(57)【要約】  板ガラスの形状を測定する方法が提供される。この方法は、板ガラスを流体と接触させて配置することと、板ガラスの表面上の複数の位置において、センサと板ガラスの表面との間の距離を測定することとを含む。この方法は、板ガラスの形状を、円筒形や球形等といった少なくとも１つの単純な形状要素にデコンボリューションすることを更に含み得ると共に、この少なくとも１つの形状要素に基づき、ガラス製造プロセスにおける加熱器アレイの温度プロファイルを変更することを更に含み得る。
2009503503.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の平均密度及び所定の平均屈折率を有する板ガラスを、所定の平均密度及び所定の平均屈折率を有する流体と接触させて配置する工程と、
センサから前記板ガラスの表面上の複数の点までの距離を測定して、前記センサから前記表面までの距離の空間的分布を取得する工程と、
前記測定された距離の空間的分布を用いて前記板ガラスの形状を算出する工程と
を有してなり、
前記流体の平均密度が前記板ガラスの平均密度の少なくとも約８５％であることを特徴とする板ガラス測定方法。
【請求項２】
前記流体の平均屈折率が前記板ガラスの平均屈折率とは異なることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記配置する工程の前に、前記板ガラスの表面にコーティングを施す工程を更に備えることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記施されるコーティングが不連続であることを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記センサがレーザを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記センサが音響センサであることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記測定する工程の間、前記板ガラスが前記流体中で支持部材によって支持されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記測定する工程の間、前記板ガラスが略垂直であることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記算出された形状をガラス製造プロセスにおいて用いる工程を更に備えることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１０】
流体と、
前記流体を保持する容器と、
少なくとも１つのセンサから前記流体と接触する前記板ガラスの表面上の複数の点までの距離を測定して、前記センサから前記表面までの距離の空間的分布を取得する前記少なくとも１つのセンサと、
前記センサと通信し、前記板ガラスの形状を算出する計算装置と
を備え、
前記流体の平均密度が前記板ガラスの平均密度の少なくとも約８５％であることを特徴とする板ガラス測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物品の形状を測定する方法に関し、特に、板ガラスの形状を測定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄い板ガラスの用途は、特に、デスクトップ型及びラップトップ型コンピュータ、携帯電話及びテレビ等の電子製品といった、様々な製品に拡大している。特に、テレビのディスプレイは、昔の陰極線管（ＣＲＴ）からプラズマ及び液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）へと変化している。更に、消費者の要求が、このようなＣＲＴ以外のディスプレイの製造者に、ますます大型化したディスプレイを提供するよう圧力を与えている。
【０００３】
表面品質等のパラメータに関する既に厳しい要求に忠実に応じつつ、より大きいディスプレイ用板ガラスを製造する必要性が、既存の板ガラス製造方法の限界を押し広げている。例えば、大きい板ガラス内に存在し得る残留応力により、大きい板ガラスから切断され得るより小さい板ガラスでは、前に存在していた応力が解放され且つ／又は再分配され、小さい板ガラスが親のガラスとは異なる形状をとることが知られている。
【０００４】
