特許 7459536 ガラス板及びガラス板の製造方法

(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】

(24)【登録日】2024-03-25

(45)【発行日】2024-04-02

(54)【発明の名称】ガラス板及びガラス板の製造方法

(51)【国際特許分類】

   C03B 33/09 20060101AFI20240326BHJP

【ＦＩ】

C03B33/09

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2020017123

(22)【出願日】2020-02-04

(65)【公開番号】P2021123513

(43)【公開日】2021-08-30

【審査請求日】2022-10-04

(73)【特許権者】

【識別番号】000232243

【氏名又は名称】日本電気硝子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107423

【弁理士】

【氏名又は名称】城村 邦彦

(74)【代理人】

【識別番号】100120949

【弁理士】

【氏名又は名称】熊野 剛

(74)【代理人】

【識別番号】100168550

【弁理士】

【氏名又は名称】友廣 真一

(72)【発明者】

【氏名】藤居 孝英

(72)【発明者】

【氏名】饗場 久敏

【審査官】有田 恭子

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－２２１０４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－２５６９４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００４／０１４６２５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－１２８４９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１８－５１５４１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１２８３６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０５７４９４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０３Ｂ ３３／００－３３／１４

Ｂ２３Ｋ ２６／００－２６／７０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

マザーガラス板に初期クラックを形成する初期クラック形成工程と、レーザー光の照射領域の加熱及び冷却領域の冷却により発生する熱応力を利用して、前記初期クラックを起点としてクラックを割断予定線に沿う方向及び前記マザーガラス板の厚み方向に進展させる割断工程とを備えるガラス板の製造方法において、
前記割断工程では、前記レーザー光が前記照射領域で前記マザーガラス板の表層及び内部を加熱するとともに、前記照射領域における最高温度と前記冷却領域における最低温度との差ΔＴを５７５℃以上とすることを特徴とするガラス板の製造方法。

【請求項2】

前記レーザー光は、ＣＯレーザー光、Ｅｒレーザー光、Ｈｏレーザー光又はＨＦレーザー光である請求項１に記載のガラス板の製造方法。

【請求項3】

前記冷却領域を冷媒で冷却する請求項１又は２に記載のガラス板の製造方法。

【請求項4】

平面からなる第一表面と、平面からなる第二表面と、前記第一表面及び前記第二表面を繋ぐ端面とを有するガラス板であって、
前記端面が、前記第一表面から前記第二表面に至る平面からなる割断面から構成され、
前記第一表面側及び前記第二表面側のうち、前記第一表面側のみにおいて、前記第一表面の縁部及び前記端面に圧縮応力層を有することを特徴とするガラス板。

【請求項5】

前記圧縮応力層が、前記第一表面の縁部から前記端面にわたって連続している請求項４に記載のガラス板。

【請求項6】

前記圧縮応力層の最大圧縮応力値が、０．１ＭＰａ以上である請求項４又は５に記載のガラス板。

【請求項7】

無アルカリガラスから構成される請求項４～６のいずれか１項に記載のガラス板。

【請求項8】

板厚が０．０５～５ｍｍである請求項４～７のいずれか１項に記載のガラス板。

【請求項9】

前記圧縮応力層の前記端面に沿う厚み方向寸法が、２５～５０μｍである請求項４～８のいずれか１項に記載のガラス板。

【請求項10】

前記圧縮応力層の前記第一表面に沿う幅方向寸法が、１～５ｍｍである請求項４～９のいずれか１項に記載のガラス板。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、マザーガラス板にレーザー光を照射して割断することにより、所定形状のガラス板を製造する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

周知のように、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等のディスプレイ、有機ＥＬ照明、太陽電池のパネル等に用いられる各種ガラス板は、マザーガラス板を切断する工程を経て所定形状に構成される。

【0003】

例えば特許文献１には、マザーガラス板を切断する技術としてレーザー割断が開示されている。このレーザー割断では、まず、ダイヤモンドカッター等のクラック形成手段によりマザーガラス板（厚みが０．２ｍｍ以下であるガラスフィルム）に初期クラックを形成する。次に、マザーガラス板に設定される割断予定線に沿ってレーザー光を照射してマザーガラス板を加熱し、冷却手段から噴射される冷却水等の冷媒によって加熱された部分を冷却する。これにより、マザーガラス板に熱応力（熱衝撃）を発生させ、初期クラックを起点としてクラックを割断予定線（切断予定線）に沿って進展させることで、マザーガラス板を切断できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１１－１１６６１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に係るレーザー割断では、ＣＯ_２レーザーを用いることから、マザーガラス板の表層のみが加熱される。このため、マザーガラス板の内部に十分な熱応力を作用させることができず、割断されたガラス板の端面（割断面）の品位が悪くなるおそれがある。つまり、マザーガラス板が厚くなるに連れて、割断されたガラス板の端面にマイクロクラックなどの欠陥が形成される場合があり、端面及びその近傍の強度が低下するという問題が生じ得る。

