JP5499150B2 - スクライビングホイール及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明はガラス基板等の脆性材料基板をスクライブするためのスクライビングホイール及びその製造方法に関するものである。

従来のスクライビングホイールは、超硬合金製または焼結ダイヤモンド製の円板に対して円周部を両側より互いに斜めに削り込み、円周面にＶ字形の刃先を形成している。スクライビングホイールは中心に貫通孔を有しており、スクライビング装置のスクライブヘッド等に回転自在に軸着して用いられる。

従来スクライビングホイールの円周面にＶ字形の刃先を形成するためには、まず円板１０１の中心に貫通孔１０２を形成する。図１（ａ）はこの円板１０１の側面図を示している。次いで図１（ｂ）に側面図、図１（ｃ）に正面図を示すように、円周部分を両側よりＶ字状に研磨して刃先部１０３とする。場合によっては刃先部１０３を更に細かい粒度の研磨剤によって仕上げ研磨して、スクライビングホイール１００を構成している。

特許第３７５９３１７号公報

ガラス基板等の脆性材料基板を分断する際には、スクライビングホイールを用いてスクライブした後スクライブラインに沿って分断するが、分断した脆性材料基板端面には傷が残るため圧力が加わったときに端面から破壊されることが多い。スクライビングホイールの円周面に形成されたＶ字形の刃先に凹凸があると分断したときの脆性材料基板端面に傷が残るため、脆性材料基板の機械的な強度が低下する。そのため、スクライビングホイールのＶ字形の刃先の稜線にはできるだけ凹凸が少ない方が好ましい。近年ではフラットパネルディスプレイなどに用いるガラス基板の薄板化が望まれており、更に携帯機器等の小型機器ではガラスの板厚が例えば０．４ｍｍ〜０．２ｍｍへと薄くなっている。このような薄いガラスでは基板の強度が低下するため、脆性材料基板端面強度の低下が大きな問題となっている。

スクライビングホイールの刃先稜線の凹凸を少なくするためには、より微細な研磨剤を用いて研磨する必要がある。しかるに従来のスクライビングホイールでは、Ｖ字形の刃先を形成するための粗研磨と仕上げ研磨を同一の面積に対して行っている。研磨剤の粒径は小さいほど研磨しにくくなるため、仕上げ研磨にあたって粒径の小さい研磨剤を用いるほど加工時間が長くなる、という問題点があった。

本発明はこのような従来の問題点に着目してなされたもので、スクライビングホイールにおいてＶ字形の刃先を形成する際の研磨加工時間を短縮するスクライビングホイール及びその製造方法を提供することを目的とする。

この課題を解決するために、本発明は、円板状ホイールの円周部に沿って稜線を有する刃先を形成してなるスクライビングホイールの製造方法であって、前記刃先を粗研磨して第１の研磨面を形成し、前記第１の研磨面のなす角度を第１の頂角とし、前記第１の頂角は８０°以上であり、前記第１の研磨面の先端部分のみを仕上げ研磨して第１の頂角より大きい第２の頂角を有する刃先部として第２の研磨面を形成し、前記第２の研磨面を粒度１００００番以上の研磨剤により前記第２の頂角が９０〜１４０°となるように超仕上げ研磨するものである。

この課題を解決するために、本発明は、円板状ホイールの円周部に沿って稜線を有する刃先を形成してなるスクライビングホイールの製造方法であって、前記刃先を粗研磨して第１の研磨面を形成し、前記第１の研磨面のなす角度を第１の頂角とし、前記第１の頂角は８０°以上であり、前記Ｖ字状の第１研磨面を仕上げ研磨して第２の研磨面を形成し、前記第２の研磨面の先端部分のみを第１の頂角より大きく、かつ９０〜１４０°である第２の頂角を有する刃先部として、粒度１００００番以上の研磨剤により超仕上げ研磨するものである。

この課題を解決するために、本発明のスクライビングホイールは、円板状ホイールの円周部に沿って稜線を有するＶ字形の刃先に第１の研磨面を有し、前記第１の研磨面のなす角度を第１の頂角とし、前記第１の頂角は８０°以上であり、前記第１の研磨面の先端の稜線に前記第１の頂角より大きい第２の頂角を有する第２の研磨面を有し、前記第2の研
磨面は粒度１００００番以上の研磨剤により研磨されたものであり、前記第２の頂角は９０〜１４０°であるものである。

