(57)【要約】  残留圧縮応力を有する表面層及び裏面層と、両者間に形成され内部残留引張応力ＣＴ（ＭＰａ）を有する中間層とを備える強化ガラス板のレーザ光照射による切断方法。表面層及び裏面層の厚さＤＯＬ（μｍ）、強化ガラス板の厚さｔ１（μｍ）、ヤング率Ｙ（ＭＰａ）を用いてＵＣＴ＝｛ＣＴ２×（ｔ１−２×ＤＯＬ)｝／（２×Ｙ）で表現されるひずみエネルギーＵＣＴを２．５Ｊ／ｍ２以上とし、強化ガラス板に入射されるレーザ光の出力Ｐｅ（Ｗ）、走査速度ｖ（ｍｍ／ｓ）、レーザ光に対する強化ガラス板の吸収係数α（ｍｍ−１）、強化ガラス板の厚さｔ２（ｍｍ）、線膨張係数αＬ（Ｋ−１）、密度ρ（ｇ／ｍｍ３）、比熱ｃ（Ｊ／ｇ／Ｋ）を用いてＫ＝Ｐｅ／ｖ×ｅｘｐ（−α×ｔ２）×（Ｙ×αＬ）／（ｔ２×ρ×ｃ）で表現される切断指数Ｋを１５０Ｎ／ｍｍ以下とする。
2014010490.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
残留圧縮応力を有する表面層及び裏面層と、当該表面層及び裏面層との間に形成され、内部残留引張応力ＣＴ（ＭＰａ）を有する中間層とを備える強化ガラス板を、当該強化ガラス板に照射されるレーザ光の照射領域を移動させることで切断する工程を含む、強化ガラス板の切断方法であって、
前記表面層及び前記裏面層の厚さＤＯＬ（μｍ）、前記強化ガラス板の厚さｔ１（μｍ）、ヤング率Ｙ（ＭＰａ）を用いて、下式で表現される前記内部残留引張応力ＣＴに基づく単位面積当たりのひずみエネルギーＵＣＴ（Ｊ／ｍ２）を２．５Ｊ／ｍ２以上とし、
前記強化ガラス板に入射される前記レーザ光の出力Ｐｅ（Ｗ）、前記レーザ光の走査速度ｖ（ｍｍ／ｓ）、前記レーザ光に対する前記強化ガラス板の吸収係数α（ｍｍ−１）、前記強化ガラス板の厚さｔ２（ｍｍ）、ヤング率Ｙ（ＭＰａ）、線膨張係数αＬ（Ｋ−１）、密度ρ（ｇ／ｍｍ３）、比熱ｃ（Ｊ／ｇ／Ｋ）を用いて、下式で表現される切断指数Ｋ（Ｎ／ｍｍ）を１５０Ｎ／ｍｍ以下とする、強化ガラス板の切断方法。
ＵＣＴ＝｛ＣＴ２×（ｔ１−２×ＤＯＬ)｝／（２×Ｙ）
Ｋ＝Ｐｅ／ｖ×ｅｘｐ（−α×ｔ２）×（Ｙ×αＬ）／（ｔ２×ρ×ｃ）
【請求項２】
前記レーザ光のビーム径を前記強化ガラス板の厚さ以下とする、
請求項１に記載の強化ガラス板の切断方法。
【請求項３】
前記強化ガラス板に照射されるレーザ光によって前記中間層を徐冷点以下の温度で局所的に加熱し、前記中間層に圧縮応力を発生させることにより、前記内部残留引張応力によるクラックの伸展を制御しつつ、前記レーザ光の照射領域を移動させることで前記強化ガラス板を切断する、請求項１又は２に記載の強化ガラス板の切断方法。
【請求項４】
前記強化ガラス板と前記レーザ光とが、０＜α×ｔ２≦３．０の条件を満たす、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の強化ガラス板の切断方法。
【請求項５】
前記レーザ光の波長を２５０〜５０００ｎｍとする、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の強化ガラス板の切断方法。
【請求項６】
前記レーザ光の波長を２５００〜３５００ｎｍとする、
請求項５に記載の強化ガラス板の切断方法。
【請求項７】
前記強化ガラス板の前記レーザ光の照射領域に、前記レーザ光の入射側から気体を吹き付けて冷却する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の強化ガラス板の切断方法。
【請求項８】
前記内部残留引張応力ＣＴに基づく単位面積当たりのひずみエネルギーＵＣＴが６０Ｊ／ｍ２以下である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の強化ガラス板の切断方法。
【請求項９】
前記切断指数Ｋが、５Ｎ／ｍｍ以上である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の強化ガラス板の切断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は強化ガラス板の切断方法に関し、特にレーザ光による内部加熱を利用した強化ガラス板の切断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話や携帯情報端末（ＰＤＡ：Personal Data Assistance）などの携帯機器では、ディスプレイのカバーや基板にガラス板が使用されている。携帯機器における薄型化・軽量化の要求から、ガラス板についても強度の高い強化ガラス板を用いることにより、薄型化・軽量化が図られるようになってきた。【０００３】
ところで、ガラス板の切断は、通常、ダイヤモンド等の硬質のローラやチップにより、主面に機械的にスクライブ線を導入し、当該スクライブ線に沿って折曲力を加えることによりなされる。このような手法では、スクライブ線の導入により、ガラス板の切断端面に多数の微細クラックが生成されることになる。従って、強化ガラス板であるにもかかわらず、切断端部に充分な強度が得られないという問題があった。【０００４】
このような問題に対し、近年、レーザ光の照射により強化ガラス板の内部を加熱し、強化ガラス板の主面でなく端面に導入した初期クラックの伸展を制御することにより、強化ガラス板を切断する方法が開発された。このようなレーザ光を用いた切断では、従来のように、強化ガラス板の主面にスクライブ線を導入する必要がない。そのため、切断端面に上述の微細クラックが生成されることもなく、高強度の強化ガラス板を得ることができる。特許文献１には、レーザ光によりガラス板を切断する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１０／１２６９７７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
発明者は、レーザ光を用いた強化ガラス板の切断に関し、以下の課題を見出した。
発明者は、レーザ光による強化ガラス板の切断において、強化ガラス板の内部に残留する引張応力（内部残留引張応力ＣＴ）によるひずみエネルギー（内部ひずみエネルギー）に着目した。
発明者は、この強化ガラス板の内部ひずみエネルギーがある臨界値よりも小さくなると、内部残留引張応力によるクラック伸展の影響が小さくなり、切断に必要なレーザ光の照射エネルギーが急激に大きくなるとともに、精度良く切断し難くなることを見出した。【０００７】
本発明は、上記に鑑みなされたものであって、内部残留引張応力によるクラック伸展が支配的となり、小さい照射エネルギーで精度良く強化ガラス板を切断することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様に係る強化ガラス板の切断方法は、
残留圧縮応力を有する表面層及び裏面層と、当該表面層及び裏面層との間に形成され、内部残留引張応力ＣＴ（ＭＰａ）を有する中間層とを備える強化ガラス板を、当該強化ガラス板に照射されるレーザ光の照射領域を移動させることで切断する工程を含む、強化ガラス板の切断方法であって、
前記表面層及び前記裏面層の厚さＤＯＬ（μｍ）、前記強化ガラス板の厚さｔ１（μｍ）、ヤング率Ｙ（ＭＰａ）を用いて、下式で表現される前記内部残留引張応力ＣＴに基づく単位面積当たりのひずみエネルギーＵＣＴ（Ｊ／ｍ２）を２．５Ｊ／ｍ２以上とし、
前記強化ガラス板に入射される前記レーザ光の出力Ｐｅ（Ｗ）、前記レーザ光の走査速度ｖ（ｍｍ／ｓ）、前記レーザ光に対する前記強化ガラス板の吸収係数α（ｍｍ−１）、前記強化ガラス板の厚さｔ２（ｍｍ）、ヤング率Ｙ（ＭＰａ）、線膨張係数αＬ（Ｋ−１）、密度ρ（ｇ／ｍｍ３）、比熱ｃ（Ｊ／ｇ／Ｋ）を用いて、下式で表現される切断指数Ｋ（Ｎ／ｍｍ）を１５０Ｎ／ｍｍ以下とするものである。
ＵＣＴ＝｛ＣＴ２×（ｔ１−２×ＤＯＬ)｝／（２×Ｙ）
Ｋ＝Ｐｅ／ｖ×ｅｘｐ（−α×ｔ２）×（Ｙ×αＬ）／（ｔ２×ρ×ｃ）【０００９】
本発明の第２の態様に係る強化ガラス板の切断方法は、前記第１の態様において、
前記レーザ光のビーム径を前記強化ガラス板の厚さ以下とするものである。【００１０】
本発明の第３の態様に係る強化ガラス板の切断方法は、前記第１又は２の態様において、
前記強化ガラス板に照射されるレーザ光によって前記中間層を徐冷点以下の温度で局所的に加熱し、前記中間層に圧縮応力を発生させることにより、前記内部残留引張応力によるクラックの伸展を制御しつつ、前記レーザ光の照射領域を移動させることで前記強化ガラス板を切断するものである。【００１１】
本発明の第４の態様に係る強化ガラス板の切断方法は、前記第１〜３のいずれかの態様において、
前記強化ガラス板と前記レーザ光とが、０＜α×ｔ２≦３．０の条件を満たすものである。【００１２】
本発明の第５の態様に係る強化ガラス板の切断方法は、前記第１〜４のいずれかの態様において、
前記レーザ光の波長を２５０〜５０００ｎｍとするものである。【００１３】
本発明の第６の態様に係る強化ガラス板の切断方法は、前記第５の態様において、
前記レーザ光の波長を２５００〜３５００ｎｍとするものである。【００１４】
本発明の第７の態様に係る強化ガラス板の切断方法は、前記第１〜６のいずれかの態様において、
