シート材料を安定化させるための加熱装置、システムおよび方法
近接場浮揚によって１枚のシート材料を安定化させるための装置は、１個の加熱素子および一つの放射面を備えた１個のヒーター・プレートを有し、上記放射面は上記ヒーター・プレートが音波を受けたときに振動する。この装置は、上記ヒーター・プレートに結合され、かつこのヒーター・プレートに音波を伝送するように動作可能な少なくとも一つの振動発生源をさらに備えている。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の説明】
【０００１】
本願は、その全内容が引用されて本明細書に組み入れられる２００８年３月３１日付けで提出された米国特許出願第１２／０８００４１号の優先権を主張した出願である。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、非拘束部分を有するシート材料の加熱および安定化の分野に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
その内容が引用されて本明細書に組み入れられる特許文献１および２に記載されているフュージョン・ドロー法は、火仕上げ品質の清純な表面を備えたシート材料の形成に用いられる。典型的なフュージョン・ドロー法は、堰仕掛けの輪郭を有する溝内に溶融材料を供給することを含む。この溶融材料は上記堰仕掛けを乗り越えかつ分岐されて堰仕掛けの両側壁を流れ下る。この分岐された流れは堰仕掛けの底部において収束して、火仕上げ品質の清純な表面を備えた一条のシートを形成する。この一条のシートは一連の加熱ゾーンを通って移動せしめられかつ牽引されて、最終的な所望の厚さになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第３,３３８,６９６号明細書
【特許文献２】米国特許第３,６８２,６０９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
フュージョン・ドロー法は、ラッピング仕上げまたは研磨仕上げ等の形成後の仕上げ作業を必要としない、フラットパネル・ディスプレイ等の進化した用途のためのシート材料を送出することができる。しかしながらこの方法は、シート牽引時におけるシート内部の応力レベルおよび応力変化をコントロールすることが困難であり、牽引されているシート内部の高い応力レベルおよび応力変化は、最終製品における永久歪みとなり得る。シート内部の応力および応力変化に寄与すると考えられる一つの要因は、シートの動作にある。典型的には、シートの高品質領域を最大にするために、牽引中はシートが両エッジにおいて、またはそれらの近傍において物理的に拘束されているのみである。その結果、シートが牽引されている間、シートの大部分は自由に動く。このようなシートの動きは、シート内部の応力レベルおよび応力変化に対し悪影響を与える。堰仕掛けの底部において行なわれる、シート分割工程等のシートに力を与えることを含む工程もまた、シートの動きを増幅させる可能性がある。シート内部の高い応力レベルおよび応力変化に寄与する他の要因は、フュージョン・ドロー装置のアニーリング・ゾーンにおける雑な温度コントロール、または不適切な直列アニーリング、および煙突効果による管理されていない空気の流れである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一つの態様において、本発明は、１枚のシート材料を安定化させるための加熱装置に関し、この装置は、１個の加熱素子および一つの放射面を備えた１個のヒーター・プレートを有し、上記放射面は上記ヒーター・プレートが音波を受けたときに振動する。この加熱装置は、上記ヒーター・プレートに結合されかつこのヒーター・プレートに音波を伝送するように動作し得る少なくとも一つの振動発生源を備えている。
【０００７】
別の態様において、１枚のシート材料を安定化させるためのシステムは、上記シート材料を受容するための通路を画成する一対の側壁を備え、上記通路の両側には複数のヒーター・プレートが配列されている。上記複数のヒーター・プレートのそれぞれは、１個の加熱素子と、上記ヒーター・プレートが音波を受けたときに振動する一つの放射面を備えている。このシステムは、上記ヒーター・プレートに結合されかつこのヒーター・プレートに音波を伝送するように動作することが可能な複数の振動発生源をさらに備えている。
【０００８】
さらに別の態様において、本発明はシート材料を安定化させるための方法に関し、この方法は、一つの通路の両側に配置された複数のヒーター・プレートの間に上記シート材料の非拘束部分を受容するステップを含み、上記複数のヒーター・プレートのそれぞれは、１個の加熱素子を備えかつこのヒーター・プレートが音波を受けたときに振動する一つの放射面を有する。この方法は、上記複数のヒーター・プレートに音波を伝送するステップ、および上記複数の放射面と前記非拘束部分との間に定在波を発生させるステップをさらに含み、これらの定在波が上記非拘束部分を浮揚させかつこの非拘束部分を選択された面内に保つ。
【０００９】
本発明の他の特徴および効果は、下記の説明および添付された図面から明らかになるであろう。
【００１０】
下記に説明する添付図面は、本発明の典型的な実施の形態を示し、本発明が他の均等な効果的な実施の形態を許容することにより、この実施の形態が本発明の範囲を限定するものであると考えてはならない。明瞭さおよび簡潔さのために、図面は必ずしも等寸ではなく、特徴または図面の視る角度によっては尺度が誇張されて、または概略的に示されている。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】単一の振動発生源を備えた、シート材料を安定化させるための加熱装置の斜視図
【図１Ｂ】図１Ａの加熱装置の一対の間に浮遊せしめられた対象物を示す図
【図２Ａ】複数の振動発生源を備えた、シート材料を安定化させるための加熱装置の斜視図
【図２Ｂ】図２Ａの加熱装置の一対の間に浮遊せしめられた対象物を示す図
【図３】図１Ａまたは図２Ａのヒーター・プレートの３−３線に沿った断面図
【図４】図２Ａの加熱装置の複数を組み込んだ、シート材料を安定化させるためのシステムの平面図
【図５】図４システムの５−５線に沿った垂直断面図
【図６】図２Ａの加熱装置の複数の水平配列を組み込んだ、シート材料を安定化させるためのシステムの垂直断面図
【図７】図２Ａの加熱装置の複数の水平配列および垂直配列を組み込んだ、シート材料を安定化させるためのシステムの垂直断面図
【図８】図８Ａ〜図８Ｄは、１枚のシート材料の幅方向に沿った図２Ａの加熱装置の配列例を示す図
【図９】曲線をなす両側壁を有しかつ図２Ａの加熱装置の複数を組み込んだ、シート材料を安定化させるためのシステムの垂直断面図
【図１０】曲線をなす放射面に変更された図２Ａの加熱装置の複数を組み込んだ図９のシステムの垂直断面図
【図１１】図１０のシステムの一部分の拡大図
【図１２】ヒンジを用いて動く部分を有する曲線をなす側壁を備えた図９のシステムを示す図
【図１３】シート材料を安定化させるためのシステムの壁に図２Ａの加熱装置を調整可能に取り付けるための機構を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面に示されているいくつかの実施の形態を参照して、本発明を詳細に説明する。好ましい実施の形態の説明においては、本発明を完全に理解して貰うために、多くの具体的な詳細内容が説明されている。しかしながら、本発明がこれらの具体的な詳細のうちのいくつかまたは全てを用いなくとも実施が可能であることは、当業者には明らかであろう。その他の場合では、本発明を不必要に曖昧にしないために、周知の特徴および／または工程については詳細に説明されていない。さらに、共通または類似の要素には同様のまたは類似の参照番号が用いられている。
