JP3077462B2 - ガラスの切断方法 - Google Patents
ガラスの切断方法Info
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- JP3077462B2 JP3077462B2 JP05217295A JP21729593A JP3077462B2 JP 3077462 B2 JP3077462 B2 JP 3077462B2 JP 05217295 A JP05217295 A JP 05217295A JP 21729593 A JP21729593 A JP 21729593A JP 3077462 B2 JP3077462 B2 JP 3077462B2
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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
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はガラス板、ガラス管、ガ
ラス棒などのガラス部材を炭酸ガスレーザ光（以下、Ｃ
Ｏ2 レーザ光という）の照射により垂直性良く切断加工
するガラスの切断方法に関するものである。
ラス棒などのガラス部材を炭酸ガスレーザ光（以下、Ｃ
Ｏ2 レーザ光という）の照射により垂直性良く切断加工
するガラスの切断方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ガラス導波路を用いた導波路型光部品の
研究開発が活発化してきた。この光部品を実用化する上
では、導波路端面に光ファイバを接続する技術が必須と
なる。この接続を低損失で実現するためには、導波路の
端面を垂直性良く、かつ鏡面状態に研磨しておくことが
基本条件である。
研究開発が活発化してきた。この光部品を実用化する上
では、導波路端面に光ファイバを接続する技術が必須と
なる。この接続を低損失で実現するためには、導波路の
端面を垂直性良く、かつ鏡面状態に研磨しておくことが
基本条件である。
【０００３】導波路端面を垂直性良く、かつ鏡面状態に
研磨する方法として、ダイシング、研磨工程を用いる従
来の工程に対して、本発明者はＣＯ2 レーザ光を照射す
ることにより、切断と研磨とを一度に実現する方法を提
案した（特願平４−２０１５２０号）。これは図８に示
すように、切断しようとするガラス基板１の表面上にＣ
Ｏ2 レーザ光２を集光して照射し、光エネルギーにより
ガラス基板１を１−１と１−２に切断する方法である。
切断に際しては、ガラス基板かＣＯ2 レーザ光のいずれ
かを切断方向に移動させて切断する。ここで、ＣＯ2 レ
ーザ光２はガラス基板表面に垂直方向、すなわち光軸Ａ
−Ａ’に沿って照射される（α1 ＝α2＝９０°）。
研磨する方法として、ダイシング、研磨工程を用いる従
来の工程に対して、本発明者はＣＯ2 レーザ光を照射す
ることにより、切断と研磨とを一度に実現する方法を提
案した（特願平４−２０１５２０号）。これは図８に示
すように、切断しようとするガラス基板１の表面上にＣ
Ｏ2 レーザ光２を集光して照射し、光エネルギーにより
ガラス基板１を１−１と１−２に切断する方法である。
切断に際しては、ガラス基板かＣＯ2 レーザ光のいずれ
かを切断方向に移動させて切断する。ここで、ＣＯ2 レ
ーザ光２はガラス基板表面に垂直方向、すなわち光軸Ａ
−Ａ’に沿って照射される（α1 ＝α2＝９０°）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たＣＯ2 レーザ光による切断方法では、切断されたガラ
ス基板１−１と１−２の端面は図示したように、入射側
のエッジ角θ1 とθ2 は９３°から９４°の値となり、
逆に出射側のエッジ角θ3 とθ4 は８６°から８７°の
値となる。つまり、垂直に切断されず、テーパ状に切断
されることがわかった。図９に実際の導波路（厚み１m
m、移動速度０．７３mm／sec ）の切断端面図を示す。
たＣＯ2 レーザ光による切断方法では、切断されたガラ
ス基板１−１と１−２の端面は図示したように、入射側
のエッジ角θ1 とθ2 は９３°から９４°の値となり、
逆に出射側のエッジ角θ3 とθ4 は８６°から８７°の
値となる。つまり、垂直に切断されず、テーパ状に切断
されることがわかった。図９に実際の導波路（厚み１m
m、移動速度０．７３mm／sec ）の切断端面図を示す。
【０００５】これは、ＣＯ2 レーザ光２のガラス基板表
面におけるビームスポット径が１００μm φ近くもあ
り、しかもこのスポット径内の光パワ分布がガウス分布
しているために生ずることがわかった。これを防ぐに
は、ビームスポット径を小さくするか、ＣＯ2 レーザ光
２をガラス基板上に集光させるレンズの焦点距離を長く
する等の対策が必要であった。しかし、上記対策を実現
するためには、極めて高価な設備を必要とすることがわ
かった。
面におけるビームスポット径が１００μm φ近くもあ
り、しかもこのスポット径内の光パワ分布がガウス分布
しているために生ずることがわかった。これを防ぐに
は、ビームスポット径を小さくするか、ＣＯ2 レーザ光
２をガラス基板上に集光させるレンズの焦点距離を長く
する等の対策が必要であった。しかし、上記対策を実現
するためには、極めて高価な設備を必要とすることがわ
かった。
【０００６】そこで、本発明の目的は、前記した従来技
術の問題点を解消し、垂直性よく鏡面状態に切断加工す
るガラスの切断方法を提供することにある。
術の問題点を解消し、垂直性よく鏡面状態に切断加工す
るガラスの切断方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】第１の発明は、ガラス部
