ガラス板切断方法およびガラス板切断装置
【課題】ガラス板をレーザビームの照射熱で溶断する際に、製品となるガラス板にドロス等の溶融異物が付着する事態を確実に低減する。
【解決手段】ガラス基板Ｇの切断部ＣにレーザビームＬＢを照射して、切断部Ｃを境界としてガラス基板Ｇを製品部Ｇａと非製品部Ｇｂに溶断するガラス板切断装置１であって、ガラス基板Ｇの上方空間において、製品部Ｇａとなる側の上方位置に配置され且つ切断部Ｃに向かって斜め下方に第１アシストガスＡ１を噴射する第１ガス噴射ノズル４と、非製品部Ｇｂとなる側の上方位置に配置され且つ溶融異物を吸引する第１吸引ノズル５とを備え、ガラス基板Ｇの下方空間において、製品部Ｇａとなる側の下方位置に配置され且つ切断部Ｃに向かって斜め上方に第２アシストガスＡ２を噴射する第２ガス噴射ノズル６と、非製品部Ｇｂとなる側の下方位置に配置され且つ溶融異物を吸引する第２吸引ノズル７とを備えている。
【解決手段】ガラス基板Ｇの切断部ＣにレーザビームＬＢを照射して、切断部Ｃを境界としてガラス基板Ｇを製品部Ｇａと非製品部Ｇｂに溶断するガラス板切断装置１であって、ガラス基板Ｇの上方空間において、製品部Ｇａとなる側の上方位置に配置され且つ切断部Ｃに向かって斜め下方に第１アシストガスＡ１を噴射する第１ガス噴射ノズル４と、非製品部Ｇｂとなる側の上方位置に配置され且つ溶融異物を吸引する第１吸引ノズル５とを備え、ガラス基板Ｇの下方空間において、製品部Ｇａとなる側の下方位置に配置され且つ切断部Ｃに向かって斜め上方に第２アシストガスＡ２を噴射する第２ガス噴射ノズル６と、非製品部Ｇｂとなる側の下方位置に配置され且つ溶融異物を吸引する第２吸引ノズル７とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス板を溶断する切断技術の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガラス板を切断する方法としては、ガラス板の表面にダイヤモンドカッタなどでスクライブ線を形成した後、そのスクライブ線に曲げ応力を作用させて割断する方法（曲げ応力による割断）が広く用いられている。
【０００３】
しかしながら、上記の曲げ応力を利用した切断方法の場合、切断面にクラックが形成され易く、そのクラックを起点としてガラス板が破損するという問題が生じるおそれがあった。そこで、上記の曲げ応力を利用した切断方法に代えて、レーザビームをガラス板の切断部に照射し、その照射熱によって切断部を溶融して切断する、いわゆる溶断が採用される場合もある。
【０００４】
この種の溶断による切断方法では、切断部の真上から略鉛直下方に向かってレーザビームと共に噴射されるセンターアシストガスによって、レーザの照射熱で切断部に生じる溶融物を吹き飛ばしながら、ガラス基板の切断（溶断）を行う。
【０００５】
この場合、センターアシストガスにより飛散させた溶融物が、ガラス板にドロスと称される異物となって付着することがあり、ガラス板の製品価値を低下させる要因となっている。そこで、溶断による切断方法においては、このような異物の付着を防止する対策が種々講じられている。
【０００６】
例えば、特許文献１は、ガラス板の切断に関するものではないが、セラミックスや金属の溶断時に生じるドロスの付着を防止するために、次のような切断方法を開示している。すなわち、同文献には、被加工物の切断部の真上に配置された加工ノズルから略鉛直下方に向かってアシストガス（上記のセンターアシストガスに相当）を噴射すると共に、被加工物の切断部の表裏両面に対して、補助ノズルからアシストガスとは異なったガスを、被加工物の製品となる側からそれぞれ吹き付けて、溶融異物（ドロス等の付着物）を被加工物の廃材となる側へ飛散させると共に、被加工物の切断部の真下において吸引ノズルで吸引を行なうことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭６０−２５１１３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、特許文献１では、被加工物の切断部の真下にのみ吸引ノズルを配置し、被加工物の切断部から落下するドロス等の付着物を吸引ノズルで吸引するようにしている。
【０００９】
しかしながら、ガラス板の場合、表面の清浄性が厳格に要求される場合も多いことから、仮に特許文献１の切断方法をガラス板にそのまま適用した場合には、次のような問題が生じる。すなわち、ガラス板の溶断時に切断部で生じる溶融異物を補助ノズルから噴射されるガスで吹き飛ばすと、溶融異物はガラス板の非製品部側（特許文献１でいう廃材側）へ飛散するだけでなく、微小な溶融異物は空中に浮遊することになる。そのため、この浮遊している溶融異物を放置していると、ガラス板の製品部側に再び付着するおそれがある。
【００１０】
この点、特許文献１では、被加工物の下方に吸引ノズルを配置して対処しているが、このような吸引ノズルで捕捉可能な溶融異物は、空中に浮遊することなく、切断部から重力で落下するような大きな異物が主となるものと考えられる。したがって、空中を浮遊するような微小な溶融異物を十分に捕捉することは実質的に不可能となる。特に、溶断過程で切断部が貫通する前の状態では、溶融異物を全く吸引することができないため、ガラス板の上方空間における溶融異物の浮遊は顕著になる。
【００１１】
本発明は、以上の実情に鑑み、ガラス板をレーザビームの照射熱で溶断する際に、製品となるガラス板にドロス等の溶融異物が付着する事態を確実に低減することを技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するために創案された第１の発明は、ガラス板の切断部の下方位置に非支持空間を有する支持ステージの上に、ガラス板を載置した状態で、前記切断部にアシストガスを噴射しながら、前記切断部に向かってレーザビームを照射し、前記切断部を境界として前記ガラス板を製品部と非製品部とに溶断するガラス板切断装置であって、前記ガラス板の上方空間において、前記製品部となる側の上方位置に配置され、前記切断部に向かって斜め下方に前記アシストガスを噴射する第１のガス噴射手段と、前記非製品部となる側の上方位置に配置され、溶断過程で生じる溶融異物を吸引する第１の吸引手段とを備え、前記ガラス板の下方空間において、前記製品部となる側の下方位置に配置され、前記切断部に向かって斜め上方に前記アシストガスを噴射する第２のガス噴射手段と、前記非支持空間内の前記溶融異物を吸引する第２の吸引手段とを備えていることに特徴づけられる。ここで、「溶融異物」は、ガラス板の溶断時に発生するドロス等の異物を意味し、溶融状態にあるもの、固化状態にあるものの双方を含む（以下、同様）。
【００１３】
このような構成によれば、アシストガスがガラス板の製品部となる側の上下両側から切断部に向かって斜めに噴射されることから、切断部の溶融異物を確実に非製品部側に吹き飛ばすことができる。そして、この上下のアシストガスによって吹き飛ばされた溶融異物は、ガラス板の上下両側に配置された第１の吸引手段および第２の吸引手段によって吸引される。そのため、ガラス板の上下空間において、浮遊する溶融異物を確実に捕捉することができる。したがって、ガラス板の製品部に溶融異物が付着するという事態を確実に低減することが可能となる。
【００１４】
上記の構成において、前記第２の吸引手段の吸引口が、前記切断部を含む切断予定線に沿って長尺であることが好ましい。
【００１５】
すなわち、ガラス板の下方空間において、溶融異物が広範囲に亘って飛散する傾向があるため、溶融異物を確実に捕捉する観点から、ガラス板の下方空間に配置される第２の吸引手段の吸引口は、切断予定線（ガラス板の切断方向）に沿って長尺であることが好ましい。
【００１６】
上記の構成において、前記第２の吸引手段が、前記非製品部となる側に偏倚して配置されていることが好ましい。
【００１７】
すなわち、ガラス板の下方空間、すなわち、非支持空間においても、第１のガス噴射手段又は第２のガス噴射手段によって、溶融異物が非製品部側に吹き飛ばされることになるので、第２の吸引手段を非製品部となる側に偏倚させて配置した方が溶融異物を効率よく捕捉することが可能となる。
【００１８】
上記の構成において、前記第１のガス噴射手段が、前記アシストガスをガラス板の上面に１５°〜４５°の傾斜角をもって噴射するように構成されていてもよい。
【００１９】
