(57)【要約】  ガラス物品の温度測定方法は、ガラス物品Ｇから放射される５．５〜７．５μｍの波長域の赤外線Ｗの強度に基づいて、ガラス物品Ｇの温度を測定することを含む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス物品の温度測定方法であって、
前記ガラス物品から放射される５．５〜７．５μｍの波長域の赤外線の強度に基づいて、前記ガラス物品の温度を測定することを特徴とするガラス物品の温度測定方法。
【請求項２】
単位容積当たりの水蒸気の質量が２ｇ／ｍ３以下の条件下で、前記ガラス物品から放射される赤外線を検出することを含む請求項１に記載のガラス物品の温度測定方法。
【請求項３】
真空下で、前記ガラス物品から放射される赤外線を検出することを含む請求項２に記載のガラス物品の温度測定方法。
【請求項４】
前記ガラス物品は、厚さが０．３ｍｍ以下の薄板ガラスである請求項１〜３のいずれか一項に記載のガラス物品の温度測定方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のガラス物品の温度測定方法を用いて、前記ガラス物品の温度を測定することを特徴とするガラス製品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス物品の温度測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、可撓性を有する薄板ガラスの上に成膜が行われることがある。例えば、特許文献１にはガラスシート上に酸化インジウムスズ膜を形成する方法が記載されている。この方法では、基板ロールから供給されるガラスシートを、３００℃以上に加熱されたキャンを用いて加熱し、キャン上において、加熱されたガラスシートの表面の上に、スパッタリング法により酸化インジウムスズ膜を形成する。【０００３】
特許文献２には、熱電対を用いて、半導体ウエハや液晶用ガラス基板等の測定対象物の温度を測定する方法が開示されている。熱電対は、２種類の金属線の先端同士をつなげて作られた回路を含み、二つの接点間の温度差に応じて発生する熱起電力に基づいて測定対象物の温度を測定する温度センサである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１１９３２２号公報
【特許文献２】特開２００７−４０９１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
酸化インジウムスズ膜等の薄膜をガラス物品の表面に成膜する際に、ガラス物品の温度管理を厳格に行うことは、所望の膜特性を得るために非常に重要である。成膜処理中におけるガラス物品の温度を測定する方法の１つは、ガラス物品に熱電対を取り付けた状態で成膜処理を行い、その成膜処理中における複数の所定のタイミングでガラス物品の温度を測定することである。この場合、ガラス物品の温度を安定して測定するためには、熱電対の熱容量に対してガラス物品の熱容量が十分に大きいこと、及び熱電対とガラス物品とを安定して接触させることが必要になる。そのため、ガラス物品の形状によっては、正確な温度測定が難しくなる。また、熱電対を製品に接触させるため、製品を製造する前の予備試験で温度を測定するしかなく、実際の製品を製造する場合には適用できない。【０００６】
成膜処理中におけるガラス物品の温度を測定する別の方法は、放射温度計を用いて、ガラス物品からの熱放射に基づいてガラス物品の温度を非接触で測定することである。この方法では、ガラス物品以外の熱源となる物体（例えば、成膜装置等のガラス物品の周囲に存在する構造物）からの熱放射が、ガラス物品を透過して放射温度計に入射したり、ガラス物品の表面で反射して放射温度計に入射したりすることによって、測定される温度に誤差が生じてしまう。【０００７】
この発明の目的は、熱放射に基づいてガラス物品の温度を非接触で測定する際の測定精度を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によれば、ガラス物品の温度測定方法は、前記ガラス物品から放射される５．５〜７．５μｍの波長域の赤外線の強度に基づいて、前記ガラス物品の温度を測定する。【０００９】
上記ガラス物品の温度測定方法は、単位容積当たりの水蒸気の質量が２ｇ／ｍ３以下の条件下で、前記ガラス物品から放射される赤外線を検出することを含み得る。上記ガラス物品の温度測定方法は、真空下で、前記ガラス物品から放射される赤外線を検出することを含み得る。【００１０】
