JP4414473B2 - 切断方法 - Google Patents

Description

本願発明は、切断方法に関し、ガラス，セラミック等の脆弱材料からなる被切断物、好ましくは薄板の被切断物の切断などに適用され、特にたとえば、液晶やプラズマ・ディスプレイの表示パネルの製造工程におけるガラス基板の切断に好適な切断方法に関する。

本願発明の背景となる従来技術には、２枚のガラス基板を貼り合わせて形成された貼り合せガラス板に、超硬合金カッターホイール等のガラスカッターで形成されたスクライブ溝の反対側からゴム板などを押し当てて、スクライブラインに沿って押圧力を負荷させることによって、スクライブ溝の垂直クラックを進行させてガラス基板の分断を行うことを特徴とする、貼り合せガラス基板の裁断方法があった（例えば、特許文献１参照）。
また、本願発明の背景となる従来技術には、ガラス板の一方主面側にダイヤモンドディスクソーで斜めの切り筋（切り線）［俗称：「にゅう」に相当］を形成し、次に、切り筋を付けた面で且つ切り筋によって囲まれた領域の外側を加熱することによりガラス板を変形させ、この変形によって斜めの切り筋を加熱面と反対側面まで瞬間的に到達させることにより、切り筋で囲まれた部分を分離するようにしたことを特徴とする、ガラスの切断方法があった（例えば、特許文献２参照）。
さらに、本願発明の背景となる従来技術には、ガラスシート表面に、炭酸ガスレーザ、ＨＦレーザおよびＹＡＧレーザ等のレーザ光を照射して、局部的に熱を与え、その後急冷を行うことにより、ガラスシートに曲げ変形及び衝撃を与えることなく、ガラスシートを分割することを特徴とする、ガラス切断方法および装置が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
また、本願発明の背景となる従来技術には、ガラス、アルミナセラミック等の脆性材料からなる被加工材料Ｗの端縁近傍の少なくとも２点、この場合、割断予定線（スクライブ溝予定線）の近傍の２点に、炭酸ガスレーザもしくはＹＡＧレーザ等のレーザビームを同時に照射して初期亀裂の発生を行い、レーザビーム照射位置の間に特異な熱応力分布を発生させ、その引張応力を、１点のレーザビームの照射の場合に比して大きくするとともに、応力の発生状態を制御して割断制御を高めることを特徴とする、脆性材料の割断方法等も提案されている（例えば、特許文献４参照）。
さらに、本願発明の背景となる従来技術には、各部位におけるエネルギ密度が均一であり、切断方向にレーザビームのスポットが縦長形をなすレーザビームを照射してガラス基板の切断部を加熱する加熱工程と、レーザビームの照射により加熱された切断部を急冷させてマイクロクラックを形成する冷却工程とを有することで、マイクロクラックの生成が活性化でき、生産性の向上が図れるガラス基板の切断方法及びその装置が見受けられる（例えば、特許文献５参照）。
また、本願発明の背景となる従来技術には、ガラス製品あるいは結晶化ガラス製品の加工方法において、予め加工部位を他の部位に比べ肉薄に成形する工程と、前記加工部位に対してレーザーを照射することによって孔開け又は切断加工を行う工程とを含むことを特徴とする、ガラス製品あるいは結晶化ガラス製品の加工方法および製造方法も見受けられる（例えば、特許文献６参照）。
その他にも、本願発明の背景となる従来技術には、ガラス板の切断開始点に微細なクラックを入れるクラッキング手段と、ガラス板に吸収される少なくとも一つのレーザービームによる照射加熱手段と、少なくとも一つのレーザービームによる照射加熱の後、冷却流体によるガラス板の冷却手段と、ブレーキング手段を含むガラス板の切断装置において、レーザービームが第１炭酸ガスレーザービームである照射手段と、照射手段を所定の範囲で制御する第１制御手段と、第１炭酸ガスレーザービ―ム照射手段の後部に配設される冷却流体による第１冷却手段を配設してスクライブラインを生成させた後、ガラス板のブレーキング工程を行うことを特徴とするガラス板切断装置等が提案されている（例えば、特許文献７参照）。

特開平６−４８７５５号公報 特開平７−２２３８２８号公報 特開平９−１２３２７号公報 特開平７−３２８７８１号公報 特開２００５−２４７６０３号公報 特開２０００−２１９５２８号公報 特表２００６−５１３１２１号公報

