JP2020514238A - ガラスウェブを分割する方法 - Google Patents

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Abstract

ガラスウェブの分割方法は、上記ガラスウェブ上の分割経路をレーザビームに曝露し、上記レーザビームが、上記ガラスウェブに損傷を与えることなく、上記分割経路に沿って熱応力を生成するステップを含む。上記方法は更に、上記ガラスウェブ上の上記分割経路を上記レーザビームに曝露する上記ステップ中の、上記分割経路が熱応力下にある間に、上記レーザビームの少なくとも一部分を再配向して、上記分割経路上に欠陥を形成し、その後すぐに、上記ガラスウェブは上記欠陥の生成に応答して上記分割経路に沿って分割される、ステップを含む。分割経路を加熱するためにレーザビームを生成する少なくとも1つのレーザビーム生成器と、ガラスウェブ上の分割経路の位置において欠陥を形成するためにレーザビームの端部を反射するよう構成された鏡とを用いて、ガラスウェブを分割するための装置が更に提供される。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、2017年3月22日出願の米国仮特許出願第62/474,856号の優先権の利益を主張するものであり、上記仮特許出願の内容は信頼できるものであり、参照によりその全体が、以下に完全に記載されているかのように、本出願に援用される。
本開示は一般に、ガラスウェブの分割方法に関し、より詳細には、熱応力下で分割経路上に欠陥を形成することによる、ガラスウェブの分割方法であって、上記欠陥の形成後すぐに、上記ガラスウェブは上記欠陥の生成に応答して上記分割経路に沿って分割される、分割方法に関する。
所望の寸法を有するガラスシートを得るためにガラスリボンを分割することが知られている。従来の分割技法は、ガラスリボンが静止している間に分割を達成する。更なる従来の分割技法は、ガラスリボンの移動中に分割を達成し、これにより、ガラスシートをガラスリボンから分割している間に、ガラスリボンが進行方向に沿って途切れることなく通過するのを回避する。
これより、「発明を実施するための形態」に記載のいくつかの例示的実施形態の基本的な理解を提供するために、本開示の簡潔な概要を提示する。本開示のいくつかの例示的実施形態を以下で説明するが、これらの実施形態のうちのいずれは、単独でも、又は互いに組み合わせても使用してよいことを理解されたい。
実施形態1
ガラスウェブの分割方法は、上記ガラスウェブ上の分割経路を少なくとも1つのレーザビームに曝露して、上記ガラスウェブに損傷を与えることなく、上記分割経路に沿って熱応力を生成するステップを含んでよい。上記方法は、上記ガラスウェブ上の上記分割経路を上記少なくとも1つのレーザビームに曝露する上記ステップ中の、上記分割経路が熱応力下にある間に、上記少なくとも1つのレーザビームの少なくとも一部分を再配向して、上記分割経路上に欠陥を形成し、その後すぐに、上記ガラスウェブは上記欠陥の生成に応答して上記分割経路に沿って分割される、ステップを含んでよい。
実施形態2
上記少なくとも1つのレーザビームの上記一部分は、上記少なくとも1つのレーザビームの上記一部分を再配向して上記欠陥を形成する上記ステップ中に、反射表面から反射される、実施形態1に記載の方法。
実施形態3
上記少なくとも1つのレーザビームの上記一部分を集束させることによって、上記欠陥を形成する、実施形態1又は2に記載の方法。
実施形態4
上記ガラスウェブ上の分割経路を上記少なくとも1つのレーザビームに曝露する上記ステップ中に形成される、実施形態1〜3のいずれか1つに記載の方法。
実施形態5
上記欠陥は、上記ガラスウェブ上の分割経路を上記少なくとも1つのレーザビームに曝露する上記ステップ中に、所定のレベルの熱応力が上記分割経路に沿って達成された後に形成される、実施形態1〜4のいずれか1つに記載の方法。
実施形態6
上記ガラスウェブは、第1の縁部と、上記第1の縁部の反対側の第2の縁部とを含み、上記分割経路は上記第1の縁部から上記第2の縁部まで延在する、実施形態1〜5のいずれか1つに記載の方法。
実施形態7
上記欠陥は、上記第1の縁部と上記第2の縁部との間に形成される、実施形態6に記載の方法。
実施形態8
上記欠陥は、上記ガラスウェブの上記第1の縁部及び上記第2の縁部のうちの一方からある距離に形成され、上記距離は0mm〜約25mmである、実施形態6に記載の方法。
実施形態9
上記少なくとも1つのレーザビームは、上記ガラスウェブ上の分割経路を上記少なくとも1つのレーザビームに曝露する上記ステップ中に、上記ガラスウェブの上記第1の縁部及び上記第2の縁部のうちの少なくとも1つから延在するビーム経路を横断する、実施形態6〜8のいずれか1つに記載の方法。
実施形態10
上記ガラスウェブ上の分割経路を上記少なくとも1つのレーザビームに曝露する上記ステップは:上記少なくとも1つのレーザビームを、上記ガラスウェブの主面上の対応するビームスポットにおいて交差させるステップ;及び上記ビームスポットを上記分割経路に沿って繰り返し通過させることにより、上記分割経路に沿って上記熱応力を生成するステップを含む、実施形態6〜9のいずれか1つに記載の方法。
実施形態11
上記ビームスポットを繰り返し通過させる上記ステップは、上記ビームスポットをある単一の方向において繰り返し通過させるステップを含む、実施形態10に記載の方法。
実施形態12
上記単一の方向は、上記ガラスウェブの上記第1の縁部から上記第2の縁部に向かって延在する方向を含み、ここで上記欠陥は、上記第2の縁部よりも上記第1の縁部に近接して形成される、実施形態11に記載の方法。
実施形態13
上記少なくとも1つのレーザビームは、上記分割経路に沿って、可変パワー密度を印加して、上記熱応力を生成する、実施形態1〜12のいずれか1つに記載の方法。
実施形態14
複数のレーザビームが上記分割経路に沿って上記熱応力を生成し、各上記レーザビームは、上記分割経路の対応する1つのセグメントに沿って熱応力を生成する、実施形態1〜13のいずれか1つに記載の方法。
実施形態15
上記分割経路の各上記セグメントは、上記分割経路の少なくとも1つの隣接する上記セグメントと重なる、実施形態14に記載の方法。
実施形態16
上記ガラスウェブはガラスシートを含み、上記分割経路は上記ガラスシートの長さに沿って延在し、上記分割経路に沿った上記分割は、上記ガラスシートの縁部部分を上記ガラスシートの中央部分から分割する、実施形態1〜5のいずれか1つに記載の方法。
実施形態17
上記ガラスウェブはガラスリボンを含み、上記分割経路は上記ガラスリボンの幅に沿って延在し、上記分割経路に沿った上記分割は、ガラスシートを上記リボンから分割する、実施形態1〜15のいずれか1つに記載の方法。
実施形態18
上記ガラスウェブは複数の層を備え、上記複数の層のうちのある層の熱膨張係数は、上記複数の層のうちの別の層の熱膨張係数とは異なる、実施形態1〜17のいずれか1つに記載の方法。
実施形態19
上記ガラスウェブは、上記分割経路全体が上記レーザビームの集束深さ内に位置するように、位置決めされる、実施形態1〜18のいずれか1つに記載の方法。
実施形態20
上記レーザビームの上記集束深さは、約20mm〜約400mmである、実施形態19に記載の方法。
実施形態21
ガラスウェブを分割するための方法は、上記ガラスウェブを、移動中の上記ガラスウェブの搬送方向のガラスウェブ速度ベクトルを含むガラスウェブ速度で、移動させるステップを含むことができる。上記方法は更に、上記ガラスウェブ上の分割経路を、少なくとも1つのレーザビームによって生成された少なくとも1つのレーザビームスポットに曝露して、上記分割経路に沿って熱応力を生成するステップであって、上記分割経路は、上記搬送方向を横断する方向に延在する、ステップを含むことができる。上記方法は更に、上記レーザビームスポットを、上記ガラスウェブ速度ベクトルに等しい上記搬送方向のレーザビームスポット速度ベクトルを含むレーザビームスポット速度で、移動させるステップであって、ここで、上記ガラスウェブが上記ガラスウェブ速度で移動する間、上記分割経路は、上記レーザビームスポットに曝露され続け、上記分割経路に沿って熱応力を生成し続ける、ステップを含むことができる。上記方法は更に、上記分割経路が、上記分割経路を曝露する上記ステップ、及び上記レーザビームスポットを移動させる上記ステップ中に生成された熱応力下にある間に、上記少なくとも1つのレーザビームの一部分を再配向して、上記分割経路上に欠陥を形成し、その後すぐに、上記ガラスウェブは上記欠陥の生成に応答して上記分割経路に沿って分割される、ステップを含むことができる。
実施形態22
上記少なくとも1つのレーザビームの上記一部分は、上記少なくとも1つのレーザビームの上記一部分を再配向して上記欠陥を形成する上記ステップ中に、反射表面から反射される、実施形態21に記載の方法。
実施形態23
上記少なくとも1つのレーザビームの上記一部分を集束させることによって、上記欠陥を形成する、実施形態21又は22に記載の方法。
実施形態24
上記レーザビームスポットを移動させる上記ステップは、上記少なくとも1つのレーザビームを回転反射表面から反射させて、上記レーザビームスポットを上記レーザビームスポット速度ベクトルで移動させるステップを含む、実施形態21〜23のいずれか1つに記載の方法。
実施形態25
上記分割経路を曝露する上記ステップ、及び上記レーザビームスポットを移動させる上記ステップ中に、上記レーザビームスポットを、上記搬送方向を横断する上記方向において、上記分割経路に沿って繰り返し通過させて、上記分割経路に沿って上記熱応力を生成するステップを更に含む、実施形態21〜24のいずれか1つに記載の方法。
実施形態26
上記レーザビームスポット速度は、上記搬送方向を横断する上記方向の、別のレーザビームスポット速度ベクトルを含み、ここで、上記レーザビームスポットは、上記ガラスウェブが上記ガラスウェブ速度で移動する間、及び上記レーザビームスポットが、上記搬送方向を横断する上記方向において、上記分割経路に沿って繰り返し通過し続ける間、上記分割経路が上記レーザビームスポットに曝露され続けて、上記分割経路に沿って熱応力を生成し続けるように、上記搬送方向及び上記搬送方向を横断する上記方向に移動する、実施形態25に記載の方法。
実施形態27
上記レーザビームスポットを移動させる上記ステップは:上記少なくとも1つのレーザビームを、第1の軸の周りで回転する第1の反射表面から反射させて、上記レーザビームスポットを、上記搬送方向を横断する上記方向において、上記分割経路に沿って繰り返し通過させるステップ;及び上記少なくとも1つのレーザビームを、第2の軸の周りで回転する第2の反射表面から反射させて、上記レーザビームスポットを、上記ガラスウェブの上記搬送方向において、上記レーザビーム速度ベクトルで移動させるステップを含む、実施形態26に記載の方法。
実施形態28
上記少なくとも1つのレーザビームは、上記第2の反射表面の前に、上記第1の反射表面から反射される、実施形態27に記載の方法。
実施形態29
上記少なくとも1つのレーザビームは、上記第1の反射表面の前に、上記第2の反射表面から反射される、実施形態27に記載の方法。
実施形態30
上記第1の軸は、上記第2の軸に対して垂直である、実施形態27〜29のいずれか1つに記載の方法。
実施形態31
上記ビームスポットを繰り返し通過させる上記ステップは、上記ビームスポットを、上記搬送方向を横断する単一の方向において、繰り返し通過させるステップを含む、実施形態25〜30のいずれか1つに記載の方法。
実施形態32
上記単一の方向は、上記ガラスウェブの第1の縁部から第2の縁部に向かって延在する方向を含み、ここで上記欠陥は、上記第2の縁部よりも上記第1の縁部に近接して形成される、実施形態31に記載の方法。
実施形態33
上記欠陥は、上記レーザビームスポットが上記レーザビームスポット速度で移動している間に形成される、実施形態21〜32のいずれか1つに記載の方法。
実施形態34
上記欠陥は、上記レーザビームスポットを移動させる上記ステップ中に、所定のレベルの熱応力が上記分割経路に沿って達成された後に形成される、実施形態21〜33のいずれか1つに記載の方法。
実施形態35
上記少なくとも1つのレーザビームスポットは、複数のレーザビームスポットを含み、上記複数のレーザビームスポットはそれぞれ、上記分割経路を曝露する上記ステップ中に、上記分割経路の対応する1つのセグメントに沿って、熱応力を生成する、実施形態21〜34のいずれか1つに記載の方法。
実施形態36
上記分割経路の各上記セグメントは、上記分割経路の少なくとも1つの隣接する上記セグメントの一部分と重なる、実施形態35に記載の方法。
実施形態37
上記ガラスウェブは、長さ及び幅を含み、上記搬送方向は、上記ガラスウェブの上記長さの方向である、実施形態21〜36のいずれか1つに記載の方法。
実施形態38
上記ガラスウェブは、成形体からドロー加工されたガラスリボンを含み、上記搬送方向は、上記ガラスリボンのドロー方向である、実施形態21〜36のいずれか1つに記載の方法。
実施形態39
ガラスウェブを分割するための装置は、分割経路に沿って横断するレーザビームを生成する、少なくとも1つのレーザビーム生成器を含むことができ、ここで上記レーザビームは、上記ガラスウェブの第1の縁部から、上記ガラスウェブの反対側の第2の縁部まで延在する、上記分割経路全体を加熱する。上記装置は更に、上記ガラスウェブ上の上記分割経路の位置に欠陥を形成するために、上記レーザビームの端部を反射するよう構成された、鏡を含むことができる。
実施形態40
上記鏡は放物面鏡を含む、実施形態39に記載の装置。
実施形態41
上記レーザビームの上記端部を焦点とするよう構成されたレンズを更に備える、実施形態39に記載の装置。
実施形態42
第1の軸の周りで回転可能な第1の反射表面を含む第1の反射器を更に備える、実施形態39〜41のいずれか1つに記載の装置。この実施形態では、上記レーザビーム生成器は、上記第1の反射器の回転時に、上記少なくとも1つのレーザビーム生成器が生成したレーザビームが、上記ガラスウェブ上の上記分割経路に沿ってレーザ経路内を繰り返し通過するレーザビームスポットを生成するように、上記第1の反射器と整列させることができる。
実施形態43
ガラスウェブを分割するための装置は、少なくとも1つのレーザビーム生成器と、第1の軸の周りで回転可能な第1の反射表面を備える第1の反射器とを含む。上記レーザビーム生成器は、上記第1の反射器の回転時に、上記少なくとも1つのレーザビーム生成器が生成したレーザビームが、上記ガラスウェブ上の分割経路に沿って繰り返し通過するレーザビームスポットを生成するように、上記第1の反射器と整列される。上記装置は更に、第2の軸の周りで回転可能な第2の反射表面を備える第2の反射器を含む。上記第2の反射器は、上記第2の反射器の回転時に上記レーザビームスポットが上記ガラスウェブの搬送方向に移動するように、上記第1の反射器と整列される。上記第1の反射器は、上記第2の反射器から上流に位置決めされ、従って上記レーザビーム生成器が生成した上記レーザビームは、上記第2の反射器の上記第2の反射表面から反射する前に、上記第1の反射器の上記第1の反射表面から反射する。上記装置は更に、上記ガラスウェブ上の上記分割経路の位置に欠陥を形成するために、上記レーザビームの端部を反射するよう構成された、鏡を備える。
実施形態44
上記鏡は放物面鏡を含む、実施形態43に記載の装置。
実施形態45
上記レーザビームの上記端部を焦点とするよう構成されたレンズを更に備える、実施形態43に記載の装置。
実施形態46
