特許 7212535 ガラス基板の製造方法、及びガラス基板製造装置

(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】

(24)【登録日】2023-01-17

(45)【発行日】2023-01-25

(54)【発明の名称】ガラス基板の製造方法、及びガラス基板製造装置

(51)【国際特許分類】

   C03B 5/225 20060101AFI20230118BHJP

【ＦＩ】

C03B5/225

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2019016321

(22)【出願日】2019-01-31

(65)【公開番号】P2020121912

(43)【公開日】2020-08-13

【審査請求日】2022-01-11

(73)【特許権者】

【識別番号】598055910

【氏名又は名称】ＡｖａｎＳｔｒａｔｅ株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】508271425

【氏名又は名称】安瀚視特股▲ふん▼有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＡｖａｎＳｔｒａｔｅ Ｔａｉｗａｎ Ｉｎｃ．

【住所又は居所原語表記】ＮＯ．８，Ｉｎｄｕｓｔｒｙ ＩＩＩ Ｒｏａｄ，Ａｎｎａｎ，Ｔａｉｎａｎ，７０９ Ｔａｉｗａｎ，Ｐｒｏｖｉｎｃｅ ｏｆ Ｃｈｉｎａ

(74)【代理人】

【識別番号】110000165

【氏名又は名称】グローバル・アイピー東京特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】張 鈞奕

【審査官】和瀬田 芳正

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－０２８７３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０８６１３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０５０１４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０５８７５６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０３Ｂ ５／１６

Ｃ０３Ｂ ５／２２５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ガラス基板の製造方法であって、
ガラス原料を熔解し、清澄剤を含んだ熔融ガラスをつくる熔解工程と、
白金族金属を含む材料で構成された清澄管内に気相空間が形成されるよう前記清澄管内に前記熔融ガラスを流しながら、前記熔融ガラスから泡を前記気相空間内に放出させる清澄工程と、を備え、
前記清澄管は、
前記気相空間が形成される第１の部分と、
前記熔融ガラスの流れ方向に沿った前記第１の部分の両側に設けられ、前記気相空間と接する前記清澄管の内壁から揮発した白金族金属の揮発物が凝固する温度以下になる前記清澄管の部分の少なくとも一部であって前記気相空間が形成されない第２の部分と、を有し、
前記清澄工程では、前記気相空間内の気体を吸引することにより前記気相空間を減圧し、
前記第２の部分を、前記流れ方向に沿った前記清澄管の少なくとも両端に有し、
前記清澄管の両端には、前記熔融ガラスの流路の一部を塞ぐように円環状の板材が取り付けられ、
前記清澄工程では、前記板材を電極として前記清澄管に電流を流すことにより前記熔融ガラスを加熱し、
前記第１の部分は、前記流れ方向に沿った前記清澄管の２箇所に設けられ、
前記第２の部分のうち、前記第１の部分の間に位置する第２の部分は、前記揮発物が凝固する温度以下になる前記清澄管の部分のうちの前記少なくとも一部と異なる部分であって、前記気相空間が形成されない部分であり、
当該第２の部分に、円環状の板材が取り付けられ、
前記清澄工程では、前記板材を電極として、前記流れ方向に隣り合う板材の間の前記清澄管の部分に電流を流すことにより前記熔融ガラスを加熱し、
前記気相空間内それぞれの気体を吸引することにより前記気相空間のそれぞれを減圧し、
前記気相空間のうち、前記流れ方向の下流側に位置する気相空間内の気体を吸引する圧力は、前記流れ方向の上流側に位置する気相空間内の気体を吸引する圧力よりも小さい、ことを特徴とするガラス基板の製造方法。

【請求項2】

前記気体を吸引する圧力は、前記気相空間内の圧力に対して３０００Ｐａ以下である、請求項１に記載のガラス基板の製造方法。

【請求項3】

前記清澄工程では、前記気相空間内の圧力を測定し、当該圧力の測定値との差が３０００Ｐａ以下となるよう前記気体を吸引する圧力を調整する、請求項１又は２に記載のガラス基板の製造方法。

