JP6725836B2 - 切断ガラス板の製造方法及びガラス素板の切断装置 - Google Patents

Description

本発明は、熱衝撃を用いたガラス板の切断方法に関するものであり、特に建築用ガラス板の切断方法に関するものである。

従来、一般的な建築用板ガラス（例えばＪＩＳ Ｒ３２０２に記載の板ガラス）として用いられる、厚み２ｍｍ以上、２５ｍｍ以下程度のガラス板を切断する方法は、タングステンカーバイトや多結晶ダイヤモンドなどの超硬工具刃によって、切断予定線上の表面にスクライブ線（傷）を入れ、スクライブ線に直行する方向に曲げ応力を加えて折割るという、機械的な手法が用いられて来た。

ところが、上記のような超硬工具刃を用いてスクライブ線を入れると、ガラス板の表層部が必要以上に抉られる事になり、目に見えないような微細なクラックが生じると共に、微小なガラス屑が発生してしまう。クラックは切断面の強度を低下させたり、切断後のガラス板のガラスエッジ品質を悪化させることがある。また、ガラス屑は切断面を汚染し、切断面に新たな傷を生じさせたり、洗浄によって除去し難いという問題があった。

そこで、超硬工具刃等を用いずにガラス板を切断する方法が検討されている。良好な切断面を得られる代表的な方法として、レーザ照射による熱衝撃を利用する種々の手法が挙げられる。例えば特許文献１には、ガラスリボンを割断して矩形状のガラス板を得る割断方法が開示されている。当該文献によると、ガラス板のガラスエッジに予備亀裂を形成し、該予備亀裂の端部近傍に局所的な加熱を加え、その加熱点を移動させることにより亀裂を伝播させ、最後に折割りを行ってガラス板を割断している。尚、局所的な加熱手段としては、レーザや燃焼炎が挙げられている。しかし、レーザによる加熱手段を用いた切断方法は、レーザ出力が高出力なものでも数１００Ｗオーダーであるために、ガラス板の厚みが厚くなると切断出来なくなるという問題があった。

また、特許文献２には、加熱バーナーによって切断予定線付近の温度が１３０℃以上、該切断予定線を中心に１０ｍｍ幅の両端部領域左右の温度が最高温度の４５％以上となるように加熱し、この加熱部をミストで局所冷却することよって、始点に設けたクラック（亀裂）を伝播させ、最後に折割りを行う切断方法が開示されている。当該文献では、切断予定の領域を加熱する事によって残留応力を緩和させ、該加熱領域をミストで局所冷却することにより、冷却部分に大きな熱衝撃を与え、切断に必要な亀裂を伝播させる引っ張り応力を発生させている。

また、本出願人も、熱衝撃を利用したガラス板の切断装置を出願している（特許文献３）。当該装置は赤外線ラインヒータを集光照射し、ガラス板を非接触かつフルボディで切断する事を可能としており、キリコやマイクロクラック等を生じないものである。

特開平８−２３１２３９号公報 特許第４８９２９７５号公報 特開２０１５−４４７２９号公報

前述した熱衝撃を利用してガラス板を切断する方法は、切断面の品質が良好になる為、従来の超硬工具を用いる切断方法よりも有用である。

しかし、特許文献２に開示された方法では、加熱手段がバーナーの燃焼炎である為に、切断予定線に対し両端１０ｍｍの領域を加熱するため、亀裂がこの領域内で蛇行する可能性があり、亀裂を直線的に進展させることが難しいと予想される。

また、前述したように本出願人が提案した赤外線ラインヒータを集光照射する装置は、上記の特許文献２に開示された手法よりも切断工程が少なく、簡単な操作で直線性に優れた切断を可能とする。赤外線ラインヒータの出力を上げると切断に必要な時間が短くなるが、その場合、切断予定線の始端付近で亀裂がやや蛇行してしまうという新たな問題が生じることがわかった。

従って、本発明は、熱衝撃を利用したガラス板の切断方法において、亀裂が蛇行しない切断方法を得ることを目的とした。

本出願人が赤外線ラインヒータを用いて鋭意検討を行ったところ、切断予定線の始端付近で生じる亀裂の蛇行は、始端側のガラスエッジよりもガラス板のやや内部側で見られることがわかった。これはガラス板に与えた熱が過剰になる為だと考えられ、ガラスエッジは大気と接する為に放熱するが、ガラスエッジよりガラス板の内部側は放熱が抑えられることにより、熱が溜まってしまったことに起因すると推測される。

上記で得られた知見から、赤外線ラインヒータよりも出力の低い赤外線スポットヒータを始端側のガラスエッジ近傍に照射したところ、上記課題を解決出来ることを見出した。さらに、上記の赤外線スポットヒータの照射位置を、始端側のガラスエッジよりもガラス板のやや内側にすることにより、該ガラスエッジからの亀裂の発生時間が短くなることが新たにわかった。

従って、本発明は、熱衝撃を用いた切断ガラス板の製造方法において、ガラス素板の切断予定線の始端側の端部上に、赤外光を点状に照射し、該ガラス素板を透過する赤外光によって該始端側のガラスエッジから初期伝播亀裂を伝播させる工程１、及び該切断予定線上の該初期伝播亀裂上又は該初期伝播亀裂前方に、赤外光を集光照射し、該初期伝播亀裂を該切断予定線に沿って伝播させた伝播亀裂を形成する工程２、を有し、前記工程１の赤外光の照射領域に、切断予定線の始端側のガラスエッジを含まないことを特徴とする切断ガラス板の製造方法である。

