JP2013119495A - 強化ガラス板の切断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】切り出された強化ガラスパネルの寸法不良の抑制。
【解決手段】圧縮応力が残留する表面層及び裏面層と、その間に形成され引張応力が残留する中間層とを有する強化ガラス板を、照射されるレーザ光の照射領域を移動させることで切断する強化ガラス板の切断方法。レーザ光に対する強化ガラス板の吸収係数をα（ｃｍ^−１）、強化ガラス板の厚さをｔ（ｃｍ）として、０＜α×ｔ≦３．０の式を満たす。強化ガラス板のレーザ光の照射領域に、レーザ光の入射側から気体を吹き付けて冷却し、強化ガラス板が載置されるガラス保持部の外縁から当該外縁の外側に位置する強化ガラス板の切断線までのギャップを所定の正の値以下とする。
【選択図】図６

Description

本発明は強化ガラス板の切断方法に関し、特にレーザ光による内部加熱を利用した強化ガラス板の切断方法に関する。

携帯電話や携帯情報端末（ＰＤＡ：Personal Data Assistance）などの携帯機器では、ディスプレイのカバーや基板にガラス板が使用されている。携帯機器における薄型化・軽量化の要求から、ガラス板についても強度の高い強化ガラス板を用いることにより、薄型化・軽量化が図られるようになってきた。

ところで、ガラス板の切断は、通常、ダイヤモンド等の硬質のローラやチップにより、主面に機械的にスクライブ線を導入し、当該スクライブ線に沿って折曲力を加えることによりなされる。このような手法では、スクライブ線の導入により、ガラス板の切断端面に多数の微細クラックが生成されることになる。従って、強化ガラス板であるにもかかわらず、切断端部に充分な強度が得られないという問題があった。

このような問題に対し、近年、レーザ光により強化ガラス板の内部を加熱し、強化ガラス板の主面でなく端面に導入した初期クラックの伸展を制御することにより、強化ガラス板を切断する方法が開発された。このようなレーザ光を用いた切断では、従来のように、強化ガラス板の主面にスクライブ線を導入する必要がない。そのため、切断端面に上述の微細クラックが生成されることもなく、高強度の強化ガラス板を得ることができる。特許文献１には、レーザ光によりガラス板を切断する方法が開示されている。

国際公開第２０１０／１２６９７７号

発明者は、レーザ光を用いた強化ガラス板の切断に関し、以下の課題を見出した。
レーザ光の照射領域に空気を吹き付けて冷却しつつ強化ガラス板を切断する場合、強化ガラス板のたわみにより、切断線が切断予定線から外れ、切り出された強化ガラスパネルが寸法不良となるおそれがあった。

本発明は、上記に鑑みなされたものであって、切り出された強化ガラスパネルの寸法不良を抑制した強化ガラス板の切断方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様に係る強化ガラス板の切断方法は、
圧縮応力が残留する表面層及び裏面層と、当該表面層及び裏面層との間に形成され、引張応力が残留する中間層とを有する強化ガラス板を、当該強化ガラス板に照射されるレーザ光の照射領域を移動させることで切断する強化ガラス板の切断方法であって、
前記強化ガラス板と前記レーザ光とは、前記レーザ光に対する前記強化ガラス板の吸収係数をα（ｃｍ^−１）、前記強化ガラス板の厚さをｔ（ｃｍ）として、０＜α×ｔ≦３．０の式を満たし、
前記強化ガラス板の前記レーザ光の照射領域に、前記レーザ光の入射側から気体を吹き付けて冷却し、
前記強化ガラス板が載置されるガラス保持部の外縁から当該外縁の外側に位置する前記強化ガラス板の切断線までのギャップを所定の正の値以下とすることを特徴とするものである。

本発明の第２の態様に係る強化ガラス板の切断方法は、前記第１の態様において、
前記所定の正の値が２０ｍｍであることを特徴とするものである。

本発明の第３の態様に係る強化ガラス板の切断方法は、前記第１の態様において、
前記中間層の残留引張応力が小さくなるにつれて、前記所定の正の値を小さくすることを特徴とするものである。

本発明の第４の態様に係る強化ガラス板の切断方法は、前記第３の態様において、
前記中間層の残留引張応力が２０ＭＰａ以下である場合、前記所定の正の値を１５ｍｍとすることを特徴とするものである。

本発明の第５の態様に係る強化ガラス板の切断方法は、前記第１〜４のいずれか一つの態様において、
前記強化ガラス板の前記レーザ光の照射領域に、前記レーザ光の出射側からも気体を吹き付けて冷却することを特徴とするものである。

本発明の第６の態様に係る強化ガラス板の切断方法は、前記第１〜５のいずれか一つの態様において、
前記強化ガラス板の厚さｔ（ｃｍ）が０．０１〜０．２ｃｍであることを特徴とするものである。

