ガラスリボンに使用するための低振れエッジローラ
ガラスリボン（２０）用のエッジローラ（２６）が開示され、このローラのベアリングアセンブリ（５０）の振れ発生部分を、リボンエッジの内側に、例えばリボンのエッジ部分（３４）上に位置付ける。この位置により、従来のエッジローラ構造で生じていた振れの増幅が低減される。この増幅をなくすことにより、リボン表面での振れを、例えば１〜３ｍｍから０．０５〜０．１５ｍｍへと低減することができる。リボンエッジの内側の高温に耐えるため、エッジローラアセンブリはガスベアリングまたはセラミックベアリングを採用してもよい。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の説明】
【０００１】
本出願は、２０１０年２月１６日に出願された米国仮特許出願第６１／３０４，８９０号の優先権の利益を主張するものである。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、ガラスリボンに使用するエッジローラに関し、特に、このエッジローラが呈する振れを低減する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
薄型のガラスシートを成形する方法の１つに、溶融ガラスの容器からガラスのリボンを延伸する、延伸プロセスによる方法がある。これは、例えば、リボンを容器から上方に延伸するアップドロープロセス（フルコールまたはコルバーンなど）や、あるいはリボンを典型的には成形本体から下方に延伸するダウンドロープロセス（スロットまたはフュージョンなど）を用いて実施することができる。リボンが成形されると、このリボンから個々のガラスシートが切断される。
【０００４】
従来のダウンドロープロセスでは、溶融ガラスがガラスリボンに成形され、リボンを包囲しているシュラウドが画成する延伸チャンバ内にこのガラスリボンは包含される。特にシュラウドは、シュラウドが画成しているリボンを包囲している領域内の熱環境を、一貫性のある状態に維持する働きをする。ローラ対が、シュラウドを貫通し、かつリボンのエッジ付近でリボンに接触する。これらのエッジローラを使用して、リボンに牽引力を加えることができ、またはリボンに横断する張力を加えることができ、あるいは単にリボンを案内することができる。したがって、モータを用いてローラに回転力を加えてもよいし、あるいはローラを惰性で回転するものとして、下降するリボンによってローラに回転力を加えてもよい。いずれの場合でもローラは回転する。
【０００５】
製造ローラの機構によって、典型的には、ローラはガラス接触エリアから水平および／または垂直に動くことができる。ローラの軸は、ガラス厚の通常の変動性とともに、ローラの幾何公差に、その振れに、そして動作時の公差の変化に対応するよう動く。さらに、製造ローラの機構によって、典型的には、ローラを整備用アクセスのために、プロセスの再始動のために、そして他の実際の考慮事項のために、ガラスから遠く離すことができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
エッジローラの自由運動に抵抗する製造ローラ支持機構での摩擦力によって、ローラがガラスリボン上に与える力はしばしば変化し、これが、ガラスが粘性材料から弾性材料に転移するときにガラス内に固定されることになり得る望ましくない摂動または応力変化としてリボン内に現れる。特にエッジローラの運動学は、リボンやリボンから切断されたシートの、幾何学的均一性および応力均一性に影響を与え得る。任意のローラの回転不良は、さらにガラスリボンに動きを生じさせる。このリボンの動きの振幅は、例えば１から３ｍｍの範囲になり得るが、この範囲になると、シートの成形プロセスを乱したり、また延伸下のガラスが徐々に粘性から弾性に変化する転移ゾーンにおいて、その形状に影響を与えたりする可能性がある。応力の減少や高精度の平坦さのためにリボンの運動を最小限に抑えることが重要だということは、ＬＣＤガラスに関する経験値やモデリングから理解される。
【０００７】
高品質ベアリングアセンブリを含め、エッジローラの製造には高品質の材料が常に使用されており、かつ実際には製造システムによる振れは異常に高いわけではないが、振れのプロセスへの影響は検出可能であり、より薄く、より長く、そしてより幅広の成形能にはこの影響がより重要になる。以下で論じるように本開示は、（１）振れの発生源を識別し、さらに（２）その発生源をなくすエッジローラ構造、すなわち同様の固有の振れを有しているものの開示される構造を使用していないローラに比べて、振れのレベルを低減させることができるエッジローラ構造を提供すること、によって、既存のエッジローラが呈する振れレベルに対処する。
【０００８】
この振れを低減するローラは、任意のサイズまたは厚さのガラスリボンに使用することができるが、このローラは特にリボンの剛性が低いときに有用である。剛性を低くするプロセスの指示には、より薄い製品、より幅広の製品、そしてより長いプロセスが含まれる。全てのこれらの指示は、例えば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などのディスプレイ製品の製造に基板として使用されるガラスシート関連の市場ニーズなど、より薄くかつより幅広のガラスシートを求める市場ニーズに応えるために追求されているものである。したがって、本書において開示されるエッジローラ構造に関連する利点は、ガラス製造プロセスが市場のニーズに応え続けるにつれて、より一層価値のあるものになると期待される。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の態様によれば、ガラスリボン（２０）に対して使用するためのエッジローラアセンブリ（２６）が開示され、このエッジローラアセンブリ（２６）は、
（Ａ）縦軸（３９）を画成する支持体（３８）、
（Ｂ）振れを発生させる部分を含むベアリングアセンブリ（５０）、および、
（Ｃ）ガラス係合部（３７）を含む外面を備えた、ヘッド（３６）、
を有し、
（ｉ）ヘッド（３６）が、ベアリングアセンブリ（５０）によって支持体（３８）に、縦軸（３９）に関して回転可能に取り付けられたものであり、かつ、
（ｉｉ）ヘッド（３６）のガラス係合部（３７）とベアリングアセンブリ（５０）の振れ発生部分とが、縦軸（３９）に沿った位置に位置し、エッジローラアセンブリ（２６）の使用中にこのガラス係合部（３７）と振れ発生部分との両方が、ガラスリボン（２０）のエッジの内側にあることを特徴とする。
【００１０】
第２の態様によれば、ガラスシートを作製する方法が開示され、この方法は、
（Ａ）延伸プロセスを使用してガラスリボン（２０）を生成するステップ、および、
（Ｂ）ガラスリボン（２０）からシートを切断するステップ、
を含み、
（ｉ）ガラスリボン（２０）がエッジ部分（３４）を有し、
（ｉｉ）ステップ（Ａ）が、リボンのエッジ部分（３４）にエッジローラアセンブリ（２６）のガラス係合面（３７）で接触するステップを含み、
（ｉｉｉ）エッジローラアセンブリ（２６）がベアリングアセンブリ（５０）を含み、かつ、
（ｉｖ）ベアリングアセンブリ（５０）の少なくとも振れを発生させる部分の、リボンを横切る方向における位置が、リボンのエッジ部分（３４）の範囲内であることを特徴とする。
【００１１】
本開示の種々の態様に関する上記概要において使用した参照番号は、単に読者の便宜のためのものであり、本発明の範囲を限定するものと解釈されることを意図したものではなく、またそう解釈されるべきではない。より一般的には、前述の一般的な説明および以下の詳細な説明は、単に本発明を例示したものであり、本発明の本質および特徴を理解するための概要または構成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。
【００１２】
本発明のさらなる特徴および利点は以下の詳細な説明の中に明記され、ある程度は、その説明から当業者には容易に明らかになるであろうし、あるいは本書の説明で例示し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。添付の図面は、本発明のさらなる理解を提供するために含まれ、また本明細書に組み込まれかつその一部を構成する。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。限定しない例として、本発明の種々の特徴は、以下の追加の態様のように組み合わせてもよい。
【００１３】
第３の態様によれば、態様１のエッジローラアセンブリが提供され、ここでリボンはエッジ部分を有し、かつヘッドのガラス係合部とベアリングアセンブリの振れ発生部分とが縦軸に沿った位置に位置し、エッジローラアセンブリの使用中に、このガラス係合部と振れ発生部分とのリボンを横切る方向における位置が、エッジ部分の範囲内であることを特徴とする。
【００１４】
