ガラス板切断方法およびガラス板切断装置
【課題】ガラス板に対して溶断とこれに並行して徐冷を行うに際し、ガラス板の溶断端面を確実に徐冷し、ガラス板に反り等の変形が生じるという事態を可及的に低減する。
【解決手段】ガラス基板Ｇの切断予定線ＣＬに沿って、ガラス基板Ｇの上方からアシストガスＡＧとレーザビームを供給し、切断予定線ＣＬを境界としてガラス基板Ｇを溶断分離するガラス板切断装置１であって、溶断用の第１レーザビームＬＢ１を照射する第１レーザ照射器２と、徐冷用の第２レーザビームＬＢ２を照射する第２レーザ照射器３とを備え、第２レーザ照射器３が、溶断により形成される溶断端面Ｇａ１，Ｇｂ１間の溶断隙間Ｓを介して、徐冷対象の溶断端面Ｇａ１に対して上方から斜めに第２レーザビームＬＢ２を照射する。
【解決手段】ガラス基板Ｇの切断予定線ＣＬに沿って、ガラス基板Ｇの上方からアシストガスＡＧとレーザビームを供給し、切断予定線ＣＬを境界としてガラス基板Ｇを溶断分離するガラス板切断装置１であって、溶断用の第１レーザビームＬＢ１を照射する第１レーザ照射器２と、徐冷用の第２レーザビームＬＢ２を照射する第２レーザ照射器３とを備え、第２レーザ照射器３が、溶断により形成される溶断端面Ｇａ１，Ｇｂ１間の溶断隙間Ｓを介して、徐冷対象の溶断端面Ｇａ１に対して上方から斜めに第２レーザビームＬＢ２を照射する。
【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、ガラス板の表面にスクライブ線を形成した後に、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）や、ガラス板に初期亀裂を形成した後に、その初期亀裂をレーザの照射熱で進展させ、割断するレーザ割断（熱応力による割断）が用いられている。
【０００３】
しかしながら、曲げ応力による割断では、微小ガラス粉の発生を回避できず、その微小ガラス粉は切断後の洗浄においても容易に除去できないという問題がある。このような問題は、高度な清浄性が要求されるディスプレイ用途等のガラス基板において特に問題となる。また、曲げ応力による割断では、ガラス板の切断端部が角張った形状を呈しており、欠けなどの欠陥が生じやすいため、切断後にガラス板の切断端部に対して面取り加工を施す必要が生じてしまう。
【０００４】
一方、レーザ割断では、ほぼ無欠陥でガラス板を割断することができるものの、割断したガラス板を分離する際に、ガラス板の切断端面同士の接触を回避することは極めて困難である。そのため、分離時に、ガラス板の切断端面同士の擦れなどによって、切断端面に微小欠陥が形成される可能性がある。また、レーザ割断でも、上記の曲げ応力による割断と同様に、ガラス板の切断端部が角張った形状を呈していることから、切断後に面取り加工を施す必要がある。
【０００５】
このような問題に対処する切断方法として、レーザ溶断が注目されている。
【０００６】
レーザ溶断は、レーザの照射熱によってガラス基板の一部を溶融除去しながら、ガラス板を切断する方法である。そのため、レーザ溶断では、ガラス粉の付着を防止できるばかりでなく、不要ガラスの溶融除去により溶断端面（切断端面）間に所定のクリアランスが形成される。このクリアランスにより、分離時にガラス板の溶断端面同士が接触するという事態も確実に回避することができる。さらに、溶断端面が溶融して形成された滑らかな火造り面となるため、損傷も生じ難い。
【０００７】
ただし、このようなレーザ溶断であっても、実用上においては課題がある。すなわち、ガラス板の溶断端面近傍の熱的残留歪の除去である。
【０００８】
このような熱的残留歪の除去としては、例えば特許文献１には、微小点に集光したレーザビームをガラス板に照射して溶断した直後に、溶断後にデフォーカスしたレーザビームで徐冷することが開示されている。なお、徐冷用のレーザビームは、溶断用のレーザビームと同様に、ガラス板に対して真上から垂直に照射されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【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】
【００１０】
しかしながら、特許文献１の場合、徐冷用のレーザビームが、ガラス板の真上からガラ
ス板の上面に対して垂直に入射されるため、レーザビームによる熱的影響がガラス板の上面側に必然的に偏ってしまう。その結果、ガラス板の溶断端面全体の徐冷を十分に行うことができず、ガラス板の溶断中や溶断後に、熱的残留歪の影響を受けてガラス板に反り等の変形が依然として生じ得る。
【００１１】
なお、上記のように溶断途中にこれと並行して徐冷を行う代わりに、溶断完了後に分離されたガラス板の溶断端面に個別に徐冷（アニール）を施すことも考えられるが、この場合には次のような問題が生じる。すなわち、近年、ディスプレイ用途のガラス基板を始めとしてガラス板の薄板化が推進されているのが実情であり、溶断途中に一旦ガラス板に反りなどの変形が生じてしまうと、その後のハンドリング時に破損を来たしたり、場合によっては変形が生じた時点でガラス板が破損するおそれがある。したがって、近年におけるガラス板の薄板化の要請を考慮すれば、溶断途中にこれと並行して徐冷を行うことが肝要となる。
【００１２】
本発明は、以上の実情に鑑み、ガラス板に対して溶断とこれに並行して徐冷を行うに際し、ガラス板の溶断端面を確実に徐冷し、ガラス板に反り等の変形が生じるという事態を可及的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】
【００１３】
上記の課題を解決するために創案された本発明は、ガラス板の切断予定線に沿って上方からレーザビームを照射し、前記切断予定線を境界として前記ガラス板を溶断分離するガラス板切断方法において、前記レーザビームが、前記ガラス板の溶断を行う第１レーザビームと、前記ガラス板の溶断端面の徐冷を行う第２レーザビームとを含み、前記第２レーザビームが、前記溶断により形成された前記溶断端面間の隙間を介して、前記徐冷対象の前記溶断端面に対して上方から斜めに照射されることに特徴づけられる。
【００１４】
このような方法によれば、第２レーザビームが、溶断により形成された溶断端面間の隙間を利用して、徐冷対象となる溶断端面に対して斜めに照射される。そのため、ガラス板に垂直に徐冷用のレーザビームを照射する場合のように、レーザビームの照射熱の影響がガラス板の上面に極端に偏ることがない。付言すれば、溶断端面の一部又は全部に第２レーザビームが直接照射されるため、溶断端面全体に照射熱が伝わり易い。したがって、溶断端面全体の徐冷を確実に行うことが可能となる。
【００１５】
上記の方法において、前記第２レーザビームの照射領域において、前記切断予定線上の溶断実行部から溶断完了部に亘って熱エネルギー強度が変化する強度分布を形成することが好ましい。特に、溶断実行部から溶断完了部に向かって熱エネルギー強度が低下する強度分布（温度勾配）を形成することがより好ましい。ここで、溶断実行部とは、第１レーザビームによって現に溶断を行っている部分を意味し、溶断完了部とは、第１レーザビームによる溶断が完了した部分を意味する。
【００１６】
このようにすれば、切断予定線上の溶断実行部から溶断完了部に亘って、第２レーザビームの照射熱の影響に変化を付けることができ、溶断状況等に応じて徐冷条件を適宜調整することが可能となる。特に、溶断実行部から溶断完了部に向かって熱エネルギーが低下する強度分布を形成した場合には、切断予定線上の溶断実行部から溶断完了部に向かって第２レーザビームの照射熱の影響が弱められ、徐々に温度が低下する緩やかな温度勾配が形成される。その結果、徐冷時における徐冷対象の溶断端面の温度分布が良好なものとなる。
【００１７】
上記の方法において、前記第２レーザビームが、前記切断予定線上の溶断未完了部側から溶断完了部側に移行するに連れて又は前記切断予定線上の溶断完了部側から溶断未完了
