(57)【要約】  下方に移動しているガラスシートを垂直方向に罫書くかまたは切断して、下方に移動しているガラスシートから外縁(ビード)を除去する、非接触ガラス剪断装置及び方法が説明される。非接触ガラス剪断装置及び方法はさらに、(外縁を有していない)下方に移動しているガラスシートを、水平方向に罫書くかまたは切断することができ、よって個別ガラスシートに分割することができる。
2012506837.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動しているガラスシート(２３８)から外縁(２４０ａ)を除去するための方法において、
前記移動しているガラスシートの縁端(２３９ａ)から隔てられた場所において前記移動しているガラスシートに第１の始発欠陥(３１０，８１０)を形成するために、前記移動しているガラスシートに第１のレーザビーム(３０４，８０４)を向ける工程、
前記移動しているガラスシートの前記第１の始発欠陥に第２のレーザビーム(３１２，３１８)を向ける工程、
前記移動しているガラスシートの前記第１の始発欠陥に第１の液流(３２４，８２４)を向ける工程、前記第２のレーザビーム及び前記第１の液流が前記移動しているガラスシートに第１のベント(３２６，８２６)を形成する、及び
前記移動しているガラスシート内に前記第１のベントを伝搬させるために、前記始発欠陥の通過後も、前記移動しているガラスシートに先記第２のレーザビーム及び前記第１の液流を向ける工程を維持する工程であって、前記伝搬させた第１のベントによって前記移動しているガラスからの前記外縁の除去が可能になる工程、
を有してなる方法。
【請求項２】
前記第２のレーザビームを向ける前記工程が、前記第１のベントを前記移動しているガラスシートに形成して前記移動しているガラスシート内を伝搬させるための、前記第１の始発欠陥及び前記移動しているガラスシートとインターフェースする細長い第２のレーザビーム(３２２，８２２)を形成するために、少なくとも１つの光学素子(３１８，３２０，８１８，８２０)を通して前記第２のレーザビームを向ける工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記移動しているガラスシートに複数の欠陥(３２８，８２８)を形成するために、前記移動しているガラスシートに前記第１のレーザビームを定期的に向ける工程をさらに含み、前記複数の欠陥が前記移動しているガラスシート内の前記第１のベントの伝搬方向を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記移動しているガラスシートに第２の始発欠陥(９１０)を形成するために、前記移動しているガラスシートに第３のレーザビーム(９０４)を向ける工程、
前記移動しているガラスシートの前記第２の始発欠陥に第４のレーザビーム(９１２)を向ける工程、
前記移動しているガラスシートの前記第２の始発欠陥に第２の液流(９２４)を向ける工程、前記第４のレーザビーム及び前記第１の液流が前記移動しているガラスシート内に第２のベント(９２６)を形成する、及び
前記移動しているガラス内に水平方向に前記第２のベントを伝搬させるために、前記移動しているガラスシートに前記第４のレーザビーム及び前記第２の液流を向ける工程を維持する工程、前記伝搬させた第２のベントによって前記移動しているガラスからの個別ガラスシート(２４２)の分割が可能になる、
をさらに含むことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
非接触ガラス剪断装置(２０１)において、前記非接触ガラス剪断装置が、
移動しているガラスシート(２３８)の縁端(２３９ａ)から隔てられた場所において前記移動しているガラスシートに第１の始発欠陥(３１０，８１０)を形成するために、前記移動しているガラスシートに第１のレーザビーム(３０４，８０４)を向ける第１のレーザ機構(２５０ａ)であって、さらに前記移動しているガラスシートの前記第１の始発欠陥に第２のレーザビーム(３１２，８１２)を向ける前記第１のレーザ機構、及び
前記移動しているガラスシートの前記第１の始発欠陥に第１の液流(３２４，８２４)を向ける第１の液体ジェット(２５２ａ)であって、前記第２のレーザビーム及び前記第１の液流が前記移動しているガラスシートに第１のベント(３２６．８２６)を形成するものである第１の液体ジェット、
を備え、
前記第１のレーザ機構及び前記第１の液体ジェットはともに、前記第１の始発欠陥が通過した後も、前記第１のベントに前記移動しているガラスシート内を伝搬させるために、前記移動しているガラスシートに前記第２のレーザビーム及び前記第１の液流を向け続け、前記伝搬させた第１のベントによって前記移動しているガラスシートからの外縁(２４０ａ)の除去が可能になる、
ことを特徴とする非接触ガラス剪断装置。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の説明】
【０００１】
本出願は、２００８年１０月２３日に出願された、名称を「非接触ガラス剪断装置及び移動しているガラスシートを罫書くかまたは切断するための方法(Non-Contact Glass Shearing Device and Method For Scribing or Cutting A Moving Glass Sheet)」とする、米国特許出願第１２/２８８７５１号の優先権を主張する。
【技術分野】
【０００２】
本発明は全般的にはガラス製造分野に関し、特に、非接触ガラス剪断装置及び、下方に移動しているガラスシートから外縁(ビード)を除去するために下方に移動しているガラスシートを垂直方向に罫書くかまたは切断する、方法に関する。さらに、本発明のガラス剪断装置及び方法は、下方に移動しているガラスシートを、水平方向に罫書くかまたは切断することができ、よって個別ガラスシートに分割することができる。
【背景技術】
【０００３】
図１(従来技術)を参照すれば、融合プロセスを用いてガラスシート１３８を作成する、ガラス製造システム例１００の略図が示されている。融合プロセスは、例えば、それぞれの内容が本明細書に参照として含まれる、特許文献１及び２に説明されている。図示されるように、ガラス製造システム例１００は、溶融槽１０２，精製槽１０４，混合槽１０６(例えば撹拌室１０６)，送出槽１０８(例えばボウル１０８)，融合板引き機(ＦＤＭ)１１０及び走行アンビル機(ＴＡＭ)１１２を備える。一般に、コンポーネント１０４，１０６及び１０８は白金または、白金-ロジウム、白金-イリジウム及びこれらの組合せのような、白金含有金属でつくられるが、モリブデン、パラジウム、レニウム、タンタル、チタン、タングステンまたはこれらの合金のような、他の耐熱金属を含むこともできる。
【０００４】
溶融槽１０２は、ガラスバッチ材料が矢印１１４で示されるように投入され、溶融されて、溶融ガラス１１６になるところである。溶融槽１０２は溶融槽−精製槽連結管１１３によって精製槽１０４(例えば精製管１０４)に連結される。精製槽１０４は、溶融槽１０２から(この時点では図示されていない)溶融ガラス１１６を受け取り、気泡が溶融ガラス１１６から除去される、高温処理領域を有する。精製槽１０４は精製槽−撹拌室連結管１１８によって混合槽１０６(例えば撹拌室１０６)に連結される。次いで、混合槽１０６は撹拌室−ボウル連結管１２０によって送出槽１０８に連結される。送出槽１０８は溶融ガラス１１６をダウンカマー１２２に通して、インレット１２４，成形槽１２６(例えばアイソパイプ１２６)及びプルロールアセンブリ１２８を備える、ＦＤＭ１１０内に送る。
【０００５】
図示されるように、溶融ガラス１１６はダウンカマー１２２からインレット１２４に流入し、インレット１２４は、一般にセラミックまたはガラス-セラミックの耐熱材料でつくられた、成形槽１２６(例えばアイソパイプ１２６)に溶融ガラス１１６を導く。成形槽１２６は溶融ガラス１１６を受け取る開口１３０を有し、溶融ガラス１０６はトラフ１３２に流入し、次いで溢れ出して、(一方の側面だけが示される)２つの長辺側面１３４を流下してから、ルート１３６として知られる箇所で融合する。ルート１３６は、２つの長辺側面１３４が合わさる箇所であり、溶融ガラス１１６の２つの溢流壁が再会合(例えば再融合)してガラスシート１３８になる箇所であって、ガラスシート１３８は次いでプルロールアセンブリ１２８によって下方に板引きされる。ＴＡＭ１１２は、板引きされたガラスシート１３８を機械的に罫書きし、分割して個別ガラスシート１４２にする、機械式罫書き工具１４６ａ(例えば罫書きホイール１４６ａ)を有する。その後、後続処理工程において、別の機械式罫書き／分割工具１４６ｂ及び１４６ｃ(例えば罫書きホイール１４６ｂ及び１４６ｃ)がガラスシート１４２から外縁１４０ａ及び１４０ｂを除去する。除去された外縁１４０ａ及び１４０ｂは破砕して、一対のカレットビン１４４ａ及び１４４ｂ内に集めることができるであろう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第３３３８６９６号明細書
