WO2012132973A1 - 板状ガラス部材の割断方法、および板状ガラス部材の割断装置 - Google Patents

板状ガラス部材の割断方法、および板状ガラス部材の割断装置 Download PDF

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WO2012132973A1
WO2012132973A1 PCT/JP2012/056909 JP2012056909W WO2012132973A1 WO 2012132973 A1 WO2012132973 A1 WO 2012132973A1 JP 2012056909 W JP2012056909 W JP 2012056909W WO 2012132973 A1 WO2012132973 A1 WO 2012132973A1
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glass member
discharge
cleaving
plate
temperature
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PCT/JP2012/056909
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French (fr)
Inventor
泰成 岩永
Original Assignee
旭硝子株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28D—WORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D1/00—Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor
    • B28D1/22—Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor by cutting, e.g. incising
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B33/00—Severing cooled glass
    • C03B33/09—Severing cooled glass by thermal shock

Definitions

  • the present invention is a glass substrate for flat panel display (FPD) typified by flat glass for buildings, automobiles, decorations, furniture, etc., and displays of portable terminals such as PC displays, mobile phones and PDAs, or
  • the present invention relates to a method for cleaving a sheet glass member used as a glass substrate for solar cells, a touch panel, etc., or a cover glass for FPDs, solar cells and the like, and a cleaving device for a sheet glass member.
  • a crack is formed in a direction substantially perpendicular to the surface of the brittle material substrate by rolling while pressing a cutter wheel or the like on the surface of the brittle material substrate.
  • a method of cleaving by applying a mechanical pressing force in the vertical direction along the crack is widely performed.
  • a brittle material substrate is cleaved using a cutter wheel, small fragments called cullet are generated, and the surface of the brittle material substrate may be damaged by the cullet.
  • microcracks are easily generated at the edge of the brittle material substrate after cleaving, and the brittle material substrate may be cracked due to the microcracks. For this reason, usually, after cleaving, the surface and edges of the brittle material substrate are washed and polished to remove cullet and microcracks.
  • a method of cleaving a brittle material substrate by heating the brittle material substrate below the melting temperature by irradiation with a laser beam such as a CO 2 laser beam has been put into practical use.
  • the substrate surface is cleaved by irradiating the substrate surface with laser light and moving the irradiation position along the planned cleaving line on the substrate surface.
  • a part of the laser beam is absorbed by the substrate material and the temperature becomes higher than that of the surroundings, so that compressive stress (thermal stress) acts due to thermal expansion.
  • Patent Documents 1 and 2 disclose a cleaving method using laser light irradiation.
  • the brittle material substrate is a glass substrate
  • laser light having a wavelength in the far-infrared region such as a CO 2 laser
  • heating by laser light irradiation is surface heating, so that it is necessary to lengthen the heating time in order to give thermal stress necessary for cleaving.
  • the cutting accuracy may be inferior.
  • an ordinary glass plate has a low light absorptance, and its energy is hardly absorbed. Impurities must be added and can only be used for limited glass products.
  • Patent Document 3 there is a method of using a high-frequency heating based on the dielectric loss of the material or a subsequent combination of cooling means for cleaving the brittle material.
  • a high-frequency electrode having a shape whose cross-section can be approximated to a planned cutting line is brought into contact with both surfaces of a brittle material, a thermal stress is generated in a region sandwiched between the electrodes, and a frequency at which sufficient heating is performed to perform the cutting.
  • the high frequency voltage is applied.
  • the brittle material and the high-frequency electrode are brought into contact with each other.
  • heating by applying a high-frequency voltage is possible without bringing the brittle material and the high-frequency electrode into contact.
  • discharge occurs from the high-frequency electrode toward the substrate.
  • the brittle material substrate is a glass substrate
  • the inside of the substrate can be heated and the thermal stress necessary for cleaving can be applied. It is possible to solve the above-mentioned problems when using the.
  • the discharge mechanism (mechanism for applying a high-frequency voltage) is generally lower in cost than the laser light irradiation mechanism, the substrate can be cleaved at a lower cost.
  • the breaking line may not proceed along the trajectory scanned by the electric discharge, and improvement of the breaking accuracy is a problem.
  • the present invention provides a cleaving method for a sheet glass member and a sheet glass member which are excellent in cleaving accuracy and can cleave a sheet glass member having a wide composition at a low cost.
  • An object of the present invention is to provide a cleaving apparatus.
  • the present invention performs discharge on the surface of the sheet glass member toward the planned cutting line of the sheet glass member, and scans the discharge along the planned cutting line.
  • a method for cleaving a sheet glass member is provided.
  • the glass peak temperature may be specified based on at least one of the emission intensity of the discharge and the emission spectrum of the discharge.
  • the scanning speed of discharging of the plate-like glass member and V a, the output of the discharge and P a, the scanning speed of discharging of the plate-like glass member is V a
  • the present invention also provides a stage for supporting the sheet glass member, a discharge electrode disposed at a position facing the surface of the sheet glass member, a high-frequency AC power source connected to the discharge electrode, and a control of the high-frequency AC power source A mechanism, a scanning mechanism for scanning the discharge electrode with respect to the stage, and a temperature measuring means for measuring the surface temperature of the sheet glass member,
  • the said control mechanism provides the cleaving apparatus of the plate-shaped glass member which controls the said high frequency alternating current power supply based on the surface temperature of the said plate-shaped glass member measured by the said temperature measurement means.
  • the cleaving device for a plate-like glass member of the present invention further comprises detection means for detecting at least one of the emission intensity of the discharge from the discharge electrode and the emission spectrum of the discharge, and the control mechanism is configured to detect the detection.
  • the high-frequency AC power supply is controlled based on at least one of the emission intensity of the discharge detected by the means and the emission spectrum of the discharge.
  • the high-frequency AC power source is preferably a high-frequency AC power source using a Tesla coil.
  • the scanning mechanism may be a mechanism for moving the stage relative to the discharge electrode, or the discharge electrode may be moved relative to the stage.
  • a relatively moving mechanism may be used.
  • the glass sheet member is internally heated by electric discharge, the glass sheet member having a wide composition can be cleaved at a low cost.
  • the discharge output based on the glass peak temperature
  • the internal temperature of the sheet glass member can always be maintained in a temperature range preferable for the cleaving of the sheet glass member.
  • the cleaving accuracy is improved.
  • the cleaving speed and cleaving accuracy of the sheet glass member are improved. Can do.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing one configuration example of a mechanism for cleaving a sheet glass member by electric discharge.
  • FIG. 2 is a schematic view showing a main part of the cleaving apparatus for a sheet glass member of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing one configuration example of a mechanism for cleaving a sheet glass member by electric discharge.
  • the discharge electrode 10 and the counter electrode 20 are spaced apart by a predetermined distance.
  • the plate-like glass member 200 to be cleaved is disposed between the discharge electrode 10 and the counter electrode 20.
  • the discharge electrode 10 and the counter electrode 20 are connected to a high frequency AC power supply 30.
  • a discharge 100 is formed on the surface of the glass sheet member 200 (upper surface in FIG. 1) from the discharge electrode 10 toward the planned cutting line 220.
  • a discharge 100 is formed on the surface of the glass sheet member 200 (the lower surface in FIG. 1) from the counter electrode 20 toward the planned cutting line 220. Is done.
  • the discharge electrode 10 is located above the planned cutting line 220 of the plate-like glass member 200 and scans in the direction of the arrow along the planned cutting line 220. As a result, the discharge 100 scans in the direction of the arrow along the planned cutting line 220. As shown in FIG.
  • the scanning of the discharge electrode includes the scanning of the counter electrode.
  • the scan of discharge from the discharge electrode includes the scan of discharge from the counter electrode.
  • the scanning of the discharge electrode 10 in the above is based on relative movement between the discharge electrode 10 and the sheet glass member 200, and the sheet glass member 200 may be moved in the direction opposite to the arrow.
