(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
脆性材料基板にレーザ光を集光照射して該脆性材料基板を割断する方法であって、
前記脆性材料基板の表面にスクライブ線を形成する第１工程と、
前記脆性材料基板の表面におけるレーザ光の照射位置を前記スクライブ線に沿って相対的に移動させて前記脆性材料基板を前記照射位置より移動方向前方で割断し、割断の先端位置を前記レーザ光の照射位置の前方に位置させる第２工程とを有する脆性材料基板の割断方法。
【請求項２】
前記スクライブ線が、１または複数の直線状部分と１または複数の曲線状部分とを含み、
前記曲線状部分は、一または複数の曲率により形成される弧状であり、
前記照射位置を、弧状部分に沿って相対的に移動させる際に、前記弧状部分の始点から中間点にかけて曲率半径における径方向外方に向けて漸次変位させ、前記弧状部分の前記中間点から終点にかけて径方向内方に向けて漸次変位させる請求項１に記載の脆性材料基板の割断方法。
【請求項３】
前記スクライブ線が、１または複数の曲線状部分を含み、前記曲線状部分は、一または複数の曲率により形成される弧状であり、前記照射位置を、弧状部分に沿って相対的に移動させる際に、前記弧状部分の始点から中間点にかけて曲率半径における径方向外方に向けて漸次変位させ、前記弧状部分の前記中間点から終点にかけて径方向内方に向けて漸次変位させる請求項１に記載の脆性材料基板の割断方法。
【請求項４】
前記レーザ光は前記脆性材料基板に向けて集光され、前記レーザ光の一部が前記脆性材料基板を透過して、前記レーザ光の他の一部が前記脆性材料基板に熱として吸収される請求項１〜３のいずれか一項に記載の脆性材料基板の割断方法。
【請求項５】
前記脆性材料基板がガラス板である請求項１〜４のいずれか一項に記載の脆性材料基板の割断方法。
【請求項６】
前記レーザ光として、７９５〜１０３０ｎｍの範囲内の所定の特定波長の１または複数の波長を有するレーザ光を用い、前記脆性材料基板として、ソーダライムガラス板を用いる請求項４に記載の脆性材料基板の割断方法。
【請求項７】
前記レーザ光として、半導体レーザを用いる請求項６に記載の脆性材料基板の割断方法。
【請求項８】
前記レーザ光の集光角は、前記照射位置の移動方向と直交する断面において、１０°〜３４°である請求項４〜７のいずれか一項に記載の脆性材料基板の割断方法。
【請求項９】
前記レーザ光は、前記脆性材料基板の表面において、前記照射位置の移動方向と直交する方向の寸法が２〜１０ｍｍである請求項４〜８のいずれか一項に記載の脆性材料基板の割断方法。
【請求項１０】
前記第１工程において、スクライブカッターによりスクライブ線を形成する請求項１〜９のいずれか一項に記載の脆性材料基板の割断方法。
【請求項１１】
前記第１工程において、レーザ光を用いてスクライブ線を形成する請求項１〜９のいずれか一項に記載の脆性材料基板の割断方法。
【請求項１２】
前記脆性材料基板の厚さは、１〜６ｍｍである請求項１〜１１のいずれか一項に記載の脆性材料基板の割断方法。
【請求項１３】
ガラス板を請求項１２に記載の脆性材料基板の割断方法により割断して得られる車両用窓ガラス。
【請求項１４】
脆性材料基板にレーザ光を照射して熱応力により該脆性材料基板を割断する割断装置であって、
前記脆性材料基板を支持するステージと、
前記レーザ光を発振するレーザ発振器と、
前記発振器から発振された前記レーザ光を前記脆性材料基板に向けて集光する光学系と、
前記ステージと前記レーザ発振器及び前記光学系とを相対的に移動させる駆動機構と、
前記レーザ発振器の出力及び前記駆動機構の出力を制御する制御手段とを
備え、あらかじめ表面にスクライブ線を形成した前記脆性材料基板の表面におけるレーザ光の照射位置を前記スクライブ線に沿って相対的に移動させ、前記脆性材料基板を前記照射位置より移動方向前方で割断し、割断の先端位置を前記レーザ光の照射位置の前方に位置させるようになした脆性材料基板の割断装置。
【請求項１５】
前記脆性材料基板の割断装置は加工ヘッドを備え、該加工ヘッドはスクライブ装置とレーザ発振器を備える請求項１４に記載の前記脆性材料基板の割断装置。
【請求項１６】
前記スクライブ線は、曲線状部分を含み、
前記制御手段は、前記照射位置を、前記スクライブ線に沿って相対的に移動させる際に、前記スクライブ線の形状に応じて、前記スクライブ線と直交する方向に相対的に変位させる請求項１４または１５に記載の脆性材料基板の割断装置。
【請求項１７】
前記レーザ発振器が、７９５〜１０３０ｎｍの波長の範囲内の所定の特定波長の１又は複数の波長のレーザ光を発信する請求項１４〜１６のいずれか一項に記載の脆性材料基板の割断装置。
【請求項１８】
前記脆性材料基板が、ガラス板である請求項１４〜１７のいずれか一項に記載の脆性材料基板の割断装置。
【請求項１９】
