(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軟化点と厚さとを有するガラスリボンにおいて、該ガラスリボン上の領域を成形する方法であって、７×１０14ポアズ以下の粘度を該ガラスリボンが有している位置において、
前記ガラスリボンの前記領域での温度を、前記軟化点以上にさせるステップ、
前記領域の両側部の前記ガラスリボンの前記厚さよりも薄い厚さを有するネックダウン部を該領域に形成するよう、前記ガラスリボンに前記領域を横切る張力を横方向および下方向に加えるステップ、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記ネックダウン部の形成を助けるため、前記ガラスリボンの前記領域に圧力を加えるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記張力を加えるステップの間、前記領域以外の、前記ガラスリボンの前記粘度が、１×１０5ポアズから７×１０14ポアズであることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記ガラスリボンの前記領域での温度を前記軟化点以上にさせる前記ステップが、前記領域の温度を、前記軟化点温度から液相温度までの間とさせるステップを含むものであることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
軟化点と厚さとを有するガラスリボンから、所望の分割ラインに沿って一部を分割する方法であって、
請求項１により、前記所望の分割ラインに沿って、前記リボンの領域を成形するステップ、
７×１０14ポアズよりも高い粘度を得るよう、前記成形されたリボンを冷却させるステップ、および、
前記冷却されたガラスリボンに曲げモーメントを加えて前記ガラスリボンを前記ネックダウン部で破断し、そして該ガラスリボンを前記所望の分割ラインに沿って分割するステップ、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項６】
前記下方向が前記横方向に垂直であることを特徴とする請求項１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の説明】
【０００１】
本明細書は、その内容が引用されその全体が参照により本書に組み込まれる、「ガラスリボン上の領域を成形する方法」と題する２００９年２月２７日に出願された米国仮特許出願第６１／１５６，２１２号の優先権と、その利益を主張するものである。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、ガラスリボンから分割されるガラスシートにおいてエッジとなる部分に当たる、ガラスリボン上の領域の成形に関する。特に、本開示は、例えば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などのディスプレイ装置の製造に使用され得るガラスシートのエッジ成形に関する。
【背景技術】
【０００３】
エッジ仕上げ工程は、ＬＣＤ基板などのガラスシート製品の製造において重要なステップである。エッジの仕上げとしては、例えば、切断、研削、面取り、および研磨が挙げられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のエッジ仕上げ方法ではガラス片や粒子が生成され、これがガラスシートの表面を損傷する可能性がある。さらに、例えば罫書きや破断などの従来のエッジ切断方法によれば、角部が鋭利なエッジが生成され、このようなエッジは損傷に弱い。すなわち、鋭利なエッジは、エッジ強度をガラス材料固有の強度よりも実質的に低下させることになる、サブミクロンの傷を含むことが多い。鋭利なエッジを研削や研磨などによりさらに処理すると、さらに多くの粒子が生成され、ガラスシートの表面を損傷する可能性が高まる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示は、例えば、フュージョンドロープロセス、フロートプロセス、またはスロットドロープロセスなどの、連続ガラスリボン製造プロセスによって製造されるガラスシートのエッジの形成に関する。形成されるエッジは、清浄かつ強固である。エッジは、ガラスが高温である間に形成され、エッジとガラスシート表面とが交わる部分周辺での研削、面取り、または研磨の処理は必要ない。したがって、ガラスシートの表面を汚染し得る粒子の量が減少する。また、研削、面取り、または研磨の処理が必要ないため、ガラスシートの製造コストが削減される。さらに、エッジは非鋭利な形状となるように形成され、したがって、エッジの強度を低下させることになるような傷とは比較的無縁である。
