JP2022049013A - ガラスシートを切断するための方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の根底にある課題は、薄いガラスの切り離しも安定したプロセスで確実に可能にすることである。【解決手段】本発明の方法は、最大３００μｍの厚さを有するガラスシートを準備し、ガラスシートに超短パルスレーザのパルスレーザビームを照射し、ガラスシートの内部におけるレーザビームの光強度は、レーザビームがガラスシートを貫通する経路に沿ってフィラメント状の損傷部を残すような大きさであり、レーザビームとガラスシートと互いに相対的に運動させ、レーザビームのパルスにより、ガラスシート上に延びている経路に沿ってフィラメント状の損傷部を相並んで形成し、フィラメント状の損傷部の形成中に少なくともガラスシートの表面に引張応力を加え、引張応力をガラスにフィラメント状の損傷部のところで作用させ、ガラスシートをフィラメント状の損傷部の形成中に経路に沿って切り離す。【選択図】図１

Description

この出願は、独国特許出願第１０２０２０１２３９２８.９号の後願であり、したがって、その内容全体を参照により本明細書に援用するものとする。本出願人は、特にこの出願において同号の開示を用いかつ／または同号に基づき特許請求することを留保する。

本発明は、概して、薄いガラスの切断に関する。詳細には、本発明は、レーザ照射を用いてガラスを切断するための方法および装置に関する。

薄いガラスからの分離は、一般的に、公知の亀裂破断プロセスによって行われる。このようなプロセスは、少なくとも２段階で行われる。まず、例えばスクラッチングホイールまたはスクラッチングダイヤモンドのようなスクラッチング工具で表面的な損傷部が形成され、次いで、機械的な曲げまたは熱機械的な応力の導入によって、例えばＣＯ_２レーザを用いて、板ガラスが表面的な損傷部に沿って切り離される。

ダイヤモンドまたは類似に成形されたスクラッチング工具を用いてクラックが形成される切断方法は、独国特許出願公開第１０２０１８１３１１７９号明細書に基づいて公知である。この方法によって、極めてしっかりとしたエッジを生じさせることができる。他方、スクラッチング工具としてのダイヤモンドは極めて敏感であり、特にガラスへの当付け時に損傷することがある。

レーザ誘導された応力クラック切り離しは、例えば米国特許出願公開第２０１３／０１２６５７６号明細書、国際公開第２０１１／０２６０７４号、および米国特許第６３２７８７５号明細書に基づいて公知である。これらの方法は、全般的に、薄いガラスでは不安定であるということが証明されている。それというのは、これらの方法では、ガラスの上側と下側との間で十分に大きな温度勾配を形成することが困難だからである。さらに、既に極めて小さな温度勾配によっても、不安定な三次元的な変形（「隆起部」）が生じてしまう。国際公開第２０１６／１５６２３５号は、比較的急な温度勾配を得るために、非対称のビームプロファイルを提案している。同様に国際公開第２０１６／１５６２３４号において特定されている特別なビームプロファイルでは、レーザの作用領域の２つの部分領域が切り離しラインに対して横方向に間隔を置いて配置されていて、作用領域で切出し部を取り囲んでおり、この切出し部を貫いて切り離しラインが延びており、この間隔の区分において、薄いガラスの切り離しラインの近傍の領域が、切り離しラインにおける領域よりも強く加熱されるようになっている。

さらに、独国特許出願公開第１０２０１７１０００１５号明細書に基づいて、ガラス基板を切り離すための方法が公知である。この公知の方法では、予め規定された切り離しラインに沿って、パルスレーザビームによって、互いに間隔を置いて配置された損傷部が基板に形成される。このとき、互いに隣接して配置された損傷部の間の平均的な間隔と、それぞれ１つの損傷部を形成するためのレーザパルスの数と、は、基板の切り離しのための破断応力が、基準応力よりも小さく、かつ切り離し後に得られる切り離しエッジのエッジ強度が、それぞれの基板に関連した第２の基準応力よりも大きいように選択される。基板は、損傷部の形成後に応力の作用によって切り離しラインに沿って切り離し可能である。しかしながら、特に薄い基板では、パーフォレーションによって既にその強度が弱化されたガラス基板が、取扱い（例えば搬送）時に規定されずに個別化されてしまうという問題がある。これによって、切り離しが、エッジ経過に関してコントロールされずに、ひいては、場合によってはエッジの減じられた強度を伴っても行われることがある。その原因としては、薄いガラスは、その僅かな固有強度によって、取扱いの力を受けて変形する傾向があり、これによって、切り離しのために必要な引張応力よりも不本意に高い引張応力が加えられることがあるということが挙げられる。特にこのような応力が、予め準備されたラインに沿って作用せず、このラインに対して角度を成して加えられると、コントロールされない破断または減じられたエッジ強度が生じることがある。

ゆえに、本発明の根底にある課題は、薄いガラスの切り離しも安定したプロセスで確実に可能にすることである。この課題は、独立請求項の対象によって解決される。有利な実施形態は、それぞれの従属請求項に記載されている。

本発明によれば、ガラスシートを切り離すための方法であって、
－ 最大３００μｍの厚さを有するガラスシートを準備し、
－ ガラスシートに超短パルスレーザのパルスレーザビームを照射し、
－ ガラスシートの内部におけるレーザビームの光強度は、レーザビームがガラスシートを貫通する経路に沿ってフィラメント状の損傷部を残すような大きさであり、
－ レーザビームとガラスシートとを互いに相対的に運動させ、これによって、レーザビームのパルスにより、ガラスシート上に延びている経路に沿ってフィラメント状の損傷部を相並んで形成し、
－ フィラメント状の損傷部の形成中に少なくともガラスシートの表面に引張応力を加え、引張応力をガラスにフィラメント状の損傷部のところで、好ましくは、相並んで位置しているフィラメント状の損傷部の経路に対して横方向、好ましくは垂直もしくは直交方向に作用させ、これによって、
－ ガラスシートをフィラメント状の損傷部の形成中に経路に沿って切り離す、
方法が特定されている。