部側に移行するに連れて、前記ガラス板に接近するように傾斜していることが好ましい。
【００１８】
このようにすれば、ガラス板に投影された第２レーザビームの照射領域が、ガラス板の溶断端面の溶断未完了部側から溶断完了部側に亘って長尺になるので、ガラス板を十分徐冷することができる。そして、この際、第２レーザビームとして平行ビームを採用した場合、投影領域のエネルギー分布は中心から点対称なものとなる。また、集光ビームをデフォーカスして照射した場合には、溶断実行部から溶断完了部に向かって熱エネルギー強度を徐々に小さくしたり、或いは、溶断完了部から溶断実行部に向かって熱エネルギー強度を徐々に大きくすることができる。そのため、前者のように集光ビームをデフォーカスして照射する場合には、切断予定線上の溶断実行部から溶断完了部に向かって徐々に温度が低下する温度勾配を簡単に形成することができる。
【００１９】
ここで、傾斜させた集光ビームをデフォーカス照射する場合について付言すると、図１に示すように、集光点ＦＰの上側と下側での水平方向のビーム断面上のエネルギー分布はどちらも長尺照射領域の一方からもう一方に向けてエネルギーが減少する態様を示し、且つ、上側断面（断面１）と下側断面（断面２）では分布の勾配が逆向きになる。詳細には、上側断面では、水平方向前方から水平方向後方に向かってエネルギーが徐々に減少する態様を示し、下側断面では、水平方向後方から水平方向前方に向かってエネルギーが徐々に減少する態様を示す。
【００２０】
上記の方法において、前記第２レーザビームの光軸に直交する断面におけるビーム形状が、楕円形状であることが好ましい。
【００２１】
このようにすれば、ガラス板の広範囲に亘って第２レーザビームを照射できるので、溶断端面の徐冷を効率よく行うことができる。また、上述のように、第２レーザビームを傾斜させる場合には、その傾斜を大きくしなくても、照射領域の全長を長くして、熱エネルギー強度の強度勾配を緩やかにすることができる。
【００２２】
上記の方法において、前記第２レーザビームの照射領域が、前記第１レーザビームの照射領域の前後に跨るように、第１レーザビームの照射領域にオーバーラップして形成されていてもよい。ここでいう「オーバーラップ」させた状態とは、第２レーザビームの照射領域と第１レーザビームの照射領域が互いに重なり部分を有する状態で、第２レーザビームの照射領域が、第１レーザビームの照射領域の前後（溶断進行方向の前後）に食み出していることをいう。すなわち、溶断進行方向と直交する幅方向では、第１レーザビームの照射領域の一部が、第２レーザビームの照射領域から食み出していてもよいし、食み出していなくてもよい。
【００２３】
このようにすれば、第１レーザビームに先立って、第２レーザビームの照射領域の一部でガラス板を予備加熱することができる。そのため、第１レーザビームによるガラス板の溶断時にガラス板の温度が急激に上昇することを防止することができ、熱的残留歪の発生を低減することが可能となる。
【００２４】
上記の方法において、前記第１レーザビームと前記第２レーザビームとを、同一の光源から出射されたレーザビームを分岐させて形成するようにしてもよい。
【００２５】
このようにすれば、光源を１つに纏めることができるので、省スペース化を図ることができる。この場合、第１レーザビームと第２レーザビームのそれぞれの出力を、最適値に調整することが好ましい。出力の調整方法としては、例えば、第１レーザビームと第２レーザビームとの分離に用いられるハーフミラー等の透過率（反射率）を調整することや、光路上にＮＤフィルタなどの減光用の光学部品を配置することが挙げられる。
【００２６】
上記の方法において、前記第１レーザビームと前記第２レーザビームとを、別々の光源から出射して形成するようにしてもよい。
【００２７】
このようにすれば、第１レーザビームの光源と第２レーザビームの光源とが、それぞれ独立しているので、一方のレーザビームの出力を他方のレーザビームに影響を与えることなく簡単に調整することができるという利点がある。
【００２８】
上記の課題を解決するために創案された本発明は、ガラス板の切断予定線に沿って上方からレーザビームを照射し、前記切断予定線を境界として前記ガラス板を溶断分離するガラス板切断装置において、前記ガラス板の溶断を行う第１レーザビームを照射する第１レーザ照射器と、前記ガラス板の溶断端面の徐冷を行う第２レーザビームを照射する第２レーザ照射器とを備え、前記第２レーザ照射器が、前記溶断により形成される前記溶断端面間の隙間を介して、前記徐冷対象の前記溶断端面に対して上方から斜めに第２レーザビームを照射することに特徴づけられる。
【００２９】
このような構成によれば、既述の対応する方法の発明と同様の作用効果を享受することができる。なお、第１レーザ照射器と第２レーザ照射器とは別体であってもよいし、第１レーザ照射器が第２レーザ照射器を兼ねていてもよい。
【発明の効果】
【００３０】
以上のような本発明によれば、ガラス板の溶断端面全体を確実に徐冷することができることから、ガラス板に反り等の変形が生じるという事態を可及的に低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係るガラス板切断方法の作用を説明するための図である。
【図２】（ａ）は、本実施形態に係るガラス板切断装置を示す縦断正面図であって、（ｂ）は、そのレーザビームの照射領域を示す平面図である。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は、本実施形態に係るガラス板切断装置におけるレーザビームの照射領域の変形例を示す平面図である。
【図４】本実施形態に係るガラス板切断装置における第２レーザビームの照射状態を示す斜視図である。
【図５】本実施形態に係るガラス板切断装置における第２レーザビームの照射状態を示す斜視図である。
【図６】本実施形態に係るガラス板切断装置における第２レーザビームとして平行ビームを用いた場合の照射状態を説明するための概念図である。
【図７】本実施形態に係るガラス板切断装置における第２レーザビームとして集光ビームを用い、その集光ビームをデフォーカス照射した場合の照射状態を説明するための概念図である。
【図８】本実施形態に係るガラス板切断装置におけるレーザビームの照射態様の変形例を示す斜視図である。
【図９】本実施形態に係るガラス板切断装置におけるレーザビームの照射態様の変形例を示す斜視図である。
【図１０】本実施形態に係るガラス板切断装置の溶断対象となるガラス基板の変形例を示す縦断正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
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用、タッチパネル用、デジタルサイネージ用などあらゆる分野での薄板ガラスや、有機樹脂と積層される種々の用途の積層体などに適用が可能である。なお、ガラス板の厚みは、３００μｍ以下であること好ましい。
【００３３】
図２（ａ），（ｂ）に示すように、本発明の一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、切断予定線ＣＬを境界として製品部Ｇａと非製品部Ｇｂに溶断分離するものであって、第１レーザ照射器２と、第２レーザ照射器３と、ガス噴射ノズル４とを備えている。
【００３４】
第１レーザ照射器２は、ガラス基板Ｇの切断予定線ＣＬの真上から溶断用の第１レーザビームＬＢ１を略鉛直に照射する。この第１レーザビームＬＢ１によって、ガラス基板Ｇの切断予定線ＣＬの一部に、溶断実行部となる第１照射領域ＳＰ１が形成される。この実施形態では、ガラス基板Ｇを図示しない搬送手段（例えば、ガラス基板Ｇを吸着保持する搬送ベルト等）によって矢印Ａ方向（以下、搬送方向という）に移動させることによって、第１照射領域ＳＰ１を切断予定線ＣＬに沿って走査し、ガラス基板Ｇが連続的に溶断分離する。なお、このようにガラス基板Ｇのみを移動させる場合に限らず、第１レーザ照射器２、第２レーザ照射器３、及びガス噴射ノズル４を含む加工ユニットと、ガラス基板Ｇとの間に相対移動があれば、ガラス基板Ｇの溶断を行うことができる。例えば、ガラス基板Ｇを静止させた状態で、加工ユニットを移動させる構成であってもよい。