しかしながら、上述した本願発明の背景となる従来技術では、以下のような不具合がある。すなわち、特許文献１の技術では、スクライブ溝の反対側からゴムを押し付けるときに、ガラス基板に衝撃を与えることになるので、衝撃の影響からガラス板に欠けやクラックが生じやすく、また、配線が切断されるなど、製品となるガラス板の品質を低下させるという不具合がある。
特許文献２の技術では、切り筋の発生する方向の制御が困難となり、ガラス板内部にクラックが発生し、製品として品質不良となる不具合がある。
特許文献３および特許文献４の技術では、レーザ光の照射出力を大きくする必要があるので、スクライブ溝にある歪みが影響して、ガラス板の面内方向にクラックが発生する場合があり、また、スクライブ溝に沿ってガラス片の剥がれが発生するなど、製品となるガラス板の性能を低下させるという不具合がある。
また、特許文献３の技術では、レーザビームの行路に沿ってクラックを誘導する際にレーザビーム照射位置の移動の経路からクラックがずれて追随することがあり、このため加工精度が悪くなる恐れがある。
さらに、特許文献４の技術では、レーザビームを照射して、そのビーム中心と周辺との間に発生する急峻な温度勾配により生じる局部的な集中応力で発生させるわけであるが、加工周辺の雰囲気温度、材料表面での散乱状態及び材料中での光の吸収率などの諸条件によって発生する熱応力（引張応力）にばらつきが生じ、局部的な集中応力が材料の許容応力を超えない場合もあり、それゆえ、初期亀裂の発生の確実性が低いという問題もある。しかも、特許文献３の技術と同様、亀裂を誘導する際にレーザビーム照射位置の移動の経路から亀裂がずれて追随することがあるので、加工精度が悪くなるという問題も残されている。
特許文献５の技術では、レーザーを照射することによって加工部品に孔開けまたは切断加工を行う前に、予め、加工部位を他の部位に比べて肉薄に成形する工程が必要になるため、手間が掛かる上、肉薄に成形するためのプレス機等も必要となり、製造コストが高く付く等の不具合がある。
特許文献６および特許文献７等の技術では、レーザー装置およびそれに必要な光学的周辺装置の構成が複雑となっているため、当該装置の費用がかなり高く付き、極めてコストが高くなるという不具合がある。

それゆえに、本願発明の主たる目的は、クラックの発生を防止し、被切断物の品質を損なうことなく、正確に且つ安定して被切断物を切断することができる、切断方法を提供することである。

請求項１にかかる本願発明は、切削工具を用いてガラスで形成された被切断物の切断部位を切断する切断方法であって、切削工具は、被切断物を切削する刃先部を備えた切刃部を有し、絶縁材料で形成される切削工具本体と、切削工具本体に組み込まれ、切刃部を被切断物の軟化点以上の温度で加熱させる発熱体と、発熱体の近傍に配設され、刃先部の温度を検出する温度検出センサを含み、切断方法は、被切断物の切断部位に刃先部を当接可能に配置する工程と、変位手段により、切削工具と被切断物との間に相対的な動きを作用させることによって、切断部位に沿って被切断物を切削して切断する工程とを含み、切削工具で被切断物を切断している間、温度制御手段により、刃先部の温度が被切断物の軟化点以上の温度に保たれるように制御されることを特徴とする、切断方法である。
請求項１にかかる本願発明では、被切断物の所望する切断部位に当接可能に配置された切削工具が、発熱体によって加熱される。この場合、切刃部の刃先部は、被切断物の軟化点以上の高い温度に加熱される。切削工具は、変位手段によって、被切断物との間に相対的な動きが発生される。つまり、切削工具の切刃部および被切断物の少なくとも一方は、所望する切断部位に沿って相対的に変位する。そのため、被切断物の所望する切断部位には、切刃部の刃先部によって、当該刃先部の形状に対応した溝部が形成される。しかも、それと同時に、当該切断部位は、加熱された刃先部によって、局所的に、且つ、温度が急激に被切断物の軟化点以上に加熱されるため、当該刃先部が接触（当接）する部位の被切断物が塑性変形する。そして、塑性変形を起した部分は、切粉となって、被切断物から削り取られていき、遂には、所望する切断部位に沿って、被切断物が切断（狭義には、「切削」）されるものとなる。
このように、被切断物が軟化点以上の温度となるように、所望の切断部位に沿って、局所的に高温の切削工具を押し当てた場合、熱膨張により、当該切削工具が接触（当接）した部位を中心にその周辺に向かって圧縮応力が発生する。この場合、切削工具の接触・当接部位は、温度が急激に被切断物の軟化点以上に加熱されるため、当該接触部位の被切断物が塑性変形し、それによって、圧縮応力が開放される。したがって、当該接触部位の周辺に発生する圧縮応力によって被切断物にクラック等の割れが生じることもない。
そのため、請求項１にかかる本願発明では、被切断物の軟化点以上に加熱された切刃部の刃先部を当該被切断物の所望する切断部位に接触させ、切削工具と被切断物との間に相対的な動きを作用させることによって、被切断物を正確で、かつ安定して切断不良がないように切断することが可能となる。
また、温度検出センサからの検出信号に応じ、温度制御手段によって、切削工具で被切断物を切削中、切刃部の温度が所定の温度に保持される。そのため、上記した溝部および溝部近傍には安定して熱望張力を作用させることが可能となり、より一層、被切断物を正確で且つ安定して切断不良のないように切断することが可能となる。
請求項２にかかる本願発明は、請求項１にかかる発明に従属する発明であって、温度検出センサからの検出信号に基づいて、切削工具と被切断物との間に発生する相対的な動きに係る速度、被切断物に対する刃先部の切り込み深さの少なくとも一方が制御されることを特徴とする、切断方法である。
請求項２にかかる本願発明では、制御部によって、温度検出センサからの検出信号に応じ、切削工具と被切断物との間に発生する相対的な動きに係る速度、被切断物に対する切刃部の刃先部の切り込み深さの少なくとも一方を適宜制御することができる。そのため、切削工具で被切断物を切削している間において、切削工具の切刃部の温度条件と、切削工具および被切断物間の相対的な動きとによる、被切断物の切削条件が常に最適なものとなり、より一層、被切断物を正確で且つ安定して切断不良のないように切断することが可能となる。
請求項３にかかる本願発明は、請求項１または請求項２にかかる発明に従属する発明であって、加熱手段により、被切断物の切断部位を予め予備的に加熱する工程をさらに含む、切断方法である。
請求項３にかかる本願発明では、加熱手段によって、切削工具で切削しようとする部位が予め予備的に加熱される。そのため、より一層、簡単に切削工具により被切断物を軟化点以上の温度に加熱することが可能となる。したがって、切削速度のさらなる向上と、切削性の安定化が図れるものとなり、より一層安定した加工性を確保することが可能となる。
請求項４にかかる本願発明は、請求項３にかかる発明に従属する発明であって、加熱手段により加熱される加熱部位を冷却手段によって冷却する工程をさらに含み、加熱手段で加熱し、且つ、冷却手段で冷却しながら、被切断物の切断部位が切断されることを特徴とする、切断方法である。
請求項４にかかる本願発明では、切削工具で切削しようとする部位が加熱手段により加熱されると同時に冷却手段によって冷却される。そのため、切削工具で切削しようとする部位（切断部位）における被切断物内の熱の拡がりは、当該被切断物の面方向への拡散が防止されるものとなる。したがって、被切断物がたとえば液晶パネルの場合、駆動電極等の各種電極パターン、液晶、シール材、接着剤などに悪影響を与える熱の面方向への拡散を防止することができ、液晶パネルの性能を低下させるという不具合を防止することができる。

