JP2000225483A - レーザ融着装置およびレーザ融着方法 - Google Patents

レーザ融着装置およびレーザ融着方法

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    • Y02P40/57—Improving the yield, e-g- reduction of reject rates

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 従来のレーザ融着装置ではワークに照射する
レーザ光は収束光であった。よって、加工ヘッドをレー
ザ光の光軸方向に移動させてスポット径を最適な大きさ
に調整しても、その位置決め精度等に起因するブレが生
じてスポット径が変動し、融着不良が起きていた。 【解決手段】 レーザ融着装置は、レーザ光照射装置を
備えており、２つのワーク4a,4bの接触又は近接する箇
所にレーザ光照射装置が発するレーザ光5を照射して該
箇所を融着する。そして、このレーザ光5が略平行レー
ザ光となるように構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光を照射し
てワークを融着するレーザ融着装置及びレーザ融着方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】２つのワーク、例えば、２つのガラス片
をレーザ光によって融着する技術がある。ガラスの融着
は、例えば、２枚のガラス板を貼り合わせて合わせガラ
スを製造するような場合に必要となる。
【０００３】図１０は、そのような２枚のガラス板の周
縁部分同士をレーザ加工機で融着する場合の加工状態を
説明するための図であって、(ａ)は加工状態を示す斜視
図、(ｂ)はレーザ加工機におけるレーザ光のワーク上の
スポット径の調整方法を示す模式図である。
【０００４】図において、それぞれ第１，第２のワーク
である２枚のガラス板104a,104bの間には微小高さのス
ペーサ（図示せず）が挟まれており、そのため、２枚の
ガラス板104a,104bの間には該スペーサの高さに相当す
る微小な隙間ができている。
【０００５】一方、レーザ加工機A100は、ガラス板104
a,104bを固定するための作業テーブル103と、レーザ光
（ＣＯ2レーザ）をガラス板104a,104bに照射するための
加工ヘッド108とを備えている。加工ヘッド108は作業テ
ーブル103に対して直交する３軸方向に相対的に移動可
能なように構成されている。また、レーザ発振器102で
レーザ光を発生し、これを光路上の適所に配置したミラ
ー117,118で加工ヘッド108に導き、対物レンズ119で収
束させてガラス板104a,104bに照射するよう構成されて
いる。
【０００６】融着加工の際には、上記２枚のガラス板10
4a,104bを作業テーブル103上に固定し、図１０(ａ)中の
斜線で示したガラス板104a,104bの周縁部にレーザ光105
を照射しつつ、加工ヘッド108がガラス板104a.104bの周
縁に沿って相対的に移動するように、作業テーブル103
に対して加工ヘッド108を移動させる。加工ヘッド108が
ガラス板104a,104bの周縁部を一周すると融着が完了
し、２枚のガラス板104a,104bの間には外部から遮断さ
れた気密な空間ができる。この空間に、例えば、乾燥空
気等のガスを充填すると、断熱性の高い合わせガラスを
製造することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
なレーザ融着方法では、図１０(ｂ)に示すように、ガラ
ス板104a,104bに照射するレーザ光105は収束光である。
よって、ガラス板104a,104b上におけるレーザ光105のス
ポット径Ｓを、加工ヘッド108を該レーザ光105の光軸方
向に移動させて融着に最適な大きさに調整する必要があ
る。しかし、そのようにスポット径Ｓを最適な大きさに
調整しても、加工ヘッド108を移動すると、その位置決
め精度等に起因するブレが生じて該スポット径Ｓが変動
する。この変動により該スポット径Ｓが小さくなりすぎ
ると加熱範囲が狭くなり、融着不良が起こる。また、該
スポット径Ｓが大きくなりすぎると照射箇所の温度が上
がり切らず、この場合にも融着不良が起こる。
【０００８】本発明は上記のような問題点を解消するた
めになされたもので、２つのワークをレーザ光を照射し
て融着する場合に、融着不良を低減することが可能なレ
ーザ融着装置及びその方法を提供することを目的とす
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明に係るレーザ融着装置は、レーザ光照射装置
