JP2007516091A

JP2007516091A - ガラスシートのエッジ仕上げ方法および装置

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Publication number: JP2007516091A
Application number: JP2006521268A
Authority: JP
Inventors: エイアライア，ロジャー; ダブリュブラウン，ジェイムズ; ディーギアボリーニ，クリーヴ; ジーシーフラー，ロバート
Original assignee: Corning Inc
Current assignee: Corning Inc
Priority date: 2003-07-24
Filing date: 2004-07-23
Publication date: 2007-06-21
Also published as: US6910953B2; WO2005009682A1; CN100482411C; CN1826208A; US20050020193A1; KR20060091294A

Abstract

液晶ディスプレー（ＬＣＤ）のための基板に用いられる薄い（例えば０．７ｍｍ）シートのようなガラスシート（１１）のエッジ（２３）の仕上げ加工に回転ベルト（１０）が用いられる。ガラスシート（１１）のエッジ（２３）は、ベルト（１０）の作用ゾーン（１５）に対し１本の線分（１７）に沿って係合し、この接触線分（１７）は、ベルト（１０）の走行方向（１９）に対して１０度未満の角度をなす。作用ゾーン（１５）は、仕上げ加工ステーション（１２）におけるシート（１１）の位置決めの狂いを調整することが可能な、圧力に反応するプラテン（１３）によってエッジ（２３）に接触せしめられる。

Description

本発明は、ガラスシートのエッジの仕上げ加工に関し、特に液晶ディスプレー（ＬＣＤ）の基板として用いられる形式の薄いガラスシートのエッジの仕上げ加工に関するものである。

ＬＣＤの製造においては、大きなガラスシートを罫書き、かつディスプレーにするための次の工程に適したサイズを有する、より小さいガラスシートに切り離すサイジング工程が設けられる。これらの、より小さいガラスシートが、ディスプレー製造工程において破損しないような十分な強度を確保するために、罫書かれかつ切り離されたガラスシートのエッジを、図１に示されたような断面形状に加工している。

現在は、ダイヤモンドを接着した研削用金属ホイールを用いてこのような断面形状を得ている。上記ホイールは、ガラスシートの罫書かれたエッジに接触する溝を備え、このエッジをそれが図１の断面形状を有するようになるまで研削する。このようなホイールを使用する加工方法および装置は、加工が正しく行なわれるように各エッジについて最低２００μｍのガラスを削る必要がある。これだけの切削量は、研削作業時のシステムの不整合および機械の搬送精度のような要因によって必要とされている。

したがって、ホイールを用いた現行の研削技術では、仕上げ工程中にガラスに対してかなりの研削負荷が掛かっている。これは、許容可能な品質レベルを保ちながら加工作業を可能にする研削速度を低下させることにもなる。したがって、現在の技術におけるこれらの欠点を克服するエッジ仕上げ方法および装置が望まれている。

特許文献１および特許文献２には、ガラスシートのエッジの研削に回転ベルトを用いることが開示されている。本発明と比較して特に意義深いのは、これら特許文献においては、ベルトの回転方向が、ガラスのエッジの中心線を横断する方向であることである。このような横断研削は、特にベルトの継ぎ目がガラスのエッジに接触することにより、ガラスのチッピングが高レベルで生じることが判明している。このことは、液晶ディスプレーにおける基板に採用されるような、例えば厚さが０，７ｍｍ前後の薄いガラスシートを用いる場合に特に問題になる。
米国特許第２,７０６,８７６号明細書米国特許第６,２３１,４２９号明細書

下記に説明するように、本発明によれば、ベルトの回転方向が上記エッジの中心線に沿っている。このようにすれば、実際に、ベルトの継ぎ目に起因するガラスの破損の問題をほぼ皆無にすることができることが判明している。

本発明の実施の形態によれば、ガラスのエッジに沿ったベルトの移動は、エッジに対するベルトの作用ゾーンの制御された運動と組み合わされている。特に、仕上げ加工時においてベルトの作用ゾーンの空間的方位が三次元的に制御される。このような作用ゾーンの空間的方位の設定により、回転ベルトが、（１）ガラスのエッジの位置決めの狂いに適応し、（２）例えば図１に示された形式の形状を有する所望の断面形状を生成させる。上記特許文献１および２には、本発明のこれらの態様は開示されていない。

本発明は、ガラスシートのエッジ、特に直線的なエッジを仕上げ加工する方法および装置を提供するものである。本明細書および請求項で用いられている「ガラスシートのエッジの仕上げ加工」および同様の意味の例えば「エッジ仕上げ」とは、エッジの研削またはエッジの研磨またはそれらの双方を含み、「ガラスシートの直線的なエッジ」とは、湾曲したエッジとは対照的な真直ぐなエッジを意味する。

第１の態様によれば、本発明は、ガラスシート（１１）の直線的なエッジ（２３）の仕上げ加工方法を提供し、この方法は、
（ａ）（イ）直線的なエッジ（２３）からガラスを削り取るための外表面と、内表面とを備えたベルト（１０）、および
（ロ）ベルトの内表面に接触して、ベルト（１０）のために作用ゾーン（１５）を画成するプラテン（１３）、
を備えたベルト・アセンブリ（１０，１３，２７）を提供し、
（ｂ）作用ゾーン（１５）において、ベルトの外表面が所定の方向（１９）に移動するように、ベルト（１０）を回転させ、
（ｃ）ガラスシート（１１）の直線的なエッジ（２３）に対し、
（イ）ベルト（１０）の外表面と直線的なエッジ（２３）とを接触させて、作用ゾーン（１５）において上記外表面と直線的なエッジ（２３）との間に１本の接触線分（１７）を形成し、
（ロ）直線的なエッジ（２３）と上記外表面との接触を維持することにより直線的なエッジ（２３）からガラスを削り取ることによって、仕上げ加工を施す、
各工程を有してなり、
接触線分（１７）と所定の方向（１９）とのなす角度（例えば図２の角度ε）を１０度未満とすることを特徴とするものである。