【0006】

本発明は、割断面から構成される端面及びその近傍の強度が高いガラス板を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の課題を解決するために創案された本発明は、マザーガラス板に初期クラックを形成する初期クラック形成工程と、レーザー光の照射領域の加熱及び冷却領域の冷却により発生する熱応力を利用して、初期クラックを起点としてクラックを割断予定線に沿う方向及び前記マザーガラス板の厚み方向に進展させる割断工程とを備えるガラス板の製造方法において、割断工程では、レーザー光が照射領域でマザーガラス板の表層及び内部を加熱するとともに、照射領域における最高温度と冷却領域における最低温度との差ΔＴを５７５℃以上とすることを特徴とする。

【0008】

このようにすれば、レーザー光によりマザーガラス板の表層のみならず内部まで高温に加熱された後、急冷されるため、レーザー光が入射する側のガラス板の表面の縁部と、ガラス板の割断された端面とに、圧縮応力層が形成される。この際、レーザー光の照射領域における最高温度と冷却領域における最低温度との差ΔＴを５７５℃以上に管理すれば、最大圧縮応力値の高い圧縮応力層を確実に形成できる。その結果、マザーガラス板を割断するだけで、ガラス板の端面及びその近傍の強度が向上する。

【0009】

上記の構成において、レーザー光は、ＣＯレーザー光、Ｅｒレーザー光、Ｈｏレーザー光又はＨＦレーザー光であることが好ましい。

【0010】

このようなレーザー光を選択すれば、マザーガラス板の表層だけでなく内部を効率よく加熱できるため、レーザー光が入射する側のガラス板の表面の縁部と、ガラス板の割断された端面とに、圧縮応力層を形成しやすくなる。

【0011】

上記の構成において、冷却領域を冷媒で冷却することが好ましい。

【0012】

冷却領域は放冷（雰囲気による自然冷却）してもよいが、冷却領域を冷媒で積極的に冷却する方が、レーザー光の照射領域における最高温度と冷却領域における最低温度との差ΔＴの値を大きくできる。つまり、冷媒により冷却領域を冷却すれば、ガラス板の表面の縁部及び端面に形成される圧縮応力層の最大圧縮応力値を大きくできる。

【0013】

上記の課題を解決するために創案された本発明は、第一表面と、第二表面と、第一表面及び第二表面を繋ぐ端面とを有するガラス板であって、端面が、割断面から構成され、第一表面の縁部及び端面に圧縮応力層を有することを特徴とする。

【0014】

このようにすれば、端面が割断面から構成されるため、欠陥（クラック）の少ない平滑面となる。また、第一表面の縁部及び端面には圧縮応力層が形成されるため、ガラス板の端面及びその近傍の強度が向上する。

【0015】

上記の構成において、圧縮応力層が、第一表面の縁部から端面にわたって連続していることが好ましい。

【0016】

このようにすれば、第一表面の縁部と端面との境界部である角部においても圧縮応力層が形成される。このため、角部を起点とする破損を抑制できる。

【0017】

上記の構成において、圧縮応力層の最大圧縮応力値が、０．１ＭＰａ以上であることが好ましい。

【0018】

このようにすれば、第一表面の縁部及び端面の強度が十分に高められる。

【0019】

上記の構成において、ガラス板は、無アルカリガラスから構成されることが好ましい。

【0020】

つまり、本発明によれば、無アルカリガラスのような化学強化できないガラス板であっても、第一表面の縁部及び端面の強度を高めることができる。

【0021】

上記の構成において、ガラス板の板厚は、０．０５～５ｍｍであることが好ましい。

【0022】

このような数値範囲の板厚を有するガラス板であれば、端面に圧縮応力層を形成しやすくなる。

【0023】

上記の構成において、圧縮応力層の端面に沿う厚み方向寸法が、２５～５０μｍであることが好ましい。

【0024】

このようにすれば、圧縮応力層の厚みが十分確保されるため、端面の強度を好適に維持できる。

【0025】

上記の構成において、圧縮応力層の第一表面に沿う幅方向寸法が、１～５ｍｍであることが好ましい。

【0026】

このようにすれば、圧縮応力層の幅が十分確保されるため、第一表面の縁部の強度を好適に維持できる。

【発明の効果】

【0027】

本発明によれば、割断面から構成される端面及びその近傍の強度が高いガラス板を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】第一実施形態に係るガラス板を示す平面図である。

【図2】図１に示すガラス板のＡ－Ａ断面図である。

【図3】第二実施形態に係る初期クラック形成工程を示す斜視図である。

【図4】第二実施形態に係る割断工程を示す斜視図である。

【図5】マザーガラス板の側面図である。

【図6】第三実施形態に係る割断工程を示す斜視図である。

【図7】第四実施形態に係る割断工程を示す斜視図である。

【図8】第五実施形態に係る割断工程を示す斜視図である。

【図9】第六実施形態に係る初期クラック形成工程を示す斜視図である。

【図10】第六実施形態に係る割断工程を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。なお、各実施形態において対応する構成要素には同一符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合わせることができる。

【0030】

（第一実施形態）
図１及び図２に示すように、第一実施形態では、ガラス板Ｇを例示する。本実施形態に係るガラス板Ｇは、第一表面Ｇ１と、第二表面Ｇ２と、第一表面Ｇ１及び第二表面Ｇ２を繋ぐ端面Ｇ３とを有する。