また、本発明は、熱衝撃を用いたガラス素板の切断装置において、載置台上に設置されたガラス素板に、赤外光を照射可能な位置に赤外線照射装置を有し、該赤外線照射装置は赤外光を点状に照射する点状照射装置及び赤外線ラインヒータであることを特徴とするガラス素板の切断装置である。

以上より、本発明により、熱衝撃を利用したガラス板の切断方法において、切断予定線の始端付近で亀裂が蛇行しない切断方法を得る事が可能となった。

本発明の切断予定線、その両端部、及び切断予定線の始端側及び終端側のガラスエッジの位置関係を説明する簡易図である。 本発明の切断装置の好適な実施形態のひとつを示した概略図である。 本発明の切断方法を説明する簡易図である。 切断予定線の終端の終端亀裂について説明する簡易図である。 比較例１の（ａ）赤外光の照射位置と、（ｂ）形成された初期伝播亀裂と、を説明する簡易図である。 比較例２の（ａ）ＣＯ_２レーザーの照射位置と、（ｂ）形成された初期伝播亀裂と、を説明する簡易図である。

１：用語の説明
本明細書で用いる用語について以下に説明する。また、図１の（ａ）、（ｂ）には、ガラス素板Ｇ、切断予定線Ｌ、切断予定線の端部１０、及び切断予定線の始端側及び終端側のガラスエッジ１の位置関係を示した。また、本明細書においては、伝播亀裂の進行方向（又はガラス素板の長さ方向）をＸ方向、Ｘ方向と直交するガラス素板の幅方向をＹ方向、及びガラス切断後に切断面となるガラス素板の板厚方向をＺ方向とした。

（ガラス素板）
ガラス素板Ｇとは、切断の対象とするガラス板のことを指すものとする。例えば、採板直後のフロート板ガラスや、所定形状のガラス板を得る為に材料となるガラス板等が挙げられる。

（切断ガラス板）
切断ガラス板とは、前述したガラス素板Ｇを切断して得たガラス板を指すものとする。また、本発明によって得られる切断ガラス板は、切断直後の切断面に鏡面を有する。

（切断予定線）
切断予定線Ｌとは、ガラス素板Ｇ上の切断を行う位置を定める直線のラインを指すものとする。また、「切断予定線の端部１０」とは、Ｘ−Ｙ面上における切断予定線Ｌの末端部を指し、特に初期伝播亀裂を発生させるＸ方向マイナス側を「切断予定線の始端１０ａ」、Ｘ方向プラス側を「切断予定線の終端１０ｂ」としてもよい。また、「切断予定線上」とは、切断予定線Ｌを含むＸ−Ｙ面上を指すものとする。また、切断予定線Ｌを含むＸ−Ｚ面は切断後に切断面となるが、切断前において切断面に相当する仮想の面を「切断予定面」とする。

（ガラスエッジ）
ガラスエッジ１は、切断予定線Ｌと接するガラス素板Ｇの稜部を指す。また、該稜部からＹ−Ｚ面に垂直に下ろしたライン上も含むとしてよい。一般的に、ガラスエッジ１はガラス素板Ｇ内で比較的強度が弱いとされている部分である。

（照射領域）
照射領域とは、赤外光が照射されたガラス素板Ｇの範囲を指すものとする。また、Ｘ−Ｙ面上の照射領域を「照射点」と記載することもある。赤外光を集光照射する場合、焦点がＸ−Ｙ面上にある時は焦点と照射点がほぼ一致する。また、照射点よりＺ方向に進んだガラス素板Ｇの内部では、赤外光が進行した範囲を指すものとする。

（点状）
「赤外光を点状に照射する」等の「点状」とは、一般的な発光装置で「点状」「スポット状」と呼ぶ程度でよく、幅や長さを特に限定するものではない。例えば、幅、長さともに２０ｍｍ以下程度としてもよい。

（赤外光）
本明細書における赤外光とは、近赤外線〜中赤外線の波長の光を指すものとする。また、具体的に波長７８０〜４０００ｎｍの赤外線としてもよい。

２：ガラス素板の切断装置
以下に図２を参照しながら本発明の切断装置について説明する。図２は赤外線照射装置として赤外線スポットヒータ２０と赤外線ラインヒータ２１を１台ずつ用いているが、これに限定されず、それぞれ複数台用いてもよい。また、赤外線スポットヒータ２０の代わりに半導体レーザ等を用いて、赤外線ラインヒータ２１の代わりに赤外線スポットヒータ２０等を用いるものでもよい。また、図２ではガラス素板Ｇを載せる載置台４０として回転ロール４１、赤外線照射装置を門型フレーム３０に固定しているが、これらに限定されるものではない。

本発明は、熱衝撃を用いたガラス素板Ｇの切断装置において、載置台４０上に設置されたガラス素板Ｇに、赤外光２２を照射可能な位置に赤外線照射装置を有し、該赤外線照射装置は赤外光を点状に照射する点状照射装置（図では赤外線スポットヒータ２０）及び赤外線ラインヒータ２１であることを特徴とするガラス素板Ｇの切断装置である。

