(57)【要約】使用可能期間を極力増大させることができる強化ガラス用加工具を提供する。軸状とされ、その軸心を中心として回転させつつその軸心延び方向に加振させた状態の下で、表面強化層を有する化学強化ガラス（１）に対して加工を行う強化ガラス用加工具（８）であって、少なくとも先端部外面が、ダイヤモンド砥粒が保持されたダイヤモンド砥粒保持面（８ｂ−１）とされ、先端面（８ｃ）に、その先端面（８ｃ）の径方向中央部において凹所（３０）が形成されている。
2014034366.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸状とされ、その軸心を中心として回転させつつその軸心延び方向に加振させた状態の下で、表面強化層を有する化学強化ガラスに対して加工を行う強化ガラス用加工具であって、
少なくとも先端部外面が、ダイヤモンド砥粒が保持されたダイヤモンド砥粒保持面とされ、
先端面に、その先端面の径方向中央部において凹所が形成されている、
ことを特徴とする強化ガラス用加工具。
【請求項２】
請求項１において、
側部に、前記凹所の内外を連通する連通孔が形成されている、
ことを特徴とする強化ガラス用加工具。
【請求項３】
請求項２において、
前記連通孔が、前記凹所を区画する凹所区画周壁部において、該凹所区画周壁部の先端から軸心延び方向内方に延びる一対のスリットとして形成され、
前記一対のスリットが、互いに対向した状態で配置されている、
ことを特徴とする強化ガラス用加工具。
【請求項４】
請求項１において、
前記化学強化ガラスに対する加工が、該化学強化ガラスに対する貫通孔の形成であり、
前記貫通孔の形成に際して、該貫通孔の内周予定線に内接させつつ移動するようにして用いられる、
ことを特徴とする強化ガラス用加工具。
【請求項５】
請求項１において、
内部に、研削液を供給する研削液供給通路が形成され、
前記研削液供給通路が前記凹所内に開口されている、
ことを特徴とする強化ガラス用加工具。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項において、
前記加振が、振幅及び振動数が目標振幅及び目標振動数にそれぞれ近づくようにフィードバック制御されると共に、該目標振幅及び目標振動数が、該化学強化ガラスの加工に伴う該化学強化ガラスの厚み方向各部において変化する値であって該化学強化ガラスの品質を悪化させる品質悪化発生値の範囲に属さないものにそれぞれ設定され、
しかも、前記フィードバック制御におけるサンプル周期として、０．３ｍsec以下の所定サンプル周期が用いられる、
ことを特徴とする強化ガラス用加工具。
【請求項７】
軸状の加工具を、該加工具の軸心を中心として回転させつつ該加工具の軸心延び方向に加振させた状態の下で、該加工具をもって、表面強化層を有する化学強化ガラスに対して加工を行う強化ガラス用加工装置において、
前記加工具の少なくとも先端部外面が、ダイヤモンド砥粒が保持されたダイヤモンド砥粒保持面とされ、
前記加工具の先端面に、その先端面の径方向中央部において凹所が形成されている、
ことを特徴とする強化ガラス用加工装置。
【請求項８】
請求項７において、
前記化学強化ガラスに対する加工が、該化学強化ガラスに対する貫通孔の形成であり、
前記加工具が、前記貫通孔の形成に際して、該貫通孔の内周予定線に内接しつつ移動するように設定されている、
ことを特徴とする強化ガラス用加工装置。
【請求項９】
請求項８において、
前記加工具の回転方向が、該加工具の移動側において、前記貫通孔の内周予定線に向かうような回転方向として設定されている、
ことを特徴とする強化ガラス用加工装置。
【請求項１０】
請求項７において、
前記加工具の側部に、前記凹所の内外を連通する連通孔が形成されている、
ことを特徴とする強化ガラス用加工装置。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記連通孔が、前記凹所を区画する凹所区画周壁部において、該凹所区画周壁部の先端から前記加工具の軸心延び方向内方に延びる一対のスリットとして形成され、
前記一対のスリットは、互いに対向した状態で配置されている、
ことを特徴とする強化ガラス用加工装置。
【請求項１２】
請求項７において、
前記化学強化ガラスに対する前記加工具の加工位置付近に研削液を注液する注液装置が備えられている、
ことを特徴とする強化ガラス用加工装置。
【請求項１３】
請求項７において、
前記加工具内部に、研削液を供給する研削液供給通路が形成され、
前記研削液供給通路が前記凹所内に開口されている、
ことを特徴とする強化ガラス用加工装置。
【請求項１４】
請求項７〜１３のいずれか１項において、
前記加工具を前記化学強化ガラスに向けて加振させる加振機構と、
前記加振機構を調整する加振調整手段と、
前記加振調整手段を制御して、前記化学強化ガラスに対する前記加工具による加振を、該加工具の振幅及び振動数が目標振幅及び目標振動数にそれぞれ近づくようにフィードバック制御すると共に、該目標振幅及び目標振動数を、前記化学強化ガラスの加工に伴う該化学強化ガラスの厚み方向各部において変化する値であって該化学強化ガラスの品質を悪化させる品質悪化発生値の範囲に属さないものに設定し、さらには、前記フィードバック制御を、０．３ｍsec以下の所定サンプル周期毎に実行させる制御手段と、
を備えている、
ことを特徴とする強化ガラス用加工装置。
【請求項１５】
加工具として、軸状とされると共に、その少なくとも先端部外面が、ダイヤモンド砥粒が保持されたダイヤモンド砥粒保持面とされ、しかも、その先端面にその先端面の径方向中央部において凹所が形成されているものを用意し、
前記加工具を、その軸心を中心として回転させつつその軸心延び方向に加振させた状態の下で、該加工具をもって、表面強化層を有する化学強化ガラスに対して加工を行う、
ことを特徴とする強化ガラス用加工具の使用方法。
【請求項１６】
請求項１５において、
前記化学強化ガラスに対する加工が、該化学強化ガラスに対する貫通孔の形成であり、
前記貫通孔の形成に際して、前記加工具を該貫通孔の内周予定線に内接させつつ移動させる、
ことを特徴とする強化ガラス用加工具の使用方法。
【請求項１７】
請求項１６において、
前記加工具の回転方向を、該加工具の移動側において、前記貫通孔の内周予定線に向かうような回転方向とする、
ことを特徴とする強化ガラス用加工具の使用方法。
【請求項１８】
請求１５において、
前記加工具として、前記凹所の内外を連通する連通孔を側部に有するものを用いる、
ことを特徴とする強化ガラス用加工具の使用方法。
【請求項１９】
請求項１８において、
前記加工具として、前記連通孔が、前記凹所を区画する凹所区画周壁部において、該凹所区画周壁部の先端から前記加工具の軸心延び方向内方に延びつつ、互いに対向した状態で配置される一対のスリットとして形成されたものを用いる、
ことを特徴とする強化ガラス用加工具の使用方法。
【請求項２０】
請求項１５において、
前記化学強化ガラスに対する前記加工具による加工に際して、該化学強化ガラスに対する該加工具の加工位置付近に研削液を注液する、
ことを特徴とする強化ガラス用加工具の使用方法。
【請求項２１】
請求項１５において、
前記加工具内部に、前記凹所内に開口する研削液供給通路を形成して、該研削液供給通路から凹所内に研削液を供給する、
ことを特徴とする強化ガラス用加工具の使用方法。
【請求項２２】
請求項１６において、
前記貫通孔として長孔を形成するに際して、該長孔形成のためのスタートホールを、前記加工具を該スタートホールの内周予定線に内接させつつ移動させることにより形成し、
その後、前記加工具を前記スタートホールに貫通させた状態を以後の該加工具の加工開始状態として、前記加工具の軸部側面を研削面として利用しつつ、前記長孔の予定内周線に内接させながら移動させる、
ことを特徴とする強化ガラス用加工具の使用方法。
【請求項２３】
請求項２２において、
前記加工具の回転方向を、該加工具の移動側において、前記長孔及び前記スタートホールの各内周予定線に向かうような回転方向とする、
ことを特徴とする強化ガラス用加工具の使用方法。
【請求項２４】
請求項１５〜２３のいずれか１項において、
前記化学強化ガラスに対する前記加工具による加振を、該加工具の振幅及び振動数が目標振幅及び目標振動数にそれぞれ近づくようにフィードバック制御すると共に、該目標振幅及び目標振動数を、該化学強化ガラスの加工に伴う該化学強化ガラスの厚み方向各部において変化する値であって該化学強化ガラスの品質を悪化させる品質悪化発生値の範囲に属さないものにそれぞれ設定し、