【００３５】
第２レーザ照射器３は、第１レーザビームＬＢ１によるガラス基板Ｇの溶断によって形成された溶断端面Ｇａ１，Ｇｂ１間の溶断隙間Ｓを介して、非製品部Ｇｂとなる側の上方から製品部Ｇａとなる側の溶断端面Ｇａ１に対して徐冷（アニール）用の第２レーザビームＬＢ２を斜めに照射する。この第２レーザビームＬＢ２によって、ガラス基板Ｇの切断予定線ＣＬの一部に、徐冷実行部となる第２照射領域ＳＰ２が形成される。この第２照射領域ＳＰ２は、切断予定線ＣＬに沿って長尺な細長形状（図示例は楕円形状）の領域であって、第１照射領域ＳＰ１と間隔を置いて切断予定線ＣＬ上の溶断完了部Ｒ１に形成されている。この実施形態では、ガラス基板Ｇを上述のように移動させることによって、第２照射領域ＳＰ２を切断予定線ＣＬに沿って走査し、製品部Ｇａとなる側の溶断端面Ｇａ１を連続的に徐冷する。なお、図３（ａ）に示すように、第２照射領域ＳＰ２は、第１照射領域ＳＰ１と接触していてもよい。また、図３（ｂ）に示すように、第２照射領域ＳＰ２は、第１照射領域ＳＰ１の搬送方向前後に跨るように、第１照射領域ＳＰ１にオーバーラップして形成されていてもよい。後者の場合、第２照射領域ＳＰ２の一部が、ガラス基板Ｇの溶断未完了部Ｒ２に形成されることから、溶断する直前にガラス基板Ｇが予備加熱される。
【００３６】
ガス噴射ノズル４は、第１照射領域ＳＰ１で発生する溶融異物を吹き飛ばすために、第１照射領域ＳＰ１に対して上方からアシストガスＡＧを噴射する。詳細には、ガラス基板Ｇの製品部Ｇａとなる側の上方位置にガス噴射ノズル４が配置されており、アシストガスＡＧが製品部Ｇａとなる側の上方位置から第１照射領域ＳＰ１に向かって斜めに噴射される。これにより、アシストガスＡＧによって溶融異物を非製品部Ｇｂ側へ吹き飛ばされ、製品部Ｇａの溶断端面Ｇａ１に溶融異物が付着して形状不良が生じる事態を抑制するようにしている。ここで、「溶融異物」は、ガラス基板Ｇ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。アシストガスＡＧとしては、例えば、酸素（又は空気）、水蒸気、二酸化炭素、窒素、アルゴンなどのガスを単独または混合した状態で用いられる。また、アシストガスＡＧは、熱風として噴射してもよい。なお、ガス噴射ノズル４のガラス基板Ｇの上方空間における配置位置は特に限定されるものではなく、例えば、切断予定線ＣＬの真上に配置し、第１レーザビームＬＢ１と共に、ガラス基板Ｇに対して略垂直にアシストガスＡＧを噴射するようにしてもよい。
また、ガス噴射ノズル４をガラス基板Ｇの下方空間に配置して、ガラス基板Ｇの下方から溶融異物を吹き飛ばすようにしてもよい。これらアシストガスＡＧは、溶断を効率よく行うためのものであるが、適宜省略してもよい。
【００３７】
図４に示すように、第２レーザ照射器３は、溶断未完了部Ｒ２の非製品部Ｇｂとなる側の上方位置に配置されている。この第２レーザ照射器３から出射される第２レーザビームＬＢ２は、溶断未完了部Ｒ２側から溶断完了部Ｒ１側に移行するに連れてガラス基板Ｇに接近するように傾斜している。なお、第２レーザビームＬＢ２は、溶断完了部Ｒ１側から溶断未完了部Ｒ２側に移行するに連れてガラス基板Ｇに接近するように傾斜させてもよい。すなわち、第２レーザビームＬＢ２は、図中に示すような方位角θと極角φとを有している。そのため、図５に示すように、ガラス基板に投影された第２照射領域ＳＰ２は、溶断実行部となる第１照射領域ＳＰ１から溶断完了部Ｒ１に亘って長尺となり、楕円形状になる。この楕円形状の長軸の向きは、図２（ｂ）では切断予定線ＣＬと平行に図示しているが、方位角θの大きさによって変化する。そして、０＜θ＜π／２及びπ／２＜θ＜πの範囲であれば、切断予定線ＣＬに沿う方向の成分を有するため、第２照射領域ＳＰ２における第２レーザビームＬＢ２の熱エネルギー強度は、第１照射領域ＳＰ１側から溶断完了部Ｒ１側に亘って緩やかな変化をもつこととなる。したがって、切断予定線ＣＬ上の第１照射領域ＳＰ１から溶断完了部Ｒ１側に亘って熱エネルギー強度が緩やかに変化する強度勾配が形成される。ここで、第２レーザビームＬＢ２として平行ビームを採用した場合は、方位角θについて０＜θ＜π／２及びπ／２＜θ＜πのいずれの範囲においても照射の効果は同等であるが、集光ビームを採用し、デフォーカスで照射した場合には方位角θの適正範囲がある。つまり、集光点よりも下方位置でガラス基板Ｇにデフォーカス照射した場合（図１の断面２を参照）には０＜θ＜π／２が適正範囲であり、逆に集光点よりも上方位置でガラス基板Ｇにデフォーカス照射した場合（図１の断面１を参照）はπ/２＜
θ＜πが適正範囲となる。なお、勿論、θ＝π／２として、長軸の向きが切断予定線ＣＬに沿うように、光軸に直交する断面を楕円形状に予め整形した第２レーザビームＬＢ２を製品部Ｇａとなる側の溶断端面Ｇａ１に照射するようにしてもよい。レーザビームの光軸に直交する断面を楕円形状に予め整形する方法としては、例えば、シリンドリカルレンズ等の光学部品や、スリット状の遮光マスクなどを用いることが挙げられる。
【００３８】
ここで、第２レーザビームＬＢ２の方位角θと極角φは、次のような範囲であることが好ましい。すなわち、方位角θは、０＜θ＜π／２及びπ／２＜θ＜πの範囲であること好ましい。一方、極角φは、図６に示すように、第２レーザビームＬＢ２として平行ビームを採用した場合には、第２レーザビームＬＢ２のビーム径をｗ2，ガラス基板Ｇの厚み
をｔ，照射位置の調整量をｄとすると、０＜φ＜ｃｏｓ-1［（ｔ＋ｗ2）／｛２（ｓ＋ｔ
＋ｄ）｝］の範囲を満足することが好ましい。また、極角φは、図７に示すように、第２レーザビームＬＢ２として集光ビームを採用し、それをデフォーカスして照射した場合には、第２レーザビームＬＢ２が非製品部Ｇｂと接した状態での接点でのビーム径をｗ2，
集光角をα，ガラス基板Ｇの厚みをｔ，照射位置の調整量をｄとすると、０＜φ＜ｃｏｓ-1〔（ｔｃｏｓα＋ｗ2）／｛２（ｓ＋ｔ＋ｄ）｝〕の範囲を満足することが好ましい。
すなわち、極角φは、製品部Ｇａの溶断端面Ｇａ１に近接して対向する非製品部Ｇｂの溶断端面Ｇｂ１近傍に干渉しないような角度範囲に設定することが好ましい。第２レーザビームＬＢ２の照射位置は、徐冷前の製品部Ｇａの溶断端面Ｇａ１近傍に生じている引張応力の位置に応じて調整することが好ましく、その調整量ｄは、例えば、−ｔ／２≦ｄ≦２．５ｔの範囲で調整される。
【００３９】
なお、第２レーザビームＬＢ２を、光軸に直交する断面が楕円形状になるように整形しておけば、傾斜角（極角φ）を大きくしなくても、全長が長くエネルギー分布の勾配が緩やかな第２照射領域ＳＰ２を形成することができる。
【００４０】
次に、以上のように構成された本実施形態に係るガラス切断装置１の動作を簡単に説明する。
【００４１】
まず、図２（ａ），（ｂ）に示すように、ガラス基板Ｇを搬送しながら、第１レーザ照射器２からガラス基板Ｇに対して第１レーザビームＬＢ１を照射する。これにより、ガラス基板Ｇを溶断する。この際、第１レーザビームＬＢ１の第１照射領域ＳＰ１に対しては、ガス噴射ノズル４からアシストガスＡＧを噴射し、第１照射領域ＳＰ１から溶融異物を吹き飛ばす。
【００４２】
これと同時に、第２レーザ照射器３から第２レーザビームＬＢ２をガラス基板Ｇに対して照射する。この第２レーザビームＬＢ２は、第１レーザビームＬＢ１の照射により形成された溶断端面Ｇａ１，Ｇｂ１間の溶断隙間Ｓを介して、製品部Ｇａとなる側の溶断端面Ｇａ１に対して上方から斜めに照射する。これにより、溶断端面Ｇａ１を徐冷する。