好ましくは、ガラスシートの厚さは、最大２００μｍ、さらに好ましくは最大１００μｍである。特に本発明は、最大５０μｍ、特に最大３５μｍの厚さの極めて薄いガラスにおいても使用可能である。１つの実施例では、３０μｍの厚さのガラスシートが加工される。

ガラスシートとは、その僅かな厚さに基づいて僅かな固有強度を有している極めて薄い板ガラスを意味している。

好ましくは、レーザビームは、所定の波長を有し、この波長に対してガラスシートのガラスは透明であり、これによって、レーザビームは、ガラスシートを透過することができる。

さらに、レーザビームは、焦点合わせ光学系によって焦点合わせすることができる。ここでは、特に焦点合わせによって、ガラスシートの内部におけるレーザビームの光強度は、レーザビームがガラスシートを貫通する経路に沿ってフィラメント状の損傷部を残すような大きさであってよい。

フィラメント状の損傷部の形成中に引張応力を加えるというのは、引張応力を加えることが１つのフィラメントを形成する工程と同時であってよいということである。しかしながら、全般的に、引張応力を加えることは、複数のフィラメントを形成する時間とオーバラップする時間で行うことができ、このようにすると、フィラメントの形成と、引張応力を加えることと、は、この時間的なオーバラップ中に同時に行われる。

以下、便宜上、フィラメント状の損傷部を単にフィラメントとも呼ぶ。フィラメント状の損傷部は、開放した連続的な細い通路であってよい。しかしながら、フィラメント状のもしくはライン状の材料変化部だけが存在していてもよい。また、１つのラインに沿って空洞または材料変化部が延びている混合形態も可能である。１つの形態は、例えば１つのラインに沿ってチェーン状に並列させられた短い損傷部であり、これらの損傷部は、強力なレーザビームの周期的な自己焦点合わせによって形成される。

驚いたことに、時間的に直接連続させて、超短パルスレーザのパルスによるパーフォレーション形成もしくは予備損傷のプロセスと、個別化のプロセスと、を実施し、これによって、１回のプロセスステップで規定して組み合わせることができることを確認することができた。このとき、ガラスにおけるパーフォレーション形成は、ガラスシートのガラスが規定の引張応力下にもたらされる間に実施される。パーフォレーション形成と、これによって達成される予備弱化と、を引張応力に組み合わせると、１回の緊締で直接基板を規定して弱化させ、かつ直接個別化することができる。これによって、通常の必要なエッジ品質を１回のステップで超短パルスレーザによる確立された切り離しプロセスによって得ることができる。

クラックは、典型的には新しいフィラメントが形成されると、特に引張応力の影響下で１つのフィラメントから次のフィラメントへと飛び移る。これによって、スクラッチングと、次いで行われる破断と、による切り離しの通常の２段階工程がなくなる。それだけでなく、クラックは、フィラメントからフィラメントへと徐々に運動するので、フィラメントが既に形成されている限り、クラックがフィラメントの列を追い越して、コントロールされずにさらに延びることも回避される。これによって、クラックの経過の良好なコントロールを達成することができる。

クラック成長の特に良好なコントロールが得られる実施形態では、ガラスシートが、経路に対して横方向に向けられた引張応力を生じさせるために曲げられる。そのために、ガラスシートは、凸部形成体を備える支持体上に載置されてよく、これによって、ガラスシートは、凸部形成体の上で曲げられる。凸部形成体は、好ましくは長く延ばされており、並列させられるフィラメントの経路は、凸部形成体の長手方向に沿って延びている。

ガラスシートの切り離しは、特に所望の寸法を有するガラス要素を製造するためにも用いることができる。このとき、予備処理をガラスリボンからのガラスシートの切り離しによって行うことができる。ガラスリボンからの切り離し時に生じる切り離しエッジは、高い品質を有している必要はない。例えば切り離しエッジは、ガラスリボンエッジに対して厳密に直角に延びていなくてもよい。しかしながら、高い形状忠実度は、レーザによってアシストされた切り離しによって達成される。それというのは、切り離しラインは、相前後して並列させられた複数のフィラメントの経路に厳密に追従するからである。したがって、方法の１つの実施形態では、高温成形プロセスで連続的なガラスリボンを製造し、このガラスリボンからガラスシートを切り離し、ガラスシートからガラス要素を、複数のフィラメント状の損傷部を形成しかつ並列させられることによって切り出すことが特定されている。

本明細書に記載した方法の特別な利用は、真っ直ぐな切り離しラインおよび互いに交差している切り離しラインの使用にある。しかしながら、基本的には、湾曲した切り離しライン（角隅半径）も可能である。

以下に、本発明を添付の図面に基づき、より正確に詳しく説明する。

ガラスシートを切り離すための装置を示す図である。 図１に示した配置形態の変化形態を示す図である。 ガラスシートのための搬送装置を備えた、図１に示した配置形態の別の変化形態を示す図である。 ガラスリボンから切り離されたガラスシートを示す図である。 異なる始点を備えたパーフォレーションの２つの経路を備えたガラスシートを示す図である。 レーザビームの互いに交差する２つの経路を備えたガラスシートを示す図である。 レーザビームの種々異なるビームプロファイルを示す図である。 ガラスシートを切り離すための装置の別の実施形態を示す図である。 ガラスシートを切り離すための装置の別の実施形態を示す図である。 ガラスシートを切り離すための装置の別の実施形態を示す図である。 ガラスシートを切り離すための装置の別の実施形態を示す図である。