前記強化ガラス板の前記レーザ光の照射領域に、前記レーザ光の入射側から気体を吹き付けて冷却するものである。【００１５】
本発明の第８の態様に係る強化ガラス板の切断方法は、前記第１〜７のいずれかの態様において、
前記内部残留引張応力ＣＴに基づく単位面積当たりのひずみエネルギーＵＣＴが６０Ｊ／ｍ２以下とするものである。【００１６】
本発明の第９の態様に係る強化ガラス板の切断方法は、前記第１〜８のいずれかの態様において、
前記切断指数Ｋが５Ｎ／ｍｍ以上とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明により、内部残留引張応力によるクラック伸展が支配的となり、小さい照射エネルギーで精度良く強化ガラス板を切断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】レーザ光を照射する前の強化ガラス板の断面図である。
【図２】レーザ光を照射する前の強化ガラス板の残留応力の分布を示す模式図である。
【図３】強化ガラス板の切断方法を説明するための斜視図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図５】図３のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図６】強化ガラス板から強化ガラスパネルを切り出す方法の一例を示す図である。
【図７】実施の形態１に係る強化ガラス板の切断方法に用いる冷却ノズルの断面図である。
【図８】強化ガラス板についての切断結果を示す表である。
【図９】非強化ガラス板についての切断結果を示す表である。
【図１０】強化ガラス板および非強化ガラス板についての切断結果を示す表である。
【図１１】レーザ光を用いて非強化ガラス板を切断する際に作用する応力を説明するための図である。
【図１２】レーザ光を用いて強化ガラス板を切断する際に作用する応力の一例を示す図である。
【図１３】レーザ光を用いて強化ガラス板を切断する際に作用する応力の他の例を示す図である。
【図１４】実施例１に係る切断予定線の形状を示す図である。
【図１５】サンプル１〜２１について、レーザ波長λ、内部ひずみエネルギーＵＣＴ、臨界照射エネルギーＥｃ、及び両者を導出するための諸条件が示された表である。
【図１６Ａ】図１５の表に示した臨界照射エネルギーＥｃの内部ひずみエネルギーＵＣＴ依存性を示すグラフである。
【図１６Ｂ】図１５の表に示した臨界切断指数Ｋｃの内部ひずみエネルギーＵＣＴ依存性を示すグラフである。
【図１７】サンプル３１〜３３及び４１〜４３について、レーザ波長λ、内部ひずみエネルギーＵＣＴ、照射エネルギーＥ、両者を導出するための諸条件、異物としての黒色マークの有無、切断可否、断面性状が示された表である。
【図１８】サンプル１３、５１、５２について、レーザ波長λ、内部ひずみエネルギーＵＣＴ、臨界照射エネルギーＥｃ、両者を導出するための諸条件、ブラックマトリクス（ＢＭ）膜の形成有無、切断可否、断面性状が示された表である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。
【００２０】
（実施の形態１）
まず、図１〜５を参照して、強化ガラス板の構造、及び強化ガラス板の切断方法について説明する。
まず、図１、２を参照して、強化ガラス板の構造について説明する。図１は、レーザ光を照射する前の強化ガラス板１０の断面図である。図１において、矢印の方向は、残留応力の作用方向を示し、矢印の大きさは、応力の大きさを示す。図１に示すように、強化ガラス板１０は、表面層１３及び裏面層１５と、表面層１３と裏面層１５との間に設けられた中間層１７とを有する。表面層１３及び裏面層１５には、下記の風冷強化法や化学強化法により圧縮応力が残留している。また、その反作用として、中間層１７には引張応力が残留している。
【００２１】
強化ガラス板１０は、例えば風冷強化法や化学強化法などで作製される。強化用のガラスの種類は、用途に応じて選択される。例えば、自動車用窓ガラスや建築用窓ガラス、ＰＤＰ（Plasma Display Panel）用のガラス基板、カバーガラスの場合、強化用のガラスとしては、アルカリアルミノシリケートガラスやソーダライムガラスが用いられる。
【００２２】
風冷強化法は、軟化点付近の温度のガラスを表面及び裏面から急冷し、ガラスの表面及び裏面と内部との間に温度差をつけることで、圧縮応力が残留する表面層及び裏面層を形成する。風冷強化法は、厚いガラスを強化するのに好適である。
【００２３】
化学強化法は、ガラスの表面及び裏面をイオン交換し、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、圧縮応力が残留する表面層及び裏面層を形成する。化学強化法は、アルカリアルミノシリケートガラスやソーダライムガラスを強化するのに好適である。
【００２４】
図２は、レーザ光を照射する前の強化ガラス板の残留応力の分布を示す模式図である。
図２に示すように、表面層１３及び裏面層１５に残留する圧縮応力（＞０）は、強化ガラス板１０の表面１２及び裏面１４から内部に向けて徐々に小さくなる傾向がある。また、中間層１７に残留する引張応力（＞０）は、ガラスの内部から表面１２及び裏面１４に向けて徐々に小さくなる傾向がある。
【００２５】
図２において、ＣＳは表面層１３や裏面層１５における最大残留圧縮応力（表面圧縮応力）（＞０）、ＣＴは中間層１７における内部残留引張応力（中間層１７の残留引張応力の平均値）（＞０）、ＤＯＬは表面層１３及び裏面層１５の厚さ、ｔは強化ガラス板１０の厚さ、をそれぞれ示す。従って、中間層１７の厚さは、ｔ−２×ＤＯＬとなる。
【００２６】
また、強化ガラス板の内部残留引張応力ＣＴ（ＭＰａ）は、通常、表面圧縮応力ＣＳ（ＭＰａ）及び表面層１３及び裏面層１５の厚さＤＯＬ（μｍ）を測定し、その測定値と、強化ガラス板の厚さｔ１（μｍ）とから以下の式１を用いて算出する。
ＣＴ＝（ＣＳ×ＤＯＬ）／（ｔ１−２×ＤＯＬ）  ・・・式１
そして、内部残留引張応力ＣＴによる単位面積当たりのひずみエネルギー（以下、単に「内部ひずみエネルギー」という）ＵＣＴ（Ｊ／ｍ２）は、ヤング率Ｙ（ＭＰａ）を用いて以下の式２により求めることができる。
ＵＣＴ＝｛ＣＴ２×（ｔ１−２×ＤＯＬ)｝／（２×Ｙ）  ・・・式２
【００２７】
発明者は、種々の内部ひずみエネルギーＵＣＴを有する強化ガラス板について、切断に必要なレーザ光の照射エネルギーＥの最小値（以下、臨界照射エネルギーという）Ｅｃを調査した。その結果、強化ガラス板の内部ひずみエネルギーＵＣＴ＜２．５Ｊ／ｍ２とすると、切断条件が同一でも、臨界照射エネルギーＥｃが急激に（具体的には数倍程度）上昇するとともに、切断精度も悪化することを見出した。同時に、発明者は、強化ガラス板の内部ひずみエネルギーＵＣＴ≧２．５Ｊ／ｍ２とすると、強化ガラス板の材質、厚さ及びレーザ波長が同一であれば、臨界照射エネルギーＥｃは、略一定値となり、切断精度も向上することを見出した。つまり、発明者は、強化ガラス板を切断する場合、内部ひずみエネルギーＵＣＴ≧２．５Ｊ／ｍ２とすることにより、内部残留引張応力によるクラック伸展が支配的となり、小さい照射エネルギーで精度良く切断することができることを見出した。一方、ＵＣＴがあまり大きすぎると、ガラス内部の微小な泡等の欠陥が起点となって割れてしまう。このため、最大泡サイズを一般的なガラス板の品質規格である数十μmとすると、ＵＣＴ≦６０Ｊ／ｍ２である事が望ましい。
【００２８】
つまり、内部ひずみエネルギーＵＣＴ＝２．５Ｊ／ｍ２近傍において、切断モードの変換が生じているものと考えられる。具体的には、強化ガラス板を切断するためのクラック伸展エネルギーとして、内部ひずみエネルギーＵＣＴ＜２．５Ｊ／ｍ２の場合、内部ひずみエネルギーに加え、レーザ光の照射エネルギーが必要となり、内部ひずみエネルギーＵＣＴ≧２．５Ｊ／ｍ２の場合、内部ひずみエネルギーのみとなる。そして、ＵＣＴ≧２．５Ｊ／ｍ２の場合には、クラックを伸展させるためでなく、逆にクラックの伸展を抑制し、制御するために、レーザ光の照射エネルギーが必要になる。
【００２９】
ここで、最大残留圧縮応力ＣＳや内部残留引張応力ＣＴ、表面層１３及び裏面層１５の厚さＤＯＬは、強化処理条件で調節可能である。例えば、最大残留圧縮応力ＣＳや内部残留引張応力ＣＴ、表面層１３及び裏面層１５の厚さＤＯＬは、風冷強化法の場合、ガラスの冷却速度などで調節可能である。また、最大残留圧縮応力ＣＳ、内部残留引張応力ＣＴ、表面層１３及び裏面層１５の厚さＤＯＬは、化学強化法の場合、ガラスを処理液（例えば、ＫＮＯ３溶融塩）に浸漬してイオン交換するので、処理液の濃度や温度、浸漬時間などで調節可能である。なお、本実施の形態の表面層１３及び裏面層１５は、同じ厚さＤＯＬ及び最大残留圧縮応力ＣＳを有するが、異なる厚さや最大残留圧縮応力を有してもよい。
【００３０】
図３は、強化ガラス板の切断方法を説明するための図である。図３に示すように、強化ガラス板１０の表面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（走査）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。
