FR3040319A1

FR3040319A1 - Appareil laser modulaire

Info

Publication number: FR3040319A1
Application number: FR1557907A
Authority: FR
Inventors: Brice Dubost; Emmanuel Mimoun; Lorenzo Canova; Nicolas Desboeufs
Original assignee: Saint Gobain Glass France SAS; Compagnie de Saint Gobain SA
Current assignee: Saint Gobain Glass France SAS; Compagnie de Saint Gobain SA
Priority date: 2015-08-25
Filing date: 2015-08-25
Publication date: 2017-03-03
Anticipated expiration: 2035-08-25
Also published as: CO2018001868A2; MX2018002260A; JP2018529523A; RU2018110269A; FR3040319B1; BR112018003218A2; CA2995655A1; RU2018110269A3; EP3341154A1; KR20180043323A; CN108136542A; AU2016311313A1; US20180264593A1; WO2017032947A1; ZA201801194B

Abstract

La présente invention concerne un appareil laser pour le recuit de revêtements déposés sur des substrats de grande largeur formé d'une pluralité de modules laser juxtaposables sans limitation particulière, dans lequel les modules laser génèrent des lignes laser élémentaires qui se combinent entre elles dans le sens de la longueur pour former une ligne laser unique, chaque ligne élémentaire présentant un recouvrement dans la direction de la longueur avec une ou deux lignes laser élémentaires adjacentes ; et au moins deux lignes laser élémentaires adjacentes présentent un décalage l'une par rapport à l'autre dans la direction de la largeur, ledit décalage étant inférieur à la demi-somme des largeurs desdites au moins deux lignes laser élémentaires adjacentes ; le recouvrement desdites au moins deux lignes laser élémentaires adjacentes étant tel que, en l'absence de décalage, le profil de puissance linéique de la ligne laser unique présente un maximum local au niveau de la zone de recouvrement.

Description

APPAREIL LASER MODULAIRE

La présente invention concerne un appareil laser pour le recuit de revêtements déposés sur des substrats de grande largeur formé d’une pluralité de modules laser juxtaposables sans limitation particulière.

Il est connu d’effectuer un recuit laser local et rapide {laser flash heating) de revêtements déposés sur des substrats plats. Pour cela on fait défiler le substrat avec le revêtement à recuire sous une ligne laser, ou bien une ligne laser au-dessus du substrat portant le revêtement.

Le recuit laser permet de chauffer des revêtements minces à des températures élevées, de l’ordre de plusieurs centaines de degrés, tout en préservant le substrat sous-jacent. Les vitesses de défilement sont bien entendu de préférence les plus élevées possibles, avantageusement au moins de plusieurs mètres par minute.

Afin de pouvoir traiter à grande vitesse des substrats de grande largeur, tels que les feuilles de verre plat de taille « jumbo » (6 m x 3,21 m) sortant des procédés de float, il est nécessaire de disposer de lignes laser elles-mêmes très longues (>3m). Or, la fabrication d’optiques monolithiques permettant l’obtention d’une ligne laser unique n’est pas envisageable pour de telles longueurs. Des appareils laser modulaires ont donc été envisagés, dans lesquels il est proposé de combiner des lignes laser élémentaires de moindre dimension (quelques dizaines de centimètres) chacune générée par des modules laser indépendants.

Une première solution pour combiner les lignes laser élémentaires consiste à les disposer sur des lignes distinctes, par exemple en quinconce ou en « vol d’oiseau », sans qu’il y ait de zone de recouvrement entre les lignes laser élémentaires, de sorte à traiter l’ensemble de la largeur du substrat. Ainsi, chacun des points sur la largeur du substrat passe au moins une fois sous une ligne laser élémentaire. Cette solution est relativement simple à mettre en œuvre notamment parce qu’elle impose peu de contraintes d’encombrement pour les modules laser. Cependant, cette solution est source d’inhomogénéité. En effet, certains points du substrat subissent deux traitements, éventuellement avec des puissances différentes, en passant successivement sous deux lignes laser élémentaires. Cela se traduit généralement par des défauts sur le substrat traité.