板ガラスは、溶融ガラスが液体金属（一般的にはスズ）の槽に浮かべられる公知のフロート法を含む様々な方法で成形され得る。別のよく用いられる板ガラス製造方法は、フュージョン・ドロー法（ＦＤＭ）として知られており、この方法では、溶融ガラスがトラフに供給される。溶融ガラスは制御された状態でトラフの両側に溢れ、別々のガラスの流れがトラフの先端で再結合する。従って、板ガラスの露出した面は清浄であり、板ガラスは装置から帯状に延伸され得る。板ガラスを成形するためのフュージョン法については、特許文献１及び特許文献２でより完全に説明されており、その内容をここに参照することにより本願明細書に組み込む。
【０００５】
オーバーフロー・ダウンドロー法やフュージョン法等の連続帯状ガラス成形方法によって薄い板ガラスを成形する際に、板状製品に形状が付与され得る。板ガラスの形状自体が、曲がり、たるみ、「Ｓ字ゆがみ」等といった様々な形態を示し得る。最終的に、板ガラスの形状は、下流の顧客にとって、以下の幾つかの理由で問題となり得る。ガラスの縁部が平面から外れている場合には、衝撃による破損の原因となり得る。かなり形状がついたガラスは、ＬＣＤを製造するために用いられる様々な工具内にしっかりと真空チャックされずに、スループットの低下を招いたり、ガラス基体に高いレベルの応力を生じて破損を招いたりし得る。中程度に形状がついたガラスでさえ、様々なチャック装置上にきちんと載置されないために、ディスプレイの電子部品を構成する薄膜の付着が不均一になり得る。応力が低く且つ／又はゆがみが少ない製品を作るには、板ガラスの形状を根本から理解して、形状を最低限のレベルに低減することが必要である。
【０００６】
平面ではない板ガラスの形状は、延伸される帯状ガラスの弾性温度範囲内での曲がり及び振動が上方の粘弾性領域に伝わることや、「凍結された」熱応力の影響を含む、多くの処理上の要因によって生じ得る。このような動きは、帯状ガラスを個別の板ガラスに切断することから生じ得る。形状は、板ガラスが粘弾性温度範囲を通過する際の、板ガラスに生じる延伸にわたる温度勾配が平坦ではない場合等に、凍結された応力からも生じ得る。多くの場合において、延伸された帯状ガラスは非常に薄い（ディスプレイ装置に用いられるガラス等）ので、凍結された応力の多くは、形状を生じることによって補償され得る。即ち、応力を解放するために帯状ガラスが変形する。この形状の形成は過渡的な性質のものであり、帯状ガラスを個々の板ガラスに切断した際に、又は後で板ガラスをより小さい部分に再切断した際に、実質的に解放又は再配分され得る。
【０００７】
板ガラスの形状はある程度検査されているが、形状の形成を最良に制御するために、板ガラスの輪郭をより良好に解析するには、正確な板ガラスの形状の測定方法が必要である。更に、現在のすき間ゲージを用いた機械的方法は、板ガラスの形状をある程度解析できるが、重力に基づくたるみの影響を測定からなくすのは困難である。
【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
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記問題に鑑み、本発明は、物品の形状を測定する方法、特に、板ガラスの形状を測定する方法の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の実施形態は、ガラス製品を測定する方法、特に、板ガラスの形状を決定するために板ガラスを測定する方法を提供する。本発明の方法は、決定された板ガラスの形状をガラス製造プロセスにおいて用いることを更に含み得る。
【００１０】
本発明の一実施形態によれば、所定の平均密度及び所定の平均屈折率を有する板ガラスを、所定の平均密度及び所定の平均屈折率を有する流体と接触させて配置することによって、板ガラスを測定する。センサから板ガラスの表面上の複数の点までの距離を測定して、距離の空間的分布を取得する。距離の空間的分布が決定されたら、測定された距離の空間的分布を用いて板ガラスの形状が算出され得る。流体の平均密度は板ガラスの平均密度の少なくとも約８５％であるのが好ましく、少なくとも約９５％であるのがより好ましく、流体の平均密度が板ガラスの平均密度と略等しいのが最も好ましい。
【００１１】
本発明の別の広い態様では、板ガラスの形状を測定する装置が開示される。この装置は、流体と、流体を保持する容器と、少なくとも１つのセンサから板ガラスの表面上の複数の点までの距離を測定して、距離の空間的分布を取得する少なくとも１つのセンサと、センサと通信し、板ガラスの形状を算出する計算装置とを備え、流体の平均密度が板ガラスの平均密度の少なくとも約８５％である。流体の平均密度は板ガラスの平均密度と略等しいのが好ましい。
