(57)【要約】  約０．３ｍｍ以下の厚さを有する可撓性ガラスリボン（２０）を加工するための連続的ガラス加工装置の輸送構造（２２）のための曲率半径を選択する方法が提供される。本方法は、可撓性ガラスリボン（２０）の厚さを同定する工程を含む。可撓性ガラスリボン（２０）の加工の間に、該可撓性ガラスリボン（２０）に適した所定の曲げ応力レベルが選択される。所定の曲げ応力並びにウェブ偏向角度及び線張力のうちの少なくとも１つに基づいて、ガラス加工装置を通る可撓性ガラスリボンの加工の間に、該可撓性ガラスリボン（２０）の輸送に適した輸送構造のための曲率半径（Ｒ）が選択される。輸送構造を含むガラス加工装置が提供される。
2018510102.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
０．３ｍｍ以下の厚さを有する可撓性ガラスリボンを連続的に加工する方法であって、
式（１）：
【数１】
2018510102.tif 000012
式中、σは所定の曲げ応力であり、Ｅは前記可撓性ガラスリボンのヤング率であり、ｈは前記可撓性ガラスリボンの厚さである、
を使用して計算した最小曲率半径（Ｒ）未満の曲率半径を有する輸送構造の周りに、前記可撓性ガラスリボンを連続的に供給する工程
を含む、方法。
【請求項２】
前記最小曲率半径未満の曲率半径を有する前記輸送構造を使用して、前記可撓性ガラスリボンに少なくとも前記所定の曲げ応力を印加するのに適した線張力及びウェブ偏向角度を前記可撓性ガラスリボンに適用する工程をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記輸送構造がローラ又はエアバーを含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
約０．３ｍｍ以下の厚さを有する可撓性ガラスリボンを加工するための連続的ガラス加工装置であって、
式（１）：
【数２】
2018510102.tif 000013
式中、σは所定の曲げ応力であり、Ｅは前記可撓性ガラスリボンのヤング率であり、ｈは前記可撓性ガラスリボンの厚さである、
を使用して計算した最小曲率半径（Ｒ）未満の曲率半径を有する輸送構造
を含む、装置。
【請求項５】
前記輸送構造がローラ又はエアバーを含むことを特徴とする、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
供給ロールから前記可撓性ガラスリボンを巻き戻すように構成された巻戻しステーション；
巻取ロール上に前記可撓性ガラスリボンを巻き取るように構成されたスプーリングステーション；及び
必要に応じて、前記可撓性ガラスリボンにコーティングを施すように構成された真空蒸着ステーション
をさらに含むことを特徴とする、請求項４又は５に記載の装置。
【請求項７】
前記装置が、前記可撓性ガラスリボンに少なくとも前記所定の曲げ応力を生成するように構成されたスクリーナを含むことを特徴とする、請求項４〜６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
約０．３ｍｍ以下の厚さを有する可撓性ガラスリボンを加工するため、連続的ガラス加工装置の輸送構造のための曲率半径を選択する方法であって、
前記可撓性ガラスリボンの厚さを同定する工程；
前記可撓性ガラスリボンの前記加工の間に、前記可撓性ガラスリボンに適した所定の曲げ応力レベルを選択する工程；及び
前記所定の曲げ応力レベル並びにウェブ偏向角度及び線張力のうちの少なくとも１つに基づいて、前記輸送構造のための曲率半径を選択する工程
を含む、方法。
【請求項９】
前記曲率半径を選択する工程が、リボン厚情報、線張力情報、ローラ径情報、ウェブ偏向情報、及び曲げ応力情報を含む表を含む設計ガイドを使用する工程を含むことを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
ウェブ偏向角度及び線張力のうちの少なくとも１つに基づいて、前記ガラス加工装置を通る前記可撓性ガラスリボンの前記加工の間に前記可撓性ガラスリボンの輸送に適した複数の輸送構造の曲率半径を選択する工程であって、前記複数の輸送構造が隣接している、工程；及び
前記隣接する輸送構造間の距離を決定する工程；
を含み、
前記隣接する輸送構造間の前記距離が、所定の距離未満である場合に、前記曲率半径を選択する工程が、表を含む設計ガイドを使用する工程を含み、
前記隣接する輸送構造間の前記距離が、所定の距離を超える場合に、前記曲率半径を選択する工程が、有限要素解析ソフトウエアツールを使用する工程を含む
ことを特徴とする、請求項８又は９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、その内容が、ここに参照することによってその全体が本願に援用される、２０１５年３月３日出願の米国特許出願第６２／１２７５２４号の優先権の利益を主張する。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、可撓性ガラスリボンを加工するための装置及び方法、特に、可撓性ガラスリボンの剛性を利用して、輸送構造に対して曲げ応力を管理する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
薄いガラス基板は、例えば、家庭用又は商業用の電子機器、家庭用又は商業用の電化製品、建築的、又は建材用途を含む、さまざまな用途に用いられうる。このような基板用のガラスは、例えば、約０．３ｍｍ未満など、極めて薄くなりうる。このような基板は、長い可撓性ガラスリボンとして該基板を輸送することによって（例えば、ロール・ツー・ロールプロセスで）加工されうる。