しかも、前記フィードバック制御におけるサンプル周期として、０．３ｍsec以下の所定サンプル周期を用いる、
ことを特徴とする強化ガラス用加工具の使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強化ガラス用加工具、強化ガラス用加工装置及び強化ガラス用加工具の使用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯端末、タブレット、タッチパネル、ＰＤＡ（Personal Digital
Assistant）等の表示装置には、一般に化学強化された強化ガラスが用いられている。この強化ガラスは、ガラス母材の表面側に表面強化層（化学強化層）が設けられた構成とされており、これに基づき、強化ガラスは、薄板化を図りつつ、曲げ応力、衝撃に対して高強度を示している。【０００３】
このような強化ガラスの加工方法としては、表面強化層の厚さが一定厚以上であって表面圧縮応力が所定値以上のもの(例えば、表面強化層４０μｍ以上、表面圧縮応力６００ＭＰａ以上のもの)に関しては、その加工が容易ではないことから、特許文献１に示すように、加工すべき強化ガラスとして、表面強化層を３０μｍ以下とすると共に表面圧縮応力を６００ＭＰａ以下にしたものを用意し、それに対して既存の切断方法（レーザ加工等）を用いるものや、特許文献２に示すように、強化ガラス(表面強化層４０μｍ以上、表面圧縮応力６００ＭＰａ以上)において、その切断予定個所の加工強度を弱めるべく、表面強化層の一部を予め除去した状態をもって該表面強化層に切断予定溝を形成し、その切断予定溝をレーザ等により切断するものが提案されている。【０００４】
しかし、特許文献１においては、強化ガラスの加工性だけが重視され、その特許文献１に係る方法をもってしては、近時求められている更なる薄板化と更なる強度化とを満足させることができない。【０００５】
また、特許文献２においては、表面強化層に切断予定溝を形成しなければならず、工程数が増えるばかりか、その切断予定溝は直線状にしか形成することができず、強化ガラスに対する加工が制限的なものとなっている。【０００６】
このような状況下、本件発明者は、加工方法として、これまで上記強化ガラスを加工することは困難であると認識されてきた加工具を加振させつつ回転させる加工方法に着目し、その加工方法において、強化ガラスそのものを的確に加工できる条件を初めて見出した。【０００７】
ところで、上記のような加工方法を実施する強化ガラス用加工装置においては、加工具として、軸状とされると共に、その少なくとも先端部外面が、ダイヤモンド砥粒が保持されたダイヤモンド砥粒保持面とされたものが用いられる。その加工具は、その軸心を中心として回転しつつその軸心延び方向に加振した状態の下で、表面強化層を有する強化ガラスを加工することになっており、その加工により強化ガラスに貫通孔が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−８３３７８号公報
【特許文献２】特開２０１２−３１０１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、上記強化ガラスに対する加工においては、加工具先端面が平坦面であるときには、その径方向中央部から温度が高くなり、その加工具先端面における径方向中央部から径方向外方側に向けて次第に、ダイヤモンド砥粒及びその保持層が炭化して、そのダイヤモンド砥粒及びその保持層が剥離（脱離）する傾向にある。このため、加工具において、ダイヤモンド砥粒等が剥離（脱離）した場合には、新たな加工具に取り替えなければならず、加工具は、必ずしも長期に亘って使用できる状況にはない。【００１０】
本発明はこのような事情を勘案してなされたもので、その第１の目的は、使用可能期間を極力増大させることができる強化ガラス用加工具を提供することにある。【００１１】
第２の目的は、上記強化ガラス用加工具を用いた強化ガラス用加工装置を提供することにある。【００１２】
第３の目的は、上記強化ガラス用加工具の使用方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記第１の目的を達成するために本発明（請求項１に係る発明）にあっては、
軸状とされ、その軸心を中心として回転させつつその軸心延び方向に加振させた状態の下で、表面強化層を有する化学強化ガラスに対して加工を行う強化ガラス用加工具であって、
少なくとも先端部外面が、ダイヤモンド砥粒が保持されたダイヤモンド砥粒保持面とされ、
先端面に、その先端面の径方向中央部において凹所が形成されている構成とされている。この請求項１の好ましい態様としては、請求項２〜６の記載の通りとなる。【００１４】
前記第２の目的を達成するために本発明（請求項７に係る発明）にあっては、
軸状の加工具を、該加工具の軸心を中心として回転させつつ該加工具の軸心延び方向に加振させた状態の下で、該加工具をもって、表面強化層を有する化学強化ガラスに対して加工を行う強化ガラス用加工装置において、
前記加工具の少なくとも先端部外面が、ダイヤモンド砥粒が保持されたダイヤモンド砥粒保持面とされ、
前記加工具の先端面に、その先端面の径方向中央部において凹所が形成されている構成とされている。この請求項７の好ましい態様としては、請求項８〜１４に記載の通りとなる。【００１５】
前記第３の目的を達成するために本発明（請求項１５に係る発明）にあっては、
加工具として、軸状とされると共に、その少なくとも先端部外面が、ダイヤモンド砥粒が保持されたダイヤモンド砥粒保持面とされ、しかも、その先端面にその先端面の径方向中央部において凹所が形成されているものを用意し、
前記加工具を、その軸心を中心として回転させつつその軸心延び方向に加振させた状態の下で、該加工具をもって、表面強化層を有する化学強化ガラスに対して加工を行う、
ことを特徴とする強化ガラス用加工具の使用方法とした構成としてある。この請求項１５の好ましい態様としては、請求項１６以下の記載の通りとなる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明（請求項１に係る発明）によれば、化学強化ガラスに対する加工に際して、軸状の当該強化ガラス用加工具を、その軸心を中心として回転させつつその軸心延び方向に加振させた状態の下で用いることに伴い、その先端面（ダイヤモンド砥粒）がその加振に基づき化学強化ガラスに衝突して化学強化ガラスを加工することになるものの、当該強化ガラス用加工具における先端面の径方向中央部に凹所が形成されていることから、その凹所に基づき、当該強化ガラス用加工具における先端面の径方向中央部が、加振に基づいて化学強化ガラスに衝突してしまうことを防止でき、その先端面の径方向中央部に衝突に基づく熱が集中的に発生することを防止できる。これにより、ダイヤモンド砥粒及びその保持層が当該加工具先端面における径方向中央部から径方向外方側に向けて炭化、剥離（脱離）することを抑制できることになり、当該強化ガラス用加工具の使用可能期間を極力増大させることができる。【００１７】
請求項２に係る発明によれば、側部に、凹所の内外を連通する連通孔が形成されていることから、当該強化ガラス用加工具による加工により凹所内に入り込んだ切削屑を遠心力を利用して連通孔を介して該強化ガラス用加工具の側部外方に積極的に排出でき、その排出された切削屑を、超音波振動する軸状の加工具と加工中の穴との間で生じる外部への排出作用（いわゆるポンピング作用：切削屑に加速度を付与して排出を促進する作用）を有効に利用して、効果的に外部に排出できる。これにより、切削屑により加工面が損傷されたり強化ガラスの加工が阻害されたりすることを抑制できる。【００１８】
請求項３に係る発明によれば、連通孔が、凹所を区画する凹所区画周壁部において、該凹所区画周壁部の先端から軸心延び方向内方に延びる一対のスリットとして形成され、一対のスリットが、互いに対向した状態で配置されていることから、連通孔を容易に形成できるばかりか、そのバランスのとれた一対のスリットの配置により、凹所内からの切削屑の排出、貫通孔の加工等を好ましいものにできる。【００１９】
