(57)【要約】  ダウンドロー法を用いた板ガラスの延伸方法が提供される。特定の態様において、この方法は、成形装置（１０）の根底部（７０）の下方における急速冷却を用いる。このような急速冷却は、例えば約１００，０００ポアズ未満の液相粘度を有するガラスの使用を容易にできる。他の態様において、この方法は、１０１１ポアズ〜１０１４ポアズの粘度における低速冷却を用いる。このような低速冷却は、低いレベルの圧縮を示すガラス基体の製造を容易にできる。更なる態様において、基体は、上昇された温度で板ガラスから分離され、これは、ダウンドロー装置の製造速度の増加を容易にできる。更に別の態様において、根底部の下方における急速冷却、１０１１ポアズ〜１０１４ポアズの粘度における低速冷却、及び／又は上昇された温度での基体の分離が組み合わされる。このような組み合わせにより、経済的に効果的なダウンドロー設備の使用が容易になる。
2009502706.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
合流する複数の成形面であって下部先端で合流する該成形面上に溶融ガラスを流して板ガラスを成形する工程と、
前記下部先端と前記板ガラスが最終厚さに達する該板ガラス上の点との間において、前記板ガラスからの平均熱流束が４０，０００Ｗ／ｍ２以上となる速度で前記板ガラスを冷却する工程と、
を備えることを特徴とする板ガラスを成形する方法。
【請求項２】
前記板ガラスが、１２ポンド（５．４４３ｋｇ）／時／インチ（２．５４ｃｍ）幅より高い流動密度で成形され、前記下部先端から下方に４００ｍｍ未満の距離において、前記最終成形厚さの１．５％以内であることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記溶融ガラスの液相粘度が１００，０００ポアズ未満であることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記板ガラスの中心線における粘度が１０１１ポアズから１０１４ポアズに増加する際の前記板ガラスからの平均熱流束が２０，０００Ｗ／ｍ２以下であることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記板ガラスの中心線における粘度１０１１ポアズから１０１６ポアズに増加する際の前記板ガラスからの平均熱流束が２０，０００Ｗ／ｍ２以下であることを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項６】
合流する複数の成形面であって下部先端付近で合流する該成形面上に溶融ガラスを流して板ガラスを成形し、距離に伴う平均粘度変化率Ｒが６．０メートル−１以上となる速度で前記板ガラスを冷却することを含み、Ｒが、
Ｒ＝（ｌｏｇ１０（μｆｉｎａｌ  ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ／ポアズ）−ｌｏｇ１０（μａｐｅｘ／ポアズ））／Ｄ
の式によって求められ、式中、
（ａ）μａｐｅｘは前記下部先端における前記板ガラスの中心線における粘度であり、
（ｂ）μｆｉｎａｌ  ｔｈｉｃｋｎｅｓｓは前記板ガラスが最終厚さに達した位置での前記中心線における粘度であり、
（ｃ）Ｄは前記の２つの粘度間における前記中心線に沿った距離であり、
（ｄ）前記粘度の単位がポアズである
ことを特徴とする板ガラスの製造方法。
【請求項７】
前記板ガラスの中心線における粘度が１０１１ポアズから１０１４ポアズに増加する際の距離に伴う平均粘度変化率Ｒ１１−１４が４．０メートル−１以下であり、Ｒ１１−１４が
Ｒ１１−１４＝３／Ｄ１１−１４
の式によって求められ、式中、Ｄ１１−１４は前記の２つの粘度間における前記中心線に沿った距離である
ことを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記板ガラスの中心線における粘度が１０１１ポアズから１０１６ポアズに増加する際の距離に伴う平均粘度変化率Ｒ１１−１６が４．０メートル−１以下であり、Ｒ１１−１６が
Ｒ１１−１６＝５／Ｄ１１−１６
の式によって求められ、式中、Ｄ１１−１６は前記の２つの粘度間における前記中心線に沿った距離である
ことを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項９】
合流する複数の成形面であって下部先端付近で合流する該成形面上に溶融ガラスを流して板ガラスを成形し、前記板ガラスの中心線における粘度が１０１１ポアズから１０１４ポアズに増加する際の距離に伴う平均粘度変化率Ｒ１１−１４が４．０メートル−１以下となる速度で前記板ガラスを冷却することを含み、Ｒ１１−１４が、
Ｒ１１−１４＝３／Ｄ１１−１４
の式によって求められ、式中、Ｄ１１−１４は前記の２つの粘度間における前記中心線に沿った距離である
ことを特徴とする板ガラスの製造方法。
【請求項１０】
前記板ガラスの前記中心線における粘度が１０１１ポアズから１０１６ポアズに増加する際の距離に伴う平均粘度変化率Ｒ１１−１６が４．０メートル−１以下であり、Ｒ１１−１６は
Ｒ１１−１６＝５／Ｄ１１−１６
の式によって求められ、式中、Ｄ１１−１６は前記の２つの粘度間における前記中心線に沿った距離である
ことを特徴とする請求項９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、板ガラス（帯状ガラス）を成形する方法に関し、特に、板ガラスが成形される位置（例えば、アイソパイプの根底部）と板ガラスから個々の基体が分離される位置（例えば、分離プロセスの初期工程として帯状ガラスに切断線が入れられる位置）との間における冷却を制御して板ガラスを成形する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯型のパーソナル・データ・アシスタント（ＰＤＡ）、コンピュータのモニタ、テレビのディスプレイ等といった様々な用途で、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の形態のガラス製ディスプレイパネルが用いられている。これらの用途では、清浄な欠陥の無い表面を有する板ガラスが必要である。ＬＣＤは、少なくとも何枚かの薄い板ガラスで構成されており、これらは一体に密封されて、密封構造（envelope）を形成する。これらのディスプレイを構成する板ガラスは、切断された際に変形せず、要素間の適切な位置決め、即ち整合が保たれることが非常に望ましい。ガラス内に凍結され得る残留応力が、ガラスをより小さい部分に切断することにより解放されると、ガラスが変形して、適切な位置決めが失われることがある。
【０００３】
一般的に、ＬＣＤは、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）又は他結晶シリコン（ｐ−Ｓｉ又はポリシリコン）ＴＦＴ型である。ポリシリコンは、遥かに高い駆動電流及び電子の移動度を有し、これにより画素の応答時間が短くなる。更に、ｐ−Ｓｉ処理を用いて、ガラス基体上に直接、ディスプレイ駆動回路を構築することも可能である。一方、ａ−Ｓｉは個別の駆動チップを要し、これらの駆動チップは、集積回路パッケージング技術を用いてディスプレイの周囲に取り付けられなければならない。
【０００４】
ａ−Ｓｉからｐ−Ｓｉへの進化により、ガラス基体の使用に対する大きな課題が生じた。ポリシリコンのコーティングには、ａ−Ｓｉより遥かに高い６００〜７００℃の範囲の処理温度が必要である。従って、ガラス基体は、そのような温度でも熱的に安定でなければならない。熱安定性（即ち、熱圧縮又は収縮）は、特定のガラス組成物の固有の粘性（ひずみ点によって示される）と、製造プロセスによって決定される板ガラスの熱履歴とに依存する。ポリシリコンＴＦＴが必要とするような高温処理は、ガラス基体の低い圧縮を確実にするための、例えば、６００℃で５時間等といった長時間の熱処理を要する。
【０００５】
光学ディスプレイ用のガラスを製造する方法の１つは、オーバーフロー・ダウンドロー法（フュージョン・ダウンドロー法としても知られる）である。このプロセスは、文献でフロート法及びスロット法と呼ばれる他のプロセスと比較して、清浄な表面品質を生じる。特許文献１及び特許文献２（ここに参照することによりその全体を本願に組み込む）は、一般にアイソパイプと呼ばれる成形ウェッジの複数のエッジ、即ち堰の上に溶融ガラスを流すことを含むフュージョン・ダウンドロー法を開示している。特許文献３及び特許文献４（ここに参照することによりその全体を本願に組み込む）も参照されたい。溶融ガラスは、アイソパイプの合流する成形面上を流れ、別々の流れが、合流する２つの成形面が交わる先端、即ち根底部で再結合し、帯状ガラス、即ち板ガラスを形成する。従って、成形面と接触したガラスは板ガラスの内側に配置され、板ガラスの外面には何も接触しない。板ガラスが進むにつれ、重力及び引張り装置の力を受けて板ガラスの厚さが減少する。具体的には、アイソパイプ根底部の下流には引張りロールが配置されており、引張りロールは帯状のガラスの縁部をつかんで帯がアイソパイプから離れる速度を調節することにより、仕上がった板ガラスの厚さを決定する。ガラスが冷えて引っ張られるのに十分な硬さを有するよう、引張り装置は十分に下流に配置される。ロールと接触した縁部は、後で仕上がった板ガラスから除去される。帯状ガラスがアイソパイプの根底部から下降して引張りロールを通過すると、ガラスが冷えて、固体の弾性の帯状ガラスになり、より小さい板ガラスを形成するために切断され得る。
【０００６】
フュージョン・ダウンドロー用のラインの建設には、かなりの資本投資が必要である。このようなラインで製造される基体は、民生品（上記参照）の製造に用いられるのが一般的であるので、常にコスト低減の圧力が存在する。このようなコスト削減は、とりわけ、ラインのアウトプットの増加及び／又はコスト（例えば、ライン建設に関わる資本コスト）の削減を図ることによって達成可能である。後述する本発明の様々な態様を用いて、これらのコスト削減手法のいずれか又は両方を実施することができる。即ち、本発明のこれらの態様を、ドロー（延伸）速度及びそれに従ってラインのアウトプットを増加させるために用いることができ、それと共に／又は、ラインの全体的な長さ（例えば、板ガラスが成形されるアイソパイプの根底部と板ガラスから基体が分離される延伸部の最下部との間の垂直高さ）を減少させるために用いることができる。（当該技術分野で公知のように、板ガラスからの分離後、基体は、例えば液晶ディスプレイの製造に用いられる前に、基体の両側のビード部の除去、より小さい部分への分割、エッジ研磨等といった更なる処理を受ける。本願明細書及び当該技術分野で用いる「基体」とは、何らかの更なる処理の前に帯状ガラスから分離される個々のガラスと、ＬＣＤ製造者によって用いられる最終的な基体との両方を指し、どちらの意味であるかは文脈から明らかである。）