図１には、本明細書に記載した方法を実施するための装置４が示してある。全般的に、特殊な図示の例に限定されることなく、最大３００μｍの厚さを有するガラスシート１を切り離すための装置４は、
－ ガラスシート１にパルスレーザビーム５を照射するための超短パルスレーザ３であって、レーザビーム５が、所定の波長を有しており、この波長に対してガラスが透明であり、これによって、レーザビーム５が、ガラスシート１を透過することができる超短パルスレーザ３と、
－ レーザビーム５を焦点合わせするための焦点合わせ光学系７であって、これによって、ガラスシート１の内部におけるレーザビーム５の光強度は、レーザビーム５がガラスシート１を貫通する経路に沿ってフィラメント状の損傷部９を残すような大きさである焦点合わせ光学系７と、
－ レーザビーム５とガラスシート１とを互いに相対的に運動させるための装置２１であって、これによって、レーザビーム５のパルスが、ガラスシート１上に延びている経路１１に沿って相並んでフィラメント状の損傷部９を形成する装置２１と、
－ フィラメント状の損傷部９の形成中にガラスシート１に引張応力を加えるための装置であって、この引張応力は、ガラスにフィラメント状の損傷部９のところで、かつ相並んで位置しているフィラメント状の損傷部９の経路１１に対して横方向に作用し、これによって、ガラスシート１が、フィラメント状の損傷部９の形成中に経路１１に沿って切り離される装置と、
を備えている。

１つの実施形態によれば、超短パルスレーザ３は、いわゆるバーストモードで運転することができる。このバーストモード時にレーザパルスは、シングルパルスとして放射されるのではなく、短い間隔で相前後して放射されるパルス列として放射され、このようなパルス列は、共通の１つのパルスパッケージ、いわゆるバーストを形成する。１つのバースト内部におけるパルス周波数は、バーストの繰返し周波数よりも著しく高い。このようなパルスパッケージは、多くの場合、通常のシングルショット運転におけるシングルパルスよりも幾分大きなエネルギを有している。しかしながら、１つのバースト自体のパルスは、シングルパルスよりも明らかに僅かなエネルギを含んでいる。１つのバーストの内部におけるパルスのエネルギは一定である必要ななく、減少させることもできるし、増大させることもできる。本明細書に記載した方法の目的のために適したレーザは、例えば１０６４ナノメートルの波長で運転される、ネオジムが添加されたイットリウム・アルミニウム・ガーネットレーザである。１つの実施形態によれば、超短パルスレーザ３は、１ｋＨｚ～１０００ｋＨｚの範囲、好ましくは１０ｋＨｚ～４００ｋＨｚ、特に好ましくは３０ｋＫｚ～２００ｋＨｚの範囲における繰返し率で運転される。繰返し率と、設定された経路１１に沿ってレーザビーム５をガラスシート１にわたって運動させるスキャン速度と、は、互いに隣接したフィラメント状の損傷部９の所望の間隔（「ピッチ」とも呼ぶ）が得られるように選択することができる。レーザパルスの適切なパルス継続時間は、１００ピコ秒未満の範囲にあり、好ましくは２０ピコ秒未満である。超短パルスレーザ３の典型的な平均出力は、好ましくは５０～５００ワットの範囲にある。フィラメント状の損傷部９をガラスに生じさせるために、本発明の１つの好適な発展形態によれば、４００マイクロジュールよりも多くの、バーストにおけるパルスエネルギが使用され、さらに好ましくは５００マイクロジュールよりも多くの全バーストエネルギが使用される。

好ましくは、フィラメント状の損傷部９は、１μｍ～１０μｍ、好ましくは３μｍ～８μｍの範囲における平均的な相互間隔、つまり、ピッチを有している。

バーストモードにおける超短パルスレーザ３の運転の際、繰返し率は、バーストの放射の繰返し率である。パルス継続時間は、典型的には、レーザがシングルパルス運転で運転されるかまたはバーストモードで運転されるかに実質的に左右されない。したがって、１つのバーストの内部におけるパルスは、一般的に、シングルパルス運転における１つのパルスに似たパルス長さを有している。１つのバーストの内部における個々のパルスの周波数は、１５ＭＨｚ～９０ＭＨｚの範囲、好ましくは２０ＭＨｚ～８５ＭＨｚの範囲にあってよく、例えば５０ＭＨｚである。バーストにおけるパルスの数は、２～１０パルスの範囲にあってよく、例えば６パルスであってよい。好ましい繰返し率、つまり、バーストが繰り返す率は、５０～５００ｋＨｚの範囲にある。

好ましくは、装置４は図示の例のように支持体１５を含んでおり、この支持体１５上にガラスシート１が載置されている。支持体１５は、凸部形成体を備えた載置面１６を有していてよく、これによって、ガラスシート１は凸部形成体の上で曲がる。凸部形成体の上におけるガラスシート１のこの曲がりによって、引張応力が生じる。

１つの実施形態によれば、支持体１５は載置面１６を有していて、この載置面１６上にロッド１７が載置されており、このロッド１７は、長く延ばされた凸部形成体を形成していて、この凸部形成体の上で、載置されたガラスシート１は曲がる。

例えばロッド１７のような凸部形成体の上でのガラスシート１の曲がりは、凸部形成体の長手方向に延びる湾曲軸線１３を生じさせる。ガラス表面における、曲がりによって生じた引張応力の方向は、湾曲軸線１３ひいては凸部形成体の長手方向軸線に対して横方向、特に垂直に延びている。

レーザビーム５とガラスシート１とを互いに相対的に運動させるための装置２１は、図１に横桁によって象徴的に示されており、この横桁に沿って、超短パルスレーザ３は焦点合わせ光学系７と一緒にガラスシート１にわたって運動させられる。レーザ３の運動の代わりにまたはこの運動に加えて、設定された経路１１に沿ってレーザビーム５をガラスシート１の表面にわたってガイドするために、ガラスシート１を位置固定のレーザビーム５に対して運動させることも可能である。ガラスシート１の自発的でコントロールされた切り離しを、予め規定された経路１１に沿って、並列させられた複数のフィラメント状の損傷部９によって達成するために、経路１１、つまり、レーザビーム５の運動方向もガラスシート１の表面にわたって凸部形成体の長手方向に沿って、より一般的に言えば、ガラスシート１の曲がりの湾曲軸線１３に沿って延びている。ロッド１７の上における曲がりに基づいて、曲がりの湾曲軸線１３もまた、ロッド１７の、より一般的に言えば、長く延ばされた凸部形成体の長手方向軸線に対して平行に位置している。

