JP2962105B2 - ソーダガラスのレーザ割断工法 - Google Patents
ソーダガラスのレーザ割断工法Info
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- JP2962105B2 JP2962105B2 JP5162148A JP16214893A JP2962105B2 JP 2962105 B2 JP2962105 B2 JP 2962105B2 JP 5162148 A JP5162148 A JP 5162148A JP 16214893 A JP16214893 A JP 16214893A JP 2962105 B2 JP2962105 B2 JP 2962105B2
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- soda
- cutting
- soda glass
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B33/00—Severing cooled glass
- C03B33/08—Severing cooled glass by fusing, i.e. by melting through the glass
- C03B33/082—Severing cooled glass by fusing, i.e. by melting through the glass using a focussed radiation beam, e.g. laser
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Description
【産業上の利用分野】本発明はレーザによる切断／割断
工法に関する。
工法に関する。
【従来の技術】近年、レーザ加工は切断、溶接、穴開け
をはじめ多方面での応用がなされ、通常の機械加工の困
難な材質の加工応用が期待されている。従来、石英ガラ
ス等のレーザ切断は以下のように行われていた。図１は
従来及び本発明のレーザ加工装置の全体図である。１は
レーザ発振器、２は外部光学系ユニット、３は加工用ト
ーチ、４はアシストガス、５はガラス板、６は加工用テ
ーブル、７は数値制御（ＮＣ）装置である。発振器１か
ら出たレーザ光は外部光学系ユニット２を通って加工用
テーブル６に固定されたガラス板５の表面に集光され
る。集光により溶融したガラスはアシストガス４で吹き
飛ばされる。加工用テーブル６が数値制御装置７で運動
軌跡や送り速度を制御されつつ動くことにより、ガラス
板５が切断される。
をはじめ多方面での応用がなされ、通常の機械加工の困
難な材質の加工応用が期待されている。従来、石英ガラ
ス等のレーザ切断は以下のように行われていた。図１は
従来及び本発明のレーザ加工装置の全体図である。１は
レーザ発振器、２は外部光学系ユニット、３は加工用ト
ーチ、４はアシストガス、５はガラス板、６は加工用テ
ーブル、７は数値制御（ＮＣ）装置である。発振器１か
ら出たレーザ光は外部光学系ユニット２を通って加工用
テーブル６に固定されたガラス板５の表面に集光され
る。集光により溶融したガラスはアシストガス４で吹き
飛ばされる。加工用テーブル６が数値制御装置７で運動
軌跡や送り速度を制御されつつ動くことにより、ガラス
板５が切断される。
【発明が解決しようとする課題】ところが、一般建材や
液晶表示板等に利用されるソーダガラスは他の石英ガラ
ス等に比べて熱衝撃に弱いため、上記従来の切断法では
割れや熱歪がしばしば発生し、レーザ切断は困難であっ
た。本発明は上記従来の問題点を解決するもので、材料
への入熱を極力抑えて割れや熱歪を少なくし、割断が容
易で割断面の面粗さの良いレーザ割断工法を提供するこ
とを目的とする。
液晶表示板等に利用されるソーダガラスは他の石英ガラ
ス等に比べて熱衝撃に弱いため、上記従来の切断法では
割れや熱歪がしばしば発生し、レーザ切断は困難であっ
た。本発明は上記従来の問題点を解決するもので、材料
への入熱を極力抑えて割れや熱歪を少なくし、割断が容
易で割断面の面粗さの良いレーザ割断工法を提供するこ
とを目的とする。
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のソーダガラスのレーザ割断工法はスクライ
ビングの穴のピッチを穴径以上にすることとしている。
また、本発明の他のソーダガラスのレーザ割断工法は、
スクライビングの穴のピッチを穴径の１０倍以下にする
こととしている。
に、本発明のソーダガラスのレーザ割断工法はスクライ
ビングの穴のピッチを穴径以上にすることとしている。
