JP2014012611A - 化学強化ガラス板 - Google Patents

Abstract

【課題】切断線の軌跡精度が良好なレーザ切断用の化学強化ガラス板を提供すること。
【解決手段】圧縮応力が残留する表面層及び圧縮応力が残留する裏面層と、該表面層と該裏面層との間に形成され、引張応力が残留する中間層とを有し、前記表面層の最大残留圧縮応力及び前記裏面層の最大残留圧縮応力がそれぞれ６００ＭＰａ以上、前記中間層の内部残留引張応力が１５ＭＰａ以上であって、前記化学強化ガラス板は、下記酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ_２を５６〜７５％、Ａｌ_２Ｏ_３を５〜２０％、Ｂ_２Ｏ_３を０〜３％未満、Ｎａ_２Ｏを８〜２２％、Ｋ_２Ｏを０〜１０％、ＭｇＯを０〜１４％、ＣａＯを０〜５％含有し、ガラス中の全ＳｎをＳｎＯ_２換算したＳｎ含有量（ＳｎＯ_２含有量）が質量百分率表示で０．０３〜１％であり、かつガラス中のＦｅ^２＋をＦｅＯ換算したＦｅ^２＋含有量（ＦｅＯ含有量）が質量百分率表示で０．０１〜０．２％であるガラス板を化学強化して得られることを特徴とする化学強化ガラス板。
【選択図】なし

Description

本発明は、レーザ切断に好適な化学強化ガラス板に関する。

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。

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及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。

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。一方、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。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。

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ことが効率的である。

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（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−２４７７３２号公報

ところで、上記の特許文献１では、レーザ光の光源として、炭酸ガスレーザを用いているので、レーザ光の大部分が強化ガラス板の表面近傍で熱として吸収されてしまう。そのため、ガラス表面におけるレーザ光の照射領域の直下に、残留引張応力よりも大きい引張応力が生じる。その結果、切断時に形成されるクラックが、レーザ光の照射領域を越えて、意図しない方向に急激に伸展することがあり、切断線の軌跡精度の悪化、すなわち切断線が所望の切断予定線から外れたり、または切断できずにガラスが粉砕したりすることもある。この傾向は、残留引張応力が大きくなるほど顕著である。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、切断線の軌跡精度が良好なレーザ切断に好適な化学強化ガラス板を提供することを目的とする。

本発明は、圧縮応力が残留する表面層及び圧縮応力が残留する裏面層と、該表面層と該裏面層との間に形成され、引張応力が残留する中間層とを有し、前記表面層の最大残留圧縮応力及び前記裏面層の最大残留圧縮応力がそれぞれ６００ＭＰａ以上、前記中間層の内部残留引張応力が１５ＭＰａ以上であって、下記酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ_２を５６〜７５％、Ａｌ_２Ｏ_３を５〜２０％、、Ｂ_２Ｏ_３を０〜３％未満、Ｎａ_２Ｏを８〜２２％、Ｋ_２Ｏを０〜１０％、ＭｇＯを０〜１４％、ＣａＯを０〜５％含有し、ガラス中の全ＳｎをＳｎＯ_２換算したＳｎ含有量（ＳｎＯ_２含有量）が質量百分率表示で０．０３〜１％であり、かつガラス中のＦｅ^２＋をＦｅＯ換算したＦｅ^２＋含有量（ＦｅＯ含有量）が質量百分率表示で０．０１〜０．２％であるガラス板を化学強化して得られることを特徴とする化学強化ガラス板（以下、本発明の強化ガラス板の第１態様ということがある）を提供する。以下、化学強化ガラス板を強化ガラス板ということがある。ここで、例えば「Ｂ_２Ｏ_３を０〜３％未満含有する」とは、Ｂ_２Ｏ_３は必須ではないが３％未満の範囲で含有してもよい、の意である。

また、圧縮応力が残留する表面層及び圧縮応力が残留する裏面層と、該表面層と該裏面層との間に形成され、引張応力が残留する中間層とを有し、前記表面層の最大残留圧縮応力及び前記裏面層の最大残留圧縮応力がそれぞれ６００ＭＰａ以上、前記中間層の内部残留引張応力が１５ＭＰａ以上であって、下記酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ_２を５６〜７５％、Ａｌ_２Ｏ_３を５〜２０％、Ｂ_２Ｏ_３を３〜２０％、Ｎａ_２Ｏを８〜２２％、Ｋ_２Ｏを０〜１０％、ＭｇＯを０〜１４％、ＣａＯを０〜５％含有し、ガラス中の全ＳｎをＳｎＯ_２換算したＳｎ含有量（ＳｎＯ_２含有量）が質量百分率表示で０．０３〜１％であり、かつガラス中のＦｅ^２＋をＦｅＯ換算したＦｅ^２＋含有量（ＦｅＯ含有量）が質量百分率表示で０．０５〜１．０％であるガラス板を化学強化して得られることを特徴とする化学強化ガラス板（以下、本発明の強化ガラス板の第２態様ということがある）を提供する。

また、ＭｇＯ含有量がＣａＯ含有量以上である前記化学強化ガラス板を提供する。
また、ＳｒＯまたはＢａＯを含有し、ＳｒＯ及びＢａＯの含有量の合計が３モル％以下である前記化学強化ガラス板を提供する。

また、厚さが０．０１〜０．２ｃｍである前記化学強化ガラス板を提供する。
また、ガラス中の全ＦｅをＦｅＯ換算した含有量に対する前記ＦｅＯ含有量の割合（Ｒｅｄｏｘ）が２０％以上である前記化学強化ガラス板を提供する。
また、化学強化される前記ガラス板がレートクール法で求められるガラス転移点付近の平均冷却速度が２００℃／分以下である冷却を経て製造されたものである前記化学強化ガラス板を提供する。

また、下記酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ_２を５６〜７５％、Ａｌ_２Ｏ_３を５〜２０％、Ｂ_２Ｏ_３を０〜３％未満、Ｎａ_２Ｏを８〜２２％、Ｋ_２Ｏを０〜１０％、ＭｇＯを０〜１４％、ＣａＯを０〜５％含有し、ガラス中の全ＳｎをＳｎＯ_２換算したＳｎ含有量（ＳｎＯ_２含有量）が質量百分率表示で０．０３〜１％であり、かつガラス中のＦｅ^２＋をＦｅＯ換算したＦｅ^２＋含有量（ＦｅＯ含有量）が質量百分率表示で０．０１〜０．２％であるガラス板を化学強化して、その後レーザ切断する化学強化ガラス基板の製造方法を提供する。なお、本明細書において化学強化ガラス基板とは化学強化されたガラス板であって少なくとも１回切断が行われたものをいい、カバーガラスなどを含む。