少なくとも1つのレーザビーム生成器、第1の反射器、及び第2の反射器を備える、ガラスウェブを分割するための装置。上記第2の反射器は、第2の軸の周りで回転可能な第2の反射表面を含む。上記レーザビーム生成器は、上記少なくとも1つのレーザビーム生成器が生成したレーザビームが、上記第2の反射器の回転時に上記ガラスウェブの搬送方向に移動するレーザビームスポットを有するレーザ経路を生成するように、上記第2の反射器と整列される。上記第1の反射器は、第1の軸の周りで回転可能な第1の反射表面を含む。上記第1の反射器は、上記第1の反射器の回転時に、上記少なくとも1つのレーザビームが生成した上記レーザビームスポットが上記ガラスウェブ上の搬送経路に沿って繰り返し通過するように、上記第2の反射器と整列される。上記第2の反射器は、上記第1の反射器から上流に位置決めされ、従って上記レーザビーム生成器が生成した上記レーザビームは、上記第1の反射器の上記第1の反射表面から反射する前に、上記第2の反射器の上記第2の反射表面から反射する。上記装置は更に、上記ガラスウェブ上の上記分割経路の位置に欠陥を形成するために、上記レーザビームの端部を反射するよう構成された、鏡を含む。
実施形態47
上記鏡は放物面鏡を含む、実施形態46に記載の装置。
実施形態48
上記レーザビームの上記端部を焦点とするよう構成されたレンズを更に備える、実施形態46に記載の装置。
本開示の上述の及びその他の特徴、態様及び利点は、添付の図面を参照しながら以下の「発明を実施するための形態」を読むと、よりよく理解される。
ガラスリボンをドロー加工するために構成されたフュージョンダウンドロー装置と、例示的なガラスリボン分割装置との、概略図 図1の線2‐2に沿った、例示的なガラスリボン分割装置の概略断面図であり、レーザビームがガラスリボンの分割経路の上流端部に照射されている 図2の視点3から得られる、鏡の概略拡大図 レーザビームがガラスリボン上の分割経路の中間位置に照射されている状態 レーザビームがガラスリボン上の分割経路の下流端部に照射されている状態 ガラスリボン上の経路がレーザビームの集束深さ内に位置決めされている状態 ガラスリボンの分割経路に沿った可変パワー密度を示す、図6のガラスリボンの側面図 分割経路上においてガラスリボンに欠陥を形成するステップ 分割経路が複数のレーザビームに曝露され、各レーザビームが、分割経路上の対応する1つのセグメントに沿って熱応力を生成する、別の実施形態 上流位置においてガラスリボン上の分割経路を曝露する装置の概略斜視図 中間位置において分割経路を曝露する、図10の装置の概略斜視図 下流位置において分割経路を曝露する、図10の装置の概略斜視図 図12の装置の概略斜視図であり、分割経路が熱応力下にある間に欠陥が分割経路上に形成されるのに応答して、ガラスシートがガラスリボンから分割経路に沿って分割される 上流位置においてガラスリボン上の分割経路を曝露する別の装置の概略斜視図 中間位置において分割経路を曝露する、図14の装置の概略斜視図 下流位置において分割経路を曝露する、図14の装置の概略斜視図 図16の装置の概略斜視図であり、分割経路が熱応力下にある間に欠陥が分割経路上に形成されるのに応答して、ガラスシートがガラスリボンから分割経路に沿って分割される
これより、本開示の例示的実施形態を示す添付の図面を参照して、装置及び方法をより詳細に説明する。可能な場合は常に、図面全体を通して、同一又は同様の部品を指すために同一の参照番号を使用する。しかしながら、本開示は多数の異なる形態で実現してよく、本明細書に記載の実施形態に限定されるものと解釈してはならない。
本明細書中で開示される具体的実施形態は例示を意図したものであり、従って非限定的なものであることを理解されたい。従って本開示は、ガラスウェブを分割するための方法及び装置に関する。いくつかの実施形態では、ガラスウェブは、いずれのガラス成形プロセス又はガラス製造プロセスによって形成された、ガラスリボンを含むことができる。ガラスリボンは:ガラス成形装置又はガラス製造装置から直接提供でき;コア上にロール状又はコイル状に巻きつけることができるガラスリボンのスプールとして提供でき;あるいは自立型のガラスリボンとして提供できる。他の実施形態では、ガラスウェブは、いずれのガラス成形プロセス又はガラス製造プロセスによって形成された、ガラスシートを含むことができる。ガラスシートは:ガラスリボンから分割されたガラスシートとして;別のガラスシートから分割されたガラスシートとして;コア上にロール状又はコイル状に巻きつけられた1つ以上のガラスシートのスプールとして提供される1つ以上のガラスシートとして;ガラスシートの積層体として;あるいは自立型のガラスシートとして、提供できる。
ガラスウェブを、本開示の実施形態に従って分割することにより、1つ以上の追加のガラスウェブを形成できる。いくつかの実施形態では、ガラスウェブから分割された、上記1つ以上の追加のガラスウェブは、ガラスリボンを含むことができる。ガラスリボンは:ガラス成形装置又はガラス製造装置から直接提供されたガラスリボンから分割でき;コア上にロール状又はコイル状に巻きつけることができるガラスリボンのスプールとして提供されたガラスリボンから分割でき;あるいは自立型のガラスリボンとして提供されたガラスリボンから分割できる。他の実施形態では、ガラスウェブから分割された、上記1つ以上の追加のガラスウェブは、ガラスシートを含むことができる。ガラスシートは:ガラス成形装置又はガラス製造装置から直接提供されたガラスリボンから分割でき;コア上にロール状又はコイル状に巻きつけることができるガラスリボンのスプールとして提供されたガラスリボンから分割でき;あるいは自立型のガラスリボンとして提供されたガラスリボンから分割できる。更に他の実施形態では、ガラスシートは:ガラスリボンから分割されたガラスシートとして提供されたガラスシートから分割でき;別のガラスシートから分割されたガラスシートとして提供されたガラスシートから分割でき;コア上にロール状又はコイル状に巻きつけられた1つ以上のガラスシートのスプールとして提供された1つ以上のガラスシートから分割でき;ガラスシートの積層体として提供されたガラスシートから分割でき;あるいは自立型のガラスシートとして提供されたガラスシートから分割できる。
更なる例では、ガラスウェブを分割することにより、ガラスウェブの残りの部分から縁部部分を除去できる。例えば上記縁部部分は、破棄してよく、又は更なる用途において更に処理してよい。
ガラスウェブから分割されたガラスシートは、所望のディスプレイ用途への更なる加工に好適なものとなり得る。ガラスシートは、液晶ディスプレイ(LCD)、電気泳動ディスプレイ(EPD)、有機発光ダイオードディスプレイ(OLED)、プラズマディスプレイパネル(PDP)等を含む、幅広いディスプレイ用途に使用できる。ガラスシートを、ある場所から別の場所に輸送する必要がある場合がある。ガラスシートは、ガラスシートの積層体を所定の位置に固定するよう設計された従来の支持フレームを用いて、輸送してよい。更に、ガラスの各シート間に介在材料を配置することにより、ガラスシートの美しい表面の接触の防止、従って上記美しい表面の維持を支援できる。
これより、分割対象のガラスウェブがガラスリボンを含むいくつかの実施形態について説明するが、本開示の装置及び方法はそのように限定されない。実際には、本開示の装置及び方法は、上述のガラスウェブ等の多様なガラスウェブのうちのいずれの1つの分割に使用できる。
いくつかの実施形態では、ガラスリボンを含むガラスウェブの分割方法を、上記ガラスリボンの製作のために構成されたガラスリボン製造装置と併用してよいが、更なる実施形態では、他のガラス加工装置が提供される場合がある。いくつかの実施形態では、ガラスリボン製造装置は、スロットドロー装置、フロートバス装置、ダウンドロー装置、アップドロー装置、圧延装置、又は他のガラスリボン製造装置を含むことができる。例えば、図1は、ある量のガラス溶融物を加工するための装置の概略図であり、これは、後続の分割、例えば図示されているガラスシート104等の別のガラスウェブへの分割のために、ガラスリボン103をフュージョンドロー加工するための、フュージョンダウンドロー装置101を含む。フュージョンダウンドロー装置101は、貯蔵用蓋付き容器109からバッチ材料107を受承する溶融用容器105を含むことができる。バッチ材料107は、モータ113によって動力供給されるバッチ送達デバイス111によって導入できる。任意のコントローラ115を用いてモータ113を起動し、矢印117で示すように、所望量のバッチ材料107を溶融用容器105に導入できる。ガラス溶融物プローブ119を用いて、スタンドパイプ123内のガラス溶融物121の液位を測定して、測定した情報を、通信ライン125によってコントローラ115に通信できる。
フュージョンダウンドロー装置101はまた、溶融用容器105の下流に配置され、第1の接続導管129によって溶融用容器105に連結された、清澄用容器127等の第1の調質ステーションも含むことができる。いくつかの実施形態では、ガラス溶融物は、第1の接続導管129によって、溶融用容器105から清澄用容器127へと重力によって供給できる。例えば重力は、ガラス溶融物を、第1の接続導管129の内部通路を通して溶融用容器105から清澄用容器127へと通過させることができる。清澄用容器127内では、様々な技法によってガラス溶融物から気泡を除去できる。
フュージョンドロー装置は更に、清澄用容器127から下流に位置してよい、ガラス溶融物混合用容器131等の第2の調質ステーションを含むことができる。ガラス溶融物混合用容器131を用いて、均質なガラス溶融物組成物を提供でき、これによって、清澄用容器を出る清澄済みガラス溶融物内に存在し得る不均質性による束縛を低減又は排除できる。図示されているように、清澄用容器127は、第2の接続導管135によってガラス溶融物混合用容器131に連結してよい。いくつかの実施形態では、ガラス溶融物は、第2の接続導管135によって、清澄用容器127からガラス溶融物混合用容器131へと重力によって供給できる。例えば重力は、ガラス溶融物を、第2の接続導管135の内部通路を通して清澄用容器127からガラス溶融物混合用容器131へと通過させることができる。
フュージョンドロー装置は更に、ガラス溶融物混合用容器131から下流に位置してよい、送達用容器133等の別の調質ステーションを含むことができる。送達用容器133は、ガラス成形デバイスへと供給できるようにガラスを調質してよい。例えば送達用容器133は、成形用容器へのガラス溶融物の一定の流れを調整及び提供するために、アキュムレータ及び/又はフローコントローラとして作用できる。図示されているように、ガラス溶融物混合用容器131は、第3の接続導管137によって送達用容器133に連結してよい。いくつかの実施形態では、ガラス溶融物は、第3の接続導管137によって、ガラス溶融物混合用容器131から送達用容器133へと重力によって供給できる。例えば重力は、ガラス溶融物を、第3の接続導管137の内部通路を通してガラス溶融物混合用容器131から送達用容器133へと通過させることができる。
更に図示されているように、下降管139を、ガラス溶融物121を送達用容器133から成形用容器143のインレット141に送達するよう位置決めできる。続いて、ガラスリボン103を、成形用ウェッジ147の基部145から離れるようにフュージョンドロー加工した後、ガラス分割装置149によって、別のガラスリボン又は図示されているガラスシート104等のガラスウェブへと分割してよい。図1は、ガラス分割装置149の全体的な概略図を示し、図2〜5、7、及び8は、ガラス分割装置149の例示的な特徴の概略図を示す。実際には、図示されているように、ガラス分割装置149は、ドロー方向1001等の搬送方向を横断する方向225(図2参照)に延在する分割経路151に沿って、ガラスリボン103からガラスシート104を分割できる。図1に示すように、本開示の実施形態のいずれにおいて、搬送方向1001を横断する方向225は、搬送方向1001に対して垂直な、又は搬送方向に対して別の角度の、方向225を含んでよい。いくつかの実施形態では、方向225は、ガラスリボン103の第1の外縁部153と第2の外縁部155との間の、ガラスリボン103の幅「W」に沿って延在する。図1に示すように、いくつかの実施形態では、ガラスリボン103の搬送方向1001は、ガラスリボンのドロー方向を含むことができる。図示されている実施形態では、搬送方向1001は、成形用容器143からフュージョンダウンドロー加工されるガラスリボン103のフュージョンドロー方向とすることができる。あるいは、ガラスリボンをガラスリボンのスプールから解いている場合、搬送方向は、それに沿ってガラスリボンがスプールから解かれる方向とみなすことができる。更に、ガラスウェブ(例えばガラスリボン、ガラスシート等)が、移動経路に沿って通過している場合、搬送方向は、上記移動経路に沿ってガラスウェブが移動する方向とみなすことができる。
一実施形態では、図1に示すように、ガラスリボン103の長さは、成形用ウェッジ147の基部145からガラスリボン103の外側端部171(例えば下端)まで延在する、ガラスリボン103の全体の長さ「L1」とみなすことができる。更なる実施形態では、ガラスリボン103の長さは、ガラスリボン103の全体の長さ「L1」の一部分とみなす場合がある。例えば、ガラスリボン103の長さは、ガラスリボン103の幅「W」に対して垂直な方向に沿った、ガラスリボンの寸法とみなすことができる。更に、又はあるいは、ガラスリボン103の長さは、ガラスリボン103のドロー方向1001に沿った、ガラスリボンの寸法とみなすことができる。
別の実施形態では、ガラス分割装置149は、ガラスウェブから縁部部分(例えば縁部ウェブ部分)を分離してよい。例えば、図1に示すように、ガラス分割装置149は、ガラスシート104の搬送方向を横断して延在する分割経路163に沿って、ガラスシート104の縁部部分159をガラスシート104の中央部分161から分離でき、分割経路163は、ガラスシート104の第1の縁部165と第2の縁部167との間に延在する。図示されている実施形態では、分割経路163は、ガラスシート104の搬送経路に対して垂直なガラスシートの長さ「L2」に沿って延在する。
図2は、図1に概略図で示されたガラス分割装置149を示す。上記ガラス分割装置は、レーザビーム203を生成するレーザビーム生成器201を含むことができる。一実施形態では、レーザビーム生成器はCOレーザビームを生成し、これは選択された経路を、エネルギの連続流に近いものであり得る比較的長いパルスで加熱できる。従ってレーザビーム203は、ガラスリボン(又はガラスシート104)上の選択された経路を、上記ガラスリボンに損傷を与えることなく加熱するよう設計できる。本出願の目的のために、「ガラスリボン上の選択された経路を、上記ガラスリボンに損傷を与えることなく加熱する」は、欠陥のないガラスリボンの分割が得られるような様式で、ガラスリボンに損傷を与えることなく経路を加熱することを意味することを意図している。「選択された経路を、ガラスリボンに損傷を与えることなく加熱する」こととしては、ガラスリボンを溶融させることなく加熱すること、ガラスリボンをアブレーションすることなく加熱すること、ガラスリボン内にフルボディ(full body)割れを形成することなく加熱すること、及びガラスリボンを罫書くことなく加熱することが挙げられる。実際には、レーザビーム203は、ガラスリボンの損傷を回避することにより、以下に記載の欠陥の適用前にガラスリボンを分割することなく、ガラスリボン(例えばガラスリボン103又はガラスシート104)の分割経路151、163に沿った所望のレベルの熱応力の生成を可能にすることができる。
