(57)【要約】【課題】ガラスを、局所的にあるいは全体的に、所望の形状に曲げる加工を行える装置および方法を実現する。【解決手段】ガラスに曲げ加工を行う加工装置が、ガラスの内部において吸収される第１のレーザー光を出射する光源と、ガラスが配置される配置箇所と、光源から出射されたレーザー光をガラスに照射する光学系と、加工装置の各部の動作を制御する制御手段と、を備え、レーザー光をあらかじめ定められたガラスの加工対象部分に照射し、加工対象部分をガラスの軟化点以上の温度に加熱して軟化領域とすることによって、前記ガラスを折曲または湾曲させる、ようにした。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラスに曲げ加工を行う方法であって、
ガラスの内部において吸収される第１のレーザー光をあらかじめ定められた前記ガラスの加工対象部分に照射し、前記加工対象部分を前記ガラスの軟化点以上の温度に加熱して軟化領域とすることによって、前記ガラスを折曲または湾曲させる、
ことを特徴とする、ガラスの曲げ加工方法。
【請求項２】
請求項１に記載のガラスの曲げ加工方法であって、
前記加工対象部分が線状に定められてなり、
前記ガラスにおいて前記加工対象部分を挟んだ一方側を第１の部分とし、他方側を第２の部分とするときに、
前記第１のレーザー光を前記加工対象部分に沿って走査しつつ照射することにより、前記ガラスを前記軟化領域のところで折曲させて前記第２の部分が前記第１の部分に対して所定の角度をなすように、曲げ加工を行う、
ことを特徴とする、ガラスの曲げ加工方法。
【請求項３】
請求項１に記載のガラスの曲げ加工方法であって、
上面が湾曲面となっている金型の上に前記ガラスを載置した状態で、前記ガラスと前記湾曲面とが離隔している部分の少なくとも一部を含む範囲において、前記第１のレーザー光を、前記ガラスと前記湾曲面との離隔の程度に応じて入熱量を違えながら前記ガラスに対して走査しつつ照射し、前記ガラスに前記湾曲面に沿った前記軟化領域を形成することによって、前記ガラスを前記湾曲面に沿って湾曲させる、
ことを特徴とする、ガラスの曲げ加工方法。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のガラスの曲げ加工方法であって、
前記第１のレーザー光の走査を前記第１のレーザー光の光路に配置したガルバノスキャナーにより行う、
ことを特徴とする、ガラスの曲げ加工方法。
【請求項５】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のガラスの曲げ加工方法であって、
前記第１のレーザー光の走査を、前記ガラスを配置したステージを移動させることにより行う、
ことを特徴とする、ガラスの曲げ加工方法。
【請求項６】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のガラスの曲げ加工方法であって、
前記第１のレーザー光の走査を、ガルバノスキャナーと、前記ガラスを配置したステージの移動との組み合わせにより行う、
ことを特徴とする、ガラスの曲げ加工方法。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のガラスの曲げ加工方法であって、
前記第１のレーザー光の光路の途中に、焦点移動用レンズと、集光レンズとを配置し、
前記焦点移動用レンズを前記光路において前記第１のレーザー光の光源から前記集光レンズに向かう方向において進退自在とし、
前記ガラスにおける前記第１のレーザー光の照射位置に応じて前記焦点移動用レンズを移動させることにより、前記照射位置によらず前記第１のレーザー光の焦点を前記ガラスの表面に位置させる、
ことを特徴とする、ガラスの曲げ加工方法。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のガラスの曲げ加工方法であって、
前記第１のレーザー光の光路にビームエキスパンダーを設け、
前記ビームエキスパンダーにより前記ガラスにおける照射位置に応じて前記第１のレーザー光のビーム径を変化させる、
ことを特徴とする、ガラスの曲げ加工方法。
【請求項９】
請求項８に記載のガラスの曲げ加工方法であって、
前記ビームエキスパンダーによってビーム径が調整された前記第１のレーザー光を非球面シリンドリカルレンズに入射させ、これによって前記非球面シリンドリカルレンズから出射されるライン状のレーザー光を前記ガラスの前記加工対象部分に照射する、
ことを特徴とする、ガラスの曲げ加工方法。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のいずれかに記載のガラスの曲げ加工方法であって、
前記第１のレーザー光が中赤外レーザー光である、
ことを特徴とする、ガラスの曲げ加工方法。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載のガラスの曲げ加工方法であって、
前記ガラスの表面において吸収されるものの前記ガラスの内部に透過しない第２のレーザー光を前記第１のレーザー光の照射と同時に前記ガラスに照射する、
ことを特徴とする、ガラスの曲げ加工方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載のガラスの曲げ加工方法であって、
前記第２のレーザー光の照射位置を前記第１のレーザー光の照射位置と一致させる、
ことを特徴とする、ガラスの曲げ加工方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載のガラスの曲げ加工方法であって、
前記第２のレーザー光を前記第１のレーザー光と合成させたうえで前記ガラスに照射する、
ことを特徴とする、ガラスの曲げ加工方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載のガラスの曲げ加工方法であって、
可視光である第３のレーザー光を前記第１のレーザー光と前記第２のレーザー光にさらに合成させたうえで前記ガラスに照射する、
ことを特徴とする、ガラスの曲げ加工方法。
【請求項１５】
請求項１１ないし請求項１４のいずれかに記載のガラスの曲げ加工方法であって、
前記第２のレーザー光がＣＯ２レーザー光である、
ことを特徴とする、ガラスの曲げ加工方法。
【請求項１６】
請求項１または請求項２に記載のガラスの曲げ加工方法であって、
前記第１のレーザー光を照射する前に前記ガラスの少なくとも前記加工対象部分をあらかじめ加熱しておく、
ことを特徴とする、ガラスの曲げ加工方法。
【請求項１７】
請求項３に記載のガラスの曲げ加工方法であって、
前記金型を加熱することによって前記ガラスを加熱した状態で、前記ガラスに前記第１のレーザー光を照射する、
ことを特徴とする、ガラスの曲げ加工方法。
【請求項１８】
請求項５または請求項６に記載のガラスの曲げ加工方法であって、
前記ステージを加熱することによって前記ガラスを加熱した状態で、前記ガラスに前記第１のレーザー光を照射する、
ことを特徴とする、ガラスの曲げ加工方法。
【請求項１９】
ガラスに曲げ加工を行う加工装置であって、
ガラスの内部において吸収される第１のレーザー光を出射する第１の光源と、
前記ガラスが配置される配置箇所と、
前記第１の光源から出射された前記第１のレーザー光を前記ガラスに照射する第１の光学系と、
前記加工装置の各部の動作を制御する制御手段と、
を備え、
前記第１のレーザー光をあらかじめ定められた前記ガラスの加工対象部分に照射し、前記加工対象部分を前記ガラスの軟化点以上の温度に加熱して軟化領域とすることによって、前記ガラスを折曲または湾曲させる、
ことを特徴とする、加工装置。
【請求項２０】
請求項１９に記載の加工装置であって、
前記ガラスに照射した前記第１のレーザー光に前記ガラスを走査させる走査手段、
をさらに備え、
前記加工対象部分が線状に定められてなり、
前記ガラスにおいて前記加工対象部分を挟んだ一方側を第１の部分とし、他方側を第２の部分とするときに、
前記第１のレーザー光を前記走査手段によって前記加工対象部分に沿って走査しつつ照射することにより、前記ガラスを前記軟化領域のところで折曲させて前記第２の部分が前記第１の部分に対して所定の角度をなすように、曲げ加工を行う、
ことを特徴とする、加工装置。
【請求項２１】
請求項１９に記載の加工装置であって、
前記ガラスに照射した前記第１のレーザー光に前記ガラスを走査させる走査手段と、
上面が湾曲面となっている金型と、
をさらに備え、
前記金型の前記湾曲面の上に前記ガラスを載置した状態で、前記ガラスと前記湾曲面とが離隔している部分の少なくとも一部を含む範囲において、前記第１のレーザー光を、前記ガラスと前記湾曲面との離隔の程度に応じて入熱量を違えながら前記走査手段によって前記ガラスに対して走査しつつ照射し、前記ガラスに前記湾曲面に沿った前記軟化領域を形成することによって、前記ガラスを前記湾曲面に沿って湾曲させる、
ことを特徴とする、加工装置。
【請求項２２】
請求項２０または請求項２１に記載の加工装置であって、
前記第１の光学系が前記第１のレーザー光の光路に配置されたガルバノスキャナーを含み、