材にＣＯ2 レーザ光を照射し、ＣＯ2 レーザ光をガラス
部材に対し相対移動させてガラス部材を切断加工する際
に、ＣＯ2 レーザ光の光軸に対するガラス部材の表面角
度が９１°から１００°の範囲になるように、ガラス部
材を傾斜設定してガラス部材を切断する方法である。表
面角度を９１°から１００°の範囲としたのは、この範
囲内に設定すると、少なくとも片方側の切断されたガラ
ス基板がほぼ垂直に切断されるからである。
材にＣＯ2 レーザ光を照射し、ＣＯ2 レーザ光をガラス
部材に対し相対移動させてガラス部材を切断加工する際
に、ＣＯ2 レーザ光の光軸に対するガラス部材の表面角
度が９１°から１００°の範囲になるように、ガラス部
材を傾斜設定してガラス部材を切断する方法である。表
面角度を９１°から１００°の範囲としたのは、この範
囲内に設定すると、少なくとも片方側の切断されたガラ
ス基板がほぼ垂直に切断されるからである。
【０００８】第２の発明は、第１の発明において、ＣＯ
2 レーザ光の焦点位置にガラス部材の表面が設定される
ようにしてガラス部材を切断する方法である。
2 レーザ光の焦点位置にガラス部材の表面が設定される
ようにしてガラス部材を切断する方法である。
【０００９】第３の発明は、第１から第２の発明におい
て、ＣＯ2 レーザ光を筒内を伝搬させ、その伝搬方向に
沿ってＣＯ2 レーザ光の外周からガスを流しながらガラ
ス部材を切断する方法である。
て、ＣＯ2 レーザ光を筒内を伝搬させ、その伝搬方向に
沿ってＣＯ2 レーザ光の外周からガスを流しながらガラ
ス部材を切断する方法である。
【００１０】第４の発明は、第１から第３の発明におい
て、ガラス部材の表面上にダミー用のガラス材を重ね、
ダミー用ガラス材の上からＣＯ2 レーザ光を照射してガ
ラス部材を切断する方法である。
て、ガラス部材の表面上にダミー用のガラス材を重ね、
ダミー用ガラス材の上からＣＯ2 レーザ光を照射してガ
ラス部材を切断する方法である。
【００１１】第５の発明は、第１から第４の発明におい
て、ガラス部材、またはダミー用のガラス材およびガラ
ス部材が分離されて吹き飛ばないように固定した状態で
ガラス部材、またはダミー用ガラス材およびガラス部材
を切断する方法である。
て、ガラス部材、またはダミー用のガラス材およびガラ
ス部材が分離されて吹き飛ばないように固定した状態で
ガラス部材、またはダミー用ガラス材およびガラス部材
を切断する方法である。
【００１２】第６の発明は、第４から第５の発明におい
て、ダミー用のガラス材にギャップを形成し、このギャ
ップに沿ってＣＯ2 レーザ光を照射するようにしたガラ
スの切断方法である。
て、ダミー用のガラス材にギャップを形成し、このギャ
ップに沿ってＣＯ2 レーザ光を照射するようにしたガラ
スの切断方法である。
【００１３】第７の発明は、第６の発明において、ギャ
ップの端面にＣＯ2 レーザ光を反射させる反射膜が形成
されているガラス部材の切断方法である。
ップの端面にＣＯ2 レーザ光を反射させる反射膜が形成
されているガラス部材の切断方法である。
【００１４】第８の発明は、第１から第７の発明におい
て、ガラス部材としてガラス板、ガラス管、ガラス棒を
用いたガラス部材の切断方法である。
て、ガラス部材としてガラス板、ガラス管、ガラス棒を
用いたガラス部材の切断方法である。
【００１５】第９の発明は、第８の発明において、ガラ
ス管およびガラス棒を切断する際にはガラス管またはガ
ラス棒の軸を中心として回転させながら切断する方法で
ある。
ス管およびガラス棒を切断する際にはガラス管またはガ
ラス棒の軸を中心として回転させながら切断する方法で
ある。
【００１６】
【００１７】
【作用】第１の発明によれば、ＣＯ2 レーザ光を用いる
ため鏡面状態で切断することができる。また、ガラス部
材を光軸に対して傾けるので、ガラス部材の少なくとも
片方側の端面は垂直に切断され、反対側の端面は斜めに
切断される。通常、切断して有効に使うガラス部材は片
方側のみであるので、その端面が垂直性良く切断されて
いればよい。反対側のガラス部材は、通常の場合、不要
であるので、垂直性良く切断されていなくてもよい。な
お、この反対側のガラス部材の端面も垂直性を希望する
場合には、この反対側のガラス部材を再度傾斜設定して
垂直に切断すればよい。
ため鏡面状態で切断することができる。また、ガラス部
材を光軸に対して傾けるので、ガラス部材の少なくとも
片方側の端面は垂直に切断され、反対側の端面は斜めに
切断される。通常、切断して有効に使うガラス部材は片
方側のみであるので、その端面が垂直性良く切断されて
いればよい。反対側のガラス部材は、通常の場合、不要
であるので、垂直性良く切断されていなくてもよい。な
お、この反対側のガラス部材の端面も垂直性を希望する
場合には、この反対側のガラス部材を再度傾斜設定して
垂直に切断すればよい。
【００１８】このように片方側の端面のみが垂直に切断
されるのは、次の理由による。ガラス部材をＣＯ2 レー
ザ光の光軸に対して直角に設定して切断すると、図８に
示すようにエッジ角θ1 およびθ2 が９０°＋ψ（ψ＝
３〜４°）になることから、このψを見込んで図１に示
すようにガラス部材の表面のＣＯ2 レーザ光軸に対する
角度を９０°＋α（α2 〓４）に傾斜設定すれば、θ1
はほぼ９０°になり、θ2 は（９０°＋ψ）以上の値に
なる。
されるのは、次の理由による。ガラス部材をＣＯ2 レー
ザ光の光軸に対して直角に設定して切断すると、図８に
示すようにエッジ角θ1 およびθ2 が９０°＋ψ（ψ＝
３〜４°）になることから、このψを見込んで図１に示
すようにガラス部材の表面のＣＯ2 レーザ光軸に対する
角度を９０°＋α（α2 〓４）に傾斜設定すれば、θ1
はほぼ９０°になり、θ2 は（９０°＋ψ）以上の値に
なる。
【００１９】第２の発明によれば、ＣＯ2 レーザ光の焦