このような傾斜角でアシストガスを噴射すれば、製品部となる側に溶融異物を効率よく吹き飛ばすことが可能となる。換言すれば、第１のガス噴射手段の傾斜角が１５°未満であると、切断部にアシストガスを効率よく作用させることが困難になって、溶融異物を非製品部となる側に吹き飛ばす力を十分発揮できなくなるおそれがある。一方、第１のガラス噴射手段の傾斜角が４５°を超えると、アシストガスによって溶融異物を非製品部となる側に吹き飛ばす力が弱くなるおそれがある。
【００２０】
上記の構成において、前記製品部となる側で前記非支持空間に面する前記支持ステージの側面部が、前記第２のガス噴射手段から噴射される前記アシストガスを斜め上方へ案内するテーパ面をなすようにしてもよい。
【００２１】
このようにすれば、支持ステージの側面部のテーパ面によって、アシストガスを斜め上方に案内することができるので、第２のガス噴射手段から噴射されたアシストガスをガラス板の切断部に確実に作用させることができる。
【００２２】
上記の構成において、前記製品部となる側で前記非支持部に面する前記支持ステージは、前記第２のガス噴射手段から噴射された前記アシストガスを斜め上方に誘導して前記非支持空間に開放するガス流通路を有するようにしてもよい。
【００２３】
このようにすれば、支持ステージのガス流通路によって、アシストガスを斜め上方に案内することができるので、第２のガス噴射手段から噴射されたアシストガスをガラス板の切断部に確実に作用させることができる。
【００２４】
上記の構成において、前記レーザビームが、前記ガラス板に対してデフォーカスで照射されるように構成されていることが好ましい。
【００２５】
このようにすれば、レーザビームのエネルギー密度が、切断部に対応する位置で小さくなることから、照射位置周辺におけるエネルギーの変化量も小さくなる。そのため、ガラス板の反りや振動などによって、照射位置が多少変動したとしても、切断部に加わる照射熱が変化し難く、ほぼ同条件で溶断を実行することが可能となる。
【００２６】
上記の課題を解決するために創案された第２の発明は、ガラス板の切断部に沿って非支持空間を有する支持ステージの上に、ガラス板を載置した状態で、前記切断部にアシストガスを噴射しながら、前記切断部に向かってレーザビームを照射し、前記切断部を境界として前記ガラス板を製品部と非製品部とに溶断するガラス板切断方法であって、前記ガラス板の上方空間において、前記製品部となる側の上方位置から前記切断部に向かって斜め下方に前記アシストガスを噴射して、前記非製品部となる側の上方位置で溶断過程に生じる溶融異物を吸引すると共に、前記ガラス板の下方空間において、前記製品部となる側の下方位置から前記切断部に向かって斜め上方に前記アシストガスを噴射して、前記非支持空間内の前記溶融異物を吸引することに特徴づけられる。
【００２７】
このような方法によれば、既に述べた第１の発明と同様の作用効果を享受することができる。
【発明の効果】
【００２８】
以上のような本発明によれば、ガラス板の切断部に上下両側からアシストガスが噴射されると共に、そのアシストガスで吹き飛ばされた溶融異物がガラス板の上下両側で吸引されて捕捉される。したがって、ガラス板の製品部に溶融異物が付着するという事態を確実に低減することができ、製品部の清浄性を良好に維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１実施形態に係るガラス板切断装置を示す縦断面図である。
【図２】第１実施形態に係るガラス板切断装置を示す平面図である。
【図３】図２のＸ−Ｘ断面図である。
【図４】第１実施形態に係るガラス板切断装置の第２吸引ノズルを示す斜視図である。
【図５】第１実施形態に係るガラス板切断装置で溶断された直後のガラス基板の状態を模式的に示す図である。
【図６】溶断時に生じる問題点を説明するための図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係るガラス板切断装置を示す縦断面図である。
【図８】本発明の溶断対象となるガラス板の他の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。なお、以下では、ガラス板は、厚み５００μｍ以下のフラットパネルディスプレイ用のガラス基板とするが、勿論これに限定されるものではない。例えば、太陽電池用、有機ＥＬ照明用、タッチパネル用、デジタルサイネージ用等、種々の分野に利用される薄板ガラス基板や、その有機樹脂との積層体などに適用が可能である。なお、薄板ガラスの厚みは、３００μｍ以下であることが好ましい。
【００３１】
（第１実施形態）
図１に示すように、本発明の第１実施形態に係るガラス板切断装置１は、平置き姿勢のガラス基板Ｇを下方から支持する支持ステージ２と、この支持ステージ２に支持されたガラス基板Ｇを溶断分離するレーザビーム照射器３とを備えている。
【００３２】
支持ステージ２は、ステージ本体２１と、ステージ本体２１の上面に沿って移動するコンベア２２とを備えている。ガラス基板Ｇは、コンベア２２の移動により切断予定線ＣＬに沿った搬送方向下流側（図中の矢印Ａ方向）に搬送される。このとき、ステージ本体２１は、コンベア２２をガイドする役割を果たす。なお、コンベア２２には図示しない多数の通気孔が形成されており、この通気孔を介してガラス基板Ｇをコンベア２２上に吸着保持しながら搬送するようになっている。勿論、ガラス基板Ｇを吸着せずに、コンベアによってガラス基板Ｇの幅方向端部を表裏両側から挟持して搬送するなど、他の搬送方法を採用してもよい。
【００３３】
ステージ本体２１及びコンベア２２は、図２に示すように、ガラス基板Ｇの幅方向に間隔を置いて２つに分離されており、ガラス基板Ｇの切断予定線ＣＬの下方位置に非支持空間Ｓを有している。この非支持空間Ｓでは、ガラス基板Ｇの下面と支持ステージ２が接触しておらず、ガラス基板Ｇの下面が非支持空間Ｓに対して露出している。
【００３４】
レーザビーム照射器３は、図３に示すように、レーザビームＬＢを伝搬させる内部空間を有し、この空間内にレンズ３１を備えている。この実施形態では、レンズ３１で集光されたレーザビームＬＢは、微焦点に集光してガラス基板Ｇの上面に焦点位置ＦＰを合わせた状態で、切断部（レーザビームＬＢを照射して溶断を行なっている部分）Ｃに照射される。そして、このレーザビームＬＢの照射熱によって切断予定線ＣＬに沿ってガラス基板Ｇを溶断し、製品となる製品部Ｇａと、廃棄等され製品とならない非製品部Ｇｂとに分離する。なお、レーザビームＬＢの焦点位置ＦＰは、ガラス基板Ｇの厚み方向中間位置であってもよい。また、レーザビームＬＢの焦点位置ＦＰをガラス基板Ｇの上方に設定し、レーザビームＬＢをデフォーカスした状態で切断部Ｃに照射するようにしてもよい。
【００３５】
ガラス板切断装置１は、ガラス基板Ｇの上方空間において、製品部Ｇａとなる側の上方位置に配置された第１ガス噴射ノズル４と、非製品部Ｇｂとなる側の上方位置に配置された第１吸引ノズル５とを備えている。第１ガス噴射ノズル４は、製品部Ｇａとなる側から切断部Ｃに向かって斜め下方に第１アシストガス（サイドアシストガス）Ａ１を噴射する。第１吸引ノズル５は、非製品部Ｇｂとなる側でガラス基板Ｇの上方空間の溶融異物を吸引する。
【００３６】
一方、ガラス板切断装置１は、ガラス基板Ｇの下方空間において、製品部Ｇａとなる側の下方位置に配置された第２ガス噴射ノズル６と、非支持空間Ｓに配置された第２吸引ノズル７とを備えている。第２ガス噴射ノズル６は、製品部Ｇａとなる側から切断部Ｃに向かって斜め上方に第２アシストガス（サイドアシストガス）Ａ２を噴射し、切断部Ｃの溶融異物を非製品部Ｇｂとなる側に吹き飛ばす。第２吸引ノズル７は、ガラス基板Ｇの下方空間、すなわち非支持空間Ｓの溶融異物を吸引する。
【００３７】
詳細には、ガラス基板Ｇの上方空間では、第１ガス噴射ノズル４と、第１吸引ノズル５とが、互いに向かい合うように配置されている。ガラス基板Ｇの表面（上面）に対する第１ガス噴射ノズル４の仮想中心線Ｌ１の傾斜角α１は、１５°〜４５°、好ましくは２０°〜４０°、より好ましくは２５°〜３５°に設定される。ガラス基板Ｇの表面に対する第１吸引ノズル５の仮想中心線Ｌ２の傾斜角β１は、α１±１５°以内、好ましくはα１±１０°以内、より好ましくはα１±５°以内に設定される。
【００３８】
