TWI649278B - 脆性材料基板之端部精修加工裝置以及脆性材料基板之端部精修加工方法 - Google Patents
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Abstract
作為脆性材料基板之玻璃基板(1)之端部精修加工裝置(90),具備第1加熱部(10)、及第2加熱部(20)。第1加熱部(10)係為了將玻璃基板(1)之端部熔融而對凹凸進行平滑處理,而加熱該端部。第2加熱部(20)係以較第1加熱部(10)之加熱溫度低的溫度,對藉由第1加熱部(10)而被平滑處理之位置近旁之玻璃基板(1)的板面進行加熱。
Description
本發明係關於一種脆性材料基板之端部精修加工裝置、及脆性材料基板之端部精修加工方法。
先前,為了精修加工玻璃基板等脆性材料基板之端部,普遍採用機械研磨該端部且進行拋光加工之方法。專利文獻1揭示有一種端面加工方法,其藉由進行此種之拋光加工而用以精修加工平板玻璃之端部。
於上述專利文獻1之端面加工方法中,為了以較少之步驟圓滑地精修加工平板玻璃之端部,將分割平板玻璃素材而得之複數片平板玻璃堆疊而形成分割玻璃堆疊塊,且藉由具有平坦之研磨面之旋轉砂輪研磨該端面。然後,藉由在外周呈放射狀設置有大量之可撓性的毛刷材之旋轉刷子,進一步對分割玻璃堆疊塊的端面進行機械研磨,從而對端部進行精修加工。
專利文獻1:日本特開2010-269389號公報。
然而,於利用上述專利文獻1之方法精修加工平板玻璃之端部的情況下,雖然藉由進行此精修處理,可使該端部之表面粗糙度變小,但仍有在端部殘留微小之缺陷的情況。於在平板玻璃等脆性材料基板之端部具有微小缺陷之情況下,一般來說,此部分之強度並不充足,因此容易自該部分產生破裂或崩口,而存在有改善之餘地。
本發明係鑑於以上之情狀而完成,其潛在之目的,在於提高脆性材料基板之強度,防止破裂或崩口。
本發明所欲解決之課題,誠如上述,下面對用以解決此間題之手段及其功效進行說明。
根據本揭示之第一觀點,提供一種以下之構成的脆性材料基板之端部精修加工裝置。亦即,此脆性材料基板之端部精修加工裝置,具備第1加熱部、及第2加熱部。上述第1加熱部係為了將脆性材料基板之端部熔融而對凹凸進行平滑處理,而加熱該端部。上述第2加熱部係以較上述第1加熱部之加熱溫度低的溫度,對藉由上述第1加熱 部而被實施平滑處理之位置近旁之上述脆性材料基板的板面進行加熱。
根據本揭示之第二觀點,提供一種脆性材料之端部精修加工方法,其包含:平滑處理步驟,一面以第2加熱部加熱脆性材料基板中的被平滑處理之端部之位置近旁之板面,一面以第1加熱部加熱上述端部,將該端部熔融而對凹凸進行平滑處理,其中該第1加熱部係以較上述第2加熱部高之溫度進行加熱。
根據上述第一觀點或第二觀點,藉由以第1加熱部進行加熱而將脆性材料基板之端部熔融,可對該端部之傷缺等凹凸進行平滑處理,以提高端部之強度。此外,因以較第1加熱部之加熱溫度低的溫度加熱被實施平滑處理之位置近旁之板面,因此於為了平滑處理而被加熱為高溫之部分與未被加熱的部分之間存在有以第2加熱部加熱為中間之溫度的部分,從而變得難以產生殘留拉伸應力。也可根據加熱之條件,產生壓縮應力。藉此,可防止脆性材料基板之破裂或崩口。
根據本揭示之一個態樣,可提高脆性材料基板之強度,防止破裂或崩口。
1‧‧‧玻璃基板(脆性材料基板)
2‧‧‧搬送輥
10‧‧‧第1加熱部
10a‧‧‧雷射光線照射位置(拋光加工位置)
20‧‧‧第2加熱部
30‧‧‧主加熱部
31‧‧‧隔熱筐體
31a‧‧‧光通路
32‧‧‧鹵素燈
33‧‧‧凹面鏡
33a‧‧‧反射面
34‧‧‧金屬構件
40‧‧‧周邊加熱部
50‧‧‧緩冷部
51‧‧‧高溫加熱器
52‧‧‧中溫加熱器
53‧‧‧低溫加熱器
60‧‧‧第1加熱部
60a‧‧‧雷射光線照射位置
70‧‧‧第2加熱部
80‧‧‧第2加熱部
90‧‧‧端部精修加工裝置(脆性材料基板之端部精修加工裝置)
91‧‧‧高溫部
92‧‧‧中溫部
93‧‧‧低溫部
95‧‧‧修復用端部精修加工裝置(加熱部)
190‧‧‧端部精修加工裝置
290‧‧‧端部精修加工裝置
390‧‧‧端部精修加工裝置
圖1為概略顯示本揭示之一實施形態之脆性材料基板之端部精修加工裝置、及端部藉由該端部精修加工裝置而被精修加工之脆性材料 基板之俯視圖。
圖2為概略顯示端部精修加工裝置及脆性材料基板之前視圖。
圖3為概略顯示端部精修加工裝置及脆性材料基板之側視圖。
圖4為顯示第1加熱部及第2加熱部之構成之示意圖。
圖5為概略顯示修復用端部精修加工裝置、及端部藉由該修復用端部精修加工裝置而被修復之脆性材料基板之俯視圖。
圖6為概略顯示第1變形例之端部精修加工裝置之俯視圖。
圖7為概略顯示第2變形例之端部精修加工裝置之俯視圖。
圖8為概略顯示第3變形例之端部精修加工裝置之俯視圖。
圖9為顯示本揭示之一實施形態之脆性材料基板之端部精修加工方法之步驟的流程之方塊圖。