点位置にガラス部材の表面が来るように設定することに
より、θ1 とθ2 は９０°に近付けることができる。す
なわち、図１０に示す本発明者による実験結果から明ら
かなように、ガラス部材がＣＯ2 レーザ光の焦点位置か
ら外れるにしたがって垂直性が劣化し、特に焦点位置よ
りも短い所（マイナス側）にガラス部材を設置する程、
垂直性の劣化の度合が大きいことがわかった。
点位置にガラス部材の表面が来るように設定することに
より、θ1 とθ2 は９０°に近付けることができる。す
なわち、図１０に示す本発明者による実験結果から明ら
かなように、ガラス部材がＣＯ2 レーザ光の焦点位置か
ら外れるにしたがって垂直性が劣化し、特に焦点位置よ
りも短い所（マイナス側）にガラス部材を設置する程、
垂直性の劣化の度合が大きいことがわかった。
【００２０】第３の発明によれば、ＣＯ2 レーザ光を筒
内を伝搬させ、その伝搬方向に沿ってＣＯ2 レーザ光の
外周からガスを流しながら切断することにより、ＣＯ2
レーザ光が外部のじょう乱によって変動するのを抑圧す
ることができる。またガラス部材の表面を常にクリーン
な雰囲気に保って切断することができる。さらに切断時
に蒸発して飛散するガラス微粉末がガラス部材やレン
ズ、ミラー、などに付着するのを抑えることができる。
内を伝搬させ、その伝搬方向に沿ってＣＯ2 レーザ光の
外周からガスを流しながら切断することにより、ＣＯ2
レーザ光が外部のじょう乱によって変動するのを抑圧す
ることができる。またガラス部材の表面を常にクリーン
な雰囲気に保って切断することができる。さらに切断時
に蒸発して飛散するガラス微粉末がガラス部材やレン
ズ、ミラー、などに付着するのを抑えることができる。
【００２１】第４の発明によれば、切断しようとするガ
ラス部材の表面上にダミー用のガラス材をおいた状態で
ＣＯ2 レーザ光を照射することにより、切断したガラス
部材端面の上方エッジ部が円くなるのを抑えることがで
きる。
ラス部材の表面上にダミー用のガラス材をおいた状態で
ＣＯ2 レーザ光を照射することにより、切断したガラス
部材端面の上方エッジ部が円くなるのを抑えることがで
きる。
【００２２】第５の切断方法は、ガスを吹きつけながら
切断するので、切断時に２つのガラス片に分離して吹き
飛ばされる。そこで切断用のガラス部材または、ダミー
用のガラス部材および切断用のガラス部材を固定した状
態で切断する。固定して切断することにより、ガラス片
が吹き飛ばされることがなく、しかも切断した端面をよ
り鏡面状態にすることができる。また、ダミー用ガラス
部材のエッジ部は、切断用ガラス部材に代って、照射時
間が長くなり、蒸発によるガラス微粉末の飛散等により
ダレを生じるため、切断用ガラス部材のダレを抑えるこ
とができる。
切断するので、切断時に２つのガラス片に分離して吹き
飛ばされる。そこで切断用のガラス部材または、ダミー
用のガラス部材および切断用のガラス部材を固定した状
態で切断する。固定して切断することにより、ガラス片
が吹き飛ばされることがなく、しかも切断した端面をよ
り鏡面状態にすることができる。また、ダミー用ガラス
部材のエッジ部は、切断用ガラス部材に代って、照射時
間が長くなり、蒸発によるガラス微粉末の飛散等により
ダレを生じるため、切断用ガラス部材のダレを抑えるこ
とができる。
【００２３】第６の発明のように、ダミー用のガラス材
にギャップを設け、そのギャップに沿ってＣＯ2 レーザ
光を照射するようにして切断すれば、ギャップは切断用
ガラス部材の切断端面のダレを抑えると共に、ギャップ
が切断用ガイドとして作用するので、高寸法精度の切断
ができる。
にギャップを設け、そのギャップに沿ってＣＯ2 レーザ
光を照射するようにして切断すれば、ギャップは切断用
ガラス部材の切断端面のダレを抑えると共に、ギャップ
が切断用ガイドとして作用するので、高寸法精度の切断
ができる。
【００２４】第７の発明のように、上記ギャップの端面
にＣＯ2 レーザ光を反射させる反射膜を形成しておくこ
とにより、ＣＯ2 レーザ光を切断部に集光させることが
でき、光エネルギーのより高い集中作用により短時間、
かつビームスポット径よりも小スポット径で切断するこ
とができる。
にＣＯ2 レーザ光を反射させる反射膜を形成しておくこ
とにより、ＣＯ2 レーザ光を切断部に集光させることが
でき、光エネルギーのより高い集中作用により短時間、
かつビームスポット径よりも小スポット径で切断するこ
とができる。
【００２５】本発明の切断方法は、第８の発明のよう
に、ガラス板（平板、並板、等）、ガラス管、ガラス棒
を切断することができる。
に、ガラス板（平板、並板、等）、ガラス管、ガラス棒
を切断することができる。
【００２６】第９の発明のように、ガラス管あるいはガ
ラス棒を切断する際には、ガラス管あるいはガラス棒の
軸を中心として回転させながら切断すれば、より均一な
切断端面を得ることができる。特に、大口径のガラス棒
とか、肉厚のガラス管を切断する際にはこの方法は有効
である。
ラス棒を切断する際には、ガラス管あるいはガラス棒の
軸を中心として回転させながら切断すれば、より均一な
切断端面を得ることができる。特に、大口径のガラス棒
とか、肉厚のガラス管を切断する際にはこの方法は有効
である。
【００２７】
【００２８】
【実施例】図１に本発明のガラスの切断方法の第１実施
例を示す。この例では、ガラス部材として、厚さがＴ
（Ｔ＝０．２mm〜１０数mm）のガラス基板１を切断する
場合を示している。ガラス基板１には、石英系ガラス
（石英ガラス、高珪酸ガラスなど）、多成分系ガラス
（ホウケイ酸ガラス、鉛ガラス、リン酸系ガラス、フッ
化物系ガラスなど）などを用いることができる。
例を示す。この例では、ガラス部材として、厚さがＴ
（Ｔ＝０．２mm〜１０数mm）のガラス基板１を切断する
場合を示している。ガラス基板１には、石英系ガラス