第２の態様によれば、本発明は、ガラスシート（１１）の直線的なエッジ（２３）の仕上げ加工方法を提供し、この方法は、
（a）（イ）直線的なエッジ（２３）からガラスを削り取るための外表面と、内表面とを備えたベルト（１０）、および
（ロ）ベルトの内表面に接触して、該ベルト（１０）のために作用ゾーン（１５）を画成するプラテン（１３）
を備えたベルト・アセンブリ（１０，１３，２７）を提供し、
（ｂ）ベルト（１０）を回転させ、
（ｃ）ガラスシート（１１）の直線的なエッジ（２３）に対し、
（イ）ベルト（１０）の外表面と直線的なエッジ（２３）とを接触させて、作用ゾーン（１５）において上記外表面と直線的なエッジ（２３）との間に１本の接触線分（１７）を形成し、
（ロ）直線的なエッジ（２３）と上記外表面との接触を維持することにより直線的なエッジ（２３）からガラスを削り取ることによって、仕上げ加工を施す、
各工程を有してなり、
（イ）ガラスシート（１１）と作用ゾーン（１５）がそれぞれ一つの平面（例えば、図７におけるガラスシートに関するＹ−Ｚ平面、α＝０の作用ゾーンに関するｘ−ｚ平面）を画成し、
（ロ）上記二つの平面は、接触線分（１７）を含む１本の線において交差し、
（ハ）作用ゾーン（１５）をなす平面は、ステップ（ｃ）（ロ）の間にガラスシート（１１）平面に対して少なくとも二つの方位を採ることを特徴とするものである。

第３の態様によれば、本発明は、ガラスシート（１１）の直線的なエッジ（２３）の仕上げ加工方法を提供し、この方法は、
（a）（イ）直線的なエッジ（２３）からガラスを削り取るための外表面と、内表面とを備えた回転ベルト（１０）、および
（ロ）ベルトの内表面に接触するプラテン（１３）、
を備えたベルト・アセンブリ（１０，１３，２７）を提供し、
（ｂ）ガラスシート（１１）の直線的なエッジ（２３）に対し、
（イ）プラテン（１３）を直線的なエッジ（２３）に向かって移動させることによって、ベルト（１０）の外表面と直線的なエッジ（２３）とを接触させ、
（ロ）直線的なエッジ（２３）と上記外表面との接触を維持することにより直線的なエッジ（２３）からガラスを削り取ることによって、仕上げ加工を施す、
各工程を有してなり、
（イ）ガラスシート（１１）はＸＹＺ座標系のＹ−Ｚ平面にあり、
（ロ）ステップ（ｂ）（イ）におけるベルトの外表面の接触に先立って、直線的なエッジ（２３）は、ＸＹＺ座標系のＺ軸に対して平行なまたは角度（例えば図７における角度α）をなす方位を有し、
（ハ）ステップ（ｂ）（イ）においてベルト（１０）の外表面が直線的なエッジ（２３）に接触するときには、プラテン（１３）が上記直線的なエッジ（２３）の方位に適応することを特徴とするものである。

第４の態様によれば、本発明は、ガラスシート（１１）の直線的なエッジ（２３）の仕上げ加工方法を提供し、この方法は、
（a）（イ）直線的なエッジ（２３）からガラスを削り取るための外表面と、内表面とを備えたベルト（１０）、および
（ロ）ベルトの内表面に接触して、該ベルト（１０）のために作用ゾーン（１５）を画成するプラテン（１３）、
を備えたベルト・アセンブリ（１０，１３，２７）を提供し、
（ｂ）ベルト（１０）を回転させ、
（ｃ）ガラスシート（１１）の直線的なエッジ（２３）に対し、
（イ）ベルト（１０）の外表面と直線的なエッジ（２３）とを接触させて、作用ゾーン（１５）において上記外表面と直線的なエッジ（２３）との間に１本の接触線分（１７）を形成し、
（ロ）直線的なエッジ（２３）と上記外表面との接触を維持することにより直線的なエッジ（２３）からガラスを削り取ることによって、仕上げ加工を施す、
各工程を有してなり、
（イ）作用ゾーン（１５）が中心線（例えば図２における線１９上に収まる中心線）を有し、
（ロ）ステップ（ｃ）（ロ）の間に、接触線分（１７）は上記中心線に対して多数の異なる位置（例えば上記中心線の両側に）を占めることを特徴とするものである。

第５の態様によれば、本発明は、仕上げ加工されるべき直線的なエッジ（２３）を備えたガラスシート（１１）に使用するための装置を提供し、この装置は、
（a）（イ）直線的なエッジ（２３）からガラスを削り取るための外表面と、内表面とを備えたベルト（１０）と、
（ロ）ベルトの内表面に接触して、ベルト（１０）のために作用ゾーン（１５）を画成するプラテン（１３）と、
を備えたベルト・アセンブリ（１０，１３，２７）、
（ｂ）作用ゾーン（１５）において、ベルト（１０）の外表面が所定の方向（１９）に移動するように、ベルトを回転させるためのベルト駆動システム（例えば一つまたは複数のローラと協働するモータ）、および
（ｃ）所定の方向に対して１０度未満の角度（図２における角度ε）をなす１本の接触線分（１７）がベルト（１０）の外表面とガラス（１１）の直線的なエッジ（２３）との間に形成されるように、プラテン（１３）を直線的なエッジ（２３）に向かって移動させるプラテン駆動システム、
を備えていることを特徴とするものである。