（ガラス素板Ｇ）
ガラス素板Ｇとしては、一般的な建築用板ガラス（例えばＪＩＳ Ｒ３２０２に記載の板ガラス）として用いられる、厚み２ｍｍ以上、２５ｍｍ以下の板状のガラスが好ましい。ただし、この厚みに限定されるものではなく、より厚いガラス板でも本発明の方法によって切断可能である。

ガラス素板Ｇとしては、赤外光２２を吸収するものであれば特に限定するものではないが、例えばソーダライムガラス、石英ガラス、ホウ珪酸ガラス、アルミノシリケートガラス等が挙げられる。また、ガラスのように赤外光２２を吸収し、熱歪みが生じる脆性材料であれば、ガラス素板Ｇ同様に切断可能であると考えられる。このような脆性材料としては、例えばアルミナ板等の各種セラミック板が挙げられる。

（赤外線照射装置）
赤外線照射装置は、赤外光２２を切断予定線Ｌ及び切断予定面に集光照射する装置であり、赤外光２２を発光する赤外線光源を有する。また、赤外線ラインヒータ２１や赤外線スポットヒータ２０のように赤外光２２を集光する光源の場合は、さらに赤外光２２を集光させる集光部とを有する。本明細書では、赤外線照射装置として、少なくとも赤外線スポットヒータ２０を用い、図２に示したような好ましい様態として、赤外線スポットヒータ２０と赤外線ラインヒータ２１を用いている。

赤外線照射装置から照射された赤外光２２は、ガラス素板Ｇ内への入射時に一部吸収され、吸収されなかった赤外光２２はガラス素板Ｇ内部を進行する。また、ガラス素板Ｇ内部を進行する赤外光２２についても一部吸収され、吸収されなかった赤外光２２はさらにガラス素板Ｇ内部を進行することになる。このようにして、吸収された赤外光２２は照射点や切断予定面の温度を上昇させる。そして、照射点のガラス素板Ｇ最高温度が約６０〜７０℃以上になると、亀裂２の伝播が発生する。亀裂２の伝播が生じる際の最高温度や加熱時間は、赤外線照射装置の出力、ガラス素板Ｇの板厚やガラスエッジの強度、ガラスの種類等によって異なるが、前述した一般的なソーダライムガラスの建築用板ガラスであれば、赤外線スポットヒータ２０を用いて集光照射し、ガラス素板Ｇの照射点の最高温度が約１００℃以上になった時、亀裂２の伝播が発生する傾向にある。

赤外線照射装置から発する赤外光２２の波長は、近赤外線、中赤外線等から適宜選択すればよい。また、ガラスは一般的に近赤外線領域における透過率が３０〜８５％程度であり、他の波長領域の光よりも近赤外線領域の光を、ガラスの板厚方向全域で吸収し易い。

また、赤外線照射装置をＸ方向に搬送させることによって、赤外光２２の照射領域よりも切断予定線Ｌが長い場合でも、切断予定線Ｌの終端１０ｂまで亀裂２を伝播させることが可能となる。また、Ｙ方向に搬送させると切断予定線Ｌの位置を適宜選択することが可能となる。また、集光部を有する赤外線照射装置の場合、集光部をＺ方向に上下させると焦点の位置を変更することが可能となる。上記のように赤外線照射装置を各方向へ動かす移動機構を、それぞれ設けてもよい。

図示しない集光部は、上記の赤外光２２を集光させるものであればよいが、例えば凹面鏡等の反射鏡が挙げられる。反射鏡を用いる場合は、赤外線光源を挟んでガラス素板Ｇの照射面と向き合うように設置する。また、赤外線光源から発する赤外光２２を無駄なく集光するために、赤外線光源を覆うように反射鏡を設置するのが好ましい。また、反射鏡表面を金メッキ処理すると反射率が向上し、より赤外光２２を無駄なく集光することができる。

上記の反射鏡の他にも、例えばシリンドリカルレンズ等の各種レンズを用いてもよい。シリンドリカルレンズを用いる場合は、赤外線光源とガラス素板Ｇとの間に設置する。

また、切断精度を上げることを目的として、赤外光２２の照射点における照射幅や照射径は極力狭くするのが好ましい。例えば、赤外線ラインヒータ２１の場合は照射幅を１〜５ｍｍ程度とするのが一般的であるが、これに限定されるものではない。また、さらに照射幅を狭くするために、図示しない遮光スリットを用いてもよい。

また、赤外線照射装置は、赤外線光源のフィラメントを冷却可能な冷却装置（図示しない）を備えるのが好ましい。該冷却装置はフィラメントを冷却可能であればよく、例えばフィラメント近傍に流路を備え、該流路に冷却水を流す循環冷却装置が挙げられる。フィラメントの発熱が過ぎると、赤外線光源の寿命を短くしたり、装置の故障等の原因となるが、上記の循環冷却装置を用いると過度の発熱を抑制することが可能となる。また、該冷却装置は既存のものであれば特に限定するものではなく、上記の冷却水を用いる装置の他に風冷装置等であってもよい。