【特許文献２】米国特許第３６８２６０９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
残念なことに、機械式罫書き工具１４６ａ，１４６ｂまたは１４６ｃの適用の結果、ガラスシート１３８及び１４２への機械的衝撃による、厄介な破片の形成が一般におこる。この破片はガラスシート１３８及び１４２を汚染させ得るであろう。同様に、機械式罫書き工具１４６ａ，１４６ｂまたは１４６ｃあるいは機械的分割プロセスは、形成された縁端に沿って応力集中欠陥を生じさせ、完成ガラスシート１４２の縁端強度を低下させ得るであろう。さらに、ガラス工業においてガラスシート１３８及び１４２は時とともに益々薄くなるようであり、もしその通りになれば、機械式罫書き工具１４６ａ，１４６ｂまたは１４６ｃのガラスシート１３８及び１４２への物理的衝撃はガラスシート１３８及び１４２を砕くかまたはガラスシート１３８及び１４２の強度をかなり低め、この結果材料の望ましくない損失を生じさせ、機械的信頼性を低めることになり得るであろう。したがって、上記の問題及び、ガラスシート１３８及び１４２を罫書くかまたは切断するための機械式工具１４６ａ，１４６ｂまたは１４６ｃの使用にともなう、その他の問題に対処する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の問題及びその他の問題は本発明によって解決される。
【０００９】
一態様において、本発明は移動しているガラスシートから外縁を除去するための方法を提供し、本方法は、
(ａ)移動しているガラスシートの縁端から隔てられた場所において移動しているガラスシートに第１の始発欠陥を形成するために、移動しているガラスシートに第１のレーザビームを向ける工程、
(ｂ)移動しているガラスシートの第１の始発欠陥に第２のレーザビームを向ける工程、
(ｃ)移動しているガラスシートの第１の始発欠陥に第１の液流を向ける工程、第２のレーザビーム及び第１の液流が移動しているガラスに第１のベントを形成する、及び
(ｄ)移動しているガラスシート内で第１のベントを伝搬させるために、始発欠陥が通過した後も、第２のレーザビーム及び第１の液流を移動しているガラスシートに向ける工程を維持する工程、伝搬させた第１のベントによって移動しているガラスシートからの外縁の除去が可能になる、
を含む。望ましければ、本方法は、移動しているガラスシートから他方の外縁を除去するための工程及び移動しているガラスシートを水平方向に罫書くかまたは切断するための工程も含むことができる。
【００１０】
別の態様において、本発明は、
(ａ)移動しているガラスシートの縁端から隔てられた場所において移動しているガラスシートに第１の始発欠陥を形成するために、移動しているガラスシートに第１のレーザビームを向ける第１のレーザ機構、(ｂ)第１のレーザ機構はさらに、移動しているガラスシートの第１の始発欠陥に第２のレーザビームを向ける、及び
(ｃ)移動しているガラスシートの第１の始発欠陥に第１の液流を向ける第１の液体ジェット、第２のレーザビーム及び第１の液流が移動しているガラスに第１のベントを形成する、(ｄ)第１のレーザ機構及び第１の液体ジェットはともに、１の始発欠陥が通過した後も、移動しているガラスシート内で第１のベントを伝搬させるために、第２のレーザビーム及び第１の液流を移動しているガラスシートに向け続け、伝搬させた第１のベントによって移動しているガラスシートからの外縁の除去が可能になる、
を備える非接触ガラス剪断装置を提供する。本非接触ガラス剪断装置は移動しているガラスシートから他方の外縁を除去するための別のレーザ機構及び液体ジェットを備えることもできる。望ましければ、本非接触ガラス剪断装置は移動しているガラスシートを水平方向に罫書くかまたは切断するためのまた別のレーザ機構及び液体ジェットを備えることもできる。
【００１１】
また別の態様において、本発明は、
(ａ)バッチ材料を溶融させて溶融ガラスを形成するための少なくとも１つの槽、
(ｂ)溶融ガラスを受け取って移動するガラスシートを形成するための成形装置、
(ｃ)移動するガラスシートを板引きするためのプルロールアセンブリ、及び
(ｄ)移動しているガラスシートから外縁を除去するための非接触ガラス剪断装置、
を備え、
非接触ガラス剪断装置が、
(ｉ)移動しているガラスシートの縁端から隔てられた場所において移動しているガラスシートに第１の始発欠陥を形成するために、移動しているガラスシートに第１のレーザビームを向ける第１のレーザ機構、(ii)第１のレーザ機構はさらに移動しているガラスシートの第１の始発欠陥に第２のレーザビームを向ける、及び
(iii)移動しているガラスシートの第１の始発欠陥に第１の液流を向ける第１の液体ジェット、第２のレーザビーム及び第１の液流が移動しているガラスに第１のベントを形成する、
を備え、
(iv)第１のレーザ機構及び第１の液体ジェットはともに、第１の始発欠陥が通過した後も、移動しているガラスシート内で第１のベントを伝搬させるために第２のレーザビーム及び第１の液流を移動しているガラスシートに向け続け、伝搬させた第１のベントによって移動しているガラスシートからの外縁の除去が可能になる、
ガラス製造システムを提供する。本非接触ガラス剪断装置は移動しているガラスシートから他方の外縁を除去するための別のレーザ機構及び液体ジェットを備えることもできる。望ましければ、本非接触ガラス剪断装置は移動しているガラスシートを水平方向に罫書くかまたは切断するためのまた別のレーザ機構及び液体ジェットを備えることもできる。
【００１２】
本発明のさらなる態様は、ある程度は、以下の詳細な説明、図面、及び添付されるいずれかの特許請求項に示され、またある程度は、詳細な説明から導かれるであろうし、あるいは本発明の実施から習得され得る。上記の全般的説明及び以下の詳細な説明のいずれもが例示及び説明に過ぎず、開示される本発明の限定でないことは当然である。
【００１３】
本発明のさらに完全な理解は、以下の詳細な説明の参照が添付図面とともになされたときに、得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１(従来技術)は、ガラスシートを作成するために融合プロセスを用い、ガラスシートを水平方向に切断して個別ガラスシートにするための機械式罫書き工具も用い、次いで個別ガラスシートから外縁を除去するためにさらに２つの機械式罫書き工具を用いる、ガラス製造システム例の略図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態にしたがう、ガラスシートの外縁を除去するため及び、望ましければ、ガラスシートを水平方向に切断して個別ガラスシートにするために非接触ガラス剪断装置を用いる、ガラス製造システム例の略図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明の一実施形態にしたがう、第１のレーザ機構及び第１の液体ジェットが移動しているガラスシートから外縁を除去するためまたは除去を可能にするためにどのように用いられるかの説明に役立たせるために用いられる、図２に示される非接触ガラス剪断装置の様々な時点の１つにおけるブロック図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本発明の一実施形態にしたがう、第１のレーザ機構及び第１の液体ジェットが移動しているガラスシートから外縁を除去するためまたは除去を可能にするためにどのように用いられるかの説明に役立たせるために用いられる、図２に示される非接触ガラス剪断装置の様々な時点の１つにおけるブロック図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、本発明の一実施形態にしたがう、第１のレーザ機構及び第１の液体ジェットが移動しているガラスシートから外縁を除去するためまたは除去を可能にするためにどのように用いられるかの説明に役立たせるために用いられる、図２に示される非接触ガラス剪断装置の様々な時点の１つにおけるブロック図である。
【図３Ｄ】図３Ｄは、本発明の一実施形態にしたがう、第１のレーザ機構及び第１の液体ジェットが移動しているガラスシートから外縁を除去するためまたは除去を可能にするためにどのように用いられるかの説明に役立たせるために用いられる、図２に示される非接触ガラス剪断装置の様々な時点の１つにおけるブロック図である。