上記ガラス物品の温度測定方法において、前記ガラス物品は、厚さが０．３ｍｍ以下の薄板ガラスであってもよい。
本発明の別の態様によれば、ガラス製品の製造方法は、上記ガラス物品の温度測定方法を用いて、前記ガラス物品の温度を測定することを含む。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、熱放射に基づいてガラス物品の温度を非接触で測定する際の測定精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】温度測定方法の説明図。
【図２】ガラスの赤外線の放射、透過、反射の分光特性を示すスペクトル。
【図３】膜付きガラスの製造方法の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の一実施形態によれば、ガラス物品の温度測定方法は、ガラスにより構成されるガラス物品を測定対象物とする。ガラス物品を構成するガラスの種類、及びガラス物品の形状は特に限定されるものではない。ガラス物品を構成するガラスとしては、例えば、珪酸塩系ガラス、硼酸塩系ガラス、無アルカリガラス、リン酸塩系ガラス、結晶化ガラスが挙げられる。これらの中でも、珪酸塩系ガラス、無アルカリガラス、結晶化ガラスが、５．５〜７．５μｍの波長域の放射率がより高く、５．５〜７．５μｍの波長域の赤外線の透過率及び反射率がより低い分光特性を有しているため、好ましい。ガラス物品の形状としては、例えば、板状、ブロック状、レンズ状が挙げられ、これらの中でも、厚さ０．３ｍｍ以下の薄板ガラスが好ましい。
【００１４】
いくつかの実施形態において、ガラス物品の温度測定方法は、測定対象物から放射される赤外線の量に応じた出力信号を出力する赤外線センサを備える放射率測定装置を用いて、ガラス物品から放射される赤外線を検出し、検出した赤外線の強度に基づいてガラス物品の温度を測定する。放射率測定装置としては、例えば、放射温度計、サーモグラフィー等を用いることができる。
【００１５】
図１に示すように、放射率測定装置１０は、ガラス物品Ｇの表面の測定範囲Ａから放射される赤外線Ｗが入射する位置に配置される。ここで、ガラス物品Ｇを挟んだ放射率測定装置１０の反対側に何らかの物体Ｘが存在していると、ガラス物品Ｇから放射される赤外線Ｗに加えて、物体Ｘから放射される赤外線Ｗｘの一部もガラス物品Ｇを透過して、測定範囲Ａから放射率測定装置１０に入射する。
【００１６】
また、ガラス物品Ｇに対して放射率測定装置１０と同じ側に物体Ｙが存在していると、ガラス物品Ｇから放射される赤外線Ｗに加えて、物体Ｙから放射される赤外線Ｗｙがガラス物品Ｇの表面で反射して、測定範囲Ａから放射率測定装置１０に入射する。測定対象物であるガラス物品Ｇ以外の物体Ｘ，Ｙから透過又は反射により放射率測定装置１０に入射する赤外線Ｗｘ，Ｗｙは、ガラス物品Ｇの温度を測定する際の外乱となり、正確な温度測定を妨げる。
【００１７】
図２は、代表的なガラス（日本電気硝子株式会社製無アルカリガラス：ＯＡ−１０Ｇ）の赤外域の分光特性を示す。図２に示すように、ガラスの赤外線の放射率は、４．５〜８．５μｍの波長域で高い値を示す。一方、ガラスの赤外線の透過率は、５．０μｍ以上の波長域では略一定であり、５．０μｍ以下の波長域では波長が短くなるにしたがって大きく上昇する。ガラスの赤外線の反射率は、８．０μｍ以下の波長域では略一定であり、８．０μｍ以上の波長域では波長が長くなるにしたがって大きく上昇する。
【００１８】
こうしたガラスの赤外域の分光特性を考慮して、本発明の温度測定方法では、ガラス物品Ｇから放射される５．５〜７．５μｍの波長域の赤外線Ｗの強度に基づいて、ガラス物品Ｇの温度を測定する。いくつかの実施形態では、６．０〜７．０μｍの波長域の赤外線Ｗの強度に基づいてガラス物品Ｇの温度が測定される。いくつかの実施形態において、放射率測定装置１０に検出される赤外線の波長（検出波長域）を示すピークの頂点が５．５〜７．５μｍの範囲内にある。いくつかの実施形態において、検出波長域を示すピークの全体が５．５〜７．５μｍの範囲内にある。
【００１９】
測定に用いる赤外線Ｗの検出波長域を５．５μｍ以上に設定することにより、物体Ｘから透過により放射率測定装置１０に入射する赤外線Ｗｘが測定に与える影響を大きく低減できる。例えば、測定に用いる赤外線Ｗの波長域を５．０μｍに設定した場合には、図２のピークＰａに示すように、透過率が比較的高い４．５〜５．０μｍの波長域の赤外線も部分的に検出される。そのため、物体Ｘから放射され、ガラス物品Ｇを透過して放射率測定装置１０に入射する赤外線Ｗｘが測定結果に影響を与えてしまう。測定に用いる赤外線Ｗの検出波長域を５．５μｍ以上に設定することにより、こうした赤外線Ｗｘの影響を大きく低下させることができる。