【００３１】
強化ガラス板１０の端部には、切断開始位置に、初期クラックが予め形成されている。初期クラックの形成方法は、一般的な方法であって良く、例えばカッタやヤスリ、レーザで形成される。なお、上述の通り、レーザ光を用いた内部加熱切断では、強化ガラス板１０の表面１２に、切断予定線に沿ったスクライブ線（溝線）を形成する必要がない。
【００３２】
強化ガラス板１０の表面１２上において、レーザ光２０の照射領域２２は、強化ガラス板１０の端部から内側に向けて、切断予定線に沿って、直線状や曲線状に移動される。これによって、強化ガラス板１０の端部から内側に向けてクラック３０を伸展させ、強化ガラス板１０を切断する。
【００３３】
強化ガラス板１０の表面１２上において、レーザ光２０の照射領域２２を移動させるため、強化ガラス板１０を支持する保持具を、移動又は回転してもよいし、レーザ光２０の光源を移動してもよい。また、レーザ光２０の経路の途中に設けられるミラーを回転してもよい。
【００３４】
強化ガラス板１０の表面１２上において、レーザ光２０の照射領域２２は、強化ガラス板１０の厚さや、最大残留圧縮応力ＣＳ、内部残留引張応力ＣＴ、表面層１３や裏面層１５の厚さＤＯＬ、レーザ光２０の光源の出力などに応じた速度で移動される。
【００３５】
レーザ光２０の光源としては、特に限定されないが、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）、中赤外光パラメトリック発振器を使用したレーザ（波長：２６００〜３４５０ｎｍ）などが挙げられる。レーザ光２０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２０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よい。
【００３６】
光源から出射されたレーザ光２０は、集光レンズなどで集光され、強化ガラス板１０の表面１２に結像される。レーザ光２０の集光位置は、強化ガラス板１０の表面１２を基準として、レーザ光源側であってもよいし、裏面１４側であってもよい。また、加熱温度が高くなりすぎない、すなわち徐冷点以下を保てる集光面積であれば、レーザ光２０の集光位置は強化ガラス板１０中であってもよい。
【００３７】
レーザ光２０の光軸は、強化ガラス板１０の表面１２において、例えば図３に示すように表面１２と直交していてもよいし、表面１２と斜めに交わっていてもよい。
【００３８】
レーザ光２０に対する強化ガラス板１０の吸収係数をα（ｍｍ−１）、強化ガラス板１０の厚さをｔ２（ｍｍ）として、強化ガラス板１０とレーザ光２０とが、０＜α×ｔ２≦３．０の式を満たす場合、レーザ光２０のみの作用ではなく、中間層１７の残留引張応力によるクラックの伸展を利用して強化ガラス板１０を切断することができる。すなわち、上記条件で、レーザ光２０の照射領域２２における中間層１７を徐冷点以下の温度で加熱することによって、中間層１７に内部残留引張応力の値よりも小さい引張応力、または、圧縮応力を発生させることによって強化ガラス板１０に生じるクラック３０の伸展を制御して、残留引張応力によるクラック３０によって強化ガラス板１０を切断することが可能となる。なお、中間層１７を徐冷点以下の温度で加熱するのは、徐冷点を超えて加熱すると、レーザ光が通過する短時間でもガラスが高温となり粘性流動が発生しやすい状態となるため、この粘性流動によりレーザ光によって発生させた応力が緩和されるからである。なお、強化ガラス板１０の厚さｔの値ｔ２（ｍｍ）は式１、２における値ｔ１（μｍ）と単位のみが異なる。
【００３９】
強化ガラス板１０に入射する前のレーザ光２０の強度をＩ０とし、強化ガラス板１０中を距離Ｌ（ｍｍ）だけ移動したときのレーザ光２０の強度をＩとすると、ランベルト・ベールの法則により次式が成立する。
Ｉ＝Ｉ０×ｅｘｐ（−α×Ｌ）
【００４０】
α×ｔ２を０より大きく３．０以下とすることで、レーザ光２０が、強化ガラス板１０の表面で吸収されずに内部にまで到達するようになるため、強化ガラス板１０の内部を十分に加熱できる。その結果、強化ガラス板１０に生じる応力は、図１に示す状態から、図４や図５に示す状態に変化する。
【００４１】
図４は、図３のＡ−Ａ線に沿った断面図であって、レーザ光の照射領域を含む断面図である。図５は、図３のＢ−Ｂ線に沿った断面図であって、図４に示す断面よりも後方の断面である。ここで、「後方」とは、レーザ光２０の走査方向後方を意味する。図４及び図５において、矢印の方向は、応力の作用方向を示し、矢印の長さは、応力の大きさを示す。
【００４２】
レーザ光２０の照射領域２２における中間層１７では、レーザ光２０の強度が十分に高いので、温度が周辺に比べて高くなり、図１及び図２に示す残留引張応力よりも小さい引張応力、又は、圧縮応力が生じる。残留引張応力よりも小さい引張応力、又は、圧縮応力が生じている部分では、クラック３０の伸展が抑制される。クラック３０の伸展を確実に防止するため、図４に示すように、圧縮応力が生じていることが好ましい。
【００４３】
なお、図４に示すように、レーザ光２０の照射領域２２における表面層１３や裏面層１５では、図１及び図２に示す残留圧縮応力よりも大きい圧縮応力が生じているので、クラック３０の伸展が抑制されている。
【００４４】
図４に示す圧縮応力との釣り合いのため、図４に示す断面よりも後方の断面では、図５に示すように、中間層１７に引張応力が生じる。この引張応力は、残留引張応力よりも大きく、引張応力が所定値に達している部分に、クラック３０が形成される。クラック３０は強化ガラス板１０の表面１２から裏面１４まで貫通しており、図３に示す切断は所謂フルカット切断である。
【００４５】
この状態で、レーザ光２０の照射領域２２を移動させると、照射領域２２の位置に追従するようにクラック３０の先端位置が移動する。すなわち、図３に示す切断方法では、強化ガラス板１０を切断する際に、レーザ光の走査方向後方に発生する引張応力（図５参照）によりクラック３０の伸展方向を制御し、レーザ光が照射されている領域に発生する圧縮応力（図４参照）を用いて、クラック３０の伸展を抑制しながら切断している。つまり、レーザ光２０の照射により発生する圧縮応力を用いてクラック３０の伸展を制御している。この結果、クラック３０が切断予定線から外れて自走することを抑制することができる。
【００４６】
ガラスは、用途によっては、高い透明度が要求されるので、使用レーザ波長が可視光の波長領域に近い場合、α×ｔ２は０に近い程よい。しかし、α×ｔ２は、小さすぎると吸収効率が悪くなるので、好ましくは０．０００５以上（レーザ光吸収率０．０５％以上）、より好ましくは０．００２以上（レーザ光吸収率０．２％以上）、さらに好ましくは０．００４以上（レーザ光吸収率０．４％以上）である。
【００４７】
ガラスは、用途によっては、逆に低い透明度が要求されるので、使用レーザ波長が可視光の波長領域に近い場合、α×ｔ２は大きい程よい。しかし、α×ｔ２が大きすぎるとレーザ光の表面吸収が大きくなるのでクラック伸展を制御できなくなる。このため、α×ｔ２は、好ましくは３．０以下（レーザ光吸収率９５％以下）、より好ましくは０．１以下（レーザ光吸収率１０％以下）、さらに好ましくは０．０２以下（レーザ光吸収率２％以下）である。
【００４８】
強化ガラス板１０の厚さｔ２（ｍｍ）は、用途に応じて設定されるが、０．１〜２．０ｍｍであることが好ましい。化学強化ガラスの場合、厚さｔ２（ｍｍ）を２．０ｍｍ以下とすることで、内部残留引張応力ＣＴを十分に高めることができる。一方、厚さｔ２（ｍｍ）が０．１ｍｍ未満になると、ガラスに化学強化処理を施すことが難しい。厚さｔ２（ｍｍ）は、より好ましくは０．３〜１．５ｍｍ、さらに好ましくは０．５〜１．５ｍｍである。
【００４９】
吸収係数αは、レーザ光２０の波長、強化ガラス板１０のガラス組成などで定まる。
例えば１０００ｎｍ付近の近赤外線波長領域での吸収係数αは、強化ガラス板１０中の酸化鉄（ＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４を含む）の含有量、酸化コバルト（ＣｏＯ、Ｃｏ２Ｏ３、Ｃｏ３Ｏ４を含む）の含有量、酸化銅（ＣｕＯ、Ｃｕ２Ｏを含む）の含有量が多くなるほど大きくなる。つまり、酸化鉄などの含有量を調節することにより、α×ｔ２の値を所望の範囲に調節可能である。強化ガラス板１０中の酸化鉄の含有量は、強化ガラス板１０を構成するガラスの種類によるが、ソーダライムガラスの場合、例えば０．０２〜１．０質量％である。但し、酸化鉄などの含有量が多くなるほど、強化ガラス板１０の可視光領域の透明度は低下する。
【００５０】
１０００ｎｍ付近の近赤外線波長領域での吸収係数（α）は、用途に応じて設定される。例えば、自動車用窓ガラスの場合、吸収係数（α）は０．３ｍｍ−１以下であることが好ましい。また、建築用窓ガラスの場合、吸収係数（α）は０．０６ｍｍ−１以下であることが好ましい。また、ディスプレイ用ガラスの場合、吸収係数（α）は０．０２ｍｍ−１以下であることが好ましい。
【００５１】
また、希土類原子の吸収波長付近での吸収係数αは、強化ガラス板１０中の希土類元素（例えばＹｂ）の酸化物の含有量が多くなるほど大きくなる。
