WO2019138990A1

WO2019138990A1 - ガラス物品の製造方法及び製造装置並びにガラス物品

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Publication number: WO2019138990A1
Application number: PCT/JP2019/000168
Authority: WO
Inventors: 小谷　修; 政幸池本
Original assignee: 日本電気硝子株式会社
Priority date: 2018-01-09
Filing date: 2019-01-08
Publication date: 2019-07-18
Also published as: JPWO2019138990A1

Abstract

ガラス物品の製造方法は、レーザ光Ｌ３を切断予定線ＣＬに沿ってマザーガラスＧ２の主面Ｇ２ａに照射することで、このマザーガラスＧ２を切断する。レーザ光Ｌ３は、長さＬＬ及び幅ＬＷを有するライン状に照射される。マザーガラスＧ２を切断する工程は、マザーガラスＧ２におけるレーザ光Ｌ３の照射部位Ｇ２ｅを当該レーザ光Ｌ３の熱で膨張させることにより、当該マザーガラスＧ２を割断する。

Description

ガラス物品の製造方法及び製造装置並びにガラス物品

　本発明は、マザーガラスをレーザ光で切断することによりガラス物品を製造する方法及びその製造装置並びにガラス物品に関する。

　一般に、ガラス板等のガラス物品を切断する方法としては、大判のマザーガラス板（ガラス基板）の表面に、ダイアモンドチップによって所定深さのスクライブラインを刻設するスクライブ工程と、このスクライブ工程の後に、スクライブラインを跨ぐように曲げモーメントを加えることによりマザーガラス板を分断するブレイク工程を備えるものがある。

　上記切断方法の改良例として、特許文献１には、マザーガラス板を吸着ステージに吸着させる基板保持工程と、ホイールカッタをマザーガラス板の端部に当接させて初期クラックを生じさせるクラック形成工程と、マザーガラス板に圧縮応力を作用させるとともに、スクライブライン形成ユニットを走査させることで、直線状のスクライブラインを形成する工程（スクライブライン形成工程）と、スクライブラインに沿って分断ユニットを移動させることによりマザーガラス板を分断する工程（分断工程）とを備えたものが開示されている。

　スクライブライン形成ユニットは、レーザビーム出力部と、冷却媒体出力部とを備える。スクライブライン形成工程では、レーザビーム出力部からのレーザ光（レーザビーム）をマザーガラス板に照射するとともに、冷却媒体出力部から冷却水を噴射させつつ、スクライブライン形成ユニットをマザーガラス板の一端部（初期クラックが形成された端部）から他端部までの走査ラインに沿って走査することで、当該マザーガラス板にスクライブラインを形成する。

特開２００６－１９９５５３号公報

　上記のように、従来のマザーガラス板の切断方法では、スクライブライン形成ユニットのレーザビーム出力部及び冷却媒体出力部を走査ラインに沿って走査させることで、マザーガラス板にスクライブラインを形成する。レーザ光を走査することによってマザーガラス板を切断する場合、マザーガラス板を切断する速度（切断時間）は、レーザ光の走査速度（走査時間）により制限される。このことから、レーザ光を走査することなくマザーガラス板に照射して切断することができれば、その切断速度を飛躍的に高速化することが可能になる。

　本発明は上記の事情に鑑みて為されたものであり、マザーガラスを高速で切断することが可能なガラス物品の製造方法及び製造装置、並びにガラス物品を提供することを目的とする。

　本発明は上記の課題を解決するためのものであり、レーザ光を切断予定線に沿って照射することでマザーガラスを切断する工程を備える、ガラス物品の製造方法において、前記レーザ光は、長さ及び幅を有するライン状に照射され、前記マザーガラスを切断する工程は、前記マザーガラスにおける前記レーザ光の照射部位を前記レーザ光の熱で膨張させることにより前記マザーガラスを割断することを特徴とする。

　かかる構成によれば、マザーガラスに設定される切断予定線に対してライン状のレーザ光を照射することにより、当該レーザ光を走査することなくマザーガラスを切断できる。これにより、マザーガラスの切断に係る時間を短縮でき、当該マザーガラスの高速切断を実現できる。

　前記マザーガラスは、ガラス板であり、ライン状の前記レーザ光の前記長さは、前記マザーガラスにおける切断予定線の長さ以上であることが望ましい。このように、マザーガラスの切断部位の全範囲にライン状のレーザ光を照射することで、当該マザーガラスを確実に切断できる。

　前記マザーガラスを切断する工程は、前記マザーガラスにおける前記レーザ光の前記照射部位を前記マザーガラスの歪点以上軟化点以下に加熱することが望ましい。これにより、レーザ光は、マザーガラスにおける照射部位を溶融させることなく確実に膨張させることができる。

　望ましい実施形態において、前記マザーガラスは、３０～３８０℃の範囲における熱膨張係数が７０×１０^-7／℃～１５０×１０^-7／℃である。また、望ましい実施形態において、前記マザーガラスの厚みは、０．０５～５ｍｍである。また、前記レーザ光の前記長さは、５～１２００ｍｍであることが望ましい。

　上記の製造方法において、前記マザーガラスは、第一主面と第二主面とを有しており、前記マザーガラスを切断する工程は、前記マザーガラスの前記第二主面を吸着又は接着により支持した状態で、前記第一主面側から前記レーザ光を照射することが望ましい。このように、マザーガラスを支持した状態で切断することで、高精度の切断を実現できる。

　前記レーザ光における長手方向の一端部を他端部よりも先に前記マザーガラスに照射することが望ましい。これにより、レーザ光の一端部が照射された部位からレーザ光の他端部が照射された部位に向かってクラックを進展させることができる。このようにマザーガラスの切断方向を規制することで、切断品位を安定化できる。また、前記レーザ光は、パルスレーザ光であってもよい。パルスレーザ光によってマザーガラスを切断する場合、マザーガラスの厚みを１ｍｍ以下とすることができ、パルス幅を１１０～１０００ｎｓとすることができる。

　望ましい実施形態において、前記マザーガラスは、リン酸塩系ガラス又はフツリン酸塩系ガラスにより構成される。

　前記マザーガラスを切断する工程は、前記レーザ光を照射する前に、前記切断予定線上の一端部に初期クラックを形成する工程を備えることが望ましい。ライン状のレーザ光をマザーガラスに照射することで、初期クラックを切断予定線に沿って進展させることができる。

