(57)【要約】   （１）管状のガラス素材を準備する工程と、（２）前記ガラス素材の外側の主表面にレーザを照射し、前記外側の主表面に、複数のボイドが配列された面内ボイド領域が形成されるとともに、前記面内ボイド領域から内側の主表面に向かって、１または２以上のボイドが配列された、複数の内部ボイド列が形成される、工程と、（３）前記内部ボイド列を形成した前記ガラス素材を化学強化処理する工程と、を有する、ガラス管の製造方法。
2017038869.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス管の製造方法であって、
（１）管状のガラス素材を準備する工程と、
（２）前記ガラス素材の外側の主表面にレーザを照射し、前記外側の主表面に、複数のボイドが配列された面内ボイド領域が形成されるとともに、前記面内ボイド領域から前記ガラス素材の内側の主表面に向かって、１または２以上のボイドが配列された、複数の内部ボイド列が形成される、工程と、
（３）前記内部ボイド列が形成された前記ガラス素材を化学強化処理する工程と、
を有する製造方法。
【請求項２】
前記面内ボイド領域において、隣接するボイド同士の間隔は、３μｍ〜１０μｍの範囲である、請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記（２）の工程では、第１パスのレーザ照射により、前記面内ボイド領域が形成された後、さらに該面内ボイド領域に沿って少なくとも１回のレーザ照射が繰り返され、これにより、前記外側の主表面から前記内側の主表面にわたって、前記内部ボイド列が形成される、請求項１または２に記載の製造方法。
【請求項４】
ガラス物品の製造方法であって、
請求項１乃至３のいずれか一つに記載のガラス管の製造方法により、ガラス管を製造する工程であって、前記ガラス管は、前記ガラス素材の前記外側の主表面に対応する第１の主表面、および前記ガラス素材の前記内側の主表面に対応する第２の主表面を有する、工程と、
前記面内ボイド領域および前記複数の内部ボイド列を通る面に沿って、前記ガラス管から、１または２以上のガラス物品を分離する工程と、
を有する、製造方法。
【請求項５】
前記ガラス物品を分離する工程では、
前記ガラス管に、前記第１の主表面に圧力を加えること、および／または、
前記ガラス管に、前記面内ボイド領域に沿った熱応力による引張応力を加えることにより、
前記１または２以上のガラス管物品が得られる、請求項４に記載の製造方法。
【請求項６】
ガラス管であって、
当該ガラス管の外側の主表面には、複数のボイドが配列された面内ボイド領域が存在し、
前記面内ボイド領域から内側の主表面に向かって、１または２以上のボイドが配列された、複数の内部ボイド列が存在し、
当該ガラス管を前記面内ボイド領域および前記複数の内部ボイド列を通るように切断した際に得られる切断面は、全体に化学強化処理により形成された圧縮応力層を有する、ガラス管。
【請求項７】
ガラス管であって、
当該ガラス管の外側の主表面には、複数のボイドが配列された面内ボイド領域が存在し、
前記面内ボイド領域から内側の主表面に向かって、１または２以上のボイドが配列された、複数の内部ボイド列が存在し、
当該ガラス管を前記面内ボイド領域および前記複数の内部ボイド列を通るように切断した際に得られる切断面における、前記外側の主表面から前記内側の主表面にわたる所定のアルカリ金属イオンの濃度プロファイルは、前記所定のアルカリ金属イオンの濃度が当該ガラス管のバルク濃度よりも高いプロファイルを有し、
前記所定のアルカリ金属イオンは、少なくとも前記外側の主表面に圧縮応力層を付与して、少なくとも前記外側の主表面の強度を高めるためのアルカリ金属イオンである、ガラス管。
【請求項８】
ガラス管であって、
当該ガラス管の外側の主表面には、複数のボイドが配列された面内ボイド領域が存在し、
前記面内ボイド領域から前記内側の主表面に向かって、１または２以上のボイドが配列された、複数の内部ボイド列が存在し、
当該ガラス管を前記面内ボイド領域および前記複数の内部ボイド列を通るように切断した際に得られる切断面において、前記外側の主表面から前記内側の主表面にわたる所定のアルカリ金属イオンの濃度プロファイルは、少なくとも前記外側の主表面の側ほど前記アルカリ金属イオンの濃度が高い、プロファイルを有し、
前記所定のアルカリ金属イオンは、少なくとも前記外側の主表面に圧縮応力層を付与して、少なくとも前記外側の主表面の強度を高めるためのアルカリ金属イオンであり、
前記切断面において、前記濃度プロファイルにおける前記アルカリ金属イオンの濃度は、当該ガラス管のバルク濃度よりも高い、ガラス管。
【請求項９】
前記面内ボイド領域において、隣接するボイド同士の間隔は、３μｍ〜１０μｍの範囲である、請求項６乃至８のいずれか一つに記載のガラス管。
【請求項１０】
前記切断面は、当該ガラス管からガラス物品が分離される際の端面に対応する、請求項６乃至９のいずれか一つに記載のガラス管。
【請求項１１】
前記切断面は、前記外側の主表面との接続部分、および／または前記内側の主表面との接続部分が、面取りされまたはラウンド加工されている、請求項１０に記載のガラス管。
【請求項１２】
ガラス物品であって、
外側の主表面および内側の主表面と、両主表面を接合する少なくとも一つの端面とを有し、
前記端面において、前記外側の主表面から前記内側の主表面にわたる所定のアルカリ金属イオンの濃度プロファイルは、少なくとも前記外側の主表面の側ほど前記アルカリ金属イオンの濃度が高い、プロファイルを有し、
前記所定のアルカリ金属イオンは、少なくとも前記外側の主表面に圧縮応力層を付与して、少なくとも前記外側の主表面の強度を高めるためのアルカリ金属イオンであり、
前記端面において、前記濃度プロファイルにおける前記アルカリ金属イオンの濃度は、当該ガラス物品のバルク濃度よりも高い、ガラス物品。
【請求項１３】
前記所定のアルカリ金属イオンは、ナトリウムイオンおよび／またはカリウムイオンである、請求項１２に記載のガラス物品。
【請求項１４】
前記端面は、前記外側の主表面との接続部分、および／または前記内側の主表面との接続部分が、面取りされまたはラウンド加工されている、請求項１２または１３に記載のガラス物品。
【請求項１５】
ガラス物品の製造装置であって、
ガラス管から１または２以上のガラス物品を分離する分離手段を有し、
前記ガラス管は、前記請求項６乃至１１のいずれか一つに記載のガラス管であり、
前記分離手段は、
前記ガラス管に、前記外側の主表面に圧力を加えること、および／または、
前記ガラス管に、前記面内ボイド領域に沿った熱応力による引張応力を加えることにより、
前記ガラス管から、前記１または２以上のガラス物品を分離する、製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス物品およびガラス管等に関し、特に化学強化されたガラス物品およびガラス管等に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、理化学用ガラス管、医療用ガラス管、ガラス集熱管などにおいて、使用されるガラス物品に高い強度が求められる場合がある。そのような場合、ガラス物品の素材となるガラス管に対して、しばしば、化学強化処理が適用される。【０００３】
化学強化処理は、ガラス管をアルカリ金属を含む溶融塩中に浸漬させ、ガラス管の表面に存在する原子径のより小さなアルカリ金属イオンを、溶融塩中に存在する原子径のより大きなアルカリ金属イオンと置換するプロセスである。【０００４】
化学強化処理により、ガラス管の表面には、元の原子よりも原子径の大きなアルカリ金属イオンが導入される。このため、ガラス基板の表面に圧縮応力層が形成され、これによりガラス管の強度が向上する。【０００５】
なお、一般に化学強化されたガラス物品は、
（Ｉ）大きな寸法の管状のガラス素材を準備する工程、
（ＩＩ）ガラス素材から、製品形状の複数のガラス素管を切断採取する工程、および
（ＩＩＩ）採取されたガラス素管を化学強化処理する工程、
を経て製造される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１５／０１６６３９３号明細書
【特許文献２】特表２０１３−５３６０８１号公報
【特許文献３】米国特許出願公開第２０１２／０１９６０７１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の製造方法では、（ＩＩ）における切断後から（ＩＩＩ）における化学強化処理の際に、最終形状の多くのガラス素管をハンドリングする必要がある。しかしながら、この段階では、ガラス素管は未だ化学強化処理されていないため、特に端面に傷がつきやすく、十分に慎重なハンドリングが要求される。例えば、最終形状のガラス素管を化学強化処理する際には、ガラス素管の溶融塩中での支持または把持の方法、あるいはガラス素管と使用冶具との接触などについても十分な対策が必要となる。【０００８】
このように、従来の製造方法は、ガラス素管のハンドリングが煩雑であるという問題がある。また、最終的に得られるガラス物品における主に強度の品質の確保が難しく、ガラス物品の製造歩留まりがあまり高められないという問題がある。【０００９】
一方、このような問題を回避するため、予め大きな寸法のガラス素材に対して化学強化処理を実施しておき、このガラス素材を切断することにより、化学強化されたガラス物品を製造する方法が考えられる。【００１０】
しかしながら、このような方法では、ガラス素材の表面が強化されているため、ガラス素材からガラス物品を切り出すことが難しくなるという問題がある。また、ガラス物品を切り出すことができたとしても、これにより得られるガラス物品は、化学強化されていない端面を有するため、十分な強度が得られないという問題が生じる。【００１１】
本発明は、このような背景に鑑みなされたものであり、本発明では、傷による外観上の品質の低下が有意に抑制される上、良好な強度を有するガラス物品を得ることが可能な、ガラス物品およびガラス管の製造方法を提供することを目的とする。また、そのような製造方法により製造され得るガラス物品およびガラス管を提供することを目的とする。さらに、本発明では、そのようなガラス物品の製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明では、ガラス管の製造方法であって、
（１）管状のガラス素材を準備する工程と、
（２）前記ガラス素材の外側の主表面にレーザを照射し、前記外側の主表面に、複数のボイドが配列された面内ボイド領域が形成されるとともに、前記面内ボイド領域から前記ガラス素材の内側の主表面に向かって、１または２以上のボイドが配列された、複数の内部ボイド列が形成される、工程と、
（３）前記内部ボイド列が形成された前記ガラス素材を化学強化処理する工程と、
を有する製造方法が提供される。【００１３】
なお、この製造方法において、前記（１）の工程におけるガラス素材は、本製造方法を実施する者が製造したものであっても、第三者から購入したものであってもよい。【００１４】
また、本発明では、ガラス物品の製造方法であって、
前述の特徴を有するガラス管の製造方法により、ガラス管を製造する工程であって、前記ガラス管は、前記ガラス素材の前記外側の主表面に対応する第１の主表面、および前記ガラス素材の前記内側の主表面に対応する第２の主表面を有する、工程と、
