JP5843958B2

JP5843958B2 - 板ガラスのエッジ仕上げ方法

Info

Publication number: JP5843958B2
Application number: JP2014512913A
Authority: JP
Inventors: マイケルダーカンジェロ，チャールズ; ブルースショリー，アリック; デュアンストロング，ダニエル; アランタマロ，デイヴィッド
Original assignee: Corning Inc
Current assignee: Corning Inc
Priority date: 2011-05-26
Filing date: 2012-05-21
Publication date: 2016-01-13
Anticipated expiration: 2032-05-21
Also published as: TW201249761A; US8986072B2; KR20140028026A; US20120302139A1; TWI519496B; JP2016040073A; US20150190898A1; CN103747916A; EP2714329A1; JP2014517776A; CN103747916B; KR101930973B1; WO2012162223A1

Description

関連出願の説明

本出願は、その内容が参照することにより本書に組み込まれる、２０１１年５月２６日に出願された米国特許出願第１３／１１６，７３８号の優先権の利益を米国特許法第１２０条の下で主張するものである。

本発明は、一般に板ガラスのエッジの仕上げをする方法に関し、より具体的には、エッジを機械加工した後にエッジを仕上げするステップを含む、板ガラスのエッジの仕上げをする方法に関する。

板ガラスをディスプレイや他の用途のために製造することは周知である。望ましくないエッジの特徴に対処するため、板ガラスのエッジを機械加工して、例えばガラスエッジの形状を変えること、あるいは典型的にはガラスエッジに関連する欠陥を減少させることで、板ガラスの強度を増加させるものが知られている。

以下、詳細な説明の中で説明するいくつかの態様例の基本的な理解を与えるために、本開示の簡単な概要を示す。

一態様例において、板ガラスのエッジの仕上げをする方法は、板ガラスのエッジを、この板ガラスのエッジを横切る平面に沿って既定の断面輪郭となるように、機械加工するステップを含む。この方法はその後、エッジを、既定の断面輪郭の形状を実質的に変化させずに、少なくとも１つのエンドレスベルトで仕上げするステップを含む。エッジを仕上げすると、平均エッジ強度が少なくとも約２５０ＭＰａの板ガラスが提供される。

別の態様例において、板ガラスのエッジの仕上げをする方法は、板ガラスのエッジを、この板ガラスのエッジを横切る平面に沿って既定の断面輪郭となるように、機械加工するステップを含む。この方法はその後、研磨材を含んだ湿式スラリーを、仕上げ部材および板ガラスのエッジのうちの少なくとも１つに適用するステップを含む。この研磨材は、アルミナおよびセリアから成る群から選択された材料を含む。この方法は、エッジを、仕上げ部材および湿式スラリーで仕上げするステップをさらに含む。

さらに別の態様例において、板ガラスのエッジの仕上げをする方法は、板ガラスのエッジを、この板ガラスのエッジを横切る平面に沿って初期平均エッジ強度ＥＳ_iの既定の断面輪郭となるように、機械加工するステップを含む。この方法はその後、エッジを、既定の断面輪郭の形状を実質的に変化させずに、少なくとも１つの仕上げ部材で仕上げするステップを含み、このときエッジの仕上げによって仕上げ後平均エッジ強度ＥＳ_fを有する板ガラスが提供され、比率ＥＳ_f／ＥＳ_iは、約１．６から約５．６までの範囲内である。

本開示のこれらおよび他の特徴、態様、および利点は、以下の詳細な説明を添付の図面を参照して読むと、よりよく理解される。

第１機械加工機器の一例の概略図図１の線２−２に沿った板ガラスの断面図図１の線３−３に沿った板ガラスおよび第１機械加工機器の断面図図１の線４−４に沿った板ガラスの断面図第２機械加工機器の一例を示した図図５の線６−６に沿った板ガラスの代表的な断面図であって、Ｕ字状の溝を備えたエンドレスベルトをさらに示している図図６の視野７を示した概略拡大図異なる表面特性を有する、図７に類似した概略拡大図四角錐の形をしたマイクロ複製表面の一例の拡大断面図角錐台の形をしたマイクロ複製表面の別の例を示した図Ｖ字状の溝を備えている別のエンドレスベルトを示した図Ｃ字状溝部分を有した別のＵ字状の溝を備えている、別のエンドレスベルトを示した図ローラの一例を示した図ローラの別の例を示した図第２機械加工機器の別の例を示した図板ガラスのエッジにおける既定の断面輪郭の丸みを帯びた角に近づく、図１５の第２機械加工機器を示した図板ガラスのエッジにおける既定の断面輪郭の丸みを帯びた角を仕上げしている、図１５の第２機械加工機器を示した図図１５の線１８−１８に沿った断面図であって、板ガラスのエッジにおける既定の断面輪郭のフラットエッジを仕上げしている第２機械加工機器を明示している図板ガラスのエッジにおける既定の断面輪郭の別の丸みを帯びた角を仕上げしている、図１５の第２機械加工機器を示した図図１５の線２０−２０に沿った断面図であって、板ガラスのエッジに実質的に平行な方向に移動しているエンドレスベルトを明示している図図２０に類似した図であるが、板ガラスのエッジに対して実質的に斜めの方向に移動しているエンドレスベルトを明示している図板ガラスのエッジの仕上げをする方法の例を示したフローチャート

ここで、本開示の実施形態例を示している添付の図面を参照し、いくつかの方法を以下でより十分に説明する。可能な限り、図面を通じて、同じまたは同様の部分の参照に同じ参照番号を使用する。ただし、本開示は多くの異なる形で具現化し得、本書に明記される実施形態に限定されるものと解釈されるべきではない。

板ガラスのエッジを機械加工して板ガラスのエッジの強度を高める方法には、種々の装置を使用することができる。さらなる考察のために、板ガラス、特に液晶ディスプレイの製造に使用するのに適した板ガラスを、以下で想定しかつ説明する。しかしながら、本発明は他の種類の板ガラスのエッジの仕上げに適用可能であることに留意されたい。

