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CN105189381A - 玻璃板的加工方法以及玻璃板的加工装置 - Google Patents

玻璃板的加工方法以及玻璃板的加工装置 Download PDF

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CN105189381A CN201480016371.7A CN201480016371A CN105189381A CN 105189381 A CN105189381 A CN 105189381A CN 201480016371 A CN201480016371 A CN 201480016371A CN 105189381 A CN105189381 A CN 105189381A
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Asahi Glass Co Ltd
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Abstract

玻璃板的加工方法，其具有利用由激光的照射产生的热应力在玻璃板上形成裂纹的工序，其中，由从光源射出的上述激光照射的上述玻璃板的正面上的激光的照射区域、以及由透过上述正面的激光照射的反面上的激光的照射区域分别为：在各照射区域具有激光的能量密度的峰值位置的情况下，以通过各照射区域的上述峰值位置且与上述峰值位置的移动方向平行的基准线为中心，具有左右非对称的能量密度分布，在各照射区域不具有激光的能量密度的峰值位置的情况下，以通过各照射区域的面积重心位置且与上述面积重心位置的移动方向平行的基准线为中心，具有左右非对称的形状。

Description

玻璃板的加工方法以及玻璃板的加工装置
技术领域
本发明涉及玻璃板的加工方法以及玻璃板的加工装置。
背景技术
作为玻璃板的加工方法，已知对玻璃板的表面照射激光进行加热，使激光的照射位置移动，利用由冷却照射位置的后方而产生的热应力来切割玻璃板的方法。此外，有时要求玻璃板的切割面的至少一部分相对于玻璃板的表面倾斜地形成。例如，可例举使切割后的切割片之间的切割分离变得容易的情况等。关于相对于表面倾斜的切割面，提出了下述方案：例如在冷却激光的照射位置的后方时，将冷却位置自激光的移动轨迹偏移而形成(例如专利文献1参照)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2011-219338号公报
发明内容
本发明所要解决的技术问题
但是，在玻璃板的切割后，有时会削除切割面的角部而进行倒角。这样的倒角形状的端面包括：与玻璃板的正面倾斜地连接的正面侧磨削面、和与玻璃板的反面倾斜地连接的反面侧磨削面。正面侧磨削面和反面侧磨削面的朝向不同。以往，通过激光的照射形成该倒角形状的端面是困难的。
本发明是鉴于上述问题而完成的发明，其目的是提供能够以不同的朝向形成与玻璃板的正面倾斜地连接的正面侧裂纹面和与玻璃板的反面倾斜地连接的反面侧裂纹面的玻璃板的加工方法。
解决技术问题所采用的技术方案
为了解决上述问题，根据本发明的一种形态，提供一种玻璃板的加工方法，
该玻璃板的加工方法具有下述工序：将从正面到反面透过玻璃板的激光照射上述玻璃板，使激光相对于上述玻璃板的照射位置移动，利用由激光的照射产生的热应力在上述玻璃板上形成裂纹，其特征在于，由从光源射出的上述激光照射的上述玻璃板的正面的激光的照射区域、以及由透过上述正面的激光照射的反面的激光的照射区域分别为：在各照射区域具有激光的能量密度的峰值位置的情况下，以通过各照射区域的上述峰值位置且与上述峰值位置的移动方向平行的基准线为中心，具有左右非对称的能量密度分布，在各照射区域不具有激光的能量密度的峰值位置的情况下，以通过各照射区域的面积重心位置且与上述面积重心位置的移动方向平行的基准线为中心，具有左右非对称的形状。
发明效果
根据本发明的一种形态，可提供一种能够以不同的朝向形成与玻璃板的正面倾斜地连接的正面侧裂纹面和与玻璃板的反面倾斜地连接的反面侧裂纹面的玻璃板的加工方法。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施方式的玻璃板加工装置的侧视图。
图2是表示在图1的玻璃板的正面所形成的激光的照射区域的俯视图。
图3是表示在图1的玻璃板上所形成的正面侧裂纹面和反面侧裂纹面的图。
图4是表示在图3的玻璃板上所形成的中间裂纹面的图。
图5是表示图3的变形例的图。
图6是表示图1的光学系统的侧视图。
图7是表示与图6的遮光部的上表面在同一平面上的激光的位置的俯视图。
图8是表示图6的玻璃板的正面上的激光的照射区域的俯视图。
图9是表示图8的y轴线(x＝0)上的能量密度分布的图。
图10是表示图6的玻璃板的反面上的激光的照射区域的俯视图。
图11是使图6的激光的聚焦位置以夹着玻璃板的方式朝相反侧移动时的侧视图。
图12是表示图11的玻璃板的正面上的激光的照射区域的俯视图。
图13是表示第1实施方式的第1变形例的与遮光部的上表面在同一平面上的激光的位置的俯视图。
图14是表示第1实施方式的第1变形例的玻璃板的正面上的激光的照射区域的俯视图。
图15是表示第1实施方式的第1变形例的玻璃板的反面上的激光的照射区域的俯视图。
图16是表示图14所示的θ0a为0°时的激光的照射区域的俯视图。
图17是表示图14所示的θ0a为45°时的激光的照射区域的俯视图。
图18是表示图14所示的θ0a为135°时的激光的照射区域的俯视图。
图19是表示图14所示的θ0a为180°时的激光的照射区域的俯视图。
图20是表示图14所示的θ0a为225°时的激光的照射区域的俯视图。
图21是表示图14所示的θ0a为315°时的激光的照射区域的俯视图。
图22是表示第1实施方式的第2变形例的光学系统的侧视图。
图23是表示图22的玻璃板的正面上的激光的照射区域和加热光的照射区域的俯视图。
图24是表示本发明的第2实施方式的玻璃板加工装置的光学系统的侧视图。
图25是表示与图24的遮光部的上表面在同一平面上的激光的位置的俯视图。
图26是表示图24的玻璃板的正面上的激光的照射区域的俯视图。
图27是表示图26的y轴线(x＝0)上的能量密度分布的图。
图28是表示图24的玻璃板的反面上的激光的照射区域的俯视图。
图29是表示本发明的第3实施方式的玻璃板加工装置的光学系统的侧视图。
图30是表示与图29的聚光透镜的上端在同一平面上的激光的位置的俯视图。
图31是表示图29的玻璃板的正面上的激光的照射区域的俯视图。
图32是表示图31的y轴线(x＝0)上的能量密度分布的图。
图33是表示本发明的第4实施方式的玻璃板加工装置的光学系统的侧视图。
图34是表示图33的玻璃板的正面上的激光的照射区域的俯视图。
图35是表示与图34的y轴线平行的平行线(x＝x3)上的能量密度分布的图。
图36是表示图33的玻璃板的反面上的激光的照射区域的俯视图。
图37是在试验例8-1之后因外力而形成了中间裂纹面的玻璃板的切割片的显微镜照片。
图38是在试验例8-2之后因外力而形成了中间裂纹面的玻璃板的切割片的显微镜照片。
具体实施方式
以下，参照附图说明用于实施本发明的形态。各附图中，对于相同或对应的结构标以相同或对应的符号，并省略说明。
[第1实施方式]
图1是表示本发明的第1实施方式的玻璃板加工装置的侧视图。图2是表示在图1的玻璃板的正面所形成的激光的照射区域的俯视图。图3是表示在图1的玻璃板上所形成的正面侧裂纹面和反面侧裂纹面的图。图4是表示在图3的玻璃板上所形成的中间裂纹面的图。
玻璃板加工装置10例如如图1所示，具备框架12、支承台20、光源30、光学系统40、照射位置移动部50、遮光位置调整部62、光轴位置调整部64、聚焦位置调整部66和控制部70。玻璃板加工装置10对由支承台20支承的玻璃板2照射自光源30射出的激光32，如图3所示，在玻璃板2上形成正面侧裂纹面4a和反面侧裂纹面4b。正面侧裂纹面4a与玻璃板2的正面2a倾斜地连接，反面侧裂纹面4b与玻璃板2的反面2b倾斜地连接。如果对形成有正面侧裂纹面4a和反面侧裂纹面4b的玻璃板2施加外力，则如图4所示，形成将正面侧裂纹面4a和反面侧裂纹面4b连接的中间裂纹面4c，将玻璃板2切断。此外，详细内容在后面叙述，根据激光32的照射条件，利用由激光32的照射产生的热应力能够形成中间裂纹面4c。
