專利名稱：切割方法和切割裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及切割方法和切割裝置。
背景技術(shù)：
作為被加工板(玻璃板等脆性板)的代表性的切割方法，已知有這樣的方法在被加工板的表面上加工出切割線之后，施加彎曲應(yīng)力，從而沿著切割線將被加工板割斷。該方法存在在加工切割線時(shí)會(huì)產(chǎn)生切屑的問(wèn)題。為解決該問(wèn)題，人們研究了不加工切割線，而是通過(guò)對(duì)被加工板的表面照射紅外光，使其照射位置沿著被加工板表面的預(yù)定切割線移動(dòng)來(lái)切割被加工板的方法。在該方法中，在激光的照射位置上，激光的一部分作為熱量由被加工板吸收，溫度 變得比周圍高，因此，因熱膨脹而產(chǎn)生壓縮應(yīng)力。作為其反作用，在激光的照射位置的移動(dòng)方向后方，在與預(yù)定切割線正交的方向上產(chǎn)生拉伸應(yīng)力，可將被加工板切斷。因此，被加工板的切割速度是根據(jù)激光的照射位置的移動(dòng)速度決定的。然而，在其移動(dòng)速度過(guò)快時(shí)，無(wú)法對(duì)被加工板施加切割所需的熱量，因此，切割速度存在限制。因此，近年來(lái)，為提高切割速度，例如像日本專利特開(kāi)2009 - 84133號(hào)公報(bào)所記載的那樣，人們提出了使用加熱器來(lái)對(duì)預(yù)定切割線附近進(jìn)行預(yù)熱的方法。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題然而，切割所需的熱量是由被加工板的物性(例如熱膨脹系數(shù)、楊氏模量、破壞韌性)和尺寸形狀(例如厚度)等確定的。在從激光獲得切割所需的熱量時(shí)，激光的寬度越小，就需要使激光的功率密度越高。然而，激光的功率密度過(guò)高時(shí)，在激光的照射位置上，過(guò)熱而軟化的部分會(huì)以使熱應(yīng)力緩和的方式作粘性流動(dòng)，因此，無(wú)法切割被加工板。特別是玻璃板，由于其軟化溫度比其它被加工板(例如硅基板和陶瓷板)的軟化溫度低，因此容易造成問(wèn)題。因此，為了對(duì)被加工板施加切割所需的熱量,而將激光的寬度設(shè)定成相對(duì)較寬的寬度。這樣對(duì)較寬的區(qū)域進(jìn)行加熱時(shí)，加熱效率和切割精度較差。特別是在對(duì)被加工板的邊緣附近進(jìn)行切割時(shí)等情況下，預(yù)定切割線兩側(cè)的剛性不同，即，在預(yù)定切割線的兩側(cè)中，邊緣側(cè)的剛性要比相反側(cè)的剛性低，因此，切割會(huì)朝邊緣側(cè)彎曲，切割精度容易變差。另外，在日本專利特開(kāi)2009 — 84133號(hào)公報(bào)的方法中，為提高切割速度，使用加熱器來(lái)對(duì)預(yù)定切割線附近進(jìn)行預(yù)熱，因此，需要準(zhǔn)備與預(yù)定切割線的尺寸形狀相適應(yīng)的加熱器。因此，很難應(yīng)對(duì)預(yù)定切割線的設(shè)計(jì)變更。另外，在日本專利特開(kāi)2009 — 84133號(hào)公報(bào)的方法中，由于被加工板的預(yù)熱位置不移動(dòng)，因此加熱效率較差。本發(fā)明是鑒于上述問(wèn)題而完成的，其目的在于提供一種能提高加熱效率和切割精度并能容易地應(yīng)對(duì)預(yù)定切割線的設(shè)計(jì)變更的切割方法和切割裝置。
解決技術(shù)問(wèn)題用的技術(shù)方案為解決上述目的，本發(fā)明的切割方法通過(guò)在被加工板的表面上將第一加熱光和第二加熱光分別照射至第一照射區(qū)域和第二照射區(qū)域，使該第一照射區(qū)域和第二照射區(qū)域沿著所述表面的預(yù)定切割線相對(duì)于所述被加工板作相對(duì)移動(dòng)，來(lái)切割所述被加工板，其特征是，與所述第一照射區(qū)域的移動(dòng)方向正交的方向上的第一照射區(qū)域的寬度比與所述第二照射區(qū)域的移動(dòng)方向正交的方向上的第二照射區(qū)域的寬度小，并且，使所述第一照射區(qū)域與先行的所述第二照射區(qū)域聯(lián)動(dòng)地移動(dòng)。另外，為解決上述目的，本發(fā)明的切割裝置具備支承被加工板的工作臺(tái)，照射到所述被加工板的表面上的第一加熱光和第二加熱光的光源，和對(duì)所述表面上的所述第一加熱光和第二加熱光各自的第一照射區(qū)域和第二照射區(qū)域進(jìn)行控制的控制裝置，所述控制裝置通過(guò)使所述第一照射區(qū)域和第二照射區(qū)域沿著所述表面的預(yù)定切割線相對(duì)于所述被加工板作相對(duì)移動(dòng)，來(lái)切割所述被加工板，其特征是，還具備以使所述第一照射區(qū)域的與該第一照射區(qū)域的移動(dòng)方向正交的方向上的寬度比所述第二照射區(qū)域的與該第二照射區(qū)域的移動(dòng)方向正交的方向上的寬度小的方式將所述第一加熱光和第二加熱光照射至所述表 面的裝置，和使所述第一照射區(qū)域與先行的所述第二照射區(qū)域聯(lián)動(dòng)地移動(dòng)的控制裝置。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，可提供一種能提高加熱效率和切割精度，并能容易地應(yīng)對(duì)預(yù)定切割線的設(shè)計(jì)變更的切割方法和切割裝置。