（石英ガラス、高珪酸ガラスなど）、多成分系ガラス
（ホウケイ酸ガラス、鉛ガラス、リン酸系ガラス、フッ
化物系ガラスなど）などを用いることができる。
【００２９】ＣＯ2 レーザ光２の光軸Ａ−Ａ’に対し
て、ガラス基板１の表面角度はα2 ＝９０°＋ψ（ある
いはα1 ＝９０°−ψ）のように、斜めに傾けられて設
置されていることが特徴である。逆の言い方をすれば、
ガラス基板１の表面に対して斜めにＣＯ2 レーザ光２が
照射される構成になっている。ここで、ＣＯ2 レーザ光
２は光軸Ａ−Ａ’方向に沿って伝搬し、ガラス基板１の
表面上に焦点を結ぶように設定される。
て、ガラス基板１の表面角度はα2 ＝９０°＋ψ（ある
いはα1 ＝９０°−ψ）のように、斜めに傾けられて設
置されていることが特徴である。逆の言い方をすれば、
ガラス基板１の表面に対して斜めにＣＯ2 レーザ光２が
照射される構成になっている。ここで、ＣＯ2 レーザ光
２は光軸Ａ−Ａ’方向に沿って伝搬し、ガラス基板１の
表面上に焦点を結ぶように設定される。
【００３０】ところで、ＣＯ2 レーザ光２はガラス基板
１の表面上では、ある径（１００μm 前後）のビームス
ポット径をもっているために、図９で既に説明したよう
に、ガラス基板１の深さ方向にテーパ状の穴をあける。
ところが、ガラス基板１の表面を水平面からψだけ斜め
に傾けておくと、切断されたガラス基板１−２側の端面
のエッジ角度θ1 とθ3 はほぼ９０°となる。それに対
して他方の切断されたガラス基板１−１の端面のエッジ
角度θ2 は（９３°＋ψ）〜（９４°＋ψ）となり、θ
4 は逆に（８７°−ψ）〜（８６°−ψ）となる。ψは
本発明者の種々の実験結果から３°〜４°の値をとる。
１の表面上では、ある径（１００μm 前後）のビームス
ポット径をもっているために、図９で既に説明したよう
に、ガラス基板１の深さ方向にテーパ状の穴をあける。
ところが、ガラス基板１の表面を水平面からψだけ斜め
に傾けておくと、切断されたガラス基板１−２側の端面
のエッジ角度θ1 とθ3 はほぼ９０°となる。それに対
して他方の切断されたガラス基板１−１の端面のエッジ
角度θ2 は（９３°＋ψ）〜（９４°＋ψ）となり、θ
4 は逆に（８７°−ψ）〜（８６°−ψ）となる。ψは
本発明者の種々の実験結果から３°〜４°の値をとる。
【００３１】ここで、切断された片方側のガラス基板１
−２が必要とする基板であり、反対側のガラス基板１−
１は不要な基板として処分する。不要な基板１−１の面
積を十分に小さくなるように設定して切断すれば、処分
して捨ててもそれ程のコスト高にはならない。このよう
に、必要とする側のガラス基板端面を垂直性良く切断す
ることができる。
−２が必要とする基板であり、反対側のガラス基板１−
１は不要な基板として処分する。不要な基板１−１の面
積を十分に小さくなるように設定して切断すれば、処分
して捨ててもそれ程のコスト高にはならない。このよう
に、必要とする側のガラス基板端面を垂直性良く切断す
ることができる。
【００３２】具体的な実施例として、ＣＯ2 レーザ光２
は波長１０．６４μm 、パワー７０Ｗに選んだ。そして
ガラス基板１として、厚さＴが１mm、直径３インチの石
英ガラス基板を用いた。ψを３°に定め、ガラス基板１
を０．７３mm／sec で移動し、直径３インチの基板を半
分に切断した。その結果、切断されたガラス基板のう
ち、１−２側のθ1 とθ3 は、ほぼ９０°であった。θ
2 は９６度、θ4 は８４°であった。またガラス基板１
を２．２mm／sec の速度で移動して同様に切断実験を行
ったところ、、θ1 とθ3 は、ほぼ９０°に切断され
た。また切断された切断面３−１と３−２はいずれの実
験でも鏡面状態に加工されていた。
は波長１０．６４μm 、パワー７０Ｗに選んだ。そして
ガラス基板１として、厚さＴが１mm、直径３インチの石
英ガラス基板を用いた。ψを３°に定め、ガラス基板１
を０．７３mm／sec で移動し、直径３インチの基板を半
分に切断した。その結果、切断されたガラス基板のう
ち、１−２側のθ1 とθ3 は、ほぼ９０°であった。θ
2 は９６度、θ4 は８４°であった。またガラス基板１
を２．２mm／sec の速度で移動して同様に切断実験を行
ったところ、、θ1 とθ3 は、ほぼ９０°に切断され
た。また切断された切断面３−１と３−２はいずれの実
験でも鏡面状態に加工されていた。
【００３３】次に、ガラス基板１として、多成分系ガラ
ス（コーニングガラス社製の７７４０ガラス、直径３イ
ンチ、厚さ１mm）を用い、同様の方法により切断実験を
行った。この場合にも切断されたガラス基板１−２は垂
直性良く、かつ鏡面に加工されていた。しかも、ガラス
基板の切断速度は石英ガラス基板の場合に比し、１．６
倍から２倍程度早い速度で切断することができた。さら
に、ガラス基板１の厚みが１０mm程度の場合でも、切断
速度は若干遅くなるものの、垂直性良く鏡面状態に切断
加工することができた。
ス（コーニングガラス社製の７７４０ガラス、直径３イ
ンチ、厚さ１mm）を用い、同様の方法により切断実験を
行った。この場合にも切断されたガラス基板１−２は垂
直性良く、かつ鏡面に加工されていた。しかも、ガラス
基板の切断速度は石英ガラス基板の場合に比し、１．６
倍から２倍程度早い速度で切断することができた。さら
に、ガラス基板１の厚みが１０mm程度の場合でも、切断
速度は若干遅くなるものの、垂直性良く鏡面状態に切断
加工することができた。
【００３４】なお、ＣＯ2 レーザ光２の発振波長が、１
０．１９μm 、９．５４μm 、９．２８μm のように短
くなっても切断することはできたが、発振波長が短くな
る程、鏡面状態が少しずつ悪くなることもわかった。ま
た、ガラス基板１の厚さがより厚いものを切断するのに
は、ＣＯ2 レーザ光２をガラス基板１の表面上に集光さ