【請求項4】

ガラス原料を熔解し、清澄剤を含んだ熔融ガラスをつくる熔解槽と、
白金族金属を含む材料で構成された清澄管を有し、前記清澄管内に気相空間が形成されるよう前記清澄管内に前記熔融ガラスを流しながら、前記熔融ガラスから泡を前記気相空間内に放出させる清澄槽と、を備え、
前記清澄管は、
前記気相空間が形成される第１の部分と、
前記熔融ガラスの流れ方向に沿った前記第１の部分の両側に設けられ、前記熔融ガラスの流路が前記第１の部分よりも狭まるよう形成され、前記気相空間と接する前記清澄管の内壁から揮発した白金族金属の揮発物が凝固する温度以下になる前記清澄管の部分の少なくとも一部であって前記気相空間が形成されない第２の部分と、を有し、
前記清澄槽は、前記気相空間内の気体を吸引することにより前記気相空間を減圧し、
前記清澄管は、前記第２の部分を、前記流れ方向に沿った前記清澄管の少なくとも両端に有し、
前記清澄管の両端には、前記熔融ガラスの流路の一部を塞ぐように円環状の板材が取り付けられ、
前記板材を電極として前記清澄管に電流を流すことにより前記熔融ガラスは加熱され、
前記第１の部分は、前記流れ方向に沿った前記清澄管の２箇所に設けられ、
前記第２の部分のうち、前記第１の部分の間に位置する第２の部分は、前記揮発物が凝固する温度以下になる前記清澄管の部分のうちの前記少なくとも一部と異なる部分であって、前記気相空間が形成されない部分であり、
当該第２の部分に、円環状の板材が取り付けられ、
前記板材を電極として、前記流れ方向に隣り合う板材の間の前記清澄管の部分に電流を流すことにより前記熔融ガラスは加熱され、
前記清澄槽は、前記気相空間内それぞれの気体を吸引することにより前記気相空間のそれぞれを減圧し、
前記気相空間のうち、前記流れ方向の下流側に位置する気相空間内の気体を吸引する圧力は、前記流れ方向の上流側に位置する気相空間内の気体を吸引する圧力よりも小さい、ことを特徴とするガラス基板製造装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ガラス基板の製造方法、及びガラス基板製造装置に関する。

【背景技術】

【0002】

清澄剤を用いて熔融ガラスを清澄するために、従来より、清澄槽の清澄管内の熔融ガラスを加熱し、熔融ガラスに含まれる清澄剤の脱泡作用を促進させることにより、熔融ガラス内で気泡を浮上させ、清澄管内の気相空間に気泡内のガスを放出させることが行われている。気相空間は、清澄管の内壁と清澄管内の熔融ガラスの液面とで囲まれた空間である。清澄管の構成材料として、例えば、耐熱性に優れた白金族金属が用いることが知られている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

清澄管の内壁のうち気相空間に接する部分は、熔融ガラスに接する部分と比べ、温度が高くなりやすい。さらに、気相空間内の気体は酸素を含んでいるため、気相空間に接する清澄管の部分に含まれる白金族金属は、酸化されて、清澄管の内壁から揮発し、蒸気として気相空間内に分散しやすい。白金族金属の揮発物は、温度の低い部分で凝集し、清澄管の内壁に析出する場合がある。さらに、析出した凝集物は、清澄管の内壁から剥がれ落ちて、熔融ガラスに混入する場合がある。混入した白金族金属の凝集物は、熔融ガラスを成形して得られるガラス基板中に残存し、ガラス基板の品質を低下させるおそれがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特表２００６－５２２００１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

気相空間内での白金族金属の揮発を抑えるために、気相空間内にアルゴンガス等の不活性ガスを供給して気相空間内の酸素濃度を下げる方法がある。しかし、不活性ガスの供給量が多くなると、熔融ガラスに不活性ガスが溶け込んで泡となり、その後、成形されるガラス基板中に残存するおそれがある。このため、ガラス基板の品質が低下するおそれがある。

【0006】

本発明は、白金族金属材料から構成された清澄管を用いて熔融ガラスの清澄を行う場合に、ガラス基板の品質を低下させることなく、清澄管内での白金族金属の揮発を抑制できるガラス基板の製造方法、及びガラス基板製造装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様は、ガラス基板の製造方法であって、
ガラス原料を熔解し、清澄剤を含んだ熔融ガラスをつくる熔解工程と、
白金族金属を含む材料で構成された清澄管内に気相空間が形成されるよう前記清澄管内に前記熔融ガラスを流しながら、前記熔融ガラスから泡を前記気相空間内に放出させる清澄工程と、を備え、
前記清澄管は、
前記気相空間が形成される第１の部分と、
前記熔融ガラスの流れ方向に沿った前記第１の部分の両側に設けられ、前記気相空間と接する前記清澄管の内壁から揮発した白金族金属の揮発物が凝固する温度以下になる前記清澄管の部分の少なくとも一部であって前記気相空間が形成されない第２の部分と、を有し、
前記清澄工程では、前記気相空間内の気体を吸引することにより前記気相空間を減圧し、
前記第２の部分を、前記流れ方向に沿った前記清澄管の少なくとも両端に有し、
前記清澄管の両端には、前記熔融ガラスの流路の一部を塞ぐように円環状の板材が取り付けられ、
前記清澄工程では、前記板材を電極として前記清澄管に電流を流すことにより前記熔融ガラスを加熱し、
前記第１の部分は、前記流れ方向に沿った前記清澄管の２箇所に設けられ、
前記第２の部分のうち、前記第１の部分の間に位置する第２の部分は、前記揮発物が凝固する温度以下になる前記清澄管の部分のうちの前記少なくとも一部と異なる部分であって、前記気相空間が形成されない部分であり、
当該第２の部分に、円環状の板材が取り付けられ、
前記清澄工程では、前記板材を電極として、前記流れ方向に隣り合う板材の間の前記清澄管の部分に電流を流すことにより前記熔融ガラスを加熱し、
前記気相空間内それぞれの気体を吸引することにより前記気相空間のそれぞれを減圧し、
前記気相空間のうち、前記流れ方向の下流側に位置する気相空間内の気体を吸引する圧力は、前記流れ方向の上流側に位置する気相空間内の気体を吸引する圧力よりも小さい、ことを特徴とする。
前記清澄工程では、前記気相空間内に白金族金属に対して不活性なガスを供給しないことが好ましい。