前記脆性材料基板が、厚さ１〜６ｍｍのソーダライムガラス板である請求項１４〜１８のいずれか一項に記載の脆性材料基板の割断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光を照射して該脆性材料基板を割断する方法である。詳しくは、脆性材料基板の表面におけるレーザ光の照射位置をスクライブ線に沿って相対的に移動させ、脆性材料基板を割断する脆性材料基板の割断方法及び該割断方法により得られる車両用窓ガラス、並びに脆性材料基板の割断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、脆性材料基板の表面にスクライブ線を形成し、脆性材料基板の表面にレーザ光を照射する際のレーザ光の照射位置をスクライブ線に沿って相対的に移動させ、レーザ光により加熱された領域を冷却装置を利用して冷却して脆性材料基板を割断する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
一方で、脆性材料基板の表面にスクライブ線を形成し、曲げ応力を加えて基板を割断する従来の切り折り法では、割断が難しい形状が存在する。例えば、ガラス板の外周が内側へえぐれるように曲がっている形状（所謂インカーブ形状）を割断しようとすると、そのインカーブ形状の曲率、深さ、幅などにより、オンラインで連続して自動機械による切り折り生産ができない場合があった。このため、これらの割断加工の難しいインカーブ形状の基板を得る方法は、自動機械による生産ライン外に設けられたオフラインで熟練した技能を持った作業者が行う手作業による割断に頼るしかなく、大量生産はできないとされている。【０００４】
レーザ光により脆性材料基板を割断する場合、割断線（割断予定線）が直線状で基板表面におけるレーザ光の照射中心を割断予定線に沿ったスクライブ線上で相対的に移動させたとしても、その割断線や割断面は左右対称になるとは限らない。これは、基板表面におけるレーザ光の照射中心をスクライブ線上で相対的に移動させるときに、基板の温度履歴の影響や、残留応力、割断位置の端部からの距離などの影響によって対称性が失われるためと考えられる。その結果、脆性材料基板を安定した割断面の品質を得ることが難しい。【０００５】
さらに、割断線が曲線状である場合、割断位置精度や垂直性などの所望の断面品質の割断面を得ることはさらに難しくなる。これは、基板の温度履歴などそれぞれが割断に与える影響がより複雑になり、その制御が難しくなるためと予想できる。【０００６】
上記特許文献１記載の方法によれば、割断線が曲線状である場合、基板表面におけるレーザ光の照射位置をスクライブ線の曲率中心から縁に向けて（即ち、曲率半径における径方向外方に向けて）オフセットさせるので、割断面の品質を向上することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許３０２７７６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１記載の方法では、レーザ光により加熱された領域を冷却するので、冷却装置が必要になり、割断装置が複雑化する。尚、レーザ光により加熱された領域を冷却して基板を割断するので、基板を照射位置より移動方向後方で割断することになる。【０００９】
照射位置よりも後方で割断が進行すると熱応力を発生させるための加熱-冷却にタイムラグがあるので、加熱部位の範囲が広がり応力の発生範囲も広範になる。その結果、割断位置精度や断面品質が低下する。また、加熱-冷却にタイムラグを小さくするためには、冷却装置とレーザ装置の位置を近付けることが望ましい。しかし、加熱−冷却装置が同一軌跡を通るような装置を作製しようとした場合、装置同士の空間的な干渉により割断装置のヘッド部の小型化が難しく曲率の小さい割断へ対応が難しいという問題もある。【００１０】
また、上記特許文献１記載の方法は、オフセット値を割断速度、曲率半径、ビームスポット寸法、及び基板の厚さに応じて設定することについて開示している。しかし、特許文献１記載の発明は照射位置より移動方向後方で基板が割断される。つまり、特許文献１に記載の方法は基板を照射位置より移動方向前方で割断する場合について説明するものではない。【００１１】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、装置を複雑化することなく自動機械生産で所望の平面形状の脆性材料基板を割断することができる脆性材料基板の割断方法及び該割断方法により得られる車両用窓ガラス、並びに脆性材料基板の割断装置を提供することを目的とする。また、割断されたガラス板の断面品質の優れた脆性材料基板の割断方法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】