第４の態様によれば、態様１または態様３のエッジローラアセンブリが提供され、
（ａ）このアセンブリは、ガラス係合部を含む第２ヘッドと、振れを発生させる部分を含む第２ベアリングアセンブリとを備え、
（ｂ）第２ヘッドが、第２ベアリングアセンブリによって支持体に、縦軸に関して回転可能に取り付けられたものであり、かつ、
（ｃ）第２ヘッドのガラス係合部と第２ベアリングアセンブリの振れ発生部分とが、縦軸に沿った位置に位置し、エッジローラアセンブリの使用中にこのガラス係合部と振れ発生部分との両方がガラスリボンのエッジの内側にあることを特徴とする。
【００１５】
第５の態様によれば、態様４のエッジローラアセンブリが提供され、ここでリボンは２つのエッジ部分を有し、かつ各ガラス係合部と各振れ発生部分とが縦軸に沿った位置に位置し、エッジローラアセンブリの使用中に、この各ガラス係合部と各振れ発生部分とのリボンを横切る方向における位置が、エッジ部分の範囲内であることを特徴とする。
【００１６】
第６の態様によれば、態様１または３〜５いずれか１つに記載のエッジローラアセンブリが提供され、ここでベアリングアセンブリはガスクッションを採用している。
【００１７】
第７の態様によれば、態様６のエッジローラアセンブリが提供され、ここでガスクッションのガスは空気である。
【００１８】
第８の態様によれば、態様６または態様７のエッジローラアセンブリが提供され、ここでベアリングアセンブリは、縦軸に沿ったヘッドの運動に抵抗するサブアセンブリを含む。
【００１９】
第９の態様によれば、態様８のエッジローラアセンブリが提供され、ここでサブアセンブリはガスクッションを採用している。
【００２０】
第１０の態様によれば、態様１または３〜９いずれか１つに記載のエッジローラアセンブリが提供され、ここでヘッドは、アセンブリの使用中にガラスリボンからの熱伝達を低減させるよう断熱されている。
【００２１】
第１１の態様によれば、態様１または３〜１０いずれか１つに記載のエッジローラアセンブリが提供され、ここでヘッドの先端はセラミック製のキャップを備えている。
【００２２】
第１２の態様によれば、ガラスリボンを生成する延伸プロセスによってガラスシートを生成する装置が提供され、この装置は、態様１または３〜１１いずれか１つに記載のエッジローラアセンブリを備えている。
【００２３】
第１３の態様によれば、態様１２の装置が提供され、この装置は態様１または３〜１１いずれか１つによる第２のエッジローラアセンブリを備え、２つのエッジローラアセンブリが装置の使用中にガラスリボンの対向面と係合することを特徴とする。
【００２４】
第１４の態様によれば、態様２の方法が提供され、ここでベアリングアセンブリがガスクッションを採用し、かつこの方法は、エッジローラアセンブリにガスを通過させてガスクッションを形成するステップを含む。
【００２５】
第１５の態様によれば、態様１４の方法が提供され、ここでベアリングアセンブリは、リボンを横切る方向へのエッジローラアセンブリのガラス係合面の運動に抵抗する、サブアセンブリを含む。
【００２６】
第１６の態様によれば、態様１５の方法が提供され、ここでサブアセンブリがガスクッションを採用し、かつこの方法は、エッジローラアセンブリにガスを通過させてガスクッションを形成するステップを含む。
【００２７】
第１７の態様によれば、態様２または１４〜１６いずれか１つに記載の方法が提供され、ここでエッジローラアセンブリは、ガラスリボンからアセンブリへの熱伝達を低減する、セラミック製の先端キャップを備えている。
【００２８】
第１８の態様によれば、態様２または１４〜１７いずれか１つに記載の方法が提供され、ここで延伸プロセスは、フュージョンダウンドロープロセスである。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本開示の実施形態による例示的なフュージョンダウンドロープロセスの概略側面図
【図２】ダウンドロープロセスにより形成されたガラスリボンの一部のエッジを示す概略図であって、リボンのエッジを一対の対向するエッジローラ間で係合している図
【図３】従来のエッジローラの過剰な揺れの発端を説明している概略図
【図４】本開示のエッジローラアセンブリの例示的な実施形態を示す概略側面図
【図５】ガスベアリングを採用している本開示のエッジローラアセンブリの例示的な実施形態を、部分的に断面で示した概略側面図
【図６】図５の実施形態の全体を断面で示した概略側面図
【図７】ローラが被駆動ローラではなくアイドラローラである図５の実施形態の変形形態を部分的に断面で示した概略側面図
【図８】セラミック製のベアリングを採用している本開示のエッジローラアセンブリの例示的な実施形態を、部分的に断面で示した概略側面図
【発明を実施するための形態】
【００３０】
テレビやコンピュータモニタなどの現代のディスプレイ用途に必要とされる厳格な平坦さの基準に合わせて材料の薄いリボンを延伸し、厚さ約２ｍｍ未満のガラスシートを成形するには、製造プロセスの全局面において慎重な制御が必要となる。しかしながら、ガラスリボンが粘性状態から弾性状態へと転移している間には、特に注意を払わなければならない。リボン上の小さい力変動でさえ、特にガラスの転移温度の最も近くのローラ接触面の位置で与えられる力による力変動が、清浄で平坦な表面であるべきものに摂動として現れる可能性がある。
【００３１】
例示的なフュージョン式ダウンドロープロセスにおいては、溶融ガラスが成形本体に供給される。この成形本体は、上部が開口している溝をこの本体の上面に備えている。溶融ガラスは溝の壁から溢れ出て、成形本体の合流外側面を流れ落ち、その後この合流面が交わる線に沿った位置（すなわち「底部」）で分離流が交わる。この位置で分離流が結合すなわち融合し、成形本体から下方に流れる単一のガラスリボンとなる。リボンのエッジに沿って位置付けられた種々のローラが、リボンを下方に延伸（または牽引）したり、および／またはリボンの幅を維持するのを助ける引張力をリボンに加えたり、および／または単にリボンの位置付けを完全にまたは部分的にプロセスの範囲内で制約したりする働きをする。すなわち、いくつかのローラはモータで回転させてもよく、これに対して他のローラは惰性で回転するものとしてもよい。
【００３２】
リボンが成形本体から下降すると、溶融材料は成形本体の下部の位置での粘性状態から粘弾性状態へ、そして最終的には弾性状態へと転移する。リボンが弾性状態まで冷却されると、リボンの幅を横切って罫書きし、そして罫書きラインに沿ってリボンを分離させて個別のガラスシートが生成される。
【００３３】
リボンが流体の状態や粘性状態にある間は、その溶融材料に与えられた応力はすぐに解放される。しかしながら、リボンが冷却されて粘度が増すと、誘発された応力はそれほど急速には解放されずに、（１）誘発された応力がガラスに保持されかつ（２）リボンの形状がガラス内に保持され得るような、温度範囲に達する。これらの両方が、望ましくない応力保持と最終的な製品の歪みの原因となる。そのため、応力および形状がガラス内に固定され得るこの期間の間、ガラスリボン上に加えられる力およびリボンの形状を、できる限り一貫性のあるものとすることが望ましい。このような変動の１つの原因は、エッジローラによるものである。（エッジローラからの力の変動は、ガラス厚の変動や、さらに他の製品属性に繋がることもあり得ることに留意されたい。）経験から、例えば、ＬＣＤ基板シートの超低応力および高平坦性要件を達成するためには、力と位置の一貫性が重要であることが分かっている。
【００３４】
エッジローラは様々な形を取り得るが、各事例における一対のローラは、リボンを挟むか、あるいは握持する。ローラ対はリボンの対向しているエッジに位置付けられるため、リボンの長さに沿った特定の鉛直位置（すなわち、底部からの距離）に対して、２つのエッジローラ対が典型的には使用される。エッジローラは電気モータまたは油圧モータなどにより駆動されるものでもよいし、あるいは惰性で回転するエッジローラでもよい。対向しているエッジに位置付けられたエッジローラは、リボンの幅を横切って延在する共通の支持構造（例えば、共通軸）を共有していてもよいし、あるいは、各エッジローラが、ガラスリボン上の所望の横方向位置に、すなわちリボンの品質領域とリボンエッジとの間のエッジ部分３４に、そのローラヘッドと関連する接触面とを位置付けるのに必要な範囲でのみ延在している、各エッジローラ独自の分離した支持構造（独自軸）を有していてもよい。この接触面は、ガラスリボンと接触することにより生じる、時には９００℃を上回るような高温に長時間耐えるように設計され、また好適にはセラミック材料を利用し、例えばこの接触面は、通常セラミック繊維材料のディスクから構成される。さらに、エッジローラアセンブリの縦軸は水平（延伸方向を横断する方向）である必要はなく、リボン幅を横切る張力を増加させるために、水平に対して傾斜させてもよい。
【００３５】
