(57)【要約】      （修正有）【課題】大掛かりな装置を必要とせずに簡便な手段で、レーザー光照射によるガラス端部の加工方法を提供とすることを課題とする。【解決手段】レーザー光の照射による加熱でガラス板端部の少なくとも角部を軟化させ、その後該軟化部を固化させるガラス端面部の加工方法において、ガラス板表面に対して斜め方向からガラス板厚みよりも大きなビーム幅のレーザー光を該レーザー光の強度ピーク部がガラス板端面部に照射されるように照射し、該照射では前記レーザー光が［１］式、且つ［２］式の条件を満たすように照射されること。    Power・sinθ・speed-1 ＞ 50        ［１］    160 ＞ Power・cosθ・speed-1 ＞ 260［２］    ここでPowerはレーザー光の強度（W/cm2）、θはレーザー光のガラス板端面部への照射角度（°）、speedはレーザー光をガラス板端面部に沿って走査させる加工速度（mm/s）である。【選択図】図１
2007145625.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー光の照射による加熱でガラス板端部の少なくとも角部を軟化させ、その後該軟化部を固化させるガラス端面部の加工方法において、ガラス板表面に対して斜め方向からガラス板厚みよりも大きなビーム幅のレーザー光を該レーザー光の強度ピーク部がガラス板端面部に照射されるように照射し、該照射では前記レーザー光が［１］式、且つ［２］式の条件を満たすように照射されることを特徴とするガラス板端面部の加工方法。
Power・sinθ・speed-1 ＞ 50            ［１］
160 ＞ Power・cosθ・speed-1 ＞ 260    ［２］
ここでPowerはレーザー光の強度（W/cm2）、θはレーザー光のガラス板端面部への照射角度（°）、speedはレーザー光をガラス板端面部に沿って走査させる加工速度（mm/s）である。
【請求項２】
請求項１に記載のガラス板端面部の加工方法による端面加工工程を有するガラス基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラスの端部へのレーザー光照射による当該部の加熱、軟化、及び固化を行うことでガラス端部の強度を向上させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス板の強度は、端部の傷、クラック等の欠陥の存在状態に依存し、この欠陥の状態によっては、ガラス板の強度は著しく低下する。かくして、ガラス板の強度を向上させるために、ガラス板端面部の欠陥を減少させるべく、端部への加工が施されており、該加工方法として、研削砥石等による研磨加工が一般的に行われている。そして、レーザー光照射で端部を加熱、軟化、及び固化させる方法が、研磨屑の発生がないので、端部の強度をより向上させる可能性のある方法として検討されている。
【０００３】
特許文献１では、ガラス基板の稜線部にレーザー光を吸収する物質を塗布し、ガラス端部にＹＡＧレーザーのレーザー光を照射し、稜線部を加熱、軟化後、固化を行うことで端部をＲ形状に加工する技術が開示されている。又、特許文献２では、ガラス全体を予熱した状態で端部にＣＯ２レーザーのレーザー光を照射することで、端部を前記予熱温度よりも高温に加熱、そして軟化、固化を行うことで端部の面取りを行うことを開示している。さらには、特許文献３には、ガラス板を水平に保った状態で、ガラス板端面部に対するＣＯ２レーザーからのレーザー光の照射角度を変化させることで、端部の丸みを帯びた形状が、種々変化することが開示されている。
【０００４】
そして、特許文献４では、レーザー照射で生じる局所加熱による極端な温度勾配発生に起因する熱割れを防ぐために、加工部位にガラスが加工（軟化）されない程度の強度のレーザー光を照射することでガラスの予熱を行い、その後加工部位をレーザー照射による局所加熱で加工する技術が開示されている。
【特許文献１】特開平２−４８４２３号公報
【特許文献２】特開平２−２４１６８４号公報
【特許文献３】特開２０００−３４４５５１号公報
【特許文献４】特開２０００−２８８７６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
レーザー光を照射してガラス板を加工する場合、照射される部位が局所加熱されるので、極端な温度勾配が生じ、ガラス板の熱割れが発生する大きな原因となる。そのために、特許文献２では、ガラス板全体が加熱炉等の手段で予熱され、特許文献４では、レーザー光によってガラスが予熱されている。
【０００６】
しかしながら、ガラス全体を予熱するためには、装置全体が大掛かりなものとなる。そして、ガラスの徐冷工程も必要となることから、生産性を落とすか、さらなる設備増加の対応が必要となるので、大幅なコスト増につながる。又、レーザー光による予熱であっても、予熱を保持するための保温手段が必要となり装置が大掛かりなものとなることや、加工工程が一つ増えることによる生産性の低下が問題となる。
