734.tif 000004
【００８８】
【表４】
0005864734.tif 000005
【００８９】
実施例４〜７により得られたガラス基板は、泡個数及び未熔解物の欠点数の点で、比較例３により得られたガラス基板に対して優れている。また、比較例４では、熔解槽寿命は許容範囲でなかったが、いずれの実施例４〜７では熔解槽寿命は極めて長かった。上記表より、本実施形態の効果は明らかである。
【００９０】
以上、本発明のガラス基板の製造方法及びガラス基板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。
【符号の説明】
【００９１】
１００  熔解装置
１０１  熔解槽
１０１ａ  スクリューフィーダ
１０１ｂ  原料投入口
１０１ｃ  底壁
１０２  清澄槽
１０２ａ，１０２ｂ  金属製フランジ
１０２ｃ  通気管
１０３  攪拌槽
１０３ａ  スターラ
１０４，１０５，１０６  ガラス供給管
１０４ａ  流出口
１１０  熔解槽本体
１１２  バーナー
１１２ａ  ガス源
１１２ｂ  流量調整装置
１１４  電極対
１２０  制御ユニット
１２４  敷き部
１２２  コンピュータ
１２６  底部
２００  成形装置
２１０  成形体
３００  切断装置
【図１】
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【図２】
0005864734.tif 000007
【図３】
0005864734.tif 000008
【図４】
0005864734.tif 000009
【図５】
0005864734.tif 000010
【図６】
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