薄板ガラスの切断方法及び薄板ガラス
【課題】薄板ガラスをレーザビームの照射熱で溶断するに際し、薄板ガラスの溶断端面間の隙間を管理し、溶断端面近傍の形状を良好に維持する。
【解決手段】５００μｍ以下の厚みのガラス基板Ｇの切断部Ｃにレーザビームを照射し、ガラス基板Ｇを溶断する薄板ガラス切断方法であって、ガラス基板Ｇの厚みをａ、切断部Ｃで対向するガラス基板Ｇの溶断端面Ｇａ１，Ｇｂ１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ように最小隙間を管理する。
【解決手段】５００μｍ以下の厚みのガラス基板Ｇの切断部Ｃにレーザビームを照射し、ガラス基板Ｇを溶断する薄板ガラス切断方法であって、ガラス基板Ｇの厚みをａ、切断部Ｃで対向するガラス基板Ｇの溶断端面Ｇａ１，Ｇｂ１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ように最小隙間を管理する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、５００μｍ以下の厚みの薄板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ガラス板の切断方法としては、例えば特許文献１には、デフォーカスした炭酸ガスレーザ光により予備加熱を行った後に、微小点に集光した炭酸ガスレーザ光を集光した炭酸ガスレーザ光を被切断部に照射することにより溶断することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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】
【０００６】
ところで、特許文献１では、主として１ｍｍ以上の厚板ガラスを所定形状に切断することを課題としているが、このような厚板ガラスは、機械的強度に優れている。
【０００７】
これに対し、近年、ディスプレイ用途等に用いられている薄板ガラス、特に５００μｍ以下の厚みの薄板ガラスの場合、上記の厚板ガラスに比して、機械的強度が遥かに弱い。そのため、かかる薄板ガラスを溶断により切断する場合には次のような特有の問題が生じ得る。
【０００８】
すなわち、第一に、薄板ガラスを溶断後に分離する際に溶断端面同士が接触すると、薄板ガラスが容易に破損するという問題がある。そのため、溶断により薄板ガラスの切断部を溶融除去して、溶断後に対向する薄板ガラスの溶断端面間の隙間をある程度確保する必要がある。
【０００９】
第二に、薄板ガラスに加えられる熱量が大きくなると、図１３に示すように、溶融状態にある切断部Ｃが下方に垂れ下がるなどして、薄板ガラスＧの溶断端面近傍に形状不良が生じるという問題がある。このような形状不良が生じると、製品として供することができずに不良品として扱わざるを得ない事態を招く。そして、このような薄板ガラスの溶断端面近傍の形状不良は、薄板ガラスの溶融除去量を増加させて溶断端面間の隙間を大きくするに連れて顕著になる。そのため、薄板ガラスの溶断端面間の隙間を過度に大きくすることはできない。更に、熱量が多くなるため、溶断端面付近のガラス温度も上昇し、歪により薄板ガラスが変形したり、破損したりするおそれがある。
【００１０】
したがって、薄板ガラスを溶断して切断する場合には、溶断によって形成される溶断端面間の隙間を厳格に管理する必要があるが、特許文献１を始め、従来このような観点から対策が講じられていないのが実情である。
【００１１】
本発明は、以上の実情に鑑み、薄板ガラスをレーザビームの照射熱で溶断するに際し、薄板ガラスの溶断端面間の隙間を管理し、溶断端面近傍の形状を良好に維持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発明は、５００μｍ以下の厚みの薄板ガラスの切断部にレーザビームを照射し、前記薄板ガラスを溶断する薄板ガラス切断方法であって、前記薄板ガラスの厚みをａ、前記切断部で対向する前記薄板ガラスの溶断端面間の最小隙間をｂとした場合に、０．１≦ｂ／ａ≦２なる関係を満足するように前記最小隙間を管理することに特徴づけられる。
【００１３】
このような方法によれば、薄板ガラスの厚みとの相対的な関係で、薄板ガラスの溶断端面間の隙間が厳格に管理されることから、薄板ガラスの溶断端面近傍の形状を良好に維持しつつ、溶断された薄板ガラスを安全に分離することができる。更には、歪による薄板ガラスの変形や破損を回避することが可能となる。一方、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の量が多くなり過ぎて、溶断端面近傍に付与される熱量が過度に大きくなる。その結果、薄板ガラスの溶断端面近傍に垂れ下がりなどの形状不良が生じたり、歪による薄板ガラスの変形や破損が発生するおそれがある。また、ｂ／ａが０．１未満になると、溶断端面同士が接近し過ぎ、分離時に溶断端面同士が接触して薄板ガラスが破損するおそれがある。
【００１４】
上記の方法において、前記レーザビームをデフォーカスの状態で前記切断部に照射することが好ましい。
【００１５】
すなわち、薄板ガラスが溶断の対象であるから、デフォーカスしたレーザビームであっても切断部を十分に溶断することが可能となる。そして、このようにデフォーカスしたレーザビームを切断部に照射する場合、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できるという利点がある。
【００１６】
上記の方法において、前記レーザビームのスポット径が、前記薄板ガラスの溶断端面間の最小隙間よりも小さいことが好ましい。
【００１７】
このようにすれば、実際に溶融除去される範囲よりも狭い範囲にレーザビームが照射される。そのため、レーザビームの照射部からの熱伝導によって、薄板ガラスの溶断端面に対してアニール処理が施されることが期待できる。したがって、このようにアニール効果がある場合には、１回のレーザビームの照射によって、薄板ガラスの溶断と溶断端面のアニール処理を同時に行うことができ、後工程等で別途アニール処理を施す必要がなくなる。
【００１８】
上記の方法において、前記溶断端面が、凸曲面をなすことが好ましい。
【００１９】
このようにすれば、薄板ガラスの溶断端面は、面取りを施した場合と同等以上の効果が得られ、端面強度が上がる。そのため、切断工程以後の工程に流した際に端面に欠けが生じ難くなり、取り扱いが容易になると共に歩留まりが向上するという利点がある。
【００２０】
上記の方法において、前記溶断端面が、火造り面であることが好ましい。
【００２１】
このようにすれば、薄板ガラスの溶断端面の表面が滑らかに連続するため、溶断端面からの発塵を防止することができる。また、このように溶断端面の表面が滑らかになると、パーティクルが入り込み難くなるため、工程での汚れを防止することもできる。
【００２２】
上記の方法において、前記溶断端面の算術平均粗さＲａが、０．３μｍ以下であって、且つ、粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍが、１５０μｍ以上であることが好ましい。ここでいう算術平均粗さＲａ及び粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍは、ＪＩＳ ２００１に基づくものとする。
【００２３】
このようにすれば、薄板ガラスの溶断端面の表面が滑らかに連続するため、溶断端面からの発塵を防止することができる。また、このように溶断端面の表面が滑らかになると、パーティクルが入り込み難くなるため、工程での汚れを防止することもできる。一方、Ｒａが０．３μｍを越えたり、ＲＳｍが１５０μｍ未満となる場合には、薄板ガラスの溶断端面が粗面（ザラザラの状態）となって、溶断端面にパーティクルが入り込んで除去し難くなる。
【００２４】
上記の方法において、前記溶断端面の残留圧縮応力が、２０ＭＰａ〜５００ＭＰａであることが好ましい。
【００２５】
このようにすれば、薄板ガラスの溶断端面に、圧縮応力が作用することから、溶断端面に仮にクラック等の欠陥が形成されていても、その欠陥を塞ぐ方向に力が作用する。その結果、薄板ガラスの端面強度の向上を図ることができる。更に、万一薄板ガラスの端面にクラックが生じた場合でも、そのクラックの近傍にテンション層があるので、クラックが端面に沿って進展し、平面側には進展しない。そのため、ガラス基板としての形状を維持でき、ガラス基板としての性能が損なわれることがない。一方、圧縮応力が２０ＭＰａよりも小さい場合、薄板ガラスが破損したとき、クラックの走る方向が任意となり、ガラス基板としての性能が損なわれるおそれがある。また、圧縮応力が５００ＭＰａよりも大きい場合、クラック近傍のテンション層の影響で、薄板ガラスが自爆する可能性がある。
【００２６】
