(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工具を加振させつつ回転させた状態の下で、該加工具をもって、表面強化層を有する化学強化ガラスに対して加工を行う強化ガラスの加工方法において、
前記化学強化ガラスに対する前記加工具による加振を、該加工具の振幅及び振動数が目標振幅及び目標振動数にそれぞれ近づくようにフィードバック制御すると共に、該目標振幅及び目標振動数を、該化学強化ガラスの加工に伴う該化学強化ガラスの厚み方向各部において変化する値であって該化学強化ガラスの品質を悪化させる品質悪化発生値の範囲に属さないものにそれぞれ設定し、
しかも、前記フィードバック制御におけるサンプル周期として、０．３ｍsec以下の所定サンプル周期を用いる、
ことを特徴とする強化ガラスの加工方法
【請求項２】
請求項１において、
前記目標振幅を３μｍ〜９μｍの範囲の所定振幅とすると共に、前記目標振動数を６０ｋＨｚ〜６４ｋＨｚの範囲の所定振動数にする、
ことを特徴とする強化ガラスの加工方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記加工具の回転数を、２０００ｒｐｍ〜３００００ｒｐｍの範囲内の所定回転数とする、
ことを特徴とする強化ガラスの加工方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項において、
前記表面強化層を有する化学強化ガラスが、該化学強化ガラスを複数枚積層して構成される積層ガラス群を含んでいる、
ことを特徴とする強化ガラスの加工方法。
【請求項５】
加工具を加振させつつ回転させた状態の下で、該加工具をもって、表面強化層を有する化学強化ガラスに対して加工を行う強化ガラス用加工装置において、
前記加工具を前記化学強化ガラスに向けて加振させる加振機構と、
前記加振機構を調整する加振調整手段と、
前記加振調整手段を制御して、前記化学強化ガラスに対する前記加工具による加振を、該加工具の振幅及び振動数が目標振幅及び目標振動数にそれぞれ近づくようにフィードバック制御すると共に、該目標振幅及び目標振動数を、前記化学強化ガラスの加工に伴う該化学強化ガラスの厚み方向各部において変化する値であって該化学強化ガラスの品質を悪化させる品質悪化発生値の範囲に属さないものに設定し、さらには、前記フィードバック制御を、０．３ｍsec以下の所定サンプル周期毎に実行させる制御手段と、
を備えている、
ことを特徴とする強化ガラス用加工装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記制御手段は、前記目標振幅を３μｍ〜９μｍの範囲の所定振幅に設定していると共に、前記目標振動数を６０ｋＨｚ〜６４ｋＨｚの範囲の所定振動数に設定している、
ことを特徴とする強化ガラス用加工装置。
【請求項７】
請求項５又は６において、
前記制御手段は、前記加工具の回転数を、２０００ｒｐｍ〜３００００ｒｐｍの範囲内の所定回転数となるように設定されている、
ことを特徴とする強化ガラス用加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強化ガラスの加工方法及び強化ガラス用加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯端末、タブレット、タッチパネル、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等の表示装置には、一般に化学強化された強化ガラスが用いられている。この強化ガラスは、ガラス母材の表面側に表面強化層（化学強化層）が設けられた構成とされており、これに基づき、強化ガラスは、薄板化を図りつつ、曲げ応力、衝撃に対して高強度を示している。
【０００３】
ところで、このような強化ガラスの加工方法としては、表面強化層の厚さが一定厚以上であって表面圧縮応力が所定値以上のもの(例えば、表面強化層４０μｍ以上、表面圧縮応力６００ＭＰａ以上のもの)に関しては、その加工が容易ではないことから、特許文献１に示すように、加工すべき強化ガラスとして、表面強化層を３０μｍ以下とすると共に表面圧縮応力を６００ＭＰａ以下にしたものを用意し、それに対して既存の切断方法（レーザ加工等）を用いるものや、特許文献２に示すように、強化ガラス(表面強化層４０μｍ以上、表面圧縮応力６００ＭＰａ以上)において、その切断予定個所の加工強度を弱めるべく、表面強化層の一部を予め除去した状態をもって該表面強化層に切断予定溝を形成し、その切断予定溝をレーザ等により切断するものが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−８３３７８号公報
【特許文献２】特開２０１２−３１０１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１においては、強化ガラスの加工性だけが重視され、その特許文献１に係る方法をもってしては、近時求められている更なる薄板化と更なる強度化とを満足させることができない。
【０００６】
また、特許文献２においては、表面強化層に切断予定溝を形成しなければならず、工程数が増えるばかりか、その切断予定溝は直線状にしか形成することができず、強化ガラスに対する加工が制限的なものとなっている。