（点状照射装置）
点状照射装置は赤外光２２を点状に照射する赤外線照射装置であり、前述した赤外光（波長７８０〜４０００ｎｍの赤外線）を発光するものであれば、特に限定されるものではない。例えば赤外線スポットヒータ２０、半導体レーザ、チタンサファイアレーザ、ファイバーレーザ、ディスクレーザ、及びＹＡＧレーザ等が挙げられる。目視可能で安全に利用可能なことから赤外線スポットヒータ２０を用いて集光照射することが好ましい。また、半導体レーザ、チタンサファイアレーザ、ファイバーレーザ、ディスクレーザ、及びＹＡＧレーザ等の波長７８０〜４０００ｎｍの範囲内の光を発するレーザを用いると、照射径を小さくしやすく切断精度の向上が期待できるため好ましい。また、これらレーザは集光してもしなくても良い。

以下に、点状照射装置として赤外線スポットヒータ２０を用いた実施形態について説明する。

（赤外線スポットヒータ２０）
赤外線スポットヒータ２０は、切断予定線Ｌの始端側の端部上に赤外光２２を集光照射することによって、図３に示すように初期伝播亀裂２ｂを発生させる。この時、照射領域に該始端側のガラスエッジ１を含まないようにすることで、ガラスエッジ１と赤外光２２の照射領域２３との温度差を大きくし、ガラスエッジ１に発生する引っ張り応力を高めて、初期伝播亀裂２ｂを発生させ易くすることが可能である。

赤外線スポットヒータ２０の焦点の照射径は、前述したように小さい程切断精度が良くなる。本明細書の実施例では８ｍｍφ程度として、切断精度の良い初期伝播亀裂２ｂを発生させることができた。また、本発明者の検討によって、照射径が大きくなり過ぎると切断予定線Ｌ外のガラスエッジから亀裂が伝播してしまう場合がある事がわかった。従って、照射径を例えば１ｍｍφ以上、２０ｍｍφ未満としてもよい。

赤外線スポットヒータ２０の赤外光２２照射時の出力は、初期伝播亀裂２ｂが蛇行しない程度の強さであればよい。出力が約２ｋＷ程度の赤外線ラインヒータ２１を用いて、本発明の赤外線スポットヒータ２０と同様の方法で初期伝播亀裂２ｂを発生させようとしたところ、初期伝播亀裂２ｂが蛇行してしまうことが本発明者の検討によりわかった。これは過度に加熱してしまった事が原因であると考えられる。本実施例で使用した赤外線スポットヒータ２０は約１００Ｗであることから、使用する赤外線スポットヒータ２０の出力を、例えば５００Ｗ以下としてもよい。

（赤外線ラインヒータ２１）
赤外線ラインヒータ２１は、初期伝播亀裂２ｂの伝播方向の切断予定線Ｌ上に赤外光２２を集光照射することによって、初期伝播亀裂２ｂからさらに亀裂を伝播させ、伝播亀裂２ｃを発生させる。この時、初期伝播亀裂２ｂと照射領域が重なるようにしても、初期伝播亀裂２ｂと数ミリ程度前方（Ｘ方向プラス側）の切断予定線Ｌ上を照射するものでもよい。

赤外線ラインヒータ２１は、赤外光２２によって切断予定面を含む領域の温度を上昇させるものであれば、ランプ長やランプ出力は適宜選択すればよい。なお、本発明の実施例においては、赤外線ラインヒータ２２として赤外線ランプの長さが１２０ｍｍで出力が２１００Ｗのものを用いた。

また、同じ出力の赤外線ラインヒータ２１同士を比較すると、赤外線光源である赤外線ランプの長さが長い方が、切断速度が速い傾向にある。赤外線ランプの長さを長くするために、赤外線ランプの長い赤外線ラインヒータ２１を用いてもよいが、例えば複数の赤外線ラインヒータ２１を直線状に並べることで対応することも可能である。この時、赤外線ランプ間の間隔が広いと良好な切断面が得られない事があるため、間隔は極力狭くすることが望ましい。上記の間隔は、例えば２ｃｍ程度開いていた場合であっても、ガラス素板Ｇの切断において支障は生じない。

赤外線ラインヒータ２１を用いると伝播亀裂２ｃを効率良く形成することが可能な為好ましいが、他の赤外線照射装置を用いても差し支えない。例えば出力が１０００Ｗ以上となるような赤外線スポットヒータ２０を用いても良く、また、複数台をライン状に並べて集光照射するのでもよい。

（搬送機構）
図２は、赤外線照射装置の移動機構として門型フレーム３０及び搬送レール３６を備えている。上記の門型フレーム３０は、支持柱３１と架橋ロッド３２を備え、赤外線スポットヒータ２０及び赤外線ラインヒータ２１と連結したスライダ３３を介して、架橋ロッド３２に沿って各赤外線照射装置をＸ方向へ動かす。また、搬送レール３６は門型フレーム３０をＹ方向へ動かすのを可能とする。図２では門型フレーム３０と搬送レール３６の両方を備えているが、これに限定されるものではない。

（門型フレーム３０）
図２では、赤外線照射装置の保持と搬送に門型フレーム３０を用いている。門型フレーム３０はガラス素板Ｇを幅方向（Ｘ方向）に横切るように配置され、赤外線照射装置とガラス素板Ｇの表面（Ｘ−Ｙ面）とが、平行を保つように赤外線照射装置を保持する。門型フレーム３０は、ガラス素板Ｇの真上をＸ方向に移動可能なスライダ３３を備える。スライダ３３はＸ方向に貫通孔を有し、架橋ロッド３２が該貫通孔に挿通されている。また、スライダ３３は赤外線照射装置とも連結することによって、赤外線照射装置のＹ方向及びＺ方向の位置を固定し、同時にスライダ３３によって赤外線照射装置をＸ方向へ移動させ、Ｘ方向の位置決めを可能としている。

