KR20190093634A - 취성재료기판의 단부 마감장치 및 취성재료기판의 단부 마감방법 - Google Patents

취성재료기판의 단부 마감장치 및 취성재료기판의 단부 마감방법 Download PDF

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Abstract

취성재료기판으로서의 글라스 기판(1)의 단부 마감장치(90)는, 제1가열부(10)와, 제2가열부(20)를 포함한다. 제1가열부(10)는 글라스 기판(1)의 단부를 용융시켜 요철을 평활화하기 위하여 당해 단부를 가열한다. 제2가열부(20)는 제1가열부(10)에 의해 평활화가 실시되는 위치 근방의 글라스 기판(1)의 판면을 제1가열부(10)에 의한 가열온도보다 낮은 온도로 가열한다.

Description

취성재료기판의 단부 마감장치 및 취성재료기판의 단부 마감방법
본 발명은 취성재료기판의 단부 마감장치 및 취성재료기판의 단부 마감방법에 관한 것이다.
종래, 글라스 기판 등의 취성재료기판의 단부를 마감하기 위하여, 해당 단부를 기계적으로 연마하여 폴리싱 가공을 하는 것이 널리 행해지고 있다. 특허문헌 1은 이러한 폴리싱 가공을 행함으로써 판 글라스의 단부를 마감하기 위한 단면 가공방법을 개시한다.
상기 특허문헌 1의 단면 가공방법에서는 판 글라스의 단부를 적은 공정으로 원활하게 마감할 수 있도록 하기 위하여, 소재 판 글라스를 분할하여 얻어진 복수의 판 글라스를 쌓아올려서 분할 글라스 블록을 형성하고, 이 단면을 평탄한 연마면을 갖는 회전 연마반에 의해 연마한다. 그 후, 외주에 다수의 가소성의 브러쉬재를 방사상으로 설치한 회전 브러쉬에 의해 분할 글라스 블록의 단면을 추가로 기계적으로 연마하여 단부를 마감하는 구성이다.
일본공개특허 2010-269389호 공보
그러나, 상기 특허문헌 1의 방법에서는 판 글라스의 단부를 마감한 경우, 이 마감처리를 행함으로써 해당 단부의 표면 거칠기가 작아지나, 여전히 단부에 미소한 결함이 남는 경우가 있다. 판 글라스 등 취성재료의 단부에 미소한 결함이 있는 경우, 일반적으로 이 부분의 강도가 충분하지 않고, 그 때문에 해당 부분으로부터 깨짐이나 갈라짐이 발생하기 쉬워서 개선의 여지가 있다.
본 발명은 상기와 같은 사정에 비추어 안출된 것으로, 그 잠재적인 목적은 취성재료기판의 강도를 높여 깨짐이나 갈라짐을 방지함에 있다.
본 발명이 해결하려는 과제는 이상과 같으며, 다음으로 과제를 해결하기 위한 수단과 그 효과를 설명한다.
본 개시의 제1관점에 의하면, 이하의 구성의 취성재료기판의 단부 마감장치가 제공된다. 즉, 이 취성재료기판의 단부 마감장치는, 제1가열부와 제2가열부를 포함한다. 상기 제1가열부는 취성재료기판의 단부를 용융시켜 요철을 평활화하기 위하여 당해 단부를 가열한다. 상기 제2가열부는 상기 제1가열부에 의해 평활화가 이루어진 위치 근방의 상기 취성재료기판의 판면을 상기 제1가열부에 의한 가열온도보다 낮은 온도로 가열한다.
본 개시의 제2관점에 의하면, 취성재료기판 중 평활화 된 단부의 위치 근방의 판면을 제2가열부로 가열하면서, 상기 제2가열부보다 높은 온도로 가열하는 제1가열부로 상기 단부를 가열하여, 당해 단부를 용융시켜 요철을 평활화하는 평활화 공정을 포함하는 취성재료기판의 마감방법이 제공된다.
상기 제1관점 도는 제2관점에 의해, 제1가열부로 가열하여 취성재료기판의 단부를 용융시킴으로써, 당해 단부의 흠집 등의 요철을 평활화하여 단부의 강보를 높일 수 있다. 또한, 평활화가 이루어진 위치 근방의 판면이 제1가열부에 의한 가열온도보다 낮은 온도로 가열되므로, 평활화를 위하여 고온이 된 부분과 가열되지 않은 부분 사이에 제2가열부로 중간 온도로 가열되는 부분이 존재함으로써, 잔류 인장응력이 발생하기 어려워진다. 가열 조건에 따라서는 압축응력을 발생시킬 수도 있다. 따라서, 취성재료기판의 깨짐이나 갈라짐을 방지할 수 있다.
본 개시의 하나의 측면에 의하면, 취성재료기판의 강도를 높여 깨짐이나 갈라짐을 방지할 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시형태에 따른 취성재료기판의 단부 마감장치와, 당해 단부 마감장치에 의해 단부가 마감되는 취성재료기판을 개략적으로 나타낸 평면도.
도 2는 단부 마감장치 및 취성재료기판을 개략적으로 나타낸 정면도.
도 3은 단부 마감장치 및 취성재료기판을 개략적으로 나타낸 측면도.
도 4는 제1가열부 및 제2가열부의 구성을 모식적으로 나타낸 도면.
도 5는 수복용 단부 마감장치와, 당해 수복용 단부 마감장치에 의해 단부가 수복되는 취성재료기판을 개략적으로 나타낸 평면도.
도 6은 제1변형예에 따른 단부 마감장치를 개략적으로 나타낸 평면도.
도 7은 제2변형예에 따른 단부 마감장치를 개략적으로 나타낸 평면도.
도 8은 제3변형예에 따른 단부 마감장치를 개략적으로 나타낸 평면도.
도 9는 본 개시의 일 실시형태에 따른 취성재료기판의 단부 마감방법의 공정 흐름을 나타낸 블록도.
다음, 도면을 참조하여 본 개시의 실시형태를 설명한다. 도 1은, 본 개시의 일 실시형태에 따른 단부 마감장치(90)와, 당해 단부 마감장치(90)에 의해 단부가 마감되는 글라스 기판(1)을 개략적으로 나타낸 평면도이다. 도 2는, 단부 마감장치(90) 및 글라스 기판(1)을 개략적으로 나타낸 정면도이다. 도 3은, 단부 마감장치(90) 및 글라스 기판(1)을 개략적으로 나타낸 측면도이다.
본 실시형태의 취성재료기판의 단부 마감장치(이하, "단부 마감장치"라 칭하는 경우가 있다)(90)는 취성재료기판의 일례로서 글라스 기판(글라스 판)(1)의 단부(둘레부)를 가열용융법으로 용융시켜, 당해 단부의 표면 거칠기를 작게 하는 마감 작업을 행하는 것이다.
글라스 기판(1)은 일정 두께를 갖는 장방형의 판으로 형성되고, 수평 상태에서 쌍으로 배치되는 이송롤러(2)의 사이에 끼어서 지지된다. 또한, 도면에서는 글라스 기판(1)의 두께 등이 과장되어 도시되어 있다. 이송롤러(2)는 도시되지 않은 구동원으로서의 전동모터와 연결된다. 전동모터에 의해 이송롤러(2)를 구동함으로써, 당해 글라스 기판(1)을 수평으로 이송할 수 있다.
글라스 기판(1)의 근방에는 본 실시형태에 따른 단부 마감장치(90)가 배치된다. 단부 마감장치(90)는 주된 구성으로 제1가열부(10)와 제2가열부(20)을 포함한다.