【図３Ｅ】図３Ｅは、本発明の一実施形態にしたがう、第１のレーザ機構及び第１の液体ジェットが移動しているガラスシートから外縁を除去するためまたは除去を可能にするためにどのように用いられるかの説明に役立たせるために用いられる、図２に示される非接触ガラス剪断装置の様々な時点の１つにおけるブロック図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態にしたがう、図３Ａ〜３Ｅに示される第１のレーザ機構及び第１の液体ジェットを試験するために行われた実験の結果の１つを示す図である。
【図５】図５は、本発明の一実施形態にしたがう、図３Ａ〜３Ｅに示される第１のレーザ機構及び第１の液体ジェットを試験するために行われた実験の結果の１つを示すグラフである。
【図６】図６は、本発明の一実施形態にしたがう、図３Ａ〜３Ｅに示される第１のレーザ機構及び第１の液体ジェットを試験するために行われた実験の結果の１つを示すグラフである。
【図７】図７は、本発明の一実施形態にしたがう、図３Ａ〜３Ｅに示される第１のレーザ機構及び第１の液体ジェットを試験するために行われた実験の結果の１つを示す図である。
【図８Ａ】図８Ａは、本発明の一実施形態にしたがう、別の構成の第１のレーザ機構及び第１の液体ジェットが移動しているガラスシートから外縁を除去するためまたは除去を可能にするためにどのように用いられるかの説明に役立たせるために用いられる、図２に示される非接触ガラス剪断装置の様々な時点の１つにおけるブロック図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、本発明の一実施形態にしたがう、別の構成の第１のレーザ機構及び第１の液体ジェットが移動しているガラスシートから外縁を除去するためまたは除去を可能にするためにどのように用いられるかの説明に役立たせるために用いられる、図２に示される非接触ガラス剪断装置の様々な時点の１つにおけるブロック図である。
【図８Ｃ】図８Ｃは、本発明の一実施形態にしたがう、別の構成の第１のレーザ機構及び第１の液体ジェットが移動しているガラスシートから外縁を除去するためまたは除去を可能にするためにどのように用いられるかの説明に役立たせるために用いられる、図２に示される非接触ガラス剪断装置の様々な時点の１つにおけるブロック図である。
【図８Ｄ】図８Ｄは、本発明の一実施形態にしたがう、別の構成の第１のレーザ機構及び第１の液体ジェットが移動しているガラスシートから外縁を除去するためまたは除去を可能にするためにどのように用いられるかの説明に役立たせるために用いられる、図２に示される非接触ガラス剪断装置の様々な時点の１つにおけるブロック図である。
【図８Ｅ】図８Ｅは、本発明の一実施形態にしたがう、別の構成の第１のレーザ機構及び第１の液体ジェットが移動しているガラスシートから外縁を除去するためまたは除去を可能にするためにどのように用いられるかの説明に役立たせるために用いられる、図２に示される非接触ガラス剪断装置の様々な時点の１つにおけるブロック図である。
【図９Ａ】図９Ａは、本発明の一実施形態にしたがう、また別のレーザ機構及び液体ジェットが(外縁を有していない)移動しているガラスシートを個別ガラスシートに分割するためまたは分割を可能にするためにどのように用いられるかの説明に役立たせるために用いられる、図２に示される非接触ガラス剪断装置の様々な時点の１つにおけるブロック図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、本発明の一実施形態にしたがう、また別のレーザ機構及び液体ジェットが(外縁を有していない)移動しているガラスシートを個別ガラスシートに分割するためまたは分割を可能にするためにどのように用いられるかの説明に役立たせるために用いられる、図２に示される非接触ガラス剪断装置の様々な時点の１つにおけるブロック図である。
【図９Ｃ】図９Ｃは、本発明の一実施形態にしたがう、また別のレーザ機構及び液体ジェットが(外縁を有していない)移動しているガラスシートを個別ガラスシートに分割するためまたは分割を可能にするためにどのように用いられるかの説明に役立たせるために用いられる、図２に示される非接触ガラス剪断装置の様々な時点の１つにおけるブロック図である。
【図９Ｄ】図９Ｄは、本発明の一実施形態にしたがう、また別のレーザ機構及び液体ジェットが(外縁を有していない)移動しているガラスシートを個別ガラスシートに分割するためまたは分割を可能にするためにどのように用いられるかの説明に役立たせるために用いられる、図２に示される非接触ガラス剪断装置の様々な時点の１つにおけるブロック図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、本発明の一実施形態にしたがう、別の構成のレーザ機構及び液体ジェットが(外縁を有していない)移動しているガラスシートを個別ガラスシートに分割するためまたは分割を可能にするためにどのように用いられるかの説明に役立たせるために用いられる、図２に示される非接触ガラス剪断装置の様々な時点の１つにおけるブロック図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、本発明の一実施形態にしたがう、別の構成のレーザ機構及び液体ジェットが(外縁を有していない)移動しているガラスシートを個別ガラスシートに分割するためまたは分割を可能にするためにどのように用いられるかの説明に役立たせるために用いられる、図２に示される非接触ガラス剪断装置の様々な時点の１つにおけるブロック図である。
【図１０Ｃ】図１０Ｃは、本発明の一実施形態にしたがう、別の構成のレーザ機構及び液体ジェットが(外縁を有していない)移動しているガラスシートを個別ガラスシートに分割するためまたは分割を可能にするためにどのように用いられるかの説明に役立たせるために用いられる、図２に示される非接触ガラス剪断装置の様々な時点の１つにおけるブロック図である。
【図１０Ｄ】図１０Ｄは、本発明の一実施形態にしたがう、別の構成のレーザ機構及び液体ジェットが(外縁を有していない)移動しているガラスシートを個別ガラスシートに分割するためまたは分割を可能にするためにどのように用いられるかの説明に役立たせるために用いられる、図２に示される非接触ガラス剪断装置の様々な時点の１つにおけるブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図２を参照すれば、本発明の一実施形態にしたがう、移動しているガラスシート２３８を罫書くかまたは切断するために非接触ガラス剪断装置２０１を用いる、ガラス製造システム例２００の略図が示されている。非接触ガラス剪断装置２０１は、下方に移動しているガラスシート２３８を垂直方向に罫書くかまたは切断して、下方に移動しているガラスシート２３８から外縁(ビード)２４０ａ及び２４０ｂを除去するように構成される。望ましければ、非接触ガラス剪断装置２０１は、下方に移動しているガラスシート２３８を水平方向に罫書くかまたは切断することもでき、よって下方に移動しているガラスシート２３８を個別ガラスシート２４２に分割することができる。ガラスシート２３８を切断して個別ガラスシート２４２にする代わりに、外縁２４０ａ及び２４０ｂの除去後、ガラスシート２３８を連続薄ガラスウエブとして、ハンドリングし、搬送して、巻き取ることもできる。しかし、非接触ガラス剪断装置２０１を詳細に説明する前に、ガラスシート２３８を作成するために融合プロセスを用いるガラス製造システム例２００に関する簡潔な議論を提供する。本明細書に説明されるガラス製造システム２００はガラスシート２３８を作成するために融合プロセスを用いるが、非接触ガラス剪断装置２０１はいかなるタイプのガラス製造システムにも導入することができ、いかなるタイプのガラス製造システムによっても用いられ得ることは当然である。例えば、非接触ガラス剪断装置２０１は、全連続または半連続であるか、または長さが様々なガラスシート２３８を作成する、融合板引き(fusion draw)法、スロット板引き(slot draw)法、下方板引き(down draw)法、再板引き法(re-draw)、フローティング法またはその他のガラス及びガラスシート形成方法と組み合わせて用いることができる。同様に、非接触ガラス剪断装置２０１はガラス形成装置から切り離された個々の独立ユニットとして稼働させることができるであろう。したがって、本発明の非接触ガラス剪断装置２０１はそのようないずれか限定された態様で解されるべきではない。
【００１６】
