(57)【要約】ジャイロトロン等のマイクロ波発生器を使用して、ガラスを加熱および焼き戻しする方法が、本明細書において提供される。ガラスを焼き戻し温度まで加熱するために使用されるジャイロトロン等のマイクロ波発生器を備えているシステムも、本明細書に説明される。一実施形態において、ガラスシートを強化する方法は、マイクロ波発生器によってもたらされるマイクロ波ビームを使用してガラスシートを焼き戻し温度まで加熱することと、マイクロ波ビームを使用して焼き戻し温度まで加熱されたガラスシートを焼き入れし、焼き戻しされたガラスシートをもたらすこととを含む。
2019514820.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラスシートを強化する方法であって、前記方法は、
ａ．マイクロ波発生器によってもたらされるマイクロ波ビームを使用して前記ガラスシートを焼き戻し温度まで加熱することと、
ｂ．前記マイクロ波ビームを使用して前記焼き戻し温度まで加熱された前記ガラスシートを焼き入れし、焼き戻しされたガラスシートをもたらすことと
を含む、方法。
【請求項２】
前記マイクロ波ビームを使用して前記ガラスシートを焼き戻し温度まで加熱することに先立って、またはそれと同時に、前記ガラスシートの焼き戻し温度より低い周囲温度を伴うオーブン内で前記ガラスシートを加熱することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記オーブンの前記周囲温度は、１，１００°Ｆ〜１，２００°Ｆに及ぶ、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記マイクロ波発生器は、超高周波数マイクロ波発生器である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記超高周波数マイクロ波発生器は、３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚに及ぶ出力を有し、かつ１ｋＷ〜１００ｋＷの電力出力を有する、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記マイクロ波発生器は、ジャイロトロンを備えている、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記ガラスシートは、反射側を有する多層積層体を備え、前記超高周波数マイクロ波発生器によってもたらされるマイクロ波ビームは、前記反射側と反対の側から前記ガラスシートを加熱する、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記マイクロ波発生器によってもたらされるマイクロ波ビームは、複数のマイクロ波ビームに分割される、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記ガラスシートは、前縁と、後縁とを有し、前記前縁は、前記焼き入れチャンバへの前記ガラスシートの移送に先立って、または移送中、前記後縁のそれよりも高い焼き戻し温度まで加熱される、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記ガラスシートは、予熱され、それが前記マイクロ波発生器によってもたらされるマイクロ波ビームを使用して前記焼き戻し温度まで加熱される第２の位置に移送され、前記焼き入れチャンバに移送される、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
ａ．前記マイクロ波ビームを用いた前記ガラスシートの加熱中、前記ガラスシートの少なくとも一部の表面温度を監視することと、
ｂ．前記監視される表面温度をコンピュータシステム内に記憶された温度プロファイルと比較し、前記記憶された温度プロファイルと合致させるために加熱される必要がある前記ガラスシート上の１つ以上の点を識別し、前記記憶された温度プロファイルと合致させるために必要とされる、前記１つ以上の点のそれぞれにおける加熱の量を決定することと、
ｃ．前記記憶された温度プロファイルと合致するように前記ガラスシート上の１つ以上の点を加熱するために十分な時間にわたって前記マイクロ波ビームを前記１つ以上の点に向かわせることによって、前記記憶された温度と合致するように前記ガラスシート上の１つ以上の点を加熱することと
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
請求項１に記載の方法に従って生産されるガラスシート。
【請求項１３】
ガラスシートを強化する方法であって、前記方法は、
ａ．前記ガラスシートを前記ガラスシート中のイオンよりも大きいイオン半径を有するイオンと接触させることと、
ｂ．超高周波数マイクロ波発生器によってもたらされるマイクロ波ビームを使用して、前記ガラスシートを加熱することと
を含む、方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法に従って生産されるガラスシート。
【請求項１５】
焼き戻しされたガラス製品の生産のためのシステムであって、前記システムは、
ａ．強制空気マニホールドと、少なくとも１つの開口部とを備えているガラス焼き戻し焼き入れチャンバと、
ｂ．ガラスシートを運搬するためのコンベヤシステムであって、前記コンベヤシステムは、前記焼き入れチャンバの中に延びている、コンベヤシステムと、
ｃ．マイクロ波ビームをもたらすマイクロ波発生器と
を備え、
前記マイクロ波ビームは、前記コンベヤシステム上で搬送されるガラスシートの前記焼き入れチャンバに隣接した位置と交差し、それによって、前記コンベヤによって搬送される前記ガラスシートは、前記コンベヤシステム上の前記マイクロ波ビームと交差する前記位置から前記焼き入れチャンバの中に直接移送される、システム。
【請求項１６】
前記マイクロ波発生器は、超高周波数マイクロ波発生器である、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
ａ．赤外線（ＩＲ）またはガス加熱要素と、少なくとも１つの開口部とを備えている第１のオーブンと、
ｂ．強制空気マニホールドと、少なくとも１つの開口部とを備えているガラス焼き戻し焼き入れチャンバと、
ｃ．ガラスシートを運搬するためのコンベヤシステムであって、前記コンベヤシステムは、前記第１のオーブンの中に、前記第１のオーブンから前記焼き入れチャンバに延び、前記焼き入れチャンバから退出する、コンベヤシステムと、
ｄ．マイクロ波ビームをもたらすマイクロ波発生器と
を備え、
前記マイクロ波ビームは、前記第１のオーブン内、または前記第１のオーブンと前記焼き入れチャンバとの間のいずれかにおいて、前記コンベヤ上で搬送されるガラスシートのある位置と交差する、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１８】
少なくとも１つの開口部を有するマイクロ波チャンバをさらに備え、前記コンベヤは、前記マイクロ波チャンバの前記少なくとも１つの開口部のうちの第１の開口部を通って前記マイクロ波チャンバの中に延び、前記コンベヤは、前記第１のオーブンおよび前記マイクロ波チャンバから前記焼き入れチャンバにガラスシートを移送するように構成され、前記マイクロ波発生器は、前記マイクロ波チャンバ内の前記コンベヤ上で搬送されるガラスシートのある位置と交差するマイクロ波ビームをもたらす、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１９】
前記マイクロ波発生器は、ジャイロトロンである、請求項１５に記載のシステム。
【請求項２０】
前記マイクロ波発生器は、ビームスプリッタをさらに備え、前記ビームスプリッタは、前記マイクロ波発生器によってもたらされるマイクロ波ビームを２つ以上のマイクロ波ビームに分割し、前記２つ以上のマイクロ波ビームの各々は、前記コンベヤ上で搬送されるガラスシートのある位置と交差する、請求項１５に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
マイクロ波エネルギーを使用してガラスを焼き戻しする方法およびガラスを焼き戻しすることにおける使用のための関連システムが、本明細書に提供される。
【背景技術】
【０００２】
ガラス製品は、焼き鈍し、熱強化、および焼き戻し等のいくつかのプロセスのいずれかによって強化されることができる。ガラス製品を強化する典型的な方法は、ガラスを加熱すること、および冷却することを伴う。焼き戻しは、例えば、６００℃を上回る高温、典型的には約６２０℃（例えば、６２７℃〜７０４℃または１，１６０°Ｆ〜１，３００°Ｆの範囲）から、より低い温度にガラスを急速に冷却することによって達成されることができる。これは、典型的には、「焼き入れ」と呼ばれるプロセスにおいて、高圧空気を用いてガラスの表面をブラストすることによって達成される。急速冷却は、ガラスの外面とガラスの内側との間のガラスの急激な温度勾配をもたらし、ガラスの中心は、より低温の外面から離れることによって張力を生成し、外面は、圧縮状態になる。代替方法では、焼き戻しは、「化学的強化」によって達成されることができ、ガラス表面内のイオンが、イオン交換方法によって、他のイオン（典型的にはより大きいイオン）と交換され、それによって、ガラス表面における圧縮を引き起こす。化学的強化は、焼き入れほど一般的に使用されないが、ディスプレイにおいて使用されるもの等の薄いガラスシートにより適している。
【０００３】
建築用透明材または陸上、航空、および水上乗り物用透明材等の平坦および湾曲ガラス製品は、典型的には、焼き入れによって焼き戻しされる。従来の熱的焼き戻しプロセス中、ガラスは、従来のオーブン（火炉）内で加熱され、オーブンは、従来の赤外線（ＩＲ）ヒータ（例えば、コイル）、および／または加熱されたガスを使用する対流システムを具備する。多くの場合、従来のオーブン内で大きいシートの均一な加熱を達成するために、往復動／振動「シェイクアンドベイク」技法が、利用される。ガラス製品の運動、オーブン温度、および対流を制御する能力にもかかわらず、典型的な３次元（３Ｄ）ＩＲ加熱オーブンは、ガラス製品の全面を正確かつ急速に加熱することができない。
【０００４】
さらに、ＩＲベースまたは加熱されたガスベースの加熱プロセスは、外側から内向きにガラスシートを加熱し、ガラスの断面に放物線状熱プロファイルを生成する。従来の方法によってガラス製品の内側を適正に加熱するために、ガラスの外側は、多くの場合、所望のものを上回る温度において、および／またはより長い時間にわたって加熱され、それは、特に、ガラス製品の表面上の接触点において（例えば、屈曲用鉄器具、ローラ、またはこれが焼き戻しを目的として加熱されるときにガラスを輸送するために使用される他の搬器の接触点において）、変形の機会を増加させる。例えば、水平火炉内で作製された完全に焼き戻しされたガラスは、表面歪みを含み得る。具体的には、ガラス表面が軟化点（またはそれに近接する）まで加熱される間、ガラスは、硬質のコンベヤローラによって移動させられ、コンベヤローラは、ガラスの表面上に跡を生成する。加えて、高温は、ガラスをあまり平坦な状態にさせない、すなわち、ガラスは、湾曲状態になる。
【０００５】
加えて、伝統的なＩＲ加熱火炉は、火炉内の限定された加熱コイル密度および放射熱分布に起因して、ガラス温度を正確に制御することができない。不均一なガラスシート温度は、ガラスの内部温度勾配との組み合わせにおいて、伝統的な熱的焼き戻しプロセスにおいて呈されるガラス焼き戻し歪みに対する２つの理由である。
【０００６】
さらに、多くの基板は、ＩＲ反射層を有し、それは、従来のオーブンにおいて伝導によってガラス製品を加熱することにおける固有の困難をさらに増す。従来のオーブンの外側から内側の加熱効果に起因して、ガラス製品を加熱することは、時間がかかり、それは、ガラス製品の厚さおよび／または反射率とともに増加する。多層基板およびより厚い基板は、特に、これらの困難を受けやすい。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
ガラスシートを強化する方法が、提供される。方法は、マイクロ波発生器によってもたらされるマイクロ波ビームを使用して、ガラスシートを焼き戻し温度まで加熱することと、マイクロ波ビームを使用して焼き戻し温度まで加熱されたガラスシートを焼き入れし、焼き戻しされたガラスシートをもたらすこととを含む。
【０００８】
ガラスシートを強化する方法が、提供される。方法は、ガラスシートを、ガラスシート中のイオンよりも大きいイオン半径を有するイオンと接触させることと、超高周波数マイクロ波発生器によってもたらされるマイクロ波ビームを使用して、ガラスシートを加熱することとを含む。
【０００９】
焼き戻しされたガラス製品の生産のためのシステムが、提供される。システムは、強制空気マニホールドと、少なくとも１つの開口部とを備えているガラス焼き戻し焼き入れチャンバと、焼き入れチャンバの中に延びている、ガラスシートを運搬するためのコンベヤシステムと、コンベヤによって搬送されるガラスシートが、マイクロ波ビームと交差するコンベヤシステム上の位置から焼き入れチャンバの中に直接移送されるように、焼き入れチャンバに隣接する、コンベヤシステム上で搬送されるガラスシートの位置と交差するマイクロ波ビームをもたらすマイクロ波発生器とを備えている。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】図１Ａ、１Ｂ、および１Ｃは、外側から内側の方法（図１Ａ）および本明細書に説明される方法（図１Ｂおよび１Ｃ）によって加熱されたガラスシートの熱プロファイルを図示するグラフである。「Ｔ」は、ガラスの厚さを指し、Ｘ軸（Ｙ＝０）は、ガラスシートの中心であり、温度は、Ｘ軸上で左から右に増加する。
【図１Ｂ】図１Ａ、１Ｂ、および１Ｃは、外側から内側の方法（図１Ａ）および本明細書に説明される方法（図１Ｂおよび１Ｃ）によって加熱されたガラスシートの熱プロファイルを図示するグラフである。「Ｔ」は、ガラスの厚さを指し、Ｘ軸（Ｙ＝０）は、ガラスシートの中心であり、温度は、Ｘ軸上で左から右に増加する。