液晶ディスプレイの製造に用いられるガラス基体の熱的な不安定性は、当該技術分野における長年の問題である。この問題に対処するために、ガラス製造者は、ガラス基体を顧客に出荷する前に、顧客側の処理で用いられる際に板ガラスが全く又はほとんど収縮しないように、ガラス基体に熱処理を施すことが多い。このような熱処理は、「予備収縮」又は「予備圧縮」として知られている。熱処理は、基体の更なる処理を含むので、基体表面を損傷する機会が増えると共に、全体的な製造コストが増加する。
【０００７】
定量的には、圧縮とは、熱サイクルによって生じるガラス構造の微妙な変化の結果としてガラス基体が示す単位長さ当たりの長さの変化である（即ち、圧縮とはガラスの熱履歴から生じるひずみである）。圧縮は、以下の方法で物理的に決定できる。ガラス基体上に２つのマークを配置し、これらのマーク間の初期の距離を測定する。次に、基体に熱処理サイクルを施し、室温に戻す。そしてマーク間の距離を再び測定する。次式により１００万分の１（ｐｐｍ）の単位の圧縮が求められる。
【０００８】
圧縮＝１０６・（最初の距離−後の距離）／（最初の距離）
例えば液晶ディスプレイの製造中に基体が経る加熱及び冷却をシミュレーションするために、様々な熱処理サイクルが用いられ得る。ガラス基体の予想圧縮を決定するために用いられ得る適切な熱処理サイクルの例を、以下に示す（表４参照）。
【０００９】
ガラス基体を物理的にテストすることに加え、所定の長さの時間にわたって所定の温度に晒された場合のガラス材料の応力緩和についてのコンピュータ上のモデルを用いて、圧縮を予測することができる。そのようなモデルの例は、非特許文献１に示されている。非特許文献２も参照されたい。これらのモデルは、特定のタイプのガラスに適用された様々な熱サイクルから生じたひずみの測定値に近似を行い、この近似を用いて、対象の熱履歴（例えば、表４に示されているタイプの熱履歴）について圧縮を予測する点で、半経験的なものである。以下に示す圧縮データは、物理的なテストではなく、この半経験的モデル化手法を用いて得られたものである。
【００１０】
圧縮は最終顧客にとっての重要な仕様であるので、従来は、流量の増加、即ちスループットの増加を図る際には、仕上がった基体の圧縮を流量の増加前と同じに保つための温度における時間を十分にとれるよう、フュージョン法のプロセスの線形のスケーリング（長さの増減）が行われていた。この手法は有効ではあるが、アイソパイプの根底部と板ガラスから基体が分離される位置との間の距離を長くする必要があるという深刻な短所を有する。距離を長くすると、更なる不動産及び資本を要する。実際、圧縮に対処するためにこの手法を用いると、既存の設備の物理的な制約により、所与のガラス成形設備で利用可能な最大流量が制限され得る。これらの従来の制約及び物理的な制約を超えて流量を増加させることは、有意且つ重要なコスト的長所を提供する。
【００１１】
現在実施されているフュージョンドロー法の別の限界は、処理されるガラスの材料特性に関係するものである。初期状態で溶融状態にあるガラス組成物が、かなりの時間にわたってより低い温度に晒されると、結晶相の成長が開始することはよく知られている。この結晶相の成長が開始する温度及び粘度は、それぞれ液相温度及び液相粘度として知られている。
【００１２】
周知であり且つ現在行われているように、フュージョンドロー法を用いる場合には、ガラスがアイソパイプから出る位置におけるガラスの粘度を、約１００，０００ポアズ、より一般的には約１３０，０００ポアズより高い粘度に保つ必要がある。ガラスの粘度が約１００，０００ポアズより低いと、例えば板ガラスの平坦性を保つ点及び板ガラスの幅方向の厚さを制御する点において、板ガラスの品質が低下し、このように製造された板ガラスは、もはやディスプレイの用途には適さないものとなる。
【００１３】
現在の実践によれば、液相粘度が約１００，０００ポアズ未満のガラス組成物が、板ガラスの寸法的な品質が十分となる条件下で処理される場合には、アイソパイプ上で失透が生じて、板ガラスに結晶の粒が生じ得る。これは、ディスプレイ用のガラスとしては許容できないものである。
【特許文献１】米国特許第３，３３８，６９６号明細書
【特許文献２】米国特許第３，６８２，６０９号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００５／０２６８６５７号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２００５／０２６８６５８号明細書
【非特許文献１】Buehl, W. M., and Ryszytiwskyj, W. P., "Thermal Compaction Modeling of Corning Code 7059 Fusion Drawn Glass", SID International Symposium, Digest of Technical Papers, SID 22, 667-670 (1991)
【非特許文献２】Narayanaswami, O. S., "Stress and structural relaxation in tempering glass", J. Amer. Ceramic Soc, 61 (3-4) 146-152 (1978)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上記の問題に鑑み、本発明は、液相粘度が低いガラスをフュージョン・ダウンドロー法で延伸すること、低いレベルの熱圧縮を示し、例えば液晶ディスプレイの製造に適した基体を、フュージョン・ダウンドロー法を用いて製造すること、フュージョン・ダウンドロー設備をより効率的に使用すること、及び／又は、このような設備に対する資本コストを低減することを可能にする、板ガラス製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の第１の態様の実施形態（「急速冷却」の態様）は、合流する複数の成形面であって下部先端で合流する成形面上に溶融ガラスを流して板ガラスを成形する工程と、下部先端と板ガラスが最終厚さに達する該板ガラス上の点との間において、板ガラスからの平均熱流束が４０，０００Ｗ／ｍ２以上となる速度で板ガラスを冷却する工程と、を備えることを特徴とする板ガラスの製造方法を提供する。
【００１６】
本発明の第１の態様は、合流する複数の成形面であって下部先端で合流する成形面上に溶融ガラスを流して板ガラスを成形し、距離に伴う平均粘度変化率Ｒが６．０メートル−１以上となる速度で板ガラスを冷却することを含み、Ｒが、
Ｒ＝（ｌｏｇ１０（μｆｉｎａｌ  ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ／ポアズ）−ｌｏｇ１０（μａｐｅｘ／ポアズ））／Ｄ
の式によって求められ、式中、
（ａ）μａｐｅｘは下部先端における板ガラスの中心線における粘度であり、
（ｂ）μｆｉｎａｌ  ｔｈｉｃｋｎｅｓｓは板ガラスが最終厚さに達した位置での中心線における粘度であり、
（ｃ）Ｄは前記の２つの粘度間における中心線に沿った距離であり、
（ｄ）粘度の単位がポアズである
ことを特徴とする板ガラスの製造方法も提供する。
【００１７】
上記の実施形態の特定の適用例によれば、ガラスの液相粘度は約１００，０００ポアズ未満、好ましくは約８０，０００ポアズ未満、より好ましくは約５０，０００ポアズ未満である。
【００１８】
本発明の第１の態様の実施形態によれば、板ガラスは、好ましくは約１２ポンド（約５．４４キログラム）／時／インチ（約２．５４センチメートル）を超える流動密度、より好ましくは約１５ポンド（約６．８キログラム）／時／インチを超える流動密度、最も好ましくは約２０ポンド（約９．１キログラム）／時／インチ幅を超える流動密度で成形され、下部先端から下方に４００ｍｍ未満の距離において、最終成形厚さの１．５％以内である。ｇ板ガラスは、下部先端から下方に約３００ｍｍ未満の位置で最終厚さに達するのが好ましい。この方法は、板ガラスに少なくとも約５０Ｎ／ｍの総引張り力を加える工程を更に含んでもよい。合流する複数の成形面の先端は、加熱要素によって加熱されてもよい。
【００１９】
平均熱流束の基準及びＲの基準の両方が満たされるのが好ましいが、本発明の第１の態様の特定の適用例では、一方の基準のみが満たされればよい場合もある。
【００２０】
本発明の第２の態様の実施形態（「低速冷却」の態様）は、合流する複数の成形面であって下部先端で合流する成形面上に溶融ガラスを流して板ガラスを成形し、板ガラスを冷却することを含み、板ガラスの中心線における粘度が１０１１ポアズから１０１４ポアズに増加する際の板ガラスからの平均熱流束が２０，０００Ｗ／ｍ２以下であることを特徴とする板ガラスの製造方法を提供する。
【００２１】
本発明の第２の態様は、合流する複数の成形面であって下部先端付近で合流する成形面上に溶融ガラスを流して板ガラスを成形し、板ガラスの中心線における粘度が１０１１ポアズから１０１４ポアズに増加する際の距離に伴う平均粘度変化率Ｒ１１−１４が４．０メートル−１以下となる速度で板ガラスを冷却することを含み、Ｒ１１−１４が、
Ｒ１１−１４＝３／Ｄ１１−１４
の式によって求められ、式中、Ｄ１１−１４はこれら２つの粘度間における中心線に沿った距離であることを特徴とする板ガラスの製造方法も提供する。
【００２２】
平均熱流束の基準及びＲの基準の両方が満たされるのが好ましいが、本発明の第２の態様の特定の適用例では、一方の基準のみが満たされればよい場合もある。
【００２３】
本発明の第３の態様の実施形態は、成形ウェッジを有するフュージョン・ダウンドロー装置による板ガラスの製造速度を高める方法を提供する。この方法は、（ａ）成形ウェッジ上の溶融ガラスの流量を増加させることと、（ｂ）板ガラスが成形ウェッジから出た際の板ガラスの初期冷却速度を高めることとを含む。本発明のこの態様の特定の適用例によれば、板ガラスを構成するガラスの粘度が１０１１ポアズから１０１４ポアズに増加する板ガラスの領域において、板ガラスの冷却速度が低減される。
