JP5825075B2

JP5825075B2 - スクライビングホイール

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Publication number: JP5825075B2
Application number: JP2011263362A
Authority: JP
Inventors: 忠信中野; 福西　利夫; 利夫福西; 充北市
Original assignee: Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd
Current assignee: Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd
Priority date: 2011-12-01
Filing date: 2011-12-01
Publication date: 2015-12-02
Anticipated expiration: 2031-12-01
Also published as: JP2013111963A

Description

本発明は、脆性材料基板などのスクライブ対象物に対し圧接転動させることによってスクライブ対象物にスクライブラインを形成するスクライビングホイールに関する。

従来より、ガラス基板やセラミック基板などの脆性材料基板上にスクライブラインを形成するために使用されるツールとして、スクライビングホイール（カッタホイール）が、広く知られ、用いられている。

スクライビングホイールとしては、例えば、焼結ダイヤモンド（ダイヤモンド含有焼結体）、多結晶ダイヤモンド、単結晶ダイヤモンド、あるいは超硬合金などからなる円板であって、削り込みによって円周部に断面視Ｖ字型の刃（刃部）が設けたものが広く知られている。係るスクライビングホイールは、その主面中央に貫通孔を有してなり、該貫通孔に所定のピンを挿通した状態で、ホルダに軸着される。

また、スクライブ性能を高めるために、円周部に設けられた刃部に微小な溝（切り欠き）を離散的に形成してなるスクライビングホイールも、既に公知である（例えば、特許文献１参照）。

あるいは、焼結ダイヤモンド製の円板を両側から超硬合金で挟み込み、円周部に焼結ダイヤモンドと超硬合金との３層構造からなる断面視Ｖ字型の刃部が設けられたスクライビングホイールも公知である（例えば、特許文献２および特許文献３参照）。さらには、２つのカッターベースで刃部をなすダイヤモンド薄膜を挟み込んだスクライビングホイールも公知である（例えば、特許文献４参照）。

特許第３０７４１４３号公報特開平３−２８７３９６号公報特公平８−２９５４６号公報特開平１１−１９９２５９号公報

単結晶ダイヤモンドからなるスクライビングホイールは、高硬度で耐摩耗性が高いという利点がある一方で、素材原価が高く、また高硬度のため被加工性が低くなり製造時の加工精度の確保が難しいという問題がある。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、安価に製造可能で長寿命化が図られたスクライビングホイールを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１の発明は、スクライブ対象物に対し圧接転動させることによってスクライブ対象物にスクライブラインを形成するスクライビングホイールであって、超硬合金からなり、円板状の平板部と前記平板部の一方主面から突出する突出部とを有し、かつ、前記突出部から前記平板部の他方主面へと貫通し、前記スクライビングホイールを圧接転動させる際に前記スクライビングホイールを回転自在に保持するピンを挿入するための挿入孔が設けられた基部と、単結晶ダイヤモンドからなり、円板状をなすとともに外周部分が断面視三角形状の刃先をなしている刃先部と、超硬合金からなり、円板状をなすキャップ部と、を備え、前記基部の前記突出部が前記刃先部と前記キャップ部のそれぞれに設けられた貫通孔に挿通されてなるとともに、前記刃先部が前記基部の前記平板部と前記キャップ部とに挟み込まれた状態で、前記基部と前記刃先部と前記キャップ部とが接合材にて一体化されてなり、前記刃先が前記平板部および前記キャップ部の外周部分よりも突出してなり、前記刃先部の貫通孔の径は前記突出部の外径よりも大きい、ことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載のスクライビングホイールであって、前記刃先の一方斜面と前記平板部の外周部分とが連続する斜面をなしており、前記刃先の他方斜面と前記キャップ部の外周部分とが連続する斜面をなしている、ことを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のスクライビングホイールであって、前記接合材がロウ材であり、前記基部と前記刃先部と前記キャップ部とがロウ材にて一体化されてなる、ことを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のスクライビングホイールであって、前記挿入孔がダイヤモンドライクカーボンによってコーティングされてなる、ことを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のスクライビングホイールであって、前記スクライビングホイールの対向する主面をなす、前記基部の前記他方主面と前記キャップ部の前記刃先部と接しない主面とが、ダイヤモンドライクカーボンによってコーティングされてなる、ことを特徴とする。