【００２０】
測定に用いる赤外線Ｗの検出波長域を７．５μｍ以下に設定することにより、物体Ｙから反射により放射率測定装置１０に入射する赤外線Ｗｙが測定に与える影響を大きく低減できる。例えば、測定に用いる赤外線Ｗの波長域を８．０μｍに設定した場合には、図２のピークＰｂに示すように、反射率が比較的高い８．０〜８．５μｍの波長域の赤外線も部分的に検出される。そのため、物体Ｙから放射され、ガラス物品Ｇの表面で反射して放射率測定装置１０に入射する赤外線Ｗｙが測定結果に影響を与えてしまう。測定に用いる赤外線Ｗの検出波長域を７．５μｍ以下に設定することにより、こうした赤外線Ｗｙの影響を大きく低下させることができる。
【００２１】
いくつかの実施形態において、放射率測定装置１０による赤外線の検出は、単位容積当たりの水蒸気の質量が２ｇ／ｍ３以下の条件下（以下、乾燥条件下という。）、好ましくは１ｇ／ｍ３以下の条件下、より好ましくは０．２ｇ／ｍ３以下の条件下で行うことが好ましい。乾燥条件下としては、例えば、除湿空気下、不活性ガス雰囲気下、真空下が挙げられる。これらの中でも、真空下で検出することが好ましい。
【００２２】
検出波長域である５．５〜７．５μｍの波長域の赤外線は、水蒸気（水分子）に吸収されやすく、水蒸気を含む気体中を透過し難い性質を有している。そのため、乾燥条件下で測定を行うことにより、ガラス物品Ｇの周囲（特に、ガラス物品Ｇと放射率測定装置１０との間）に存在する水蒸気に吸収されることによる赤外線の強度の低下が抑制される。これにより、大気中で検出する場合と比較して、ガラス物品Ｇから放射される赤外線を高い感度で検出できる。
【００２３】
本発明の一実施形態において、ガラス製品の製造方法は、上記ガラス物品の温度測定方法を用いて、ガラス物品の温度を測定することを含む。いくつかの実施形態において、ガラス製品は膜付きガラスである。
【００２４】
いくつかの実施形態において、膜付きガラスの製造方法は、厚さ０．３ｍｍ以下の薄板ガラスの表面に対して、例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法又はスパッタリング法等により薄膜を形成する成膜工程を有している。上記薄膜としては、例えば、酸化インジウムスズ膜、フッ素ドープ酸化スズ膜、酸化亜鉛膜、アンチモンドープ酸化スズ膜等の金属酸化物膜が挙げられる。
【００２５】
図３に示す実施形態では、ガラス物品は、第１ガラスロールＲ１から連続的に送り出される長尺状の薄板ガラスＧである。成膜工程では、薄板ガラスＧに対して、加熱装置２０による加熱処理、及び成膜装置３０による成膜処理が行われる。そして、薄膜が形成された膜付きガラスＧａ（ガラス製品）は、第２ガラスロールＲ２に巻き取られることで回収される。
【００２６】
加熱装置２０は、薄板ガラスＧの成膜面とは反対の面側（紙面下側）に配置され、薄板ガラスＧの所定範囲を加熱する。加熱装置２０としては、例えば、ハロゲンヒーター、石英管ヒーター等を用いることができる。成膜装置３０は、薄板ガラスＧの成膜面側（紙面上側）に配置され、加熱された状態にある薄板ガラスＧの成膜面に膜材料を供給することにより薄膜を形成する。成膜装置３０としては、例えば、ＣＶＤ法又はスパッタリング法を利用した成膜処理に適用される一般的な成膜装置を用いることができる。
【００２７】
第１ガラスロールＲ１から送り出された薄板ガラスＧの成膜面側には、放射率測定装置１０が配置される。放射率測定装置１０は、薄板ガラスＧにおける膜材料が供給される位置の直前にある測定範囲Ａから放射される５．５〜７．５μｍの波長域の赤外線を検出し、検出した赤外線の強度に基づいて、薄板ガラスＧの測定範囲Ａの温度を測定する。
【００２８】
放射率測定装置１０により測定される５．５〜７．５μｍの波長域の赤外線は、ガラスにおける透過率及び反射率が非常に低いため、加熱装置２０及び成膜装置３０から放射される上記波長域の赤外線が薄板ガラスＧを透過又は反射して放射率測定装置１０に入射し難い。そのため、測定対象物である薄板ガラスＧの周囲に加熱装置２０及び成膜装置３０等の構造物が配置されていても、その構造物から放射される赤外線の影響を受けることなく、薄板ガラスＧの温度を正確に測定できる。
【００２９】
放射率測定装置１０により測定された測定範囲Ａの温度は、図示しない制御部へと出力される。制御部は、放射率測定装置１０により測定される測定範囲Ａの温度を、成膜処理に適切な温度に維持するように加熱装置２０を制御する。これにより、薄板ガラスＧの表面に均一な膜特性を有する薄膜を安定して形成できる。