並列させられた複数のフィラメントから成るパーフォレーションを、曲がりによって生じた引張応力ラインに沿って形成することによって、パーフォレーションプロセスステップによるガラスシート１の個別化が直接行われる。切り離しは、幾何学的な曲げラインとパーフォレーションラインとが通常の製作公差の範囲内で互いに異なっている場合にも、なお行うことができる。好ましくは、偏差は、１ｍｍ未満、好ましくは０.５ｍｍ未満、特に好ましくは０.３ｍｍ未満の範囲にある。

規定された曲がりが生じることは好ましいことであり、これは、相応に成形された支持体１５上における載置によって保証される。さらに、ガラスにおいてパーフォレーションもしくはレーザフィラメントを形成するためには、レーザビーム５が、ガラスに対して可能な限り直交するように衝突すると、全般的に好適である。好ましくは、表面への垂直からの入射方向の偏差は５°未満である。

切り離し時に発生する破断は、１つのフィラメント状の損傷部９から次のフィラメント状の損傷部に経路１１に沿って飛び移ることが想定される。これによって、破断が、ガラスシート１にわたってガイドされるレーザビーム５を追い越すことができないことが達成される。それというのは、破断は、先行して位置している更なるフィラメントが存在しないことに基づいて、最後に形成されたフィラメントのところで停止するからである。もし破断が、次々と形成されたフィラメントの列を追い越すとしたら、フィラメントに沿ったガイドが存在しないことに基づいて、破断エッジのコントロールされない経過が発生してしまうことになる。

本明細書に記載した切り離し工程の枠内における１つのパラメータは、ガラスシート１における引張応力であり、この引張応力は、例えば下に位置しているロッド１７の種々様々な直径によって決定される。例えば３０μｍの厚さのガラスＡＳ８７でＤ＝６ｍｍの円形ロッドによって、３６０ＭＰａの最大引張応力が生じる。この値は、通常の切り離し強度（レーザプロセスに応じて典型的に１５～３５ＭＰａ）を一桁上回っている。これによって、レーザラインおよび機械的な曲がりの方向付けが１回のステップで行われることにより、最も薄いガラスにおけるコントロールされた切り離し工程が実施される。全般的に、図示の例に限定されることなしに、または曲げによる引張応力の発生だけに限定されることなしに、１つの実施形態によれば、経路１１の領域でガラスシート１に対して、少なくとも７５ＭＰａ、好ましくは少なくとも１５０ＭＰａ、特に好ましくは少なくとも２５０ＭＰａの値の引張応力を、ガラスシート１の少なくとも１つの表面で生じさせることが特定されている。他方、極めて高い引張応力は場合によっては不都合である。それというのは、このような引張応力は、自然発生的な破断を生じさせるおそれがあるからである。好ましくは、ガラスシート１に加えられる最大の引張応力は、最大７５０ＭＰａである。

以下の表にリストアップされた実施例は、ガラスシート１において生じる切り離しエッジの品質に対するロッド１７の直径の影響を調べたものである：

試験は、ＡＳ８７ガラスから成る厚さ３０μｍのガラスシート１において実施された。最適なエッジは、表に挙げられた結果によれば、６ｍｍのロッド直径によって得られる。

代替的なまたは補足的な実施形態によれば、ガラスシート１は、支持体１５における段部１８の上で曲げられ、このとき、フィラメント状の損傷部９は、段部１８に沿って延びている経路１１に沿って形成される。段部１８における基板の懸吊によって、基板に規定の引張応力が加えられる。図２には、この実施形態に相応して形成された、図１による装置４の変化形態が示してある。このような配置形態は、ガラスシート１を次々と平行な切断部で分割するために有利であると言え、この場合、ガラスシート１は、１回の切り離し工程後にさらに段部１８を越えて移動させられ、次いで、更なる切り離しが行われる。

図３には、図１に示した配置形態の別の変化形態が示してあり、この変化形態では、ガラスシート１を運動させる送り装置または搬送装置２３が設けられている。この実施形態の原理は、搬送装置２３が次のように構成されていることに基づく。すなわち、ここでは、搬送装置２３は、ガラスシート１が搬送装置２３上で曲げられ、ガラスシート１の曲がりの湾曲軸線１３が搬送装置２３の送り方向２４に対して横方向、特に垂直に位置しているように形成されている。ガラスシート１の曲がりは、特に種々様々な搬送要素の配置および構成によって達成される。図３に示した例は、搬送要素として２つのコンベヤベルト２５を有している。両コンベヤベルト２５は、異なる平面に配置されているので、図２に示した実施形態に類似して段部が形成されていて、この段部を越えてガラスシート１は延びている。

図４には、方法の典型的な使用例が示してある。この方法もしくは方法を実施するための装置４は、ガラスシート１からガラス要素２を切り離すために使用することができる。ガラスシート１は、互いに反対側に位置している２つの側に肉厚のエッジ領域として形成された耳部１９を有している。このようなガラスシート１は、ガラスリボンからの切断物として切り離された場合に得られ、このとき、ガラスリボンは、連続的な熱間成形プロセスで製造される。好適な実施形態では、ガラスリボンは、ガラスリボンが下方に向かって開放したノズルから引き出されるダウンドロー法で製造される。このとき、耳部１９は、まだ高温の軟らかいガラスがノズルからの引出し後に再び収縮する傾向を示すことによって発生する。この収縮は、特にガラスリボンのエッジにおいて生じる。耳部１９によってガラスシート１は、耳部１９と交差する湾曲軸線１３による曲げ時に、耳部１９の長手方向に対して平行に位置している湾曲軸線による曲げ時よりも高い剛性を有している。

