(57)【要約】  本発明は、残留圧縮応力を有する表面層１３および裏面層１５と、内部残留引張応力を有する中間層１７とを備える強化ガラス板１０を、レーザ光の照射領域２２を移動させることで所定の曲率半径を有するように切断する際、強化ガラス板１０に照射される単位照射面積あたりのレーザ光２０の照射エネルギーを曲率半径が小さくなるにつれて大きくする強化ガラス板の切断方法に関する。これにより、品質を劣化させることなく、レーザ光を用いて強化ガラス板を切断することができる。
2013031655.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および裏面層と、当該表面層および裏面層との間に形成され、内部残留引張応力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強化ガラス板の切断方法であって、
前記強化ガラス板を所定の曲率半径を有するように切断する場合、前記強化ガラス板に照射される単位照射面積あたりのレーザ光の照射エネルギーを前記曲率半径が小さくなるにつれて大きくする、
強化ガラス板の切断方法。
【請求項２】
残留圧縮応力を有する表面層および裏面層と、当該表面層および裏面層との間に形成され、内部残留引張応力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強化ガラス板の切断方法であって、
前記内部残留引張応力が大きくなるにつれて、前記強化ガラス板に照射される単位照射面積あたりのレーザ光の照射エネルギーを大きくする、
強化ガラス板の切断方法。
【請求項３】
残留圧縮応力を有する表面層および裏面層と、当該表面層および裏面層との間に形成され、内部残留引張応力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強化ガラス板の切断方法であって、
前記強化ガラス板に照射されるレーザ光の照射領域の移動速度が増加するにつれて、前記レーザ光の出力を増加させる、
強化ガラス板の切断方法。
【請求項４】
前記レーザ光の前記照射領域における前記中間層を徐冷点以下の温度で加熱し、前記照射領域における前記中間層に前記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て、前記照射領域の走査方向後方に発生するクラックの伸展を抑制しながら前記強化ガラス板を切断する、請求項１〜３のうち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】
前記強化ガラス板と前記レーザ光は、前記レーザ光に対する前記強化ガラス板の吸収係数をα（ｃｍ−１）、前記強化ガラス板の厚さをｔ（ｃｍ）とした場合、０＜α×ｔ≦３．０の式を満たす、請求項１〜４のうち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】
前記レーザ光の照射領域の移動速度を遅くすることで、前記単位照射面積あたりのレーザ光の照射エネルギーを大きくする、請求項１または２に記載の強化ガラス板の切断方法。
【請求項７】
前記レーザ光の出力を大きくすることで、前記単位照射面積あたりのレーザ光の照射エネルギーを大きくする、請求項１または２に記載の強化ガラス板の切断方法。
【請求項８】
前記レーザ光の照射領域の面積を小さくすることで、前記単位照射面積あたりのレーザ光の照射エネルギーを大きくする、請求項１または２に記載の強化ガラス板の切断方法。
【請求項９】
前記強化ガラス板の吸収係数αが大きくなるにつれて、前記単位照射面積あたりのレーザ光の照射エネルギーを小さくする、請求項５に記載の強化ガラス板の切断方法。
【請求項１０】
前記強化ガラス板の熱膨張係数が大きくなるにつれて、前記単位照射面積あたりのレーザ光の照射エネルギーを小さくする、請求項１〜９のうちいずれか一項に記載の強化ガラス板の切断方法。
【請求項１１】
前記強化ガラス板の厚さが厚くなるにつれて、前記単位照射面積あたりのレーザ光の照射エネルギーを大きくする、請求項１〜１０のうちいずれか一項に記載の強化ガラス板の切断方法。
【請求項１２】
残留圧縮応力を有する表面層および裏面層と、当該表面層および裏面層との間に形成され、内部残留引張応力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強化ガラス板切断装置であって、
前記強化ガラス板を保持すると共に、当該強化ガラス板を所定の方向に移動するガラス保持駆動部と、
前記強化ガラス板を切断するためのレーザ光を出力するレーザ出力部と、
前記ガラス保持駆動部および前記レーザ出力部を制御プログラムに基づき制御する制御部と、
前記制御プログラムを生成する制御プログラム生成部と、を備え、
前記制御プログラム生成部は、前記強化ガラス板の切断予定線における曲率半径に応じて前記レーザ光の照射領域の面積、前記レーザ光の出力、および前記レーザ光の照射領域の移動速度を制御する制御プログラムを生成する、
強化ガラス板切断装置。
【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、および強化ガラス板切断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。【０００３】
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。【０００４】
強化ガラスは、例えば風冷強化法や化学強化法などで作製される。風冷強化法は、軟化点付近の温度のガラスを表面および裏面から急冷し、ガラスの表面およ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および裏面層を形成する。一方、化学強化法は、ガラスの表面およ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および裏面層を形成する。いずれの方法でも、反作用として、表面層と裏面層との間に、引張応力が残留する中間層を形成することになる。【０００５】
強化ガラスを製造する場合、製品サイズのガラスを１枚ずつ強化処理するよりも、製品サイズよりも大型のガラスを強化処理した後、切断して多面取りするほうが効率的である。そこで、強化ガラス板を切断する方法として、強化ガラス板の表面にレーザ光を照射し、強化ガラス板の表面上でレーザ光の照射領域を移動させることで、強化ガラス板を切断する方法が提案されている（特許文献１、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】日本国特開２００８−２４７７３２号公報
【特許文献２】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】
【０００７】