圖I是本發(fā)明實(shí)施方式I的切割裝置的側(cè)視圖。圖2是圖I的切割裝置的主要部分的側(cè)視圖。圖3是使用圖I的切割裝置的切割方法的說(shuō)明圖。圖4是本發(fā)明實(shí)施方式2的切割方法的說(shuō)明圖。圖5是本發(fā)明實(shí)施方式3的切割方法的說(shuō)明圖。圖6是本發(fā)明實(shí)施方式4的切割裝置的主要部分的側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。另外，本發(fā)明不受后述的實(shí)施方式限制，可在不脫離本發(fā)明范圍的情況下對(duì)后述的實(shí)施方式進(jìn)行各種變形和替換。例如，在后述的實(shí)施方式中，作為被加工板，使用了玻璃板，但也可使用硅基板或陶瓷板等來(lái)代替玻璃板。(實(shí)施方式I)圖I是本發(fā)明實(shí)施方式I的切割裝置的側(cè)視圖。圖2是圖I的切割裝置的主要部分的側(cè)視圖。圖3是使用圖I的切割裝置的切割方法的說(shuō)明圖。如圖I和圖2所示，切割裝置20具備支承玻璃板10的工作臺(tái)30 ;被照射到玻璃板10的表面11上的第一加熱光43和第二加熱光44各自的第一光源41和第二光源42 ；以及對(duì)在玻璃板10的表面11上的第一加熱光43和第二加熱光44各自的第一照射區(qū)域100和第二照射區(qū)域200 (參照?qǐng)D3)進(jìn)行控制的控制裝置50。
在該切割裝置20中，如圖3所示，通過(guò)控制裝置50使第一照射區(qū)域100和第二照射區(qū)域200沿著表面11的預(yù)定切割線12移動(dòng)來(lái)切割玻璃板10。另外，在玻璃板10的表面11上沒(méi)有預(yù)先設(shè)置切割線。工作臺(tái)30對(duì)玻璃板10的背面13進(jìn)行支承。工作臺(tái)30既可對(duì)玻璃板10的整個(gè)背面13進(jìn)行支承，也可對(duì)背面13的一部分進(jìn)行支承。玻璃板10既可被吸附固定于工作臺(tái)30，也可被粘附固定于工作臺(tái)30。工作臺(tái)30例如是XY工作臺(tái)，并與驅(qū)動(dòng)裝置32連接。驅(qū)動(dòng)裝置32可采用一般的結(jié)構(gòu)，例如可用致動(dòng)器(日文々★二二一夕)等構(gòu)成。在控制裝置50的控制下，驅(qū)動(dòng)裝置32使工作臺(tái)30相對(duì)于第一光源41和第二光源42等朝向面內(nèi)方向移動(dòng)，從而使玻璃板10的表面11上的第一加熱光43和第二加熱光44的第一照射區(qū)域100和第二照射區(qū)域200移動(dòng)。
第一光源41是在控制裝置50的控制下射出第一加熱光43的光源。本發(fā)明中的加熱光是指通過(guò)朝玻璃板照射而使玻璃板發(fā)熱的光。例如，包括紫外光、可見(jiàn)光、紅外光等。由于波長(zhǎng)過(guò)短時(shí)光子能量增大，構(gòu)成玻璃的分子的鍵發(fā)生化學(xué)性分解(光分解)而使能量轉(zhuǎn)換成熱量的比例減少，因此優(yōu)選加熱光的波長(zhǎng)為250nm以上。另外，對(duì)于波長(zhǎng)較長(zhǎng)的情況，雖然在原理上不存在界限，但考慮到可實(shí)現(xiàn)性，優(yōu)選波長(zhǎng)為IlOOOnm以下。對(duì)第一光源41沒(méi)有特別的限定，可使用加熱光的激光振蕩器或紅外線加熱器(IR加熱器)等。在使用紅外線加熱器時(shí)，為縮小加熱光的照射區(qū)域，也可并用反射板等。作為激光振蕩器，可使用例如紫外激光器(波長(zhǎng)355nm)、綠光激光器(波長(zhǎng)532nm)、半導(dǎo)體激光器(DDL)(波長(zhǎng):808nm、940nm、975nm)、光纖激光器(FBL)(波長(zhǎng):1060 IlOOnm)、Nd:YAG 激光器(波長(zhǎng)1064nm)、Ho:YAG 激光器(波長(zhǎng)2080nm)、Er:YAG激光器(波長(zhǎng)2940nm)、CO2激光器(波長(zhǎng)10600nm)等。在第一光源41與工作臺(tái)30之間設(shè)有第一光學(xué)系統(tǒng)61。第一光學(xué)系統(tǒng)61是將從第一光源41射出的第一加熱光43照射至玻璃板10的表面11的光學(xué)系統(tǒng)。第一光學(xué)系統(tǒng)61具有使第一加熱光43聚焦的第一聚焦透鏡63。另外，也可具有使第一加熱光43的光強(qiáng)度分布變得均勻的第一均化器65。第一均化器65設(shè)在第一光源41與第一聚焦透鏡63之間。第一加熱光43在從第一光源41射出后，經(jīng)由第一光學(xué)系統(tǒng)61射入玻璃板10的表面11。第一加熱光43在射入玻璃板10后，一部分作為熱量被玻璃板10吸收，其余部分則透過(guò)玻璃板10。一般而言，在將玻璃板表面上的加熱光的射入強(qiáng)度設(shè)為Ici (單位W)，將距玻璃板表面的射入距離設(shè)為Z(單位cm)時(shí)，在射入距離Z的位置上的加熱光的強(qiáng)度I可用下式表不。· I = I0X exp ( — α XZ)此處，α是被稱作吸收系數(shù)(單位/cm)的常數(shù)，其取決于加熱光的波長(zhǎng)和玻璃板的組成。與第一加熱光43相對(duì)應(yīng)的玻璃板10的吸收系數(shù)α I可根據(jù)玻璃板10的厚度等適當(dāng)設(shè)定，在車用窗玻璃的情況下，優(yōu)選例如50/cm以下。另外,優(yōu)選O. 2/cm以上。在板厚較薄的情況下，例如對(duì)于LCD用玻璃基板等，即使是100/cm以上的CO2激光器也可以用。