を備え、少なくとも２つのワークの接触又は近接する箇
所に該レーザ光照射装置が発するレーザ光を照射して該
箇所を融着するレーザ融着装置であって、該箇所を照射
する該レーザ光が略平行レーザ光となるように構成され
ている（請求項１）。
【００１０】また、前記課題を解決するため、本発明に
係るレーザ融着方法は、少なくとも２つのワークの接触
又は近接する箇所にレーザ光を照射して該箇所を融着す
るレーザ融着方法であって、該箇所を照射する該レーザ
光を略平行レーザ光としている（請求項９）。
【００１１】かかる装置、方法によると、ワークの融着
箇所に照射するレーザ光が略平行レーザ光であるため、
ワークとレーザ光照射装置のレーザ光を出射する部分と
の距離が変動しても、ワークの融着箇所に生じる該レー
ザ光による照射部分の形状が略一定に保たれる。
【００１２】上記装置、方法において、該ワークの融着
すべき箇所に所定形状のレーザ光照射部分が生じるよう
に、該略平行レーザ光を、投影形状が該所定形状と略同
一となるようにしてもよい（請求項２、請求項１０）。
【００１３】また、上記装置、方法において、レーザ発
振器が発するレーザ光をコリメーションを介して断面形
状を変換せしめ、投影形状が該所定形状と略同一となる
略平行レーザ光を生成するようにしてもよい（請求項
３、請求項１１）。かかる構成にすると、ワークの融着
箇所に照射する略平行レーザ光の断面形状を、コリメー
ションにより調整することができる。そしてこのコリメ
ーションは、例えば、コリメータレンズで構成すること
もできるし（請求項４、請求項１２）、凹面鏡と凸面鏡
との組み合わせで構成することもできる（請求項５、請
求項１３）。
【００１４】また、上記装置、方法において、レーザ発
振器が発するレーザ光をアパーチャを介して断面形状を
変換せしめ、投影形状が該所定形状と略同一となる略平
行レーザ光を生成するようにしてもよい（請求項６、請
求項１４）。かかる構成にすると、ワークの融着箇所に
照射する略平行レーザ光の断面形状を、アパーチャの開
口形状を変えることによって、より容易に調整すること
ができる。
【００１５】また、上記装置、方法において、レーザ発
振器によって、投影形状が該所定形状と略同一となる略
平行レーザ光を生成するようにしてもよい（請求項７、
請求項１５）。かかる構成にすると、レーザ照射装置の
構成を簡素化することができる。
【００１６】また、上記装置、方法において、該略平行
レーザ光によって該ワークが融着される前に、該ワーク
の融着すべき箇所を該ワークの融着温度未満の温度に予
熱するようにし、該略平行レーザ光によって該ワークが
融着された後に、該ワークの融着された箇所を加熱しつ
つ該ワークの融着温度未満の温度に徐冷するようにして
もよい（請求項８、請求項１６）。かかる構成にする
と、融着すべき箇所が予熱によってまずワークの融着温
度未満の温度に加熱されるが、該加熱温度は融着温度未
満であることから融着すべき箇所とその周辺との温度勾
配は緩やかとなる。次いで、融着すべき箇所が融着温度
以上の温度に加熱されるが、このときは、予熱によって
融着すべき箇所の周辺も温められているので、融着すべ
き箇所が融着温度以上になってもワーク内部に急激な温
度勾配は生じない。次いで、融着箇所が徐冷されるた
め、該融着箇所が急激に冷却されて、該融着箇所とその
周辺との間に急激な温度勾配が生じるのが防止される。
【００１７】また、上記方法において、該少なくとも２
つのワークのうちの一方を、ガラス、セラミックスまた
は金属とし、他方を、ガラスまたはセラミックスとする
こともできる（請求項１７）。
【００１８】
【発明の実施の形態】この出願発明の実施形態を図面を
参照しながら説明する。
【００１９】図１は本発明のレーザ融着装置及びレーザ
融着方法を説明するための模式図である。図１におい
て、A1はレーザ融着装置であり、該レーザ融着装置A1は
略平行レーザ光を発するレーザ光照射装置1と、第１お
よび第２のワークを固定する作業テーブル3とを備えて
いる。ここでは、第１のワークとしてガラス板4aが、ま
た、第２のワークとしてガラス板4bが固定されている。
レーザ光照射装置1は、レーザ光5を発生するレーザ発振
器2、該レーザ発振器2で発生したレーザ光5を導く案内
筒（図示せず）及び該案内筒に導かれたレーザ光5をガ
ラス板4a,4bに照射する加工ヘッド8を有する。レーザ融
着装置A1は、さらに、該作業テーブル3に対して上記加
工ヘッド8を直交する３軸方向に相対的に移動させる移
動機構（図示せず）を備えている。
【００２０】レーザ発振器2から発せられるレーザ光
は、ＣＯ2 レーザである。レーザ5は、ガラス板4a,4b上