レーザ光を用いて強化ガラス板を切断する場合、強化ガラス板に照射されるレーザ光の条件を最適化する必要がある。すなわち、強化ガラス板に照射されるレーザ光の条件が不適切な場合、クラックが意図しない方向に伸展し、切断線が切断予定線から外れ、切断後の強化ガラス板の品質が劣化してしまうという問題があった。【０００８】
上記課題に鑑み本発明の目的は、品質を劣化させることなく、レーザ光を用いて強化ガラス板を切断する強化ガラス板の切断方法、および強化ガラス板切断装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様にかか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および裏面層と、当該表面層および裏面層との間に形成され、内部残留引張応力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強化ガラス板の切断方法であって、前記強化ガラス板を所定の曲率半径を有するように切断する場合、前記強化ガラス板に照射される単位照射面積あたりのレーザ光の照射エネルギーを前記曲率半径が小さくなるにつれて大きくする、強化ガラス板の切断方法である。【００１０】
本発明の一態様にかか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および裏面層と、当該表面層および裏面層との間に形成され、内部残留引張応力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強化ガラス板の切断方法であって、前記内部残留引張応力が大きくなるにつれて、前記強化ガラス板に照射される単位照射面積あたりのレーザ光の照射エネルギーを大きくする、強化ガラス板の切断方法である。【００１１】
本発明の一態様にかか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および裏面層と、当該表面層および裏面層との間に形成され、内部残留引張応力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強化ガラス板の切断方法であって、前記強化ガラス板に照射されるレーザ光の照射領域の移動速度が増加するにつれて、前記レーザ光の出力を増加させる、強化ガラス板の切断方法である。【００１２】
本発明の一態様にかかる強化ガラス板切断装置は、残留圧縮応力を有する表面層および裏面層と、当該表面層および裏面層との間に形成され、内部残留引張応力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強化ガラス板切断装置であって、前記強化ガラス板を保持すると共に、当該強化ガラス板を所定の方向に移動するガラス保持駆動部と、前記強化ガラス板を切断するためのレーザ光を出力するレーザ出力部と、前記ガラス保持駆動部および前記レーザ出力部を制御プログラムに基づき制御する制御部と、前記制御プログラムを生成する制御プログラム生成部と、を備え、前記制御プログラム生成部は、前記強化ガラス板の切断予定線における曲率半径に応じて前記レーザ光の照射領域の面積、前記レーザ光の出力、および前記レーザ光の照射領域の移動速度を制御する制御プログラムを生成する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、品質を劣化させることなく、レーザ光を用いて強化ガラス板を切断する強化ガラス板の切断方法、および強化ガラス板切断装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、強化ガラス板の断面図である。
【図２】図２は、図１に示す強化ガラス板の残留応力の分布を示す図である。
【図３】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４】図４は、図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図５】図５は、図１のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図６】図６は、実施の形態にかかる強化ガラス板の切断方法を説明するための図である。
【図７】図７は、強化ガラス板についての切断結果を示す表である。
【図８】図８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９】図９は、実施の形態にかかる強化ガラス板の切断装置を説明するための図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施例１を説明するための表である。
【図１１】図１１は、本発明の実施例１を説明するためのグラフである。
【図１２】図１２は、本発明の実施例２を説明するための表である。
【図１３】図１３は、本発明の実施例２を説明するための表である。
【図１４】図１４は、本発明の実施例２を説明するためのグラフである。
【図１５】図１５は、本発明の実施例３を説明するための表である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。まず、強化ガラス板の構造と、強化ガラス板の切断方法の原理について説明する。
【００１６】
図１は強化ガラス板の断面図であり、図２は図１に示す強化ガラス板の残留応力の分布を示す図である。図１において、矢印の方向は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。
【００１７】
図１に示すように、強化ガラス板１０は、残留圧縮応力を有する表面層１３および裏面層１５と、表面層１３と裏面層１５との間に設けられ、内部残留引張応力を有する中間層１７とを備える。図２に示すように、表面層１３および裏面層１５に残留する圧縮応力（＞０）は、強化ガラス板１０の表面１２および裏面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および裏面１４に向けて徐々に小さくなる傾向がある。
【００１８】
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や裏面層１５の厚さをそれぞれ示す。ＣＳ、ＣＴ、およびＤＯＬは、強化処理条件で調節可能である。例えば、風冷強化法を用いた場合、ＣＳ、ＣＴ、およびＤＯＬはガラスの冷却速度などで調節可能である。また、化学強化法を用いた場合、ＣＳ、ＣＴ、およびＤＯＬは、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、表面層１３および裏面層１５は、同じ厚さ、同じ最大残留圧縮応力を有するが、異なる厚さを有してもよいし、異なる最大残留圧縮応力を有してもよい。
【００１９】
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。