請求項１ないし請求項６の発明によれば、刃先を単結晶または多結晶ダイヤモンドで構成しつつもホルダと接する主面及び回転軸となるピンの挿入孔は超硬合金のみで構成されるようにすることで、素材原価の抑制を図ることができ、さらには、主面やピンの挿入孔などの加工を精度良く行うことができるとともに耐久性の向上およびかつ長寿命化が図られたスクライビングホイールが実現される。

特に、請求項２の発明によれば、刃先を単結晶ダイヤモンドで構成しつつも回転軸となるピンの挿入孔は超硬合金のみで構成されるようにすることで、高硬度で耐摩耗性が高いという単結晶ダイヤモンドからなる刃先のメリットを享受しつつも素材原価の抑制を図ることができ、さらには、耐久性の向上およびかつ長寿命化が図られたスクライビングホイールが実現される。

特に、請求項５の発明によれば、挿入孔とピンとの間の回転摺動抵抗が低減されるので、さらに長寿命化が図られたスクライビングホイールが実現される。

特に、請求項６の発明によれば、スクライビングホイールとホルダとの間の回転摺動抵抗が低減されるので、さらに長寿命化が図られたスクライビングホイールが実現される。

スクライビングホイール１の構造を示す図である。スクライビングホイール１がホルダ３１に取り付けられた状態を模式的に示す側面図である。スクライビングホイール１の第１の製法における処理の流れを示す図である。貫通孔３ｈの径が突出部２Ｂの外径よりも大きい場合を例示する図である。スクライビングホイール１の第２の製法を説明するための図である。スクライビングホイール１の第２の製法を説明するための図である。スクライビングホイール１の第２の製法を説明するための図である。スクライビングホイール１の第２の製法を説明するための図である。スクライビングホイール１の第２の製法を説明するための図である。

＜スクライビングホイールの構成＞
図１は、本実施の形態に係るスクライビングホイール１の構造を示す図である。具体的には、図１（ａ）はスクライビングホイール１全体の断面図であり、図１（ｂ）はスクライビングホイール１の分解断面図である。図２は、スクライビングホイール１がホルダ３１に取り付けられた状態を模式的に示す側面図である。

スクライビングホイール１は、ガラス基板やセラミック基板などの脆性材料基板上にスクライブラインを形成するために使用されるツールである。本実施の形態に係るスクライビングホイール１は、概略、対向する２つの面（以下、主面）Ｆ１、Ｆ２が平行な円板状をなしている。ただし、スクライビングホイール１の円周部分は、２つの斜面（図１（ａ）では斜辺）Ｓ１、Ｓ２が所定の角度（鈍角）をなすことにより断面視Ｖ字型となっている。また、スクライビングホイール１の主面Ｆ１、Ｆ２の中央の位置には、両主面Ｆ１、Ｆ２の間を貫通させる態様にて、スクライビングホイール１の主軸ＡＸ１を中心軸とし、両主面Ｆ１、Ｆ２に垂直な、断面が円形の挿入孔１ｈが設けられてなる。挿入孔１ｈには、スクライビングホイール１を保持するためのピン３０が挿入される。

より具体的には、スクライビングホイール１は、基部２と刃先部３とキャップ部４とから構成される。

基部２は、超硬合金からなり、図１（ｂ）に示すように、円板状の平板部２Ａと、平板部２Ａの一方主面側の中央に設けられて平板部２Ａから垂直に突出する突出部２Ｂとを備える。また、平板部２Ａから突出部２Ｂにかけては、上述の挿入孔１ｈとして機能する、主軸ＡＸ１に垂直な断面が円形の貫通孔２ｈが設けられている。なお、図１および以降の図面においては、突出部２Ｂの外形が上面視で円状になっているが、これは必須の態様ではなく、貫通孔２ｈが円形断面を有するようにさえ設けられていれば、外形は他の形状、例えば矩形であってもよい。

刃先部３は、天然または合成された単結晶ダイヤモンドからなり、外周部分が断面視三角形状、好ましくは二等辺三角形状をなす刃先３ｅとなっているとともに、主面の中央部に貫通孔３ｈが設けられた平板状の部材である。

刃先部３は、その貫通孔３ｈに基部２の突出部２Ｂが挿通されることで（あるいは、突出部２Ｂと貫通孔３ｈとが嵌め合わされることで）、平板部２Ａと当接する位置に配置され、当該位置においてロウ付けにより基部２およびキャップ部４に接合固定されてなる。

キャップ部４は、超硬合金からなり、外周部分が断面視三角形状をなすとともに中央部に貫通孔４ｈが設けられた平板状もしくはリング状の部材である。図１には、キャップ部４が平板状である場合を例示している。

