JP7318651B2 - ガラス板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、マザーガラス板にレーザー光を照射して割断することにより、所定形状のガラス板を製造する方法に関する。

周知のように、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等のフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）、有機ＥＬ照明、太陽電池のパネル等に用いられる各種ガラス板は、マザーガラス板を切断する工程を経て所定形状に構成される。

例えば特許文献１には、マザーガラス板を切断する技術としてレーザー割断が開示されている。このレーザー割断では、まず、ダイヤモンドカッター等のクラック形成手段によりマザーガラス板（厚みが０．２ｍｍ以下であるガラスフィルム）に初期クラックを形成する。次に、マザーガラス板に設定される割断予定線に沿ってレーザー光を照射して当該マザーガラス板を加熱し、冷却手段から噴射される冷却水等の冷媒によって加熱された部分を冷却する。これにより、マザーガラス板に熱衝撃（熱応力）を発生させ、初期クラックを起点としてクラックを割断予定線（切断予定線）に沿って進展させることで、当該マザーガラス板を切断することができる。

特開２０１１－１１６６１１号公報

特許文献１に係るレーザー割断では、ＣＯ_２レーザーを用いることから、マザーガラス板の表層のみが加熱される。このため、厚みが０．２ｍｍ以下であるガラスフィルムを対象とする。特許文献１に係るレーザー割断によって厚みが０．２ｍｍを上回るマザーガラス板を割断しようとすると、厚み方向の一部が割断できず、マザーガラス板に曲げ応力を付与して折割る工程が必要となる場合がある。

本発明は上記の事情に鑑みて為されたものであり、厚いマザーガラス板であっても割断することが可能なガラス板の製造方法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、マザーガラス板の第一表面に初期クラックを形成する初期クラック形成工程と、前記第一表面にレーザー光を照射することにより、前記初期クラックを起点としてクラックを割断予定線に沿って進展させるレーザー照射工程とを備えるガラス板の製造方法において、前記レーザー照射工程は、前記レーザー光を前記マザーガラス板に照射することで、前記第一表面の表層及び内部を加熱し、前記加熱に伴う熱衝撃によって前記クラックを前記割断予定線に沿って進展させながら、前記マザーガラス板の厚み方向に沿って前記マザーガラス板の第二表面まで進展させることを特徴とする。

かかる構成によれば、レーザー光によってマザーガラス板（第一表面）の表層だけでなく内部をも加熱することで、初期クラックから進展させるクラックをマザーガラス板の厚み方向全体に進展させることができる。このため、厚いマザーガラス板であっても、マザーガラス板に曲げ応力を付与することなく、割断予定線に沿ってマザーガラス板を分離できるので、折割る工程を省略できる。また、レーザー光によってクラックを進展させるので、切断面にマイクロクラックが発生するのを抑制できると共に、切断面の表面粗さが良好となる。

前記レーザー光としては、ＣＯレーザー光を使用できる。ＣＯレーザー光は、出力が高く安定してマザーガラス板に照射できるため、割断予定線に沿ってクラックを安定的に進展させることができる。

本発明は上記の課題を解決するためのものであり、マザーガラス板の第一表面に初期クラックを形成する初期クラック形成工程と、前記第一表面にレーザー光を照射することにより、前記初期クラックを起点としてクラックを割断予定線に沿って進展させるレーザー照射工程とを備えるガラス板の製造方法において、前記レーザー照射工程は、前記レーザー光としてＣＯレーザー光、Ｅｒレーザー光、Ｈｏレーザー光又はＨＦレーザー光を照射することで、前記クラックを前記割断予定線に沿って進展させながら、前記マザーガラス板の厚み方向に沿って前記マザーガラス板の第二表面まで進展させることを特徴とする。

かかる構成によれば、ＣＯレーザー光、Ｅｒレーザー光、Ｈｏレーザー光又はＨＦレーザー光を照射するので、レーザー光によってマザーガラス板（第一表面）の表層だけでなく内部をも加熱することができる。このため、初期クラックから進展させるクラックをマザーガラス板の厚み方向全体に進展させることができる。その結果、厚いマザーガラス板であっても、マザーガラス板に曲げ応力を付与することなく、割断予定線に沿ってマザーガラス板を分離できるので、折割る工程を省略できる。また、レーザー光によってクラックを進展させるので、切断面にマイクロクラックが発生するのを抑制できると共に、切断面の表面粗さが良好となる。

前記レーザー光を円形のレーザースポットとして照射することができる。ここで、前述の特許文献１に係るレーザー割断では、割断に必要な熱量を確保するために、マザーガラス板の表面に対して、ＣＯ_２レーザーを直線形状に照射する（同文献の段落００５７，００５９及び図１参照）。このため、従来の切断方法では、割断予定線を曲線としたり、比較的小さなガラス板をマザーガラス板から効率良く切り出したりすることが困難であった。これに対し、本発明では、レーザー光を円形のレーザースポットとしてマザーガラス板に照射するので、レーザー光の走査性を高めることができる。したがって、割断予定線に曲線が含まれる場合であっても、当該割断予定線に沿ってレーザー光を精度よく走査することが可能になる。したがって、多様な形状のガラス板を製造できる。

