划线94，如图2所不O
[0031]现参见图3和4，显示了一部分的划线机制100。划线机制100包括锯齿状划线轮110，该锯齿状划线轮110布置成从划线头120的支撑结构122向远处延伸。锯齿状划线轮110包括多个从接触表面112向内延伸的锯齿114。通过在轮尖角118处会聚的两个外周表面116、117形成接触表面112。锯齿状划线轮110可由各种适合在玻璃片90中产生缺陷的材料制造。此类材料的例子包括但不限于，碳化钨和合成烧结金刚石。
[0032]基于玻璃片90的组成和强度，各种构造的锯齿状划线轮110可适用于在玻璃片90中形成划线92和横线切割划线94。此类锯齿状划线轮110可以是市售可得的，例如但不限于，购自日本大阪三菱金刚石工业有限公司(Mitsuboshi Diamond Industrial C0., Ltd.0fOsaka, Japan)的“Micro Penett”划线轮。在一个示例性实施方式中，锯齿状划线轮110是由多晶金刚石制造的并具有沿着接触表面112估算的约2mm的外直径，约110度的轮尖角118以及绕着外直径的约360个锯齿114，其中锯齿114的底部和接触面112的顶部之间的径向距离约为3 μ m。
[0033]再次参见图3，划线机制100包括沿着台架系统124布置的划线头120。划线头120将锯齿状划线轮I1布置在靠近玻璃片90，使得锯齿状划线轮110接触玻璃片。将锯齿状划线轮110安装在划线头120中，使得当锯齿状划线轮110的接触表面122与玻璃片90接触时，锯齿状划线轮110绕着其中心线自由转动。划线头120包括施力机制126，该施力机制126控制锯齿状划线轮110保持抵靠住玻璃片90的作用力。施力机制126可以改变当形成单条划线92时施加到锯齿状划线轮110的作用力。施力机制126可使用各种施力方法来控制施加到锯齿状划线轮110的作用力，包括但不限于，本领域已知的气动致动器、弹簧补偿器以及伺服致动器。
[0034]划线机制110的台架系统124使得划线头120以一定的速度和方向沿着玻璃片90移动，以在玻璃片90中形成划线92和横向切割划线94。当持续移动划线头120以形成单条划线92的时候，可以增加或降低台架系统124移动划线头120的速度。
[0035]现参见图5-9，显示使用划线机制100中的锯齿状划线轮110形成化学92的过程。本文所述的机械划线法用于对由强化玻璃制造的玻璃片90进行划线。可以通过离子交换过程对玻璃片90进行化学强化，以产生都经受内部压缩应力的第一强化表面层142和第二强化表面层144。经受内部拉伸应力的中心区域146将第一和第二强化表面层142、144相互分开。第一和第二强化表面层142、144延伸到层深度D0L。出于描述目的，本文所述的玻璃片90的布置使得第二强化表面层144与支撑桌80接触，将第一强化表面层142布置作为顶表面96。
[0036]参见图5，布置划线头120，使得在时间tQ时，锯齿状划线轮110以划线方向128偏离玻璃片90。锯齿状划线轮110也在垂直方向上与玻璃片90的顶表面96偏离。锯齿状划线轮110的底部与玻璃片90的顶表面96之间的垂直距离限定为切口深度140。在一些实施方式中，切口深度140设定为玻璃片90的厚度的约20-25%。例如，当划线的玻璃片90具有约0.5毫米的厚度时，布置锯齿状划线轮110使得锯齿状划线轮110的最下方位置的接触表面112位于玻璃片90的顶表面96下方约0.1-0.125毫米。
[0037]划线机制100的台架系统124(图5_9中未示出)使得划线头120朝向玻璃片90移动，使得锯齿状划线轮110在时间h之后的时间t i接触玻璃片90的第一边缘98，如图6所示。当锯齿状划线轮110的接触表面112接触玻璃片90的第一边缘98并沿着玻璃片90的顶表面96移动时，通过施力机制126施加作用力，使得锯齿状划线轮110垂直地从切口深度140朝向玻璃片90的顶表面96移动。在一些实施方式中，在划线过程中，通过施力机制126使得施加到锯齿状划线轮110的法向力保持恒定。例如，可以将法向力保持在约3-6牛顿。
[0038]划线头120以起始速度、以划线方向128纵向地沿着玻璃片90的顶表面96移动接合距离129 (图7)。起始速度慢于划线速度，这将在下文更详细地描述。在一些实施方式中，划线头120移动的速度约为2倍的锯齿状划线轮110的直径/秒至约为10倍的锯齿状划线轮110的直径/秒。例如，对于直径约为3毫米的锯齿状划线轮110，划线头120移动的起始速度约为6毫米/秒至约为30毫米/秒。在一些实施方式中，接合距离129约为2倍的锯齿状划线轮110的直径至约为4倍的锯齿状划线轮110的直径。例如，当使用直径为3毫米的锯齿状划线轮110时，接合距离129约为6-12毫米。