【００１３】
図１Ａおよび図２Ａは、シート材料を安定化するための加熱装置１００の異なる実施例を示す。加熱装置１００は、シート材料の拘束されていない部分に物理的に接触することなしに、シート材料の拘束されていない部分の動きを制御することによってこのシート材料を安定化させる。シート材料の拘束されていない部分の両側に複数の加熱装置１００が配置されて、垂直面、水平面、傾斜面または曲面であり得る選択された面内に上記拘束されていない部分を維持する近接場浮揚を生じさせるように動作する。上記拘束されていない部分を浮揚させている間に、加熱装置１００は上記拘束されていない部分を加熱することもできる。熱は局部的かつ上記シート材料の数百マイクロメートル以内において加えられ、これにより、シート材料全体に亘って細かい温度制御が可能になる。
【００１４】
ここで図１Ａを参照すると、装置１００は、ヒーター・プレート１０４の背面１１８に結合された縦振動発生源１０２を備えている。この振動発生源１０２は、圧電素子、磁歪素子、または超磁歪素子等の何れかの適当なトランスデューサ素子を含むトランスデューサ１１２を備えている。振動発生源１０２は、音響伝播管１１６によってトランスデューサ１１２に結合されたホーン１１４をさらに備えている。振動発生源１０２の音響伝播軸線は、ヒーター・プレート１０４に対して（すなわちヒーター・プレート１０４の背面１１８に対して）ほぼ垂直である。上記トランスデューサ１１２は、励起されると音波を発生させ、この音波は音響伝播管１１６およびホーン１１４を通じてヒーター・プレート１０４に伝送される。音波は超音波であってもよい。ホーン１１４は音波の振幅を増幅して、この音波をヒーター・プレート１０４全体に拡散させる。本実施例においては、ホーン１１４が円錐台形状を有して音波を円形に拡散させる。ヒーター・プレート１０４は、ホーン１１４によって与えられた円形に拡散する音波を効率的に利用するために円盤形状を有する。一般的に、ホーン１１４およびヒーター・プレート１０４の形状は、音波がヒーター・プレート１０４全体に亘って均等に拡散するように選択される。ヒーター・プレート１０４は、音波がヒーター・プレート１０４全体に亘って拡散するときに振動する放射面１４４を有する。一つの実施例において、放射面１４４は平坦面である。別の実施例においては、放射面１４４が、浮揚目的の形状に良く適合するように曲線形状等の異なる形状を有する。図１Ｂに示されているように、シート材料の拘束されていない部分等の対象物１１５が振動放射面１４４に対向する関係で近接場領域内に配置されている場合には、振動放射面１４４と対象物１１５との間に定在波が形成され、この定在波が対象物１１５を浮揚させる。浮揚距離は一般に数十から数百マイクロメートル以内である。上記近接場領域は、放射面１４４から測定して例えば７５０μｍ以内と一般に放射面１４４の数百マイクロメートル以内にある。上記対象物１１５が、対向する一対の加熱装置１００の間に配置されている場合には、加熱装置１００に対して対向関係にある対象物１１５の両面に浮揚力が印加される。浮揚力が釣り合っていれば、浮揚力が対象物１１５を所望の平面内に保つことができ、対象物１１５の歪みを阻止または最少化する。
【００１５】
一般に、加熱装置１００は、ヒーター・プレートの背面に結合された１個または複数個の縦振動発生源を備えることができる。図２Ａにおいては、加熱装置１００が、ヒーター・プレート１０６の背面１３２に結合された縦振動発生源１０８，１１０を備えている。これらの縦振動発生源１０８，１１０は、圧電素子、磁歪素子、または超磁歪素子等の如何なる適当なトランスデューサ素子をも含むトランスデューサ素子をそれぞれ備えている。振動発生源１０８，１１０は、音響伝播管１２８，１３０によってそれぞれトランスデューサ１２０，１２２に結合されたホーン１２４，１２６をさらに備えている。振動発生源１０８．１１０の音響伝播軸線は、ヒーター・プレート１０６に対して（すなわちヒーター・プレート１０６の背面１３２に対して）ほぼ垂直である。
【００１６】
一つの実施例において、トランスデューサ１２０，１２２は、音波送信機として機能する。トランスデューサ１２０，１２２は、励起されると、音響伝播管１２８，１３０およびホーン１２４，１２６をそれぞれ通じて音波をヒーター・プレート１０６に伝送する。音波は超音波であってもよい。ホーン１２４，１２６は、ヒーター・プレート１０６全体に亘って音響エネルギーを長方形または楕円形に拡散させる直方体形状を有する。ヒーター・プレート１０６は、図示のような長方形またはその他の細長い形状を有する。ヒーター・プレート１０６は、音波がヒーター・プレート１０６全体に亘って拡散するときに振動する放射面１４６を備えている。図２Ｂに示されているように、対象物１１５が振動放射面１４６に対向する関係で近接場領域内に配置されている場合には、振動放射面１４６と対象物との間に定在波が形成され、この定在波が対象物を浮揚させる。浮揚距離は数十から数百マイクロメートル以内である。上記近接場領域は、放射面１４６から測定して例えば７５０μｍ以内、好ましくは６００μｍ以内と一般に放射面１４６の数百マイクロメートル以内にある。一つの実施例において、放射面１４６は平坦面を有する。別の実施例においては、音波放射面１４６が、浮揚目的の形状に良く適合するように曲線形状等の異なる形状を有する。
【００１７】
別の実施例においては、トランスデューサ１２０が音波送信機として機能し、かつトランスデューサ１２２が音波受信機として機能する。トランスデューサ１２０は、上述のように放射面１４６を振動させて、放射面１４６に対して対向する関係の一にある対象物を浮揚させる。一方、トランスデューサ１２２は、振動放射面１４６からの振動をホーン１２６および音響伝播管１３０を通じて受信する。この場合は、トランスデューサ１２２に伝送するために、ホーン１２６がこのホーン１２６の近傍の音波を集める。その内容が引用されて本明細書に組み入れられる米国特許第６,８０２,２２０号明細書、ならびにその内容が引用されて本明細書に組み入れられる、上羽貞行等著「近接場音響浮揚を用いた非接触搬送(non-contact transportation using near-field acoustic levitation)」Ultrasonics 38(2000年）26-32頁に記載されているように、トランスデューサ１２０が送信機として機能し、かつトランスデューサ１２２が受信機として機能する場合には、ヒーター・プレート１０６に沿って進行波が発生し、この進行波は、ヒーター・プレート１０６の近接場領域内にある対象物１１５をヒーター・プレート１０６に沿って搬送するのに有用である。
【００１８】
動作時には、例えば電流の印加によってトランスデューサ（図１Ｂにおける１１２、図２Ｂにおける１２０，１２２）が励起される。トランスデューサが励起されると、音響伝播管（図１Ｂにおける１１６、図２Ｂにおける１２８，１３０）およびホーン（図１Ｂにおける１１４、図２Ｂにおける１２４，１２６）を通じて音波がヒーター・プレート（図１Ｂにおける１０４、図２Ｂにおける１０６）に伝送される。放射面（図１Ｂにおける１４４、図２Ｂにおける１４６）は、ヒーター・プレートにおいて受容した音波に応答して振動する。この音波は、約１５ｋＨｚから１００ｋＨｚまでの範囲内の、すなわち超音波の範囲内の動作周波数を有する。上記対象物１１５が音波放射面（図１Ｂにおける１４４、図２Ｂにおける１４６）の近接場領域内に位置している場合には、対象物１１５は浮揚せしめられる。近接場領域は音波放射面（図１Ｂにおける１４４、図２Ｂにおける１４６）の好ましくは７５０μｍ以内、より好ましくは６００μｍ以内である。対象物がもしこの近接場領域の外にある場合でも、対象物は浮揚可能である。しかしながら、もし対象物が放射面から遠過ぎると、対象物を浮揚させるのに用いるためには浮揚力が弱過ぎる。トランスデューサが、上述のようにヒーター・プレートに沿って進行波を伝播させるように構成されている場合には、対象物は浮揚に加えて搬送される。近接場浮揚力は、１０ｃｍ×１０ｃｍｍの対象物に対して１０ｋｇｆまでであろう。