上記の課題を解決するために創案された本発明は、５００μｍ以下の厚みであり、レーザビームで溶断された溶断端面を有する薄板ガラスであって、前記溶断端面の算術平均粗さＲａが、０．３μｍ以下であり、且つ、粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍが、１５０μｍ以上であることに特徴づけられる。
【００２７】
この場合、前記溶断端面の残留圧縮応力が、２０ＭＰａ〜５００ＭＰａであることが好ましい。
【発明の効果】
【００２８】
以上のような本発明によれば、薄板ガラスの厚みとの相対的な関係で、薄板ガラスの溶断端面間の隙間が厳格に管理される。その結果、薄板ガラスの溶断端面近傍に形状を良好に維持することができる。また、溶断端面同士を接触させることなく、溶断された薄板ガラスを安全に分離することができる。
【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側面である。
【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５】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６】本発明の第３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７】本発明の第４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】本発明の第５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９】第５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１０】本発明の第６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１１】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。
【図１２】薄板ガラスの強度評価を行っている状態を示す図である。
【図１３】薄板ガラスを溶断により切断した場合に生じる問題点を説明するための図である。
【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、薄板ガラスは、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、切断対象の薄板ガラスは、フラットパネルディスプレイ用のガラス基板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、特に２００μｍ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】
更に、ガラス板切断装置１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サイドアシストガスＡ１を噴射するサイドアシストガス噴射ノズル４を備えている。このサイドアシストガスＡ１は、ドロスなどの溶融異物を非製品部Ｇｂ側へ吹き飛ばす役割を果たす。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
そして、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サイドアシストガス噴射ノズル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サイドアシストガスＡ１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。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。
【００３９】
また、ガラス基板Ｇの上方空間において、ガラス基板Ｇに対してガスを噴射する手段は、サイドアシストガス噴射ノズル４のみである。そして、このサイドアシストガス噴射ノズル４は、ガラス基板Ｇの切断部Ｃに対してサイドアシストガスＡ１を斜めに噴射するので、ガラス基板Ｇの切断部Ｃに対して真上から略鉛直に噴射する場合（例えば、センターアシストガスを噴射する場合）に比べて、溶融状態にある切断部Ｃ近傍を下方に押圧する力は作用し難い。そのため、溶融状態にあるガラス基板Ｇの切断部Ｃ近傍の下方への垂れ下がりを防止することができる。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、サイドアシストガスＡ１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の溶断端面Ｇａ１に溶融異物が溜まり難くなる。
【００４０】
更に、上記のようにガラス基板Ｇを溶断すれば、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の溶断端面Ｇａ１と、非製品部Ｇｂの溶断端面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の溶断端面Ｇａ１と、非製品部Ｇｂの溶断端面Ｇｂ１とが離間しているので、溶断端面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。
【００４１】
詳細には、図４に示すように、ガラス基板Ｇの厚みをａとし、溶断後における製品部Ｇａの溶断端面Ｇａ１と非製品部Ｇｂの溶断端面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ように管理されている。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の溶断端面Ｇａ１と非製品部Ｇｂの溶断端面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。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、製品部Ｇａの溶断端面Ｇｂ１に形状不良が生じるおそれがある。更には、歪による薄板ガラスの変形や破損のおそれもある。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。
【００４２】
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（上面）に対するサイドアシストガスＡ１の仮想中心線Ｌ１の傾斜角α１（図３を参照）を変更する、（４）サイドアシストガス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。
【００４３】
レーザビームＬＢ及びサイドアシストガスＡ１の諸条件は、以下の通りである。なお、レーザビームＬＢ及びサイドアシストガスＡ１の諸条件は、勿論、これに限定されるものではない。
【００４４】
レーザビームＬＢのスポット径は、図４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】
サイドアシストガスＡ１の噴射圧は、０．０１〜０．５［ＭＰａ］に設定される。
【００４７】
サイドアシストガスＡ１の傾斜角α１は、２５°〜６０°、好ましくは３０°〜５０°、より好ましくは３５°〜４５°に設定される。すなわち、ガラス基板Ｇの表面に対するサイドアシストガスＡ１の傾斜角が２５°未満であると、サイドアシストガスＡ１がガラス基板Ｇに浅く入射し過ぎて、切断部ＣにサイドアシストガスＡ１を効率よく供給できないという問題が生じるおそれがある。一方、ガラス基板Ｇの表面に対するサイドアシストガスＡ１の傾斜角が６０°を超えると、サイドアシストガスＡ１がガラス基板Ｇに深く入射し過ぎて、切断部Ｃ近傍を下方に押圧する力が大きくなるおそれがある。したがって、サイドアシストガスＡ１の傾斜角α１は上記数値範囲内であることが好ましく、この範囲であれば、サイドアシストガスＡ１を切断部Ｃに効率よく供給しつつ、サイドアシストガスＡ１が切断部Ｃ近傍を下方に押圧する力を適切に抑えることができる。
【００４８】
なお、製品部Ｇａへの溶融異物の付着を防止する観点からは、サイドアシストガスＡ１の傾斜角α１は、１５°〜４５°に設定されることが好ましい。したがって、製品部Ｇａの溶断端面Ｇａ１の形状と製品部Ｇａへの溶融異物の付着とを考慮した場合には、サイドアシストガスＡ１の傾斜角α１は、２５°〜４５°に設定されることが好ましい。
【００４９】
サイドアシストガスＡ１の指向方向は、切断部Ｃ近傍であればよい。例えば、図示例では、サイドアシストガス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。
【００５０】
サイドアシストガスＡ１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又は他ガスと混同した状態で用いる。また、サイドアシストガスＡ１は、熱風として噴射してもよい。
【００５１】
以上のようにして溶断されたガラス基板Ｇは、次のような特徴を有する。