Une autre solution consiste à aligner exactement les lignes laser élémentaires entre elles et de les superposer partiellement entre elles dans la direction de la longueur tout en choisissant les profils de puissance linéique des lignes laser élémentaires tels qu’ils s’additionnent pour former une ligne homogène (c’est-à-dire une largeur de ligne et un profil de puissance linéique constant sur toute la longueur de la ligne). Il est généralement proposé pour les lignes laser élémentaires des profils de puissance linéique ayant la forme d’un « chapeau claque » (en anglais top-hat) avec un plateau central très étendu où la puissance est forte et constante et, de part et d’autre de ce plateau, des flancs descendant en pente raide, comme par exemple dans US 6717105. Le choix de ce type de profil permet de minimiser la zone de recouvrement entre deux lignes laser élémentaires adjacentes mais nécessite un positionnement très précis des lignes lasers élémentaires. WO 2015/059388 propose de réduire l’étendue du plateau central de forte puissance des lignes laser élémentaires. Ainsi, la pente des deux flancs du profil de puissance des lignes laser élémentaires est plus faible. Cela permet de réduire la répercussion d’une erreur de positionnement des lignes laser élémentaires sur le profil de densité de la ligne laser obtenue par combinaison des lignes laser élémentaires. Cependant, il est très difficile en pratique d’obtenir des lignes laser élémentaires ayant exactement le profil de puissance souhaité. Plus particulièrement, il est difficile d’obtenir des lignes laser élémentaires présentant des profils de puissance suffisamment identiques les uns aux autres, notamment au niveau des pentes sur les flancs des profils de puissance. Dans la pratique, le gradient d’intensité sur les flancs des profils de puissance varie d’une ligne laser élémentaire à l’autre. Ces différences de profils de puissance entre les lignes laser élémentaires font que les lignes laser élémentaires ne sont pas parfaitement complémentaires entre elles. Cela engendre des surintensités et/ou des sous-intensités de puissance au niveau des zones de recouvrement entre les lignes laser élémentaires et provoque une inhomogénéité de traitement des parties du substrat passant sous ces zones de recouvrement par rapport au reste du substrat. Pour certains revêtements, cette inhomogénéité de traitement suffit pour occasionner des défauts visibles sur le produit final.

La présente invention propose une nouvelle manière de combiner les lignes laser élémentaires qui permet de garantir une meilleure homogénéité de traitement dans les zones de recouvrement des lignes laser élémentaires. Plus précisément, la présente invention concerne un appareil laser comprenant : plusieurs modules laser générant chacun une ligne laser élémentaire de longueur L et de largeur W focalisée au niveau d’un plan de travail ; et des moyens de convoyage destinés à accueillir un substrat; dans lequel lesdits modules laser sont positionnés de manière à ce que les lignes laser élémentaires générées sont sensiblement parallèles entre elles et se combinent en une ligne laser unique, chaque ligne élémentaire présentant un recouvrement dans la direction de la longueur avec une ligne laser élémentaire adjacente ; et les moyens de convoyage permettent le défilement du substrat perpendiculairement à la ligne de laser unique ; caractérisé en ce que, pour au moins deux lignes laser élémentaires adjacentes, les deux lignes laser élémentaires adjacentes présentent un décalage l’une par rapport à l’autre dans la direction de la largeur, ledit décalage étant inférieur à la demi-somme des largeurs desdites deux lignes laser élémentaires adjacentes ; le recouvrement desdites deux lignes laser élémentaires adjacentes étant tel que, en l’absence de décalage, le profil de puissance linéique de la ligne laser unique présente un maximum local au niveau de la zone de recouvrement. FIG. 1 représente un exemple de ligne laser élémentaire (A) et son profil de puissance correspondant (B). FIG. 2 représente des exemples de zones de recouvrement entre deux lignes laser élémentaires sans décalage (A) et avec décalage (B). FIG. 3 représente des exemples de profil du facteur de mérite au niveau de la zone de recouvrement de deux lignes laser élémentaires sans décalage (A) et avec décalage (B).

Contrairement à l’état de la technique, on ne cherche pas dans la présente invention à aligner parfaitement les lignes laser élémentaires entre elles pour faire correspondre les profils de puissance des lignes de laser élémentaires, théoriquement identiques, entre eux. La Demanderesse a en effet trouvé que l’homogénéité du traitement peut être améliorée par un décalage des lignes lasers élémentaires adjacentes, créant ainsi localement une augmentation de la largeur de la ligne laser unique au niveau des zones de recouvrement entre ces lignes laser élémentaires adjacentes. Cette approche va à l’encontre des préjugés de l’homme du métier qui, pour améliorer l’homogénéité du traitement, cherche à faire subir à tous les points du substrat le même historique de traitement, et notamment une même durée de traitement. Au contraire, l’élargissement de la ligne sur certaines zones de recouvrement augmente la durée de traitement des parties du substrat passant sous ces zones. De manière surprenante, l’élargissement de la ligne laser unique au niveau des zones de recouvrement permet cependant d’améliorer l’homogénéité du traitement malgré l’augmentation de la durée du traitement. Il semble en effet que la répartition sur un laps de temps plus important des surintensités, provoquées par le recouvrement de profils de puissance de deux lignes laser élémentaires adjacentes qui ne seraient pas parfaitement complémentaires, s’avère moins préjudiciable pour l’homogénéité du traitement.