図２に示されるガラス製造システム例２００は、溶融槽２０２，精製槽２０４，混合槽２０６(例えば撹拌室２０６)，送出槽２０８(例えばボウル２０８)，ＦＤＭ２１０及び非接触ガラス剪断装置２０１を備える。一般に、コンポーネント２０４，２０６及び２０８は白金または、白金-ロジウム、白金-イリジウム及びこれらの組合せのような、白金含有金属でつくられるが、モリブデン、パラジウム、レニウム、タンタル、チタン、タングステンまたはこれらの合金のような、他の耐熱金属を含むこともできる。
【００１７】
溶融槽２０２は、ガラスバッチ材料が矢印２１４で示されるように投入され、溶融されて、溶融ガラス２１６になるところである。溶融槽２０２は溶融槽−精製槽連結管２１３によって精製槽２０４(例えば精製管２０４)に連結される。精製槽２０４は、溶融槽２０２から(この時点では図示されていない)溶融ガラス２１６を受け取り、気泡が溶融ガラス２１６から除去される、高温処理領域を有する。精製槽２０４は精製槽−撹拌室連結管２１８によって混合槽２０６(例えば撹拌室２０６)に連結される。次いで、混合槽２０６は撹拌室−ボウル連結管２２０によって送出槽２０８に連結される。送出槽２０８は溶融ガラス２１６をダウンカマー２２２を通して、インレット２２４，成形槽２２６(例えばアイソパイプ２２６)及びプルロールアセンブリ２２８を備える、ＦＤＭ２１０内に送る。
【００１８】
図示されるように、溶融ガラス２１６はダウンカマー２２２からインレット２２４に流入し、インレット２２４は、一般にセラミックまたはガラス-セラミックの耐熱材料でつくられた、成形槽２２６(例えばアイソパイプ２２６)に溶融ガラス２１６を導く。成形槽２２６は溶融ガラス２１６を受け取る開口２３０を有し、溶融ガラス２０６はトラフ２３２に流入し、次いで溢れ出して、(一方の側面だけが示される)２つの長辺側面２３４を流下してから、ルート２３６として知られる箇所で融合する。ルート２３６は、２つの長辺側面２３４が合わさる箇所であり、溶融ガラス２１６の２つの溢流壁が再会合(例えば再融合)してガラスシート２３８になる箇所であって、ガラスシート２３８は次いでプルロールアセンブリ２２８によって下方に板引きされる。次いで、非接触ガラス剪断装置２０１が、板引きされたガラスシート２３８から外縁(ビード)２４０ａ及び２４０ｂを除去し、また板引きされたガラスシート２３８を個別ガラスシート２４２に分割する。この実施形態において、ガラスシート２３８の外縁２４０ａ及び２４０ｂの幅は可変とすることができる。除去した外縁２４０ａ及び２４０ｂは破砕して、一対のカレットビン２４４ａ及び２４４ｂ内に集めることができるであろう。
【００１９】
非接触ガラス剪断装置２０１は、移動しているガラスシート２３８から外縁２４０ａを除去するためまたは除去を可能にするために用いられる(図３〜８に関する議論を見よ)、第１のレーザ機構２５０ａ及び第１の液体ジェット２５２ａを備える。さらに、非接触ガラス剪断装置２０１は、移動しているガラスシート２３８から外縁２４０ｂを除去するためまたは除去を可能にするために用いられる、第２のレーザ機構２５０ｂ及び第２の液体ジェット２５２ｂを備える。第２のレーザ機構２５０ｂ及び第２の液体ジェット２５２ｂは第１のレーザ機構２５０ａ及び第１の液体ジェット２５２ａと本質的に同じであるが、移動しているガラスシート２３８の第１のレーザ機構２５０ａ及び第１の液体ジェット２５２ａの逆の側に配置される。望ましければ、非接触ガラス剪断装置２０１は、(外縁２４０ａ及び２４０ｂがない)移動しているガラスシート２３８を個別ガラスシート２４２に分割するためまたは分割を可能にするために用いられる(図９〜１０に関する議論を見よ)、第３のレーザ機構２５０ｃ及び第３の液体ジェット２５２ｃも備える。一例において、第１及び第２のレーザ機構２５０ａ及び２５０ｂとそれぞれに対応する第１及び第２の液体ジェット２５２ａ及び２５２ｂは静止しているが、第３のレーザ機構２５０ｃ及び第３の液体ジェット２５２ｃは下方に移動しているガラスシート２３８の表面にかけて移動させられるであろう。ガラスシート２３８を切断して個別ガラスシート２４２にする代わりに、外縁２４０ａ及び２４０ｂの除去後、ガラスシート２３８を連続薄ガラスウエブとして、ハンドリングし、搬送して、巻き取ることもできる。
【００２０】
図３Ａ〜３Ｅを参照すれば、本発明の一実施形態にしたがう第１のレーザ機構２５０ａ及び第１の液体ジェット２５２ａが移動しているガラスシート２３８から外縁２４０ａを除去するためまたは除去を可能にするためにどのように用いられるかの説明に役立たせるために用いられる、様々な時点における非接触ガラス剪断装置２０１のブロック図が示されている。図３Ａ(時点‘a’)において、第１のレーザ機構２５０ａは、フリップミラー３０８(折返しミラー３０８)をバイパスする、アブレーション(欠陥創成)経路３０６に沿って第１のレーザビーム３０４を向けるレーザ３０２を有し、フリップミラー３０８は第１のレーザビーム３０４による移動しているガラスシート２３８内に始発欠陥３１０を形成するための(必要に応じて配される)平凸レンズ３０９の通過及び移動しているガラスシート２３８との既定の時間のインターフェースを可能にするために経路から外されている。始発欠陥３１０は、第１のレーザビーム３０４のパワーに依存して、移動しているガラスシート２３８内の残留応力場３１０ａまたはアブレーショングルーブ３１０ｂ(例えば、物理的な表面または内部の欠陥３１０ｂ)とすることができる。残留応力場３１０ａの形成には通常、アブレーショングルーブ３１０ｂの形成に必要なレーザパワー密度に比較して少ないレーザパワー密度が用いられるであろう。
【００２１】
図３Ｂ(時点‘ｂ’)に示されるように、始発欠陥３１０が形成され、ガラスシート２３８が下方に移動し続けていると、レーザ３０２は第２のレーザビーム３１２を、第２のレーザビーム３１２が移動しているガラスシート２３８に向かう(アブレーション経路３０６の代わりに)レーザ罫書き経路３１４に向けられるであろうように移動された、フリップミラー３０８に向ける。この例において、レーザ３０２は、第２のレーザビーム３１２の方向を変えて、移動しているガラスシート２３８上に細長レーザビーム３２２を出力する平凸円柱レンズ３１８及び(必要に応じて配される)平凹円柱レンズ３２０を通過させる、傾斜ミラー３１６に第２のレーザビーム３１２を向かわせる、フリップミラー３０８に第２のレーザビーム３１２を向ける。細長レーザビーム３２２を形成するため、望ましければ、レンズ３１８及び３２０の位置は入れ換えることができる。第１の液体ジェット２５２ａも移動しているガラスシート２３８に液流３２４を向け、液流３２４は一般に細長レーザビーム３２２の底縁３２５の内またはその下に配される。
【００２２】
図３Ｃ(時点‘ｃ’)において、移動しているガラスシート２３８は、細長レーザビーム３２２及び液流３２４がここで始発欠陥３１０に向けられて移動しているガラス２３８にベント３２６を形成するように、移動している。詳しくは、移動しているガラスシート２３８内に可変深さを有することができるベント３２６(図５〜６を見よ)を始発欠陥３１０が形成するように、細長レーザビーム３２２が移動しているガラスシート２３８を加熱し、液流３２４が移動しているガラスシート２３８を冷却する。第１の液体ジェット２５２ａは、または別の液体ジェットを別途に、第１のレーザ３０２の位置から見て移動しているガラスシート２３８の裏側に配置することができる。この構成において、細長レーザビーム３２２及び液流３２４はガラスシート２３８の両面に浴びせられる。
【００２３】
図３Ｄ(時点‘ｄ’)において、移動しているガラスシート２３８は下方に進み続け、よって、始発欠陥３１０は細長レーザビーム３２２及び液流３２４を通り過ぎている。レーザ３０２及び第１の液体ジェット２５２ａは細長レーザビーム３２２及び液流３２４を移動しているガラスシート２３８に浴びせ続けて移動しているガラスシート２３８内にベント３２６を伝搬させ、伝搬させたベント３２６によって移動しているガラスシート２３８からの外縁２４０ａの除去が可能になる。例えば、伝搬させたベント３２６を罫書き線とすることができる場合には、外縁２４０ａに押し当て、外縁２４０ａを曲げて、移動しているガラスシート２３８から外縁２４０ａを機械的に分離させるために工具(図示せず)を用いることができる。あるいは、伝搬させたベント３２６を全厚切断線とすることができる場合には、別の工具(図示せず)を用いるかまたは用いずに、分離された外縁２４０ａをカレットビン２４４ａ(図２を見よ)に送ることができる。
【００２４】