【図１Ｃ】図１Ａ、１Ｂ、および１Ｃは、外側から内側の方法（図１Ａ）および本明細書に説明される方法（図１Ｂおよび１Ｃ）によって加熱されたガラスシートの熱プロファイルを図示するグラフである。「Ｔ」は、ガラスの厚さを指し、Ｘ軸（Ｙ＝０）は、ガラスシートの中心であり、温度は、Ｘ軸上で左から右に増加する。
【００１１】
【図２】図２は、ガラスシートの後縁からの距離とともにガラスシートの上昇温度の例を示すグラフである。
【００１２】
【図３】図３は、本発明の一実施形態による、センサからの信号を受信し、信号に基づいて作動するためのマイクロプロセッサを図式的に図示する。
【００１３】
【図４Ａ】図４Ａは、本発明の一実施形態による、１つ以上のガラスシートのスタックの一部を選択的に加熱するためのジャイロトロンのマイクロ波ビームの経路を示す平面図である。図４Ｂおよび４Ｃは、本発明の実施形態による、本明細書に説明されるようなジャイロトロンビームスプリッタを描写する。
【図４Ｂ】図４Ａは、本発明の一実施形態による、１つ以上のガラスシートのスタックの一部を選択的に加熱するためのジャイロトロンのマイクロ波ビームの経路を示す平面図である。図４Ｂおよび４Ｃは、本発明の実施形態による、本明細書に説明されるようなジャイロトロンビームスプリッタを描写する。
【図４Ｃ】図４Ａは、本発明の一実施形態による、１つ以上のガラスシートのスタックの一部を選択的に加熱するためのジャイロトロンのマイクロ波ビームの経路を示す平面図である。図４Ｂおよび４Ｃは、本発明の実施形態による、本明細書に説明されるようなジャイロトロンビームスプリッタを描写する。
【００１４】
【図５】図５は、本発明の一実施形態による、１つ以上のガラスシートのスタックの一部を選択的に加熱するためのジャイロトロンのマイクロ波ビームの経路を示す平面図である。
【００１５】
【図６】図６は、本発明の一実施形態による、予熱およびマイクロ波チャンバの立面断面図である。
【００１６】
【図７】図７は、本発明の一実施形態による、焼き入れチャンバの立面断面図である。
【００１７】
【図８】図８Ａおよび８Ｂは、本発明の実施形態による、焼き戻しシステムの概略立面図である。
【００１８】
【図９】図９は、本発明の一実施形態による、マイクロ波補助化学的強化チャンバの概略立面図である。
【００１９】
【図１０】図１０は、本発明の一実施形態による、ガラス焼き戻しシステムの概略図である。
【００２０】
【図１１】図１１は、本発明の一実施形態による、ガラス焼き戻しシステムの概略図である。
【００２１】
【図１２】図１２は、本発明の一実施形態による、ガラス焼き戻しシステムの概略図である。
【００２２】
【図１３】図１３は、本発明の一実施形態による、ガラス焼き戻しシステムの概略図である。
【００２３】
【図１４】図１４は、本発明の一実施形態による、マイクロ波ベースのハイブリッドガラス熱および化学的強化システムの概略図である。ガラスは、矢印の方向に運搬される。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本明細書で使用されるように、本明細書および請求項において使用される寸法、物理的特性、処理パラメータ、成分量、反応条件等を表す全ての数は、用語「約」によって全ての事例において修飾されるものと理解されたい。故に、そうでないことが示されない限り、以下の明細書および請求項に記載される数値は、本発明によって取得されるように追求される所望の性質に応じて、変動し得る。少なくとも、本請求項の範囲に対する均等論の適用を限定する企図としてではなく、各数値は、少なくとも報告された有効数字の数に照らして、かつ通常の端数処理技法を適用することによって解釈されるべきである。さらに、本明細書に開示される全ての範囲は、開始範囲値および終了範囲値、ならびにその中に組み込まれる任意の部分的範囲および全ての部分的範囲を包含するように理解されたい。１の最小値と１０の最大値との間の（およびこれらの値を含む）範囲にわたって、つまり、全ての部分的範囲は、１以上の最小値で開始し、１０またはそれを下回る最大値で終了し、例えば、１〜３．３、４．７〜７．５、５．５〜１０等である。さらに、本明細書で使用されるように、用語「〜の上（ｏｖｅｒ）」は、上を意味するが、必ずしも、表面と接触することを意味しない。例えば、第２の基板「の上」の第１の基板は、第１および第２の基板間に位置する同一または異なる組成物の１つ以上の他の基板の存在を除外しない。複数形は、単数形を包含し、逆もまた同様である。例えば、本発明は、「１つの」オーブン、「１つの」サーモカップル、または「１つの」ジャイロトロン、もしくは「１つの」ジャイロトロンビームの観点から説明されているが、複数のオーブン、サーモカップル、ジャイロトロン、またはジャイロトロンビームも、使用されることができる。範囲が与えられるとき、それらの範囲の任意の端点および／またはそれらの範囲の数が、本発明の範囲内に組み合わせられることができる。「〜を含む」および同様の用語は、「限定ではないが、〜を含む」を意味する。本明細書で使用されるように、「左」、「右」、「内側」、「外側」、「上方」、「下方」等等の空間または方向的用語は、これが図において示されるように本発明に関連する。しかしながら、本発明は、種々の代替配向をとり得、故に、そのような用語は、限定として見なされるべきではないことを理解されたい。
【００２５】
本説明および請求項で使用されるような単語「〜を備えている」および単語「〜を備えている」の形態は、任意の変形例または追加を除外するように請求される本発明を限定しない。
【００２６】
本明細書に説明される方法およびシステムは、平坦ガラスシートを含むガラスシートを焼き戻しするために有用であり、例えば、建築用透明材、または、例えば、航空機透明材として使用するための湾曲ガラスシートとして有用である。「ガラスシート」は、中央平面と対向する広がった面の対とを有するガラス構造を指す。ガラスシートの「表皮」、「外側」、または「主面」の言及は、ガラスの最も外側の表面とそれに直接隣接する部分とを含むことを意味する。ガラスシートの「縁」の言及は、シートの前端もしくは後端またはその延びた対向する側の「小面」を意味する。
【００２７】
ガラスシートは、単一のガラス層、複数のガラス層、または、ガラス窓分野で広く公知であるような電磁エネルギー透過率、吸光度、屈折、もしくは反射を制御するための１つ以上の層を有するコーティングされたガラスを含むことができる。例えば、ガラスシートは、可視光に対して不透明、透明、または半透明であり得る。「不透明」とは、０％の可視光透過率を有することを意味する。「透明」とは、０％より大きく１００％までの範囲の可視光透過率を有することを意味する。「半透明」とは、電磁エネルギー（例えば、可視光）が通過することを可能にするが、視認者の反対側の物体が明確に見えないようにこのエネルギーを拡散させることを意味する。ガラスシートは、透明ガラスシートであり得る。ガラスシートが形成されるガラス材料の非限定的例は、従来のソーダ石灰シリカガラス、ホウケイ酸ガラス、およびリチア−アルミナ−シリカガラスを含む。ガラスは、透明ガラスであり得る。「透明ガラス」とは、非着色または非有色ガラスを意味する。代替として、ガラスは、着色されたガラス、または有色のガラスであり得る。ガラスは、従来のフロートガラスであり得、任意の光学性質、例えば、任意の値の可視透過率、紫外線透過率、赤外線透過率、および／または合計太陽エネルギー透過率を有する任意の組成物であり得る。「フロートガラス」とは、従来のフロートプロセスによって形成されるガラスを意味する。フロートガラスプロセスの例が、米国特許第４，７４４，８０９号および第６，０９４，９４２号（その特許は、参照することによって本明細書に組み込まれる）に開示されている。ガラスは、米国特許第８，０６２，７４９号に開示されるタイプの透明リチア−アルミナ−シリカガラスであり得る、またはガラスは、米国特許第４，１９２，６８９号、第５，５６５，３８８号、および第７，５８５，８０１号に開示されるタイプの透明ソーダ石灰シリカガラスであり得る。
【００２８】
ガラスシートは、航空機のための成形されたモノリシックまたは成形された積層透明材の製造において使用されることができる。しかしながら、理解され得るように、焼き戻しされたガラスシートは、限定ではないが、フロントガラス、窓、尾灯、サンルーフおよびムーンルーフ、積層もしくは非積層住宅用および／もしくは商業用窓、断熱ガラスユニット、ならびに／または陸上、航空、宇宙、水上、および水中乗り物のための透明材等、任意のタイプの透明材の製造において使用されることができる。
【００２９】
本発明において使用されるマイクロ波エネルギーは、少なくとも１００ｋＨｚ、または少なくとも１ＭＨｚ、または少なくとも１ＧＨｚ（ギガヘルツ）、もしくは少なくとも２０ＧＨｚの周波数において動作するマイクロ波発生器によってもたらされ得る。用語「超高周波数マイクロ波発生器」は、少なくとも２０ＧＨｚのマイクロ波電磁放射の生産のためのシステムを説明するように本明細書で使用される。「ジャイロトロン」は、超高周波数マイクロ波発生器の非限定的例である。超高周波数マイクロ波発生器の他の例は、広く公知であるようなクライストロンまたは進行波管を含む。超高周波数マイクロ波発生器は、例えば、２０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚ（例えば、約１．５ｍｍ〜１ｍｍに及ぶ波長に対応する）の範囲のガラスの急速かつ精密な加熱のために好適な出力波長およびエネルギーを有し、１ｋＷ（キロワット）〜１００ｋＷに及ぶ電力を有する。したがって、２０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚに及ぶ出力および少なくとも１ｋＷ、少なくとも５ｋＷ、例えば、１ｋＷ〜１００ｋＷの電力出力を有する超高周波数マイクロ波発生器が、本明細書に説明される方法およびシステムにおいて使用され得る。使用時、ビームは、パルスにされ得る。パルスビームは、ビームが活性であるとき、一時的電力を有し、出力１００ｋＷを上回り得るが、活性および非活性期間を含む全体的平均電力出力は、典型的には、１００ｋＷ以下である。
【００３０】
電磁放射の「ビーム」は、コヒーレントであること、平行にされること、分割されること、誘導されること（つまり、電磁導波管を用いて）、および／または集中させられることができる。超高周波数マイクロ波発生器に対して、導波管、例えば、磁気導波管が、当分野で公知であるように、ビームをもたらすために使用され得る。マイクロ波ビームは、１０ｍｍ〜１５０ｍｍに及ぶ直径を有し得る。ビームは、連続的であるか、またはパルスにされ、例えば、１〜２５秒のパルス幅および１分〜１０分のサイクル時間を有し得る。連続的および／またはパルス化マイクロ波ビームの組み合わせが、使用され得る。
【００３１】
「ビームスプリッタ」は、電磁放射の単一ビームを複数の、典型的には、２つのビームに分割する立方体ビームスプリッタ（２つの接合された直角プリズム）、板ビームスプリッタ、または半透鏡等の光学デバイスである。例えば、超高周波数マイクロ波発生器、例えば、ジャイロトロンによって生成されるビームは、ビームスプリッタによって２つ以上のビームに分割されることができる。
【００３２】
「コンベヤ」は、物体を第１の物理的場所から第２の物理的場所に移送するための任意の好適なデバイス、システム、または機構である。例えば、コンベヤは、ガラスシート、例えば、平坦ガラスシートまたは湾曲ガラスシートを１つの場所から別の場所に移送する。コンベヤは、限定ではないが、本明細書に説明されるガラス焼き戻しおよび生産システムを通してガラスシートを移動させ、その移動を促進し、その移動を制御するローラ、スタブロール、モータ、アクチュエータ、ギヤリング、駆動要素、プラットフォーム、ロボット要素、電子要素、光学要素、制御要素、コンピュータ、位置センサ、重量センサ、撹拌器、フレーム、および／またはガイド等の任意の必要な要素を含み得る。コンベヤおよびコンベヤシステムは、当分野で広く公知であり、その変形例のさらなる説明は、必要ではない。
【００３３】
本明細書に説明される方法またはシステムの任意の要素に対して、要素、サブシステム、システム、またはデバイスは、特定の活動、機能、タスク等を実施することが「可能」であり、その特定の活動、機能、タスク等を実施するように構成され、実施するように適合され、および／または、実施する能力がある。そのような場合、要素、サブシステム、システム、またはデバイスが、特定の活動、機能、タスク等を実施することが可能であると考えられる場合、当業者は、その要素、サブシステム、システム、またはデバイスを説明されるシステムに具体的に構成、配置、適合、設置、または接続する方法を容易に理解するであろう。
【００３４】
ガラスを加熱する超高周波数マイクロ波発生器の能力に起因して、レンズ、ミラー、およびビームスプリッタを含む光学は、超高周波数マイクロ波発生器によってもたらされるマイクロ波放射によって加熱されない材料から製造され得る。マイクロ波放射を反射する第１表面または金属ミラーが、有用である。透明基板が、それらがミリメートル波長におけるジャイロトロンビームによって加熱されない場合、ビーム経路内、例えば、ビームスプリッタ内で使用されることができ、それらは、ダイヤモンド、シリカ、低損失固体状態誘電体、低損失フェライト、または低損失複合物等の誘電体、セラミック、ポリマー、結晶、および複合材料を含む。光学分野の当業者は、ビーム経路のために好適な光学構成要素を設計および／または選定することができる。
【００３５】
