JP2000061676A - ガラス板の割断方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ラテラルクラックや微細クラックの発生を抑制
しながら正確にガラス板を割断することができるガラス
板の割断方法及び装置を提供する。 【解決手段】割断予定線上に切筋形成装置１６によって
微小切筋３６を形成し、この微小切筋３６に沿ってレー
ザー照射装置１８からレーザービーム３４を照射する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガラス板の割断方
法及び装置に係り、特にガラス微粉の発生を抑制するガ
ラス板の割断方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般にガラス板の割断は、ガラス板の表
面に切筋を形成し、この切筋に沿って割断する方法が採
られている。そして、この切筋は超硬合金などからなる
カッターホイールをガラス板に一定荷重で押し当てるこ
とにより形成している。ところで、ガラス板の割断を容
易にするためには、ガラス板に深く切筋を形成する必要
がある。そして、このためにはカッターホイールに充分
に大きな荷重を加えてガラス板に押し当てる必要があ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、カッタ
ーホイールに大きな荷重を加えてガラス板に押し当てる
と、図６に示すように、ガラス板１の割断に必要な厚み
方向に進行するメディアンクラック２の他に、ガラス板
１の表面にほぼ平行に進行するラテラルクラック３やラ
テラルクラック以外の微細なクラック（以下「微細クラ
ック」という。）がガラス表層部に生じ、これが切筋形
成時又は割断後に剥離して、ガラス微粉が発生するとい
う問題がある。このガラス微粉は、ガラス板の載置台等
に付着してガラス表面に微細な傷を付ける原因となる
他、ガラス板の表面に付着して、ガラス板の洗浄時やガ
ラス板を重ね合わせた際に、ガラス表面に微細な傷を付
ける原因となっている。

【０００４】一方、このようなラテラルクラックや微細
クラックの発生を皆無にする切筋の形成方法としてレー
ザー照射により熱応力を生じさせて切筋を形成する提案
がされている。しかしながら、この方法の場合、ガラス
素材自身の残留応力や保持状態に起因する内部応力にク
ラック軌跡が影響を受けてしまい、割断予定線の通りに
切筋が形成できない場合があるという欠点がある。ま
た、ガラスエッジにクラック起点を安定して発生させる
ことが困難であるという欠点もある。

【０００５】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、ラテラルクラックや微細クラックの発生を抑制
しながら正確にガラス板を割断することができるガラス
板の割断方法及び装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は前
記目的を達成するために、ガラス板を割断予定線に沿っ
て割断するガラス板の割断方法において、カッターを前
記ガラス板の表面に押し付けて振動させることにより前
記割断予定線上に微小切筋を形成しながら、該カッター
に後続するレーザー照射手段によって前記微小切筋に沿
ってレーザービームを照射することにより、前記ガラス
板を前記微小切筋に沿って割断することを特徴とする。

【０００７】本発明によれば、カッターをガラス板の表
面に押し付けて振動させることにより割断予定線上に微
小切筋を形成しながら、この微小切筋に沿って後続する
レーザー照射手段でレーザービームを照射する。この結
果、レーザー照射によるクラックが微小切筋に沿って伸
展するので、ガラス板を割断予定線に沿って正確に割断
することができる。また、微小切筋は、いわゆる振動切
断によって形成するので、薄いガラス板を割断する場合
であっても、微小荷重によって微小切筋を安定して形成
することができる。これにより、ラテラルクラックや微
細クラックの発生を抑制することができる。

【０００８】また、請求項２に係る発明は前記目的を達
成するために、ガラス板を割断予定線に沿って割断する
ガラス板の割断方法において、カッターを前記ガラス板
の表面に押し付けて振動させることにより前記割断予定
線上に微小切筋を形成したのち、レーザー照射手段によ
って前記微小切筋に沿ってレーザービームを照射するこ
とにより、前記ガラス板を前記微小切筋に沿って割断す
ることを特徴とする。

【０００９】本発明によれば、カッターをガラス板の表
面に押し付けて振動させることにより割断予定線上に微
小切筋を形成したのち、この微小切筋に沿ってレーザー
照射手段でレーザービームを照射する。この結果、レー
ザー照射によるクラックが微小切筋に沿って伸展するの
で、ガラス板を割断予定線に沿って正確に割断すること
ができる。また、微小切筋は、いわゆる振動切断によっ
て形成するので、薄いガラス板を割断する場合であって
も、微小荷重によって微小切筋を安定して形成すること
ができる。これにより、ラテラルクラックや微細クラッ
クの発生を抑制することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下添付図面に従って本発明に係
るガラス板の割断方法及び装置の好ましい実施の形態に
ついて詳説する。図１は、本発明に係るガラス板割断装
置の実施の形態の構成を示す側面図である。同図に示す
ように、本実施の形態のガラス板割断装置１０は、主と
して、ガラス板載置台１２、走行装置１４、切筋形成装
置１６、レーザー照射装置１８から構成されている。

