特開 2023-8557 ガラスの製造方法および欠陥検知装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023008557

(43)【公開日】2023-01-19

(54)【発明の名称】ガラスの製造方法および欠陥検知装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/896 20060101AFI20230112BHJP

【ＦＩ】

G01N21/896

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021112214

(22)【出願日】2021-07-06

(71)【出願人】

【識別番号】000232243

【氏名又は名称】日本電気硝子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】弁理士法人 ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】南部 優

【テーマコード（参考）】

2G051

【Ｆターム（参考）】

2G051AA42

2G051AB06

2G051AB07

2G051CA04

2G051CA07

2G051CB02

2G051CC20

(57)【要約】

【課題】欠陥の検出を高精度に行うことができるガラスの製造方法および欠陥検知装置を実現する。
【解決手段】本発明の一態様の板ガラス（１０）の製造方法は、板ガラス（１０）に水銀ランプ（２０）から発せられた光束を照射し、板ガラス（１０）を透過した光束をスクリーン（３０）上に投影した像を、スクリーン（３０）に関して板ガラス（１０）と反対側に配置されたカメラ（４０）で撮像することにより、板ガラス（１０）の欠陥を検知する欠陥検知工程を含み、スクリーン（３０）のヘイズ値が１５％以上である。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ガラスに光源から発せられた光束を照射し、前記ガラスを透過した光束をスクリーン上に投影した像を、前記スクリーンに関して前記ガラスと反対側に配置されたカメラで撮像することにより、前記ガラスの欠陥を検知する欠陥検知工程を含むガラスの製造方法であって、
前記スクリーンのヘイズ値が１５％以上であることを特徴とする、ガラスの製造方法。

【請求項2】

前記欠陥検知工程において、前記光源による光束の照射を行っていない状態における前記スクリーン近傍の照度が２０００ルクス以下である環境であることを特徴とする、請求項１に記載のガラスの製造方法。

【請求項3】

前記欠陥検知工程において、前記ガラスと前記スクリーンとの間の距離が２０ｍｍ～１５００ｍｍであることを特徴とする、請求項１または２に記載のガラスの製造方法。

【請求項4】

前記欠陥検知工程において、前記スクリーンと前記カメラとの間の距離が１００ｍｍ～１５００ｍｍであることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載のガラスの製造方法。

【請求項5】

前記光源は、点光源であることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載のガラスの製造方法。

【請求項6】

ガラスの欠陥を検知する欠陥検知装置であって、
前記ガラスに光束を照射する光源と、
前記光源から照射され前記ガラスを透過した光束の像が投影されるスクリーンと、
前記スクリーンに関して前記ガラスと反対側に配置され、前記スクリーン上に投影された像を撮像するように配置されたカメラと、を備え、
前記スクリーンのヘイズ値が１５％以上であることを特徴とする、欠陥検知装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ガラスの製造方法および欠陥検知装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、被検査ガラスに、自然光に最も近いスペクトル分布を有する高輝度の点光線を投光する光源ユニットと、被検査ガラスを固定する検査台と、被検査ガラスを通る光束を投影するスクリーンとを備えた被検査ガラスの品質検査装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】実開平４－１２６１５１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載の品質検査装置は、被検査ガラスを通る光束をスクリーンに投影することにより、被検査ガラスの表面全体を一回で検査することができるものの、検査の品質という観点から改善の余地があった。

【0005】

本開示の一態様は、ガラスの欠陥の検出を高精度に行うことができるガラスの製造方法および欠陥検知装置を実現することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記の課題を解決するために、本開示の一態様に係るガラスの製造方法は、ガラスに光源から発せられた光束を照射し、前記ガラスを透過した光束をスクリーン上に投影した像を、前記スクリーンに関して前記ガラスと反対側に配置されたカメラで撮像することにより、前記ガラスの欠陥を検知する欠陥検知工程を含むガラスの製造方法であって、前記スクリーンのヘイズ値が１５％以上である。

