KR20150058374A - 작업 대상물 할단 방법 및 작업 대상물 할단 장치 - Google Patents

Abstract

이 작업 대상물 할단 방법은, 압축 응력이 작용하고 있는 강화층(L1)이 비강화층(L2)의 표면에 적층된 작업 대상물을, 작업 대상물의 두께 방향으로 할단하는 작업 대상물 할단 방법으로서, 강화층의 표면을 두께 방향에 직교하는 방향으로 연속하여 가열하여, 강화층 및 비강화층에 열을 전달하는 공정과, 가열 후의 작업 대상물 표면에 냉각 매체를 분사하여, 비강화층에서의 강화층과의 경계 부분에, 비강화층의 파괴 응력(σ)이상의 열응력을 발생시키는 공정을 포함한다. 이 작업 대상물 할단 방법에 의하면, 작업 대상물을 신속히 할단하고, 또한 할단 부분에서의 품질의 열화를 억제할 수 있다.

Description

작업 대상물 할단 방법 및 작업 대상물 할단 장치{Method for fracturing workpiece and device for fracturing workpiece}

본 발명은 열응력에 의해 작업 대상물을 할단하는 작업 대상물 할단 방법 및 작업 대상물 할단 장치에 관한 것이다.

본원은 2012년 11월 19일에 출원된 일본특허출원 2012－253024호에 따라 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

종래, 작업 대상물로서 판상의 글래스를 분할할 때, 전처리로서 작업 대상물 표면에 홈을 형성하는 스크라이브 가공을 행한 후, 굽힘 가공에 의해 홈에 응력을 집중시켜 할단하는 방법이 알려져 있다. 또한, 최근에는 이온 교환 등의 화학 처리에 의해 표면에 압축 응력을 갖게 하여 강도를 높인 강화층을 형성하여, 강도를 향상시킨 강화 글래스가 보급되고 있다. 강화 글래스의 강화층은 상처가 잘 나지 않으므로, 강화층이 형성되지 않은 글래스에 비해, 강화 글래스에 스크라이브 가공을 하는 것은 어렵다.

따라서, 예컨대, 특허 문헌 1에 기재된 할단 처리에서는 우선, 커터 등에 의해 강화층이 형성된 작업 대상물 표면의 일단에 초기 크랙을 형성한다. 그리고, 작업 대상물 표면의 초기 크랙을 기점으로 하여 연속하여 레이저 광의 조사 및 미스트 등에 의한 냉각을 행함으로써, 초기 크랙으로부터 레이저 광 조사 영역의 궤적을 따라 크랙을 작업 대상물 표면의 면(面)방향으로 확산시킨다. 또한, 특허 문헌 2에 기재된 할단 처리에서는, 미리 다이싱 등에 의해 강화층이 형성된 작업 대상물 표면에 절단 예정 홈을 생성해 두고, 이 절단 예정 홈에 대해 레이저 광의 조사 및 냉각을 행하여 작업 대상물을 할단한다.

이러한, 작업 대상물에 대해 연속하여 레이저 광의 조사 및 냉각을 행함으로써 작업 대상물에 크랙을 발생시키고, 크랙을 따라 작업 대상물을 할단하는 방향은 특허 문헌 3~5에도 개시되어 있다.

특허문헌 1 : 일본 공개특허 2012－171810호 특허문헌 2 : 일본 공개특허 2012－31018호 특허문헌 3 : 일본 공개특허 2007－76077호 특허문헌 4 : 일본 공개특허 2002－346782호 특허문헌 5 : 일본 공개특허 2005－212364호

특허 문헌 1 및 특허 문헌 2에 기재된 바와 같이, 작업 대상물에 커터나 다이싱 등에 의해 기계적으로 응력을 가하여 초기 크랙이나 절단 예정 홈을 생성하면, 초기 크랙이나 절단 예정 홈으로부터 무수한 크랙이 발생하므로, 작업 대상물의 품질이 열화된다. 또한 스크라이브　홈 외에, 초기 크랙, 절단 예정 홈을 생성하기 위한 가공 시간 만큼 택트 타임이 저하된다.

또한, 특허 문헌 1 및 특허 문헌 2를 포함하여, 종래의 스크라이브 가공을 전제로 한 작업 대상물의 할단 처리에 있어서, 할단면에 스크라이브　홈의 흔적이 남는 경우가 있다. 또한, 스크라이브　홈을 생성한 후, 작업 대상물에 굽힘 가공을 해야 하는 것도, 택트 타임을 저하시킨다.

본 발명의 목적은, 작업 대상물을 신속히 할단하고, 또한 할단 부분에서의 품질의 열화를 억제할 수 있는 작업 대상물 할단 방법 및 작업 대상물 할단 장치를 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 제1의 실시 형태에 따른 작업 대상물 할단 방법은, 압축 응력이 작용하고 있는 강화층이 비강화층의 표면에 적층된 작업 대상물을, 작업 대상물의 두께 방향으로 할단하는 작업 대상물 할단 방법으로서, 강화층의 표면을 상기 두께 방향에 직교하는 방향으로 연속하여 가열하여, 강화층 및 비강화층에 열을 전달하는 공정과, 가열 후의 작업 대상물 표면에 냉각 매체를 분사하여, 비강화층에서의 강화층과의 경계 부분에, 비강화층의 파괴 응력 이상의 열응력을 발생시키는 공정을 포함한다.

또한, 상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 제2의 실시 형태에 따른 작업 대상물 할단 방법은, 압축 응력이 작용하고 있는 강화층이 비강화층의 표면에 적층된 작업 대상물을, 작업 대상물의 두께 방향으로 할단하는 작업 대상물 할단 방법으로서, 강화층의 표면을 상기 두께 방향에 직교하는 방향으로 연속하여 가열하여, 강화층 및 비강화층에 열을 전달하는 공정과, 가열 후의 작업 대상물 표면에 냉각 매체를 분사하여, 비강화층에서의 강화층과의 경계 부분에, 상기 두께 방향으로 크랙을 발생시키는 공정을 포함한다.

또한, 상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 제3의 실시 형태에 따른 작업 대상물 할단 방법은, 압축 응력이 작용하고 있는 강화층이 비강화층의 표면에 적층된 작업 대상물을, 작업 대상물의 두께 방향으로 할단하는 작업 대상물 할단 방법으로서, 강화층의 표면을 상기 두께 방향에 직교하는 방향으로 연속하여 가열하여, 강화층 및 비강화층에 열을 전달하는 공정과, 가열 후의 작업 대상물 표면에 냉각 매체를 분사하는 공정과, 강화층의 표면을 가열하는 공정 및 가열 후의 작업 대상물 표면에 냉각 매체를 분사하는 공정의 종료 후, 작업 대상물에, 이러한 공정의 종료 위치로부터 개시 위치를 향해 크랙을 발생시키는 공정을 포함한다.