前記レーザー照射工程では、前記レーザー光の照射位置の周囲を冷却してもよい。これにより、マザーガラス板におけるレーザー光の照射位置に熱衝撃を一層顕著に生じさせることができる。また、後述するように、条件によっては割断予定線からクラックが僅かに逸れて進展する場合がある。この場合に、レーザー光の照射位置の周囲を冷却すれば、この逸れを低減できる。冷却は、レーザー光の照射位置の後方、前方及び側方から行うことができるが、後方から行うことが好ましい。

前記レーザー照射工程では、前記マザーガラス板を定盤で支持するとともに、前記定盤を冷却してもよい。このように定盤を冷却することで、定盤に載置されるマザーガラス板の第二表面（定盤に接触する面）を好適に冷却できる。本発明では、レーザー光の照射による加熱と、定盤によるマザーガラス板の冷却とによって、マザーガラス板におけるレーザー光の照射位置に熱衝撃を顕著に生じさせることができる。

前記レーザー照射工程では、前記割断予定線の割断終了点付近の前記定盤の一部を冷却してもよい。ここで、割断終了点では、クラックが進展し難いことから、マザーガラス板の内部でクラックの進展が停止することによる切れ残りが発生しやすい。定盤の一部を冷却してマザーガラス板の割断終了点付近を冷却することにより、割断終了点でクラックの進展を促進でき、切れ残りの発生を防止できる。

前記初期クラック形成工程では、前記初期クラックを前記マザーガラス板の内側領域に形成してもよい。ここで、マザーガラス板の内側領域とは、当該マザーガラス板の縁部に囲まれた領域をいい、当該縁部を含まない。これにより、初期クラック形成工程において、マザーガラス板の縁部に初期クラックを形成しなくとも、当該マザーガラス板から多様な形状の板ガラスを切り出すことが可能になる。

本発明に係るガラス板の製造方法では、前記レーザー照射工程を、以下の数式１で算出される前記マザーガラス板の熱応力σ_Ｔ（ＭＰａ）が以下の数式２を満足する条件で実施してもよい。

但し、Ｅはマザーガラス板のヤング率（ＭＰａ）、αはマザーガラス板の熱膨張係数（／Ｋ）、νはマザーガラス板のポアソン比、ΔＴは、マザーガラス板に対するレーザー光の照射位置における温度（Ｋ）と、前記照射位置から離れた位置における温度（Ｋ）との差である。

但し、ｔは、マザーガラス板の厚み（ｍｍ）である。

本発明によれば、厚いマザーガラス板であっても割断することが可能になる。

第一実施形態に係る初期クラック形成工程を示す斜視図である。 レーザー照射工程を示す斜視図である。 マザーガラス板の側面図である。 第二実施形態に係るレーザー照射工程を示す斜視図である。 第三実施形態に係るレーザー照射工程を示す斜視図である。 第四実施形態に係るレーザー照射工程を示す斜視図である。 第五実施形態に係る初期クラック形成工程を示す斜視図である。 レーザー照射工程を示す斜視図である。 熱応力とガラス板の厚みとの関係を示すグラフである。 実施例におけるマザーガラス板の切断条件を示す斜視図である。 実施例におけるマザーガラス板の切断条件を示す斜視図である。

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３は、本発明に係るガラス板の製造方法の第一実施形態を示す。

本方法は、マザーガラス板ＭＧを割断して一枚以上のガラス板を形成する割断工程を備える。マザーガラス板ＭＧは、例えばオーバーフローダウンドロー法といったダウンドロー法や、フロート法により帯状に連続成形されたガラスリボンを幅方向に切断することにより矩形状に構成される。マザーガラス板ＭＧの厚みは、０．０５～５ｍｍとすることができる。厚いマザーガラス板ＭＧであっても割断可能である効果を得る観点から、マザーガラス板ＭＧの厚みは、０．１ｍｍを上回ることが好ましく、０．２ｍｍを上回ることがより好ましく、０．３ｍｍ以上がさらにより好ましい。一方、マザーガラス板ＭＧの厚みは、３ｍｍ以下とすることが好ましい。

マザーガラス板ＭＧの材質としては、ケイ酸塩ガラス、シリカガラス、ホウ珪酸ガラス、ソーダガラス、ソーダライムガラス、アルミノ珪酸塩ガラス、無アルカリガラス等が挙げられる。ここで、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。本発明におけるアルカリ成分の重量比は、好ましくは１０００ｐｐｍ以下であり、より好ましくは５００ｐｐｍ以下であり、最も好ましくは３００ｐｐｍ以下である。マザーガラス板ＭＧは化学強化ガラスであってもよく、この場合、アルミノシリケートガラスを用いることができる。