Plus particulièrement, l’augmentation de la largeur de la ligne laser unique au niveau des zones de recouvrement permet de diminuer, au niveau des zones de recouvrement, la variation d’un facteur de mérite F, défini dans la présente demande comme étant le rapport de la puissance linéique sur la racine carré de la largeur de la ligne. La Demanderesse a en effet mis en évidence que l’homogénéité du traitement thermique par la ligne laser unique peut être corrélée à l’homogénéité du facteur de mérite F. Le facteur de mérite F en un point d’une ligne laser est déterminé par la formule suivante :

dans laquelle w et P sont respectivement la largeur de la ligne laser à ce point donné et la puissance linéique locale (cumulée sur toute la largeur) de la ligne laser à ce point donné.

Par l’expression « en un point donné » d’une ligne laser au sens de la présente invention, on entend « à une position donnée » le long de la ligne laser. Autrement dit, un point de la ligne laser est assimilé à une position sur l’axe longitudinal x de la ligne laser (c’est-à-dire dans le plan de travail et perpendiculairement à la direction du défilement).

Au sens de la présente invention, la « puissance linéique locale » P en un point donné d’une ligne laser désigne la puissance délivrée par le module sur l’ensemble de la largeur de la ligne laser à ce point donné. On appelle « largeur en un point donné » w d’une ligne laser la dimension, mesurée à ce point donné dans la direction transversale y de la ligne laser (c’est-à-dire et parallèlement à la direction du défilement), d’une zone ayant une puissance au moins égale à 1/e fois la puissance maximale de la ligne laser. Si l’axe longitudinal est nommé x, on peut définir une distribution de largeurs selon cet axe, nommé w(x). L’appareil laser comprend de préférence au moins 3 modules, en particulier au moins 5 modules, voire au moins 10 modules, chaque module laser générant une ligne laser élémentaire focalisée au niveau du plan de travail qui correspond au plan du revêtement à recuire, c’est-à- dire généralement à la surface supérieure ou inférieure du substrat. Les modules laser sont assemblés et montés sur l’appareil laser de manière à ce que les faisceaux lasers formant les lignes laser coupent le plan de travail avec un angle non nul par rapport à la normal au plan de travail, typiquement supérieur à 2° et inférieur à 20°, de préférence inférieur à 10°.

Comme illustré à la Fig.lA, chaque ligne laser élémentaire présente une longueur L et une largeur W. On appelle « longueur » L d’une ligne laser la dimension, mesurée dans la direction longitudinale x, d’une zone ayant une puissance au moins égale à 1/e2 fois la puissance maximale de la ligne laser. La « largeur moyenne » W d’une ligne laser, aussi appelée simplement « largeur » d’une ligne laser par opposition à la largeur en un point w de la ligne laser, est définie par la moyenne arithmétique des largeurs en chacun des points de la ligne laser. Afin d’éviter toute hétérogénéité de traitement, la distribution de largeurs w(x) est étroite toute la longueur d’une ligne. Ainsi, la variation de la distribution de largeur w(x) le long de la ligne laser ne varie pas de plus de 10%, de préférence pas de plus de 5%, plus préférentiellement pas de plus de 3%, par rapport à la largeur moyenne de la ligne laser. Les lignes laser élémentaires ont généralement une longueur et une largeur sensiblement identiques les unes aux autres. Les lignes laser élémentaires ont typiquement une longueur de 10 à 100 cm, de préférence 20 à 75 cm, plus préférentiellement de 30 à 60 cm, et une largeur de 10 à 100 pm, de préférence de 40 à 75 pm.

Prises indépendamment, les lignes de laser élémentaires ont typiquement un profil de puissance linéique présentant un plateau central p et deux flancs latéraux / tels qu’illustrés schématiquement à la Fig.lB. Au sens de la présente invention, on entend par «profil de puissance linéique » d’une ligne laser la distribution, sur l’ensemble de la longueur de la ligne laser, de la puissance linéique locale P en fonction de la position sur la ligne laser. L’axe longitudinal étant nommé x, le profil de puissance linéique est donc définit par P(x).Le plateau central a une puissance sensiblement constante, et chaque flanc latéral correspond à un gradient de puissance. Le plateau central représente généralement au moins 50%, de préférence 70 à 98%, plus préférentiellement 80 à 96%, de la longueur de la ligne laser élémentaire. La largeur d’une ligne laser élémentaire est sensiblement constante le long du plateau central. Par l’expression « sensiblement constant » on entend que la grandeur considérée ne varie de pas plus de 10%, de préférence de pas plus de 5%, plus préférentiellement de pas plus de 3%. Les flancs latéraux représentent généralement chacun indépendamment moins de 25%, de préférence de 1 à 15%, plus préférentiellement de 2 à 10%, de la longueur de la ligne laser élémentaire. Les flancs latéraux ont de préférence sensiblement la même longueur.