【００５２】
第一に、図４に示すように、製品部Ｇａの溶断端面Ｇａ１の形状が、略円弧状の良好な凸曲面形状となる。付言すれば、製品部Ｇａの溶断端面Ｇａ１は、火造り面で構成される。なお、非製品部Ｇｂの溶断端面Ｇｂ１には、サイドアシストガスＡ１によって吹き飛ばされた溶融異物（ドロスなど）が付着し、溶断端面Ｇｂ１の形状が、略円弧状から逸脱する場合もある。
【００５３】
第二に、製品部Ｇａの溶断端面Ｇａ１の算術平均粗さＲａが、０．３μｍ以下で、且つ、粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍが、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。
【００５４】
第三に、製品部Ｇａの溶断端面Ｇａ１の残留圧縮応力が、２０ＭＰａ〜５００ＭＰａとなる。
【００５５】
（第２実施形態）
図５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は、第１実施形態に係るガラス板切断装置１の構成に、更に、センターアシストガス噴射ノズル５を付加したものである。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。
【００５６】
センターアシストガス噴射ノズル５は、レーザビーム照射器３の先端部に接続されており、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）にセンターアシストガスＡ２を供給する。レーザビーム照射器３の内部空間に供給されたセンターアシストガスＡ２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、センターアシストガスＡ２が噴射される。センターアシストガスＡ２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。
【００５７】
そして、サイドアシストガスＡ１の噴射圧をＰ１、センターアシストガスＡ２の噴射圧をＰ２とした場合に、Ｐ２／Ｐ１は０〜２に設定される。詳細には、例えば、センターアシストガスＡ２の噴射圧は、０〜０．０２［ＭＰａ］に設定され、サイドアシストガスＡ１の噴射圧は、０．０１〜０．５［ＭＰａ］に設定される。そして、好ましくは、サイドアシストガスＡ１の噴射圧が、センターアシストガスＡ２の噴射圧よりも大きく設定される。例えば、Ｐ２／Ｐ１は、０．１〜０．５に設定される。この場合、センターアシストガスＡ２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。
【００５８】
このようにすれば、センターアシストガスＡ２の噴射圧が相対的に弱められることから、主として、サイドアシストガスＡ１によって切断部Ｃに生じる溶融異物を吹き飛ばすことになる。このサイドアシストガス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、センターアシストガスＡ２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。したがって、サイドアシストガスＡ１の噴射圧を、センターアシストガスＡ２の噴射圧よりも大きくすることで、溶融状態にあるガラス板Ｇの切断部Ｃの垂れ下がりを防止することができる。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、サイドアシストガスＡ１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の溶断端面Ｇａ１に溶融異物が溜まり難くなる。したがって、図４に示した場合と同様に、製品部Ｇａの溶断端面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。
【００５９】
サイドアシストガスＡ１とセンターアシストガスＡ２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。
【００６０】
（第３実施形態）
図６に示すように、本発明の第３実施形態に係るガラス板切断装置１が、第１〜２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、ガラス基板Ｇの下方空間に、補助サイドアシストガス噴射ノズル６を備えている点にある。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。なお、図示例では、センターアシストガス噴射ノズル５を設けているが省略してもよい。
【００６１】
補助サイドアシストガス噴射ノズル６は、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、切断部Ｃに向かって斜め上方に補助サイドアシストガスＡ３を噴射する。
【００６２】
更に、この実施形態では、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。そして、このテーパ面をなす側面部２１ａによって、補助サイドアシストガス噴射ノズル６から噴射される補助サイドアシストガスＡ３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。
【００６３】
以上のようにすれば、サイドアシストガスＡ１とサイドアシストガスＡ３によって、ガラス基板Ｇの切断部Ｃに生じた溶融異物を、非製品部Ｇｂとなる側に効率よく吹き飛ばすことが可能となる。また、ガラス基板Ｇの下面に補助サイドアシストガスＡ３が作用することから、ガラス基板Ｇの切断部Ｃ近傍を下方から支持する効果も期待でき、切断部Ｃ近傍の垂れ下がり防止に寄与するものと考えられる。
【００６４】
補助サイドアシストガスＡ３の噴射圧は、例えば、０．０１〜０．５［ＭＰａ］に設定される。
【００６５】
ガラス基板Ｇの裏面（下面）に対する補助サイドアシストガスＡ３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。
【００６６】
補助サイドアシストガスＡ３の指向方向は、切断部Ｃ近傍であればよい。例えば、図示例では、補助サイドアシストガスＡ３の仮想中心線Ｌ２が、切断部Ｃと交差するようにしているが、仮想中心線Ｌ２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。
【００６７】
補助サイドアシストガスＡ３は、サイドアシストガスＡ１と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。
【００６８】
なお、この第３実施形態では、サイドアシストガスＡ１と補助サイドアシストガスＡ３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、サイドアシストガス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、サイドアシストガスＡ１を止めて、補助サイドアシストガスＡ３で切断部Ｃの溶融異物を吹き飛ばすようにしてもよい。
【００６９】
（第４実施形態）
図７に示すように、本発明の第４実施形態に係るガラス板切断装置１が、第３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、補助サイドアシストガスＡ３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。
【００７０】
第４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、補助サイドアシストガス噴射ノズル６の噴射口が接続されている。補助サイドアシストガス噴射ノズル６から噴射された補助サイドアシストガスＡ３を、ガス流通路２１ｂを通じて斜め上方に誘導して非支持空間Ｓに開放し、ガラス基板Ｇの切断部Ｃに供給する。
【００７１】
（第５実施形態）
図８に示すように、本発明の第５実施形態に係るガラス板切断装置１が、第３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、溶断過程で生じる溶融異物を吸引する構成を備えている点にある。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。
【００７２】
すなわち、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７と、非製品部Ｇｂとなる側の下方位置に配置された第２吸引ノズル８とを備えている。
【００７３】
第１吸引ノズル７は、その仮想中心線Ｌ３を切断部Ｃに指向させた状態で、サイドアシストガス噴射ノズル４と向かい合うように配置され、ガラス基板Ｇの上方空間の溶融異物を吸引する。ガラス基板Ｇの表面（上面）に対する第１吸引ノズル７の仮想中心線Ｌ３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°以内の範囲に設定される。
