(57)【要約】【課題】切断精度に優れた強化ガラスの切断方法の提供。【解決手段】板状ガラス部材の表面に圧縮応力層が形成された強化ガラスを切断する方法であって、前記強化ガラスの前記圧縮応力層よりも内部側に、レーザ光を集光して初期クラックを形成する工程、および、初期クラックの形成後、前記強化ガラスを内部加熱し、前記強化ガラスの内部加熱される部位を切断予定線に沿って移動させることにより、前記強化ガラスを切断する工程を有し、前記初期クラックを形成する工程では、前記強化ガラスの平面視での位置が略同一であって、かつ、前記強化ガラスの厚さ方向における位置が異なる少なくとも２個所に初期クラックを形成することを特徴とする強化ガラスの切断方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状ガラス部材の表面に圧縮応力層が形成された強化ガラスを切断する方法であって、
前記強化ガラスの前記圧縮応力層よりも内部側に、レーザ光を集光して初期クラックを形成する工程、および、初期クラックの形成後、前記強化ガラスを内部加熱し、前記強化ガラスの内部加熱される部位を切断予定線に沿って移動させることにより、前記強化ガラスを切断する工程を有し、
前記初期クラックを形成する工程では、前記強化ガラスの厚さをｔ（ｍｍ）とするとき、該強化ガラスの厚さ方向における前記初期クラックの合計長さが、０．２ｔ〜０．８ｔとなるように、前記強化ガラスの平面視での位置が略同一であって、かつ、前記強化ガラスの厚さ方向における位置が異なる少なくとも２個所に初期クラックを形成することを特徴とする強化ガラスの切断方法。
【請求項２】
前記初期クラックの形成工程では、波長域が２５０〜３０００ｎｍ、かつ、ピークパワー密度が１×１０12〜１×１０16Ｗ／ｍ2のパルスレーザ光を用いる、請求項１に記載の強化ガラスの切断方法。
【請求項３】
前記初期クラックの形成工程では、波長域が２５０〜３０００ｎｍ、かつ、パルス幅が１０００ｎｓ以下のパルスレーザ光を用いる、請求項１に記載の強化ガラスの切断方法。
【請求項４】
前記初期クラックの形成工程では、前記強化ガラスの側面よりレーザ光を入射して、前記強化ガラスの前記圧縮応力層よりも内部側にレーザ光を集光させて初期クラックを形成する、請求項１〜３のいずれかに記載の強化ガラスの切断方法。
【請求項５】
前記初期クラックの形成工程では、少なくとも２つのレーザ光を同時に前記強化ガラスの内部側に集光させて、少なくとも２個所に初期クラックを同時に形成する、請求項１〜４のいずれかに記載の強化ガラスの切断方法。
【請求項６】
前記強化ガラスの内部加熱にレーザ光の照射を用いる、請求項１〜５のいずれかに記載の強化ガラスの切断方法。
【請求項７】
前記強化ガラスの内部加熱に放電を用いる、請求項１〜５のいずれかに記載の強化ガラスの切断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、板状ガラス部材の表面に圧縮応力層が形成された強化ガラスの切断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガラス基板のような脆性材料基板の切断方法としては、脆性材料基板の表面にカッターホイール等を圧接させながら転動させて、脆性材料基板の表面に対して略垂直方向のクラックを形成し、形成されたクラックに沿って垂直方向に機械的な押圧力を加えて切断する方法が広く行われていた。
【０００３】
しかし、通常、カッターホイールを用いて脆性材料基板の切断を行った場合、カレットと呼ばれる小破片が発生し、このカレットによって脆性材料基板の表面にキズがつくことがあった。また、切断後の脆性材料基板の端部にはマイクロクラックが生じやすく、このマイクロクラックを起因として脆性材料基板の割れが発生することがあった。このため、通常は切断後に、脆性材料基板の表面及び端部を洗浄及び研磨して、カレットやマイクロクラック等を除去していた。
【０００４】
近年、ＣＯ2レーザビーム等のレーザ光照射により、溶融温度未満で脆性材料基板を内部加熱して、脆性材料基板を切断する方法が実用化されつつある。この方法では、基板表面にレーザ光を照射し、その照射位置を基板表面の切断予定線に沿って移動させることで基板を切断する。レーザ光照射位置では、レーザ光の一部が基板材料に吸収され、基板内部の温度が周囲に比べて高温になるので、熱膨張により圧縮応力（熱応力）が作用する。その反作用として、レーザ光の照射位置の移動方向後方では予定線と直交する方向に引張応力が作用し、基板が切断される。この方法では、熱応力を利用するため、工具を直接、基板に接触させることがなく、切断面はマイクロクラック等の少ない平滑な面となり、基板の強度が維持される。すなわち、レーザ光照射を用いた切断方法は、非接触加工であるため、上記した潜在的欠陥の発生が抑えられ、切断を行った際に脆性材料基板に発生する割れ等の損傷が抑えられる。レーザ光照射を用いた切断方法は、例えば、特許文献１に開示されている。
基板の内部加熱を利用して脆性材料基板を切断する方法としては、特許文献２に記載されているような、基板の内部加熱に放電を用いる方法もある。
【０００５】
基板の内部加熱を利用して脆性材料基板を切断する場合、切断の開始点となる部位に予め初期クラックを形成した方が、安定的に切断を開始できる。このようなクラックを形成する方法としては、カッターホイール等を用いて基板表面に初期クラックを形成する方法や、特許文献１に記載されているように、基板の内部加熱に用いるレーザ光とは異なる波長域のレーザ光（例えば、ＹＡＧレーザ光）基板表面近傍に集光させることで、基板表面近傍に初期クラックを形成する。