【００４３】
このようにすれば、第２レーザビームＬＢ２をガラス基板Ｇの上面に垂直に照射した場合のように、第２レーザビームＬＢ２の照射熱の影響がガラス基板Ｇの上面に極端に偏ることがない。付言すれば、溶断端面Ｇａ１の一部又は全部に第２レーザビームＬＢ２が直接照射されるため、溶断端面Ｇａ全体に照射熱が伝わり易くなる。したがって、ガラス基板が５００μｍ以下の薄板であっても残留歪が効率よく除去され、反り等の変形が生じるという不具合を回避することができる。
【００４４】
ここで、ガラス基板Ｇの溶断は、第１レーザビームＬＢ１によりガラス基板Ｇの上面側より溶融が始まり、その溶融により形成される切断溝が下方に貫通することにより完了する。そのため、溶断端面Ｇａ１は、上面に近接するほど、溶断時に供給される照射熱の影響を強く受けており、溶断端面Ｇａ１の熱的残留歪も上面側が相対的に大きくなっているものと考えられる。したがって、溶断端面Ｇａ１の残留歪を除去するには、より溶断端面Ｇａ１の上面側に多くの熱を供給して徐冷処理をすることが好ましい。そこで、第２レーザビームＬＢ２は、図６及び図７に例示するように、溶断端面Ｇａ１の上方部（例えば、上半分の領域）に直接照射することが好ましい。
【００４５】
なお、本発明は、上記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。
【００４６】
上記の実施形態では、ガラス基板Ｇの切断予定線ＣＬの真上に第１レーザ照射器２を配置し、ガラス基板Ｇの非製品部Ｇｂの上方に第２レーザ照射器３を配置する場合を説明したが、第１レーザ照射器２や第２レーザ照射器３の配置態様はこれに限定されるものではない。例えば、図８に示すように、第１レーザ照射器２と第２レーザ照射器３とを、製品部Ｇａの上方位置に配置し、ミラー５，６等の光学部品によって、第１レーザビームＬＢ１及び第２レーザビームＬＢ２を誘導するようにしてもよい。
【００４７】
また、上記の実施形態では、第１レーザ照射器２と、第２レーザ照射器３とを別々の光源で構成したが、図９に示すように、第１レーザ照射器２が、第２レーザ照射器３を兼ねるようにしてもよい。すなわち、第１レーザ照射器２から出射されたレーザビームＬＢをハーフミラー７等の光学部品によって、第１レーザビームＬＢ１と第２レーザビームＬＢ２とに分岐させてもよい。この場合、第２レーザビームＬＢ２は、その光路上でＮＤフィルタ等によって減光してからガラス基板Ｇに照射する。
【００４８】
また、ガラス基板Ｇをオーバーフローダンドロー法などで成形した場合、図１０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。本発明に係る切断方法及び切断装置は、このよう
なガラス基板Ｇの耳部の除去に適用してもよい。
【００４９】
また、上記の実施形態では、ガラス基板Ｇを製品部Ｇａと非製品部Ｇｂに溶断分離する場合を説明したが、溶断分離される双方を製品部として利用する場合に適用してもよい。
【実施例】
【００５０】
本発明の有用性を実証するために対比試験を行った。この対比試験は、実施例と比較例のそれぞれにつき、無アルカリガラスの試料とソーダガラスの試料を用意し、各試料を溶断し、（１）溶断端面の残留歪の有無の確認、（２）溶断端面の加傷テストによる破損の有無の確認、（３）溶断後の各試料の反りの有無の確認を行った。詳細は、次のとおりである。
（１）残留歪
溶断端面の残留歪の有無は、各試料の溶断端面を光学的歪計測であるセナルモン法や鋭敏色法を用いて観察することによって確認した。
（２）加傷テスト
溶断端面の加傷テストは、各試料の溶断端面に、＃１０００のサンドペーパによって傷を付けた後、１０００時間放置し、自己破壊するか否かによって確認した。
（３）反り
溶断後の各試料を定盤上に置き、反りの有無を確認した。ここで、反りは、各試料の裏面を下にする場合と、裏面を下にする場合についてそれぞれ確認し、それぞれの場合について定盤から０．３ｍｍの浮き上がり部分が試料の周縁部に存在する場合に「あり」と評価した。
【００５１】
以上のような対比試験の結果を表１及び表２に示す。なお、表中において、θ，φは図４に準拠するものとし、ｗ2，ｓ，ｄは図６及び図７に準拠するものとする。また、表中
のレーザビームのエネルギー強度[Ｗ]は、実際にガラス基板表面における値とする。
【００５２】
【表１】
【００５３】
以上の表１によれば、徐冷用の第２レーザビームをガラス基板に対して垂直入射させた比較例１及び２では、残留歪・加傷テスト・反りのそれぞれについて、不具合が生じていることが確認できる。これに対し、徐冷用の第２レーザビームをガラス基板に対して傾斜させて入射させた実施例１〜６では、残留歪・加傷テスト・反りの全てについて、良好な結果を得ていることが認識できる。
【符号の説明】
【００５４】
１ ガラス板切断装置
２ 第１レーザ照射器
３ 第２レーザ照射器
４ ガス噴射ノズル
ＡＧ アシストガス
ＣＬ 切断予定線
Ｇ ガラス基板
Ｇａ 製品部
Ｇａ１ 溶断端面
Ｇｂ 非製品部
ＬＢ１ 第１レーザビーム
ＬＢ２ 第２レーザビーム
ＳＰ１ 第１照射領域（溶断実行部）
ＳＰ２ 第２照射領域（徐冷実行部）
Ｓ 溶断隙間
Ｒ１ 溶断完了部
Ｒ２ 溶断未完了部
θ 第２レーザビームの方位角
φ 第２レーザビームの極角
【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、ガラス板の表面にスクライブ線を形成した後に、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）や、ガラス板に初期亀裂を形成した後に、その初期亀裂をレーザの照射熱で進展させ、割断するレーザ割断（熱応力による割断）が用いられている。
【０００３】
しかしながら、曲げ応力による割断では、微小ガラス粉の発生を回避できず、その微小ガラス粉は切断後の洗浄においても容易に除去できないという問題がある。このような問題は、高度な清浄性が要求されるディスプレイ用途等のガラス基板において特に問題となる。また、曲げ応力による割断では、ガラス板の切断端部が角張った形状を呈しており、欠けなどの欠陥が生じやすいため、切断後にガラス板の切断端部に対して面取り加工を施す必要が生じてしまう。
【０００４】
一方、レーザ割断では、ほぼ無欠陥でガラス板を割断することができるものの、割断したガラス板を分離する際に、ガラス板の切断端面同士の接触を回避することは極めて困難である。そのため、分離時に、ガラス板の切断端面同士の擦れなどによって、切断端面に微小欠陥が形成される可能性がある。また、レーザ割断でも、上記の曲げ応力による割断と同様に、ガラス板の切断端部が角張った形状を呈していることから、切断後に面取り加工を施す必要がある。
【０００５】
このような問題に対処する切断方法として、レーザ溶断が注目されている。
【０００６】
レーザ溶断は、レーザの照射熱によってガラス基板の一部を溶融除去しながら、ガラス板を切断する方法である。そのため、レーザ溶断では、ガラス粉の付着を防止できるばかりでなく、不要ガラスの溶融除去により溶断端面（切断端面）間に所定のクリアランスが形成される。このクリアランスにより、分離時にガラス板の溶断端面同士が接触するという事態も確実に回避することができる。さらに、溶断端面が溶融して形成された滑らかな火造り面となるため、損傷も生じ難い。
【０００７】
ただし、このようなレーザ溶断であっても、実用上においては課題がある。すなわち、ガラス板の溶断端面近傍の熱的残留歪の除去である。
【０００８】
このような熱的残留歪の除去としては、例えば特許文献１には、微小点に集光したレーザビームをガラス板に照射して溶断した直後に、溶断後にデフォーカスしたレーザビームで徐冷することが開示されている。なお、徐冷用のレーザビームは、溶断用のレーザビームと同様に、ガラス板に対して真上から垂直に照射されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【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】
