KR20150086181A - 판 유리의 레이저 용단 방법 - Google Patents

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Abstract

판 유리(G)의 면 방향으로 연장되는 절단 예정선(X)을 따라 표면(S)측으로부터 레이저(L)를 조사하여 판 유리(G)를 절단하는 판 유리의 레이저 용단 방법으로서, 판 유리(G)의 표리면(S, B) 중 적어도 한쪽 면을 따르는 흐름을 형성하도록 분사된 조정 가스(A3)가 레이저(L)의 조사부(C)를 통과하도록 구성했다.

Description

판 유리의 레이저 용단 방법{LASER FUSION-CUTTING METHOD FOR PLATE GLASS}
본 발명은 절단 예정선을 따라 판 유리에 레이저를 조사하고, 레이저에 의한 가열로 용융된 용융 유리를 제거함으로써 상기 판 유리를 절단하는 판 유리의 레이저 용단 방법에 관한 것이다.
주지와 같이, 액정 디스플레이, 플라즈마 디스플레이, 일렉트로 루미네센스 디스플레이, 유기 EL 디스플레이 등의 플랫 패널 디스플레이(FPD)나, 태양 전지에 사용되는 판 유리 제품의 제조 공정에서는 대면적의 판 유리로부터 소면적의 판 유리를 잘라내거나, 판 유리의 변을 따르는 가장자리부를 트리밍하거나 한다.
이와 같이, 판 유리를 절단하기 위한 수법의 하나로서는 레이저 용단법이 공지가 되어 있고, 특허문헌 1에 그 일례가 개시되어 있다. 이 레이저 용단법은 절단의 대상이 되는 피가공물의 면 방향으로 연장되는 절단 예정선을 따라 레이저를 조사하고, 레이저에 의한 가열로 용융된 부위를 어시스트 가스의 분사 등에 의해 제거함으로써 피가공물을 절단하는 것이다.
이 레이저 용단법을 판 유리의 절단에 적용했을 경우에는 절단 후의 판 유리에 있어서의 절단 단부가 매끄러운 불다듬질면으로 형성된다. 이에 따라, 기계적인 방법에 의한 연마 경면 가공과 비교해서 동등 이상의 효과를 절단 단부에 부여하는 것이 가능하다.
일본 특허 공개 평 8-141764호 공보
그러나, 상술한 바와 같은 뛰어난 특성을 갖는 레이저 용단법에 있어서도 아직 해결해야 할 문제가 잔존하고 있다. 또한, 이후의 기재에 있어서 판 유리의 표리면 중 레이저가 조사되는 측의 면을 「표면」, 그 반대측의 면을 「이면」이라고 기재한다.
즉, 레이저 용단법에 의한 판 유리의 절단에 있어서는 판 유리에 조사되는 레이저의 출력이나, 레이저의 조사부를 향해서 분사되는 어시스트 가스의 분사 압력 등의 조정이 매우 곤란하다. 이것에 기인하여, 절단 후의 판 유리에 있어서의 절단 단부가 불량인 형상으로 형성되기 쉽다고 하는 문제가 있었다.
상술하면, 예를 들면 레이저의 출력이 높은 경우 레이저의 가열에 의해 용융되는 용융 유리의 양이 과다해진다. 이에 따라, 도 6에 나타내는 바와 같이 표면 장력의 작용에 의해 둥글어진 절단 단부(Ga)의 두께가, 판 유리(G)에 있어서의 다른 부위의 두께와 비교해서 커지게 되고, 절단 단부(Ga)의 표면(Gaa)과 이면(Gab)이 돌출된 상태로 형성되어 버린다(이후의 기재에 있어서, 이 불량인 절단 단부의 형상을 응어리라고 부른다).
또한, 이 응어리는 판 유리에 조사되는 레이저의 빔 모드가 불가피하게 악화됐을 경우에도 마찬가지로 형성된다. 통상, 레이저는 렌즈 등에 의해 집광되고 그 초점이 판 유리의 표면에 대하여 소정의 위치에 위치하도록 조사된다. 이때, 광학 소자의 변형 등에 의해 빔 모드가 불가피하게 악화되고, 또는 초점의 위치가 상술한 소정의 위치로부터 극단적으로 벗어나 버리면 레이저가 조사되는 위치의 면적이나 에너지 밀도가 적정한 범위로부터 벗어나 버리고, 나아가서는 용융 유리의 양이 과다해진다. 그 결과, 상술한 바와 같이 레이저의 출력이 높은 경우와 마찬가지로 응어리가 형성된다.