단부 마감장치(90)에 의한 단부의 마감처리가 행해지기 전에, 글라스 기판(1)은 제품 사이즈 등에 따라 적절한 크기로 절단된 후, 그 단부(둘레부)가 연삭가공에 의해 기계적으로 모따기 된다. 모따기 된 후의 글라스 기판(1)의 단부는 단부 마감장치(90)의 제1가열부(10)에 의해 열로 용융됨으로써 폴리싱 가공되며, 이로써 당해 단부의 미소한 결함이 제거되어(표면의 요철이 평활화 되어), 표면 거칠기가 작아지도록 마감된다.
글라스 기판(1)은 이송롤러(2)에 의해 제1가열부(10)의 레이저 조사위치(이하, "폴리싱 가공위치"라 칭하는 경우가 있다)(10a)에 글라스 기판(1)의 단면이 위치하도록 위치결정된 상태로 이송된다. 그리고, 글라스 기판(1)이 이송됨으로써, 글라스 기판(1)에서 제1가열부(10)에 대면하는 단부의 단면이 이송방향의 일단으로부터 타단까지 폴리싱 가공위치(10a)를 순차로 통과하도록 되어있다. 본 실시형태에서는, 폴리싱 가공위치(10a)에 있어서 제1가열부(10)로부터의 광선이 글라스 기판(1)의 단면에 조사됨으로써, 글라스 기판(1)의 단면이 고온(예를 들면, 1000℃)이 되어 용융되고. 이로써 폴리싱 가공을 실현할 수 있다. 환언하면, 가열 용융법으로 글라스 기판(1)의 단부를 용융시켜 당해 단부를 평활화하여 경면(거울면)으로 마감할 수 있다. 또한, 제1가열부(10)는 예를 들면, 반도체 레이저나 가스 레이저 등의 적절한 레이저 광선을 발진하는 소자를 포함하여 구성될 수도 있고, 혹은 가스나 할로겐 히터 등을 사용하는 다른 열원을 포함하여 구성될 수도 있다.
제1가열부(10)의 근방에는 글라스 기판(1)의 판면에 대향하도록 제2가열부(20)가 배치된다. 제2가열부(20)는 글라스 기판(1)의 단부에 폴리싱 가공을 실시되는 전후, 및 폴리싱 가공이 실시되는 것과 병행하여, 당해 제1가열부(10)의 판면을 일정 영역에 걸쳐 가열할 수 있다.
본 실시형태에서는, 고정적으로 설치되는 제1가열부(10) 및 제2가열부(20)에 대하여 제1가열부(10)를 이동시키면서 폴리싱 가공(단부 마감처리)을 행하는 구성이다. 따라서, 글라스 기판(1)은 제1가열부(10) 및 제2가열부(20)에 대하여 상대적으로 이동하고 있다고 할 수 있다. 이하에서는, 제1가열부(10) 및 제2가열부(20)에 대하여 글라스 기판(1)이 상대이동하는 방향(도 1 및 도 3에서 굵은선 화살표로 나타낸 방향)을 "상대이동방향"이라 칭하는 경우가 있다. 또한, 제2가열부(20)가 제1가열부(10)을 가열하는 영역에 관하여, 상기 상대이동방향의 상류측에 위치하는 단부를 "시단부"로, 하류측에 위치하는 단부를 "종단부"로 각각 칭하는 경우가 있다.
또한, 이송롤러(2)는 글라스 기판(1)에 대하여 제1가열부(10)에 의해 폴리싱 가공이 실시되는 위치 및 제2가열부(20)에 의해 가열되는 위치의 어느 쪽이든 떨어진 위치에서, 글라스 기판(1)을 이동가능하게 지지한다. 즉, 글라스 기판(1) 중 비교적 온도가 낮은 부분을 이송롤러(2)가 지지한다. 이로써, 글라스 기판(1)을 위치결정하여 이송할 수 있다. 또한, 이송롤러(2) 대신에 이동셔틀이나 척 등의 다른 구성으로 글라스 기판(1)을 위치결정하여 이송할 수도 있다.
제2가열부(20)는 글라스 기판(1)을 상대이동시키면서 그 판면을 일정 영역에 걸쳐 가열하는 장치이다. 본 실시형태의 제2가열부(20)는 글라스 기판(1)의 판면에 대하여 두께방향 양측에서 대향하도록 배치된다. 보다 상세하게는, 제2가열부(20)는 주가열부(30), 주변가열부(40), 서냉부(50)를 구비한다. 또한, 예를 들면 글라스 기판(1)의 두께가 얇은 경우 등에는 제2가열부(20)를 글라스 기판(1)의 두께방향의 일측에만 설치할 수도 있다.
본 실시형태의 제2가열부(20)는 글라스 기판(1)의 폴리싱 가공위치(10a)에 가까운 부분의 판면을 순차로 가열하도록 글라스 기판(1)의 이송경로에 근접하여 배치된다.
도 1 내지 도 3에 나타낸 바와 같이, 주가열부(30)는 상술한 폴리싱 가공위치(10a)의 바로 근방에 배치되어, 글라스 기판(1)을 부분적으로 가열하는 것이다. 주가열부(30)는 글라스 기판(1)을 당해 글라스의 연화점 근방의 온도로서, 연화점보다 약간 낮은 온도(예를 들면, 800℃)까지 가열한다.
주가열부(30)는 도 1에 나타낸 바와 같이, 글라스 기판(1)을 두께방향에서 볼 때, 제2가열부(20)에서 소정의 장방형상의 영역(이하, "주가열영역"이라 칭하는 경우가 있다)에서, 글라스 기판(1)이 당해 영역에 대면하는 부분을 가열한다. 주가열영역은 글라스 기판(1)의 상대이동방향과 수직한 방향에서 어느 정도 폭을 갖는다. 또한, 주가열영역은 폴리싱 가공위치(10a)보다 글라스 기판(1)의 상대이동방향의 상류측에 위치하는 부분을 포함한다. 이로써, 폴리싱 가공이 행해지기 전에 글라스 기판(1)의 단부 및 그 주변이 예열되므로, 제1가열부(10)에 의한 폴리싱 가공에 따른 온도 상승 폭을 작게 할 수 있어, 폴리싱 가공된 부분과 그 근방 사이에 큰 온도차가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 1 및 도 2에 나타낸 주변가열부(40)는 글라스 기판(1)을 부분적으로 가열하는 것이다. 주변가열부(40)는 글라스 기판(1)을 두께방향에서 볼 때, 주가열부(30)를 사이에 끼고 폴리싱 가공위치(10a)와는 반대측에, 당해 주가열부(30)와 인접하도록 배치된다. 환언하면, 주변가열부(40)는 글라스 기판(1)의 상대이동방향에 수직한 방향에서 폴리싱 가공위치(10a)에서 보아 주가열부(30)보다 먼 쪽에 주가열부(30)에 인접하여 배치된다. 따라서, 주변가열부(40)가 글라스 기판(1)을 가열하는 장방형상의 영역(이하, "주변가열영역"이라 칭하는 경우가 있다)은 상기 주가열영역과 인접하여 있다. 주가열영역의 시단부와 주변가열영역의 시단부는 글라스 기판(1)의 상대이동방향에 거의 일치한다. 또한, 이 주변가열영역은 주가열영역과 후술하는 서냉영역을 합친 영역에 대하여, 글라스 기판(1)의 상대이동방향과 수직한 방향에 대응하도록 배치된다. 주변가열부(40)는 주변가열영역에 대면하는 글라스 기판(1)을 당해 글라스의 변형점 이하의 온도 이하의 온도로서 당해 변형점에 가까운 온도(예를 들면, 550℃)까지 가열한다.
