KR100282181B1 - 세라믹 물품의 국부적 글레이징 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 세라믹 물품의 국부적인 그레이징을 위한 기술에 관한 것으로, 도자기 물품위의 그레이즈된 표면과 같은 세라믹 물품의 표면이 융합 단계에서 표면의 재료에 국부적인 재용융을 제공하기 위해서 레이져로 부터 적외선과 같은 복사에너지로 처리된다. 융합단계후에, 상기 표면은 추가의 복사에너지로 융합존을 둘러싼 보다 큰 표면위에서 보다 낮은 전력 밀도하에서 처리되어서, 융합존과 그 주변 영역의 냉각 속도를 제한하여 열응력 균열을 방지해준다. 융합존과 주변 영역은 융합 단계 바로전에 추가의 복사에너지에 의해 예열되어서 융합단계동안에 열응력을 추가로 제한한다. 그 공정은 많은 용도중에서 그레이즈 결함의 보수 및 장식을 위해서 사용될 수 있다.

Description

세라믹 물품의 국부적 글레이징 방법 및 장치

제1도는 본 발명의 일실시예에 따른 장치의 도식도이고,

제2도는 제1도의 장치의 작동 단계를 도시한 개략적인 사시도이며,

제3도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 장치의 개략적인 부분 사시도이고,

제4도는 광원 빔에서의 전력 분포를 나타낸 그래프이며,

제5도는 또 다른 광 빔 형태의 도식도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10,110 : 레이저

12,112 : 초점 렌즈 시스템

14 : 이동장치

16,116 : 지지부

18 : 광 빔

24 : 타이밍 및 제어 장치

본 발명은 세라믹 분야, 특히 세라믹 물품의 국부적 글레이징(glazing)에 대한 기술에 관한 것이다. 본 발명을 따른 기술은 글레이즈(glaze) 결함의 보수에 매우 유용하다.

많은 상업적 세라믹 물품들은 일반적으로 "글레이즈"라고 불리는 평활하고 광택이 있는 세라믹 다듬질이 행해진다. 예를 들면. 욕조, 세면대 및 변기와 같이 일반적으로 세라믹 거래 시에 "도자기(white ware)"로 불리는 세라믹 배관 공급물은 하부 세라믹 구조물 위에 글레이즈가 행해진다. 이러한 물품상의 글레이즈는 미적인 면이나 기능적인 면에서 중요하다. 터진 틈이나 균열과 같은 글레이즈의 결함은 물품의 외관을 훼손시킬 수 있고, 위생상의 문제나 부식과 그 밖의 사용상의 기능적인 문제점을 발생시킬 수도 있다. 따라서, 글레이즈의 결함에 의해 물품이 판매될 수 없게 되고, 글레이즈를 보수하기 위해 물품을 다듬질하거나 그 밖의 재작업이 필요하게 한다.

통상적인 재작업 공정은 보수될 글레이즈 층과 유사한 성분을 갖는 유약(frit) 또는 분말 재료를 도포한 후 전체 물품을 재가열시키는 것을 포함한다. 본질적으로, 재가열 공정은 초기에 글레이즈 층을 형성하기 위해 이용하였던 가열 공정, 즉 글레이즈 층의 재유동 온도 이상의 온도까지 전체 물품의 가열을 반복하는것과, 그후에 천천히 점진적으로 물품을 냉각시키는 것을 포함한다. 상기 재가열단계의 비용은 초기 물품의 비용과 거의 동일하다. 따라서, 세라믹 산업에서는 오랫동안 더욱 실질적인 보수 공정을 시도하여 왔다.

글레이즈 결함을 보수하기 위해 도료나 에폭시와 같은 비세라믹 재료들을 사용한 다양한 시도들이 행해져 왔다. 이런 방법들은 재가열 단계를 회피하지만, 화학적인 적합성, 초기 글레이즈와 보수 후의 색깔의 어울림 및 보수의 내구성에 대한 그 밖의 난점들이 발생하였다. 브록웨이(Brockway) 등에게 허여된 미합중국 특허 제4,338,114호와 하이네켄 등에게 허여된 미합중국 특허 제4,731,254호에는 균열, 긁힘 또는 기타 결함 주변의 유리 물품의 국부적인 영역을 용융시키기 위해 레이저 빔을 사용하여 유리를 국부적으로 용융시켜 물품을 보수하는 것이 개시되어 있다. 이들 양 특허는 전체 물품을 레이저 빔에 노출시키기 전에 연화 온도로의 예열을 필요로 하는 것이 분명하다. 그로 인해, 레이저에 의한 국부적인 가열과 그 후의 국부적인 가열 영역의 냉각 중에 발생하는 열응력이 완화된다. 상기 예열이 필요하다는 것은 아주 중대한 결점이다. 따라서, 예열과 그 후의 느린 냉각은 레이저 처리가 없는 재가열 공정만큼 비용이 많이 소요된다.

페티트본(Petitbon)에게 허여된 미합중국 특허 제4,814,575호와, 페티트본이 쓴 머티어리얼즈 사이언스 앤드 엔지니어링(Materials Science and Engineering), A121, (1989)의 페이지 545 ∼ 548에 "세라믹 코팅의 레이저 표면 처리(Laser Surface Treatment of Ceramic Coatings)"라는 논문에는, 레이저가 표면의 임의의 지점에 1초 이하, 통상적으로는 0.1초 이하 동안 상호 작용하도록 터빈 블레이드 및 디젤 엔진 부품에 사용되는 것과 같은 지르코니아 코팅물의 레이저 처리 공정이 개시되어 있다. 상기 페티트본의 논문에 서술된 것의 궁극적인 결론은 지르코니아와 같은 비교적 강한 재료에서 조차도 처리 시에 알루미늄 분말을 사용하여 제공되는 "지르코니아 표면의 화학적 수정에 의한 반응 처리"에 의하지 않는 한 "무작위의 미세 균열"이 발생한다. 이러한 작업은 그 기술이 도자기 산업에서 사용되는 것 같은 일반적인 세라믹 또는 도자기와 같은 물품에 도포된 글레이즈에 사용될 수 있다는 어떤 암시도 주지 않는 것이 분명하다.

따라서, 세라믹 물품 표면의 국부적 글레이징 방법 및 장치, 특히 글레이즈 결함이 있는 도자기와 같은 물품의 표면을 국부적으로 재글레이징하는 개선된 방법 및 장치가 필요하다.

본 발명은 이러한 요구에 대한 것이다.

본 발명의 하나의 특징은 세라믹 제품의 표면을 국부적으로 글레이징하는 방법에 대한 것이다. 본 명세서에서 사용된 "세라믹"이라는 용어는 실질적으로 무기 비금속 재료를 나타낸다. 제한적인 의미는 아니지만, 세라믹에는 도기, 자기, 내화물, 구조적인 점토 산물, 자기법랑, 시멘트, 유리, 유리질 세라믹, 전기 광학 세라믹, 법랑, 세라믹 탄화물, 세라믹 붕화물, 세라믹 질화물, 강유전성 세라믹 및 비규산염 유리 등과 같은 재료가 포함된다. 또한, 본원에 사용된 "세라믹"이라는 용어는 금속 세라믹 혼합물과 같은 다른 재료들과 함께 소량의 세라믹 재료가 함유된 합성물을 포함한다. 본 발명의 이러한 특징에 따른 방법은 글레이징될 위치에서 그 위치를 에워싸는 물품 표면 위의 융합 영역(fusion zone)에 "융합 복사 에너지"라 불리는 복사 에너지를 가함으로써 세라믹 재료를 융해시키는 단계와, 이어서 융합 영역을 에워싸는 표면 위의 어닐링 영역에 "어닐링 복사 에너지"라 불리는 또 다른 복사 에너지를 가함으로써 상기 융합 영역을 어닐링하는 단계를 포함한다.