【0007】

更に、前記欠陥検知工程において、前記光源による光束の照射を行っていない状態における前記スクリーン近傍の照度が２０００ルクス以下である環境であることが好ましい。

【0008】

更に、前記欠陥検知工程において、前記ガラスと前記スクリーンとの間の距離が２０ｍｍ～１５００ｍｍであることが好ましい。

【0009】

更に、前記欠陥検知工程において、前記スクリーンと前記カメラとの間の距離が１００ｍｍ～１５００ｍｍであることが好ましい。

【0010】

更に、前記光源は、点光源であることが好ましい。

【0011】

また、本開示の一態様に係る欠陥検知装置は、ガラスの欠陥を検知する欠陥検知装置であって、前記ガラスに光束を照射する光源と、前記光源から照射され前記ガラスを透過した光束の像が投影されるスクリーンと、前記スクリーンに関して前記ガラスと反対側に配置され、前記スクリーン上に投影された像を撮像するように配置されたカメラと、を備え、前記スクリーンのヘイズ値が１５％以上である。

【発明の効果】

【0012】

本開示の一態様によれば、ガラスの欠陥の検出を高精度に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本開示の一実施形態に係る欠陥検知装置の全体構成を示す図である。

【図2】図１に示す欠陥検知装置の平面図である。

【図3】本発明の欠陥検知方法を用いて行った板ガラスの欠陥の検知の実施例および比較例の結果を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本開示のガラスの製造方法の一実施形態について説明する。本実施形態では、ガラスとしての板ガラスの製造方法について説明する。なお、本開示のガラスの製造方法は、１００ｍｍ×１００ｍ以上の大きさを有する透明な板ガラスを対象とする。

【0015】

本実施形態におけるガラスの製造方法は、板ガラスを作製する板ガラス作製工程と、作製した板ガラスの欠陥を検知（検査）する欠陥検知工程とを含む。板ガラス作製工程は、特に制限されるものではなく、オーバーフロー法、フロート法、またはロール成形法などの従来の板ガラスの作製方法を用いることができる。

【0016】

次に、本実施形態における欠陥検知工程について詳細に説明する。図１は、本実施形態における欠陥検知において用いられる欠陥検知装置１の全体構成を示す図である。図２は、欠陥検知装置１を上方から見た平面図である。以下の説明では、図２における左右方向をＹ軸方向とし、図２における上下方向をＸ軸方向とし、図２における紙面に垂直な方向をＺ軸方向として説明する。

【0017】

本実施形態における欠陥検知工程では、板ガラス作製工程において作製された板ガラス１０の欠陥を検知する、換言すれば、板ガラス１０に欠陥が生じているか否かを検査する。上記欠陥は、板ガラス１０の内部または表面に存在する泡、失透、脈理、疵などを含む。本実施形態における欠陥検知工程では、図１および図２に示す欠陥検知装置１を用いて板ガラス１０の欠陥を検知する。

【0018】

欠陥検知装置１は、図１および図２に示すように、水銀ランプ２０（光源）と、スクリーン３０と、複数のカメラ４０と、制御部５０とを備えている。

【0019】

水銀ランプ２０は、図示しない保持機構によって保持された板ガラス１０に光束を照射する光源である。図２に示すように、水銀ランプ２０は、板ガラス１０の主面に垂直な方向から所定の入射角度（図２では、θとして図示している）をなすように板ガラス１０に対して光束を照射する。上記θは、特に制限されるものではなく、例えば０°～８０°が好ましい。ただし、板ガラス１０に欠陥がある場合に、水銀ランプ２０から照射された光が欠陥によって拡散されることで形成される像を、後述するカメラ４０によって撮像しやすくするために、上記θは、１０°～６０°であることがより好ましく、２０°～５０°であることが更に好ましい。なお、板ガラス１０内を透過光が透過する光路長を長くできるという理由から、上記θを大きくすることが好ましい。