図2に更に示すように、例示的なガラス分割装置149は更に、ガラスリボン103又はガラスシート104の外側縁部部分211a、211b又は第1の主面213上にレーザビームスポット209を提供するよう構成された、任意の一連の反射器205a、205b、205c、205d及び1つ以上の光学レンズ207を含んでよい。本出願全体を通して、レーザビームは経路に沿って移動させることができ、レーザビームスポット209は、ガラスウェブの表面がレーザビーム203に曝露される領域とみなされ、この領域において、レーザビーム203がガラスウェブの表面と交差する。いくつかの実施形態では、レーザビームスポットは、円形若しくは長方形レーザビームスポット、又は分割経路151の全体の長さよりも大幅に小さな最大外側寸法を有する楕円形レーザビームスポットを含んでよい。このような実施形態では、後述のように、レーザビームスポットは、欠陥の適用前に分割経路に沿って繰り返し走査を行うことができる。本開示の更なる実施形態では、レーザビームスポットは、分割経路151の長さ全体にわたる、細長レーザビームスポットを含んでよい。例えば、この細長レーザビームスポットは、ガラスリボン103に対して走査を行わない、又は他の様式で移動しない、静止型レーザビームスポットを含んでよい。その代わりに、上記細長レーザビームスポットは、分割経路全体を同時に照射できる。いくつかの実施形態では、再配向されていないレーザビームは、分割経路の長さ全体より長く延在でき、及び/又はガラスウェブの縁部から離れた経路に沿って延在できる。実際には、以下に記載のいくつかの実施形態では、(例えばガラスウェブの縁部から離れて延在するように投射されることになる)レーザビームの一部分を再配向することによって、分割経路151上に欠陥を形成してよい。
レーザビームスポットが分割経路151の全体の長さより大幅に小さいいくつかの実施形態では、ガラス分割装置149は、図示されている多角形反射器215のような第1の反射器を含むことができる。上記第1の反射器は、第1の反射表面を含むことができる。例えば、図2に示すように、図示されている多角形反射器215は、八角形反射器を含むことができ、ここで上記第1の反射表面は、互いに一体であってよい、又は互いに近接して設置された別個のセグメントとして提供されてよい、8個の反射表面セグメント219a〜hを備えることができる。更に、八角形反射器を使用してよいものの、本開示の態様に従って、これより多い又は少ない反射表面セグメントを有する他の反射器を使用してもよい。第1の反射表面、又は第1の反射器のいずれの反射表面、又は本開示のいずれの反射器のいずれの反射表面は、光を反射させる鏡の反射表面、研磨済み金属の反射表面、又は他の反射表面を含むことができる。更なる実施形態では、図示されているように、反射表面は平坦であってよいが、更なる実施形態では湾曲した(例えば凹状、凸状の)表面を設けることもできる。
一実施形態では、本方法は、第1の反射器を時計回り又は反時計回り方向に回転させることによって、ガラスリボン103又はガラスシート104の分割経路151、163のうちの一方又は両方を曝露するステップを含むことができる。例えば、図2〜6及び8〜9に示すように、多角形反射器215を、第1の回転軸218の周りで反時計回り方向217に回転させることによって、8個の反射表面セグメント219a〜hそれぞれを、レーザビーム203の選択された経路内に位置決めしてよい。図面に示されている回転は、レーザビームスポット209の掃引の原理を示す。多角形反射器215の実際の構成及び/又は回転は、レーザビームスポット209がガラスリボンの第1の外縁部153から第2の外縁部155までの極限位置間を掃引するかどうか、又は図2〜3及び6〜16に示すように、レーザビームスポット209がガラスリボンの少なくとも1つの縁部から離れた位置で掃引するかどうか等といった、多様な因子に左右される。
以下に記載されるように、レーザビームは、ガラスリボン上の分割経路151を加熱できる。図面全体を通して、分割経路151は破線で概略的に示されているが、実際の分割経路は、ガラスリボン、例えばガラスリボンの縁部部分及び/又は主面と一致することを理解されたい。図示されているように、分割経路151は、ガラス分割装置149に対面するガラスリボン103の外側縁部部分211a、211b及び第1の主面213に沿って、第1の外縁部153から第2の外縁部155まで延在できるが、分割経路は、ガラスリボンの反対側の主面に沿って、又はガラスリボンの2つの主面の間の中間位置に、延在することもできる。実際には、図示されているように、分割経路151は、外側縁部部分211a、211bの外面と一致して延在でき、またガラスリボン103の第1の主面213と一致して延在できる。更に、図示されているように、第1の外側縁部部分211aは第1の外縁部153を含むことができ、第2の外側縁部部分211bは第2の外縁部155を含むことができ、分割経路151は、ガラスリボンの幅「W」のかなりの部分又は全体にわたって延在できる。同様に、図1を参照すると、ガラスシート104は、第1の縁部165及び第2の縁部167を含むことができ、分割経路163は、ガラスシート104の長さ「L2」のかなりの部分又は全体にわたって延在できる。
これより、例示的な多角形反射器215を用いて分割経路151を加熱する例示的な方法を説明する。図2に示すように、例えば、第1の反射表面セグメント219aがレーザビームの経路を横切る際、第1の反射表面セグメント219aの第1の縁部部分221aが初めにレーザビーム203の経路を横切って、鏡229から離れるレーザビーム経路228aによって示されているようにレーザビームを反射する。続いて、228b(図3参照)で示すうに、鏡229から反射したレーザビーム203は、位置331において分割経路151と交差するように配向される。一実施形態では、図7に示すように、位置331のレーザビームスポット703は、分割経路に対して垂直な方向よりも、分割経路151の方向において大きな、細長い長さを有することができる。分割経路151に沿って延在する細長い長さを有するレーザビームスポット703を提供することにより、分割経路151に沿った正確な割れの形成及び伝播を促進できる。
一実施形態では、概略図で示されているように、鏡229は、放物面鏡又は他の鏡を含むことができ、上記鏡は、多角形反射器215の第1の回転軸218の周りにおける反時計回り方向217の回転角度を通して、位置331をレーザビームスポット703に曝露し続けるように、レーザビーム203を反射するよう設計される。実際には、図2に示すように、多角形反射器215が回転し続けるため、レーザビーム経路228aは、鏡229を横断して新しい経路232aへと走査を行う。232bで示すように、鏡229(例えば放物面鏡)から離れるように反射されたレーザビーム203は、依然として、位置331において分割経路151と交差するように配向されている。実際には、図示されている実施形態では、レーザビーム203は、多角形反射器215が第1の回転軸218の周りで反時計回り方向217に上記回転角度を通して回転する際に、レーザビームが鏡を横断して経路228aから経路232aまで走査を行う時間全体にわたって、位置331において分割経路151と交差し続ける。
いくつかの実施形態では、位置331のフットプリントは、レーザビームスポット703のフットプリントと一致し、従ってレーザビームスポット703は、多角形反射器215の上記回転角度の間に、位置331全体を照射する。更なる実施形態では、位置331はレーザビームスポット703のフットプリントより大きくてよく、ここで、レーザビームスポットは、多角形反射器215の上記回転角度を通してある距離を移動する。レーザビームスポット703及び位置331の相対的なサイズに関わらず、位置331は、レーザビームスポット703の位置331内への滞在時間の増大により、分割経路151の他の部分より高温に加熱される。更に、位置331は、以下に記載するように、レーザビームスポット209が分割経路にわたって掃引する際に、更に加熱される。
最終的に、多角形反射器215は上記回転角度を超えて回転し、レーザ203は放物面鏡229によって反射されなくなる。いくつかの実施形態では、図示されていないが、多角形反射器215が、レーザ203が放物面鏡によって反射されなくなるよう、十分に回転するとすぐに、レーザは鏡のそばを通過して、ガラスリボン103の外側縁部部分211a上の分割経路151を照射できる。更なる実施形態では、図3の経路301によって示されているように、多角形反射器215が、レーザ203が放物面鏡によって反射されなくなるよう、十分に回転するとすぐに、レーザは鏡229とガラスリボン103の外縁部153との間を通過でき、従ってレーザはガラスリボンに衝突せず、ガラスリボン103の第1の外側縁部部分211aの外縁部153から離れるように移動する。外縁部153から離れるように移動するレーザビームを提供することにより、分割経路151の曝露を最大化でき、従って分割経路151のかなりの部分又は全体に沿った応力を最大化できる。
図3に更に示すように、レーザビームが外縁部153を離れるように移動するかどうかに関わらず、多角形反射器215の回転により、最終的には、経路303に沿って移動する、反射されたレーザビームが、ガラスリボン103をレーザビームスポット209まで横断する分割経路151の上流端部222を照射する。実際には、図示されているように、分割経路151の上流端部222はレーザビームスポット209に曝露され、これにより、分割経路151がその位置において加熱される。多角形反射器215が第1の回転軸218の周りで反時計回り方向217に回転し続けると、第1の反射表面セグメント219aの角度が変化し、これにより、レーザビームスポット209は、ガラスリボン103の第1の外側縁部部分211aから第2の外側縁部部分211bに向かって延在する方向225に沿って移動する。図7に示すように、レーザビームスポット209は最終的に、反射されたレーザビームスポット703によって既に加熱された位置331を通過し、これによって位置331を更に加熱する。図示されているように、いくつかの実施形態では、反射されたレーザビームスポット703は、レーザビームスポット209より小さなフットプリントを有してよく、これにより、位置331におけるレーザビームへの曝露が強化された、集束した領域が提供される。
図4は、多角形反射器215が回転することにより、これに続いて第1の反射表面セグメント219aの中間部分221bがレーザビーム203の経路を横切り、レーザビームスポット209を反射して、分割経路151の中間位置401をレーザビームスポット209に曝露し、これによって上記位置において経路が加熱される様子を示す。
図5に更に示すように、多角形反射器215は、第1の回転軸218の周りで反時計回り方向217に更に回転でき、これにより、これに続いて第1の反射表面セグメント219aの第2の縁部部分221cはレーザビームの経路507を横切り、レーザビームスポット209を反射して、分割経路151の下流端部501をレーザビームスポット209に曝露し、これによって上記位置において分割経路が加熱される。第1の回転軸218の周りでの反時計回り方向217の回転が更に増加することにより、第2の反射表面セグメント219bの第1の縁部部分503が、レーザビーム203の経路を横切ることになり、ここでレーザビームスポット209は、分割経路151の下流端部501から消滅し、図3に示すような経路228a〜228bに沿って移動した後で、位置331に再び出現する。当然のことながら、実際のレーザビームは有限の直径を備えるため、レーザビームが隣接する反射表面セグメントの隣接する部分から同時に反射される瞬間がわずかに存在する。このような瞬間において、レーザビームスポット209は、掃引経路の極点に関連する複数の位置に部分的に出現し得る。例えば、短い期間の間、レーザビーム203は、第1の反射表面セグメント219aの第2の縁部部分221c及び第2の反射表面セグメント219bの第1の縁部部分503から同時に反射されることになる。このような瞬間において、レーザビームスポット209は、図5に示す位置に部分的に出現してよく、また図2〜3の位置331に部分的に出現してよい。
従って、この加熱ステップは、レーザビームスポット209を分割経路151に沿って繰り返し通過させることにより、分割経路151に沿って熱応力を生成するステップを含むことができる。更に、図示されている実施形態では、レーザビームスポット209を繰り返し通過させる上記ステップは任意に、レーザビームスポット209を単一の方向225に繰り返し通過させるステップを含むことができる。実際には、多角形反射器215が第1の回転軸218の周りで、図示されている反時計回り方向217に回転する間に、反射表面セグメント219a〜hのそれぞれが、レーザの経路を横切るため、レーザビームスポット209は常に、分割経路151の上流端部222から下流端部501へと、単一の方向225に移動する。レーザビームスポットは、多角形反射器215の回転速度に応じて、単一の方向225に沿って様々な速度で移動できる。例えばレーザビームスポットは、約0.5km/秒〜約6km/秒、例えば約1km/秒〜約5km/秒、例えば約2km/秒〜約4km/秒、例えば約3km/秒で、分割経路151に沿って移動できる。
更に、レーザビームスポット209を分割経路151に沿って繰り返し通過させることにより、分割経路151に沿って熱応力を生成することに加えて、位置331はまた、分割経路の他の部分より高温に加熱される。というのは、第1の外縁部153から離れるように掃引を行うレーザの一部分が再配向されて、レーザビームスポット703の位置331を照射し、これにより、分割経路151のこの領域が更に加熱されるためである。
図示されていないが、更なる実施形態では、分割経路151は、多様な方法で加熱してよい。例えば、複数のレーザビーム生成器201を設ける、及び/又はレーザビーム生成器によって生成されたレーザビームを2つ以上のレーザビームに分割することによって、多角形反射器の異なる複数の鏡、及び/又は1つの鏡の異なる複数の部分から、複数のレーザビームを同時に反射させてよい。従って、ガラス分割装置149の光学的構成に応じて、分割経路151に沿って単一の方向225に、又は対向する複数の方向に沿って、同時に移動する、複数のレーザビームスポットを提供できる。別の実施形態では、レーザビーム生成器201によって生成されたレーザビーム203を、分割経路151全体を同時に加熱する細長レーザビームスポットへと伸長させてよい。このような実施形態では、レーザビームスポット209は、分割経路151全体を同時に加熱する間、及び第1の外縁部153から離れるように配向されたレーザビームの一部分を再配向して、位置331を更に加熱する間、静止したままとなり得る。また更なる例では、複数の静止型レーザビームスポットを提供することによって、分割経路151全体を加熱してよい。例えば、複数の静止型レーザビームスポットを、一方の端部から他方の端部までにわたって位置決めしてよく、ここで、全てのレーザビームスポットの全体としての長さは、外縁部153から離れるように配向されたレーザビームの一部分を再配向して、位置331を更に加熱する間、分割経路151の長さ全体に沿って、又は分割経路151の長さ全体より長い長さに沿って延在する。更なる実施形態では、複数の静止型レーザビームスポットを、互いに部分的に重なるように位置決めしてよく、ここでもまた、全てのレーザビームスポットの全体としての長さは、分割経路151の長さ全体に沿って、又はそれより長い長さに沿って延在する。