第６の態様によれば、本発明は、仕上げ加工されるべき直線的なエッジ（２３）を備えたガラスシート（１１）に使用するための装置を提供し、この装置は、
（a）（イ）直線的なエッジ（２３）からガラスを削り取るための外表面と、内表面とを備えたベルト（１０）と、
（ロ）ベルトの内表面に接触して、ベルト（１０）のために作用ゾーン（１５）を画成するプラテン（１３）と、
を備えたベルト・アセンブリ（１０，１３，２７）、
（ｂ）ベルトを回転させるためのベルト駆動システム（例えば一つまたは複数のローラと協働するモータ）、および
（ｃ）１本の接触線分（１７）がベルト（１０）の外表面とガラス（１１）の直線的なエッジ（２３）との間に形成されるように、プラテン（１３）を直線的なエッジ（２３）に向かって移動させるプラテン駆動システム（３１，３３または３５）、
を備え、
（イ）ガラスシート（１１）と作用ゾーン（１５）がそれぞれ一つの平面（例えば、図７におけるガラスシートに関するＹ−Ｚ平面、α＝０の作用ゾーンに関するｘ−ｚ平面）を画成し、
（ロ）上記二つの平面は、接触線分（１７）を含む１本の線において交差し、
（ハ）プラテン駆動システム（３１，３３または３５）は、作用ゾーン（１５）の平面のために、ガラスシート（１１）の平面に対して少なくとも二つの方位を採らすことを特徴とするものである。

第７の態様によれば、本発明は、仕上げ加工されるべき直線的なエッジ（２３）を備えたガラスシート（１１）に用いるための装置を提供し、この装置は、
（a）（イ）直線的なエッジ（２３）からガラスを削り取るための外表面と、内表面とを備えたベルト（１０）と、
（ロ）ベルトの内表面に接触して、ベルト（１０）のために作用ゾーン（１５）を画成するプラテン（１３）と、
を備えたベルト・アセンブリ（１０，１３，２７）、
（ｂ）ベルトを回転させるためのベルト駆動システム（例えば一つまたは複数のローラ（２７）と協働するモータ）、および
（ｃ）１本の接触線分（１７）がベルト（１０）の外表面とガラス（１１）の直線的なエッジ（２３）との間に形成されるように、プラテン（１３）を直線的なエッジ（２３）に向かって移動させるプラテン駆動システム（３１，３３または３５）、
を備え、
（イ）作用ゾーン（１５）が中心線（例えば図２における線１９上に収まる中心線）を有し、
（ロ）プラテン駆動システム（３１，３５）は、接触線分（１７）をして上記中心線に対する多数の異なる位置（例えば上記中心線の両側に）を占めさせる（例えば図６参照）ことを特徴とするものである。

第８の態様によれば、本発明は、仕上げ加工されるべき直線的なエッジ（２３）を備えたガラスシート（１１）に使用するための装置を提供し、この装置は、
（a）（イ）直線的なエッジ（２３）からガラスを削り取るための外表面と、内表面とを備えたベルト（１０）と、
（ロ）ベルトの内表面に接触して、ベルト（１０）のために作用ゾーン（１５）を画成するプラテン（１３）と、
を備えたベルト・アセンブリ（１０，１３，２７）、
（ｂ）ベルトを回転させるためのベルト駆動システム（例えば一つまたは複数のローラ（２７）と協働するモータ）、および
（ｃ）プラテン（１３）をガラスシート（１１）の直線的なエッジ（２３）に向かって移動させて、上記ベルトの外表面を直線的なエッジ（２３）に接触させるプラテン駆動システム（３１，３３または３５）、
を備え、
（イ）作用ゾーン（１５）が中心線（例えば図２における線１９上に収まる中心線）を有し、
（ロ）プラテン駆動システム（３１，３５）は、接触線分（１７）をして上記中心線に対する多数の位置（例えばローラの揺動を通じて）を占めさせることを特徴とするものである。

第９の態様によれば、本発明は、仕上げ加工されるべき直線的なエッジ（２３）を備えたガラスシート（１１）に用いるための装置を提供し、この装置は、
（a）（イ）直線的なエッジ（２３）からガラスを削り取るための外表面と、内表面とを備えたベルト（１０）と、
（ロ）ベルトの内表面に接触して、ベルト（１０）のために作用ゾーン（１５）を画成するプラテン（１３）と、
を備えたベルト・アセンブリ（１０，１３，２７）、
（ｂ）ベルトを回転させるためのベルト駆動システム（例えば一つまたは複数のローラ（２７）と協働するモータ）、および
（ｃ）プラテン（１３）をガラスシート（１１）の直線的なエッジ（２３）に向かって移動させて、上記ベルトの外表面を直線的なエッジ（２３）に接触させるプラテン駆動システム（３１，３３または３５）、
を備え、
（イ）ガラスシート（１１）はＸＹＺ座標系のＹ−Ｚ平面にあり、
（ロ）ガラスシートの直線的なエッジ（２３）は、ＸＹＺ座標系のＺ軸に対して平行なまたは角度（例えば図７における角度α）をなす方位を有し
（ハ）プラテン駆動システム（３１，３５）は、ベルト（１０）の外表面が直線的なエッジ（２３）に接触するときに、プラテン（１３）をして、直線的なエッジ（２３）の方位に適応させることを特徴とするものである。

本発明によるエッジの仕上げ加工は、下記の数々の特徴のうちのいくつか、好ましくはすべてを備えている。すなわち、
（１）シートのエッジ全体の一度の、すなわち１工程の同時研削、
（２）ガラスシートを仕上げ加工ステーションにロードするときの狂いの補正能力、
（３）現行の研削ホイールを用いた方法よりも材料の削り代の低減、
（４）不合格製品の原因となるガラスシートの表面に付着する可能性のあるガラス微粒子の発生量の低減、
（５）優れたエッジ仕上げ、および／または
（６）より迅速な処理速度。