【００１１】前記ガラス板載置台１２は、ガラス板割断
装置１０の装置本体（図示せず）に前後方向及び左右方
向に移動可能に設けられている。割断対象のガラス板２
０は、このガラス板載置台１２上に載置される。そし
て、このガラス板載置台１２を前後方向又は左右方向に
移動させることにより所定位置に位置決めされる。前記
走行装置１４は、前記切筋形成装置１６とレーザー照射
装置１８とを割断予定線に沿って走行させる装置であ
り、前記ガラス板載置台１２の上方に配設されたキャリ
ッジビーム２２と、そのキャリッジビーム２２に沿って
自走するキャリッジヘッド２４とから構成されている。

【００１２】前記切筋形成装置１６は、いわゆる振動切
断装置であり、下端部に備えられたカッター２６をガラ
ス板２０の表面に所定荷重で押し当てて微小振動を加え
ることにより、ガラス板２０の表面に微小切筋を形成す
る。この切筋形成装置１６は、前記キャリッジヘッド２
４の前面（図１中左面）に上下動可能に設けられてい
る。

【００１３】カッター２６には、四角錐状、三角錐状又
は円錐状のチップ、あるいは算盤珠状のホイールが用い
られており、例えばダイヤモンドや超硬金属製の高硬度
材料で形成されている。また、カッター２６はカッター
ホルダー２８に着脱自在に取り付けられる。このカッタ
ーホルダー２８は、切刃形成装置１６の装置本体３０に
内蔵された図示しない昇降手段によって上下動するとと
もに、図示しない振動手段によって微小振動する。そし
て、このカッターホルダー２８が微小振動しながらガラ
ス板２０に向かって下降することにより、カッター２６
が所定の押圧力でガラス板２０に押圧されながら微小振
動する。

【００１４】なお、このカッターホルダー２８を微小振
動させる振動手段には、外力を加えるとある固有振動数
で振動する自己振動板や、ピエゾアクチュエーターなど
を使用する。前記レーザー照射装置１８は、下端部に設
けられたレーザー出射口３２から前記ガラス板載置台１
２に載置されたガラス板２０に向けてレーザービーム３
４を照射する。このレーザー照射装置１８は、前記キャ
リッジヘッド２４の後面（図１中右面）に設けられてお
り、キャリッジヘッド２４が走行すると、切筋形成装置
１６に後続して走行する。

【００１５】ここで、このレーザー照射装置１８から出
射されたレーザービーム３４は、切筋形成装置１６によ
って形成される微小切筋と同じ位置に照射される。した
がって、レーザー照射装置１８から出射されたレーザー
ビーム３４は、切筋形成装置１６によって先行して形成
された微小切筋にガイドされて微小切筋に沿って照射さ
れる。これによって、レーザービーム３４は、割断予定
線から外れることはない。これに対して、割断予定線の
スタート部分のみ微小切筋を形成し、この微小切筋をガ
イドとしてレーザービームを割断予定の全線に照射して
ガラス板を割断する装置は、微小切筋以降のレーザービ
ームをガイドするものは何もないので、レーザービーム
が割断予定線から外れる場合がある。よって、割断予定
線通りにガラス板を割断することができない。

【００１６】なお、レーザー照射装置１８から出射する
レーザービーム３４は、エキシマレーザー、ＹＡＧレー
ザー、炭酸ガスレーザー又は一酸化炭素レーザーなどの
レーザービームを使用することが好ましい。特に、エネ
ルギー吸収効率及び経済的な理由から炭酸ガスレーザー
を使用することが好ましい。前記のごとく構成された本
実施の形態のガラス板割断装置１０の作用は次の通りで
ある。なお、本実施の形態では、ガラス板２０として液
晶表示素子（ＬＣＤ）用の基板を割断する例で説明す
る。

【００１７】まず、ガラス板載置台１２の上にガラス板
２０を載置する。次いで、ガラス板載置台１２を前後方
向又は左右方向に移動させてガラス板２０を所定の割断
位置に位置決めする。この際、ガラス板２０は、その割
断予定線の上方に切筋形成装置１６のカッター２６が位
置するように位置決めする。次に、原点位置に待機して
いたキャリッジヘッド２４を所定距離前進させることに
より、切筋形成装置１６を所定の押圧力設定位置まで移
動させる。次いで、切筋形成装置１６を所定の動作位置
まで下降させる。これにより、切筋形成装置１６のカッ
ター２６がガラス板２０に当接する。