更に別の実施形態では、複数のガラス分割装置149を設けてよく、これらはそれぞれ、分割経路全体のうちのあるセグメントを、レーザビームスポット209に曝露する。例えば図9に示すように、上述のガラス分割装置149と任意に同等又は同一であってよい、複数のガラス分割装置149を設けてよい。なお、図9には5個のガラス分割装置149が示されているが、この図は、本明細書に添付されている請求項の範囲を限定するものではない。というのは、請求対象の主題の実施形態において、いずれの個数のガラス分割装置(例えば1個、2個、3個から、6個以上のガラス分割装置)を使用できるためである。各ガラス分割装置149は、レーザビーム902、904、906、908、910を生成してよく、これらは、各レーザビームが提供する各レーザビームスポット209によって、分割経路全体に沿った対応する被加熱セグメント901、903、905、907、909に沿って、熱応力を生成できる。いくつかの実施形態では、上記被加熱セグメントは、ガラスリボン103に沿った分割経路を加熱するために、一方の端部から他方の端部までにわたって位置決めしてよい。しかしながら、図示されているように、各被加熱セグメントは、セグメント間における分割経路の十分な加熱を提供するために、重複領域911、913、915、917において少なくとも1つの隣接する被加熱セグメントと重なっていてよい。いくつかの実施形態では、上記重複領域は、被加熱セグメント901、903、905、907、909のうちの少なくとも1つの長さの約5%〜約40%、例えば被加熱セグメントのうちの少なくとも1つの長さの約10%〜約30%、例えば約10%〜約25%の、重複長さを含んでよい。一実施形態では、対応する被加熱セグメント901、903、905、907、909はそれぞれ、約800ミリメートル(mm)の長さを有することができ、ここで各重複領域911、913、915、917は、約100mmの重複長さを有する。複数のセグメント及び任意の重複領域を設けることにより、ガラスリボンに沿って延在する分割経路全体に沿った、十分なレベルの熱応力の達成を支援できる。
図9に更に示すように、レーザビームの一部分を再配向して、上述の放物面鏡229等の鏡を用いて、レーザビームの一部分を再配向し、欠陥801を形成できる。あるいは、図示されているように、図示されている平坦な鏡919等の鏡が、経路228a、303に沿ってこれらの間でレーザを反射する、光学的構成を設けてよく、これにより、位置331において(例えばレンズ921によって)集束して、図7に関して上述したものと同様又は同一のビームスポットプロファイルを提供する。図示されているように、レンズ921は、レーザが鏡919によって反射される前の上流に設けてよく、従ってレーザビームは、鏡919によって反射される前に集束し始める。代替実施形態では、レンズ921は、鏡919の下流に位置してよく、これによりレーザビームは、鏡919によって反射された後に集束し始める。図9では、平坦な鏡919及びレンズ921を、レーザビームの一部分を再配向するための方法として図示しているが、このような構成は、本開示の実施形態のうちのいずれに設けてもよい。
本開示のいくつかの実施形態は、レーザビームスポットがガラスリボンのかなりの部分、例えばガラスリボンの寸法全体を横断して移動することを実証しており、またいくつかの実施形態では、レーザビームスポットはガラスリボンから離れるように移動することも示されている。従って、分割経路151、163も同様に、ガラスリボンのかなりの部分、例えばガラスリボンの寸法全体を横断して延在できる。例えば図示されているように、レーザビームスポット209は、ガラスリボン103の幅「W」全体に沿って、第1の外縁部153から第2の外縁部155まで通過し、従って分割経路151は、ガラスリボン103の幅「W」全体に延在する。同様に、図1に更に示されているように、レーザビームスポット209は、ガラスシート104の長さ「L2」全体に沿って、第1の縁部165から第2の縁部167まで通過し、従って分割経路163は、ガラスシート104の長さ「L2」全体に延在する。いくつかの実施形態では、分割経路151、163は、約50mm〜約5000mm、例えば約50mm〜約1000mmとすることができるが、更なる実施形態では、レーザビームスポット209は、より長い又はより短い経路に沿って移動する場合もある。
レーザビームスポット209は、円形スポットを含むことができるが、更なる実施形態では、楕円形又は他のスポット形状を提供してもよい。円形レーザビームスポットの、集束した最も細い部分における最小直径は、スポットの強度プロファイルの1/eとして決定した場合に、約1mm〜約2mmとすることができるが、更なる実施形態では、他の寸法を提供してもよい。同様に、楕円形又は他のスポット形状の最大長さは、約1mm〜約3mmとすることができるが、更なる実施形態では、他の寸法を提供してもよい。例えば、静止型レーザビームを利用する場合、レーザビームスポットの形状は、大幅に細長くなり得、数十cmの長さ、例えば1メートルを超える長さを有する場合がある。1つ以上の静止型レーザビームスポットを用いて、分割経路151を曝露してよい。
上述のように、図3の経路301によって示されているように、レーザビームは、分割経路151の上流端部222及び/又は下流端部501等の、分割経路の少なくとも1つの端部を掃引できる。実際には、図3の経路301によって示されているように、レーザビームは、分割経路151の上流端部222を掃引できる。更に、図6の経路601によって示されているように、更なる実施形態では、レーザビームは、分割経路151の下流端部501を掃引できる。レーザビームが上流端部222及び下流端部501の両方を掃引する構成を提供することにより、レーザビームによる加熱に対する分割経路151の曝露の最大化を支援でき、分割経路151の全ての部分が十分なレベルの熱応力を得ることを保証できる。更に、レーザビームが、上流端部又は下流端部のうちの少なくとも一方を掃引できるようにすることにより、放物面鏡229又は他の鏡が、分割経路の端部から離れるように移動するレーザビームのエネルギを再配向して、分割経路151の位置331を曝露させ、分割経路のこの部分を更に加熱できる。
図6に更に示すように、分割経路151をガラスリボンに沿って曝露する間、ガラスリボンを、分割経路151全体がレーザビームの集束深さ「DOF」内に位置するように位置決めしてよい。集束深さ「DOF」は、以下の式:
Figure 2020514238
で計算でき、ここで「F」はレンズ207の焦点距離であり、「D」はレンズの前におけるビーム直径であり、「λ」は波長である。
分割経路151全体をレーザビーム203の集束深さ内に位置決めすることにより、レーザビームから分割経路151へのエネルギ伝達効率の向上を支援できる。レーザビームの集束深さは、分割中のガラスの反り、厚さ変動、及び運動の振幅を超えるため、集束深さにより、可変厚さを有し、かつレーザビーム生成器201に対して移動する、又は配向をある程度変化させる場合もある、非平坦ガラスの分割が可能となる。いくつかの実施形態では、集束深さ「DOF」は、約20mm〜約400mm、例えば約20mm〜約200mmとすることができるが、更なる実施形態では、他の集束深さを提供してもよい。
更に、いくつかの実施形態では、ガラスリボンの経路に加えてガラスリボン全体を、集束深さ内に位置決めしてよい。レーザビームの集束深さは、本開示の方法中の、レーザビーム生成器に対する、ガラスの厚さ、ガラスの反り、又はその他の起こり得るガラスリボンの位置の変化のばらつきを超える程度に十分に大きくすることができる。
更に、いくつかの実施形態では、ガラスリボンの主面上におけるレーザビームスポット209の寸法は、分割経路151に沿ってレーザビームスポットを繰り返し通過させる間、特に分割経路の端部付近において、変動する。例えば、ガラスリボンの主面上におけるレーザビームスポット209の寸法は、レーザビーム203を掃引経路603又は掃引経路605に沿って集束させる際に、分割経路151に沿って変動し得るが、ガラスリボンが集束深さ内に引き続き維持されている間に、他の掃引経路を設けてもよい。
図7に示すように、レーザビームスポット209は、掃引経路605に沿って移動する場合、分割経路151に沿ったレーザビームスポット209の直径及び形状の変化により、図示されている切欠き部を有する楕円形パワー密度領域701によって表される可変パワー密度を分割経路151に沿って印加してよい。ガラスリボンの表面上のレーザビームスポット209の楕円形パワー密度領域701は切欠き部を有するが、これは、図7に示す実施形態において、レーザビームスポットをガラスリボンから離れるように意図的に移動させるためであり、パワー密度の残りの部分は鏡(例えば放物面鏡229)によって位置331へと再配向され、ここで、もう一方の端部は、任意に切欠き部を有しない楕円形パワー密度領域を含んでよく、この領域では、レーザがガラスリボンの第2の外縁部153から離れるように移動する。
外側縁部部分211a、211bが厚みのある縁部ビードを備える場合、2つのレーザビーム203を用いてガラスリボンを分割すると、更に有益となり得、上記2つのレーザビーム203は、上記厚みのある縁部(例えば縁部ビード)に又はその付近に位置する最大パワー密度を生成し、また各レーザビームスポットの一部分はガラスリボンの中央領域で重なる。最大パワー密度が、上記厚みのある縁部又はその付近に位置するため、より高い熱応力を、上記厚みのある縁部ビードに向けることができ、結果として熱応力が増大する。同時に、レーザビームスポットの尾部によって提供される比較的低いパワー密度が部分的に重なることにより、重なったレーザビームスポットからの二重の曝露によって、熱応力の増強をもたらすことができる。このような重複は、図9に示す重複領域911、913、915、917においても提供でき、ここでは、二重曝露によって、被加熱セグメントの外側端部における比較的低いパワー密度の問題を解消でき、これにより、ガラスリボンに沿って延在する分割経路全体に沿った、十分なレベルの熱応力の達成を支援できる。
分割経路151の局所的加熱は、ガラスリボンの異なる複数の部分間に温度差を形成し、これが分割経路151に沿って熱応力を生成する。上述のように、分割経路151を加熱するプロセスは、所定のレベルの応力が得られるまで実施できる。いくつかの実施形態では、応力の好ましい所定のレベルは、ガラスの歪み点の約70%〜約100%、例えばガラスの歪み点の約80%〜約100%、約90%〜約100%、例えば約95%〜約100%である、分割経路151に沿った温度に対応する応力である。このレベルの加熱によりガラスリボン内の残留応力の生成が回避される。更なる実施形態では、所定のレベルの応力は、ガラスの歪み点からアニール点までの、分割経路151に沿った温度に対応する応力である。比較的低い温度も可能であるが、場合によっては、分割経路151に沿った熱応力を最大化するために、比較的高温に到達することが望まれる場合がある。比較的高い熱応力を提供することにより、以下で更に十分に説明される欠陥の適用後の、分割時間の削減を支援できる。いくつかの実施形態では、分割時間は、欠陥の生成後、約0.1秒〜約3秒とすることができるが、更なる実施形態では、他の分割時間も可能である。
分割経路を所望のレベルの熱応力まで加熱するために必要な時間は、レーザ出力、ガラスのタイプ、ガラスの寸法、ガラスの厚さ又は他の因子といった、幅広い因子に左右され得る。いくつかの実施形態では、分割経路151、163は、約300W〜約1.5kWのCOレーザ出力及び約0.1mm〜約3mmのガラス厚さにおいて、約0.1秒〜約5秒の範囲内で十分に加熱できる。
上述のように、ガラスリボン(例えばガラスリボン、ガラスシート等)の分割方法は、ガラスリボン上の分割経路151を少なくとも1つのレーザビームスポット209に曝露して、ガラスリボンに損傷を与えることなく、分割経路に沿って熱応力を生成するステップを含むことができる。上記方法はまた、分割経路が、ガラスリボン上の分割経路を少なくとも1つのレーザビームスポット209に曝露する上記ステップ中に生成された熱応力下にある間に、分割経路上に欠陥を形成するステップも含むことができ、このステップの後すぐに、ガラスリボンは上記欠陥の形成に応答して、分割経路に沿って分割される。
一実施形態では、欠陥は、分割経路を少なくとも1つのレーザビームスポット209に曝露する上記ステップ中に、所定のレベルの熱応力が分割経路151に沿って得られた後で、形成される。実際には、分割経路全体が所定のレベルの熱応力下にあるため、欠陥の形成開始は直接的に、欠陥の形成に応答した、分割経路に沿ったガラスリボンの分割をもたらす。この分割は、欠陥が形成されているときに、又は欠陥の形成直後に開始できる。従って、ガラスリボンの分割は、欠陥の直接的な結果として発生し得、上記欠陥は、フルボディ割れを分割経路全体に沿って迅速に伝播させて、レーザビームスポット209によって得られる上記所定のレベルの熱応力に基づいて、ガラスシートに対する曲げ、冷却又は他の応力印加といった他の分割力の支援なしに、ガラスリボンを分割する。本明細書中で使用される場合、用語「フルボディ割れ(full body crack)」は、ガラスリボンの全厚を通って延在する割れを指す。本開示の態様に従ってガラスウェブ(例えばガラスリボン)を分割するための時間は、ガラスウェブを分割するために必要な時間を、従来の技法に比べて大幅に短縮できる。従って、本開示の態様は、従来の技法に比べて迅速なガラスウェブの分割が望ましい用途において、有益となり得る。例えば、ドロー速度が上昇した用途では、ガラスリボンの所与の移動長さ以内に分割を発生させるために、迅速な分割が有益となり得る。更に、本開示の方法は、昇温条件下でもガラスリボンを分割できる。例えば、ガラスリボンが室温である間に分割を行うことができるが、ガラスリボンが、典型的にはガラスの歪み点未満である昇温、例えば400℃までの温度であるときに、分割を行うこともでき、ただし更なる実施形態では他の最大温度を提供してもよい。従って、本開示の方法は、成形プロセス中又は他の加工手順中にガラスリボンが冷却される前に、分割を提供できる。
一実施形態では、図8に示すように、上述の実施形態のうちのいずれにおいて、欠陥を形成するステップは、選択された分割経路を少なくとも1つのレーザビームスポット209に曝露することによって、上記分割経路に沿って熱応力を生成するステップを実施している間に実施できる。分割経路を曝露する上記ステップ中に欠陥を形成することにより、欠陥の形成に直接応答して発生する迅速な分割を提供するために十分なレベルの熱応力を、分割経路に沿って維持することを支援できる。いくつかの実施形態では、選択された分割経路を曝露する上記ステップは、欠陥を形成する上記ステップの開始後に完了してよく、また、分割経路に沿ったガラスリボンの分割が完了するまで継続されていてもよい。分割経路の曝露中に欠陥を形成することの別の利点は、欠陥を曝露前に生成した場合に曝露(加熱)中に開始され得る、制御不可能な破損の確率の低減である。これにより、強化ガラス、積層ガラス構造体、及び高い内部応力を有する他のいずれのガラス製品の、信頼性の高い分割が可能となる。更に、経路の曝露中に欠陥を形成することの別の利点は、分割に必要な全時間の削減である。