  • the portion of the glass sheet member 200 where the discharge 100 is formed that is, the portion immediately below the discharge electrode 10 (the portion immediately above the counter electrode 20) is internally heated by the discharge 100, and its temperature is higher than the surroundings. Therefore, compressive stress (thermal stress) acts by thermal expansion. As the reaction, a tensile stress acts in the direction orthogonal to the planned cutting line 220 behind the scanning direction of the discharge 100, and a crack 210 is formed in the sheet glass member 200.
  • the plate-like glass member 200 is cleaved by the crack 210 extending over the entire length of the plate-like glass member 200. When the plate-like glass member is cleaved by the above-described mechanism, it is important to maintain the internal temperature of the plate-like glass member in a preferable temperature range for cleaving the plate-like glass member.
  • the discharge (discharge) on the upper and lower surfaces of the sheet glass member 200 from the interelectrode discharge between the discharge electrode 10 and the counter electrode 20.
  • the temperature of the plate glass member 200 is low, the dielectric loss of the glass constituting the plate glass member 200 is small, and the plate shape is caused by creeping discharge on the surface (upper surface and lower surface) of the plate glass member 200.
  • the surface heating of the glass member 200 becomes dominant.
  • the dielectric loss of the glass which comprises this plate-shaped glass member 200 increases with the raise of the temperature of the plate-shaped glass member 200, the internal heating of this plate-shaped glass member 200 becomes dominant.
  • the temperature of the plate-like glass member 200 is further increased, the discharge 100 shifts to the arc discharge region due to an increase in dielectric loss and a decrease in resistivity of the glass constituting the plate-like glass member 200, and the plate-like glass member.
  • the glass constituting the glass melts, and the cleaving accuracy of the plate-like glass member 200 is deteriorated.
  • the temperature of the plate-like glass member 200 is set to a temperature range where the internal heating of the plate-like glass member 200 is dominant. It is necessary to maintain the internal temperature of the member. However, it is difficult to measure the internal temperature of the sheet glass member when the sheet glass member is cleaved by discharge.
  • the temperature (glass peak temperature) near the peak temperature on the surface of the plate-like glass member 200 is measured, and the discharge output is controlled based on the measured temperature. More specifically, by controlling the discharge output based on the measured glass peak temperature, the internal temperature of the sheet glass member 200 is set to a temperature range in which the internal heating of the sheet glass member 200 becomes dominant. maintain. In addition, based on the measurement result of the glass peak temperature which is the surface temperature of the plate-like glass member 200, the internal temperature of the plate-like glass member 200 is maintained in a temperature range where the internal heating of the plate-like glass member 200 becomes dominant.
  • the composition of the glass constituting the sheet glass member to be cleaved the thickness of the sheet glass member, the distance between the electrodes (distance between the discharge electrode 10 and the surface (upper surface) of the sheet glass member 200, the counter electrode 20 and the surface (lower surface) of the sheet glass member 200), the glass peak temperature, which is the surface temperature of the sheet glass member, according to the voltage and frequency of the high frequency alternating current applied from the high frequency alternating current power supply 30.
  • the internal temperature of the sheet glass member may be specified. Then, based on the specified relevance and the measured glass peak temperature, the discharge output is controlled so that the internal temperature of the sheet glass member 200 becomes a temperature range in which the internal heating is dominant. That's fine. The procedure for controlling the discharge output will be described later.
  • the central portion of the discharge 100 is usually the highest in temperature, and becomes the peak temperature on the surface of the plate-like glass member 200.
  • a radiation thermometer is used for measuring the surface temperature
  • the temperature near the peak temperature on the surface of the plate-like glass member 200 is defined as the glass peak temperature.
  • the part where the glass peak temperature is measured is preferably as close as possible to the central part of the discharge 100 as long as no erroneous detection of the discharge 100 occurs. Since how far away from the central portion of the discharge 100 the erroneous detection of the discharge 100 varies depending on the temperature measuring means used, it may be appropriately selected according to the temperature measuring means used. When the temperature measuring means to be used is not affected by the discharge 100 such as erroneous detection, the glass peak temperature may be measured at the central portion of the discharge.
  • the temperature is measured not along the central portion of the discharge 100 but behind the planned cutting line 220 with respect to the portion.
  • the measured value of the glass peak temperature cannot be used for controlling the discharge output in the vicinity of the cleaving start point.
  • the relationship between the emission intensity or emission spectrum of the discharge and the glass peak temperature is specified, at least one of the emission intensity and emission spectrum of the discharge is detected, and the detected emission intensity is detected.
  • the glass peak temperature can be identified based on at least one of the emission spectrum and the identified relevance.
  • the glass peak temperature is specified based on the light emission intensity without limiting the wavelength band of light emission by the discharge.
  • the glass peak temperature is specified based on the emission spectrum of the discharge, an arbitrary wavelength is specified in the emission due to the discharge, and the glass peak temperature is specified based on the emission intensity of the wavelength.
  • the glass peak temperature is specified based on at least one of the detected emission intensity and emission spectrum, it should be noted that there are other factors that affect the relationship between the two.
  • the distance between the electrodes the distance between the discharge electrode 10 and the surface (upper surface) of the sheet glass member 200, the surface of the counter electrode 20 and the sheet glass member 200 (lower surface)).
  • the composition of the glass constituting the plate-like glass member 200, the thickness of the plate-like glass member 200, the voltage and frequency of the high-frequency AC applied from the high-frequency AC power supply 30, and the like are indispensable to consider the influence of these other factors.
  • the discharge scanning speed and the discharge output may be changed depending on the cleaving stage. Specifically, the discharge scanning speed and the discharge output may be changed near the start point and end point of the cleaving. At the starting point of cleaving, discharge between the upper and lower surfaces of the glass sheet member 200 between the discharge electrode 10 and the counter electrode 20 (between the discharge electrode 10 and the upper surface of the glass sheet member 200). , And the discharge between the counter electrode 20 and the lower surface of the sheet glass member 200). This transition is affected by the spatial impedance and the scanning speed of the discharge 100.
  • the temperature of the sheet glass member 200 is low near the starting point of the cleaving, and the surface heating of the sheet glass member 200 tends to be dominant. Further, in the vicinity of the cleaving start point, it is necessary to increase the internal heating in order to cause the crack 210 in the plate-like glass member 200 and develop the crack 210.
  • the scanning speed and discharge output of the discharge in the vicinity of the starting point of the cleaving, the section in which the cleaving proceeds to some extent and the internal heating of the sheet glass member 200 is dominant (hereinafter referred to as “ If the conditions are the same as those of the “cleaving central section”), the internal heating of the glass sheet member 200 becomes insufficient, and the crack growth rate may decrease, or the cracks may not progress in some cases. In addition, the cleaving accuracy may be deteriorated.
  • the sheet glass member is divided due to the progress of the crack at the cleaving end point. Due to the reason that thermal stress is less likely to occur, the rate of crack growth may be reduced, or in some cases, crack growth may stop. In addition, the cleaving accuracy may be deteriorated.
  • the plate-like glass member to be cleaved is tempered glass having a compressive stress layer introduced on the surface by heat treatment, a problem opposite to the above occurs near the end point of cleaving.
  • the tempered glass has a tempered compressive stress layer formed on the surface of the plate-like glass member, thereby forming a region having a tensile stress value of 10 MPa or more at the center in the thickness direction of the plate-like glass member.
  • the plate-like glass member in which the reinforced compressive stress layer is not formed on the surface may be referred to as non-tempered glass.
  • This non-tempered glass means that the tensile stress value at the center in the thickness direction of the sheet glass member is less than 10 MPa. The same applies to the following in this specification.
  • the above-described problem can be solved by changing the discharge scanning speed and discharge output near the cleaving start point and end point from these conditions in the cleaving central section.