【０００４】
可撓性ガラスリボンの曲げ応力を、可撓性ガラスリボンを確実に加工するのに適した所定の応力レベル未満に維持するために、ガラス加工装置には、より大きい直径のローラが必要とされると一般に考えられている。例えば、可撓性ガラスリボンの一般的な設計パラメータの１つは、２００μｍ厚又はそれより薄い可撓性ガラスリボンを加工するために、少なくとも約１５．２４ｃｍ（６インチ）以上の直径を有するローラを使用することである。その意図は、可撓性ガラスリボンに生じる曲げ応力を最小限に抑えることであり、それによって、疲労に起因する欠陥成長及び亀裂の伝播の危険性を低減する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の概念は、可撓性ガラスリボンの剛性を利用して、ロール又は曲率半径を有する他の表面に対する曲げ応力を管理する方法を包含する。曲率半径の周りの可撓性ガラスリボンのウェブ偏向角度及び線張力などのパラメータのファクタリングにより、可撓性ガラスリボンによって実現する曲げ応力のより正確かつ信頼できる予測を提供可能にし、かつ、ビーム理論から予測されるものよりも幅広い、半径の長さの選択を可能にしうる。
【０００６】
第１の態様によれば、約０．３ｍｍ以下の厚さを有する可撓性ガラスリボンを加工するための連続的ガラス加工装置の輸送構造のための曲率半径を選択する方法が提供される。本方法は、可撓性ガラスリボンの厚さを同定する工程を含む。可撓性ガラスリボンの加工の間に、可撓性ガラスリボンに適した、所定の曲げ応力レベルが選択される。所定の曲げ応力並びにウェブ偏向角度及び線張力のうちの少なくとも１つに基づいて、ガラス加工装置を通る可撓性ガラスリボンの加工の間に、可撓性ガラスリボンの輸送に適した輸送構造のための曲率半径が選択される。輸送構造を含む、ガラス加工装置が提供される。
【０００７】
第２の態様によれば、前記曲率半径を選択する工程が、表を有する設計ガイドを使用する工程を含むことを特徴とする、態様１に記載の方法が提供される。
【０００８】
第３の態様によれば、前記表が、リボン厚情報、線張力情報、ローラ径情報、ウェブ偏向情報及び曲げ応力情報を含むことを特徴とする、態様２に記載の方法が提供される。
【０００９】
第４の態様によれば、前記表が、印刷媒体上に表示されることを特徴とする、態様３の方法が提供される。
【００１０】
第５の態様によれば、前記表がコンピュータのメモリに保存されることを特徴とする、態様３に記載の方法が提供される。
【００１１】
第６の態様によれば、ウェブ偏向角度及び線張力のうちの少なくとも１つに基づいて、前記ガラス加工装置を通る前記可撓性ガラスリボンの前記加工の間に前記可撓性ガラスリボンの輸送に適した複数の輸送構造の曲率半径を選択する工程を含むことを特徴とする、態様１〜５のいずれかに記載の方法が提供される。
【００１２】
第７の態様によれば、前記複数の輸送構造が隣接しており、前記方法が、前記隣接する輸送構造間の距離を決定する工程をさらに含むことを特徴とする、態様６に記載の方法が提供される。
【００１３】
第８の態様によれば、前記隣接する輸送構造間の前記距離が所定の距離未満である場合に、前記曲率半径を選択する工程が、表を有する設計ガイドを使用する工程を含むことを特徴とする、態様７に記載の方法が提供される。
【００１４】
第９の態様によれば、前記隣接する輸送構造間の前記距離が所定の距離を超える場合に、前記曲率半径を選択する工程が、有限要素解析ソフトウエアツールを使用する工程を含むことを特徴とする、態様７に記載の装置が提供される。
【００１５】
第１０の態様によれば、ガラス加工装置を使用して、０．３０ｍｍ以下の厚さを有する可撓性ガラスリボンを連続的に加工する方法が提供される。本方法は、ガラス加工装置を通る可撓性ガラスリボンの加工の間に可撓性ガラスリボンの輸送に適した曲率半径を有する輸送構造を含むガラス加工装置を提供する工程を含む。曲率半径は、可撓性ガラスリボンの所定の曲げ応力並びにウェブ偏向角度及び線張力のうちの少なくとも１つに基づいて選択される。可撓性ガラスリボンは、可撓性ガラスリボンの加工の間に輸送構造の周りに連続的に供給される。
【００１６】
第１１の態様によれば、前記ガラス加工装置を提供する工程が、前記所定の曲げ応力並びにウェブ偏向角度及び線張力のうちの少なくとも１つに基づいて、前記ガラス加工装置を通る前記可撓性ガラスリボンの前記加工の間に前記可撓性ガラスリボンの輸送に適した前記輸送構造のための曲率半径を選択する工程を含むことを特徴とする、態様１０に記載の方法が提供される。
【００１７】
第１２の態様によれば、前記曲率半径を選択する工程が、表を有する設計ガイドを使用する工程を含むことを特徴とする、態様１１に記載の方法が提供される。
【００１８】
第１３の態様によれば、前記表が、リボン厚情報、線張力情報、ローラ径情報、ウェブ偏向情報及び曲げ応力情報を含むことを特徴とする、態様１２に記載の方法が提供される。
【００１９】
第１４の態様によれば、前記表が印刷媒体上に表示されることを特徴とする、態様１３に記載の方法が提供される。
【００２０】
第１５の態様によれば、前記表がコンピュータのメモリに保存されることを特徴とする、態様１３に記載の方法が提供される。
【００２１】
第１６の態様によれば、ウェブ偏向角度及び線張力のうちの少なくとも１つに基づいて、前記ガラス加工装置を通る前記可撓性ガラスリボンの前記加工の間に前記可撓性ガラスリボンの輸送に適した複数の輸送構造の曲率半径を選択する工程を含むことを特徴とする、態様１０〜１５のいずれかに記載の方法が提供される。
【００２２】