このような特徴を有する本発明によれば、スクライビングホイールの刃先を粗研磨し、Ｖ字形に構成すると共に、その先端部分のみを仕上げ研磨し、その後に超仕上げ研磨している。従って刃先として必要な稜線部分の凹凸を少なくすることができる。このためスクライビングホイールを用いて脆性材料基板を分断したときに端面強度を増すことができる、という優れた効果が得られる。このような特徴は特に薄い脆性材料基板をスクライブし、切断するときに特に有効となる。

図１は従来例によるスクライビングホイールとその製造過程を示す側面図及び正面図である。 図２は本発明の実施の形態によるスクライビングホイールの正面図及び側面図である。 図３は本実施の形態によるスクライビングホイールの製造過程を示す側面図である。 図４は超仕上げ研磨を行ったスクライビングホイールの先端部分を示す拡大図である。 図５はスクライビングホイールの機械的強度の試験状態を示す図である。 図６は本発明の他の実施の形態によるスクライビングホイールの製造過程を示す側面図である。

図２（ａ）は本発明の実施の形態によるスクライビングホイールの正面図、図２（ｂ）はその側面図である。又図３（ａ）〜（ｄ）はこの実施の形態のスクライビングホイールの製造過程を示す側面図である。スクライビングホイールを製造する際には、まず図３（ａ）に示す円板１１の中央に図３（ｂ）に示すように軸穴となる貫通孔１２を形成する。次にこの貫通孔１２にモータ等の回転軸を連通して回転させつつ、図３（ａ）に示す円板１１の全円周を両側より粗研磨して図３（ｂ）に示すようにＶ字形に形成する。この粗研磨の工程では、例えば粒度３００番の微粉の研磨剤を用いた研磨を行うものとする。こう
して形成した研磨面を研磨面１３とする。このときの頂角α１は刃先として必要となる頂角よりも鋭くなるように研磨する。頂角α１は好ましくは１５°〜１４０°であり、より好ましくは６０°〜１２０°であり、さらに好ましくは８０°〜１００°である。１５°以下であると稜線先端が加工時に破損しやすく、１４０°以上であると刃先としての実用性がなくなる傾向にある。

次に粗研磨で研磨した研磨面１３に仕上げ研磨を行う。仕上げ研磨では、例えば粒度２０００番の微粉の研磨剤を用いる。仕上げ研磨では図３（ｃ）に示すように外形はほとんど変化しない。こうして形成した研磨面を研磨面１４とする。

更に本実施の形態では図３（ｄ）に示すように先端部分についてのみ超仕上げ研磨を行う。この超仕上げ研磨では粒度６０００番以上の微粉の研磨剤を用いて研磨する。又この工程では先端部分のみ所望の頂角α２（α２＞α１）となるように研磨を行う。図４はこの先端部分を示す拡大図である。こうして形成した超仕上げによる研磨面を１５とする。ここで研磨剤の粒度は好ましくは粒度６０００番以上であり、より好ましくは８０００番以上であり、さらに好ましくは１００００番以上である。粒度３０００番以下であると、分断した脆性材料基板端面には傷が残りやすい傾向がある。ここで頂角α２は好ましくは９０°〜１４０°、より好ましくは９５°〜１２５°、更に好ましくは１００°〜１１５°とする。頂角α２が大きいものは高いスクライブ荷重で使用するのに適しており、頂角α２が小さいものは低いスクライブ荷重で使用するのに適している。

このように刃先を２段のＶ字状とすることでスクライビングホイールとして必要な刃先の先端部分のみを超仕上げ研磨とし、加工面積を減らすことで加工時間を短縮しつつ、刃先の稜線の凹凸を少なくすることができる傾向にある。

このように刃先の稜線を鋭くしたスクライビングホイールを用いてスクライブを行い、脆性材料基板を分断すれば、脆性材料基板の切断面に生じる傷を小さくすることができ、脆性材料基板端面強度を強くすることができる。脆性材料基板端面強度は切断後の脆性材料基板の機械的強度を支配する主要な因子である。そこで本実施の形態によるスクライビングホイールの効果を確認するため、本実施の形態と従来のスクライビングホイールを用いて分断した脆性材料基板の機械的強度を比較した。図５は４点曲げ強度の強度試験を行う試験装置の一例を示している。この試験では４０ｍｍ×５０ｍｍにスクライブし分断した０．３ｍｍ厚のガラス板を試験片２０，２１として用いた。試験片２０は従来のスクライビングホイールを用いて分断したもの、試験片２１は本実施の形態によるスクライビングホイールを用いて分断したものである。