本発明により、切り出された強化ガラスパネルの寸法不良を抑制した強化ガラス板の切断方法を提供することができる。

レーザ光を照射する前の強化ガラス板の断面図である。 レーザ光を照射する前の強化ガラス板の残留応力の分布を示す模式図である。 強化ガラス板の切断方法を説明するための斜視図である。 図３のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 図３のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。 実施の形態１に係る強化ガラス板の切断方法を説明するための図である。 実施の形態１に係る強化ガラス板の切断方法に用いる冷却ノズルの断面図である。 実施の形態１に係る強化ガラス板の切断方法に用いる冷却ノズルの断面図である。 切り出された強化ガラスパネルの形状を示している。 強化ガラス板の切断条件及び切断結果を示す表である。 寸法誤差の最大値δｍａｘのギャップ依存性を示すグラフである。 実施の形態２に係る強化ガラス板切断装置を説明するための図である。

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。

（実施の形態１）
まず、図１〜５を参照して、強化ガラス板の構造、及び強化ガラス板の切断方法について説明する。
まず、図１、２を参照して、強化ガラス板の構造について説明する。図１は、レーザ光を照射する前の強化ガラス板１０の断面図である。図１において、矢印の方向は、残留応力の作用方向を示し、矢印の大きさは、応力の大きさを示す。図１に示すように、強化ガラス板１０は、表面層１３及び裏面層１５と、表面層１３と裏面層１５との間に設けられた中間層１７とを有する。表面層１３及び裏面層１５には、下記の風冷強化法や化学強化法により圧縮応力が残留している。また、その反作用として、中間層１７には引張応力が残留している。

強化ガラス板１０は、例えば風冷強化法や化学強化法などで作製される。強化用のガラスの種類は、用途に応じて選択される。例えば、自動車用窓ガラスや建築用窓ガラス、ＰＤＰ（Plasma Display Panel）用のガラス基板、カバーガラスの場合、強化用のガラスとしては、ソーダライムガラスが用いられる。

風冷強化法は、軟化点付近の温度のガラスを表面及び裏面から急冷し、ガラスの表面及び裏面と内部との間に温度差をつけることで、圧縮応力が残留する表面層及び裏面層を形成する。風冷強化法は、厚いガラスを強化するのに好適である。

化学強化法は、ガラスの表面及び裏面をイオン交換し、ガラスに含まれる小さなイオン半径のイオン（例えば、Ｌｉイオン、Ｎａイオン）を、大きなイオン半径のイオン（例えば、Ｋイオン）に置換することで、圧縮応力が残留する表面層及び裏面層を形成する。化学強化法は、アルカリ金属元素を含むソーダライムガラスを強化するのに好適である。

図２は、レーザ光を照射する前の強化ガラス板の残留応力の分布を示す模式図である。
図２に示すように、表面層１３及び裏面層１５に残留する圧縮応力（＞０）は、強化ガラス板１０の表面１２及び裏面１４から内部に向けて徐々に小さくなる傾向がある。また、中間層１７に残留する引張応力（＞０）は、ガラスの内部から表面１２及び裏面１４に向けて徐々に小さくなる傾向がある。

図２において、ＣＳは表面層１３や裏面層１５における最大残留圧縮応力（表面圧縮応力）（＞０）、ＣＴは中間層１７における内部残留引張応力（中間層１７の残留引張応力の平均値）（＞０）、ＤＯＬは表面層１３及び裏面層１５の厚さをそれぞれ示す。最大残留圧縮応力ＣＳや内部残留引張応力ＣＴ、表面層１３及び裏面層１５の厚さＤＯＬは、強化処理条件で調節可能である。例えば、最大残留圧縮応力ＣＳや内部残留引張応力ＣＴ、表面層１３及び裏面層１５の厚さＤＯＬは、風冷強下法の場合、ガラスの冷却速度などで調節可能である。また、最大残留圧縮応力ＣＳ、内部残留引張応力ＣＴ、表面層１３及び裏面層１５の厚さＤＯＬは、化学強化法の場合、ガラスを処理液（例えば、ＫＮＯ_３溶融塩）に浸漬してイオン交換するので、処理液の濃度や温度、浸漬時間などで調節可能である。なお、本実施の形態の表面層１３及び裏面層１５は、同じ厚さＤＯＬ及び最大残留圧縮応力ＣＳを有するが、異なる厚さや最大残留圧縮応力を有してもよい。

図３は、強化ガラス板の切断方法を説明するための図である。図３に示すように、強化ガラス板１０の表面１２にレーザ光２０を照射し、強化ガラス板１０の表面１２上で、レーザ光２０の照射領域２２を移動（走査）させることで、強化ガラス板１０に応力を印加して、強化ガラス板１０を切断する。

強化ガラス板１０の端部には、切断開始位置に、初期クラックが予め形成されている。初期クラックの形成方法は、一般的な方法であって良く、例えばカッタやヤスリ、レーザで形成される。なお、上述の通り、レーザ光を用いた内部加熱切断では、強化ガラス板１０の表面１２に、切断予定線に沿ったスクライブ線（溝線）を形成する必要がない。

強化ガラス板１０の表面１２上において、レーザ光２０の照射領域２２は、強化ガラス板１０の端部から内側に向けて、切断予定線に沿って、直線状や曲線状に移動される。これによって、強化ガラス板１０の端部から内側に向けてクラック３０を伸展させ、強化ガラス板１０を切断する。

強化ガラス板１０の表面１２上において、レーザ光２０の照射領域２２を移動させるため、強化ガラス板１０を支持する保持具を、移動又は回転してもよいし、レーザ光２０の光源を移動してもよい。また、レーザ光２０の経路の途中に設けられるミラーを回転してもよい。