이로써, 글라스 기판(1) 중 제1가열부(10)에서 고온으로 가열된 부분, 전혀 가열되지 않은 부분, 그 사이에 주가열부(30)에 의해 어느 정도 고온까지 가열되는 부분, 주변가열부(40)에 의해 중간온도까지 가열되는 부분이 존재하게 된다. 즉, 글라스 기판(1)이 폴리싱 가공위치(10a)로부터 이격됨에 따라 단계적으로 낮은 온도가 되도록 가열된다. 이 때문에, 글라스 기판(1) 중 가열되는 부분과 그 이외의 부분의 사이에 장소적인 온도구배가 완화되어, 단부의 마감처리 후에 글라스 기판(1)을 냉각하여도 가열된 부분과 가열되지 않은 부분의 경계에서 잔류인장응력이 발생하기 어려워진다. 또한, 가열 조건에 따라서는 당해 부분에 압축응력을 발생시킬 수도 있다.
도 1 및 도 3에 나타낸 서냉부(50)는 제1가열부(10)에서의 폴리싱 가공이 완료된 후, 폴리싱 가공이 실시된 위치 근방의 판면의 온도 저하를 완화하기 위해 가열하는 것이다. 서냉부(50)는 주가열부(30)보다 글라스 기판(1)의 상대이동방향의 하류측에, 주가열부(30)와 인접하도록 배치된다. 따라서, 서냉을 위하여 서냉부(50)에 의해 가열되는 장방형상의 영역(이하, "서냉영역"이라 칭하는 경우가 있다)은 상기한 주가열영역에 대하여 글라스 기판(1)의 상대이동방향과 수직한 방향에서 주가열영역과 동일한 폭을 갖는다. 서냉부(50)는 주변가열부(40)과도 인접하도록 배치된다.
서냉부(50)는 글라스 기판(1) 중 주가열부(30)에서 가열된 후의 부분을, 당해 글라스의 변형점 이하의 온도까지 서냉한다. 서냉부(50)에 의한 가열영역(서냉영역)의 종단부는 주변가열부(40)에 의한 가열영역(주변가열영역)의 종단부와 글라스 기판(1)의 상대이동방향에서 거의 일치하는 것이 바람직하다. 또한, 글라스 기판(1)에서 서냉영역의 종단부를 통과하는 부분의 온도는 주변가열영역의 종단부를 통과하는 부분의 온도 이상의 온도로서, 그 근방의 온도인 것이 바람직하다. 이로써, 글라스 기판(1) 중 주가열영역 및 서냉영역을 통과한 부분과 주변가열영역을 통과한 부분의 온도차가 작아지므로, 그 후에 글라스 기판(1)을 냉각한 경우에도 그 경계부분에서 잔류 인장응력의 발생을 억제할 수 있다. 또한 가열(서냉) 조건에 따라서는 당해 부분에 압축응력을 발생시키는 것도 가능하다.
본 실시형태의 서냉부(50)는 글라스 기판(1)의 상대이동방향의 가장 상류측에 배치되는 고온 히터(51), 당해 고온 히터(51)에 인접하도록 당해 고온 히터(51)의 하류측에 배치되는 중온 히터(52), 당해 중온 히터(52)에 인접하도록 당해 중온 히터(52)의 하류측에 배치되는 저온 히터(53)를 포함한다.
고온 히터(51)는 글라스 기판(1)에서 폴리싱 가공이 실시됨에 따라 고온이 된 폴리싱 가공위치(10a) 근방의 판면을 당해 글라스의 연화점보다 약간 낮은 온도(예를 들면, 주가열부(30)에서의 온도와 같은 800℃)로 가열하는 것이다. 고온 히터(51)는 글라스 기판(1)의 상대이동방향으로도 그와 수직한 방향으로도 어느 정도의 폭을 갖는다. 이 때문에, 폴리싱 가공이 실시되는 글라스 기판(1)의 단부의 온도는 제1가열부(10)에서 레이저 광선 조사에 의해 국소적으로 1000℃ 정도까지 상승하나, 고온 히터(51)에 의한 가열영역을 통과하는 과정에서 주변의 부분과 거의 같은 800℃ 정도까지 내려가서 온도차를 거의 없앨 수 있다.
중온 히터(52)는 글라스 기판(1)이 고온 히터(51)에서 가열된 부분을 당해 글라스의 연화점과 변형점 중간의 온도(예를 들면 700℃)까지 서냉한다.
저온 히터(53)는 글라스 기판(1)이 중온 히터(52)에서 가열된 부분을 당해 글라스의 변형점보다 약간 낮은 온도(예를 들면, 500℃)까지 서냉한다.
이 구성에서, 글라스 기판(1)의 주가열영역을 통과한 부분은 이어서 서냉영역을 통과하게 되고(환언하면, 고온 히터(51), 중온 히터(52) 및 저온 히터(53)에 의한 가열영역을 순차로 통과하게 되고), 시간적으로 완만한 구배로 변형점 미만의 온도까지 냉각된다. 이로써, 변형을 거의 발생시키지 않고 글라스 기판(1)을 냉각할 수 있어 글라스 기판(1)의 깨짐이나 갈라짐을 방지할 수 있다.
또한, 본 실시형태의 서냉부(50)는 고온 히터(51), 중온 히터(52) 및 저온 히터(53)의 3단계 온도의 히터를 포함하는 구성이나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 이보다 세분화된 단계의 온도로 히터를 구성할 수도 있고, 혹은, 이보다 적은 단계(예를 들면, 중온과 저온의 2단계)의 온도의 히터를 포함하는 구성일 수도 있다.
이하에서는, 주가열부(30)의 구체적인 구성에 대하여, 도 4를 참조하여 설명한다. 도 4는 제1가열부(10) 및 제2가열부(20)의 구성을 모식적으로 나타낸 도면이다. 도면에서 2점쇄선은 광선이 조사되는 모습을 모식적으로 나타낸다.
도 4에 나타낸 주가열부(30)는 한 쌍의 단열몸체(단열재)(31), 한 쌍의 할로겐 램프(열원)(32), 한 쌍의 오목거울(33), 한 쌍의 금속부재(34)를 포함한다. 단열몸체(31), 할로겐 램프(32), 오목거울(33), 금속부재(34)는 글라스 기판(1)에 대하여 대칭이 되도록 배치된다.
단열몸체(31)는 글라스 기판(1)의 두께방향 일측을 덮도록 배치된다. 단열몸체(31)는 공지의 단열재에 의해 글라스 기판(1)에 가까운 쪽을 개방시킨 상자 형태로 구성되고, 전술한 주가열영역을 덮도록 배치된다. 그 결과, 단열몸체(31)의 내부에 단열공간이 형성된다. 단열몸체(31)의 글라스 기판(1)으로부터 먼 쪽의 벽부분에는 할로겐 램프(32)로부터의 광선을 통과시키는 슬릿 형상의 광통로(31a)가 관통 형상으로 형성된다. 이와 같이, 주가열부(30)는 글라스 기판(1)의 가열대상 부분을 단열몸체(31)로 덮은 형태로 가열하므로, 열이 빠져나가기 어렵도록 할 수 있어 글라스 기판(1)을 효율적으로 가열할 수 있다.
할로겐 램프(32)는 전력이 공급됨으로써 글라스 기판(1)을 가열하기 위한 광선을 조사한다. 본 실시형태에서의 할로겐 램프(32)는 단열몸체(31)의 외부에 배치되어 있으므로, 할로겐 램프(32)의 유지관리가 용이하다.
오목거울(33)은 할로겐 램프(32)를 덮도록 구성되고, 단면 형상이 곡면 형상인 반사면(33a)을 포함한다. 이 반사면(33a)은 할로겐 램프(32)가 조사하는 광선을 반사하여 광통로(31a)의 내부 또는 그 근방에 초점을 형성하면서, 반사광을 단열몸체(31)의 내부로 유도하도록 구성된다. 이로써, 할로겐 램프(32)의 광선을 단열몸체(31)의 내부로 집중시켜서 글라스 기판(1)을 효율적으로 가열할 수 있다. 또한, 광통로(31a)의 내부 또는 그 근방에 초점을 형성함으로써, 광통로(31a)를 형성하기 위하여 단열몸체(31)에 형성되는 개구를 작게할 수 있어 단열효과의 저하를 억제할 수 있다.
