特許 6445863 脆性材料の板材の分断方法及び分断装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6445863

(24)【登録日】2018年12月7日

(45)【発行日】2018年12月26日

(54)【発明の名称】脆性材料の板材の分断方法及び分断装置

(51)【国際特許分類】

   C03B 33/09 20060101AFI20181217BHJP

   C03B 33/033 20060101ALI20181217BHJP

   B28D 5/00 20060101ALI20181217BHJP

【ＦＩ】

   C03B33/09

   C03B33/033

   B28D5/00 Z

【請求項の数】16

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2014-260868(P2014-260868)

(22)【出願日】2014年12月24日

(65)【公開番号】特開2016-121029(P2016-121029A)

(43)【公開日】2016年7月7日

【審査請求日】2017年10月12日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000974

【氏名又は名称】川崎重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000556

【氏名又は名称】特許業務法人 有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】中澤 睦裕

(72)【発明者】

【氏名】切通 隆則

(72)【発明者】

【氏名】大串 修己

(72)【発明者】

【氏名】辻田 京史

(72)【発明者】

【氏名】薮内 忠興

【審査官】 松本 瞳

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０６−２９７３９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０６１６８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２２２９５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０４７０２４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０３Ｂ ２３／００−３５／２６

４０／００−４０／０４

Ｂ２８Ｄ １／００− ７／０４

Ｂ２６Ｆ １／００− ３／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

脆性材料からなる板材を不等分に分けた分断計画線に沿って分断する分断方法であって、
前記分断計画線上で前記板材の第１主面に微小な起点疵を形成する疵形成工程と、
前記分断計画線の両側の当該分断計画線と平行な線上で前記板材の第１主面を押える押え工程と、
前記分断計画線に沿って延び分断部材と所定間隔で並設した修正加熱部材により、前記板材を加熱又は冷却して前記分断部材による分断時に分断計画線が直線状となるように前記板材を熱変形させる修正加熱工程と、
前記板材を接触加熱又は接触冷却するように前記分断部材を加熱又は冷却して前記板材の分断計画線に接触させて当該板材の第１主面に引張熱応力を発生させるとともに、前記分断計画線に沿って前記板材の第２主面側から板厚方向の曲げ力を付与することにより、前記曲げ力による引張応力と前記引張熱応力とを重畳させて前記板材を前記分断計画線に沿って分断する分断工程と、
を含むことを特徴とする脆性材料の板材の分断方法。

【請求項2】

前記分断部材は、前記板材の第２主面側に配置された、前記板材の第２主面を接触加熱するものであり、
前記分断部材を前記板材の第２主面に接触加熱させて前記板材の第１主面に引張熱応力を発生させるとともに、
前記修正加熱部材で前記板材を加熱又は冷却して前記分断部材による分断時に分断計画線が直線状となるように前記板材を熱変形させ、
前記分断工程で、前記分断部材を前記板材に押圧することによって、前記分断計画線に沿って前記板材の第２主面に板厚方向の曲げ力を付与する、請求項１に記載の脆性材料の板材の分断方法。

【請求項3】

前記修正加熱部材は、前記第２主面側に配置され、
前記修正加熱部材で前記第２主面側から前記板材を加熱して前記分断部材による分断時に分断計画線が直線状となるように前記板材を熱変形させる、請求項２に記載の脆性材料の板材の分断方法。

【請求項4】

前記修正加熱部材は、前記板材の第１主面側に配置され、
前記修正加熱部材で前記第１主面側から前記板材を加熱して前記分断部材による分断時に分断計画線が直線状となるように前記板材を熱変形させる、請求項２に記載の脆性材料の板材の分断方法。

【請求項5】

前記修正加熱部材は、前記分断部材に対して前記板材の端縁までの距離が短い側と反対側を加熱するものであり、
前記修正加熱部材で板材を加熱することで、前記板材の端縁に前記分断計画線に対して中央部分が収縮する熱変形を与える、請求項２〜４のいずれか１項に記載の脆性材料の板材の分断方法。

【請求項6】

前記修正加熱部材は、前記分断部材に対して前記板材の端縁までの距離が短い側を冷却するものであり、
前記修正加熱部材で板材を冷却することで、前記板材の端縁に前記分断計画線に対して中央部分が収縮する熱変形を与える、請求項２に記載の脆性材料の板材の分断方法。

【請求項7】

前記修正加熱部材は、前記板材の第２主面側及び第１主面側の両面から該板材を加熱又は冷却するものである、請求項５又は６に記載の脆性材料の板材の分断方法。

【請求項8】

前記分断工程で、前記板材を分断計画線と直交する方向に引っ張る、請求項１〜７のいずれか１項に記載の脆性材料の板材の分断方法。

【請求項9】

脆性材料からなる板材の第１主面における微小な起点疵が形成された分断計画線に沿って当該板材を不等分で分断する分断装置であって、
前記分断計画線を挟む当該分断計画線と平行な一対の線上で前記板材の第１主面を押える一対の押え部材と、
前記板材の第１主面と反対を向く第２主面側に配置された、前記分断計画線に沿って延びる分断部材と、
前記分断計画線に沿って延び前記分断部材と所定間隔で並設した、前記板材を加熱又は冷却して前記分断部材による分断時に分断計画線が直線状となるように当該板材を熱変形させる修正加熱部材と、
前記修正加熱部材を前記板材の加熱又は冷却位置に配置する修正加熱部材駆動機と、
前記修正加熱部材による前記板材の加熱又は冷却で当該板材を熱変形させ、前記分断部材を前記板材に接触させて前記板材の第１主面に引張熱応力を発生させた状態で、前記分断計画線に沿って前記板材の第２主面を押圧して当該板材の板厚方向に曲げ力を付与することによって、前記第１主面に曲げ力による引張応力と前記引張熱応力とを重畳させて前記板材が前記分断計画線に沿って分断されるように、前記第２主面側から曲げ力を付与する分断駆動機と、
を備えることを特徴とする脆性材料の板材の分断装置。

【請求項10】

前記分断部材は、前記板材の第２主面を接触加熱するように構成され、
前記修正加熱部材は、当該修正加熱部材による前記板材の加熱又は冷却と前記分断部材の接触加熱とによって当該分断部材による分断時に前記分断計画線が直線状となるように前記板材を熱変形させるよう構成されている、請求項９に記載の脆性材料の板材の分断装置。

【請求項11】

前記修正加熱部材は、前記分断部材に対して前記板材の端縁までの距離が短い側と反対側に配置され、前記修正加熱部材で板材を加熱することで、前記分断部材による分断時に前記分断計画線が直線状となるように前記板材に熱変形を与えるように配置されている、請求項１０に記載の脆性材料の板材の分断装置。

【請求項12】

前記修正加熱部材が、前記板材の第１主面を押える一方の押え部材を兼ねている、請求項１１に記載の脆性材料の板材の分断装置。

【請求項13】

前記修正加熱部材は、前記分断部材に対して前記板材の端縁までの距離が短い側に配置され、前記修正加熱部材で板材を冷却することで、前記分断部材による分断時に前記分断計画線が直線状となるように前記板材に熱変形を与えるように配置されている、請求項１０に記載の脆性材料の板材の分断装置。

【請求項14】

前記修正加熱部材駆動機は、前記加熱又は冷却時に前記板材に近接して接触しない所定距離で前記修正加熱部材を停止するように構成されている、請求項９〜１３のいずれか１項に記載の脆性材料の板材の分断装置。

【請求項15】

前記修正加熱部材は、前記板材の第２主面側及び第１主面側の両面から該板材を加熱又は冷却するように配置されている、請求項９〜１４のいずれか１項に記載の脆性材料の板材の分断装置。

【請求項16】

前記板材を前記分断計画線と直交する方向に引っ張る引張機をさらに備える、請求項９〜１５のいずれか１項に記載の脆性材料の板材の分断装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願発明は、脆性材料からなる板材を分断するための分断方法と分断装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、ＦＰＤ（flat panel display）や建材、自動車産業等において、ガラス板や半導体基板などの脆性材料からなる板材（以下、単に「板材」という）が多く用いられている。この板材には、軽量化などの目的から厚さが非常に薄くなった薄板材（例えば、１ｍｍ以下で、近年では０．３ｍｍ程度もある）や、必要強度を有する板厚（例えば、数ｍｍの板厚を有し、約３ｍｍ程度）のものもある。