各エッジローラ対に対する位置調整機構および支持機構は、ローラの接触面間の間隙の変化に対応するように設計されている。例えば、ローラはリボンエッジのガラス厚の揺らぎに対応する。ローラ軸シャフトは完全に真っ直ぐではなく、時には熱で歪むことがある。ローラ面は、完全な円形ではないことが多く、あるいは中心を有するものではないことが多い。ローラの材料の性質は、回転しながら変化する可能性がある。またローラの材料は、時間と共に摩耗し、かつその直径が減少し、そして時にはローラ材料の性質は時間の経過につれて変化する。ローラ支持機構の機能によって、ローラ対を水平に分離させたり、さらにその後ローラが動作する際に再び近くに近づけたりすることができる。
【００３６】
製造エッジローラの機構は、ローラの動作中にこの運動を可能にすると同時に、一貫性のある挟力をガラスに加え続けるよう設計される。すなわち、ローラは通常、バイアス力によりガラスリボンの平面に向かって内側へと加圧される。このローラ対間の挟力はローラの滑りを最小限に抑える働きをし、かつこの挟力はローラからガラスリボンに与えられる水平および垂直の張力の主要な寄与物である。このバイアス力を加える機構は、上述した要因による内側および外側への動き（エッジローラ対間の間隙の拡張）に対応するべきである。例えば、エッジローラは、エッジローラ支持体を横方向に平行移動させる、レバーと支点の配置を含んでもよい。カウンターウエイトを用いて、エッジローラの接触面がガラスリボンを握持することができるようにレバーに十分な力を加えてもよく、さらに、カウンターウエイトを用いることによって、ローラが例えば変化している接触面の偏心に応じてリボンの平面に対して横に動くことができるようにしてもよい。ただし、バイアス力を加える他の方法を使用してもよく、例えば既定の動きのラインに沿ってローラアセンブリを引っ張ったりあるいは押したりするように配置されたスプリングが挙げられる。
【００３７】
図１に示したのは、溝すなわちトラフ１４と合流成形面１６とを含んでいる成形本体１２を備えた、例示的なフュージョンダウンドロー装置１０である。合流成形面１６は底部１８で交わっている。供給源（図示なし）からトラフ１４に溶融ガラスが供給され、この溶融ガラスがトラフの壁から溢れ出し、分離流として成形本体の外面上を下降する。合流成形面１６上を流れている溶融ガラスの分離流は、底部１８で交わってガラスリボン２０を成形する。
【００３８】
ガラスリボン２０が最終的な厚さおよび粘度に達すると、リボンをその幅を横切って分離して個別のガラスシートすなわちペイン（pane）を生成する。溶融ガラスは連続して成形本体に供給されるため、リボンは延長され、さらなるガラスシートがリボンから分離される。
【００３９】
シュラウド２２は、底部１８より下方のリボン２０の上方区域を包囲し、かつ成形本体１２を収容している上方エンクロージャ２４と接続している。シュラウド２２は、リボンの温度を調整するための種々の加熱設備および／または冷却設備を位置付けることができる、プラットフォームとしての機能を果たす。シュラウドの最上部の範囲が最も高温であるとともに、シュラウド内部３０のより高温の空気の浮力のため、内部圧力はシュラウドの高度を超えて上昇する。シュラウド２２の壁に開口や漏れがあると、シュラウドの下部から上方への内部気流が生じ、さらに典型的にはシュラウド内の熱的条件に著しい影響を与える。したがって、開口や漏れを最小限に抑え、かつ時間が経過しても変わらないことが望ましい。
【００４０】
エッジローラアセンブリ２６は、底部１８より下方の既定の鉛直位置に位置付けられる。このエッジローラアセンブリ２６は、リボンに牽引力を加えてリボンを図１の矢印２１の方向に移動させるために使用される被駆動エッジローラを含んでもよいし、および／または、リボンを案内しかつその運動を制限する、および／またはリボン幅を横切る張力を維持するのを助ける、非駆動アイドラローラを含んでもよい。上述したように、ローラはリボン幅に及ぶ共通の支持構造を共有してもよいし、あるいは各ローラがそれ独自の支持構造を有していてもよい。上記のように、エッジローラは典型的には対で配置され、１対のローラの各ローラは、リボンのエッジの対向面上に位置付けられる（図２参照）。さらに上記したように、１対のローラはリボンエッジ毎に所与の鉛直位置に配置され、エッジローラ対自体がさらに対で配置されることが多い。
【００４１】
上で論じたように、本開示の一態様は、従来のエッジローラで認められた高レベルの振れの発生源を発見したことに係わる。図３はその発見されたものを示している。この図において、４２は従来のローラのベアリングアセンブリ、４４はこのローラの回転シャフト、そして４６はリボンの球根状エッジ４８の内側のリボンエッジ部分３４と接触している、このローラのヘッドである。この図に示されているように、ベアリングアセンブリ４２はローラヘッドとガラスリボンとの接触パッチから距離４０だけ離れている。実際には、この距離は典型的には１／３ｍまたは１／２ｍである。この距離により、エッジローラアセンブリ固有の振れがガラスリボンの位置で大きく増幅される。この増幅が、図３の右側部分を形成している４つの図に示したような接触位置の変動をもたらす。特に、これらの図のうちの最初と最後の図は、ローラヘッドとガラスリボン２０の基準の接触位置を示し、一方その間の２つの図は、振れが増幅されたことにより生じる接触位置の周期的な変化を示している。こういった接触位置の変化は、ガラスリボンに直接運動を与える。さらに、製造ローラシステムのシール部の、旋回軸の、およびスライド機構の摩擦は、ローラ面に実際に送られる挟力の変動に繋がる。これがさらに、ガラスリボンに加えられる水平および垂直の張力に変化を生じさせる。力の変動と運動の両方がリボンの延伸処理を乱し、さらに最終的なシートの応力と歪みに影響を与える。
【００４２】
図４は、図３の従来のエッジローラに比べて振れを減少させる、本開示によるエッジローラ構造を示したものである。図４に示したように、エッジローラアセンブリ２６は、縦軸３９を画成する支持体３８と、ベアリングアセンブリ５０と、さらにその外面にガラス係合部３７を含んだヘッド３６とを備えている。図４〜８に示したように、支持体３８は軸の形を成しているが、所望であれば支持体に他の構成を使用することもできる。支持体３８は典型的には静止しているが、所望であれば、高温の処理温度で動作させる場合にシャフトの撓みや歪みを最小限に抑えるよう回転させてもよい。ヘッド３６は支持体３８に、ベアリングアセンブリ５０を用いて、縦軸３９に関して回転可能に接続される。ヘッド外面のガラス係合部３７とベアリングアセンブリは、エッジローラアセンブリの同じ端部の近くに位置している。このように、図４に示したように、使用中ガラス係合部３７とベアリングアセンブリの両方がリボンの球根状エッジ４８の内側に位置し、特にこれらは両方ともリボンのエッジ部分３４内に位置する。
【００４３】
いくつかの実施形態では、ベアリングアセンブリ全体がリボンの球根状エッジの内側にあるが、実際にはベアリングアセンブリの振れ発生部分のみ（すなわち、回転が行われるベアリング表面）がリボンのエッジの内側にある必要がある。例えば、後に論じる図５〜７の実施形態においては、ベアリング表面とガスクッションのみがリボンのエッジの内側にある必要があり、一方ベアリングアセンブリの残りの部分、例えばガスポート、ガス通路の基端部、ラジアルベアリングなどは、過剰なレベルの振れを生じなければ、リボンのエッジ部分から相当距離外側に位置していてもよい。ベアリングアセンブリの振れ発生部分をリボンエッジの内側に置くことにより、図３の距離４０により生じる増幅効果が実質上低減され、あるいはローラアセンブリの構造によっては完全になくなる。この振れの減少は飛躍的である。例えば、図３のシステムでは典型的な振れは、およそ１〜３ｍｍとなり得るが、一方図４〜８のシステムでは、この値は例えば０．０５〜０．１５ｍｍの範囲になり得る。
【００４４】
リボンエッジの内側に位置するベアリングアセンブリの部分は、この位置に関連して、より高い動作温度に耐えられるものとする必要がある。図５および６は、こういった温度に耐えることが可能なガスクッションベアリングシステムを採用したエッジローラアセンブリを示している。このベアリングにおいて使用されるガスは、典型的には空気であるが、窒素などの他のガスを使用して、圧縮空気システムにおいてよく見られるオイルや含有物を防ぐようにしてもよい。
【００４５】
本システムの構成要素の全体配置を図５に示す。ここで図示したように、ガラスリボンのエッジ部分と係合するガラス接触材料６１をその外面に含んでいる胴６０が、ガスベアリング６２を用いて支持体３８に取り付けられ、ガスベアリング６２の一表面は支持体の先端の部分として形成されている。ガラス接触材料６１は典型的にはセラミックであり、かつセラミック繊維ディスクまたはセラミックモノリスの形を成したものでもよい。軸の運動を防ぐために、このシステムはラジアルガスベアリング６３を含む。このベアリングが、特に下方に傾斜したエッジローラアセンブリの場合に、リボン内の張力による軸力に抵抗する。