一方、ガラス基板Ｇの下方空間では、第２ガス噴射ノズル６と、第２吸引ノズル７とが、互いに向かい合うように配置されている。製品部Ｇａ側のステージ本体２１の非支持空間Ｓに面する側面部２１ａが、上方が下方よりもガラス基板Ｇの切断部Ｃに接近するように傾斜したテーパ面をなしている。このテーパ面をなす側面部２１ａによって、第２ガス噴射ノズル６から噴射されるアシストガスＡ２を斜め上方に案内し、ガラス基板Ｇの切断部Ｃに供給するようになっている。なお、図示例では、非製品部Ｇｂ側のステージ本体２１の非支持空間Ｓに面する側面部２１ａも、上方が下方よりもガラス基板Ｇの切断部Ｃに接近するように傾斜したテーパ面をなしている。勿論、製品部Ｇａ側のステージ本体２１の側面部２１ａのみをテーパ面としてもよい。
【００３９】
ガラス基板Ｇの裏面（下面）に対する第２ガス噴射ノズル６の仮想中心線Ｌ３の傾斜角α２は、１５°〜７０°、好ましくは２０°〜６０°、より好ましくは２５°〜４５°に設定される。この傾斜角α２は、ステージ本体２１の側面部２１ａの傾斜角と実質的に等しい。これに対し、第２吸引ノズル７は、その吸引口を上方に指向させた状態で、切断部Ｃの真下から非製品部Ｇｂ側に偏倚させて配置されている。これは、第１アシストガスＡ１や第２アシストガスＡ２によって、溶融異物が非支持空間Ｓ内において非製品部Ｇｂ側に吹き飛ばされながら下降するからである。なお、切断部Ｃの真下に第２吸引ノズル７を配置してもよい。
【００４０】
第２吸引ノズル７は、図４に示すように、ガラス基板Ｇの切断予定線ＣＬ方向に沿って長尺な吸引口８１を有する。これは、ガラス基板Ｇの下方空間において、溶融異物が切断予定線ＣＬ方向に沿った広範囲に飛散する傾向があるためである。なお、レーザビーム照射器３等によるスペース上の制約がなければ、ガラス基板Ｇの上方空間に配置された第１吸引ノズル５も、切断予定線ＣＬの延在方向に沿って長尺な吸引口を有するようにしてもよい。
【００４１】
ここで、この実施形態では、レーザビーム照射器３の先端部に第３ガス噴射ノズル８が接続されており、レーザビーム照射器３の内部空間（レンズ３１よりも下方の空間）に第３アシストガス（センターアシストガス）Ａ３を供給するようになっている。レーザビーム照射器３の内部空間に供給された第３アシストガスＡ３は、レーザビーム照射器３の先端からガラス基板Ｇの切断部Ｃに向かって真下に噴射される。すなわち、レーザビーム照射器３の先端からは、レーザビームＬＢが出射されると共に、第３アシストガスＡ３が噴射される。なお、第３ガス噴射ノズル８は適宜省略してもよい。
【００４２】
以上のように構成されたガラス板切断装置１の動作を説明する。
【００４３】
図１及び図２に示すように、支持ステージ２のコンベア２２によってガラス基板Ｇを搬送し、搬送経路上に静止状態で配置されたレーザビーム照射器３から照射されるレーザビームＬＢをガラス基板Ｇの切断予定線ＣＬに沿って走査する。
【００４４】
レーザビームＬＢのスポット径は、図５に示す溶断直後における製品部Ｇａの切断端面Ｇａ１と非製品部Ｇｂの切断端面Ｇｂ１との間の最小隙間ｂよりも小さく設定される。
【００４５】
レーザビームＬＢの照射エネルギーは、ガラス基板Ｇの上面において、１００〜１０００００[Ｗ／ｍｍ2]に設定される。
【００４６】
このようにレーザビームＬＢを照射しながら、図３に示すように、ガラス基板Ｇの製品部Ｇａとなる側の上方位置に配置された第１ガス噴射ノズル４からガラス基板Ｇの切断予定線ＣＬ上に位置する切断部Ｃに向かって斜め下方に第１アシストガスＡ１を噴射する。また同時に、ガラス基板Ｇの製品部Ｇａとなる側の下方位置に配置された第２ガス噴射ノズル６から切断部Ｃに向かって斜め上方に第２アシストガスＡ２を噴射する。これにより、切断部Ｃから溶融異物が除去され、溶断が効率的に行なわれる。また、溶融異物が非製品部Ｇｂ側へ吹き飛ばされるので、製品部Ｇａに溶融異物が付着する事態を防止することができる。
【００４７】
この際、第１アシストガスＡ１や第２アシストガスＡ２と共に、切断部Ｃに噴射される第３アシストガスＡ３は、ガラス基板Ｇを溶断する際に生じる溶融異物をガラス基板Ｇの切断部Ｃから除去する役割と、その溶融異物からレーザビーム照射器３のレンズ３１等の光学部品を保護する役割、更には、レンズの熱を冷却する役割を果たす。
【００４８】
また、これらアシストガスＡ１〜Ａ３によって吹き飛ばされた溶融異物は、ガラス基板Ｇの上下両側に配置された第１吸引ノズル５および第２吸引ノズル７によって吸引される。そのため、ガラス基板Ｇの上下空間において、浮遊する溶融異物を確実に捕捉することができる。したがって、ガラス基板Ｇの製品部Ｇａに溶融異物が付着するという事態を確実に低減することが可能となる。
【００４９】
第１アシストガスＡ１の噴射圧は、０．０１〜０．５［ＭＰａ］に設定される。第２アシストガスＡ２の噴射圧は、０．０１〜０．５［ＭＰａ］に設定される。第３アシストガスＡ３の噴射圧は、０〜０．０２［ＭＰａ］に設定される。この実施形態のように、第３アシストガスＡ３を噴射する場合には、第１アシストガスＡ１の噴射圧をＰ１とし、第３アシストガスＡ３の噴射圧をＰ３とすると、Ｐ１とＰ３の間には次のような関係が成立する。すなわち、Ｐ３／Ｐ１が、０〜２に設定される。この場合、第１アシストガスＡ１の噴射圧が、第３アシストガスＡ３の噴射圧よりも大きくすることが好ましい。詳細には、Ｐ３／Ｐ１は、０．１〜０．５に設定されることが好ましい。なお、第３アシストガスＡ３の噴射圧は、レーザビーム照射器３のレンズ３１等の光学部品を溶融異物から保護できる程度の圧力に設定することが好ましい。
【００５０】
このように第１アシストガスＡ１と第３アシストガスＡ３の噴射圧の大小関係を調整すれば、ガラス基板Ｇの上方空間において、第３アシストガスＡ３の噴射圧が相対的に弱められるので、主として第１アシストガスＡ１によって、溶断時に生じる切断部Ｃの溶融異物を吹き飛ばすことになる。この第１アシストガスＡ１は、製品部Ｇａとなる側の上方位置から切断部Ｃに向かって斜め下方に噴射されることから、第１アシストガスＡ１に比べて、溶融状態にあるガラス基板Ｇの切断部Ｃ近傍を下方に押圧する力は弱い。そのため、図６に示すように、溶融状態にあるガラス基板Ｇの切断部Ｃ近傍が、アシストガスによって下方に強く押圧され、垂れ下がってしまうという不具合を防止できる。そして、このように切断部Ｃの垂れ下がりを防止した状態で、第１アシストガスＡ１と第２アシストガスＡ２によって切断部Ｃに生じる溶融異物は非製品部Ｇｂとなる側に優先的に飛散するため、製品部Ｇａの切断端面Ｇａ１に溶融異物が溜まり難くなる。したがって、図５に示すように、製品部Ｇａの切断端面Ｇａ１の形状を略円弧状の良好な形状に維持することが可能となる。付言すれば、製品部Ｇａの切断端面Ｇａ１は、火造り面で構成される。また、製品部Ｇａの切断端面Ｇａ１の算術平均粗さＲａは、例えば、０．３μｍ以下で、且つ、その粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍは、例えば、１５０μｍ以上となる。ここで、Ｒａの下限値およびＲＳｍの上限値について説明するならば、Ｒａは限りなく零に近いことが望ましく、ＲＳｍは限りなく無限大に近いことが望ましい。しかしながら、実用上は加工設備等による限界があるため、Ｒａの下限値やＲＳｍの上限値を規定する意義は乏しい。そのため、上記では、Ｒａの下限値とＲＳｍの上限値を設けていない。なお、Ｒａ及びＲＳｍは、ＪＩＳ ２００１に基づくものとする。さらに、製品部Ｇａの切断端面Ｇａ１の残留圧縮応力は、例えば、２０ＭＰａ〜５００ＭＰａとなる。なお、非製品部Ｇｂの切断端面Ｇｂ１には、第１アシストガスＡ１や第２アシストガスＡ２によって吹き飛ばされた溶融異物（ドロスなど）が付着し、切断端面Ｇｂ１の形状が、略円弧状から逸脱する場合もある。なお、このような作用効果は、第３アシストガスＡ３を省略し、切断部Ｃに第１アシストガスＡ１と第２アシストガスＡ２のみを供給する場合でも同様に享受することができる。
【００５１】
各アシストガスＡ１〜Ａ３としては、例えば、酸素（又は空気）や、水蒸気・二酸化炭素・窒素・アルゴンなどの不活性ガスが用いられ、適所でこれらのガスを混合してもよい。各アシストガスＡ１〜Ａ３は、加熱して熱風として噴射してもよい。各アシストガスＡ１〜Ａ３は、同種のガスであってもよいし、異種のガスであってもよい。
【００５２】