前記ガルバノスキャナーが前記走査手段を構成する、
ことを特徴とする、加工装置。
【請求項２３】
請求項２０または請求項２１に記載の加工装置であって、
前記ガラスが配置されるステージ、
をさらに備え、
前記ステージに前記ガラスが配置され、前記第１のレーザー光が前記ガラスに対し照射された状態で、前記ステージが移動することによって、前記走査手段が実現される、
ことを特徴とする、加工装置。
【請求項２４】
請求項２０または請求項２１に記載の加工装置であって、
前記第１の光学系が前記第１のレーザー光の光路に配置されたガルバノスキャナーを含み、
前記ガラスが配置されるステージをさらに備え、
前記走査手段が、前記ガルバノスキャナーと、前記第１のレーザー光が照射される際の前記ガラスを配置したステージの移動との組み合わせからなる、
ことを特徴とする、加工装置。
【請求項２５】
請求項１９ないし請求項２４のいずれかに記載の加工装置であって、
前記第１の光学系が、前記第１のレーザー光の光路の途中に配置された焦点移動用レンズと、集光レンズと、をさらに含み、
前記焦点移動用レンズは前記光路において前記第１のレーザー光の光源から前記集光レンズに向かう方向において進退自在に設けられてなり、
前記ガラスにおける前記第１のレーザー光の照射位置に応じて前記焦点移動用レンズを移動させることにより、前記照射位置によらず前記第１のレーザー光の焦点を前記ガラスの表面に位置させる、
ことを特徴とする、加工装置。
【請求項２６】
請求項１９ないし請求項２５のいずれかに記載の加工装置であって、
前記第１の光学系が、前記第１のレーザー光の光路に配置されたビームエキスパンダーをさらに含み、
前記ビームエキスパンダーが、前記第１のレーザー光のビーム径を前記ガラスにおける照射位置に応じて変化させる、
ことを特徴とする、加工装置。
【請求項２７】
請求項２６に記載の加工装置であって、
前記第１の光学系が、前記第１のレーザー光の光路に非球面シリンドリカルレンズをさらに備え、
前記非球面シリンドリカルレンズは、前記ビームエキスパンダーよってビーム径が調整されたうえで入射した前記第１のレーザー光を、ライン状のレーザー光に変換して出射する、
前記ガラスの前記加工対象部分に照射する、
ことを特徴とする、加工装置。
【請求項２８】
請求項１９ないし請求項２７のいずれかに記載の加工装置であって、
前記第１のレーザー光が中赤外レーザー光である、
ことを特徴とする、加工装置。
【請求項２９】
請求項１９ないし請求項２８のいずれかに記載の加工装置であって、
前記ガラスの表面において吸収されるものの前記ガラスの内部に透過しない第２のレーザー光を出射する第２の光源と、
前記第２の光源から出射された前記第２のレーザー光を前記ガラスに照射する第２の光学系と、
をさらに備え、
前記第２のレーザー光を前記第１のレーザー光の照射と同時に前記ガラスに照射する、
ことを特徴とする、加工装置。
【請求項３０】
請求項２９に記載の加工装置であって、
前記第２のレーザー光の照射位置を前記第１のレーザー光の照射位置と一致させる、
ことを特徴とする、加工装置。
【請求項３１】
請求項３０に記載の加工装置であって、
前記第２のレーザー光を前記第１のレーザー光と合成させたうえで前記ガラスに照射する、
ことを特徴とする、加工装置。
【請求項３２】
請求項２９ないし請求項３１のいずれかに記載の加工装置であって、
可視光である第３のレーザー光を出射する第３の光源、
をさらに備え、
前記第３のレーザー光を前記第１のレーザー光と前記第２のレーザー光にさらに合成させたうえで前記ガラスに照射する、
ことを特徴とする、加工装置。
【請求項３３】
請求項２９ないし請求項３２のいずれかに記載の加工装置であって、
前記第２のレーザー光がＣＯ２レーザー光である、
ことを特徴とする、加工装置。
【請求項３４】
請求項１９または請求項２０に記載の加工装置であって、
前記ガラスを加熱するガラス加熱手段、
をさらに備え、
前記第１のレーザー光を照射する前に、前記ガラス加熱手段によって前記ガラスの少なくとも前記加工対象部分をあらかじめ加熱する、
ことを特徴とする、加工装置。
【請求項３５】
請求項２１に記載の加工装置であって、
前記金型を加熱する金型加熱手段、
をさらに備え、
前記金型加熱手段によって前記金型を加熱することにより前記ガラスを加熱した状態で、前記ガラスに前記第１のレーザー光を照射する、
ことを特徴とする、加工装置。
【請求項３６】
請求項２３または２４に記載の加工装置であって、
前記ステージを加熱するステージ加熱手段、
をさらに備え、
前記ステージ加熱手段によって前記ステージを加熱することにより前記ガラスを加熱した状態で、前記ガラスに前記第１のレーザー光を照射する、
ことを特徴とする、加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラスの曲げ加工に関し、特にレーザー光を用いたガラスの曲げ加工に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラスを加工する方法として、成形型にガラスを配置したうえで、成形型を透過し且つガラスで吸収されるレーザーを、成形型を通してガラスに照射することによって、ガラスを成形型に設けた成形面に倣った形状に成形する、というものがすでに公知である（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１８−１６５０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
薄板状あるいは棒状に成形されてなるガラスに対し、局所的にあるいは全体的に、所望の形状に曲げる加工を行いたい、というニーズがある。
【０００５】
例えば、ガラス全体を軟化点以上に加熱した状態で曲げたい部分を金型に押し当てる（プレスする）ことによって所望の形状とすることは可能であるが、高温のガラスと密着させる必要があるために、一般には高価な金型の消耗が早いことや、加熱さらには加工後の冷却時間を確保する必要があるなどの理由から、係る手法は生産性やコストの面で不利である。そもそも、曲げたい部分以外にあらかじめ何らかの加工（変形、他部材との接合、印刷など）が施されているような場合、ガラス全体の軟化は行い得ない。
【０００６】
特許文献１に開示された手法は、ガラスの表面を所望の形状に変形することについては好適に行えるものの、ガラス自体の曲げ加工については、想定されていない。このことは例えば、ガラス表面で吸収され内部にはほとんど入り込まない、波長がおよそ９μｍ〜１１μｍのＣＯ２レーザーが使用可能とされていることからも、看取される。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、板状あるいは棒状に成形されてなるガラスを、局所的にあるいは全体的に、所望の形状に曲げる加工を行える装置および方法を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、ガラスに曲げ加工を行う方法であって、ガラスの内部において吸収される第１のレーザー光をあらかじめ定められた前記ガラスの加工対象部分に照射し、前記加工対象部分を前記ガラスの軟化点以上の温度に加熱して軟化領域とすることによって、前記ガラスを折曲または湾曲させる、ことを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載のガラスの曲げ加工方法であって、前記加工対象部分が線状に定められてなり、前記ガラスにおいて前記加工対象部分を挟んだ一方側を第１の部分とし、他方側を第２の部分とするときに、前記第１のレーザー光を前記加工対象部分に沿って走査しつつ照射することにより、前記ガラスを前記軟化領域のところで折曲させて前記第２の部分が前記第１の部分に対して所定の角度をなすように、曲げ加工を行う、ことを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１に記載のガラスの曲げ加工方法であって、上面が湾曲面となっている金型の上に前記ガラスを載置した状態で、前記ガラスと前記湾曲面とが離隔している部分の少なくとも一部を含む範囲において、前記第１のレーザー光を、前記ガラスと前記湾曲面との離隔の程度に応じて入熱量を違えながら前記ガラスに対して走査しつつ照射し、前記ガラスに前記湾曲面に沿った前記軟化領域を形成することによって、前記ガラスを前記湾曲面に沿って湾曲させる、ことを特徴とする。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のガラスの曲げ加工方法であって、前記第１のレーザー光の走査を前記第１のレーザー光の光路に配置したガルバノスキャナーにより行う、ことを特徴とする。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のガラスの曲げ加工方法であって、前記第１のレーザー光の走査を、前記ガラスを配置したステージを移動させることにより行う、ことを特徴とする。
【００１３】