【００１２】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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。
【００１４】
本発明は、部分的には、帯状ガラスから切断された板ガラスの本質的に重力の影響を受けない形状を理解すること（例えば板ガラスの形状を測定すること）に向けられたものである。本発明は、更に、板ガラス又は基体が、帯状ガラスから切断された板ガラスの全体的な形状を構成する基本的な形状要素のデコンボリューションによって平坦化された際に示される、望ましくない歪みのレベルを低減することと、このように取得された情報を用いて、帯状ガラスの熱履歴を修正し、望ましくない歪みを低減又は解消することとを含み得る。
【００１５】
図１に示されるような、帯状ガラスを成形するためのオーバーフロー・ダウンドロー法では、成形ウェッジ２０の越流トラフ部材は、上に向かって開放されたチャネル２２を含み、チャネル２２の長さ方向の両面は壁部２４によって境界されている。壁部２４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２６で終端している。堰２６は、ウェッジ部材２０の互いに反対側にある外面である帯状ガラス成形面と連通している。図示されるように、ウェッジ部材２０には、堰２６と連通する一対の略垂直な成形面部分２８と、一対の下向きに傾斜した合流する面部分３０とが設けられており、面部分３０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、即ち根底部３２で終端する。表面部分２８、３０は、ウェッジ２０の長さ方向の各面に設けられていることを理解されたい。
【００１６】
溶融ガラス３４は、チャネル２２と連通する送出経路３６によって、チャネル２２に供給される。チャネル２２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２２の各端部の近傍には、越流堰２６より高い位置に一対の一対の制限ダム３８が設けられており、この制限ダム３８により、溶融ガラス３４の自由状態の表面４０が別々の流れとして越流堰２６を越流して、互いに反対側にある成形面部分２８、３０を下って根底部３２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、清浄な表面の帯状ガラス４２を形成するようになっている。ウェッジ部材２０の根底部３２の下流には引張りロール４４が配置され、これらの引張りロール４４は、成形された帯状ガラスが、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、帯状ガラスのノミナルな厚さが決定される。
【００１７】
引張りロールは、帯状ガラスの外縁部、具体的には、帯状ガラス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の縁部は、後で板ガラスから除去される。帯状ガラスの各縁部には、対向して互いに逆方向に回転する一対の引張りロールが設けられている。
【００１８】
帯状ガラス４２が装置の延伸部から下方に移動するにつれ、帯状ガラスには、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、成形ウェッジの根底部における厚い液状の形態から、約０．５ミリメートル厚さの固い帯状ガラスへの変化は、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又はプロファイルによって達成される。弾性温度領域内の或る点において、帯状ガラスは切断線４７で切断され、板ガラスが形成される。
【００１９】
ガラスの粘弾性領域を通る転移の間の所与の温度プロファイルの適用に注意を払っても、帯状ガラスが晒される熱プロファイルは応力を生じ得るものであり、残留応力が再配分又は解放されると、この応力が板ガラスを変形させ得る。即ち、帯状ガラスから得られる板ガラスの形状は、粘弾性領域を通って転移中の帯状ガラスの熱履歴に依存し、熱履歴は変化し得る。このような応力及び／又は形状の変化は、液晶ディスプレイの製造で見られるような基体への回路の付着等の、寸法的な安定性に依存するプロセスにとって有害であり得る。例えば、液晶ディスプレイの製造においては、延伸された帯状ガラスから切断された大きい板ガラスが、更に複数の小さい部分に切断され得る。従って、各分割が応力の解放又は再配分を生じ、それに続く形状の変化を生じ得る。従って、帯状ガラスから切断された板ガラスの形状が正確に決定され得る方法を考案するのが望ましい。このように取得された情報を用いて、延伸中の帯状ガラスの熱履歴が修正され得る。