更に、上記のようにガラス基板Ｇを溶断すれば、図５に示すように、ガラス基板Ｇの切断部Ｃの一部が溶融除去され、製品部Ｇａの切断端面Ｇａ１と、非製品部Ｇｂの切断端面Ｇｂ１との間には隙間が形成される。そのため、この隙間の分だけ製品部Ｇａの切断端面Ｇａ１と、非製品部Ｇｂの切断端面Ｇｂ１とが離間しているので、切断端面Ｇａ１，Ｇｂ１同士が接触して破損する事態を防止しつつ、製品部Ｇａと非製品部Ｇｂとを円滑に分離できる。
【００５３】
詳細には、ガラス基板Ｇの厚みをａとし、溶断後における製品部Ｇａの切断端面Ｇａ１と非製品部Ｇｂの切断端面Ｇｂ１との間の最小隙間をｂとした場合に、０．１≦ｂ／ａ≦２なる関係を満足する最小隙間ｂを溶断により形成する。このようにすれば、ガラス基板Ｇの厚みとの相対的な関係で、製品部Ｇａの切断端面Ｇａ１と非製品部Ｇｂの切断端面Ｇｂ１間の隙間が厳格に管理されることから、製品部Ｇａの溶断端面Ｇａ１近傍の形状を良好に維持しつつ、製品部Ｇａと非製品部Ｇｂを安全に分離することができる。更には、歪によるガラスの変形や破損も回避することが可能となる。すなわち、ｂ／ａが２を超えると、溶断により溶融除去される薄板ガラスＧの量が多くなり過ぎて、切断部Ｃ近傍に付与される熱量が過度に大きくなる。一方、ｂ／ａが０．１未満になると、溶断端面Ｇａ１，Ｇｂ１同士が接近し過ぎ、分離時に溶断端面Ｇａ１，Ｇｂ１同士が接触して製品部Ｇａ（又は非製品部Ｇｂ）が破損するおそれがある。ここで、最小隙間ｂの大きさを調整する方法としては、（１）レーザビームＬＢの出力パワーを変更する、（２）ガラス基板Ｇに対するスポット径の大きさを変更する、（３）ガラス基板Ｇの表面に対する第１アシストガスＡ１の傾斜角α１や、ガラス基板Ｇの裏面に対する第２アシストガスＡ２の傾斜角α２を変更する、（４）第１アシストガスＡ１などのガラス基板Ｇに供給されるガスの噴射圧を変更する、（５）レーザビームのパルス幅やパターンを変更する、などの溶断条件の変更が挙がられる。
【００５４】
なお、第１アシストガスＡ１の指向方向は、切断部Ｃ近傍であればよい。例えば、図３では、第１アシストガスＡ１の仮想中心線Ｌ１が、切断部Ｃと交差するようにしているが、仮想中心線Ｌ１が、切断部Ｃよりも製品部Ｇａとなる側でガラス基板Ｇの上面や下面と交差するようにしてもよい。また同様に、第２アシストガスＡ２の指向方向は、切断部Ｃ近傍であればよい。例えば、図３では、第２アシストガスＡ２の仮想中心線Ｌ３が、切断部Ｃと交差するようにしているが、仮想中心線Ｌ３が、切断部Ｃよりも製品部Ｇａとなる側でガラス基板Ｇの上面や下面と交差するようにしてもよい。
【００５５】
また、この実施形態では、第１アシストガスＡ１と第２アシストガスＡ２は、同時にガラス基板Ｇの切断部Ｃに噴射するようにしているが、これに限定されるものではない。例えば、ガラス基板Ｇの切断部Ｃが貫通するまでは、第１アシストガスＡ１で切断部Ｃの溶融異物を吹き飛ばし、ガラス基板Ｇの切断部Ｃが貫通した後は、第１アシストガスＡ１を止めて、第２アシストガスＡ２で切断部Ｃの溶融異物を吹き飛ばすようにしてもよい。この場合、第３アシストガスＡ３は、第１アシストガスＡ１と共に、噴射を停止させてもよい。
【００５６】
更に、この実施形態では、第１吸引ノズル５と第２吸引ノズル７によって、同時に溶融異物を吸引するようにしているが、これに限定されるものではない。例えば、ガラス基板Ｇの切断部Ｃが貫通するまでは、第１吸引ノズル５で溶融異物を吸引し、ガラス基板Ｇの切断部Ｃが貫通した後は、第２吸引ノズル７で溶融異物を吸引するようにしてもよい。
【００５７】
（第２実施形態）
図７に示すように、本発明の第２実施形態に係るガラス板切断装置１が、第１実施形態に係るガラス板切断装置１と相違するところは、第２アシストガスＡ２の供給方法にある。以下、共通点についての説明は省略し、相違点についてのみ説明する。
【００５８】
第２実施形態では、支持ステージ２のステージ本体２１に、斜め上方に向かって延在し、一端が非支持空間Ｓに連通するガス流通路２１ｂが形成されている。このガス流通路２１ｂの他端には、第２ガス噴射ノズル６の噴射口が接続されている。これにより、第２ガス噴射ノズル６から噴射された第２アシストガスＡ２が、ガス流通路２１ｂを通じて斜め上方に誘導され、ガラス基板Ｇの切断部Ｃに供給される。
【００５９】
なお、本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
【００６０】
例えば、ガラス基板Ｇをオーバーフローダウンドロー法などで成形した場合、図８に示すように、ガラス基板Ｇの幅方向中央部の厚みよりも、ガラス基板Ｇの幅方向両端部の厚みが相対的に分厚くなる。そして、幅方向中央部が製品部Ｇａとされ、幅方向両端部が非製品部（耳部と称される）Ｇｂとされる。したがって、本発明に係る切断方法及び切断装置を、このようなガラス基板Ｇの非製品部Ｇｂとなる耳部の除去に利用してもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１ ガラス板切断装置
２ 支持ステージ
２１ ステージ本体
２２ コンベア
３ レーザビーム照射器
３１ レンズ
４ 第１ガス噴射ノズル
５ 第１吸引ノズル
６ 第２ガス噴射ノズル
７ 第２吸引ノズル
８ 第３ガス噴射ノズル
Ａ１ 第１アシストガス（サイドアシストガス）
Ａ２ 第２アシストガス（サイドアシストガス）
Ａ３ 第３アシストガス（センターアシストガス）
Ｃ 切断部
Ｇ ガラス基板
Ｇａ 製品部
Ｇａ１ 切断端面
Ｇｂ 非製品部
Ｇｂ１ 切断端面
ＬＢ レーザビーム
Ｓ 非支持空間
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス板を溶断する切断技術の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガラス板を切断する方法としては、ガラス板の表面にダイヤモンドカッタなどでスクライブ線を形成した後、そのスクライブ線に曲げ応力を作用させて割断する方法（曲げ応力による割断）が広く用いられている。
【０００３】
しかしながら、上記の曲げ応力を利用した切断方法の場合、切断面にクラックが形成され易く、そのクラックを起点としてガラス板が破損するという問題が生じるおそれがあった。そこで、上記の曲げ応力を利用した切断方法に代えて、レーザビームをガラス板の切断部に照射し、その照射熱によって切断部を溶融して切断する、いわゆる溶断が採用される場合もある。
【０００４】
この種の溶断による切断方法では、切断部の真上から略鉛直下方に向かってレーザビームと共に噴射されるセンターアシストガスによって、レーザの照射熱で切断部に生じる溶融物を吹き飛ばしながら、ガラス基板の切断（溶断）を行う。
【０００５】
この場合、センターアシストガスにより飛散させた溶融物が、ガラス板にドロスと称される異物となって付着することがあり、ガラス板の製品価値を低下させる要因となっている。そこで、溶断による切断方法においては、このような異物の付着を防止する対策が種々講じられている。
【０００６】
例えば、特許文献１は、ガラス板の切断に関するものではないが、セラミックスや金属の溶断時に生じるドロスの付着を防止するために、次のような切断方法を開示している。すなわち、同文献には、被加工物の切断部の真上に配置された加工ノズルから略鉛直下方に向かってアシストガス（上記のセンターアシストガスに相当）を噴射すると共に、被加工物の切断部の表裏両面に対して、補助ノズルからアシストガスとは異なったガスを、被加工物の製品となる側からそれぞれ吹き付けて、溶融異物（ドロス等の付着物）を被加工物の廃材となる側へ飛散させると共に、被加工物の切断部の真下において吸引ノズルで吸引を行なうことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭６０−２５１１３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、特許文献１では、被加工物の切断部の真下にのみ吸引ノズルを配置し、被加工物の切断部から落下するドロス等の付着物を吸引ノズルで吸引するようにしている。
【０００９】
しかしながら、ガラス板の場合、表面の清浄性が厳格に要求される場合も多いことから、仮に特許文献１の切断方法をガラス板にそのまま適用した場合には、次のような問題が生じる。すなわち、ガラス板の溶断時に切断部で生じる溶融異物を補助ノズルから噴射されるガスで吹き飛ばすと、溶融異物はガラス板の非製品部側（特許文献１でいう廃材側）へ飛散するだけでなく、微小な溶融異物は空中に浮遊することになる。そのため、この浮遊している溶融異物を放置していると、ガラス板の製品部側に再び付着するおそれがある。