【００７４】
一方、第２吸引ノズル８は、その吸引口を上方に指向させた状態で、補助サイドアシストガス噴射ノズル６と向かい合うように配置されており、ガラス基板Ｇの下方空間、換言すれば、非支持空間Ｓの溶融異物を吸引する。ここで、第２吸引ノズル８を、切断部Ｃの真下から非製品部Ｇｂ側に偏倚させて配置しているのは、サイドアシストガスＡ１や補助サイドアシストガスＡ３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。
【００７５】
そして、第１吸引ノズル７及び第２吸引ノズル８は、サイドアシストガスＡ１及び補助サイドアシストガスＡ３によって非製品部Ｇｂ側に吹き飛ばされた溶融異物を吸引する。このようにすれば、サイドアシストガスＡ１及び補助サイドアシストガスＡ３によって切断部Ｃから吹き飛ばした溶融異物が、周辺空間に浮遊して再び製品部Ｇａに付着するという事態を確実に防止することができる。
【００７６】
なお、この第５実施形態では、第１吸引ノズル７と第２吸引ノズル８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７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８で溶融異物の溶融異物を吸引するようにしてもよい。また、第１吸引ノズル７を省略して、第２吸引ノズル８のみで溶融異物を吸引するようにしてもよい。
【００７７】
ここで、ガラス基板Ｇの下方空間に配置された第２吸引ノズル８は、図９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７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。
【００７８】
（第６実施形態）
勿論、図１０に示すように、第４実施形態に係るガラス板切断装置１（図７を参照）に、第１吸引ノズル７および第２吸引ノズル８を配置してもよい。
【００７９】
なお、本発明は、上記第１〜６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。
【００８０】
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１１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。
【００８１】
また、上記の実施形態では、溶断分離された薄板ガラスＧの一方が製品部Ｇａで、他方が非製品部Ｇｂの場合を説明したが、双方を製品部Ｇａとする場合にも、本発明を適用することができる。
【実施例】
【００８２】
本発明の有用性を実証するために対比試験を行った。
【００８３】
この対比試験の試験条件は次のとおりである。まず、図３に示した態様で、アシストガスを吹き付けながら、縦３００ｍｍ×横３００ｍｍの大きさの薄板ガラスの切断部に対して、波長１０．６μｍのＣＯ2レーザを照射して、薄板ガラスを溶断して切断する。次に、このように溶断された薄板ガラスの溶断端面近傍に対して、二次加工（例えば、レーザによるアニールや電気加熱によるアニール）することでアニール処理を施す。このような一連の切断工程を、薄板ガラスの厚みａと、溶断端面間の最小隙間ｂを変化させて行う。そして、それぞれの切断工程を経て溶断された薄板ガラスについて、（１）溶断端面の擦れの状態、（２）溶断端面の形状、（３）強度をそれぞれ検査した。なお、溶断された薄板ガラスの強度は、図１２に示すように、それぞれの薄板ガラスＧを順次、二枚の板状体９で挟み且つＵ字状に５０ｍｍ／分の速度で長手方向に曲げが生じるように押し曲げていく二点曲げにより強度を評価した。この評価は、押し曲げにより破壊したときの二枚の板状体９の間隔に基づいて破壊強度を算出する。これらの試験結果は、下記に示すとおりである。
【００８４】
【表１】
【００８５】
【表２】
【００８６】
以上の表１及び表２によれば、ｂ／ａが０．１以上のとき、分離時に薄板ガラスの溶断端面同士の接触により生じる擦れが全くないか、或いは実質的に問題にならない程度に抑えることが可能であることが認識できる。そのため、このような範囲に管理すれば、分離時に薄板ガラスの溶断端面同士が接触して破損するという事態を確実に低減することができる。
【００８７】
また、ｂ／ａが２以下のとき、薄板ガラスの溶断端面の形状が良好に維持されることが認識できる。そのため、このような範囲に管理すれば、薄板ガラスの製品品位が低下したり、或いは、後工程で溶断端面を起点として薄板ガラスが破損するという事態を確実に低減することができる。
【００８８】
したがって、０．１≦ｂ／ａ≦２なる関係を満足するように、最小隙間ｂを管理すれば、薄板ガラスの溶断端面近傍の形状を良好に維持しつつ、分離時やその後の工程で薄板ガラスが破損するという事態を確実に低減できる。なお、このような作用効果は、溶断するためにレーザビームを照射する以外に、予備加熱やアニール処理を要することなく享受できる。
【００８９】
なお、より安定した品位を要求する場合は、溶断直後にレーザ等によるアニール処理を施してもよい。
【００９０】
上記実施例８〜１０で形成された溶断端面の算術平均粗さＲａは、０．０８〜０．１８μｍで、粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍは、２５０〜４００μｍであり、溶断端面の汚れの除去を容易に行うことができた。一方、薄板ガラスをスクライブ線に沿って折り割りした後にダイヤ研磨を施した割断端面を比較例として挙げると、その割断端面は、Ｒａが０．４〜０．６μｍで且つＲＳｍが８０〜１４０μｍであり、割断端面の汚れを十分に除去することができなかった。
【００９１】
また、上記実施例１〜１０で形成された溶断端面の圧縮歪（残留圧縮応力）は、８０〜１８０ＭＰａであった。端面に傷を入れて、クラックを発生させると、エッジに沿ってクラックが進展し、ガラス基板としての性能を損なうことがなかった。一方、比較例として作製したレーザ割断された薄板ガラスの端面の圧縮歪は、０〜１５ＭＰａであり、傷を入れてクラックを発生させると、クラックが面方向に進展して薄板ガラスが２つに割れ、ガラス基板としての性能を失うに至った。
【符号の説明】
【００９２】
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 サイドアシストガス噴射ノズル
５ センターアシストガス噴射ノズル
６ 補助サイドアシストガス噴射ノズル
７ 第１吸引ノズル
８ 第２吸引ノズル
Ａ１ サイドアシストガス
Ａ２ センターアシストガス
Ａ３ 補助サイドアシストガス
Ｃ 切断部
Ｇ ガラス基板
Ｇａ 製品部
Ｇａ１ 溶断端面
Ｇｂ 非製品部
Ｇｂ１ 溶断端面
ＬＢ レーザビーム
Ｓ 非支持空間
【技術分野】
【０００１】
本発明は、５００μｍ以下の厚みの薄板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ガラス板の切断方法としては、例えば特許文献１には、デフォーカスした炭酸ガスレーザ光により予備加熱を行った後に、微小点に集光した炭酸ガスレーザ光を集光した炭酸ガスレーザ光を被切断部に照射することにより溶断することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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】
【０００６】
ところで、特許文献１では、主として１ｍｍ以上の厚板ガラスを所定形状に切断することを課題としているが、このような厚板ガラスは、機械的強度に優れている。
【０００７】
これに対し、近年、ディスプレイ用途等に用いられている薄板ガラス、特に５００μｍ以下の厚みの薄板ガラスの場合、上記の厚板ガラスに比して、機械的強度が遥かに弱い。そのため、かかる薄板ガラスを溶断により切断する場合には次のような特有の問題が生じ得る。
【０００８】
すなわち、第一に、薄板ガラスを溶断後に分離する際に溶断端面同士が接触すると、薄板ガラスが容易に破損するという問題がある。そのため、溶断により薄板ガラスの切断部を溶融除去して、溶断後に対向する薄板ガラスの溶断端面間の隙間をある程度確保する必要がある。
【０００９】
第二に、薄板ガラスに加えられる熱量が大きくなると、図１３に示すように、溶融状態にある切断部Ｃが下方に垂れ下がるなどして、薄板ガラスＧの溶断端面近傍に形状不良が生じるという問題がある。このような形状不良が生じると、製品として供することができずに不良品として扱わざるを得ない事態を招く。そして、このような薄板ガラスの溶断端面近傍の形状不良は、薄板ガラスの溶融除去量を増加させて溶断端面間の隙間を大きくするに連れて顕著になる。そのため、薄板ガラスの溶断端面間の隙間を過度に大きくすることはできない。更に、熱量が多くなるため、溶断端面付近のガラス温度も上昇し、歪により薄板ガラスが変形したり、破損したりするおそれがある。