  • the internal temperature of the sheet glass member can be raised to a temperature range where the internal heating is dominant by increasing the discharge output as compared with the central section of the cleaving.
  • a crack is generated in the sheet glass member, and sufficient internal heating can be performed to propagate the crack. Thereby, the fall of the progress rate of a crack and the deterioration of the cleaving precision are suppressed.
  • the internal temperature of the sheet glass member can be increased to a temperature range in which internal heating is dominant by reducing the discharge scanning speed in the vicinity of the cleaving start point as compared with the central section of the cleaving. Further, in the vicinity of the cleaving start point, a crack is generated in the sheet glass member, and sufficient internal heating can be performed to propagate the crack. Thereby, the fall of the progress rate of a crack and the deterioration of the cleaving precision are suppressed.
  • the plate-like glass member to be cut is non-tempered glass
  • Sufficient internal heating can be performed. Thereby, the progress rate of cracks and the degradation of cleaving accuracy are suppressed.
  • by lowering the discharge scanning speed than in the central section of the cleaving it is possible to perform internal heating sufficient to cause the crack to develop in the vicinity of the end point of the cleaving. Thereby, the fall of the progress rate of a crack and the deterioration of the cleaving precision are suppressed.
  • the plate-like glass member to be cleaved is tempered glass
  • the self-running of the crack is prevented and the degradation of cleaving accuracy is suppressed by making the discharge output higher than the central section of cleaving near the end point of cleaving. be able to.
  • the self-running of the cracks can be prevented and the degradation of the cleaving accuracy can be suppressed.
  • the breaking method of the present invention is the crack propagation rate in the plate-like glass member when the P a and V b when the scanning speed V a of the discharge, the crack growth rate V b, based on the relative velocity, the discharge of the scanning speed V a, and, among the discharge power P a, and controls at least one.
  • the crack propagation speed V b becomes slower than the discharge scanning speed V a in the vicinity of the cleaving end point.
  • the control to lower the scanning speed V a of the discharge, and, among the control to increase the discharge power P a it may be carried at least one.
  • the crack propagation speed V b becomes faster than the discharge scanning speed V a due to the self-running of the crack in the vicinity of the end point of the cutting.
  • the control to lower the scanning speed V a of the discharge, and, among the control to increase the discharge power P a may be carried at least one.
  • the sheet glass member is cleaved by the discharge at the portion immediately below the discharge electrode 10 of the plate glass member 200 (the portion immediately above the counter electrode 20). This is because, after the compressive stress acts by being internally heated by the above, tensile stress acts behind the planned cutting line from the internally heated portion as a reaction. This tensile stress acts when the internally heated portion of the sheet glass member is subsequently cooled.
  • the glass sheet member 200 in order to promote the action of tensile stress, the glass sheet member 200 may be cooled behind the planned cleaving line 220 from the discharge electrode 10 (counter electrode 20).
  • the cleaving device of the present invention includes a stage for supporting a sheet glass member, a discharge electrode disposed at a position facing the surface of the sheet glass member, a high-frequency AC power source connected to the discharge electrode, It has a control mechanism, a scanning mechanism for scanning the discharge electrode with respect to the stage, and a temperature measuring means for measuring the surface temperature of the sheet glass member.
  • the stage supports one surface of the glass sheet member (the back surface in the case of the glass sheet member 200 shown in FIG. 1, hereinafter referred to as “back surface”).
  • the stage may support the entire back surface of the plate-like glass member, or may support a part of the back surface.
  • the back surface of the plate-like glass member may be adsorbed and fixed to the stage, or may be adhesively fixed to the stage.
  • the discharge electrode is preferably a material that is excellent in conductivity, has a high melting point, and is not easily oxidized. Specific examples of such materials include noble metals such as gold, platinum and palladium or alloys thereof, and platinum or palladium or alloys thereof are particularly preferable.
  • the distance between the discharge electrode and the surface of the sheet glass member is not particularly limited as long as a discharge can be formed between the discharge electrode and the surface of the sheet glass member, but is preferably 0 mm to 10 cm. 0 mm to 10 mm is more preferable, and 0.05 mm to 5 mm is even more preferable.
  • 0 mm means a state in which the discharge electrode is in contact with the surface of the sheet glass member.
  • the high-frequency AC power supply is not particularly limited as long as it can generate a high-frequency AC current capable of forming a discharge.
  • Specific examples include, for example, a high frequency AC power source using a resonance transformer such as a Tesla transformer (that is, a high frequency AC power source using a Tesla coil), a flyback transformer, a high output high frequency generator, and a high frequency semiconductor chopper. It is done.
  • a high-frequency AC power source using a Tesla coil can realize a reduction in size and cost, and can minimize the distance from the high-frequency AC power source to the discharge electrode, thereby preventing a high voltage drop in the transmission path. To preferred.
  • FIG. 2 is a schematic view showing a main part of the cleaving apparatus of the present invention, in which discharge electrodes (discharge electrode 10 and counter electrode 20) disposed at positions facing the surface of the sheet glass member 200, the discharge electrodes At least one of the high-frequency AC power supply 30 connected to 10, the temperature measuring means 40 for measuring the surface temperature of the sheet glass member 200, the emission intensity of the discharge 100 from the discharge electrode 10, and the emission spectrum of the discharge 100.
  • a detecting means 50 for detecting is shown. The detection means 50 will be described later.
  • the high frequency generator 31 drives the high frequency drive output stage 32.
  • the high frequency drive output stage 32 is connected to the primary coil 33 of the Tesla coil.
  • the secondary coil 34 of the Tesla coil is connected to the discharge electrode (the discharge electrode 10 and the counter electrode 20).
  • the high-frequency AC power supply has a voltage of 10 V to 10 7 V, more preferably 100 V to 10 6 V, more preferably 100 V to 10 5 V, and a frequency of 1 kHz to 10 GHz, more preferably 10 kHz to 1 GHz, still more preferably 100 kHz to It is preferable to generate a high frequency alternating current of 100 MHz.
  • the discharge electrode 10 and the counter electrode 20, and the plate-like glass member 200 positioned between them are in a nitrogen atmosphere or an argon atmosphere at a pressure of 1 Pa to 100 MPa, more preferably 1 kPa to 1 MPa. It is preferable to place it below.
  • the temperature measuring means 40 is not particularly limited as long as the surface temperature of the sheet glass member 200 can be measured. However, in order to measure the glass peak temperature, a non-contact type surface temperature measuring means is preferable. As the non-contact type surface temperature measuring means, for example, a radiation thermometer, thermography, optical thermometer or the like can be used. Among these, a radiation thermometer is preferable because of its high response.
  • the temperature measuring means 40 measures the temperature of the upper surface of the plate-like glass member 200, but a plurality of temperature measuring means are provided to measure the temperatures of both surfaces (upper surface and lower surface) of the plate-like glass member 200. You may measure.
  • the control mechanism of the high-frequency AC power supply 30 controls the high-frequency AC power supply 30 based on the surface temperature of the glass sheet member 200 measured by the temperature measuring means 40.
  • the control mechanism of the high-frequency AC power supply 30 may be configured as a control mechanism that is independent from the high-frequency AC power supply 30, or a control mechanism provided in the high-frequency AC power supply 30 itself or a control provided in a component of the high-frequency AC power supply. A mechanism can also be used. In FIG. 2, the control mechanism with which the high frequency generator 31 of the high frequency alternating current power supply 30 is provided is utilized.
  • the high frequency AC power supply 30 is controlled based on the surface temperature of the plate-like glass member 200 measured by the temperature measuring means 40 in the cleaving method of the present invention. This is because the discharge output is controlled based on this. Therefore, the control of the high-frequency AC power supply 30 referred to here is control related to the control of the discharge output, and is control of any one or a plurality of high-frequency AC voltages and frequencies from the high-frequency AC power supply, This controls the discharge output.