せるためのレンズの焦点距離が長いもの、例えば、焦点
距離２５mm、６３．５mmを用いた方が好ましかった。
０．１９μm 、９．５４μm 、９．２８μm のように短
くなっても切断することはできたが、発振波長が短くな
る程、鏡面状態が少しずつ悪くなることもわかった。ま
た、ガラス基板１の厚さがより厚いものを切断するのに
は、ＣＯ2 レーザ光２をガラス基板１の表面上に集光さ
せるためのレンズの焦点距離が長いもの、例えば、焦点
距離２５mm、６３．５mmを用いた方が好ましかった。
【００３５】図２は上述した第１実施例の方法を実現す
るためのガラス切断装置の実施例を示したものであり、
レーザ発生装置と照射ヘッド（固定系）が固定され、ガ
ラス基板（可動系）が移動するようになっている。
るためのガラス切断装置の実施例を示したものであり、
レーザ発生装置と照射ヘッド（固定系）が固定され、ガ
ラス基板（可動系）が移動するようになっている。
【００３６】まず、可動系に付いて説明する。切断用ガ
ラス基板１は真空排気装置付きベース１０上に固定され
ている。このベース１０のガラス基板１を固定する面に
は、真空吸着用の穴（図示省略）が多数設けられてお
り、この穴を通してガラス基板１をベース１０上に真空
吸着により固定するようになっている。これら真空排気
装置、真空吸着用穴からベース１０に切断用ガラス基板
１を固定する固定手段が構成される。
ラス基板１は真空排気装置付きベース１０上に固定され
ている。このベース１０のガラス基板１を固定する面に
は、真空吸着用の穴（図示省略）が多数設けられてお
り、この穴を通してガラス基板１をベース１０上に真空
吸着により固定するようになっている。これら真空排気
装置、真空吸着用穴からベース１０に切断用ガラス基板
１を固定する固定手段が構成される。
【００３７】また、ガラス基板１に傾きψを持たせるよ
うに、ベース１０に角度β調節用の微動機構（図示省
略）も設けられている。図２では便宜的にベース１０の
表面そのものに角度ψを持たせて角度が固定となる場合
を示してある。さらに、ベース１０には、ガラス基板１
を所望の速度でＸ方向、およびＹ方向に移動できる機構
（図示省略）も備っている。また、ＣＯ2 レーザ光２を
ガラス基板１の表面上に焦点を結ばせるようにＺ軸方向
への微動機構（図示省略）も有している。そして、ＣＯ
2 レーザ光がガラス基板１を貫通してベース１０上で反
射しないように、ＣＯ2 レーザ光の直下のベース１０に
はＣＯ2 レーザ光貫通用溝部１１が設けられている。
うに、ベース１０に角度β調節用の微動機構（図示省
略）も設けられている。図２では便宜的にベース１０の
表面そのものに角度ψを持たせて角度が固定となる場合
を示してある。さらに、ベース１０には、ガラス基板１
を所望の速度でＸ方向、およびＹ方向に移動できる機構
（図示省略）も備っている。また、ＣＯ2 レーザ光２を
ガラス基板１の表面上に焦点を結ばせるようにＺ軸方向
への微動機構（図示省略）も有している。そして、ＣＯ
2 レーザ光がガラス基板１を貫通してベース１０上で反
射しないように、ＣＯ2 レーザ光の直下のベース１０に
はＣＯ2 レーザ光貫通用溝部１１が設けられている。
【００３８】次にレーザ光を照射する固定系について説
明する。レーザ発生装置を構成するＣＯ2 レーザ４の出
力側に、ＣＯ2 レーザ４から発生するＣＯ2 レーザ光を
導いてガラス基板１上に照射する照射ヘッドＨが接続さ
れている。照射ヘッドＨは、ＣＯ2 レーザ光を下方にガ
イドするために折り曲げた筒６と、そのコーナ部にミラ
ー５と、出射側に集光レンズ７を備える。ＣＯ2 レーザ
４からの光はミラー５、レンズ７を通して集光される。
ここでＣＯ2 レーザ光２は筒６内を伝搬することによ
り、常にクリーンな雰囲気に保たれ、外部のじょう乱に
対して変動しないようにガードされている。
明する。レーザ発生装置を構成するＣＯ2 レーザ４の出
力側に、ＣＯ2 レーザ４から発生するＣＯ2 レーザ光を
導いてガラス基板１上に照射する照射ヘッドＨが接続さ
れている。照射ヘッドＨは、ＣＯ2 レーザ光を下方にガ
イドするために折り曲げた筒６と、そのコーナ部にミラ
ー５と、出射側に集光レンズ７を備える。ＣＯ2 レーザ
４からの光はミラー５、レンズ７を通して集光される。
ここでＣＯ2 レーザ光２は筒６内を伝搬することによ
り、常にクリーンな雰囲気に保たれ、外部のじょう乱に
対して変動しないようにガードされている。
【００３９】また、照射ヘッドＨの出射口近傍の外周
に、ＣＯ2 レーザ光の伝搬方向に沿ってＣＯ2 レーザ光
の外周からガスを導入して出射口から噴出するガス導入
口Ｍが設けてある。このように、ＣＯ2 レーザ光の伝搬
方向に沿ってその外周からガスが矢印８−１方向から矢
印８−２方向へ流れるようにすることによって、同様に
クリーンな雰囲気に保ち、外部のじょう乱による変動を
抑圧し、さらに、噴出ガスにより切断時に蒸発して飛散
したガラス微粉末が光学系に付着して光学特性を劣化さ
せないようにするようになっている。
に、ＣＯ2 レーザ光の伝搬方向に沿ってＣＯ2 レーザ光
の外周からガスを導入して出射口から噴出するガス導入
口Ｍが設けてある。このように、ＣＯ2 レーザ光の伝搬
方向に沿ってその外周からガスが矢印８−１方向から矢
印８−２方向へ流れるようにすることによって、同様に
クリーンな雰囲気に保ち、外部のじょう乱による変動を
抑圧し、さらに、噴出ガスにより切断時に蒸発して飛散
したガラス微粉末が光学系に付着して光学特性を劣化さ
せないようにするようになっている。
【００４０】図３は本発明のガラス基板切断方法の第２
の実施例を示したものである。これは、切断用ガラス基
板１の上面にダミー用ガラス板１２を重ね、そのダミー
用ガラス板１２の上からＣＯ2 レーザ光２を照射し、ダ
ミー用ガラス１２と切断用ガラス基板１を併せて切断す