상기 제1 내지 제3의 실시 형태에 있어서, 강화층의 표면을 가열하는 공정에서는, 가열 처리의 개시 위치 및 종료 위치가 작업 대상물의 표면과 측면과의 경계일 수도 있다.

또한 강화층의 표면을 가열하는 공정에서는, 가열 처리의 개시 위치로부터 종료 위치까지 직선상(狀)으로 작업 대상물을 가열할 수도 있다.

또한, 상기 제1 내지 제3의 실시 형태에 있어서, 강화층의 표면을 가열하는 공정에서는 레이저 광을 조사하여 가열할 수도 있다.

이 경우, 레이저 광은 탄산 가스를 매질로 하여 생성된 것이어도 무방하다.

또한 강화층의 표면을 가열하는 공정에서는, 작업 대상물 표면의 동일 부분에 대해, 복수회 레이저 광을 조사할 수도 있다. 이 경우, 먼저 조사된 레이저 광이 나중에 조사된 레이저 광보다 작업 대상물 표면에 도달하였을 때에 갖는 단위 면적당 에너지가 높을 수도 있다.

또한, 상기 제1 내지 제3의 실시 형태에 있어서, 강화층의 표면을 가열하는 공정 전에, 작업 대상물의 이면으로부터 작업 대상물을 균등한 압력으로 지지하는 공정을 더 포함할 수도 있다.

또한, 상기 과제를 해결하기 위해 본 발명의 제4의 실시 형태에 따른 작업 대상물 할단 장치는, 압축 응력이 작용하고 있는 강화층이 비강화층의 표면에 적층된 작업 대상물을, 작업 대상물의 두께 방향으로 할단하는 작업 대상물 할단 장치로서, 강화층의 표면을 상기 두께 방향에 직교하는 방향으로 연속하여 가열하여, 강화층 및 비강화층에 열을 전달하는 가열부와, 가열된 후의 작업 대상물 표면에 냉각 매체를 분사하여, 비강화층에서의 강화층과의 경계 부분에, 비강화층의 파괴 응력 이상의 열응력을 발생시키는 냉각부를 구비한다.

또한, 상기 과제를 해결하기 위해 본 발명의 제5의 실시 형태에 따른 작업 대상물 할단 장치는, 압축 응력이 작용하고 있는 강화층이 비강화층의 표면에 적층된 작업 대상물을, 작업 대상물의 두께 방향으로 할단하는 작업 대상물 할단 장치로서, 강화층의 표면을 상기 두께 방향에 직교하는 방향으로 연속하여 가열하여, 강화층 및 비강화층에 열을 전달하는 가열부와, 가열된 후의 작업 대상물 표면에 냉각 매체를 분사하는 냉각부를 구비한다. 그리고, 가열부에서의 가열과 냉각부에서의 냉각의 종료 위치가, 이러한 가열 및 냉각 종료 후의 작업 대상물에, 상기 종료 위치로부터 가열 및 냉각의 개시 위치를 향해 크랙을 발생시키도록 정해져 있다.

본 발명에 의하면, 작업 대상물을 신속히 할단하고, 또한 할단 부분에서의 품질의 열화를 억제할 수 있다.

도 1은 작업 대상물로서의 강화 글래스를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 작업 대상물 할단 장치의 개략 사시도이다.
도 3은 작업 대상물 할단 처리의 흐름을 설명하기 위한 플로우챠트이다.
도 4a는 작업 대상물에 열응력이 작용하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 4b는 작업 대상물에 열응력이 작용하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 4c는 작업 대상물에 열응력이 작용하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 4d는 작업 대상물에 열응력이 작용하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 5a는 작업 대상물에 있어서의 레이저 광의 조사 영역에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 5b는 작업 대상물에 있어서의 레이저 광의 조사 영역에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 작업 대상물에 작용하는 응력 분포의 예를 나타내는 그래프이다.
도 7a는 작업 대상물에 발생하는 크랙의 확산 방향에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 7b는 작업 대상물에 발생하는 크랙의 확산 방향에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 7c는 작업 대상물에 발생하는 크랙의 확산 방향에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 8a는 강화층 내에 영구 변형이 발생하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 8b는 강화층 내에 영구 변형이 발생하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 8c는 강화층 내에 영구 변형이 발생하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 작업 대상물의 단부 형상의 예를 도시한 도면이다.
도 10a는 작업 대상물을 할단하는 순서의 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 10b는 작업 대상물을 할단하는 순서의 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 10c는 작업 대상물을 할단하는 순서의 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 10d는 작업 대상물을 할단하는 순서의 예를 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해 상세히 설명히기로 한다. 이러한 실시 형태에 나타내는 치수, 재료, 기타 구체적인 수치 등은 발명의 이해를 용이하게 하기 위한 예시에 불과한 것으로, 특별히 언급한 경우를 제외하고, 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능, 구성을 갖는 요소에 대해서는 동일한 부호를 부여함으로써 중복 설명을 생략하고, 또한 본 발명에 직접 관계가 없는 요소는 도시를 생략한다.

도 1은 강화 글래스의 작업 대상물(W)을 설명하기 위한 도면이고, 작업 대상물(W)의 두께 방향에 평행한 단면도를 나타낸다. 본 실시 형태에 있어서 작업 대상물(W)은, 예컨대, 강화 글래스의 판재(기판) 등으로 구성된다.

작업 대상물(W)의 표면에는 글래스 중의 알칼리 이온을 보다 이온 반경이 큰 알칼리로 교환하는 이온 교환 처리가 행해져 있고, 압축 응력이 작용하는 강화층(L1)이 형성되어 있다. 즉, 작업 대상물(W)은 압축 응력이 작용하고 있는 강화층(L1)이 비강화층(L2)의 표면에 적층되어 있다. 여기서는, 작업 대상물(W) 중 강화층(L1)이 아닌 층을 비강화층(L2)이라고 칭한다. 작업 대상물(W)의 비강화층(L2)은 인접하는 강화층(L1)에 인장되어 있고, 그 결과, 비강화층(L2)에는 인장 응력이 작용하고 있다. 또한, 본 발명이 적용되는 작업 대상물(W)의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 강화층(L1)의 두께는 15μm 이상인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 45μm 이상이다.