上記課題を解決するため、本発明の脆性材料基板の割断方法は、
脆性材料基板にレーザ光を集光照射して該脆性材料基板を割断する方法であって、
前記脆性材料基板の表面にスクライブ線を形成する第１工程と、
前記脆性材料基板の表面におけるレーザ光の照射位置を前記スクライブ線に沿って相対的に移動させて前記脆性材料基板を前記照射位置より移動方向前方で割断し、割断の先端位置を前記レーザ光の照射位置の前方に位置させる第２工程とを有する。
【００１３】
また、本発明の車両用窓ガラスは、ガラス板を本発明の脆性材料基板の割断方法により割断して得られる。【００１４】
また、本発明の脆性材料基板の割断装置は、
脆性材料基板にレーザ光を照射して熱応力により該脆性材料基板を割断する割断装置であって、
前記脆性材料基板を支持するステージと、
前記レーザ光を発振するレーザ発振器と、
前記発振器から発振された前記レーザ光を前記脆性材料基板に向けて集光する光学系と、
前記ステージと前記レーザ発振器及び前記光学系とを相対的に移動させる駆動機構と、
前記レーザ発振器の出力及び前記駆動機構の出力を制御する制御手段とを
備え、あらかじめ表面にスクライブ線を形成した前記脆性材料基板の表面におけるレーザ光の照射位置を前記スクライブ線に沿って相対的に移動させ、前記脆性材料基板を前記照射位置より移動方向前方で割断し、割断の先端位置を前記レーザ光の照射位置の前方に位置させるようになした。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、装置を複雑化することなく自動機械生産で所望の平面形状の脆性材料基板を割断することができる脆性材料基板の割断方法及び該割断方法により得られる車両用窓ガラス、並びに脆性材料基板の割断装置を実現できる。また、割断されたガラス板の断面品質の優れた脆性材料基板の割断方法を実現できる。【００１６】
なお、自動機械による生産とは、完全に自動化されて工場などの生産工程に組み込まれた生産方法のみでなく、主として自動機械を用いて工業的に生産が可能であればよい。例えば、工程の一部を作業者が補完しながら行う半自動機械生産や連続的にコンベアなどで機械生産されるラインから抜き出して行う機械生産なども含むものとする。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明による割断装置１０の一実施形態を示す概略図である。
【図２】レーザ光が基板表面Ｇ１に照射される様子の一例を示す図である。
【図３】レーザ光が基板表面Ｇ１に照射される様子の別の例を示す図である。
【図４】レーザ光の照射位置Ａをスクライブ線Ｌ２の曲線状部分Ｌ２−２に沿って相対的に移動させる様子の一例を示す模式図である。
【図５】試験例１〜３及び試験例５における、割断面の基板表面Ｇ１側と基板裏面Ｇ２側との位置ずれを示す図である。
【図６】試験例４及び試験例６における、割断面の基板表面Ｇ１側と基板裏面Ｇ２側との位置ずれを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。尚、各図において、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向は、それぞれ、脆性材料基板Ｇの幅方向、長さ方向、厚さ方向を示す。
【００１９】
図１は、本発明による脆性材料基板の割断装置１０の一実施形態を示す概略図である。
図１（Ａ）は、割断装置１０により実現される割断方法の第１工程を示し、図１（Ｂ）は割断装置１０により実現される割断方法の第２工程を示す。図１（Ｂ）において、Ａは脆性材料基板Ｇの表面Ｇ１におけるレーザ光の照射位置を示し、Ｂは脆性材料基板Ｇの表面Ｇ１における割断の先端位置を示す。
【００２０】
割断装置１０は、割断線Ｌ１に沿って基板Ｇを割断するため、先ず、図１（Ａ）に示すように、基板表面Ｇ１にスクライブ線Ｌ２を割断線Ｌ１に沿って形成する。次いで、図１（Ｂ）に示すように、基板表面Ｇ１におけるレーザ光の照射位置Ａをスクライブ線Ｌ２に沿って相対的に移動させて熱応力により基板Ｇを割断する。
【００２１】
図１に示すように、割断装置１０は、脆性材料基板Ｇを支持するステージ２０と、脆性材料基板Ｇを加工する加工ヘッド３０と、ステージ２０と加工ヘッド３０とを相対的に移動させる駆動機構４０と、制御手段５０とを備える。
【００２２】
割断装置１０の割断対象となる脆性材料基板Ｇは、レーザ光を吸収する性質を有する板状部材であり、例えば、ソーダライムガラスや無アルカリガラス等のガラス板、金属シリコン等の金属板、アルミナ等のセラミックス板である。
【００２３】
基板Ｇの厚さは、脆性材料基板Ｇの用途により適宜設定可能である。例えば、車両用途であれば１〜６ｍｍが好ましい。厚さが薄くなると風冷強化熱処理が難しくなり、１ｍｍ未満であると、車両用途に十分な強度が得ることが難しい。厚さが６ｍｍ以上では重量が重くなりすぎる。