請求項４に係る発明によれば、化学強化ガラスに対する加工が、該化学強化ガラスに対する貫通孔の形成であり、その貫通孔の形成に際して、該貫通孔の内周予定線に内接させつつ移動するようにして用いられることから（ヘリカル加工が用いられることから）、当該強化ガラス用加工具の先端面に凹所が形成されていても、形成すべき貫通孔の加工深さ（形成すべき貫通孔の軸心延び方向長さ）に関係なく、熱が集中的に加工具における先端面の径方向中央部に発生することを防ぎつつ、化学強化ガラスに的確に貫通孔を形成できる。【００２０】
また、その加工に際して、切削屑の排出空間（加工中の穴と加工具との間の空間）を確保できることになり、その排出空間に切削屑を的確に排出できる。このため、化学強化ガラスに対する加工を、切削屑の影響を受けることなく適正に行うことができる。【００２１】
請求項５に係る発明によれば、内部に、研削液を供給する研削液供給通路が形成され、研削液供給通路が凹所内に開口されていることから、化学強化ガラスの加工によって加工具先端面の凹所内に入り込んだ切削屑を研削液により加工中の穴に連続的に押し出し、その押し出した切削屑を、研削液と共に外部に積極的に排出できる。このため、切削屑の残存に基づき化学強化ガラスの加工に問題が発生することを抑制できる。また、当該強化ガラス用加工具内部に、研削液を供給する研削液供給通路が形成されていることから、研削液の供給を確保しつつ、研削液の供給に関する構造を簡素化することができる。【００２２】
請求項６に係る発明によれば、加振が、振幅及び振動数が目標振幅及び目標振動数にそれぞれ近づくようにフィードバック制御されると共に、該目標振幅及び目標振動数が、該化学強化ガラスの加工に伴う該化学強化ガラスの厚み方向各部において変化する値であって該化学強化ガラスの品質を悪化させる品質悪化発生値の範囲に属さないものにそれぞれ設定されていることから、強度の高い表面強化層を有する強化ガラス（具体的には、表面強化層４０μｍ以上、表面圧縮応力６００ＭＰａ以上のもの）であっても、加工進路等の制限を受けることなく自由に加工を行うことができる一方で、加工具の加振に際して、基本的に、加工具の振幅及び振動数が品質悪化発生値の範囲に属さないようにすることができる。【００２３】
しかも、上記フィードバック制御におけるサンプル周期として、０．３ｍsec以下の所定サンプル周期を用いることから、極めて早いタイミングで見直しが図られ、仮に、加工具の振幅又は振動数が品質悪化発生値の範囲内の値となったとしても、その極めて早いタイミングをもって加工具の振幅及び振動数を目標振幅及び目標振動数（品質悪化発生値の範囲外）にそれぞれ戻すことができる。このため、化学強化ガラスの加工に伴い、該化学強化ガラス内部の引張応力の開放等、加工中の微細な状態変化が生じるとしても、それに対応（追従）することができ、加工中に、化学強化ガラスのクラック、所定以上のチッピング等が発生することを的確に抑制できる。この結果、化学強化ガラスの加工を簡単且つ確実に行うことができる。【００２４】
したがって、表面強化層を有して強度が高められた化学強化ガラスであっても、加工自由度を確保しつつ簡単且つ確実に加工できる。【００２５】
ここで、前記フィードバック制御におけるサンプル周期として、０．３ｍsec以下の所定サンプル周期を用いているのは、本件発明者が得た知見に基づき、０．３ｍsecを超えると、化学強化ガラス内部の応力変化に追従できず、化学強化ガラスの加工の精度が低下（化学強化ガラスのクラック、所定以上のチッピングの発生）する可能性が高まるからである。【００２６】
本発明（請求項７に係る発明）によれば、軸状の加工具を、該加工具の軸心を中心として回転させつつ該加工具の軸心延び方向に加振させた状態の下で、該加工具をもって、表面強化層を有する化学強化ガラスに対して加工を行う強化ガラス用加工装置において、加工具の少なくとも先端部外面が、ダイヤモンド砥粒が保持されたダイヤモンド砥粒保持面とされ、加工具の先端面に、その先端面の径方向中央部において凹所が形成されていることから、当該強化ガラス用加工装置は、前記請求項１に係る強化ガラス用加工具を利用して構成されることになり、請求項１に係る強化ガラス用加工具を用いた強化ガラス用加工装置を提供できる。【００２７】
請求項８に係る発明によれば、化学強化ガラスに対する加工が、該化学強化ガラスに対する貫通孔の形成であり、加工具が、貫通孔の形成に際して、該貫通孔の内周予定線に内接しつつ移動するように設定（ヘリカル加工を用いるように設定）されていることから、強化ガラス用加工具の先端面に凹所を有していても、形成すべき貫通孔の加工深さ（形成すべき貫通孔の軸心延び方向長さ）に関係なく、熱が集中的に加工具における先端面の径方向中央部に発生することを防ぎつつ、化学強化ガラスに的確に貫通孔を形成できる。【００２８】
また、その加工に際して、加工具の移動方向後方に切削屑の排出空間を確保できることになり、化学強化ガラスに対する加工を、切削屑に阻害されることなく適正に行うことができる。【００２９】
請求項９に係る発明によれば、加工具の回転方向が、該加工具の移動側において、貫通孔の内周予定線に向かうような回転方向（いわゆるダウンカット）として設定されていることから、加工具の側部により加工中の穴（貫通孔完成に至る前の穴）内周面を加工する場合であっても、加工に伴う切削屑を加工具の移動方向後方の排出空間に円滑に排出することができ、切削屑の巻き込み等によりチッピングが発生することを抑制できる。【００３０】
請求項１０に係る発明によれば、加工具の側部に、凹所の内外を連通する連通孔が形成されていることから、加工具による加工により凹所内に入り込んだ切削屑を遠心力を利用して連通孔を介して当該強化ガラス用加工具の側部外方に積極的に排出でき、その排出された切削屑を、超音波振動する軸状の加工具と加工中の穴との間で生じる外部への排出作用（いわゆるポンピング作用：切削屑に加速度を付与して排出を促進する作用）を有効に利用して、効果的に外部に排出できる。これにより、切削屑により加工面が損傷されたり化学強化ガラスの加工が阻害されたりすることを抑制できる。【００３１】
請求項１１に係る発明によれば、連通孔が、凹所を区画する凹所区画周壁部において、該凹所区画周壁部の先端から加工具の軸心延び方向内方に延びる一対のスリットとして形成され、一対のスリットは、互いに対向した状態で配置されていることから、連通孔を容易に形成できるばかりか、そのバランスのとれた一対のスリットの配置により、凹所内からの切削屑の排出、化学強化ガラスに対する加工等を好ましいものにできる。【００３２】
請求項１２に係る発明によれば、化学強化ガラスに対する加工具の加工位置付近に研削液を注液する注液装置が備えられていることから、化学強化ガラス及び加工具を冷却できるだけでなく、切削屑を、化学強化ガラスの加工中の穴から積極的に排出することができる。このため、切削屑の残存に基づき化学強化ガラスの加工に問題が発生することを抑制できる。【００３３】
請求項１３に係る発明によれば、加工具内部に、研削液を供給する研削液供給通路が形成され、研削液供給通路が凹所内に開口されていることから、化学強化ガラスの加工によって加工具先端面の凹所内に入り込んだ切削屑を研削液により加工中の穴に連続的に押し出し、その押し出した切削屑を、研削液と共に外部に積極的に排出できる。このため、切削屑の残存に基づき化学強化ガラスの加工に問題が発生することを抑制できる。また、加工具内部に、研削液を供給する研削液供給通路が形成されていることから、研削液の供給を確保しつつ、研削液の供給に関する構造を簡素化することができる。【００３４】
請求項１４に係る発明によれば、前記加工具を前記化学強化ガラスに向けて加振させる加振機構と、前記加振機構を調整する加振調整手段と、前記加振調整手段を制御して、前記化学強化ガラスに対する前記加工具による加振を、該加工具の振幅及び振動数が目標振幅及び目標振動数にそれぞれ近づくようにフィードバック制御すると共に、該目標振幅及び目標振動数を、前記化学強化ガラスの加工に伴う該化学強化ガラスの厚み方向各部において変化する値であって該化学強化ガラスの品質を悪化させる品質悪化発生値の範囲に属さないものに設定し、さらには、前記フィードバック制御を、０．３ｍsec以下の所定サンプル周期毎に実行させる制御手段と、を備えていることから、加工具を加振させつつ回転させた状態の超音波振動加工を行うことにより、表面強化層を有する強化ガラス（具体的には、表面強化層４０μｍ以上、表面圧縮応力６００ＭＰａ以上のもの）であっても、加工進路等の制限を受けることなく自由に加工を行うことができる。また、強化ガラスの加工に伴い、強化ガラス内部の引張応力の開放等が行われても、上記加振制御に基づき、強化ガラスにクラック等が発生することを的確に抑制できる。このため、前述の請求項６に係る強化ガラス用加工具を用いた強化ガラス用加工装置を提供できる。【００３５】
