JP2017186202A - 加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱加工される脆性材料基板において残留引張り応力を発生しにくくし、ひいてはガラス基板において割れや欠け等が生じにくくする。【解決手段】加熱装置９０は、面取りされるガラス基板１を相対移動させながら部分的に加熱する。この加熱装置９０は、主加熱部１０と、周辺加熱部２０と、を備える。主加熱部１０は、ガラス基板１をガラスの軟化点近傍の温度にまで加熱する。周辺加熱部２０は、ガラス基板１をガラスの歪点以下の温度にまで加熱する。主加熱部１０は、面取りが施される位置の近傍に配置される。周辺加熱部２０は、ガラス基板１の相対移動方向に垂直な方向において、主加熱部１０よりも、ガラス基板１に前記熱加工が施される位置から遠い側に、主加熱部１０に隣接して配置される。【選択図】図１

Description

本発明は、熱加工される脆性材料基板を加熱するための加熱装置に関する。

従来から、ガラス基板等の脆性材料基板に面取り等の熱加工を施すための装置が知られている。特許文献１は、この種の面取り装置を開示する。この特許文献１の面取り装置は、ガラス基板とレーザ光線照射装置とを相対移動させながら、ガラス基板の端面にレーザ光線を照射することにより、ガラス基板の端面を面取りする構成となっている。

上記特許文献１の面取り装置では、面取り後にガラス基板を冷却するとガラス基板のエッジ周辺に強い引っ張り応力が残る（残留引っ張り応力が発生する）という問題を解決するために、ガラス基板の面の所定箇所をガラス基板の最大温度となるように加熱することとしている。これにより、当該所定箇所が熱膨張することの反作用でガラス基板の端面に応力が発生し、当該応力発生下で、ガラス基板の端面を面取り処理することにより、ガラス基板が冷却された後のガラス基板のエッジ周辺の残留引っ張り応力を低く抑えることができるようになっている。

特開２００９−３５４３３号公報

しかし、上記特許文献１の構成では、ガラス基板において、最大温度で加熱される所定箇所と、その周辺の箇所と、の温度差が極めて大きい。そのため、ガラス基板が冷却された後に、加熱した部分（所定箇所）と加熱しなかった部分との境界部で残留引張り応力が発生し、ガラス基板の割れや欠け等の原因となる場合があった。

本発明は以上の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、熱加工される脆性材料基板において残留引張り応力を発生しにくくし、ひいてはガラス基板において割れや欠け等が生じにくくすることにある。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。

本発明の観点によれば、以下の構成の加熱装置が提供される。即ち、この加熱装置は、熱加工される脆性材料基板を相対移動させながら部分的に加熱する。この加熱装置は、第１加熱部と、第２加熱部と、を備える。前記第１加熱部は、前記脆性材料基板を当該脆性材料の軟化点近傍の温度にまで加熱する。前記第２加熱部は、前記脆性材料基板を当該脆性材料の歪点以下の温度にまで加熱する。前記第１加熱部は、前記熱加工が施される位置の近傍に配置される。前記第２加熱部は、前記脆性材料基板の相対移動方向に垂直な方向において、前記第１加熱部よりも、前記脆性材料基板に前記熱加工が施される位置から遠い側に、前記第１加熱部に隣接して配置される。

これにより、脆性材料基板が、熱加工が施される位置から離れるに従って段階的に低温となるように加熱されるので、加熱される部分とそれ以外の部分の温度差が小さくなり、熱加工後に脆性材料基板を冷却しても、加熱された部分と加熱されなかった部分との境界部で残留引張り応力が発生しにくくなる。よって、脆性材料基板に割れや欠けが生じにくくなる。

本発明によれば、熱加工される脆性材料基板において残留引張り応力を発生しにくくすることができ、ひいてはガラス基板において割れや欠け等が生じにくくなる。

本発明の一実施形態に係る加熱装置と、当該加熱装置により加熱されながら面取り加工されるガラス基板と、を概略的に示す平面図。 加熱装置及びガラス基板を概略的に示す正面図。 加熱装置及びガラス基板を概略的に示す側面図。 主加熱部及び周辺加熱部の構成を模式的に示す正面図。 図１に示した脆性材料基板上の地点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄにおける、当該脆性材料基板の相対移動に伴う温度変化を示すグラフ。

次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る加熱装置９０と、当該加熱装置９０により加熱されながら面取り加工されるガラス基板１と、を概略的に示す平面図である。図２は、加熱装置９０及びガラス基板１を概略的に示す正面図である。図３は、加熱装置９０及びガラス基板１を概略的に示す側面図である。