  • the control of the high-frequency AC power supply 30 of FIG. 2 by controlling the frequency at the high-frequency generator 31 using the control mechanism provided in the high-frequency generator 31, Any one or more of these are controlled, and thereby the discharge output is controlled.
  • the cleaving apparatus of the present invention includes the light emission intensity of the discharge 100 from the discharge electrode 10 in addition to the temperature measuring means 40 that measures the surface temperature of the sheet glass member 200, and It is preferable to have detection means 50 for detecting at least one of the emission spectrum of the discharge 100.
  • detection means 50 for detecting at least one of the emission spectrum of the discharge 100.
  • the cleaving apparatus of the present invention has the detection means 50 for detecting at least one of the emission intensity of the discharge 100 from the discharge electrode 10 and the emission spectrum of the discharge 100, the light emission detected by the detection means 50
  • the discharge output can be controlled based on at least one of the intensity and the emission spectrum. More specifically, the glass peak temperature is specified based on at least one of the light emission intensity and the light emission spectrum detected by the detection means 50, and the control mechanism uses the high frequency AC power supply 30 based on the specified glass peak temperature. Can be controlled.
  • the detection means 50 may detect either one of the emission intensity of the discharge 100 from the discharge electrode 10 and the emission spectrum of the discharge 100 or may detect both. . Specific examples of such detection means include a light meter, a spectroscope, and the like.
  • the scanning mechanism that scans the discharge electrode relative to the stage may be a mechanism that moves the stage relative to the discharge electrode, or relative to the stage. It may be a mechanism for moving the In the former case, for example, a stage connected to the driving device may be used, and the stage may be moved relative to the discharge electrode. In the latter case, the discharge electrode may be connected to the drive device and the discharge electrode may be moved relative to the stage.
  • the drive mechanism connected to the stage or the drive device connected to the discharge electrode may have a general configuration, for example, an actuator.
  • the cleaving apparatus of the present invention may further include a cooling mechanism that cools the sheet glass member behind the discharge electrode along the planned cutting line of the sheet glass member.
  • a cooling mechanism that cools the sheet glass member behind the discharge electrode along the planned cutting line of the sheet glass member.
  • the cooling mechanism include a mechanism in which a coolant such as a gas, a liquid, or an aerosol is sprayed on the surface of the plate-like glass member.
  • glass substrates for flat panel displays typified by flat glass for buildings, automobiles, decorations, furniture, etc.
  • displays of portable terminals such as PC displays, mobile phones and PDAs.
  • plate-like glass members such as glass substrates for solar cells and touch panels, or cover glasses for FPDs and solar cells.
  • the composition of the glass constituting the plate-like glass member also varies depending on the application, and examples thereof include soda lime glass and alkali-free glass.
  • the thickness of the sheet glass member varies depending on its use. For example, in the case of a plate-like glass member used as a plate glass for construction, automobile use, decoration use, furniture use, etc., it is 1 to 20 mm. In the case of a glass substrate for FPD, a glass substrate for solar cells, a touch panel or the like, or a plate-like glass member used as various cover glasses, the thickness is 0.05 to 3 mm.