또한, 어시스트 가스의 분사 압력이 강한 경우에는 판 유리가 가스의 압력에 의해 불필요하게 강하게 압박됨으로써, 도 7에 나타내는 바와 같이 절단 단부(Ga)가 다른 부위와 비교해서 하방으로 처진 상태로 형성되어 버린다(이하의 기재에 있어서, 이 불량인 절단 단부의 형상을 늘어짐이라고 부른다). 그 경우 이 늘어짐은, 특히 절단의 대상이 되는 판 유리의 두께가 얇은 경우에 형성되기 쉬워진다.
또한, 이 늘어짐의 발생을 방지하기 위해서 용융 유리의 제거를 어시스트 가스를 이용하지 않고 실행하는 것이 생각된다. 이 경우, 유리 중의 수분·휘발성 성분, 또는 유리 자신이 기화·팽창할 때의 에너지가 용융 유리를 제거하는 구동력이 되고, 이것에 의해 용융 유리가 제거되게 된다. 그러나, 이 경우에는 레이저의 초점이 상술한 소정의 위치의 범위 내로 되도록 절단한 경우라도 절단 후의 판 유리에 있어서의 절단 단부는 다른 부위와 비교해서 그 표리면이 약간 돌출된 불량인 형상으로 형성되어 버린다.
상기 사정을 감안하여 이루어진 본 발명은 레이저 용단법에 의한 판 유리의 절단에 있어서, 절단 후의 판 유리에 있어서의 절단 단부를 응어리나 늘어짐이 없는 양호한 형상으로 형성하는 것을 기술적 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서 창안된 본 발명에 의한 방법은 판 유리의 면 방향으로 연장되는 절단 예정선을 따라 표면측으로부터 레이저를 조사하여 상기 판 유리를 절단하는 판 유리의 레이저 용단 방법으로서, 상기 판 유리의 표리면 중 적어도 한쪽의 면을 따르는 흐름을 형성하도록 분사한 정형 가스가 상기 레이저의 조사부를 통과하는 것으로 특징지어진다.
이와 같은 방법에 의하면, 판 유리의 표면을 따르는 흐름을 형성하도록 정형 가스를 분사했을 경우, 레이저의 조사부에 순차적으로 형성되는 판 유리의 절단 단부에 있어서 상기 레이저의 조사에 따라 용융 유리가 표면 장력의 작용에 의해 둥글어지려고 할 때, 절단 단부의 표면측에 돌출이 형성되려고 해도 정형 가스의 압력에 의해 이 돌출을 판 유리의 면 방향으로 압출하는 힘이 작용한다. 추가해서, 절단 단부의 표면측은 표면측을 정형 가스가 통과하고 있음으로써 이면측과 비교해서 기압이 낮은 상태 하에 놓여진다. 그 때문에, 절단 단부의 이면측에 돌출이 형성되려고 해도 이 돌출을 기압이 높은 이면측으로부터 기압이 낮은 표면측으로 밀어넣는 힘이 작용한다. 이 2가지의 작용에 의해 절단 단부의 표리면의 쌍방이 평탄화되고, 돌출의 형성이 저지된다. 그 결과, 응어리의 형성 등 용융 유리의 양이 과다해진 것에 기인하여 절단 단부의 형상이 불량으로 형성되어 버리는 사태를 회피할 수 있다. 또한, 분사된 정형 가스가 판 유리의 표면을 따르는 흐름을 형성해서 레이저의 조사부를 통과하고 있음으로써, 절단 단부가 정형 가스의 압력에 의해 표면측으로부터 이면측으로 강하게 압박될 일이 없기 때문에 늘어짐의 형성도 회피하는 것이 가능해진다. 또한, 가령 레이저의 조사부를 향해서 어시스트 가스를 분사했을 경우에 어시스트 가스의 압력에 의해 절단 단부에 늘어짐이 형성되려고 해도, 이 늘어짐에도 이미 언급한 돌출을 이면측으로부터 표면측으로 밀어넣는 힘이 작용한다. 그 때문에, 이 경우에 있어서도 늘어짐의 형성이 적확하게 회피된다. 이상으로부터, 본 발명에 의한 방법에 의하면 레이저 용단법에 의한 판 유리의 절단에 있어서, 절단 후의 판 유리에 있어서의 절단 단부를 응어리나 늘어짐이 없는 양호한 형상으로 형성할 수 있다. 또한, 판 유리의 이면을 따르는 흐름을 형성하도록 정형 가스를 분사했을 경우에는 절단 단부의 이면측에 형성되려고 하는 돌출을 판 유리의 면 방향으로 압출하는 힘이 작용한다. 또한, 이면측의 기압이 표면측과 비교해서 낮은 상태 하에 놓여지기 때문에, 절단 단부의 표면측에 형성되려고 하는 돌출은 기압이 높은 표면측으로부터 기압이 낮은 이면측으로 밀어넣어지게 된다. 이것들로부터, 이 경우에 있어서도 상술한 바와 같이 판 유리의 표면을 따르는 흐름을 형성하도록 정형 가스를 분사했을 경우와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 또한, 판 유리의 표면, 및 이면의 쌍방을 따르는 흐름을 형성하도록 정형 가스를 분사했을 경우에도 같은 효과를 얻는 것이 가능하다. 이 경우, 판 유리의 표리면 중 이면측에 분사하는 정형 가스는 표면측에 분사하는 정형 가스에 대하여 절단 단부를 통과하는 유속이 느려지도록 분사하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 이면측의 기압이 표면측보다 높은 상태가 유지되기 때문에, 절단 단부의 이면에 형성되려고 하는 돌출을 이면측으로부터 표면측으로 밀어넣는 작용이 상실될 우려를 배제할 수 있다.