금속부재(34)는 단열몸체(31) 내에 배치된다. 보다 구체적으로 금속부재(34)는 광통로(31a)과 글라스 기판(1) 사이에 배치된다. 금속부재(34)는 예를 들면 스테인리스강, 하스텔로이, 인코넬 등의 내열성 소재에 의해 판 형상으로 형성된다. 이 구성에서, 할로겐 램프(32)로부터의 광선은 광통로(31a)를 통과하여 금속부재(34)에 조사되고, 고온이 된 금속부재(34)로부터의 복사열이 글라스 기판(1)에 조사된다. 이와 같이, 금속부재(34)로부터의 복사열을 이용하여 가열함으로써, 글라스로의 흡수율이 작은 광선을 조사하는 광원(예를 들면, 본 실시형태와 같은 할로겐 램프(32))을 사용하는 경우에도 글라스 기판(1)을 충분히 가열할 수 있다. 이와 같이, 본 실시형태에 따른 단부 마감장치(90)는 저렴한 할로겐 램프 등을 열원으로써 사용할 수 있기 때문에 제조 비용을 저감할 수 있다.
주변가열부(40)는 도 4에 나타낸 바와 같이 주가열부(30)와 같은 구성을 포함한다. 또한, 도시하지 않았으나, 본 실시형태에서는 서냉부(50)를 구성하는 고온 히터(51), 중온 히터(52) 및 저온 히터(53)도 주가열부(30)와 같은 구성을 포함한다. 또한, 각 할로겐 램프(32)에 공급되는 전력량을 조정하거나, 할로겐 램프(32)로부터 글라스 기판(1)의 가열대상 부분까지의 거리를 조정함으로써, 각 가열부의 가열온도를 적절히 조정할 수 있다.
도시하지 않았으나, 제1가열부(10)도 주가열부(30) 등과 같은 구성을 포함하는 것으로 할 수 있다.
단, 주가열부(30), 주변가열부(40) 및 서냉부(50) 등은 반드시 모두 할로겐 히터로 구성될 필요는 없고, 예를 들면, 주가열부(30), 주변가열부(40) 및 서냉부(50) 중 일부 또는 전부를 다른 구성의 히터(예를 들면, 시즈 히터)로 구성할 수도 있다.
이와 같이, 본 실시형태에서는 글라스 기판(1)에 제1가열부(10)를 사용하여 폴리싱 가공(단부 마감처리)을 실시하는 것 전후에, 또는 병행하여 제2가열부(20)를 사용하여 글라스 기판(1)을 부분적으로 가열하는 구성이다. 이로써, 레이저 광선을 사용하여 글라스 기판(1)에 가열공정을 행할 때에 특히 문제가 될 수 있는 잔류인장응력의 발생을 억제할 수 있다. 가열 조건에 따라서는 압축응력을 발생시켜 글라스 기판(1)의 강도를 높일 수도 있다. 따라서, 글라스 기판(1)의 갈라짐이나 깨짐을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는 상술한 바와 같이 가열용융법에 의해 폴리싱 가공을 행하므로, 글라스 기판(1) 단부의 마감을 행할 때에 글라스 컬릿(유리 조각)이 발생하지 않고, 단부 마감처리 후에 다시 글라스 컬릿을 제거하기 위한 강력한 세정 공정을 행할 필요가 없다. 따라서, 공정 수를 줄일 수 있어 환경부하도 저감할 수 있다.
또한, 가사 글라스 기판(1)의 단부를 마감하기 위한 조치로서, 종래와 같이 기계적으로 연마하는 조치를 채용하는 경우, 일반적으로 복수 종류 입도의 서로 다른 연석이 필요하게 되어 단부 마감장치가 대형화된다는 문제가 생긴다. 이에 더하여, 연석은 소모품이므로 빈번하게 교환할 필요가 있어 상응하는 비용이 소용되는 문제가 있다. 이러한 점을 본 실시형태의 단부 마감장치(90)에서는 단부 마감처리로서 종래와 같이 기계적으로 연마하는 방법을 채용하지 않으므로 이러한 문제가 발생하지 않는다.
본 실시형태의 단부 마감장치(90)는 글라스 기판(1)의 단부 및 그 근방이 제1가열부(10) 및 제2가열부(20)에서 가열되어 마감된 후에, 사후적으로 글라스 기판(1)의 단부의 요철이나 미소한 흠집 등이 발생한 경우, 이를 수복하기 위하여 열처리를 행하는 수복용 단부 마감장치(95)를 추가로 포함한다. 도 5는, 수복용 단부 마감장치(95)와 당해 수복용 단부 마감장치(95)에 의해 단부가 수복되는 글라스 기판(1)을 개략적으로 나타낸 평면도이다. 도 5 및 이하의 설명에서는 단부 마감장치(90)에 포함되는 장치ㆍ부재와 같은 구성의 부재ㆍ장치에 대하여는 동일한 부호를 붙이고 상세한 설명을 생략하는 경우가 있다.
상기한 "사후적으로 글라스 기판(1)의 단부의 요철이나 미소한 흠집 등이 발생하는 경우"로는 예를 들면, 단부 마감처리를 행한 후 글라스 기판(1)을 이송하는 과정에서 고장 내의 기둥 등의 구조물에 글라스 기판(1)의 단부를 부딪혀 단부에 흠집이 생기는 경우를 상정할 수 있다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 수복용 단부 마감장치(95)는 단부 마감장치(90)의 제1가열부(10)와 같은 구성의 제1가열부(60) 및 단부 마감장치(90)의 제2가열부(20)와 같은 구성의 제1가열부(70)를 포함한다. 사후적으로 단부에 요철 등이 생긴 글라스 기판(1)을 단부 마감장치(90)에서의 이송경로와 동일하게 구성된 이송경로를 따라 이송하면서 제1가열부(60) 및 제1가열부(70)으로 다시 가열함으로써, 글라스 기판(1)의 단부를 용융시켜 사후적으로 발생한 요철을 평활화할(제거할) 수 있다. 또한, 글라스 기판(1)의 네 변 중 사후적으로 요철이 발생한 변만을 레이저 광선 조사위치(60a)에 배치하여 수복처리를 행하면, 효율적으로 처리를 행할 수 있으므로 보다 바람직하다. 환언하면, 글라스 기판(1)의 단부 중 사후적으로 요철 등이 발생한 부위만을 레이저 광선을 조사하여 수복처리를 행할 수 있다.
<제1변형예>
이하에서는, 단부 마감장치(90)의 변형예에 해당하는 단부 마감장치(190)에 대하여, 도 6을 참조하여 설명한다. 도 6은, 제1변형예에 따른 단부 마감장치(190)을 개략적으로 나타낸 평면도이다.
단부 마감장치(190)는 제1가열부(10)를 포함하고, 또한, 고온부(91), 중온부(92) 및 저온부(93)로 이루어지는 제2가열부(20)를 포함한다.
연삭 가공에 의해 기계적으로 모따기 된 후의 글라스 기판(1)의 단부는 단부 마감장치(190)의 제1가열부(10)에 의해 열로 용융됨에 따라 평활화되어 마감된다. 이 변형예에서는 글라스 기판(1)의 단부의 네 변은 어느 변이라도 공통의 제1가열부(10) 및 제2가열부(20)에 의해 열처리 된다.