【００１０】
しかしながら、特許文献１の場合、徐冷用のレーザビームが、ガラス板の真上からガラ
ス板の上面に対して垂直に入射されるため、レーザビームによる熱的影響がガラス板の上面側に必然的に偏ってしまう。その結果、ガラス板の溶断端面全体の徐冷を十分に行うことができず、ガラス板の溶断中や溶断後に、熱的残留歪の影響を受けてガラス板に反り等の変形が依然として生じ得る。
【００１１】
なお、上記のように溶断途中にこれと並行して徐冷を行う代わりに、溶断完了後に分離されたガラス板の溶断端面に個別に徐冷（アニール）を施すことも考えられるが、この場合には次のような問題が生じる。すなわち、近年、ディスプレイ用途のガラス基板を始めとしてガラス板の薄板化が推進されているのが実情であり、溶断途中に一旦ガラス板に反りなどの変形が生じてしまうと、その後のハンドリング時に破損を来たしたり、場合によっては変形が生じた時点でガラス板が破損するおそれがある。したがって、近年におけるガラス板の薄板化の要請を考慮すれば、溶断途中にこれと並行して徐冷を行うことが肝要となる。
【００１２】
本発明は、以上の実情に鑑み、ガラス板に対して溶断とこれに並行して徐冷を行うに際し、ガラス板の溶断端面を確実に徐冷し、ガラス板に反り等の変形が生じるという事態を可及的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】
【００１３】
上記の課題を解決するために創案された本発明は、ガラス板の切断予定線に沿って上方からレーザビームを照射し、前記切断予定線を境界として前記ガラス板を溶断分離するガラス板切断方法において、前記レーザビームが、前記ガラス板の溶断を行う第１レーザビームと、前記ガラス板の溶断端面の徐冷を行う第２レーザビームとを含み、前記第２レーザビームが、前記溶断により形成された前記溶断端面間の隙間を介して、前記徐冷対象の前記溶断端面に対して上方から斜めに照射されることに特徴づけられる。
【００１４】
このような方法によれば、第２レーザビームが、溶断により形成された溶断端面間の隙間を利用して、徐冷対象となる溶断端面に対して斜めに照射される。そのため、ガラス板に垂直に徐冷用のレーザビームを照射する場合のように、レーザビームの照射熱の影響がガラス板の上面に極端に偏ることがない。付言すれば、溶断端面の一部又は全部に第２レーザビームが直接照射されるため、溶断端面全体に照射熱が伝わり易い。したがって、溶断端面全体の徐冷を確実に行うことが可能となる。
【００１５】
上記の方法において、前記第２レーザビームの照射領域において、前記切断予定線上の溶断実行部から溶断完了部に亘って熱エネルギー強度が変化する強度分布を形成することが好ましい。特に、溶断実行部から溶断完了部に向かって熱エネルギー強度が低下する強度分布（温度勾配）を形成することがより好ましい。ここで、溶断実行部とは、第１レーザビームによって現に溶断を行っている部分を意味し、溶断完了部とは、第１レーザビームによる溶断が完了した部分を意味する。
【００１６】
このようにすれば、切断予定線上の溶断実行部から溶断完了部に亘って、第２レーザビームの照射熱の影響に変化を付けることができ、溶断状況等に応じて徐冷条件を適宜調整することが可能となる。特に、溶断実行部から溶断完了部に向かって熱エネルギーが低下する強度分布を形成した場合には、切断予定線上の溶断実行部から溶断完了部に向かって第２レーザビームの照射熱の影響が弱められ、徐々に温度が低下する緩やかな温度勾配が形成される。その結果、徐冷時における徐冷対象の溶断端面の温度分布が良好なものとなる。
【００１７】
上記の方法において、前記第２レーザビームが、前記切断予定線上の溶断未完了部側から溶断完了部側に移行するに連れて又は前記切断予定線上の溶断完了部側から溶断未完了
部側に移行するに連れて、前記ガラス板に接近するように傾斜していることが好ましい。
【００１８】
このようにすれば、ガラス板に投影された第２レーザビームの照射領域が、ガラス板の溶断端面の溶断未完了部側から溶断完了部側に亘って長尺になるので、ガラス板を十分徐冷することができる。そして、この際、第２レーザビームとして平行ビームを採用した場合、投影領域のエネルギー分布は中心から点対称なものとなる。また、集光ビームをデフォーカスして照射した場合には、溶断実行部から溶断完了部に向かって熱エネルギー強度を徐々に小さくしたり、或いは、溶断完了部から溶断実行部に向かって熱エネルギー強度を徐々に大きくすることができる。そのため、前者のように集光ビームをデフォーカスして照射する場合には、切断予定線上の溶断実行部から溶断完了部に向かって徐々に温度が低下する温度勾配を簡単に形成することができる。
【００１９】
ここで、傾斜させた集光ビームをデフォーカス照射する場合について付言すると、図１に示すように、集光点ＦＰの上側と下側での水平方向のビーム断面上のエネルギー分布はどちらも長尺照射領域の一方からもう一方に向けてエネルギーが減少する態様を示し、且つ、上側断面（断面１）と下側断面（断面２）では分布の勾配が逆向きになる。詳細には、上側断面では、水平方向前方から水平方向後方に向かってエネルギーが徐々に減少する態様を示し、下側断面では、水平方向後方から水平方向前方に向かってエネルギーが徐々に減少する態様を示す。
【００２０】
上記の方法において、前記第２レーザビームの光軸に直交する断面におけるビーム形状が、楕円形状であることが好ましい。
【００２１】
このようにすれば、ガラス板の広範囲に亘って第２レーザビームを照射できるので、溶断端面の徐冷を効率よく行うことができる。また、上述のように、第２レーザビームを傾斜させる場合には、その傾斜を大きくしなくても、照射領域の全長を長くして、熱エネルギー強度の強度勾配を緩やかにすることができる。
【００２２】
上記の方法において、前記第２レーザビームの照射領域が、前記第１レーザビームの照射領域の前後に跨るように、第１レーザビームの照射領域にオーバーラップして形成されていてもよい。ここでいう「オーバーラップ」させた状態とは、第２レーザビームの照射領域と第１レーザビームの照射領域が互いに重なり部分を有する状態で、第２レーザビームの照射領域が、第１レーザビームの照射領域の前後（溶断進行方向の前後）に食み出していることをいう。すなわち、溶断進行方向と直交する幅方向では、第１レーザビームの照射領域の一部が、第２レーザビームの照射領域から食み出していてもよいし、食み出していなくてもよい。
【００２３】
このようにすれば、第１レーザビームに先立って、第２レーザビームの照射領域の一部でガラス板を予備加熱することができる。そのため、第１レーザビームによるガラス板の溶断時にガラス板の温度が急激に上昇することを防止することができ、熱的残留歪の発生を低減することが可能となる。
【００２４】
上記の方法において、前記第１レーザビームと前記第２レーザビームとを、同一の光源から出射されたレーザビームを分岐させて形成するようにしてもよい。
【００２５】
このようにすれば、光源を１つに纏めることができるので、省スペース化を図ることができる。この場合、第１レーザビームと第２レーザビームのそれぞれの出力を、最適値に調整することが好ましい。出力の調整方法としては、例えば、第１レーザビームと第２レーザビームとの分離に用いられるハーフミラー等の透過率（反射率）を調整することや、光路上にＮＤフィルタなどの減光用の光学部品を配置することが挙げられる。
【００２６】
上記の方法において、前記第１レーザビームと前記第２レーザビームとを、別々の光源から出射して形成するようにしてもよい。
【００２７】