【0020】

なお、本実施形態では、光源として水銀ランプ２０を用いる構成であるが、本発明の欠陥検知装置はこれに限られない。本発明の一態様の欠陥検知装置では、光源としてＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）ランプを用いてもよい。なお、光ビームサイズが小さくなり精度が向上するという理由から、光源は点光源であることが好ましい。そのため、光源として水銀ランプを用いる場合は、極間距離が、５ｍｍ以下であることが好ましく、３ｍｍ以下であることがより好ましく、２ｍｍ以下であることが更に好ましい。また、光源としてＬＥＤランプを用いる場合は、発光径が、３ｍｍ以下であることが好ましく、２ｍｍ以下であることがより好ましく、１ｍｍ以下であることが更に好ましく、０．５ｍｍ以下であることが最も好ましい。

【0021】

スクリーン３０は、水銀ランプ２０から照射され板ガラス１０を透過した光束の像が投影されるスクリーンである。スクリーン３０は、全透過光に対する拡散光の割合であるヘイズ値が１５％以上となるように構成されている。例えば、スクリーン３０は、透光性を有し、ヘイズ値が１５％以上となるように表面に光拡散フィルムが張り付けられた構成であってもよい。他の例として、スクリーン３０は、透光性を有し、透過する光を拡散するように加工が施されていることにより、ヘイズ値が１５％以上となるように構成されたスクリーンであってもよい。なお、スクリーン３０は、後述するカメラ４０によって像を撮像できるように、全光線透過率が少なくとも１０％以上となっていることが好ましい。透過光における拡散光の割合を可能な限り大きくするために、スクリーン３０のヘイズ値は、好ましくは４５％以上、より好ましくは５０％以上、更に好ましくは７０％以上、特に好ましくは８０％以上である。なお、ヘイズ値の上限としてはスクリーンの価格を下げるという観点から、９５％以下が好ましい。

【0022】

図２に示すように、スクリーン３０は、板ガラス１０の主面と平行となるように配置されている。スクリーン３０は、スクリーン３０と板ガラス１０との間の距離（図２に示す距離Ｌ１）が２０ｍｍ～１５００ｍｍとなるように設置されることが好ましい。距離Ｌ１が２０ｍｍ以上となっていることにより、板ガラス１０を上記保持機構に設置する際に、板ガラス１０とスクリーン３０とが接触する可能性を低減させることができる。また、距離Ｌ１が１５００ｍｍ以下となっていることにより、スクリーン３０に投影される像を一定の大きさよりも小さくすることができる。その結果、スクリーン３０を小型化することができる。距離Ｌ１は、５０ｍｍ～１０００ｍｍであることがより好ましく、１００～５００ｍｍであることが更に好ましい。

【0023】

なお、スクリーン３０の大きさは、板ガラス１０の大きさ、および、板ガラス１０とスクリーン３０との間の距離によって適宜決めることができる。例えば、スクリーン３０は、２００ｍｍ×２００ｍ以上の大きさであってもよく、３００ｍｍ×５００ｍ以上の大きさであってもよく、５００ｍｍ×８００ｍ以上の大きさであってもよい。

【0024】

カメラ４０は、水銀ランプ２０から照射され板ガラス１０を透過した光束の像が投影されることによってスクリーン３０上に投影された像を撮像する撮像装置である。カメラ４０は、図１および図２に示すように、スクリーン３０に関して板ガラス１０と反対側に配置されている。本実施形態では、カメラ４０は、スクリーンと平行な平面においてマトリクス状に１６個設置されている。カメラ４０のそれぞれは、スクリーン３０に投影された像のうち互いに異なる領域を撮像する。ただし、スクリーン３０に投影された像のいずれの領域も、１６個のカメラ４０のうち少なくとも１個のカメラ４０で撮像されるように、各カメラ４０が配置される。カメラ４０の動作は、制御部５０によって制御される。

【0025】

１ピクセル当たりの撮像領域を適切な値にしつつ、設置するカメラの台数を少なくすることでコストを下げるという理由から、カメラ４０とスクリーン３０との間の距離は、１００ｍｍ～１５００ｍｍであることが好ましく、２００ｍｍ～１０００ｍｍであることがより好ましく、３００ｍｍ～７００ｍｍであることが更に好ましい。