【００１０】
この点、特許文献１では、被加工物の下方に吸引ノズルを配置して対処しているが、このような吸引ノズルで捕捉可能な溶融異物は、空中に浮遊することなく、切断部から重力で落下するような大きな異物が主となるものと考えられる。したがって、空中を浮遊するような微小な溶融異物を十分に捕捉することは実質的に不可能となる。特に、溶断過程で切断部が貫通する前の状態では、溶融異物を全く吸引することができないため、ガラス板の上方空間における溶融異物の浮遊は顕著になる。
【００１１】
本発明は、以上の実情に鑑み、ガラス板をレーザビームの照射熱で溶断する際に、製品となるガラス板にドロス等の溶融異物が付着する事態を確実に低減することを技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するために創案された第１の発明は、ガラス板の切断部の下方位置に非支持空間を有する支持ステージの上に、ガラス板を載置した状態で、前記切断部にアシストガスを噴射しながら、前記切断部に向かってレーザビームを照射し、前記切断部を境界として前記ガラス板を製品部と非製品部とに溶断するガラス板切断装置であって、前記ガラス板の上方空間において、前記製品部となる側の上方位置に配置され、前記切断部に向かって斜め下方に前記アシストガスを噴射する第１のガス噴射手段と、前記非製品部となる側の上方位置に配置され、溶断過程で生じる溶融異物を吸引する第１の吸引手段とを備え、前記ガラス板の下方空間において、前記製品部となる側の下方位置に配置され、前記切断部に向かって斜め上方に前記アシストガスを噴射する第２のガス噴射手段と、前記非支持空間内の前記溶融異物を吸引する第２の吸引手段とを備えていることに特徴づけられる。ここで、「溶融異物」は、ガラス板の溶断時に発生するドロス等の異物を意味し、溶融状態にあるもの、固化状態にあるものの双方を含む（以下、同様）。
【００１３】
このような構成によれば、アシストガスがガラス板の製品部となる側の上下両側から切断部に向かって斜めに噴射されることから、切断部の溶融異物を確実に非製品部側に吹き飛ばすことができる。そして、この上下のアシストガスによって吹き飛ばされた溶融異物は、ガラス板の上下両側に配置された第１の吸引手段および第２の吸引手段によって吸引される。そのため、ガラス板の上下空間において、浮遊する溶融異物を確実に捕捉することができる。したがって、ガラス板の製品部に溶融異物が付着するという事態を確実に低減することが可能となる。
【００１４】
上記の構成において、前記第２の吸引手段の吸引口が、前記切断部を含む切断予定線に沿って長尺であることが好ましい。
【００１５】
すなわち、ガラス板の下方空間において、溶融異物が広範囲に亘って飛散する傾向があるため、溶融異物を確実に捕捉する観点から、ガラス板の下方空間に配置される第２の吸引手段の吸引口は、切断予定線（ガラス板の切断方向）に沿って長尺であることが好ましい。
【００１６】
上記の構成において、前記第２の吸引手段が、前記非製品部となる側に偏倚して配置されていることが好ましい。
【００１７】
すなわち、ガラス板の下方空間、すなわち、非支持空間においても、第１のガス噴射手段又は第２のガス噴射手段によって、溶融異物が非製品部側に吹き飛ばされることになるので、第２の吸引手段を非製品部となる側に偏倚させて配置した方が溶融異物を効率よく捕捉することが可能となる。
【００１８】
上記の構成において、前記第１のガス噴射手段が、前記アシストガスをガラス板の上面に１５°〜４５°の傾斜角をもって噴射するように構成されていてもよい。
【００１９】
このような傾斜角でアシストガスを噴射すれば、製品部となる側に溶融異物を効率よく吹き飛ばすことが可能となる。換言すれば、第１のガス噴射手段の傾斜角が１５°未満であると、切断部にアシストガスを効率よく作用させることが困難になって、溶融異物を非製品部となる側に吹き飛ばす力を十分発揮できなくなるおそれがある。一方、第１のガラス噴射手段の傾斜角が４５°を超えると、アシストガスによって溶融異物を非製品部となる側に吹き飛ばす力が弱くなるおそれがある。
【００２０】
上記の構成において、前記製品部となる側で前記非支持空間に面する前記支持ステージの側面部が、前記第２のガス噴射手段から噴射される前記アシストガスを斜め上方へ案内するテーパ面をなすようにしてもよい。
【００２１】
このようにすれば、支持ステージの側面部のテーパ面によって、アシストガスを斜め上方に案内することができるので、第２のガス噴射手段から噴射されたアシストガスをガラス板の切断部に確実に作用させることができる。
【００２２】
上記の構成において、前記製品部となる側で前記非支持部に面する前記支持ステージは、前記第２のガス噴射手段から噴射された前記アシストガスを斜め上方に誘導して前記非支持空間に開放するガス流通路を有するようにしてもよい。
【００２３】
このようにすれば、支持ステージのガス流通路によって、アシストガスを斜め上方に案内することができるので、第２のガス噴射手段から噴射されたアシストガスをガラス板の切断部に確実に作用させることができる。
【００２４】
上記の構成において、前記レーザビームが、前記ガラス板に対してデフォーカスで照射されるように構成されていることが好ましい。
【００２５】
このようにすれば、レーザビームのエネルギー密度が、切断部に対応する位置で小さくなることから、照射位置周辺におけるエネルギーの変化量も小さくなる。そのため、ガラス板の反りや振動などによって、照射位置が多少変動したとしても、切断部に加わる照射熱が変化し難く、ほぼ同条件で溶断を実行することが可能となる。
【００２６】
上記の課題を解決するために創案された第２の発明は、ガラス板の切断部に沿って非支持空間を有する支持ステージの上に、ガラス板を載置した状態で、前記切断部にアシストガスを噴射しながら、前記切断部に向かってレーザビームを照射し、前記切断部を境界として前記ガラス板を製品部と非製品部とに溶断するガラス板切断方法であって、前記ガラス板の上方空間において、前記製品部となる側の上方位置から前記切断部に向かって斜め下方に前記アシストガスを噴射して、前記非製品部となる側の上方位置で溶断過程に生じる溶融異物を吸引すると共に、前記ガラス板の下方空間において、前記製品部となる側の下方位置から前記切断部に向かって斜め上方に前記アシストガスを噴射して、前記非支持空間内の前記溶融異物を吸引することに特徴づけられる。
【００２７】
このような方法によれば、既に述べた第１の発明と同様の作用効果を享受することができる。
【発明の効果】
【００２８】
以上のような本発明によれば、ガラス板の切断部に上下両側からアシストガスが噴射されると共に、そのアシストガスで吹き飛ばされた溶融異物がガラス板の上下両側で吸引されて捕捉される。したがって、ガラス板の製品部に溶融異物が付着するという事態を確実に低減することができ、製品部の清浄性を良好に維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１実施形態に係るガラス板切断装置を示す縦断面図である。
【図２】第１実施形態に係るガラス板切断装置を示す平面図である。
【図３】図２のＸ−Ｘ断面図である。
【図４】第１実施形態に係るガラス板切断装置の第２吸引ノズルを示す斜視図である。
【図５】第１実施形態に係るガラス板切断装置で溶断された直後のガラス基板の状態を模式的に示す図である。
【図６】溶断時に生じる問題点を説明するための図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係るガラス板切断装置を示す縦断面図である。
【図８】本発明の溶断対象となるガラス板の他の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。なお、以下では、ガラス板は、厚み５００μｍ以下のフラットパネルディスプレイ用のガラス基板とするが、勿論これに限定されるものではない。例えば、太陽電池用、有機ＥＬ照明用、タッチパネル用、デジタルサイネージ用等、種々の分野に利用される薄板ガラス基板や、その有機樹脂との積層体などに適用が可能である。なお、薄板ガラスの厚みは、３００μｍ以下であることが好ましい。