また、図２では、各赤外線照射装置とスライダ３３との間に回転部３４を有している。当該回転部３４によって赤外線照射装置の向きを変えたり、位置を調整することが可能である。また、赤外線ラインヒータ２１のように赤外光２２をライン状に集光照射する場合は、回転部３４によって９０度向きを変えることによって、Ｙ方向に亀裂２を伝播させる事が可能になる。

また、図２では門型フレーム３０に赤外線スポットヒータ２０と赤外線ラインヒータ２１の両方を設置している。このようにすることで、照射点を切断予定線Ｌ上に揃えることが容易になる。また、赤外線スポットヒータ２０は切断予定線Ｌの始端１０ａ上に照射するものであることから、赤外線ラインヒータ２１よりも切断予定線Ｌの始端１０ａ側に設置するのが望ましい。また、上記のような門型のフレーム３０でなくとも、ポール等で各赤外線照射装置を支持するものでもよい。

（搬送レール３６）
上記の門型フレーム３０は、搬送レール３６上を移動可能に設置される。門型フレーム３０は支持柱３１の下部に搬送スライダ３５を備え、搬送スライダ３５を介することによって、搬送レール３６上をＹ方向へ移動する。ガラス素板Ｇを搬送させないで赤外光２２を照射する場合や、搬送させながら赤外光２２を照射して伝播亀裂２ｃの伝播速度を調整する場合等に有効である。

また、門型フレーム３０は、赤外線照射装置を昇降させる昇降装置（図示しない）を有してもよい。赤外線照射装置を昇降可能とすることによって、赤外線照射装置が集光部を有する場合に、赤外光２２の焦点位置を自在に調整することができる。

（載置台４０）
載置台４０は、ガラス素板Ｇを所定位置に保持するものである。図２では複数の回転ロール４１を載置台４０として用いているが、搬送機能のない通常の作業台でもよい。また、切断予定線Ｌの直下は、ガラス素板Ｇの裏面と接触しないようにするのが望ましい。これは、赤外線照射装置の照射により、長期使用を経ると載置台４０の熱による損傷が懸念されるためである。また、切断予定線Ｌ上のガラス素板Ｇの裏面と接触することによって、載置台４０の材質によっては裏面からの放熱を妨げたり、逆に裏面を不必要に冷却することが考えられる。

（制御部）
本発明の切断装置は、図示しない制御部を設けてもよい。制御部は載置台４０や赤外線照射装置、搬送機構等と接続し、各装置をコンピューター等で遠隔操作することを可能にする。

（冷却機構）
本発明の切断装置は、図示しない冷却機構を設けてもよい。冷却機構は噴出口を有し、噴出口からガラス素板Ｇの切断予定線Ｌの終端１０ｂ上に、冷却用の流体を吹き付ける。伝播亀裂２ｃは、切断予定線Ｌの終端１０ｂ付近で伝播速度が低下する傾向にある為、当該冷却機構を設けることによって、ガラス素板Ｇの表面から裏面にかけて終端亀裂２ｄを伝播させることが可能となる。

冷却用の流体は特に限定するものではないが、圧縮空気を用いるのが好ましい。強制冷却を行うことによって被加熱部の表面と内部との間に温度差を生じさせ、表面に引っ張り応力を発生させることが出来れば良いので、例えば、圧縮していない空気や水、ミスト等でもよい。また、この時流体の温度は特に限定するものではないが、例えば噴出口付近での温度が４０℃以下、好ましくは室温以下としてもよい。

また、冷却装置は赤外線ラインヒータ２１等に連結してもよく、作業者が手持ち等により操作を行うものでもよい。

３：切断ガラス板の製造方法
本発明の切断ガラス板の製造方法について、以下に図３を参照しながら説明する。

本発明は、熱衝撃を用いた切断ガラス板の製造方法において、ガラス素板の切断予定線の始端側の端部上に、赤外光を点状に照射し、該ガラス素板を透過する赤外光によって該始端側のガラスエッジから初期伝播亀裂を伝播させる工程１、及び該切断予定線上の該初期伝播亀裂上又は該初期伝播亀裂前方に、赤外光を集光照射し、該初期伝播亀裂を該切断予定線に沿って伝播させた伝播亀裂を形成する工程２、を有し、前記工程１の赤外光の照射領域に、切断予定線の始端側のガラスエッジを含まないことを特徴とする切断ガラス板の製造方法である。

（工程１）
まず、図２の（ａ）に示したように、ガラス素板Ｇの切断予定線Ｌの始端側の端部１０上に、赤外光２２を点状に照射（図では赤外線スポットヒータ２０を使用）し、図２の（ｂ）に示したように該ガラス素板Ｇを透過する赤外光２２によってガラスエッジ１から初期伝播亀裂２ｂを伝播させる。この時、前述したように、赤外光２２の照射領域に切断予定線Ｌの該始端側のガラスエッジ１を含まないようにする。