【００１９】
ヒーター・プレート（図１Ａにおける１０４、図２Ａにおける１０６）は、浮揚せしめられた対象物に熱を提供するように配備される。一つの実施例においては、図３に示されているように、ヒーター・プレート１０４，１０６は、金属ケース１３６内に挿入された、しかしながら絶縁材料１３８によって金属ケース１３６から絶縁された抵抗性素子等の加熱素子１３４を備えている。この抵抗性素子１３４は、ニッケル・クローム、インコネル、白金、およびセラミック等の材料から作製することができる。上記金属ケース１３６は、アルミニウム、ステンレス鋼、チタン、インコネル、および白金等の材料から作製することができる。上記絶縁材料１３８は、酸化マグネシウムおよび雲母等の材料から作製することができる。金属ケース１３６は、放射による熱伝導性を高めかつ酸化を遅らせるための表面処理がなされる。ヒーター・プレート（図１Ａにおける１０４、図２Ａにおける１０６）の動作温度は室温から約１０００℃までである。図１Ａに示された実施例においては、ヒーター・プレート１０４の背面１１８上の電気入力端子１４０を通じて、ヒーター・プレート１０４内の加熱素子に対して電力が供給される。図２Ａに示された実施例においては、ヒーター・プレート１０６の背面１３２上の電気入力端子１４２を通じて、ヒーター・プレート１０６内の加熱素子に対して電力が供給される。電気入力端子は、ステンレレス鋼ポスト等の金属製ポストの形態が良い。図１Ａおよび図２Ａには示されていないが、ヒーター・プレートの温度出力をモニターするための温度監視センサをヒーター・プレート（図１Ａにおける１０４、図２Ａにおける１０６）上に取り付けることが可能である。
【００２０】
図４はシート材料１６２を安定化させるためのシステム１５０の平面図を示す。このシステム１５０は、牽引装置として用いられ、またはシート材料の安定化が必要な他のシステムとともに用いられる。システム１５０は、炉壁すなわち耐熱性材料からなる側壁１５２，１５４，１５６および１５８を備えている。上記シート材料１６２を収容するための通路１６０が対向する側壁１５２と１５４との間に画成されている。シート材料１６２は、例えば堰仕掛け（不図示）から下降しかつ清純な両表面１６３，１６５を有するシートガラスである。このシート材料１６２の両エッジは、側壁１５６，１５８の長さ方向に沿って配置された一対のローラ等のエッジ案内手段１６４の間を通過する。通路１６０の両側に対向するように配置されたヒーター・プレート１０６を備えた複数の加熱装置１００が側壁１５２，１５４に取り付けられている。複数のヒーター・プレート１０６の放射面１４６は、シート材料１６２の表面１６３，１６５に対向する関係にある。後述するように、放射面１４６と表面１６３，１６５との間のギャップは、シート材料１６２の表面１６３，１６５における圧力分布および温度分布をコントロールするのに必要なように調整される。図４のシステムにおいては、複数の加熱装置１００のそれぞれが、図２Ａについて説明したような２個の振動発生源を有する。しかしながら、図１Ａについて説明したような単一の振動発生源を有する加熱装置１００、または３個以上の振動発生源を有する加熱装置１００を用いることもできる。
【００２１】
図５はシステム１５０の断面図である。この実施例においては、側壁１５２，１５４が垂直である。加熱装置１００は、通路１６０内において垂直の向きに配列されており、かつ前述したように、シート材料１６２の表面１６３，１６５に対して対向する関係にある。別の実施例においては、図６に示されているように、複数の加熱装置１００が通路１６０に対して水平の向きに配列されている。さらに別の実施例においては、図７に示されているように、通路１６０内において一部の加熱装置１００が垂直の向きに配列され、他の加熱装置１００が水平の向きに配列されていてもよい。図８Ａ〜図８Ｄは、シート材料１６２の表面に対する加熱装置１００の種々の配列を示す。図８Ａにおいては、複数の加熱装置１００がシート材料１６２の幅方向に沿って水平の向きに配列されている。図８Ｂにおいては、複数の加熱装置１００がシート材料１６２の幅方向に沿って水平の向きに千鳥状に配列されている。図８Ｃにおいては、複数の加熱装置１００がシート材料１６２の幅方向に沿って垂直の向きに配列されている。図８Ｄにおいては、複数の加熱装置１００がシート材料１６２の幅方向に沿って斜めの向きに配列されている。シート材料１６２の幅方向および厚さ方向の所望の圧力分布および温度分布を得るためには、シート材料１６２の両面に対する複数の加熱装置１００を何れの適当な向きに配列してもよい。
【００２２】
図９は、側壁１５２，１５４がそれぞれ一次曲線部分１７０，１７２を備えて、シート材料１６２を収容するための一次曲線通路１７４を形成していることを示す。この一次曲線通路１７４においては、シート材料１６２が一次曲線輪郭を呈している。システム１５０のこの部分における加熱装置１００は、シート材料１６２の長さ方向に沿って一次曲線輪郭に配列されている。シート材料１６２の幅方向に亘っては、図８Ａ〜図８Ｄに示されているような加熱装置配列の何れかを用いればよい。図１０に示されているように、シート材料１６２の一次曲線輪郭に良く整合することができるように、いくつかの、または全ての加熱装置１００の放射面１４６が湾曲して（すなわち、一次曲線輪郭を有して）いてもよい。加熱装置１００は、シート材料１６２の長さ方向に沿って、互いに著しく近接して配列されているのがよい。しかしながら、隣接する加熱装置１００の間は、図１１に示されているように、離れていることが好ましい。
【００２３】
図９を参照すると、フュージョン・ドロー法において、側壁１５２，１５４が一次曲線部分１７０，１７２を備えていることには種々の利点がある。システム１５０が垂直の側壁１５２，１５４のみを備えている場合には、高さが制約され、ライン内アニーリングを行なうことを困難にする。垂直の側壁のみを備えたシステムにおいては、シート材料１６２が極めて速やかに冷却されなければならず、材料内部に高い応力が誘発されて、シート材料の高い収縮および歪みの原因となる。上記一次曲線部分１７０，１７２は側壁を水平方向に延長して、フュージョン・ドロー法においてライン内アニーリングを行なうことを可能にする。一次曲線配列はまた、牽引の底部における分離工程によって発生するシートの乱れが牽引の上方部分に伝播するのを阻止するのにも役立つ。一次曲線配列はまた、煙突効果を低減して牽引の上部における温度安定性を高め、かつガラス表面の汚染を低減する。図１２は、ヒンジを用いて動く部分１７６が側壁１７０に設けられていてもよいことを示す。工程が混乱した場合には、ヒンジを用いて動く部分１７６が開かれて、混乱によって生じたごみを側壁１７０の下方のリサイクル容器１７８内に落下させることができる。
【００２４】
