JPWO2014157245A1

JPWO2014157245A1 - ガラス板の加工方法、およびガラス板の加工装置

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Publication number: JPWO2014157245A1
Application number: JP2015508562A
Authority: JP
Inventors: 齋藤　勲; 勲齋藤; 孝弘永田
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 2013-03-26
Filing date: 2014-03-25
Publication date: 2017-02-16
Anticipated expiration: 2034-03-25
Also published as: US20160009587A1; EP2980033B1; EP2980033A4; EP2980033A1; TWI610895B; US10450216B2; CN105189381A; TW201446679A; CN105189381B; JP6233407B2; WO2014157245A1

Abstract

【解決手段】レーザ光の照射によって生じる熱応力でガラス板に亀裂を形成する工程を有する、ガラス板の加工方法であって、光源から出射した前記レーザ光が照射された前記ガラス板の表面におけるレーザ光の照射領域、および前記表面を透過したレーザ光が照射された裏面におけるレーザ光の照射領域は、それぞれ、各照射領域にレーザ光のパワー密度のピーク位置を有する場合、各照射領域の前記ピーク位置を通る基準線であって前記ピーク位置の移動方向と平行な基準線を中心に左右非対称なパワー密度分布を有し、各照射領域にレーザ光のパワー密度のピーク位置を有しない場合、各照射領域の面積重心位置を通る基準線であって前記面積重心位置の移動方向と平行な基準線を中心に左右非対称な形状を有することを特徴とするガラス板の加工方法。

Description

本発明は、ガラス板の加工方法、およびガラス板の加工装置に関する。

ガラス板の加工方法として、ガラス板の表面にレーザ光を照射して加熱し、レーザ光の照射位置を移動させて、照射位置の後方向を冷却することによる熱応力でガラス板を切断させる方法が知られている。また、ガラス板の切断面の少なくとも一部をガラス板の表面に対して斜めに形成することが求められることがある。例えば、切断された切断片同士の切り離しを容易にする場合などが挙げられる。表面に対して斜めの切断面は、例えばレーザ光の照射位置の後方向を冷却する際に、冷却位置をレーザ光の移動軌跡からオフセットさせて形成させることが提案されている（例えば特許文献１参照）。

日本国特開２０１１−２１９３３８号公報

ところで、ガラス板の切断後に切断面の角部を削って面取りすることがある。このような面取り形状の端面は、ガラス板の表面に斜めに接続する表側研削面と、ガラス板の裏面に斜めに接続する裏側研削面とを含む。表側研削面と裏側研削面との向きは異なる。従来、この面取り形状の端面をレーザ光の照射で形成することは困難であった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、ガラス板の表面に斜めに接続する表側亀裂面と、ガラス板の裏面に斜めに接続する裏側亀裂面とを異なる向きで形成できる、ガラス板の加工方法の提供を目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一の態様によれば、
ガラス板を表面から裏面に透過するレーザ光を前記ガラス板に対して照射し、前記ガラス板に対するレーザ光の照射位置を移動させ、レーザ光の照射によって生じる熱応力で前記ガラス板に亀裂を形成する工程を有する、ガラス板の加工方法であって、
光源から出射した前記レーザ光が照射された前記ガラス板の表面におけるレーザ光の照射領域、および前記表面を透過したレーザ光が照射された裏面におけるレーザ光の照射領域は、それぞれ、
各照射領域にレーザ光のパワー密度のピーク位置を有する場合、各照射領域の前記ピーク位置を通る基準線であって前記ピーク位置の移動方向と平行な基準線を中心に左右非対称なパワー密度分布を有し、
各照射領域にレーザ光のパワー密度のピーク位置を有しない場合、各照射領域の面積重心位置を通る基準線であって前記面積重心位置の移動方向と平行な基準線を中心に左右非対称な形状を有することを特徴とするガラス板の加工方法が提供される。

本発明の一態様によれば、ガラス板の表面に斜めに接続する表側亀裂面と、ガラス板の裏面に斜めに接続する裏側亀裂面とを異なる向きで形成できる、ガラス板の加工方法が提供される。

本発明の第１実施形態によるガラス板加工装置を示す側面図である。図１のガラス板の表面に形成されるレーザ光の照射領域を示す平面図である。図１のガラス板に形成される表側亀裂面および裏側亀裂面を示す図である。図３のガラス板に形成される中間亀裂面を示す図である。図３の変形例を示す図である。図１の光学系を示す側面図である。図６の遮光部の上面と同一平面上におけるレーザ光の位置を示す平面図である。図６のガラス板の表面におけるレーザ光の照射領域を示す平面図である。図８のｙ軸線（ｘ＝０）上におけるパワー密度分布を示す図である。図６のガラス板の裏面におけるレーザ光の照射領域を示す平面図である。図６のレーザ光の集光位置をガラス板を挟んで反対側に移動させたときの側面図である。図１１のガラス板の表面におけるレーザ光の照射領域を示す平面図である。第１実施形態の第１変形例による遮光部の上面と同一平面上におけるレーザ光の位置を示す平面図である。第１実施形態の第１変形例によるガラス板の表面におけるレーザ光の照射領域を示す平面図である。第１実施形態の第１変形例によるガラス板の裏面におけるレーザ光の照射領域を示す平面図である。図１４に示すθ０ａが０°のときのレーザ光の照射領域を示す平面図である。図１４に示すθ０ａが４５°のときのレーザ光の照射領域を示す平面図である。図１４に示すθ０ａが１３５°のときのレーザ光の照射領域を示す平面図である。図１４に示すθ０ａが１８０°のときのレーザ光の照射領域を示す平面図である。図１４に示すθ０ａが２２５°のときのレーザ光の照射領域を示す平面図である。図１４に示すθ０ａが３１５°のときのレーザ光の照射領域を示す平面図である。第１実施形態の第２変形例による光学系を示す側面図である。図２２のガラス板の表面におけるレーザ光の照射領域および加熱光の照射領域を示す平面図である。本発明の第２実施形態によるガラス板加工装置の光学系を示す側面図である。図２４の遮光部の上面と同一平面上におけるレーザ光の位置を示す平面図である。図２４のガラス板の表面におけるレーザ光の照射領域を示す平面図である。図２６のｙ軸線（ｘ＝０）上におけるパワー密度分布を示す図である。図２４のガラス板の裏面におけるレーザ光の照射領域を示す平面図である。本発明の第３実施形態によるガラス板加工装置の光学系を示す側面図である。図２９の集光レンズの上端と同一平面上におけるレーザ光の位置を示す平面図である。図２９のガラス板の表面におけるレーザ光の照射領域を示す平面図である。図３１のｙ軸線（ｘ＝０）上におけるパワー密度分布を示す図である。本発明の第４実施形態によるガラス板加工装置の光学系を示す側面図である。図３３のガラス板の表面におけるレーザ光の照射領域を示す平面図である。図３４のｙ軸線と平行な平行線（ｘ＝ｘ３）上におけるパワー密度分布を示す図である。図３３のガラス板の裏面におけるレーザ光の照射領域を示す平面図である。試験例８−１の後に外力によって中間亀裂面を形成したガラス板の切断片の顕微鏡写真である。試験例８−２の後に外力によって中間亀裂面を形成したガラス板の切断片の顕微鏡写真である。

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て説明する。各図面において、同一の又は対応する構成には、同一の又は対応する符号を付して説明を省略する。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態によるガラス板加工装置を示す側面図である。図２は、図１のガラス板の表面に形成されるレーザ光の照射領域を示す平面図である。図３は、図１のガラス板に形成される表側亀裂面および裏側亀裂面を示す図である。図４は、図３のガラス板に形成される中間亀裂面を示す図である。

ガラス板加工装置１０は、例えば図１に示すようにフレーム１２、支持台２０、光源３０、光学系４０、照射位置移動部５０、遮光位置調整部６２、光軸位置調整部６４、集光位置調整部６６、および制御部７０を備える。ガラス板加工装置１０は、支持台２０で支持されるガラス板２に対して光源３０から出射したレーザ光３２を照射し、図３に示すようにガラス板２に表側亀裂面４ａおよび裏側亀裂面４ｂを形成する。表側亀裂面４ａはガラス板２の表面２ａに斜めに接続し、裏側亀裂面４ｂはガラス板２の裏面２ｂに斜めに接続する。表側亀裂面４ａおよび裏側亀裂面４ｂが形成されたガラス板２に外力が加わると、図４に示すように表側亀裂面４ａと裏側亀裂面４ｂとを接続する中間亀裂面４ｃが形成され、ガラス板２が切断される。尚、詳しくは後述するが、レーザ光３２の照射条件によっては、レーザ光３２の照射によって生じる熱応力で中間亀裂面４ｃが形成可能である。

ガラス板２のガラスとしては、例えばソーダライムガラス、無アルカリガラス等が挙げられる。ガラス板２の厚さは、ガラス板２の用途に応じて適宜設定され、例えば０．００５ｃｍ〜２．５ｃｍである。

ガラス板２には表側亀裂面４ａや裏側亀裂面４ｂの起点となる初期クラックが形成されてよい。初期クラックは、例えばガラス板２の表面２ａや裏面２ｂ、端面のいずれに形成されてもよい。

初期クラックの形成方法は、一般的な方法であってよく、例えばカッター、ヤスリ、レーザ等を用いる方法であってよい。ガラス板２の端面が回転砥石で研削されたものである場合、研削によって形成されるマイクロクラックが初期クラックとして利用可能である。

初期クラックを形成する初期クラック形成部がガラス板加工装置１０に備えられてもよい。初期クラック形成部は、例えばホイールカッター、ホイールカッターの刃先をガラス板２に押し付ける油圧シリンダなどで構成される。

支持台２０は、ガラス板２を支持するものであって、例えばガラス板２を真空吸着する。支持台２０におけるガラス板２を支持する支持面は、フレーム１２の床部１３に対して平行であってよく、水平に配設されてよい。

光源３０は、支持台２０で支持されるガラス板２を表面２ａから裏面２ｂに透過するレーザ光３２を出射する。光源３０の光軸は、フレーム１２の床部１３に対して垂直であってよく、鉛直に配設されてよい。光源３０から出射されるレーザ光３２の断面形状は例えば円形であってよい。