도 2는 작업 대상물 할단 장치(1)의 개략 사시도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 작업 대상물 할단 장치(1)는 작업 대상물(W)이 놓이는 베이스(2)를 구비한다. 베이스(2)에는 다공질체(3a)와, 이 다공질체(3a)의 하부에 설치된 흡인부(미도시)로 구성되는 다공질 척(3)이 설치되고, 작업 대상물(W)은 다공질 척(3) 상에 설치된다. 다공질 척(3)에 의해, 작업 대상물 할단 장치(1)는 작업 대상물(W)의 이면을 균등한 압력으로 지지한다.

베이스(2)의 연직 상방에는 베이스(2)에 지지된 작업 대상물(W)의 표면을 향해 레이저 광을 조사하는 레이저 조사부(4)(가열부)가 배치된다. 레이저 조사부(4)는 발진기(4a)와, 헤드(4b)를 포함하여 구성된다. 발진기(4a)는 여기원(勵起源)에 의해 매질의 전자를 여기 상태로 천이시키고, 다시 기저 상태로 되돌아올 때의 방출광을 공진기에 의해 공진, 증폭시킨다. 본 실시 형태에 있어서, 레이저 광은 탄산 가스를 매질로 하여 생성된다. 헤드(4b)는 발진기(4a)로부터 출력된 레이저 광을 조사 영역(A)을 향해 조사한다.

반송부(5)는 레이저 조사부(4)와 작업 대상물(W)을 상대 이동시킨다. 도 2에 도시한 예에서는, 레이저 조사부(4)의 위치는 고정되고, 작업 대상물(W)이 반송부(5)에 의해 베이스(2)와 함께 이동한다.

구체적으로, 반송부(5)는 대좌(5a)를 포함하여 구성된다. 대좌(5a)에는 대향하는 한쌍의 레일(5b)이 배치되고, 레일(5b) 사이에 베이스(2)가 설치된다. 그리고, 대좌(5a)에 마련된 공간(5c)에 고정된 모터(5d)가 레일(5b)의 이동 방향으로 연장되는 볼나사(5e)를 회전시킨다. 볼나사(5e)에는 베이스(2)의 연직 하측면에 고정된 너트(미도시)가 나사 결합되어 있고, 볼나사(5e)의 회전에 따라 너트와 베이스(2)가 볼나사(5e)의 연장 방향으로 이동한다.

분사부(6)(냉각부)는, 예컨대, 미스트 분사 장치로 구성되고, 레이저 조사부(4)보다 작업 대상물(W)의 반송 방향 전방측에 설치되며, 레이저 광이 조사된 작업 대상물(W)의 표면에 냉각 매체를 분사한다. 냉각 매체로는 예컨대, 미스트 형상의 물이 이용된다.

분사부(6)가 냉각 매체를 분사하는 대상은, 작업 대상물(W) 중 레이저 광의 조사 영역(A)보다 작업 대상물(W)의 반송 방향(도 2에서 화살표로 표시)의 전방측 부위(냉각 영역(B))이다. 즉, 분사부(6)는 작업 대상물(W) 중 레이저 조사부(4)에 의해 레이저가 조사된 부위에 미스트를 분사한다.

또한, 여기서는 레이저 조사부(4)의 위치가 고정되고, 작업 대상물(W)이 이동하는 경우에 대해 설명하였지만, 이와는 반대로, 작업 대상물(W)의 위치가 고정되고, 레이저 조사부(4)가 이동하는 구성으로 하여도 무방하다. 이 경우에는, 분사부(6)도 레이저 조사부(4)와 일체가 되어 이동하는 것이 바람직하다. 어떠한 경우라도, 반송부(5)는 레이저 조사부(4)와 작업 대상물(W)을 상대 이동시키고, 분사부(6)가 레이저 조사부(4)에 대한 작업 대상물(W)의 이동 방향 전방측에 설치되어 있으면 된다.

도 3은 작업 대상물 할단 처리의 흐름을 설명하기 위한 플로우챠트이다. 이하, 상기 작업 대상물 할단 장치(1)를 이용한 작업 대상물 할단 방법에 대해 상술하기로 한다.

(설치 스텝 S110)

먼저, 작업 대상물(W)을 작업 대상물 할단 장치(1)의 베이스(2)에 배치된 다공질 척(3) 상에 설치하고, 다공질 척(3)에 의한 흡인을 개시한다. 작업 대상물(W)은 다공질 척(3)에 의해 작업 대상물(W)의 이면으로부터 균등한 압력으로 지지된다.

(반송 개시 스텝 S120)

이어서, 반송부(5)는 작업 대상물(W)의 반송을 개시하고, 레이저 조사부(4) 및 분사부(6)와 작업 대상물(W)을 상대 이동시킨다.

(가열 개시 스텝 S130)

레이저 조사부(4)는, 자세한 것은 후술하겠지만, 작업 대상물(W)의 강화층(L1) 표면의 복수 부분에 대해 레이저 광을 조사할 수 있다. 작업 대상물(W)의 반송에 수반되어, 작업 대상물(W)의 강화층(L1) 표면이 레이저 광의 조사 위치에 도달하면, 레이저 조사부(4)는 레이저 광의 조사 위치에 작업 대상물(W)이 도달한 발진기(4a)로부터, 차례로 레이저 광의 조사를 개시한다. 레이저 광은 작업 대상물(W)의 강화층(L1)의 표면에서 흡수되고, 작업 대상물(W)의 강화층(L1)의 표면이 가열된다.

이와 같이 하여, 레이저 조사부(4)로부터 조사된 레이저 광이, 작업 대상물(W)의 강화층(L1) 표면을 두께 방향에 직교하는 방향(면방향)으로 작업 대상물(W)의 반송 방향을 따라 주사한다. 레이저 조사부(4)는 강화층(L1)의 면방향으로 연속하여 가열함으로써, 강화층(L1) 및 비강화층(L2)에 열을 전달한다.

(냉각 개시 스텝 S140)

분사부(6)는 가열 후의 작업 대상물(W)의 표면에 냉각 매체를 분사한다. 레이저 조사부(4)와 마찬가지로, 분사부(6)의 위치는 고정되어 있으므로, 냉각 매체가 작업 대상물(W)의 강화층(L1)의 표면 중, 레이저 광의 조사 부분을 연속하여 냉각한다. 이 때, 작업 대상물(W)의 내부에는 열응력이 발생한다.