【０００７】
このような状況下、本件発明者は、加工方法として、これまで上記強化ガラスを加工することは困難であると認識されてきた加工具を加振させつつ回転させる加工方法に着目し、その加工方法において、強化ガラスそのものを的確に加工できる条件を初めて見出し、本発明を完成させた。
【０００８】
本発明はこのような事情を勘案してなされたもので、その第１の目的は、表面強化層により強度が高められた強化ガラスであっても、加工具を加振させつつ回転させた状態の下で、加工自由度を確保しつつ簡単且つ的確に加工できる強化ガラスの加工方法を提供することにある。
【０００９】
第２の目的は、上記強化ガラスの加工方法を使用する強化ガラス用加工装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記第１の目的を達成するために本発明（請求項１に係る発明）にあっては、
加工具を加振させつつ回転させた状態の下で、該加工具をもって、表面強化層を有する化学強化ガラスに対して加工を行う強化ガラスの加工方法において、
前記化学強化ガラスに対する前記加工具による加振を、該加工具の振幅及び振動数が目標振幅及び目標振動数にそれぞれ近づくようにフィードバック制御すると共に、該目標振幅及び目標振動数を、該化学強化ガラスの加工に伴う該化学強化ガラスの厚み方向各部において変化する値であって該化学強化ガラスの品質を悪化させる品質悪化発生値の範囲に属さないものにそれぞれ設定し、
しかも、前記フィードバック制御におけるサンプル周期として、０．３ｍsec以下の所定サンプル周期を用いる構成とされている。この請求項１の好ましい態様としては、請求項２〜４の記載の通りとなる。
【００１１】
前記第２の目的を達成するために本発明（請求項５に係る発明）にあっては、
加工具を加振させつつ回転させた状態の下で、該加工具をもって、表面強化層を有する化学強化ガラスに対して加工を行う強化ガラス用加工装置において、
前記加工具を前記化学強化ガラスに向けて加振させる加振機構と、
前記加振機構を調整する加振調整手段と、
前記加振調整手段を制御して、前記化学強化ガラスに対する前記加工具による加振を、該加工具の振幅及び振動数が目標振幅及び目標振動数にそれぞれ近づくようにフィードバック制御すると共に、該目標振幅及び目標振動数を、前記化学強化ガラスの加工に伴う該化学強化ガラスの厚み方向各部において変化する値であって該化学強化ガラスの品質を悪化させる品質悪化発生値の範囲に属さないものに設定し、さらには、前記フィードバック制御を、０．３ｍsec以下の所定サンプル周期毎に実行させる制御手段と、
を備えている構成とされている。この請求項５の好ましい態様としては、請求項６以下の記載の通りとなる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明（請求項１に係る発明）によれば、加工具を加振させつつ回転させた状態の超音波振動加工を行うことから、強度の高い表面強化層を有する強化ガラス（具体的には、表面強化層４０μｍ以上、表面圧縮応力６００ＭＰａ以上のもの）であっても、加工進路等の制限を受けることなく自由に加工を行うことができる。
【００１３】
その一方で、加工具による加振を、その加工具の振幅及び振動数が目標振幅及び目標振動数にそれぞれ近づくようにフィードバック制御すると共に、その目標振幅及び目標振動数を、強化ガラスの加工に伴う該強化ガラスの厚み方向各部において変化する値であって該強化ガラスの品質を悪化させる品質悪化発生値の範囲に属さないものに設定していることから、加工具の加振に際して、基本的に、加工具の振幅及び振動数が品質悪化発生値の範囲に属さないようにすることができる。しかも、上記フィードバック制御におけるサンプル周期として、０．３ｍsec以下の所定サンプル周期を用いることから、極めて早いタイミングで見直しが図られ、仮に、加工具の振幅又は振動数が品質悪化発生値の範囲内の値となったとしても、その極めて早いタイミングをもって加工具の振幅及び振動数を目標振幅及び目標振動数（品質悪化発生値の範囲外）にそれぞれ戻すことができる。このため、強化ガラスの加工に伴い、該強化ガラス内部の引張応力の開放等、加工中の微細な状態変化が生じるとしても、それに対応（追従）することができ、加工中に、強化ガラスのクラック、所定以上のチッピング等が発生することを的確に抑制できる。この結果、強化ガラスの加工を簡単且つ確実に行うことができる。
【００１４】
したがって、表面強化層を有して強度が高められた強化ガラスであっても、加工自由度を確保しつつ簡単且つ確実に加工できる。
【００１５】
ここで、前記フィードバック制御におけるサンプル周期として、０．３ｍsec以下の所定サンプル周期を用いているのは、本件発明者が得た知見に基づき、０．３ｍsecを超えると、強化ガラス内部の応力変化に追従できず、強化ガラスの加工の精度が低下（強化ガラスのクラック、所定以上のチッピングの発生）する可能性が高まるからである。
【００１６】
請求項２に係る発明によれば、目標振幅を３μｍ〜９μｍの範囲の所定振幅とすると共に、目標振動数を６０ｋＨｚ〜６４ｋＨｚの範囲の所定振動数にすることから、本件発明者が見出した知見に基づき、加工具の具体的な振幅及び振動数として、強化ガラスの加工精度の観点から好ましいものを提供できる。
【００１７】