【0026】

高い欠陥検知精度を確保しつつ、設置するカメラの台数を少なくすることでコストを下げるという理由から、カメラ４０の１ピクセル当たりの撮像領域は、１～２００μｍ×１～２００μｍであることが好ましく、５～１５０μｍ×５～１５０μｍであることがより好ましく、１０～１００μｍ×１０～１００μｍであることが更に好ましい。

【0027】

次に、欠陥検知装置１を用いた欠陥検知方法について具体的に説明する。本実施形態における欠陥検知方法では、まず、上記保持機構により板ガラス１０を所定の位置に保持する。

【0028】

次に、水銀ランプ２０を発光させ、光束を板ガラス１０に照射する。ここで、水銀ランプ２０以外の光が板ガラス１０の主面または端面から入射した場合、主面または端面から入った光によってスクリーン３０に投影される像にムラが生じてしまう。その結果、板ガラス１０の欠陥を精度良く検知できないという問題がある。そのため、水銀ランプ２０以外の光が板ガラス１０の主面または端面から入射されることを可能な限り少なくすることが好ましい。また、水銀ランプ２０によって光束を板ガラス１０に照射すると、スクリーン３０または板ガラス１０からの透過光、反射光、または散乱光が、周辺物で反射し、その周辺物より反射した光が板ガラス１０の主面または端面から入射した場合、上記と同様の問題が起こる。そのため、周辺物からの反射する光を可能な限り少なくすることが好ましい。

【0029】

具体的には、水銀ランプ２０による光束の照射を行っていない状態におけるスクリーン３０の近傍の照度が２０００ルクス以下である環境で、水銀ランプ２０からの光束の照射を行うことが好ましい。なお、スクリーン３０の近傍とは、板ガラス１０の表面から５ｍｍ～５０ｍｍの範囲の領域のことである。これにより、板ガラス１０の主面または端面から光が入射されることを抑制することができるので、板ガラス１０の欠陥をより精度良く検知することができるようになる。また、水銀ランプ２０による光束の照射を行っていない状態におけるスクリーン３０の近傍の照度が２０００ルクス以下であることにより、スクリーン３０に投影される像に含まれる欠陥に起因する影を、スクリーン３０上により接明に投影させることができる。これにより、欠陥の検出をより高精度に行うことができる。なお、本発明の欠陥検知装置の周辺物による反射光が、本発明の欠陥検知装置の欠陥の検出精度を低下させることを回避するため、周辺物を黒く塗ったり、または周辺物に光吸収シートを貼ることが好ましい。

【0030】

なお、水銀ランプ２０による光束の照射を行っていない状態におけるスクリーン３０の近傍の照度は、可能な限り小さいほうがよく、好ましくは５００ルクス以下であり、より好ましくは２００ルクス以下であり、更に好ましくは１０ルクス以下であり、特に好ましくは１ルクス以下である。

【0031】

次に、制御部５０からの指示により、カメラ４０がスクリーン３０上に投影された像を撮像する。カメラ４０は、撮像した像を制御部５０に出力する。制御部５０は、カメラ４０から出力された像を解析することにより、板ガラス１０に欠陥があるか否かを検査する、換言すれば、板ガラス１０の欠陥を検知する。

【0032】

ここで、上述のように、スクリーン３０は、ヘイズ値が１５％以上となるように構成されている。そのため、板ガラス１０を透過した光をスクリーン３０で拡散させることができる。これにより、スクリーン３０上に投影された欠陥によって形成される影を、少なくとも１つのカメラ４０で撮像することができる。これにより、本発明の欠陥検知方法では、板ガラス１０の欠陥の検出を高精度に行うことができる。

【0033】

本発明の一態様のガラス製造方法は、ガラスに光源から発せられた光束を照射し、前記ガラスを透過した光束をスクリーン上に投影した像を、前記スクリーンに関して前記ガラスと反対側に配置されたカメラで撮像することにより、前記ガラスの欠陥を検知する欠陥検知工程を含むガラスの製造方法であって、前記欠陥検知工程において、前記光源による光束の照射を行っていない状態における前記スクリーン近傍の照度が２０００ルクス以下である環境で、前記光源からの光束の照射を行う。