図３Ｅ(時点‘ｅ’)において、レーザ３０２は、フリップミラー３０８をバイパスする、アブレーション(欠陥創成)経路３０６に沿って第１のレーザビーム３０４を向けることができ、フリップミラー３０８は、第１のレーザビーム３０４が(必要に応じて配される)平凸レンズ３０９を通過して移動しているガラスシート２３８上に入射し、移動しているガラスシート２３８内に別の欠陥３２８を形成することを可能にするために、経路から外されている。(第１の始発欠陥３１０より小さくすることができる)欠陥３２８は移動しているガラスシート２３８内のベント３２６の伝搬方向の制御に役立つ。欠陥３２８が形成されると、レーザ３０２は移動しているガラスシート２３８に向けて細長ビームを浴びせて、移動しているガラスシート２３８内の所望の方向に沿うベント３２６の伝搬を維持することになろう。必要であれば、移動しているガラスシート２３８内のベント３２６の伝搬方向の制御に役立たせたい場合、レーザ３０２を用いて定期的に欠陥３２８を追加形成することができる。
【００２５】
この構成例において、レーザ機構２５０ａ及び２５０ｂは垂直方向に連続的または半連続的にガラス剪断プロセスを行う。別の構成のガラス形成方法において、連続ガラス移動は、製造システム２００のような垂直方向の代わりに、水平方向に、あるいは離散的傾角をなして、行うことができるであろう。この場合、レーザ機構２５０ａ及び２５０ｂはそのような別の連続ガラス形成方向において同様に連続的または半連続的な剪断プロセスを行うことができるであろう。別のレーザ機構２５０ｃは、ガラスシート２３８の連続板引き移動方向が垂直ではなくとも、板引きガラスシート２３８の幅にわたる方向にガラス剪断プロセスを行うことができるであろう。上述した複数のガラス剪断プロセスは単一のレーザ機構によっても、また複数のレーザ機構によっても、実施することもできるであろう(図３と図８〜１０の比較)。同様に、単剪断プロセスまたは(２回ないしさらに多い)複剪断プロセスを板引きガラスシート２３８の移動方向で行うことができるであろう。
【００２６】
一実施形態において、第１のレーザ３０２は、入手できる最も安価な量産型レーザの１つである小型ＣＯ２レーザ３０２、好ましくは無線周波数(ＲＦ)励起ＣＯ２レーザ３０２とすることができる。市販ＣＯ２レーザのほとんどは励起波長１０.６μｍで動作する。この波長において、アクティブマトリックス液晶ディスプレイ(ＡＭＬＣＤ)用途に一般に用いられるガラスシート２３８は、吸収係数ｋが１０５ｍ−１ないしさらに高い、強い吸収を示す。この場合、ガラスシート２３８とのレーザ光の相互作用は表面に限定される。すなわち、ＣＯ２レーザ３０２は表面ヒータのように作用し、ガラスシート２３８のバルクへの熱の伝達は熱伝導で達成されるだけである。
【００２７】
したがって、ガラスシート２３８との(例えば)レーザビーム３０４の相互作用は吸収及び光パワー密度に依存する。収束レーザビーム３０４は、十分なパワー密度が与えられれば、ガラスシート２３８を局所的に加熱して、例えば残留応力場３１０ａを形成するであろう(図３Ａを見よ)。パワー密度がさらに高くなると、レーザビーム３０４は、パルスまたは連続波(ＣＷ)のレーザ動作モードにかかわらず、ガラスシート２３８を局所的に加熱してアブレーショングルーブ３１０ｂ(例えば、物理的な表面または内部の欠陥３１０ｂ)を形成するであろう(図３Ａを見よ)。ＡＭＬＣＤ用途に用いることができるＥＡＧＬＥ ＸＧ(登録商標)のようなガラスシート２３８に対し、５ｋＨｚの繰返しレートで動作しているＲＦ ＣＯ２レーザ３０２によるレーザアブレーションは、２０ｋＷ/ｃｍ２のピークパワー密度で開始される。ガウス型強度プロファイルをもつレーザビーム３０４についてピークパワー密度は：
【数１】
2012506837.tif 000003
【００２８】
と定義される。上式において、Ｐは入射パワー、ｗは１/ｅ２点におけるビーム半径である。上記のアブレーション閾は、低パワーＣＯ２レーザ３０２及び単焦点距離平凸レンズ３０９を用いて、容易にのりこえることができる。
【００２９】
レーザアブレーションプロセスは気化による材料の減失として表れる。ガラスシート２３８のアブレーションにＣＯ２レーザ３０２が用いられる場合、レーザビーム３０４がガラスシート２３８上を移動するとある深さのグルーブで始発欠陥３１０ｂが得られる。ほとんどの場合、レーザアブレーション始発欠陥３１０ｂ(レーザアブレーショングルーブ３１０ｂ)の周辺に大きさが可変の残留応力場も形成される。
【００３０】
本発明を実証するため、発明者等は、低パワーＣＯ２レーザ３０２を有する第１のレーザ機構２５０ａ及び第１の液体ジェット２５２ａを組み上げて、レーザ欠陥創成／レーザ−液体ジェット熱衝撃切断複合試験を行った。図３Ａ〜３Ｅは、本発明を試験するためのこの特定の実証に用いた、第１のレーザ機構２５０ａ及び第１の液体ジェット２５２ａの構成を示す。詳しくは、欠陥創成及び罫書き構成に用いたレーザ３０２は、５ｋＨｚ/１２ＷのＲＦ ＣＯ２レーザ(Synrad 48-1)である。レーザビーム３１２の経路にあるときにはレーザ罫書き経路３１４にレーザビーム３１２を向ける(図３Ｂ〜３Ｄを見よ)ために、フリップミラー３０８を用いた。フリップミラー３０８が振られてレーザ罫書き経路から外されているときは、レーザビームはアブレーション(欠陥創成)経路３０６に沿って伝搬する(図３Ａ及び３Ｅを見よ)。
【００３１】
レーザビーム３０４を集束させるため、アブレーション経路３０６に平凸レンズ３０９を用いた。このとき用いたレーザ３０２は低パワーであることから、レーザアブレーションプロセスを開始し、始発欠陥３１０ｂを形成するに十分に焦点寸法が小さくなり、十分にフルーエンスレベルが高くなるであろうように、焦点距離が２インチ(５０.８ｍｍ)の単焦点距離平凸レンズ３０９を用いた。アブレーション始発欠陥３１０ｂはレーザ罫書き経路３１４と同じ方向に向きが定められたグルーブを有することが好ましい。望ましければ、別の方位のグルーブを用いることができる。図３Ａ〜３Ｅに示される構成において、始発欠陥２１０は移動しているガラスシート２３８の、レーザ罫書きビーム３１２及び液流３２４に対して、同じ側にある。
【００３２】
レーザ罫書き経路３１４では、第２のレーザビーム３１２を罫書き軸に集束させるために４インチ(１０１.６ｍｍ)平凸円柱レンズ３１８を用い、第２のレーザビーム３１２を垂直軸に拡げて細長レーザビーム３２２を形成するために２インチ平凹円柱レンズ３２０を用いた。ガラスシート２３８上の細長レーザビーム３２２のパワーはほぼ１１Ｗであった。細長レーザビーム３２２は、レンズ３１８によって若干焦点外れに調節して、長さをほぼ９ｍｍ、幅を〜０.４ｍｍとした。液体ジェット２５２ａは、直径が０.００３インチ(７６.２μｍ)または０.００６インチ(１５２.４μｍ)のサファイアオリフィス(Gatti, Incorporated)から脱イオン水ジェッタ３２４を放射した。細長レーザビーム３２２の背後(後端)までの水ジェット３２４の距離は、ジェットオリフィスの直径に応じて、またガラスシート２３８上の始発欠陥３１０の位置にも応じて、変わり得る。
【００３３】
第１のレーザ機構２５０ａ及び第１の液体ジェット２５２ａを用いて移動しているガラスシート２３８の外縁２４０ａを切断または除去するシーケンスの一例を次に説明する。初めにフリップミラー３０８を経路から外してアブレーション経路を開き、レーザ３０２のパワーを始発欠陥３１０を生成するに必要なレベルに設定した。次に、ガラスシート２３８の移動を開始させ、レーザ３０２に移動しているガラスシート２３８の表面上に短い始発グルーブ３１０を形成するための第１のレーザビーム３０４を放射させた。次いで、フリップミラー３０８をアブレーション経路３０６に振り戻し、傾斜ミラーに入射して、移動しているガラスシート２３８上に細長レーザビーム３２２を出力するレンズ３１８及び３２０に入る、(第１のレーザビーム３０４より大きなパワーを有する)第２のレーザビーム３１２をレーザ３０２に放射させる。ガラスシート２３８が移動すると、欠陥３１０が移動して細長ビーム３２２に入り、次いで細長ビーム３２２から出る。ガラスシート２３８は細長レーザビーム３２２によって加熱され、引き続いて水ジェット３２４によって急冷される。この時点において、レーザ生成始発欠陥３１０ｂで生じた張力によってベント２３６が形成され、移動しているガラスシート２３８内を伝搬する。ベント３２６の伝搬は始発欠陥３１０に始まるときにしかおこらない。ここで説明している事例においては、同じＣＯ２レーザが、始発欠陥３１０(例えば、欠陥３１０，イニシエータ３１０)の生成にも、ベント３２６の伝搬にも用いられる(別の構成については図８Ａ〜８Ｅを見よ)。制御されたベント３２６(例えばガラス罫書き線３２６)の伝搬は細長レーザ罫書きビーム３２２または冷却液３２４(例えば水ジェット)の供給源を遮断することによって停止させることができる。