キャップ部４は、上述のように刃先部３に突出部２Ｂが挿通されてなる状態において、その貫通孔４ｈに突出部２Ｂが挿通されることで（あるいは、突出部２Ｂと貫通孔４ｈとが嵌め合わされることで）刃先部３と当接する位置に配置され、当該位置においてロウ付けにより基部２および刃先部３に接合固定されてなる。

このように、刃先部３とキャップ部４とが、基部２の突出部２Ｂが挿通された状態で基部２にロウ付け固定（接合）されてなることにより、本実施の形態に係るスクライビングホイール１は、基部２と刃先部３とキャップ部４とが一体のものとなっているとともに、突出部２Ｂの外側において単結晶ダイヤモンドからなる刃先部３をそれぞれが超硬合金からなる基部２（平板部２Ａ）とキャップ部４とで挟み込んだ構成を有するものとなっている。そして、基部２とキャップ部４との間からは、斜面Ｓ１、Ｓ２の一部をなす態様にて刃先部３の刃先３ｅが突出してなる。なお、ロウ付けによる接合は、公知の手法で行うことが出来る。接合材たるロウ材としては、例えば活性化銀ロウなどを用いることができる。また、活性化銀ロウにチタンなどの添加物を含むことにより、ダイヤモンドとの接合をより強固にすることができる。

図１に示すスクライビングホイール１の外周部分においては、刃先３ｅの一方斜面と平板部２Ａの外周部分とが連続する態様にて斜面Ｓ１が形成され、かつ、刃先３ｅの他方斜面とキャップ部４の外周部分とが連続する態様にて斜面Ｓ２が形成されてなる構成を例示しているが、これは必須の態様ではない。基部２とキャップ部４とによって挟み込まれた状態において、刃先部３の先端の刃先３ｅがスクライビングに支障のない程度で平板部２Ａとキャップ部４との間から突出してなる構成であれば、平板部２Ａとキャップ部４の外周部分は他の形状をなしていてもよい。

ただし、スクライブ対象物への接触等の可能性を鑑みると、スクライビングホイール１全体の外周部分の形状としては、図１に示すものが好ましい。あるいは、後述するように、スクライビングホイール１を作製するにあたって採用される製法によっては、結果的に図１に示す形状となる場合もある。

また、図１においては、突出部２Ｂの先端が、キャップ部４の刃先部３と当接していない側の主面と同一平面状に位置する例を示しているが、これは必須の態様ではない。例えば、突出部２Ｂがキャップ部４の主面でもある主面Ｆ２に対して突出する態様であってもよい。

以上のような構成を有するスクライビングホイール１は、図２に示すように、挿入孔１ｈにピン３０を挿通した状態でホルダ３１の本体部３２に軸着されて使用される。すなわち、スクライビングホイール１はピン３０の長手方向に延在する中心軸ＡＸ２を軸中心として回転自在な状態で使用される。なお、係る場合において、スクライビングホイール１の主軸ＡＸ１とピン３０の中心軸ＡＸ２とは一致する。

具体的には、まず、スクライビングホイール１をホルダ３１に軸着させた後、ホルダ３１の取付部３３を図示しないホルダ移動機構に固定する。そして、ホルダ３１に軸着されたスクライビングホイール１を図２に示すようにスクライブ対象物Ｗに圧接させた状態を保ちつつ、ホルダ移動機構によってホルダ３１を動かすと、スクライビングホイール１がピン３０を中心に回転することによって転動し、スクライブ対象物Ｗにはスクライビングホイール１の移動方向に沿ってスクライブラインＳＬが形成される。スクライブ対象物Ｗとは、例えば、ガラス基板やセラミック基板などの脆性材料基板や該脆性材料基板と他の部材との積層体などである。スクライブ対象物Ｗがガラス基板である場合であれば、図２に示すように、形成されたスクライブラインＳＬからさらにスクライブ対象物Ｗの内部へとクラックＫが進展する。

スクライビングホイール１各部のサイズ（仕上げサイズ）については、外径（つまりは刃先部３の外径）が１ｍｍ〜６ｍｍ、厚み（挿入孔１ｈの長さでもある）が０．４ｍｍ〜１．５ｍｍ、挿入孔１ｈ（貫通孔２ｈ）の内径が０．５ｍｍ〜２ｍｍであるのが好ましい。また、刃先部３の厚みは０．１ｍｍ〜０．５ｍｍであるのが好ましい。なお、平板部２Ａ、突出部２Ｂ、およびキャップ部４の肉厚は、他の部位のサイズに応じて定まればよいが、０．１５ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲内であるのが好ましい。