請求項１５に係る発明によれば、加工具として、軸状とされると共に、その少なくとも先端部外面が、ダイヤモンド砥粒が保持されたダイヤモンド砥粒保持面とされ、しかも、その先端面にその先端面の径方向中央部において凹所が形成されているものを用意し、加工具を、その軸心を中心として回転させつつその軸心延び方向に加振させた状態の下で、該加工具をもって、表面強化層を有する化学強化ガラスに対して加工を行うことから、前記請求項１に係る強化ガラス用加工具を用いて化学強化ガラスに対する加工が行われる。このため、請求項１に係る強化ガラス用加工具の使用方法を提供できる。【００３６】
請求項１６に係る発明によれば、化学強化ガラスに対する加工が、該化学強化ガラスに対する貫通孔の形成であり、貫通孔の形成に際して、加工具を該貫通孔の内周予定線に内接させつつ移動させることから（いわゆるヘリカル加工）、加工具の先端面に凹所が形成されていても、形成すべき貫通孔の加工深さ（形成すべき貫通孔の軸心延び方向長さ）に関係なく、熱が集中的に加工具における先端面の径方向中央部に発生することを防ぎつつ、化学強化ガラスに的確に貫通孔を形成できる。また、その加工に際して、切削屑の排出空間を加工具の移動方向後方に確保できることになり、その排出空間に切削屑を的確に排出できる。このため、化学強化ガラスに対する加工を、切削屑の影響を受けることなく適正に行うことができる。【００３７】
請求項１７に係る発明によれば、加工具の回転方向を、該加工具の移動側において、前記貫通孔の内周予定線に向かうような回転方向（いわゆるダウンカット）とすることから、加工具の軸部により加工中の穴の内周面を加工する場合であっても、加工に伴う切削屑を加工具の移動方向後方の排出空間に円滑に排出することができ、切削屑の巻き込み等により化学強化ガラスにチッピングが発生することを抑制できる。【００３８】
請求項１８に係る発明によれば、加工具として、凹所の内外を連通する連通孔を側部に有するものを用いることから、加工具による加工により凹所内に入り込んだ切削屑を遠心力を利用して連通孔から当該強化ガラス用加工具の側部外方に積極的に排出でき、その排出された切削屑を、超音波振動する軸状の加工具と加工中の穴との間で生じる外部への排出作用（ポンピング作用：切削屑に加速度を付与して排出を促進する作用）を有効に利用して、効果的に外部に排出できる。これにより、切削屑により加工面が損傷されたり化学強化ガラスの加工が阻害されたりすることを抑制できる。【００３９】
請求項１９に係る発明によれば、加工具として、連通孔が、凹所を区画する凹所区画周壁部において、該凹所区画周壁部の先端から前記加工具の軸心延び方向内方に延びつつ、互いに対向した状態で配置される一対のスリットとして形成されたものを用いることから、連通孔を容易に形成できるばかりか、そのバランスのとれた一対のスリットの配置により、凹所内からの切削屑の排出、化学強化ガラスに対する加工等を好ましいものにできる。【００４０】
請求項２０に係る発明によれば、化学強化ガラスに対する加工具による加工に際して、該化学強化ガラスに対する該加工具の加工位置付近に研削液を注液することから、化学強化ガラス及び加工具を冷却できるだけでなく、切削屑を、化学強化ガラスの加工中の穴から積極的に排出することができる。【００４１】
請求項２１に係る発明によれば、加工具内部に、凹所内に開口する研削液供給通路を形成して、該研削液供給通路から凹所内に研削液を供給することから、化学強化ガラスの加工によって加工具先端面の凹所内に入り込んだ切削屑を研削液により加工中の穴から連続的に押し出し、その押し出した切削屑を、研削液と共に外部に積極的に排出できる。このため、切削屑の残存に基づき化学強化ガラスの加工に問題が発生することを抑制できる。また、加工具内部に、研削液を供給する研削液供給通路が形成されていることから、研削液の供給を確保しつつ、研削液の供給に関する構造を簡素化することができる。【００４２】
請求項２２に係る発明によれば、貫通孔として長孔を形成するに際して、該長孔形成のためのスタートホールを、加工具を該スタートホールの内周予定線に内接させつつ移動させることにより形成し、その後、加工具をスタートホールに貫通させた状態を以後の該加工具の加工開始状態として、加工具の軸部側面を研削面として利用しつつ、長孔の予定内周線に内接させながら移動させることから、加工具を用いることにより長孔を的確に形成できる。この場合、化学強化ガラスに対するヘリカル加工に伴い、化学強化ガラスに切削屑の排出空間を形成して、その切削屑をその排出空間に排出することになることから、切削屑の残存に基づき化学強化ガラスの加工が悪影響を受けることを抑制できる。【００４３】
請求項２３に係る発明によれば、加工具の回転方向を、該加工具の移動側において、長孔及びスタートホールの各内周予定線に向かうような回転方向（いわゆるダウンカット）とすることから、加工具の先端面及び軸部により化学強化ガラスを加工する場合であっても、加工に伴う切削屑を加工具の移動方向後方の排出空間に円滑に排出することができ、切削屑の巻き込み等により化学強化ガラスにチッピングが発生することを抑制できる。【００４４】
請求項２４に係る発明によれば、化学強化ガラスに対する加工具による加振を、該加工具の振幅及び振動数が目標振幅及び目標振動数にそれぞれ近づくようにフィードバック制御すると共に、該目標振幅及び目標振動数を、該化学強化ガラスの加工に伴う該化学強化ガラスの厚み方向各部において変化する値であって該化学強化ガラスの品質を悪化させる品質悪化発生値の範囲に属さないものにそれぞれ設定し、しかも、前記フィードバック制御におけるサンプル周期として、０．３ｍsec以下の所定サンプル周期を用いることから、前述の請求項６，１４と同様の作用効果を生じる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】表面強化層を有する強化ガラスを説明する説明図。
【図２】実施形態に係る超音波振動加工装置を示す全体構成図。
【図３】実施形態に係る超音波振動加工装置における制御関係を説明する説明図。
【図４】加工具の目標振幅８μｍ、フィードバックのサンプル周期（応答速度）０．２ｍｓｅｃに固定した条件の下で、加工具の目標振動数を変化させたときの実験結果（加工実験１の実験結果）を示す図。
【図５】加工具の目標振動数６３ｋＨｚ、フィードバックのサンプル周期（応答速度）０．２ｍｓｅｃに固定した条件の下で、加工具の目標振幅を変化させたときの実験結果（加工実験２の実験結果）を示す図。
【図６】加工具の目標振幅８μｍ、加工具の目標振動数６３ｋＨｚに固定した条件の下で、フィードバック制御のサンプル周期（応答速度）を変化させたときの実験結果（加工実験３の実験結果）を示す図。
【図７】フィードバックのサンプル周期（応答速度）と加工成功率との関係を示す図。
【図８】加工対象である強化ガラスの積層体を説明する説明図。
【図９】固定台上に強化ガラスの積層体がセットされた状態を説明する説明図。
【図１０】強化ガラスの積層体に対する切り出し加工を説明する説明図。
【図１１】積層ブロックに対する長孔、角孔の加工を説明する説明図。
【図１２】積層ブロックの外周面等に対する研削加工を説明する説明図。
【図１３】携帯端末用保護ガラスを示す図。
【図１４】図１３のＡ部を示す拡大写真図（倍率：２７０倍）。
【図１５】図１３のＢ部を示す拡大写真図（倍率：２７０倍）。
【図１６】図１３のＣ部を示す拡大写真図（倍率：２７０倍）。
【図１７】図１３のＤ部を示す拡大写真図（倍率：２７０倍）。
【図１８】図１３のＥ部を示す拡大写真図（倍率：２７０倍）。
【図１９】比較例に係る携帯端末用保護ガラスにおける図１３のＡ部に相当する部分を示す拡大写真図（倍率：２７０倍）。
【図２０】比較例に係る携帯端末用保護ガラスにおける図１３のＢ部に相当する部分を示す拡大写真図（倍率：２７０倍）。
【図２１】比較例に係る携帯端末用保護ガラスにおける図１３のＣ部に相当する部分を示す拡大写真図（倍率：２７０倍）。
【図２２】比較例に係る携帯端末用保護ガラスにおける図１３のＤ部に相当する部分を示す拡大写真図（倍率：９０倍）。
【図２３】好ましい軸状の加工具を示す正面図。
【図２４】図２３に示す加工具を先端側から見た部分拡大斜視図。
【図２５】図２３に示す加工具の先端面を示す拡大図。