また、下記酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ_２を５６〜７５％、Ａｌ_２Ｏ_３を５〜２０％、Ｂ_２Ｏ_３を３〜２０％、Ｎａ_２Ｏを８〜２２％、Ｋ_２Ｏを０〜１０％、ＭｇＯを０〜１４％、ＣａＯを０〜５％含有し、ガラス中の全ＳｎをＳｎＯ_２換算したＳｎ含有量（ＳｎＯ_２含有量）が質量百分率表示で０．０３〜１％であり、かつガラス中のＦｅ^２＋をＦｅＯ換算したＦｅ^２＋含有量（ＦｅＯ含有量）が質量百分率表示で０．０５〜１．０％であるガラス板を化学強化して、その後レーザ切断する化学強化ガラス基板の製造方法を提供する。

また、前記ガラス板のＭｇＯ含有量がＣａＯ含有量以上である前記化学強化ガラス基板の製造方法を提供する。
また、前記ガラス板のＳｒＯまたはＢａＯを含有し、ＳｒＯ及びＢａＯの含有量の合計が３モル％以下である前記化学強化ガラス基板の製造方法を提供する。

また、前記ガラス板の厚さが０．０１〜０．２ｃｍである前記化学強化ガラス基板の製造方法を提供する。
また、ガラス中の全ＦｅをＦｅＯ換算した含有量に対する前記ＦｅＯ含有量の割合（Ｒｅｄｏｘ）が２０％以上である前記化学強化ガラス基板の製造方法を提供する。
また、前記ガラス板がレートクール法で求められるガラス転移点付近の平均冷却速度が２００℃／分以下である冷却を経て製造されたものである前記化学強化ガラス基板の製造方法を提供する。

本発明によれば、切断線の軌跡精度が良好なレーザ切断用の化学強化ガラス板を提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係る強化ガラス板の切断方法の説明図（１）である。 本発明の第１の実施形態に係る強化ガラス板の切断方法の説明図（２）である。 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例を示す模式図である。 レーザ光を照射する前の強化ガラス板の一例を示す断面図である。 レーザ光の照射領域の真円度の一例を示す説明図である。 レーザ光の集光位置の一例を示す模式図である。 図１ＢのＡ−Ａ線に沿った断面における応力の分布例を示す模式図である。 図１ＢのＢ−Ｂ線に沿った断面における応力の分布例を示す模式図である。 強化ガラス板を精度良く切断できる、中心波長帯が１０７５〜１０９５ｎｍのレーザ光の光源出力と、当該レーザ光に対する強化ガラス板の吸収係数（α）と強化ガラス板の厚さ（ｔ）との積（α×ｔ）との関係を示す図である。 強化ガラス板を精度良く切断できる、中心波長帯が１０７５〜１０９５ｎｍのレーザ光の光源出力と、強化ガラス板中の全ての鉄を３価の鉄の酸化物で換算したときの鉄の含有量との関係を示す図である。 強化ガラス板を精度良く切断できる、中心波長帯が１０７５〜１０９５ｎｍのレーザ光の光源出力と、強化ガラス板中の２価の鉄の酸化物換算での含有量との関係を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る強化ガラス板の切断方法の説明図である。 本発明の第３の実施形態に係る強化ガラス板の切断方法の説明図（１）である。 本発明の第３の実施形態に係る強化ガラス板の切断方法の説明図（２）である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。

［第１の実施形態］
図１Ａ及び図１Ｂは、本発明の第１の実施形態に係る強化ガラス板の切断方法の説明図である。図１Ｂは、図１Ａの平面図である。図１Ａ及び図１Ｂに示すように、強化ガラス板１０の表面（一方の主面）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。

本実施形態の強化ガラス板１０は、化学強化法で作製される。化学強化法は、ガラスの表面及び裏面（両主面）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。その反作用として、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。

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例を示す模式図である。図２は、化学強化法で強化された強化ガラス板（以下、「化学強化ガラス板」という）の残留応力の分布例を示す。図３は、レーザ光を照射する前の強化ガラス板の一例の断面図である。図３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。

図３に示すように、強化ガラス板１０は、圧縮応力が残留する表面層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、引張応力が残留する中間層１７とを有する。強化ガラス板１０の端面の表層は、圧縮応力が残留する層のみで構成されても良いし、圧縮応力が残留する層と引張応力が残留する層とで構成されても良い。

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。化学強化の場合、図２に示すように、中間層１７に残留する引張応力（＞０）はほぼ一定である。

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やＣＴ、ＤＯＬは、化学強化法の場合、ガラスを処理液（例えば、ＫＮＯ_３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、本実施形態の表面層１３及び裏面層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良いし、異なる最大残留圧縮応力を有しても良い。

強化ガラス板１０の表面１２には、切断予定線に沿って、スクライブ線（溝線）が予め形成されていない。スクライブ線を予め形成しても良いが、この場合、工程数が増えるので、作業が繁雑である。また、スクライブ線を予め形成すると、ガラスが欠けることがある。

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良い。特に、強化ガラス板１０の端部が切断前に予め回転砥石などで研削されている場合、研削時にマイクロクラックが形成されるので、初期クラックを予め形成しなくて良い。

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（例えばレーザ光２０の照射領域２２の中心）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（図１Ａ及び図１Ｂ参照）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、移動経路に含まれる切断予定線の終端は、切断予定線の途中と交わる。

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を支持する支持体を、移動または回転しても良いし、レーザ光２０の光源を移動しても良い。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良い。

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、例えば図１Ａ及び図１Ｂに示すように、円状に形成されているが、矩形状や楕円状などであっても良く、その形状に制限はない。なお、照射領域２２の真円度は０．５Ｒ以下が好ましい。真円度が０．５Ｒ以下であると、強化ガラス板１０の表面１２上で曲線形状の切断予定線に沿って照射領域２２の中心を移動させるとき、照射領域２２の回転制御の要求精度が低いので好ましい。また、照射領域２２の回転制御の精度が同程度の場合、切断予定線の法線方向における照射領域２２の幅の変化が小さくなるため、切断精度が高くなる。例えば、切断予定線の曲率半径が小さい場合であっても精度良く切断できる。より好ましくは、真円度が０．３Ｒ以下である。さらに好ましくは、真円度が０．２Ｒ以下である。ここで、真円度は、図４に示すように、照射領域２２の外接円Ｃ１１及び内接円Ｃ１２である２つの同心円の半径Ｒ、ｒの差（Ｒ−ｒ）である。なお、Ｒは照射領域２２の外接円Ｃ１１の半径を示し、ｒは照射領域２２の内接円Ｃ１２の半径を示す。

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の光源出力などに応じた速度で移動される。

レーザ光２０は、光源から出射された後、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、光源側であっても良いし、裏面１４側であっても良い。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、図５に示すように、レーザ光２０の集光位置は強化ガラス板１０中、特に中間層１７内であっても良い。レーザ光２０の集光位置が中間層１７内にある場合、レーザ光２０によって応力が発生する領域を最小にできるので、切断精度を高めることができるとともに、レーザ光２０の光源出力を低減することができる。

レーザ光２０は、強化ガラス板１０を通過する過程で熱として吸収され、強度が低くなる。

そこで、裏面１４におけるレーザ光２０のパワー密度を高め、表面１２の加熱温度と、裏面１４の加熱温度との差を小さくするため、レーザ光２０の集光位置は裏面１４またはその近傍に設定されてもよい。表面１２の加熱温度と、裏面１４の加熱温度との差が小さいので、加熱効率が良く、レーザ光２０の光源出力の低減が可能である。