前記面内ボイド領域および前記複数の内部ボイド列を通る面に沿って、前記ガラス管から、１または２以上のガラス物品を分離する工程と、
を有する、製造方法が提供される。【００１５】
また、本発明では、ガラス管であって、
当該ガラス管の外側の主表面には、複数のボイドが配列された面内ボイド領域が存在し、
前記面内ボイド領域から内側の主表面に向かって、１または２以上のボイドが配列された、複数の内部ボイド列が存在し、
当該ガラス管を前記面内ボイド領域および前記複数の内部ボイド列を通るように切断した際に得られる切断面は、全体に化学強化処理により形成された圧縮応力層を有する、ガラス管が提供される。【００１６】
また、本発明では、ガラス管であって、
当該ガラス管の外側の主表面には、複数のボイドが配列された面内ボイド領域が存在し、
前記面内ボイド領域から内側の主表面に向かって、１または２以上のボイドが配列された、複数の内部ボイド列が存在し、
当該ガラス管を前記面内ボイド領域および前記複数の内部ボイド列を通るように切断した際に得られる切断面における、前記外側の主表面から前記内側の主表面にわたる所定のアルカリ金属イオンの濃度プロファイルは、前記所定のアルカリ金属イオンの濃度が当該ガラス管のバルク濃度よりも高いプロファイルを有し、
前記所定のアルカリ金属イオンは、少なくとも前記外側の主表面に圧縮応力層を付与して、少なくとも前記外側の主表面の強度を高めるためのアルカリ金属イオンである、ガラス管が提供される。【００１７】
また、本発明では、ガラス管であって、
当該ガラス管の外側の主表面には、複数のボイドが配列された面内ボイド領域が存在し、
前記面内ボイド領域から前記内側の主表面に向かって、１または２以上のボイドが配列された、複数の内部ボイド列が存在し、
当該ガラス管を前記面内ボイド領域および前記複数の内部ボイド列を通るように切断した際に得られる切断面において、前記外側の主表面から前記内側の主表面にわたる所定のアルカリ金属イオンの濃度プロファイルは、少なくとも前記外側の主表面の側ほど前記アルカリ金属イオンの濃度が高い、プロファイルを有し、
前記所定のアルカリ金属イオンは、少なくとも前記外側の主表面に圧縮応力層を付与して、少なくとも前記外側の主表面の強度を高めるためのアルカリ金属イオンであり、
前記切断面において、前記濃度プロファイルにおける前記アルカリ金属イオンの濃度は、当該ガラス管のバルク濃度よりも高い、ガラス管が提供される。【００１８】
さらに、本発明では、ガラス物品であって、
外側の主表面および内側の主表面と、両主表面を接合する少なくとも一つの端面とを有し、
前記端面において、前記外側の主表面から前記内側の主表面にわたる所定のアルカリ金属イオンの濃度プロファイルは、少なくとも前記外側の主表面の側ほど前記アルカリ金属イオンの濃度が高い、プロファイルを有し、
前記所定のアルカリ金属イオンは、少なくとも前記外側の主表面に圧縮応力層を付与して、少なくとも前記外側の主表面の強度を高めるためのアルカリ金属イオンであり、
前記端面において、前記濃度プロファイルにおける前記アルカリ金属イオンの濃度は、当該ガラス物品のバルク濃度よりも高い、ガラス物品が提供される。【００１９】
さらに、本発明では、ガラス物品の製造装置であって、
ガラス管から１または２以上のガラス物品を分離する分離手段を有し、
前記ガラス管は、前述の特徴を有するガラス管であり、
前記分離手段は、
前記ガラス管に、前記外側の主表面に圧力を加えること、および／または、
前記ガラス管に、前記面内ボイド領域に沿った熱応力による引張応力を加えることにより、
前記ガラス管から、前記１または２以上のガラス物品を分離する、製造装置が提供される。
【発明の効果】
【００２０】
本発明では、傷による外観上の品質の低下が有意に抑制される上、良好な強度を有するガラス物品を得ることが可能な、ガラス物品およびガラス管の製造方法を提供することができる。また、そのような製造方法により製造され得るガラス物品およびガラス管を提供することができる。さらに、本発明では、そのようなガラス物品の製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態によるガラス物品の製造方法のフローを模式的に示した図である。
【図２】本発明の一実施形態によるガラス物品の製造方法において使用され得る、ガラス素材の形態を模式的に示した図である
【図３】面内ボイド領域および内部ボイド列の形態を説明するための模式図である。
【図４】面内ボイド領域の一形態を模式的に示した図である。
【図５】ガラス素材の第１の主表面に、複数の面内ボイド領域が形成された状態を模式的に示した図である。
【図６】面内ボイド領域の一例を模式的に示した図である。
【図７】面内ボイド領域の別の一例を模式的に示した図である。
【図８】本発明の一実施形態によるガラス管の製造方法のフローを模式的に示した図である。
【図９】本発明の一実施形態によるガラス物品を概略的に示した図である。
【図１０】本発明の一実施形態によるガラス物品の一つの端面における、厚さ方向における導入イオンの濃度プロファイル模式的に示した図である。
【図１１】本発明の一実施形態によるガラス管を概略的に示した図である。
【図１２】第１のガラス管の第１の主表面および断面の一例を示したＳＥＭ写真である。
【図１３】本発明の一実施形態によるガラス管の仮想端面における内部ボイド列の一例を示したＳＥＭ写真である。
【図１４】本発明の一実施形態によるガラス管の仮想端面における内部ボイド列の一例を示したＳＥＭ写真である。
【図１５】本発明の一実施形態によるガラス管の仮想端面における内部ボイド列の一例を示したＳＥＭ写真である。
【図１６】実施例におけるガラス基板と採取したサンプルとの関係を示した図である。
【図１７】サンプルＡの第１の端面において測定された、面内応力分布結果を示した図である。
【図１８】サンプルＢの第１の端面において測定された、面内応力分布結果を示した図である。
【図１９】サンプルＣの第１の端面において測定された、面内応力分布結果を示した図である。
【図２０】サンプルＡで得られたカリウムイオン濃度分析の結果を示したグラフである。
【図２１】サンプルＢで得られたカリウムイオン濃度分析の結果を示したグラフである。
【図２２】サンプルＣで得られたカリウムイオン濃度分析の結果を示したグラフである。
【図２３】平曲げ試験装置の構成を模式的に示した図である。
【図２４】縦曲げ試験装置の構成を模式的に示した図である。
【図２５】各サンプルにおいて得られた平曲げ試験の結果をまとめて示した図（ワイブル分布図）である。
【図２６】各サンプルにおいて得られた縦曲げ試験の結果をまとめて示した図（ワイブル分布図）である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
【００２３】
（本発明の一実施形態によるガラス物品の製造方法）
図１〜図７を参照して、本発明の一実施形態によるガラス物品の製造方法について説明する。
【００２４】
図１には、本発明の一実施形態によるガラス物品の製造方法（以下、「第１の製造方法」と称する）のフローを模式的に示す。
【００２５】
図１に示すように、第１の製造方法は、
管状のガラス素材を準備する工程（ガラス素材準備工程）（工程Ｓ１１０）と、
ガラス素材の外側の主表面にレーザを照射して、外側の主表面に面内ボイド領域を形成するとともに、ガラス素材の内部に内部ボイド列を形成する工程（レーザ照射工程）（工程Ｓ１２０）と、
ガラス素材を化学強化処理する工程（化学強化工程）（工程Ｓ１３０）と、
化学強化されたガラス素材であるガラス管から、前記面内ボイド領域および内部ボイド列に沿って、ガラス物品を分離する工程（分離工程）（工程Ｓ１４０）と、
を有する。
【００２６】
以下、図２〜図７を参照して、各工程について説明する。なお、図２〜図７は、それぞれ、第１の製造方法の一工程を概略的に示した図である。以下、外側の主表面および内側の主表面は、それぞれ第１の主表面および第２の主表面と表現する。
【００２７】
（工程Ｓ１１０）
まず、相互に対向する第１の主表面および第２の主表面を有する管状のガラス素材が準備される。
【００２８】
ガラス素材のガラス組成は、化学強化が可能な組成である限り、特に限られない。ガラス素材は、例えば、ソーダライムガラス、アルミノシリケートガラス、またはアルカリアルミノシリケートガラス等であってもよい。
【００２９】
この段階において、ガラス素材は、化学強化処理がされていてもよいし、化学強化処理がされていなくてもよい。なお、ここでの化学強化処理は、後の工程Ｓ１３０で実施される化学強化処理とは異なるものであることに留意する必要がある。
【００３０】
この点を明確にするため、以降、この段階での化学強化処理は、「予備的な化学強化処理」と称され、後の化学強化処理とは区別される。
【００３１】
予備的な化学強化処理の回数は、１回でも２回以上でもよく、特に限定されない。予備的な化学強化処理を２回以上実施した場合、主表面に直交する方向における残留応力層のプロファイルを、予備的な化学強化処理を１回のみ実施した場合に得られるプロファイルと異なる状態にできる。
【００３２】
ガラス素材の厚さは、特に限られないが、例えば０．１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲であってもよい。
【００３３】
ガラス素材は、直線状の管である必要はなく、折れ曲がった管であってもよい。また、管の直径は、管の軸に沿って、一定であっても、変化してもよい。管の軸に対して垂直な断面の形状が、円形、楕円系、多角形、或いは、複合曲線の組み合わせでもよい。
【００３４】
図２には、一例として、管状のガラス素材１１０の形態を模式的に示す。ガラス素材１１０は、第１の主表面１１２、な第２の主表面１１４、および端面１１６を有する。
【００３５】
（工程Ｓ１２０）
次に、管状のガラス素材１１０にレーザが照射される。これにより、ガラス素材１１０の第１の主表面１１２に、面内ボイド領域が形成される。また、この面内ボイド領域から管軸側、すなわち第２の主表面１１４の側に、複数の内部ボイド列が形成される。
【００３６】
ここで、「面内ボイド領域」とは、複数の表面ボイドが所定の配置で配列されて形成された線状領域を意味する。また、「内部ボイド列」とは、ガラス素材の内部において、１または２以上のボイドが、第１の主表面から第２の主表面に向かって配列されて形成された線状領域を意味する。
【００３７】
以下、図３を用いて、「面内ボイド領域」および「内部ボイド列」の形態について、より詳しく説明する。図３には、ガラス素材の外面に形成された面内ボイド領域および内部ボイド列を模式的に示す。ただし、図３では、外面に形成された面内ボイド領域および内部ボイド列の一部のみ示している。
【００３８】
図３に示すように、このガラス素材１１０には、一つの面内ボイド領域１３０と、この面内ボイド領域１３０に対応する複数の内部ボイド列１５０とが形成されている。
【００３９】
前述のように、面内ボイド領域１３０は、複数の表面ボイド１３８が所定の配置で配列された線状領域を意味する。例えば、図３の例では、ガラス素材１１０の第１の主表面１１２に、複数の表面ボイド１３８が一定の方向（Ｘ方向）に配列されており、これにより面内ボイド領域１３０が形成される。
【００４０】