における投影形状が所定形状と略同一となるような断面
形状（横断面形状）を有する略平行レーザ光である。該
所定形状としてはいかなる形状を採用してもよいが、こ
こでは該所定形状を円形としている。ガラス板4a,4b上
におけるレーザ光5の照射部分の径、すなわちスポット
径Ｓは、該ガラス板4a,4bを融着するのに最適な大きさ
となるよう設定されている。レーザ発振器2から発せら
れるレーザ光5の径D1は、ガラス板4a,4b上で設定すべき
スポット径Ｓと同じ径である。
【００２１】上記加工ヘッド8は、上記移動機構によっ
て、作業テーブル3に対し、相対的に３次元方向に移動
可能で、かつ、水平面内及び垂直面内における角度を変
更可能なように構成されている。また、この加工ヘッド
8の作業テーブル3に対する相対移動や角度変更を可能と
すべく、レーザ発振器2から加工ヘッド8の先端に至るま
でのレーザ光5の光路上には、図示されないミラーが配
置されている。
【００２２】ガラス板4a,4bの間には、微小高さのスペ
ーサが介在しており、このスペーサの高さに相当する隙
間が２枚のガラス板4a,4bの間に生じている。
【００２３】また、図１において、6は、融着前のガラ
ス板4a,4bを予熱するための予熱室、また、7は、融着後
のガラス板4a,4bを徐冷するための徐冷室であり、共
に、自動的に温度調整可能なチャンバー、恒温槽等で構
成される。
【００２４】次に、レーザ融着装置A1の動作を説明す
る。
【００２５】まず、予熱室6および徐冷室7を、ガラス板
4a,4bの融着温度未満の所定の温度に、それぞれ設定し
ておく。
【００２６】次いで、ガラス板4a,4bを予熱室6に所定時
間入れておき、ガラス板4a,4bの融着温度未満の温度に
する。すなわちガラス板4a,4bを予熱するのである。そ
の後、ガラス板4a,4bを予熱室6から取り出して、レーザ
融着装置A1の作業テーブル3上に固定する。
【００２７】次いで、作業テーブル3上に固定されたガ
ラス板4a,4bの周縁部に略平行レーザ光5を照射しつつ、
加工ヘッド8がガラス板4a,4bの周縁に沿って相対的に移
動するように、作業テーブル3に対して加工ヘッド8を移
動機構によって移動させる。そして、加工ヘッド8がガ
ラス板4a,4bの周縁部を一周すると融着が完了する。
【００２８】なお、本実施の形態とは逆で加工ヘッド8
を固定し、作業テーブル3を移動機構により移動させて
もよい。
【００２９】次いで、融着が完了したガラス板4a,4bを
徐冷室7に所定時間入れておく。すると、ガラス板4a，4
bの融着箇所の温度は、融着温度未満の温度にまで徐々
に下降する。すなわちガラス板4a,4bが徐冷されるので
ある。その後、ガラス板4a,4bを徐冷室7から取り出す。
これにより、ガラス板4a,4bの融着加工が完了する。
【００３０】このようにレーザ融着装置A1では、ガラス
板4a,4bを融着する際には略平行レーザ光が用いられ
る。よって、加工ヘッド8の移動の際に略平行レーザ光
の光軸方向にブレを生じて、ガラス板4a,4bとの距離が
変動したとしても、ガラス板4a,4bの融着箇所における
スポット径Ｓは一定に保たれる。従って、融着不良を低
減することができる。
【００３１】また、ガラス板4a,4bの融着加工の前後に
予熱過程、及び徐冷過程を設けているので、ガラス板4
a,4b内部に急激な温度勾配が生じにくく、急激な温度勾
配に起因するクラックや割れを低減することができる。
【００３２】図２は本発明に係るレーザ融着装置のもう
一つの構成例を示す模式図である。図２のレーザ融着装
置A2は、図１のレーザ融着装置A1と異なり、ガラス板4
a,4bに照射する所定径D1の略平行レーザ光5を、レーザ
発振器2が出射する径D2の略平行レーザ光9をコリメーシ
ョン11を通過させることにより生成するように構成され
ている。これ以外の点は図１のレーザ融着装置A1と同様
である。
【００３３】すなわち、レーザ融着装置A2では、レーザ
発振器2が略平行レーザ光9を発生する。そして、加工ヘ
ッド8内における該略平行レーザ光9の光路上には、コリ
メーション11として、第１の凸レンズ10aと該第１の凸
レンズ10aより焦点距離の短い第２の凸レンズ10bとから
なるコリメータレンズ10が配設されている。第１の凸レ
ンズ10aに入射した径D2の略平行レーザ光9はコリメータ
レンズ10を介して所定径D1の略平行レーザ光5に変換さ
れて出射される。なお、レーザ発振器2から発せられる
レーザ光はＣＯ2 レーザである。
【００３４】図１のレーザ融着装置A1のように、ガラス
板4a,4bに照射する所定径D1を有する略平行レーザ光5を
レーザ発振器2で直接生成する方式であると、該略平行
レーザ光5の径をワークに合わせて設定することができ
