(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続的に動いている基板の形状の変化を検出する方法であって、
（ａ）連続的に動いている基板の少なくとも一部を、該連続的に動いている基板が連続的に動いて通過する測定ゾーンの範囲内で、レーザ放射で照射する工程、
（ｂ）光学的ポジションセンサを前記測定ゾーンに対して既定の固定位置に設置する工程、
（ｃ）前記レーザ放射の反射の少なくとも一部の光学的位置を、前記光学的ポジションセンサで検出する工程、
（ｄ）前記連続的に動いている基板の前記照射された部分と、前記光学的ポジションセンサとの間の距離を、前記レーザ放射の反射の前記少なくとも一部の前記検出された位置から測定する工程、
（ｅ）前記距離を既定値と比較し、該比較による差によって前記連続的に動いている基板の形状の変化を示す工程であって、該形状の変化が、前記連続的に動いている基板の他の部分に対して異なる形状を有するであろう、前記連続的に動いている基板の一部を示す工程、
（ｆ）前記連続的に動いている基板を、前記測定ゾーンを通過した後に複数片に切断する工程、
を含み、工程（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）および（ｆ）を繰返し実施し、かつ、
（ｇ）前記複数回の繰返し夫々の場合の、前記連続的に動いている基板の前記照射された部分と前記光学的ポジションセンサとの間の距離を前記既定値と比較し、
（ｈ）前記複数回の繰返し夫々の場合の、前記連続的に動いている基板の前記照射された部分と前記光学的ポジションセンサとの間の前記距離が、前記既定値から既定量異なる場合には、前記連続的に動いている基板の前記照射された部分と前記光学的ポジションセンサとの間の前記距離が前記既定値から少なくとも既定量異なる前記連続的に動いている基板の部分を前もって含んだ、該連続的に動いている基板から後に切断される複数片のいずれかを識別する工程、
（ｉ）前記形状の変化によって示されるように、前記連続的に動いている基板の他の部分に対して異なる形状を有するであろう、前記連続的に動いている基板の一部をそれぞれ含む前記識別された複数片のいずれかを除去する工程、
（ｊ）前記除去された複数片をリサイクル、テストまたは破棄する工程、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記測定ゾーンの少なくとも一部と光学的に通信している少なくとも１つの増設光学的ポジションセンサをさらに提供し、前記光学的ポジションセンサおよび前記少なくとも１つの増設光学的ポジションセンサの夫々が、前記連続的に動いている基板の離れた部分を前記測定ゾーンの少なくとも一部の範囲内でレーザ放射により照射しかつその反射を検出し、さらに前記連続的に動いている基板の前記各照射された部分と夫々の光学的ポジションセンサとの間の距離が測定されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記連続的に動いている基板が、オーバーフローダウンドローフュージョンプロセスにより形成されるガラスリボンを含み、かつ前記連続的に動いている基板の前記照射された部分が、ガラス成形プロセスの硬化ゾーンの範囲内または硬化ゾーンの下流にあることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記距離と前記既定値との間の前記差が、約１００μｍから約５０，０００μｍまでであることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記光学的ポジションセンサが、約１００μｍから約５０，０００μｍまでの距離の差を検出可能であることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
オーバーフローダウンドローフュージョンガラス成形プロセスにより形成される、連続的に動いているガラスリボンの形状の変化を検出するための装置であって、
（ａ）連続的に動いているガラスリボンの少なくとも一部を、該連続的に動いているガラスリボンが連続的に動いて通過する、前記ガラス成形プロセスの硬化ゾーン内にまたは該硬化ゾーンの下流に位置する測定ゾーンの範囲内で照射するレーザ、
（ｂ）前記レーザ放射の反射の少なくとも一部を検出する光学的ポジションセンサ、
（ｃ）前記連続的に動いているガラスリボンの前記照射された部分と前記光学的ポジションセンサとの間の距離を前記レーザ放射の反射の前記少なくとも一部から測定し、該距離を既定値と比較し、さらに前記連続的に動いているガラスリボンの形状の変化を示す、制御系であって、前記形状の変化が、前記連続的に動いているガラスリボンの他の部分に対して異なる形状を有するであろう、前記連続的に動いているガラスリボンの一部を示す制御系、および