本実施形態の加熱装置９０は、脆性材料基板の一例としてのガラス基板（ガラス板）１の縁部をレーザ照射装置（熱加工用光線照射装置）３により加熱溶融法で面取り加工するに際して、当該加工部分及びその周辺部を加熱するものである。

ガラス基板１は一定の厚みを有する矩形状の板として形成されており、水平な状態で、対で配置される搬送ローラ（ガイド部材）２の間に挟まれて支持される。なお、図２及び図３等においては、ガラス基板１の厚み等が誇張して示されている。搬送ローラ２は、図示しない駆動源としての電動モータと連結されている。電動モータによって搬送ローラ２を駆動することにより、当該ガラス基板１を水平に搬送することができる。

ガラス基板１が搬送される経路の中途部には、当該ガラス基板１の縁部を熱で溶融させて面取り加工するためのレーザ照射装置（熱加工装置）３が配置されている。ガラス基板１は、搬送ローラ２により、レーザ照射装置３のレーザ光線照射位置（以下、「面取り加工位置」と呼ぶことがある。）にガラス基板１の端面が位置するように位置決めされた状態で搬送される。そして、ガラス基板１が搬送されることにより、ガラス基板１においてレーザ照射装置３に対面する縁部の端面が、搬送方向の一端から他端まで面取り加工位置３ａを順次通過するようになっている（なお、図１から図３までには、面取り加工が行われている途中の状態が示されている）。面取り加工位置３ａにおいてレーザ光線がガラス基板１の端面に照射されることにより、ガラス基板１の端面が高温（例えば、１０００℃）になって溶融し、これにより面取り加工を実現することができる。

レーザ照射装置３の近傍には、本実施形態の加熱装置９０が配置される。加熱装置９０は、ガラス基板１の端面にレーザ光線が照射されるのと前後して、当該ガラス基板１を加熱することができる。

本実施形態では、固定的に設置されるレーザ照射装置３及び加熱装置９０に対してガラス基板１を移動させながら、面取り加工及び加熱を行う構成となっている。従って、ガラス基板１は、レーザ照射装置３及び加熱装置９０に対して相対的に移動しているということができる。以下では、レーザ照射装置３及び加熱装置９０に対してガラス基板１が相対移動する方向（図１及び図３に太線矢印で示す方向）を「相対移動方向」と呼ぶ場合がある。また、加熱装置９０がガラス基板１を加熱する領域に関して、前記相対移動方向の上流側に位置する端部を「始端部」と、下流側に位置する端部を「終端部」と、それぞれ呼ぶ場合がある。

なお、搬送ローラ２は、ガラス基板１に面取りが施される位置及び加熱される位置の何れからも離れた位置で、ガラス基板１を移動可能に支持する。即ち、ガラス基板１のうち比較的温度の低い部分を、搬送ローラ２が支持している。これにより、ガラス基板１が搬送ローラ２に接触することによる熱変形を防止しつつ、ガラス基板１を位置決めして搬送することができる。

加熱装置９０は、ガラス基板１を相対移動させながら部分的に加熱する装置である。本実施形態の加熱装置９０は、ガラス基板１に対して厚み方向両側で対向するように配置される。加熱装置９０は、上述した搬送ローラ２の他に、主加熱部（第１加熱部）１０と、周辺加熱部（第２加熱部）２０と、徐冷部（第３加熱部）３０と、を備える。

本実施形態の加熱装置９０は、ガラス基板１の面取り加工位置３ａに近い部分を順次加熱するように、ガラス基板１の搬送経路に近接して配置される。

図１から図３までに示す主加熱部１０は、上述の面取り加工位置３ａの近傍に配置され、ガラス基板１を部分的に加熱するものである。主加熱部１０は、ガラス基板１を当該ガラスの軟化点よりも若干低い温度（例えば、８００℃）にまで加熱する。

主加熱部１０は、図１で示すようにガラス基板１の厚み方向で見たときに、加熱装置９０における所定の矩形状の領域（以下、「主加熱領域」と呼ぶ場合がある。）において、ガラス基板１の当該領域に対面する部分を加熱する。主加熱領域は、ガラス基板１の相対移動方向と垂直な方向で、ある程度の幅を有している。また、主加熱領域は、面取り加工位置３ａよりもガラス基板１の相対移動方向の上流側に位置する部分を含んでいる。これにより、面取り加工が行われる前にガラス基板１の縁部及びその周辺が予熱されるので、レーザ照射装置３による面取り加工に伴う温度上昇幅を小さくできるとともに、面取り加工がされた部分とその近傍との間で大きな温度差が生じるのを防止することができる。主加熱部１０の詳細な構成については後述する。