제1변형예에 따른 제1가열부(10)는 레이저 조사위치(10a)가 글라스 기판(1)의 단면에 합치하도록 위치결정된 상태에서, 글라스 기판(1)의 하나의 변의 일단으로부터 타단까지 당해 변을 따라 이동하도록 구성된다. 폴리싱 가공위치(10a)에서 제1가열부(10)로부터의 레이저 광선이 글라스 기판(1)의 단면에 조사됨으로써, 글라스 기판(1)의 단면이 고온(예를 들면, 1000℃)이 되어 용융되고, 이로써 폴리싱 가공을 실현할 수 있다.
제1가열부(10)의 근방에는 폴리싱 가공이 행해지는 변의 단부(둘레부) 근방의 판면에 대향하도록 제2가열부(20)가 배치된다. 제2가열부(20)는 글라스 기판(1)의 변 중 긴 쪽의 변보다도 약간 긴 거리에 걸쳐 설치된다. 따라서, 제2가열부(20)는 폴리싱 가공이 행해지는 변의 둘레부 근방의 판면을 일단으로부터 타단에 걸쳐 덮고 일괄적으로 가열할 수 있다.
고온부(91)는 폴리싱 가공위치(10a)의 바로 근방에 배치되어, 글라스 기판(1)을 부분적으로 가열하는 것이다. 고온부(91)는 글라스 기판(1)이 대면하는 영역을 당해 글라스의 연화점 근방의 온도로서, 연화점보다 약간 낮은 온도(예를 들면, 800℃)까지 가열한다. 고온부(91)에 의해 폴리싱 가공이 실시되기 전의 글라스 기판(1)의 단부의 근방을 예열할 수 있고, 또한, 폴리싱 가공이 실시된 후의 글라스 기판(1)의 단부의 근방을 서냉할 수 있다. 따라서, 제1가열부(10)에 의한 폴리싱 가공에 따른 온도 상승 폭을 작게 할 수 있다.
중온부(92)는 도 6에 나타낸 바와 같이 글라스 기판(1)의 두께방향에서 볼 때, 고온부(91)를 끼고 폴리싱 가공위치(10a)(폴리싱 가공이 실시되는 변)와는 반대측에, 당해고온부(91)와 인접하도록 배치된다. 중온부(92)는 글라스 기판(1)이 대면하는 영역을 당해 글라스의 변형점보다 약간 높은 온도로서, 고온부(91)의 가열온도보다 낮은 온도(예를 들면, 650℃)까지 가열한다.
저온부(93)는 도 6에 나타낸 바와 같이 글라스 기판(1)의 두께방향에서 볼 때, 중온부(92)를 끼고 고온부(91)와는 반대측에, 당해 중온부(92)와 인접하도록 배치된다. 저온부(93)는 글라스 기판(1)이 대면하는 영역을 당해 글라스의 변형점 이하의 온도(예를 들면, 550℃) 까지 가열한다.
이로써, 폴리싱 가공이 실시되는 변에 대하여 수직한 방향에 있어서, 폴리싱 가공을 실시하기 위하여 제1가열부(10)에서 고온으로 가열되는 부분과, 전혀 가열되지 않는 부분의 사이가 폴리싱 가공위치(10a)로부터 이격됨에 따라서 단계적으로 낮은 온도가 되도록 가열된다. 이 때문에, 글라스 기판(1) 중 가열되는 부분과 그 이외의 부분 사이의 장소적인 온도구배가 완화되어, 단부의 마감처리 후에 글라스 기판(1)을 냉각하여도 가열된 부분과 가열되지 않은 부분의 경계에서 잔류인장응력이 발생하기 어렵다.
글라스 기판(1)의 하나의 변의 일단으로부터 타단까지 폴리싱 가공이 실시되면, 당해 글라스 기판(1)이 제1가열부(10)로부터 이격되는 방향으로 이동하고 90°회전된다. 그 후, 글라스 기판(1)의 다른 하나의 변이 제1가열부(10)의 폴리싱 가공위치(10a)에 위치하는 상태가 되도록 제1가열부(10)에 근접시킨다. 이와 같이 글라스 기판(1)의 방향을 변경하여 열처리하는 것을 반복함으로써 글라스 기판(1)의 모든 변에 대하여 폴리싱 가공이 실시된다.
상기 제1변형예에 의하면, 제2가열부(20)의 온도가 3단계 만으로 이루어져, 보다 간단한 구성으로 할 수 있다.
<제2변형예>
다음, 단부 마감장치(90, 190)의 변형예에 해당하는 단부 마감장치(290)에 대하여, 도 7을 참조하여 설명한다. 도 7은 제2변형예에 따른 단부 마감장치(290)를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
단부 마감장치(290)는 글라스 기판(1)의 각 변에 1 대 1로 대응하도록 4개의 제1가열부(10), 4개의 제2가열부(20)를 포함한다. 각 제1가열부(10)는 그 레이저 조사위치(10a)가 글라스 기판(1)의 단면에 합치하도록 위치결정된 상태로 글라스 기판(1)의 1개의 변의 일단으로부터 타단까지 당해 변을 따라 이동하도록 구성된다. 제2가열부(20)는 제1변형예에 따른 구성과 마찬가지로 고온부(91)와 중온부(92)와 저온부(93)를 포함한다. 이로써, 제1가열부(10)에 의한 폴리싱 가공에 따른 온도 상승 폭을 작게 할 수 있다. 또한, 글라스 기판(1) 중 가열되는 부분과 그 이외의 부분 사이의 장소적인 온도구배가 완화되어, 단부의 마감처리 후에 글라스 기판(1)을 냉각하여도 가열된 부분과 가열되지 않은 부분의 경계에서 잔류인장응력이 발생하기 어려워진다.
4개의 변에 대응하는 제1가열부(10) 및 제2가열부(20)는 긴 변에 대응하는 것과 짧은 변에 대응하는 것이 교대로 일렬로 늘어선다. 글라스 기판(1)의 1개의 변의 일단으로부터 타단까지 폴리싱 가공이 실시되면, 당해 글라스 기판(1)이 90°회전되어, 이웃하는 하류측의 제1가열부(10) 및 제2가열부(20)로 넘겨진다. 이로써, 글라스 기판(1)의 다른 1개 변의 일단으로부터 타단까지 폴리싱 가공이 실시된다. 이와 같이 글라스 기판(1)의 방향을 변경하여 하류측의 제1가열부(10) 및 제1가열부(10)로 넘겨서 열처리하는 것을 반복함으로써, 글라스 기판(1)의 모든 변에 대하여 폴리싱 가공이 실시된다.
상기 제2변형예에 의하면, 4개의 변에 대응하는 제1가열부(10) 및 제2가열부(20)를 공장 등에 설치되는 글라스 기판(1)(워크)의 제조 라인을 따라 조립함으로써, 제조 라인 안에서 모든 변에 대한 원활한 폴리싱 가공을 실시할 수 있다.
<제3변형예>
다음, 단부 마감장치(90, 190, 290)의 변형예에 해당하는 단부 마감장치(390)에 대하여, 도 8을 참조하여 설명한다.
단부 마감장치(390)는 고정적으로 설치되는 제1가열부(10)와, 글라스 기판(1)의 판면의 전부를 일괄적으로 가열하는 제2가열부(80)를 포함한다. 제1가열부(10)는 그 레이저 조사위치(10a)가 글라스 기판(1)의 단변에 합치하도록 위치결정된다. 글라스 기판(1)은 그 1개의 변의 일단으로부터 타단까지를 순차로 레이저 조사위치(10a)에 배치되도록 평행이동시킬 수 있다. 또한, 제1가열부(10)에 의한 글라스 기판(1)의 1개의 변으로의 처리가 종료되면, 당해 글라스 기판(1)을 90°회전시켜, 다른 1개의 변의 일단으로부터 타단까지 순차로 레이저 조사위치(10a)에 배치시킬 수 있다. 이리하여, 글라스 기판(1)의 모든 변에 대하여 제1가열부(10)에 의한 폴리싱 가공을 실시할 수 있다.