レーザ光２０の光軸２１は、強化ガラス板１０の表面１２において、例えば図１Ａ及び図５（図１Ａでは光軸の図示を省略する）に示すように表面１２と直交していても良いし、第３の実施形態で説明するように表面１２と斜めに交わっていても良い。表面１２で反射するレーザ光２０が、レーザ発振器に影響を及ぼすおそれがある場合、レーザ光２０の光軸２１が表面１２と斜めに交わると、ほとんどの反射光がレーザ発振器に戻らないため、影響を小さくすることができる。

従来の方法は、レーザ光のみの作用で切断するため、残留引張応力が大きな強化ガラスでは中間層の残留引張応力によるクラックが意図しない方向に急激に伸展し、所望の形状で切断できなかった。

一方、本実施形態では、強化ガラス板１０とレーザ光２０とが後述の式を満たすことによって、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。すなわち、詳しくは後述するが、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圧縮応力が緩和されるからである。

強化ガラス板１０を通過するレーザ光２０は、強化ガラス板１０の表面１２における強度をＩ_０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＝Ｉ_０×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。αはレーザ光２０に対する強化ガラス板１０の吸収係数（ｃｍ^−１）を表し、レーザ光２０の波長や強化ガラス板１０の化学組成などで決まる。

レーザ光２０は、強化ガラス板１０の表面１２に対して垂直に入射すると、強化ガラス板１０の厚さｔ（ｃｍ）と同じ距離を移動して裏面１４から出射する。この場合、強化ガラス板１０とレーザ光２０とが０＜α×ｔ≦３．０の式を満たすことによって、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。強化ガラス板１０の内部が十分に加熱され、強化ガラス板１０に生じる応力は図３に示す状態から図６や図７に示す状態に変化する。

図６は、図１ＢのＡ−Ａ線に沿った断面における応力の分布例を示す模式図であって、レーザ光の照射領域を含む断面における応力の分布例を示す模式図である。図７は、図１ＢのＢ−Ｂ線に沿った断面における応力の分布例を示す模式図であって、図６に示す断面よりも後方の断面における応力の分布例を示す模式である。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６及び図７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。

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２及び図３に示す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。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６に示すように、圧縮応力が生じていることが好ましい。

なお、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２及び図３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。

図６に示す圧縮応力との釣り合いのため、図６に示す断面よりも後方の断面では、図７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、本実施形態の切断は所謂フルカット切断である。

この状態で、レーザ光２０の照射領域２２を移動させると、強化ガラス板１０の内部において照射領域２２の位置が前述したように図６のような応力分布になっているため、クラック３０が切断予定線から外れて自走するようなことはなく、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。従って、レーザ光２０によってクラック３０の伸展を制御できる。

このように、本実施形態では、α×ｔを０より大きく３．０以下とすることで、強化ガラス板１０において、レーザ光２０によってクラック３０の伸展を制御できる。そして、照射領域２２の直後をクラック３０が伸展するため、切断線が照射領域２２の移動軌跡どおりに形成されるため、切断精度を向上できる。なお、クラック３０の先端は、照射領域２２の直後を追従するのでなく、照射領域２２と重なって追従しても良い。クラック３０の先端が照射領域２２に近いほど、または重なっていることが切断精度をより向上させる。

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に近いほど良い。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。

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は大きいほど良い。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０．３以下（レーザ光吸収率２６％以下）、さらに好ましくは０．１０５以下（レーザ光吸収率１０％以下）、特に好ましくは０．０２以下（レーザ光吸収率２％以下）である。

ところで、本発明者の知見によると、中間層１７の内部残留引張応力（ＣＴ）が３０ＭＰａ以上になると、中間層１７の残留引張応力のみで、強化ガラス板１０に形成されたクラックが自然に伸展する（自走する）。

そこで、切断に使用される引張応力のうち、中間層１７の残留引張応力が、レーザ光２０によって発生する引張応力よりも支配的となるように、内部残留引張応力（ＣＴ）は、１５ＭＰａ以上であることが好ましい。これによって、強化ガラス板１０の内部において、引張応力が所定値に達する位置（即ち、クラック３０の先端位置）と、レーザ光２０の位置との間の距離が十分に短くなるので、切断精度を向上できる。

中間層１７の内部残留引張応力（ＣＴ）は、より好ましくは３０ＭＰａ以上、さらに好ましくは４０ＭＰａである。内部残留引張応力（ＣＴ）が３０ＭＰａ以上であると、切断に使用される引張応力は中間層１７の残留引張応力のみとなり、切断線の軌跡精度をさらに向上できる。

本実施形態の化学強化ガラスの切断において、内部残留引張応力（ＣＴ）の上限値は１２０ＭＰａである。現在の技術では、強化処理の技術上の理由で、１２０ＭＰａ程度までしか強化できないが、内部残留引張応力（ＣＴ）が１２０ＭＰａを超える化学強化ガラスを製造できれば、本発明を適用することも当然に可能である。

レーザ光２０の光源としては、波長が８００〜１１００ｎｍの近赤外線（以下、単に「近赤外線」という）のレーザが用いられる。近赤外線レーザとしては、例えば、Ｙｂファイバーレーザ（波長：１０００〜１１００ｎｍ）、Ｙｂディスクレーザ（波長：１０００〜１１００ｎｍ）、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ（波長：１０６４ｎｍ）、高出力半導体レーザ（波長：８０８〜９８０ｎｍ）が挙げられる。これらの近赤外線レーザは、高出力で安価であり、また、α×ｔを所望の範囲に調整するのが容易である。

なお、本実施形態では、レーザ光２０の光源として高出力で安価な近赤外線レーザが用いられるが、光源の種類は多種多様であってよい。例えば、ＵＶレーザ（波長：３５５ｎｍ）、グリーンレーザ（波長：５３２ｎｍ）、Ｈｏ：ＹＡＧレーザ（波長：２０８０ｎｍ）、Ｅｒ：ＹＡＧレーザ（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。また、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良い。

図８は、強化ガラス板を精度良く切断できる、中心波長帯が１０７５〜１０９５ｎｍのレーザ光の光源出力と、当該レーザ光に対する強化ガラス板の吸収係数（α）と強化ガラス板の厚さ（ｔ）との積（α×ｔ）との関係を示す図である。

図８に示すように、α×ｔが小さくなるほど、レーザ光２０の熱変換効率が低くなるので、光源に要求される出力が大きくなる。そこで、出力が５００Ｗ以下の汎用の近赤外線レーザを使用する目的で、α×ｔは０．００１以上に設定されてよい。汎用の近赤外線レーザを使用するので、コストの低減が可能である。α×ｔは、より好ましくは０．００２以上、さらに好ましくは０．００３以上である。また、良好な切断精度を得るためα×ｔは、好ましくは３．０以下、より好ましくは０．３以下、さらに好ましくは０．１０５以下、特に好ましくは０．０２以下である。