作为玻璃板2的玻璃，可例举例如钠钙玻璃、无碱玻璃等。玻璃板2的厚度可根据玻璃板2的用途适当设定，例如为0.005cm～2.5cm。
在玻璃板2上可形成成为正面侧裂纹面4a或反面侧裂纹面4b的起点的初始裂纹。初始裂纹可以形成于例如玻璃板2的正面2a、反面2b和端面中的任意面上。
初始裂纹的形成方法可以是通常的方法，例如可以是使用切刀、锉刀、激光等的方法。在用旋转磨石磨削玻璃板2的端面的情况下，可利用由磨削形成的微裂纹作为初始裂纹。
玻璃板加工装置10可以具备形成初始裂纹的初始裂纹形成部。初始裂纹形成部可由例如刀轮、将刀轮的刀刃按压在玻璃板2上是液压缸等构成。
支承台20支承玻璃板2，例如真空吸附玻璃板2。支承台20的对玻璃板2进行支承的支承面可以平行于框架12的基底部(日文：床部)13，也可以水平地设置。
光源30射出激光32，该激光32从由支承台20支承的玻璃板2的正面2a透射至反面2b。光源30的光轴可以相对于框架12的基底部13垂直，也可以铅垂地配置。从光源30射出的激光32的截面形状可以是例如圆形。
光源30由射出例如波长为800nm～1100nm的近红外线(以下简称为“近红外线”)的近红外线激光器构成。作为近红外线激光器，例如可例举Yb光纤激光器(波长:1000nm～1100nm)、Yb碟片激光器(波长:1000nm～1100nm)、Nd:YAG激光器(波长:1064nm)、高输出功率半导体激光器(波长:808nm～980nm)。这些近红外线激光器具有高输出功率且廉价，此外，容易将透射率调整至所需的范围。
近红外线激光器的情况下，玻璃板2中的铁(Fe)的含量、钴(Co)的含量、铜(Cu)的含量越多，吸收系数(α)越大。此外，该情况下，玻璃板2中的稀土类元素(例如Yb)的含量越多，在稀土类原子的吸收波长附近吸收系数(α)越大。关于吸收系数(α)的调节，从玻璃的透明性以及成本的观点考虑，使用铁，在玻璃板2中可以实质上不含钴、铜和稀土类元素。
此外，本实施方式中，作为光源30使用高输出功率且低价的近红外线激光器，但也可使用波长为250nm～5000nm的光源。例如可例举UV激光器(波长:355nm)、绿色激光器(波长:532nm)、Ho:YAG激光器(波长:2080nm)、Er:YAG激光器(2940nm)、使用中红外光参量振荡器的激光器(波长:2600nm～3450nm)等。
若激光32在玻璃板2中移动距离(D)(单位[cm])的期间，激光32的强度从I0变化为I，则I＝I0×exp(-α×D)的式子成立。该式子被称为朗伯-比尔定律。α表示玻璃板2对激光32的吸收系数(单位[cm-1])，由激光32的波长及玻璃板2的化学组成等确定。α可通过紫外可见近红外分光光度计等测定。
玻璃板2对激光32的吸收系数(α)(单位[cm-1])和激光32从玻璃板2的正面2a移动至反面2b的距离(M)(单位[cm])的乘积(α×M)优选大于0且在3.0以下。激光32相对于玻璃板2的内部透射率高，能充分加热玻璃板2的正反两面2a、2b。α×M更优选为2.3以下(内部透射率10％以上)，进一步优选1.6以下(内部透射率20％以上)。如果α×M过于小，则内部透射率过高，吸收效率过低，因此，优选为0.002以上(内部透射率99.8％以下)，更优选0.01以上(内部透射率99％以下)，进一步优选0.02以上(内部透射率98％以下)。内部透射率是在玻璃板2的正面2a不发生反射时的透射率。
此外，玻璃板2的加热温度最好是玻璃的退火点以下的温度。玻璃的温度如果超过玻璃的退火点的温度，则玻璃粘性流动，热应力得到缓和，裂纹的形成困难。
激光32垂直入射在玻璃板2的正面2a时，激光32从玻璃板2的正面2a移动至反面2b的距离(M)是与玻璃板2的板厚(t)相同的值。另一方面，激光32倾斜地入射在玻璃板2的正面2a时，根据斯涅尔定律而折射，所以，若设折射角为γ，则激光32从玻璃板2的正面2a移动至反面2b的距离(M)可通过式子M＝t/cosγ近似地算出。
光学系统40对于由支承台20支承的玻璃板2照射自光源30射出的激光32。光学系统40包括例如将激光32的光束的一部分遮住的遮光部42和将激光32的光束的剩余部分聚焦的聚光透镜44。此外，遮光部42和聚光透镜44的配置可以颠倒，遮光部42可以遮住透过聚光透镜44的激光的一部分。
在玻璃板2的正面2a所形成的激光32的照射区域可以是例如直径Φa(图8参照)的圆形的一部分欠缺的形状。同样地，在玻璃板2的反面2b所形成的激光32的照射区域可以是例如直径Φb(图10参照)的圆形的一部分欠缺的形状。
遮光部42由例如与基底部13平行地设置的金属板(例如不锈钢板)构成。遮光部42将激光32的光束的一部分遮住。遮光可以基于光的吸收、光的反射中的任一种。
聚光透镜44可以使激光32的光束的剩余部分朝着由支承台20支承的玻璃板2聚焦。聚光透镜44的光轴(对称轴)可以与光源30的光轴平行，也可以铅垂地设置。
照射位置移动部50使激光32相对于由支承台20支承的玻璃板2的照射位置移动。照射位置移动部50通过例如使支承台20相对于基底部13平行地移动，可使激光32相对于由支承台20支承的玻璃板2的照射位置移动。
照射位置移动部50由例如第一导轨51、第一滑块52、第一电动机53、第一滚珠丝杠机构54、第二导轨55、第二滑块56、第二电动机57和第二滚珠丝杠机构58等构成。
第一导轨51铺设在框架12的基底部13，沿第一方向(图1中垂直于纸面的方向)引导第一滑块52。在第一滑块52和第一电动机53之间设置将第一电动机53的旋转运动变换为第一滑块52的直线运动的第一滚珠丝杠机构54。
第二导轨55铺设在第一滑块52上，沿第二方向(图1中的左右方向)引导第二滑块56。在第二滑块56和第二电动机57之间设置将第二电动机57的旋转运动变换为第二滑块56的直线运动的第二滚珠丝杠机构58。
支承台20固定在第二滑块56上，与第二滑块56一起相对于基底部13沿第一方向和第二方向移动。支承台20相对于基底部13平行移动时，激光32相对于玻璃板2的照射位置发生移动。此外，第二滑块56与支承台20分别设置，但也可作为支承台20的一部分而设置。此外，在支承台20和第二滑块56之间可设置未图示的旋转轴。通过旋转轴的旋转，支承台20发生旋转，从而能够一边使玻璃板2旋转一边照射激光32。
此外，本实施方式的照射位置移动部50使支承台20相对于基底部13平行移动，但作为支承台20的替代，也可以使保持光源30和光学系统40的保持架15移动，也可使支承台20和保持架15两者移动。可调整激光32相对于由支承台20支承的玻璃板2的照射位置。
遮光位置调整部62调整遮光部42相对于光源30的位置，调整由支承台20支承的玻璃板2的正反两面2a、2b上的激光32的照射区域的形状。例如，遮光位置调整部62通过使遮光部42相对于基底部13平行移动，来调整遮光部42相对于光源30的位置。
遮光位置调整部62由例如一端部被固定于保持器15、另一端部被固定于遮光部42的伸缩缸构成。伸缩缸可以是流体压力缸(例如液压缸)、电动缸中的任一种。通过伸缩缸在第二方向(图1中为左右方向)上伸缩，遮光部42相对于基底部13平行移动。
此外，本实施方式的遮光位置调整部62使遮光部42相对于基底部13在第二方向上移动，但也可以不在第二方向上而在第一方向上移动，也可以在第一方向和第二方向上移动。此外，本实施方式的遮光位置调整部62使遮光部42相对于基底部13平行移动，但也可以代替遮光部42，使光源30移动，也可以使遮光部42和光源30两者移动。可调整遮光部42相对于光源30的位置。
光轴位置调整部64调整聚光透镜44的光轴相对于入射至聚光透镜44的激光32的光轴的位置，调整激光32在由支承台20支承的玻璃板2的正反两面上的照射区域的形状。例如，光轴位置调整部64通过使聚光透镜44相对于基底部13水平移动，来调整聚光透镜44的光轴相对于入射至聚光透镜44的激光32的光轴的位置。
光轴位置调整部64由例如一端部被固定于保持器15、另一端部被固定于保持聚光透镜44的透镜保持器的伸缩缸构成。通过伸缩缸在第二方向(图1中为左右方向)上伸缩，聚光透镜44相对于基底部13水平移动。