【００２４】
ステージ２０は、脆性材料基板Ｇの裏面Ｇ２を支持する支持面２２を備える。ステージ２０は、基板裏面Ｇ２の全面を支持してもよいし、基板裏面Ｇ２の一部を支持していてもよい。基板Ｇは、支持面２２に吸着固定されてもよいし、支持面２２に接着固定されてもよい。
【００２５】
加工ヘッド３０は、ステージ２０の上方に待機しており、ステージ２０（即ち、基板Ｇ）に対してＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向に移動される。この加工ヘッド３０には、スクライブカッター３２、発振器３４、光学系３６が組み込まれている。
【００２６】
前述のように、一つの加工ヘッドにスクライブ装置３２と、レーザ発振器３４と集光用の光学系３６とを備えたレーザ装置を一体化して搭載することにより、装置１０が簡素化、小型化できコスト的にも有利になる。一方で、スクライブ装置３２と、レーザ発振器３４と集光用の光学系３６とを備えたレーザ装置をそれぞれ別の加工ヘッドに分離して搭載することも可能である。分離して搭載した場合、タクトアップが可能になり、さらに同一軌跡を通る制御が容易になるとともに、スクライブ線Ｌ２とレーザ照射位置Ａの意図的なずらし(オフセット)制御が容易になる。
【００２７】
スクライブカッター３２は、脆性材料基板Ｇにスクライブ線Ｌ２を形成するものである。スクライブ線Ｌ２は、カッター３２の先端を基板表面Ｇ１に押し付けて線を引くことにより形成される。尚、本実施形態のスクライブ線Ｌ２はスクライブカッター３２を用いて形成される例を示している。しかし、レーザ光を用いて熱応力によりスクライブ線Ｌ２を形成してもよく、スクライブ線Ｌ２を形成する手段に制限はない。
【００２８】
カッター３２の先端は、例えば、ダイヤモンドや超鋼合金で形成される。カッター３２は、基板表面Ｇ１を誤って傷つけないように、加工ヘッド３０の外筒の内部に収容され、必要に応じて加工ヘッド３０の外筒の外に突き出されてもよい。
【００２９】
割断装置１０は、スクライブ線Ｌ２にレーザ光を照射して、スクライブ線Ｌ２を起点として亀裂を進展させて基板Ｇを割断する。
【００３０】
レーザ発振器３４は、レーザ光を発振するものである。レーザ発振器３４には、基板Ｇとしてソーダライムガラス板を割断する場合、７９５〜１０３０ｎｍの範囲内の所定の特定波長の１又は複数を有するレーザ光を発振する高出力で高効率な半導体レーザが好適に用いられる。例えば、Ａｌフリーで長寿命なＩｎＧａＡｓＰ系半導体レーザ（波長：８０８ｎｍ，９４０ｎｍ）が好適に用いられる。７９５〜１０３０ｎｍの波長の範囲内の特定波長を有するレーザ光は、一部がガラス板Ｇを透過し、他の一部がガラス板Ｇに熱として吸収され、残部がガラス板Ｇによって反射される。即ち、７９５〜１０３０ｎｍの波長の範囲内のレーザ光は、レーザ光の透過率及び吸収率が十分であるので、熱応力分布を最適化することができる。
【００３１】
また、本発明のレーザ割断を用いると、従来の曲げ応力による割断方法と異なり、熱応力で割れるため割断すべき脆性材料基板が空間的に移動することがない。よって、割断時に断面同士がこすれることがない。その結果、割断時のガラス屑（カレット）の発生量を低減することができ、且つ、割断面の品質を向上することができる。
これは、製品の歩留まりを向上させるのみではなく、カレットが減少することによる効果ももたらす。その期待できる効果とは、ガラス屑汚れによる品質不良の低減、洗浄工程の簡素化、製造装置の摩耗低減による寿命の延長などである。
【００３２】
前述よりレーザ光の波長が長いと半導体レーザ発振機の例えば１００Ｗ以上の高出力レーザ発振機の作製が困難になる。さらに、長い波長においては（例えば波長１０．６μＣＯ２）でソーライムガラス板Ｇの表面Ｇ１での吸収が増加する。５ミクロン以上ではほぼ１００％表面吸収されてしまい、ガラス板の内部にレーザ光により直接加熱することができなくなる。
【００３３】
また、レーザ光の大部分がソーダライムガラス板Ｇの表面Ｇ１近傍で熱として吸収されると、ガラスは一般に熱伝導率が低いので、基板表面Ｇ１、即ち、スクライブ線Ｌ２が過熱されることになる。これにより、スクライブ線Ｌ２形成時の微細なチッピングを起点として亀裂が面内方向（Ｘ方向、Ｙ方向）にも進展する。その結果、割断時のガラス屑の量が多くなったり、割断面の品質が低下したりする。
【００３４】
一方、レーザ光の波長が短いと、レーザ光の透過率が高くなるので、割断に十分な熱応力を得ることが困難になる。
【００３５】
また、レーザ光の出力は、単位体積×時間当たりの照射量エネルギー量によって適宜設定可能である。ソーダライムガラスを割断する場合は、割断対象物であるソーダライムガラスの照射部分の温度が歪点以下の温度である必要がある。よって、５０〜３００℃となることが好ましい。出力が低いと割断に十分な熱応力を得ることが困難になる。
