JP2007076930A - ガラス切断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザビームの照射で形成されたクラックによってガラス板を切断する場合、レーザビームがガラス板の内側から端部付近に近づくと、照射したレーザビームが消滅するか、あるいはレーザビームのエネルギーが減衰し、設定された切断行路を進行するクラックがガラス板の端部手前で消滅したり、あるいは切断行程から逸れた方向に形成されることになる。
【解決手段】切断するガラス板の両端部側から設定された切断行程に沿ってレーザビームを走査してスクライブラインを形成し、その後工程のブレークライン形成工程において、同様にガラス板の両端部側から前工程で形成されたスクライブラインに沿ってレーザビームを走査してブレークラインを形成し、これらの工程をガラス板全面に設定された切断行程に適用することによってガラス板を個々のガラス片に分割するようにした。
【選択図】 図１０

Description

本発明は、ガラス切断方法に関するものであり、詳しくはレーザビーム照射工程を有するガラス切断方法に関する。

従来、ガラス板を切断する手段の一つとして、レーザビーム照射工程を有する切断方法が提案されている。それは、例えば図１１に示すように、設定されたレーザビームの走査行程に沿って切断用クラックが伝搬するように、レーザビーム照射に先立ってガラス板５０の端部のクラック開始点５１から内側に向けて約８ｍｍ、深さ約０．１ｍｍの切り込み目を入れる。

そして、ガラス板５０の端部のクラック開始点５１をレーザビーム５２照射の開始点とし、そこから照射を開始したレーザビーム５２を切り込み目を経て設定した切断行程に沿って走査させ、最終的にガラス板５０を縦断するレーザビーム５２照射を行なう。このとき、レーザビーム５２照射領域の近傍に水ジェット５３を吹き付けて、レーザビーム５２照射で加熱した部分を冷却しながらレーザビーム５２走査を進行させる。

このとき、切り込み目の領域にレーザビーム５２が照射されると、レーザビーム５２照射熱によって膨張応力が生じ、その直後に水ジェット５３の吹き付けによる冷却によって引張り圧縮応力が生じる。このように、膨張応力が生じた領域に近接して圧縮応力が生じるために、両領域間に夫々の応力に基づく応力勾配が生じ、切り込み目よりもガラス板５０の厚み方向に対して深いクラック５４が発生することになる。

そして、レーザビーム５２照射による加熱と水ジェット５３の吹き付けによる冷却とが切断行程に沿って進行することによって、連続するクラック５４が切断行程に沿って形成される。その後、ガラス板５０のレーザビーム５２照射面の反対面側からクラック５４部に曲げモーメントを付与するために手動あるいは自動によって圧力を加え、切断行程に沿ってガラス板５０を分割するというものである（例えば、特許文献１または２参照。）。
特開平９−１５０２８６号公報 特開平９−０１２３２７号公報

ところで、レーザビームの照射によって形成されたクラックによってガラス板を切断する場合、レーザビームがガラス板の内側から端部付近に近づくと、照射したレーザビームが直線偏光あるいは円偏光であってもそこでレーザビームが消滅するか、あるいはレーザビームのエネルギーが減衰し、切断行路を形成するクラックがガラス板の端部手前で消滅したり、あるいは湾曲することが分かっている。
この現象は、ガラス板をレーザビームによって形成されたクラックを基に切断する際には避けられない現象である。

そこで、本発明は上記問題に鑑みて創案なされたもので、その目的とするところは、設定されたガラス板の切断行程の全行程に亘って連続する切断用クラックを形成することが可能なガラス切断工程を有するガラス切断方法を提供するものである。

上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載された発明は、レーザ発振器から出射されたレーザビームをガラス板に照射してスクライブラインを形成する工程を有するガラス切断方法であって、前記ガラス板の端部のレーザビーム照射始点から切断行程に沿って前記ガラス板の端部のレーザビーム照射終点に向かって形成されるスクライブラインを前記レーザビーム照射終点に至る手前までとし、残りの前記レーザビーム照射終点までは、前記レーザビーム照射終点をレーザビーム照射始点として該レーザビーム照射始点から前記切断行程に沿ってスクライブラインを形成することを特徴とするものである。