更なる実施形態では、選択された分割経路151を曝露する上記ステップは、欠陥の形成直前、欠陥の形成時、欠陥の形成直後、又は欠陥の形成の少し後に、完了してよい。このような実施形態では、欠陥は、分割経路に沿った分割を提供するために十分な残留熱応力が分割経路に沿って存在するときに、依然として形成できる。しかしながらいくつかの実施形態では、欠陥の形成中及び欠陥の形成後にも(例えばガラスリボンの分割全体の間)、分割経路151を少なくとも1つのレーザビームスポット209に曝露し続けることによって、分割の速度を上昇させることができる。実際には、欠陥の形成中に分割経路を曝露し続けることにより、所定の熱応力、例えば最大熱応力を、分割経路に沿って維持することによって、分割の速度を上昇させることができる。しかしながら、過熱による分割縁部に沿った残留応力の生成を最小化又は回避するために、分割経路の過剰曝露は回避しなければならない。
欠陥を形成する上記ステップは、多様な方法で実施してよい。例えば図1に概略図で示すように、一実施形態では、欠陥は、例えば機械的工具168(例えば罫書き用ホイール、圧子、回転工具(回転ディスク)、ダイヤモンドチップ等)を用いて、ガラスリボン103に機械的に係合することによって、形成してよい。実際には、スクライブの先端が、表面の不完全部分(例えば表面の割れ)といった欠陥801を形成できる。更なる実施形態では、欠陥を、点状欠陥又は罫書き線として提供してよい。図示されていないが、空気軸受又は機械的接触型支持部材といった支持デバイスを設けることにより、スクライブによって印加される力に対する反作用を支援して、欠陥801の形成を支援できる。
別の実施形態では、図1に示すように、欠陥は、分割経路151の加熱に使用されるレーザビーム生成器201とは異なるレーザビーム生成器169を用いて形成してよい。図1に示すように、レーザビーム生成器169は、ガラス分割装置149から分離されていてよい。更なる実施形態では、レーザビーム生成器169は、ガラス分割装置149と共に移動するように設置されていてよい。例えば、図2、4〜6、8及び9に示すように、レーザビーム生成器169を、ガラス分割装置149のフレーム、シャーシ、又は他の構造的特徴部分に設置してよい。いくつかの実施形態では、ガラス分割装置149の移動が、レーザビーム生成器169の対応する移動をもたらしてよい。このような実施形態では、レーザビーム生成器169を、ガラス分割装置149と共に移動するように設置することにより、適切な瞬間に位置331を照射するためのレーザの整列を、単純化できる。実際には、分割経路151を加熱するために、移動するガラスリボンにガラス分割装置149が追従する実施形態では、レーザビーム生成器169は同様に移動して、移動するリボンを追跡するため、又はリボンと共に移動する位置331がレーザビーム生成器169と整列する瞬間にレーザビーム生成器169の起動のタイミングを合わせるために、レーザビーム生成器169の位置を調節する必要なしに、常に分割経路151の位置331に集束させることができる。更に、レーザビーム生成器169は、ガラスリボン103からレーザビーム生成器169への熱の放射を低減するために十分な、リボン103からの距離(例えばリボンから1.5メートル以上)に、設置できる。従って、ガラスリボン103からの熱による、レーザビーム生成器169の高コストの冷却の増強を回避できる。
一実施形態では、レーザビーム生成器169は、表面の不完全部分等の欠陥801を形成するために使用できるパルスレーザを生成できるが、表面下の不完全部分を提供してもよい。いくつかの実施形態では、レーザビーム生成器169によって生成される欠陥801は、割れ、点状欠陥、罫書き線、又は他の欠陥を含むことができ、ここでこれらの欠陥は任意に、アブレーションプロセスによって形成されてもよい。いくつかの実施形態では、レーザビーム生成器169は、COレーザパルスバーストによって誘発される熱応力によって欠陥801を形成するための、パルスバーストモードの比較的低出力のCOレーザを備えることができる。更なる実施形態では、レーザビーム生成器169は、誘発されるパルス状のアブレーションによって欠陥801の形成を開始させることができる、短パルスダイオード励起固体レーザ(short‐pulse diode pumped solid state laser:DPSS laser)を備えることができる。本開示の実施形態のうちのいずれにおいて、欠陥801は、分割経路151の方向に延在する、細長いアブレーションを含んでよく、これにより、分割経路151に沿ったガラスリボンの分割の適切な配向を支援できる。
別の実施形態では、分割経路151を加熱して分割経路151に沿った応力プロファイルを生成するために使用されるものと同一のレーザビーム生成器201によって、欠陥801の形成を開始してよい。実際には、上述のようにいくつかの実施形態では、レーザビーム生成器201が生成したレーザビームの一部分を再配向することによって、位置331を更に加熱し、欠陥801を形成できる。同一のレーザビーム生成器201を使用することにより、分割経路151に沿って十分なレベルの応力が達成されるとすぐに欠陥801の形成を開始できるようにしたまま、装置の複雑性を低減できる。実際には、分割経路に沿って所望の応力プロファイルを提供するために分割経路151を加熱すると、上記位置はより高温で更に加熱され、ここで欠陥801(例えばアブレーション)は、分割経路151に沿って所望の応力プロファイルが得られるとすぐに発生するように設計される。よって、レーザビーム生成器201によって生成されたレーザビームに対する位置331の曝露が、分割経路151に沿ってガラスリボン103内に欠陥801を形成するために十分なものとなると、分割経路151は、分割経路151に沿って所望の応力プロファイルを形成するために、同一のレーザビーム生成器201によって既に加熱されているため、ガラスリボンの分割が発生する。
いくつかの実施形態では、欠陥は、レーザビームスポットに曝露されるガラスリボンの側部の反対側の、外向きの側部上に位置できる。更なる例では、欠陥は、レーザビームスポットに曝露される内向きの側部上に位置でき、更には、ガラスリボンの両側上の欠陥を含んでもよい。また更に、欠陥は、リボンの外縁部上、一方の隅部上、又は両方の隅部上(例えば2つの欠陥)に位置してもよく、又は欠陥は、内向きの表面から外向きの表面まで延在する連続的な欠陥であってもよい。
いくつかの実施形態では、欠陥を罫書き線として提供すると、適切なフルボディ割れを分割経路151、163の方向に沿って配向するのを支援するために有益となり得る。例えば、罫書き線は、分割経路151、163に沿って延在する長さと、分割経路に対して垂直な幅とを有することができる。罫書き線は、いくつかの実施形態において表面溝又は他の不完全部分を形成し得る表面アブレーションの形態の、アブレーションされた線を含むことができる。例示的な罫書き線は、広範な長さ及び幅、例えば約0.5mm〜約5mmの長さ及び約0.1mm〜約0.3mmの幅を有することができる。表面欠陥として提供される場合、欠陥の深さは、ガラスのタイプに応じて、約5マイクロメートル〜約500マイクロメートルとすることができる。例えば化学強化ガラスの場合、ガラスリボンの化学強化層を通過した位置まで到達するために、比較的深い欠陥を提供してよい。
欠陥801は、分割経路上等、分割経路151、163に沿ったいずれの位置に設けてよい。一実施形態では、欠陥は、ガラスリボンの第1の外縁部153及び第2の外縁部155のうちの一方の付近に位置する。一実施形態では、以下に記載するようにレーザビームスポット209の走査が開始される第1の外縁部153の付近に、欠陥が位置することが有益となり得る。例えば、図8に示すように、欠陥801をガラスリボン103の第1の外縁部153と第2の外縁部155との間に適用でき、又は更なる実施形態では、欠陥を第1の縁部及び/若しくは第2の縁部に設けてよい。欠陥を第1の縁部と第2の縁部との間に適用することは、割れが、ガラスリボンの縁部に存在し得る縁部の不完全部分ではなく、欠陥の位置において伝播し始めることを保証するのを支援するために有益となり得る。更に、欠陥をガラスリボン103の第1の縁部と第2の縁部との間に適用することにより、ガラスリボンのより迅速な分割を得ることもできる。いくつかの実施形態では、欠陥は、ガラスリボン103の外側縁部部分211a、211bに一般に形成される、厚みのある縁部ビード上に形成できる。あるいは、図8及び9に示すように、欠陥は任意に、上記厚みのある縁部ビードの内側に設けてよい。図8及び9に示すように、いくつかの実施形態では、欠陥801は、第1の縁部(例えば153、165)から距離「D」に形成してよく、いくつかの実施形態では「D」は0mmであり、この場合欠陥801は外縁部に形成される。いくつかの実施形態では、欠陥801は、0mm〜約50mm、例えば0mm〜約35mm、例えば0mm〜25mm、例えば約0mm〜約10mmである距離「D」に形成してよい。実際には、欠陥801は、分割経路に沿ったいずれの位置に形成してよい。更に、いずれの個数の2つ以上の欠陥を分割経路に沿って形成してよく、分割は、第1の縁部から第2の縁部に向かう方向、第2の縁部から第1の縁部に向かう方向に発生してよく、又は分割は、第1の縁部に向かう方向及び第2の縁部に向かう方向の両方に発生してよい。例えば、1つ以上の欠陥801を分割経路の中央部分に設けてよく、ここでは分割は、反対方向(即ち第1の縁部に向かう方向及び第2の縁部に向かう方向)に同時に伝播する1つ以上の割れによって発生してよい。
いくつかの実施形態では、欠陥は、分割経路の中央部分、又はガラスリボン103の第1の縁部若しくは第2の縁部付近に形成してよい。一実施形態では、図8に示すように、欠陥801は、第2の外縁部155よりも第1の外縁部153の付近に形成してよい。欠陥801をガラスリボンの第1の外縁部153付近(例えば第1の外縁部153から距離「D」)に設けることは、上述のように、レーザビームスポット209がガラスリボンの第1の外縁部153から第2の外縁部155に向かう単一の方向225に移動する場合に、特に有益となり得る。このような実施形態では、ガラスリボン103の第1の外縁部153は、レーザビームスポット209の移動経路に沿って、単一の方向225において上流にある。フルボディ割れは、レーザビームスポット209の単一の方向225に伝播する傾向を有するため、欠陥をガラスリボンの第1の外縁部153付近に配置することにより、フルボディ割れを、方向225においてガラスリボンの幅(又は長さ)を横断するように下流に迅速に伝播させるのを支援できる。更に、フルボディ割れを、第1の外縁部153と交差するように上流にも伝播させるために十分に近い距離「D」に、欠陥801を配置できる。
更に、図9を参照すると、レーザビーム902、904、906、908、910のタイミングを合わせることによって、各レーザビームのレーザビームスポットを、対応する単一の方向225a、225b、225c、225d、225eに沿って、連続したパターンで移動させることができ、これにより、隣接するレーザビームスポットが重複領域911、913、915、917に沿って同時に存在できる。従って、レーザビームスポットは、ガラスリボンの全幅又は全長さを横断して単一の方向に沿って略連続して移動してよく、これにより、分割経路全体に沿ったフルボディ割れの迅速な誘発を支援できる。
上述の方法のいずれは、ガラスシート又はガラスリボン等のガラスウェブの分割に適用してよい。従って、ガラスリボン103に関して説明されている実施形態は、ガラスシート104又は他のガラスウェブにも適用できる。例えば、図1に関して図示されているように、分割経路151は、ガラスリボン103の幅「W」を横断して、ガラスリボン103の第1の外縁部153と第2の外縁部155との間に延在できる。このような実施形態では、欠陥の形成により、図1に示すように、ガラスシート104がガラスリボン103から分割される。これもまた図1に示されている更なる実施形態では、分割経路163は、ガラスシート104の長さ「L2」に沿って、ガラスシートの第1の縁部165と第2の縁部167との間に延在できる。このような実施形態では、欠陥の形成により、ガラスシート104の縁部部分159をガラスシート104の中央部分161から分割できる。
上述の方法のいずれは、(図示されているように)平坦であってよい、又はC字型、S字型若しくは他の構成に曲げられる等した平坦でない(例えば反った)構成を有してよい、多様なガラスリボンの分割を促進できる。更に、上記方法のいずれは、略均一な厚さを有する、又は不均一な可変厚さを有する、ガラスリボンの分割を促進できる。例えば図示されているように、比較的厚い縁部ビードと比較的薄い中央部分とを有するガラスリボンを分割できる。
別の実施形態では、ガラスリボンは、ガラスリボンが比較的静止しているときに分割しても、又はガラスリボンが移動しているときに分割してもよい。例えばガラスリボンは、ガラスリボンが成形用部材からドロー加工されている際には、又はガラスリボンが成形用部材に対してわずかに揺動している及び/若しくはねじれている場合には、運動中に分割され得る。また更に、本開示の方法のいずれは、ガラスリボンのおおよその歪み点を超えない昇温下にあるガラスリボンの分割に使用できる。
更に、本開示の方法は、非強化ガラス又は強化ガラスの分割に使用できる。例えば上記方法は、圧縮下の少なくとも1つの外層と張力下の別の層とを含む強化ガラスリボン(例えば化学強化ガラスリボン)の分割に使用できる。ある特定の実施形態では、本開示の方法は、両側が強化された強化ガラスリボンの分割に使用でき、ここで、上記ガラスリボンの2つの主面は圧力下であり、上記ガラスリボンの中央部分は張力下である。
更なる実施形態では、本開示の方法は、積層ガラスリボン層を備えるガラスリボンの分割に使用してよい。一実施形態では、積層構造体は、圧縮表面層と、張力下の中央層とを備えることができる。別の実施形態では、積層構造体は、2つの圧縮表面層と、これら2つの圧縮層の間に挟まれた張力下の中央層とを備えることができる。また更なる実施形態では、本開示の方法は、複数の層のうちの少なくとも2つが異なる組成及び/又は異なる熱膨張係数を含む、積層ガラスリボン層の分割に使用してよい。他の実施形態では、ガラスリボンは、化学強化又は熱強化ガラスであってよく、ここでは上記ガラスリボンは、イオン交換又は熱処理によって生成された表面圧縮応力層を備える。
更なる実施形態では、レーザビームの集束深さは、ガラスの厚さの変動の振幅、反りの振幅、ビーム源に対するガラスの運動の振幅、又は処理条件の他のばらつきを超えるものであってよい。
図10〜17は、ガラスリボンがガラスリボンの長さの方向に沿って移動する間にガラスリボン103を分割できる、例示的な装置及び方法を示す。特段の記載がない限り、図1〜9を参照して上述した本開示の態様は、図10〜17の例示的な装置及び方法に適用できる。
図10〜13は、ガラスリボン103からガラスシート104を分割するための例示的なガラス分割装置1049を示す。図14〜17は、ガラスリボン103からガラスシート104を分割するための別の例示的なガラス分割装置1449を示す。図10〜13及び図14〜17の実施形態は、図1〜9に示されている実施形態と同様又は同一であり得るが、簡略化によって反射器205a〜cのうちの1つ以上が任意に除去されている場合がある。各ガラス分割装置1049、1449は、既により十分に説明した、レーザビーム203を生成するレーザビーム生成器201等の、少なくとも1つのレーザを含む。各ガラス分割装置1049、1449は更に、上述の多角形反射器215等の第1の反射器を含む。上述のように、多角形反射器215は、上述の第1の反射表面を含むことができる。第1の反射表面は、第1の回転軸218の周りで(例えば反時計回り方向217に)回転可能である。上述のように、いくつかの実施形態では、多角形反射器215の第1の反射表面219は、上述の8個の反射表面セグメント219a〜hと同様又は同一の、複数の反射表面セグメントを備えてよい。図10〜13及び図14〜17の実施形態において更に示されているように、複数の反射表面セグメントは、第1の回転軸218の周りで(例えば反時計回り方向217に)回転することによって、レーザビーム203を反射表面セグメントから反射し、得られるレーザビームスポット209を、ガラスリボン103上の分割経路151に沿って、ガラスリボンの幅「W」の方向等の搬送方向1001を横断する方向に繰り返し通過させることによって、分割経路151に沿って熱応力を生成できる。
