JP2014065613A

JP2014065613A - 強化ガラスの切断方法およびその装置

Info

Publication number: JP2014065613A
Application number: JP2012209862A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Oe; 達也大江
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2012-09-24
Filing date: 2012-09-24
Publication date: 2014-04-17

Abstract

【課題】チッピング等を発生させずに強化ガラスを確実に切断可能な強化ガラスの切断方法等を提供する。
【解決手段】表面が化学処理された強化ガラス２の切断方法において、予め規定された切断予定線Ｌにしたがって強化ガラス２の板厚方向両側の表裏面の対称位置にレーザによるスクライブ７を形成するスクライブ形成工程と、表面又は裏面に荷重をかけて前記スクライブ７から垂直方向にクラックを伸展させる荷重印加工程と、を備えている。
【選択図】図３

Description

本発明は表面が化学処理された強化ガラスを切断する強化ガラスの切断方法およびその装置に関するものである。

従来からガラスの代表的な切断方法の一つとして、表面にレーザによる亀裂（スクライブ）を形成し、その亀裂をスクライブ面に沿って応力を印加する等の機械的手法によって垂直方向に伸展させてガラスの切断を行う手法が知られている（特許文献１参照）。

特許文献１に示すガラスの切断方法は、レーザによりガラスの表面にスクライブをいれ、このスクライブ直上部を押圧子で押圧するものである。これにより、ガラスには曲げ応力が作用し、スクライブの垂直方向にクラックが生成されてガラスが分断される。

一方で、近年、モバイル端末機に用いられているガラスは、薄型化によるガラスの強度不足を補うため、化学処理にてガラスの表面層に圧縮応力層を形成した強化ガラスが用いられる。この強化ガラスは、いわゆる化学強化ガラスであって、例えば、ガラスを化学処理液に浸漬して、その表層に含まれる、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）と置換するイオン交換法によりガラスの表層に圧縮応力層が形成されたものである。

特開２００６−１３７１６９号公報

このような強化ガラスの切断において、スクライブが形成された表面（スクライブ面）は、特に問題がないものの、裏面（ブレーク面）は、機械的方法により切断されるため、切断面の角部にチッピングやクラックが発生する。このチッピング等により材料から脱落するガラスの小片（カレット）が、その後の製品加工プロセスに悪影響を与え、生産ラインそのものの歩留まり、稼働率の低下を招く場合がある。

そこで、本発明は、このような問題の解消を一つの課題とし、その目的の一例は、チッピング等を発生させずに強化ガラスを確実に切断可能な強化ガラスの切断方法等を提供するものである。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の強化ガラスの切断方法は、強化ガラス（２）の切断方法において、予め規定された切断予定線（Ｌ）にしたがって前記強化ガラスの板厚方向両側の表裏面の対称位置にレーザによるスクライブ（７）を形成するスクライブ形成工程と、前記強化ガラスの表面又は裏面に荷重をかけて前記スクライブから板厚方向にクラックを伸展させる荷重印加工程と、を備えていることを特徴とする。

また、請求項２に記載の強化ガラスの切断方法は、請求項１に記載の強化ガラスの切断方法において、前記荷重は、機械的衝撃又は振動により行われることを特徴とする。

また、請求項３に記載の強化ガラスの切断装置（１０）は、強化ガラスの切断装置であって、前記強化ガラスを保持する保持手段（５）と、予め規定された切断予定線にしたがって前記強化ガラスの板厚方向両側の表裏面の対称位置にレーザを照射するレーザ照射手段（２１）と、前記強化ガラスの表面又は裏面に荷重をかける荷重印加手段（３０）と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、チッピング等を発生させることなく、確実に安定した品質で強化ガラスを切断することができる。また、チッピング等によるカレットの発生を抑制することで生産ラインの歩留まりや稼働率を向上させることが可能である。

ガラス切断装置の構成例を示し、図１（ａ）は正面から視認した模式図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面を示す模式図である。ガラスの表面に対する照射体の移動方向を示す模式図である。ガラスの切断方法の一例を示す模式図である。ガラスの切断例を示す模式図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。

本実施形態のガラス切断装置において好適に用いられるガラス２は、モバイル端末等のディスプレイの基材として用いられ、表面に化学処理が施されて強化面が形成された強化ガラスである。このガラス２は、例えば、一般的に周知なイオン交換法によって、表層に圧縮応力層２ａが形成されたガラスである。この圧縮応力層２ａは、表層の全域に形成されている。

このようなガラス２は、表面に形成された化学処理層の圧縮応力が高いものの、表面への応力の印加による切断において、裏面の端部にはチッピングやクラックが生じ易い。

本発明では、上述したような加工時のチッピングやクラックを防止すべく、図１に示すように、ガラス切断装置１０を用いてガラス２の切断を行うものである。このガラス切断装置１０では、ガラス２を基台５に保持した状態で、板圧方向両側の表裏面の対称位置に向き合うようにして設けられる照射体１５により予め規定される切断予定線Ｌ（図２参照）に沿ってレーザを照射してガラス２の表裏面にスクライブ７を形成し、機械的手法によるブレイク（曲げ）操作（図４参照）により、ガラス２の切断を行うものである。

このガラス切断装置１０は、図１に示すように、ガラス２を保持する基台５と、予め規定された切断予定線Ｌにしたがってガラス２の表裏面にスクライブ７を形成するスクライブ形成装置２０と、このスクライブ７を垂直方向（板厚方向）に伸展させてガラス２を切断するために、ガラス２の表裏どちらか一方の面に応力（荷重）を加える応力印加装置３０と、を備える。なお、切断予定線Ｌは板厚方向両側の表裏面の対称位置に向き合うようにして規定される。