어닐링 복사 에너지는 융합 영역의 냉각을 지연시키고 냉각 시에 융합 영역에 인접한 물품에서 발생하는 열응력을 제한한다. 가장 양호하게는, 어닐링 복사 에너지는 표면에서 물품 내의 세라믹 재료의 파괴 응력 미만으로 냉각 시의 열응력을 제한함으로써 표면에 균열을 발생시키지 않으면서 냉각이 이루어질 수 있다는 점에서 효과적이다. 본 발명의 하나의 특징에 따른 방법은, 양호하게는, 융합 단계 전, 즉 융합 복사 에너지를 가하기 전에 융합 영억을 에워싸는 표면의 예열 영역에 "예열 복사 에너지"라 불리는 다른 복사 에너지를 가함으로써 융합 영역을 예열시키는 단계를 포함함으로써, 상기 융합 영역을 예열시키고 융합 단계 중에 융합 영역에 인접한 물품의 열용력을 제한한다. 더욱 양호하게는, 물품의 체적 온도(복사 에너지에 의해 영향을 받지 않는 부분의 온도)는 표면에서의 세라믹 재료의 용융 온도 미만 및 표면에서의 임의의 유리질 재료의 어닐링 및 연화 온도 미만으로 유지된다. 가장 양호하게는, 물품의 체적 온도는 거의 실온에서 유지되고, 대체로 물품은 그 전체로서 공정 중에 가열되지 않는다.

본 발명의 이러한 특징은 복사 에너지 인가의 적절한 제어를 통해 열응력이 성공적으로 제어될 수 있다는 것을 포함한다. 어닐링 영역 및 예열 영역은 융합 영역보다 큰 것이 가장 좋다. 즉, 어닐링 복사 에너지 및 예열 복사 에너지는 융합 복사 에너지보다 큰 표면에 가해지므로, 예열 및 어닐링 복사 에너지는 융합 영역 자체뿐만 아니라 융합 영역 주변 영역에도 영향을 미친다. 어닐링 복사 에너지의 전력 밀도는 융합 복사 에너지보다 작은 것이 좋다. 예열 복사 에너지의 전력 밀도는 융합 복사 에너지의 전력 밀도보다 작을 수도 있다. 어닐링 복사 에너지의 전력 밀도는 어닐링 단계 중에 점진적으로 감소될 수 있는 반면, 예열 복사 에너지의 전력 밀도는 예열 단계 중에 점진적으로 증가할 수 있다. 따라서, 글레이즈되는 영역을 포함하는 영역은 작은 융합 영역에서만 국부적으로 융해하기에 충분한 비교적 높은 전력 밀도의 융합 복사 에너지에 노출되기보다는 우선 전력 밀도는 작지만 점진적으로 증가하는 비교적 큰 영역에서의 예열 복사 에너지에 노출될 수 있고, 이후의 전력 밀도가 점진적으로 감소하는 비교적 큰 어닐링 영역에서의 어닐링 복사 에너지에 노출될 수 있다.

다른 방법을 설명하면, 주어진 표면 영역에 가해진 복사 에너지 조건을 시간에 따라 변화시킴으로서, 파괴적인 열응력을 발생시키지 않으면서 표면을 최고 용융 온도까지 올리고 다시 실온까지 복귀시킬 수 있다.

융합 및 어닐링 단계는 물품의 표면 위의 고정된 위치에 충돌하도록 진행되는 복사 에너지의 단일 빔을 사용하여 실행될 수 있다. 융합 단계 중의 빔의 전력 밀도는 비교적 높고, 어닐링 단계 중의 전력 밀도는 낮도록 빔의 형태가 시간에 따라서 변화된다. 상기 빔은 융합 단계 중에는 융합 빔 지름이 비교적 작고, 어닐링

단계의 적어도 마지막 부분 동안에는 어닐링 빔 지름이 비교적 큰 것이 좋다. 동일한 빔이 예열 단계를 실행할 수도 있는데, 이 경우에 상기 빔은 예열 단계의 초기 부분 중에는 융합 빔 지름보다 예열 빔 지름이 큰 것이 좋다. 표면으로 빔을 진행시키는 광학 요소의 초점을 변화시켜 빔의 형태를 변화시킴으로써, 예열 및 어닐링 단계 중에는 빔의 초점을 흐리게 하고 융합 단계 중에는 빔의 초점을 더욱 좁게 한다. 융합 단계 중의 빔의 지름은 약 10 mm인 것이 좋고, 0.1 내지 5.0 mm인 것이 더욱 좋으며, 융해가 일어나는 융합 영역은 동등하거나 그 보다 지름이 작다. 어닐링 빔 지름과 그로 인한 어닐링 영역의 지름은 약 1 mm 내지 15 mm인 것이 좋지만, 각각의 경우에 있어서는 융합 단계 중의 빔의 지름보다 대체로 크다. 예열 빔 지름과 예열 영역은 어닐링 빔 지름과 어닐링 영역에 상당하는 치수이다. 복사 에너지는 융합 단계 중에는 전력 밀도가 적어도 약 200 W/㎠인 반면에, 어닐링 단계중에 인가되는 복사 에너지는 시간 평균 전력 밀도가 200 W/㎠ 미만인 것이 좋다. 어닐링 단계 중에 사용되는 전력 밀도는 상기 단계 중에 0까지 점진적으로 감소하는 것이 좋다. 어닐링 단계의 실질적인 지속 시간은 약 0.5 내지 10초인 것이 좋고, 1 내지 5초인 것이 더욱 좋다. 통상적으로 융합 단계는 상당히 짧으며 약 0.1 내지 1.0초인 것이 가장 좋다. 예열 단계의 지속 시간은 어닐링 단계의 지속 시간과 동등하거나 그보다 작은 것이 통상적이며, 가장 일반적으로는 0.25 초 내지 2.5 초이다. 따라서. 표면의 각 부분을 처리하기 위해 필요한 시간은 15초 미만이고, 일반적으로 약 5초 미만이다.