本発明のさらなる特徴および効果は、下記の詳細な記載に説明されており、当業者にとっては、この記載から、または本発明の実施によって直ちに明らかになるであろう。

上述した本発明の種々の態様の概要で用いられた参照番号は、読む人の便宜のためにのみ付したものであって、本発明の範囲を制限する意図を有するものでも、そのように解釈されるべきものでもないことを理解されたい。上述した発明の概要および、本明細書の一部を構成する添付の図面を伴って後述する本発明の詳細な説明は、本発明の例示に過ぎず、本発明の性質および特徴を理解するための概要または構成の提供を意図するものであることを理解されたい。

上述のように、本発明はエッジの仕上げ加工を実施するためのベルト仕上げシステムに関し、ここでは、ベルトの回転方向が、仕上げ加工されるガラスエッジの中心線に沿っている。したがって、ベルトはガラスに接して走ると考えられる。

この方向付けの結果、ガラスエッジとベルトの外表面との接触により接触線分が形成され、この部分で仕上げ加工が行なわれる。この接触線分の長さは１０００ｍｍのオーダーである。この接触線分１７とベルトの移動方向１９とのなす角度ε（図２）は、１０°未満、好ましくは５°未満、最も好ましいのは０°である。

本発明は、ベルトの外表面とガラスエッジとの間の「ソフトタッチ」の接触が可能なように、圧力に反応するプラテン（ベルトの背板）を用いることが好ましい。このプラテンは、研削ベルトの背面（内表面）の一部に係合して、例えばエアで作動されるリンクまたはその他の圧力に反応する装置を用いて位置が進退されるように構成されている。

上記プラテンは、ベルトの背面に係合した後、ベルトの外表面をガラスのエッジに押し付ける。注目すべきは、圧力に反応して位置決めがなされるので、プラテンの方位は、ベルトがガラスのエッジに接触するときに、ガラスのエッジの中心線の方位に合致するように自動的に調整される。このことは本発明の重要な特徴である。その理由は、例えばガラスシートを仕上げ加工システムに供給するフィードシステムに生じた狂いのような、ガラスシートの位置の狂いに自動的に適応するからである。

図３は、本発明により構成された仕上げ加工ステーション１２に関する全体の配置を示す。本図は、ガラスシート１１の二つの対向エッジが同時に仕上げ加工される場合を示しているが、この仕上げ加工は、必要に応じて、一度に一つのエッジに対して行なうことも可能なことを理解されたい。同様に、ガラスシートのすべてのエッジ、例えば四つのエッジのすべてを、必要に応じて同時に仕上げることも可能である。しかしながら、このやり方は、或るエッジが部分的に仕上げ加工されない可能性もあるので一般に望ましくなく、一度に二つのエッジを完全に仕上げるのが好ましい。図３において、シートは、ＬＣＤガラスに仕上げ加工を施すのに好ましい垂直方向に向けられているが、これは、このガラスが一般にこの方位で製造され、罫書かれ、検査され、コーティングされ、包装されるからである。勿論、本発明による仕上げ加工は、垂直に対して或る角度をつけた方向に、例えば水平方向にシートを向けて行なうことも可能なことを理解されたい。図３のシステムに関する以下の説明は、前述の実施の形態にも同様に適用可能であることを理解されたい。

図３に示されているように、ガラスシート１１はコンベア２１によって所定の位置に搬送され、次いでそのエッジの近傍が真空吸引システム２５によって固定される。この真空吸引システム２５は、仕上げ加工が行なわれている間、シート１１の移動を阻止するのに十分な吸引力をシート１１に加える。この真空吸引力は、ガラスのエッジに近接した位置に加えられるのが好ましく、それにより、真空吸引力でエッジを安定させることができ、したがって仕上げ加工中のエッジの振動を最小にする。ガラスエッジと真空吸引力が加えられる位置との間の間隔は、例えば約６ｍｍ（約０．２５インチ）とすることができる。真空吸引システムの入口は、真空吸引力が印加される領域においてガラスを局部的に支持するように構成されていることが好ましい。例えば、入口が長さ方向に蛇行している形状を有していると、この目的にかなうことが判明している。必要に応じて、この真空吸引システムは、ガラスシートの位置決めの狂いを調整するために、ジンバルでガラスを支えることも可能である。

各ベルト１０は、一組のプーリまたはローラ２７（図３では各ベルトについて３個が示されている）上に取り付けられており、ベルトがガラスのエッジに沿って（矢印２９参照）下方へ移動するように、例えば１個のローラに連結されたモータによって駆動される。２本のベルトのうちの一方または双方が上方へ移動するようにしてもよい。

一つの実施の形態においては、ローラ２７が、それらの軸周りの回転に加えて、ガラスシートの面を横切る方向に揺動される。このような横方向の揺動は、ローラ軸またはその支持機構を揺動させることによって得られる。この種の揺動は、接触線分１７（図２参照）をベルトの表面上の別の位置へ移動させる。このようにすると、仕上げ加工のためにベルトの幅を広く使用することができ、ベルトの寿命を延ばすことができる。例えば厚さ０．７ｍｍのＬＣＤガラスを仕上げ加工するために、幅１５０ｍｍのベルトを用いた場合に、現在使用されている研削ホイールに対抗し得る寿命を得るためには、１００ｍｍの幅を利用することが望ましい。

実際に、ガラスのエッジとベルトとの初期接触の間に、ベルトがかなり磨耗することが判明している。ローラ２７の、したがってベルト１０の横方向の揺動により、初期の接触線がベルトの幅方向に別の位置に移動するので、この高い度合の磨耗現象を最少にすることができる。初期接触の領域をベルトの幅方向に確実に広げるためには、必要に応じて上記横方向の揺動をランダムに行なえばよい。

上述のように、プラテン１３はベルト１０の背面に接触して、仕上げ加工されるべきガラスのエッジにベルトを押し付ける。このプラテンとベルトとの接触により、ベルトの作用ゾーン１５（図２参照）が発生し、その形状および寸法は、一般的にプラテンの表面の構造および寸法に対応する。