　また、本発明に係るガラス物品の製造方法では、前記マザーガラスを切断する工程は、枚葉状マザーガラス板を切断する工程を備え、前記枚葉状マザーガラス板を切断する工程の前に、前記枚葉状マザーガラス板の表面に赤外線反射膜を形成する成膜工程を備えてもよい。枚葉状マザーガラス板の表面に赤外線反射膜を形成した後に当該枚葉状マザーガラス板を切断することで、赤外線反射膜を有するガラス物品を効率良く製造できる。

　また、本発明に係るガラス物品の製造方法は、前記マザーガラスを切断する工程において、前記マザーガラスを切断することにより一辺が１～３０ｍｍのガラス板を形成できる。

　本発明は上記の課題を解決するためのものであり、レーザ光を照射することによりマザーガラスを切断する切断部を備える、ガラス物品の製造装置において、前記切断部は、長さ及び幅を有する前記レーザ光を、前記マザーガラスに設定される切断予定線に沿って照射し、前記マザーガラスにおける前記レーザ光の照射部位を膨張させることにより前記マザーガラスを割断することを特徴とする。

　かかる構成によれば、マザーガラスに設定される切断予定線に対して切断部からライン状のレーザ光を照射することにより、当該レーザ光を走査することなくマザーガラスを切断できる。これにより、マザーガラスの切断に係る時間を短縮でき、当該マザーガラスの高速切断を実現できる。

　本発明に係るガラス物品は、端面に火造り面を有するとともに一辺が１～３０ｍｍであり、リン酸塩系ガラス又はフツリン酸塩系ガラスにより構成されるガラス板であることを特徴とする。

　本発明によれば、マザーガラスを高速で切断することが可能になる。

第一実施形態におけるガラス物品の製造装置を示す側面図である。第三切断部の斜視図である。第三切断部の側面図である。ガラス物品の製造方法を示すフローチャートである。ガラス物品の製造方法における一工程を示す断面図である。ガラス物品の製造方法における一工程を示す断面図である。第二実施形態に係るガラス物品の製造方法の一工程を示す平面図である。ガラス物品の製造方法の一工程を示す平面図である。ガラス物品の製造方法の一工程を示す平面図である。ガラス物品の製造方法の一工程を示す平面図である。ガラス物品の製造方法の一工程を示す平面図である。第三実施形態に係るガラス物品の製造方法の一工程を示す斜視図である。第四実施形態に係るガラス物品の製造方法の一工程を示す側面図である。第五実施形態に係るガラス物品の製造方法の一工程を示す側面図である。第六実施形態に係るガラス物品の製造方法の一工程を示す側面図である。ガラス物品の製造方法に係る一工程を示す平面図である。ガラス物品の製造方法に係る一工程を示す平面図である。ガラス物品の製造方法に係る一工程を示す平面図である。ガラス物品の平面図である。第七実施形態に係るガラス物品の製造方法の一工程を示す断面図である。ガラス物品の製造方法に係る一工程を示す断面図である。ガラス物品の製造方法に係る一工程を示す断面図である。

　以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。図１乃至図６は、本発明に係るガラス板の製造方法及び製造装置の第一実施形態を示す。

　図１に示すように、製造装置１は、帯状マザーガラス板Ｇ１を成形する成形部２と、帯状マザーガラス板Ｇ１の進行方向を縦方向下方から横方向に変換する方向変換部３と、方向変換後に帯状マザーガラス板Ｇ１を横方向に搬送する搬送部４と、帯状マザーガラス板Ｇ１における幅方向端部（耳部）を切断する第一切断部５と、第一切断部５の下流側で帯状マザーガラス板Ｇ１を切断して、枚葉状マザーガラス板Ｇ２を形成する第二切断部６と、枚葉状マザーガラス板Ｇ２をさらに切断して、ガラス物品であるガラス板Ｇ３を形成する第三切断部７とを備える。

　成形部２は、上端部にオーバーフロー溝８ａが形成された断面視略楔形の成形体８と、成形体８の直下に配置されて、成形体８から溢出した溶融ガラスＧＭを表裏両側から挟むエッジローラ９と、エッジローラ９の直下に配備されるアニーラ１０とを備える。

　成形部２は、成形体８のオーバーフロー溝８ａの上方から溢流した溶融ガラスＧＭを、両側面に沿ってそれぞれ流下させ、その下端部で合流させてフィルム状に成形する。エッジローラ９は、この溶融ガラスＧＭの幅方向収縮を規制して所定幅の帯状マザーガラス板Ｇ１とする。アニーラ１０は、帯状マザーガラス板Ｇ１に対して除歪処理を施すためのものである。アニーラ１０は、上下方向複数段に配設されたアニーラローラ１１を有する。

　アニーラ１０の下方には、帯状マザーガラス板Ｇ１を表裏両側から挟持する支持ローラ１２が配設されている。支持ローラ１２とエッジローラ９との間、または支持ローラ１２と何れか一箇所のアニーラローラ１１との間では、帯状マザーガラス板Ｇ１を薄肉にすることを助長するための張力が付与されている。

　方向変換部３は、支持ローラ１２の下方位置に設けられている。方向変換部３には、帯状マザーガラス板Ｇ１を案内する複数のガイドローラ１３が湾曲状に配列されている。これらのガイドローラ１３は、鉛直方向に搬送される帯状マザーガラス板Ｇ１を横方向へと案内する。

　搬送部４は、方向変換部３の進行方向前方（下流側）に配置される。搬送部４は、ベルトコンベアにより構成されるが、この構成に限定されず、ローラコンベアその他の各種搬送装置を使用できる。搬送部４は、無端帯状のベルト４ａを駆動することにより、方向変換部３を通過した帯状マザーガラス板Ｇ１を下流側へと連続的に搬送する。また、搬送部４は、帯状マザーガラス板Ｇ１を切断することで形成される枚葉状マザーガラス板Ｇ２を、第二切断部６から第三切断部７に向かって搬送する。