도 4a~도 4d는, 작업 대상물(W)에 열응력이 작용하는 원리를 설명하기 위한 도면이다. 도 4a에 도시한 바와 같이, 레이저 조사부(4)에 의한 레이저 광 조사를 수행하면, 작업 대상물(W)의 강화층(L1) 표면이 가열된다(고온 영역(H)). 강화층(L1)의 표면열은 작업 대상물(W) 내부의 비강화층(L2)에 전달된다.

그리고, 도 4b에 도시한 바와 같이, 분사부(6)에 의해 작업 대상물(W)의 강화층(L1) 표면에 냉각 매체가 분사되고, 고온 영역(H)의 작업 대상물(W)의 강화층(L1) 표면이 냉각된다(저온 영역(C)). 온도 변화에 따라 고온 영역(H)은 팽창되고, 저온 영역(C)는 수축되는데, 작업 대상물(W) 중 고온 영역(H) 및 저온 영역(C) 주위의 온도 변화가 적은 영역에 의해 변형이 억제된다. 그 결과, 도 4c에 화살표로 도시한 바와 같이, 고온 영역(H)에 압축 응력이 발생하고, 저온 영역(C)에 인장 응력이 발생한다.

　강화층(L1)에 비해 비강화층(L2)은 강도가 상대적으로 낮기 때문에, 고온 영역(H)과 저온 영역(C)의 존재에 따라 강화층(L1) 및 비강화층(L2)에 발생하는 열응력은 비강화층(L2)의 파괴 응력(파괴 강도)을 초월하며, 그 결과, 비강화층(L2)에 크랙이 발생한다. 즉, 비강화층(L2)에서 강화층(L1)과의 경계 부분에, 비강화층(L2)의 파괴 응력 이상의 열응력이 작용하여 크랙이 발생한다.

그리고, 국소적인 온도차가 완화되어 열응력이 사라지면, 도 4d에 도시한 바와 같이, 강화층(L1)의 압축 응력의 힘을 받고, 비강화층(L2)에는 인장 응력이 작용하고 있기 때문에, 비강화층(L2)에 발생한 크랙이 작업 대상물(W)의 두께 방향으로 확산되어 비강화층(L2)이 할단된다.

도 5a 및 도 5b는, 작업 대상물(W)에 있어서의 레이저 광의 조사 영역(A)에 대해 설명하기 위한 설명도이다. 작업 대상물(W)의 반송 속도가 고속일수록, 할단한 작업 대상물(W)의 품질 열화가 억제 가능함을 알 수 있는데, 작업 대상물(W)의 반송 속도를 높이면, 작업 대상물(W)에 대한 레이저 광의 조사 시간이 짧아진다. 따라서, 도 5b에 도시한 바와 같이, 레이저 광의 조사 영역(A＇)을 작업 대상물(W)의 반송 방향(도 5a 및 도 5b 중 화살표로 도시한 방향)으로 연장하여 조사 시간을 연장시키는 것을 생각할 수 있는데, 이 방법으로는 조사 영역의 양단측 온도가 상승되기 어렵다.

따라서, 본 실시 형태에 있어서, 레이저 조사부(4)는 발진기(4a)와 헤드(4b)를 각각 복수개 갖는다. 그리고, 도 5a에 도시한 바와 같이, 레이저 조사부(4)는 작업 대상물(W)의 강화층(L1) 표면에서의 복수 부분에 대해 동시에 레이저 광을 조사한다(조사 영역(A)).

이 때, 작업 대상물(W)에 있어서의 레이저 광의 조사 영역(A)의 배열 방향은 반송부(5)에 의한 작업 대상물(W)의 반송 방향에 대해 평행하게 되어 있다. 그에 따라, 반송부(5)가 작업 대상물(W)을 반송하면, 작업 대상물(W)의 강화층(L1) 표면의 동일 부분에 대해 복수회 레이저 광을 조사한다.

본 실시 형태에서는 에너지가 고출력이 되는 탄산 가스에 의한 레이저 광을 이용하고 있지만, 이러한 레이저 광은 글래스를 투과하지 않고 표면에서 흡수되기 때문에, 가열 부분은 작업 대상물(W)의 강화층(L1)의 표면이 된다. 강화층(L1)과 비강화층(L2)의 경계 부분에 파괴 응력 이상의 열응력을 발생시키기 위해서는, 표면의 열이 강화층(L1)과 비강화층(L2)의 경계 부분까지 전열(傳熱)할 필요가 있다. 그리고, 상기 경계 부분으로의 전열을 효율적으로 행하기 위해서는, 크게 온도차가 발생하도록, 강화층(L1)의 표면을 급속히 가열하면 좋다.

상기한 바와 같이, 복수회 레이저 광을 조사함으로써 각각의 레이저 광의 조사 범위를 좁혀, 작업 대상물(W)의 강화층(L1)의 표면에 도달하였을 때에 갖는 단위 면적당 에너지를 높일 수 있고, 작업 대상물(W)의 강화층(L1)의 표면을 국소적으로 급속히 고온화할 수 있게 된다. 그 때문에, 강화층(L1)으로부터 비강화층(L2)으로 전열하기 쉽고, 비강화층(L2)의 할단에 필요한 온도까지 확실하게 가열할 수 있다. 그리고, 강화층(L1)의 냉각에 의해, 상기 파괴 응력을 넘는 열응력을 발생시킬 수 있게 된다.

또한, 본 실시 형태에서는, 작업 대상물(W)의 강화층(L1) 표면의 동일 부분에 대해 먼저 조사된 레이저 광이, 나중에 조사된 레이저 광보다 작업 대상물(W)의 강화층(L1) 표면에 도달하였을 때에 갖는 단위 면적당 에너지가 높다.

구체적으로는, 도 5a 중 상대적으로 우측에 위치하는 조사 영역(A)이 상대적으로 좌측에 위치하는 조사 영역(A)보다, 조사 영역(A)에 도달하였을 때의 레이저 광이 갖는 단위 면적당 에너지가 높다. 여기서는 레이저 조사부(4) 중 출력이 다른 2종류의 발진기(4a)를 준비하고, 우측 3개의 조사 영역(A)에서 출력이 상대적으로 높은 발진기(4a)에 의해 레이저 광(R1)을 조사시키며, 나머지 5개의 조사 영역(A)에서 출력이 상대적으로 낮은 발진기(4a)에 의해 레이저 광(R2)을 조사시킨다.

또한, 레이저 조사부(4)로부터 출사되는 레이저 광의 출력은, 작업 대상물(W)의 두께나 재질, 작업 대상물(W) 내의 응력 분포, 작업 대상물(W)의 반송 속도(작업 대상물(W)과 레이저 조사부(4)의 상대적인 이동 속도) 등에도 의하는데, 예컨대 출력이 다른 2종류의 발진기(4a)를 준비한 경우, 합계 180와트 정도이다.