図４を参照すると、各加熱装置１００は、シート材料１６２の表面１６３，１６５に対して（すなわち、通路１６０の両側に対して）位置調整が可能なように側壁１５２，１５４に取付けられている。この位置調整は種々の方法で実現することができる。一つの実施例においては、図１３に示されているように、側壁１５２に開口部１８０が形成され、かつこの開口部１８０に案内板１８２が取り付けられている。案内板１８２は、振動発生源１０８，１１０の音響伝播管１２８，１３０を収容する開口部１８４，１８６を有する。案内板１８２はまた、電気端子１４２に接続される電気配線が通される開口部１８８をも備えている。基板１８９がトランスデューサ１２０，１２２の背面に固定されている。この基板１８９は、スペーサ１９２内の孔内に収容されたスクリュー１９０によって案内板１８２に結合されている。スペーサ１９２は、基板１８９内の開口部内に取り付けられ、かつ案内板１８２に向かって延びている。スペーサ１９２は、基板１８９に対して調整されるのに適しており、案内板１８２と基板１８９との間の間隔を調節することができる。一つの実施例において、スペーサ１９２は、それらの回転によって基板１８９に対する調節を可能にするねじ溝を外表面に備えている。スペーサ１９２の位置が調節された後、スクリュー１９０が締め付けられ、これにより、案内板１８２と基板１８９との間に所望の間隔が保たれる。
【００２５】
上述の構成において、ヒーター・プレート１０６の放射面１４６とシート材料１６２の対向面１６３との間の間隔は、案内板１８２と基板１８９との間の間隔の増減につれて増減する。したがって、加熱装置１００は、スペーサ１９２の適切な調節によって、シート材料１６２の対向面１６３に対して進退される。シート材料１６２の表面に対して加熱装置１００を進退させるための別の機構を用いてもよい。例えば、加熱装置１００の位置の調節にスクリュー１９０を用いる代わりに、リニアアクチュエータを用いてもよい。このリニアアクチュエータは基板１８９に固定されて、両板１８２，１８９の間に配置される。基板上にリニアアクチュエータを導入すると、このリニアアクチュエータを取り巻く余分な物理的空間が必要となり、この物理的空隙は内部のエア洩れの原因となる。この場合、駆動シリンダまたは駆動システムは、シート取扱い装置の内部からのエア洩れの危険性を低減しかつシート取扱い装置内の熱から駆動システムを防護するために、耐熱ベローズで覆われる。
【００２６】
加熱装置１００は、シート材料が、フュージョン・ドロー装置内、または一般的にアニーリング・システム、検査システム、またはシート操作システム等のその他のシステム内で取り扱われている間におけるシート材料の安定化に用いられる。加熱装置１００は、シート材料を安定化させることによって、シート材料の応力および応力変化を最少化することができる。加熱装置１００は、フュージョン・ドロー装置内に配置され、シート材料の安定化およびライン内アニーリングのために用いられる。加熱装置１００は、フュージョン・ドロー装置の底部（すなわち終端部）に配置されてもよい。この場合、加熱装置１００は、フュージョン・ドロー装置の底部において行なわれる処理によるシートの動きが、フュージョン・ドロー装置内のシート材料の他の部分へ伝播するのを防止するのに効果的である。加熱装置１００はシート材料に対して極めて接近して配置されることが可能なために、シート材料における温度分布を細かくコントロールすることが可能になり、このことは、シート材料内の応力および応力変化の低減を意味する。
【００２７】
以上、限られた数の実施の形態について本発明を説明したが、ここに説明されている本発明の範囲から離れることなしにその他の実施の形態を実施することが可能なことは、本明細書の恩恵を受ける当業者であれば理解されるであろう。したがって、本発明の範囲は、添付されている請求項によってのみ限定されるべきものである。
【符号の説明】
【００２８】
１００ 加熱装置
１０２，１０８，１１０ 縦振動発生源
１０４，１０６ ヒーター・プレート
１１２，１２０，１２２ トランスデューサ
１１４，１２４，１２６ ホーン
１１６，１２８，１３０ 音響伝播管
１１８，１３２ ヒーター・プレートの背面
１３４ 加熱素子（抵抗性素子）
１３６ 金属ケース
１３８ 絶縁材料
１４４，１４６ ヒーター・プレートの放射面
１５０ シート材料安定化システム
１５２，１５４，１５６，１５８ 側壁
１６０ 通路
１６２ シート材料
１６３，１６５ シート材料の表面
１６４ エッジ案内手段
１７０，１７２ 側壁の一次曲線部分
１７４ 一次曲線部分通路
１７６ 側壁のヒンジを用いて動く部分
１７８ リサイクル容器
１８０ 側壁の開口部
１８２ 案内板
１８４，１８６，１８８ 案内板の開口部
１８９ 基板
１９０ スクリュー
１９２ スペーサ
【関連出願の説明】
【０００１】
本願は、その全内容が引用されて本明細書に組み入れられる２００８年３月３１日付けで提出された米国特許出願第１２／０８００４１号の優先権を主張した出願である。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、非拘束部分を有するシート材料の加熱および安定化の分野に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
その内容が引用されて本明細書に組み入れられる特許文献１および２に記載されているフュージョン・ドロー法は、火仕上げ品質の清純な表面を備えたシート材料の形成に用いられる。典型的なフュージョン・ドロー法は、堰仕掛けの輪郭を有する溝内に溶融材料を供給することを含む。この溶融材料は上記堰仕掛けを乗り越えかつ分岐されて堰仕掛けの両側壁を流れ下る。この分岐された流れは堰仕掛けの底部において収束して、火仕上げ品質の清純な表面を備えた一条のシートを形成する。この一条のシートは一連の加熱ゾーンを通って移動せしめられかつ牽引されて、最終的な所望の厚さになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第３,３３８,６９６号明細書
【特許文献２】米国特許第３,６８２,６０９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
フュージョン・ドロー法は、ラッピング仕上げまたは研磨仕上げ等の形成後の仕上げ作業を必要としない、フラットパネル・ディスプレイ等の進化した用途のためのシート材料を送出することができる。しかしながらこの方法は、シート牽引時におけるシート内部の応力レベルおよび応力変化をコントロールすることが困難であり、牽引されているシート内部の高い応力レベルおよび応力変化は、最終製品における永久歪みとなり得る。シート内部の応力および応力変化に寄与すると考えられる一つの要因は、シートの動作にある。典型的には、シートの高品質領域を最大にするために、牽引中はシートが両エッジにおいて、またはそれらの近傍において物理的に拘束されているのみである。その結果、シートが牽引されている間、シートの大部分は自由に動く。このようなシートの動きは、シート内部の応力レベルおよび応力変化に対し悪影響を与える。堰仕掛けの底部において行なわれる、シート分割工程等のシートに力を与えることを含む工程もまた、シートの動きを増幅させる可能性がある。シート内部の高い応力レベルおよび応力変化に寄与する他の要因は、フュージョン・ドロー装置のアニーリング・ゾーンにおける雑な温度コントロール、または不適切な直列アニーリング、および煙突効果による管理されていない空気の流れである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一つの態様において、本発明は、１枚のシート材料を安定化させるための加熱装置に関し、この装置は、１個の加熱素子および一つの放射面を備えた１個のヒーター・プレートを有し、上記放射面は上記ヒーター・プレートが音波を受けたときに振動する。この加熱装置は、上記ヒーター・プレートに結合されかつこのヒーター・プレートに音波を伝送するように動作し得る少なくとも一つの振動発生源を備えている。
