特許 5886980 ガラスシートの局所的加熱及び変形のための方法及び装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5886980

(24)【登録日】2016年2月19日

(45)【発行日】2016年3月16日

(54)【発明の名称】ガラスシートの局所的加熱及び変形のための方法及び装置

(51)【国際特許分類】

   C03B 23/025 20060101AFI20160303BHJP

   H05B 3/14 20060101ALI20160303BHJP

【ＦＩ】

   C03B23/025

   H05B3/14 B

【請求項の数】8

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2014-543482(P2014-543482)

(86)(22)【出願日】2012年11月7日

(65)【公表番号】特表2015-502318(P2015-502318A)

(43)【公表日】2015年1月22日

(86)【国際出願番号】US2012063776

(87)【国際公開番号】WO2013078001

(87)【国際公開日】20130530

【審査請求日】2014年7月16日

(31)【優先権主張番号】13/302,586

(32)【優先日】2011年11月22日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】397068274

【氏名又は名称】コーニング インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100073184

【弁理士】

【氏名又は名称】柳田 征史

(74)【代理人】

【識別番号】100090468

【弁理士】

【氏名又は名称】佐久間 剛

(72)【発明者】

【氏名】ビソン，アントワン ガストン デニ

【審査官】 岡田 隆介

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０７−２７７７５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０５６７２５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０３Ｂ ２３／０２−２３／０３７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

局所的な屈曲のためにガラスシートを加熱するための装置であって：
第１の端部と第２の端部との間に横方向に延在する長さを有する１つの導電性加熱素子であって、そこから前記横方向を横断する方向に熱を配向するよう作用する複数の出力表面を有する、１つの導電性加熱素子；並びに
前記加熱素子の前記複数の出力表面から発散される前記熱に向かって前記ガラスシートの主表面が配向されるように前記ガラスシートを支持するよう作用する、担持構造；
を備え、
前記導電性加熱素子は、異なる大きさの熱を生成して、前記加熱素子の前記出力表面のうちの少なくとも２つから発散させるよう作用する、少なくとも１つの熱変動特徴部分を含む、装置。

【請求項2】

前記少なくとも１つの熱変動特徴部分は、第１及び第２の端部のうちの少なくとも一方に位置する前記加熱素子の前記出力表面から、前記第１の端部と前記第２の端部との中間に位置する前記１つ又は複数の出力表面と比較して異なる大きさの熱を生成して発散させるよう作用する、請求項１に記載の装置。

【請求項3】

前記加熱素子の長さは、前記ガラスシートの長さ全体に亘って広がるに十分なものであり、
前記担持構造は、前記加熱素子の前記第１及び第２の端部から発散される前記熱に向かって、前記ガラスシートの前記主表面の第１及び第２の縁部領域それぞれを配向するよう作用し、
前記装置は、前記ガラスシートの前記第１及び第２の縁部領域を、前記ガラスシートの中間領域より高温に加熱するよう作用する、請求項２に記載の装置。

【請求項4】

前記加熱素子は、炭化珪素、二珪化モリブデン、および二ホウ化チタンからなる群から選択される導電性セラミック材料から形成される、請求項１に記載の装置。

【請求項5】

前記加熱素子は、前記長さを横断し、前記ガラスシートの前記主表面の平面に対して略垂直な方向に延在する、高さ寸法を含み、
前記少なくとも１つの熱変動特徴部分は、前記加熱素子を通って横方向に流れる電流に反応して、異なる大きさの熱が前記加熱素子の前記出力表面から発散されるように、前記加熱素子の前記第１の端部と前記第２の端部との間で前記高さ寸法が変動することを含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置。

【請求項6】

前記加熱素子は、前記長さを横断し、前記ガラスシートの前記主表面の平面に対して略平行な方向に延在する、幅寸法を含み、
前記少なくとも１つの熱変動特徴部分は、前記加熱素子を通って横方向に流れる電流に反応して、異なる大きさの熱が前記加熱素子の前記出力表面から発散されるように、前記加熱素子の前記第１の端部と前記第２の端部との間で前記幅寸法が変動することを含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置。

【請求項7】

前記加熱素子の複数の前記出力表面はそれぞれ、前記ガラスシートの前記主表面の平面に対して略平行な方向に延在する、表面積部分を含み、
前記少なくとも１つの熱変動特徴部分は、前記加熱素子を通って横方向に流れる電流に反応して、異なる大きさの熱が前記加熱素子の前記出力表面から発散されるように、前記加熱素子の前記第１の端部と前記第２の端部との間で各前記表面積部分のサイズが変動することを含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置。

【請求項8】

前記加熱素子は、前記長さを横断し、前記横方向に対して略垂直な方向に延在する、断面積寸法を含み、
前記少なくとも１つの熱変動特徴部分は、前記加熱素子を通って横方向に流れる電流に反応して、異なる大きさの熱が前記加熱素子の前記出力表面から発散されるように、前記加熱素子の前記第１の端部と前記第２の端部との間で前記断面積寸法が変動することを含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置。

【発明の詳細な説明】

【関連出願の相互参照】

【0001】

本出願は、２０１１年１１月２２日出願の米国特許出願第１３／３０２５８６号の米国特許法第１２０条の下での優先権を主張するものであり、本明細書は上記特許出願の内容に依存したものであり、また上記特許出願の内容は参照によりその全体が本明細書に援用される。

【技術分野】

【0002】

本開示は、製造プロセス中のガラスシートの変形等のための、ガラスの局所的加熱のための方法及び装置に関する。

【背景技術】

【0003】

ガラスシート等の初期材料部品を再成形することで製造されるガラス部品には多くの用途があり、そのうちの主要な１つとしては、自動車産業における窓ガラスがある。再成形されたガラスシートはまた、例えば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、電気泳動ディスプレイ（ＥＰＤ）、有機発光ダイオードディスプレイ（ＯＬＥＤ）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）等の製造において、ディスプレイへの応用にも使用される。