【0003】

このような板材は、使用目的などに応じて所望の大きさに分断されている。一般的な分断方法としては、例えば、ガラス板（以下、板材の一例として「ガラス板」を例に説明する）の場合、分断計画線に沿ってメカニカルカッタ（ダイヤモンドカッタ、超硬ホイールなど）でスクライブ溝（切れ込み）を形成し、そのスクライブ溝に沿って機械的な応力（曲げ応力）を与えて分断（割断）する方法がある。この場合、削り屑や微細な分断屑（カレット）等の塵（以下、「分断塵」という）が発生してガラス表面を汚染する。そのため、その分断塵を洗浄するための洗浄装置が必要となり設備コストが上昇する。

【0004】

また、スクライブ溝に沿って分断したエッジは、メカニカルカッタによって微小欠けなどを生じて強度が低下するため、エッジの研削及び研磨が必要になる。そして、生産性を上げるには、スクライブ溝を形成するスクライビング装置と割断する分断装置とが必要になり、この場合にも設備コストが大幅に上昇する。

【0005】

この種の先行技術として、ガラスの切断線に沿って配置した熱線と反対側から冷却エアーを噴射させながらガラスを移動させて、且つガラス全体に切断方向の引張力を作用させて一端面からのクラックを切断線に沿って進展させてガラスを分断する方法が示されている（例えば、特許文献１参照）。

【0006】

また、他の先行技術として、ガラス基板の切断線に沿ってスポット熱源を移動させながら、同時にガラス基板全体に切断方向の引張力を作用させて熱応力クラックを切断線に沿って進展させてガラス基板を分断する方法もある（例えば、特許文献２参照）。

【0007】

さらに、他の先行技術として、脆性板の厚み方向の一方の加熱面にヒートナイフを当て、他方の冷却面との間の温度差によって生じる熱応力を原因として発生する曲げモーメントで熱割断するものもある（例えば、特許文献３参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開平１１−１５７８６３号公報

【特許文献2】特開２０１１−８４４２３号公報

【特許文献3】特開２０１４−６５６１４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかし、上記特許文献１の方法では、クラックの進展を促進するために冷却エアーを噴射させながら移動させているが、分断速度は遅く、大型ガラスでは生産性が上がらない。

【0010】

また、上記特許文献２に記載された方法は、熱線による加熱と同時に切断線に沿ってガラス板全体に切断方向の引張力を作用させるので、大型ガラスのような板材に適用することは難しい。しかも、移動するスポット熱源を利用しているため、スポット熱源を移動させる装置が複雑になる。その上、レーザ光を用いる分断装置の場合、レーザ光を照射する装置が大型になるとともに、レーザ光を照射する角度などの管理が難しい。そのため、広い設置スペースと多くの費用を要する。

【0011】

さらに、上記特許文献３に記載された熱割断方法の場合には、脆性板の両面の温度差によって生じる熱応力で脆性板を割断できる曲げモーメントを生じさせるには時間を要し、処理速度が遅く生産性が低い。

【0012】

そこで、本発明者は、脆性材料の板材の分断時に分断塵の発生を抑えるとともに、生産性を上げることができてコンパクトに構成できる分断方法と、その分断方法を実行可能な分断装置について先に出願した。

【0013】

しかし、板材の分断には、所定の大サイズの板材から、中、小サイズの板材を等分に分断する場合と、所定サイズの板材を規定サイズに仕上げる（トリミング）ために、端部を不等分で分断する場合とがあり、それぞれで板材が分断時に受ける熱変形が異なることが判明した。

【0014】

そのため、本発明者は、脆性材料の板材の等分分断と不等分分断とにおける熱変形を考慮し、不等分な分断が適切にでき、分断時の分断塵の発生を抑えるとともに、生産性を上げることができてコンパクトに構成できる分断方法と、その分断方法を実行可能な分断装置について鋭意検討した。

【課題を解決するための手段】

【0015】

そして、本発明者は鋭意検討した結果、以下の知見を得た。
すなわち、板材の分断で、図１５Ａに示すように、大きな板材１００を等分（この図では、２等分）で分断する等分分断（この明細書及び特許請求の範囲の書類中では、板材の分断計画線と交差する方向の板材の対向する端縁から等分の位置を分断する場合を「等分分断」という。）の場合には、図１５Ｂに示すように、分断計画線１０１に対して板材１００の対向する端縁までの距離ａが、分断計画線１０１から等分の距離となる。そのため、図１５Ｃに示すように、分断部材１１０で分断計画線１０１に沿って接触加熱（図では加熱を示しているが、冷却でもよい）すると、板材１００は分断計画線１０１の両側で均等に点線で示す熱変形Ｈ（誇張して示す）を生じて、分断計画線１０１は左右の熱変形のバランスからほぼ直線状に保持される。

【0016】

一方、図１６Ａに示すように、板材１０５の周囲の端部をトリミングする場合など、板材１０５の端部を不等分で分断（この明細書及び特許請求の範囲の書類中では、板材の分断計画線と交差する方向の板材の対向する端縁から不等分の位置を分断する場合を「不等分分断」という。）することになる。この場合、図１６Ｂに示すように、分断計画線１０６に対して板材１０５の対向する端縁までの距離ａ，ｂが、分断計画線１０６から不等分の距離となる。そのため、図１６Ｃに示すように、分断部材１１０で分断計画線１０６に沿って接触加熱（図では加熱を示しているが、冷却でもよい）すると、板材１０５の分断計画線１０６を挟む両方で不均等な熱変形を生じて端縁までの距離が短い側では点線で示すような円弧状の熱変形Ｈ（誇張して示す）を生じる。特に、距離ａと距離ｂの差が大きい場合には、分断計画線１０６から端縁までが短い距離ａの方では、熱膨張によって円弧状の熱変形Ｈ（誇張して示す）が大きくなる。そのため、分断計画線１０６も円弧状に変形し、この状態で分断計画線１０６に沿って分断すると、常温に戻った板材１０５の端縁は内向きに湾曲した状態となり（例えば、１〜２ｍｍ程度）、端縁の真直度を確保することができない。従って、分断部材１１０のみによる板材１０５の不等分の分断では、分断後の端縁の真直度を確保することが難しい。

【0017】

このように、本発明者は、板材を等分で分断する場合には、分断部材の接触加熱又は接触冷却による加熱又は冷却で生じる板材の膨張量又は収縮量が両側でバランスするが、板材を不等分で分断する場合には、分断計画線から板材の端縁までの距離の違いによって、分断部材の接触加熱又は接触冷却による加熱又は冷却で生じる板材の膨張量又は収縮量に差が生じ、その熱影響で分断計画線が変形（湾曲）した状態で分断してしまうことがある、という知見を得た。特に、板材の周囲をトリミングする場合など、分断部材から板材の一方の端縁までの距離が短い場合には、分断計画線に対して大きなずれ（例えば、分断計画線の中央部分で数ｍｍのずれ）を生じて分断する場合があることが判明した。

【0018】

そこで、本発明者は、実験などを繰り返し、板材を不等分で分断する場合には、分断部材による板材の分断時における接触加熱又は接触冷却による加熱又は冷却に加えて、修正加熱部材によって板材を加熱又は冷却することにより、分断計画線を直線状に修正して分断できる方法を発明した。