また、本発明の請求項２に記載された発明は、請求項１において、前記ガラス板の前記各端部から前記切断行程に沿って形成されるスクライブライン同士が繋がる位置は、前記各端部から最短距離で３ｍｍ以上離れた距離にあることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項３に記載された発明は、請求項１または２のいずれか１項において、前記レーザ発振器は、遠赤外線波長領域を有するレーザビームを出射する二酸化炭素レーザ発振器および紫外線波長領域を有するレーザビームを出射するレーザ発振器のうちのいずれか一方であることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項４に記載された発明は、請求項１〜３のいずれか１項において、前記レーザ発振器から出射されたレーザビームをガラス板に照射してブレークラインを形成する工程を有するガラス切断方法であって、前記ガラス板の端部のレーザビーム照射始点から前記スクライブラインに沿って前記ガラス板の端部のレーザビーム照射終点に向かって形成されるブレークラインを前記レーザビーム照射終点に至る手前までとし、残りの前記レーザビーム照射終点までは、前記レーザビーム照射終点をレーザビーム照射始点として該レーザビーム照射始点から前記スクライブラインに沿ってブレークラインを形成することを特徴とするものである。

また、本発明の請求項５に記載された発明は、請求項４において、前記ガラス板の前記各端部から前記スクライブラインに沿って形成されるブレークライン同士が繋がる位置は、前記各端部から最短距離で３ｍｍ以上離れた距離にあることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項６に記載された発明は、請求項４または５のいずれか１項において、前記レーザ発振器は、遠赤外線波長領域を有するレーザビームを出射する二酸化炭素レーザ発振器であることを特徴とするものである。

本発明のガラス切断方法は、スクライブライン形成工程において、切断するガラス板の両端部から設定された切断行程に沿ってレーザビームを走査してスクライブラインを形成し、その後工程のブレークライン形成工程において、同様にガラス板の両端部から前工程で形成されたスクライブラインに沿ってレーザビームを走査してブレークラインを形成し、これらの工程をガラス板全面に設定された切断行程に適用することによってガラス板を個々のガラス片に分割するようにした。

そのため、ガラス板の一方の端部から他方の端部に向けて走査されるレーザビームによって形成されるスクライブライン及びブレークラインが他方の端部付近で消滅したり、あるいは切断行程から逸れた方向に形成されることがなくなった。その結果、設定された切断行程に沿ってガラス板を正確に切断することができるようになり、所望するガラス片を確実に得ることが可能となった。

以下、この発明の実施形態を図１から図１０を参照しながら、詳細に説明する（同一部分については同じ符号を付し、説明は省略する）。尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。

本発明のガラス切断方法の概略手順は、まず、ガラス板に設定された切断行程に沿ってレーザビームを照射しながら走査し、スクライブライン（けがき線）を形成する。次いで、前記スクライブラインに沿って再度レーザビームを照射しながら走査してブレークライン（分断線）を形成する。そして、ガラス板に設定された全切断行程に亘ってブレークラインを形成することによってガラス板を個々のガラス片に分割するようにしたものである。

図１〜図９は本発明のガラス切断方法に係わるスクライブラインの形成工程において、ガラス板にレーザビームを照射したときのガラス板の状態を示すものであり、そのうち、図１は平面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図であり、図３は平面図、図４は図３のＡ−Ａ断面図であり、図５は平面図、図６は図５のＡ−Ａ断面図であり、図７は平面図、図８は図７のＡ−Ａ断面図である。図９はスクライブライン形成後のブレークライン形成工程において、前記スクライブラインに沿って再度レーザビームを照射したときのガラス板の状態を示したものである。図１０はガラス板に設定された全切断行程に亘って形成するスクライブライン及びブレークラインの形成方向を示したものである。

以下、ガラス板にスクライブライン及びブレークラインを形成する方法について上記図１〜図１０を参照しながら詳細に説明する。

まず、切断するガラス板の一方の面に、設定された切断行程に沿ってスクライブライン（けがき線）を形成する行程を説明する。最初に、レーザ発振器（図示せず）を作動させて連続発振のレーザビームをレーザ発振器から出射させる。ここで使用するレーザ発振器は、遠赤外線波長領域を有するレーザビームを出射する二酸化炭素レーザ発振器あるいは紫外線波長領域を有するレーザビームを出射するレーザ発振器である。