此外，本实施方式的光轴位置调整部64使聚光透镜44相对于基底部13在第二方向上移动，但也可以不在第二方向上而在第一方向上移动，也可以在第一方向和第二方向上移动。此外，本实施方式的光轴位置调整部64使聚光透镜44相对于基底部13移动，但也可以代替聚光透镜44，使光源30移动，也可以使聚光透镜44和光源30两者移动。可以调整聚光透镜44的光轴相对于入射至聚光透镜44的激光32的光轴的位置。
聚焦位置调整部66调整激光32相对于由支承台20支承的玻璃板2的聚焦位置，调整激光32在玻璃板2的正反两面2a、2b上的照射区域的形状。例如，聚焦位置调整部66通过使保持器15相对于基底部13垂直地移动，来调整激光32相对于由支承台20支承的玻璃板2的聚焦位置。
聚焦位置调整部66由例如一端部被固定于框架12的顶部14、另一端部被固定于保持器15的伸缩缸构成。通过伸缩缸上下伸缩，保持器15相对于基底部13垂直地移动。
此外，本实施方式的聚焦位置调整部66使保持器15相对于基底部13垂直地移动，但也可以代替保持器15，使支承台20移动，也可以使保持器15和支承台20两者移动。可调整激光32相对于玻璃板2的聚焦位置。
控制部70控制玻璃板加工装置10的各种动作。控制部70由例如微型计算机构成，包含CPU及存储器等。控制部70通过用CPU运行存储器等中存储的程序，来控制光源30、照射位置移动部50、遮光位置调整部62、光轴位置调整部64和聚焦位置调整部66。
接着，参照图1～图3，对上述结构的玻璃板加工装置10的动作(玻璃板的加工方法)进行说明。
首先，控制部70控制照射位置移动部50和聚焦位置调整部66，进行由支承台20支承的玻璃板2和光源30的对齐。此外，控制部70控制遮光位置调整部62，进行遮光部42和光源30的对齐。此外，控制部70控制光轴位置调整部64，进行聚光透镜44和光源30的对齐。对齐的顺序没有特别限定，可以同时实施。
接着，控制部70使光源30工作。从光源30射出的激光32通过光学系统40，照射由支承台20支承的玻璃板2，照射在预先在玻璃板2上所形成的初始裂纹的附近。利用由激光的照射产生的热应力，在玻璃板2上形成裂纹。
接着，控制部70使照射位置移动部50工作，使激光32相对于玻璃板2的照射位置移动。随着激光32的照射位置的移动，在玻璃板2上所形成的裂纹伸展，形成正面侧裂纹面4a和反面侧裂纹面4b。
正面侧裂纹面4a由在玻璃板2的正面2a附近产生的拉伸应力而形成，与玻璃板2的正面2a倾斜地连接。同样地，反面侧裂纹面4b由在玻璃板2的反面2b附近产生的拉伸应力而形成，与玻璃板2的反面2b倾斜地连接。正面侧裂纹面4a和反面侧裂纹面4b在激光32的照射位置或其附近形成。正面侧裂纹面4a的倾斜方向与反面侧裂纹面4b的倾斜方向如图3所示，为互相反向。例如图3中，正面侧裂纹面4a的倾斜方向是朝右下方倾斜，反面侧裂纹面4b的倾斜方向是朝右上方倾斜。在夹着玻璃板2的裂纹的左右两侧的部分中，将左侧的部分(较大的部分)作为制品使用时，制品的端面与正面2a及反面2b的连接角度成为钝角，所以能抑制制品的端面上的破损。另一方面，关于右侧的部分，端面与正反面的连接角度成为锐角。
此外，正面侧裂纹面4a的倾斜方向和反面侧裂纹面4b的倾斜方向可以相反，如图5所示，可以是正面侧裂纹面4a的倾斜方向为朝右上方倾斜、反面侧裂纹面4b的倾斜方向为朝右下方倾斜。在夹着玻璃板2的裂纹的左右两侧的部分中，将右侧的部分(较小的部分)作为制品使用时，制品的端面与正面2a及反面2b的连接角度成为钝角，所以能抑制制品的端面上的破损。另一方面，关于左侧的部分，端面与正反面的连接角度成为锐角。
如图3和图5所示，在玻璃板2的切割预定线的单侧，正面和正面侧裂纹面的连接角度(所成角度)以及反面和正面侧裂纹面的连接角度都是钝角。与此相对，在玻璃板2的切割预定线的相反侧，正面和正面侧裂纹面的连接角度以及反面和反面侧裂纹面的连接角度都是锐角。如图4所示，将玻璃板2切断而形成的切割片中，一方的切割片的端面的截面形状为凸形状，另一方的切割片的端面的截面形状为凹形状。
正面侧裂纹面4a和反面侧裂纹面4b能否形成目标斜率主要由激光32相对于玻璃板2的透射率、玻璃板2的正反两面上的激光32的能量密度分布及激光32的照射形状确定。玻璃板2的正反两面上的激光32的能量密度分布及激光32的照射形状由光学系统40的结构等确定。
图6是表示图1的光学系统的侧视图。以下的说明中，“前方”表示玻璃板2的正面2a上的激光32的照射位置的移动方向，“后方”表示前方的相反侧的方向，“左方”及“右方”表示从站在玻璃板2的正面2a上的激光32的照射位置朝着前方的观察者观察时的方向。
如图6所示，光学系统40中，将从光源30射出的激光32的光束的一部分用遮光部42遮住，将激光32的光束的剩余部分用聚光透镜44聚焦，照射在由支承台20支承的玻璃板2上。激光32的聚焦位置在玻璃板2的下方，以玻璃板2为基准，在与光源30相反的一侧。光源30和聚光透镜44同轴地设置。
图7是表示与图6的遮光部的上表面在同一平面上的激光的位置的俯视图。图7所示的X轴线和Y轴线设定为与遮光部42的上表面在同一平面上，将该平面上的激光32的能量密度的峰值位置作为X轴线和Y轴线的交点(即原点)。图7的X轴线与后述的图8的x轴线平行，图7的Y轴线与图8的y轴线平行。
遮光部42如图7所示，俯视时，可以是长边方向与Y轴方向平行的长方形状。遮光部42的宽度W1比遮光部42的上表面上的圆形的激光32的直径Φ1小。遮光部42从左方插入激光32的光路。将遮光部42的右端中央(图7中以黑圆点表示)的位置以正交坐标(X0,Y0)表示。
图8是表示图6的玻璃板的正面上的激光的照射区域的俯视图。图8所示的x轴线和y轴线设定在玻璃板2的正面2a上，正面2a上的激光32的能量密度的峰值位置是x轴线和y轴线的交点(即原点)。在玻璃板2的正面2a，以与激光32的能量密度的峰值位置的移动方向平行的方式设定x轴线，以与x轴线垂直的方式设定y轴线。
由遮光部42遮住的激光32的遮光区域如图8所示形成在玻璃板2的正面2a上。将玻璃板2的正面2a上的激光32的遮光区域的右端中央(图8中以黑圆点表示)的位置以正交坐标(x0a,y0a)表示。
图9是表示图8的y轴线(x＝0)上的能量密度分布的图。图9中，将没有由遮光部42遮住激光32的光束的一部分时的y轴线上的能量密度分布(高斯分布)用点划线表示。
通过遮光部42将激光32的光束的一部分遮住，如图9中实线所示，y轴线上的激光32的能量密度的分布以x轴线(y＝0)为中心，呈现左右非对称。因此，在y轴线上，以x轴线(y＝0)为中心形成左右非对称的热应力分布。
由此，在玻璃板2的正面2a上，激光32的照射区域以通过激光32的能量密度的峰值位置且与该峰值位置的移动方向平行的基准线(x轴线)为中心，具有左右非对称的能量密度分布。因此，可形成所需的热应力场，可形成与玻璃板2的正面2a倾斜地连接的正面侧裂纹面4a。
玻璃板2的正面2a上的所需的热应力场是指在玻璃板2的正面2a上的激光32的照射区域所形成的拉伸应力在原点的后方相对于基准线(x轴线)朝左右中的一方偏离。根据该偏离，确定正面侧裂纹面4a的倾斜方向。拉伸应力在原点的后方相对于基准线朝左右中的一方偏离是指：在原点后方的基准线的左侧和右侧，拉伸应力的积分值不同。即，在原点的后方，基准线的左侧的拉伸应力的积分值较大，或者基准线的右侧的拉伸应力的积分值较大。因为原点相对于玻璃板2移动，所以在原点的后方的拉伸应力分布还包括在原点的前方产生的拉伸应力的影响。
本说明书中，“能量密度分布”是在与上述基准线(x轴线)垂直的线上的能量密度的分布。玻璃板2的正面2a上的激光32的照射区域在x轴方向上扩展，所以在各x坐标上可以具有不同的能量密度分布。如果多个能量密度分布中的至少一个是“以x轴线为中心呈左右非对称的能量密度分布”，则玻璃板2的正面2a上的激光32的照射区域具有“以x轴线为中心呈左右非对称的能量密度分布”。
图10是表示图6的玻璃板的反面上的激光的照射区域的俯视图。图10所示的x轴线及y轴线与图8所示的x轴线及y轴线相同。