このようにすれば、第１レーザビームの光源と第２レーザビームの光源とが、それぞれ独立しているので、一方のレーザビームの出力を他方のレーザビームに影響を与えることなく簡単に調整することができるという利点がある。
【００２８】
上記の課題を解決するために創案された本発明は、ガラス板の切断予定線に沿って上方からレーザビームを照射し、前記切断予定線を境界として前記ガラス板を溶断分離するガラス板切断装置において、前記ガラス板の溶断を行う第１レーザビームを照射する第１レーザ照射器と、前記ガラス板の溶断端面の徐冷を行う第２レーザビームを照射する第２レーザ照射器とを備え、前記第２レーザ照射器が、前記溶断により形成される前記溶断端面間の隙間を介して、前記徐冷対象の前記溶断端面に対して上方から斜めに第２レーザビームを照射することに特徴づけられる。
【００２９】
このような構成によれば、既述の対応する方法の発明と同様の作用効果を享受することができる。なお、第１レーザ照射器と第２レーザ照射器とは別体であってもよいし、第１レーザ照射器が第２レーザ照射器を兼ねていてもよい。
【発明の効果】
【００３０】
以上のような本発明によれば、ガラス板の溶断端面全体を確実に徐冷することができることから、ガラス板に反り等の変形が生じるという事態を可及的に低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係るガラス板切断方法の作用を説明するための図である。
【図２】（ａ）は、本実施形態に係るガラス板切断装置を示す縦断正面図であって、（ｂ）は、そのレーザビームの照射領域を示す平面図である。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は、本実施形態に係るガラス板切断装置におけるレーザビームの照射領域の変形例を示す平面図である。
【図４】本実施形態に係るガラス板切断装置における第２レーザビームの照射状態を示す斜視図である。
【図５】本実施形態に係るガラス板切断装置における第２レーザビームの照射状態を示す斜視図である。
【図６】本実施形態に係るガラス板切断装置における第２レーザビームとして平行ビームを用いた場合の照射状態を説明するための概念図である。
【図７】本実施形態に係るガラス板切断装置における第２レーザビームとして集光ビームを用い、その集光ビームをデフォーカス照射した場合の照射状態を説明するための概念図である。
【図８】本実施形態に係るガラス板切断装置におけるレーザビームの照射態様の変形例を示す斜視図である。
【図９】本実施形態に係るガラス板切断装置におけるレーザビームの照射態様の変形例を示す斜視図である。
【図１０】本実施形態に係るガラス板切断装置の溶断対象となるガラス基板の変形例を示す縦断正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
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用、タッチパネル用、デジタルサイネージ用などあらゆる分野での薄板ガラスや、有機樹脂と積層される種々の用途の積層体などに適用が可能である。なお、ガラス板の厚みは、３００μｍ以下であること好ましい。
【００３３】
図２（ａ），（ｂ）に示すように、本発明の一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、切断予定線ＣＬを境界として製品部Ｇａと非製品部Ｇｂに溶断分離するものであって、第１レーザ照射器２と、第２レーザ照射器３と、ガス噴射ノズル４とを備えている。
【００３４】
第１レーザ照射器２は、ガラス基板Ｇの切断予定線ＣＬの真上から溶断用の第１レーザビームＬＢ１を略鉛直に照射する。この第１レーザビームＬＢ１によって、ガラス基板Ｇの切断予定線ＣＬの一部に、溶断実行部となる第１照射領域ＳＰ１が形成される。この実施形態では、ガラス基板Ｇを図示しない搬送手段（例えば、ガラス基板Ｇを吸着保持する搬送ベルト等）によって矢印Ａ方向（以下、搬送方向という）に移動させることによって、第１照射領域ＳＰ１を切断予定線ＣＬに沿って走査し、ガラス基板Ｇが連続的に溶断分離する。なお、このようにガラス基板Ｇのみを移動させる場合に限らず、第１レーザ照射器２、第２レーザ照射器３、及びガス噴射ノズル４を含む加工ユニットと、ガラス基板Ｇとの間に相対移動があれば、ガラス基板Ｇの溶断を行うことができる。例えば、ガラス基板Ｇを静止させた状態で、加工ユニットを移動させる構成であってもよい。
【００３５】
第２レーザ照射器３は、第１レーザビームＬＢ１によるガラス基板Ｇの溶断によって形成された溶断端面Ｇａ１，Ｇｂ１間の溶断隙間Ｓを介して、非製品部Ｇｂとなる側の上方から製品部Ｇａとなる側の溶断端面Ｇａ１に対して徐冷（アニール）用の第２レーザビームＬＢ２を斜めに照射する。この第２レーザビームＬＢ２によって、ガラス基板Ｇの切断予定線ＣＬの一部に、徐冷実行部となる第２照射領域ＳＰ２が形成される。この第２照射領域ＳＰ２は、切断予定線ＣＬに沿って長尺な細長形状（図示例は楕円形状）の領域であって、第１照射領域ＳＰ１と間隔を置いて切断予定線ＣＬ上の溶断完了部Ｒ１に形成されている。この実施形態では、ガラス基板Ｇを上述のように移動させることによって、第２照射領域ＳＰ２を切断予定線ＣＬに沿って走査し、製品部Ｇａとなる側の溶断端面Ｇａ１を連続的に徐冷する。なお、図３（ａ）に示すように、第２照射領域ＳＰ２は、第１照射領域ＳＰ１と接触していてもよい。また、図３（ｂ）に示すように、第２照射領域ＳＰ２は、第１照射領域ＳＰ１の搬送方向前後に跨るように、第１照射領域ＳＰ１にオーバーラップして形成されていてもよい。後者の場合、第２照射領域ＳＰ２の一部が、ガラス基板Ｇの溶断未完了部Ｒ２に形成されることから、溶断する直前にガラス基板Ｇが予備加熱される。
【００３６】
ガス噴射ノズル４は、第１照射領域ＳＰ１で発生する溶融異物を吹き飛ばすために、第１照射領域ＳＰ１に対して上方からアシストガスＡＧを噴射する。詳細には、ガラス基板Ｇの製品部Ｇａとなる側の上方位置にガス噴射ノズル４が配置されており、アシストガスＡＧが製品部Ｇａとなる側の上方位置から第１照射領域ＳＰ１に向かって斜めに噴射される。これにより、アシストガスＡＧによって溶融異物を非製品部Ｇｂ側へ吹き飛ばされ、製品部Ｇａの溶断端面Ｇａ１に溶融異物が付着して形状不良が生じる事態を抑制するようにしている。ここで、「溶融異物」は、ガラス基板Ｇ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。アシストガスＡＧとしては、例えば、酸素（又は空気）、水蒸気、二酸化炭素、窒素、アルゴンなどのガスを単独または混合した状態で用いられる。また、アシストガスＡＧは、熱風として噴射してもよい。なお、ガス噴射ノズル４のガラス基板Ｇの上方空間における配置位置は特に限定されるものではなく、例えば、切断予定線ＣＬの真上に配置し、第１レーザビームＬＢ１と共に、ガラス基板Ｇに対して略垂直にアシストガスＡＧを噴射するようにしてもよい。
また、ガス噴射ノズル４をガラス基板Ｇの下方空間に配置して、ガラス基板Ｇの下方から溶融異物を吹き飛ばすようにしてもよい。これらアシストガスＡＧは、溶断を効率よく行うためのものであるが、適宜省略してもよい。
【００３７】