【０００７】
別の態様において、１枚のシート材料を安定化させるためのシステムは、上記シート材料を受容するための通路を画成する一対の側壁を備え、上記通路の両側には複数のヒーター・プレートが配列されている。上記複数のヒーター・プレートのそれぞれは、１個の加熱素子と、上記ヒーター・プレートが音波を受けたときに振動する一つの放射面を備えている。このシステムは、上記ヒーター・プレートに結合されかつこのヒーター・プレートに音波を伝送するように動作することが可能な複数の振動発生源をさらに備えている。
【０００８】
さらに別の態様において、本発明はシート材料を安定化させるための方法に関し、この方法は、一つの通路の両側に配置された複数のヒーター・プレートの間に上記シート材料の非拘束部分を受容するステップを含み、上記複数のヒーター・プレートのそれぞれは、１個の加熱素子を備えかつこのヒーター・プレートが音波を受けたときに振動する一つの放射面を有する。この方法は、上記複数のヒーター・プレートに音波を伝送するステップ、および上記複数の放射面と前記非拘束部分との間に定在波を発生させるステップをさらに含み、これらの定在波が上記非拘束部分を浮揚させかつこの非拘束部分を選択された面内に保つ。
【０００９】
本発明の他の特徴および効果は、下記の説明および添付された図面から明らかになるであろう。
【００１０】
下記に説明する添付図面は、本発明の典型的な実施の形態を示し、本発明が他の均等な効果的な実施の形態を許容することにより、この実施の形態が本発明の範囲を限定するものであると考えてはならない。明瞭さおよび簡潔さのために、図面は必ずしも等寸ではなく、特徴または図面の視る角度によっては尺度が誇張されて、または概略的に示されている。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】単一の振動発生源を備えた、シート材料を安定化させるための加熱装置の斜視図
【図１Ｂ】図１Ａの加熱装置の一対の間に浮遊せしめられた対象物を示す図
【図２Ａ】複数の振動発生源を備えた、シート材料を安定化させるための加熱装置の斜視図
【図２Ｂ】図２Ａの加熱装置の一対の間に浮遊せしめられた対象物を示す図
【図３】図１Ａまたは図２Ａのヒーター・プレートの３−３線に沿った断面図
【図４】図２Ａの加熱装置の複数を組み込んだ、シート材料を安定化させるためのシステムの平面図
【図５】図４システムの５−５線に沿った垂直断面図
【図６】図２Ａの加熱装置の複数の水平配列を組み込んだ、シート材料を安定化させるためのシステムの垂直断面図
【図７】図２Ａの加熱装置の複数の水平配列および垂直配列を組み込んだ、シート材料を安定化させるためのシステムの垂直断面図
【図８】図８Ａ〜図８Ｄは、１枚のシート材料の幅方向に沿った図２Ａの加熱装置の配列例を示す図
【図９】曲線をなす両側壁を有しかつ図２Ａの加熱装置の複数を組み込んだ、シート材料を安定化させるためのシステムの垂直断面図
【図１０】曲線をなす放射面に変更された図２Ａの加熱装置の複数を組み込んだ図９のシステムの垂直断面図
【図１１】図１０のシステムの一部分の拡大図
【図１２】ヒンジを用いて動く部分を有する曲線をなす側壁を備えた図９のシステムを示す図
【図１３】シート材料を安定化させるためのシステムの壁に図２Ａの加熱装置を調整可能に取り付けるための機構を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面に示されているいくつかの実施の形態を参照して、本発明を詳細に説明する。好ましい実施の形態の説明においては、本発明を完全に理解して貰うために、多くの具体的な詳細内容が説明されている。しかしながら、本発明がこれらの具体的な詳細のうちのいくつかまたは全てを用いなくとも実施が可能であることは、当業者には明らかであろう。その他の場合では、本発明を不必要に曖昧にしないために、周知の特徴および／または工程については詳細に説明されていない。さらに、共通または類似の要素には同様のまたは類似の参照番号が用いられている。
【００１３】
図１Ａおよび図２Ａは、シート材料を安定化するための加熱装置１００の異なる実施例を示す。加熱装置１００は、シート材料の拘束されていない部分に物理的に接触することなしに、シート材料の拘束されていない部分の動きを制御することによってこのシート材料を安定化させる。シート材料の拘束されていない部分の両側に複数の加熱装置１００が配置されて、垂直面、水平面、傾斜面または曲面であり得る選択された面内に上記拘束されていない部分を維持する近接場浮揚を生じさせるように動作する。上記拘束されていない部分を浮揚させている間に、加熱装置１００は上記拘束されていない部分を加熱することもできる。熱は局部的かつ上記シート材料の数百マイクロメートル以内において加えられ、これにより、シート材料全体に亘って細かい温度制御が可能になる。
【００１４】
ここで図１Ａを参照すると、装置１００は、ヒーター・プレート１０４の背面１１８に結合された縦振動発生源１０２を備えている。この振動発生源１０２は、圧電素子、磁歪素子、または超磁歪素子等の何れかの適当なトランスデューサ素子を含むトランスデューサ１１２を備えている。振動発生源１０２は、音響伝播管１１６によってトランスデューサ１１２に結合されたホーン１１４をさらに備えている。振動発生源１０２の音響伝播軸線は、ヒーター・プレート１０４に対して（すなわちヒーター・プレート１０４の背面１１８に対して）ほぼ垂直である。上記トランスデューサ１１２は、励起されると音波を発生させ、この音波は音響伝播管１１６およびホーン１１４を通じてヒーター・プレート１０４に伝送される。音波は超音波であってもよい。ホーン１１４は音波の振幅を増幅して、この音波をヒーター・プレート１０４全体に拡散させる。本実施例においては、ホーン１１４が円錐台形状を有して音波を円形に拡散させる。ヒーター・プレート１０４は、ホーン１１４によって与えられた円形に拡散する音波を効率的に利用するために円盤形状を有する。一般的に、ホーン１１４およびヒーター・プレート１０４の形状は、音波がヒーター・プレート１０４全体に亘って均等に拡散するように選択される。ヒーター・プレート１０４は、音波がヒーター・プレート１０４全体に亘って拡散するときに振動する放射面１４４を有する。一つの実施例において、放射面１４４は平坦面である。別の実施例においては、放射面１４４が、浮揚目的の形状に良く適合するように曲線形状等の異なる形状を有する。図１Ｂに示されているように、シート材料の拘束されていない部分等の対象物１１５が振動放射面１４４に対向する関係で近接場領域内に配置されている場合には、振動放射面１４４と対象物１１５との間に定在波が形成され、この定在波が対象物１１５を浮揚させる。浮揚距離は一般に数十から数百マイクロメートル以内である。上記近接場領域は、放射面１４４から測定して例えば７５０μｍ以内と一般に放射面１４４の数百マイクロメートル以内にある。上記対象物１１５が、対向する一対の加熱装置１００の間に配置されている場合には、加熱装置１００に対して対向関係にある対象物１１５の両面に浮揚力が印加される。浮揚力が釣り合っていれば、浮揚力が対象物１１５を所望の平面内に保つことができ、対象物１１５の歪みを阻止または最少化する。
【００１５】
一般に、加熱装置１００は、ヒーター・プレートの背面に結合された１個または複数個の縦振動発生源を備えることができる。図２Ａにおいては、加熱装置１００が、ヒーター・プレート１０６の背面１３２に結合された縦振動発生源１０８，１１０を備えている。これらの縦振動発生源１０８，１１０は、圧電素子、磁歪素子、または超磁歪素子等の如何なる適当なトランスデューサ素子をも含むトランスデューサ素子をそれぞれ備えている。振動発生源１０８，１１０は、音響伝播管１２８，１３０によってそれぞれトランスデューサ１２０，１２２に結合されたホーン１２４，１２６をさらに備えている。振動発生源１０８．１１０の音響伝播軸線は、ヒーター・プレート１０６に対して（すなわちヒーター・プレート１０６の背面１３２に対して）ほぼ垂直である。