융합 단계 및 어닐링 단계는 복사 에너지 빔과 처리될 물품 사이에서의 상대적인 운동을 이용하여 연속적이거나 반연속적인 기초 위에서 실행될 수 있다. 이런 형태는 융합 영역에서 비교적 높은 융합 전력 밀도의 융합 복사 에너지를 포함하고, 융합 영역에 인접하지만 그로부터 제1 방향으로 떨어져 있는 어닐링 영역 안에서 융합 전력 밀도보다 작은 어닐링 전력 밀도의 어닐링 복사 에너지를 포함하도록 배열된 복사 에너지의 적어도 1개의 빔을 사용한다. 세라믹 물품의 표면은 그 표면의 연속적인 부분이 융합 영역을 통과하고 그후에 어닐링 영역을 통과하도록 복사 에너지의 적어도 1개의 빔에 대해 제1 방향으로 이동된다. 적어도 1개의 빔은 융합 영역에 인접하지만 그 융합 영역으로부터 제1 방향과 반대의 제2 방향으로 떨어져 있는 예열 영역 안에서의 융합 전력 밀도보다 예열 전력 밀도가 작은 예열 복사 에너지를 더 포함하는 것이 좋다. 따라서, 융합 및 어닐링 영역을 통과하는 표면의 각 부분은 융합 영역으로 들어가기 전에 우선 예열 영역을 통과한다. 예열 및 융합 영역은 연속적이고 융합 및 어닐링 영역도 연속적인 것이 좋다. 예열, 융합 및 어닐링 영역은 모두 전력 밀도가 제1 및 제2 방향으로 가우스 분포로 되는 빔과 같은 단일 복사 에너지 빔의 일부분으로서 제공될 수 있다. 이동 단계는 표면의 각각의 부분이 약 2∼10초의 통과 시간 동안에 예열, 융합 및 어닐링 영역을 통과하도록 실행될 수 있다. 빔에 의해 형성된 예열, 융합 및 어닐링 영역을 통과 하는 통과 시간은 전술한 바와 같은 지속 시간을 갖는 예열, 융합 및 어닐링 단계를 제공하도록 하는 것이 좋다.

처리되는 세라믹 물품은 그 표면에 글레이즈와 같은 용융 가능한 유리질 재료가 마련되며, 융합 단계 중에 용융되는 세라믹 재료에는 융합 영역에 포함되는 글레이즈의 일부분이 포함된다. 글레이즈에 작은 균열 또는 구멍과 같은 결함이 있는 경우에, 용융된 재료는 상기 결함을 밀봉하고 완전하고 연속되는 글레이즈의 의관을 갖는 표면을 제공한다. 추가의 재료는 복사 에너지에 의해 처리되는 영역 내 또는 영역에 인접한 표면에 분말 형태의 유리질 재료(vitreous material)나 유약(frit)의 형태로 마련될 수 있다. 추가의 재료는 물품 자체의 재료와 함께 양호하게 융해된다. 글이즈 및/또는 추가의 유리질 재료로서는 SiO₂, Al₂O₃, B₂O₅, PbO 및 산화나트륨, 칼륨, 칼슘, 마그네슘, 산화크롬, 인산, 지르코늄으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 성분을 포함하는 통상의 유리 조성 혼합물과 같은 세라믹 물품에서의 장식 및/또는 위생을 목적으로 사용되는 어떠한 글레이즈도 포함될 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징은 전술한 바와 같은 공정을 실행하기 의한 장치를 제공한다.

이하 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명의 일실시예에 따른 장치에는 레이저(10)가 포함되어 있다. 레이저(10)는 처리되는 가공품의 표면에 있는 재료에 의해 적어도 부분적으로 흡수되는 파장 대역 내에서 빛을 방출하도록 배열되어 있으며, 상기 재료는 고체 상태이다.

종래의 도자기에서 볼 수 있는 바와 같은 글레이즈 및 그 밖의 세라믹에는 스팩트럼의 적외선 영역의 파장이 강하게 홉수되며, 그로 인해 양호하게 된다. 높은 전력의 적외선 레이저에는 통상적으로 1.06 마이크론의 파장에서 작동하는 YAG, 즉 이트륨 알루미늄 석류석(yttrium aluminum garnet) 레이저와, 통상적으로 10.6 마이크론의 파장에서 작동하는 CO₂레이저가 포함된다. 둘 중 어느 것도 사용될 수 있다. CO₂레이저는 비용이 적게 들고 쉽게 이용할 수 있기 때문에 좋다. 하나의 적합한 CO₂레이저로서는 로드아일랜드(Rhode Island)주의 워위크(Warwick)에 소재하는 서질라즈 인코포레이티드(Surgilase Incorporated)에 의해 "SURGILASE"라는 상표명으로 시판되고 있는 것이 있다.

레이저(10)에는 가변 초점 렌즈 시스템(12)과 가변 초점 렌즈 시스템의 요소를 이동시키기 위한 이동 장치(14)가 포함되어 있다. 제1도에 개략적으로 도시되어 있는 상기 렌즈 시스템(12)은 간단하고 이동 가능한 단일 요소 렌즈 형태이다. 실질적으로, 가변 초점 렌즈 시스템은 복수 개 요소의 줌 렌즈 또는 가변적 배치 형태의 거울과 같은 광학 요소들의 보다 복잡한 매열을 포함할 수 있다. 일반적으로 가변성 전력 밀도 요소로서 사용되는 형태의 가변 초점 시스템이나 전술한 "SURGILASE" 레이저 장치가 구비된 "마이크로서처리 어댑터(microsurgery adapter)"가 채용될 수 있다. 이동 장치(14)에는 적절한 서보 모터와 가변 초점 렌즈 시스템(12)의 이동 가능한 요소를 작동시키기 위한 선형 작동기 등이 포함되어 있다.

상기 처리 장치에는 렌즈 시스템(12)과 소정의 공간에서 처리되는 물품을 지지하게 되어 있는 가공물 지지부(16)가 포함되어 있다. 상기 렌즈 시스템의 형태와 지지부(16)의 위치는 가공물(W)이 가공물 지지부(16)에 의해 지지될 때 가공물의 표면(S)이 렌즈 시스템(12)과 소정의 공간 관계로 미리 설정된 초점 평면(F)에 배치되도록 설정되어 있다. 상기 렌즈 시스템(12)은, 이 시스템이 제1도에 실선으로 도시된 바와 같은 제1 위치에 있을 때 레이저(10)로부터 나온 광 빔(18)이 빔 축(26)을 따라 조사되고 초점 평면(F)과 표면(S)에서 축(26)을 둘러싼 비교적 좁은 지점(20)에 초점을 맞추는 한편, 상기 렌즈 시스템(12)이 제1도의 점선(12′)으로 도시된 제2 위치에 있을 때 상기 광 빔(18)이 동일한 빔 축(26)을 따라 투사되지만 초점 평면(F)과 표면(S)에서 축(26)을 둘러싼 다소 큰 지점(22)을 덮기 위해 약간 초점을 흐리게 하도록 배열되어 있다. 레이저(10) 및 이동 장치(14)는 타이밍 및 제어 장치(24)에 연결되어 있는데, 상기 타이밍 및 제어 장치(24)는 소정의 순서로 이동 장치와 레이저를 작동시키고 각각의 상기 작동 사이클 중에 방출되는 빔(18)에서 레이저(10)에 의해 가해지는 전체 전력을 제어하기 위한 적절한 특징이 있다. 타이밍 및 제어 장치와 레이저(10)는 레이저(10)를 켜거나 끄도록 배열되고, 빔(18)의 연속적이고 가변적인 전체 방출 전력에 의해 레이저(10)를 작동시키도록 배열되어 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 방법에 있어서, 전술한 바와 같이 가공물(W)이 지지부(16)에 배치됨으로써 그 최상면(S)은 전술한 초점 평면(F)에 놓이고, 가공물의 최상면은 빔 축(26)에 대체로 수직으로 연장되어 있다. 도시된 바와 같이, 가공물(W)에는 세라믹 재료의 기초층(28)과 이 기초층을 덮고 가공물의 최상면(S)을 형성하는 글레이즈층(30)이 구비되어 있다. 글레이즈층은 통상적으로 두께가 약 0.05 mm 내지 0.5 mm, 바람직하게는 적어도 약 0.1 mm인 한편, 그 밑에 있는 기초층(28)은 대개 글레이즈층 보다 몇 배 더 두껍다. 글레이즈층(30)은 광택이 있는 유리질 세라믹 재료로 구성되어 있다. 이런 재료는 제한적이지는 않지만 통상