【００３６】
レーザ発振器３４から発振されたレーザ光は、集光レンズ等の光学系３６によって基板Ｇに向けて集光され、基板表面Ｇ１に照射される。
【００３７】
図２は、レーザ光が基板表面Ｇ１に照射される様子の一例を示す図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は照射位置Ａの移動方向と直交する断面図である。図３は、レーザ光が基板表面Ｇ１に照射される様子の別の例を示す図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は照射位置Ａの移動方向と直交する断面図である。図２、図３において、Ｆはレーザ光の集光位置を示す。
【００３８】
図２に示す例では、レーザ光は、断面円形状であり、レーザ光の光軸に沿って同心円状に集光される。レーザ光の断面形状は、照射位置Ａの移動方向と直交する方向の寸法Ｗで、レーザ光の光軸に沿って変化させる。
【００３９】
図３に示す例では、レーザ光は、断面矩形状であり、レーザ光の光軸に沿って集光される。レーザ光の断面形状は、照射位置Ａの移動方向と直交する方向の寸法Ｗで、レーザ光の光軸に沿って変化させる。照射位置Ａの移動方向と平行な方向の寸法Ｖは、レーザ光の光軸に沿って略一定とされる。
【００４０】
レーザ光の集光位置Ｆは、例えば図２及び図３に示すように基板表面Ｇ１を基準として基板裏面Ｇ２と同じ側にあってもよい。また、基板表面Ｇ１を基準として基板裏面Ｇ２と反対側にあってもよい。
【００４１】
レーザ光の集光角α（図２、図３参照）は、照射位置Ａの移動方向と直交する断面において、１０°〜３４°が好ましい。
【００４２】
集光角αが３４°を超えると、レーザ光の断面形状が光軸に沿って大きく変化する。その結果、基板表面Ｇ１と基板裏面Ｇ２とにおける熱応力差が大きくなりすぎ、割断面の品質が低下する。また、レーザ光の断面形状が光軸に沿って大きく変化するので、集光位置Ｆの誤差が熱応力分布に及ぼす影響が大きくなりすぎ、割断面の品質が不安定になる。
【００４３】
一方、集光角αが１０°未満になると、基板表面Ｇ１と基板裏面Ｇ２とにおける熱応力差が小さくなりすぎて、割断面の品質が低下する。
【００４４】
また、レーザ光は、基板表面Ｇ１において、照射位置Ａの移動方向と直交する方向の寸法Ｗ（図２、図３参照）が２〜１０ｍｍであることが好ましい。
【００４５】
基板表面Ｇ１における寸法Ｗが２ｍｍ未満になると、スクライブ線Ｌ２が過熱される。その結果、亀裂がスクライブ線Ｌ２と直交する面内方向（Ｘ方向、Ｙ方向）にも進展し、割断面の品質が低下する。また、照射位置Ａの誤差が熱応力分布に及ぼす影響が大きくなり、割断面の品質が不安定になる。
【００４６】
一方、基板表面Ｇ１における寸法Ｗが１０ｍｍを超えると、不要な部分が加熱される。その結果、不要な熱応力が生じて割断面の品質が低下する。また、熱が分散するので、スクライブ線Ｌ２において発生する引張応力が小さくなり、割断に十分な熱応力を得ることが困難になる。
【００４７】
加工ヘッド３０は、駆動機構４０によってステージ２０に対してＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向に相対的に移動される。上記機能を実現するためには、基板Ｇを支持するステージ２０を固定しておき加工ヘッド３０を駆動機構４０により相対的に移動させてもよい。また、加工ヘッド３０を固定しておき基板Ｇを支持するステージ２０を駆動機構４０により相対的に移動させてもよい。駆動機構４０は、周知の構成であってよく、例えば、加工ヘッド３０をＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向に案内するＸＹＺガイドレールと、加工ヘッド３０を駆動するアクチュエータとを含み構成される。
【００４８】
このようにして、本実施形態では、基板表面Ｇ１にスクライブ線Ｌ２を形成し、基板表面Ｇ１におけるレーザ光の照射位置Ａをスクライブ線Ｌ２に沿って相対的に移動させる。発振器３４の出力制御や、駆動機構４０の出力制御は、マイクロコンピュータからなる制御手段５０により実現される。
【００４９】
制御手段５０には、加工ヘッド３０の位置座標を計測する位置センサ（図示せず）等が接続されている。制御手段５０は、位置センサ等からの出力信号に基づいて、以下で説明する割断装置１０の各種動作を制御する。
次に、本実施形態の脆性材料基板の割断方法について、図１を参照して説明する。
【００５０】
先ず、基板Ｇがステージ２０上に載置され、加工ヘッド３０が基板Ｇの割断線Ｌ１の始端に対向する位置まで移動される。次に、加工ヘッド３０が下降し始める。その後、加工ヘッド３０のスクライブカッター３２が下降し、基板表面Ｇ１に所定圧で押し当てられる。さらに、図１（Ａ）に示すように、スクライブ線Ｌ２が所定速度で引かれる。