しかしながら、カッターホイール等を用いて基板表面に初期クラックを形成すると、カッターホイールを用いて脆性材料基板を切断する場合と同様の問題を生じるおそれがある。すなわち、初期クラックの形成時にカレットと呼ばれる小破片が発生し、このカレットによって脆性材料基板の表面にキズがつくことがある。
これに対し、特許文献１に記載の方法では、レーザ光の集光により基板表面近傍に初期クラックを形成するため、初期クラックの形成時にカレットが発生するおそれがない。また、特許文献１に記載の方法では、初期クラックの寸法を小さくすることにより、切断精度を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２６０７４９号公報
【特許文献２】特開２００４−１４８４３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、切断対象が板状ガラス部材の表面に圧縮応力層が形成された強化ガラスの場合、特許文献１に記載の方法のような、板状ガラス部材の表面近傍にレーザ光を集光して初期クラックを形成する方法を適用すると、初期クラックの形成時に強化ガラスの表面に割れが生じるおそれがあることを本願発明者らは見出した。また、初期クラックの形成後、内部加熱を利用して切断する際に、強化ガラスに欠けが生じるなど、切断精度の低下が問題となるおそれがあることを本願発明者らは見出した。
【０００８】
本発明は、上記した従来技術における問題点を解決するため、切断精度に優れた強化ガラスの切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】
【０００９】
上記した目的を達成するため、本発明は、板状ガラス部材の表面に圧縮応力層が形成された強化ガラスを切断する方法であって、
前記強化ガラスの前記圧縮応力層よりも内部側に、レーザ光を集光して初期クラックを形成する工程、および、初期クラックの形成後、前記強化ガラスを内部加熱し、前記強化ガラスの内部加熱される部位を切断予定線に沿って移動させることにより、前記強化ガラスを切断する工程を有し、
前記初期クラックを形成する工程では、前記強化ガラスの厚さをｔ（ｍｍ）とするとき、該強化ガラスの厚さ方向における前記初期クラックの合計長さが、０．２ｔ〜０．８ｔとなるように、前記強化ガラスの平面視での位置が略同一であって、かつ、前記強化ガラスの厚さ方向における位置が異なる少なくとも２個所に初期クラックを形成することを特徴とする強化ガラスの切断方法を提供する。
【００１０】
本発明の強化ガラスの切断方法において、前記初期クラックの形成工程では、波長域が２５０〜３０００ｎｍ、かつ、ピークパワー密度が１×１０12〜１×１０16Ｗ／ｍ2のパルスレーザ光を用いることが好ましい。
【００１１】
本発明の強化ガラスの切断方法において、前記初期クラックの形成工程では、波長域が２５０〜３０００ｎｍ、かつ、パルス幅が１０００ｎｓ以下のパルスレーザ光を用いることが好ましい。
【００１２】
本発明の強化ガラスの切断方法において、前記初期クラックの形成工程では、前記強化ガラスの側面よりレーザ光を入射して、前記強化ガラスの前記圧縮応力層よりも内部側にレーザ光を集光させて初期クラックを形成することが好ましい。
【００１３】
本発明の強化ガラスの切断方法において、前記初期クラックの形成工程では、少なくとも２つのレーザ光を同時に前記強化ガラスの内部側に集光させて、少なくとも２個所に初期クラックを同時に形成することが好ましい。
【００１４】
本発明の強化ガラスの切断方法において、前記強化ガラスの内部加熱にレーザ光の照射を用いることが好ましい。
また、本発明の強化ガラスの切断方法において、前記強化ガラスの内部加熱に放電を用いることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明を用いることで、強化ガラスの切断精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、強化ガラスの一構成例を示した模式図である。
【図２】図２は、図１の強化ガラス１０における残留応力の厚さ方向（板厚方向）の分布を示した模式図である。
【図３】図３は、強化ガラス内部における初期クラックの位置を示した模式図である。
【図４】図４は、平面視した強化ガラスにおける初期クラックの位置を示した模式図である。
【図５】図５は、強化ガラス１０の平面視（強化ガラス１０の主表面１１ａの平面視）での初期クラックの位置が略一致の場合の一例の模式図である。
【図６】図６は、放電による強化ガラスの内部加熱、および、それによる強化ガラスの切断を示した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明を説明する。
図１は、強化ガラスの一構成例を示した模式図である。図１に示すように、強化ガラス１０では、板状ガラス部材の両主表面１１ａ，１１ｂに圧縮応力層１２ａ，１２ｂが形成されている。ここで、圧縮応力層とは、化学処理または熱処理によって、圧縮応力を残留させた層である。
【００１８】