【0031】

ガラス板Ｇの形状は特に限定されるものではないが、本実施形態では矩形状である。

【0032】

ガラス板Ｇの板厚は、０．０５～５ｍｍであることが好ましく、０．３～１．０ｍｍであることがより好ましい。

【0033】

ガラス板Ｇは、例えばケイ酸塩ガラス、シリカガラス、ホウ珪酸ガラス、ソーダガラス、ソーダライムガラス、アルミノ珪酸塩ガラスなどで構成されていてもよいが、本実施形態では、無アルカリガラスから構成される。つまり、ガラス板Ｇは、化学強化されたガラスではない。ここで、無アルカリガラスとは、アルカリ成分（アルカリ金属酸化物）が実質的に含まれていないガラスのことであって、具体的には、アルカリ成分の重量比が３０００ｐｐｍ以下のガラスのことである。本発明におけるアルカリ成分の重量比は、好ましくは１０００ｐｐｍ以下であり、より好ましくは５００ｐｐｍ以下であり、最も好ましくは３００ｐｐｍ以下である。

【0034】

ガラス板Ｇの四辺に対応する各端面Ｇ３は、割断された面（以下、割断面）から構成される。各端面Ｇ３は、第一表面Ｇ１及び第二表面Ｇ２に略直交する平坦な平面であり、クラックレスである。ここで、クラックレスとは、接触式の表面粗さ測定器（例えば、東京精密社製のサーフコム１４００Ｄ）で端面Ｇ３の表面粗さＲａを測定した場合に、検出下限未満となり、表面粗さＲａが測定不能となる表面性状を意味する。

【0035】

第一表面Ｇ１の縁部Ｇ１ａ及び端面Ｇ３は、圧縮応力層Ｃを有する。

【0036】

図１に示すように、ガラス板Ｇを平面視した場合に、圧縮応力層Ｃは、第一表面Ｇ１の縁部Ｇ１ａの全周囲に沿って額縁状に形成されている。換言すれば、圧縮応力層Ｃは、縁部Ｇ１ａを除く第一表面Ｇ１の中央部Ｇ１ｂには形成されていない。このような圧縮応力層Ｃにより、ガラス板Ｇの端面Ｇ３及びその近傍の強度が向上する。ここで、第一表面Ｇ１は、後述するレーザー光Ｌの入射面である。

【0037】

図２に示すように、ガラス板Ｇを断面視した場合に、圧縮応力層Ｃは、第一表面Ｇ１の縁部Ｇ１ａの表層部において、第一表面Ｇ１に沿って端面Ｇ３まで延びている。その結果、圧縮応力層Ｃは、第一表面Ｇ１の縁部Ｇ１ａから端面Ｇ３にわたって連続している。つまり、第一表面Ｇ１の縁部Ｇ１ａと端面Ｇ３との境界部である角部Ｇ４にも圧縮応力層Ｃが形成されている。これにより、角部Ｇ４を起点とする破損を抑制できる。例えば、第一表面Ｇ１が露出する状態でカバーガラスとして用いれば、角部Ｇ４を起点とする破損を効果的に抑制できる。なお、本実施形態では、圧縮応力層Ｃは、第一表面Ｇ１側のみに形成されており、第二表面Ｇ２側には形成されていない。

【0038】

圧縮応力層Ｃの最大圧縮応力値（第一表面Ｇ１の圧縮応力層の圧縮応力値及び端面Ｇ３の圧縮応力層の圧縮応力値のうちの最大値）は、０．１ＭＰａ以上であることが好ましく、０．３ＭＰａ以上であることがより好ましく、０．５ＭＰａ以上であることがさらに好ましく、０．７ＭＰａ以上であることが最も好ましい。なお、圧縮応力層Ｃの最大圧縮応力値の上限値は、例えば、５ＭＰａ、４ＭＰａ、３ＭＰａ、２ＭＰａ又は１ＭＰａである。ここで、最大圧縮応力値は、ガラス板Ｇを切断する等して断面試料を作製し、その断面試料の内部応力分布をフォトニックラティス社製のＷＰＡ－ｍｉｃｒｏを用いて観測することにより測定する。

【0039】

圧縮応力層Ｃの端面Ｇ３に沿う厚み方向寸法（最大値）Ｈは、２５～５０μｍであることが好ましく、４０～５０μｍであることがより好ましい。圧縮応力層Ｃの第一表面Ｇ１に沿う幅方向寸法（最大値）Ｗは、１～５ｍｍであることが好ましく、１～３ｍｍであることがより好ましい。

【0040】

（第二実施形態）
図３～図５に示すように、第二実施形態では、ガラス板Ｇの製造方法を例示する。

【0041】

本実施形態に係るガラス板Ｇの製造方法は、マザーガラス板ＭＧを切断して一枚以上のガラス板を形成する切断工程を備える。マザーガラス板ＭＧは、例えばオーバーフローダウンドロー法といったダウンドロー法や、フロート法により帯状に連続成形されたガラスリボンを幅方向に切断した後で耳部を除去することにより矩形状に構成される。