【００１０】
したがって、薄板ガラスを溶断して切断する場合には、溶断によって形成される溶断端面間の隙間を厳格に管理する必要があるが、特許文献１を始め、従来このような観点から対策が講じられていないのが実情である。
【００１１】
本発明は、以上の実情に鑑み、薄板ガラスをレーザビームの照射熱で溶断するに際し、薄板ガラスの溶断端面間の隙間を管理し、溶断端面近傍の形状を良好に維持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発明は、５００μｍ以下の厚みの薄板ガラスの切断部にレーザビームを照射し、前記薄板ガラスを溶断する薄板ガラス切断方法であって、前記薄板ガラスの厚みをａ、前記切断部で対向する前記薄板ガラスの溶断端面間の最小隙間をｂとした場合に、０．１≦ｂ／ａ≦２なる関係を満足するように前記最小隙間を管理することに特徴づけられる。
【００１３】
このような方法によれば、薄板ガラスの厚みとの相対的な関係で、薄板ガラスの溶断端面間の隙間が厳格に管理されることから、薄板ガラスの溶断端面近傍の形状を良好に維持しつつ、溶断された薄板ガラスを安全に分離することができる。更には、歪による薄板ガラスの変形や破損を回避することが可能となる。一方、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の量が多くなり過ぎて、溶断端面近傍に付与される熱量が過度に大きくなる。その結果、薄板ガラスの溶断端面近傍に垂れ下がりなどの形状不良が生じたり、歪による薄板ガラスの変形や破損が発生するおそれがある。また、ｂ／ａが０．１未満になると、溶断端面同士が接近し過ぎ、分離時に溶断端面同士が接触して薄板ガラスが破損するおそれがある。
【００１４】
上記の方法において、前記レーザビームをデフォーカスの状態で前記切断部に照射することが好ましい。
【００１５】
すなわち、薄板ガラスが溶断の対象であるから、デフォーカスしたレーザビームであっても切断部を十分に溶断することが可能となる。そして、このようにデフォーカスしたレーザビームを切断部に照射する場合、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できるという利点がある。
【００１６】
上記の方法において、前記レーザビームのスポット径が、前記薄板ガラスの溶断端面間の最小隙間よりも小さいことが好ましい。
【００１７】
このようにすれば、実際に溶融除去される範囲よりも狭い範囲にレーザビームが照射される。そのため、レーザビームの照射部からの熱伝導によって、薄板ガラスの溶断端面に対してアニール処理が施されることが期待できる。したがって、このようにアニール効果がある場合には、１回のレーザビームの照射によって、薄板ガラスの溶断と溶断端面のアニール処理を同時に行うことができ、後工程等で別途アニール処理を施す必要がなくなる。
【００１８】
上記の方法において、前記溶断端面が、凸曲面をなすことが好ましい。
【００１９】
このようにすれば、薄板ガラスの溶断端面は、面取りを施した場合と同等以上の効果が得られ、端面強度が上がる。そのため、切断工程以後の工程に流した際に端面に欠けが生じ難くなり、取り扱いが容易になると共に歩留まりが向上するという利点がある。
【００２０】
上記の方法において、前記溶断端面が、火造り面であることが好ましい。
【００２１】
このようにすれば、薄板ガラスの溶断端面の表面が滑らかに連続するため、溶断端面からの発塵を防止することができる。また、このように溶断端面の表面が滑らかになると、パーティクルが入り込み難くなるため、工程での汚れを防止することもできる。
【００２２】
上記の方法において、前記溶断端面の算術平均粗さＲａが、０．３μｍ以下であって、且つ、粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍが、１５０μｍ以上であることが好ましい。ここでいう算術平均粗さＲａ及び粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍは、ＪＩＳ ２００１に基づくものとする。
【００２３】
このようにすれば、薄板ガラスの溶断端面の表面が滑らかに連続するため、溶断端面からの発塵を防止することができる。また、このように溶断端面の表面が滑らかになると、パーティクルが入り込み難くなるため、工程での汚れを防止することもできる。一方、Ｒａが０．３μｍを越えたり、ＲＳｍが１５０μｍ未満となる場合には、薄板ガラスの溶断端面が粗面（ザラザラの状態）となって、溶断端面にパーティクルが入り込んで除去し難くなる。
【００２４】
上記の方法において、前記溶断端面の残留圧縮応力が、２０ＭＰａ〜５００ＭＰａであることが好ましい。
【００２５】
このようにすれば、薄板ガラスの溶断端面に、圧縮応力が作用することから、溶断端面に仮にクラック等の欠陥が形成されていても、その欠陥を塞ぐ方向に力が作用する。その結果、薄板ガラスの端面強度の向上を図ることができる。更に、万一薄板ガラスの端面にクラックが生じた場合でも、そのクラックの近傍にテンション層があるので、クラックが端面に沿って進展し、平面側には進展しない。そのため、ガラス基板としての形状を維持でき、ガラス基板としての性能が損なわれることがない。一方、圧縮応力が２０ＭＰａよりも小さい場合、薄板ガラスが破損したとき、クラックの走る方向が任意となり、ガラス基板としての性能が損なわれるおそれがある。また、圧縮応力が５００ＭＰａよりも大きい場合、クラック近傍のテンション層の影響で、薄板ガラスが自爆する可能性がある。
【００２６】
上記の課題を解決するために創案された本発明は、５００μｍ以下の厚みであり、レーザビームで溶断された溶断端面を有する薄板ガラスであって、前記溶断端面の算術平均粗さＲａが、０．３μｍ以下であり、且つ、粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍが、１５０μｍ以上であることに特徴づけられる。
【００２７】
この場合、前記溶断端面の残留圧縮応力が、２０ＭＰａ〜５００ＭＰａであることが好ましい。
【発明の効果】
【００２８】
以上のような本発明によれば、薄板ガラスの厚みとの相対的な関係で、薄板ガラスの溶断端面間の隙間が厳格に管理される。その結果、薄板ガラスの溶断端面近傍に形状を良好に維持することができる。また、溶断端面同士を接触させることなく、溶断された薄板ガラスを安全に分離することができる。
【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側面である。
【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５】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６】本発明の第３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７】本発明の第４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】本発明の第５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９】第５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１０】本発明の第６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１１】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。
【図１２】薄板ガラスの強度評価を行っている状態を示す図である。
【図１３】薄板ガラスを溶断により切断した場合に生じる問題点を説明するための図である。
【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、薄板ガラスは、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、切断対象の薄板ガラスは、フラットパネルディスプレイ用のガラス基板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、特に２００μｍ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】
更に、ガラス板切断装置１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サイドアシストガスＡ１を噴射するサイドアシストガス噴射ノズル４を備えている。このサイドアシストガスＡ１は、ドロスなどの溶融異物を非製品部Ｇｂ側へ吹き飛ばす役割を果たす。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