【0034】

上記の構成によれば、ガラスの端面から光が入射されることを抑制することができるので、ガラスの欠陥をより精度良く検知することができるようになる。また、光源による光束の照射を行っていない状態におけるスクリーンの近傍の照度が２０００ルクス以下であることにより、スクリーン３０に投影される像に含まれる欠陥に起因する影を、スクリーン上により鮮明に投影させることができる。これにより、欠陥の検出をより高精度に行うことができる。

【0035】

なお、本実施形態では、板ガラス１０のガラス製造方法について説明したが、本発明のガラス製造方法は、板ガラス以外のガラスにも適用することができる。

【実施例0036】

以下、本発明の欠陥検知方法を用いて行った板ガラスの欠陥の検知の実施例および比較例について説明する。本実施例では、下記の表１に示す実施例１～１１、および比較例１～４の板ガラスの欠陥の検知試験を行った。

【0037】

（試験条件）
光源として、極間距離が１ｍｍの水銀ランプを用いた。板ガラスは、欠陥があるものを用い、３５０ｍｍ×５５０ｍｍの大きさのものを用いた。水銀ランプから照射された光と板ガラスの主面に垂直な方向となす角度は、３０°とした。スクリーンとして、８５０ｍｍ×１２００ｍｍの大きさの株式会社ツジデン製の光拡散フィルムまたは日華化学株式会社製の透過型プロジェクタースクリーンを用いた。スクリーンと平行な平面においてマトリクス状に１６個のカメラを設置した。互いに隣接するカメラについて、それぞれＺ軸方向における間隔を１５０ｍｍとし、Ｙ軸方向における間隔を２３０ｍｍとした。カメラの１ピクセル当たりの撮像領域は、５０μｍ×５０μｍとした。

【0038】

板ガラスとスクリーンとの距離Ｌ１は、２００ｍｍとした。スクリーンとカメラとの距離Ｌ２は、４５０ｍｍとした。水銀ランプをスクリーンに照射したときのスクリーンにおける照度は、６００ルクス以上とした。各実施例および比較例において、欠陥がある１００枚の板ガラスについて試験を行い、欠陥を認識できるか否かについて試験を行った。

【0039】

【表1】

【0040】

表１は、実施例１～１１および比較例１～４における、水銀ランプによる光束の照射を行っていない状態におけるスクリーン近傍の照度（ｌｕｘ）、スクリーンのヘイズ値（％）、および１００枚の板ガラスのうち欠陥が認識できた板ガラスの割合である欠陥認識率の結果を示す表である。なお、本実施例では、欠陥認識率が１００％であった場合に◎（良）、欠陥認識率が９５％以上１００％未満であった場合に○（可）、欠陥認識率が９５％未満であった場合に×（不可）として評価を行った。図３は、本発明の欠陥検知方法を用いて行った板ガラスの欠陥の検知の実施例１～１１および比較例１～４の結果を示す図である。図３の縦軸は、ヘイズ値（％）を示す軸であり、横軸は、照度（ｌｕｘ）を示す軸である。

【0041】

表１および図３に示すように、ヘイズ値が１５％以上のスクリーンを用いた実施例１～１１では、欠陥認識率が９５％以上となった。これに対して、ヘイズ値が１％のスクリーンを用いた比較例１～４では、欠陥認識率が低かった。

【0042】

また、水銀ランプによる光束の照射を行っていない状態におけるスクリーン近傍の照度が０．５ルクスまたは０．０５ルクスの条件で比較した場合、ヘイズ値が４５％以上である場合に欠陥認識率が１００％となり、すべての板ガラスについて欠陥を認識することができた。

【0043】

また、ヘイズ値が同条件で比較した場合、水銀ランプによる光束の照射を行っていない状態におけるスクリーン近傍の照度を０．５ルクス以下とすることにより、欠陥認識率が向上した。

【0044】

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0045】

１ 欠陥検知装置
１０ 板ガラス（ガラス）
２０ 水銀ランプ（光源）
３０ スクリーン
４０ カメラ

【図1】

【図2】

【図3】