【0019】

本願発明に係る脆性材料の板材の分断方法は、脆性材料からなる板材を不等分に分けた分断計画線に沿って分断する分断方法であって、前記分断計画線上で前記板材の第１主面に微小な起点疵を形成する疵形成工程と、前記分断計画線の両側の当該分断計画線と平行な線上で前記板材の第１主面を押える押え工程と、前記分断計画線に沿って延び分断部材と所定間隔で並設した修正加熱部材により、前記板材を加熱又は冷却して前記分断部材による分断時に分断計画線が直線状となるように前記板材を熱変形させる修正加熱工程と、前記板材を接触加熱又は接触冷却するように前記分断部材を加熱又は冷却して前記板材の分断計画線に接触させて当該板材の第１主面に引張熱応力を発生させるとともに、前記分断計画線に沿って前記板材の第２主面側から板厚方向の曲げ力を付与することにより、前記曲げ力による引張応力と前記引張熱応力とを重畳させて前記板材を前記分断計画線に沿って分断する分断工程とを含むことを特徴とする。この明細書及び特許請求の範囲の書類中における「熱応力」は、加熱又は冷却した分断部材を接触させることにより、脆性材料の板材の内部に生じる熱歪みの応力をいう。また、「微小」とは、数ミリ（例えば、５ｍｍ）以下の疵のことをいう。さらに、「圧縮」は分断計画線に向かう方向、「引張」は分断計画線から離れる方向をいう。また、「曲げ力を付与する」とは、分断計画線と平行な一対の線上で板材の第１主面を押えながら分断計画線上で板材の第２主面を押し上げて板材に所要の板厚方向の曲げ変形を生ぜしめることをいう。さらに、「熱変形」は「熱膨張」、「熱収縮」を含み、「修正加熱部材」は「加熱」、「冷却」する部材を含む。また、各「工程」は、時間的に同時、一部が重なる場合も含む。

【0020】

この構成により、脆性材料の板材を接触加熱又は接触冷却する分断部材を分断計画線に沿って板材に接触させることで、起点疵が形成された板材の第１主面に圧縮熱応力を発生させることができる。例えば、板材の第２主面を接触加熱する分断部材を板材の第２主面に接触させた場合には、第２主面と第１主面との温度差により、板材の第２主面は分断計画線に沿って熱膨張するため第１主面は引っ張られて引張熱応力が発生し、第２主面にはその反力で圧縮熱応力が発生する。あるいは、板材の第１主面を接触冷却する分断部材を板材の第１主面に接触させた場合には、第１主面と第２主面との温度差により、板材の第１主面は分断計画線に沿って熱収縮するため第２主面は圧縮されて圧縮熱応力が発生し、第１主面にはその反力で引張熱応力が発生する。そして、このように分断部材で加熱又は冷却するときに、分断部材に沿って所定間隔で並設した修正加熱部材によって板材を加熱又は冷却することにより、板材を不等分に分けた分断計画線に沿って分断部材を接触加熱又は接触冷却するときに生じる板材の熱変形を、分断部材による分断時に分断計画線が直線状となるように熱変形させる。その後、分断計画線に沿って板材の第２主面に板厚方向の曲げ力が付与されると、その曲げ力によって第１主面の分断計画線に沿って生じる引張応力と上記の引張熱応力とが板材の第１主面上で重畳され、これにより起点疵からクラックが分断計画線に沿って直線状に進行する。なお、曲げ力の付与は、圧縮熱応力の発生の前であっても後であってもよいし、引張熱応力の発生と同時であってもよい。その結果、分断部材で分断計画線に沿って分断した板材の端縁の真直度を確保することができる。この方法によれば、分断は瞬時に行われて生産性を上げることができる。その上、板材の第１主面には微小な起点疵を形成するだけでよく、機械的な溝の形成や機械的な分断がないため、板材の分断時に分断屑の発生を抑えることができる。しかも、分断した板材を洗浄する必要がなく、板材の分断を非常にシンプルな装置で行うことができる。

【0021】

また、前記分断部材は、前記板材の第２主面側に配置された、前記板材の第２主面を接触加熱するものであり、前記分断部材を前記板材の第２主面に接触加熱させて前記板材の第１主面に引張熱応力を発生させるとともに、前記修正加熱部材で前記板材を加熱又は冷却して前記分断部材による分断時に分断計画線が直線状となるように前記板材を熱変形させ、前記分断工程で、前記分断部材を前記板材に押圧することによって、前記分断計画線に沿って前記板材の第２主面に板厚方向の曲げ力を付与するようにしてもよい。

【0022】

このように構成すれば、分断部材による第２主面の接触加熱と修正加熱部材による加熱又は冷却とによって、分断部材による分断時に分断計画線が直線状となるように板材を熱変形させことができる。そして、分断部材の接触加熱による熱膨張の引張熱応力と曲げ力による引張応力を第１主面の分断計画線に沿って重畳させて、これらの応力で板材を分断計画線に沿って分断することができる。しかも、板材の第２主面を接触加熱する分断部材を利用して、板材の第２主面に曲げ力を付与することができる。

【0023】

また、前記修正加熱部材は、前記第２主面側に配置され、前記修正加熱部材で前記第２主面側から前記板材を加熱して前記分断部材による分断時に分断計画線が直線状となるように前記板材を熱変形させる、ようにしてもよい。

【0024】

このように構成すれば、第２主面側に配置された修正加熱部材で板材を加熱又は冷却することで、分断部材による分断時に分断計画線が直線状となるように板材を熱変形させることができる。

【0025】

また、前記修正加熱部材は、前記板材の第１主面側に配置され、前記修正加熱部材で前記第１主面側から前記板材を加熱して前記分断部材による分断時に分断計画線が直線状となるように前記板材を熱変形させるようにしてもよい。

【0026】

このように構成すれば、第１主面側に配置された修正加熱部材で板材を加熱することで、分断部材による分断時に分断計画線が直線状となるように板材を熱変形させることができる。

【0027】

また、前記修正加熱部材は、前記分断部材に対して前記板材の端縁までの距離が短い側と反対側を加熱するものであり、前記修正加熱部材で板材を加熱することで、前記板材の端縁に前記分断計画線に対して中央部分が収縮する熱変形を与えるようにしてもよい。

【0028】

このように構成すれば、修正加熱部材で分断部材に対して板材の端縁側と反対側を加熱することで、分断部材による分断時に分断計画線が直線状となるように板材を熱変形させることができる。

【0029】

また、前記修正加熱部材は、前記分断部材に対して前記板材の端縁までの距離が短い側を冷却するものであり、前記修正加熱部材で板材を冷却することで、前記板材の端縁に前記分断計画線に対して中央部分が収縮する熱変形を与えるようにしてもよい。

【0030】

このように構成すれば、修正加熱部材で分断部材に対して板材の端縁までの距離が短い側を冷却することで、分断部材による分断時に分断計画線が直線状となるように板材を熱変形させることができる。

【0031】

また、前記修正加熱部材は、前記板材の第２主面側及び第１主面側の両面から該板材を加熱又は冷却するものであってもよい。

【0032】

このように構成すれば、板材の両面から修正加熱部材で加熱又は冷却して分断計画線の真直度をさらに向上させることができる。

【0033】

また、前記分断工程で、前記板材を分断計画線と直交する方向に引っ張るようにしてもよい。

【0034】

このように構成すれば、板材に作用する引張熱応力と曲げ力による引張応力に加えて、さらに引張力による引張応力を重畳させて、板材を分断計画線に沿ってより短時間で分断することができる。

【0035】

一方、１つの側面からの、本願発明に係る脆性材料の板材の分断装置は、脆性材料からなる板材の第１主面における微小な起点疵が形成された分断計画線に沿って当該板材を不等分で分断する分断装置であって、前記分断計画線を挟む当該分断計画線と平行な一対の線上で前記板材の第１主面を押える一対の押え部材と、前記板材の第１主面と反対を向く第２主面側に配置された、前記分断計画線に沿って延びる分断部材と、前記分断計画線に沿って延び前記分断部材と所定間隔で並設した、前記板材を加熱又は冷却して前記分断部材による分断時に分断計画線が直線状となるように当該板材を熱変形させる修正加熱部材と、前記修正加熱部材を前記板材の加熱又は冷却位置に配置する修正加熱部材駆動機と、前記修正加熱部材による前記板材の加熱又は冷却で当該板材を熱変形させ、前記分断部材を前記板材に接触させて前記板材の第１主面に引張熱応力を発生させた状態で、前記分断計画線に沿って前記板材の第２主面を押圧して当該板材の板厚方向に曲げ力を付与することによって、前記第１主面に曲げ力による引張応力と前記引張熱応力とを重畳させて前記板材が前記分断計画線に沿って分断されるように、前記第２主面側から曲げ力を付与する分断駆動機とを備えることを特徴とする。

