JP2022521028A - リボンを製造するための方法及び装置 - Google Patents

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Abstract

リボンの製造方法は、移動するリボンの溶融部分の特性における不均一性の位置を特定するステップを含みうる。この方法は、リボンの溶融部分の不均一性の位置を含む加熱ゾーンに偏向パルスレーザビームを衝突させるステップをさらに含みうる。幾つかの実施形態では、加熱ゾーンは、移動するリボンの移動経路の移動方向に延在しうる。幾つかの実施形態では、パルスレーザビームは、実質的に一定の角速度で回転する多角形反射装置の反射面で反射されうる。幾つかの実施形態では、該方法は、偏向パルスレーザビームをセンシングデバイスに衝突させて信号を生成するステップを含みうる。該方法は、センシングデバイスからの信号に基づいて偏向パルスレーザビームの位置を較正するステップをさらに含みうる。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、その内容が依拠され、その全体がここに参照することによって以下に完全に記載されているかのように本願に援用される、2019年4月12日出願の米国仮特許出願第62/833,260号の優先権の利益を主張する。
本開示は、概して、リボンを製造するための方法及び装置に関し、より詳細には、リボンの溶融部分の不均一性の位置を加熱するための方法及び装置に関する。
リボンの溶融部分の予め選択された部分に向けられたレーザビームを用いて、リボンの溶融部分の厚さを制御することが知られている。レーザビームは、リボンの溶融部分の予め選択された部分の温度を上昇させ、粘度を低下させて、溶融部分をリボンのガラス部分へと冷却する前に、予め選択された部分を所望の厚さに到達させることができる。
本開示の幾つかの例示的な実施形態は、該実施形態のいずれかが単独で又は互いに組み合わせて使用することができることを理解するとともに、以下に説明される。
実施態様1.リボンの製造方法は、移動経路の移動方向に沿ってリボンを移動させるステップを含みうる。該方法は、リボンの溶融部分の特性における不均一性の位置を特定するステップをさらに含みうる。該方法は、パルスレーザビームを偏向させるステップをさらに含みうる。該方法は、不均一性の位置を含む加熱ゾーンに偏向パルスレーザビームを衝突させるステップをさらに含みうる。加熱ゾーンは、移動経路の移動方向に伸びうる。
実施態様2.パルスレーザビームを偏向させるステップが、多角形反射装置の反射面でパルスレーザビームを反射させることを含みうる、実施態様1に記載の方法。
実施態様3.該方法が、多角形反射装置の回転軸を中心に実質的に一定の角速度で多角形反射装置を回転させるステップをさらに含みうる、実施態様2に記載の方法。
実施態様4.該方法が、偏向パルスレーザビームをセンシングデバイスに衝突させて信号を生成するステップ、及びセンシングデバイスからの信号に基づいて偏向パルスレーザビームの位置を較正するステップをさらに含みうる、実施態様1から3のいずれかに記載の方法。
実施態様5.リボンの製造方法は、移動経路の移動方向に沿ってリボンを移動させるステップを含みうる。該方法は、リボンの溶融部分の処理経路上でリボンの溶融部分の特性における不均一性の位置を特定するステップをさらに含みうる。該方法は、多角形反射装置の反射面でパルスレーザビームを反射させるステップをさらに含みうる。反射されたパルスレーザビームは、処理経路上の加熱ゾーンに衝突しうる。該方法は、多角形反射装置の回転軸を中心に実質的に一定の角速度で多角形反射装置を回転させて、処理経路に沿って加熱ゾーンを移動させるステップをさらに含みうる。加熱ゾーンは不均一性の位置を含みうる。
実施態様6.該方法が、反射されたパルスレーザビームをセンシングデバイスに衝突させて多角形反射装置の第2の角度方向で信号を生成するステップ、及びセンシングデバイスからの信号に基づいて、反射されたパルスレーザビームの位置を較正するステップをさらに含みうる、実施態様5に記載の方法。
実施態様7.リボンの製造方法は、移動経路の移動方向に沿ってリボンを移動させるステップを含みうる。該方法は、リボンの溶融部分の特性における不均一性の位置を特定するステップをさらに含みうる。該方法は、パルスレーザビームを偏向させるステップをさらに含みうる。該方法は、不均一性の位置の加熱ゾーンに偏向パルスレーザビームを衝突させるステップをさらに含みうる。該方法は、偏向パルスレーザビームをセンシングデバイスに衝突させるステップをさらに含みうる。偏向パルスレーザビームをセンシングデバイスに衝突させるステップは、信号を生成する。該方法は、生成された信号に基づいて偏向パルスレーザビームの位置を較正するステップをさらに含みうる。
実施態様8.パルスレーザビームを偏向させるステップが、反射面にパルスレーザビームを反射させることを含みうる、実施態様7に記載の方法。
実施態様9.特性がリボンの厚さを含みうる、実施態様1から8のいずれかに記載の方法。
実施態様10.特性がリボンの温度を含みうる、実施態様1から8のいずれかに記載の方法。
実施態様11.パルスレーザビームが、約0.9マイクロメートル~約12マイクロメートルの範囲の波長を含みうる、実施態様1から10のいずれかに記載の方法。
実施態様12.パルスレーザビームがCOレーザ発生装置によって生成されうる、実施態様1から11のいずれかに記載の方法。
実施態様13.パルスレーザビームは、移動経路に沿って加熱ゾーン内を繰り返し移動しうるビームスポットで加熱ゾーンに衝突しうる、実施態様1から12のいずれかに記載の方法。
実施態様14.実施態様1から12のいずれかに記載の方法。パルスレーザビームは、移動経路の移動方向に整列されたビームスポットのアレイとして配置された対応するビームスポットで加熱ゾーンに衝突する複数のパルスレーザビームを含みうる。
実施態様15.該方法が、生成されたパルスレーザビームを複数のパルスレーザビームへと分割するステップをさらに含みうる、実施態様14に記載の方法。
実施態様16.加熱ゾーンが、移動経路の移動方向に延びる主軸を含む楕円形の形状を含みうる、実施態様1から12のいずれかに記載の方法。
実施態様17.該方法が、パルスレーザビームを円柱レンズ通して楕円形の形状を生成するステップをさらに含みうる、実施態様16に記載の方法。
実施態様18.該方法が、パルスレーザビームをアナモルフィックプリズム通して楕円形の形状を生成するステップをさらに含みうる、実施態様16に記載の方法。
実施態様19.該方法が、パルスレーザビームの特性を制御して不均一性の位置の加熱を制御するステップをさらに含みうる、実施態様1から18のいずれかに記載の方法。
実施態様20.パルスレーザビームの特性が、パルスレーザビームのパルス周波数を含みうる、実施態様19に記載の方法。
実施態様21.パルスレーザビームの特性が、パルスレーザビームのパルス幅を含みうる、実施態様19から20のいずれかに記載の方法。
実施態様22.パルスレーザビームの特性が、パルスレーザビームのデューティサイクルを含みうる、実施態様19から21のいずれかに記載の方法。
実施態様23.不均一性の位置の加熱が不均一性を消失させうる、実施態様19から22のいずれかに記載の方法。
実施態様24.移動経路を横切る加熱ゾーンの幅が、約100マイクロメートル~約30ミリメートルの範囲でありうる、実施態様1から23のいずれかに記載の方法。
実施態様25.該方法が、移動方向に延びる加熱ゾーンの細長い長さを選択的に制御するステップをさらに含みうる、実施態様1から24のいずれかに記載の方法。
実施態様26.加熱ゾーンが、約1ミリメートル~約100ミリメートルの範囲の移動方向に延びる細長い長さを含みうる、実施態様1から24のいずれかに記載の方法。
実施態様27.該方法が、加熱ゾーンの細長い長さを選択的に制御するステップをさらに含みうる、実施態様26に記載の方法。
実施態様28.加熱ゾーンの細長い長さの移動経路を横切る加熱ゾーンの幅に対する比が、約3以上でありうる、実施態様25から27のいずれかに記載の方法。
実施態様29.加熱ゾーンの幅が、約100マイクロメートル~約30ミリメートルの範囲でありうる、実施態様28に記載の方法。
本明細書に開示される追加の実施態様は、以下の詳細な説明に記載される。前述の概要及び後述する詳細な説明はいずれも、本明細書に開示される実施形態の性質及び特徴を理解するための概観又は枠組みを提供することを意図した実施形態を提示していることが理解されるべきである。添付の図面は、さらなる理解を提供するために含まれ、本明細書に組み込まれて、その一部を構成する。図面は本開示のさまざまな実施、形態を例証しており、その説明とともに、それらの原理及び動作を説明している。
これら及び他の実施形態は、以下の詳細な説明を添付の図面を参照して読む場合に、よりよく理解される。
本開示の実施形態によるリボンを形成するように構成されたガラス製造装置の例示的な実施形態の概略図 本開示の実施形態による図1の線2-2に沿ったガラス製造装置の斜視断面図 図2のビュー3で切り取った加熱ゾーンの一実施形態の拡大図 図2のビュー3で切り取った加熱ゾーンの別の実施形態の拡大図 図2のビュー3で切り取った加熱ゾーンの別の実施形態の拡大図 図2のビュー3で切り取った加熱ゾーンの別の実施形態の拡大図 図2のビュー3で切り取った加熱ゾーンの別の実施形態の拡大図 図2のビュー3で切り取った加熱ゾーンの別の実施形態の拡大図 リボンの溶融部分の加熱ゾーンに偏向パルスレーザビームを衝突させる処理装置の実施形態の概略的な斜視図 偏向パルスレーザビームの位置を較正するために使用するための信号を生成するように構成されたセンシングデバイス