【００１６】
一つの実施例において、トランスデューサ１２０，１２２は、音波送信機として機能する。トランスデューサ１２０，１２２は、励起されると、音響伝播管１２８，１３０およびホーン１２４，１２６をそれぞれ通じて音波をヒーター・プレート１０６に伝送する。音波は超音波であってもよい。ホーン１２４，１２６は、ヒーター・プレート１０６全体に亘って音響エネルギーを長方形または楕円形に拡散させる直方体形状を有する。ヒーター・プレート１０６は、図示のような長方形またはその他の細長い形状を有する。ヒーター・プレート１０６は、音波がヒーター・プレート１０６全体に亘って拡散するときに振動する放射面１４６を備えている。図２Ｂに示されているように、対象物１１５が振動放射面１４６に対向する関係で近接場領域内に配置されている場合には、振動放射面１４６と対象物との間に定在波が形成され、この定在波が対象物を浮揚させる。浮揚距離は数十から数百マイクロメートル以内である。上記近接場領域は、放射面１４６から測定して例えば７５０μｍ以内、好ましくは６００μｍ以内と一般に放射面１４６の数百マイクロメートル以内にある。一つの実施例において、放射面１４６は平坦面を有する。別の実施例においては、音波放射面１４６が、浮揚目的の形状に良く適合するように曲線形状等の異なる形状を有する。
【００１７】
別の実施例においては、トランスデューサ１２０が音波送信機として機能し、かつトランスデューサ１２２が音波受信機として機能する。トランスデューサ１２０は、上述のように放射面１４６を振動させて、放射面１４６に対して対向する関係の一にある対象物を浮揚させる。一方、トランスデューサ１２２は、振動放射面１４６からの振動をホーン１２６および音響伝播管１３０を通じて受信する。この場合は、トランスデューサ１２２に伝送するために、ホーン１２６がこのホーン１２６の近傍の音波を集める。その内容が引用されて本明細書に組み入れられる米国特許第６,８０２,２２０号明細書、ならびにその内容が引用されて本明細書に組み入れられる、上羽貞行等著「近接場音響浮揚を用いた非接触搬送(non-contact transportation using near-field acoustic levitation)」Ultrasonics 38(2000年）26-32頁に記載されているように、トランスデューサ１２０が送信機として機能し、かつトランスデューサ１２２が受信機として機能する場合には、ヒーター・プレート１０６に沿って進行波が発生し、この進行波は、ヒーター・プレート１０６の近接場領域内にある対象物１１５をヒーター・プレート１０６に沿って搬送するのに有用である。
【００１８】
動作時には、例えば電流の印加によってトランスデューサ（図１Ｂにおける１１２、図２Ｂにおける１２０，１２２）が励起される。トランスデューサが励起されると、音響伝播管（図１Ｂにおける１１６、図２Ｂにおける１２８，１３０）およびホーン（図１Ｂにおける１１４、図２Ｂにおける１２４，１２６）を通じて音波がヒーター・プレート（図１Ｂにおける１０４、図２Ｂにおける１０６）に伝送される。放射面（図１Ｂにおける１４４、図２Ｂにおける１４６）は、ヒーター・プレートにおいて受容した音波に応答して振動する。この音波は、約１５ｋＨｚから１００ｋＨｚまでの範囲内の、すなわち超音波の範囲内の動作周波数を有する。上記対象物１１５が音波放射面（図１Ｂにおける１４４、図２Ｂにおける１４６）の近接場領域内に位置している場合には、対象物１１５は浮揚せしめられる。近接場領域は音波放射面（図１Ｂにおける１４４、図２Ｂにおける１４６）の好ましくは７５０μｍ以内、より好ましくは６００μｍ以内である。対象物がもしこの近接場領域の外にある場合でも、対象物は浮揚可能である。しかしながら、もし対象物が放射面から遠過ぎると、対象物を浮揚させるのに用いるためには浮揚力が弱過ぎる。トランスデューサが、上述のようにヒーター・プレートに沿って進行波を伝播させるように構成されている場合には、対象物は浮揚に加えて搬送される。近接場浮揚力は、１０ｃｍ×１０ｃｍｍの対象物に対して１０ｋｇｆまでであろう。
【００１９】
ヒーター・プレート（図１Ａにおける１０４、図２Ａにおける１０６）は、浮揚せしめられた対象物に熱を提供するように配備される。一つの実施例においては、図３に示されているように、ヒーター・プレート１０４，１０６は、金属ケース１３６内に挿入された、しかしながら絶縁材料１３８によって金属ケース１３６から絶縁された抵抗性素子等の加熱素子１３４を備えている。この抵抗性素子１３４は、ニッケル・クローム、インコネル、白金、およびセラミック等の材料から作製することができる。上記金属ケース１３６は、アルミニウム、ステンレス鋼、チタン、インコネル、および白金等の材料から作製することができる。上記絶縁材料１３８は、酸化マグネシウムおよび雲母等の材料から作製することができる。金属ケース１３６は、放射による熱伝導性を高めかつ酸化を遅らせるための表面処理がなされる。ヒーター・プレート（図１Ａにおける１０４、図２Ａにおける１０６）の動作温度は室温から約１０００℃までである。図１Ａに示された実施例においては、ヒーター・プレート１０４の背面１１８上の電気入力端子１４０を通じて、ヒーター・プレート１０４内の加熱素子に対して電力が供給される。図２Ａに示された実施例においては、ヒーター・プレート１０６の背面１３２上の電気入力端子１４２を通じて、ヒーター・プレート１０６内の加熱素子に対して電力が供給される。電気入力端子は、ステンレレス鋼ポスト等の金属製ポストの形態が良い。図１Ａおよび図２Ａには示されていないが、ヒーター・プレートの温度出力をモニターするための温度監視センサをヒーター・プレート（図１Ａにおける１０４、図２Ａにおける１０６）上に取り付けることが可能である。
【００２０】
図４はシート材料１６２を安定化させるためのシステム１５０の平面図を示す。このシステム１５０は、牽引装置として用いられ、またはシート材料の安定化が必要な他のシステムとともに用いられる。システム１５０は、炉壁すなわち耐熱性材料からなる側壁１５２，１５４，１５６および１５８を備えている。上記シート材料１６２を収容するための通路１６０が対向する側壁１５２と１５４との間に画成されている。シート材料１６２は、例えば堰仕掛け（不図示）から下降しかつ清純な両表面１６３，１６５を有するシートガラスである。このシート材料１６２の両エッジは、側壁１５６，１５８の長さ方向に沿って配置された一対のローラ等のエッジ案内手段１６４の間を通過する。通路１６０の両側に対向するように配置されたヒーター・プレート１０６を備えた複数の加熱装置１００が側壁１５２，１５４に取り付けられている。複数のヒーター・プレート１０６の放射面１４６は、シート材料１６２の表面１６３，１６５に対向する関係にある。後述するように、放射面１４６と表面１６３，１６５との間のギャップは、シート材料１６２の表面１６３，１６５における圧力分布および温度分布をコントロールするのに必要なように調整される。図４のシステムにおいては、複数の加熱装置１００のそれぞれが、図２Ａについて説明したような２個の振動発生源を有する。しかしながら、図１Ａについて説明したような単一の振動発生源を有する加熱装置１００、または３個以上の振動発生源を有する加熱装置１００を用いることもできる。
【００２１】