ここでは、方法は、特に形状および寸法の点で正確に規定されたガラス要素２を製造するために用いることができる。図４で認識できるように、ガラスシート１の、耳部１９と交差するエッジ９８，９９は、耳部を備えたエッジ１００，１０１に対して正確に直角ではない。このようなガラスシート１は、特にガラスリボンの縁部にだけ短いクラックを形成することによって連続的なガラスリボンからガラスシート１を切り離す場合に得ることができる。このとき、エッジ９８，９９は、ガラスリボンの、クラックから出発する破断によって発生し、これによって、破断は、必ずしも完全にガラスリボンの両長手方向エッジに対して直角に延びているのではない。他方、この予備切断法は、迅速な粗切断ひいてはガラスリボンの高い送り速度を可能にする。ゆえに、本明細書に記載した例に限定されることなしに、方法の１つの実施形態では、高温成形プロセスで連続的なガラスリボンを製造し、このガラスリボンの縁部にクラックを形成し、ガラスシート１を、クラックから出発しかつガラスリボンを横方向に切り離す破断によって分割することにより、ガラスリボンからガラスシート１を切り離すことが特定されている。次いで、記載したように、フィラメント状の損傷部９を１つまたは複数の予め規定された経路１１に沿って形成しかつ並列させることによって、ガラスシート１からガラス要素２を切り離すことができる。

図４に示した例では、ガラスシート１の外側輪郭の範囲内で延びている経路１１は、より小さな経路または区分１１１，１１２に区分されている。経路１１は、全体として、ガラスシート１から解離すべきガラス要素２の輪郭を取り囲んでいる。レーザビーム５によるパーフォレーション形成中に切り離しの目的で引張応力を発生させるためのガラスシート１の曲げを容易にするために、全般的に好ましくは、まず、ガラスシート１を、経路１１の、耳部１９に沿って延びている区分１１１を切り離し、次いで、経路１１の、耳部１９に対して横方向に延びている区分１１２に沿って切り離す。すなわち、ガラスシート１は、耳部１９に対して平行に延びている凸部形成体の上で容易に曲げられるようになっている。これに対して、もし凸部形成体が耳部１９と交差していると、極めて剛性の耳部１９も一緒に曲げなくてはならないことになる。好ましくは、耳部１９に沿って延びている区分１１１は、ガラスシート１のエッジ９８，９９のうちの少なくとも１つのエッジを越えてガイドされる。図示の例では、両区分１１１がガラスシート１の両横方向エッジ９８，９９を越えて延びている。耳部１９が切り離されると、次いで、ガラスシート１は、耳部１９に対して垂直な方向で容易に曲がることができる。したがって、図示の例に限定されることなしに、１つの実施形態によれば、全般的に、互いに反対側に位置している２つのエッジ１００，１０１を有していて、これらのエッジ１００，１０１に沿って延びている肉厚の領域の形態の耳部１９を有しているガラスシート１を準備することが特定されており、このとき、ガラスシート１は、まず、耳部１９を備えたエッジ１００，１０１の方向に延びている２つの経路１１１に沿って切り離され、次いで、ガラスシート１は、両経路１１１に対して横方向にエッジ９８，９９の方向に延びている少なくとも１つの別の経路１１２に沿って切り離される。好ましくは、切り離しは、図示されてもいるように、耳部１９を備えたエッジ１００，１０１に対して横方向に延びている２つの経路１１２に沿って行われる。耳部１９を備えたエッジ１００，１０１の方向における経路１１１は、好ましくは、これらのエッジ１００，１０１に対して平行に延びている。しかしながら、このようにして加工されるガラス要素２の所望の形状に応じて、これらの経路１１１は、エッジ９８，９９に対してある程度の角度を有していてもよい。しかしながら、この場合、経路１１２またはその延長線は、好ましくは耳部１９と交差しておらず、これによって、耳部１９が引張応力を生じさせるために一緒に曲げられねばならないことを回避することができる。同様に、耳部１９を備えたエッジ１００，１０１に対して横方向に延びている経路１１２も、図４に示すようにエッジ１００，１０１に対して垂直に延びている。このようにして、平行に延びている経路１１１と、垂直に延びている経路１１２と、によって、方形のガラス要素２がガラスシート１から切り出される。

安定したプロセスガイドのために、全般的に好ましくは、例えば耳部１９を備えたガラスリボン区分のような、ガラスシート１の切断エッジにおける引張応力は、そこに存在しているエッジ強度を超えておらず、これによって、コントロールされない破断が発生しなくなる。エッジ強度は、同様に製造された試料における破断試験によって求めることができる。エッジ強度としては、試料が破断する引張応力の平均値を設定することができる。したがって、全般的に、図示された例に限定されることなしに、ガラスシート１には、引張応力の平均値、つまり、ガラスシート１がエッジのところで裂断する平均的な破断応力の平均値よりも小さな引張応力を加えることが特定されている。好ましくは、加えられる引張応力は、平均的な破断応力の２／３の大きさの値、特に好ましくは平均的な破断応力の半分の大きさの値を超えない。

超短パルスレーザ３によるプロセスガイドでは、特に方法の２つの特徴が存在していてよい。これらの方法変化形態を、図５を参照しながら詳しく説明する。図５には、パーフォレーション、つまり、並列させられた複数のフィラメント状の損傷部９の２つの経路１１１，１１２を備えたガラスシート１が示してある。両経路１１１，１１２はその始点１１３に関して互いに異なっている。方法の１つの実施形態によれば、レーザビームの経路は、ガラスシート１の互いに反対側に位置している２つのエッジ１００，１０１と交差している。つまり、パーフォレーション（レーザラインもしくは経路１１）は、連続的にガラスシート１のエッジを越えて、つまり、先越えと後越えとを伴って形成されている。しかしながら、場合によっては、切断法に応じて、未加工ガラスシートもしくはガラスシート１のエッジのところで電圧はコントロールされていなくてもよく、これによって、破断は規定されずに開始する。しかしながら、経路１１１の例で実現された連続的なパーフォレーションは、良好に規定された連続的な切り離しエッジを生じさせるために好適である。