第１７の態様によれば、前記複数の輸送構造が隣接しており、前記方法が、前記隣接する輸送構造間の距離を決定する工程をさらに含むことを特徴とする、態様１６に記載の方法が提供される。
【００２３】
第１８の態様によれば、前記隣接する輸送構造間の前記距離が所定の距離未満である場合に、前記曲率半径を選択する工程が、表を有する設計ガイドを使用する工程を含むことを特徴とする、態様１７に記載の方法が提供される。
【００２４】
第１９の態様によれば、前記隣接する輸送構造間の前記距離が所定の距離を超える場合に、前記曲率半径を選択する工程が、有限要素解析ソフトウエアツールを使用する工程を含むことを特徴とする、態様１７に記載の方法が提供される。
【００２５】
第２０の態様によれば、前記所定の曲げ応力レベル並びに前記ウェブ偏向角度及び前記線張力の両方に基づいて、前記ガラス加工装置を通る前記可撓性ガラスリボンの前記加工の間に前記可撓性ガラスリボンの輸送に適した前記輸送構造のための曲率半径を選択する工程を含むことを特徴とする、態様１１〜１９のいずれかに記載の方法が提供される。前記可撓性ガラスリボンは、前記可撓性ガラスリボンの前記加工の間に前記ウェブ偏向角度及び前記線張力の両方で、前記輸送構造の周りに連続的に供給される。
【００２６】
第２１の態様によれば、０．３ｍｍ以下の厚さを有する可撓性ガラスリボンを連続的に加工する方法が提供される。本方法は、式（１）：
【００２７】
【数１】
2018510102.tif 000003
【００２８】
式中、σは所定の曲げ応力であり、Ｅは前記可撓性ガラスリボンのヤング率であり、ｈは前記可撓性ガラスリボンの厚さである、
を使用して計算した最小曲率半径（Ｒ）未満の曲率半径を有する輸送構造の周りに、前記可撓性ガラスリボンを連続的に供給する工程を含む。
【００２９】
第２２の態様によれば、前記最小曲率半径未満の曲率半径を有する前記輸送構造を使用して、前記可撓性ガラスリボンに少なくとも前記所定の曲げ応力を印加する工程をさらに含むことを特徴とする、態様２１に記載の方法が提供される。
【００３０】
第２３の態様によれば、前記最小曲率半径未満の曲率半径を有する前記輸送構造を使用して、前記可撓性ガラスリボンに少なくとも前記所定の曲げ応力を印加するのに適した線張力を前記可撓性ガラスリボンに印加する工程をさらに含むことを特徴とする、態様２１又は態様２２に記載の方法が提供される。
【００３１】
第２４の態様によれば、前記最小曲率半径未満の曲率半径を有する前記輸送構造を使用して、前記可撓性ガラスリボンに少なくとも前記所定の曲げ応力を印加するのに適したウェブ偏向角度を前記可撓性ガラスリボンに適用する工程をさらに含むことを特徴とする、態様２１〜２３のいずれかに記載の方法が提供される。
【００３２】
第２５の態様によれば、前記輸送構造がローラ又はエアバーであることを特徴とする、態様１〜２４のいずれかに記載の方法が提供される。
【００３３】
第２６の態様によれば、約０．３ｍｍ以下の厚さを有する可撓性ガラスリボンを加工するための連続的ガラス加工装置が提供される。本装置は、式（１）：
【００３４】
【数２】
2018510102.tif 000004
【００３５】
式中、σは所定の曲げ応力であり、Ｅは前記可撓性ガラスリボンのヤング率であり、ｈは前記可撓性ガラスリボンの厚さである、
を使用して計算した最小曲率半径（Ｒ）未満の曲率半径を有する輸送構造を含む。
【００３６】
第２７の態様によれば、前記輸送構造がローラ又はエアバーであることを特徴とする、態様２６に記載の装置が提供される。
【００３７】
第２８の態様によれば、供給ロールから前記可撓性ガラスリボンを巻き戻すように構成された巻戻しステーションと、巻取ロール上に前記可撓性ガラスリボンを巻き取るように構成されたスプーリングステーションとをさらに含むことを特徴とする、態様２６又は２７に記載の装置が提供される。
【００３８】
第２９の態様によれば、前記可撓性ガラスリボンにコーティングを施すように構成された真空蒸着ステーションをさらに含むことを特徴とする、態様２６〜２８のいずれかに記載の装置が提供される。
【００３９】
追加的な特徴及び利点は、以下の詳細な説明に記載され、一部には、その説明から当業者に容易に明らかとなり、あるいは、説明書及び添付の図面に例示され、かつ、添付の特許請求の範囲に定められる本発明を実施することによって、認識されよう。前述の概要及び以下の詳細な説明はいずれも、本発明の単なる例であり、特許請求される本発明の性質及び特性を理解するための概観又は枠組みを提供することが意図されているものと理解されるべきである。
【００４０】
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、本明細書に取り込まれてその一部を構成する。図面は、１つ以上の実施形態を示しており、その説明とともに、本発明の原理及び動作を、例として説明する役割を果たす。本明細書及び図面に開示される本発明のさまざまな特徴は、そのいずれか及びすべての組合せで用いられうるものと理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】曲げ応力の一例を示す、曲げ加工時のガラス要素
【図２】ローラの周りを回り、それによって可撓性ガラスリボンに曲げ応力を誘起する可撓性ガラスリボンの概略図
【図３】複数の線張力のためのウェブ偏向角度に対するビーム理論の最大応力のパーセントを示す、例となるグラフ
【図４】複数のローラの周りを回る可撓性ガラスリボンの概略図
【図５】複数のウェブ偏向角度のためのローラ間隔に対する曲げ応力を示す、例となるグラフ
【図６】可撓性ガラス加工装置の一実施形態の概略図