【００２０】
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。工程数を削減するため、初期クラックを予め形成しなくてもよい。
【００２１】
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３１を形成し、強化ガラス板１０を切断する。レーザ光２０の照射領域２２は、Ｐ字状に移動されても良く、この場合、移動経路の終端は、移動経路の途中と交わる。
【００２２】
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。
【００２３】
レーザ光２０に対する強化ガラス板１０の吸収係数をα（ｃｍ−１）、強化ガラス板１０の厚さをｔ（ｃｍ）として、強化ガラス板１０とレーザ光２０とが、０＜α×ｔ≦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の内部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の内部残留引張応力によって強化ガラス板１０に生じるクラック３１の伸展を制御して、内部残留引張応力によるクラック３１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圧縮応力が緩和されるからである。  
【００２４】
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（ｃｍ）だけ移動したときのレーザ光２０の強度をＩとすると、Ｉ＝Ｉ０×ｅｘｐ（−α×Ｌ）の式が成立する。この式は、ランベルト・ベールの法則と呼ばれるものである。
【００２５】
α×ｔ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。
【００２６】
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および図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。
【００２７】
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および図２に示す内部残留引張応力よりも小さい引張応力、または、圧縮応力が生じる。内部残留引張応力よりも小さい引張応力、または、圧縮応力が生じている部分では、クラック３１の伸展が抑制される。クラック３１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。
【００２８】
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および図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３１の伸展が抑制されている。
【００２９】
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、内部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３１が形成される。クラック３１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。
【００３０】
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３１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３１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３１の伸展をおさえながら切断している。よって、クラック３１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。
【００３１】
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はα×ｔは０に近いほどよい。しかし、α×ｔ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。
【００３２】
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はα×ｔは大きいほどよい。しかし、α×ｔ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×ｔ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。
【００３３】
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、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、１０００ｎｍ付近の近赤外線波長領域での吸収係数（α）が大きくなる。さらに、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、希土類原子の吸収波長付近で吸収係数（α）が大きくなる。
【００３４】
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３ｃｍ−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０．６ｃｍ−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０．２ｃｍ−１以下であることが好ましい。
【００３５】
レーザ光２０の波長は、２５０〜５０００ｎｍであることが好ましい。レーザ光２０の波長を２５０〜５０００ｎｍとすることで、レーザ光２０の透過率と、レーザ光２０による加熱効率とを両立できる。レーザ光２０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。
【００３６】
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。この範囲で酸化鉄の含有量を調節することで、１０００ｎｍ付近の近赤外線波長領域でのα×ｔを所望の範囲に調節可能である。酸化鉄の含有量を調節する代わりに、酸化コバルトや酸化銅、希土類元素の酸化物の含有量を調節してもよい。
【００３７】
強化ガラス板１０の厚さ（ｔ）は、用途に応じて設定されるが、０．０１〜０．２ｃｍであることが好ましい。化学強化ガラスの場合、厚さ（ｔ）を０．２ｃｍ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（ｔ）が０．０１ｃｍ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（ｔ）は、より好ましくは０．０３〜０．１５ｃｍ、さらに好ましくは０．０５〜０．１５ｃｍである。