また、本発明の他のソーダガラスのレーザ割断工法は、
スクライビングの穴のピッチを穴径の１０倍以下にする
こととしている。
【作用】上記ソーダガラスのレーザ割断工法によると、
ソーダガラスへの入熱を抑えることができるので割れや
熱歪の少ない割断が可能となり、また、スクライビング
の穴ピッチを穴径以下にすると、穴の重なる部分におけ
る入熱が増加するためその部分でのガラスの溶融量が増
加し、面粗さが悪化する。従って、上記ソーダガラスの
レーザ割断工法を適用すれば、割断面の面粗さが向上す
る。また、スクライビングの穴ピッチを増加させると、
割断の断面積の増加とともに割断時の穴の周囲の応力集
中の範囲が減少するため、割断に要する力は飛躍的に増
加する。従って、上記他のソーダガラスのレーザ割断工
法を適用すれば割断に要する力が減少し、割断を容易に
することができる。
ソーダガラスへの入熱を抑えることができるので割れや
熱歪の少ない割断が可能となり、また、スクライビング
の穴ピッチを穴径以下にすると、穴の重なる部分におけ
る入熱が増加するためその部分でのガラスの溶融量が増
加し、面粗さが悪化する。従って、上記ソーダガラスの
レーザ割断工法を適用すれば、割断面の面粗さが向上す
る。また、スクライビングの穴ピッチを増加させると、
割断の断面積の増加とともに割断時の穴の周囲の応力集
中の範囲が減少するため、割断に要する力は飛躍的に増
加する。従って、上記他のソーダガラスのレーザ割断工
法を適用すれば割断に要する力が減少し、割断を容易に
することができる。
【実施例】以下に本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。図１は本発明のソーダガラスの割断を
行うレーザ加工装置の全体図である。本図において、１
は高速軸流型炭酸ガスレーザ発振器、２はフェーズリタ
ーダや反射鏡と集光レンズ（加工用トーチ内）から成る
外部光学系ユニット、３は加工用トーチ、４はアシスト
ガス（酸素）、５はソーダ石灰ガラス板（厚さ１ｍ
ｍ）、６は加工用Ｘ−Ｙテーブル、７は数値制御（Ｎ
Ｃ）装置である。炭酸ガスレーザ発振器１をパルス（ノ
ーマルパルス）発振させ、発振したレーザ光を外部光学
系ユニット２を通して加工用トーチ３内へ導き、トーチ
内の集光レンズによりソーダ石灰ガラス板５の板面上に
焦点を結ぶよう集光させる。集光レンズは焦点距離が
２．５インチのＺｎＳｅ平凸レンズを用いている。この
時、ＮＣ装置７で設定した一定の送り速度で加工テーブ
ル６を直線移動させることにより、レーザの１パルスで
開けられた径及び深さの一定の穴が等ピッチで並び、ソ
ーダ石灰ガラス板５がスクライビングされる。スクライ
ビングされたソーダ石灰ガラス板は手の力で簡単に割断
できる。なお、アシストガス４は加工用トーチ３内から
ノズルのついたトーチ先端部へ向かって吹き出される。
これにより、トーチ内に溶融ガラスやヒュームが侵入し
ないようにしている。パルス発振させたレーザのパルス
周波数をｆ（Ｈｚ）、加工テーブルの送り速度をｖ（ｍ
ｍ／ｓｅｃ）とすれば、スクライビングの穴ピッチｐ
（ｍｍ）は（数１）で表わされる。
ながら説明する。図１は本発明のソーダガラスの割断を
行うレーザ加工装置の全体図である。本図において、１
は高速軸流型炭酸ガスレーザ発振器、２はフェーズリタ
ーダや反射鏡と集光レンズ（加工用トーチ内）から成る
外部光学系ユニット、３は加工用トーチ、４はアシスト
ガス（酸素）、５はソーダ石灰ガラス板（厚さ１ｍ
ｍ）、６は加工用Ｘ−Ｙテーブル、７は数値制御（Ｎ
Ｃ）装置である。炭酸ガスレーザ発振器１をパルス（ノ
ーマルパルス）発振させ、発振したレーザ光を外部光学
系ユニット２を通して加工用トーチ３内へ導き、トーチ
内の集光レンズによりソーダ石灰ガラス板５の板面上に
焦点を結ぶよう集光させる。集光レンズは焦点距離が
２．５インチのＺｎＳｅ平凸レンズを用いている。この
時、ＮＣ装置７で設定した一定の送り速度で加工テーブ
ル６を直線移動させることにより、レーザの１パルスで
開けられた径及び深さの一定の穴が等ピッチで並び、ソ
ーダ石灰ガラス板５がスクライビングされる。スクライ
ビングされたソーダ石灰ガラス板は手の力で簡単に割断
できる。なお、アシストガス４は加工用トーチ３内から
ノズルのついたトーチ先端部へ向かって吹き出される。
これにより、トーチ内に溶融ガラスやヒュームが侵入し
ないようにしている。パルス発振させたレーザのパルス
周波数をｆ（Ｈｚ）、加工テーブルの送り速度をｖ（ｍ
ｍ／ｓｅｃ）とすれば、スクライビングの穴ピッチｐ
（ｍｍ）は（数１）で表わされる。
【数１】 Ｐ＝ｖ／ｆ上述した レーザ加工装置でソーダ石灰ガラス板（厚さ１
ｍｍ）をスクライビングした時の穴径に対するピッチの