図５はシステム１５０の断面図である。この実施例においては、側壁１５２，１５４が垂直である。加熱装置１００は、通路１６０内において垂直の向きに配列されており、かつ前述したように、シート材料１６２の表面１６３，１６５に対して対向する関係にある。別の実施例においては、図６に示されているように、複数の加熱装置１００が通路１６０に対して水平の向きに配列されている。さらに別の実施例においては、図７に示されているように、通路１６０内において一部の加熱装置１００が垂直の向きに配列され、他の加熱装置１００が水平の向きに配列されていてもよい。図８Ａ〜図８Ｄは、シート材料１６２の表面に対する加熱装置１００の種々の配列を示す。図８Ａにおいては、複数の加熱装置１００がシート材料１６２の幅方向に沿って水平の向きに配列されている。図８Ｂにおいては、複数の加熱装置１００がシート材料１６２の幅方向に沿って水平の向きに千鳥状に配列されている。図８Ｃにおいては、複数の加熱装置１００がシート材料１６２の幅方向に沿って垂直の向きに配列されている。図８Ｄにおいては、複数の加熱装置１００がシート材料１６２の幅方向に沿って斜めの向きに配列されている。シート材料１６２の幅方向および厚さ方向の所望の圧力分布および温度分布を得るためには、シート材料１６２の両面に対する複数の加熱装置１００を何れの適当な向きに配列してもよい。
【００２２】
図９は、側壁１５２，１５４がそれぞれ一次曲線部分１７０，１７２を備えて、シート材料１６２を収容するための一次曲線通路１７４を形成していることを示す。この一次曲線通路１７４においては、シート材料１６２が一次曲線輪郭を呈している。システム１５０のこの部分における加熱装置１００は、シート材料１６２の長さ方向に沿って一次曲線輪郭に配列されている。シート材料１６２の幅方向に亘っては、図８Ａ〜図８Ｄに示されているような加熱装置配列の何れかを用いればよい。図１０に示されているように、シート材料１６２の一次曲線輪郭に良く整合することができるように、いくつかの、または全ての加熱装置１００の放射面１４６が湾曲して（すなわち、一次曲線輪郭を有して）いてもよい。加熱装置１００は、シート材料１６２の長さ方向に沿って、互いに著しく近接して配列されているのがよい。しかしながら、隣接する加熱装置１００の間は、図１１に示されているように、離れていることが好ましい。
【００２３】
図９を参照すると、フュージョン・ドロー法において、側壁１５２，１５４が一次曲線部分１７０，１７２を備えていることには種々の利点がある。システム１５０が垂直の側壁１５２，１５４のみを備えている場合には、高さが制約され、ライン内アニーリングを行なうことを困難にする。垂直の側壁のみを備えたシステムにおいては、シート材料１６２が極めて速やかに冷却されなければならず、材料内部に高い応力が誘発されて、シート材料の高い収縮および歪みの原因となる。上記一次曲線部分１７０，１７２は側壁を水平方向に延長して、フュージョン・ドロー法においてライン内アニーリングを行なうことを可能にする。一次曲線配列はまた、牽引の底部における分離工程によって発生するシートの乱れが牽引の上方部分に伝播するのを阻止するのにも役立つ。一次曲線配列はまた、煙突効果を低減して牽引の上部における温度安定性を高め、かつガラス表面の汚染を低減する。図１２は、ヒンジを用いて動く部分１７６が側壁１７０に設けられていてもよいことを示す。工程が混乱した場合には、ヒンジを用いて動く部分１７６が開かれて、混乱によって生じたごみを側壁１７０の下方のリサイクル容器１７８内に落下させることができる。
【００２４】
図４を参照すると、各加熱装置１００は、シート材料１６２の表面１６３，１６５に対して（すなわち、通路１６０の両側に対して）位置調整が可能なように側壁１５２，１５４に取付けられている。この位置調整は種々の方法で実現することができる。一つの実施例においては、図１３に示されているように、側壁１５２に開口部１８０が形成され、かつこの開口部１８０に案内板１８２が取り付けられている。案内板１８２は、振動発生源１０８，１１０の音響伝播管１２８，１３０を収容する開口部１８４，１８６を有する。案内板１８２はまた、電気端子１４２に接続される電気配線が通される開口部１８８をも備えている。基板１８９がトランスデューサ１２０，１２２の背面に固定されている。この基板１８９は、スペーサ１９２内の孔内に収容されたスクリュー１９０によって案内板１８２に結合されている。スペーサ１９２は、基板１８９内の開口部内に取り付けられ、かつ案内板１８２に向かって延びている。スペーサ１９２は、基板１８９に対して調整されるのに適しており、案内板１８２と基板１８９との間の間隔を調節することができる。一つの実施例において、スペーサ１９２は、それらの回転によって基板１８９に対する調節を可能にするねじ溝を外表面に備えている。スペーサ１９２の位置が調節された後、スクリュー１９０が締め付けられ、これにより、案内板１８２と基板１８９との間に所望の間隔が保たれる。
【００２５】
上述の構成において、ヒーター・プレート１０６の放射面１４６とシート材料１６２の対向面１６３との間の間隔は、案内板１８２と基板１８９との間の間隔の増減につれて増減する。したがって、加熱装置１００は、スペーサ１９２の適切な調節によって、シート材料１６２の対向面１６３に対して進退される。シート材料１６２の表面に対して加熱装置１００を進退させるための別の機構を用いてもよい。例えば、加熱装置１００の位置の調節にスクリュー１９０を用いる代わりに、リニアアクチュエータを用いてもよい。このリニアアクチュエータは基板１８９に固定されて、両板１８２，１８９の間に配置される。基板上にリニアアクチュエータを導入すると、このリニアアクチュエータを取り巻く余分な物理的空間が必要となり、この物理的空隙は内部のエア洩れの原因となる。この場合、駆動シリンダまたは駆動システムは、シート取扱い装置の内部からのエア洩れの危険性を低減しかつシート取扱い装置内の熱から駆動システムを防護するために、耐熱ベローズで覆われる。
【００２６】
加熱装置１００は、シート材料が、フュージョン・ドロー装置内、または一般的にアニーリング・システム、検査システム、またはシート操作システム等のその他のシステム内で取り扱われている間におけるシート材料の安定化に用いられる。加熱装置１００は、シート材料を安定化させることによって、シート材料の応力および応力変化を最少化することができる。加熱装置１００は、フュージョン・ドロー装置内に配置され、シート材料の安定化およびライン内アニーリングのために用いられる。加熱装置１００は、フュージョン・ドロー装置の底部（すなわち終端部）に配置されてもよい。この場合、加熱装置１００は、フュージョン・ドロー装置の底部において行なわれる処理によるシートの動きが、フュージョン・ドロー装置内のシート材料の他の部分へ伝播するのを防止するのに効果的である。加熱装置１００はシート材料に対して極めて接近して配置されることが可能なために、シート材料における温度分布を細かくコントロールすることが可能になり、このことは、シート材料内の応力および応力変化の低減を意味する。
【００２７】
以上、限られた数の実施の形態について本発明を説明したが、ここに説明されている本発明の範囲から離れることなしにその他の実施の形態を実施することが可能なことは、本明細書の恩恵を受ける当業者であれば理解されるであろう。したがって、本発明の範囲は、添付されている請求項によってのみ限定されるべきものである。
【符号の説明】
【００２８】
１００ 加熱装置
１０２，１０８，１１０ 縦振動発生源
１０４，１０６ ヒーター・プレート
１１２，１２０，１２２ トランスデューサ
１１４，１２４，１２６ ホーン
１１６，１２８，１３０ 音響伝播管
１１８，１３２ ヒーター・プレートの背面
１３４ 加熱素子（抵抗性素子）