【0004】

一般的に、再成形の前に、溶融ガラスを形成体へと流すことによってガラスシートを製作し、これによって、スロットドロー法、フロート法、ダウンドロー法、フュージョンダウンドロー法又はアップドロー法等の様々なリボン形成プロセス技術によりガラスリボンを形成できる。続いてガラスリボンを分割して、最終製品の所望の中間体への更なる処理に適したシートガラスを提供できる。近年、平坦な部分と局所的に大きく湾曲した形状とを組み合わせたもの等、より複雑な三次元形状に再成形される極めて高品質な薄いガラスシートに対する関心が高まっている。ガラスシートの再成形に使用される一般的なプロセスは、重力下又は機械的動作下で変形が発生する温度の加熱ステップを伴うことが多い。従来技術を用いたガラスシートの加熱は、ガラスシートの表面全体に対する熱の印加を伴う。例えば、再成形のためのガラスシートの加熱を達成するための公知の手段としては、セラミック支持体の周りに巻き付けた金属ベースのワイヤの使用が挙げられる。しかしながら、このような技術は現在まで満足できるものではなかった。というのは、ガラスシート全体の加熱は、特に局所的な変形しか必要でない再成形作業においては必ずしも望ましい結果をもたらすものではなく、ガラスシートの他の部分の加熱によって物理的、光学的及び／又は電気的特性の損失及び／又は劣化が引き起こされ得るためである。

【0005】

導電性セラミック材料（最も一般的なのは炭化珪素及び二珪化モリブデンである）の使用等、炉内でガラスシートの加熱を達成するための公知の手段が存在する。炉への応用のために、炭化珪素及び／又は二珪化モリブデン材料は一般に、直線状の又は湾曲した管として成形される。これらの種類の加熱素子を用いて、熱放散を介して炉環境内へと出力を放散する。このような導電性セラミックを使用して炉を加熱することはガラス産業においてよく知られているが、このような技術は、ガラスシート上の特定の局所的な区域を、再成形プロセスにおいて望ましいように加熱するためには開発又は応用されていない。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

よって、ガラスシートの所望の区域の高いレベルの平坦性を維持し；ガラスシートの無垢な両面を維持し；特定の関心区域における所望の変形量を得て；高いレベルの寸法制御を維持しながら、ガラスシートを局所的に加熱するための方法及び装置が必要とされている。このようなプロセス及び装置は、ディスプレイへの応用等、幅広い応用範囲におけるガラスシートの再成形に適したものであり得る。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の１つ又は複数の実施形態は、ガラスシートの特定の局所的な区域を加熱するために操作可能な加熱素子として、１つ又は複数の導電性材料を使用することを目的とする。このような実施形態により、極めて局所的かつ集中的な区域（又は複数の区域）から、大きな熱源を生成できる。１つ又は複数の実施形態は、熱源を物理的に接触させることなくガラスシートの特定の局所的区域を加熱し、最終的にガラスシートの所望の変形を引き起こすように作用する。

【0008】

本システムは、加熱素子、電気的接続、加熱素子の一部上に任意に配置される熱遮蔽体を含んでよく、これら全てを組み合わせて、局在化した熱をガラスシートへと配向する。例えば本システムは、応用の緊急性に応じて、環境温度が約６００℃に達する環境において数分のサイクル時間で使用され得る。

【0009】

加熱素子は好ましくは：（ｉ）合理的なサイズの電圧及び電流源を用いて所望の熱の大きさを生成できるような導電性；（ｉｉ）使用中及びサイクル全体を通してシステムの構成部品が変形せず、またシステムの構成部品が（比較的大きなガラスシートに適合するために）セクション全体に亘る大きな長さを支持できるような機械的強度；並びに（ｉｉｉ）加熱素子を機械加工して所望の形状（及びその結果としての局所的な可変性の加熱プロファイル）を得ることができるような機械的特性といった特定の特徴を有する、１つ又は複数の材料から形成される。加熱素子を形成するために適した材料としては、炭化珪素、二珪化モリブデン、二ホウ化チタン等の導電性セラミック材料が挙げられる。

【0010】

１つ又は複数の実施形態によると、装置は：第１の端部と第２の端部との間に横方向に延在する長さを有し、そこから上記横方向を横断する方向に熱を配向する１つ又は複数の出力表面を有する、導電性加熱素子；並びに、加熱素子の１つ又は複数の出力表面から発散される熱に向かってガラスシートの主表面が配向されるようにガラスシートを支持するよう作用する担持構造を含む。導電性加熱素子は、異なる大きさの熱を生成して、加熱素子の出力表面のうちの少なくとも２つから発散させるよう作用する、少なくとも１つの熱変動特徴部分を含む。

【0011】

上記少なくとも１つの熱変動特徴部分は、その第１及び第２の端部のうちの少なくとも一方に位置する加熱素子の出力表面から、第１の端部と第２の端部との中間部分と比較して異なる大きさの熱を生成して発散させるよう作用する。例えば、この少なくとも１つの熱変動特徴部分は、第１及び第２の端部に位置する出力表面から発散される、上記中間部分と比較して大きな熱を生成するよう作用する。更に例えば、このような構成は、ガラスシートの第１及び第２の縁部領域を、ガラスシートの中間領域より高い温度に加熱するよう作用し得る。

【0012】

加熱素子は好ましくは、炭化珪素、二珪化モリブデン、二ホウ化チタンのうちの１つまたは複数等の導電性セラミック材料から形成される。

【0013】

加熱素子は、長さを横断し、ガラスシートの主表面の平面に対して略垂直な方向に延在する、高さ寸法を含んでよく、また少なくとも１つの熱変動特徴部分は、加熱素子を通って横方向に流れる電流に反応して、異なる大きさの熱が加熱素子の出力表面から発散されるように、加熱素子の第１の端部と第２の端部との間で上記高さ寸法が変動することを含んでよい。