（ｄ）前記測定および硬化ゾーンを通過した後に、前記連続的に動いているガラスリボンを切断して複数のシートとする切断機構、
を備え、かつ、
（ｅ）前記制御系が、前記連続的に動いているガラスリボンの前記照射された部分と前記光学的ポジションセンサとの間の前記距離を繰返し連続的に測定し、繰返しごとの該測定された距離を前記既定値と比較し、繰返し間の該測定された距離と前記既定値との差を算出するものであり、該算出された差が前記連続的に動いている前記ガラスリボンの形状の変化を示すものであり、該形状の変化が、前記連続的に動いている前記ガラスリボンの部分が前記連続的に動いている前記ガラスリボンの他の部分に対して異なる形状を有するであろうことを示し、
（ｆ）前記制御系が、繰返し間の前記測定された距離と前記既定値との前記算出された差が所定量よりも大きく変化している前記連続的に動いているガラスリボンの部分を前もって含んだ、該連続的に動いているガラスリボンから後に切断される複数のシートのいずれかを識別し、
（ｇ）前記形状の変化によって示されるように、前記連続的に動いているガラスリボンの他の部分に対して異なる形状を有するであろう、前記連続的に動いているガラスリボンの一部をそれぞれ含む前記識別された複数のガラスシートのいずれかを除去するように構成されていることを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の説明】
【０００１】
本出願は、動いている基板の形状変化を検出する方法として２００７年１１月３０日に出願された、同一出願人による同時係属の米国仮特許出願第６１／００４，７８２号の優先権を主張するものである。
【技術分野】
【０００２】
本発明は測定装置に関し、より詳細には、平面材料の形状の変化を測定する装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
フュージョンプロセスは、板ガラスを製造するために用いられる基本技術の１つであり、例えばフロートプロセスやスロットドロープロセスなど他のプロセスにより製造される板ガラスと比べて優れた平坦性および平滑性を備えた表面を有する板ガラスを製造することができる。結果として、フュージョンプロセスは、例えば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などの発光ディスプレイの製造に用いられるガラス基板を製造する際に利用すると有利であることが分かっている。
【０００４】
フュージョンプロセス、具体的にはオーバーフローダウンドローフュージョンプロセスは、アイソパイプとして知られる耐熱性本体内に形成された収集トラフに溶融ガラスを供給する供給パイプを含む。オーバーフローダウンドローフュージョンプロセスの間、溶融ガラスは、供給パイプからトラフに流れ、トラフ両側の上部から溢れ出し、下方にそしてアイソパイプの外側面に沿って内側に流れる２つのガラスシートを形成する。この２つのシートはアイソパイプの下部すなわち底部で合流し、そこで融合して単一のガラスリボンとなる。この単一のリボンは、底部からシートを引き離す速度によってシート厚を制御する延伸機器にその後送り込まれる。延伸機器は底部の十分下流に位置し、そのため単一のリボンは冷却されて堅くなってからこの機器と接触する。最終的なガラスリボンの外側面は、このプロセスの間、アイソパイプの外側面のいかなる部分とも接触しない。このようにして、最終的なシートの外側面の優れた特性が得られる。
【０００５】
ガラスリボンがアイソパイプから硬化ゾーンを通って移動しているとき、ガラスリボンの形状に変化が生じる可能性がある。このような形状の変化により、最終的なガラスシートが、例えば高応力を有するものや、あるいは弓状のような平坦ではない歪みを有するものとなる可能性がある。例えば、高応力および／または平坦ではない歪みを有しているガラスは、典型的には廃棄され、製品の無駄と製造コストの増加を生む結果となる。
【０００６】
ガラスリボンの形状の変化を検出するために、従来のガラス製造システムでは、平坦ではないシート歪みを検出するよう一時中断してオフラインの破壊的製品品質検査を活用したり、および／または、熱電対のような温度センサをガラスリボン近くに設けて活用したりしている。オフラインの形状測定装置は破壊的であるため、１００％のサンプリングを無効とする。熱電対システムにおいては、ガラスリボンが変形して例えば弓状に歪むと、熱いガラスリボンの位置を温度センサに対し変化させることができる。熱電対の応答は光学的シートポジションセンサよりも遅く、そのため、急激に発生しその後逆戻りするような変形は空気の温度の読取りでは識別できない。熱電対はまた誤判定を生じることもある。ガラスの位置が変化していないときに、短時間の空気流またはガラス流の変化によって温度アラームを作動させることがあり得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このように、ガラスリボンの形状変化を検出する従来の手法に関し、上述した問題やその他の欠点への対処が求められている。このような要求およびその他の要求を、本発明のポジションセンサ技術は満足させることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、測定装置に関し、より詳細には、平面材料の形状の変化を測定する装置および方法に関する。本発明は、ポジションセンサを使用して、例えばガラスリボンの１以上の部分の位置を検出する、すなわち形状の変化を検出することにより、上述した問題の少なくとも一部に対処する。