【図２６】図２３のＸ２６−Ｘ２６線拡大断面図。
【図２７】加工先端面が平坦面で未使用状態である加工具を、その加工先端面側から写した拡大写真図（倍率：２７０倍）に
【図２８】図２７に示す加工具を用いてその加工具と略同径の貫通孔を強化ガラスに真っ直ぐに加工した場合における加工具先端面の初期の劣化状態を示す拡大写真図（倍率：２７０倍）。
【図２９】図２７に示す加工具を用いて強化ガラスに貫通孔を形成する際してヘリカル加工を行った場合における加工具先端面の劣化状態を示す拡大写真図（倍率：２７０倍）。
【図３０】図２９からのさらなる加工の進行に伴い、加工具先端面の略全体に亘ってダイヤモンド砥粒及びその保持層が剥離に至った状態を示す拡大写真図（倍率：２７０倍）。
【図３１】加工具先端面が平坦面とされた加工具において、その加工先端面の径方向中央部に熱が集中することを説明する単純化モデルを示す図。
【図３２】加工先端面において、径方向中央を除き、加工の度に、強化ガラスと衝突するダイヤモンド砥粒が代わることを説明する説明図。
【図３３】好ましい加工具による強化ガラスの加工を説明する説明図。
【図３４】図３３からの動作変化を示す動作状態説明図。
【図３５】超音波振動加工を行いながらヘリカル加工を行う加工具の動作を平面的に示す説明図。
【図３６】実施形態に係る加工具（好ましい加工具）の未使用の加工先端面を示す拡大写真図（倍率：２７０倍）
【図３７】実施形態に係る加工具（好ましい加工具）の使用後の加工先端面を示す拡大写真図（倍率：２７０倍）
【図３８】実施形態に係る加工具を用いることにより長孔を形成する場合を説明する説明図。
【図３９】図３８の工程に続く工程を説明する説明図。
【図４０】図３９の工程に続く工程を説明する説明図。
【図４１】図４０の工程に続く工程を説明する説明図。
【図４２】スタートホールの加工を説明する縦断面図。
【図４３】他の実施形態に係る加工具による強化ガラスの加工を説明する説明図。
【図４４】図４３からの動作変化を示す動作状態説明図。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。
【００４７】
本実施形態の説明に当たっては、加工対象としての強化ガラス、その強化ガラスを加工する強化ガラス用加工装置としての超音波振動加工装置、その超音波振動加工装置を用いた強化ガラスの加工方法、加工品質の比較、超音波振動加工装置に用いられる好ましい加工具及びその使用方法の順で説明する。
【００４８】
１．強化ガラス
強化ガラス１は、図１に示すように、ガラス母材（例えばアルミノシリケートガラス）２の表面側（裏面側）に表面強化層（化学強化層）３が設けられた構成とされている。この表面強化層３により、強化ガラス１は、薄板化を図りつつ、曲げ応力、衝撃に対して高強度が確保されることになっている。具体的には、強化ガラス１としては、母材２の厚みδ１が０．７ｍｍ前後、表面強化層３の厚みδ２が４０μｍ以上（現在の時点で７０μｍのものが開発されているが、勿論、加工の対象）、表面圧縮応力が６００ＭＰａ〜７００ＭＰａとされたものが対象とされている。勿論、強化ガラス１だけでなく通常のガラスも、超音波振動加工装置の加工対象となる。
【００４９】
２．超音波振動加工装置
（１）超音波振動加工装置４は、図２に示すように、加工装置本体５を備えている。
【００５０】
加工装置本体５は、図２に示すように、比較的長尺な有底筒状のハウジング６と、該ハウジング６内に保持される加振装置（加振機構）７と、該加振装置７に取付けられる加工具８と、該加振装置７を回転駆動する回転駆動源としてのモータ９と、を有している。
【００５１】
(a)前記ハウジング６は、その軸心延び方向を上下方向に向けつつその開口を下側に向けた状態で、昇降装置(図２において、一部(ハウジング６に対する取付け部)のみ図示)１０に取付けられている。昇降装置１０は、ハウジング６を上下方向に昇降動させると共に、その際の昇降速度を調整できる機能を有しており(矢印参照)、この昇降装置１０の機能により、ハウジング６は、加工時に所定の設定速度（送り速度）をもって下降される。
【００５２】
(b)前記加振装置７は、円柱状のボディ部１１と、該ボディ部１１に保持されて超音波振動を発生させる円柱状の超音波振動発生ユニット１２と、を有している。ボディ部１１は、その軸心を上下方向に向けた状態で前記ハウジング６の内周面に軸受け１３を介して保持されており、その軸受け１３により、ボディ部１１は、その軸心を中心として相対回転可能且つ軸心延び方向(上下方向)に変位動不能とされている。このボディ部１１の上端部には、モータ９の駆動軸９ａを取付けるための円筒状の取付け筒部１４が形成され、そのボディ部１１の下端面には保持孔(図示略)が形成されている。超音波振動発生ユニット１２は、ボディ部１１下端面の保持孔に保持されている。この超音波振動発生ユニット１２は、既知の如く、超音波振動子、振動伝達部、増幅部が直列的に連結された状態で構成されており、これらは、ボディ部１１の保持孔の内部から開口側に向けて、超音波振動子、振動伝達部、増幅部の順で配置されている。このうち、超音波振動子は、圧電体と、これをボルト締めする金属ブロックとを有し、圧電体の間、及び、圧電体と金属ブロックとの間に電極（不図示）が配置されており、この電極間に直流電圧のパルス電圧を印加することにより、圧電体に縦振動が励振されることになっている。この超音波振動子は、印加する直流電圧のパルス電圧の周波数を超音波振動子の共振周波数に設定すると、共振現象により、強力な超音波振動が発生することになっている。振動伝達部は、超音波振動子の振動を増幅部に伝達する機能を有しており、増幅部は、振動伝達部から伝達された振動を増幅する機能を有している。
【００５３】
(c)前記加工具８は、前記超音波振動発生ユニット１２の振動によって振動するようにすべく、図２に示すように、超音波振動発生ユニット１２の軸心上においてその増幅部に連結されている。加工具８は、強化ガラス１に対して直接に接触してその強化ガラスの加工を行うものであり、本実施形態においては、軸状のダイヤモンド砥石が用いられ、その軸状の加工具８は超音波振動発生ユニット１２から下方に向けて延びている。この加工具８は、加工対象である強化ガラスの加工を行うだけでなく、その強化ガラスの圧力変動を検出するセンサとしても機能する。
【００５４】
(d)前記モータ９は、前記ハウジング６の底部６ａ外面（上端面）に取付けられている。ハウジング６の底部６ａには、ハウジング６内外を貫通させる貫通孔１５が形成されており、モータ９の駆動軸９ａは、その貫通孔１５を貫通して前記ボディ部１１における取付け筒部１４に嵌合保持(固定)されている。これにより、モータ９の駆動力は、ボディ部１１、超音波振動発生ユニット１２を介して加工具８に伝達され、加工具８は、その軸心を中心として回転できることになっている。
【００５５】
（２）超音波振動加工装置４は、図２、図３に示すように、前記超音波振動発生ユニット１２の振幅、振動数を調整する超音波発振器（加振調整手段）１６を備えている。
【００５６】
超音波発振器１６は、入力電気信号（具体的には、電圧又は電流）を調整してその調整電気信号を超音波振動発生ユニット１２（超音波振動子）に付与することになっている。本実施形態においては、電流一定（例えば１〜２Ａの所定値）の下で電源からの入力電圧の振幅、振動数（周波数）が調整され、その調整された電圧信号（例えば３００〜４００Ｖ）が超音波振動発生ユニット１２（超音波振動子）に付与されることになる。勿論この場合、電圧信号に代えて、電圧一定の下で、電流信号を超音波振動子に付与してもよい。
【００５７】
(３)超音波振動加工装置４は、図２、図３に示すように、前記超音波発振器１６（超音波振動発生ユニット１２）及び前記モータ９をフィードバック制御する制御手段としての制御ユニットＵを備えている。
【００５８】
(i)制御ユニットＵには、超音波発振器１６からの電圧信号（電圧の振幅、周波数信号）、モータ９の回転数信号（電圧信号）が入力される一方、制御ユニットＵからは、超音波発振器１６、モータ９に対して制御信号がそれぞれ出力されることになっている。
【００５９】
(ii)制御ユニットＵは、フィードバッグ制御のための目標値を設定するための設定部（設定手段）と、設定部の目標値と制御変数との偏差に基づいて操作変数を判断する判断部（判断手段）と、判断部からの操作変数を実行すべく制御信号を出力する実行制御部（実行制御手段）と、を備えている。
【００６０】