【図７】可撓性ガラス加工装置の別の実施形態の概略図
【図８】図７の可撓性ガラス加工装置を使用する、例となるモデル
【図９】ローラ径を選択する方法の一実施形態
【図１０】可撓性ガラス加工装置のローラ径を選択するための例となる設計ガイドの一実施形態
【図１１】可撓性ガラス加工装置のローラ径を選択するための例となる設計ガイドの別の実施形態
【発明を実施するための形態】
【００４２】
説明の目的のためであって限定のためでない以下の詳細な説明において、本開示のさまざまな原理の十分な理解をもたらすために、特定の詳細を開示する例示的な実施形態が記載される。しかしながら、本開示は、本明細書に開示される特定の詳細から逸脱していない他の実施形態で行われうることが、本開示の利益を享受した当業者に認識されよう。さらには、既知のデバイス、方法、及び材料についての説明は、本開示のさまざまな原理の説明を不明瞭にしないように、省略される場合がある。最後に、該当する場合には、同様の参照番号は同様の要素を指す。
【００４３】
範囲は、本明細書では、「約」１つの特定の値から、及び／又は、「約」別の特定の値までとして表されうる。このような範囲が表される場合、別の実施形態は、その１つの特定の値から、及び／又は、他の特定の値までを含む。同様に、値が、先行詞「約」を使用して、近似値で表される場合、その特定の値が別の実施形態を形成するものと理解されよう。範囲の各々の端点は、他の端点に関連して、及び他の端点とは無関係に、の両方において重要であることもさらに理解されよう。
【００４４】
本明細書で用いられる方向の用語（例えば、上方、下方、右、左、前、後、上部、底部）は、描かれた図面の参照にのみ用いられ、絶対的な向きを意味することは意図されていない。
【００４５】
明示的に記載されていない限り、本明細書に記載されるどの方法も、その工程が特定の順序で行われることを要求するものと解釈されることは決して意図されていない。したがって、方法の請求項が、その工程が従うべき順序を実際に列挙していない場合、又は、その工程が特定の順序に制限されるべきであることが、特許請求の範囲又は説明に別途規定されていない場合、いかなる点においても、順序が推測されることは決して意図されていない。これは、工程又は動作フローの配列に関する論理的事項；文法構成又は句読点から導かれる平明な意味；本明細書に記載される実施形態の数及び種類を含む、解釈のためのどの可能性のある不明確な基準（ｎｏｎ−ｅｘｐｒｅｓｓ  ｂａｓｉｓ）にも当てはまる。
【００４６】
本明細書で用いられる場合、名詞は、文脈が他のことを明確に指示しない限り、複数の指示対象を指す。よって、例えば、「構成要素」に対する言及は、文脈が他のことを明確に示さない限り、このような構成要素を２つ以上有する態様を含む。
【００４７】
本明細書に記載される実施形態は、概して、可撓性ガラスリボンの剛性を利用して、輸送構造の曲率半径に対する曲げ応力を管理する方法に関する。可撓性ガラスリボンの剛性を利用する方法は、比較的小さい直径を有するロールを含む、例えば、ロール・ツー・ロールシステムの設計に用いることができ、これは、可撓性ガラスの加工の間に比較的大きいロールの使用を指定するビーム理論から予測される応力のある割合の低い曲げ応力レベルを生成し、制御することができる。ロール又はローラの使用が本明細書では主に記載されているが、エアーコンベアのエアバー又は軸受けなど、曲率半径を有する他の輸送構造も用いられうる。ローラ又は他の輸送構造が一定の曲率半径を有しうる一方で、輸送構造は、変化する曲率半径を有していてよいことに留意すべきである。
【００４８】
本明細書に記載される可撓性ガラスリボンは、例えば、約０．０１〜０．０５ｍｍ、約０．０５〜０．１ｍｍ、約０．１〜０．１５ｍｍ、約０．１５〜０．３ｍｍ、０．３、０．２７５、０．２５、０．２２５、０．２、０．１９、０．１８、０．１７、０．１６、０．１５、０．１４、０．１３、０．１２、０．１１、０．１０、０．０９、０．０８、０．０７、０．０６、０．０５、０．０４、０．０３、０．０２、又は０．０１ｍｍなどの厚さを含むがこれらに限られない、約０．３ｍｍ以下の厚さを有しうる。可撓性ガラスリボンは、ガラス、ガラスセラミック、セラミック材料又はそれらの複合材料から形成されうる。高品質の可撓性ガラスリボンを形成するフュージョン法（例えば、ダウンドロー法）は、さまざまなデバイスに用いることができ、このような用途の１つは、フラットパネルディスプレイである。フュージョン法で生産されるガラスリボンは、他の方法で生産されたガラス板と比較した場合に、優れた平坦性及び平滑性を備えた表面を有しうる。フュージョン法は、米国特許第３，３３８，６９６号及び同第３，６８２，６０９号の各明細書に記載されている。
【００４９】
ガラスは、概して、不撓性かつ、引っ掻き、欠け及び破砕の傾向がある脆性材料として知られている一方で、薄い断面を有するガラスは、実際には、非常に可撓性でありうる。長い薄いシート状のガラス又はリボンは、紙又はプラスチックフィルムによく似て、ロールに巻き取り、そこから巻き戻すことができる。それにもかかわらず、可撓性ガラスリボンは、ある程度の剛性を有し、多くの紙又はプラスチックフィルムよりも柔軟性が小さい。加えて、加工の間に、可撓性ガラスリボンは、特に１つ以上のロールの半径に応じて、ガラス供給源とガラスの送り先との間の加工用ロール、エアバー、スプール、スピンドル等のうちの１つ以上の周りに「ラップ」を達成しないことがよくある。本明細書で用いられる場合、用語「ラップ」とは、可撓性ガラスリボンと一致した直径を有するロールの周りを曲がる、ロールの周囲の可撓性ガラスリボンのことを指す。言い換えれば、可撓性ガラスリボンの曲げ半径は、その周囲近傍のロールの半径とほぼ同じである。したがって、リボン（時折、線と称される）の張力Ｔ及びリボン（時折、ウェブと称される）の偏向角度θを用いて、曲げ事象の間に生成される応力レベルを、ビーム理論から予測される最大応力値を含むそれ以下の値に管理することができる、方法が提供される。