図10〜13及び図14〜17の実施形態において示されているように、ガラスリボン103からガラスシート104を分割するためのガラス分割装置1049、1449は更に、第2の反射器205d、1401を含み、これは第2の反射表面206、1402をそれぞれ含み、上記第2の反射表面206、1402は、対応する第2の回転軸227、1403の周りで方向1003、1405に沿って回転可能であってよく、これにより、レーザビーム203を反射して、レーザビーム209を搬送方向1001に移動させる。いくつかの実施形態では、上記方法は、搬送方向1001のガラスウェブ速度ベクトルに等しい搬送方向1001のレーザビームスポット速度ベクトルを含むレーザビームスポット速度で、レーザビームスポット209を移動させるステップを含む。従って、ガラスリボン103が搬送方向1001(例えばドロー方向)に移動している場合であっても、レーザビームスポット209は同一の分割経路151上にあるままとなり、これにより、分割経路151を連続的に加熱し、その結果として分割経路151に沿った熱応力を連続的に増大させる。ダウンドロープロセスでは、レーザビームスポット209は、ドロー方向1001におけるガラスリボンの速度に等しいか又は略等しい、ドロー方向1001における速度ベクトルを含むことができる。従って、ガラスリボンがガラスリボン103のドロー方向に移動している場合であっても、レーザビームスポット209はガラスリボン103の同一の分割経路151上にあるままとなり、これにより、分割経路151を連続的に加熱し、その結果として分割経路151に沿った熱応力を連続的に増大させる。
図10〜13及び図14〜17に示すように、第1の回転軸218は第2の回転軸227、1403に対して垂直であってよいが、上記第1の軸及び上記第2の軸は、光学的構成、及び/又はレーザビームスポット209の所望の特性に応じて、互いに対して別の角度に配向されていてもよい。
いくつかの実施形態では、第1の反射器は、第2の反射器に対して上流又は下流に位置決めしてよい。例えば、図10〜13のガラス分割装置1049は、第2の反射器205dが第1の反射器215の上流に位置決めされ、従ってレーザビーム203が、第1の反射器215の第1の反射表面219から反射されるよりも前に、第2の反射器205dの第2の反射表面206から反射される、実施形態を示している。図2〜7に示すように、既により十分に説明したように、第2の回転軸227の周りで回転可能な第2の反射器205dを、ガラス分割装置149内に設けてもよい。このような実施形態では、ガラス分割装置149は、第2の反射表面206を第2の回転軸227の周りで回転させる選択肢を含んでよい。いくつかの実施形態では、分割装置は、第2の反射表面206の回転を回避する選択をしてもよい。第2の反射表面206の回転を回避することは、ガラスリボンがガラスリボンの長さに沿って移動しない用途において望ましい場合がある。
あるいは、図14〜17のガラス分割装置1449は、第1の反射器215が第2の反射器1401の上流に位置決めされ、従ってレーザビーム203が、第2の反射器1401の第2の反射表面1402から反射されるよりも前に、第1の反射器215の第1の反射表面219から反射される、実施形態を示している。このような実施形態では、図2〜7に示されている構成を用いてよく、ここでは全ての反射器205a〜dが、回転能力を有しない。従って、ガラス分割装置は、ガラスリボンがガラスリボンの長さに沿って移動しない用途において使用してよい。あるいは、第2の反射器1401は更に、ガラスリボンの長さの方向におけるレーザビームスポットの移動を可能にするために、設けることができる。
いくつかの実施形態では、少なくとも1つのレーザビーム生成器201は、複数のレーザビームスポット209を生成してよく、これらはそれぞれ、分割経路151の対応する1つの被加熱セグメントに沿って熱応力を生成する。例えば、図9に示すように、図示されている第2の反射器205dはそれぞれ、第2の回転軸227の周りで回転可能な反射表面を含むことができ、これにより、各被加熱セグメント901、903、905、907、909をガラスリボンの搬送方向に沿って移動させて、分割経路151を各レーザビームの各レーザビームスポットに連続的に曝露できる。
いくつかの実施形態では、第2の反射器205d、1401を、第1の反射器215を伴わずに設けてもよい。このような実施形態では、少なくとも1つのレーザビーム生成器は、ガラスリボンの全幅に沿って、又はガラスリボンの全幅を超えて延在する、単一のレーザビームスポットを生成するよう設計されていてよい。あるいは、少なくとも1つのレーザビーム生成器は、その合計がガラスリボンの全幅に沿って、又はガラスリボンの全幅を超えて延在する、(任意に互いに部分的に重なってよい)複数の静止型レーザビームスポットを生成してよい。このような実施形態では、分割経路に沿って移動する単一のレーザビームスポットは必要ない。というのは、静止型の単一の細長いレーザビームスポット、又は複数の静止型レーザビームスポットが、分割経路の全幅にわたって広がっているためである。このような実施形態では、第2の反射器205d、1401は、上記単一のレーザビームスポット又は複数のレーザビームスポットを、ガラスリボンと共に、ガラスリボンの搬送方向1001(例えばドロー方向)に沿って移動させるために設けてよく、これにより、ガラスリボンが搬送方向1001に沿って移動している場合であっても、分割経路151を連続的に加熱できる。
これより、ガラスリボン103からガラスシート104を分割する方法について説明する。上記方法は、ガラスリボン103を、上記ガラスリボンの長さの方向に移動させるステップを含む。いくつかの実施形態では、ガラスリボン103は、事前に製造されたガラスリボンのスプールから、解かれる等して移動してよく、ここで上記ガラスリボンの解かれた部分は、ガラスリボンの長さに沿って移動する。このような実施形態では、ガラスリボンのスプールを解いてよく、ここで、ガラスリボンのスプールからガラスリボンを解くプロセスを中断することなく、ガラスリボンからガラスシートを分割してよい。更に、ガラスリボン103の図示されている実施形態は、重力方向等の搬送方向1001(例えばドロー方向)に移動するものとして図示されており、ここでは、ドロー方向は、ガラスリボンの長さの方向及びガラスリボンの搬送方向と同一の方向である。代替実施形態では、ガラスリボンは、ある角度で移動してよく、又は更には重力に対して垂直な方法に沿って移動してよい。実際には、ガラスリボン103は、ガラスリボンの輸送中及び/又は加工中に、例えば空気バー(air bar)上を、ガラスリボンの長さに沿って水平に移動してよい。このような実施形態では、ガラスシート104は、ガラスリボンが横向きの(例えば水平な)搬送方向に移動する際に、ガラスリボン103から分割してよい。
上記方法は更に、ガラスリボン103上の分割経路151を少なくとも1つのレーザビームスポット209に曝露して、ガラスリボン103に損傷を与えることなく、分割経路151に沿って熱応力を生成するステップを含むことができる。分割経路151は、例えば、以下で更に十分に説明される欠陥の形成に応答して、分割経路に沿って、かつガラスリボンの第1の主面からガラスリボンの第2の主面までのガラスリボンの厚さ全体を通して形成される、フルボディ割れによって、分割が発生することになる、第1の主面213上の経路とみなされる。分割経路151は、ガラスリボンの幅「W」の方向に延在できる。例えば分割経路は任意に、長さ「L1」に対して垂直であってよく、従って、結果として得られる分割経路151の方向ベクトルは、結果として得られるガラスリボンの幅「W」の方向ベクトルと同一となる。このような実施形態では、分割により、ガラスリボン103の外縁部153、155(即ち互いに対して平行な外縁部153、155)に対して垂直な、分割経路に沿って延在する分割済み縁部を含む、ガラスリボンを得ることができる。あるいは、分割経路は、長さ「L1」に対して垂直以外の角度であってよく、ここでは、結果として得られる分割経路151の方向ベクトルは、結果として得られるガラスリボンの幅「W」の方向ベクトルと同一とはならない。このような実施形態では、分割により、外縁部153、155(即ち平行な外縁部153、155)のうちの一方に対して鋭角であり、かつ平行な外縁部153、155のうちのもう一方に対して鈍角である分割経路に沿って延在する分割済み縁部を含む、ガラスリボンを得ることができる。
図面に図示され、また上述されているように、上記方法は、少なくとも1つのレーザビーム203を、ガラスリボン103の第1の主面213等の主面上の対応するレーザビームスポット209において、交差させるステップを含むことができる。上記方法は、レーザビームスポット209を、ガラスリボン103の幅「W」の方向225において、分割経路151に沿って繰り返し通過させることにより、分割経路151に沿って熱応力を生成するステップを含むことができる。いくつかの実施形態では、レーザビームスポット209は、ガラスリボン103の第2の外縁部155から第1の外縁部153に向かう反対方向に移動することなく、ガラスリボン103の第1の外縁部153から第2の外縁部155に向かう方向において、単一の方向に(例えば方向225に)移動してよい。
例示的な方法は、少なくとも1つのレーザビーム203を、第1の回転軸218の周りで回転する第1の反射器215の第1の反射表面219から反射することにより、レーザビームスポット209を、ガラスリボン103の幅「W」の方向225において、分割経路151に沿って繰り返し通過させるステップを含むことができる。上述のように、第1の反射器215は、回転することによってレーザビームスポット209を単一の方向225に移動させる、多角形反射器を含んでよい。
本開示の方法は更に、レーザビームがガラスリボン103と共に移動するように、レーザビームを搬送方向1001(例えばドロー方向、ガラスリボン103の長さ「L1」の方向等)に移動させるステップを含むことができる。従って、分割経路151は、ガラスリボン103が搬送方向1001に移動する間、レーザビームに曝露され続け、これによって分割経路151に沿って熱応力を生成し続ける。
搬送方向1001におけるレーザビームのこのような移動は、ガラスリボン103がガラスリボン103の幅「W」全体に沿って加熱される上述の実施形態のうちのいずれにおいて実施できる。例えば、レーザビームのこのような移動は、レーザビーム生成器が単一の静止型レーザビーム、又は静止型でありかつ互いに重なった複数のレーザビーム(及びこれらそれぞれのレーザビームスポット)を提供する実施形態において提供できる。更なる実施形態では、搬送方向1001におけるレーザビームのこのような移動は、分割経路151に沿ってレーザビームスポット209又は複数のレーザビームスポット(図9参照)を繰り返し通過するステップも含む実施形態を含むことができる。このような実施形態では、上記方法は、レーザビームスポットを搬送方向1001に移動させることにより、レーザビームスポット209がガラスリボン103の幅「W」の方向において分割経路151に沿って繰り返し通過し続ける間に、レーザビームスポット209をガラスリボン103と共に移動させて、分割経路151に沿って熱応力を生成し続ける、ステップを含む。
図10〜13及び図14〜17の実施形態において示されているように、上記方法は、少なくとも1つのレーザビーム203を回転反射表面206、1402から反射して、搬送方向1001(例えばドロー方向)に移動させることにより、レーザビームをガラスリボンと共に移動させるステップを含むことができる。このようにして、図10〜13及び図14〜17の各実施形態は、分割経路151が方向1001に移動している間にも、分割経路151に沿って熱応力を生成する。
例として、図10〜13に示されている装置を用いて、分割経路151に沿って熱応力を生成する実施形態について記載する。まず図10を参照すると、レーザビーム生成器201によって生成されたレーザビーム203は、1つ以上の光学レンズ207を通過して、所望の形状のレーザビームスポットを生成してよい。次にレーザビーム203は、第2の回転軸227に対する第1の回転位置において、第1の反射表面219より前に第2の反射表面206から反射される。図10に示す第1の回転位置にある間、第2の反射表面206はレーザビーム203を反射して、第1の位置1005aにおいて第1の反射表面219と交差させる。続いてレーザビームは、上述のように、第1の回転軸218に対する第1の反射器215の回転位置に応じて、第1の反射表面219の第1の位置1005aから反射し、分割経路上のある横方向位置において、分割経路151と交差する。実際には、第1の反射器215として、図示されている多角形反射器を使用する場合、第1の回転軸218の周りでの多角形反射器の反時計回り方向217の回転は、レーザビームスポットを、ガラスリボン103の第1の外側縁部部分211aから第2の外側縁部部分211bに向かう方向225において、分割経路151に沿って移動させる。更に上述したように、レーザビームスポットを繰り返し通過させるステップは任意に、レーザビームスポットを単一の方向(例えば方向225)に繰り返し通過させるステップを含むことができる。レーザビームスポットを単一の方向に繰り返し通過させるステップにより、以下でより十分に説明するように、分割経路上に欠陥を形成した後すぐにガラスリボン103からガラスシート104を迅速に分割することを支援できる。
第2の反射表面206は、第2の回転軸227の周りで、ある回転速度(例えば一定の回転速度)で回転させることができ、これにより、第1の反射表面219からの反射の位置は、第1の回転軸218に対して平行な、図示されている方向等の方向1007に移動する。反射の位置を方向1007に移動させることにより、レーザビームスポット209が搬送方向1001においてガラスリボンに追従するのを支援でき、これにより、分割経路が搬送方向1001及び搬送方向1001を横断する(例えば搬送方向1001に対して垂直な)方向225に移動する間、レーザビームスポットを分割経路151と連続的に交差させることができる。
第2の反射表面206は、第1の回転位置(図10に図示)から、第2の回転軸227の周りを方向1003に、第2の回転位置(図11に図示)まで、回転させることができる。図11に示す第2の回転位置にある間、第2の反射表面206はレーザビーム203を反射して、第1の位置1005aの下流の第2の位置1005bにおいて第1の反射表面219と交差させる。続いてレーザビームは、第1の反射表面219の第2の位置1005bから反射して、レーザビームスポット209を、図10に示す分割経路151の位置と比較して方向1001の下流に移動した分割経路151と交差させる。