【００３４】
上記の実証に用いたガラスシート２３８は標準の０.６３５ｍｍ厚コーニング(Corning)ＥＡＧＬＥ ＸＧガラスシート２３８であり、またほぼ２００μｍ厚に形成したＥＡＧＬＥ ＸＧ組成のガラスシート２３８も用いた。０.６３５ｍｍ厚のガラスシート２３８はＡＭＬＣＤ用途にガラス工業で広く用いられている。以下のデータに対する比較において、上述したレーザ罫書き構成を用いるが始発欠陥は機械的に形成した試験では、一般に１２ｍｍ/秒の速度及び基板厚の５０％をこえるベント深さが得られた。以下はレーザ形成始発欠陥３１０についての例であり、試験中に切断作業の最適化に向けた特段の努力はなされていない。
【００３５】
上記の実証においては、移動しているガラスシート２３８の表面上に縁端から離して始発欠陥３１０ｂ(始発グルーブ３１０ｂ)をアブレーションで形成するためにＣＯ２レーザ３０２を用いた。始発欠陥３１０ｂのアブレーションに用いたレーザを、次いで、レーザ罫書き工程における欠陥イニシエータとして用いた。この条件下では、水ジェット３２４を細長レーザ罫書きビーム３２２内の後端からほぼ２ｍｍ内側に配したときに、ベント３２６の最適伝搬速度が得られた。レーザアブレーション欠陥３１０ｂ，細長レーザ罫書きビーム３２２及び水ジェット３２４の位置構成については図３Ｃを参照されたい。
【００３６】
特定の例の１つにおいては、５ｍｍ/秒の速度で移動しているガラスシート２３８上に７.９ＷのＣＯ２レーザビーム３０４を用いてほぼ１ｍｍ長の短い始発欠陥３１０ｂ(始発グルーブ３１０ｂ)をアブレーションで形成した。その後、レーザ生成始発欠陥３１０ｂは細長レーザ罫書きビーム３２２及び、０.００３インチ径サファイアオリフィスから放射される、水ジェット３２４を通過した。この結果生じたベント３２６の伝搬はレーザアブレーション始発欠陥３１０ｂ(始発グルーブ３１０ｂ)から発していることが観測された。図４は、アブレーション及び罫書き工程を受けた(ガラスの縁端２３９ａ及び２３９ｂを有する)一枚のガラスシート２３８の図である。レーザアブレーション始発欠陥３１０ｂ(始発グルーブ３１０ｂ)が図の左に示される。罫書き工程によるレーザ生成ベント３２６は図の右中央に向かう水平線として示される。
【００３７】
ガラスシート２３８を割り折った後、光学顕微鏡を用いて、レーザ罫書きによって形成されたベント３２６の深さを評価した。図５は、５ｍｍ/秒のレーザ罫書き速度における、μｍ単位のベント深さ(ｙ軸)対始発グルーブ３１０ｂのアブレーションに用いたレーザのｋＷ/ｃｍ２単位のフルーエンス(ｘ軸)のグラフを示す。図５に基づけば、ベント３２６の深さはレーザフルーエンスを〜５０ｋＷ/ｃｍ２まで高めても変化していない。レーザフルーエンスをさらにほぼ６０ｋＷ/ｃｍ２まで高めると、ベント３２６は若干浅くなる。これは、レーザ罫書き工程の張力に対向する圧縮応力を始発グルーブ３１０ｂに発生させるレーザアブレーションに帰因させることができるであろう。高レーザフルーエンスではガラスシート２３８にかなりの溶融、屑及び欠陥が発生し得るから、欠陥創成のためにはレーザフルーエンスを、約５ｋＷ/ｃｍ２〜７０ｋＷ/ｃｍ２の範囲、好ましくは７０ｋＷ/ｃｍ２未満、さらに好ましくは５０ｋＷ/ｃｍ２未満に維持することが有益である。
【００３８】
上記実証においては、ベント深さ対ガラスシート２３８の移動速度の相関も調べた。図６に、上記実証の結果を示す、３７ｋＷ/ｃｍ２のレーザフルーエンスにおけるμｍ単位のベント深さ(ｙ軸)対ｍｍ/秒単位の罫書き速度(ｘ軸)のグラフが示されている。図からわかるように、ガラスシート２３８の速度が低くなるにしたがってベント深さは大きくなる。全厚(０.６３５ｍｍ)分離は、移動しているガラスシート２３８上に細長レーザビーム３２２を放射しているときに７.９Ｗのレーザ罫書きビームパワーを用いている間、１ｍｍ/秒の速度で見られた。さらに高いパワーのレーザビームを用いれば、与えられたいずれのベント深さに対しても罫書き速度を高めることが可能になると考えられる。
【００３９】
別の例において、ほぼ０.２ｍｍ厚のＥＡＧＬＥ ＸＧガラスシート２３８を、本発明にしたがうＣＯ２レーザ３０２／水ジェット２５２ａ手法を用いて切断した。この実験においては、ビーム拡大平凹円柱レンズ３２０を用いていない。細長レーザビーム３２２の長さはほぼ６ｍｍで、幅は〜０.９ｍｍであった。細長レーザビームの背後(後端)までの水ジェット２５２ａの前端の距離はほぼ２ｍｍであった。図７に、本発明のＣＯ２レーザ／水ジェット手法を用いて切断した(縁端２３９ａ及び２３９ｂを有する)一枚の０.２ｍｍ厚ガラスシート２３８の画像が提示されている。ガラスシート２３８の厚さはほぼ２１０μｍであった。ガラスシート２３８が静止していて、ＣＯ２レーザが６.５Ｗで動作しているときに、ＣＯ２レーザの１０００パルスで直径がほぼ１００μｍの貫通孔が形成された。引き続くレーザ罫書き工程においてこの貫通孔を始発欠陥３１０として用いた。２５ｍｍ/秒の切断速度で全厚分離が達成された。
【００４０】
図８Ａ〜８Ｅを参照すれば、本発明の一実施形態にしたがう別の構成の第１のレーザ機構２５０ａ及び第１の液体ジェット２５２ａが移動しているガラスシート２３８から外縁２４０ａを除去するためまたは除去を可能にするためにどのように用いられるかの説明に役立たせるために用いられる、様々な時点における非接触ガラス剪断装置２０１のブロック図が示されている。図８Ａ(時点‘a’)において、第１のレーザ機構２５０ａは、移動しているガラスシート２３８内に始発欠陥８１０を形成するために既定の時間にわたり移動しているガラスシート２３８とインターフェースするように、(必要に応じて配される)平凸レンズ８０９を通るアブレーション(欠陥創成)経路３０６に沿って第１のレーザビーム３０４を向ける第１のレーザ８０２を有する。始発欠陥８１０は、第１のレーザビーム８０４のパワーに依存して、移動しているガラスシート２３８内の残留応力場８１０ａまたはアブレーショングルーブ８１０ｂとすることができる。残留応力場８１０ａの形成には通常、アブレーショングルーブ８１０ｂの形成に必要なレーザパワー密度に比較して少ないレーザパワー密度が用いられるであろう。
【００４１】
図８Ｂ(時点‘ｂ’)に示されるように、始発欠陥８１０が形成され、ガラスシート２３８が下方に移動し続けていると、第２のレーザ８０３がレーザ罫書き経路８１４上の第２のレーザビーム８１２を移動しているガラスシート２３８に向ける。この例において、第２のレーザ８０２は、第２のレーザビーム８１２を移動しているガラスシート２３８上に細長レーザビーム８２２を出力する平凸円柱レンズ８１８及び(必要に応じて配される)平凹円柱レンズ８２０を通る方向に向ける。細長レーザビーム８２２を形成するため、望ましければ、レンズ８１８及び８２０の位置は入れ換えることができる。第１の液体ジェット２５２ａも移動しているガラスシート２３８に液流８２４を向け、液流８２４は一般に細長レーザビーム８２２の底縁８２５(後端８２５)の内またはその下に配される。
【００４２】
図８Ｃ(時点‘ｃ’)において、移動しているガラスシート２３８は、細長レーザビーム８２２及び液流８２４がここで始発欠陥８１０に向けられて移動しているガラス２３８にベント８２６を形成するように、移動している。詳しくは、移動しているガラスシート２３８内に可変深さを有することができるベント８２６(図５〜６を見よ)を始発欠陥８１０が形成するように、細長レーザビーム８２２が移動しているガラスシート２３８を加熱し、液流８２４が移動しているガラスシート２３８を冷却する。第１の液体ジェット２５２ａは、または別の液体ジェットを別途に、第２のレーザ８０３の位置にから見て移動しているガラスシート２３８の裏側に配置することができる。この構成において、細長レーザビーム８２２及び液流３２４はガラスシート２３８の両面に浴びせられる。
【００４３】
図８Ｄ(時点‘ｄ’)において、移動しているガラスシート２３８は下方に進み続け、よって、始発欠陥８１０は細長レーザビーム８２２及び液流８２４を通り過ぎている。第２のレーザ８０３及び第１の液体ジェット２５２ａは細長レーザビーム８２２及び液流８２４を移動しているガラスシート２３８に浴びせ続けて移動しているガラスシート２３８内にベント８２６を伝搬させ、伝搬させたベント８２６によって移動しているガラスシート２３８からの外縁２４０ａの除去が可能になる。例えば、伝搬させたベント８２６を罫書き線とすることができる場合には、外縁２４０ａに押し当て、外縁２４０ａを曲げて、移動しているガラスシート２３８から外縁２４０ａを分離させるために工具(図示せず)を用いることができる。あるいは、伝搬させたベント８２６を全厚切断線とすることができる場合には、別の工具(図示せず)を用いるかまたは用いずに、分離された外縁２４０ａをカレットビン２４４ａ(図２を見よ)に送ることができる。
