JP7210910B2 - ガラス物品の製造方法及びガラス物品の製造装置 - Google Patents
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Description
この方法によれば、第2工程において加工痕が所定の方向に進展し易くなる。
上記ガラス物品の製造方法において、前記ガラスは、板ガラスであることが好ましい。
上記ガラス物品の製造方法において、前記ガラスの切断予定線を連続した環状に設定することもできる。
上記ガラス物品の製造方法は、前記第2工程において、前記切断予定線に沿った前記第2のレーザー光の走査を複数回行うことが好ましい。
上記ガラス物品の製造方法において、前記第2工程は、前記第2のレーザー光を第1集光点で前記切断予定線に沿って走査する第1走査段階と、前記第2のレーザー光を第2集光点で前記切断予定線に沿って走査する第2走査段階とを含み、前記第2のレーザー光の光軸方向において、前記第1集光点を前記第2集光点よりも入射側とし、前記第2集光点を前記第1集光点よりも前記ガラスの中央部に近い位置とすることが好ましい。
上記ガラス物品の製造方法は、前記第1工程において、前記ガラスの切断予定線に沿って配列した複数の前記加工痕を形成し、前記加工痕の外径MDに対する前記第2のレーザー光の集光径LDが下記式(1):
LD≦MD・・・(1)
で表される関係を満たすように前記第2工程を行うことが好ましい。
上記ガラス物品の製造方法は、前記第2工程において、前記第2のレーザー光を吸収する吸収剤を含む被覆層により覆われた前記切断予定線に沿って前記第2のレーザー光を走査することが好ましい。
上記課題を解決するガラス物品の製造装置は、レーザー光を用いてガラスを切断してガラス物品を得るガラス物品の製造装置であって、前記ガラスの内部に加工痕を形成する第1のレーザー光を前記ガラスの切断予定線に沿って走査する第1レーザー部と、前記ガラスを加熱する第2のレーザー光を前記第1のレーザー光を走査した後の前記切断予定線に沿って走査する第2レーザー部とを備え、前記第2のレーザー光を用いた加熱に基づく熱衝撃により前記加工痕を進展させることで前記ガラスを切断する。
まず、本実施形態のガラス物品の製造装置について説明する。
図1及び図2に示すように、ガラス物品の製造装置10は、ガラスG1の内部に加工痕Mを形成する第1のレーザー光L1をガラスG1の切断予定線に沿って走査する第1レーザー部11と、ガラスG1を加熱する第2のレーザー光L2を第1のレーザー光L1を走査した後の切断予定線に沿って走査する第2レーザー部12とを備えている。ガラス物品の製造装置10は、第2のレーザー光L2を用いた加熱に基づく熱衝撃により加工痕Mを進展させることでガラスG1を切断する装置である。
ガラス物品の製造装置10における第2レーザー部12は、第2光源12aと、第2光源12aから発射された第2レーザー光を集光する第2光学系12bと、ガラスG1を支持する支持台13とを備えている。第2のレーザー光L2は、ガラスG1に吸収し、熱に変換され得る波長を有する。第2のレーザー光L2は、ガラスG1の加熱効率の観点から、水酸基(水)の吸収波長を含むことが好ましい。第2のレーザー光L2としては、赤外領域の波長を含むCWレーザーを好適に用いることができる。このような第2レーザー部12としては、例えば、エルビウム(Er)含有ファイバーレーザーを用いた市販のレーザーユニットを用いることができる。
次に、ガラス物品の製造方法について説明する。
ガラス物品の製造方法は、レーザー光を用いてガラスG1を切断してガラス物品を得る方法である。ガラス物品の製造方法は、第1工程及び第2工程を備えている。第1工程では、ガラスG1の内部に加工痕Mを形成する第1のレーザー光L1をガラスG1の切断予定線に沿って走査する。第2工程では、ガラスG1を加熱する第2のレーザー光L2を第1工程後の切断予定線に沿って走査する。ガラス物品の製造方法では、第2工程の加熱に基づく熱衝撃により加工痕Mを進展させることでガラスG1を切断する。
さらに、加工痕Mの外径MDと第2のレーザー光L2の集光径LDとは、下記式(2)で表される関係を満たすことがより好ましい。
第2のレーザー光L2の波長は、厚さが1mmのガラスを試験体とし、その試験体の厚さ方向に沿って照射した場合の透過率が10%以上、50%以下の範囲内となる波長を含むことが好ましい。なお、試験体のガラスの組成は、ガラス物品の製造方法で用いるガラスG1と同一組成とする。
次に、試験例について説明する。
ガラスとして、厚さ1mmの板ガラスを準備した。板ガラスの組成は、質量%でSiO2:65.4、Al2O3:8.0、B2O3:8.9、CaO:3.2、ZnO:0.9、Na2O:13.3、SnO2:0.3である。
平均出力:2.5W
パルス幅:10ps
パルスエネルギー:250μJ
繰り返し周波数:10kHz
集光径:2μm
走査速度:30mm/s
第2工程における第2のレーザー光としては、赤外線のCWレーザー光を用いた。第2工程における第2のレーザー光の条件は、以下のとおりである。
平均出力:6W
集光径:5μm
走査速度:20mm/s
板ガラスにおける透過率T:28.8%
以上の条件で、第1工程及び第2工程を行うことで、板ガラスを切断した。第1工程で形成した加工痕の外径MDは、5μmであった。第1工程では、第1のレーザー光の光軸方向(Z軸方向)に約70μmのピッチで複数の加工痕を形成することができた。また、第1工程では、XY平面内の切断予定線に沿って約3μmのピッチで複数の加工痕を形成することができた。第2工程では、チッピングが発生することなく、板ガラスを切断することができた。