別の可能性は、経路１１２によって実現されて形成されたパーフォレーションである。ここでは、レーザビーム５の経路１１２の始点１１３は、ガラスシート１に位置していて、これによって、ガラスシート１の全てのエッジに対して間隔を有している。つまり、パーフォレーション（レーザラインもしくは経路１１）は、最初にガラスシート１の範囲内で始められ、好ましくは相応の後越えを伴ってのみ形成される。このとき、パーフォレーションが形成されていない第１の区分は、驚いたことに、全般的に、残留領域において使用する破断機構に基づいて引張応力下で自動的にかつコントロールされて切り離される。１つの実施形態によれば、最も近いエッジに対する間隔は、１～２ｍｍである。好ましくは、レーザビーム５は、最後にガラスシート１のエッジのうちの１つのエッジを越えてガイドされ、これによって、レーザビームの経路１１２は、相応にエッジのうちの１つのエッジ、ここではエッジ１０１と交差する。

両実施形態は、組み合わせられてもよく、特に経路１１１，１１２の両形状を形成することができる。例えば、形成された始点１１３を備えた連続的でない第１の切断部を形成することができる。互いに反対側に位置している２つのエッジと交差している第２の経路は、連続的でない切断部もしくは経路と交差することができ、これによって、ガラス要素２を切り離すことができる。この実施形態は図６に示してある。つまり、この場合には、ガラスシート１が経路１１２の始点１１３とエッジ１００との間で自発的に破断することも不要である。

ガラスシート１の切り離し可能性ひいては加えるべき引張応力には、例えばピッチ、つまり、フィラメント状の損傷部９の相互間隔のような複数のパラメータによって影響を与えることができる。引張応力を低減するための１つの可能性は、レーザビーム５の規定のビームプロファイルの調整である。そのために、１つの実施形態によれば、焦点合わせ光学系７が設けられ、この焦点合わせ光学系７は、ガラスシート１におけるレーザビーム５のビームプロファイルを生じさせ、このビームプロファイルは、経路１１に沿った方向で経路１１に対して垂直な方向よりも長く延ばされている。ガラスシート１に、このようなビームプロファイルを備えたレーザビーム５が照射されることによって、切り離し可能性を容易にするかもしくは低い引張応力での切り離しを可能にする、マイクロクラックの優先方向を生じさせることができる。図７には、普遍性の制限なしに、レーザビーム５の種々様々なビームプロファイルの例が示してあり、これらのビームプロファイルは、上述したように、経路１１の方向で経路１１に対して垂直な方向よりも長く延ばされている。部分図（ａ）には、楕円形のビームプロファイルを備えたレーザビーム５が示してあり、このビームプロファイルの長軸は、経路１１の方向に向けられている。部分図（ｂ）に示したビームプロファイルでは、ビームプロファイルは、２つの切り離されたスポットに分割されており、両スポットは経路１１に沿った方向で互いに間隔を置いて配置されている。この間隔によって、ビームプロファイルは、同様に経路１１の方向で経路１１に対して垂直な方向よりも長く延ばされている。また、経路１１に対して垂直な鏡像軸線に関して非対称のビームプロファイルを設けることも可能である。このような１つの例が、部分図（ｃ）に示してある。このビームプロファイルは、経路１１に沿って長く延ばされた液滴の形状を有している。例として図７に示すような長く延ばされたビームプロファイルは、特に直線でない経路１１でも切り離しを容易にすることができる。

図８～図１０には、ガラスシート１を切り離すための装置４の更なる実施形態が示してある。図８は、図１に示した例の変化形態である。図８に１つの例として示した実施形態では、長く延ばされた凸部形成体を備えた支持体１５が設けられ、凸部形成体は、レーザビーム５の衝突箇所の領域に中断部を有しているので、支持体１５に載置されているガラスシート１は、レーザビーム５の衝突箇所のところで露出している。図８の例では、中断部はロッド１７に設けられた溝２７によって実現されている。ガラスシート１は、この溝２７を跨いで載置されている。このようにして、レーザビーム５は、ガラスシート１の貫通後にロッド１７に直接衝突しない。これによって、ロッド１７の損傷が回避される。

上に示した実施例では、ガラスシート１の曲げによって、レーザビーム５の、超短パルスレーザ３もしくは入射方向に向けられた側に引張応力が生じさせられていた。しかしながら、ガラスシート１の、超短パルスレーザ３とは反対の側で引張応力が生じるように、ガラスシート１を曲げることも全般的に可能である。図９には、そのための１つの例が示してある。全般的に、図示の例に限定されることなしに、１つの実施形態では、ガラスシート１の、超短パルスレーザ３に向けられた側が、凹状に曲げられることが特定されている。このことを達成するために、さらに全般的に、間隙２９を備えた支持体を設けることができ、このとき、ガラスシート１は間隙２９内へと湾曲する。図示の例では、支持体は、間隙２９によって隔てられた２つのコンベヤベルト２５を備えた搬送装置または送り装置２３の形態で設けられている。ガラスシート１は、間隙２９のところで撓み、これによって、間隙２９内に湾曲している。この実施形態の利点としては、引張応力が、ガラスシート１の、自重によって生じた撓み時に、ガラスシート１の反対側の広幅領域にわたって分散するということがあり、これによって、この配置形態は、経路１１の長さもしくはレーザビーム５の衝突点に対してあまり敏感でない。これによって、直線的でない経路もしくは切り離しエッジも簡単に実現することができる。コンベヤベルト２５または全般的に運動装置２１の互いに逆向きの運動によって、ここでも、ガラスシート１の曲げ半径ひいては引張応力を調整するという可能性が存在している。しかしながら、この場合には、レーザビーム５に関するガラスシート１の鉛直方向位置も変化する。