請求項６の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のガラスの曲げ加工方法であって、前記第１のレーザー光の走査を、ガルバノスキャナーと、前記ガラスを配置したステージの移動との組み合わせにより行う、ことを特徴とする。
【００１４】
請求項７の発明は、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のガラスの曲げ加工方法であって、前記第１のレーザー光の光路の途中に、焦点移動用レンズと、集光レンズとを配置し、前記焦点移動用レンズを前記光路において前記第１のレーザー光の光源から前記集光レンズに向かう方向において進退自在とし、前記ガラスにおける前記第１のレーザー光の照射位置に応じて前記焦点移動用レンズを移動させることにより、前記照射位置によらず前記第１のレーザー光の焦点を前記ガラスの表面に位置させる、ことを特徴とする。
【００１５】
請求項８の発明は、請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のガラスの曲げ加工方法であって、前記第１のレーザー光の光路にビームエキスパンダーを設け、前記ビームエキスパンダーにより前記ガラスにおける照射位置に応じて前記第１のレーザー光のビーム径を変化させる、ことを特徴とする。
【００１６】
請求項９の発明は、請求項８に記載のガラスの曲げ加工方法であって、前記ビームエキスパンダーによってビーム径が調整された前記第１のレーザー光を非球面シリンドリカルレンズに入射させ、これによって前記非球面シリンドリカルレンズから出射されるライン状のレーザー光を前記ガラスの前記加工対象部分に照射する、ことを特徴とする。
【００１７】
請求項１０の発明は、請求項１ないし請求項９のいずれかに記載のガラスの曲げ加工方法であって、前記第１のレーザー光が中赤外レーザー光である、ことを特徴とする。
【００１８】
請求項１１の発明は、請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載のガラスの曲げ加工方法であって、前記ガラスの表面において吸収されるものの前記ガラスの内部に透過しない第２のレーザー光を前記第１のレーザー光の照射と同時に前記ガラスに照射する、ことを特徴とする。
【００１９】
請求項１２の発明は、請求項１１に記載のガラスの曲げ加工方法であって、前記第２のレーザー光の照射位置を前記第１のレーザー光の照射位置と一致させる、ことを特徴とする。
【００２０】
請求項１３の発明は、請求項１２に記載のガラスの曲げ加工方法であって、前記第２のレーザー光を前記第１のレーザー光と合成させたうえで前記ガラスに照射する、ことを特徴とする。
【００２１】
請求項１４の発明は、請求項１３に記載のガラスの曲げ加工方法であって、可視光である第３のレーザー光を前記第１のレーザー光と前記第２のレーザー光にさらに合成させたうえで前記ガラスに照射する、ことを特徴とする。
【００２２】
請求項１５の発明は、請求項１１ないし請求項１４のいずれかに記載のガラスの曲げ加工方法であって、前記第２のレーザー光がＣＯ２レーザー光である、ことを特徴とする。
【００２３】
請求項１６の発明は、請求項１または請求項２に記載のガラスの曲げ加工方法であって、前記第１のレーザー光を照射する前に前記ガラスの少なくとも前記加工対象部分をあらかじめ加熱しておく、ことを特徴とする。
【００２４】
請求項１７の発明は、請求項３に記載のガラスの曲げ加工方法であって、前記金型を加熱することによって前記ガラスを加熱した状態で、前記ガラスに前記第１のレーザー光を照射する、ことを特徴とする。
【００２５】
請求項１８の発明は、請求項５または請求項６に記載のガラスの曲げ加工方法であって、前記ステージを加熱することによって前記ガラスを加熱した状態で、前記ガラスに前記第１のレーザー光を照射する、ことを特徴とする。
【００２６】
請求項１９の発明は、ガラスに曲げ加工を行う加工装置であって、ガラスの内部において吸収される第１のレーザー光を出射する第１の光源と、前記ガラスが配置される配置箇所と、前記第１の光源から出射された前記第１のレーザー光を前記ガラスに照射する第１の光学系と、前記加工装置の各部の動作を制御する制御手段と、を備え、前記第１のレーザー光をあらかじめ定められた前記ガラスの加工対象部分に照射し、前記加工対象部分を前記ガラスの軟化点以上の温度に加熱して軟化領域とすることによって、前記ガラスを折曲または湾曲させる、ことを特徴とする。
【００２７】
請求項２０の発明は、請求項１９に記載の加工装置であって、前記ガラスに照射した前記第１のレーザー光に前記ガラスを走査させる走査手段をさらに備え、前記加工対象部分が線状に定められてなり、前記ガラスにおいて前記加工対象部分を挟んだ一方側を第１の部分とし、他方側を第２の部分とするときに、前記第１のレーザー光を前記走査手段によって前記加工対象部分に沿って走査しつつ照射することにより、前記ガラスを前記軟化領域のところで折曲させて前記第２の部分が前記第１の部分に対して所定の角度をなすように、曲げ加工を行う、ことを特徴とする。
【００２８】
請求項２１の発明は、請求項１９に記載の加工装置であって、前記ガラスに照射した前記第１のレーザー光に前記ガラスを走査させる走査手段と、上面が湾曲面となっている金型と、をさらに備え、前記金型の前記湾曲面の上に前記ガラスを載置した状態で、前記ガラスと前記湾曲面とが離隔している部分の少なくとも一部を含む範囲において、前記第１のレーザー光を、前記ガラスと前記湾曲面との離隔の程度に応じて入熱量を違えながら前記走査手段によって前記ガラスに対して走査しつつ照射し、前記ガラスに前記湾曲面に沿った前記軟化領域を形成することによって、前記ガラスを前記湾曲面に沿って湾曲させる、ことを特徴とする。
【００２９】
請求項２２の発明は、請求項２０または請求項２１に記載の加工装置であって、前記第１の光学系が前記第１のレーザー光の光路に配置されたガルバノスキャナーを含み、前記ガルバノスキャナーが前記走査手段を構成する、ことを特徴とする。
【００３０】
請求項２３の発明は、請求項２０または請求項２１に記載の加工装置であって、前記ガラスが配置されるステージをさらに備え、前記ステージに前記ガラスが配置され、前記第１のレーザー光が前記ガラスに対し照射された状態で、前記ステージが移動することによって、前記走査手段が実現される、ことを特徴とする。
【００３１】
請求項２４の発明は、請求項２０または請求項２１に記載の加工装置であって、前記第１の光学系が前記第１のレーザー光の光路に配置されたガルバノスキャナーを含み、前記ガラスが配置されるステージをさらに備え、前記走査手段が、前記ガルバノスキャナーと、前記第１のレーザー光が照射される際の前記ガラスを配置したステージの移動との組み合わせからなる、ことを特徴とする。
【００３２】
請求項２５の発明は、請求項１９ないし請求項２４のいずれかに記載の加工装置であって、前記第１の光学系が、前記第１のレーザー光の光路の途中に配置された焦点移動用レンズと、集光レンズと、をさらに含み、前記焦点移動用レンズは前記光路において前記第１のレーザー光の光源から前記集光レンズに向かう方向において進退自在に設けられてなり、前記ガラスにおける前記第１のレーザー光の照射位置に応じて前記焦点移動用レンズを移動させることにより、前記照射位置によらず前記第１のレーザー光の焦点を前記ガラスの表面に位置させる、ことを特徴とする。
【００３３】
請求項２６の発明は、請求項１９ないし請求項２５のいずれかに記載の加工装置であって、前記第１の光学系が、前記第１のレーザー光の光路に配置されたビームエキスパンダーをさらに含み、前記ビームエキスパンダーが、前記第１のレーザー光のビーム径を前記ガラスにおける照射位置に応じて変化させる、ことを特徴とする。
【００３４】
請求項２７の発明は、請求項２６に記載の加工装置であって、前記第１の光学系が、前記第１のレーザー光の光路に非球面シリンドリカルレンズをさらに備え、前記非球面シリンドリカルレンズは、前記ビームエキスパンダーよってビーム径が調整されたうえで入射した前記第１のレーザー光を、ライン状のレーザー光に変換して出射する、前記ガラスの前記加工対象部分に照射する、ことを特徴とする。
【００３５】
請求項２８の発明は、請求項１９ないし請求項２７のいずれかに記載の加工装置であって、前記第１のレーザー光が中赤外レーザー光である、ことを特徴とする。
【００３６】
請求項２９の発明は、請求項１９ないし請求項２８のいずれかに記載の加工装置であって、前記ガラスの表面において吸収されるものの前記ガラスの内部に透過しない第２のレーザー光を出射する第２の光源と、前記第２の光源から出射された前記第２のレーザー光を前記ガラスに照射する第２の光学系と、をさらに備え、前記第２のレーザー光を前記第１のレーザー光の照射と同時に前記ガラスに照射する、ことを特徴とする。
【００３７】
請求項３０の発明は、請求項２９に記載の加工装置であって、前記第２のレーザー光の照射位置を前記第１のレーザー光の照射位置と一致させる、ことを特徴とする。
【００３８】
請求項３１の発明は、請求項３０に記載の加工装置であって、前記第２のレーザー光を前記第１のレーザー光と合成させたうえで前記ガラスに照射する、ことを特徴とする。