吸收系數(shù)α I過(guò)小時(shí)，射入玻璃板10的第一加熱光43的大部分會(huì)透過(guò)玻璃板10。其結(jié)果是，第一加熱光43施加給玻璃板10的熱量過(guò)少，因而很難切割玻璃板10。另一方面，吸收系數(shù)α I過(guò)大時(shí)，射入玻璃板10的第一加熱光43的大部分會(huì)在玻璃板10的表面11附近作為熱量而被吸收。其結(jié)果是，因玻璃的熱傳導(dǎo)率一般較低而導(dǎo)致玻璃板10內(nèi)部的溫度無(wú)法充分升高。因此，無(wú)法在玻璃板10的內(nèi)部產(chǎn)生足夠的拉伸應(yīng)力，切割面的質(zhì)量差。例如，如圖2所不,第一加熱光43的光軸45與玻璃板10的表面11垂直交叉。由此，在從玻璃板10的厚度方向觀察時(shí)，玻璃板10的表面11和背面13上的第一加熱光43的第一照射區(qū)域的重心(即中心)重疊，因而容易控制熱應(yīng)力分布。另外，在玻璃板10的表面11上，第一加熱光43的第一照射區(qū)域的形狀既可以是圓形或橢圓形，也可以是矩形，沒(méi)有限制。特別地，在將第一照射區(qū)域的外周圓的半徑設(shè)為R時(shí)，優(yōu)選第一照射區(qū)域的形狀 的圓度為O. 5R以下。圓度為O. 5R以下時(shí)，沿曲線切割時(shí)的預(yù)定切割線的法線方向上的第一照射區(qū)域的寬度變化變小，因此，曲線的切割精度提高，即使在預(yù)定切割線的曲率半徑較小時(shí)，也能高精度地切割。更優(yōu)選圓度為O. 3R以下。進(jìn)一步優(yōu)選圓度為O. 2R以下。第二光源42是在控制裝置50的控制下射出第二加熱光44的光源。對(duì)第二光源42沒(méi)有特別的限定，與第一光源41 一樣，可使用加熱光的激光振蕩器或紅外線加熱器(IR加熱器)等。在第二光源42與工作臺(tái)30之間設(shè)有第二光學(xué)系統(tǒng)62。第二光學(xué)系統(tǒng)62是將從第二光源42射出的第二加熱光44照射至玻璃板10的表面11的光學(xué)系統(tǒng)。第二光學(xué)系統(tǒng)62與第一光學(xué)系統(tǒng)61 —樣，具有使第二加熱光44聚焦的第二聚焦透鏡64。另外，也可具有使第二加熱光44的光強(qiáng)度分布變得均勻的第二均化器66。第二均化器66設(shè)在第二光源42與第二聚焦透鏡64之間。第二加熱光44在從第二光源42射出后，經(jīng)由第二光學(xué)系統(tǒng)62射入玻璃板10的表面11。第二加熱光44在射入玻璃板10后，一部分作為熱量被玻璃板10吸收，其余部分則透過(guò)玻璃板10。與第二加熱光44相對(duì)應(yīng)的玻璃板10的吸收系數(shù)α 2可根據(jù)玻璃板10的厚度等適當(dāng)設(shè)定，與吸收系數(shù)α I—樣，在車用窗玻璃的情況下，優(yōu)選例如50/cm以下。另外，優(yōu)選
O.2/cm以上。在板厚較薄的情況下，例如對(duì)于LCD用玻璃基板等，即使是100/cm以上的CO2激光也可以用。例如，如圖2所示，第二加熱光44的光軸46傾斜地與玻璃板10的表面11交叉，并配置在與玻璃板10的表面11垂直的規(guī)定面內(nèi)。若使第二加熱光44朝向所述規(guī)定面的面內(nèi)方向移動(dòng)，則在從玻璃板10的厚度方向觀察時(shí)，玻璃板10的表面11和背面13上的第二加熱光44的重心(即中心)的軌跡會(huì)重疊，因而容易控制熱應(yīng)力分布。另外，在玻璃板10的表面11上，第二加熱光44的形狀既可以是圓形或橢圓形，也可以是矩形，沒(méi)有特別的限定。在玻璃板10的表面11上，第二加熱光44的第二照射區(qū)域200可相對(duì)于第一加熱光43的第一照射區(qū)域100作相對(duì)移動(dòng)。具體而言，例如，第二光源42和第二光學(xué)系統(tǒng)62構(gòu)造成能利用驅(qū)動(dòng)裝置33進(jìn)行移動(dòng)。該驅(qū)動(dòng)裝置33可采用一般的結(jié)構(gòu)，例如可用致動(dòng)器等構(gòu)成。在控制裝置50的控制下，驅(qū)動(dòng)裝置33使第二光源42和第二光學(xué)系統(tǒng)62相對(duì)于工作臺(tái)30移動(dòng)，從而使第二照射區(qū)域200相對(duì)于第一照射區(qū)域100作相對(duì)移動(dòng)。另外，也可用手動(dòng)方式代替驅(qū)動(dòng)裝置33來(lái)使第二光源42和第二光學(xué)系統(tǒng)62移動(dòng)?？刂蒲b置50用微型計(jì)算機(jī)等構(gòu)成?？刂蒲b置50對(duì)第一光源41和第二光源42、驅(qū)動(dòng)裝置32、33等進(jìn)行控制，從而對(duì)玻璃板10的表面11上的第一照射區(qū)域100和第二照射區(qū)域200進(jìn)行控制?？刂蒲b置50對(duì)下面所說(shuō)明的切割裝置20的各種動(dòng)作進(jìn)行控制。接著，根據(jù)圖3對(duì)使用上述結(jié)構(gòu)的切割裝置20的切割方法進(jìn)行說(shuō)明。對(duì)玻璃板10沒(méi)有特別的限定，例如可以是建筑用窗玻璃、車用窗玻璃、液晶顯示器(IXD)用玻璃基板等。