【００１８】次に、切筋形成装置１６に内蔵された昇降
手段によってカッター２６をガラス板２０に向けて下降
させる。そして、所定の押圧力Ｐになったところでカッ
ター２６の下降を停止させる。ここで、カッター２６に
付与する押圧力は、ガラス板２０の材質、厚さ、形成す
る溝の深さ等に応じて設定されるが、ここでは、約３０
０ｇに設定する。

【００１９】次に、切筋形成装置１６を元の待機位置ま
で上昇させる。そして、キャリッジヘッド２４を後退さ
せて原点位置に復帰させる。以上により初期調整が完了
する。次に、切筋形成装置１６を前記動作位置まで下降
させる。次いで、切筋形成装置１６に内蔵された振動手
段によってカッター２６を微小振動させるとともに、レ
ーザー照射装置１８からレーザービーム３４を出射させ
る。ここで、カッター２６に付与する振動は、周波数が
３〜５０ＫＨｚで、振幅が数μｍ〜１０μｍ程度になる
ように設定する。

【００２０】次に、キャリッジヘッド２４を所定の送り
速度で前進させる。この際、キャリッジヘッド２４の送
り速度は最大１０００ｍｍ／ｓｅｃ程度になるように設
定する。キャリッジヘッド２４が所定位置まで前進する
と、カッター２６がガラス板２０の上面に乗り上がる。
そして、ガラス板２０を所定の押圧力で押圧しながら微
小振動して、図２（ａ）に示すように、ガラス板２０の
上面に微小切筋３６を形成し始める。

【００２１】カッター２６によって微小切筋３６が形成
されると、次いで、この微小切筋３６に沿って後続する
レーザー照射装置１８からレーザービーム３４が照射さ
れる。微小切筋３６に照射されたレーザービーム３４
は、局部的な温度分布によって引張応力を発生させ、図
２（ｂ）及び図３に示すように、微小切筋３６に沿って
メディアンクラック３８を伸展させる。

【００２２】レーザー照射装置１８から出射したレーザ
ービーム３４がガラス板２０を横断し終えると、ガラス
板２０の割断は終了する。割断が終了すると、まず、キ
ャリッジヘッド２４の移動を停止させる。次いで、カッ
ター２６の微小振動とレーザービーム３４の照射を停止
させる。次に、切筋形成装置１６を待機位置まで上昇さ
せ、その後、キャリッジヘッド２４を後退させて原点位
置に復帰させる。

【００２３】次に、ガラス板載置台１２からガラス板２
０を取り上げ、形成した切筋の回りに曲げモーメントを
加えてガラス板２０を割断する。なお、レーザービーム
の照射により伸展させたメディアンクラック３８がガラ
ス板２０の裏面まで貫通する場合は、この曲げ工程は不
要になる。このように、本実施の形態のガラス板割断装
置１０では、微小切筋３６を先行して形成しておき、こ
の微小切筋３６に沿ってレーザービーム３４を照射する
ことによりメディアンクラック３８を伸展させて切筋を
形成するようにしている（図３参照）。このため、レー
ザービーム３４の軌跡が安定し、割断予定線に沿って正
確に切筋を形成することができる。

【００２４】また、本実施の形態のように振動切断によ
って微小切筋３６を形成することにより、次のような効
果を得ることができる。一般的に、刃先荷重が小さい程
メディアンクラックが小さくなり、それに伴ってラテラ
ルクラックやチッピングの発生も小さくなる。図４は、
この刃先荷重と切筋深さ（メディアンクラック（ＭＣ）
深さ）の関係を示したグラフである。

【００２５】ここで、同図において刃先荷重Ｐ１は、メ
ディアンクラックを発生させるために必要な最低荷重で
あり、このＰ１以下の刃先荷重でガラス板を切断するこ
とはできない。一方、Ｐ２以上の刃先荷重でガラス板を
切断すると、メディアンクラックの発生と同時にラテラ
ルクラックやチッピングも発生する。したがって、ファ
インな切筋を要する分野では、Ｐ２以上の刃先荷重で切
断することは不適当である。

【００２６】以上のことから、刃先荷重Ｐ１〜Ｐ２の範
囲が、メディアンクラックを発生させるための適正範囲
である。ただし、この範囲では荷重が大きいほど、時間
経過に伴ったラテラルクラックやチッピングの発生の確
率が高まる。したがって、この範囲内で可能な限り小さ
な荷重で切断することが必要である。しかしながら、実
際には刃先磨耗やホイール工具の回転不良が潜在的に発
生するので、Ｐ１付近の荷重で切断することはできな
い。