る方法である。このダミー用ガラス板１２を用いる理由
は、図１の場合には、切断されたガラス基板１−１と１
−２の表面付近のエッジ４−１と４−２がダレを生じ、
丸味を帯びることがあったが、これを改善するために用
いる。
の実施例を示したものである。これは、切断用ガラス基
板１の上面にダミー用ガラス板１２を重ね、そのダミー
用ガラス板１２の上からＣＯ2 レーザ光２を照射し、ダ
ミー用ガラス１２と切断用ガラス基板１を併せて切断す
る方法である。このダミー用ガラス板１２を用いる理由
は、図１の場合には、切断されたガラス基板１−１と１
−２の表面付近のエッジ４−１と４−２がダレを生じ、
丸味を帯びることがあったが、これを改善するために用
いる。
【００４１】ダミー用ガラス板１２を切断用ガラス基板
１上に重ねておくと、切断されたダミー用ガラス板１２
−１と１２−２のエッジ部は丸味を帯びてダレ１３−
１、１３−２を生ずるが、切断用のガラス基板１−２と
１−２のエッジのダレはまったく生じないことがわかっ
た。
１上に重ねておくと、切断されたダミー用ガラス板１２
−１と１２−２のエッジ部は丸味を帯びてダレ１３−
１、１３−２を生ずるが、切断用のガラス基板１−２と
１−２のエッジのダレはまったく生じないことがわかっ
た。
【００４２】ここで、ダミー用ガラス板１２としては、
前述した材料、すなわち、石英系及び多成分系ガラスな
どを用いることができる。また、このダミー用ガラス板
１２の厚みは十分に薄くてもよく、０．１mm〜数mmでよ
い。
前述した材料、すなわち、石英系及び多成分系ガラスな
どを用いることができる。また、このダミー用ガラス板
１２の厚みは十分に薄くてもよく、０．１mm〜数mmでよ
い。
【００４３】図４は上述した第２実施例の方法を実現す
るためのガラス切断装置の実施例を示したものである。
これはダミー用ガラス板１２を切断用ガラス基板１上に
重ねて切断する場合の装置を示したものである。このダ
ミー用ガラス板１２もベース１０上に公知の手段（図示
せず）により確実に固定される構成になっている。
るためのガラス切断装置の実施例を示したものである。
これはダミー用ガラス板１２を切断用ガラス基板１上に
重ねて切断する場合の装置を示したものである。このダ
ミー用ガラス板１２もベース１０上に公知の手段（図示
せず）により確実に固定される構成になっている。
【００４４】図５は本発明のガラス切断方法の第３実施
例を示したものである。これは、ダミー用ガラス板１２
にギャップ１４、例えば、図示例のように深さ方向にテ
ーパ型になっているものとか、あるいは真直な平行型に
なっているものなどを設け、このギャップ１４に沿って
Ｂ−Ｂ’のごとく切断線１５上にＣＯ2 レーザ光２が照
射されるようにしたものである。このギャップ１４のギ
ャップ幅Ｇ（数１０μm から数百μm ）はＣＯ2 レーザ
光２のビームスポット径と同程度に設定しておくのが好
ましい。このギャップ１４は切断したガラス基板１−１
と１−２の端面のエッジのダレを抑える以外に、切断面
の位置合わせ用としても利用できるため、高寸法精度の
切断ができる。なお、ギャップ１４は、図示例では底面
まで達している場合を示したが、途中まで形成したもの
でもよい。
例を示したものである。これは、ダミー用ガラス板１２
にギャップ１４、例えば、図示例のように深さ方向にテ
ーパ型になっているものとか、あるいは真直な平行型に
なっているものなどを設け、このギャップ１４に沿って
Ｂ−Ｂ’のごとく切断線１５上にＣＯ2 レーザ光２が照
射されるようにしたものである。このギャップ１４のギ
ャップ幅Ｇ（数１０μm から数百μm ）はＣＯ2 レーザ
光２のビームスポット径と同程度に設定しておくのが好
ましい。このギャップ１４は切断したガラス基板１−１
と１−２の端面のエッジのダレを抑える以外に、切断面
の位置合わせ用としても利用できるため、高寸法精度の
切断ができる。なお、ギャップ１４は、図示例では底面
まで達している場合を示したが、途中まで形成したもの
でもよい。
【００４５】図６は本発明のガラス切断方法の第４実施
例を示したものである。これは、テーパ型ギャップ１４
の両面にＣＯ2 レーザ光２を反射させる反射膜１６−１
と１６−２とを設けたものであり、この反射膜により、
ＣＯ2 レーザ光２を切断用ガラス基板１上に集光させ、
より効率的にＣＯ2 レーザ光を利用することができる。
例を示したものである。これは、テーパ型ギャップ１４
の両面にＣＯ2 レーザ光２を反射させる反射膜１６−１
と１６−２とを設けたものであり、この反射膜により、
ＣＯ2 レーザ光２を切断用ガラス基板１上に集光させ、
より効率的にＣＯ2 レーザ光を利用することができる。
【００４６】図７はガラス部材として切断用ガラス管１
７を用いたガラス切断方法の第５実施例を示したもので
ある。切断用ガラス管１７は管軸Ｃ−Ｃ’を中心に矢印
に示す回転方向１８に回転させながら切断する。ガラス
管１７の代わりにガラス棒としてもよい。なお、本発明
はガラス板、ガラス管、ガラス棒以外に、表面が凹凸、
あるいは並形のガラス板でも切断することができる。
７を用いたガラス切断方法の第５実施例を示したもので
ある。切断用ガラス管１７は管軸Ｃ−Ｃ’を中心に矢印
に示す回転方向１８に回転させながら切断する。ガラス
管１７の代わりにガラス棒としてもよい。なお、本発明
はガラス板、ガラス管、ガラス棒以外に、表面が凹凸、
あるいは並形のガラス板でも切断することができる。
【００４７】
（１）請求項１に記載の発明によれば、ガラス部材をＣ
Ｏ2 レーザ光の光軸に対して所定角度に傾斜設定するよ
うにしたので、高価な設備を必要とすることなく、ガラ
ス部材を垂直性良く、鏡面状態に切断することができ
る。
Ｏ2 レーザ光の光軸に対して所定角度に傾斜設定するよ
うにしたので、高価な設備を必要とすることなく、ガラ
ス部材を垂直性良く、鏡面状態に切断することができ