本願発明にかかる切断方法によれば、クラックの発生を防止し、被切断物の品質を損なうことなく、正確に且つ安定して被切断物を切断することができる。

本願発明の上述の目的、その他の目的、特徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明を実施するための最良の形態の説明から一層明らかとなろう。

本願発明にかかる切断装置の実施形態の一例を示す要部斜視図解図である。 図１の実施形態例に適用された切削工具の一例を模式的に示した平面図解図である。 図１の実施形態例に適用された切削工具の製造方法の一例を示すもので、特に、（Ａ）は、セラミック基板の上に温度検出センサを形成した状態を示す斜視図解図であり、（Ｂ）は、その側面図解図である。 図１の実施形態例に適用された切削工具の製造方法の一例を示すもので、特 に、（Ａ）は、温度検出センサの上に絶縁層を形成した状態を示す斜視図解図であり、（Ｂ）は、その側面図解図である。 図１の実施形態例に適用された切削工具の製造方法の一例を示すもので、特 に、（Ａ）は、発熱体を形成した状態を示す斜視図解図であり、（Ｂ）は、その側面図解図である。 図１の実施形態例に適用された切削工具の製造方法の一例を示すもので、特 に、（Ａ）は、発熱体の上に耐磨耗層を形成した状態を示す斜視図解図であり、（Ｂ）は、その側面図解図である。 図１の実施形態例に適用された切削工具の製造方法の一例を示すもので、特 に、（Ａ）は、発熱体の端部に電極を形成した状態を示す斜視図解図であり、（Ｂ）は、その側面図解図である。 図１の実施形態例に適用された切削工具の製造方法の一例を示すもので、特 に、（Ａ）は、刃付け研磨等により切刃部を形成した状態を示す斜視図解図であり、（Ｂ）は、その側面図解図である。 本願発明にかかる切断装置の他の実施形態の一例を示す要部斜視図解図である。 本願発明にかかる切断装置のさらに他の実施形態の一例を示す要部斜視図解図である。 図１０に示す実施形態例の作用・効果を示す要部拡大図解図であって、（Ａ）は切断部位が冷却手段で冷却されないときの切断部位におけるガラス板（被切断物）内の熱の拡がり状態を示す要部拡大図解図であり、（Ｂ）は切断部位が冷却手段で冷却されたときの切断部位におけるガラス板（被切断物）内の熱の拡がり状態を示す要部拡大図解図である。 （Ａ）は図１０の実施形態例に示す切断装置を適用して有効な液晶パネルの一例を示す要部拡大断面図解図であり、（Ｂ）は当該切断装置を用いて（Ａ）に示す液晶パネルを所望の大きさに切断する途中を示す要部拡大断面図解図であり、（Ｃ）は当該切断装置を用いて切断された状態の液晶パネルの要部拡大断面図解図である。