【００４４】
図８Ｅ(時点‘ｅ’)において、第１のレーザ８０２は、アブレーション(欠陥創成)経路３０６に沿って第１のレーザビーム８０４を向け、(必要に応じて配される)平凸レンズ８０９を通して移動しているガラスシート２３８上にあてて、移動しているガラスシート２３８内に別の欠陥８２８を形成することができる。(第１の始発欠陥８１０より小さくすることができる)欠陥８２８は移動しているガラスシート２３８内のベント８２６の伝搬方向の制御に役立つ。この時点において、第２のレーザ８０３は移動しているガラスシート２３８に向けて細長ビームをまだ浴びせていて、移動しているガラスシート２３８内の所望の方向に沿うベント８２６の伝搬を維持することになろう。必要であれば、移動しているガラスシート２３８内のベントの８２６伝搬方向の制御に役立たせたい場合、第１のレーザ８０２を用いて定期的に欠陥３２８を追加形成することができる。
【００４５】
第２のレーザ機構２５０ｂ及び第２の液体ジェット２５２ｂは、第１のレーザ機構２５０ａ及び第１の液体ジェット２５２ａに対して移動しているガラスシート２３８の逆の側に配置される(図２を見よ)ことを除き、第１のレーザ機構２５０ａ及び第１の液体ジェット２５２ａと本質的に同じであり、同じ動作を行うことは当然である。したがって、簡潔のため、移動しているガラスシート２３８からの外縁２４０ｂの除去を可能にするために第２のレーザ機構２５０ｂ及び第２の液体ジェット２５２ｂをどのように用いることができるかに関する詳細な議論を本明細書に与えることはない。
【００４６】
図９Ａ〜９Ｄを参照すれば、本発明の一実施形態にしたがう第３のレーザ機構２５０ｃ及び第３の液体ジェット２５２ｃが(外縁２４０ａ及び２４０ｂを有していない)移動しているガラスシート２３８の個別ガラスシート２４２への分割のためまたは分割を可能にするためにどのように用いられるかの説明に役立たせるために用いられる、様々な時点における非接触ガラス剪断装置２０１のブロック図が示されている。ガラスシート２３８を切断して個別ガラスシート２４２にする代わりに、外縁２４０ａ及び２４０ｂの除去後、ガラスシート２３８を連続薄ガラスウエブとして、ハンドリングし、搬送して、巻き取ることもできる。図９Ａ(時点‘ｆ’)において、第３のレーザ機構２５０ｃは、フリップミラー９０８(折返しミラー９０８)をバイパスする、アブレーション(欠陥創成)経路９０６に沿って第１のレーザビーム９０４を向けるレーザ９０２を有し、フリップミラー９０８は第１のレーザビーム９０４による移動しているガラスシート２３８の(図示されているような)縁端または(望ましければ)縁端を外れたガラスシート２３８内に始発欠陥９１０を形成するための(必要に応じて配される)平凸レンズ９０９の通過及び移動しているガラスシート２３８との既定の時間のインターフェースを可能にするために経路から外されている。始発欠陥９１０は、第１のレーザビーム９０４のパワーに依存して、移動しているガラスシート２３８内の残留応力場９１０ａまたはアブレーショングルーブ９１０ｂとすることができる。残留応力場９１０ａの形成には通常、アブレーショングルーブ９１０ｂの形成に必要なレーザパワー密度に比較して少ないレーザパワー密度が用いられるであろう。
【００４７】
図９Ｂ(時点‘ｇ’)に示されるように、始発欠陥９１０が形成され、ガラスシート２３８が下方に移動し続けていると、レーザ９０２は第２のレーザビーム９１２を、第２のレーザビーム９１２が移動しているガラスシート２３８に向かう(アブレーション経路９０６の代わりに)レーザ罫書き経路９１４に向けられるであろうように移動された、フリップミラー９０８に向ける。この例において、レーザ９０２は、第２のレーザビーム９１２の方向を変えて移動しているガラスシート２３８上に細長レーザビーム９２２を出力する平凸円柱レンズ９１８及び(必要に応じて配される)平凹円柱レンズ９２０を通す傾斜ミラー９１６に第２のレーザビーム９１２を向かわせる、フリップミラー９０８に第２のレーザビーム９１２を向ける(注：細長レーザビーム９２２はガラスシート２３８に対して垂直の、細長レーザビーム３２２及び８２２とは異なる、方位を有する)。細長レーザビーム９２２を形成するため、望ましければ、レンズ９１８及び９２０の位置は入れ換えることができる。第３の液体ジェット２５２ｃも移動しているガラスシート２３８に液流９２４を向け、液流９２４は一般に細長レーザビーム９２２の経路の左縁(後端)に配される。
【００４８】
図９Ｃ(時点‘ｈ’)において、移動しているガラスシート２３８は、細長レーザビーム９２２及び液流９２４がここで始発欠陥９１０に向けられて移動しているガラス２３８にベント９２６を形成するように、移動している。詳しくは、移動しているガラスシート２３８内に可変深さを有することができるベント９２６(図５〜６を見よ)を始発欠陥９１０が形成するように、細長レーザビーム９２２が移動しているガラスシート２３８を加熱し、液流９２４が移動しているガラスシート２３８を冷却する。第３の液体ジェット２５２ｃは、または別の液体ジェットを別途に、第１のレーザ９０２の位置に対して移動しているガラスシート２３８の裏側に配置することができる。この構成において、細長レーザビーム９２２及び液流９２４はガラスシート２３８の両面に浴びせられる。
【００４９】
図９Ｄ(時点‘ｉ’)において、第３のレーザ機構２５０ｃ及び第３の液体ジェット２５２ｃは、移動しているガラスシート２３８の個別ガラスシート２４２への分割のためまたは分割を可能にするために、下方に移動しているガラスシート２３８の表面にかけて移動して、移動しているガラスシート２３８の面内に水平方向にベント９２６を伝搬させる。詳しくは、レーザ９０２及び第３の液体ジェット２５２ｃは、移動しているガラスシート２３８の個別ガラスシート２４２への分割のためまたは分割を可能にするために、移動しているガラスシート２３８に細長レーザビーム９２２及び液流９２４を浴びせ続けて、移動しているガラスシート２３８の面内に水平方向にベント９２６を伝搬させる。例えば、伝搬させたベント９２６を罫書き線とすることができる場合には、移動しているガラスシート２３８に押し当て、移動しているガラスシート２３８を曲げて、移動しているガラスシート２３８を個別ガラスシート２４２に分割するために工具(図示せず)を用いることができる。あるいは、伝搬させたベント９２６を全厚切断線とすることができる場合には、移動しているガラスシート２３８が個別ガラスシート２４２に分割されるであろう。一例において、第３のレーザ機構２５０ｃ及び第３の液体ジェット２５２ｃは、移動しているガラスシート２３８の個別ガラスシート２４２への分割のためまたは分割を可能にするために、移動しているガラスシート２３８の面内を水平方向にベント９２６を伝搬させながら、下方に移動しているガラスシート２３８の表面に沿って下方に向かう態様で面内を移動することができるように、走行アンビル機(図示せず)に取り付けることができる。
【００５０】
図１０Ａ〜１０Ｄを参照すれば、本発明の一実施形態にしたがう別の構成の第３のレーザ機構２５０ｃ及び第３の液体ジェット２５２ｃが(外縁２４０ａ及び２４０ｂを有していない)移動しているガラスシート２３８の個別ガラスシート２４２への分割のためまたは分割を可能にするためにどのように用いられるかの説明に役立たせるために用いられる、様々な時点における非接触ガラス剪断装置２０１のブロック図が示されている。図１０Ａ(時点‘ｆ’)において、第３のレーザ機構２５０ｃは、移動しているガラスシート２３８内に始発欠陥１０１０を形成するために、既定の時間をかけて移動しているガラスシート２３８とインターフェースするように(必要に応じて配される)平凸レンズ１００９を通るアブレーション(欠陥創成)経路１００６に沿って第１のレーザビーム１００４を向ける、第１のレーザ１００２を備える。始発欠陥１０１０は、第１のレーザビーム１００４のパワーに依存して、移動しているガラスシート２３８内の残留応力場１０１０ａまたはアブレーショングルーブ１０１０ｂとすることができる。残留応力場１０１０ａの形成には通常、アブレーショングルーブ１０１０ｂの形成に必要なレーザパワー密度に比較して少ないレーザパワー密度が用いられるであろう。
【００５１】