光源３０は、例えば波長が８００ｎｍ〜１１００ｎｍの近赤外線（以下、単に「近赤外線」という）を出射する近赤外線レーザで構成される。近赤外線レーザとしては、例えば、Ｙｂファイバーレーザ（波長：１０００ｎｍ〜１１００ｎｍ）、Ｙｂディスクレーザ（波長：１０００ｎｍ〜１１００ｎｍ）、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ（波長：１０６４ｎｍ）、高出力半導体レーザ（波長：８０８ｎｍ〜９８０ｎｍ）が挙げられる。これらの近赤外線レーザは、高出力で安価であり、また、透過率を所望の範囲に調整するのが容易である。

近赤外線レーザの場合、ガラス板２中の鉄（Ｆｅ）の含有量、コバルト（Ｃｏ）の含有量、銅（Ｃｕ）の含有量が多くなるほど、吸収係数（α）が大きくなる。また、この場合、ガラス板２中の希土類元素（例えばＹｂ）の含有量が多くなるほど、希土類原子の吸収波長付近で吸収係数（α）が大きくなる。吸収係数（α）の調節にはガラスの透明性、およびコストの観点から鉄が用いられ、コバルト、銅、および希土類元素はガラス板２中に実質的に含まれていなくてもよい。

尚、本実施形態では、光源３０として高出力で安価な近赤外線レーザが用いられるが、波長が２５０ｎｍ〜５０００ｎｍの光源が使用可能である。例えば、ＵＶレーザ（波長：３５５ｎｍ）、グリーンレーザ（波長：５３２ｎｍ）、Ｈｏ：ＹＡＧレーザ（波長：２０８０ｎｍ）、Ｅｒ：ＹＡＧレーザ（２９４０ｎｍ）、中赤外光パラメトリック発振器を使用したレーザ（波長：２６００ｎｍ〜３４５０ｎｍ）等が挙げられる。

レーザ光３２がガラス板２中を距離（Ｄ）（単位［ｃｍ］）だけ移動する間にレーザ光３２の強度がＩ_０からＩに変化したとすると、Ｉ＝Ｉ_０×ｅｘｐ（−α×Ｄ）の式が成立する。この式は、ランベルト・ベールの法則と呼ばれるものである。αはレーザ光３２に対するガラス板２の吸収係数（単位［ｃｍ^−１］）を表し、レーザ光３２の波長やガラス板２の化学組成等で決まる。αは紫外可視近赤外分光光度計等により測定される。

レーザ光３２に対するガラス板２の吸収係数（α）（単位［ｃｍ^−１］）と、レーザ光３２がガラス板２の表面２ａから裏面２ｂまで移動する距離（Ｍ）（単位［ｃｍ］）との積（α×Ｍ）は、好ましくは０よりも大きく３．０以下である。ガラス板２に対するレーザ光３２の内部透過率が高く、ガラス板２の表裏両面２ａ、２ｂが十分に加熱できる。α×Ｍは、より好ましくは２．３以下（内部透過率１０％以上）、さらに好ましくは１．６以下（内部透過率２０％以上）である。α×Ｍが小さすぎると、内部透過率が高すぎ、吸収効率が低すぎるので、好ましくは０．００２以上（内部透過率９９．８％以下）、より好ましくは０．０１以上（内部透過率９９％以下）、さらに好ましくは０．０２以上（内部透過率９８％以下）である。内部透過率は、ガラス板２の表面２ａで反射がないとしたときの透過率である。

尚、ガラス板２の加熱温度は、ガラスの徐冷点以下の温度であってよい。ガラスの温度がガラスの徐冷点の温度を超えると、ガラスが粘性流動し、熱応力が緩和され、亀裂の形成が困難である。

レーザ光３２がガラス板２の表面２ａに垂直に入射する場合、レーザ光３２がガラス板２の表面２ａから裏面２ｂまで移動する距離（Ｍ）は、ガラス板２の板厚（ｔ）と同じ値となる。一方、レーザ光３２は、ガラス板２の表面２ａに斜めに入射する場合、スネルの法則に従って屈折するので、屈折角をγとすると、レーザ光３２がガラス板２の表面２ａから裏面２ｂまで移動する距離（Ｍ）は、Ｍ＝ｔ／ｃｏｓγの式で近似的に求められる。

光学系４０は、支持台２０で支持されるガラス板２に対して光源３０から出射したレーザ光３２を照射する。光学系４０は、例えばレーザ光３２の光束の一部を遮光する遮光部４２と、レーザ光３２の光束の残部を集光する集光レンズ４４とを含む。尚、遮光部４２と集光レンズ４４との配置は逆でもよく、遮光部４２は集光レンズ４４を通過したレーザ光の一部を遮光してもよい。

ガラス板２の表面２ａに形成されるレーザ光３２の照射領域は、例えば直径Φａ（図８参照）の円形の一部が欠けた形状であってよい。同様に、ガラス板２の裏面２ｂに形成されるレーザ光３２の照射領域は、例えば直径Φｂ（図１０参照）の円形の一部が欠けた形状であってよい。

遮光部４２は、例えば床部１３に対して平行に配設される金属板（例えばステンレス板）で構成される。遮光部４２は、レーザ光３２の光束の一部を遮光する。遮光は、光の吸収、光の反射のいずれによるものでもよい。

集光レンズ４４は、レーザ光３２の光束の残部を、支持台２０で支持されるガラス板２に向けて集光してよい。集光レンズ４４の光軸（対称軸）は、光源３０の光軸に対して平行であってよく、鉛直に配設されてよい。

照射位置移動部５０は、支持台２０で支持されるガラス板２に対するレーザ光３２の照射位置を移動させる。照射位置移動部５０は、例えば床部１３に対して支持台２０を平行に移動させることによって、支持台２０で支持されるガラス板２に対するレーザ光３２の照射位置を移動させる。

照射位置移動部５０は、例えば、第１ガイドレール５１、第１スライダ５２、第１モータ５３、第１ボールねじ機構５４、第２ガイドレール５５、第２スライダ５６、第２モータ５７、および第２ボールねじ機構５８などで構成される。

第１ガイドレール５１は、フレーム１２の床部１３に敷設され、第１スライダ５２を第１方向（図１において紙面垂直方向）に案内する。第１スライダ５２と第１モータ５３との間には第１モータ５３の回転運動を第１スライダ５２の直線運動に変換する第１ボールねじ機構５４が設けられる。

第２ガイドレール５５は、第１スライダ５２上に敷設され、第２スライダ５６を第２方向（図１において左右方向）に案内する。第２スライダ５６と第２モータ５７との間には第２モータ５７の回転運動を第２スライダ５６の直線運動に変換する第２ボールねじ機構５８が設けられる。

支持台２０は、第２スライダ５６に固定され、第２スライダ５６と共に床部１３に対して第１方向および第２方向に移動する。床部１３に対して平行に支持台２０が移動すると、ガラス板２に対するレーザ光３２の照射位置が移動する。尚、第２スライダ５６は、支持台２０と別に設けられるが、支持台２０の一部として設けられてもよい。また、支持台２０と第２スライダ５６との間に図示しない回動軸が設けられていてもよい。回動軸の回転させることによって支持台２０が回転し、ガラス板２を回転させながらレーザ光３２を照射することができる。

尚、本実施形態の照射位置移動部５０は、床部１３に対して平行に支持台２０を移動させるが、支持台２０の代わりに光源３０および光学系４０を保持するホルダ１５を移動させてもよいし、支持台２０とホルダ１５の両方を移動させてもよい。支持台２０で支持されるガラス板２に対するレーザ光３２の照射位置が調整できる。

遮光位置調整部６２は、光源３０に対する遮光部４２の位置を調整し、支持台２０で支持されるガラス板２の表裏両面２ａ、２ｂにおけるレーザ光３２の照射領域の形状を調整する。例えば遮光位置調整部６２は、床部１３に対して平行に遮光部４２を移動させることによって、光源３０に対する遮光部４２の位置を調整する。

遮光位置調整部６２は、例えば一端部がホルダ１５に固定され、他端部が遮光部４２に固定される伸縮シリンダで構成される。伸縮シリンダは、流体圧シリンダ（例えば油圧シリンダ）、電動シリンダのいずれでもよい。伸縮シリンダが第２方向（図１において左右方向）に伸縮することで、床部１３に対して平行に遮光部４２が移動する。

尚、本実施形態の遮光位置調整部６２は、床部１３に対して遮光部４２を第２方向に移動させるが、第２方向の代わりに第１の方向に移動させてもよいし、第１方向および第２方向に移動させてもよい。また、本実施形態の遮光位置調整部６２は、床部１３に対して平行に遮光部４２を移動させるが、遮光部４２の代わりに光源３０を移動させてもよいし、遮光部４２と光源３０の両方を移動させてもよい。光源３０に対する遮光部４２の位置が調整できる。

光軸位置調整部６４は、集光レンズ４４に入射するレーザ光３２の光軸に対する集光レンズ４４の光軸の位置を調整し、支持台２０で支持されるガラス板２の表裏両面におけるレーザ光３２の照射領域の形状を調整する。例えば光軸位置調整部６４は、床部１３に対して集光レンズ４４を水平に移動させることによって、集光レンズ４４に入射するレーザ光３２の光軸に対する集光レンズ４４の光軸の位置を調整する。

光軸位置調整部６４は、例えば一端部がホルダ１５に固定され、他端部が集光レンズ４４を保持するレンズホルダに固定される伸縮シリンダで構成される。伸縮シリンダが第２方向（図１において左右方向）に伸縮することで、床部１３に対して集光レンズ４４が水平に移動する。

尚、本実施形態の光軸位置調整部６４は、床部１３に対して集光レンズ４４を第２方向に移動させるが、第２方向の代わりに第１の方向に移動させてもよいし、第１方向および第２方向に移動させてもよい。また、本実施形態の光軸位置調整部６４は、床部１３に対して集光レンズ４４を移動させるが、集光レンズ４４の代わりに光源３０を移動させてもよいし、集光レンズ４４と光源３０の両方を移動させてもよい。集光レンズ４４に入射するレーザ光３２の光軸に対する集光レンズ４４の光軸の位置が調整できる。