【0014】

代わりに、又は加えて、加熱素子は、長さを横断し、ガラスシートの主表面の平面に対して略平行な方向に延在する、幅寸法を含んでよく、また少なくとも１つの熱変動特徴部分は、加熱素子を通って横方向に流れる電流に反応して、異なる大きさの熱が加熱素子の出力表面から発散されるように、加熱素子の第１の端部と第２の端部との間で上記幅寸法が変動することを含んでよい。

【0015】

代わりに、又は加えて、加熱素子の複数の出力表面はそれぞれ、ガラスシートの主表面の平面に対して略平行な方向に延在する、表面積部分を含んでよく、また少なくとも１つの熱変動特徴部分は、加熱素子を通って横方向に流れる電流に反応して、異なる大きさの熱が加熱素子の出力表面から発散されるように、加熱素子の第１の端部と第２の端部との間で各上記表面積部分のサイズが変動することを含んでよい。

【0016】

代わりに、又は加えて、加熱素子は、長さを横断し、上記横方向に対して略垂直な方向に延在する、断面積寸法を含んでよく、また少なくとも１つの熱変動特徴部分は、加熱素子を通って横方向に流れる電流に反応して、異なる大きさの熱が加熱素子の出力表面から発散されるように、加熱素子の第１の端部と第２の端部との間で上記断面積寸法が変動することを含んでよい。

【0017】

本開示の他の態様、特徴及び利点は、添付の図面と関連した本明細書の記載から当業者には明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

【0018】

図面には例示を目的として目下のところ好ましい形態を示すが、実施形態は図示した配置及び手段に正確に限定されるものではないことを理解されたい。

【図1】１つ又は複数の実施形態による、ガラスシートの特定の局所的区域を加熱するよう作用できるシステムの簡略図

【図2】１つ又は複数の実施形態に関する、図１のシステムの１つ又は複数の実施形態の特定の態様の簡略図

【図3】１つ又は複数の更なる加熱プロファイルに関する、図１のシステムの１つ又は複数の実施形態の別の態様の簡略図

【図4】特定の特徴を有する熱を生成するよう作用する少なくとも１つの熱変動特徴部分を有する、本明細書中の１つ又は複数の実施形態に関連する使用に適した加熱素子の立面図

【図5】別の特定の特徴を有する変動性の局所的な熱を生成するよう作用する少なくとも１つの更なる熱変動特徴部分を有する、本明細書中の１つ又は複数の実施形態に関連する使用に適した加熱素子の底面図

【図6】別の特定の特徴を有する変動性の局所的な熱を生成するよう作用する少なくとも１つの更なる熱変動特徴部分を有する本明細書中の１つ又は複数の実施形態に関連する使用に適した加熱素子の底面図

【図7】別の特定の特徴を有する熱を生成するよう作用する少なくとも１つの更なる熱変動特徴部分を有する本明細書中の１つ又は複数の実施形態に関連する使用に適した加熱素子の斜視図

【図8】特定の特徴を有する熱を生成するよう作用する少なくとも１つの更なる熱変動特徴部分を有する、再成形システムと組み合わされた加熱素子の立面図

【図9】別の特徴を有する変動性の局所的な熱を生成するよう作用する別の熱変動特徴部分を有する、本明細書中の１つ又は複数の実施形態に関連する使用に適した加熱素子の側面図

【図10】別の特徴を有する変動性の局所的な熱を生成するよう作用する更なる別の熱変動特徴部分を有する、本明細書中の１つ又は複数の実施形態に関連する使用に適した加熱素子の底面図

【発明を実施するための形態】

【0019】

図面（これらの図面において、同一の参照番号は同一の要素を指示する）を参照すると、図１は、ガラスシート１０の特定の局所的区域を加熱するよう作用できるシステム１００の簡略図を示す。このような実施形態によって、極めて局所的かつ集中的な区域（又は複数の区域）から大きな熱源を生成して、熱源を物理的に接触させることなくガラスシート１０の特定の局所的区域を加熱し、最終的にガラスシート１０の所望の変形を引き起こすことができる。

【0020】

システム１００は、担持構造１０２と、ガラスシート１０を間に配置できるように担持構造１０２から離間した加熱素子１０４とを含む。（横方向に配向された）加熱素子１０４の長さ（Ｌ）は、ガラスシート１０の長さ（又は幅）全体に亘って広がるに十分なものであることが好ましい。担持構造１０２は、ガラスシート１０の主表面が加熱素子１０４に向かって配向されるようにガラスシート１０を支持するよう作用できる。担持構造１０２は、適切な搬送機構及び／又は流体クッション等を用いて、ガラスシート１０を加熱素子１０４に対して移動させるよう作用できるものであってよい。代替実施形態は、応用の緊急性がそれを必要とする場合、加熱素子１０４を移動させるための機構を使用してよい。

【0021】

加熱素子１０４は好ましくは、加熱素子１０４に亘って印加される電圧及び加熱素子１０４を通る駆動電流に反応して熱を生成できるよう、導電性である。図示していないが、このような電圧及び電流は、加熱素子１０４に連結された適切な電源により、対向する横方向の第１の端部１０６Ａ及び第２の端部１０６Ｂ上の電気的接触を介して印加してよい。加熱素子１０４が生成する熱は、ガラスシート１０へ向かって上記横方向を横断する方向にこの熱を配向するよう作用する１つ又は複数の出力表面１０８から発散される熱により特徴付けられることが好ましい。

【0022】

以下により詳細に述べる理由から、加熱素子１０４は好ましくは導電性セラミック材料から形成される。このような導電性セラミック材料は、炭化珪素、二珪化モリブデン、二ホウ化チタン等のうちの１つ又は複数を含んでよい。