【００３８】
以上で説明した方法を用いることで、強化ガラス板を切断することができる。
【００３９】
次に、本実施の形態にかかる強化ガラス板の切断方法について説明する。図６は、本実施の形態にかかる強化ガラス板の切断方法を説明するための図である。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からサンプル形状４０を切り出す際の切断予定線３５を示している。サンプル形状４０は、所定の曲率半径Ｒを有する４つのコーナー部分４１、４２、４３、４４、および直線部分５１、５２、５３、５４を有する四角形である。なお、図６に示すサンプル形状４０は一例であり、他の任意のサンプル形状を強化ガラス板１０から切り出す場合にも、本実施の形態にかかる強化ガラス板の切断方法を用いることができる。
【００４０】
強化ガラス板１０からサンプル形状４０を切り出す際は、切断予定線３５を通過するようにレーザ光を走査する。つまり、切断開始位置４５からレーザ光の走査を開始し、直線部分５１、コーナー部分４１、直線部分５２、コーナー部分４２、直線部分５３、コーナー部分４３、直線部分５４、コーナー部分４４、を経由して、直線部分５１上の切断終了位置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。
【００４１】
このように、レーザ光を用いて強化ガラス板を切断する場合、強化ガラス板に照射されるレーザ光の条件を最適化する必要がある。すなわち、強化ガラス板に照射されるレーザ光の条件が不適切な場合、クラックが意図しない方向に伸展し、切断線が切断予定線から外れ、切断後の強化ガラス板の品質が劣化してしまうという問題があった。
【００４２】
特に、図６に示すサンプル形状４０では、所定の曲率半径Ｒを有する４つのコーナー部分４１、４２、４３、４４を有するため、コーナー部分４１、４２、４３、４４の曲率半径Ｒに応じて強化ガラス板に照射されるレーザ光の条件を最適化する必要がある。
【００４３】
上記で説明したように、本実施の形態では、強化ガラス板１０を切断する際に、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、レーザ光の走査方向後方に発生する引張応力（図５参照）によるクラックの伸展をおさえながら切断している。このとき、走査方向後方に発生する引張応力によるクラックの伸展は、レーザ光の走査軌跡の接線方向に向かう性質がある。このため、コーナー部分の曲率半径Ｒが小さくなると（つまり、カーブが急になると）、走査方向後方に発生する引張応力によるクラック伸展方向の制御ができなくなる。したがって、クラックが意図しない方向に伸展し、切断線が切断予定線から外れる場合があった。
【００４４】
本実施の形態にかかる強化ガラス板の切断方法では、強化ガラス板１０に照射される単位照射面積あたりのレーザ光の照射エネルギーを曲率半径Ｒが小さくなるにつれて大きくしている。よって、レーザ光の走査方向後方に発生する引張応力を大きくすることができるので、曲率半径Ｒが小さい場合であっても、レーザ光の走査方向後方におけるクラックの伸展方向を制御しながら強化ガラス板１０を切断することができる。
【００４５】
ここで、単位照射面積あたりのレーザ光の照射エネルギーＥ（Ｊ／ｍｍ２）は、レーザ光の出力をＰ（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、次の式（１）で表すことができる。
【００４６】
Ｅ（Ｊ／ｍｍ２）＝Ｐ（Ｗ）／（ｖ（ｍｍ／ｓ）×φ（ｍｍ））  ・・・（１）
【００４７】
すなわち、単位照射面積あたりのレーザ光の照射エネルギーＥ（Ｊ／ｍｍ２）は、レーザ光が単位時間（１秒間）に強化ガラス板１０を走査する面積あたりのエネルギーである。以下では、単位照射面積あたりのレーザ光の照射エネルギーを、単位エネルギーとも記載する。
【００４８】
なお、直線は曲率半径Ｒが∞であるので、直線部分５１、５２、５３、５４を切断する際のレーザ光の単位エネルギーは、コーナー部分４１、４２、４３、４４を切断する際のレーザ光の単位エネルギーよりも小さくすることができる。
【００４９】
また、本実施の形態では、強化ガラス板１０の中間層１７の内部残留引張応力を用いて、強化ガラス板１０を切断している。よって、強化ガラス板１０の中間層１７の内部残留引張応力に応じて、強化ガラス板に照射されるレーザ光の条件を最適化する必要がある。
【００５０】
上記で説明したように、本実施の形態では、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３１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３１の伸展をおさえながら切断している。しかし、強化ガラス板１０の中間層１７の内部残留引張応力が大きいと、切断時に内部残留引張応力に起因する引張応力が大きくなるため、クラックが伸展しやすくなる。このクラックは、内部残留引張応力に起因する引張応力の影響が大きく、レーザ光の走査方向後方に発生する引張応力の影響が小さいため、クラックの伸展方向を制御することが困難となり、クラックが意図しない方向に伸展し、切断線が切断予定線から外れる場合があった。
【００５１】
本実施の形態にかかる強化ガラス板の切断方法では、強化ガラス板１０の中間層１７の内部残留引張応力が大きくなるにつれて、強化ガラス板１０に照射される単位照射面積あたりのレーザ光の照射エネルギーを大きくしている。これにより、内部残留引張応力に起因する引張応力よりも、レーザ光の走査方向後方に発生する引張応力を大きくすることができる。よって、内部残留引張応力に起因する意図しない方向へのクラック伸展を抑え、レーザ光の走査方向後方に発生する引張応力により、レーザ光の走査方向後方にクラックを優先的に伸展させることができるので、クラックの伸展方向を制御しながら強化ガラス板１０を切断することができる。
【００５２】
例えば、上記の式（１）より、レーザ光の照射領域の移動速度（走査速度）を遅くすることで、単位照射面積あたりのレーザ光の照射エネルギーＥ（Ｊ／ｍｍ２）を大きくすることができる。また、レーザ光の出力を大きくすることで、単位照射面積あたりのレーザ光の照射エネルギーＥ（Ｊ／ｍｍ２）を大きくすることができる。また、レーザ光の照射領域の面積（つまり、ビーム径φ）を小さくすることで、単位照射面積あたりのレーザ光の照射エネルギーＥ（Ｊ／ｍｍ２）を大きくすることができる。
【００５３】
また、本実施の形態では、強化ガラス板１０の吸収係数αが大きくなるにつれて、単位照射面積あたりのレーザ光の照射エネルギーＥ（Ｊ／ｍｍ２）を小さくしてもよい。吸収係数αが大きい場合は、強化ガラス板１０に吸収されるエネルギーが多くなるため、その分だけ単位照射面積あたりのレーザ光の照射エネルギーＥ（Ｊ／ｍｍ２）を小さくすることができる。