「オーブン」または「火炉」は、ガラス製品が加熱されるチャンバであり、本明細書の開示の文脈において、予加温、加温、屈曲、焼き戻しのための加熱、焼き鈍しのための加熱を目的とするか、または任意の他の目的であるかを問わない。オーブンは、好適に断熱または遮断される壁を備え、立方体または角柱等の任意の有用な形状であり得る。オーブンは、少なくとも１つの開口部を備え、オーブンは、開口部を通ってオーブンの中に入るコンベヤを備え得、コンベヤは、ガラス製品をオーブンの中に搬送するように構成される。オーブンは、第２の開口部を備え、コンベヤは、オーブンの外側から、第１の開口部を通り、オーブンを通り、第２の開口部を通って延び得る。コンベヤは、任意の有用な構成であり得、コンベヤに沿ってガラス製品を移動させるために、例えば、自由に転がるローラ、またはコンピュータプロセスによって制御されるモータ等のモータによって駆動されるローラを備えている。位置センサ等のセンサが、コンベヤに沿った、オーブン内のガラス製品の位置を監視するために使用され得、コンベヤに沿ったガラス製品の移動は、手動で、またはコンピュータ制御によって制御されることができる。コンベヤ上のガラス製品の位置は、位置センサによってもたらされる位置データの形態において取得され得、位置データは、コンピュータプロセスによって分析され得、コンベヤを制御するモータが、コンピュータプロセスによって制御され得、したがって、ガラス製品は、事前決定されたプロトコルに従ってコンベヤに沿って移動させられる。オーブンは、典型的には、１つ以上の開口部に扉を備え、それは、手動で開放または閉鎖されることができるが、モータによっても開放および閉鎖され得る。扉の開放および閉鎖は、コンピュータプロセス等による自動化方法によって調整され得、コンベヤによるオーブンの内外へのガラス製品の進入および退出に時間を合わせる。
【００３６】
オーブンは、赤外線、例えば、抵抗コイル、加熱要素、および／または加熱ガスヒータ等の１つ以上の加熱要素を備え得る。ＩＲヒータは、例えば、３．６Ｗ／ｃｍ２の電力出力を有する高強度加熱コイルであり得る。加熱要素は、オーブンの１つ以上の壁上に配置され得る。例えば、角柱または立方体形オーブンの場合、加熱は、３次元（３Ｄ）であり得、オーブンが異なる壁上に少なくとも２つの異なる加熱要素を備えていることを意味する。オーブン内でのガラス製品のより均一な加熱を達成するために、ファンが、対流を生成するために、オーブン内に採用され得る。
【００３７】
本発明は、具体的な例証される例が、単に、一般的な発明的概念の例証であるので、その用途においてそれらに限定されないことを理解されたい。さらに、本発明を議論するために本明細書で使用される専門用語は、説明を目的とし、限定ではない。またさらに、以下の議論で別様に示されない限り、同様の番号は、同様の要素を指す。
【００３８】
（マイクロ波加熱）
本明細書に説明される焼き戻しに対するアプローチは、所望のガラス焼き戻し特性を達成するために、伝統的なガラス焼き入れ技術をマイクロ波ベースの加熱と組み合わせる。ガラスのマイクロ波加熱の独特な能力は、ガラスパネルに対する伝統的な熱的焼き戻し能力を強化し、焼き戻し品質を改良し、ガラス歪みを低減させ、または排除し、より短いサイクル時間を可能にし、および／または、プロセスにおける全体的コスト削減を可能にする。単一の焼き戻しプロセスが、プロセスにおける変更を殆どまたは全く伴わずに、コーティングされたガラスシステム、およびコーティングされていないガラスシステムの両方に対して高品質焼き戻しをもたらすために使用され得る。同一の焼き戻しプロセスは、コーティングされたガラス、およびコーティングされていないガラスの両方のために利用され得る。
【００３９】
従来の電気加熱と異なり、マイクロ波は、ガラスに浸透し、それによって、ガラスを体積的かつ効率的に加熱することができる。電気的（例えば、ＩＲ）熱と組み合わせられると、本発明のマイクロ波加熱は、熱的焼き戻しのために好適なガラス厚さを横断する所望のプロファイルを生成する。
【００４０】
ガラス焼き戻しプロセスの課題は、ガラスの形状を損なうことなく良好な焼き戻しガラス品質を達成すること、良好な光学品質を維持すること、および／またはガラス焼き戻しプロセス中の破損を最小化することを含む。ＩＲ加熱火炉において実行される伝統的な熱的ガラス焼き戻しは、ガラスを焼き戻し温度まで予熱するために、ＩＲ加熱火炉に依拠する。しかしながら、ＩＲ加熱の性質に起因して、ガラスシート中央平面を効果的かつ十分に加熱することは、困難である。順に、より低い中央平面温度を伴う「負の」放物線状温度勾配（例えば、図１Ａ参照）が、ガラスシートにおいて形成され、それは、火炉内での最大ガラス焼き戻し温度を制限する。ガラスが薄い（例えば、厚さが２．５ｍｍを下回る）とき、急速な熱放散に起因して、要求される最大ガラス焼き戻し温度を達成および維持することは、さらに困難である。最大ガラス焼き戻し温度は、ΔＴ（ガラス表面温度と中央平面温度との間の温度差）、したがって、ガラスの中心張力および／または表面圧縮を含む焼き戻し強度を増加させるであろう要因である。２０ＧＨｚを上回る周波数におけるマイクロ波加熱は、以下の理論：１）マイクロ波エネルギーの影響下で永久双極分子が再配向すること；および／または、２）イオン構成物の移動に起因して導電性電流が材料内で流動すること；によって拘束されることを意図しないが、その独特な熱伝達機構に起因して、ガラス表面を貫通し、ガラスシートを体積的に（内部から）加熱することが可能である。ジャイロトロンが、ガラスを加熱するために、高電力および高周波数マイクロ波ビームを生成することができる。マイクロ波、例えば、ジャイロトロン加熱の利点は、正確な制御、効率的な加熱、および／または調節可能なビームサイズを含む。（図１Ｃのような）より高温の中央平面を伴う「正の」ガラス内部温度勾配、例えば、放物線状勾配が、ガラスシートにおいてもたらされ、それによって、ガラス焼き戻しを改良し得る。
【００４１】
ガラスシートは、それが加熱オーブンを離れると、冷たくなり、コンベヤシステムにおいて、ガラスシートの前縁は、後縁の前にオーブンを離れ、したがって、焼き入れチャンバ内での焼き入れの開始前に後縁よりも長い冷却時間を有する。したがって、前縁および後縁を有するガラスシートは、マイクロ波ビームを使用して、ガラスシートの温度が後縁から前縁に上昇する温度プロファイルに加熱され得る（例えば、図２参照）。図２では、マイクロ波加熱されたシートの前縁は、破線Ａによって示され、最小有効焼き戻し温度は、破線Ｂによって示され、ガラスシートに対する最大焼き戻し温度は、破線Ｃによって示される。前縁と後縁との間の温度差および前縁から後縁への温度プロファイル曲線の形状は、ガラスシートが加熱オーブンを離れ、焼き入れチャンバに進行する速度、周囲温度、ならびにシートの前縁から後縁への熱の損失に寄与する任意の他の環境および／またはプロセス関連要因を制御することによって選択されることができる。前縁を後縁よりも高い温度までマイクロ波加熱することによって、ＩＲ加熱されたガラスシートと比較して、ガラスシートは、焼き入れが焼き入れチャンバ内で開始されるときまでに、前縁から後縁に、均一な温度プロファイルまたは少なくともより均一な温度プロファイルを有する。一例では、焼き入れチャンバ内のガラスシートの前縁から後縁への温度プロファイルは、等温（それが平坦であることを意味する）であり、および／または線形であり、線形等温線（単一の温度を有する線、つまり、この文脈では焼き戻し温度）から、１００℃未満〜１℃未満の温度偏差、例えば、線形等温線からの１００℃、９０℃、８０℃、７５℃、７０℃、６０℃、５０℃、４０℃、３０℃、２５℃、２０℃、１０℃、５℃、１℃、または０．１℃の偏差、およびそれらの間の増分を伴う。
【００４２】
平坦シートまたは湾曲シート等のガラスシートを焼き戻しすることにおいて使用するための方法およびシステムが、本明細書において提供される。方法およびシステムは、例えば、成形された多層製品を含む、ガラス製品の急速な均一な焼き戻しを達成するために、より均一な加熱プロファイルを提供する。オーブン内でガラスシートを予熱することと、超高周波数マイクロ波放射を使用して、例えば、ジャイロトロンを使用して、ガラスシートを焼き戻し温度プロファイルまで加熱することと、ガラスシートを焼き入れし、焼き戻しされたガラスシートをもたらすこととを含み得るガラス製品を焼き戻しするための方法が、提供される。
【００４３】
マイクロ波ビームによってもたらされる温度プロファイルは、ガラスシートの厚さを通して略平坦であり得る（例えば、最大±１０℃だけ変動する）（図１Ｂ）。代替として、ガラスの外面は、ガラスシートの中心よりも低温であり得る（図１Ｃ）。これを達成するために、ガラスシートが焼き戻し温度まで加熱されるオーブンの周囲温度は、焼き戻し温度よりも低く、例えば、周囲温度は、８００°Ｆ〜１，０００°Ｆの範囲にある。ガラスがジャイロトロンを使用して加熱される間、ファンまたは他の空気循環デバイスが、オーブン内に対流をもたらすように使用され、ガラスの外面がガラスの内部よりも低温である温度プロファイルをもたらし得る。したがって、予熱されたガラスシートを焼き戻し温度まで加熱する方法も、提供され、方法は、ガラスシートを焼き戻し温度まで加熱することを含み、ガラスシートの内部点の少なくとも一部は、ガラスシートの上にある表面点（ガラスシート上の同じ場所におけるガラスの表面上の点、例えば、平面シートに対して、同じ（ｘ，ｙ）座標におけるガラスの表面上の点、および／または、両方の点がガラスシートの表面に垂直な線上にある）と同一の温度またはそれよりも高い温度まで加熱される。
【００４４】
（マイクロ波加熱のためのシステム）
ガラスシートの焼き戻し温度までのマイクロ波加熱を使用する焼き戻しのためのシステムが、本明細書において提供される。マイクロ波（例えば、ジャイロトロン）加熱プロセスの独特な特徴に基づいて、システムおよび方法は、２つの段階を備え得る。第１の段階では、ガラスシートは、マイクロ波（例えば、ジャイロトロン）システムによって加熱され、システムは、例えば、２つのチャンバ（例えば、ＩＲ予熱チャンバおよびマイクロ波加熱チャンバ）、または１つのチャンバを備えていることができ、チャンバの中で、ガラスシートは、例えば、ＩＲ加熱を使用する伝導性加熱を随意に伴う高電力マイクロ波（例えば、ジャイロトロン）システムによって加熱される。第２の段階では、焼き入れシステムが、良好なガラス焼き戻し品質を達成するために、ガラス温度を急速に低減させる。
【００４５】
これらのシステムおよび関連方法は、平坦または湾曲ガラスシートに適用可能である。航空宇宙用透明材に対して、または湾曲ガラスシートがもたらされる他の用途に対して、本明細書に説明される焼き戻しシステムは、随意に、半連続的ガラス曲げ−ガラス焼き戻しプロセスを作り出すために、マイクロ波曲げを含み得る曲げプロセスに直接続く。存在するとき、マイクロ波曲げプロセスと焼き戻しシステムとの間の接続コンベヤが、マイクロ波曲げチャンバから焼き入れシステムへのガラスの移行が、焼き戻し温度および熱損失の観点から適切であることを確実にし得る。それは、移行が信頼性のあるものであり、ロバストであることを確実にすることもできる。このアプローチにより、コストおよび合計プロセススループットが、最適化され、それによって、合計出力を増加させ、および／または航空宇宙用透明材を作製するための製造コストのコストを削減し得る。ガラスシートは、第１のオーブン内で予熱され、第２のオーブンに移動させられ、第２のオーブン内でマイクロ波ビームを用いて焼き戻し温度プロファイルまで加熱され、焼き入れチャンバに移動させられ、焼き入れチャンバ内で焼き入れされ得る。代替として、ガラスシートは、第１のオーブン内で予熱され、次いで、マイクロ波ビームを用いて焼き戻し温度プロファイルまで加熱され、焼き入れチャンバに移動させられ、焼き入れチャンバ内で焼き入れされ得る。いずれの事例でも、焼き戻し温度までのガラスシートの加熱は、マイクロ波ビームを使用して、随意に、追加の赤外線加熱を用いて遂行される。
【００４６】
マイクロ波ビームは、例えば、非コーティングガラスシートの場合、ガラスシートの上方から印加され得る。ガラスシートの上部主面が、例えば、反射性および／または低放射率コーティングを用いてコーティングされている場合、ガラスシートは、マイクロ波ビームによって下方から加熱され得る。例えば、ガラスシートが下方から加熱されるとき、または、障害物が、単一のマイクロ波ビームがガラスシート全体を効果的に加熱することを妨害し得る任意の事例では、２つ以上のマイクロ波ビームが、ガラスシートを加熱するために採用され得る。２つ以上のマイクロ波ビームを提供することは、２つ以上の超高周波数マイクロ波発生器、例えば、ジャイロトロンデバイスを使用することによって遂行されることができるが、より経済的かつ柔軟に、ビームスプリッタが、１つのマイクロ波ビームを２つ以上のビームに分割するために使用され得る。例えば、ガラスシートが下方から加熱されるとき（例えば、ガラスシートの上面が反射性コーティングを有する場合）、ガラスシートを運ぶコンベヤまたはフレームの要素は、単一のマイクロ波ビームを用いてガラスシートの表面全体を対象とすること、およびそれを加熱することに干渉し得る。例えば、より大きいガラスシートを伴う別の場合、単一のマイクロ波ビームは、焼き戻し目的のためにガラスシートを適正または均一に加熱するために、あまり効果的ではないこともある。これらの場合、例えば、本明細書に説明されるようなビームスプリッタが、複数のマイクロ波ビームを提供するために採用され得る。
【００４７】
以下は、本明細書に説明されるデバイス、方法、およびシステムの種々の非限定的例をさらに説明する。
【００４８】