또한, 제1가열부(10)에서 폴리싱 가공이 실시되는 것의 전후, 및 그와 병행하여 제1가열부(10)의 판면이 제2가열부(80)에 의해 가열되도록 한다. 제2가열부(80)는 글라스 기판(1)의 판면을 가열하는 온도를 조정 가능하다.
제1가열부(10)에 의해 글라스 기판(1)의 단부에 폴리싱 가공이 실시되기 전에, 당해 글라스 기판(1)의 판면의 모든 면이 제2가열부(80)에 의해 가열(예열)된다. 제2가열부(80)는 글라스 기판(1)을 글라스의 연화점 근방의 온도로서, 연화점보다 약간 낮은 온도(예를 들면, 800℃)까지 가열한다.
그 후, 글라스 기판(1)의 판면의 모든 면을 제2가열부(80)에 의해 글라스의 연화점에 가까운 온도로 가열하면서, 제1가열부(10)에서 단부에 폴리싱 가공이 실시된다.
글라스 기판(1)의 단부에 폴리싱 가공이 실시된 후, 제2가열부(80)에 의해 당해 제1가열부(10)의 판면의 모든 면의 가열이 계속되나, 그 온도는 단계적으로(또는, 연속적으로 매끄럽게) 저하되어, 최종적으로 글라스의 변형점 이하의 온도(예를 들면, 550℃)가 된다.
이로써, 제1가열부(10)에 의한 폴리싱 가공에 따른 글라스 기판(1)의 판면의 급격한 온도 상승을 완화할 수 있다. 또한, 글라스 기판(1)의 판면에서 장소적인 온도구배가 발생하기 어려워, 단부의 마감처리 후에 글라스 기판(1)을 냉각하여도 잔류인장응력이 발생하기 어려워진다.
단부 마감장치(390)에 의해 단부가 마감되는 글라스 기판(1)으로는, 예를 들면, 커버 글라스나 강화 글라스 등 다양한 것이 고려될 수 있다. 상기 제3변형예와 같은 단부 마감장치(390)의 구성은 특히, 사이즈가 작은 글라스 기판(1)의 단부 마감에 사용하는 것에 유용하다.
또한, 제3변형예의 추가 변형예로서, 제2가열부(80)를 글라스 기판(1)의 판면의 모든 면을(예를 들면, 800℃ 까지) 예열하는 예열부와, 글라스 기판(1) 판면의 모든 면을 글라스의 연화점에 가까운 온도로(예를 들면, 900℃ 까지) 가열하는 승온부와, 글라스 기판(1)의 판면의 모든 면을(예를 들면, 550℃ 까지) 서냉하는 서냉부로 분할하여 구성하고, 각각을 글라스 기판(1)(워크)의 제조 라인을 따라 늘어서 배치할 수도 있다.
이하에서는, 단부 마감장치(90)를 사용하여 행해지는 글라스 기판(1)의 단부을 마감하기 위한 단부 마감방법에 대하여 간단히 설명한다. 도 9는, 글라스 기판(1)의 단부 마감방법의 공정의 흐름을 나타낸 블록도이다.
먼저, 제품 사이즈 등에 따라 적절한 크기로 절단된 글라스 기판(1)의 단부(둘레부)가 연삭 가공에 의해 기계적으로 모따기 된다(스텝 S101, 연삭 공정). 기계적으로 모따기 된 후의 글라스 기판(1)의 단부의 표면에는, 도 9와 같이 미소한 요철이 있다.
이어서, 단부 마감처리가 행해지기 전의 글라스 기판(1)의 판면이, 즉, 상대이동방향에서 폴리싱 가공위치(10a)의 상류측에 배치되는 판면이 주가열부(30)에 의해 가열되어 예열된다(스텝 S102, 예열 공정).
이어서, 폴리싱 가공위치(10a)에서 글라스 기판(1)의 단부가 제1가열부(10)에 의해 열로 용융됨으로써, 당해 단부 표면의 요철이 평활화되어, 거울면으로 마감된다(스텝 S103, 평활화 공정). 이 마감처리가 된 후의 글라스 기판(1)의 단부 표면은, 도 9에 나타낸 바와 같이, 거의 요철이 없는 상태가 된다.
이어서, 단부의 마감처리가 행해진 후의 글라스 기판(1)의 판면이, 즉, 상대이동방향에서 폴리싱 가공위치(10a)의 하류측에 배치되는 판면이 서냉부(50)에 의해 가열되어 서냉되며, 단계적으로 낮은 온도가 된다(스텝 S104, 서냉 공정). 이 때, 글라스 기판(1) 중 가열되는 부분과 그 이외의 부분 사이의 장소적인 온도구배가 완화되므로, 단부의 마감처리 후에 글라스 기판(1)을 냉각하여도, 가열된 부분과 가열되지 않은 부분의 경계에서 잔류인장응력이 발생하지 않는다. 가열 조건에 따라서는 압축응력이 발생하여 글라스 기판(1)의 강도가 향상된다.
그 후, 도 9에 나타낸 바와 같이, 사후적으로 글라스 기판(1)의 단부에 요철이나 미소한 흠집이 발생하는 경우에는 제1가열부(10) 및 제2가열부(20)와 동일한 구성인 수복용 단부 마감장치(95)에 의해 글라스 기판(1)의 단부가 재가열된다(스텝 S105, 수복 공정). 이로써, 폴리싱 가공이 다시 행해지고, 사후적으로 발생한 요철이나 미소한 흠집을 제거할 수 있다.
이상의 공정의 흐름에 의해, 글라스 기판(1)의 단부의 표면에 거의 요철이 없는 상태로 마감된다(도 9 참조).
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 단부 마감장치(90)는 제1가열부(10)와 제2가열부(20)를 포함한다. 제1가열부(10)는 글라스 기판(1)의 단부를 용융시켜 요철을 평활화하기 위하여 당해 단부를 가열한다. 제2가열부(20)는 제1가열부(10)에 의해 평활화가 이루어진 위치 근방의 제1가열부(10)의 판면을 제1가열부(10)에 의한 가열온도보다 낮은 온도로 가열한다.
이로써, 제1가열부(10)에서 가열하여 글라스 기판(1)의 단부를 용융시킴으로써, 당해 단부의 흠집 등의 요철을 평활화하고 단부의 강도를 높일 수 있다. 또한, 평활화가 이루어진 위치 근방의 판면이 제1가열부(10)에 의한 가열온도보다 낮은 온도로(제2가열부(20)에 의해) 가열되므로, 평활화를 위하여 고온이 된 부분과 가열되지 않은 부분 사이에 제2가열부(20)(상세하게는, 주가열부(30))에서 중간 온도로 가열되는 부분이 존재하게 되어, 잔류인장응력이 발생하기 어려워진다. 가열 조건에 따라서는 압축응력을 발생시킬 수도 있다. 따라서, 글라스 기판(1)의 갈라짐이나 깨짐을 방지할 수 있다.
또한, 본 실시형태의 단부 마감장치(90)에 있어서, 글라스 기판(1)의 단부는 연삭가공에 의해 모따기 된 후에 제1가열부(10)에서 가열됨으로써 평활화되어 마감된다.
이로써, 연삭가공에 의해 모따기 된 후에 제1가열부(10)에서 가열됨으로써 평활화되기 때문에, 짧은 시간에 효율적으로 글라스 기판(1)의 단부를 마감할 수 있다.
또한, 단부 마감장치(90)에 있어서, 글라스 기판(1)의 단부가 가열되어 마감된 후, 사후적으로 당해 글라스 기판(1)의 단부에 요철이 발생한 경우에, 제1가열부(10) 및 제2가열부(20)과 동일한 구성의 가열부인 수복용 단부 마감장치(95)에서 다시 가열함으로써, 상기 사후적으로 발생한 요철을 평활화한다.