【0036】

この構成により、脆性材料の板材を接触加熱又は接触冷却する分断部材を分断計画線に沿って板材に接触させ、これにより第２主面と第１主面の温度差で板材の第１主面に分断計画線に沿った引張熱応力を発生させる。そして、この分断部材による接触加熱又は接触冷却時に、分断部材に沿って所定間隔で並設された修正加熱部材によって板材を加熱又は冷却することにより、板材を不等分で分断する分断計画線に沿って分断部材を接触加熱又は接触冷却するときに生じる板材の熱変形を、分断部材による分断時に分断計画線が直線状となるように熱変形させる。そのため、分断計画線に沿って板材の第２主面に板厚方向の曲げ力が付与されると、その曲げ力によって第１主面の分断計画線に沿って生じる引張応力と上記の引張熱応力とが板材の第１主面上で重畳され、これにより起点疵からクラックが分断計画線に沿って直線状に進行する。その結果、分断部材で分断計画線に沿って分断した板材は、常温に戻っても分断した端縁の真直度を確保することができる。この装置によれば、分断は瞬時に行われて生産性を上げることができる。その上、板材の第１主面には微小な起点疵を形成するだけでよく、機械的な溝の形成や機械的な分断がないため、板材の分断時に分断屑の発生を抑えることができる。しかも、分断した板材を洗浄する必要がなく、板材の分断を非常にシンプルな装置で行うことができる。

【0037】

つまり、上記構成では、板材を不等分で分断する場合でも、修正加熱部材による板材の熱変形と、分断部材の熱による板材の熱変形とによって分断計画線を直線状に修正することができる。そのため、その分断計画線に沿って分断部材を押圧することで、板材の第１主面には引張熱応力と曲げ力による引張応力が作用し、分断計画線に沿って生じるこれらの応力で板材の端縁を直線状に分断することができ、不等分分断における端縁の真直度を確保することができる。

【0038】

また、前記分断部材は、前記板材の第２主面を接触加熱するように構成され、前記修正加熱部材は、当該修正加熱部材による前記板材の加熱又は冷却と前記分断部材の接触加熱とによって当該分断部材による分断時に前記分断計画線が直線状となるように前記板材を熱変形させるよう構成されていてもよい。

【0039】

このように構成すれば、分断部材による第２主面の接触加熱と修正加熱部材による加熱又は冷却とによって、分断部材による分断時に分断計画線が直線状となるように板材を熱変形させことができる。そして、分断部材の接触加熱による熱膨張の引張熱応力と曲げ力による引張応力を第１主面の分断計画線に沿って重畳させて、これらの応力で板材を分断計画線に沿って分断することができる。しかも、板材の第２主面を接触加熱する分断部材を利用して、板材の第２主面に曲げ力を付与することができる。

【0040】

また、前記修正加熱部材は、前記分断部材に対して前記板材の端縁までの距離が短い側と反対側に配置され、前記修正加熱部材で板材を加熱することで、前記分断部材による分断時に前記分断計画線が直線状となるように前記板材に熱変形を与えるように配置されていてもよい。

【0041】

このように構成すれば、修正加熱部材で分断部材に対して板材の端縁までの距離が短い側と反対側を加熱することで、分断部材による分断時に分断計画線が直線状となるように板材を熱変形させることができる。

【0042】

また、前記修正加熱部材が、前記板材の第１主面を押える一方の押え部材を兼ねていてもよい。

【0043】

このように構成すれば、装置構成を減らして分断装置のコンパクト化を図ることができる。

【0044】

また、前記修正加熱部材は、前記分断部材に対して前記板材の端縁までの距離が短い側に配置され、前記修正加熱部材で板材を冷却することで、前記分断部材による分断時に前記分断計画線が直線状となるように前記板材に熱変形を与えるように配置されていてもよい。

【0045】

このように構成すれば、修正加熱部材で分断部材に対して板材の端縁までの距離が短い側を冷却することで、分断部材による分断時に分断計画線が直線状となるように板材を熱変形させることができる。

【0046】

また、前記修正加熱部材駆動機は、前記加熱又は冷却時に前記板材に近接して接触しない所定距離で前記修正加熱部材を停止するように構成されていてもよい。

【0047】

このように構成すれば、修正加熱部材が板材に接触しないので、修正加熱部材で板材の表面を傷付けないようにできる。

【0048】

また、前記修正加熱部材は、前記板材の第２主面側及び第１主面側の両面から該板材を加熱又は冷却するように配置されていてもよい。

【0049】

このように構成すれば、板材の両面から修正加熱部材で加熱又は冷却して分断計画線の真直度をさらに向上させることができる。

【0050】

また、前記板材を前記分断計画線と直交する方向に引っ張る引張機をさらに備えさせてもよい。

【0051】

このように構成すれば、引張熱応力に加えて引張力による引張応力を重畳させて、板材を分断計画線に沿ってより短時間で分断することができる。

【発明の効果】

【0052】

本願発明によれば、板材を不等分で分断する場合でも分断計画線を直線状に修正して適切に分断して端縁の真直度を確保でき、分断塵の発生も抑え、生産性を上げることができる装置構成の少ないコンパクトな分断装置を構成することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0053】

【図1】図１は本願発明の第１実施形態に係る板材の分断装置を示す斜視図である。

【図2】図２は図１に示す分断装置の側面図である。

【図3A】図３Ａは起点疵の位置の一例を示す板材の斜視図である。

【図3B】図３Ｂは起点疵の位置の別の例を示す板材の斜視図である。

【図4A】図４Ａは図２に示す分断装置による板材の分断原理を模式的に示す拡大側面図である。

【図4B】図４Ｂは図４Ａに続く板材の分断原理を模式的に示す拡大側面図である。

【図5】図５は図２に示す分断装置の分断部材と修正加熱部材の部分における拡大図である。

【図6】図６は図５に示す分断部材と修正加熱部材の部分における底面図であり、分断時における板材の熱変形を模式的に示している。

【図7】図７は図６に示す分断装置による板材の分断時における板材の熱変形を模式的に示す側面図である。

【図8】図８は図７に続く分断装置で板材を分断するときに生じる板材の熱変形を模式的に示す側面図である。

【図9A】図９Ａは本願発明の第２実施形態に係る分断装置による板材の分断原理を模式的に示す拡大側面図である。

【図9B】図９Ｂは図９Ａに続く板材の分断原理を模式的に示す拡大側面図である。

【図10A】図１０Ａは本願発明の第３実施形態に係る分断部材と修正加熱部材との配置例を示す側面図である。

【図10B】図１０Ｂは本願発明の第４実施形態に係る分断部材と修正加熱部材との配置例を示す側面図である。

【図10C】図１０Ｃは本願発明の第５実施形態に係る分断部材と修正加熱部材との配置例を示す側面図である。

【図11A】図１１Ａは本願発明の第６実施形態に係る分断部材と修正加熱部材との配置例を示す側面図である。

【図11B】図１１Ｂは本願発明の第７実施形態に係る分断部材と修正加熱部材との配置例を示す側面図である。

【図11C】図１１Ｃは本願発明の第８実施形態に係る分断部材と修正加熱部材との配置例を示す側面図である。

【図12】図１２は本願発明の第９実施形態に係る分断部材と修正加熱部材との配置例を示す側面図である。

【図13】図１３は本願発明の第１０実施形態に係る分断部材と修正加熱部材との配置例を示す側面図である。

【図14】図１４は本願発明の第１１実施形態に係る分断部材と修正加熱部材との配置例を示す側面図である。

【図15A】図１５Ａは分断装置による板材の等分分断例を示す平面図である。

【図15B】図１５Ｂは図１５Ａに示す板材の分断計画線の説明図である。

【図15C】図１５Ｃは図１５Ｂに示す分断計画線を分断するときの板材の熱変形を示す模式図である。

【図16A】図１６Ａは分断装置による板材の不等分分断例を示す平面図である。

【図16B】図１６Ｂは図１６Ａに示す板材の分断計画線の説明図である。

【図16C】図１６Ｃは図１６Ｂに示す分断計画線を分断するときの板材の熱変形を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0054】

以下、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。以下の実施形態でも、脆性材料からなる板材としてガラス板１を例に説明する。また、分断装置によってガラス板１の一端部をトリミングするような不等分の分断を例に説明する。なお、板材の分断装置における主要な構成とその作用を説明し、具体的な機構などの記載は省略する。