【0023】

この実施形態では、加熱素子１０４は、遮蔽材料１０４Ｂで取り囲まれた導電性セラミック材料１０４Ａのコアから形成される。より具体的には、遮蔽材料１０４Ｂは好ましくは、（１つ又は複数の）出力表面１０８の少なくとも一部を除いてコア１０４Ａを取り囲む。この例では、遮蔽材料１０４Ｂは、（１つ又は複数の）出力表面１０８の、少なくともガラスシート１０の方向を向いた部分を取り囲まない、又は覆わない。本明細書に記載する応用に適した特徴を呈するいずれの公知の断熱性材料を使用して、遮蔽材料１０４Ｂを製造してよい。遮蔽材料の一例は、低い熱伝導性を有するアルミノシリケート耐火物繊維である。このような材料をバルク部品から機械加工してよく、又は湿性フェルト（ＣＯＴＲＯＮＩＣＳ製Ｒｅｓｃｏｒ ７４０又はＷｒａｐ-ｉｔ ３７２ ＵＨＴ等のキャスタブルセラミック）のゲル化によって得てよい。

【0024】

加熱素子１０４の形成に導電性セラミック材料を使用する利点の１つは、（その組成、サイズ及び形状を注意深く選択すれば）このような材料が極めて局所的かつ集中的な１つ又は複数の区域から比較的大きな熱を生成することである。これは従来の、（所定の表面積から／所定の表面積上へ放射される出力によって測定した）比較的低い出力密度を特徴とする、ワイヤを巻き付けたセラミック製加熱管とは対照的である。有利なことに、加熱素子１０４の高い出力密度を使用して、（少なくとも（１つ又は複数の）出力表面１０８の）表面温度を低減し、熱及びその結果として得られる放射スペクトルをより高い波長へとシフトすることができ、ここでガラスのような材料は、より高い吸収係数を呈し、これによってガラスシート１０の加熱速度が改善される。

【0025】

炭化珪素等の導電性セラミック材料を使用する別の利点は、熱伝導性が高いこと、及びそれに伴って加熱素子１０４において熱が生成され、主に（１つ又は複数の）出力（放射）表面１０８を通して周囲環境に放出されることである。導電性セラミック材料の高い導電性は、材料のバルクからその（１つ又は複数の）出力表面１０８への高い熱伝達をもたらし、これによって素子の、エネルギ的に迅速な利用が可能となる。更に、炭化珪素等の特定の種類の導電性セラミック材料の機械的特性は、これが高温に維持されている場合安定している。このような特徴により、十分な熱慣性を有したまま、加熱素子１０４のサイズ及び形状を最小化（体積を最小化）できる。従って、第１の端部１０６Ａ及び第２の端部１０６Ｂにおいてのみ、好ましくはこれらへの電気的接続によって加熱素子１０４を支持したまま、ガラスシート１０全体に亘って広がるに十分な長さを有する加熱素子１０４を作製できる。材料の安定した機械的特性は、ガラスシート１０への熱伝達を正確に制御するための性能にとって有害な、加熱素子１０４の形状及び配向のいずれの変形を最小化する。

【0026】

更に、（例えば二珪化モリブデン又はその他の導電性セラミックと比較して）炭化珪素から加熱素子１０４を形成する別の利点は、材料の機械加工性である。材料の硬度が高い場合であっても、破損の有意なリスク無しに材料を機械加工できる。これは特に、加熱素子１０４を特定の形状に機械加工することによって特定の熱生成及び放出特性を求める場合に望ましい。このような形状と熱放出特性との関係については、以下により詳細に説明する。多数の加熱素子１０４を製造したい場合、炭化珪素をグリーン状態で成形した後で焼結してよい。ここで、加熱素子１０４がガラスシート１０上に生成する１つ又は複数の特定の加熱プロファイルに関する、図１のシステム１００の１つ又は複数の実施形態の特定の態様の簡略図である図２を参照する。コア１０４Ａの形状が略均一であり、かつ遮蔽体１０４Ｂが比較的均一に成形された出力表面１０８を露出させていると仮定すると、出力表面１０８から発散される熱（破線矢印で示す）は、加熱素子１０４の長さＬに沿って略均一である。また、（例えば、加熱素子１０４を通るガラスシート１０の一定の搬送により）加熱素子１０４からの熱に対するガラスシート１０の主表面の露出が略均一であると仮定すると、ガラスシート１０の加熱プロファイルは同様に、（均一な網目２００で示すように）シート全体に亘って均一となる。

【0027】

図３を参照すると、加熱素子１０４は、（１つ又は複数の）出力表面１０８から発散される異なる大きさの熱を生成して、ガラスシート１０の不均一な加熱を生成するよう作用する、少なくとも１つの熱変動特徴部分を含むことが好ましい。この例では、熱変動特徴部分は、加熱素子のコア１０４Ａのサイズ及び形状に、その長さＬに沿った変動を導入することによって得られる。特に、加熱素子のコア１０４Ａは、長さを横断し、ガラスシート１０の主表面の平面に対して略垂直な方向に延在する、高さ寸法Ｈを含む。高さ寸法Ｈは、加熱素子１０４を通って（端部１０６Ａと１０６Ｂとの間で）横方向に流れる電流に反応して、異なる大きさの熱（破線矢印）が加熱素子１０４の（1つ又は複数の）出力表面１０８から発散されるように、加熱素子のコアＡの第１の端部１０６Ａと第２の端部１０６Ｂとの間で変動する。