本実施の形態に係るスクライビングホイール１の場合、素材原価の高い単結晶ダイヤモンドを用いて構成されるのは刃先部３だけであり、基部２とキャップ部４とは超硬合金を用いて構成されるので、刃先部３を単結晶ダイヤモンドにて構成することによって得られる高硬度で耐摩耗性が高いというメリットを享受しつつ、全体を単結晶ダイヤモンドにて構成する場合に比して、素材コストが充分に抑制されるという利点がある。

また、一般に、図２に示す態様と同様に、挿入孔にピンを挿入してホルダに取り付けるタイプのスクライビングホイールの場合、スクライビングホイールはピンを回転軸として回転するので、挿入孔はスクライビングホイールの回転性能ひいてはスクライブ性能を左右する重要な部位であり、高い加工精度での形成が求められる。加えて、図２においては図示の都合上、スクライビングホイール１とホルダ３２との間隔を比較的大きく取っているが、通常、スクライビングホイールのそれぞれの主面とこれに対向するホルダの内壁との間隔は非常に狭く設定される。それゆえ、スクライビングホイールの厚み出しにおいても高い加工精度が要求される。以上のことから、挿入孔や主面において十分な加工精度が得られない場合、回転に際してピンとスクライビングホイールの間及びホルダとスクライビングホイールの間にがたつきや摩擦が生じ、スクライブラインを精度よく形成できないことになる。

これに対して、本実施の形態に係るスクライビングホイール１の場合、もともとは別部材である基部２と刃先部３とキャップ部４とをロウ付けにて一体化してなる構成を有しつつも、挿入孔１ｈ（貫通孔２ｈ）は超硬合金製の基部２のみに設けられる。それゆえ、全体を単結晶ダイヤモンドにて構成するスクライビングホイールのように単結晶ダイヤモンドの円板に貫通孔を設ける構成に比して、挿入孔１ｈを高い加工精度で加工することが容易である。同様に、ホルダ３２と近接する主面Ｆ１、Ｆ２も超硬合金製の基部２及びキャップ部４に設けられているため、基部２とキャップ部４の厚さを調整することによりスクライビングホイール１の設計厚みを高い加工精度のもとで実現することができる。結果として、本実施のスクライビングホイール１は、回転に際してピン３０と挿入孔１ｈとの間及びホルダ３２と主面Ｆ１、Ｆ２との間にがたつきが生じにくいものとなっている。

また、ピン３０と接触する挿入孔１ｈが超硬合金からなる基部２に形成されるので、本実施の形態に係るスクライビングホイール１は、スクライブ時に作用するせん断力に強いという利点もある。

さらに、回転に際してがたつきが生じにくく、かつせん断力に強いということは、挿入孔１ｈを形成する超硬合金が破損しにくいということを意味している。それゆえ、本実施の形態に係るスクライビングホイール１の場合、使用によって刃先部分が摩耗したとしても、回転に問題がない状態であれば、刃先を再研磨することによって更なる使用が可能であるという利点もある。

以上のことから、本実施の形態に係るスクライビングホイール１の構造は、スクライビングホイール１自体の耐久性の向上および長寿命化にも資するものといえる。

なお、挿入孔１ｈの表面（ピン３０との接触面）またはスクライビングホイール１の主面Ｆ１、Ｆ２の少なくとも一方にＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）などによってコーティングを施すようにしてもよい。これにより、挿入孔１ｈとピン３０との間、主面Ｆ１、Ｆ２とホルダ３２の間の回転摺動抵抗が低減されるので、結果として、スクライビングホイール１がさらに長寿命化される。

以上、説明したように、本実施の形態によれば、刃先を単結晶ダイヤモンドで構成しつつも回転軸となるピンの挿入孔は超硬合金のみで構成されるようにすることで、高硬度で耐摩耗性が高いという単結晶ダイヤモンドからなる刃先のメリットを享受しつつも素材原価の抑制を図ることができ、さらには、耐久性の向上およびかつ長寿命化が図られたスクライビングホイールが実現される。

＜スクライビングホイールの第１の製法＞
次に、上述した構成を有するスクライビングホイール１の製法について説明する。図３は、スクライビングホイール１の第１の製法における処理の流れを示す図である。