【００２４】
本発明の第４の態様の実施形態は、フュージョン・ダウンドロー装置による板ガラスの製造速度を高める方法を提供する。この方法は、装置を通る溶融ガラスの流量を増加させることと、板ガラスの粘性区域、粘弾性区域及び弾性区域の相対的な長さを変えることとを含む。
【００２５】
本発明の第５の態様の実施形態は、フュージョン・ダウンドロー装置による板ガラスの製造速度を高める方法を提供する。この方法は、板ガラスから基体が分離される温度を上昇させることを含む。
【００２６】
本発明の第６の態様の実施形態は、板ガラスを製造するためのフュージョン・ダウンドロー装置を提供する。この装置は、
（ａ）下部先端で合流する複数の成形面と、
（ｂ）下部先端から距離ＤＰＲだけ離れた引張りロールと、
（ｃ）板ガラスに、先端から距離ＤＳＬだけ離れた切断線を形成する分離装置とを含む。ここで、ＤＰＲ／ＤＳＬ≧０．５である。
【００２７】
本発明の第７の態様の実施形態は、ガラス流量ＦＲで板ガラスを製造するためのフュージョン・ダウンドロー装置を提供する。この装置は、
（ａ）下部先端で合流する複数の成形面と、
（ｂ）板ガラスに、先端から距離ＤＳＬだけ離れた切断線を形成する分離装置と
を含み、ＤＳＬ及びＦＲは次の関係を満たす。
【００２８】
ＤＳＬ／ＦＲ≦８・（１．０＋０．１・（ＴＳ−６６７））
ここで、ＴＳはガラスのひずみ点であり（単位は℃）、ＤＳＬの単位はインチであり、ＦＲの単位はポンド／時／インチである。
【００２９】
本発明の第８の態様の実施形態は、板ガラスを製造するためのフュージョン・ダウンドロー装置を提供する。この装置は、
（ａ）下部先端を有する成形ウェッジと、
（ｂ）成形ウェッジに隣接する冷却部とを備え、
冷却部は、成形ウェッジから延伸される板ガラスが、下部先端と板ガラスが最終成形厚さに達する板ガラス上の点との間における板ガラスからの平均熱流束が４０，０００Ｗ／ｍ２以上となる速度で冷却されるよう構成される。
【００３０】
本発明は、添付の図面を参照して与えられる以下の例示的な説明からより容易に理解されると共に、本発明の他の目的、特性、詳細及び長所がより明確になる。以下の説明は限定を意味するものではない。そのような更なるシステム、方法、特徴及び長所の全ては、本記載及び本発明の範囲に含まれ、添付の特許請求の範囲によって保護されることが意図される。更に、本明細書及び図面に開示される本発明の様々な態様及び実施形態は、任意のあらゆる組み合わせで用いられ得ることを理解されたい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下の詳細説明では、限定ではなく説明の目的で、本発明の完全な理解を提供するための具体的な詳細を開示する例示的な実施形態を示す。しかし、本開示の利益を得た当業者には、本願明細書で開示する具体的な詳細から離れた他の実施形態でも本発明が実施され得ることは明白である。更に、本発明の記載が不明瞭にならないように、周知の装置、方法及び材料に関する記載は省略する場合がある。尚、該当する場合には、類似の参照番号は類似の要素を示す。
【００３２】
本願明細書で用いる、ダウンドロー法による板ガラス製造プロセスとは、粘性のガラスが下方向に延伸されて板ガラスが成形される任意の形態の板ガラス製造プロセスを指すものである。フュージョン・ダウンドロー法による成形プロセスでは、溶融ガラスがトラフに流れ込み、そこから溢れてパイプの両面を流れ下り、根底部（root）と呼ばれる場所（パイプが終端してガラスの２つの越流部分が再結合する場所）で融合し、冷えるまで下方向に延伸される。このオーバーフロー法による板ガラス製造プロセスは、図１を用いて説明できる。越流トラフ部材、即ち成形ウェッジ１０は、上に向かって開放されたチャネル２０を含み、チャネル２０の長さ方向の両面は壁部３０によって境界されている。壁部３０の上部は、互いに反対側にある長さ方向に延びる越流リップ、即ち堰４０で終端している。堰４０は、成形ウェッジ１０の互いに反対側にある外面である板ガラス成形面と連通している。図示されるように、成形ウェッジ１０には、堰４０と連通する一対の略垂直な成形面部分５０と、一対の下向きに傾斜した合流する面部分６０とが設けられており、面部分６０は、好ましくは直線状のガラス延伸ラインを構成する略水平な下部先端（apex）、即ち根底部７０で終端する。
【００３３】
溶融ガラス８０は、チャネル２０と連通する送出経路９０によって、チャネル２０に供給される。チャネル２０への供給は１本の流れであってもよく、所望により２本の流れであってもよい。チャネル２０の各端部の近傍には、越流堰４０より高い位置に一対の制限ダム１００が設けられており、この制限ダム１００により、溶融ガラス８０の自由状態の表面１１０が別々の流れとして越流堰４０を越流して、互いに反対側にある成形面部分５０、６０を下って根底部７０に至り、そこで、破線で示されている別々の流れが合流して、清浄な表面の板ガラス１２０を形成するようになっている。
【００３４】
フュージョン法では、成形ウェッジ１０の根底部７０の下流に引張りロール１３０が配置され、これらの引張りロール１３０は、成形されたガラスの帯が、合流する成形面から離れる速度を調節するために用いられ、これにより、仕上がった板ガラスのノミナルな厚さの決定が補助される。適切な引張りロールは、例えば、米国特許第６，８９６，６４６号（ここに参照することによりその全体を本願に組み込む）明細書に記載されている。
【００３５】
引張りロールは、帯状ガラスの外縁部、具体的には、帯の両縁部に存在する肉厚のビード部の僅かに内側にある領域に接触するよう設計されるのが好ましい。引張りロールが接触するガラス縁部１４０は、基体が板ガラスから分離された後で基体から除去される。
【００３６】
図１に示されている延伸装置では、板ガラス（帯状ガラス）が装置の延伸部から下方に移動するにつれ、板ガラスに、物理的な寸法だけでなく分子レベルにおいても複雑な構造変化が生じる。例えば、成形ウェッジ、即ちアイソパイプの根底部における、柔軟であるが厚い液状の形態から、約０．５ミリメートル厚さの固い板ガラスへの変化は、液体、即ち粘性状態から固体、即ち弾性状態への転換を完了させるための機械的及び化学的要件をきめ細かくバランスさせる注意深く選択された温度場によって達成される。
【００３７】
具体的には、板ガラスが根底部から引張りロールの下方まで下降すると、ガラスは粘性状態から粘弾性状態に転移する。板ガラスの粘弾性領域は、ほぼガラスの軟化点からガラスのひずみ点まで延在する。ひずみ点より下では、ガラスの挙動は弾性であると考えられている。
【００３８】
上述のフュージョン法による成形プロセスの長所の１つは、耐熱性の成形面がガラス表面に全く接触することなく、板ガラスを成形できることである。これにより、平滑で汚れの無い表面が提供される。更に、この技術は、非常に平坦且つ薄い板ガラスを、非常に高い公差で成形できる。しかし、スロットドロー法やリドロー法による成形技術等の他の板ガラス成形技術も、本発明の利益を享受し得る。スロットドロー法では、溶融ガラスが、底部にスロットが加工されているトラフに流れ込む。ガラスの板は、スロットを通って下方に引っ張られる。ガラスの品質は、とりわけ、加工されたスロットの精度に依存することは明白である。リドロー法では、一般的に、ガラス組成物がブロック状に予備成形され、それから再加熱されて、ガラスが下方に延伸され、より薄い板状の製品になる。
【００３９】
上述のように、本発明の様々な態様によれば、本発明は、フュージョンドロー装置で製造される板ガラスの冷却速度に関係するものである。板ガラスの冷却速度は、板ガラスの温度（例えば、板ガラスの中心線に沿った温度）の空間的又は時間的変化の観点で考えることができる。以下の議論で示されるように、時間的及び空間的な冷却速度は定数によって関係付けられる。
【００４０】
空間的冷却速度をｄＴ／ｄｙで表し、時間的冷却速度をｄＴ／ｄｔで表すと、次式となる。
【数１】
2009502706.tif 000003
【００４１】
式中、Ｔは温度であり、ｔは時間であり、ｙは引張り（即ち重力）方向における座標である。
【００４２】
ここで、延伸における質量流量を「Ｍ」とし（通常、ポンド／時で指定される）、最終製品厚さを「ｈ」とする。延伸においては、運転流量Ｍ及び目標厚さｈは指定された量である。
【００４３】
目標厚さ「ｈ」が達成される板ガラスの速度は、一般的には「引張り速度」と呼ばれ、「引張り率」ＰＲ（通常、インチ／分で指定される）と呼ばれる場合もある。質量保存則から、引張り速度を次式のように表すことができる。
【数２】
2009502706.tif 000004
【００４４】
式中、ρはガラス組成物の密度であり、パラメータ「Ｋ」は定数であり、最初の三本線の等号はＰＲの定義を意味し、次の等号は質量保存則によるものである。尚、ｄｙ／ｄｔの項は一定であり、板ガラスの最終成形厚さが達成される領域においてのみＰＲと名付けられる。最終成形厚さとは、成形ウェッジから引張りロールによって延伸される板ガラスが、本質的に凍結した粘度に達し、厚さの実質的な変化が生じなくなることを意味する。粘性領域においては、この項は一定ではなく、位置ｙと共に強く変化する。
【００４５】
この第１及び第２の式を組み合わせると、次式が得られる。
【数３】
2009502706.tif 000005
【００４６】
式中、Ｋの定義は上述の通りである。
【００４７】
尚、延伸流量Ｍ、ガラス組成物及びその密度ρ、並びに目標厚さｈが指定されると、Ｋが決定される。Ｋは独立して変化し得ない。従って、「冷却速度」の項は、板ガラスの温度の空間的又は時間的変化を指し得るものであり、本願明細書ではそのように用いる。
【００４８】
次に図２を参照すると、この図は、フュージョン・ダウンドロー法で用いられる一般的な冷却曲線の概要を示すものである。参照を容易にするために、以降、この曲線を「標準冷却」又は「ケース０」と呼ぶ。入口温度Ｔｉ（即ち、アイソパイプの根底部における温度）及び入口付近の曲線の傾斜の上限は、「たるみ限界」によって制限される。この限界より高い温度になる熱条件では、板ガラス粘度は低くなりすぎ、いかなる引張り力にも耐えな。一方、冷却曲線の低温側の限界は、図２の「熱環境限界」の境界によって示される。この限界は、単に、放射交換におけるソースからシンクへの最大熱流束が、シンクの温度、シンクに対するソースの可視性（visibility）、及び表面の放射率によって制限されるという事実に起因するものである。