限定ではないが、ガラスシートの運動、オーブンの扉の開放および閉鎖、焼き入れチャンバ、マイクロ波チャンバ、化学的強化チャンバ、曲げチャンバ、ならびに／または他のチャンバを含むガラスの処理において、例えば、ガラスの焼き戻しにおいて、シートをステーションからステーションに移送するための制御システムが、手動で、またはコンピュータによって制御され得る。コンピュータは、タスクを実施するための命令を処理するマイクロプロセッサを含むマイクロプロセッサシステムを備えている。命令は、任意の好適なプログラミング言語でプログラムされ得、命令は、例えば、例えば、本明細書に説明されるシステムの種々の機械的、電気的、または光学的側面を監視、制御、および／または報告するために使用され、それは、限定ではないが、シートもしくはオーブンの温度を監視および／または制御すること、シートの位置を監視および／または制御すること、シートの形状を監視および／または制御すること、焼き戻しのためのシートの加熱を監視および／または制御すること、ならびに／もしくはシートの焼き入れを監視および／または制御することを含む。例えば、図３を参照すると、オーブン内のサーモカップルが、信号をコンピュータマイクロプロセッサシステム１９３に転送し得る（図３参照）。コンピュータマイクロプロセッサシステム１９３は、火炉の内部の温度を決定するために信号に基づいて作動する。火炉内部の温度が設定温度を下回る場合、信号が、火炉の熱入力を増加させるために、ライン１９５に沿って転送される。一方、火炉内部の温度が高すぎる場合、信号が、火炉への熱入力を減少させるために、ライン１９５に沿って転送される。火炉内部の温度が、許容可能な範囲内である場合、いかなる行動もとらない。本明細書に説明されるシステムのセンサ構成要素の非限定的例は、高温計、サーモカップル、熱走査装置、位置センサおよび走査装置、ならびに処理されたガラスシートまたは本明細書に説明されるようなガラスシートを処理するために使用されるシステムの温度、形状、位置、または任意の他の有用な属性を測定することにおいて使用するための当分野で公知であるような他のセンサを含む。
【００４９】
図４Ａは、ガラスシートの選択された部分を加熱するために、本発明において使用され得るジャイロトロンを示す部分的に断面の概略図である。ジャイロトロンは、赤外線テラヘルツ（ＴＨｚ）スペクトルの端に接近する高電力高周波数電磁放射を生成することが可能な高出力線形ビーム真空管を含む。その動作は、例えば、超伝導磁石によって提供されるような強力な磁場内で振動する電子の刺激されたサイクロトロン放射に基づく。上記のように、２０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚに及ぶ出力周波数を有し、少なくとも５ｋＷの電力出力を有するマイクロ波発生器等、高電力高周波数電磁波を生成することが可能な任意の好適なマイクロ波発生器が、好適である。ジャイロトロン１７７の種々の部分を示す概略図が、図４Ａに示される。概して、本発明を限定するものではないが、ジャイロトロン１７７の動作では、ガンコイル磁石２０８によって包囲されるカソード２０６によって放出される電子が、超伝導磁石２１０の強力な磁場内で加速される。電子ビーム２１２が強い磁場２１０を通して進行する間に、電子は、磁場の強度によって与えられる特定の周波数において回転し始める。最も高い磁場強度を伴う位置に位置する空洞２１４内で、ＴＨｚ放射は、強く増幅される。モードコンバータ２１６が、窓２２２を通してジャイロトロン１７７を離れ、導波管２２４に結合される自由ガウシアンビーム２１７を形成するために使用される。ジャイロトロンは、例えば、Ｇｙｒｏｔｒｏｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｉｎｃ．（Ｐｈｉｌａｄｅｌｐｈｉａ，Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａ）から商業的に利用可能である。
【００５０】
継続して図４Ａを参照すると、自由ガウシアンビーム２１７は、光学ボックス１７８まで導波管２２４を通過する。光学ボックス１７８は、自由ガウシアンビーム２１７を平行にして単一ビーム２２５にし、ビーム２２５のサイズ、例えば、直径を制御するために配置されるミラー（図示せず）を有する。平行にされたビーム２２５は、導波管２２６を通って光学ボックス１７８を離れ、ミラーボックス１７９の中に入る。ミラーボックス１７９は、区域２３０（図４Ａ参照）によって画定される事前決定されたエリアを通してビーム２２５を移動させるために、１つ以上の移動可能ミラー２２８（１つのミラーが、図４Ａの透視図に示される）を有する。図４Ａでは、区域２３０を通して移動するビーム２２５は、平坦ガラスシート６８に入射する。
【００５１】
図４Ｂは、ビームスプリッタを利用する、図４Ａに描写されるようなデバイスの変形例を図式的に示す立面図である。図４Ｂでは、ジャイロトロン１７７は、ビーム２２５をもたらす。ビーム２２５は、導波管２２４を通りビームスプリッタアセンブリ１８３の中に入る。ビームスプリッタアセンブリは、３つのビームスプリッタ１８５ａ−ｃを備えているように描写される。ビームスプリッタ１８５ａは、ビーム２２５をビームａおよびａ’に分割し、ａは、垂直に上向きに向けられ、ビーム２２５の２５％であり、したがって、ジャイロトロン１７７の出力の２５％であり、ａ’は、ビーム２２５の７５％である。ビームスプリッタ１８５ｂは、ビームａ’をビームｂおよびｂ’に分割し、ｂは、垂直に上向きに向けられ、ビーム２２５の２５％であり、ｂ’は、ビーム２２５の５０％である。ビームスプリッタ１８５ｃは、ビームｂ’をビームｃおよびｃ’に分割し、ｃは、垂直に上向きに向けられ、ビーム２２５の２５％であり、ｃ’は、ビーム２２５の２５％である。ミラー１８７が、ビームｃ’をガラスシートに垂直に上に向かわせる。ビームスプリッタ１８５ａ−ｃおよびミラー１８７は、定位置に固定され得るか、またはビームスプリッタ１８５ａ−ｃおよびミラー１８７のうちの１つもしくは全ては、集合的に、もしくは独立してコンピュータ制御され、ビームａ、ｂ、ｃ、および／またはｃ’をガラスシートの表面上に向かわせ得る。
【００５２】
ガラスシートを適正に加熱することが可能であるために必要とされる場合、追加の固定または移動可能かつコンピュータ制御される光学が、ビームａ、ｂ、ｃ、および／またはｃ’を向かわせるために、および／または修正するために、当業者によって選択および採用され得る。図４Ｂは、各々が元々のビームのエネルギーの２５％を有する４つの等しいビームａ、ｂ、ｃ、およびｃ’へのビーム２２５の分割を描写する。当業者によって認識されるであろうように、ビームは、サブビームがガラスシートを加熱するために利用され得る限り、任意の数のサブビーム、例えば、２、３、４、５、６、７、８、９、または１０本のサブビームに分割されることができる。追加のビームスプリッタまたはより少ないビームスプリッタが、例えば、図４Ｂに示されるように、その目的のために採用され得る。当業者は、ビームスプリッタアセンブリ１８３において使用するための適切な光学要素を決定することができる。
【００５３】
図４Ｃは、ビームａ、ｂ、ｃ、およびｃ’を向かわせるための追加の光学が存在する図４Ｂのデバイスの修正を図式的に描写する見下げ図である。図４Ｃでは、図４Ｂのように、ジャイロトロン１７７、導波管２２４、ビーム２２５、ビームａ、ｂ、ｃ、およびｃ’、ビームスプリッタアセンブリ１８３、ビームスプリッタ１８５ａ−ｃ、ならびにミラー１８７が、描写される。追加のミラー２２８ａ、２２８ｂ、２２８ｃ、および２２８ｃ’が、描写される。ビームａ、ｂ、ｃ、およびｃ’は、ビームスプリッタ１８５ａ−ｃおよびミラー１８７によって水平に向けられ、次いで、図４Ｂに示されるものと同一の方向に（ガラスシートに向かって）、ミラー２２８ａ、２２８ｂ、２２８ｃ、および２２８ｃ’によって垂直に上向きに反射される。ミラー２２８ａ、２２８ｂ、２２８ｃ、および２２８ｃ’の各々は、独立して定位置に固定されるか、または集合的に、もしくは独立して制御可能であり、コンピュータによって制御され、ビームａ、ｂ、ｃ、およびｃ’をガラスシート上の特定の場所に向かわせ得る。図４Ａおよび１２Ｃのミラー２２８ａ、２２８ｂ、２２８ｃ、および２２８ｃ’のいずれかのコンピュータ制御のために、モータまたは制御要素等の好適なアクチュエータデバイスおよび有線または無線の通信モジュールが、ミラー２２８ａ、２２８ｂ、２２８ｃ、および２２８ｃ’の位置を制御するために適切である場合、採用され得る。
【００５４】
当業者によって認識されるであろうように、図４Ａおよび４Ｂを参照すると、ジャイロトロン１７７、導波管２２４、ビームスプリッタアセンブリ１８３、ビームスプリッタ１８５ａ−ｃ、ミラー２２８および１８７、ミラーボックス１７９、ならびにそれらのデバイスの任意の他の要素は、このデバイスがガラスシートを効果的に加熱し得る限り、任意の有用な構成において、オーブン、火炉、チャンバ等の上に搭載されることができる。
【００５５】
マイクロプロセッサまたはコンピュータシステム１９３（図３）は、例えば、限定ではないが、ワイヤ２３９に沿って送信される信号が、成形されているガラスシートの部分に入射するビーム２２５のサイズを設定するための光学ボックス１７８（図４Ａ）のミラーの動作を制御することと、区域２３０（図４Ａ参照）内のビーム２２５またはビームａ、ｂ、ｃ、およびｃ’の移動の方向および移動の速度を制御するためにミラーボックス１７９のミラー２２８の移動を制御することと、アノード電圧、磁場の強度、および／またはジャイロトロン１７７のシステムに印加される電圧を改変することによってビーム２２５のエネルギーを制御することとを行うようにプログラムされ得る。必要に応じて、図３、４Ａ、および５を参照すると、マイクロプロセッサ１９３によって動作させられるミラー２２８は、上面ガラスシート、例えば、ミラーボックス１７９に面する上面ガラスシート６８の表面２４６上の事前決定された経路２４４に沿ってビーム２２５を移動させる。エネルギービーム２２５は、これが番号２３６によって指定されるシートの面積内の経路２４４に沿って移動するとき、ガラスシートをガラスシートのためのそれらの焼き戻し温度まで加熱する。エネルギービーム２２５は、それが番号２３２（図５参照）によって指定されるシートのエリア内の経路２４４に沿って移動するとき、ガラスシートをそれらの焼き戻し温度まで加熱する。高温計または他の温度センサもしくは走査装置が、ガラスの温度を監視するために使用され得る。温度センサまたは走査装置は、ワイヤ２５１によってマイクロプロセッサまたはコンピュータ１９３に接続され、信号をマイクロプロセッサ１９３に送信し得、マイクロプロセッサは、信号をワイヤ２３９に沿って転送し、経路２４４に沿ったビーム２２５の速度を改変することによって、および／または、上で議論されるようにビームのエネルギーを改変することによって、ガラスの選択された部分の温度を所望の温度範囲内に維持し得る。より具体的には、ビーム２２５の速度を減少させることは、ガラスの温度を増加させ、逆もまた同様であり、アノード電圧、磁場、および／または印加される電圧を増加させることは、ガラスの温度を増加させ、逆もまた同様である。ガラスシートに沿ったビームの移動は、示されるように、ビーム２２５を向かわせることによって遂行され得るが、ガラスシートの移動によっても、例えば、ガラスシートの往復によっても遂行または補助され得る。ビームは、ガラス全体にわたる温度プロファイルを上昇、低下、または維持するために、任意の有用なパターンにおいて、および／またはガラスシートの温度走査に基づいて必要に応じて、ガラスシートに沿って移動させられ得る。ガラスシートに対する標的温度プロファイルは、好適な非一過性コンピュータ読み取り可能な媒体内に入力および記憶され得、温度センサまたは走査装置からのセンサ入力は、マイクロプロセッサを使用して、標的温度プロファイルと比較され得、マイクロ波ビームは、マイクロプロセッサによってガラスシートの一部に向かわせられ、ガラスシートの実際の温度を標的温度プロファイルと合致させ得る。
【００５６】
熱データを取得することおよびその処理、ならびに温度プロファイルをもたらすためのそれらのデータの使用は、加熱プロセス中、１回以上の回数、例えば、それらの間の任意の増分を含む０．０００１、０．００１、０．０１、０．１、０．５、１、２、５、１０、１５、２０、３０、および６０秒毎を含む、０．０００１秒毎〜６０秒毎に及ぶ間隔において繰り返され得る。より短い時間間隔も、想定され、コンピュータシステムのスループット（例えば、処理能力）のみによって制限される。ジャイロトロンシステムは、コンピュータシステムがデータを分析できるのと同程度に迅速にコンピュータシステムに応答することが可能ではないこともあり、したがって、走査間隔は、ジャイロトロンシステムの応答性に基づいて設定され得る。したがって、熱プロファイル、ならびに随意に、空間的プロファイルの走査および分析は、関連するハードウェアの限界内で、ジャイロトロンの制御よりも速いレートで実施され得る。
【００５７】
図６は、火炉システムの例を図式的に示す。図６は、第１のチャンバ７６と、マイクロ波加熱チャンバ７８と、Ｕ形部材１３６によって支持される扉９４と、熱センサ３２４と、位置センサ３２０および３２１とを含む。第１のチャンバ７６は、赤外線ヒータの使用を通して、コンベヤ２０２上で搬送されるガラスシートを、例えば、９００〜１，０００°Ｆの範囲の温度まで予熱するが、他の好適な予熱温度も、ガラスシートの材料に応じて利用され得る。マイクロ波加熱チャンバ７８は、所望の焼き戻し温度を達成するために、平坦ガラスシートの一部を加熱する。第２のチャンバ７８の赤外線ヒータは、約１，０００〜１，１００°Ｆまでのチャンバの温度、またはガラスシートの成形もしくはサグ温度（ｓａｇ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）をわずかに下回る任意の温度を維持する。ガラスのシートは、ジャイロトロン１７７と、光学ボックス１７８と、ミラーボックス１７９とを含むジャイロトロンビームシステムによって、マイクロ波加熱チャンバ７８内で加熱される。
【００５８】