る。
【００４８】（２）請求項２に記載の発明によれば、Ｃ
Ｏ2 レーザ光の焦点位置にガラス部材の表面を設定する
ようにしたので、より垂直性良く、鏡面状態に切断する
ことができる。
Ｏ2 レーザ光の焦点位置にガラス部材の表面を設定する
ようにしたので、より垂直性良く、鏡面状態に切断する
ことができる。
【００４９】（３）請求項３に記載の発明によれば、Ｃ
Ｏ2 レーザ光を筒内を伝搬させ、伝搬方向に沿ってＣＯ
2 レーザ光の外周からガスを流すようにしたので、ＣＯ
2 レーザ光の変動を抑圧でき、またガラス部材の表面を
常にクリーンな雰囲気に保って切断することができる。
さらに切断時に飛散するガラス微粉末のガラス部材や照
射ヘッド等への付着を抑えることができる。
Ｏ2 レーザ光を筒内を伝搬させ、伝搬方向に沿ってＣＯ
2 レーザ光の外周からガスを流すようにしたので、ＣＯ
2 レーザ光の変動を抑圧でき、またガラス部材の表面を
常にクリーンな雰囲気に保って切断することができる。
さらに切断時に飛散するガラス微粉末のガラス部材や照
射ヘッド等への付着を抑えることができる。
【００５０】（４）請求項４に記載の発明によれば、ガ
ラス部材の表面上にダミー用のガラス材を重ねるように
したので、切断したガラス部材端面の入射側エッジ部が
円くなるのを抑えることができる。
ラス部材の表面上にダミー用のガラス材を重ねるように
したので、切断したガラス部材端面の入射側エッジ部が
円くなるのを抑えることができる。
【００５１】（５）請求項５に記載の発明によれば、ガ
ラス部材を固定した状態で切断するようにしたので、ガ
ラス部材が吹き飛ばされることがなく、しかも切断した
端面を鏡面状態にすることができる。
ラス部材を固定した状態で切断するようにしたので、ガ
ラス部材が吹き飛ばされることがなく、しかも切断した
端面を鏡面状態にすることができる。
【００５２】（６）請求項６に記載の発明によれば、ダ
ミー用ガラス材に設けたギャップに沿ってＣＯ2 レーザ
光を照射するようにしたので、切断端面のダレを抑えこ
とができると共に、高寸法精度の切断ができる。
ミー用ガラス材に設けたギャップに沿ってＣＯ2 レーザ
光を照射するようにしたので、切断端面のダレを抑えこ
とができると共に、高寸法精度の切断ができる。
【００５３】（７）請求項７に記載の発明によれば、ギ
ャップ面にＣＯ2 レーザ光を反射させる反射膜を形成し
たので、光エネルギーのより高い集中作用によって短時
間に、かつ小スポット径で切断することができる。
ャップ面にＣＯ2 レーザ光を反射させる反射膜を形成し
たので、光エネルギーのより高い集中作用によって短時
間に、かつ小スポット径で切断することができる。
【００５４】（８）請求項８に記載の発明によれば、ガ
ラス板、ガラス管、ガラス棒を切断することができる。
ラス板、ガラス管、ガラス棒を切断することができる。
【００５５】（９）請求項９に記載の発明によれば、ガ
ラス管あるいはガラス棒を切断する際に、ガラス管ある
いはガラス棒の軸を中心として回転させながら切断する
ようにしたので、より均一な切断端面を得ることができ
る。
ラス管あるいはガラス棒を切断する際に、ガラス管ある
いはガラス棒の軸を中心として回転させながら切断する
ようにしたので、より均一な切断端面を得ることができ
る。
【００５６】
【図１】本発明の第１実施例を示すガラス基板の切断方
法の説明図。
法の説明図。
【図２】本発明の第１実施例の方法を実施するためのガ
ラス部材切断装置の構成図。
ラス部材切断装置の構成図。
【図３】本発明の第２実施例を示すガラス基板の切断方
法の説明図。
法の説明図。
【図４】本発明の第２実施例の方法を実施するためのガ
ラス部材切断装置の構成図。
ラス部材切断装置の構成図。
【図５】本発明の第３実施例のガラス基板の切断方法の
説明図。
説明図。
【図６】本発明の第４実施例のガラス基板の切断方法の
説明図。
説明図。
【図７】本発明の第５実施例のガラス管の切断方法の説
明図。
明図。
【図８】本発明者が先に提案したガラス基板の切断方法
の説明図。
の説明図。
【図９】本発明者が実験によって得た光導波路の切断結
果の一例を示す断面図。
果の一例を示す断面図。
【図１０】本発明者が実験によって得た焦点位置からの
ずれに対するガラス基板の切断結果の特性図。
ずれに対するガラス基板の切断結果の特性図。
１ ガラス基板 １−１ 切断されたガラス基板 １−２ 切断されたガラス基板 ２ ＣＯ2 レーザ光 ３−１ 切断面 ３−２ 切断面 ４−１ エッジのダレ ４−２ エッジのダレ α2 表面角度
Claims (9)
- 【請求項１】ガラス部材にＣＯ2 レーザ光を照射し、こ
のＣＯ2 レーザ光をガラス部材に対し相対移動させてガ
ラス部材を切断加工する際に、ＣＯ2 レーザ光の光軸に
対するガラス部材の表面角度が９１°から１００°の範
囲になるように、ガラス部材を傾斜設定してガラス部材
を切断するガラスの切断方法。 - 【請求項２】請求項１に記載のガラスの切断方法におい
て、ＣＯ2 レーザ光の焦点位置にガラス部材の表面が設
定されるようにしたガラスの切断方法。 - 【請求項３】請求項１ないし２のいずれかに記載のガラ
スの切断方法において、ＣＯ2 レーザ光を筒内を伝搬さ
せ、その伝搬方向に沿ってＣＯ2 レーザ光の外周からガ
スを流しながらガラス部材を切断するガラスの切断方
法。 - 【請求項４】請求項１ないし３のいずれかに記載のガラ
スの切断方法において、ガラス部材の表面上にダミー用
のガラス材を重ね、ダミー用ガラス材の上からＣＯ2 レ
ーザ光を照射してガラス部材を切断するガラスの切断方
法。 - 【請求項５】請求項３または４に記載のガラスの切断方
法において、ガラス部材、またはダミー用のガラス材お
よびガラス部材が分離されて吹き飛ばないように固定し