例えば図１は、板ガラス１０６のエッジ１０４の仕上げをする方法の例で使用し得る、第１機械加工機器１０２の一例の概略図である。図２は、図１の線２−２に沿った板ガラス１０６の断面図を示している。図２に示したガラスの厚さ「Ｔ」は、幅広い値を有し得る。例えば、板ガラス１０６の厚さ「Ｔ」は３ｍｍ以下でもよく、２ｍｍ以下、または１．５ｍｍ以下、あるいは０．７ｍｍ以下などとし得る。

図示のように線２−２は、板ガラス１０６のエッジ１０４を横切る平面に沿って延在し、未仕上げのエッジ輪郭１０４ａの一例が明示される。未仕上げのエッジ輪郭１０４ａは、例えば、ガラス分離プロセスを使用してガラス部材（ガラスリボンなど）の一部分をガラス部材の別の部分から分離することによって形成され得る。例えば、ガラスリボンの対向するエッジを除去して形成され得る未仕上げのエッジ輪郭１０４ａは、図２に示した形状を有する可能性がある。別の例では、１つの板ガラスを別の板ガラスから分離するときに、未仕上げのエッジ輪郭１０４ａが形成され得る。種々の分離技術を使用して、ガラス部材の一部分をガラス部材の別の部分から分離することができる。例えば一例では、レーザと流体冷却を組み合わせて、クラックを伝播させてもよい。さらなる例では、罫書きした後に折り曲げるプロセスや、あるいは他の技術で分離させることができる。

図２に示したように、分離プロセスはフラットエッジ１０８をもたらし得、このフラットエッジ１０８は、第１ガラス表面１１０および第２ガラス表面１１２の位置で実質的な稜角１１４で急に途切れ得る。分離プロセスにより形成された稜角１１４および／または損傷エリア１１８は、未仕上げのエッジ輪郭１０４ａの深さ１１６の範囲内に含まれ得る。稜角１１４および／または損傷エリア１１８は、応力集中を、および／または亀裂が形成される可能性のある位置を、提供し得るため、稜角１１４および／または損傷エリア１１８は板ガラス１０６の平均エッジ強度を低下させる可能性がある。

したがって、板ガラスのエッジ１０４の仕上げをする方法は、エッジ１０４を機械加工して既定の断面輪郭１０４ｂを提供するプロセスステップを含み得る。図４は、図１の線４−４に沿った板ガラス１０６の断面図を示している。図示のように、線４−４も同様に板ガラス１０６のエッジ１０４を横切る平面に沿って延在し、板ガラス１０６のエッジ１０４を第１機械加工機器１０２で機械加工することにより生成され得る既定の断面輪郭１０４ｂの一例が明示される。一例において、第１機械加工機器１０２は稜角１１４を除去するように設計することができる。実際には図４に示したように、急な角部は、フラットエッジ１２２を第１ガラス表面１１０および第２ガラス表面１１２に移行させる、丸みを帯びた角１２０に置き換えられる。従って図示のように、既定の断面輪郭１０４ｂは、図示の丸みを帯びた角１２０とフラットエッジ１２２とを備えた実質的にＵ字状を有し得る。さらなる例では、他の既定の輪郭を提供してもよい。例えばフラットエッジ１２２は、いくつかの例において、凸状または凹状の表面を有した、丸みを帯びたものでもよい。一例において既定のエッジ輪郭は、フラットエッジ１２２が、丸みを帯びた角１２０の間に延在する凸状エッジを含む、実質的にＵ字状の輪郭を有したものでもよい。既定のエッジ輪郭はＶ字状の輪郭を備えたものでもよいが、さらなる例では他の輪郭形状を提供してもよい。さらなる例において、既定の輪郭は、第１ガラス表面１１０および第２ガラス表面１１２の間に延在しているＣ字状の輪郭を備えたものでもよい。

上述したように、エッジ１０４を機械加工するプロセスステップの例は既定の断面輪郭１０４ｂを提供し得、このとき稜角１１４を除去してもよい。さらに、またはあるいは、損傷エリア１１８がエッジ１０４付近から低減されるまたはなくなるように、未仕上げのエッジ輪郭１０４ａの深さ１１６を除去してもよい。例えば、（稜角１１４に類似している）急な角部は依然として存在させた状態で深さ１１６の範囲内に位置している損傷エリア１１８を機械加工で取り除いて、深さ１１６を除去してもよい。あるいは図示のように、エッジ１０４を機械加工して深さ１１６を除去すると同時に、さらに稜角１１４を除去してもよい。従って、損傷エリア１１８を除去する他、図２に示した稜角１１４などの比較的鋭い角部に典型的には関連する、高い応力が集中するエリアを除去してもよい。除去される深さ１１６は、約３／８ｍｍから約１／２ｍｍまでを含み得るが、具体的な機械加工プロセスに応じて、この範囲より小さくても、これを超えてもよい。

板ガラス１０６のエッジ１０４を機械加工するステップは、幅広い機械加工技術で実行することができる。図１および３に示したように、一例において機械加工するステップは、回転式研削工具を含む図示の第１機械加工機器１０２を取り込んだものでもよいが、さらなる例によれば他の機械加工機器を提供してもよい。図３は、図１の線３−３に沿った板ガラス１０６の断面図を示している。図示のように、線３−３も同様に板ガラス１０６のエッジ１０４を横切る平面に沿って延在し、砥石ホイール１２４とモータ１２６とを含んだ回転式研削工具の例を概略的に明示している。モータ１２６は心棒１２８を駆動し、それによりホイールを回転軸１３２に沿って時計回り（矢印１３０参照）または反時計回りのいずれかに回転させるように構成されている。さらに図示していないが、この装置は、砥石ホイール１２４に対して方向１３６への板ガラス１０６に関する相対運動を提供するように構成された、並進装置をさらに含み得る。一例では砥石ホイール１２４を、静止した板ガラス１０６に対して動かしてもよい。さらなる例では板ガラス１０６を、静止した砥石ホイール１２４に対して動かしてもよい。さらに他の例では、砥石ホイール１２４と板ガラス１０６との両方を同一方向または反対方向に動かして、板ガラス１０６に対する砥石ホイール１２４の方向１３６への相対運動を実現することができる。