そして、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サイドアシストガス噴射ノズル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サイドアシストガスＡ１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。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。
【００３９】
また、ガラス基板Ｇの上方空間において、ガラス基板Ｇに対してガスを噴射する手段は、サイドアシストガス噴射ノズル４のみである。そして、このサイドアシストガス噴射ノズル４は、ガラス基板Ｇの切断部Ｃに対してサイドアシストガスＡ１を斜めに噴射するので、ガラス基板Ｇの切断部Ｃに対して真上から略鉛直に噴射する場合（例えば、センターアシストガスを噴射する場合）に比べて、溶融状態にある切断部Ｃ近傍を下方に押圧する力は作用し難い。そのため、溶融状態にあるガラス基板Ｇの切断部Ｃ近傍の下方への垂れ下がりを防止することができる。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、サイドアシストガスＡ１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の溶断端面Ｇａ１に溶融異物が溜まり難くなる。
【００４０】
更に、上記のようにガラス基板Ｇを溶断すれば、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の溶断端面Ｇａ１と、非製品部Ｇｂの溶断端面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の溶断端面Ｇａ１と、非製品部Ｇｂの溶断端面Ｇｂ１とが離間しているので、溶断端面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。
【００４１】
詳細には、図４に示すように、ガラス基板Ｇの厚みをａとし、溶断後における製品部Ｇａの溶断端面Ｇａ１と非製品部Ｇｂの溶断端面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ように管理されている。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の溶断端面Ｇａ１と非製品部Ｇｂの溶断端面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。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、製品部Ｇａの溶断端面Ｇｂ１に形状不良が生じるおそれがある。更には、歪による薄板ガラスの変形や破損のおそれもある。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。
【００４２】
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（上面）に対するサイドアシストガスＡ１の仮想中心線Ｌ１の傾斜角α１（図３を参照）を変更する、（４）サイドアシストガス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。
【００４３】
レーザビームＬＢ及びサイドアシストガスＡ１の諸条件は、以下の通りである。なお、レーザビームＬＢ及びサイドアシストガスＡ１の諸条件は、勿論、これに限定されるものではない。
【００４４】
レーザビームＬＢのスポット径は、図４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】
サイドアシストガスＡ１の噴射圧は、０．０１〜０．５［ＭＰａ］に設定される。
【００４７】
サイドアシストガスＡ１の傾斜角α１は、２５°〜６０°、好ましくは３０°〜５０°、より好ましくは３５°〜４５°に設定される。すなわち、ガラス基板Ｇの表面に対するサイドアシストガスＡ１の傾斜角が２５°未満であると、サイドアシストガスＡ１がガラス基板Ｇに浅く入射し過ぎて、切断部ＣにサイドアシストガスＡ１を効率よく供給できないという問題が生じるおそれがある。一方、ガラス基板Ｇの表面に対するサイドアシストガスＡ１の傾斜角が６０°を超えると、サイドアシストガスＡ１がガラス基板Ｇに深く入射し過ぎて、切断部Ｃ近傍を下方に押圧する力が大きくなるおそれがある。したがって、サイドアシストガスＡ１の傾斜角α１は上記数値範囲内であることが好ましく、この範囲であれば、サイドアシストガスＡ１を切断部Ｃに効率よく供給しつつ、サイドアシストガスＡ１が切断部Ｃ近傍を下方に押圧する力を適切に抑えることができる。
【００４８】
なお、製品部Ｇａへの溶融異物の付着を防止する観点からは、サイドアシストガスＡ１の傾斜角α１は、１５°〜４５°に設定されることが好ましい。したがって、製品部Ｇａの溶断端面Ｇａ１の形状と製品部Ｇａへの溶融異物の付着とを考慮した場合には、サイドアシストガスＡ１の傾斜角α１は、２５°〜４５°に設定されることが好ましい。
【００４９】
サイドアシストガスＡ１の指向方向は、切断部Ｃ近傍であればよい。例えば、図示例では、サイドアシストガス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。
【００５０】
サイドアシストガスＡ１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又は他ガスと混同した状態で用いる。また、サイドアシストガスＡ１は、熱風として噴射してもよい。
【００５１】
以上のようにして溶断されたガラス基板Ｇは、次のような特徴を有する。
【００５２】
第一に、図４に示すように、製品部Ｇａの溶断端面Ｇａ１の形状が、略円弧状の良好な凸曲面形状となる。付言すれば、製品部Ｇａの溶断端面Ｇａ１は、火造り面で構成される。なお、非製品部Ｇｂの溶断端面Ｇｂ１には、サイドアシストガスＡ１によって吹き飛ばされた溶融異物（ドロスなど）が付着し、溶断端面Ｇｂ１の形状が、略円弧状から逸脱する場合もある。
【００５３】
第二に、製品部Ｇａの溶断端面Ｇａ１の算術平均粗さＲａが、０．３μｍ以下で、且つ、粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍが、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。
【００５４】
第三に、製品部Ｇａの溶断端面Ｇａ１の残留圧縮応力が、２０ＭＰａ〜５００ＭＰａとなる。
【００５５】
（第２実施形態）
図５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は、第１実施形態に係るガラス板切断装置１の構成に、更に、センターアシストガス噴射ノズル５を付加したものである。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。
【００５６】
センターアシストガス噴射ノズル５は、レーザビーム照射器３の先端部に接続されており、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）にセンターアシストガスＡ２を供給する。レーザビーム照射器３の内部空間に供給されたセンターアシストガスＡ２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、センターアシストガスＡ２が噴射される。センターアシストガスＡ２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。
【００５７】
そして、サイドアシストガスＡ１の噴射圧をＰ１、センターアシストガスＡ２の噴射圧をＰ２とした場合に、Ｐ２／Ｐ１は０〜２に設定される。詳細には、例えば、センターアシストガスＡ２の噴射圧は、０〜０．０２［ＭＰａ］に設定され、サイドアシストガスＡ１の噴射圧は、０．０１〜０．５［ＭＰａ］に設定される。そして、好ましくは、サイドアシストガスＡ１の噴射圧が、センターアシストガスＡ２の噴射圧よりも大きく設定される。例えば、Ｐ２／Ｐ１は、０．１〜０．５に設定される。この場合、センターアシストガスＡ２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。
【００５８】