た状態でガラス部材を切断するガラスの切断方法。 - 【請求項６】請求項４または５に記載のガラスの切断方
法において、ダミー用のガラス材にギャップを形成し、
該ギャップに沿ってＣＯ2 レーザ光を照射するようにし
たガラスの切断方法。 - 【請求項７】請求項６に記載のガラスの切断方法におい
て、ギャップ面にＣＯ2 レーザ光を反射させる反射膜を
形成したガラス部材の切断方法。 - 【請求項８】請求項１ないし７のいずれかに記載のガラ
スの切断方法において、ガラス部材として、ガラス板、
ガラス管、ガラス棒を用いたガラスの切断方法。 - 【請求項９】請求項８に記載のガラスの切断方法におい
て、ガラス管またはガラス棒を切断する際に、ガラス管
またはガラス棒をその軸を中心として回転させながら切
断するガラスの切断方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05217295A JP3077462B2 (ja) | 1993-09-01 | 1993-09-01 | ガラスの切断方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05217295A JP3077462B2 (ja) | 1993-09-01 | 1993-09-01 | ガラスの切断方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0768395A JPH0768395A (ja) | 1995-03-14 |
| JP3077462B2 true JP3077462B2 (ja) | 2000-08-14 |
Family
ID=16701904
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05217295A Expired - Fee Related JP3077462B2 (ja) | 1993-09-01 | 1993-09-01 | ガラスの切断方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3077462B2 (ja) |
Families Citing this family (13)
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|---|---|---|---|---|
| KR100347957B1 (ko) * | 1999-12-29 | 2002-08-09 | 엘지전자주식회사 | 유리의 절단장치 |
| DE19963865A1 (de) * | 1999-12-30 | 2001-07-19 | Schott Desag Ag | Verfahren zum Herstellen vorgespannter Gläser |
| US8269138B2 (en) | 2009-05-21 | 2012-09-18 | Corning Incorporated | Method for separating a sheet of brittle material |
| KR101732445B1 (ko) * | 2011-06-07 | 2017-05-04 | 니폰 덴키 가라스 가부시키가이샤 | 판형상 유리의 절단방법 및 그 절단장치 |
| TWI500586B (zh) * | 2011-06-07 | 2015-09-21 | Nippon Electric Glass Co | 板狀玻璃的切割方法以及其切割裝置 |
| KR20140040802A (ko) * | 2011-07-20 | 2014-04-03 | 아사히 가라스 가부시키가이샤 | 판유리, 그 제조 방법, 및, 그 제조 장치 |
| JP5669695B2 (ja) * | 2011-08-17 | 2015-02-12 | 三菱電機株式会社 | 赤外光学膜、スキャンミラーおよびレーザ加工機 |
| JP5907019B2 (ja) * | 2011-09-15 | 2016-04-20 | 日本電気硝子株式会社 | 薄板ガラスの切断方法及び薄板ガラス |
| US9908806B2 (en) | 2012-07-27 | 2018-03-06 | Nippon Electric Glass Co., Ltd. | Sheet glass, method for manufacturing sheet glass, and device for manufacturing sheet glass |
| JP5958823B2 (ja) | 2012-11-13 | 2016-08-02 | 日本電気硝子株式会社 | ガラス板積層体及びその製造方法 |
| CN111718113B (zh) * | 2020-06-28 | 2024-04-19 | 深圳泰德激光技术股份有限公司 | 玻璃切割设备 |
| CN112828474B (zh) * | 2020-12-31 | 2022-07-05 | 武汉华工激光工程有限责任公司 | 用于透明脆性材料的斜向切割补偿方法及系统 |
| CN114195374B (zh) * | 2021-11-16 | 2024-04-23 | 兆虹精密(北京)科技有限公司 | 超薄玻璃的切断装置 |
-
1993
- 1993-09-01 JP JP05217295A patent/JP3077462B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH0768395A (ja) | 1995-03-14 |
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|---|---|---|---|
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