赤外線スポットヒータ２０の照射領域２３は、上記始端側のガラスエッジ１からＸ方向プラス側に数ミリ離れた範囲とする。これは、該ガラスエッジ１を加熱しないことで該ガラスエッジ１と照射領域２３との間の温度差を大きくし、該ガラスエッジ１に効率良く引っ張り応力を発生させるためである。この時、該ガラスエッジ１と照射領域２３との距離は、赤外線スポットヒータ２０の照射径や出力に応じて決定すればよい。また、例えば切断予定線Ｌの始端側のガラスエッジから１〜２０ｍｍ、Ｘ方向プラス側に離れた切断予定線Ｌ上を照射するとしてもよい。

赤外線スポットヒータ２０の照射時間は特に限定されるものではない。焦点近傍のガラス素板Ｇの最高温度が６０〜７０℃以上になると、初期伝播亀裂２ｂが発生することから、初期伝播亀裂２ｂが発生するまで該赤外線スポットヒータ２０を照射すればよい。尚、本明細書の実施例では、赤外線スポットヒータ２０の照射開始から２０〜３０秒程度で初期伝播亀裂２ｂの発生が見られた。

発生する初期伝播亀裂２ｂは、ガラス素板Ｇの全板厚に亘るものであり、照射領域まで伝播する。また、初期伝播亀裂２ｂは直線性が良く、切断面にソゲ等が見られないものである。

また、該工程１の前に、切断予定線Ｌ上の始端側のガラスエッジ１に初期亀裂２ａを形成するのが好ましい。初期亀裂２ａの形成方法は特に限定されるものではなく、ガラスカッター等で浅く傷を付ける程度でよい。初期亀裂２ａを形成することによって始端側のガラスエッジ１の強度が大きく低下するため、該初期亀裂２ａが初期伝播亀裂２ｂの起点となり、赤外光２２の照射時間を短縮させることが可能となる。

（工程２）
次に、図３の（ｃ）に示したように、切断予定線Ｌ上の該初期伝播亀裂２ｂ上又は該初期伝播亀裂２ｂ前方に、赤外光２２を集光照射し、該初期伝播亀裂２ｂを該切断予定線Ｌに沿って伝播させた伝播亀裂２ｃを形成する。なお、上記の「前方」とは、切断予定線ＬのＸ方向プラス側を指すものとする。赤外光２２の照射領域に初期伝達亀裂２ｂが重なっていても、該初期伝達亀裂２ｂから数ミリ程度前方を照射するのでもよい。また、前方を照射する際の照射領域と初期伝播亀裂２ｂとの距離は、初期伝達亀裂２ｂが伝播するのであれば特に限定するものではないが、例えば２０ｍｍ程度以下としてもよい。

伝播亀裂２ｃは、初期伝播亀裂２ｂがさらに伝播した亀裂であり、初期伝播亀裂２ｂと伝播亀裂２ｃとは、見た目に大きな違いはない。赤外線ラインヒータ２１を用いて初期伝播亀裂２ｂを形成すると、過度に加熱してしまい、初期伝播亀裂２ｂが蛇行してしまうが、本発明は赤外線スポットヒータ２０を用いて初期伝播亀裂２ｂを形成することによって上記の蛇行を改善した。しかし、赤外線スポットヒータ２０を用いてさらに伝播亀裂２ｃを形成すると、光源の出力の低さや照射領域の狭さ等の原因により、伝播亀裂２ｃの伝播速度が不十分になりやすい。従って、伝播亀裂２ｃを形成する際の赤外線照射装置としては、赤外線ラインヒータ２１を用いるのが好ましい。また、赤外線スポットヒータ２０を用いる場合でも、例えば高出力の赤外線光源を用いたり、楕円状に集光照射し長軸を切断予定線Ｌに沿わせたりする事によって、伝播速度を向上させる事が可能である。

また、伝播亀裂２ｃを形成する際、ガラス素板Ｇの表面の温度が室温程度まで下がる前に赤外光２２の照射を開始してもよい。本発明者が検討した結果、初期伝播亀裂２ｂの形成と、伝播亀裂２ｃの形成とでは、前者の方が形成に必要な時間が長い傾向にあり、初期伝播亀裂２ｂが生じた後の伝播亀裂２ｃは比較的短時間で形成可能なことがわかった。本実施例では、初期伝播亀裂２ｂが発生した後、すぐに赤外光２２を照射し始めると、照射開始から１秒程度で伝播亀裂２ｃが発生した。

赤外線照射装置を動かさない場合、伝播亀裂２ｃは照射領域の終端まで伝播する。ここで赤外光２２の照射領域が切断予定線Ｌの長さより短い場合、伝播亀裂２ｃが発生した後、図３の（ｄ）に示したように、赤外線照射装置をガラス素板Ｇに対して相対的に移動させるのが望ましい。このように移動させることによって、切断予定線Ｌの終端１０ｂまで伝播亀裂２ｃを伝播させることが可能となる。また、この時、ガラス素板Ｇを動かすのでも、載置台を動かすのでも、どちらでもよい。

赤外線照射装置を相対的に移動させる場合、移動速度は伝播亀裂２ｃの伝播速度に合わせればよく、特に限定するものではない。例えば、図３の（ｄ）に示したように、伝播亀裂２ｃの先端に合わせて赤外線照射装置を移動させてもよい。