以下,參照圖式,對本揭示之實施形態進行說明。圖1為概略顯示本揭示之一實施形態之端部精修加工裝置90、及端部藉由該端部精修加工裝置90而被精修加工之玻璃基板1之俯視圖。圖2為概略顯示端部精修加工裝置90及玻璃基板1之前視圖。圖3為概略顯示端部精修加工裝置90及玻璃基板1之側視圖。
本實施形態之脆性材料基板之端部精修加工裝置(以下,有時亦稱為「端部精修加工裝置」)90係一種利用加熱熔融法將作為脆性材料基板之一例的玻璃基板(玻璃板)1之端部(緣部)熔融,進行減小該端部之表面粗糙度的精修加工作業之裝置。
玻璃基板1係作為具有一定厚度之矩形的板而被形成,且以水平之狀態被夾持且支撐於成對配置之搬送輥2之間。再者,圖式中,玻璃基板1之厚度等被誇大顯示。搬送輥2係與作為未圖示之驅動源的電動馬達連結。藉由電動馬達驅動搬送輥2,可水平搬送該玻璃基板1。
於玻璃基板1之近旁配置有本實施形態之端部精修加工裝置90。端部精修加工裝置90,主要具備第1加熱部10及第2加熱部20。
於藉由端部精修加工裝置90進行端部之精修處理之前,玻璃基板1係根據產品尺寸等被切割成適宜之大小之後,藉由研削加工對其端部(緣部)進行機械倒角。被倒角後之玻璃基板1之端部,藉由端部精修加工裝置90之第1加熱部10,以熱進行熔融而被拋光加工,藉此除去該端部之微小缺陷(平滑處理表面之凹凸),而以表面粗糙度變小之方式進行精修。
玻璃基板1係於以玻璃基板1之端面位於第1加熱部10之雷射光線照射位置(以下,亦稱為「拋光加工位置」)10a之方式被定位之狀態下,藉由搬送輥2所搬送。並且,藉由搬送玻璃基板1,玻璃基板1上之與第1加熱部10對面之端部的端面,自搬送方向之一端起且至另一端而依序通過拋光加工位置10a。本實施形態中,藉由在拋光加工位置10a對玻璃基板1之端面照射來自第1加熱部10之雷射光線,使玻璃基板1之端面變為高溫(例如,1000℃)而熔融,藉此,可實現拋光加工。換言之,可利用加熱熔融法將玻璃基板1之端部熔融,而對該端部進行平滑處理,進而精修加工成鏡面。再者,第1加熱部10,可被構成 為包含例如對半導體雷射或氣體雷射等之適宜之雷射光線進行振盪的元件、或者也可包含使用氣體或鹵素加熱器等之其他熱源。
於第1加熱部10之近旁,以與玻璃基板1之板面對向之方式配置有第2加熱部20。第2加熱部20可於對玻璃基板1之端部實施拋光加工之前後、及與實施拋光加工同步,於一定之區域內加熱玻璃基板1之板面。
本實施形態中,成為一面使玻璃基板1相對於被固定設置之第1加熱部10及第2加熱部20進行移動,一面進行拋光加工(端部精修處理)之構成。藉此,玻璃基板1可相對於第1加熱部10及第2加熱部20相對地移動。以下之說明中,亦將玻璃基板1相對於第1加熱部10及第2加熱部20進行相對移動之方向(圖1及圖3中以粗箭頭顯示之方向)稱為「相對移動方向」。此外,關於第2加熱部20加熱玻璃基板1之區域,亦有分別將位於上述相對移動方向之上游側之端部稱為「始端部」、及將位於下游側之端部稱為「終端部」之情形。
再者,搬送輥2係於自藉由第1加熱部10對玻璃基板1實施拋光加工之位置、及藉由第2加熱部20進行加熱的位置之任一位置皆分離之位置,可移動地支撐玻璃基板1。亦即,搬送輥2係支撐玻璃基板1中的溫度較低之部分。藉此,可定位且搬送玻璃基板1。再者,也可取代搬送輥2,而設為以梭動移動機構或夾頭等其他之構成來定位且搬送玻璃基板1。
第2加熱部20係一面使玻璃基板1相對移動一面於一定之區域內加熱其板面之裝置。本實施形態之第2加熱部20係以在厚度方向兩側與玻璃基板1之板面對向之方式配置。更詳細而言,第2加熱部20具備主加熱部30、周邊加熱部40、及緩冷部50。再者,於例如玻璃基板1之厚度薄之情況等,也可僅於玻璃基板1之厚度方向之一側設置第2加熱部20。
本實施形態之第2加熱部20係以依序加熱玻璃基板1之靠近拋光加工位置10a之部分的板面之方式,靠近玻璃基板1之搬送路徑而配置。
如圖1至圖3所示,主加熱部30係緊鄰於上述拋光加工位置10a而配置,對玻璃基板1進行局部加熱。主加熱部30係將玻璃基板1加熱至該玻璃之軟化點近旁之溫度,且較軟化點略低的溫度(例如,800℃)。
如圖1所示,當於玻璃基板1之厚度方向觀察時,主加熱部30係於第2加熱部20之既定的矩形區域(以下,亦稱為「主加熱區域」)中,加熱玻璃基板1之與該區域對面的部分。主加熱區域在與玻璃基板1之相對移動方向垂直的方向具有某程度之寬度。此外,主加熱區域包含較拋光加工位置10a位於靠玻璃基板1之相對移動方向之上游側之部分。藉此,由於可在進行拋光加工之前對玻璃基板1之端部及其周邊進行預熱,因此可減小伴隨第1加熱部10之拋光加工之溫度昇幅,並可防止在被拋光加工之部分與其近旁之間產生大的溫差。
圖1及圖2所示之周邊加熱部40係對玻璃基板1進行局部加熱者。當於玻璃基板1之厚度方向觀察時,周邊加熱部40係於隔著主加熱部30而與拋光加工位置10a為相反側,與該主加熱部30鄰接配置。換言之,周邊加熱部40,係在與玻璃基板1之相對移動方向垂直的方向上,在自拋光加工位置10a觀察較主加熱部30更遠側,鄰接於主加熱部30而配置。藉此,周邊加熱部40加熱玻璃基板1之矩形之區域(以下,亦稱為「周邊加熱區域」)係與上述主加熱區域鄰接。主加熱區域之始端部與周邊加熱區域之始端部在玻璃基板1之相對移動方向上大致一致。並且,此周邊加熱區域係以在與玻璃基板1之相對移動方向垂直的方向上與將主加熱區域及後述之緩冷區域合併之區域對應之方式被配置。周邊加熱部40係將與周邊加熱區域對面之玻璃基板1加熱至該玻璃之應變點(strain point)以下的溫度且接近該應變點之溫度(例如,550℃)。