【０００６】
一実施の形態によれば、軟化点と厚さとを有するガラスリボンにおいて、このガラスリボン上の領域を成形する方法が明記される。この方法は、約７×１０14ポアズ以下の粘度をガラスリボンが有している位置において：ガラスリボンの該領域での温度を軟化点以上にさせるステップ；および、該領域の両側部のガラスリボンの厚さよりも薄い厚さを有するネックダウン部を該領域に形成するよう、ガラスリボンに該領域を横切る張力を加えるステップ、を含む。ネックダウン部が形成される領域を横切る張力をガラスリボンに加えることで、ネックダウン部のいずれの側部のガラス表面も正確さが維持され、すなわち光学的または物理的歪みを発現させることはない。ガラスの光学的および物理的歪みを回避することは、ガラスがＬＣＤ製造用の基板として使用される場合、特に重要である。現代のディスプレイに使用されている画素構造の観点から、極小さい歪みであっても欠陥（不良）ディスプレイに繋がり得るため、歪みはディスプレイ製造業者にとって重大な懸念事項である。
【０００７】
ガラスリボンの領域を軟化点以上の温度にさせるよう、ガラスリボンにエネルギーを加えてもよい。より好適には、ガラスリボンの領域を軟化点以上かつ液相温度以下の温度にさせるよう、ガラスリボンにエネルギーを加えてもよい。エネルギーは、例えば、レーザ、プラズマ、マイクロ波、炎、または集束赤外線ビームで加えてもよい。
【０００８】
ガラスリボンにエネルギーを適用するのに加え、ネックダウン部の形成を助けるために、ガラスリボンの該領域に圧力を適用してもよい。圧力は、領域に流体を衝突させることで加えてもよい。あるいは、例えば、ナイフ対、棒部材の対、またはホイール対などの機械的括れ形成（necking）装置と、ガラスリボンとを接触させて、圧力を加えてもよい。
【０００９】
ネックダウン部の厚さは、リボンの厚さの約１／３から約２／３としてもよい。
【００１０】
領域の温度および張力の量は、ネックダウン部とガラスリボンの該領域の両側部部分との間に、非鋭利部分を形成するように選択される。
【００１１】
張力が加えられているときの、該領域以外の、ガラスリボンの粘度は、約１×１０5ポアズから約７×１０14ポアズとしてもよい。より好適には、その粘度を、約１×１０5.7ポアズから約１×１０8.4ポアズとしてもよい。さらにより好適には、その粘度を、約１×１０5.7ポアズから約１×１０7.5ポアズとしてもよい。
【００１２】
別の実施形態によれば、軟化点と厚さとを有するガラスリボンから、所望の分割ラインに沿って一部を分割する方法が提供される。この方法は：所望の分割ラインに沿って、リボンの領域を成形するステップ；７×１０14ポアズよりも高い粘度を得るよう、成形されたリボンを冷却させるステップ；および、冷却されたガラスリボンに曲げモーメントを加えてガラスリボンをネックダウン部で破断し、そしてガラスリボンを所望の分割ラインに沿って分割するステップ、を含む。リボンの該領域を成形するステップは、７×１０14ポアズ以下の粘度をガラスリボンが有している位置において：ガラスリボンの該領域での温度を軟化点以上にさせるステップ；および、該領域の両側部のガラスリボンの厚さよりも薄い厚さを有するネックダウン部を該領域に形成するよう、ガラスリボンに該領域を横切る張力を加えるステップ、を含む。
【００１３】
さらなる特徴および利点は以下の詳細な説明の中で明らかにされ、ある程度は、その説明から当業者には容易に明らかであろうし、あるいは、書かれた説明および添付の図面において例証されたように本発明を実施することにより認識されるであろう。前述の一般的な説明および以下の詳細な説明は、単に本発明の例示であり、請求される本発明の本質および特徴の理解のための概要または構想を提供することを意図したものであることを理解されたい。
【００１４】
添付の図面は本発明の原理のさらなる理解を提供するために含まれ、本書に組み込まれその一部を構成する。図面は１以上の実施形態を示し、そしてその記述とともに、本発明の原理および動作について例を用いて説明するのに役立つ。本書および本図面において開示された本発明の種々の特徴は、任意の組合せで、また全て組み合わせて、使用することができることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】フュージョンガラス製造装置と一実施の形態例により成形された領域を有するガラスリボンとを示す概略図