【００４９】
周知のように、引張り力を受けると板ガラスの厚さは減少する。引張り力は、冷却曲線並びに流量及びガラス密度等といった流動条件の関数である。図２に示されるように、温度Ｔｔの後、板ガラスは所定の引張り力の下で最終（及び最小）成形厚さに達する。図２では、開始位置から最終厚さが達成される位置までの距離はＨｔで示されている。粘性の板ガラスが更に冷えると、板ガラスの温度はＴｔｒまで下がり、そこで、粘性領域と弾性領域との間の転移が生じる。この転移は区間ΔＨｔｒで生じ、区間ΔＨｔｒの延伸高さはＨｔｒ１とＨｔｒ２の間で変化する。その後、板ガラスはＴｅまで冷え、高さＨｅで延伸から出る。
【００５０】
例えば引張りロール等の引張り装置は、板ガラスが引っ張られるのに十分でありながら容易に破れない粘度を有するよう、転移領域の直後に配置されるのが好ましい。また、上流に伝搬し得る残留応力効果が最小限になるよう、引張り装置は転移領域から十分に下流にあるのが好ましい。
【００５１】
このように、調節された冷却曲線、特に、本発明の急速冷却の態様を用い、図２の「標準冷却」曲線より優れた冷却曲線が、図３に示されている。この図に示されるように、初期温度Ｔｉｂは、図２のＴｉより高い。図３の曲線は、少なくとも以下の理由で有利である。
【００５２】
（１）板ガラスがより高い温度（但し、たるみ限界よりは低い）で延伸に入るので、それ以外では同等の条件よりも板ガラスが薄くなる。
【００５３】
（２）延伸に入る際の板ガラスの温度が高いほど、板ガラスが受ける力が小さくなる。板ガラスの力を低減することで、板ガラスは、標準的なプロセスで得られる板ガラスより広い寸法を有する。
【００５４】
（３）板ガラスがより迅速に最終厚さに達するよう、より急速に冷却される。即ち、図３のＨｔｂは図２のＨｔより低い。ここで、Ｈｔｂは、調節された冷却曲線で最終厚さが達成される高さ（より具体的には、アイソパイプの根底部からの距離）を示す。
【００５５】
（４）最終厚さ到達区域の長さを減少させることで、残りの延伸距離（即ち、Ｈｅ−Ｈｔｂ）を他の目的（例えば、圧縮及び／又は残留応力の改善）に用いることが可能になる。或いは、最終厚さ到達区域の長さを減少させることで、全体的な延伸の長さを減らすことが可能になり、これにより、とりわけ資本コストが削減される。具体的には、最終厚さ到達区域の長さを減少させることにより、以下を達成できる。
【００５６】
（i）冷却曲線がより小さい傾斜（即ちより低速の冷却）でＨｔｒ２及びＨｐに近づくようにすることにより、圧縮を減少させることができる。後述の議論を参照されたい。かなりの量の温度低下がＨｔより前の早期に達成されるので、残りの延伸を、この低速冷却プロセスのためにとっておくことができる。
【００５７】
（ii）粘弾性区間における熱膨張係数の急激な変化によって生じる残留熱応力に関して、温度プロファイルに、粘弾性区域付近、即ち、ΔＨｔｒの近くで圧縮帯が生じない曲率を与えることができる。
【００５８】
（iii）初期冷却がより小さい区間で生じるので、引張り力の位置を最適化できると共に、所望により高さＨｅを減らすことができる。延伸高さを減らすことにより、資本投資が削減されると共に、運転が容易になる。また、既存の設備で、より高い流動密度（スループットの増加）を達成できる（下記参照）。
【００５９】
図４は、本発明の急速冷却の態様を用いた効果を更に示すものである。この図は、３つの冷却曲線、即ち、標準的な曲線である曲線「０」と、板ガラスの品質の向上を達成するよう設計された、調節された冷却曲線である曲線「１」及び曲線「２」とを示す。図５は、この３つのケースについての、下方への延伸距離に対するｌｏｇ１０（粘度／ポアズ）のグラフであり、粘度は、コーニング社の製品コードＥａｇｌｅガラスについてＦｕｌｃｈｅｒ近似（下記参照）を用いて計算されたものである。実施の際には、延伸で用いられる加熱及び冷却要素の位置、数及び容量を設定することにより、曲線１及び曲線２を容易に達成できる。尚、図４では、曲線１及び曲線２は共に、曲線０より高い温度で延伸に入る。これに対応して、曲線１及び曲線２は、図５の曲線０より低い粘度で延伸に入る。
【００６０】
ケース０、ケース１及びケース２についての対応する流れパラメータが表１に示されている。この表の厚さの値及び引張り力は、有限要素シミュレーションを用いて計算されたものである。表に示されるように、３つのケースとも引張り力は同じであるが、ケース０の入口粘度は、ケース１及びケース２の入口粘度よりかなり大きい。表の厚さの値からわかるように、ケース１及びケース２の最終厚さ到達区域（Ｈｔ）は、ケース０と比較してかなり減少している。
【００６１】
これら３つのケースについての（板ガラスの単位幅当たりの）力は、一次元の力の平衡を用いて計算できる。この計算は、ケース１及びケース２の板ガラスが、入口において受ける力がより小さいことを示す。この力の減少の直接の結果として、板ガラスの幅方向の自然薄化が減少すると共に、表２に概要を示すように、板ガラスの重量が減少する。
【００６２】
ガラスが粘性領域と弾性領域との間で転移する際（図２のＨｔｒ１及びＨｔｒ２参照）の冷却プロファイルの曲率（即ち、凸型であるか凹型であるか）は、転移が生じる際のガラスの熱膨張係数（ＣＴＥ）の急激な変化の結果としてガラスに生じる残留熱応力の観点で重要である。ケース０、ケース１及びケース２は、この転移領域における曲率の点でかなり異なる。このように、ケース０には残留熱応力を補償する曲率が組み込まれておらず、ケース１は幾分の曲率を有し、ケース２はかなりの曲率を有する。従って、ケース０では温度設定を局所的に変更する必要があり、ケース１では幾分の設定変更が必要であり、ケース２では必要に応じて僅かな調節を行えばよい。
【００６３】
本発明の急速冷却の態様は、様々な方法で定量化可能である。このような定量化を行うための特に便利な２つの手法には、冷却曲線の急速冷却部における板ガラスからの平均熱流束（本願明細書では「ｑ」値と呼ぶ）を決定すること、又は、その部分における下方への延伸距離に伴う粘度変化（増加）率（本願明細書では「Ｒ」値と呼ぶ）を決定することが含まれる。各手法は、板ガラスの製造に用いられる合流する成形面の下部先端（例えば、アイソパイプの根底部）と、下方への延伸における板ガラスが最終厚さに達する位置とを基準点として用いる。各手法では、下部先端における板ガラスの温度（例えば、図３の標準的な冷却曲線及び調節された冷却曲線のＴｉ及びＴｉｂを参照）と、板ガラスが最終厚さに達する位置における板ガラスの温度（例えば、図３のＴt参照）とがわかっている必要がある。具体的には、このような温度情報は、板ガラスの外面の中心線に沿った温度である。これらの温度は、高温計及び／又は接触する熱電対等といった当該技術分野で周知の様々な技術で測定できる。
【００６４】
移動する板ガラスが温度Ｔ１から温度Ｔ２（Ｔ１＞Ｔ２）まで冷えるには、板ガラスは、次式によって求められる率ＱＨ（ジュール／秒又はワット）で熱エネルギーを失わなければならない。
【００６５】
ＱＨ＝Ｍ・ＣＰ・ΔＴ                    …（１）
式中、Ｍはガラスの流量（グラム／秒）であり、ＣＰはガラスの比熱容量（ジュール／グラム・℃）であり、ΔＴ＝Ｔ１−Ｔ２（℃）である。
【００６６】
本願明細書で用いる、第１の中心線温度Ｔ１を有する第１の位置（例えば、アイソパイプの根底部）と第２の中心線温度Ｔ２を有する第２の位置（例えば、板ガラスが最終厚さに達する位置）との間の「板ガラスからの平均熱流束」（即ち、ｑ）は、式（１）と、板ガラスの冷却中の部分を表す平均表面積とに関して定義される。具体的には、面積はＷ・Ｄに等しいものとする。ここで、Ｗは板ガラスから切断された基体の低品質の縁部を除去した後の幅であり、Ｄは板ガラスの中心線に沿った第１の位置と第２の位置との間の距離である。ｑは次式によって求められる。
【００６７】
ｑ＝（Ｍ・ＣＰ・ΔＴ）／（Ｗ・Ｄ）      …（２）
尚、Ｗ・Ｄの積は板ガラスの片側の面積に対応するが、一般的な場合には熱は板ガラスの両側及び板ガラスの縁部に沿ったビード領域から除去されるので、式（２）を用いて計算されるｑは、本発明の様々な態様で求められる熱損失を達成することに関して、実際より悪い場合のシナリオを表すものである。
【００６８】
例えば、板ガラスの２つの面から同じ量の熱が失われる場合には、各面を通る流束は、およそｑ／２である。ｑが４０キロワット／メートル２である場合には、板ガラスの各面を通る流束は、損失が等しい場合には、ほぼ２０キロワット／メートル２であればよい。しかし、一方の面の熱損失が他方の面よりも小さい場合には、全体としてｑ値を達成するために、他方の面の熱損失は、これに対応して大きくなければならない。例えば、一方の面の熱損失が０である場合に限れば、他方の面を通る流束はｑに等しくなければならない。この意味で、ｑは、熱損失が板ガラスの主な表面の一つのみに限られた場合に必要となり得る最大熱移動の尺度を提供するものである。通常の実施においては、両方の表面が用いられるので、各面に必要な熱移動レベルは遥かに低くなる（例えば、ｑ／２）。
【００６９】
上記から、急速冷却を定量化するための熱流束による手法では、下部先端及び板ガラスが最終厚さに達する位置における板ガラスの温度に加え、ガラスの流量Ｍ及び比熱容量ＣＰ、並びに、板ガラスから切断された基体の幅Ｗ及び下部先端と板ガラスが最終厚さに達する位置との間の距離Ｄもわかっていることが必要であることがわかる。フュージョン・ダウンドロー法を行う当業者であれば、これらの情報は全て容易に入手可能である。
【００７０】
本発明の急速冷却の態様によれば、ｑは４０キロワット／メートル２以上、好ましくは６０キロワット／メートル２以上、最も好ましくは７０キロワット／メートル２以上である。
【００７１】