集光位置調整部６６は、支持台２０で支持されるガラス板２に対するレーザ光３２の集光位置を調整し、ガラス板２の表裏両面２ａ、２ｂにおけるレーザ光３２の照射領域の形状を調整する。例えば集光位置調整部６６は、ホルダ１５を床部１３に対して垂直に移動させることによって、支持台２０で支持されるガラス板２に対するレーザ光３２の集光位置を調整する。

集光位置調整部６６は、例えば一端部がフレーム１２の天井部１４に固定され、他端部がホルダ１５に固定される伸縮シリンダで構成される。伸縮シリンダが上下に伸縮することで、床部１３に対して垂直にホルダ１５が移動する。

尚、本実施形態の集光位置調整部６６は、床部１３に対して垂直にホルダ１５を移動させるが、ホルダ１５の代わりに支持台２０を移動させてもよいし、ホルダ１５および支持台２０の両方を移動させてもよい。ガラス板２に対するレーザ光３２の集光位置が調整できる。

制御部７０は、ガラス板加工装置１０の各種動作を制御する。制御部７０は、例えばマイクロコンピュータで構成され、ＣＰＵやメモリなどを含む。制御部７０は、メモリなどに記憶されたプログラムをＣＰＵで実行させることにより、光源３０、照射位置移動部５０、遮光位置調整部６２、光軸位置調整部６４、および集光位置調整部６６を制御する。

次に、図１〜図３を参照して、上記構成のガラス板加工装置１０の動作（ガラス板の加工方法）について説明する。

先ず、制御部７０は、照射位置移動部５０、および集光位置調整部６６を制御し、支持台２０で支持されるガラス板２と、光源３０との位置合わせを行う。また、制御部７０は、遮光位置調整部６２を制御し、遮光部４２と光源３０との位置合わせを行う。さらに、制御部７０は、光軸位置調整部６４を制御し、集光レンズ４４と光源３０との位置合わせを行う。位置合わせの順序は特に限定されず、同時に行われてもよい。

次いで、制御部７０は、光源３０を作動させる。光源３０から出射したレーザ光３２は、光学系４０を介して、支持台２０で支持されるガラス板２に対して照射され、ガラス板２に予め形成された初期クラックの近傍に照射される。レーザ光の照射によって生じる熱応力で、ガラス板２に亀裂が形成される。

続いて、制御部７０は、照射位置移動部５０を作動させ、ガラス板２に対するレーザ光３２の照射位置を移動させる。レーザ光３２の照射位置の移動に伴って、ガラス板２に形成される亀裂が伸展し、表側亀裂面４ａおよび裏側亀裂面４ｂが形成される。

表側亀裂面４ａは、ガラス板２の表面２ａ付近で生じる引張応力で形成され、ガラス板２の表面２ａに斜めに接続する。同様に、裏側亀裂面４ｂは、ガラス板２の裏面２ｂ付近で生じる引張応力で形成され、ガラス板２の裏面２ｂに斜めに接続する。表側亀裂面４ａおよび裏側亀裂面４ｂは、レーザ光３２の照射位置またはその近傍で形成される。表側亀裂面４ａの傾斜の向きと、裏側亀裂面４ｂの傾斜の向きとは、図３に示すように互いに反対向きである。例えば図３において表側亀裂面４ａの傾斜の向きは右下がりであり、裏側亀裂面４ｂの傾斜の向きは右上がりである。ガラス板２の亀裂を挟んだ左右両側の部分のうち、左側の部分（大きい方の部分）を製品として用いる場合に、製品の端面と表面２ａ及び裏面２ｂの接続角度が鈍角になるので、製品の端面での破損が抑制できる。一方、右側の部分は、端面と表裏面との接続角度が鋭角になる。

尚、表側亀裂面４ａの傾斜の向きと、裏側亀裂面４ｂの傾斜の向きとは逆でもよく、図５に示すように、表側亀裂面４ａの傾斜の向きが右上がりで、裏側亀裂面４ｂの傾斜の向きが右下がりでもよい。ガラス板２の亀裂を挟んだ左右両側の部分のうち、右側の部分（小さい方の部分）を製品として用いる場合に、製品の端面と表面２ａ及び裏面２ｂの接続角度が鈍角になるので、製品の端面での破損が抑制できる。一方、左側の部分は、端面と表裏面との接続角度が鋭角になる。

図３および図５に示すように、ガラス板２の切断予定線の片側では、表面と表側亀裂面との接続角度（なす角）、および裏面と表側亀裂面との接続角度の両方が鈍角になる。これに対し、ガラス板２の切断予定線の反対側では、表面と表側亀裂面との接続角度、および裏面と裏側亀裂面との接続角度の両方が鋭角になる。図4に示すように、ガラス板２を切断してなる切断片のうち、一方の切断片の端面の断面形状は凸形状となり、他方の切断片の端面の断面形状は凹形状となる。

表側亀裂面４ａおよび裏側亀裂面４ｂが目標の傾きに形成できるか否かは、主に、ガラス板２に対するレーザ光３２の透過率、ガラス板２の表裏両面におけるレーザ光３２のパワー密度分布やレーザ光３２の照射形状で決まる。ガラス板２の表裏両面におけるレーザ光３２のパワー密度分布やレーザ光３２の照射形状は、光学系４０の構成などで決まる。

図６は、図１の光学系を示す側面図である。以下の説明において、「前方向」はガラス板２の表面２ａにおけるレーザ光３２の照射位置の移動方向を表し、「後方向」は前方向の反対側の方向を表し、「左方向」および「右方向」はガラス板２の表面２ａにおけるレーザ光３２の照射位置に立って前方向を向く観察者から見た方向を表す。

図６に示すように、光学系４０は、光源３０から出射されたレーザ光３２の光束の一部を遮光部４２で遮光し、レーザ光３２の光束の残部を集光レンズ４４で集光し、支持台２０で支持されるガラス板２に照射する。レーザ光３２の集光位置は、ガラス板２よりも下方にあり、ガラス板２を基準として光源３０と反対側にある。光源３０と集光レンズ４４とは同軸的に配設される。

図７は、図６の遮光部の上面と同一平面上におけるレーザ光の位置を示す平面図である。図７に示すＸ軸線およびＹ軸線は遮光部４２の上面と同一平面上に設定され、当該平面上におけるレーザ光３２のパワー密度のピーク位置をＸ軸線とＹ軸線の交点（つまり、原点）とする。図７のＸ軸線は後述する図８のｘ軸線と平行とされ、図７のＹ軸線は図８のｙ軸線と平行とされる。

遮光部４２は、図７に示すように、平面視で、長手方向がＹ軸方向と平行な長方形状であってよい。遮光部４２の幅Ｗ１は、遮光部４２の上面における円形のレーザ光３２の直径Φ１よりも小さい。遮光部４２はレーザ光３２の光路に左方から挿入される。遮光部４２の右端中央（図７において黒丸で示す）の位置を直交座標（Ｘ０，Ｙ０）で表す。

図８は、図６のガラス板の表面におけるレーザ光の照射領域を示す平面図である。図８に示すｘ軸線およびｙ軸線はガラス板２の表面２ａ上に設定され、表面２ａ上におけるレーザ光３２のパワー密度のピーク位置がｘ軸線とｙ軸線の交点（つまり、原点）である。ガラス板２の表面２ａにおいて、レーザ光３２のパワー密度のピーク位置の移動方向と平行にｘ軸線が設定され、ｘ軸線と垂直にｙ軸線が設定される。

遮光部４２で遮光されるレーザ光３２の遮光領域が、図８に示すようにガラス板２の表面２ａ上に形成される。ガラス板２の表面２ａにおけるレーザ光３２の遮光領域の右端中央（図８において黒丸で示す）の位置を直交座標（ｘ０ａ，ｙ０ａ）で表す。

図９は、図８のｙ軸線（ｘ＝０）上におけるパワー密度分布を示す図である。図９において、遮光部４２でレーザ光３２の光束の一部を遮光しないときのｙ軸線上におけるパワー密度分布（ガウス分布）を一点鎖線で示す。

遮光部４２がレーザ光３２の光束の一部を遮光することで、図９に実線で示すように、ｙ軸線上におけるレーザ光３２のパワー密度の分布がｘ軸線（ｙ＝０）を中心に左右非対称となる。よって、ｙ軸線上において、ｘ軸線（ｙ＝０）を中心に左右非対称な熱応力分布が形成される。

このように、ガラス板２の表面２ａにおいて、レーザ光３２の照射領域は、レーザ光３２のパワー密度のピーク位置を通る基準線であって当該ピーク位置の移動方向と平行な基準線（ｘ軸線）を中心に左右非対称なパワー密度分布を有する。よって、所望の熱応力場が形成でき、ガラス板２の表面２ａに斜めに接続する表側亀裂面４ａが形成できる。

ガラス板２の表面２ａにおける所望の熱応力場とは、ガラス板２の表面２ａにおけるレーザ光３２の照射領域に形成される引張応力が原点よりも後方向において基準線（ｘ軸線）に対して左右のどちらかに偏ることである。この偏りによって、表側亀裂面４ａの傾斜の向きが決定される。引張応力が原点よりも後方において基準線に対して左右のどちらかに偏るとは、原点よりも後方向における基準線の左側と右側とで引張応力の積分値が異なることを意味する。すなわち、原点よりも後方向において、基準線の左側の方が引張応力の積分値が大きいか、または、基準線の右側の方が引張応力の積分値が大きい。原点はガラス板２に対して移動するため、原点よりも後方向の引張応力分布は原点よりも前方向で生じた引張応力の影響も含む。

本明細書において、「パワー密度分布」は上記基準線（ｘ軸線）に対して垂直な線上におけるパワー密度の分布のことである。ガラス板２の表面２ａにおけるレーザ光３２の照射領域は、ｘ軸方向に広がるので、ｘ座標毎に異なるパワー密度分布を有してよい。複数のパワー密度分布のうち少なくとも１つが「ｘ軸線を中心に左右非対称なパワー密度分布」であれば、ガラス板２の表面２ａにおけるレーザ光３２の照射領域は「ｘ軸線を中心に左右非対称なパワー密度分布」を有する。