Les lignes laser élémentaires sont aboutées les unes aux autres dans la direction de leurs longueurs de sorte à former une ligne laser unique continue. La ligne laser unique a typiquement une longueur supérieure à 1,2 m, de préférence supérieure à 2 m, plus préférentiellement supérieure à 3 m. Par ligne laser continue, on entend qu’il existe un chemin allant d’un bout à l’autre le long de la ligne laser unique sur lequel la puissance n’est jamais inférieure à 90% de la puissance maximale de la ligne de laser unique. Pour cela, deux lignes laser élémentaires adjacentes présentent une zone de recouvrement. Par « zone de recouvrement» on entend une zone dans laquelle deux lignes élémentaires adjacentes se superposent. On entend par « recouvrement » R la dimension de la zone de recouvrement mesurée en projection sur l’axe longitudinal x. Le décalage est défini par rapport à une position de référence dans laquelle les lignes laser élémentaires sont exactement alignées. Comme illustré à la FIG. 2A, deux lignes laser élémentaires adjacentes LAI et LA2 sont considérées comme étant exactement alignées lorsque, au niveau de la zone de recouvrement entre les deux lignes laser élémentaires adjacentes, les barycentres des distributions d’intensité Cl et C2 des deux lignes laser élémentaires projetés sur l’axe transversal y ont une coordonnée identique. Ainsi, le « décalage » D entre deux lignes laser élémentaires adjacentes est défini comme la distance entre les projections, sur l’axe transversal y, des barycentres des puissances des extrémités des deux lignes laser élémentaires adjacentes participant à la zone de recouvrement entre ces deux lignes. Un barycentre des distributions d’intensité est défini par le point ayant comme coordonnées la moyenne des coordonnées, pondérée par la valeur des distributions d’intensité, de l’ensemble des points de la zone considérée. En pratique, pour deux lignes laser élémentaires adjacentes décalées comme illustrées à la FIG. 2B, on peut définir pour chacune des lignes élémentaires LAI et LA2 une ligne enveloppe El, respectivement E2, définie par le contour de la zone ayant une puissance au moins égale à 1/e2 fois la puissance maximale de la ligne laser. Les lignes-enveloppes présentent alors deux point d’intersection I et F. Le recouvrement R peut être défini par la distance entre les projections des points I et F sur l’axe longitudinal x. Le décalage D peut être défini par la différence entre la demi-somme des largeurs moyennes des lignes laser élémentaires adjacentes et la distance entre les projections des points I et F sur l’axe transversal y-

Le recouvrement entre deux lignes laser élémentaires adjacentes est généralement au moins égal au plus court des flancs latéraux desdites deux lignes laser élémentaires adjacentes au niveau de la zone de recouvrement. Ainsi, le recouvrement est généralement égal à moins de 25%, de préférence 1 à 15%, plus préférentiellement 2 à 10%, de la longueur de chacune des lignes laser élémentaires. Dans un mode de réalisation préféré, les flancs latéraux des lignes laser élémentaires ont une longueur sensiblement égale entre eux et le recouvrement est sensiblement égal à la longueur des flancs latéraux.

Dans la présente invention, au moins deux lignes laser élémentaires adjacentes présentent un décalage non nul, de préférence supérieur à 10%, plus préférentiellement supérieur à 25%, de la largeur de chacune desdites lignes laser élémentaires adjacentes. Lesdites au moins deux lignes laser élémentaires adjacentes présentent en outre, un recouvrement tel que, en l’absence de décalage, le profil de puissance linéique de la ligne laser unique présente un maximum local au niveau de la zone de recouvrement. Autrement dit, lesdites au moins deux lignes laser élémentaires adjacentes présentent des profils de puissance linéique dont les flancs latéraux ne sont pas exactement complémentaires. Ledit maximum local du profil de puissance linéique de la ligne laser unique a de préférence une valeur supérieure de 20%, plus préférentiellement supérieur de 10%, par rapport à la puissance linéique moyenne de chacune des lignes laser élémentaires adjacentes hors des zones de recouvrement. Le décalage et le recouvrement desdites au moins deux lignes laser élémentaires adjacentes sont de préférence tels que le facteur de mérite F de la ligne laser unique au niveau de la zone de recouvrement présente une variation inférieure à 20%, de préférence inférieure à 15%, plus préférentiellement inférieure à 10%, encore plus préférentiellement inférieure à 5% par rapport au facteur de mérite moyen de chacune desdites au moins deux lignes laser élémentaires adjacentes hors des zones de recouvrement. Dans le cas de lignes laser élémentaires présentant une puissance et une largeur sensiblement constantes au niveau du plateau central du profil de puissance linéique, la puissance linéique moyenne et le facteur de mérite moyen hors des zones de recouvrement peuvent être assimilés à la puissance linéique moyenne et au facteur de mérite moyen sur le plateau central du profil de puissance linéique.