【0008】

前記気体を吸引する圧力は、前記気相空間内の圧力に対して３０００Ｐａ以下であることが好ましい。

【0009】

前記清澄工程では、前記気相空間内の圧力を測定し、当該圧力の測定値との差が３０００Ｐａ以下となるよう前記気体を吸引する圧力を調整することが好ましい。

【0012】

本発明の別の一態様は、ガラス基板製造装置であって、
ガラス原料を熔解し、清澄剤を含んだ熔融ガラスをつくる熔解槽と、
白金族金属を含む材料で構成された清澄管を有し、前記清澄管内に気相空間が形成されるよう前記清澄管内に前記熔融ガラスを流しながら、前記熔融ガラスから泡を前記気相空間内に放出させる清澄槽と、を備え、
前記清澄管は、前記気相空間が形成される第１の部分と、前記熔融ガラスの流れ方向に沿った前記第１の部分の両側に設けられ、前記熔融ガラスの流路が前記第１の部分よりも狭まるよう形成され、前記気相空間と接する前記清澄管の内壁から揮発した白金族金属の揮発物が凝固する温度以下になる前記清澄管の部分の少なくとも一部であって前記気相空間が形成されない第２の部分と、を有し、
前記清澄槽は、前記気相空間内の気体を吸引することにより前記気相空間を減圧し、
前記清澄管は、前記第２の部分を、前記流れ方向に沿った前記清澄管の少なくとも両端に有し、
前記清澄管の両端には、前記熔融ガラスの流路の一部を塞ぐように円環状の板材が取り付けられ、
前記板材を電極として前記清澄管に電流を流すことにより前記熔融ガラスは加熱され、
前記第１の部分は、前記流れ方向に沿った前記清澄管の２箇所に設けられ、
前記第２の部分のうち、前記第１の部分の間に位置する第２の部分は、前記揮発物が凝固する温度以下になる前記清澄管の部分のうちの前記少なくとも一部と異なる部分であって、前記気相空間が形成されない部分であり、
当該第２の部分に、円環状の板材が取り付けられ、
前記板材を電極として、前記流れ方向に隣り合う板材の間の前記清澄管の部分に電流を流すことにより前記熔融ガラスは加熱され、
前記清澄槽は、前記気相空間内それぞれの気体を吸引することにより前記気相空間のそれぞれを減圧し、
前記気相空間のうち、前記流れ方向の下流側に位置する気相空間内の気体を吸引する圧力は、前記流れ方向の上流側に位置する気相空間内の気体を吸引する圧力よりも小さい、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、白金族金属材料から構成された清澄管を用いて熔融ガラスの清澄を行う場合に、ガラス基板の品質を低下させることなく、清澄管内での白金族金属の揮発を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本実施形態であるガラス基板の製造方法のフローを示す図である。

【図2】本実施形態の熔解工程から切断工程までの各工程を行う装置を模式的に示す図である。

【図3】清澄管を説明する斜視図である。

【図4】（ａ）,（ｂ）は、清澄管の流路断面を示す図である。

【図5】変形例による清澄管を説明する斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明のガラス基板の製造方法、及びガラス基板製造装置について説明する。

【0016】

（ガラス基板の製造方法の全体概要）
図１は、本実施形態のガラス基板の製造方法の工程の一例を示す図である。本実施形態には、後述する種々の実施形態が含まれる。
白金族金属は、白金、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、及びイリジウムのいずれか１種、あるいは、これらのうちの２種以上の合金、であり、例えば、白金または白金合金が用いられる。

【0017】

ガラス基板の製造方法は、熔解工程（ＳＴ１）と、清澄工程（ＳＴ２）と、均質化工程（ＳＴ３）と、成形工程（ＳＴ４）と、徐冷工程（ＳＴ５）と、切断工程（ＳＴ６）と、を主に有する。この他に、研削工程、研磨工程、洗浄工程、検査工程、梱包工程等を有し、梱包工程で積層された複数のガラス基板は、納入先の業者に搬送される。