【０００９】
第１の詳細な態様において、本発明は連続的な基板の形状の変化を検出する方法を提供し、この方法は、連続的な基板の少なくとも一部を測定ゾーンの少なくとも一部の範囲内においてレーザ放射で照射する工程と、レーザ放射の反射の少なくとも一部を光学的ポジションセンサで検出する工程と、その後連続的基板の照射された部分と光学的ポジションセンサとの間の距離を測定する工程と、その後この距離を既定値と比較し、その差によって連続的基板の形状の変化を示す工程、を含む。
【００１０】
本発明のさらなる態様および利点は、その一部が以下の詳細な説明および任意の請求項の中で説明され、また一部は詳細な説明から導かれるであろうし、あるいは本発明を実施することにより習得できる。以下に記述される利点は、添付の請求項において特に指摘される要素および組合せを用いることによって理解され、かつ達成されるであろう。上述した一般的な説明および以下の詳細な説明は、例示的な単に説明のためのものであり、開示される本発明を限定するものではないことを理解されたい。
【００１１】
本明細書に組み込まれ、その一部を構成する添付の図面は、以下に記述するいくつかの態様を図示したものである。図面を通じて同様の番号は同じ要素を表す。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一態様による、板ガラスを製造するためのオーバーフローダウンドローフュージョンプロセスで用いられるアイソパイプの代表的な構造を示す概略図
【図２】本発明の種々の態様による、光学的ポジションセンサおよび基板を例示的に示す概略図
【図３】本発明の種々の態様による、弓状のガラスリボンの表面に垂直な方向にレーザ放射（点線）を向けるよう構成されたポジションセンサを示す概略図。矢印は、成形プロセス中にガラスが移動する向きを示す。
【図４】本発明の種々の態様による、ガラスリボンの表面に垂直な方向にレーザ放射（点線）を向けるよう構成されたポジションセンサを示す概略図。矢印は、成形プロセス中にガラスが移動する向きを示す。
【図５】本発明の種々の態様による、形状が変化している間に光学的ポジションセンサを用いて収集された、連続的なガラス基板の連続的サンプルの上面エッジの応力プロファイルを示すグラフ
【図６】従来の熱電対アラームを用いて収集された、連続的なガラス基板の連続的サンプルの上面エッジの応力プロファイルを示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明は、以下の詳細な説明、実施例、および請求項、さらにその前後の説明を参照することにより、より容易に理解することができる。しかしながら、本発明の組成、製品、装置、および方法を開示および説明する前に、本発明は、他に特に規定がなければ、当然変化し得るものとして、特有の組成、製品、装置、および方法に限定されないことを理解されたい。また、本書で使用される専門用語は、特定の態様のみを説明するためのものであり、限定することを意図したものではないことも理解されたい。
【００１４】
以下に記す本発明の説明は、本発明の現在知られている実施形態の中の有効な教示として提供される。このため、本発明の有益な効果を確保したまま、ここで説明される本発明の種々の態様に対しさまざまな変更を行うことができることを、従来技術の当業者は認識できるであろうし理解できるであろう。本発明のいくつかの望ましい利益は、本発明のいくつかの特性を選択することにより、それ以外の特性を活用せずに得られることもまた明らかであろう。従って、本発明に対するさまざまな変更および改作は、可能なものであり、ある状況下では望ましくさえあり得るものであり、さらに本発明の一部であることを当業者は認識するであろう。すなわち、以下の説明は本発明の原理の実例として提供されるものであり、本発明を限定するものではない。
【００１５】