Les moyens de convoyage sont destinés à accueillir un substrat et permettre le défilement du substrat perpendiculairement à la ligne laser unique. L’important étant de permettre le défilement relatif du substrat par rapport à la ligne laser unique, l’appareil peut être conçu de manière à ce que le substrat soit fixe et les modules laser défilent au-dessus ou au-dessous du substrat ou inversement. Cependant, du point de vue industriel, notamment pour le traitement de substrats de grande taille de type « jumbo », il est préférable que les modules laser soient fixes et le substrat à traiter défile au-dessous ou au-dessus des modules. Le substrat peut être mis en mouvement à l'aide de tous moyens mécaniques de convoyage, par exemple à l'aide de bandes, de rouleaux, de plateaux en translation. Le système de convoyage permet de contrôler et réguler la vitesse du déplacement. Le moyen de convoyage comprend de préférence un châssis rigide et une pluralité de rouleaux. Le pas des rouleaux est avantageusement compris dans un domaine allant de 50 à 300 mm. Les rouleaux comprennent de préférence des bagues métalliques, typiquement en acier, recouvertes de bandages en matière plastique. Les rouleaux sont de préférence montés sur des paliers à jeu réduit, typiquement à raison de trois rouleaux par palier. Afin d'assurer une parfaite planéité du plan de convoyage, le positionnement de chacun des rouleaux est avantageusement réglable. Les rouleaux sont de préférence mus à l'aide de pignons ou de chaînes, de préférence de chaînes tangentielles, entraînés par au moins un moteur. Si le substrat est en matière organique polymérique souple, le déplacement peut être réalisé à l'aide d'un système d'avance de films sous forme d'une succession de rouleaux. Dans ce cas, la planéité peut être assurée par un choix adéquat de la distance entre les rouleaux, en tenant compte de l'épaisseur du substrat (et donc de sa flexibilité) et de l'impact que peut avoir le traitement thermique sur la création d'une éventuelle flèche.

La présente invention concerne également un procédé de réglage d’un appareil laser comprenant : plusieurs modules laser générant chacun une ligne laser élémentaire de longueur L et de largeur W focalisée au niveau d’un plan de travail ; et des moyens de convoyage destinés à accueillir un substrat; dans lequel lesdits modules laser sont positionnés de manière à ce que les lignes laser élémentaires générées sont sensiblement parallèles entre elles et se combinent dans la direction de la longueur en une ligne laser unique; et les moyens de convoyage permettent le défilement du substrat perpendiculairement à la ligne de laser unique ; ledit procédé comprenant : - la mesure des profils de puissance linéique et des largeurs de deux lignes laser élémentaires adjacentes prises individuellement ; - la détermination du couple recouvrement-décalage nécessaire pour que le facteur de mérite F de la ligne de laser unique au niveau de la zone de recouvrement présente une variation inférieure à 20%, de préférence inférieure à 15%, plus préférentiellement inférieure à 10% par rapport au facteur de mérite moyen de chacune desdites deux lignes laser élémentaires adjacentes hors zone de recouvrement ; et - le positionnement des modules lasers correspondants auxdites deux lignes laser élémentaires adjacentes de manière à ce que lesdites deux lignes laser élémentaires adjacentes présentent le couple recouvrement-décalage déterminés.

Les profils de puissance linéique de chacune des lignes laser élémentaires sont mesurés séparément les unes des autres au niveau du plan de travail. Ils peuvent être mesurés en disposant un détecteur de puissance le long de la ligne laser, par exemple un puissance-mètre calorimétrique, tel que notamment le puissance-mètre Beam Finder de la société Cohérent Inc., ou un System d’analyse de faisceau laser à l’aide d’une caméra, telle que le système FM 100 de la société Métrolux GmbH. Un système d’analyse de faisceau laser a pour avantage de permettre une mesure simultanée des largeurs des lignes laser. A partir des profils mesurés, il est possible de déterminer par simulation, pour un recouvrement et un décalage donné entre deux lignes laser élémentaires, le profil du facteur de mérite F au niveau de la zone de recouvrement. Ainsi, en balayant les couples recouvrement-décalage avec un pas adapté, ceux-ci peuvent être choisis, par exemple à l’aide d’un logiciel adapté, de façon à ce que le facteur de mérite F satisfasse les conditions mentionnées ci-dessus. Idéalement, on choisira le couple recouvrement-décalage pour lequel la variation du facteur de mérite est minimale. Cependant, une simple diminution de la variation du facteur de mérite de façon à ce que cette variation soit inférieure à 20% par rapport au facteur de mérite moyen de chacune desdites deux lignes laser élémentaires adjacentes hors zone de recouvrement, même si celle-ci n’est pas minimale, permet déjà d’améliorer l’homogénéité du traitement de façon satisfaisante pour la plupart des revêtements à traiter.