まず、図３（ａ）に示すように、基部用部材２αと、刃先部用部材３αと、キャップ部用部材４αとをそれぞれ用意する。基部用部材２αおよびキャップ部用部材４αは、例えば超硬合金粉末を用いた粉末冶金の手法により作製される。刃先部用部材３αは、単結晶ダイヤモンドを研削することにより作製される。

概略的にいえば、基部用部材２αと、刃先部用部材３αと、キャップ部用部材４αとは、外周部分に斜面Ｓ１、Ｓ２となる部分が形成されていない以外は、それぞれ、基部２、刃先部３、およびキャップ部４と同様の構造を有する部材である。すなわち、基部用部材２αは、平板部２Ａと突出部２Ｂと貫通孔２ｈとを備えており、刃先部用部材３αおよびキャップ部用部材４αはそれぞれ貫通孔３ｈ、４ｈを備えている。ただし、基部用部材２αの平板部２Ａと、刃先部用部材３αと、キャップ部用部材４αとは、必ずしも円板状である必要はなく、矩形状であってもよい。不要部分は後段の研削処理によって除去される。

平板部２Ａと、刃先部用部材３αと、キャップ部用部材４αのサイズは、後段に行われる研削処理での除去を考慮して定められる。例えば、円板状のものを用いる場合であれば、それぞれの外径寸法はスクライビングホイール１の完成品における外形寸法（仕上げ寸法）より大きくなるように定められる。また、貫通孔２ｈについては、表面平滑性を高めるための研磨を行うことを考慮し、その径を仕上げ寸法よりもわずかに小さく定めるようにしてもよい。

基部用部材２α、刃先部用部材３α、およびキャップ部用部材４αが用意されると、図３（ｂ）に示すように、基部用部材２αの平板部２Ａのうち突出部２Ｂが備わる側の面にロウ材５を塗布した上で、突出部２Ｂを刃先部用部材３αの貫通孔３ｈに挿通し、刃先部用部材３αの一方主面と平板部２Ａとをロウ材５によって接着する。

さらには、刃先部用部材３αの他方主面にロウ材５を塗布したうえで、突出部２Ｂをキャップ部用部材４αの貫通孔４ｈに挿通し、刃先部用部材３αの他方主面とキャップ部用部材４αとをロウ材５によって接着する。

以上により、図３（ｃ）に示すように、基部用部材２αと、刃先部用部材３αと、キャップ部用部材４αとが積層された積層体１αが得られる。次いで、得られた積層体１αを所定の熱処理条件で加熱することによってロウ材５による接合を進行させ、基部用部材２αと、刃先部用部材３αと、キャップ部用部材４αとを一体化させる。

係る加熱による一体化の後、積層体１αの２つのエッジ部分１ｅに対して研削を行う。これにより、図３（ｄ）あるいは図１（ａ）に示すような、円板状であり、かつ外周部分に刃先３ｅを含む斜面Ｓ１、Ｓ２を備えたスクライビングホイール１が形成される。研削は、公知の手段を用いて行うことができる。なお、研削処理の効率化を図ることを目的として、ロウ付けを行う前の基部用部材２αおよびキャップ部用部材４αにあらかじめ、ある程度の研削を行っておくこともよい。また、得られたスクライビングホイール１の挿入孔１ｈの表面または主面Ｆ１、Ｆ２の少なくとも一方に、ＤＬＣなどによってコーティングを施すようにしてもよい。

なお、図１および図３では、貫通孔３ｈの径が基部２の突出部２Ｂの外径と略同一として図示をしている。なお、ここで、略同一とは、嵌め合い公差を考慮しなければ同じ値であるということを意味している。この場合には、基部２の突出部２Ｂと貫通孔３ｈの間に隙間がほとんど生じないため、使用する接合剤の量を少なくしたり、ロウ付けと比較して接合強度の劣る接合剤を使用したりすることができる。しかしながら、これは必須の態様ではなく、貫通孔３ｈの径は、一定の条件のもとにおいて突出部２Ｂの外径よりも大きくてもよい。図４は、これを説明するための図である。