(1)ガラス物品G2の製造方法は、レーザー光を用いてガラスG1を切断してガラス物品G2を得る方法である。ガラス物品G2の製造方法は、ガラスG1の内部に加工痕Mを形成する第1のレーザー光L1をガラスG1の切断予定線PLに沿って走査する第1工程と、ガラスG1を加熱する第2のレーザー光L2を第1工程後の切断予定線PLに沿って走査する第2工程とを備える。ガラス物品G2の製造方法は、第2工程の加熱に基づく熱衝撃により加工痕Mを進展させることでガラスG1を切断する。
この場合、第2工程において加工痕Mが所定の方向に進展し易くなる。従って、ガラス物品G2の切断面の品位を高めることが可能となる。
この場合、ガラスG1の内部の加工痕Mを徐々に進展させることが可能となる。これにより、ガラスG1に過剰な熱衝撃が加わることを抑えることが可能となる。従って、チッピングの発生をより抑えることが可能となる。
(7)ガラス物品G2の製造方法の第1工程において、ガラスG1の切断予定線PLに沿って配列した複数の加工痕Mを形成し、加工痕Mの外径MDに対する第2のレーザー光L2の集光径LDが上記式(1)で表される関係を満たすように第2工程を行うことが好ましい。
上記実施形態を次のように変更してもよい。
・ガラス物品G2の製造方法の第1工程において、第1のレーザー光L1の光軸方向に沿って形成する加工痕Mの数は、単数であってもよい。
・ガラス物品G2の製造方法の第2工程において、加工痕Mの外径MDよりも大きい集光径LDとなるように第2のレーザー光L2をガラスG1の内部で集光させてもよい。
・ガラス物品G2の製造方法の第2工程において、第1走査段階の第1集光点P1と、第2走査段階の第2集光点P2とを第2のレーザー光L2の光軸方向(Z軸方向)において、任意の位置に変更してもよい。
Claims (8)
- レーザー光を用いてガラスを切断してガラス物品を得るガラス物品の製造方法であって、
前記ガラスの内部に加工痕を形成する第1のレーザー光を前記ガラスの切断予定線に沿って走査する第1工程と、
前記ガラスを加熱する第2のレーザー光を前記第1工程後の前記切断予定線に沿って走査する第2工程とを備え、
前記第2工程の加熱に基づく熱衝撃により前記加工痕を進展させることで前記ガラスを切断し、
前記第2工程において、前記切断予定線に沿った前記第2のレーザー光の走査を複数回行い、
前記第2工程は、前記第2のレーザー光を第1集光点で前記切断予定線に沿って走査する第1走査段階と、前記第2のレーザー光を第2集光点で前記切断予定線に沿って走査する第2走査段階とを含み、前記第2のレーザー光の光軸方向において、前記第1集光点を前記第2集光点よりも入射側とし、前記第2集光点を前記第1集光点よりも前記ガラスの中央部に近い位置とすることを特徴とするガラス物品の製造方法。 - 前記第1工程において、前記第1のレーザー光の光軸方向に沿って複数の加工痕を前記ガラスに形成することを特徴とする請求項1に記載のガラス物品の製造方法。
- 前記第2工程において、前記第2のレーザー光の波長は、厚さが1mmのガラスを試験体とし、前記試験体の厚さ方向に沿って照射した場合の透過率が10%以上、50%以下の範囲内となる波長を含むことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のガラス物品の製造方法。
- 前記ガラスは、板ガラスであることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のガラス物品の製造方法。
- 前記ガラスの切断予定線を連続した環状に設定することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のガラス物品の製造方法。
- 前記第1工程において、前記ガラスの切断予定線に沿って配列した複数の前記加工痕を形成し、前記加工痕の外径MDに対する前記第2のレーザー光の集光径LDが下記式(1):
LD≦MD・・・(1)
で表される関係を満たすように前記第2工程を行うことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載のガラス物品の製造方法。 - 前記第2工程において、前記第2のレーザー光を吸収する吸収剤を含む被覆層により覆われた前記切断予定線に沿って前記第2のレーザー光を走査することを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一項に記載のガラス物品の製造方法。
- レーザー光を用いてガラスを切断してガラス物品を得るガラス物品の製造装置であって、
前記ガラスの内部に加工痕を形成する第1のレーザー光を前記ガラスの切断予定線に沿って走査する第1レーザー部と、
前記ガラスを加熱する第2のレーザー光を前記第1のレーザー光を走査した後の前記切断予定線に沿って走査する第2レーザー部とを備え、
前記第2のレーザー光を用いた加熱に基づく熱衝撃により前記加工痕を進展させることで前記ガラスを切断し、
前記第2レーザー部は、前記切断予定線に沿った前記第2のレーザー光の走査を複数回行うように構成されるとともに、
前記第2のレーザー光を第1集光点で前記切断予定線に沿って走査する第1走査段階と、前記第2のレーザー光を第2集光点で前記切断予定線に沿って走査する第2走査段階とを含むレーザー光の走査を行うように構成され、前記第2のレーザー光の光軸方向において、前記第1集光点を前記第2集光点よりも入射側とし、前記第2集光点を前記第1集光点よりも前記ガラスの中央部に近い位置とすることを特徴とするガラス物品の製造装置。
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