砥石ホイール１２４は、提供される場合には、板ガラス１０６のエッジ１０４を横切る平面に沿って既定の研削輪郭１３４を含み得る。既定の研削輪郭１３４は、その少なくとも一部分が、板ガラス１０６のエッジ１０４に機械加工された既定の断面輪郭１０４ｂに対応するように設計される。

砥石ホイール１２４は、板ガラスのエッジを機械加工するように構成される幅広い材料を含み得る。一例では、４００グリットの金属結合ダイヤモンドホイールを使用してもよいが、さらなる例では他の材料および／またはグリットサイズを使用してもよい。

板ガラスのエッジを機械加工して既定の断面輪郭１０４ｂとすると、板ガラスに初期平均エッジ強度ＥＳ_iを実質的には与えることができる。初期エッジがレーザ罫書きによって提供されたものではない用途では、レーザ罫書き技術で生成されたものではない未仕上げのエッジ輪郭１０４ａを含む板ガラスの平均エッジ強度に比べて、初期平均エッジ強度ＥＳ_iは実質的に改善されたものとなり得る。例えばエッジ１０４を機械加工して既定の断面輪郭１０４ｂとすると、４点Ｈ曲げ試験形状で測定した初期平均エッジ強度ＥＳ_iが約９０ＭＰａから約１５０ＭＰａまでの範囲内である、板ガラス１０６を提供することができる。

図５に示したように、板ガラス１０６のエッジ１０４の仕上げをする方法は、少なくとも１つのエンドレスベルトを備えている第２機械加工機器１４０でエッジ１０４を仕上げするステップをさらに含んでもよい。第２機械加工機器１４０は、板ガラス１０６のエッジ１０４を、既定の断面輪郭１０４ｂの形状を実質的に変化させずに仕上げするように構成されている。実際に、図４は図５の線４−４に沿った断面をも実質的に表し得る。従って、既定の断面輪郭１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄの断面は、実質的に同一の形状を有し得、そして図示のように、実質的に同一のサイズをも有し得る。さらなる例では、その形状は実質的には変化しないが、表面から少量のガラスが除去されることによって小規模のサイズ変動が生じることがある。いくつかの例では、小規模のサイズ変動によって、幾何学的に互いに類似した形状が生じ得る。さらなる例において、これらの形状は一致したものでもよいし、または幾何学的には類似していないが実質的に同一形状のものでもよい。従って、図５に示されている既定の断面輪郭１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄは、サイズおよび形状が互いに実質的に一致したものでもよい。さらなる例では、機械加工中に小さいガラス部分が除去されて、既定の断面輪郭１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄのうちの少なくとも１つが、小規模のサイズ変動および／または形状変動を有し得る。

図５に示したように第２機械加工機器１４０は、少なくとも１つのエンドレスベルトなどの仕上げ部材を含み得るが、さらなる例では、往復パッド、回転ディスク、または他の仕上げ部材を提供してもよい。例えば第２機械加工機器１４０は、少なくとも第１エンドレスベルト１５２を含んだ、第１仕上げ装置１５０を含み得る。第１エンドレスベルト１５２は、提供される場合には、少なくとも２つのローラ１５４、１５６の周りで駆動され得るが、さらなる例では３以上のローラを使用してもよい。

第１仕上げ装置１５０は、仕上げプロセスを実行するために多種多様な位置に位置付けることができる。一例において第１仕上げ装置１５０は、種々の自由度を有し得る。例えば第１仕上げ装置１５０は、ｘ軸、ｙ軸、および／またはｚ軸に沿って平行移動するものでもよい。さらに、またはあるいは、第１仕上げ装置１５０は、ｘ軸、ｙ軸、および／またはｚ軸に関して回転するものでもよい。従って、第１仕上げ装置１５０を配向に制限を設けずに配置して、板ガラス１０６のエッジ１０４で仕上げ技術を実行することができる。一例において第１仕上げ装置１５０は、ニューヨーク州オンタリオのOptiPro Systems（オプティプロ・システムズ）社から入手可能な、UltraForm Finishing machine（ウルトラフォーム仕上げ装置）を含み得る。

図５は、第１仕上げ装置１５０の軸１５８が板ガラス１０６のエッジ１０４に対して角度「Ａ₁」で位置付けられた、第１仕上げ装置１５０の単に１つの配向を示している。図示では角度「Ａ₁」はおよそ４５°として明示されているが、さらなる例では他の角度を与えてもよい。例えば図示のように、角度「Ａ₁」は第１仕上げ装置１５０の移動方向１６０を追う鋭角として提供される。第１仕上げ装置１５０に関して別の軸１６２により明示されているが、角度「Ａ₂」は移動方向１６０を先導する鋭角を含み得る。さらなる例において、角度「Ａ₁またはＡ₂」はおよそ９０°の角度を含み得る。従って第１仕上げ装置１５０を、板ガラス１０６のエッジ１０４を横切る方向に延在するＺ軸に対して、多種多様な配向に旋回させ得ることは明らかであろう。