各表面ボイド１３８は、第１の主表面１１２におけるレーザの照射位置に対応しており、例えば、１μｍ〜５μｍの間の直径を有する。ただし、表面ボイド１３８の直径は、レーザの照射条件およびガラス素材１１０の種類等により変化する。
【００４１】
隣接する表面ボイド１３８同士の中心間距離Ｐは、ガラス素材１１０の組成および厚さ、ならびにレーザ加工条件等に基づいて、任意に定められる。例えば、中心間距離Ｐは、２μｍ〜１０μｍの範囲であってもよい。なお、表面ボイド１３８同士の中心間距離Ｐは、全ての位置で等しくなっている必要はなく、場所によって異なっていてもよい。すなわち、表面ボイド１３８は、不規則な間隔で配列されてもよい。
【００４２】
一方、内部ボイド列１５０は、前述のように、ガラス素材１１０の内部において、１または２以上のボイド１５８が、第１の主表面１１２から第２の主表面１１４に向かって配列されて形成された線状領域を意味する。
【００４３】
ボイド１５８の形状、寸法、およびピッチは、特に限られない。ボイド１５８は、例えば、Ｙ方向から見たとき、円形、楕円形、矩形、または三角形等の形状であってもよい。また、Ｙ方向から見たときのボイド１５８の最大寸法（通常の場合、内部ボイド列１５０の延伸方向に沿ったボイド１５８の長さに相当する）は、例えば、０．１μｍ〜１０００μｍの範囲であってもよい。
【００４４】
各内部ボイド列１５０は、それぞれに対応する表面ボイド１３８を有する。例えば、図３に示す例では、１８個の表面ボイド１３８のそれぞれに対応した、合計１８本の内部ボイド列１５０が形成されている。
【００４５】
なお、図３の例では、一つの内部ボイド列１５０を構成する各ボイド１５８は、ガラス素材１１０の厚さ方向（Ｚ方向）に沿って配列されている。すなわち、各内部ボイド列１５０は、Ｚ方向に延在している。しかしながら、これは単なる一例あって、内部ボイド列１５０を構成する各ボイドは、Ｚ方向に対して傾斜した状態で、第１の主表面１１２から第２の主表面１１４まで配列されてもよい。
【００４６】
また、図３の例では、各内部ボイド列１５０は、それぞれ、表面ボイド１３８を除き、合計３個のボイド１５８の配列で構成されている。しかしながら、これは単なる一例であって、各内部ボイド列１５０は、１つもしくは２つのボイド１５８、または４つ以上のボイド１５８で構成されてもよい。また、それぞれの内部ボイド列１５０において、含まれるボイド１５８の数は、異なっていてもよい。さらに、いくつかのボイド１５８は、表面ボイド１３８と連結され、「長い」表面ボイド１３８が形成されてもよい。
【００４７】
さらに、各内部ボイド列１５０は、第２の表面１１４で開口されたボイド（第２の表面ボイド）を有しても、有しなくてもよい。
【００４８】
なお、以上の説明から明らかなように、面内ボイド領域１３０は、実際に連続的な「線」として形成された領域ではなく、各表面ボイド１３８を結んだ際に形成される、仮想的な線状領域を表すことに留意する必要がある。
【００４９】
同様に、内部ボイド列１５０は、実際に連続的な「線」として形成された領域ではなく、各ボイド１５８を結んだ際に形成される、仮想的な線状領域を表すことに留意する必要がある。
【００５０】
さらに、一つの面内ボイド領域１３０は、必ずしも１本の「線」（表面ボイド１３８の列）として認識される必要はなく、一つの面内ボイド領域１３０は、相互に極めて接近した状態で配置された、平行な複数の「線」の集合体として形成されても良い。
【００５１】
図４には、そのような複数の「線」の集合体して認識される面内ボイド領域１３０の一例を示す。この例では、ガラス素材１１０の第１の主表面１１２に、相互に平行な２本の表面ボイド列１３８Ａ、１３８Ｂが形成されており、これらにより、一つの面内ボイド領域１３０が構成されている。両表面ボイド列１３８Ａおよび１３８Ｂの距離は、例えば、５μｍ以下であり、３μｍ以下であることが好ましい。
【００５２】
なお、図４の例では、面内ボイド領域１３０は、２本の表面ボイド列１３８Ａおよび１３８Ｂで構成されているが、面内ボイド領域１３０は、より多くの表面ボイド列で構成されてもよい。
【００５３】
以下、このような複数の表面ボイド列で構成される面内ボイド領域を、特に「マルチライン面内ボイド領域」と称する。また、図３に示したような、一つの表面ボイド列で構成される面内ボイド領域１３０を、特に「シングルライン面内ボイド領域」と称し、「マルチライン面内ボイド領域」と区別する。
【００５４】
以上説明したような面内ボイド領域１３０および内部ボイド列１５０は、ガラス素材１１０の第１の主表面１１２に、レーザを照射することにより形成できる。
【００５５】
より具体的には、まず、ガラス素材１１０の第１の主表面１１２の第１の位置に、レーザを照射することにより、第１の主表面１１２から第２の主表面１１４にわたって、第１の表面ボイドを含む第１の内部ボイド列が形成される。次に、ガラス素材１１０に対するレーザの照射位置を変えて、ガラス素材１１０の第１の主表面１１２の第２の位置に、レーザを照射することにより、第１の主表面１１２から第２の主表面１１４にわたって、第２の表面ボイドを含む第２の内部ボイド列が形成される。この操作を繰り返すことにより、面内ボイド領域１３０、およびこれに対応する内部ボイド列１５０を形成することができる。
【００５６】
なお、１回のレーザ照射で、第２の主表面１１４に十分に近接するボイド１５８を有する内部ボイド列が形成されない場合、すなわちボイド１５８の中で第２の主表面１１４に最近接のボイドが、依然として第２の主表面１１４から十分に遠い位置にある場合（例えば、第２の主表面１１４に最近接のボイドにおいて、第１の主表面１１２からの距離がガラス素材１１０の厚さの１／２以下の場合）など、実質的に同じ照射位置において、２回以上、レーザ照射が行われてもよい。ここで、「実質的に同じ（照射）位置」とは、２つの位置が完全に一致する場合の他、多少ずれている場合（例えば最大３μｍのずれ）も含む意味である。
【００５７】
例えば、ガラス素材１１０の第１の主表面１１２に平行な第１の方向に沿って、複数回レーザ照射を行い、第１の面内ボイド領域１３０およびこれに対応する内部ボイド列１５０を形成した（第１のパス）後、第１のパスと略同じ方向および略同じ照射位置でレーザ照射を行う（第２のパス）ことにより、第１の面内ボイド領域１３０に対応した、より「深い」内部ボイド列１５０を形成してもよい。
【００５８】
なお、このようなパスを繰り返した場合、得られる面内ボイド領域１３０が、「マルチライン面内ボイド領域」となる可能性が高まる。
【００５９】
ガラス素材１１０の厚さにもよるが、内部ボイド列１５０を構成するボイド１５８のうち、第２の主表面１１４から最も近い位置にあるボイドの中心から、第２の主表面１１４までの距離は、０μｍ〜１０μｍの範囲であることが好ましい。
【００６０】
このような処理に使用可能なレーザとしては、例えば、パルス幅がフェムト秒オーダ〜ナノ秒オーダ、すなわち１．０×１０−１５〜９．９×１０−９秒の短パルスレーザが挙げられる。そのような短パルスレーザ光は、さらにバーストパルスであることが、内部ボイドが効率よく形成される点で好ましい。また、そのような短パルスレーザの照射時間での平均出力は、例えば３０Ｗ以上である。短パルスレーザのこの平均出力が１０Ｗ未満の場合には、十分なボイドが形成できない場合がある。バーストパルスのレーザ光の一例として、パルス数が３〜１０のバーストレーザで１つの内部ボイド列が形成され、レーザ出力は定格（５０Ｗ）の９０％程度、バーストの周波数は６０ｋＨｚ程度、バーストの時間幅は２０ピコ秒〜１６５ナノ秒が挙げられる。バーストの時間幅としては、好ましい範囲として、１０ナノ秒〜１００ナノ秒が挙げられる。
【００６１】
また、レーザの照射方法としては、カー効果（Kｅｒｒ−Ｅｆｆｅｃｔ）に基づくビームの自己収束を利用する方法、ガウシアン・ベッセルビームをアキシコンレンズとともに利用する方法、収差レンズによる線焦点形成ビームを利用する方法などがある。いずれにしても、面内ボイド領域、内部ボイド列が形成できる限り、どのような方法でもよい。
【００６２】
例えば、バーストレーザ装置（特許文献２）を使用した場合、レーザの照射条件を適宜変更することにより、内部ボイド列１５０を構成する各ボイドの寸法、および内部ボイド列１５０に含まれるボイドの個数等をある程度変化させることができる。
【００６３】
なお、以下の記載では、面内ボイド領域１３０と、該面内ボイド領域１３０に対応する内部ボイド列１５０とを含む平面（図３において、ハッチで示されている平面１７０）を、「仮想端面」と称する場合がある。この仮想端面１７０は、第１の製造方法により製造されるガラス物品の端面と実質的に対応する。
【００６４】
図５には、一例として、工程Ｓ１２０により、ガラス素材１１０の第１の主表面１１２に、複数の面内ボイド領域１３０が形成された状態を模式的に示す。
【００６５】
図５の例では、ガラス素材１１０の第１の主表面１１２に、管軸方向に４本、面内ボイド領域１３０が形成されている。また、図５からは視認できないが、各面内ボイド領域１３０の下側、すなわち第２の主表面１１４の側には、１または２以上のボイドが第２の主表面１１４に向かって断続的に配列された、複数の内部ボイド列が形成されている。
【００６６】
４つの面内ボイド領域１３０、および対応する内部ボイド列によって囲まれる部分、すなわち３つの仮想端面によって囲まれた仮想的な部分を、ガラスピース１６０と称する。
【００６７】
面内ボイド領域１３０の形状、さらにはガラスピース１６０の形状は、実質的に、工程Ｓ１４０後に得られるガラス物品の形状に対応する。例えば、図５の例では、ガラス素材１１０から、最終的に、３個の管状のガラス物品が製造される。また、前述のように、各面内ボイド領域１３０とこれに対応する内部ボイド列１５０を含む仮想端面は、工程Ｓ１４０後に製造されるガラス物品の一つの端面に対応する。
【００６８】
なお、図５に示した面内ボイド領域１３０、さらにはガラスピース１６０の配置形態は、単なる一例であって、これらは、最終ガラス物品の形状に応じて、所定の配置で形成される。
【００６９】
図６および図７には、想定される面内ボイド領域の別の形態の一例を模式的に示す。
【００７０】
図６の例では、各面内ボイド領域１３１は、管軸方向とそれに直交する方向に配置される。従って、管状の素材から一定の曲率を有する曲面形状のガラスピース１６１が得られる。
【００７１】
また、図７の例では、各面内ボイド領域１３２は、ガラス管の一部の面に配置される。
【００７２】
なお、面内ボイド領域１３０、１３１、１３２は、直線状、曲線状、または両者の組み合わせで形成されてもよい。
【００７３】
（工程Ｓ１３０）
次に、ガラス素材１１０が化学強化される。
【００７４】
化学強化処理の条件は、特に限られない。化学強化は、例えば、４３０℃〜５００℃の溶融塩中に、ガラス素材１１０を１分〜２時間の間、浸漬することにより実施されてもよい。
【００７５】
溶融塩としては、硝酸塩が使用されてもよい。例えば、ガラス素材１１０に含まれるリチウムイオンを、より大きなアルカリ金属イオンに置換する場合、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、硝酸ルビジウム、および硝酸セシウムのうちの少なくとも一つを含む溶融塩が使用されてもよい。また、ガラス素材１１０に含まれるナトリウムイオンを、より大きなアルカリ金属イオンに置換する場合、硝酸カリウム、硝酸ルビジウム、および硝酸セシウムのうちの少なくとも一つを含む溶融塩が使用されてもよい。さらに、ガラス素材１１０に含まれるカリウムイオンを、より大きなアルカリ金属イオンに置換する場合、硝酸ルビジウムおよび硝酸セシウムのうちの少なくとも一つを含む溶融塩が使用されてもよい。