【００２０】
図２は、本発明による、板ガラス等のガラス製品の形状を決定する方法の一実施形態を示す。本願明細書で開示される方法は、他の物品の測定にも用いられ得ることを理解されたい。しかし、この説明は、例示の目的で板ガラスに関してなされるものであり、この点に関する限定であると見なされるべきではない。
【００２１】
全体を参照番号４６で示される図２の実施形態によれば、板ガラス４８は、流体５２を収容した容器５０内に配置される。板ガラス４８は、流体の表面に配置されるか、又は、流体中に沈められ得る（詳細は後述する）。板ガラスは所定の平均密度及び所定の平均屈折率を有する。流体も所定の平均密度及び所定の平均屈折率を有する。流体の平均密度は板ガラスの平均密度の少なくとも約８５％であるのが好ましく、少なくとも約９０％であるのがより好ましく、少なくとも約９５％であるのが更に好ましい。流体の平均密度が板ガラスの平均密度の少なくとも約８５％である場合には、流体５２は板ガラス４８に対して中立の密度であると考えられ、板ガラスは、機械的な支持がなくても、所与の測定を完了するのに十分な時間にわたって流体５２中の所与の位置に留まるはずであるので、板ガラスは中立的に浮かぶと考えられる。適切な流体は、例えば、屈折率調節用の液、浸漬用の液、光結合用の液、屈折計用の液及び他の特殊な液を製造しているカーギル社（Cargille Inc.）から入手可能である。このような液は、一般的に無毒であると共に、例えば蒸発によって密度を増減することで流体の密度を容易に調整できるという利点を有する。流体密度の調整は、異なる密度を有する２つ以上の流体を、混合液の所望の所定の平均密度が達成されるように混ぜることによっても達成され得る。例えば、コーニング社によって製造されたＥＡＧＬＥ２０００（商標）ガラスは、約２．３７ｇ／ｃｃの平均密度を有する。２．３５ｇ／ｃｃの平均密度を有する第１の流体及び２．４５ｇ／ｃｃの平均密度を有する第２の流体のような複数の流体を、２．３７ｇ／ｃｃに略等しい平均密度を有する第３の流体を得るのに有効な量で混合してもよい。必要な密度特性を有する任意の１又は複数の流体が用いられ得ることが当業者にはわかるであろう。
【００２２】
引き続き図２を参照すると、センサ５４を用いて、センサから板ガラスの表面までの距離を測定する。板ガラス４８は、センサ５４に対向する第１の面５６（センサ面）と、センサに対向していない第２の面５８とを有する。本実施形態では、センサ面５６を上面５６と呼び、非センサ面５８を底面５８と呼ぶ場合もある。ガラスの表面がセンサ５４によって確実に検出され得るように、流体５２の平均屈折率は板ガラス４８の平均屈折率とは検出可能な程度に異なるのが望ましい。流体の平均屈折率とガラスの平均屈折率との間の許容可能な差は、センサ５４の感度等といったファクタによって決定される。或いは、所与のセンサが板ガラスの平均屈折率と流体の平均屈折率との間の差を区別できない場合には、センサとガラス−コーティング界面との間の距離の測定値が取得され得るように、板ガラス４８の表面に薄い膜又はコーティング（図示せず）を施してもよい（板ガラスの底面５８に施すのが好ましい）。コーティングが上面５６（センサ面）に付着している場合には、ガラスの表面ではなく膜の表面が測定されるので、コーティング自体が測定されて、測定値に誤差が生じ得る。コーティングは、不透明であるのが必須ではないが好ましく、例えば、塗料、インク又は染料で構成され得る。白色の不透明なコーティングが優れた結果を達成することがわかった。しかし、流体の屈折率とは検出可能な程度に異なる屈折率を有する任意のコーティングが許容され得る。例えば、コーティングは、流体の平均屈折率とは検出可能な程度に異なる平均屈折率を有するポリマーの膜であってもよい。コーティングによって板ガラス４８に加えられるいかなる応力も、板ガラスを更に変形させるには不十分であるのが望ましい。この理由で、コーティングは、一続きの点、線又は他の形状のように不連続に板ガラスに施されてもよい。任意に、板ガラスの厚さは、板ガラス上における位置の関数として測定されてもよく、板ガラスのセンサ面の表面輪郭マップを生成するために膜−ガラス界面距離データと組み合わされてもよい。
【００２３】