本明細書に説明されるシステムおよび方法の動作時、ガラスシートが、最初に、調製され、随意に、所望の形状に曲げられる。シートが焼き戻しできる状態になっていると、シートは、本明細書に説明されるシステムおよび／または本明細書に説明される方法を使用して焼き戻しされる。ガラスシートは、火炉の中に移動させられ、それは、予熱され得、次いで、同一の火炉チャンバ内か、または別のチャンバもしくはステーション内かのいずれかで、本明細書に説明されるようなマイクロ波加熱方法およびシステムを使用して、焼き戻し温度プロファイルまで加熱される。マイクロ波ビームを使用して、焼き戻し温度プロファイルまで加熱されたガラスシートは、次いで、焼き入れされ、焼き戻しされたガラスシートをもたらす。つまり、ガラスシートは、マイクロ波ビームを使用して焼き戻し温度プロファイルまで加熱され、ガラスシートの温度プロファイルは、焼き入れが開始される前に変化し得るが、ガラスシートは、焼き戻し温度までのマイクロ波加熱と焼き入れ中の急速冷却の開始との間で好適な焼き戻し温度のままである。当業者によって理解されるであろうように、予熱オーブン、マイクロ波ビーム、および焼き入れチャンバのそれぞれの構成ならびに相対的場所は、適正かつ許容可能な加熱および焼き入れが遂行され得る限り、変動させられることができる。焼き入れは、加熱に直接続き、焼き戻し温度までのマイクロ波加熱と焼き入れとの間にガラスシートのさらなる処理が殆どまたは全く存在しないことを意味し得るが、説明される焼き戻し温度までのマイクロ波加熱と、焼き戻しされた製品をもたらすためのマイクロ波ビームを使用して焼き戻し温度まで加熱されたガラスシートの焼き入れとに否定的に干渉しない任意の介在する処理が、利用され得る。本明細書に説明されるシステムでは、マイクロ波発生器は、焼き入れチャンバに隣接し、焼き戻し温度までのマイクロ波加熱が起こるコンベヤシステム上の位置と焼き入れとの間にガラスシートのさらなる処理が殆どまたは全く存在しないことを意味し得るが、説明される焼き戻し温度までのマイクロ波加熱と、焼き戻しされた製品をもたらすためのマイクロ波ビームを使用して焼き戻し温度まで加熱されたガラスシートの焼き入れとに否定的に干渉しない任意の介在する処理が、利用され得る。
【００５９】
ガラスは、焼き入れとして公知のプロセスにおいて、ガスまたは空気流、例えば、圧縮空気を用いてガラスシートの表面を急速冷却することによって焼き戻しされる。図７は、焼き入れチャンバ３１０を描写する。焼き入れチャンバ３１０は、オーブンのように、任意の有用な形状であり得る。ガラスシートは、本明細書の別の場所に説明されるように、コンベヤ３１２を使用して、焼き入れチャンバ３１０の内外に運搬され得る。描写される例示的焼き入れチャンバ３１０は、圧縮空気のタンク等の空気源に接続される強制空気マニホールド３１４を備えている。使用時、空気３１７が、強制空気マニホールド３１４を通してガラスシート３１８上に押し進められる。コンベヤ３１２によるガラスシート３１８の移動は、図７の左から右（矢印参照）として描写される少なくとも一方向においてであるが、ガラスシートを最良に焼き入れするように、または別様に焼き戻しおよび／もしくは全体的生産プロセスを最適化するように任意の方向においてであり得る。物理的構造および／またはコンピュータコントローラ、例えば、ロボットが、２次元または３次元におけるガラスシートの移動を制御し得、そのような移動の制御は、当業者によって容易に遂行され得る。ガラスシート３１８の温度は、ＩＲ走査装置または撮像によって、本明細書に説明されるように測定され得る。撮像（例えば、電荷結合素子またはＣＣＤ）または温度センサ３１９は、マニホールド３１４上に配置されるように描写される。マニホールド３１４上の配置の代替として、またはそれに加えて、撮像および／または温度センサ３１９は、センサ３１９がガラスシート３１８の温度を測定することを目的として、ガラスシート３１８を適正に走査し得る限り、コンベヤ３１２における間隙内（例えば、スタブロール間の間隙内）またはコンベヤ３１２の下方に配置され得る。焼き入れチャンバ３１０は、随意に、例えば、上で説明されるオーブンの種々の例に説明されるような１つ以上の扉（図示せず）を含み、それらは、ガラスが焼き入れチャンバ３１０に進入するとき、および／またはそれから退出するとき、それを通してコンベヤおよびガラスシートが通過する開口部を部分的または完全に閉鎖する。空気流、ガラスシート移動、および／または空気温度等の焼き入れプロセスの任意または全ての側面は、コンピュータシステムによって、例えば、コンピュータ上に記憶され、それによって実装される事前決定されたプロトコルに従って、単独で監視および制御され得るか、または、例えば、焼き入れに先立って、および／もしくは、それ中に走査または撮像することによって取得されるガラスシートの温度プロファイルの分析と、その温度プロファイルをコンピュータシステム内に記憶された温度プロファイルと比較することと、記憶された温度プロファイルが満たされるまで、コンベヤ上のガラスシートの移動、マニホールドを通した空気流、および／またはマニホールドを通した焼き入れ空気温度等の任意の焼き入れパラメータを調節することとを併せて監視および制御され得る。記憶された温度プロファイルは、少なくともガラスシートの温度を含み得るが、それは、焼き戻し温度からのガラスシートの温度の変化率も含み得る。
【００６０】
図８Ａおよび８Ｂは、本明細書に説明されるような焼き戻しシステムの一般化されたレイアウトの２つのバージョンを示す概略図面である。図８Ａは、本明細書に説明されるようなガラスシートを焼き戻しすることにおいて有用なシステムを提供し、例えば、ＩＲ加熱を使用する予熱を提供する第１のチャンバ７６、焼き戻し温度までのガラスシートのマイクロ波（例えば、ジャイロトロン）加熱において使用するための第２のチャンバ７８、および焼き入れチャンバ３１０の向きを描写し、矢印は、コンベヤ３１２に沿ったチャンバを通した移動の一般的方向を示す。図８Ｂは、図８Ａのシステムの代替バージョンの概略立面図を提供し、第１のオーブン７７が、ガラスシートを加熱するためのＩＲ予熱およびジャイロトロンシステムを組み合わせ、焼き入れチャンバ３１０が、扉９４によって分離され、扉９４は、第１のオーブン７７または焼き入れチャンバ３１０が動作中であるときに閉鎖されるが、第１のオーブン７７から焼き入れチャンバ３１０へのガラスシートの移送中に開放される。
【００６１】
熱焼き戻しの代替では、ガラスシート、特に、より薄いガラスシートが、化学的に強化され得る。化学的強化は、ナトリウムまたはリチウムイオン等のガラス中のより小さいイオンとより大きいイオンとの間のイオン交換によって達成され、それは、強化されたガラスにおいて見出される特徴的な圧縮効果を引き起こす。伝統的な化学的強化方法は、広く公知であり、より小さいイオンを備えているガラスシートをより大きいイオンを備えている溶液にさらすことを伴う。例えば、ナトリウム含有ガラス中のナトリウムイオンが、硝酸カリウムの浴中でカリウムイオンと交換されるか、またはリチウム含有ガラス中のリチウムイオンが、硝酸ナトリウムの浴中でナトリウムイオンと交換される。化学的強化プロセスが、本明細書に提供される。方法では、ガラスシートが、ガラスシート中のイオンよりも大きいイオン半径を有するイオンと接触させられるか、またはそれにさらされ、例えば、ジャイロトロンからのビーム等の超高周波数マイクロ波発生器からのビームを用いてガラスシートを同時に加熱しながら、ガラスシートは、ガラスシート中のイオンよりも大きいイオン半径を有するイオンを備えている蒸気と接触させられる。化学的堆積チャンバ４００が、図９に図式的に描写される。チャンバ４００は、本明細書の別の場所に説明されるようなコンベヤ４０２、扉４０４、および化学蒸気４０６とともに描写される。化学蒸気の例は、強化に先立ってガラス中に存在するものよりも大きいアルカリ金属イオンを提供する蒸気等、化学的強化において有用な任意の組成物を含む。チャンバ４００は、別の場所に説明されるようなジャイロトロン（図示せず）に取り付けられるジャイロトロンミラーボックス４７９も備えている。ジャイロトロンは、ビーム４２５をもたらし、それは、ガラスシート４０９を加熱し、イオン交換プロセスを加速させ、理論によって拘束されることを意図しないが、伝統的な塩浴によって達成可能であるものよりも大きいイオンのより深い浸透を可能にする。代替実施形態では、標準的な化学的強化は、好適な浴中でのイオン交換によって実行され得、ジャイロトロンビームは、イオン交換プロセス中またはその後にガラスを加熱し、化学的強化プロセスを促進するために使用され得る。これは、より強い製品を提供することが期待され、それは、伝統的な塩浴を使用して可能であろうものよりも薄いガラスシートの化学的強化も可能にする。
【００６２】
本明細書に説明される方法およびシステムは、少なくとも、本明細書に説明されるようなガラスシートの加熱および焼き戻しの進度を監視および制御するために、例えば、限定ではないが、マイクロプロセッサ１９３のようなコンピュータに依拠し得る。コンピュータまたはコンピュータシステムは、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、クレジッドカードサイズのコンピュータ、携帯情報端末（ＰＤＡ）、スマートフォン、タブレット、ワークステーション、サーバ、メインフレーム／エンタープライズサーバおよび／またはクラスタ等の任意の物理的形態をとり得る。用語「コンピュータ」、「コンピュータシステム」、「マイクロプロセッサシステム」、または「コンピュータマイクロプロセッサシステム」は、本明細書では同義的に使用される。コンピュータは、１つ以上のプロセッサ、例えば、中央処理ユニット（ＣＰＵ）を含み、それは、コンピュータに対する命令を実行する。コンピュータは、システムバス等の任意の好適な構造によってプロセッサに接続されるメモリ、例えば、ＲＡＭおよびＲＯＭ（例えば、ＵＥＦＩまたはＢＩＯＳを記憶する）も含む。コンピュータは、例えば、ハードドライブ、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）、光学ドライブ、テープドライブ、フラッシュメモリ（例えば、不揮発性コンピュータ記憶チップ）、カートリッジドライブ、および新しいソフトウェアをロードするための制御要素等、コンピュータ読み取り可能な媒体／メディアの形態において、プログラミングおよびデータを記憶するための非一時記憶装置も備え得る。本明細書に説明されるようなコンピュータシステムは、種々のハードウェア要素の任意のトポロジによって、またはその相対的場所によって限定されず、当業者がコンピュータシステムを実装することにおいて採用する多様な物理的構造および仮想構造を認識する。
【００６３】
データ、プロトコル、コントローラ、ソフトウェア、プログラム等が、コンピュータ内で、例えば、ハードドライブもしくはソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）内でローカルに、ローカルエリアネットワークもしくは広域ネットワーク内で、またはクラウド内で、例えば、サーバ、ネットワーク関連ドライブ（ＮＡＳ）の形態で、または接続がインターネット接続を経由して成されるように、例えば、遠隔アクセスを介して遠隔に記憶され得る。本明細書に説明される方法およびシステムによって生産または使用される画像、温度プロファイル、もしくは形状プロファイル等のデータは、１つ以上の目的のために編成されるデータの集合である、データベース内のコンピュータ読み取り可能な媒体上で編成され得る。典型的なコンピュータの要素を形成する他の例示的ハードウェアは、限定ではないが、広く公知であるようなユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、ＳＡＴＡ、ｅＳＡＴＡ、ＳＣＳＩ、Ｔｈｕｎｄｅｒｂｏｌｔ、ディスプレイ（例えば、ＤＶＩまたはＨＤＭＩ（登録商標））、およびイーサネット（登録商標）ポート、ならびにグラフィックスカード等、ＣＰＵの一体部品、マザーボードのサブシステム、または別個のハードウェアデバイスであり得るグラフィックスアダプタ等の入力／出力デバイス／ポートを含む。Ｗｉ−Ｆｉ（ＩＥＥＥ  ８０２．１１）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）等の無線通信ハードウェアおよびソフトウェアも、コンピュータ内に含まれ得る。コンピュータの要素は、同一の筐体内に格納される必要はなく、任意の好適なポート／バスを介してメインコンピュータ筐体に接続され得る。典型的なコンピュータでは、少なくともＣＰＵ、メモリ（ＲＯＭおよびＲＡＭ）、入力／出力機能性、ならびに多くの場合、ハードドライブまたはＳＳＤ、およびディスプレイアダプタが、ともに格納され得、任意の有用なトポロジの高性能バスによって接続される。
【００６４】
記憶およびメモリ能力を有するコンピュータは、命令の設計、記憶、および実行を可能にする、コントローラ側面を含み、命令は、本明細書では「プログラミング命令」と称され、プログラムされるようにコンピュータシステムに相互作用および動作するように独立して、または集合的に命令するためのプロセッサによって実行可能である。コンピューティングの文脈では、コンピュータ実装プロセス（例えば、プログラム）は、概して、数学的または論理的公式、演算、および／もしくはアルゴリズムの実装等の結果を生成する任意のコンピュータ実装アクティビティを指す。
【００６５】
コントローラの一例は、命令の実行を指示するためにコンピュータシステム上にインストールされるソフトウェアアプリケーション（例えば、基本入力／出力システム（ＢＩＯＳ）、ユニファイドエクステンシブルファームウェアインターフェース（ＵＥＦＩ）、オペレーティングシステム、ブラウザアプリケーション、クライアントアプリケーション、サーバアプリケーション、プロキシアプリケーション、オンラインサービスプロバイダアプリケーション、および／またはプライベートネットワークアプリケーション）である。コントローラは、ＷＩＮＤＯＷＳ（登録商標）ベースのオペレーティングシステムである。コントローラは、任意の好適なコンピュータ言語（例えば、Ｃ＼Ｃ＋＋、ＵＮＩＸ（登録商標）  ＳＨＥＬＬ  ＳＣＲＩＰＴ、ＰＥＲＬ、ＪＡＶＡ（登録商標）、ＪＡＶＡ（登録商標）ＳＣＲＩＰＴ、ＨＴＭＬ／ＤＨＴＭＬ／ＸＭＬ、ＦＬＡＳＨ、ＷＩＮＤＯＷＳ（登録商標）  ＮＴ、ＵＮＩＸ（登録商標）／ＬＩＮＵＸ（登録商標）、ＡＰＡＣＨＥ、ＯＲＡＣＬＥを含むＲＤＢＭＳ、ＩＮＦＯＲＭＩＸ、およびＭｙＳＱＬ）および／またはオブジェクト指向技法を利用することによって実装され得る。
【００６６】