図面を参照しながら上述した実施形態では、ガラスシート１の少なくとも１つの表面に対する引張応力は、ガラスシート１の曲げによって生じさせられていた。上述した実施例では、曲げ時に、凸状に曲げられた側で引張応力が生じているのに対して、反対側に位置している凹状に曲げられた側では、圧縮応力が生じる。しかしながら、引張応力を生じさせるために、ガラスシート１を引っ張ることも可能である。このときに発生する引張応力は、互いに反対側に位置している両側で作用する。当業者にとって明らかであるように、このとき、好ましくは、ガラスシート１は、フィラメントの経路に対して横方向、好ましくはフィラメントの経路に対して垂直な方向に引っ張られる。

図１０には、この実施形態を実施するための装置が示してある。この装置では、引張装置３０（図では２つのグリップトングによって象徴的に図示）が設けられており、両引張装置３０は、ガラスシート１を経路１１に対して横方向に引っ張り、これによって、ガラスシート１の互いに反対側に位置している２つの表面で引張応力が生じる。

図１１には、ガラスシート１を切り離すための装置４の更なる１つの変化形態が、断面されて斜視図で示してある。この装置４によって、ガラスシート１を、直線的でない経路１１に沿って切り離すことができる。全般的に、この装置は、パンチおよび凸部形成体を使用することに基づいており、パンチと凸部形成体とは、互いにずらされていて、一緒にガイドされる。ガラスシート１は、一緒にガイドされる両要素の間で曲げられる。図示の例では、パンチ３２はプレート状であり、凸部形成体はリング３４である。これによって、環状の引張応力ゾーンが生じ、引張応力は、半径方向でガラスシート表面に沿って作用する。このようにして、ガラスシート１を、全般的に環状の、例えば図示のように円形状の経路１１に沿って切り離すことができる。当業者にとって明らかなように、方法および装置は、本明細書に記載された特殊な実施例に限定されるものではなく、後続の請求項の対象の枠内で変更可能である。特に、種々様々な実施例を互いに組み合わせることも可能である。例えば図３に示した搬送装置２３を図１の例において設けることが可能である。このとき、ロッド１７は、全般的に、受動的に回転可能なローラであってもよいし、能動的に回転可能なローラであってもよい。また、ガラス要素２の直線的でない輪郭を生じさせるための、パンチ３２と環状の凸部形成体とを備えた例も１つの例である。本明細書では、また、例えば、少なくとも１つのガラス表面に沿って作用する引張応力を生じさせるために、負圧を加えるという他の可能性もある。

１ ガラスシート
２ ガラス要素
３ 超短パルスレーザ
４ ガラスシートを切り離すための装置
５ レーザビーム
７ 焦点合わせ光学系
９ フィラメント状の損傷部
１１，１１１，１１２ 経路
１３ 湾曲軸線
１５ 支持体
１６ 載置面
１７ ロッド
１８ 段部
１９ 耳部
２１ 運動装置
２３ 搬送装置
２４ 送り方向
２５ コンベヤベルト
２７ 溝
２９ 間隙
３０ グリップ装置
３２ パンチ
３４ リング
９８，９９，１００，１０１ ガラスシートのエッジ
１１３ 経路１１，１１１，１１２の始点

Claims (11)