この実施形態によれば、板ガラス４８が流体５２中に配置されると、センサ５４を用いて、センサから板ガラスの表面までの距離が測定され得る。センサ５４を用いて、センサと板ガラスの上面５６との間の距離ｄ１を測定してもよく、又は、センサ５４を用いて、センサと板ガラスの底面５８との間の距離ｄ２を測定してもよい。センサ５４を用いて、ｄ１及びｄ２の両方を測定してもよく、この測定値から、任意の特定の点における板ガラスの厚さｔがｔ＝ｄ２−ｄ１として決定され得る。センサ５４は、例えば、レーザ変位センサで構成され得る。しかし、センサ５４は、距離を測定するための、音響センサ等といった当該技術分野で公知の他の装置で構成されてもよい。レーザ装置は、簡単なレーザ測距装置や、例えばＭｉｃｈｅｌｓｏｎ干渉計等のより複雑な装置を含み得る。センサは、流体内における既知の速度を有する感知したエネルギー（例えば音響等）の時間を測定する、時間に基づくものであってもよい。適切なセンサは、例えば、米国のキーエンス社（Keyence Corporation）によって製造されたＬＴ８１１０共焦点レーザ変位センサである。センサ５４は流体の表面の上方に配置されてもよいが、センサを流体と接触させれば、流体表面６０における空気−流体界面がなくなるので好ましい。センサ５４は、流体に完全に浸かっていてもよい。
【００２４】
上述のように、板ガラス４８の上面５６の輪郭マップを取得するために上面を直接測定する必要はない。例えば、底面５８にコーティングが施されている場合には、センサから底面５８のガラス−コーティング界面までの距離の測定値を取得して、底面の表面輪郭マップを決定してもよい。そして、底面の表面輪郭マップを板ガラスの既知の厚さデータと組み合わせて、上面５６の輪郭マップを取得してもよい。一般的に、ディスプレイの製造に用いられる板ガラスでは、上面及び底面は略平行であり、板ガラスは一般的に１ミリメートル未満の均一な厚さを有する。従って、単一の表面のみを測定すれば、板ガラスの形状の決定に十分であり得る。
【００２５】
センサ５４と板ガラス４８とを相対移動させることにより、センサから板ガラスまでの距離を複数の位置で測定できる。一般的に、測定位置の数が多いほど、板ガラスの位置の関数としてのガラスまでの距離、即ち表面輪郭を決定できる精度が高くなる。センサ５４は、板ガラス４８の全体的な平面に平行な平面内で、測定される板ガラスの表面に対して相対移動されるのが好ましい。測定は、ガラスの表面上の離散的な点で行われるのが好ましい。板ガラスに対するセンサの相対移動は、板ガラスが非常に大きくなる（例えば１ｍ２を超える）場合には特に望ましい。測定は、ガラス表面を横断する複数の平行な線に沿った離散的な点で行われてもよく、又は、直線に沿わない複数の所定の位置で行われてもよい。次に、測定距離及び位置は、計算装置６２によってプロットされ、板ガラスの形状を示す所望の表面輪郭マップが構成される。任意に、従来のモデル化方法を用いて、表面輪郭の数学モデルを展開してもよい。
【００２６】
好ましい実施形態では、図３に示されるように、アレイ状に配列された複数のセンサ５４によって、複数の測定が略同時に行われてもよい。この実施形態では、複数のセンサは、好ましくは測定される板ガラスの表面と略平行な二次元アレイに配列され得る。単一のセンサを用いて単一の測定を行うのと同様の時間で、多くの測定が行われ得るという利点がある。
【００２７】
上述のように、板ガラス４８は、板ガラスの測定前に、流体５２の露出面６０上に配置されて支持され、表面張力によって表面６０上に保たれ得る。或いは、流体の密度が板ガラスの密度に十分に近い場合には、板ガラス４８が露出面６０の下方に配置され、板ガラスは実質的に中立的に浮かぶ状態になり得る。センサ５４が板ガラス４８に対して相対移動される場合には、測定される板ガラスの表面は、センサ５４の移動範囲を含む平面に略平行な平面内にあるのが好ましく、又は、複数のセンサが用いられる場合には、センサアレイの平面に略平行な平面内にあるのが好ましい。センサ５４は、例えば、センサを、ステッピングモーター（図示せず）によってレール上を搬送され得る適切なキャリッジに取り付けることによって、又は当該技術分野で公知のその他の方法によって、移動され得る。簡単に述べれば、板ガラス４８は水平位置に保たれ、センサ５４の移動は板ガラス４８の平面に平行な平面内で行われるのが望ましい。例えば板ガラスの角度に起因する位置ずれがあれば、その位置ずれは既知であるべきであり、それに従って測定を調節すべきである。従って、平行な位置からの位置ずれが既知である場合には、複数のセンサ、又は単一のセンサの移動範囲、及び板ガラスの全体的な平面が、平行な平面内に存在しないことも可能である。しかし、このような位置ずれは望ましくない。