図１０は、図６のガラス板の裏面におけるレーザ光の照射領域を示す平面図である。図１０に示すｘ軸線およびｙ軸線は図８に示すｘ軸線およびｙ軸線と同じものである。

遮光部４２で遮光されるレーザ光３２の遮光領域が、図１０に示すようにガラス板２の裏面２ｂ上に形成される。ガラス板２の裏面２ｂにおけるレーザ光３２の遮光領域の右端中央（図１０において黒丸で示す）の位置を直交座標（ｘ０ｂ，ｙ０ｂ）で表す。

図１０のｙ軸線（ｘ＝０）上におけるパワー密度分布は図９と同様である。つまり、ガラス板２の裏面２ｂにおいて、レーザ光３２の照射領域は、レーザ光３２のパワー密度のピーク位置を通る基準線であって当該ピーク位置の移動方向と平行な基準線（ｘ軸線）を中心に左右非対称なパワー密度分布を有する。よって、所望の熱応力場が形成でき、ガラス板２の裏面２ｂに斜めに接続する裏側亀裂面４ｂが形成できる。

ガラス板２の裏面２ｂにおける所望の熱応力場とは、ガラス板２の裏面２ｂにおけるレーザ光３２の照射領域に形成される引張応力が原点よりも後方向において基準線（ｘ軸線）に対して左右のどちらかに偏ることである。この偏りによって、裏側亀裂面４ｂの傾斜の向きが決定される。引張応力が原点よりも後方向において基準線に対して左右のどちらかに偏るとは、原点よりも後方向における基準線の左側と右側とで引張応力の積分値が異なることを意味する。すなわち、原点よりも後方向において、基準線の左側の方が引張応力の積分値が大きいか、または、基準線の右側の方が引張応力の積分値が大きい。原点はガラス板２に対して移動するため、原点よりも後方向の引張応力分布は原点よりも前方向で生じた引張応力の影響も含む。

また、ガラス板の表面におけるレーザ光の照射領域に形成される引張応力と、ガラス板の裏面におけるレーザ光の照射領域に形成される引張応力とは、原点よりも後方向において、基準線（ｘ軸線）に対して同じ側（左側または右側）に偏る。よって、ガラス板の表面に斜めに接続する表側亀裂面と、ガラス板の裏面に斜めに接続する裏側亀裂面とを異なる向きで形成できる。

また、レーザ光３２の照射領域は、亀裂形成開始時に基準線を中心に左右非対称なパワー密度分布を有していればよい。つまり、亀裂形成開始時に、ガラス板の表面に斜めに接続する表側亀裂面と、ガラス板の裏面に斜めに接続する裏側亀裂面とが形成されればよい。その後、レーザ光のパワー密度分布が基準線を中心に左右対称になっても、亀裂形成開始時点に形成された表側亀裂面４ａの傾斜と裏側亀裂面４ｂの傾斜が維持できる。また、表側亀裂面４ａの傾斜と裏側亀裂面４ｂの傾斜は切断線すべてで形成されている必要はなく、切断線の一部に形成されていてよい。少なくとも製品となる部分の切断面が表側亀裂面４ａの傾斜と裏側亀裂面４ｂの傾斜を有していることが好ましい。

図１１は、図６のレーザ光の集光位置をガラス板を挟んで反対側に移動させたときの側面図である。図１１の遮光部の上面と同一平面上におけるレーザ光の位置を示す平面図は、図７と同様であるので図示を省略する。

図１１に示すように、光学系４０は、光源３０から出射されたレーザ光３２の光束の一部を遮光部４２で遮光し、レーザ光３２の光束の残部を集光レンズ４４で集光し、支持台２０で支持されるガラス板２に照射する。レーザ光３２の集光位置は、ガラス板２よりも上方にあり、ガラス板２を基準として光源３０側にある。光源３０と集光レンズ４４とは同軸的に配設される。

図１２は、図１１のガラス板の表面におけるレーザ光の照射領域を示す平面図である。図１２に示すｘ軸線およびｙ軸線はガラス板２の表面２ａに設定され、表面２ａ上におけるレーザ光３２のパワー密度のピーク位置がｘ軸線とｙ軸線の交点（つまり、原点）である。ガラス板２の表面２ａにおいて、レーザ光３２のパワー密度のピーク位置の移動方向と平行にｘ軸線が設定され、ｘ軸線と垂直にｙ軸線が設定される。

レーザ光３２の集光位置がガラス板２を挟んで反対側に移動すると（図６、図１１参照）、ガラス板２の表面２ａにおけるレーザ光３２の遮光領域がｘｙ座標系における原点を中心に１８０°回転する（図８、図１２参照）。よって、レーザ光３２のパワー密度分布が調整できる。

尚、図７に示すように本実施形態の遮光部４２の幅Ｗ１は、遮光部４２の上面におけるレーザ光３２の直径Φ１よりも小さいが、大きくてもよい。

図１３は、第１実施形態の第１変形例による遮光部の上面と同一平面上におけるレーザ光の位置を示す平面図である。図１３に示すＸ軸線およびＹ軸線は遮光部１４２の上面と同一平面上に設定され、該平面上におけるレーザ光３２のパワー密度のピーク位置がＸ軸線とＹ軸線の交点（つまり、ＸＹ座標系における原点）である。図１３のＸ軸線は後述する図１４のｘ軸線と平行とされ、図１３のＹ軸線は図１４のｙ軸線と平行とされる。

遮光部１４２は、図１３に示すように、平面視で長方形状であってよい。遮光部１４２の幅Ｗ２は、遮光部１４２の上面における円形のレーザ光３２の直径Φ１よりも大きい。遮光部１４２はレーザ光３２の光路に挿入され、遮光部１４２の先端中央（図１３において黒丸で示す）と原点とを通る直線は遮光部１４２の長手方向に平行とされる。遮光部１４２は原点を中心に回転自在とされる。遮光部１４２の先端中央の位置を極座標（Ｒ０，Θ０）で表す。Ｒ０は、遮光部１４２の先端中央の、原点からの距離を示す。Θ０は、遮光部１４２の先端中央と原点とを通る直線ＡＸと、ｙ軸線とのなす角を示す。

図１４は、第１実施形態の第１変形例によるガラス板の表面におけるレーザ光の照射領域を示す平面図である。図１４において、ｘ軸線およびｙ軸線はガラス板２の表面２ａに設定され、該表面２ａにおけるレーザ光３２のパワー密度のピーク位置がｘ軸線とｙ軸線の交点（つまり、ｘｙ座標系における原点）である。ガラス板２の表面２ａにおいて、ピーク位置の移動方向と平行にｘ軸線が設定され、ｘ軸線と垂直にｙ軸線が設定される。

遮光部１４２で遮光されるレーザ光３２の遮光領域が、図１４に示すようにガラス板２の表面２ａ上に形成される。ガラス板２の表面２ａにおけるレーザ光３２の遮光領域の先端中央（図１４において黒丸で示す）の位置を極座標（ｒ０ａ，θ０ａ）で表す。ｒ０ａは、レーザ光３２の遮光領域の先端中央の、原点からの距離を示す。θ０ａは、レーザ光３２の遮光領域の先端中央と原点とを通る直線ａｘａと、ｙ軸線とのなす角を示す。

図１５は、第１実施形態の第１変形例によるガラス板の裏面におけるレーザ光の照射領域を示す平面図である。図１５に示すｘ軸線およびｙ軸線は図１４に示すｘ軸線およびｙ軸線と同じものである。

遮光部１４２で遮光されるレーザ光３２の遮光領域が、図１５に示すようにガラス板２の裏面２ｂ上に形成される。ガラス板２の裏面２ｂにおけるレーザ光３２の遮光領域の先端中央（図１５において黒丸で示す）の位置を極座標（ｒ０ｂ，θ０ｂ）で表す。ｒ０ｂは、レーザ光３２の遮光領域の先端中央の、原点からの距離を示す。θ０ｂは、レーザ光３２の遮光領域の先端中央と原点とを通る直線ａｘｂと、ｙ軸線とのなす角を示す。

図１６は図１４に示すθ０ａが０°のときのレーザ光の照射領域を示す平面図である。図１７は図１４に示すθ０ａが４５°のときのレーザ光の照射領域を示す平面図である。図１８は図１４に示すθ０ａが１３５°のときのレーザ光の照射領域を示す平面図である。図１９は図１４に示すθ０ａが１８０°のときのレーザ光の照射領域を示す平面図である。図２０は図１４に示すθ０ａが２２５°のときのレーザ光の照射領域を示す平面図である。図２１は図１４に示すθ０ａが３１５°のときのレーザ光の照射領域を示す平面図である。

図１６〜図２１に示すように、遮光部１４２が回転すると、ｒ０ａが一定のまま、θ０ａが変化する。よって、ガラス板２の表面２ａにおけるレーザ光３２の照射形状が調整できる。

また、レーザ光３２の照射条件の調整によってガラス板に生じる熱応力を変化させ、図３や図５に示す表側亀裂面４ａや裏側亀裂面４ｂだけでなく、図４に示す中間亀裂面４ｃが形成可能である。

レーザ光の照射位置では、ガラス板の表面付近やガラス板の裏面付近に引張応力が発生し、ガラス板の内部に圧縮応力が生じる。これに対して、レーザ光３２の照射位置よりも後方向では、ガラス板の板厚全体に引張応力が発生する。この引張応力は、レーザ光３２の照射位置での加熱により発生する圧縮応力の反力として形成される。中間亀裂面４ｃは、レーザ光３２の照射位置よりも後方向の引張応力が大きい場合に、表側亀裂面４ａと裏側亀裂面４ｂの亀裂が板厚内部方向に伸展して形成される。ここで中間亀裂面４ｃの形状は、中間亀裂面４ｃの形成時における熱応力場や基準線の左右における剛性の違いによって決定される。

レーザ光３２の照射によって生じる熱応力で中間亀裂面４ｃが形成されるか否かは、主に、ガラス板２に対するレーザ光３２の透過率、光源３０の出力などで決まる。光源３０の出力が大きく、レーザ光３２の照射位置よりも後方向の引張応力が大きくなると、中間亀裂面４ｃが形成される。光源３０の出力が小さい場合、中間亀裂面４ｃを形成させるために、光源３０とは別の加熱光源から出射された加熱光がガラス板２に対して照射されてよい。