【図２】図１のガラスリボンの線２−２に沿った断面図
【図３】フュージョンガラス製造装置と別の実施形態例により成形された領域を有するガラスリボンとを示す概略図
【図４】図３のガラスリボンの線４−４に沿った断面図
【図５】図３のガラスリボンの線５−５に沿った断面図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下の詳細な説明においては、限定ではなく説明のため、具体的詳細を開示する実施形態例を明記して本発明の原理の完全な理解を提供する。しかしながら、本開示の利益を得ている通常の当業者には、本発明をここで開示される具体的詳細とは異なる他の実施形態で実施し得ることは明らかであろう。さらに、周知の装置、方法、および材料に関する説明は、本発明の原理の説明を不明瞭にしないよう省略することがある。最後に、適用できる限り、同じ参照番号は同様の要素を示す。
【００１７】
本書では、範囲を、「約」ある特定の値から、および／または「約」別の特定の値までと表現することがある。範囲がこのように表現されるとき、そのある特定の値から、および／または他方の特定の値までというのは、別の実施形態が含む。同様に、値が先行詞「約」を用いて近似値で表されるとき、その特定の値は別の実施形態を形成することを理解されたい。さらに、各範囲の端点は、他方の端点との関連で、かつ他方の端点とは無関係に、重要であることを理解されたい。
【００１８】
本開示は、例えば、フュージョンドロープロセス、フロートプロセス、またはスロットドロープロセスなどの、連続ガラスリボン製造プロセスによって製造されるガラスシートのエッジの形成に関する。形成されるエッジは、清浄かつ強固である。エッジは、ガラスが高温である間に形成され、エッジとガラスシート表面とが交わる部分周辺での研削、面取り、または研磨の処理は必要ない。したがって、ガラスシートの表面を汚染し得る粒子の量が減少する。さらに、エッジは非鋭利な形状となるように形成され、したがって、エッジの強度を低下させることになるような傷とは比較的無縁である。さらにエッジは、形成されたエッジに隣接するガラスリボン表面が光学的および物理的に歪むことのないように形成される。エッジの形成は、シートに分割するための罫書き線を形成するように、ガラスリボンの中心線を周期的に横切るように行ってもよい。あるいは、ビードを除去するため、またはシートを最終的な大きさに合わせるよう、ガラスリボンの中心線に平行に延在する連続的な１本または複数の線状にエッジを作製してもよい。さらに、エッジの形成を、ガラスリボンの中心線を横切る方向と中心線に平行な方向との両方で行ってもよい。
【００１９】
第１の実施形態
図１は、フュージョンダウンドロープロセスで成形されるガラスリボン２０を示した概略図である。フュージョンダウンドロープロセスと関連付けて説明するが、本開示の原理はこれに限定されるものではなく、例えば、フロート、スロットドロー、およびアップドローなどの他のガラス製造プロセスによって製造されるガラスリボンすなわちガラスシートに一般に適用し得ることは、通常の当業者には容易に明らかであろう。さらに、説明を容易にするためガラスリボンと関連付けて説明するが、本開示の原理は、例えばガラス材料やガラスセラミック材料に、より広範に適用し得る。
【００２０】
図１に示したように、典型的なフュージョンプロセスは成形用構造体（アイソパイプ）１０を採用し、この成形用構造体が溶融ガラス（図示なし）をキャビティ１２内に受け入れる。溶融ガラスはキャビティ１２から出て流れ、成形用構造体１０の両側面を下降する。成形用構造体１０は底部１４を含み、成形用構造体の２つの合流面からのガラスがこの底部で合流しリボン２０を形成する。リボン２０は、中心線２１、第１面２２、第２面２３、および厚さ２４を含む（図２参照）。底部１４を離れると、リボン２０は牽引ローラ装置３０と係合する地点まで下方へと延び、この装置３０によってリボンに下方向延伸張力３５が加えられる。図１の牽引ローラ装置３０は、リボン２０を横切って延在しているシャフト３２と、リボン２０の表面２２に係合しリボンを下方へと延伸する、牽引ローラ３４とを含む。通常の当業者には理解されるであろうが、類似のシャフトおよび牽引ローラが、図示されているシャフトおよび牽引ローラの背後に位置付けられ、そしてこれらがリボンの表面２３に対して作用する。リボン２０が延伸部を下方へと移動しているとき、リボンは冷え、そしてガラスの温度は、リボン２０の粘度が徐々に増加して粘性応答と弾性応答との両方を認識し得る粘弾性状態となるような温度範囲を通り、最終的にリボンは固体様に挙動する。リボンの粘度が粘弾性状態となるようなリボン２０の位置を、図１に領域４０で概略的に示す。領域４０よりも下方では、ガラスリボン２０は固体様に挙動する。延伸方向をさらに下降した位置で、ガラスシート７０がリボン２０から分割される。