　第一切断部５乃至第三切断部７は、いずれもレーザ照射装置１４～１６を備える。以下、第一切断部５のレーザ照射装置を第一レーザ照射装置１４といい、第二切断部６のレーザ照射装置を第二レーザ照射装置１５という。また、第三切断部７のレーザ照射装置を第三レーザ照射装置１６という。各レーザ照射装置１４～１６は、ライン状のレーザ光Ｌ１～Ｌ３をマザーガラス板Ｇ１，Ｇ２に照射する。

　第一切断部５は、帯状マザーガラス板Ｇ１の幅方向端部に形成される厚肉部（耳部）を除去する。第一切断部５の第一レーザ照射装置１４は、耳部よりも幅方向内方の部位にライン状のレーザ光Ｌ１を照射する。ライン状のレーザ光Ｌ１は、帯状マザーガラス板Ｇ１の長手方向（搬送方向）に沿って照射される。第一切断部５は、帯状マザーガラス板Ｇ１の幅方向における両端部の耳部を除去すべく、少なくとも一対の第一レーザ照射装置１４を有する。

　第二切断部６の第二レーザ照射装置１５は、耳部が除去された帯状マザーガラス板Ｇ１の幅方向に沿って、すなわち、帯状マザーガラス板Ｇ１の長手方向に直交する方向にライン状のレーザ光Ｌ２を照射する。ライン状のレーザ光Ｌ２の長さは、耳部の除去後における帯状マザーガラス板Ｇ１の幅寸法よりも大きく設定されることが望ましい。

　第三切断部７は、図２及び図３に示すように、枚葉状マザーガラス板Ｇ２が載置される定盤１７と、この定盤１７を支持する支持台１８とを備える。

　定盤１７と支持台１８との間には、スペーサ１９が配置される。スペーサ１９は、定盤１７を傾斜姿勢にするための手段である。定盤１７を傾斜させる手段は、スペーサ１９に限らず、定盤１７の上面の角度を変更する手段や定盤１７の一部を上下方向に移動させる昇降機構等により構成され得る。

　定盤１７の上面における水平方向に対する傾斜角度は、０．０５～５°とされることが望ましい。定盤１７に支持されることで、枚葉状マザーガラス板Ｇ２は、その一方の端部Ｇ２ｃが他方の端部Ｇ２ｄよりも上方に位置するように傾斜する（図３参照）。

　枚葉状マザーガラス板Ｇ２（又は帯状マザーガラス板Ｇ１）の厚さは、０．０５～５ｍｍとされることが望ましい。枚葉状マザーガラス板Ｇ２（又は帯状マザーガラス板Ｇ１）は、３０～３８０℃の範囲における熱膨張係数が７０×１０^-7／℃～１５０×１０^-7／℃とされることが望ましい。また、枚葉状マザーガラス板Ｇ２（又は帯状マザーガラス板Ｇ１）の熱伝導率は、２５℃において０．５～１．４Ｗ／ｍ・Ｋとされることが望ましい。

　枚葉状マザーガラス板Ｇ２は、第一主面Ｇ２ａと第二主面Ｇ２ｂとを有する。枚葉状マザーガラス板Ｇ２の第二主面Ｇ２ｂには、保護シート２０が貼着される。保護シート２０は第二主面Ｇ２ｂの面積以上の面積を有するが、これに限定されず、第二主面Ｇ２ｂの面積よりも小さな面積を有してもよい。本実施形態において、保護シート２０は、粘着面を有するテープにより構成されるが、これに限定されず、樹脂シート、ガラスシートその他のシート材により構成され得る。保護シート２０は、接着材を介して第二主面Ｇ２ｂに接着されてもよい。この保護シート２０により、枚葉状マザーガラス板Ｇ２が第三切断部７によって切断された際に、分断された破片又はガラス物品であるガラス板Ｇ３の飛散が防止される。

　枚葉状マザーガラス板Ｇ２の第一主面Ｇ２ａには、直線状の切断予定線ＣＬが仮想的に設定される。切断予定線ＣＬは、枚葉状マザーガラス板Ｇ２の一方の端部Ｇ２ｃから他方の端部Ｇ２ｄに至る直線である。切断予定線ＣＬにおける一方の端部ＳＰは、切断開始端部とされ、他方の端部ＥＰは、切断終了端部とされる。

　各レーザ照射装置１４～１６は、内蔵する光学系を介してライン状のレーザ光Ｌ１～Ｌ３を放出する。本実施形態に係るレーザ照射装置１４～１６は、ＣＯ₂レーザ光を照射するように構成されるが、この構成に限定されるものではない。

　図２及び図３に示すように、レーザ照射装置１４～１６が放出するレーザ光Ｌ１～Ｌ３の長さＬＬは、５～１２００ｍｍの範囲に設定されることが望ましい。レーザ光Ｌ１～Ｌ３の幅ＬＷは、０．５～５ｍｍの範囲に設定されることが望ましい。レーザ光Ｌ１～Ｌ３の出力は、１００～６００Ｗ、好ましくは１００～３００Ｗの範囲に設定されるが、この範囲に限定されない。各レーザ照射装置１４～１６は、パルスレーザ光を放出できる。この場合、レーザ光Ｌ１～Ｌ３のパルス幅は、１００～３００ｍｓに設定されるが、この範囲に限定されない。例えば厚みが１ｍｍ以下のマザーガラス板Ｇ１，Ｇ２を切断する場合、パルスレーザ光Ｌ１～Ｌ３のパルス幅は、１１０～１０００ｎｓとすることができる。

　マザーガラス板Ｇ１，Ｇ２の材料としては、硫リン酸塩系ガラス、フツリン酸系ガラス、リン酸塩系ガラス等からなるガラスが挙げられる。特に、ＣｕＯを含有した硫リン酸塩系ガラス、フツリン酸系ガラス、リン酸塩系ガラスが好ましく用いられる。これらの材料により製造されるガラス物品（ガラス板Ｇ３）は、赤外線吸収ガラスとして好適に使用される。

　硫リン酸塩系ガラスとしては、例えば、質量％でＰ₂Ｏ₅　２０～７０％、ＳＯ₃　１～２５％、ＺｎＯ　１０～５０％、Ｒ₂Ｏ　１～３０％（ＲはＬｉ、Ｎａ、Ｋのいずれか）の基本組成を含有するガラスを用いることができる。