적으로 SiO₂, Al₂O₃, B₂O₅, PbO, Na₂O, K₂O, CaO, MgO 및 그 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1개 이상의 성분을 포함하고, 안료나 유백체(opacifier) 등과 같은 그 밖의 성분을 포함할 수도 있다. 글레이즈 재료의 일반적인 가공 가능한 형태는 통상적으로 재점화 글레이즈라 불리는 형태이다.

글레이즈층(30)의 재료는 하기 표 1에 나타낸 특성에 따른 물리적 특성을 갖는 것이 좋다.

[표 1]

표 1에 나타낸 재점화 온도는 최상층 재료가 단기간 내에 간극 또는 틈을 막기 위해 유동하고 자체 치유시키는 온도이다. 따라서, 재점화 온도는 재료의 점도가 약 3000 푸아즈(poise) 이하로 떨어지는 온도에 상응한다.

기초층(28)은 본래 표면층(30)과 어울리는 어떠한 재료를 포함할 수도 있다. 이하에 더 설명하겠지만, 상기 공정 중에 일어나는 효과는 표면층의 최상부, 즉 최상면의 약 1 mm 이내에 있는 층(30)의 일부에 제한된다. 최상층(30)의 두께가 상기 길이보다 큰 경우에, 최상면에서 국부적 가열에 의해 생기는 열팽창과 같은 효과는 대체로 기초층 안으로 전달되지 않고, 역으로 기초층 내의 열전도와 같은 효과는 가열 및 냉각 공정에 영향을 미치지 않는다. 이러한 경우에, 기초 재료의 특성은 상기 공정에서는 중요하지 않다. 최상층(30)의 두께가 약 0.1 mm보다 작으면 가열 공정이 대체로 기초층(28)과 상호 작용하고, 이어서 기초층은 양호하게 최상층에 대해 전술한 물리적 특성이 있다. 전형적인 기초층에는 일반적인 도자기용으로 점토/장석/플린트(flint) 혼합체와 같은 알루미노실리케이트/실리카 세라믹, 주철, 및 아메리칸 스탠더드, 인코오포레이티드 (American Standard, Inc.)의 "AMERICAST" 라는 상표명의 아크릴 기재가 구비된 자기 에나멜 표면 재료와 같은 합성물이 포함된다.

제2도에 도시된 바와 같이, 처리되는 특정 가공물은 균열 또는 틈(32)의 형태로 층(30)에 결함이 존재한다. 보수 재료 또는 유약(34)은 결함(32) 및 그와 인접한 곳에서 가공물의 최상면(S)에 마련되어 있다. 유약(34)은 가공물의 최상층(30)에 존재하는 것과 동일한 재료 또는 최상층의 재료와 화학적 및 물리적으로 어울리는 다른 재료를 포함할 수 있으므로, 이들 2가지 재료가 용융 상태에서 서로접촉할 때 좋지 않은 화학 반응은 일어나지 않는다. 유약 및 유약과 최상층 재료의 임의의 중간 혼합물은 최상층 재료 자체의 물리적 특성과 근접한 (팽창계수를 포함하는) 물리적 특성이 있는 것이 가장 좋다. 유약의 재점화 온도 및/또는 유약과 최상층 재료의 혼합물의 재점화 온도는 최상층 재료 자체의 상응하는 재점화 온도보다 낮을 수 있다. 최종 완성된 물품의 유효 온도 이외에 유약의 재점화 온도에 대한 최저 한계치는 없다. 완성 물품의 미감이 중요한 경우에, 보수 재료는 최상층의 재료와 어울리는 좋은 색깔을 주도록 선택될 수 있다.

가공물은 처리가 요구되는 가공물 표면(S)의 일부가 빔 축(26)과 정렬되도록 렌즈 시스템(12)과 정렬되어 있다. 제2도에 도시된 바와 같이 이러한 부분에는 결함(32)의 일부가 포함될 수 있다. 타이밍 및 제어 장치(24)는 제2 부분 또는 초점을 흐리게 한 부분(12')으로 렌즈 시스템(12)을 이동시키기 위해 이동 장치(14)를 작동시키고, 예열 복사 에너지 빔을 인가하기 위해 레이저(10)를 작동시킨다. 이러한 예열 복사 에너지는 최초에 빔 축(26)을 둘러싼 비교적 큰 영역 또는 지점(22)에 초점을 맞춤으로써, 지름이 빔 지름과 대체로 동등, 즉 지점(22)의 지름과 대체로 동등한 예열 영역 위에 예열 복사 에너지를 인가한다.

복사 에너지 빔은 대체로 전력 밀도의 분포가 가우스 분포이므로, 빔의 전력 밀도는 급강하하거나 끊어짐이 없이 축(26)으로부터의 거리에 따라 점차적으로 감소한다. 이러한 경우에 있어서, 빔의 반경은 전력 밀도가 그 피크치의 1/e배인 지점, 즉 전력 밀도가 빔의 중심에서의 전력 밀도의 0.368배인 지점에서의 반경으로 나타낸다. 따라서, 빔의 지름과 빔에 의해 비추어진 지점의 지름은 이 반경의 두배를 취할 수 있다. 이런 방식으로 계산된 지름을 본 명세서에서는 "1/e 빔 지름"으로 지칭한다. 달리 특정하지 않는 한, 본원 명세서에서 언급되는 빔의 지름은 1/e 빔 지름이다. 또한, 불균일한 전력 밀도의 복사 빔에 관련하여 본원 명세서에서 사용되는 "전력 밀도"는 빔 지름 내의 평균 전력 밀도를 의미한다.