強化ガラス板１０の表面１２上において、レーザ光２０の照射領域２２は、強化ガラス板１０の厚さや、最大残留圧縮応力ＣＳ、内部残留引張応力ＣＴ、表面層１３や裏面層１５の厚さＤＯＬ、レーザ光２０の光源の出力などに応じた速度で移動される。

レーザ光２０の光源としては、特に限定されないが、例えば、ＵＶレーザ（波長：３５５ｎｍ）、グリーンレーザ（波長：５３２ｎｍ）、半導体レーザ（波長：８０８ｎｍ、９４０ｎｍ、９７５ｎｍ）、ファイバーレーザ（波長：１０６０〜１１００ｎｍ）、ＹＡＧレーザ（波長：１０６４ｎｍ、２０８０ｎｍ、２９４０ｎｍ）などが挙げられる。レーザ光２０の発振方式に制限はなく、レーザ光を連続発振するＣＷレーザ、レーザ光を断続発振するパルスレーザのいずれも使用可能である。また、レーザ光２０の強度分布に制限はなく、ガウシアン型であっても、トップハット型であってもよい。

光源から出射されたレーザ光２０は、集光レンズなどで集光され、強化ガラス板１０の表面１２に結像される。レーザ光２０の集光位置は、強化ガラス板１０の表面１２を基準として、レーザ光源側であってもよいし、裏面１４側であってもよい。また、加熱温度が高くなりすぎない、すなわち徐冷点以下を保てる集光面積であれば、レーザ光２０の集光位置は強化ガラス板１０中であってもよい。

レーザ光２０の光軸は、強化ガラス板１０の表面１２において、例えば図３に示すように表面１２と直交していてもよいし、表面１２と斜めに交わっていてもよい。

レーザ光２０に対する強化ガラス板１０の吸収係数をα（ｃｍ^−１）、強化ガラス板１０の厚さをｔ（ｃｍ）として、強化ガラス板１０とレーザ光２０とが、０＜α×ｔ≦３．０の式を満たす場合、レーザ光２０のみの作用ではなく、中間層１７の残留引張応力によるクラックの伸展を利用して強化ガラス板１０を切断することができる。すなわち、上記条件で、レーザ光２０の照射領域２２における中間層１７を徐冷点以下の温度で加熱することによって、中間層１７の残留引張応力によって強化ガラス板１０に生じるクラック３０の伸展を制御して、残留引張応力によるクラック３０によって強化ガラス板１０を切断することが可能となる。なお、中間層１７を徐冷点以下の温度で加熱するのは、徐冷点を超えて加熱すると、レーザ光が通過する短時間でもガラスが高温となり粘性流動が発生しやすい状態となるため、この粘性流動によりレーザ光によって発生させた圧縮応力が緩和されるからである。

強化ガラス板１０に入射する前のレーザ光２０の強度をＩ_０とし、強化ガラス板１０中を距離Ｌ（ｃｍ）だけ移動したときのレーザ光２０の強度をＩとすると、Ｉ＝Ｉ_０×ｅｘｐ（−α×Ｌ）の式が成立する。この式は、ランベルト・ベールの法則と呼ばれるものである。

α×ｔを０より大きく３．０以下とすることで、レーザ光２０が、強化ガラス板１０の表面で吸収されずに内部にまで到達するようになるため、強化ガラス板１０の内部を十分に加熱できる。その結果、強化ガラス板１０に生じる応力は、図１に示す状態から、図４や図５に示す状態に変化する。

図４は、図３のＡ−Ａ線に沿った断面図であって、レーザ光の照射領域を含む断面図である。図５は、図３のＢ−Ｂ線に沿った断面図であって、図４に示す断面よりも後方の断面である。ここで、「後方」とは、レーザ光２０の走査方向後方を意味する。図４及び図５において、矢印の方向は、応力の作用方向を示し、矢印の長さは、応力の大きさを示す。

レーザ光２０の照射領域２２における中間層１７では、レーザ光２０の強度が十分に高いので、温度が周辺に比べて高くなり、図１及び図２に示す残留引張応力よりも小さい引張応力、又は、圧縮応力が生じる。残留引張応力よりも小さい引張応力、又は、圧縮応力が生じている部分では、クラック３０の伸展が抑制される。クラック３０の伸展を確実に防止するため、図４に示すように、圧縮応力が生じていることが好ましい。

なお、図４に示すように、レーザ光２０の照射領域２２における表面層１３や裏面層１５では、図１及び図２に示す残留圧縮応力よりも大きい圧縮応力が生じているので、クラック３０の伸展が抑制されている。

図４に示す圧縮応力との釣り合いのため、図４に示す断面よりも後方の断面では、図５に示すように、中間層１７に引張応力が生じる。この引張応力は、残留引張応力よりも大きく、引張応力が所定値に達している部分に、クラック３０が形成される。クラック３０は強化ガラス板１０の表面１２から裏面１４まで貫通しており、図３に示す切断は所謂フルカット切断である。