【００２８】
本発明の別の実施形態では、図４に示されるように、板ガラス４８は、垂直位置、即ち流体５２の露出面６０に直交する位置に配置され得る。流体は、板ガラスの縁部に対して限られた支持を提供するのみであるので、必要な測定を行うのに要する時間中に板ガラス４８が垂直方向の軸に沿って感知できるほどに動くのを防ぐために、流体は十分に高い粘度を有するのが望ましい。或いは、板ガラスは、ワイヤ及びクランプ等といった支持アセンブリ６４によって、流体５２中に吊り下げられてもよい。支持アセンブリ６４が板ガラス４８を変形させるのを防ぐために、板ガラスは単一の位置のみで吊り下げられるのが好ましい。垂直な構成では、一般的に、容器の壁を介して板ガラスの形状を測定する必要があるので、板ガラスの測定がより困難になる。この場合にはレーザ測距装置が望ましく、容器の壁の少なくとも１つはレーザの波長に対して透明である。測定中に、容器の透明な壁と容器内の流体との間の界面、及び、容器の透明な壁と容器の透明な壁の外部の環境（例えば空気）との間の界面を、確実に考慮することも必要になる。上述の実施形態と同様に、測定時間を短縮し且つ上述の困難性を軽減するために、流体容器５０の壁に配置された、好ましくは板ガラスに平行な複数のセンサのアレイを用いると有益である。
【００２９】
１又は複数のセンサから複数の距離の測定値が取得されたら、この距離データを用いて、当該技術分野で公知の従来の方法によって板ガラスの形状が決定され得る。表面輪郭形状を決定するために、計算装置６２を用いるのが好ましい。例えば、このデータは、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｅｘｃｅｌ（登録商標）等のコンピュータプログラムで用いられて、表面輪郭を表示するためにプロットされ得る。データを評価するために、及び、板ガラスの全体的な形状からの個々の形状要素のデコンボリューションを行うために、より高度な解析が用いられ得る。例えば、板ガラスの形状は、平面、円筒形、球形、楕円、円錐、放物線及び双曲線等といった、少なくとも１つの個々の形状（形状要素）を含み得る。板ガラスの表面輪郭は、単一の形状要素又は複数の形状の組み合わせを含み得る。
【００３０】
図５は、本発明による特に好ましい実施形態を示す。図５に示されるように、板ガラス４８は、接触型支持部材６５により、流体中において離散的な点で支持される。即ち、流体の密度は、板ガラスが流体中で落ち着くように、ガラスの密度よりもわざと低くしてある（しかし、ガラスの密度の約８５％を超える）。従って、板ガラスは流体中にほぼ中立的に浮かぶようにされているが、厳密にはそうではない。板ガラスを離散的な点で接触型支持部材６５に接触させることによって、板ガラスは流体中においてこれらの点で支持される。当然ながら、流体中の板ガラスに必要な浮力の量は、測定に必要な精度に依存し、これは最終的にはエンドユーザのニーズの関数である。しかし、適度な浮力は、所望の測定精度ｄｍｉｎと比較した理想的な平面からの板ガラスの偏位の最大予想量ｄｍａｘに基づき、関係式Ｆｂ＜Ｆｇ（ｄｍｉｎ／ｄｍａｘ）に従って決定され得ることがわかった（式中、Ｆｂは板ガラスにかかる浮力であり、Ｆｇは板ガラスにかかる重力である）。支持部材６５による板ガラスの支持は、板ガラスの測定に影響し得る流体中での板ガラスの移動（流体中の熱勾配等によって生じ得る）を防ぐという利点がある。接触型支持部材６４は、図５に示されるような、流体５２中で容器５０の底部に配置されたボールベアリングで構成されてもよく、或いは、支持部材６５はピン状やピラミッド状等の当該技術分野で公知の他の任意の点形状であってもよい。
【００３１】
様々な支持構成を用いてよいが、３つの点で支持部材６５と接触させれば、測定に対する干渉を最小限にしつつ板ガラスを十分に拘束する上での十分なトレードオフが提供されることがわかった。即ち、板ガラスのいかなる部分においても重力に対する曲げモーメントが最小になるように、支持部材６５の幾何学的配置が最適化され得る。接触点の最適な配置は、三角形、好ましくは二等辺三角形の形状である。
【００３２】