【００７６】
なお、溶融塩中には、さらに炭酸カリウムなどの塩を一種類以上追加してもよい。この場合、ガラス素材１１０の表面に、１０ｎｍ〜１μｍの厚さの低密度層を形成することができる。
【００７７】
ガラス素材１１０を化学強化処理することにより、ガラス素材１１０の第１の主表面１１２および第２の主表面１１４に、圧縮応力層を形成することができ、これにより第１の主表面１１２および第２の主表面１１４の強度を高めることができる。圧縮応力層の厚さは、置換用のアルカリ金属イオンの侵入深さに対応する。例えば、硝酸カリウムを用いてナトリウムイオンをカリウムイオンに置換する場合、ソーダライムガラスでは圧縮応力層の厚さを８μｍ〜２７μｍとすることができ、アルミノシリケートガラスでは圧縮応力層の厚さを１０μｍ〜１００μｍとすることができる。アルミノシリケートガラスの場合、アルカリ金属イオンが侵入する深さは、１０μｍ以上が好ましく、２０μｍ以上がより好ましい。
【００７８】
通常は、化学強化処理は、第１の主表面および第２の主表面に対して行われるが、例えば、ガラス物品の外側のみの品質を改善したい場合には、第１の主表面のみを化学強化処理すればよい。第１の主表面の化学強化処理は、例えば、ガラス素材１１０の両端部を封止して、ガラス素材１１０の内側に溶融塩が接触しないようにすればよい。
【００７９】
前述のように、従来の化学強化されたガラス物品の製造方法では、
（Ｉ）大きな寸法の管状のガラス素材を準備する工程、
（ＩＩ）ガラス素材から、製品形状の多数のガラス素管を切断採取する工程、および
（ＩＩＩ）採取されたガラス素管を化学強化処理する工程、
を経て、ガラス物品が製造される。
【００８０】
これに対して、第１の製造方法では、ガラス素材１１０を被処理体として、化学強化処理が実施される。この場合、従来のような、製品形状のガラス物品を化学強化処理する場合とは異なり、化学強化処理の際の被処理体のハンドリングが容易となる。
【００８１】
例えば、仮にガラス素材１１０の端面１１６（図５参照）に傷が生じたとしても、この部分は、最終的なガラス物品には含まれない。また、化学強化処理の際に、例えば、ガラス物品としては利用されないガラス素材１１０の外周部を利用して、被処理体を支持または把持することが可能になる。
【００８２】
従って、第１の製造方法では、従来に比べて、製造されるガラス物品における傷による外観上および強度の品質の確保が容易となり、製造歩留まりを高めることが可能になる。また、第１の製造方法では、ガラス素材１１０を被処理体として化学強化処理できるので、第１の主表面のみに化学強化処理をすることが容易である。
【００８３】
ここで、第１の製造方法では、ガラス物品の形状とする前に、ガラス素材１１０に対して化学強化処理を実施するため、分離工程Ｓ１４０後に得られるガラス物品は、化学強化されていない端面を有する可能性がある。この場合、ガラス物品に十分な強度が得られなくなってしまう。
【００８４】
しかしながら、本願発明者らは、第１の製造方法の工程Ｓ１３０後、すなわち化学強化処理後のガラス素材１１０において、仮想端面（すなわち、切断されたガラス物品の端面）においても、化学強化処理により導入されたアルカリ金属イオン（以下、「導入イオン」と称する）が存在することを見出した。
【００８５】
なお、後述するように、仮想端面では、少なくとも第１の主表面１１２とは異なり、導入イオンは、面内で不均一な濃度分布を示し、ガラス素材１１０の厚さ方向の中央部分ほど、導入イオンの濃度は低下する。ただし、仮想端面全体に化学強化処理により導入されたアルカリ金属イオンが存在し、厚さ方向の中央部分においても、導入イオンは存在しており、その濃度はゼロではない。
【００８６】
この事実は、第１の製造方法では、工程Ｓ１３０での化学強化処理の際に、レーザ照射によりガラス素材１１０の表面に形成された微細な表面ボイド１３８、およびガラス素材１１０の内部に形成された微細なボイド１５８を介して、溶融塩がガラス素材１１０の内部に導入されていること、さらには導入された溶融塩と仮想端面との間で、置換反応が生じていることを示唆するものである。このような現象は、出願人が知る限りにおいては、これまで報告されていない。
【００８７】
また、この現象を裏付ける結果として、第１の製造方法、すなわち工程Ｓ１１０〜工程Ｓ１４０を経て製造されるガラス物品は、前述の（Ｉ）〜（ＩＩＩ）の工程を経て製造された従来のガラス物品に比べて、遜色のない十分な強度を有することが確認されている。詳細は後述する。
【００８８】
このように、第１の製造方法では、工程Ｓ１３０の後に、少なくとも第１の主表面１１２、および各仮想端面が、いずれも化学強化されたガラス素材１１０を得ることができる。第２の主表面１１４については、必要に応じて化学強化される。
【００８９】
（工程Ｓ１４０）
次に、化学強化されたガラス素材１１０、すなわちガラス管１７５から、ガラス物品が分離される。
【００９０】
ガラス管１７５からガラス物品１８０を分離する際には、前述の仮想端面が利用される。換言すれば、前述の仮想端面で囲まれたガラスピース１６０が、ガラス管１７５から分離されてガラス物品１８０となる。
【００９１】
前述のように、通常、化学強化処理されたガラス素材は、第１および第２の主表面が強化されているため、ガラス管１７５からガラス物品を分離することは難しいという問題がある。
【００９２】
しかしながら、第１の製造方法では、ガラス管１７５の仮想端面は、面内に、面内ボイド領域１３０、および対応する内部ボイド列１５０に含まれる、複数の表面ボイド１３８およびボイド１５８を有する。このため、ガラス管１７５からガラス物品１８０を分離する際には、これらのボイド１３８、１５８が、いわば「面内および内部に形成されたミシン目（ｐｅｒｆｏｒａｔｉｏｎ）」のような役割を果たす。従って、第１の製造方法では、仮想端面を利用することにより、ガラス管１７５からの分離を容易に行うことが可能になる。特に、面内ボイド領域１３０が「マルチライン面内ボイド領域」の場合、いっそう容易に、ガラス物品１８０を分離することができる。
【００９３】
ここで、前述のように、面内ボイド領域１３０は、複数のボイド１３８で構成され、内部ボイド列１５０は、複数のボイド１５８で構成される。これらの面内ボイド領域１３０および内部ボイド列１５０、さらにボイド１３８、１５８は、例えば、ガラス管の厚さ方向を貫通するように形成された貫通孔とは異なる。
【００９４】
また、前述のように、ガラス管１７５は、仮想端面にも化学強化処理が施されている。よって、得られるガラス物品１８０も、化学強化された端面１８６を有する。従って、第１の製造方法では、従来のガラス素材を化学強化処理してからガラス物品を分離する方法における問題、すなわち、化学強化されていない端面を有するため、ガラス物品に十分な強度が得られないという問題を回避することができる。
【００９５】
工程Ｓ１４０を実施するための具体的な方法は、特に限られない。例えば、機械的な方法または熱的な方法により、ガラス管１７５から、１または２以上のガラス物品１８０が分離されてもよい。
【００９６】
例えば、ガラス管１７５から、ガラス物品を分離する方法については、ガラス管の第１の主表面にガラス管の管内方向に圧力を加えることによって行う。ガラス管の第１の主表面の全体にガラス管を押しつける方向の圧力をかけるために、ガラス管をそのガラス管よりも大きい筒状の金属容器に入れて圧力をかける。この際に、ガラス管の第１の主表面をガラスよりもポアソン比の大きい弾性体で覆い、圧力を加えた後のガラス物品の分離を容易にする。ここで、弾性体は、ウレタンゴムまたはテフロン（登録商標）樹脂などでよい。
【００９７】
一方、熱的な方法により、ガラス管１７５から、１または２以上のガラス物品１８０を分離する場合には、「表面吸収方式」または「内部吸収方式」が使用されてもよい。
【００９８】
このうち「表面吸収方式」では、熱源を用いて、ガラス管１７５の第１の主表面１１２を局部的に加熱し、熱応力を発生させることにより、ガラス管１７５からガラス物品１８０を分離する。熱源としては、例えば、比較的波長の長いレーザ（ＣＯ２レーザ等）、バーナ、またはヒータ線などが使用される。熱源からの熱を面内ボイド領域１３０に集中させることにより、面内ボイド領域１３０、さらには仮想端面に熱応力が生じ、これらの仮想端面に沿って、ガラス管１７５が破断される。これにより、ガラス物品１８０を分離することができる。
【００９９】
これに対して、「内部吸収方式」では、比較的波長の短いレーザ（ＣＯレーザ等）が使用される。このようなレーザをガラス管１７５に照射すると、レーザの熱は、ガラス管１７５の内部に吸収される。従って、面内ボイド領域１３０に沿ってレーザを照射することにより、仮想端面に局部的に内部応力を発生させ、他の部分から破断させることができる。その結果、ガラス管１７５からガラス物品１８０が分離される。
【０１００】
一般に、ガラス物品をガラス素材から分離する際には、ガラスカッターなどを用いて、ガラス素材が切断される。この場合、ガラス物品の端面は、凹凸を有する「荒れた」端面になりやすい。
【０１０１】
しかしながら、第１の製造方法では、ガラス物品１８０を分離する際に、ガラスカッターのような切断手段を必ずしも使用する必要がないため、ガラス物品１８０を分離した際に、比較的平滑な端面１８６を得ることができる。
【０１０２】
ただし、特に平滑な端面１８６が必要ではない場合など、特定の場合には、ガラスカッター等を用いて、仮想端面に沿ってガラス管１７５を切断することにより、ガラス物品１８０を分離してもよい。この場合も、仮想端面の存在により、通常の切断に比べてより容易に、ガラス管１７５を切断することができる。
【０１０３】
以上の工程により、１または２以上のガラス物品１８０を製造することができる。なお、得られたガラス物品１８０の端面１８６を保護するため、該端面１８６に、樹脂等の材料を塗布してもよい。
【０１０４】
第１の製造方法では、前述のような特徴により、ガラス物品１８０における外観上の品質の低下が有意に抑制される上、良好な強度を有するガラス物品１８０を得ることができる。
【０１０５】
以上、第１の製造方法を例に、ガラス物品を製造するための一製造方法について説明した。しかしながら、第１の製造方法は、単なる一例であって、ガラス物品を実際に製造する際には、各種変更が可能である。
【０１０６】
例えば、第１の製造方法の工程Ｓ１３０における化学強化処理は、必ずしも、ガラス素材１１０の第１の主表面１１２および第２の主表面１１４の両方に対して実施する必要はなく、一方の主表面には、化学強化処理を実施しない態様も考えられる。
【０１０７】
また、例えば、工程Ｓ１３０の後であって工程Ｓ１４０の前に、ガラス管１７５に各種機能を付与する工程（追加工程）を実施しても良い。
【０１０８】
追加工程は、これに限られるものではないが、例えばガラス管１７５に表面に保護機能などの追加機能を追加したり、表面を改質したりするために実施されても良い。
【０１０９】