この状態で、レーザ光２０の照射領域２２を移動させると、照射領域２２の位置に追従するようにクラック３０の先端位置が移動する。すなわち、図３に示す切断方法では、強化ガラス板１０を切断する際に、レーザ光の走査方向後方に発生する引張応力（図５参照）によりクラック３０の伸展方向を制御し、レーザ光が照射されている領域に発生する圧縮応力（図４参照）を用いて、クラック３０の伸展をおさえながら切断している。よって、クラック３０が切断予定線から外れて自走することを抑制することができる。

ガラスは、用途によっては、高い透明度が要求されるので、使用レーザ波長が可視光の波長領域に近い場合はα×ｔは０に近い程よい。しかし、α×ｔは、小さすぎると吸収効率が悪くなるので、好ましくは０．０００５以上（レーザ光吸収率０．０５％以上）、より好ましくは０．００２以上（レーザ光吸収率０．２％以上）、さらに好ましくは０．００４以上（レーザ光吸収率０．４％以上）である。

ガラスは、用途によっては、逆に低い透明度が要求されるので、使用レーザ波長が可視光の波長領域に近い場合はα×ｔは大きい程よい。しかし、α×ｔが大きすぎるとレーザ光の表面吸収が大きくなるのでクラック伸展を制御できなくなる。このため、α×ｔは、好ましくは３．０以下（レーザ光吸収率９５％以下）、より好ましくは０．１以下（レーザ光吸収率１０％以下）、さらに好ましくは０．０２以下（レーザ光吸収率２％以下）である。

ところで、中間層１７の内部残留引張応力ＣＴが３０ＭＰａ以上になると、中間層１７の残留引張応力のみで、強化ガラス板１０に形成されたクラックが自然に伸展する（自走する）ことが分かっている。そこで、切断に使用される引張応力のうち、中間層１７の残留引張応力が、レーザ光２０によって発生する引張応力よりも支配的となるように、内部残留引張応力ＣＴは、１５ＭＰａ以上であることが好ましい。これによって、強化ガラス板１０の内部において、引張応力が所定値に達する位置、即ち、クラック３０の先端位置と、レーザ光２０の位置との間の距離が十分に短くなるので、切断精度を向上できる。

中間層１７の内部残留引張応力ＣＴは、より好ましくは３０ＭＰａ以上、さらに好ましくは４０ＭＰａ以上である。内部残留引張応力ＣＴが３０ＭＰａ以上であると、切断に使用される引張応力は中間層１７の残留引張応力のみとなり、切断線の軌跡精度をさらに向上できる。

吸収係数αは、レーザ光２０の波長、強化ガラス板１０のガラス組成などで定まる。例えば、強化ガラス板１０中の酸化鉄（ＦｅＯ、Ｆｅ_２Ｏ_３、Ｆｅ_３Ｏ_４を含む）の含有量、酸化コバルト（ＣｏＯ、Ｃｏ_２Ｏ_３、Ｃｏ_３Ｏ_４を含む）の含有量、酸化銅（ＣｕＯ、Ｃｕ_２Ｏを含む）の含有量が多くなる程、１０００ｎｍ付近の近赤外線波長領域での吸収係数αが大きくなる。さらに、強化ガラス板１０中の希土類元素（例えばＹｂ）の酸化物の含有量が多くなる程、希土類原子の吸収波長付近で吸収係数αが大きくなる。

１０００ｎｍ付近の近赤外線波長領域での吸収係数αは、用途に応じて設定される。例えば、自動車用窓ガラスの場合、吸収係数αは３ｃｍ^−１以下であることが好ましい。また、建築用窓ガラスの場合、吸収係数αは０．６ｃｍ^−１以下であることが好ましい。また、ディスプレイ用ガラスの場合、吸収係数αは０．２ｃｍ^−１以下であることが好ましい。

レーザ光２０の波長は、２５０〜５０００ｎｍであることが好ましい。レーザ光２０の波長を２５０〜５０００ｎｍとすることで、レーザ光２０の透過率と、レーザ光２０による加熱効率とを両立できる。レーザ光２０の波長は、より好ましくは３００〜４０００ｎｍ、さらに好ましくは８００〜３０００ｎｍである。

強化ガラス板１０中の酸化鉄の含有量は、強化ガラス板１０を構成するガラスの種類によるが、ソーダライムガラスの場合、例えば０．０２〜１．０質量％である。この範囲で酸化鉄の含有量を調節することで、１０００ｎｍ付近の近赤外線波長領域でのα×ｔを所望の範囲に調節可能である。酸化鉄の含有量を調節する代わりに、酸化コバルトや酸化銅、希土類元素の酸化物の含有量を調節してもよい。

強化ガラス板１０の厚さｔは、用途に応じて設定されるが、０．０１〜０．２ｃｍであることが好ましい。化学強化ガラスの場合、厚さｔを０．２ｃｍ以下とすることで、内部残留引張応力ＣＴを十分に高めることができる。一方、厚さｔが０．０１ｃｍ未満になると、ガラスに化学強化処理を施すことが難しい。厚さｔは、より好ましくは０．０３〜０．１５ｃｍ、さらに好ましくは０．０５〜０．１５ｃｍである。

さらに、本実施の形態に係る強化ガラス板の切断方法について詳細に説明する。図６は、本実施の形態に係る強化ガラス板の切断方法を説明するための図である。図６は、強化ガラス板１０を上面から見た図である。