なお、吸収係数（α）は、レーザ光２０の波長が８００〜１１００ｎｍの範囲内の場合、レーザ光２０の波長にほとんど依存しない。そのため、吸収係数（α）の測定には中心波長帯が１０７５〜１０９５ｎｍのレーザ光が用いられ、切断用のレーザ光には波長が８００ｎｍ以上１０７５ｎｍ未満のレーザ光、または波長が１０９５ｎｍよりも長く１１００ｎｍ以下のレーザ光が用いられてもよい。

吸収係数（α）は、１０００ｎｍ付近（８００〜１１００ｎｍ）の近赤外線波長領域では、強化ガラス板１０のガラス組成などで定まる。強化ガラス板１０中の鉄（Ｆｅ）の含有量、コバルト（Ｃｏ）の含有量、銅（Ｃｕ）の含有量が多くなるほど、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。吸収係数（α）の調節にはガラスの透明性、及びコストの観点から鉄が用いられ、コバルト、銅、及び希土類元素は強化ガラス板１０中に実質的に含まれていなくてよい。

図９は、強化ガラス板を精度良く切断できる、中心波長帯が１０７５〜１０９５ｎｍのレーザ光の光源出力と、強化ガラス板中の全ＦｅをＦｅ_２Ｏ_３換算したときＦｅ含有量（以下、「Ｆｅ_２Ｏ_３含有量」という）との関係を示す図である。Ｆｅ_２Ｏ_３含有量が少なくなるほど、近赤外線に対する強化ガラス板１０の吸収係数（α）が小さくなり、レーザ光２０の熱変換効率が低くなるので、図９に示すように光源に要求される出力が大きくなる。

強化ガラス板１０は鉄として２価の鉄イオン（Ｆｅ^２＋）と３価の鉄イオン（Ｆｅ^３＋）とを含んでおり、主にＦｅ^２＋が近赤外線の吸収に寄与する。

図１０は、強化ガラス板を精度良く切断できる、中心波長帯が１０７５〜１０９５ｎｍのレーザ光の光源出力と、強化ガラス板中のＦｅ^２＋のＦｅＯ換算での含有量（以下、「Ｆｅ^２＋含有量」という）との関係を示す図である。Ｆｅ^２＋含有量が少なくなるほど、近赤外線に対する強化ガラス板１０の吸収係数（α）が小さくなり、レーザ光２０の熱変換効率が低くなるので、図１０に示すように光源に要求される出力が大きくなる。従って、Ｆｅ_２Ｏ_３含有量が高くすることによってＦｅ^２＋含有量を高くすることが重要である。しかしながら、ガラス中のＦｅ^２＋とＦｅ^３＋の割合は、ガラスの組成によって変化する。

以下、本発明の強化ガラス板の各成分の組成範囲について説明する。

ＳｉＯ_２はガラスの骨格を構成する成分であり必須である。５６％未満ではガラスとしての安定性が低下する、または耐候性が低下する。好ましくは５８％以上、より好ましくは６０％以上である。ＳｉＯ_２が７５％超ではガラスの粘性が増大し溶融性が著しく低下する。好ましくは７０％以下、より好ましくは６８％以下である。

Ａｌ_２Ｏ_３はイオン交換速度を向上させる成分であり、必須である。５％未満ではイオン交換速度が低下する。好ましくは７％以上、より好ましくは８％以上である。Ａｌ_２Ｏ_３が２０％超ではガラスの粘性が高くなり均質な溶融が困難になる。好ましくは１５％以下、より好ましくは１２％以下、さらに好ましくは１１％以下である。

Ｂ_２Ｏ_３は、イオン交換速度を向上させる、またはＦｅ^２＋による近赤外線の吸収を小さくする成分であるが、歪点を低下させ応力緩和によって圧縮応力が小さくなるおそれがある成分である。
本発明の化学強化ガラス板の第１態様ではＢ_２Ｏ_３は必須ではないが３％未満の範囲で含有してもよい。３％以上ではＦｅ^２＋による近赤外線の吸収が小さくなるおそれがあり、好ましくは２％以下、より好ましくは１％以下である。
本発明の化学強化ガラス板の第２態様ではＢ_２Ｏ_３は必須である。３％未満ではイオン交換速度が低下するおそれがあり、好ましくは５％以上である。２０％超では歪点が低下して応力緩和によって圧縮応力が小さくなるおそれがあり、好ましくは１５％以下、より好ましくは１０％以下、さらに好ましくは８％以下である。
ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３及びＢ_２Ｏ_３の含有量の合計は８０％以下であることが好ましい。８０％超では高温でのガラスの粘性が増大し、溶融が困難となるおそれがある。より好ましくは７８％以下である。また、同合計は６６％以上であることが好ましい。６６％未満では安定なガラスが得られにくくなったり、耐候性が低下しやすくなったりするおそれがあり、６８％以上であるこがより好ましい。

Ｎａ_２Ｏはイオン交換により表面圧縮応力層を形成させ、またガラスの溶融性を向上させる成分であり、必須である。８％未満ではイオン交換により所望の表面圧縮応力層を形成することが困難となる。好ましくは１０％以上、より好ましくは１２％以上、さらに好ましくは１３％以上である。 Ｎａ_２Ｏが２２％超ではＴｇしたがって歪点が低くなる、または耐候性が低下する。好ましくは１８％以下、より好ましくは１７％以下、さらに好ましくは１４％以下である。

Ｋ_２Ｏは必須ではないが、溶融性を向上させる成分であるとともに、化学強化におけるイオン交換速度を大きくするための成分であり、１０％以下の範囲で含有してもよい。１０％超では耐候性が低下する。好ましくは５％以下、より好ましくは４％以下、さらに好ましくは３％以下である。Ｋ_２Ｏを含有する場合その含有量は１％以上であることが好ましい。１％未満では溶融性またはイオン交換速度を向上させる効果が小さく、より好ましくは２％以上である。

Ｎａ_２Ｏ及びＫ_２Ｏの含有量の合計Ｒ_２Ｏは所望のイオン交換特性を得るために１１％以上であることが好ましい。より好ましくは１３％以上、さらに好ましくは１５％以上である。また、Ｒ_２Ｏは２２％以下であることが好ましい。Ｒ_２Ｏが２２％超ではガラスの耐候性をはじめとする化学的耐久性が低くなるおそれがある。より好ましくは２０％以下、さらに好ましくは１８％以下である。

Ｌｉ_２Ｏは歪点を低くして応力緩和を起こりやすくし、その結果安定した表面圧縮応力層を得られなくする成分であるので含有しないことが好ましく、含有する場合であってもその含有量は２％以下であることが好ましく、より好ましくは０．０５％以下、特に好ましくは０．０１％未満である。

アルカリ土類金属酸化物は溶融性を向上させる成分であるとともに、Ｔｇしたがって歪点の調節に有効な成分である。
ＢａＯはアルカリ土類金属酸化物の中でイオン交換速度を低下させる効果が最も大きいので、ＢａＯは含有しないこととするか、含有する場合であってもその含有量は１％未満とすることが好ましい。
ＳｒＯは必要に応じて含有してもよいが、ＭｇＯ、ＣａＯに比べてイオン交換速度を低下させる効果が大きいので含有する場合であってもその含有量は１％未満であることが好ましい。
ＳｒＯまたはＢａＯを含有する場合それらの含有量の合計は３％以下であることが好ましく、より好ましくは２％未満、さらに好ましくは１％未満である。