図２は、図１の強化ガラス１０における残留応力の厚さ方向（板厚方向）の分布を示した模式図である。図２に示すように、強化ガラス１０の両主表面１１ａ，１１ｂに存在する圧縮応力層１２ａ，１２ｂでは、表面付近に残留する圧縮応力が最も高く、内部に向けて徐々に小さくなる傾向にある。圧縮応力層１２ａ，１２ｂよりも強化ガラスの内部側１３では、圧縮応力に対する反作用として、引張応力が残留している。
【００１９】
圧縮応力層１２ａ，１２ｂにおける最大残留圧縮応力Ｓ１，Ｓ２は、通常の化学強化ガラスの場合、１００〜１２００ＭＰａであり、好ましくは、４００〜１０００ＭＰａであり、より好ましくは５００〜９００ＭＰａである。
圧縮応力層１２ａ，１２ｂの厚さＤ１，Ｄ２は、通常の化学強化ガラスの場合、５〜１００μｍであり、好ましくは、１０〜９０μｍであり、より好ましくは２０〜８０μｍである。
【００２０】
強化ガラス１０の両主表面に圧縮応力層１２ａ，１２ｂを形成する方法としては、風冷強化法および化学強化法が挙げられる。
風冷強化法は、強化ガラス１０をなす板状ガラス部材を、軟化点付近の温度に保持した状態で、その両主表面１１ａ，１１ｂを急冷して、両主表面１１ａ，１１ｂと内部側１３との間に温度差をつけることで、圧縮応力層１２ａ，１２ｂを形成する。風冷強化法は、厚さが大きい板状ガラス部材に圧縮応力層を形成するのに好適である。
【００２１】
化学強化法は、強化ガラス１０をなす板状ガラス部材の両主表面１１ａ，１１ｂをイオン交換し、ガラスに含まれる小さなイオン半径のイオン（例えば、Ｌｉイオン、Ｎａイオン）を、大きなイオン半径のイオン（例えば、Ｋイオン）に置換することで、圧縮応力層１２ａ，１２ｂを形成する。化学強化法は、アルカリ金属元素を含むソーダライムガラスからなる板状ガラス部材に圧縮応力層を形成するのに好適である。
【００２２】
強化ガラス１０をなす板状ガラス部材の厚さは、強化ガラス１０の用途などに応じて適宜設定される。例えば、強化ガラス１０の厚さは、０．１〜２．０ｍｍである。化学強化ガラスの場合、厚さが０．１ｍｍ未満になると、板状ガラス部材に化学強化処理を施すことが難しい。一方で、強化ガラス１０の厚さを２．０ｍｍ以下とすることで、強化ガラス１０を十分に薄板化および軽量化することができる。強化ガラス１０の厚さは、好ましくは０．３〜１．８ｍｍ、より好ましくは０．５〜１．５ｍｍである。
【００２３】
強化ガラス１０の組成は、その用途に応じて選定される。例えば、酸化物基準で下記組成の強化ガラスが例示される。
（組成１：モル百分率表示）ＳｉＯ2を５０〜７４％、Ａｌ2Ｏ3を１〜１０％、Ｎａ2Ｏを６〜１４％、Ｋ2Ｏを３〜１５％、ＭｇＯを２〜１５％、ＣａＯを０〜１０％、ＺｒＯ2を０〜５％含有し、ＳｉＯ2およびＡｌ2Ｏ3の含有量の合計が７５％以下、Ｎａ2ＯおよびＫ2Ｏの含有量の合計Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏが１２〜２５％、ＭｇＯおよびＣａＯの含有量の合計ＭｇＯ＋ＣａＯが７〜１５％。
（組成２：モル百分率表示）ＳｉＯ2を６１〜６６％、Ａｌ2Ｏ3を６〜１２％、ＭｇＯを７〜１３％、Ｎａ2Ｏを９〜１７％、Ｋ2Ｏを０〜７％含有し、ＺｒＯ2を含有する場合その含有量が０．８％以下。
（組成３：質量百分率表示）ＳｉＯ2を７５．５〜８５．５％、ＭｇＯを１〜８％、ＣａＯを０〜７％、Ａｌ2Ｏ3を０〜５％、Ｎａ2Ｏを１０〜２２．５％を含有し、ＭｇＯの含有量がＣａＯの含有量より多く、ＭｇＯおよびＣａＯの含有量の合計（ＭｇＯ＋ＣａＯ）が８％以下、ＭｇＯ、ＣａＯおよびＮａ2Ｏの含有量の合計が２４．５％以下、ＭｇＯおよびＣａＯの含有量（ＭｇＯ＋ＣａＯ）をＮａ2Ｏの含有量で除して得られた比が０．４５以下。
【００２４】
本発明の強化ガラスの切断方法では、強化ガラス１０の圧縮応力層１２ａ，１２ｂよりも内部側（以下、本明細書において強化ガラスの内部側という。）１３に、レンズ等を用いてレーザ光を集光して初期クラックを形成する。
強化ガラス１０の両主表面１１ａ，１１ｂに存在する圧縮応力層１２ａ，１２ｂにレーザ光を集光して初期クラックを形成すると、初期クラックの形成による構造緩和によってクラックの自走が起こり、クラックが強化ガラスの表面まで達する結果、強化ガラスの表面に割れが生じやすくなる。また、表面に割れが生じない場合でも、初期クラック形成の際にカレットが飛散して強化ガラスの表面に付着するおそれがある。
【００２５】
強化ガラス１０の内部側１３にレーザ光を集光して初期クラックを形成する際には、強化ガラス１０の平面視での位置が略同一であって、かつ、該強化ガラス１０の厚さ方向における位置が異なる少なくとも２個所に初期クラックを形成する必要がある。
図３、４は強化ガラス１０における初期クラックの位置を示した模式図であり、図３は、強化ガラス１０の厚さ方向（すなわち、強化ガラスの側面方向）から見た図であり、図４は、強化ガラス１０の主表面１１ａを平面視した図である。
図３には、強化ガラス１０の内部側１３に、該強化ガラス１０の厚さ方向における位置が異なる２個所に初期クラック２０ａ，２０ｂが形成されている。
図４では、強化ガラス１０の主表面１１ａの平面視での初期クラック２０ａ，２０ｂの位置が同一になっている。
【００２６】
本発明の強化ガラスの切断方法において、強化ガラス１０の内部側１３に、該強化ガラス１０の厚さ方向における位置が異なる少なくとも２個所に初期クラックを形成する理由は以下の通り。