藉此,於玻璃基板1中的以第1加熱部10而被加熱為高溫之部分、與完全未被加熱的部分之間,存在有藉由主加熱部30加熱至某程度高溫之溫度之部分、及藉由周邊加熱部40加熱至中間之溫度的部分。亦即,玻璃基板1係以隨著自拋光加工位置10a分離而梯次式地變成低的溫度之方式被加熱。因此,玻璃基板1中的被加熱之部分與其以外的部分之間之地點性之溫度梯度變得平緩,即使於端部之精修處理後將玻璃基板1冷卻,仍難以在被加熱之部分與未被加熱之部分之邊界產生殘留拉伸應力。此外,也可根據加熱之條件,使該部分產生壓縮應力。
圖1及圖3所示之緩冷部50係為了減緩第1加熱部10之拋光加工完成之後且被實施拋光加工之位置近旁之板面的溫度降低而進行加熱者。緩冷部50係於較主加熱部30靠玻璃基板1之相對移動方向之下游側與主加熱部30鄰接配置。藉此,為了緩冷而藉由緩冷部50加熱之矩形區域(以下,亦稱為「緩冷區域」)係於玻璃基板1之相對移動方向下游側與上述主加熱區域鄰接。此外,此緩冷區域在與玻璃基板1之相對移動方向垂直的方向具有與主加熱區域相同之寬度。緩冷部50還與周邊加熱部40鄰接配置。
緩冷部50係將玻璃基板1中的以主加熱部30加熱之後的部分,緩冷至該玻璃之應變點以下的溫度。較佳為,緩冷部50之加熱區域(緩冷區域)之終端部係與周邊加熱部40之加熱區域(周邊加熱區域)的終端部在玻璃基板1之相對移動方向上大致一致。此外,較佳為,在玻璃基板1上通過緩冷區域之終端部之部分的溫度係通過周邊加熱區域之終端部之部分的溫度以上之溫度,且為接近其之溫度。藉此,由於玻璃基板1中的通過主加熱區域及緩冷區域之部分、與通過周邊加熱區域之部分的溫差變小,因此,即使於隨後將玻璃基板1冷卻之情況下,也可抑制其邊界部分上之殘留拉伸應力的產生。此外,也可根據加熱(緩冷)之條件,使該部分產生壓縮應力。
本實施形態之緩冷部50具備:高溫加熱器51,其配置於玻璃基板1之相對移動方向的最上游側;中溫加熱器52,其以與該高溫加熱器51鄰接之方式配置於該高溫加熱器51之下游側;及低溫加熱器53, 其以與該中溫加熱器52鄰接之方式配置於該中溫加熱器52之下游側。
高溫加熱器51係將藉由在玻璃基板1上實施拋光加工而變為高溫的拋光加工位置10a近旁之板面,加熱為較該玻璃之軟化點略低的溫度(例如,與主加熱部30上之溫度相同之800℃)。高溫加熱器51無論是在玻璃基板1之相對移動方向還是在與其垂直的方向上,皆具有某程度之寬度。因此,被實施拋光加工之玻璃基板1之端部的溫度雖然藉由第1加熱部10之雷射光線照射而局部上昇至1000℃,但於通過高溫加熱器51之加熱區域的過程中,會下降至與周邊之部分大致相同的800℃,從而可大體上消除溫差。
中溫加熱器52係將在玻璃基板1上以高溫加熱器51加熱之部分,緩冷至該玻璃之軟化點與應變點之中間的溫度(例如,700℃)。
低溫加熱器53係將在玻璃基板1上以中溫加熱器52加熱之部分,緩冷至較該玻璃之應變點略低的溫度(例如,500℃)。
藉由此構成,於玻璃基板1上通過主加熱區域之部分,藉由繼續通過緩冷區域(換言之,依序通過高溫加熱器51、中溫加熱器52及低溫加熱器53之加熱區域),而以時間性上平緩之梯度,被冷卻至低於應變點之溫度。藉此,可大體上不產生應變而將玻璃基板1冷卻,從而可防止玻璃基板1之破裂或崩口。
再者,本實施形態之緩冷部50係由高溫加熱器51、中溫加熱器 52及低溫加熱器53之3梯次之溫度的加熱器構成,但不限於此。亦即,也可設為由較此進一步細分之梯次之溫度的加熱器構成之構造、或者也可設為由較其粗分之梯次(例如,中溫與低溫之2檔)之溫度的加熱器構成之構造。
以下,參照圖4,對主加熱部30之具體構成進行說明。圖4為顯示第1加熱部10及第2加熱部20之構成之示意圖。圖中之2點點劃線示意顯示光線照射之狀況。
圖4所示之主加熱部30具有一對隔熱筐體(隔熱材)31、一對鹵素燈(熱源)32、一對凹面鏡33、及一對金屬構件34。隔熱筐體31、鹵素燈32、凹面鏡33及金屬構件34係以與玻璃基板1對稱之方式配置。
隔熱筐體31係以覆蓋玻璃基板1之厚度方向一側的方式配置。隔熱筐體31係藉由公知之隔熱材,而被構成為使靠近玻璃基板1之側開放的箱狀,且以包圍前述主加熱區域之方式配置。其結果,於隔熱筐體31之內部形成有隔熱空間。於隔熱筐體31之遠離玻璃基板1之側的壁部,呈貫通狀形成有使來自鹵素燈32之光線通過的微縫狀之光通路31a。如此,主加熱部30係於以隔熱筐體31覆蓋玻璃基板1之加熱對象的部分之狀態下進行加熱,因此可不易使熱逃逸,從而可有效率地加熱玻璃基板1。
鹵素燈32係藉由被供給電力而照射用以加熱玻璃基板1之光線。由於本實施形態之鹵素燈32被配置於隔熱筐體31之外部,因此鹵素 燈32之保養容易。