符号の説明

１０ 切断装置
１２ 切削工具
１４ 切削工具本体
１６ セラミック基板
１８ 切刃部
２０ 刃先部
２２ 温度検出センサ
２２ａ，２２ｂ 電極
２４ 絶縁層
２６ 発熱体
２８ 耐磨耗層
３０ａ，３０ｂ 電極
４０ 溝部
５０ レーザー器
５２ レーザー光源
５４ レーザー光
５６ ビームスポット（レーザー照射像）
６０ 冷却手段
６２ 冷却用気体吹き出しダクト
６２ａ 吹き出し口
７０ 液晶パネル
７２ 上側ガラス基板
７２ａ 共通電極
７４ 下側ガラス基板
７４ａ 駆動電極
７６ 液晶
７８ シール材
８０ 載置台
ω 切断部位
Ｗ ガラス板（被切断物）
ｃ 切粉

図１は、本願発明にかかる切断装置の実施形態の一例を示す要部斜視図解図であり、図２は、図１の実施形態例に適用された切削工具の一例を模式的に示した平面図解図である。本願発明にかかる切断装置は、光学ガラス，石英ガラス，その他のガラス、セラミック、シリコン、半導体材料等の脆性材料を切断するのに適用され得るものであるが、本実施形態例では、特に、たとえば液晶およびプラズマ・ディスプレイのパネル製造工程におけるガラス板の切断などに用いられて好適な切断装置１０について説明する。

切断装置１０は、切削工具１２を含む。切削工具１２は、たとえば図１に示すように、被切断物（被加工物）としてのたとえば矩形状のガラス板Ｗの所望する切断部位ω（狭義には、「切削部位ω」）に当接可能に配置されるものである。この切削工具１０は、概略的に言えば、ガラス板Ｗを切断する局所部位（後述する切刃部の刃先部に相当）を当該ガラス板Ｗの軟化点以上の高い温度、本実施形態例では、たとえば約６００℃〜１０００℃の範囲の高温度に、正確に且つ高速で温度制御が可能となるように、セラミック基板上に温度検出センサと発熱体が形成されたものであって、所定の温度に加熱された切刃部の刃先部でガラス板Ｗの所定の切断部位ωを切削して切断するように構成されている。

すなわち、切削工具１２は、たとえば図２に示すように、たとえば平面視５角形状の切削工具本体１４を含む。切削工具本体１４は、たとえばセラミックからなるセラミック基板１６を含む。セラミック基板１６は、その長手方向の一端側に、たとえばＶ字形の切刃部１８を含む。切刃部１８は、被切断物であるガラス板Ｗを切削する部位、すなわち、エッジ部としての刃先部２０を有する。刃先部２０は、セラミック基板１６の一方主面側で切刃部１８の頂端部に位置するものである。
なお、切削工具本体１４としては、たとえば酸化珪素、酸化アルミニウム、ジルコニア、酸化チタン、ムライト等の絶縁材料が適宜用いられ得る。

セラミック基板１６の一方主面には、平面視Ｕ字状の温度検出センサ２２が形成される。温度検出センサ２２の一端および他端には、それぞれ、電極２２ａおよび電極２２ｂが接続されている。電極２２ａおよび電極２２ｂは、それぞれ、金、金および銅の合金等で形成されている。この場合、温度検出センサ２２としては、たとえばクロメル・アルメル、白金・ロジウム等で構成された熱電対、または、白金、金−タンタル等で構成された電気抵抗体などが適宜用いられ得る。
また、セラミック基板１６の一方主面側には、温度検出センサ２２を覆うようにして、たとえば二酸化珪素からなる絶縁層２４が形成されている。絶縁層２４の形成材料としては、二酸化珪素以外にも、たとえば酸化珪素、酸化アルミニウム、ジルコニア、酸化チタン、ムライト等の絶縁材料が適宜用いられ得る。
さらに、セラミック基板１６の一方主面側には、絶縁層２４の上面に、たとえば「コ」字状の発熱体２６が配設される。発熱体２６は、炭化珪素等の抵抗発熱体で形成されている。この場合、温度検出センサ２２は、発熱体２６の近傍に配設されている。なお、発熱体２６の形成材料としては、炭化珪素以外にも、たとえばジルコニア等が用いられ得る。
さらに、セラミック基板１６の一方主面側には、発熱体２６の一端部２６ａおよび他端部２６ｂを除いた発熱体２６の上面に、耐磨耗層２８が形成されている。耐磨耗層２８は、酸化チタン、窒化チタン等で形成されている。なお、耐磨耗層２８の形成材料としては、酸化チタンおよび窒化チタン以外にも、たとえば炭化タングステン、炭化チタン、炭化ボロン等が適宜用いられ得る。
さらに、セラミック基板１６の一方主面側には、発熱体２６の一端部２６ａおよび他端部２６ｂの上面に、それぞれ、金、金および銅の合金等からなる電極３０ａおよび３０ｂが接続されている。