【0018】

熔解工程（ＳＴ１）は熔解槽で行われる。熔解工程（ＳＴ１）では、ガラス原料を熔解して熔融ガラスＭＧ（図２参照）を作る。なお、ガラス原料には清澄剤が添加されることが好ましい。清澄剤については、環境負荷低減の点から、酸化錫が好適に用いられる。

【0019】

清澄工程（ＳＴ２）は、清澄槽内で熔融ガラスＭＧの清澄を行う。熔融ガラスＭＧは、少なくとも気相空間と接する壁部が白金族金属で構成された清澄槽内に供給される。清澄工程（ＳＴ２）では、清澄槽内の熔融ガラスＭＧが昇温される。この過程で、清澄剤は、還元反応により酸素を放出し、後に還元剤として作用する物質となる。熔融ガラスＭＧ中に含まれるＯ_２、ＣＯ_２あるいはＳＯ_２を含んだ泡は、清澄剤の還元反応により生じたＯ_２と合体して体積が大きくなり、熔融ガラスＭＧの液面に浮上して破泡し消滅する。このようにして清澄剤の脱泡が行われる。

【0020】

その後、清澄工程（ＳＴ２）では、熔融ガラスＭＧの温度を低下させる。この過程で、清澄剤の還元反応により得られた還元剤が酸化反応をする。これにより、熔融ガラスＭＧに残存する泡中のＯ_２等のガス成分が熔融ガラスＭＧ中に溶け込み、泡が消滅する。このように、清澄工程（ＳＴ２）では、泡を熔融ガラスＭＧ中に吸収させる吸収処理が行われる。清澄工程（ＳＴ２）については後で詳細に説明する。

【0021】

均質化工程（ＳＴ３）では、清澄槽から延びる配管を通って供給された攪拌槽内の熔融ガラスＭＧを、スターラを用いて攪拌することにより、ガラス成分の均質化を行う。

【0022】

成形装置では、成形工程（ＳＴ４）及び徐冷工程（ＳＴ５）が行われる。
成形工程（ＳＴ４）では、熔融ガラスＭＧをシートガラスＳＧ（図２参照）に成形し、シートガラスＳＧの流れを作る。成形には、オーバーフローダウンドロー法あるいはフロート法を用いることができる。後で参照する図２には、オーバーフローダウンドロー法を用いて成形を行う成形装置が示されている。
徐冷工程（ＳＴ５）では、成形されて流れるシートガラスが所望の厚さになり、内部歪が生じないように、さらに、反りが生じないように冷却される。

【0023】

切断工程（ＳＴ６）では、切断装置において、成形装置から供給されたシートガラスＳＧを所定の長さに切断することで、板状のガラス板を得る。切断されたガラス板はさらに、所定のサイズに切断され、目標サイズのガラス基板が作られる。

【0024】

熔解工程（ＳＴ１）から切断工程（ＳＴ６）までの各工程は、例えば、図２に示す装置によって行われる。図２は、本実施形態の製造方法を行う装置を模式的に示す図である。当該装置は、主に、熔解装置１００と、成形装置２００と、切断装置３００とを有する。熔解装置１００は、熔解槽１０１と、清澄槽１０２と、攪拌槽１０３と、ガラス供給管１０４、１０５、１０６と、を有する。成形装置２００は、熔融ガラスＭＧをオーバーフローさせて板状に成形するための成形体２０１を備えている。

【0025】

（清澄工程および清澄槽）
次に、清澄工程（ＳＴ２）および清澄槽１０２について、より詳細に説明する。
図３は、清澄槽１０２を説明する斜視図である。図４（ａ），（ｂ）は、清澄管の断面と熔融ガラスの関係を示す図である。
清澄槽１０２は、清澄槽１０２の本体である清澄管１０２ａを有している。

【0026】

清澄管１０２ａは、例えば、白金族金属からなる略円筒状の容器であり、長手方向（図３の左右方向）の両端のそれぞれにガラス供給管１０４，１０５（図２参照）が接続されている。清澄工程（ＳＴ２）では、ガラス供給管１０４から清澄管１０２ａ内に供給された熔融ガラスは、清澄管１０２ａ内を流れながら清澄が行われ、ガラス供給管１０５から攪拌槽１０３に移送される。このとき、清澄管１０２ａには、熔融ガラスの液面に対して上方の位置に、熔融ガラスを除いた空間である気相空間（図２に符号Ｓで示す）が形成される。気相空間には、熔融ガラス内に生じた気泡（図２に符号Ｂで示す）が浮上して液面で破泡することで、気泡内のガスが放出される。

【0027】

気相空間と接する清澄管１０２ａの壁部には、気相空間と清澄管１０２ａの外部とを連通する通気管１０２ｂが設けられている。通気管１０２ｂは、熔融ガラスの流れ方向（清澄管１０２ａの長手方向）に沿った清澄管１０２ａの途中に位置している。通気管１０２ｂは、図３に示す例において、清澄管１０２ａの頂部から真っすぐ延びた煙突状の形状を有している。通気管１０２ｂは、後述するポンプ１０２ｈに接続されているが、図２では、ポンプ１０２ｈから離間して示される。