ないが、図２のレーザ融着装置A2の構成であれば、コリ
メータレンズ10の第１，第２の凸レンズ10a,10bの焦点
距離を適宜選択することにより、該略平行レーザ光5の
径をワークに合わせて設定することができる。なお、上
記の説明では、レーザ発振器2で発生した略平行レーザ
光9の径が、コリメーション11を介して縮小されるよう
にしているが、第１の凸レンズ10aを第２の凸レンズ10b
より焦点距離の短いものにすることにより、レーザ発振
器2で発生した略平行レーザ光9の径を拡大することもで
きる。
【００３５】図３は本発明に係るレーザ融着装置のさら
にもう一つの構成例を示す模式図である。図３のレーザ
融着装置A3は、図２のレーザ融着装置A2と異なり、コリ
メーション11が、略平行レーザ光の径を変換しうるよう
に構成された凹面鏡21aと凸面鏡21bとの組み合わせによ
り構成されている。これ以外の点は図２のレーザ融着装
置A2と同様である。
【００３６】すなわち、加工ヘッド8には、レーザ発振
器2から出射される径D2の略平行レーザ光9を受けてこれ
を収束するよう所定の方向に反射する凹面鏡21aと、該
凹面鏡21aによって収束するよう反射されたレーザ光を
受けて、これを所定径D1の略平行レーザ光5として加工
ヘッド8の先端の開口部に向けて反射する凸面鏡21bとが
配設されている。なお、レーザ発振器2から発せられる
レーザ光は、ＣＯ2 レーザである。
【００３７】かかる構成によっても、図２のレーザ融着
装置A2と同様に、凹面鏡21a、及び凸面鏡21bの焦点距離
等を適宜選択することにより、略平行レーザ光5の径を
ワークに合わせて設定することができる。なお、上記の
説明では、レーザ発振器2で発生した略平行レーザ光9の
径をコリメーション11を介して縮小するようにしている
が、レーザ発振器2からのレーザ光を、まず凸面鏡で反
射することによってその径を拡大させ、その後、凹面鏡
で反射することによって平行化するようにしてもよい。
このようしてレーザ発振器2で発生した略平行レーザ光
の径を拡大することもできる。
【００３８】図４は本発明に係るレーザ融着装置のさら
にもう一つの構成例を示す模式図である。図４のレーザ
融着装置A4は、図１のレーザ融着装置A1と異なり、ガラ
ス板4a,4bに照射する所定径D1の略平行レーザ光5を、レ
ーザ発振器2が出射する径D2の略平行レーザ光9をアパー
チャ12を通過させることにより生成するように構成され
ている。これ以外の点は図１のレーザ融着装置A1と同様
である。
【００３９】すなわちレーザ融着装置A4では、レーザ発
振器2が、径D2の略平行レーザ光9を発生する。そして、
加工ヘッド8内において該略平行レーザ光9の光路上に
は、レーザ発振器2出口のレーザ径より小さい開口径D1
を有するアパーチャ12が配設されている。レーザ発振器
2から出射された径D2の略平行レーザ光9は、該アパーチ
ャ12を通過してより小さな所定径D1の略平行レーザ光5
となってガラス板4a,4bに照射される。なお、レーザ発
振器2から発せられるレーザ光はＣＯ2 レーザである。
【００４０】かかる構成によれば、アパーチャ12の開口
径を変更するだけで、より容易に略平行レーザ光5の径
をワークに合わせて設定することができる。
【００４１】図５は、本発明に係るレーザ融着装置およ
び方法の、さらにもう一つの例を示す模式図であって、
(ａ) は予熱過程におけるレーザ融着装置A5の構成を示
す図、(ｂ)は融着過程におけるレーザ融着装置A5の構成
を示す図、(ｃ)は徐冷過程におけるレーザ融着装置A5の
構成を示す図である。すなわちレーザ融着装置A5は、ガ
ラス板4a,4bの予熱、融着及び徐冷を、コリメータレン
ズを含む加工ヘッド部分を交換しながら行うようにした
ものである。図５においては、図２と同一符号を付した
部分は同一又は相当する部分である。
【００４２】レーザ融着装置A5は、３種類の加工ヘッド
を交換することにより、予熱、融着及び徐冷を行うこと
ができるように構成されている。加工ヘッドとしては、
(ａ)に示す加工ヘッド8'と、(ｂ)に示す加工ヘッド8
と、(ｃ)に示す加工ヘッド8''とがある。(a) に示す加
工ヘッド8'は、レーザ発振器2からの略平行レーザ光9
を、ガラス板4a,4bに照射したときに該照射箇所を該ガ
ラス板4a,4bの融着温度未満の所定の予熱温度に加熱可
能な径D1'を有する略平行レーザ光5'に変換する予熱用
のコリメータレンズ10'を有している。(b) に示す加工
ヘッド8は、レーザ発振器2からの略平行レーザ光9を、
ガラス板4a,4bに照射したときに該照射箇所を該ガラス
板4a,4bの融着温度に加熱可能な径D1を有する略平行レ