【００５４】
また、強化ガラス板の厚さｔが厚くなるにつれて、単位照射面積あたりのレーザ光の照射エネルギーＥ（Ｊ／ｍｍ２）を大きくしてもよい。強化ガラス板の厚さｔが厚い場合は、強化ガラス板１０に供給するエネルギーを多くする必要があるため、単位照射面積あたりのレーザ光の照射エネルギーＥ（Ｊ／ｍｍ２）を大きくすることが好ましい。また、強化ガラス板１０の熱膨張係数が大きくなるにつれて、単位照射面積あたりのレーザ光の照射エネルギーＥ（Ｊ／ｍｍ２）を小さくしてもよい。強化ガラス板１０の熱膨張係数が大きいとレーザ光の走査方向後方に発生する引張応力が大きくなるため、その分だけ単位照射面積あたりのレーザ光の照射エネルギーＥ（Ｊ／ｍｍ２）を小さくすることができる。
【００５５】
また、本実施の形態では、強化ガラス板１０を切断するレーザ光の走査速度に応じてレーザ光の出力（パワー）を最適化する必要がある。すなわち、レーザ光の走査速度が増加すると、上記の式（１）より、単位照射面積あたりのレーザ光の照射エネルギーＥが減少する。よって、レーザ光の走査速度の増加に応じてレーザ光の出力を増加させることで、単位照射面積あたりのレーザ光の照射エネルギーＥが減少することを抑えることができる。このとき、単位照射面積あたりのレーザ光の照射エネルギーＥの値が、強化ガラス板１０の切断に必要な値以上となるようにレーザ光の出力を設定することで、強化ガラス板を切断予定線で切断することができる。
【００５６】
以上で説明した本実施の形態にかかる強化ガラス板の切断方法により、品質を劣化させることなく、レーザ光を用いて強化ガラス板を切断することができる。
【００５７】
次に、図７、図８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７は、強化ガラス板についての切断結果を示す表である。図８は、非強化ガラス板についての切断結果を示す表である。
【００５８】
参考例１０１〜１０３では強化ガラス板を用意し、比較例１０４〜１０５では非強化ガラス板を用意した。参考例１０１〜１０３の強化ガラス板は、比較例１０４〜１０５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。
【００５９】
参考例１０１〜１０３、比較例１０４〜１０５では、ガラス板の種類（強化もしくは非強化）、光源の出力以外、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
ガラス板の板厚（ｔ）：０．０７ｃｍ
ガラス板のヤング率（Ｅ）：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
【００６０】
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７、図８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。
【００６１】
参考例１０１〜１０３、比較例１０４〜１０５の実験結果を図７、図８に示す。図７、図８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７、図８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７、図８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。
【００６２】
比較例１０４〜１０５にかか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。
【００６３】
これに対し、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、この内部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。
【００６４】
このように、強化ガラス板の切断方法と非強化ガラスの切断方法とでは、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。
【００６５】
例えば、非強化ガラス板の切断方法では、レーザ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。
【００６６】
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。
【００６７】
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、レーザ光を用いて引張応力を発生させる必要がない。また、そのため、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。
【００６８】
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、圧縮応力を形成させ、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小さくして、クラックの伸展を制御している。
【００６９】
以上で説明したように、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、クラックの伸展の仕方が異なる。
【００７０】
次に、上記で説明した本実施の形態にかかる強化ガラス板の切断方法を実施するための強化ガラス板切断装置について説明する。図９は、本実施の形態にかかる強化ガラス板切断装置を説明するための図である。本実施の形態にかかる強化ガラス板切断装置６０は、レーザ出力部６１、ガラス保持駆動部６２、制御部６３、および制御プログラム生成部６４を有する。
【００７１】
レーザ出力部６１は、強化ガラス板１０を切断するためのレーザ光２０を出力する。レーザ光２０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）、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）などを用いることができる。レーザ出力部６１は、レーザ光の焦点を調整するための光学系を備えている。また、レーザ光の照射部にノズルを配置してもよい。レーザ光のパワー（レーザ出力）、レーザ光のビーム径（焦点）、レーザ照射のタイミングなどは、制御部６３を用いて制御される。
【００７２】
ここで、近赤外のレーザ光を用いる場合、近赤外における吸収を増加させるために強化ガラス板にＦｅ等の不純物を添加する必要がある。近赤外において吸収特性を持つ不純物を添加した場合、可視光領域の吸収特性にも影響を与えるため、強化ガラス板の色味や透過率に影響を及ぼす場合がある。このようなことを防止するために、レーザ光２０の光源として、波長が２５００〜５０００ｎｍの中赤外のレーザを用いてもよい。波長が２５００〜５０００ｎｍの帯域ではガラス自体の分子振動に起因する吸収が発生するため、Ｆｅ等の不純物の添加が不要となる。