粘度変化による手法（Ｒ手法）では、下部先端における板ガラスの温度（Ｔａｐｅｘ）及び板ガラスが最終厚さに達する位置における板ガラスの温度（Ｔｆｉｎａｌ  ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）に加え、温度の関数としてのガラスの粘度（μ）、及び下部先端と板ガラスが最終厚さに達する位置との間の距離Ｄがわかっていることが必要である。温度に対する粘度の情報は、ＡＳＴＭＣ１３５０Ｍを用いて１組の温度におけるガラスの粘度を測定し、得られた値を以下の式（Ｆｕｌｃｈｅｒ式）で近似して、Ａ、Ｂ及びＴ０（Ｆｕｌｃｈｅｒ係数）の値を得ることによって得られる。式中、Ｔ０は摂氏温度である。
【００７２】
ｌｏｇ１０（μ（Ｔ）／ポアズ）＝Ａ＋Ｂ／（Ｔ／摂氏−Ｔ０）    …（３）
延伸される特定のガラスについてのＡ、Ｂ及びＴ０の値及び上記式を用いて、下方への延伸距離に伴う平均粘度変化率Ｒ（メートル−１）が次のように計算される。
【００７３】
Ｒ＝（ｌｏｇ１０（μ（Ｔｆｉｎａｌ  ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）／ポアズ）−ｌｏｇ１０（μ（Ｔａｐｅｘ）／ポアズ））／Ｄ    …（４）
（尚、Ｒは、下方への延伸における粘度変化の特性長の逆数であると見ることもできる。）
本発明の急速冷却の態様によれば、Ｒは６．０メートル−１以上、好ましくは８．０メートル−１以上、最も好ましくは９．０メートル−１以上である。
【００７４】
表３は、図４のケース０、ケース１及びケース２についてのｑ値及びＲ値を示す。ｑの計算には、７５０ポンド／時の質量流量、１３００ジュール／ｋｇ・°Ｋの比熱容量、ケース０、ケース１及びケース２のそれぞれについて２９４．５℃、３７９．２℃、及び３６４．９０℃のΔＴ、５８．５インチのＷ値、並びに、有限要素シミュレーションから得られた距離Ｄ、即ちＤｃａｓｅ０＝８８．３センチメートル、Ｄｃａｓｅ１＝５０．０センチメートル及びＤｃａｓｅ２＝５４．０センチメートルを用いた。Ｒの計算には、同じＤ値と、コーニング社の製品コードＥＡＧＬＥガラスについてのＦｕｌｃｈｅｒ係数（即ち、Ａ＝−３．０２７、Ｂ＝７１９４．３及びＴ０＝２９７）を用いて得られた粘度、即ち、ケース０ではｌｏｇ１０（μｒｏｏｔ／ポアズ）＝５．２０、ｌｏｇ１０（μｆｉｎａｌ  ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ／ポアズ）＝９．４０、ケース１ではｌｏｇ１０（μｒｏｏｔ／ポアズ）＝４．７０、ｌｏｇ１０（μｆｉｎａｌ  ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ／ポアズ）＝９．５０、及びケース２ではｌｏｇ１０（μｒｏｏｔ／ポアズ）＝４．７０、ｌｏｇ１０（μｆｉｎａｌ  ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ／ポアズ）＝１０．３２とを用いた。この表からわかるように、ケース０（標準的なケース）ではｑは４０キロワット／メートル２より低く、Ｒは６．０メートル−１より低いが、ケース１及びケース２（急速冷却ケース）ではこれらの値より高い。
【００７５】
上述のように、ガラス基体が示す圧縮を低減することは、ガラス製造者、特に、フュージョン・ダウンドロー法を用いるガラス製造者にとって長年の課題であった。表４は、液晶ディスプレイの製造中にガラス基体が経る様々なタイプのサイクルを表す複数の熱サイクル（即ち、３５０℃の熱に１５分間さらされた場合、４５０℃の熱に６０分間さらされた場合、６００℃の熱に３０分間さらされた場合、及び４５０℃の熱に６０分間さらされた直後に６００℃の熱に３０分間さらされた場合）について予測された、図４のケース０、ケース１及びケース２の圧縮の相対レベルを示す。
【００７６】
表４に示されるように、ケース１及びケース２の調節された冷却曲線では、ケース０より低い圧縮が予測された。特に印象的なのは、ケース２の圧縮の低減であり、全ての熱サイクルについて、予測された圧縮はケース０より３０％以上低かった。図４からわかるように、急速冷却段階の後では、ケース２は、ケース０やケース１より遥かに平坦な熱プロファイルを有する。ここで示すように、このタイプのより平坦な熱プロファイル（より低速の冷却速度に対応する）、特に、少なくとも１０１１ポアズ〜１０１４ポアズの間の粘度（好ましくは１０１１ポアズ〜１０１５ポアズの間、最も好ましくは１０１１ポアズ〜１０１６ポアズの間）における、このようなより平坦な熱プロファイル／より低速の冷却速度では、常に低いレベルの圧縮が予測されることがわかった。
【００７７】
図６Ａ及び図６Ｂに、圧縮に対する冷却速度の効果の解析結果を示す。これらの図は、最も低い予測圧縮レベルを見出すために一連の最適化を実行することによって得られたものである。開始点は図４のケース０である。初期に１０２５℃〜２６５℃の領域の温度（約１０６８ポアズ〜Ｆｕｌｃｈｅｒ曲線の有効範囲を超える値の粘度）に対応する、下部先端から下の選択された（距離、温度）点において、モデル化された圧縮の絶対値の合計が最小になるまで、各温度における位置を、延伸のより高い位置又はより低い位置に移動させた。具体的には、ケース０の根底部温度（Ｔ＝１１７０℃）及び位置を一定に保つと共に、根底部から４２８．５センチメートルを超える全ての位置及び温度（Ｔ＝２００℃以下）を一定に保った。その結果、最適化された冷却曲線は、根底部で同じ（距離、温度）点で開始し、０〜４２８．５ｃｍでは異なる最適化された経路をとりつつ、４２８．５ｃｍ、２００℃及びそこから下ではケース０の（距離、温度）点と一致することを必要とした。
【００７８】
図６Ａ及び図６Ｂの星印、白いボックス印及び黒いボックス印で示されるデータ点は、それぞれ５０インチ／分、９１インチ／分及び１５０インチ／分の延伸速度を表す。これらの３つの延伸速度について計算された圧縮レベルは、同じ延伸速度でケース０のプロファイルについて計算された圧縮に対して０．６４９、０．６４６及び０．６４７であった。即ち、同じ延伸速度の基本ケースと比較して、より平坦な曲線では、圧縮が３５％低減された。延伸速度が増加するにつれて圧縮の全体的な大きさが増加する事実にもかかわらず、この圧縮の減少が達成されたこと、即ち、延伸速度が増加するにつれて、より平坦な曲線によって提供される改善の大きさが増加したことは、重要である。
【００７９】
図６Ａからわかるように、全ての圧縮最適化曲線は、約１０１１ポアズで屈曲を示すと共に、約１０１４ポアズまで延びる傾斜が低い領域を示した。その後、傾斜は幾分増加するが、依然として、約１０１６ポアズまでケース０の傾斜より低かった。
【００８０】
本発明の急速冷却の態様と同様に、圧縮の低減を達成するための本発明の低速冷却に関する態様も、様々な方法で定量化可能である。下方への延伸距離に伴う平均熱流束及び粘度変化率は、市販の設備で容易に入手可能なデータ（例えば、距離に対する温度の測定値、比熱容量、流量、Ｆｕｌｃｈｅｒ係数等）に基づくものであるので、ここでも、このような定量化に特に便利な手法である。
【００８１】
ここでも、平均熱流束は式（１）によって与えられるが、ここでは、Ｄはガラスが１０１１ポアズの粘度を有する位置と１０１４ポアズ（場合によっては１０１５ポアズ又は１０１６ポアズ）の粘度を有する位置との間における下方への延伸距離であり、ΔＴはこれらの位置間における温度の差である。急速冷却の場合と同様に、平均熱流束の決定に用いられる測定データは板ガラスの中心線に沿った温度であり、粘度は、式（３）及び処理されるガラスの適切なＦｕｌｃｈｅｒ係数を用いて決定される。
【００８２】
本発明の低速冷却の態様によれば、ｑは少なくとも１０１１〜１０１４ポアズの範囲、好ましくは１０１１〜１０１５ポアズの範囲、最も好ましくは１０１１〜１０１６ポアズの範囲にわたって、２０キロワット／メートル２以下、好ましくは１８キロワット／メートル２以下、最も好ましくは１５キロワット／メートル２以下である。
【００８３】
低速冷却を定量化するための粘度による手法は、ここでも式（４）を用いるが、熱流束による手法と同様に、ここでは、Ｄはガラスが１０１１ポアズの粘度を有する位置と１０１４ポアズ（場合によっては１０１５ポアズ又は１０１６ポアズ）の粘度を有する位置との間における下方への延伸距離であり、粘度の上限が１０１４ポアズの場合には式（４）中の分子は３であり、１０１５ポアズの場合には４であり、１０１６ポアズの場合には５である。従って、個々の例として、１０１１〜１０１４ポアズの範囲については、式（４）は次式となる。
【００８４】
Ｒ１１−１４＝３／Ｄ１１−１４
１０１１〜１０１６ポアズの範囲については次式となる。
【００８５】
Ｒ１１−１６＝５／Ｄ１１−１６
式中、Ｄ１１−１４及びＤ１１−１６はそれぞれ、１０１１から１０１４ポアズまで及び１０１１から１０１６ポアズまで中心線に沿って下降した距離である。
【００８６】
粘度による手法によれば、低速冷却は、少なくとも１０１１〜１０１４ポアズの範囲、好ましくは１０１１〜１０１５ポアズの範囲、最も好ましくは１０１１〜１０１６ポアズの範囲にわたり、４.０メートル−１以下、好ましくは３.０メートル−１以下、最も好ましくは２.０メートル−１以下のＲ値に対応する。
【００８７】
図６Ａ及び図６Ｂに戻ると、これらの図の、７５０ポンド／時の質量流量におけるケース０の一般的な圧縮は、４５０℃で１時間の熱サイクルで１５〜１９ｐｐｍである。根底部とガラスが２００℃の温度に達する位置との間の距離を一定に保ち、１０１１〜１０１４ポアズの範囲にわたって低速冷却（即ち、ｑ値が２０キロワット／メートル２以下及び／又はＲ値が４．０メートル−１以下）を適用すると、圧縮は約１０％低減され、ｑ値が１５キロワット／メートル２以下及び／又はＲ値が２．０メートル−１以下の場合には、圧縮が少なくとも２０％低減される。より長い低速冷却範囲（例えば、１０１１〜１０１６ポアズ）を用いれば、これらの圧縮レベルは更に低減される。例えば、上述のように、図６Ａ及び図６Ｂの圧縮最適化曲線は、１／３を超える圧縮低減を示した。
【００８８】
尚、これらの圧縮の改善は、より高い粘度（より低い温度）における冷却速度にも依存する。これらのより高い粘度の圧縮に対する影響は遥かに小さいが、１０１１〜１０１４の範囲（又は１０１１〜１０１５の範囲、１０１１〜１０１６の範囲）の上限より高い粘度における冷却速度が高すぎると、上記範囲における低速冷却によって達成された圧縮の改善を無にしてしまう可能性もある。これらのより高い粘度では、ケース０で用いられたタイプの冷却速度を用いることができる。これより幾分速い冷却速度を用いることもできるが、約１０℃／ｃｍを超える冷却速度は一般的に避けるべきである。