この場合、目標振幅を３μｍ〜９μｍとしているのは、３μｍ未満では、加工能力が十分でないために（切削屑等が残って切削抵抗等が増大することにより）強化ガラスにクラック、所定以上のチッピング等が発生する一方、９μｍを超えた場合には、加工に伴う強化ガラス内部の応力変化に追従できないために強化ガラスにクラック、所定以上のチッピング等が発生する可能性が高まるからである。また、目標振動数を６０ｋＨｚ〜６４ｋＨｚとしているのは、目標振幅の場合同様、６０ｋＨｚ未満では、加工能力が十分でないために強化ガラスにクラック等が発生する一方、６４ｋＨｚを越えた場合には、加工に伴う強化ガラス内部の応力変化に追従できず強化ガラスにクラック等が発生する可能性が高まるからである。
【００１８】
請求項３に係る発明によれば、加工具の回転数を、２０００ｒｐｍ〜３００００ｒｐｍの範囲内の所定回転数とすることから、本件発明者の知見に基づき、前述の加振条件の下で、加工具の回転数を、強度の高い表面強化層を有する強化ガラスを加工する観点から、好ましいものにできる。
【００１９】
この場合、加工具の回転数を２０００ｒｐｍ〜３００００ｒｐｍの範囲内の所定回転数としているのは、２０００ｒｐｍ未満では、強化ガラスに対する加工の効果が十分でない一方、３００００ｒｐｍを越えると、加工面に対する滑り現象（加工抵抗低下）が生じて加工の効果が低下すると共に、耐久性の観点から問題を生じるからである。
【００２０】
請求項４に係る発明によれば、表面強化層を有する強化ガラスが、該強化ガラスを複数枚積層して構成した積層ガラス群を含んでいることから、積層ガラス群を切り取ることにより、複数枚の積層ガラスを一挙に得ることができ、生産効率を高めることができる。
【００２１】
請求項５に係る発明によれば、加工具を加振させつつ回転させた状態の下で、該加工具をもって、表面強化層を有する強化ガラスに対して加工を行う強化ガラスの加工装置において、加工具を強化ガラスに向けて加振させる加振機構と、加振機構を調整する加振調整手段と、加振調整手段を制御して、強化ガラスに対する加工具による加振を、加工具の振幅及び振動数が目標振幅及び目標振動数にそれぞれ近づくようにフィードバック制御すると共に、該目標振幅及び目標振動数を、該強化ガラスの加工に伴う該強化ガラスの厚み方向各部において変化する値であって該強化ガラスの品質を悪化させる品質悪化発生値の範囲に属さないものに設定し、さらには、フィードバック制御を、０．３ｍsec以下の所定サンプル周期毎に実行させる制御手段と、を備えていることから、加工具を加振させつつ回転させた状態の超音波振動加工を行うことにより、表面強化層を有する強化ガラス（具体的には、表面強化層４０μｍ以上、表面圧縮応力６００ＭＰａ以上のもの）であっても、加工進路等の制限を受けることなく自由に加工を行うことができる。また、強化ガラスの加工に伴い、強化ガラス内部の引張応力の開放等が行われても、上記加振制御に基づき、強化ガラスにクラック等が発生することを的確に抑制できる。このため、前述の請求項１に係る強化ガラスの加工方法を使用する強化ガラス用加工装置を提供できる。
【００２２】
請求項６に係る発明によれば、制御手段は、目標振幅を３μｍ〜９μｍの範囲の所定振幅に設定していると共に、目標振動数を６０ｋＨｚ〜６４ｋＨｚの範囲の所定振動数に設定していることから、前述の請求項２に係る強化ガラスの加工方法を使用する強化ガラス用加工装置を提供できる。
【００２３】
請求項７に係る発明によれば、制御手段は、加工具の回転数を、２０００ｒｐｍ〜３００００ｒｐｍの範囲内の所定回転数となるように設定されていることから、前述の請求項３に係る強化ガラスの加工方法を使用する強化ガラス用加工装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】表面強化層を有する強化ガラスを説明する説明図。
【図２】実施形態に係る超音波振動加工装置を示す全体構成図。
【図３】実施形態に係る超音波振動加工装置における制御関係を説明する説明図。
【図４】加工具の目標振幅８μｍ、フィードバックのサンプル周期（応答速度）０．２ｍｓｅｃに固定した条件の下で、加工具の目標振動数を変化させたときの実験結果（加工実験１の実験結果）を示す図。
【図５】加工具の目標振動数６３ｋＨｚ、フィードバックのサンプル周期（応答速度）０．２ｍｓｅｃに固定した条件の下で、加工具の目標振幅を変化させたときの実験結果（加工実験２の実験結果）を示す図。
【図６】加工具の目標振幅８μｍ、加工具の目標振動数６３ｋＨｚに固定した条件の下で、フィードバック制御のサンプル周期（応答速度）を変化させたときの実験結果（加工実験３の実験結果）を示す図。
【図７】フィードバックのサンプル周期（応答速度）と加工成功率との関係を示す図。
【図８】加工対象である強化ガラスの積層体を説明する説明図。
【図９】固定台上に強化ガラスの積層体がセットされた状態を説明する説明図。
【図１０】強化ガラスの積層体に対する切り出し加工を説明する説明図。
【図１１】積層ブロックに対する長孔、角孔の加工を説明する説明図。
【図１２】積層ブロックの外周面等に対する研削加工を説明する説明図。
【図１３】携帯端末用保護ガラスを示す図。
【図１４】図１３のＡ部を示す拡大写真図（倍率：２７０倍）
【図１５】図１３のＢ部を示す拡大写真図（倍率：２７０倍）
【図１６】図１３のＣ部を示す拡大写真図（倍率：２７０倍）