【００７３】
ガラス保持駆動部６２は、加工対象である強化ガラス板１０を保持すると共に、強化ガラス板１０を所定の方向に移動する。すなわち、ガラス保持駆動部６２は、レーザ光が強化ガラス板１０の切断予定線を走査するように、強化ガラス板１０を移動する。ガラス保持駆動部６２は、制御部６３を用いて制御される。ガラス保持駆動部６２は、加工対象である強化ガラス板１０を多孔質板等を用いて吸着することで固定してもよい。また、ガラス保持駆動部６２は、強化ガラス板１０の位置を決定するための画像検出器を備えていてもよい。位置決め用の画像検出器を備えることで、強化ガラス板１０の加工精度を向上させることができる。
【００７４】
なお、図９に示した強化ガラス板切断装置６０では、レーザ光２０の照射領域が強化ガラス板１０上を移動するように、ガラス保持駆動部６２を用いて強化ガラス板１０を移動している。このとき、レーザ出力部６１は固定されている。しかし、ガラス保持駆動部６２に保持されている強化ガラス板１０を固定し、レーザ出力部６１を移動させることで、レーザ光２０の照射領域を強化ガラス板１０上において移動させてもよい。また、ガラス保持駆動部６２に保持されている強化ガラス板１０とレーザ出力部６１の両方が移動するように構成してもよい。
【００７５】
制御部６３は、レーザ出力部６１およびガラス保持駆動部６２を、制御プログラム生成部６４で生成された制御プログラムに基づき制御する。
【００７６】
制御プログラム生成部６４は、強化ガラス板１０の熱膨張係数、厚さ、レーザ光に対する強化ガラス板の吸収係数、および強化ガラス板の中間層１７の内部残留引張応力の少なくとも一つに応じて、強化ガラス板に照射される単位照射面積あたりのレーザ光の照射エネルギーを制御する制御プログラムを生成する。また、制御プログラム生成部６４は、強化ガラス板１０の切断予定線における曲率半径に応じて、レーザ光の照射領域の面積（つまり、ビーム径φ）、レーザ光の出力、およびレーザ光の走査速度を制御する制御プログラムを生成する。
【００７７】
すなわち、制御プログラム生成部６４は、予め設定された強化ガラス板１０の物性（熱膨張係数、厚さ、レーザ光に対する強化ガラス板の吸収係数、強化ガラス板の中間層１７の内部残留引張応力など）に応じて、直線部分を切断する際に強化ガラス板に照射される単位照射面積あたりのレーザ光の照射エネルギーを決定する。そして、この決定された単位エネルギーに基づいて、レーザ光のビーム径、レーザ光の出力、およびレーザ光の走査速度を制御する制御プログラムを生成する。
【００７８】
また、制御プログラム生成部６４は、強化ガラス板１０の切断予定線における曲率半径に応じてレーザ出力部６１およびガラス保持駆動部６２を制御するための制御プログラムを生成する。つまり、直線部分（曲率半径Ｒ＝∞）を切断する際の単位エネルギーを基準として、強化ガラス板１０の切断予定線における曲率半径Ｒが小さくなるにしたがいレーザ光の単位エネルギーが大きくなるように、レーザ出力部６１およびガラス保持駆動部６２を制御するための制御プログラムを生成する。具体的には、制御プログラム生成部６４は、レーザ光の照射エネルギーを大きくするために、レーザ光のビーム径が小さくなるように、レーザ光の出力が大きくなるように、又はレーザ光の走査速度が遅くなるように、レーザ出力部６１およびガラス保持駆動部６２を制御する制御プログラムを生成する。
【００７９】
以上で説明したように、本実施の形態にかかる発明により、品質を劣化させることなく、レーザ光を用いて強化ガラス板を切断する強化ガラス板の切断方法、および強化ガラス板切断装置を提供することができる。
【実施例】
【００８０】
以下、本発明の実施例について説明する。実施例１では、強化ガラス板の曲率半径Ｒと単位照射面積あたりのレーザ光の照射エネルギーＥ（Ｊ／ｍｍ２）との関係を具体的に説明する。また、実施例２では、強化ガラス板の中間層の内部残留引張応力と単位照射面積あたりのレーザ光の照射エネルギーＥ（Ｊ／ｍｍ２）との関係を具体的に説明する。また、実施例３では、強化ガラス板を切断する際のレーザ光の走査速度と単位照射面積あたりのレーザ光の照射エネルギーＥ（Ｊ／ｍｍ２）との関係を具体的に説明する。【００８１】
＜実施例１＞
実施例１では、板厚が０．７（ｍｍ）、表面圧縮応力ＣＳが７６１．６（ＭＰａ）、表面層および裏面層それぞれの厚さＤＯＬが３９．７（μｍ）、内部残留引張応力ＣＴが４８．７（ＭＰａ）の強化ガラス板を用いた。【００８２】
強化ガラス板の内部残留引張応力ＣＴは、表面応力計ＦＳＭ−６０００（折原製作所製）にて表面圧縮応力ＣＳおよび圧縮応力層（表面層および裏面層）の深さＤＯＬを測定し、その測定値と、強化ガラス板の厚さｔとから以下の式（２）を用いて計算にて求めた。【００８３】
ＣＴ＝（ＣＳ×ＤＯＬ）／（ｔ−２×ＤＯＬ）  ・・・（２）【００８４】
強化ガラス板は、実施の形態で説明した切断方法を用いて切断した。強化ガラス板の端部の切断開始位置には、初期クラックを予め形成し、強化ガラス板の表面には、スクライブ線を形成しなかった。レーザ光の光源は、ファイバーレーザ（中心波長帯：１０７０ｎｍ）とした。【００８５】
実施例１では、切断開始位置から所定の距離だけ直線状に切断し、その後、所定の曲率半径Ｒを有するコーナー部分を切断した。直線部分とコーナー部分の切断は連続で行なった。【００８６】
図１０に、強化ガラス板の切断条件と切断結果を示す。図１０に示す表では、各サンプルＮｏ．１〜７を切断する際の条件として、ビーム径φ（ｍｍ）、コーナー部分の曲率半径Ｒ（ｍｍ）、直線部分およびコーナー部分におけるレーザ光の走査速度（ｍｍ／ｓ）、直線部分およびコーナー部分におけるレーザ出力（Ｗ）、直線部分およびコーナー部分における単位照射面積あたりのレーザ光の照射エネルギーＥ（Ｊ／ｍｍ２）を示している。実施例１では、ビーム径φは全て０．１（ｍｍ）に固定した。また、単位照射面積あたりのレーザ光の照射エネルギー（単位エネルギー）Ｅ（Ｊ／ｍｍ２）は、上記の式（１）にレーザ出力（Ｗ）、レーザ光の走査速度（ｍｍ／ｓ）、およびビーム径φ（ｍｍ）を代入することで求めた。【００８７】
例えば、サンプルＮｏ．１を切断する場合は、直線部分の走査速度およびレーザ出力をそれぞれ１０（ｍｍ／ｓ）、８０（Ｗ）とし、コーナー部分の走査速度およびレーザ出力をそれぞれ１（ｍｍ／ｓ）、３０（Ｗ）とした。このとき、直線部分におけるレーザ光の単位エネルギーＥは８０（Ｊ／ｍｍ２）であり、コーナー部分におけるレーザ光の単位エネルギーＥは３００（Ｊ／ｍｍ２）であった。【００８８】