【0028】

この実施形態では、曲線からなる切り抜き部（又は凹部）１５０Ａ、１５０Ｂが、高さ寸法Ｈの変動、及びその結果として生じる、（１つ又は複数の）出力表面１０８から発散される熱の大きさの差異に寄与する。以下により詳細に説明するように、高さＨの変化により、出力表面１０８の、切り抜き部１５０Ａ、１５０Ｂ近傍の部分から発散される熱は、出力表面１０８のその他の部分と比較して高くなる。よって、その第１の端部１０６Ａ及び第２の端部１０６Ｂのうちの少なくとも一方において、各切り抜き部１５０Ａ、１５０Ｂによって得られるより高い熱は、第１の端部１０６Ａと第２の端部１０６Ｂとの中間部分と比較して異なるものとなり得る。図示した例では、第２の切り抜き部１５０Ｂ近傍の高さ寸法は、第１の切り抜き部１５０Ａ近傍の高さ寸法と比較してより大幅に変動し、これによって第１の端部１０６Ａ及び第２の端部１０６Ｂそれぞれにおいて異なる熱が得られる。この場合、熱変動特徴部分は、出力表面１０８から、第１の端部１０６Ａと比較して第２の端部１０６Ｂにおいてより大きな熱を生成するよう作用し、ここでこれら両方は、中間部分における熱よりも高い。

【0029】

担持構造（図示せず）は、ガラスシート１０の主表面の第１の縁部領域１０Ａ、第２の縁部領域１０Ｂそれぞれを、加熱素子１０４の第１の端部１０６Ａ、第２の端部１０６Ｂから発散される熱に向けて配向するよう作用できる。その結果、この装置は、網目２０２と比較してより高密度の網目２０２Ａ、２０２Ｂで示すように、ガラスシート１０の第１の縁部領域１０Ａ、第２の縁部領域１０Ｂを、ガラスシート１０の中間領域より高い温度に加熱するよう作用する。なお、第１の縁部領域１０Ａ、第２の縁部領域１０Ｂに示す網目２０２Ａ、２０２Ｂは、領域１０Ａ、１０Ｂの少なくとも一部が、ガラスシート１０の中間領域（網目２０２で示す）より高い温度であることを示すことを意図したものである。切り抜き部１５０Ａ、１５０Ｂが曲線からなることにより、第１の縁部領域１０Ａ、第２の縁部領域１０Ｂ内の加熱は不均一となるが、簡略化のために、網目２０２Ａ、２０２Ｂは上記領域内で比較的均一なものとして示す。これは、第１の縁部領域１０Ａ、第２の縁部領域１０Ｂ内において温度が均一でなければならないこと又は温度が不均一でなければならないこと（これらはいずれも、コア１０４Ａの適切な成形によって可能である）を意味するものではない。

【0030】

有利には、上述の実施形態は、熱源の物理的な接触なしに、またガラスシート１０全体を加熱することなく、ガラスシート１０の特定の局所的区域（この場合は縁部領域）を加熱するよう作用する。これにより、上記のような局所的加熱によって、ガラスシート１０の他の部分に物理的、光学的及び／又は電気的特性の損失及び／又は劣化を与えることなく、所望の結果を確実に達成できる。更に、図示した方法及び装置は、ガラスシート１０の所望の区域における高いレベルの平坦性を保持し；ガラスシート１０の無垢な両面を維持し；高いレベルの寸法制御の下で、特定の関心区域における所望の加熱量を得る。これらの加熱特性を用いて、例えばガラスシート１０を所望の形状に再成形する（これについては後でより詳細に説明する）ための、ガラスシート１０の選択区域の所望の局所的な変形を誘発できる。

【0031】

図４を参照して、加熱素子１０４の熱変動特徴部分を実装するための可能な方法に関して、より一般的な議論を行う。図４は、加熱素子１０４の別の実施形態の側面立面図であり、この加熱素子１０４は、要素１０４の長さに沿って多数の異なる熱特性を達成し、これによってガラスシート１０の別の不均一な加熱を生成する。一般に、基本的な機械加工等の多数の異なる成形技術を使用して、加熱素子１０４の様々な複数の部分に亘って変化する寸法を得ることができる。

【0032】

例えば、既にある程度詳細に説明したように、加熱素子１０４の異なる部分が異なる高さ寸法Ｈを有するよう、加熱素子１０４の様々な表面を機械加工できる。特に、図４の加熱素子１０４は：（ｉ）第１の端部１０６Ａ付近の第１の高さｈ１；（ｉｉ）（第１の高さｈ１未満の）第２の高さｈ２；（ｉｉｉ）（第２の高さｈ２と同一の）第３の高さｈ３；（ｉｖ）（他のどの高さよりも小さい）第４の高さｈ４；及び（第１の高さｈ１と同一の）第５の高さｈ５を、この順で含む。以下により詳細に説明するように、（高さｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４、ｈ５で示したような）高さ寸法Ｈの変動によって、加熱素子のコア１０４Ａの断面積がその長さに沿って変化する。これは結果として、所定の高さに関連する体積内で加熱素子１０４が生成する熱の大きさに対して、並びに加熱素子から発散される及び／又はガラスシート１０が受け取る熱の大きさ（又は密度）に対して、影響を及ぼす。（図４における図の視点に対して垂直な）幅寸法Ｗが一定であると仮定すると、加熱素子１０４の両端部間を流れるＡＣ又はＤＣ電流が生成する熱プロファイル（密度）は、図示した矢印で表すことができる。ゾーンｆ１及びｆ５では、熱の密度はゾーンｆ２及びｆ４における密度と比較して低くなり得る。ゾーンｆ３では、表面１０８−３から発散される熱の密度はゾーンｆ２の熱の密度と同一のものとなり得るが、以下により詳細に説明する理由から、ゾーンｆ３に対向するガラスシート１０に適用可能な及び／又はガラスシート１０が受け取る熱は、ゾーンｆ２におけるものよりも小さくなる。よって、図４では、ゾーン３内の熱を示す矢印のうちのいくつかを破線で示す。この例においては考慮されないが、加熱素子のコア１０４Ａのセクションそれぞれの長さＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５もまた、各体積内で生成される熱の大きさに対して影響を及ぼし得る。