図４に示すように、第２レーザ照射器３は、溶断未完了部Ｒ２の非製品部Ｇｂとなる側の上方位置に配置されている。この第２レーザ照射器３から出射される第２レーザビームＬＢ２は、溶断未完了部Ｒ２側から溶断完了部Ｒ１側に移行するに連れてガラス基板Ｇに接近するように傾斜している。なお、第２レーザビームＬＢ２は、溶断完了部Ｒ１側から溶断未完了部Ｒ２側に移行するに連れてガラス基板Ｇに接近するように傾斜させてもよい。すなわち、第２レーザビームＬＢ２は、図中に示すような方位角θと極角φとを有している。そのため、図５に示すように、ガラス基板に投影された第２照射領域ＳＰ２は、溶断実行部となる第１照射領域ＳＰ１から溶断完了部Ｒ１に亘って長尺となり、楕円形状になる。この楕円形状の長軸の向きは、図２（ｂ）では切断予定線ＣＬと平行に図示しているが、方位角θの大きさによって変化する。そして、０＜θ＜π／２及びπ／２＜θ＜πの範囲であれば、切断予定線ＣＬに沿う方向の成分を有するため、第２照射領域ＳＰ２における第２レーザビームＬＢ２の熱エネルギー強度は、第１照射領域ＳＰ１側から溶断完了部Ｒ１側に亘って緩やかな変化をもつこととなる。したがって、切断予定線ＣＬ上の第１照射領域ＳＰ１から溶断完了部Ｒ１側に亘って熱エネルギー強度が緩やかに変化する強度勾配が形成される。ここで、第２レーザビームＬＢ２として平行ビームを採用した場合は、方位角θについて０＜θ＜π／２及びπ／２＜θ＜πのいずれの範囲においても照射の効果は同等であるが、集光ビームを採用し、デフォーカスで照射した場合には方位角θの適正範囲がある。つまり、集光点よりも下方位置でガラス基板Ｇにデフォーカス照射した場合（図１の断面２を参照）には０＜θ＜π／２が適正範囲であり、逆に集光点よりも上方位置でガラス基板Ｇにデフォーカス照射した場合（図１の断面１を参照）はπ/２＜
θ＜πが適正範囲となる。なお、勿論、θ＝π／２として、長軸の向きが切断予定線ＣＬに沿うように、光軸に直交する断面を楕円形状に予め整形した第２レーザビームＬＢ２を製品部Ｇａとなる側の溶断端面Ｇａ１に照射するようにしてもよい。レーザビームの光軸に直交する断面を楕円形状に予め整形する方法としては、例えば、シリンドリカルレンズ等の光学部品や、スリット状の遮光マスクなどを用いることが挙げられる。
【００３８】
ここで、第２レーザビームＬＢ２の方位角θと極角φは、次のような範囲であることが好ましい。すなわち、方位角θは、０＜θ＜π／２及びπ／２＜θ＜πの範囲であること好ましい。一方、極角φは、図６に示すように、第２レーザビームＬＢ２として平行ビームを採用した場合には、第２レーザビームＬＢ２のビーム径をｗ2，ガラス基板Ｇの厚み
をｔ，照射位置の調整量をｄとすると、０＜φ＜ｃｏｓ-1［（ｔ＋ｗ2）／｛２（ｓ＋ｔ
＋ｄ）｝］の範囲を満足することが好ましい。また、極角φは、図７に示すように、第２レーザビームＬＢ２として集光ビームを採用し、それをデフォーカスして照射した場合には、第２レーザビームＬＢ２が非製品部Ｇｂと接した状態での接点でのビーム径をｗ2，
集光角をα，ガラス基板Ｇの厚みをｔ，照射位置の調整量をｄとすると、０＜φ＜ｃｏｓ-1〔（ｔｃｏｓα＋ｗ2）／｛２（ｓ＋ｔ＋ｄ）｝〕の範囲を満足することが好ましい。
すなわち、極角φは、製品部Ｇａの溶断端面Ｇａ１に近接して対向する非製品部Ｇｂの溶断端面Ｇｂ１近傍に干渉しないような角度範囲に設定することが好ましい。第２レーザビームＬＢ２の照射位置は、徐冷前の製品部Ｇａの溶断端面Ｇａ１近傍に生じている引張応力の位置に応じて調整することが好ましく、その調整量ｄは、例えば、−ｔ／２≦ｄ≦２．５ｔの範囲で調整される。
【００３９】
なお、第２レーザビームＬＢ２を、光軸に直交する断面が楕円形状になるように整形しておけば、傾斜角（極角φ）を大きくしなくても、全長が長くエネルギー分布の勾配が緩やかな第２照射領域ＳＰ２を形成することができる。
【００４０】
次に、以上のように構成された本実施形態に係るガラス切断装置１の動作を簡単に説明する。
【００４１】
まず、図２（ａ），（ｂ）に示すように、ガラス基板Ｇを搬送しながら、第１レーザ照射器２からガラス基板Ｇに対して第１レーザビームＬＢ１を照射する。これにより、ガラス基板Ｇを溶断する。この際、第１レーザビームＬＢ１の第１照射領域ＳＰ１に対しては、ガス噴射ノズル４からアシストガスＡＧを噴射し、第１照射領域ＳＰ１から溶融異物を吹き飛ばす。
【００４２】
これと同時に、第２レーザ照射器３から第２レーザビームＬＢ２をガラス基板Ｇに対して照射する。この第２レーザビームＬＢ２は、第１レーザビームＬＢ１の照射により形成された溶断端面Ｇａ１，Ｇｂ１間の溶断隙間Ｓを介して、製品部Ｇａとなる側の溶断端面Ｇａ１に対して上方から斜めに照射する。これにより、溶断端面Ｇａ１を徐冷する。
【００４３】
このようにすれば、第２レーザビームＬＢ２をガラス基板Ｇの上面に垂直に照射した場合のように、第２レーザビームＬＢ２の照射熱の影響がガラス基板Ｇの上面に極端に偏ることがない。付言すれば、溶断端面Ｇａ１の一部又は全部に第２レーザビームＬＢ２が直接照射されるため、溶断端面Ｇａ全体に照射熱が伝わり易くなる。したがって、ガラス基板が５００μｍ以下の薄板であっても残留歪が効率よく除去され、反り等の変形が生じるという不具合を回避することができる。
【００４４】
ここで、ガラス基板Ｇの溶断は、第１レーザビームＬＢ１によりガラス基板Ｇの上面側より溶融が始まり、その溶融により形成される切断溝が下方に貫通することにより完了する。そのため、溶断端面Ｇａ１は、上面に近接するほど、溶断時に供給される照射熱の影響を強く受けており、溶断端面Ｇａ１の熱的残留歪も上面側が相対的に大きくなっているものと考えられる。したがって、溶断端面Ｇａ１の残留歪を除去するには、より溶断端面Ｇａ１の上面側に多くの熱を供給して徐冷処理をすることが好ましい。そこで、第２レーザビームＬＢ２は、図６及び図７に例示するように、溶断端面Ｇａ１の上方部（例えば、上半分の領域）に直接照射することが好ましい。
【００４５】
なお、本発明は、上記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。
【００４６】
上記の実施形態では、ガラス基板Ｇの切断予定線ＣＬの真上に第１レーザ照射器２を配置し、ガラス基板Ｇの非製品部Ｇｂの上方に第２レーザ照射器３を配置する場合を説明したが、第１レーザ照射器２や第２レーザ照射器３の配置態様はこれに限定されるものではない。例えば、図８に示すように、第１レーザ照射器２と第２レーザ照射器３とを、製品部Ｇａの上方位置に配置し、ミラー５，６等の光学部品によって、第１レーザビームＬＢ１及び第２レーザビームＬＢ２を誘導するようにしてもよい。
【００４７】
また、上記の実施形態では、第１レーザ照射器２と、第２レーザ照射器３とを別々の光源で構成したが、図９に示すように、第１レーザ照射器２が、第２レーザ照射器３を兼ねるようにしてもよい。すなわち、第１レーザ照射器２から出射されたレーザビームＬＢをハーフミラー７等の光学部品によって、第１レーザビームＬＢ１と第２レーザビームＬＢ２とに分岐させてもよい。この場合、第２レーザビームＬＢ２は、その光路上でＮＤフィルタ等によって減光してからガラス基板Ｇに照射する。
【００４８】
また、ガラス基板Ｇをオーバーフローダンドロー法などで成形した場合、図１０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。本発明に係る切断方法及び切断装置は、このよう
なガラス基板Ｇの耳部の除去に適用してもよい。
【００４９】
また、上記の実施形態では、ガラス基板Ｇを製品部Ｇａと非製品部Ｇｂに溶断分離する場合を説明したが、溶断分離される双方を製品部として利用する場合に適用してもよい。
【実施例】
【００５０】
本発明の有用性を実証するために対比試験を行った。この対比試験は、実施例と比較例のそれぞれにつき、無アルカリガラスの試料とソーダガラスの試料を用意し、各試料を溶断し、（１）溶断端面の残留歪の有無の確認、（２）溶断端面の加傷テストによる破損の有無の確認、（３）溶断後の各試料の反りの有無の確認を行った。詳細は、次のとおりである。
（１）残留歪
溶断端面の残留歪の有無は、各試料の溶断端面を光学的歪計測であるセナルモン法や鋭敏色法を用いて観察することによって確認した。
（２）加傷テスト
溶断端面の加傷テストは、各試料の溶断端面に、＃１０００のサンドペーパによって傷を付けた後、１０００時間放置し、自己破壊するか否かによって確認した。
（３）反り