이로써, 제1가열부(10)의 단부가 어떠한 방법으로든 마감된 후에 사후적으로 발생한 흠집 등이 발생한 경우에, 이를 수복할 수 있어 불량품의 발생을 줄일 수 있다. 따라서, 생산성을 높일 수 있다.
또한, 본 실시형태의 단부 마감장치(90)에 있어서, 제2가열부(20)는 상기 평활화가 이루어진 위치 근방의 글라스 기판(1)의 판면에 대면하는 영역인 주가열영역을(주가열부(30)에 의해) 글라스 기판(1)의 연화점 근방의 온도로 가열하고, 당해 주가열영역을 끼고 상기 평활화가 이루어진 위치와는 반대측에 당해 주가열영역과 인접하도록 배치되는 글라스 기판(1)의 판면에 대면하는 영역인 주변가열영역을(주변가열부(40)에 의해) 글라스 기판(1)의 변형점 이상의 온도로 가열한다.
이로써, 글라스 기판(1)의 판면이 평활화가 이루어진 위치로부터 이격됨에 따라 단계적으로 저온이 되도록 가열되므로, 가열되는 부분과 그 이외의 부분의 온도차가 작아진다. 따라서, 제1가열부(10) 및 제2가열부(20)에서 가열하여 단부를 평활화한 후에 글라스 기판(1)을 냉각하여도, 가열된 부분과 가열되지 않은 부분의 경계에서 잔류인장응력이 더욱 발생하기 어려워진다. 가열 조건에 따라서는 압축응력을 발생시킬 수도 있다. 따라서, 제1가열부(10)의 갈라짐이나 깨짐을 방지할 수 있다.
또한, 본 실시형태의 단부 마감장치(90)에 있어서, 제2가열부(20)는 글라스 기판(1)의 평활화가 이루어진 위치 근방의 영역을 단열몸체(31)의 내부에 배치한 상태로 가열한다.
이로써, 열이 빠져나가기 어려워지므로, 글라스 기판(1)의 평활화가 이루어진 위치 근방의 영역을 효율적으로 가열할 수 있다.
또한, 본 실시형태의 단부 마감장치(90)에 있어서, 제2가열부(20)는 열원으로서의 할로겐 램프(32)를 포함한다. 단열몸체(31)에는 할로겐 램프(32)로부터의 광선을 통과시키는 광통로(31a)가 형성된다. 할로겐 램프(32)로부터의 광선은 광통로(31a) 내 또는 그 근방의 단열몸체(31) 내에 초점을 형성한다.
이로써, 광통로(31a)를 작게 형성할 수 있기 때문에, 단열몸체(31) 내부의 공간에 열이 모이기 쉬워진다. 따라서, 가열을 효율적으로 행할 수 있다.
또한, 본 실시형태의 단부 마감장치(90)에 있어서, 광통로(31a)와 글라스 기판(1)이 제2가열부(20)(주가열부(30))에서 가열되는 판면의 사이에 배치되는 금속부재(34)를 포함한다.
이로써, 금속부재(34)로부터의 복사열에 의해 글라스 기판(1)의 평활화가 이루어진 위치 근방의 판면을 효과적으로 가열할 수 있다. 따라서, 글라스 기판(1)으로의 흡수율이 작은 광선을 발생시키는 열원을 사용하는 경우에도, 글라스 기판(1) 중 평활화가 이루어진 위치 근방을 충분히 가열할 수 있다.
또한, 본 실시형태의 단부 마감방법은, 글라스 기판(1) 중 평활화 된 단부의 위치 근방의 판면을 제2가열부(20)으로 가열하면서, 제2가열부(20)보다 높은 온도로 가열하는 제1가열부(10)으로 상기 단부를 가열하여, 당해 단부를 용융시켜 요철을 평활화하는 평활화 공정(스텝 S103)을 포함한다.
이로써, 제1가열부(10)에서 가열하여 글라스 기판(1)의 단부을 용융시킴으로써, 당해 단부의 흠집 등의 요철을 평활화하여 단부의 강도를 높일 수 있다. 또한, 평활화가 이루어진 위치 근방의 판면이 제1가열부(10)에 의한 가열온도보다 낮은 온도로(제2가열부(20)에 의해) 가열되므로, 평활화를 위하여 고온으로 가열되는 부분과 가열되지 않는 부분 사이에 제2가열부(20)로 중간 온도로 가열되는 부분이 존재하게 됨으로써, 잔류인장응력이 발생하기 어려워진다. 가열 조건에 따라서는 압축응력을 발생시킬 수도 있다. 따라서, 글라스 기판(1)의 갈라짐이나 깨짐을 방지할 수 있다.
또한, 본 실시형태의 단부 마감방법은, 상기 평활화 공정(스텝 S103) 전에, 글라스 기판(1)의 단부를 연삭 가공에 의해 모따기 하는 연삭 공정(스텝 S101)을 포함한다.
이로써, 연삭 가공에 의해 모따기 된 후에, 제1가열부(10)에서 가열됨으로써 더욱 평활화되므로, 짧은 시간에 효율적으로 글라스 기판(1)의 단부를 마감할 수 있다.
또한, 본 실시형태의 단부 마감방법은, 상기 평활화 공정(스텝 S103) 후에, 제1가열부(10) 및 제2가열부(20)와 같은 구성의 가열부인 수복용 단부 마감장치(95)로 다시 가열함으로써, 글라스 기판(1)의 단부에 사후적으로 발생한 요철을 평활화하는 수복 공정(스텝 S105)을 포함한다.
이로써, 글라스 기판(1)의 단부가 어떠한 방법으로든 마감처리 된 후에 사후적으로 흠집 등이 발생한 경우, 이를 수복할 수 있어 불량품의 발생을 줄일 수 있다. 따라서, 생산성을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태의 단부 마감방법은, 상기 평활화 공정(스텝 S103)에 앞서, 제1가열부(10)에 의해 평활화가 이루어진 위치 근방의 글라스 기판(1)의 판면을(주가열부(30)에 의해) 예열하는 예열 공정(스텝 S102)을 포함한다.
이로써, 평활화 공정에 앞서, 평활화가 이루어진 위치 근방의 글라스 기판(1)의 판면이(주가열부(30)에 의해) 예열되므로, 평활화에 따른 온도 상승폭을 줄일 수 있어, 글라스 기판(1)에 갈라짐이나 깨짐이 발생하기 어렵게 할 수 있다.
또한, 본 실시형태의 단부 마감방법은, 상기 평활화 공정(스텝 S103) 후에, 제1가열부(10)에 의해 평활화가 이루어진 위치 근방의 글라스 기판(1)의 판면을(서냉부(50)에 의해) 서냉하는 서냉 공정(스텝 S104)을 포함한다.
이로써, 평활화 후에 글라스 기판(1)을 냉각할 때, 평활화가 이루어진 위치 근방의 판면의 온도변화가 완화되어, 평활화가 이루어진 위치 근방에서 잔류인장응력이 발생하기 어려워진다. 따라서, 글라스 기판(1)에 갈라짐이나 깨짐이 발생하기 어려워진다.
이상의 본 개시의 적절한 실시형태 및 변형예를 설명하였으나, 상기 구성은 예를 들면, 이하와 같이 변경할 수 있다.
상기 실시형태에서는 취성재료기판은 글라스 기판(1)인 것으로 하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면, 그 대신에 사파이어 기판이나 세라믹 기판일 수 있다. 즉, 본 발명은 취성재료(파단에 이르기까지의 변형이 작은 재료)로 이루어진 기판의 단부를 마감하는 경우에 널리 적용될 수 있다.