【００２１】
成形領域：成形領域は、所望の分割ライン２５に沿って形成される。図１の実施形態によれば、所望の分割ライン２５は中心線２１に対して実質的に直角に延在しているものであり、このラインに沿って、シート７０がリボン２０の残り部分から分割される。図２に示すように、成形領域は、ネックダウン部２７と非鋭利部分２９とを含む。
【００２２】
ネックダウン部２７は厚さ２８を有し、これはリボン２０の厚さ２４よりも薄い。厚さ２８は、厚さ２４の約１／３から約２／３でもよい。厚さ２８が厚さ２４の約１／３よりも薄いと、ネックダウン部２７が早々に破断してしまう可能性があり、すなわち、シート７０を除去するための機械が存在している延伸部沿いの地点より前に、リボンが分割してしまうかもしれない。一方、厚さ２８が厚さ２４の約２／３よりも厚いと、シート７０をリボンから分割するのが困難になる可能性がある。すなわち、リボン２０の部分を正確に、真っ直ぐに、そして確実な形で互いに分割するための、十分に高い局所的応力集中が得られないことがある。
【００２３】
非鋭利部分２９は、ネックダウン部２７とリボン２０の表面２２、２３との間に延在している。非鋭利部分２９には傷が存在しない。したがって、このエッジの強度はガラスの固有強度と同等であり、これは角を研削したエッジより何倍も強い。さらに非鋭利部分２９は、例えば、研削、面取り、または研磨など、いかなる追加の処理も必要としない。したがって、製造プロセス関連のコストが削減され、かつガラスの表面２２、２３を損傷し得る粒子の発生量が少なくなる。
【００２４】
ネックダウン部２７と非鋭利部分２９が合わさって集中的な脆弱部分を提供し、この部分に沿ってガラスリボン２０を、制御された形で破断することができる。例えば、ガラスシート７０をネックダウン部２７に関して屈曲させることで、ガラスシート７０をリボン２０から分割することができる。例えば、方向を図１で示すが、シート７０を所望の分割ライン２５に関して屈曲させるよう、力を紙の面から上に向かうように加えてもよいし、あるいは紙の面の方向へと下に加えてもよい。
【００２５】
成形領域の形成位置：ネックダウン部２７および非鋭利部分２９はガラスリボン２０が高温の間に形成され、具体的には、ガラスリボンの粘度が７×１０14ポアズ以下に相当するような温度のときに形成される。この位置は、領域４０の下部近傍となる。
【００２６】
領域４０は、成形用構造体１０の下方に位置している。成形用構造体１０と領域４０との間の間隔は、図１に概略的に図示されているものとは異なり得る。同様に、牽引ローラ装置３０が領域４０の上部近傍に図示されているが、牽引ローラ装置３０の位置は図１に概略的に示されている位置と異なっていてもよく、すなわちその位置は、図示の位置より低くてもよいし、あるいは高くてもよい。
【００２７】
より一般的には、ガラスリボン２０が冷えると、リボン２０を構成しているガラスは、物理的寸法に関してだけでなく分子レベルにおいても複雑な構造変化を経験する。例えば成形用構造体１０の底部１４で約５０ｍｍ厚の柔軟な液体形態であったものを、約０．５ｍｍ厚の剛性のガラスシート７０に変化させるには、リボン２０が成形用構造体１０から領域４０を通過し、さらにこのリボン２０からシート７０が分割される地点まで移動する際の、リボン２０の冷却を慎重に制御することで達成される。
【００２８】
冷却プロセスの一部はガラスが領域４０を通過するときに行われ、この領域の温度に亘ってガラスリボン２０の粘度は増加し、それによりガラスリボン２０は、リボン２０から切断されるガラスシート７０内の応力の量、およびガラスシート７０からさらに切断される分割片内の応力の量に影響を与えるような、恒久的な形状を呈し得る。領域４０の位置および温度は、処理される特定のガラスによって変化する。一般に、領域４０内部と領域４０の上方および下方との両方のガラスの挙動がもとで、領域４０はシート７０内の応力および形状に関与する。
【００２９】