【0055】

（第１実施形態）
図１，２に示す第１実施形態に係る板材の分断装置１０は、ガラス板１を接触加熱する分断部材１１を用いてガラス板１を分断計画線２に沿って分断する例である。分断計画線２は、例えば、仮想線で示すように、ガラス板１の一端部に近い位置で不等分に分断する計画線となっている。

【0056】

ガラス板１は、分断計画線２上で微小な起点疵１６が形成される第１主面１ａと、第１主面１ａと反対を向く第２主面１ｂを有する。本実施形態では、ガラス板１が水平面と平行な状態で分断されるため、第１主面１ａが上面、第２主面１ｂが下面である。

【0057】

ガラス板１は、搬送装置３によって図示する配置方向Ｊに送られ、所定位置に配置される。図示する搬送装置３は、ガラス板１を気体で浮上させて搬送する例を示している。搬送装置３は、例えばローラなどを用いた他の構成であってもよい。

【0058】

上記搬送装置３で所定位置に配置されたガラス板１は、分断部材１１による接触加熱と、修正加熱部材７０による加熱とがなされた後、後述するように分断される。この実施形態では、分断部材１１及び修正加熱部材７０は、ガラス板１の第２主面１ｂ側である下方に配置され、配置方向Ｊと交差するように設けられている。この実施形態の分断部材１１は、ガラス板１の配置方向Ｊと直交する分断計画線２に沿って延びている。修正加熱部材７０は、分断部材１１に対してガラス板１の端縁までの距離が短い側と反対側である中央寄りに配置され、上記分断部材１１と平行に並設されている。

【0059】

上記分断部材１１は、分断駆動機１２によってガラス板１に向けて進退可能に構成されており、この分断駆動機１２によって上向き又は下向きに駆動される。分断部材１１は、分断駆動機１２によって上向きに駆動されることにより、ガラス板１に向けて押圧させられる。分断駆動機１２は、分断部材１１を正確に進退させるものであればよく、例えば、リニアアクチュエータなどを用いることができる。

【0060】

また、上記修正加熱部材７０も、修正加熱部材駆動機７１によってガラス板１に向けて進退可能に構成されており、この修正加熱部材駆動機７１によって上向き又は下向きに駆動される。修正加熱部材７０は、修正加熱部材駆動機７１によって駆動されることにより、ガラス板１に近接した位置に配置される。この修正加熱部材駆動機７１も、修正加熱部材７０を正確に進退させるものであればよく、リニアアクチュエータなどを用いることができる。この実施形態では、修正加熱部材７０を独自の修正加熱部材駆動機７１で上下に駆動しているが、分断部材１１と一体的に上下動させてもよい。この場合、修正加熱部材７０は、ガラス板１と接触しないように分断部材１１よりも少し下げて配置される。

【0061】

さらに、上記分断部材１１は、この分断部材１１の表面近傍を所定の加熱温度まで加熱する加熱装置１３と接続されている。分断部材１１は、ガラス板１の第２主面１ｂに接触させられることにより、第２主面１ｂにおける当該分断部材１１と接する部分を自身とほぼ同じ温度に加熱する。この加熱装置１３で加熱される分断部材１１としては、例えば、シーズヒータを用いることができる。分断部材１１の所定の加熱温度は、例えば、７０℃〜４００℃程度である。この加熱温度は、板材に応じて決定される。

【0062】

また、上記修正加熱部材７０も、この修正加熱部材７０の表面を所定の温度まで加熱するように加熱装置１３と接続されている。修正加熱部材７０は、ガラス板１の第２主面１ｂに近接させることにより、第２主面１ｂ側からガラス板１の所定範囲を加熱する。この修正加熱部材７０としても、例えば、シーズヒータを用いることができる。修正加熱部材７０による修正加熱工程の温度は、例えば、上記分断部材１１の加熱温度よりも低く、５０℃〜３００℃程度である。この加熱する温度は、ガラス板（板材）１の厚みや物性値などに応じて決定すればよい。なお、分断部材１１がガラス板１を接触冷却する構成の場合、修正加熱部材７０によってガラス板１を冷却する温度は分断部材１１による冷却温度よりも高温に設定される。

【0063】

一方、ガラス板１の第１主面１ａ側である上方には、上記分断計画線２の両側の分断計画線２と平行な一対の線上でガラス板１の第１主面１ａを押える一対の押え部材１４，１５が設けられている。この実施形態の押え部材１４，１５は、分断計画線２を挟んだ両側でガラス板１を押えるように配設されている。この押え部材１４，１５は、図示しない駆動機によって昇降させられる。押え部材１４，１５としては、例えば、樹脂やゴムで棒状に形成された部材が用いられる。

【0064】

また、図１に示すように、本実施形態では、分断装置１０が、分断計画線２上でガラス板１の第１主面１ａに微小な起点疵（スクライブ）１６を形成する疵形成手段１７を有している。起点疵１６は、ガラス板１の端部に形成されることが望ましい。起点疵１６を形成することで、ガラス板１を起点疵１６側の端部から割くように分断することができ、ガラス板１を分断計画線２に沿ってスムーズに分断することができる。ここで、「ガラス板１の端部」とは、分断計画線２の延在方向においてガラス板１を三等分したときの両側部分をいう。例えば、起点疵１６は、図３Ａに示すようにガラス板１の第１主面１ａと端面１ｃのコーナーに形成されてもよいし、図３Ｂに示すようにガラス板１の端面１ｃから僅かに内側に入り込んだ位置に形成されてもよい。なお、疵形成手段１７が起点疵１６を形成するタイミングは、押え部材１４，１５がガラス板１の第１主面１ａを押える前であってもよいし押えた後であってもよい。

【0065】

例えば、疵形成手段１７は、ガラス板１の端部に微小な起点疵１６として１〜２ｍｍ程度の刻み線を入れてもよいし、点状の疵を入れてもよい。本実施形態では、疵形成手段１７として、分断計画線２が分断部材１１の位置に達する前に、横方向から起点疵１６を入れるカッタが採用されている。

【0066】

このように、分断装置１０は、分断計画線２に沿って配置された分断部材１１とは別に、分断計画線２と平行に、ある間隔で修正加熱部材７０（ヒータ）が設置されている。この修正加熱部材７０は、分断部材１１によるガラス板１の接触加熱開始と同時又は所定の時間差でガラス板１を加熱するようになっている。

【0067】

そして、分断部材１１による所定時間のガラス板１の加熱後、ガラス板１をさらに押圧して分断計画線２に沿って曲げモーメントを発生させて、第１主面１ａの分断計画線２に沿って接触加熱による引張熱応力（熱歪みの応力）と曲げによる引張応力とを重畳させて分断する（詳細は、図４Ａ，図４Ｂ）。この時、分断部材１１はガラス板１に接触したままである。ガラス板１の分断が完了すると分断部材１１と修正加熱部材７０とは退避する。なお、修正加熱部材７０を先に退避させてもよい。

【0068】

上記分断部材１１の断面形状としては、円形断面以外に、三角形断面、矩形断面、などであってもよい。分断部材１１の断面形状は、ガラス板（板材）１と接触する部分が、ガラス板１が分断されるときの屈曲角よりも小さい接触角度を有する形状に設定される。また、上記修正加熱部材７０の断面としては、ガラス板１に近接して加熱できる形状であればよい。この実施形態の修正加熱部材７０は円形断面であるが、矩形断面、三角形断面などでもよい。

【0069】

次に、上記図１〜３と、図４Ａ、図４Ｂを参照しながら、上記分断部材１１によるガラス板１の分断原理について先に説明する。なお、図４Ａ、図４Ｂでは修正加熱部材７０の記載を省略し、熱を円弧で示し、ガラス板１の変化を誇張して示す。また、この実施形態によれば、ガラス板１の第２主面１ｂを接触加熱する分断部材１１を利用して、ガラス板１の第２主面１ｂに曲げ力を付与する。

【0070】

図１，２に示すように、上記搬送装置３で所定の位置に停止させられた、第１主面１ａに起点疵１６が形成されたガラス板１は、押え部材１４，１５によって搬送装置３の方向に向けて押えられる。そして、その状態で、図４Ａに示すように、所定の加熱温度まで加熱された分断部材１１が分断計画線２に沿ってガラス板１の第２主面１ｂに接触させられる。これにより、ガラス板１は分断計画線２に沿って第２主面１ｂ側から接触加熱され、ガラス板１の第２主面１ｂと第１主面１ａの間に大きな温度勾配が形成される。その結果、第１主面１ａには、熱膨張による引張熱応力（矢印Ｂで示す）が発生し、第２主面１ｂには、その反力で圧縮熱応力（矢印Ａで示す）が発生する。