強化ガラス板１０の内部に示す太線は、上記で説明した切断方法を用いて、強化ガラス板１０から強化ガラスパネル４０を切り出すための切断予定線３５を示している。
また、強化ガラス板１０の内部に示す点線は、ガラス板１０を保持するガラス保持部（吸着テーブル）６２である。ガラス保持部６２としては、真空吸着テーブルが一般的である。

強化ガラスパネル４０は、所定の曲率半径Ｒを有する４つのコーナー部Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、及び直線部４１、４２、４３、４４を有する四角形状である。なお、図６に示す強化ガラスパネル４０の形状は一例であり、他の任意の形状の強化ガラスパネル４０を強化ガラス板１０から切り出す場合にも、本実施の形態に係る強化ガラスの切断方法を用いることができる。

強化ガラス板１０から強化ガラスパネル４０を切り出す際は、切断予定線３５を通過するようにレーザ光を走査する。具体的には、直線部４１の延長上の端面に位置する切断開始位置４５からレーザ光の走査を開始する。そして、直線部４１、コーナー部Ｃ１、直線部４２、コーナー部Ｃ２、直線部４３、コーナー部Ｃ３、直線部４４、コーナー部Ｃ４、を経由して、コーナー部Ｃ４と直線部４１との接続点である切断終了位置４６までレーザ光を走査する。このとき、図６に示すように、切断線（つまり切断予定線３５）と、ガラス保持部６２の外縁との距離（ギャップ）Ｇ１で切断されている。また、切断開始位置４５、つまり強化ガラス板１０の端部には初期クラックが予め形成されている。初期クラックは、例えばカッタ、ヤスリ、レーザで形成することができる。

また、本実施の形態に係る強化ガラス板の切断方法では、レーザ光２０の照射領域２２に空気を吹き付けることにより冷却している。図７は、実施の形態１に係る強化ガラス板の切断方法に用いる冷却ノズルの断面図である。図７に示す冷却ノズル２８により、強化ガラス板１０の表面１２に気体を吹き付ける。図７に示すように、冷却ノズル２８は、内部を気体（空気や窒素など）が矢印方向へ流れるように、テーパー状の空洞が形成されている。ここで、冷却ノズル２８の軸はレーザ光の光軸と一致しており、レンズ２５で集光されたレーザ光２０は、冷却ノズル２８の内部を通過し、冷却ノズル２８の先端に設けられた直径φｎの開口部から出射する。また、レーザ光の照射領域の移動と同期して（つまり、レーザ光と同じ走査速度で）移動することができる。このような構成により、レーザ照射部が気体により冷却される。この冷却により、図３に示したクラック３０の先端位置と、レーザ光２０の照射領域２２との間の距離が短くなり、切断精度が向上する。

冷却ノズル２８の開口部の直径φｎ、及び冷却ノズル２８の先端と強化ガラス板１０の表面１２とのギャップＧ２は任意に決定することができる。ここで、冷却ノズル２８の開口部の直径φｎが小さい程、強化ガラス板１０に吹き付けられる気体の流速が速くなり、強化ガラス板１０の表面１２における冷却能力が向上する。また、冷却ノズル２８の先端と強化ガラス板１０の表面との距離Ｇ２が小さい程、強化ガラス板１０の表面１２における冷却能力が向上する。

発明者は、切断線（つまり切断予定線３５）と、ガラス保持部６２の外縁との距離（ギャップ）Ｇ１が大きくなると、強化ガラス板１０がたわみ、切断線が切断予定線３５からはみ出し、切り出された強化ガラスパネル４０が寸法不良となるおそれがあることを見出した。このように、ガラス保持部６２の外縁とのギャップＧ１が大きくなると、強化ガラス板１０がたわむこのとの主たる原因は、上述のレーザ光２０の照射領域２２への空気の吹き付けであると考えられる。

そこで、本実施の形態に係る強化ガラス板の切断方法では、切断線とガラス保持部６２の外縁とのギャップＧ１を所定の正の値以下とする。好ましくは、２０ｍｍ以下とする。
さらに、強化ガラス板１０の残留引張応力ＣＴが小さい程、上記ギャップＧ１を小さくする。特に、残留引張応力ＣＴが２５ＭＰａ以下の場合、ギャップＧ１を１５ｍｍ以下、さらに好ましくは１０ｍｍ以下とする。
これにより、切断予定線３５からのずれ量を抑制することができる。
以上で説明した本実施の形態に係る強化ガラスの切断方法により、切り出された強化ガラスパネルの寸法不良を抑制することができる。

なお、図８に示すように、レーザ光が照射される強化ガラス板１０の表面１２側から冷却ノズル２８により空気を吹き付けるのと同様に、強化ガラス板１０の裏面１４側からも冷却ノズル２９により空気を吹き付けることにより、たわみを軽減できると考えられる。冷却ノズル２９の構成は冷却ノズル２８と同様であるから説明を省略する。

以下、本発明の具体的な実施例について説明する。実施例１では、切断線とガラス保持部６２の外縁とのギャップＧ１と設計寸法からのずれ量（寸法誤差）との関係を説明する。なお、幅方向のギャップと長手方向のギャップとは同一の値を有している。