　フツリン酸塩系ガラスとしては、例えば、アニオン％でＦ^-　５～７０％　Ｏ^2-　３０～９５％であり、カチオン％でＰ⁵⁺　２０～５０％、Ａｌ³⁺　０．２～２０％、Ｒ⁺　１～３０％（ＲはＬｉ、Ｎａ、Ｋのいずれか）、Ｒ’²⁺　１～５０％（Ｒ’はＺｎ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａのいずれか）の基本組成を含有するガラスを用いることができる。

　リン酸塩系ガラスとしては、例えば、質量％でＰ₂Ｏ₅　２０～７０％、Ａｌ₂Ｏ₃　１～２０％、Ｒ₂Ｏ　０～３０％（ＲはＬｉ、Ｎａ、Ｋのいずれか）、Ｒ’Ｏ　０～４０％（Ｒ’はＺｎ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａのいずれか）の基本組成を含有するガラスを用いることができる。

　上記各ガラスにおけるＣｕＯの含有量は、基礎ガラス１００質量部に対して、０．１～１５質量部であることが好ましく、より好ましくは０．５～１０質量部であり、さらに好ましくは２～８質量部である。

　以下、本実施形態に係るガラス物品の製造方法について説明する。本方法は、図４に示すように、成形部２によって帯状マザーガラス板Ｇ１を成形する成形工程Ｓ１と、帯状マザーガラス板Ｇ１の幅方向端部（耳部）を切断する第一切断工程Ｓ２と、第一切断工程Ｓ２後に、帯状マザーガラス板Ｇ１を切断して枚葉状マザーガラス板Ｇ２を形成する第二切断工程Ｓ３と、枚葉状マザーガラス板Ｇ２を切断してガラス物品としてのガラス板Ｇ３を形成する第三切断工程Ｓ４と、を備える。

　成形工程Ｓ１では、成形部２における成形体８のオーバーフロー溝８ａから溢流した溶融ガラスＧＭを当該成形体８の両側面に沿ってそれぞれ流下させ、その下端で合流させて板状に成形する。この際、溶融ガラスＧＭの幅方向収縮をエッジローラ９により規制して所定幅の帯状マザーガラス板Ｇ１とする。その後、帯状マザーガラス板Ｇ１に対してアニーラ１０により除歪処理を施す（徐冷工程）。支持ローラ１２の張力により、帯状マザーガラス板Ｇ１は所定の厚みに形成される。

　第一切断工程Ｓ２では、方向変換部３及び搬送部４によって帯状マザーガラス板Ｇ１を下流側に送りつつ、第一切断部５において、第一レーザ照射装置１４のライン状のレーザ光Ｌ１を帯状ガラス板の幅方向端部（耳部）よりも内側の部位に対して照射する。これにより、非製品部としての耳部が製品部としての帯状マザーガラス板Ｇ１から分離する。

　第二切断工程Ｓ３では、耳部が除去された帯状マザーガラス板Ｇ１に対し、第二レーザ照射装置１５からライン状のレーザ光Ｌ２を照射する。レーザ光Ｌ２の長さは、帯状マザーガラス板Ｇ１の幅以上に設定される。これにより、帯状マザーガラス板Ｇ１の一部が切断され、枚葉状マザーガラス板Ｇ２が形成される。枚葉状マザーガラス板Ｇ２は、搬送部４によって下流側に搬送された後、第三切断部７の定盤１７に載置される。

　第三切断工程Ｓ４では、枚葉状マザーガラス板Ｇ２の第二主面Ｇ２ｂに保護シート２０が貼着される。その後、枚葉状マザーガラス板Ｇ２は、定盤１７に載置される。この場合、定盤１７の上面に保護シート２０が接触する。定盤１７及びスペーサ１９により、枚葉状マザーガラス板Ｇ２は、傾斜姿勢となって当該定盤１７に支持される。第三切断部７の第三レーザ照射装置１６によるレーザ光Ｌ３の照射に先立って、枚葉状マザーガラス板Ｇ２における切断予定線ＣＬ上の一端部Ｇ２ｃの一部、すなわち、切断開始端部ＳＰに初期クラックＦＣを形成する（初期クラック形成工程）。初期クラックＦＣは、マイクロクラックであることが望ましい。ここで、マイクロクラックとは、深さが１～９０μｍの微小なクラックをいう。この初期クラックＦＣは、例えばダイアモンドチップＤＴを、枚葉状マザーガラス板Ｇ２の切断予定線ＣＬにおける切断開始端部ＳＰに接触させることで形成される。

　その後、第三レーザ照射装置１６からライン状のレーザ光Ｌ３が定盤１７上の枚葉状マザーガラス板Ｇ２に照射される。図３に示すように、レーザ光Ｌ３は、照射面に沿って直線状に照射される。レーザ光Ｌ３の長さＬＬは、枚葉状マザーガラス板Ｇ２の切断予定線ＣＬの長さＬよりも長く設定されている（図２及び図３参照）。したがって、レーザ光Ｌ３は、枚葉状マザーガラス板Ｇ２の切断部位の全範囲に照射される。枚葉状マザーガラス板Ｇ２が傾斜姿勢となっていることから、レーザ光Ｌ３の長手方向の一端部Ｌ３ａは、他端部Ｌ３ｂよりも先に枚葉状マザーガラス板Ｇ２の第一主面Ｇ２ａに到達する。その後、レーザ光Ｌ３は、その長手方向の中途部、他端部Ｌ３ｂの順に枚葉状マザーガラス板Ｇ２の第一主面Ｇ２ａに到達する。このようなレーザ光Ｌ３の照射態様により、枚葉状マザーガラス板Ｇ２は、切断予定線ＣＬの切断開始端部ＳＰが、切断終了端部ＥＰよりも先に加熱される。

　図５に示すように、枚葉状マザーガラス板Ｇ２においてレーザ光Ｌ３が照射された部位Ｇ２ｅは、レーザ光Ｌ３の加熱によって、溶解することなく膨張する。枚葉状マザーガラス板Ｇ２を溶解することなく膨張させるには、レーザ光Ｌ３による照射部位Ｇ２ｅの加熱温度が枚葉状マザーガラス板Ｇ２の歪点以上軟化点以下とされることが望ましい。なお、レーザ光Ｌ３の照射時間は、１００～３００ｍｓとされるが、この範囲に限定されるものではない。また、レーザ光Ｌ３の照射としてパルスレーザ光を使用する場合は、一回の照射の他、所定のパルス幅、所定の周波数にて複数回の照射を行ってもよい。