溶断後の各試料を定盤上に置き、反りの有無を確認した。ここで、反りは、各試料の裏面を下にする場合と、裏面を下にする場合についてそれぞれ確認し、それぞれの場合について定盤から０．３ｍｍの浮き上がり部分が試料の周縁部に存在する場合に「あり」と評価した。
【００５１】
以上のような対比試験の結果を表１及び表２に示す。なお、表中において、θ，φは図４に準拠するものとし、ｗ2，ｓ，ｄは図６及び図７に準拠するものとする。また、表中
のレーザビームのエネルギー強度[Ｗ]は、実際にガラス基板表面における値とする。
【００５２】
【表１】
【００５３】
以上の表１によれば、徐冷用の第２レーザビームをガラス基板に対して垂直入射させた比較例１及び２では、残留歪・加傷テスト・反りのそれぞれについて、不具合が生じていることが確認できる。これに対し、徐冷用の第２レーザビームをガラス基板に対して傾斜させて入射させた実施例１〜６では、残留歪・加傷テスト・反りの全てについて、良好な結果を得ていることが認識できる。
【符号の説明】
【００５４】
１ ガラス板切断装置
２ 第１レーザ照射器
３ 第２レーザ照射器
４ ガス噴射ノズル
ＡＧ アシストガス
ＣＬ 切断予定線
Ｇ ガラス基板
Ｇａ 製品部
Ｇａ１ 溶断端面
Ｇｂ 非製品部
ＬＢ１ 第１レーザビーム
ＬＢ２ 第２レーザビーム
ＳＰ１ 第１照射領域（溶断実行部）
ＳＰ２ 第２照射領域（徐冷実行部）
Ｓ 溶断隙間
Ｒ１ 溶断完了部
Ｒ２ 溶断未完了部
θ 第２レーザビームの方位角
φ 第２レーザビームの極角
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス板の切断予定線に沿って上方からレーザビームを照射し、前記切断予定線を境界として前記ガラス板を溶断分離するガラス板切断方法において、
前記レーザビームが、前記ガラス板の溶断を行う第１レーザビームと、前記ガラス板の溶断端面の徐冷を行う第２レーザビームとを含み、
前記第２レーザビームが、前記溶断により形成された前記溶断端面間の隙間を介して、前記徐冷対象の前記溶断端面に対して上方から斜めに照射されることを特徴とするガラス板切断方法。
【請求項２】
前記第２レーザビームの照射領域において、前記切断予定線上の溶断実行部から溶断完了部に亘って熱エネルギー強度が変化する強度分布を形成することを特徴とする請求項１に記載のガラス板切断方法。
【請求項３】
前記第２レーザビームが、前記切断予定線上の溶断未完了部側から溶断完了部側に移行するに連れて又は前記切断予定線上の溶断完了部側から溶断未完了部側に移行するに連れて、前記ガラス板に接近するように傾斜し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方法。
【請求項４】
前記第２レーザビームの光軸に直交する断面におけるビーム形状が、楕円形状であ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方法。
【請求項５】
前記第２レーザビームの照射領域が、前記第１レーザビームの照射領域の前後に跨るように、第１レーザビームの照射領域にオーバーラップして形成されている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方法。
【請求項６】
前記第１レーザビームと前記第２レーザビームが、同一の光源から出射されたレーザビームを分岐させて形成され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方法。
【請求項７】
前記第１レーザビームと前記第２レーザビームが、別々の光源から出射されて形成され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方法。
【請求項８】
ガラス板の切断予定線に沿って上方からレーザビームを照射し、前記切断予定線を境界として前記ガラス板を溶断分離するガラス板切断装置において、
前記ガラス板の溶断を行う第１レーザビームを照射する第１レーザ照射器と、前記ガラス板の溶断端面の徐冷を行う第２レーザビームを照射する第２レーザ照射器とを備え、前記第２レーザ照射器が、前記溶断により形成される前記溶断端面間の隙間を介して、前記徐冷対象の前記溶断端面に対して上方から斜めに第２レーザビームを照射することを特徴とするガラス板切断装置。
【請求項１】
ガラス板の切断予定線に沿って上方からレーザビームを照射し、前記切断予定線を境界として前記ガラス板を溶断分離するガラス板切断方法において、
前記レーザビームが、前記ガラス板の溶断を行う第１レーザビームと、前記ガラス板の溶断端面の徐冷を行う第２レーザビームとを含み、
前記第２レーザビームが、前記溶断により形成された前記溶断端面間の隙間を介して、前記徐冷対象の前記溶断端面に対して上方から斜めに照射されることを特徴とするガラス板切断方法。
【請求項２】
前記第２レーザビームの照射領域において、前記切断予定線上の溶断実行部から溶断完了部に亘って熱エネルギー強度が変化する強度分布を形成することを特徴とする請求項１に記載のガラス板切断方法。
【請求項３】
前記第２レーザビームが、前記切断予定線上の溶断未完了部側から溶断完了部側に移行するに連れて又は前記切断予定線上の溶断完了部側から溶断未完了部側に移行するに連れて、前記ガラス板に接近するように傾斜し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方法。
【請求項４】
前記第２レーザビームの光軸に直交する断面におけるビーム形状が、楕円形状であ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方法。
【請求項５】
前記第２レーザビームの照射領域が、前記第１レーザビームの照射領域の前後に跨るように、第１レーザビームの照射領域にオーバーラップして形成されている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方法。
【請求項６】
前記第１レーザビームと前記第２レーザビームが、同一の光源から出射されたレーザビームを分岐させて形成され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方法。
【請求項７】
前記第１レーザビームと前記第２レーザビームが、別々の光源から出射されて形成され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方法。
【請求項８】
ガラス板の切断予定線に沿って上方からレーザビームを照射し、前記切断予定線を境界として前記ガラス板を溶断分離するガラス板切断装置において、
前記ガラス板の溶断を行う第１レーザビームを照射する第１レーザ照射器と、前記ガラス板の溶断端面の徐冷を行う第２レーザビームを照射する第２レーザ照射器とを備え、前記第２レーザ照射器が、前記溶断により形成される前記溶断端面間の隙間を介して、前記徐冷対象の前記溶断端面に対して上方から斜めに第２レーザビームを照射することを特徴とするガラス板切断装置。
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１】
【公開番号】特開２０１３−７５７６９（Ｐ２０１３−７５７６９Ａ）
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０３３００（Ｐ２０１１−２０３３００）
【出願日】平成２３年９月１６日（２０１１．９．１６）
【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２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１６日（２０１１．９．１６）
【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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