そこで、次に、切削工具１２の製造方法の一例について、たとえば図３，図４，図５，図６，図７および図８を参照しながら、以下に説明する。
先ず、たとえば直方体形のジルコニア等からなるセラミック基板１６が準備され、たとえば図３に示すように、セラミック基板１６の上面に、金−タンタル等からなる温度検出センサ２２が形成され、さらに、温度検出センサ２２の一端および他端には、それぞれ、たとえば金および銅の合金からなる電極２２ａおよび電極２２ｂが接続される。温度検出センサ２２および電極２２ａ，２２ｂは、スパッタリング等の薄膜形成方法により一体的にセラミック基板１６の上面に形成される。
次に、セラミック基板１６の上面には、たとえば図４に示すように、温度検出センサ２２および電極２２ａ，２２ｂを蓋うようにして、たとえば二酸化珪素からなる絶縁層２４がスパッタリング等の方法により薄膜形成される。
また、セラミック基板１６の上面側には、たとえば図５に示すように、絶縁層２４の上面に発熱体２６として、たとえば炭化珪素からなる抵抗発熱体がスパッタリング等の方法により薄膜形成される。
さらに、セラミック基板１６の一方主面側には、たとえば図６に示すように、発熱体２６の一端部２６ａおよび他端部２６ｂを除いた発熱体２６の上面に、たとえば窒化チタンからなる耐磨耗層２８がスパッタリング等の方法により薄膜形成される。
さらに、セラミック基板１６の一方主面側には、たとえば図７に示すように、発熱体２６の一端部２６ａおよび他端部２６ｂの上面に、それぞれ、金、金および銅の合金等からなる電極３０ａおよび３０ｂがスパッタリング等の方法により薄膜形成される。
その後、切削工具本体１４の長手方向の一端側が、刃付け研磨されることによって、たとえば図８に示すように、平面視Ｖ字形の切刃部１８が形成される。この場合、セラミック基板１６の一方主面側で切刃部１８の頂端部には、被切断物であるガラス板Ｗを切削する部位となる刃先部２０が形成される。

本実施形態例にかかる切断装置１０では、切削工具１２の電極３０ａ，３０ｂに、たとえば直流電圧を印加して通電すると、発熱体２６としての抵抗発熱体が発熱して表面温度が、所定の温度、この場合、たとえば約６００℃〜１０００℃の範囲の高温度に上昇させることができる。なお、直流電圧印加をたとえばパルス電圧印加に変更し印加電圧を高くすることによって、発熱体２６の上昇温度をさらに高くすることも可能である。

本実施形態例にかかる切断装置１０では、適宜な変位手段（図示せず）によって、切削工具１２と、ガラス板Ｗ（被切断物）との間に、相対的な動きが発生される。すなわち、変位手段（図示せず）は、たとえばモータ（図示せず）およびアクチュエータ（図示せず）を含む駆動機構（図示せず）で構成され、切削工具１２の切刃部１８および／またはガラス板Ｗ（被切断物）を、所望する切断部位に沿って相対的に変位させるものである。この実施形態例では、たとえばガラス板Ｗ（被切断物）を載置テーブル（図示せず）等に固定し、切削工具１２を所望する切断部位ωに沿って移動させるように構成されている。

そのため、ガラス板Ｗ（被切断物）の所望する切断部位ωには、たとえば図１に示すように、所定の温度に加熱された切刃部１８の刃先部２０によって、当該刃先部２０の形状に対応したたとえばＶ字形の溝部４０が形成されると同時に、当該切断部位ωは、加熱された刃先部２０によって、局所的に、且つ、温度が急激にガラス板Ｗ（被切断物）の軟化点以上に加熱される。そのため、当該刃先部２０が接触（当接）する部位のガラス板Ｗ（被切断物）が塑性変形し、塑性変形を起した部分は、切粉ｃとなって、ガラス板Ｗ（被切断物）から削り取られていき、遂には、所望する切断部位ωに沿って、ガラス板Ｗ（被切断物）が切断（狭義には、「切削」）される。
この場合、刃先部２０が押し当てられた接触（当接）部位は、熱膨張により、当該刃先部２０が接触した部位を中心にその周辺に向かって圧縮応力が発生するが、当該刃先部２０が接触した部位は、温度が急激にガラス板Ｗ（被切断物）の軟化点以上に加熱されるので、当該接触部位のガラス板Ｗ（被切断物）が塑性変形し、それによって、圧縮応力が開放される。また、ガラス板Ｗ（被切断物）自体が圧縮力に強い性質を有しているので、当該接触部位の周辺に発生する圧縮応力によってガラス板Ｗ（被切断物）にクラック等の割れが生じることもない。
したがって、本実施形態例にかかる切断装置１０によれば、クラックの発生を防止し、ガラス板Ｗ（被切断物）の品質を損なうことなく、正確に且つ安定してガラス板Ｗ（被切断物）を切断することができる。