ーザ光5に変換する融着用のコリメータレンズ10を有し
ている。(c) に示す加工ヘッド8''は、レーザ発振器2か
らの略平行レーザ光9を、ガラス板4a,4bに照射したとき
に該照射箇所を上記予熱温度より低い徐冷温度に加熱可
能な径D1''を有する略平行レーザ光5''に変換する徐冷
用のコリメータレンズ10''を有している。ここで、径D1
＜径D1'＜径D1''、または径D1＜径D1',径D1＜径D1''，
径D1'＝径D1''である。なお、レーザ発振器2から発せら
れるレーザ光は、ＣＯ2 レーザである。
【００４３】次に、レーザ融着装置A5によるレーザ融着
方法を説明する。まず、(ａ) に示すように、レーザ融
着装置A5に、予熱用のコリメータレンズ10'を有する加
工ヘッド8'を装着し、その後、レーザ融着装置A5を起動
し、作業テーブル3に固定されたガラス板4a,4bの融着箇
所に径D1'の略平行レーザ光5'を照射する。これによ
り、ガラス板4a,4bが所定の予熱温度に予熱される。
【００４４】次いで、レーザ融着装置A5の加工ヘッド8'
を、融着用のコリメータレンズ10を有する加工ヘッド8
に交換し、その後、レーザ融着装置A5を起動し、作業テ
ーブル3に固定されたガラス板4a,4bの融着箇所に径D1の
略平行レーザ光5を照射する。これにより、ガラス板4a,
4bが融着温度に加熱されて、融着される。
【００４５】次いで、レーザ融着装置A5の加工ヘッド8
を、徐冷用のコリメータレンズ10''を有する加工ヘッド
8''に交換し、その後、レーザ融着装置A5を起動し、作
業テーブル3に固定されたガラス板4a,4bの融着箇所に径
D1''の略平行レーザ光5''を照射する。これにより、ガ
ラス板4a,4bは略平行レーザ光5''によって加熱されつ
つ、融着温度から所定の徐冷温度にまで徐冷される。
【００４６】このように、レーザ融着装置A5によって
も、図１の装置・設備と同様に、融着不良を低減するこ
とができるとともに、ガラス板4a,4b内の急激な温度勾
配の発生によるクラックや割れを低減することができ
る。
【００４７】図６は本発明に係るレーザ融着装置および
方法の、さらにもう一つの例を示す模式図である。図６
のレーザ融着装置A6は、ガラス板4a,4bの予熱、融着、
及び徐冷を自動的に行うことができるようにしたもので
ある。
【００４８】まず、レーザ融着装置A6の概略構成を説明
する。レーザ融着装置A6は、図２,図３のレーザ融着装
置A2,A3と同様のレーザ光照射装置1、すなわち、レーザ
発振器2、加工ヘッド8、コリメーション11を有するレー
ザ光照射装置を備えている。また、レーザ融着装置A6
は、ガラス板4a,4bを搬送するベルトコンベア15と、加
工ヘッド8をベルトコンベアに対して直交する３軸方向
に相対的に移動させることのできる移動機構（図示せ
ず）と、ガラス板4a,4bを予熱する予熱装置13と、ガラ
ス板4a,4bを徐冷する徐冷装置14とを備えている。ベル
トコンベア15は、加工ヘッド8の下方において水平方向
に設置されている。予熱装置13、徐冷装置14は、ベルト
コンベア15を覆うように、かつ、加工ヘッド8が位置す
る部分の上流側、及び下流側にそれぞれ設置されてい
る。なお、レーザ発振器2から発せられるレーザ光はＣ
Ｏ2 レーザである。
【００４９】加工ヘッド8は、上記移動機構によって、
ベルトコンベア15に対して相対的に３次元方向に移動可
能で、かつ水平面内及び垂直面内における角度を変更可
能なように構成されている。予熱装置13、徐冷装置14
は、共に、その内面にヒータ（図示せず）が配設され、
該ヒータによる加熱レベルを所望のレベルに設定できる
よう構成されている。ベルトコンベア15には、ベルトの
長手方向に所定のピッチでガラス板4a,4bを固定するワ
ーク固定部（図示せず）が設けられ、該ベルトが所定の
時間間隔で該所定のピッチづつ移動するよう構成されて
いる。従って、各ワーク固定部は、予熱装置13内の位
置、加工ヘッド8の下方位置、及び徐冷装置14内の位置
の各位置において上記所定時間停止しつつ、順次通過す
る。
【００５０】次に、以上のように構成されたレーザ融着
装置A6の動作を説明する。まず、予め、予熱装置13、及
び徐冷装置14を、それぞれ、それらを通過するガラス板
4a,4bが所定の予熱温度、及び徐冷温度になるよう、加
熱レベルを設定しておく。
【００５１】次いで、ベルトコンベア15のワーク固定部
にガラス板4a,4bを固定し、ベルトコンベア15を起動す
る。すると、該ワーク固定部に固定されたガラス板4a,4
bは、まず、予熱装置13内に移動し、そこで、所定の予
熱温度に予熱される。次いで、この予熱されたガラス板
4a,4bは加工ヘッド8の下方位置に移動し、そこで、加工