さらに、３０００ｎｍ付近の中赤外線波長領域での吸収係数αは、強化ガラス板１０中のＯＨ基の含有量が多くなるほど大きくなる。ここで、ＯＨ基の含有量は、可視光領域の透明度に影響を及ぼさない。
【００５２】
レーザ光２０の波長は、２５０〜５０００ｎｍであればよいが、２５００〜３５００ｎｍとすることが好ましい。レーザ光２０の波長が２５００〜３５００ｎｍ（３０００ｎｍ近傍）の場合、上述の通り、可視光領域の透明度を低下させずに吸収係数αを高めることができる。その結果、レーザ光２０による加熱効率を高めることができる。レーザ光２０の波長は、２７００〜３２００ｎｍとすることがさらに好ましい。
【００５３】
例えばレーザ光の波長が１０００ｎｍ近傍の場合、酸化鉄含有量０．０４質量％の強化ガラス板の吸収率は、板厚ｔ２（ｍｍ）が１ｍｍの場合、約２％（透過率：約９８％）である。そのため、レーザ光の照射による加熱効率が悪い。また、Ｆｅ濃度により吸収率が変化するため、強化ガラス板の組成によりレーザ光の照射条件を大幅に変更する必要がある。
これに対し、例えばレーザ光の波長が３０００ｎｍ近傍の場合、酸化鉄含有量によらず強化ガラス板の吸収率は、板厚が１ｍｍの場合、約５０％（透過率：約５０％）である。そのため、波長が１０００ｎｍ近傍の場合に比べ、加熱効率が向上する上、強化ガラス板の組成によりレーザ光の照射条件を大幅に変更する必要がない。
【００５４】
また、波長が１０００ｎｍ近傍で吸収率が約２％の場合、例えば切断に２Ｗの吸収パワーが必要であれば、１００Ｗが投入され、９８Ｗが透過する。そのため、レーザ光の通過する切断予定線の下にテーブルが位置していると、レーザ光によりテーブルまで損傷を受けてしまう。そのため、強化ガラス板から切り出す強化ガラスパネルよりもテーブルを一回り小さくするなどの工夫が必要であった。また、透過したレーザ光の処理も必要であった。さらに、透過率が高いため、強化ガラス板の端面における反射光が悪影響を及ぼす場合があった。また、表面あるいは裏面に付着した異物によりレーザ光の吸収率が高まると、吸収量の変化が大きく、悪影響を及ぼす場合があった。さらに、Ｆｅ濃度により吸収率が２％から１％へ１％しか変化しなかった場合でも、投入するパワーを１００Ｗから２００Ｗへ１００Ｗも変更する必要がある。
【００５５】
これに対し、波長が３０００ｎｍ近傍で吸収率が約５０％の場合、切断に２Ｗの吸収パワーが必要であれば、４Ｗが投入され、２Ｗが透過する。このように、波長が１０００ｎｍ近傍の場合に比べ、投入パワーを劇的に減少させ、加熱効率を向上させることができる。その上、透過光も劇的に減少するので、レーザ光の通過する切断予定線の下にテーブルが位置していても、テーブルが損傷を受けることがない。そのため、切断する強化ガラス板より大きなテーブルに強化ガラスを載せることにより、より安定した状態で切断することができる。また、透過したレーザ光の処理も不要となる。さらに、強化ガラス板の端面における反射光のパワーも小さく、悪影響を及ぼし難い。また、表面あるいは裏面に付着した異物によりレーザ光の吸収率が高まっても、吸収量の変化が小さく、悪影響を及ぼし難い。さらに、Ｆｅ濃度による吸収率の変動もない上、仮に吸収率が５０％から４０％へ１０％も減少した場合でも、投入するパワーを４Ｗから５Ｗへ１Ｗだけ変更すればよい。
【００５６】
ここで、図６は、強化ガラス板から強化ガラスパネルを切り出す方法の一例を示す図である。図６は、強化ガラス板１０を上面から見た図である。また、強化ガラス板１０に示す破線は、上記で説明した切断方法を用いて、強化ガラス板１０から強化ガラスパネル４０を切り出すための切断予定線２３５を示している。強化ガラスパネル４０は、所定の曲率半径Ｒを有する４つのコーナー部Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、及び直線部４１、４２、４３、４４を有する四角形状である。なお、図６に示す強化ガラスパネル４０の形状は一例であり、他の任意の形状の強化ガラスパネル４０を強化ガラス板１０から切り出す場合にも、本実施の形態に係る強化ガラスの切断方法を用いることができる。
【００５７】
強化ガラス板１０から強化ガラスパネル４０を切り出す際は、切断予定線２３５を通過するようにレーザ光を走査する。具体的には、直線部４１の延長上の端面に位置する切断開始位置４５からレーザ光の走査を開始する。そして、直線部４１、コーナー部Ｃ１、直線部４２、コーナー部Ｃ２、直線部４３、コーナー部Ｃ３、直線部４４、コーナー部Ｃ４、を経由して、コーナー部Ｃ４と直線部４１との接続点である切断終了位置４６までレーザ光を走査する。このとき、切断開始位置４５、つまり強化ガラス板１０の端部には初期クラックが予め形成されている。初期クラックは、例えばカッタ、ヤスリ、レーザで形成することができる。
【００５８】
また、本実施の形態に係る強化ガラス板の切断方法では、レーザ光２０の照射領域２２に空気を吹き付けることにより冷却している。図７は、実施の形態１に係る強化ガラス板の切断方法に用いる冷却ノズルの断面図である。図７に示す冷却ノズル２８により、強化ガラス板１０の表面１２に気体を吹き付ける。図７に示すように、冷却ノズル２８は、内部を気体（空気や窒素など）が矢印方向へ流れるように、テーパー状の空洞が形成されている。ここで、冷却ノズル２８の軸はレーザ光の光軸と一致しており、レンズ２５で集光されたレーザ光２０は、冷却ノズル２８の内部を通過し、冷却ノズル２８の先端に設けられた直径φｎの開口部から出射する。また、レーザ光の照射領域の移動と同期して（つまり、レーザ光と同じ走査速度で）移動することができる。このような構成により、レーザ照射部が気体により冷却される。この冷却により、図３に示したクラック３０の先端位置と、レーザ光２０の照射領域２２との間の距離が短くなり、切断精度が向上する。
【００５９】
冷却ノズル２８の開口部の直径φｎ、及び冷却ノズル２８の先端と強化ガラス板１０の表面１２とのギャップＧ２は任意に決定することができる。ここで、冷却ノズル２８の開口部の直径φｎが小さい程、強化ガラス板１０に吹き付けられる気体の流速が速くなり、強化ガラス板１０の表面１２における冷却能力が向上する。また、冷却ノズル２８の先端と強化ガラス板１０の表面とのギャップＧ２が小さい程、強化ガラス板１０の表面１２における冷却能力が向上する。
【００６０】
＜参考例＞
ここで、図８〜１０を参照して、強化ガラス板の切断方法と非強化ガラス板の切断方法とでは、クラックの伸展の仕方が異なることについて説明する。図８は、強化ガラス板についての切断結果を示す表である。図９は、非強化ガラス板についての切断結果を示す表である。図１０は、強化ガラス板（参考例）及び非強化ガラス板（比較例）についての切断結果を示す表である。図１０に示す切断結果は、図８、図９に示した切断結果よりもレーザ光のスポット径を小さくした場合の切断結果である。
【００６１】
参考例１０１〜１０３、１０６〜１０８では強化ガラス板を用意し、比較例１０４〜１０５、１０９〜１１０では非強化ガラス板を用意した。参考例１０１〜１０３、１０６〜１０８の強化ガラス板は、比較例１０４〜１０５、１０９〜１１０の非強化ガラス板と同じ寸法形状（矩形、長辺１００ｍｍ、短辺６０ｍｍ、板厚０．７ｍｍ）、同じ化学組成のガラス板を化学強化法で強化して作製した。強化ガラス板は、内部残留引張応力（ＣＴ）３０．４ＭＰａ、最大残留圧縮応力（ＣＳ）７６３ＭＰａ、圧縮応力層（表面層や裏面層）の厚さ（ＤＯＬ）２５．８μｍを有していた。ここで、内部ひずみエネルギーＵＣＴは４．０４Ｊ／ｍ２であった。
【００６２】
参考例１０１〜１０３、１０６〜１０８、比較例１０４〜１０５、１０９〜１１０では、ガラス板の種類（強化、非強化の別）、光源の出力、及びレーザスポット径以外、同じ条件下で切断実験を行った。
＜共通の条件＞
レーザ光光源：ファイバーレーザ（波長１０７０ｎｍ）
レーザ光のガラス板への入射角：０°
レーザ光の集光角：２．５°
レーザ光の集光位置：ガラス板の表面から光源側に２３ｍｍ離れた位置
ガラス板の表面におけるレーザスポット径：φ１ｍｍ
レーザ光に対するガラス板の吸収係数α：０．０９ｃｍ−１（０．００９ｍｍ−１）
ガラス板の板厚ｔ：０．０７ｃｍ（０．７ｍｍ）
ガラス板のヤング率Ｙ：７４０００ＭＰａ
α×ｔ：０．００６３
ノズルの出口径：φ１ｍｍ
ノズルからの冷却ガス（室温の圧縮空気）の流量：３０Ｌ／ｍｉｎ
目標切断位置：ガラス板の短辺と平行な直線（一方の短辺からの距離１０ｍｍ、他方の短辺からの距離９０ｍｍ）
切断速度：２．５ｍｍ／ｓ
【００６３】
図８、図９に示す参考例１０１〜１０３及び比較例１０４〜１０５では、ガラス板の表面におけるレーザスポット径φを１ｍｍとした。また、図１０に示す参考例１０６〜１０８及び比較例１０９〜１１０では、ガラス板の表面におけるレーザスポット径φを０．１ｍｍとした。
【００６４】
切断後、ガラス板の切断面を顕微鏡で観察した。ガラス板の切断面で観察される縞模様は、断続的に伸展するクラックの先端位置の経時変化を表す。縞模様の各線の形状から、クラックの伸展の様子がわかる。図８〜１０に示す顕微鏡写真において、縞模様の代表的な線を太い白線で強調表示する。
