(57)【要約】【課題】  強化層の圧縮応力に起因した破損を抑制しつつ容易に強化ガラス部材を加工可能な強化ガラス部材加工方法を提供する。【解決手段】  この強化ガラス部材加工方法では、加工予定ライン５に沿って強化層１１，１２を剥離してガラス層１０を露出させるので、露出したガラス層１０に対して従来の工具切削やレーザスクライブ等を用いて加工（例えば切断）を行うことができる。よって、この強化ガラス部材加工方法によれば、強化層１１，１２の圧縮応力に起因した破損を抑制しつつ容易に強化ガラス部材１を加工することができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス層と前記ガラス層の上に形成され表面を含む第１強化層とを有し、加工予定ラインが設定された強化ガラス部材を用意する第１工程と、
前記加工予定ラインに沿って前記第１強化層にレーザ光を照射することにより、前記加工予定ラインに沿って部分的に前記ガラス層から前記第１強化層を剥離し、前記加工予定ラインに沿って前記表面側に前記ガラス層を露出する第２工程と、
を備えることを特徴とする強化ガラス部材加工方法。
【請求項２】
前記強化ガラス部材は、前記ガラス層の上に形成され裏面を含む第２強化層を有し、
前記加工予定ラインに沿って前記第２強化層にレーザ光を照射することにより、前記加工予定ラインに沿って部分的に前記ガラス層から前記第２強化層を剥離し、前記加工予定ラインに沿って前記裏面側に前記ガラス層を露出する第３工程をさらに備える、ことを特徴とする請求項１に記載の強化ガラス部材加工方法。
【請求項３】
前記加工予定ラインは、前記強化ガラス部材の一端から他端まで延在しており、
前記加工予定ラインに沿って露出した前記ガラス層を加工して前記強化ガラス部材を切断する第４工程をさらに備える、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の強化ガラス部材加工方法。
【請求項４】
前記加工予定ラインに沿って露出した前記ガラス層を切削することにより前記強化ガラス部材に溝又は貫通孔を形成する第５工程をさらに備える、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の強化ガラス部材加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス層の上に形成された強化層を有する強化ガラス部材を加工するための強化ガラス部材加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス部材を加工するための従来の技術として、例えば、特許文献１に記載のガラス基板面取り方法が知られている。このガラス基板面取方法では、ガラス基板の稜線部付近に局所的にレーザ光を照射することにより、局所的熱膨張に伴う熱応力によってクラックを生じさせる。そして、ガラス基板の稜線部に沿ってレーザ光を走査することにより、稜線部に沿ってクラックを成長させ、ガラス基板から稜線部を剥離する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２２５６６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、現在、例えばスマートフォンといった携帯端末やディスプレイ等への強化ガラス部材の利用が期待されている。それに伴って、現在、強化ガラス部材の加工の要求が高まっている。強化ガラス部材は、通常のガラスからなるガラス層と、そのガラス層の上に形成され圧縮応力を保持する強化層とを有している。このため、強化ガラス部材は、従来の工具切削等により強化層を切削して加工しようとすると、強化層の圧縮応力によって破損が生じるおそれがあり、加工が困難であった。
【０００５】
本発明は、そのような事情に鑑みてなされたものであり、強化層の圧縮応力に起因した破損を抑制しつつ容易に強化ガラス部材を加工可能な強化ガラス部材加工方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、加工対象物にレーザ光を照射することによりその加工対象物の一部分を剥離する技術が、強化ガラスに対して適用可能であることを見出した。本発明は、本発明者らがそのような知見に基づいて更なる研究を重ねた結果になされたものである。
【０００７】
すなわち、本発明に係る強化ガラス部材加工方法は、ガラス層とガラス層の上に形成され表面を含む第１強化層とを有し、加工予定ラインが設定された強化ガラス部材を用意する第１工程と、加工予定ラインに沿って第１強化層にレーザ光を照射することにより、加工予定ラインに沿って部分的にガラス層から第１強化層を剥離し、加工予定ラインに沿って表面側にガラス層を露出する第２工程と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