【００５０】
図１を参照すると、矢印１２及び１４で表わされる曲げモーメントが可撓性ガラス要素１０の両端に印加される、曲げ加工時の可撓性ガラス要素１０が示されている。このような曲げ加工により、図示されるように、中立軸ＮＡの一方の側に張力、中立軸ＮＡの反対側に圧縮力が生成する。最大曲げ誘起性の引張強度は表面１６に生じるため（ｙ＝ｈ／２）、ビーム理論を使用する最大曲げ応力は、
【００５１】
【数３】
2018510102.tif 000005
【００５２】
によって与えられてよく、ここで、σは曲げ応力であり、Ｅはヤング率であり、ｈはガラス厚であり及びＲは曲げ半径である。
【００５３】
理論に縛られることは望まないが、可撓性であるにもかかわらず、可撓性ガラスの剛性は、加工条件下における可撓性ガラスリボンのある特定の張力及び角度構成下では、最大ビーム応力によって定められるレベルまで、可撓性ガラスリボンのラップを抑制し、より低い曲げ応力をもたらすと考えられる。よって、特定の可撓性ガラス加工装置の曲率半径を決定するためだけに最大曲げ応力の方程式を使用することにより、ガラス応力の低減のために、結果的に不必要に大きい半径の使用をもたらしうると考えられる。さらには、所定のレベルのガラス応力が所望される（例えば、最大曲げ応力に近づける、それを含む又は超える）場合でさえも、上記最大曲げ応力の方程式の使用が、可撓性ガラスの剛性に起因して、その所望の曲げ応力の確実かつ一貫した送達には十分でない場合がある。例えば、スクリーニング装置又はスクリーナは、可撓性ガラスが予定される用途にとって十分な強度を有することを確実にするために用いられうる。可撓性ガラスは、該可撓性ガラスに所定のレベルの応力を生成するように選択された半径を有するローラの周りに供給されうる。可撓性ガラスがローラの周りへの供給を耐え抜いている場合、可撓性ガラスは十分な強度を有する。ローラが、所定のレベルの応力を生成するように適切に寸法合わせされない場合には、可撓性ガラスは、該可撓性ガラスが十分な強度を有しない場合であったとしても、ローラの周りへの供給を耐え抜くことがある。言い換えれば、スクリーナが可撓性ガラスに所定の応力を印加しない場合には、スクリーナを耐え抜く可撓性ガラスは所望の強度を有しない場合がある。
【００５４】
図２を参照すると、半径Ｒを有するローラ２２上を曲がる、可撓性ガラスリボン２０が示されている。図示されるように、可撓性ガラスリボン２０は、ローラ２２の形状をある程度を形取りつつ、ラップ角α（モーメントアームＭＡに対する垂線及びローラ２２の接線から測定）未満の可撓性ガラスリボン２０のラップを妨げる剛性を有する。認識できるように、ラップ角αが低下するにつれて、可撓性ガラスリボン２０における曲げ応力は増加する。反対に、ラップ角αが増加するにつれて、可撓性ガラスリボン２０における曲げ応力は低下する。以下の方程式を使用して、可撓性ガラスリボン２０の一定の線張力Ｔによって供給される力ＦのモーメントＭを（無摩擦ローラと仮定し、駆動ローラを無視して）決定することができる：
【００５５】
【数４】
2018510102.tif 000006
【００５６】
式中、σは曲げ応力であり、Ｒは曲げ半径であり、Ｍは力のモーメントであり、Ｆは力であり、Ｄは距離であり、Ｔはウェブ張力であり、Ｅはヤング率であり、Ｉは慣性モーメントであり、ｂはウェブ幅であり、ｈはガラス厚であり、αはラップ角である（図２）。モーメントＭは、上記のように、ビーム理論から予測される最大曲げ応力未満でありうる、特定のローラ径についての曲げ応力の決定に用いられうる。
【００５７】
図３を参照すると、例えば、Ａｕｔｏｄｅｓｋ，Ｉｎｃ．社などから市販される有限要素解析（ＦＥＡ）ツールを使用して、パラメータ（ローラ径、張力及びリボン偏向角度）の異なるセットについて決定された２００μｍ厚の可撓性ガラスリボンの単一ローラ曲げ応力解析が示されている。本明細書で用いられる場合、「有限要素解析」とは、生成物（例えば、可撓性ガラスリボン）が、さまざまな力に対して、かつ、さまざまな条件下で、どのように反応するかを予測するためのコンピュータ化された方法を指す。図３の例において、ＦＥＡは、異なるローラ径２Ｒ、リボン張力Ｔ及びリボン偏向角度θについてのビーム理論から予測される最大曲げ応力の所定のパーセンテージを提供する、可撓性ガラス加工装置のための設計ガイドの生成に用いられうる。図２に示されるように、リボン偏向角度θは、力成分Ｆからの垂直なモーメントアームである、線２５から、力のモーメントＭまで測定される。図示するため、約５．０８ｃｍ（２インチ）直径のローラ及び約６０度のリボン偏向角度θを利用すると、１リニアセンチあたり約５３．６ｇ（０．３ｐｌｉ（１リニアインチあたりの重量ポンド））のリボン張力Ｔを有する２００μｍ厚の可撓性ガラスリボンについて、ビーム理論から予測される最大曲げ応力の約８５パーセントがもたらされるであろう。実際、１リニアセンチあたり約５３．６ｇ（０．３ｐｌｉ）のリボン張力Ｔを有する、この２００μｍ厚の可撓性ガラスリボンは、少なくとも９０度のリボン偏向角度θを使用するまでは、約５．０８ｃｍ（２インチ）のローラ径を使用して、ビーム理論から予測される最大曲げ応力には達しないであろう。対照的に、１リニアセンチあたり約５３．６ｇ（０．３ｐｌｉ）のリボン張力Ｔを有する２００μｍ厚の可撓性ガラスリボンは、ほぼ６０度のリボン偏向角度θにおいて、約７．６２ｃｍ（３インチ）のローラ径を使用して、ビーム理論から予測される最大曲げ応力に達するであろう。しかしながら、約７．６２ｃｍ（３インチ）直径のローラについてのビーム理論から予測される最大曲げ応力は、ローラ径の増加及び他のパラメータを同一に保つことを所与として、約５．０８ｃｍ（２インチ）直径のローラの最大曲げ応力より小さい。