＜実施例１＞
実施例１では、板厚が１．１ｍｍ、表面圧縮応力ＣＳが７５６ＭＰａ、表面層及び裏面層それぞれの厚さＤＯＬが３０．５μｍ、残留引張応力ＣＴが２２ＭＰａの強化ガラス板（サンプルＡ）と、板厚が１．１ｍｍ、表面圧縮応力ＣＳが７１６ＭＰａ、表面層及び裏面層それぞれの厚さＤＯＬが６８．８μｍ、残留引張応力ＣＴが５１ＭＰａの強化ガラス板（サンプルＢ）と、を用いた。

図９は、切り出された強化ガラスパネルの形状を示している。図９に示すように、この強化ガラスパネルは、長さＬ、幅Ｗの設計寸法を有している。本実施例では、強化ガラス板の設計寸法（長さＬ、幅Ｗ）を変化させることにより、幅２５ｍｍ×長さ４０ｍｍのガラス保持部の外縁とのギャップＧ１を変化させ、寸法誤差δについて評価した。
また、図９に示す通り、コーナー部と直線部との境界付近の幅Ｗ１、Ｗ３、長手方向中央部の幅Ｗ２、コーナー部と直線部との境界付近の長さＬ１、Ｌ３、幅方向中央部の長さＬ２の合計６つの寸法を、ノギスを用いて測定した。そして、各寸法について寸法誤差δを計算した。

強化ガラス板の残留引張応力ＣＴは、表面応力計ＦＳＭ−６０００（折原製作所製）にて表面圧縮応力ＣＳ及び圧縮応力層（表面層及び裏面層）の厚さＤＯＬを測定し、その測定値と、強化ガラス板の厚さｔとから以下の式１を用いて計算した。
ＣＴ＝（ＣＳ×ＤＯＬ）／（ｔ−２×ＤＯＬ） ・・・式１

強化ガラス板を、図６を参照して説明した切断方法により切断した。強化ガラス板の端部の切断開始位置には、初期クラックを予め形成し、強化ガラス板の表面には、スクライブ線を形成しなかった。レーザ光の光源は、ファイバーレーザ（中心波長帯：１０７０ｎｍ）とした。

図１０は、強化ガラス板の切断条件及び切断結果を示す表である。図１０の表には、各サンプルＮｏ．Ａ１〜Ａ３（サンプルＡ）、Ｂ１〜Ｂ３（サンプルＢ）を切断する際の条件が示されている。具体的には、表の左列から順に、サンプル番号、保持部寸法（幅Ｗ（ｍｍ）×長さＬ（ｍｍ））、パネル寸法（幅Ｗ（ｍｍ）×長さＬ（ｍｍ））、ギャップ（ＧＡＰ）（ｍｍ）の切断条件と、幅（Ｗ１〜Ｗ３）の寸法誤差の最小値δＷｍｉｎ（ｍｍ）、幅（Ｗ１〜Ｗ３）の寸法誤差の最大値δＷｍａｘ（ｍｍ）、長さ（Ｌ１〜Ｌ３）の寸法誤差の最小値δＬｍｉｎ（ｍｍ）、長さ（Ｌ１〜Ｌ３）の寸法誤差の最大値δＬｍａｘ（ｍｍ）、寸法誤差幅Δδ（ｍｍ）、最大寸法誤差δｍａｘ（ｍｍ）、幅（Ｗ１〜Ｗ３）の寸法誤差及び長さ（Ｌ１〜Ｌ３）の寸法誤差の平均値δａｖｇ（ｍｍ）の切断結果が示されている。

図１０の表に示された数値について左列から順に説明する。
まず、切断条件（保持部寸法、パネル寸法、ギャップ）について説明する。
保持部寸法は、全てのサンプルについて、幅Ｗ＝２５ｍｍ、長さＬ＝４０ｍｍとした。
実施例１では、ギャップの値を変化させるために、パネル寸法を変化させた。図１０に示すように、パネル寸法は、サンプルＡ１、Ｂ１については、幅Ｗ＝３５ｍｍ、長さＬ＝５０ｍｍとし、サンプルＡ２、Ｂ２については、幅Ｗ＝４５ｍｍ、長さＬ＝６０ｍｍとし、サンプルＡ３、Ｂ３については、幅Ｗ＝５５ｍｍ、長さＬ＝８０ｍｍとした。
従って、ギャップ（ＧＡＰ）は、サンプルＡ１、Ｂ１については５ｍｍ、サンプルＡ２、Ｂ２については１０ｍｍ、サンプルＡ３、Ｂ３については２０ｍｍとした。

なお、図１０には示されていないが、全てのサンプルについて、レーザ光のビーム径は０．１ｍｍとし、レーザ光の走査速度は１ｍｍ／ｓとした。
また、全てのサンプルについて、レーザ光照射側から直径１ｍｍφのノズルを用いて、流量１５Ｌ／ｍｉｎの空気を吹き付けた。ここで、強化ガラス板とノズル先端との距離（ギャップ）は２ｍｍとした。
さらに、コーナー部Ｃ１〜Ｃ４の４箇所については、それぞれ強化ガラス板１０の裏面１４側からも固定された直径１ｍｍφのノズルを用いて、流量１５Ｌ／ｍｉｎの空気を吹き付けた。