図４は、エアシリンダ３１を示す、プラテン１３のより詳細な側面図であり、これらエアシリンダ３１は、ガラスのエッジの如何なる垂直性の欠如に対しても、プラテン１３の表面を調整することができる。このような垂直性の欠如は、一般にコンベアシステム２１によるガラスシートの位置決めの狂いから生じる。エアシリンダ３１は、ガラスシートのエッジの垂直に対する傾斜角度（例えば図７の角度α、後述参照）と同じ角度にプラテン１３が配向されることを可能にする。

エアシリンダはまた、ベルトの外表面とガラスのエッジとの間の接触圧力の選択（調整）を可能にする。この接触圧力は、ベルトの速度および表面特性と組み合わされて、エッジから削り取られる材料の度合を決定する。これらのパラメータはまた、仕上げられたエッジの表面粗さを決定する。エアシリンダは、ガラスのエッジに加えられる力が正確に制御されるように、内部摩擦が低いことが好ましい。独立的に圧力制御されることが最も好ましい２個のエアシリンダは、図４に示されているように、一方が上部に、他方が下部に使用されることが好ましい。単一のエアシリンダをプラテンの中間位置に使用することもできるが、プラテンの移動に対する制御能力は劣る。３個以上のエアシリンダを用いることもできるが、一般には不必要である。

本発明の実施には、凹凸のある表面を備えたベルト（すなわち強化ベルト）および不揃いな表面を備えたベルトを含む、種々の構造および表面特性を備えた種々のベルトを使用することができる。不揃いな表面を備えたベルトは、初期にガラスエッジの鋭利な角に接触することにより溝が生成される傾向を少なくすることができるので好ましい。このような溝の生成は、ベルトの跳びはね運動に起因することが判明しており、エッジの仕上げ品質を低下させることになる。本明細書に基づけば、本発明の特定の用途に用いられるベルトの構造は、適切なベルト速度および、ベルトとガラスシートのエッジとの間に印加される圧力とともに、当業者であれば容易に選択することが可能である。適当なベルト速度は、約５１０ｍ／分（１７００フィート／分）〜７５０ｍ／分（２５００フィート／分）、適当な印加圧力の例は、長さ１ｍのエッジについて約１．７ｋｇ（４ポンド）〜４．５ｋｇ（１０ポンド）である。

図３に戻ると、本図は、図１に示された断面形状をガラスのエッジに形成する二つの態様を示している。一つの態様においては、概略的に示された駆動システム３３によって、仕上げ加工時に複数のローラ２７およびプラテン１３が一体にエッジに対して移動せしめられて、所望の断面形状を有するエッジを形成する。駆動システム３３は、例えば、ベルト１０、複数のローラ２７およびプラテン１３を取り付けたプラットフォーム３２を直線移動させかつ回転させるように用いられる。別の態様においては、概略的に示された駆動システム３５によって、プラテン１３のみが、ローラ２７を備えた他の固定部分に対して移動する。どちらの場合も、ローラは、上述したように横方向に揺動可能である。また、双方の場合において、圧力に反応するプラテンが、ガラスシートの位置決めにおける狂いを調整するように用いられるのが好ましい。

上記第１の態様は、さらに図５に示されており、矢印３７はローラ２７およびプラテン１３の複合された動きを示す。本図の右側に示されているように、この動きにより、ガラスエッジ２３の端面および両コーナー部から材料が削り取られる。

上記第２の態様は、さらに図６に示されており、矢印３９はプラテン１３の動きを示し、ローラ２７は固定されたままである。本図の右側に示されているように、この動きにより、ガラスエッジ２３の端面および両コーナー部から材料が削り取られる。

しかしながら、図６に示されている場合においては、プラテンとローラとの相対的な動きにより、ベルト１０に捩じれを与える。実際に、一方ではプラテンによって、他方ではガラスエッジによって上記押圧力と組み合わされてベルトに与えられるこの捩じれは、ベルトを左右に振らす。このような振れにより、ベルトの幅方向に異なる部分が自動的に仕上げ加工に用いられることになり、ベルトの寿命を延ばす。

図５および図６の右側に見られるように、エッジ２３の仕上げ加工は、ガラスシートの面に対するベルトの作用ゾーンの多方位の動きを含む。関連するジオミトリーが図７に示されており、ここには、二つのデカルト座標系、すなわち、ガラスシートに付随するＸＹＺ座標系と、プラテン１３に付随する（したがってベルトの作用ゾーン１５に付随する）たｘｙｚ座標系とが示されている。ＸＹＺ座標系のＺ軸は、ｘｙｚ座標系のｚ軸に平行と想定され、上述のように、双方の軸は垂直とみなされるが、この垂直の向きは、説明のためのみであることを理解されたい。

本図においては、ガラスシートの表面がＸＹＺ座標系のＹ−Ｚ平面として扱われ、プラテン面はｘｙｚ座標系のｘ−ｚ平面として扱われる。ＸＹＺ座標系においては、仕上げ加工されるべきエッジはＺ軸に対して角度αだけ傾いている。すなわちエッジは完全に垂直でないとみなされる。上述のように、エッジの傾きはシリンダ３１によって調整される。したがって、ｘｙｚ座標系においてはプラテン面がｚ軸に対して、ガラスのエッジがＺ軸に対して傾いているのと同じ角度αだけ傾いている。

最も一般的な場合、ｘｙｚ座標系とそれが付属しているプラテンは、ＸＹＺ座標系とそれが付属しているガラスシートに対して完全に自由な動きを与えることができる。このような動きは、産業ロボット、あるいは、例えば直線的なレールと、プラテンに精密な動きを与えることができる適当なモータとを用いた送りシステムのような専用の三次元送りシステムを用いて提供することができる。