【００８９】
再び図１を参照すると、この図に示されているフュージョンドロー法は、アイソパイプの成形面５０、６０上の溶融ガラスが十分に高い粘度を有していれば、非常に高品質の板ガラスを製造する能力がある。現在のところ約１００，０００ポアズ以上の粘度が必要であると思われる。この閾値より低いと、ガラスのゆがみが観察される場合がある。結論として、約１００，０００ポアズより低い液相粘度を有するガラスは、延伸しても、製品として許容可能な板ガラスにはなり得なかった。ノミナルな粘度条件（例えば、流量、引張り力、冷却速度等）を用いた場合には、アイソパイプ上で失透が生じ、板ガラスに欠陥を生じることがあり、ガラスの粘度が減少すると、ゆがみが生じ得る。従って、約１００，０００ポアズより低い液相粘度を有するガラス組成物を延伸する能力は、大きな価値を有する。特に、約６６５℃より高いひずみ点を有する組成物は、ｐ−Ｓｉ付着プロセスにおけるような特定のディスプレイ用ガラス用途に有用であり得る。例えば、７５０℃のひずみ点を有するガラスが必要な場合に、延伸された板ガラスが許容可能なものになるフュージョン成形可能な組成物は、今日まで認識されていない。ひずみ点が高く、液相粘度が低いガラスをフュージョン・ダウンドロー法で成形する能力は、本方法を新規且つ潜在的に有用なガラス組成物の範囲にまで広げ得るものである。
【００９０】
現在のダウンドロー法は、約５０Ｎ／ｍの引張り力を用いて動作する。即ち、アイソパイプの根底部の下方に配置された引張りロール１３０が、約５０Ｎ／ｍの引張り力で板ガラスを下に引っ張る。このように大きな下への引張り力を保つ理由は２つある。
【００９１】
（i）粘性領域では、垂直方向の引張り応力は、垂直応力の数分の１の横応力に転換される。従って、板ガラスが横方向に張られた状態を保つには、大きな垂直方向の力が必要である。
【００９２】
（ii）高い引張り力により、ガラスに対する重力の影響が最小限になる。垂直引張り力が不十分だと、板ガラスは「たるみ」、即ち、だぶついたゆがみを示す。
【００９３】
本発明の原理によれば、アイソパイプの根底部から下降するガラスの急速冷却を用いて、ひずみ点が高く粘度が低いガラスのフュージョン・ダウンドロー法による延伸を容易にすることができ得る。この急速冷却の原理は、以下の等粘性の板ガラスを延伸する場合の式によって更に説明できる。例えば、必要な引張り力は次式で表すことができる。
【数４】
2009502706.tif 000006
【００９４】
式中、Ｆｐは引張り力であり、μは成形ウェッジの根底部におけるガラスの粘度であり、Ｑは単位幅当たりのガラスの体積流量であり、ｄは成形ウェッジの根底部における板ガラスの厚さであり、ｈは板ガラスの最終厚さ（即ち板ガラスの厚さが「凍結された」後）であり、Ｌは根底部から板ガラスが初めて最終厚さを有する位置まで測定した延伸距離である（即ち、Ｌは図２及び図３のＨｔ及びＨｔｂに対応する）。式（５）によって示されるように、所定の最終厚さを達成するために、所与の引張り力を保ちつつガラスの粘度を減少させるには、Ｌを減少させる必要があり得る。これは、より短い距離で最終厚さを得るために、板ガラスの厚さをより速く減少させることを意味する。ガラスが硬化するまで厚さが減少し続ける非等温条件下では、これは、ガラスがより速く硬化しなければならない（例えば、より急速に冷却されなければならない）ことを意味する。
【００９５】
別の可能な手法は、同じ距離Ｌで所定の最終厚さを達成するためにＱ（単位幅当たりのガラス流量）を増加させることである。しかし、非等粘性条件下では、これは、標準的なケースと同じ距離でガラスを硬化させることを意味する。即ち、ガラス流量の増加に起因して冷却（熱除去）を高める必要がある。
【００９６】
根底部からの距離の関数としてのガラスの温度変化を表すために、様々な手法が用いられ得る。例えば、温度の変化をランプ状に傾斜（ramped）していると見なしてもよく（この場合、ガラスの温度は複数の一定の温度の部分内に存在すると見なされる）、又は、温度の変化を一定の傾斜で表してもよい。或いは、温度を、Ｔ＝ａ＋（ｂ／（ｘ＋ｃ））（式中、Ｔは摂氏温度であり、ｘはアイソパイプの根底部から下方への垂直距離である）の形態の式で表される双曲線で示してもよい。パラメータ「ｃ」の値が小さいことは、初期の温度傾斜が大きいことに対応し、「ｃ」の値が大きい場合に対応する曲線は直線に近づく。
【００９７】
例えば、ガラスが、上記の式（３）（Ｆｕｌｃｈｅｒ式）で表されるガラス粘度曲線を有し、Ａ＝−３．０２７、Ｂ＝７１９４．３及びＴ０＝２９７（即ち、例えば、コーニング製品コードＥＡＧＬＥガラスを表すために用いられ得る定数）である場合を考える。解析を簡単にするために、成形ウェッジ（アイソパイプ）１０の合流する２つの成形面５０、６０上のガラスの流れを表すために、平行な両面を有するプレートから流れる１１ポンド／時／インチの流量を用い、プレートの基部におけるガラスの粘度は１３３，３９２ポアズであると仮定し、基部における温度１１５５℃であり、プレートの基部から下に（成形ウェッジの根底部から下に）１．２７ｍの位置における温度は７５０℃であると仮定する。次に、標準的なケース（ケースＡ）について、板ガラスの最終厚さ０．７ｍｍを達成するために根底部から１．２７ｍ下の位置で５０Ｎ／ｍの引張り力が得られるように、双曲状の温度曲線が選択され得る。プレートの基部を離れる際のガラスの初期厚さｄ０は、垂直なプレートの各面に沿った流れから得られる厚さであると仮定する。
【数５】
2009502706.tif 000007
【００９８】
式中、従来通りｇは重力定数であり、ρは密度である。
【００９９】
上記の温度分布（即ち、Ｔ＝ａ＋（ｂ／（ｘ＋ｃ）））、温度の関数としてのガラスの粘度の式（３）及び上記の定数、並びに初期厚さの式（６）を用いると、アイソパイプの根底部からの距離の関数としての厚さを以下の式を用いて計算できる。ここで、板ガラスの幅は一定であり、板ガラスの厚さ方向の温度は変化しないと仮定する。
【数６】
2009502706.tif 000008
【０１００】
式中、ｅは板ガラスの厚さであり、μは粘度であり、ｘは板ガラスを下った距離であり、Ｑは単位幅当たりの体積流量（メートル２／秒）であり、ρ及びｇはここでもそれぞれ密度及び重力定数である。式（７）には解析解はない。しかし、例えば、四次のＲｕｎｇｅ  Ｋｕｔｔａ法を用いて解くことができる。
【０１０１】
上記式から得られた幾つかの結果を図７〜図９に示す。図からわかるように、ガラスの軟化点にほぼ対応する９５０℃より下では、プレートの基部から約３９０ｍｍの位置において最終厚さが得られる（図７〜図８）。図９から明らかなように、垂直方向の力の重力成分は全ての力の約４７％を占めるに過ぎず、最も大きい寄与は根底部で観察される。
【０１０２】
以下のように、上記解析の幾つかの変形を行ってもよく、全て同じ最終厚さを生じる。
【０１０３】
ケースＡ−上述の標準的なケース。
【０１０４】
ケースＢ−より低い粘度（１３０，０００ポアズに対して５０，０００ポアズ）から開始し、一定の空間的温度プロファイル及び流量を保つ。
【０１０５】
ケースＣ−ケースＢと同じ流量で低い粘度（１３０，０００ポアズに対して５０，０００ポアズ）から開始し、所与の引張り力が保たれるよう温度プロファイルを修正する。この場合には、根底部から１ｍ下の位置における７５０℃の温度を一定に保った。
【０１０６】
ケースＤ−低い粘度（１３０，０００ポアズに対して５０，０００ポアズ）から開始し、一定の空間的温度プロファイルを保ち、所与の引張り力が保たれるよう流量を修正する。
【０１０７】
上記解析の結果を図１０の表に数値でまとめると共に、図１１〜図１２にグラフで示す。図１０に示されるように、粘度を標準的なケースＡの約１３０，０００ポアズからケースＢの約５０，０００ポアズまで減少させ、標準的なケース（ケースＡ）と本質的に同じ冷却曲線を保つと、引張り力が５０Ｎ／ｍから３．５Ｎ／ｍに減少し、重力の寄与が４７％から９１％へと非常に大きく増加する。従って、ケースＢに従って成形される板ガラスは、０に近い引張り力で成形され、ガラス品質の観点から許容できないものとなり得る。即ち、引張り力の減少と引張り力に対する重力寄与の増加が組み合わさると、板ガラスに、いわゆるたるんだ状態のゆがみが生じ得る。図１２を参照すると、ケースＢは、ケースＡの熱除去と同様の大きさの約４０，０００Ｗ／ｍ２未満の平均熱除去率（ｑ）で達成される。
【０１０８】
一方、ケースＤで示されるように、ガラス流量を標準的なケースの２．５９倍（即ち２８．４５ポンド／時／インチ）に増加させた場合には、低粘度のガラスが、ケースＡ及びケースＢと同様の冷却曲線（より高い熱除去率ではあるが）で延伸され得る。ケースＤでは、５０Ｎ／ｍの総引張り力で、約４７％の低い重力寄与と、板ガラスの最終厚さ０．７ｍｍとが達成される。板ガラスの最終厚さは、プレートの基部から約３８６ｍｍの距離で達成され、これはケースＡ及びケースＢと同等である。
【０１０９】
ケースＣのデータが示すように、プレートの基部（例えばアイソパイプの根底部）からの非常に短い距離でガラスを急速に冷却することにより、引張り力を約５０Ｎ／ｍに戻すことができ、図１１からはっきりわかるように、前のケースよりも遥かに早く板ガラスが最終成形厚さに達する。ケースＣでも、プレートの基部におけるガラスの粘度は約５０，０００ポアズである。しかし、総引張り力に対する重力の寄与は４つのケースで最も低く（約３６％）、ガラスは、他のケースの約半分の距離であるプレートの基部から僅か１８７ｍｍで最終成形厚さに達する。約７５，０００Ｗ／ｍ２の平均熱除去率（ｑ）に対して、プレートの基部から４００ｍｍ以内で必要な熱除去は、プレートの基部では約１２０，０００Ｗ／ｍ２であるが、基部から４００ｍｍの位置では約２０，０００Ｗ／ｍ２に減少することが、図１２に示されている。図１０〜図１２に示されるように、延伸条件を適切に調節することにより、低粘度ガラスの延伸特性が、それより遥かに高い粘度のガラスの延伸特性に非常に似たものとなる条件下で、アイソパイプ根底部における粘度が５０，０００ポアズしかないガラスを延伸することができる。
【０１１０】