割断工程は、マザーガラス板ＭＧに初期クラックを形成する工程（初期クラック形成工程）と、初期クラックを進展させるレーザー照射工程とを備える。

初期クラック形成工程では、定盤１に載置されたマザーガラス板ＭＧの第一表面ＭＧ１（以下、単に「表面」ともいう）の一部にクラック形成部材２によって初期クラックを形成する。図１に示すように、マザーガラス板ＭＧには曲線状の割断予定線ＣＬが設定されている。割断予定線ＣＬには、その一端部に割断開始点ＣＬａが設定され、その他端部に割断終了点ＣＬｂが設定されている。割断開始点ＣＬａ及び割断終了点ＣＬｂは、マザーガラス板ＭＧの縁部ＭＧａ（矩形状のマザーガラス板ＭＧにおける一辺ＭＧａの中途部）に設定される。クラック形成部材２は、焼結ダイヤモンドカッター等の尖端状のスクライバーにより構成されるが、これに限らず、ダイヤモンドペン、超硬合金カッター、サンドペーパー等により構成されてもよい。

図１に示すように、初期クラック形成工程において、クラック形成部材２は、マザーガラス板ＭＧの上方から下降してマザーガラス板ＭＧの縁部ＭＧａに接触する。これにより、割断予定線ＣＬの割断開始点ＣＬａに初期クラックが形成される。

レーザー照射工程では、レーザー照射装置３によってレーザー光Ｌを第一表面ＭＧ１の初期クラックに照射するとともに、割断予定線ＣＬに沿って走査する。詳細には、レーザー照射装置３は、三次元的に移動可能に構成されており、定盤１に載置されたマザーガラス板ＭＧの上方を所定の方向に移動することで、レーザー光Ｌを割断予定線ＣＬに沿って割断開始点ＣＬａから割断終了点ＣＬｂまで走査する。これにより、図２に示すように、初期クラックを起点とするクラックＣＲが割断予定線ＣＬに沿って進展する。また、クラックＣＲは、マザーガラス板ＭＧの厚み方向の全体にわたって進展し、第一表面ＭＧ１の反対側に位置する第二表面ＭＧ２まで進展する。

レーザー照射装置３から照射されるレーザー光Ｌは、ＣＯレーザー、Ｅｒレーザー（Ｅｒ：ＹＡＧレーザー）、Ｈｏレーザー（Ｈｏ：ＹＡＧレーザー）又はＨＦレーザーであることが好ましい。レーザー光Ｌは、パルスレーザー光であってもよく、連続レーザー光であってもよい。レーザー光としてＣＯレーザー光を使用する場合、その波長は、５．２５～５．７５μｍとされることが好ましい。

図２及び図３に示すように、レーザー照射装置３は、マザーガラス板ＭＧの表面ＭＧ１に対して円形のレーザースポットＳＰが形成されるようにレーザー光Ｌを照射する。レーザー光Ｌの照射径（スポット径）は、１～８ｍｍが好ましく、より好ましくは、２～６ｍｍである。

従来のようにＣＯ_２レーザー光を使用する場合、マザーガラス板ＭＧ（第一表面ＭＧ１）の表層ＳＬ（例えば表面ＭＧ１から深さ１０μｍ程度までの範囲）を加熱するに留まるため、割断に要する熱量を付与するために、当該ＣＯ_２レーザー光の照射態様を割断予定線ＣＬに沿って長尺状（直線状又は楕円状）にする必要がある。しかも、割断に足る熱衝撃を発生させるために、冷却水等の冷媒によってマザーガラス板ＭＧを冷却する必要がある。

これに対し、本実施形態に係るガラス板の製造方法では、高出力で安定して照射可能なＣＯレーザー光Ｌ等を用いることで、円形のレーザースポットＳＰであっても、マザーガラス板ＭＧの表層ＳＬだけでなく内部ＩＬ（例えば深さ１０μｍ程度から深さ３，０００μｍ程度までの範囲）まで加熱でき、クラックＣＲを厚み方向に進展させる熱衝撃（熱応力）を発生させるために十分な熱量を付与できる。なお、本発明において、マザーガラス板ＭＧの表層ＳＬとは、当該マザーガラス板ＭＧの表面ＭＧ１から１０μｍの深さまでの層をいう。マザーガラス板ＭＧの内部ＩＬとは、表面ＭＧ１から１０μｍを超える深さを有する領域をいう（図３参照）。

以下の表１及び表２は、所定の厚みを有する複数種のマザーガラス板ＭＧにＣＯレーザー、ＣＯ_２レーザーを照射した場合における、各マザーガラス板ＭＧの平均透過率を示す。

表１及び表２に示すように、ＣＯレーザーの波長は５．２５－５．７５μｍ付近にピークがあり、この波長での各種マザーガラス板ＭＧの平均透過率は、ゼロではない。つまり、照射されたＣＯレーザーは、マザーガラス板ＭＧの表面で全て吸収されることなく、その一部がガラス板の内部で吸収され、残部がマザーガラス板ＭＧを透過する。このため、ＣＯレーザーによれば、マザーガラス板ＭＧの表面だけでなく、マザーガラス板ＭＧの内部まで加熱することができる。