ガラスが高温から冷え、領域４０を通過するとき、ガラスは液体様の挙動から固体様の挙動へと突然の遷移を示すわけではない。代わりに、ガラスの粘度は徐々に増加し、粘性応答と弾性応答との両方を認識し得るような粘弾性状態を経て、最終的に領域４０の下部より下方で固体様に挙動する。ガラスが領域４０内でこのプロセスを経験しているとき、ガラスは、リボン２０内の応力の量、ガラスシート７０自体における応力の量、およびガラスシート７０からさらに切断される分割片内の応力の量に影響を与え得るような、恒久的な形状を呈し得る。領域４０が生じるのは、ガラスリボン２０の温度が歪み点と軟化点との間のときである。ガラスリボン２０の歪み点での粘度は約７×１０14ポアズであり、そして軟化点での粘度は約１×１０7.5ポアズである。ガラスリボン２０の領域４０上部での温度は軟化点温度未満であり、そしてその粘度は約１×１０8.4ポアズに相当し得る。
【００３０】
任意の特定のガラス組成に対する領域４０上でのガラスリボン２０の温度は、ガラスの温度に応じた粘度に関する知識と、さらに（１）ガラスの延伸速度、（２）ガラス冷却速度、または、より具体的には延伸速度に基づくガラス冷却速度の近似値、および（３）室温でのガラスのヤング係数、に関する知識とから判定することができる。
【００３１】
ガラスリボン２０の領域４０内での温度は様々であり得るため、位置（ネックダウン部２７および非鋭利部分２９を形成するための）については粘度の観点から論じる方が有用であろう。ネックダウン部２７および非鋭利部分２９は、ガラスリボンの粘度が７×１０14ポアズ以下の地点で形成されるが、リボン２０がさらに下方に移動するおよび／または牽引されるときに、このネックダウン部２７および非鋭利部分２９の相対的形状が保持されるような粘度の地点で形成される。例えば、リボン２０にとって適切な粘度範囲（ネックダウン部２７および非鋭利部分２９が形成される地点での）は、約１×１０5ポアズから約７×１０14ポアズの間となる。より好適には、その粘度は約１×１０5.7ポアズから約１×１０8.4ポアズまでの間であり、ここで１×１０8.4は領域４０の上部より上方のこの上部近傍の地点に相当する。さらにいっそう好適には、その粘度は約１×１０5.7ポアズから約１×１０7.5ポアズまでの間である。一般的に言うと、ネックダウン部２７および非鋭利部分２９を形成する地点は、ネックダウン部２７および非鋭利部分２９を形成することによりリボンに与えられる任意の応力を焼鈍し除去するための時間が与えられるような位置であることが好ましく、すなわち、応力がリボン２０内に固定されて、リボン２０が弾性状態と関連した温度に冷却される時点まで、すなわち領域４０の下方まで、応力がリボン２０内に存在してしまうようなことのない位置とすることが好ましい。
【００３２】
成形領域の形成手法：ネックダウン部２７および非鋭利部分２９を形成するため、エネルギーおよび張力がリボン２０に加えられる。より具体的には、リボンの所望の分割ライン２５を包含する局所領域２６にエネルギーが加えられ、そして領域２６を横切る張力が加えられる。十分なエネルギーおよび張力が局所領域２６に加えられたとき、ガラスは再成形される。
【００３３】
図１に概略的に示すように、エネルギー印加装置５０を用いてリボン２０にエネルギー５１を加えてもよい。リボンからシート７０を分割するための罫書き線を形成するように、これを、リボン２０を横切って周期的に行ってもよい。
【００３４】
エネルギー５１は、所望の分割ライン２５に沿って、リボン２０の両表面２２、２３に、そして所望の分割ライン２５より幅広の局所領域２６に亘って加えられる。一般に、リボン２０に加えられるエネルギーの量は、リボン２０の領域２６における局所温度を、リボンを構成しているガラスの軟化点温度から液相温度までの間の温度に上昇させるのに十分なものであるべきである。各表面２２、２３において所望の分割ライン２５をガラスの軟化点以上の温度まで加熱する際には、その分割ラインの全長を実質的に同時に加熱してもよいし、あるいは、その分割ラインの長さを部分的に順に加熱してもよい。すなわち、後者の場合には、所望の分割ライン２５の一部を、領域２６を横切る張力を加えるときに軟化点以上の温度まで加熱してもよく、そうすると所望の分割ライン２５の次の部分を軟化点以上の温度まで加熱している間、前の部分を軟化点未満の温度に冷却させることができる。ネックダウン部２７および非鋭利部分２９を形成するときにガラスリボン２０自体が既に適切な温度（軟化点温度から液相温度までの間）である場合には、領域２６を所望の温度にするためのエネルギーは加える必要がない。
【００３５】