コントローラは、機械、コンポーネント、物理的もしくは仮想機器、記憶媒体、または命令をコンピュータシステムに送達することが可能な伝搬信号の任意のタイプにおいて恒久的もしくは一時的に具現化され得る。特に、コントローラ（例えば、ソフトウェアアプリケーションおよび／またはコンピュータプログラム）は、コンピュータシステムによって読み取り可能なである、任意の好適なコンピュータ読み取り可能な媒体（例えば、ディスク、デバイス、または伝搬信号）上に記憶され得、それによって、コンピュータシステムが記憶媒体を読み取る場合、本明細書に説明される機能が実施される。
【００６７】
コンピュータは、「プロトコル」（例えば、ガラスシートのための焼き戻しプロセスを制御する、例えば、命令およびデータ）を含み、実装し得る。種々のモデル化技法が、プロトコルを開発するために使用され得、コンピュータ実装プロトコルの一部として実装され得る。モデル化技法は、ガラス焼き戻しプロセス、および随意に、曲げプロセスに特定の科学的かつ数学的モデルを含み、それは、高品質の最終ガラスシートを達成するために必要なプロセスの異なる段階において要求される温度を決定することが可能である。プロトコルは、例えば、第１の火炉の出口における予熱温度、ガラス形成火炉内のガラス形成／曲げ温度プロファイル、形成プロセスが完了したときの出口ガラス温度、ガラス焼き戻し予熱プロファイル、およびガラス焼き戻し温度プロファイルを含む。プロトコルは、ジャイロトロンビームシステムを制御し、加熱プロファイルを確立し、特定の熱プロファイルを達成し、ガラスシートを焼き戻しし得る。ジャイロトロンビームは、ジャイロトロンビームの経路、速度、幅、形状、周波数、ある場所（ガラスシート上の位置）における滞留時間、または強度／エネルギー（例えば、キロワット、ｋＷ）を改変する等、種々の方法で操作され得る。一例では、ビーム幅、ビーム形状、強度／エネルギー、および周波数は、一定に保持され得るが、ジャイロトロンビームの場所、経路、速度、および／またはある場所における滞留時間は、ガラスシート上に所望の加熱プロファイルを提供するように改変され得る。別の例では、ビームがガラスシートの表面を横断して一定の速度で移動させられ得る間、所望の熱プロファイルをもたらすために、ジャイロトロンビームの電力は、操作され得る。別の例では、電力およびビーム速度の両方が、所望の効果を達成するために変更され得る。プロトコルは、場所、経路、強度／エネルギー、速度、ビーム形状、ビーム直径、および出力周波数等、少なくともジャイロトロンビームの任意または全ての可能なパラメータを制御するための命令を備え得、それらのパラメータは、ジャイロトロンユニットまたはジャイロトロン後光学によって制御され得る。例えば、ジャイロトロン（図４Ａ）またはビームスプリッタ（図４Ｃ）と関連して本明細書に説明されるミラーは、コンピュータによって制御可能であるとき、ビームをガラス上のある位置に対して向かわせるために、アクチュエータ、モータ、サーボ等によって移動させられ得る。一側面では、ビームの位置およびガラスシートの熱プロファイルに関連するデータが、例えば、温度センサ、撮像センサ、ＩＲ走査装置、位置センサ、またはそれらの組み合わせを使用して取得され得、そのようなデータは、コンピュータ内に記憶されたプロトコルと比較され得、コンピュータは、次いで、ＩＲヒータ、マイクロ波ビーム、ガラスシート位置制御、焼き入れ空気流および温度、ならびに本明細書に説明されるシステムの動作の任意の他の関連する側面を制御し、ガラスシートの加熱および移動プロファイルを制御する。したがって、プロトコルは、ガラスのシートに関する所望の焼き戻し温度プロファイルを達成するために、ガラスシート上の熱プロファイルおよび／または熱分布を制御し得る。
【００６８】
プロトコルの一部として、コンピュータは、熱および位置センサ、特に、熱センサ、および随意に、位置センサからのリアルタイムデータを受信し、処理し得る。そして、コンピュータは、リアルタイムデータから、温度プロファイル、および随意に、形状プロファイルをもたらし得る。温度プロファイルおよび形状プロファイルは、単に、基準温度（該当するとき、曲げプロトコルと関連して記憶される形状プロファイル）と比較され得るコンピュータ内の表現である。コンピュータシステムは、もたらされたプロファイルを基準プロファイルと比較し得、ガラスシート上の１つ以上の場所におけるもたらされたプロファイルと基準プロファイルとの間の差異を決定し、差異が存在し、ガラスシート上の１つ以上の位置が、ガラスシートの温度および形状を基準プロファイルと合致させるために加熱を要求する場合、コンピュータは、ジャイロトロンビームの１つ以上のパラメータを制御し、ガラスシートの一部を選択的に加熱し、それらの差異を補正し得る。それに加えて、随意に、コンピュータは、本明細書に説明される任意の例によるシステムの１つ以上のチャンバおよび／もしくは火炉のサーモカップルおよび／もしくはＩＲ走査装置等、１つ以上の温度センサから追加の温度データを受信し得、サーモスタットとしての役割を果たし、例えば、システムにおいて利用されるＩＲヒータ、送風機等の出力を調節することによって、チャンバの周囲温度を監視および調節し得る。一例では、サーモカップルは、図６に示されるように、マイクロ波加熱チャンバ７８の温度を検出する。マイクロ波加熱チャンバ７８が所望の温度にない場合、コンピュータは、例えば、上で説明されるようなコンピュータ実装プロセスを使用して、マイクロ波加熱チャンバ７８の実際の周囲温度を、マイクロ波加熱チャンバ７８に関する記憶された基準周囲温度と比較し、記憶された基準周囲温度に到達させるために、マイクロ波加熱チャンバ７８の熱を自動的に調節する。本明細書に説明される火炉に関する「周囲温度」とは、火炉内の１つ以上の点における雰囲気の温度を意味し、ガラスシートの温度を指すものではない。
【００６９】
熱センサ３２４（図６）は、焼き戻しされるべきガラスシートのＩＲ画像を捕捉するＩＲレーザ光センサであり得、ＩＲ画像は、コンピュータに送信され、コンピュータは、捕捉された画像を、特定のガラスシートのためのガラス焼き戻しプロトコルの一部として記憶される基準画像と比較し、ガラス上のある位置がガラス焼き戻しプロトコルの一部として記憶される画像内の同一の位置のそれよりも低い温度にある場合、ジャイロトロンビームが、その位置の温度がガラス焼き戻しプロトコルの一部として記憶される画像の基準温度と合致するまでその位置を加熱するように向かわせられ得る。ガラスシートから特定の焼き戻し結果をもたらすためのプロトコルは、加熱および／または焼き戻しプログラム中の１つ以上の時点における、ガラスシートのための１つ以上の基準温度分布プロファイルを含み得る。
【００７０】
位置センサが、本明細書に説明される任意のシステム内のガラスシートの運動および／または形状を追跡するために使用され得る。ガラスシートの位置監視を可能にするために適切かつ必要である場合、撮像を可能にするために必要な範囲においてガラスシートの照明を提供するための好適な光源も、採用され得るが、加熱されたガラスは、典型的には、撮像目的のために、例えば、ＩＲまたは可視波長における十分な光を放出する。位置センサは、単一のユニットもしくは複数のユニットから成り得、ユニットは、リアルタイムで画像捕捉、またはガラスシート上の１つ以上の位置の空間的位置を示すデータの捕捉のいずれかを可能にする。非限定的例は、Ｒｏｃｋｗｅｌｌ  Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ（Ａｌｌｅｎ  Ｂｒａｄｌｙ）から取得される位置センサであり、例えば、４２ＣＭ  １８  ｍｍ  ＬａｓｅｒＳｉｇｈｔまたは４２ＥＦ  ＬａｓｅｒＳｉｇｈｔ  ＲｉｇｈｔＳｉｇｈｔが、好適な位置センサである。位置センサは、加熱または焼き入れチャンバ内で、一緒に、または別個の場所に格納されるかのいずれかである１つ以上のＣＣＤおよび／もしくはレーザ光センサデバイス等の撮像センサであり得る。ＣＣＤおよび／またはレーザ光センサデバイスセンサデバイスは、コンピュータ内で、またはデバイス内で処理される２Ｄ画像を出力する。画像は、それらの２Ｄ形態において使用され得るか、またはコンピュータによって３Ｄ画像を形成するために処理されることができ、コンピュータは、ガラスシート上の任意の部分または点のリアルタイム空間的位置および温度を示すガラスシートのプロファイルをもたらし、次いで、そのプロファイルをプロトコルに関連付けられる基準プロファイルと比較し、ガラスシートのプロファイルを基準プロファイルと合致させるためにジャイロトロンを用いて加熱を調節する。多種多様な位置、距離、測定、変位、プロファイル、２Ｄ、および３Ｄセンサ、例えば、レーザセンサが、例えば、限定ではないが、Ｒｏｃｋｗｅｌｌ  Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ（Ａｌｌｅｎ  Ｂｒａｄｌｙ）、Ｅｍｅｒｓｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ（Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ  Ｍｉｓｓｏｕｒｉ）、Ｓｃｈｍｉｔｔ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．（Ｐｏｒｔｌａｎｄ  Ｏｒｅｇｏｎ）、およびＯｍｒｏｎ  Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ  ＆  Ｓａｆｅｔｙ（Ｈｏｆｆｍａｎ  Ｅｓｔａｔｅｓ，Ｉｌｌｉｎｏｉｓ）から商業的に利用可能である。いずれの場合も、位置センサは、コンピュータに接続され、随意に上で説明されるＩＲデータと共に、位置センサから取得されたデータは、特定のガラスシートを焼き戻しするためのプロトコルに関連付けられる基準データと比較され得、ガラスシートの任意の部分の温度が、ジャイロトロンビームを使用して調節され得る。
【００７１】
任意の所与の時点におけるガラスシートの合成３Ｄ画像または画像の組が、任意の時点におけるガラスシートの形状または温度を評価するように、コンピュータ実装プロセスによって生成され得る。ガラスシートおよび／またはその一部のコンピュータシステム生成３Ｄ画像、合成画像、または画像の組は、プロトコルの基準プロファイルの値と比較されることができ、プロトコル内に記憶される所望の温度プロファイルからの偏差が存在する場合、コンピュータシステムは、随意に、赤外線撮像センサからの赤外線画像データとの組み合わせにおいて、ジャイロトロン１７７および／または第２の火炉７８の周囲温度を制御し、ガラスシートまたはその一部を加熱し、焼き戻しプロトコルの要件を満たすようにガラスシートを成形する。
【００７２】
「温度プロファイル」または「温度分布プロファイル」は、そのガラスのシートを加熱、曲げ、焼き戻し、および冷却するプロセス中の任意の時点または複数の時点における特定のガラスシートの任意の部分もしくは複数の部分の温度を指す。本明細書で使用されるように、「基準温度プロファイル」は、その特定のガラスシートを焼き戻しするためのプロトコルと関連してコンピュータシステム内にローカルに、またはそれから遠隔に記憶される任意の特定のガラスシートのための温度分布プロファイルを指す。基準温度プロファイルは、特定のガラスシートの特定の焼き戻しをもたらすために、公式および／または試行錯誤等による任意の方法によって生成もしくは開発される。ガラスシートから所望の焼き戻しをもたらすための基準温度分布プロファイルは、とりわけ、ガラスシートの組成、加熱ステーションと焼き入れチャンバとの間の物理的（コンベヤ）経路、および所望の焼き戻し効果を含む種々の要因に依存するであろう。基準として事前決定された温度プロファイルを使用し、最終的に、ガラスのシートを選択的に加熱するようにジャイロトロンシステムを操作することによって、所望の焼き戻し温度分布が、ガラスの内側だけではなく、ガラス全体を通してもたらされ得る。用語「「焼き戻しプロファイル」は、焼き戻しプロセス中にガラスのシートを加熱、焼き戻し、および冷却するプロセス中の任意の時点または複数の時点におけるガラスシートの温度分布を指す。
【００７３】
機器を動作させる人物への損傷を限定もしくは防止、および／または機器への損傷を防止もしくは限定するための安全機器の使用が、想定される。例えば、議論を限定するものではないが、機器は、アーク検出器を含み得る。アーク検出器は、火炉内に搭載され得、ケーブルを用いてマイクロプロセッサ１９３に接続されるフォトセルを含む。アーク放電は、当分野で公知なように、イオン化物質であり、例えば、限定ではないが、光のバーストとして現れる粉塵の浮遊ポケットである。アーク放電現象は、当分野で周知であり、さらなる議論は、必要ではないであろう。検出器のフォトセルは、アーク放電を感知し、信号をケーブルに沿って転送する。マイクロプロセッサ１９３は、信号をケーブルに沿って転送し、ジャイロトロンをシャットダウンし、火炉の周囲の人員およびジャイロトロン機器への損傷を防止する。
【００７４】
本明細書に説明される本発明のシステムは、本発明の種々の側面の例証として提供される。
【００７５】
１つのシステム５００が、図１０に図式的に描写されるように提供され、コンベヤ５４０が、ガラスシート５５０を伴う。１つ以上の扉（図示せず）が、少なくともマイクロ波チャンバ５２０と焼き入れチャンバ５３０との間に含まれ得る。ガラス材料は、最初に、伝統的なＩＲ加熱またはガス炉（対流加熱ガス流による）加熱によって予熱チャンバ５１０内で加熱される。マイクロ波チャンバ５２０は、ジャイロトロン等の超高周波数マイクロ波発生器５２５を含み、それは、ガラス５５０を焼き戻し温度プロファイルまで加熱するために使用されるビーム５２６をもたらす。マイクロ波デバイス（ジャイロトロン５２５）は、マイクロ波チャンバ５２０の上部上に設置され、ビーム５２６を下向きに向かわせ得るが、本明細書に説明される任意の側面のように、底部に設置され、ビーム５２６は、上向きに、またはチャンバ５２０に関連する任意の効果的な点に向かわせられ得る。本例では、ガラス５５０は、所望の焼き戻し温度プロファイルまで加熱されると、焼き入れチャンバ５３０に移送され、ガラスは、図７に本質的に示されるように、ノズルシステムおよび圧縮冷却空気システムを備え得る制御可能冷却システムによって焼き入れされる。３段システムは、任意の生産システムに容易に採用され得る、単純な生産フローを提供する。ガラスシートに対する最適な加熱を達成するために、マイクロ波エネルギーは、１０ｍｍ〜１５０ｍｍの直径を伴うビームに平行にされ得る。この集中させられたビームは、３次元における最適なガラス加熱を達成するために、定義された電力プロファイルを伴うガラスの表面を横断する走査ビームとして使用され得る。