建筑用窗玻璃和車用窗玻璃所使用的玻璃是鈉鈣玻璃，以氧化物基準(zhǔn)的質(zhì)量％表示，含有 SiO2 65 75%、A1203 0 3%、Ca0 5 15%、Mg0 0 15%、Na20 :10 20%、K2O 0 3%、Li20 0 5%、Fe203 0 3%、Ti02 0 5%、Ce02 0 3%、Ba0 0 5%、SrO 0 5%、B2O3 0 5%、Zn0 0 5%、ZrO2 0 5%、SnO2 0 3%、S03 0 O. 5%。在建筑用窗玻璃的情況下，F(xiàn)e2O3含量為O. 1%左右。另一方面，在車用窗玻璃(例如熱線吸收性和/或紫外線吸收性的玻璃板)的情況下，F(xiàn)e2O3含量為O. 5%左右。這樣，車用窗玻璃的Fe2O3含量比建筑用窗玻璃的Fe2O3多，因此，車用窗玻璃的吸收系數(shù)α有升高的傾向。LCD用玻璃基板所使用的玻璃是無(wú)堿性玻璃，以氧化物基準(zhǔn)的質(zhì)量％表示，含有SiO2 39 70%、Α1203 3 25%、Β203 1 20%、Mg0 :0 10%、Ca0 :0 17%、Sr0 :0 20%、Ba0:0 30%。與建筑用窗玻璃、車用窗玻璃相比，該IXD用玻璃基板的吸收系數(shù)α有降低的傾向。表I示出了各玻璃的代表性的吸收系數(shù)α。[表 I]
建筑用窗玻璃車用窗玻璃LCD用玻璃基板
的吸收系數(shù)·:++αιι.· 的吸收系數(shù)(.cm_ 的吸收系數(shù)·. cm·
波長(zhǎng)808nm^
的激光05J---------------------------------------
波長(zhǎng)1070nm
的激光__1701
Λβ Τ°ηη 100以上_丨00以上100以上在切割玻璃板10時(shí)，首先使載有玻璃板10的工作臺(tái)30移動(dòng)來(lái)進(jìn)行位置對(duì)齊。接著，對(duì)玻璃板10的表面11的預(yù)定切割線12的起點(diǎn)大致同時(shí)地照射第一加熱光43和第二加熱光44。在預(yù)定切割線12的起點(diǎn)，也可預(yù)先設(shè)置作為切割的基點(diǎn)的刻痕。然后，使第一照射區(qū)域100和第二照射區(qū)域200沿著預(yù)定切割線12移動(dòng)來(lái)切割玻璃板10。本實(shí)施方式中，在玻璃板10的表面11上，與第一照射區(qū)域100的移動(dòng)方向正交的方向上的第一照射區(qū)域100的寬度Wl (參照?qǐng)D3)被設(shè)定成比與第二照射區(qū)域200的移動(dòng)方向正交的方向上的第二照射區(qū)域200的寬度W2(參照?qǐng)D3)小。另外，使第一照射區(qū)域100與先行的第二照射區(qū)域200聯(lián)動(dòng)地移動(dòng)。此處，“先行的”是指第二照射區(qū)域200的前端202 (在實(shí)施方式2中是202A，在實(shí)施方式3中是202B)位于比第一照射區(qū)域100的前端102 (在實(shí)施方式2中是102A，在實(shí)施方式3中是102B)更靠移動(dòng)方向前方的位置。另外，不必在整條預(yù)定切割線12上均采用上述方式，例如，在預(yù)定切割線12的起點(diǎn)附近和終點(diǎn)附近，第一照射區(qū)域100也可不與第二照射區(qū)域200聯(lián)動(dòng)。另外，只要寬度窄的第一照射區(qū)域100能經(jīng)過(guò)在寬度廣的第二照射區(qū)域200的影響下被預(yù)熱的區(qū)域，對(duì)第一照射區(qū)域100和第二照射區(qū)域200的位置關(guān)系就沒(méi)有特別的限定。例如，第一照射區(qū)域100和第二照射區(qū)域200既可以局部重疊，也可以相互分離。另外，第一照射區(qū)域100和第二照射區(qū)域200的位置關(guān)系在切割時(shí)既可以變動(dòng)，也可以不變動(dòng)。例如，如圖3所示，第一照射區(qū)域100和第二照射區(qū)域200以其中心(即重心)101、201同心的方式移動(dòng)。此時(shí)，中心101、201在預(yù)定切割線12上移動(dòng)。這樣，在使寬度窄的第一照射區(qū)域100與先行的寬度廣的第二照射區(qū)域200聯(lián)動(dòng) 地移動(dòng)時(shí)，在寬度窄的第一照射區(qū)域100中，溫度變得比周圍高，因此，因熱膨脹而產(chǎn)生壓縮應(yīng)力。作為其反作用，在寬度窄的第一照射區(qū)域100的移動(dòng)方向后方，在與預(yù)定切割線12正交的方向上產(chǎn)生拉伸應(yīng)力，從而切割玻璃板10。因此，寬度窄的第一照射區(qū)域100成為實(shí)際的切割位置，因而能提高切割精度。該效果在對(duì)玻璃板10的邊緣附近進(jìn)行切割時(shí)等預(yù)定切割線12兩側(cè)的剛性不同的情況下特別顯著。與預(yù)定切割線12左右的剛性差異相比，因加熱光的照射而產(chǎn)生的熱應(yīng)力占主導(dǎo)地位，從而能獲得較高的切割精度。另外，由于在第一照射區(qū)域100附近產(chǎn)生急劇變化的溫度梯度，因此能以較少的熱量進(jìn)行切割。因此，在切割速度相同的情況下，能抑制第一光源41和第二光源42的輸出。另外，在第一光源41和第二光源42的輸出相同的情況下,能加快切割速度。還有，由于通過(guò)使第一照射區(qū)域100和第二照射區(qū)域200沿著預(yù)定切割線12移動(dòng)來(lái)切割玻璃板10，因此容易應(yīng)對(duì)預(yù)定切割線12的設(shè)計(jì)變更。接著，對(duì)第一加熱光43和第二加熱光44的優(yōu)選條件進(jìn)行說(shuō)明。第一加熱光43在單位時(shí)間內(nèi)施加給玻璃板10的熱量Ql (下面稱為“第一熱量Q1”)(單位W)與第二加熱光44在單位時(shí)間內(nèi)施加給玻璃板10的熱量Q2(下面稱為“第二熱量Q2”)(單位W)的熱量比Q1/Q2為O. 6以上時(shí)較好。熱量比Q1/Q2為O. 6以上時(shí)，第一加熱光43的影響占主導(dǎo)地位，因此，能提高切割精度。