JP2010120119A - 樹脂フィルムの切断方法及び切断装置並びにそれらに用いるカッター - Google Patents

Abstract

【課題】脆性材料基板の表面が傷ついたり、カッターの刃先が割れたりすることなく、脆性材料基板に積層された樹脂フィルムをカッターできれいに切断する。
【解決手段】刃先の稜線１１に対して垂直な下平面１２を有するカッター１ａを用い、カッター１ａの下平面１２と脆性材料基板３の表面とが接触するようにして、カッター１ａを脆性材料基板３に対して相対移動させて樹脂フィルム４を切断する。ここで、樹脂フィルム４をきれいに切断し且つ脆性材料基板３の表面を一層傷を付けないようにする観点からは、カッター１ａの刃先硬度を、脆性材料基板３よりも低く、樹脂フィルム４よりも高くするのが好ましい。
【選択図】図５

Description

本発明は、脆性材料基板の一方面側に積層された１枚又は２枚以上の樹脂フィルムをカッターを用いて切断する方法及び装置並びにそれらに用いるカッターに関するものである。

脆性材料基板に積層された樹脂フィルムを切断する場合、一般的にカッターを用いて切断していた。図８に従来の切断装置を示す。この図に示す従来の切断装置では、カッターホルダー２に取り付けられた、外周に刃先が形成された円盤状のカッター１’を、樹脂フィルム４の厚み方向に食い込ませた状態で、脆性材料基板３に対して相対移動させて樹脂フィルム４を切断していた（例えば特許文献１など）。

このとき、カッター１’の先端部が脆性材料基板３の表面に接触すると、脆性材料基板３の表面が傷ついたり、あるいはカッター１’の刃先が割れたりすることがある。このため、カッター１’の先端部を脆性材料基板３の表面から所定距離隔てた位置とするように調整していた。
特開平3-43189

脆性材料基板３に積層された樹脂フィルム４をカッター１’できれいに切断するためには、カッター１’の先端部と脆性材料基板３の表面との距離をできるだけ小さくして、カッター１’による樹脂フィルム４への切り込みを深くするのが望ましい。一方、脆性材料基板３の表面には微小な凹凸が不可避的に存在するため、カッター１’の先端部と脆性材料基板３の表面との距離を小さくすると、カッター１’の先端部が脆性材料基板３の表面に接触するおそれが高くなる。

本発明はこのような従来の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、脆性材料基板の表面が傷ついたり、あるいはカッターの刃先が割れたりすることなく、脆性材料基板に積層された樹脂フィルムをカッターできれいに切断することにある。

前記目的を達成する本発明に係る切断方法は、脆性材料基板の一方面側に積層された１枚又は２枚以上の樹脂フィルムをカッターを用いて切断する方法であって、前記カッターとして、刃先の稜線に対して垂直な平面を有するものを用い、前記カッターの平面と前記脆性材料基板の表面とが接触する又は微小間隙を隔てて略平行に対向するようにして、前記カッターを前記脆性材料基板に対して相対移動させて前記樹脂フィルムを切断することを特徴とする。

ここで、樹脂フィルムをきれいに切断し且つ脆性材料基板の表面を一層傷を付けないようにする観点からは、前記カッターの刃先硬度を、前記脆性材料基板よりも低く、前記樹脂フィルムよりも高くするのが好ましい。

本発明によれば、脆性材料基板の一方面側に積層された１枚又は２枚以上の樹脂フィルムをカッターで切断する装置であって、刃先の稜線に対して垂直な平面を有するカッターと、前記カッターを前記脆性材料基板に対して相対移動させる移動機構と、前記カッターの平面と前記脆性材料基板の表面とが接触する又は微小間隙を隔てて略平行に対向するように、前記カッターの平面と前記脆性材料基板の表面との距離を調整する高さ調整手段とを有し、前記カッターを前記脆性材料基板に対して相対移動させて前記樹脂フィルムを切断するとを特徴とする切断装置が提供される。

また、本発明によれば、脆性材料基板の一方面側に積層された１枚又は２枚以上の樹脂フィルムを切断するカッターであって、前記脆性材料基板の表面と接触する又は微小間隙を隔てて略平行に対向する、刃先の稜線に対して垂直な平面を有することを特徴とするカッターが提供される。