【0071】

その後、図４Ｂに示すように、ガラス板１の第１主面１ａと第２主面１ｂの温度差が大きく保たれている間、換言すれば、熱伝導により第１主面１ａの温度が第２主面１ｂの温度に近づく前に、分断部材１１がガラス板１に押圧される。これにより、ガラス板１の第２主面１ｂには、分断計画線２に沿って板厚方向の曲げ力（矢印Ｃで示す）が付与され、ガラス板１の第２主面１ｂには圧縮応力（矢印Ｄで示す）が作用し、第１主面１ａには引張応力（矢印Ｅで示す）が作用して、ガラス板１の分断計画線２に沿って最大となるモーメントが作用する。

【0072】

そのため、ガラス板１の分断計画線２に沿って、第２主面１ｂには熱膨張による圧縮熱応力（図４Ａの矢印Ａ）に加えて曲げ力Ｃによる圧縮応力（図４Ｂの矢印Ｄ）が重畳され、第１主面１ａには第２主面１ｂの熱膨張による引張熱応力（図４ＡのＢ）に加えて曲げ力Ｃによる引張応力（図４ＢのＥ）が重畳されて、第１主面１ａに形成された起点疵１６（図１）からクラックが分断計画線２に沿って進行し、これによって脆性材料からなるガラス板１は、分断計画線２に沿って脆性破壊によって分断される。つまり、ガラス板１は、分断部材１１の加熱による表裏の温度差から生じる熱応力と、分断部材１１によるガラス板１の曲げ力Ｃによる応力が重畳されて破壊応力に達し、分断される。しかも、ガラス板１は、それらの応力によって分断計画線２で瞬時（例えば、１〜３秒程度）に分断することができる。

【0073】

このような原理が、ガラス板１の分断原理である。そして、上記分断装置１０によれば、この分断原理に加え、ガラス板（板材）１を不等分で分断する場合でも、以下のように、分断計画線２の真直度を適切にして分断することができる。

【0074】

図５，６に基づいて、上記分断部材１１によってガラス板１を不等分で分断する場合の修正加熱部材７０によるガラス板１の加熱について説明する。なお、図５，６では、分断部材１１と修正加熱部材７０、及びガラス板１のみを図示し、ガラス板１の熱変形Ｈを誇張した点線で示す。

【0075】

図５に示すように、この実施形態の修正加熱部材７０は、上記したように、分断部材１１に対してガラス板１の端縁までの距離が短い側（図の右側）と反対側の中央寄りに並設されている。この修正加熱部材７０は、上記分断部材１１とともにガラス板１に向かって上昇させられ、第２主面１ｂに近接した位置に停止させられる。この実施形態では、上記したように、修正加熱部材７０が分断部材１１よりも少し低く（例えば、数ｍｍ）配置されており、修正加熱部材７０をガラス板１の第２主面１ｂに接触させることなく、分断部材１１のみをガラス板１の第２主面１ｂに接触させるようにしている。

【0076】

そして、分断部材１１が所定温度まで加熱されるとともに修正加熱部材７０が所定温度に加熱され、これらによってガラス板１の分断計画線２を含む付近が加熱される。修正加熱部材７０の所定温度は、上記したように分断部材１１の所定温度に比べて低く設定されている。

【0077】

その後、所定時間（例えば、０．５〜５秒程度の数秒間）加熱すると、図６に示すように、分断部材１１と修正加熱部材７０とによる加熱によってガラス板１は図示する点線のように熱膨張によって熱変形Ｈを生じる。点線は、熱変形Ｈした状態を誇張して概念的に示している。すなわち、不等分なガラス板１の分断では、分断部材１１による接触加熱のみでは分断部材１１から端縁までの距離が短い方の膨張量が大きくなるが（図１６Ｃ）、分断部材１１による接触加熱に加えて分断部材１１に並設した修正加熱部材７０で分断部材１１の端縁側と反対側のガラス板１を加熱して膨張させるので、分断計画線２の両側において、ガラス板１の分断部材１１が延びる方向の両端部では膨張し、その両端部の膨張によって分断計画線２の中央部分が収縮するような熱変形Ｈを生じさせて、分断計画線２を直線状に修正している。つまり、ガラス板１を加熱することによって生じる歪みが分断計画線２に対してほぼ左右均等に生じるようにして、分断部材１１による分断時に分断計画線２が直線状となるように修正している。

【0078】

図７は、図６に示す分断装置による板材の分断時における板材内部の熱応力を模式的に示す側面図であり、図８は、図７の次に分断装置で板材を分断するときに生じる板材内部の熱応力を模式的に示す側面図である。これらの図では、熱を円弧で示し、ガラス板１の熱変形を誇張して示す。

【0079】

図７に示すように、分断部材１１をガラス板１の第２主面１ｂに接触させて加熱するとともに、この第２主面１ｂ側に配置された修正加熱部材７０によってもガラス板１を加熱する。これにより、第２主面１ｂの熱膨張により発生する第１主面１ａの引張熱応力（矢印Ｂで示す）の反力として、分断部材１１の位置の第２主面１ｂには圧縮熱応力（矢印Ａで示す）が発生する。また、修正加熱部材７０の位置ではガラス板１の第２主面１ｂ側が熱膨張して第１主面１ａの引張熱応力の反力として圧縮熱応力（矢印Ｆで示す）が発生する。そして、これらの熱応力によって、上記したように、ガラス板１の分断計画線２が直線状に修正される。

【0080】

その後、図８に示すように、ガラス板１の分断計画線２に沿って分断部材１１を押圧することで、ガラス板１の第２主面１ｂには分断計画線２に沿って板厚方向の曲げ力Ｃが付与され、ガラス板１には分断計画線２に沿って最大となるモーメントが作用する。これにより、ガラス板１の第１主面１ａには第２主面１ｂの熱膨張の反力による引張熱応力Ｂに加えて引張応力Ｅが重畳されて、ガラス板１は起点疵１６（図１）からクラックが分断計画線２に沿って進行して瞬間的に分断される。

【0081】

従って、上記分断装置１０によれば、ガラス板（板材）１を不等分で分断する場合でも、修正加熱部材７０によってガラス板１を所定温度で加熱（又は冷却）して熱変形させることにより、分断部材１１による接触加熱だけでは上記した図１５Ｃに示すように分断計画線２が湾曲するような場合でも、その分断計画線２を直線状に修正して分断することができる。従って、分断後のガラス板１の端縁は分断計画線２に沿った適切な真直度を確保することができる。しかも、分断時に分断塵の発生を抑えることができ、装置構成の少ないコンパクトな分断装置を構成することが可能となる。

【0082】

（引張機を備えた実施形態）
さらに、上記した図１に示すように、ガラス板（板材）１を分断計画線２と直交する方向に引っ張る引張機６０（二点鎖線で示す）を設けてもよい。引張機６０は、分断計画線２を挟んでガラス板（板材）１を互いに逆方向に引っ張ることができればよい。図１では、ガラス板１の端部を把持して引っ張る例である。この引張機６０により、ガラス板１への分断部材１１の押圧前又は押圧と同時にガラス板１に引張力を与えて、分断計画線２に沿ってガラス板１を分断するようにしてもよい。この場合、ガラス板（板材）１によっては、分断計画線２に沿って分断部材１１で加熱するのと同時に、上記引張機６０で引張力を与えるのみとしてもよい。このようにすれば、引張熱応力と曲げ力Ｃによる引張応力に加えて引張力による引張応力を重畳させて、ガラス板１を分断計画線２に沿ってより短時間で分断することができる。

【0083】

また、引張機６０によってガラス板１を引っ張る場合、押え部材１４，１５及びその対向部材（上記搬送装置３に相当；図示なし）はころがり軸受の入ったローラでガラス板１を軽く押えるものとする。この押え部材１４，１５は、ガラス板１を押えるのではなく、僅かの隙間をあけてガラス板１の変形を規制するだけでもよい。