図２２は、第１実施形態の第２変形例によるガラス板加工装置の要部を示す平面図である。図２２において、レーザ光３２の代表的な光線、および加熱光３８の代表的な光線をそれぞれ別の矢印で示す。

図２２に示すように、光源３０とは別に加熱光源３６がガラス板加工装置に備えられる。加熱光源３６は、支持台２０で支持されるガラス板２を加熱する加熱光３８を出射する。加熱光３８は、ガラス板２を加熱できればよく、ガラス板２の表面２ａ近傍で吸収され、ガラス板２を透過しないものでもよい。そのため、加熱光源３６はＣＯ_２レーザ（波長１０６００ｎｍ）で構成されてもよく、近赤外線レーザでなくてもよい。加熱光源３６から出射された加熱光は、集光レンズ４５で集光され、ガラス板２の表面２ａに照射されてよい。

図２３は、図２２のガラス板の表面におけるレーザ光の照射領域および加熱光の照射領域を示す図である。図２３に示すｘ軸線およびｙ軸線は図１６などに示すｘ軸線およびｙ軸線と同じものである。

ガラス板２の表面２ａにおいて、加熱光３８の照射領域は、レーザ光３２の照射領域よりも広く、レーザ光３２の照射領域を内部に含んでよい。加熱光３８のパワー密度のピーク位置を直交座標（δｘ，δｙ）で表す。加熱光３８のパワー密度のピーク位置は、レーザ光３２のパワー密度のピーク位置からずれていてよい。尚、加熱光３８の照射領域の面積重心位置が、レーザ光３２の照射領域の面積重心位置からずれていてもよい。

図１に示す照射位置移動部５０は、ガラス板２に対するレーザ光３２の照射位置と共に、ガラス板２に対する加熱光３８の照射位置を移動させてよい。

また、ガラス板の表面および裏面の少なくとも一方におけるレーザ光の照射領域をレーザ光の照射と同時に冷却してもよい。レーザ光の照射領域で引張応力が発生しやすくなる。すなわち、亀裂が生じやすくなり安定した加工が可能になる。ガラス板を冷却する領域は、レーザ光３２の照射領域よりも広くてよい。特に放熱しやすい板厚が薄いガラス板の場合に効果が顕著である。なお、ガラス板の表裏両面におけるレーザ光の照射領域を冷却することが好ましい。

ガラス板に向けて冷媒（例えば空気）を噴射する冷却ノズルは、レーザ光の光軸と同軸になるように設けられてよい。例えば、ガラス板の表面側においては冷却ノズルの開口をレーザ光が通過するように冷却ノズルが設けられる。冷却ノズルをレーザ光の光軸と同軸になるように配置することによってレーザ光の照射領域を確実に冷却することが可能になる。なお、ガラス板の裏面側においてもレーザ光の光軸と同軸になるように冷却ノズルが設けられてよい。

［第２実施形態］
上記第１実施形態では、遮光部４２によってレーザ光３２の光束の一部が遮光され、ガラス板２の表裏両面２ａ、２ｂに形成されるレーザ光の照射領域は円形の一部が欠けた形状である。

これに対し、本実施形態では、遮光部（詳細には遮光膜）がアパーチャ（開口孔）を有しており、ガラス板２の表裏両面２ａ、２ｂに形成されるレーザ光の照射領域が円形状である点で相違する。以下、相違点について主に説明する。

図２４は、本発明の第２実施形態によるガラス板加工装置の光学系を示す側面図である。図２４に示すように、光学系２４０は、レーザ光３２の光束の一部を遮光する遮光部２４２と、レーザ光３２の光束の残部を集光する集光レンズ４４とを含む。光学系２４０は、光源３０から出射されたレーザ光３２の光束の一部を遮光部２４２で遮光し、レーザ光３２の光束の残部を集光レンズ４４で集光し、支持台２０で支持されるガラス板２に照射する。レーザ光３２の集光位置は、ガラス板２を基準として光源３０と反対側にあってよい。光源３０と集光レンズ４４とは同軸的に配設されてよい。

図２５は、図２４の遮光部の上面と同一平面上におけるレーザ光の位置を示す平面図である。図２５に示すＸ軸線およびＹ軸線は遮光部２４２の上面と同一平面上に設定され、当該平面上におけるレーザ光３２のパワー密度のピーク位置がＸ軸線とＹ軸線の交点（つまり、原点）である。図２５のＸ軸線は後述する図２６のｘ軸線と平行とされ、図２５のＹ軸線は図２６のｙ軸線と平行とされる。

遮光部２４２は透明板と該透明板上に形成される遮光膜とで構成され、遮光膜はレーザ光３２の光束の一部を通過させるアパーチャ２４３を有する。アパーチャ２４３は、図２５に示すように、平面視で円形状であってよく、平面視でレーザ光３２の光束の内部に配設されてよい。アパーチャ２４３の直径Φ２は、遮光部２４２の上面と同一平面上における円形のレーザ光３２の直径Φ１よりも小さい。アパーチャ２４３の中心位置（面積重心位置）を直交座標（Ｘ１、Ｙ１）で表す。アパーチャ２４３の中心線とアパーチャ２４３に入射するレーザ光３２の光軸とは平行にずれている。

図２６は、図２４のガラス板の表面におけるレーザ光の照射領域を示す平面図である。図２６に示すｘ軸線およびｙ軸線はガラス板２の表面２ａ上に設定され、表面２ａ上におけるレーザ光３２のパワー密度のピーク位置がｘ軸線とｙ軸線の交点（つまり、原点）である。ガラス板２の表面２ａにおいて、レーザ光３２のパワー密度のピーク位置の移動方向と平行にｘ軸線が設定され、ｘ軸線と垂直にｙ軸線が設定される。

アパーチャ２４３を通過したレーザ光３２の照射領域が、図２６に示すようにガラス板２の表面２ａ上に円形に形成される。その円の中心位置を直交座標（ｘ１ａ，ｙ１ａ）で表す。レーザ光３２の照射領域の中心位置（面積重心位置）は、ｘｙ座標系の原点（つまり、レーザ光３２のパワー密度のピーク位置）からずれる。

図２７は、図２６のｙ軸線（ｘ＝０）上におけるパワー密度分布を示す図である。図２７において、遮光部２４２でレーザ光３２の光束の一部を遮光しないときのｙ軸線上におけるパワー密度分布（ガウス分布）を一点鎖線で示す。

遮光部２４２がレーザ光３２の光束の一部を遮光することで、図２７に実線で示すように、ｙ軸線上におけるレーザ光３２のパワー密度の分布がｘ軸線（ｙ＝０）を中心に左右非対称となる。よって、ｙ軸線上において、ｘ軸線（ｙ＝０）を中心に左右非対称な熱応力分布が形成される。

図２８は、図２４のガラス板の裏面におけるレーザ光の照射領域を示す平面図である。図２８に示すｘ軸線およびｙ軸線は図２６に示すｘ軸線およびｙ軸線と同じものである。

アパーチャ２４３を通過したレーザ光３２の照射領域が、図２８に示すようにガラス板２の裏面２ｂ上に円形に形成される。その円の中心位置（面積重心位置）を直交座標（ｘ１ｂ，ｙ１ｂ）で表す。

ガラス板２の裏面２ｂにおいて、レーザ光３２の照射領域の中心位置（面積重心位置）は、ｘｙ座標系の原点（つまり、レーザ光３２のパワー密度のピーク位置）からずれる。

図２８のｙ軸線（ｘ＝０）上におけるパワー密度分布は図２７と同様である。つまり、ガラス板２の裏面２ｂにおいて、レーザ光３２の照射領域は、レーザ光３２のパワー密度のピーク位置を通る基準線であって当該ピーク位置の移動方向と平行な基準線（ｘ軸線）を中心に左右非対称なパワー密度分布を有する。よって、所望の熱応力場が形成でき、ガラス板２の裏面２ｂに斜めに接続する裏側亀裂面４ｂが形成できる。

このように本実施形態によれば、レーザ光３２の照射によって生じる熱応力で、図３や図５に示す表側亀裂面４ａや裏側亀裂面４ｂが形成できる。光源３０の出力が大きい場合、図４に示す中間亀裂面４ｃが形成可能である。光源３０の出力が小さい場合、中間亀裂面４ｃを形成させるために光源３０とは別の加熱光源から出射された加熱光がガラス板２に対して照射されてよい。ガラス板２で生じる熱応力が大きくなり、図４に示す中間亀裂面４ｃが形成できる。

［第３実施形態］
上記第１実施形態では、遮光部４２によってレーザ光３２の光束の一部が遮光され、レーザ光３２の光束の残部を集光する集光レンズと光源とが同軸的に配設される。

これに対し、本実施形態では、遮光部がなく、集光レンズの光軸（対称軸）と集光レンズに入射するレーザ光の光軸とが平行にずれている点で相違する。以下、相違点について主に説明する。

図２９は、本発明の第３実施形態によるガラス板加工装置の光学系を示す側面図である。図２９に示すように、光学系３４０は、レーザ光３２の光束を集光する集光レンズ３４４を含み、支持台２０で支持されるガラス板２にレーザ光３２を照射する。レーザ光３２の集光位置は、ガラス板２を基準として光源３０と反対側にあってよい。集光レンズ４４に入射するレーザ光３２の光軸３２Ｚと集光レンズ３４４の光軸３４４Ｚとは平行にずれている。

図３０は、図２９の集光レンズの上端と同一平面上におけるレーザ光の位置を示す平面図である。図３０に示すＸ軸線およびＹ軸線は集光レンズ３４４の上端と同一平面上に設定され、当該平面上におけるレーザ光３２のパワー密度のピーク位置がＸ軸線とＹ軸線の交点（つまり、原点）である。図３０のＸ軸線は後述する図３１のｘ軸線と平行とされ、図３０のＹ軸線は図３１のｙ軸線と平行とされる。