しかしながら、図７に示されているように、エッジの卓越した仕上げ加工は、実際には、ガラスシートの面と直交する方向（すなわちＸ軸方向）へのｘｙｚ座標系の原点の直線移動と、ＸＹＺ座標系のＸ軸およびＹ軸に対するｘｙｚ座標系のｘ軸およびｙ軸の回転との組合せによって達成可能であることが判明している。図７においては、上記直線移動量が変数Ｌによって概略的に示され、上記回転量が変数θによって示されている。これら直線移動および回転は、通常のコンピュータ制御のモータおよびリンク機構を用いて行なわれ、回転のためのモータの一つが図７に符号４１によって概略的に示されている。

図８は、このような直線移動に回転を加えた仕上げ加工システムの上述した種々の動作を示している。本図において、４５は直線動作を表し、４７は回転動作を表し、４９はエアシリンダによって生起されるプラテンの動作を表し、Ｘ′‐Ｙ′は加工機の座標であり、４３は、仕上げ加工システを所定位置へ移送するためのムＸ′‐Ｙ′座標における随意的な全体的動作を示す。

ガラスエッジの仕上げ加工は熱を発生させるので、通常は水からなる冷却液を、ガラスのエッジとベルトの外表面との間の接触線分の近傍に施すことが好ましい。このような冷却は、第１にベルト表面の研磨剤とベルト本体との間の接着剤の変質によるベルトの早期不良の発生を防止するのに役立つ。冷却液はガラスエッジの長さ全体に沿って施すことができ、あるいはガラスエッジの頂部だけに施して、エッジの他の部分には液が重力によって流下するようにすることもできる。例えば複数の孔を表面に備えた幅２５.４ｍｍ（１インチ）のノズルを、それらがプラテンの動作中、幅５０．８ｍｍ（２インチ）のベルトを濡らすように、ガラスシートの両側に１個ずつ、下方および内方に向けてガラスシートの頂部に配置すると効果があることが判明している。不必要な汚染を回避するために、ガラスシートの主面には冷却液がかからないようにすることが好ましい。

プラテン１３は、ベルト１０に対ししっかりとした裏当てを提供するために、一般に（そして好ましくは）硬質の（撓まない）材料で構成される。例えば、プラテンは、プラテンとベルトの背面との間の摩擦を最少にするために、テフロン（登録商標）コーティングのような低摩擦コーティングを有する金属で構成することができる。これに代わり、プラテン１３の表面が弾性を有する（撓む）材料で作成することも可能であるがあまり好ましくはない。その場合は、ガラスのエッジが、ベルトの外表面とその下にある弾性を有する材料とを、ガラスエッジとベルトの外表面との間の接触線分に沿って変形させることになる。このようにして、ガラスのエッジに対してプラテンを直線移動させたり回転させたりする必要なしに、接触線分に沿ったベルトの凹み変形により図１の断面形状を生成させることができる。弾性を有する材料は、ガラスのエッジが垂直でない場合の補償を行なうこともできる。しかしながら、弾性を有するプラテンの場合でも、エアシリンダ３１を使用することが一般的に好ましい。

弾性を有する材料の外表面の摩擦係数は、この外表面とベルトの背面との間の境界面において余計な熱が発生しないように、十分に低くする必要がある。これに代わり、第２のベルトの形態の弾性を有する材料を第１のベルトの内側に配置し、この第２のベルトを第１のベルトの背面にその動作経路の一部に沿って接触させることもできる。接触点における２本のベルト間の相対移動が低減されるように、例えばゼロになるように、第２のベルトの表面速度を第２のベルトの表面速度と同じになるように調節することによって、上記弾性を有する材料と第１のベルトの背面との境界面における熱の発生を回避することができる。

弾性を有する表面を備えたプラテンを用いる場合、仕上げ加工されるエッジは、第１のベルトの表面に対して固定状態である必要はないが、エッジとベルトとの間の接触線に沿って移動することができる。このような相対移動は、リジッドなプラテンについても行なうことが可能であるが、所望のエッジの断面形状を得るために、ガラスのエッジに対するプラテンの回転および直線移動に利用できる時間が制限されるので、一般的に好ましくない。

本発明に対していかなる限定をも設ける意図はないが、以下の実施例によって本発明をさらに詳細に説明する。

コーニング社（ニューヨーク州、コーニング所在）から１７３７のガラス番号で販売されている厚さ０．７ｍｍのＬＣＤ基板ガラス（以下、「０．７ｍｍ１７３７ガラス」と呼ぶ）の幅５０．８ｍｍ（２インチ）、長さ１ｍのストリップに対し、上部および下部にエアシリンダを取り付けた（図４参照）回転および直線移動式のプラテンを用いてベルト仕上げ加工を行なった。各ストリップの、罫書かれかつ折割られたエッジに対し仕上げ加工を施した。上記ストリップを保持するのに用いた真空チャックからエッジを約６ｍｍ突出させた。

仕上げ加工に用いたベルトは幅１５２ｍｍ（６インチ）であった。ベルトを捩じる（図６参照）ことによって、仕上げ作業中約７０ｍｍのベルトの表面をエッジに接触させた。或る実験においては、ベルトのためのローラを約２５ｍｍの距離に亘って揺動させたが、ここでは、仕上げに利用されるベルトの幅を９５ｍｍに増やした。市販の種々のベルトをテストしたが、３２０ＮＯＲＴＯＮという品名のＡｌ_２Ｏ_３ベルト（マサチューセッツ州ウスター所在のノートン・アブレイシブス(Norton Abrasives)社製）が本発明によるエッジ仕上げに最適であることが判明した。仕上げ加工中、ガラスエッジとベルトとの間の境界面に水を注いだ。

ガラスのエッジに対するプラテンの動作は、下記のパラメータ、すなわち、θ，ｄθ／ｄｔ，Ｌ，ｄＬ／ｄｔおよびドウェル時間を調整可能とするコンピュータで制御した。ベルトの形式、ベルト速度およびプラテンの押圧力とともに、下記のステップを含む処理サイクル全体のために上記パラメータを実験的に調整して、エッジの所望の断面形状を得た。