開示される方法および組成のために用いることができる、またこの方法および組成と共に用いることができる、その準備に用いることができる、あるいはその製品である、材料、複合物、組成、および構成要素が開示される。このような材料、およびこれら以外の材料が本書において開示される。このような材料の組合せ、サブセット、相互作用、集まりなどが開示されるとき、さまざまな個々のおよび集合的な組合せやこれらの複合物の置換の、各々に関する具体的な論及は明確に開示されないかもしれないが、この各々は具体的に意図されここに記述されていると理解されたい。すなわち、ある部類の置換可能なものＡ、ＢおよびＣが、ある部類の置換可能なものＤ、ＥおよびＦと同様に開示され、かつ一例の組合せ実施形態Ａ−Ｄが開示されている場合には、各々は個々に、および集合的に意図されている。つまり、この例では組合せＡ−Ｅ、Ａ−Ｆ、Ｂ−Ｄ、Ｂ−Ｅ、Ｂ−Ｆ、Ｃ−Ｄ、Ｃ−ＥおよびＣ−Ｆ各々は具体的に意図されたものであり、Ａ、ＢおよびＣと、Ｄ、ＥおよびＦと、組合せ例Ａ−Ｄの開示により、開示されたものと考慮されたい。同様に、これらの任意のサブセットすなわち組合せもまた具体的に意図されて開示される。すなわち、例えばサブグループＡ−Ｅ、Ｂ−Ｆ、およびＣ−Ｅが具体的に意図され、Ａ、ＢおよびＣと、Ｄ、ＥおよびＦと、組合せ例Ａ−Ｄの開示により、開示されたものと考慮されたい。この概念は、本開示が含んでいる全ての態様に適合するが、開示された組成を作製および使用する方法における、組成および工程の任意の構成要素に限定されるものではない。すなわち、さまざまな追加の工程を実施する可能性がある場合には、これらの追加の工程各々は、開示された方法の任意の具体的な実施形態で、またはその実施形態の組合せで、実施することができるものであると理解され、さらにこのような組合せの各々は、具体的に意図されかつ開示されたものと考慮されたい。
【００１６】
本明細書および以下の請求項においていくつかの用語について言及するが、これらは以下の意味を有するよう画成されるものとする。
【００１７】
単数形が本書で用いられるとき、文脈上明らかに他に指示している場合を除き、複数の指示対象が含まれる。すなわち、例えば「複合物」に言及した場合には、文脈上明らかに他に指示していなければ、２以上のこのような複合物を備えた態様が含まれる。
【００１８】
「随意的な」または「随意的に」とは、続いて説明される事象または状況が生じる可能性も生じない可能性もあることを意味し、さらにその説明は、その事象または状況が生じる場合および生じない場合を含む。例えば、「随意的に代用される構成要素」とは、その構成要素を代用してもよいし代用しなくてもよいことを意味し、さらにその説明には、本発明の、代用していない態様および代用した態様の両方が含まれる。
【００１９】
範囲について本書では、「約」ある特定の値から、および／または、「約」別の特定の値までと表現されることがある。範囲がこのように表現されるとき、ある特定の値から、および／または、それ以外の特定の値まで、というのは別の態様に含まれる。同様に、先行詞「約」を用いることにより値が近似値で表現されているときには、当然のことながらその特定の値は別の態様を形成する。さらに当然のことながら、範囲それぞれの端点は、他方の端点とは関係なく重要であるし、また他方の端点との関連においても重要である。
【００２０】
簡潔に上記で紹介したように、本発明では、例えばガラスリボンの、形状の変化を検出する方法について規定する。本発明はまた、例えばガラス製造プロセスの間にガラスリボンに生じる形状の変化を、光学的ポジションセンサを用いて検出するシステムを提供する。
【００２１】
板ガラスを製造する従来のオーバーフローダウンドローフュージョンプロセスでは、溶融ガラスがトラフから溢れ出て連続的なガラスリボンを形成する。図１を参照すると、従来のアイソパイプおよび板ガラス製造システムは、アイソパイプとして知られる耐熱性本体１３内に形成された収集トラフ１１に溶融ガラスを供給する供給パイプ９を備えている。動作中、溶融ガラスは、供給パイプからトラフに流れ、トラフ両側の上部から溢れ出し、下方にそしてアイソパイプの外側面に沿って内側に流れる２つのガラスシートを形成する。この２つのシートはアイソパイプの下部すなわち底部１５で合流し、そこで融合して単一のリボンとなる。この単一のリボンは、底部からリボンを引き離す速度を制御する、すなわちシートの厚さを制御する延伸機器にその後送り込まれる（矢印１７で表す）。延伸機器は典型的には底部の下流に位置し、形成された板ガラスは十分に冷却されて堅くなってから延伸機器と接触する。本発明の方法およびシステムは、平面材料の連続的なリボンを形成する任意の製造プロセスで用いることが可能であり、板ガラスを製造するオーバーフローダウンドローフュージョンプロセスに本発明を限定することを意図していないことに留意されたい。
【００２２】