상기 방법에 있어서, 상기 정형 가스가 상기 판 유리의 표면을 따르는 흐름만을 형성하는 것이 바람직하다.
일반적으로, 가공대에 의해 판 유리를 지지하는 경우 판 유리의 이면과 가공대가 접하는 형태가 된다. 그 때문에, 레이저의 조사부에 있어서의 판 유리의 이면 근방에는 가공대가 존재하게 되고, 정형 가스가 판 유리의 이면을 따르는 흐름을 형성하는 경우 이 가공대에 의해 정형 가스의 흐름이 흐트러지고, 절단 단부의 형상을 양호한 것으로 하는 효과를 저감시켜 버리는 경우가 있다. 이 때문에, 정형 가스가 판 유리의 표면을 따르는 흐름만을 형성하는 것이 보다 바람직하다.
상기 방법에 있어서, 상기 정형 가스의 분사 방향과 상기 판 유리의 표리면이 평행한 것이 바람직하다.
이와 같이 하면, 분사된 정형 가스의 유속이 정형 가스와 판 유리의 충돌에 의해 감속되어 버리는 사태의 발생을 방지할 수 있고, 절단 단부를 통과하는 정형 가스의 유속을 가급적으로 높이는 것이 가능해진다. 또한, 절단 단부를 통과하는 정형 가스의 유속이 빠를수록 표면측에 형성되려고 하는 돌출에 작용하는 정형 가스의 압력, 및 표면측과 이면측의 기압차가 커진다. 그 때문에, 예를 들면 정형 가스가 판 유리의 표리면 중 표면을 따르는 흐름을 형성하는 경우에는 표면측에 형성되려고 하는 돌출을 판 유리의 면 방향으로 압출하는 작용과, 이면측에 형성되려고 하는 돌출을 이면측으로부터 표면측으로 밀어넣는 작용을 보다 양호하게 발현시킬 수 있다.
상기 방법에 있어서, 상기 정형 가스를 분사하는 분사구를 구비한 가스 분사 부재를 설치하고, 상기 분사구는 상기 판 유리의 표리면과 평행한 방향으로 폭이 넓은 형상을 갖는 것이 바람직하다.
이와 같이 하면, 분사된 정형 가스가 분사구의 형상을 따라서 절단 단부의 광범위에 걸쳐 퍼져 간다. 이 때문에, 보다 안정적으로 절단 단부에 있어서의 돌출의 형성을 저지하는 것이 가능해진다.
상기 방법에 있어서, 상기 판 유리의 두께가 500㎛ 이하인 것이 바람직하다.
즉, 종래의 방법에서는 판 유리의 두께가 500㎛ 이하이면 절단 단부에 있어서의, 특히 늘어짐의 발생을 억제하는 것이 곤란했지만, 본 발명에 의한 방법에 의하면 그와 같은 판 두께가 얇은 판 유리라도 충분히 늘어짐의 발생을 억제할 수 있다.
상기 방법에 있어서, 상기 판 유리의 표면에 대하여 경사진 방향으로부터 상기 레이저의 조사부를 향해서 어시스트 가스를 분사하는 것이 바람직하다.
이와 같이 하면, 레이저의 가열로 용융된 용융 유리를 어시스트 가스의 압력에 의해 비산시켜서 제거하는 것이 가능해지기 때문에, 용융 유리의 제거를 보다 빠르고 원활하게 실시할 수 있다. 또한, 판 유리의 표면에 대하여 경사진 방향으로부터 조사부에 어시스트 가스를 분사하고 있음으로써 판 유리의 절단 단부가 어시스트 가스의 압력에 의해 표면측으로부터 이면측으로 강하게 압박되는 것이 회피된다. 그 때문에, 상술의 정형 가스의 분사에 의한 작용과 아울러 절단 단부에 늘어짐이 형성되어 버리는 사태의 발생도 방지하는 것이 가능해진다.
상기 방법에 있어서, 상기 레이저를 렌즈로 집광해서 조사함과 아울러 그 레이저의 조사 방향을 따라 가스를 분사하는 것이 바람직하다.