上述したように、強化ガラス１０の圧縮応力層１２ａ，１２ｂに初期クラックを形成すると、初期クラックの形成による構造緩和によってクラックの自走が起こり、強化ガラスの表面に割れが生じるおそれがある。これに対し、強化ガラス１０の内部側１３に初期クラックに形成した場合、初期クラックの形成による構造緩和がきわめて小さいため、クラックの自走は起こらず、強化ガラスの割れを生じることはない。
しかしながら、強化ガラス１０の内部側１３に初期クラックを１個所のみ形成した場合、初期クラックの形成に続いて実施する内部加熱によって強化ガラス１０を切断する際に、以下の理由により、強化ガラス１０に欠けが生じるおそれがある。
強化ガラス１０の内部側１３に初期クラックを１個所のみ形成する場合、強化ガラス１０の厚さ方向における初期クラックの長さが短くなるため、初期クラックの形成に続いて実施する内部加熱によって強化ガラス１０を切断するためには、該強化ガラス１０の表面側、すなわち、圧縮応力層１２ａ，１２ｂに近い位置に初期クラックを形成する必要がある。
また、強化ガラス１０の内部側１３に初期クラックを１個所のみ形成した場合、強化ガラス１０の厚さ方向における初期クラックの長さが短いため、強化ガラス１０を端面側からみた場合の初期クラックの断面積と、強化ガラス１０の主表面１１ａの平面視での初期クラックの断面積と、の間に有意な差がない状態となる。
この結果、強化ガラス１０を内部加熱した際に、該強化ガラス１０の厚さ方向にクラックが進展せずに、該強化ガラス１０の表面方向（主表面１１ａ，１１ｂ方向）にクラックが進展し、強化ガラス１０に欠けが生じるおそれがある。
これに対し、強化ガラス１０の内部側１３に対して、強化ガラス１０の厚さ方向における位置が異なる少なくとも２個所に初期クラックを形成した場合、強化ガラス１０の厚さ方向における初期クラックの合計長さが長くなるため、強化ガラス１０を端面側からみた場合の初期クラックの断面積が、強化ガラス１０の主表面１１ａの平面視での初期クラックの断面積よりも大きくなる。
この結果、強化ガラス１０を内部加熱した際に、該強化ガラス１０の厚さ方向にクラックが進展するため、強化ガラス１０の切断精度に優れている。
【００２７】
なお、図３では、強化ガラス１０の内部側１３の上端付近と下端付近に初期クラック２０ａ，２０ｂが形成されているが、初期クラックを形成する位置はこれに限定されない。
初期クラックを形成する位置は、強化ガラス１０の内部側１３であって、かつ、初期クラック同士の強化ガラス１０の厚さ方向における位置が互いに異なる位置であればよい。したがって、初期クラックは全て強化ガラス１０の内部側１３の上端に近い位置に形成されていたり、下端に近い位置に形成されていたり、中央付近に形成されていてもよい。また、初期クラックは強化ガラス１０の内部側１３の上端に近い位置と中央付近に形成されていたり、下端に近い位置と中央付近に形成されていてもよい。
また、初期クラックを３個所以上形成する場合は、強化ガラス１０の内部側１３の上端に近い位置と、中央付近と、下端に近い位置に形成してもよい。
強化ガラスの１０に初期クラックを３個所以上形成する場合は、強化ガラス１０の内部側１３の上端に近い位置と、中央付近と、下端に近い位置に形成してもよい。
強化ガラス１０の内部側１３の上端に近い位置や、下端に近い位置に初期クラックを形成する場合、クラックの一部が圧縮応力層１２ａ，１２ｂにかかっていてもよい。
図２に示したように、圧縮応力層１２ａ，１２ｂに残留する圧縮応力は、強化ガラス１０の内部側１３に近い位置ではきわめて小さくなるので、強化ガラス１０の内部側１３の上端に近い位置や、下端に近い位置に形成した初期クラックの一部が圧縮応力層１２ａ，１２ｂにかかったとしても、それによる影響は無視できると考えられる。
【００２８】
強化ガラス１０の内部側１３に形成する初期クラックは、強化ガラス１０の厚さ方向における位置が互いに近くてもよい。また、強化ガラス１０の内部側１３に形成した初期クラック同士が連結し、一見したところ単一の初期クラックに見える状態になった場合でも本発明の趣旨を逸脱するものではない。
【００２９】
強化ガラス１０の内部側１３に形成する初期クラックは、内部加熱による強化ガラス１０の切断の起点となることから、強化ガラス１０の厚さ方向における初期クラックの長さ、より具体的には、強化ガラス１０の厚さ方向における初期クラックの合計長さが長いほど、強化ガラス１０の切断精度が向上すると考えられる。但し、強化ガラス１０の厚さに対して、初期クラックの合計長さが長すぎると、初期クラックが強化ガラス１０の表面（主面１１ａ，１１ｂ）の近くまで達するので、強化ガラス１０の表面に割れが生じるおそれがある。一方、強化ガラス１０の厚さに対して、初期クラックの合計長さが短すぎると、初期クラックの形成に続いて実施する内部加熱によって、強化ガラス１０の切断の開始となるクラックの進展が開始しなかったり、クラックの進展が開始した場合でも、以下の理由により、強化ガラス１０に欠けが生じるおそれがある。
【００３０】
本発明の強化ガラスの切断方法において、強化ガラス１０の厚さをｔ（ｍｍ）とするとき、強化ガラス１０の厚さ方向における初期クラックの合計長さを０．２ｔ〜０．８ｔとする。
強化ガラス１０の内部側１３に形成する初期クラックの合計長さが０．２ｔより短い場合、初期クラックの形成に続いて実施する内部加熱によって、強化ガラス１０の切断の開始となるクラックの進展が開始しなかったり、クラックの進展が開始した場合でも、以下の理由により、強化ガラス１０に欠けが生じるおそれがある。