또한, 레이저 광의 수속 위치를 조정하고, 조사 영역(A)의 크기를 좁힘으로써, 상기 단위 면적당 에너지를, 도 5a 중 상대적으로 우측에 위치하는 조사 영역(A)이 커지도록 설정해도 무방하다.

이와 같이 하여, 비강화층(L2)측으로의 전열에 영향이 큰, 초기의 가열 타이밍에서 강화층(L1)의 표면을 급속히 고온화하면서, 그 후에는 비강화층(L2)에 전열된 열이 빠져나가지 않도록, 최소한의 보온이 가능할 정도로 강화층(L1)의 표면을 가열한다. 이러한 구성에 의해, 레이저 광에 의한 에너지 소비를 억제하고, 또한 냉각 처리에서는 분사부(6)에 의한 강화층(L1) 표면의 저온화를 신속히 수행할 수 있게 된다.

도 6은, 작업 대상물(W)에 작용하는 응력 분포를 나타내는 그래프이다. 도 6 중 횡축은 작업 대상물(W)의 판 두께에 대한, 작업 대상물(W)의 강화층(L1) 표면으로부터의 깊이의 백분율(작업 대상물(W)의 판 두께 방향을 따른 상대 깊이)을 나타내며, 세로축은 작업 대상물(W)에 작용하는 작업 대상물(W)의 폭 방향(작업 대상물(W)의 표면과 평행하고, 작업 대상물(W)의 반송 방향에 수직인 방향)의 응력을 나타낸다. 여기서는 인장 방향의 응력을 플러스 값, 압축 방향의 응력을 마이너스 값으로 나타낸다. 또한, 도 6 중 일점쇄선은 열응력 작용 전의 초기 응력을 나타내고, 파선은 열응력 작용 후의 최종적인 내부 응력을 나타낸다.

도 6에 도시한 바와 같이, 초기 응력에서 강화층(L1)에는 압축 응력이 작용하고, 비강화층(L2)에는 인장 응력이 작용하며, 강화층(L1)과 비강화층(L2)의 경계 부분의 응력은 거의 0으로 되어 있다.

한편, 열응력을 작용시킨 후의 최종적인 내부 응력은 레이저 광이 조사된, 도 6 중, 좌측(레이저 광이 조사되는 작업 대상물(W)의 표면측)의 강화층(L1)과 비강화층(L2)의 경계 부분에서, 비강화층(L2)의 파괴 응력(σ)을 넘고 있다. 이와 같이 하여 비강화층(L2)은 강화층(L1)의 경계 부분으로부터 할단된다.

(가열 정지 판정 처리 스텝 S150)

도 3으로 되돌아 와서, 레이저 조사부(4)에 의한 복수의 조사 영역(A)이 모두 작업 대상물(W)의 강화층(L1) 표면에서의 할단의 종료 위치에 도달하였는지 여부가 판정되고, 도달하지 않은 경우(S150의 NO), 가열 정지 판정 스텝 S150을 반복하고, 어느 하나가 종료 위치에 도달한 경우(S150의 YES), 가열 정지 처리 스텝 S160으로 처리를 진행한다.

(가열 정지 처리 스텝 S160)

레이저 조사부(4)는 조사 영역(A)이 종료 위치에 도달한 레이저 광의 조사를 정지하고, 작업 대상물(W)의 강화층(L1) 표면의 가열을 정지한다.

(전(全)가열 정지 판정 처리 스텝 S170)

레이저 조사부(4)에 의한 레이저 광의 조사가 모두 정지하였는지 여부가 판정되고, 정지되지 않은 경우(S170의 NO), 가열 정지 판정 처리 스텝 S150으로 처리를 이동하고, 레이저 조사부(4)에 의한 레이저 광의 조사가 모두 정지되어 있는 경우(S170의 YES), 냉각 정지 판정 처리 스텝 S180으로 처리를 이동한다.

(냉각 정지 판정 처리 스텝 S180)

분사부(6)에 의한 냉각 영역(B)이 작업 대상물(W)의 강화층(L1) 표면에서의 할단 종료 위치(작업 대상물(W)의 반송 방향 후단부)에 도달하였는지 여부가 판정되고, 도달하지 않은 경우(S180의 NO), 냉각 정지 판정 스텝 S180을 반복하고, 도달하면(S180의 YES), 냉각·반송 정지 처리 스텝 S190으로 처리를 이동한다.

(냉각·반송 정지 처리 스텝 S190)

분사부(6)는 냉각 매체의 분사를 정지하고, 반송부(5)는 작업 대상물(W)을 소정 위치까지 반송한 후, 작업 대상물(W)의 반송을 정지하고, 후처리 스텝 S200으로 처리를 이동한다.

(후처리 스텝 S200)

다공질 척(3)에 의한 흡인을 정지하고, 작업 대상물(W)을 작업 대상물 할단 장치(1)로부터 취출한다.

도 7a~도 7c는, 작업 대상물(W)의 크랙의 확산 방향에 대해 설명하기 위한 설명도이다. 도 7a에 도시한 바와 같이, 작업 대상물(W)의 반송에 수반되어, 비강화층(L2)의 크랙은 두께 방향으로 확산됨과 동시에, 반송 방향(도면에서 화살표로 표시)을 따라 확산한다.

그리고, 작업 대상물(W)의 반송에 의해, 레이저 광의 조사 영역(A) 및 냉각 영역(B)이, 도 7a~도 7c에서 작업 대상물(W)의 상측단(개시점)으로부터 하측단(종점)까지 이동하고, 도 7b에 도시한 바와 같이, 비강화층(L2)의 크랙이 개시점으로부터 종점까지 확산한다. 그러면, 도 7c에 도시한 바와 같이, 강화층(L1)에서 크랙이 하측단(종점)으로부터 상측단(개시점)을 향해 역방향으로 확산한다. 이에 따라, 작업 대상물(W)이 자동적으로 할단된다.

본원 발명자는 가열 처리 및 냉각 처리를 작업 대상물(W)의 반송 방향 후단부에 도달하기 전에 정지한 경우, 강화층(L1)에서는 크랙이 확산되지 않고, 작업 대상물(W)은 할단되지 않는 것을 실험에 의해 알아내었다.