이와 같이 하면, 레이저의 조사 방향을 따라 분사된 가스의 압력에 의해, 비산된 드로스가 렌즈에 부착되는 사태의 발생을 가급적으로 저지할 수 있다.
상기 방법에 있어서, 상기 판 유리의 절단의 진행 방향과 상기 정형 가스가 상기 레이저의 조사부를 통과하는 방향을 교차시킴과 아울러, 절단 후의 양쪽 판 유리 중 상기 정형 가스의 분사원측에 위치하는 판 유리를 제품으로 하고, 분사처측에 위치하는 판 유리를 비제품으로 하는 것이 바람직하다.
즉, 절단 단부에 있어서의 돌출의 형성을 저지하는 효과의 대소에 대해서 정형 가스의 분사원측에 위치하는 판 유리와 분사처측에 위치하는 판 유리를 비교했을 경우, 분사원측에 위치하는 판 유리 쪽이 큰 효과를 얻을 수 있다. 추가해서, 판 유리를 절단할 때에 발생한 드로스는 정형 가스의 분사처측으로 비산되기 쉽기 때문에, 분사원측에 위치하는 판 유리의 절단 단부에는 드로스가 부착되기 어려워진다. 그 때문에, 절단 후의 양쪽 판 유리 중 정형 가스의 분사원측에 위치하는 판 유리를 제품으로 하면 제품의 품질을 향상시키는 것이 가능해진다.
(발명의 효과)
이상과 같이, 본 발명에 의하면 판 유리의 표리면 중 적어도 한쪽 면을 따르는 흐름을 형성하도록 분사한 정형 가스가 레이저의 조사부를 통과함으로써, 레이저 용단법에 의한 판 유리의 절단에 있어서 절단 후의 판 유리에 있어서의 절단 단부를 응어리나 늘어짐이 없는 양호한 형상으로 형성하는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 의한 레이저 용단 방법에 이용하는 레이저 용단 장치를 나타내는 종단 정면도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 의한 레이저 용단 방법에 이용하는 레이저 용단 장치를 나타내는 일부 횡단 평면도이다.
도 3a는 본 발명의 실시형태에 의한 레이저 용단 방법의 작용을 나타내는 측면 단면도이다.
도 3b는 본 발명의 실시형태에 의한 레이저 용단 방법의 작용을 나타내는 측면 단면도이다.
도 3c는 본 발명의 실시형태에 의한 레이저 용단 방법의 작용을 나타내는 측면 단면도이다.
도 3d는 본 발명의 실시형태에 의한 레이저 용단 방법의 작용을 나타내는 측면 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시형태에 의한 레이저 용단 방법을 나타내는 측면 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시형태에 의한 레이저 용단 방법을 나타내는 측면 단면도이다.
도 6은 불량으로 형성된 절단 단부의 형상을 나타내는 측면 단면도이다.
도 7은 불량으로 형성된 절단 단부의 형상을 나타내는 측면 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 첨부한 도면을 참조해서 설명한다. 또한, 본 실시형태에서는 횡치(橫置)된 판 유리를 절단 예정선을 따라 레이저 용단법에 의해 절단하고, 상기 판 유리를 제품이 되는 제품부와 비제품(폐기물)이 되는 비제품부로 분할하는 경우를 예로 들어 설명한다.
도 1, 도 2는 각각 본 발명의 실시형태에 의한 판 유리의 레이저 용단 방법에 이용하는 레이저 용단 장치를 나타내는 종단 정면도와 일부 횡단 평면도이다. 이들 도면에 나타내는 바와 같이, 레이저 용단 장치(1)는 판 유리(G)가 적재되는 가공대(5)와, 판 유리(G)의 표면(S)을 향해서 레이저(L)를 조사하는 레이저 조사기(2)와, 레이저(L)의 가열에 의해 용융된 용융 유리(M)를 비산시키는 어시스트 가스(A2)를 분사하는 어시스트 가스 분사 노즐(3)과, 판 유리(G)의 표면(S)을 따라 정형 가스(A3)를 분사하는 가스 분사 부재로서의 정형 가스 분사 노즐(4)을 주요한 요소로 해서 구성된다.
레이저 조사기(2)는 정위치에 설치됨과 아울러, 원통상의 기단부와 절구 형상의 선단부로 구성되어 있다. 기단부의 내주벽에는 도시 생략의 레이저 발진기로부터 발생된 레이저(L)를 집광하고, 판 유리(G)의 표면(S)을 향해서 조사하는 렌즈(6)가 부착되어 있다. 또한, 선단부에는 레이저(L)의 조사 방향을 따라 분사되는 가스(A1)를 레이저 조사기(2)의 내부에 도입하는 가스 도입관(2a)이 연결됨과 아울러, 레이저(L), 가스(A1)를 조사, 분사하기 위한 원형의 조분사구(2b)가 형성되어 있다.