ＭｇＯはイオン交換速度を低下させる効果が比較的小さいものであり、溶融性を改善するために１４％以下の範囲で含有してもよい。１４％超ではイオン交換速度が低下する。好ましくは９％以下、より好ましくは７％以下である。
ＭｇＯを含有する場合その含有量は、好ましくは３％以上、より好ましくは４％以上、さらに好ましくは６％以上である。
ＣａＯはＭｇＯに次いでイオン交換速度を低下させる効果が比較的小さいものであり、溶融性を改善する等のために５％以下の範囲で含有してもよい。５％超ではイオン交換速度が低下する。好ましくは３％以下、さらに好ましくは１％以下である。ＣａＯを含有する場合、その含有量は典型的には０．５％以上であることが好ましい。
ＣａＯを含有する場合ＭｇＯを含有することが好ましく、その場合ＭｇＯ含有量はＣａＯ含有量以上であることが好ましい。

アルカリ土類金属酸化物の含有量の合計ＲＯは１４％以下であることが好ましい。１４％超ではイオン交換速度が低下する、失透しやすくなる、または歪点が低くなりすぎるおそれがある。より好ましくは１０％以下、さらに好ましくは８％以下である。４％未満では溶融性が低下する、または歪点の調節が困難になる。好ましくは５％以上、より好ましくは６％以上である。
ＭｇＯ及びＣａＯの含有量の合計ＭｇＯ＋ＣａＯは４〜１４％であることが好ましい。より好ましくは５〜１０％である。

本発明のガラスのうち母ガラスに相当する部分は本質的に以上で説明した成分からなるが、本発明の目的を損なわない範囲でその他の成分を含有してもよい。そのような成分を含有する場合、それら成分の含有量の合計は１０％以下であることが好ましく、典型的には５％以下である。以下、上記その他成分について例示的に説明する。

ＺｒＯ_２はイオン交換速度を大きくする成分であり、例えば３％までの範囲で含有してもよい場合がある。３％超ではイオン交換速度を大きくする効果が飽和し、また、溶融性が悪化して未溶融物としてガラス中に残る場合が起こる恐れがある。より好ましくは２％以下である。ＺｒＯ_２を含有する場合、その含有量は好ましくは０．５％以上、より好ましくは１％以上である。

ＺｎＯはガラスの高温での溶融性を向上するために例えば２％まで含有してもよい場合があるが、好ましくは１％以下である。フロート法で製造する場合などには０．５％以下にすることが好ましい。０．５％超ではフロート成型時に還元し製品欠点となるおそれがある。典型的にはＺｎＯは含有しない。
ＴｉＯ_２はガラス中に存在するＦｅイオン（Ｆｅ^２＋、Ｆｅ^３＋）の酸化還元状態を変化させ可視光透過率が変化してガラスが着色するおそれがあるので、含有するとしても１％以下であることが好ましく、典型的には含有しない。

本発明の強化ガラス板では、ガラスの溶融の際の清澄剤としてＳｎＯ_２が用いられる。これにより、泡などのインクルージョンが少なく、かつ均質性に優れるガラスを得ることができる。ガラスの清澄剤としては、ＳＯ_３、塩化物、フッ化物などがあるが、ＳＯ_３を用いる場合は、均質性を得るためにガラス融液の撹拌を行った場合に、リボイル泡が発生するおそれがある。また、塩化物やフッ化物を単独で用いる場合は、その含有量が増えるため、成分の揮発により均質なガラスが得られない恐れがある。

ガラス中の全ＳｎをＳｎＯ_２換算したときＳｎ含有量（以下、「ＳｎＯ_２含有量」という）は０．０３質量％以上である。０．０３質量％未満では、清澄剤としての効果が小さく、ガラス中の泡が取りきれない。好ましくは０．０５質量％以上、より好ましくは０．０８質量％以上、さらに好ましくは０．１５質量％以上である。ＳｎＯ_２含有量が１％超だと、Ｆｅイオン（Ｆｅ^２＋、Ｆｅ^３＋）の酸化還元状態を変化させ、Ｆｅ^２＋含有量が小さくなりすぎる。０．７％以下が好ましく、０．５％以下がより好ましい。

ＳｎＯ_２と共に塩化物やフッ化物を加えることは、ガラス溶融時に用いる白金との界面に発生する泡を抑制するために行ってもよい。この場合、ＣｌやＦの含有量は０．０１〜０．２質量％であることが好ましい。

本発明の強化ガラス板の第１の態様では、レーザ切断を行うために、強化ガラス板中の全ＦｅをＦｅ_２Ｏ_３換算したときＦｅ含有量（Ｆｅ_２Ｏ_３含有量）が０．０３〜０．２質量％であることが好ましい。ガラス中のＳｎはＦｅイオン（Ｆｅ^２＋、Ｆｅ^３＋）の酸化還元状態を変化させるが、Ｆｅ_２Ｏ_３含有量が０．０３質量％以上だとレーザ切断を行いやすくなる。より好ましくは０．０４質量％以上、さらに好ましくは０．０６質量％以上である。０．２質量％超だと着色が問題となるおそれがある。より好ましくは０．１５質量％以下、さらに好ましくは０．１２質量％以下、特に好ましくは０．０８質量％以下である。

また、同態様ではＦｅ^２＋のＦｅＯ換算での含有量すなわちＦｅ^２＋含有量（ＦｅＯ含有量）は０．０１〜０．２質量％である。０．０１質量％未満だと近赤外線に対する強化ガラス板１０の吸収係数（α）が小さくなり、レーザ光２０の熱変換効率が低くなるので、図１０に示すように光源に要求される出力が大きくなる。好ましくは０．０２質量％以上、さらに好ましくは０．０３質量％以上である。０．２質量％超だとα×ｔが３．０より大きくなりやすく、厚板を切断しにくくなる。好ましくは０．１５質量％以下、より好ましくは０．１２質量％以下、さらに好ましくは０．０８質量％以下である。

本発明の強化ガラス板の第２の態様では、レーザ切断を行うために、強化ガラス板中の前記Ｆｅ_２Ｏ_３含有量が０．１〜１．０質量％であることが好ましい。ガラス中のＳｎはＦｅイオン（Ｆｅ^２＋、Ｆｅ^３＋）の酸化還元状態を変化させ、またガラス中のＢ（Ｂ_２Ｏ_３）は近赤外線の吸収を小さくするが、Ｆｅ_２Ｏ_３含有量が０．１質量％以上だとレーザ切断を行いやすくなる。より好ましくは０．１２質量％以上、さらに好ましくは０．１４質量％以上、特に好ましくは０．２質量％以上である。１．０質量％超だと着色が問題となるおそれがある。より好ましくは０．８質量％以下、さらに好ましくは０．５質量％以下、特に好ましくは０．３質量％以下である。