集光レンズ３４４の直径Φ４は、図３０に示すように、集光レンズ３４４の上端と同一平面上におけるレーザ光３２の直径Φ３よりも大きい。集光レンズ３４４の光軸（図３０において黒丸で示す）の位置を直交座標（Ｘ２，Ｙ２）で表す。

図３１は、図２９のガラス板の表面におけるレーザ光の照射領域を示す平面図である。図３１に示すｘ軸線およびｙ軸線はガラス板２の表面２ａ上に設定され、表面２ａ上におけるレーザ光３２のパワー密度のピーク位置がｘ軸線とｙ軸線の交点（つまり、原点）である。ガラス板２の表面２ａにおいて、レーザ光３２のパワー密度のピーク位置の移動方向と平行にｘ軸線が設定され、ｘ軸線と垂直にｙ軸線が設定される。図３１において、集光レンズと光源とが同軸的に配設される場合のレーザ光の照射領域を一点鎖線で示す。

集光レンズ３４４を通過したレーザ光３２の照射領域が、図３１に実線で示すようにガラス板２の表面２ａ上に形成される。ガラス板２の表面２ａにおけるレーザ光３２の照射領域は、歪んだ円形状である。尚、ガラス板２の裏面２ｂにおけるレーザ光３２の照射領域は図３１と同様の形状であるので図示を省略する。

図３２は、図３１のｙ軸線（ｘ＝０）上におけるパワー密度分布を示す図である。図３２において、集光レンズ３４４と光源３０とが同軸的に配設される場合のｙ軸線上におけるパワー密度分布（ガウス分布）を一点鎖線で示す。尚、ガラス板２の裏面２ｂにおけるｙ軸線（ｘ＝０）上におけるパワー密度分布は、図３２と同様の分布であるので図示を省略する。

集光レンズ３４４の光軸（対称軸）３４４Ｚと集光レンズ３４４に入射するレーザ光３２の光軸３２Ｚとが平行にずれることで、図３２に実線で示すように、ｙ軸線上におけるレーザ光３２のパワー密度の分布がｘ軸線（ｙ＝０）を中心に左右非対称となる。よって、ｙ軸線上において、ｘ軸線（ｙ＝０）を中心に左右非対称な熱応力分布が形成される。

同様に、ガラス板２の裏面２ｂにおいて、レーザ光３２の照射領域は、レーザ光３２のパワー密度のピーク位置を通る基準線であって当該ピーク位置の移動方向と平行な基準線（ｘ軸線）を中心に左右非対称なパワー密度分布を有する。よって、所望の熱応力場が形成でき、ガラス板２の裏面２ｂに斜めに接続する裏側亀裂面４ｂが形成できる。

［第４実施形態］
上記第１実施形態の光学系は集光レンズを含むのに対し、本実施形態の光学系はシリンドリカルレンズを含む点で相違する。以下、相違点について主に説明する。

図３３は、本発明の第４実施形態によるガラス板加工装置の光学系を示す側面図である。図３３において、レーザ光３２の代表的な光線を矢印で示す。

図３３に示すように、光学系４４０は、レーザ光３２の光束を互いに異なる方向に収束する第１シリンドリカルレンズ４４６および第２シリンドリカルレンズ４４７を含む。光学系４４０は、第１シリンドリカルレンズ４４６および第２シリンドリカルレンズ４４７を通過したレーザ光３２を、支持台２０で支持されるガラス板２に照射する。

図３４は、図３３のガラス板の表面におけるレーザ光の照射領域を示す平面図である。図３４に示すｘ軸線およびｙ軸線はガラス板２の表面２ａ上に設定され、表面２ａ上におけるレーザ光３２のパワー密度のピーク位置がｘ軸線とｙ軸線の交点（つまり、原点）である。ガラス板２の表面２ａにおいて、レーザ光３２のパワー密度のピーク位置の移動方向と平行にｘ軸線が設定され、ｘ軸線と垂直にｙ軸線が設定される。

第１シリンドリカルレンズ４４６および第２シリンドリカルレンズ４４７を通過したレーザ光３２の照射領域が、図３４に示すようにガラス板２の表面２ａ上に形成される。ガラス板２の表面２ａにおけるレーザ光３２の照射領域は、短軸がｘ軸線に対して斜め（長軸がｙ軸線に対して斜め）の楕円形状（長軸長さＡａ、短軸長さＢａ）であってよい。短軸とｘ軸線とのなす角をθ１ａで表す。

図３５は、図３４のｙ軸線と平行な平行線（ｘ＝ｘ３）上におけるパワー密度分布を示す図である。図３５に実線で示すように、平行線（ｘ＝ｘ３）上におけるレーザ光３２のパワー密度の分布がｘ軸線（ｙ＝０）を中心に左右非対称となる。よって、平行線（ｘ＝ｘ３）上において、ｘ軸線（ｙ＝０）を中心に左右非対称な熱応力分布が形成される。

図３６は、図３３のガラス板の裏面におけるレーザ光の照射領域を示す平面図である。図３６に示すｘ軸線およびｙ軸線は図３４に示すｘ軸線とｙ軸線と同じものである。

第１シリンドリカルレンズ４４６および第２シリンドリカルレンズ４４７を通過したレーザ光３２の照射領域が、図３６に示すようにガラス板２の裏面２ｂ上に形成される。ガラス板２の裏面２ｂにおけるレーザ光３２の照射領域は、短軸がｘ軸線に対して斜め（長軸がｙ軸線に対して斜め）の楕円形状（長軸長さＡｂ、短軸長さＢｂ）である。楕円の短軸とｘ軸線とのなす角をθ１ｂとする。

図３６のｙ軸線と平行な平行線（ｘ＝ｘ３）上におけるパワー密度分布は図３５と同様である。つまり、ガラス板２の裏面２ｂにおいて、レーザ光３２の照射領域は、レーザ光３２のパワー密度のピーク位置を通る基準線であって当該ピーク位置の移動方向と平行な基準線（ｘ軸線）を中心に左右非対称なパワー密度分布を有する。よって、所望の熱応力場が形成でき、ガラス板２の裏面２ｂに斜めに接続する裏側亀裂面４ｂが形成できる。

別の観点によれば、ガラス板２の表裏両面２ａ、２ｂにおいて、レーザ光３２の照射領域は、各照射領域の面積重心位置（ｘｙ座標系における原点）を通る基準線であって当該面積重心位置の移動方向と平行な基準線（ｘ軸線）を中心に左右非対称な形状を有する。よって、ｘ軸線の左右で異なる熱応力場が形成でき、ガラス板２の表面２ａに斜めに接続する表側亀裂面４ａやガラス板２の裏面２ｂに斜めに接続する裏側亀裂面４ｂが形成できる。尚、基準線が面積重心位置を通るものの場合、ガラス板２の表面２ａや裏面２ｂにレーザ光３２のパワー密度のピーク位置はなくてもよく、パワー密度は均一であってもよい。他の実施形態において同様である。

本実施形態によれば、レーザ光３２の照射によって生じる熱応力で、図３や図５に示す表側亀裂面４ａや裏側亀裂面４ｂが形成できる。光源３０の出力が大きい場合、図４に示す中間亀裂面４ｃが形成可能である。光源３０の出力が不足の場合、中間亀裂面４ｃを形成させるために光源３０とは別の加熱光源から出射された加熱光がガラス板２に対して照射されてよい。ガラス板２で生じる熱応力が大きくなり、図４に示す中間亀裂面４ｃが形成できる。

［試験例１−１〜試験例１−５］
試験例１−１〜試験例１−５では、矩形のガラス板（長辺１００ｍｍ、短辺５０ｍｍ、板厚１．１ｍｍ、旭硝子社製ソーダライムガラス）の表面に対してレーザ光を垂直に入射させた。レーザ光の光源は、Ｙｂファイバーレーザ（波長１０７０ｎｍ）を用いた。レーザ光に対するガラス板の吸収係数（α）は０．６５ｃｍ^−１であり、α×Ｍは０．０７（つまり、内部透過率は９３％）であった。レーザ光は、光源からの出射直後に、断面形状が円形であって断面でのパワー密度がガウス型の分布であるものを用いた。

試験例１−１〜試験例１−４では、図６に示すように遮光部でレーザ光の光束の一部を遮光し、ガラス板の表裏両面におけるレーザ光の照射形状を図８、図１０に示すように円形の一部を欠いた形状とした。一方、試験例１−５では、遮光部を用いずに、ガラス板の表裏両面におけるレーザ光の照射形状を欠けのない円形状とした。

各試験例において、ガラス板の表裏両面におけるレーザ光のパワー密度のピーク位置をガラス板の一方の長辺から他方の長辺までガラス板の短辺と平行に移動させた。レーザ光のパワー密度のピーク位置はガラス板の一方の短辺から１５ｍｍ（他方の短辺から８５ｍｍ）の位置に配した。初期クラックは、ホイールカッターを用いて、ガラス板の上下面に達するようにガラス板の端面に形成した。評価は、ガラス板に形成される亀裂面の形態と断面形状で行った。

その他の実験条件を評価結果と共に表１に示す。表１に示す条件以外の条件は、試験例１−１〜試験例１−５で同じである。以下の各表において、Ｐは光源の出力を、ｖはガラス板の上下面におけるレーザ光の照射位置の移動速度を、ｆは集光レンズの焦点距離を、ｄはガラス板の表面からレーザ光の集光位置までの距離を表す。ｄが正であることはレーザ光の集光位置がガラス板の表面よりも上方（光源側）であることを意味し、ｄが負であることはレーザ光の集光位置がガラス板の表面よりも下方（光源と反対側）であることを意味する。その他の記号の意味は上記の通りである。また、以下の各表において、亀裂の「形態」は、亀裂の深さを表し、図３や図５に示すように亀裂が溝状である場合を「スクライブ」とし、図４に示すように亀裂がガラス板を貫通する場合を「フルカット」とする。また、亀裂の「断面形状」は、表側亀裂面や裏側亀裂面の傾きを表し、これらの傾きが図３や図４に示す傾きの場合を「タイプＡ」とし、これらの傾きが図５に示す傾きの場合を「タイプＢ」とし、表側亀裂面や裏側亀裂面が「タイプＡ」または「タイプＢ」以外の形状に形成された、例えば表側亀裂面や裏側亀裂面が垂直な場合や断面形状をコントロールできなかった場合を「タイプＣ」とする。尚、「タイプＣ」は、ガラス板を板厚方向に貫通する亀裂面であって、ガラス板の表裏両面に対して垂直な亀裂面が形成される場合を含む。