これより、例示的な実施形態が示されている添付の図面を参照して、実施形態をより詳細に説明する。可能な場合はいつでも、同一又は類似した部分についての言及には、図面全体を通して同じ参照番号が用いられる。しかしながら、本開示は、多くの異なる形態で具現化することができ、本明細書に記載される実施形態に限定されると解釈されるべきではない。
本開示は、ある量の溶融材料からリボンを製造するためのガラス製造装置及び方法に関する。幾つかの実施形態では、リボンは、ガラス部分へと冷却されうる溶融部分を含みうる。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、又は他のガラス製造装置を使用して、ある量の溶融材料からリボンを形成することができる。
次に、ガラスを製造するための方法及び装置を、ある量の溶融材料からリボンを形成するための例示的な実施形態として説明する。図1に概略的に示されているように、幾つかの実施形態では、例示的なガラス製造装置100は、ガラス溶融及び送給装置102、ある量の溶融材料121からリボンの溶融部分104を生成するように設計された成形容器140を含む成形装置101、及び/又はリボンの溶融部分104を処理するように設計された処理装置142を含みうる。この用途の目的では、リボンの「溶融部分」は、約10~約107.6ポアズの範囲内の粘度を含むリボンの部分と見なされる。幾つかの実施形態では、ガラス製造装置100は、ガラス溶融及び送給装置102又は成形装置101の特徴を必要とせずに、処理装置142と見なすことができる。さらなる実施形態では、ガラス製造装置100は、ガラス溶融及び送給装置102の特徴を必要とせずに、成形装置101の特徴と組み合わせた処理装置142と見なすことができる。さらなる実施形態では、ガラス製造装置100は、ガラス溶融及び送給装置102並びに成形装置101の特徴と組み合わせた処理装置142を含みうる。
幾つかの実施形態では、リボンの溶融部分104は、リボンの第1の外側エッジ153と第2の外側エッジ155との間に配置された中央部分152を含むリボンのガラス部分103へと冷却されうる。加えて、幾つかの実施形態では、分離されたガラスリボン106は、ガラス分離器149(例えば、スクライブ、スコアホイール、ダイアモンドチップ、レーザなど)によって、分離経路151に沿ってリボンのガラス部分103から分離されうる。
幾つかの実施形態では、ガラス溶融及び送給装置102は、貯蔵ビン109からバッチ材料107を受け入れるように配向された溶融容器105を含みうる。バッチ材料107は、モータ113によって駆動されるバッチ送給装置111によって導入することができる。幾つかの実施形態では、任意選択的な制御デバイス115(例えば、プログラマブルロジックコントローラ)は、矢印117で示されるように、モータ113を作動させて所望の量のバッチ材料107を溶融容器105に導入するように動作するように構成されうる(例えば、「プログラムされる」、「エンコードされる」、「設計される」、及び/又は「作られる」)。溶融容器105は、バッチ材料107を加熱して溶融材料121を提供することができる。幾つかの実施形態では、溶融プローブ119を使用して、スタンドパイプ123内の溶融材料121のレベルを測定し、測定された情報を、通信ライン125を介して制御デバイス115に通信することができる。
加えて、幾つかの実施形態では、ガラス溶融及び送給装置102は、溶融容器105の下流に位置し、第1の接続導管129によって溶融容器105に結合された清澄容器127を含む、第1のコンディショニングステーションを含みうる。幾つかの実施形態では、溶融材料121は、第1の接続導管129によって溶融容器105から清澄容器127へと重力供給することができる。例えば、幾つかの実施形態では、重力によって、溶融材料121を、溶融容器105から清澄容器127へと第1の接続導管129の内部経路を通過させてもよい。加えて、幾つかの実施形態では、気泡は、さまざまな技法によって清澄容器127内の溶融材料121から除去することができる。
幾つかの実施形態では、ガラス溶融及び送給装置102は、清澄容器127の下流に位置しうる混合チャンバ131を含む第2のコンディショニングステーションをさらに含みうる。混合チャンバ131は、溶融材料121の均質な組成を提供するために用いることができ、それによって、そうでなければ清澄容器127を出る溶融材料121内に存在するであろう不均質性を低減又は排除することができる。示されるように、清澄容器127は、第2の接続導管135によって混合チャンバ131に結合することができる。幾つかの実施形態では、溶融材料121は、第2の接続導管135によって清澄容器127から混合チャンバ131へと重力供給することができる。例えば、幾つかの実施形態では、重力によって、溶融材料121を、清澄容器127から混合チャンバ131へと第2の接続導管135の内部経路を通過させることができる。
加えて、幾つかの実施形態では、ガラス溶融及び送給装置102は、混合チャンバ131の下流に位置しうる送給容器133を含む第3のコンディショニングステーションを含みうる。幾つかの実施形態では、送給容器133は、溶融材料121を調整して、入口導管141内へと供給することができる。例えば、送給容器133は、入口導管141への溶融材料121の一定の流れを調整し、提供するためのアキュムレータ及び/又は流量コントローラとして機能することができる。示されるように、混合チャンバ131は、第3の接続導管137によって送給容器133に結合することができる。幾つかの実施形態では、溶融材料121は、第3の接続導管137によって混合チャンバ131から送給容器133へと重力供給することができる。例えば、幾つかの実施形態では、重力によって、溶融材料121を、混合チャンバ131から送給容器133へと第3の接続導管137の内部経路を通過させることができる。さらに示されるように、幾つかの実施形態では、送給管139は、溶融材料121を成形装置101、例えば成形容器140の入口導管141に送給するように位置決めすることができる。
成形装置101は、リボンを溶融延伸するためのウェッジを備えた成形容器、リボンをスロット延伸するためのスロットを備えた成形容器、又は成形容器からリボンを圧延するためのプレスロールを備えた成形容器を含む、本開示の特徴による成形容器のさまざまな実施形態を含みうる。実例として、以下に示され、開示される成形容器140は、成形ウェッジ209のルート145として規定された底部エッジから溶融材料121を溶融延伸して、リボンの溶融部分104(これが延伸されてリボンのガラス部分103へと冷却されうる)を生成するために提供することができる。例えば、幾つかの実施形態では、溶融材料121は、入口導管141から成形容器140へと送給することができる。次に、溶融材料121は、少なくとも一部には成形容器140の構造に基づいて、リボンの溶融部分104へと成形されうる。例えば、示されるように、溶融材料121は、成形容器140のルート145から溶融部分104として延伸され、移動経路150の移動方向154に沿って移動しうる。
幾つかの実施形態では、エッジディレクタ163、164は、溶融部分104を成形容器140から逸らすことができ、リボンの結果的に得られるガラス部分103の幅「W」を画成するのに役立つ。幾つかの実施形態では、ガラス部分103の幅「W」は、ガラス部分103の第1の外側エッジ153とガラス部分103の第2の外側エッジ155との間に延在しうる。幾つかの実施形態では、ガラス部分103の幅「W」は、例えば約20mm以上、例えば約50mm以上、例えば約100mm以上、例えば約500mm以上、例えば約1000mm以上、例えば約2000mm以上、例えば約3000mm以上、例えば約4000mm以上でありうるが、さらなる実施形態では上述した幅より狭い又は広い他の幅が提供されてもよい。例えば、幾つかの実施形態では、ガラス部分103の幅「W」は、約20mm~約4000mm、例えば約50mm~約4000mm、例えば約100mm~約4000mm、例えば約500mm~約4000mm、例えば約1000mm~約4000mm、例えば約2000mm~約4000mm、例えば約3000mm~約4000mm、例えば約20mm~約3000mm、例えば約50mm~約3000mm、例えば約100mm~約3000mm、例えば約500mm~約3000mm、例えば約1000mm~約3000mm、例えば約2000mm~約3000mm、例えば約2000mm~約2500mm、並びにそれらの間のすべての範囲及び部分範囲でありうる。
図2は、図1の線2-2に沿った成形装置101(例えば、成形容器140)の断面斜視図を示している。幾つかの実施形態では、成形容器140は、入口導管141から溶融材料121を受け入れるように配向されたトラフ201を含みうる。説明の目的で、溶融材料121のクロスハッチングは、明確にするために図2から削除されている。成形容器140は、成形ウェッジ209の対向端部210、211(図1参照)の間に延びる一対の下向きに傾斜した収束する表面部分207、208を備えた成形ウェッジ209をさらに含みうる。成形ウェッジ209の一対の下向きに傾斜した収束する表面部分207、208は、移動方向154に沿って収束して、形成容器140のルート145に沿って交差しうる。ガラス製造装置100の延伸面213は、移動経路150の移動方向154に沿ってルート145を通って延びうる。幾つかの実施形態では、リボンの溶融部分104は、移動経路150の移動方向154に沿って、延伸面213を通って移動しうる。示されるように、延伸面213は、ルート145を介して成形ウェッジ209を二等分することができるが、幾つかの実施形態では、延伸面213は、ルート145に対して他の配向で延びてもよい。