第一熱量Ql和第二熱量Q2可根據(jù)第一照射區(qū)域100和第二照射區(qū)域200的移動(dòng)速度等進(jìn)行設(shè)定，被設(shè)定成避免在第一照射區(qū)域100和第二照射區(qū)域200中玻璃變得過(guò)熱而軟化。具體而言，第一照射區(qū)域100和第二照射區(qū)域200中的玻璃的溫度被設(shè)定成比玻璃的退火點(diǎn)低的溫度。玻璃的退火點(diǎn)是玻璃的粘度達(dá)到IO12Pa · s時(shí)的溫度。退火點(diǎn)隨玻璃的組成等而定，例如，車用窗玻璃所使用的鈉鈣玻璃的退火點(diǎn)約為550°C。退火點(diǎn)也稱作15分鐘緩和溫度，在15分鐘以內(nèi)應(yīng)變的95%可被緩和。在本實(shí)施方式中，第一照射區(qū)域100和第二照射區(qū)域200中的玻璃的溫度被設(shè)定成比退火點(diǎn)低的溫度，因此，能抑制玻璃以緩和熱應(yīng)力的方式作粘性流動(dòng)，能切割玻璃板IOo另外，第一照射區(qū)域100的寬度Wl是根據(jù)玻璃板10的物性和尺寸形狀、預(yù)定切割線12的尺寸形狀等決定的，例如在車用窗玻璃的情況下，優(yōu)選O. 4mm以上。寬度Wl過(guò)小時(shí)，很難施加足夠的熱量以能夠在將第一照射區(qū)域100中的玻璃的溫度保持在比退火點(diǎn)低的溫度的狀態(tài)下進(jìn)行切割。另一方面，寬度Wl過(guò)大時(shí)，可能成為切割位置的區(qū)域變寬，很難以良好的精度進(jìn)行切割。因此，優(yōu)選將寬度Wl設(shè)成玻璃板10的板厚以下。在車用窗玻璃時(shí)，一般為5mm以下。還有，優(yōu)選第一加熱光43的寬度Wl (下面稱為“第一照射寬度W1”)與第二加熱光44的寬度W2(下面稱為“第二照射寬度W2”)的寬度比W1/W2為O. 2以下。寬度比Wl/W2為O. 2以下時(shí)，第一加熱光43的影響占主導(dǎo)地位，因此，能提高切割精度。另外，第一照射寬度W1、第二照射寬度W2是指過(guò)第一照射區(qū)域100和第二照射區(qū)域200各自重心的在預(yù)定切割線的法線方向上的寬度。
不過(guò)，在切割玻璃板10時(shí)，需要使玻璃板10正反兩側(cè)的溫度在局部上升至規(guī)定值以上。因此，以使玻璃板10正反面的溫差消失的方式對(duì)玻璃板10照射第一加熱光43時(shí)，加熱效率良好。因此，第一加熱光43以使玻璃板10的表面11上的功率密度Dl (單位W/mm2)與玻璃板10的背面13上的功率密度D2(單位W/mm2)的功率密度比D1/D2達(dá)到O. 8 I. 2的方式進(jìn)行聚焦時(shí)較好。功率密度比D1/D2處在該范圍內(nèi)時(shí)，能縮小玻璃板10正反面的溫差。另外，在本實(shí)施方式中，為使玻璃板10的表面11上的第一照射區(qū)域100和第二照射區(qū)域200移動(dòng)而使工作臺(tái)30側(cè)移動(dòng)，但本發(fā)明并不局限于此。例如，既可以使第一光源41和第二光源42側(cè)移動(dòng)，也可以使兩側(cè)都移動(dòng)。另外，在本實(shí)施方式中，為切割玻璃板10而利用了第一加熱光43和第二加熱光44，但也可利用第三加熱光，對(duì)加熱光的數(shù)量沒(méi)有限制。另外,在本實(shí)施方式中，為切割玻璃板10而從相同的表面?zhèn)日丈涞谝患訜峁?3和第二加熱光44,但也可從背面?zhèn)日丈涞谝患訜峁?3和第二加熱光44中的某一方。另外，在本實(shí)施方式中，作為第一加熱光43和第二加熱光44的光源,使用了第一光源41和第二光源42，但也可只使用一個(gè)光源，在這種情況下，只需將從一個(gè)光源射出的加熱光分岔后照射至玻璃板10即可。(實(shí)施方式2)圖4是本發(fā)明實(shí)施方式2的切割方法的說(shuō)明圖。在本實(shí)施方式中，玻璃板IOA在直線狀的預(yù)定切割線12A的左右具有非對(duì)稱的形狀。預(yù)定切割線12A兩側(cè)的寬度LI、L2 (L2 > LI)不同，特別是在寬度LI十分狹窄的情況下，預(yù)定切割線12A兩側(cè)的剛性不同。在這種情況下，在玻璃板IOA的表面IlA的規(guī)定區(qū)域中，寬度廣的第二照射區(qū)域200A偏向預(yù)定切割線12A的一側(cè)時(shí)較好。例如，寬度廣的第二照射區(qū)域200A的中心(重心)201A相對(duì)于預(yù)定切割線12A朝一側(cè)偏離時(shí)較好。偏離位置根據(jù)玻璃板IOA的邊緣14A與預(yù)定切割線12A的位置關(guān)系進(jìn)行設(shè)定，例如根據(jù)寬度LI、L2進(jìn)行設(shè)定。另外，上述偏離位置被設(shè)定在預(yù)定切割線12A兩側(cè)中剛性較大的一側(cè)，例如設(shè)定在預(yù)定切割線12A兩側(cè)中寬度較寬的一側(cè)。更具體而言，在如圖所示L2> LI的情況下，相對(duì)于預(yù)定切割線12A朝寬度較寬的L2側(cè)偏離預(yù)先設(shè)定的量。在覽度LI〈覽度L2的情況下，偏尚星T可根據(jù)覽度LI進(jìn)彳丁設(shè)定，覽度LI越小，可設(shè)定得越大。例如，可根據(jù)從預(yù)定切割線12A的法線方向上的預(yù)定切割線12A到玻璃板IOA的邊緣14A為止的距離、即預(yù)定切割線12A兩側(cè)的玻璃板IOA的寬度LI、L2，并利用下式進(jìn)行設(shè)定?！?(W2/5) XK ^ T ^ W2· K = (L2 - LI)/(LI + L2)另外，在寬度L2十分寬的情況下，可只根據(jù)寬度LI進(jìn)行設(shè)定。還有，在系數(shù)K為某一閾值以下的寬度的情況下，玻璃板IOA的邊緣14A的影響較小，因此，即使T = O也可 以。