따라서, 예열 복사 에너지는 공정 중의 예열 단계의 초기에 지점(22)과 접하는 최상면의 예열 영역에 가해진다. 예열 빔 지름과 예열 지점 또는 영역(22)의 지름은 약 1 mm 내지 15 mm인 것이 좋고, 예열 단계의 초기에서는 약 2 mm 내지 10 mm인 것이 가장 좋다. 예열 단계가 지속됨에 따라, 타이밍 및 제어 장치는 레이저(10)의 전체 전력 출력 값을 점진적으로 증가시키도록 레이저(10)를 작동시키고, 제2 위치(12')로부터 제1 위치(12)로 점진적으로 이동시키도록 이동장치(14)를 작동함으로써, 큰 지점(22)으로부터 비교적 좁은 지점(20)까지 빔의 초점이 점진적으로 좁아진다. 따라서, 가공물의 최상면에서의 빔의 평균 전력 밀도는 예열 단계 중에 점진적으로 증가한다. 통상적으로, 전력 밀도는 거의 0인 매우 낮은 값에서 시작하여, 예열 단계 중에 약 200 W/㎠까지 점진직으로 증가한다. 동시에, 빔의 지름은 초기 예열 빔 지름으로부터 후술하는 융합 빔 지름과 동등한 최종 예열 빔 지름까지 감소한다. 예열 단계의 지속시간은 약 0.25 내지 약 2.5초인 것이 좋다.

예열 단계 직후에 융합 단계가 시작된다. 융합 단계에 있어서, 그 제1 위치 또는 좁은 지점에 렌즈 시스템(12)을 유지하기 위하여 타이밍 및 제어 장치에 의해 이동 장치를 작동시킴으로써, 빔 측(26)을 둘러싼 비교적 작은 지름의 지점(20)에 초점이 맞추어지도록 레이저(18)로부터의 광원 빔을 유지한다. 따라서, 가공물 표면에서의 빔의 지름은 약 10 mm 미만, 바람직하게는 약 0.1mm 내지 4 mm의 융합빔 지름으로 유지된다. 따라서, 레이저(10)로부터의 광 빔은 지점(20)에 접하는 비교적 작은 지름의 융합 영역에 가해진다. 이러한 공정 단계에 있어서, 타이밍 및 제어 장치는 레이저(10)를 비교적 높고 일정한 전체 전력 출력값으로 유지한다. 따라서, 비교적 높고 일정한 전력 밀도가 융합 영역(20)에 가해진다. 이러한 공정 단계 중에, 가공물의 최상면에서 융합 영역(20) 내의 보수 재료(34)와 최상층(30)의 재료는 그 유동 온도에 도달하여 용융되고 표면에서 연속적인 액상(液狀)을 형성한다. 이러한 공정 단계는 통상적으로 약 0.1 내지 약 1초, 가장 바람직하게 는 0.5초 동안 지속된다. 이러한 공정 단계에 가해지는 전력 밀도는 200 W/㎠이상인 것이 좋고. 약 200 내지 약 400 W/㎠인 것이 가장 좋다. 전체 전력은융합 단계에서 약 5 내지 약 20 W인 것이 좋고, 융합 영역으로의 전체 에너지 입력값은 약 2.5 내지 약 10 J인 것이 좋다. 융합 단계에 가해지는 전체 전력과 전력 밀도는 가공물의 최상층 재료 또는 보수 재료의 휘발 성분을 증발시킬 만큼 크지는 않아야 한다. 그러나, 용융 재료는 고체 재료보다 빔의 복사 에너지에 대한 흡수율이 대체로 낮다. 용융 재료는 입사되는 복사 에너지의 작은 부분을 흡수하고 그러한 입사되는 복사 에너지의 큰 부분을 반사시키는 경향이 있다. 이는 자체제한 효과를 주고 용융 재료의 과열을 방지하는 경향이 있다. 융합 영역을 바로 둘러싸는 융합 영역의 표면이 융합 단계 중에 아주 높은 온도로 상승하여 있고 융합 영역으로부터 밀어져 있는 최상층(30)의 일부가 재료의 체적 온도, 즉 거의 실온으로 되어 있기 때문에, 최상층(30)의 부분 사이에 온도 차이가 존재한다. 예열 단계 중에 예열 영역의 표면에 공급된 에너지는 온도 구배를 완화시키고, 융합 단계에서의 열응력으로 인한 균열을 방지하는 경향이 있다. 본 발명은 어떤 작동 이론에 의해 제한을 받지는 않지만, 융합 영역 내의 용융도 역시 열응력을 완화시킨다고 생각된다.

융합 단계 직후의 어닐링 단계에 있어서, 타이밍 및 제어 장치는 렌즈 시스템(12)을 제1 또는 좁은 초점 위치로부터 제2 또는 넓은 초점 위치까지 이동시키기 위해 이동 장치(14)를 작동시켜 가공물의 최상면에 입사된 빔의 지름을 점차적으로 증가시킨다. 따라서, 이러한 어닐링 단계의 종료에 의해, 빔은 융합 단계에서 사

용된 융합 빔 지름보다 큰 최종 어닐링 빔 지름에 이른다. 어닐링 단계의 종료시의 어닐링 빔 지름은 약 1 mm 내지 약 15 mm인 것이 좋고, 약 2 내지 약 12 mm인 것이 더 좋다. 어닐링 빔 지름은 융합 빔 지름의 약 1.2 내지 약 2.0배인 것이 좋고, 예열 빔 지름은 어닐링 빔 지름과 거의 동일하다. 따라서, 어닐링 단계 중에, 복사 에너지는 지점(22)과 접하고 융합 영역보다 크며 융합 영역을 둘러싼 어닐링 영역 위에 가해진다. 또한, 이러한 어닐링 단계 중에, 레이저(10)로부터의 전체 전력 출력은 점진적으로 감소된다. 따라서, 어닐링 단계 중에, 전력 밀도는 융합 단계 중에 인가되는 수준으로부터 점진적으로 감소한다. 공정 중 어닐링 단계 중의 시간 평균 전력 밀도는 200 W/㎠보다 상당히 작다 어닐링 단계에 있어서, 전력 밀도는 점진적으로 0까지 감소된다. 어닐링 단계의 지속 시간은 약 0.5 내지 약 10초인 것이 좋고, 약 1 내지 약 5초인 것이 더욱 좋으며, 약 2.5초인 것이 가장 좋다. 어닐링 단계 중에, 융합 영역은 냉각되어, 융합 단계 중에 형성된 액상이 응고된다. 공정 중 어닐링 단계 중에 어닐링 영역에 가해진 복사 에너지는 융합 영역과 주변 영역의 냉각 속도를 조절하며, 냉각 공정 중에 생기는 열응력을 완화시키기도 한다. 전술한 양호한 조건하에서, 어닐링 복사 에너지는 인장 및 압축 냉각 응력을 각각 최상층 재료의 인장 및 압축 강도 이하로 유지하는 데 효과적이다.

따라서, 냉각 중에 생기는 열응력은 최상층 또는 새롭게 형성된 고상(固狀)의 균열을 발생시키지 않는다. "어닐링"이라는 용어가 공정 중의 어닐링 단계와 관련하여 사용되었지만, 본 발명은 어떠한 작동 이론에 의해서도 제한되지 않는다. 따라서, 공정 중의 상기 단계와 관련하여 사용된 "어닐링"이란 용어는 어닐링 단계가 전형적이고 큰 규모의 어닐링 공정 중에 일어날 수 있는 응력의 완화 또는 점진적인 유동을 포함하는 것을 반드시 필요로 한다고 볼 수는 없다.

어닐링 단계가 끝나면, 그 공정은 가공물의 다른 부분에서 반복될 수 있다.