(a)設定部は、本実施形態においては、フィードバック制御のための目標値として、超音波振動発生ユニット１２（超音波振動子）に対する入力電圧に関して、目標振幅、目標周波数が設定されており、それらには、強化ガラスの加工に伴う該強化ガラスの厚み方向各部において変化する値であって該強化ガラスの品質を悪化させる品質悪化発生値（クラック、所定以上のチッピング等を発生させる値）の範囲に属さないがものが設定されている。強化ガラスの加工に伴う該強化ガラス内部の引張応力の開放等、加工に伴う強化ガラス内部の応力変化を考慮するためである。また、モータ９に対する入力電流に関しては、加工にとって効果的な回転とする観点から、目標電流が設定されている。
【００６１】
上記超音波振動発生ユニット１２に対する入力電圧の目標振幅としては、最終的に加工具８の振幅が３μｍ〜９μｍの範囲（品質悪化発生値の範囲に属さないもの）の所定振幅（好ましくは８μｍ）となるように設定され、加工具８の振幅が３μｍ未満及び９μｍを超えるものについては、品質悪化発生値の範囲とされている。この場合、目標振幅を、加工具８の最終的な振幅において３μｍ〜９μｍの範囲としているのは、本件発明者が得た知見に基づき、３μｍ未満では、加工能力が十分でないために（切削屑等が残って切削抵抗等が増大することにより）強化ガラスにクラック、所定以上のチッピング等が発生する一方、９μｍを超えた場合には、加工に伴う強化ガラス内部の応力変化に追従できないために強化ガラスにクラック、所定以上のチッピング等が発生する可能性が高まるからである。
【００６２】
上記超音波振動発生ユニット１２（超音波振動子）に対する入力電圧の目標周波数としては、最終的に加工具８の振動数が６０ｋＨｚ〜６４ｋＨｚの範囲（品質悪化発生値の範囲に属さないもの）の所定振動数（好ましくは６3ｋＨｚ）となるように設定され、加工具８の振動数が６０ｋＨｚ未満及び６４ｋＨｚを超えるものについては、品質悪化発生値の範囲とされている。この場合、目標周波数を、加工具８の最終的な振動数において６０ｋＨｚ〜６４ｋＨｚとしているのは、本件発明者の知見に基づき、６０ｋＨｚ未満では、加工能力が十分でないために強化ガラスにクラック、所定以上のチッピング等が発生する一方、６４ｋＨｚを越えた場合には、加工に伴う強化ガラス内部の応力変化に追従できないために強化ガラスにクラック、所定以上のチッピング等が発生する可能性が高まるからである。
【００６３】
上記モータ９に対する目標電流としては、最終的に加工具８の回転数が２０００ｒｐｍ〜３００００ｒｐｍの範囲の所定回転数（好ましくは５０００ｒｐｍ）となるように設定されている。この場合、加工具８の回転数を２０００ｒｐｍ〜３００００ｒｐｍの範囲としているのは、２０００ｒｐｍ未満では、強化ガラスに対する加工の効果が十分でない一方、３００００ｒｐｍを越えると、加工面に対する滑り現象（加工抵抗低下）が生じて加工の効果が低下すると共に、耐久性の観点から問題を生じるからである。
【００６４】
尚、図３中、符号１８は、設定部に設定値を入力するための設定値入力部である。
【００６５】
(b)判断部は、加工具８の振幅に関しては、超音波発振器１６からの電圧（戻り電圧）の振幅と設定部の目標振幅との偏差から操作変数を判断し、加工具８の振動数に関しては、超音波発振器１６からの電圧（戻り電圧）の周波数と設定部の目標周波数との偏差から操作変数を判断する。また、加工具８の回転数に関しては、モータ９からの電流信号と設定部の目標電流との偏差から操作変数を判断する。
【００６６】
(c)実行制御部は、前記判断部からの各操作変数を制御信号として超音波発振器１６及びモータ９に出力することになっている。これにより、超音波発振器１６からの出力電圧（振幅、周波数）が調整されて、加工具８は、所定の上下振幅で且つ所定振動数となるようにフィードバッグ制御され、モータ９についても、その回転数がフィードバッグ制御されて、加工具８は所定回転数に維持されることになる。
【００６７】
(iii)制御ユニットＵは、フィードバッグ制御を、サンプル周期(応答速度)を０．３ｍsec以下である０．３ｍsec〜０．２ｍsecの範囲内の所定サンプル周期（好ましくは０．２ｍsec）をもって行わせるように設定されている。０．３ｍsec〜０．２ｍsecの範囲内の所定サンプル周期とするのは、本件発明者が得た知見に基づき、０．３ｍsecを超えると、強化ガラスの加工中の微細な応力変化に追従できず、強化ガラスにクラック、所定以上のチッピング等が発生する可能性が高まるからである。また、下限として、０．２ｍsecを設定しているのは、現在の時点で得ることができる最下限であり、その値未満のサンプル周期をもって現実にはフィードバッグ制御を行うことができないからである。今後、０．２ｍsec未満の値のものが開発されれば、より好ましい。
【００６８】
このため、制御ユニットＵにおいては、フィードバッグ制御のサンプル周期の高速化を図るべく、従前のものに比して、アナログ／デジタル変換機能及びＣＰＵの演算処理能力の高速化が図られている。これにより、具体的には、加工具８の振動数（周波数）が８０ｋＨｚとされた下でサンプル周期を０．２ｍｓｅｃとした場合には、負荷変動に対応して最適環境にて発振するまでに強化ガラスに与えられる振動衝撃を１６回に抑えることができる。また、３０ｍｍ／ｍｉｎの加工具８の送り速度の下で、０．２ｍsecのサンプル周期で発振環境を最適化した場合、加工の進行が０．１μｍ毎にフィードバック制御が行われることになり、加工中の微細な状態変化（応力変化）に対応（追従）できることになる。
【００６９】
これに対して、加工具８の振動数（周波数）が８０ｋＨｚである下では、０．００００１２５秒（０．０１２５ｍｓ）に一回、強化ガラスに対して振動衝撃が与えられることになるが、その下でサンプル周期（発振応答速度）を１０ｍsecとした場合（従前の制御ユニットの場合）には、負荷変動に対応して最適環境にて発振するまでに８００回の振動衝撃が強化ガラスに与えられる。また、３０ｍｍ／ｍｉｎの加工具８の送り速度の下で、１０ｍｓｅｃのサンプル周期で発振環境を最適化した場合には、加工の進行が５μｍとなってしまう。このような５μｍは、数十μｍの表面強化層に対して相対的に大きすぎる値であり、その５μｍ毎の応答では、強化ガラスの状態変化に追従できない。この結果、強化ガラスにストレスを与えながら加工を行わなければならなくなり、強化ガラスにクラック等が発生してしまう。
【００７０】
（iv）制御の目標値等
上記制御の目標値等は、本件発明者が行った下記加工実験１〜３に裏付けられている。この場合、加工実験１〜３は、下記共通実験条件の下で強化ガラスに対して行い、その評価は下記共通の評価基準に基づいて行った。
【００７１】
(a)共通実験条件
加工対象としての強化ガラス
母材材質:アルミノシリケートガラス
母材厚みδ１:０．７０ｍｍ
表面強化層の厚みδ２:４０μｍ(０．０４ｍｍ)
表面強化層の圧縮残留応力:６００ＭＰａ〜７００ＭＰａ
加工具８
加工送り速度:６０ｍｍ／分
回転数:５０００ｒｐｍ
軸状の加工具径：１．５ｍｍ
加工具８の粒度：♯６００番
(b)共通の評価基準
×：強化ガラスが割れた
△：チッピング１００〜１５０μｍ（加工ができるが、品質が悪い状態）
○：チッピング３０μｍ以下（加工、品質共に良い状態）
【００７２】
(c)加工実験１
(c-1)１枚の強化ガラスに対する加工具８の良好な振動数を得るために電圧を調整することにより、加工具８の目標振幅：８μｍ、フィードバックのサンプル周期（応答速度）：０．２ｍsecに固定した条件の下で、加工具８の目標振動数（目標周波数）を変化させる実験を行った。
【００７３】
(c-2)加工実験１の結果、図４に示す内容が得られた。その図４に示す内容によれば、加工具８の目標振動数は、６０ｋＨｚ〜６４ｋＨｚ（特に６３ｋＨｚ）が好ましいこと（６０ｋＨｚ未満、６４ｋＨｚを超えるものが品質悪化発生値の範囲であること）が判明した。
【００７４】
(d)加工実験２
(d-1)１枚の強化ガラスに対する加工具８の良好な目標振幅を得るために電圧を調整することにより、加工具８の目標周波数：６３ｋＨｚ、フィードバックのサンプル周期（応答速度）：０．２ｍsecに固定した条件の下で、加工具８の目標振幅を変化させる実験を行った。
【００７５】
(d-2)加工実験２の結果、図５に示す内容が得られた。その図５に示す内容によれば、加工具８の振幅は、３μｍ〜９μｍ（特に８μｍ）が好ましいこと（３μｍ未満、９μｍを超えるものが品質悪化発生値の範囲であること）が判明した。
【００７６】