例えば、貫通孔３ｈの径でもある刃先部用部材３αの内径Ｄ_iが、突出部２Ｂの外径ｄよりも大きい場合、刃先部用部材３αは図４（ａ）に示すように主軸ＡＸ１から偏心して固定され得る。しかしながら、刃先部用部材３αの外径Ｄ_sとスクライビングホイール１の仕上げの外径Ｄ_oとを用いて、
ｄ≦Ｄ_i＜Ｄ_s ・・・・・・（式１）
かつ
Ｄ_o−Ｄ_i＋ｄ＞Ｄ_s ・・・・・・（式２）
をみたす限りにおいては、スクライビングホイール１は問題なく作製される。なお、図４（ａ）においては、スクライビングホイールの仕上げの外径位置を破線Ｌ１にて示している。

図４（ｂ）は、図４（ａ）に示した偏心状態にて刃先部用部材３αが固定された積層体１αを研削することによって作製したスクライビングホイール１を示す上面図である。ただし、キャップ部４は省略している。図４（ｂ）に示すスクライビングホイール１の外径線Ｌ２がなす円は、図４（ａ）の破線Ｌ１がなす円と同一である。図４（ｂ）においては、貫通孔３ｈは主軸ＡＸ１に対して偏心しているものの、外径線Ｌ２およびこれに沿って形成される刃先３ｅは主軸ＡＸ１に対して等方的である。これは、研削処理を好適に行うことで実現される。

これは、式１および式２が満たされる場合であれば、刃先部用部材３αの貫通孔３ｈの内径Ｄ_iは突出部２Ｂの外径ｄよりも大きくなってもよいことを意味している。むしろ、両者の差異が小さいときの嵌め合わせの困難さを考えれば、貫通孔３ｈの内径Ｄ_iを突出部２Ｂの外径ｄよりもわずかに大きくする方が好ましいともいえる。また、図４（ｂ）は、スクライビングホイール１においては、刃先部３の貫通孔３ｈが厳密に刃先部３の中央に位置していない場合が許容される、ということを示しているともいえる。

以上のことは、本実施の形態の場合、刃先部３に貫通孔３ｈを設けるための加工を、必ずしもピンの挿入孔１ｈを形成するための加工と同等の精度で行う必要がないことを意味している。すなわち、加工の結果として、単結晶ダイヤモンドの円板に突出部２Ｂの外径よりも大きな外径を有する貫通孔３ｈが形成されたとしても、式１および式２が満たされるのであれば、問題なく刃先部用部材３αとして用いることが出来る。このことは、結果として、本実施の形態に係るスクライビングホイールの製造コストの抑制にも資するものである。

＜スクライビングホイールの第２の製法＞
上述した第１の製法は、１つ１つのスクライビングホイール１について個別に、基部用部材２α、刃先部用部材３α、およびキャップ部用部材４αを用意し、ロウ付けと研削とを行っているが、スクライビングホイール１の製法はこれに限られるものではない。図５ないし図９は、スクライビングホイール１の第２の製法を説明するための図である。

まず初めに、図５に示す基部用母材２βが用意される。図５（ａ）は基部用母材２βの上面図であり、図５（ｂ）は複数の突出部２β２を通る基部用母材２βの断面図である。

基部用母材２βは、上面視矩形状の平板部２β１と、平板部２β１の一方主面側に設けられて平板部２β１から垂直に突出する複数の突出部２β２とを備える。係る構成を有する基部用母材２βは、例えば超硬合金粉末を用いた粉末冶金の手法により作製される。

複数の突出部２β２はそれぞれ、最終的にスクライビングホイール１の突出部２Ｂとなる部位である。図５（ａ）に示すように、突出部２β２は、基部用母材２βにおいて、上面視で正方格子状に２次元的に配置されてなる。また、図５（ｂ）に示すように、それぞれの突出部２β２から平板部２β１の他方主面側にかけては、突出部２β２の突出方向に垂直な断面が円形の貫通孔２β３が設けられている。なお、図５および以降の図においては、基部用母材２βに９つの突出部２β２を設けた場合が例示されているが、突出部２β２の個数はこれに限られるものではない。概略的にいえば、基部用母材２βは、複数の基部用部材２αが２次元的に配列され一体化された構成を有してなる。

なお、この時点で貫通孔２β３の表面や平板部２β１の突出部２β２が設けられない側の面にＤＬＣなどによってコーティングを施すようにしてもよい。

基部用母材２βが用意されると、次に、それぞれの突出部２β２の周囲にロウ材５が塗布され、続いて、ロウ材５を塗布した箇所にそれぞれ、突出部２β２を挿通させる態様にて、単結晶ダイヤモンド板３βが積層配置される。図６には、ロウ材５を塗布した後、単結晶ダイヤモンド板３βを配置する途中の様子を示している。図６（ａ）は単結晶ダイヤモンド板３βの配置途中の様子を示す上面図であり、図６（ｂ）は複数の突出部２β２を通る、単結晶ダイヤモンド板３βと基部用母材２βとの積層体の断面図である。