예를 들어, 가공물은 지지부(16)를 이동시킴으로써 빔 축(26)에 대해 이동될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 장치가 제3도에 도시되어 있다. 이런 장치는 전술한 레이저(10)와 유사한 레이저(110) 및 고정된 광축(126)을 따라 레이저(110)로부터 빔을 진행시켜서 그 빔의 초점을 초점 평면에서의 고정된 지름(D)의 지점(121)에 맞추도록 배열된 고정 초점 광학 시스템(112)을 포함하고 있다. 따라서, 고정 초점 광학 시스템은 지점(121)에 대응하는 융합 영역 내에 높은 전력 밀도를 제공한다. 그러나, 빔의 전력 분포가 가우스 분포이고 빔 축(126)에 대해 원통형으로 대칭되기 때문에, 초점이 맞춰진 빔은 융합 영역(121)을 둘러싼 더욱 넓은 주변 영역(125)에 상당한 전력 밀도를 제공한다. 이들 에너지 중 일부는 융합 영역(121)과 접하지만 그로부터 제3도에서 화살표 "+X" 방향으로 나타낸 제1방향으로 변위된 어닐링 영역(127)에 가해진다. 이들 에너지 중 나머지 부분은 융합 영역(121)과 연속하지만 그로부터 제3도에서 화살표 "-X" 방향으로 나타낸 제2방향으로 변위된 예열 영역(129)에 가해진다. 마찬가지로, 빔의 에너지의 추가 부분은 제1 방향과 제2 방향을 횡으로 가르는 측방향으로 융합 영역으로부터 변위된 측면 영역(131)에 가해진다. 측면 영역(131)은 예열, 융합 및 어닐링 영역과 접한다. 상기 영역은 분명한 설명을 위해서 명백하게 한정되어 제3도에 도시 되었지만, 이들 영역들이 점차적으로 서로 합쳐진다는 것을 알 수 있다. 어닐링 영역(127)과 예열 영역(129)의 각각에서의 평균 전력 밀도는 융합 영역(121)에서의 평균 전력 밀도보다 낮다. 제4도는 빔 축(126)으로부터 +X 및 -X 방향으로의 거리의 함수로서 빔의 복사선의 전력 밀도를 나타낸 그래프이다. 곡선(133)은 전력 밀도를 나타내고 있다.

상기 장치는 가공물 지지부(116)와 그 지지부(116)에 연결된 선형 작동기(140)를 더 포함하고 있다. 상기 작동기(140)는 지지부를 이동시켜 그 위에 있는 임의의 가공물을 소정의 이동 속도로 제1 방향 또는 +X 방향으로 이동시키도록 배열되어 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 방법에 있어서, 가공물(W)은 지지부(116)에 설치되어, 작동기(140)에 의해 대체로 일정한 소정의 이동 속도로 이동된다. 이러한 이동에 의해 가공물 표면이 복사 에너지 빔을 지나기 때문에, 가공물 표면의 각 부분은 우선 빔의 예열 영역(129)을 통과하고, 이어서 융합 영역(129)을 통과하며 최종적으로 어닐링 영역(127)을 통과한다. 따라서, 가공물 표면의 임의의 영역이 융합 영역(121)으로 들어가기 전에, 가공물 표면의 상기 영역과 인접한 영역은 빔의 예열 영역(129)의 비교적 낮은 전력 밀도의 예열 복사선에 노출됨으로써 예열된다. 각각외 영역이 빔의 융합 영역(121)을 통과함에 따라, 그러한 영역은 빔의 융합 영역의 비교적 높은 전력 밀도의 융합 복사선에 노출되어 가공물 표면의 재료는 그것의 재유동 온도로 된다. 동시에, 빔의 융합 영역에서 처리될 영역으로부터 측면으로 떨어져 있는 인접 영역은 측면 영역(131)의 추가의 비교적 낮은 전력 밀도 복사에 노출된다. 표면의 각 영역이 융합 영역(121)에서의 융합 복사 에너지에 노출된 후에, 표면의 상기 영역과 표면의 더욱 큰 주변 어닐링 영역이 비교적 낮은 전력 밀도의 어닐링 복사에 노출되는 어닐링 영역(127)을 통과한다. 제4도룰 참조하여 잘 이해할 수 있는 바와 같이, 가공물 표면의 각각의 영역이 +X 방향(제4도에서 볼 때 오른쪽에서 왼쪽 방향)으로 이동함에 따라 상기 영역은 예열 영역(129)을 통과하면서 점진직으로 증가하는 전력 밀도에 노출되고 어닐링 영역(127)을 통과하면서 점진적으로 감소하는 전력 밀도에 노출된다.

이런 공정에서의 예열 및 어닐링 단계는 제1도 및 제2도를 참조하여 전술한 것과 거의 동일한 기능을 제공한다. 이런 경우에 있어서, 그러한 단계에 인가된 복사 에너지의 강도, 시간에 따른 상기 강도의 변화율 및 상기 단계의 지속 시간과 같은 예열 및 어닐링 단계의 중요한 매개 변수는 레이저(110)와 광학 시스템(112)에 의해 가해진 빔의 특성에 의해서 뿐만 아니라 가공물 표면의 이동 속도에 의해서 제어된다. 전술한 특성의 재료 처리에 있어서, 빔의 전체 전력은 약 5 내지 약 25 W인 것이 좋고, 전체 전력은 약 10 내지 약 20 W이고 1/e 지름은 약 0.5 cm인 것이 더욱 좋다. 빔축을 가로지르는 제1 방향으로의 표면의 이동 속도는 약 0.5 내지 약 2.0 mm/sec인 것이 좋고 약 1.2 mm/sec인 것이 더욱 좋다. 1/e 빔 지름의 통과 시간, 즉 융합 영역(121)의 통과 시간은 약 0.2 내지 약 2.0 초인 것이 좋다. 이론적으로는, 빔의 가우스 전력 분포는 무한 거리로 연장됨으로써 예열 및 어닐링 단계의 지속 시간은 무한대로 된다. 그러나, 실제로는, 빔의 주변 영역(125)의 외부 경계는 빔의 1/e 반경의 약 2.5배와 같은 거리에 놓이는 것으로 취할 수 있다. 따라서, 예열 영역(129)은 약 X = -1.25D로부터 X = -D/2까지 연장되는 것으로 취할 수 있는 한편, 어닐링 영역(127)은 X = +D/2로부터 X =1.25D까지 연장되는 것으로 취할 수 있는데, 여기서 X는 빔축(126)으로부터의 거리이며 D는 1/e 빔 지름이다. 예열 및 어닐링 단계는 이들 영역을 통과하는 통과 시간으로서, 계산되는 지속 시간이 약 0.5초 내지 약 10초이고, 더욱 바람직하게는 약 2초 내지 약 4초이어야만 한다.

쉽게 이해할 수 있듯이, 전술한 특징의 수많은 변경과 조합이 특허 청구의 범위에 규정된 본 발명으로부터 벗어나지 않고 이루어질 수 있다. 제3도의 장치에 있어서 기준이 되는 고정 프레임에 대해 고정된 빔을 유지시키면서 가공물을 이동시킴으로써 복사 에너지 빔과 가공물 표면 사이의 상대적인 이동이 이루어진다.