エネルギー印加装置５０は加熱装置および／または加圧装置でもよく、これについては図３および４に関連して以下に説明する。エネルギー印加装置５０が加熱装置である場合、エネルギー印加装置として、例えばレーザ、プラズマ放射源、マイクロ波発振器、燃焼ガスバーナ、または集束赤外線ビーム発生器を挙げることができる。これに対応して、エネルギー５１としては、例えばレーザビーム、プラズマ、マイクロ波、炎、または集束赤外線ビームを挙げることができる。１つのエネルギー印加装置５０によって加えられるエネルギー５１を、リボン２０の対向する表面２２、２３に向けてもよい。あるいは、２つの異なるエネルギー印加装置５０を使用し、リボン２０の各表面２２、２３に夫々１つが面するようにしてもよい。いずれの場合でも、リボン２０の各表面２２、２３に加えるエネルギー５１をリボン２０に向けるときには、延伸方向を横切る方向および延伸方向を下降する方向において各表面２２、２３上で実質的に同じ位置を有する地点が、実質的に同じ時に軟化点以上の温度となるようにするべきである。リボン２０の各表面に対し、エネルギー５１は所望の分割ラインの長さに沿って加えられる。エネルギー５１を所望の分割ライン２５の長さに沿って加えるために、ビームを動かしてエネルギー５１のビームを走査させてもよいし、あるいはエネルギー印加装置５０自体を動かしてもよい。
【００３６】
次に、領域２６のガラスが軟化点以上である状態で、領域２６を横切る下方向延伸張力３５が加えられると、リボンの局所形状は変化する。すなわち、領域２６のリボンの厚さが局所的にネックダウンされてネックダウン部２７が形成され、さらにネックダウン部２７とリボン２０の表面２２、２３とをつなぐ非鋭利部分２９が形成される。より詳細には、リボンの局所形状を上述の手法で変化させるために必要なリボンの局所温度は、加えられる張力の量に依存する。すなわち、より大きな張力が使用される場合には、リボンの局所温度にはより低い温度が使用されるであろう。一方、使用される張力がより小さい場合には、リボンの局所温度にはより高い温度が使用されるであろう。さらに、温度および張力だけではネックダウン部２７および非鋭利部分２９を形成するのに十分ではない場合には、加圧装置を用いてその形成を助けてもよい。
【００３７】
張力は、既存の成形用構造体を用いてリボンに加えてもよい。上記のように、牽引ローラ装置３０が動作して、リボン２０に下方向延伸張力３５を加える。すなわち、牽引ローラ３４がリボン２０を下方へと移動させ、その速度は、ガラスが成形用構造体１０から自由運動で下方に移動する速度よりも速い。したがって、リボン２０は、成形用構造体１０の略底部１４と牽引ローラ装置３０の牽引ローラ３４との間で張った状態となる。張力の量は、牽引ローラ３４の駆動のさせ方を変化させることによって調節することができる。
【００３８】
第２の実施形態
第２の実施形態を図３〜５に関連して示す。第２の実施形態は、図１および２に関連して説明した実施形態と同じ要素および操作を多く含む。したがって、同様の要素には同じ参照番号を使用し、この要素の詳細な説明はここでは省略する。説明を容易にするため、第１の実施形態と異なる特徴のみをここで詳細に説明する。この実施形態では、実質的に中心線２１に平行な成形領域を連続的に形成する１つの手法について説明する。
【００３９】
この実施形態では、牽引ローラ装置３０が含むシャフト３６は、リボン２０の幅に亘って延在していない。代わりに、夫々牽引ローラ３４を備えた４つのシャフト３６が、リボン２０の相対するエッジに対で配置される。この配置において、牽引ローラ対は、リボン２０に下方向延伸張力３５と横方向延伸張力３７との両方を与えるよう、水平に対して傾斜させてもよい。したがって、ネックダウン部２７および非鋭利部分２９を、中心線２１に実質的に平行に延在している２つの所望の分割ライン２５夫々に沿って、連続的に形成することができる。原理、操作、および構造はリボン２０の各エッジで類似しているため、１つのみについて詳細に説明する。
【００４０】
ネックダウン部２７および非鋭利部分２９は、リボン２０のエッジの厚くなったビード部分を、所望の厚さを有する品質領域から分割するような位置に、形成することができる。あるいは、ネックダウン部２７および非鋭利部分２９は、ビード部分を分割するためだけではなく、リボン２０から分割されるシートの最終サイズの固定をもするような位置に形成してもよい。すなわち、後者の場合には、シート７０が室温まで冷却されたときにシート７０が収縮すると予想される量を計上し、この量をシート７０の所望の寸法に加えた距離だけネックダウン部２７を互いに離して配置することで、シート７０を最終寸法に切断することができる。これらのいずれの場合においても、ネックダウン部２７は、ビードによって生成される応力がシートの残り部分に達するのを遮断するようにも働き得る。したがって、ビードからリボン２０に与えられる応力が減少することにより、リボン２０およびこれから切断されるシート７０は、上述したようなネックダウン部２７を形成しない場合よりも平坦形状および／または低応力となり得る。