【0033】

代わりに、又は加えて、加熱プロセス中に、（１つ又は複数の）出力表面１０８の異なる部分がガラスシート１０から異なる距離となるように、加熱素子１０４の様々な表面を機械加工（又はその他の方法で形成）できる。出力表面１０８−３（又はその一部分）と、ゾーンｆ３内のガラスシート１０の主表面との間の距離は、ゾーンｆ１、ｆ２、ｆ４、ｆ５におけるこのような距離よりも（寸法Ｄと等しい量だけ）大きい。その結果、ゾーンｆ３内のガラスシート１０に到達する及び／又はガラスシート１０を加熱する熱の大きさは小さくなり、これによってこのゾーンのガラスシートを、低めの温度まで加熱する。図５−６を参照すると、（以上の代わりに、又は以上に追加して）加熱素子１０４の熱変動特徴部分を実装するために（１つ又は複数の）出力表面１０８の異なる部分が異なる断面積を有するよう、加熱素子１０４の様々な表面を機械加工できる。

【0034】

図５は加熱素子１０４の底面図であり、ここで加熱素子のコア１０４Ａは、ガラスシートの主表面の平面に対して略平行にそれぞれ延在する、複数の表面積部分を有する。例えばゾーンｆ１、ｆ３では、加熱素子のコア１０４Ａは、同一の幅Ｗ１だけ増大するように画定されたサイズをそれぞれ有する第１及び第３の表面積部分を有する。ゾーン２では、加熱素子のコア１０４Ａは、幅Ｗ２だけ増大するように画定されたサイズを有する第２の表面積部分を有する。表面から発散される熱の密度はその表面積に比例するため、出力表面の部分１０８−１及び１０８−３から発散されて、ゾーンｆ１、ｆ３内のガラスシート１０に到達する及び／又はガラスシート１０を加熱する、熱の大きさ（密度）は、ゾーンｆ２内の出力表面の部分１０８−２から放出されるものより大きい。このような熱の密度を、出力表面１０８の部分１０８−１、１０８−２、１０８−３上の点の密度で表す。なお、この文脈における用語「密度」の使用は、大きな表面積から、例えば部分１０８−２と比較して部分１０８−１から供給される場合に、（少なくとも１単位で測定した）熱の量が大きくなるという事実を表すことを意図したものである。よって、部分１０８−１内の所定の単位区域における熱束密度は、部分１０８−２内の同一サイズの単位区域における熱束密度と同一となり得るものの、部分１０８−２と比較して部分１０８−１では（単位長あたり）より大きな表面積からより多くの熱が発散されるため、部分１０８−１からの熱の量（即ちこの文脈における「密度」）が大きくなると言える。この例においては考慮されないが、各ゾーンにおける加熱素子のコア１０４Ａの各断面積もまた、各体積内で生成される熱の大きさに影響を及ぼし得、従って、出力表面の部分１０８−１、１０８−２、１０８−３から発散される熱の密度は、各表面部分で生成される熱束の異なる密度に基づいて、異なるものとなり得る。

【0035】

図６は、熱変動特徴部分が出力表面１０８の複数の部分の断面積の変動にも基づいている、加熱素子１０４の別の実施形態の底面図である。得られる結果は図５の実施形態と同様であるが、出力表面１０８の部分の有効表面積の変化は異なる方法で達成される。特に、加熱素子のコア１０４Ａは共通の均一の幅を有するが、熱遮蔽材料１０４Ｂが、各ゾーンにおいて様々な度合いで出力表面１０８の部分を覆う。例えばゾーンｆ１、ｆ３では、加熱素子のコア１０４Ａの出力表面１０８の部分１０８−１、１０８−３は、遮蔽材料１０４Ｂによって同一の最小範囲だけ覆われる。これにより、第１及び第３の表面積部分それぞれが、同一の幅Ｗ１だけ増大するように画定されたサイズとなる。ゾーンｆ２では、加熱素子のコア１０４Ａの出力表面１０８の部分１０８−２は、遮蔽材料１０４Ｂによってより大きな度合いで覆われる。これにより、第２の表面積部分が、幅Ｗ２だけ増大するように画定されたサイズとなる。よって、出力表面の部分１０８−１、１０８−３から発散される及び／又はゾーンｆ１、ｆ３内のガラスシート１０を加熱する熱は、ゾーンｆ２よりも大きくなる。図５の実施形態とは異なり、各ゾーンにおける加熱素子のコア１０４Ａの各断面積は一定であり、従って各体積内で生成される熱の相対的な大きさに対して変動をもたらすことはない。

【0036】

上述の実施形態、及び加熱素子１０４の各幾何学的特性と熱との関係について、加熱素子のコア１０４Ａの斜視図である図７に示す更なる実施形態と関連して更に説明するが、ここで加熱素子のコア１０４Ａは、特定の特徴を有する熱を生成するよう作用する多数の熱変動特徴部分を有する。ここで、本明細書に記載する実施形態は、コア１０４Ａの幾何学的特性と、結果として得られる導電性材料（例えばセラミック）の増大する及び／又は巨大な抵抗との間の関係に依存するものであることを理解するべきである。これにより当業者は、コア１０４Ａの各体積内で生成される熱を、並びにこれに伴って、コア１０４Ａから発散される及び／又はガラスシート１０の各区域又は領域が受け取る熱を、局所的に変調できる。

【0037】

加熱素子のコア１０４Ａのいずれの所定の表面又はそのいずれの部分から放射される熱に関連して、当業者は、所定の表面がランバートラジエータ（グレイボディ）として作用すると仮定してよい。このような表面からの熱は、以下の数式に従って（この場合はガラスシート１０内の）所定の標的へと放射される：

【数1】

ここで、Ｑは、関係する表面積Ｓの部分が放出する熱であり；εは表面の放射率（通常、セラミック、酸化金属においては約０．８、炭化珪素のような材料においては約０．９）であり；σはステファン−ボルツマン定数（５．６７×１０^-８ＳＩ）であり；Ｔ_Ｓは表面の温度であり；Ｔ_ｔはガラスシート１０の表面温度である。