【図１７】図１３のＤ部を示す拡大写真図（倍率：２７０倍）
【図１８】図１３のＥ部を示す拡大写真図（倍率：２７０倍）
【図１９】比較例に係る携帯端末用保護ガラスにおける図１３のＡ部に相当する部分を示す拡大写真図（倍率：２７０倍）
【図２０】比較例に係る携帯端末用保護ガラスにおける図１３のＢ部に相当する部分を示す拡大写真図（倍率：２７０倍）
【図２１】比較例に係る携帯端末用保護ガラスにおける図１３のＣ部に相当する部分を示す拡大写真図（倍率：２７０倍）
【図２２】比較例に係る携帯端末用保護ガラスにおける図１３のＤ部に相当する部分を示す拡大写真図（倍率：９０倍）
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。
１．先ず、強化ガラスの加工方法を説明する前に先立ち、その加工方法の加工対象となる強化ガラス、その加工方法を使用する強化ガラス用加工装置としての超音波振動加工装置について説明する。
（１）強化ガラス
強化ガラス１は、図１に示すように、ガラス母材（例えばアルミノシリケートガラス）２の表面側（裏面側）に表面強化層（化学強化層）３が設けられた構成とされている。この表面強化層３により、強化ガラス１は、薄板化を図りつつ、曲げ応力、衝撃に対して高強度が確保されることになっている。具体的には、強化ガラス１としては、母材２の厚みδ１が０．７ｍｍ前後、表面強化層３の厚みδ２が４０μｍ以上（現在の時点で７０μｍのものが開発されているが、勿論、加工の対象）、表面圧縮応力が６００ＭＰａ〜７００ＭＰａとされたものが対象とされている。勿論、強化ガラス１だけでなく通常のガラスも、超音波振動加工装置の加工対象となる。
（２）超音波振動加工装置
(i)超音波振動加工装置４は、図２に示すように、加工装置本体５を備えている。
【００２６】
加工装置本体５は、図２に示すように、比較的長尺な有底筒状のハウジング６と、該ハウジング６内に保持される加振装置（加振機構）７と、該加振装置７に取付けられる加工具８と、該加振装置７を回転駆動する回転駆動源としてのモータ９と、を有している。
【００２７】
(a)前記ハウジング６は、その軸心延び方向を上下方向に向けつつその開口を下側に向けた状態で、昇降装置(図２において、一部(ハウジング６に対する取付け部)のみ図示)１０に取付けられている。昇降装置１０は、ハウジング６を上下方向に昇降動させると共に、その際の昇降速度を調整できる機能を有しており(矢印参照)、この昇降装置１０の機能により、ハウジング６は、加工時に所定の設定速度（送り速度）をもって下降される。
【００２８】
(b)前記加振装置７は、円柱状のボディ部１１と、該ボディ部１１に保持されて超音波振動を発生させる円柱状の超音波振動発生ユニット１２と、を有している。ボディ部１１は、その軸心を上下方向に向けた状態で前記ハウジング６の内周面に軸受け１３を介して保持されており、その軸受け１３により、ボディ部１１は、その軸心を中心として相対回転可能且つ軸心延び方向(上下方向)に変位動不能とされている。このボディ部１１の上端部には、モータ９の駆動軸９ａを取付けるための円筒状の取付け筒部１４が形成され、そのボディ部１１の下端面には保持孔(図示略)が形成されている。超音波振動発生ユニット１２は、ボディ部１１下端面の保持孔に保持されている。この超音波振動発生ユニット１２は、既知の如く、超音波振動子、振動伝達部、増幅部が直列的に連結された状態で構成されており、これらは、ボディ部１１の保持孔の内部から開口側に向けて、超音波振動子、振動伝達部、増幅部の順で配置されている。このうち、超音波振動子は、圧電体と、これをボルト締めする金属ブロックとを有し、圧電体の間、及び、圧電体と金属ブロックとの間に電極（不図示）が配置されており、この電極間に直流電圧のパルス電圧を印加することにより、圧電体に縦振動が励振されることになっている。この超音波振動子は、印加する直流電圧のパルス電圧の周波数を超音波振動子の共振周波数に設定すると、共振現象により、強力な超音波振動が発生することになっている。振動伝達部は、超音波振動子の振動を増幅部に伝達する機能を有しており、増幅部は、振動伝達部から伝達された振動を増幅する機能を有している。
【００２９】
(c)前記加工具８は、前記超音波振動発生ユニット１２の振動によって振動するようにすべく、図２に示すように、超音波振動発生ユニット１２の軸心上においてその増幅部に連結されている。加工具８は、強化ガラスに対して直接に接触してその強化ガラスの加工を行うものであり、本実施形態においては、軸状のダイヤモンド砥石が用いられ、その軸状の加工具８は超音波振動発生ユニット１２から下方に向けて延びている。この加工具８は、加工対象である強化ガラスの加工を行うだけでなく、その強化ガラスの圧力変動を検出するセンサとしても機能する。
【００３０】
(d)前記モータ９は、前記ハウジング６の底部６ａ外面（上端面）に取付けられている。ハウジング６の底部６ａには、ハウジング６内外を貫通させる貫通孔１５が形成されており、モータ９の駆動軸９ａは、その貫通孔１５を貫通して前記ボディ部１１における取付け筒部１４に嵌合保持(固定)されている。これにより、モータ９の駆動力は、ボディ部１１、超音波振動発生ユニット１２を介して加工具８に伝達され、加工具８は、その軸心を中心として回転できることになっている。
【００３１】