ガラス成形プロセスを調整して、さまざまな形状および大きさを有するガラスを製造することができる。一態様において、ガラス成形プロセスは、平面的な板ガラスを製造することができる。別の態様において、ガラス成形プロセスは、弓状または湾曲形状など、特有の特性を有する板ガラスを製造することができる。例えばアイソパイプと延伸機器との間に位置する硬化ゾーンをガラスが通過するときなどに、ガラスリボンの形状が変化すると、応力やガラスの破損を生じさせる結果になる可能性がある。形状の変化には、種類の変化もあれば大きさの変化もあり得る。一態様において、形状の変化は、平面的な基板から弓状を形成したものを表す。別の態様において、形状の変化は、弓状を平坦化したもの、または、弓状をさらに撓ませたものを表す。さらに別の態様において、形状の変化は、ねじれや屈曲など、ガラスリボンにおける歪みを表す。変形の大きさや、その深刻さおよび／または変形から生じる応力は変化し得る。種々の態様において、形状の変化を、例えば光学的ポジションセンサから基板までの、約１０μｍから約５０，０００μｍ以上まで、例えば、約１０、２０、４０、８０、１００、２００、４００、６００、１，０００、２，５００、３，５００、５，０００、７，５００、９，０００、１０，０００、２０，０００、３０，０００、４０，０００、５０，０００μｍ以上の、距離の変化で表現することができる。その他の態様において、形状の変化を、光学的ポジションセンサと基板との間の距離の既定値からの偏差で表現することができる。他の態様では、形状の変化が、約１０μｍ未満または約５０，０００μｍ超となることもある。
【００２３】
オフラインの製品品質検査により、ガラスリボンが安定しているときのガラスの１以上の部分での品質を定量化する情報を提供することができる。安定しているという表現が本書で用いられるとき、ガラス成形プロセスの硬化ゾーン全体に亘って同じ位置および形状を連続的に維持しているガラスへの言及が意図されている。硬化ゾーンを通って移動している間にリボンの形状が変化すると、この形状の変化が応力となって板ガラス内に形成される可能性がある。下流のプロセスでは、ガラスごとに形状が異なっていると、製品の品質問題を引き起こす可能性がある。
【００２４】
ガラスリボンの形状の変化を検出するため、従来のガラス製造システムでは、平坦ではないシート歪みを検出するよう一時中断してオフラインの破壊的製品品質検査を活用したり、および／または、熱電対のような温度センサをガラスリボン近くに設けて活用したりしている。オフラインの形状測定技術は破壊的であるため、製造された板ガラスの相当な部分は事実上サンプルとすることができない。熱電対システムにおいては、ガラスリボンが変形して例えば弓状に歪むと、熱いガラスリボンの位置を温度センサに対し変化させることができる。熱電対システムは、ガラスの位置の変化、すなわちガラスリボンの形状の変化を検出することができるが、一方で熱電対システムには、感度が限定されている、環境誤差がある、さらに応答時間が遅いという欠点がある。さらに熱電対システムは、ガラス流の変化、空気流の変化、または、ガラスリボンおよび／または熱電対の近傍の環境条件の変化に伴って、誤検出結果を示すことがある。なお、熱電対システムは典型的には応答時間が遅いため、急激に発生しその後逆戻りするような変形は検出されないであろう。
【００２５】
本発明は、ガラスリボンのような連続的に動いている平面的な基板の形状の変化を、光学的ポジションセンサを使用して検出する方法を提供する。一態様において、本システムの光学的ポジションセンサを用いると、熱電対システムや、一時中断して行われるオフラインの破壊的製品品質検査のような従来の形状識別ツールによって検出することができなかった、基板形状における孤立した変化を識別することができる。別の態様では、本発明の光学的ポジションセンサを用いて、例えばガラス製造プロセス中に急激に発生した、形状の過渡変化を検出することができる。
【００２６】
本発明の光学的ポジションセンサは、オーバーフローダウンドローフュージョンプロセスにおいて形成されるガラスリボンのような連続的に動いている基板の一部にレーザ放射を向け、レーザ放射の反射された部分を、例えばフォトダイオード検出器上で検出することができる。一態様において、基板に向けられたレーザ放射は、その基板の動きを追わない。別の態様において、連続的に動いている基板のレーザ放射が向けられている部分は、光学的ポジションセンサに対して基板が動いている速さと略同じ速さで変化する。一態様において、レーザ放射は、基板の少なくとも測定ゾーン内に位置付けられた部分に向けられる。ガラス成形プロセスの種々の態様において、測定ゾーンは、ガラスリボンが移動するアイソパイプ底部から延伸機器までの領域を含むものとしてもよい。その他の態様において、例えばガラス製造プロセスの硬化ゾーンの範囲内またはその下流に位置している連続的な基板の一部にレーザ放射を向けてもよい。
【００２７】