また、同態様では前記ＦｅＯ含有量は０．０５〜１．０質量％である。０．０５質量％未満だと近赤外線に対する強化ガラス板１０の吸収係数（α）が小さくなり、レーザ光２０の熱変換効率が低くなるので、図１０に示すように光源に要求される出力が大きくなる。好ましくは０．０６質量％以上、より好ましくは０．０７質量％以上、さらに好ましくは０．１質量％以上である。１．０質量％超だとα×ｔが３．０より大きくなりやすく、厚板を切断しにくくなる。好ましくは０．８質量％以下、より好ましくは０．５質量％以下、さらに好ましくは０．３質量％以下である。

ガラス中の全ＦｅをＦｅＯ換算したときＦｅ含有質量に対するＦｅ^２＋のＦｅＯ換算重量の割合（Ｒｅｄｏｘ）は２０％以上であることが好ましい。２０％未満ではＦｅ^２＋含有量が小さくなり、近赤外線に対する強化ガラス板１０の吸収係数（α）が小さくなり、レーザ光２０の熱変換効率が低くなるので、図１０に示すように光源に要求される出力が大きくなる。より好ましくは３０％以上、さらに好ましくは４０％以上、特に好ましくは５０％以上である。

本発明の化学強化ガラス板は、フロート法、オーバーフローダウンドロー法（フュージョン法）、スロットダウンドロー法、ロールアウト法、等の周知の板ガラス製造方法により作製された板ガラスを用いることが好ましい。

本発明の化学強化ガラス板は、レートクール法で求められるガラス転移点付近の平均冷却速度が２００℃／分以下であるガラス板を化学強化して得られることが好ましい。ガラス中のＳｎとＦｅの酸化還元反応は温度域によって変化するため、冷却速度によってそれぞれの価数が変化する。高温ではＳｎ^４＋が還元されてＳｎ^２＋になり酸素を放出してガラス中の泡を膨らませる効果があるが、同時にＦｅ^２＋がＦｅ^３＋になるため、Ｆｅ^２＋含有量が小さくなる。そのまま急冷すると、結果的にＦｅ^２＋含有量の小さなガラスとなる。逆に、冷却速度が遅いと冷却過程でＳｎ^２＋がＳｎ^４＋になるとともにＦｅ^３＋がＦｅ^２＋になり、Ｆｅ^２＋含有量の大きなガラスとなる。平均冷却速度が２００℃／分超だと、上記メカニズムによりＦｅ^２＋含有量が小さくなりすぎるおそれがある。より好ましくは１００℃／分以下、さらに好ましくは５０℃／分以下である。平均冷却速度が０．５℃／分未満だと生産性が悪化するので好ましくない。より好ましくは１℃／分以上、さらに好ましくは１０℃／分以上である。

レートクール法で求められるガラス転移点付近の平均冷却速度は、より具体的には以下のような手順で求められる。ガラスをガラス転移点より１００℃高い温度にて１０分間保持後、一定冷却速度にて冷却する実験を、１０℃／分、３０℃／分、１００℃／分、３００℃／分、１０００℃／分にて実施し、すべてのガラスの屈折率を測定することで、屈折率と冷却速度の関係を検量線として得ることができる。その後、実際のサンプルの屈折率を測定し、検量線から冷却速度を求める。

［第２の実施形態］
図１１は、本発明の第２の実施形態に係る強化ガラス板の切断方法の説明図である。図１１において、図１Ａと同一構成には同一符号を付して説明を省略する。

本実施形態では、第１の実施形態と同様に、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を移動させることで、強化ガラス板１０を切断する。

また、本実施形態では、強化ガラス板１０とレーザ光２０とが、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）とし、強化ガラス板１０の厚さをｔ（ｃｍ）として、０＜α×ｔ≦３．０の式を満たすことによって、中間層１７の残留引張応力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。すなわち、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３０の伸展を制御することが可能となる。従って、本実施形態でも、第１の実施形態と同様の効果が得られる。

これに加えて、本実施形態では、図１１に示すように、強化ガラス板１０の表面１２にガス４０を吹き付け、強化ガラス板１０の表面１２上でガス４０の吹き付け領域４２をレーザ光２０の照射領域２２と連動して（照射領域２２と共に）移動させる。吹き付け領域４２は、照射領域２２と重なっていても良いし、照射領域２２の近傍に配されても良い。また、吹き付け領域４２は、照射領域２２に先行しても良いし、照射領域２２に追従しても良い。ガス４０としては、特に限定されないが、例えば圧縮空気などが用いられる。

圧縮空気によって、強化ガラス板１０の表面１２に付着している付着物（例えば粉塵）を吹き飛ばして、付着物がレーザ光２０を吸収するのを防止できる。よって、強化ガラス板１０の表面１２が過熱されるのを防止できる。

ガス４０は、強化ガラス板１０を局所的に冷却する冷却ガスであっても良く、この場合、ガス４０の吹き付け領域４２は、図１１に示すようにレーザ光２０の照射領域２２の移動方向後方近傍に位置するように、照射領域２２に追従させても良い。これによって、レーザ光２０の照射領域２２の移動方向後方近傍において、高い温度勾配が生じるので、引張応力が所定値に達する位置（即ち、クラック３０の先端位置）と、レーザ光２０の位置との間の距離が短くなる。よって、クラック３０の位置制御性が高まるため、切断精度をさらに向上できる。

［第３の実施形態］
図１２Ａ及び図１２Ｂは、本発明の第３の実施形態に係る強化ガラス板の切断方法の説明図である。図１２Ａは、図１２ＢのＡ−Ａ線に沿った断面図である。図１２Ｂは、強化ガラス板の平面図である。図１２Ａ及び図１２Ｂにおいて、図１Ａ等と同一構成には同一符号を付して説明を省略する。

上記第１の実施形態ではレーザ光２０が強化ガラス板１０の表面１２に対して垂直に入射するのに対し、本実施形態ではレーザ光２０が強化ガラス板１０の表面１２に対して斜めに入射する点で相違する。その他の構成は第１の実施形態と同様であるので、相違点を中心に説明する。

レーザ光２０の照射領域２２の移動方向視で、図１２Ａに示すようにレーザ光２０が強化ガラス板１０の表面１２に斜めに入射するので、強化ガラス板１０の切断面が板厚方向に対して斜めになる。よって、強化ガラス板１０の切断で得られる切断片同士の板厚方向への分離が可能である。

レーザ光２０の光軸２１の入射角βが大きくなるほど、スネルの法則に従って屈折角γが大きくなるので、強化ガラス板１０の切断面の板厚方向に対する傾きが大きくなる。この傾きが大きくなるほど、切断後の板厚方向への分離が容易となるが、切断後の切断面の面取り加工が面倒になる。

入射角βは、レーザ光２０の光軸２１と、強化ガラス板１０の表面１２における切断予定線１１との位置関係に応じて設定される。例えば図１２Ｂに示すように平面視（板厚方向視）でレーザ光２０の光軸２１が切断予定線１１に対して垂直に配置される場合、入射角βは１〜６０°の範囲内で設定される。なお、平面視（板厚方向視）で、レーザ光２０の光軸２１は、切断予定線１１に対して斜めに配置されても良い。