さらに図６は、図５の線６−６に沿った、板ガラス１０６の代表的な断面図を示している。図示のように、線６−６も同様に板ガラス１０６のエッジ１０４を横切る（例えば、図示のＺ軸に沿った）平面に沿って延在し、第１仕上げ装置１５０を図示のＸ軸に対して旋回させた位置のほんの一例を概略的に明示している。実際には図示のように、第１仕上げ装置１５０の軸１５８は、板ガラス１０６の中心平面１０７に沿って延在していてもよい。さらなる例では、第１仕上げ装置１５０を、Ｘ軸に関して種々の他の角度に旋回させてもよい。例えば、別の軸１６４により明示されているように、第１仕上げ装置１５０を鋭角「Ｂ₁」の位置に旋回させてもよいが、さらなる例では第１仕上げ装置１５０を、図６にさらに別の軸１６６で示されているように、Ｚ軸に対して鈍角「Ｂ₂」の位置に旋回させてもよい。

図５に戻ると、エンドレスベルト１５２は（図５に示したように）時計回りの方向に移動し得るが、さらなる例では反時計回りの回転を実行してもよい。ベルトはさらに、特定の用途、特定のベルト特性、実行されているステップ、および／または他の特徴に応じて、様々な回転速度で回転させてもよい。例えば、ベルトは約５０ｒｐｍから約６００ｒｐｍまでの速度で回転させてもよいが、さらなる例では他の回転速度を設定してもよい。この回転速度をガラスエッジ１０４に対するベルトの速度で言い換えると、エンドレスベルトの周囲の長さに応じて約５０ｃｍ／秒から約１，２２０ｃｍ／秒までとなり得る。さらに、第１仕上げ装置１５０は移動方向１６０に沿って、ガラスエッジ１０４に対して約２５ｍｍ／分から約８００ｍｍ／分までの速度で移動し得る。

エンドレスベルト１５２は、ポリウレタンベルトまたは他のベルト材料など、幅広い材料から形成することができる。さらに、エッジ１０４の適切な仕上げ、またはエッジ１０４の中間仕上げのために、ベルトを様々な研磨材料と共に提供してもよいし、および／または、ベルトを様々な研磨材料を備えたものとしてもよい。一例では研磨材料をベルトに結合させてもよいが、さらなる例では研磨材、または研磨材のスラリーを、ベルトとは別に提供してもよい。例えば図７は、図６の視野７を見た概略拡大図を示し、任意のベルトが、種々の寸法のダイヤモンド粒子１６８を含んだダイヤモンド埋込みベルトを含み得ることを明示している。一例ではダイヤモンド粒子１６８の平均サイズまたはメジアンサイズを、約１μｍから約８μｍまで、例えば約２μｍから約５μｍまで、約２μｍから約４μｍまで、約３μｍなどとし得るが、さらなる例では他のサイズのダイヤモンド粒子を使用してもよい。さらに、本開示の態様に従って、他の粒子の種類を使用してもよい。

さらに図８は、粒子研磨材（ダイヤモンド粒子など）に加えて、またはこれに代えて、任意のベルトがベルト表面に機械加工されたマイクロ複製表面１７０を含み得る、図７に類似した図を示している。このマイクロ複製表面は、均一な深さの表面下損傷を与えることができ、また潜在的には、より高い強度レベルでのエッジの破損強度のより細かい制御を可能にする。図９は、四角錐の形をしたマイクロ複製表面１７０の、一例の拡大断面図を示しているが、さらなる例では三角錐または他の３次元表面を提供してもよい。図１０は、角錐台を含み得る、さらに別の例のマイクロ複製表面１８０を示している。角錐台の設計によれば、錐体の先端が一貫性なく破砕したり、または早期に折れたりすることなく、機械加工を行うことができる。

図６に示したように、エンドレスベルト１５２は、板ガラス１０６のエッジ１０４を受けるように構成された溝１７２を含んでもよい。図示のように、溝が提供される場合には、板ガラス１０６のエッジ１０４の既定の断面輪郭１０４ｂの形状に幾何学的に類似したものとし得る。溝１７２は、図６では実質的にＵ字状を有しているが、さらなる例では他の形状を提供してもよい。例えば図１１および１２は、エンドレスベルト１５２に類似したものとし得る、代わりの溝形状を備えたベルト２５２、３５２を示している。図１１は実質的にＶ字状を有している溝２７２を備えたベルトを示し、一方図１２は、下方に実質的にＣ字状の部分を含んでいる、別の実質的にＵ字状を有している溝３７２を示している。

溝１７２、２７２、３７２は、提供される場合には、図６に示したような既定の断面のエッジ輪郭１０４ｂの全体と係合するように構成され得るが、さらなる例ではこの溝を、その輪郭の特定の部分または複数の部分のみと係合するように構成してもよい。例えばＶ字状の溝２７２は、幾何学的に類似したＶ字状のエッジ輪郭の全体のエッジ輪郭と係合するように構成してもよい。代替の例においてＶ字状の溝２７２は、頂部が平面で切断されたＶ字状エッジ輪郭のエッジを機械加工することができる。この例では、Ｖ字状エッジ輪郭の面取りされたエッジを、Ｖ字状の溝２７２で同時に仕上げすることができる。

溝１７２、２７２、３７２は、提供される場合には、多種多様なやり方で形成され得る。例えば図１３を参照すると、ローラ１５４は輪郭１８４を有した十分に剛性のコア１８２を含み得、この輪郭１８４は、ローラ１５４の回転軸１８６の周りを回転している溝１７２の形状を含み得る。従ってコア１８２は、回転軸１８６に関して対称に配置された外円筒表面を有し得る。この例においてエンドレスベルト１５２は、ローラ１５４の周りのベルトとして輪郭１８４の形状に一致したものでもよい。図１３に示したようにローラは、エンドレスベルト１５２がローラ１５４から外れて横にシフトしないように設計された、外側隆起フランジ１８８をさらに含んでもよい。