【００３９】
請求項３２の発明は、請求項２９ないし請求項３１のいずれかに記載の加工装置であっって、可視光である第３のレーザー光を出射する第３の光源をさらに備え、前記第３のレーザー光を前記第１のレーザー光と前記第２のレーザー光にさらに合成させたうえで前記ガラスに照射する、ことを特徴とする。
【００４０】
請求項３３の発明は、請求項２９ないし請求項３２のいずれかに記載の加工装置であって、前記第２のレーザー光がＣＯ２レーザー光である、ことを特徴とする。
【００４１】
請求項３４の発明は、請求項１９または請求項２０に記載の加工装置であって、前記ガラスを加熱するガラス加熱手段をさらに備え、前記第１のレーザー光を照射する前に、前記ガラス加熱手段によって前記ガラスの少なくとも前記加工対象部分をあらかじめ加熱する、ことを特徴とする。
【００４２】
請求項３５の発明は、請求項２１に記載の加工装置であって、前記金型を加熱する金型加熱手段をさらに備え、前記金型加熱手段によって前記金型を加熱することにより前記ガラスを加熱した状態で、前記ガラスに前記第１のレーザー光を照射する、ことを特徴とする。
【００４３】
請求項３６の発明は、請求項２３または２４に記載の加工装置であって、前記ステージを加熱するステージ加熱手段をさらに備え、前記ステージ加熱手段によって前記ステージを加熱することにより前記ガラスを加熱した状態で、前記ガラスに前記第１のレーザー光を照射する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００４４】
請求項１ないし請求項３６の発明によれば、金型によるプレスによってガラスを曲げる場合に比して短時間で、かつ不要な入熱をすることなく、ガラスを所望の形状に折曲または湾曲させることが出来る。
【００４５】
特に、請求項２および請求項２０の発明によれば、あらかじめ定めた加工対象部分のみを加熱して軟化領域とすることで、ガラスを加工対象部分にて折曲させることができるので、短時間でかつ加工対象部分以外に入熱をすることなく、ガラスを折曲することが出来る。
【００４６】
特に、請求項３および請求項２１の発明によれば、ガラスの加熱温度そのものを従来のプレス加工に比して低くすることができるので、金型の温度についても、ガラスの軟化点よりも低く抑えることができる。それゆえ、金型の長寿命化が図れる。
【００４７】
特に、請求項４および請求項２２の発明によれば、ガルバノスキャナーを用いた自由度の高い走査が行えるので、照射時間（走査速度）や第１のレーザー光のビーム重なり量をガラスの場所毎に自由に違えることが可能となる。結果として、場所毎に入熱量を違えることにより、曲げ加工に際してガラスにおける温度分布をコントロールすることができ、それゆえ、ガラスの曲げ形状をコントロールすることができる。
【００４８】
特に、請求項５および請求項２３の発明によれば、ガルバノスキャナーにより走査する婆に比して、広範囲の走査が可能となる。
【００４９】
特に、請求項６および請求項２４の発明によれば、広範囲の走査を高速に行うことが可能となる。
【００５０】
特に、請求項７および請求項２５の発明によれば、加工位置によらず入熱量を一定にすることができる。
【００５１】
特に、請求項９および請求項２７の発明によれば、ガラスの面内方向における入熱量の分布をコントロールしつつガラスを加熱することが可能となる。
【００５２】
特に、請求項１２および請求項３０の発明によれば、厚み方向における入熱量の分布をコントロールしつつガラスを加熱することが可能となる。
【００５３】
特に、請求項１４および請求項３２の発明によれば、加工位置を容易に視認することができる。
【００５４】
特に、請求項１６ないし請求項１８および請求項３１ないし請求項３６の発明によれば、曲げ加工に要する時間が短縮される。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】ソーダライムガラスの透過スペクトルと反射スペクトルとを示す図である。
【図２】第１の加工態様について、概略的に示す図である。
【図３】第２の加工態様について、概略的に示す図である。
【図４】第１の構成例に係る加工装置１００について模式的に示す図である。
【図５】第２の構成例に係る加工装置２００について模式的に示す図である。
【図６】第３の構成例に係る加工装置３００について模式的に示す図である。
【図７】第４の構成例に係る加工装置４００について模式的に示す図である。
【図８】第５の構成例に係る加工装置５００について模式的に示す図である。
【図９】焦点移動用レンズと集光レンズの役割について説明するための図である。
【図１０】第６の構成例に係る加工装置６００について模式的に示す図である。
【図１１】第７の構成例に係る加工装置７００について模式的に示す図である。
【図１２】第８の構成例に係る加工装置８００について模式的に示す図である。
【図１３】変形例について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００５６】
＜加工の概要＞
図１は、一般的に広く使用されるガラス種であるソーダライムガラスの透過スペクトルと反射スペクトルとを示す図である。なお、ガラスの厚みは０．７ｍｍとしている。図１によれば、中赤外レーザーの発光波長域である３μｍ〜５μｍの波長範囲においては、反射率は１０％程度と低い一方で、透過率は７０％程度となっている。このことは、中赤外レーザーがソーダライムガラスに照射された場合、内部での吸収が起こり、これによってガラスが局所的にあるいは全体的に加熱されることを意味する。なお、透過率は６μｍ以上でほぼゼロである。また、反射率は、ＣＯ２レーザーの発光波長域に含まれる１０μｍ近辺にピークを有し、２１μｍ近辺においてもブロードなピークが存在する。
【００５７】
本実施の形態においては、このことを利用して、中赤外レーザーを照射することによりガラスの曲げ加工を行う。以下、中赤外レーザーのことを単にレーザーまたはレーザー光とも称する。なお、図１からわかるように、ＣＯ２レーザーは表面においては吸収されるものの、内部には透過しない。それゆえ、ガラスの曲げ加工においては、ＣＯ２レーザーの単独での使用は適さない。
【００５８】
図２および図３は、本実施の形態において行う曲げ加工の代表的な態様（第１の加工態様および第２の加工態様）について、概略的に示す図である。
【００５９】
（第１の加工態様）
図２は、板状のガラス１をあらかじめ定めた折曲予定位置Ｐに沿って折り曲げる加工を行う場合を示している。以下、係る加工態様を第１の加工態様と称する。折曲予定位置Ｐが第１の加工態様における加工対象部分となる。なお、図２に示す場合においては、折曲予定位置Ｐは図面に垂直な方向に線状に延在するよう定められてなり、かつ、ガラス１において折曲予定位置Ｐを挟んだ一方側である第１の部分１ａに対し、他方側である第２の部分１ｂが所定の角度をなすように、曲げ加工を行うものとする。
【００６０】
係る場合、図２（ａ）に示すように、ガラス１は、少なくとも折曲予定位置Ｐと第２の部分１ｂとを水平方向に突出させる態様にて、保持手段２により水平に保持される。なお、水平面内における保持手段２と折曲予定位置Ｐとの間隔は、ガラス１の厚みや材質、所望される折曲の程度などによって、適宜に定められてよい。
【００６１】
なお、図２においては図示の簡単のため、ガラス１を保持手段２にて保持する様子を、第１の部分１ａを上面が平坦な保持手段２に載置する態様にて示しているが、実際には、保持手段２によるガラス１の保持は、吸引、把持、挟持、接着、螺合、嵌合など、種々の態様が採用されてよく、保持手段２もそれらの保持態様に応じた形態および構成を有していてよい。
【００６２】
そして、このようにガラス１が保持手段２に水平に保持された状態で、折曲予定位置Ｐに対し上方からレーザー光ＬＢを照射する。より具体的には、あらかじめ種々の照射条件（ビーム径、ビーム形状、強度、走査速度、往復回数など）が好適に設定されることで、ガラス１における被照射領域をガラス軟化点以上に加熱可能とされたレーザー光ＬＢを、所定の光源から出射させ、適宜に構成された光学系のもと、図面に垂直な方向に延在する折曲予定位置Ｐに沿って走査しつつ照射する。
【００６３】
すると、照射されたレーザー光ＬＢの一部が折曲予定位置Ｐにおいてガラス１の内部に吸収されることで、図２（ｂ）に示すように、折曲予定位置Ｐに沿って、ガラス軟化点以上に加熱された軟化領域ＲＥが形成される。軟化領域ＲＥは周囲よりも強度が弱いので、保持手段２によって保持されていないガラス１の第２の部分１ｂは、自重および／またはガラス１内に生じる内部応力の作用により、図２（ｃ）において矢印ＡＲ１にて示すように、水平方向から下方に向けて折れ曲がる。換言すれば、ガラス１は軟化領域ＲＥのところで折曲される。折れ曲がりの程度は、ガラス１の材質や厚みに応じて照射条件を違えることにより、調整が可能である。あるいは、軟化領域ＲＥが形成された状態において外力を作用させ、曲げの程度を調整する態様であってもよい。
【００６４】