【００５１】
次いで、加工ヘッド３０およびスクライブカッター３２が上昇し、加工ヘッド３０がスクライブ線Ｌ２の始端に対向する位置まで再移動する。次に、加工ヘッド３０が下降し始める。
【００５２】
その後、加工ヘッド３０が基板表面Ｇ１に対して所定距離まで近づくと、レーザ光が発振器３４から発振される。発振器３４から発振されたレーザ光は、光学系３６によって集光され、スクライブ線Ｌ２の始端に照射される。
【００５３】
レーザ光の照射領域では、レーザ光の一部が熱として吸収されるので、照射領域の周囲と比較して高温になる。すると、図２及び図３に示すように、熱膨張により圧縮応力が発生する。
一方、照射領域の周囲では、反作用により引張応力が発生する。この引張応力により、スクライブ線Ｌ２を起点として亀裂を進展させて割断を開始する。尚、スクライブ線Ｌ２を起点として亀裂を進展させて割断するので、割断面の基板表面Ｇ１側はスクライブ線Ｌ２に略一致する。
【００５４】
この状態で、基板表面Ｇ１におけるレーザ光の照射位置Ａをスクライブ線Ｌ２に沿って移動させる。すると、基板Ｇが照射位置Ａより移動方向前方で割断される。即ち、割断の先端位置Ｂがレーザ光の照射位置Ａより移動方向前方にある。
【００５５】
スクライブ線Ｌ２が直線状である場合、基板表面Ｇ１におけるレーザ光の照射中心をスクライブ線Ｌ２上で移動させる。すると、レーザ光の照射位置Ａより移動方向前方にある割断の先端位置Ｂの近傍において、引張応力がスクライブ線Ｌ２に対して左右対称になるその結果、割断面の垂直性や直線性などの断面品質が向上する。
【００５６】
ところで、上述の如く、スクライブ線Ｌ２が曲線状である場合、基板表面Ｇ１におけるレーザ光の照射中心をスクライブ線Ｌ２上で相対的に移動させると、割断面の品質に悪影響を及ぼす。この影響は割断面の基板裏面Ｇ２側を基板表面Ｇ１側に比較して曲率半径における径方向外方にずらす傾向がある。従って、割断面が厚さ方向（Ｚ方向）に対して傾斜して、割断面の品質が低下する。
【００５７】
そこで、本実施形態では、図４に示すように、照射位置Ａを、曲線状部分を含むスクライブ線Ｌ２に沿って相対的に移動させる際に、スクライブ線Ｌ２の形状に応じて、スクライブ線Ｌ２と直交する方向に相対的に変位させる。これにより、熱応力分布を最適化して、割断面の品質を向上することができる。
【００５８】
図４に示す例では、スクライブ線Ｌ２は、直線状部分Ｌ２−１、Ｌ２−３と円弧状の曲線状部分Ｌ２−２とを有する。この場合、照射位置Ａを、円弧状部分Ｌ２−２に沿って移動させる際に、円弧状部分Ｌ２−２の始点から中間点にかけて径方向外方に向けて相対的に漸次変位させる。一方で、円弧状状部分Ｌ２−２の中間点から終点にかけて径方向内方に向けて相対的に漸次変位させる。ここで、「中間点」とは、始点と終点との間の位置を意味し、始点と終点との両方から等距離の中点のみならず、始点と終点とのいずれか一方に比較的近い位置を含む。なお、上記した径方向とは、円孤等の孤状部分の曲率半径を求めるに当たっての半径方向をいう。
【００５９】
尚、照射位置Ａの変位は、スクライブ線Ｌ２の形状の他に、基板表面Ｇ１におけるレーザ光の照射位置Ａの移動速度、基板表面Ｇ１におけるレーザ光の照射形状、及び集光位置Ｆ、基板Ｇの厚み、加工速度、加工形状、基板Ｇの物性（線熱膨張係数、透過率）に応じて適宜設定されてもよい。上記した変位量は、所望のスクライブ線に沿って割断され、かつ割断面が垂直となるようにするために要求される最適な熱応力分布となるように選ばれる。
【００６０】
以上のように、本実施形態によれば、基板表面Ｇ１におけるレーザ光の照射位置Ａをスクライブ線Ｌ２に沿って相対的に移動させて熱応力により基板Ｇを照射位置Ａより移動方向前方で割断する。よって、冷却装置が不要となり、装置１０を複雑化することなく基板Ｇを割断することができる。
【００６１】
また、本実施形態によれば、照射位置Ａを、曲線部分を含むスクライブ線Ｌ２に沿って相対的に移動させる際に、スクライブ線Ｌ２の形状に応じて、スクライブ線Ｌ２と直交する方向に相対的に変位させる。これにより、熱応力分布を最適化して、割断面の品質を向上することができる。一方、仮に、例えば基板表面Ｇ１におけるレーザ光の照射中心をスクライブ線Ｌ２上で相対的に移動させると、割断面が厚さ方向（Ｚ方向）に対して傾斜して、割断面の品質が低下する。
【実施例】
【００６２】
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。下記の試験例１〜２５は、実施例である。
（試験例１〜４）
フロート法によって製造された厚さ３．５ｍｍの緑系ソーダライムガラス板