(ii)超音波振動加工装置４は、図２、図３に示すように、前記超音波振動発生ユニット１２の振幅、振動数を調整する超音波発振器（加振調整手段）１６を備えている。
【００３２】
超音波発振器１６は、入力電気信号（具体的には、電圧又は電流）を調整してその調整電気信号を超音波振動発生ユニット１２（超音波振動子）に付与することになっている。本実施形態においては、電流一定（例えば１〜２Ａの所定値）の下で電源からの入力電圧の振幅、振動数（周波数）が調整され、その調整された電圧信号（例えば３００〜４００Ｖ）が超音波振動発生ユニット１２（超音波振動子）に付与されることになる。勿論この場合、電圧信号に代えて、電圧一定の下で、電流信号を超音波振動子に付与してもよい。
【００３３】
(iii)超音波振動加工装置４は、図２、図３に示すように、前記超音波発振器１６（超音波振動発生ユニット１２）及び前記モータ９をフィードバック制御する制御手段としての制御ユニットＵを備えている。
【００３４】
(a)制御ユニットＵには、超音波発振器１６からの電圧信号（電圧の振幅、周波数信号）、モータ９の回転数信号（電圧信号）が入力される一方、制御ユニットＵからは、超音波発振器１６、モータ９に対して制御信号がそれぞれ出力されることになっている。
【００３５】
(b)制御ユニットＵは、フィードバッグ制御のための目標値を設定するための設定部（設定手段）と、設定部の目標値と制御変数との偏差に基づいて操作変数を判断する判断部（判断手段）と、判断部からの操作変数を実行すべく制御信号を出力する実行制御部（実行制御手段）と、を備えている。
【００３６】
設定部は、本実施形態においては、フィードバック制御のための目標値として、超音波振動発生ユニット１２（超音波振動子）に対する入力電圧に関して、目標振幅、目標周波数が設定されており、それらには、強化ガラスの加工に伴う該強化ガラスの厚み方向各部において変化する値であって該強化ガラスの品質を悪化させる品質悪化発生値（クラック、所定以上のチッピング等を発生させる値）の範囲に属さないがものが設定されている。強化ガラスの加工に伴う該強化ガラス内部の引張応力の開放等、加工に伴う強化ガラス内部の応力変化を考慮するためである。また、モータ９に対する入力電流に関しては、加工にとって効果的な回転とする観点から、目標電流が設定されている。
【００３７】
上記超音波振動発生ユニット１２に対する入力電圧の目標振幅としては、最終的に加工具８の振幅が３μｍ〜９μｍの範囲（品質悪化発生値の範囲に属さないもの）の所定振幅（好ましくは８μｍ）となるように設定され、加工具８の振幅が３μｍ未満及び９μｍを超えるものについては、品質悪化発生値の範囲とされている。この場合、目標振幅を、加工具８の最終的な振幅において３μｍ〜９μｍの範囲としているのは、本件発明者が得た知見に基づき、３μｍ未満では、加工能力が十分でないために（切削屑等が残って切削抵抗等が増大することにより）強化ガラスにクラック、所定以上のチッピング等が発生する一方、９μｍを超えた場合には、加工に伴う強化ガラス内部の応力変化に追従できないために強化ガラスにクラック、所定以上のチッピング等が発生する可能性が高まるからである。
【００３８】
上記超音波振動発生ユニット１２（超音波振動子）に対する入力電圧の目標周波数としては、最終的に加工具８の振動数が６０ｋＨｚ〜６４ｋＨｚの範囲（品質悪化発生値の範囲に属さないもの）の所定振動数（好ましくは６3ｋＨｚ）となるように設定され、加工具８の振動数が６０ｋＨｚ未満及び６４ｋＨｚを超えるものについては、品質悪化発生値の範囲とされている。この場合、目標周波数を、加工具８の最終的な振動数において６０ｋＨｚ〜６４ｋＨｚとしているのは、本件発明者の知見に基づき、６０ｋＨｚ未満では、加工能力が十分でないために強化ガラスにクラック、所定以上のチッピング等が発生する一方、６４ｋＨｚを越えた場合には、加工に伴う強化ガラス内部の応力変化に追従できないために強化ガラスにクラック、所定以上のチッピング等が発生する可能性が高まるからである。
【００３９】
上記モータ９に対する目標電流としては、最終的に加工具８の回転数が２０００ｒｐｍ〜３００００ｒｐｍの範囲の所定回転数（好ましくは５０００ｒｐｍ）となるように設定されている。この場合、加工具８の回転数を２０００ｒｐｍ〜３００００ｒｐｍの範囲としているのは、２０００ｒｐｍ未満では、強化ガラスに対する加工の効果が十分でない一方、３００００ｒｐｍを越えると、加工面に対する滑り現象（加工抵抗低下）が生じて加工の効果が低下すると共に、耐久性の観点から問題を生じるからである。
【００４０】
尚、図３中、符号１８は、設定部に設定値を入力するための設定値入力部である。
【００４１】
判断部は、加工具８の振幅に関しては、超音波発振器１６からの電圧（戻り電圧）の振幅と設定部の目標振幅との偏差から操作変数を判断し、加工具８の振動数に関しては、超音波発振器１６からの電圧（戻り電圧）の周波数と設定部の目標周波数との偏差から操作変数を判断する。また、加工具８の回転数に関しては、モータ９からの電流信号と設定部の目標電流との偏差から操作変数を判断する。
【００４２】
実行制御部は、前記判断部からの各操作変数を制御信号として超音波発振器１６及びモータ９に出力することになっている。これにより、超音波発振器１６からの出力電圧（振幅、周波数）が調整されて、加工具８は、所定の上下振幅で且つ所定振動数となるようにフィードバッグ制御され、モータ９についても、その回転数がフィードバッグ制御されて、加工具８は所定回転数に維持されることになる。