軟化領域ＲＥの形成に要する時間は、数秒から数十秒程度であり、金型によるプレスに際してガラスを加熱するのに数百秒程度を要するのに比して十分に短い。また、所望の折曲が実現されてレーザー光ＬＢの照射を終えると、軟化領域ＲＥの温度は速やかに低下する。また、軟化領域ＲＥ以外への入熱はほとんど生じない。
【００６５】
すなわち、第１の加工態様によれば、短時間でかつ不要な入熱をすることなく、ガラス１を折曲予定位置Ｐに沿って所望の程度に折曲することが出来る。
【００６６】
なお、第１の加工態様における加工対象となるガラス１は、板状のものには限られず、棒状のものであってもよい。また、下方からレーザー光ＬＢを照射することにより、ガラス１を上方に折曲させることも可能である。
【００６７】
また、レーザー光ＬＢの照射に先立ち、少なくとも折曲予定位置Ｐを含む部分をあらかじめ所定の加熱手段によって加熱（予熱）しておく態様であってもよい。係る場合、曲げ加工に要する時間が短縮され、また、曲げ加工時のガラスの割れ（破壊）が発生しにくくなる。
【００６８】
（第２の加工態様）
図３は、板状のガラス１をあらかじめ用意した金型３に沿って湾曲させる加工を行う場合を示している。以下、係る加工態様を第２の加工態様と称する。係る第２の加工態様においては、湾曲対象範囲全体が本態様における加工対象部分となる。なお、図３に示す場合においては、金型３の上面は図面に平行な面内において上に凸に湾曲する湾曲面３ａとなっており、同一の湾曲態様にて図面に垂直な方向に延在しているものとする。そして、ガラス１が全体として湾曲面３ａに沿って湾曲するように、曲げ加工を行うものとする。
【００６９】
係る場合、図３（ａ）に示すように、ガラス１は、金型３の湾曲面３ａ上に載置される。その際、ガラス１は、位置ずれを起こさぬよう、図示を省略する保持手段にて適宜に保持されてよい。より詳細には、ガラス１は、図面視左右方向における中心位置１ｃにおいては金型３と接する一方で端部１ｅにおいては離隔するように、載置される。係る場合、端部１ｅに近いほど、ガラス１を大きく湾曲させる必要があることになる。
【００７０】
そして、このように金型３上に載置されたガラス１に対し、上方からレーザー光ＬＢを図面に垂直な方向に走査しつつ照射する。具体的には、図３（ｂ）において矢印ＡＲ２にて示すように、走査位置を中心位置１ｃと端部１ｅの間で順次に違えつつ、図面に垂直な方向に沿ったレーザー光ＬＢによる走査を行う。すなわち、図面に垂直な方向に沿った互いに平行な複数箇所における走査を行うようにする。なお、図３（ｂ）においては中心位置１ｃから離隔した範囲でのみレーザー光ＬＢの照射がなされているが、実際の走査範囲は金型３の湾曲面３ａの形状や、ガラスの材質、厚みなどに応じて適宜に定められてよい。
【００７１】
第１の加工態様と同様、レーザー光ＬＢの種々の照射条件を好適に設定したうえで所定の光源から出射させ、適宜に構成された光学系のもと、ガラスに照射することで、それぞれの照射位置においてガラス軟化点以上に加熱された軟化領域ＲＥを形成させることができる。しかもその際、中心位置１ｃから端部１ｅに向かうほど、ガラス１が大きく湾曲するよう、個々の走査の際のレーザー光ＬＢの照射条件を違えることによりガラス１と湾曲面３ａとの離隔の程度に応じて入熱量を違えることで、ガラス１を湾曲面３ａに沿って湾曲させることが可能となる。なお、ガラス１と湾曲面３ａとの離隔の程度に応じた入熱量の調整は、例えば、離隔の程度が大きい箇所ほど、レーザー光ＬＢの強度を大きくすることや、照射の繰り返し回数を増やすことや、走査速度を落とすことなどによって実現される。
【００７２】
中心位置１ｃの図面視左側においても同様の走査を行うようにすれば、最終的には、図３（ｃ）に示すように、ガラス１全体が湾曲面３ａに沿って湾曲することになる。
【００７３】
なお、図３に示す場合においては、金型３の湾曲形状は図面に垂直な方向において一様であるが、当該方向において場所により湾曲形状が異なるような場合、つまりは湾曲形状が三次元的な場合は、例えば、図面に垂直な方向における走査の途中において、湾曲形状に応じて照射条件を違えるようにするなどの態様により、係る金型３の湾曲形状に応じてガラス１を湾曲させることが可能である。
【００７４】
係る第２の加工態様の場合、金型３が高温のガラス１と接触する時間は従来のプレス加工に比して短い。また、ガラス１の加熱温度そのものを従来のプレス加工に比して低くすることができるので、金型３の温度についても、仮に湾曲の容易のために加熱する場合であっても、ガラスの軟化点よりも低く抑えることができる。よって、第２の加工態様によれば、金型３の長寿命化が図れる。
【００７５】
なお、第２の加工態様において用いる金型３は、湾曲面３ａ上に凸に湾曲しているものに限られず、下に凸に湾曲するものであってもよく、両者が併存するものであってもよい。後者の場合、波形状のガラス１が得られることになる。
【００７６】
また、レーザー光ＬＢの照射に先立ち、あるいはさらに、レーザー光ＬＢを照射している間、金型３を所定の金型加熱手段によって加熱する態様であってもよい。係る場合、曲げ加工に要する時間が短縮され、また、曲げ加工時のガラスの割れ（破壊）が発生しにくくなる。
【００７７】
＜加工装置＞
以下、上述した第１および／または第２の加工態様によるガラス１の加工を実現可能な加工装置について説明する。
【００７８】
上述した第１および／または第２の加工態様の実現には、少なくとも、レーザー光ＬＢ（中赤外レーザー）を出射可能な光源と、レーザー光ＬＢを所望の位置にて照射しかつ所望の方向に走査させるための構成が必要である。また、加工に際してガラスを位置決めするための構成や、姿勢を調整したりするための構成も適宜設けられるのが好ましい。
【００７９】
以下においては、主としてレーザー光ＬＢの照射および走査に関わる構成が相異なる、加工装置の種々の構成例について、順次に説明する。
【００８０】
（第１の構成例）
図４は、第１の構成例に係る加工装置１００について模式的に示す図である。加工装置１００は、基台１００ｂに配設されたレーザー光ＬＢの光源１０１と、２つのガルバノミラー１１１および１１２からなるガルバノスキャナー１１０と、装置の各部の動作を制御するコントローラ１００ｃとを主として備える。ガルバノミラー１１１および１１２は、互いに直交する相異なる２つの方向をそれぞれの揺動軸として揺動自在に設けられてなる。また、加工装置１００は、第１の加工態様による曲げ加工を想定し、ガラス１を保持手段２にて保持し、所定の配置箇所に配置するようになっている。なお、好ましくは、加工装置１００は、ガラス１の配置位置を定めるための位置決め機構（図示せず）を備える（以降の構成例においても同様）。
【００８１】
図４に示す場合においては、光源１０１は水平面内のある方向にレーザー光ＬＢを出射するように設けられてなり、ガルバノミラー１１１は鉛直方向に沿った揺動軸周りにΔθ１なる角度範囲にて揺動自在に設けられてなり、ガルバノミラー１１２は、水平面内において光源１０１からのレーザー光ＬＢの出射方向に直交する方向に沿った揺動軸周りにΔθ２なる角度範囲にて揺動自在に設けられてなる。そして、光源１０１から出射されたレーザー光ＬＢは、ガルバノミラー１１１にていったん反射された後、続いてガルバノミラー１１２によって反射されて、保持手段２に保持されたガラス１に照射されるようになっている。ガルバノミラー１１１および／または１１２を所定の条件に基づき揺動させることにより、ガラス１に対し照射されるレーザー光ＬＢによる、水平面内における走査が行えるようになっている。
【００８２】
なお、光源１０１からガルバノミラー１１１に至る光路の途中位置に、図示しない集光レンズを設け、光源１０１から出射されたレーザー光ＬＢのビーム径を所定のサイズに調整する態様であってもよい（図８、図９参照）。
【００８３】
加工装置１００においては、ガルバノスキャナー１１０を用いた高速スキャンにより、レーザー光ＬＢの強度分布の影響を平均化したガラス１の加熱が可能となっている。それゆえ、加工装置１００においては、ビームモードが必ずしも良好ではない高出力レーザーであっても、使用が可能となっている。
【００８４】
また、加工装置１００においては、ガルバノスキャナー１１０を用いた自由度の高い走査が行えるので、照射時間（走査速度）、レーザー光ＬＢのビーム重なり量をガラス１の場所毎に自由に違えることが可能となっている。これはすなわち、場所毎に入熱量を違えることにより、曲げ加工に際してガラス１における温度分布をコントロールでき、それゆえ、ガラスの曲げ形状をコントロールできることを意味する。
【００８５】
（第２の構成例）
図５は、第２の構成例に係る加工装置２００について模式的に示す図である。加工装置２００は、加工装置１００と同様に、基台２００ｂに配設されたレーザー光ＬＢの光源２０１と、２つのガルバノミラー２１１および２１２からなるガルバノスキャナー２１０と、装置の各部の動作を制御するコントローラ２００ｃとを主として備える。ガルバノミラー２１１および２１２は、互いに直交する相異なる２つの方向をそれぞれの揺動軸として揺動自在に設けられてなる。
【００８６】
なお、加工装置１００と同様、光源２０１からガルバノミラー２１１に至る光路の途中位置に、図示しない集光レンズを設け、光源２０１から出射されたレーザー光ＬＢのビーム径を所定のサイズに調整する態様であってもよい。