一方、ＣＯ₂レーザーの波長は１０．６μｍ付近にピークがあり、この付近での各種マザーガラス板ＭＧの平均透過率はゼロである。この場合、照射されたＣＯ₂レーザーは、その大部分がマザーガラス板ＭＧの表面で吸収され、マザーガラス板ＭＧの内部で吸収されることがない。このため、ＣＯ_２レーザーではマザーガラス板ＭＧの内部まで加熱することができない。

本実施形態に係るガラス板の製造方法では、マザーガラス板ＭＧの表層ＳＬだけでなく内部ＩＬまで加熱してクラックＣＲを厚み方向に進展させることにより、マザーガラス板ＭＧに曲げ応力を付与することなく、割断予定線ＣＬに沿ってマザーガラス板ＭＧを分離できるので、折割る工程を省略できる。また、マザーガラス板ＭＧを従来のように冷媒によって冷却することなく切断することが可能となる。なお、クラックＣＲの進展を促進する観点では、後述の第二実施形態のように、ノズルから冷媒を噴射することにより、レーザー光Ｌの照射部位及びその周囲を冷却することが好ましい。レーザー照射装置３の構成を簡素化する観点では、冷媒の噴射によるレーザー光Ｌの照射部位及びその周囲の冷却を実施することなく切断することが好ましい。

加えて、円形のレーザースポットＳＰが形成されるようにレーザー光Ｌを照射することで、割断予定線ＣＬが曲線状に構成されていたとしても、マザーガラス板ＭＧを好適に切断できる。これにより、より多様な形状のガラス板をマザーガラス板ＭＧから切り出すことができる。

図４は、本発明に係るガラス板の製造方法の第二実施形態を示す。本実施形態では、割断工程において、レーザー光Ｌの照射部位（レーザースポットＳＰ）の周囲を冷却装置４から噴射される冷媒Ｒ（例えば空気）によって冷却する点が第一実施形態と異なる。

冷却装置４は、レーザー照射装置３に追従して移動するように構成される。冷却装置４は、そのノズルから冷媒Ｒをレーザー光Ｌの照射部位（レーザースポットＳＰ）及びその周囲に向かって噴射する。冷媒Ｒとしては、空気以外にＨｅ，Ａｒ等の不活性ガスや酸化しないＮ_２ガスが好適に使用される。本実施形態では、レーザー光Ｌの照射部位及びその周囲を冷媒Ｒによって冷却することで、クラックＣＲを進展させるための熱衝撃を一層顕著に発生させることができる。ＣＯレーザーを使用する場合、ＣＯレーザー光は水分を吸収するため、水分によってＣＯレーザーの出力が減衰する。したがって、水は冷媒Ｒとして使用しない方がよい。但し、出力の減衰を有効利用する場合はこの限りではない。

なお、レーザー照射装置３と冷却装置４は、一体に構成されていてもよい。例えば、冷却装置４のノズルの噴射口を環状にし、その環状の噴射口の内側にレーザー照射装置３を配置してもよい。

ここで、後述の実施例で示すように、切断条件によっては割断予定線ＣＬからクラックＣＲが僅かに逸れて進展する場合がある。この場合に、レーザー光Ｌの照射部位（レーザースポットＳＰ）の周囲を冷却すれば、この逸れを低減できる。冷却は、レーザー光Ｌの照射部位（レーザースポットＳＰ）の後方、前方及び側方から行うことができるが、逸れをさらに低減する観点では、図４のように後方から行うことが好ましい。なお、前方、後方及び側方とは、レーザー光Ｌの走査方向（進行方向）を基準とする。例えば、前方から冷却を行うとは、レーザースポットＳＰ（レーザー照射装置３）よりも割断終了点ＣＬｂ側に配置された冷却装置４を用いて冷却を行うことを意味する。また、後方から冷却を行うとは、レーザースポットＳＰ（レーザー照射装置３）よりも割断開始点ＣＬａ側に配置された冷却装置４を用いて冷却を行うことを意味する。

冷却装置４のノズルによる冷媒Ｒの噴射範囲は、レーザースポットＳＰと重複しなくてもよい。すなわち、冷媒Ｒは、レーザースポットＳＰから離れた位置に噴射されてもよい。クラックＣＲの逸れをさらに低減する観点では、冷却装置４のノズルによる冷媒Ｒの噴射範囲とレーザースポットＳＰとの距離は、短いほど好ましく、冷媒Ｒの噴射範囲は、レーザースポットＳＰと一部又は全部が重複していることがより好ましい。ここで、ノズルによる冷媒Ｒの噴射範囲は、ノズルから噴射された冷媒Ｒがマザーガラス板ＭＧに直接到達して冷却する範囲を意味し、マザーガラス板ＭＧと接触して流れ方向が変わった冷媒Ｒが間接的にレーザースポットＳＰに到達して冷却する場合を除く。