伝播亀裂２ｃは、切断予定線Ｌの終端１０ｂ付近で伝播速度が遅くなる傾向にある。従って、伝播亀裂２ｃが終端１０ｂまで伝播した後、切断予定線Ｌの終端１０ｂの表面を冷却するのが好ましい。冷却は、エアガン等の冷却機構から圧縮空気や水、ミストを吹き付ける等によって行うことが可能である。終端１０ｂの表面を冷却することによって、図４に示したように、ガラス素板Ｇの表面から裏面に亘って終端亀裂２ｄが生じる。これは、圧縮空気等によってガラス素板Ｇ表面が急冷され、ガラス素板Ｇ表面と内部との温度差によって、引っ張り応力がガラス素板Ｇ表面に誘起される為と推測される。

切断予定線Ｌの終端１０ｂ上を冷却する際、赤外光２２は照射していても、照射をやめた状態でも、どちらでもよい。また、表面に引張り応力を誘起させることから、ガラス素板Ｇの表面の温度が極力高い状態の時に、冷却を開始するのが好ましい。また、冷却を開始するタイミングは、伝播亀裂２ｃの伝播速度が大きく低下した時としてもよい。このタイミングは装置やガラス素板Ｇの厚み、大きさ等によって異なるが、切断予定線Ｌの終端１０ｂ側のガラスエッジ１からの距離が２０〜５０ｍｍ程度の位置で伝播速度が大きく低下する傾向にある。

図４に示したように、終端亀裂２ｄはガラス素板Ｇの全板厚に亘る亀裂ではない場合がある。その場合は、終端亀裂２ｄを形成した後に、切断予定線Ｌの始端１０ａ側からガラス素板Ｇを割くように力を加えると、図３の（ｅ）に示したように切断予定線Ｌの全長に渡って亀裂２を伝播させることが可能となる。

また、上記の冷却工程を設けずに伝播亀裂２ｃを切断予定線Ｌの終端１０ｂまで伝播させても良い。また、亀裂２の未伝播の部分が数ミリ程度であれば、冷却工程を設けずに始端１０ａ側から割くように力を加えて切断を完了してもよい。

（切断ガラス板）
得られる切断ガラス板は、切断面が鏡面を有する。また、切断面の直線性が良く、切断面の蛇行が抑制されていた。

本発明の実施例及び比較例を以下に示す。

使用した各赤外線照射装置とガラス素板を以下に示す。
赤外線スポットヒータ：ヒートテック社製ＨＰＦ−３５（出力１００Ｗ、集光径８ｍｍφ、焦点距離３０ｍｍ）
半導体レーザ：コヒレント社製ＨＬ−ＦＡＰ６０（波長８０８ｎｍ、出力２０Ｗ、集光１ｍｍ□、焦点距離７０ｍｍ）
赤外線ラインヒータ：ハイベック社製 ＨＹＬ２５−２８（出力２１００Ｗ、ランプ長さ１２ｃｍ、焦点距離２５ｍｍ）
ガラス素板：フロート板ガラス（ソーダライムガラス、２５０ｍｍ×３００ｍｍ、厚み１５、１９、２５ｍｍ）

載置台としては回転ロールを有する載置台を用いて、切断予定線直下の裏面が空気と触れるように配置した。また、門型フレームを用いて、上記の各赤外線照射装置を連結し、切断予定線に沿って搬送可能とした。

（実施例１）
まず、載置台上にガラス素板を設置し、切断予定線上に集光照射可能な位置に赤外線スポットヒータ及び赤外線ラインヒータを設置した。この時、切断予定線はＹ方向の中心（Ｙ方向に１２５ｍｍ）とした。次に、切断予定線上の始端側のガラスエッジにガラスカッターで浅く加傷し、初期亀裂を形成した。

（工程１）
次に、始端側の該ガラスエッジから切断予定線のＸ方向プラス側に１０ｍｍ離れた位置に、赤外線スポットヒータを集光照射した。この時、赤外線スポットヒータは動かさず、固定照射した。照射開始後約２０〜３０秒で、該初期亀裂を起点として初期伝播亀裂が発生した。

（工程２）
次に、初期伝播亀裂の先端と重なるように、赤外線ラインヒータを切断予定線上に集光照射した。この時、焦点をガラス素板のＸ−Ｙ面に合わせ、Ｘ−Ｙ面における照射幅を３ｍｍとした。照射開始から１〜３秒程度で伝播亀裂が発生した。次に、赤外線ラインヒータを約１ｍ／分で搬送させ、切断予定線の終端を約５ｍｍ程度残した状態で亀裂の伝播速度が低下した為、赤外線ラインヒータを消灯した。

次に、切断予定線の始端側を手で持ち、ガラス素板を水平方向に開くことによって、伝播亀裂を伝播させ切断を完了した。

得られた切断ガラスの切断面は鏡面であり、切断面の蛇行のないものとなった。また、キリコ等のガラス屑が発生も見られなかった。また、使用したいずれの厚みのガラス素板でも、同様に切断面が鏡面で蛇行のない切断ガラスを得た。

（実施例２）
赤外線スポットヒータの代わりに半導体レーザを用いた他は、実施例１と同様の方法で工程１を行い、初期伝播亀裂の形成を行ったところ、照射開始から２０〜３０秒後に初期亀裂を起点として初期伝播亀裂が発生した。次に、実施例１と同様の方法で工程２以降を行ったところ、実施例１とほぼ同様に切断を完了した。得られた切断ガラスの切断面は鏡面であり、切断面の蛇行のないものとなった。また、キリコ等のガラス屑が発生も見られなかった。また、使用したいずれの厚みのガラス素板でも、同様に切断面が鏡面で蛇行のない切断ガラスを得た。