1. ガラスシートを切り離すための方法であって、
   － 最大３００μｍの厚さを有するガラスシート（１）を準備し、
   － 前記ガラスシート（１）に超短パルスレーザ（３）のパルスレーザビーム（５）を照射し、
   － 前記ガラスシート（１）の内部における前記レーザビーム（５）の光強度は、前記レーザビーム（５）が前記ガラスシート（１）を貫通する経路に沿ってフィラメント状の損傷部（９）を残すような大きさであり、
   － 前記レーザビーム（５）と前記ガラスシート（１）とを互いに相対的に運動させ、これによって、前記レーザビーム（５）のパルスにより、前記ガラスシート（１）上に延びている経路（１１）に沿って前記フィラメント状の損傷部（９）を相並んで形成し、
   － 前記フィラメント状の損傷部（９）の形成中に少なくとも前記ガラスシート（１）の表面に引張応力を加え、前記引張応力をガラスに前記フィラメント状の損傷部（９）のところで、好ましくは、相並んで位置している前記フィラメント状の損傷部（９）の前記経路（１１）に対して横方向に作用させ、これによって、
   － 前記ガラスシート（１）を前記フィラメント状の損傷部（９）の形成中に前記経路（１１）に沿って切り離す、
   方法。
2. 切り離し時に発生する破断は、１つのフィラメント状の損傷部（９）から次のフィラメント状の損傷部（９）に向かって前記経路（１１）に沿って飛び移ることを特徴とする、
   請求項１記載の方法。
3. 前記ガラスシート（１）を、前記経路（１１）に対して横方向に向けられた引張応力を生じさせるために曲げることを特徴とする、
   請求項１または２記載の方法。
4. 前記方法は、以下の特徴、すなわち、
   － 前記ガラスシート（１）を、凸部形成体を備える支持体（１５）上に載置し、これによって、前記ガラスシート（１）を前記凸部形成体の上で曲げること、
   － 載置面（１６）を備える支持体（１５）を準備し、前記載置面（１６）上にロッド（１７）を載置し、前記ロッド（１７）は、長く延ばされた凸部形成体を形成しており、前記凸部形成体の上で、載置された前記ガラスシート（１）を曲げること、
   － 前記ガラスシート（１）を、前記ガラスシート（１）が載置される支持体（１５）における段部（１８）の上で曲げ、前記フィラメント状の損傷部（９）を、前記段部（１８）に沿って延びている経路（１１）に沿って形成すること、
   － 前記ガラスシート（１）を搬送装置（２３）を用いて運動させ、前記搬送装置（２３）は、前記ガラスシート（１）が前記搬送装置（２３）上で曲げられ、前記ガラスシート（１）の曲げの湾曲軸線（１３）が、前記搬送装置（２３）の送り方向（２４）に対して横方向、特に前記送り方向（２４）に対して垂直に位置しているように形成されていること、
   のうちの少なくとも１つの特徴を含むことを特徴とする、
   請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. 高温成形プロセスで連続的なガラスリボンを製造し、前記ガラスリボンから前記ガラスシート（１）を切り離し、前記ガラスシート（１）からガラス要素（２）を、複数のフィラメント状の損傷部（９）を形成しかつ並列させることによって切り出すことを特徴とする、
   請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
6. 前記方法は、以下の特徴、すなわち、
   － 前記経路（１１）の領域における前記ガラスシート（１）に、前記ガラスシートの少なくとも１つの表面のところで引張応力を生じさせ、前記引張応力は、少なくとも７５ＭＰａ、好ましくは少なくとも１５０ＭＰａ、特に好ましくは少なくとも２５０ＭＰａであること、
   － 前記ガラスシート（１）に加えられる最大の引張応力は、最大７５０ＭＰａであること、
   － 加えられる前記引張応力は、前記ガラスシート（１）のエッジにおける平均的な破断応力の最大２／３、特に好ましくは半分であること、
   － 引張装置（３０）によって、前記ガラスシート（１）を前記経路（１１）に対して横方向に引っ張り、これによって、前記ガラスシート（１）の互いに反対側に位置している両表面で引張応力を生じさせること、
   のうちの少なくとも１つの特徴を含むことを特徴とする、
   請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
7. 前記方法は、以下の特徴、すなわち、
   － 前記レーザビーム（５）の前記経路（１１１）は、前記ガラスシート（１）の互いに反対側に位置している２つのエッジ（１００，１０１）と交差していること、
   － 前記レーザビームの前記経路（１２）の始点（１１３）が、前記ガラスシート（１）上に位置しており、これによって、前記始点は、前記ガラスシート（１）の全てのエッジに対して間隔を有すること、
   － 前記ガラスシートにレーザビーム（５）を照射し、前記ガラスシート（１）における前記レーザビーム（５）のビームプロファイルが、前記経路（１１）に沿った方向で前記経路（１１）に対して垂直な方向よりも長く延ばされていること、
   のうちの少なくとも１つの特徴を含むことを特徴とする、
   請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
8. ガラスシート（１）を準備し、前記ガラスシート（１）は、互いに反対側に位置している２つのエッジ（１００，１０１）を有し、前記エッジ（１００，１０１）は、前記エッジ（１００，１０１）に沿って延びている肉厚の領域の形態の耳部（１９）を有し、前記ガラスシート（１）を、まず、前記耳部（１９）を備える前記エッジ（１００，１０１）の方向に延びている２つの経路（１１１）に沿って切り離し、次いで、前記ガラスシート（１）を、前記エッジの方向における前記２つの経路（１１１）に対して横方向に延びている少なくとも１つの別の経路（１１２）に沿って切り離すことを特徴とする、
   請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
9. 最大３００μｍの厚さを有するガラスシートを切り離すための装置（４）であって、前記装置（４）は、
   － 前記ガラスシート（１）にパルスレーザビーム（５）を照射するための超短パルスレーザ（３）であって、前記レーザビーム（５）は、所定の波長を有し、前記波長に対してガラスは透明であり、これによって、前記レーザビーム（５）は、前記ガラスシート（１）を透過することができる超短パルスレーザ（３）と、
   － 前記レーザビーム（５）を焦点合わせするための焦点合わせ光学系（７）であって、これによって、前記ガラスシート（１）の内部における前記レーザビーム（５）の光強度は、前記レーザビーム（５）が前記ガラスシート（１）を貫通する経路に沿ってフィラメント状の損傷部（９）を残すような大きさである焦点合わせ光学系（７）と、
   － レーザビーム（５）とガラスシート（１）とを互いに相対的に運動させるための装置（２１）であって、これによって、前記レーザビーム（５）のパルスが、前記ガラスシート（１）上に延びている経路（１１）に沿って相並んでフィラメント状の損傷部（９）を形成する装置（２１）と、
   － 前記フィラメント状の損傷部（９）の形成中に前記ガラスシート（１）に引張応力を加えるための装置であって、前記引張応力は、ガラスに前記フィラメント状の損傷部（９）のところで、かつ相並んで位置しているフィラメント状の損傷部（９）の前記経路（１１）に対して横方向に作用し、これによって、前記ガラスシート（１）は、前記フィラメント状の損傷部（９）の形成中に前記経路（１１）に沿って切り離される装置と、
   を備える装置（４）。
10. 前記装置（４）は、以下の特徴、すなわち、
    － 前記装置（４）は、凸部形成体を備える支持体（１５）を有し、これによって、載置されたガラスシート（１）が、前記凸部形成体の上で曲がること、
    － 前記装置（４）は、段部（１８）を備える支持体（１５）を有し、前記段部（１８）の上で、載置されたガラスシート（１）が曲がること、
    － 前記装置（４）は、送り装置（２３）を有し、前記送り装置（２３）は、前記ガラスシート（１）が前記送り装置（２３）上で曲げられ、これによって、前記ガラスシート（１）の曲げの湾曲軸線（１３）が、前記送り装置（２３）の送り方向（２４）に対して横方向、特に垂直に位置しているように形成されていること、
    － 引張装置（３０）が設けられており、前記引張装置（３０）は、前記ガラスシート（１）を前記経路（１１）に対して横方向に引っ張り、これによって、前記ガラスシート（１）の互いに反対側に位置している両表面で引張応力が生じること、
    のうちの少なくとも１つの特徴を備えることを特徴とする、
    請求項９記載の装置（４）。
11. 前記装置（４）は、前記ガラスシート（１）における前記レーザビーム（５）のビームプロファイルを生じさせる焦点合わせ光学系（７）を備え、前記ビームプロファイルは、前記経路（１１）に沿った方向で前記経路（１１）に対して垂直な方向よりも長く延ばされていることを特徴とする、
    請求項９または１０記載の装置（４）。

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