また、ガラス板の切断の途中で、レーザ照射及びガス冷却を中断したときのクラックの様子を目視で観察した。
【００６５】
各実験結果を図８〜１０に示す。図８〜１０において、ガラス板にクラックが形成された場合（切断できた場合）を「○」、ガラス板にクラックが形成されなかった場合（切断できなかった場合）を「×」として示した。
図８〜１０の切断面の顕微鏡写真における縞模様の線は、ある時点でのクラックの先端位置を表す。
図８〜１０における「自走」とは、レーザ照射等の中断後に、ガラス板の２つの短辺のうち、切断位置から近い方の短辺に向けてクラックが伸展することを意味する。
【００６６】
凸量、及び直線誤差量は、ガラス板を切断した際の誤差量を示している。つまり、ガラス板を上面側から見た際に、ガラス板の切断線が切断予定線（グラフのＸ軸で示す）からずれている量（グラフのＹ軸で示す）を示している。凸量、及び直線誤差量（つまり、Ｙ軸の絶対値）が小さいほど、ガラス板が切断予定線に沿って切断されている。
【００６７】
図９に示すように、比較例１０４〜１０５に係る非強化ガラス板の切断では、切断面の顕微鏡写真から明らかなように、ガラス板の板厚方向両端部が、ガラス板の板厚方向中央部よりも先に割れる傾向にあった。また、切断の途中でレーザ照射及びガス冷却を中断すると、クラックの伸展が停止した。また、非強化ガラスの切断では、大きな光源出力が必要であった。更に、非強化ガラス板の切断では、凸量、及び直線誤差量が大きくなった。
【００６８】
これに対し、図８に示す参考例１０１〜１０３に係る強化ガラス板の切断では、切断面の顕微鏡写真から明らかなように、ガラス板の板厚方向中央部が、ガラス板の板厚方向両端部よりも先に割れる傾向にあった。これは、元々強化ガラス板の内部に残留引張応力が存在しており、この残留引張応力によってクラックが伸展するためである。また、切断の途中でレーザ照射及びガス冷却を中断すると、クラックが意図しない方向に自ら伸展した。この結果から、レーザ光の照射により、残留引張応力によるクラックの伸展が抑制されていることが分かる。また、強化ガラス板の切断では、凸量、及び直線誤差量が非強化ガラス板の切断の場合よりも小さかった。図１０に示す参考例１０６〜１０８に係る強化ガラス板の切断においても同様の結果となった。
【００６９】
また、図１０に示すように、レーザスポット径を小さくした場合（参考例１０６〜１０８）は、参考例１０１〜１０３よりも小さい光源出力で強化ガラス板を切断することができた。また、参考例１０６〜１０８では、図８に示す参考例１０１〜１０３と比べて凸量、及び直線誤差量が小さくなった。つまり、参考例１０６〜１０８では、参考例１０１〜１０３よりも精度よく強化ガラス板を切断することができた。また、参考例１０６〜１０８に示すように、光源出力を低くするほど、凸量、及び直線誤差量が小さくなった。特に参考例１０８では、凸量が１５μｍと非常に小さい値となった。
【００７０】
一方、レーザスポット径を小さくした場合は、非強化ガラス板を切断することができなかった。つまり、比較例１０９に示すように、光源の出力を２００Ｗとした場合は非強化ガラス板が溶融し、切断することができなかった。すなわち、非強化ガラスの温度が徐冷点以上になり切断できなかった。また、比較例１１０に示すように、光源の出力を１００Ｗとした場合は非強化ガラス板に変化がなかった。よって、レーザスポット径を小さく（例えば、板厚未満）した場合は、光源の出力によらずに非強化ガラス板を切断できなかった。
【００７１】
このように、強化ガラス板の切断方法と非強化ガラス板の切断方法とでは、切断のメカニズムが根本的に異なり、クラックの伸展の仕方が全く異なる。そのため、本発明では、非強化ガラス板の切断方法からは予測できない効果が得られる。その理由を以下に説明する。
【００７２】
例えば、非強化ガラス板の切断方法では、レーザ光と冷却液の両方を用いてガラス板に熱応力場を形成し、切断に必要な引張応力を発生させる。より具体的には、レーザ光をガラス板に照射してガラス板内部に熱応力を発生させ、その熱応力により生じた圧縮応力を冷却液で急冷して、引張応力を発生させてクラックを伸展させる。従って、クラックの伸展は、レーザ光の照射エネルギーのみで行われ、ガラス板に照射するレーザのパワー（Ｗ）を大きく設定する必要がある。
【００７３】
このような方法では、ガラス板に形成される割断亀裂の先端位置は、ガラス板を冷却する冷却液の位置で決まる。冷却液の位置に引張応力が生じるためである。従って、切断の途中で、レーザ光による加熱や冷却液による冷却を中断すると、クラックの伸展が止まる。
【００７４】
図１１は、レーザ光を用いて非強化ガラス板を切断する際に作用する応力を説明するための図である。図１１では非強化ガラス板１１０の上面図と、非強化ガラス板１１０の板厚中心部に発生する応力の分布を示している。図１１に示すように、非強化ガラス板１１０にレーザ光を照射すると、レーザ光の照射領域１２２に圧縮応力１３３が働く。この圧縮応力１３３は、レーザ光の照射により発生する熱応力である。そして、この圧縮応力１３３と釣り合うように、照射領域１２２の走査方向後方に引張応力１３５が発生する。この引張応力１３５がクラック１３０に作用することで非強化ガラス板１１０が切断される。
【００７５】
図１１のグラフに示すように、非強化ガラス板１１０では内部残留引張応力ＣＴは略ゼロである。このため、非強化ガラス板１１０を切断する際にクラック１３０に作用する引張応力１３５は、レーザ光の照射によってのみ発生する。よって、引張応力１３５を大きくするために、レーザ光の照射エネルギーを高くしたり、レーザスポット径を大きくしたりする必要がある。このため、非強化ガラス板１１０では、レーザ光の吸収率が小さいガラスでは切断が困難となる。
【００７６】
また、非強化ガラス板１１０を切断する際は、レーザ光の照射エネルギーと走査速度でクラックの伸展を制御している。このとき、レーザ光の照射エネルギーが、切断に必要な照射エネルギーよりも小さいとクラックの伸展が停止する。つまり、図１１のグラフに示すように、クラック１３０を伸展させるためには、クラック１３０の伸展に必要な引張応力Ｓ_ｔｈよりも大きな引張応力をクラック１３０に作用させる必要がある。非強化ガラス板１１０では内部残留引張応力ＣＴが略ゼロであるため、レーザ光の照射エネルギーのみでこの引張応力Ｓ_ｔｈの値よりも大きな引張応力を発生させる必要がある。
【００７７】
これに対し、強化ガラス板の切断方法では、元々ガラス板内部に内部残留引張応力が存在するため、非強化ガラス板の切断の場合のように、レーザ光の照射エネルギーのみで大きな引張応力を発生させる必要がない。また、内部残留引張応力がクラックの伸展に必要な引張応力Ｓ_ｔｈよりも大きな引張応力の場合、強化ガラス板に何らかの力を作用させてクラックを発生させると、内部残留引張応力のためにクラックは自ら伸展する。他方、内部残留引張応力はガラス板内部に全体的に存在しているので、クラックの伸展を制御しない限り、クラックが意図しない方向に伸展してしまう。
【００７８】
そのため、本発明では、照射領域の中心における中間層に内部残留引張応力の値よりも小さい引張応力、または、圧縮応力を発生させ、内部残留引張応力によるクラックの伸展を抑制している。即ち、レーザ光を照射することにより強化ガラス板の中間層における残留引張応力をクラックの伸展に必要な引張応力Ｓ_ｔｈよりも小さくして、クラックの伸展を制御している。
【００７９】
図１２は、レーザ光を用いて強化ガラス板を切断する際に作用する応力の一例を示す図である。図１２では強化ガラス板１０の上面図と、強化ガラス板１０の板厚中心部に発生する応力の分布を示している。図１２に示すように、強化ガラス板１０にレーザ光を照射すると、レーザ光の照射領域２２に圧縮応力３３が働く。また、照射領域２２の走査方向後方に引張応力３５が発生する。そして、この引張応力３５に内部残留引張応力が加算される事でクラックの伸展に必要な引張応力Ｓ_ｔｈよりも大きな引張応力が発生し、クラック３０に作用することで強化ガラス板１０が切断される。このとき、圧縮応力３３によってクラック３０の伸展が制御される。
【００８０】
図１２のグラフに示すように、強化ガラス板１０には内部残留引張応力ＣＴが存在する。このため、クラック３０の伸展に必要な引張応力３５は小さくてすむ。換言すると、引張応力Ｓ_ｔｈ（クラック３０の伸展に必要な引張応力）よりも大きな引張応力をクラック３０に作用させるために必要なレーザ光により発生させる圧縮応力３３を小さくすることができる。
【００８１】
ここで、強化ガラス板１０を切断する際に必要な圧縮応力３３や引張応力３５は、非強化ガラス板１１０を切断する際に必要な応力よりも小さくすることができるため、レーザ光の照射エネルギーを小さくしたり、レーザスポット径を小さくしたりすることができる。このため、切断精度を向上させることができる。また、レーザ光の吸収率が小さいガラスであっても容易に切断することができる。
【００８２】