（旭硝子社製：自動車用ガラス基板）を用意する。このガラス板Ｇを図１に示すステージ２０上に載置した。次に、ダイヤモンドカッター３２をガラス板表面Ｇ１に５５Ｎの力で押し当て、スクライブ線Ｌ２を速度２００ｍｍ／ｓｅｃで引いた。スクライブ線Ｌ２は、図４に示すように、順次連続的に、第１の直線状部分Ｌ２−１と、１／４円弧状部分Ｌ２−２と、第２の直線状部分Ｌ２−３とを有する。各試験例１〜４における、スクライブ線Ｌ２の形状を表１に示す。なお、上記した１／４円孤状部分とは、当該円孤により円を描いたときの円の１／４となる部分をいう(以下同じ)。
【００６３】
【表１】
0005533668.tif 000002
次いで、図３に示すレーザ光をガラス板Ｇの表面Ｇ１に照射し、基板表面Ｇ１におけるレーザ光の照射位置Ａをスクライブ線Ｌ２に沿って速度１００ｍｍ／ｓで相対的に移動させ熱応力によりガラス板Ｇを割断した。具体的には、まず、基板表面Ｇ１におけるレーザ光の照射中心を第１の直線状部分Ｌ２−１上で相対的に移動させた。次いで、基板表面Ｇ１におけるレーザ光の照射位置Ａを、１／４円弧状部分Ｌ２−２に沿って相対的に移動させる際に、１／４円弧状部分Ｌ２−２の始点から中点にかけて径方向外方に向けて相対的に漸次変位させた。次に、中点から終点にかけて径方向内方に向けて相対的に漸次変位させた。照射位置Ａの変位量は、始点からの回転角β（図４参照）に比例して変化させた。また、円弧状部分Ｌ２−２の始点（β＝０°）及び終点（β＝９０°）では、基板表面Ｇ１におけるレーザ光の照射中心を１／４円弧状部分Ｌ２−２に一致させた。最後に、基板表面Ｇ１におけるレーザ光の照射中心を第２の直線状部分Ｌ２−３上で相対的に移動させた。
【００６４】
各試験例１〜４における、レーザ光の波長、集光位置Ｆ、出力、及び基板表面Ｇ１における照射形状（寸法Ｗ×寸法Ｖ）、並びに、照射位置Ａの最大変位量を表２に示す。尚、各表２〜５において、「アウトサイド：ＯＵＴＳＩＤＥ−ＤＥＦＯＣＵＳ」とは、集光位置Ｆが基板表面Ｇ１を基準として基板裏面Ｇ２と反対側にあることを意味する。一方で、「インサイド：ＩＮＳＩＤＥ−ＤＥＦＯＣＵＳ」とは、集光位置Ｆが基板表面Ｇ１を基準として基板裏面Ｇ２と同じ側にあることを意味する。
【００６５】
【表２】
0005533668.tif 000003
（試験例５〜６）
試験例５〜６では、基板表面Ｇ１におけるレーザ光の照射中心を１／４円弧状部分Ｌ２−２上で相対的に移動させた他は、試験例１〜４と同様にして、スクライブ線Ｌ２を形成し、ガラス板Ｇを割断した。
【００６６】
試験例１〜６の割断面の位置ずれを測定した。割断面の位置ずれは、１／４円弧状部分Ｌ２−２に沿って測定した。測定結果を図５及び図６に示す。図５及び図６において、横軸は１／４円弧状部分Ｌ２−２の始点からの回転角βであり、縦軸は割断面の基板表面Ｇ１側と基板裏面Ｇ２側との径方向ずれである。径方向ずれは、基板裏面Ｇ２側が基板表面Ｇ１側に比較して径方向外方にずれる場合を負とした。尚、各試験例１〜６において、割断面の基板表面Ｇ１側は１／４円弧状部分Ｌ２−２に略一致した。
【００６７】
図５は、試験例１〜３及び試験例５における、割断面の基板表面Ｇ１側と基板裏面Ｇ２側との位置ずれを示す図である。図６は、試験例４及び試験例６における、割断面の基板表面Ｇ１側と基板裏面Ｇ２側との位置ずれを示す図である。
【００６８】
図５及び図６によれば、試験例１〜４では、照射位置Ａを径方向に相対的に漸次変位させたので、径方向ずれが良好な値を示していることが分かる。これに対し、試験例５〜６では、照射位置Ａを径方向に相対的に変位させなかったので、径方向ずれが適正な範囲から外れていることが分かる。試験例５〜６では、試験例１〜４に比べると、割断面の基板裏面Ｇ２側が径方向外方にずれる傾向があった。
（試験例７〜１０）
試験例７〜１０では、ガラス板表面の中央に直線状のスクライブ線Ｌ２を形成した他は、試験例１〜４と同様にスクライブ線Ｌ２を形成した。次に、図２に示すレーザ光を用いて、表３に記載の条件でガラス板を割断した。割断時のガラス屑の量及び割断面の品質の評価結果を表３に併せて示す。
【００６９】
表３によれば、試験例７〜９では、基板表面Ｇ１における寸法Ｗを２〜１０ｍｍの範囲内としたので、割断面の品質が良好であった。これに対し、試験例１０では、基板表面Ｇ１における寸法Ｗが１ｍｍと小さすぎたため、試験例７〜９に比べると、スクライブ線Ｌ２が過熱され、スクライブ線Ｌ２形成時の微細なチッピングを起点として亀裂が面内方向（Ｘ方向、Ｙ方向）にも進展して割断面の品質が低下した。
【００７０】
【表３】
0005533668.tif 000004
【００７１】
（試験例１１〜２２）
試験例１１〜２２では、試験例７〜９と同様にスクライブ線Ｌ２を形成した。次に、図２又は図３に示すレーザ光を用いて、表４に記載の条件でガラス板を割断した。割断時のガラス屑の量及び割断面の品質の評価結果を表４に併せて示す。