アイソパイプの根底部の下方における帯状ガラスの急速冷却は、放射又は対流によって達成され得る。例えば、図１３に示されるように、板ガラスの急速冷却は、米国特許第３，６８２，６０９号明細書に教示されている装置を用いて達成され得る。この装置では、ガラスは、背後に加熱及び／又は冷却要素１６０が配置されたプレート１５０に対して露出される。プレート１５０は、要素１６０を収容した囲い１７０の一部を構成してもよい。加熱及び／又は冷却要素１６０は、電気抵抗加熱器や加熱された又は冷却された液体が流れる配管等といった装置を含んでもよい。加熱及び／又は冷却手段１６０の間に配置されたプレート１５０は加熱又は冷却を拡散させるよう作用し、これにより、加熱又は冷却効果を板ガラス１２０の幅方向にわたってより均等に配分する。ウェッジが確実に所定の温度に保たれるように、成形ウェッジ１０を、好ましくはウェッジの構造内の、１つ以上の位置で加熱することが望ましい場合もある。成形ウェッジの加熱は、アイソパイプの構造内に、例えば、電気抵抗加熱器等の加熱要素１８０を埋め込むことによって達成され得る。例えば、加熱要素１８０は、図１３に示されるように、成形ウェッジ内の根底部付近に埋め込まれてもよい。２００５年１２月８日に出願された「低い液相粘度のガラスを延伸するための方法及び装置（Method and Apparatus for Drawing a Low Liquidus Viscosity Glass）」という名称の米国特許仮出願第６０／７４８，８８７号（ここに参照することによりその全体を本願に組み込む）明細書も参照されたい。アイソパイプを加熱するための当該技術分野で公知の他の方法も適宜用いられ得る。
【０１１１】
上記加熱及び／又は冷却手段が、上方（ガラス流れに対して上流）にある第２の加熱及び／又は冷却要素１９０に対する予備的なものである例では、アイソパイプ根底部の下方における板ガラスの急速冷却によって（ウェッジの周囲の空気の温度差が熱気流を生じることにより）成形ウェッジ上のガラスの流れが乱されるのを防止するために、加熱及び／又は冷却要素１６０をバッフル２００によってアイソパイプの上部から分離してもよい（図１４）。当然ながら、これらの構成の組み合わせも、本発明の原理を損なうことなく用いられ得る。
【０１１２】
要約のために、上述の考察に基づき、異なるガラス組成物及び／又は異なる延伸速度と共に用いられる新たな延伸の設計又は既存の延伸の設計に関連して、フュージョンドロー法の最適化された温度曲線を展開することができる。以下は、冷却曲線の設計プロセスにおいて考慮され得る幾つかの事項である。
【０１１３】
たるみ限界：初期温度Ｔｉ及びその近傍における曲線の傾斜は、「たるみ限界」によって制限される。根底部における粘度及び温度の低下率が低すぎる場合には、板ガラスがガラス自体の重量で急速に薄くなり、引張りロールにおける正の引張り力では所望の最終板ガラス厚さを得られない。
【０１１４】
失透:根底部における温度は、一般的に、アイソパイプに隣接するガラス層の最も低い温度である。これはガラスの失透点より低くてはならない。ガラスの失透点より低くなると、結晶成長によりガラス品質が全体的に悪化する。
【０１１５】
熱制御／熱流束限界：根底部周辺における板ガラスの冷却速度は、高温の板ガラスとシンク（壁）温度との間の放射熱の移動、ガラス―壁の形態係数、及び表面の放射率によって主に制限される最大値を超えてはならない。温度低下に対するもう１つの制約は、板ガラスの横断方向の厚さの変化を制御するために米国特許第３，６８２，６０９号明細書に示されているタイプの装置を使用することから生じる。温度曲線の傾斜が急すぎると、薄化長さＨｔが短くなりすぎ、ガラスからこの特許の装置への十分な熱交換が行えない。
【０１１６】
残留応力：転移区間ΔＨｔｒの周辺におけるガラス温度低下率が増加すると、圧縮残留応力によってゆがみ（平面から外れる変形）が生じる。一方、この区間における温度曲線の正の曲率は、変形の観点から好ましい引張応力を生じる。引張りロールにおけるガラスの温度Ｔｐは転移区間より低い必要がある。転移区間より高くなると、引張りロールが更なる残留応力を生じ得る。しかし、Ｔｐの値は転移範囲より低すぎてはならない。
【０１１７】
最小化された圧縮：上述のように、粘弾性転移範囲におけるガラスの温度低下がより小さい傾斜を有する場合には、板ガラスの圧縮抵抗が改善される。
【０１１８】
上述の原理の応用の一例として、以下のステップを用いて冷却曲線を設計できる。
【０１１９】
（１）根底部温度Ｔを、失透点より僅かに（例えば１０度）高く選択する。
【０１２０】
（２）冷却曲線の初期の傾斜を、安定した熱制御が可能な最大の傾斜として選択する。
【０１２１】
（３）ポイント１及びポイント２に基づき、プロセスに必要な引張り力を数値的に評価する。値が負である場合には、ガラス成形プロセスに問題が生じる。
【０１２２】
（４）引張りロールにおける温度Ｔｐを、転移範囲より僅かに低く選択する。引張りロールの位置を変更できる場合には、その結果得られる引張りロールの下方の利用可能空間を用いて、冷却曲線の残りの部分の傾斜を低減できる。或いは、全体的な延伸長さを低減できる。
【０１２３】
（５）転移領域における冷却曲線の曲率（二次導関数の符号）は正であるのが好ましい。
【０１２４】
別の例として、以下のステップを用いて冷却曲線を設計できる。
【０１２５】
（１）フュージョンドロー法によって以前に製造されたガラスに対する標準的な操作から、安定した熱制御を可能にする最も積極的な冷却曲線を決定する。
【０１２６】
（２）十分な引張り力の保持を可能にする最も低い根底部粘度を決定する。
【０１２７】
（３）初期の積極的な冷却から、応力及び圧縮を制御するための注意深く制御された冷却への遷移を設計する。
【０１２８】
（４）より積極的な初期冷却によって得られた空間を、応力の改善及び圧縮管理のために用いる。
【０１２９】
更なる例として、上記の手順において、増加した空間を応力の改善及び圧縮管理のために利用する代わりに、圧縮／応力領域における冷却速度が元の設定と等しくなるまでスループットを増加させる。このようにして、仕上がった基体の特性を変えることなく生産性を高めることができる。
【０１３０】
上述の各設計例に関連して、プロセスの数値モデル化を用いて、延伸の長さに沿って配置される加熱／冷却要素の数、位置、及び出力レベルを決定することができる。
【０１３１】
本発明の様々な原理の応用の更なる例として、図１５は、従来、許容できない圧縮増加を回避するために必要だと思われていた長さの線形増加を行わずに、フュージョンドロー装置のスループット（流量）を増加させる方法を示す。
【０１３２】
上述のように、ガラスが冷却プロファイルを進むにつれ、ガラスは、粘性、粘弾性及び弾性といった多くのガラス状態を経る。従来は、許容できない圧縮増加のリスクを最小限にするために、これらの領域の全てが流れの増加に合わせてスケーリングされていた。しかし、図１５に示されるように、各ガラス状態に対して異なるスケーリング規則が適用される場合には、フュージョンドロー装置の既存の物理的な外形を保ったまま、圧縮を維持することができる。一部のケースでは、これは、板ガラスから分離される際の基体の温度がより高くなるように、板（帯状）ガラスの弾性部分を短くすることを意味し得る。この場合、基体は板ガラスから分離された後で実質的に冷却されることになるが、ガラスは弾性状態にあるので、このような冷却が圧縮に及ぼす影響は最小限である。
【０１３３】
図１５の左側には、従来のプロセスの粘性、粘弾性及び弾性区域を示し、中央には、流量の増加を達成するために、従来のスケーリング方法に従って、これら３つの区域全てに対して同程度の変更を行った場合を示し、右側には、異なるガラス状態の区域のそれぞれに対して、全体的な帯の長さの増加（あれば）を最小限にするよう選択された、流量の増加に合わせた適切な長さが与えられる、本開示による本発明の手法を示す。
【０１３４】
ガラスがアイソパイプから出た際には、ガラスは粘性状態にある。従って、同じような距離で同等の熱除去が達成される場合には、この区域は流量の増加に合わせてスケーリングされる必要はない。冷却曲線のこの領域は放射が主であり、厚さのばらつきに伴うリスクを最小限にする一助となる。図１６に示されるように、粘弾性区域に入るガラスの同じ温度プロファイル及び形状を保つどの冷却手法も、圧縮を過度に増加させないことに関して有効である。具体的には、図１６は、フュージョン法で用いられる一般的な冷却曲線に沿った特定の温度における滞留時間の増加又は減少が、計算された圧縮に及ぼす影響を示す。この図からわかるように、滞留時間の５０％の増加及び減少（それぞれ菱形及び四角形のデータ点）は、これらの増加／減少が粘性区域で生じる場合には、圧縮に影響しない。従って、図１５の右側に示されるように、本発明のスケーリングの原理によれば、粘性区域を略一定の長さに保ち、増加した流量に対処するために急速な冷却（例えば、４０キロワット／メートル２以上の平均熱流束での冷却。上記参照）を用いて、図の左側で用いられているのと同じような距離で板ガラスが最終厚さに達するようにする。
【０１３５】
ガラス冷却曲線の粘弾性領域では、圧縮、形状及び残留応力が決定される。これは、同じ圧縮を維持する又は圧縮を改善するための流量に合わせたスケーリングを行うための、ガラス成形プロセスの重要な領域である。この区域における滞留時間の変更が圧縮に影響を及ぼす能力が、図１６に示されている。従って、図１５の右側に示されるように、同じ圧縮を維持する又は所望により圧縮を改善するために、ガラスの粘弾性区域、特に、ガラスの粘度が１０１１ポアズから１０１４ポアズに増加する領域を、流量に合わせて調節する（増加させる）。このような粘弾性区域の増加は、一般的には流量に対して少なくとも線形に行われるが、図１５に示されるように線形より大きい増加が好ましい。
【０１３６】
弾性区域でも圧縮改善プロセスは続くが、これは遥かに低いレベルである（図１６参照）。従って、この領域は、単に粘弾性区域から最終製品への移行として作用するだけの、プロセスの「非付加価値」領域であると考えることができる。従って、長い帯状ガラスの取り扱いに伴うリスク及びこの領域における不均等な冷却によって誘発される一時的な応力の影響を最小限にするために、この領域の流量に合わせたスケーリングは最小限とすべきである。このような最小限のスケーリングは、切断線を入れる温度を高めることによって達成できる。一般的に、延伸の全体的な高さを維持して、流量が増加しても安定したプロセスを確実にするには、できるだけ粘弾性区域の近くで分離することが望ましい。
【０１３７】