【００４６】
図６に示したように、支持体３８は、アセンブリにガスを導入しかつアセンブリからガスを除去するための、ガス通路６４、６５、６６、および６７を含む。具体的には、矢印６８で示すように加圧ガスがポート６９からアセンブリに入り、通路６４を通って通路６５および６６に分配される。矢印７０および７１で示したように、通路６５はラジアルベアリング６３にガスを供給する。矢印７２で示したように、通路６６は間隙７３でベアリングアセンブリの主ガスクッションを提供する。矢印７４で示したように、ガスが間隙７３を通過した後、このガスを通路６７に通してベアリングアセンブリから除去する。エッジローラアセンブリの位置でシュラウド２２の内部３０にガスが導入されるのを最小限に抑えるため、この通路６７を真空コレクタ（図示なし）に接続してもよい。このようなガスは、例えば、リボンの清浄度の他、後にリボンの応力分布および／またはリボンの形状に影響を与える可能性があるリボンの温度分布に影響することがあり得る。
【００４７】
エッジローラがリボンの温度分布に与える影響を最小限にするために、ローラアセンブリの先端７５、具体的には図６の実施形態におけるヘッドの先端を、低熱伝導性を有するセラミック材料から成るものとしてもよい（例えば、図６の参照番号７６を参照）。このように、アセンブリにガスを通過させることによるエッジローラアセンブリの先端の冷却は、それほど著しいものではないため、エッジローラアセンブリはリボンから見て強力なヒートシンクを構成するものではない。所望であれば、セラミック製の先端キャップ、または先端キャップを含むサブアセンブリを、交換可能に作製してもよい。エッジローラアセンブリの端部は、ガラスリボンが破砕した場合に落下してくるガラスによって損傷されることがあるため、このように交換可能なものとすれば操業コストを削減することができるし、またメンテナンス作業の助けにもなり得る。セラミック製の先端キャップに加えて、あるいはこれの代わりに、アセンブリに断熱材７９を組み込んでローラアセンブリの熱的効果を低減することもできる。
【００４８】
図５〜６の実施形態は、電気モータまたは油圧モータ（図示なし）に取り付けるのに適した細長い胴６０を含む。典型的なフュージョンダウンドロー装置では、エッジローラの多くはモータにより駆動されないアイドラローラであり、この場合には、胴６０を図７に示したように大幅に短く作製してもよい。このような短い構成とすると、アセンブリのコストを削減することができる。さらに、胴６０は黒鉛で作製してもよいが、そのときは酸素非含有の保護用ガスが必要となるであろう。
【００４９】
ガスベアリングの代わりに、種々の製造者から入手可能な、例えばジルコニウムまたはアルミナから成る作用表面を有しているベアリングなどの高温セラミックベアリングを使用することもできる。図８は、このタイプのベアリングを採用した実施形態を示している。この実施形態において、ボール７７とレース７８の両方は高温セラミック材料から成り、この材料はボールとレースとで異なっていてもよいし、あるいは同じものでもよい。
【００５０】
図４〜８に示したエッジローラアセンブリは単一のヘッド３６を採用しているが、本書において開示される振れ低減技術は、図１の最も上方のエッジローラアセンブリに示したような２以上のヘッドを支持体３８に回転可能に取り付けたアセンブリにも同じく適用可能である。
【００５１】
本書において開示される振れの少ないエッジローラによれば、ガラスシートの製造の際に様々な利益に繋がる。上記のように、従来のローラは非常に変動しやすい力を発生させ、さらにリボンに運動を与え、これらが一緒になって歪み、応力、および／または厚さ変動に繋がり得ることが既に認められている。リボン表面での振れを低減させると、力の変動と、ローラによってガラスに与えられる運動との両方を低減することができる。上で示したように、本書において開示されるエッジローラアセンブリで達成することができる振れの低減量は、例えば１〜３ｍｍから０．０５〜０．１５ｍｍになるなど、およそ２０倍にもなり得る。この振れの低減により、力の変動性を同様に低減させることが可能となる。重要なことであるが、力の変動とリボンの運動の両方を組み合わせて低減させると、いずれか単独の場合よりも大幅に歪みを減少させ、応力の変動性を低減し、および／または厚さの変動を小さくすることができるといった点で、プロセスに利益をもたらすことができる。
【００５２】
その振れの利益に加え、本書において開示されるエッジローラアセンブリは、より単純でかつより強固な構造を有し得、従来のエッジローラよりも、含まれる部品が少なくなりかつ全体のサイズがより小さくなる。さらにアセンブリのヘッドにおけるガラス係合部のサイズを従来のローラで使用されているものより小さくしてもよく、これにより、完成した製品に応力効果や分極効果を生じさせるローラ近傍での熱的効果を減少させることができる。
【００５３】
さらに、典型的な実施形態において支持体３８は回転しないため、エッジローラアセンブリのヘッドの挿入深さを、特定の成形延伸部の具体的な寸法に対応するように支持体の長さを変化させることによって、さらに容易に変化させることができる。これは、例えば、支持体を２以上の部分に分割することによって行ってもよい。このように、様々な成形プロセスが使用される製造においては、共通に使用されるヘッド部分を異なる長さの支持体と共に使用することで、所与のガラス製造装置のエッジローラアセンブリに関連する固有の部品数を減らすことができる。この構造によれば、エッジローラアセンブリの取付けおよび取外しが容易になることで、さらにメンテナンスの助けにもなり得る。実際に、この構造を使用すると、一対のエッジローラアセンブリを取り外したり補修したりしている間に、他のアセンブリを用いてガラスリボンを駆動し続けることができる。
【００５４】
本発明の範囲および精神から逸脱していない種々の変更形態が、これまでの開示から通常の当業者には明らかであろう。以下の請求項は、本書に明記した具体的な実施形態の他、変更形態、変形形態、およびこれらの実施形態と同等のものを含むと意図されている。
【符号の説明】
【００５５】
２０ リボン
２２ シュラウド
２６ エッジローラアセンブリ
３４ エッジ部分
３６ ヘッド
３７ ガラス係合部
３８ 支持体
３９ 縦軸
５０ ベアリングアセンブリ
６０ 胴
６２ ガスベアリング
６３ ラジアルベアリング
【関連出願の説明】
【０００１】
本出願は、２０１０年２月１６日に出願された米国仮特許出願第６１／３０４，８９０号の優先権の利益を主張するものである。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、ガラスリボンに使用するエッジローラに関し、特に、このエッジローラが呈する振れを低減する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
薄型のガラスシートを成形する方法の１つに、溶融ガラスの容器からガラスのリボンを延伸する、延伸プロセスによる方法がある。これは、例えば、リボンを容器から上方に延伸するアップドロープロセス（フルコールまたはコルバーンなど）や、あるいはリボンを典型的には成形本体から下方に延伸するダウンドロープロセス（スロットまたはフュージョンなど）を用いて実施することができる。リボンが成形されると、このリボンから個々のガラスシートが切断される。
【０００４】
従来のダウンドロープロセスでは、溶融ガラスがガラスリボンに成形され、リボンを包囲しているシュラウドが画成する延伸チャンバ内にこのガラスリボンは包含される。特にシュラウドは、シュラウドが画成しているリボンを包囲している領域内の熱環境を、一貫性のある状態に維持する働きをする。ローラ対が、シュラウドを貫通し、かつリボンのエッジ付近でリボンに接触する。これらのエッジローラを使用して、リボンに牽引力を加えることができ、またはリボンに横断する張力を加えることができ、あるいは単にリボンを案内することができる。したがって、モータを用いてローラに回転力を加えてもよいし、あるいはローラを惰性で回転するものとして、下降するリボンによってローラに回転力を加えてもよい。いずれの場合でもローラは回転する。
【０００５】
製造ローラの機構によって、典型的には、ローラはガラス接触エリアから水平および／または垂直に動くことができる。ローラの軸は、ガラス厚の通常の変動性とともに、ローラの幾何公差に、その振れに、そして動作時の公差の変化に対応するよう動く。さらに、製造ローラの機構によって、典型的には、ローラを整備用アクセスのために、プロセスの再始動のために、そして他の実際の考慮事項のために、ガラスから遠く離すことができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