【０００７】
従って、本発明では、上記点を考慮し、大掛かりな装置を必要とせずに簡便な手段で、レーザー光照射によるガラス端面部の加工方法を提供とすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
すなわち本発明のガラス板の加工方法は、レーザー光の照射による加熱でガラス板端部の少なくとも角部を軟化させ、その後該軟化部を冷却することによって固化させるガラス端面部の加工方法において、ガラス板表面に対して斜め方向からガラス板厚みよりも大きなビーム幅のレーザー光を該レーザー光の強度ピーク部がガラス板端面部に照射されるように照射し、該照射では前記レーザー光が［１］式、且つ［２］式の条件を満たすように照射されることを特徴とする。
【０００９】
Power・sinθ・speed-1 ＞ 50            ［１］
160 ＞ Power・cosθ・speed-1 ＞ 260    ［２］
ここでPowerはレーザー光の強度（W/cm2）、θはレーザー光のガラス板端面部への照射角度（°）で図１にてその角度が説明される。そして、speedはレーザー光をガラス板端面部に沿って走査させる加工速度（mm/s）である。又、前記軟化部の冷却は、自然冷却よるもので十分に成し得る。
【００１０】
本発明では、ガラス板の加熱条件とガラス板の熱割れ条件を検討したところ、ガラス板端面部の軟化された部位からガラス板の面内の垂直方向での１０ｍｍの位置（この位置については図２で説明される）での温度が、ガラス転移温度から３３０℃以内であれば、ガラス板の熱割れが発生しないという知見を見出した。
【００１１】
そして本発明では、上記知見を基に、室温環境下であっても、１本のレーザー光の照射による加工でもガラス板にクラックが生じないようにするためには、ガラス板端面部へのレーザー光照射時に、ガラス板表面に対して斜めにレーザー光を照射する方法が有望であることを見出した。
【００１２】
ガラス板表面に対して斜め方向からガラス板厚みよりも大きなビーム幅のレーザー光を該レーザー光の強度ピーク部がガラス板端面部に照射されるように照射することで、ガラス板端面部は軟化され、そして表面部は軟化しない程度に加熱される。そして、ガラス板端面部へのレーザー光の照射条件を前記［１］式、且つ［２］式を満たすことで、加熱炉等の予熱装置を必要としないで、０〜５０℃の室温環境乃至室温環境に近い温度雰囲気下、又は０〜３５℃の室温環境下でレーザー光によるガラス板端面部の加工ができるようになる。
【発明の効果】
【００１３】
レーザー光の照射角度を調節することのみにより、ガラスの熱割れが生じることなく、ガラスの端面加工を行うことが可能となる。従って、従来必要であった加熱炉等の予熱装置を省略化でき、端面加工により強度が向上されたガラス基板の製造の低コスト化に奏功する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明のガラス板端面部の加工方法は、レーザー光の照射による加熱でガラス端部の少なくとも角部を軟化させ、その後該軟化部を冷却することによって固化させるガラス端面部の加工方法において、ガラス板端面部へのレーザー光の照射角度を調節することにより行われる。
【００１５】
ガラス板の加工を行うレーザーには、炭酸ガスレーザー、ＹＡＧレーザー等が使用され、ガラスの吸収波長である１０．６μｍの波長のビームを発する炭酸ガスレーザーを使用することが好ましい。本発明は、ガラス板端面加工時のガラス端面の軟化部とガラス板表面部の熱勾配を緩和させるために、ガラスの角部を含む端面にビームを照射すると同時にガラス面の周縁部にもビームを照射するので、ビームの径はガラス板厚みよりも、大きいものとすることが好ましい。そのため、ビームの径は、ガラス板に照射される時点で、ガラス板厚みの１〜２０とすることが好ましい。
【００１６】
ビームの径の上限は、使用されるレーザー光のビームプロファイル、光学系等に左右されるが、ガラス板厚みの１０倍以内とすることが好ましい。又、ビーム径の下限は、１．５倍以上、好適には２倍以上とすることが好ましい。
【００１７】
レーザービームの強度分布は、一般的にはガウシアン分布のものが多いが、ガラス板端面部と面内部へのレーザー強度分布を適切に調整しやすくするためにトップハットの強度分布をもつレーザー光を使用するのが好ましい。
【００１８】
そして、本発明のガラス板の加工方法には、フロートガラス、無アルカリガラス、石英ガラス、ＰＤＰに使用されている高歪点ガラス等が使用される。そして、適用されるガラスの厚みには、加工効率の点から、１〜５ｍｍの厚みのガラス板を使用することが好ましい。
【００１９】