由遮光部42遮住的激光32的遮光区域如图10所示形成在玻璃板2的反面2b上。将玻璃板2的反面2b上的激光32的遮光区域的右端中央(图10中以黑圆点表示)的位置以正交坐标(x0b,y0b)表示。
图10的y轴线(x＝0)上的能量密度分布与图9同样。换言之，在玻璃板2的反面2b上，激光32的照射区域以通过激光32的能量密度的峰值位置且与该峰值位置的移动方向平行的基准线(x轴线)为中心，具有左右非对称的能量密度分布。因此，可形成所需的热应力场，可形成与玻璃板2的反面2b倾斜地连接的反面侧裂纹面4b。
玻璃板2的反面2b上的所需的热应力场是指在玻璃板2的反面2b上的激光32的照射区域所形成的拉伸应力在原点的后方相对于基准线(x轴线)朝左右中的一方偏离。根据该偏离，确定反面侧裂纹面4b的倾斜方向。拉伸应力在原点的后方相对于基准线朝左右中的一方偏离是指：在原点后方的基准线的左侧和右侧，拉伸应力的积分值不同。即，在原点的后方，基准线的左侧的拉伸应力的积分值较大，或者基准线的右侧的拉伸应力的积分值较大。因为原点相对于玻璃板2移动，所以在原点的后方的拉伸应力分布还包括在原点的前方产生的拉伸应力的影响。
此外，在玻璃板的正面上的激光的照射区域所形成的拉伸应力与在玻璃板的反面上的激光的照射区域所形成的拉伸应力在原点的后方相对于基准线(x轴线)朝同一侧(左侧或右侧)偏离。因此，能以不同的朝向形成与玻璃板的正面倾斜地连接的正面侧裂纹面和与玻璃板的反面倾斜地连接的反面侧裂纹面。
此外，激光32的照射区域只要在裂纹形成开始时以基准线为中心具有左右非对称的能量密度分布即可。换言之，只要在裂纹形成开始时形成与玻璃板的正面倾斜地连接的正面侧裂纹面和与玻璃板的反面倾斜地连接的反面侧裂纹面即可。之后，即使激光的能量密度分布以基准线为中心呈左右对称，也能够维持在裂纹形成开始时所形成的正面侧裂纹面4a的倾斜和反面侧裂纹面4b的倾斜。此外，正面侧裂纹面4a的倾斜和反面侧裂纹面4b的倾斜不必在整条切割线上形成，形成于切割线的一部分即可。至少成为制品的部分的切割面较好是具有正面侧裂纹面4a的倾斜和反面侧裂纹面4b的倾斜。
图11是使图6的激光的聚焦位置以夹着玻璃板的方式朝相反侧移动时的侧视图。表示与图11的遮光部的上表面在同一平面上的激光的位置的俯视图与图7相同，所以省略图示。
如图11所示，光学系统40中，将从光源30射出的激光32的光束的一部分用遮光部42遮住，将激光32的光束的剩余部分用聚光透镜44聚焦，照射在由支承台20支承的玻璃板2上。激光32的聚焦位置在玻璃板2的上方，以玻璃板2为基准，在光源30侧。光源30和聚光透镜44同轴地设置。
图12是表示图11的玻璃板的正面上的激光的照射区域的俯视图。图12所示的x轴线和y轴线设定在玻璃板2的正面2a上，正面2a上的激光32的能量密度的峰值位置是x轴线和y轴线的交点(即原点)。在玻璃板2的正面2a，以与激光32的能量密度的峰值位置的移动方向平行的方式设定x轴线，以与x轴线垂直的方式设定y轴线。
激光32的聚焦位置以夹着玻璃板2的方式向相反侧移动时(参照图6、图11)，玻璃板2的正面2a上的激光32的遮光区域以xy坐标系中的原点为中心旋转180°(参照图8、图12)。由此，可调整激光32的能量密度分布。
此外，如图7所示，本实施方式的遮光部42的宽度W1比遮光部42的上表面的激光32的直径Φ1小，但也可以比该直径Φ1大。
图13是表示第1实施方式的第1变形例的与遮光部的上表面在同一平面上的激光的位置的俯视图。图13所示的X轴线和Y轴线设定为与遮光部142的上表面在同一平面上，该平面上的激光32的能量密度的峰值位置是X轴线和Y轴线的交点(即XY坐标系中的原点)。图13的X轴线与后述的图14的x轴线平行，图13的Y轴线与图14的y轴线平行。
遮光部142如图13所示，俯视时可以是长方形状。遮光部142的宽度W2比遮光部142的上表面上的圆形的激光32的直径Φ1大。遮光部142插入激光32的光路中，通过遮光部142的前端中央(图13中以黑圆点表示)和原点的直线与遮光部142的长边方向平行。遮光部142设为以原点为中心自由旋转。遮光部142的前端中央的位置用极坐标(R0,Θ0)表示。R0表示自原点到遮光部142的前端中央的距离。Θ0表示通过遮光部142的前端中央和原点的直线AX与y轴线所成的角度。
图14是表示第1实施方式的第1变形例的玻璃板的正面上的激光的照射区域的俯视图。图14中，x轴线和y轴线设定在玻璃板2的正面2a上，该正面2a上的激光32的能量密度的峰值位置是x轴线和y轴线的交点(即xy坐标系中的原点)。在玻璃板2的正面2a，以与峰值位置的移动方向平行的方式设定x轴线，以与x轴线垂直的方式设定y轴线。
由遮光部142遮住的激光32的遮光区域如图14所示形成在玻璃板2的正面2a上。将玻璃板2的正面2a上的激光32的遮光区域的前端中央(图14中以黑圆点表示)的位置以极坐标(r0a,θ0a)表示。r0a表示自原点到激光32的遮光区域的前端中央的距离。θ0a表示通过激光32的遮光区域的前端中央和原点的直线axa与y轴线所成的角度。
图15是表示第1实施方式的第1变形例的玻璃板的反面上的激光的照射区域的俯视图。图15所示的x轴线和y轴线与图14所示的x轴线和y轴线相同。
由遮光部142遮住的激光32的遮光区域如图15所示形成在玻璃板2的反面2b上。将玻璃板2的反面2b上的激光32的遮光区域的前端中央(图15中以黑圆点表示)的位置以极坐标(r0b,θ0b)表示。r0b表示自原点到激光32的遮光区域的前端中央的距离。θ0b表示通过激光32的遮光区域的前端中央和原点的直线axb与y轴线所成的角度。
图16是表示图14所示的θ0a为0°时的激光的照射区域的俯视图。图17是表示图14所示的θ0a为45°时的激光的照射区域的俯视图。图18是表示图14所示的θ0a为135°时的激光的照射区域的俯视图。图19是表示图14所示的θ0a为180°时的激光的照射区域的俯视图。图20是表示图14所示的θ0a为225°时的激光的照射区域的俯视图。图21是表示图14所示的θ0a为315°时的激光的照射区域的俯视图。
如图16～图21所示，如果遮光部142旋转，则在r0a保持一定的状态下，θ0a发生变化。因此，可调整在玻璃板2的正面2a上的激光32的照射形状。
此外，通过激光32的照射条件的调整使玻璃板所产生的热应力变化，不仅可以形成图3及图5所示的正面侧裂纹面4a及反面侧裂纹面4b，还能形成图4所示的中间裂纹面4c。
在激光的照射位置，在玻璃板的正面附近或玻璃板的反面附近产生拉伸应力，在玻璃板的内部产生压缩应力。与此相对，在激光32的照射位置的后方，在玻璃板的板厚整体产生拉伸应力。该拉伸应力作为通过在激光32的照射位置上的加热而产生的压缩应力的反作用力而形成。在激光32的照射位置的后方的拉伸应力大的情况下，正面侧裂纹面4a和反面侧裂纹面4b的裂纹向板厚内部方向伸展而形成中间裂纹面4c。这里，中间裂纹面4c的形状由中间裂纹面4c形成时的热应力场及基准线左右的刚性的差异来确定。
利用由激光32的照射而产生的热应力能否形成中间裂纹面4c主要由激光32相对于玻璃板2的透射率、光源30的输出功率等来确定。如果光源30的输出功率大、激光32的照射位置的后方的拉伸应力变大，则可形成中间裂纹面4c。光源30的输出功率小的情况下，为了形成中间裂纹面4c，可以对玻璃板2照射从光源30之外的其他加热光源射出的加热光。
图22是表示第1实施方式的第2变形例的玻璃板加工装置的主要部分的俯视图。图22中，分别用不同的箭头表示代表激光32的光线和代表加热光38的光线。
如图22所示，在光源30之外，玻璃板加工装置另具备加热光源36。加热光源36射出对由支承台20支承的玻璃板2加热的加热光38。加热光38只要能加热玻璃板2即可，可以在玻璃板2的正面2a附近被吸收而不透过玻璃板2。因此，加热光源36可以由CO2激光器(波长10600nm)构成，可以不是近红外线激光器。从加热光源36射出的加热光可以用聚光透镜45聚焦，照射在玻璃板2的正面2a。
图23是表示图22的玻璃板的正面上的激光的照射区域和加热光的照射区域的图。图23所示的x轴线及y轴线与图16等所示的x轴线及y轴线相同。