【００３１】
強化ガラス１０の内部側１３に形成する初期クラックの合計長さが０．２ｔよりも短い場合、強化ガラス１０の厚さ方向における初期クラックの合計長さが短いため、初期クラックの形成に続いて実施する内部加熱によって強化ガラス１０を切断するためには、該強化ガラス１０の表面側、すなわち、圧縮応力層１２ａ，１２ｂに近い位置に初期クラックを形成する必要がある。
また、強化ガラス１０の内部側１３に形成する初期クラックの合計長さが０．２ｔよりも短い場合、強化ガラス１０の厚さ方向における初期クラックの合計長さが短いため、強化ガラス１０を端面側からみた場合の初期クラックの断面積と、強化ガラス１０の主表面１１ａの平面視での初期クラックの断面積と、の間に有意な差がない状態となる。
この結果、強化ガラス１０を内部加熱した際に、該強化ガラス１０の厚さ方向にクラックが進展せずに、該強化ガラス１０の表面方向（主表面１１ａ，１１ｂ方向）にクラックが進展し、強化ガラス１０に欠けが生じるおそれがある。
【００３２】
これに対し、強化ガラス１０の内部側１３に形成する初期クラックの合計長さを０．２ｔ以上にした場合、強化ガラス１０を端面側からみた場合の初期クラックの断面積が、強化ガラス１０の主表面１１ａの平面視での初期クラックの断面積よりも大きくなる。
この結果、強化ガラス１０を内部加熱した際に、該強化ガラス１０の厚さ方向にクラックが進展するため、強化ガラス１０の切断精度に優れている。
【００３３】
一方、強化ガラス１０の内部側１３に形成する初期クラックの合計長さが０．８ｔより長くなると、初期クラックが強化ガラス１０の表面（主面１１ａ，１１ｂ）の近くまで達するので、強化ガラス１０の表面に割れが生じるおそれがあるので、初期クラックの合計長さは０．８ｔ以下にする必要がある。
強化ガラス１０の内部側１３に形成する初期クラックの合計長さは、０．２５ｔ〜０．７５ｔであることが好ましく、０．３ｔ〜０．７ｔであることがより好ましい。
【００３４】
本発明の強化ガラスの切断方法において、強化ガラス１０の内部側１３に形成する初期クラックは、図４に示すように、強化ガラス１０の平面視（強化ガラス１０の主表面１１ａの平面視）での初期クラック２０ａ，２０ｂの位置が同一であることが必要となる。強化ガラス１０の内部側１３に初期クラックを形成するのは、続いて実施する内部加熱による強化ガラスの切断の際に、切断の起点とするためである。このため、強化ガラス１０の平面視（強化ガラス１０の主表面１１ａの平面視）での初期クラックの位置にずれがあると、切断精度が低下するおそれがある。
【００３５】
但し、本発明の強化ガラスの切断方法では、レーザ光を集光して初期クラックを形成するため、初期クラックが形成される位置を正確に制御することが困難な場合もある。このため、強化ガラス１０の平面視（強化ガラス１０の主表面１１ａの平面視）での初期クラックの位置を完全に一致させることが困難な場合もある。
強化ガラス１０の平面視（強化ガラス１０の主表面１１ａの平面視）での初期クラックの位置は、続いて実施する内部加熱による強化ガラスの切断精度に悪影響をおよぼさない限り、完全一致である必要はなく、略一致であればよい。
【００３６】
図５は、強化ガラス１０の平面視（強化ガラス１０の主表面１１ａの平面視）での初期クラックの位置が略一致の場合の一例の模式図である。
図５では、初期クラック２０ａ、２０ｂが、切断予定線３０に沿って若干ずれた位置に存在している。ここで、初期クラック２０ａ、２０ｂの中心間を結ぶ線は、切断予定線３０上に存在しており、両者の方向は一致している。初期クラック２０ａ、２０ｂがこのような位置関係であれば、内部加熱による強化ガラスの切断精度に悪影響をおよぼすことはない。
上述したように、本発明の強化ガラスの切断方法では、レーザ光を集光して初期クラックを形成するため、初期クラックが形成される位置を正確に制御することが困難な場合もある。図５では、初期クラック２０ａ、２０ｂの中心が切断予定線３０上に存在しているが、レーザ光を集光して初期クラックを形成するため、初期クラックの中心が切断予定線上に存在しない場合もあるが、このような場合であっても、初期クラックの少なくとも一部は、切断予定線上に存在する必要がある。
また、初期クラック同士の位置がずれている場合でも、両者の少なくとも一部がかさなっている必要がある。
【００３７】
強化ガラス１０の内部側１３に形成する初期クラックは、内部加熱による強化ガラス１０の切断の起点となることから、強化ガラス１０の切断予定線３０の始点に近い位置に形成することが好ましい。図示した態様は、強化ガラスを完全に切断（フルカット加工）する場合を想定しているので、切断予定線３０の始点は強化ガラス１０の端部である。
このため、強化ガラス１０の平面視（強化ガラス１０の主表面１１ａの平面視）での初期クラックの位置は、該強化ガラス１０の端部から５ｍｍ以内の位置であることが好ましい。
但し、強化ガラス１０の切断予定線３０の始点に近い位置に形成すると、初期クラックの位置が強化ガラス１０の端部に近づくため、形成された初期クラック１０が強化ガラス１０の側面に達し、強化ガラス１０に割れを生じるおそれがある。
このため、強化ガラス１０の平面視（強化ガラス１０の主表面１１ａの平面視）での初期クラックの位置は、該強化ガラス１０の端部から０．２ｍｍ以上離れていることが好ましい。