切断結果は、強化ガラス板を切断予定線で切断できた場合を「○」とし、クラックの伸展を制御できずにクラックが切断予定線から外れ自走した場合および切断できずにガラスが粉砕した場合を「×」とした。【００８９】
サンプルＮｏ．１とサンプルＮｏ．２は、共にコーナー部分の曲率半径Ｒを２（ｍｍ）、直線部分の走査速度を１０（ｍｍ／ｓ）、直線部分のレーザ出力を８０（Ｗ）、コーナー部分の走査速度を１（ｍｍ／ｓ）とした。また、サンプルＮｏ．１のコーナー部分におけるレーザ出力を３０（Ｗ）とし、サンプルＮｏ．２のコーナー部分におけるレーザ出力を４０（Ｗ）とした。サンプルＮｏ．１とサンプルＮｏ．２の切断結果を比べると、サンプルＮｏ．１ではコーナー部分において膨らむように切断された。つまり、サンプルＮｏ．１ではクラックの伸展を適切に制御することができなかったためにクラックが切断予定線から外れた。これに対してサンプルＮｏ．２では、強化ガラス板を切断予定線に沿って切断することができた。【００９０】
サンプルＮｏ．３とサンプルＮｏ．４は、共にコーナー部分の曲率半径Ｒを５（ｍｍ）、直線部分の走査速度を１０（ｍｍ／ｓ）、直線部分のレーザ出力を８０（Ｗ）、コーナー部分の走査速度を３（ｍｍ／ｓ）とした。また、サンプルＮｏ．３のコーナー部分におけるレーザ出力を４０（Ｗ）とし、サンプルＮｏ．４のコーナー部分におけるレーザ出力を５０（Ｗ）とした。サンプルＮｏ．３とサンプルＮｏ．４の切断結果を比べると、サンプルＮｏ．３ではコーナー部分においてクラックが切断予定線から外れて自走した。つまり、サンプルＮｏ．３ではクラックの伸展を適切に制御することができなかったためにクラックが切断予定線から外れた。これに対してサンプルＮｏ．４では、強化ガラス板を切断予定線に沿って切断することができた。【００９１】
サンプルＮｏ．５とサンプルＮｏ．６は、共にコーナー部分の曲率半径Ｒを１０（ｍｍ）、直線部分の走査速度を１０（ｍｍ／ｓ）、直線部分のレーザ出力を８０（Ｗ）、コーナー部分のレーザ出力を３０（Ｗ）とした。また、サンプルＮｏ．５のコーナー部分におけるレーザの走査速度を４（ｍｍ／ｓ）とし、サンプルＮｏ．６のコーナー部分におけるレーザの走査速度を３（ｍｍ／ｓ）とした。サンプルＮｏ．５とサンプルＮｏ．６の切断結果を比べると、サンプルＮｏ．５ではコーナー部分においてクラックが切断予定線から外れて自走した。つまり、サンプルＮｏ．５ではクラックの伸展を適切に制御することができなかったためにクラックが切断予定線から外れた。これに対してサンプルＮｏ．６では、強化ガラス板を切断予定線に沿って切断することができた。【００９２】
また、サンプルＮｏ．７は曲率半径Ｒが∞の場合、すなわち直線状に強化ガラス板を切断した場合を示している。サンプルＮｏ．７では、直線部分のレーザの走査速度を１０（ｍｍ／ｓ）、レーザ出力を４０（Ｗ）とした。サンプルＮｏ．７では、強化ガラス板を切断予定線に沿って切断することができた。【００９３】
図１１は、コーナー部分の曲率半径Ｒ（ｍｍ）と、当該曲率半径Ｒを有するコーナー部分を切断する際に必要な単位照射面積あたりのレーザ光の照射エネルギー（単位エネルギー）Ｅとの関係を示すグラフである。図１１に示すグラフでは、サンプルＮｏ．２、Ｎｏ．４、Ｎｏ．６の結果をプロットしている。図１１のグラフに示すように、曲率半径Ｒが小さくなる程、コーナー部分の切断に必要なレーザ光の単位エネルギーＥが大きくなる。換言すると、曲率半径Ｒが大きくなる程、コーナー部分の切断に必要なレーザ光の単位エネルギーＥが小さくなる。なお、サンプルＮｏ．７の結果から、直線部分（曲率半径Ｒ＝∞）を切断するためには、４０（Ｊ／ｍｍ２）の照射エネルギーが必要となる。【００９４】
以上の結果から、強化ガラス板を切断する際の曲率半径が小さくなるにつれて、強化ガラス板に照射されるレーザ光の単位エネルギーを大きくする必要があることがわかる。【００９５】
＜実施例２＞
次に、本発明の実施例２について説明する。実施例２では、強化ガラス板の中間層の内部残留引張応力ＣＴと単位照射面積あたりのレーザ光の照射エネルギーＥ（Ｊ／ｍｍ２）との関係を具体的に説明する。【００９６】
実施例２では、板厚が１．１（ｍｍ）の強化ガラス板を用いた。内部残留引張応力ＣＴの値は、サンプルに応じて変化させた。内部残留引張応力ＣＴは、化学強化法において、ガラスを処理する処理液の濃度や温度、浸漬時間などで調整した。強化ガラス板は、実施の形態で説明した切断方法を用いて切断した。強化ガラス板の端部の切断開始位置には、初期クラックを予め形成し、強化ガラス板の表面には、スクライブ線を形成しなかった。レーザ光の光源は、ファイバーレーザ（中心波長帯：１０７０ｎｍ）とした。実施例２では、強化ガラス板を切断開始位置から所定の距離だけ直線状に切断した。このときのレーザ光の走査速度は、２０（ｍｍ／ｓ）とした。【００９７】
図１２に、強化ガラス板の切断条件と切断結果を示す。図１２に示すように、サンプルＮｏ．１１〜１８を切断する際のビーム径φは０．２（ｍｍ）とし、サンプルＮｏ．１９〜２６を切断する際のビーム径φは０．１（ｍｍ）とした。切断結果は、強化ガラス板を切断予定線で切断できた場合を「○」とし、クラックの伸展を制御できずにクラックが切断予定線から外れ自走した場合および切断できずにガラスが粉砕した場合を「×」とした。また、図１２に示すように、同一の内部残留引張応力ＣＴを有するサンプルに対して、２つの異なるレーザ出力で切断する試験を実施した。【００９８】
つまり、サンプルＮｏ．１１とＮｏ．１２は、同一の内部残留引張応力ＣＴ＝２２．２（ＭＰａ）を有し、サンプルＮｏ．１１はレーザ出力４０（Ｗ）で切断し、サンプルＮｏ．１２はレーザ出力６０（Ｗ）で切断した。このとき、サンプルＮｏ．１２は切断予定線で切断することができたが、サンプルＮｏ．１１は切断予定線で切断することができなかった。同様に、サンプルＮｏ．１３とＮｏ．１４は、同一の内部残留引張応力ＣＴ＝２８．１（ＭＰａ）を有し、サンプルＮｏ．１３はレーザ出力８０（Ｗ）で切断し、サンプルＮｏ．１４はレーザ出力９０（Ｗ）で切断した。このとき、サンプルＮｏ．１４は切断予定線で切断することができたが、サンプルＮｏ．１３は切断予定線で切断することができなかった。【００９９】
また、サンプルＮｏ．１５とＮｏ．１６は、同一の内部残留引張応力ＣＴ＝３７．７（ＭＰａ）を有し、サンプルＮｏ．１５はレーザ出力９０（Ｗ）で切断し、サンプルＮｏ．１６はレーザ出力１００（Ｗ）で切断した。このとき、サンプルＮｏ．１６は切断予定線で切断することができたが、サンプルＮｏ．１５は切断予定線で切断することができなかった。同様に、サンプルＮｏ．１７とＮｏ．１８は、同一の内部残留引張応力ＣＴ＝４６．７（ＭＰａ）を有し、サンプルＮｏ．１７はレーザ出力１３０（Ｗ）で切断し、サンプルＮｏ．１８はレーザ出力１４０（Ｗ）で切断した。このとき、サンプルＮｏ．１８は切断予定線で切断することができたが、サンプルＮｏ．１７は切断予定線で切断することができなかった。【０１００】