【００３１】
（第１実施形態）
図１に示すように、本発明の第１実施形態に係るガラス板切断装置１は、平置き姿勢のガラス基板Ｇを下方から支持する支持ステージ２と、この支持ステージ２に支持されたガラス基板Ｇを溶断分離するレーザビーム照射器３とを備えている。
【００３２】
支持ステージ２は、ステージ本体２１と、ステージ本体２１の上面に沿って移動するコンベア２２とを備えている。ガラス基板Ｇは、コンベア２２の移動により切断予定線ＣＬに沿った搬送方向下流側（図中の矢印Ａ方向）に搬送される。このとき、ステージ本体２１は、コンベア２２をガイドする役割を果たす。なお、コンベア２２には図示しない多数の通気孔が形成されており、この通気孔を介してガラス基板Ｇをコンベア２２上に吸着保持しながら搬送するようになっている。勿論、ガラス基板Ｇを吸着せずに、コンベアによってガラス基板Ｇの幅方向端部を表裏両側から挟持して搬送するなど、他の搬送方法を採用してもよい。
【００３３】
ステージ本体２１及びコンベア２２は、図２に示すように、ガラス基板Ｇの幅方向に間隔を置いて２つに分離されており、ガラス基板Ｇの切断予定線ＣＬの下方位置に非支持空間Ｓを有している。この非支持空間Ｓでは、ガラス基板Ｇの下面と支持ステージ２が接触しておらず、ガラス基板Ｇの下面が非支持空間Ｓに対して露出している。
【００３４】
レーザビーム照射器３は、図３に示すように、レーザビームＬＢを伝搬させる内部空間を有し、この空間内にレンズ３１を備えている。この実施形態では、レンズ３１で集光されたレーザビームＬＢは、微焦点に集光してガラス基板Ｇの上面に焦点位置ＦＰを合わせた状態で、切断部（レーザビームＬＢを照射して溶断を行なっている部分）Ｃに照射される。そして、このレーザビームＬＢの照射熱によって切断予定線ＣＬに沿ってガラス基板Ｇを溶断し、製品となる製品部Ｇａと、廃棄等され製品とならない非製品部Ｇｂとに分離する。なお、レーザビームＬＢの焦点位置ＦＰは、ガラス基板Ｇの厚み方向中間位置であってもよい。また、レーザビームＬＢの焦点位置ＦＰをガラス基板Ｇの上方に設定し、レーザビームＬＢをデフォーカスした状態で切断部Ｃに照射するようにしてもよい。
【００３５】
ガラス板切断装置１は、ガラス基板Ｇの上方空間において、製品部Ｇａとなる側の上方位置に配置された第１ガス噴射ノズル４と、非製品部Ｇｂとなる側の上方位置に配置された第１吸引ノズル５とを備えている。第１ガス噴射ノズル４は、製品部Ｇａとなる側から切断部Ｃに向かって斜め下方に第１アシストガス（サイドアシストガス）Ａ１を噴射する。第１吸引ノズル５は、非製品部Ｇｂとなる側でガラス基板Ｇの上方空間の溶融異物を吸引する。
【００３６】
一方、ガラス板切断装置１は、ガラス基板Ｇの下方空間において、製品部Ｇａとなる側の下方位置に配置された第２ガス噴射ノズル６と、非支持空間Ｓに配置された第２吸引ノズル７とを備えている。第２ガス噴射ノズル６は、製品部Ｇａとなる側から切断部Ｃに向かって斜め上方に第２アシストガス（サイドアシストガス）Ａ２を噴射し、切断部Ｃの溶融異物を非製品部Ｇｂとなる側に吹き飛ばす。第２吸引ノズル７は、ガラス基板Ｇの下方空間、すなわち非支持空間Ｓの溶融異物を吸引する。
【００３７】
詳細には、ガラス基板Ｇの上方空間では、第１ガス噴射ノズル４と、第１吸引ノズル５とが、互いに向かい合うように配置されている。ガラス基板Ｇの表面（上面）に対する第１ガス噴射ノズル４の仮想中心線Ｌ１の傾斜角α１は、１５°〜４５°、好ましくは２０°〜４０°、より好ましくは２５°〜３５°に設定される。ガラス基板Ｇの表面に対する第１吸引ノズル５の仮想中心線Ｌ２の傾斜角β１は、α１±１５°以内、好ましくはα１±１０°以内、より好ましくはα１±５°以内に設定される。
【００３８】
一方、ガラス基板Ｇの下方空間では、第２ガス噴射ノズル６と、第２吸引ノズル７とが、互いに向かい合うように配置されている。製品部Ｇａ側のステージ本体２１の非支持空間Ｓに面する側面部２１ａが、上方が下方よりもガラス基板Ｇの切断部Ｃに接近するように傾斜したテーパ面をなしている。このテーパ面をなす側面部２１ａによって、第２ガス噴射ノズル６から噴射されるアシストガスＡ２を斜め上方に案内し、ガラス基板Ｇの切断部Ｃに供給するようになっている。なお、図示例では、非製品部Ｇｂ側のステージ本体２１の非支持空間Ｓに面する側面部２１ａも、上方が下方よりもガラス基板Ｇの切断部Ｃに接近するように傾斜したテーパ面をなしている。勿論、製品部Ｇａ側のステージ本体２１の側面部２１ａのみをテーパ面としてもよい。
【００３９】
ガラス基板Ｇの裏面（下面）に対する第２ガス噴射ノズル６の仮想中心線Ｌ３の傾斜角α２は、１５°〜７０°、好ましくは２０°〜６０°、より好ましくは２５°〜４５°に設定される。この傾斜角α２は、ステージ本体２１の側面部２１ａの傾斜角と実質的に等しい。これに対し、第２吸引ノズル７は、その吸引口を上方に指向させた状態で、切断部Ｃの真下から非製品部Ｇｂ側に偏倚させて配置されている。これは、第１アシストガスＡ１や第２アシストガスＡ２によって、溶融異物が非支持空間Ｓ内において非製品部Ｇｂ側に吹き飛ばされながら下降するからである。なお、切断部Ｃの真下に第２吸引ノズル７を配置してもよい。
【００４０】
第２吸引ノズル７は、図４に示すように、ガラス基板Ｇの切断予定線ＣＬ方向に沿って長尺な吸引口８１を有する。これは、ガラス基板Ｇの下方空間において、溶融異物が切断予定線ＣＬ方向に沿った広範囲に飛散する傾向があるためである。なお、レーザビーム照射器３等によるスペース上の制約がなければ、ガラス基板Ｇの上方空間に配置された第１吸引ノズル５も、切断予定線ＣＬの延在方向に沿って長尺な吸引口を有するようにしてもよい。
【００４１】
ここで、この実施形態では、レーザビーム照射器３の先端部に第３ガス噴射ノズル８が接続されており、レーザビーム照射器３の内部空間（レンズ３１よりも下方の空間）に第３アシストガス（センターアシストガス）Ａ３を供給するようになっている。レーザビーム照射器３の内部空間に供給された第３アシストガスＡ３は、レーザビーム照射器３の先端からガラス基板Ｇの切断部Ｃに向かって真下に噴射される。すなわち、レーザビーム照射器３の先端からは、レーザビームＬＢが出射されると共に、第３アシストガスＡ３が噴射される。なお、第３ガス噴射ノズル８は適宜省略してもよい。
【００４２】
以上のように構成されたガラス板切断装置１の動作を説明する。
【００４３】
図１及び図２に示すように、支持ステージ２のコンベア２２によってガラス基板Ｇを搬送し、搬送経路上に静止状態で配置されたレーザビーム照射器３から照射されるレーザビームＬＢをガラス基板Ｇの切断予定線ＣＬに沿って走査する。
【００４４】
レーザビームＬＢのスポット径は、図５に示す溶断直後における製品部Ｇａの切断端面Ｇａ１と非製品部Ｇｂの切断端面Ｇｂ１との間の最小隙間ｂよりも小さく設定される。
【００４５】
レーザビームＬＢの照射エネルギーは、ガラス基板Ｇの上面において、１００〜１０００００[Ｗ／ｍｍ2]に設定される。
【００４６】
このようにレーザビームＬＢを照射しながら、図３に示すように、ガラス基板Ｇの製品部Ｇａとなる側の上方位置に配置された第１ガス噴射ノズル４からガラス基板Ｇの切断予定線ＣＬ上に位置する切断部Ｃに向かって斜め下方に第１アシストガスＡ１を噴射する。また同時に、ガラス基板Ｇの製品部Ｇａとなる側の下方位置に配置された第２ガス噴射ノズル６から切断部Ｃに向かって斜め上方に第２アシストガスＡ２を噴射する。これにより、切断部Ｃから溶融異物が除去され、溶断が効率的に行なわれる。また、溶融異物が非製品部Ｇｂ側へ吹き飛ばされるので、製品部Ｇａに溶融異物が付着する事態を防止することができる。
【００４７】
この際、第１アシストガスＡ１や第２アシストガスＡ２と共に、切断部Ｃに噴射される第３アシストガスＡ３は、ガラス基板Ｇを溶断する際に生じる溶融異物をガラス基板Ｇの切断部Ｃから除去する役割と、その溶融異物からレーザビーム照射器３のレンズ３１等の光学部品を保護する役割、更には、レンズの熱を冷却する役割を果たす。
【００４８】
また、これらアシストガスＡ１〜Ａ３によって吹き飛ばされた溶融異物は、ガラス基板Ｇの上下両側に配置された第１吸引ノズル５および第２吸引ノズル７によって吸引される。そのため、ガラス基板Ｇの上下空間において、浮遊する溶融異物を確実に捕捉することができる。したがって、ガラス基板Ｇの製品部Ｇａに溶融異物が付着するという事態を確実に低減することが可能となる。