【００４３】
(iii)制御ユニットＵは、フィードバッグ制御を、サンプル周期(応答速度)を０．３ｍsec以下である０．３ｍsec〜０．２ｍsecの範囲内の所定サンプル周期（好ましくは０．２ｍsec）をもって行わせるように設定されている。０．３ｍsec〜０．２ｍsecの範囲内の所定サンプル周期とするのは、本件発明者が得た知見に基づき、０．３ｍsecを超えると、強化ガラスの加工中の微細な応力変化に追従できず、強化ガラスにクラック、所定以上のチッピング等が発生する可能性が高まるからである。また、下限として、０．２ｍsecを設定しているのは、現在の時点で得ることができる最下限であり、その値未満のサンプル周期をもって現実にはフィードバッグ制御を行うことができないからである。今後、０．２ｍsec未満の値のものが開発されれば、より好ましい。
【００４４】
このため、制御ユニットＵにおいては、フィードバッグ制御のサンプル周期の高速化を図るべく、従前のものに比して、アナログ／デジタル変換機能及びＣＰＵの演算処理能力の高速化が図られている。これにより、具体的には、加工具８の振動数（周波数）が８０ｋＨｚとされた下でサンプル周期を０．２ｍｓｅｃとした場合には、負荷変動に対応して最適環境にて発振するまでに強化ガラスに与えられる振動衝撃を１６回に抑えることができる。また、３０ｍｍ／ｍｉｎの加工具８の送り速度の下で、０．２ｍsecのサンプル周期で発振環境を最適化した場合、加工の進行が０．１μｍ毎にフィードバック制御が行われることになり、加工中の微細な状態変化（応力変化）に対応（追従）できることになる。
【００４５】
これに対して、加工具８の振動数（周波数）が８０ｋＨｚである下では、０．００００１２５秒（０．０１２５ｍｓ）に一回、強化ガラスに対して振動衝撃が与えられることになるが、その下でサンプル周期（発振応答速度）を１０ｍsecとした場合（従前の制御ユニットの場合）には、負荷変動に対応して最適環境にて発振するまでに８００回の振動衝撃が強化ガラスに与えられる。また、３０ｍｍ／ｍｉｎの加工具８の送り速度の下で、１０ｍｓｅｃのサンプル周期で発振環境を最適化した場合には、加工の進行が５μｍとなってしまう。このような５μｍは、数十μｍの表面強化層に対して相対的に大きすぎる値であり、その５μｍ毎の応答では、強化ガラスの状態変化に追従できない。この結果、強化ガラスにストレスを与えながら加工を行わなければならなくなり、強化ガラスにクラック等が発生してしまう。
【００４６】
（iv）制御の目標値等
上記制御の目標値等は、本件発明者が行った下記加工実験１〜３に裏付けられている。この場合、加工実験１〜３は、下記共通実験条件の下で強化ガラスに対して行い、その評価は下記共通の評価基準に基づいて行った。
【００４７】
(a)共通実験条件
加工対象としての強化ガラス
母材材質:アルミノシリケートガラス
母材厚みδ１:０．７０ｍｍ
表面強化層の厚みδ２:４０μｍ(０．０４ｍｍ)
表面強化層の圧縮残留応力:６００ＭＰａ〜７００ＭＰａ
加工具８
加工送り速度:６０ｍｍ／分
回転数:５０００ｒｐｍ
軸状の加工具径：１．５ｍｍ
加工具８の粒度：♯６００番
(b)共通の評価基準
×：強化ガラスが割れた
△：チッピング１００〜１５０μｍ（加工ができるが、品質が悪い状態）
○：チッピング３０μｍ以下（加工、品質共に良い状態）
【００４８】
(c)加工実験１
(c-1)１枚の強化ガラスに対する加工具８の良好な振動数を得るために電圧を調整することにより、加工具８の目標振幅：８μｍ、フィードバックのサンプル周期（応答速度）：０．２ｍsecに固定した条件の下で、加工具８の目標振動数（目標周波数）を変化させる実験を行った。
【００４９】
(c-2)加工実験１の結果、図４に示す内容が得られた。その図４に示す内容によれば、加工具８の目標振動数は、６０ｋＨｚ〜６４ｋＨｚ（特に６３ｋＨｚ）が好ましいこと（６０ｋＨｚ未満、６４ｋＨｚを超えるものが品質悪化発生値の範囲であること）が判明した。
【００５０】
(d)加工実験２
(d-1)１枚の強化ガラスに対する加工具８の良好な目標振幅を得るために電圧を調整することにより、加工具８の目標周波数：６３ｋＨｚ、フィードバックのサンプル周期（応答速度）：０．２ｍsecに固定した条件の下で、加工具８の目標振幅を変化させる実験を行った。
【００５１】
(d-2)加工実験２の結果、図５に示す内容が得られた。その図５に示す内容によれば、加工具８の振幅は、３μｍ〜９μｍ（特に８μｍ）が好ましいこと（３μｍ未満、９μｍを超えるものが品質悪化発生値の範囲であること）が判明した。
【００５２】
(e)加工実験３
(e-1)加工中に微細な状態変化を起こす強化ガラスにとって、その加工のフィードバック制御のサンプル周期が重要であることに着目し、加工具８の目標振幅：８μｍ、加工具８の目標周波数：６３ｋＨｚに固定した条件の下で、フィードバック制御のサンプル周期（応答速度）を変化させる実験を行った。
【００５３】
(e-2)加工実験３の結果、図６に示す内容が得られた。その図６に示す内容によれば、フィードバック制御のサンプル周期は、０．３ｍsec以下（特に０．２ｍsec）が好ましいことが判明した。尚、下限値（０．２ｍsec）は、現在開発されている限界値である。
【００５４】