凹面鏡33係以覆蓋鹵素燈32方式構成,且具有截面形狀為曲面狀之反射面33a。此反射面33a係被構成為一面反射鹵素燈32所照射的光線,且於光通路31a內部或其近旁形成焦點,一面將反射光朝隔熱筐體31之內部導引。藉此,可使鹵素燈32之光線集中於隔熱筐體31之內部,有效率地加熱玻璃基板1。此外,藉由在光通路31a之內部或其近旁形成焦點,可減小為了形成光通路31a而形成於隔熱筐體31之開口,從而可抑制隔熱效果之降低。
金屬構件34係配置於隔熱筐體31內。更具體而言,金屬構件34係配置於光通路31a與玻璃基板1之間。金屬構件34例如藉由不鏽鋼、赫史特合金、英高鎳合金等耐熱性之材料而被形成為板狀。藉由此構成,來自鹵素燈32之光線通過光通路31a被照射於金屬構件34,且來自成為高溫之金屬構件34之輻射熱被照射於玻璃基板1。如此,藉由利用來自金屬構件34之輻射熱進行加熱,即使於使用照射朝玻璃之吸收率小的光線之熱源(例如,如本實施形態之鹵素燈32)之情況,也可充分地加熱玻璃基板1。如此,本實施形態之端部精修加工裝置90,可使用廉價之鹵素燈等作為熱源,因此可降低製造成本。
如圖4所示,周邊加熱部40具有與主加熱部30相同之構成。此外,雖未圖示,但於本實施形態中,構成緩冷部50之高溫加熱器51、中溫加熱器52及低溫加熱器53,也具有與主加熱部30相同之構成。再者,藉由調整供給於各鹵素燈32之電力量、或調整自鹵素燈32至 玻璃基板1之加熱對象的部分之距離,可適宜地調整各加熱部之加熱溫度。
雖未圖示,但第1加熱部10也可設為具有與主加熱部30等相同之構成。
惟,主加熱部30、周邊加熱部40及緩冷部50等不一定全部需要由鹵素加熱器構成,例如也可由其他構成之加熱器(例如護套加熱器)構成主加熱部30、周邊加熱部40及緩冷部50中的一部分或全部。
如此,於本實施形態中,成為於使用第1加熱部10對玻璃基板1實施拋光加工(端部精修處理)之前後及與其同步,使用第2加熱部20局部加熱玻璃基板1之構成。藉此,可抑制使用雷射光線對玻璃基板1進行熱加工時尤其可能成為問題之殘留拉伸應力的產生。也可根據加熱之條件,產生壓縮應力,以提高玻璃基板1之強度。此外,藉由對玻璃基板1之端部進行拋光加工,可提高玻璃基板1之端部之強度。藉此,可有效地防止玻璃基板1之破裂或崩口。
此外,本實施形態中,如上述藉由加熱熔融法進行拋光加工,因此於進行玻璃基板1之端部的精修加工時不會產生玻璃屑,不需要在端部精修處理之後重新進行用以除去玻璃屑之強力的洗淨步驟。藉此,可抑制工時,並且還可降低環境負擔。
此外,假定於採用如先前之機械研磨之措施作為用以精修加工玻 璃基板1之端部的措施之情況,一般需要複數種類之粒度不同的砂輪,這會產生端部精修加工裝置變得大型化之問題。加上,砂輪為消耗品,因此需要頻繁地交換,這又會產生相應之運行成本增加之問題。這點,於本實施形態之端部精修加工裝置90中,由於作為端部精修處理,不採用如先前之機械研磨之方法,因此不會產生這些問題。
本實施形態之端部精修加工裝置90更具備修復用端部精修加工裝置95,該修復用端部精修加工裝置95係於以第1加熱部10及第2加熱部20將玻璃基板1之端部及其近旁加熱且被精修加工之後,且事後在玻璃基板1之端部產生有凹凸或微小的傷缺等之情況下,為了修復這些缺陷而進行熱處理。圖5為概略顯示修復用端部精修加工裝置95、及端部藉由該修復用端部精修加工裝置95而被修復之玻璃基板1之俯視圖。於圖5及以下之說明中,有時會對與端部精修加工裝置90所具備之裝置、構件相同之構成的構件及裝置,賦予相同之符號,並省略詳細之說明。
作為上述「事後在玻璃基板1之端部產生有凹凸或微小的傷缺等之情況」係假設為例如於搬送進行端部精修處理之後的玻璃基板1之過程中,將玻璃基板1之端部觸碰至工廠內之柱子等構造物而於端部產生傷缺的情況。
如圖5所示,修復用端部精修加工裝置95具備與端部精修加工裝置90之第1加熱部10相同之構成的第1加熱部60、及與端部精修加工裝置90之第2加熱部20相同之構成的第2加熱部70。藉由一面沿 與精修加工裝置90之搬送路徑相同而被構成之搬送路徑搬送事後在端部形成有凹凸等之玻璃基板1,一面以第1加熱部60及第2加熱部70再次進行加熱,將玻璃基板1之端部熔融,可平滑處理(除去)事後產生之凹凸。再者,由於只要僅將玻璃基板1之4邊中的事後產生有凹凸等之邊配置在雷射光線照射位置60a而進行修復處理,即可有效地進行處理,故而較佳。進一步而言,也可藉由僅對玻璃基板1之端部中的事後產生有凹凸等之部位照射雷射光線而進行修復處理。
<第1變形例>
以下,參照圖6,對相當於端部精修加工裝置90之變形例之端部精修加工裝置190進行說明。圖6為概略顯示第1變形例之端部精修加工裝置190之俯視圖。
端部精修加工裝置190具備第1加熱部10,並具備由高溫部91、中溫部92、及低溫部93構成之第2加熱部20。
藉由研削加工而被機械式地倒角之後的玻璃基板1之端部係藉由端部精修加工裝置190之第1加熱部10,被以熱而熔融而進行平滑處理,進而被精修加工。此變形例中,玻璃基板1之端部的4邊無論是哪一條邊皆藉由共同之第1加熱部10及第2加熱部20進行熱處理。