【００７６】
システム６００が、図１１に図式的に描写されるように提供される。システム６００は、ジャイロトロン６２５およびジャイロトロンビーム６２６を伴う赤外線予熱チャンバ６１０と、例えば、図７に示されるような焼き入れチャンバ６３０と、ガラスシート６５０を伴うコンベヤ６４０とを含む。扉（図示せず）が、少なくとも予熱チャンバ６１０と焼き入れチャンバ６３０との間に含まれ得る。図１１のシステム６００は、同一のチャンバ内でＩＲ予熱とマイクロ波加熱とを組み合わせるが、最初に、ガラスシートを予熱し、次いで、予熱チャンバ６１０内で、ジャイロトロンビーム６２６を使用し、焼き入れのための焼き入れチャンバ６３０へのシート６５０の移送に先立って、ガラスシート６５０を焼き戻し温度プロファイルまで加熱し得る。代替として、図１１のシステム６００は、ガラス６５０を予熱し、かつ同時にマイクロ波加熱する。図１１から理解され得るように、ＩＲおよびマイクロ波加熱の順序は、ガラスシートが最適な様式で加熱されるように最も最適化された順序でスケジューリングされることができ、本明細書に説明されるシステムのいずれかのように、予熱のタイミングおよび強度とマイクロ波加熱のタイミングおよび強度とは、例えば、時間を節約するために、エネルギーを節約するために、および／または最良な品質の製品をもたらすために最適化され得る。一側面では、ガラスシートに対する最適な加熱を達成するために、マイクロ波エネルギーは、１０ｍｍ〜１５０ｍｍの直径を伴うビームに平行にされ得る。この集中させられたビームは、３次元における最適なガラス加熱を達成するために、定義された電力プロファイルを伴うガラスの表面を横断する走査ビームとして使用され得る。
【００７７】
システム７００が、図１２に図式的に描写されるように提供される。システム７００は、赤外線予熱チャンバ７１０と、ジャイロトロン７２５およびジャイロトロンビーム７２６を伴うマイクロ波チャンバ７２０と、図７に本質的に示されるような焼き入れチャンバ７３０と、ガラスシート７５０を伴うコンベヤ７４０とを含む。１つ以上の扉（図示せず）が、少なくともマイクロ波チャンバ７２０と焼き入れチャンバ７３０との間に含まれ得る。ガラス材料は、最初に、伝統的なＩＲ加熱またはガス炉（対流加熱ガス流による）加熱によって予熱チャンバ７１０内で加熱され得る。ガラス材料は、最初に、伝統的なＩＲ加熱またはガス炉（対流加熱ガス流による）加熱によって予熱チャンバ７１０内で加熱され得る。マイクロ波チャンバ７２０は、ジャイロトロン等の超高周波数マイクロ波発生器７２５を含み、それは、ガラス７５０を焼き戻し温度プロファイルまで加熱するために使用されるビーム７２６をもたらす。マイクロ波デバイス（ジャイロトロン７２５）は、マイクロ波チャンバ７２０の上部上に設置され、ビーム７２６を下向きに向かわせ得るが、本明細書に説明される任意の側面のように、それは、底部にも設置され、ビーム７２６は、上向きに、またはチャンバ７２０に関連する任意の効果的な点に向かわせられ得る。マイクロ波チャンバ７２０は、長さが短く、例えば、ガラスシート７５０よりも長さが短く、それによって、ガラスシート７５０は、マイクロ波チャンバ７２０内で別個の停止を伴うことなく、予熱チャンバ７１０から焼き入れチャンバ７３０に通り得る。ガラス７５０は、所望の焼き戻し温度プロファイルまで加熱されると、焼き入れチャンバ７３０に移送され得、ガラスは、図７に本質的に示されるように、ノズルシステムおよび圧縮冷却空気システムを備え得る制御可能冷却システムによって焼き入れされる。３段システムは、任意の生産システムに容易に採用され得る単純な生産フローを提供する。ガラスシートの最適な加熱を達成するために、マイクロ波エネルギーは、１０ｍｍ〜１５０ｍｍの直径を伴うビームに平行にされ得る。この集中させられたビームは、３次元における最適な所望のガラス加熱を達成するために、定義された電力プロファイルを伴うガラスの表面を横断する走査ビームとして使用され得る。
【００７８】
過剰なガラス表面温度および低放射率コーティングの反射率に起因するガラス欠陥を最小化することにおいて有用なガラス焼き戻し方法およびシステムも、提供される。方法およびシステムは、ガラス焼き戻しプロセスにおいて、伝統的なＩＲ加熱技術をマイクロ波エネルギーと組み合わせ、それは、特に、低放射率コーティングコーティングされたガラスのために、ガラス焼き戻しプロセスサイクル時間を有意に低減させ、および／または伝統的なガラス焼き戻しプロセスにおいてもたらすことが不可能である種々のガラス焼き戻しをもたらすことができる。方法およびシステムは、サイクル時間を低減させる、および／または製品欠陥を最小化することによって、ガラス焼き戻しコストを有意に削減し得る。方法およびシステムは、異なるガラス焼き戻し製品のための柔軟なガラス焼き戻し能力を提供する。当業者によって理解されるであろうように、ガラス製品は、異なる光学性質を伴う側を有し、一方の側は、典型的には、他方よりも反射性であり得る。結果として、マイクロ波ビームは、より低い反射率を伴うガラスシートの側から最良に印加され得る。典型的なプロセスでは、ガラスシートの上向きに面する表面は、下向きに面する表面と比較して優れた反射率を有するような様式で処理される。したがって、マイクロ波ビームは、多くの場合、シートの底部側であるガラスシートの低反射性側に印加され得る。
【００７９】
システム８００が、図１３に図式的に描写されるように提供される。システム８００は、赤外線予熱チャンバ８１０と、ジャイロトロン８２５およびジャイロトロンビーム８２６を伴うマイクロ波チャンバ８２０と、図７に本質的に示されるような焼き入れチャンバ８３０と、ガラスシート８５０を伴うコンベヤ８４０とを含む。１つ以上の扉（図示せず）が、少なくともマイクロ波チャンバ８２０と焼き入れチャンバ８３０との間に含まれ得る。ガラス材料は、最初に、伝統的なＩＲ加熱またはガス炉（対流加熱ガス流による）加熱によって予熱チャンバ８１０内で加熱され得る。描写されるマイクロ波チャンバ８２０は、ジャイロトロン等の超高周波数マイクロ波発生器８２５を含み、それは、ガラス８５０を焼き戻し温度プロファイルまで加熱するために使用されるビーム８２６をもたらす。マイクロ波デバイス（ジャイロトロン８２５）は、ガラスシートの底部からの方向性加熱のために、マイクロ波チャンバ８２０の底部上に設置され、ビーム８２６を上に向かわせるように示される。マイクロ波チャンバ８２０は、長さが短く、例えば、ガラスシート８５０よりも長さが短く、したがって、ガラスシート８５０は、マイクロ波チャンバ８２０内で別個の停止を伴うことなく、予熱チャンバ８１０から焼き入れチャンバ８３０に通過する。ガラス８５０は、所望の焼き戻し温度プロファイルまで加熱されると、焼き入れチャンバ８３０に移送され得、ガラスは、図７に本質的に示されるように、ノズルシステムおよび圧縮冷却空気システムを備え得る制御可能冷却システムによって焼き入れされ得る。３段システムは、任意の生産システムに容易に採用され得る単純な生産フローを提供する。ガラスシートの最適な所望の加熱を達成するために、マイクロ波エネルギーは、１０ｍｍ〜１５０ｍｍの直径を伴うビームに平行にされ得る。この集中させられたビームは、３次元において均一に加熱されたガラスを達成するために、定義された電力プロファイルを伴うガラスの表面を横断する走査ビームとして使用され得る。図１０および１１に描写されるシステムも同様に、底部から加熱するために上向きに投影するジャイロトロンビーム５２６および６２６とともに構成されることができる。
【００８０】
注目すべきこととして、図１０、１１、１２、および１３では、マイクロ波（ジャイロトロン）ビームは、単一のビームとして描写されるが、単一の定常ビーム、パルスビーム、準パルスビーム、または描写されるものよりも小さいサイズを有するビームであり得、それは、上で説明されるように、ガラスシートの表面の上を移動させられる。さらに、ビームは、複数のビームをガラスシートに対して向かわせるために、例えば、図４Ｂおよび４Ｃに図示されるように分割されることができる。ビームは、同一または異なる強度、サイズ等の２、３、４、５、６、７、８、９、または１０本の個々の、および随意に、独立して制御可能なビームに分割され得、それは、光学の運動によって、および／または適切な光学もしくは光学電子フィルタもしくはフィルタ処理機構の使用を通して制御可能であり得る。さらに、該当する場合、ガラスシート５５０、６５０、７５０、および８５０は、均一な加熱または所望の加熱プロファイルを達成するために、予熱チャンバ５１０、６１０、７１０、８１０とマイクロ波チャンバ５２０、７２０、８２０とを焼き入れチャンバ５３０、６３０、７３０、８３０まで連続的に通過するか、または、任意の点で、各チャンバ内で、またはその変形例において停止し得る（例えば、図１０の予熱チャンバ５１０を通して連続的に移動し、マイクロ波チャンバ５２０において停止するか、または、前方向および逆方向に行ったり来たりする）。線形として描写されるが、ガラスシートの移動および説明されるシステムの種々の構成要素の配置は、空間における任意の効果的な方向、向き、または構成においてであり得る。
【００８１】
前述の例のいずれかでは、伝統的なＩＲ加熱エネルギーは、ガラスを９００°Ｆ〜１，１５０°Ｆの範囲内で予熱するために使用され得、マイクロ波電磁エネルギーは、追加の加熱を提供し、ガラスシートの組成、形状、および構造、ならびに所望の焼き戻しプロファイルに応じて、例えば、１１８２°Ｆまたはそれよりも高い焼き戻し温度にガラスを至らせるために使用され得る。例えば、限定ではないが、ＩＲ加熱チャンバ内では、ガラスシートは、ガラス平均温度が６０５℃（１，１２１°Ｆ）（表面が約６２５℃（１，１２７°Ｆ）、中央平面が約５９５℃（１，１０３°Ｆ））に到達するまで、高強度ＩＲ（３．６Ｗ／ｃｍ２）を用いて、例えば、６９０℃（１，２７４°Ｆ）に設定されたＩＲ火炉内で予熱される。
【００８２】
本明細書に提供されるシステムおよび方法では、マイクロ波エネルギーは、ガラスシートを連続的に加熱する１０ｍｍ〜１５０ｍｍの直径を伴う連続的な集中させられたマイクロ波ビーム、または、類似する直径を伴うが１秒〜２５秒のパルス幅および１分〜１０分のサイクル時間を伴うパルスにされた集中させられたマイクロ波ビームであり得る。
【００８３】
図１２および１３を参照すると、ガラスシートは、所望の予熱温度標的（１，１００°Ｆまたはそれよりも低い）まで加熱され得、次いで、例えば、約４０ｍ／秒〜２０ｍ／秒に及ぶ速度でマイクロ波チャンバに移送される。マイクロ波チャンバ７２０または８２０内では、マイクロ波エネルギーは、集中させられたビームとして形成される連続波または集中させられたビームとして形成されるパルス波のいずれかとしてガラスシートに印加され得る。ガラスシートがマイクロ波チャンバ７２０または８２０を通過するにつれて、ガラスシート温度は、周辺環境に起因する熱損失に起因して減衰させられ、シートが焼き入れチャンバに移送されるとき、ガラスシートの前縁が後縁よりも低温であることをもたらし得る。この事象を補償するために、可変電力曲線が、ガラスシートが焼き入れチャンバに完全に進入すると、ガラス温度均一性を確実にするために印加され得る。補償するために、マイクロ波ビームは、ガラスシートの前縁から後縁に減衰させられ得、例えば、マイクロ波電力は、追加のマイクロ波エネルギーチャンバからのシートの移送の開始時における１００％から、移送の終了時における７６％、例えば、４０〜９９％、または７０％〜８５％、またはそのあいだの任意の増分、もしくは電力の任意の調整可能なパーセンテージに徐々に変化する（例えば、図２参照）。前縁から後縁への電力の減少は、線形であるか、または任意の効果的な形状であり得る。全体的電力変化および電力変化を描写する曲線の形状は、任意のガラスシート、システム、および／または処理手順のために容易に決定され得る。焼き入れステーションの焼き入れ動作は、ガラスがステーションの焼き入れ区域の中に移送されると開始され得る。焼き入れは、ガラスシートが焼き入れ区域の中に、それを通して移動するにつれて実行される連続的プロセスであり得る。
【００８４】
半連続的ガラス製造プロセスも、提供され、マイクロ波ガラス曲げをガラス熱的焼き戻しプロセスおよび化学的強化プロセスと組み合わせ、有意に改良されたガラス品質および処理効率を生成する。システムおよび方法は、マイクロ波ベースの成形、マイクロ波ベースの熱的焼き戻し、およびマイクロ波ベースの化学的強化を、曲げから焼き戻しまでの高効率的かつ自動的ガラス作製プロセスに組み合わせる。これは、現在のプロセスフローを手動かつ緩慢なプロセスから、自動的かつ迅速なガラス焼き戻しプロセスに変換することが予期され、それによって、労働および材料コストを削減する。連続的ガラス曲げ−焼き戻しシステムの構成要素が、図１４に示される。システム９００は、コンベヤ９０２によって接続される以下を含む。
【００８５】
ガラス装填ステーション９０３：機械的システムが、未加工ガラスを装填するために使用される。
【００８６】
予熱チャンバ９０４：上部、底部、前部／後部、および左／右壁ＩＲ加熱要素を伴うオーブン。コンベヤ駆動システムおよび位置測定システムが、高いプロセス再現性のための正確な搬送／ツーリング／ガラス位置付けを確実にするために使用され得る。光学測定システムも、オペレータに全面ガラス温度情報を提供するために設置され得る。
【００８７】