所述閾值可根據(jù)玻璃板IOA的熱傳導(dǎo)率等進(jìn)行設(shè)定。例如在車用窗玻璃的情況下，在其閾值K為O. I以上、特別是O. 2以上時(shí)，優(yōu)選使寬度廣的第二照射區(qū)域200A的中心(重心)201A相對(duì)于預(yù)定切割線12A朝一側(cè)(即L2方向側(cè))偏離。另外，在圖示的例子中，對(duì)將圖的右方設(shè)為L(zhǎng)I、將左方設(shè)為L(zhǎng)2的情況進(jìn)行了說(shuō)明，但也可將左方設(shè)為L(zhǎng)I并將右方設(shè)為L(zhǎng)2,或者將上下方向中的任一方設(shè)為L(zhǎng)I并將另一方設(shè)為L(zhǎng)2,對(duì)上述方向沒(méi)有限制。例如，如圖4所示，第一照射區(qū)域和第二照射區(qū)域100A、200A在各自的中心101A、201A偏心的狀態(tài)下移動(dòng)。此時(shí)，中心IOlA在預(yù)定切割線12A上移動(dòng)。另一方面，中心201A在相對(duì)于中心IOlA朝與預(yù)定切割線12A正交的方向偏心的狀態(tài)下移動(dòng)。這樣，在預(yù)定切割線12A兩側(cè)的剛性不同的情況下，當(dāng)寬度廣的第二照射區(qū)域200A偏向預(yù)定切割線12A的一側(cè)(即L2方向側(cè))時(shí)，因熱應(yīng)力而產(chǎn)生將朝切割邊緣14A側(cè)的彎曲走向朝相反側(cè)矯正的力，從而能沿著預(yù)定切割線12A進(jìn)行切割。另一方面，寬度窄的第一照射區(qū)域100A的中心IOlA在預(yù)定切割線12A上移動(dòng)。因此，與實(shí)施方式I 一樣，能獲得較高的切割精度。只要第一照射區(qū)域100A能成為實(shí)際的切割位置，即使中心IOlA朝預(yù)定切割線12A的一側(cè)稍微偏離也可以。為使寬度廣的第二照射區(qū)域200A的中心(重心)201A偏離預(yù)定切割線12A，例如可設(shè)置能使第二光源42相對(duì)于第一光源41在XY軸上移動(dòng)，從而使寬度廣的第二照射區(qū)域200A的中心(重心)201A偏離寬度窄的第一照射區(qū)域100A的中心IOlA的偏移裝置?；蛘?，也可設(shè)置通過(guò)第二光源42以第一光源41作為轉(zhuǎn)軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)使寬度廣的第二照射區(qū)域200A的中心(重心)201A與預(yù)定切割線12A的距離變化的偏移裝置。另外，本發(fā)明并不局限于這些手段。(實(shí)施方式3)圖5是本發(fā)明實(shí)施方式3的切割方法的說(shuō)明圖。在圖5中，用點(diǎn)劃線示出了第二照射區(qū)域200B的中心(重心)201B的軌跡。在本實(shí)施方式中，玻璃板IOB相對(duì)于預(yù)定切割線12B在左右具有非對(duì)稱的形狀。預(yù)定切割線12B只由曲線狀部分122B形成，在預(yù)定切割線12B的兩側(cè)剛性不同。曲線狀部分122B的起點(diǎn)及終點(diǎn)與玻璃板IOB的邊緣14B相交。在這種情況下，在玻璃板IOB的表面IlB上，寬度廣的第二照射區(qū)域200B相對(duì)于預(yù)定切割線12B偏向一側(cè)時(shí)較好。例如，第二照射區(qū)域200B的中心201B相對(duì)于預(yù)定切割線12B朝一側(cè)(圖中預(yù)定切割線12B的外側(cè))偏離時(shí)較好。
偏離位置根據(jù)玻璃板IOB的邊緣14B與預(yù)定切割線12B的位置關(guān)系、預(yù)定切割線12B的曲線狀部分122B的尺寸、形狀進(jìn)行設(shè)定，例如根據(jù)曲線狀部分122B的曲率半徑進(jìn)行設(shè)定。另外，上述偏離位置被設(shè)定在預(yù)定切割線12B兩側(cè)中剛性較大的一側(cè)，例如相對(duì)于曲線狀部分122B被設(shè)定在徑向外側(cè)(即曲線狀部分的圓弧的外側(cè)，曲線狀部分的法線的方向)。偏離量T可與實(shí)施方式2同樣地進(jìn)行設(shè)定。即，可根據(jù)從預(yù)定切割線12B的法線方向上的預(yù)定切割線12B到玻璃板IOB的邊緣14B為止的距離、也就是預(yù)定切割線12B兩側(cè)的玻璃板IOB的寬度進(jìn)行設(shè)定。另外，上述偏離量T的最大值可根據(jù)曲線狀部分122B的曲率半徑進(jìn)行設(shè)定，曲率半徑越小，可設(shè)定得越大。這是因?yàn)榧词诡A(yù)定切割線的內(nèi)側(cè)和外側(cè)各自的加熱寬度相同，累計(jì)加熱量在預(yù)定切割線的左右也不相同的緣故。另外，在曲率半徑為閾值以上的情況下，曲線狀部分122B的影響較小，因此，即使T = O也可以。所述閾值可根據(jù)玻璃板IOB的預(yù)定切割線左右的累計(jì)加熱量等進(jìn)行設(shè)定。 例如，如圖5所示，第一照射區(qū)域和第二照射區(qū)域100B、200B在各自的中心101B、201B偏心的狀態(tài)下移動(dòng)。此時(shí)，中心IOlB在預(yù)定切割線12B上移動(dòng)。另一方面，中心201B在相對(duì)于中心IOlB朝預(yù)定切割線12B的法線方向偏心的狀態(tài)下移動(dòng)。更具體而言，中心201B從曲線狀部分122B的起點(diǎn)到中間點(diǎn)相對(duì)于預(yù)定切割線12B逐漸朝徑向外側(cè)(即曲線狀部分122B的圓弧的外側(cè)方向)變位。