図５に示すようにベース３１の上面に所定間隔、例えば２０ｍｍの間隔の支持台３２，３３を配置し、その上部に試料となる試験片２０（２１）をスクライブした面を下方として配置する。試験片２０の上部には１０ｍｍの間隔の押圧部３４，３５を有する加圧部３６を載置し、均一に押圧して破断するまでの圧力を測定した。そして従来のスクライビングホイールを用いた試験片２０では、上部より印加した圧力が平均で８４．８Ｎのときに端面より分断していた。これに対して本実施の形態によるスクライビングホイールを用いて分断した試験片２１を用いた場合には、平均の破壊加圧が１０３．６Ｎとなり、端面強度が強くなっていることが確認できた。

尚この実施の形態では円板のスクライビングホイールに対してＶ字形に粗研磨を行い、更に仕上げ研磨を行った後、先端部分のみを所望の角度になるように超仕上げ研磨を行っている。これに代えて仕上げ研磨を行う際に先端の角度を所望の頂角α２となるように研磨してもよい。図６はこの実施の形態の製造過程を示す図である。この場合には、図６（ａ）に示す円板１１の全周を粗研磨して図６（ｂ）に示すようにＶ字形に研磨する。この後、先端部分のみを頂角α２となるように研磨する。このときの研磨面を１６とする。次いで図６（ｄ）に示すように先端の研磨面１６に更に超仕上げ研磨による研磨を行う。このときの研磨面を１７とする。粗研磨、仕上げ研磨及び超仕上げ研磨で用いる研磨剤は前述した実施の形態のものと同様である。頂角α１，α２についても前述したものと同様である。この場合には仕上げ研磨の段階で頂角α２となるようにしているため、製造工程をより効率化することができる。

又ここで示した研磨剤の粒度は一例であり、この粒度に限定されるものでないことはいうまでもない。

上述した本発明のスクライビングホイールは、脆性材料基板をスクライブするスクライブ装置に用いることができ、特に薄い脆性材料基板をスクライブするスクライブ装置に有効である。

１１ スクライビングホイール
１２ 貫通孔
１３〜１７ 研磨面

Claims (3)

1. 円板状ホイールの円周部に沿って稜線を有する刃先を形成してなるスクライビングホイールの製造方法であって、
   前記刃先を粗研磨して第１の研磨面を形成し、
   前記第１の研磨面のなす角度を第１の頂角とし、前記第１の頂角は８０°以上であり、
   前記第１の研磨面の先端部分のみを仕上げ研磨して第１の頂角より大きい第２の頂角を有する刃先部として第２の研磨面を形成し、
   前記第２の研磨面を粒度１００００番以上の研磨剤により前記第２の頂角が９０〜１４０°となるように超仕上げ研磨するスクライビングホイールの製造方法。
2. 円板状ホイールの円周部に沿って稜線を有する刃先を形成してなるスクライビングホイールの製造方法であって、
   前記刃先を粗研磨して第１の研磨面を形成し、
   前記第１の研磨面のなす角度を第１の頂角とし、前記第１の頂角は８０°以上であり、
   前記Ｖ字状の第１研磨面を仕上げ研磨して第２の研磨面を形成し、
   前記第２の研磨面の先端部分のみを第１の頂角より大きく、かつ９０〜１４０°である第２の頂角を有する刃先部として、粒度１００００番以上の研磨剤により超仕上げ研磨するスクライビングホイールの製造方法。
3. 円板状ホイールの円周部に沿って稜線を有するＶ字形の刃先に第１の研磨面を有するスクライビングホイールであって、
   前記第１の研磨面のなす角度を第１の頂角とし、前記第１の頂角は８０°以上であり、
   前記第１の研磨面の先端の稜線に前記第１の頂角より大きい第２の頂角を有する第２の研磨面を有し、前記第２の研磨面は粒度１００００番以上の研磨剤により研磨されたものであり、前記第２の頂角は９０〜１４０°であるスクライビングホイール。
   

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