【0038】

熱放出表面の表面積に加えて、ガラスシート１０に対するこの表面の距離が、受け取られる熱束に強い影響を及ぼし、これは上述のように、加熱素子１０４の長さＬに沿ってガラスシート１０の加熱を変調するための方法として当業者が使用可能である。上記距離と変調との間の関係は、以下の等式によって与えられる：

【数2】

ここで、ｄφ_Ｄは方向Ｄ（略ガラスシート１０へと向かう方向）へと放射される基本束であり；ｄＳは熱放出表面の基本表面積であり；ωはＤ方向の周りの基本立体角であり；βは放出表面の法線と方向Ｄとの間の角度であり；Ｔは熱放出表面の温度である。

【0039】

最後に、加熱素子のコア１０４Ａの所定の基本体積内において電流が生成する熱は、ジュールの法則によって与えられる：

【数3】

ここで、Ｐは抵抗体へと流れる電流が生成する出力であり；Ｒは抵抗体の電気抵抗であり；Ｉは電流である。

【0040】

加熱素子のコア１０４Ａの所定の基本体積の抵抗は、材料固有の特性、電気抵抗率、寸法に依存し、以下の数式によって定義される：

【数4】

ここで、ρは加熱素子のコア１０４Ａの電気抵抗率であり；Ｌは加熱素子のコア１０４Ａの（端部から端部への電流の流れの方向の）所定の部分の長さであり；Ｓは加熱素子のコア１０４Ａの所定の部分の（電流の流れの方向に対して垂直な）断面積である。

【0041】

加熱素子のコア１０４Ａの長さに沿った、ある部分から別の部分への上記断面積の変化は、電気回路内で直列接続された複数の抵抗体の挙動に類似したものとなり得る。このような例では、コア１０４Ａの長さを通る電流は一定であるものと仮定されるが、出力表面１０８から得られる熱源は、コア１０４Ａの各所定の部分の幾何学的形状に応じて変動する。図示した例では、コア１０４Ａの幅Ｗ及びそれぞれの長さＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５は一定であり、これによって一定の出力表面積が得られる。しかしながら、各高さｈ１、ｈ２、ｈ３は徐々に小さくなり、徐々に小さくなる断面積が得られ、これによって電流及びコア１０４Ａから発散される熱が徐々に大きくなる。よって、各セクション内で生成される出力（熱）は、Ｌ１からＬ２、そしてＬ３へと徐々に大きくなり、続いてＬ３からＬ４、そしてＬ５へと徐々に小さくなる。以上に基づいて、出力表面１０８の各セクションから発散される熱は、高さｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４、ｈ５の変動（及びこれによって得られる、各セクションの断面積への影響）のみに基づいて変動することになる。しかしながら、出力表面１０８の各部分とガラスシート１０との間の各距離は、加熱素子のコア１０４Ａの長さに沿って変動し、これによって、上記の数式に従ってガラスシート１０の加熱に影響を及ぼすことに留意されたい。

【0042】

なお、熱源を変調するために、加熱素子のコア１０４Ａの材料のインクリメンタルな電気抵抗率もまた変動させてよい。このような変動を適切に制御すると、加熱素子１０４のセクションで生成されて得られる熱も同様に調整できる。

【0043】

ここで、ガラスシート再成形システム３００の簡略立面図である図８を参照する。システム３００は、担持構造１０２に対して対向関係にある加熱素子１０４を含む。特に、担持構造１０２は、ガラスシート１０の各縁部１０Ａ、１０Ｂに対してそれぞれ配置された縁部鋳型１０２Ａ、１０２Ｂを含む。加熱素子１０４は多数のセクションを含み、第１のセクションは高さｈ１を有し、第２のセクションは高さｈ２を有し、第３のセクションは高さｈ３を有する。これらのセクションは、第２のセクションがガラスシート１０の主表面から距離Ｄだけ離間するよう、オフセットされる。上述の説明によると、ガラスシート１０は、中間領域と比較して、縁部領域１０Ａ、１０Ｂにおいてより高い熱を受け取ることになり、これによって縁部１０Ａ、１０Ｂをより高い温度に加熱する。

【0044】

縁部領域１０Ａ、１０Ｂは、ガラスシート１０の中間領域に対してこれらを容易に屈曲させることができるよう十分な温度（例えばガラスの軟化温度付近又はそれを超える温度）まで加熱される。加熱素子１０４が提供する加熱機能は、加熱チャンバ（図示せず）内で実行でき、これによってガラスシート１０の予備加熱を行い、続いてガラスシート１０を加熱素子１０４の下で搬送する及び／又は加熱素子１０４をガラスシート１０に対して移動させることによって、対向する縁部領域１０Ａ、１０Ｂを加熱できる。

【0045】

ガラスシート１０は、中間領域と比較して縁部領域１０Ａ、１０Ｂにおいてより高い熱を受け取ることになるため、中間領域の加熱を中断及び／又は阻止するための別個の遮蔽体が不要となり得るが、遮蔽体の使用が望ましい場合はこれを使用してもよい。ガラスシート１０の中間領域の温度が低いことにより、この領域の高い平坦性を維持したまま、平坦性を低下させることなく及び／又はガラスの他の特性を損なうことなく、ガラスシート１０の最外部の縁部領域を熱（例えばガラスシート１０の軟化温度）に曝露して屈曲させることができる。これにより、ガラスシート１０の中間領域を変形させたり、この領域に品質欠陥を導入したりすることを防止した上で、縁部領域１０Ａ、１０Ｂを変形させることができる。いくつかの応用例では、実際に屈曲が発生することになる部位（例えばシート１０の縁部から内側）の近傍のガラスシート１０の部分のみを、上記軟化温度まで加熱し、領域１０Ａ、１０Ｂの最外縁部をより低い温度（例えば上記軟化温度未満）のままとして、この部分の平坦性を維持することが望ましい。