(e)加工実験３
(e-1)加工中に微細な状態変化を起こす強化ガラスにとって、その加工のフィードバック制御のサンプル周期が重要であることに着目し、加工具８の目標振幅：８μｍ、加工具８の目標周波数：６３ｋＨｚに固定した条件の下で、フィードバック制御のサンプル周期（応答速度）を変化させる実験を行った。
【００７７】
(e-2)加工実験３の結果、図６に示す内容が得られた。その図６に示す内容によれば、フィードバック制御のサンプル周期は、０．３ｍsec以下（特に０．２ｍsec）が好ましいことが判明した。尚、下限値（０．２ｍsec）は、現在開発されている限界値である。
【００７８】
(e-3)図７は、フィードバック制御のサンプル周期（応答速度）と加工成功率との関係を示すものである。この図７によれば、応答速度が小さくなればなるほど、加工成功率が高くなることを示し、特に０．５ｍｓ以下においては、急激な立ち上がりをもって加工成功率が高まった。尚、加工成功の評価は、前述の評価（○）と同じであり、図６においては、加工成功率８７％以上のものについて「○」と評価した。
【００７９】
３．次に、実施形態に係る強化ガラスの加工方法の一例を、上記制御ユニットＵの制御内容と共に説明する。
【００８０】
（１）先ず、図８に示すように、表面強化層３を有する強化ガラス（具体的には、母材厚み０．７ｍｍ、表面強化層の厚み４０μｍ以上、表面圧縮応力６００ＭＰａ以上のもの）１が大板基板とされたものを用意する。携帯端末、タブレット等の保護用ガラスを作成するべく、大板基板から所定形状のものを切り出すためである。本実施形態においては、生産効率を高めるために、複数枚（例えば１２枚）の大板基板（強化ガラス１）を接着剤２０（接着層８０μｍ〜１００μｍ）により積層状態をもって接着した積層体（積層ガラス群）１Ａが用意される。この場合、接着剤２０としては、ＵＶ硬化接着剤等、紫外線により硬化し、それが温水により溶けるものが好ましい。迅速に接着剤を硬化させ、この後、最終的に、切り出された各強化ガラスを剥がす必要があるからである。この場合、積層体１Ａの最外表面（表面、裏面）を構成するガラス１ｎについては、強化ガラスではなくコストが安い通常のガラスを用いてもよい。積層体１Ａの最外表面は、チッピングが特に生じ易い傾向にあるからである。また、母材厚み０．５ｍｍの大板基板（強化ガラス１）については、それを１６枚接着した積層体１Ａを用意してもよい。
【００８１】
（２）次に、図９に示すように、上記積層体１Ａを厚板状の固定台２１にセットする。この固定台２１には、上面に複数の溝（図示略）が形成されている一方、その各溝に連なる連通孔２２が固定台２１の内部を経てその側面から開口されている。この各連通孔２２には、図示を略す吸引装置（図示略）が接続されることになっており、固定台２１上方側の空気が固定台２１上面の溝、連通孔２２を介して吸引されることになっている。これにより、固定台２１上にセットされた積層体１Ａは、この吸引作用に基づき固定台２１に固定される。
【００８２】
（３）次に、図１０に示すように、前述の超音波振動加工装置４を用いることにより、上記積層体１Ａから携帯端末用保護ガラスの大きさのもの（積層ブロック１ａ）を複数切り出すと共に、図１１に示すように、その各積層ブロック１ａに対して長孔２３、角孔２４を形成すべく、研削加工を行う。そして、積層体１Ａからの積層ブロック１ａの切り出し等を終えると、積層体１Ａのうち、積層ブロック１ａ以外のものが除去され、図１２に示すように、各積層ブロック１ａの外周、長孔２３、角孔２４に対して仕上げ研削加工を行う。このとき、各積層ブロック１ａは、吸引作用に基づき固定台２１に固定された状態が維持される。尚、図１２においては、便宜上、固定台２１が縮小された状態で示され、積層ブロック１ａに形成されている長孔２３、角孔２４は省略されている。
【００８３】
この超音波振動加工装置４を用いた上記積層ブロックの切り出し加工、研削加工等においては、加工具８の振幅及び振動数が目標振幅及び目標振動数にそれぞれ近づくようにフィードバック制御され、その際の目標振幅及び目標振動数としては、加工中の微細な強化ガラスの応力変化があったとしても、強化ガラスのクラック、チッピング等の発生を基本的に防止すべく、強化ガラスの加工に伴う該強化ガラスの厚み方向各部において変化する品質悪化発生値（強化ガラスのクラック、所定以上のチッピングの発生基準）の範囲外のものが用いられる。
【００８４】
具体的には、加工具８の目標振幅が、３μｍ〜９μｍの範囲内の好ましいもの、例えば８μｍとされると共に、加工具８の目標振動数が６０ｋＨｚ〜６４ｋＨｚの範囲内の好ましいもの、例えば６３ｋＨｚに設定される。加工具８の目標振幅を３μｍ〜９μｍの範囲内のものにする理由、加工具８の目標振動数を６０ｋＨｚ〜６４ｋＨｚの範囲内のものにする理由は、前述の通りである。しかも、この場合のフィードバック制御におけるサンプル周期としては、０．３ｍsec以下の０．２ｍsecが用いられる。強化ガラスの内部で発生する応力変化を素早く捉え、強化ガラスに対するストレスを減らして、強化ガラスのクラックの発生等を的確に防止するためである。
【００８５】
またこの場合、加工具８は、その回転数が２０００ｒｐｍ〜３００００ｒｐｍの範囲内の所定回転数５０００ｒｐｍの下で回転される。超音波振動加工の効果を十分に発揮させつつ、加工具８の回転による好ましい効果を得るためである。その他の加工条件については、一般的な条件が用いられる。
【００８６】
（４）この後、ポリッシュ加工を経て、加工を終えた積層ブロック１ａは、フッ酸等のガラス端面強化の化学処理を経て温水に浸漬され、各強化ガラス１は剥がされる。これにより、製品（携帯端末用保護ガラス等）として、加工された強化ガラスが得られる。
【実施例】
【００８７】
４．本件方法（上記加工装置）を用いて作成した試験用ガラスの品質と、従前の方法を用いて作成した比較例に係る試験用ガラスの品質とを比較評価した。
（１）本件方法を用いて作成した試験用ガラスの場合【００８８】
(i)試験用ガラスの作成
試験用ガラスとして、図１３に示す携帯端末用保護ガラス１Ｐを作成することを試みた。【００８９】
(ii)本件方法による試験用ガラスの具体的作成方法及び作成条件
試験用ガラスの作成方法は、前述の強化ガラスの加工方法と同様である。すなわち、表面強化層を有する強化ガラス（具体的には、母材材質：アルミノシリケートガラス、母材厚み０．７ｍｍ、表面強化層４０μｍ、表面圧縮応力６００ＭＰａのもの）が大板基板とされたもの１２枚を、ＵＶ硬化接着剤等を用いることにより積層固定状態としたものを用意し、それから携帯端末用保護ガラスの大きさのもの（積層ブロック１ａ）を切り出し、その切り出したものに対して、長孔２３、角孔２４の研削加工を行って（一次加工）、一次加工品（積層体）を作成する。次に、一次加工品における外周、長孔２３、角孔２４の面取り仕上げ加工（二次加工）を行い、二次加工品（積層体）を作成する。次に、二次加工品に対してポリッシュ加工を行い、その後、加工を終えた積層ブロック１ａの各ガラス板を温水に漬けて剥がし、試験用（評価用）ガラスを得る。【００９０】
この場合、一次加工、二次加工において、前述の超音波振動加工装置４が用いられ、その一次加工、二次加工における加工条件は、下記の通りとされた。
一次加工条件
加工具８
種類：軸状のダイヤモンド砥石（粒度：♯３２０番）
直径：１．５ｍｍ
送り速度：６０ｍｍ／ｍｉｎ
振幅：８μｍ
振動数：６３ｋＨｚ
フィードバッグ制御のサンプル周期（応答速度）：０．２ｍsec
回転数：５０００ｒｐｍ
二次加工条件
加工具８
種類：軸状のダイヤモンド砥石（粒度：♯６００番）
直径：１．５ｍｍ
送り速度：６０ｍｍ／ｍｉｎ
振幅：５μｍ
振動数：６３ｋＨｚ
フィードバッグ制御のサンプル周期（応答速度）：０．２ｍsec
回転数：５０００ｒｐｍ【００９１】
(iii)本件方法による試験用ガラスの評価方法及び評価結果
図１３に示す試験用ガラスの各部Ａ〜Ｅにおける一次加工後、二次加工後、ポリッシュ加工後の加工状態を確認した。【００９２】
それによれば、図１４〜図１８に示す拡大写真図（２７０倍）からも明らかなように、試験用ガラスの各部Ａ〜Ｅは、いずれの加工段階（一次加工後、二次加工後、ポリッシュ加工後）の状態においても、良好な加工状態を示した。【００９３】
（２）従前の方法を用いて作成した試験用ガラスの場合【００９４】
(i)試験用ガラスの作成
本件方法による試験用ガラスの場合同様、試験用ガラスとして、図１３に示す携帯端末用保護ガラスを作成することを試みた。【００９５】