ヘッド8から略平行レーザ光5を融着箇所に照射されて融
着される。次いで、この融着されたガラス板4a,4bは徐
冷装置14内に移動し、そこで、加熱されつつ所定の徐冷
温度に徐冷される。
【００５２】なお、上記の構成では、ベルトコンベア15
を間欠移動するようにしているが、ベルトコンベア15を
連続移動するようにし、加工ヘッド8が、ベルトコンベ
ア15とともに移動するガラス板4a,4bに追従しながらこ
れを融着加工するようにしてもよい。
【００５３】このようにレーザ融着装置A6によっても、
図１や図５の装置・設備と同様に、融着不良を低減する
ことができるとともに、ガラス板4a,4b内の急激な温度
勾配の発生によるクラックや割れを低減することができ
る。また、ガラス板4a,4bの予熱、融着、及び徐冷を自
動的に行うことができるため、人件費を低減することが
できる。
【００５４】図７は本発明に係るレーザ融着装置および
方法の、さらにもう一つの例を示す模式図である。(ａ)
はワークに略平行レーザ光を照射した状態を模式的に
示す斜視図、(ｂ) は(ａ) のＸ−Ｘ線矢視断面図であ
る。
【００５５】図７のレーザ融着装置A7はレーザ発振器
（図示せず）を有するレーザ光照射装置を備えている
が、レーザ融着装置A7のレーザ発振器はＹＡＧレーザを
発振する。また、第１、第２のワークたるガラス板4a,4
bには、それぞれ、片面に銅等の導体からなる配線17が
配設されている。ガラス板4a,4bは該配線17を有する面
同士が対向するように配置されている。ガラス板4a,4b
は共に無色透明なガラスである。ガラス板4a,4bの間に
おいて、配線17の位置に対応する部分には、着色された
低融点ガラス16が融着材として介在している。低融点ガ
ラス16の歪点は400℃〜450℃である。それ以外の点は図
１〜図６のレーザ融着装置A1〜A6と同様に構成すること
ができる。
【００５６】レーザ融着装置A7は以上のように構成され
ており、レーザ融着装置A7の加工ヘッド8から略平行レ
ーザ光5が出射される。略平行レーザ光5は、ガラス板4a
の上から、低融点ガラス16が配置された部分に照射され
る。ＹＡＧレーザは無色透明なガラスを透過するので、
略平行レーザ光5はガラス板4aを透過する。そしてＹＡ
Ｇレーザのエネルギは着色された低融点ガラス16に吸収
され、低融点ガラス16のみが溶融する。そして、この溶
融した低融点ガラス16を融着材として２枚のガラス板4
a,4bが融着される。この際、配線17は低融点ガラス16よ
りも歪点が高いため損傷することはない。
【００５７】以上、図面を参照しながら、本願発明に係
るレーザ融着装置、レーザ融着方法の実施形態を説明し
た。上記実施形態では、互いに融着される第１，第２の
ワークの双方がガラスからなる場合を説明したが、互い
に融着される第１，第２のワークは、一方がガラス、セ
ラミックス、又は金属からなるものであり、他方が、ガ
ラス、又はセラミックスからなるものであってもよい。
この場合、金属としては、ガラスに溶融点が近いものが
本願のレーザ融着装置、レーザ融着方法を適用するのに
適しており、例えば、溶融点が660.3℃であるアルミニ
ウム、溶融点が1083.5℃である銅等が適している。
【００５８】また、上記実施形態では、レーザ光として
ＣＯ2 レーザとＹＡＧレーザとを示したが、他の種類の
固体レーザ、気体レーザ、半導体レーザ、液体レーザを
用いてもよい。
【００５９】また、上記実施形態に示した、融着加工の
前後の予熱過程や徐冷過程は、省略することもできる。
【００６０】
【実施例】図８、図９は、２枚のガラス板の周縁部同士
を融着して得たガラス加工品の融着箇所の外観を示す図
である。図８は、図１に示すレーザ融着装置A1と同様の
構成を有するレーザ融着装置を用い、略平行レーザ光を
照射することによって融着加工したガラス加工品を示す
図であって、(ａ)は写真、(ｂ)は(ａ)の写真をスケッチ
した図である。図９は、図８(ａ)のガラス加工品を長手
方向中央付近で幅方向に破断した状態を示す図であっ
て、(ａ)は写真、(ｂ)は(ａ)の写真をスケッチした図で
ある。ガラス板に照射したレーザ光はＣＯ2 レーザであ
る。
【００６１】従来のレーザ融着装置によって融着加工し
たガラス加工品（図示せず）では、ガラスが局所的にし
か溶融せず、したがって融着が確実になされているか否
かを外観のみからでは確認することができないが、図
８、図９では、符号103で示すように、ガラス板101,102
が比較的広い範囲で溶融し、確実な融着がなされている
ことが外観から確認できる。
【００６２】
【発明の効果】本発明は、以上に説明したような形態で