[0039]使得锯齿状划线轮110移动进入玻璃片90的第一边缘98并使得锯齿状划线轮110垂直地向上移动，从而使得接触表面112接触玻璃片90的顶表面96在本文中被称作进入玻璃片90的起始裂纹的“边缘破裂”模式。边缘破裂模式在玻璃片90的顶表面96中形成裂纹起始位点130。
[0040]现参见图7，显示在时间A之后的时间t2，划线头120的位置使得锯齿状划线轮110与玻璃片90的顶表面96接触，并且与玻璃片90的第一边缘98间隔开。如所示，玻璃片90靠近第一边缘98的部分展现出从第一边缘98和顶表面96延伸的裂纹起始位点130。该裂纹起始位点130延伸通过靠近顶表面96的玻璃片90的第一强化层。一旦锯齿状划线轮110已经移动到使得接触表面112接触玻璃片90的顶表面96的垂直位置(参见图3)，则将划线头120从边缘破裂模式所展现的起始速度加速至划线速度。在一些实施方式中，划线速度约为50倍的锯齿状划线轮110的直径/秒至约为100倍的锯齿状划线轮110的直径/秒。例如，对于直径约为3毫米的锯齿状划线轮110，划线速度约为150毫米/秒至约为300毫米/秒。划线头120使得锯齿状划线轮110加速并使得锯齿状划线轮110沿着玻璃片90移动，从而使得锯齿状划线轮110形成划线92。划线92延伸进入玻璃片90到达中间裂纹深度148，使得中间裂纹深度148大于玻璃片90的层深度。在锯齿状划线轮110布置在靠近给定的固定位置(或者“感兴趣的局部区域”)的时间间隔，划线92的中间裂纹深度148小于玻璃片90的脆性深度，所述脆性深度是玻璃片90自发地碎裂并倾向于以远离划线92的朝向破裂成碎片的深度。
[0041]锯齿状划线轮110的接触表面112将表面压痕150的图案引入玻璃片90的顶表面96中。表面压痕150的尺寸和间距对应锯齿状划线轮110的接触表面112和锯齿114。当锯齿状划线轮110沿着玻璃片90的顶表面96移动时，锯齿状划线轮110在玻璃片90中引入引应力场。应力场在玻璃片90接触锯齿状划线轮110的接触表面112的区域中最高(参见图3和4)，这导致玻璃片90中的表面压痕150。应力场沿着玻璃片90的顶表面96在表面压痕150和远离表面压痕150的位置之间消散，并进入玻璃片90的深度。应力场引起划线92从玻璃片90的顶表面96形成至中间裂纹深度148。通过控制使得锯齿状划线轮110保持抵靠住玻璃片90的顶表面96的作用力，可以控制锯齿状划线轮110产生的表面压痕150的深度，使得划线92形成至所需的中间裂纹深度148。
[0042]现参见图8，在时间t2之后的时间t 3，划线头120继续使得锯齿状划线轮110沿着玻璃片90的顶表面96移动，直到锯齿状划线轮110接近玻璃片90与第一边缘98相对的第二边缘99。当锯齿状划线轮110接近第二边缘99时，划线头120停止，施力机制126解除来自锯齿状划线轮110的作用力。在一些实施方式中，在玻璃片90的第二边缘99与锯齿状划线轮110的停止点之间的终止距离127 (图9)至少为锯齿状划线轮110的I倍直径。例如，当使用直径为3毫米的锯齿状划线轮110时，终止距离127至少为3毫米。形成单条划线92的时间段(从锯齿状划线轮110使得玻璃片90发生边缘开裂开始到在终止距离127时通过锯齿状划线轮110从玻璃片90去除作用力结束)限定为划线时间。
[0043]如图9所示，在时间t3之后的时间14，划线头120使得锯齿状划线轮110从玻璃片90的顶表面96垂直地移动离开，使得接触表面112不再与玻璃片90接触。通过使得锯齿状划线轮I1在与玻璃片90的第二边缘99间隔开的终止距离127停止，玻璃片90靠近第二边缘99的部分保持未经划线，因此玻璃片90靠近第二边缘99的部分保持结构完整性用于加工或后续划线操作。但是，在划线时间之后，划线92继续生长通过玻璃片90的厚度。
[0044]当锯齿状划线轮110移动离开玻璃片90中感兴趣的局部区域时，随着玻璃片90靠近划线92的区域中的应力场释放，应力场中的残留应力随着时间消散。应力场的消散可归因于在形成表面压痕150之后玻璃片90中的应力的重新分布。随着锯齿状划线轮110从感兴趣的局部区域移动离开，玻璃片90中的应力场可重新分布，使得划线92继续生长通过玻璃片90的厚度，沿着形成划线92的路径形成通体裂纹95。通体裂纹95终止于玻璃片90位置靠近玻璃片90的第二边缘99的未分离的部分97。未分离的部分97对应于玻璃片位置靠近第二部分99的部分，其在上文所述的划线操作中没有被划线。
[0045]现参见图10，划线机制100使得锯齿状划线轮110沿着玻璃片90移动多次，从而使得锯齿状划线轮I1以第一方向91形成相应的多条划线92。多条划线92继续生长通过玻璃片90的厚度，从而它们形成相应的多个通体裂纹95，玻璃片90的未分离的部分将所述多条通体裂纹95与第二边缘99间隔开。以在玻璃片90中以第