【0046】

ガラスシート１０の対向する縁部領域１０Ａ、１０Ｂそれぞれを屈曲させるステップは、これらが第１の縁部鋳型１０２Ａ、第２の縁部鋳型１０２Ｂの対応する外形に従うように実施される。屈曲は様々な方法で実施でき、例えば、縁部領域１０Ａ、１０Ｂが重力によって自重で下に下がり、縁部鋳型１０２Ａ、１０２Ｂの鋳型表面の形状と一致するまで、縁部領域１０Ａ、１０Ｂを加熱してよい。或いは、適合用部材（図示せず）をある方向に移動させることで、縁部鋳型１０２Ａ、１０２Ｂの鋳型表面の形状と一致するよう縁部領域１０Ａ、１０Ｂを付勢してよい。その後、再成形されたガラスシート１０を冷却できる。

【0047】

ここで、本明細書の１つ又は複数の実施形態と関連する使用に適した加熱素子２００の側面図である図９を参照するが、この実施形態は別の熱変動特徴部分を有し、これは別の特性を有する変動性の局所的な熱を生成するよう作用する。この実施形態では、加熱素子２００は、周りにワイヤ２０４Ｂを巻き付けられたコア材料２０４Ａを含む。コア２０４Ａは、いずれの適切な材料で形成してよく、非導電性セラミック材料のように非導電性であることが好ましい。ワイヤ２０４Ｂは適切な導電性材料で形成され、これは、これを流れる駆動電流に反応して熱を生成する。ワイヤ２０４Ｂを形成する具体的な材料は、ガラスシート１０（図示せず）の温度を上述の１つ又は複数の実施形態について述べたレベルまで上昇させるのに十分な熱を生成する（例えばガラスシート１０を再成形できるレベルまでガラスシート１０の部分を加熱する）ためのいずれの公知の材料から選択するべきである。

【0048】

ただし、巻き付けられたワイヤ２０４Ｂの間隔は、ゾーンｆ２と比較してゾーンｆ１、ｆ３において大きくなることに留意されたい。従って、（ワイヤ２０４Ｂの長さに沿って抵抗率が均一であると仮定した場合）ゾーンｆ２と比較してゾーンｆ１、ｆ３においてより高い密度の熱が生成される。その結果、加熱素子２００をガラスシートに隣接して配置した場合に、（矢印で示すような）不均一な局所的加熱特性を達成できる。当業者は、上述の実施形態に関する説明を参照して、この機能の重要性を理解できるであろう。

【0049】

ここで、本明細書の１つ又は複数の実施形態と関連する使用に適した別の加熱素子２００の底面図である図１０を参照する。この実施形態もまた、別の特性を有する変動性の局所的な熱を生成するよう作用する、熱変動特徴部分を呈する。この実施形態でも、加熱素子２００は周りにワイヤ２０４Ｂを巻き付けられたコア材料２０４Ａを含む。ここでもコア２０４Ａは、非導電性セラミック材料等のいずれの適切な材料で形成される。ワイヤ２０４Ｂもまた、ガラスシート１０（図示せず）の温度を適切なレベルまで上昇させるのに十分な熱を生成するために、適切な導電性材料で形成される。この実施形態では、コア２０４Ａは、ゾーンｆ２の区域２０８−２と比較して、ゾーンｆ１、ｆ３においてより大きな表面積（区域２０８−１、２０８−３）を有する。このような表面積の変動は、コア２０４Ａ内に異なる高さ及び／又は幅寸法を有する結果として発生する。よって、（ここでも、ワイヤ２０４Ｂの長さに沿って抵抗率が均一であると仮定した場合）ゾーンｆ２と比較してゾーンｆ１、ｆ３においてより高い密度の熱が生成される。その結果、加熱素子２００をガラスシートに隣接して配置した場合に、（点で示すような）不均一な局所的加熱特性を達成できる。当業者はここでもまた、上述の実施形態に関する説明を参照して、この機能の重要性を理解できるであろう。

【0050】

更に、コア２０４Ａの異なる高さ及び幅寸法により、加熱素子２００の１つ又は複数のセクションをガラスシートから離間させることができる。図１０の図は、加熱素子２００の底面（これはガラスシートの方向を向くことになる）を示しており、コア２０４Ａ及びワイヤ２０４Ｂの各表面からガラスシートまでの距離は、複数のゾーン間で不変であり得る。しかしながら、高さ寸法も変動する場合は、コア２０４Ａ及びワイヤ２０４Ｂの各表面とガラスシートとの間の距離もまた変動し得、（上述の実施形態においても説明したように）熱変動特徴部分に寄与し得る。図示したように、ワイヤ２０４Ｂの間隔は一定であるが、上述の特性によって熱の変動が得られる。しかしながら、加熱素子２００の加熱特性を変動させるにあたって更なる自由度を提供するために、上記間隔の変動を更に利用してよい。

【0051】

本明細書の開示は、特定の実施形態を参照して行われているが、これらの実施形態は原理及び提示された応用例の単なる説明に過ぎないことを理解されたい。従って、これらの例示的実施形態に対して数多くの修正を行うことができること、並びに本開示の精神及び範囲並びに添付の請求項によって定義される保護範囲から逸脱することなく、他の構成を考案できることを理解されたい。

【符号の説明】

【0052】

１０ ガラスシート
１０Ａ 第１の縁部領域
１０Ｂ 第２の縁部領域
１００ システム
１０２ 担持構造
１０２Ａ 第１の縁部鋳型
１０２Ｂ 第２の縁部鋳型
１０４ 加熱素子
１０４Ａ コア、コア材料
１０４Ｂ 遮蔽材料
１０６Ａ 第１の端部
１０６Ｂ 第２の端部
１０８ 出力表面
１５０Ａ 第１の切り抜き部
１５０Ｂ 第２の切り抜き部
２００ 加熱素子
２０２ 網目
２０２Ａ 網目
２０２Ｂ 網目
２０４Ａ コア、コア材料
２０４Ｂ ワイヤ
２０８ 区域
３００ ガラスシート再成形システム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】