(e-3)図７は、フィードバック制御のサンプル周期（応答速度）と加工成功率との関係を示すものである。この図７によれば、応答速度が小さくなればなるほど、加工成功率が高くなることを示し、特に０．５ｍｓ以下においては、急激な立ち上がりをもって加工成功率が高まった。尚、加工成功の評価は、前述の評価（○）と同じであり、図６においては、加工成功率８７％以上のものについて「○」と評価した。
【００５５】
２．次に、実施形態に係る強化ガラスの加工方法の一例を、上記制御ユニットＵの制御内容と共に説明する。
【００５６】
（１）先ず、図８に示すように、表面強化層３を有する強化ガラス（具体的には、母材厚み０．７ｍｍ、表面強化層の厚み４０μｍ以上、表面圧縮応力６００ＭＰａ以上のもの）１が大板基板とされたものを用意する。携帯端末、タブレット等の保護用ガラスを作成するべく、大板基板から所定形状のものを切り出すためである。本実施形態においては、生産効率を高めるために、複数枚（例えば１２枚）の大板基板（強化ガラス１）を接着剤２０（接着層８０μｍ〜１００μｍ）により積層状態をもって接着した積層体（積層ガラス群）１Ａが用意される。この場合、接着剤２０としては、ＵＶ硬化接着剤等、紫外線により硬化し、それが温水により溶けるものが好ましい。迅速に接着剤を硬化させ、この後、最終的に、切り出された各強化ガラスを剥がす必要があるからである。この場合、積層体１Ａの最外表面（表面、裏面）を構成するガラス１ｎについては、強化ガラスではなくコストが安い通常のガラスを用いてもよい。積層体１Ａの最外表面は、チッピングが特に生じ易い傾向にあるからである。また、母材厚み０．５ｍｍの大板基板（強化ガラス１）については、それを１６枚接着した積層体１Ａを用意してもよい。
【００５７】
（２）次に、図９に示すように、上記積層体１Ａを厚板状の固定台２１にセットする。この固定台２１には、上面に複数の溝（図示略）が形成されている一方、その各溝に連なる連通孔２２が固定台２１の内部を経てその側面から開口されている。この各連通孔２２には、図示を略す吸引装置（図示略）が接続されることになっており、固定台２１上方側の空気が固定台２１上面の溝、連通孔２２を介して吸引されることになっている。これにより、固定台２１上にセットされた積層体１Ａは、この吸引作用に基づき固定台２１に固定される。
【００５８】
（３）次に、図１０に示すように、前述の超音波振動加工装置４を用いることにより、上記積層体１Ａから携帯端末用保護ガラスの大きさのもの（積層ブロック１ａ）を複数切り出すと共に、図１１に示すように、その各積層ブロック１ａに対して長孔２３、角孔２４を形成すべく、研削加工を行う。そして、積層体１Ａからの積層ブロック１ａの切り出し等を終えると、積層体１Ａのうち、積層ブロック１ａ以外のものが除去され、図１２に示すように、各積層ブロック１ａの外周、長孔２３、角孔２４に対して仕上げ研削加工を行う。このとき、各積層ブロック１ａは、吸引作用に基づき固定台２１に固定された状態が維持される。尚、図１２においては、便宜上、固定台２１が縮小された状態で示され、積層ブロック１ａに形成されている長孔２３、角孔２４は省略されている。
【００５９】
この超音波振動加工装置４を用いた上記積層ブロックの切り出し加工、研削加工等においては、加工具８の振幅及び振動数が目標振幅及び目標振動数にそれぞれ近づくようにフィードバック制御され、その際の目標振幅及び目標振動数としては、加工中の微細な強化ガラスの応力変化があったとしても、強化ガラスのクラック、チッピング等の発生を基本的に防止すべく、強化ガラスの加工に伴う該強化ガラスの厚み方向各部において変化する品質悪化発生値（強化ガラスのクラック、所定以上のチッピングの発生基準）の範囲外のものが用いられる。
【００６０】
具体的には、加工具８の目標振幅が、３μｍ〜９μｍの範囲内の好ましいもの、例えば８μｍとされると共に、加工具８の目標振動数が６０ｋＨｚ〜６４ｋＨｚの範囲内の好ましいもの、例えば６３ｋＨｚに設定される。加工具８の目標振幅を３μｍ〜９μｍの範囲内のものにする理由、加工具８の目標振動数を６０ｋＨｚ〜６４ｋＨｚの範囲内のものにする理由は、前述の通りである。しかも、この場合のフィードバック制御におけるサンプル周期としては、０．３ｍsec以下の０．２ｍsecが用いられる。強化ガラスの内部で発生する応力変化を素早く捉え、強化ガラスに対するストレスを減らして、強化ガラスのクラックの発生等を的確に防止するためである。
【００６１】
またこの場合、加工具８は、その回転数が２０００ｒｐｍ〜３００００ｒｐｍの範囲内の所定回転数５０００ｒｐｍの下で回転される。超音波振動加工の効果を十分に発揮させつつ、加工具８の回転による好ましい効果を得るためである。その他の加工条件については、一般的な条件が用いられる。
【００６２】
この後、ポリッシュ加工を経て、加工を終えた積層ブロック１ａは、フッ酸等のガラス端面強化の化学処理を経て温水に浸漬され、各強化ガラス１は剥がされる。これにより、製品（携帯端末用保護ガラス等）として、加工された強化ガラスが得られる。
【実施例】
【００６３】
３．本件方法（上記加工装置）を用いて作成した試験用ガラスの品質と、従前の方法を用いて作成した比較例に係る試験用ガラスの品質とを比較評価した。
（１）本件方法を用いて作成した試験用ガラスの場合
【００６４】
(i)試験用ガラスの作成