第1變形例之第1加熱部10係被構成為於以其雷射光線照射位置10a與玻璃基板1之端面一致之方式被定位之狀態下,自玻璃基板1之一條邊之一端沿該邊移動至另一端。藉由於拋光加工位置10a上將來 自第1加熱部10之雷射光線照射於玻璃基板1之端面,玻璃基板1之端面成為高溫(例如,1000℃)而熔融,藉此可實現拋光加工。
於第1加熱部10之近旁,以與進行拋光加工之邊之端部(緣部)近旁的板面對向之方式配置有第2加熱部20。第2加熱部20係跨渡於較玻璃基板1之邊中的相對較長之邊略長的距離而設。藉此,第2加熱部20可自一端跨至另一端覆蓋進行拋光加工之邊之緣部近旁的板面,而一次完成加熱。
高溫部91係緊鄰於拋光加工位置10a而配置,對玻璃基板1進行局部加熱。高溫部91係將與玻璃基板1對面之區域加熱至該玻璃之軟化點近旁之溫度且較軟化點略低的溫度(例如,800℃)。藉由高溫部91,可對實施拋光加工之前的玻璃基板1之端部近旁進行預熱,此外,可對實施拋光加工之後的玻璃基板1之端部近旁進行緩冷。藉此,可減小伴隨第1加熱部10之拋光加工之溫度昇幅。
如圖6所示,當於玻璃基板1之厚度方向觀察時,中溫部92係於隔著高溫部91而與拋光加工位置10a(實施拋光加工之邊)為相反側,與該高溫部91鄰接配置。中溫部92係將與玻璃基板1對面之區域加熱至較該玻璃之應變點略高之溫度、且較高溫部91之加熱溫度低的溫度(例如,650℃)。
如圖6所示,當於玻璃基板1之厚度方向觀察時,低溫部93係於隔著中溫部92而與高溫部91為相反側,與該中溫部92鄰接配置。低 溫部93係將與玻璃基板1對面之區域加熱至該玻璃之應變點以下的溫度(例如,550℃)。
藉此,在與實施拋光加工之邊垂直的方向上,為了實施拋光加工而以第1加熱部10加熱為高溫之部分、與完全未被加熱的部分之間,係以隨著自拋光加工位置10a分離而梯次式地變成低的溫度之方式被加熱。因此,玻璃基板1中的被加熱之部分與其以外的部分之間的地點性之溫度梯度變得平緩,即使於端部之精修處理後將玻璃基板1冷卻,仍難以在被加熱之部分與未被加熱之部分之邊界產生殘留拉伸應力。
自玻璃基板1之一條邊的一端至另一端實施了拋光加工之後,該玻璃基板1被朝自第1加熱部10分離之方向移動,且被旋轉90°。然後,以成為玻璃基板1之另一條邊位於第1加熱部10之拋光加工位置10a的狀態之方式,靠近第1加熱部10。藉由依此方式變更玻璃基板1之方向而重複地進行熱處理,對玻璃基板1之所有邊實施拋光加工。
根據上述第1變形例,第2加熱部20之溫度僅為3梯次,從而可設為更簡單之構成。
<第2變形例>
其次,參照圖7,對相當於端部精修加工裝置90、190之變形例之端部精修加工裝置290進行說明。圖7為概略顯示第2變形例之端部精修加工裝置290之俯視圖。
端部精修加工裝置290係以一對一地與玻璃基板1之各邊對應之方式,具備4個第1加熱部10及4個第2加熱部20。各第1加熱部10係被構成為於以其雷射光線照射位置10a與玻璃基板1之端面一致之方式被定位之狀態下,自玻璃基板1之一條邊的一端沿該邊移動至另一端。第2加熱部20係與第1變形例之構成相同,具有高溫部91、中溫部92及低溫部93。藉此,可減小伴隨第1加熱部10之拋光加工之溫度昇幅。此外,玻璃基板1中的被加熱之部分與其以外的部分之間的地點性之溫度梯度變得平緩,即使於端部之精修處理後將玻璃基板1冷卻,仍難以在被加熱之部分與未被加熱之部分之邊界產生殘留拉伸應力。
與4條邊對應之第1加熱部10及第2加熱部20係將與長邊對應者及與短邊對應者交互地排成一列。於自玻璃基板1之一條邊的一端至另一端實施拋光加工之後,使該玻璃基板1旋轉90°,然後遞交至鄰接之下游側的第1加熱部10及第2加熱部20。藉此,自玻璃基板1之另一條邊之一端至另一端實施拋光加工。藉由依此方式變更玻璃基板1之方向後遞交至下游側的第1加熱部10及第2加熱部20,在此處重複地進行熱處理,而對玻璃基板1之所有邊實施拋光加工。
根據上述第2變形例,可將與4條邊對應的第1加熱部10及第2加熱部20,沿設置於工廠等之玻璃基板1(工件)之生產線而組入,可在生產線中對所有邊圓滑地實施拋光加工。
<第3變形例>
其次,參照圖8,對相當於端部精修加工裝置90、190、290之變形例之端部精修加工裝置390進行說明。
端部精修加工裝置390具備被固定設置之第1加熱部10、及一次性地加熱玻璃基板1之板面全面之第2加熱部80。第1加熱部10係以其雷射光線照射位置10a與玻璃基板1之端面一致之方式被定位。玻璃基板1可自其一條邊之一端起以依序配置於雷射光線照射位置10a之方式平行移動至另一端。此外,若第1加熱部10之對玻璃基板1之一條邊之處理結束,可使該玻璃基板1旋轉90°,自另一條邊之一端起且至另一端為止,依序配置於雷射光線照射位置10a。如此,可藉由第1加熱部10對玻璃基板1之所有邊實施拋光加工。
此外,可於以第1加熱部10實施拋光加工之前後、及與其同步,藉由第2加熱部80對玻璃基板1之板面進行加熱。第2加熱部80係可調整加熱玻璃基板1之板面的溫度。