  • Discharge electrode 20 Counter electrode 30: High frequency AC power supply 31: High frequency generator 32: High frequency drive output stage 33: Primary coil 34: Secondary coil 40: Temperature measurement means 50: Detection means 100: Discharge 200: Sheet glass Member 210: Crack 220: Planned cutting line

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Abstract

　本発明は、板状ガラス部材の割断予定線に向けて、該板状ガラス部材の表面に対し放電を行い、該割断予定線に沿って放電を走査することによって、該板状ガラス部材を割断する方法であって、前記板状ガラス部材の表面におけるピーク温度近傍となる温度（ガラスピーク温度）を測定し、該測定された温度に基づき、放電出力を制御する板状ガラス部材の割断方法に関する。

Description

板状ガラス部材の割断方法、および板状ガラス部材の割断装置
　本発明は、建築用、自動車用、装飾用、家具用等の板ガラスや、ＰＣのディスプレイや携帯電話、ＰＤＡ等の携帯端末のディスプレイに代表されるフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）用のガラス基板、または、太陽電池用、タッチパネル用等のガラス基板、あるいは、ＦＰＤ、太陽電池等のカバーガラスとして用いられる板状ガラス部材の割断方法、および板状ガラス部材の割断装置に関する。
　従来、ガラス基板の脆性材料基板の割断方法としては、脆性材料基板の表面にカッターホイール等を圧接させながら転動させて、脆性材料基板の表面に対して略垂直方向のクラックを形成し、形成されたクラックに沿って垂直方向に機械的な押圧力を加えて割断する方法が広く行われていた。
　しかし、通常、カッターホイールを用いて脆性材料基板の割断を行った場合、カレットと呼ばれる小破片が発生し、このカレットによって脆性材料基板の表面にキズがつくことがあった。また、割断後の脆性材料基板の端部にはマイクロクラックが生じやすく、このマイクロクラックを起因として脆性材料基板の割れが発生することがあった。このため、通常は割断後に、脆性材料基板の表面及び端部を洗浄及び研磨して、カレットやマイクロクラック等を除去していた。
　近年、ＣＯ2レーザビーム等のレーザ光照射により、溶融温度未満で脆性材料基板を加熱して、脆性材料基板を割断する方法が実用化されつつある。この方法では、基板表面にレーザ光を照射し、その照射位置を基板表面の割断予定線に沿って移動させることで基板を割断する。レーザ光照射位置では、レーザ光の一部が基板材料に吸収され、温度が周囲に比べて高温になるので、熱膨張により圧縮応力（熱応力）が作用する。その反作用として、レーザ光の照射位置の移動方向後方では、割断予定線と直交する方向に引張応力が作用し、基板が割断される。この方法では、熱応力を利用するため、工具を直接、基板に接触させることがなく、割断面はマイクロクラック等の少ない平滑な面となり、基板の強度が維持される。すなわち、レーザ光照射を用いた割断方法は、非接触加工であるため、上記した潜在的欠陥の発生が抑えられ、割断を行った際に脆性材料基板に発生する割れ等の損傷が抑えられる。レーザ光照射を用いた割断方法は、例えば、特許文献１～２に開示されている。
　ところが、脆性材料基板がガラス基板の場合、レーザ光の吸収特性によって問題が生じる。ＣＯ2レーザなどの遠赤外領域の波長のレーザ光を使用した場合、レーザ光照射による加熱が表面加熱となるため、割断に必要な熱応力を与えるには加熱時間を長くする必要がある。このため、ガラス基板上におけるレーザ光の形状を割断予定線に沿った細長い形状とする必要があり、割断線を曲線とすることが困難である。また、割断線が直線の場合であっても割断精度が劣るおそれがある。
　一方、ＹＡＧレーザなどの可視光から近赤外領域の波長のレーザを使用した場合、通常のガラス板では光線吸収率が低く、そのエネルギーはほとんど吸収されないため、エネルギーを吸収させるためにガラス中に不純物を入れる必要があり、限定されたガラス製品にしか使用できない。
　これに対し、特許文献３に記載されているような、脆性材料の割断に材料の誘電損失に基づく高周波加熱、あるいはそれに続く冷却手段の併用を用いる方法がある。この方法では、脆性材料の両面に、断面が割断予定線に近似できる形状の高周波電極を接触させ、電極にはさまれた領域に熱応力を発生させ、割断を行うに十分な加熱をする周波数の高周波電圧を印加する。同文献では脆性材料と、高周波電極と、を接触させているが、脆性材料と、高周波電極と、を接触させなくても高周波電圧の印加による加熱は可能である。この場合、高周波電極から基板に向けて放電が生じる。この方法では、脆性材料基板がガラス基板であっても、基板に向けて放電を行うことで、該基板内部を加熱し、割断に必要な熱応力を与えることができるので、割断にレーザ光照射を用いた場合における上記した問題を解消することができる。
　しかも、放電機構（高周波電圧を印加する機構）は、レーザ光照射機構よりも一般に低コストであるので、より低コストで基板を割断することができる。
日本国特開２０１０－９０００９号公報 日本国特開２０１０－２５３７５２号公報 日本国特開２００７－５５０７２号公報
　しかしながら、放電により基板内部を加熱する方法には、放電を走査した軌跡通りに割断線が進行しない場合があり、割断精度の向上が課題である。
　本発明は、上記した従来技術における問題点を解決するため、割断精度に優れ、かつ、幅広い組成の板状ガラス部材を低コストで割断できる、板状ガラス部材の割断方法、および板状ガラス部材の割断装置を提供することを目的とする。
　上記した目的を達成するため、本発明は、板状ガラス部材の割断予定線に向けて、該板状ガラス部材の表面に対し放電を行い、該割断予定線に沿って放電を走査することによって、該板状ガラス部材を割断する方法であって、前記板状ガラス部材の表面におけるピーク温度近傍となる温度（ガラスピーク温度）を測定し、該測定された温度に基づき、放電出力を制御する板状ガラス部材の割断方法を提供する。
　本発明の板状ガラス部材の割断方法において、放電の発光強度および該放電の発光スペクトルのうち、少なくとも一方に基づいて前記ガラスピーク温度を特定してもよい。
　本発明の板状ガラス部材の割断方法において、前記板状ガラス部材に対する放電の走査速度をＶaとし、前記放電の出力をＰaとし、前記板状ガラス部材に対する放電の走査速度がＶa、かつ、前記放電の出力がＰaの時の板状ガラス部材におけるクラック進展速度をＶbとするとき、前記ＶaおよびＶbの相対速度に基づいて、前記Ｖa、および、前記Ｐaのうち、少なくとも一方を制御してもよい。
　また、本発明は、板状ガラス部材を支持するステージ、前記板状ガラス部材の表面に対向する位置に配置される放電電極、該放電電極に接続された高周波交流電源、該高周波交流電源の制御機構、前記ステージに対し前記放電電極を走査する走査機構、および、前記板状ガラス部材の表面温度を測定する温度測定手段を有し、
　前記制御機構が、前記温度測定手段で測定された前記板状ガラス部材の表面温度に基づいて、前記高周波交流電源を制御する板状ガラス部材の割断装置を提供する。
　本発明の板状ガラス部材の割断装置は、さらに、前記放電電極からの放電の発光強度、および、該放電の発光スペクトルの少なくとも一方を検出する検出手段を有し、前記制御機構が、前記検出手段で検出された放電の発光強度および該放電の発光スペクトルのうち、少なくとも一方に基づいて、前記高周波交流電源を制御することが好ましい。
　本発明の板状ガラス部材の割断装置において、前記高周波交流電源が、テスラコイルを用いた高周波交流電源であることが好ましい。
　本発明の板状ガラス部材の割断装置において、前記走査機構が、前記放電電極に対して、前記ステージを相対的に移動させる機構であってもよいし、前記ステージに対して、前記放電電極を相対的に移動させる機構であってもよい。
　本発明では、放電により板状ガラス部材を内部加熱するため、幅広い組成の板状ガラス部材を低コストで割断することができる。
　本発明では、ガラスピーク温度に基づいて放電の出力を制御することにより、板状ガラス部材の内部温度を、該板状ガラス部材の割断にとって好ましい温度域に常に維持することができる。これにより、割断精度が向上する。
　また、板状ガラス部材でのクラック進展速度に応じて、放電の走査速度、および、放電の出力のうち、少なくとも一方を制御することにより、板状ガラス部材の割断速度および割断精度を向上することができる。
図１は、放電により板状ガラス部材を割断する機構の一構成例を示した模式図である。 図２は、本発明の板状ガラス部材の割断装置の要部を示した模式図である。
　以下、図面を参照して本発明を説明する。本発明の板状ガラス部材の割断方法（以下、「本発明の割断方法」という。）では、板状ガラス部材の割断予定線に向けて、該板状ガラス部材の表面に対し放電を行い、該割断予定線に沿って放電を移動させることによって、該板状ガラス部材を割断する。