【0042】

切断工程は、マザーガラス板ＭＧに初期クラックを形成する初期クラック形成工程と、マザーガラス板ＭＧに熱応力を作用させて初期クラックを進展させる割断工程とを備える。

【0043】

初期クラック形成工程では、定盤１に載置されたマザーガラス板ＭＧの第一表面ＭＧ１の一部にクラック形成部材２によって初期クラックを形成する。図３に示すように、マザーガラス板ＭＧには直線状の割断予定線ＣＬが設定されている。割断予定線ＣＬには、その一端部に割断開始点ＣＬａが設定され、その他端部に割断終了点ＣＬｂが設定されている。割断開始点ＣＬａ及び割断終了点ＣＬｂは、マザーガラス板ＭＧの角部ＭＧａ（矩形状のマザーガラス板ＭＧにおける一辺ＭＧａの中途部）に設定される。クラック形成部材２は、焼結ダイヤモンドカッター等の尖端状のスクライバーにより構成されるが、これに限らず、ダイヤモンドペン、超硬合金カッター、サンドペーパー等により構成されてもよい。

【0044】

図３に示すように、初期クラック形成工程において、クラック形成部材２は、マザーガラス板ＭＧの上方から下降してマザーガラス板ＭＧの第一表面ＭＧ１の縁部に接触する。本実施形態では、クラック形成部材２は、マザーガラス板ＭＧの第一表面ＭＧ１の縁部のうちの角部ＭＧａ（縁部と端面との境界部）に接触する。これにより、割断予定線ＣＬの割断開始点ＣＬａに初期クラックが形成される。

【0045】

図４に示すように、割断工程では、レーザー照射装置３によってレーザー光Ｌを第一表面ＭＧ１の初期クラックに照射するとともに、割断予定線ＣＬに沿って走査する。詳細には、レーザー照射装置３は、三次元的に移動可能に構成されており、定盤１に載置されたマザーガラス板ＭＧの上方を所定の方向に移動することで、レーザー光Ｌを割断予定線ＣＬに沿って割断開始点ＣＬａから割断終了点ＣＬｂまで走査する。これにより、レーザー光Ｌの照射領域ＳＰが加熱されるとともに、その加熱される照射領域ＳＰが割断予定線ＣＬに沿って移動する。一方、本実施形態では、マザーガラス板ＭＧの第一表面ＭＧ１を放冷（雰囲気による自然冷却）する。すなわち、マザーガラス板ＭＧの照射領域ＳＰを除く部分が、放熱により冷却される冷却領域とされる。このような照射領域ＳＰの加熱及び冷却領域の冷却によって発生する熱応力により、初期クラックを起点とするクラックＣＲが割断予定線ＣＬに沿って進展する。また、クラックＣＲは、マザーガラス板ＭＧの厚み方向の全体にわたって進展し、第一表面ＭＧ１の反対側に位置する第二表面ＭＧ２まで進展する。

【0046】

レーザー照射装置３から照射されるレーザー光Ｌは、ＣＯレーザー、Ｅｒレーザー（Ｅｒ：ＹＡＧレーザー）、Ｈｏレーザー（Ｈｏ：ＹＡＧレーザー）又はＨＦレーザーであることが好ましい。レーザー光Ｌは、パルスレーザー光であってもよく、連続レーザー光であってもよい。レーザー光としてＣＯレーザー光を使用する場合、その波長は、５．２５～５．７５μｍとされることが好ましい。

【0047】

図４及び図５に示すように、レーザー照射装置３は、マザーガラス板ＭＧの第一表面ＭＧ１に対して円形の照射領域（レーザースポット）ＳＰが形成されるようにレーザー光Ｌを照射する。レーザー光Ｌの照射径（スポット径）は、１～８ｍｍが好ましく、より好ましくは、２～６ｍｍである。

【0048】

従来のようにＣＯ_２レーザー光を使用する場合、マザーガラス板ＭＧ（第一表面ＭＧ１）の表層ＳＬ（例えば第一表面ＭＧ１から深さ１０μｍ程度までの範囲）を加熱するに留まる。このため、クラックを厚み方向に進展させる熱応力を発生させるために十分な熱量を付与できない場合がある。

【0049】

これに対し、本製造方法に含まれる割断工程では、高出力で安定して照射可能なＣＯレーザー光Ｌ等を用いることで、円形の照射領域ＳＰであっても、マザーガラス板ＭＧの第一表面ＭＧ１側の表層ＳＬだけでなく内部ＩＬまで加熱できる。このため、クラックＣＲを厚み方向に進展させる熱応力を発生させるために十分な熱量を付与できる。ここで、マザーガラス板ＭＧの表層ＳＬとは、マザーガラス板ＭＧの第一表面ＭＧ１から１０μｍの深さまでの層をいい、マザーガラス板ＭＧの内部ＩＬとは、第一表面ＭＧ１から１０μｍを超える深さを有する領域をいう（図５を参照）。