　枚葉状マザーガラス板Ｇ２では、レーザ光Ｌ３の照射部位Ｇ２ｅが加熱され、熱膨張することにより、当該照射部位Ｇ２ｅに熱応力が発生する。レーザ光Ｌ３が切断終了端部ＥＰよりも先に切断開始端部ＳＰに照射されることから、上記の応力は、切断終了端部ＥＰよりも先に、切断開始端部ＳＰの初期クラックＦＣに作用する。これにより、当該クラックＦＣは、切断予定線ＣＬに沿って切断終了端部ＥＰに向かって進展する。クラックが切断終了端部ＥＰに到達することで、枚葉状マザーガラス板Ｇ２は分断（割断）される（図６参照）。以上により、所期の寸法を有するガラス板Ｇ３（ガラス物品）が形成される。このようにして形成されるガラス板Ｇ３の四辺の端面（切断面）の少なくとも一部は、レーザ光Ｌ３の加熱によって火造り面を有する。

　以上説明した本実施形態に係るガラス物品の製造方法及び製造装置によれば、枚葉状マザーガラス板Ｇ２に設定される切断予定線ＣＬに対してライン状のレーザ光Ｌ３を照射することにより、第三切断部７の第三レーザ照射装置１６は、当該レーザ光Ｌ３を走査することなく枚葉状マザーガラス板Ｇ２を切断できる。同様に、第一切断部５及び第二切断部６によるオンライン工程においても、レーザ光Ｌ１，Ｌ２を走査することなく、帯状マザーガラス板Ｇ１を切断できる。したがって、各マザーガラス板Ｇ１，Ｇ２の切断に係る時間を短縮でき、当該マザーガラス板Ｇ１，Ｇ２の高速切断を実現できる。

　図７乃至図１１は、ガラス物品の製造方法及び製造装置の第二実施形態を示す。本実施形態では、第三切断工程Ｓ４の構成が第一実施形態と異なる。第一実施形態では、ダイアモンドチップＤＴを切断開始端部ＳＰのみに接触させることにより初期クラックＦＣを形成したが、本実施形態では、ダイアモンドチップＤＴを使用して枚葉状マザーガラス板Ｇ２を切断（折割り）した後に、第三レーザ照射装置１６による切断を実行する。

　具体的には、第三切断工程Ｓ４は、図７及び図８に示すように、ダイアモンドチップＤＴを、枚葉状マザーガラス板Ｇ２に接触させるとともに、当該枚葉状マザーガラス板Ｇ２に設定される第一切断予定線ＣＬ１に沿って移動させる。これにより、枚葉状マザーガラス板Ｇ２に、第一切断予定線ＣＬ１に沿うスクライブラインが形成される。このスクライブラインに曲げ応力を作用させることにより、枚葉状マザーガラス板Ｇ２は、図８に示すように分断される。枚葉状マザーガラス板Ｇ２には、この切断によって新たな端部Ｇ２ｆが形成される。この新たな端部Ｇ２ｆには、上記のようにダイアモンドチップＤＴによって多数のマイクロクラックが形成される。本実施形態では、このマイクロクラックを利用し、枚葉状マザーガラス板Ｇ２を更に切断する。すなわち、この新たな端部Ｇ２ｆは、次のレーザ光Ｌ３による切断の際に、第二切断予定線ＣＬ２の切断開始端部ＳＰを含むことになる。

　その後、図９に示すように、枚葉状マザーガラス板Ｇ２に保護シート２０が貼着される。次に、枚葉状マザーガラス板Ｇ２に設定される第二切断予定線ＣＬ２に沿ってライン状のレーザ光Ｌ３が照射される。枚葉状マザーガラス板Ｇ２は、第一実施形態と同様に傾斜姿勢となって定盤１７（図示せず）に支持されている。第二切断予定線ＣＬ２は、切断開始端部ＳＰ（新たな端部Ｇ２ｆ）と所定の角度（例えば９０度）で交差（直交）するように枚葉状マザーガラス板Ｇ２の第一主面Ｇ２ａに設定される。レーザ光Ｌ３が照射されると、第一実施形態と同様に、切断開始端部ＳＰのマイクロクラックが第二切断予定線ＣＬ２に沿って進展し（図１０参照）、このクラックが第二切断予定線ＣＬ２の切断終了端部ＥＰに到達すると、枚葉状マザーガラス板Ｇ２は、図１１に示すように分断され、ガラス板Ｇ３が形成される。

　本実施形態では、ダイアモンドチップＤＴによってスクライブラインを形成し、折割り後に残存するマイクロクラックを亀裂進展の起点とすることにより、後のレーザ光Ｌ３による枚葉状マザーガラス板Ｇ２の切断を好適に行うことができる。

　図１２は、ガラス物品の製造方法及び製造装置の第三実施形態を示す。本実施形態において、第三切断工程Ｓ４では、第三切断部７における第三レーザ照射装置１６から照射されるレーザ光Ｌ３の長さＬＬが第一実施形態の場合よりも短く設定されている。具体的には、レーザ光Ｌ３の長さＬＬは、枚葉状マザーガラス板Ｇ２の切断予定線ＣＬの長さＬ（切断開始端部ＳＰから切断終了端部ＥＰまでの距離）よりも短い。レーザ光Ｌ３の長さＬＬは、切断予定線ＣＬの長さＬの９０％以上に設定されることが望ましい。

　レーザ光Ｌ３の長手方向における一端部Ｌ３ａと枚葉状マザーガラス板Ｇ２の切断開始端部ＳＰとの離間距離Ｄ１は、０．０１～２０ｍｍとされることが望ましい。また、レーザ光Ｌ３の他端部Ｌ３ｂと枚葉状マザーガラス板Ｇ２の切断終了端部ＥＰとの離間距離Ｄ２は、０．０１～２０ｍｍとされることが望ましい。本実施形態のその他の構成は、第一実施形態と同じである。本実施形態においても、第一実施形態と同じ作用効果を奏する。