そして、切断するガラス板に上記レーザビームを近づけ、ガラス板の端部のレーザビーム照射始点から内側に向かって設定された切断行路に沿って所定の速度で照射しながら走査する。

図１及び図２はガラス板の端部のレーザビーム照射始点付近の状態を示したものである。横方向に偏光したレーザビーム３が照射されたガラス板１にはレーザビーム３による照射エネルギー６が与えられ、該照射エネルギー６による熱応力によって設定された切断行程に沿ってガラス板１の端部７のレーザビーム照射始点８からレーザビーム３照射位置まで連続して伸びる微細なクラックからなるスクライブライン５が形成される。

スクライブライン５は断続的に形成された微細なクラックが連続的に線状に形成されたものであり、ガラス板の厚み方向に対する深さは、レーザビームのエネルギー密度、レーザビームの照射時間等の条件によって異なるが、約１００〜２００μｍの範囲内が一般的である。

そして、図３及び図４に示すように、レーザビーム３がガラス板１のレーザビーム照射始点８から切断行程に沿って走査されてガラス板１の端部７のレーザビーム照射終点９に接近した位置に到達すると、そこまでレーザビーム３の照射によって与えられた照射エネルギーのエネルギー分布が変化し、ガラス板内でエネルギーが消滅するか減衰した状態となる。

そのため、ガラス板１の端部７のレーザビーム照射終点９付近はクラックが形成されないか、あるいは切断行程から逸れた方向にクラックが形成されることになり、設定された切断行程通りにスクライブライン５が形成されないことになる。

そこで、本発明のガラス切断方法では、レーザビームが切断行程を走査されてレーザビーム照射終点付近に到達した時点で一旦レーザ発振器の作動を停止させ、レーザビームの照射を中断する。

そして、図５及び図６に示すように、再度レーザ発振器を作動させてレーザビーム３を出射させ、上記ガラス板の端部のレーザビーム照射終点をレーザビーム照射始点８としてガラス板１に対するレーザビーム３の照射を再開する。

最後に、図７及び図８に示すように、レーザビーム３をレーザビーム照射始点８から上記レーザビーム３の走査方向とは反対方向に切断行程に沿ってスクライブライン５が途切れた位置まで走査する。すると、ガラス板１のスクライブライン５が繋がって全切断行程に亘って切断行程に沿ったスクライブライン５が形成されることになり、一本分のスクライブライン５の形成が完了する。

この一本分のスクライブライン形成工程をガラス板全面に設定された切断行程に対して実施することによってスクライブライン形成の全工程が完了する。

次に、ブレークライン形成工程に移る。ブレークライン形成工程は、スクライブライン形成工程においてガラス板に形成されたスクライブライン５に沿って図９に示すような要領でブレークラインを形成するものである。

それは、ガラス板１の微細クラックによるスクライブライン５にレーザビーム３が照射されると、レーザビーム照射熱（エネルギー）によって膨張応力が生じ、その直後に冷却ノズル４から放出される水蒸気、ドライエアーあるいは窒素ガス等の吹き付けによる冷却によって引張り圧縮応力が生じる。このように、膨張応力が生じた領域に近接して引張り圧縮応力が生じるために、両領域間に夫々の応力に基づく応力勾配が生じ、ガラス板１の裏面１１まで達するクラックが発生してブレークライン２となる。

この場合もスクライブライン形成工程と同様に、ガラス板のレーザビーム照射始点からスクライブラインに沿って走査されてガラス板の端部のレーザビーム照射終点付近の位置に到達すると、一旦レーザ発振器の作動を停止させ、レーザビームの照射を中断する。

そして、再度レーザ発振器を作動させてレーザビームを出射させ、上記ガラス板の端部のレーザビーム照射終点をレーザビーム照射始点としてガラス板に対するレーザビームの照射を再開する。

更に、レーザビームをレーザビーム照射始点から上記レーザビームの走査方向とは反対方向にスクライブラインに沿って上記ブレークラインが途切れた位置まで走査する。すると、ブレークラインが繋がってガラス板の全切断行程に亘ってスクライブラインに沿ったブレークラインが形成されることになり、一本分のブレークラインの形成が完了する。

この一本分のスクライブライン形成工程をガラス板全面に設定された切断行程に対して実施することによってスクライブライン形成の全工程が完了する。すると、その時点でガラス板は個々のガラス片に分割された状態となる。