次に、切断結果（幅の寸法誤差の最小値δＷｍｉｎ、幅の寸法誤差の最大値δＷｍａｘ、長さの寸法誤差の最小値δＬｍｉｎ、長さの寸法誤差の最大値δＬｍａｘ、寸法誤差幅Δδ、最大寸法誤差δｍａｘ、寸法誤差の平均値δａｖｇ）について説明する。

寸法誤差幅Δδは、幅の寸法誤差δＷと長さの寸法誤差δＬのうち最大のものと最小のものとの差で定義される。具体的には、図１０の幅の寸法誤差の最大値δＷｍａｘ（ｍｍ）と長さの寸法誤差の最大値δＬｍａｘ（ｍｍ）の大きい方と、幅の寸法誤差の最小値δＷｍｉｎ（ｍｍ）と長さの寸法誤差の最小値δＬｍｉｎ（ｍｍ）の小さい方との差である。例えば、サンプルＡ１の場合、寸法誤差幅Δδは、長さの寸法誤差の最大値δＬｍａｘ＝０．０７ｍｍと幅の寸法誤差の最小値δＷｍｉｎ＝−０．０１ｍｍとの差０．０８ｍｍとなる。

また、最大寸法誤差δｍａｘは、幅の寸法誤差の絶対値と長さの寸法誤差の絶対値うち最大のものである。具体的には、図１０の幅の寸法誤差の最大値δＷｍａｘ（ｍｍ）の絶対値と長さの寸法誤差の最大値δＬｍａｘ（ｍｍ）の絶対値の大きい方である。例えば、サンプルＡ１の場合、最大寸法誤差δｍａｘは、長さの寸法誤差の最大値δＬｍａｘ＝０．０７ｍｍとなる。

図１０に示すように、サンプルＡ（残留引張応力ＣＴ＝２２ＭＰａ）、サンプルＢ（残留引張応力ＣＴ＝５１ＭＰａ）のいずれにおいても、ギャップが２０ｍｍになると、寸法誤差幅Δδ（ｍｍ）、寸法誤差の最大値δｍａｘ（ｍｍ）のいずれもが大きくなる。特に、サンプルＡでは、この傾向が顕著である。また、ギャップが５ｍｍと１０ｍｍとの場合を比較すると、サンプルＡ、サンプルＢともにほとんど変化がない上、値自体も小さく、良好である。なお、寸法誤差の平均値δａｖｇは参考までに掲載しているが、寸法精度を評価する観点からは、寸法誤差幅Δδ（ｍｍ）、寸法誤差の最大値δｍａｘ（ｍｍ）のいずれかを用いることが好ましい。

図１１は、寸法誤差の最大値δｍａｘのギャップ依存性を示すグラフである。図１１の横軸はギャップ（ｍｍ）、縦軸は寸法誤差の最大値δｍａｘ（ｍｍ）を示している。図１１において、三角印はサンプルＡ（残留引張応力ＣＴ＝２２ＭＰａ）、菱形印はサンプルＢ（残留引張応力ＣＴ＝５１ＭＰａ）を示している。

図１０の表において説明したように、サンプルＡ、サンプルＢのそれぞれについて、ギャップが２０ｍｍになると、寸法誤差幅Δδ（ｍｍ）、寸法誤差の最大値δｍａｘ（ｍｍ）のいずれもが大きくなる。特に、サンプルＡでは、この傾向が顕著である。また、ギャップが１０ｍｍ以下では、サンプルＡ、サンプルＢともに良好である。

図１１の結果から、サンプルＡにおいて寸法誤差の最大値δｍａｘ（ｍｍ）を０．１ｍｍ以下とするには、ギャップを２０ｍｍ以下とすればよい。サンプルＢにおいて寸法誤差の最大値δｍａｘ（ｍｍ）を０．１ｍｍ以下とするには、ギャップを１５ｍｍ以下、さらに好ましくは１０ｍｍ以下とすればよい。つまり、残留引張応力ＣＴが２５ＭＰａ以下である場合、前記ギャップを１５ｍｍ以下、さらに好ましくは１０ｍｍ以下とすればよい。

また、サンプルＡとサンプルＢとを比較すると、強化ガラス板の残留引張応力ＣＴが小さい程、ギャップを小さくする必要があることが分かる。

（実施の形態２）
次に、実施の形態２に係る強化ガラス板切断装置について説明する。この装置は実施の形態１に係る強化ガラスの切断方法を実施するためのものである。図１２は、本実施の形態に係る強化ガラス板切断装置を説明するための図である。本実施の形態に係る強化ガラス板切断装置６０は、レーザ出力部６１、ガラス保持部６２、制御部６３、及び制御プログラム生成部６４を有する。

レーザ出力部６１は、強化ガラス板１０を切断するためのレーザ光２０を出力する。レーザ光２０の光源としては、例えば、ＵＶレーザ（波長：３５５ｎｍ）、グリーンレーザ（波長：５３２ｎｍ）、半導体レーザ（波長：８０８ｎｍ、９４０ｎｍ、９７５ｎｍ）、ファイバーレーザ（波長：１０６０〜１１００ｎｍ）、ＹＡＧレーザ（波長：１０６４ｎｍ、２０８０ｎｍ、２９４０ｎｍ）などを用いることができる。レーザ出力部６１は、レーザ光の焦点を調整するための光学系を備えている。また、レーザ光の照射部にノズルを配置してもよい。レーザ光のパワー（レーザ出力）、レーザ光のビーム径（焦点）、レーザ照射のタイミングなどは、制御部６３を用いて制御される。