在玻璃板2的正面2a，加热光38的照射区域可以比激光32的照射区域更宽广，并将激光32的照射区域包含在内部。加热光38的能量密度的峰值位置用正交坐标(δx,δy)表示。加热光38的能量密度的峰值位置可以自激光32的能量密度的峰值位置错开。此外，加热光38的照射区域的面积重心位置可以自激光32的照射区域的面积重心位置错开。
图1所示的照射位置移动部50可以使加热光38相对于玻璃板2的照射位置与激光32相对于玻璃板2的照射位置一起移动。
此外，可以在照射激光的同时对玻璃板的正面和反面中的至少一方的激光的照射区域进行冷却。在激光的照射区域容易产生拉伸应力。即，裂纹容易产生，能够实现稳定的加工。对玻璃板进行冷却的区域可以比激光32的照射区域更宽广。特别是在容易散热的板厚薄的玻璃板的情况下，效果显著。另外，优选对玻璃板的正反两面上的激光的照射区域进行冷却。
向玻璃板喷射制冷剂(例如空气)的冷却喷嘴可以以与激光的光轴同轴的方式进行设置。例如，在玻璃板的正面侧，以使激光通过冷却喷嘴的开口的方式设置冷却喷嘴。通过以与激光的光轴同轴地方式设置冷却喷嘴，能够切实地冷却激光的照射区域。另外，在玻璃板的反面侧也可以以与激光的光轴同轴的方式设置冷却喷嘴。
[第2实施方式]
上述第1实施方式中，利用遮光部42遮住激光32的光束的一部分，在玻璃板2的正反两面2a、2b所形成的激光的照射区域为圆形的一部分欠缺的形状。
与此相对，本实施方式在下述方面是不同的：遮光部(详细而言是遮光膜)具有小孔(开口孔)，在玻璃板2的正反两面2a、2b所形成的激光的照射区域是圆形状。以下，主要对不同点进行说明。
图24是表示本发明的第2实施方式的玻璃板加工装置的光学系统的侧视图。如图24所示，光学系统240包括将激光32的光束的一部分遮住的遮光部242和将激光32的光束的剩余部分聚焦的聚光透镜44。光学系统240中，将从光源30射出的激光32的光束的一部分用遮光部242遮住，将激光32的光束的剩余部分用聚光透镜44聚焦，照射在由支承台20支承的玻璃板2上。激光32的聚焦位置可以是以玻璃板2为基准，在光源30的相反侧。光源30可以和聚光透镜44同轴地设置。
图25是表示与图24的遮光部的上表面在同一平面上的激光的位置的俯视图。图25所示的X轴线和Y轴线设定为与遮光部242的上表面在同一平面上，该平面上的激光32的能量密度的峰值位置是X轴线和Y轴线的交点(即原点)。图25的X轴线与后述的图26的x轴线平行，图25的Y轴线与图26的y轴线平行。
遮光部242由透明板和在该透明板上所形成的遮光膜构成，遮光膜具有使激光32的光束的一部分通过的小孔243。小孔243如图25所示，俯视时可以是圆形状，也可以俯视时设置在激光32的光束的内部。小孔243的直径Φ2比与遮光部242的上表面在同一平面上的圆形的激光32的直径Φ1小。小孔243的中心位置(面积重心位置)用正交坐标(X1,Y1)表示。小孔243的中心线与入射至小孔243的激光32的光轴平行地错开。
图26是表示图24的玻璃板的正面上的激光的照射区域的俯视图。图26所示的x轴线和y轴线设定在玻璃板2的正面2a上，正面2a上的激光32的能量密度的峰值位置是x轴线和y轴线的交点(即原点)。在玻璃板2的正面2a，以与激光32的能量密度的峰值位置的移动方向平行的方式设定x轴线，以与x轴线垂直的方式设定y轴线。
通过小孔243的激光32的照射区域如图26所示以圆形形成在玻璃板2的正面2a上。该圆的中心位置用正交坐标(x1a,y1a)表示。激光32的照射区域的中心位置(面积重心位置)与xy坐标系的原点(即激光32的能量密度的峰值位置)错开。
图27是表示图26的y轴线(x＝0)上的能量密度分布的图。图27中，将没有由遮光部242遮住激光32的光束的一部分时的y轴线上的能量密度分布(高斯分布)用点划线表示。
遮光部242通过将激光32的光束的一部分遮住，如图27中实线所示，y轴线上的激光32的能量密度的分布以x轴线(y＝0)为中心，呈现左右非对称。因此，在y轴线上，以x轴线(y＝0)为中心形成左右非对称的热应力分布。
由此，在玻璃板2的正面2a上，激光32的照射区域以通过激光32的能量密度的峰值位置且与该峰值位置的移动方向平行的基准线(x轴线)为中心，具有左右非对称的能量密度分布。因此，可形成所需的热应力场，可形成与玻璃板2的正面2a倾斜地连接的正面侧裂纹面4a。
图28是表示图24的玻璃板的反面上的激光的照射区域的俯视图。图28所示的x轴线及y轴线与图26所示的x轴线及y轴线相同。
通过小孔243的激光32的照射区域如图28所示以圆形形成在玻璃板2的反面2b上。该圆的中心位置(面积重心位置)用正交坐标(x1b,y1b)表示。
玻璃板2的反面2b中，激光32的照射区域的中心位置(面积重心位置)与xy坐标系的原点(即激光32的能量密度的峰值位置)错开。
图28的y轴线(x＝0)上的能量密度分布与图27同样。换言之，在玻璃板2的反面2b上，激光32的照射区域以通过激光32的能量密度的峰值位置且与该峰值位置的移动方向平行的基准线(x轴线)为中心，具有左右非对称的能量密度分布。因此，可形成所需的热应力场，可形成与玻璃板2的反面2b倾斜地连接的反面侧裂纹面4b。
由此，根据本实施方式，利用由激光32的照射产生的热应力可形成图3及图5所示的正面侧裂纹面4a及反面侧裂纹面4b。光源30的输出功率大的情况下，可形成图4所示的中间裂纹面4c。光源30的输出功率小的情况下，为了形成中间裂纹面4c，可以对玻璃板2照射从光源30以外的其他加热光源射出的加热光。由玻璃板2产生的热应力增大，可形成图4所示的中间裂纹面4c。
[第3实施方式]
上述第1实施方式中，利用遮光部42遮住激光32的光束的一部分，将激光32的光束的剩余部分聚焦的聚光透镜和光源同轴地设置。
与此相对，本实施方式在下述方面是不同的：没有遮光部，聚光透镜的光轴(对称轴)和入射至聚光透镜的激光的光轴平行地错开。以下，主要对不同点进行说明。
图29是表示本发明的第3实施方式的玻璃板加工装置的光学系统的侧视图。如图29所示，光学系统340包括对激光32的光束进行聚焦的聚光透镜344，对由支承台20支承的玻璃板2照射激光32。激光32的聚焦位置可以是以玻璃板2为基准，在光源30的相反侧。入射至聚光透镜44的激光32的光轴与聚光透镜344的光轴344Z平行地错开。
图30是表示与图29的聚光透镜的上端在同一平面上的激光的位置的俯视图。图30所示的X轴线和Y轴线设定为与聚光透镜344的上端在同一平面上，该平面上的激光32的能量密度的峰值位置是X轴线和Y轴线的交点(即原点)。图30的X轴线与后述的图31的x轴线平行，图30的Y轴线与图31的y轴线平行。
聚光透镜344的直径Φ4如图30所示，大于与聚光透镜344的上端在同一平面上的激光32的直径Φ3。将聚光透镜344的光轴(图30中以黑圆点表示)的位置以正交坐标(X2,Y2)表示。
图31是表示图29的玻璃板的正面上的激光的照射区域的俯视图。图31所示的x轴线和y轴线设定在玻璃板2的正面2a上，正面2a上的激光32的能量密度的峰值位置是x轴线和y轴线的交点(即原点)。在玻璃板2的正面2a，以与激光32的能量密度的峰值位置的移动方向平行的方式设定x轴线，以与x轴线垂直的方式设定y轴线。图31中，将聚光透镜和光源同轴地设置时的激光的照射区域用点划线表示。
通过聚光透镜344的激光32的照射区域如图31中的实线所示形成在玻璃板2的正面2a上。玻璃板2的正面2a上的激光32的照射区域是歪曲的圆形状。此外，玻璃板2的反面2b上的激光32的照射区域是与图31同样的形状，所以省略图示。
图32是表示图31的y轴线(x＝0)上的能量密度分布的图。图32中，聚光透镜344和光源30同轴地设置时的y轴线上的能量密度分布(高斯分布)用点划线表示。此外，玻璃板2的反面2b上的y轴线(x＝0)上的能量密度分布是与图32相同的分布，所以省略图示。
由于聚光透镜344的光轴(对称轴)344Z和入射至聚光透镜344的激光32的光轴32Z平行地错开，所以如图32中实线所示，y轴线上的激光32的能量密度的分布以x轴线(y＝0)为中心呈现左右非对称。因此，在y轴线上，以x轴线(y＝0)为中心形成左右非对称的热应力分布。
由此，在玻璃板2的正面2a上，激光32的照射区域以通过激光32的能量密度的峰值位置且与该峰值位置的移动方向平行的基准线(x轴线)为中心，具有左右非对称的能量密度分布。因此，可形成所需的热应力场，可形成与玻璃板2的正面2a倾斜地连接的正面侧裂纹面4a。