割断予定線ＣＬに対するクラックＣＲの逸れをさらに低減する観点では、レーザー光Ｌの走査速度が低い方が好ましい。例えばマザーガラス板ＭＧの材質が無アルカリガラスである場合、厚みが０．４ｍｍ以上であれば、レーザー光Ｌの走査速度は３～１５ｍｍ／ｓｅｃとすることが好ましく、厚みが０．４ｍｍ未満であれば、走査速度は３～１００ｍｍ／ｓｅｃとすることが好ましい。なお、好ましいレーザー光Ｌの走査速度は、マザーガラス板ＭＧの材質によって変化し、熱膨張係数が増加するのに従って増加する傾向にある。また、好ましいレーザー光Ｌの走査速度は、マザーガラス板ＭＧの厚みが減少するのに従って増加する傾向にある。ノズルから噴射される冷媒Ｒの流量は、例えば１０～５０ｌ／ｍｉｎとすることができる。

図５は、本発明に係るガラス板の製造方法の第三実施形態を示す。本実施形態では、冷却装置４の構成が第二実施形態と異なる。本実施形態に係る冷却装置４は、定盤１に備えられている。冷却装置４は、定盤１の内部又は下面に配置される冷媒管５を有する。冷媒管５は、定盤１を広範囲に冷却するように、蛇行状に配されている。本実施形態では、レーザー照射工程において、気体又は液体からなる冷媒を冷媒管５に流通させることで、定盤１を冷却する。これにより、定盤１に接するマザーガラス板ＭＧの第二表面（裏面）が冷却される。本実施形態では、マザーガラス板ＭＧにおいて、定盤１に接触する第二表面をほぼ全面的に冷却できるため、厚み方向のクラックＣＲの進展を促進できる。

図６は、本発明に係るガラス板の製造方法の第四実施形態を示す。本実施形態では、冷却装置４の構成が第三実施形態と異なる。本実施形態に係る冷却装置４は、定盤１の一部を冷却するように構成される。冷却装置４は、マザーガラス板ＭＧに設定される割断予定線ＣＬの割断終了点ＣＬｂ及びその周辺領域ＣＡを冷却するように、割断終了点ＣＬｂの近傍の定盤１の一部に備えられている。ここで、割断終了点ＣＬｂ付近では、切断エリアのガラスを加熱するエリアが少なくなり、レーザー光Ｌによる加熱が不十分になる。そのためクラックＣＲを進行するだけの熱衝撃をかけることが難しいため切れ残りが発生しやすい。本実施形態によれば、割断終了点ＣＬｂでクラックＣＲの進展を促進でき、切れ残りの発生を防止できる。

図７及び図８は、本発明に係るガラス板の製造方法の第五実施形態を示す。本実施形態では、初期クラック形成工程において、マザーガラス板ＭＧの縁部ＭＧａではなく、当該マザーガラス板ＭＧの表面ＭＧ１の内側領域に初期クラックが形成される。ここで、内側領域とは、マザーガラス板ＭＧの縁部ＭＧａ（矩形状に形成されるマザーガラス板ＭＧの四辺）によって囲まれている領域をいい、マザーガラス板ＭＧの縁部ＭＧａは内側領域には含まれない。

図７に示すように、マザーガラス板ＭＧの内側領域に、円形の割断予定線ＣＬが設定されている。この場合、初期クラック形成工程では、割断予定線ＣＬ上の任意の点を割断開始点ＣＬａとしてクラック形成部材２を接触させ、初期クラックを形成する。

図８に示すように、レーザー照射工程では、初期クラックが形成された割断開始点ＣＬａにＣＯレーザー光Ｌを照射するとともに、割断予定線ＣＬに沿って当該ＣＯレーザー光Ｌを走査し、割断終了点ＣＬｂまで到達させることで、矩形のマザーガラス板ＭＧから円形のガラス板を切り出すことができる。

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、レーザー光を円形のレーザースポットとしてマザーガラス板に照射する例を示したが、本発明はこの構成に限定されるものではない。レーザースポットは、例えば、楕円形や長円形、長方形、直線形であってもよい。レーザー光の走査性を高め、曲線等の様々な形状のガラス板を製造する観点では、円形のレーザースポットとすることが好ましいが、円形以外であってもその形状の長径が１０ｍｍ以下であれば割断予定線に対して長径を絶えず接線方向になるようにレーザー光の角度調整機構をつけることによって自由な形状に切断することが可能になる。

上記の実施形態では、矩形に構成されるマザーガラス板を切断する例を示したが、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、オーバーフローダウンドロー法によって帯状のガラスリボンを連続的に成形し、当該ガラスリボンをマザーガラス板として切断する場合にも本発明に係る製造方法を使用できる。

上記の実施形態では、マザーガラス板ＭＧとして平板形状（表面ＭＧ１が平坦面）のものを例示したが、本発明はこの構成に限定されず、マザーガラス板ＭＧが湾曲形状（少なくとも表面ＭＧ１が湾曲面）のものであっても好適に切断（割断）することが可能である。