レーザ光２０は、強化ガラス板１０の表面１２に対して斜めに入射すると、ｔ／ｃｏｓγの距離を移動して裏面１４から出射する。この場合、強化ガラス板１０とレーザ光２０とが０＜α×ｔ／ｃｏｓγ≦３．０の式を満たすことによって、レーザ光２０が強化ガラス板１０の表面１２近傍で吸収されずに内部にまで到達するようになる。従って、第１の実施形態と同様に、中間層１７の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３０の伸展を制御することが可能となる。従って、本実施形態でも、第１の実施形態と同様の効果が得られる。

なお、屈折角γが３°以下の場合、ｃｏｓγ＝１と近似することができるので、０＜α×ｔ≦３．０の式が成立すればよい。レーザ光２０が近赤外線の場合、０．００１≦α×ｔ≦３．０の式が成立すればよい。また、吸収係数（α）の測定には中心波長帯が１０７５〜１０９５ｎｍのレーザ光が用いられ、切断用のレーザ光には波長が８００ｎｍ以上１０７５ｎｍ未満のレーザ光、または波長が１０９５ｎｍよりも長く１１００ｎｍ以下のレーザ光が用いられてもよい。

なお、本実施形態において、第２の実施形態と同様に、強化ガラス板１０の表面１２にガス４０を吹き付け、強化ガラス板１０の表面１２上でガス４０の吹き付け領域４２をレーザ光２０の照射領域２２と連動して移動させても良い。ガス４０の吹き付け領域４２は、レーザ光２０の照射領域２２と重なっていても良いし、レーザ光２０の照射領域２２の近傍に配されても良い。また、ガス４０の吹き付け領域４２の外縁よりも内側に、レーザ光２０の照射領域２２が配置されても良い。

以下に、実施例などにより本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。

（化学強化用ガラス板）
化学強化用ガラス板を作製するため、複数種類の原料を混ぜて、白金坩堝を用いて１６００℃の温度で１時間溶解した。白金スターラーにて撹拌をした後、カーボン板状に流し出し、ガラス転移点＋３０℃にて１時間保持後、１℃／分で冷却を行った。得られたガラスを切断、切削、両面鏡面研磨することにより、所望の厚さを有する５０ｍｍ×５０ｍｍのガラス板を作製した。なお、ガラス原料を高温で溶解する際、溶融ガラスに含まれる３価の鉄の一部が２価の鉄に還元され、Ｆｅ^２＋含有量が増える。

各化学強化用ガラス板中の組成は蛍光Ｘ線分析装置（理学電気工業株式会社製、ＺＳＸ１００ｅ）で測定し、湿式分析法で求めたＦｅ_２Ｏ_３含有量を基に校正した。湿式分析法で求めたＦｅ_２Ｏ_３含有量は蛍光Ｘ線分析装置で測定したＦｅ_２Ｏ_３含有量よりも測定精度が高いので、湿式分析法で求めたＦｅ_２Ｏ_３含有量を真の値として蛍光Ｘ線分析装置で求めたガラス組成を補正した。湿式分析法では、先ず、得られたガラスを粉砕し、粉砕したガラス粉末を、ＨＦ水溶液にて溶解し、試験液体を作製した。この試験液体と、２，２’−ジピリジル溶液と、酢酸アンモニウム溶液とを混合して発色させ、その吸光ピーク強度を測定し、標準試料により事前に作成した検量線を基にＦｅ^２＋含有量を算出する。また、上記の試験液体と、ヒドロキシルアミン塩酸溶液と、２，２’−ジピリジル溶液と、酢酸アンモニウム溶液とを混合して全ての鉄を２価の鉄に還元して発色させ、その吸光ピーク強度を測定し、全鉄量（全ての鉄を２価の鉄の酸化物で換算したときの鉄の含有量）を算出する。算出された全鉄量からＦｅ_２Ｏ_３含有量（全ての鉄を３価の鉄の酸化物で換算したときの鉄の含有量）が求められる。しかし、Ｓｎを含有する場合は湿式分析法ではＦｅ^２＋含有量を求めることができない。そこで、Ｆｅ^２＋含有量は、同組成のＳｎを実質的に含有しないガラスにてあらかじめ求められた９５０ｎｍの吸収係数のＦｅ^２＋含有量依存性を用いて求めた。

（化学強化ガラス板）
各化学強化ガラス板は、上記の化学強化用ガラス板をＫＮＯ_３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。ＫＮＯ_３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。

各化学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）及び圧縮応力層の深さ（ＤＯＬ）を測定し、その測定値と、化学強化ガラス板の厚さ（ｔ）とから以下の数式（Ｉ）を用いて計算にて求めた。
ＣＴ＝（ＣＳ×ＤＯＬ）／（ｔ−２×ＤＯＬ） （Ｉ）
なお、測定の結果、各化学強化ガラス板の表面層及び裏面層は、同じ厚さ、同じ最大圧縮応力を有していた。

ちなみに、表面層及び裏面層が異なる厚さ、異なる最大圧縮応力を有している場合、内部残留引張応力（ＣＴ）は、下記の数式（II）を用いて計算にて求められる。
ＣＴ＝（Ｃ１×Ｄ１／２＋Ｃ２×Ｄ２／２）／（ｔ−Ｄ１−Ｄ２） （II）
上記式（II）中、Ｃ１は表面層の最大残留圧縮応力、Ｄ１は表面層の厚さ、Ｃ２は裏面層の最大残留圧縮応力、Ｄ２は裏面層の厚さを示す。

各化学強化ガラス板の化学組成は、蛍光Ｘ線分析装置で測定し、湿式分析法で求めたＦｅ_２Ｏ_３含有量を基に校正した結果、化学強化前と略同一であった。化学強化法ではイオン交換によって表面層及び裏面層が形成されるが、表面層及び裏面層の厚さが薄いので、化学強化の前後でガラス全体の化学組成はほとんど変わらないことがわかる。

（化学強化ガラス板の切断）
化学強化ガラス板の切断は、図１Ａ及び図１Ｂに示す切断方法で行った。各化学強化ガラス板の側面の切断開始位置にはヤスリで初期クラックを予め形成し、各化学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：１０７０ｎｍ）とした。レーザ光の光軸は、各化学強化ガラス板の表面に直交するように配置した。

レーザ光の照射領域は、各化学強化ガラス板の表面上において、切断予定線の一端（初期クラック）から他端まで１０ｍｍ／ｓｅｃの一定速度で移動させた。移動経路の中心線である切断予定線は、一端から２０ｍｍ進んだところでＲ５ｍｍで９０℃方向を変更後、すぐに逆方向にＲ５ｍｍで９０℃方向を変更して２０ｍｍ進み、他端へ到着するように切断することとした。レーザ光の照射領域の形状は、円状とした。

レーザ光の集光位置は、各化学強化ガラス板の表面（上面）から２．３ｍｍ（上面を基準として上方（光源側）を正とする）の位置に配置した。レーザ光の集光角は、２．５°とした。