図１０Ｂ(時点‘ｇ’)に示されるように、始発欠陥１０１０が形成され、ガラスシート２３８が下方に移動し続けていると、第２のレーザ１００３が第２のレーザビーム１０１２を移動しているガラスシート２３８に向かうレーザ罫書き経路１０１４上に向ける。この時点において、第１のレーザ１００２は動作していない。この例において、第２のレーザ１００３は、移動しているガラスシート２３８上に細長レーザビーム１０２２を出力する平凸円柱レンズ１０１８及び(必要に応じて配される)平凹円柱レンズ１０２０を通して第２のレーザビーム１０１２を向ける(注：細長レーザビーム１０２２はガラスシート２３８に対して垂直の、細長レーザビーム３２２及び８２２とは異なる、方位を有する)。細長レーザビーム１０２２を形成するため、レンズ１０１８及び１０２０の位置は入れ換えることができる。第３の液体ジェット２５２ｃも移動しているガラスシート２３８に液流１０２４を向け、液流１０２４は一般に細長レーザビーム１０２２の経路の左縁(後端)内に配される。
【００５２】
図１０Ｃ(時点‘ｈ’)において、移動しているガラスシート２３８は、細長レーザビーム１０２２及び液流１０２４がここで始発欠陥１０１０に向けられて移動しているガラス２３８にベント１０２６を形成するように、移動している。詳しくは、移動しているガラスシート２３８内に可変深さを有することができるベント１０２６(図５〜６を見よ)を始発欠陥１０１０が形成するように、細長レーザビーム１０２２が移動しているガラスシート２３８を加熱し、液流１０２４が移動しているガラスシート２３８を冷却する。第３の液体ジェット２５２ｃは、または別の液体ジェットを別途に、第１のレーザ１００２の位置に対して移動しているガラスシート２３８の裏側に配置することができる。この構成において、細長レーザビーム１０２２及び液流１０２４はガラスシート２３８の両面に浴びせられる。
【００５３】
図１０Ｄ(時点‘ｉ’)において、第３のレーザ機構２５０ｃ及び第３の液体ジェット２５２ｃは、移動しているガラスシート２３８の個別ガラスシート２４２への分割のためまたは分割を可能にするために、下方に移動しているガラスシート２３８の表面にかけて移動して、移動しているガラスシート２３８の面内に水平方向にベント１０２６を伝搬させる。詳しくは、レーザ１００３及び第３の液体ジェット２５２ｃは、移動しているガラスシート２３８の個別ガラスシート２４２への分割のためまたは分割を可能にするために、移動しているガラスシート２３８に細長レーザビーム１０２２及び液流１０２４を浴びせ続けて、移動しているガラスシート２３８の面内に水平方向にベント１０２６を伝搬させる。例えば、伝搬させたベント１０２６を罫書き線とすることができる場合には、移動しているガラスシート２３８に押し当て、移動しているガラスシート２３８を曲げて、移動しているガラスシート２３８を個別ガラスシート２４２に分割するために工具(図示せず)を用いることができる。あるいは、伝搬させたベント９２６を全厚切断線とすることができる場合には、移動しているガラスシート２３８が個別ガラスシート２４２に分割されるであろう。一例において、第３のレーザ機構２５０ｃ及び第３の液体ジェット２５２ｃは、移動しているガラスシート２３８の個別ガラスシート２４２への分割のためまたは分割を可能にするために、移動しているガラスシート２３８の面内を水平方向にベント１０２６を伝搬させながら、下方に移動しているガラスシート２３８の表面に沿って下方に向かう態様で面内を移動することができるように、走行アンビル機(図示せず)に取り付けることができる。
【００５４】
上記説明から、当業者であれば、本発明の非接触ガラス剪断装置２０１及び方法により、下方に移動しているガラスシート２３８を垂直方向に罫書くかまたは切断して、下方に移動しているガラスシート２３８から外縁(ビード)２４０ａ及び２４０ｂを除去できることを、容易に理解することができる。さらに、本発明の非接触ガラス剪断装置２０１及び方法により、下方に移動しているガラスシート２３８を水平方向に罫書くかまたは切断することができ、よって下方に移動しているガラスシート２３８を個別ガラスシート２４２に分割することができる。非接触ガラス剪断装置２０１がプロセッサ２６０及び、プロセッサ実行可能命令を格納する、メモリ２６２を備え、プロセッサ２６０がメモリとインターフェースし、プロセッサ実行可能命令を実行して、下方に移動しているガラスシート２３８から外縁(ビード)２４０ａ及び２４０ｂを除去するように、また移動しているガラスシート２３８を個別ガラスシート２４２に分割するように、レーザ機構２５０ａ，２５０ｂ及び２５０ｃ並びに液体ジェット２５２ａ，２５２ｂ及び２５２ｃの上述した動作を可能にすることも当然である(図２を見よ)。
【００５５】
以下は、非接触ガラス剪断装置２０１のいくつかのさらなる特徴及び利点である：
・  １台のＣＯ２レーザを、ガラスシート２３８内の始発欠陥(例えば欠陥イニシエータ)の生成及び熱衝撃手法に基づくガラスシート２３８の切断のいずれにも、用いることができる(図３及び９を見よ)；
・  別の手法において、低パワーで安価な封管ＣＯ２レーザをガラスシート２３８内の始発欠陥(例えば欠陥イニシエータ)の生成に用いることができ、別のＣＯ２レーザが熱衝撃手法に基づいてガラスシート２３８を切断するために用いられる(図８及び１０を見よ)；
・  ＣＯ２レーザを用いてガラスシート２３８内に(例えばガラスの縁端から隔てられた場所に)始発欠陥(例えば欠陥イニシエータ)を生成する方法は非接触であり、したがって機械的衝撃による始発欠陥の形成が望ましくない、薄い(例えば０.３ｍｍ以下及び０.１ｍｍ未満の)ガラスシートに特に有用である；
・  本発明の方法は、板引き時縁端ビード除去のような板引き時切断用途及び個別ガラスシートへのガラスシートの水平方向切断に用いることができる。レーザ欠陥創成プロセスは罫書きプロセスを開始するために、あるいはプロセス中に罫書き伝搬方向を維持するために定期的に、用いることができる；
・  非接触ガラス剪断装置２０１は、厚さが約１ｍｍより薄く、好ましくは＜０.５ｍｍ、さらに好ましくは＜０.５ｍｍ、最も好ましくは＜０.１ｍｍの、ガラスシートを分割するために用いることができる。
【００５６】
本発明の複数の実施形態を添付図面に示し、上で詳細に説明したが、本発明が開示された実施形態に限定されず、添付される特許請求の範囲に述べられ、定められる、本発明の精神を逸脱せずに、数多くの再構成、改変及び置換が可能であることは当然である。
【符号の説明】
【００５７】
２００    ガラス製造システム
２０１    非接触ガラス剪断装置
２３８    移動しているガラスシート
２３９ａ，２３９ｂ    ガラスシート縁端
２４０ａ，２４０ｂ    ガラスシート外縁
２４２    個別ガラスシート
２５０ａ，２５０ｂ，２５０ｃ    レーザ機構
２５２ａ，２５２ｂ，２５２ｃ    液体ジェット
３０４，３１２，３２２，８０４，８１２，８２２．９０４，９１２    レーザビーム
３０６    アブレーション経路
３０８，３１６    ミラー
３０９，３１８，３２０，８０９，８１８，８２０    レンズ
３１０，３２８，８１０，８２８，９１０    欠陥
３１４    レーザ罫書き経路
３２４，８２４，９２４    液流
３２６，８２６，９２６    ベント
【図１】
2012506837.tif 000004
【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
2012506837.tif 000007
【図３Ｃ】
2012506837.tif 000008
【図３Ｄ】
2012506837.tif 000009
【図３Ｅ】
2012506837.tif 000010
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2012506837.tif 000014
【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
2012506837.tif 000016
【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
2012506837.tif 000018
【図８Ｅ】
2012506837.tif 000019
【図９Ａ】
2012506837.tif 000020
【図９Ｂ】
2012506837.tif 000021
【図９Ｃ】
2012506837.tif 000022
【図９Ｄ】
2012506837.tif 000023
【図１０Ａ】
2012506837.tif 000024
【図１０Ｂ】
2012506837.tif 000025
【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【国際調査報告】
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