このようにすれば、センターアシストガスＡ２の噴射圧が相対的に弱められることから、主として、サイドアシストガスＡ１によって切断部Ｃに生じる溶融異物を吹き飛ばすことになる。このサイドアシストガス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、センターアシストガスＡ２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。したがって、サイドアシストガスＡ１の噴射圧を、センターアシストガスＡ２の噴射圧よりも大きくすることで、溶融状態にあるガラス板Ｇの切断部Ｃの垂れ下がりを防止することができる。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、サイドアシストガスＡ１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の溶断端面Ｇａ１に溶融異物が溜まり難くなる。したがって、図４に示した場合と同様に、製品部Ｇａの溶断端面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。
【００５９】
サイドアシストガスＡ１とセンターアシストガスＡ２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。
【００６０】
（第３実施形態）
図６に示すように、本発明の第３実施形態に係るガラス板切断装置１が、第１〜２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、ガラス基板Ｇの下方空間に、補助サイドアシストガス噴射ノズル６を備えている点にある。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。なお、図示例では、センターアシストガス噴射ノズル５を設けているが省略してもよい。
【００６１】
補助サイドアシストガス噴射ノズル６は、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、切断部Ｃに向かって斜め上方に補助サイドアシストガスＡ３を噴射する。
【００６２】
更に、この実施形態では、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。そして、このテーパ面をなす側面部２１ａによって、補助サイドアシストガス噴射ノズル６から噴射される補助サイドアシストガスＡ３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。
【００６３】
以上のようにすれば、サイドアシストガスＡ１とサイドアシストガスＡ３によって、ガラス基板Ｇの切断部Ｃに生じた溶融異物を、非製品部Ｇｂとなる側に効率よく吹き飛ばすことが可能となる。また、ガラス基板Ｇの下面に補助サイドアシストガスＡ３が作用することから、ガラス基板Ｇの切断部Ｃ近傍を下方から支持する効果も期待でき、切断部Ｃ近傍の垂れ下がり防止に寄与するものと考えられる。
【００６４】
補助サイドアシストガスＡ３の噴射圧は、例えば、０．０１〜０．５［ＭＰａ］に設定される。
【００６５】
ガラス基板Ｇの裏面（下面）に対する補助サイドアシストガスＡ３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。
【００６６】
補助サイドアシストガスＡ３の指向方向は、切断部Ｃ近傍であればよい。例えば、図示例では、補助サイドアシストガスＡ３の仮想中心線Ｌ２が、切断部Ｃと交差するようにしているが、仮想中心線Ｌ２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。
【００６７】
補助サイドアシストガスＡ３は、サイドアシストガスＡ１と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。
【００６８】
なお、この第３実施形態では、サイドアシストガスＡ１と補助サイドアシストガスＡ３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、サイドアシストガス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、サイドアシストガスＡ１を止めて、補助サイドアシストガスＡ３で切断部Ｃの溶融異物を吹き飛ばすようにしてもよい。
【００６９】
（第４実施形態）
図７に示すように、本発明の第４実施形態に係るガラス板切断装置１が、第３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、補助サイドアシストガスＡ３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。
【００７０】
第４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、補助サイドアシストガス噴射ノズル６の噴射口が接続されている。補助サイドアシストガス噴射ノズル６から噴射された補助サイドアシストガスＡ３を、ガス流通路２１ｂを通じて斜め上方に誘導して非支持空間Ｓに開放し、ガラス基板Ｇの切断部Ｃに供給する。
【００７１】
（第５実施形態）
図８に示すように、本発明の第５実施形態に係るガラス板切断装置１が、第３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、溶断過程で生じる溶融異物を吸引する構成を備えている点にある。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。
【００７２】
すなわち、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７と、非製品部Ｇｂとなる側の下方位置に配置された第２吸引ノズル８とを備えている。
【００７３】
第１吸引ノズル７は、その仮想中心線Ｌ３を切断部Ｃに指向させた状態で、サイドアシストガス噴射ノズル４と向かい合うように配置され、ガラス基板Ｇの上方空間の溶融異物を吸引する。ガラス基板Ｇの表面（上面）に対する第１吸引ノズル７の仮想中心線Ｌ３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°以内の範囲に設定される。
【００７４】
一方、第２吸引ノズル８は、その吸引口を上方に指向させた状態で、補助サイドアシストガス噴射ノズル６と向かい合うように配置されており、ガラス基板Ｇの下方空間、換言すれば、非支持空間Ｓの溶融異物を吸引する。ここで、第２吸引ノズル８を、切断部Ｃの真下から非製品部Ｇｂ側に偏倚させて配置しているのは、サイドアシストガスＡ１や補助サイドアシストガスＡ３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。
【００７５】
そして、第１吸引ノズル７及び第２吸引ノズル８は、サイドアシストガスＡ１及び補助サイドアシストガスＡ３によって非製品部Ｇｂ側に吹き飛ばされた溶融異物を吸引する。このようにすれば、サイドアシストガスＡ１及び補助サイドアシストガスＡ３によって切断部Ｃから吹き飛ばした溶融異物が、周辺空間に浮遊して再び製品部Ｇａに付着するという事態を確実に防止することができる。
【００７６】
なお、この第５実施形態では、第１吸引ノズル７と第２吸引ノズル８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７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８で溶融異物の溶融異物を吸引するようにしてもよい。また、第１吸引ノズル７を省略して、第２吸引ノズル８のみで溶融異物を吸引するようにしてもよい。
【００７７】
ここで、ガラス基板Ｇの下方空間に配置された第２吸引ノズル８は、図９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７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。
【００７８】
（第６実施形態）
勿論、図１０に示すように、第４実施形態に係るガラス板切断装置１（図７を参照）に、第１吸引ノズル７および第２吸引ノズル８を配置してもよい。
【００７９】
なお、本発明は、上記第１〜６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。
【００８０】
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１１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。
【００８１】
また、上記の実施形態では、溶断分離された薄板ガラスＧの一方が製品部Ｇａで、他方が非製品部Ｇｂの場合を説明したが、双方を製品部Ｇａとする場合にも、本発明を適用することができる。
【実施例】
【００８２】
本発明の有用性を実証するために対比試験を行った。
【００８３】