빔을 거울로 진행시키고 그 거울을 점진적으로 이동시키거나 유연한 도파관(waveguide)을 사용하거나 레이저 외과 수술용 기구의 관절 아암에 사용되는 것과 같은 거울의 조합체를 사용하는 것과 같이 가공물을 고정시키고 빔을 이동시킴으로써 동일한 효과를 정확히 얻을 수 있다. 제3도의 장치에 있어서, 복사 에너지는 단일의 가우스 빔으로서 가해지고 그 빔 축이 가공물 표면의 평면에 수직이기 때문에, 그 빔은 도시된 바와 같이 원 대칭 형태를 형성한다. 그러나, 빔에 의해 표면에 형성된 지점은 원형일 필요는 없지만, 대신에 타원형이나 비대칭적일 수 있는데, 이 때 빔 축은 가공물 표면의 평면에 대해 기울어져 있다. 실제로, 복사 에너지는 단일빔으로서 가해질 필요는 없다. 제5도에 도시된 바와 같이, 복수 개의 빔(200, 202, 204)이 제공되어 각각 융합, 예열 및 어닐링 영역까지 진행될 수 있다. 또한, 빔(204)에 의해 형성되는 어닐링 영역은 빔(200)에 의해 형성되는 융합 영역으로부터 일방향으로 떨어져 있는 반면, 빔(202)에 의해 형성되는 예열 영역은 반대 방향으로 떨어져 있다. 이러한 실시예에 있어서도, 빔은 분명하게 한정된 경계선을 갖는 것으로 도시되어 있다. 사실상, 다양한 빔의 주변 영역들은 융합 영역과 중첩되어 있다. 도시된 바와 같이, 빔(202)의 지름은 빔(204)보다 약간 작기 때문에 어닐링 시간보다 예열 시간이 짧다.

또 다른 변형예로서 예열 단계가 생략될 수 있다. 따라서, 제1도 및 제2도에서와 같은 변화하는 빔 형태에 있어서, 빔은 그 융합 형태에서 시작될 수 있는 반면, 제3도 내지 제5도에 도시된 바와 같은 빔 형태에서는 빔의 예열 영역이 생략될 수 있다. 이런 변형례는 융합 단계의 초기에 재료가 높은 열응력에 노출되므로 대체로 좋지 않다. 그러나, 상기 재료가 매우 낮은 열팽창 계수 및/또는 매우 높은 강도와 같은 매우 양호한 특성이 있는 경우에 이들 응력은 때때로 묵인될 수 있다.

또한, 제1도 및 제2도의 형태에 있어서, 가공물을 광학 시스템 쪽으로 또는 그로부터 멀어지도록 이동시킴으로써 가공물 표면에서의 빔의 초점을 조정할 수 있다.

전술한 방법들은 글레이즈의 결함을 보수하기 위해 사용된다. 동일한 방법들이 국부적인 영역에 추가의 글레이징을 하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 대조된 색을 갖는 유약이 글레이즈에 융합되어서 글레이즈 표면에 국부적인 재료를 제공할 수 있다. 이들 기술은 글레이즈 이외의 가공물 표면에 사용될 수 있다.

예를 들어, 처리된 물품은 유리나 그 밖의 유리질 재료의 고체 슬라브(slab)일 수 있다.

전술한 특징의 다른 변경 및 조합이 특허 청구의 범위에 의해 한정된 본 발명으로부터 벗어나지 않고 이루어질 수 있기 때문에, 전술한 양호한 실시예는 특허 청구의 범위에 규정된 본 발명의 제한이기보다는 오히려 설명으로서 취급되어야 한다.

Claims (27)

1. 물품의 표면의 글레이징 위치를 에워싼 융합 영역(20)에 융합 복사 에너지를 인가함으로써 상기 글레이징 위치에서 세라믹 재료를 융합시키는 단계와, 상기 융합 영역의 냉각을 완화시키고 상기 냉각 중에 상기 융합 영역에 인접한 물품에서 발생하는 열응력을 제한하여 상기 표면에서 상기 물품의 세라믹 재료의 파괴 응력보다 작게 하기 위하여, 상기 표면의 상기 융합 영역을 에워싼 어닐링 영역(22)에 어닐링 복사 에너지를 인가하여 상기 융합 영역 내의 상기 물품의 표면을 어닐링하는 단계