ここで、近赤外のレーザ光を用いる場合、近赤外における吸収を増加させるために強化ガラス板にＦｅ等の不純物を添加する必要がある。近赤外において吸収特性を持つ不純物を添加した場合、可視光領域の吸収特性にも影響を与えるため、強化ガラス板の色味や透過率に影響を及ぼす場合がある。このようなことを防止するために、レーザ光２０の光源として、波長が２５００〜５０００ｎｍの中赤外のレーザを用いてもよい。波長が２５００〜５０００ｎｍの帯域ではガラス自体の分子振動に起因する吸収が発生するため、Ｆｅ等の不純物の添加が不要となる。

ガラス保持部６２は、加工対象である強化ガラス板１０を保持すると共に、強化ガラス板１０を所定の方向に移動する。すなわち、ガラス保持部６２は、レーザ光が強化ガラス１０の切断予定線を走査するように、強化ガラス板１０を移動する。ガラス保持部６２は、制御部６３を用いて制御される。ガラス保持部６２は、加工対象である強化ガラス板１０を、多孔質板等を用いて吸着することで固定してもよい。また、ガラス保持部６２は、強化ガラス板１０の位置を決定するための画像検出器を備えていてもよい。位置決め用の画像検出器を備えることで、強化ガラス板１０の加工精度を向上させることができる。

なお、図１２に示した強化ガラス板切断装置６０では、レーザ光２０の照射領域が強化ガラス板１０上を移動するように、ガラス保持部６２を用いて強化ガラス１０を移動している。このとき、レーザ出力部６１は固定されている。しかし、ガラス保持部６２に保持されている強化ガラス板１０を固定し、レーザ出力部６１を移動させることで、レーザ光２０の照射領域を強化ガラス板１０上において移動させてもよい。また、ガラス保持部６２に保持されている強化ガラス板１０とレーザ出力部６１の両方が移動するように構成してもよい。

制御部６３は、レーザ出力部６１及びガラス保持部６２を、制御プログラム生成部６４で生成された制御プログラムに基づき制御する。

制御プログラム生成部６４は、予め設定された強化ガラス板１０の物性（熱膨張係数、厚さ、レーザ光に対する強化ガラス板の吸収係数、強化ガラス板の中間層１７の残留引張応力など）に応じて、レーザ光のビーム径、レーザ光の出力、及びレーザ光の走査速度を制御する制御プログラムを生成する。

以上に説明したように、本発明の実施の形態により、切り出された強化ガラスパネルの寸法不良を抑制した強化ガラス板の切断方法を提供することができる。

以上、本発明を上記実施形態に即して説明したが、上記実施形態の構成にのみ限定されるものではなく、本願特許請求の範囲の請求項の発明の範囲内で当業者であればなし得る各種変形、修正、組み合わせを含むことは勿論である。

１０ 強化ガラス板
１２ 表面
１３ 表面層
１４ 裏面
１５ 裏面層
１７ 中間層
２０ レーザ光
２２ 照射領域
３０ クラック
３５ 切断予定線
４０ 強化ガラスパネル
４１、４２、４３、４４ 直線部
４５ 切断開始位置
４６ 切断終了位置
６０ 強化ガラス板切断装置
６１ レーザ出力部
６２ ガラス保持部
６３ 制御部
６４ 制御プログラム生成部
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４ コーナー部

Claims (6)

1. 圧縮応力が残留する表面層及び裏面層と、当該表面層及び裏面層との間に形成され、引張応力が残留する中間層とを有する強化ガラス板を、当該強化ガラス板に照射されるレーザ光の照射領域を移動させることで切断する強化ガラス板の切断方法であって、
   前記強化ガラス板と前記レーザ光とは、前記レーザ光に対する前記強化ガラス板の吸収係数をα（ｃｍ^−１）、前記強化ガラス板の厚さをｔ（ｃｍ）として、０＜α×ｔ≦３．０の式を満たし、
   前記強化ガラス板の前記レーザ光の照射領域に、前記レーザ光の入射側から気体を吹き付けて冷却し、
   前記強化ガラス板が載置されるガラス保持部の外縁から当該外縁の外側に位置する前記強化ガラス板の切断線までのギャップを所定の正の値以下とすることを特徴とする強化ガラス板の切断方法。
2. 前記所定の正の値が２０ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の強化ガラス板の切断方法。
3. 前記中間層の残留引張応力が小さくなるにつれて、前記所定の正の値を小さくすることを特徴とする請求項１に記載の強化ガラス板の切断方法。
4. 前記中間層の残留引張応力が２５ＭＰａ以下である場合、前記所定の正の値を１５ｍｍとすることを特徴とする請求項３に記載の強化ガラス板の切断方法。
5. 前記強化ガラス板の前記レーザ光の照射領域に、前記レーザ光の出射側からも気体を吹き付けて冷却することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の強化ガラス板の切断方法。
6. 前記強化ガラス板の厚さｔ（ｃｍ）が０．０１〜０．２ｃｍであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の強化ガラス板の切断方法。

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