JP5201295B2 - 強化ガラス板の切断方法 - Google Patents
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圧縮応力が残留する表面層及び裏面層と、表面層と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、該強化ガラス板の表面にレーザ光を照射し、該表面上で切断予定線に沿って前記レーザ光の照射領域を移動させることにより切断する強化ガラス板の切断方法において、
前記レーザ光は800〜1100nmの波長を有し、
前記強化ガラス板の前記表面において、前記レーザ光の照射領域は、円状に形成されており、前記強化ガラス板の厚さよりも小さい直径を有し、
前記強化ガラス板に対する前記レーザ光の透過率を、前記表面に入射する前記レーザ光のうち前記強化ガラス板に吸収される吸収光と、前記強化ガラス板を透過する透過光との合計に対する透過光の割合としたとき、前記透過率は90〜99.8%であり、かつ前記レーザ光の前記照射領域を1.0mm/sec以上で移動させながら、前記レーザ光の前記照射領域における前記中間層を徐冷点以下の温度で加熱することによって、前記照射領域の後方に前記強化ガラス板を板厚方向に貫通し内部残留引張応力によって伸展するクラックを追従させて前記強化ガラス板を切断することを特徴とする。
図1A及び図1Bは、本発明の第1の実施形態に係る強化ガラス板の切断方法の説明図である。図1Bは、図1Aの平面図である。図1A及び図1Bに示すように、強化ガラス板10の表面(一方の主面)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。
図9は、本発明の第2の実施形態に係る強化ガラス板の切断方法の説明図である。図9において、図1Aと同一構成には同一符号を付して説明を省略する。
図10A及び図10Bは、本発明の第3の実施形態に係る強化ガラス板の切断方法の説明図である。図10Aは強化ガラス板の断面を示す断面図、図10Bは強化ガラス板の表面を拡大して示す平面図である。図10Aにおいて、矢印方向はガスの流れ方向を示す。図10A及び図10Bにおいて、図1A及び図9等と同一構成には同一符号を付して説明を省略する。
図11A及び図11Bは、本発明の第4の実施形態に係る強化ガラス板の切断方法の説明図である。図11Aは、図11BのA−A線に沿った断面図である。図11Bは、強化ガラス板の平面図である。図11A及び図11Bにおいて、図1A等と同一構成には同一符号を付して説明を省略する。
図12は、本発明の第5の実施形態に係る強化ガラス板の切断方法の説明図である。図12において、図1Aと同一のまたは対応する構成には同一のまたは対応する符号を付して説明を省略する。
(化学強化ガラス板の作製)
化学強化用のガラス板として、複数種類の原料を混ぜて調製したガラス原料を溶解し、溶解した溶融ガラスを板状に成形し室温付近まで徐冷し、切断、切削、両面鏡面研磨することにより、所定の厚さを有する50mm×50mmのガラス板を作製した。ガラス原料は、ガラス板のレーザ光に対する吸収係数(α)が所望の値となるように、同じ配合比のベース材に対する酸化鉄(Fe2O3)の粉末の添加量を変えて調製した。
CT=(CS×DOL)/(t−2×DOL) (I)
なお、測定の結果、各化学強化ガラス板の表面層及び裏面層は、同じ厚さ、同じ最大圧縮応力を有していた。
CT=(C1×D1/2+C2×D2/2)/(t−D1−D2) (II)
上記式(II)中、C1は表面層の最大残留圧縮応力、D1は表面層の厚さ、C2は裏面層の最大残留圧縮応力、D2は裏面層の厚さを示す。
化学強化ガラス板の切断は、図1A及び図1Bに示す切断方法で行った。各化学強化ガラス板の側面の切断開始位置にはヤスリで初期クラックを予め形成し、各化学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。
切断結果は、(1)切断可否、(2)切断端部品質、(3)切断面品質、(4)最大ずれ量で評価した。
例1−5〜例1−10(比較例)では、例1−1〜例1−4(実施例)と異なり、厚さ(t)×吸収係数(α)の値を3.0超とし、化学強化ガラス板の切断を試みた。
例2−1〜例2−20(実施例)では、化学強化処理条件を変更して、内部残留引張応力(CT)を調節し、内部残留引張応力(CT)と最大ずれ量との関係を調べた。化学強化ガラス板の作製、切断、評価は、例1−1〜例1−4と同様とした。評価結果を、切断条件などと共に、表3〜表5に示す。
例3−1〜例3−8(実施例)では、化学強化ガラス板の表面におけるレーザ光の照射領域の寸法形状を変更して、切断結果を評価した。化学強化ガラス板の作製、切断、評価は、例1−1〜例1−4と同様とした。