図１及び図２に示す周辺加熱部２０は、ガラス基板１を部分的に加熱するものである。周辺加熱部２０は、ガラス基板１の相対移動方向に垂直な方向において、面取り加工位置３ａから見て主加熱部１０よりも遠い側に、主加熱部１０に隣接して配置される。従って、周辺加熱部２０がガラス基板１を加熱する矩形状の領域（以下、「周辺加熱領域」と呼ぶ場合がある。）は、上記の主加熱領域と隣接している。主加熱領域の始端部と周辺加熱領域の始端部とは、ガラス基板１の相対移動方向でほぼ一致している。更に、この周辺加熱領域は、主加熱領域と後述の徐冷領域とを合わせた領域に対し、ガラス基板１の相対移動方向と垂直な方向で対応するように配置されている。周辺加熱部２０は、周辺加熱領域に対面するガラス基板１を、当該ガラスの歪点以下の温度であって当該歪点に近い温度（例えば、５５０℃）にまで加熱する。

これにより、ガラス基板１のうち、主加熱部１０で高温に加熱される部分と、全く加熱されない部分と、の間に、周辺加熱部２０によって中間の温度にまで加熱される部分が存在することとなる。即ち、ガラス基板１が、面取り加工位置３ａから離れるに従って段階的に低い温度となるように加熱される。そのため、ガラス基板１のうち、加熱される部分とそれ以外の部分との間の場所的な温度勾配が緩やかになり、面取り後にガラス基板１を冷却しても、加熱された部分と加熱されなかった部分との境界で残留引張り応力が発生しにくくなる。

図１及び図３に示す徐冷部３０は、主加熱部１０での加熱（言い換えれば、レーザ照射装置３での面取り加工）が完了した後のガラス基板１の温度低下を緩やかにするために加熱するものである。徐冷部３０は、主加熱部１０よりもガラス基板１の相対移動方向の下流側に、主加熱部１０と隣接するように配置される。従って、徐冷のために徐冷部３０によって加熱される矩形状の領域（以下、「徐冷領域」と呼ぶ場合がある。）は、上記の主加熱領域に対し、ガラス基板１の相対移動方向下流側で隣接している。また、この徐冷領域は、ガラス基板１の相対移動方向と垂直な方向で、主加熱領域と同じ幅を有している。徐冷部３０は、周辺加熱部２０とも隣接するように配置される。

徐冷部３０は、ガラス基板１のうち主加熱部１０で加熱された後の部分を、当該ガラスの歪点以下の温度にまで徐冷する。徐冷部３０による加熱領域（徐冷領域）の終端部は、周辺加熱部２０による加熱領域（周辺加熱領域）の終端部と、ガラス基板１の相対移動方向でほぼ一致していることが好ましい。また、ガラス基板１において徐冷領域の終端部を通過する部分の温度は、周辺加熱領域の終端部を通過する部分の温度以上の温度で、その近傍の温度であることが好ましい。これにより、ガラス基板１のうち、主加熱領域及び徐冷領域を通過した部分と、周辺加熱領域を通過した部分と、の温度差が小さくなるので、その境界部における残留引張り応力の発生を抑制することができる。

本実施形態の徐冷部３０は、ガラス基板１の相対移動方向の最も上流側に配置される高温ヒータ３１と、当該高温ヒータ３１に隣接するように当該高温ヒータ３１の下流側に配置される中温ヒータ３２と、当該中温ヒータ３２に隣接するように当該中温ヒータ３２の下流側に配置される低温ヒータ３３と、を有する。

高温ヒータ３１は、ガラス基板１において主加熱部１０で加熱された部分を、当該ガラスの軟化点よりも若干低い温度（例えば、主加熱部１０における温度と同じ８００℃）に加熱するものである。高温ヒータ３１は、ガラス基板１の相対移動方向にも、それと垂直な方向にも、ある程度の幅を有している。そのため、面取り加工されるガラス基板１の縁部の温度は、レーザ照射装置３でのレーザ照射により局所的に１０００℃まで上昇するが、高温ヒータ３１による加熱領域を通過する過程で、周辺の部分とほぼ同じ８００℃まで下がり、温度差を殆どなくすことができる。

中温ヒータ３２は、ガラス基板１において高温ヒータ３１で加熱された部分を、当該ガラスの軟化点と歪点との中間の温度（例えば、７００℃）にまで徐冷する。

低温ヒータ３３は、ガラス基板１において中温ヒータ３２で加熱された部分を、当該ガラスの歪点よりも若干低い温度（例えば、５５０℃）にまで徐冷する。

この構成で、ガラス基板１において主加熱領域を通過した部分は、続いて徐冷領域を通過することにより（言い換えれば、高温ヒータ３１、中温ヒータ３２、及び低温ヒータ３３による加熱領域を順次通過することにより）、時間的に緩やかな温度勾配で、歪点未満の温度にまで冷却される。これにより、歪みを殆ど発生させないでガラス基板１を冷却することができ、ガラス基板１の割れや欠けを防ぐことができる。