【００５８】
図２及び３の説明は、対象とするローラを単一のローラと見なすことができるように、単一のローラ、又は、ローラ２２の直径よりもはるかに大きい距離（例えば、少なくとも約１０倍超）で離間した複数のローラの使用を仮定している。可撓性ガラスリボンの通路に、より小さい間隔（例えば、直径の約１０倍以下）で隣接するローラが存在する場合、ローラ間の間隔Ｌｓは、力のモーメントＭの解析的解法において重要な役割を果たしうる。すなわち、間隔Ｌｓが小さい場合には、１つのローラの周りの可撓性ガラスリボンの曲げは、他のローラの周りの可撓性ガラスリボンの曲げと相互に影響を与えうる。
【００５９】
一例として図４を参照すると、Ｒ１及びＲ２が等しいと仮定して、ローラ３０及び３２間の距離Ｌｓ（中心間距離）が十分に大きい（例えば２Ｒ１の１０倍）場合には、半径Ｒ１を有するローラ３０における曲げ応力を、単一のローラ（図２）として計算することができる。しかしながら、間隔Ｌｓがより小さい場合、ローラ３２の周りの可撓性ガラスウェブの曲げ抵抗は、ローラ３０の周りの可撓性ガラスリボンの曲げに相互作用効果を有し、結果的に、下記方程式をもたらしうる：
【００６０】
【数５】
2018510102.tif 000007
【００６１】
認識できるように、複数のローラ３０及び３２の導入により、ローラ間隔Ｌｓ、可撓性ガラス基板の所与の厚さｈについての線張力Ｔ及びリボン偏向角度θ、並びにローラ径の組合せの数を著しく増加させることができる。ＦＥＡモデルは、効率の向上を可能にすることができ、潜在的な複数のローラ設計のための効果的なトレードオフの決定を可能にする。図５は、約７．６２ｃｍ（３インチ）直径のローラ及び１リニアセンチあたり約１９．６ｇ（０．１１ｐｌｉ）の線張力Ｔを使用する、１００μｍ厚の可撓性ガラスリボンの２ローラ解析の一例を示している。図５を使用すると、所与のローラにおいて生じた曲げ応力σは、リボン偏向角度θの関数であり、これは、ローラ間隔Ｌｓの関数である。例えば、１．０２ｍ（４０インチ）のローラ間隔Ｌｓ及び６度未満のウェブ偏向角度θにおいて、生成する曲げ応力σは約６０ＭＰａを超えないであろう。他の線張力Ｔ値及び許容リボン偏向角度θについての曲げ応力σを示す、図５に類似した同様のグラフを得ることができる。
【００６２】
図６を簡単に参照すると、例となる可撓性ガラス加工装置１００は、巻戻し及びクリーニングステーション１０２などの複数のステーションを含んでいてよく、ここで、可撓性ガラスリボン１０４が供給ロール１０６から巻き戻され、クリーニングステーション１０８において洗浄される。可撓性ガラスリボン１０４は、次に、任意の適切なコーティングが可撓性ガラスリボン１０４に施されうる、真空蒸着ステーション１１０まで、一連のローラを通過しうる。可撓性ガラスリボン１０４は、次に、該可撓性ガラスリボン１０４が巻取ロール１１４上に巻き取られる、スプーリングステーション１１２へと移動してよい。本明細書に記載されるガイドライン及びＦＥＡ技術は、可撓性ガラスリボン１０４が搬送される、可撓性ガラス加工装置１００のローラのいずれか１つに適用されうる。
【実施例】
【００６３】
解析モデルを構築し、ＦＥＡソフトウエアツールを使用してシミュレーションした。解析を利用して、３つのローラ径（３、４及び５インチ）のいずれか１つについてのモデルの最大理論曲げ応力能を決定した。モデリング解析に用いられたモデルレイアウト、操作入力及び材料パラメータを下記表Ｉ及びＩＩ、並びに図７に示す。
【００６４】
【表１】
2018510102.tif 000008
【００６５】
【表２】
2018510102.tif 000009
【００６６】
予想外にも、図８に示されるように、モデルは、約７．６２、約１０．１６、又は約１２．７ｃｍ（３、４又は５インチ）のローラ径のいずれかを使用した場合、第１のスクリーナローラにおいて、約１１５ＭＰａのほぼ同じ曲げ応力値を生じた。最大許容偏向は、ローラについて約６．３５ｃｍ（２．５インチ）であったことから、追加的な曲げ応力を生成する能力は制限された。例えば、２００μｍの可撓性ガラス基板及び約７．６２ｃｍ（３インチ）直径のローラについてのビーム理論から予測される最大曲げ応力は、１９４ＭＰａであった。可撓性ガラス基板についての曲げ応力を増加させるために、張力能を増加させることができ、及び／又は、許容ローラ偏向を増加させることができ、それによって、リボン偏向角度を増加させる。
【００６７】
図９を参照すると、ガラス厚、リボン張力及びリボン偏向角度の関数としてローラ径を選択する方法１２０が示されている。方法１２０は、ローラ設計ガイドを用いるべきか（単一のローラの場合）、ＦＥＡソフトウエアツールを用いるべきか（複数のローラの場合）を決定するために用いられる。工程１２２において、ガラス加工装置が、単一のローラを含むか複数のローラを含むかが決定される。単一のローラが用いられる場合には、工程１２４において、設計ガイドを用いて、所望の曲げ応力にとって適切なローラ径、線張力、リボン厚及びリボン偏向角度が決定されうる。複数のローラが用いられる場合、工程１２６において、隣接するローラ間の距離が、対象とするローラ直径の約１０倍超であるかどうかが決定される。隣接するローラ間の距離が対象とするローラ直径の１０倍超の場合には、設計ガイドが、工程１２４において用いられうる。隣接するローラ間の距離が対象とするローラ直径の１０倍以下の場合には、ＦＥＡソフトウエアツールが、工程１２８において用いられうる（例えば、上記方程式２〜５を使用）。