【0050】

したがって、割断工程では、ＣＯレーザー光Ｌ等を用いることで、マザーガラス板ＭＧが表層ＳＬだけでなく内部ＩＬまで高温に加熱された後、放冷により急冷される。このような加熱急冷により、マザーガラス板ＭＧを割断して得られるガラス板Ｇには圧縮応力層Ｃが形成される（図１及び図２を参照）。この圧縮応力層Ｃは、第一実施形態で説明したように、レーザー光Ｌが入射したガラス板Ｇの第一表面Ｇ１の縁部Ｇ１ａと、ガラス板Ｇの割断された端面Ｇ３とに形成される。

【0051】

割断工程は、上述のように、レーザー光Ｌが照射領域ＳＰでマザーガラス板ＭＧの表層ＳＬ及び内部ＩＬを加熱することに加え、照射領域ＳＰにおける最高温度と冷却領域における最低温度との差ΔＴが５７５℃以上になる条件で実施される。このようにすれば、ガラス板Ｇに形成される圧縮応力層Ｃの最大圧縮応力値（例えば、０．１ＭＰａ以上）を高めることができる。その結果、マザーガラス板ＭＧを割断するだけで、ガラス板Ｇの端面（割断面）Ｇ３及びその近傍の強度を向上できる。なお、矩形状のガラス板Ｇの四辺の各端面Ｇ３に圧縮応力層Ｃを形成する場合には、ガラス板Ｇの四辺に対応するそれぞれの位置で、マザーガラス板ＭＧを上述の割断方法により割断する。

【0052】

照射領域ＳＰにおける最高温度と冷却領域における最低温度との差ΔＴは、６００℃以上であることが好ましい。

【0053】

本実施形態では、マザーガラス板ＭＧを放冷により冷却するため、第一表面ＭＰ１のほぼ全体が冷却領域とされる。このため、レーザー光Ｌの照射領域ＳＰと、照射領域ＳＰから後方に１０ｍｍだけ離れた離間位置とにおいて、第一表面ＭＧ１の温度（上面温度）をそれぞれ測定することにより、照射領域ＳＰにおける最高温度と冷却領域における最低温度との差ΔＴを算出する。ここで、後方とは、レーザー光Ｌの走査方向（進行方向）を基準とする。より特定的には、後方とは、照射領域ＳＰよりも割断開始点ＣＬａ側を意味する。第一表面ＭＰ１の温度は、例えば、ガラス温度測定用サーモグラフィ（Ｏｐｔｒｉｓ社製 ＰＩ４５０Ｇ７）を用いて測定できる。なお、第一表面ＭＧ１が放冷により冷却される場合、照射領域ＳＰから所定距離以上離れていれば、第一表面ＭＰ１の温度は何れの位置で測定してもほぼ同じである。したがって、照射領域ＳＰからの離間距離は、照射領域ＳＰから後方に１０ｍｍに限定されるものではなく、レーザー光Ｌによる加熱の影響が無視できる任意の距離に設定できる。

【0054】

割断工程は、下記の数式１で算出されるマザーガラス板ＭＧの熱応力σ_Ｔが１００ＭＰａ以上となる条件で実施されることが好ましい。

【数1】

但し、Ｅはマザーガラス板のヤング率（ＭＰａ）、αはマザーガラス板の熱膨張係数（／℃）、νはマザーガラス板のポアソン比、ΔＴはレーザー光の照射領域におけるマザーガラス板の温度（℃）と冷却領域におけるマザーガラス板の温度（℃）との差である。

【0055】

熱応力σ_Ｔが１００ＭＰａ以上となる条件で割断工程を実施すれば、マザーガラス板ＭＧに十分な熱応力が作用するため、ガラス板Ｇに形成される圧縮応力層Ｃの最大圧縮応力値をより確実に高めることができる。割断工程は、熱応力σ_Ｔが１０５ＭＰａ以上となる条件で実施されることがより好ましい。

【0056】

ここで、熱応力σ_Ｔの値は、数式１から明らかなように、ΔＴを大きくすれば大きくなる。ΔＴの値は、照射領域ＳＰにおける最高温度を上げること、及び／又は、冷却領域における最低温度を下げることによって大きくできる。照射領域ＳＰにおける最高温度を上げる方法としては、例えば、レーザー光Ｌの走査速度を低下させたり、レーザー光Ｌの出力（Ｗ）を増加させたりすることが挙げられる。一方、冷却領域における最低温度を下げる方法としては、例えば、冷却領域を冷媒等によって積極的に冷却することが挙げられる（後述する第三実施形態などを参照）。なお、冷媒等の供給によって冷却領域を積極的に冷却する構成は必須ではなく、本実施形態のように、冷媒等の供給を行わずに冷却領域を放冷してもマザーガラス板ＭＧの割断は可能である。

【0057】

（第三実施形態）
図６に示すように、第三実施形態では、ガラス板Ｇの製造方法を例示する。本実施形態では、割断工程において、レーザー光Ｌの照射領域ＳＰ近傍の冷却領域ＣＰを冷却装置４から噴射される冷媒Ｒ（例えば空気）によって冷却する点が第二実施形態と異なる。