図１３は、レーザ光を用いて強化ガラス板を切断する際に作用する応力の他の例を示す図である。図１３では強化ガラス板１０の上面図と、強化ガラス板１０の板厚中心部に発生する応力の分布を示している。図１３に示す強化ガラス板１０では、内部残留引張応力ＣＴが、クラック３０の伸展に必要な引張応力Ｓ_ｔｈよりも大きい。つまり、図１３に示すように、強化ガラス板１０にレーザ光を照射すると、レーザ光の照射領域２２には内部残留引張応力ＣＴの値よりも小さい引張応力３７が発生する。ここで、引張応力３７は、レーザ光の照射により発生した圧縮応力３３と内部残留引張応力ＣＴとの合力である。また、照射領域２２の走査方向後方には引張応力３５が発生する。この場合は、内部残留引張応力ＣＴの値よりも小さい引張応力３７を、クラック３０の伸展に必要な引張応力Ｓ_ｔｈよりも小さくすることで、クラック３０の伸展を抑えることができる。
【００８３】
図１３に示す場合も、強化ガラス板１０を切断する際に必要な、内部残留引張応力ＣＴの値よりも小さい引張応力３７や引張応力３５は、非強化ガラス板１１０を切断する際に必要な応力よりも小さくすることができるため、レーザ光の照射エネルギーを小さくしたり、レーザスポット径を小さくしたりすることができる。このため、切断精度を向上させることができる。また、レーザ光の吸収率が小さいガラスであっても容易に切断することができる。
【００８４】
上記で説明したように、強化ガラス板１０を切断する際は、内部残留引張応力ＣＴとレーザ光の照射エネルギーと走査速度のバランスを保つことで、クラック３０を自走させることなくクラック３０の伸展を制御している。よって、レーザ光の照射エネルギーが小さすぎると、内部残留引張応力ＣＴの値よりも小さい引張応力３７がクラック３０の伸展に必要な引張応力Ｓ_ｔｈよりも大きくなり、クラック３０の伸展は止まらずに自走する（図１３の場合）。
【００８５】
このように、強化ガラス板の切断方法と非強化ガラス板の切断方法とでは、切断のメカニズムが根本的に異なり、クラックの伸展の仕方が全く異なる。そのため、本発明では、非強化ガラス板の切断方法からは予測できない効果が得られる。
【実施例】
【００８６】
以下、本発明の具体的な実施例について説明する。実施例１では、内部ひずみエネルギーＵＣＴと切断可能な照射エネルギーＥの最小値である臨界照射エネルギーＥｃとの関係を説明する。【００８７】
＜実施例１＞
実施例１では、内部ひずみエネルギーＵＣＴが異なる２１個のサンプル１〜２１について、臨界照射エネルギーＥｃとの関係を調査した。なお、サンプル１８〜２１は、非強化ガラス板である。
図１４は、実施例１に係る切断予定線の形状を示す図である。図１４に示すように、実施例１に係る切断予定線は、２つの直線部と、クランク形状を構成する２つのコーナー部（曲率半径Ｒ＝５ｍｍ）を備えている。【００８８】
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整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た。これを室温付近まで徐冷した後、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。【００８９】
各化学強化用ガラス板は、酸化物基準の質量％表示で、ＳｉＯ２：６０．９％、Ａｌ２Ｏ３：１２．８％、Ｎａ２Ｏ：１２．２％、Ｋ２Ｏ：５．９％、ＭｇＯ：６．７％、ＣａＯ：０．１％、ＳｒＯ：０．２％、ＢａＯ：０．２％、ＺｒＯ２：１．０％を含有しており、酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）を外割りで所定量含有していた。【００９０】
各強化ガラス板は、上記の化学強化用ガラス板をＫＮＯ３溶融塩に浸漬し、イオン交換処理した後、室温付近まで冷却することにより作製した。ＫＮＯ３溶融塩の温度や浸漬時間などの処理条件は、内部残留引張応力ＣＴが所望の値となるように設定した。【００９１】
強化ガラス板の内部残留引張応力ＣＴ（ＭＰａ）は、表面応力計ＦＳＭ−６０００（折原製作所製）にて表面圧縮応力ＣＳ（ＭＰａ）及び圧縮応力層（表面層及び裏面層）の厚さＤＯＬ（μｍ）を測定し、その測定値と、強化ガラス板の厚さｔ１（μｍ）とから以下の式１を用いて計算した。
ＣＴ＝（ＣＳ×ＤＯＬ）／（ｔ１−２×ＤＯＬ）  ・・・式１
内部ひずみエネルギーＵＣＴ（Ｊ／ｍ２）は、強化ガラス板のヤング率Ｙ（ＭＰａ）を用いて以下の式２により求めた。
ＵＣＴ＝｛ＣＴ２×（ｔ１−２×ＤＯＬ)｝／（２×Ｙ）  ・・・式２【００９２】
単位照射面積あたりのレーザ光の照射エネルギー（Ｊ／ｍｍ２）は、強化ガラス板に反射されずに入射される実効的なレーザ出力をＰｅ（Ｗ）、レーザ光の走査速度をｖ（ｍｍ／ｓ）、強化ガラス板１０に照射されるレーザ光のビーム径をφ（ｍｍ）とすると、Ｐｅ／（ｖ×φ）で表すことができる。ここで、実効的なレーザ出力Ｐｅ（Ｗ）は、レーザ出力Ｐ（Ｗ）と強化ガラス板での反射率ｒ（％）とを用いて、Ｐｅ＝Ｐ×（１−ｒ／１００）と表すことができる。しかしながら、切断性を判断するためには、これにビーム径φ（ｍｍ）を掛けた単位長さあたりのレーザ光の照射エネルギーＥ（Ｊ／ｍｍ）を用いることが好ましい。詳細な理由については後述する。この照射エネルギーＥ（Ｊ／ｍｍ）を以下の式３に示す。
Ｅ＝Ｐｅ／ｖ  ・・・式３
サンプル１〜１１についての照射エネルギーＥの臨界値である臨界照射エネルギーＥｃは、照射エネルギーＥを約１（Ｊ／ｍｍ）ずつ変化させて切断を繰り返すことにより求めた。その際、レーザ光の走査速度ｖ（ｍｍ／ｓ）は固定したまま、レーザ出力Ｐ（Ｗ）のみを２．５Ｗずつ変化させた。
また、非強化ガラス板のサンプル１８〜２１についての臨界照射エネルギーＥｃは、照射エネルギーＥを約４（Ｊ／ｍｍ）ずつ変化させて切断を繰り返すことにより求めた。その際、レーザ光の走査速度ｖ（ｍｍ／ｓ）は固定したまま、レーザ出力Ｐ（Ｗ）のみを１０Ｗずつ変化させた。
他方、サンプル１２〜１７についての臨界照射エネルギーＥｃは、照射エネルギーＥを徐々に変化させて切断を繰り返すことにより求めた。その際、レーザ出力Ｐ（Ｗ）は固定したまま、レーザ光の走査速度ｖ（ｍｍ／ｓ）のみを０．２５ｍｍ／ｓずつ変化させた。【００９３】
図１５は、サンプル１〜２１について、レーザ波長λ、内部ひずみエネルギーＵＣＴ、臨界照射エネルギーＥｃ、及び両者を導出するための諸条件が示された表である。表の左列から順に、レーザ波長λ（ｎｍ）、サンプル番号、強化ガラス板のヤング率Ｙ（ＭＰａ）、線膨張係数αＬ（Ｋ−１）、密度ρ（ｇ／ｍｍ３）、比熱ｃ（Ｊ／ｇ／Ｋ）、厚さｔ（ｍｍ）、吸収係数α（ｍｍ−１）、強化ガラス板での反射率ｒ（％）、表面圧縮応力ＣＳ（ＭＰａ）、表面層及び裏面層の厚さＤＯＬ（μｍ）、内部残留引張応力ＣＴ（ＭＰａ）、内部ひずみエネルギーＵＣＴ（Ｊ／ｍ２）、レーザ光の走査速度ｖ（ｍｍ／ｓ）、レーザ光のビーム径φ（ｍｍ）、レーザ出力Ｐ（Ｗ）、実効的なレーザ出力Ｐｅ（Ｗ）、臨界照射エネルギーＥｃ（Ｊ／ｍｍ）、臨界吸収エネルギーＥａ（Ｊ／ｍｍ）、臨界切断指数Ｋｃ（Ｎ／ｍｍ）が示されている。【００９４】
図１５に示すように、サンプル１〜１１、１８〜２１については、レーザ光の光源にファイバーレーザ（中心波長帯：１０７０ｎｍ）を用い、サンプル１２〜１７については、レーザ光の光源に中赤外光パラメトリック発振器を使用したＣｒ：ＺｎＳｅレーザ（中心波長帯：２９５０ｎｍ）を用いた。【００９５】
また、いずれのサンプルも材質は同じであるため、図１５に示す通り、ヤング率Ｙ＝７４０００ＭＰａ、線膨張係数αＬ＝９．８×１０−６Ｋ−１、密度ρ＝２．４８×１０−３ｇ／ｍｍ３、比熱ｃ＝０．９１８Ｊ／ｇ／Ｋで共通である。
なお、図１５に示す通り、サンプル１〜１１については、ビーム径φ＝０．１ｍｍ、サンプル１２〜１７については、ビーム径φ＝０．２ｍｍとした。また、非強化ガラス板のサンプル１８についてはビーム径φ＝０．５ｍｍ、サンプル１９についてはビーム径φ＝０．８ｍｍ、サンプル２０についてはビーム径φ＝１．０ｍｍ、サンプル２１についてはビーム径φ＝２．０ｍｍとした。
また、全てのサンプルについて、レーザ光照射側から直径１ｍｍφのノズルを用いて、流量１５Ｌ／ｍｉｎの空気を吹き付けた。ここで、強化ガラス板とノズル先端との距離（ギャップ）は３ｍｍとした。【００９６】
図１６Ａは、図１５の表に示した臨界照射エネルギーＥｃの内部ひずみエネルギーＵＣＴ依存性を示すグラフである。図１６Ａの横軸は内部ひずみエネルギーＵＣＴ（Ｊ／ｍ２）、縦軸は臨界照射エネルギーＥｃ（Ｊ／ｍｍ）である。図１６Ａにおいて、●印はサンプル１〜１１、１８〜２１（レーザ波長λ＝１０７０ｎｍ）、○印はサンプル１２〜１７（レーザ波長λ＝２９５０ｎｍ）を示している。【００９７】
図１５、図１６Ａに示すように、レーザ波長λ＝１０７０ｎｍの場合、強化ガラス板の内部ひずみエネルギーＵＣＴ≧２．５Ｊ／ｍ２では、臨界照射エネルギーＥｃ＝９〜１５Ｊ／ｍｍで安定している（サンプル１〜１０）。これに対し、内部ひずみエネルギーＵＣＴ＜２．５Ｊ／ｍ２では、臨界照射エネルギーＥｃ＝５６Ｊ／ｍｍまで急激に（具体的には数倍程度）上昇する（サンプル１１）。この臨界照射エネルギーＥｃの上昇に伴い、サンプル１１では、切断精度も悪化した。この結果から、強化ガラス板を切断する場合、内部ひずみエネルギーＵＣＴ≧２．５Ｊ／ｍ２とすることにより、小さい照射エネルギーで精度良く切断することができることが分かった。【００９８】