光学的ポジションセンサは、その後、連続的に動いている基板の照射された部分と光学的ポジションセンサとの間の距離を測定し、すなわち、基板の少なくとも照射された部分の相対的位置を測定する。一態様において、光学的ポジションセンサは、基板に入射したレーザ放射の反射の少なくとも一部を検出し、基板の照射された部分と光学的ポジションセンサとの間の距離を測定し、その後、その距離を既定値と比較し、その差によって基板の少なくとも一部における形状の変化を示すことができる。一態様において、光学的ポジションセンサは、レーザ放射が向けられたガラスシートの、照射された部分の相対的位置を測定することができる。別の態様において、光学的ポジションセンサは、ガラス成形プロセスの特定の位置で、ガラスシート、またはガラスシートの一部の、相対的位置を測定することができる。
【００２８】
また、本発明の光学的ポジションセンサは、ガラスの所与の部分が、ガラスリボンのその他の部分とは異なる形状を有する可能性があることを示す信号を提供することもできる。一態様においては、リボンから切断された時点でさらなるテストのため、破棄のため、あるいはリサイクルのために除去することができる、ガラスの１以上の部分を識別するアラームを、光学的ポジションセンサを用いて作動させることができる。別の態様において、光学的ポジションセンサは、例えばガラスリボンから一部のガラスを自動的に切断および除去する制御系に、信号を提供することができる。さらに別の態様において、光学的ポジションセンサの応答時間は、連続的なガラスリボンから後に切断される、単一片のガラスに関する検出や識別を十分に行うことができる程のものである。
【００２９】
光学的ポジションセンサは、ガラス成形プロセス中に、ガラスリボンの位置に関する連続的なデータストリームを随意的な制御系に対し提供することができる。この制御系を利用すると、変形が識別され、１以上の個別のガラスシートを除去するべきであること、またはさらなるテストを施すべきであることが示される。
【００３０】
本発明の光学的ポジションセンサは、費用効率の高い方法を提供し、迅速かつ正確に、例えば平面的なガラスリボンのような、基板の１以上の位置における歪みを測定することができる。さらに、測定中、および／またはガラス成形プロセス中、本発明の光学的ポジションセンサは固定位置に保持しておくことができるため、ポジションセンサ系を安定したしっかりとしたものにすることができる。一態様において、光学的ポジションセンサは、ガラス流の変化、空気流の変化、および／または、ガラスリボンおよび／またはポジションセンサの近傍の環境条件の変化によって、誤った読取りを行うようなエラーを生じ易いものではない。
【００３１】
本発明の光学的ポジションセンサは、これと光学的に通信している物体の位置および／または位置の変化を測定できる、任意の適切な光学機器を備えたものでもよい。種々の態様において、光学的ポジションセンサは、距離センサ、変位センサ、ポジションセンサ、またはこれらの組合せである。特定の態様において、この光学的ポジションセンサは、例えば、米国オレゴン州ポートランドのSchmitt Measurement Systems社から入手可能なAcuity AccuRange 4000レーザ距離計のようなレーザ距離計である。
【００３２】
本発明の種々の態様によれば、光学的ポジションセンサは、検出可能な任意の適切な形で放射を放出して、例えば位置の変化を検出するように構成することができる。一態様において、光学的ポジションセンサは、レーザ放射を放出する。特定の態様において、光学的ポジションセンサは、約７８０ｎｍの波長を有するレーザ放射を放出する。光学的ポジションセンサにより放出される放射の、具体的な波長および／または強度は変化させることが可能であり、本発明はこの放射を、任意の特定の波長および／または強度に限定することを意図していない。
【００３３】
特定の光学的ポジションセンサの動作および検出方法は、採用される具体的な機器によって変化し得るものであり、本発明はいかなる特定の機器の使用および／または動作原理に限定されるものではない。一態様において、レーザポジションセンサは飛行時間法を利用できるものであり、例えば基板などのターゲットへ、および、ターゲットから、光線が移動するのにかかる時間を測定する。図２に描かれているように、このような例示的な態様では、例えばレーザダイオードのような放射源２２が、基板１０の方向に図２に矢印で示すようにレーザ放射（点線）を放出してもよい。基板１０から反射した光の一部は、レンズ２６を用いて集めることができ、このレンズ２６は、基板から反射したレーザ放射をフォトダイオード検出器などの検出器２８に集中させることができる。
【００３４】
他の態様において、光学的ポジションセンサは、測定の精度を向上させることができる例えばバンドパスフィルタのような他の光学および／または電子部品を含んでもよい。さらに別の態様において、光学的ポジションセンサが設置され動作している環境を、干渉する可能性がある定常光を制限するように、および／または、光学的ポジションセンサの検出および／または精度を制限するように、制御してもよい。
【００３５】