【0084】

（第２実施形態）
図９Ａ、図９Ｂは、第２実施形態に係る分断装置による板材の分断原理を模式的に示す拡大側面図である。第２実施形態の分断装置３０は、ガラス板１の第１主面１ａ側から分断部材３１を接触冷却する実施形態である。上記第１実施形態と同一の構成には同一符号を付し、その説明は省略する。

【0085】

図９Ａに示すように、所定の冷却温度まで冷却された分断部材３１を分断計画線２に沿ってガラス板１の第１主面１ａに接触させる。これにより、ガラス板１は分断計画線２に沿って第１主面１ａ側から冷却され、ガラス板１の第１主面１ａと第２主面１ｂの間に大きな温度勾配が形成される。その結果、第１主面１ａの熱収縮により第２主面１ｂには圧縮熱応力Ａが発生し、第１主面１ａにはその反力で引張熱応力Ｂが発生する。この分断部材３１を分断計画線２に沿って接触冷却させる場合、ガラス板１と分断部材３１との温度差は、上記接触加熱と同様の温度差に設定される。

【0086】

また、この第２実施形態でも、ガラス板１を冷却することによって生じる歪みが分断計画線２に対してほぼ左右均等（図６参照）に生じるように、修正加熱部材７０又は後述する修正加熱部材７５によってガラス板１を適切に加熱又は冷却して、分断部材３１による分断時に分断計画線２が直線状となるように修正される。

【0087】

そして、図９Ｂに示すように、分断部材３１を上方へ退避させ、板材１の第２主面１ｂ側から押圧部材３２がガラス板１に押圧される。これにより、ガラス板１の第２主面１ｂには、直線状となった分断計画線２に沿って板厚方向の曲げ力Ｃが付与される。これにより、ガラス板１の第２主面１ｂには圧縮応力Ｄが作用し、第１主面１ａには引張応力Ｅが作用して、ガラス板１の分断計画線２に沿って最大となるモーメントが作用する。

【0088】

そのため、ガラス板１の分断計画線２に沿って、第１主面１ａには引張熱応力Ｂに加えて曲げ力Ｃによる引張応力Ｅが重畳され、第２主面１ｂには熱収縮による圧縮熱応力Ａに加えて曲げ力Ｃによる圧縮応力Ｄが重畳されて、第１主面１ａに形成された起点疵１６（図１）からクラックが分断計画線２に沿って進行し、これによって脆性材料からなるガラス板１は、分断計画線２に沿って脆性破壊によって分断される。つまり、ガラス板１は、分断部材３１の冷却による表裏の温度差から生じる熱応力と、分断部材１１によるガラス板１の曲げ力Ｃによる応力が重畳されて破壊応力に達し、分断される。しかも、ガラス板１は、それらの応力によって分断計画線２で瞬時（例えば、１〜３秒程度）に分断することができる。

【0089】

（その他の実施形態）
上記修正加熱部材７０は、分断部材１１が分断計画線２に沿って接触加熱する構成であれば、不等分の分断で端縁までの距離が短い側と反対側を加熱する構成か、距離が短い側を冷却する構成が用いられる。

【0090】

図１０Ａは、第３実施形態に係る、分断部材１１と修正加熱部材７０との配置例を示す側面図である。この実施形態の修正加熱部材７０は、ガラス板１の第１主面１ａ側に配置され、分断部材１１に対してガラス板１の端縁側と反対側に平行に並設されてガラス板１を加熱するようになっている。他の構成は、上記第１実施形態と同一であるため、その説明は省略する。

【0091】

この第３実施形態によれば、第１主面１ａ側に配置された修正加熱部材７０でガラス板１を加熱することで、分断部材１１による分断時に分断計画線２が直線状となるようにガラス板１を熱変形させる。そのため、ガラス板１を不等分で分断する場合でも、分断部材１１を接触加熱することによる熱膨張の引張熱応力と曲げ力による引張応力を分断計画線２に沿って重畳させて、これらの応力でガラス板１を分断計画線２に沿って適切に分断することができる。

【0092】

図１０Ｂは、第４実施形態に係る、分断部材１１と修正加熱部材７５との配置例を示す側面図である。この実施形態の修正加熱部材７５は、ガラス板１の第２主面１ｂ側に配置され、分断部材１１に対してガラス板１の端縁側に平行に並設されてガラス板１を冷却するものとなっている。この実施形態の場合、ガラス板１の端縁側（不要部分）に修正加熱部材７５が配置されるので、ガラス板１と接触させるようにしてもよい。例の他の構成は、上記第１実施形態と同一であるため、その説明は省略する。

【0093】

この第４実施形態によれば、第２主面１ｂ側に配置された修正加熱部材７５で冷却することで、分断部材１１による分断時に分断計画線２が直線状となるようにガラス板１を熱変形させる。そのため、ガラス板１を不等分で分断する場合でも、分断部材１１を接触加熱することによる熱膨張の引張熱応力と曲げ力による引張応力を分断計画線２に沿って重畳させて、これらの応力でガラス板１を分断計画線２に沿って適切に分断することができる。

【0094】

図１０Ｃは、第５実施形態に係る、分断部材１１と修正加熱部材７０，７５との配置例を示す側面図である。この実施形態の修正加熱部材７０，７５は、ガラス板１の第２主面１ｂ側に配置され、分断部材１１に対してガラス板１の端縁側と反対側において平行に並設されてガラス板１を加熱する複数の第１修正加熱部材７０と、ガラス板１の第２主面１ｂ側に配置され、分断部材１１に対してガラス板１の端縁側に平行に並設されてガラス板１を冷却する第２修正加熱部材７５とになっている。この実施形態は、第１修正加熱部材７０による加熱と、第２修正加熱部材７５による冷却とを併用した例である。また。この実施形態では、複数の第１修正加熱部材７０を配置しており、それぞれの第１修正加熱部材７０は加熱温度が変えられている。例えば、分断部材１１に近い第１修正加熱部材７０から遠ざかる第１修正加熱部材７０に向けて徐々に加熱温度が低く設定されていてもよい。この場合、ガラス板１の端縁側（不要部分）に配置される第２修正加熱部材７５は、ガラス板１と接触させるようにしてもよい。他の構成は、上記第１実施形態と同一であるため、その説明は省略する。

【0095】

この第５実施形態によれば、第２主面１ｂ側に配置された第１修正加熱部材７０による加熱と第２修正加熱部材７５による冷却とによって、分断部材１１による分断時に分断計画線２が直線状となるようにガラス板１を熱変形させる。そのため、ガラス板１を不等分で分断する場合でも、分断部材１１を接触加熱することによる熱膨張の引張熱応力と曲げ力による引張応力を分断計画線２に沿って重畳させて、これらの応力でガラス板１を分断計画線２に沿って適切に分断することができる。しかも、この第５実施形態によれば、冷却と加熱を同時に行うので、温度勾配が大きくとれ、発生する熱応力が大きくなって曲げ又は引っ張りを少なくできる効果がある。

【0096】

図１１Ａ〜図１１Ｃに示す実施形態は、上記図１０Ａ〜図１０Ｃに示す実施形態に対応した変形例である。違いのみを説明する。図１１Ａに示す第６実施形態は、上記図１０Ａに示す第３実施形態における修正加熱部材７０を、ガラス板１の第１主面１ａ側及び第２主面１ｂ側の両面に配置した実施形態である。図１１Ｂに示す第７実施形態は、上記図１０Ｂに示す第４実施形態における修正加熱部材７５を、ガラス板１の第１主面１ａ側及び第２主面１ｂ側の両面に配置した実施形態である。図１１Ｃに示す第８実施形態は、上記図１０Ｃに示す第５実施形態における修正加熱部材７０，７５を、ガラス板１の第１主面１ａ側及び第２主面１ｂ側の両面に配置した実施形態である。

【0097】

このように修正加熱部材７０又は７５をガラス板１の両面に配置して加熱又は冷却することで、上記分断計画線２の真直度をさらに向上させることができる。

【0098】

なお、上記図１０Ａ〜図１０Ｃ、図１１Ａ〜図１１Ｃの修正加熱部材７０，７５の配置例は一例であり、加熱する修正加熱部材と冷却する修正加熱部材の組み合わせは、板材の厚みや物性値などに応じて設定すればよい。また、加熱又は冷却する修正加熱部材の一方、もしくは両方を設けるようにしてもよい。修正加熱部材の配置位置、数量、温度等は限定されない。