第2の反射表面206は更に、第2の回転位置(図11に図示)から、第2の回転軸227の周りを方向1003に、第3の回転位置(図12に図示)まで、回転させることができる。図12に示す第3の回転位置にある間、第2の反射表面206はレーザビーム203を反射して、第2の位置1005bから下流の第3の位置1005cにおいて第1の反射表面219と交差させる。続いてレーザビームは、第1の反射表面219の第3の位置1005cから反射して、レーザビームスポット209を、図11に示す分割経路151の位置と比較して方向1001の下流に移動した分割経路151と交差させる。
理解できるように、図10〜12は、徐々に増大する第2の反射表面206の移動と、徐々に進行する分割経路151の位置とを示しているが、第2の反射表面206の移動は、第2の回転軸227の周りで連続的に回転させることができ、これにより、分割経路がガラスリボンの長さの方向に移動するに際に、レーザビームスポット209を分割経路151と連続的に交差させることができる。
これより、図14〜17に示されている装置を用いて、分割経路151に沿って熱応力を生成する実施形態について記載する。まず図14を参照すると、レーザビーム生成器201によって生成されたレーザビーム203は、1つ以上の光学レンズ207を通過して、所望の形状のレーザビームスポットを生成してよい。次にレーザビーム203は任意に、1つ以上の静止型反射器1406から反射して、第2の反射表面1402と交差する前に第1の反射表面219と交差してよい。一実施形態では、レーザビーム203は、位置1409において第1の反射表面219と交差する。続いてレーザビームは任意に、第2の回転軸1403に対する第1の回転位置において、第2の反射器1401の第2の反射表面1402から反射する前に1つ以上の追加の反射器1407から反射してよい。図14に示す第1の回転位置にある間、第2の反射表面1402は、上述したように第1の回転軸218に対する第1の反射器215の回転位置に応じて、レーザビーム203を反射して、分割経路上のある横方向位置においてレーザビームスポット209を分割経路151と交差させる。実際には、第1の反射器215として、図示されている多角形反射器を使用する場合、第1の回転軸218の周りでの多角形反射器の反時計回り方向217の回転は、レーザビームスポット209を、ガラスリボン103の第1の外側縁部部分211aから第2の外側縁部部分211bに向かう方向225において、分割経路151に沿って移動させる。更に上述したように、レーザビームスポットを繰り返し通過させるステップは任意に、レーザビームスポットを単一の方向(例えば方向225)に繰り返し通過させるステップを含むことができる。
第2の反射表面1402は、第2の回転軸1403の周りで、ある回転速度(例えば一定の回転速度又は調整された回転速度)で回転させることができ、これにより、分割経路がガラスリボンの長さの方向1001及びガラスリボンの幅の方向225に移動する間、レーザビームスポットを分割経路151と連続的に交差させることができる。
第2の反射表面1402は、第1の回転位置(図14に図示)から、第2の回転軸1403の周りを方向1405に、第2の回転位置(図15に図示)まで、回転させることができる。図15に示す第2の回転位置にある間、第2の反射表面1402はレーザビーム203を反射して、図14に示す分割経路151の位置と比較して方向1001の下流に移動した分割経路151と交差させる。
第2の反射表面1402は更に、第2の回転位置(図15に図示)から、第2の回転軸1403の周りを方向1405に、第3の回転位置(図16に図示)まで、回転させることができる。図16に示す第3の回転位置にある間、第2の反射表面1402はレーザビーム203を反射して、レーザビームスポット209を、図15に示す分割経路151の位置と比較して方向1001の下流に移動した分割経路151と交差させる。
理解できるように、図14〜16は、徐々に増大する第2の反射表面1402の移動と、徐々に進行する分割経路151の位置とを示しているが、第2の反射表面1402の移動は、第2の回転軸1403の周りで連続的に回転させることができ、これにより、分割経路がガラスリボンの長さの方向に移動する際に、レーザビームスポットを分割経路151と連続的に交差させることができる。
本開示の実施形態のいずれにおいて、第2の反射表面206、1402の回転は、搬送方向1001における(例えばドロー方向における)ガラスリボンの速度と協調させることができ、これにより、レーザビームスポットは、分割経路が搬送方向に沿って移動する際に、分割経路151と連続的に交差する。例えば、第2の反射表面206、1402は、第2の回転軸の周りにおいて、手動で回転させてよい。更なる実施形態では、アクチュエータ(図示せず)を用いて、第2の反射表面206、1402を、連続した所定の回転速度で回転させることにより、レーザビームスポットが上記長さの方向に移動する際に、及びレーザビームスポットが方向225に沿って移動する際に、レーザビームスポットを分割経路151と連続的に交差させてよい。また更に、上記アクチュエータは任意に、センサからのフィードバックを得るよう構成されたコントローラによって操作してよく、上記センサは、ガラスリボンの長さの方向(例えばダウンドロー方向1001)におけるガラスリボンの速度を感知して、第2の回転軸227、1403の周りでの第2の反射表面206、1402の目標回転速度を計算するアルゴリズムに上記ガラスリボンの速度を入力する。次に上記コントローラは、アクチュエータを操作して、第2の反射表面206、1402を目標回転速度で回転させることにより、レーザビームスポットを分割経路151に連続的に接触させることができる。また更なる実施形態では、センサ(例えば熱又は光学センサ)を用いて、レーザビームスポットがガラスリボンの対応する主面と交差している位置を決定してよい。上記コントローラは、この位置を分割経路の位置と比較して、第2の回転軸227、1403の周りでの第2の反射表面206、1402の現在の回転速度を上昇させる、低下させる、又は維持することができ、これにより、レーザビームスポットは、ガラスリボンの対応する主面と連続的に交差する。
上述の本開示の方法のいずれは更に、分割経路が上述のプロセス中に生成される熱応力下にある間に、分割経路151上に欠陥801を形成するステップを含んでよく、上記ステップの後すぐに、欠陥801の形成に応答して、ガラスシート104が分割経路151に沿ってガラスリボン103から分割される。
欠陥801は、罫書き用ホイール、ダイヤモンドチップ、又は他の欠陥生成技法といった、機械的スクライブ(例えば図1に関して説明したスクライブ168)によって形成してよい。更なる実施形態では、欠陥801は、上述の実施形態のうちのいずれにおいて説明されたレーザビーム生成器169によって形成してよい。レーザビーム生成器169が設けられている場合、これは、ガラスリボン103と共にダウンドロー方向1001に移動でき、従ってレーザビーム生成器169は、欠陥801を一旦形成しようとすと、分割経路151上の正しい位置に衝突するよう調整する必要がない。更なる実施形態では、レーザビーム生成器169は、ガラスリボン103が静止型のレーザビーム生成器169に対してダウンドロー方向1001に移動する間、静止したままであってよい。このような例では、分割経路151上の正しい位置を追跡するために、レーザビーム生成器を移動(例えば回転)させてよく、又は反射表面を回転させてよい。また更に、いくつかの実施形態では、静止型のレーザビーム生成器を、起動時にレーザが単一の点のみに衝突するように配置してよい。このような単一の点は、分割経路151上の正しい位置と垂直方向に整列させることができる。従って、分割経路151は、欠陥の形成のための正しい位置が、静止型のレーザビーム生成器の上記単一の点と一致するまで、ダウンドロー方向1001に移動できる。この瞬間において、静止型のレーザビーム生成器を起動することにより、分割経路151上の正しい位置に欠陥801を形成できる。
図10〜17に示すように、上記方法はあるいは、分割経路151が、ガラスリボン103上の分割経路151をレーザビームに曝露するステップ中に生成された熱応力下にある間に、レーザビームの一部分を位置331へと再配向して、分割経路151上に欠陥801を形成するステップを含むことができる。いくつかの実施形態では、図1〜9に関して上述した反射器と同様又は同一の反射器を設けてよい。実際には、いくつかの実施形態では、図示されているように、反射器は、図1〜8に関して上述した、図示されている放物面鏡229を備えてよい。図示されていないが、更なる実施形態では、図9に関して説明した鏡919及びレンズ921を用いて、レーザビームの一部分を再配向し、欠陥801を形成してよい。
いくつかの実施形態では、図10〜17に示すように、放物面鏡229又は他の反射器は、分割経路がガラスリボン103と共にダウンドロー方向1001に移動する際に、リボンと共にダウンドロー方向1001に移動することにより、分割経路151の位置331にレーザビームの一部分を戻すように連続的に再配向してよい。図13及び18に示すように、欠陥801に応答して、ガラスシート104はガラスリボン103から分割経路151に沿って分割される。
上述のように、本開示の例示的な方法のうちのいずれは、レーザビームスポット209を、第1の外側縁部部分211aから第2の外側縁部部分211bへと単一の方向225に繰り返し通過させるステップを含むことができる。必須ではないが、レーザビームスポットを単一の方向に通過させることは、ガラスリボン103からガラスシート104を迅速に分割するために有益となり得る。例えば図12及び17に示すように、欠陥801は、第2の外縁部155よりも第1の外縁部153の付近に形成でき、ここで、単一の方向225に移動するレーザビームスポット209が生成する熱応力プロファイルにより、単一の方向225におけるフルボディ割れの伝播を支援できる。
本開示の例示的な方法のうちのいずれにおいて、欠陥801は、分割経路151に沿って熱応力を生成するために分割経路151をレーザビーム203に曝露している間に形成されてよい。欠陥801は、熱応力の生成のわずかに後で生成され得るが、欠陥801の生成中に分割経路151に沿ってレーザビームを用いて熱応力を生成又は維持し続けることにより、分割経路151が、ガラスシート104の分割を促進するための最大応力下にある間にも、欠陥を形成できる。
更に、欠陥801は、分割経路151を加熱するステップ中に、分割経路に沿って所定のレベルの熱応力が得られた後で、形成してよい。例えば、いくつかの実施形態では、装置は、分割経路151に沿って所定のレベルの熱応力が得られた直後にレーザビームの一部分を再配向することによって、欠陥801が生成されるよう、設計してよい。
図10〜13及び図14〜17の実施形態は、単一のレーザビームを図示しているが、更なる実施形態は、分割経路に沿って熱応力を生成するための、複数のレーザビームの使用を含むことができる。例えば、図9を参照して説明した複数のレーザビームを、図10〜13及び図14〜17の実施形態で使用して、全体の幅が比較的大きなガラスリボンの分割を可能とすることができる。このような実施形態では、複数のレーザビームスポットがそれぞれ、対応する被加熱セグメント901、903、905、907、909と交差でき、各レーザビームは、分割経路がガラスリボンの長さの方向に移動する際に、分割経路151に追従する。更に、いくつかの実施形態では、分割経路の各セグメントは、分割経路の少なくとも1つの隣接するセグメントの一部分と重なることができる(例えば重複領域911、913、915、917を参照)。このような重複領域により、十分な熱応力を、分割経路151全体に沿って生成できる。
本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、様々な修正及び変形を本開示に対して実施できることは、当業者には理解されるだろう。よって、本発明は、このような修正及び変形が、添付の特許請求の範囲及びその均等物の範囲内にある限りにおいて、上記修正及び変形を包含することが意図されている。
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
実施形態1
ガラスウェブの分割方法であって:
上記ガラスウェブ上の分割経路を少なくとも1つのレーザビームに曝露して、上記ガラスウェブに損傷を与えることなく、上記分割経路に沿って熱応力を生成するステップ;及び
上記曝露するステップ中の、上記分割経路が熱応力下にある間に、上記少なくとも1つのレーザビームの少なくとも一部分を再配向して、上記分割経路上に欠陥を形成し、その後すぐに、上記ガラスウェブは上記欠陥の生成に応答して上記分割経路に沿って分割される、ステップ
を含む、方法。
実施形態2
上記少なくとも1つのレーザビームの上記一部分は、上記再配向して上記欠陥を形成するステップ中に、反射表面から反射される、実施形態1に記載の方法。
実施形態3
上記少なくとも1つのレーザビームの上記一部分を集束させることによって、上記欠陥を形成する、実施形態1に記載の方法。
実施形態4
上記ガラスウェブ上の分割経路を上記少なくとも1つのレーザビームに曝露する上記ステップ中に形成される、実施形態1に記載の方法。
実施形態5
上記欠陥は、上記曝露するステップ中に、所定のレベルの熱応力が上記分割経路に沿って達成された後に形成される、実施形態1に記載の方法。
実施形態6
上記ガラスウェブは、第1の縁部と、上記第1の縁部の反対側の第2の縁部とを含み、上記分割経路は上記第1の縁部から上記第2の縁部まで延在する、実施形態1に記載の方法。
実施形態7
上記欠陥は、上記第1の縁部と上記第2の縁部との間に形成される、実施形態6に記載の方法。
実施形態8
上記欠陥は、上記ガラスウェブの上記第1の縁部及び上記第2の縁部のうちの一方からある距離に形成され、上記距離は0mm〜約25mmである、実施形態6に記載の方法。
実施形態9
上記少なくとも1つのレーザビームは、上記曝露するステップ中に、上記ガラスウェブの上記第1の縁部及び上記第2の縁部のうちの少なくとも1つから延在するビーム経路を横断する、実施形態6に記載の方法。
実施形態10
上記曝露するステップは:
上記少なくとも1つのレーザビームを、上記ガラスウェブの主面上の対応するビームスポットにおいて交差させるステップ;及び
上記ビームスポットを上記分割経路に沿って繰り返し通過させることにより、上記分割経路に沿って上記熱応力を生成するステップ
を含む、実施形態6に記載の方法。
実施形態11
上記ビームスポットを繰り返し通過させる上記ステップは、上記ビームスポットをある単一の方向において繰り返し通過させるステップを含む、実施形態10に記載の方法。
実施形態12
上記単一の方向は、上記ガラスウェブの上記第1の縁部から上記第2の縁部に向かって延在する方向を含み、ここで上記欠陥は、上記第2の縁部よりも上記第1の縁部に近接して形成される、実施形態11に記載の方法。
実施形態13
上記少なくとも1つのレーザビームは、上記分割経路に沿って、可変パワー密度を印加して、上記熱応力を生成する、実施形態1に記載の方法。
実施形態14
上記少なくとも1つのレーザビームは、上記分割経路に沿って上記熱応力を生成するための複数のレーザビームを含み、上記複数のレーザビームのうちの各上記レーザビームは、上記分割経路の対応する1つのセグメントに沿って熱応力を生成する、実施形態1に記載の方法。
実施形態15
上記分割経路の各上記セグメントは、上記分割経路の少なくとも1つの隣接する上記セグメントと重なる、実施形態14に記載の方法。
実施形態16
上記ガラスウェブはガラスシートを含み、上記分割経路は上記ガラスシートの長さに沿って延在し、上記分割経路に沿った上記分割は、上記ガラスシートの縁部部分を上記ガラスシートの中央部分から分割する、実施形態1に記載の方法。