また、本実施形態例にかかる切断装置１０では、温度検出センサ２２が温度制御手段（図示せず）により制御されていて、この温度制御手段によって、切削工具１２でガラス板Ｗ（被切断物）を切削中、切刃部１８の刃先部２０の温度が所定の温度に保持されるように構成されている。この場合、ガラス板Ｗ（被切断物）は、そのガラス材料の種類によって物性が相違し、軟化点も違うため、切断対象となる被切断物の軟化点に応じて、適宜、刃先部２０の温度設定が行われる。

さらに、本実施形態例にかかる切断装置１０では、切削工具１２でガラス板Ｗ（被切断物）を切削中、温度検出センサ２２からの検出信号に基づいて、切削工具１２とガラス板Ｗ（被切断物）との間に発生する相対的な動きに係る速度および／または被切断物に対する切断刃の切り込み深さを制御する制御部（図示せず）が構成されている。この実施形態例では、制御部によって、切削工具１２の移動速度および溝部４０の深さが適宜、制御され得るものとなっている。

そのため、本実施形態例にかかる切断装置１０では、ガラス板Ｗ（被切断物）の軟化点以上に加熱された刃先部２０を当該ガラス板Ｗ（被切断物）の所望する切断部位ωに接触させ、切削工具１２とガラス板Ｗ（被切断物）との間に相対的な動きを作用させることによって、所望するガラス板Ｗ（被切断物）の切断部位ωに沿って、衝撃を加えることなく、ガラス板Ｗ（被切断物）を正確に、且つ、安定して切削して切断することができる。

また、温度制御手段によって、切断具１２でガラス板Ｗ（被切断物）を切削中、切刃部１８の刃先部２０の温度が所定の温度に保持されるので、溝部４０に沿って安定して塑性変形を起させることができ、より一層、ガラス板Ｗ（被切断物）を正確で且つ安定して切断不良のないように切削して切断することができる。

さらに、制御部によって、温度検出センサ２２からの検出信号に応じ、切削工具１２とガラス板Ｗ（被切断物）との間に発生する相対的な動きに係る速度および／またはガラス板Ｗ（被切断物）に対する切刃部１８の刃先部２０の切り込み深さを適宜制御することができるので、切削工具１２でガラス板Ｗ（被切断物）を切削している間じゅう、切刃部１８の刃先部２０の温度条件と、切削工具１２およびガラス板Ｗ（被切断物）の相対的な動きとによる、ガラス板Ｗ（被切断物）の切削条件が常に最適なものとなり、より一層、ガラス板Ｗ（被切断物）を正確で且つ安定して切断不良のないように切削して切断することができる。

なお、上述した実施形態例では、切削工具１２の耐磨耗層２８が酸化チタン，窒化チタン等で形成されているため、この切削工具１２でガラス板Ｗ（被切断物）を切断した場合、切断部位のガラス材料が刃先部２０に付着することを防止することが可能となる。なお、ガラス材料の刃先部２０への付着を防止する方法としては、たとえば離形オイルを刃先部２０の部位に塗布して、離形層を形成するようにしてもよい。
また、この切削工具１２では、被切断物を切削する部位としてのエッジ部を切刃部１８の頂端部に部分的に形成するようにしたが、被切断物を切削する部位（エッジ部）としては、切刃部１８のＶ字形の稜線部全体にエッジ部を形成するようにしてもよい。

図９は、本願発明にかかる切断装置の他の実施形態の一例を示す要部斜視図解図である。
図９に示す実施形態例では、図１〜図８に示す上述の実施形態例と比べて、特に、切削工具１２でガラス板Ｗ（被切断物）を切削して切断するときに、切削工具１２の切削経路に先立って、切削工具１２で切削しようとする部位をレーザー等の加熱手段によって予め予備的に加熱するように構成されている点で、相違するものである。なお、図９に示す実施形態例にかかる切断装置１０に用いられる切削工具１２は、上述した実施形態例で示した切削工具１２と同様の構造を有し、同様の作用・効果を奏するものである。