또한, 취성재료기판을 화학강화 글라스로 이루어진 글라스 기판으로 할 수도 있다. 일반적으로 화학강화 글라스로 이루어진 기판은, 그 판면은 강도가 높아지나 제품 사이즈 등에 맞추어 적절한 크기로 절단한 후의 단부(둘레부)는 강도가 약해지기 때문에, 이와 같은 단부에 대하여 상기한 단부 마감처리를 실시함으로써 전체적인 강도를 높일 수 있다.
제1가열부(10)가 폴리싱 가공위치(10a)에 레이저 광선으로 조사하는 방향은, 도 2에 나타낸 바와 같이 글라스 기판(1)의 두께방향과 수직한 방향으로 하는 경우에 한정되지 않고, 적적히 경사지게 할 수도 있다. 또한, 레이저 광선의 조사방향은, 도 1에 나타낸 바와 같이 글라스 기판(1)의 상대이동방향과 수직한 방향으로 하는 경우에 한정되지 않고 적절히 경사지게 할 수 있다.
상기 실시형태에서 주가열부(30)는 단열몸체(31), 할로겐 램프(32), 오목거울(33), 금속부재(34)를 글라스 기판(1)을 사이에 두고 쌍으로 구비되나(도 4 참조), 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 글라스 기판(1)의 판면의 일측에만 이들 부재가 구비될 수도 있다. 주변가열부(40) 및 서냉부(50)에 대하여도 마찬가지로 글라스 기판(1)의 판면의 일측에만 광원, 단열재 등의 부재가 구비될 수 있다.
상기 실시형태에서 단부 마감처리는 레이저 조사장치인 제1가열부(10)에 의해 행해지나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 레이저 광선 대신에 할로겐 히터 또는 시즈 히터를 사용하여 글라스 기판(1)의 단부를 마감할 수 있다. 그리고, 예를 들면 할로겐 히터로부터의 광선을 조사하여 단부를 마감하는 경우, 도 4에 나타낸 단열몸체(31), 오목거울(33), 금속부재(34) 등의 구성을 적용함으로써, 취성재료로의 흡수율이 낮은 광선을 조사하는 광원(예를 들면, 할로겐 램프)을 사용하여도 단부 마감처리에 필요한 온도까지 가열할 수 있다.
글라스 기판(1)을 효율적으로 가열하기 위하여, 단열몸체(31)의 내면(내부의 표면)에 광선을 반사하는 반사재나 거울 등을 설치할 수 있다.
금속부재(34)를 생략하고 할로겐 램프(32)로부터의 광선이 글라스 기판(1)에 직접 조사되도록 구성할 수도 있다.
단부 마감처리가 행해질 때의 글라스 기판(1)의 자세는, 도 1에 나타낸 바와 같이 수평으로 하는 대신에, 예를 들면, 수직으로 할 수도 있다.
제1가열부(10) 및 제2가열부(20)를 글라스 기판(1)의 폭 방향의 양측에 배치하여 대향하는 두 변에 대하여 동시에 마감처리를 실시할 수도 있다.
상기 실시형태에서 글라스 기판(1)의 단부에 사후적으로 발생한 요철을 평활화하기 위한 수복 공정(스텝 S105)을 행하는 경우하는, 단부 마감장치(90)와는 별개로 설치되는 수복용 단부 마감장치(95)에 의해 가열처리가 행해진다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 예를 들면 그 대신에, 단부 마감장치(90)가 수복 공정을 행하는 것으로 할 수 있다.
상기 실시형태에서 글라스 기판(1)에 대하여 단부 마감처리를 행하는 경우, 당해 글라스 기판(1)의 일부를 제2가열부(20)에 의해 가열하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 글라스 기판(1)의 판면 전체를 제2가열부(20)으로 가열하면서, 그 단부를 순차로 제1가열부(10)에서 가열처리 할 수도 있다.
1: 글라스 기판(취성재료기판)
10: 제1가열부
20: 제2가열부
30: 주가열부
40: 주변가열부
50: 서냉부
60: 제1가열부
70: 제2가열부
80: 제2가열부
90: 단부 마감장치(취성재료기판의 단부 마감장치)
95: 수복용 단부 마감장치(가열부)
190: 단부 마감장치
290: 단부 마감장치
390: 단부 마감장치

Claims (12)

  1. 취성재료기판의 단부를 용융시켜 요철을 평활화하기 위하여 당해 단부를 가열하는 제1가열부; 및
    상기 제1가열부에 의해 평활화가 실시된 위치 근방의 상기 취성재료기판의 판면을 상기 제1가열부에 의한 가열온도보다 낮은 온도로 가열하는 제2가열부;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    취성재료기판의 단부 마감장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 취성재료기판의 단부는 연삭가공에 의해 모따기 된 후에, 상기 제1가열부에서 가열됨으로써 평활화되어 마감되는 것을 특징으로 하는,
    취성재료기판의 단부 마감장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 취성재료기판의 단부가 가열되어 마감된 후에, 사후적으로 당해 취성재료기판의 단부에 요철이 발생한 경우, 상기 제1가열부 및 상기 제2가열부와 같은 구성의 가열부에서 다시 가열됨으로써, 상기 사후적으로 발생한 요철을 평활화하는 것을 특징으로 하는,
    취성재료기판의 단부 마감장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제2가열부는, 상기 평활화가 실시되는 위치 근방의 상기 취성재료기판의 판면에 대면하는 영역인 주가열영역을 당해 취성재료기판의 연화점 근방의 온도로 가열하고, 당해 주가열영역을 사이에 두고 상기 평활화가 실시되는 위치와는 반대측에 당해 주가열영역과 인접하도록 배치되는 상기 취성재료기판의 판면에 대면하는 영역인 주변가열영역을 상기 취성재료의 변형점 이하의 온도로 가열하는 것을 특징으로 하는,
    취성재료기판의 단부 마감장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2가열부는, 상기 취성재료기판의 평활화가 실시되는 위치 근방의 영역을, 단열재의 내부에 배치된 상태에서 가열하는 것을 특징으로 하는,
    취성재료기판의 단부 마감장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제2가열부는 열원을 포함하고,
    상기 단열재에는 상기 열원으로부터의 광선을 통과시키는 광통로가 형성되며,
    상기 열원으로부터의 광선은 상기 광통로 내 또는 그 근방의 상기 단열재 내에 초점을 형성하는 것을 특징으로 하는,
    취성재료기판의 단부 마감장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제2가열부는,
    상기 광통로와 상기 취성재료기판의 상기 제2가열부로 가열되는 판면의 사이에 배치되는 금속부재를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    취성재료기판의 단부 마감장치.
  8. 취성재료기판 중 평활화된 단부의 위치 근방의 판면을 제2가열부로 가열하면서, 상기 제2가열부보다 높은 온도로 가열하는 제1가열부로 상기 단부를 가열하여, 당해 단부를 용융시켜 요철을 평활화하는 평활화 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    취성재료기판의 단부 마감방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 평활화 공정 전에, 상기 취성재료기판의 단부를 연삭가공에 의해 모따기 하는 연삭 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    취성재료기판의 단부 마감방법.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 평활화 공정 후에, 상기 제1가열부 및 상기 제2가열부와 같은 구성의 가열부로 다시 가열함으로써, 상기 취성재료기판의 단부에 사후적으로 발생한 요철을 평활화 하는 수복 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    취성재료기판의 단부 마감방법.
  11. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 평활화 공정에 앞서, 상기 제1가열부에 의해 평활화가 실시되는 위치 근방의 상기 취성재료기판의 판면을 예열하는 예열 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    취성재료기판의 단부 마감방법.
  12. 제 8 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 평활화 공정 후에, 상기 제1가열부에 의해 평활화가 실시된 위치 근방의 상기 취성재료기판의 판면을 서냉하는 서냉 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    취성재료기판의 단부 마감방법.
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