同样地，在玻璃板2的反面2b上，激光32的照射区域以通过激光32的能量密度的峰值位置且与该峰值位置的移动方向平行的基准线(x轴线)为中心，具有左右非对称的能量密度分布。因此，可形成所需的热应力场，可形成与玻璃板2的反面2b倾斜地连接的反面侧裂纹面4b。
由此，根据本实施方式，利用由激光32的照射产生的热应力可形成图3及图5所示的正面侧裂纹面4a及反面侧裂纹面4b。光源30的输出功率大的情况下，可形成图4所示的中间裂纹面4c。光源30的输出功率小的情况下，为了形成中间裂纹面4c，可以对玻璃板2照射从光源30以外的其他加热光源射出的加热光。由玻璃板2产生的热应力增大，可形成图4所示的中间裂纹面4c。
[第4实施方式]
上述第1实施方式的光学系统包括聚光透镜，与此相对，本实施方式的光学系统在包括圆柱透镜的方面是不同的。以下，主要对不同点进行说明。
图33是表示本发明的第4实施方式的玻璃板加工装置的光学系统的侧视图。图33中，代表激光32的光线用箭头表示。
如图33所示，光学系统440包括：将激光32的光束在彼此不同的方向上聚焦的第一圆柱透镜446和第二圆柱透镜447。光学系统440将通过第一圆柱透镜446和第二圆柱透镜447的激光32照射在由支承台20支承的玻璃板2上。
图34是表示图33的玻璃板的正面上的激光的照射区域的俯视图。图34所示的x轴线和y轴线设定在玻璃板2的正面2a上，正面2a上的激光32的能量密度的峰值位置是x轴线和y轴线的交点(即原点)。在玻璃板2的正面2a，以与激光32的能量密度的峰值位置的移动方向平行的方式设定x轴线，以与x轴线垂直的方式设定y轴线。
通过第一圆柱透镜446和第二圆柱透镜447的激光32的照射区域如图34所示形成在玻璃板2的正面2a上。玻璃板2的正面2a上的激光32的照射区域可以是短轴相对于x轴线倾斜(长轴相对于y轴线倾斜)的椭圆形状(长轴长度Aa、短轴长度Ba)。短轴和x轴线所成的角度用θ1a表示。
图35是表示与图34的y轴线平行的平行线(x＝x3)上的能量密度分布的图。如图35中实线所示，平行线(x＝x3)上的激光32的能量密度的分布以x轴线(y＝0)为中心呈现左右非对称。因此，在平行线(x＝x3)上，以x轴线(y＝0)为中心形成左右非对称的热应力分布。
由此，在玻璃板2的正面2a上，激光32的照射区域以通过激光32的能量密度的峰值位置且与该峰值位置的移动方向平行的基准线(x轴线)为中心，具有左右非对称的能量密度分布。因此，可形成所需的热应力场，可形成与玻璃板2的正面2a倾斜地连接的正面侧裂纹面4a。
图36是表示图33的玻璃板的反面上的激光的照射区域的俯视图。图36所示的x轴线及y轴线与图34所示的x轴线及y轴线相同。
通过第一圆柱透镜446和第二圆柱透镜447的激光32的照射区域如图36所示形成在玻璃板2的反面2b上。玻璃板2的反面2b上的激光32的照射区域是短轴相对于x轴线倾斜(长轴相对于y轴线倾斜)的椭圆形状(长轴长度Ab、短轴长度Bb)。将椭圆的短轴和x轴线所成的角度记作θ1b。
图36的与y轴线平行的平行线(x＝x3)上的能量密度分布与图35相同。换言之，在玻璃板2的反面2b上，激光32的照射区域以通过激光32的能量密度的峰值位置且与该峰值位置的移动方向平行的基准线(x轴线)为中心，具有左右非对称的能量密度分布。因此，可形成所需的热应力场，可形成与玻璃板2的反面2b倾斜地连接的反面侧裂纹面4b。
根据其他观点，在玻璃板2的正反两面2a、2b，激光32的照射区域以通过各照射区域的面积重心位置(xy坐标系中的原点)且与该面积重心位置的移动方向平行的基准线(x轴线)为中心具有左右非对称的形状。因此，在x轴线的左右可形成不同的热应力场，形成与玻璃板2的正面2a倾斜地连接的正面侧裂纹面4a及与玻璃板2的反面2b倾斜地连接的反面侧裂纹面4b。此外，基准线通过面积重心位置的情况下，在玻璃板2的正面2a及反面2b可以不存在激光32的能量密度的峰值位置，能量密度可以是均匀的。其他的实施方式中也同样。
根据本实施方式，利用由激光32的照射产生的热应力可形成图3及图5所示的正面侧裂纹面4a及反面侧裂纹面4b。光源30的输出功率大的情况下，可形成图4所示的中间裂纹面4c。光源30的输出功率不足的情况下，为了形成中间裂纹面4c，可以对玻璃板2照射从光源30以外的其他加热光源射出的加热光。由玻璃板2产生的热应力增大，可形成图4所示的中间裂纹面4c。
实施例
[试验例1-1～试验例1-5]
试验例1-1～试验例1-5中，对于矩形的玻璃板(长边100mm、短边50mm、板厚1.1mm、旭硝子株式会社制的钠钙玻璃)的正面垂直入射激光。激光的光源使用Yb纤维激光器(波长1070nm)。玻璃板对激光的吸收系数(α)为0.65cm-1，α×M为0.07(即内部透射率为93％)。激光使用从光源刚射出后截面形状是圆形、截面上的能量密度是高斯型的分布的激光。
试验例1-1～试验例1-4中，如图6所示用遮光部遮住激光的光束的一部分，将玻璃板的正反两面上的激光的照射形状形成为如图8、图10所示的圆形的一部分欠缺的形状。另一方面，试验例1-5中，不使用遮光部，将玻璃板的正反两面上的激光的照射形状形成为无欠缺的圆形状。
各试验例中，使玻璃板的正反两面上的激光的能量密度的峰值位置以与玻璃板的短边平行的方式从玻璃板的一方的长边移动到另一方的长边。激光的能量密度的峰值位置配置在自玻璃板的一方的短边起为15mm(自另一方的短边起为85mm)的位置。使用刀轮、以达到玻璃板的上下表面的方式在玻璃板的端面形成初始裂纹。以玻璃板所形成的裂纹面的形态和截面形状进行评价。
将其他实验条件与评价结果一起在表1中示出。表1所示的条件以外的条件与试验例1-1～试验例1-5中相同。以下的各表中，P表示光源的输出功率，v表示在玻璃板的上下表面上的激光的照射位置的移动速度，f表示聚光透镜的焦点距离，d表示从玻璃板的正面到激光的聚焦位置为止的距离。d为正表示激光的聚焦位置在玻璃板的正面的上方(光源侧)；d为负表示激光的聚焦位置在玻璃板的正面的下方(光源的相反侧)。其他符号的意思与上述相同。此外，以下的各表中，裂纹的“形态”表示裂纹的深度，将如图3及图5所示裂纹为槽状的情况记作“刮擦”，将如图4所示裂纹贯穿玻璃板的情况记作“全切”。此外，裂纹的“截面形状”表示正面侧裂纹面及反面侧裂纹面的斜率，这些斜率为图3及图4所示的斜率的情况记作“类型A”，这些斜率为图5所示的斜率的情况记作“类型B”，正面侧裂纹面及反面侧裂纹面形成为“类型A”或“类型B”以外的形状、例如正面侧裂纹面及反面侧裂纹面垂直的情况或无法控制截面形状的情况记作“类型C”。此外，“类型C”包括形成沿板厚方向贯穿玻璃板且与玻璃板的正反两面垂直的裂纹面的情况。
[表1]
试验例1-1～试验例1-4中，在玻璃板的正反面上形成以规定的基准线为中心呈左右非对称的能量密度分布，所以形成了与玻璃板的正面倾斜地连接的正面侧裂纹面以及与玻璃板的反面倾斜地连接的反面侧裂纹面。另一方面，试验例1-5中，在玻璃板的正反面形成以规定的基准线为中心呈左右对称的能量密度分布，所以形成了“类型C”的裂纹面。
[试验例2-1～试验例2-7]
试验例2-1～试验例2-7中，对于矩形的玻璃板(长边100mm、短边50mm、板厚3.1mm、旭硝子株式会社制的钠钙玻璃)的正面垂直入射激光。激光的光源使用Yb纤维激光器(波长1070nm)。玻璃板对激光的吸收系数(α)为2.86cm-1，α×M为0.89(即内部透射率为41％)。激光使用从光源刚射出后截面形状是圆形、截面上的能量密度是高斯型的分布的激光。
试验例2-1～试验例2-6中，如图13所示用遮光部遮住激光的光束的一部分，将玻璃板的正反两面上的激光的照射形状形成为如图16～图21所示的圆形的一部分欠缺的形状。另一方面，试验例2-7中，不使用遮光部，将玻璃板的正反两面上的激光的照射形状形成为无欠缺的圆形状。
各试验例中，使玻璃板的正反两面上的激光的能量密度的峰值位置以与玻璃板的短边平行的方式从玻璃板的一方的长边移动到另一方的长边。激光的能量密度的峰值位置配置在自玻璃板的一方的短边起为15mm(自另一方的短边起为85mm)的位置。使用刀轮、以达到玻璃板的上下表面的方式在玻璃板的端面形成初始裂纹。以玻璃板所形成的裂纹面的形态和截面形状进行评价。