エッジローラの自由運動に抵抗する製造ローラ支持機構での摩擦力によって、ローラがガラスリボン上に与える力はしばしば変化し、これが、ガラスが粘性材料から弾性材料に転移するときにガラス内に固定されることになり得る望ましくない摂動または応力変化としてリボン内に現れる。特にエッジローラの運動学は、リボンやリボンから切断されたシートの、幾何学的均一性および応力均一性に影響を与え得る。任意のローラの回転不良は、さらにガラスリボンに動きを生じさせる。このリボンの動きの振幅は、例えば１から３ｍｍの範囲になり得るが、この範囲になると、シートの成形プロセスを乱したり、また延伸下のガラスが徐々に粘性から弾性に変化する転移ゾーンにおいて、その形状に影響を与えたりする可能性がある。応力の減少や高精度の平坦さのためにリボンの運動を最小限に抑えることが重要だということは、ＬＣＤガラスに関する経験値やモデリングから理解される。
【０００７】
高品質ベアリングアセンブリを含め、エッジローラの製造には高品質の材料が常に使用されており、かつ実際には製造システムによる振れは異常に高いわけではないが、振れのプロセスへの影響は検出可能であり、より薄く、より長く、そしてより幅広の成形能にはこの影響がより重要になる。以下で論じるように本開示は、（１）振れの発生源を識別し、さらに（２）その発生源をなくすエッジローラ構造、すなわち同様の固有の振れを有しているものの開示される構造を使用していないローラに比べて、振れのレベルを低減させることができるエッジローラ構造を提供すること、によって、既存のエッジローラが呈する振れレベルに対処する。
【０００８】
この振れを低減するローラは、任意のサイズまたは厚さのガラスリボンに使用することができるが、このローラは特にリボンの剛性が低いときに有用である。剛性を低くするプロセスの指示には、より薄い製品、より幅広の製品、そしてより長いプロセスが含まれる。全てのこれらの指示は、例えば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などのディスプレイ製品の製造に基板として使用されるガラスシート関連の市場ニーズなど、より薄くかつより幅広のガラスシートを求める市場ニーズに応えるために追求されているものである。したがって、本書において開示されるエッジローラ構造に関連する利点は、ガラス製造プロセスが市場のニーズに応え続けるにつれて、より一層価値のあるものになると期待される。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の態様によれば、ガラスリボン（２０）に対して使用するためのエッジローラアセンブリ（２６）が開示され、このエッジローラアセンブリ（２６）は、
（Ａ）縦軸（３９）を画成する支持体（３８）、
（Ｂ）振れを発生させる部分を含むベアリングアセンブリ（５０）、および、
（Ｃ）ガラス係合部（３７）を含む外面を備えた、ヘッド（３６）、
を有し、
（ｉ）ヘッド（３６）が、ベアリングアセンブリ（５０）によって支持体（３８）に、縦軸（３９）に関して回転可能に取り付けられたものであり、かつ、
（ｉｉ）ヘッド（３６）のガラス係合部（３７）とベアリングアセンブリ（５０）の振れ発生部分とが、縦軸（３９）に沿った位置に位置し、エッジローラアセンブリ（２６）の使用中にこのガラス係合部（３７）と振れ発生部分との両方が、ガラスリボン（２０）のエッジの内側にあることを特徴とする。
【００１０】
第２の態様によれば、ガラスシートを作製する方法が開示され、この方法は、
（Ａ）延伸プロセスを使用してガラスリボン（２０）を生成するステップ、および、
（Ｂ）ガラスリボン（２０）からシートを切断するステップ、
を含み、
（ｉ）ガラスリボン（２０）がエッジ部分（３４）を有し、
（ｉｉ）ステップ（Ａ）が、リボンのエッジ部分（３４）にエッジローラアセンブリ（２６）のガラス係合面（３７）で接触するステップを含み、
（ｉｉｉ）エッジローラアセンブリ（２６）がベアリングアセンブリ（５０）を含み、かつ、
（ｉｖ）ベアリングアセンブリ（５０）の少なくとも振れを発生させる部分の、リボンを横切る方向における位置が、リボンのエッジ部分（３４）の範囲内であることを特徴とする。
【００１１】
本開示の種々の態様に関する上記概要において使用した参照番号は、単に読者の便宜のためのものであり、本発明の範囲を限定するものと解釈されることを意図したものではなく、またそう解釈されるべきではない。より一般的には、前述の一般的な説明および以下の詳細な説明は、単に本発明を例示したものであり、本発明の本質および特徴を理解するための概要または構成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。
【００１２】
本発明のさらなる特徴および利点は以下の詳細な説明の中に明記され、ある程度は、その説明から当業者には容易に明らかになるであろうし、あるいは本書の説明で例示し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。添付の図面は、本発明のさらなる理解を提供するために含まれ、また本明細書に組み込まれかつその一部を構成する。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。限定しない例として、本発明の種々の特徴は、以下の追加の態様のように組み合わせてもよい。
【００１３】
第３の態様によれば、態様１のエッジローラアセンブリが提供され、ここでリボンはエッジ部分を有し、かつヘッドのガラス係合部とベアリングアセンブリの振れ発生部分とが縦軸に沿った位置に位置し、エッジローラアセンブリの使用中に、このガラス係合部と振れ発生部分とのリボンを横切る方向における位置が、エッジ部分の範囲内であることを特徴とする。
【００１４】
第４の態様によれば、態様１または態様３のエッジローラアセンブリが提供され、
（ａ）このアセンブリは、ガラス係合部を含む第２ヘッドと、振れを発生させる部分を含む第２ベアリングアセンブリとを備え、
（ｂ）第２ヘッドが、第２ベアリングアセンブリによって支持体に、縦軸に関して回転可能に取り付けられたものであり、かつ、
（ｃ）第２ヘッドのガラス係合部と第２ベアリングアセンブリの振れ発生部分とが、縦軸に沿った位置に位置し、エッジローラアセンブリの使用中にこのガラス係合部と振れ発生部分との両方がガラスリボンのエッジの内側にあることを特徴とする。
【００１５】
第５の態様によれば、態様４のエッジローラアセンブリが提供され、ここでリボンは２つのエッジ部分を有し、かつ各ガラス係合部と各振れ発生部分とが縦軸に沿った位置に位置し、エッジローラアセンブリの使用中に、この各ガラス係合部と各振れ発生部分とのリボンを横切る方向における位置が、エッジ部分の範囲内であることを特徴とする。
【００１６】
第６の態様によれば、態様１または３〜５いずれか１つに記載のエッジローラアセンブリが提供され、ここでベアリングアセンブリはガスクッションを採用している。
【００１７】
第７の態様によれば、態様６のエッジローラアセンブリが提供され、ここでガスクッションのガスは空気である。
【００１８】
第８の態様によれば、態様６または態様７のエッジローラアセンブリが提供され、ここでベアリングアセンブリは、縦軸に沿ったヘッドの運動に抵抗するサブアセンブリを含む。
【００１９】
第９の態様によれば、態様８のエッジローラアセンブリが提供され、ここでサブアセンブリはガスクッションを採用している。
【００２０】
第１０の態様によれば、態様１または３〜９いずれか１つに記載のエッジローラアセンブリが提供され、ここでヘッドは、アセンブリの使用中にガラスリボンからの熱伝達を低減させるよう断熱されている。
【００２１】
第１１の態様によれば、態様１または３〜１０いずれか１つに記載のエッジローラアセンブリが提供され、ここでヘッドの先端はセラミック製のキャップを備えている。
【００２２】
第１２の態様によれば、ガラスリボンを生成する延伸プロセスによってガラスシートを生成する装置が提供され、この装置は、態様１または３〜１１いずれか１つに記載のエッジローラアセンブリを備えている。
【００２３】
第１３の態様によれば、態様１２の装置が提供され、この装置は態様１または３〜１１いずれか１つによる第２のエッジローラアセンブリを備え、２つのエッジローラアセンブリが装置の使用中にガラスリボンの対向面と係合することを特徴とする。
【００２４】
第１４の態様によれば、態様２の方法が提供され、ここでベアリングアセンブリがガスクッションを採用し、かつこの方法は、エッジローラアセンブリにガスを通過させてガスクッションを形成するステップを含む。
【００２５】
第１５の態様によれば、態様１４の方法が提供され、ここでベアリングアセンブリは、リボンを横切る方向へのエッジローラアセンブリのガラス係合面の運動に抵抗する、サブアセンブリを含む。
【００２６】
第１６の態様によれば、態様１５の方法が提供され、ここでサブアセンブリがガスクッションを採用し、かつこの方法は、エッジローラアセンブリにガスを通過させてガスクッションを形成するステップを含む。