加えて、幾つかの実施形態では、溶融材料121は、方向156で、成形容器140のトラフ201内に、トラフ201に沿って流れうる。溶融材料121は、対応する堰203、204の上を同時に流れ、かつ対応する堰203、204の外面205、206上を下向きに流れることにより、トラフ201から溢れ出ることができる。溶融材料121のそれぞれの流れは、成形ウェッジ209の下向きに傾斜した収束する表面部分207、208に沿って流れることができ、成形容器140のルート145から延伸され、そこで流れが収束して、リボンの溶融部分104へと融着する。次に、リボンの溶融部分104は、延伸面213のルート145から延伸され、リボンは、移動経路150の移動方向154に沿って移動し、リボンのガラス部分103へと冷却されうる。
リボンの溶融部分104は、反対の方向を向き、溶融部分104の厚さ「T」(例えば、平均厚さ)を画成する第1の主面215及び第2の主面216を含む。幾つかの実施形態では、リボンの溶融部分104の厚さ「T」は、約0.5ミリメートル(mm)~約5mmでありうるが、さらなる実施形態では、他の厚さが提供されてもよい。リボンの厚さは、移動経路150の移動方向154に移動するにつれて減衰し、また、冷却されて、リボンの溶融部分104からガラス部分103へと移行する。リボンのガラス部分103の最終的な厚さは、約2ミリメートル(mm)以下、約1ミリメートル以下、約0.5ミリメートル以下、例えば、約300マイクロメートル(μm)以下、約200マイクロメートル以下、又は約100マイクロメートル以下でありうるが、さらなる実施形態では、他の厚さが提供されてもよい。例えば、幾つかの実施形態では、ガラス部分103の厚さは、それらの間の厚さのすべての範囲及び部分範囲を含めて、約50μm~約750μm、約100μm~約700μm、約200μm~約600μm、約300μm~約500μm、約50μm~約500μm、約50μm~約700μm、約50μm~約600μm、約50μm~約500μm、約50μm~約400μm、約50μm~約300μm、約50μm~約200μm、約50μm~約100μmでありうる。加えて、リボンのガラス部分103は、ソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、アルカリ含有ガラス、又は無アルカリガラスを含むがこれらに限定されない、さまざまな組成物を含みうる。
次に、分離されたガラスリボンは、所望の用途、例えば、ディスプレイ用途へと加工されうる。例えば、分離されたガラスリボンは、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(OLED)ディスプレイ、プラズマディスプレイパネル(PDP)、及び他の電子ディスプレイを含む、幅広いディスプレイ用途で使用することができる。
図3~4は、リボンの溶融部分104を処理するためのガラス製造装置100の処理装置142の例示的な実施形態の特徴を示している。処理装置142は、パルスレーザビーム303を生成するように設計されたレーザ発生装置301を含みうる。幾つかの実施形態では、レーザ発生装置は、パルスレーザビーム303がリボンの溶融部分104の表面に衝突する位置でリボンの溶融部分104を加熱するためにリボンの溶融部分104によって吸収されうるパルスレーザビーム303を生成するように設計することができる。幾つかの実施形態では、レーザ発生装置301はCOレーザ発生装置を含みうるが、さらなる実施形態では、他のタイプのレーザ発生装置が用いられてもよい。加えて又は代替的に、幾つかの実施形態では、レーザ発生装置301によって生成されるパルスレーザビーム303は、約0.9マイクロメートル~約12マイクロメートルの範囲の波長を含みうる。
処理装置142は、パルスレーザビーム303を偏向させて、偏向パルスレーザビーム303をリボンの溶融部分104の加熱ゾーンに衝突させるように構成された偏向装置をさらに含みうる。図2に示されるように、偏向レーザビームは、加熱ゾーン217が方向216aに沿って移動する間、溶融部分104の処理経路321上の加熱ゾーン217に衝突しうる。例えば、加熱ゾーン217は、第1の外側エッジ153から第2の外側エッジ155まで、実質的に全幅「W」にわたって、方向216aに移動することができる。第2の外側エッジ155に到達後、加熱ゾーンは、第1の外側エッジ153に再度現れ、再び方向216aで第2の外側エッジ155へと移動しうる。その結果、幾つかの実施形態では、加熱ゾーン217は、第1の外側エッジ153から第2の外側エッジ155までリボンの幅「W」を横切る加熱ゾーン217の各通過で、同じ方向216aに移動しうる。
図2に示されるように、偏向レーザビームは、加熱ゾーン217が方向216bに沿って移動する間、溶融部分104の処理経路321上の加熱ゾーン217に衝突しうる。例えば、加熱ゾーン217は、第2の外側エッジ155から第1の外側エッジ153まで、実質的に全幅「W」にわたって、方向216bに移動することができる。第1の外側エッジ153に到達後、加熱ゾーンは、第2の外側エッジ155に再度現れ、再び方向216bで第1の外側エッジ153へと移動しうる。その結果、幾つかの実施形態では、加熱ゾーン217は、第2の外側エッジ155から第1の外側エッジ153までリボンの幅「W」を横切る加熱ゾーン217の各通過で、同じ方向216bに移動しうる。
図2にさらに示されるように、偏向レーザビームは、加熱ゾーン217が方向216a及び方向216bに沿って移動する間、溶融部分104の処理経路321上の加熱ゾーン217に衝突しうる。例えば、幾つかの実施形態では、加熱ゾーン217は、第1の外側エッジ153から第2の外側エッジ155まで、実質的に全幅「W」にわたって、方向216aに移動することができる。第2の外側エッジ155に到達した後、次に、加熱ゾーン217は、第2の外側エッジ155から第1の外側エッジ153まで、実質的に全幅「W」にわたって、方向216bに移動することができる。その結果、幾つかの実施形態では、加熱ゾーン217は、リボンの幅「W」を横切る連続する各通過で、交互の方向216a及び216bに移動しうる。
方向216a及び216bの一方又は両方は、移動経路150の移動方向154を横切って延びうる。例えば、示されるように、方向216a及び216bの一方又は両方は、幅「W」の方向に沿って移動方向154に垂直に延びることができるが、さらなる実施形態では、加熱ゾーンは、移動方向154に垂直ではない方向に沿って移動することができる。さまざまな偏向装置を使用して、加熱ゾーン217を、上述のように、方向216a及び216bの一方又は両方に移動させることができる。例えば、幾つかの実施形態では、偏向装置は、音響光学デフレクタを含みうる。別の例では、幾つかの実施形態では、偏向装置は、電気光学デフレクタを含みうる。さらに別の例では、幾つかの実施形態では、偏向装置は、回転する反射面を含みうる。
幾つかの実施形態では、図9に示されるように、偏向装置は、複数の反射面307を含む多角形反射装置305を含みうる。示されるように、多角形反射装置305は、モータ309によって回転されて、多角形反射装置305の回転軸313を中心に回転方向311に回転することができる。幾つかの実施形態では、モータ309は、通信ライン317に沿ってコマンド信号をモータ309に送信して、幾つかの実施形態では、多角形反射装置305の回転軸313を中心に実質的に一定の角速度で回転するように構成された(例えば、「プログラムされた」、「エンコードされた」、「設計された」、及び/又は「作られた」)制御デバイス315(例えば、プログラマブルロジックコントローラ)によって、任意選択的に動作させることができる。多角形反射装置305を実質的に一定の角速度で回転させることは、該多角形反射装置305の角速度を頻繁に変更することによって発生するであろうモータ309の損傷の防止に役立ちうる。パルスレーザビームが多角形反射装置305によって偏向される実施形態では、加熱ゾーン217は、多角形反射装置305が回転軸313を中心に回転する回転方向311に応じて、方向216aに繰り返し移動するか、又は方向216bに繰り返し移動することができる。
制御デバイス315は、コマンド信号をレーザ発生装置301に(例えば、通信ライン319によって)送信して、パルスレーザビーム303の特性を制御し、リボンの溶融部分104の不均一性の位置の加熱を選択的に制御するように構成されうる(例えば、「プログラムされる」、「エンコードされる」、「設計される」、及び/又は「作られる」)。幾つかの実施形態では、制御デバイス315は、パルスレーザビーム303のパルス周波数を制御して、リボンの溶融部分104の不均一性の位置の加熱を制御することができる。幾つかの実施形態では、制御デバイス315は、パルスレーザビーム303のパルス幅を制御して、リボンの溶融部分104の不均一性の位置の加熱を制御することができる。幾つかの実施形態では、制御デバイス315は、パルスレーザビーム303のデューティサイクルを制御して、リボンの溶融部分104の不均一性の位置の加熱を制御することができる。幾つかの実施形態では、制御デバイス315は、パルスレーザビーム303の複数の特性を制御して、リボンの溶融部分104の不均一性の位置の加熱を制御することができる。例えば、幾つかの実施形態では、制御デバイス315は、パルスレーザビーム303のパルス周波数及びパルス幅を制御して、リボンの溶融部分104の不均一性の位置の加熱を制御することができる。幾つかの実施形態では、制御デバイス315は、パルスレーザビーム303のパルス周波数及びデューティサイクルを制御して、リボンの溶融部分104の不均一性の位置の加熱を制御することができる。幾つかの実施形態では、制御デバイス315は、パルスレーザビーム303のパルス幅及びデューティサイクルを制御して、リボンの溶融部分104の不均一性の位置の加熱を制御することができる。幾つかの実施形態では、制御デバイス315は、パルスレーザビーム303のパルス周波数、パルス幅、及びデューティサイクルのうちの2つ以上を制御して、リボンの溶融部分104の不均一性の位置の加熱を制御することができる。