すなわち、図９に示す本実施形態例にかかる切断装置１０は、上述した実施形態例にかかる切断装置１０の構成に加えて、加熱手段として、炭酸ガスレーザー等のレーザー器５０をさらに含む。このレーザー器５０は、レーザー光の出力をたとえば円筒レンズ（図示せず）ないし円筒鏡（図示せず）によって、ガラス板Ｗ（被切断物）上でのレーザー照射像（ビームスポット）がたとえば長楕円形となるレーザー光源５２を有する。この場合、レーザー光源５２から照射されたレーザー光５４は、図９に示すように、切削工具１２の前方に長楕円形のビームスポット５６を形成し、当該ビームスポット５６が予備的に加熱される領域となる。

したがって、図９に示す実施形態例では、切削工具１２が切削しようとする部位がビームスポット５６により予備的に加熱され、上述した実施形態例に比べて、より一層、簡単に切削工具１２によってガラス板Ｗ（被切断物）を軟化点以上の温度に加熱することが可能となる。そのため、図９に示す本実施形態例にかかる切断装置１０では、図１〜図８に示した実施形態例に比べてさらに切削速度の向上と、切削性の安定化が図れるものとなり、より一層安定した加工性を確保することができる。

図１０は、本願発明にかかる切断装置の他の実施形態の一例を示す要部斜視図解図である。
図１０に示す実施形態例では、図１〜図８および図９に示す上述の各実施形態例と比べて、特に、切削工具１２でガラス板Ｗ（被切断物）を切削して切断するときに、切削工具１２の切削経路に先立って、切削工具１２で切削しようとする切断部位（狭義には、「切削部位」）を、レーザー等の加熱手段により加熱しながら、それと同時に、冷却手段によって冷却するように構成されている点で、相違するものである。
なお、図１０に示す実施形態例にかかる切断装置１０に用いられる切削工具１２は、上述した各実施形態例で示した切削工具１２と同様の構造を有し、同様の作用・効果を奏するものである。

すなわち、図１０に示す本実施形態例にかかる切断装置１０は、上述した図９に示す実施形態例にかかる切断装置１０の構成に加えて、さらに、冷却手段６０が構成されている。冷却手段６０は、たとえば吹き出し口６２ａを有する冷却用気体吹き出しダクト６２を含む。この冷却用気体吹き出しダクト６２は、冷却用の気体を移送するパイプ，チューブ等の移送管（図示せず）を有する管路（図示せず）を介して、冷却用の気体となるたとえば圧縮空気を供給するコンプレッサやブロア等の圧縮空気供給源（図示せず）に接続されている。図１０の実施形態例では、冷却用気体吹き出しダクト６２の吹き出し口６２ａが、切削工具１２で切削されるガラス板Ｗ（被切断物）の切削部位の長さに対応するように、その長手方向に延び設けられた一連の吹き出し口として形成されている。

なお、冷却用気体としては、上述の圧縮空気以外にも、たとえば窒素ガスも適宜、用いられ得るものである。また、冷却用気体吹き出しダクト６２の吹き出し口６２ａとしては、図１０に示した一連の吹き出し口に限定されるものではなく、たとえばその吹き出し口の長手方向に一列に配列された多数の吹き出しノズル（図示せず）で形成されたものであってもよい。

図１０に示す実施形態例では、切削工具１２が切削しようとする部位（切断部位ω）がビームスポット５６により予備的に加熱されることによって、その加熱された部位（切断部位ω）を切削工具１２により切削しながらより一層効率的に切り粉ｃとして除去することができると共に、それに加えて、本実施形態例では、冷却手段６０を作動させることによって、冷却用気体吹き出しダクト６２の吹き出し口６２ａから冷却用の圧縮空気が、レーザー光５４によって加熱された部位（切断部位ω）に吹き付けられる。そのため、図１０に示す実施形態例では、切削工具１２でガラス板Ｗ（被切断物）の所定の切削部位ωを切削した場合、当該切削部位ωからガラス板Ｗ（被切断物）の面方向への熱の拡散を防止することができる。

一方、切断部位ωが冷却手段６０で冷却されない場合には、レーザー光５４によって加熱された部位（切断部位ω）におけるガラス板Ｗ（被切断物）内の熱の拡がりは、たとえば図１１の（Ａ）に示すように、ガラス板Ｗ（被切断物）の面方向へ拡散されていく分布状態となる。
それに対して、図１０の切断装置１０に示すように、切削工具１２で切削しようとする部位（切断部位ω）が加熱手段により加熱されると同時に、冷却手段６０で冷却される場合には、当該切断部位ωにおける被切断物内の熱の拡がりは、当該被切断物の面方向への拡散が防止されるものとなる。この場合、切断部位ωが冷却手段６０で冷却されるので、たとえば図１１の（Ｂ）に示すように、当該熱の拡がりは、ガラス板Ｗ（被切断物）の厚み方向に延びる分布状態となる。