そのような追加工程は、例えば、ガラス管１７５の第１の主表面１１２、第２の主表面および／または端面１１６（以下、これらをまとめて「露出面」という）に機能フィルムを貼付する工程、ならびに露出面の少なくとも一部に対して表面処理（表面改質を含む）を実施する工程等を有してもよい。
【０１１０】
表面処理の方法としては、例えば、エッチング処理、成膜処理、および印刷処理等がある。成膜処理は、例えば、塗布法、浸漬法、蒸着法、スパッタリング法、ＰＶＤ法、またはＣＶＤ法等を用いて実施されてもよい。なお、表面処理には、薬液を利用した洗浄も含まれる。
【０１１１】
表面処理により、例えば、低反射膜、高反射膜、ＩＲ吸収膜またはＵＶ吸収膜等の波長選択膜、アンチグレア膜、アンチフィンガープリント膜、防曇膜、印刷、電子回路およびこれらの多層構成膜などが形成されてもよい。
【０１１２】
さらに、工程Ｓ１２０の前もしくは後またはその両方、すなわち面内ボイド領域１３０の形成前もしくは後またはその両方の段階において、ガラス素材１１０の少なくとも一つの主表面に、溝を形成してもよい。
【０１１３】
例えば、ガラス素材１１０の第１の主表面１１２に、面内ボイド領域１３０が既に形成されている場合、この面内ボイド領域１３０に沿って、溝を形成してもよい。あるいは、ガラス素材１１０の第１の主表面１１２に、面内ボイド領域１３０がまだ形成されていない場合、将来形成される面内ボイド領域１３０に沿って、溝を形成してもよい。
【０１１４】
溝の形状は、特に限られない。溝は、例えば、断面が略Ｖ字形状、略Ｕ字形状、略逆台形状、および略凹形状などであってもよい。また、これらの溝の形態において、溝の第１の主表面１１２または第２の主表面１１４の開口部分は、ラウンドしていてもよい。
【０１１５】
このような断面形態の溝を形成した場合、工程Ｓ１４０後に得られるガラス物品１８０において、端面１８６の第１の主表面１１２および／または第２の主表面１１４との接続部分が面取りまたはラウンド加工された状態となる。このため、ガラス物品１８０に対する後加工の工程が省略できる。
【０１１６】
溝の深さは、例えば、ガラス素材１１０の厚さの１／２未満である。溝の深さは、０．０１ｍｍ以上であることが好ましい。
【０１１７】
溝の形成手段は、例えば、砥石およびレーザ等であってもよい。特に、溝の精度および品質の点からは、レーザによる加工が好ましい。
【０１１８】
（本発明の一実施形態によるガラス管の製造方法）
次に、図８を参照して、本発明の一実施形態によるガラス管の製造方法について説明する。
【０１１９】
図８には、本発明の一実施形態によるガラス管の製造方法（以下、「第２の製造方法」と称する）のフローを模式的に示す。
【０１２０】
図８に示すように、第２の製造方法は、
管状のガラス素材を準備する工程（ガラス素材準備工程）（工程Ｓ２１０）と、
ガラス素材の第１の主表面にレーザを照射して、第１の主表面に面内ボイド領域を形成するとともに、ガラス素材の内部に内部ボイド列を形成する工程（レーザ照射工程）（工程Ｓ２２０）と、
ガラス素材を化学強化処理する工程（化学強化工程）（工程Ｓ２３０）と、
を有する。
【０１２１】
なお、図８から明らかなように、この第２の製造方法は、前述の図１に示した第１の製造方法において、工程Ｓ１４０の分離工程が省略されたものに相当する。
【０１２２】
すなわち、この第２の製造方法では、ガラス管として、前述の図５〜図７に示したような、１または２以上の仮想端面、すなわち面内ボイド領域およびこれに対応する内部ボイド列を有するガラス素材が製造される。
【０１２３】
換言すれば、本願において、「ガラス管」とは、ガラス素材からガラス物品が製造されるまでの工程における中間体、すなわち加工されたガラス素材を意味する。
【０１２４】
このような「ガラス管」は、ガラス素材に加工を加える工程（例えば工程Ｓ２１０〜工程Ｓ２３０）と、ガラス管からガラス物品を分離する工程とが、別の者または別の場所で実施される場合、あるいは時間的に相応の間隔をあけて実施される場合に、有意である。
【０１２５】
なお、このような第２の製造方法においても、前述の第１の製造方法と同様の効果が得られることは、当業者には明らかであろう。すなわち、第２の製造方法で得られるガラス管は、仮想端面が化学強化されており、このガラス管からガラス物品を分離した際には、良好な強度を有するガラス物品を得ることができる。また、得られるガラス物品の品質の低下が有意に抑制される。
【０１２６】
（本発明の一実施形態によるガラス物品）
次に、図９を参照して、本発明の一実施形態によるガラス物品について説明する。
【０１２７】
図９には、本発明の一実施形態によるガラス物品（以下、「第１のガラス物品」と称する）を概略的に示す。
【０１２８】
図９に示すように、第１のガラス物品３８０は、第１の主表面３８２および第２の主表面３８４と、両者を接続する端面３８６とを有する。なお、第１の主表面３８２は、ガラス素材の第１の主表面およびガラス素材の外側の主表面に対応し、第２の主表面３８４は、ガラス素材の第２の主表面およびガラス素材の内側の主表面に対応する。
【０１２９】
しかしながら、これは単なる一例であって、第１のガラス物品３８０の形態として、各種形態が想定される。例えば、第１の主表面３８２および第２の主表面３８４は、矩形の他、円形、楕円形、三角形、または多角形の形状であってもよい。また、端面３８６は、傾斜して延在してもよい。この場合、「傾斜」端面が得られる。
【０１３０】
第１のガラス物品３８０の厚さは、特に限られない。第１のガラス物品３８０の厚さは、例えば、０．１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲であっても良い。
【０１３１】
ここで、第１のガラス物品３８０は、少なくとも第１の主表面３８２、必要に応じて第２の主表面３８４が化学強化されている。また、第１のガラス物品３８０は、端面３８６が化学強化されている。
【０１３２】
ただし、主表面３８２、３８４と、端面３８６とでは、化学強化の状態、すなわち導入イオン（化学強化処理により導入されたアルカリ金属イオン）の分布の状態が異なっている。
【０１３３】
図１０を用いて、このことについてより詳しく説明する。なお、ここでは、第１の主表面と第２の主表面に化学強化処理を行った場合について示す。
【０１３４】
図１０には、第１のガラス物品３８０の一つの端面３８６（例えば３８６−１）での、厚さ方向（Ｚ方向）における導入イオンの濃度プロファイルを模式的に示す。図１０において、横軸は、厚さ方向の相対位置ｔ（％）であり、第１の主表面３８２の側がｔ＝０％に対応し、第２の主表面３８４の側がｔ＝１００％に対応する。縦軸は、導入イオンの濃度Ｃである。前述のように、導入イオンは、化学強化処理により導入されたアルカリ金属イオン、すなわち、ガラス物品の第１の主表面および第２の主表面に圧縮応力層を付与して、これらの主表面の強度を高めるためのアルカリ金属イオンを意味する。
【０１３５】
ここで、この濃度Ｃは、ガラス物品３８０の主表面３８２、３８４、および端面３８６−１〜３８６−２以外の部分、すなわちガラス物品３８０のバルク部分に含まれる、導入イオンと同種のアルカリ金属イオンの濃度（以下、バルク濃度という。）を差し引いて算出している。このため、バルク濃度は、化学強化処理前のガラス素板の体積に対するアルカリ金属イオンの算術平均の濃度とほぼ同じである。
【０１３６】
なお、図１０に示すような濃度プロファイルは、端面３８６−１の各面内位置で測定され得る。しかしながら、ガラス物品３８０の同一の端面３８６−１内であれば、端面３８６−１のいかなる位置で評価しても、濃度プロファイルの傾向はほぼ同様である。
【０１３７】
図１０に示すように、端面３８６−１では、厚さ方向に沿った導入イオンの濃度Ｃは、端面全体でバルク濃度より大きいプロファイルとなり、この例では略放物線状のプロファイルを示す。すなわち、導入イオンの濃度Ｃは、第１の主表面３８２の側（ｔ＝０％）および第２の主表面３８４の側（ｔ＝１００％）で最大値Ｃｍａｘを示し、厚さ方向の中央部分（ｔ＝５０％）で最小値Ｃｍｉｎを示す傾向にある。ここで、最小値Ｃｍｉｎ＞０である。
【０１３８】
なお、導入イオンの濃度プロファイルの形状は、第１のガラス物品３８０の厚さおよび材質、ならびに製造条件（化学強化処理の条件など）等により変化するが、いずれの場合も、端面全体でバルク濃度より大きくなり、一例として、このような略放物線状のプロファイルが生じる。ただし、化学強化処理の方法などの影響により、第１の主表面３８２の側（ｔ＝０％）と、第２の主表面３８４の側（ｔ＝１００％）とで、導入イオンの濃度Ｃが厳密に一致しないことは、しばしば認められている。すなわち、いずれかの主表面での濃度ＣのみがＣｍａｘとなることは、よく起こる。また、ここでの略放物線状のプロファイルは、放物線の数学上の定義とは異なり、導入イオンの濃度Ｃが、厚さ方向の中央部分に対して、少なくとも第１の主表面の側で大きくなり、且つ、この濃度プロファイルにおける導入イオン濃度は、ガラス物品のバルク濃度以上のプロファイルを含む。
【０１３９】
ここで、シリコンイオンで規格化した導入イオンの濃度（原子比）、すなわち（導入イオンの濃度Ｃ）／（Ｓｉイオンの濃度）をＣｓとすると、バルクにおけるＣｓに対する対象端面におけるＣｓの最小値の比は、好ましくは１．６以上、より好ましくは１．８以上、さらに好ましくは２．２以上である。
【０１４０】
第１の主表面３８２および第２の主表面３８４では、導入イオンの濃度は、面内で実質的に一定であり、このような端面３８６−１の濃度プロファイルは、特徴的である。また、このような化学強化状態の端面３８６を有する第１のガラス物品３８０は、これまでに認められていない。
【０１４１】
例えば、ガラス素材から製品形状のガラス物品を切り出し、このガラス物品を化学強化処理した場合、得られるガラス物品の端面における導入イオンの濃度は、面内で実質的に一定となる。その場合、典型的には、図１０において、破線で示すようなプロファイルが得られる。すなわち位置によらずＣ＝Ｃｍａｘとなる。また、例えば、ガラス素材を化学強化処理してから、製品形状のガラス物品を切り出した場合、得られるガラス物品の端面には、導入イオンはほとんど検出されない。すなわちＣ≒０となる。
【０１４２】
第１のガラス物品３８０は、端面３８６がこのような特徴的な導入イオンの濃度プロファイルを有するため、従来の化学強化されたガラス素材を切り出して得られたガラス物品に比べて、良好な強度を有する。
【０１４３】
第１のガラス物品３８０の第１主表面３８２、第２の主表面３８４の表面圧縮応力は、例えば、２００ＭＰａ〜１０００ＭＰａの範囲であり、好ましくは５００ＭＰａ〜８５０ＭＰａの範囲である。第１のガラス物品３８０の端面３８６−１〜３８６−４の表面圧縮応力は、最小値が０ＭＰａ超であり、例えば２５ＭＰａ〜１０００ＭＰａ以上であり、好ましくは５０ＭＰａ〜８５０ＭＰａ、より好ましくは１００ＭＰａ〜８５０ＭＰａの範囲である。なお、表面圧縮応力の測定は、例えば、光弾性解析法を利用した折原製作所製の表面応力測定装置ＦＳＭ−６０００ＬＥやＦＳＭ−７０００Ｈなどを用いて実施することができる。
【０１４４】
第１の主表面のみに化学強化処理をした場合には、図１０の略放物線における縦方向の対称軸に対して左側の領域のみの分布のようになる。その場合でも、第２の主表面の近くにおいても、端面側から溶融塩が浸透し、少なくともバルクの導入イオン濃度（バルク濃度）よりは高くなる。