なお、図示した態様は、強化ガラス１０を完全に切断（フルカット加工）する場合を想定しているため、切断予定線３０の始点が強化ガラス１０の端部となるが、強化ガラス１０の一部を切断する場合、切断予定線３０の始点が強化ガラス１０の端部以外となる場合もある。このような場合、強化ガラス１０の平面視（強化ガラス１０の主表面１１ａの平面視）での初期クラックの位置は、切断予定線３０の始点から５ｍｍ以内の位置であることが好ましい。
【００３８】
本発明の強化ガラスの切断方法では、レーザ光を集光して、強化ガラス１０の内部側１３に初期クラックを形成するために、波長域が２５０〜３０００ｎｍ、かつ、ピークパワー密度が１×１０12〜１×１０16Ｗ／ｍ2のパルスレーザ光を用いることが好ましい。
【００３９】
波長域が２５０〜３０００ｎｍのレーザ光は、上述した組成の強化ガラスをある程度透過するため、レーザ光のパワー密度が低い場合、レーザ光を集光しても、強化ガラス１０の内部側１３に初期クラックが形成されることはない。しかしながら、パワー密度を高めていき、ある閾値を超えるとレーザ光の非線形吸収が起こるようになる。
本発明の強化ガラスの切断方法では、レーザ光の非線形吸収を利用して、強化ガラス１０の内部側１３に初期クラックを形成する。
ピークパワー密度が１×１０12〜１×１０16Ｗ／ｍ2のパルスレーザ光であれば、波長域が２５０〜３０００ｎｍのレーザ光の非線形吸収が起こるので、強化ガラス１０の内部側１３に初期クラックを形成することができる。
ピークパワー密度が１×１０12Ｗ／ｍ2未満だと、波長域が２５０〜３０００ｎｍのレーザ光の非線形吸収により、強化ガラス１０の内部側１３に初期クラックを形成することができない。
一方、ピークパワー密度が１×１０16Ｗ／ｍ2超だと、レーザ光を集光した際に、強化ガラス１０に割れが生じるおそれがある。
パルスレーザ光のピークパワー密度は、１×１０13〜１×１０15Ｗ／ｍ2であることが好ましい。
【００４０】
なお、本発明の強化ガラスの切断方法において、上述した組成の強化ガラスをある程度透過する波長域のレーザ光を使用するのは、強化ガラスに吸収される波長域のレーザ光を使用すると、強化ガラスの表面に存在する圧縮応力層でレーザ光が吸収されてしまい、強化ガラスの内部側にレーザ光を集光することができず、強化ガラスの内部側に初期クラックを形成できないためである。
上述する組成の強化ガラスをある程度透過する波長域のレーザ光としては、波長域が３００〜２０００ｎｍのレーザ光を使用することがより好ましく、波長域が３５０〜１５００ｎｍのレーザ光を使用することがさらに好ましい。
【００４１】
また、上記と同様の理由から、本発明の強化ガラスの切断方法では、レーザ光を集光して、強化ガラス１０の内部側１３に初期クラックを形成するために、波長域が２５０〜３０００ｎｍ、かつ、パルス幅が１０００ｎｓ以下のパルスレーザ光を用いることが好ましい。
パルス幅が１０００ｎｓ以下のパルスレーザ光であれば、波長域が２５０〜３０００ｎｍのレーザ光の非線形吸収が起こるので、強化ガラス１０の内部側１３に初期クラックを形成することができる。
パルスレーザ光のパルス幅は５００ｎｓ以下であることがより好ましく、２００ｎｓ以下であることがさらに好ましい。
【００４２】
但し、本発明の強化ガラスの切断方法では、強化ガラスの内部側にレーザ光を集光して初期クラックを形成するため、強化ガラスの側面よりレーザ光を入射して、強化ガラスの内部側にレーザ光を集光させてもよい。
強化ガラスの側面よりレーザ光を入射することにより、少なくとも２つのレーザ光を強化ガラスの内部側に同時に集光させて、同時になくとも２個所に初期クラックを同時に形成することができる。
【００４３】
本発明の強化ガラスの切断方法では、上記の手順で強化ガラス１０の内部側１３に初期クラックを形成した後、強化ガラスを内部加熱することにより、該強化ガラスを切断する。より具体的には、強化ガラスの内部加熱される部位を切断予定線に沿って移動させることによって、該強化ガラスを切断する。
強化ガラスを内部加熱する方法としては、以下に述べるように、放電を用いる方法、あるいは、レーザ光を照射する方法が好ましく用いられる。
【００４４】
図６は、放電による強化ガラスの内部加熱、および、それによる強化ガラスの切断を示した模式図である。
図６において、放電電極１００および対向電極２００が所定の間隔を開けて離隔されている。切断対象である強化ガラス１０は、放電電極１００と、対向電極２００と、の間に配置されている。放電電極１００および対向電極２００は交流電源３００に接続されている。但し、対向電極２００はなくてもよい。
交流電源３００から高周波交流電流を印加すると、放電電極１００と、該放電電極１００と対向する強化ガラス１０の主表面１１ａと、の間に放電４００が形成される。対向電極２００を使用している場合には、対向電極２００と、該対向電極２００と対向する強化ガラス１０の主表面１１ｂと、の間にも放電が形成される。放電電極１００は強化ガラス１０の切断予定線３０の上方に位置しており、切断予定線３０に沿って矢印方向に移動する。但し、ここで言う移動とは、放電電極１００と強化ガラス１０との相対的な移動であり、放電電極１００ではなく強化ガラス１０が矢印と反対方向に移動したのでもよい。
なお、内部加熱による強化ガラスの切断の開始時においては、放電電極１００は強化ガラス１０の内部側に形成された初期クラック（図示せず）の上方に位置する。
【００４５】