図６を参照すると、三角形６６は、角度θ３、長さが等しく且つ交点が三角形の角度θ３の頂点に隣接する２つの辺Ｓ１及びＳ２、並びに三角形の角度θ３の頂点に向かい合う底辺Ｓ３を有する二等辺三角形である。板ガラス４８の長さは参照番号Ｌで示され、板ガラスの幅は参照番号Ｗで示されている。領域Ａ１は、図では、板ガラス４８の複数の縁部と、三角形６６のθ３の頂点との間の線６８と、三角形６６のθ２の頂点と板ガラスの左側の縁部との間の水平線７０（底辺Ｓ３を通る）との間にある板ガラス４８の領域である。同様に、領域Ａ２は、図では、板ガラス４８の縁部と、三角形６６のθ３の頂点との間の線６８と、三角形６６のθ１の頂点と板ガラスの右側の縁部との間の水平線７０との間にある板ガラス４８の領域である。領域Ａ４は、三角形６６の領域である。（板ガラスの片面の）板ガラス４８の合計面積は、Ａ１＋Ａ２＋Ａ３＋Ａ４にほぼ等しい。この好ましい実施形態によれば、最適な支持を提供する支持位置は以下の方法を用いて決定され得る。図６において、Ａ３は１／３（Ａ１＋Ａ２＋Ａ４）に等しい。即ち、Ａ１はＡ２に等しく、Ａ２はＡ３に等しく、Ａ３はＡ４に等しい。ここで、Ａ３は、板ガラス４８の線７０より下にある領域を表し、Ａ１＋Ａ２＋Ａ３は、板ガラス４８の線７０より上にある領域に等しく、底辺Ｓ３の長さの１／２に対する底辺Ｓ１の長さの割合は、板ガラス４８の幅Ｗに対する長さＬの割合に等しい。上記の基準に従って支持部材６５の最適な配置を解くことは、当業者によって公知の数値法を用いて容易に達成され得るものであり、これにより最適な支持の配置がもたらされる。尚、上述の幾何学的な解析は厳密な性質のものであるが、支持の配置はそれほど厳密である必要はなく、最適な位置からのある程度のずれは概ね許容可能である。
【００３３】
実際上は、センサ及びそれに関連する装置、流体を収容している容器、並びに支持部材の水平度が全て組み合わさって、板ガラスの「０平面」がセンサ装置の平面に対して十分に平行にならないことがよくある。更に、板ガラスの下に小さい（直径１〜３ｍｍの）気泡を入らせずに、板ガラスを流体中に配置することは、妥当な努力をもってしても必ずしも可能ではないことがわかった。気泡は、板ガラスを部分的に持ち上げて傾ける（本質的に、支持部材の１つが気泡と置き換えられる）。従って、単一の板ガラスの複数の測定値間の直接比較や板ガラスどうしの比較を容易にするために、生の偏位データに対する補正を行わなければならない。最小二乗法等によって、測定点に対する平面近似を差し引くことにより、補正された０平面又は基準面を生成してデータを比較できることがわかった。このように、各測定点について、近似された基準面からの距離（偏位）を算出することにより、板ガラス４８の輪郭マップが作成され得る。図７は、この手法を一次元で示したものであり、板ガラスの長さ（又は幅）に沿った１群の仮定上の測定データ（ｘ）を近似する基準面（破線）が示されている。近似された基準面からの偏位は、垂直軸から決定され得る。当然ながら、実際の近似は、図示されている一次元ではなく、二次元で行われる。
【００３４】
板ガラス４８の全体的な二次元の表面輪郭が決定されたら、この表面輪郭、即ち形状は、公知の解析技術を用いて個々の基本的な形状要素にデコンボリューションされ得る。次に、個々の形状要素の知識が板ガラス製造プロセスにフィードバックされて、延伸中の帯状ガラスの応力及び／又は形状を修正するために用いられ得る。例えば、帯状ガラスは、帯状ガラスが弾性領域より高い温度にある時間中に、特定の形状要素を補償し得る空間的及び／又は時間に基づく温度プロファイルに晒され得る。この温度プロファイルは、それより前に測定された板ガラスの形状のプロットから又はその数学モデルから導出され、その後成形される帯状ガラスに適用され得る。例示的に、これは、板ガラスの延伸中に、板ガラスの片側又は両側にわたって配置された複数の加熱器６６の温度を変えることによって達成され得る。ガラス成形条件は比較的安定に保たれるのが一般的であり、そうすれば、帯状ガラスの下流部分（即ち、帯状ガラスから分離された板ガラス）の形状のオフライン測定を用いて、帯状ガラスの上流部分が効果的に修正され得るので好ましい。図８に示されるように、ウェッジ２０から延伸された帯状ガラス４２の一部分は板ガラスを形成するために切断され得るが、ここで、板ガラスが上述のように測定される。少なくとも１つのセンサ５４からの測定データは、ライン６５を介して計算装置６２に送られ、計算装置６２は板ガラスの全体的な形状を個々の形状要素にデコンボリューションし、形状要素を補正するための適切な温度プロファイルを計算する。次に、計算装置６２からの温度プロファイルデータを用いて、加熱器制御部６８等を介して加熱器６６が制御され、帯状ガラス４２の幅にわたって適切な温度プロファイルが適用され得る。従って、測定、解析及び所定の温度プロファイルの適用が、その後成形される板ガラスの延伸によって生じる形状及び／又は応力を好ましく補正するフィードバック系を構成する。
【００３５】