図9をさらに参照すると、処理装置142は、リボンの特性を監視するように構成された1つ以上のセンシングデバイスをさらに含みうる。幾つかの実施形態では、リボンの監視される特性は、リボンの温度及び/又は厚さを含みうる。幾つかの実施形態では、1つ以上のセンシングデバイスは、リボンの溶融部分104の特性を直接監視することができる。例えば、図2を参照すると、処理経路321内の監視経路223aに沿ったリボンの溶融部分104の特性を直接監視することができる。さらなる実施形態では、処理経路321の外側(例えば、処理経路321の上流又は下流)の監視経路223bに沿ったリボンの溶融部分104の特性を、直接監視することができる。幾つかの実施形態では、処理経路321内のリボンの溶融部分104の特性は、間接的に監視することができる。例えば、図9に示されるように、リボンの溶融部分104の下流の監視経路223cに沿ったリボンのガラス部分103の特性を監視することができる。次に、処理経路321内のリボンの溶融部分104の対応する特性が、ガラス部分103の監視経路223cに沿った、監視された特性に基づいて決定されうる。例えば、ガラス部分103の監視経路223cに沿って監視された特性における不均一性は、ガラス部分103の監視経路223cに沿って監視された特性における監視された不均一性の垂直上に位置するリボンの溶融部分104の処理経路321の部分の特性における対応する不均一性を示しうる。
図9に示されるように、処理装置142は、任意選択的に、監視経路(例えば、監視経路223a、223b)に沿ったリボンの溶融部分104の温度を監視するように構成された温度センサ323を含みうる。幾つかの実施形態では、温度センサ323は、監視経路(例えば、223a、223b)の1つに沿ってリボンの溶融部分104によって放出される赤外線放射を監視することによって、溶融部分104の温度を監視するように構成された赤外線センサ(例えば、赤外線カメラ)を含みうる。例えば、温度センサ323は、監視経路223aに沿って溶融部分104の処理経路321の温度を直接監視するように構成された赤外線センサ(例えば、赤外線カメラ)を含みうる。次に、監視経路に沿ったリボンの溶融部分104の温度に関する感知された情報は、通信ライン325によってプロセッサ327に送信されうる。次に、プロセッサ327は、情報を処理して、処理経路321上のリボンの溶融部分104の温度の不均一性の1つ以上の位置を決定することができる。プロセッサ327からの情報に基づいて、制御デバイス315は、リボンの溶融部分104の位置の加熱を変更して、不均一性を消失させて、リボンの溶融部分104の幅「W」を横切るリボンの溶融部分104のより均一な厚さを提供するように構成されうる(例えば、「プログラムされる」、「エンコードされる」、「設計される」、及び/又は「作られる」)。例えば、不均一性は、厚さの変動が3マイクロメートル未満になるように消失させることができる。より均一な厚さが達成されると、リボンの溶融部分104は、リボンのガラス部分103の幅「W」に沿ってガラス部分103のより均一な厚さを伴って、リボンのガラス部分103へと冷却されるように進みうる。
一実施形態では、不均一性が監視経路の他の位置と比較して比較的低い温度であると決定された場合、制御デバイス315は、パルスレーザビーム303が不均一性の(一又は複数の)位置を加熱する間に、上述のように、通信ライン319を介してコマンド信号をレーザ発生装置301に送信して、パルス周波数、パルス幅、又はデューティサイクルのうちの1つ以上を増加させることによって不均一性の(一又は複数の)位置の加熱を増加させるように構成されうる(例えば、「プログラムされる」、「エンコードされる」、「設計される」、及び/又は「作られる」)。
別の実施形態では、不均一性が監視経路の他の位置と比較して比較的高い温度であると決定された場合、制御デバイス315は、パルスレーザビーム303が不均一性の(一又は複数の)位置を加熱する間に、上述のように、通信ライン319を介してコマンド信号をレーザ発生装置301に送信して、パルス周波数、パルス幅、又はデューティサイクルのうちの1つ以上を低下させることによって不均一性の(一又は複数の)位置の加熱を低減させるように構成されうる(例えば、「プログラムされる」、「エンコードされる」、「設計される」、及び/又は「作られる」)。
図9にさらに示されるように、処理装置142は、任意選択的に、リボンの厚さに関する情報を感知するように構成された厚さセンサ329を含むことができる。幾つかの実施形態では、厚さセンサ329は、温度センサ323なしで提供されうる。さらなる実施形態では、温度センサ323は、厚さセンサ329なしで提供されうる。さらなる実施形態では、厚さセンサ329及び温度センサ323の両方が、リボンの1つ以上の特性を監視するために提供されうる。提供される場合、厚さセンサ329は、光式厚さセンサを含みうる。光式厚さセンサは、リボンの幅「W」を横切る1つ以上のセンサを含みうる。あるいは、示されるように、光式厚さセンサ329は、移動経路150の移動方向154を横切る方向333に走査するように構成することができる。例えば、示されるように、厚さセンサ329は、移動方向154に垂直な方向333に走査するように構成することができるが、さらなる実施形態では、他の走査方向が提供されうる。幾つかの実施形態では、光式厚さセンサ329は、監視経路(例えば、ガラス部分103の監視経路223c)の位置にレーザビームを向けるレーザを含みうる。レーザビームの一部は、第2の主面216から反射されて、光式厚さセンサ329によって感知されうる。レーザビームの別の一部は、リボンの厚さを通過し、次に、光式厚さセンサ329によって感知されるように、第1の主面215で反射されて戻りうる。レーザビームの反射された部分に関する情報は、通信ライン335を介してプロセッサ327に送信することができる。次に、プロセッサは、この情報をリボンの屈折率と一緒に考慮して、監視経路に沿ったリボンの厚さを計算するか、及び/又は処理経路321に沿ったリボンの厚さを計算することができる。例えば、図9に示されるように、厚さセンサ329は、監視経路223cに沿ったガラス部分103の厚さを感知することができる。次に、プロセッサ327は、情報を処理して、監視経路223cに沿って感知された厚さの不均一性の位置を決定することができる。感知された不均一性をプロセッサで使用して、ガラス部分103における感知された不均一性の上方に垂直に位置しうる、処理経路321内のリボンの溶融部分104の対応する部分の厚さにおける不均一性の対応する位置を決定することができる。プロセッサ327からの情報に基づいて、制御デバイス315は、不均一性の位置の加熱を変更して、不均一性を消失させて、リボンの溶融部分104の幅「W」を横切る溶融部分104のより均一な厚さを提供するように構成されうる(例えば、「プログラムされる」、「エンコードされる」、「設計される」、及び/又は「作られる」)。より均一な厚さが達成されると、リボンの溶融部分104は、リボンのガラス部分103の幅「W」に沿ってガラス部分103のより均一な厚さを伴って、ガラス部分103へと冷却されるように進みうる。
一実施形態では、厚さの不均一性が処理経路321の他の位置と比較して比較的高い厚さであると決定された場合、制御デバイス315は、パルスレーザビーム303が厚さの不均一性の(一又は複数の)位置を加熱する間に、上述のように、通信ライン319を介してコマンド信号をレーザ発生装置301に送信して、パルス周波数、パルス幅、又はデューティサイクルのうちの1つ以上を増加させることによって厚さの不均一性の(一又は複数の)位置の加熱を増加させるように構成されうる(例えば、「プログラムされる」、「エンコードされる」、「設計される」、及び/又は「作られる」)。加熱の増加は、不均一性の(一又は複数の)位置での溶融材料の粘度を低下させて、厚さの不均一性の(一又は複数の)位置でのリボンの溶融部分104の厚さを低下させることができる。
別の実施形態では、厚さの不均一性が処理経路321の他の位置と比較して比較的薄い厚さであると決定された場合、制御デバイス315は、パルスレーザビーム303が厚さの不均一性の(一又は複数の)位置を加熱する間に、上述のように、通信ライン319を介してコマンド信号をレーザ発生装置301に送信して、パルス周波数、パルス幅、又はデューティサイクルのうちの1つ以上を低下させることによって厚さの不均一性の(一又は複数の)位置の加熱を低下させるように構成されうる(例えば、「プログラムされる」、「エンコードされる」、「設計される」、及び/又は「作られる」)。加熱の減少は、厚さの不均一性の(一又は複数の)位置での溶融材料の粘度を低下させて、厚さの不均一性の(一又は複数の)位置でのリボンの溶融部分104の厚さを低下させることができる。
偏向パルスレーザは、図2に概略的に示されているように、さまざまな代替的な加熱ゾーン217の1つにおいて、リボンの溶融部分104の第1の主面215に衝突しうる。図3は、加熱ゾーン217が円形の加熱ゾーン217aを含む、一実施形態を示している。図4は、角部が丸みを帯びた正方形の加熱ゾーン217bを含む加熱ゾーン217の別の実施形態を示している。