さらなる例においてローラのコアは、ローラ１５４がエンドレスベルト１５２を板ガラス１０６の既定の断面輪郭１０４ｂに対して押し付けたときに、コアを少なくとも部分的に変形させることができるほど十分な柔軟性を有したものでもよい。例えば図１３に示したローラ１５４を、コア１８２を図１３に示した形状に少なくとも部分的に変形させることができるほど十分に軟質のコア１８２を含むものとしてもよい。一例においてコアは、ベルトがローラ１５４上を移動するときに僅かな溝を生みだすように設計された、僅かな輪郭を含む。この例では、仕上げの際にローラ１５４を既定の断面輪郭１０４ｂに対して（エンドレスベルト１５２がその間に位置付けられた状態で）押し付けることで、コアは図１３に示した輪郭１８４を得ることができる。

明らかであろうが、ローラ１５４のコア１８２は個々の構造に応じて種々のデュロメータを有し得る。例えば、コア１８２のデュロメータは０から約６０までの範囲内でもよいが、さらなる例では他のデュロメータのローラを使用してもよい。さらなる例においてこのデュロメータは、約１０から約５０まででもよく、例えば約３０など、約２０から約４０までなどでもよい。

さらに他の例では、ベルトを、少なくとも部分的に溝を含むように形成してもよい。例えば図１４に示したように、ベルト４５２を、溝４７２をその中に形成して含むように設計することができる。この例においてローラ４５４は、円形の円筒形状や、あるいはベルト４５２の溝４７２の形状に必ずしも対応しなくてもよい他の形状を有した、コア４８２を含み得る。この例では、ローラのコア４８２は実質的に剛性でもよく、ベルト４５２によって、溝４７２が板ガラス１０６の既定の断面輪郭１０４ｂを受けることを可能にする柔軟性が提供される。

図１５は、上述した第１仕上げ装置１５０に類似または一致し得る別の例の第１仕上げ装置５５０を含み得る、別の例の第２機械加工機器５４０を示している。図５に示したように、第１仕上げ装置１５０は、エッジ１０４の既定の断面輪郭１０４ｂ全体を単一通過で機械加工するように設計され得る。一方、図１５に示した第１仕上げ装置５５０は、既定の断面輪郭の一部を単一通過で単に機械加工するように設計され得る。この例では、エッジの輪郭全体の仕上げをするために、複数回の通過が実行され得る。

図１６に示したように、一例においてローラ４５４は図１４に示した構造を有し得、このときベルトは溝を含んでいない実質的に円筒状のセグメント５５３を有しているが、さらなる例では僅かな溝を設けてもよい。例えば、ローラ４５４に図１４に示した構造を与える場合には、ベルトが変形してエッジ輪郭のセグメントに一致するようにベルトを設計することができる。さらなる例では、このローラはローラ１５４に類似したものでもよく、このとき押し付けられていない状態での初期のコア輪郭は、ローラの軸に沿って実質的に同一の円筒半径を有した実質的に円形の円筒状である。押し付けられた後、ローラのコアは上述したような十分なデュロメータを有しているため、機械加工される輪郭の対応する部分の形状に一致し得る。

図５に戻ると、第２機械加工機器１４０は、第１仕上げ装置１５０に類似または一致し得る、随意的な第２仕上げ装置１９０をさらに含んでもよい。さらに、またはあるいは、第２仕上げ装置１９０は提供される場合には、種々の研磨材の種類を含み得る研磨材１９６を適用するために湿式スラリー１９４を送出するように構成された、ノズル１９２を含んでもよい。従ってベルトは、ベルトに直接結合された研磨材料を含んだものでもよいし、あるいは含んでいないものでもよい。むしろ、研磨材１９６をスラリー中に懸濁させて含んでいる液体スラリーを使用してもよく、このときエンドレスベルト１９８と湿式スラリー１９４とが共に機能して板ガラス１０６のエッジ１０４を仕上げする。一例では研磨材１９６はセリアを含み得るが、さらなる例ではアルミナまたは他の研磨材の種類を提供してもよい。

第２仕上げ装置１９０は、提供される場合には、第１仕上げ装置１５０と共に据え付けて、移動方向１６０に沿って共に移動させてもよい。さらなる例では、第１仕上げ装置１５０と第２仕上げ装置１９０とを必ずしも共に連結させずに、第１仕上げ装置を使用して、後に続いて独立した処置の間に第２仕上げ装置を使用してもよい。

第２機械加工機器１４０は、板ガラス１０６の平均エッジ強度を著しく向上させることができる。平均エッジ強度は、第２機械加工機器１４０が第１仕上げ装置１５０のみを備えている用途、または第２機械加工機器１４０が第１仕上げ装置１５０および第２仕上げ装置１９０の両方を備えている用途において、著しく向上させることができる。一例では、第１機械加工機器１０２で既定の輪郭を機械加工した後にエッジ１０４を第２機械加工機器１４０で仕上げすると、板ガラス１０６に、約３００ＭＰａから約４５０ＭＰａまでなど、少なくとも約２５０ＭＰａの仕上げ後平均エッジ強度ＥＳ_fを与えることができるが、さらなる例では他の平均エッジ強度を実現することができる。

図１５に戻ると、第２機械加工機器５４０は、第１仕上げ装置５５０に類似または一致し得る、随意的な第２仕上げ装置５９０をさらに含んでもよい。さらに、またはあるいは、第２仕上げ装置５９０は提供される場合には、種々の研磨材の種類を含み得る研磨材５９６を適用するために湿式スラリー５９４を送出するように構成された、ノズル５９２をさらに含んでもよい。従ってベルトは、ベルトに直接結合された研磨材料を含んだものでもよいし、あるいは含んでいないものでもよい。むしろ、研磨材５９６をスラリー内に懸濁させて含んでいる液体スラリーを使用してもよく、このときエンドレスベルト５９８と湿式スラリー５９４とが共に機能して板ガラス１０６のエッジ１０４を仕上げする。一例では研磨材５９６はセリアを含み得るが、さらなる例ではアルミナまたは他の研磨材の種類を提供してもよい。