於藉由第1加熱部10對玻璃基板1之端部實施拋光加工之前,該玻璃基板1之板面全面藉由第2加熱部80被加熱(預熱)。第2加熱部80係將玻璃基板1加熱至玻璃之軟化點近旁之溫度、且較軟化點略低的溫度(例如,800℃)。
然後,一面藉由第2加熱部80以接近玻璃之軟化點的溫度加熱玻璃基板1之板面全面,一面以第1加熱部10對端部實施拋光加工。
於對玻璃基板1之端部實施完拋光加工之後,繼續藉由第2加熱部80對該玻璃基板1之板面全面進行加熱,但其溫度卻呈梯次式(或平滑地)變低,最終成為玻璃之應變點以下之溫度(例如,550℃)。
藉此,可緩和伴隨第1加熱部10之拋光加工的玻璃基板1之板面之急劇的溫度上昇。此外,難以在玻璃基板1之板面產生地點性之溫度梯度,即使於端部之精修處理後將玻璃基板1冷卻,仍難以產生殘留拉伸應力。
作為端部藉由端部精修加工裝置390而被精修加工之玻璃基板1,例如可考慮蓋板玻璃或強化玻璃等各種各樣的玻璃。如上述之第3變形例之端部精修加工裝置390之構成,尤其有益於尺寸小之玻璃基板1之端部精修加工。
再者,作為第3變形例之更進一步之變形例,也可將第2加熱部80,分成對玻璃基板1之板面全面進行預熱(例如,迄止於800℃)之預熱部、以接近玻璃之軟化點的溫度加熱(例如,迄止於900℃)玻璃基板1板面全面之昇溫部、及對玻璃基板1之板面全面進行緩冷(例如,迄止於550℃)之緩冷部之構成,且將其等分別沿玻璃基板1(工件)之生產線排列配置。
以下,對使用端部精修加工裝置90而進行之、用以精修加工玻璃基板1之端部之端部精修加工方法簡單地進行說明。圖9為顯示玻璃 基板1之端部精修加工方法之步驟的流程之方塊圖。
首先,藉由研削加工,對根據產品尺寸等而被切割成適宜之大小的玻璃基板1之端部(緣部)進行機械倒角(步驟S101,研削步驟)。如圖9所示,於被機械倒角後之玻璃基板1之端部之表面,具有微小之凹凸。
接著,藉由主加熱部30,對進行端部之精修處理之前的玻璃基板1之板面即在相對移動方向被配置於拋光加工位置10a之上游側的板面進行加熱而將其預熱(步驟S102,預熱步驟)。
接著,於拋光加工位置10a,藉由第1加熱部10而以熱使玻璃基板1之端部熔融,對該端部之表面的凹凸進行平滑處理,精修加工為鏡面(步驟S103,平滑處理步驟)。如圖9所示,此被精修處理後之玻璃基板1之端部的表面,成為大體上無凹凸之狀態。
接著,進行了端部之精修處理之後的玻璃基板1之板面即在相對移動方向被配置於拋光加工位置10a之下游側的板面,藉由緩冷部50加熱而被緩冷,且呈梯次式變成低的溫度(步驟S104,緩冷步驟)。此時,由於玻璃基板1中的被加熱之部分與其以外的部分之間之地點性之溫度梯度變得平緩,因此即使於端部之精修處理後將玻璃基板1冷卻,仍難以在被加熱之部分與未被加熱之部分之邊界產生殘留拉伸應力。也可根據加熱之條件,產生壓縮應力,以提高玻璃基板1之強度。
然後,如圖9所示,於事後在玻璃基板1之端部產生有凹凸或微 小之傷缺等之情況下,藉由與第1加熱部10及第2加熱部20相同之構成的修復用端部精修加工裝置95,再次加熱玻璃基板1之端部(步驟S105,修復步驟)。藉此,再次進行拋光加工,從而可除去事後產生之凹凸或微小之傷缺等。
藉由以上之步驟之流程,玻璃基板1之端部之表面,被精修加工成大體上無凹凸之狀態(參照圖9)。
如以上之說明,本實施形態之端部精修加工裝置90,具有第1加熱部10及第2加熱部20。第1加熱部10係為了將玻璃基板1之端部熔融而對凹凸進行平滑處理而加熱該端部。第2加熱部20係以較第1加熱部10之加熱溫度低的溫度對藉由第1加熱部10而實施平滑處理之位置近旁之玻璃基板1之板面進行加熱。
藉此,藉由以第1加熱部10進行加熱而將玻璃基板1之端部熔融,對該端部之傷缺等的凹凸進行平滑處理,可提高端部之強度。此外,因以較第1加熱部10之加熱溫度低的溫度(藉由第2加熱部20)加熱被實施平滑處理之位置近旁之板面,因此於為了平滑處理而被加熱為高溫之部分與未被加熱的部分之間存在有以第2加熱部20(詳細為主加熱部30)而被加熱為中間之溫度的部分,進而變得難以產生殘留拉伸應力。也可根據條件,產生壓縮應力。藉此,可防止玻璃基板1之破裂或崩口。
此外,於本實施形態之端部精修加工裝置90中,玻璃基板1之端 部,在藉由研削加工而被倒角之後,藉由以第1加熱部10加熱而進行平滑處理,進而被精修加工。
藉此,因於藉由研削加工而被倒角之後,藉由以第1加熱部10加熱而進行平滑處理,因而可於短時間內有效率地精修加工玻璃基板1之端部。
此外,於本實施形態之端部精修加工裝置90中,於加熱玻璃基板1之端部而進行精修加工之後,事後在該玻璃基板1之端部產生有凹凸之情況下,藉由以與第1加熱部10及第2加熱部20相同之構成的加熱部即修復用端部精修加工裝置95再次進行加熱,對上述事後產生之凹凸進行平滑處理。
藉此,於以某種之方法將玻璃基板1之端部精修加工之後且在事後產生傷缺等之情況下,可修復此傷缺,從而可減少不良品之產生。藉此,可提高生產良率。