【０１４５】
なお、第１のガラス物品３８０は、第１の主表面３８２、第２の主表面３８４、および／または端面３８６に、１もしくは２以上の追加部材を備えても良い。
【０１４６】
そのような追加部材は、例えば、層、膜、およびフィルム等の形態で提供されても良い。また、そのような追加部材は、低反射特性および保護などの機能を発現させるため、第１の主表面３８２、第２の主表面３８４、および／または端面３８６に提供されても良い。
【０１４７】
第１のガラス物品３８０は、例えば、電子機器（例えば、スマートフォン、ディスプレイなどの情報端末機器）、カメラやセンサのカバーガラス、建築用ガラス、産業輸送機用ガラス、および生体医療用ガラス機器等に適用することができる。
【０１４８】
（本発明の一実施形態によるガラス管）
次に、図１１を参照して、本発明の一実施形態によるガラス管について説明する。
【０１４９】
図１１には、本発明の一実施形態によるガラス管（以下、「第１のガラス管」と称する）を概略的に示す。
【０１５０】
図１１に示すように、第１のガラス管４１５は、第１の主表面４１７および第２の主表面４１９と、両者を接続する２つの端面４２０（４２０−１〜４２０−２）とを有する。なお、第１の主表面４１７は、ガラス素材の第１の主表面および外側の主表面に対応し、第２の主表面４１９はガラス素材の第２の主表面および内側の主表面に対応する。
【０１５１】
第１のガラス管４１５のガラス組成は、化学強化が可能な組成である限り、特に限られない。第１のガラス管４１５は、例えば、ソーダライムガラス、アルミノシリケートガラス、またはアルカリアルミノシリケートガラス等であってもよい。
【０１５２】
第１のガラス管４１５の厚さは、特に限られないが、例えば０．１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲であってもよい。
【０１５３】
第１のガラス管４１５は、第１の主表面１１２に、複数の面内ボイド領域４３１を有し、各面内ボイド領域４３１の下側（第２の主表面の側）には、対応する複数の内部ボイド列（視認されない）が形成されている。内部ボイド列は、第１のガラス管４１５の厚さ方向（Ｚ方向）に平行に延在しても、厚さ方向に対して傾斜して延在してもよい。
【０１５４】
各面内ボイド領域４３１、および対応する内部ボイド列によって囲まれる部分、すなわち仮想端面によって囲まれた部分は、ガラスピース４６１と称される。
【０１５５】
図１１から明らかなように、第１のガラス管４１５は、前述の図５に示したガラス素材１１０に相当する。すなわち、第１のガラス管４１５は、ガラス素材からガラス物品が製造されるまで工程における中間体として利用され、換言すれば、所望の形状のガラス物品を分離する前のガラス素材として利用される。
【０１５６】
より具体的には、第１のガラス管４１５において、仮想端面に沿って、第１のガラス管４１５からガラスピース４６１を分離することにより、ガラス物品（ガラスピース４６１に相当する）を得ることができる。
【０１５７】
このような第１のガラス管４１５は、ガラス素材から第１のガラス管４１５を製造する工程と、第１のガラス管４１５からガラス物品を分離する工程とが、別の者または別の場所で実施される場合、あるいは時間的に相応の間隔をあけて実施される場合に、有意である。
【０１５８】
ここで、図１２〜図１５を参照して、第１のガラス管４１５に含まれる面内ボイド領域４３１および内部ボイド列について、より詳しく説明する。
【０１５９】
図１２には、図１１に示した第１のガラス管４１５の第１の主表面４１７および断面に相当するガラス板から得られたＳＥＭ写真の一例を示す。図１２において、上側は、第１のガラス管４１５の第１の主表面４１７に対応し、下側は第１のガラス管４１５の断面に相当する。
【０１６０】
第１のガラス管４１５の第１の主表面４１７には、水平方向に、２本の表面ボイドの列が形成されており、各列が、図１１に示した面内ボイド領域４３１に対応する。この例では、各表面ボイドは、約２μｍの直径を有し、隣接する表面ボイド間の距離Ｐは、約５０μｍである。
【０１６１】
各表面ボイドの周囲には、幅約１μｍ〜２μｍの変質部（白っぽいリング状の領域）が形成されている。これは、第１のガラス管４１５の成分がレーザ照射の際に溶融し、その後凝固することにより形成された応力残留部であると思われる。
【０１６２】
一方、第１のガラス管４１５の断面は、実質的に、一つの面内ボイド領域４３１およびこれに対応する内部ボイド列に沿って切断されており、従って、この断面は、第１のガラス管４１５の仮想端面に対応する。なお、手作業による切断のため、示された断面は、正確には左端の表面ボイドを含んでいない。しかしながら、図１２においても、仮想端面の形態は実質的に把握できる。そこで、図１２における断面部分についても、仮想端面と称することにする。
【０１６３】
図１２において、示された仮想端面には、垂直方向に延在する３つの内部ボイド列が認められる。最も明確に視認できる中央の内部ボイド列を参照すると、この内部ボイド列には、複数の微細なボイドが、「ミシン目」のように断続的に配列されていることがわかる。内部ボイド例において、斜め方向に発生しているいくつかのヒゲ状のクラック、具体的には、中央の内部ボイド列で３つ見えるヒゲ状のクラックは、手作業による切断のためであり、内部ボイドではない。
【０１６４】
図１３には、第１のガラス管４１５に相当する別の仮想端面におけるＳＥＭ写真の一例を示す。図１３において、上側が第１のガラス管４１５の第１の主表面４１７の側に対応し、下側が第２の主表面４１９の側に対応する。
【０１６５】
この写真から、仮想端面には、第１の主表面４１７から第２の主表面４１９に向かって、多数のボイドが一列に形成されており、これにより１本の内部ボイド列が形成されていることがわかる。
【０１６６】
図１３の写真では、内部ボイド列を構成する各ボイドは、約０．５μｍ〜約１．５μｍの最大長（縦方向の長さ）を有し、ボイドの形態は、略円形、略楕円形、および略長方形等となっている。また、隣接するボイドの間の隔壁の寸法は、０．２μｍ〜０．５μｍ程度である。
【０１６７】
図１４および図１５には、それぞれ、第１のガラス管４１５に相当する仮想端面の別のＳＥＭ写真の一例を示す。
【０１６８】
図１４に示す例では、仮想端面に形成された一つの内部ボイド列は、寸法約０．５μｍ〜１．５μｍのボイドで構成されている。ボイドの形態は、略円形または略楕円形である。また、隣接するボイドの間の隔壁の寸法は、０．１μｍ〜２μｍ程度である。
【０１６９】
一方、図１５に示す例では、仮想端面に形成された一つの内部ボイド列は、寸法約３μｍ〜６μｍの細長いボイドで構成されている。また、隣接するボイドの間の隔壁の寸法は、０．８μｍ程度である。
【０１７０】
このように、第１のガラス管４１５の仮想端面に含まれる内部ボイド列、さらには、これを構成するボイド群の形態は、特に限られない。これらは、第１のガラス管４１５のガラス組成およびレーザの照射条件等により、様々に変化する。なお、ボイド群は、ボイド生成時の応力によって、内部ボイド列に沿ってマイクロクラックが発生し、ガラス素材が内面ボイド領域に沿って分離されない程度にボイド群がそのマイクロクラックでつながっていてもよい。これは、化学強化処理での溶融塩のガラス素材内部への浸透の点から好ましい。ただし、典型的には、内部ボイド列を構成するボイドの、内部ボイド列に沿った方向の寸法は、０．１μｍ〜１０００μｍの範囲であり、好ましくは０．５μｍ〜１００μｍ、より好ましくは０．５μｍ〜５０μｍの範囲である。また、内部ボイド列を構成するボイドの形状は、矩形、円形、および楕円形等である。さらに、隣接するボイドの間の隔壁の厚さは、通常、０．１μｍ〜１０μｍの範囲である。
【０１７１】
同様に、面内ボイド領域４３１を構成する表面ボイドの寸法も、第１のガラス管４１５のガラス組成およびレーザの照射条件等により、様々に変化する。
【０１７２】
ただし、典型的には、表面ボイドの直径は、０．２μｍ〜１０μｍの範囲であり、例えば、０．５μｍ〜５μｍの範囲である。また、隣接する表面ボイドの中心間距離Ｐ（図３参照）は、１μｍ〜２０μｍの範囲であり、例えば、２μｍ〜１０μｍの範囲である。中心間距離Ｐが小さいほど、第１のガラス管４１５からガラス物品を分離することが容易となるが、レーザ照射の繰返し回数が増えるため、加工速度の制約を受け、大出力の発振機が必要となる。
【０１７３】
再度図１１を参照すると、第１のガラス管４１５において、少なくとも第１の主表面４１７、必要に応じて第２の主表面４１９は、化学強化処理されている。なお、４つの端面４２０は、化学強化処理されていても、されていなくてもよい。また、第１のガラス管４１５において、各ガラスピース４６１の周囲、すなわち仮想端面は、化学強化されている。
【０１７４】
ただし、主表面４１７、４１９と、仮想端面とでは、化学強化の状態、すなわち導入イオンの分布の状態が異なっている。
【０１７５】
すなわち、仮想端面では、導入イオンは、内部ボイド列の延在方向に沿って、前述の図１３に示したような、略放物線状や略放物線の対称軸に対して半分の領域のような濃度プロファイルを示す。
【０１７６】
なお、図１０に示すような第１の主表面と第２の主表面に対して化学強化処理をした場合の濃度プロファイルは、仮想端面内での測定位置を変えてもあまり変化せず、同一の仮想端面内であれば、いかなる位置で評価しても、濃度プロファイルの傾向はほぼ同様である。第１の主表面のみ化学強化処理をする場合であっても、仮想端面にも導入イオンが存在し、仮想端面での導入イオン濃度は、バルクの導入イオン濃度よりも大きくなることが特徴である。
【０１７７】
第１のガラス管４１５において、第１の主表面４１７および第２の主表面４１９では、導入イオンの濃度は、面内で実質的に一定であり、このような仮想端面における導入イオンの濃度プロファイルは、特徴的である。また、このような化学強化状態の仮想端面を有する第１のガラス管４１５は、これまでに認められていない。
【０１７８】
なお、本願発明者らによれば、第１のガラス管４１５の仮想端面は、第１のガラス管４１５に対して、一般的な化学強化処理プロセスを実施した際に、第１の主表面４１７および第２の主表面４１９ととともに化学強化処理されることが認められている。
【０１７９】
従って、仮想端面は、第１のガラス管４１５のガラス素材の化学強化処理の際に、仮想端面に含まれる断続的なボイドを介して、溶融塩が第１のガラス管４１５の内部に導入され、さらに導入された溶融塩と仮想端面との間で、置換反応が生じることにより、化学強化されるものと考えられる。
【０１８０】
このような特徴を有する第１のガラス管４１５は、ガラス物品を提供する供給部材として利用することができる。特に、第１のガラス管４１５では、仮想端面が化学強化されているため、第１のガラス管４１５から得られるガラス物品は、化学強化された端部を有する。従って、第１のガラス管４１５を用いることにより、良好な強度を有するガラス物品を提供することが可能になる。また、第１のガラス管４１５は、化学強化する前から分離までガラス物品となる端面が出ておらず、ガラス物品にくらべて大きな板としてハンドリングできるので、ガラス管の表面および仮想端面に傷が付きにくく、強度の品質の低下が優位に抑えられる。