実施され、以下に記載されるような効果を奏する。 (１)ワークとレーザ光照射装置との距離が変動しても、
ワークの融着箇所に生じるレーザ光による照射部分の形
状が一定に保たれるため、融着不良を低減することがで
きる。 (２)レーザ発振器が発するレーザ光をコリメーションを
通過させることによって融着箇所に所定形状の照射部分
が生じるようにすると、ワークの融着箇所に照射する略
平行レーザ光の断面形状をコリメーションにより調整で
きるため、ワークの種類等に応じた適切な融着加工が可
能となる。 (３)レーザ発振器が発するレーザ光をアパーチャを通過
させることによって融着箇所に所定形状の照射部分が生
じるようにすると、ワークの融着箇所に照射する略平行
レーザ光の断面形状をアパーチャの開口形状を変えるこ
とによって容易に調整できるため、ワークの種類等に応
じた適切な融着加工が可能となる。 (４)レーザ発振器が、融着箇所に生ぜしめるべき照射部
分の形状と投影形状が略同一となる略平行レーザ光を発
するようにすると、レーザ光照射装置の構成を簡素化す
ることができる。 (５)レーザ光照射によるワークの融着を、融着箇所をワ
ークの融着温度未満の温度に予熱し、その後、融着箇所
を略平行レーザ光の照射によってワークの融着温度以上
の温度に加熱して融着し、その後、融着箇所を加熱しつ
つワークの融着温度未満の温度に徐冷することにより行
うようにすると、ワーク内部に急激な温度勾配が生じる
ことに起因するクラックや割れを低減することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】レーザ融着装置及びレーザ融着方法を説明する
ための模式図である。
【図２】レーザ融着装置のもう一つの構成例を示す模式
図である。
【図３】レーザ融着装置のさらにもう一つの構成例を示
す模式図である。
【図４】レーザ融着装置のさらにもう一つの構成例を示
す模式図である。
【図５】レーザ融着装置および方法の、さらにもう一つ
の例を示す模式図であって、(ａ)は予熱過程におけるレ
ーザ融着装置の構成を示す図、(ｂ)は融着過程における
レーザ融着装置の構成を示す図、(ｃ)は徐冷過程におけ
るレーザ融着装置の構成を示す図である。
【図６】レーザ融着装置および方法の、さらにもう一つ
の例を示す模式図である。
【図７】レーザ融着装置および方法の、さらにもう一つ
の例を示す模式図であり、(ａ)はワークに略平行レーザ
光を照射した状態を模式的に示す斜視図、(ｂ)は(ａ)の
Ｘ−Ｘ線矢視断面図である。
【図８】２枚のガラス板の周縁部同士を、図１に示すレ
ーザ融着装置と同様の構成を有するレーザ融着装置を用
い、略平行レーザ光を照射することによって融着加工し
たガラス加工品を示す図であって、(ａ)は写真、(ｂ)は
(ａ)の写真をスケッチした図である。
【図９】図８(ａ)のガラス加工品を長手方向中央付近で
幅方向に破断した状態を示す図であって、(ａ)は写真、
(ｂ)は(ａ)の写真をスケッチした図である。
【図１０】２枚のガラス板の周縁部分同士を、従来のレ
ーザ加工機で融着する場合の加工状態を説明するための
図であって、(ａ)は加工状態を示す斜視図、(ｂ)はレー
ザ加工機におけるレーザ光のワーク上のスポット径の調
整方法を示す模式図である。
【符号の説明】
A1,A2,A3,A4,A5,A6,A7 レーザ融着装置 1 レーザ光照射装置 2 レーザ発振器 3 作業テーブル 4a,4b ガラス板 6 予熱室 7 徐冷室 8 加工ヘッド 10 コリメータレンズ 10a 第１の凸レンズ 10b 第２の凸レンズ 11 コリメーション 12 アパーチャ 13 予熱装置 14 徐冷装置 15 ベルトコンベア 16 低融点ガラス 17 配線 21a 凹面鏡 21b 凸面鏡
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０３Ｂ 23/203 Ｃ０３Ｂ 23/203 Ｃ０４Ｂ 37/04 Ｃ０４Ｂ 37/04 (72)発明者 瀧川 志朗 兵庫県西宮市田近野町６番107号 新明和 工業株式会社開発センタ内 (72)発明者 近藤 隆彦 兵庫県西宮市田近野町６番107号 新明和 工業株式会社開発センタ内 (72)発明者 細谷 高司 兵庫県西宮市田近野町６番107号 新明和 工業株式会社開発センタ内 (72)発明者 岩崎 安邦 兵庫県西宮市田近野町６番107号 新明和 工業株式会社開発センタ内 (72)発明者 安部 好一 大阪府大阪市中央区道修町３丁目５番11号 日本板硝子株式会社内 Ｆターム(参考） 4E068 AJ03 AJ04 BD02 CB08 CD05 CD10 CD11 CD13 CK01 DB12 DB13 4G026 BA01 BB01 BB22 BB27 BB33 BG13 BH13