種々の態様において、光学的ポジションセンサは、約１００μｍ以上の位置の変化を検出することが可能であり、例えば、約１００、２００、２５０、３００、５００、８００、１，０００、３，０００、５，０００、８，０００、１０，０００、１５，０００、２０，０００、２５，０００、３０，０００、３５，０００、４０，０００、４５，０００、５０，０００μｍ以上の変化を検出することができる。特定の光学的ポジションセンサの検出範囲は変化する可能性があり、かつその検出範囲は、所与の製造プロセスでの基板形状の予期されるおよび／または典型的な変化より、小さいまたは大きい可能性がある。別の態様では、光学的ポジションセンサの検出範囲は、基板の動きの予期される範囲よりも大きい。
【００３６】
本発明の光学的ポジションセンサは、例えばガラスリボンのような基板の、少なくとも一部での形状の歪みまたは変化を検出するために使用するのに適した、任意の位置または形態で位置付けることができる。一態様において、光学的ポジションセンサは、ガラスリボンの表面に略垂直な方向にレーザ放射を向けるように位置付けられる。図３は、弓状のガラスリボン１０に向かって、ガラスリボンの表面に垂直な方向にレーザ放射を向けるよう光学的ポジションセンサ２０が位置付けられた例示的な概略図を示している。図４は、平面的なガラスリボン１０に向かって、ガラスリボンの表面に垂直な方向にレーザ放射を向けるよう光学的ポジションセンサ２０が位置付けられた例示的な概略図を示している。別の態様において、光学的ポジションセンサは、基板面に対し例えば約１５°から約１６５°の角度をなしてレーザ放射を向けるよう位置付けられる。さらに別の態様において、光学的ポジションセンサは、基板面に対し例えば約７５°から約１０５°の角度をなしてレーザ放射を向けるよう位置付けられる。基板に向かって斜めにレーザ放射を向けるよう光学的ポジションセンサを構成および／または位置付けすると、種々の態様においてレーザを検出器と分離させることが可能となり、その結果、基板から反射したレーザ放射の鏡面反射またはそのかなりの部分を検出することができる。光学的ポジションセンサを基板面に垂直または略垂直に位置付けるときには、光学的ポジションセンサのレーザおよび検出器を、例えば互いに隣接させたり、あるいは図２に示すように同心上に位置付けたりするなど、種々の配置で位置付けることができる。好ましい態様では、レーザおよび検出器は、基板面に対し約９０°±１．５°の角度をなして同心上に位置付けられる。
【００３７】
本発明の光学的ポジションセンサの位置は、光学的位置測定技術に適しているものであれば、その基板からの距離はいかなる距離でもよい。種々の態様において、光学的ポジションセンサは、基板から、約６インチ（約１５．２４ｃｍ）から約６００インチ（５０フィート；約１５２４ｃｍ）以上の位置、例えば、約６、６．５、７、７．５、８、８．５、９、９．５、１０、１０．５、１１、１２、１５、２０、３０、４０、５０、７５、８０、１００、１２０、１４０、１６０、１８０、２００、２２５、２５０、２７５、３００、３２５、３５０、３７５、４００、４５０、５００、５５０、または６００インチ以上（約１５．２４、１６．５１、１７．７８、１９．０５、２０．３２、２１．５９、２２．８６、２４．１３、２５．４、２６．６７、２７．９４、３０．４８、３８．１、５０．８、７６．２、１０１．６、１２７、１９０．５、２０３．２、２５４、３０４．８、３５５．６、４０６．４、４５７．２、５０８、５７１．５、６３５、６９８．５、７６２、８２５．５、８８９、９５２．５、１０１６、１１４３、１２７０、１３９７、または１５２４ｃｍ以上）の位置に位置付けられる。好適には、基板から、約６インチ（約１５．２４ｃｍ）から約３６インチ（約９１．４４ｃｍ）、例えば、約６、６．５、７、７．５、８、８．５、９、９．５、１０、１０．５、１１、１２、１５、２０、３０、３４、または３６インチ（約１５．２４、１６．５１、１７．７８、１９．０５、２０．３２、２１．５９、２２．８６、２４．１３、２５．４、２６．６７、２７．９４、３０．４８、３８．１、５０．８、７６．２、８６．３６、または９１．４４ｃｍ）の位置に位置付けられる。あるいは、さらに好適には、基板から、約８．５インチ（約２１．５９ｃｍ）から約９．５インチ（約２４．１３ｃｍ）、例えば、約８．５、８．７５、９、９．２５、または９．５インチ（約２１．５９、２２．２２５、２２．８６、２３．４９５、または２４．１３ｃｍ）の位置に位置付けられる。
【００３８】
光学的ポジションセンサが用いられる具体的な環境条件に応じて、光学的ポジションセンサに適した動作環境を維持するため、熱制御および／または断熱を提供してもよい。種々の態様において、ガラス製造プロセス内に位置付けられた光学的ポジションセンサは、機器の設計仕様や許容度に従いセンサの動作環境を維持するため、空気および／または水により冷却することができる。具体的な機器設計および許容度は変化し得るものであるため、使用される具体的な機器とその意図されている用途および環境条件によって、熱制御や方法もまた変化する可能性がある。一態様において、光学的ポジションセンサは、精度を最大とし、かつ例えば熱雑音による干渉を制限するように位置付けられる。