　図１は、放電により板状ガラス部材を割断する機構の一構成例を示した模式図である。図１において、放電電極１０および対向電極２０が所定の間隔を開けて離隔されている。割断対象である板状ガラス部材２００は、放電電極１０と、対向電極２０と、の間に配置されている。放電電極１０および対向電極２０は高周波交流電源３０に接続されている。
　高周波交流電源３０から高周波交流を印加すると、放電電極１０から割断予定線２２０に向けて、板状ガラス部材２００の表面（図１における上面）に対し放電１００が形成される。図１に示すように、対向電極２０を使用している場合には、対向電極２０から割断予定線２２０に向けて、板状ガラス部材２００の表面（図１における下面）に対し放電１００が形成される。
　放電電極１０は板状ガラス部材２００の割断予定線２２０の上方に位置しており、割断予定線２２０に沿って矢印方向に走査する。これにより、放電１００が割断予定線２２０に沿って矢印方向に走査する。
　図１に示すように、対向電極２０を使用している場合には、対向電極２０は板状ガラス部材２００の割断予定線２２０の下方に位置しており、割断予定線２２０に沿って放電電極１０と同一方向に走査する。これにより、対向電極２０からの放電が、割断予定線２２０に沿って、放電電極１０からの放電１００と同一方向に走査する。
　以下、本明細書において、放電電極の走査と言った場合、対向電極の走査も含む。また、放電電極からの放電の走査と言った場合、対向電極からの放電の走査も含む。
　なお、上記における放電電極１０の走査は、放電電極１０と板状ガラス部材２００との相対的な移動によるものであり、板状ガラス部材２００を矢印と反対方向に移動させてもよい。
　板状ガラス部材２００の放電１００が形成された部位、すなわち、放電電極１０の直下の部位（対向電極２０の直上の部位）は、放電１００によって内部加熱されて、その温度が周囲に比べて高温になるので、熱膨張により圧縮応力（熱応力）が作用する。その反作用として、放電１００の走査方向に対し後方では、割断予定線２２０と直交する方向に引張応力が作用し、板状ガラス部材２００にクラック２１０が形成される。このクラック２１０が、板状ガラス部材２００の長手方向全体にわたって進展することによって、板状ガラス部材２００が割断される。
　上記したメカニズムによって板状ガラス部材を割断する場合、板状ガラス部材の内部温度を該板状ガラス部材の割断にとって好ましい温度域に維持することが重要である。
　上記したメカニズムによって板状ガラス部材を割断する場合、割断の開始点においては、放電電極１０と対向電極２０との間での電極間放電から、板状ガラス部材２００の上下面での放電（放電電極１０と板状ガラス部材２００の上面との間での放電、および、対向電極２０と板状ガラス部材２００の下面との間での放電）へと移行する。この段階では板状ガラス部材２００の温度が低いため、板状ガラス部材２００を構成するガラスの誘電損失が小さく、板状ガラス部材２００の表面（上面および下面）での沿面放電により、該板状ガラス部材２００の表面加熱が支配的となる。
　その後、板状ガラス部材２００の温度の上昇により該板状ガラス部材２００を構成するガラスの誘電損失が増加すると、該板状ガラス部材２００の内部加熱が支配的となる。
　但し、板状ガラス部材２００の温度がさらに上昇すると、該板状ガラス部材２００を構成するガラスの誘電損失の増加と抵抗率の低下によって、放電１００がアーク放電領域に推移し、板状ガラス部材を構成するガラスの溶解が起こり、板状ガラス部材２００の割断精度が悪化する。
　したがって、板状ガラス部材２００の割断精度を向上させるためには、板状ガラス部材２００の内部加熱が支配的となる温度域に、板状ガラス部材２００の温度、具体的には、板状ガラス部材の内部温度を維持する必要がある。
　但し、放電による板状ガラス部材の割断実施時において、該板状ガラス部材の内部温度を測定することは困難である。
　本発明の割断方法では、板状ガラス部材２００の表面におけるピーク温度近傍となる温度（ガラスピーク温度）を測定し、該測定された温度に基づき、放電出力を制御する。より具体的には、測定されたガラスピーク温度に基づいて、放電出力を制御することによって、板状ガラス部材２００の内部加熱が支配的となる温度域に、板状ガラス部材２００の内部温度を維持する。なお、板状ガラス部材２００の表面温度であるガラスピーク温度の測定結果に基づいて、板状ガラス部材２００の内部加熱が支配的となる温度域に、板状ガラス部材２００の内部温度を維持するためには、割断する板状ガラス部材を構成するガラスの組成、該板状ガラス部材の板厚、電極間距離（放電電極１０と板状ガラス部材２００の表面（上面）との距離、対向電極２０と板状ガラス部材２００の表面（下面）との間の距離）、高周波交流電源３０から印加される高周波交流の電圧および周波数等に応じて、板状ガラス部材の表面温度であるガラスピーク温度と、該板状ガラス部材の内部温度と、の関連性を特定しておけばよい。
　そして、特定された関連性、および、測定されたガラスピーク温度に基づいて、該板状ガラス部材２００の内部温度が、内部加熱が支配的となる温度域となるように、放電出力を制御すればよい。なお、放電出力を制御する手順については後述する。
　板状ガラス部材２００の表面のうち、放電１００の中心部位が、通常は最も温度が高く、板状ガラス部材２００の表面におけるピーク温度となる。但し、放電１００の影響により、表面温度の測定方法によっては、放電１００の中心部位の温度を測定することが困難な場合がある。たとえば、表面温度の測定に放射温度計を用いる場合、放電１００を誤検出するおそれがあるため、放電１００の中心部位の温度を測定することが困難である。このような場合、放電１００の中心部位ではなく、該部位の近傍での温度、具体的には、該部位の近傍のうち、割断予定線２２０に沿った後方での温度を測定する。該部位の近傍での温度は、板状ガラス部材２００の表面におけるピーク温度とは一致しない場合があるため、板状ガラス部材２００の表面におけるピーク温度近傍となる温度をガラスピーク温度とした。
　ガラスピーク温度を測定する部位は、放電１００の誤検出が生じない限り、放電１００の中心部位にできるだけ近いことが好ましい。放電１００の中心部位からどの程度離れていれば、放電１００の誤検出を生じないかは、使用する温度測定手段によって異なるので、使用する温度測定手段に応じて適宜選択すればよい。
　なお、使用する温度測定手段が誤検出等の放電１００による影響を受けない場合は、放電の中心部位でガラスピーク温度を測定してもよい。
　上述したように、ガラスピーク温度の測定に放射温度計を用いる場合、放電１００の中心部位ではなく、該部位に対して割断予定線２２０に沿った後方で温度を測定することになる。この場合、割断の開始点付近では、放電出力の制御に、ガラスピーク温度の測定値を利用できないことになる。
　このような場合、放電の発光強度や発光スペクトルと、ガラスピーク温度と、の関連性を特定しておけば、放電の発光強度および発光スペクトルのうち、少なくとも一方を検出し、検出された発光強度および発光スペクトルのうち少なくとも一方と、特定された関連性と、に基づいて、ガラスピーク温度を特定することができる。ここで、放電の発光強度に基づいて、ガラスピーク温度を特定する場合は、放電による発光の波長帯域を限定せずに、その発光強度に基づいてガラスピーク温度を特定することになる。一方、放電の発光スペクトルに基づいて、ガラスピーク温度を特定する場合は、放電による発光のうち、任意の波長を特定して、その波長の発光強度に基づいてガラスピーク温度を特定することになる。
　但し、検出された発光強度および発光スペクトルのうち、少なくとも一方に基づいて、ガラスピーク温度を特定する場合、両者の関連性に影響をおよぼす他の要因が存在する点に留意する必要がある。このような他の要因としては、具体的には、電極間距離（放電電極１０と板状ガラス部材２００の表面（上面）との距離、対向電極２０と板状ガラス部材２００の表面（下面）との間の距離）、板状ガラス部材２００を構成するガラスの組成、該板状ガラス部材２００の厚さ、高周波交流電源３０から印加される高周波交流の電圧および周波数等が挙げられる。
　したがって、検出された発光強度および発光スペクトルのうち、少なくとも一方と、ガラスピーク温度と、の関連性を特定する際には、これら他の要因による影響を考慮する必要がある。
　また、本発明の割断方法では、割断の段階によって、放電の走査速度や放電出力を変更してもよい。具体的には、割断の開始点付近や終了点付近では、放電の走査速度や放電出力を変更してもよい。
　割断の開始点では、放電電極１０と対向電極２０との間での電極間放電から、板状ガラス部材２００の上下面での放電（放電電極１０と板状ガラス部材２００の上面との間での放電、および、対向電極２０と板状ガラス部材２００の下面との間での放電）へと移行するが、この移行は、空間インピーダンスや放電１００の走査速度に影響される。