基台５は、例えば、切断予定線Ｌに直交する方向のガラス２の両側端部を支持している。この基台５は、ガラス２を載置する載置面を有する基台として、ガラス基板の下面側を支持するようにしても構わないが、本実施形態では、ガラスの表裏面にスクライブを形成する必要があるため、切断予定線Ｌを遮らないように、若しくは切断予定線Ｌにレーザを照射できるように光路を設けて配置する必要がある。

スクライブ形成装置２０は、例えば、熱応力によってスライブ７を形成するレーザ装置２１が好適に用いられ、このレーザ装置２１は、図１及び図２に示すように、ガラス２の上方に配置され、例えば、リニアガイドを用いたレールを利用して、図２中矢印に示すように、前後左右の水平方向に移動可能となっている。このレーザ装置２１は、例えば、炭酸ガスのレーザを所定の箇所に照射する照射体１５と、この照射体１５を前後左右及び上下方向に移動可能な移動機構部１６と、を備えている。本実施形態のレーザ装置２１に適用されるレーザは炭酸ガスレーザである。よって、このレーザ装置２１は、冷却機構が必須であり、当該冷却機構は、図示しない冷却用ガスを噴霧する噴射体を備え、当該冷却用ガスは、炭酸ガスレーザを照射後に噴霧される。そして、切断予定線Ｌに沿ってレーザを照射しつつ、噴射体により冷却用ガスを噴霧することで、ガラス２の表面に熱応力に起因する亀裂（スクライブ７）を形成する。

照射体１５は、ガラス２の表面と裏面とに互いに対向させて設置され、切断予定線Ｌに沿ってガラス２の表裏面にスクライブ７を形成する。

応力印加装置３０は、例えば、機械的応力を印加可能な衝撃体３１や振動体を備え、この衝撃体３１等により所定の応力（荷重）をガラス２の表面または裏面から垂直方向に与えることで、亀裂を垂直方向に伸展させ、機械的にブレイク（ガラスを切断）させる。

尚、本実施形態では、ガラス２を固定してレーザ装置２１を移動するように構成したが、レーザ装置２１を固定して、切断予定線Ｌに沿ってレーザが照射されるにように基台１２を移動させるようにしても構わない。

次に、ガラス切断装置を用いた本実施形態の強化ガラスの切断方法の一例について説明する。

まず、基台上にガラス２を保持させ、図３に示すように、切断予定線Ｌに沿って、ガラス２に対して照射体１５からレーザを照射させつつ移動させるとともに、レーザ照射後に噴射体により冷却用ガスを噴霧することによってガラス２の表裏面にスクライブ７を形成する。照射体１５は、図示しない制御部によって、レーザの照射量や照射位置が制御され、予め規定された切断予定線Ｌに沿ってレーザが照射される。

なお、制御部は、主として演算機能を有するＣＰＵ（Central Processing Unit）、作業用ＲＡＭ、及び各種データやプログラムを記憶するＲＯＭを備えて構成されている。そしてＣＰＵが、例えばＲＯＭに記憶された各種プログラムを実行することにより、各部を制御するとともにガラス切断装置１０の全体を統括制御する。具体的に、制御部は、図３に示すように、予め規定される切断予定線Ｌに従って照射体１５を移動制御するとともに、レーザの出力制御を行う。

次に、応力印加装置３０による機械的手法により図４中の矢印に示すように、ガラスの表面（又は裏面）に荷重（曲げ応力）を印加する。これにより、スクライブ７の垂直方向、すなわちガラス２の板厚（厚み）方向に亀裂が伸展する。このクラックの深さは、荷重量に比例して増加し、このクラックが伸展してガラス２が切断される。

このようにしてガラス２が切断されることで、切断口の良好な切断が可能であり、また、切断面の角部等にチッピングやクラックを発生させずに、ガラス２を安定して確実に切断可能となる。

以上に説明したように本実施形態のガラス切断装置１０によれば、表裏面にスクライブ７を形成した上でガラス２に衝撃を与えることで、曲げ応力が高くても、切断口の良好な切断が可能である。また、チッピング等を発生させることなく、確実に安定した品質でガラス２を切断することができる。さらに、チッピング等が抑制されることにより、カレット起因の品質不良や生産ラインの不具合が減り、歩留まりや稼働率を向上させることができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々変更可能である。例えば、本実施形態では、移動機構部の一例としてリニアガイドを用いているが、ラック＆ピニオンやベルト等を用いて照射体を移動可能としても構わない。また、本実施形態では、レーザの一例として炭酸ガス（ＣＯ₂）レーザを適用しているが、パルスレーザ等を用いても構わない。また、この場合には、冷却機構は必要ない。

２ガラス
５基台
７スクライブ
１０ガラス切断装置
２１レーザ装置
３０応力印加装置

Claims

強化ガラスの切断方法において、
予め規定された切断予定線にしたがって前記強化ガラスの板厚方向両側の表裏面の対称位置にレーザによるスクライブを形成するスクライブ形成工程と、
前記強化ガラスの表面又は裏面に荷重をかけて前記スクライブから板厚方向にクラックを伸展させる荷重印加工程と、
を備えていることを特徴とする強化ガラスの切断方法。
前記荷重は、機械的衝撃又は振動により行われることを特徴とする請求項１に記載の強化ガラスの切断方法。
強化ガラスの切断装置であって、
前記強化ガラスを保持する保持手段と、
予め規定された切断予定線にしたがって前記強化ガラスの板厚方向両側の表裏面の対称位置にレーザを照射するレーザ照射手段と、
前記強化ガラスの表面又は裏面に荷重をかける荷重印加手段と、
を備えることを特徴とする強化ガラスの切断装置。