表４によれば、試験例１１〜１７では、集光角αを１０〜３４°の範囲内とした。その結果、割断面の品質が良好であった。一方、試験例１８〜２０では、集光角αが０°、８°と小さすぎ、試験例１１〜１７と比べると割断面の品質が低下した。これは、基板表面Ｇ１と基板裏面Ｇ２とにおける熱応力差が小さすぎたためと推定される。また、試験例２１〜２２では、集光角αが６０°と大きすぎ、試験例１１〜１７と比べると割断面の品質が低下した。これは、基板表面Ｇ１と基板裏面Ｇ２とにおける熱応力差が大きすぎたためと推定される。
【００７２】
【表４】
0005533668.tif 000005
【００７３】
（試験例２３〜２５）
試験例２３〜２５では、試験例７〜９と同様にスクライブ線Ｌ２を形成した。次に、図２又は図３に示すレーザ光を用いて、表５に記載の条件でガラス板を割断した。割断時のガラス屑の量及び割断面の品質の評価結果を表５に併せて示す。
表５によれば、試験例２３では、レーザ光の波長を７８０〜９４０ｎｍの範囲内とした。その結果、レーザ光の透過率及び吸収率が十分であり、割断面の品質が良好であった。一方、試験例２４〜２５では、レーザ光の波長が長く、基板表面Ｇ１が過熱されるので、スクライブ線Ｌ２が過熱された。その結果、スクライブ線Ｌ２形成時の微細なチッピングを起点として亀裂が面内方向（Ｘ方向、Ｙ方向）にも進展した。このため、試験例２３と比べると、割断時のガラス屑（カレット）の量が多くなったり、割断面の品質が低下したりした。
【００７４】
【表５】
0005533668.tif 000006
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはない。本発明を逸脱することのない範囲で、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００７５】
例えば、上述した図４では、照射位置Ａを、円弧状部分Ｌ２−２に沿って相対的に移動させる際に、円弧状部分Ｌ２−２の径方向に相対的に変位させたが、本発明はこれに限定されない。例えば、照射位置Ａを、第１の直線状部分Ｌ２−１に沿って相対的に移動させる際に、第１の直線状部分Ｌ２−１と直交する方向に相対的に変位させてもよい。これにより、熱応力分布を最適化して、割断面の品質を向上することができる。【００７６】
また、上述した図４では、スクライブ線Ｌ２は、直線状部分Ｌ２−１、Ｌ２−３と、円弧状部分Ｌ２−２とを有するとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、スクライブ線Ｌ２は、第１の円弧状部分及び第２の円弧状部分からなるＳ字状部分を有するとしてもよい。Ｓ字状の場合には、二つの円孤状部分が逆向きに存在することになる。この場合も、照射位置Ａを、各円弧状部分に沿って相対的に移動させる際に、各円弧状部分の始点から中間点にかけて径方向外方に向けて相対的に漸次変位させる。次に、中間点から終点にかけて径方向内方に向けて相対的に漸次変位させる。これにより、熱応力分布を最適化して、割断面の品質を向上することができる。【００７７】
また、上述した実施例１〜４では、円弧状部分Ｌ２−２の始点及び終点で基板表面Ｇ１におけるレーザ光の照射中心を円弧状部分Ｌ２−２に一致させるとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、円弧状部分Ｌ２−２の始点及び終点では、基板表面Ｇ１におけるレーザ光の照射中心を径方向外方又は内方にオフセットさせてもよい。【００７８】
また、上述した図２及び図３では、レーザ光は、断面円形状、又は断面矩形状であるとしたが、断面楕円形状であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明は、自動車に代表される車両用窓ガラス、その他の車両、航空機、船舶又は建築物等の窓ガラス、薄型ディスプレイパネル用ガラス基板、ハードディスク用基板の製造に適用できる。
なお、２００８年１２月２５日に出願された日本特許出願２００８−３２９７３４号の明細書、特許請求の範囲、図面、要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。
【符号の説明】
【００８０】
１０    脆性材料基板の割断装置
２０    ステージ
３０    加工ヘッド
３２    スクライブカッター
３４    レーザ発振器
３６    光学系（集光レンズ）
４０    駆動機構
５０    制御手段
【図１】
0005533668.tif 000007
【図２】
0005533668.tif 000008
【図３】
0005533668.tif 000009
【図４】
0005533668.tif 000010
【図５】
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【図６】
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