刃先の割れ防止や耐久性等の観点からは、前記カッターとして、外周に刃先が形成された円盤の一部が除去されて、刃先の稜線に対して垂直な平面が形成された形状のものを用いるのが好ましい。また、カッターを相対移動させる際の抵抗を小さくする観点からは、前記平面から半径方向内方に、前記平面と平行な第２の平面を形成してもよい。

本発明に係る切断方法及び切断装置では、カッターとして、刃先の稜線に対して垂直な平面を有するものを用い、前記カッターの平面と前記脆性材料基板の表面とが接触する又は微小間隙を隔てて略平行に対向するようにして、前記カッターを前記脆性材料基板に対して相対移動させて前記樹脂フィルムを切断するので、脆性材料基板の表面が傷ついたり、あるいはカッターの刃先が割れたりすることが格段に抑えられ、脆性材料基板に積層された樹脂フィルムをカッターできれいに切断できるようになる。

前記カッターの刃先硬度を、前記脆性材料基板よりも低く、前記樹脂フィルムよりも高くすると、樹脂フィルムをきれいに切断し且つ脆性材料基板の表面を一層傷を付けないようにできる。

前記カッターとして、外周に刃先が形成された円盤の一部が除去されて、刃先の稜線に対して垂直な平面が形成された形状のものを用いると、カッターの刃先の割れが抑えられまた耐久性も向上する。また、前記平面から半径方向内方に、前記平面と平行な第２の平面を形成すると、カッターを相対移動させる際の抵抗を小さくでき相対移動が円滑に行えるようになる。

以下、本発明に係る切断方法及び切断装置並びにそれらに用いるカッターについて、図に基づいてより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態に何ら限定されるものではない。

本発明に係る切断装置の一実施形態を図１及び図２に示す。図１は切断装置の正面図であり、図２は側面図である。図１の切断装置Ｓは、架台６１上に設けられた、図のＹ方向に移動自在のスライドテーブル６２と、スライドテーブル６２上に設けられた回転機構６３とを備える。そして、この回転機構６３上に回転テーブル６４が設けられ、そこに樹脂フィルム４（図５に図示）が表面に積層された脆性材料基板３が載置・固定される。スライドテーブル６２と回転機構６３とからなる移動手段によって、脆性材料基板３は水平面内を自在に移動される。

スライドテーブル６２は、架台６１の上面に所定距離隔てて平行に配置された一対のガイドレール６５ａ，６５ｂ上に移動自在に取り付けられている。そして、一対のガイドレール６５ａ，６５ｂの間には、ガイドレール６５ａ，６５ｂと平行にボールネジ６６が、モータ６８によって正・逆回転自在に設けられている。また、スライドテーブル６２の底面にはボールナット６７が設けられている。このボールナット６７はボールネジ６６に螺合している。ボールネジ６６が正転又は逆転することによって、ボールナット６７はＹ方向に移動し、これによってボールナット６７が取り付けられたスライドテーブル６２が、ガイドレール６５ａ，６５ｂ上をＹ方向に移動する。

スライドテーブル６２上には回転機構６３が設けられている。そして、この回転機構６３上に回転テーブル６４が設けられている。樹脂フィルムが表面に積層された脆性材料基板３は、回転テーブル６４上に真空吸着によって固定される。回転機構６３は、回転テーブル６４を垂直方向の中心軸の周りに回転させる。

図２に示すように、回転テーブル６４の上方にはＸ方向にレール５１が水平に設けられている。このレール５１に沿ってフィルムカッターホルダーヘッド５はカッター軸モータ５２によって図のＸ方向に往復動する。図３に示すように、このフィルムカッターホルダーヘッド５の下部には、カッターホルダー２が設けられている。そして、カッターホルダー２にはカッター１ａが交換可能に取り付けられている。