以下、本発明に係る実施例について説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。

本発明者等は、レーザー照射装置を使用して、ガラス板の切断試験を行った。この試験は、厚みの異なるマザーガラス板に異なる条件（出力、走査速度、照射径）で連続的にＣＯレーザー光を照射し、曲線状に構成される割断予定線に沿って、当該マザーガラス板を小片のガラス板（実施例１～３０）に割断した。

実施例１～１１及び１８～２０に係るガラス板は、無アルカリガラス（日本電気硝子株式会社の製品名ＯＡ―１０Ｇ）により構成される。実施例１２～１６及び２１～２５に係るガラス板は、ソーダガラスにより構成される。実施例２５～３０に係るガラス板は、ホウケイ酸ガラスにより構成される。なお、実施例１～３では、レーザー光の照射位置に冷却エアを吹き付けることにより割断を行った。

実施例１～３０の試験条件及び試験結果を以下の表３～８に示す。この試験では、ガラス板の切断面（割断によって生じた端面）の品位を目視で観察することで、その良否を評価した。評価としては、製品としての端面品位を有する例を「〇」（良）とし、特に高品位な例を「◎」（最良）とした。

上記の表３～８に示すように、実施例１～３０では、ＣＯレーザー光を使用することにより、マザーガラス板を良好に割断することができた。特に実施例４，５，７～１１，１３，１６，１８，２０，２３～２５，２７～３０においては、高品位の割断面を形成することができたため、端面品位の評価を「◎」とした。また、実施例４～３０では、冷却エアを用いることなく、様々な熱膨張係数のマザーガラス板を良好に割断することができた。

また、例えば厚みが０．５ｍｍのマザーガラス板を切断した場合における熱応力σ_Ｔ（ＭＰａ）を下記の数式１により算出した。計算結果を表９に示す。

但し、Ｅはマザーガラス板のヤング率（ＭＰａ）、αはマザーガラス板の熱膨張係数（／Ｋ）、νはマザーガラス板のポアソン比、ΔＴは、マザーガラス板に対するレーザー光の照射位置における温度（Ｋ）と、前記照射位置から離れた位置における温度（Ｋ）との差である。

表９に示すように、厚みが０．５ｍｍ程度であるマザーガラス板で良好な切断面を得るためには、ガラスの種類によらず、切断時におよそ１００ＭＰａ程度の熱応力σ_Ｔをマザーガラス板に作用させることが望ましい。

適切な切断面を得るための熱応力σ_Ｔはマザーガラス板の厚み毎に異なる。本発明者等は、厚みの異なる複数のマザーガラス板をＣＯレーザーによって切断する試験を行い、マザーガラス板の厚みと熱応力との関係を確認した。この切断試験は、マザーガラス板の試料として、無アルカリガラス、ソーダガラス、ホウケイ酸ガラスに対して実施された。切断試験におけるマザーガラス板の厚みと熱応力との関係を図９に示す。図９に示す試験条件では、いずれも、良好な切断面を得ることができた。

この試験結果から、本発明者等は、ＣＯレーザーでマザーガラス板を切断する場合に、良好な切断面を得るためには、上記の数式１により算出されるマザーガラス板の熱応力σ_Ｔ（ＭＰａ）が下記の数式２を満足するように、レーザー照射工程を実施するのが望ましいということを見出した。

但し、ｔはマザーガラス板の厚み（ｍｍ）である。

なお、マザーガラス板の温度測定については、レーザー光の照射位置と、当該照射位置から前方に１０ｍｍだけ離れた離間位置とにおいて、当該マザーガラス板の上面温度をガラス温度測定用サーモグラフィ（Ｏｐｔｒｉｓ社製 ＰＩ４５０Ｇ７）でそれぞれ測定した。レーザー光の照射位置における温度と、当該照射位置から離れた離間位置における温度との差を、上記の温度差ΔＴとした。レーザー光の照射中におけるマザーガラス板の温度は、出力と加工速度条件を変更することによって変化させた。離間位置の温度は、室温と同程度であった。

本発明者等は、切断試験を通じて、マザーガラス板の切断位置等の条件によっては、直線状の割断予定線に沿ってクラックを進展させる場合に、クラックが割断予定線から僅かに逸れる現象を見出した。そこで、本発明者等は、マザーガラス板を直線的に切断した場合における、クラックの逸れの程度を測定するための試験を実施した。

この試験では、正方形状（１５０ｍｍ×１５０ｍｍ）で厚み０．５ｍｍを有する複数のマザーガラス板（実施例３１～４５）を用意した。実施例３１～４５に係るマザーガラス板は、無アルカリガラス（ＯＡ―１０Ｇ）により構成されている。実施例３１～４５に係るマザーガラス板の熱膨張係数は、３８×１０^－７／Ｋである。

この試験では、ＣＯレーザー光（照射径６ｍｍ、出力３８Ｗ）の走査速度、切断位置、冷却エアの有無等の条件を異ならせて各実施例３１～４５に係るマザーガラス板を切断した。また、各実施例３１～４５について、割断予定線からのクラックの逸れの量（ｍｍ）を測定した。