試験用ガラスとして、図１３に示す携帯端末用保護ガラス１Ｐを作成することを試みた。
【００６５】
(ii)本件方法による試験用ガラスの具体的作成方法及び作成条件
試験用ガラスの作成方法は、前述の強化ガラスの加工方法と同様である。すなわち、表面強化層を有する強化ガラス（具体的には、母材材質：アルミノシリケートガラス、母材厚み０．７ｍｍ、表面強化層４０μｍ、表面圧縮応力６００ＭＰａのもの）が大板基板とされたもの１２枚を、ＵＶ硬化接着剤等を用いることにより積層固定状態としたものを用意し、それから携帯端末用保護ガラスの大きさのもの（積層ブロック１ａ）を切り出し、その切り出したものに対して、長孔２３、角孔２４の研削加工を行って（一次加工）、一次加工品（積層体）を作成する。次に、一次加工品における外周、長孔２３、角孔２４の面取り仕上げ加工（二次加工）を行い、二次加工品（積層体）を作成する。次に、二次加工品に対してポリッシュ加工を行い、その後、加工を終えた積層ブロック１ａの各ガラス板を温水に漬けて剥がし、試験用（評価用）ガラスを得る。
【００６６】
この場合、一次加工、二次加工において、前述の超音波振動加工装置４が用いられ、その一次加工、二次加工における加工条件は、下記の通りとされた。
一次加工条件
加工具８
種類：軸状のダイヤモンド砥石（粒度：♯３２０番）
直径：１．５ｍｍ
送り速度：６０ｍｍ／ｍｉｎ
振幅：８μｍ
振動数：６３ｋＨｚ
フィードバッグ制御のサンプル周期（応答速度）：０．２ｍsec
回転数：５０００ｒｐｍ
二次加工条件
加工具８
種類：軸状のダイヤモンド砥石（粒度：♯６００番）
直径：１．５ｍｍ
送り速度：６０ｍｍ／ｍｉｎ
振幅：５μｍ
振動数：６３ｋＨｚ
フィードバッグ制御のサンプル周期（応答速度）：０．２ｍsec
回転数：５０００ｒｐｍ
【００６７】
(iii)本件方法による試験用ガラスの評価方法及び評価結果
図１３に示す試験用ガラスの各部Ａ〜Ｅにおける一次加工後、二次加工後、ポリッシュ加工後の加工状態を確認した。
【００６８】
それによれば、図１４〜図１８に示す拡大写真図（２７０倍）からも明らかなように、試験用ガラスの各部Ａ〜Ｅは、いずれの加工段階（一次加工後、二次加工後、ポリッシュ加工後）の状態においても、良好な加工状態を示した。
（２）従前の方法を用いて作成した試験用ガラスの場合
【００６９】
(i)試験用ガラスの作成
本件方法による試験用ガラスの場合同様、試験用ガラスとして、図１３に示す携帯端末用保護ガラスを作成することを試みた。
【００７０】
(ii)従前の方法による試験用ガラスの具体的作成方法及び作成条件
前述の本件方法同様、１２枚の大板基板（表面強化層を有する強化ガラス）を積層状態をもって接着したものを用意し、それに対して、下記一次加工条件の下で、一次加工（積層ブロック１ａの切り出し、長孔２３、角孔２４の加工）を行おうとした。しかし、積層ブロック１ａの切り出し後、一次加工における長孔２３の加工初期に、早々と複数のクラックが生じた。このため、比較例に係る試験用ガラスの孔加工に関する部分（Ｄ部，Ｅ部（図１３参照））に関しては、一次加工における角孔２４の加工を含め、以後の加工を行うことを断念した。また、比較例に係る試験用ガラスの外周面に関する部分（Ａ部〜Ｃ部（図１３参照））のうち、Ｂ部、Ｃ部に関しては、二次加工、ポリッシュ加工を行ったが、Ａ部に関しては、クラックが入ったため、以後の加工を断念した。
一次加工条件
加工具８
種類：軸状のダイヤモンド砥石（粒度：♯３２０番）
直径：１．５ｍｍ
送り速度：６０ｍｍ／ｍｉｎ
振幅：８μｍ
振動数：５０ｋＨｚ
フィードバッグ制御のサンプル周期（応答速度）：１０ｍｓｅｃ
回転数：５０００ｒｐｍ
【００７１】
(iii)比較例に係る試験用ガラスの評価方法及び評価結果
比較例に係る試験用ガラスの各部Ａ〜Ｄ（図１３参照）において、一次加工後の加工状態を確認したところ、図１９〜図２１（２７０倍）、図２２に示す拡大写真図（９０倍）に示す結果となった。すなわち、比較例に係る試験用ガラスの各部Ａ〜Ｃでは、クラック又は所定以上のチッピングが生じ、Ｄ部では、複数の大きなクラックが発生し、製品として成立し得ない品質のものとなった。図２２中、中央の大きな穴は、長孔２３に至る前の加工初期の穴である。
【符号の説明】
【００７２】
１  強化ガラス
１Ａ  積層体（積層ガラス群）
１ａ  積層ブロック（積層ガラス群）
３  表面強化層
４  超音波振動加工装置
７  加振装置（加振機構）
８  加工具
９  モータ（回転駆動源）
１６  超音波発振器（加振調整手段）
Ｕ  制御ユニット（制御手段）
【要約】
加工自由度を確保しつつ簡単且つ的確に加工できる強化ガラスの加工方法を提供する。
加工具による加振を、その加工具の振幅及び振動数が目標振幅及び目標振動数に近づくようにフィードバック制御すると共に、その目標振幅及び目標振動数を、品質悪化発生値の範囲に属さないものに設定する。しかも、上記フィードバック制御におけるサンプル周期として、０．３ｍｓｅｃ以下のサンプル周期を用いる。【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【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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