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。例えば、本発明は、本願明細書で説明したフュージョン法を用いない他のガラス製造法でも用いられ得る。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。
【実施例】
【００３６】
本願明細書で開示されたガラス測定方法の再現性を示すために、長さ×幅の寸法がそれぞれ７３０ｍｍ×７３０ｍｍである板ガラスを、カーギル社から入手した液体が入ったアルミニウム容器内に配置した。板ガラスは、ステンレス鋼のボールベアリングによって下から支持された。ボールベアリングは、容器の外側の下に配置された磁石によって適切な位置に保持された。板ガラスの厚さは約０．７ｍｍであり、密度は約２．３７ｇ／ｃｍ３であった。流体の密度は約２．３６ｇ／ｃｍ３であった。ボールベアリングは正三角形の形状に配置され、板ガラスは、カンチレバー部及び板ガラスの内部の曲げモーメントが最小になるように、ボールベアリング上に配置された。この例では、板ガラスの中心を三角形の重心に合わせ、板ガラスの中心線を三角形の中心線に合わせた。板ガラスの表面に平行且つ相対的なセンサの二次元移動を可能にするレール及びステッピングモーターで駆動されるキャリッジ装置によって、単一のキーエンス社製センサを板ガラスの表面に対して相対移動させながら、複数の離散的な測定を行うことにより、第１の位置で板ガラスを測定した。ガラス表面の測定を容易にするために、ガラスの底面に複数の白色の点をペイントした。第１セットの測定を行った後、板ガラスを９０度の角度だけ回転させ、第２セットの測定を行った。各位置を前の位置から９０度ずつ回転させ、合計４通りの位置で板ガラスを測定した。これらの各位置について表面輪郭のプロットを生成した。これらのプロットは順に図９ａ〜図９ｄに示されている。
【００３７】
図９ａ〜図９ｄには、数百ミリメートルの長さのスケールに対して数ミリメートルの振幅を有する基準面からの偏位がはっきりと示されており、板ガラスを何通りかに配置しても、即ち板を回転させても、良好な再現性が示された。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】板ガラスを製造するための一般的なフュージョン法の部分切り取り斜視図。
【図２】本発明の一実施形態による板ガラス測定装置の側断面図。
【図３】本発明による板ガラス測定装置の一実施形態の斜視図。
【図４】本発明による板ガラス測定装置の更に別の実施形態の斜視図。
【図５】板ガラスが複数の接触型支持部によって支持されている様子を示す、本発明による板ガラス測定装置の一実施形態の斜視図。
【図６】図５の支持部の好ましい配置を示す図。
【図７】平面からのデータの距離（偏位）を決定するための、仮定上の測定データを近似する理想的な平面の例示的なプロット図。
【図８】本発明の一実施形態によるガラス測定システムを用いるガラス製造プロセスの模式図。
【図９ａ】互いに９０度ずつ離間した４つの異なる向きの１つにおける基準面からの板ガラスの偏位を示す表面輪郭のプロット図。
【図９ｂ】互いに９０度ずつ離間した４つの異なる向きの１つにおける基準面からの板ガラスの偏位を示す表面輪郭のプロット図。
【図９ｃ】互いに９０度ずつ離間した４つの異なる向きの１つにおける基準面からの板ガラスの偏位を示す表面輪郭のプロット図。
【図９ｄ】互いに９０度ずつ離間した４つの異なる向きの１つにおける基準面からの板ガラスの偏位を示す表面輪郭のプロット図。
【符号の説明】
【００３９】
４８    板ガラス
５０    容器
５２    流体
５４    センサ
６２    計算装置
６４    支持アセンブリ
６５    支持部材
【図１】
2009503503.tif 000003
【図２】
2009503503.tif 000004
【図３】
2009503503.tif 000005
【図４】
2009503503.tif 000006
【図５】
2009503503.tif 000007
【図６】
2009503503.tif 000008
【図７】
2009503503.tif 000009
【図８】
2009503503.tif 000010
【図９ａ】
2009503503.tif 000011
【図９ｂ】
2009503503.tif 000012
【図９ｃ】
2009503503.tif 000013
【図９ｄ】
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【国際調査報告】
2009503503.tif 000015