将其他实验条件与评价结果一起在表2中示出。表2所示的条件以外的条件与试验例2-1～试验例2-7中相同。
[表2]
试验例2-1～试验例2-6中，在玻璃板的正反面上形成以规定的基准线为中心呈左右非对称的能量密度分布，所以形成了与玻璃板的正面倾斜地连接的正面侧裂纹面以及与玻璃板的反面倾斜地连接的反面侧裂纹面。另一方面，试验例2-7中，在玻璃板的正反面形成以规定的基准线为中心呈左右对称的能量密度分布，所以形成了“类型C”的裂纹面。此外，因为由激光32的照射产生的热应力足够大，所以能形成将正面侧裂纹面和反面侧裂纹面连接的中间裂纹面，可将玻璃板全切。
[试验例3-1～试验例3-2]
试验例3-1～试验例3-2中，对于矩形的玻璃板(长边100mm、短边50mm、板厚3.1mm、旭硝子株式会社制的钠钙玻璃)的正面垂直入射激光。激光的光源使用Yb纤维激光器(波长1070nm)。玻璃板对激光的吸收系数(α)为2.86cm-1，α×M为0.89(即内部透射率为41％)。激光使用从光源刚射出后截面形状是圆形、截面上的能量密度是高斯型的分布的激光。
试验例3-1～试验例3-2中，如图25所示用遮光部遮住激光的光束的一部分，将玻璃板的正反两面上的激光的照射形状形成为如图26、图28所示的圆形状。
各试验例中，使玻璃板的正反两面上的激光的能量密度的峰值位置以与玻璃板的短边平行的方式从玻璃板的一方的长边移动到另一方的长边。激光的能量密度的峰值位置配置在自玻璃板的一方的短边起为15mm(自另一方的短边起为85mm)的位置。使用刀轮、以达到玻璃板的上下表面的方式在玻璃板的端面形成初始裂纹。以玻璃板所形成的裂纹面的形态和截面形状进行评价。
将其他实验条件与评价结果一起在表3中示出。表3所示的条件以外的条件与试验例3-1～试验例3-2中相同。
[表3]
试验例3-1～试验例3-2中，在玻璃板的正反面上形成以规定的基准线为中心呈左右非对称的能量密度分布，所以形成了与玻璃板的正面倾斜地连接的正面侧裂纹面以及与玻璃板的反面倾斜地连接的反面侧裂纹面。
[试验例4-1～试验例4-2]
试验例4-1～试验例4-2中，对于矩形的玻璃板(长边100mm、短边50mm、板厚1.1mm、旭硝子株式会社制的钠钙玻璃)的正面垂直入射激光。激光的光源使用Yb纤维激光器(波长1070nm)。玻璃板对激光的吸收系数(α)为0.65cm-1，α×M为0.07(即内部透射率为93％)。激光使用从光源刚射出后截面形状是圆形、截面上的能量密度是高斯型的分布的激光。
在试验例4-1～试验例4-2中，如图29所示使聚光透镜的光轴和入射至聚光透镜的激光的光轴平行地错开，将玻璃板的正反两面上的激光的照射形状形成为如图31所示的歪曲的圆形状。
各试验例中，使玻璃板的正反两面上的激光的能量密度的峰值位置以与玻璃板的短边平行的方式从玻璃板的一方的长边移动到另一方的长边。激光的能量密度的峰值位置配置在自玻璃板的一方的短边起为15mm(自另一方的短边起为85mm)的位置。使用刀轮、以达到玻璃板的上下表面的方式在玻璃板的端面形成初始裂纹。以玻璃板所形成的裂纹面的形态和截面形状进行评价。
将其他实验条件与评价结果一起在表4中示出。表4所示的条件以外的条件与试验例4-1～试验例4-2中相同。表4中，“Da”表示玻璃板的正面上的激光的照射区域的面积平均直径，“Db”表示玻璃板的反面上的激光的照射区域的面积平均直径。
[表4]
试验例4-1～试验例4-2中，在玻璃板的正反面上形成以规定的基准线为中心呈左右非对称的能量密度分布，所以形成了与玻璃板的正面倾斜地连接的正面侧裂纹面以及与玻璃板的反面倾斜地连接的反面侧裂纹面。
[试验例5-1～试验例5-2]
试验例5-1～试验例5-2中，对于矩形的玻璃板(长边100mm、短边50mm、板厚2.0mm、旭硝子株式会社制的钠钙玻璃)的正面垂直入射激光。激光的光源使用Yb纤维激光器(波长1070nm)。玻璃板对激光的吸收系数(α)为2.86cm-1，α×M为0.57(即内部透射率为56％)。激光使用从光源刚射出后截面形状是圆形、截面上的能量密度是高斯型的分布的激光。
试验例5-1～试验例5-2中，如图33所示使用两个圆柱透镜，将玻璃板的正反两面上的激光的照射形状形成为如图34、图36所示的椭圆形状。
各试验例中，使玻璃板的正反两面上的激光的能量密度的峰值位置以与玻璃板的短边平行的方式从玻璃板的一方的长边移动到另一方的长边。激光的能量密度的峰值位置配置在自玻璃板的一方的短边起为15mm(自另一方的短边起为85mm)的位置。使用刀轮、以达到玻璃板的上下表面的方式在玻璃板的端面形成初始裂纹。以玻璃板所形成的裂纹面的形态和截面形状进行评价。
将其他实验条件与评价结果一起在表5中示出。表5所示的条件以外的条件与试验例5-1～试验例5-2中相同。
[表5]
试验例5-1～试验例5-2中，在玻璃板的正反面上形成以规定的基准线为中心呈左右非对称的能量密度分布，所以形成了与玻璃板的正面倾斜地连接的正面侧裂纹面以及与玻璃板的反面倾斜地连接的反面侧裂纹面。此外，因为由激光32的照射产生的热应力足够大，所以能形成将正面侧裂纹面和反面侧裂纹面连接的中间裂纹面，可将玻璃板全切。
[试验例6-1]
试验例6-1中，对于矩形的玻璃板(长边100mm、短边50mm、板厚3.4mm、旭硝子株式会社制的钠钙玻璃)的正面垂直入射激光。激光的光源使用Yb纤维激光器(波长1070nm)。玻璃板对激光的吸收系数(α)为3.16cm-1，α×M为1.07(即内部透射率为34％)。激光使用从光源刚射出后截面形状是圆形、截面上的能量密度是高斯型的分布的激光。如图13所示用遮光部遮住激光的光束的一部分，将玻璃板的正反两面上的激光的照射形状形成为如图16所示的圆形的一部分欠缺的形状。
此外，在试验例6-1中，对矩形的玻璃板的正面倾斜地入射加热光。加热光源使用Yb纤维激光器(波长1070nm)。玻璃板的正面上的加热光的照射区域是直径20mm的圆形状，加热光源的输出功率为60W，加热光的从x轴方向观察时的入射角(α)为30°，加热光的从y轴方向观察时的入射角为0°。
此外，试验例6-1中，使玻璃板的正反两面上的激光的能量密度的峰值位置以与玻璃板的短边平行的方式从玻璃板的一方的长边移动到另一方的长边。激光的能量密度的峰值位置配置在自玻璃板的一方的短边起为10mm(自另一方的短边起为90mm)的位置。加热光的能量密度的峰值位置设为δx＝8(mm)、δy＝8(mm)的位置，使其与激光的能量密度的峰值位置一起移动。使用刀轮、以达到玻璃板的上下表面的方式在玻璃板的端面形成初始裂纹。以玻璃板所形成的裂纹面的形态和截面形状进行评价。
将其他实验条件与评价结果一起在表6中示出。
[表6]
试验例6-1中，在玻璃板的正反面上形成以规定的基准线为中心呈左右非对称的能量密度分布，所以形成了与玻璃板的正面倾斜地连接的正面侧裂纹面以及与玻璃板的反面倾斜地连接的反面侧裂纹面。此外，利用由激光和加热光产生的热应力，可形成将正面侧裂纹面和反面侧裂纹面连接的中间裂纹面，将玻璃板全切。
[试验例7-1]
试验例7-1中，对于矩形的玻璃板(长边100mm、短边50mm、板厚0.55mm、旭硝子株式会社制的钠钙玻璃)的正面垂直入射激光。激光的光源使用Yb纤维激光器(波长1070nm)。玻璃板对激光的吸收系数(α)为0.65cm-1，α×M为0.04(即内部透射率为96％)。激光使用从光源刚射出后截面形状是圆形、截面上的能量密度是高斯型的分布的激光。
试验例7-1中，如图33所示使用两个圆柱透镜，将玻璃板的正反两面上的激光的照射形状形成为如图34、图36所示的椭圆形状。
各试验例中，使玻璃板的正反两面上的激光的能量密度的峰值位置以与玻璃板的短边平行的方式从玻璃板的一方的长边移动到另一方的长边。激光的能量密度的峰值位置配置在自玻璃板的一方的短边起为15mm(自另一方的短边起为85mm)的位置。使用刀轮、以达到玻璃板的上下表面的方式在玻璃板的端面形成初始裂纹。以玻璃板所形成的裂纹面的形态和截面形状进行评价。
将其他主要的实验条件与评价结果一起在表7中示出。
[表7]
试验例7-1中，在玻璃板的正反面上形成以规定的基准线为中心呈左右非对称的能量密度分布，所以形成了与玻璃板的正面倾斜地连接的正面侧裂纹面以及与玻璃板的反面倾斜地连接的反面侧裂纹面。