【0058】

冷却装置４は、レーザー照射装置３に追従して移動するように構成される。冷却装置４は、そのノズルから冷媒Ｒをレーザー光Ｌの照射領域ＳＰ及びその周囲の冷却領域ＣＰに向かって噴射する。冷媒Ｒとしては、空気以外にＨｅ，Ａｒ等の不活性ガスや酸化しないＮ_２ガスが好適に使用される。本実施形態では、レーザー光Ｌによる照射領域ＳＰの加熱及び冷媒Ｒによる冷却領域ＣＰの冷却によって、クラックＣＲを進展させるための熱応力を一層顕著に発生させることができる。ＣＯレーザーを使用する場合、ＣＯレーザー光は水分を吸収するため、水分によってＣＯレーザーの出力が減衰する。したがって、水は冷媒Ｒとして使用しない方がよい。但し、レーザー光Ｌの出力の減衰を有効利用する場合はこの限りではない。

【0059】

なお、レーザー照射装置３と冷却装置４は、一体に構成されていてもよい。例えば、冷却装置４のノズルの噴射口を環状にし、その環状の噴射口の内側にレーザー照射装置３を配置してもよい。

【0060】

ここで、切断条件によっては割断予定線ＣＬからクラックＣＲが僅かに逸れて進展する場合がある。この場合に、レーザー光Ｌの照射領域ＳＰの周囲を冷却すれば、この逸れを低減できる。冷却は、レーザー光Ｌの照射領域ＳＰの後方、前方及び側方から行うことができるが、逸れをさらに低減する観点では、図６のように後方から行うことが好ましい。なお、前方、後方及び側方とは、レーザー光Ｌの走査方向（進行方向）を基準とする。例えば、前方から冷却を行うとは、照射領域ＳＰ（レーザー照射装置３）よりも割断終了点ＣＬｂ側に配置された冷却装置４を用いて冷却を行うことを意味する。また、後方から冷却を行うとは、照射領域ＳＰ（レーザー照射装置３）よりも割断開始点ＣＬａ側に配置された冷却装置４を用いて冷却を行うことを意味する。

【0061】

冷却装置４のノズルから冷媒Ｒが噴射される冷却領域ＣＰは、レーザー光Ｌの照射領域ＳＰと重複しなくてもよい。すなわち、冷媒Ｒは、レーザースポットＳＰから離れた位置に噴射されてもよい。クラックＣＲの逸れをさらに低減する観点では、冷却領域ＣＰと照射領域ＳＰとの距離は、短いほど好ましく、冷却領域ＣＰは、照射領域ＳＰと一部又は全部が重複していることがより好ましい。ここで、ノズルによる冷媒Ｒが噴射される冷却領域ＣＰは、ノズルから噴射された冷媒Ｒがマザーガラス板ＭＧに直接到達して冷却する範囲を意味し、マザーガラス板ＭＧと接触して流れ方向が変わった冷媒Ｒが間接的に照射領域ＳＰに到達して冷却する場合を除く。

【0062】

割断予定線ＣＬに対するクラックＣＲの逸れをさらに低減する観点では、レーザー光Ｌの走査速度が低い方が好ましい。例えばマザーガラス板ＭＧの材質が無アルカリガラスである場合、厚みが０．４ｍｍ以上であれば、レーザー光Ｌの走査速度は３～１５ｍｍ／ｓｅｃとすることが好ましく、厚みが０．４ｍｍ未満であれば、走査速度は３～１００ｍｍ／ｓｅｃとすることが好ましい。なお、好ましいレーザー光Ｌの走査速度は、マザーガラス板ＭＧの材質によって変化し、熱膨張係数が増加するのに従って増加する傾向にある。また、好ましいレーザー光Ｌの走査速度は、マザーガラス板ＭＧの厚みが減少するのに従って増加する傾向にある。ノズルから噴射される冷媒Ｒの流量は、例えば１０～５０ｌ／ｍｉｎとすることができる。

【0063】

冷却領域ＣＰが照射領域ＳＰと重複しない場合には、レーザー光Ｌのレーザースポットである照射領域ＳＰと、冷媒Ｒの噴射スポットである冷却領域ＣＰとにおいて、マザーガラス板ＭＧの第一表面ＭＧ１の温度（上面温度）をそれぞれ測定することにより、照射領域ＳＰにおける最高温度と冷却領域ＣＰにおける最低温度との差ΔＴを算出する。

【0064】

冷却領域ＣＰが照射領域ＳＰと重複する場合には、照射領域ＳＰにおける最高温度は、照射領域ＳＰ内でマザーガラス板ＭＧの第一表面ＭＧ１の最高温度を測定する。一方、冷却領域ＣＰにおける最低温度は、冷却領域ＣＰのうち、照射領域ＳＰとの重複する部分を除く位置（例えば、照射領域ＳＰから後方に１０ｍｍだけ離れた離間位置）でマザーガラス板ＭＧの第一表面ＭＧ１の最低温度を測定する。これにより、照射領域ＳＰにおける最高温度と冷却領域ＣＰにおける最低温度との差ΔＴを算出する。