試験例１−１〜試験例１−４では、ガラス板の表裏面において所定の基準線を中心に左右非対称なパワー密度分布が形成されるため、ガラス板の表面に斜めに接続する表側亀裂面、およびガラス板の裏面に斜めに接続する裏側亀裂面が形成できた。一方、試験例１−５では、ガラス板の表裏面において所定の基準線を中心に左右対称なパワー密度分布が形成されるため、「タイプＣ」の亀裂面が形成された。

［試験例２−１〜試験例２−７］
試験例２−１〜試験例２−７では、矩形のガラス板（長辺１００ｍｍ、短辺５０ｍｍ、板厚３．１ｍｍ、旭硝子社製ソーダライムガラス）の表面に対してレーザ光を垂直に入射させた。レーザ光の光源は、Ｙｂファイバーレーザ（波長１０７０ｎｍ）を用いた。レーザ光に対するガラス板の吸収係数（α）は２．８６ｃｍ^−１であり、α×Ｍは０．８９（つまり、内部透過率は４１％）であった。レーザ光は、光源からの出射直後に、断面形状が円形であって断面でのパワー密度がガウス型の分布であるものを用いた。

試験例２−１〜試験例２−６では、図１３に示すように遮光部でレーザ光の光束の一部を遮光し、ガラス板の表裏両面におけるレーザ光の照射形状を図１６〜図２１に示すように円形の一部を欠いた形状とした。一方、試験例２−７では、遮光部を用いずに、ガラス板の表裏両面におけるレーザ光の照射形状を欠けのない円形状とした。

その他の実験条件を評価結果と共に表２に示す。表２に示す条件以外の条件は、試験例２−１〜試験例２−７で同じである。

試験例２−１〜試験例２−６では、ガラス板の表裏面において所定の基準線を中心に左右非対称なパワー密度分布が形成されるため、ガラス板の表面に斜めに接続する表側亀裂面、およびガラス板の裏面に斜めに接続する裏側亀裂面が形成できた。一方、試験例２−７では、ガラス板の表裏面において所定の基準線を中心に左右対称なパワー密度分布が形成されるため、「タイプＣ」の亀裂面が形成された。また、レーザ光３２の照射によって生じる熱応力が十分に大きいため、表側亀裂面と裏側亀裂面とを接続する中間亀裂面が形成でき、ガラス板をフルカットできた。

［試験例３−１〜試験例３−２］
試験例３−１〜試験例３−２では、矩形のガラス板（長辺１００ｍｍ、短辺５０ｍｍ、板厚３．１ｍｍ、旭硝子社製ソーダライムガラス）の表面に対してレーザ光を垂直に入射させた。レーザ光の光源は、Ｙｂファイバーレーザ（波長１０７０ｎｍ）を用いた。レーザ光に対するガラス板の吸収係数（α）は２．８６ｃｍ^−１であり、α×Ｍは０．８９（つまり、内部透過率は４１％）であった。レーザ光は、光源からの出射直後に、断面形状が円形であって断面でのパワー密度がガウス型の分布であるものを用いた。

試験例３−１〜試験例３−２では、図２５に示すように遮光部でレーザ光の光束の一部を遮光し、ガラス板の表裏両面におけるレーザ光の照射形状を図２６、図２８に示すように円形状とした。

その他の実験条件を評価結果と共に表３に示す。表３に示す条件以外の条件は、試験例３−１〜試験例３−２で同じである。

試験例３−１〜試験例３−２では、ガラス板の表裏面において所定の基準線を中心に左右非対称なパワー密度分布が形成されるため、ガラス板の表面に斜めに接続する表側亀裂面、およびガラス板の裏面に斜めに接続する裏側亀裂面が形成できた。

［試験例４−１〜試験例４−２］
試験例４−１〜試験例４−２では、矩形のガラス板（長辺１００ｍｍ、短辺５０ｍｍ、板厚１．１ｍｍ、旭硝子社製ソーダライムガラス）の表面に対してレーザ光を垂直に入射させた。レーザ光の光源は、Ｙｂファイバーレーザ（波長１０７０ｎｍ）を用いた。レーザ光に対するガラス板の吸収係数（α）は０．６５ｃｍ^−１であり、α×Ｍは０．０７（つまり、内部透過率は９３％）であった。レーザ光は、光源からの出射直後に、断面形状が円形であって断面でのパワー密度がガウス型の分布であるものを用いた。

試験例４−１〜試験例４−２では、図２９に示すように集光レンズの光軸と集光レンズに入射するレーザ光の光軸とを平行にずらし、ガラス板の表裏両面におけるレーザ光の照射形状を図３１に示すように歪んだ円形状とした。

その他の実験条件を評価結果と共に表４に示す。表４に示す条件以外の条件は、試験例４−１〜試験例４−２で同じである。表４において、「Ｄａ」はガラス板の表面におけるレーザ光の照射領域の面積平均直径、「Ｄｂ」はガラス板の裏面におけるレーザ光の照射領域の面積平均直径を表す。

試験例４−１〜試験例４−２では、ガラス板の表裏面において所定の基準線を中心に左右非対称なパワー密度分布が形成されるため、ガラス板の表面に斜めに接続する表側亀裂面、およびガラス板の裏面に斜めに接続する裏側亀裂面が形成できた。

［試験例５−１〜試験例５−２］
試験例５−１〜試験例５−２では、矩形のガラス板（長辺１００ｍｍ、短辺５０ｍｍ、板厚２．０ｍｍ、旭硝子社製ソーダライムガラス）の表面に対してレーザ光を垂直に入射させた。レーザ光の光源は、Ｙｂファイバーレーザ（波長１０７０ｎｍ）を用いた。レーザ光に対するガラス板の吸収係数（α）は２．８６ｃｍ^−１であり、α×Ｍは０．５７（つまり、内部透過率は５６％）であった。レーザ光は、光源からの出射直後に、断面形状が円形であって断面でのパワー密度がガウス型の分布であるものを用いた。

試験例５−１〜試験例５−２では、図３３に示すように２つのシリンドリカルレンズを用いて、ガラス板の表裏両面におけるレーザ光の照射形状を図３４、図３６に示すように楕円形状とした。

その他の実験条件を評価結果と共に表５に示す。表５に示す条件以外の条件は、試験例５−１〜試験例５−２で同じである。

試験例５−１〜試験例５−２では、ガラス板の表裏面において所定の基準線を中心に左右非対称なパワー密度分布が形成されるため、ガラス板の表面に斜めに接続する表側亀裂面、およびガラス板の裏面に斜めに接続する裏側亀裂面が形成できた。また、レーザ光３２の照射によって生じる熱応力が十分に大きいため、表側亀裂面と裏側亀裂面とを接続する中間亀裂面が形成でき、ガラス板をフルカットできた。

［試験例６−１］
試験例６−１では、矩形のガラス板（長辺１００ｍｍ、短辺５０ｍｍ、板厚３．４ｍｍ、旭硝子社製ソーダライムガラス）の表面に対してレーザ光を垂直に入射させた。レーザ光の光源は、Ｙｂファイバーレーザ（波長１０７０ｎｍ）を用いた。レーザ光に対するガラス板の吸収係数（α）は３．１６ｃｍ^−１であり、α×Ｍは１．０７（つまり、内部透過率は３４％）であった。レーザ光は、光源からの出射直後に、断面形状が円形であって断面でのパワー密度がガウス型の分布であるものを用いた。図１３に示すように遮光部でレーザ光の光束の一部を遮光し、ガラス板の表裏両面におけるレーザ光の照射形状を図１６に示すように円形の一部を欠いた形状とした。

また、試験例６−１では、矩形のガラス板の表面に対して加熱光を斜めに入射させた。加熱光源は、Ｙｂファイバーレーザ（波長１０７０ｎｍ）を用いた。ガラス板の表面における加熱光の照射領域は直径２０ｍｍの円形状、加熱光源の出力は６０Ｗ、加熱光のｘ軸方向から見たときの入射角（α）は３０°、加熱光のｙ軸方向から見たときの入射角は０°とした。

また、試験例６−１では、ガラス板の表裏両面におけるレーザ光のパワー密度のピーク位置をガラス板の一方の長辺から他方の長辺までガラス板の短辺と平行に移動させた。レーザ光のパワー密度のピーク位置はガラス板の一方の短辺から１０ｍｍ（他方の短辺から９０ｍｍ）の位置に配した。加熱光のパワー密度のピーク位置は、δｘ＝８（ｍｍ）、δｙ＝８（ｍｍ）の位置とし、レーザ光のパワー密度のピーク位置と共に移動させた。初期クラックは、ホイールカッターを用いて、ガラス板の上下面に達するようにガラス板の端面に形成した。評価は、ガラス板に形成される亀裂面の形態と断面形状で行った。

その他の実験条件を評価結果と共に表６に示す。

試験例６−１では、ガラス板の表裏面において所定の基準線を中心に左右非対称なパワー密度分布が形成されるため、ガラス板の表面に斜めに接続する表側亀裂面、およびガラス板の裏面に斜めに接続する裏側亀裂面が形成できた。また、レーザ光および加熱光によって生じる熱応力で、表側亀裂面と裏側亀裂面とを接続する中間亀裂面が形成でき、ガラス板がフルカットできた。

［試験例７−１］
試験例７−１では、矩形のガラス板（長辺１００ｍｍ、短辺５０ｍｍ、板厚０．５５ｍｍ、旭硝子社製ソーダライムガラス）の表面に対してレーザ光を垂直に入射させた。レーザ光の光源は、Ｙｂファイバーレーザ（波長１０７０ｎｍ）を用いた。レーザ光に対するガラス板の吸収係数（α）は０．６５ｃｍ^−１であり、α×Ｍは０．０４（つまり、内部透過率は９６％）であった。レーザ光は、光源からの出射直後に、断面形状が円形であって断面でのパワー密度がガウス型の分布であるものを用いた。