割合と割断面の面粗さの関係を示したグラフが図２であ
る。スクライビングの穴径をスケール付光学顕微鏡で測
定し、穴ピッチが穴径以上になるよう（数１）からパル
ス周波数ｆと送り速度ｖを決め、ソーダ石灰ガラスのス
クライビングを行えば、割断面の面粗さはピッチが穴径
以下の場合に比べ図２に示すように向上する。また、そ
れ以上に穴ピッチを大きくした場合、面粗さはそれほど
変わらない。上述したレーザ加工装置でソーダ石灰ガラ
ス板（厚さ１ｍｍ）をスクライビングした時（穴の深さ
０．２〜０．３ｍｍ）の穴径に対するピッチの割合と単
位長さ当たりの割断に要する力の関係を示したグラフが
図３である。スクライビングの穴ピッチが穴径の１０倍
以下になるよう（数１）からパルス周波数ｆと送り速度
ｖを決め、ソーダ石灰ガラスのスクライビングを行え
ば、割断に要する力は図３に示すように減少する。上述
したレーザ加工装置でソーダ石灰ガラス板（厚さ１ｍ
ｍ）をスクライビングした時のスクライビング深さと割
断面の面粗さの関係を示したグラフが図４である。ま
た、１パルスのＯＮ時間とスクライビング深さの関係を
示したグラフが図５である。１パルスのＯＮ時間ｔ（ｍ
ｓｅｃ）は、パルス周波数をｆ（Ｈｚ）、Ｄｕｔｙをｄ
（％）として（数２）で表される。
ｍｍ）をスクライビングした時の穴径に対するピッチの
割合と割断面の面粗さの関係を示したグラフが図２であ
る。スクライビングの穴径をスケール付光学顕微鏡で測
定し、穴ピッチが穴径以上になるよう（数１）からパル
ス周波数ｆと送り速度ｖを決め、ソーダ石灰ガラスのス
クライビングを行えば、割断面の面粗さはピッチが穴径
以下の場合に比べ図２に示すように向上する。また、そ
れ以上に穴ピッチを大きくした場合、面粗さはそれほど
変わらない。上述したレーザ加工装置でソーダ石灰ガラ
ス板（厚さ１ｍｍ）をスクライビングした時（穴の深さ
０．２〜０．３ｍｍ）の穴径に対するピッチの割合と単
位長さ当たりの割断に要する力の関係を示したグラフが
図３である。スクライビングの穴ピッチが穴径の１０倍
以下になるよう（数１）からパルス周波数ｆと送り速度
ｖを決め、ソーダ石灰ガラスのスクライビングを行え
ば、割断に要する力は図３に示すように減少する。上述
したレーザ加工装置でソーダ石灰ガラス板（厚さ１ｍ
ｍ）をスクライビングした時のスクライビング深さと割
断面の面粗さの関係を示したグラフが図４である。ま
た、１パルスのＯＮ時間とスクライビング深さの関係を
示したグラフが図５である。１パルスのＯＮ時間ｔ（ｍ
ｓｅｃ）は、パルス周波数をｆ（Ｈｚ）、Ｄｕｔｙをｄ
（％）として（数２）で表される。
【数２】 ｔ＝１０ｄ／ｆ この（数２）からパルス周波数ｆとＤｕｔｙ ｄを決め
て１パルスのＯＮ時間ｔを定め、ソーダ石灰ガラスのス
クライビングを行い、スクライビング深さをガラス切り
で傷をつけた場合の傷深さとほぼ同じにした。この時の
割断面の面粗さは、スクライビングで貫通させた場合に
比べて図４に示すように向上した。上述したレーザ加工
装置でソーダ石灰ガラス板（厚さ１ｍｍ）をスクライビ
ングした時のレーザのピーク出力とスクライビング深さ
の関係を示したグラフが図６である。炭酸ガスレーザ発
振器の放電電流の調整によりピーク出力を調整し、ソー
ダ石灰ガラスのスクライビングを行った際、割断面の面
粗さは図６に示すように向上した。
て１パルスのＯＮ時間ｔを定め、ソーダ石灰ガラスのス
クライビングを行い、スクライビング深さをガラス切り
で傷をつけた場合の傷深さとほぼ同じにした。この時の
割断面の面粗さは、スクライビングで貫通させた場合に
比べて図４に示すように向上した。上述したレーザ加工
装置でソーダ石灰ガラス板（厚さ１ｍｍ）をスクライビ
ングした時のレーザのピーク出力とスクライビング深さ
の関係を示したグラフが図６である。炭酸ガスレーザ発
振器の放電電流の調整によりピーク出力を調整し、ソー
ダ石灰ガラスのスクライビングを行った際、割断面の面
粗さは図６に示すように向上した。
【発明の効果】以上のように、本発明のソーダガラスの
レーザ割断工法ではスクライビングの穴ピッチを調整す
ることで、割断面の面粗さが良く、かつ割断力の少ない
安定した割断が可能となる。
レーザ割断工法ではスクライビングの穴ピッチを調整す
ることで、割断面の面粗さが良く、かつ割断力の少ない
安定した割断が可能となる。
【図１】レーザ加工装置の全体図
【図２】スクライビングの穴ピッチと割断面の面粗さの
関係を示す図
関係を示す図
【図３】スクライビングの穴ピッチと割断に要する力の
関係を示す図
関係を示す図
【図４】スクライビングの深さと割断面の面粗さの関係
を示す図
を示す図
【図５】１パルスのＯＮ時間とスクライビング深さの関