マイクロ波ガラス曲げチャンバ９０６：このチャンバでは、主要機器は、本明細書に説明されるような（例えば、１０ＧＨｚ〜１００ＧＨｚおよび１ＫＷ〜６０ＫＷ）マイクロ波エネルギー源である。ジャイロトロンデバイスが、ガラス曲げのために使用され得る。設置されたマイクロ波エネルギー源は、例えば、上で説明されるような光学ボックスおよびミラーボックスを含むミラーシステムを用いて補完され得る。光学ボックスは、マイクロ波発生器から生成された電磁波を、円（直径が１０ｍｍ〜２００ｍｍ）、ストライプ、または他の形状のいずれかの所望の形状に成形する。２軸制御運動を伴うミラーボックスは、エネルギーを投影し、ガラスシートの表面上を走査する。加えて、補助的ＩＲ加熱システム（例えば、上部、底部、左、右、後部、および前部壁）も、処理中に最小ガラス熱損失のために適切な周囲温度を維持するために、このチャンバ内に含まれ得る。代替として、マイクロ波ビームは、ビームスプリッタを使用して、本明細書に説明されるように分割される。
【００８８】
保持（温度制御）チャンバ９０８：このチャンバは、ガラススタックを一重に分離するために（要求される場合）、および／または、ガラスを事前焼き戻し温度まで加熱するために使用され得る。ロボットシステムが、ガラススタックの機械的分離を達成するために使用されることができる。３次元ＩＲ加熱システムが、所望のガラス事前焼き戻し温度を取得するために十分な電力を提供するために設置され得る。本明細書に説明されるように、高電力加熱、例えば、本明細書に説明されるようなマイクロ波加熱は、焼き入れ前にガラスを１，２００°Ｆまで加熱するために使用される。しかしながら、ガラスが化学的に強化されるべきである場合、ガラスは、冷却（焼き鈍し）チャンバに進み得る。非接触ＩＲ温度センサ等のガラス温度測定システムが、ガラス温度を監視するために、このチャンバ内に設置され得る。チャンバ９０８が、例えば、図１１に示されるようなジャイロトロンビーム源を備え得るか、または別個のマイクロ波チャンバが、図１０、１２、または１３に示されるように、チャンバ９０８と下記に説明されるチャンバ９１０との間にさらに含まれ得る。
【００８９】
熱的焼き戻し（焼き入れ）チャンバ９１０：このチャンバでは、ガラスは、例えば、図７に示されるような適切な焼き戻しレベルを達成するために、設計された速度で冷却される。
【００９０】
ガラス焼き鈍し（冷却）チャンバ９１２：ガラス製品が化学的強化製品である場合、ガラスは、焼き鈍しのために、保持チャンバ９０８からこのチャンバの中に輸送される。制御可能な焼き鈍しスケジュールを達成するために、ＩＲ加熱コイルおよび制御可能冷却ファンシステム等の制御可能冷却機器が、このチャンバ内に設置される。
【００９１】
マイクロ波化学的強化チャンバ９１４：ガラスを化学的に強化することに対する新しいアプローチが、このチャンバにおいて使用される（例えば、図９参照）。マイクロ波ベースの化学的強化のプロセス利益は、マイクロ波ベースの焼き戻しチャンバ内で起こるイオン交換プロセスの速度および効率である。
【００９２】
以下の付記は、本発明の種々の側面を説明する。
１．ガラスシートを強化する方法であって、方法は、
ａ．マイクロ波発生器によってもたらされるマイクロ波ビームを使用してガラスシートを焼き戻し温度まで加熱することと、
ｂ．マイクロ波ビームを使用して焼き戻し温度まで加熱されたガラスシートを焼き入れし、焼き戻しされたガラスシートをもたらすことと
を含む、方法。
２．マイクロ波ビームを使用してガラスシートを焼き戻し温度まで加熱することに先立って、またはそれと同時に、ガラスシートの焼き戻し温度より低い周囲温度を伴うオーブン内でガラスシートを加熱することをさらに含む、付記１に記載の方法。
３．オーブンの周囲温度は、１，１００°Ｆ〜１，２００°Ｆに及ぶ、付記２に記載の方法。
４．マイクロ波発生器は、超高周波数マイクロ波発生器である、付記１−３のうちのいずれか１項に記載の方法。
５．超高周波数マイクロ波発生器は、３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚに及ぶ出力を有し、かつ１ｋＷ〜１００ｋＷの電力出力を有する超高周波数マイクロ波発生器である、付記１に記載の方法。
６．マイクロ波ビームは、パルスにされ、１ｋＷを上回るパルス出力を伴う、付記５に記載の方法。
７．超高周波数マイクロ波発生器は、ジャイロトロンである、付記１に記載の方法。
８．ガラスシートは、平坦シートである、付記１−７のいずれかに記載の方法。
９．ガラスシートは、非平面である、付記１に記載の方法。
１０．ガラスシートをガラスシートの焼き戻し温度まで加熱することに先立って、ガラスシートのサグ温度を超える温度において非平面ガラスシートを成形し、ガラスシートのサグ温度を下回る温度までガラスシートを冷却することをさらに含む、付記９に記載の方法。
１１．成形することは、第１のオーブン内で実施され、焼き戻し温度まで加熱することは、第２のオーブン内で実施される、付記１０に記載の方法。
１２．ガラスシートは、反射側を有する多層積層体であり、超高周波数マイクロ波発生器によってもたらされるマイクロ波ビームは、反射側と反対の側からガラスシートを加熱する、付記１−１１のいずれかに記載の方法。
１３．超高周波数マイクロ波発生器によってもたらされるマイクロ波ビームは、複数のマイクロ波ビームに分割される、付記１−１２のいずれかに記載の方法。
１４．ガラスシートは、複数の開口部を有するコンベヤによってオーブンの中に搬送され、複数のマイクロ波ビームは、コンベヤにおける複数の開口部を通過する、付記１３に記載の方法。
１５．ガラスシートは、ガラスシートが焼き戻し温度まで加熱される間、行ったり来たりさせられる、付記１−１４のいずれかに記載の方法。
１６．ガラスシートは、焼き入れのためにオーブンから焼き入れチャンバに移送される、付記１−１５のいずれかに記載の方法。
１７．ガラスシートは、前縁と、後縁とを有し、前縁は、焼き入れに先立って、後縁のそれよりも高い焼き戻し温度まで加熱される、付記１−１６のうちのいずれか１項に記載の方法。
１８．焼き入れに先立つ焼き入れチャンバ内のガラスシートの前縁から後縁への温度プロファイルは、等温である、付記１７に記載の方法。
１９．超高周波数マイクロ波発生器によってもたらされるマイクロ波ビームは、ガラスシート内の内部点を内部点の上にあるガラスシートの表面上の点における温度に等しいか、またはそれよりも高い温度まで加熱する、付記１−１８のうちのいずれか１項に記載の方法。
２０．ガラスシートは、予熱され、それが超高周波数マイクロ波発生器によってもたらされるマイクロ波ビームを使用して焼き戻し温度まで加熱される第２の位置に移送され、焼き入れチャンバに移送される、付記１−１８のうちのいずれか１項に記載の方法。
２１．ａ．マイクロ波ビームを用いたガラスシートの加熱中、ガラスシートの少なくとも一部の表面温度を監視することと、
ｂ．監視される表面温度をコンピュータシステム内に記憶された温度プロファイルと比較し、記憶された温度プロファイルと合致させるために加熱される必要があるガラスシート上の１つ以上の点を識別し、記憶された温度プロファイルと合致させるために必要とされる１つ以上の点のそれぞれにおける加熱の量を決定することと、
ｃ．記憶された温度プロファイルと合致させるようにそれらの点を加熱するために十分な時間にわたって１つ以上の点にマイクロ波ビームを向かわせることによって、記憶される温度と合致させるようにガラスシート上の１つ以上の点を加熱することと、
をさらに含む、付記１−２０のうちのいずれか１項に記載の方法。
２２．焼き戻しされたガラス製品の生産のためのシステムであって、システムは、
ａ．強制空気マニホールドと、少なくとも１つの開口部とを備えているガラス焼き戻し焼き入れチャンバと、
ｂ．ガラスシートを運搬するためのコンベヤシステムであって、コンベヤシステムは、焼き入れチャンバの中に延びている、コンベヤシステムと、
ｃ．コンベヤによって搬送されるガラスシートが、マイクロ波ビームと交差するコンベヤシステム上の位置から焼き入れチャンバの中に直接移送されるように、コンベヤシステム上で搬送されるガラスシートの焼き入れチャンバに隣接する位置と交差するマイクロ波ビームをもたらすマイクロ波発生器と
を備えている、システム。
２３．マイクロ波発生器は、超高周波数マイクロ波発生器である、付記２２に記載のシステム。
２４．ａ．赤外線（ＩＲ）またはガス加熱要素と、少なくとも１つの開口部とを備えている第１のオーブンと、
ｂ．強制空気マニホールドと、少なくとも１つの開口部とを備えているガラス焼き戻し焼き入れチャンバと、
ｃ．ガラスシートを運搬するためのコンベヤシステムであって、コンベヤシステムは、第１のオーブンの中に、第１のオーブンから焼き入れチャンバに延び、焼き入れチャンバから退出する、コンベヤシステムと、
ｄ．第１のオーブン内で、または第１のオーブンと焼き入れチャンバとの間のいずれかにおいて、コンベヤ上で搬送されるガラスシートの位置と交差するマイクロ波ビームをもたらすマイクロ波発生器と
を備えている、付記２２または２３に記載のシステム。
２５．コンベヤは、
ａ．第１のオーブンの少なくとも１つの開口部のうちの第１の開口部を通して、第１のオーブンの中にガラスを搬送することと、
ｂ．第１のオーブンの第１の開口部または第１のオーブンの少なくとも１つの開口部のうちの第２の開口部のいずれかを通して、かつ焼き入れチャンバの少なくとも１つの開口部のうちの第１の開口部を通して焼き入れチャンバにガラスシートを移送することと、
ｃ．焼き入れチャンバの第１の開口部または焼き入れチャンバの少なくとも１つの開口部のうちの第２の開口部のいずれかを通して、焼き入れチャンバからガラスシートを搬送することと
を行うように構成されている、付記２４に記載のシステム。
２６．少なくとも１つの開口部を有するマイクロ波チャンバをさらに備え、コンベヤは、マイクロ波チャンバの少なくとも１つの開口部のうちの第１の開口部を通してマイクロ波チャンバの中に延び、第１のオーブンおよびマイクロ波チャンバから焼き入れチャンバにガラスシートを移送するように構成され、超高周波数マイクロ波発生器は、マイクロ波チャンバ内のコンベヤ上で搬送されるガラスシートの位置と交差するマイクロ波ビームをもたらす、付記２４に記載のシステム。
２７．第１のオーブンは、第２の開口部を有し、焼き入れチャンバは、第２の開口部を有し、マイクロ波チャンバは、第１の開口部と、第２の開口部とを有し、コンベヤは、順番に、第１のオーブンの第１および第２の開口部、マイクロ波チャンバの第１および第２の開口部、かつ焼き入れチャンバの第１および第２の開口部を通過する、付記２４に記載のシステム。
２８．マイクロ波発生器は、第１のオーブン内のコンベヤ上で搬送されるガラスシートの位置と交差するマイクロ波ビームをもたらす、付記２４に記載のシステム。
２９．第１のオーブンは、第２の開口部を有し、焼き入れチャンバは、第２の開口部を有し、コンベヤは、第１のオーブンの第１および第２の開口部と焼き入れチャンバの第１および第２の開口部とを通過する、付記２４に記載のシステム。
３０．超高周波数マイクロ波発生器は、ジャイロトロンである、付記２３に記載のシステム。
３１．マイクロ波発生器は、ビームスプリッタをさらに備え、ビームスプリッタは、マイクロ波発生器によってもたらされるマイクロ波ビームを２つ以上のマイクロ波ビームに分割し、２つ以上のマイクロ波ビームの各々は、コンベヤ上で搬送されるガラスシートの位置と交差する、付記２２−３０のうちのいずれか１項に記載のシステム。
３２．マイクロ波発生器からのビームまたは複数のビームは、コンベヤにおける１つ以上の開口部を通してコンベヤの下方から向かわせられる、付記２２−３１のうちのいずれか１項に記載のシステム。
３３．マイクロ波発生器からのビームまたは複数のビームは、ガラスシートの上方から向かわせられる、付記２２−２１のうちのいずれか１項に記載のシステム。
３４．開口部のうちの１つ以上のものは、扉を備えている、付記２２−３３のうちのいずれか１項に記載のシステム。
３５．ガラスシートを強化する方法であって、方法は、
ａ．ガラスシートをガラスシート中のイオンよりも大きいイオン半径を有するイオンと接触させることと、
ｂ．超高周波数マイクロ波発生器によってもたらされるマイクロ波ビームを使用して、ガラスシートを加熱することと
を含む、方法。
３６．付記１に記載の方法に従って生産されるガラスシート。
【００９３】
本発明を説明したが、同一物は、本発明の範囲またはその任意の実施形態に影響を及ぼすことなく、条件、調合物、および他のパラメータの広い同等の範囲内で実施され得ることが、当業者に理解されるであろう。
【図１Ａ】
2019514820.tif 000003
【図１Ｂ】
2019514820.tif 000004
【図１Ｃ】
2019514820.tif 000005
【図２】
2019514820.tif 000006
【図３】
2019514820.tif 000007
【図４Ａ】
2019514820.tif 000008
【図４Ｂ】
2019514820.tif 000009
【図４Ｃ】
2019514820.tif 000010
【図５】
2019514820.tif 000011
【図６】
2019514820.tif 000012
【図７】
2019514820.tif 000013
【図８Ａ】
2019514820.tif 000014
【図８Ｂ】
2019514820.tif 000015
【図９】
2019514820.tif 000016
【図１０】
2019514820.tif 000017
【図１１】
2019514820.tif 000018
【図１２】
2019514820.tif 000019
【図１３】
2019514820.tif 000020
【図１４】
2019514820.tif 000021
【国際調査報告】
2019514820.tif 000022
2019514820.tif 000023
2019514820.tif 000024
2019514820.tif 000025
2019514820.tif 000026