【００６８】
図１０を参照すると、例となる設計ガイド１３０が表の形態で示されており、リボン厚情報１３２、線張力情報１３４、ローラ径情報１３６、リボン偏向情報１３８及び曲げ応力情報１４０が含まれている。設計ガイド１３０は、例として、印刷媒体上で、又はコンピュータのメモリに保存される表として利用されうる。動作において、１００μｍ厚の可撓性ガラスリボンが加工される（例えば、スクリーニング、コーティング、クリーニング等）と仮定することができる。一例として、加工の間に、少なくとも１００ＭＰａの曲げ応力が可撓性ガラスリボンに所望される場合、約７．６２ｃｍ（３インチ）及び約１０．１６ｃｍ（４インチ）直径のローラは、単独では、少なくとも１００ＭＰａの曲げ応力、少なくとも最大で１リニアセンチあたり約８９．３ｇ（０．５ｐｌｉ）の線張力をもたらすことができないことが分かる。しかしながら、約５．０８ｃｍ（２インチ）直径のローラは、３０度のウェブ偏向角度及び１リニアセンチあたり約１７．９ｇ（０．１ｐｌｉ）の線張力において、少なくとも１００ＭＰａの曲げ応力を生成可能でありうる。
【００６９】
図１１を参照すると、別の例となる設計ガイド１５０が表の形態で示されており、リボン厚情報１５２、線張力情報１５４、ローラ径情報１５６、リボン偏向情報１５８及び曲げ応力情報１６０も含まれている。上記のように、設計ガイド１５０は、例として、印刷媒体上で、又はコンピュータのメモリに保存される表として利用可能でありうる。動作において、２００μｍ厚の可撓性ガラスリボンが加工される（例えば、スクリーニング、コーティング、クリーニング等）と仮定することができる。一例として、加工の間に可撓性ガラスリボンに少なくとも１４４．９ＭＰａの曲げ応力が所望される場合には、１４４．９ＭＰａは、約１０．１６ｃｍ（４インチ）のローラについてのビーム理論から予測される最大曲げ応力であることが分かる。しかしながら、１リニアセンチあたり約７１．４ｇ（約０．４ｐｌｉ）の線張力及び約３０度のリボン偏向角度において、約５．０８ｃｍ（２インチ）のローラを選択することによって、ローラ設置面積を低減することができる。約１０．１６ｃｍ（４インチ）のローラについての１リニアセンチあたり約７１．４ｇ（０．４ｐｌｉ）未満の線張力の使用によって、リボン偏向角度が３０度以下で、ビーム理論から予測される１４４．９ＭＰａの最大曲げ応力よりも著しく小さい曲げ応力をもたらしうることもまた観察できる。
【００７０】
上述のシステム及び方法は、可撓性ガラスリボンの剛性を利用して、ロール上の曲げ応力を管理する。ロール・ツー・ロール装置の可撓性は、所望の曲げ応力の要求を満たすとともに、より小さいローラ径を使用可能にすることによって改善することができ、信頼性に影響を与えずに、ロール・ツー・ロールのトレードオフを行う能力を提供する。改善された設計情報を利用して、印加される曲げ応力の大きさを低減することによって、ガラスの加工の間の可撓性ガラスリボンにおける欠陥の成長を最小限に抑えることができ、ガラス強度特性を保存可能にする。強度を制限する欠陥母集団を、可撓性ガラスリボンからより確実に除去することができ、これは印加される曲げ応力の関数である。スクリーニング効果を改善することができ、それにより、ガラス破壊に起因したスプールの戻しに関する潜在的な品質コストを低減することができる。本明細書に記載される方法は、機器製造業者による、極薄ガラスの信頼性のある加工のための縮小されたローラ径を使用する装置の設計を可能にしうる。現行のロール・ツー・ロールシステム（例えば、ポリマーの加工に用いられる）は、可撓性ガラスリボンの信頼性のある加工のために、より容易に転換されうる。
【００７１】
本発明の上述の実施形態、特にいずれかの「好ましい」実施形態は、単なる実施可能例であり、単に本発明のさまざまな原理の明確な理解のために記載されることを、強調しておきたい。本発明の精神及びさまざまな原理から実質的に逸脱することなく、本発明の上述の実施形態に対し、多くの変形及び修正がなされうる。このような修正及び変形はすべて、ここでは、本開示及び添付の特許請求の範囲内に含まれることが意図されている。
【００７２】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【００７３】
実施形態１
０．３ｍｍ以下の厚さを有する可撓性ガラスリボンを連続的に加工する方法であって、
式（１）：
【００７４】
【数６】
2018510102.tif 000010
【００７５】
式中、σは所定の曲げ応力であり、Ｅは前記可撓性ガラスリボンのヤング率であり、ｈは前記可撓性ガラスリボンの厚さである、
を使用して計算した最小曲率半径（Ｒ）未満の曲率半径を有する輸送構造の周りに、前記可撓性ガラスリボンを連続的に供給する工程
を含む、方法。
【００７６】
実施形態２
前記最小曲率半径未満の曲率半径を有する前記輸送構造を使用して、前記可撓性ガラスリボンに少なくとも前記所定の曲げ応力を印加する工程をさらに含むことを特徴とする、実施形態１に記載の方法。
【００７７】
実施形態３
前記最小曲率半径未満の曲率半径を有する前記輸送構造を使用して、前記可撓性ガラスリボンに少なくとも前記所定の曲げ応力を印加するのに適した線張力を前記可撓性ガラスリボンに印加する工程をさらに含むことを特徴とする、実施形態１又は実施形態２に記載の方法。
【００７８】
実施形態４