　図１３は、ガラス物品の製造方法及び製造装置の第四実施形態を示す。本実施形態では、第三切断部７の定盤１７は、スペーサ１９を介することなく支持台１８に載置されている。したがって、定盤１７の上面は水平姿勢で枚葉状マザーガラス板Ｇ２を支持する。これにより、枚葉状マザーガラス板Ｇ２は、第一主面Ｇ２ａ及び第二主面Ｇ２ｂが傾斜することなく水平方向に沿って配置される。

　第三切断部７の第三レーザ照射装置１６は、レーザ光Ｌ３の長手方向の一端部Ｌ３ａが、他端部Ｌ３ｂよりも先に第一主面Ｇ２ａに到達するように、当該レーザ光Ｌ３を傾斜状に照射する。すなわち、第三レーザ照射装置１６は、レーザ光Ｌ３の一端部Ｌ３ａを他端部Ｌ３ｂに先行して放出する。レーザ光Ｌ３の傾斜角度θ（レーザ光Ｌ３の光軸ＯＡと第一主面Ｇ２ａとが為す角度）は、８５～８９．９５°に設定されることが望ましいが、この範囲に限定されるものではない。レーザ光Ｌ３の照射後、クラックは、枚葉状マザーガラス板Ｇ２の切断開始端部ＳＰから切断終了端部ＥＰに向かって進展する。

　図１４は、ガラス物品の製造方法及び製造装置の第五実施形態を示す。本実施形態において、第三切断部７の定盤１７は、第四実施形態と同様に、スペーサ１９を介することなく枚葉状マザーガラス板Ｇ２を水平姿勢で支持する。

　第三切断部７は、一対の第三レーザ照射装置１６Ａ，１６Ｂを備える。第三切断部７は、一方の第三レーザ照射装置１６Ａの第一レーザ光Ｌ３Ａと、他方の第三レーザ照射装置１６Ｂの第二レーザ光Ｌ３Ｂとを枚葉状マザーガラス板Ｇ２の切断予定線ＣＬに沿って照射する。

　図１４に示すように、第一レーザ光Ｌ３Ａは、第二レーザ光Ｌ３Ｂに先行して枚葉状マザーガラス板Ｇ２に照射される。すなわち、第一レーザ光Ｌ３Ａにおける長手方向の端部Ｌ３ａが、第二レーザ光Ｌ３Ｂにおける長手方向の端部Ｌ３ｂよりも先に枚葉状マザーガラス板Ｇ２に照射される。これにより、各レーザ光Ｌ３Ａ，Ｌ３Ｂの照射後、クラックは、枚葉状マザーガラス板Ｇ２における切断予定線ＣＬの切断開始端部ＳＰから切断終了端部ＥＰに向かって進展する。なお、第一レーザ光Ｌ３Ａの長さＬＬＡと、第二レーザ光Ｌ３Ｂの長さＬＬＢとは相等しく設定されるが、異なっていてもよい。同様に、第一レーザ光Ｌ３Ａの幅と第二レーザ光Ｌ３Ｂの幅とは相等しく設定されてもよく、異なっていてもよい。

　また、既述の第四実施形態では、レーザ光Ｌ３の光軸ＯＡと枚葉状マザーガラス板Ｇ２の第一主面Ｇ２ａとが直交しないよう相対的に傾斜させて切断する場合を一例として示したが、本発明においては第五実施形態に示す通り、レーザ光Ｌ３の光軸ＯＡと枚葉状マザーガラス板Ｇ２の第一主面Ｇ２ａとが直交した状態で切断を行うことも可能である。

　図１５乃至図１９は、ガラス物品の製造方法及び製造装置の第六実施形態を示す。本実施形態では、第三切断工程Ｓ４において、複数回の切断を行うことで、枚葉状マザーガラス板Ｇ２から複数の小片のガラス物品（ガラス板Ｇ３ｂ）を製造する。

　図１５に示すように、定盤１７の上面は傾斜しておらず水平状に配される。したがって、定盤１７に載置される枚葉状マザーガラス板Ｇ２は、水平姿勢で定盤１７に支持されている。第三切断工程Ｓ４において、第三切断部７の第三レーザ照射装置１６は、レーザ光Ｌ３を枚葉状マザーガラス板Ｇ２に照射する。

　本実施形態では、第一実施形態とは異なり、レーザ光Ｌ３の照射のみによって当該枚葉状マザーガラス板Ｇ２を切断する。すなわち、本実施形態では、上述第一実施形態のようなダイアモンドチップＤＴにより枚葉状マザーガラス板Ｇ２にマイクロクラックを形成する工程を有しない。好適なレーザ光Ｌ３の照射条件としては、例えば枚葉状マザーガラス板Ｇ２の厚みを１ｍｍ以下とした場合、パルス幅が１１０～１０００ｎｓのパルスレーザ光を使用するとよい。

　本実施形態では、ライン状のレーザ光Ｌ３のエネルギ分布を調整することにより、切断予定線ＣＬの中途部から枚葉状マザーガラス板Ｇ２の切断を開始できる。すなわち、枚葉状マザーガラス板Ｇ２の四辺に囲まれた領域の任意の位置から切断を開始できる。図１６に示すように、切断予定線ＣＬの中途部に切断開始位置ＳＰが設定されている。また、切断予定線ＣＬの両端部の二箇所（枚葉状マザーガラス板Ｇ２の両端部Ｇ２ｃ，Ｇ２ｄ）に切断終了端部ＥＰが設定されている。

　第三切断工程Ｓ４において、切断予定線ＣＬに沿って枚葉状マザーガラス板Ｇ２にライン状のレーザ光Ｌ３が照射されると、その照射部位（Ｇ２ｅ）がレーザ光Ｌ３の加熱により膨張し、熱応力が発生する。枚葉状マザーガラス板Ｇ２には、この熱応力により切断開始位置ＳＰを起点としてクラックが生じる。図１６に示すように、クラックは、切断予定線ＣＬに沿って枚葉状マザーガラス板Ｇ２の各端部Ｇ２ｃ，Ｇ２ｄに向かって進展する。このクラックが切断予定線ＣＬの切断終了端部ＥＰに到達することで、図１７に示すように枚葉状マザーガラス板Ｇ２から長方形状のガラス板Ｇ３ａが形成される。