ガラス板全面に亘って形成されるスクライブライン及びブレークラインの形成方向を図１０に示している。ガラス板１の対向する端部７の一方から他方に向けて切断行程に沿って該切断行程の途中までスクライブライン５ａ及びブレークライン２ａが形成され、残りの部分は反対方向から切断行程に沿ってスクライブライン５ｂ及びブレークライン２ｂが形成され、切断行程の途中で両側から形成されたスクライブライン５ａ、５ｂ同士及びブレークライン２ａ、２ｂ同士がスクライブライン連繋部１０及びブレークライン連繋部１２で繋がることによって全切断行程に亘ってスクライブライン５及びブレークライン２が形成される。

なお、ガラス板１の両端部から夫々切断行程に沿って形成されたスクライブライン５ａ、５ｂ同士及びブレークライン２ａ、２ｂ同士が繋がる位置（スクライブライン連繋部１０及びブレークライン連繋部１２）はガラス板１の端部７から最短距離で３ｍｍ以上離れた距離にあることが望ましい。

本発明のガラス切断方法に係わるスクライブライン形成方法を示す平面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 同じく、本発明のガラス切断方法に係わるスクライブライン形成方法を示す平面図である。 図３のＡ−Ａ断面図である。 同じく、本発明のガラス切断方法に係わるスクライブライン形成方法を示す平面図である。 図５のＡ−Ａ断面図である。 同じく、本発明のガラス切断方法に係わるスクライブライン形成方法を示す平面図である。 図７のＡ−Ａ断面図である。 本発明のガラス切断方法に係わるブレークライン形成方法を示す斜視図である。 ガラス板に形成するスクライブライン及びブレークラインの形成方向を示す概略図である。 従来のガラス切断方法の工程を示す斜視図である。

符号の説明

１ ガラス板
２、２ａ、２ｂ ブレークライン
３ レーザビーム
４ 冷却ノズル
５、５ａ、５ｂ スクライブライン
６ 照射エネルギー
７ 端部
８ レーザビーム照射始点
９ レーザビーム照射終点
１０ スクライブライン連繋部
１１ 裏面
１２ ブレークライン連繋部

Claims (6)

1. レーザ発振器から出射されたレーザビームをガラス板に照射してスクライブラインを形成する工程を有するガラス切断方法であって、前記ガラス板の端部のレーザビーム照射始点から切断行程に沿って前記ガラス板の端部のレーザビーム照射終点に向かって形成されるスクライブラインを前記レーザビーム照射終点に至る手前までとし、残りの前記レーザビーム照射終点までは、前記レーザビーム照射終点をレーザビーム照射始点として該レーザビーム照射始点から前記切断行程に沿ってスクライブラインを形成することを特徴とするガラス切断方法。
2. 前記ガラス板の前記各端部から前記切断行程に沿って形成されるスクライブライン同士が繋がる位置は、前記各端部から最短距離で３ｍｍ以上離れた距離にあることを特徴とする請求項１に記載のガラス切断方法。
3. 前記レーザ発振器は、遠赤外線波長領域を有するレーザビームを出射する二酸化炭素レーザ発振器および紫外線波長領域を有するレーザビームを出射するレーザ発振器のうちのいずれか一方であることを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載のガラス切断方法。
4. 前記レーザ発振器から出射されたレーザビームをガラス板に照射してブレークラインを形成する工程を有するガラス切断方法であって、前記ガラス板の端部のレーザビーム照射始点から前記スクライブラインに沿って前記ガラス板の端部のレーザビーム照射終点に向かって形成されるブレークラインを前記レーザビーム照射終点に至る手前までとし、残りの前記レーザビーム照射終点までは、前記レーザビーム照射終点をレーザビーム照射始点として該レーザビーム照射始点から前記スクライブラインに沿ってブレークラインを形成することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のガラス切断方法。
5. 前記ガラス板の前記各端部から前記スクライブラインに沿って形成されるブレークライン同士が繋がる位置は、前記各端部から最短距離で３ｍｍ以上離れた距離にあることを特徴とする請求項４に記載のガラス切断方法。
6. 前記レーザ発振器は、遠赤外線波長領域を有するレーザビームを出射する二酸化炭素レーザ発振器であることを特徴とする請求項４または５のいずれか１項に記載のガラス切断方法。

Images