この強化ガラス部材加工方法においては、まず、ガラス層の上に形成せれた第１強化層を有する強化ガラス部材を用意する。そして、加工予定ラインに沿って第１強化層にレーザ光を照射することにより、加工予定ラインに沿って第１強化層を剥離してガラス層を露出させる。このように、加工予定ラインに沿って第１強化層を剥離してガラス層を露出させれば、露出したガラス層に対して従来の工具切削やレーザスクライブ等を用いて加工を行うことが可能となる。よって、この強化ガラス部材加工方法によれば、強化層の圧縮応力に起因した破損を抑制しつつ容易に強化ガラス部材の加工が可能となる。
【０００９】
本発明に係る強化ガラス部材加工方法においては、強化ガラス部材は、ガラス層の上に形成され裏面を含む第２強化層を有し、加工予定ラインに沿って第２強化層にレーザ光を照射することにより、加工予定ラインに沿って部分的にガラス層から第２強化層を剥離し、加工予定ラインに沿って裏面側にガラス層を露出する第３工程をさらに備えることができる。このように、表面及び裏面に強化層が形成されている場合には、それぞれの強化層を部分的に剥離してガラス層を露出させることが効果的である。
【００１０】
本発明に係る強化ガラス部材加工方法においては、加工予定ラインは、強化ガラス部材の一端から他端まで延在しており、加工予定ラインに沿って露出したガラス層を加工して強化ガラス部材を切断する第４工程をさらに備えることができる。この場合、破損を抑制しつつ強化ガラス部材を切断することができる。
【００１１】
本発明に係る強化ガラス部材加工方法においては、加工予定ラインに沿って露出したガラス層を切削することにより強化ガラス部材に溝又は貫通孔を形成する第５工程をさらに備えることができる。この場合、破損を抑制しつつ強化ガラス部材に溝又は貫通孔を形成することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、強化層の圧縮応力に起因した破損を抑制しつつ容易に強化ガラス部材を加工可能な強化ガラス部材加工方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】加工対象物としての強化ガラス部材の斜視図である。
【図２】本実施形態に係る強化ガラス部材加工方法の強化層を剥離する工程を説明するための図である。
【図３】本実施形態に係る強化ガラス部材加工方法の強化層を剥離する工程を説明するための図である。
【図４】本実施形態に係る強化ガラス部材加工方法の強化層を剥離する工程を説明するための図である。
【図５】本実施形態に係る強化ガラス部材加工方法の強化ガラス部材を切断する工程を説明するための図である。
【図６】本実施形態に係る強化ガラス部材加工方法の変形例を説明するための図である。
【図７】本実施形態に係る強化ガラス部材加工方法の変形例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態に係る強化ガラス部材加工方法ついて、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において、同一又は相当部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１５】
本実施形態に係る強化ガラス部材加工方法では、まず、図１に示されるように、加工対象物としての強化ガラス部材１を用意する（第１工程）。強化ガラス部材１は、矩形板状を呈しており、表面３及び裏面４を有している。強化ガラス部材１には、加工予定ライン５が設定されている。加工予定ライン５は、ここでは、強化ガラス部材１の一端から他端まで直線状に延在する仮想線であるが、強化ガラス部材１の加工の態様に応じて任意の形状に設定することができる。また、加工予定ライン５は、仮想線に限らず、強化ガラス部材１の表面３や裏面４等に実際に引かれた線であってもよい。
【００１６】
強化ガラス部材１は、通常のガラスからなるガラス層（母材ガラス）１０と、ガラス層１０の上に形成された強化層（第１強化層）１１及び強化層（第２強化層）１２とを有している。強化層１１及び強化層１２は、圧縮応力を保持している。強化層１１は、強化ガラス部材１の表面３を含む。強化層１２は、強化ガラス部材１の裏面４を含む。したがって、強化層１１と強化層１２とは、ガラス層１０を挟んで互いに対向している。強化層１１及び強化層１２の厚さは、それぞれ、例えば５０μｍ程度である。なお、強化ガラス部材１においては、その側面を含むようにガラス層１０の上に強化層が形成されていてもよい。