なお、本実施形態の徐冷部３０は、高温ヒータ３１、中温ヒータ３２、及び低温ヒータ３３の３段階の温度のヒータからなる構成としたが、これに限るものではない。即ち、これよりも細分化した段階の温度のヒータからなる構成としてもよいし、あるいは、これよりも粗い段階（例えば、中温と低温の２段）の温度のヒータからなる構成としてもよい。あるいは更に簡略化して１段階の温度のヒータとしてもよい。

なお、図２及び図３に示すように、上記の主加熱部１０、周辺加熱部２０、及び徐冷部３０は何れも、ガラス基板１を厚み方向の両側から加熱する構成となっている。そのため、ガラス基板１の厚み方向での温度勾配を小さくすることができ、当該ガラス基板１において割れや欠け等を生じにくくすることができる。

以下では、主加熱部１０の具体的な構成について、図４を参照して説明する。図４は、主加熱部１０及び周辺加熱部２０の構成を模式的に示す正面図である。図中の２点鎖線は、光線を模式的に示している。

図４に示す主加熱部１０は、１対の断熱筐体（断熱材）１１と、１対のハロゲンランプ（熱源）１２と、１対の凹面鏡１３と、１対の金属部材１４と、を有する。断熱筐体１１と、ハロゲンランプ１２と、凹面鏡１３と、金属部材１４とは、ガラス基板１に関して対称となるように配置されている。

断熱筐体１１は、ガラス基板１の厚み方向一側を覆うように配置される。断熱筐体１１は、公知の断熱材により、ガラス基板１に近い側を開放させた箱状に構成され、前述の主加熱領域を取り囲むように配置される。この結果、断熱筐体１１の内部に断熱空間が形成される。断熱筐体１１の、ガラス基板１から遠い側の壁部には、ハロゲンランプ１２からの光線を通過させるスリット状の光通路１１ａが貫通状に形成される。このように、主加熱部１０は、ガラス基板１の加熱対象の部分を断熱筐体１１で覆った状態で加熱するので、熱が逃げにくくすることができ、ガラス基板１を効率的に加熱することができる。

ハロゲンランプ１２は、電力が供給されることにより、ガラス基板１を加熱するための光線を照射する。このように、ハロゲンランプ１２が断熱筐体１１の外部に配置されているので、ハロゲンランプ１２のメンテナンスが容易である。

凹面鏡１３は、ハロゲンランプ１２を覆うように構成されており、断面形状が曲面状である反射面１３ａを有している。この反射面１３ａは、ハロゲンランプ１２が照射する光線を反射して、光通路１１ａの内部又はその近傍に焦点を形成しつつ、反射光を断熱筐体１１の内部に導くように構成されている。これにより、ハロゲンランプ１２の光線を断熱筐体１１の内部に集中させてガラス基板１を効率的に加熱することができる。また、光通路１１ａの内部又はその近傍に焦点を形成することで、光通路１１ａを形成するために断熱筐体１１に形成される開口を小さくすることができ、断熱効果の低下を抑制することができる。

金属部材１４は、断熱筐体１１内に配置される。より具体的には、金属部材１４は、光通路１１ａと、ガラス基板１と、の間に配置される。金属部材１４は、例えば、ステンレス鋼、ハステロイ、インコネル等の耐熱性の材料により板状に形成される。この構成で、ハロゲンランプ１２からの光線は、光通路１１ａを通過して金属部材１４に照射され、高温になった金属部材１４からの輻射熱がガラス基板１に照射される。このように、金属部材１４からの輻射熱を利用して加熱することにより、ガラスへの吸収率が小さい光線を照射する熱源（例えば、本実施形態のようなハロゲンランプ１２）を用いた場合でも、ガラス基板１を十分に加熱することができる。このように、本実施形態の加熱装置９０は、安価なハロゲンランプ等を熱源として使用することができるので、製造コストを低減することが可能である。

周辺加熱部２０は、図４に示すように主加熱部１０と同様の構成を有している。また、図示しないが、本実施形態では、徐冷部３０を構成する高温ヒータ３１、中温ヒータ３２、及び低温ヒータ３３も、主加熱部１０と同様の構成を有している。なお、各ハロゲンランプ１２に供給する電力量を調整したり、ハロゲンランプ１２からガラス基板１の加熱対象の部分までの距離を調整したりすることにより、各加熱部の加熱温度を適宜に調整することができる。

ただし、主加熱部１０、周辺加熱部２０、及び徐冷部３０は、必ずしも全てハロゲンヒータで構成される必要はなく、主加熱部１０、周辺加熱部２０、及び徐冷部３０のうちの一部又は全部を他の構成のヒータ（例えば、シーズヒータ）とすることもできる。