어시스트 가스 분사 노즐(3)은 레이저 조사기(2)와 마찬가지로 정위치에 설치됨과 아울러 판 유리(G)의 표면(S)에 대하여 경사진 자세로 설치되어 있다. 그 형상은 원통상으로 형성되어 있고, 도시 생략의 가스 압축 장치(예를 들면, 에어 컴프레서)에서 압축된 어시스트 가스(A2)가 그 내부를 통과하고 레이저(L)의 조사부(C)를 향해서 분사되도록 구성되어 있다.
정형 가스 분사 노즐(4)은 레이저 조사기(2), 및 어시스트 가스 분사 노즐(3)과 마찬가지로 표면(S)측의 정위치에 설치됨과 아울러 판 유리(G)의 표면(S)과 평행한 자세이고, 또한 판 유리(G)의 면 방향으로 연장되는 절단 예정선(X)과 직교하는 방향으로 설치되어 있다. 그 횡단면 및 선단에 형성된 분사구(4a)는 대략 직사각형으로 형성되어 있고, 분사구(4a)는 절단 예정선(X)을 따르는 방향으로 폭이 넓게 되어 있다. 그리고, 도시 생략의 가스 압축 장치에서 압축된 정형 가스(A3)가 그 내부를 통과하여 분사구(4a)로부터 판 유리(G)의 표면(S)과 평행하게 분사되는 구성으로 되어 있다. 또한, 이 정형 가스(A3)는 절단 후의 양쪽 판 유리(G) 중 제품부(G1)가 되는 측으로부터 비제품부(G2)가 되는 측을 향해서 분사된다.
가공대(5)는 절단 예정선(X)을 사이에 두고 한 쌍이 평행하게 설치된다. 또한, 양쪽 가공대(5)는 판 유리(G)가 적재된 상태에서 도 2에 나타내는 T방향[절단 예정선(X)에 평행한 방향]으로 동기해서 이동하는 것이 가능한 구성으로 되어 있다.
이상으로부터, 레이저 용단 장치(1)는 판 유리(G)를 적재한 가공대(5)의 T방향으로의 이동에 수반하여 레이저 조사기(2)가 절단 예정선(X)을 따라 판 유리의 표면(S)에 대하여 연속적으로 레이저(L)를 조사한다. 그리고, 레이저(L)의 조사부(C)에서 용융된 용융 유리(M)를 어시스트 가스 분사 노즐(3)로부터 분사된 어시스트 가스(A2)가 불어 날려 버려서 비산시킴으로써 제거한다. 그 후에, 용융 유리(M)의 제거에 수반하여 판 유리(G)에 순차적으로 형성된 절단 단부(Ga)를 정형 가스 분사 노즐(4)로부터 분사된 정형 가스(A3)가 판 유리(G)의 표면(S)을 따르고, 또한 절단의 진행 방향과 직교해서 통과하도록 구성되어 있다. 또한, 용융 유리(M)를 제거할 때에 비산된 드로스의 렌즈(6)로의 부착을 레이저 조사기(2)로부터 분사된 가스(A1)의 압력에 의해 방지한다.
여기에서, 가스(A1), 어시스트 가스(A2), 정형 가스(A3)의 분사 압력은 각각 가스(A1): 0.00∼0.02㎫, 어시스트 가스(A2): 0.00∼0.25㎫, 정형 가스(A3): 0.01∼1.0㎫인 것이 바람직하다. 또한, 정형 가스 분사 노즐(4)에 형성된 분사구(4a)와 절단 예정선(X)의 이간 거리는 1∼30㎜인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1∼10㎜이다. 또한, 어시스트 가스(A2)의 분사 방향과 판 유리(G)의 표면(S)이 이루는 각은 25∼60°인 것이 바람직하다.
이하, 상기 레이저 용단 장치(1)를 이용한 판 유리의 레이저 용단 방법의 작용에 대해서 첨부한 도면을 참조해서 설명한다. 또한, 이 작용에 대해서 설명하기 위한 도면에서는 절단 후의 양쪽 판 유리 중 비제품부가 되는 측의 판 유리의 도시를 생략하고 있다.
레이저(L)의 조사부(C)에서 용융한 용융 유리(M)를 어시스트 가스(A2)의 압력으로 불어 날려 버려서 제거하면, 이에 따라 판 유리(G)에는 순차적으로 절단 단부(Ga)가 형성된다. 이때, 레이저(L)의 출력이 높은 경우 또는 레이저(L)의 빔 모드가 불가피하게 악화됐을 경우에는 용융된 용융 유리(M)의 양이 과다해진다.