（切断結果の評価）
切断結果は、化学強化ガラス板を切断予定線で切断するために必要な単位長さ当たりのレーザ照射エネルギーにて評価した。単位長さ当りのレーザ照射エネルギーは、レーザパワーを移動速度で除することで求められる。

結果を表１に示す。例１〜４は実施例、例５は比較例である。なお、例１〜４のガラスの平均冷却速度は１℃／分であり、例５のガラスは例１〜４と異なりフュージョン法で作製されているのでその平均冷却速度は２００℃／分超である。

表１に示す例１〜４は低いレーザ照射エネルギーにて切断可能であり、切断端部品質、切断面品質、ともに問題なかった。例５のガラスは５２Ｊ／ｍｍまでレーザ照射エネルギーを上げる必要があり、レーザ出力５００Ｗでは１０ｍｍ／ｓｅｃ以上という実用的な切断速度が得られないことがわかった。

１０ 強化ガラス板
１１ 切断予定線
１２ 表面
１３ 表面層
１４ 裏面
１５ 裏面層
１７ 中間層
２０ レーザ光
２１ レーザ光の光軸
２２ レーザ光の照射領域
３０ クラック
４０ ガス
４２ ガスの吹き付け領域

Claims (14)

1. 圧縮応力が残留する表面層及び圧縮応力が残留する裏面層と、該表面層と該裏面層との間に形成され、引張応力が残留する中間層とを有し、
   前記表面層の最大残留圧縮応力及び前記裏面層の最大残留圧縮応力がそれぞれ６００ＭＰａ以上、前記中間層の内部残留引張応力が１５ＭＰａ以上であって、
   下記酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ_２を５６〜７５％、Ａｌ_２Ｏ_３を５〜２０％、Ｂ_２Ｏ_３を０〜３％未満、Ｎａ_２Ｏを８〜２２％、Ｋ_２Ｏを０〜１０％、ＭｇＯを０〜１４％、ＣａＯを０〜５％含有し、ガラス中の全ＳｎをＳｎＯ_２換算したＳｎ含有量（ＳｎＯ_２含有量）が質量百分率表示で０．０３〜１％であり、かつガラス中のＦｅ^２＋をＦｅＯ換算したＦｅ^２＋含有量（ＦｅＯ含有量）が質量百分率表示で０．０１〜０．２％であるガラス板を化学強化して得られることを特徴とする化学強化ガラス板。
2. 圧縮応力が残留する表面層及び圧縮応力が残留する裏面層と、該表面層と該裏面層との間に形成され、引張応力が残留する中間層とを有し、
   前記表面層の最大残留圧縮応力及び前記裏面層の最大残留圧縮応力がそれぞれ６００ＭＰａ以上、前記中間層の内部残留引張応力が１５ＭＰａ以上であって、
   下記酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ_２を５６〜７５％、Ａｌ_２Ｏ_３を５〜２０％、Ｂ_２Ｏ_３を３〜２０％、Ｎａ_２Ｏを８〜２２％、Ｋ_２Ｏを０〜１０％、ＭｇＯを０〜１４％、ＣａＯを０〜５％含有し、ガラス中の全ＳｎをＳｎＯ_２換算したＳｎ含有量（ＳｎＯ_２含有量）が質量百分率表示で０．０３〜１％であり、かつガラス中のＦｅ^２＋をＦｅＯ換算したＦｅ^２＋含有量（ＦｅＯ含有量）が質量百分率表示で０．０５〜１．０％であるガラス板を化学強化して得られることを特徴とする化学強化ガラス板。
3. ＭｇＯ含有量がＣａＯ含有量以上である請求項１または２に記載の化学強化ガラス板。
4. ＳｒＯまたはＢａＯを含有し、ＳｒＯおよびＢａＯの含有量の合計が３モル％以下である請求項１、２または３に記載の化学強化ガラス板。
5. 厚さが０．０１〜０．２ｃｍである請求項１〜４のいずれかに記載の化学強化ガラス板。
6. ガラス中の全ＦｅをＦｅＯ換算した含有量に対する前記ＦｅＯ含有量の割合（Ｒｅｄｏｘ）が２０％以上である請求項１〜５のいずれかに記載の化学強化ガラス板。
7. 化学強化される前記ガラス板がレートクール法で求められるガラス転移点付近の平均冷却速度が２００℃／分以下である冷却を経て製造されたものである請求項１〜６のいずれかに記載の化学強化ガラス板。
8. 下記酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ_２を５６〜７５％、Ａｌ_２Ｏ_３を５〜２０％、Ｂ_２Ｏ_３を０〜３％未満、Ｎａ_２Ｏを８〜２２％、Ｋ_２Ｏを０〜１０％、ＭｇＯを０〜１４％、ＣａＯを０〜５％含有し、ガラス中の全ＳｎをＳｎＯ_２換算したＳｎ含有量（ＳｎＯ_２含有量）が質量百分率表示で０．０３〜１％であり、かつガラス中のＦｅ^２＋をＦｅＯ換算したＦｅ^２＋含有量（ＦｅＯ含有量）が質量百分率表示で０．０１〜０．２％であるガラス板を化学強化して、その後レーザ切断する化学強化ガラス基板の製造方法。
9. 下記酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ_２を５６〜７５％、Ａｌ_２Ｏ_３を５〜２０％、Ｂ_２Ｏ_３を３〜２０％、Ｎａ_２Ｏを８〜２２％、Ｋ_２Ｏを０〜１０％、ＭｇＯを０〜１４％、ＣａＯを０〜５％含有し、ガラス中の全ＳｎをＳｎＯ_２換算したＳｎ含有量（ＳｎＯ_２含有量）が質量百分率表示で０．０３〜１％であり、かつガラス中のＦｅ^２＋をＦｅＯ換算したＦｅ^２＋含有量（ＦｅＯ含有量）が質量百分率表示で０．０５〜１．０％であるガラス板を化学強化して、その後レーザ切断する化学強化ガラス基板の製造方法。
10. 前記ガラス板のＭｇＯ含有量がＣａＯ含有量以上である請求項８または９に記載の化学強化ガラス基板の製造方法。
11. 前記ガラス板のＳｒＯまたはＢａＯを含有し、ＳｒＯおよびＢａＯの含有量の合計が３モル％以下である請求項８、９または１０に記載の化学強化ガラス基板の製造方法。
12. 前記ガラス板の厚さが０．０１〜０．２ｃｍである請求項８〜１１のいずれかに記載の化学強化ガラス基板の製造方法。
13. ガラス中の全ＦｅをＦｅＯ換算した含有量に対する前記ＦｅＯ含有量の割合（Ｒｅｄｏｘ）が２０％以上である請求項８〜１２のいずれかに記載の化学強化ガラス基板の製造方法。
14. 前記ガラス板がレートクール法で求められるガラス転移点付近の平均冷却速度が２００℃／分以下である冷却を経て製造されたものである請求項８〜１３のいずれかに記載の化学強化ガラス基板の製造方法。

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