カッター１ａは、外周に刃先が形成された円盤状で、その上部と下部とが除去されて、刃先の稜線１１に対して垂直で互いに平行な上平面１３と下平面１２とを有している。カッターホルダー２へのカッター１ａの取付けは、カッター１ａの上平面１３をカッターホルダー２の内上部の平坦部２１に当接させることによって位置決めされ取り付けられる。もちろん、カッターホルダー２へのカッター１ａの取付けはこれに限定されるものではなく、例えば図４に示すように、カッター１ｂに、上平面１３の他に横平面１４を形成し、この上平面１３及び横平面１４をカッターホルダー２の内上部及び内横部の平坦部２１，２２にそれぞれ当接させて、カッター１ｂを位置決めするようにしても構わない。ここで重要なことは、カッター１ｂの下平面１２が、脆性材料基板３の表面と略平行に対向するようにすることである。

一方、カッターホルダー２は、フィルムカッターホルダーヘッド５から回転テーブル６４の方向に出入自在に取り付けられている。カッターホルダー２のフィルムカッターホルダーヘッド５からの突出量を調整することによって、脆性材料基板３の表面に積層された樹脂フィルム４（図５に図示）へのカッター１ａの切込み深さが調整される。本発明の切断方法では、カッター１ａの下平面１２が脆性材料基板３の表面と接触する又は微小間隙を隔てて略平行に対向するように、カッター１ａを樹脂フィルム４（図５に図示）に切り込ませる。したがって、カッターホルダー２のフィルムカッターホルダーヘッド５からの突出量は、樹脂フィルム４（図５に図示）の厚みに合わせて適宜決定される。

また、図２に示すように、回転テーブル６４の上方には、脆性材料基板３に予め刻印されたアライメントマークを認識する一対のＣＣＤカメラ７ａ，７ｂが設けられている。これらのＣＣＤカメラ７ａ，７ｂにより、脆性材料基板３のセット時の位置ずれが検出される。例えば回転テーブル６４の中心点から時計方向を＋（プラス）、反時計方向を−（マイナス）とするとき、脆性材料基板３が角度＋θずれていた場合は、回転テーブル６４が−θだけ回転される。また、例えば、回転テーブル６４上において脆性材料基板３が図中のＹ方向に距離＋Ｙずれていた場合は、スライドテーブル６２が−Ｙだけ移動される。

このような構成の切断装置によって脆性材料基板３に積層された樹脂フィルム４を切断する場合には、まず、脆性材料基板３を回転テーブル６４上に載置し吸引手段により固定する。そして、ＣＣＤカメラ７ａ，７ｂによって、脆性材料基板３に設けられたアライメントマークを撮像し、前述のように、撮像データに基づいて脆性材料基板３を所定の位置に位置決めする。

そして、脆性材料基板３に積層された樹脂フィルム４の厚みから、カッターホルダー２のフィルムカッターホルダーヘッド５からの突出量が定められる。すなわち、カッターホルダー２をフィルムカッターホルダーヘッド５から突出させることによって、例えば図５に示すように、カッター１ａが樹脂フィルム４に切込み、カッター１ａの下平面１２が脆性材料基板３の表面と接触するようにする。この状態で、フィルムカッターホルダーヘッド５及び回転テーブル６４を同時に又は交互に移動及び回転させることによって、脆性材料基板３の表面を傷つけることなく、またカッター刃先の割れを生じさせることなく、脆性材料基板３に積層された樹脂フィルム４を所望の形状に切断できる。本発明の効果を効果的に得るためには、カッター１ａの下平面１２と脆性材料基板３の表面とは接触させることが推奨されるが、本発明の効果を阻害しない範囲において、カッター１ａの下平面１２と脆性材料基板３の表面とを微小間隙隔てるようにしても構わない。

従来のフィルムカッターでは、脆性材料基板３を傷つけることなく樹脂フィルム４を貫通する切込みを入れることはできなかったので、切込みのない樹脂フィルム４の層を脆性材料基板３側にわずかに残した状態で、脆性材料基板３に対するブレイク工程を行い、さらに切込みのない樹脂フィルム４の層を脆性材料基板３の垂直クラックに沿って引き裂くように分離しなければならなかった。しかし、カッター１ａを用いた場合には、脆性材料基板３を傷つけることなく樹脂フィルム４を貫通する切込みを入れることができるので、脆性材料基板３の表面に対してスクライビングホイールを転動したりレーザ光を照射したりして垂直クラックを形成した後、カッター１ａを用いて樹脂フィルム４に切込みを入れ、ブレイク工程で前記垂直クラックに沿って脆性材料基板３を分断するだけで所望の大きさのフィルム積層基板を得ることができる。したがって、分断面の品質のよいフィルム積層基板を得ることができる。