さらに、非強化ガラス板のサンプル１８については切断することができなかった。すなわち、板厚ｔ（＝０．７ｍｍ）以下のビーム径φ＝０．５ｍｍでは、非強化ガラス板のサンプルは切断することができなかった。そして、ビーム径φ＝０．８ｍｍのサンプル１９については臨界照射エネルギーＥｃ＝８３Ｊ／ｍｍ、ビーム径φ＝１．０ｍｍのサンプル２０については臨界照射エネルギーＥｃ＝７６Ｊ／ｍｍ、ビーム径φ＝２．０ｍｍのサンプル２１については臨界照射エネルギーＥｃ＝６５Ｊ／ｍｍであった。すなわち、ビーム径の増大とともに、臨界照射エネルギーＥｃは漸減した。ここで、ビーム径が大きくなる程、レーザ光の中心とクラックの先端位置とが離れるため、切断精度が低下する。そのため、強化ガラス板の切断において、ビーム径φは板厚ｔ以下とすることが好ましく、板厚ｔの１／２以下とすることがさらに好ましい。【００９９】
図１６Ａのグラフから、内部ひずみエネルギーＵＣＴ＝２．５Ｊ／ｍ２近傍において、切断モードの変換が生じているものと考えられる。具体的には、強化ガラス板を切断するためのクラック伸展エネルギーとして、内部ひずみエネルギーＵＣＴ＜２．５Ｊ／ｍ２の場合、内部ひずみエネルギーに加え、レーザ光の照射エネルギーが必要となり（図１２参照）、内部ひずみエネルギーＵＣＴ≧２．５Ｊ／ｍ２の場合、内部ひずみエネルギーのみになるものと考えられる（図１３参照）。【０１００】
また、レーザ波長λを１０７０ｎｍから２９５０ｎｍへ変更することにより、強化ガラス板の吸収係数αが０．０１１ｍｍ-１から０．５９ｍｍ-１へ向上する。そのため、図１５、１２に示すように、内部ひずみエネルギーＵＣＴ≧２．５Ｊ／ｍ２において、臨界照射エネルギーＥｃ＝９〜１５Ｊ／ｍｍ程度（サンプル１〜１０）から臨界照射エネルギーＥｃ＝０．３〜０．５Ｊ／ｍｍ（サンプル１２〜１５）まで２桁も低減することができる。【０１０１】
このように、レーザ波長を３０００ｎｍ近傍とすることにより、透明度を低下させずに吸収係数αを高めることができ、照射エネルギーを低減することができる。そのため、加熱効率が向上する。その上、強化ガラス板の組成によりレーザ光の照射条件を大幅に変更する必要がない。
さらに、上述の通り、切断する強化ガラス板より大きなテーブルに強化ガラスを載せ、より安定した状態で切断することができる。また、透過光が劇的に減少するため、その処理も不要となる。さらに、強化ガラス板の端面における反射光も劇的に減少するため、悪影響を及ぼし難い。【０１０２】
また、レーザ波長λが２９５０ｎｍの場合も、１０７０ｎｍの場合と同様に、内部ひずみエネルギーＵＣＴ＜２．５Ｊ／ｍ２では、臨界照射エネルギーＥｃ＝０．９〜１．２Ｊ／ｍｍ程度あるいはそれ以上まで急激に上昇する（サンプル１６、１７）。この臨界照射エネルギーＥｃの上昇に伴い、サンプル１６、１７では、切断精度も悪化した。この結果から、レーザ波長λ＝２９５０ｎｍで強化ガラス板を切断する場合も、内部ひずみエネルギーＵＣＴ≧２．５Ｊ／ｍ２とすることにより、小さい照射エネルギーで精度良く切断することができることが分かった。【０１０３】
ここで、臨界照射エネルギーＥｃのうち、切断に使用されるエネルギーは強化ガラス板に吸収されるエネルギー（以下、臨界吸収エネルギーという）Ｅａである。臨界吸収エネルギーＥａ（Ｊ／ｍｍ）は、臨界照射エネルギーＥｃ（Ｊ／ｍｍ）、吸収係数α（ｍｍ−１）、厚さｔ２（ｍｍ）を用いて、ランベルト・ベールの法則から次式で表すことができる。
Ｅａ＝Ｅｃ×ｅｘｐ（−α×ｔ２）  ・・・式４
図１５に示すように、臨界吸収エネルギーＥａ（Ｊ／ｍｍ）の値は、レーザ波長λが２９５０ｎｍの場合と１０７０ｎｍの場合とを比較しても、ほとんど差が無い。【０１０４】
強化ガラス板の厚さや材質による影響を排除し、より一般化するため、臨界吸収エネルギーＥａでの内部加熱（温度変化ΔＴ）によって発生する熱応力（臨界圧縮応力）σｃについて考察する。この臨界圧縮応力σｃは、切断に必要な最小の圧縮応力である。ここで、臨界圧縮応力σｃは、内部残留引張応力ＣＴを基準とした場合に圧縮応力となるので「臨界圧縮応力」と表現している。しかし、図１２、１３に示すように、強化ガラス板の板厚中心部に発生する応力で考えた場合は、内部残留引張応力ＣＴと臨界圧縮応力σｃとの合力で表されるので、引張応力となる場合もある。【０１０５】
臨界圧縮応力σｃは、図１２、１３に示すように、ガウス分布様のプロファイルを有している。この臨界圧縮応力σｃの積分値（図１２、１３における斜線部の面積）が、切断可否を決定する。内部ひずみエネルギーＵＣＴが同じであれば、臨界圧縮応力σｃの積分値は、強化ガラス板の厚さｔ、材質によらず一定であると考えられる。臨界圧縮応力σｃのプロファイルの幅は、ビーム径φに比例するから、臨界圧縮応力σｃの積分値も、σｃ×φに比例すると考えてよい。【０１０６】
ここで、単純化のために、内部加熱によっても強化ガラス板の板厚ｔは変化せず、表面層１３と裏面層１５との間で拘束されることによりこの臨界圧縮応力σｃが生じるものとする。すなわち、両端拘束モデルを考える。
臨界圧縮応力σｃ（ＭＰａ）は、ヤング率Ｙ（ＭＰａ）、線膨張係数αＬ（Ｋ−１）、温度変化ΔＴ（Ｋ）を用いて、次式５で表すことができる。
σｃ＝Ｙ×αＬ×ΔＴ  ・・・式５【０１０７】
また、臨界吸収エネルギーＥａが供給されることによる強化ガラス板の温度変化ΔＴは、ΔＴ＝（臨界吸収エネルギー）／（レーザ照射部の強化ガラス板の熱容量）により求めることができる。
ここで、レーザ照射面積Ｓ１（ｍｍ２）とすれば、（臨界吸収エネルギー）は、臨界吸収エネルギーＥａ（Ｊ／ｍｍ）をφ（ｍｍ）で割った単位面積当たりの臨界吸収エネルギーＥａ／φ（Ｊ／ｍｍ２）を用いて、Ｅａ×Ｓ１／φ（Ｊ）で表すことができる。
また、強化ガラス板における加熱領域の面積Ｓ２（ｍｍ２）とすると、（レーザ照射部の強化ガラス板の熱容量）は、強化ガラス板の厚さｔ２（ｍｍ）、密度ρ（ｇ／ｍｍ３）、比熱ｃ（Ｊ／ｇ／Ｋ）を用いて、Ｓ２×ｔ２×ρ×ｃ（Ｊ／Ｋ）で表すことができる。【０１０８】
従って、温度変化ΔＴ（Ｋ）は次式６で表すことができる。
ΔＴ＝Ｅａ×Ｓ１／（Ｓ２×ｔ２×ρ×ｃ）／φ
＝（Ｓ１／Ｓ２）×Ｅａ／（ｔ２×ρ×ｃ）／φ  ・・・式６
式５に式６を代入することにより、臨界圧縮応力σｃ（ＭＰａ）は次式７で表すことができる。
σｃ＝（Ｓ１／Ｓ２）×Ｙ×αＬ×Ｅａ／（ｔ２×ρ×ｃ）／φ  ・・・式７
ここで、単純化のために、Ｓ１／Ｓ２＝一定と考えれば、求めるべき臨界圧縮応力σｃの積分値に比例するσｃ×φは次式８で表すことができる。
σｃ×φ∝Ｅａ×（Ｙ×αＬ）／（ｔ２×ρ×ｃ）＝Ｋｃ  ・・・式８
式８のＫｃを臨界切断指数と名付ける。切断可能な臨界値を示すこの臨界切断指数Ｋｃの値が小さくなる程、切断が容易になり、臨界切断指数Ｋｃの値が大きくなる程、切断が困難になる。このように、切断性は、式３で示された単位長さあたりのレーザ光の照射エネルギーＥ（Ｊ／ｍｍ）により判断できる。【０１０９】
臨界切断指数Ｋｃを構成するヤング率Ｙ、線膨張係数αＬ、密度ρ、比熱ｃは、いずれも温度依存性を有するが、あくまで指標として室温の値を用いている。
図１５の最右列に臨界切断指数Ｋｃ（Ｎ／ｍｍ）を示した。【０１１０】
図１６Ｂは、図１５の表に示した臨界切断指数Ｋｃの内部ひずみエネルギーＵＣＴ依存性を示すグラフである。図１６Ｂの横軸は内部ひずみエネルギーＵＣＴ（Ｊ／ｍ２）、縦軸は臨界切断指数Ｋｃ（Ｎ／ｍｍ）である。図１６Ｂにおいて、●印はサンプル１〜１１、１８〜２１（レーザ波長λ＝１０７０ｎｍ）、○印はサンプル１２〜１７（レーザ波長λ＝２９５０ｎｍ）を示している。【０１１１】
図１５、図１６Ｂに示すように、レーザ波長λによらず、強化ガラス板の内部ひずみエネルギーＵＣＴ≧２．５Ｊ／ｍ２では、臨界切断指数Ｋｃ＝５０Ｎ／ｍｍ近傍で安定している（サンプル１〜１０、１２〜１５）。これに対し、内部ひずみエネルギーＵＣＴ＜２．５Ｊ／ｍ２では、臨界切断指数Ｋｃ＝１５０Ｎ／ｍｍ（サンプル１６）あるいは２００Ｎ／ｍｍ近傍になる（サンプル１１、１７）。さらに、非強化ガラス板では２００Ｎ／ｍｍを超えるようになる（サンプル１８〜２１）。ここで、ビーム径が小さくなる程、臨界切断指数Ｋｃが大きくなり、ビーム径が０．５ｍｍ以下では切断できなくなる（サンプル１８）。【０１１２】
この臨界切断指数Ｋｃの上昇に伴い、切断精度も悪化した。この結果から、強化ガラス板を切断する場合、内部ひずみエネルギーＵＣＴ≧２．５Ｊ／ｍ２とすることにより、小さい照射エネルギーで精度良く切断することができることが分かった。また、ビーム径が大きくなる程、レーザ光の中心とクラックの先端位置とが離れるため、切断精度が低下する。そのため、ビーム径φは板厚ｔ２（ｍｍ）以下とすることが好ましく、板厚ｔ２（ｍｍ）の１／２以下とすることがさらに好ましい。【０１１３】
単位照射面積当たりの照射エネルギーＥ（Ｊ／ｍｍ）での切断指数Ｋは、式４におけるＥｃをＥに置き換えた上で、式８におけるＥａに代入することにより、次式９で表すことができる。ここで、切断指数Ｋが臨界切断指数Ｋｃ以上であれば切断可能となる。
Ｋ＝Ｅ×ｅｘｐ（−α×ｔ２）×（Ｙ×αＬ）／（ｔ２×ρ×ｃ）  ・・・式９
さらに、式９に式３を代入することにより、以下の式１０が得られる。