Dans un mode de réalisation préféré, dans lequel l’appareil laser comprend n modules laser générant n lignes laser élémentaires, n étant strictement supérieur à 2, il est également possible de déterminer en outre quelle combinaison de lignes laser élémentaires avec quels couples recouvrement-décalage est susceptible de minimiser la variation du facteur de mérite. En effet, chacune des lignes laser élémentaire n’ayant pas strictement le même profil de puissance linéaire, notamment au niveau des flancs latéraux, le profil de la ligne unique dépend également de l’ordre dans lequel les lignes laser élémentaires sont combinées. Par exemple, pour trois lignes élémentaires A, B et C, les différentes combinaisons de juxtaposition des lignes laser élémentaires ABC, ACB, BAC, BCA, CAB et CBA ne donnent pas nécessairement, même après optimisation des couples recouvrement-décalage, des profils de facteur de mérite identiques. Ainsi, le procédé de réglage selon l’invention comprend de préférence : - la mesure des profils de puissance linéique de chacune des n lignes laser élémentaires prises individuellement ; - la détermination de la combinaison de juxtaposition des n lignes laser élémentaires et, pour chaque couple de lignes laser adjacentes, du couple recouvrement-décalage nécessaires pour que le facteur de mérite F de la ligne de laser unique au niveau des zones de recouvrement présentent une variation inférieure à 20%, de préférence inférieure à 15%, plus préférentiellement inférieure à 10% par rapport au facteur de mérite moyen de chacune desdites lignes laser élémentaires hors zones de recouvrement ; et - le positionnement des modules lasers correspondants aux lignes laser élémentaires de manière à ce que lesdites lignes laser élémentaires soient dans la combinaison de juxtaposition déterminée et chaque couple de lignes laser élémentaires adjacentes présentent le recouvrement et le décalage déterminés.

Il est entendu que plusieurs combinaisons de juxtaposition des lignes laser élémentaires, avec le choix adéquat des couples recouvrement-décalage pour chaque couple de lignes laser élémentaires adjacentes, peuvent permettre de satisfaire les conditions mentionnées ci-dessus pour le facteur de mérite F, voire de minimiser la variation du facteur de mérite. L’appareil laser de la présente invention est adapté au traitement thermique de revêtements déposés à la surface d’un substrat. Un autre objet de la présente invention concerne l’utilisation de l’appareil laser tel que décrit ci-dessus pour le traitement thermique d’un revêtement déposé sur un substrat.

La présente invention concerne également un procédé de traitement thermique d’un revêtement déposé sur un substrat à l’aide de l’appareil laser tel que défini ci-dessus comprenant : - la fourniture du substrat revêtu du revêtement à traiter sur les moyens de convoyage de façon à ce que le revêtement soit au niveau du plan de travail ; - le défilement du substrat perpendiculairement à la ligne laser unique ; et - la récupération du substrat revêtu du revêtement traité thermiquement.

Alternativement, le procédé de traitement thermique d’un revêtement déposé sur un substrat comprend : - la fourniture d’un appareil laser tel que défini dans le procédé de réglage ci-dessus ; - le réglage de l’appareil laser selon le procédé de réglage ci-dessus ; - la fourniture du substrat revêtu du revêtement à traiter sur les moyens de convoyage de façon à ce que le revêtement soit au niveau du plan de travail ; - le défilement du substrat perpendiculairement à la ligne laser unique ; - la récupération du substrat revêtu du revêtement traité thermiquement.

Le substrat peut être un substrat organique ou inorganique. Le substrat est de préférence en verre, en vitrocéramique ou en matière organique polymérique. Il est de préférence transparent, incolore (il s'agit alors d'un verre clair ou extra-clair) ou coloré, par exemple en bleu, gris, vert ou bronze. Le verre est de préférence de type silico-sodo-calcique, mais il peut également être en verre de type borosilicate ou alumino-borosilicate. Les matières organiques polymériques préférées sont le polycarbonate, le polyméthacrylate de méthyle, le polyéthylène téréphtalate (PET) , le polyéthylène naphtalate (PEN), ou encore les polymères fluorés tels que l'éthylène tétrafluoroéthylène (ETFE). Le substrat possède avantageusement au moins une dimension supérieure ou égale à 1 m, voire 2 m et même 3 m. L'épaisseur du substrat varie généralement entre 0,5 et 19 mm, de préférence entre 0,7 et 9 mm, notamment entre 2 et 8 mm, voire entre 4 et 6 mm. Le substrat peut être plan ou bombé, voire flexible.