第２仕上げ装置５９０は、提供される場合には、第１仕上げ装置５５０と共に据え付けて、移動方向１６０に沿って共に移動させてもよい。さらなる例では、第１仕上げ装置５５０と第２仕上げ装置５９０とを必ずしも共に連結させずに、第１仕上げ装置を使用して、後に独立した処置の間に第２仕上げ装置を使用してもよい。

第２機械加工機器５４０は、板ガラス１０６の平均エッジ強度を著しく向上させることができる。平均エッジ強度は、第２機械加工機器５４０が第１仕上げ装置５５０のみを備えている用途、または第２機械加工機器５４０が第１仕上げ装置５５０および第２仕上げ装置５９０の両方を備えている用途において、著しく向上させることができる。一例では、第１機械加工機器１０２で既定の輪郭を機械加工した後にエッジ１０４を第２機械加工機器５４０で仕上げすると、板ガラス１０６に、約３００ＭＰａから約４５０ＭＰａまでなど、少なくとも約２５０ＭＰａの仕上げ後平均エッジ強度ＥＳ_fを与えることができるが、さらなる例では他の平均エッジ強度を実現することができる。

ここで、板ガラス１０６のエッジ１０４を仕上げする方法を、図２２に示したフローチャート６００を最初に参照して説明する。このプロセスは６０２で開始し、例えば、板ガラス１０６を、第１機械加工機器１０２に対して移動させるために用意しかつ据え付けるステップ６０４から始まる。この方法は次いで、図示の回転式研削工具を含み得る第１機械加工機器１０２で、板ガラス１０６のエッジ１０４を機械加工するステップ６０６を含んでもよい。機械加工の間、第１機械加工機器１０２は板ガラス１０６に対して動き、図１に示した既定の断面輪郭１０４ｂを得ることができる。一旦完了すると、板ガラス１０６の深さ１１６が、対応する損傷エリア１１８と共に除去され得る。除去されると、損傷エリアおよび稜角が除去されて、所望の既定の断面輪郭１０４ｂを得ることができる。図４に示したように、例えば既定の断面輪郭１０４ｂは実質的にＵ字状でもよいが、さらなる例ではＣ字状、Ｖ字状、または他の既定の断面輪郭を得ることができる。ステップ６０６での機械加工技術が完了した後、既定の断面輪郭１０４ｂによって板ガラス１０６に約９０ＭＰａから約１５０ＭＰａまでの範囲内の初期平均エッジ強度ＥＳ_iが与えられ得るが、さらなる例では他の平均強度範囲を与えることができる。

この方法は、エッジを仕上げ部材で仕上げするステップをステップ６０８の間にさらに含んでもよい。一例において仕上げ部材は、図５に示した第１仕上げ装置１５０および／または第２仕上げ装置１９０を含み得る。例えばステップ６０８は、第１仕上げ装置１５０および第２仕上げ装置１９０に対応するエンドレスベルト１５２、１９８のうちの少なくとも一方の対応する溝の内部に受け入れられる、既定の断面輪郭１０４ｂ全体を機械加工するものでもよい。

さらなる例においてステップ６０８は、例えば第１仕上げ装置５５０および第２仕上げ装置５９０のエンドレスベルト５５２、５９８のうちの少なくとも一方を用いて１回以上通過させることによって、既定の断面輪郭１０４ｂの一部を機械加工するものでもよい。図１６〜１９を参照し、第２仕上げ装置５９０での仕上げを同様の手法で実行できるという理解の下、第１仕上げ装置５５０での仕上げを説明する。さらに機械加工の順序を、さらなる例ではステップを異なる順で実行し得るという理解の下、図１６から１９に段階的に示す。図１６を参照すると、第１仕上げ装置５５０の軸５５８が板ガラス１０６の中心平面１０７に対して斜めに設定されるように、第１仕上げ装置５５０を配向してもよい。図１７に示したように、第１仕上げ装置５５０を次いで軸５５８に沿って方向５５１に平行移動させ、第１の丸みを帯びた角１２０ａに対してベルトを押し付けてもよい。ローラ４５４および／またはエンドレスベルト５５２の適合性のため、ベルトの外側は既定の断面輪郭１０４ｂの第１の丸みを帯びた角１２０ａの周りに一致し得る。それにより、第１仕上げ装置５５０を図１５に示したように板ガラス１０６に対して移動方向１６０に動かすと、この仕上げプロセスは丸みを帯びた角１２０ａ上で実行され得る。

次に、図１８に示したように、軸５５８が板ガラス１０６の中心平面１０７と位置合わせされるように、第１仕上げ装置５５０を再配向してもよい。第１仕上げ装置５５０を次いで軸５５８に沿って方向５５５に平行移動させ、フラットエッジ１２２に対してベルトを押し付けてもよい。ローラ４５４および／またはエンドレスベルト５５２の適合性のため、ベルトの外側はフラットエッジ１２２に亘って一致し得る。それにより、第１仕上げ装置５５０を図１５に示したように板ガラス１０６に対して移動方向１６０に動かすと、この仕上げプロセスはフラットエッジ１２２上で実行され得る。

さらに、図１９に示したように、軸５５８が板ガラス１０６の中心平面１０７に対して斜めに設定されるように、第１仕上げ装置５５０を再配向してもよい。第１仕上げ装置５５０を次いで軸５５８に沿って方向５５７に平行移動させ、第２の丸みを帯びた角１２０ｂに対してベルトを押し付けてもよい。ローラ４５４および／またはエンドレスベルト５５２の適合性のため、ベルトの外側は第２の丸みを帯びた角１２０ｂの周りに一致し得る。それにより、第１仕上げ装置５５０を図１５に示したように板ガラス１０６に対して移動方向１６０に動かすと、この仕上げプロセスは丸みを帯びた角１２０ｂ上で実行され得る。