Ｋ＝Ｐｅ／ｖ×ｅｘｐ（−α×ｔ２）×（Ｙ×αＬ）／（ｔ２×ρ×ｃ）・・式１０【０１１４】
図１６Ｂから、内部ひずみエネルギーＵＣＴ≧２．５Ｊ／ｍ２であれば、臨界切断指数Ｋｃが５０Ｎ／ｍｍ程度であるため、切断指数Ｋ≦１５０Ｎ／ｍｍを満たす照射エネルギーＥで十分に切断できる。一方、図１６Ｂから、内部ひずみエネルギーＵＣＴ＜２．５Ｊ／ｍ２であれば、臨界切断指数Ｋｃが１５０Ｎ／ｍｍ以上となるため、切断指数Ｋ≦１５０Ｎ／ｍｍを満たす照射エネルギーＥでは、切断が不可能あるいは困難になる。内部ひずみエネルギーＵＣＴ≧２．５Ｊ／ｍ２とした上で、切断指数Ｋ≦１５０Ｎ／ｍｍを満たす照射エネルギーＥとすることにより、小さい照射エネルギーで精度良く切断することができる。切断指数Ｋ≦１００Ｎ／ｍｍを満たす照射エネルギーＥとすることにより、さらに小さい照射エネルギーでさらに精度良く切断することができる。一方、切断指数Ｋが小さすぎると、クラック伸展を制御できないため切断出来なくなる。このため、切断指数Ｋ≧５Ｎ／ｍｍを満たす照射エネルギーＥとする事により、安定して切断できる。【０１１５】
＜実施例２＞
実施例２では、レーザ光の吸収率を高める異物付着に対するレーザ波長λの影響を調査した。
図１７は、サンプル３１〜３３及び４１〜４３について、レーザ波長λ、内部ひずみエネルギーＵＣＴ、照射エネルギーＥ、両者を導出するための諸条件、異物としての黒色マークの有無、切断可否、断面性状が示された表である。具体的には、表の左列から順に、レーザ波長λ（ｎｍ）、サンプル番号、ヤング率Ｙ（ＭＰａ）、強化ガラス板の厚さｔ（μｍ）、表面圧縮応力ＣＳ（ＭＰａ）、表面層及び裏面層の厚さＤＯＬ（μｍ）、内部残留引張応力ＣＴ（ＭＰａ）、内部ひずみエネルギーＵＣＴ（Ｊ／ｍ２）、レーザ光の走査速度ｖ（ｍｍ／ｓ）、ビーム径φ（ｍｍ）、レーザ出力Ｐ（Ｗ）、照射エネルギーＥ（Ｊ／ｍｍ）、黒色マークの有無、切断可否、断面性状が示されている。内部ひずみエネルギーＵＣＴ及び照射エネルギーＥは、実施例１と同様に導出した。但し、簡易に評価するため、反射率ｒ＝０％とした。【０１１６】
図１７に示すように、サンプル３１〜３３については、レーザ光の光源にファイバーレーザ（中心波長帯：１０７０ｎｍ）を用い、サンプル４１〜４３については、レーザ光の光源に中赤外光パラメトリック発振器を使用したＣｒ：ＺｎＳｅレーザ（中心波長帯：２９５０ｎｍ）を用いた。【０１１７】
図１７に示すように、サンプル３１、４１については、強化ガラス板の表面（レーザ光入射側）及び裏面（レーザ光出射側）のいずれにも黒色マークを付さなかった。サンプル３２、４２については、表面のみに黒色マークを付した。サンプル３３、４３については、裏面のみに黒色マークを付した。黒色マークの付着には、油性のサインペンを用いた。【０１１８】
なお、図１７に示すように、サンプル３１〜３３についてはビーム径φ＝０．１ｍｍ、サンプル４１〜４３についてはビーム径φ＝０．２ｍｍとした。また、図１７には記載していないが、全てのサンプルについて、レーザ光照射側から直径１ｍｍφのノズルを用いて、流量１５Ｌ／ｍｉｎの空気を吹き付けた。ここで、強化ガラス板とノズル先端との距離（ギャップ）は３ｍｍとした。【０１１９】
図１７に示すように、レーザ波長λ＝１０７０ｎｍでは、照射エネルギーＥ＝６Ｊ／ｍｍ（サンプル３１〜３３）であるのに対し、レーザ波長λ＝２９５０ｎｍでは、照射エネルギーＥ＝２Ｊ／ｍｍ（サンプル４１〜４３）に低減することができた。【０１２０】
黒色マークのないサンプル３１、４１は、レーザ波長によらず、いずれも切断可能であって、断面性状も鏡面すなわち良好であった。
レーザ波長λ＝１０７０ｎｍのサンプル３２では、表面に黒色マークが付されたことにより、その部分でのレーザ光の吸収率が高まり、切断はできたものの断面に欠点が発生した。
また、レーザ波長λ＝１０７０ｎｍのサンプル３３では、裏面に黒色マークが付されたことにより、切断すらできなかった。【０１２１】
これに対し、レーザ波長λ＝２９５０ｎｍのサンプル４２、４３では、黒色マークが付さているにも関わらず、いずれも切断可能であって、断面性状も鏡面すなわち良好であった。
このように、レーザ波長を３０００ｎｍ近傍とすることにより、レーザ光の吸収率が高まる。そのため、表面あるいは裏面に付着した異物によりレーザ光の吸収率が高まっても、吸収率の変化の割合が小さいため、悪影響を及ぼし難いことが分かった。【０１２２】
＜実施例３＞
実施例３では、レーザ波長λ＝２９５０ｎｍとした場合において、ブラックマトリクス膜の形成有無が臨界照射エネルギーＥｃに及ぼす影響について調査した。実施例１と同様に、図１４に示した切断予定線に沿って切断した。【０１２３】
図１８は、サンプル５１、５２について、レーザ波長λ、内部ひずみエネルギーＵＣＴ、臨界照射エネルギーＥｃ、両者を導出するための諸条件、ブラックマトリクス（ＢＭ）膜の形成有無、切断可否、断面性状が示された表である。また、比較のために、実施例１のサンプル１３についての結果が並べて示されている。【０１２４】
具体的には、図１８の表の左列から順に、レーザ波長λ（ｎｍ）、サンプル番号、ヤング率Ｙ（ＭＰａ）、強化ガラス板の厚さｔ（μｍ）、表面圧縮応力ＣＳ（ＭＰａ）、表面層及び裏面層の厚さＤＯＬ（μｍ）、内部残留引張応力ＣＴ（ＭＰａ）、内部ひずみエネルギーＵＣＴ（Ｊ／ｍ２）、レーザ光の走査速度ｖ（ｍｍ／ｓ）、ビーム径φ（ｍｍ）、レーザ出力Ｐ（Ｗ）、臨界照射エネルギーＥｃ（Ｊ／ｍｍ）、ＢＭ膜の形成有無、切断可否、断面性状が示されている。内部ひずみエネルギーＵＣＴ及び臨界照射エネルギーＥｃは、実施例１と同様に導出した。但し、簡易に評価するため、反射率ｒ＝０％とした。【０１２５】
臨界照射エネルギーＥｃは、照射エネルギーＥを徐々に変化させて切断を繰り返すことにより求めた。その際、レーザ出力Ｐ（Ｗ）は固定したまま、レーザ光の走査速度ｖ（ｍｍ／ｓ）のみを０．２５ｍｍ／ｓずつ変化させた。【０１２６】
図１８に示すように、レーザ光の光源に中赤外光パラメトリック発振器を使用したＣｒ：ＺｎＳｅレーザ（中心波長帯：２９５０ｎｍ）を用いた。サンプル５１については、表面にＢＭ膜を形成し、サンプル５２については、裏面にＢＭ膜を形成した。また、図１８に並べて示した実施例１のサンプル１３と同様に、レーザ光照射側から直径１ｍｍφのノズルを用いて、流量１５Ｌ／ｍｉｎの空気を吹き付けた。ここで、強化ガラス板とノズル先端との距離（ギャップ）は３ｍｍとした。【０１２７】
図１８に示すように、ＢＭ膜が形成されたサンプル５１、５２は、いずれも臨界照射エネルギーＥｃ＝０．４１Ｊ／ｍｍであり、ＢＭ膜が形成されていない実施例１のサンプル１３の臨界照射エネルギーＥｃ＝０．４３Ｊ／ｍｍと差がなかった。この結果から、レーザ波長λ＝２９５０ｎｍとした場合、臨界照射エネルギーＥｃは、ＢＭ膜の形成有無及び形成面に影響されず、ＢＭ膜が形成されていても低い照射エネルギーで精度よく切断できることが分かった。【０１２８】
以上、本発明を上記実施形態に即して説明したが、上記実施形態の構成にのみ限定されるものではなく、本願特許請求の範囲の請求項の発明の範囲内で当業者であればなし得る各種変形、修正、組み合わせを含むことは勿論である。
本出願は、２０１２年７月９日出願の日本特許出願２０１２−１５３４００、２０１２年１１月３０日出願の日本特許出願２０１２−２６１９０９に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１２９】
本発明により、内部残留引張応力によるクラック伸展が支配的となり、小さい照射エネルギーで精度良く強化ガラス板を切断することができる。
【符号の説明】
【０１３０】
１０    強化ガラス板
１２    表面
１３    表面層
１４    裏面
１５    裏面層
１７    中間層
２０    レーザ光
２２    照射領域
２５    レンズ
２８    冷却ノズル
３０    クラック
４０    強化ガラスパネル
４１〜４４    直線部
４５    切断開始位置
４６    切断終了位置
２３５  切断予定線
Ｃ１〜Ｃ４    コーナー部
【図１】
2014010490.tif 000003
【図２】
2014010490.tif 000004
【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】
2014010490.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2014010490.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2014010490.tif 000015
【図１４】
2014010490.tif 000016
【図１５】
2014010490.tif 000017
【図１６Ａ】
2014010490.tif 000018
【図１６Ｂ】
2014010490.tif 000019
【図１７】
2014010490.tif 000020
【図１８】
2014010490.tif 000021
【国際調査報告】
2014010490.tif 000022
2014010490.tif 000023
2014010490.tif 000024