（１）プラテンを出発「Ｌ」位置に移動させる。

（２）プラテンを出発「θ」位置に回転させる。

（３）エアシリンダがプラテンを押し出して、調整可能な硬いストッパに当接させ、この時点ではプラテンがガラスに接触しないようにする。

（４）「Ｌ」位置を変えてプラテンをガラスエッジに接触させる。この動作が生じると、プラテンは、ガラスとの接触の結果押し戻され、エアシリンダにより、ベルトの外表面とガラスとの間に一定の力が保たれる。

（５）次に、エアシリンダがベルトとガラスとの接触を保ちながら、プラテンがガラスの一方の側から他方の側へと回転されかつ直線的に送られて、所望の断面形状を備えたエッジを形成する。ガラスの削り代は５０〜１２５μｍの範囲内に制御され、その下限が傷を除去するのに十分であることが判明している。

（６）エッジの仕上げ加工が完了した後、エアシリンダがプラテンを引っ込め、プラテンをホームポジションに戻し、次のサイクルに備える。

一般に、上述のステップは約１０〜２５秒で完了する。

プラテンは、ガラスのエッジの中心線が上下で１〜２ｍｍ狂っても修正することができる。例えば、ガラスの下部が上部よりも１〜２ｍｍプラテンに接近するように取り付けられている場合であっても、プラテンは上から下まで一様にガラスに接触し、エッジ全体に亘って一様の圧力を加える。

図９は、上述の手順によって得られたエッジの典型的な断面形状を示す顕微鏡写真で、この写真の左、中央、および右に示されている断面形状はそれぞれ、長さ１０００ｍｍのエッジの上端近傍、中間部、および下端近傍における断面形状である。図１０はエッジの断面形状を拡大した図で、図１０Ａは断面形状全体を示し、図１０Ｂは、Ａ側（例えば薄膜トランジスタが配置される側）、頂上、およびＢ側の２００倍拡大平面図を示す。

図１１は、従来の金属にダイヤモンドを接着した研削ホイールを用いた方法によって形成されたエッジの断面形状（図の左側）を、上記手順を従う本発明によるベルト仕上げを用いて形成されたエッジの断面形状と比較した図である。本図において、ベルト仕上げのエッジはより平滑に見える。

図１２は、３２０ＮＯＲＴＯＮのＡｌ_２Ｏ_３ベルトを用いたエッジ仕上げを、旧来のホイール研削、およびホイール研削に研磨工程を加えたものと定量的に比較したグラフである。本図において、三角、菱形、四角は、三通りのテスト条件のそれぞれにおいて測定した表面粗さの最大値、平均値および最小値をそれぞれ示す。本図から明らかなように、ベルト仕上げによる表面粗さは、ホイール研削によって得られた表面粗さよりもかなり低い値を示している。ベルト仕上げによる表面粗さは、明らかに、ホイール研削にさらに余分の研磨工程を組み合わせたものよりも良好であった。

さらなる実験によれば、３２０ＮＯＲＴＯＮのＡｌ_２Ｏ_３ベルトを用いて仕上げ加工された一連の１４７５個のサンプル（すなわち１５００ｍのガラス）の表面粗さ（Ｒａ値）は、０．３μｍ未満の平均値を有し、かつエッジの上部、中間部および下部の表面粗さは、サンプル全体を通じて０．３５μｍ未満であった。図１３は、材料の削り代がこの長さのガラスに関して殆ど一定であり、かつホイール研削を用いた２００μｍのレベルよりもかなり低いことを示している。本図のデータも、単独の３２０ＮＯＲＴＯＮのＡｌ_２Ｏ_３ベルトに関するものである。

ＬＣＤ基板のエッジを、弾性を有するプラテンで押圧支持された、鉱物質でコーティングされたベルトを用いて研削した。

このベルトは、マイクロメッシュＭＸ１５０という品名の背面が布製のベルト（４０μｍの砂粒）（アイオワ州ウィルトン所在のマイクロ・サーフェス・フィニッシング・プロダクツ社(Micro-Surface Finishing Products, Inc.)製）であり、プラテンは、回転式ソフトシリコーン・ハブの形態を有し、その上にベルトを取り付けた。上記ハブの直径は１４７ｍｍ（６インチ）であった。ガラスを横切る速度は４ｍ／分で、接触圧は４ニュートン、ベルト速度は約４７０ｍ／分（１５７０フィート／分）に設定した。ベルトの幅は１０ｃｍ（４インチ）、長さは９１ｃｍ（３６インチ）であった。上記ソフトシリコーン・ハブに加えて、ベルトを被駆動ホイールによっても支持した。罫書かれ、折割られた０．７ｍｍ１７３７ガラスのエッジを実験に用い、仕上げ加工の間、エッジとベルトとの間の接触線に水を注いだ。

上記ソフトシリコーンは、ベルトをガラスエッジに従わせるのに有効なことが判明した。これにより、良好なエッジ半径を備えた斜面の幅は８０μｍであった。表面粗さＲａは約０．３μｍ、最大境界面チップサイズは約５０μｍであった。この境界面品質は、ホイール研削によって得られる品質に等しいかまたはそれよりも良好である。それぞれ長さ４６０ｍｍの３個のエッジを形成した後も、ベルトには少しの磨耗の痕跡も見当たらなかった。

以上、本発明の特定の実施の形態について説明したが、本発明の精神および範囲から離れることなしに変更を加えることが可能なことを理解されたい。例えば、一つのエッジ全体に対して１工程でベルト仕上げを行なうことが好ましく、例えば、エッジとベルトの外表面との間の接触線分がエッジ全体の長さに等しいことが好ましいが、それよりも短いエッジ部分を一度に仕上げ、残りのエッジ部分については、次の作業で仕上げたり、あるいは未仕上げのままにしておくことも可能である。同様に、プラテンの動作がプログラム可能なために、ガラスのエッジ全体の断面形状を整えることに加えて、種々のエッジ形状、例えばコーナーの面取りを施すことも可能である。