　次に、この長方形状のガラス板Ｇ３ａに対して、再度レーザ光Ｌ３を照射する。図１８に示すように、ガラス板Ｇ３ａには、新たな複数の切断予定線ＣＬが設定されている。第三レーザ照射装置１６のレーザ光Ｌ３は、各切断予定線ＣＬに対して同時に照射されてもよく、順番に照射されてもよい。

　レーザ光Ｌ３の照射により、長方形状のガラス板Ｇ３ａは、切断予定線ＣＬに沿って切断される。これにより、図１９に示すように、正方形状の複数のガラス板Ｇ３ｂ（ガラス物品）が製造される。正方形状のガラス板Ｇ３ｂは、その一辺が１～３０ｍｍとされるが、当該ガラス板Ｇ３ｂの寸法はこの範囲に限定されるものではない。

　図２０乃至図２２は、ガラス物品の製造方法及び製造装置の第七実施形態を示す。本実施形態に係るガラス物品の製造方法は、第三切断工程Ｓ４の実行前に、枚葉状マザーガラス板Ｇ２に赤外線反射膜ＩＲＦを形成する成膜工程を備える。成膜工程では、スパッタリング、蒸着等の成膜法によって枚葉状マザーガラス板Ｇ２の表面（例えば第一主面Ｇ２ａ）に赤外線反射膜ＩＲＦを形成する。

　本実施形態では、成膜工程として、スパッタ装置２１により枚葉状マザーガラス板Ｇ２に赤外線反射膜ＩＲＦを形成する場合を例示する。

　図２０に示すように、スパッタ装置２１は、枚葉状マザーガラス板Ｇ２を収容するチャンバ２２と、チャンバ２２内に配されるスパッタターゲット２３とを備える。枚葉状マザーガラス板Ｇ２は、第一主面Ｇ２ａをスパッタターゲット２３に対向させた状態でチャンバ２２内に配置されている。

　成膜工程では、チャンバ２２内を所定の真空度に維持するとともに、当該チャンバ２２内にスパッタガスを導入し、スパッタターゲット２３の近傍にプラズマの高密度領域を形成することで、当該スパッタターゲット２３から粒子を飛散させる。飛散した粒子は、枚葉状マザーガラス板Ｇ２の第一主面Ｇ２ａに堆積する。これにより、所定の厚みを有する赤外線反射膜ＩＲＦが枚葉状マザーガラス板Ｇ２に成膜される。

　赤外線反射膜ＩＲＦは、ＳiＯ₂、ＴｉＯ₂、ＴａＦ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｎｂ₂Ｏ₅等により構成され得るが、これらに限定されるものではない。赤外線反射膜ＩＲＦの厚みは、５００～８０００ｎｍとされることが好ましく、５００～５０００ｎｍとされることがより好ましい。

　その後、枚葉状マザーガラス板Ｇ２に対して第三切断工程Ｓ４が実施される。図２１に示すように、枚葉状マザーガラス板Ｇ２においてレーザ光Ｌ３の照射部位Ｇ２ｅが加熱され、熱膨張することにより、当該照射部位Ｇ２ｅに熱応力が発生する。これにより、この照射部位Ｇ２ｅに、熱応力によるクラックが発生する。枚葉状マザーガラス板Ｇ２は、このクラックが切断予定線ＣＬに沿って進展することで分断される（図２２参照）。この場合において、枚葉状マザーガラス板Ｇ２の第一主面Ｇ２ａに形成された赤外線反射膜ＩＲＦは、当該枚葉状マザーガラス板Ｇ２とともに分断される。これにより、その表面に赤外線反射膜ＩＲＦを有する複数のガラス板Ｇ３が形成される。

　なお、本発明は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、上記した作用効果に限定されるものでもない。本発明は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

　上記の実施形態では、硫リン酸塩系ガラス、リン酸塩系ガラス及びフツリン酸塩系ガラスにより構成されるガラス板Ｇ３を例示したが、これに限定されない。ガラス板Ｇ３のその他の材料としては、例えば、ケイ酸塩ガラス、シリカガラスが用いられ、より具体的には、ホウ珪酸ガラス、ソーダライムガラス、アルミノ珪酸塩ガラス、化学強化ガラス、無アルカリガラス等が挙げられる。なお、無アルカリガラスとは、アルカリ成分（アルカリ金属酸化物）が実質的に含まれていないガラスのことであって、具体的には、アルカリ成分の重量比が３０００ｐｐｍ以下のガラスのことである。

　上記の実施形態では、オーバーフローダウンドロー法により帯状マザーガラス板Ｇ１を成形する例を示したが、本発明はこれに限定されず、他の方法、例えば、スロットダウンドロー法、ロールアウト法又はフロート法、アップドロー法、リドロー法等により、帯状マザーガラス板Ｇ１又は枚葉状マザーガラス板Ｇ２を成形し得る。上記の実施形態では、第一切断工程Ｓ２、第二切断工程Ｓ３及び第三切断工程Ｓ４によって、マザーガラス板Ｇ１，Ｇ２を切断する方法を例示したが、この構成に限定されず、マザーガラス板Ｇ１，Ｇ２の成形方法に応じて各切断工程を適宜選択してよい。例えば、本発明は、各切断工程のうち、第三切断工程Ｓ４のみによってガラス物品（ガラス板Ｇ３）を製造することも可能である。

　上記の第一実施形態では、枚葉状マザーガラス板Ｇ２に初期クラックＦＣを形成してその切断を行う場合を例示したが、レーザ光Ｌ３の照射のみにより切断に十分な応力を枚葉状マザーガラス板Ｇ２に生じせしめることが可能である場合には、第六実施形態のように初期クラックＦＣを形成することなく切断を行うことも可能である。第六実施形態では、切断予定線ＣＬの中途部に切断開始位置ＳＰを設定していたが、これに限らず、第一実施形態と同様に、枚葉状マザーガラス板Ｇ２の端部（Ｇ２ｃ）に切断予定線ＣＬの切断開始端部ＳＰを設定してもよい。

　上記の実施形態では、枚葉状マザーガラス板Ｇ２に保護シート２０を貼着（接着）することにより枚葉状マザーガラス板Ｇ２を支持する例を示したが、本発明はこの構成に限定されない。例えば、定盤１７又は支持台１８に枚葉状マザーガラス板Ｇ２を吸引可能な吸着孔を形成し、この吸着孔を介して枚葉状マザーガラス板Ｇ２を定盤１７又は支持台１８によって支持した状態で、第三切断工程Ｓ４を行ってもよい。