另外，中心201B從曲線狀部分122B的中間點(diǎn)到終點(diǎn)相對(duì)于預(yù)定切割線12B逐漸朝徑向內(nèi)側(cè)變位。另外，在曲線狀部分122B的起點(diǎn)和終點(diǎn)處，中心201B處在預(yù)定切割線12B上，與中心IOlB重疊。這樣，在預(yù)定切割線12B兩側(cè)的剛性不同的情況下，當(dāng)寬度廣的第二照射區(qū)域200B相對(duì)于預(yù)定切割線12B偏向一側(cè)(即相對(duì)于預(yù)定切割線偏向剛性較高的一側(cè))時(shí)，因熱應(yīng)力而產(chǎn)生將切割的彎曲走向朝相反側(cè)矯正的力，從而能沿著預(yù)定切割線12B進(jìn)行切割。另一方面，寬度窄的第一照射區(qū)域100B的中心IOlB在預(yù)定切割線12B上移動(dòng)。因此，與實(shí)施方式I 一樣，能獲得較高的切割精度。只要第一照射區(qū)域100B能成為實(shí)際的切割位置，即使中心IOlB朝預(yù)定切割線12B的一側(cè)稍微偏離也可以。另外，在本實(shí)施方式中，預(yù)定切割線12B只由曲線狀部分122B形成，但本發(fā)明并不局限于此。例如，除了曲線狀部分122B之外，預(yù)定切割線12B還可包含直線狀部分。(實(shí)施方式4)圖6是本發(fā)明實(shí)施方式4的切割裝置的第一加熱光系統(tǒng)和第二加熱光系統(tǒng)部分的主要部分的側(cè)視圖。在圖6中，對(duì)與圖I及圖2相同的結(jié)構(gòu)標(biāo)注相同的符號(hào)并省略其說(shuō)明。本實(shí)施方式的切割裝置20A具有使第一加熱光43和第二加熱光44的光軸45、46與玻璃板10的表面11垂直交叉的光學(xué)系統(tǒng)70。光學(xué)系統(tǒng)70例如由使第一加熱光43透過(guò)、并將波長(zhǎng)與第一加熱光43的波長(zhǎng)不同的第二加熱光44反射的二向色反射鏡等構(gòu)成。該光學(xué)系統(tǒng)70設(shè)置在第一聚焦透鏡63及第二聚焦透鏡64與工作臺(tái)30之間。另外，雖然本實(shí)施方式的二向色反射鏡是使第一加熱光43透過(guò)并將第二加熱光44反射，但在圖6中也可將第一加熱光43和第二加熱光44彼此互換，從而將第一加熱光43反射并使第二加熱光44透過(guò)。這樣,使第一加熱光43和第二加熱光44的光軸45、46與玻璃板10的表面11垂直交叉。由此，在從玻璃板10的厚度方向觀察時(shí)，玻璃板10的表面11和背面13上的第一加熱光43和第二加熱光44的中心重疊，因而容易控制熱應(yīng)力分布。實(shí)施例下面，利用實(shí)施例等來(lái)具體說(shuō)明本發(fā)明，但本發(fā)明不局限于這些例子。(例I 例 2)
在例I中，利用圖3所示的方法來(lái)切割玻璃板。作為玻璃板，使用IOOmmX IOOmmX 3. 5mm(縱向尺寸X橫向尺寸X板厚)的車輛窗玻璃用的玻璃板。該玻璃板的退火點(diǎn)約為550°C。將預(yù)定切割線設(shè)為與玻璃板的一條邊平行的直線狀，并將預(yù)定切割線兩側(cè)的寬度LI、L2(參照?qǐng)D4)分別設(shè)為20mm、80mm。另外，在預(yù)定切割線的起點(diǎn)沒(méi)有設(shè)
置刻痕。第一光源使用FBL (波長(zhǎng)1070nm)，第二光源使用DDL (波長(zhǎng)808nm)。與第一加熱光相對(duì)應(yīng)的玻璃板的吸收系數(shù)α I為2. 7,與第二加熱光相對(duì)應(yīng)的玻璃板的吸收系數(shù)α 2為1.9。將玻璃板的表面上的第一加熱光的第一照射區(qū)域的形狀設(shè)為圓形,將光斑直徑設(shè)為Φ0. 7mm，并將第二加熱光的第二照射區(qū)域的形狀設(shè)為圓形，將光斑直徑設(shè)為Φ4πιπι。第一照射區(qū)域的寬度(光斑直徑)Wl與第二照射區(qū)域的寬度(光斑直徑)W2的寬度比W1/W2為O. 18。一邊以使這些光斑呈同心圓狀的方式使第二照射區(qū)域先行移動(dòng)，一邊使第一照射區(qū)域和第二照射區(qū)域各自的中心以IOmm/秒的速度在預(yù)定切割線上移動(dòng)。通過(guò)使第一熱量Ql和第二熱量Q2最優(yōu)化，能在第一熱量Ql為14W、第二熱量Q2為16W、合計(jì)熱量Ql + Q2為30W、(Q1/Q2)為O. 88的條件下將玻璃板切斷。此時(shí)的第一光源的輸出為25W，第二光源的輸出為35W，合計(jì)輸出為60W。另外，在玻璃板的表面上，實(shí)際的切割線與預(yù)定切割線一致。此處，利用下式，根據(jù)第一光源的輸出PO(單位W)、與第一加熱光相對(duì)應(yīng)的玻璃板的吸收系數(shù)α I (單位/cm)、玻璃板的厚度H(單位cm)、反射率Rl近似地算出第一熱量Ql0· (Ql = (I — Rl) XP0X (I — exp ( — a IXH))對(duì)于第二熱量Q2也同樣。在例2中，除了沒(méi)有使用第一加熱光以外，與例I同樣地切割玻璃板，但在第二熱量Q2不足49. 5W的條件下無(wú)法切斷玻璃板。另外，在第二熱量Q2為49. 5W的條件下，在玻璃板的表面上，實(shí)際的切割線與預(yù)定切割線的最大偏離寬度為I. 5_。此時(shí)的第二光源的輸出為IlOff0在表2中匯總了上述試驗(yàn)的條件和結(jié)果。[表2]
權(quán)利要求