幾つかの実施形態では、加熱ゾーンは、移動経路150の移動方向154に伸長されてよく、この加熱ゾーンは、移動方向154に垂直に延びる加熱ゾーンの幅221より大きい、移動方向154に延びる長さ219を含む。幅221より大きい移動方向154に延びる長さ219を提供することにより、リボンの溶融部分104が移動方向154に移動する際に不均一性の位置が加熱される時間を増加させることができる;それによって、移動方向154に移動しているリボンの溶融部分104の厚さ「T」[例えば、約0.5ミリメートル(mm)~約5mm]を通して熱が伝導するためのより多くの時間を与える。幾つかの実施形態では、加熱ゾーンの長さ219の加熱ゾーンの幅221に対する比は約3以上でありうる。幾つかの実施形態では、3以上の長さ対幅の上記の比に加えて又は代替的に、移動方向154に垂直に延びる加熱ゾーンの幅221は、約100マイクロメートル~約30ミリメートル(mm)の範囲でありうる。幾つかの実施形態では、3以上の長さ対幅の上記の比に加えて又は代替的に、移動経路150に沿った加熱ゾーンの長さ219は、約1mm~約100mmの範囲でありうる。幾つかの実施形態では、該方法は、パルスレーザビームの長さ219を選択的に制御するステップを含みうる。例えば、幾つかの実施形態では、制御デバイス315は、リボンの溶融部分104が移動方向154に移動している速度に基づいて、加熱ゾーンの長さ219を選択的に制御するように構成されうる(例えば、「プログラムされる」、「エンコードされる」、「設計される」、及び/又は「作られる」)。
幾つかの実施形態では、加熱ゾーンは、移動方向154に垂直に延びる幅よりも大きい、移動方向154に延びる長さ219など、楕円形の形状を含みうる。図5は、角部が丸みを帯びた長方形の加熱ゾーン217cの形態をした楕円形の形状を含む、加熱ゾーン217の別の実施形態を示している。
図6は、楕円形の加熱ゾーン217dを生成する往復するビームスポット601を含む、加熱ゾーン217の別の実施形態を示している。幾つかの実施形態では、パルスレーザビーム303を移動させて、ビームスポット601を移動経路150の移動方向154に繰り返し移動させて、楕円形の加熱ゾーン217dを生成することができる。幾つかの実施形態では、パルスレーザビーム303を移動させて、ビームスポット218を移動経路150の移動方向154とは反対の方向603に繰り返し移動させて、楕円形の加熱ゾーン217dを生成することができる。あるいは、幾つかの実施形態では、パルスレーザビーム303を移動させて、ビームスポット601を移動方向154及び移動方向154とは反対の方向603に繰り返し往復させて、楕円形の加熱ゾーン217dを生成することができる。例えば、ビームスポット601は、方向603に上向きに振動し、方向154に下向きに振動して、楕円形の加熱ゾーン217dを創出することができる。移動するビームスポット218によってもたらされる楕円形の加熱ゾーン217dは、移動方向154に垂直に延びる幅221より大きい、移動方向154に延びる長さ219を含みうる。図9に概略的に示されるように、処理装置142は、レーザ発生装置301によって生成されたパルスレーザビーム303を修正して、幅より大きい長さを含む加熱ゾーンを創出するための加熱ゾーンデバイス337を含みうる。例えば、加熱ゾーンデバイス337は、ビームスポット601を方向154又は603の1つ以上に沿って移動させる発振器を含みうる。幾つかの実施形態では、発振器は、(一又は複数の)方向に沿って迅速かつ繰り返し移動させて、楕円形の加熱ゾーン217dを生成するように、回転鏡又は他の移動する鏡又は移動する光学部品を含みうる。
幾つかの実施形態では、図7に示されるように、加熱ゾーン217は、ビームスポット701のアレイとして楕円形の加熱ゾーン217eに衝突する複数のパルスレーザビームによってもたらされる楕円形の加熱ゾーン217eを含みうる。示されるように、幾つかの実施形態では、ビームスポット701の中心はそれぞれ、移動方向154に延びる直線軸上に位置決めすることができる。例えば、図2に示されるように、ビームスポット701のアレイは、移動方向154に延びる直線軸上に位置決めされた中心を有する3つのビームスポットを含み、移動方向154に垂直に延びる幅221より大きい、移動方向154に延びる長さ219を有する楕円形の加熱ゾーン217eをもたらす。3つのビームスポット701が示されているが、幾つかの実施形態では、2つのビームスポット又は3つより多くのビームスポットが提供されてもよい。さらには、複数のビームスポット701は互いに重なり合うことができるが、さらなる実施形態では、ビームスポットはわずかに離れていてもよい。ビームスポットを重ね合わせることにより、長さ219に沿ってより均一な加熱を生成することができる。重なり合う整列構成でビームスポット701を提供する場合、幾つかの実施形態は、移動方向154にビームスポット701の寸法の50%以下でビームスポットを重ね合わせることができる。幾つかの実施形態では、加熱ゾーンデバイス337は、パルスレーザビーム303を、レーザ発生装置301から、上述したビームスポットのアレイ内のリボンの溶融部分104の主面に衝突する複数のパルスレーザビームへと分割するように設計されたビームスプリッタを含みうる。
幾つかの実施形態では、図8に示されるように、加熱ゾーン217は、楕円の形状をしたビームスポット801として提供される楕円形の加熱ゾーン217fを含みうる。示されるように、図示される楕円形の形状をしたパルスレーザビーム303が衝突する楕円形の加熱ゾーン217fのビームスポット801は、加熱ゾーンの長さ219が移動経路150の移動方向154に延び、かつ、移動方向154に垂直に延びる幅221より大きくなるように、移動経路150の移動方向154に延びる主軸を含みうる。図9を参照すると、幾つかの実施形態では、光学部品339は、パルスレーザビーム303を成形し、楕円の形状をした楕円形の加熱ゾーン217fを提供するように提供されうる。幾つかの実施形態では、光学部品339は、1つ以上の円柱レンズを含みうる。幾つかの実施形態では、光学部品339は、アナモルフィックプリズムを含みうる。
図9~10に示されるように、処理装置142は、任意選択的に、センシング装置341を含みうる。図10は、センシングデバイス403を含むセンシング装置341の実施形態を概略的に示している。幾つかの実施形態では、レーザ発生装置301は、パルスレーザビーム303を放出して、偏向装置(例えば、多角形反射装置)で偏向させて、センシングデバイス403に衝突するように構成することができる。センシングデバイス403に衝突するパルスレーザビーム303は、通信ライン409を介してプロセッサ327に通信することができる信号を生成することができる。次に、プロセッサは、偏向パルスレーザビーム303の位置を較正して、リボンの溶融部分104の特性における不均一性の適切な位置のより正確かつ詳細な加熱を可能にすることができる。
次に、図2~10を参照して、リボンの製造方法について考察する。リボンを製造する方法の実施形態は、移動経路150の移動方向154に沿ってリボンを移動させるステップを含みうる。例えば、リボンは、成形容器140のルート145から溶融延伸されて、移動経路150の移動方向154に沿ってリボンを延伸することができる。本開示の方法は、リボンの溶融部分104などのリボンの特性(例えば、温度及び/又は厚さ)における不均一性の位置を特定するステップをさらに含みうる。幾つかの実施形態では、方法は、監視経路223a、223b、223cに沿ってリボンの溶融部分104の特性を監視して、リボンの溶融部分104の特性(例えば、温度、厚さ)における不均一性の位置を直接的又は間接的に特定するステップを含みうる。
一実施形態では、該方法は、リボンの溶融部分104の温度の不均一性の位置を特定するステップを含みうる。幾つかの実施形態では、温度は、温度センサ323(例えば、赤外線カメラ)によって監視することができる。幾つかの実施形態では、温度センサ323は、溶融部分104の監視経路223a、223bに沿ってリボンの溶融部分104の温度を監視することができる。感知された温度に関連する信号は、通信ライン325を介してプロセッサ327に通信することができ、該プロセッサ327は、監視経路に沿った温度の不均一性の1つ以上の位置を決定することができる。
別の実施形態では、該方法は、リボンの厚さ(例えば、リボンのガラス部分103及び/又は溶融部分104の厚さ)における不均一性の位置を特定するステップを含みうる。幾つかの実施形態では、厚さは、リボンのガラス部分103の監視経路223cに沿って厚さセンサ329によって監視することができる。感知された厚さに関連する信号は、通信ライン335を介してプロセッサ327に通信することができ、これは、ガラス部分103の垂直上に位置するガラス部分103及び/又は溶融部分104の厚さにおける不均一性の1つ以上の位置を決定することができる。
本開示の方法は、リボンの溶融部分104を加熱するステップをさらに含みうる。幾つかの実施形態では、パルスレーザビーム303は、レーザ発生装置301によって生成されうる。レーザ発生装置301は、リボンの溶融部分104の表面に衝突してパルスレーザビーム303から溶融部分104にエネルギーを伝達することができるパルスレーザビームを生成する。幾つかの実施形態では、COレーザ発生装置を使用してパルスレーザビーム303を生成することができるが、さらなる実施形態では、他のタイプのレーザ発生装置が用いられてもよい。幾つかの実施形態では、パルスレーザビーム303は、パルスレーザビーム303が溶融部分104の表面に衝突するときに、パルスレーザビーム303から溶融部分104へのエネルギーの伝達を容易にすることができる波長を含みうる。例えば、パルスレーザビームは、約0.9マイクロメートル~約12マイクロメートルの範囲内の波長を含むことができ、パルスレーザビーム303からのエネルギーがリボンの溶融部分104によって吸収されることを可能にする。パルスレーザビームの波長は、処理される特定のタイプの溶融材料の吸収を最適化するように選択することができる。
次に、処理装置142は、パルスレーザビーム303を偏向させて、リボンの溶融部分104の処理経路321上の加熱ゾーン217で処理経路321に衝突させることができる。幾つかの実施形態では、示されるように、処理経路321は、移動方向154に垂直に延びることができるが、さらなる実施形態では、処理経路321は他の角度で延びてもよい。パルスレーザビーム303の偏向は、音響光学デフレクタ又は電気光学デフレクタを使用して、生成されたパルスレーザビーム303を偏向させることによって達成することができる。さらなる実施形態では、パルスレーザビーム303の偏向は、パルスレーザビーム303を反射面で反射することを含みうる。