【００１７】
このような強化ガラス部材１は、例えば、通常のガラス部材をカリウム溶液に浸けこんで、外表面のナトリウムイオンとカリウムイオンとを置換することにより、その外表面に圧縮応力層（強化層）を形成することよって製造することができる（化学強化法）。
【００１８】
続く工程では、図２及び図３に示されるように、加工予定ライン５に沿って強化層１１にレーザ光Ｌ１を照射することにより、加工予定ライン５に沿って部分的にガラス層１０から強化層１１を剥離（除去）し、加工予定ライン５に沿って表面３側にガラス層１０を露出させる（第２工程）。この工程について詳細に説明する。
【００１９】
この工程では、図２に示されるように、強化ガラス部材１の表面３をレーザ光Ｌ１の入射面とする。そして、レーザ光Ｌ１のビームスポットＳＰを、表面３（強化層１１）に位置させつつ強化ガラス部材１の一端から他端にわたって加工予定ライン５に沿って相対移動させる（すなわち、強化層１１に対して矢印Ａ方向にレーザ光Ｌ１を走査する）。これにより、図２の（ｂ）に示されるように、レーザ光Ｌ１のビームスポットＳＰの移動に伴って、加工予定ライン５に沿って部分的にガラス層１０から強化層１１（及びガラス層１０の一部）がめくり上がるようにして剥離される。
【００２０】
強化層１１の剥離は、レーザ光Ｌ１の照射で強化ガラス部材１が加熱され、その加熱によって生じるせん断力に応じてビームスポットＳＰの移動方向（レーザ光Ｌ１の走査方向）に連続的に強化ガラス部材１に亀裂が生じ、その後に、強化ガラス部材１の表面３が自然空冷により収縮することによって生じるものと考えられる。このような強化層１１の剥離により、図３に示されるように、強化ガラス部材１の一端から他端にわたって加工予定ライン５に沿うように表面３に溝１３が形成され、表面３側にガラス層１０が露出する。なお、図３の（ｂ）は、図３の（ａ）のIII−III線に沿っての強化ガラス部材の断面図である。
【００２１】
続く工程では、上記工程と同様にして、加工予定ライン５に沿って強化層１２にレーザ光Ｌ１を照射することにより、加工予定ライン５に沿って部分的にガラス層１０から強化層１２（及びガラス層１０の一部）を剥離し、加工予定ライン５に沿って裏面４側にガラス層１０を露出させる（第３工程）。これにより、図４に示されるように、強化ガラス部材１の一端から他端にわたって加工予定ライン５に沿うように裏面４に溝１４が形成され、裏面４側にもガラス層１０が露出する。
【００２２】
なお、図４の（ｂ）は、図４の（ａ）のIV−IV線に沿っての強化ガラス部材の断面図である。また、表面３側及び裏面４側におけるガラス層１０の露出位置（すなわち、溝１３及び溝１４の位置）は、強化ガラス部材１の厚さ方向（すなわち、表面３及び裏面４に垂直な方向）について互いに対応した位置となる。また、レーザ光Ｌ１の光源としては、例えばＣＯ２レーザを用いることができる。レーザ光Ｌ１の照射条件は、強化ガラス部材１の厚さ方向について、溝１３及び溝１４がガラス層１０に達するように設定される。
【００２３】
続く工程では、加工予定ライン５に沿って露出したガラス層１０に所定の加工を施し、加工予定ライン５に沿って強化ガラス部材１を切断する（第４工程）。この工程においては、すでに加工予定ライン５に沿ってガラス層１０が露出しているので、従来のガラスを切断するための任意の技術（例えば工具切削やレーザスクライブ等）を適用することができるが、本実施形態においては、次のようにして強化ガラス部材１を切断する。
【００２４】
すなわち、この工程においては、図５の（ａ）に示されるように、強化ガラス部材１にレーザ光Ｌ２を照射して、強化ガラス部材１の内部に改質領域７を形成する。より具体的には、ガラス層１０の露出した部分（溝１３又は溝１４の内面部分）をレーザ光Ｌ２の入射部とし、ガラス層１０の内部にレーザ光Ｌ２の集光点Ｐを位置させる。そして、強化ガラス部材１の一端から他端にわたって加工予定ライン５に沿うようにレーザ光Ｌ２の集光点Ｐを相対移動させることにより、加工予定ライン５に沿って改質領域７を形成する。その後、改質領域７から生じた割れ８を溝１３及び溝１４まで伸展させることにより、図５の（ｂ）に示されるように強化ガラス部材１を切断する。
【００２５】
なお、このとき形成される改質領域７は、溶融処理領域（一旦溶融後に再固化した領域、溶融状態にある領域、及び溶融状態から再固化する途中の状態にある領域の少なくとも一つを含む領域を意味する）やクラック領域等を含む。また、レーザ光Ｌ２がパルスレーザ光である場合には、改質領域７は、１パルスのショット（つまり１パルスのレーザ照射：レーザショット）によって形成される改質スポットの集合として構成される。また、改質領域７は、改質スポットから延びる複数の亀裂を含む場合がある。