この対比試験の試験条件は次のとおりである。まず、図３に示した態様で、アシストガスを吹き付けながら、縦３００ｍｍ×横３００ｍｍの大きさの薄板ガラスの切断部に対して、波長１０．６μｍのＣＯ2レーザを照射して、薄板ガラスを溶断して切断する。次に、このように溶断された薄板ガラスの溶断端面近傍に対して、二次加工（例えば、レーザによるアニールや電気加熱によるアニール）することでアニール処理を施す。このような一連の切断工程を、薄板ガラスの厚みａと、溶断端面間の最小隙間ｂを変化させて行う。そして、それぞれの切断工程を経て溶断された薄板ガラスについて、（１）溶断端面の擦れの状態、（２）溶断端面の形状、（３）強度をそれぞれ検査した。なお、溶断された薄板ガラスの強度は、図１２に示すように、それぞれの薄板ガラスＧを順次、二枚の板状体９で挟み且つＵ字状に５０ｍｍ／分の速度で長手方向に曲げが生じるように押し曲げていく二点曲げにより強度を評価した。この評価は、押し曲げにより破壊したときの二枚の板状体９の間隔に基づいて破壊強度を算出する。これらの試験結果は、下記に示すとおりである。
【００８４】
【表１】
【００８５】
【表２】
【００８６】
以上の表１及び表２によれば、ｂ／ａが０．１以上のとき、分離時に薄板ガラスの溶断端面同士の接触により生じる擦れが全くないか、或いは実質的に問題にならない程度に抑えることが可能であることが認識できる。そのため、このような範囲に管理すれば、分離時に薄板ガラスの溶断端面同士が接触して破損するという事態を確実に低減することができる。
【００８７】
また、ｂ／ａが２以下のとき、薄板ガラスの溶断端面の形状が良好に維持されることが認識できる。そのため、このような範囲に管理すれば、薄板ガラスの製品品位が低下したり、或いは、後工程で溶断端面を起点として薄板ガラスが破損するという事態を確実に低減することができる。
【００８８】
したがって、０．１≦ｂ／ａ≦２なる関係を満足するように、最小隙間ｂを管理すれば、薄板ガラスの溶断端面近傍の形状を良好に維持しつつ、分離時やその後の工程で薄板ガラスが破損するという事態を確実に低減できる。なお、このような作用効果は、溶断するためにレーザビームを照射する以外に、予備加熱やアニール処理を要することなく享受できる。
【００８９】
なお、より安定した品位を要求する場合は、溶断直後にレーザ等によるアニール処理を施してもよい。
【００９０】
上記実施例８〜１０で形成された溶断端面の算術平均粗さＲａは、０．０８〜０．１８μｍで、粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍは、２５０〜４００μｍであり、溶断端面の汚れの除去を容易に行うことができた。一方、薄板ガラスをスクライブ線に沿って折り割りした後にダイヤ研磨を施した割断端面を比較例として挙げると、その割断端面は、Ｒａが０．４〜０．６μｍで且つＲＳｍが８０〜１４０μｍであり、割断端面の汚れを十分に除去することができなかった。
【００９１】
また、上記実施例１〜１０で形成された溶断端面の圧縮歪（残留圧縮応力）は、８０〜１８０ＭＰａであった。端面に傷を入れて、クラックを発生させると、エッジに沿ってクラックが進展し、ガラス基板としての性能を損なうことがなかった。一方、比較例として作製したレーザ割断された薄板ガラスの端面の圧縮歪は、０〜１５ＭＰａであり、傷を入れてクラックを発生させると、クラックが面方向に進展して薄板ガラスが２つに割れ、ガラス基板としての性能を失うに至った。
【符号の説明】
【００９２】
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 サイドアシストガス噴射ノズル
５ センターアシストガス噴射ノズル
６ 補助サイドアシストガス噴射ノズル
７ 第１吸引ノズル
８ 第２吸引ノズル
Ａ１ サイドアシストガス
Ａ２ センターアシストガス
Ａ３ 補助サイドアシストガス
Ｃ 切断部
Ｇ ガラス基板
Ｇａ 製品部
Ｇａ１ 溶断端面
Ｇｂ 非製品部
Ｇｂ１ 溶断端面
ＬＢ レーザビーム
Ｓ 非支持空間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
５００μｍ以下の厚みの薄板ガラスの切断部にレーザビームを照射し、前記薄板ガラスを溶断する薄板ガラス切断方法であって、
前記薄板ガラスの厚みをａ、前記切断部で対向する前記薄板ガラスの溶断端面間の最小隙間をｂとした場合に、０．１≦ｂ／ａ≦２なる関係を満足するように前記最小隙間を管理することを特徴とする薄板ガラスの切断方法。
【請求項２】
前記レーザビームをデフォーカスの状態で前記切断部に照射することを特徴とする請求項１のいずれか１項に記載の薄板ガラスの切断方法。
【請求項３】
前記レーザビームのスポット径が、前記最小隙間よりも小さいことを特徴とする請求項１又は２に記載の薄板ガラスの切断方法。
【請求項４】
前記溶断端面が、凸曲面をなすことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の薄板ガラスの切断方法。
【請求項５】
前記溶断端面が、火造り面であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の薄板ガラスの切断方法。
【請求項６】
前記溶断端面の算術平均粗さＲａが、０．３μｍ以下であり、且つ、粗さ曲線要素の平
均長さＲＳｍが、１５０μｍ以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に
記載の薄板ガラスの切断方法。
【請求項７】
前記溶断端面の残留圧縮応力が、２０ＭＰａ〜５００ＭＰａであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の薄板ガラスの切断方法。
【請求項８】
レーザビームで溶断された溶断端面を有し、厚みが５００μｍ以下の薄板ガラスであって、
前記溶断端面の算術平均粗さＲａが、０．３μｍ以下であり、且つ、粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍが、１５０μｍ以上であることを特徴とする薄板ガラス。
【請求項９】
前記溶断端面の残留圧縮応力が、２０ＭＰａ〜５００ＭＰａであることを特徴とする請求項８に記載の薄板ガラス。
【請求項１】
５００μｍ以下の厚みの薄板ガラスの切断部にレーザビームを照射し、前記薄板ガラスを溶断する薄板ガラス切断方法であって、
前記薄板ガラスの厚みをａ、前記切断部で対向する前記薄板ガラスの溶断端面間の最小隙間をｂとした場合に、０．１≦ｂ／ａ≦２なる関係を満足するように前記最小隙間を管理することを特徴とする薄板ガラスの切断方法。
【請求項２】
前記レーザビームをデフォーカスの状態で前記切断部に照射することを特徴とする請求項１のいずれか１項に記載の薄板ガラスの切断方法。
【請求項３】
前記レーザビームのスポット径が、前記最小隙間よりも小さいことを特徴とする請求項１又は２に記載の薄板ガラスの切断方法。
【請求項４】
前記溶断端面が、凸曲面をなすことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の薄板ガラスの切断方法。
【請求項５】
前記溶断端面が、火造り面であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の薄板ガラスの切断方法。
【請求項６】
前記溶断端面の算術平均粗さＲａが、０．３μｍ以下であり、且つ、粗さ曲線要素の平
均長さＲＳｍが、１５０μｍ以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に
記載の薄板ガラスの切断方法。
【請求項７】
前記溶断端面の残留圧縮応力が、２０ＭＰａ〜５００ＭＰａであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の薄板ガラスの切断方法。
【請求項８】
レーザビームで溶断された溶断端面を有し、厚みが５００μｍ以下の薄板ガラスであって、
前記溶断端面の算術平均粗さＲａが、０．３μｍ以下であり、且つ、粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍが、１５０μｍ以上であることを特徴とする薄板ガラス。
【請求項９】
前記溶断端面の残留圧縮応力が、２０ＭＰａ〜５００ＭＰａであることを特徴とする請求項８に記載の薄板ガラス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１３−７５８１８（Ｐ２０１３−７５８１８Ａ）
【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２０１２−２０３２７８（Ｐ２０１２−２０３２７８）
【出願日】平成２４年９月１４日（２０１２．９．１４）
【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２４年９月１４日（２０１２．９．１４）
【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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