【0065】

冷却領域ＣＰにおける最低温度は、５℃以下であることが好ましく、０℃以下であることがより好ましい。

【0066】

（第四実施形態）
図７に示すように、第四実施形態では、ガラス板Ｇの製造方法を例示する。本実施形態では、冷却装置４の構成が第三実施形態と異なる。本実施形態に係る冷却装置４は、定盤１に備えられている。冷却装置４は、定盤１の内部又は下面に配置される冷媒管５を有する。冷媒管５は、定盤１を広範囲に冷却するように、蛇行状に配されている。本実施形態では、割断工程において、気体又は液体からなる冷媒を冷媒管５に流通させることで、定盤１を冷却する。これにより、定盤１に接するマザーガラス板ＭＧの第二表面（裏面）ＭＧ２が冷却される。本実施形態では、マザーガラス板ＭＧにおいて、定盤１に接触する第二表面ＭＧ２のほぼ全面を冷却できるため、厚み方向のクラックＣＲの進展を促進できる。

【0067】

この際、マザーガラス板ＭＧの第二表面ＭＧ２の冷却により第一表面ＭＧ１のほぼ全面も同様に冷却される。このため、第一表面ＭＧ１のほぼ全面が冷却領域とされる。したがって、レーザー光Ｌの照射領域ＳＰと、照射領域ＳＰから後方に例えば１０ｍｍだけ離れた離間位置とにおいて、マザーガラス板ＭＧの第一表面ＭＧ１の温度（上面温度）をそれぞれ測定することにより、照射領域ＳＰにおける最高温度と冷却領域における最低温度との差ΔＴを算出する。

【0068】

（第五実施形態）
図８に示すように、第五実施形態では、ガラス板Ｇの製造方法を例示する。本実施形態では、冷却装置４の構成が第四実施形態と異なる。本実施形態に係る冷却装置４は、定盤１の一部を冷却するように構成される。冷却装置４は、マザーガラス板ＭＧに設定される割断予定線ＣＬの割断終了点ＣＬｂ及びその周辺領域ＣＡを冷却するように、割断終了点ＣＬｂの近傍の定盤１の一部に備えられている。ここで、割断終了点ＣＬｂ付近では、切断エリアのガラスを加熱するエリアが少なくなり、レーザー光Ｌによる加熱が不十分になる。このため、クラックＣＲを進展するだけの熱応力をかけることが難しいため切れ残りが発生しやすい。本実施形態によれば、割断終了点ＣＬｂでクラックＣＲの進展を促進でき、切れ残りの発生を防止できる。

【0069】

なお、本実施形態では、照射領域ＳＰが周辺領域ＣＡに到達する前は、マザーガラス板ＭＧは放冷により冷却されるため、第二実施形態と同様の方法により、照射領域ＳＰにおける最高温度と冷却領域における最低温度との差ΔＴを算出できる。一方、照射領域ＳＰが周辺領域ＣＡに到達した後は、マザーガラス板ＭＧは冷却装置４により冷却されるため、第四実施形態と同様に方法により、照射領域ＳＰにおける最高温度と冷却領域（周辺領域ＣＡ）における最低温度との差ΔＴを算出できる。

【0070】

（第六実施形態）
図９及び図１０に示すように、第六実施形態では、ガラス板Ｇの製造方法を例示する。本実施形態では、初期クラック形成工程において、マザーガラス板ＭＧの角部ＭＧａではなく、マザーガラス板ＭＧの第一表面ＭＧ１の中央部に初期クラックが形成される。ここで、中央部とは、マザーガラス板ＭＧの角部ＭＧａ（矩形状に形成されるマザーガラス板ＭＧの四辺）を含む縁部によって囲まれている領域をいい、マザーガラス板ＭＧの縁部は中央部には含まれない。

【0071】

図９に示すように、マザーガラス板ＭＧの中央部に、円形の割断予定線ＣＬが設定されている。この場合、初期クラック形成工程では、割断予定線ＣＬ上の任意の点を割断開始点ＣＬａとしてクラック形成部材２を接触させ、初期クラックを形成する。

【0072】

図１０に示すように、割断工程では、初期クラックが形成された割断開始点ＣＬａにＣＯレーザー光Ｌを照射するとともに、割断予定線ＣＬに沿ってＣＯレーザー光Ｌを走査し、割断終了点ＣＬｂまで到達させることで、矩形のマザーガラス板ＭＧから円形のガラス板を切り出すことができる。

【0073】

なお、ＣＯレーザー光Ｌなどの場合、円形の照射領域ＳＰが形成されるように照射することで、割断予定線ＣＬが直線状や曲線状に構成されていたとしても、マザーガラス板ＭＧを好適に切断できる。これにより、より多様な形状のガラス板をマザーガラス板ＭＧから切り出すことができる。したがって、矩形などの他の形状の割断予定線ＣＬを設定し、矩形のマザーガラス板ＭＧから矩形などの他の形状のガラス板を切り出すこともできる。

【0074】

本発明は、上記の実施形態の構成に限定されるものではなく、上記した作用効果に限定されるものでもない。本発明は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