【００２７】
第１７の態様によれば、態様２または１４〜１６いずれか１つに記載の方法が提供され、ここでエッジローラアセンブリは、ガラスリボンからアセンブリへの熱伝達を低減する、セラミック製の先端キャップを備えている。
【００２８】
第１８の態様によれば、態様２または１４〜１７いずれか１つに記載の方法が提供され、ここで延伸プロセスは、フュージョンダウンドロープロセスである。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本開示の実施形態による例示的なフュージョンダウンドロープロセスの概略側面図
【図２】ダウンドロープロセスにより形成されたガラスリボンの一部のエッジを示す概略図であって、リボンのエッジを一対の対向するエッジローラ間で係合している図
【図３】従来のエッジローラの過剰な揺れの発端を説明している概略図
【図４】本開示のエッジローラアセンブリの例示的な実施形態を示す概略側面図
【図５】ガスベアリングを採用している本開示のエッジローラアセンブリの例示的な実施形態を、部分的に断面で示した概略側面図
【図６】図５の実施形態の全体を断面で示した概略側面図
【図７】ローラが被駆動ローラではなくアイドラローラである図５の実施形態の変形形態を部分的に断面で示した概略側面図
【図８】セラミック製のベアリングを採用している本開示のエッジローラアセンブリの例示的な実施形態を、部分的に断面で示した概略側面図
【発明を実施するための形態】
【００３０】
テレビやコンピュータモニタなどの現代のディスプレイ用途に必要とされる厳格な平坦さの基準に合わせて材料の薄いリボンを延伸し、厚さ約２ｍｍ未満のガラスシートを成形するには、製造プロセスの全局面において慎重な制御が必要となる。しかしながら、ガラスリボンが粘性状態から弾性状態へと転移している間には、特に注意を払わなければならない。リボン上の小さい力変動でさえ、特にガラスの転移温度の最も近くのローラ接触面の位置で与えられる力による力変動が、清浄で平坦な表面であるべきものに摂動として現れる可能性がある。
【００３１】
例示的なフュージョン式ダウンドロープロセスにおいては、溶融ガラスが成形本体に供給される。この成形本体は、上部が開口している溝をこの本体の上面に備えている。溶融ガラスは溝の壁から溢れ出て、成形本体の合流外側面を流れ落ち、その後この合流面が交わる線に沿った位置（すなわち「底部」）で分離流が交わる。この位置で分離流が結合すなわち融合し、成形本体から下方に流れる単一のガラスリボンとなる。リボンのエッジに沿って位置付けられた種々のローラが、リボンを下方に延伸（または牽引）したり、および／またはリボンの幅を維持するのを助ける引張力をリボンに加えたり、および／または単にリボンの位置付けを完全にまたは部分的にプロセスの範囲内で制約したりする働きをする。すなわち、いくつかのローラはモータで回転させてもよく、これに対して他のローラは惰性で回転するものとしてもよい。
【００３２】
リボンが成形本体から下降すると、溶融材料は成形本体の下部の位置での粘性状態から粘弾性状態へ、そして最終的には弾性状態へと転移する。リボンが弾性状態まで冷却されると、リボンの幅を横切って罫書きし、そして罫書きラインに沿ってリボンを分離させて個別のガラスシートが生成される。
【００３３】
リボンが流体の状態や粘性状態にある間は、その溶融材料に与えられた応力はすぐに解放される。しかしながら、リボンが冷却されて粘度が増すと、誘発された応力はそれほど急速には解放されずに、（１）誘発された応力がガラスに保持されかつ（２）リボンの形状がガラス内に保持され得るような、温度範囲に達する。これらの両方が、望ましくない応力保持と最終的な製品の歪みの原因となる。そのため、応力および形状がガラス内に固定され得るこの期間の間、ガラスリボン上に加えられる力およびリボンの形状を、できる限り一貫性のあるものとすることが望ましい。このような変動の１つの原因は、エッジローラによるものである。（エッジローラからの力の変動は、ガラス厚の変動や、さらに他の製品属性に繋がることもあり得ることに留意されたい。）経験から、例えば、ＬＣＤ基板シートの超低応力および高平坦性要件を達成するためには、力と位置の一貫性が重要であることが分かっている。
【００３４】
エッジローラは様々な形を取り得るが、各事例における一対のローラは、リボンを挟むか、あるいは握持する。ローラ対はリボンの対向しているエッジに位置付けられるため、リボンの長さに沿った特定の鉛直位置（すなわち、底部からの距離）に対して、２つのエッジローラ対が典型的には使用される。エッジローラは電気モータまたは油圧モータなどにより駆動されるものでもよいし、あるいは惰性で回転するエッジローラでもよい。対向しているエッジに位置付けられたエッジローラは、リボンの幅を横切って延在する共通の支持構造（例えば、共通軸）を共有していてもよいし、あるいは、各エッジローラが、ガラスリボン上の所望の横方向位置に、すなわちリボンの品質領域とリボンエッジとの間のエッジ部分３４に、そのローラヘッドと関連する接触面とを位置付けるのに必要な範囲でのみ延在している、各エッジローラ独自の分離した支持構造（独自軸）を有していてもよい。この接触面は、ガラスリボンと接触することにより生じる、時には９００℃を上回るような高温に長時間耐えるように設計され、また好適にはセラミック材料を利用し、例えばこの接触面は、通常セラミック繊維材料のディスクから構成される。さらに、エッジローラアセンブリの縦軸は水平（延伸方向を横断する方向）である必要はなく、リボン幅を横切る張力を増加させるために、水平に対して傾斜させてもよい。
【００３５】
各エッジローラ対に対する位置調整機構および支持機構は、ローラの接触面間の間隙の変化に対応するように設計されている。例えば、ローラはリボンエッジのガラス厚の揺らぎに対応する。ローラ軸シャフトは完全に真っ直ぐではなく、時には熱で歪むことがある。ローラ面は、完全な円形ではないことが多く、あるいは中心を有するものではないことが多い。ローラの材料の性質は、回転しながら変化する可能性がある。またローラの材料は、時間と共に摩耗し、かつその直径が減少し、そして時にはローラ材料の性質は時間の経過につれて変化する。ローラ支持機構の機能によって、ローラ対を水平に分離させたり、さらにその後ローラが動作する際に再び近くに近づけたりすることができる。
【００３６】
製造エッジローラの機構は、ローラの動作中にこの運動を可能にすると同時に、一貫性のある挟力をガラスに加え続けるよう設計される。すなわち、ローラは通常、バイアス力によりガラスリボンの平面に向かって内側へと加圧される。このローラ対間の挟力はローラの滑りを最小限に抑える働きをし、かつこの挟力はローラからガラスリボンに与えられる水平および垂直の張力の主要な寄与物である。このバイアス力を加える機構は、上述した要因による内側および外側への動き（エッジローラ対間の間隙の拡張）に対応するべきである。例えば、エッジローラは、エッジローラ支持体を横方向に平行移動させる、レバーと支点の配置を含んでもよい。カウンターウエイトを用いて、エッジローラの接触面がガラスリボンを握持することができるようにレバーに十分な力を加えてもよく、さらに、カウンターウエイトを用いることによって、ローラが例えば変化している接触面の偏心に応じてリボンの平面に対して横に動くことができるようにしてもよい。ただし、バイアス力を加える他の方法を使用してもよく、例えば既定の動きのラインに沿ってローラアセンブリを引っ張ったりあるいは押したりするように配置されたスプリングが挙げられる。
【００３７】
図１に示したのは、溝すなわちトラフ１４と合流成形面１６とを含んでいる成形本体１２を備えた、例示的なフュージョンダウンドロー装置１０である。合流成形面１６は底部１８で交わっている。供給源（図示なし）からトラフ１４に溶融ガラスが供給され、この溶融ガラスがトラフの壁から溢れ出し、分離流として成形本体の外面上を下降する。合流成形面１６上を流れている溶融ガラスの分離流は、底部１８で交わってガラスリボン２０を成形する。
【００３８】
ガラスリボン２０が最終的な厚さおよび粘度に達すると、リボンをその幅を横切って分離して個別のガラスシートすなわちペイン（pane）を生成する。溶融ガラスは連続して成形本体に供給されるため、リボンは延長され、さらなるガラスシートがリボンから分離される。
【００３９】
シュラウド２２は、底部１８より下方のリボン２０の上方区域を包囲し、かつ成形本体１２を収容している上方エンクロージャ２４と接続している。シュラウド２２は、リボンの温度を調整するための種々の加熱設備および／または冷却設備を位置付けることができる、プラットフォームとしての機能を果たす。シュラウドの最上部の範囲が最も高温であるとともに、シュラウド内部３０のより高温の空気の浮力のため、内部圧力はシュラウドの高度を超えて上昇する。シュラウド２２の壁に開口や漏れがあると、シュラウドの下部から上方への内部気流が生じ、さらに典型的にはシュラウド内の熱的条件に著しい影響を与える。したがって、開口や漏れを最小限に抑え、かつ時間が経過しても変わらないことが望ましい。