본 실시 형태의 강화층(L1)의 표면을 가열 및 냉각하는 공정(상기 스텝 S130 내지 스텝 S190)에서는, 작업 대상물(W)에 대한 가열 처리 및 냉각 처리의 개시 위치 및 종료 위치가 작업 대상물(W)의 강화층(L1)의 표면과 측면의 경계(표면의 끝), 즉, 작업 대상물(W)의 양단부이다. 이러한 구성에 의해, 강화층(L1)의 크랙이 끝에서 끝까지 확산되어 작업 대상물(W)을 확실하게 할단할 수 있게 된다.

또한, 강화층(L1)에서 크랙이 종점에서 개시점을 향해 역방향으로 확산되는 이유는 하기와 같을 것으로 추정된다.

레이저 광의 조사 및 냉각 종료 후의 작업 대상물(W)의 표면을 편광 현미경으로 관찰한 바, 레이저 광의 조사 영역(A)에서는 작업 대상물(W)의 표면이 약간 볼록해져 있는 것이 판명되었다. 이는 레이저 광의 조사 영역(A)에서 강화층(L1) 내에 영구 변형이 발생하고 있음을 나타낸다.

도 8a~도 8c는, 강화층(L1) 내에 영구 변형이 발생하는 원리를 설명하기 위한 도면이다. 또한, 이러한 도면에 있어서, 화살표는 강화층(L1) 및 비강화층(L2)에 작용하는 응력의 방향을 나타낸다.

도 8a에 도시한 바와 같이, 작업 대상물(W)에 대해 레이저 광이 조사되면, 강화층(L1)의 표면이 가열되어 강화층(L1) 내에 고온 영역(H)이 형성된다. 또한, 그에 따라, 고온 영역(H) 중 작업 대상물(W)의 폭 방향 중앙부(도 8a에 부호 S로 나타내는 부분. 이하, 변형부라 칭함)에서는 온도가 강화층(L1)의 변형점을 넘어 강화층(L1)의 유동성이 변화(연화)된다. 또한, 그에 따라, 변형부(S)에서는 압축 응력이 저하된다.

한편, 변형부(S) 주위의 강화층(L1)에는 통상의 압축 응력이 작용하고 있으므로, 변형부(S)는, 도 8b에 도시한 바와 같이, 주위의 강화층(L1)으로부터 압축 응력을 받아 폭 방향으로 수축한다(도 8b에서의 점선으로부터 실선으로의 변화 참조). 또한, 그에 따라, 변형부(S)가 작업 대상물(W)의 표면으로부터 약간 볼록해진다. 한편, 비강화층(L2)에는 인장 응력이 작용하고 있다.

작업 대상물(W)의 표면에 냉각 매체가 분사되고, 강화층(L1)의 표면이 냉각되면, 도 8c에 도시한 바와 같이, 변형부(S)의 수축이 유지된다. 그 결과, 변형부(S) 내에 영구 변형이 발생한다. 또한, 비강화층(L2)에는 인장 응력이 작용하고 있으므로, 변형부(S)의 변형이 더욱 커진다. 그러나, 이 상태에서는, 도 4d와 함께 전술한 바와 같이 비강화층(L2)에 크랙이 발생하더라도, 이러한 작용에 의해 변형부(S) 내에 축적된 변형은 변형부(S)의 파괴 강도를 넘지 않는다. 따라서, 변형부(S)에 크랙이 발생하는 경우는 없다.

그런데, 작업 대상물(W)로서 이용되고 있는 강화 글래스의 단부(표면과 측면의 경계)는, 도 9에 부호 V로 나타낸 바와 같이, 모따기 처리되어 있다. 즉, 작업 대상물(W)의 단부에서는 강화층(L1)이 얇게 되어 있고, 그 결과, 작업 대상물(W)의 단부에 형성된 변형부(S)의 파괴 강도도 상대적으로 저하된다. 따라서, 도 7b에 도시한 바와 같이, 레이저 광의 조사 영역(A) 및 냉각 영역(B)이 종점(즉 작업 대상물(W)의 단부)까지 이동하면, 작업 대상물(W)의 단부에서는 변형부(S) 내에 축적된 변형이 변형부(S)의 파괴 강도를 넘어 변형부(S)에 크랙이 발생한다.

그리고, 이 크랙이 기점이 되어 변형부(S) 내에 축적된 변형이 해방되고, 강화층(L1)에 있어서 크랙이 종점으로부터 개시점을 향해 역방향으로 확산되어 작업 대상물(W)이 자동적으로 할단된다.

한편, 작업 대상물(W)에 대한 레이저 광의 조사 및 냉각(이하, 할단 조작이라 칭함)의 종점에서 작업 대상물(W)의 강화층(L1)가 얇게 되어 있지 않으면, 변형부(S) 내에 축적된 변형이 변형부(S)의 파괴 강도를 넘지 못하고, 그 결과, 작업 대상물(W)이 자동적으로 할단되지 않게 된다. 이러한 경우에는, 작업 대상물(W)의 표면에 초기 크랙을 형성함으로써, 할단 조작의 종점에서의 강화층(L1)을 얇게 해 둔다.

상기를 고려한 본 실시 형태에 따른 작업 대상물 할단 방법 및 작업 대상물 할단 장치를 적용한 작업 대상물(W)의 할단의 예를 이하에 들기로 한다.

도 10a~도 10d는, 1장의 작업 대상물(W)을 4장의 소편(W1~W4)으로 할단하는 경우의 할단 순서를 예시하는 작업 대상물(W)의 평면도이다. 작업 대상물(W)은 단부에 모따기(V)가 형성된 강화 글래스다.

먼저, 작업 대상물(W)에 대해, 도 10a에 화살표(B1)로 나타내는 선을 따라 할단 조작을 행한다. 이 경우, 할단 조작의 종점(도 10a 중 E1)에서 작업 대상물(W)의 강화층(L1)이 모따기(V)에 의해 얇게 되어 있다. 그 때문에, 할단 조작의 종료 후, 종점(E1)으로부터 개시점을 향해, 선(B1)을 따라 작업 대상물(W)이 자동적으로 할단되어 소편(WA, WB)을 얻을 수 있다.

이어서, 소편(WA, WB)에 대해, 도 10a에 화살표(B2)로 나타내는 선을 따라 할단 조작을 행한다. 이 경우, 소편(WA)에 대한 할단 조작의 종점(도 10a 중 E2)에서는 강화층(L1)이 얇게 되어 있지 않다. 그 때문에, 할단 조작에 앞서, 종점(E2)에서 소편(WA)의 표면에, 선(B2)을 따라 초기 크랙(C1)를 형성할 필요가 있다. 한편, 소편(WB)에 대한 할단 조작의 종점(도 10a 중 E3)에는 모따기(V)가 형성되어 있기 때문에, 소편(WB)에 대한 할단 조작시 초기 크랙의 형성은 불필요하다.