이 때문에, 도 3a에 2점 쇄선으로 나타내는 바와 같이 용융 유리(M)가 표면 장력의 작용에 의해 둥글어지려고 하고, 절단 단부(Ga)의 표면(Gaa) 및 이면(Gab)이 돌출된 상태로 형성되려고 한다. 그러나, 표면(Gaa)에 형성되려고 하는 돌출에는, 도 3b에 나타내는 바와 같이 정형 가스(A3)의 압력에 의해 돌출을 판 유리(G)[제품부(G1)]의 면 방향으로 압출하는 힘(F)이 작용한다.
추가해서, 절단 단부(Ga)의 표면(Gaa)측은 표면(Gaa)측을 정형 가스(A3)가 통과하고 있음으로써, 이면(Gab)측과 비교해서 기압이 낮은 상태 하에 놓여진다. 그 때문에, 도 3c에 나타내는 바와 같이 이면(Gab)에 형성되려고 하는 돌출을 기압이 높은 이면(Gab)측으로부터 기압이 낮은 표면(Gaa)측으로 밀어넣는 힘(P)이 작용한다. 이 2가지의 힘(F, P)에 의해 절단 단부(Ga)의 표리면(Gaa, Gab)의 쌍방이 평탄화되고, 도 3d에 나타내는 바와 같이 돌출의 형성이 저지된다.
또한, 이들 작용이 발현될 때 정형 가스(A3)가 판 유리(G)의 표면(S)을 따르는 흐름을 형성하고 있기 때문에, 정형 가스(A3)의 흐름이 가공대(5)에 의해 흐트러지는 사태를 회피하는 것이 가능해진다. 또한, 판 유리(G)의 표면(S)과 평행하게 분사되어 있음으로써, 분사된 정형 가스(A3)의 유속이 정형 가스(A3)와 판 유리(G)의 충돌에 의해 감속되어 버리는 사태의 발생을 가급적으로 방지할 수 있다. 추가해서, 절단 단부(Ga)를 통과하는 정형 가스(A3)의 유속이 빠를수록 표면(Gaa)측에 형성되려고 하는 돌출에 작용하는 정형 가스(A3)의 압력, 및 표면(Gaa)측과 이면(Gab)측의 기압차가 커진다. 이 때문에, 절단 단부(Ga)의 표면(Gaa)에 형성되려고 하는 돌출을 면 방향으로 압출하는 작용과, 이면(Gab)에 형성되려고 하는 돌출을 이면(Gab)측으로부터 표면(Gaa)측으로 밀어넣는 작용이 양호하게 발현된다.
또한, 정형 가스 분사 노즐(4)에 형성된 분사구(4a)가 판 유리(G)의 표면(S)을 따르는 방향으로 폭이 넓게 되어 있음으로써, 분사된 정형 가스(A3)가 분사구(4a)의 형상을 따라서 절단 단부(Ga)의 광범위에 걸쳐 퍼져 간다. 이 때문에, 보다 안정적으로 절단 단부(Ga)에 있어서의 돌출의 형성을 저지하는 것이 가능해진다.
또한, 레이저(L)의 조사부(C)를 향해서 어시스트 가스(A2)를 분사하고 있음으로써 조사부(C)에서 용융된 용융 유리(M)를 어시스트 가스(A2)의 압력에 의해 비산시켜서 제거하는 것이 가능해지기 때문에, 용융 유리(M)의 제거를 보다 빠르고 원활하게 실시할 수 있다.
이것들의 결과, 응어리의 형성 등 절단 단부(Ga)의 형상이 불량으로 형성되는 것을 회피할 수 있다. 추가해서, 분사된 정형 가스(A3)가 판 유리(G)의 표면(S)을 따라 절단 단부(Ga)를 통과하고 있음으로써, 절단 단부(Ga)가 정형 가스(A3)에 의해 표면(Gaa)측으로부터 이면(Gab)측으로 강하게 압박되는 것도 방지된다. 이 때문에, 정형 가스(A3)에 의해 절단 단부(Ga)에 늘어짐이 형성되는 경우도 없어진다.
또한, 어시스트 가스(A2)의 압력에 의해 절단 단부(Ga)에 늘어짐이 형성될 우려도 하기와 같이 적확하게 배제된다. 즉, 어시스트 가스(A2)의 압력에 의해 절단 단부(Ga)에 늘어짐이 형성되려고 해도, 이 늘어짐에도 이미 언급한 돌출을 이면(Gab)측으로부터 표면(Gaa)측으로 밀어넣는 힘(P)이 작용한다. 그 때문에, 늘어짐의 형성이 적확하게 회피된다.