前記最小曲率半径未満の曲率半径を有する前記輸送構造を使用して、前記可撓性ガラスリボンに少なくとも前記所定の曲げ応力を印加するのに適したウェブ偏向角度を前記可撓性ガラスリボンに適用する工程をさらに含むことを特徴とする、実施形態１〜３のいずれかに記載の方法。
【００７９】
実施形態５
前記輸送構造がローラ又はエアバーを含むことを特徴とする、実施形態１〜４のいずれかに記載の方法。
【００８０】
実施形態６
約０．３ｍｍ以下の厚さを有する可撓性ガラスリボンを加工するための連続的ガラス加工装置であって、
式（１）：
【００８１】
【数７】
2018510102.tif 000011
【００８２】
式中、σは所定の曲げ応力であり、Ｅは前記可撓性ガラスリボンのヤング率であり、ｈは前記可撓性ガラスリボンの厚さである、
を使用して計算した最小曲率半径（Ｒ）未満の曲率半径を有する輸送構造
を含む、装置。
【００８３】
実施形態７
前記輸送構造がローラ又はエアバーを含むことを特徴とする、実施形態６に記載の装置。
【００８４】
実施形態８
供給ロールから前記可撓性ガラスリボンを巻き戻すように構成された巻戻しステーション；及び
巻取ロール上に前記可撓性ガラスリボンを巻き取るように構成されたスプーリングステーション
をさらに含むことを特徴とする、実施形態６又は実施形態７に記載の装置。
【００８５】
実施形態９
前記可撓性ガラスリボンにコーティングを施すように構成された真空蒸着ステーションをさらに含むことを特徴とする、実施形態６〜８のいずれかに記載の装置。
【００８６】
実施形態１０
前記装置が、前記可撓性ガラスリボンに少なくとも前記所定の曲げ応力を生成するように構成されたスクリーナを含むことを特徴とする、実施形態６〜９のいずれかに記載の装置。
【００８７】
実施形態１１
約０．３ｍｍ以下の厚さを有する可撓性ガラスリボンを加工するため、連続的ガラス加工装置の輸送構造のための曲率半径を選択する方法であって、
前記可撓性ガラスリボンの厚さを同定する工程；
前記可撓性ガラスリボンの前記加工の間に、前記可撓性ガラスリボンに適した所定の曲げ応力レベルを選択する工程；及び
前記所定の曲げ応力レベル並びにウェブ偏向角度及び線張力のうちの少なくとも１つに基づいて、前記輸送構造のための曲率半径を選択する工程
を含む、方法。
【００８８】
実施形態１２
前記曲率半径を選択する工程が、表を含む設計ガイドを使用する工程を含むことを特徴とする、実施形態１１に記載の方法。
【００８９】
実施形態１３
前記表が、リボン厚情報、線張力情報、ローラ径情報、ウェブ偏向情報、及び曲げ応力情報を含むことを特徴とする、実施形態１２に記載の方法。
【００９０】
実施形態１４
前記表が、印刷媒体上に表示される又はコンピュータのメモリに保存されることを特徴とする、実施形態１２又は実施形態１３に記載の方法。
【００９１】
実施形態１５
ウェブ偏向角度及び線張力のうちの少なくとも１つに基づいて、前記ガラス加工装置を通る前記可撓性ガラスリボンの前記加工の間に前記可撓性ガラスリボンの輸送に適した複数の輸送構造の曲率半径を選択する工程を含むことを特徴とする、実施形態１１〜１４のいずれかに記載の方法。
【００９２】
実施形態１６
前記複数の輸送構造が隣接しており、前記方法が、前記隣接する輸送構造間の距離を決定する工程をさらに含むことを特徴とする、実施形態１５に記載の方法。
【００９３】
実施形態１７
前記隣接する輸送構造間の前記距離が、所定の距離未満である場合に、前記曲率半径を選択する工程が、表を含む設計ガイドを使用する工程を含むことを特徴とする、実施形態１６に記載の方法。
【００９４】
実施形態１８
前記隣接する輸送構造間の前記距離が、所定の距離を超える場合に、前記曲率半径を選択する工程が、有限要素解析ソフトウエアツールを使用する工程を含むことを特徴とする、実施形態１６に記載の方法。
【００９５】
実施形態１９
前記輸送構造がローラ又はエアバーを含むことを特徴とする、実施形態１１〜１８のいずれかに記載の方法。
【００９６】
実施形態２０
０．３ｍｍ以下の厚さを有する可撓性ガラスリボンを連続的に加工する方法であって、
あるウェブ偏向角度及びある線張力で、輸送構造の周りに前記可撓性ガラスリボンを連続的に供給する工程であって、前記輸送構造が、所定の曲げ応力レベル並びに前記ウェブ偏向角度及び前記線張力のうちの少なくとも１つに基づいて選択された曲率半径を有する、工程
を含む、方法。
【符号の説明】
【００９７】
１０  可撓性ガラス要素
１６  表面
２０  可撓性ガラスリボン
２２  ローラ
２５  線
３０、３２  ローラ
１００  可撓性ガラス加工装置
１０２  巻戻し及びクリーニングステーション
１０４  可撓性ガラスリボン
１０６  供給ロール
１１０  真空蒸着ステーション
１１２  スプーリングステーション
１１４  巻取ロール
１２０  方法
１２２、１２４、１２６、１２８  工程
【図１】
2018510102.tif 000014
【図２】
2018510102.tif 000015
【図３】
2018510102.tif 000016
【図４】
2018510102.tif 000017
【図５】
2018510102.tif 000018
【図６】
2018510102.tif 000019
【図７】
2018510102.tif 000020
【図８】
2018510102.tif 000021
【図９】
2018510102.tif 000022
【図１０】
2018510102.tif 000023
【図１１】
2018510102.tif 000024
【国際調査報告】
2018510102.tif 000025
2018510102.tif 000026