【００４９】
第１アシストガスＡ１の噴射圧は、０．０１〜０．５［ＭＰａ］に設定される。第２アシストガスＡ２の噴射圧は、０．０１〜０．５［ＭＰａ］に設定される。第３アシストガスＡ３の噴射圧は、０〜０．０２［ＭＰａ］に設定される。この実施形態のように、第３アシストガスＡ３を噴射する場合には、第１アシストガスＡ１の噴射圧をＰ１とし、第３アシストガスＡ３の噴射圧をＰ３とすると、Ｐ１とＰ３の間には次のような関係が成立する。すなわち、Ｐ３／Ｐ１が、０〜２に設定される。この場合、第１アシストガスＡ１の噴射圧が、第３アシストガスＡ３の噴射圧よりも大きくすることが好ましい。詳細には、Ｐ３／Ｐ１は、０．１〜０．５に設定されることが好ましい。なお、第３アシストガスＡ３の噴射圧は、レーザビーム照射器３のレンズ３１等の光学部品を溶融異物から保護できる程度の圧力に設定することが好ましい。
【００５０】
このように第１アシストガスＡ１と第３アシストガスＡ３の噴射圧の大小関係を調整すれば、ガラス基板Ｇの上方空間において、第３アシストガスＡ３の噴射圧が相対的に弱められるので、主として第１アシストガスＡ１によって、溶断時に生じる切断部Ｃの溶融異物を吹き飛ばすことになる。この第１アシストガスＡ１は、製品部Ｇａとなる側の上方位置から切断部Ｃに向かって斜め下方に噴射されることから、第１アシストガスＡ１に比べて、溶融状態にあるガラス基板Ｇの切断部Ｃ近傍を下方に押圧する力は弱い。そのため、図６に示すように、溶融状態にあるガラス基板Ｇの切断部Ｃ近傍が、アシストガスによって下方に強く押圧され、垂れ下がってしまうという不具合を防止できる。そして、このように切断部Ｃの垂れ下がりを防止した状態で、第１アシストガスＡ１と第２アシストガスＡ２によって切断部Ｃに生じる溶融異物は非製品部Ｇｂとなる側に優先的に飛散するため、製品部Ｇａの切断端面Ｇａ１に溶融異物が溜まり難くなる。したがって、図５に示すように、製品部Ｇａの切断端面Ｇａ１の形状を略円弧状の良好な形状に維持することが可能となる。付言すれば、製品部Ｇａの切断端面Ｇａ１は、火造り面で構成される。また、製品部Ｇａの切断端面Ｇａ１の算術平均粗さＲａは、例えば、０．３μｍ以下で、且つ、その粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍは、例えば、１５０μｍ以上となる。ここで、Ｒａの下限値およびＲＳｍの上限値について説明するならば、Ｒａは限りなく零に近いことが望ましく、ＲＳｍは限りなく無限大に近いことが望ましい。しかしながら、実用上は加工設備等による限界があるため、Ｒａの下限値やＲＳｍの上限値を規定する意義は乏しい。そのため、上記では、Ｒａの下限値とＲＳｍの上限値を設けていない。なお、Ｒａ及びＲＳｍは、ＪＩＳ ２００１に基づくものとする。さらに、製品部Ｇａの切断端面Ｇａ１の残留圧縮応力は、例えば、２０ＭＰａ〜５００ＭＰａとなる。なお、非製品部Ｇｂの切断端面Ｇｂ１には、第１アシストガスＡ１や第２アシストガスＡ２によって吹き飛ばされた溶融異物（ドロスなど）が付着し、切断端面Ｇｂ１の形状が、略円弧状から逸脱する場合もある。なお、このような作用効果は、第３アシストガスＡ３を省略し、切断部Ｃに第１アシストガスＡ１と第２アシストガスＡ２のみを供給する場合でも同様に享受することができる。
【００５１】
各アシストガスＡ１〜Ａ３としては、例えば、酸素（又は空気）や、水蒸気・二酸化炭素・窒素・アルゴンなどの不活性ガスが用いられ、適所でこれらのガスを混合してもよい。各アシストガスＡ１〜Ａ３は、加熱して熱風として噴射してもよい。各アシストガスＡ１〜Ａ３は、同種のガスであってもよいし、異種のガスであってもよい。
【００５２】
更に、上記のようにガラス基板Ｇを溶断すれば、図５に示すように、ガラス基板Ｇの切断部Ｃの一部が溶融除去され、製品部Ｇａの切断端面Ｇａ１と、非製品部Ｇｂの切断端面Ｇｂ１との間には隙間が形成される。そのため、この隙間の分だけ製品部Ｇａの切断端面Ｇａ１と、非製品部Ｇｂの切断端面Ｇｂ１とが離間しているので、切断端面Ｇａ１，Ｇｂ１同士が接触して破損する事態を防止しつつ、製品部Ｇａと非製品部Ｇｂとを円滑に分離できる。
【００５３】
詳細には、ガラス基板Ｇの厚みをａとし、溶断後における製品部Ｇａの切断端面Ｇａ１と非製品部Ｇｂの切断端面Ｇｂ１との間の最小隙間をｂとした場合に、０．１≦ｂ／ａ≦２なる関係を満足する最小隙間ｂを溶断により形成する。このようにすれば、ガラス基板Ｇの厚みとの相対的な関係で、製品部Ｇａの切断端面Ｇａ１と非製品部Ｇｂの切断端面Ｇｂ１間の隙間が厳格に管理されることから、製品部Ｇａの溶断端面Ｇａ１近傍の形状を良好に維持しつつ、製品部Ｇａと非製品部Ｇｂを安全に分離することができる。更には、歪によるガラスの変形や破損も回避することが可能となる。すなわち、ｂ／ａが２を超えると、溶断により溶融除去される薄板ガラスＧの量が多くなり過ぎて、切断部Ｃ近傍に付与される熱量が過度に大きくなる。一方、ｂ／ａが０．１未満になると、溶断端面Ｇａ１，Ｇｂ１同士が接近し過ぎ、分離時に溶断端面Ｇａ１，Ｇｂ１同士が接触して製品部Ｇａ（又は非製品部Ｇｂ）が破損するおそれがある。ここで、最小隙間ｂの大きさを調整する方法としては、（１）レーザビームＬＢの出力パワーを変更する、（２）ガラス基板Ｇに対するスポット径の大きさを変更する、（３）ガラス基板Ｇの表面に対する第１アシストガスＡ１の傾斜角α１や、ガラス基板Ｇの裏面に対する第２アシストガスＡ２の傾斜角α２を変更する、（４）第１アシストガスＡ１などのガラス基板Ｇに供給されるガスの噴射圧を変更する、（５）レーザビームのパルス幅やパターンを変更する、などの溶断条件の変更が挙がられる。
【００５４】
なお、第１アシストガスＡ１の指向方向は、切断部Ｃ近傍であればよい。例えば、図３では、第１アシストガスＡ１の仮想中心線Ｌ１が、切断部Ｃと交差するようにしているが、仮想中心線Ｌ１が、切断部Ｃよりも製品部Ｇａとなる側でガラス基板Ｇの上面や下面と交差するようにしてもよい。また同様に、第２アシストガスＡ２の指向方向は、切断部Ｃ近傍であればよい。例えば、図３では、第２アシストガスＡ２の仮想中心線Ｌ３が、切断部Ｃと交差するようにしているが、仮想中心線Ｌ３が、切断部Ｃよりも製品部Ｇａとなる側でガラス基板Ｇの上面や下面と交差するようにしてもよい。
【００５５】
また、この実施形態では、第１アシストガスＡ１と第２アシストガスＡ２は、同時にガラス基板Ｇの切断部Ｃに噴射するようにしているが、これに限定されるものではない。例えば、ガラス基板Ｇの切断部Ｃが貫通するまでは、第１アシストガスＡ１で切断部Ｃの溶融異物を吹き飛ばし、ガラス基板Ｇの切断部Ｃが貫通した後は、第１アシストガスＡ１を止めて、第２アシストガスＡ２で切断部Ｃの溶融異物を吹き飛ばすようにしてもよい。この場合、第３アシストガスＡ３は、第１アシストガスＡ１と共に、噴射を停止させてもよい。
【００５６】
更に、この実施形態では、第１吸引ノズル５と第２吸引ノズル７によって、同時に溶融異物を吸引するようにしているが、これに限定されるものではない。例えば、ガラス基板Ｇの切断部Ｃが貫通するまでは、第１吸引ノズル５で溶融異物を吸引し、ガラス基板Ｇの切断部Ｃが貫通した後は、第２吸引ノズル７で溶融異物を吸引するようにしてもよい。
【００５７】
（第２実施形態）
図７に示すように、本発明の第２実施形態に係るガラス板切断装置１が、第１実施形態に係るガラス板切断装置１と相違するところは、第２アシストガスＡ２の供給方法にある。以下、共通点についての説明は省略し、相違点についてのみ説明する。
【００５８】
第２実施形態では、支持ステージ２のステージ本体２１に、斜め上方に向かって延在し、一端が非支持空間Ｓに連通するガス流通路２１ｂが形成されている。このガス流通路２１ｂの他端には、第２ガス噴射ノズル６の噴射口が接続されている。これにより、第２ガス噴射ノズル６から噴射された第２アシストガスＡ２が、ガス流通路２１ｂを通じて斜め上方に誘導され、ガラス基板Ｇの切断部Ｃに供給される。
【００５９】
なお、本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
【００６０】