　また、上述したように、割断の開始点付近では、板状ガラス部材２００の温度が低く、該板状ガラス部材２００の表面加熱が支配的となる傾向がある。また、割断の開始点付近では、板状ガラス部材２００にクラック２１０を生じさせ、該クラック２１０を進展させるために、内部加熱を増加させる必要がある。
　このため、割断の開始点付近における放電の走査速度や放電出力を、割断がある程度進行して、板状ガラス部材２００の内部加熱が支配的となっている区間（以下、本明細書において、「割断の中央区間」という。）と同様の条件とした場合、板状ガラス部材２００の内部加熱が不十分となり、クラックの進展速度が低下したり、場合によってはクラックが進展しないおそれがある。また、割断精度が悪化するおそれがある。
　一方、割断の終了点付近でも、放電の走査速度や放電出力を割断の中央区間と同様の条件とした場合、割断の終了点ではクラックの進展により板状ガラス部材が分割されるため、放電による熱応力が発生し難くなる理由により、クラックの進展速度が低下したり、場合によってはクラックの進展が停止するおそれがある。また、割断精度が悪化するおそれがある。
　但し、割断する板状ガラス部材が、熱処理により表面に圧縮応力層が導入された強化ガラスの場合は、割断の終了点付近において上記とは逆の問題が生じる。すなわち、放電の走査速度や放電出力を割断の中央区間と同様の条件とした場合、クラックの進展により板状ガラス部材が分割されることによる構造緩和によって、クラック進展を阻止する熱応力が低下し、クラックが自走するおそれがある。クラックの自走は割断精度の悪化につながるので好ましくない。
　なお、前記強化ガラスとは、板状ガラス部材表面に強化圧縮応力層が形成され、それにより板状ガラス部材の厚さ方向中央において１０ＭＰａ以上の引張応力値を有する領域が形成されているものをいう。これに対し、表面に強化圧縮応力層が形成されていない板状ガラス部材のことを、非強化ガラスという場合がある。この非強化ガラスとは、板状ガラス部材の厚さ方向中央における引張応力値が１０ＭＰａ未満であるものをいう。本明細書においては、以下も同様とする。
　本発明の割断方法では、割断の開始点付近や終了点付近における放電の走査速度や放電出力を、割断の中央区間におけるこれらの条件から、変更することによって、上記した問題を解消することができる。
　例えば、割断の開始点付近では、割断の中央区間よりも放電出力を高めることによって、板状ガラス部材の内部温度を、内部加熱が支配的となる温度域まで上昇させることができる。また、割断の開始点付近において、板状ガラス部材にクラックを生じさせ、該クラックを進展させるのに十分な内部加熱を行うことができる。これにより、クラックの進展速度の低下や割断精度の悪化が抑制される。
　また、割断の開始点付近において、割断の中央区間よりも放電の走査速度を下げることによっても、板状ガラス部材の内部温度を、内部加熱が支配的となる温度域まで上昇させることができる。また、割断の開始点付近において、板状ガラス部材にクラックを生じさせ、該クラックを進展させるのに十分な内部加熱を行うことができる。これにより、クラックの進展速度の低下や割断精度の悪化が抑制される。
　割断する板状ガラス部材が非強化ガラスの場合は、割断の終了点付近についても上記と同様であり、割断の中央区間よりも放電出力を高めることによって、割断の終了点付近において、クラックを進展させるのに十分な内部加熱を行うことができる。これにより、クラックの進展速度が低下や割断精度の悪化が抑制される。
　また、割断の中央区間よりも放電の走査速度を下げることによって、割断の終了点付近において、クラックを進展させるのに十分な内部加熱を行うことができる。これにより、クラックの進展速度の低下や割断精度の悪化が抑制される。
　一方、割断する板状ガラス部材が強化ガラスの場合、割断の終了点付近において、割断の中央区間よりも放電出力を高くすることによって、クラックの自走を防止し、割断精度の悪化を抑制することができる。
　また、割断の中央区間よりも放電の走査速度を下げることによって、クラックの自走を防止し、割断精度の悪化を抑制することができる。
　上述した手順を実施するため、本発明の割断方法では、板状ガラス部材に対する放電の走査速度がＶa、放電出力がＰaの時の該板状ガラス部材におけるクラック進展速度をＶbとするとき、放電の走査速度Ｖaと、クラック進展速度Ｖbと、の相対速度に基づいて、放電の走査速度Ｖa、および、放電出力Ｐaのうち、少なくとも一方を制御する。
　例えば、割断の開始点付近や、割断する板状ガラス部材が非強化ガラスの場合、割断の終了点付近においては、クラック進展速度Ｖbが放電の走査速度Ｖaに対して遅くなる。この場合、放電の走査速度Ｖaを低くする制御、および、放電出力Ｐaを高くする制御のうち、少なくとも一方を実施すればよい。
　一方、割断する板状ガラス部材が強化ガラスの場合、割断の終了点付近においては、クラックの自走により、クラック進展速度Ｖbが放電の走査速度Ｖaに対して速くなる。上述したように、クラックの自走を防止するためには、放電の走査速度Ｖaを低くする制御、および、放電出力Ｐaを高くする制御のうち、少なくとも一方を実施すればよい。
　ここで、板状ガラス部材の割断時において、板状ガラス部材におけるクラック進展速度Ｖbを測定すれば、測定されたクラック進展速度Ｖbと、放電の走査速度Ｖaと、の相対速度に基づいて、放電の走査速度Ｖa、および、放電出力Ｐaのうち、少なくとも一方を制御することができる。
　また、上述したように、割断の開始点付近や終了点付近のように、放電の走査速度Ｖaと、クラック進展速度Ｖbと、の相対速度がどのようになるか予め知見が得られている場合、予め得られている知見に基づいて、放電の走査速度Ｖa、および、放電出力Ｐaのうち、少なくとも一方を制御することができる。
　以下、本発明の割断方法について、さらに記載する。
　上述した点から明らかなように、放電により板状ガラス部材が割断されるのは、板状ガラス部材２００の放電電極１０の直下の部位（対向電極２０の直上の部位）では、当該部位が放電により内部加熱されることによって圧縮応力が作用した後、その反作用として、該内部加熱された部位より割断予定線の後方で引張応力が作用するからである。この引張応力は板状ガラス部材の内部加熱された部位がその後冷却されることによって作用する。本発明の割断方法では、引張応力の作用を促進するために、放電電極１０（対向電極２０）より割断予定線２２０の後方で板状ガラス部材２００を冷却してもよい。
　次に、本発明の板状ガラス部材の割断装置（以下、「本発明の割断装置」という。）について記載する。本発明の割断装置は、板状ガラス部材を支持するステージ、該板状ガラス部材の表面に対向する位置に配置される放電電極、該放電電極に接続された高周波交流電源、該高周波交流電源の制御機構、該ステージに対し該放電電極を走査する走査機構、および、該板状ガラス部材の表面温度を測定する温度測定手段を有する。
　ステージは、板状ガラス部材の一方の面（図１に示す板状ガラス部材２００の場合は裏面。以下、「裏面」とする。）を支持する。ステージは、板状ガラス部材の裏面の全面を支持してもよいし、裏面の一部を支持していてもよい。板状ガラス部材の裏面は、ステージに吸着固定されてもよいし、ステージに粘着固定されてもよい。
　上記の放電電極には、図１における放電電極１０および対向電極２０が該当する。放電電極としては、導電性に優れ、高融点であり、酸化されにくい材料であることが好ましい。このような材料の具体例としては、金、白金、パラジウムのような貴金属もしくはその合金が挙げられ、特に白金もしくはパラジウム、またはそれらの合金が好ましい。
　放電電極と、板状ガラス部材の表面と、の間隔は、放電電極と板状ガラス部材の表面との間に放電を形成することができる限り特に限定されないが、０ｍｍ～１０ｃｍであることが好ましく、０ｍｍ～１０ｍｍであることがより好ましく、０．０５ｍｍ～５ｍｍであることがさらに好ましい。ここで、０ｍｍとは、放電電極と板状ガラス部材の表面とが接触している状態を意味する。
　高周波交流電源は、放電を形成可能な高周波の交流電流を発生できる限り特に限定されない。具体例としては、たとえば、テスラ変圧器（すなわち、テスラコイルを用いた高周波交流電源）、フライバック変圧器、高出力高周波発生器、高周波半導体チョッパのような共振変圧器を用いた高周波交流電源が挙げられる。これらの中でも、テスラコイルを用いた高周波交流電源が、小型化、低コストを実現できると共に、高周波交流電源から放電電極までの距離を最小とすることができ伝送経路での高電圧の低下を防ぐことから好ましい。
　テスラコイルを用いた高周波交流電源の一構成例を図２に示す。図２は、本発明の割断装置の要部を示した模式図であり、板状ガラス部材２００の表面に対向する位置に配置される放電電極（放電電極１０、対向電極２０）、該放電電極１０に接続された高周波交流電源３０、板状ガラス部材２００の表面温度を測定する温度測定手段４０、および、放電電極１０からの放電１００の発光強度、および、該放電１００の発光スペクトルの少なくとも一方を検出する検出手段５０が示されている。なお、検出手段５０については後述する。