本発明で使用するカッター１ａの形状としては、前記のように刃先の稜線１１に対して垂直な平面１２を有するものであれば特に限定はない。図３に示すカッター１ａは、下平面１２と上平面１３及び刃先となる一対の稜線１１を有し、カッター１ａの上平面１３をカッターホルダー２の内上部の平坦部２１に当接させることによって位置決めされ取り付けられる。一方の稜線１１の一部（樹脂フィルム４に接触する部分）や下平面１２が摩耗あるいは損傷したときは、カッター１ａの上下及び左右の向きを替えることによって、図５に示すように、カッター１ａの稜線１１を図中の４箇所の稜線１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄの各部位を刃先としてそれぞれ供することができるようになる。

図４に示すカッター１ｂは、下平面１２と上平面１３、側平面１４及び刃先となる稜線１１を有し、カッター１ｂの上平面１３及び側平面１４をカッターホルダー２の内上部の平坦部２１及び内側部の平坦部２２にそれぞれ当接させることによって位置決めされ取り付けられる。一方の稜線１１の一部（樹脂フィルム４に接触する部分）や下平面１２が摩耗あるいは損傷したときは、カッター１ｂの上下の向きを替えることによって、カッター１ｂの稜線１１のもう一方端部を刃先として供することができるようになる。

カッター１ａの材質については特に限定はないが、脆性材料基板３の表面を傷つけることなく、しかも樹脂フィルム４を円滑且つきれいに切断する観点からは、その硬度が、脆性材料基板３よりも低く、樹脂フィルム４よりも高いものが望ましい。例えば、脆性材料基板３がガラス基板であると、そのビッカース硬度は５０００Ｎ／ｍｍ^２程度である。また、樹脂フィルム４がポリカーボネート樹脂フィルムやポリエチレンテレフタレート樹脂フィルムであると、それらの大半のビッカース硬度は５００Ｎ／ｍｍ^２未満である。したがって、ガラス基板に積層された上記樹脂フィルムを切断する場合には、ビッカース硬度が５００〜５０００Ｎ／ｍｍ^２未満のカッターを用いればよい。

このようなビッカース硬度を有するカッター素材としては、例えば超硬合金（１５００〜２０００Ｎ／ｍｍ^２）や硬質クローム（７００〜２５００Ｎ／ｍｍ^２）、焼入れ鋼（５００〜１０００Ｎ／ｍｍ^２）、ＳＵＳ３０４（３２００Ｎ／ｍｍ^２）、ＳＫＨ（７９０〜８２０Ｎ／ｍｍ^２）、セラミックス（１０００Ｎ／ｍｍ^２）等が挙げられる。

図６に、本発明で使用できるカッターの他の実施形態を示す。図６のカッター１ｂは、図３に示したカッター１ａの下平面１２から半径方向に距離ｄだけ内方に、下平面１２と平行な第２下平面１５を形成したものである。この距離ｄは、樹脂フィルム４の厚みよりも大きくする。このような第２下平面１５を形成することによって、図７に示すように、樹脂フィルム４に食い込むカッター１ｂの体積を小さくでき、樹脂フィルム４を切断する際のカッター１ｂの相対移動抵抗を小さくできる。

本発明に係る方法で切断できる樹脂フィルム４としては特に限定はなく、従来公知のものが切断できる。例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）などのセルロースアセテート系樹脂、アクリル系樹脂、四フッ化エチレン／六フッ化プロピレン系共重合体のようなフッ素系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリオレフィン樹脂もしくはポリアミド系樹脂等の樹脂をフィルム状に成形加工したものが挙げられる。樹脂フィルム４は、脆性材料基板３の表面に２枚以上が積層されていてもよく、その場合それらの樹脂フィルム４は同じであってもよいし異なっていてもよい。１枚の樹脂フィルム４の厚さに特に限定はないが、通常は、５００μｍ以下の範囲である。

本発明において樹脂フィルム４を積層する脆性材料基板３としては、従来公知のものが挙げられる。例えば、ガラス、セラミック、シリコン、サファイア等の脆性材料基板が挙げられる。本発明の切断方法によれば、比較的柔らかい材質の脆性材料基板であっても基板を傷つけることなく、その表面に積層されている樹脂フィルム４を確実に切断できる。