【0028】

清澄管１０２ａの長手方向の両端のそれぞれには、清澄管１０２ａの表面から外周側に突出した円環状の板材であるフランジ１０２ｃ，１０２ｄが設けられている。フランジ１０２ｃ，１０２ｄは、例えば溶接により清澄管１０２ａに接合されている。フランジ１０２ｃ，１０２ｄには、交流電源４００と接続された給電端子１０２ｅ，１０２ｆが取り付けられており、交流電源４００から供給される電流を清澄管１０２ａの周上に均一に拡散する。交流電源４００は、制御装置５００に接続されており、給電端子１０２ｅ，１０２ｆに電圧を印加するよう、制御装置５００により制御される。これにより、フランジ１０２ｃ，１０２ｄを一対の電極として、フランジ１０２ｃ，１０２ｄの間で通電することで、清澄管１０２ａが発熱し、清澄管１０２ａ内の熔融ガラスＧが加熱される。また、フランジ１０２ｃ，１０２ｄは、過熱しやすいため、水または空気を用いて冷却される。

【0029】

清澄管１０２ａの、フランジ１０２ｃ，１０２ｄが設けられる部分では、それ以外の部分に比べて清澄管１０２ａの断面積が狭くなっている。フランジ１０２ｃ，１０２ｄが設けられる部分では、図４（ａ）に示すように、清澄槽１０２の清澄管１０２ａの管路断面全体が、熔融ガラスの流路（斜線領域）になっている。すなわち、清澄管１０２ａの内部では、フランジ１０２ｃ，１０２ｄが設けられる位置（電極位置）において気相空間を有しない。一方、この部分から離れるに従って、管路断面が徐々に拡がって、図４（ｂ）に示すように、熔融ガラスが液面を有するように、清澄管１０２ａの管路断面の一部が、熔融ガラスの流路（斜線領域）になっている。すなわち、清澄管１０２ａは、気相空間が形成され、清澄管１０２ａの管路断面の一部が、熔融ガラスの液面を有するように熔融ガラスの流路になっている部分（第１の部分）と、清澄管１０２ａの長手方向の電極位置において、清澄管１０２ａの管路断面全体が熔融ガラスの流路になって、気相空間が形成されない部分（第２の部分）と、を備える。なお、清澄管１０２ａの第２の部分は、図２において、第１の部分と同じように示される。

【0030】

フランジ１０２ｃ，１０２ｄは、外気と接する面積が大きく、冷却機能を有し、さらに、外部から冷却されるため、フランジ１０２ｃ，１０２ｄが設けられる部分では清澄管１０２ａの壁の温度は局所的に低下する。具体的には、清澄管１０２ａの第２の部分における清澄管１０２ａの壁の温度は、気相空間と接する清澄管１０２ａの内壁から揮発した白金族金属の揮発物が凝固する温度以下（例えば１６００℃以下）になっている。このため、この位置に気相空間があると、気相空間中の白金族金属の揮発物が、フランジ１０２ｃ，１０２ｄが設けられる部分の周りで冷却されて、内壁面において凝固し易くなり、白金族金属の結晶が析出し易い。この白金族金属の結晶の一部が、微粒子となって内壁面から離脱し、落下して熔融ガラスに混入し、後工程に流れると、白金族金属の異物が混入した、欠陥を有するガラス基板が作製されるおそれがある。このため、清澄管１０２ａは、第２の部分において、気相空間が形成されないように、清澄管１０２ａの管路断面がそれ以外の部分に比べて小さくなっている。すなわち、第２の部分は、第１の部分よりも熔融ガラスの流路が狭まるよう形成されている。

【0031】

このように、清澄管１０２ａは、第２の部分において気相空間を有さず、清澄管１０２ａの管路断面全体が、熔融ガラスの流路になっているので、清澄管１０２ａから揮発した白金族金属が電極位置において結晶化することは無く、したがって、熔融ガラスＭＧに白金族金属の異物が混入することは少なく、作製されるガラス基板への白金族金属の異物の混入を抑えることができる。

【0032】

清澄槽１０２は、さらに、ポンプ１０２ｈを有している。ポンプ１０２ｈは、通気管１０２ｂに接続されるとともに、制御装置５００に接続されている。ポンプ１０２ｈは、清澄工程（ＳＴ２）において、気相空間内の気体を吸引するよう制御される。このように、気相空間内の気体が吸引されることにより、気相空間内で酸素濃度が増大することを抑制でき、清澄管１０２ａの内壁から白金族金属が揮発することを抑制できる。したがって、気相空間の酸素濃度を下げるために、アルゴンガス等の不活性ガスを気相空間内に供給する必要がない。このため、熔融ガラスに不活性ガスが溶け込んで泡となり、ガラス基板中に残存することを回避できる。すなわち、本実施形態によれば、ガラス基板の品質を低下させることなく、清澄管１０２ａ内での白金族金属の揮発を抑制できる。