【００８７】
一方で、加工装置２００は、加工装置１００とは異なり、第２の加工態様による曲げ加工を想定し、ガラス１を金型３にて載置し、図示しない所定の保持手段にて保持することにより、所定の配置箇所に配置するようになっている。そして、加工装置２００は、第２の加工態様による曲げ加工をより好適に行えるよう、金型３を加熱するためのヒーター２２１をさらに備えている。
【００８８】
係る加工装置２００においても、加工装置１００においてガルバノスキャナー１１０を用いる場合と同様、ガルバノスキャナー２１０を用いることにより、ガラス１に対し照射されるレーザー光ＬＢによる、水平面内における走査が行えるようになっている。
【００８９】
また、ヒーター２２１により金型３を加熱する場合の加熱温度は、上述したように、ガラス１の軟化点よりも低い温度で十分である。
【００９０】
なお、ヒーター２２１に代えて、あるいはこれに追加して、温風を吹き付けることによって金型３を加熱する、温風加熱手段が設けられる態様であってもよい（以降の構成例においても同様）。
【００９１】
（第３の構成例）
図６は、第３の構成例に係る加工装置３００について模式的に示す図である。加工装置３００は、基台３００ｂに配設されたレーザー光ＬＢの光源３０１と、装置の各部の動作を制御するコントローラ３００ｃとを備える点では、加工装置１００および２００と同様であるが、ガルバノスキャナーは設けられていない。
【００９２】
代わって、加工装置３００は、レーザー光ＬＢを反射してその照射方向を変更するミラー３３１と、ガラス１を水平面内の互いに直交する２方向に移動自在な第１ステージ３４１および第２ステージ３４２とを備える。
【００９３】
図６に示す場合においては、光源１０１は水平面内のある方向にレーザー光ＬＢを出射するように設けられてなり、ミラー３３１は、係るレーザー光ＬＢを鉛直下方に向けて反射するように設けられてなり、第１ステージ３４１はガラス１をｘ軸方向の所定範囲（Δｘ）にて移動自在に設けられてなり、第２ステージ３４２はガラス１をｘ軸方向と直交するｙ軸方向の所定範囲（Δｙ）にて移動自在に設けられてなる。なお、より具体的には、ガラス１は、第１の加工態様においては図示しない保持手段２により保持され、第２の加工態様においては図示しない金型３に載置された状態で、移動させられる。
【００９４】
係る加工装置３００においては、光源１０１から出射されたレーザー光ＬＢは、ミラー３３１にて鉛直下方に反射されて、ガラス１に照射されるようになっている。そして、レーザー光ＬＢが光源３０１から出射された状態で第１ステージ３４１および／または第２ステージ３４２を所定の条件に基づき移動させることにより、レーザー光ＬＢによる、水平面内における走査（相対走査）が行えるようになっている。係る場合、ガルバノスキャナーを用いる場合に比して、広範囲の走査が可能となる。
【００９５】
なお、加工装置３００においても、光源３０１からミラー３３１に至る光路の途中位置に、図示しない集光レンズを設け、光源３０１から出射されたレーザー光ＬＢのビーム径を所定のサイズに調整する態様であってもよい。
【００９６】
また、図示しない所定のステージ加熱手段によって第１ステージ３４１および第２ステージ３４２が加熱可能とされてなり、これら第１ステージ３４１および第２ステージ３４２加熱することによりガラス１を加熱した状態で、ガラス１にレーザー光ＬＢを照射する態様であってもよい（以降の構成例においても同様）。係る場合、曲げ加工に要する時間が短縮され、また、曲げ加工時のガラスの割れ（破壊）が発生しにくくなる。
【００９７】
また、加工装置１００または２００と、加工装置３００の中間の構成として、１つのガルバノスキャナーと１つのステージとを備え、前者の揺動と後者の移動との組み合わせにより、レーザー光ＬＢの走査を可能とするよう、加工装置が構成されてもよい。
【００９８】
（第４の構成例）
図７は、第４の構成例に係る加工装置４００について模式的に示す図である。加工装置４００は、加工装置１００および２００と同様に、基台４００ｂに配設されたレーザー光ＬＢの光源４０１と、２つのガルバノミラー４１１および４１２からなるガルバノスキャナー４１０と、装置の各部の動作を制御するコントローラ４００ｃとを備えるとともに、加工装置３００と同様に、ガラス１を水平面内の互いに直交する２方向に移動自在な第１ステージ４４１および第２ステージ４４２とを備える。
【００９９】
図７に示す場合においては、光源４０１は水平面内のある方向にレーザー光ＬＢを出射するように設けられてなり、ガルバノミラー４１１は鉛直方向に沿った揺動軸周りにΔθ１なる角度範囲にて揺動自在に設けられてなり、ガルバノミラー４１２は、水平面内において光源４０１からのレーザー光ＬＢの出射方向に直交する方向に沿った揺動軸周りにΔθ２なる角度範囲にて揺動自在に設けられてなる。
【０１００】
そして、光源４０１から出射されたレーザー光ＬＢは、ガルバノミラー４１１にていったん反射された後、続いてガルバノミラー４１２によって反射されて、第１ステージ４４１および第２ステージ４４２上に配置されたガラス１に照射されるようになっている。そして、レーザー光ＬＢが光源４０１から出射された状態でガルバノミラー４１１および／または４１２を所定の条件に基づき揺動させるとともに、第１ステージ４４１および／または第２ステージ４４２を所定の条件に基づき揺動させることにより、ガラス１に対し照射されるレーザー光ＬＢによる、水平面内における走査が行えるようになっている。
【０１０１】
すなわち、係る加工装置４００は、ステージを備えることによりレーザー光ＬＢの走査範囲を大きくすることが出来るという効果と、ガルバノスキャナー４１０の具備による加工時間の短縮という効果とを併せ持っている。すなわち、広範囲の走査を高速で行うことが可能となっている。
【０１０２】
なお、加工装置４００においても、光源４０１からガルバノミラー４１１に至る光路の途中位置に、図示しない集光レンズを設け、光源４０１から出射されたレーザー光ＬＢのビーム径を所定のサイズに調整する態様であってもよい。
【０１０３】
（第５の構成例）
図８は、第５の構成例に係る加工装置５００について模式的に示す図である。加工装置５００は、加工装置２００と同様に、基台５００ｂに配設されたレーザー光ＬＢの光源５０１と、２つのガルバノミラー５１１および５１２からなるガルバノスキャナー５１０と、金型３を加熱するためのヒーター５２１と、装置の各部の動作を制御するコントローラ５００ｃとを主として備える。ガルバノミラー５１１および５１２は、互いに直交する相異なる２つの方向をそれぞれの揺動軸として揺動自在に設けられてなる。
【０１０４】
なお、図８においては第２の加工態様による曲げ加工の実施を想定して加工装置５００がヒーター５２１を備える場合を例示しているが、これは必須の態様ではなく、加工装置５００は第１の加工態様による曲げ加工に用いられてもよい。
【０１０５】
また、加工装置５００は、上述の構成要素に加え、光源５０１からガルバノミラー５１１に至るレーザー光ＬＢの光路の途中位置に、焦点移動用レンズ５５１と、集光レンズ５５２とをこの順にさらに備える。なお、焦点移動用レンズ５５１にはレンズ移動機構５５１ｍが付設されてなり、係るレンズ移動機構５５１ｍが作動することにより、光源５０１から集光レンズ５５２に向かう方向において所定範囲（ΔＬ）で進退自在とされてなる。
【０１０６】
図９は、焦点移動用レンズと集光レンズの役割について説明するための図である。なお、上述のように実際の加工装置においては２つのガルバノミラーが設けられるが、図９においては、説明の簡単のため、ガルバノミラーＭｇは１つであるとする。
【０１０７】
まず、図９（ａ）は、レーザー光ＬＢの光源とガルバノミラーＭｇとの間に集光レンズＬｃのみを備える場合の、ガラス１に対するレーザー光ＬＢの照射の様子を示している。
【０１０８】
係る場合、集光レンズＬｃにより収束させたレーザー光ＬＢを揺動するガルバノミラーＭｇに入射すると、レーザー光ＬＢの焦点（ビームスポット）Ｆの軌跡は、ガルバノミラーＭｇの揺動に応じて、円弧Ｃを描くことになる。このことはすなわち、ガルバノミラーＭｇがある姿勢のときに焦点Ｆがガラス１の表面に一致していたとしても、他の姿勢となったときには焦点Ｆがガラス１の表面からずれることを意味する。係る場合、ガラス１におけるレーザー光ＬＢの照射位置（あるいはガルバノミラーＭｇの姿勢）によりレーザー光ＬＢの集光スポット径に違いが生じ、結果として、照射位置によって入熱量が異なってしまうことになる。
【０１０９】
これに対し、図９（ｂ）に示すように、集光レンズＬｃの手前（光源側）に、所定範囲（ΔＬ）で進退自在な焦点移動用レンズＬｍを設けた場合、ガルバノミラーＭｇの揺動動作に焦点移動用レンズＬｍの移動動作を同期させることで、ガルバノミラーＭｇの姿勢によらずレーザー光ＬＢの焦点Ｆをガラス１の表面に位置させることが可能となる。係る場合、ガラス１におけるレーザー光ＬＢの照射位置によらず、レーザー光ＬＢの集光スポット径を一定に保つことができる。
【０１１０】