図２０および２１は、仕上げ装置５５０、５９０のＹ軸に関する他の配向を示したものである。例えば図２０は、図１５の線２０−２０に沿った第１仕上げ装置５５０の断面図である。図示のようにエンドレスベルト５５２は、板ガラス１０６のエッジ１０４に実質的に平行な方向５７０に移動し得る。このような構造では、ローラ４５４の回転軸５７２が板ガラス１０６のエッジ１０４に実質的に垂直になり得る。図２１は、エンドレスベルト５５２の方向５７０を板ガラス１０６のエッジ１０４に対して斜めの角度で配向した、別の配向を示している。図２０のエンドレスベルト５５２とエッジ１０４との間の接触エリア５７４は、図２１のエンドレスベルト５５２とエッジ１０４との間の接触エリア５７６よりも小さい。従って、図２１に示した配向での機械加工プロセスは、図２０に示した平行配向に比べると、より高速で実行することができる。しかしながら、斜めの角度（図２１など）よりも平行配向（図２０など）での機械加工の方が、より大きい平均エッジ強度を実現することができる。従って、より高い平均エッジ強度が望ましい用途では平行配向を設定してもよく、一方、十分な強度のエッジを変わらず提供すると同時に処理時間を短縮するべき用途では傾斜配向を選択してもよい。

第１仕上げステップ６０８を実行した後、プロセス終了６１０で示したように仕上げプロセスを完了してもよいし、あるいは、第２仕上げステップ６１２を実行してもよい。例えば第２仕上げステップは、第１仕上げ装置１５０、５５０のうちの１つで実行することができ、これらの第１仕上げ装置の研磨材ベルトの特徴は、類似したものでもよいし、または異なったものでもよい。さらなる例では第２仕上げステップを、第１仕上げ装置に類似したやり方で移動方向１６０に沿って平行移動させることが可能な、第２仕上げ装置１９０、５９０で実行してもよい。第１仕上げステップ６０８および／または第２仕上げステップ６１２を完了した後、既定の断面輪郭１０４ｃ、１０４ｄによって板ガラス１０６に、約３００ＭＰａから約４５０ＭＰａまでなど、少なくとも約２５０ＭＰａの最終平均エッジ強度ＥＳ_fが与えられ得るが、さらなる例では他の平均エッジ強度を与えることができる。

第２仕上げステップ６１２を実行した後、プロセス終了６１０で示したようにプロセスを完了してもよい。あるいはプロセス終了６１０で終える前に、ステップ６１４で１以上のさらなる仕上げ技術を実行してもよい。一例において最終仕上げプロセス６１４は、約２５０ＭＰａから９００ＧＰａまでの範囲以上の最終平均エッジ強度を与え得る磁性流体仕上げ技術（ＭＲＦ）を含んでもよいが、さらなる例では他の強度範囲を与えることができる。

板ガラス１０６のエッジ１０４を仕上げする方法の１つの特定の例は、板ガラスのエッジ１０４を、板ガラス１０６のエッジ１０４を横切る平面に沿って既定の断面輪郭１０４ｂとなるように、機械加工するステップを含み得る。例えば、砥石ホイール１２４を備えた図示の機器などの第１機械加工機器１０２を使用して、既定の断面輪郭１０４ｂを生成することができる。その後、研磨材を含んだ湿式スラリーを、仕上げ部材と板ガラスのエッジ１０４とのうちの少なくとも一方に適用してもよい。例えば研磨材は、アルミナおよび／またはセリアを含み得る。さらに仕上げ部材は、エンドレスベルト、回転ディスク、往復パッド、または他の仕上げ部材を含み得る。この方法は次いで、エッジ１０４を仕上げ部材および湿式スラリーで仕上げるステップを含んでもよい。

別の例においてこの方法は、板ガラス１０６のエッジを、板ガラス１０６のエッジ１０４を横切る平面に沿って初期平均エッジ強度ＥＳ_iの既定の断面輪郭１０４ｂとなるように、機械加工するステップによって、板ガラス１０６のエッジ１０４を仕上げするものを含み得る。このプロセスは、例えば、砥石ホイール１２４を備えた第１機械加工機器１０２で実行することができる。この方法はその後、既定の断面輪郭の形状を実質的に変化させずに、エッジ１０４を少なくとも１つの仕上げ部材で仕上げするステップを含んでもよい。この仕上げは、上述したように第１仕上げ装置または第２仕上げ装置で実行することができるが、さらなる例では他の技術を使用してもよい。プロセスが完了すると、板ガラス１０６のエッジ１０４は仕上げ後平均エッジ強度ＥＳ_fを有し得、このとき比率ＥＳ_f／ＥＳ_iは約１．６から約５．６までの範囲内となる。例えば、初期平均エッジ強度ＥＳ_iは約９０ＭＰａから約１５０ＭＰａまでの範囲内となり得、かつ仕上げ後平均エッジ強度ＥＳ_fは、約３００ＭＰａから約４５０ＭＰａまでなど、少なくとも約２５０ＭＰａとなり得る。

非限定的な例を、以下で説明する実験結果とともにここで説明する。実験は種々のベルト構造を用いて行われ、４００グリットの金属結合ダイヤモンド工具技術で既定の断面輪郭１０４ｂを準備した。次いで、機械加工された断面輪郭１０４ｂ全体を以下の３つの手法（条件）で仕上げし、以下の表に記載されている対応する平均エッジ強度を得た。

プロセスＡでは３μｍのダイヤモンドベルトを使用し、このダイヤモンドベルトを既定の断面輪郭１０４ｂに対して１ｍｍ押し付けた。すなわち、ローラが一旦既定の断面輪郭１０４ｂの表面に触れると、ローラを押し付けるようにエッジに向けてローラを１．０ｍｍスライドさせる。ベルトを５００ｒｐｍで動かして２００ｍｍ／分で進めた。