単結晶ダイヤモンド板３βは、上述した刃先部用部材３αと同一の部材である。すなわち、単結晶ダイヤモンド板３βは、貫通孔３ｈを備える円板状の部材である。ただし、刃先部用部材３αは必ずしも円板状である必要はなく、矩形状であってもよい。

係る単結晶ダイヤモンド板３βの積層配置に際しては、第１の製法における刃先部用部材３αの配置と同様に、式１および式２をみたす限りにおいて、偏心が生じてもよい。

それぞれの突出部２β２に対して単結晶ダイヤモンド板３βが配置されると、続いて、キャップ部用母材４βが積層配置される。

図７は、キャップ部用母材４βを示す図である。図７（ａ）はキャップ部用母材４βの上面図であり、図７（ｂ）はキャップ部用母材４βの平面図である。図８は、キャップ部用母材４βが積層されることによって形成された積層体１βを示す図である。図８（ａ）は積層体１βの上面図であり、図８（ｂ）は積層体１βの平面図である。

キャップ部用母材４βは、概略、上面視矩形状をなす平板であるが、キャップ部用母材４βには、複数の貫通孔４β１が、上面視で正方格子状に２次元的に配置されてなる。キャップ部用母材４βにおける複数の貫通孔４β１の配置位置および配置間隔は、基部用母材２βにおける突出部２β２の配置位置および配置間隔と同じである。キャップ部用母材４βは、例えば超硬合金粉末を用いた粉末冶金の手法により作製される。

複数の貫通孔４β１はそれぞれ、最終的にスクライビングホイール１の貫通孔４ｈとなる部位である。

それぞれの突出部２β２に対して単結晶ダイヤモンド板３βが配置された状態で、それぞれの単結晶ダイヤモンド板３βの表面（ロウ材と接触していない側の主面）にロウ材５が塗布され、さらに、キャップ部用母材４βが、それぞれの貫通孔４β１に基部用母材２βの対応する突出部２β２に挿通させる態様にて配置されることで、積層体１βが得られる。なお、これに先立つ適宜のタイミングで、キャップ部用母材４βの単結晶ダイヤモンド板３βと接合されない側の面にＤＬＣなどによるコーティングを行っておくようにしてもよい。

次いで、得られた積層体１βを所定の熱処理条件で加熱することによってロウ材５による接合を進行させ、基部用母材２βと、単結晶ダイヤモンド板３βと、キャップ部用母材４βとを一体化させる。

係る加熱による一体化の後、図８（ａ）に破線Ｌ３にて示す切断位置で、積層体１βを切断する。これにより、積層体１βは、複数の単位積層体１γに分断される。図９は、単位積層体１γの上面図である。

単位積層体１γが得られると、第１の製法と同様に周囲から研削を行う。これにより、最終的に、図１（ａ）に示すような、円板状でかつ外周部分に刃先３ｅを有するスクライビングホイール１が形成される。第１の製法と同様、研削は、公知の手段を用いて行うことができる。この後、必要であれば、挿入孔１ｈの表面（ピン３０との接触面）または主面Ｆ１、Ｆ２の少なくとも一方に、ＤＬＣなどによってコーティングを施すようにしてもよい。

第２の製法の場合、複数の基部用部材２αの集合体ともいえる基部用母材２βと複数のキャップ部用部材４αの集合体ともいえるキャップ部用母材４βをそれぞれ超硬合金にて一体成型するとともに、積層体１βを形成したうえで切断を行うようにしているので、第１の製法に比べて、処理が効率化される。

なお、単結晶ダイヤモンド板３βについても一体成型のものを用いる態様であってもよいが、研削によって削り落とされる部分が生じることから、コスト的なメリットは弱まる。

＜変形例＞
上述の実施の形態では、刃先部３を単結晶ダイヤモンドにて構成するスクライビングホイール１およびその製法について説明したが、上述の実施の形態に係るスクライビングホイールの構成及び製法は、刃先部を天然または合成された多結晶ダイヤモンドにて構成するスクライビングホイールにも適用可能である。係る場合、上述の実施の形態に係るスクライビングホイールが奏する効果のうち、耐久性の向上や長寿命化といった効果については、同様に得ることが出来る。