ガラス板端面部に対するレーザー光の照射角度の条件は、power・sinθ・speed-1値が５０以上となるように照射する。ここでPowerはレーザー光の強度（W/cm2）、θはレーザー光のガラス板端面部への照射角度（°）、speedはレーザー光をガラス板端面部に沿って走査させる加工速度（mm/s）を示す。この値が５０以上であればガラス板は加工中に破壊せず良好に加工できるが、５０未満のときは照射されるガラス板端面部と面内部に発生する大きな温度勾配によって大きな熱応力が発生し加工中にガラス板の破壊が生じる。
【００２０】
さらに、power・cosθ・speed-1値が１６０〜２６０となるように照射する。この値が１６０〜２６０の場合に、ビーム照射後ガラス板端面部の形状はほぼ均一な円弧状となる。また、この値が１６０以下ではガラス板端面部の形状は殆ど変化せず角張ったままとなり、２６０以上では溶けすぎて不均一な端面形状となる。
【００２１】
本発明のガラスの加工方法について図面を用いて説明する。図１はレーザー照射によるガラス加工時の状態を表す断面図である。加工するときの雰囲気温度は、常温常圧である。ガラスＧに対し、少なくとも一つの角部を有するように、ガラス端面に対し、斜めになるようにレーザー光Ｂを照射する。そして、レーザー光Ｂを固定した状態で、ガラスをスクロールさせるか、ガラスを固定した状態で、レーザー光Ｂをスキャンさせ、ガラス端面の加工を行っていく。
【実施例】
【００２２】
実施例１
フロート法で得られるガラス転移温度が６３０℃のソーダ石灰珪酸塩ガラスよりなる３００ｍｍ×３００ｍｍ×２．８ｍｍ（厚さ）のガラス板の端面部に対して、ＣＯ２レーザーを表１の条件で照射してガラス板端面部の加工を行った。尚、該加工は２５℃の室温雰囲気下で行われた。
【００２３】
【表１】
2007145625.tif 000003
【００２４】
照射中のガラス板の温度分布を赤外線放射温度計で測定したところ、ガラス板端面部軟化された部位から垂直方向に１０ｍｍの位置での温度は、ガラス転移温度から２２４℃低い値であった。
【００２５】
得られたガラス板端面部の形状を観察したところ、ほぼ均一な円弧状端面となっていた。またこの端面部について、ＪＩＳ Ｒ １６０１「ファインセラミックスの曲げ強さ試験方法」に準拠した４点曲げ試験を行った。破壊荷重は、従来の研磨端面品が平均１０kgf程度に対して平均３０kgf程度と非常に高い値を示した。また破壊状況を確認したところ、それらは全て端面部から破壊せずにガラス面内部からの破壊であった。このことから、本実施例で加工されたガラス板の端面部の強度はそれ以上の値を示すものと思われる。
【００２６】
実施例２
表１の記載の条件とした以外は実施例１と同条件で加工を行った。このときのガラス板端面部の軟化された部位から垂直方向に１０ｍｍの位置での温度は、ガラス転移温度から３３０℃低い値であった。得られたガラス板端面部の形状を観察したところ、ほぼ均一な円弧状端面となっており、強度も実施例１と同等であった。
【００２７】
実施例３
表１の記載の条件とした以外は実施例１と同条件で加工を行った。このときのガラス板端面部の軟化された部位から垂直方向に１０ｍｍの位置での温度は、ガラス転移温度から２７３℃低い値であった。得られたガラス板端面部の形状を観察したところ、ほぼ均一な円弧状端面となっており、強度も実施例１と同等であった。
【００２８】
比較例１
表１の記載の条件とした以外は実施例１と同条件で加工を行った。このときのガラス板端面部の軟化された部位から垂直方向に１０ｍｍの位置での温度は、ガラス転移温度から２０１℃低い値であった。得られたガラス板端面部の形状を観察したところ、溶けすぎてガラス板の面内部に膨れ上がった歪な形状となっていた。
【００２９】
比較例２
表１の記載の条件とした以外は実施例１と同条件で加工を行った。このときのガラス板端面部の軟化された部位から垂直方向に１０ｍｍの位置での温度は、ガラス転移温度から３６４℃低い値であった。得られたガラス板端面部の形状を観察したところ、ほとんど溶けておらず、角張った形状となっていた。また、加工中に破壊は起こらなかったが、約１時間後に破壊した。
【００３０】
比較例３
表１の記載の条件とした以外は実施例１と同条件で加工を行った。このときのガラス板端面部の軟化された部位から垂直方向に１０ｍｍの位置での温度は、ガラス転移温度から４２６℃低い値であったが、加工中にガラス板が破壊した。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】レーザー照射によるガラス加工時の状態を表す断面図である。
【図２】ガラス板端面部の軟化された部位からガラス板の面内の垂直方向での１０ｍｍの位置を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
Ｇ  ガラス
Ｂ  ガラス端面に照射されるレーザー光
１  軟化される部位
２  ガラス板端面部の軟化された部位からガラス板の面内の垂直方向での１０ｍｍの位置
【図１】
2007145625.tif 000004
【図２】
2007145625.tif 000005