또한, 판 유리(G)를 절단할 때에 발생하는 드로스는 정형 가스(A3)의 분사처측으로 비산되기 쉽다. 그 때문에, 절단 후의 판 유리(G) 중 정형 가스(A3)의 분사원측에 위치하는 제품부(G1)의 절단 단부(Ga)에는 드로스가 부착되기 어려워져 제품부(G1)를 고품질인 것으로 할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 의한 레이저 용단 방법에 의하면 종래의 방법에서는 절단 단부(Ga)에 있어서의, 특히 늘어짐의 발생을 억제하는 것이 곤란했던 두께가 500㎛ 이하인 얇은 판자 유리가 절단의 대상이라도 절단 단부(Ga)에 늘어짐을 형성하지 않고 절단하는 것이 가능하다. 또한, 절단의 대상이 되는 판 유리(G)의 두께로서는 300㎛ 이하로 하는 것이 보다 바람직하고, 가장 바람직하게는 200㎛ 이하이다.
여기에서, 본 발명에 의한 판 유리의 레이저 용단 방법은 상기 실시형태에서 설명한 구성에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 실시형태에서는 절단의 진행 방향과 정형 가스가 레이저의 조사부를 통과하는 방향이 직교하는 구성으로 되어 있지만, 이것들은 직교하지 않고 교차하는 것만이라도 좋고, 평행해도 좋다. 즉, 분사된 정형 가스가 판 유리의 표면을 따라 레이저의 조사부를 통과하기만 하면 정형 가스를 어떠한 방향으로 분사해도 상관없다. 또한, 정형 가스는 반드시 판 유리의 표면과 평행하게 분사할 필요는 없고, 도 4에 나타내는 바와 같이 판 유리(G)의 표면(S)에 대하여 경사진 방향으로부터 분사해도 좋다. 또한, 이 경우 정형 가스의 분사 방향과 판 유리(G)의 표면(S)이 이루는 각(α)은 0∼25°인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0∼15°이고, 가장 바람직하게는 0∼5°이다. 또한, 이 경우 정형 가스 분사 노즐(4)의 중심선(4b)과 판 유리(G)의 표면(S)이 교차하는 점을 교점(4c)으로 했을 때, 교점(4c)과 레이저(L)의 조사부(C)의 거리는 1∼30㎜인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 2∼10㎜이고, 가장 바람직하게는 2∼5㎜이다.
또한, 정형 가스는 판 유리의 표리면의 쌍방을 따라 분사하도록 해도 좋다. 즉, 상기 실시형태에 있어서는 정형 가스는 레이저의 조사부의 표면측만을 판 유리의 표면을 따라 통과하도록 분사되고 있지만, 도 5에 나타내는 바와 같이 절단 단부(Ga)의 표면(Gaa)측뿐만 아니라 이면(Gab)측에도 정형 가스(A3)를 분사해도 좋다. 이 경우, 이면(Gab)측에 분사하는 정형 가스(A3)는 표면(Gaa)측에 분사하는 정형 가스(A3)에 대하여 절단 단부(Ga)를 통과하는 유속이 느려지도록 분사하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 이면(Gab)측의 기압이 표면(Gaa)측보다 높은 상태가 유지되기 때문에, 이면(Gab)에 형성되려고 하는 돌출을 이면(Gab)측으로부터 표면(Gaa)측으로 밀어넣는 작용이 상실될 우려를 배제할 수 있다. 또한, 이 이면(Gab)을 통과하도록 정형 가스(A3)를 분사하는 경우에 있어서도 정형 가스(A3)를 판 유리(G)의 이면(B)에 대하여 경사진 방향으로부터 분사해도 좋다. 또한, 정형 가스가 판 유리의 이면을 따르는 흐름만을 형성하도록 분사해도 좋고, 이 경우에 있어서도 표면을 따르는 흐름을 형성했을 경우와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
추가해서, 상기 실시형태에서는 어시스트 가스의 분사에 의해 용융 유리를 비산시켜서 제거하는 구성으로 되어 있지만, 어시스트 가스를 분사하지 않더라도 용융 유리를 제거하는 것이 가능하다. 이 경우, 유리 중의 수분·휘발성 성분, 또는 유리 자신이 기화·팽창할 때의 에너지가 용융 유리를 제거하는 구동력이 되고, 이것에 의해 용융 유리가 비산되어 제거된다.
또한, 정형 가스 분사 노즐에 형성된 분사구의 형상은 상기 실시형태에 있어서는 직사각형으로 되어 있지만, 이것에 한정하는 것은 아니고 어떠한 형상으로 형성해도 좋다. 그러나, 분사구로부터 분사된 정형 가스가 절단 단부의 광범위에 걸쳐 넓어지는 형상인 것이 바람직하고, 이와 같은 형상으로서는, 예를 들면 판 유리의 표면과 평행한 방향으로 긴 지름을 갖는 타원형 등이 상정된다.
또한, 상기 실시형태에서는 가공대에 적재된 판 유리를 용단하는 형태로 되어 있지만, 예를 들면 오버플로우법이나 플로트법에 의해 성형된 띠 형상의 유리 리본을 연속적으로 용단하는 형태로 해도 좋고, 유리 리본을 롤 형상으로 권취한 유리 롤을 이용하여 롤 to 롤(유리 롤로부터 유리 리본을 권출하여 소정의 가공을 실시한 후, 가공 후의 유리 리본을 다시 유리 롤로서 권취하는 형태)에 의해 용단을 실시하는 형태로 해도 좋다.