また、上述の実施の形態では、刃先３ｅは円周方向について一様であったが、例えば特許文献１に開示されているような態様にて、刃先に微小な溝（切り欠き）を離散的に形成するようにしてもよい。

また、上述の実施の形態に示した第２の製法では、突出部２β２および貫通孔４β１を正方格子状に配置する態様のみを説明しているが、これらは、三角格子状に配置されてもよい。係る場合の方が、正方格子状に配置する場合に比して、単位面積当たりの配置数が多くなる。係る場合、単位積層体も上面視三角形状とする必要があり、切断回数は多くなる。どちらを採用するかは、コストメリットなどを勘案して決定すればよい。

また、第２の製法において、ロウ付けを行うにあたっては、積層体１βを上下反転させ、さらには基部用母材２βの上にウェイト（重し）を配置するようにしてもよい。係る場合、突出部２β２と単結晶ダイヤモンド板３βおよびキャップ部用母材４βとの隙間にロウ材５が入り込みやすくなり、接合性がより高まるとともに余剰のロウ材５は下方へ垂れ落ちる。係る場合において、下にセラミックシートなどを配置しておくと、余剰のロウ材５の除去が容易となる。

１スクライビングホイール
１α、１β 積層体
１γ 単位積層体
１ｈ（スクライビングホイールの）挿入孔
２（スクライビングホイールの）基部
２Ａ（基部の）平板部
２Ｂ（基部の）突出部
２ｈ（基部の）貫通孔
２α 基部用部材
２β 基部用母材
２β１（基部用母材の）平板部
２β２（基部用母材の）突出部
２β３（基部用母材の）貫通孔
３刃先部
３ｅ刃先
３ｈ（刃先部の）貫通孔
３α 刃先部用部材
３β 単結晶ダイヤモンド板
４キャップ部
４ｈ（キャップ部の）貫通孔
４α キャップ部用部材
４β キャップ部用母材
４β１（キャップ部用母材の）貫通孔
３０ピン
３１ホルダ
５ロウ材
ＡＸ１（スクライビングホイールの）主軸
ＡＸ２（ピンの）中心軸
Ｆ１、Ｆ２主面
Ｋクラック
ＳＬスクライブライン
Ｗスクライブ対象物

Claims

スクライブ対象物に対し圧接転動させることによってスクライブ対象物にスクライブラインを形成するスクライビングホイールであって、
超硬合金からなり、円板状の平板部と前記平板部の一方主面から突出する突出部とを有し、かつ、前記突出部から前記平板部の他方主面へと貫通し、前記スクライビングホイールを圧接転動させる際に前記スクライビングホイールを回転自在に保持するピンを挿入するための挿入孔が設けられた基部と、
単結晶ダイヤモンドからなり、円板状をなすとともに外周部分が断面視三角形状の刃先をなしている刃先部と、
超硬合金からなり、円板状をなすキャップ部と、
を備え、
前記基部の前記突出部が前記刃先部と前記キャップ部のそれぞれに設けられた貫通孔に挿通されてなるとともに、前記刃先部が前記基部の前記平板部と前記キャップ部とに挟み込まれた状態で、前記基部と前記刃先部と前記キャップ部とが接合材にて一体化されてなり、前記刃先が前記平板部および前記キャップ部の外周部分よりも突出してなり、
前記刃先部の貫通孔の径は前記突出部の外径よりも大きい、ことを特徴とするスクライビングホイール。
請求項１に記載のスクライビングホイールであって、
前記刃先の一方斜面と前記平板部の外周部分とが連続する斜面をなしており、前記刃先の他方斜面と前記キャップ部の外周部分とが連続する斜面をなしている、
ことを特徴とするスクライビングホイール。
請求項１または請求項２に記載のスクライビングホイールであって、
前記接合材がロウ材であり、前記基部と前記刃先部と前記キャップ部とがロウ材にて一体化されてなる、
ことを特徴とするスクライビングホイール。
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のスクライビングホイールであって、
前記挿入孔がダイヤモンドライクカーボンによってコーティングされてなる、
ことを特徴とするスクライビングホイール。
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のスクライビングホイールであって、
前記スクライビングホイールの対向する主面をなす、前記基部の前記他方主面と前記キャップ部の前記刃先部と接しない主面とが、ダイヤモンドライクカーボンによってコーティングされてなる、
ことを特徴とするスクライビングホイール。