【００２６】
以上説明したように、本実施形態に係る強化ガラス部材加工方法においては、まず、ガラス層１０の上に形成された強化層１１，１２を有する強化ガラス部材１を用意する。そして、加工予定ライン５に沿って強化層１１，１２にレーザ光Ｌ１を照射することにより、加工予定ライン５に沿って強化層１１，１２（及びガラス層１０の一部）を剥離してガラス層１０を露出させる。
【００２７】
このように、加工予定ライン５に沿って強化層１１，１２を剥離してガラス層１０を露出させれば、露出したガラス層１０に対して従来の工具切削やレーザスクライブ、或いは上述したレーザ加工方法等を用いて加工（ここでは切断）を行うことができる。よって、この強化ガラス部材加工方法によれば、強化層１１の圧縮応力に起因した破損を抑制しつつ容易に強化ガラス部材１を切断することができる。
【００２８】
以上の実施形態は、本発明に係る強化ガラス部材加工方法の一実施形態を説明したものである。したがって、本発明に係る強化ガラス部材加工方法は、上述したものに限定されない。本発明に係る強化ガラス部材加工方法は、特許請求の範囲に記した各請求項の要旨を変更しない範囲において、上述したものを任意に変更することができる。
【００２９】
例えば、上記実施形態においては、強化ガラス部材１を切断する場合について説明したが、本発明に係る強化ガラス部材加工方法はこれに限定されず、強化ガラス部材１に溝や貫通孔を形成する場合についても適用することができる。その場合には、図６の（ａ）に示されるように、まず、強化ガラス部材１に対して、溝形成や貫通孔形成のための加工領域ＡＲを設定する。
【００３０】
ここでは、加工領域ＡＲは、強化ガラス部材１の外周部から所定距離内側に位置し、矩形状を呈している。加工領域ＡＲの位置・形状については、所望する加工の態様に応じて任意に設定することができる。また、ここでは、加工予定ライン５は、加工予定ライン５に沿ってレーザ光Ｌ１を照射したときに、レーザ光Ｌ１のビームスポットＳＰが加工領域ＡＲの全体に及ぶように、加工領域ＡＲ内において蛇行するように設定されている。
【００３１】
続いて、上記実施形態で説明したように、加工予定ライン５に沿って強化層１１にレーザ光Ｌ１を照射することにより、加工予定ライン５に沿って部分的に強化層１１（及びガラス層１０の一部）を剥離する。これにより、図６の（ｂ）に示されるように加工領域ＡＲに対応した形状に溝１５が形成され、ガラス層１０が露出する。
【００３２】
その後は、加工予定ライン５に沿って（すなわち、加工領域ＡＲに対応した形状で）露出したガラス層１０を切削することにより、図７の（ａ）に示されるように、表面３側に開放された溝１６を強化ガラス部材１に形成する、或いは、図７の（ｂ）に示されるように、表面３と裏面４とを連通する貫通孔１７を強化ガラス部材１に形成する（第５工程）。この工程では、すでに加工領域ＡＲに応じた形状でガラス層１０が露出しているので、例えば工具切削やレーザスクライブ等の任意の従来の技術を利用することができる。
【００３３】
なお、強化ガラス部材１に貫通孔１７を形成する場合には、加工予定ライン５に沿って強化層１２にレーザ光Ｌ１を照射し、加工予定ライン５に沿って部分的に強化層１２（及びガラス層１０の一部）を剥離して、加工領域ＡＲに対応した形状でガラス層１０を露出させておくことが望ましい。
【００３４】
以上のように、レーザ光Ｌ１の照射によって強化層１１（及び強化層１２）を剥離してガラス層１０を露出させれば、従来の工具切削やレーザスクライブ等によってガラス層１０を切削することが可能となるので、強化層の圧縮応力に起因した破損を抑制しつつ容易に強化ガラス部材に溝１６や貫通孔１７を形成することができる。
【００３５】
なお、上記実施形態においては、強化ガラス部材１は、ガラス層１０の両側に強化層（強化層１１，１２）が形成されているものとしたが、強化ガラス部材１は、ガラス層１０の一方の側のみに強化層が形成されているものであってもよい。また、強化ガラス部材１は、矩形板状に限らず、任意の形状のものを利用することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１…強化ガラス部材、３…表面、４…裏面、５…加工予定ライン、１０…ガラス層、１１…強化層、１２…強化層、１６…溝、１７…貫通孔、Ｌ１…レーザ光。
【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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