また、サンプルＮｏ．１９とＮｏ．２０は、同一の内部残留引張応力ＣＴ＝２２．２（ＭＰａ）を有し、サンプルＮｏ．１９はレーザ出力４０（Ｗ）で切断し、サンプルＮｏ．２０はレーザ出力５０（Ｗ）で切断した。このとき、サンプルＮｏ．２０は切断予定線で切断することができたが、サンプルＮｏ．１９は切断予定線で切断することができなかった。同様に、サンプルＮｏ．２１とＮｏ．２２は、同一の内部残留引張応力ＣＴ＝２８．１（ＭＰａ）を有し、サンプルＮｏ．２１はレーザ出力６０（Ｗ）で切断し、サンプルＮｏ．２２はレーザ出力７０（Ｗ）で切断した。このとき、サンプルＮｏ．２２は切断予定線で切断することができたが、サンプルＮｏ．２１は切断予定線で切断することができなかった。【０１０１】
また、サンプルＮｏ．２３とＮｏ．２４は、同一の内部残留引張応力ＣＴ＝３７．７（ＭＰａ）を有し、サンプルＮｏ．２３はレーザ出力７０（Ｗ）で切断し、サンプルＮｏ．２４はレーザ出力８０（Ｗ）で切断した。このとき、サンプルＮｏ．２４は切断予定線で切断することができたが、サンプルＮｏ．２３は切断予定線で切断することができなかった。同様に、サンプルＮｏ．２５とＮｏ．２６は、同一の内部残留引張応力ＣＴ＝４６．７（ＭＰａ）を有し、サンプルＮｏ．２５はレーザ出力１００（Ｗ）で切断し、サンプルＮｏ．２６はレーザ出力１１０（Ｗ）で切断した。このとき、サンプルＮｏ．２６は切断予定線で切断することができたが、サンプルＮｏ．２５は切断予定線で切断することができなかった。【０１０２】
図１３は、強化ガラス板の中間層の内部残留引張応力ＣＴ（ＭＰａ）と、強化ガラス板の切断に必要な単位照射面積あたりのレーザ光の照射エネルギー（単位エネルギー）Ｅ（Ｊ／ｍｍ２）との関係を示す表である。図１３に示す表では、図１２に示した試験において強化ガラス板の切断に成功した結果を抜粋して示している。ここで、φ０．１はビーム径が０．１（ｍｍ）であることを示し、φ０．２はビーム径が０．２（ｍｍ）であることを示している。【０１０３】
図１４は、強化ガラス板の中間層の内部残留引張応力ＣＴ（ＭＰａ）と、強化ガラス板の切断に必要な単位照射面積あたりのレーザ光の照射エネルギー（単位エネルギー）Ｅ（Ｊ／ｍｍ２）との関係を示すグラフである。図１４は、図１３に示したデータをプロットしたグラフである。図１３、図１４に示すように、強化ガラス板の切断に必要な単位照射面積あたりのレーザ光の照射エネルギーＥ（Ｊ／ｍｍ２）は、内部残留引張応力ＣＴ（ＭＰａ）に依存する。つまり、内部残留引張応力ＣＴ（ＭＰａ）が大きくなるにつれて、強化ガラス板の切断に必要なレーザ光の単位エネルギーＥ（Ｊ／ｍｍ２）を大きくする必要があるといえる。また、ビーム径が小さい程、より大きい単位エネルギーＥが必要となる。【０１０４】
＜実施例３＞
次に、本発明の実施例３について説明する。実施例３では、強化ガラス板を切断する際のレーザ光の走査速度と単位照射面積あたりのレーザ光の照射エネルギーＥ（Ｊ／ｍｍ２）との関係を具体的に説明する。【０１０５】
実施例３では、板厚が１．１（ｍｍ）、表面圧縮応力ＣＳが７８９（ＭＰａ）、表面層および裏面層それぞれの厚さＤＯＬが３６．６（μｍ）、内部残留引張応力ＣＴが２８．１（ＭＰａ）の強化ガラス板を用いた。【０１０６】
強化ガラス板は、実施の形態で説明した切断方法を用いて切断した。強化ガラス板の端部の切断開始位置には、初期クラックを予め形成し、強化ガラス板の表面には、スクライブ線を形成しなかった。レーザ光の光源は、ファイバーレーザ（中心波長帯：１０７０ｎｍ）とした。実施例３では、強化ガラス板を切断開始位置から所定の距離だけ直線状に切断した。【０１０７】
図１５に、強化ガラス板の切断条件と切断結果を示す。図１５に示す表では、各サンプルＮｏ．３１〜３６を切断する際の条件として、レーザ光の走査速度（ｍｍ／ｓ）、レーザ出力（Ｗ）、単位照射面積あたりのレーザ光の照射エネルギーＥ（Ｊ／ｍｍ２）を示している。実施例３では、ビーム径φは全て０．１（ｍｍ）に固定した。また、レーザ光の単位エネルギーＥ（Ｊ／ｍｍ２）は、上記の式（１）にレーザ出力（Ｗ）、レーザ光の走査速度（ｍｍ／ｓ）、およびビーム径φ（ｍｍ）を代入することで求めた。【０１０８】
切断結果は、強化ガラス板を切断予定線で切断できた場合を「○」とし、クラックの伸展を制御できずにクラックが切断予定線から外れ自走した場合および切断できずにガラスが粉砕した場合を「×」とした。【０１０９】
図１５の表に示すように、レーザ光の単位エネルギーＥの値が４０（Ｊ／ｍｍ２）の場合（サンプルＮｏ．３１、Ｎｏ．３３、Ｎｏ．３５、Ｎｏ．３６）は、強化ガラス板を切断予定線で切断することができた。一方、単位照射面積あたりのレーザ光の照射エネルギーＥの値が３０（Ｊ／ｍｍ２）の場合（サンプルＮｏ．３４）や３５（Ｊ／ｍｍ２）の場合（サンプルＮｏ．３２）は、強化ガラス板を切断予定線で切断することができなかった。【０１１０】
図１５に示す結果から、レーザ光の走査速度の増加に応じてレーザ出力を増加させる必要があるといえる。すなわち、レーザ光の走査速度が増加すると、単位照射面積あたりのレーザ光の照射エネルギーＥが減少する。よって、レーザ光の走査速度の増加に応じてレーザ出力を増加させることで、単位照射面積あたりのレーザ光の照射エネルギーＥが減少することを抑えることができる。このとき、単位照射面積あたりのレーザ光の照射エネルギーＥの値を４０（Ｊ／ｍｍ２）以上とすることで、強化ガラス板を切断予定線で切断することができる。換言すると、レーザ光の走査速度が変化した場合であっても、単位照射面積あたりのレーザ光の照射エネルギーＥの値を４０（Ｊ／ｍｍ２）以上とすることで、強化ガラス板を切断予定線で切断することができる。【０１１１】
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、２０１１年８月２９日出願の日本特許出願２０１１−１８５８３３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。
【符号の説明】
【０１１２】
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
３１  クラック
３５  切断予定線
４０  サンプル形状
４１、４２、４３、４４  コーナー部分
４５  切断開始位置
４６  切断終了位置
５１、５２、５３、５４  直線部分
６０  強化ガラス板切断装置
６１  レーザ出力部
６２  ガラス保持駆動部
６３  制御部
６４  制御プログラム生成部
【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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【国際調査報告】
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