【０１８１】
なお、第１のガラス管４１５は、第１の主表面４１７、第２の主表面４１９、および端面４２０の少なくとも一つに、１もしくは２以上の追加部材を備えても良い。
【０１８２】
そのような追加部材は、例えば、層、膜、およびフィルム等の形態で提供されても良い。また、そのような追加部材は、低反射機能、高反射機能、ＩＲ吸収機能またはＵＶ吸収等の波長選択機能、アンチグレア機能、アンチフィンガープリント機能、防曇機能、印刷、およびこれらの多層構成機能、並びに保護などの機能を発現させるため、第１の主表面４１７、第２の主表面４１９、および端面４２０の少なくとも一つに提供されても良い。
【実施例】
【０１８３】
次に、本発明の実施例について説明する。【０１８４】
以下の方法で、各種ガラス物品のサンプルを製造し、その特性を評価した。なお、本実施例では、板状のガラスで評価しているが、本発明の思想により得られる効果は、以下の結果より明らかである。【０１８５】
（サンプルＡの製造方法）
縦横の長さＬが１００ｍｍで、厚さｔが１．３ｍｍのアルミノシリケートガラス製のガラス基板を準備した。なお、ガラス基板は、ガラス素材に相当する。ガラス基板は、Ｄｒａｇｏｎｔｒａｉｌ（登録商標）の化学強化前の素板を用いた。このため、ガラス基板のガラス組成は、化学強化処理によって置換されるアルカリ金属成分を除けば、Ｄｒａｇｏｎｔｒａｉｌの場合と同様である。このガラス基板に一方の主表面の側からレーザを照射し、縦方向および横方向に、複数の面内ボイド領域を形成した。【０１８６】
レーザには、ピコ秒オーダの短パルスレーザを出射できる、Ｒｏｆｉｎ社（独国）のバーストレーザ（バースト数は３）を使用した。レーザの出力は、定格（５０Ｗ）の９０％とした。レーザの１つのバーストの周波数は６０ｋＨｚ、パルス幅は１５ピコ秒、１つのバースト幅は６６ナノ秒である。また、レーザの照射回数は、各面内ボイド領域において、１回のみとした（従って、１パスのレーザ照射）。また、各面内ボイド領域において、隣接する表面ボイドの中心間距離Ｐは、５μｍとした。【０１８７】
図１６に示すように、ガラス基板８００の第１の主表面８０２において、縦方向に２本の面内ボイド領域８３１を形成し、横方向に９本の面内ボイド領域８３２を形成した。縦方向の面内ボイド領域８３１同士の間隔Ｒは、６０ｍｍであり、横方向の面内ボイド領域８３２同士の間隔Ｑは、１０ｍｍとした。【０１８８】
なお、レーザは、第１の主表面８０２に対して、垂直な方向に照射した。従って、面内ボイド領域８３１、８３２の下側に形成される内部ボイド列は、ガラス基板８００の厚さ方向と略平行に延在する。【０１８９】
次に、得られたガラス基板８００に対して、化学強化処理を実施した。【０１９０】
化学強化処理は、ガラス基板８００全体を、硝酸カリウム溶融塩中に浸漬させることにより行った。処理温度は、４３５℃であり、処理時間は１時間とした。【０１９１】
次に、ガラス基板８００を、それぞれの面内ボイド領域８３１、８３２に沿って押し割ることにより、１枚のガラス基板８００の中央部分（図１６の太枠部）から、合計８枚のサンプル８８０を採取した。各サンプル８８０は、長さ（図１６の長さＲ参照）が約６０ｍｍであり、幅（図１６の長さＱ参照）が約１０ｍｍである。各サンプル８８０は、４つの端面がいずれも前述の仮想端面に相当する。各サンプルの端面の状態を目視により確認したところ、傷などの問題は確認されなかった。【０１９２】
このようにして製造されたサンプル８８０をサンプルＡと称する。【０１９３】
（サンプルＢの製造方法）
サンプルＡにおいて使用したガラス基板と同様のガラス基板を、サンプルＡと同様のレーザ条件で面内ボイド領域および内部ボイド列を形成後に切断し、長さ６０ｍｍ、幅１０ｍｍの複数のサンプルを採取した。その後、各サンプルに対して、化学強化処理を実施し、サンプルＢを製造した。化学強化処理の条件は、前述のサンプルＡの場合と同様である。【０１９４】
なお、このサンプルＢの製造方法では、一部のサンプルは、端面に傷が生じており、健全な状態ではないものが含まれることがわかった。そのため、目視で健全な状態のサンプルのみを選別して、サンプルＢを準備した。この傷は、切断後のサンプルで化学強化処理をしたため、化学強化前の工程の途中のどこかで発生したものと予想される。【０１９５】
（サンプルＣの製造方法）
サンプルＡにおいて使用したガラス基板と同様のガラス基板を用いてサンプルＣを製造した。サンプルＣの場合は、レーザ照射を実施せず、ガラス基板に対して直接、化学強化処理を実施した。化学強化処理の条件は、前述のサンプルＡの場合と同様である。【０１９６】
その後、化学強化処理されたガラス基板を、サンプルＡと同様のレーザ条件で切断し、長さ６０ｍｍ、幅１０ｍｍの複数のサンプルＣを採取した。【０１９７】
なお、このサンプルＣの製造方法では、一部のサンプルは、端面に傷が生じており、健全な状態ではないものが含まれることがわかった。そのため、目視で健全な状態のサンプルのみを選別して、サンプルＣを準備した。この傷は、化学強化処理後の切断の難しさに起因して発生したものと予想される。【０１９８】
（評価）
前述のように製造された各サンプルＡ〜Ｃを用いて、以下の評価を行った。【０１９９】
（応力分布の評価）
各サンプルＡ〜Ｃの端面の応力分布を評価した。この応力は、主に化学強化処理によるものである。評価には、複屈折イメージング装置（ａｂｒｉｏ：米国のＣＲｉ社製）を使用した。それぞれのサンプルにおいて、評価対象面は、長さ６０ｍｍ、厚さ１．３ｍｍの端面（以下、「第１の端面」と称する）とした。【０２００】
図１７〜図１９には、それぞれ、サンプルＡ〜Ｃの第１の端面において測定された、面内応力分布結果を示す。なお、これらの図は、白黒データのため、応力分布があまり明確ではないが、図の右側の中央領域では比較的小さな引張応力が発生し、図の左側の端部から右側に入った濃い領域では図の右側の中央領域よりも小さな引張応力が発生し、左上および左下のコーナ部近傍、並びに左側の端部では、色が濃い部分ほど、圧縮応力が大きくなっている（白色部よりも外側の領域）。【０２０１】
また、使用した装置では、評価対象面の情報のみならず、該評価対象面の奥行き方向の情報も含まれる。このため、この評価では、評価対象面から奥行き方向１０ｍｍ分までの、いわば応力値が積分された結果が得られる。【０２０２】
図１７に示すように、サンプルＡでは、３つの外表面、すなわち上下２つの主表面と、幅１０ｍｍ×厚さ１．３ｍｍの端面（以下、「第２の端面」という）において、大きな圧縮応力が存在している。特に、「第２の端面」には、厚さ方向の位置によらず全体にわたって大きな圧縮応力が存在している。【０２０３】
また、図１８に示すように、サンプルＢの場合も、３つの外表面の全てにおいて、大きな圧縮応力が存在している。【０２０４】
一方、図１９に示すように、サンプルＣの場合は、上下２つの主表面には、大きな圧縮応力が存在しているものの、第２の端面の特に厚さ方向の中心の多くの部分には、実質的には圧縮応力が存在していない。【０２０５】
このように、サンプルＡの第２の端面には、厚さ方向全体にわたって、サンプルＢの端面と同程度の圧縮応力が存在していることがわかった。【０２０６】
（カリウムイオンの分析）
次に、各サンプルＡ〜Ｃを用いて、第１の端面におけるカリウムイオン濃度の分析を行った。具体的には、各サンプルの第１の端面を対象に、ＥＤＸ法（エネルギー分散型Ｘ線分光法：Ｅｎｅｒｇｙ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ  Ｘ−ｒａｙ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）を用いたライン分析を実施した。【０２０７】
図２０〜図２２には、それぞれのサンプルで得られた濃度分析の結果を示す。なお、これらの図において、横軸は、第１の端面における第１の主表面からの距離であり、この距離は、０（第１の主表面）から、１３００μｍ（第２の主表面）まで変化する。また、縦軸（左軸）は、シリコンイオンで規格化したカリウムイオンの濃度（原子比）である。図２０および図２１においては、参考のため、右縦軸に、カリウムイオンの侵入深さのプロファイルを示している。この侵入深さは、ＥＤＸ法により測定された、第１の端面に垂直な方向でのカリウムイオンの侵入深さを表している。すなわち、この値は、第１の端面において、前述のように定義される距離の方向に沿った各位置で測定された、第１の端面からの深さ方向におけるカリウムイオンの侵入深さを表している。【０２０８】
なお、これらの分析は、各サンプルの第１の端面のいくつかの位置で実施したが、得られる結果は、ほぼ同じであった。【０２０９】
図２０の結果から、サンプルＡの場合、第１の端面におけるカリウムイオンの濃度は、第１の主表面から第２の主表面に沿って、略放物線状のプロファイルを示すことがわかる。すなわち、カリウムイオン濃度は、第１の主表面側および第２の主表面側では高く、両主表面の中間部分では、低くなる傾向にある。【０２１０】
ここで、サンプルＡの製造に用いたガラス基板に元来含まれるカリウムイオン濃度（Ｋ／Ｓｉ）は、バルク濃度で０．１１８、すなわち約０．１２である。一方、図２０のプロファイルにおいて、カリウムイオン濃度の最小値（深さ約６５０μｍでの値）は、０．１９〜０．２０である。従って、サンプルＡの場合、第１の端面には、全体にわたって、カリウムイオンが導入されていると言える。なお、このことは、カリウムイオンの侵入深さが第１の主表面からの距離にあまり依存しておらず、距離が６５０μｍの位置においても、カリウムイオンが２０μｍ程度まで導入されていることからも明らかである。ここで、Ｋ／Ｓｉのバルク濃度に対する、プロファイルのＫ／Ｓｉの最小値の比は、１．６である。【０２１１】
図２１には、サンプルＢの場合の分析結果を示す。サンプルＢの場合、第１の端面は、第１の主表面および第２の主表面と同様に、化学強化されている。従って、カリウムイオン濃度は、横軸の距離に依存せず、いずれの距離においても、ほぼ一定の高い値を示す。【０２１２】
一方、図２２に示すように、サンプルＣの場合は、ガラス基板に対して化学強化処理を実施してから、サンプルを切り出しているため、第１の端面には、カリウムイオンがほとんど導入されていない。すなわち、カリウムイオン濃度は、横軸の距離によらず、ガラス基板に元来含まれていたカリウムイオンの濃度が０．１２に等しくなっている。【０２１３】
このように、サンプルＡでは、化学強化処理後にサンプルを採取しているにも関わらず、端面にカリウムイオンが導入されていることが確認された。【０２１４】
（強度評価）
次に、各サンプルＡ〜Ｃを用いて、４点曲げ試験による強度評価を行った。【０２１５】
４点曲げ試験は、以下の２通りの方法（平曲げ試験および縦曲げ試験）で実施した。【０２１６】
（平曲げ試験）
図２３には、平曲げ試験装置の構成を模式的に示す。【０２１７】
図２３に示すように、平曲げ試験装置９００は、１組の支点部材９２０と、１組の荷重部材９３０とを有する。支点部材９２０の中心間距離Ｌ１は、３０ｍｍであり、荷重部材９３０の中心間距離Ｌ２は、１０ｍｍである。支点部材９２０および荷重部材９３０は、試験に供されるサンプルの幅（１０ｍｍ）に比べて、十分に長い全長（Ｙ方向の長さ）を有する。【０２１８】