あるいは、曲げ加工の進行途中など、レーザー光ＬＢのガラス１における被照射位置の高さが場所によって異なる場合には、いずれの場所においても集光スポット径が一定となるよう、焦点Ｆの高さ位置を意図的に違えることも可能である。
【０１１１】
図８に示す場合においては、このことに基づき、光源６０１から水平面内のある方向に出射されたレーザー光ＬＢは、焦点移動用レンズ５５１および集光レンズ５５２を経たうえでガルバノミラー４１１さらにはガルバノミラー４１２に到達し、その後、ガラス１に照射されるようになっている。そして、ガルバノミラー５１１および５１２の揺動に応じて、レンズ移動機構５５１ｍが焦点移動用レンズ５５１を移動させることによって、ガラス１の曲げ加工に際し、加工位置によらず入熱量を一定にすることができるようになっている。
【０１１２】
なお、例えば加工装置１００などのように、焦点移動用レンズ５５１と、集光レンズ５５２とを備えていない場合であっても、走査速度や走査ピッチを照射位置ごとに違えることで、入熱量をほぼ一定にすることは可能である。
【０１１３】
（第６の構成例）
図１０は、第６の構成例に係る加工装置６００について模式的に示す図である。加工装置６００は、基台６００ｂに配設されたレーザー光ＬＢの光源６０１と、金型３を加熱するためのヒーター６２１と、レーザー光ＬＢを反射してその照射方向を変更するミラー６３１と、装置の各部の動作を制御するコントローラ６００ｃとを備える点では、加工装置３００と同様であるが、ガラス１を移動させる機構としては、水平面内のある一の方向の所定範囲にて移動自在に設けられてなるステージ６４２のみが設けられており、当該方向に直交する方向にガラス１を移動させるステージは設けられていない。
【０１１４】
代わって、加工装置６００は、光源６０１からミラー６３１に至るレーザー光ＬＢの光路の途中位置に、ビームエキスパンダー６６１を備える。ビームエキスパンダー６６１は、光源６０１から出射されたレーザー光ＬＢのビーム径を変化させることが可能なものである。さらには、ミラー６３１とステージ６４２上に配置されたガラス１との間に、非球面シリンドリカルレンズ６７１を備える。非球面シリンドリカルレンズ６７１は、光源６０１からガウシアンビームとして出射されるレーザー光ＬＢを、ラインビームＬＢＬに変換する機能を有する。
【０１１５】
なお、図１０においては第２の加工態様による曲げ加工の実施を想定して加工装置６００がヒーター６２１を備える場合を例示しているが、これは必須の態様ではなく、加工装置６００は第１の加工態様による曲げ加工に用いられてもよい。
【０１１６】
また、図１０に示す場合においては、ステージ６４２の移動方向を加工装置３００のステージ３４２の移動方向と同様にｙ軸方向であるとするとともに、ラインビームＬＢＬの延在方向がｘ軸方向であり、当該方向に所定幅ｗを有するものとする。
【０１１７】
係る加工装置６００においては、光源６０１から水平面内のある方向に出射されたレーザー光ＬＢは、ビームエキスパンダー６６１を経たうえでミラー６３１にて鉛直下方に反射され、非球面シリンドリカルレンズ６７１に入射する。そして、非球面シリンドリカルレンズ６７１においては、入射したレーザー光ＬＢが、ｘ軸方向に所定幅ｗを有するラインビームＬＢＬに変換されて、下方へと出射される。このラインビームＬＢＬが、ガラス１に照射される。このとき、ステージ６４２を静止させたままであれば、ｘ軸方向に沿ってライン状に加熱領域が形成され、ラインビームＬＢＬの照射とともにステージ６４２を移動させることによって、ｙ軸方向においてラインビームＬＢＬによる走査を行えば、面状に加熱領域が形成される。
【０１１８】
係る場合においては、ビームエキスパンダー６６１によって非球面シリンドリカルレンズ６７１に入射するレーザー光ＬＢのビーム径を代えることによって、ラインビームＬＢＬの幅方向における強度分布を変化させることが可能である。例えば、ラインビームＬＢＬの中央部分の強度を他より大きくしたり、小さくしたりすることができる。
【０１１９】
また、非球面シリンドリカルレンズ６７１に入射するレーザー光ＬＢを偏心させることで、ラインビームＬＢＬの強度の幅方向における左右のバランスを違えることも可能である。
【０１２０】
加工装置６００を用いることで、ガラス１の曲げ加工に際し、ガラス１の面内方向における入熱量の分布をコントロールしつつガラス１を加熱することが可能となる。
【０１２１】
なお、上述のようにステージ６４２を用いて照射位置を移動させことで、ラインビームＬＢＬによる走査を行う構成に代え、一のガルバノミラーを設けてラインビームＬＢＬを走査する態様であってもよい。
【０１２２】
（第７の構成例）
図１１は、第７の構成例に係る加工装置７００について模式的に示す図である。加工装置７００は概略、中赤外レーザーによるガラス１の内部の加熱に加えて、ＣＯ２レーザーによるガラス１の表面の加熱についても、重畳的に行えるようにしたものである。
【０１２３】
加工装置７００においては、ＣＯ２レーザーＬＢ１を出射する第１の光源７０１が、中赤外レーザーＬＢ２を出射する第２の光源７０２ともども基台７００ｂに配設されてなる。加えて、照射位置確認用の可視光レーザー光ＬＢ３を出射する第３の光源７０３も、基台７００ｂに配設されてなる。
【０１２４】
さらには、第２の光源７０２から出射される中赤外レーザー光ＬＢ２と第３の光源７０３から出射される可視光レーザー光ＬＢ３とを重畳（合成）するダイクロイックミラー７８１と、係るダイクロイックミラー７８１から出射された中赤外レーザー光ＬＢ２と可視光レーザー光ＬＢ３との重畳光を第１の光源７０１から出射されたＣＯ２レーザー光ＬＢ１と重畳（合成）するダイクロイックミラー７８２も、基台７００ｂに配設されてなる。
【０１２５】
加工装置７００はさらに、加工装置２００などと同様、２つのガルバノミラー７１１および７１２からなるガルバノスキャナー７１０と、金型３を加熱するためのヒーター７２１と、装置の各部の動作を制御するコントローラ７００ｃとを備える。ガルバノミラー７１１および７１２は、互いに直交する相異なる２つの方向をそれぞれの揺動軸として揺動自在に設けられてなる。
【０１２６】
なお、図１１においては第２の加工態様による曲げ加工の実施を想定して加工装置７００がヒーター７２１を備える場合を例示しているが、これは必須の態様ではなく、加工装置７００は第１の加工態様による曲げ加工に用いられてもよい。
【０１２７】
図１１に示す場合においてはさらに、第１の光源７０１からダイクロイックミラー７８２に至るＣＯ２レーザー光ＬＢ１の光路の途中に、ビームエキスパンダー７６１が設けられ、ＣＯ２レーザー光ＬＢ１のビーム径を調整できるようになっている。
【０１２８】
一方、第２の光源７０２からダイクロイックミラー７８１に至る中赤外レーザー光ＬＢ２の光路の途中には、ビームエキスパンダー７６２と、レンズ移動機構７５１ｍが付設された焦点移動用レンズ７５１と、集光レンズ７５２とがこの順に設けられてなり、ビームエキスパンダー７６２を用いた中赤外レーザー光ＬＢ２のビーム径の調整と、焦点移動用レンズ７５１および集光レンズ７５２を用いた焦点Ｆの位置制御とが行えるようになっている。
【０１２９】
なお、図１１においては、ビームエキスパンダー７６１からダイクロイックミラー７８２に至るＣＯ２レーザー光ＬＢ１の光路がミラー７３１によって曲げられており、集光レンズ７５２からダイクロイックミラー７８２に至る中赤外レーザー光ＬＢ２の光路がミラー７３２によって曲げられているが、これらはともに図１１における構成要素の配置の都合によるものであり、必須の態様ではない。
【０１３０】
図１１に示す加工装置７００においては、ビームエキスパンダー７６１によってビーム径が調整されたＣＯ２レーザー光ＬＢ１と、ビームエキスパンダー７６２によってビーム径が調整されたうえで焦点移動用レンズ７５１および集光レンズ７５２によって焦点位置が調整される中赤外レーザーＬＢ２とが、ダイクロイックミラー７８２にて重畳されたうえで、ガルバノミラー７１１さらにはガルバノミラー７１２によって反射されて、金型３上に載置されたガラス１に照射されるようになっている。
【０１３１】
そして、ガルバノミラー７１１および／または７１２を所定の条件に基づき揺動させることにより、ＣＯ２レーザー光ＬＢ１と中赤外レーザーＬＢ２とによるガラス１の走査を、同時にかつ同一位置にて行えるようになっている。
【０１３２】
係る場合、ＣＯ２レーザー光ＬＢ１はガラス１の表面を選択的に加熱し、中赤外レーザーＬＢ２はガラス１の表面から内部に至る範囲を加熱する。両者の照射強度を適宜に調整することで、ガラス１の曲げ加工に際し、厚み方向における入熱量の分布をコントロールしつつガラス１を加熱することが可能となる。
【０１３３】
あるいは、ＣＯ２レーザー光ＬＢ１と中赤外レーザーＬＢ２の一方のみを、選択的に用いることも可能である。さらには、ガラス１の場所によって、ＣＯ２レーザー光ＬＢ１あるいは中赤外レーザーＬＢ２の一方のみの照射と、両者の重畳光の照射とを、使い分ける態様であってもよい。
【０１３４】