【００４０】
エッジローラアセンブリ２６は、底部１８より下方の既定の鉛直位置に位置付けられる。このエッジローラアセンブリ２６は、リボンに牽引力を加えてリボンを図１の矢印２１の方向に移動させるために使用される被駆動エッジローラを含んでもよいし、および／または、リボンを案内しかつその運動を制限する、および／またはリボン幅を横切る張力を維持するのを助ける、非駆動アイドラローラを含んでもよい。上述したように、ローラはリボン幅に及ぶ共通の支持構造を共有してもよいし、あるいは各ローラがそれ独自の支持構造を有していてもよい。上記のように、エッジローラは典型的には対で配置され、１対のローラの各ローラは、リボンのエッジの対向面上に位置付けられる（図２参照）。さらに上記したように、１対のローラはリボンエッジ毎に所与の鉛直位置に配置され、エッジローラ対自体がさらに対で配置されることが多い。
【００４１】
上で論じたように、本開示の一態様は、従来のエッジローラで認められた高レベルの振れの発生源を発見したことに係わる。図３はその発見されたものを示している。この図において、４２は従来のローラのベアリングアセンブリ、４４はこのローラの回転シャフト、そして４６はリボンの球根状エッジ４８の内側のリボンエッジ部分３４と接触している、このローラのヘッドである。この図に示されているように、ベアリングアセンブリ４２はローラヘッドとガラスリボンとの接触パッチから距離４０だけ離れている。実際には、この距離は典型的には１／３ｍまたは１／２ｍである。この距離により、エッジローラアセンブリ固有の振れがガラスリボンの位置で大きく増幅される。この増幅が、図３の右側部分を形成している４つの図に示したような接触位置の変動をもたらす。特に、これらの図のうちの最初と最後の図は、ローラヘッドとガラスリボン２０の基準の接触位置を示し、一方その間の２つの図は、振れが増幅されたことにより生じる接触位置の周期的な変化を示している。こういった接触位置の変化は、ガラスリボンに直接運動を与える。さらに、製造ローラシステムのシール部の、旋回軸の、およびスライド機構の摩擦は、ローラ面に実際に送られる挟力の変動に繋がる。これがさらに、ガラスリボンに加えられる水平および垂直の張力に変化を生じさせる。力の変動と運動の両方がリボンの延伸処理を乱し、さらに最終的なシートの応力と歪みに影響を与える。
【００４２】
図４は、図３の従来のエッジローラに比べて振れを減少させる、本開示によるエッジローラ構造を示したものである。図４に示したように、エッジローラアセンブリ２６は、縦軸３９を画成する支持体３８と、ベアリングアセンブリ５０と、さらにその外面にガラス係合部３７を含んだヘッド３６とを備えている。図４〜８に示したように、支持体３８は軸の形を成しているが、所望であれば支持体に他の構成を使用することもできる。支持体３８は典型的には静止しているが、所望であれば、高温の処理温度で動作させる場合にシャフトの撓みや歪みを最小限に抑えるよう回転させてもよい。ヘッド３６は支持体３８に、ベアリングアセンブリ５０を用いて、縦軸３９に関して回転可能に接続される。ヘッド外面のガラス係合部３７とベアリングアセンブリは、エッジローラアセンブリの同じ端部の近くに位置している。このように、図４に示したように、使用中ガラス係合部３７とベアリングアセンブリの両方がリボンの球根状エッジ４８の内側に位置し、特にこれらは両方ともリボンのエッジ部分３４内に位置する。
【００４３】
いくつかの実施形態では、ベアリングアセンブリ全体がリボンの球根状エッジの内側にあるが、実際にはベアリングアセンブリの振れ発生部分のみ（すなわち、回転が行われるベアリング表面）がリボンのエッジの内側にある必要がある。例えば、後に論じる図５〜７の実施形態においては、ベアリング表面とガスクッションのみがリボンのエッジの内側にある必要があり、一方ベアリングアセンブリの残りの部分、例えばガスポート、ガス通路の基端部、ラジアルベアリングなどは、過剰なレベルの振れを生じなければ、リボンのエッジ部分から相当距離外側に位置していてもよい。ベアリングアセンブリの振れ発生部分をリボンエッジの内側に置くことにより、図３の距離４０により生じる増幅効果が実質上低減され、あるいはローラアセンブリの構造によっては完全になくなる。この振れの減少は飛躍的である。例えば、図３のシステムでは典型的な振れは、およそ１〜３ｍｍとなり得るが、一方図４〜８のシステムでは、この値は例えば０．０５〜０．１５ｍｍの範囲になり得る。
【００４４】
リボンエッジの内側に位置するベアリングアセンブリの部分は、この位置に関連して、より高い動作温度に耐えられるものとする必要がある。図５および６は、こういった温度に耐えることが可能なガスクッションベアリングシステムを採用したエッジローラアセンブリを示している。このベアリングにおいて使用されるガスは、典型的には空気であるが、窒素などの他のガスを使用して、圧縮空気システムにおいてよく見られるオイルや含有物を防ぐようにしてもよい。
【００４５】
本システムの構成要素の全体配置を図５に示す。ここで図示したように、ガラスリボンのエッジ部分と係合するガラス接触材料６１をその外面に含んでいる胴６０が、ガスベアリング６２を用いて支持体３８に取り付けられ、ガスベアリング６２の一表面は支持体の先端の部分として形成されている。ガラス接触材料６１は典型的にはセラミックであり、かつセラミック繊維ディスクまたはセラミックモノリスの形を成したものでもよい。軸の運動を防ぐために、このシステムはラジアルガスベアリング６３を含む。このベアリングが、特に下方に傾斜したエッジローラアセンブリの場合に、リボン内の張力による軸力に抵抗する。
【００４６】
図６に示したように、支持体３８は、アセンブリにガスを導入しかつアセンブリからガスを除去するための、ガス通路６４、６５、６６、および６７を含む。具体的には、矢印６８で示すように加圧ガスがポート６９からアセンブリに入り、通路６４を通って通路６５および６６に分配される。矢印７０および７１で示したように、通路６５はラジアルベアリング６３にガスを供給する。矢印７２で示したように、通路６６は間隙７３でベアリングアセンブリの主ガスクッションを提供する。矢印７４で示したように、ガスが間隙７３を通過した後、このガスを通路６７に通してベアリングアセンブリから除去する。エッジローラアセンブリの位置でシュラウド２２の内部３０にガスが導入されるのを最小限に抑えるため、この通路６７を真空コレクタ（図示なし）に接続してもよい。このようなガスは、例えば、リボンの清浄度の他、後にリボンの応力分布および／またはリボンの形状に影響を与える可能性があるリボンの温度分布に影響することがあり得る。
【００４７】
エッジローラがリボンの温度分布に与える影響を最小限にするために、ローラアセンブリの先端７５、具体的には図６の実施形態におけるヘッドの先端を、低熱伝導性を有するセラミック材料から成るものとしてもよい（例えば、図６の参照番号７６を参照）。このように、アセンブリにガスを通過させることによるエッジローラアセンブリの先端の冷却は、それほど著しいものではないため、エッジローラアセンブリはリボンから見て強力なヒートシンクを構成するものではない。所望であれば、セラミック製の先端キャップ、または先端キャップを含むサブアセンブリを、交換可能に作製してもよい。エッジローラアセンブリの端部は、ガラスリボンが破砕した場合に落下してくるガラスによって損傷されることがあるため、このように交換可能なものとすれば操業コストを削減することができるし、またメンテナンス作業の助けにもなり得る。セラミック製の先端キャップに加えて、あるいはこれの代わりに、アセンブリに断熱材７９を組み込んでローラアセンブリの熱的効果を低減することもできる。
【００４８】
図５〜６の実施形態は、電気モータまたは油圧モータ（図示なし）に取り付けるのに適した細長い胴６０を含む。典型的なフュージョンダウンドロー装置では、エッジローラの多くはモータにより駆動されないアイドラローラであり、この場合には、胴６０を図７に示したように大幅に短く作製してもよい。このような短い構成とすると、アセンブリのコストを削減することができる。さらに、胴６０は黒鉛で作製してもよいが、そのときは酸素非含有の保護用ガスが必要となるであろう。
【００４９】
ガスベアリングの代わりに、種々の製造者から入手可能な、例えばジルコニウムまたはアルミナから成る作用表面を有しているベアリングなどの高温セラミックベアリングを使用することもできる。図８は、このタイプのベアリングを採用した実施形態を示している。この実施形態において、ボール７７とレース７８の両方は高温セラミック材料から成り、この材料はボールとレースとで異なっていてもよいし、あるいは同じものでもよい。
【００５０】