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 물품의 국부적 글레이징 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 융합 영역을 예열하여 융합 단계 중에 상기 융합 영역에 인접한 상기 물품의 열응력을 제한하기 위하여 상기 융합 단계 전에 상기 표면의 상기 융합 영역을 에워싼 예열 잉역(22)에 예열 복사 에너지를 가하여 상기 융합 영역을 예열시키는 예열 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 물품의 국부적 글레이징 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 물품은 상기 단계 중에 그 어닐링 온도 이하의 체적 온도로 유지되는 것을 특징으로 하는 세라믹 물품의 국부적 글레이징 방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 물품의 상기 체적 온도는 상기 단계 중에 실온인 것을 특징으로 하는 세라믹 물품의 국부적 글레이징 방법.
5. 제3항에 있어서, 상기 융합 복사 에너지는 융합 전력 밀도를 제공하고, 상기 어닐링 복사 에너지를 인가하는 단계에는 상기 융합 전력 밀도보다 낮은 어닐링 전력 밀도가 제공되도록 상기 어닐링 복사 에너지를 인가하는 단계가 포함되는 것을 특징으로 하는 세라믹 물품의 국부적 글레이징 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 예열 복사 에너지를 인가하는 단계에는 상기 융합 전력 밀도보다, 낮은 예열 전력 밀도가 제공되도록 상기 예열 복사 에너지를 인가하는 단계가 포함되는 것을 특징으로 하는 세라믹 물품의 국부적 글레이징 방법.
7. 제3항에 있어서, 상기 예열 영역(22)은 상기 융합 영역보다 크고 상기 어닐링 영역(22)은 상기 융합 영역보다 큰 것을 특징으로 하는 세라믹 물품의 국부적 글레이징 방법.
8. 제3항에 있어서, 융합 복사 에너지를 인가하고 어닐링 복사 에너지를 인가하며 예열 복사 에너지를 인가하는 상기 예열, 융합 및 어닐링 단계는 모두 상기 위치에서 상기 빔이 상기 예열 단계의 적어도 일부분 중에 예열 빔 지름(d)을 갖고, 상기 융합 단계 중에 상기 예열 지름보다 작은 융합 빔 지름을 가지며, 상기 어닐링 단계의 적어도 일부분 중에 상기 융합 빔 지름보다 큰 어닐링 빔 지름을 갖도록, 상기 위치에서 상기 물품의 상기 표면에 충돌시키기 위해 복사 에너지 빔을 진행시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 물품의 국부적 글레이징 방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 융합 빔 지름은 약 10 mm 이하인 것을 특징으로 하는 세라믹 물품의 국부적 글레이징 방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 어닐링 빔 지름은 약 1 내지 약 15 mm이고, 상기 예열 빔 지름은 약 1 내지 약 15 mm인 것을 특징으로 하는 세라믹 물품의 국부적 글레이징 방법.
11. 제3항에 있어서, 상기 융합 복사 에너지의 전력 밀도는 적어도 약 200W/㎠인 것을 특징으로 하는 세라믹 물품외 국부적 글레이징 방법.
12. 제3항에 있어서, 상기 어닐링 단계 중에 상기 복사 에너지 빔의 전력을 점진적으로 감소시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 물품의 국부적 글레이징 방법.
13. 제11항에 있어서, 상기 어닐링 단계외 지속 시간은 약 0.5 내지 약 10초이고, 상기 융합단계의 지속 시간은 약 0.1 내지 약 1.0초이며, 상기 예열단계의 지속 시간은 약 0.25 내지 약 2.5초인 것을 특징으로 하는 세라믹 물품의 국부적 글레이징 방법.
14. 제6항에 있어서, 상기 예열 단계에는 상기 복사 에너지 빔의 전력 밀도를 점진적으로 증가시키는 단계가 포함되는 것을 특징으로 하는 세라믹 물품의 국부적 글레이징 방법.
15. 제1항에 있어서, 상기 융합 및 어닐링 단계에는 융합 영역(121)에서의 융합 전력 밀도의 상기 융합 복사 에너지를 포함하고 상기 융합 영역에 인접하지만 그로부터 제1 방향으로 떨어져 있는 어닐링 영역(127)에서 상기 융합 전력 밀도 미만의 어닐링 전력 밀도의 상기 어닐링 복사 에너지를 포함하는 복사 에너지의 1개 이상의 빔을 제공하는 단계와, 상기 표면의 일부가 상기 융합 영역을 통과하고 이어서 상기 어닐링 영역을 통과하도록 상기 1개 이상의 빔에 대해 상기 제1 방향으로 상기 물품의 상기 표면을 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 물품의 국부적 글레이징 방법.
16. 제15항에 있어서, 상기 1개 이상의 빔은 상기 융합 영역에 인접하지만 그로부터 제1 방향의 반대 방향인 제2 방향으로 떨어져 있는 예열 영역(129)에서 상기 융합 전력 밀도 미만인 예열 전력 밀도의 예열 복사 에너지를 더 포함하고, 상기 표면의 상기 각 부분은 상기 융합 영역을 통과하기 전에 상기 예열 영역을 통과하는 것을 특징으로 하는 세라믹 물품의 국부적 글레이징 방법.
17. 제16항에 있어서, 상기 예열 및 융합 영역은 연속적이고, 상기 융합 및 어닐링 영역도 연속적인 것을 특징으로 하는 세라믹 물품의 국부적 글레이징 방법.
18. 제17항에 있어서, 상기 예열, 융합 및 어닐링 영역은 모두 상기 제1 및 제 2 방향으로 에너지 밀도 분포가 가우스 분포인 단일 빔의 일부이고, 상기 이동 단계는 상기 표면의 각각의 부분이 약 0.5 내지 약 10초의 통과 시간 동안 상기 빔을 통과하도록 실행되는 것을 특징으로 하는 세라믹 물품의 국부적 글레이징 방법.
19. 제18항에 있어서, 상기 빔의 1/e 빔 지름은 약 1 내지 약 10 mm이고 전력은 약 5 내지 약 25 W인 것을 특징으로 하는 세라믹 물품의 국부적 글레이징 방법.
20. 제1항 또는 제15항에 있어서, 상기 물품에는 상기 표면에 유리질 재료가 있고, 상기 유리질 재료는 상기 융합 단계에서 용융되는 것을 특징으로 하는 세라믹 물품의 국부적 글레이징 방법.
21. 제20항에 있어서, 상기 유약은 상기 융합 단계 중에 용융되고 상기 유리질 재료와 합쳐지도록 상기 결함을 갖는 상기 표면에 유약(34)을 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
22. 제21항에 있어서, 상기 유리질 재료는 글레이즈이고, 상기 글레이징 위치에는 상기 글레이즈에 결함이 있는 상기 표면 영역이 포함되고, 상기 용융된 유약과 글레이즈가 협력하여 상기 어닐링 단계 후에 상기 결함을 피복하는 고상(固狀)을 형성하는 것을 특징으로 하는 세라믹 물품의 국부적 글레이징 방법.
23. 제20항에 있어서, 상기 유리질 재료는 글레이즈이고, 상기 글레이징 위치에는 상기 글레이즈에 결함이 있는 상기 표면 영역이 포함되고, 상기 용융된 글레이즈가 상기 어닐링 단계 후에 상기 결함율 피복하는 고상을 형성하는 것을 특징으로 하는 세라믹 물품의 국부적 글레이징 방법.
24. 세라믹 가공물을 지지하기 위한 수단(16)과, 복사 에너지 빔을 제공하고 상기 복사 에너지 빔을 상기 가공물의 표면으로 진행시켜서 상기 표면에서 빔의 치수와 전력 분포는 1개 이상이도록 하는 수단(10) 및 상기 표면에서의 상기 빔의 치수는 우선 예열 빔 치수이고, 이어서 상기 예열 빔 치수보다 작은 융합 빔 치수이며, 이어서 상기 융합 빔 치수보다 큰 어닐링 빔 치수이도록 상기 빔 진행 수단을 조정하는 조정 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 물품의 처리 장치.
25. 제24항에 있어서, 상기 조정 수단은 상기 예열 빔 치수로부터 상기 융합 빔 치수까지 상기 빔 치수를 조정하면서 상기 빔의 전체 전력을 점진적으로 증가시키고, 상기 융합 빔 치수로부터 상기 어닐링 빔 치수까지 상기 빔 치수를 조정하면서 상기 빔의 전체 전력을 점진적으로 감소시키도록 제작되어 배열되는 것을 특징으로 하는 세라믹 물품의 처리 장치.
26. 융합 영역에는 융합 전력 밀도의 융합 복사 에너지를 포함하고, 또한 상기 융합 영역에 인접하지만 그로부터 제1 방향으로 떨어져 있는 어닐링 영역(127)에는 상기 융합 전력 밀도보다 작은 어닐링 전력 밀도의 어닐링 복사 에너지를 포함하는 복사 에너지의 1개 이상의 빔을 제공하기 위한 수단(110)과, 세라믹 물품을 지지하기 위한 수단(116) 및 상기 물품의 상기 표면이 상기 1개 이상의 빔에 대해 이동하여 상기 세라믹 물품의 표면의 연속적인 부분이 상기 융합 영역을 통과하고 이어서 상기 어닐링 영역을 통과하도록 상기 지지부에 지지된 상기 세라믹 물품과 상기 1개 이상의 빔 사이의 상대적인 이동을 제공하기 의한 수단(140)을 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 물품의 처리 장치.
27. 제26항에 있어서, 1개 이상의 빔을 제공하기 위한 상기 수단에는 상기 융합 영역에 인접하지만 그로부터 상기 제1 방향과 반대의 제2 방향으로 떨어져 있는 예열 영역(124)에 상기 융합 전력 밀도보다 작은 예열 전력 밀도의 예열 복사 에너지를 제공하기 위한 수단이 더 포함되고, 상기 표면의 각 부분은 상기 융합 영역을 통과하기 전에 상기 예열 영역을 통과하는 것을 특징으로 하는 세라믹 물품의 처리 장치.