【００４１】
図４に示すように、エネルギー印加装置５０は、リボン２０に熱５３を加える加熱装置５２と、リボン２０に圧力５５を加える加圧装置５４との両方を含んでもよい。あるいは、加熱装置または加圧装置のいずれかを単独で使用してもよい。加熱装置５２は、例えば、図１のエネルギー印加装置５０に関連して上述した中の任意のものでもよい。図１の実施形態に関連した上記のエネルギー印加装置５０と同様、１本の所望の分割ライン２７に対してリボン２０の対向する表面２２、２３に熱５３を加えるために使用される加熱装置５２は、１つでもよいし２つ以上でもよい。あるいは、１つの加熱装置５２でリボン２０の２以上の位置に熱を加えてもよく、この２以上の位置とは、１つの表面上でもよいし、あるいは対向する表面上でもよい。熱５３は、延伸方向を横切る方向および延伸方向を下降する方向において表面２２、２３上で実質的に同じ位置を有する地点が、軟化点以上の温度となるように加えられる。加熱装置５２は、単独で使用してもよいし、あるいは加圧装置５４と組み合わせて使用してもよい。さらに、ガラスリボン２０を局所的に変形させるのに十分な温度ではあるが、局所的にくびれさせるだけの十分な張力がないときなどには、加圧装置５４を分かれた加熱装置５２なしで使用してもよい。組み合わせて使用するときには、最初に加熱装置５２を使用して、ガラスが局所的に軟化点以上の温度となるように領域２６を加熱する。その後、ガラスリボンが軟化点以上の温度を維持している間に、リボン２０に対して、リボン２０の表面２２、２３に実質的に垂直な方向に圧力５４を加える。圧力５４を加えることで、ネックダウン部２７および非鋭利部分２９の形成を助ける。
【００４２】
加圧装置は、機械的な括れ形成装置を用いて、および／または流体を用いて、圧力を加えてもよい。
【００４３】
機械的括れ形成装置としては、例えば、ナイフ対、棒部材の対、またはホイール対を挙げることができ、これらをリボン２０の両面上に設置し、そして所望の分割ラインに沿ってリボンを挟むよう、互いへと向かう方向および互いから離れる方向に動かすことができる。ホイールの場合には、この対を一緒にリボンの上方および下方へ、またはリボン幅を横切る方向へ、所望の分割ラインに沿ってさらに移動させることができる。中心線２１に平行なネックダウン部２７を形成する場合には、ナイフ、棒部材、またはホイールを、延伸方向を下降する方向での固定位置に位置付けてもよいし、あるいは可動としてもよい。ナイフ、棒部材、またはホイールは、非鋭利部分２９の所望の形状に相補的な断面形状を有するものとしてもよい。
【００４４】
流体適用装置としては、例えば、リボンの対向する表面２２、２３に向けられた、１対のノズルが挙げられる。このノズルは、例えば、円形のオリフィスを有するもの、あるいは細長いスロット／ラインタイプのオリフィスを有するものなど、任意の適切な構造のものとすることができる。ノズルは、任意の適切な流体をリボン２０に向けて噴出してもよい。中心線２１に実質的に直角な所望の分割ライン２５に沿ってネックダウン部２７および非鋭利部分２９を形成する場合には、影響範囲がリボン幅よりも小さいノズルを、リボン２０幅を横切って動かしてもよい。あるいは、影響範囲がリボン２０幅を横断して延在しているノズルを使用してもよい。中心線２１に実質的に平行な所望の分割ライン２５に沿ってネックダウン部２７および非鋭利部分２９を形成する場合には、ノズルを、延伸方向を下降する方向での固定位置に位置付けてもよいし、あるいは可動としてもよい。
【００４５】
図５に示すように、リボン２０が領域４０を下回る温度に冷却されて固体様に挙動した後、曲げモーメントを与えるためにリボン２０に方向６０または６２いずれかの力を加え、こうしてリボン２０をネックダウン部２７に沿って各部分に分割してもよい。
【００４６】
上述した本発明の実施形態、特に任意の「好適な」実施形態は、単に実施可能な例であって、本発明の原理を明確に理解するための単なる説明であることを強調したい。本発明の精神および原理から実質的に逸脱することなく、上述の本発明の実施形態に対して多くの変形および改変を作製することができる。全てのこのような改変および変形は、本書において本開示および本発明の範囲内に含まれ、かつ以下の請求項によって保護されると意図されている。