【００３９】
本発明の光学的ポジションセンサは、１以上の個別のポジションセンサを含んでもよい。一態様において、光学的ポジションセンサは、ガラスリボンの単一箇所での位置および／または変形を検出するように構成された単一のポジションセンサを含む。別の態様において、光学的ポジションセンサは、ガラスリボン上の離れた別々の位置での位置および／または変形を検出するように構成された２つのポジションセンサを含む。他の態様において、光学的ポジションセンサは、ガラスリボン上の複数の個別の位置での位置および／または変形を検出するように構成された、３、４、５以上の個別のポジションセンサを含んでもよい。複数のポジションセンサを用いる場合には、複数のポジションセンサのそれぞれを、例えばガラスリボンの同じ面または反対の面に位置付けてもよい。一態様においては、２つの光学的ポジションセンサを採用し、ガラスリボンの同じ面の離れた位置に位置付ける。別の態様においては、２つの光学的ポジションセンサを採用し、ガラスリボンの両面の離れた位置に位置付ける。
【００４０】
本発明のいくつかの態様について詳細な説明の中で説明してきたが、本発明は開示された態様に限られるものではなく、以下の請求項によって説明され画成される本発明の精神から逸脱することなく、多くの再配列、改変、および代用が可能であることを理解されたい。
【実施例１】
【００４１】
本発明の原理をさらに説明するため、本書で請求される組成、製品、装置、および方法がいかにして作られ、また評価されるかを、通常の当業者に対し完全に開示および説明するよう以下の実施例は公表される。これらは単に本発明の例示を意図したものであり、本発明者が彼らの発明であると見なしている範囲を限定することを意図したものではない。数値（量、温度など）の精度を確保する努力は行ってきたが、いくらかの誤差や偏差は考慮されたい。他に指示されていなければ、温度は℃で表されるかまたは周囲温度であり、圧力は大気圧または略大気圧である。製品の品質および性能を最適化するために用いることができるプロセス条件の種類や組合せは多数存在する。合理的かつ定常的な実験のみが、このようなプロセス条件を最適化するためには求められる。
【００４２】
実施例１―形状変化の検出に関する光学的ポジションセンサと熱電対の比較
第１の例において、オーバーフローダウンドローフュージョンプロセスにより形成された連続的なガラス基板の形状変化の検出に関し、光学的ポジションセンサを従来の熱電対システムと比較した。それぞれがガラス表面を横切る複数の個別の測定を含んでいる、一連の連続的な測定サンプルを得た。図５はその得られたデータを示したものであり、各線はｘ軸に沿った位置１〜２３での複数の個別の測定サンプルを表している。ｙ軸は、ガラスの応力プロファイルを表す。サンプルの１つを除く全ては、同程度の偏差、すなわち同程度の応力レベルであった。残りのサンプルは著しい偏差、すなわち著しい応力レベルを呈した。
【００４３】
図６は、従来の熱電対システムを用いたときの、ガラス基板の同様のサンプルに対して得られたデータを示している。図５と同様に、各線はｘ軸に沿った位置１〜２３での複数の個別の測定サンプルを表している。従来の熱電対システムを用いたときには、著しい偏差は検出されなかった。
【００４４】
図５で用いた本発明の光学的ポジションセンサは、ガラス基板に生じる過渡偏差を容易に検出することができた。これに対し、従来の熱電対システムはこのような偏差を検出することができなかった。このため、光学的ポジションセンサを使用してガラス基板の位置における偏差、すなわち形状の変化を検出すると、品質管理を向上させる助けとなり、欠陥の検出を向上させることができる。
【００４５】
本書で説明した組成、製品、装置、および方法に対しては、種々の改変および変形をなすことができる。本書で説明した組成、製品、装置、および方法の他の態様については、本明細書を考慮することにより、また本書で開示された組成、製品、装置、および方法を実施することにより明らかになるであろう。この詳述および実施例は例示的なものと考慮されるよう意図されている。
【符号の説明】
【００４６】
１０    基板
２０    光学的ポジションセンサ
２２    放射源
２６    レンズ
２８    検出器
【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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【図６】
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