　上記の実施形態では、ダイアモンドチップＤＴによって切断開始端部ＳＰにマイクロクラックを形成する例を示したが、マイクロクラックを形成する手段としては、ダイアモンドチップＤＴに限定されず、サンドペーパその他の公知の手段が使用され得る。

　上記の実施形態では、定盤１７及びスペーサ１９によって枚葉状マザーガラス板Ｇ２を傾斜姿勢で支持する例を示したが、本発明はこの構成に限定されない。例えば、保護シート２０を局部的に肉厚に構成し、当該保護シート２０により枚葉状マザーガラス板Ｇ２を傾斜姿勢で支持させてもよい。すなわち、枚葉状マザーガラス板Ｇ２の切断開始端部ＳＰの近傍に位置する保護シート２０の一部を厚肉に構成し、その他の部分を薄肉に構成することで、保護シート２０は、枚葉状マザーガラス板Ｇ２を傾斜姿勢で支持できる。

　上記の実施形態では、ガラス物品としてガラス板Ｇ３を例示したが、本発明はこれに限定されない。本発明は、ガラスブロック、ガラス管その他のガラス物品にも適用可能である。

　上記の実施形態において、切断予定線ＣＬは直線状に構成されていたが、これに限らず、曲線状に構成されてもよい。

　上記実施形態における成膜方法は一例であり、上記赤外線反射膜は、例えば蒸着法など任意の他の成膜手法を用いて成膜可能である。また、赤外線反射膜に限らず、例えば誘電体多層膜などの他の機能膜を成膜したり、複数の機能膜を積層形成することも可能である。

　１　　　　　　　　　ガラス物品の製造装置
　ＣＬ　　　　　　　　切断予定線
　Ｇ１　　　　　　　　帯状マザーガラス板（マザーガラス）
　Ｇ２　　　　　　　　枚葉状マザーガラス板（マザーガラス）
　Ｇ３　　　　　　　　ガラス板（ガラス物品）
　Ｇ３ａ　　　　　　　ガラス板（ガラス物品）
　Ｇ３ｂ　　　　　　　ガラス板（ガラス物品）
　ＩＲＦ　　　　　　　赤外線反射膜
　Ｌ１　　　　　　　　レーザ光
　Ｌ２　　　　　　　　レーザ光
　Ｌ３　　　　　　　　レーザ光
　ＬＬ　　　　　　　　レーザ光の長さ
　ＬＷ　　　　　　　　レーザ光の幅

Claims

　レーザ光を切断予定線に沿って照射することでマザーガラスを切断する工程を備える、ガラス物品の製造方法において、
　前記レーザ光は、長さ及び幅を有するライン状に照射され、
　前記マザーガラスを切断する工程は、前記マザーガラスにおける前記レーザ光の照射部位を前記レーザ光の熱で膨張させることにより前記マザーガラスを割断することを特徴とする、ガラス物品の製造方法。
　前記マザーガラスは、ガラス板であり、
　ライン状の前記レーザ光の前記長さは、前記マザーガラスにおける切断予定線の長さ以上である、請求項１に記載のガラス物品の製造方法。
　前記マザーガラスを切断する工程は、前記マザーガラスにおける前記レーザ光の前記照射部位を前記マザーガラスの歪点以上軟化点以下に加熱する、請求項１又は２に記載のガラス物品の製造方法。
　前記マザーガラスは、３０～３８０℃の範囲における熱膨張係数が７０×１０^-7／℃～１５０×１０^-7／℃である、請求項１から３のいずれか一項に記載のガラス物品の製造方法。
　前記マザーガラスは、０．０５～５ｍｍの厚みを有する、請求項１から４のいずれか一項に記載のガラス物品の製造方法。
　前記レーザ光の前記長さは、５～１２００ｍｍである、請求項１から５のいずれか一項に記載のガラス物品の製造方法。
　前記マザーガラスは、第一主面と第二主面とを有しており、
　前記マザーガラスを切断する工程は、前記マザーガラスの前記第二主面を吸着又は接着により支持した状態で、前記第一主面側から前記レーザ光を照射する、請求項１から６のいずれか一項に記載のガラス物品の製造方法。
　前記レーザ光における長手方向の一端部を他端部よりも先に前記マザーガラスに照射する、請求項１から７のいずれか一項に記載のガラス物品の製造方法。
　前記レーザ光は、パルスレーザ光である、請求項１から８のいずれか一項に記載のガラス物品の製造方法。
　前記マザーガラスは、リン酸塩系ガラス又はフツリン酸塩系ガラスにより構成される、請求項１から９のいずれか一項に記載のガラス物品の製造方法。
　前記マザーガラスを切断する工程は、前記レーザ光を照射する前に、前記切断予定線上の一端部に初期クラックを形成する工程を備える、請求項１から１０のいずれか一項に記載のガラス物品の製造方法。
　前記マザーガラスの厚みが１ｍｍ以下であり、前記パルスレーザ光のパルス幅が１１０～１０００ｎｓである、請求項９に記載のガラス物品の製造方法。
　前記マザーガラスを切断する工程は、枚葉状マザーガラス板を切断する工程を備え、
　前記枚葉状マザーガラス板を切断する工程の前に、前記枚葉状マザーガラス板の表面に赤外線反射膜を形成する成膜工程を備える、請求項１から１２のいずれか一項に記載のガラス物品の製造方法。
　前記マザーガラスを切断する工程において、前記マザーガラスを切断することにより一辺が１～３０ｍｍのガラス板を形成する、請求項１から１３のいずれか一項に記載のガラス物品の製造方法。
　レーザ光を照射することによりマザーガラスを切断する切断部を備える、ガラス物品の製造装置において、
　前記切断部は、長さ及び幅を有する前記レーザ光を、前記マザーガラスに設定される切断予定線に沿って照射し、前記マザーガラスにおける前記レーザ光の照射部位を膨張させることにより前記マザーガラスを割断することを特徴とする、ガラス物品の製造装置。
　端面に火造り面を有するとともに一辺が１～３０ｍｍであり、リン酸塩系ガラス又はフツリン酸塩系ガラスにより構成されるガラス板であることを特徴とする、ガラス物品。