強化ガラス１０の放電４００が形成された部位、すなわち、放電電極１００の直下の部位は、放電によって内部加熱されて、その温度が周囲に比べて高温になるので、熱膨張により圧縮応力（熱応力）が作用する。その反作用として、放電電極１００の移動方向後方では、切断予定線３０と直交する方向に引張応力が作用し、強化ガラス１０にクラック４０が形成される。放電電極１００は強化ガラス１０の切断予定線３０に沿って矢印方向に移動させると、強化ガラス１０の内部加熱される部位も切断予定線３０に沿って移動し、クラック４０が強化ガラス１０の長手方向全体にわたって進展し、強化ガラス１０が切断される。
【００４６】
図６に示した構成において、放電電極１００および対向電極２００としては、導電性に優れ、高融点であり、酸化されにくい材料であることが好ましい。このような材料の具体例としては、金、白金、パラジウムのような貴金属もしくはその合金が挙げられ、特に白金もしくはパラジウム、またはそれらの合金が好ましい。
【００４７】
放電電極１００と、強化ガラス１０の主表面１１ａと、の間隔は、放電電極１００と強化ガラス１０の主表面１１ａとの間に放電４００を形成することができる限り特に限定されないが、０ｍｍ〜１０ｃｍであることが好ましく、０ｍｍ〜１０ｍｍであることがより好ましく、０．０５ｍｍ〜５ｍｍであることがさらに好ましい。ここで、０ｍｍとは、放電電極１００と強化ガラス１０の主表面１１ａとが接触している状態を意味する。
対向電極２００と、強化ガラス１０の主表面１１ｂと、の間隔についても上記と同様である。
【００４８】
交流電源３００は、放電４００を形成可能な高周波の交流電流を発生できる限り特に限定されない。具体例としては、たとえば、テスラ変圧器、フライバック変圧器、高出力高周波発生器、高周波半導体チョッパのような共振変圧器を用いた高周波交流電源が挙げられる。
交流電源３００は、電圧が１０Ｖ〜１０7Ｖ、より好ましくは１００Ｖ〜１０6Ｖ、さらに好ましくは１００Ｖ〜１０5Ｖで、周波数が１ｋＨｚ〜１０ＧＨｚ、より好ましくは１０ｋＨｚ〜１ＧＨｚ、さらに好ましくは１００ｋＨｚ〜１００ＭＨｚの高周波交流電流を発生することが好ましい。
【００４９】
なお、放電４００を形成するため、放電電極１００および対向電極２００、および、両者の間に位置する強化ガラス１０は、圧力１Ｐａ〜１００ＭＰａ、より好ましくは１ｋＰａ〜１ＭＰａの、窒素雰囲気、アルゴン雰囲気または六フッ化硫黄雰囲気下に置くことが好ましい。
【００５０】
図６に示した構成において、強化ガラス１０の放電４００が形成された部位、すなわち、放電電極１００の直下の部位よりも、切断予定線３０に沿った後方で、強化ガラス１０を冷却してもよい。強化ガラス１０を冷却することによって、強化ガラス１０の内部加熱による熱応力の反作用としての引張応力の作用が促進される。
ここで、強化ガラス１０を冷却する方法としては、強化ガラス１０の主表面１１ａに気体、液体、エアロゾル等の冷却剤を吹き付ける方法が挙げられる。
【００５１】
一方、レーザ光を照射して強化ガラスを内部加熱する場合、図６に示した構成では、該放電電極１００と強化ガラス１０の主表面１１ａと、の間に放電４００が形成しつつ、該放電電極１００を強化ガラス１０の切断予定線３０に沿って矢印方向に移動させることによって、強化ガラス１０の内部加熱される部位も切断予定線３０に沿って移動させるのに対して、強化ガラス１０の主表面１１ａ上、具体的には、該主表面１１ａの切断予定線３０上にレーザ光を照射することによって、強化ガラス１０を内部加熱しつつ、レーザ光の照射部位を切断予定線３０に沿って矢印方向に移動させることによって、強化ガラス１０の内部加熱される部位を切断予定線３０に沿って移動させる。
強化ガラス１０の内部加熱に使用するレーザ光は、照射により強化ガラス１０を内部加熱できるものである限り特に限定されない。レーザ光の波長としては、２５０〜５０００ｎｍであることが照射による強化ガラス１０を内部加熱するのに好ましい。レーザ光の波長は、より好ましくは３００〜４０００ｎｍ、さらに好ましくは８００〜３０００ｎｍである。上記の波長域のレーザ光の光源としては、例えば、ＵＶレーザ（波長：３５５ｎｍ）、グリーンレーザ（波長：５３２ｎｍ）、半導体レーザ（波長：８０８ｎｍ、９４０ｎｍ、９７５ｎｍ）、ファイバーレーザ（波長：１０６０〜１１００ｎｍ）、ＹＡＧレーザ（波長：１０６４ｎｍ、２０８０ｎｍ、２９４０ｎｍ）などが挙げられる。レーザ光の発振方式に制限はなく、レーザ光を連続発振するＣＷレーザ、レーザ光を断続発振するパルスレーザのいずれも使用可能である。また、レーザ光の強度分布に制限はなく、ガウシアン型であっても、トップハット型であっても良い。
なお、レーザ光照射で強化ガラスを内部加熱する場合も、レーザ光照射部位よりも、切断予定線３０に沿った後方で、強化ガラス１０を冷却してもよい。
【００５２】
近年、携帯電話やＰＤＡなどの携帯機器において、ディスプレイ（タッチパネルを含む）の保護や美観などを高めるため、カバーガラス（保護ガラス）を用いることが多くなっている。また、ディスプレイの基板として、ガラス基板が広く用いられている。
一方、携帯機器の薄型化・軽量化が進行しており、携帯機器に用いられるガラスの薄板化が進行している。ガラスが薄くなると強度が低くなるので、ガラスの強度不足を補うため、圧縮応力が残留する表面層および裏面層を有する強化ガラスが開発されている。強化ガラスは、自動車用窓ガラスや建築用窓ガラスとしても用いられている。