本発明に係る樹脂フィルムの切断方法は、例えば、液晶パネルのガラス基板に積層された樹脂フィルムの切断等に好適に使用できる。具体的には、ガラス基板に偏光板が積層されたもの等の切断に好適に使用できる。偏光板としては、通常は、偏光子の両面に支持フィルムを貼り合わせたものが使用される。偏光子としては、例えば、ポリビニルアルコール系の樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、エチレン／酢酸ビニル（ＥＶＡ）樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂等の偏光子基板に、二色性染料又はヨウ素を吸着配向させたもの、分子的に配向したポリビニルアルコールフィルム中に、ポリビニルアルコールの二色性脱水生成物（ポリビニレン）の配向した分子鎖を含有するポリビニルアルコール／ポリビニレンコポリマーなどが挙げられる。偏光子の厚さに特に限定はないが、一般には偏光板の薄型化等を目的に、５０μｍ以下の範囲とされる。一方、偏光子を支持・保護する支持フィルムとしては、例えば、ＴＡＣフィルムやノルボルネン系フィルムなどが挙げられる。支持フィルムの厚さに特に限定はないが、一般には、３００μｍ以下の範囲とされる。

本発明の切断方法では、脆性材料基板の表面が傷ついたり、カッターの刃先が割れたりすることなく、脆性材料基板に積層された樹脂フィルムをカッターできれいに切断でき有用である。

本発明に係る切断装置の一例を示す正面図である。 図１の切断装置の側面図である。 図１の切断装置のカッターホルダーの拡大図である。 本発明のカッターの他の例を示す正面図である。 図３に示すカッターによる樹脂フィルムの切断状態を示す概説図である。 本発明のカッターの他の例を示す正面図である。 図６に示すカッターによる樹脂フィルムの切断状態を示す概説図である。 従来の切断装置の概説図である。

符号の説明

１ａ，１ｂ，１ｃ カッター
３ 脆性材料基板
４ 樹脂フィルム
１１ 刃先稜線
１２ 下平面
１３ 上平面
１５ 第２下平面

Claims (7)

1. 脆性材料基板の一方面側に積層された１枚又は２枚以上の樹脂フィルムをカッターを用いて切断する方法であって、
   前記カッターとして、刃先の稜線に対して垂直な平面を有するものを用い、
   前記カッターの平面と前記脆性材料基板の表面とが接触する又は微小間隙を隔てて略平行に対向するようにして、前記カッターを前記脆性材料基板に対して相対移動させて前記樹脂フィルムを切断することを特徴とする切断方法。
2. 前記カッターの刃先硬度が、前記脆性材料基板よりも低く、前記樹脂フィルムよりも高い請求項１記載の切断方法。
3. 前記カッターとして、外周に刃先が形成された円盤の一部が除去されて、刃先の稜線に対して垂直な平面が形成された形状のものを用いる請求項１又は２記載の切断方法。
4. 脆性材料基板の一方面側に積層された１枚又は２枚以上の樹脂フィルムをカッターで切断する装置であって、
   刃先の稜線に対して垂直な平面を有するカッターと、
   前記カッターを前記脆性材料基板に対して相対移動させる移動機構と、
   前記カッターの平面と前記脆性材料基板の表面とが接触する又は微小間隙を隔てて略平行に対向するように、前記カッターの平面と前記脆性材料基板の表面との距離を調整する高さ調整手段とを有し、
   前記カッターを前記脆性材料基板に対して相対移動させて前記樹脂フィルムを切断するとを特徴とする切断装置。
5. 脆性材料基板の一方面側に積層された１枚又は２枚以上の樹脂フィルムを切断するカッターであって、
   前記脆性材料基板の表面と接触する又は微小間隙を隔てて略平行に対向する、刃先の稜線に対して垂直な平面を有することを特徴とするカッター。
6. 外周に刃先が形成された円盤の一部が除去されて、刃先の稜線に対して垂直な平面が形成された形状である請求項５記載のカッター。
7. 前記平面から半径方向内方に、前記平面と平行な第２の平面が形成された請求項６記載のカッター。