当業者にとっては、本発明の範囲および精神から離れることのない種々のさらなる変更が可能なことは、本明細書の記載から明らかであろう。添付の請求の範囲は、上述した特定の実施の形態のみならず、このような変形、変更および均等物をカバーすることを意図するものである。

仕上げ加工後にガラスシ−トが備えることが好ましいエッジの断面形状の概略図本発明によるエッジ仕上げ加工時におけるベルトの移動方向とエッジの方位との間の関係を示す概略図本発明により構成された仕上げ加工ステーションの概略的側面図図３の仕上げ加工ステーションにおいて用いられる、圧力に反応するプラテンの概略的側面図仕上げ加工時におけるプラテンおよびローラの直線移動および回転を示す本発明の実施の形態の概略図仕上げ加工時におけるプラテンの直線移動および回転を示す本発明の実施の形態の概略図エッジが仕上げ加工されるガラスシートと結び付いたＸＹＺ座標軸と、この仕上げ加工に用いられるプラテンと結び付いたｘｙｚ座標軸とを示す概略図図７のプラテンの動作を示す概略的平面図０．７ｍｍ１７３７ガラスからなるＬＣＤ基板の長さ１０００ｍｍのエッジをベルト仕上げすることによって得られたエッジの頂部近傍、中間部、底部近傍の断面形状を、左、中央、右にそれぞれ示す顕微鏡写真０．７ｍｍ１７３７ガラスのベルト仕上げによって形成されたエッジの断面形状を示す拡大顕微鏡写真図０．７ｍｍ１７３７ガラスのベルト仕上げによって形成されたエッジのＡ側（例えば薄膜トランジスタが配置される側）、頂部およびＢ側の２００倍に拡大した顕微鏡写真０．７ｍｍ１７３７ガラスのホイール研削で得られたエッジ（左図）を、ベルト仕上げで得られたエッジ（右図）と比較した顕微鏡写真０．７ｍｍ１７３７ガラスのベルト仕上げを、（１）旧来の金属にダイヤモンドを接着した研削ホイール（標準研削）および（２）研磨工程を追加したホイール研削（標準研磨）と比較した平面粗さを示すグラフ市販のＡｌ２Ｏ３ベルトを用いてベルト仕上げした０．７ｍｍ１７３７ガラスのエッジのサンプル番号に対する削り代（μｍ）を示すグラフ

符号の説明

１０ベルト
１１ガラスシート
１２仕上げ加工ステーション
１３プラテン
１５ベルトの作用ゾーン
１７ガラスエッジとベルトの外表面との間の接触線分
１９ベルトの走行方向
２１コンベアシステム
２３ガラスシートのエッジ
２５ガラスシートを支持するための真空吸引システム
２７ベルトのためのローラ
２９ベルトの走行方向を示す矢印
３１プラテンを移動させるためのエアシリンダ
３２プラットフォーム
３３プラテンとベルトの双方を移動させるための駆動システム
３５プラテンを移動させるための駆動システム
３７プラテンとベルトローラの移動を示す矢印
３９プラテンの移動を示す矢印
４１モータ
４３直線運動
４５直線運動
４７回転運動
４９プラテンの運動

Claims

仕上げ加工されるべき直線的なエッジを備えたガラスシートに使用するための装置であって、
（a）（イ）前記直線的なエッジからガラスを削り取るための外表面と、内表面とを備えたベルトと、
（ロ）該ベルトの内表面に接触して、該ベルトのために作用ゾーンを画成するプラテンとを備えたベルト・アセンブリ、
（ｂ）前記作用ゾーンにおいて、前記ベルトの外表面が所定の方向に移動するように、前記ベルトを回転させるためのベルト駆動システム、および
（ｃ）前記所定の方向に対して１０度未満の角度をなす１本の接触線分が前記ベルトの外表面と前記ガラスの直線的なエッジとの間に形成されるように、前記プラテンを前記直線的なエッジに向かって移動させるプラテン駆動システム、
を備えていることを特徴とする装置。
前記プラテンが弾性を有することを特徴とする請求項１記載の装置。
（イ）前記ガラスシートと前記作用ゾーンとがそれぞれ一つの平面を画成し、
（ロ）該二つの平面が、前記接触線分を含む線において交差し、
（ハ）前記プラテン駆動システムは、前記作用ゾーンの平面をして、前記ガラスシートの平面に対して少なくとも二つの方位を採らすことを特徴とする請求項１記載の装置。
前記ベルト駆動システムが複数のローラを備え、前記プラテン駆動システムが前記ローラおよび前記プラテンの双方を移動させることを特徴とする請求項３記載の装置。
前記ベルト駆動システムが複数のローラを備え、前記プラテン駆動システムは、前記ローラは移動させずに前記プラテンを移動させることを特徴とする請求項３記載の装置。
（イ）前記作用ゾーンが中心線を備え、
（ロ）前記プラテン駆動システムが、前記接触線分に、前記中心線に対する多数の異なる位置を持たせることを特徴とする請求項１記載の装置。
（イ）前記作用ゾーンが中心線を備え、
（ロ）前記ベルト駆動システムが、前記接触線分に、前記中心線に対する多数の異なる位置を持たせることを特徴とする請求項１記載の装置。
前記ベルト駆動システムが複数の揺動ローラを備えていることを特徴とする請求項７記載の装置。
（イ）前記ガラスシートが、ＸＹＺ座標のＹ−Ｚ平面にあり、
（ロ）前記直線的なエッジが、前記ＸＹＺ座標のＺ軸と平行か、または傾斜した方位を有し、
（ハ）前記プラテン駆動システムは、前記ベルトの外表面が前記直線的なエッジに接触するように、前記プラテンに、前記直線的なエッジの方位を採らすことを特徴とする請求項１記載の装置。
前記プラテン駆動システムが複数のエアシリンダを備えていることを特徴とする請求項９記載の装置。