　図２に示す高周波交流電源３０において、高周波発生器３１は高周波駆動出力段３２を駆動する。高周波駆動出力段３２は、テスラコイルの一次コイル３３と接続されている。テスラコイルの二次コイル３４は、放電電極（放電電極１０、対向電極２０）と接続されている。
　高周波交流電源は、電圧が１０Ｖ～１０7Ｖ、より好ましくは１００Ｖ～１０6Ｖ、さらに好ましくは１００Ｖ～１０5Ｖで、周波数が１ｋＨｚ～１０ＧＨｚ、より好ましくは１０ｋＨｚ～１ＧＨｚ、さらに好ましくは１００ｋＨｚ～１００ＭＨｚの高周波交流電流を発生することが好ましい。
　なお、放電１００を形成するため、放電電極１０および対向電極２０、ならびに、両者の間に位置する板状ガラス部材２００は、圧力１Ｐａ～１００ＭＰａ、より好ましくは１ｋＰａ～１ＭＰａの、窒素雰囲気またはアルゴン雰囲気下に置くことが好ましい。
　温度測定手段４０は、板状ガラス部材２００の表面温度を測定可能である限り特に限定されない。但し、ガラスピーク温度を測定するためは、非接触型の表面温度測定手段であることが好ましい。非接触型の表面温度測定手段としては、例えば、放射温度計、サーモグラフィー、光温度計等を用いることができる。これらの中でも、放射温度計が高応答性の理由から好ましい。
　図２では、温度測定手段４０が、板状ガラス部材２００の上面の温度を測定しているが、複数の温度測定手段を設けて、板状ガラス部材２００の両面（上面、下面）の温度を測定してもよい。
　本発明の割断装置では、高周波交流電源３０の制御機構が、温度測定手段４０で測定された板状ガラス部材２００の表面温度に基づいて高周波交流電源３０を制御する。
　高周波交流電源３０の制御機構は、高周波交流電源３０から独立した制御機構として構成してもよく、高周波交流電源３０自体が備えている制御機構、あるいは、高周波交流電源の構成要素が備えている制御機構を用いることもできる。図２では、高周波交流電源３０の高周波発生器３１が備えている制御機構を利用している。
　本発明の割断装置において、温度測定手段４０で測定された板状ガラス部材２００の表面温度に基づいて高周波交流電源３０を制御するのは、本発明の割断方法において、ガラスピーク温度の測定値に基づいて、放電出力を制御するためである。
　したがって、ここで言う高周波交流電源３０の制御は、放電出力の制御に関連する制御であり、高周波交流電源からの高周波交流の電圧および周波数のうちのいずれか１つ、または複数の制御であり、これによって放電出力を制御する。図２の高周波交流電源３０では、高周波発生器３１が備えている制御機構を用いて、高周波発生器３１での周波数を制御することによって、高周波交流電源３０からの高周波交流の電圧および周波数のうちのいずれか１つ、または複数を制御し、これによって放電出力を制御する。
　図２に示した構成例のように、本発明の割断装置は、板状ガラス部材２００の表面温度を測定する温度測定手段４０に加えて、放電電極１０からの放電１００の発光強度、および、該放電１００の発光スペクトルの少なくとも一方を検出する検出手段５０を有していることが好ましい。
　上述したように、本発明の割断方法において、ガラスピーク温度の測定に放射温度計を用いる場合、割断の開始点付近では、放電出力の制御にガラスピーク温度の測定値を利用できない。本発明の割断装置が、放電電極１０からの放電１００の発光強度、および、該放電１００の発光スペクトルの少なくとも一方を検出する検出手段５０を有していれば、検出手段５０で検出された発光強度および発光スペクトルのうち少なくとも一方に基づいて、放電出力を制御することができる。より具体的には、検出手段５０で検出された発光強度および発光スペクトルのうち少なくとも一方に基づいて、ガラスピーク温度を特定し、特定されたガラスピーク温度に基づいて、制御機構が高周波交流電源３０を制御することができる。
　検出手段５０としては、放電電極１０からの放電１００の発光強度、および、該放電１００の発光スペクトルのうち、いずれか一方を検出するものであっても、両方を検出するものであってもよい。このような検出手段の具体例としては、たとえば、光量計、分光器等が挙げられる。
　本発明の割断装置において、ステージに対し放電電極を走査する走査機構は、放電電極に対して、ステージを相対的に移動させる機構であってもよいし、ステージに対して、放電電極を相対的に移動させる機構であってもよい。前者の場合、たとえば、駆動装置と接続されたステージを使用し、放電電極に対してステージを相対的に移動させればよい。後者の場合、放電電極を駆動装置と接続して、ステージに対して放電電極を相対的に移動させればよい。
　ステージと接続する駆動機構、あるいは、放電電極と接続する駆動装置は、一般的な構成であって良く、例えばアクチュエータなどで構成される。
　本発明の割断装置は、さらに、放電電極より板状ガラス部材の割断予定線に沿った後方で、該板状ガラス部材を冷却する冷却機構を有していてもよい。冷却機構としては、たとえば、板状ガラス部材の表面に気体、液体、エアロゾル等の冷却剤を吹き付ける機構が挙げられる。
　本発明によれば、建築用、自動車用、装飾用、家具用等の板ガラスや、ＰＣのディスプレイや携帯電話、ＰＤＡ等の携帯端末のディスプレイに代表されるフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）用のガラス基板、または、太陽電池用、タッチパネル用等のガラス基板、あるいは、ＦＰＤ、太陽電池等のカバーガラスといった幅広い用途の板状ガラス部材を割断することができる。
　板状ガラス部材を構成するガラスの組成もその用途によって様々であり、たとえば、ソーダライムガラス、無アルカリガラス等が挙げられる。
　また、板状ガラス部材の厚さもその用途によって様々である。例えば、建築用、自動車用、装飾用、家具用等の板ガラスとして用いられる板状ガラス部材の場合、１～２０ｍｍである。また、ＦＰＤ用のガラス基板、または、太陽電池用、タッチパネル用等のガラス基板や各種カバーガラスとして用いられる板状ガラス部材の場合、０．０５～３ｍｍである。
　本発明を詳細に、また特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の範囲と精神を逸脱することなく、様々な修正や変更を加えることができることは、当業者にとって明らかである。
　本出願は、２０１１年３月２８日出願の日本特許出願２０１１－０６９７９０に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
１０：放電電極
２０：対向電極
３０：高周波交流電源
３１：高周波発生器
３２：高周波駆動出力段
３３：一次コイル
３４：二次コイル
４０：温度測定手段
５０：検出手段
１００：放電
２００：板状ガラス部材
２１０：クラック
２２０：割断予定線

Claims (8)

  1. 　板状ガラス部材の割断予定線に向けて、該板状ガラス部材の表面に対し放電を行い、該割断予定線に沿って放電を走査することによって、該板状ガラス部材を割断する方法であって、前記板状ガラス部材の表面におけるピーク温度近傍となる温度（ガラスピーク温度）を測定し、該測定された温度に基づき、放電出力を制御する板状ガラス部材の割断方法。
  2. 　放電の発光強度および該放電の発光スペクトルのうち、少なくとも一方に基づいて前記ガラスピーク温度を特定する、請求項１に記載の板状ガラス部材の割断方法。
  3. 　前記板状ガラス部材に対する放電の走査速度をＶaとし、前記放電の出力をＰaとし、前記板状ガラス部材に対する放電の走査速度がＶa、かつ、前記放電の出力がＰaの時の板状ガラス部材におけるクラック進展速度をＶbとするとき、前記ＶaおよびＶbの相対速度に基づいて、前記Ｖa、および、前記Ｐaのうち、少なくとも一方を制御する、請求項１または２に記載の板状ガラス部材の割断方法。
  4. 　板状ガラス部材を支持するステージ、前記板状ガラス部材の表面に対向する位置に配置される放電電極、該放電電極に接続された高周波交流電源、該高周波交流電源の制御機構、前記ステージに対し前記放電電極を走査する走査機構、および、前記板状ガラス部材の表面温度を測定する温度測定手段を有し、
    　前記制御機構が、前記温度測定手段で測定された前記板状ガラス部材の表面温度に基づいて、前記高周波交流電源を制御する板状ガラス部材の割断装置。
  5. 　さらに、前記放電電極からの放電の発光強度、および、該放電の発光スペクトルの少なくとも一方を検出する検出手段を有し、前記制御機構が、前記検出手段で検出された放電の発光強度および発光スペクトルの少なくとも一方に基づいて、前記高周波交流電源を制御する請求項４に記載の板状ガラス部材の割断装置。
  6. 　前記高周波交流電源が、テスラコイルを用いた高周波交流電源である請求項４または５に記載の板状ガラス部材の割断装置。
  7. 　前記走査機構が、前記放電電極に対して、前記ステージを相対的に移動させる機構である、請求項４～６のいずれか１項に記載の板状ガラス部材の割断装置。
  8. 　前記走査機構が、前記ステージに対して、前記放電電極を相対的に移動させる機構である、請求項４～６のいずれか１項に記載の板状ガラス部材の割断装置。
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