종점(E2)에 초기 크랙을 형성한 후, 선(B2)을 따라 할단 조작을 행함으로써, 할단 조작의 종료 후, 종점(E2, E3)으로부터 개시점을 향해 선(B2)을 따라 소편(WA, WB)이 자동적으로 할단되어 소편(W1~W4)을 얻을 수 있다.

또한, 소편(WA)의 종점(E2)에 초기 크랙을 형성하는 대신에, 도 10b에 도시한 바와 같이, 소편(WA)을, 도 10a에 도시한 위치로부터 수평으로 180도 반전시킨 후, 선(B2)을 따라 할단 조작을 행할 수도 있다. 이 경우, 소편(WA)에 대한 할단 조작의 종점(도 10b 중 E4)에는 모따기(V)가 형성되어 있으므로, 소편(WA)에 대한 할단 조작시에도 초기 크랙의 형성이 불필요하다.

또는, 도 10c에 도시한 바와 같이, 선(B1)을 따른 작업 대상물(W)의 할단 후, 얻어진 소편(WA, WB)의 할단면 상의 점(S1)을 개시점으로 하여 선(B1)에 수직인 선(B3, B4)을 따라 각각 할단 조작을 행해도 무방하다. 이 경우도, 소편(WA, WB)에 대한 할단 조작의 종점(도 10c 중 E5, E3)에는 모두 모따기(V)가 형성되어 있으므로, 할단 조작에 앞선 초기 크랙의 형성이 불필요하다.

단, 점(S1)으로부터 선(B3)을 따라 소편(WA)의 할단 조작을 행하는 경우에는, 점(S1)의 소편(WB)측을 레이저 광이 조사되지 않도록 상방으로부터 마스크(M1)로 덮는 것이 바람직하다. 마찬가지로, 점(S1)으로부터 선(B4)을 따라 소편(WB)의 할단 조작을 행하는 경우에는, 점(S1)의 소편(WA)측을 레이저 광이 조사되지 않도록 상방으로부터 마스크(M2)로 덮는 것이 바람직하다. 그 이유는, 동일한 점(S1)을 기점으로 하는, 선(B3, B4)을 따른 2회의 할단 조작시에 점(S1)의 근방에서 소편(WA, WB)에 과도하게 레이저 광이 조사됨에 기인하는 문제를 피하기 위함이다.

또는, 도 10d에 도시한 바와 같이, 미리 소편(WA, WB)을 떼어 놓고, 소편(WA, WB)의 할단면 상의 점(S2, S3)를 개시점으로 하여, 선(B1)에 수직인 선(B3, B4)을 따라 각각 할단 조작을 행할 수도 있다. 이 경우도, 도 10c와 마찬가지로, 할단 조작에 앞선 초기 크랙의 형성이 불필요하다, 또한 소편(WA, WB)이 떨어져 있으므로, 선(B3, B4)을 따른 할단 조작이, 떨어진 점(S2, S3)을 개시점으로 하여 행해진다. 따라서, 선(B3, B4)을 따른 할단 조작시에 마스크(M1, M2)가 불필요하다.

또한, 본 실시 형태에 있어서, 강화층(L1)의 표면을 가열 및 냉각하는 공정에서는, 개시 위치로부터 종료 위치까지 직선상으로 작업 대상물(W)을 가열 및 냉각한다. 이러한 구성에 의해, 강화층(L1)에서의 크랙이 직선상으로 확산되기 때문에, 강화층(L1)이 비강화층(L2)의 할단면을 따라 깨끗이 할단되고, 작업 대상물(W)의 품질 열화를 억제할 수 있게 된다.

또한, 상기한 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 전처리로서 스크라이브　홈 등을 설치하지 않고, 후처리로서 굽힘 가공을 할 것도 없이, 작업 대상물(W)을 할단할 수 있으므로, 택트 타임을 단축할 수 있어 신속하게 처리를 수행할 수 있다. 또한, 할단면에 홈의 흔적이 발생하지 않고, 전처리에 의해 크랙이 발생하지도 않는다. 그 때문에, 작업 대상물의 품질의 열화를 억제할 수 있게 된다.

또한, 작업 대상물(W)은 상기 가열 처리 및 냉각 처리가 완료되면, 한번에 할단되기 때문에, 작업 대상물(W)의 보유지지력에 치우침이 있다면, 작업 대상물(W)에 작용하는 응력에 치우침이 발생하여 의도하지 않은 방향으로 크랙이 확산될 가능성이 있다. 본 실시 형태에서는 상기와 같이, 작업 대상물(W)의 이면으로부터 작업 대상물(W)을 균등한 압력으로 지지하고 있기 때문에, 원하는 방향으로 크랙을 확산시켜 작업 대상물(W)을 할단할 수 있게 된다.

상술한 실시 형태에서는, 가열부로서 레이저 조사부(4)를 이용하는 경우에 대해 설명하였지만, 가열부는 강화층(L1)의 표면을 면방향으로 연속하여 가열하여, 강화층(L1) 및 비강화층(L2)에 열을 전달할 수 있으면 되고, 예컨대, 가스 버너 등이어도 무방하다.

또한, 레이저 조사부(4)는 탄산 가스를 매질로 하는 경우에 대해 설명하였지만, 작업 대상물(W)의 강화층(L1)의 표면을 가열할 수 있으면, 다른 매질을 이용해도 무방하다. 예컨대, 보다 짧은 파장으로 작업 대상물(W)(유리)에 대한 투과성이 높은 펄스 레이저 등도 사용 가능하다.

또한, 강화층(L1)의 표면을 가열하는 공정에서는, 강화층(L1)의 표면의 동일 부분에 대해, 복수회 레이저 광을 조사하고, 또한 먼저 조사된 레이저 광이, 나중에 조사된 레이저 광보다, 강화층(L1)의 표면에 도달하였을 때에 갖는 단위 면적당 에너지를 높게 하는 경우에 대해 설명하였지만, 이는 필수 구성이 아니다. 즉, 레이저 광의 조사 영역은 단일일 수도 있고, 복수의 조사 영역의 에너지가 동일할 수도 있다.

또한, 강화층(L1)의 표면을 가열하는 공정 전에, 작업 대상물(W)의 이면으로부터 작업 대상물(W)을 균등한 압력으로 지지하는 경우에 대해 설명하였지만, 작업 대상물(W)의 강화층(L1)의 표면 중 레이저 광의 조사 영역 이외를 지지할 수도 있고, 지지하는 압력이 불균일해도 무방하다.