【００３０】
次に、上記実施形態の効果について記載する。
（１）ガラス物品の温度測定方法は、ガラス物品Ｇから放射される５．５〜７．５μｍの波長域の赤外線Ｗの強度に基づいて、ガラス物品Ｇの温度を測定する。
【００３１】
ガラス物品Ｇは、５．５〜７．５μｍの波長域の放射率が高く、５．５〜７．５μｍの波長域の赤外線の透過率及び反射率が非常に低い分光特性を有している。そのため、上記構成によれば、ガラス物品Ｇから放射される赤外線Ｗに加えて、ガラス物品Ｇの周囲に存在するガラス物品以外の物体Ｘ，Ｙから放射され、ガラス物品Ｇを透過又は反射した赤外線Ｗｘ，Ｗｙが併せて検出されてしまうことが抑制される。これにより、ガラス物品Ｇ以外の物体Ｘ，Ｙから放射される赤外線Ｗｘ，Ｗｙに起因する誤差が小さくなる。その結果、熱放射に基づいてガラス物品の温度を非接触で測定する際の測定精度が向上する。
【００３２】
（２）単位容積当たりの水蒸気の質量が２ｇ／ｍ３以下の条件下、より好ましくは、真空下で、ガラス物品Ｇから放射される赤外線Ｗを検出する。
上記構成によれば、ガラス物品Ｇの周囲に存在する水蒸気に吸収されることによる赤外線の強度の低下が抑制され、ガラス物品Ｇから放射される赤外線Ｗを高い感度で検出できる。これにより、ガラス物品Ｇから放射される赤外線Ｗを大気中で検出する場合と比較して、熱放射に基づく温度測定の測定精度が向上する。
【００３３】
（３）ガラス物品Ｇは、厚さが０．３ｍｍ以下の薄板ガラスである。
ガラス物品Ｇの厚さが薄くなるほど、物体Ｘから放射された赤外線がガラス物品Ｇを透過しやすくなる。そのため、上記の温度測定方法は、厚さが０．３ｍｍ以下の薄板ガラスの温度を測定する場合に特に効果的である。
【００３４】
（４）膜付きガラスＧａの製造方法は、厚さが０．３ｍｍ以下の薄板ガラスＧの表面に薄膜を形成する成膜工程を有する。成膜工程において、上記の温度測定方法を用いて、薄板ガラスＧの温度を測定し、その測定結果に基づいて薄板ガラスＧの温度を調整する。
【００３５】
上記構成によれば、薄板ガラスＧの表面に薄膜を形成する際の薄板ガラスＧの温度をより正確に把握できる。これにより、薄板ガラスＧの温度管理を厳密に行うことが可能となり、その結果、均一な膜特性を有する薄膜を安定して形成できる。
【００３６】
上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・５．５〜７．５μｍの範囲内において、ガラス物品Ｇを構成するガラスの分光特性に応じて、温度測定に用いる検出波長域を変更してもよい。例えば、図２に示すように、測定対象物となるガラス物品Ｇの分光特性から、５．５〜７．５μｍの波長域における放射率が最も高い波長λmaxを求める。そして、放射率が最も高い波長λmaxの赤外線に基づいて、又は波長λmaxの±１μｍの範囲の赤外線に基づいて、ガラス物品Ｇの温度を測定する。
【００３７】
・上記実施形態のガラス物品の温度測定方法は、膜付きガラスの製造方法の他にも、ガラス物品を加工する加工工程において、ガラス物品の温度を調整する必要のある様々なガラス製品の製造方法に適用できる。
【００３８】
上記実施形態及び変更例から把握できる技術的思想を以下に記載する。
（ｉ）赤外線を放射する物体が前記ガラス物品の周囲に配置されている前記ガラス物品の温度測定方法。
【００３９】
（ｉｉ）前記赤外線を放射する物体は、前記ガラス物品の温度が測定される表面側に、又は前記ガラス物品の温度が測定される表面とは反対の表面側に配置されている前記ガラス物品の温度測定方法。
【００４０】
（ｉｉｉ）赤外線を放射する物体が、前記ガラス物品の温度が測定される表面側及びその反対の表面側の両方に配置されている前記ガラス物品の温度測定方法。
（ｉｖ）厚さが０．３ｍｍ以下の薄板ガラスの表面に薄膜を形成する成膜工程を有する膜付きガラスの製造方法であって、前記成膜工程において、前記ガラス物品の温度測定方法を用いて、前記薄板ガラスの温度を測定し、その測定結果に基づいて前記薄板ガラスの温度を調整することを特徴とするガラス製品の製造方法。
【符号の説明】
【００４１】
Ａ…測定範囲、Ｇ…ガラス物品（薄板ガラス）、Ｇａ…膜付きガラス、Ｗ，Ｗｘ，Ｗｙ…赤外線、Ｘ，Ｙ…物体、１０…放射率測定装置、２０…加熱装置、３０…成膜装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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