Le revêtement comprend de préférence une couche dont au moins une propriété est améliorée lorsque le taux de cristallisation de ladite couche augmente. La couche est de préférence à base d’un métal, oxyde, nitrure, ou mélange d’oxydes choisi parmi l’argent, le titane, le molybdène, le niobium, l’oxyde de titane, les oxydes mixtes d’indium et de zinc ou d’étain, l’oxyde de zinc dopé à l’aluminium ou au gallium, les nitrures de titane, d’aluminium ou de zirconium, l’oxyde de titane dopé au niobium, le stannate de cadmium et/ou d’étain, l’oxyde d’étain dopé au fluor et/ou à l’antimoine. La présente invention est particulièrement adaptée aux revêtements comprenant une couche à base d’argent ou de titane, ceux-ci étant plus sensibles aux inhomogénéités du traitement thermique. L’expression « à base de » en référence à la composition d’une couche signifie que ladite couche comprends plus de 80%, de préférence plus de 90%, plus préférentiellement plus de 95%, en poids du matériau concerné. La couche peut être essentiellement constituée dudit matériau, c’est-à-dire comprenant plus de 99% en poids dudit matériau.

Le substrat est positionné sur les moyens de convoyage de façon à ce que le revêtement soit au niveau du plan de travail. En d’autres termes, le substrat est positionné de façon à ce que les lignes laser élémentaires soient focalisées au niveau du revêtement à traiter. La vitesse de défilement du substrat par rapport à la ligne laser dépend bien entendu de la nature du revêtement à traiter, de son épaisseur mais également de la puissance des lignes laser. A titre d’indication, la vitesse de défilement est avantageusement d'au moins 4 m/min, notamment 5 m/min et même 6 m/min ou 7 m/min, ou encore 8 m/min et même 9 m/min ou 10 m/min. Selon certains modes de réalisation, la vitesse de déplacement du substrat est d'au moins 12 m/min ou 15 m/min, notamment 20 m/min et même 25 ou 30 m/min. Afin d'assurer un traitement qui soit le plus homogène possible, la vitesse de déplacement du substrat varie lors du traitement d'au plus 10% en relatif, notamment 2% et même 1% par rapport à sa valeur nominale. L’invention est illustrée à l’aide d’exemples non limitatifs suivants.

EXEMPLE

Un appareille laser est doté de deux modules laser générant chacun une ligne laser élémentaire de longueur 40 cm et de largeur 65 pm et dont les profils de puissance linéique présentent un plateau central et deux flancs latéraux, avec un puissance linéique de 250 W/cm au niveau du plateau.

Deux échantillons SI et S2 d’un substrat en verre silico-sodo-calcique flotté, vendu sous la dénomination Planiclear® par la demanderesse, de dimension 80 cm*80 cm et revêtus d’un revêtement PLANITHERM® comprenant une couche d’argent, ont été soumis à un traitement thermique par passage, à une vitesse de défilement de 3 m/s, sous une ligne laser unique formée par les deux lignes laser élémentaires.

Pour le traitement de l’échantillon SI, les deux lignes laser élémentaires sont combinées avec un recouvrement de 20 mm et un décalage nul. La ligne laser unique ainsi p formée présente une largeur constante. Le profil du facteur de mérite F = -j= de la ligne laser unique au niveau de la zone de recouvrement des deux lignes laser élémentaires est représenté à la FIG. 3A. Pour faciliter la lecture, le facteur de mérite a été normalisé par rapport au facteur de mérite moyen hors zone de recouvrement. On peut remarquer que le facteur de mérite présente un maximum supérieur de plus de 20% par rapport au facteur de mérite moyen hors zone de recouvrement.

Pour le traitement de l’échantillon S2, les deux lignes laser élémentaires sont combinées avec un recouvrement identique au traitement de S1 (20 mm) et un décalage de 60 pm. La ligne laser unique présente ainsi une largeur plus importante (100 pm) au niveau de la zone de recouvrement par rapport aux zones hors recouvrement. Le profil du facteur de p mérite F = -^= de la ligne laser unique au niveau de la zone de recouvrement des deux lignes laser élémentaires est représenté à la FIG. 3B. On peut remarquer que le facteur de mérite ne varie pas de plus de 15% par rapport au facteur de mérite moyen hors zone de recouvrement.

Après traitement, les échantillons sont observés à l’œil nu sous un ciel artificiel. L’échantillon SI présente une marque visible à l’œil nu au niveau de la zone du substrat correspondant au passage sous la zone de recouvrement des lignes laser élémentaires. Au contraire, l’échantillon S2 apparaît homogène. Le décalage des deux lignes laser élémentaires permet donc de diminuer de manière satisfaisante les défauts provoqués par une inhomogénéité de traitement au niveau du recouvrement de deux lignes laser élémentaires.