1.一種切割方法,其通過(guò)在被加工板的表面上將第一加熱光和第二加熱光分別照射至第一照射區(qū)域和第二照射區(qū)域，使該第一照射區(qū)域和第二照射區(qū)域沿著所述表面的預(yù)定切割線相對(duì)于所述被加工板作相對(duì)移動(dòng)，來(lái)切割所述被加工板，其特征在于， 與所述第一照射區(qū)域的移動(dòng)方向正交的方向上的第一照射區(qū)域的寬度比與所述第二照射區(qū)域的移動(dòng)方向正交的方向上的第二照射區(qū)域的寬度小，并且，使所述第一照射區(qū)域與先行的所述第二照射區(qū)域聯(lián)動(dòng)地移動(dòng)。
2.如權(quán)利要求I所述的切割方法，其特征在于，所述第二照射區(qū)域以其重心相對(duì)于所述預(yù)定切割線偏向所述預(yù)定切割線的兩側(cè)中剛性較大的一側(cè)的方式移動(dòng)。
3.如權(quán)利要求I或2所述的切割方法，其特征在于，所述預(yù)定切割線位于被加工板的遠(yuǎn)離中央?yún)^(qū)域的側(cè)部，所述第二照射區(qū)域以其重心相對(duì)于所述預(yù)定切割線偏向被加工板的中央?yún)^(qū)域側(cè)的方式移動(dòng)。
4.如權(quán)利要求I 3中任一項(xiàng)所述的切割方法，其特征在于，所述預(yù)定切割線包含曲線狀部分，在對(duì)該曲線狀部分進(jìn)行切割時(shí)，所述第二照射區(qū)域以其重心相對(duì)于所述曲線狀部分偏向與矢徑方向相反的一側(cè)的方式移動(dòng)。
5.如權(quán)利要求I 4中任一項(xiàng)所述的切割方法，其特征在于，在將所述第一照射區(qū)域的外周圓的半徑設(shè)為R時(shí)，所述第一照射區(qū)域的形狀的圓度為O. 5R以下。
6.如權(quán)利要求I 5中任一項(xiàng)所述的切割方法,其特征在于，所述第一加熱光在單位時(shí)間內(nèi)施加給所述被加工板的熱量Ql與所述第二加熱光在單位時(shí)間內(nèi)施加給所述被加工板的熱量Q2的熱量比Q1/Q2為O. 6以上。
7.如權(quán)利要求I 6中任一項(xiàng)所述的切割方法，其特征在于，所述第一照射區(qū)域的所述寬度為O. 4mm以上。
8.如權(quán)利要求I 7中任一項(xiàng)所述的切割方法，其特征在于，所述第一照射區(qū)域的所述寬度Wl與所述第二照射區(qū)域的所述寬度W2的寬度比W1/W2為O. 2以下。
9.如權(quán)利要求I 8中任一項(xiàng)所述的切割方法，其特征在于，與所述第一加熱光相對(duì)應(yīng)的所述被加工板的吸收系數(shù)為50/cm以下。
10.如權(quán)利要求I 9中任一項(xiàng)所述的切割方法,其特征在于,與所述第一加熱光相對(duì)應(yīng)的所述被加工板的吸收系數(shù)為O. 2/cm以上。
11.如權(quán)利要求I 10中任一項(xiàng)所述的切割方法,其特征在于,將所述第一加熱光聚焦，以使所述被加工板的表面處的功率密度Dl與所述被加工板的背面處的功率密度D2的功率密度比D1/D2達(dá)到O. 8 I. 2。
12.如權(quán)利要求I 11中任一項(xiàng)所述的切割方法，其特征在于，所述被加工板是玻璃板。
13.如權(quán)利要求I 12中任一項(xiàng)所述的切割方法,其特征在于，所述第一加熱光和第二加熱光分別是紅外光。
14.一種切割裝置，其具備支承被加工板的工作臺(tái)，照射到所述被加工板的表面上的第一加熱光和第二加熱光的光源，和對(duì)所述表面上的所述第一加熱光和第二加熱光各自的第一照射區(qū)域和第二照射區(qū)域進(jìn)行控制的控制裝置，所述控制裝置通過(guò)使所述第一照射區(qū)域和第二照射區(qū)域沿著所述表面的預(yù)定切割線相對(duì)于所述被加工板作相對(duì)移動(dòng)，來(lái)切割所述被加工板，其特征在于，還具備以使所述第一照射區(qū)域的與該第一照射區(qū)域的移動(dòng)方向正交的方向上的寬度比所述第二照射區(qū)域的與該第二照射區(qū)域的移動(dòng)方向正交的方向上的寬度小的方式將所述第一加熱光和第二加熱光照射至所述表面的裝置，和 使所述第一照射區(qū)域與先行的所述第二照射區(qū)域聯(lián)動(dòng)地移動(dòng)的控制裝置。
15.如權(quán)利要求14所述的切割裝置，其特征在于，所述第一加熱光和第二加熱光分別是紅外光。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能提高加熱效率和切割精度并能容易地應(yīng)對(duì)預(yù)定切割線的設(shè)計(jì)變更的切割方法和切割裝置。在本發(fā)明的切割方法中，對(duì)被加工板(10)的表面(11)照射第一加熱光(43)和第二加熱光(44)，并使該照射區(qū)域(100、200)沿著表面(11)的預(yù)定切割線(12)移動(dòng)來(lái)切割被加工板(10)，其中，在表面(11)的規(guī)定區(qū)域中，與第一加熱光(43)的移動(dòng)方向正交的方向上的寬度(W1)被設(shè)定成比與第二加熱光(44)的移動(dòng)方向正交的方向上的寬度(W2)小，并且，使第一加熱光(43)的照射區(qū)域(100)與先行的第二加熱光(44)的照射區(qū)域(200)聯(lián)動(dòng)地移動(dòng)。藉此，能提高加熱效率和切割精度，并能容易地應(yīng)對(duì)預(yù)定切割線的設(shè)計(jì)變更。
文檔編號(hào)B23K26/06GK102883850SQ201180023309
公開(kāi)日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2011年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月14日
發(fā)明者齋藤勲 申請(qǐng)人:旭硝子株式會(huì)社