実施形態17
上記ガラスウェブはガラスリボンを含み、上記分割経路は上記ガラスリボンの幅に沿って延在し、上記分割経路に沿った上記分割は、ガラスシートを上記リボンから分割する、実施形態1に記載の方法。
実施形態18
上記ガラスウェブは複数の層を備え、上記複数の層のうちのある層の熱膨張係数は、上記複数の層のうちの別の層の熱膨張係数とは異なる、実施形態1に記載の方法。
実施形態19
上記ガラスウェブは、上記分割経路全体が上記少なくとも1つのレーザビームの集束深さ内に位置するように、位置決めされる、実施形態1に記載の方法。
実施形態20
上記少なくとも1つのレーザビームの上記集束深さは、約20mm〜約400mmである、実施形態19に記載の方法。
実施形態21
ガラスウェブを分割するための方法であって:
上記ガラスウェブを、移動中の上記ガラスウェブの搬送方向のガラスウェブ速度ベクトルを含むガラスウェブ速度で、移動させるステップ;
上記ガラスウェブ上の分割経路を、少なくとも1つのレーザビームによって生成された少なくとも1つのレーザビームスポットに曝露して、上記分割経路に沿って熱応力を生成するステップであって、上記分割経路は、上記搬送方向を横断する方向に延在する、ステップ;
上記レーザビームスポットを、上記ガラスウェブ速度ベクトルに等しい上記搬送方向のレーザビームスポット速度ベクトルを含むレーザビームスポット速度で、移動させるステップであって、上記ガラスウェブが上記ガラスウェブ速度で移動する間、上記分割経路は、上記レーザビームスポットに曝露され続け、上記分割経路に沿って熱応力を生成し続ける、ステップ;並びに
上記分割経路が、上記分割経路を曝露する上記ステップ、及び上記レーザビームスポットを移動させる上記ステップ中に生成された熱応力下にある間に、上記少なくとも1つのレーザビームの一部分を再配向して、上記分割経路上に欠陥を形成し、その後すぐに、上記ガラスウェブは上記欠陥の生成に応答して上記分割経路に沿って分割される、ステップ
を含む、方法。
実施形態22
上記少なくとも1つのレーザビームの上記一部分は、上記少なくとも1つのレーザビームの上記一部分を再配向して上記欠陥を形成する上記ステップ中に、反射表面から反射される、実施形態21に記載の方法。
実施形態23
上記少なくとも1つのレーザビームの上記一部分を集束させることによって、上記欠陥を形成する、実施形態21に記載の方法。
実施形態24
上記レーザビームスポットを移動させる上記ステップは、上記少なくとも1つのレーザビームを回転反射表面から反射させて、上記レーザビームスポットを上記レーザビームスポット速度ベクトルで移動させるステップを含む、実施形態21に記載の方法。
実施形態25
上記分割経路を曝露する上記ステップ、及び上記レーザビームスポットを移動させる上記ステップ中に、上記レーザビームスポットを、上記搬送方向を横断する上記方向において、上記分割経路に沿って繰り返し通過させて、上記分割経路に沿って上記熱応力を生成するステップを更に含む、実施形態21に記載の方法。
実施形態26
上記レーザビームスポット速度は、上記搬送方向を横断する上記方向の、別のレーザビームスポット速度ベクトルを含み、ここで、上記レーザビームスポットは、上記ガラスウェブが上記ガラスウェブ速度で移動する間、及び上記レーザビームスポットが、上記搬送方向を横断する上記方向において、上記分割経路に沿って繰り返し通過し続ける間、上記分割経路が上記レーザビームスポットに曝露され続けて、上記分割経路に沿って熱応力を生成し続けるように、上記搬送方向及び上記搬送方向を横断する上記方向に移動する、実施形態25に記載の方法。
実施形態27
上記レーザビームスポットを移動させる上記ステップは:
上記少なくとも1つのレーザビームを、第1の軸の周りで回転する第1の反射表面から反射させて、上記レーザビームスポットを、上記搬送方向を横断する上記方向において、上記分割経路に沿って繰り返し通過させるステップ;及び
上記少なくとも1つのレーザビームを、第2の軸の周りで回転する第2の反射表面から反射させて、上記レーザビームスポットを、上記ガラスウェブの上記搬送方向において、上記レーザビーム速度ベクトルで移動させるステップ
を含む、実施形態26に記載の方法。
実施形態28
上記少なくとも1つのレーザビームは、上記第2の反射表面の前に、上記第1の反射表面から反射される、実施形態27に記載の方法。
実施形態29
上記少なくとも1つのレーザビームは、上記第1の反射表面の前に、上記第2の反射表面から反射される、実施形態27に記載の方法。
実施形態30
上記第1の軸は、上記第2の軸に対して垂直である、実施形態27に記載の方法。
実施形態31
上記ビームスポットを繰り返し通過させる上記ステップは、上記ビームスポットを、上記搬送方向を横断する単一の方向において、繰り返し通過させるステップを含む、実施形態25に記載の方法。
実施形態32
上記単一の方向は、上記ガラスウェブの第1の縁部から第2の縁部に向かって延在する方向を含み、ここで上記欠陥は、上記第2の縁部よりも上記第1の縁部に近接して形成される、実施形態31に記載の方法。
実施形態33
上記欠陥は、上記レーザビームスポットが上記レーザビームスポット速度で移動している間に形成される、実施形態21に記載の方法。
実施形態34
上記欠陥は、上記レーザビームスポットを移動させる上記ステップ中に、所定のレベルの熱応力が上記分割経路に沿って達成された後に形成される、実施形態21に記載の方法。
実施形態35
上記少なくとも1つのレーザビームスポットは、複数のレーザビームスポットを含み、上記複数のレーザビームスポットはそれぞれ、上記分割経路を曝露する上記ステップ中に、上記分割経路の対応する1つのセグメントに沿って、熱応力を生成する、実施形態21に記載の方法。
実施形態36
上記分割経路の各上記セグメントは、上記分割経路の少なくとも1つの隣接する上記セグメントの一部分と重なる、実施形態35に記載の方法。
実施形態37
上記ガラスウェブは、長さ及び幅を含み、上記搬送方向は、上記ガラスウェブの上記長さの方向である、実施形態21に記載の方法。
実施形態38
上記ガラスウェブは、成形体からドロー加工されたガラスリボンを含み、上記搬送方向は、上記ガラスリボンのドロー方向である、実施形態21に記載の方法。
実施形態39
ガラスウェブを分割するための装置であって:
上記ガラスウェブの第1の縁部から上記ガラスウェブの反対側の第2の縁部まで延在する分割経路全体を加熱するレーザビームを生成するよう構成された、少なくとも1つのレーザビーム生成器;及び
上記ガラスウェブ上の上記分割経路の位置に欠陥を形成するために、上記レーザビームの端部を反射するよう位置決めされた、鏡
を備える、装置。
実施形態40
上記鏡は放物面鏡を含む、実施形態39に記載の装置。
実施形態41
上記レーザビームの上記端部を焦点とするレンズを更に備える、実施形態39に記載の装置。
実施形態42
第1の軸の周りで回転可能な第1の反射表面を含む第1の反射器を更に備え、
上記レーザビーム生成器は、上記第1の反射器の回転時に、上記少なくとも1つのレーザビーム生成器が生成した上記レーザビームが、上記ガラスウェブ上の上記分割経路に沿って繰り返し通過するレーザビームスポットを生成するように、上記第1の反射器と整列させる、実施形態39に記載の装置。
実施形態43
ガラスウェブを分割するための装置であって:
少なくとも1つのレーザビーム生成器;
第1の軸の周りで回転可能な第1の反射表面を備える第1の反射器であって、上記レーザビーム生成器は、上記第1の反射器の回転時に、上記少なくとも1つのレーザビーム生成器が生成したレーザビームが、上記ガラスウェブ上の分割経路に沿って繰り返し通過するレーザビームスポットを生成するように、上記第1の反射器と整列される、第1の反射器;
第2の軸の周りで回転可能な第2の反射表面を備える第2の反射器であって、上記第2の反射器は、上記第2の反射器の回転時に上記レーザビームスポットが上記ガラスウェブの搬送方向に移動するように、上記第1の反射器と整列され、ここで上記第1の反射器は、上記レーザビーム生成器が生成した上記レーザビームは、上記第2の反射器の上記第2の反射表面から反射する前に、上記第1の反射器の上記第1の反射表面から反射するよう位置決めされる、第2の反射器;及び
上記ガラスウェブ上の上記分割経路の位置に欠陥を形成するために、上記レーザビームの端部を反射するよう構成された、鏡
を備える、装置。
実施形態44
上記鏡は放物面鏡を含む、実施形態43に記載の装置。
実施形態45
上記レーザビームの上記端部を焦点とするレンズを更に備える、実施形態43に記載の装置。
実施形態46
ガラスウェブを分割するための装置であって:
少なくとも1つのレーザビーム生成器;
第2の軸の周りで回転可能な第2の反射表面を備える、第2の反射器であって、上記レーザビーム生成器は、上記少なくとも1つのレーザビーム生成器が生成したレーザビームが、上記第2の反射器の回転時に上記ガラスウェブの搬送方向に移動するレーザビームスポットを生成するように、上記第2の反射器と整列される、第2の反射器;
第1の軸の周りで回転可能な第1の反射表面を備える、第1の反射器であって、上記第1の反射器は、上記第1の反射器の回転時に、上記少なくとも1つのレーザビームが生成した上記レーザビームスポットが上記ガラスウェブ上の搬送経路に沿って繰り返し通過するように、上記第2の反射器と整列され、ここで上記第2の反射器は、上記レーザビーム生成器が生成した上記レーザビームが、上記第1の反射器の上記第1の反射表面から反射する前に、上記第2の反射器の上記第2の反射表面から反射するように、位置決めされる、第1の反射器;及び
上記ガラスウェブ上の上記分割経路の位置に欠陥を形成するために、上記レーザビームの端部を反射するよう構成された、鏡
を備える、装置。
実施形態47
上記鏡は放物面鏡を含む、実施形態46に記載の装置。
実施形態48
上記レーザビームの上記端部を焦点とするよう構成されたレンズを更に備える、実施形態46に記載の装置。
101 フュージョンダウンドロー装置
103 ガラスリボン
104 ガラスシート
105 溶融用容器
107 バッチ材料
109 貯蔵用蓋付き容器
111 バッチ送達デバイス
113 モータ
115 コントローラ
117 矢印
119 ガラス溶融物プローブ
121 ガラス溶融物
123 スタンドパイプ
125 通信ライン
127 清澄用容器
129 第1の接続導管
131 ガラス溶融物混合用容器
133 送達用容器
135 第2の接続導管
137 第3の接続導管
139 下降管
141 インレット
143 成形用容器
145 基部
147 成形用ウェッジ
149 ガラス分割装置
151 分割経路
153 第1の外縁部
155 第2の外縁部
159 縁部部分
161 中央部分
163 分割経路
165 第1の縁部
167 第2の縁部
168 機械的工具、スクライブ
169 レーザビーム生成器
171 外側端部
201 レーザビーム生成器
203、902、904、906、908、910 レーザビーム
205a、205b、205c 反射器
205d 反射器、第2の反射器
206 第2の反射表面
207 光学レンズ
209 レーザビームスポット
211a 外側縁部部分、第1の外側縁部部分
211b 外側縁部部分、第2の外側縁部部分
213 第1の主面
215 多角形反射器、第1の反射器
217 反時計回り方向
218 第1の回転軸
219 第1の反射表面
219a 反射表面セグメント、第1の反射表面セグメント
219b 反射表面セグメント、第2の反射表面セグメント
219c、219d、219e、219f、219g、219h 反射表面セグメント
221a 第1の縁部部分
221b 中間部分
221c 第2の縁部部分
222 上流端部
225 方向
227 第2の回転軸
228a レーザビーム経路
228b 経路
229 鏡、放物面鏡
232a、301、303、507、601 経路
331 位置
401 中間位置
501 下流端部
503 第1の縁部部分
603、605 掃引経路
701 楕円形パワー密度領域
703 レーザビームスポット
801 欠陥
901、903、905、907、909 被加熱セグメント
911、913、915、917 重複領域
919 鏡
921 レンズ
1001 ドロー方向、搬送方向、ダウンドロー方向
1003 方向
1005a 第1の位置
1005b 第2の位置
1005c 第3の位置
1007 方向
1049 ガラス分割装置
1401 第2の反射器
1402 第2の反射表面
1403 第2の回転軸
1405 方向
1406 静止型反射器
1407 追加の反射器
1409 位置
1449 ガラス分割装置
D 距離
L1 ガラスリボン103の全体の長さ
L2 ガラスシートの長さ
W ガラスリボン103の幅

Claims (10)

  1. ガラスウェブの分割方法であって:
    前記ガラスウェブ上の分割経路を少なくとも1つのレーザビームに曝露して、前記ガラスウェブに損傷を与えることなく、前記分割経路に沿って熱応力を生成するステップ;及び
    前記曝露するステップ中の、前記分割経路が熱応力下にある間に、前記少なくとも1つのレーザビームの少なくとも一部分を再配向して、前記分割経路上に欠陥を形成し、その後すぐに、前記ガラスウェブは前記欠陥の生成に応答して前記分割経路に沿って分割される、ステップ
    を含む、方法。
  2. 前記ガラスウェブ上の分割経路を前記少なくとも1つのレーザビームに曝露する前記ステップ中に形成される、請求項1に記載の方法。
  3. 前記欠陥は、前記曝露するステップ中に、所定のレベルの熱応力が前記分割経路に沿って達成された後に形成される、請求項1又は2に記載の方法。
  4. 前記少なくとも1つのレーザビームは、前記分割経路に沿って、可変パワー密度を印加して、前記熱応力を生成する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
  5. 前記ガラスウェブは複数の層を備え、前記複数の層のうちのある層の熱膨張係数は、前記複数の層のうちの別の層の熱膨張係数とは異なる、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
  6. 前記ガラスウェブは、前記分割経路全体が前記少なくとも1つのレーザビームの集束深さ内に位置するように、位置決めされる、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。
  7. ガラスウェブを分割するための装置であって:
    前記ガラスウェブの第1の縁部から前記ガラスウェブの反対側の第2の縁部まで延在する分割経路全体を加熱するレーザビームを生成するよう構成された、少なくとも1つのレーザビーム生成器;及び
    前記ガラスウェブ上の前記分割経路の位置に欠陥を形成するために、前記レーザビームの端部を反射するよう位置決めされた、鏡
    を備える、装置。
  8. 前記鏡は放物面鏡を含む、請求項7に記載の装置。
  9. 前記レーザビームの前記端部を焦点とするレンズを更に備える、請求項7又は8に記載の装置。
  10. 第1の軸の周りで回転可能な第1の反射表面を含む第1の反射器を更に備え、
    前記レーザビーム生成器は、前記第1の反射器の回転時に、前記少なくとも1つのレーザビーム生成器が生成した前記レーザビームが、前記ガラスウェブ上の前記分割経路に沿って繰り返し通過するレーザビームスポットを生成するように、前記第1の反射器と整列させる、請求項7〜9のいずれか1項に記載の装置。
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