【0033】

また、清澄管１０２ａに、上述した第２の部分が設けられることによって、気相空間は、清澄管１０２ａの内壁と熔融ガラスの液面とに囲まれ、通気管１０２ｂと連通する部分を除いて、外気と接しない気密な状態になっている。この状態で、ポンプ１０２ｈによって気相空間内の気体を吸引すると、気相空間が減圧され、熔融ガラスの減圧脱泡が行われる。本実施形態では、このように減圧脱泡を行いながら、清澄剤による脱泡を行うことで、効率的に熔融ガラスを脱泡し、清澄することができる。一方、清澄管に第２の部分が設けられていない場合、電極位置を含む清澄管の全体にわたって気相空間が形成されるため、フランジ１０２ｃ，１０２ｄと清澄管１０２ａとの間に、接合不良等により隙間があいていると、気相空間内の気体が吸引されたときに、この隙間から清澄管１０２ａ内に外気が入り込み、気相空間の減圧は困難となる。このため、熔融ガラスを効率よく脱泡することができない。

【0034】

一実施形態によれば、気相空間内の気体を吸引する圧力（吸引圧力）は、気相空間内の圧力に対して３０００Ｐａ以下であることが好ましい。清澄剤を用いた清澄では、熔融ガラスを昇温して脱泡を行った後、上述したように、熔融ガラスの温度を下げ、清澄剤の酸化反応によって、熔融ガラスに残存するガス成分を熔融ガラス中に溶け込ませ、泡を消滅させること（吸収処理）を行う。ここで、減圧脱泡槽を用いた従来公知の減圧脱泡では、微小サイズ（例えば１ｍｍ以下）の泡を対象として脱泡を行うために、気相空間の圧力を、例えば５０００～３００００Ｐａという低い圧力になるよう減圧が行われる。このように減圧の程度が大きいと、脱泡後の吸収処理において、熔融ガラス中の微小サイズの泡が熔融ガラスに溶け込むことが阻害されてしまう。このため、熔融ガラスの酸化度が低くなり、後工程において熔融ガラス中にリボイル泡が発生する場合がある。リボイル泡がガラス基板に残存すると、ガラス基板の品質が低下する。したがって、吸収処理における泡の消滅を阻害しないよう、吸引圧力は、２５００Ｐａ以下であることが好ましく、２０００Ｐａ以下であることがより好ましい。上記範囲の吸引圧力を得やすい点で、ポンプ１０２ｈには、例えばダイアフラムポンプが用いられる。

【0035】

一方、吸引圧力が小さすぎると、熔融ガラスを減圧脱泡する効果が小さくなるため、吸引圧力は、１０Ｐａ以上、５０Ｐａ以上、８０Ｐａ以上であることが好ましい。上述したように、清澄管１０２ａの気相空間は、通気管１０２ｂと連通した部分を除いて外気に対して気密であるため、上記範囲の低い吸引圧力によっても、減圧脱泡の効果を得ることができる。

【0036】

清澄槽１０２は、さらに、圧力計測器１０２ｉを有している。圧力計測器１０２ｉは、例えば、圧力センサを設けた先端部を通気管１０２ｂから気相空間内に挿入するよう構成され、制御装置５００に接続されている。圧力計測器１０２ｉは、気相空間内の圧力を測定し、測定値の情報を制御装置５００に向けて出力するよう制御される。一実施形態によれば、清澄工程（ＳＴ２）において気相空間内の圧力を測定し、圧力の測定値との差が３０００Ｐａ以下となるよう吸引圧力を調整することが好ましい。気相空間内の圧力は、熔融ガラスのガラス組成や外気の温度によって変動する場合があるため、このように気相空間内の圧力を測定し、測定値に応じた吸引圧力の調整を行うことで、気相空間を精度良く減圧することができる。

【0037】

なお、気相空間内の雰囲気は高温であるため、圧力計測器１０２ｉの劣化を抑えるために、圧力の測定は、間欠的に行うことが好ましい。

【0038】

一実施形態によれば、上述したように、清澄管１０２ａの第２の部分を清澄管１０２ａの両端に有している場合に、図２に示すように、フランジ１０２ｃ，１０２ｄは、清澄管１０２ａの両端に、熔融ガラスの流路の一部を塞ぐように取り付けられることが好ましい。フランジ１０２ｃ，１０２ｄは、清澄管１０２ａの両端よりも流路が狭いガラス供給管１０４，１０５と接続されるよう、図２に示すように、清澄管１０２ａの両端の管路断面よりも小さい孔１０２ｊ，１０２ｋが設けられている。このように、フランジ１０２ｃ，１０２ｄが、清澄管１０２ａの両端の流路の一部を塞ぐよう取り付けられていると、清澄工程（ＳＴ２）を継続して行う間に、フランジ１０２ｃ，１０２ｄと清澄管１０２ａとの間に隙間があいて、その間隔が広がった場合であっても、気相空間内の気体が吸引されたときに、隙間から外気が清澄管１０２ａ内に入り込むことを確実に抑制できる。