【００４７】
例えば、本開示では説明を容易にするため、ガラスリボンおよびガラスシートの観点から述べているが、本開示の原理はガラス材料およびガラスセラミック材料の両方に適用可能である。
【００４８】
横方向延伸張力および下方向延伸張力を加えるためのものとして、牽引ローラ装置のみを図示しているが、任意の他の適切な装置を使用してリボン２０に張力を加えてもよく、例えば、延伸部のより高い位置に位置付けられた、冷却ローラやエッジローラでもよい。
【００４９】
例えば、本発明は、以下のような種々の非限定的な態様および／または実施形態で具現化することができる。
【００５０】
第１の態様によれば、軟化点と厚さとを有するガラスリボンにおいて、このガラスリボン上の領域を成形する方法が提供され、この方法は、７×１０14ポアズ以下の粘度をガラスリボンが有している位置において：ガラスリボンの該領域での温度を軟化点以上にさせるステップ；および、該領域の両側部のガラスリボンの厚さよりも薄い厚さを有するネックダウン部を該領域に形成するよう、ガラスリボンに該領域を横切る張力を加えるステップ、を含む。
【００５１】
第２の態様によれば、態様１の方法が提供され、ここでガラスリボンの該領域での温度を軟化点以上にさせるステップは、レーザ、プラズマ、マイクロ波、炎、または集束赤外線ビームによって、ガラスリボンにエネルギーを与えるステップを含む。
【００５２】
第３の態様によれば、態様１または２の方法が提供され、ネックダウン部の形成を助けるためにガラスリボンの該領域に圧力を加えるステップをさらに含む。
【００５３】
第４の態様によれば、態様３の方法が提供され、ここで圧力を加えるステップは、該領域に流体を衝突させるステップを含む。
【００５４】
第５の態様によれば、態様３の方法が提供され、ここで圧力を加えるステップは、ガラスリボンを機械的括れ形成装置と接触させるステップを含む。
【００５５】
第６の態様によれば、態様１から５のいずれか１つの方法が提供され、ここでネックダウン部の厚さは、リボンの厚さの約１／３から約２／３までの間である。
【００５６】
第７の態様によれば、態様１から６のいずれか１つの方法が提供され、ここで該領域の温度および張力の量は、ネックダウン部とガラスリボンの該領域の両側部部分との間に、非鋭利部分を形成するように選択される。
【００５７】
第８の態様によれば、態様１から７のいずれか１つの方法が提供され、ここで張力を加えるステップの間、該領域以外の、ガラスリボンの粘度は、１×１０5ポアズから７×１０14ポアズである。
【００５８】
第９の態様によれば、態様１から７のいずれか１つの方法が提供され、ここで張力を加えるステップの間、該領域以外の、ガラスリボンの粘度は、１×１０5.7ポアズから１×１０8.4ポアズである。
【００５９】
第１０の態様によれば、態様１から７のいずれか１つの方法が提供され、ここで張力を加えるステップの間、該領域以外の、ガラスリボンの粘度は、１×１０5.7ポアズから１×１０7.5ポアズである。
【００６０】
第１１の態様によれば、態様１から１０のいずれか１つの方法が提供され、ここでガラスリボンの該領域での温度を軟化点以上にさせるステップは、該領域の温度を、軟化点温度から液相温度までの間とさせるステップを含む。
【００６１】
第１２の態様によれば、軟化点と厚さとを有するガラスリボンから、所望の分割ラインに沿って一部を分割する方法が提供され、この方法は：態様１から１１のいずれか１つにより、所望の分割ラインに沿って、リボンの領域を成形するステップ；７×１０14ポアズよりも高い粘度を得るよう、成形されたリボンを冷却させるステップ；および、冷却されたガラスリボンに曲げモーメントを加えてガラスリボンをネックダウン部で破断し、そしてガラスリボンを所望の分割ラインに沿って分割するステップ、を含む。
【符号の説明】
【００６２】
１０    成形用構造体
２０    ガラスリボン
２１    中心線
２２、２３    ガラスリボンの表面
２５    所望の分割ライン
２６    局所領域
２７    ネックダウン部
２９    非鋭利部分
３０    牽引ローラ装置
３５    下方向延伸張力
３７    横方向延伸張力
５０    エネルギー印加装置
５１    エネルギー
７０    ガラスシート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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