【００２７】これに対して、振動切断の場合は、図５に
示すように、平均刃先荷重がＰ１以下であっても、Ｐ１
以上の瞬間的な刃先荷重を周期的に付与することによっ
て、切筋を見掛け上連続的に形成することができる。ま
た、メディアンクラックの発生に寄与するのは、主に同
図におけるＡ部分であるものの、平均荷重が小さいので
微細な切筋を安定的に形成することができる。

【００２８】また、このように刃先荷重の小さい切断が
可能なことにより、刃先荷重そのものによる局部撓み
と、それに伴う局部圧縮応力を低減させることができ
る。一般に、切断に必要なメディアンクラックは引張応
力によって発生し、この局部圧縮応力はメディアンクラ
ックの発生を阻害する方向で働く。したがって、この局
部圧縮応力を低減させることができる振動切断は極めて
有効である。特に、ガラス板は薄くなるほど変形し易
く、局部圧縮応力の比率が大きくなるので、振動切断を
行うことによって平均荷重の小さい、すなわち、局部圧
縮応力の発生を抑えた容易な切断を行うことができる。

【００２９】このように、振動切断によれば、微小荷重
によって微小切筋を安定して形成することができ、効果
的にラテラルクラックや微細クラックの発生を抑制する
ことができる。なお、本実施の形態のガラス板割断装置
１０では、ガラス板を固定し、カッター側を移動させて
切筋を形成するようにしているが、ガラス板側を移動さ
せて割断予定線に沿って移動させることにより、切筋を
形成するようにしてもよい。

【００３０】また、本実施の形態のガラス板割断装置１
０では、切筋形成装置１６とレーザー照射装置１８とを
同じキャリッジヘッド２４に搭載し、レーザー照射装置
１８が切筋形成装置１６に後続して走行するように構成
しているが、おのおの別々のキャリッジヘッドに搭載
し、個別に走行できるように構成してもよい。さらに、
本実施の形態のガラス板割断装置１０では、切筋形成装
置１６によって微小切筋３６を形成しながら、同時に後
続するレーザー照射装置１８によって微小切筋３８にレ
ーザービーム３４を照射するようにしているが、まず初
めに、切筋形成装置１６によって微小切筋３６だけを形
成しておき、その後、レーザー照射装置１８によって微
小切筋３６に沿ってレーザービーム３４を照射するよう
にしてもよい。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
先行して形成した微小切筋に沿ってレーザービームを照
射することにより、レーザー照射によるクラックが微小
切筋に沿って伸展するので、ガラス板を割断予定線に沿
って正確に割断することができる。また、微小切筋は、
いわゆる振動切断によって形成するので、薄いガラス板
を割断する場合であっても、微小荷重によって微小切筋
を安定して形成することができる。これにより、ラテラ
ルクラックや微細クラックの発生を抑制することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るガラス板割断装置の実施の形態の
構成を示す側面図

【図２】本発明に係るガラス板割断方法の説明図

【図３】本発明に係るガラス板割断方法の説明図

【図４】刃先荷重と切筋深さの関係を示すグラフ

【図５】振動切断時における切断長さと刃先荷重の関係
を示すグラフ

【図６】従来のガラス板割断方法の説明図

【符号の説明】

１０…ガラス板割断装置 １２…ガラス板載置台 １４…走行装置 １６…切筋形成装置 １８…レーザー照射装置 ２６…カッター ３４…レーザービーム ３６…微小切筋 ３８…メディアンクラック

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガラス板を割断予定線に沿って割断する
   ガラス板の割断方法において、 カッターを前記ガラス板の表面に押し付けて振動させる
   ことにより前記割断予定線上に微小切筋を形成しなが
   ら、該カッターに後続するレーザー照射手段によって前
   記微小切筋に沿ってレーザービームを照射することによ
   り、前記ガラス板を前記微小切筋に沿って割断すること
   を特徴とするガラス板の割断方法。
2. 【請求項２】 ガラス板を割断予定線に沿って割断する
   ガラス板の割断方法において、 カッターを前記ガラス板の表面に押し付けて振動させる
   ことにより前記割断予定線上に微小切筋を形成したの
   ち、レーザー照射手段によって前記微小切筋に沿ってレ
   ーザービームを照射することにより、前記ガラス板を前
   記微小切筋に沿って割断することを特徴とするガラス板
   の割断方法。
3. 【請求項３】 ガラス板を割断予定線に沿って割断する
   ガラス板の割断装置において、 カッターを前記ガラス板の表面に押し付けて振動させる
   ことにより前記割断予定線上に微小切筋を形成する切筋
   形成手段と、 前記切筋形成手段によって形成した微小切筋に沿ってレ
   ーザービームを照射するレーザー照射手段と、からなる
   ことを特徴とするガラス板の割断装置。