【0099】

また、分断部材１１をガラス板１に接触加熱させて分断する例を説明したが、ガラス板１を接触冷却して分断するように構成してもよい。接触冷却して分断する場合、ガラス板１の分断計画線２の第１主面１ａと第２主面１ｂとに接触冷却する分断部材（冷却棒など）と押圧部材とを対向させて配置する。

【0100】

そして、分断部材でガラス板１の第１主面１ａを接触冷却して分断計画線２に沿って引張熱応力を作用させた後、第２主面１ｂ側から分断計画線２に沿って押圧部材で押圧して曲げモーメントを作用させることで上記引張熱応力を作用させた分断計画線２に沿って引張応力を作用させ、これらの応力でガラス板１を分断計画線２に沿って適切に分断することができる。

【0101】

つまり、このように分断部材をガラス板１に接触冷却させる場合も、ガラス板１の第１主面１ａ側に引張熱応力を発生させるとともに、分断計画線２に沿ってガラス板１の第１主面１ａと反対を向く板厚方向の曲げ力を第２主面１ｂに付与することにより、この曲げ力で第１主面１ａに作用する引張応力と上記接触冷却による引張熱応力とを重畳させて、ガラス板１を分断計画線２に沿って分断することができる。なお、分断部材（冷却棒）は液体窒素、ドライアイス、又は冷凍装置の冷媒などを用いて冷却しておけばよい。

【0102】

図１２は、第９実施形態に係る分断部材と修正加熱部材との配置例を示す側面図である。なお、上記第１実施形態と同一の構成には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。図示するように、この実施形態では、分断計画線２と平行に設けられる一対の押え部材の一方が、ガラス板１に向けて押え部材２０を昇降させる駆動機２１を有する構成となっている。

【0103】

この実施形態の場合、分断部材１１をガラス板１の第２主面１ｂに接触させて所定時間加熱後、駆動機２１で押え部材２０を下降させて分断部材１１の位置の分断計画線２に沿って曲げ力を付与する。これにより、上記したように、ガラス板１の第１主面１ａ上で、分断計画線２に沿って生じる引張応力と引張熱応力とが重畳され、これにより分断計画線２に沿ってガラス板１を分断することができる。

【0104】

図１３は、第１０実施形態に係る分断部材と修正加熱部材との配置例を示す側面図である。なお、上記第１実施形態と同一の構成には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。図示するように、この実施形態では、分断計画線２と平行に設けられる一対の押え部材の一方が修正加熱部材７０となっている。この修正加熱部材７０は、ガラス板１に向けて修正加熱部材７０を昇降させる修正加熱部材駆動機７１に設けられている。

【0105】

この実施形態の場合、分断部材１１をガラス板１の第２主面１ｂに接触させて所定時間加熱し、同時に修正加熱部材７０をガラス板１の第１主面１ａに接触させて所定時間加熱し、分断駆動機１２で分断部材１１を上昇させて分断計画線２に沿って曲げ力を付与する。これにより、上記したように、ガラス板１の第１主面１ａ上で、分断計画線２に沿って生じる引張応力と引張熱応力とが重畳され、これにより分断計画線２に沿ってガラス板１を分断することができる。

【0106】

図１４は、第１１実施形態に係る分断部材と修正加熱部材との配置例を示す側面図である。なお、上記第１実施形態と同一の構成には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。図示するように、この実施形態では、上記第１０実施形態における修正加熱部材７０が、ガラス板１の第１主面１ａ側及び第２主面１ｂ側の両方に設けられている。

【0107】

この実施形態の場合、分断部材１１をガラス板１の第２主面１ｂに接触させて所定時間加熱し、同時に修正加熱部材７０をガラス板１の第１主面１ａに接触させて所定時間加熱し、分断駆動機１２で分断部材１１を上昇させて分断計画線２に沿って曲げ力を付与する。これにより、上記したように、ガラス板１の第１主面１ａ上で、分断計画線２に沿って生じる引張応力と引張熱応力とが重畳され、これにより分断計画線２に沿ってガラス板１を分断することができる。この実施形態の場合、ガラス板１の両面から修正加熱部材７０で加熱するため、上記第１０実施形態に比べて分断計画線２の真直度をさらに向上させることができる。

【0108】

（総括）
以上のように、上記板材の分断装置１０によれば、ガラス板（板材）１を、分断計画線２に沿って接触加熱及び／又は接触冷却することで生じる熱応力と板厚方向の曲げ力による応力とを重畳させて、ガラス板（板材）１の破壊応力に達するようにすることで分断することができ、分断塵の発生を抑えた分断が可能となる。しかも、分断塵の発生を抑えることで、分断塵を洗浄するための洗浄装置が不要になるとともに、スクライブ装置も不要になり、ガラス板（板材）１を分断するための構成をコンパクトにでき、装置の小型化と低コスト化を図ることが可能になる。

【0109】

また、ガラス板（板材）１を不等分の位置で分断する場合でも、分断計画線２が直線状となるようにガラス板１を熱変形させた後、分断計画線２に沿って熱応力及び曲げ力による応力で綺麗に分断するため、ガラス板１の分断部分に微小欠けなどがなく、分断後のガラス板１をエッジ強度の高いガラス板１とすることができる。しかも、面取り工程が不要になり、この点でも装置の小型化と低コスト化を図ることが可能になる。

【0110】

従って、ＦＰＤ業界だけでなく、建材、自動車産業などあらゆる分野において、分断した端縁の真直度を確保した高品質のガラス板（板材）１を提供することが可能になる。

【0111】

なお、上記実施形態では、脆性材料の板材としてガラス板１を例に説明したが、板材としては、脆性材料であって熱応力及び曲げ力による応力により分断できるものであれば適用でき、上記実施形態に限定されるものではない。

【0112】

また、上記実施形態では、脆性材料の板材（ガラス板１）を配置方向Ｊと直交する分断計画線２で分断する例を説明したが、分断計画線２は直線であれば、配置方向Ｊに対して所定角度で斜めに分断することも可能であり、分断計画線２は配置方向Ｊと直交するものに限定されるものではない。

【0113】

また、分断装置は、必ずしも疵形成手段１７を有している必要はなく、ガラス板１が分断装置に送り込まれる前に、分断装置とは別の装置によりガラス板１の第１主面１ａに起点疵１６が形成されてもよい。

【0114】

また、上記実施形態では、円形断面の分断部材１１及び修正加熱部材７０を例に説明したが、円形断面のシーズヒータ（接触加熱）、冷媒管（接触冷却）、これらを矩形状断面の金属容器（例えば、ステンレス製容器：図示略）に入れ込んだものなどでもよい。金属容器に加熱又は冷却部材を入れることにより、金属容器のガラス板１との接触部を機械加工で正確に仕上げることができる。その上、分断時におけるガラス板１との接触角度も任意に設定することができる。

【0115】

さらに、上記実施形態は一例を示しており、各実施形態を組合わせたり、本願発明の要旨を損なわない範囲での種々の変更は可能であり、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。

【符号の説明】

【0116】

１ ガラス板（脆性材料の板材）
１ａ 第１主面
１ｂ 第２主面
１ｃ 端面
２ 分断計画線
３ 搬送装置
１０ 分断装置
１１ 分断部材
１２ 分断駆動機
１３ 加熱装置
１４ 押え部材
１５ 押え部材
１６ 起点疵（スクライブ）
１７ 疵形成手段
３０ 分断装置
３１ 分断部材
３２ 押圧部材
６０ 引張機
７０ 修正加熱部材（加熱）
７１ 修正加熱部材駆動機
７５ 修正加熱部材（冷却）
Ａ 圧縮熱応力
Ｂ 引張熱応力
Ｃ 曲げ力
Ｄ 圧縮応力
Ｅ 引張応力
Ｆ 熱応力
Ｇ 熱応力
Ｈ 熱変形

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9A】

【図9B】

【図10A】

【図10B】

【図10C】

【図11A】

【図11B】

【図11C】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15A】

【図15B】

【図15C】

【図16A】

【図16B】

【図16C】