以下、各実施例３１～４５におけるマザーガラス板の切断位置について、図１０及び図１１を参照しつつ詳細に説明する。

図１０は、実施例３１～３３におけるマザーガラス板の切断位置を示す。実施例３１～３３に係るマザーガラス板ＭＧは、四辺（第一辺乃至第四辺）ＭＧａ１～ＭＧａ４を有する。割断予定線ＣＬは、第一辺ＭＧａ１に対し、ほぼ平行に設定される直線である。割断予定線ＣＬの割断開始点ＣＬａは第一辺ＭＧａ１に対して直角な第二辺ＭＧａ２に設定される。割断予定線ＣＬの割断終了点ＣＬｂは、第二辺ＭＧａ２に対してほぼ平行な第三辺ＭＧａ３に設定される。

割断予定線ＣＬは、マザーガラス板ＭＧの第一辺ＭＧａ１から所定の距離Ｄで離れた位置に設定されている。第一辺ＭＧａ１と割断予定線ＣＬとの離間距離Ｄは、第二辺ＭＧａ２の長さＬ１の１／８の長さと等しい。

実施例３１～３３については、ＣＯレーザー光の走査速度を異ならせ、冷却エアを使用することなく、第一実施形態と同じ態様によりマザーガラス板ＭＧを切断した。この場合、クラックＣＲは割断予定線ＣＬから僅かに逸れて曲線状（円弧状）に進展した。

クラックＣＲの逸れが発生した場合、割断予定線ＣＬの中間位置ＭＰ（割断予定線ＣＬの半分の長さの位置）において、その逸れ量（割断予定線ＣＬからクラックＣＲまでの距離）が最も大きくなることが判明した。図１０において、実施例３１～３３に係る割断予定線ＣＬの中間位置ＭＰに対応するクラックＣＲの最大逸れ量を符号ＤＶｍａｘで示す。

図１１は、実施例３４に係るマザーガラス板の切断位置を示す。この実施例３４では、割断予定線ＣＬの位置（第一辺ＭＧａ１からの距離Ｄ）が上記の実施例３１～３３と異なる。実施例３４における第一辺ＭＧａ１と割断予定線ＣＬとの離間距離Ｄは、第二辺ＭＧａ２の長さＬ１の１／２の長さと等しい。

実施例３５～４５については、実施例３１～３３の場合と同じ切断位置（図１０参照）で、マザーガラス板の切断を行った。実施例３５～４５では、ＣＯレーザー光の走査速度を異ならせるとともに、冷却エアを使用して、マザーガラス板を切断した。実施例３５～４５に係る冷却エアについては、当該冷却エアの噴射範囲をＣＯレーザー光のレーザースポットに一部重複させる場合と、レーザースポットから離れた位置に向かって噴射する場合とに条件を分けた。また、実施例３５～４５については、レーザー照射装置に対する冷却装置のノズルの位置を、前方、後方、及び側方に分けて、マザーガラス板の切断を行った。

以下の表１０～１２は、各実施例３１～４５に係るレーザー光の走査速度、冷却エアの条件、及びクラックの最大逸れ量（ＤＶｍａｘ）の測定値を示す。表１０～１２における「冷却エアの位置」は、冷却エアをレーザースポットから離れた位置に向かって噴射した場合に、マザーガラス板に接触した冷却エアの噴射範囲とレーザースポットとの離間距離（ｍｍ）を示す。

表１０～１２に示すように、割断予定線からのクラックの逸れが発生する場合、レーザー光の走査速度を低速にする程、逸れ量を低減できる。また、マザーガラス板の一辺（第一辺ＭＧａ１）に平行な割断予定線が、当該一辺から十分に離間されて設定された場合（実施例３４）には、クラックの逸れを生じさせることなくマザーガラス板を切断できる。さらに、冷却エアを使用してマザーガラス板を切断した場合（実施例３５～４５）には、使用しない場合（実施例３１～３３）と比較して、クラックの逸れ量を低減できる。

１ 定盤
ＣＬ 割断予定線
ＣＲ クラック
ＩＬ マザーガラス板の内部
Ｌ レーザー光
ＭＧ マザーガラス板
ＭＧ１ 第一表面
ＭＧ２ 第二表面
ＳＬ マザーガラス板（第一表面）の表層
ＳＰ レーザースポット

Claims (12)