【0039】

清澄管１０２ａに第２の部分を設けると、気相空間の容積を十分に確保できない場合がある。このため、一実施形態によれば、熔融ガラスの液面の高さを十分に下げられるよう、第２の部分における管路面積は、第１の部分における管路面積の０．９倍以下であることが好ましく、０．８倍以下であることがより好ましい。
一方、第２の部分での管路断面が小さすぎると、清澄管１０２ａでの熔融ガラスの滞在時間を十分に確保できない場合がある。このため、一実施形態によれば、第２の部分における管路面積は、第１の部分における管路面積の０．５倍以上であることが好ましく、０．６倍以上であることがより好ましい。

【0040】

（変形例）
図５は、変形例による清澄管１０２ａを説明する斜視図である。
変形例において、清澄管１０２ａは、第１の部分は、清澄管１０２ａの長手方向に沿った清澄管１０２ａの２箇所に設けられている。各第１の部分の両側に位置する計３つの第２の部分のうち、２つの第１の部分の間に位置する第２の部分（以降、中央部分ともいう）は、清澄管１０２ａの両端に位置する他の第２の部分と同様に、清澄管１０２ａの内壁から揮発した白金族金属の揮発物が凝固する温度以下となる部分に設けられており、気相空間は形成されない。

【0041】

本変形例において、清澄管１０２ａの上記中央部分には、円環状の板材であるフランジ１０２ｏが取り付けられている。フランジ１０２ｏは、フランジ１０２ｃ，１０２ｄと異なり、熔融ガラスの流れが妨げられないよう、流路を塞がないことが好ましい。図５に示す例において、フランジ１０２ｏに設けられた孔１０２ｑは、第３の部分における清澄管１０２ａの管路断面と略等しい形状を有している。なお、フランジ１０２ｏには、図示されない交流電源と接続された給電端子１０２ｐが取り付けられている。

【0042】

本変形例では、清澄工程（ＳＴ２）において、３つのフランジ１０２ｃ，１０２ｄ，１０２ｏを電極として、清澄管１０２ａの長手方向に隣り合うフランジの間の清澄管１０２ａの部分、すなわち、フランジ１０２ｃ，１０２ｏの間に位置する上流側部分１０２ｍ、及び、フランジ１０２ｏ，１０２ｄの間に位置する下流側部分１０２ｎ、のそれぞれに電流を流すことにより熔融ガラスを加熱する。

【0043】

本変形例では、例えば、上流側部分１０２ｍで、清澄剤による脱泡が促進され、下流側部分１０２ｎで、脱泡後の吸収処理が促進されるよう、フランジ１０２ｃ，１０２ｄ，１０２ｏに供給される電流を制御し、下流側部分１０２ｎの温度を上流側部分１０２ｍの温度より下げることが行われる。例えば、上流側部分１０２ｍにおいて、熔融ガラスの温度は１５５０～１６５０℃となるよう調整され、清澄管１０２ａの下流側の部分の温度は、熔融ガラスの温度が１４００～１５５０℃未満になるよう調整される。

【0044】

また、本変形例では、上流側部分１０２ｍ及び下流側部分１０２ｎのそれぞれに通気管１０２ｂが設けられ、通気管１０２ｂのそれぞれにはポンプ１０２ｈが接続されている。なお、図６において、通気管１０２ｂは、ポンプ１０２ｈから離間して示される。ポンプ１０２ｈは、制御装置に接続されている。また、上流側部分１０２ｍには、上流側部分１０２ｍに形成される気相空間の圧力を計測する図示されない圧力計測器が設けられている。下流側部分１０２ｎには、下流側部分１０２ｎに形成される気相空間の圧力を計測する図示されない圧力計測器が設けられている。いずれの圧力計測器も、上述した圧力計測器１０２ｉと同様に構成され、制御装置に接続されている。なお、図５において、制御装置、交流電源、及び圧力計測器の図示は省略されている。

【0045】

本変形例では、上流側部分１０２ｍ及び下流側部分１０２ｎの気相空間それぞれの気体を吸引することにより、気相空間のそれぞれを減圧する。この場合に、下流側部分１０２ｎの気相空間内の吸引圧力は、上流側部分１０２ｍの吸引圧力よりも小さいことが好ましい。これにより、下流側部分１０２ｎで行われる吸収処理が阻害されないようにすることができる。好ましくは、下流側部分１０２ｎの気相空間内の吸引圧力は、上流側部分１０２ｍの吸引圧力の０．６～０．９倍の大きさに調整される。