係を示す図
係を示す図
【図６】レーザのピーク出力とスクライビング深さの関
係を示す図
係を示す図
１ レーザ発振器 ２ 外部光学系ユニット ３ 加工用トーチ ４ アシストガス ５ ソーダガラス板 ６ 加工用テーブル ７ 数値制御（ＮＣ）装置
Claims (2)
- 【請求項１】 レーザによるソーダガラスの割断におい
て、レーザをパルス発振させてスクライビングするとと
もに穴のピッチを穴径以上に調節し、割断したソーダガ
ラスのレーザ割断工法。 - 【請求項２】 レーザによるソーダガラスの割断におい
て、レーザのパルス発振によりスクライビングするとと
もに穴のピッチを穴径の１０倍以下に調節し、割断した
ソーダガラスのレーザ割断工法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5162148A JP2962105B2 (ja) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | ソーダガラスのレーザ割断工法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5162148A JP2962105B2 (ja) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | ソーダガラスのレーザ割断工法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0716769A JPH0716769A (ja) | 1995-01-20 |
| JP2962105B2 true JP2962105B2 (ja) | 1999-10-12 |
Family
ID=15748955
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5162148A Expired - Lifetime JP2962105B2 (ja) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | ソーダガラスのレーザ割断工法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2962105B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102319958A (zh) * | 2011-08-19 | 2012-01-18 | 南京理工大学 | 脆性材料脉冲激光切割方法 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10030388A1 (de) * | 2000-06-21 | 2002-01-03 | Schott Glas | Verfahren zur Herstellung von Glassubstraten für elektronische Speichermedien |
| JP2008229716A (ja) * | 2007-03-23 | 2008-10-02 | Toray Eng Co Ltd | レーザスクライブ方法および装置およびこの方法または装置を用いて割断した割断基板 |
| CN101462822B (zh) | 2007-12-21 | 2012-08-29 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 具有通孔的脆性非金属工件及其加工方法 |
| JP5258024B2 (ja) * | 2008-03-31 | 2013-08-07 | 住友ベークライト株式会社 | レーザ切断方法および被切断物 |
| EP3023397A1 (de) * | 2014-11-24 | 2016-05-25 | Manz AG | Verfahren zum Abtrennen eines Teils eines spröden Materials |
-
1993
- 1993-06-30 JP JP5162148A patent/JP2962105B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102319958A (zh) * | 2011-08-19 | 2012-01-18 | 南京理工大学 | 脆性材料脉冲激光切割方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0716769A (ja) | 1995-01-20 |
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