パルスレーザビーム303の偏向は、処理経路321の方向216a、216bの一方に沿った加熱ゾーン217の移動をもたらすことができる。処理経路321が移動方向154に垂直な実施形態では、方向216a、216bは、リボンの幅「W」の方向を含みうる。方向216a、216bに沿った加熱ゾーン217の移動は、音響光学デフレクタ、電気光学デフレクタ、又は反射面によって達成することができる。例えば、反射面は、回転鏡などの回転する反射面を含みうる。回転鏡は、反射面がどのように回転するかに応じて、加熱ゾーン217が方向216a、216bの一方又は両方に沿って移動する軸を中心に回転することができる。
図示される実施形態では、反射面は、提供される場合、多角形反射装置305の複数の反射面307を含みうる。示されるように、複数の反射面307は、幾つかの実施形態では、回転軸313を中心に放射状に配置されて多角形反射装置305の外側の多角形周辺形状を画成する、複数の反射平面鏡を含むことができる。その結果、図9に示されるように、多角形反射装置305の反射面307で反射するパルスレーザビーム303は、多角形反射装置305が回転軸313を中心に回転方向311に回転する際に、リボンの幅「W」を横切る方向216aに沿って加熱ゾーン217のストロークをもたらすことができる。
幾つかの実施形態では、該方法は、多角形反射装置305の回転軸313を中心に回転方向311に実質的に一定の角速度で多角形反射装置を回転させて、処理経路321に沿って加熱ゾーン217を移動させるステップを含みうる。多角形反射装置305を実質的に一定の角速度で回転させると、そうでなければ処理経路321全体にわたって所望の加熱プロファイルを提供するために必要とされるであろう角速度の一定の変化に起因してモータ309の早期の故障を引き起こす可能性がある過熱及び他の応力を回避することにより、多角形反射装置305の回転を駆動するモータ309の寿命を延ばすことができる。
本開示の方法は、偏向された(例えば、反射された)パルスレーザビーム303を、処理経路321に沿って加熱ゾーン217に衝突させるステップを含むことができ、該加熱ゾーン217は、不均一性の特定された位置を含みうる。例えば、加熱ゾーン217が処理経路321の方向216a及び/又は216bに移動する際、該加熱ゾーンは、ある期間中に、加熱ゾーンが不均一性の特定された位置を含むように移動することができる。パルスレーザビーム303の特性は、処理経路321に沿った加熱ゾーン217の位置に応じて、パルスレーザビーム303によってもたらされる加熱を選択的に制御するように制御することができる。例えば、パルスレーザビーム303の特性を制御するステップは、加熱ゾーン217が不均一性の特定された位置を含む期間、パルスレーザビーム303の1つ以上の特性(例えば、パルス周波数、パルス幅、及び/又はデューティサイクル)を変更することを含みうる。パルスレーザビーム303の1つ以上の特性を変更することにより、不均一性の位置でのリボンの溶融部分104の加熱を選択的に調整して、処理経路321に沿った溶融部分104の他の位置とは異なる不均一性の位置を処理することも可能となる。幾つかの実施形態では、不均一性の加熱の選択的制御は、処理経路321に沿った他の位置の厚さに対する不均一性の位置での厚さの変動が3マイクロメートル未満である場合に、不均一性を消失させることができる。幾つかの実施形態では、パルスレーザビーム303は、処理経路321の一部に沿ってオフにすることができる。例えば、パルスレーザビーム303は、偏向パルスレーザビーム303が不均一性の位置を含む加熱ゾーン217を生成しないであろう場合にオフにすることができる。むしろ、パルスレーザビーム303は、偏向パルスレーザビーム303が不均一性の位置を含む加熱ゾーン217を提供する場合にのみオンにすることができる。結果として生じるビームスポットが不均一性の位置の外側に位置するであろう場合にパルスレーザビーム303をオフにすることにより、不均一性の位置の外側のリボンの部分が薄くなることを回避することができる。あるいは、パルスレーザビームは、処理経路321のより長い長さの間(例えば、リボンの全幅「W」にわたって)オンのままにして、処理経路321に沿った加熱量を変更することができ、ここで、強化された加熱を不均一性の位置に提供して、不均一性の外側の位置と比較してその位置で比較的高い薄化を引き起こし、不均一性を消失させることができる。
一実施形態では、不均一性が溶融部分104の過度に厚い位置を含む場合、該方法は、加熱ゾーン217が不均一性の特定された位置を含む間、パルスレーザビーム303の1つ以上の特性を変更してパルスレーザビーム303による加熱を増加させるステップを含むことができる。加熱を増加させると、処理経路321に沿った溶融部分の厚さの不均一性を消失させることができる。
別の実施形態では、不均一性が溶融部分104の位置での温度低下を含む場合、該方法は、加熱ゾーン217が不均一性の特定された位置を含む間、パルスレーザビーム303の1つ以上の特性を変更してパルスレーザビーム303による加熱を増加させるステップを含むことができる。加熱を増加させると、温度の不均一性を消失させることができ、処理経路321全体及びリボンの幅「W」全体にわたり、温度がより均一になりうる。
別の実施形態では、不均一性が溶融部分104の位置での高温を含む場合、該方法は、加熱ゾーン217が不均一性の特定された位置を含む間、パルスレーザビーム303の1つ以上の特性を変更して、パルスレーザビーム303による加熱を低減させるステップを含むことができる。加熱を低減させると、温度の不均一性を消失させることができ、処理経路321全体及びリボンの幅「W」全体にわたり、温度がより均一になりうる。
幾つかの実施形態では、多角形反射装置305は、実質的に一定の角速度で回転することができ、一方、パルスレーザビーム303の特性は、処理経路321全体にわたる加熱プロファイルを変更するように制御することができる。このような方法で、実質的に一定の角速度での多角形反射装置305の回転は、モータ309の故障を回避することができ、一方、パルスレーザビーム303の特性の変更は、多角形反射装置305が回転するときに、処理経路321全体にわたって所望の加熱プロファイルを提供することができる。
幾つかの実施形態では、該方法は、パルスレーザビーム303を加熱ゾーン217に衝突させるステップを含むことができ、該加熱ゾーン217は、図2に示されるように、移動経路150の移動方向154に伸長されてよく、ここで、移動方向154に延びる加熱ゾーン217の長さ219は、移動方向154に垂直に延びる加熱ゾーン217の幅221より大きい。加熱ゾーンは、幾つかの実施形態では、例えば、ある特定のガラス組成物を用いて、又はリボンの主面がパルスレーザビームによって衝突されたときにリボンの溶融部分が厚さ全体にわたって加熱に対してより応答性である場合には、伸長されない可能性がある。幾つかの実施形態では、移動方向154に伸長された加熱ゾーン217を提供することは、リボンが移動方向154に移動する際に、リボンの溶融部分104の不均一性の位置がパルスレーザビーム303に曝露される累積時間を増加させるのに役立てることができる。累積された曝露時間の増加は、リボンが移動方向154に移動していたとしても、パルスレーザビーム303が不均一性の位置においてリボンの溶融部分104の全厚をより完全に加熱するのを助けることができる。幾つかの実施形態では、加熱ゾーン217の細長い長さ219の加熱ゾーン217の幅221に対する比は、約3以上でありうる。幾つかの実施形態では、加熱ゾーン217の幅221は、約100マイクロメートル~約30ミリメートルの範囲でありうる。幾つかの実施形態では、加熱ゾーン217の長さ219は、約1ミリメートル~約100ミリメートルの範囲でありうる。幾つかの実施形態では、加熱ゾーン217の細長い長さ219は、リボンが選択された時間内に移動方向154に移動する距離とほぼ同じでありうる。幾つかの実施形態では、その期間は少なくとも約1秒でありうるが、さらなる実施形態では1秒未満が提供されうる。例えば、制御デバイス315は、コマンド信号を加熱ゾーンデバイス337に送信して、リボンが移動している速度に基づいて加熱ゾーン217の長さ219を調整するように構成されうる(例えば、「プログラムされる」、「エンコードされる」、「設計される」、及び/又は「作られる」)。例えば、制御デバイス315は、コマンド信号を加熱ゾーンデバイス337に送信して、長さ219を、プログラムされた期間にわたってリボンが移動する距離になるように調整させるように構成されうる(例えば、「プログラムされる」、「エンコードされる」、「設計される」、及び/又は「作られる」)。
さまざまな方法を使用して、図3~8に示される代替的な加熱ゾーン217に示されるように、任意選択的に細長い加熱ゾーンを提供することができる。幾つかの実施形態では、図5~8に関して論じたように、加熱ゾーン217は、移動方向154に垂直な幅221より大きい、移動方向154の長さ219を含む長方形の加熱ゾーンを任意選択的に含みうる。例えば、図5は、角部が丸みを帯びた長方形の加熱ゾーン217cの形態をした長方形の形状を含む、加熱ゾーン217を示している。別の例では、図6に示され、前述したように、加熱ゾーン217は、長方形の加熱ゾーン217dを生成する往復するビームスポット601を含む。別の実施形態では、図7に示され、前述したように、加熱ゾーン217は、ビームスポット701のアレイとして長方形の加熱ゾーン217eに衝突する複数のパルスレーザビームによってもたらされる、楕円形の加熱ゾーン217eを含みうる。さらに別の実施形態では、図8に示され、前述したように、加熱ゾーン217は、楕円の形状をしたビームスポット801として提供される楕円形の加熱ゾーン217fを含みうる。