加えて、加工装置８００においては、これらのＣＯ２レーザー光ＬＢ１および中赤外レーザーＬＢ２に対してさらに、第３の光源７０３から出射される可視光レーザー光ＬＢ３を重畳させ、両者の加工位置に可視光レーザー光ＬＢ３を照射することも可能となっている。これにより、加工位置を容易に視認することができる。
【０１３５】
（第８の構成例）
図１２は、第８の構成例に係る加工装置８００について模式的に示す図である。加工装置８００は、中赤外レーザーによるガラス１の内部の加熱と、ＣＯ２レーザーによるガラス１の表面の加熱とを行えるよう構成されている点では、加工装置７００と同様であるが、両者を独立に実施出来るよう構成されている点で、加工装置７００とは相違する。
【０１３６】
具体的には、加工装置８００においては、加工装置７００と同様、ＣＯ２レーザーＬＢ１を出射する第１の光源８０１と、中赤外レーザーＬＢ２を出射する第２の光源８０２とが、基台８００ｂに配設されてなる。加工装置８００はさらに、金型３を加熱するためのヒーター８２１と、装置の各部の動作を制御するコントローラ８００ｃとを備える。
【０１３７】
第１の光源８０１から出射されたＣＯ２レーザー光ＬＢ１は、その光路途中に備わるビームエキスパンダー８６１によって、ビーム径が調整されるようになっている。また、第２の光源８０２から出射された中赤外レーザー光ＬＢ２の光路の途中には、ビームエキスパンダー８６２と、レンズ移動機構８５１ｍが付設された焦点移動用レンズ８５１と、集光レンズ８５２とがこの順に設けられてなり、ビームエキスパンダー８６２を用いた中赤外レーザー光ＬＢ２のビーム径の調整と、焦点移動用レンズ８５１および集光レンズ８５２を用いた焦点Ｆの位置制御とが行えるようになっている。
【０１３８】
ただし、ビームエキスパンダー８６１によって、ビーム径が調整されたＣＯ２レーザー光ＬＢ１と、ビームエキスパンダー８６２を用いたビーム径の調整と、点移動用レンズ８５１および集光レンズ８５２を用いた焦点Ｆの位置制御とがなされた中赤外レーザー光ＬＢ２とは、ダイクロイックミラーによって重畳されることなく、それぞれに、ガルバノスキャナーによる走査の対象となる。
【０１３９】
具体的には、加工装置８００には、ＣＯ２レーザー光ＬＢ１による走査を行うためのガルバノスキャナー８１０Ａと、中赤外レーザー光ＬＢ２による走査を行うためのガルバノスキャナー８１０Ｂとが設けられてなる。前者は、２つのガルバノミラー８１１および８１２からなり、後者は、２つのガルバノミラー８１３および８１４からなる。ガルバノミラー８１１および８１２は、互いに直交する相異なる２つの方向をそれぞれの揺動軸として揺動自在に設けられてなる。同様に、ガルバノミラー８１３および８１４も、互いに直交する相異なる２つの方向をそれぞれの揺動軸として揺動自在に設けられてなる。
【０１４０】
なお、図１２においては、ビームエキスパンダー８６１からガルバノミラー８１１に至るＣＯ２レーザー光ＬＢ１の光路がミラー８３１および８３２によって曲げられており、ビームエキスパンダー８６２からガルバノミラー８１１に至る中赤外レーザー光ＬＢ２の光路がミラー８３３、８３４によって曲げられているが、これらはともに図１２における構成要素の配置の都合によるものであり、必須の態様ではない。
【０１４１】
図１２に示す場合においては、第１の光源８０１は水平面内のある方向にＣＯ２レーザー光ＬＢ１を出射するように設けられてなり、ガルバノミラー８１１は鉛直方向に沿った揺動軸周りにΔθ１なる角度範囲にて揺動自在に設けられてなり、ガルバノミラー８１２は、水平面内のある方向に沿った揺動軸周りにΔθ２なる角度範囲にて揺動自在に設けられてなる。そして、ＣＯ２レーザー光ＬＢ１が第１の光源８０１から出射された状態でガルバノミラー８１１および／または８１２を所定の条件に基づき揺動させることにより、ガラス１に対し、ＣＯ２レーザー光ＬＢ１による、水平面内における走査が行えるようになっている。
【０１４２】
同様に、第２の光源８０２は水平面内のある方向に中赤外レーザー光ＬＢ２を出射するように設けられてなり、ガルバノミラー８１３は鉛直方向に沿った揺動軸周りにΔθ３なる角度範囲にて揺動自在に設けられてなり、ガルバノミラー８１４は、水平面内のある方向に沿った揺動軸周りにΔθ４なる角度範囲にて揺動自在に設けられてなる。そして、中赤外レーザー光ＬＢ２が第２の光源８０２から出射された状態でガルバノミラー８１３および／または８１４を所定の条件に基づき揺動させることにより、ガラス１に対し、中赤外レーザー光ＬＢ２による、水平面内における走査が行えるようになっている。
【０１４３】
ガルバノスキャナー８１０Ａとガルバノスキャナー８１０Ｂによる揺動を同期させた場合には、加工装置７００と同様、ＣＯ２レーザー光ＬＢ１と中赤外レーザーＬＢ２とによるガラス１の走査を、同時にかつ同一位置にて行える。一方、両者の照射位置を意図的に違え、相異なる位置において並行して加工を行うことも可能である。
【０１４４】
加工装置８００によれば、加工位置および加工条件の自由度の高いガラス１の曲げ加工が可能となる。
【０１４５】
＜変形例＞
図１３は、曲げ加工におけるレーザー光の走査にガルバノスキャナーを用いる場合の変形例について説明するための図である。なお、上述のように実際の加工装置においては基本的に２軸走査のために２つのガルバノミラーが設けられるが、図１３においては、説明の簡単のため、ガルバノミラーＭｇは１つであるとし、第２の加工態様の場合を例とする。
【０１４６】
係る場合、曲げ加工の進行によってガラス１が湾曲するほど、図１３（ａ）に示すように、ガラス１の周辺部１ｓにおけるレーザー光ＬＢの入射角αが大きくなる。それゆえ、反射による損失が多くなるとともに、ガルバノミラーＭｇから周辺部１ｓまでの距離ｄ１がガルバノミラーＭｇから中心位置１ｃまでの距離ｄ０に比して長くなるため、加工速度が低下し、最悪の場合、加工不能となることもあり得る。
【０１４７】
このような不具合を避けるための対応として、図１３（ｂ）において矢印ＡＲ３にて示すように、レーザー光ＬＢの走査位置がガラス１の周辺部１ｓに近づくほど金型３を傾け、ガラス１に対するレーザー光ＬＢの入射角αを低減させることが考えられる。しかしながら、実際の加工装置においてはこのような傾斜を少なくとも２軸方向において行う必要があり、これを実現するための機構は複雑なものとなる。また、加工時間の増大も懸念される。
【０１４８】
そこで、別の対応として、図１３（ｃ）に示すように、鉛直面内に沿った反射面が金型３の方を向くように金型３の側方に配置した補助ミラーＭａにより、ガルバノミラーＭｇから届くレーザー光ＬＢをいったん反射させたうえで、金型３上のガラス１に照射することが考えられる。係る場合、ガルバノミラーＭｇの揺動状態を適宜に制御することで、ガラス１に対するレーザー光ＬＢの入射角αをほぼ０°とすることが可能となる。
【０１４９】
なお、図１３（ｃ）においては図示の簡単のために、金型３の右側にのみ補助ミラーＭａが示されているが、実際には、２軸方向における走査に応じて、少なくとも金型３の四方に補助ミラーＭａを設けることになる。なお、走査態様によっては、２つの補助ミラーＭａにおける２回の反射を経たうえでガラス１にレーザー光ＬＢが照射されることもある。
【符号の説明】
【０１５０】
１  ガラス
２  保持手段
３  金型
１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、８００  加工装置
１０１、２０１、３０１、４０１、５０１、６０１  （レーザー光ＬＢの）光源
１１０、２１０、４１０、５１０、７１０、８１０Ａ、８１０Ｂ  ガルバノスキャナー
１１１、１１２、２１１、２１２、４１１、４１２、５１１、５１２、７１１、７１２、８１１〜８１４、Ｍｇ  ガルバノミラー
２２１、５２１、６２１、７２１、８２１  ヒーター
３３１、６３１、７３１、７３２、８３１〜８３４  ミラー
３４１、３４２、４４１、４４２、６４２  ステージ
５５１、７５１、８５１、Ｌｍ  焦点移動用レンズ
５５１ｍ、７５１ｍ、８５１ｍ  レンズ移動機構
５５２、７５２、８５２、Ｌｃ  集光レンズ
６６１、７６１、７６２、８６１、８６２  ビームエキスパンダー
６７１  非球面シリンドリカルレンズ
７８１、７８２  ダイクロイックミラー
Ｆ  焦点
ＬＢ  レーザー光
ＬＢ１  ＣＯ２レーザー光
ＬＢ２  中赤外レーザー光
ＬＢ３  可視光レーザー光
ＬＢＬ  ラインビーム
Ｍａ  補助ミラー
Ｐ  折曲予定位置
ＲＥ  軟化領域
【図１】
2020105055.tif 000003
【図２】
2020105055.tif 000004
【図３】
2020105055.tif 000005
【図４】
2020105055.tif 000006
【図５】
2020105055.tif 000007
【図６】
2020105055.tif 000008
【図７】
2020105055.tif 000009
【図８】
2020105055.tif 000010
【図９】
2020105055.tif 000011
【図１０】
2020105055.tif 000012
【図１１】
2020105055.tif 000013
【図１２】
2020105055.tif 000014
【図１３】
2020105055.tif 000015