以下では、ガラス基板１の温度変化について、より具体的に説明する。図５には、ガラス基板１の厚み方向一側の面において図１に示すように設定された地点（部位）Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄにおける、当該ガラス基板１の相対移動に伴う温度変化を示している。なお、図５のグラフにおいて地点Ａ及び地点Ｂの温度変化は、Ｐ３からＰ４までの時間区間を除いて同一である。

図１に示すように、地点Ａは、面取り加工位置３ａのすぐ近くを通過する位置に設定されている。地点Ｂは、地点Ａほど面取り加工位置３ａに近くないが、主加熱領域及び徐冷領域を通過する位置に設定されている。地点Ｃは、周辺加熱領域を通過する位置に設定されている。地点Ｄは、ガラス基板１の相対移動方向に垂直な方向において、周辺加熱領域よりも、面取り加工位置３ａから遠い側の位置に設定されている（従って、地点Ｄは、主加熱領域、徐冷領域、及び周辺加熱領域の何れも通過しない）。地点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、ガラス基板１の相対移動方向に垂直な方向に直線状に並んでいる。

ガラス基板１がレーザ照射装置３及び加熱装置９０に供給される前の時点では、地点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは何れも室温付近の温度（Ｔ０）となる。地点Ａ，Ｂは、Ｐ１からＰ２までの時間区間において主加熱領域を通過することにより、その温度が軟化点近くの温度（例えば、８００℃，Ｔ３）にまで上昇する。地点Ａ，Ｂは、歪点以上の温度にまで加熱されることで、応力が解除される。Ｐ１からＰ２までの時間区間において温度が上昇する傾き（時間的な温度勾配）は、ガラスに割れ等が生じないように適宜設定されるが、必要に応じて、主加熱部１０を、低温部、中温部、高温部等の複数のヒータに分割して構成し、急激な温度上昇を緩和することとしてもよい。

地点Ｃは、Ｐ１の時点から周辺加熱領域に入る。この結果、地点Ｃの温度は、歪点以下の温度であって当該歪点に近い温度（例えば、５５０℃，Ｔ１）にまで上昇する。この温度上昇に伴って、地点Ｃのガラス基板１は弾性変形し、高温下では応力が発生している。

ガラス基板１の縁部に近い領域（地点Ａ，Ｂを含む領域）が十分に昇温された後、Ｐ３からＰ４までの時間区間において、レーザ照射装置３によりレーザ光線が照射されて面取り加工が施される。このとき、地点Ａは、局所的に軟化点近傍の高温（例えば、９００℃）となるが、粘性流動状態となっているため応力は発生しない。

地点Ａ，Ｂは、Ｐ４からＰ５までの時間区間において、徐冷領域のうち高温ヒータ３１による加熱領域を通過する。これにより、局所的に高温となっていた地点Ａの温度が、高温ヒータ３１の設定温度であるＴ３又はその近傍の温度（例えば、８００℃）とされる。地点Ｂの温度はほぼＴ３のまま保たれるので、この結果、地点Ａと地点Ｂとの間の温度差が殆どなくなる。

地点Ａ，Ｂは、Ｐ５からＰ７までの時間区間において、徐冷領域のうち、中温ヒータ３２による加熱領域、及び低温ヒータ３３による加熱領域を、順次通過する。これにより、地点Ａ，Ｂの温度が緩やかな勾配で歪点以下の温度（例えば、５５０℃，Ｔ５）にまで低下する。この徐冷の過程において、とりわけ、ガラスの歪点を通過するときの時間的な温度勾配（特に、ガラスの徐冷点から歪点まで温度が変化するまでの温度勾配）が小さくなるように構成することにより、歪みの発生を良好に防ぐことができる。地点Ａ，Ｂは、温度が歪点を通過するＰ６の時点までは粘性流動状態となっているため、温度が低下しても応力は発生しない。温度が歪点を通過するＰ６の時点以降になると、地点Ａ，Ｂにおいて弾性変形が始まり、応力が生じる。

Ｐ６の時点において、ガラス基板１のうち低温ヒータ３３で加熱される部分と、周辺加熱部２０で加熱される部分と、の温度差は（歪点−Ｔ１）℃となる。この温度差により、ガラス基板１が常温に冷却された後の残留引張り応力が発生するので、この温度差（歪点−Ｔ１）は極力小さくすることが好ましい。