図４〜８に示したエッジローラアセンブリは単一のヘッド３６を採用しているが、本書において開示される振れ低減技術は、図１の最も上方のエッジローラアセンブリに示したような２以上のヘッドを支持体３８に回転可能に取り付けたアセンブリにも同じく適用可能である。
【００５１】
本書において開示される振れの少ないエッジローラによれば、ガラスシートの製造の際に様々な利益に繋がる。上記のように、従来のローラは非常に変動しやすい力を発生させ、さらにリボンに運動を与え、これらが一緒になって歪み、応力、および／または厚さ変動に繋がり得ることが既に認められている。リボン表面での振れを低減させると、力の変動と、ローラによってガラスに与えられる運動との両方を低減することができる。上で示したように、本書において開示されるエッジローラアセンブリで達成することができる振れの低減量は、例えば１〜３ｍｍから０．０５〜０．１５ｍｍになるなど、およそ２０倍にもなり得る。この振れの低減により、力の変動性を同様に低減させることが可能となる。重要なことであるが、力の変動とリボンの運動の両方を組み合わせて低減させると、いずれか単独の場合よりも大幅に歪みを減少させ、応力の変動性を低減し、および／または厚さの変動を小さくすることができるといった点で、プロセスに利益をもたらすことができる。
【００５２】
その振れの利益に加え、本書において開示されるエッジローラアセンブリは、より単純でかつより強固な構造を有し得、従来のエッジローラよりも、含まれる部品が少なくなりかつ全体のサイズがより小さくなる。さらにアセンブリのヘッドにおけるガラス係合部のサイズを従来のローラで使用されているものより小さくしてもよく、これにより、完成した製品に応力効果や分極効果を生じさせるローラ近傍での熱的効果を減少させることができる。
【００５３】
さらに、典型的な実施形態において支持体３８は回転しないため、エッジローラアセンブリのヘッドの挿入深さを、特定の成形延伸部の具体的な寸法に対応するように支持体の長さを変化させることによって、さらに容易に変化させることができる。これは、例えば、支持体を２以上の部分に分割することによって行ってもよい。このように、様々な成形プロセスが使用される製造においては、共通に使用されるヘッド部分を異なる長さの支持体と共に使用することで、所与のガラス製造装置のエッジローラアセンブリに関連する固有の部品数を減らすことができる。この構造によれば、エッジローラアセンブリの取付けおよび取外しが容易になることで、さらにメンテナンスの助けにもなり得る。実際に、この構造を使用すると、一対のエッジローラアセンブリを取り外したり補修したりしている間に、他のアセンブリを用いてガラスリボンを駆動し続けることができる。
【００５４】
本発明の範囲および精神から逸脱していない種々の変更形態が、これまでの開示から通常の当業者には明らかであろう。以下の請求項は、本書に明記した具体的な実施形態の他、変更形態、変形形態、およびこれらの実施形態と同等のものを含むと意図されている。
【符号の説明】
【００５５】
２０ リボン
２２ シュラウド
２６ エッジローラアセンブリ
３４ エッジ部分
３６ ヘッド
３７ ガラス係合部
３８ 支持体
３９ 縦軸
５０ ベアリングアセンブリ
６０ 胴
６２ ガスベアリング
６３ ラジアルベアリング
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラスリボンに対して使用するためのエッジローラアセンブリであって、
（Ａ）縦軸を画成する支持体、
（Ｂ）振れを発生させる部分を含むベアリングアセンブリ、および、
（Ｃ）ガラス係合部を含む外面を備えた、ヘッド、
を有し、
（ｉ）前記ヘッドが、前記ベアリングアセンブリによって前記支持体に、前記縦軸に関して回転可能に取り付けられたものであり、かつ、
（ｉｉ）前記ヘッドの前記ガラス係合部と前記ベアリングアセンブリの前記振れ発生部分とが、前記縦軸に沿った位置に位置し、該エッジローラアセンブリの使用中に前記ガラス係合部と前記振れ発生部分との両方が、前記ガラスリボンのエッジの内側にあることを特徴とするエッジローラアセンブリ。
【請求項２】
前記ベアリングアセンブリがガスクッションを採用していることを特徴とする請求項１記載のエッジローラアセンブリ。
【請求項３】
ガラスシートを作製する方法であって、
（Ａ）延伸プロセスを使用してガラスリボンを生成するステップ、および、
（Ｂ）前記ガラスリボンからシートを切断するステップ、
を含み、
（ｉ）前記ガラスリボンがエッジ部分を有し、
（ｉｉ）ステップ（Ａ）が、前記リボンの前記エッジ部分にエッジローラアセンブリのガラス係合面で接触するステップを含み、
（ｉｉｉ）前記エッジローラアセンブリがベアリングアセンブリを含み、かつ、
（ｉｖ）前記ベアリングアセンブリの少なくとも振れを発生させる部分の、リボンを横切る方向における位置が、前記リボンの前記エッジ部分の範囲内であることを特徴とする方法。
【請求項４】
前記エッジローラアセンブリが、前記ガラスリボンから前記アセンブリへの熱伝達を低減する、セラミック製の先端キャップを備えていることを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記延伸プロセスが、フュージョンダウンドロープロセスであることを特徴とする請求項３または４記載の方法。
【請求項１】
ガラスリボンに対して使用するためのエッジローラアセンブリであって、
（Ａ）縦軸を画成する支持体、
（Ｂ）振れを発生させる部分を含むベアリングアセンブリ、および、
（Ｃ）ガラス係合部を含む外面を備えた、ヘッド、
を有し、
（ｉ）前記ヘッドが、前記ベアリングアセンブリによって前記支持体に、前記縦軸に関して回転可能に取り付けられたものであり、かつ、
（ｉｉ）前記ヘッドの前記ガラス係合部と前記ベアリングアセンブリの前記振れ発生部分とが、前記縦軸に沿った位置に位置し、該エッジローラアセンブリの使用中に前記ガラス係合部と前記振れ発生部分との両方が、前記ガラスリボンのエッジの内側にあることを特徴とするエッジローラアセンブリ。
【請求項２】
前記ベアリングアセンブリがガスクッションを採用していることを特徴とする請求項１記載のエッジローラアセンブリ。
【請求項３】
ガラスシートを作製する方法であって、
（Ａ）延伸プロセスを使用してガラスリボンを生成するステップ、および、
（Ｂ）前記ガラスリボンからシートを切断するステップ、
を含み、
（ｉ）前記ガラスリボンがエッジ部分を有し、
（ｉｉ）ステップ（Ａ）が、前記リボンの前記エッジ部分にエッジローラアセンブリのガラス係合面で接触するステップを含み、
（ｉｉｉ）前記エッジローラアセンブリがベアリングアセンブリを含み、かつ、
（ｉｖ）前記ベアリングアセンブリの少なくとも振れを発生させる部分の、リボンを横切る方向における位置が、前記リボンの前記エッジ部分の範囲内であることを特徴とする方法。
【請求項４】
前記エッジローラアセンブリが、前記ガラスリボンから前記アセンブリへの熱伝達を低減する、セラミック製の先端キャップを備えていることを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記延伸プロセスが、フュージョンダウンドロープロセスであることを特徴とする請求項３または４記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公表番号】特表２０１３−５１９６２６（Ｐ２０１３−５１９６２６Ａ）
【公表日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５５３９３１（Ｐ２０１２−５５３９３１）
【出願日】平成２３年２月７日（２０１１．２．７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１１／０２３８６１
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／１０２９８２
【国際公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【出願人】（３９７０６８２７４）コーニング インコーポレイテッド (1,222)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月７日（２０１１．２．７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１１／０２３８６１
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／１０２９８２
【国際公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【出願人】（３９７０６８２７４）コーニング インコーポレイテッド (1,222)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]