Claims

REVENDICATIONS

1. Appareil laser comprenant : plusieurs modules laser générant chacun une ligne laser élémentaire de longueur (L) et de largeur (W) focalisée au niveau d’un plan de travail ; et des moyens de convoyage destinés à accueillir un substrat; dans lequel lesdits modules laser sont positionnés de manière à ce que les lignes laser élémentaires générées sont sensiblement parallèles entre elles et se combinent en une ligne laser unique, chaque ligne élémentaire présentant un recouvrement (R) dans la direction de la longueur avec une ligne laser élémentaires adjacentes ; et les moyens de convoyage permettent le défilement du substrat perpendiculairement à la ligne de laser unique ; caractérisé en ce que, pour au moins deux lignes laser élémentaires adjacentes (LAI, LA2), les lignes laser élémentaires présentent un décalage (D) l’une par rapport à l’autre dans la direction de la largeur, ledit décalage étant inférieur à la demi-somme des largeurs desdites deux lignes laser élémentaires adjacentes ; le recouvrement (R) desdites au moins deux lignes laser élémentaires adjacentes (LAI, LA2) étant tel que, en l’absence de décalage, le profil de puissance linéique de la ligne laser unique présente un maximum local au niveau de la zone de recouvrement.
2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit maximum local du profil de puissance linéique de la ligne laser unique a une valeur supérieure de 20%, de préférence supérieur de 10%, par rapport à la puissance linéique moyenne de chacune desdites au moins deux lignes laser élémentaires adjacentes (LAI, LA2) hors zone de recouvrement.
3. Appareil selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit décalage (D) est choisi de façon à ce que le facteur de mérite F de la ligne laser unique au niveau du recouvrement présente une variation inférieure à 20%, de préférence inférieure à 15%, plus préférentiellement inférieure à 10%, encore plus préférentiellement inférieur à 5%, par rapport au facteur de mérite moyen de chacune desdites au moins deux lignes laser élémentaires adjacentes (LAI, LA2) hors zone de recouvrement ; le facteur de mérite F en un point donné d’une ligne laser étant défini par :

dans laquelle w et P sont respectivement la largeur et la puissance linéique locale de la ligne laser à ce point donné.
4. Appareil selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit décalage (D) est supérieur à 10% de la largeur de chacune desdites au moins deux lignes laser élémentaires adjacentes (LAI, LA2).
5. Appareil selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les profils de puissance linéique des lignes laser élémentaires présentent un plateau central (p) et deux flancs latéraux (J), le plateau central (p) ayant une puissance linéique sensiblement constante, et chaque flanc latéral (f) ayant un gradient de puissance linéique.
6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que le recouvrement (R) entre deux lignes laser élémentaires adjacentes (LAI, LA2) est au moins égal à la longueur du plus court des flancs latéraux (f) desdites deux lignes laser élémentaires adjacentes (LAI, LA2) au niveau de la zone de recouvrement.
7. Procédé de réglage d’un appareil laser comprenant plusieurs modules laser générant chacun une ligne laser élémentaire de longueur (Z) et de largeur (W) focalisée au niveau d’un plan de travail ; et des moyens de convoyage destinés à accueillir un substrat; dans lequel lesdits modules laser sont positionnés de manière à ce que les lignes laser élémentaires générées sont sensiblement parallèles entre elles et se combinent dans la direction de la longueur en une ligne laser unique; et les moyens de convoyage permettent le défilement du substrat perpendiculairement à la ligne de laser unique ; ledit procédé comprenant : - la mesure des profils de puissance linéique et des largeurs de deux lignes laser élémentaires adjacentes (LAI, LA2) prises individuellement ; - la détermination du couple recouvrement-décalage (R, D) nécessaire pour que le facteur de mérite F de la ligne de laser unique au niveau de la zone de recouvrement présente une variation inférieure à 20%, de préférence inférieure à 15%, plus préférentiellement inférieure à 10%, encore plus préférentiellement inférieure à 5%, par rapport au facteur de mérite moyen de chacune desdites deux lignes laser élémentaires adjacentes (LAI, LA2) hors zone de recouvrement ; le facteur de mérite F en un point donné d’une ligne laser étant défini par :

dans laquelle w et P sont respectivement la largeur et la puissance linéique locale de la ligne laser à ce point donné; et - le positionnement des modules lasers correspondants auxdites deux lignes laser élémentaires adjacentes (LAI, LA2) de manière à ce que lesdites deux lignes laser élémentaires adjacentes présentent le couple recouvrement-décalage déterminé.
8. Utilisation de l’appareil laser tel défini à l’une quelconque des revendications 1 à 6 pour le traitement thermique d’un revêtement déposé sur un substrat.
9. Procédé de traitement thermique d’un revêtement déposé sur un substrat comprenant : - la fourniture d’un appareil laser tel que défini à la revendication 7 ; - le réglage de l’appareil laser selon le procédé de réglage de la revendication 7 ; - la fourniture du substrat revêtu du revêtement à traiter sur les moyens de convoyage de façon à ce que le revêtement soit au niveau du plan de travail ; - le défilement du substrat perpendiculairement à la ligne laser unique ; - la récupération du substrat revêtu du revêtement traité thermiquement.