【0075】

上記の実施形態では、マザーガラス板の第一表面に初期クラックを形成するとともに、マザーガラス板の第一表面にレーザー光を照射することにより、マザーガラス板を割断する例を示したが、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、マザーガラス板の第二表面に初期クラックを形成するとともに、マザーガラス板の第一表面にレーザー光を照射することにより、マザーガラス板を割断するようにしてもよい。つまり、初期クラックを形成する面とレーザー光を照射する面（レーザー光の入射面）とは、互いに異なっていてもよい。

【0076】

上記の実施形態では、レーザー光を円形のレーザースポットとしてマザーガラス板に照射する例を示したが、本発明はこの構成に限定されるものではない。レーザースポットは、例えば、楕円形や長円形、長方形、直線形であってもよい。レーザー光の走査性を高め、曲線等の様々な形状のガラス板を製造する観点では、円形のレーザースポットとすることが好ましいが、円形以外であってもその形状の長径が１０ｍｍ以下であれば割断予定線に対して長径を絶えず接線方向になるようにレーザー光の角度調整機構をつけることによって自由な形状に切断することが可能になる。

【0077】

上記の実施形態では、マザーガラス板として平板形状（第一表面及び第二表面がが平坦面）のものを例示したが、本発明はこの構成に限定されず、マザーガラス板が湾曲形状（少なくとも第一表面が湾曲面）のものであっても好適に切断（割断）することが可能である。

【実施例】

【0078】

以下、本発明に係る実施例について説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。

【0079】

本発明者等は、レーザー照射装置を使用して、ガラス板の切断試験を行った。この試験は、照射領域における最高温度と冷却領域における最低温度との差ΔＴが異なる条件で、マザーガラス板に連続的にＣＯレーザー光を照射し、直線状に構成される割断予定線に沿って、マザーガラス板を小片のガラス板（実施例１～２）に割断した。

【0080】

実施例１～２に係るガラス板は、板厚０．５ｍｍの無アルカリガラス（日本電気硝子株式会社の製品名ＯＡ―１０Ｇ）により構成される。実施例１～２では、レーザー光の照射領域に冷却エアを吹き付けることにより割断を行った。つまり、冷却領域は、照射領域と重複する部分を有する。実施例１では、冷却エアの温度を２０℃とし、実施例２では、冷却エアの温度を０℃とした。

【0081】

実施例１～２の試験結果を以下の表１に示す。この試験では、割断時にマザーガラス板に作用する熱応力を上述の数式１から算出するとともに、割断されたガラス板に形成される圧縮応力層の最大圧縮応力値を測定した。なお、照射領域における最高温度と冷却領域における最低温度との差ΔＴは、照射領域におけるマザーガラス板の上面の最高温度を測定するとともに、冷却領域のうち、照射領域との重複する部分を除く位置（照射領域から離れた離間位置）でマザーガラス板の上面の最低温度を測定することにより算出した。マザーガラス板の上面の温度は、Ｏｐｔｒｉｓ社製のＰＩ４５０Ｇ７を用いて測定した。レーザー光の照射条件は、（１）レーザー光の種類：ＣＯレーザー光、（２）レーザー光の出力：５６Ｗ、（３）レーザー光の走査速度：２０ｍｍ／ｓ、（４）レーザー光の照射径：６ｍｍとした。ガラス板の第一表面の縁部及び割断された端面に形成される圧縮応力層の最大圧縮値は、フォトニックラティス社製のＷＰＡ－ｍｉｃｒｏを用いて測定した。

【0082】

【表1】

【0083】

上記の表１に示すように、照射領域ＳＰにおける最高温度と冷却領域における最低温度との差ΔＴを５７５℃以上とすることで、割断時にマザーガラス板に作用する熱応力σ_Ｔが１００ＭＰａ以上と大きくなる。また、このような大きな熱応力σ_Ｔがマザーガラス板に作用することから、得られたガラス板の第一表面の縁部及び割断された端面に形成される圧縮応力層の最大圧縮値が、０．１ＭＰａ以上になる。また、実施例１よりもΔＴが大きい実施例２において、熱応力σ_Ｔ及び圧縮応力層の最大圧縮値がともに大きくなることが確認できる。

【0084】

なお、比較のため、レーザー光の種類をＣＯレーザー光からＣＯ_２レーザー光に変更してガラス板の切断試験を行った。この場合、厚み方向の一部が割断できず、マザーガラス板に曲げ応力を付与して折り割る必要があり、端面の一部にマイクロクラックが形成された。また、切断面を観察しても、圧縮応力層を確認できなかった。

【符号の説明】

【0085】

Ｇ ガラス板
Ｇ１ 第一表面
Ｇ２ 第二表面
Ｇ３ 端面（割断面）
Ｃ 圧縮応力層
１ 定盤
ＣＬ 割断予定線
ＣＲ クラック
ＩＬ マザーガラス板の内部
Ｌ レーザー光
ＭＧ マザーガラス板
ＭＧ１ 第一表面
ＭＧ２ 第二表面
ＳＬ マザーガラス板（第一表面）の表層
ＳＰ 照射領域（レーザースポット）
ＣＰ 冷却領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】