【0046】

（ガラス組成）
このようなガラス基板として、以下のガラス組成のガラス基板が例示される。したがって、以下のガラス組成をガラス基板が有するようにガラス原料は用いられる。
ＳｉＯ₂：５５～７５モル％、
Ａｌ₂Ｏ₃：５～２０モル％、
Ｂ₂Ｏ₃：０～１５モル％、
ＲＯ：５～２０モル％
（ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａのうち、ガラス基板に含まれる全元素)、
Ｒ’₂Ｏ：０～０．８モル％（Ｒ’はＬｉ、Ｋ、及びＮａのうち、ガラス基板に含まれる全元素）。
このガラス組成において、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｂ₂Ｏ₃、及びＲＯ（Ｒは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａのうち前記ガラス基板に含有される全元素）の少なくともいずれかを含み、モル比（（２×ＳｉＯ₂）＋Ａｌ₂Ｏ₃）／（（２×Ｂ₂Ｏ₃）＋ＲＯ）は４．０以上であってもよい。

【0047】

本実施形態で製造されるガラス基板は、フラットパネルディスプレイ用ガラス基板を含むディスプレイ用ガラス基板に用いられる。
また、本実施形態で製造されるガラス基板は、ＩＧＺＯ（インジウム、ガリウム、亜鉛、酸素）等の酸化物半導体を使用した酸化物半導体ディスプレイ用ガラス基板及びＬＴＰＳ（低温度ポリシリコン）半導体を使用したＬＴＰＳディスプレイ用ガラス基板に用いられる。
また、本実施形態で製造されるガラス基板は、アルカリ金属酸化物の含有量が極めて少ないことが求められる液晶ディスプレイ用ガラス基板、あるいは、有機ＥＬディスプレイ用ガラス基板に用いられる。
また、本実施形態で製造されるガラス基板は、カバーガラス、磁気ディスク用ガラス、太陽電池用ガラス基板などにも用いられる。

【0048】

［実験例］
図３に示す清澄槽１０２を備える、図２のガラス基板製造装置を用いて、上記説明した実施形態に従ってガラス基板を製造し、ガラス基板中の異物及び泡の欠陥の有無を調べた。清澄管には白金製のものを用いた。清澄工程を行う間、表１に示す種々の吸引圧力によって気相空間の減圧を行った（実施例１～６、比較例１～４）。

【0049】

実施例１～６及び比較例１～４それぞれのガラス基板について、レーザ顕微鏡を用いて白金の異物及び気泡の有無を調べた。具体的には、ガラス基板の単位質量あたりに含まれる白金の異物の数（個／ｋｇ）及び気泡の数（個／ｋｇ）が、予め定めた許容レベル以下である場合を「○」、許容レベルを超える場合を「×」とし、異物の数及び泡の数がいずれも「○」だったものを、ガラス基板の泡欠陥に関する品質を低下させることなく、清澄管内での白金族金属の揮発を抑制できたと評価した。結果を表１に示す。

【0050】

【表1】

【0051】

実施例１～６と比較例１～４との対比から、清澄工程において吸引圧力を１０～３０００Ｐａとすることで、ガラス基板の泡欠陥に関する品質を低下させることなく、清澄管内での白金族金属の揮発を抑制できることがわかる。

【0052】

比較例１，２では、気泡の数が許容レベルを超えており、清澄剤による脱泡後の工程でリボイル泡が発生し、ガラス基板中に残存したと考えられる。

【0053】

比較例３，４では、異物の数が許容レベルを超えており、吸引圧力が十分でなく、気相空間の酸素濃度を十分に低減できないことによって、清澄管内での白金の揮発を抑制する効果が不十分であることがわかる。なお、異物は、気相空間と接する清澄管の内壁から揮発した白金が気相空間内で凝集し、熔融ガラス中に混入したものと考えられる。
また、比較例３，４では、気泡の数が許容レベルを超えており、気相空間内の気体が十分に排出されず、気相空間内の気体が熔融ガラス内に溶け込んで泡となってガラス基板中に残存したと考えられる。

【0054】

以上、本発明のガラス基板の製造方法及びガラス基板製造装置について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態及び実施例に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。

【符号の説明】

【0055】

１０１ 熔解炉
１０２ 清澄槽
１０２ａ 清澄管
１０２ｂ 通気管
１０２ｃ，１０２ｄ，１０２ｏ フランジ
１０２ｅ，１０２ｆ，１０２ｐ 給電端子
１０２ｈ ポンプ
１０２ｉ 圧力計測器
１０２ｊ，１０２ｋ，１０２ｑ 孔
１０２ｍ 清澄管の上流側の部分
１０２ｎ 清澄管の下流側の部分
１０３ 攪拌槽
１０４，１０５，１０６ ガラス供給管
２００ 成形装置
２０１ 成形体
３００ 切断装置
４００ 交流電源
５００ 制御装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】