[试验例8-1～试验例8-2]
试验例8-1～试验例8-2中，对于矩形的玻璃板(长边100mm、短边50mm、板厚2.8mm、旭硝子株式会社制的钠钙玻璃)的正面垂直入射激光。激光的光源使用Yb纤维激光器(波长1070nm)。玻璃板对激光的吸收系数(α)为0.65cm-1，α×M为0.18(即内部透射率为84％)。激光使用从光源刚射出后截面形状是圆形、截面上的能量密度是高斯型的分布的激光。
试验例8-1～试验例8-2中，如图33所示使用两个圆柱透镜，将玻璃板的正反两面上的激光的照射形状形成为如图34、图36所示的椭圆形状。
各试验例中，使玻璃板的正反两面上的激光的能量密度的峰值位置以与玻璃板的短边平行的方式从玻璃板的一方的长边移动到另一方的长边。激光的能量密度的峰值位置配置在自玻璃板的一方的短边起为15mm(自另一方的短边起为85mm)的位置。使用刀轮、以达到玻璃板的上下表面的方式在玻璃板的端面形成初始裂纹。以玻璃板所形成的裂纹面的形态和截面形状进行评价。
将其他实验条件与评价结果一起在表8中示出。表8所示的条件以外的条件与试验例8-1～试验例8-2中相同。
[表8]
试验例8-1～试验例8-2中，在玻璃板的正反面上形成以规定的基准线为中心呈左右非对称的能量密度分布，所以形成了与玻璃板的正面倾斜地连接的正面侧裂纹面以及与玻璃板的反面倾斜地连接的反面侧裂纹面。
图37是在试验例8-1之后因外力而形成了中间裂纹面的玻璃板的切割片的显微镜照片。图38是在试验例8-2之后因外力而形成了中间裂纹面的玻璃板的切割片的显微镜照片。
图38所示的切割片的正反面和端面的连接角度C2大于图37所示的切割片的正反面和端面的连接角度C1。由试验例8-1～试验例8-2可知，连接角度可通过玻璃板的正反面上的激光的大小及照射功率进行调整。
以上对玻璃板加工方法和玻璃板加工装置的实施方式等进行了说明，但本发明不限定于上述实施方式等，在专利权利要求书记载的技术思想的范围内，可以进行各种变形和改良。
例如，上述实施方式的激光32垂直地入射至玻璃板2的正面2a，但也可以倾斜地入射，例如可以在y轴方向上观察时倾斜地入射。
此外，上述实施方式中，对于玻璃板的正面上的激光的照射区域以及玻璃板的反面上的激光的照射区域分别具有激光的能量密度的峰值位置的情况进行了说明，但也可以没有峰值位置。“没有峰值位置”是指能量密度最大的位置不是1个而是多个的情况。玻璃板的正面上的激光的照射区域以及玻璃板的反面上的激光的照射区域分别不具有峰值位置的情况下，只要以通过各照射区域的面积重心位置且与面积重心位置的移动方向平行的基准线为中心具有左右非对称的形状即可。在玻璃板的正面和反面可分别形成所需的热应力场，形成与玻璃板的正面倾斜地连接的正面侧裂纹以及与玻璃板的反面倾斜地连接的反面侧裂纹面。该情况下，可使用面积重心位置代替能量密度的峰值位置作为原点。
上述实施方式的玻璃板的加工方法还可应用于表面带有凹凸图案的压花玻璃、内部包含金属制的网或线的嵌丝玻璃、夹层玻璃、强化玻璃。夹层玻璃是介以中间膜将玻璃板彼此压接而得的玻璃。应用于夹层玻璃的情况下，可在各玻璃板上形成正面侧裂纹面及反面侧裂纹面。该情况下，可以在将各玻璃板切断后，将中间膜切断。
本专利申请要求基于2013年3月26日向日本专利局提出申请的日本专利申请2013-063346号的优先权，并将日本专利申请2013-063346号的全部内容引用至本专利申请中。
符号说明
2玻璃板
2a正面
2b反面
4a正面侧裂纹面
4b反面侧裂纹面
4c中间裂纹面
10玻璃板加工装置
12框架
20支承台
30光源
32激光
36加热光源
38加热光
40光学系统
42遮光部
44聚光透镜
50照射位置移动部
62遮光位置调整部
64光轴位置调整部
66聚焦位置调整部
70控制部

Claims (15)

1.玻璃板的加工方法，其具有下述工序：将从正面到反面透过玻璃板的激光照射所述玻璃板，使激光相对于所述玻璃板的照射位置移动，通过由激光的照射产生的热应力在所述玻璃板上形成裂纹，其特征在于，
由从光源射出的所述激光照射的所述玻璃板的正面的激光的照射区域、以及由透过所述正面的激光照射的反面的激光的照射区域分别为：
在各照射区域具有激光的能量密度的峰值位置的情况下，以通过各照射区域的所述峰值位置且与所述峰值位置的移动方向平行的基准线为中心，具有左右非对称的能量密度分布，
在各照射区域不具有激光的能量密度的峰值位置的情况下，以通过各照射区域的面积重心位置且与所述面积重心位置的移动方向平行的基准线为中心，具有左右非对称的形状。
2.如权利要求1所述的玻璃板的加工方法，其特征在于，所述玻璃板相对于所述激光的吸收系数(α)(单位：cm-1)、和所述激光从所述玻璃板的正面移动到反面的距离(M)(单位：cm)的积(α×M)大于0且在3.0以下。
3.如权利要求1或2所述的玻璃板的加工方法，其特征在于，所述玻璃板的正反两面上的激光的照射区域通过将所述激光的光束的一部分遮住、将所述激光的光束的剩余部分照射在所述玻璃板上而形成。
4.如权利要求1或2所述的玻璃板的加工方法，其特征在于，从所述光源射出的激光用聚光透镜聚焦并照射至所述玻璃板，所述玻璃板的正反两面上的激光的照射区域通过将所述聚光透镜的光轴、和入射至所述聚光透镜的激光的光轴错开而形成。
5.如权利要求1或2所述的玻璃板的加工方法，其特征在于，所述玻璃板的正反两面上的激光的照射区域分别是短轴或长轴相对于移动方向倾斜的椭圆形状。
6.如权利要求1～5中任一项所述的玻璃板的加工方法，其特征在于，所述激光的波长是250nm～5000nm。
7.如权利要求1～6中任一项所述的玻璃板的加工方法，其特征在于，将加热所述玻璃板的加热光照射在所述激光的照射位置，使加热光相对于所述玻璃板的照射位置与激光相对于所述玻璃板的照射位置一起移动。
8.玻璃板的加工装置，其具备：
支承玻璃板的支承台；
光源，该光源射出从正面到反面透过由所述支承台支承的玻璃板的激光；
对由所述支承台支承的玻璃板照射从所述光源射出的激光的光学系统；和
移动激光相对于所述玻璃板的照射位置的照射位置移动部；
通过由所述激光的照射产生的热应力在所述玻璃板上形成裂纹，其特征在于，
所述光学系统如下构成：
由从所述光源射出的所述激光照射的所述玻璃板的正面的激光的照射区域、以及由透过所述正面的激光照射的反面的激光的照射区域分别为：
在各照射区域具有激光的能量密度的峰值位置的情况下，以通过各照射区域的所述峰值位置且与所述峰值位置的移动方向平行的基准线为中心，具有左右非对称的能量密度分布，
在各照射区域不具有激光的能量密度的峰值位置的情况下，以通过各照射区域的面积重心位置且与所述面积重心位置的移动方向平行的基准线为中心，具有左右非对称的形状。
9.如权利要求8所述的玻璃板的加工装置，其特征在于，所述光学系统包括将从所述光源射出的激光的光束的一部分遮住的遮光部。
10.如权利要求8所述的玻璃板的加工装置，其特征在于，所述光学系统包括将从所述光源射出的激光聚焦的聚光透镜，入射至所述聚光透镜的激光的光轴与所述聚光透镜的光轴错开。
11.如权利要求10所述的玻璃板的加工装置，其特征在于，具备光轴位置调整部，该光轴位置调整部用于调整所述聚光透镜的光轴相对于入射至所述聚光透镜的激光的光轴的位置。
12.如权利要求8所述的玻璃板的加工装置，其特征在于，所述光学系统包括将从所述光源射出的激光沿规定方向聚焦的圆柱透镜，在由所述支承台支承的所述玻璃板的正反两面分别形成短轴相对于移动方向倾斜的椭圆形状的所述激光的照射区域。
13.如权利要求8～12中任一项所述的玻璃板的加工装置，其特征在于，具备聚焦位置调整部，该聚焦位置调整部用于调整所述激光相对于由所述支承台支承的玻璃板的聚焦位置。
14.如权利要求8～13中任一项所述的玻璃板的加工装置，其特征在于，所述激光的波长是250nm～5000nm。
15.如权利要求8～14中任一项所述的玻璃板的加工装置，其特征在于，还具备加热光源，该加热光源射出对由所述支承台支承的玻璃板进行加热的加热光，
所述照射位置移动部使加热光相对于所述玻璃板的照射位置与激光相对于所述玻璃板的照射位置一起移动。
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