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 レーザ光照射装置を備え、少なくとも２
    つのワークの接触又は近接する箇所に該レーザ光照射装
    置が発するレーザ光を照射して該箇所を融着するレーザ
    融着装置であって、 該箇所を照射する該レーザ光が略平行レーザ光である、
    レーザ融着装置。
  2. 【請求項２】 該ワークの融着すべき箇所に所定形状の
    レーザ光照射部分が生じるように、該レーザ光照射装置
    が、投影形状が該所定形状と略同一となる略平行レーザ
    光を発するようにした、請求項１記載のレーザ融着装
    置。
  3. 【請求項３】 該レーザ光照射装置がレーザ発振器とコ
    リメーションとを有し、 該レーザ発振器が発するレーザ光が、該コリメーション
    を介して断面形状を変換されて、投影形状が該所定形状
    と略同一となる略平行レーザ光となる、請求項２記載の
    レーザ融着装置。
  4. 【請求項４】 該コリメーションがコリメータレンズで
    構成された、請求項３記載のレーザ融着装置。
  5. 【請求項５】 該コリメーションが凹面鏡と凸面鏡との
    組み合わせで構成された、請求項３記載のレーザ融着装
    置。
  6. 【請求項６】 該レーザ光照射装置がレーザ発振器とア
    パーチャとを有し、 該レーザ発振器が発するレーザ光が、該アパーチャを介
    して断面形状を変換されて、投影形状が該所定形状と略
    同一となる略平行レーザ光となる、請求項２記載のレー
    ザ融着装置。
  7. 【請求項７】 該レーザ光照射装置がレーザ発振器を有
    し、 該レーザ発振器が、投影形状が該所定形状と略同一とな
    る略平行レーザ光を発する、請求項２記載のレーザ融着
    装置。
  8. 【請求項８】 該略平行レーザ光によって該ワークが融
    着される前に、該ワークの融着すべき箇所を該ワークの
    融着温度未満の温度に予熱する予熱手段と、 該略平行レーザ光によって該ワークが融着された後に、
    該ワークの融着された箇所を加熱しつつ該ワークの融着
    温度未満の温度に徐冷する徐冷手段とを有する、請求項
    １〜７のいずれか一の項に記載のレーザ融着装置。
  9. 【請求項９】 少なくとも２つのワークの接触又は近接
    する箇所にレーザ光を照射して該箇所を融着するレーザ
    融着方法であって、 該箇所を照射する該レーザ光を略平行レーザ光とした、
    レーザ融着方法。
  10. 【請求項１０】 該ワークの融着すべき箇所に所定形状
    のレーザ光照射部分が生じるように、該略平行レーザ光
    を、投影形状が該所定形状と略同一となるようにした、
    請求項９記載のレーザ融着方法。
  11. 【請求項１１】 レーザ発振器が発するレーザ光をコリ
    メーションを介して断面形状を変換せしめ、投影形状が
    該所定形状と略同一となる略平行レーザ光を生成する、
    請求項１０記載のレーザ融着方法。
  12. 【請求項１２】 該コリメーションをコリメータレンズ
    で構成した、請求項１１記載のレーザ融着方法。
  13. 【請求項１３】 該コリメーションを凹面鏡と凸面鏡と
    の組み合わせで構成した、請求項１１記載のレーザ融着
    方法。
  14. 【請求項１４】 レーザ発振器が発するレーザ光をアパ
    ーチャを介して断面形状を変換せしめ、投影形状が該所
    定形状と略同一となる略平行レーザ光を生成する、請求
    項１０記載のレーザ融着方法。
  15. 【請求項１５】 レーザ発振器によって、投影形状が該
    所定形状と略同一となる略平行レーザ光を生成する、請
    求項１０記載のレーザ融着方法。
  16. 【請求項１６】 該略平行レーザ光によって該ワークが
    融着される前に、該ワークの融着すべき箇所を該ワーク
    の融着温度未満の温度に予熱する予熱過程と、 該略平行レーザ光によって該ワークが融着された後に、
    該ワークの融着された箇所を加熱しつつ該ワークの融着
    温度未満の温度に徐冷する徐冷過程とを有する、請求項
    ９〜１５のいずれか一の項に記載のレーザ融着方法。
  17. 【請求項１７】 該少なくとも２つのワークのうちの一
    方を、ガラス、セラミックスまたは金属とし、他方を、
    ガラスまたはセラミックスとした、請求項９〜１６のい
    ずれか一の項に記載のレーザ融着方法。
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