例4−1〜例4−4では、化学強化ガラス板を切断予定線で切断できる(クラックの自走やガラスの粉砕が起きない)最大のレーザ走査速度と、化学強化ガラス板の表面におけるレーザ光の直径との関係について調べた。
例5−1〜例5−2では、化学強化ガラス板を切断予定線で切断できる(クラックの自走やガラスの粉砕が起きない)最小の光源出力と、ノズルの使用の有無との関係について調べた。
例6−1〜例6−5では、化学強化ガラス板を切断予定線で切断できる(クラックの自走やガラスの粉砕が起きない)最小の光源出力と、レーザ光の集光位置との関係について調べた。
例7−1〜例7−2では、異なるガラス組成の化学強化ガラス板の切断の可否を調べた。
例8−1〜例8−2では、化学強化ガラス板の表面に対してレーザ光を斜めに入射した(図11A及び図11B参照)他は、例5−2と同様にして、化学強化ガラス板の表面上で、レーザ光の照射領域を移動させた。
例9では、化学強化ガラス板を3枚重ねた積層体の切断の可否を調べた。
例10−1〜例10−2では、風冷強化ガラス板の切断の可否を調べた。
CM=CS/a (III)
数式(III)において、aはガラスの急冷開始時の温度、ガラスの急冷速度、ガラスの厚さなどで決まる定数であって、通常は2.2〜2.5の範囲内である。例10−1〜例10−2では、aの値として2.35を用いた。
11 切断予定線
12 表面
13 表面層
14 裏面
15 裏面層
17 中間層
20 レーザ光
21 レーザ光の光軸
22 レーザ光の照射領域
30 クラック
40 ガス
42 ガスの吹き付け領域
50 ノズル
51 ノズルの中心軸
52 ノズルの出口
110 積層体
112 積層体の表面
Claims (12)
- 圧縮応力が残留する表面層及び裏面層と、表面層と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、該強化ガラス板の表面にレーザ光を照射し、該表面上で切断予定線に沿って前記レーザ光の照射領域を移動させることにより切断する強化ガラス板の切断方法において、
前記レーザ光は800〜1100nmの波長を有し、
前記強化ガラス板の前記表面において、前記レーザ光の照射領域は、円状に形成されており、前記強化ガラス板の厚さよりも小さい直径を有し、
前記強化ガラス板に対する前記レーザ光の透過率を、前記表面に入射する前記レーザ光のうち前記強化ガラス板に吸収される吸収光と、前記強化ガラス板を透過する透過光との合計に対する透過光の割合としたとき、前記透過率は90〜99.8%であり、かつ前記レーザ光の前記照射領域を1.0mm/sec以上で移動させながら、前記レーザ光の前記照射領域における前記中間層を徐冷点以下の温度で加熱することによって、前記照射領域の後方に前記強化ガラス板を板厚方向に貫通し内部残留引張応力によって伸展するクラックを追従させて前記強化ガラス板を切断することを特徴とする強化ガラス板の切断方法。 - 前記強化ガラス板に前記レーザ光を照射することによって、前記照射領域における前記中間層に前記内部残留引張応力の値よりも小さい引張応力、または、圧縮応力を形成させ、前記内部残留引張応力による前記クラックの伸展を抑制させる請求項1に記載の強化ガラス板の切断方法。
- 前記切断予定線を概略矩形とし、前記強化ガラス板を矩形に切断する請求項1または2に記載の強化ガラス板の切断方法。
- 前記中間層の内部残留引張応力が30MPa以上である請求項1〜3のいずれか1項に記載の強化ガラス板の切断方法。
- 前記強化ガラス板は、化学強化ガラスである請求項1〜4のいずれか1項に記載の強化ガラス板の切断方法。
- 前記強化ガラス板の厚さは、0.01cm以上0.2cm以下である請求項5に記載の強化ガラス板の切断方法。
- 前記強化ガラス板は、風冷強化ガラスである請求項1〜4のいずれか1項に記載の強化ガラス板の切断方法。
- 前記強化ガラス板の厚さは、0.1cm以上3cm以下である請求項7に記載の強化ガラス板の切断方法。
- 前記レーザ光の光軸は、前記強化ガラス板の表面に対して斜めである請求項1〜8のいずれか1項に記載の強化ガラス板の切断方法。
- 前記レーザ光の集光位置が、前記強化ガラス板の前記中間層に位置する請求項1〜9のいずれか1項に記載の強化ガラス板の切断方法。
- 前記強化ガラス板の表面にガスを吹き付け、前記強化ガラス板の表面上で、前記ガスの吹き付け領域を前記レーザ光の照射領域と連動して移動させる請求項1〜10のいずれか1項に記載の強化ガラス板の切断方法。
- 前記ガスは、前記強化ガラス板を局所的に冷却する冷却ガスである請求項11に記載の強化ガラス板の切断方法。
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