弾性区域を流量に合わせてある程度スケーリングすることはできるが、出口における温度（例えば、切断線における温度）は、単に、所望の帯の全長（例えば、従来のプロセスと等しい長さ）を達成するために必要に応じて移動（増加）させるのが好ましい。図１５の右側に示されるように、一部のケースでは、これは、弾性区域が従来のプロセスで用いられる長さよりも短い長さで終わることを意味し得る。基体が帯状ガラスから分離された後も、残りの低いレベルのガラスの構造変化が続き、これは、高められた切断線温度よりも低い温度で生じる。
【０１３８】
図１７は、上述の原理をケース０の冷却曲線に適用したものを示す。具体的には、この図は、引張りロール温度及び根底部と引張りロールとの間の距離を一定に保つために急速冷却が用いられる場合の、流量の関数としての切断線温度の上昇をプロットしたものである。全体的な延伸長さも一定に保たれる。計算された圧縮レベルは本質的に変化しなかった。従って、切断温度を上昇させれば、圧縮に関して妥協することなく、所与の延伸長さに対する流量の増加を達成することができることを示している。
【０１３９】
上述のスケーリング原理を、（１）アイソパイプの根底部と引張りロール（図１５のＰＲ）との間の距離、及び（２）根底部と切断線との間の距離に関して定量的に特徴付けることができる。根底部と引張りロールとの間の距離をＤＰＲで示し、根底部と切断線との間の距離をＤＳＬで示すと、本願明細書に記載するスケーリング原理に従って構成されたフュージョン装置のＤＰＲ／ＤＳＬ比は、好ましくは０．５以上、より好ましくは０．８以上である。切断線は弾性区域内にある必要があり、引張りロールは一般的に粘弾性区域の最後又は直後にあるので、ＤＰＲ／ＤＳＬ比の上限は約１．０である。比較のために、従来のプロセスのＤＰＲ／ＤＳＬ比（図１５の左側）は、０．２４〜０．４２程度である。従来のスケーリング手法（図１５の中央）では、流量が増加しても、これらの比は増加されずに維持される。
【０１４０】
本発明のスケーリング原理を、ガラスの単位幅当たりの流量（ＦＲ）に対するＤＳＬの比に関して特徴付けることもできる。従来は、４５０℃で１時間のソークに対して１９±３ｐｐｍの圧縮を達成するために必要なＤＳＬ／ＦＲ比は１０以上であった（ＤＳＬの単位はインチであり、ＦＲの単位はポンド／時／インチである）。本願明細書で説明するスケーリング手法によれば、この比を８以下に低減できる。このような低減により、流量の増加に合わせた溶融プロセスのスケーリングに伴う費用がかなり低減され、従って製造能力が高まる。具体的には、例えば、同じ長さ延伸に対して、少なくとも２０％のアウトプット増加を達成できることを意味する。更に、上述のように、より短い全体プロセスを保つことにより、プロセスの安定性が高まって、プロセス制御が容易になり、より長いプロセスでは不可避的に生じる損失に伴うコストが抑制される。
【０１４１】
上述したＤＳＬ／ＦＲ比の改善は、製造されるガラスのひずみ点は同じまま、即ち、従来のプロセスで用いられる値のままであると仮定したものである。従来の１０以上のＤＳＬ／ＦＲ比は、６６７℃のひずみ点を有するガラスについて達成されたものである。圧縮に関して妥協することなく流量を増加させるための更なる手法は、ガラスのひずみ点を高くすることである。具体的には、ひずみ点を高くすると、以下の式に従った流量の増加が可能になることがわかった。
【０１４２】
ΔＦＲ／ＦＲ＝Ｂ・ΔＴＳ／（ＴＳ）２
式中、ＴＳはガラスの従来のひずみ点（ケルビン）であり、ΔＴＳはひずみ点の変化（ΔＴＳ≦２０℃）であり、Ｂはガラスの活性化エネルギーであり、一般的に７８０００〜８９８００Ｋ−１の範囲である。図１８は、この式に基づくグラフであり、他の条件を同じとして、ひずみ点の上昇を用いて流量の増加が達成され得る様子を示す。この図を用い、従来のひずみ点を６６７℃とすると、上述の原理に従ったスケーリングを特徴付けるＤＳＬ／ＦＲ比は以下のようになる。
【０１４３】
ＤＳＬ／ＦＲ≦８・（１．０＋０．１・（ＴＳ−６６７））
式中、ＴＳはガラスのひずみ点である（単位は℃）。（尚、ΔＴＳ＞２０℃の場合には、ＴＳは６８７℃になる。）
上記から、本発明は特に、（１）初期成形後の板ガラスを急速冷却すること、（２）延伸プロセスの選択された領域にわたって板ガラスをゆっくりと冷却すること、及び／又は（３）板ガラスから基体を分離する際に温度を上げることを含む、板ガラス（帯状ガラス）の成形方法を提供することがわかる。これらの方法は、（ａ）液相粘度が低いガラスをフュージョン・ダウンドロー法で延伸すること、（ｂ）低いレベルの熱圧縮を示し、例えば液晶ディスプレイの製造に適した基体を、フュージョン・ダウンドロー法を用いて製造すること、（ｃ）フュージョン・ダウンドロー設備をより効率的に使用すること、及び／又は（ｄ）このような設備に対する資本コストを低減することのうちの１つ以上を可能にするものである。
【０１４４】
本発明の上述の実施形態、特に、いかなる「好ましい」実施形態も、単に可能な実施例であり、本発明の原理が明瞭に理解されるために示したものに過ぎないことを強調する。本発明の上述の実施形態には、本発明の精神及び原理から実質的に逸脱することなく、多くの変形及び変更が行われ得る。そのような変形及び変更の全ては、本開示及び本発明の範囲に含まれ、添付の特許請求の範囲によって保護されることが意図される。
【０１４５】
尚、本願明細書で用いた記号ｑと原文の記号との対応は以下の通りである。
【０１４６】
2009502706.tif 000009
【表１】
2009502706.tif 000010
【表２】
2009502706.tif 000011
【表３】
2009502706.tif 000012
【表４】
2009502706.tif 000013
【図面の簡単な説明】
【０１４７】
【図１】フュージョン・ダウンドロー装置の部分断面斜視図。
【図２】フュージョン・ダウンドロー法による板ガラス成形プロセス用いられる一般的な冷却曲線のグラフ。
【図３】図２の標準的な冷却曲線と比較して優れた基体及び／又は製造特性を達成するよう設計された調節された冷却曲線のグラフ。
【図４】標準的な曲線である曲線「０」と、より良好な基体品質のために設計された冷却曲線である曲線「１」及び曲線「２」との３つの冷却曲線のグラフ（尚、曲線「０」は曲線「１」及び曲線「２」より低い入口温度を有する）。
【図５】図４の曲線０、曲線１及び曲線２についての、アイソパイプの根底部からの距離に対するｌｏｇ１０（粘度／ポアズ）のグラフ。
【図６Ａ】図４の曲線０（ケース０）及びケース０と比較して圧縮が低減される冷却速度を有する３つの曲線についての、アイソパイプの根底部からの距離に対するｌｏｇ１０（粘度／ポアズ）のグラフ。
【図６Ｂ】縦軸がｌｏｇ１０（粘度／ポアズ）ではなく温度である、図６Ａと同じデータを示すグラフ。
【図７】標準的なケース（ケースＡ）についての温度の関数としての板ガラスの厚さのグラフ。
【図８】標準的なケース（ケースＡ）についての根底部からの距離の関数としての板ガラスの厚さのグラフ。
【図９】標準的なケース（ケースＡ）における重力及び引張りロールが寄与する引張り力を示すグラフ。
【図１０】ダウンドロー法を用いた板ガラスの延伸の４つの比較仮定例についての処理パラメータを示す表。
【図１１】図１０の４つの仮定上のケースについてのフュージョン・ダウンドロー装置の根底部からの距離の関数としての板ガラスの厚さのグラフ。
【図１２】図１０の４つの仮定上のケースについてのフュージョン・ダウンドロー装置の根底部からの距離の関数としての熱除去（熱流束）のグラフ。
【図１３】本発明の一実施形態による加熱器及び／又は冷却装置の配置を示すフュージョンドロー装置の断面図。
【図１４】本発明の別の実施形態による加熱器及び／又は冷却装置の配置を示すフュージョンドロー装置の断面図。
【図１５】左側に示す従来のプロセスに適用された、本願明細書で開示する本発明のスケーリング（右側）と従来のスケーリング（中央）との比較図（この図で用いられる「ＥＲ」及び「ＰＲ」はそれぞれ縁部ローラ及び引張りロールを示す）。
【図１６】ケース０の冷却曲線（三角形のデータ点）に適用された、滞留時間の５０％増加（菱形のデータ点）及び５０％減少（四角形のデータ点）による圧縮の変化を１０℃毎に示す図（左側の縦軸は、三角形のデータ点についてのアイソパイプの根底部からの距離をインチ単位で示し、右側の縦軸は圧縮の改善を％で示す）。
【図１７】圧縮、引張りロール（ＰＲ）温度、及び根底部と引張りロールとの間の距離（ＤＰＲ）を一定に保ちつつより高い流量を達成するための、より高い切断温度（切断線温度）を示すグラフ。
【図１８】ひずみ点を上昇させることで、板ガラスから成形される基体の圧縮を増加させずに、流量の増加（即ち、流量の乗数で乗算）が可能になる様子を示すグラフ。
【図１】
2009502706.tif 000014
【図２】
2009502706.tif 000015
【図３】
2009502706.tif 000016
【図４】
2009502706.tif 000017
【図５】
2009502706.tif 000018
【図６Ａ】
2009502706.tif 000019
【図６Ｂ】
2009502706.tif 000020
【図７】
2009502706.tif 000021
【図８】
2009502706.tif 000022
【図９】
2009502706.tif 000023
【図１０】
2009502706.tif 000024
【図１１】
2009502706.tif 000025
【図１２】
2009502706.tif 000026
【図１３】
2009502706.tif 000027
【図１４】
2009502706.tif 000028
【図１５】
2009502706.tif 000029
【図１６】
2009502706.tif 000030
【図１７】
2009502706.tif 000031
【図１８】
2009502706.tif 000032
【国際調査報告】
2009502706.tif 000033
2009502706.tif 000034
2009502706.tif 000035
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2009502706.tif 000037
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