幾つかの実施形態では、方法は、不均一性の位置の加熱をより正確に制御するために、偏向レーザビームの位置を較正するステップを含みうる。偏向レーザビームの位置を頻繁に較正することにより、プロセッサ327は、適切な時間にパルスレーザビームの特性をより正確に制御して、リボンの溶融部分104における不均一性の特定された位置を含む加熱ゾーン217の所望の加熱をもたらすことができる。較正を容易にするため、幾つかの実施形態では、処理装置142は、図9に概略的に示されたセンシング装置341を含みうる。センシング装置341の一実施形態の特徴が図10に示されている。示されるように、センシング装置341は、任意選択的に、パルスレーザビーム303を集束するように設計された集束レンズ401を備えることができる。さらなる実施形態では、センシング装置341は、開孔407を備えたマスク405を含みうる。示されるように、パルスレーザビームがマスク405の開孔407に近づくと、該マスク405は、パルスレーザビーム303がマスク405を通過してセンシングデバイス403に到達するのを阻止する。しかしながら、最終的に、パルスレーザビーム303は、マスクの開孔407と整列する位置に移動し、パルスレーザビーム303は開孔407を通過して、センシングデバイス403に衝突しうる。マスク405の開孔407は、サイズを縮小して、特定の時間におけるパルスレーザビームの位置を特定する精度を高めることができる。センシングデバイス403にパルスレーザビーム303を衝突させると、通信ライン409に沿ってプロセッサ327に渡される信号が生成され、該プロセッサ327は、センシングデバイスからの信号に基づいて、偏向パルスレーザビームの正確な位置を較正する。
多角形反射装置305を用いた幾つかの実施形態では、該方法は、多角形反射装置305の反射面307でパルスレーザビーム303を反射して、多角形反射装置の第1の角度方向でリボンの溶融部分104に衝突するステップ、及び多角形反射装置305の反射面307でパルスレーザビーム303をさらに反射して、第1の角度方向とは異なる第2の角度方向でセンシングデバイス403に衝突して、反射されたパルスレーザビーム303の位置を、例えばリボンの幅「W」を横切って移動する加熱ゾーンの各ストロークについて少なくとも1回、較正するステップ含みうる。例えば、図9に示されるように、反射されたパルスレーザビームは、加熱ゾーンがリボンの第1の外側エッジ153に到達するまで、加熱ゾーンが幅「W」を横切って処理経路321に沿った方向216aに沿って移動するように移動することができる。多角形反射装置305を回転方向311にさらに回転させると、レーザビームは、第1の外側エッジ153から第1の外側エッジ153の外側に横方向に移動し、最終的に、第1の外側エッジ153の外側に横方向にセンシングデバイス403に衝突する。したがって、第1の外側エッジ153の外側を移動したパルスレーザビームの未使用部分を使用して、パルスレーザビーム303の位置を較正することができることから、パルスレーザビーム303の位置の較正は、処理経路321に沿ったリボンの溶融部分104の加熱を妨げることなく実施することができる。図示されていないが、別のセンシング装置(センシング装置341と同様又は同一)を、第2の外側エッジ155の外側に横方向に設けることができる。このような実施形態では、パルスレーザビーム303の較正は、リボンの幅「W」を横切って移動する加熱ゾーンの各ストロークについて2回実施されて、パルスレーザビーム303の位置の較正の精度をさらに高めることができる。
本明細書に記載される実施形態及び機能的動作は、本明細書に開示されている構造及びそれらの構造上の等価物、又はそれらの1つ以上の組み合わせを含めた、デジタル電子回路に、若しくはコンピュータソフトウェア、ファームウェア、又はハードウェアに実装することができる。本明細書に記載される実施形態は、1つ以上のコンピュータプログラム製品、すなわち、データ処理装置による実行のため、又はデータ処理装置の動作を制御するための有形プログラムキャリア上にエンコードされるコンピュータプログラム命令の1つ以上のモジュールとして実装されうる。有形プログラムキャリアは、コンピュータ可読媒体でありうる。コンピュータ可読媒体は、機械可読貯蔵デバイス、機械可読記憶基板、記憶デバイス、又はこれらの1つ以上の組み合わせでありうる。
「プロセッサ」、「コントローラ」、又は「制御デバイス」という用語は、例えば、プログラマブルプロセッサ、コンピュータ、若しくは複数のプロセッサ又はコンピュータを含む、データを処理するためのすべての装置、デバイス、及び機械を包含しうる。プロセッサは、ハードウェアに加えて、例えば、プロセッサファームウェア、プロトコルスタック、データベース管理システム、オペレーティングシステム、又はこれらの1つ以上の組合せを構成するコードなど、対象のコンピュータプログラムの実行環境を作り出すコードを含みうる。
コンピュータプログラム(プログラム、ソフトウェア、ソフトウェアアプリケーション、又はコードとしても知られている)は、コンパイラ型言語又は解釈言語、若しくは宣言型言語又は手続き型言語を含む、任意の形態のプログラミング言語で記述されてよく、スタンドアローンプログラムとして、又は、モジュール、コンポーネント、サブルーチン、若しくはコンピューティング環境での使用に適した他のユニットとしての形態を含む、任意の形式で展開されうる。コンピュータプログラムは、必ずしもファイルシステム内のファイルに対応するとは限らない。プログラムは、他のプログラム又はデータ(例えば、マークアップ言語ドキュメントに保存された1つ以上のスクリプト)を保持するファイルの一部、対象とするプログラム専用の単一ファイル、若しくは複数の調整されたファイル(例えば、1つ以上のモジュール、サブプログラム、又はコードの一部を保存するファイル)に保存することができる。コンピュータプログラムは、1つのコンピュータ又は1つのサイトに位置するか、又は複数のサイトにわたって分散され、かつ通信ネットワークで相互接続されている複数のコンピュータで実行されるように展開させることができる。
本明細書に記載されるプロセスは、入力データを操作し、出力を生成することによって機能を実行するように1つ以上のコンピュータプログラムを実行する1つ以上のプログラマブルプロセッサによって実行することができる。プロセス及び論理フローは、特殊用途の論理回路、例えば、幾つか例を挙げれば、FPGA(フィールドプログラマブルゲートアレイ)又はASIC(特定用途向け集積回路)によって実行することもできる。
コンピュータプログラムの実行に適しているプロセッサには、例として、汎用及び専用の両方のマイクロプロセッサ、並びに任意の種類のデジタルコンピュータの任意の1つ以上のプロセッサが含まれる。一般に、プロセッサは、読み取り専用メモリ、又はランダムアクセスメモリ、若しくはその両方から命令及びデータを受け取る。コンピュータの必須要素は、命令を実行するプロセッサと、命令及びデータを記憶する1つ以上の記憶デバイスである。一般に、コンピュータは、例えば磁気ディスク、光磁気ディスク、又は光ディスクなど、データを記憶する1つ以上の大容量記憶デバイスも含む、若しくはそれらからデータを受信する、若しくはそれらにデータを送信する、若しくは送受信の両方を行うように、動作可能に結合される。しかしながら、コンピュータはこのようなデバイスを有する必要はない。さらには、数例を挙げれば、コンピュータを別のデバイス、例えば携帯電話、携帯情報端末(PDA)などに組み込むことができる。
コンピュータプログラム命令及びデータを保存するのに適したコンピュータ可読媒体には、不揮発性メモリを含むすべての形式のデータメモリ、例として、例えば、EPROM、EEPROM、及びフラッシュメモリデバイスなどの半導体メモリデバイスを含む、メディア及びメモリデバイス;磁気ディスク、例えば、内蔵ハードディスク又はリムーバブルディスクなどの磁気ディスク;-光磁気ディスク;並びに、CD-ROM及びDVD-ROMディスクが含まれる。プロセッサ及びメモリは、専用ロジック回路で補完するか、又は専用ロジック回路に組み込むことができる。
ユーザーとの対話を提供するために、本明細書に記載される実施形態は、ユーザーに情報を表示するための表示デバイス、例えば、CRT(陰極線管)又はLCD(液晶ディスプレイ)モニターなど、並びに、キーボード及びポインティングデバイス(マウス又はトラックボールなど)、又はユーザーがコンピュータに入力を提供することができるタッチスクリーン等を備えたコンピュータに実装することができる。他の種類のデバイスを使用して、ユーザーとの対話を提供することもできる;例えば、ユーザーからの入力は、音響、音声、又は触覚による入力を含む任意の形式で受信することができる。
本明細書に記載される実施形態は、例えばデータサーバーなどのバックエンドコンポーネントを含む、若しくは、例えばアプリケーションサーバーなどのミドルウェアコンポーネントを含む、若しくは、例えば本明細書で説明する主題の実装とユーザーが対話可能なグラフィカルユーザーインターフェイス又はWebブラウザを備えた顧客のコンピュータなどのフロントエンドコンポーネントを含む、若しくは、1つ以上のこのようなバックエンド、ミドルウェア、又はフロントエンドコンポーネントの任意の組合せを含む、コンピューティングシステムに実装することができる。システムのコンポーネントは、例えば通信ネットワークなど、任意の形式又は媒体のデジタルデータ通信によって相互接続することができる。通信ネットワークの実施形態には、ローカルエリアネットワーク(「LAN」)及びワイドエリアネットワーク(「WAN」)、例えばインターネットが含まれる。
コンピューティングシステムには、顧客とサーバが含まれうる。顧客とサーバは、概して互いに遠く離れており、通常は通信ネットワークを介して対話する。顧客とサーバの関係は、それぞれのコンピュータで実行され、かつ相互に顧客とサーバの関係を有する、コンピュータプログラムから生じる。