地点Ｃの温度は、Ｐ１の時点から加熱が継続されることにより、Ｐ７の時点までＴ１に保持される。

地点Ａ，Ｂ，Ｃは、Ｐ７の時点で略同じ温度（Ｔ１）となる。そのため、Ｐ７からＰ８までの時間区間においては、地点Ａ，Ｂ，Ｃの温度が揃った状態でＴ０にまで冷却されるため、各ヒータの加熱対象領域の境界部に残留引張り応力は発生しない。温度がＴ１に到達したＰ７の時点以降では、ガラスに割れ等が生じない範囲で、冷却風等を用いて積極的に冷却を行ってもよい。

なお、地点Ｃの温度については、Ｔ０（周囲温度／室温）からＴ１に上昇し、その後、Ｔ０に低下するが、Ｔ１は歪点以下の温度（例えば、５５０℃）であるため、地点Ｃにおけるガラス基板１の挙動は弾性変形にとどまる。そのため、温度がＴ０に戻ったときには、地点Ｃを含む領域に残留引張り応力は発生しない。

ガラス基板１は、加熱装置９０で加熱されることにより、上述したような温度変化を示す。そのため、面取り後にガラス基板１を冷却しても残留引張り応力が生じにくく、ガラス基板１において割れや欠け等が生じにくい。

このように、本実施形態では、ガラス基板１に熱加工（面取り）を施すのと前後して、加熱装置９０によりガラス基板１を部分的に加熱する構成となっている。これにより、レーザを用いて熱加工を行う際の、従来からの問題であった残留引張り応力の発生を抑制することができ、ガラス基板１の割れや欠けを防ぎつつ、ガラス基板１に対してレーザによる熱加工を行うことが可能となる。また、加熱溶融法により面取り加工を行うので、加工に伴ってガラスカレットが発生することがなくなり、加工の後にガラスカレットを除去するための強力な洗浄工程を行う必要もなくなる。よって、工数を少なくすることができ、環境負荷も低減することができる。

また、加熱装置９０による加熱は、ガラス基板１全体ではなく、部分的でよいので、ガラス基板１全体を収容する大型な加熱炉等を準備する必要がなく、設備コストを低減することができる。更に、加熱装置９０による部分的な加熱のために安価なハロゲンヒータ等を用いることができ、その意味でもコストを低減することができる。

以上に説明したように、本実施形態の加熱装置９０は、面取りされるガラス基板１を相対移動させながら部分的に加熱する。この加熱装置９０は、主加熱部１０と、周辺加熱部２０と、を備える。主加熱部１０は、ガラス基板１をガラスの軟化点近傍の温度にまで加熱する。周辺加熱部２０は、ガラス基板１をガラスの歪点以下の温度にまで加熱する。主加熱部１０は、面取り加工位置３ａの近傍に配置される。周辺加熱部２０は、ガラス基板１の相対移動方向に垂直な方向において、主加熱部１０よりも、面取り加工位置３ａから遠い側に、主加熱部１０に隣接して配置される。

これにより、ガラス基板１が、当該ガラス基板１の相対移動方向に対して垂直な方向で見たとき、面取り加工位置３ａから離れるに従って段階的に低温となるように加熱されるので、加熱される部分とそれ以外の部分の温度差が小さくなる。よって、面取り後にガラス基板１を冷却しても、加熱された部分と加熱されなかった部分との境界部で残留引張り応力が発生しにくくなるので、ガラス基板１に割れや欠けが生じにくくなる。

また、本実施形態の加熱装置９０は、主加熱部１０よりもガラス基板１の相対移動方向の下流側に、主加熱部１０と隣接するように配置される徐冷部３０を備える。徐冷部３０は、ガラス基板１のうち主加熱部１０で加熱された後の部分を、ガラスの歪点以下の温度にまで徐冷する。

これにより、ガラス基板１を面取り後に冷却するときの（とりわけ、歪点通過時の）温度勾配が緩やかとなり、面取りを施した位置の近傍で残留引張り応力が発生しにくくなる。よって、ガラス基板１に割れや欠けが生じにくくなる。

また、本実施形態の加熱装置９０においては、徐冷部３０は周辺加熱部２０に隣接して配置される。ガラス基板１において、徐冷部３０で徐冷されることにより歪点に到達したときのその温度（Ｐ６の時点における地点Ａ及び地点Ｂの温度）は、周辺加熱部２０により加熱されることにより到達する温度（Ｐ６の時点における地点Ｃの温度）以上の温度で、その近傍の温度である。

これにより、ガラス基板１のうち、徐冷部３０で加熱された部分と周辺加熱部２０で加熱された部分との温度差が小さくなるので、境界部において残留引張り応力が発生しにくくなる。また、ガラス基板１のうち、周辺加熱部２０で加熱された部分とその周囲の加熱されていない部分との間で温度差が発生するが、周辺加熱部２０で加熱される温度は歪点以下であるため、冷却した後も残留引張り応力は発生しない。