試験の際には、２つの支点部材９２０の上に、サンプル９１０が水平に配置される。サンプル９１０は、それぞれの第２の端面９１８が、両支点部材９２０の中心から、等しい距離となるように配置される。また、サンプル９１０は、第１の主表面９１２または第２の主表面９１４が下向きになるようにして配置される。【０２１９】
次に、２つの荷重部材９３０が、両者の中心がサンプル９１０の中心と対応するようにして、サンプル９１０の上方に配置される。【０２２０】
次に、荷重部材９３０をサンプル９１０に押し付けることにより、サンプル９１０の上部から、サンプル９１０に荷重が印加される。ヘッド速度は、５ｍｍ／分である。試験の際の室内の温度は約２３℃及び相対湿度は約６０％である。このような試験により、サンプル９１０が破断した際の荷重から求められる最大引張応力を、平曲げ破断応力とする。【０２２１】
（縦曲げ試験）
図２４には、縦曲げ試験装置の構成を模式的に示す。【０２２２】
図２４に示すように、縦曲げ試験装置９５０は、１組の支点部材９７０と、１組の荷重部材９８０とを有する。支点部材９７０の中心間距離Ｌ１は、５０ｍｍであり、荷重部材９８０の中心間距離Ｌ２は、２０ｍｍである。支点部材９７０および荷重部材９８０は、試験に供されるサンプルの厚さ（１．３ｍｍ）に比べて、十分に長い全長（Ｙ方向の長さ）を有する。【０２２３】
試験の際には、２つの支点部材９７０の上に、サンプル９１０が水平に配置される。サンプル９１０は、それぞれの第２の端面９１８が、両支点部材９７０の中心から、等しい距離となるように配置される。また、サンプル９１０は、第１の端面９１６が上向きになるようにして配置される。サンプル９１０は、倒れないように支持される。この支持において、サンプル９１０と支持するための部材との間で摩擦が発生しないようにする。【０２２４】
次に、２つの荷重部材９８０が、両者の中心がサンプル９１０の中心と対応するようにして、サンプル９１０の上方に配置される。【０２２５】
次に、荷重部材９８０をサンプル９１０に押し付けることにより、サンプル９１０の上部から、サンプル９１０に荷重が印加される。ヘッド速度は、１ｍｍ／分である。試験の際の室内の温度は約２３℃及び相対湿度は約６０％である。このような試験により、サンプル９１０が破断した際の荷重から求められる最大引張応力を、縦曲げ破断応力とする。【０２２６】
（試験結果）
図２５には、サンプルＡ〜Ｃにおいて得られた平曲げ試験の結果（ワイブル分布図）をまとめて示す。図中の各サンプルでのワイブルプロットに対するフィッティングによる直線は、最小二乗法によって求めた。【０２２７】
図２５に示すように、サンプルＣでは、破断応力があまり高くはなく、良好な強度を示さないことがわかった。これに対して、サンプルＡおよびサンプルＢでは、ほぼ同等の良好な強度を示すことがわかった。【０２２８】
なお、一般に、ワイブル分布図において、直線の傾きは、サンプル間のばらつきと相関することが知られている。すなわち、サンプル間のばらつきが少ないほど、直線の傾きは急になると言える。【０２２９】
図２５に示す結果では、サンプルＡの直線の傾きは、サンプルＢに比べて急になっている。従って、サンプルＡでは、サンプルＢに比べて、サンプル間の強度のばらつきが少ないと言える。この理由は、サンプルＡにおいて、その端部となる内部ボイド列が、化学強化工程中においてガラス自身で覆われているため、傷が付きにくく、強度のバラツキが少なくなるためである。【０２３０】
次に、図２６には、サンプルＡ〜Ｃにおいて得られた縦曲げ試験の結果（ワイブル分布図）をまとめて示す。図中の各サンプルでのワイブルプロットに対するフィッティングによる直線は、最小二乗法によって求めた。【０２３１】
図２６に示すように、サンプルＣでは、破断応力があまり高くはなく、良好な強度を示さないことがわかった。これに対して、サンプルＡおよびサンプルＢでは、良好な強度を示すことがわかった。サンプルＡの破断応力がサンプルＢの破断応力よりも若干低いのは、前述した第１の端面における化学強化処理によるカリウムイオン濃度の違いがあるためである。【０２３２】
また、前述のように、サンプルＡの直線の傾きは、サンプルＢに比べて急になっていることから、サンプルＡでは、サンプルＢに比べて、サンプル間の強度のばらつきが少ないと言える。この理由は、サンプルＡにおいて、その端部となる内部ボイド列が、化学強化工程中においてガラス自身で覆われているため、傷が付きにくく、強度のバラツキが少なくなるためである。【０２３３】
以上のように、サンプルＡでは、ガラス基板の化学強化処理の際に、端面にカリウムイオンが導入されること、およびその結果として、サンプルＡは、良好な強度を示すことが確認された。【０２３４】
以上の結果から、ガラス管、ガラス物品に対する本発明において、同様の効果が得られる。【０２３５】
次に、本発明の他の実施例について説明する。【０２３６】
（他の実施例１）
前述の（サンプルＡの製造方法）に示したような方法で、３種のサンプルＥ、ＦおよびＧを製造した。【０２３７】
ただし、サンプルＥは、厚さｔが０．５ｍｍのガラス基板（ガラス素材）から製造した、また、サンプルＦは、厚さｔが０．８５ｍｍのガラス基板（ガラス素材）から製造した。これに対して、サンプルＧは、厚さｔが１．３ｍｍのガラス基板（ガラス素材）から製造した。すなわち、サンプルＧは、サンプルＡと同じ方法により製造した。【０２３８】
各サンプルＥ〜Ｇに対して、ＥＰＭＡ法（電子プローブ・マイクロ・アナライザー：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｐｒｏｂｅ  Ｍｉｃｒｏ  Ａｎａｌｙｚｅｒ）を用いて、前述の「第１の端面」におけるカリウムイオン濃度の分析を行った。【０２３９】
分析は、第１の端面のうち、以下の３箇所で実施した：
ガラス素材の第１の主表面に対応するいずれかの位置、すなわち長さ６０ｍｍの一方の辺に対応するいずれかの位置（「測定領域１」という）、
ガラス素材の第１の主表面に対応する位置から、サンプルの厚さ方向（ガラス素材の第２の主表面に向かう方向）に沿って１／４だけ移動したいずれかの位置（「測定領域２」という）、および
ガラス素材の第１の主表面に対応する位置から、サンプルの厚さ方向に沿って１／２だけ移動したいずれかの位置（「測定領域３」という）。【０２４０】
以下の表１には、サンプルＥ〜Ｇの各測定領域で得られたカリウム濃度の分析結果を示す。【０２４１】
【表１】
2017038869.tif 000003
カリウムイオン濃度は、シリコンイオンで規格化したカリウムイオンの濃度（原子比）、すなわちＣｓで示した。なお、厳密には、各測定領域の中でも、各測定領域の表面に対して、直交する深さ方向（サンプルの幅方向）にわずかに入った表面の近傍で、カリウムイオン濃度は最大となる。そこで、ここでは、各測定領域において、表面の近傍でＫの分析値が最大となる位置におけるＣｓ値を、その測定領域におけるＣｓとして採用した。【０２４２】
なお、ＥＰＭＡ法で得られるＣｓの値は、前述のＥＤＸ法の結果とは異なる場合がある。しかしながら、プロファイルの評価にあたっての影響はない。【０２４３】
また、表１には、各測定領域におけるカリウムイオンの侵入深さの値を同時に示した。この侵入深さは、深さ方向（サンプルの幅方向）に沿った、第１の端面からのカリウムイオンの変化がなくなる侵入深さを表す。【０２４４】
さらに、表１には、測定領域３において計算された、バルクのＣｓに対する各測定領域のＣｓの比（以下、「Ｃｓ比」という）を示した。【０２４５】
表１の結果から、サンプルＥ〜Ｇでは、第１の端面全体にカリウムイオンが導入されていること、およびカリウムイオンの濃度は、厚さの中央部分から第１の主表面に向かって増加するプロファイルを示すことが確認された。さらに、第１の端面におけるカリウムイオンの濃度は、サンプルに元来含まれるカリウムイオン濃度（バルク濃度）よりも、１．８倍以上大きいことが確認された。【０２４６】
（他の実施例２）
ソーダライムガラス製で、外径４０ｍｍ、管厚０．８５ｍｍ、全長３０ｃｍのガラス管に対して、Ｒｏｆｉｎ社（独国）のバーストレーザ（バースト数は４）を使用して、２０ｍｍピッチで面内ボイドを形成した。【０２４７】
バーストレーザの照射条件は、ガラス管の回転速度を８９．５ｒｐｍとして、レーザの出力が定格（５０Ｗ）の９０％、レーザの１つのバーストの周波数は３７．５ｋＨｚ、パルス幅は１５ピコ秒、１つのバースト幅は７５ナノ秒で、隣接する内面ボイドの中心間距離は５μｍとした。レーザの照射回数は、各面内ボイド領域において、１回のみとした。【０２４８】
さらに、化学強化処理を行った。この化学強化処理は、ガラス管全体を、硝酸カリウム溶融塩中に浸漬させることにより行った。処理温度は、４００℃、４２０℃、４５０℃の３種類として、処理時間はそれぞれ６時間、８時間、１０時間とした。【０２４９】
ガラス管は、化学強化処理の後でも、面内ボイド列に沿って、分離することはなかった。【０２５０】
化学強化処理後のガラス管の分離は、内面ボイド列の１点にバーナにより加熱することによって行った。加熱開始後１〜２秒後に、端面も問題なく分離することを確認した。【０２５１】
本願は、２０１５年９月４日に出願した日本国特許出願２０１５−１７５１７８号に基づく優先権を主張するものであり、同日本国出願の全内容を本願に参照により援用する。
【符号の説明】
【０２５２】
１１０      ガラス素材
１１２      第１の主表面
１１４      第２の主表面
１１６      端面
１３０、１３１、１３２  面内ボイド領域
１３８      表面ボイド
１３８Ａ、１３８Ｂ  表面ボイド列
１５０      内部ボイド列
１５８      ボイド
１６０、１６１、１６２  ガラスピース
１７０      仮想端面
１７５      ガラス管
３８０      第１のガラス物品
３８２      第１の主表面
３８４      第２の主表面
３８６（３８６−１〜３８６−２）  端面
４１５      第１のガラス管
４１７      第１の主表面
４１９      第２の主表面
４２０（４２０−１〜４２０−２）  端面
４３１      面内ボイド領域
４６１      ガラスピース
８００      ガラス基板
８０２      第１の主表面
８３１、８３２  面内ボイド領域
８８０      サンプル
９００      平曲げ試験装置
９１０      サンプル
９１２      第１の主表面
９１４      第２の主表面
９１８      第２の端面
９２０      支点部材
９３０      荷重部材
９５０      縦曲げ試験装置
９１６      第１の端面
９１８      第２の端面
９７０      支点部材
９８０      荷重部材
【図１】
2017038869.tif 000004
【図２】
2017038869.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2017038869.tif 000009
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【国際調査報告】
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2017038869.tif 000031
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