さまざまな開示される実施形態は、その特定の実施形態に関連して記載される特定の特徴、要素、又は工程を含みうることが認識されよう。また、特定の特徴、要素、又は工程は、特定の一実施形態に関連して説明されているが、図示されていないさまざまな組合せ又は順列の代替的な実施形態と交換又は組み合わせることができることも認識されよう。
本明細書で用いられる場合、用語「the」、「a」、又は「an」は、「少なくとも1つ」を意味し、明示的に反対の指示がない限り、「1つのみ」に限定されるべきではないことが理解されるべきである。同様に、「複数」は、「1つより多い」ことを示すことを意図している。
本明細書では、範囲は、「約」1つの特定の値から、及び/又は「約」別の特定の値までとして表現することができる。このような範囲が表現される場合、実施形態は、その1つの特定の値から及び/又は他方の特定の値までを含む。同様に、例えば先行詞「約」の使用によって、値が近似値として表される場合、その特定の値は別の実施形態を形成することが理解されよう。さらには、範囲の各々の端点は、他の端点に関連して、及び他の端点とは独立してのいずれにおいても重要であることが理解されよう。
本明細書で用いられる用語「実質的な」、「実質的に」、及びそれらの変形は、記載された特徴が値又は説明に等しい又はほぼ等しいことを示すことが意図されている。
特に明記しない限り、本明細書に記載の任意の方法は、その工程が特定の順序で実行されることを必要とすると解釈されることは、決して意図していない。したがって、方法クレームがその工程が従うべき順序を実際に列挙していないか、又は工程が特定の順序に限定されるべきであることが特許請求の範囲又は明細書に具体的に述べられていない場合には、いかなる特定の順序も、推測されることは、決して意図していない。
特定の実施形態のさまざまな特徴、要素、又は工程は、「含む」という移行句を使用して開示されうるが、「~からなる」又は「~から実質的になる」という移行句を使用して説明されうるものを含む代替的な実施形態態が暗示されることが理解されるべきである。したがって、例えば、A+B+Cを含む装置の暗黙の代替的な実施形態には、装置がA+B+Cからなる実施形態と、装置が実質的にA+B+Cからなる実施形態とが含まれる。
さまざまな実施形態が、それらのある特定の例示的な例及び具体的な例に関して詳細に説明されているが、以下の特許請求の範囲から逸脱することなく、開示された特徴の多くの修正及び組合せが可能であることから、本開示は、そのようなものに限定されると見なされるべきではないことが理解されるべきである。
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
リボンの製造方法であって、
移動経路の移動方向に沿って前記リボンを移動させるステップ;
前記リボンの溶融部分の特性における不均一性の位置を特定するステップ;
パルスレーザビームを偏向させるステップ;及び
前記不均一性の前記位置を含む加熱ゾーンに前記偏向パルスレーザビームを衝突させるステップであって、前記加熱ゾーンが前記移動経路の前記移動方向に細長い、ステップ
を含む、方法。
実施形態2
前記パルスレーザビームを偏向させるステップが、多角形反射装置の反射面でパルスレーザビームを反射させることを含む、実施形態1に記載の方法。
実施形態3
リボンの製造方法であって、
移動経路の移動方向に沿って前記リボンを移動させるステップ;
前記リボンの溶融部分の処理経路上で前記リボンの前記溶融部分の特性における不均一性の位置を特定するステップ;
多角形反射装置の反射面でパルスレーザビームを反射させるステップであって、前記反射されたパルスレーザビームが前記処理経路上の加熱ゾーンに衝突する、ステップ;及び
前記多角形反射装置の回転軸を中心に実質的に一定の角速度で前記多角形反射装置を回転させて、前記加熱ゾーンを前記処理経路に沿って移動させるステップであって、前記加熱ゾーンが前記不均一性の前記位置を含む、ステップ
を含む、方法。
実施形態4
リボンの製造方法であって、
移動経路の移動方向に沿って前記リボンを移動させるステップ;
前記リボンの溶融部分の特性における不均一性の位置を特定するステップ;
パルスレーザビームを偏向させるステップ;
前記不均一性の前記位置を含む加熱ゾーンに前記偏向パルスレーザビームを衝突させるステップ;
前記偏向パルスレーザビームをセンシングデバイスに衝突させるステップであって、前記センシングデバイス上の前記衝突が信号を生成する、ステップ;及び
前記生成された信号に基づいて、前記偏向パルスレーザビームの位置を較正するステップ
を含む、方法。
実施形態5
前記特性が前記リボンの厚さを含む、実施形態1から4のいずれかに記載の方法。
実施形態6
前記特性が前記リボンの温度を含む、実施形態1から4のいずれかに記載の方法。
実施形態7
前記パルスレーザビームが、前記移動経路に沿って前記加熱ゾーン内を繰り返し移動するビームスポットで前記加熱ゾーンに衝突する、実施形態1から6のいずれかに記載の方法。
実施形態8
前記パルスレーザビームが、前記移動経路の前記移動方向に整列されたビームスポットのアレイとして配置された対応するビームスポットで前記加熱ゾーンに衝突する、複数のパルスレーザビームを含む、実施形態1から6のいずれかに記載の方法。
実施形態9
前記加熱ゾーンが、前記移動経路の前記移動方向に延びる主軸を含む楕円形の形状を含む、実施形態1から6のいずれかに記載の方法。
実施形態10
前記方法が、前記パルスレーザビームの特性を制御して前記不均一性の前記位置の加熱を制御するステップをさらに含む、実施形態1から9のいずれかに記載の方法。
実施形態11
前記不均一性の前記位置の前記加熱が前記不均一性を消失させる、実施形態10に記載の方法。
100 ガラス製造装置
101 成形装置
102 送給装置
103 リボンのガラス部分
104 リボンの溶融部分
105 溶融容器
107 バッチ材料
113 モータ
115 制御デバイス
121 溶融材料
125 通信ライン
140 成形容器
142 処理装置
150 移動経路
153 第1の外側エッジ
154 移動方向
155 第2の外側エッジ
163、164 エッジディレクタ
303 パルスレーザビーム
341 センシング装置

Claims (10)

  1. リボンの製造方法であって、
    移動経路の移動方向に沿って前記リボンを移動させるステップ;
    前記リボンの溶融部分の特性における不均一性の位置を特定するステップ;
    パルスレーザビームを偏向させるステップ;及び
    前記不均一性の前記位置を含む加熱ゾーンに前記偏向パルスレーザビームを衝突させるステップであって、前記加熱ゾーンが前記移動経路の前記移動方向に細長い、ステップ
    を含む、方法。
  2. 前記パルスレーザビームを偏向させるステップが、多角形反射装置の反射面でパルスレーザビームを反射させることを含む、請求項1に記載の方法。
  3. リボンの製造方法であって、
    移動経路の移動方向に沿って前記リボンを移動させるステップ;
    前記リボンの溶融部分の処理経路上で前記リボンの前記溶融部分の特性における不均一性の位置を特定するステップ;
    多角形反射装置の反射面でパルスレーザビームを反射させるステップであって、前記反射されたパルスレーザビームが前記処理経路上の加熱ゾーンに衝突する、ステップ;及び
    前記多角形反射装置の回転軸を中心に実質的に一定の角速度で前記多角形反射装置を回転させて、前記加熱ゾーンを前記処理経路に沿って移動させるステップであって、前記加熱ゾーンが前記不均一性の前記位置を含む、ステップ
    を含む、方法。
  4. リボンの製造方法であって、
    移動経路の移動方向に沿って前記リボンを移動させるステップ;
    前記リボンの溶融部分の特性における不均一性の位置を特定するステップ;
    パルスレーザビームを偏向させるステップ;
    前記不均一性の前記位置を含む加熱ゾーンに前記偏向パルスレーザビームを衝突させるステップ;
    前記偏向パルスレーザビームをセンシングデバイスに衝突させるステップであって、前記センシングデバイス上の前記衝突が信号を生成する、ステップ;及び
    前記生成された信号に基づいて、前記偏向パルスレーザビームの位置を較正するステップ
    を含む、方法。
  5. 前記特性が前記リボンの厚さを含む、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
  6. 前記特性が前記リボンの温度を含む、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
  7. 前記パルスレーザビームが、前記移動経路に沿って前記加熱ゾーン内を繰り返し移動するビームスポットで前記加熱ゾーンに衝突する、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。
  8. 前記パルスレーザビームが、前記移動経路の前記移動方向に整列されたビームスポットのアレイとして配置された対応するビームスポットで前記加熱ゾーンに衝突する、複数のパルスレーザビームを含む、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。
  9. 前記加熱ゾーンが、前記移動経路の前記移動方向に延びる主軸を含む楕円形の形状を含む、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。
  10. 前記方法が、前記パルスレーザビームの特性を制御して前記不均一性の前記位置の加熱を制御するステップをさらに含む、請求項1から9のいずれか一項に記載の方法。
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