또한, 상술한 실시 형태에서는 작업 대상물(W)의 이면으로부터 작업 대상물(W)을 균등한 압력으로 지지하는 수단으로서 다공질 척(3)을 이용하는 경우에 대해 설명하였지만, 다공질 척(3)에 한정하지 않고, 예컨대, 작업 대상물(W) 중 레이저 광을 조사하는 표면과 반대의 이면에 점착 테이프를 붙여 지지할 수도 있다. 이 경우, 점착 테이프는 작업 대상물(W)의 이면 전체에 붙여도 되고, 간격을 두고 복수 부분에 붙여도 된다.

이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해 설명하였지만, 본 발명이 이러한 실시 형태에 한정되지 않음은 말할 필요도 없다. 통상의 기술자라면, 특허 청구의 범위에 기재된 범주에서 각종 변경예 또는 수정예를 생각해 낼 수 있음은 분명하고, 그것들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다.

본 발명은 열응력에 의해 작업 대상물을 할단하는 작업 대상물 할단 방법 및 작업 대상물 할단 장치에 이용할 수 있다.

L1 강화층
L2 비강화층
W 작업 대상물
1 작업 대상물 할단 장치
4 레이저 조사부(가열부)
6 분사부(냉각부)

Claims (11)

1. 압축 응력이 작용하고 있는 강화층이 비강화층의 표면에 적층된 작업 대상물을, 작업 대상물의 두께 방향으로 할단하는 작업 대상물 할단 방법으로서,
   상기 강화층의 표면을 상기 두께 방향에 직교하는 방향으로 연속하여 가열하여, 상기 강화층 및 상기 비강화층에 열을 전달하는 공정과,
   가열한 후의 상기 작업 대상물 표면에 냉각 매체를 분사하여, 상기 비강화층에서의 상기 강화층과의 경계 부분에, 상기 비강화층의 파괴 응력 이상의 열응력을 발생시키는 공정을 포함하는 작업 대상물 할단 방법.
2. 압축 응력이 작용하고 있는 강화층이 비강화층의 표면에 적층된 작업 대상물을, 작업 대상물의 두께 방향으로 할단하는 작업 대상물 할단 방법으로서,
   상기 강화층의 표면을 상기 두께 방향에 직교하는 방향으로 연속하여 가열하여, 상기 강화층 및 상기 비강화층에 열을 전달하는 공정과,
   가열한 후의 상기 작업 대상물 표면에 냉각 매체를 분사하여, 상기 비강화층에서의 상기 강화층과의 경계 부분에, 상기 두께 방향으로 크랙을 발생시키는 공정을 포함하는 작업 대상물 할단 방법.
3. 압축 응력이 작용하고 있는 강화층이 비강화층의 표면에 적층된 작업 대상물을, 작업 대상물의 두께 방향으로 할단하는 작업 대상물 할단 방법으로서,
   상기 강화층의 표면을 상기 두께 방향에 직교하는 방향으로 연속하여 가열하여, 상기 강화층 및 상기 비강화층에 열을 전달하는 공정과,
   가열한 후의 상기 작업 대상물 표면에 냉각 매체를 분사하는 공정과,
   상기 강화층의 표면을 가열하는 공정 및 가열 후의 상기 작업 대상물 표면에 냉각 매체를 분사하는 공정의 종료 후, 상기 작업 대상물에, 이들 공정 종료 위치로부터 개시 위치를 향해 크랙을 발생시키는 공정을 포함하는 작업 대상물 할단 방법.
4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 강화층의 표면을 가열하는 공정에서는, 가열 처리의 개시 위치 및 종료 위치가 상기 작업 대상물의 표면과 측면의 경계인 작업 대상물 할단 방법.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 강화층의 표면을 가열하는 공정에서는, 상기 개시 위치로부터 상기 종료 위치까지 직선상(狀)으로 상기 작업 대상물을 가열하는 작업 대상물 할단 방법.
6. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 강화층의 표면을 가열하는 공정에서는 레이저 광을 조사하여 가열하는 작업 대상물 할단 방법.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 레이저 광은 탄산 가스를 매질로 하여 생성된 것인 작업 대상물 할단 방법.
8. 청구항 6에 있어서,
   상기 강화층의 표면을 가열하는 공정에서는, 상기 작업 대상물 표면의 동일 부분에 대해 복수회 레이저 광을 조사하고, 또한 먼저 조사된 레이저 광이, 후에 조사된 레이저 광보다, 작업 대상물 표면에 도달하였을 때 갖는 단위 면적당 에너지가 높은 작업 대상물 할단 방법.
9. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 강화층의 표면을 가열하는 공정 전에, 상기 작업 대상물의 이면으로부터 상기 작업 대상물을 균등한 압력으로 지지하는 공정을 더 포함하는 작업 대상물 할단 방법.
10. 압축 응력이 작용하고 있는 강화층이 비강화층의 표면에 적층된 작업 대상물을, 작업 대상물의 두께 방향으로 할단하는 작업 대상물 할단 장치로서,
    상기 강화층의 표면을 상기 두께 방향에 직교하는 방향으로 연속하여 가열하여, 상기 강화층 및 상기 비강화층에 열을 전달하는 가열부와,
    가열된 후의 상기 작업 대상물 표면에 냉각 매체를 분사하여, 상기 비강화층에서의 상기 강화층과의 경계 부분에, 상기 비강화층의 파괴 응력 이상의 열응력을 발생시키는 냉각부를 구비하는 작업 대상물 할단 장치.
11. 압축 응력이 작용하고 있는 강화층이 비강화층의 표면에 적층된 작업 대상물을, 작업 대상물의 두께 방향으로 할단하는 작업 대상물 할단 장치로서,
    상기 강화층의 표면을 상기 두께 방향에 직교하는 방향으로 연속하여 가열하여, 상기 강화층 및 상기 비강화층에 열을 전달하는 가열부와,
    가열된 후의 상기 작업 대상물 표면에 냉각 매체를 분사하는 냉각부를 구비하고,
    상기 가열부에서의 가열과, 상기 냉각부에서의 냉각의 종료 위치가, 상기 가열 및 상기 냉각 종료 후의 상기 작업 대상물에, 상기 종료 위치로부터 상기 가열 및 상기 냉각의 개시 위치를 향해 크랙을 발생시키도록 정해져 있는 작업 대상물 할단 장치.

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