また、本実施形態の加熱装置９０においては、主加熱部１０は、面取り加工位置３ａよりもガラス基板１の相対移動方向の上流側を加熱可能である。

これにより、ガラス基板１のうち面取りが施される部分が予熱されるので、面取り加工に伴う温度上昇幅を小さくすることができ、ガラス基板１に割れや欠けが生じにくくすることができる。

また、本実施形態の加熱装置９０においては、ガラス基板１に面取りが施される位置及び前記加熱される位置の何れからも離れた位置で、ガラス基板１を移動可能に支持する搬送ローラ２を備える。

これにより、ガラス基板１の熱変形を防止しつつ当該ガラス基板１を位置決めすることができる。

また、本実施形態の加熱装置９０においては、主加熱部１０及び周辺加熱部２０はそれぞれ、ガラス基板１を厚み方向の両側から加熱する。

これにより、ガラス基板１の厚み方向での温度勾配を小さくすることができ、ガラス基板１においてより一層割れや欠けが生じにくくすることができる。

また、本実施形態の加熱装置９０においては、主加熱部１０及び周辺加熱部２０はそれぞれ、ガラス基板１を断熱材で覆った状態で加熱する。

これにより、熱が逃げにくくすることができ、ガラス基板１のうち加熱する対象の部分を効率的に加熱できる。

また、本実施形態の加熱装置９０において、主加熱部１０及び周辺加熱部２０はそれぞれ、断熱筐体１１の外部に配置されたハロゲンランプ１２を備える。断熱筐体１１には、ハロゲンランプ１２からの光線を通過させる光通路１１ａが形成される。ハロゲンランプ１２からの光線は、光通路１１ａ内又はその近傍に焦点を形成する。

これにより、ハロゲンランプ１２が断熱筐体１１の外部に配置されるので、ハロゲンランプ１２のメンテナンスが容易となる。また、光通路１１ａを小さく形成することができるため、断熱筐体１１の外に熱が放出されにくい。よって、加熱を効率的に行うことができる。

また、本実施形態の加熱装置９０においては、主加熱部１０及び周辺加熱部２０はそれぞれ、光通路１１ａと、ガラス基板１のうち加熱される部分と、の間に配置される金属部材１４を備える。

これにより、主加熱部１０及び周辺加熱部２０において、金属部材１４からの輻射熱により、ガラス基板１のうち加熱の対象となる部分を効果的に加熱することができる。よって、ガラスへの吸収率が小さい光線を発する熱源（例えば、ハロゲンヒータ）を用いた場合でも、ガラス基板１のうち加熱の対象となる部分を十分に加熱することができる。

以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。

上記の実施形態では、脆性材料基板はガラス基板であるものとしたが、これに限るものではなく、例えばこれに代えて、サファイア基板やセラミック基板であるものとしてもよい。即ち、本発明は、広く脆性材料（破断に至るまでの歪みの小さい材料）からなる基板を加熱する場合に適用することができる。

上記の実施形態では、加熱装置９０は、ガラス基板１を熱により面取り加工するに際して当該ガラス基板１を加熱する構成となっている。しかしながら、これに代えて、加熱装置９０を、ガラス基板１を熱により例えば切断加工する際に周辺部を加熱する加熱装置として用いることもできる。即ち、本発明の「熱加工」には、脆性材料基板の一部に熱を加えることにより加工するあらゆる熱加工が含まれる。また、熱加工は、脆性材料基板を厚み方向で見たときの端部以外の部分に対して行われてもよい。

レーザ照射装置３が面取り加工位置３ａにレーザ光線を照射する方向は、図２に示すようにガラス基板１の厚み方向と垂直な向きとする場合に限定されず、適宜傾斜させてもよい。また、レーザ光線の照射方向は、図１に示すようにガラス基板１の相対移動方向と垂直な向きとする場合に限定されず、適宜傾斜させてもよい。

上記の実施形態では、熱加工はレーザ照射装置３により行われるものとしたが、これに限るものではない。例えば、レーザ光線に代えて、ハロゲンヒータ又はシーズヒータを用いて、ガラス基板１に面取り等の熱加工を施すこととしてもよい。なお、例えばハロゲンヒータからの光線を照射して熱加工する場合、図４に示す断熱筐体１１や、凹面鏡１３や、金属部材１４等の構成を適用することにより、脆性材料への吸収率が低い光線を照射する光源（例えば、ハロゲンランプ）を用いたとしても、熱加工に必要な温度にまで加熱することが可能である。