1. マザーガラス板の第一表面に初期クラックを形成する初期クラック形成工程と、前記第一表面にレーザー光を照射することにより、前記初期クラックを起点としてクラックを割断予定線に沿って進展させるレーザー照射工程とを備えるガラス板の製造方法において、
   前記レーザー照射工程は、前記レーザー光を前記マザーガラス板に照射することで、前記第一表面の表層及び内部を加熱し、前記加熱に伴う熱衝撃によって前記クラックを前記割断予定線に沿って進展させながら、前記マザーガラス板の厚み方向に沿って前記マザーガラス板の第二表面まで進展させ、
   前記レーザー光は、ＣＯレーザー光であることを特徴とするガラス板の製造方法。
2. マザーガラス板の第一表面に初期クラックを形成する初期クラック形成工程と、前記第一表面にレーザー光を照射することにより、前記初期クラックを起点としてクラックを割断予定線に沿って進展させるレーザー照射工程とを備えるガラス板の製造方法において、
   前記レーザー照射工程は、前記レーザー光を前記マザーガラス板に照射することで、前記第一表面の表層及び内部を加熱し、前記加熱に伴う熱衝撃によって前記クラックを前記割断予定線に沿って進展させながら、前記マザーガラス板の厚み方向に沿って前記マザーガラス板の第二表面まで進展させ、
   前記レーザー照射工程では、前記マザーガラス板を定盤で支持するとともに、前記定盤を冷却することを特徴とするガラス板の製造方法。
3. 前記レーザー照射工程では、前記割断予定線の割断終了点付近の前記定盤の一部を冷却する請求項２に記載のガラス板の製造方法。
4. マザーガラス板の第一表面に初期クラックを形成する初期クラック形成工程と、前記第一表面にレーザー光を照射することにより、前記初期クラックを起点としてクラックを割断予定線に沿って進展させるレーザー照射工程とを備えるガラス板の製造方法において、
   前記レーザー照射工程は、前記レーザー光を前記マザーガラス板に照射することで、前記第一表面の表層及び内部を加熱し、前記加熱に伴う熱衝撃によって前記クラックを前記割断予定線に沿って進展させながら、前記マザーガラス板の厚み方向に沿って前記マザーガラス板の第二表面まで進展させ、
   前記初期クラック形成工程では、前記初期クラックを前記マザーガラス板の内側領域に形成することを特徴とするガラス板の製造方法。
5. マザーガラス板の第一表面に初期クラックを形成する初期クラック形成工程と、前記第一表面にレーザー光を照射することにより、前記初期クラックを起点としてクラックを割断予定線に沿って進展させるレーザー照射工程とを備えるガラス板の製造方法において、
   前記レーザー照射工程は、前記レーザー光を前記マザーガラス板に照射することで、前記第一表面の表層及び内部を加熱し、前記加熱に伴う熱衝撃によって前記クラックを前記割断予定線に沿って進展させながら、前記マザーガラス板の厚み方向に沿って前記マザーガラス板の第二表面まで進展させ、
   前記レーザー照射工程を、以下の数式１で算出される前記マザーガラス板の熱応力σ_Ｔ（ＭＰａ）が以下の数式２を満足する条件で実施することを特徴とするガラス板の製造方法。
   

   

   但し、Ｅはマザーガラス板のヤング率（ＭＰａ）、αはマザーガラス板の熱膨張係数（／Ｋ）、νはマザーガラス板のポアソン比、ΔＴは、マザーガラス板に対するレーザー光の照射位置における温度（Ｋ）と、前記照射位置から離れた位置における温度（Ｋ）との差である。
   

   

   但し、ｔは、マザーガラス板の厚み（ｍｍ）である。
6. 前記レーザー光は、ＣＯレーザー光である請求項２～５のいずれか一項に記載のガラス板の製造方法。
7. マザーガラス板の第一表面に初期クラックを形成する初期クラック形成工程と、前記第一表面にレーザー光を照射することにより、前記初期クラックを起点としてクラックを割断予定線に沿って進展させるレーザー照射工程とを備えるガラス板の製造方法において、
   前記レーザー照射工程は、前記レーザー光としてＣＯレーザー光、Ｅｒレーザー光、Ｈｏレーザー光又はＨＦレーザー光を照射することで、前記クラックを前記割断予定線に沿って進展させながら、前記マザーガラス板の厚み方向に沿って前記マザーガラス板の第二表面まで進展させることを特徴とするガラス板の製造方法。
8. 前記レーザー照射工程では、前記マザーガラス板を定盤で支持するとともに、前記定盤を冷却する請求項１、４、５、または７のいずれか一項に記載のガラス板の製造方法。
9. 前記初期クラック形成工程では、前記初期クラックを前記マザーガラス板の内側領域に形成する請求項１～３、５、または７のいずれか一項に記載のガラス板の製造方法。
10. 前記レーザー照射工程を、以下の数式１で算出される前記マザーガラス板の熱応力σ _Ｔ （ＭＰａ）が以下の数式２を満足する条件で実施する請求項１～４、または７のいずれか一項に記載のガラス板の製造方法。
    

    

    但し、Ｅはマザーガラス板のヤング率（ＭＰａ）、αはマザーガラス板の熱膨張係数（／Ｋ）、νはマザーガラス板のポアソン比、ΔＴは、マザーガラス板に対するレーザー光の照射位置における温度（Ｋ）と、前記照射位置から離れた位置における温度（Ｋ）との差である。
    

    

    但し、ｔは、マザーガラス板の厚み（ｍｍ）である。
11. 前記レーザー光を円形のレーザースポットとして照射する請求項１～１０のいずれか一項に記載のガラス板の製造方法。
12. 前記レーザー照射工程では、前記レーザー光の照射位置の周囲を冷却する請求項１１に記載のガラス板の製造方法。

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