プロセスＢでは０．５μｍのダイヤモンドベルトを使用し、このダイヤモンドベルトを既定の断面輪郭１０４ｂに対して１ｍｍ押し付けた。ベルトを５００ｒｐｍで動かして４００ｍｍ／分で進めた。

プロセスＣは、ポリウレタンベルトＧＲ−２５を使用し、ベルト上でＣｅＯ₂スラリーを用いた。このベルトを既定の断面輪郭１０４ｂに対して１ｍｍ押し付けた。ベルトを１５０ｒｐｍの速度で回転させて１００ｍｍ／分で進めた。

表示したように、条件２は条件１よりも大幅に長く時間がかかったが、比較的少量の平均エッジ強度しか板ガラスに追加されなかった。一方条件３は、２４４ＭＰａの平均強度をもたらした条件１と比較すると、平均エッジ強度を４１４ＭＰａに著しく増加させた。

さらなるテストを、最初に４００グリットの金属結合ダイヤモンド工具技術を用いて用意した既定の断面輪郭１０４ｂで、さらに実行した。機械加工された断面輪郭１０４ｂ全体を以下の６つの手法（下記＃）で機械加工して、以下の表に記載されている対応する平均エッジ強度を得た。

ステップＡでは３μｍのダイヤモンドベルトを使用し、ステップＢではＣｅＯ₂が結合されたベルトを使用し、一方でステップＣではベルト上でＣｅＯ₂スラリーを使用した。配向は、板ガラスのエッジに平行または垂直のいずれかの位置付けとした。特に、少なくとも３００ＭＰａの著しい平均エッジ強度が、ステップＡをステップＣと組み合わせて使用したときに達成された。

本開示の方法によれば、潜在的により費用が掛からないものとして、磁性流体仕上げ（ＭＲＦ）の代わりに使用することができると同時に、十分に高い平均エッジ強度を実現することができる。さらなる例では、本開示の方法ステップを、サイクルタイムを短縮させるためにＭＲＦと併せて使用してもよい。従って本開示の仕上げ技術は、従来の回転研削工具を使用したときよりも大幅に高い平均エッジ強度を実現することができ、かつ従来の工具での手法に比較して、より高強度のエッジをより高速で生成することができる。さらに、この仕上げ技術は、従来の研削手法やＭＲＦ技術によって典型的に得られるような平均エッジ強度の間の、中間範囲の平均エッジ強度を実現し得ると同時に、より短い処理時間で十分な平均エッジ強度を得ることができる。さらに処理時間は、ベルトを板ガラスのエッジに対して斜めに配向することによってさらに向上させることができる。

本発明の精神および範囲から逸脱することなく、本開示の種々の改変および変形が作製可能であることは当業者には明らかであろう。すなわち、本開示の改変および変形が添付の請求項およびその同等物の範囲内であるならば、本発明はこのような改変および変形を含むと意図されている。

１０２第１機械加工機器
１０４エッジ
１０４ｂ既定の断面輪郭
１０６板ガラス
１２４砥石ホイール
１４０、５４０第２機械加工機器
１５０、５５０第１仕上げ装置
１５２、１９８、５５２、５９８エンドレスベルト
１５４、４５４ローラ
１６８ダイヤモンド粒子
１７０マイクロ複製表面
１７２、２７２、３７２溝
１８２コア
１９０、５９０第２仕上げ装置
１９４、５９４湿式スラリー
１９６、５９６研磨材

Claims

板ガラスのエッジの仕上げをする方法であって、
（Ｉ）前記板ガラスのエッジを、該エッジを横切る平面に沿って既定の断面輪郭となるように、機械加工するステップ、さらにその後、
（ＩＩ）前記エッジを、前記既定の断面輪郭の形状を実質的に変化させずに、少なくとも１つのエンドレスベルトで仕上げするステップであって、該エッジの仕上げによって提供される前記板ガラスの平均エッジ強度が少なくとも２５０ＭＰａであり、かつステップ（ＩＩ）後の前記エッジの前記断面輪郭の形状が、ステップ（Ｉ）後の前記エッジの前記断面輪郭の形状に幾何学的に類似するステップを含み、
前記ステップ（ＩＩ）の際に、前記エンドレスベルトの一部の（ｉ）前記エッジに実質的に平行な方向への移動と（ｉｉ）前記エッジに対して斜めの角度の方向への移動とを選択可能として、前記エンドレスベルトの移動方向を組み合わせて前記エッジを仕上げることを可能にしたことを特徴とする方法。
前記ステップ（ＩＩ）の際、（ｉ）前記エンドレスベルトで前記エッジを仕上げするのに使用される研磨材を、アルミナおよびセリアから成る群から選択された材料を含む湿式スラリーを用いて適用する、または（ｉｉ）前記エンドレスベルトに研磨材が結合されている、のうちのいずれか一方であることを特徴とする請求項１記載の方法。
前記エンドレスベルトが、前記板ガラスの前記エッジを受け入れるように構成された、該板ガラスの該エッジにおける前記既定の断面輪郭の前記形状に幾何学的に類似した溝を、含んでいることを特徴とする請求項１記載の方法。
前記ステップ（Ｉ）が、前記板ガラスの前記エッジを、該板ガラスの該エッジを横切る平面に沿って初期平均エッジ強度ＥＳ_iの既定の断面輪郭となるように、機械加工するステップを含み、さらにその後、
前記ステップ（ＩＩ）が、前記エッジを、前記既定の断面輪郭の形状を実質的に変化させずに、少なくとも１つの仕上げ部材で仕上げするステップを含み、このとき前記エッジの仕上げによって仕上げ後平均エッジ強度ＥＳ_fを有する前記板ガラスが提供され、比率ＥＳ_f／ＥＳ_iが１．６から５．６までの範囲内であることを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載の方法。