例えば、ガラス基板Ｇをオーバーフローダウンドロー法などで成形した場合、図８に示すように、ガラス基板Ｇの幅方向中央部の厚みよりも、ガラス基板Ｇの幅方向両端部の厚みが相対的に分厚くなる。そして、幅方向中央部が製品部Ｇａとされ、幅方向両端部が非製品部（耳部と称される）Ｇｂとされる。したがって、本発明に係る切断方法及び切断装置を、このようなガラス基板Ｇの非製品部Ｇｂとなる耳部の除去に利用してもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１ ガラス板切断装置
２ 支持ステージ
２１ ステージ本体
２２ コンベア
３ レーザビーム照射器
３１ レンズ
４ 第１ガス噴射ノズル
５ 第１吸引ノズル
６ 第２ガス噴射ノズル
７ 第２吸引ノズル
８ 第３ガス噴射ノズル
Ａ１ 第１アシストガス（サイドアシストガス）
Ａ２ 第２アシストガス（サイドアシストガス）
Ａ３ 第３アシストガス（センターアシストガス）
Ｃ 切断部
Ｇ ガラス基板
Ｇａ 製品部
Ｇａ１ 切断端面
Ｇｂ 非製品部
Ｇｂ１ 切断端面
ＬＢ レーザビーム
Ｓ 非支持空間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス板の切断部の下方位置に非支持空間を有する支持ステージの上に、ガラス板を載置した状態で、前記切断部にアシストガスを噴射しながら、前記切断部に向かってレーザビームを照射し、前記切断部を境界として前記ガラス板を製品部と非製品部とに溶断するガラス板切断装置であって、
前記ガラス板の上方空間において、前記製品部となる側の上方位置に配置され、前記切断部に向かって斜め下方に前記アシストガスを噴射する第１のガス噴射手段と、前記非製品部となる側の上方位置に配置され、溶断過程で生じる溶融異物を吸引する第１の吸引手段とを備え、
前記ガラス板の下方空間において、前記製品部となる側の下方位置に配置され、前記切断部に向かって斜め上方に前記アシストガスを噴射する第２のガス噴射手段と、前記非支持空間内の前記溶融異物を吸引する第２の吸引手段とを備えていることを特徴とするガラス板切断装置。
【請求項２】
前記第２の吸引手段の吸引口が、前記切断部を含む切断予定線に沿って長尺であることを特徴とする請求項１に記載のガラス板切断装置。
【請求項３】
前記第２の吸引手段が、前記非製品部となる側に偏倚して配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のガラス板切断装置。
【請求項４】
前記第１のガス噴射手段が、前記アシストガスをガラス板の上面に１５°〜４５°の傾斜角をもって噴射することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のガラス板切断装置。
【請求項５】
前記製品部となる側で前記非支持空間に面する前記支持ステージの側面部が、前記第２のガス噴射手段から噴射される前記アシストガスを斜め上方へ案内するテーパ面をなすことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のガラス板切断装置。
【請求項６】
前記製品部となる側で前記非支持部に面する前記支持ステージは、前記第２のガス噴射手段から噴射された前記アシストガスを斜め上方に誘導して前記非支持空間に開放するガス流通路を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のガラス板切断装置。
【請求項７】
前記レーザビームが、前記ガラス板に対してデフォーカスで照射されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のガラス板切断装置。
【請求項８】
ガラス板の切断部に沿って非支持空間を有する支持ステージの上に、ガラス板を載置した状態で、前記切断部にアシストガスを噴射しながら、前記切断部に向かってレーザビームを照射し、前記切断部を境界として前記ガラス板を製品部と非製品部とに溶断するガラス板切断方法であって、
前記ガラス板の上方空間において、前記製品部となる側の上方位置から前記切断部に向かって斜め下方に前記アシストガスを噴射して、前記非製品部となる側の上方位置で溶断過程に生じる溶融異物を吸引すると共に、
前記ガラス板の下方空間において、前記製品部となる側の下方位置から前記切断部に向かって斜め上方に前記アシストガスを噴射して、前記非支持空間内の前記溶融異物を吸引することを特徴とするガラス板切断方法。
【請求項１】
ガラス板の切断部の下方位置に非支持空間を有する支持ステージの上に、ガラス板を載置した状態で、前記切断部にアシストガスを噴射しながら、前記切断部に向かってレーザビームを照射し、前記切断部を境界として前記ガラス板を製品部と非製品部とに溶断するガラス板切断装置であって、
前記ガラス板の上方空間において、前記製品部となる側の上方位置に配置され、前記切断部に向かって斜め下方に前記アシストガスを噴射する第１のガス噴射手段と、前記非製品部となる側の上方位置に配置され、溶断過程で生じる溶融異物を吸引する第１の吸引手段とを備え、
前記ガラス板の下方空間において、前記製品部となる側の下方位置に配置され、前記切断部に向かって斜め上方に前記アシストガスを噴射する第２のガス噴射手段と、前記非支持空間内の前記溶融異物を吸引する第２の吸引手段とを備えていることを特徴とするガラス板切断装置。
【請求項２】
前記第２の吸引手段の吸引口が、前記切断部を含む切断予定線に沿って長尺であることを特徴とする請求項１に記載のガラス板切断装置。
【請求項３】
前記第２の吸引手段が、前記非製品部となる側に偏倚して配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のガラス板切断装置。
【請求項４】
前記第１のガス噴射手段が、前記アシストガスをガラス板の上面に１５°〜４５°の傾斜角をもって噴射することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のガラス板切断装置。
【請求項５】
前記製品部となる側で前記非支持空間に面する前記支持ステージの側面部が、前記第２のガス噴射手段から噴射される前記アシストガスを斜め上方へ案内するテーパ面をなすことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のガラス板切断装置。
【請求項６】
前記製品部となる側で前記非支持部に面する前記支持ステージは、前記第２のガス噴射手段から噴射された前記アシストガスを斜め上方に誘導して前記非支持空間に開放するガス流通路を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のガラス板切断装置。
【請求項７】
前記レーザビームが、前記ガラス板に対してデフォーカスで照射されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のガラス板切断装置。
【請求項８】
ガラス板の切断部に沿って非支持空間を有する支持ステージの上に、ガラス板を載置した状態で、前記切断部にアシストガスを噴射しながら、前記切断部に向かってレーザビームを照射し、前記切断部を境界として前記ガラス板を製品部と非製品部とに溶断するガラス板切断方法であって、
前記ガラス板の上方空間において、前記製品部となる側の上方位置から前記切断部に向かって斜め下方に前記アシストガスを噴射して、前記非製品部となる側の上方位置で溶断過程に生じる溶融異物を吸引すると共に、
前記ガラス板の下方空間において、前記製品部となる側の下方位置から前記切断部に向かって斜め上方に前記アシストガスを噴射して、前記非支持空間内の前記溶融異物を吸引することを特徴とするガラス板切断方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−６３８６４（Ｐ２０１３−６３８６４Ａ）
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０２１４２（Ｐ２０１１−２０２１４２）
【出願日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【出願人】（０００２３２２４３）日本電気硝子株式会社 (1,447)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【出願人】（０００２３２２４３）日本電気硝子株式会社 (1,447)
【Ｆターム（参考）】
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