このような幅広い用途に用いられる強化ガラスの切断に本発明は好適である。
【実施例】
【００５３】
以下に、実施例などにより本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。
【００５４】
本実施例において、切断対象とした強化ガラスは以下の通り。
寸法：縦５０ｍｍ×横５０ｍｍ×厚さ０．９ｍｍ
組成（質量％表示）：ＳｉＯ2 ６４．５％、Ａｌ2Ｏ3６．０％、ＭｇＯ １１．０％、Ｎａ2Ｏ １２．０％、Ｋ2Ｏ ４％、ＺｒＯ2 ２．５％
圧縮応力層：最大残留圧縮応力６５６ＭＰａ、層厚６７μｍ
（実施例１）
本実施例では、強化ガラスの内部側に、該強化ガラスの厚さ方向における位置が異なる２個所（表面側、奥側）にパルスレーザ光を集光して初期クラックを形成した。使用したパルスレーザ光は以下の通り。
波長：５３２ｎｍ
ピークパワー密度：３．６×１０14Ｗ／ｍ2（表面側に使用）、３．０×１０14Ｗ／ｍ2（奥側に使用）
パルス幅：１３ｎｓ
理論集光径：５．7μｍ
形成された初期クラックは、強化ガラスの平面視での初期クラックの位置が同一であり、強化ガラスの端部から０．２ｍｍの位置であった。また、強化ガラスの厚さ方向における位置は、強化ガラスの表面から初期クラックの下端までの距離で０．１５ｍｍ（表面側）、０．７５ｍｍ（奥側）であった。
強化ガラスの厚さ方向における初期クラックの長さは０．１４ｍｍ（表面側）、０．２０ｍｍ（奥側）であった。強化ガラスの厚さをｔ（ｍｍ）とするとき、初期クラックの合計長さは０．３８ｔに相当する。
次に、内部加熱による強化ガラスの切断を試みた。強化ガラスの内部加熱には下記のレーザ光の照射を用いた。
光源：ファイバーレーザ（中心波長帯：１０７０ｎｍ）
ビーム径：０．２ｍｍ
走査速度：２．５ｍｍ／ｓｅｃ（強化ガラスの端面側から切断予定線に沿って走査した）
出力：１５０〜２００Ｗ
その結果、欠け等を生じることなく、優れた切断精度で強化ガラスを切断することができた。
【００５５】
（実施例２）
形成される初期クラック（奥側）の強化ガラスの厚さ方向における位置が実施例１とは異なるように、パルスレーザ光を集光する位置を変えた以外は実施例１と同様の手順を実施した。
形成された初期クラックは、強化ガラスの平面視での初期クラックの位置が同一であり、強化ガラスの端部から０．２ｍｍの位置であった。また、強化ガラスの厚さ方向における位置は、強化ガラスの表面から初期クラックの下端までの距離で０．１５ｍｍ（表面側）、０．４５ｍｍ（奥側）であった。
強化ガラスの厚さ方向における初期クラックの長さは０．１４ｍｍ（表面側）、０．２０ｍｍ（奥側）であった。強化ガラスの厚さをｔ（ｍｍ）とするとき、初期クラックの合計長さは０．３８ｔに相当する。
実施例１と同様の手順で内部加熱による強化ガラスの切断を試みた。
その結果、欠け等を生じることなく、優れた切断精度で強化ガラスを切断することができた。
【００５６】
（比較例１）
強化ガラスの内部側の１個所（表面側）のみにパルスレーザ光を集光して初期クラックを形成した以外は実施例１と同様の手順を実施した。
形成された初期クラックは、強化ガラスの平面視での初期クラックの位置が同一であり、強化ガラスの端部から０．２ｍｍの位置であった。また、強化ガラスの厚さ方向における位置は、強化ガラスの表面から初期クラックの下端までの距離で０．１５ｍｍであった。強化ガラスの厚さ方向における初期クラックの長さは０．１４ｍｍであった。
実施例１と同様の手順で内部加熱による強化ガラスの切断を試みた。強化ガラスの厚さをｔ（ｍｍ）とするとき、初期クラックの長さは０．１６ｔに相当する。
その結果、強化ガラスに欠けが生じ、切断精度が低かった。
【００５７】
（比較例２）
強化ガラスの内部側の５個所にパルスレーザ光を集光して初期クラックを形成した。使用したパルスレーザ光は以下の通り。
波長：５３２ｎｍ
ピークパワー密度：１．３×１０14Ｗ／ｍ2
パルス幅：３３ｎｓ
理論集光径：５．7μｍ
形成された初期クラックは、強化ガラスの平面視での初期クラックの位置が同一であり、強化ガラスの端部から０．２ｍｍの位置であった。また、強化ガラスの厚さ方向における位置は、強化ガラスの表面から初期クラックの下端までの距離でそれぞれ、０．１５ｍｍ、０．３ｍｍ、０．４５ｍｍ、０．６ｍｍ、０．７５ｍｍであった。強化ガラスの厚さ方向における初期クラックの長さは、５個所のクラックが連結され、０．７４ｍｍであった。
強化ガラスの厚さをｔ（ｍｍ）とするとき、初期クラックの長さは０．８２ｔに相当する。
その結果、初期クラック作成後に強化ガラスに欠けが生じ、切断できなかった。
【符号の説明】
【００５８】
１０          ：強化ガラス
１１ａ，１１ｂ：主表面
１２ａ，１２ｂ：圧縮応力層
１３          ：内部側
２０ａ，２０ｂ：初期クラック
３０          ：切断予定線
４０          ：クラック
１００        ：放電電極
２００        ：対向電極
３００        ：高周波交流電源
４００        ：放電
【図１】
2014210669.tif 000002
【図２】
2014210669.tif 000003
【図３】
2014210669.tif 000004
【図４】
2014210669.tif 000005
【図５】
2014210669.tif 000006
【図６】
2014210669.tif 000007