ガラス基板１を効率的に加熱するために、断熱筐体１１の内面（内部の表面）に、光線を反射する反射材やミラー等を取り付けることとしてもよい。

金属部材１４を省略して、ハロゲンランプ１２からの光線がガラス基板１に直接照射されるように構成してもよい。

上記の実施形態では、レーザ照射装置３及び加熱装置９０の位置が固定されていて、ガラス基板１がこれらの装置に対して移動するものとしたが、これに限るものではない。即ち、ガラス基板１の相対移動は、所定の位置に固定されたガラス基板１に対してレーザ照射装置３及び加熱装置９０が移動することにより実現されてもよい。また、ガラス基板１と、レーザ照射装置３及び加熱装置９０と、の両方が移動してもよい。

熱加工及び加熱が行われるときのガラス基板１の姿勢は、図１等に示すように水平とすることに代えて、例えば垂直としてもよい。

ガラス基板１の相対移動方向と垂直な向きに周辺加熱部２０を複数並べて設け、温度をより細かく異ならせながらガラス基板１を加熱してもよい。

加熱装置９０を、複数のガラス基板１に対して一括で加熱を行う構成としてもよい。

上記の実施形態では、ガラス基板１を移動可能に支持するガイド部材は対で配置される搬送ローラ２であるものとしたが、これに限るものではなく、例えばこれに代えて、ガイド部材をチャック状の構成としてもよい。

レーザ照射装置３と加熱装置９０をそれぞれ対で備え、ガラス基板１の一端側を面取り加工及び加熱すると同時に又は前後して、他端側についても面取り加工及び加熱する構成としてもよい。

１ ガラス基板（脆性材料基板）
１０ 主加熱部（第１加熱部）
２０ 周辺加熱部（第２加熱部）
３０ 徐冷部（第３加熱部）
９０ 加熱装置

Claims (9)

1. 熱加工される脆性材料基板を相対移動させながら部分的に加熱する加熱装置であって、
   前記脆性材料基板を当該脆性材料の軟化点近傍の温度にまで加熱する第１加熱部と、
   前記脆性材料基板を当該脆性材料の歪点以下の温度にまで加熱する第２加熱部と、
   を備え、
   前記第１加熱部は、前記熱加工が施される位置の近傍に配置され、
   前記第２加熱部は、前記脆性材料基板の相対移動方向に垂直な方向において、前記第１加熱部よりも、前記脆性材料基板に前記熱加工が施される位置から遠い側に、前記第１加熱部に隣接して配置されることを特徴とする加熱装置。
2. 請求項１に記載の加熱装置であって、
   前記第１加熱部よりも前記脆性材料基板の相対移動方向の下流側に、前記第１加熱部と隣接するように配置される第３加熱部を備え、
   前記第３加熱部は、前記脆性材料基板のうち前記第１加熱部で加熱された後の部分を、前記脆性材料の歪点以下の温度にまで徐冷することを特徴とする加熱装置。
3. 請求項２に記載の加熱装置であって、
   前記第３加熱部は前記第２加熱部に隣接して配置され、
   前記脆性材料基板において、前記第３加熱部における加熱が終了する部位の温度は、前記第２加熱部における加熱が終了する部位の温度以上の温度で、その近傍の温度であることを特徴とする加熱装置。
4. 請求項３に記載の加熱装置であって、
   前記第１加熱部は、前記脆性材料基板に前記熱加工が施される位置よりも前記脆性材料基板の相対移動方向の上流側を加熱可能であることを特徴とする加熱装置。
5. 請求項１から４までの何れか一項に記載の加熱装置であって、
   前記脆性材料基板に前記熱加工が施される位置及び前記加熱される位置の何れからも離れた位置で、前記脆性材料基板を移動可能に支持するガイド部材を備えることを特徴とする加熱装置。
6. 請求項１から５までの何れか一項に記載の加熱装置であって、
   前記第１加熱部及び前記第２加熱部はそれぞれ、前記脆性材料基板を厚み方向の両側から加熱することを特徴とする加熱装置。
7. 請求項１から６までの何れか一項に記載の加熱装置であって、
   前記第１加熱部及び前記第２加熱部はそれぞれ、前記脆性材料基板を断熱材で覆った状態で加熱することを特徴とする加熱装置。
8. 請求項７に記載の加熱装置であって、
   前記第１加熱部及び前記第２加熱部はそれぞれ、
   前記断熱材の外部に配置された熱源を備え、
   前記断熱材には、前記熱源からの光線を通過させる光通路が形成され、
   前記熱源からの光線は、前記光通路内又はその近傍に焦点を形成することを特徴とする加熱装置。
9. 請求項８に記載の加熱装置であって、
   前記第１加熱部及び前記第２加熱部はそれぞれ、
   前記光通路と、前記脆性材料基板のうち加熱される部分と、の間に配置される金属部材を備えることを特徴とする加熱装置。

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