(실시예)
본 발명의 실시예로서, 이하의 2가지 조건 하에서 레이저 용단법에 의한 판 유리의 절단을 시험하고, 절단 후의 판 유리에 있어서의 절단 단부의 형상의 양부를 조사했다.
하기 표에 판 유리를 절단했을 때의 절단 조건을 나타낸다. 또한, 하기 표에 있어서 레이저의 매질의 항목에서 괄호 쓰기로 되어 있는 것은 레이저의 파장을 나타내고 있다. 또한, 판 유리의 반송 속도란 정점 고정된 레이저의 조사기, 어시스트 가스의 분사 노즐, 정형 가스의 분사 노즐에 대하여 상대적으로 판 유리가 이동하는 속도를 나타낸다. 또한, 어시스트 가스의 분사 각도 및 정형 가스의 분사 각도란 판 유리의 표면에 대한 이것들의 경사 각도를 나타내고 있다. 추가해서, 하기 표에 있어서 「무」라고 되어 있는 항목은 어시스트 가스, 또는 정형 가스를 분사하지 않은 것을 나타내고 있다.
Figure pct00001
상기 표에 나타낸 조건 하에서 판 유리의 절단을 실시한 후, 절단 후의 판 유리에 있어서의 절단 단부의 형상의 양부를 조사한 결과, 실시예 1, 2의 쌍방에 있어서 절단 단부가 대략 반원상인 양호한 형상으로 형성되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 여기에서, 이들 조건 하에 있어서 절단 단부가 양호한 형상으로 형성된 것은 분사된 정형 가스가 판 유리에 순차적으로 형성되는 절단 단부(레이저의 조사부)를 통과했음으로써 절단 단부의 표리면에 돌출이 형성되는 것을 저지할 수 있었기 때문으로 상정된다.
1 : 레이저 용단 장치 2 : 레이저 조사기
2a : 가스 도입관 2b : 조분사구
3 : 어시스트 가스 분사 노즐 4 : 정형 가스 분사 노즐
4a : 분사구 4b : 중심선
4c : 교점 5 : 가공대
6 : 렌즈 L : 레이저
A1 : 가스 A2 : 어시스트 가스
A3 : 정형 가스 G : 판 유리
S : 판 유리의 표면 B : 판 유리의 이면
Ga : 판 유리의 절단 단부 Gaa : 절단 단부의 표면
Gab : 절단 단부의 이면 G1 : 제품부
G2 : 비제품부 M : 용융 유리
X : 절단 예정선 T : 가공대의 이동 방향
F : 절단 단부에 작용하는 힘 P : 절단 단부에 작용하는 힘

Claims (8)

  1. 판 유리의 면 방향으로 연장되는 절단 예정선을 따라 표면측으로부터 레이저를 조사하여 상기 판 유리를 절단하는 판 유리의 레이저 용단 방법으로서,
    상기 판 유리의 표리면 중 적어도 한쪽의 면을 따르는 흐름을 형성하도록 분사한 정형 가스는 상기 레이저의 조사부를 통과하는 것을 특징으로 하는 판 유리의 레이저 용단 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 정형 가스는 상기 판 유리의 표면을 따르는 흐름만을 형성하는 것을 특징으로 하는 판 유리의 레이저 용단 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 정형 가스의 분사 방향과 상기 판 유리의 표리면은 평행한 것을 특징으로 하는 판 유리의 레이저 용단 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정형 가스를 분사하는 분사구를 구비한 가스 분사 부재를 설치하고, 상기 분사구는 상기 판 유리의 표리면과 평행한 방향으로 폭이 넓은 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 판 유리의 레이저 용단 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 판 유리의 두께는 500㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 판 유리의 레이저 용단 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 판 유리의 표면에 대하여 경사진 방향으로부터 상기 레이저의 조사부를 향해서 어시스트 가스를 분사하는 것을 특징으로 하는 판 유리의 레이저 용단 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레이저를 렌즈로 집광하여 조사함과 아울러 그 레이저의 조사 방향을 따라 가스를 분사하는 것을 특징으로 하는 판 유리의 레이저 용단 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 판 유리의 절단의 진행 방향과 상기 정형 가스가 상기 레이저의 조사부를 통과하는 방향을 교차시킴과 아울러, 절단 후의 양쪽 판 유리 중 상기 정형 가스의 분사원측에 위치하는 판 유리를 제품으로 하고, 분사처측에 위치하는 판 유리를 비제품으로 하는 것을 특징으로 하는 판 유리의 레이저 용단 방법.
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