（比較例１）
赤外線照射装置として赤外線ラインヒータを使用し、図５の（ａ）に示したように切断予定線Ｌの始端側のガラスエッジからの距離が１０ｍｍの照射領域２３を集光照射した他は、実施例１と同様の方法で工程１を行い、初期伝播亀裂２ｂを作成した。この時、焦点をガラス素板のＸ−Ｙ面に合わせ、Ｘ−Ｙ面における照射幅を３ｍｍとした。集光照射開始後、約８秒で初期伝播亀裂２ｂが照射領域２３内に発生したが、発生した初期伝播亀裂２ｂは図５の（ｂ）に示したように、切断予定線Ｌに対しＹ方向に約３ｍｍ蛇行したものとなった。なお、実施例１の照射径の８ｍｍφよりも、本比較例の照射幅が狭い（３ｍｍ）にも関わらず、亀裂は照射領域２３内で蛇行していた。

（比較例２）
工程１の赤外線照射装置として、ＣＯ_２レーザー（コヒレント製ＧＥＭ−１００、ビーム径４ｍｍ、出力２０Ｗ）を用い、切断予定線Ｌの始端側のガラスエッジから８ｍｍの照射領域２３を照射した他は、実施例１と同様の方法で工程１を行い、初期伝播亀裂２ｂを作成した。照射開始後、約６秒で初期伝播亀裂２ｂが発生したが、初期伝播亀裂２ｂは切断予定線Ｌ上の照射領域２３を越えて約２０ｍｍ伝播した。また、亀裂の先端は蛇行し、最終的に切断予定線Ｌに対しＹ方向に３ｍｍ離れた位置に亀裂先端が伝播したところで伝播が終了した。

以上より、本発明により初期伝播亀裂の蛇行を抑制出来ることが明らかとなった。また、比較例１は加熱時の熱量が過度に高かった為に亀裂が蛇行したと考えられる。

また、比較例２で用いたＣＯ_２レーザは波長が１０６００ｎｍ程度である。当該波長の光はガラス素板の照射点近傍で大部分が吸収され、板厚方向に透過しない。具体的なメカニズムは不明だが、上記のような吸収が生じた結果、照射点近傍の温度が上昇し、ガラス素板の照射点側の表面と、該表面に対向する裏面との間に温度差が生じた為に、実施例とは異なる圧縮応力や引張り応力がガラス素板に生じて、亀裂が照射点を大きく超えて伝播し、さらには先端が蛇行してしまったと考えられる。比較例２のようにＣＯ_２レーザを用いると、初期伝播亀裂２ｂの形成時間は短時間だが、亀裂の伝播方向をコントロールするのが難しいことが明らかとなった。

Ｇ：ガラス素板、Ｌ：切断予定線、１：ガラスエッジ、２：亀裂、２ａ：初期亀裂、２ｂ：初期伝播亀裂、２ｃ：伝播亀裂、２ｄ：終端亀裂、１０：切断予定線の端部、１０ａ：切断予定線の始端、１０ｂ：切断予定線の終端、２０：赤外線スポットヒータ、２１：赤外線ラインヒータ、２２：赤外光、２３：照射領域、３０：門型フレーム、３１：支持柱、３２：架橋ロッド、３３：スライダ、３４：回転部、３５：搬送スライダ、３６：搬送レール、４０：載置台、４１：回転ロール

Claims (7)

1. 熱衝撃を用いた切断ガラス板の製造方法において、
   ガラス素板の切断予定線の始端側の端部上に、赤外光を点状に照射し、該ガラス素板を透
   過する赤外光によって該始端側のガラスエッジから初期伝播亀裂を伝播させる工程１、及
   び
   該切断予定線上の該初期伝播亀裂上又は該初期伝播亀裂前方に、赤外光を集光照射し、該
   初期伝播亀裂を該切断予定線に沿って伝播させた伝播亀裂を形成する工程２、を有し、
   前記工程１の赤外光の照射領域に、切断予定線の始端側のガラスエッジを含まないことを
   特徴とする切断ガラス板の製造方法。
2. 前記工程２が、赤外線ラインヒータを用いて赤外光を集光照射するものであることを特徴
   とする請求項１記載の切断ガラス板の製造方法。
3. 前記工程１の赤外光の照射領域が、始端側のガラスエッジから１〜２０ｍｍ離れた切断予
   定線上にあることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の切断ガラス板の製造方法。
4. 前記工程１が、赤外線スポットヒータを用いて集光照射するものであることを特徴とする
   請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の切断ガラス板の製造方法。
5. 前記工程１が、波長７８０〜４０００ｎｍの範囲内の光を発するレーザを用いるものであ
   ることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の切断ガラス板の製造方法。
6. 前記工程１の前に、切断予定線上の始端側のガラスエッジに初期亀裂を形成することを特
   徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の切断ガラス板の製造方法。
7. 前記ガラス素板の厚みが、２〜２５ｍｍであることを特徴とする請求項１乃至請求項６の
   いずれかに記載の切断ガラス板の製造方法。
   

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