そのため、図１０に示す実施形態例にかかる切断装置１０では、図１〜図８および図９に示した実施形態例で達成される効果に加えて、当該切断装置１０を、液晶（ＬＣＤ）、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）、有機ＥＬ、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）等のフラットパネルディスプレイ装置、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）、電気泳動表示装置等の電気光学表示装置の大型基板の切断に適用した場合、ガラス基板，セラミックス基板等のマザー基板に形成された駆動電極，共通電極等の各種電極、液晶、シール材、接着剤などに悪影響を与える熱の基板の面方向への拡散を防止することができる。

図１２の（Ａ）は図１０の実施形態例に示す切断装置を適用して有効な液晶パネルの一例を示す要部拡大断面図解図であり、図１２の（Ｂ）は当該切断装置を用いて（Ａ）に示す液晶パネルを切断する途中を示す要部拡大断面図解図であり、図１２の（Ｃ）は当該切断装置を用いて切断された状態の液晶パネルの要部拡大断面図解図である。
この液晶パネル７０は、概略的に言えば、共通電極７２ａを有する上側ガラス基板７２と、駆動電極７４ａを有する下側ガラス基板７４との間に、液晶７６が樹脂等のシール材７８で封入されて構成されている。単品サイズの１枚の液晶パネル７０は、当該単品サイズの液晶パネル７０を各々「多数枚取り」することができる大型基板に、共通電極７２ａ，駆動電極７４ａ，その他の電極（図示せず）を含む各種電極パターンの形成工程を行い、電極パターンが形成された複数の大型基板を貼り合せた後、図１０に示す切断装置１０によって、所望する大きさに切断して単品の液晶パネル７０が多数枚製造されるものである。

この液晶パネル７０では、上側ガラス基板７２および下側ガラス基板７４の所望する切断部位ωが、図１０に示す切断装置１０で切断される。図１２の（Ｂ）に示すように、先ず、下側ガラス基板７４の切断部位ωが、切削工具１２の刃先部２０に対向して臨むようにたとえば載置台８０に載置・固定された後、切削工具１２により切断される。そして、下側ガラス基板７４の切断が終了すると、上側ガラス基板７２の切断部位ωが、切削工具１２の刃先部２０に対向して臨むように載置台８０に載置・固定され、切断部位ωに沿って同様の方法で切断されるものである。
この場合、図１０に示す切断装置１０では、既に述べたように、当該切削工具１２で切削した部位および当該切削工具１２で切削しようとする部位が、冷却手段６０によって冷却されるため、共通電極７２ａ、駆動電極７４ａ、液晶７６、シール材７８および接着剤（図示せず）等に悪影響を与える熱の上側ガラス基板７２および下側ガラス基板７４の面方向への拡散を防止することができる。

そのため、上側ガラス基板７２および下側ガラス基板７４の面方向に拡散する熱の悪影響によって当該ガラス板Ｗ（被切断物）の面内方向にクラックが生じたり、溝部４０に沿って当該ガラス板Ｗ（被切断物）が部分的に剥がれる、所謂、ガラス片の剥がれが生じるなど、製品となる液晶パネルの性能を低下させるという不具合を防止することができる。したがって、図１０に示す切断装置１０が適用された液晶パネルの製造工程においては、製品となる液晶パネルのガラス基板の性能を低下させることのない、効率のよい切断方法が得られるものとなる。

Claims (4)

1. 切削工具を用いてガラスで形成された被切断物の切断部位を切断する切断方法であって、
   前記切削工具は、
   前記被切断物を切断する刃先部を備えた切刃部を有し、絶縁材料で形成される切削工具本体、
   前記切削工具本体に組み込まれ、前記切刃部を前記被切断物の軟化点以上の温度で加熱させる発熱体、および
   前記発熱体の近傍に配設され、前記刃先部の温度を検出する温度検出センサを含み、
   前記切断方法は、
   前記被切断物の切断部位に前記刃先部を当接可能に配置する工程、および
   変位手段により、前記切削工具と前記被切断物との間に相対的な動きを作用させることによって、前記切断部位に沿って前記被切断物を切削して切断する工程を含み、
   前記切削工具で前記被切断物を切断している間、温度制御手段により、前記刃先部の温度が前記被切断物の軟化点以上の温度に保たれるように制御されることを特徴とする、切断方法。
2. 前記温度検出センサからの検出信号に基づいて、前記切削工具と前記被切断物との間に発生する相対的な動きに係る速度、前記被切断物に対する前記刃先部の切り込み深さの少なくとも一方が制御されることを特徴とする、請求項１に記載の切断方法。
3. 加熱手段により、前記被切断物の切断部位を予め予備的に加熱する工程をさらに含む、請求項１または請求項２に記載の切断方法。
4. 前記加熱手段により加熱される加熱部位を冷却手段によって冷却する工程をさらに含み、前記加熱手段で加熱し、且つ、前記冷却手段で冷却しながら、前記被切断物の切断部位が切断されることを特徴とする、請求項３に記載の切断方法。

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