此外,於本實施形態之端部精修加工裝置90中,第2加熱部20係將與實施上述平滑處理之位置近旁之玻璃基板1的板面對面之區域即主加熱區域(藉由主加熱部30)加熱為玻璃基板1之軟化點近旁的溫度,且將周邊加熱區域(藉由周邊加熱部40)加熱為玻璃基板1之應變點以下的溫度,其中,該周邊加熱區域係在隔著該主加熱區域而與實施上述平滑處理之位置為相反側以與該主加熱區域鄰接之方式配置之、與玻璃基板1之板面對面之區域。
藉此,玻璃基板1之板面係以隨著自實施平滑處理之位置分離而梯次式地變成低溫之方式被加熱,因此,被加熱之部分與其以外的部分之溫差變小。藉此,即使於以第1加熱部10及第2加熱部20加熱而將端部平滑處理之後將玻璃基板1冷卻,仍更不易在被加熱之部分與未被加熱之部分之邊界產生殘留拉伸應力。也可根據加熱之條件,產生壓縮應力。藉此,可防止玻璃基板1之破裂或崩口。
此外,於本實施形態之端部精修加工裝置90中,第2加熱部20係以配置於隔熱筐體31之內部配置之狀態下,加熱玻璃基板1之被實施平滑處理的位置近旁之區域。
藉此,可使熱變得難以逃逸,從而可有效地加熱玻璃基板1之被實施平滑處理之位置近旁之區域。
此外,於本實施形態之端部精修加工裝置90中,第2加熱部20具備作為熱源之鹵素燈32。於隔熱筐體31形成有使來自鹵素燈32之光線通過的光通路31a。來自鹵素燈32之光線係於光通路31a內或其近旁之隔熱筐體31內形成焦點。
藉此,由於可較小地形成光通路31a,因此可容易在隔熱筐體31之內部的空間蓄積熱。藉此,可有效率地進行加熱。
此外,於本實施形態之端部精修加工裝置90中具備金屬構件34, 其配置於光通路31a、與以玻璃基板1之第2加熱部20(主加熱部30)加熱的板面之間。
藉此,藉由來自金屬構件34之輻射熱,可有效地加熱玻璃基板1之被實施平滑處理之位置近旁之板面。藉此,即使於使用發出朝玻璃基板1之吸收率小的光線之熱源之情況,仍可充分地加熱玻璃基板1中的被實施平滑處理之位置近旁。
此外,本實施形態之端部精修加工方法,其包含:平滑處理步驟(步驟S103),其一面以第2加熱部20加熱玻璃基板1中的被實施平滑處理之端部的位置近旁之板面,一面以被以較第2加熱部20高之溫度加熱的第1加熱部10加熱上述端部,將該端部熔融,而對凹凸進行平滑處理。
藉此,藉由以第1加熱部10加熱而將玻璃基板1之端部熔融,對該端部之傷缺等凹凸進行平滑處理,可提高端部之強度。此外,因以較第1加熱部10之加熱溫度低的溫度(藉由第2加熱部20)加熱被實施平滑處理之位置近旁之板面,因此,於為了平滑處理而被加熱為高溫之部分與未被加熱的部分之間存在有以第2加熱部20而被加熱為中間之溫度的部分,進而變得難以產生殘留拉伸應力。也可根據條件,產生壓縮應力。藉此,可防止玻璃基板1之破裂或崩口。
此外,本實施形態之端部精修加工方法,其包含:研削步驟(步驟S101),其於上述平滑處理步驟(步驟S103)之前,藉由研削加工對玻璃 基板1之端部進行倒角。
藉此,因於藉由研削加工而被倒角之後,藉由以第1加熱部10加熱而進行平滑處理,因而可於短時間內有效率地精修加工玻璃基板1之端部。
此外,本實施形態之端部精修加工方法,其包含:修復步驟(步驟S105),其於上述平滑處理步驟(步驟S103)之後,藉由以與第1加熱部10及第2加熱部20相同之構成的加熱部即修復用端部精修加工裝置95再次進行加熱,對事後在玻璃基板1之端部產生的凹凸進行平滑處理。
藉此,於以某種方法將玻璃基板1之端部精修加工之後且在事後產生傷缺等之情況下,可修復此傷缺,從而可減少不良品之產生。藉此,可提高生產良率。
此外,本實施形態之端部精修加工方法,其包含:預熱步驟(步驟S102),其在上述平滑處理步驟(步驟S103)之前,(藉由主加熱部30)對藉由第1加熱部10實施平滑處理之位置近旁之玻璃基板1之板面進行預熱。
藉此,因在平滑處理之前,(藉由主加熱部30)對實施平滑處理之位置近旁之玻璃基板1之板面進行預熱,因此可減小伴隨平滑處理之溫度昇幅,難以在玻璃基板1產生破裂或崩口。
此外,本實施形態之端部精修加工方法,其包含:緩冷步驟(步驟S104),其於上述平滑處理步驟(步驟S103)之後,(藉由緩冷部50)對藉由第1加熱部10實施平滑處理之位置近旁之玻璃基板1之板面進行緩冷。
藉此,在平滑處理之後冷卻玻璃基板1時且實施了平滑處理之位置近旁之板面的溫度變化變得平緩,難以在實施平滑處理之位置近旁產生殘留拉伸應力。藉此,變得難以在玻璃基板1產生破裂或崩口。
以上,對本揭示之適宜之實施形態及變形例進行了說明,但上述構成例如可依以下之方式進行變更。
上述實施形態中,脆性材料基板係假定為玻璃基板1,但不限於此,例如也可取代此,而採用藍寶石基板或陶瓷基板。亦即,本發明可普遍應用於精修加工由脆性材料(產生破斷前之應變小的材料)構成之基板之端部之情況。
此外,也可將脆性材料基板設為由化學強化玻璃構成之玻璃基板。一般而言,由化學強化玻璃構成之基板,其板面強度雖被提高,但由於根據產品尺寸等而切割成適宜之大小後之端部(緣部)之強度變差,因此藉由對此種之端部實施上述端部精修處理,可提高整體之強度。