試験例７−１では、図３３に示すように２つのシリンドリカルレンズを用いて、ガラス板の表裏両面におけるレーザ光の照射形状を図３４、図３６に示すように楕円形状とした。

その他の主な実験条件を評価結果と共に表７に示す。

試験例７−１では、ガラス板の表裏面において所定の基準線を中心に左右非対称なパワー密度分布が形成されるため、ガラス板の表面に斜めに接続する表側亀裂面、およびガラス板の裏面に斜めに接続する裏側亀裂面が形成できた。

［試験例８−１〜試験例８−２］
試験例８−１〜試験例８−２では、矩形のガラス板（長辺１００ｍｍ、短辺５０ｍｍ、板厚２．８ｍｍ、旭硝子社製ソーダライムガラス）の表面に対してレーザ光を垂直に入射させた。レーザ光の光源は、Ｙｂファイバーレーザ（波長１０７０ｎｍ）を用いた。レーザ光に対するガラス板の吸収係数（α）は０．６５ｃｍ^−１であり、α×Ｍは０．１８（つまり、内部透過率は８４％）であった。レーザ光は、光源からの出射直後に、断面形状が円形であって断面でのパワー密度がガウス型の分布であるものを用いた。

試験例８−１〜試験例８−２では、図３３に示すように２つのシリンドリカルレンズを用いて、ガラス板の表裏両面におけるレーザ光の照射形状を図３４、図３６に示すように楕円形状とした。

その他の実験条件を評価結果と共に表８に示す。表８に示す条件以外の条件は、試験例８−１〜試験例８−２で同じである。

試験例８−１〜試験例８−２では、ガラス板の表裏面において所定の基準線を中心に左右非対称なパワー密度分布が形成されるため、ガラス板の表面に斜めに接続する表側亀裂面、およびガラス板の裏面に斜めに接続する裏側亀裂面が形成できた。

図３７は、試験例８−１の後に外力によって中間亀裂面を形成したガラス板の切断片の顕微鏡写真である。図３８は、試験例８−２の後に外力によって中間亀裂面を形成したガラス板の切断片の顕微鏡写真である。

図３８に示す切断片の表裏面と端面との接続角Ｃ２は、図３７に示す切断片の表裏面と端面との接続角Ｃ１よりも大きい。試験例８−１〜試験例８−２から、接続角は、ガラス板の表裏面におけるレーザ光の大きさや照射パワーによって調整できることがわかる。

以上、ガラス板加工方法およびガラス板加工装置の実施形態等を説明したが、本発明は上記実施形態等に限定されず、特許請求の範囲に記載された要旨の範囲内で、種々の変形および改良が可能である。

例えば、上記実施形態のレーザ光３２は、ガラス板２の表面２ａに対して垂直に入射するが、斜めに入射してもよく、例えばｙ軸方向視で斜めに入射してよい。

また、上記実施形態では、ガラス板の表面におけるレーザ光の照射領域、およびガラス板の裏面におけるレーザ光の照射領域がそれぞれレーザ光のパワー密度のピーク位置を有する場合について説明したが、ピーク位置がなくてもよい。「ピーク位置がない」とは、パワー密度が最大となる位置が１つでなく、複数ある場合を意味する。ガラス板の表面におけるレーザ光の照射領域、およびガラス板の裏面におけるレーザ光の照射領域は、それぞれ、ピーク位置を有しない場合、各照射領域の面積重心位置を通る基準線であって面積重心位置の移動方向と平行な基準線を中心に左右非対称な形状を有していればよい。ガラス板の表面および裏面にそれぞれ所望の熱応力場が形成でき、ガラス板の表面に斜めに接続する表側亀裂面、およびガラス板の裏面に斜めに接続する裏側亀裂面が形成できる。この場合、パワー密度のピーク位置の代わりに、面積重心位置が原点として用いられる。

上記実施形態のガラス板の加工方法は、表面に凹凸模様をつけた型板ガラス、金属製の網または線を内部に含む網入りガラス、合わせガラス、強化ガラスにも適用できる。合わせガラスは、ガラス板同士を中間膜を介して圧着したものである。合わせガラスに適用した場合、各ガラス板に表側亀裂面や裏側亀裂面が形成される。この場合、各ガラス板を切断した後、中間膜を切断してよい。

本出願は、２０１３年３月２６日に日本国特許庁に出願された特願２０１３−０６３３４６号に基づく優先権を主張するものであり、特願２０１３−０６３３４６号の全内容を本出願に援用する。

２ガラス板
２ａ表面
２ｂ裏面
４ａ表側亀裂面
４ｂ裏側亀裂面
４ｃ中間亀裂面
１０ガラス板加工装置
１２フレーム
２０支持台
３０光源
３２レーザ光
３６加熱光源
３８加熱光
４０光学系
４２遮光部
４４集光レンズ
５０照射位置移動部
６２遮光位置調整部
６４光軸位置調整部
６６集光位置調整部
７０制御部

Claims

ガラス板を表面から裏面に透過するレーザ光を前記ガラス板に対して照射し、前記ガラス板に対するレーザ光の照射位置を移動させ、レーザ光の照射によって生じる熱応力で前記ガラス板に亀裂を形成する工程を有する、ガラス板の加工方法であって、
光源から出射した前記レーザ光が照射された前記ガラス板の表面におけるレーザ光の照射領域、および前記表面を透過したレーザ光が照射された裏面におけるレーザ光の照射領域は、それぞれ、
各照射領域にレーザ光のパワー密度のピーク位置を有する場合、各照射領域の前記ピーク位置を通る基準線であって前記ピーク位置の移動方向と平行な基準線を中心に左右非対称なパワー密度分布を有し、
各照射領域にレーザ光のパワー密度のピーク位置を有しない場合、各照射領域の面積重心位置を通る基準線であって前記面積重心位置の移動方向と平行な基準線を中心に左右非対称な形状を有することを特徴とするガラス板の加工方法。
前記レーザ光に対する前記ガラス板の吸収係数（α）（単位［ｃｍ^−１］）と、前記レーザ光が前記ガラス板の表面から裏面まで移動する距離（Ｍ）（単位［ｃｍ］）との積（α×Ｍ）が０よりも大きく３．０以下である、請求項１に記載のガラス板の加工方法。
前記ガラス板の表裏両面におけるレーザ光の照射領域は、前記レーザ光の光束の一部を遮光し、前記レーザ光の光束の残部を前記ガラス板に照射して形成される、請求項１または２に記載のガラス板の加工方法。
前記光源から出射したレーザ光は集光レンズで集光されて前記ガラス板に対して照射され、前記ガラス板の表裏両面におけるレーザ光の照射領域は、前記集光レンズの光軸と、前記集光レンズに入射するレーザ光の光軸とをずらして形成される、請求項１または２に記載のガラス板の加工方法。
前記ガラス板の表裏両面におけるレーザ光の照射領域は、それぞれ、短軸または長軸が移動方向に対して斜めの楕円形状である、請求項１または２に記載のガラス板の加工方法。
前記レーザ光の波長が２５０ｎｍ〜５０００ｎｍである、請求項１〜５のいずれか１項に記載のガラス板の加工方法。
前記ガラス板を加熱する加熱光を前記レーザ光の照射位置に照射し、前記ガラス板に対する加熱光の照射位置を、前記ガラス板に対するレーザ光の照射位置と共に移動させる、請求項１〜６のいずれか１項に記載のガラス板の加工方法。
ガラス板を支持する支持台と、
該支持台で支持されるガラス板を表面から裏面に透過するレーザ光を出射する光源と、
前記支持台で支持されるガラス板に対して前記光源から出射したレーザ光を照射する光学系と、
前記ガラス板に対するレーザ光の照射位置を移動させる照射位置移動部とを備え、
前記レーザ光の照射によって生じる熱応力で前記ガラス板に亀裂を形成するガラス板の加工装置であって、
前記光学系は、前記光源から出射した前記レーザ光が照射された前記ガラス板の表面におけるレーザ光の照射領域および前記表面を透過したレーザ光が照射された裏面におけるレーザ光の照射領域が、それぞれ、各照射領域にレーザ光のパワー密度のピーク位置を有する場合、各照射領域の前記ピーク位置を通る基準線であって前記ピーク位置の移動方向と平行な基準線を中心に左右非対称なパワー密度分布を有し、各照射領域にレーザ光のパワー密度のピーク位置を有しない場合、各照射領域の面積重心位置を通る基準線であって前記面積重心位置の移動方向と平行な基準線を中心に左右非対称な形状を有するように構成されたことを特徴とするガラス板の加工装置。
前記光学系は、前記光源から出射したレーザ光の光束の一部を遮光する遮光部を含む、請求項８に記載のガラス板の加工装置。
前記光学系は、前記光源から出射したレーザ光を集光する集光レンズを含み、前記集光レンズに入射するレーザ光の光軸と、前記集光レンズの光軸とがずれている、請求項８に記載のガラス板の加工装置。
前記集光レンズに入射するレーザ光の光軸に対する前記集光レンズの光軸の位置を調整する光軸位置調整部を備える、請求項１０に記載のガラス板の加工装置。
前記光学系は、前記光源から出射したレーザ光を所定方向に収束するシリンドリカルレンズを含み、前記支持台で支持される前記ガラス板の表裏両面に、それぞれ、短軸が移動方向に対して斜めの楕円形状の前記レーザ光の照射領域を形成する、請求項８に記載のガラス板の加工装置。
前記支持台で支持されるガラス板に対する前記レーザ光の集光位置を調整する集光位置調整部を備える、請求項８〜１２のいずれか１項に記載のガラス板の加工装置。
前記レーザ光の波長が２５０ｎｍ〜５０００ｎｍである、請求項８〜１３のいずれか１項に記載のガラス板の加工装置。
前記支持台で支持されるガラス板を加熱する加熱光を出射する加熱光源をさらに備え、
前記照射位置移動部は、前記ガラス板に対するレーザ光の照射位置と共に、前記ガラス板に対する加熱光の照射位置を移動させる請求項８〜１４のいずれか１項に記載のガラス板の加工装置。