１３６ 金属ケース
１３８ 絶縁材料
１４４，１４６ ヒーター・プレートの放射面
１５０ シート材料安定化システム
１５２，１５４，１５６，１５８ 側壁
１６０ 通路
１６２ シート材料
１６３，１６５ シート材料の表面
１６４ エッジ案内手段
１７０，１７２ 側壁の一次曲線部分
１７４ 一次曲線部分通路
１７６ 側壁のヒンジを用いて動く部分
１７８ リサイクル容器
１８０ 側壁の開口部
１８２ 案内板
１８４，１８６，１８８ 案内板の開口部
１８９ 基板
１９０ スクリュー
１９２ スペーサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１枚のシート材料を安定化させるための加熱装置であって、
１個の加熱素子および一つの放射面を備えた１個のヒーター・プレートであって、前記放射面は前記ヒーター・プレートが音波を受けたときに振動するものであるヒータ・プレート、および
前記ヒーター・プレートに結合されかつ該ヒーター・プレートに音波を伝送するように動作することが可能な少なくとも一つの振動発生源、
を備えてなることを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
前記少なくとも一つの振動発生源が、前記ヒーター・プレートに伝送される音波を発生させることが可能なトランスデューサを備えていることを特徴とする請求項１記載の加熱装置。
【請求項３】
前記少なくとも一つの振動発生源が、音響伝播管によって前記トランスデューサに結合されたホーンをさらに備え、該ホーンは前記ヒーター・プレートに固定され、かつ前記トランスデューサによって発生せしめられた音波の拡散を可能にするものであることを特徴とする請求項２記載の加熱装置。
【請求項４】
前記少なくとも一つの振動発生源が、前記ヒーター・プレートにほぼ直交する音響伝播軸線を有することを特徴とする請求項１記載の加熱装置。
【請求項５】
シート材料を安定化させるための方法であって、
一つの通路の両側に配置された複数のヒーター・プレートの間に前記シート材料の非拘束部分を受容するステップであって、前記複数のヒーター・プレートのそれぞれが、１個の加熱素子を備えかつ該ヒーター・プレートが音波を受けたときに振動する一つの放射面を備えているステップ、
前記複数のヒーター・プレートに音波を伝送するステップ、および
前記複数の放射面と前記非拘束部分との間に定在波を発生させ、該定在波が、前記非拘束部分を浮揚させかつ該非拘束部分を選択された面内に保つステップ、
を有してなることを特徴とする、シート材料を安定化させるための方法。
【請求項６】
前記複数の放射面と前記非拘束部分との間に進行波を発生させるステップをさらに含み、該進行波が非拘束部分を前記複数放射面に沿って搬送することを特徴とする、請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記非拘束部分が前記複数の放射面の約７５０μｍ以内にあるように、前記複数のヒーター・プレートを前記通路の両側に配置するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項５記載の方法。
【請求項１】
１枚のシート材料を安定化させるための加熱装置であって、
１個の加熱素子および一つの放射面を備えた１個のヒーター・プレートであって、前記放射面は前記ヒーター・プレートが音波を受けたときに振動するものであるヒータ・プレート、および
前記ヒーター・プレートに結合されかつ該ヒーター・プレートに音波を伝送するように動作することが可能な少なくとも一つの振動発生源、
を備えてなることを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
前記少なくとも一つの振動発生源が、前記ヒーター・プレートに伝送される音波を発生させることが可能なトランスデューサを備えていることを特徴とする請求項１記載の加熱装置。
【請求項３】
前記少なくとも一つの振動発生源が、音響伝播管によって前記トランスデューサに結合されたホーンをさらに備え、該ホーンは前記ヒーター・プレートに固定され、かつ前記トランスデューサによって発生せしめられた音波の拡散を可能にするものであることを特徴とする請求項２記載の加熱装置。
【請求項４】
前記少なくとも一つの振動発生源が、前記ヒーター・プレートにほぼ直交する音響伝播軸線を有することを特徴とする請求項１記載の加熱装置。
【請求項５】
シート材料を安定化させるための方法であって、
一つの通路の両側に配置された複数のヒーター・プレートの間に前記シート材料の非拘束部分を受容するステップであって、前記複数のヒーター・プレートのそれぞれが、１個の加熱素子を備えかつ該ヒーター・プレートが音波を受けたときに振動する一つの放射面を備えているステップ、
前記複数のヒーター・プレートに音波を伝送するステップ、および
前記複数の放射面と前記非拘束部分との間に定在波を発生させ、該定在波が、前記非拘束部分を浮揚させかつ該非拘束部分を選択された面内に保つステップ、
を有してなることを特徴とする、シート材料を安定化させるための方法。
【請求項６】
前記複数の放射面と前記非拘束部分との間に進行波を発生させるステップをさらに含み、該進行波が非拘束部分を前記複数放射面に沿って搬送することを特徴とする、請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記非拘束部分が前記複数の放射面の約７５０μｍ以内にあるように、前記複数のヒーター・プレートを前記通路の両側に配置するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項５記載の方法。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図８Ｄ】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１Ｂ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図８Ｄ】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公表番号】特表２０１１−５２２７６４（Ｐ２０１１−５２２７６４Ａ）
【公表日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５０２９４２（Ｐ２０１１−５０２９４２）
【出願日】平成２１年３月３０日（２００９．３．３０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／００１９６０
【国際公開番号】ＷＯ２００９／１４５８１７
【国際公開日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【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２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月３０日（２００９．３．３０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／００１９６０
【国際公開番号】ＷＯ２００９／１４５８１７
【国際公開日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【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）】
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