第1加熱部10朝拋光加工位置10a照射雷射光線之方向,不限於如圖2所示與玻璃基板1之厚度方向垂直的方向之情況,也可適宜地傾斜。此外,雷射光線之照射方向,不限於如圖1所示與玻璃基板1之相對移動方向垂直的方向之情況,也可適宜地傾斜。
上述實施形態中,主加熱部30係隔著玻璃基板1而成對地具備隔熱筐體31、鹵素燈32、凹面鏡33及金屬構件34(參照圖4),但不一定限於此,也可設為僅於玻璃基板1之板面的一側具備該等構件。周邊加熱部40及緩冷部50,也同樣可設為僅於玻璃基板1之板面的一側具備光源、隔熱材等構件。
上述實施形態中,端部精修處理係藉由雷射照射裝置即第1加熱部10而進行,但不限於此。例如,也可取代雷射光線,而使用鹵素加熱器或護套加熱器,對玻璃基板1之端部進行精修加工。再者,例如於照射來自鹵素加熱器之光線而對端部進行精修加工之情況下,藉由採用圖4所示之隔熱筐體31、凹面鏡33、或金屬構件34等構成,即使使用照射朝脆性材料之吸收率低的光線之光源(例如,鹵素燈),仍可加熱至端部精修處理所需之溫度。
為了有效率地加熱玻璃基板1,也可於隔熱筐體31之內面(內部之表面)安裝反射光線的反射材或反射鏡等。
也可省略金屬構件34,而構成為將來自鹵素燈32之光線直接照射於玻璃基板1。
進行端部精修處理時之玻璃基板1之姿勢,也可取代如圖1等所示被設為水平之情況,例如設為垂直姿勢。
也可將第1加熱部10及第2加熱部20配置於玻璃基板1之寬度方向兩側,對對向之2邊同時實施精修處理。
上述實施形態中,於為了對事後在玻璃基板1之端部產生的凹凸進行平滑處理而進行修復步驟(步驟S105)之情況下,藉由與端部精修加工裝置90另外設置之修復用端部精修加工裝置95進行加熱處理。然而,不限於此,例如也可取代此,而以端部精修加工裝置90進行修復步驟。
上述實施形態中,於對玻璃基板1進行端部精修處理之情況下,藉由第2加熱部20加熱該玻璃基板1之一部分,但不一定限於此,也可一面以第2加熱部20加熱玻璃基板1之板面整體,一面依序以第1加熱部10對其端部進行熱處理。
Claims (10)
- 一種脆性材料基板之端部精修加工裝置,具備:第1加熱部,其為了將脆性材料基板之端部熔融而對凹凸進行平滑處理,而加熱該端部;及第2加熱部,其以較前述第1加熱部之加熱溫度低的溫度,對藉由前述第1加熱部而被實施平滑處理之位置近旁之前述脆性材料基板的板面進行加熱;於前述脆性材料基板之端部被加熱而精修加工之後,於事後在該脆性材料基板之端部產生有凹凸之情況下,藉由以與前述第1加熱部及前述第2加熱部相同之構成的加熱部再次進行加熱,對前述事後產生之凹凸進行平滑處理。
- 如請求項1所記載之脆性材料基板之端部精修加工裝置,其中前述脆性材料基板之端部在藉由研削加工而被倒角之後,以前述第1加熱部加熱而進行平滑處理,進而被精修加工。
- 如請求項1或2所記載之脆性材料基板之端部精修加工裝置,其中前述第2加熱部係將與前述被實施平滑處理之位置近旁之前述脆性材料基板的板面對面之區域即主加熱區域加熱至該脆性材料之軟化點近旁的溫度,且將周邊加熱區域加熱至前述脆性材料之應變點以下的溫度,其中該周邊加熱區域係在隔著該主加熱區域而與實施前述平滑處理之位置為相反側以與該主加熱區域鄰接之方式配置且與前述脆性材料基板之板面對面之區域。
- 如請求項1或2所記載之脆性材料基板之端部精修加工裝置,其中前述第2加熱部係於配置在隔熱材內部之狀態下,對前述脆性材料基板之被實施平滑處理之位置近旁之區域進行加熱。
- 如請求項4所記載之脆性材料基板之端部精修加工裝置,其中前述第2加熱部具備熱源;於前述隔熱材形成有使來自前述熱源之光線通過的光通路;來自前述熱源之光線係於前述光通路內或其近旁之前述隔熱材內形成焦點。
- 如請求項5所記載之脆性材料基板之端部精修加工裝置,其中前述第2加熱部具備金屬構件;該金屬構件係配置於前述光通路與前述脆性材料基板之以前述第2加熱部加熱的板面之間。
- 一種脆性材料基板之端部精修加工方法,包含:平滑處理步驟,其一面以第2加熱部將脆性材料基板中的被平滑處理之端部之位置近旁之板面加熱,一面以第1加熱部加熱前述端部,將該端部熔融而對凹凸進行平滑處理,其中該第1加熱部係以較前述第2加熱部高之溫度進行加熱;及修復步驟,其於前述平滑處理步驟之後,藉由以與前述第1加熱部及前述第2加熱部相同之構成的加熱部再次進行加熱,對事後在前述脆性材料基板之端部產生之凹凸進行平滑處理。
- 如請求項7所記載之脆性材料基板之端部精修加工方法,其中包含研削步驟,其於前述平滑處理步驟之前,藉由研削加工對前述脆性材料基板之端部進行倒角。
- 如請求項7或8所記載之脆性材料基板之端部精修加工方法,其中包含預熱步驟,其於前述平滑處理步驟之前,對藉由前述第1加熱部而被實施平滑處理之位置近旁之前述脆性材料基板的板面進行預熱。
- 如請求項7或8所記載之脆性材料基板之端部精修加工方法,其中包含緩冷步驟,其於前述平滑處理步驟之後,對藉由前述第1加熱部而被實施平滑處理之位置近旁之前述脆性材料基板的板面進行緩冷。
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