(ii)従前の方法による試験用ガラスの具体的作成方法及び作成条件
前述の本件方法同様、１２枚の大板基板（表面強化層を有する強化ガラス）を積層状態をもって接着したものを用意し、それに対して、下記一次加工条件の下で、一次加工（積層ブロック１ａの切り出し、長孔２３、角孔２４の加工）を行おうとした。しかし、積層ブロック１ａの切り出し後、一次加工における長孔２３の加工初期に、早々と複数のクラックが生じた。このため、比較例に係る試験用ガラスの孔加工に関する部分（Ｄ部，Ｅ部（図１３参照））に関しては、一次加工における角孔２４の加工を含め、以後の加工を行うことを断念した。また、比較例に係る試験用ガラスの外周面に関する部分（Ａ部〜Ｃ部（図１３参照））のうち、Ｂ部、Ｃ部に関しては、二次加工、ポリッシュ加工を行ったが、Ａ部に関しては、クラックが入ったため、以後の加工を断念した。
一次加工条件
加工具８
種類：軸状のダイヤモンド砥石（粒度：♯３２０番）
直径：１．５ｍｍ
送り速度：６０ｍｍ／ｍｉｎ
振幅：８μｍ
振動数：５０ｋＨｚ
フィードバッグ制御のサンプル周期（応答速度）：１０ｍｓｅｃ
回転数：５０００ｒｐｍ【００９６】
(iii)比較例に係る試験用ガラスの評価方法及び評価結果
比較例に係る試験用ガラスの各部Ａ〜Ｄ（図１３参照）において、一次加工後の加工状態を確認したところ、図１９〜図２１（２７０倍）、図２２に示す拡大写真図（９０倍）に示す結果となった。すなわち、比較例に係る試験用ガラスの各部Ａ〜Ｃでは、クラック又は所定以上のチッピングが生じ、Ｄ部では、複数の大きなクラックが発生し、製品として成立し得ない品質のものとなった。図２２中、中央の大きな穴は、長孔２３に至る前の加工初期の穴である。【００９７】
５．超音波振動加工装置に用いられる好ましい加工具及びその使用方法
（１）これまで説明してきた加工具８は、先端面８ｃが平坦面とされた軸状のダイヤモンド砥石であったが、耐久性等の観点からは、加工具８としては、図２３〜図２６に示すように、先端面８ｃに凹所３０を有する軸状のダイヤモンド砥石が好ましい。【００９８】
これは、加工具８として、その先端面が平坦なものを用いた場合には、その径方向中央部から温度が高くなり、その加工具先端面における径方向中央部から径方向外方側に向けて次第に、ダイヤモンド砥粒及びその保持層が炭化して、そのダイヤモンド砥粒及び保持層の剥離（脱離）現象が進行するおそれがあることから、その問題点を解消して、耐久性を高めようとしているのである。【００９９】
（２）図２７〜図３０は、上記状況（先端面が平坦面とされた加工具の問題点）を具体的に示す拡大写真（倍率：２７０倍）である。図２７は、加工先端面が平坦面であって未使用状態である加工具を、その加工先端面側から写した拡大写真図である。この図２７においては、加工具の径方向中央部が周囲に対して白くなっているが、これは、光の反射が影響したためである。図２８は、図２７に示す加工具（加工具先端面が平坦面とされたもの）に加振と回転とを行わせつつ（超音波振動加工を行わせつつ）、その加工具を真っ直ぐに降下させて、その加工具と略同径の貫通孔を強化ガラス１に形成した場合における加工具先端面８ｃの初期の劣化状態を示す拡大写真図である。この図２８には、加工具先端面８ｃの径方向中央部において、ダイヤモンド砥粒及びその保持層の剥離が生じ、その部分から母材が露出している状態が確認できる（加工具先端面の径方向中央部において、白く写し出されると共に同心状の複数の筋目のように見える部分参照）。図２９は、図２７に示す加工具を用いて強化ガラスに貫通孔を形成するに際してヘリカル加工（加工具の径よりもやや大きめの貫通孔を形成するに際して、その加工具８をその貫通孔の内周予定線に内接させつつ移動させると共に下降させる加工）を行った場合における加工具先端面の劣化状態を示す拡大写真図である。この図２９には、加工具先端面８ｃの径方向中央部を中心としつつも、次第にその径方向中央部から偏心した位置を中心とする円をもって、ダイヤモンド砥粒及びその保持層の炭化、剥離が広がっている状態が示され（図２９中、白い円内を参照）、ダイヤモンド砥粒及びその保持層の炭化、剥離の進行は、加工具先端面８ｃにおける径方向中央部に近いほど顕著なものとなっている。図３０は、図２９の状態からさらに加工を行った場合における加工具先端面８ｃの劣化状態を示す拡大写真図である。この図３０には、加工具先端面８ｃの略全体において、ダイヤモンド砥粒及びその保持層が剥離に至った状態が示されている。【０１００】
このような図２７〜図３０、特に図２８、図２９からも明らかなように、先端面８ｃが平坦面とされた加工具８においては、その先端面８ｃの径方向中央部（ダイヤモンド砥粒）を中心に温度が上昇し、そこから先端面８ｃの径方向外方に向けて、ダイヤモンド砥粒及びその保持層の炭化、剥離が進行していくことが把握できる。【０１０１】
（３）本件発明者は、このような現象について、現在のところ、次のように考えている。【０１０２】
(i)加工具先端面８ｃには、無数のダイヤモンド砥粒が保持されているが、この各ダイヤモンド砥粒の加工具先端面８ｃからの突出量は、微小量ではあるものの区々である。また、強化ガラス１の加工に伴う各ダイヤモンド砥粒の磨耗量は、加振に伴う強化ガラス１との衝突及び加工具の回転に基づく摩擦を考慮すると、加工具先端面８ｃの径方向外方側ほど多くなり、加工具先端面８ｃの径方向中央（中心）において最も少なくなると考えられる。加工具先端面８ｃの径方向外方側においては、加振具の加振に基づく強化ガラス１との衝突力に加えて、加工具８の回転力（径方向外方側ほど速い周速）が摩擦力として強化ガラス１に作用することになり、そこでのダイヤモンド砥粒の磨耗量が多くなると考えられる一方、加工具先端面８ｃの径方向中央においては、加工具８の回転力が摩擦力としてほとんど働かないため（加工具８の軸心では周速は０）、そこでのダイヤモンド砥粒には、加振具８の加振に基づく強化ガラス１との衝突力だけが働くことになり、そこでのダイヤモンド砥粒の磨耗量は少ないと考えられるからである。【０１０３】
(ii)このような仮定を踏まえて、図３１（概念図）に示すように、加工具先端面８ｃの径方向中央（中心）Ｒ０、その径方向中央Ｒ０から半径Ｒ１、Ｒ２だけそれぞれ離れた位置におけるダイヤモンド砥粒をPr0、Pr1、Pr2とし、そのうち、ある時点で加工具先端面８ｃからの突出量が最も大きいダイヤモンド砥粒がPr0、Pr2となった単純化モデルを考える。そうすると、この状態で加工具８が加振に基づき強化ガラス１に新たに衝突すると（仮にｎ回目加工）、ダイヤモンド砥粒Pr0の磨耗量が最少のｈ０となるのに対して、ダイヤモンド砥粒Pr2の磨耗量は、ｈ０よりも多いｈ２となり、加工具先端面８ｃの径方向外方側のダイヤモンド砥粒Pr1,Pr2のうち、加工具先端面８ｃから最も突出しているダイヤモンド砥粒は、この時点（n回目加工直後）でPr2から新たなダイヤモンド砥粒Pr1に換わり、加工具先端面８ｃにおいて最も突出しているダイヤモンド砥粒は、Pr0、Pr1となる。このため、次の加工時（n+1回目加工時）には、加工具８は、加工具先端面８ｃにおける径方向中央のダイヤモンド砥粒Pr0と、加工具先端面８ｃにおける径方向外方側の新たなダイヤモンド砥粒Pr1とを介して強化ガラス１に衝突することになり、以下、このようにして、強化ガラス１に衝突するダイヤモンド砥粒は、加工具先端面８ｃにおける径方向中央では換わらない一方、加工具先端面８ｃにおける径方向外方側では衝突の度に換わることになる。【０１０４】
(iii)このことは、加工具先端面８ｃにおける径方向中心（中央）を中心とした各径の同一円周上においても、同じことが言える。すなわち、図３２に示す概念図からも明らかなように、加工具先端面８ｃの径方向中央よりも径方向外方側の各径の同一円周上において、強化ガラス１に衝突するダイヤモンド砥粒が、ある時点（n回目加工直前）でPr1、Pr2、Pr3であったとしても、次回の衝突時（n＋１回目加工）には、別のダイヤモンド砥粒Pr1’、Pr2’、Pr3’が衝突対象（最大突出量のダイヤモンド砥粒）となり、同じダイヤモンド砥粒が衝突の度に強化ガラス１に衝突する頻度は低い。その一方、加工具先端面８ｃにおける径方向中央においては、ダイヤモンド砥粒Pr0が衝突の度に代わることはなく、そのダイヤモンド砥粒Pr0と強化ガラス１との衝突頻度は著しく高い。【０１０５】
(iv)このため、本件発明者は、衝突時の大きな発生熱が加工具先端面８ｃにおける径方向中央のダイヤモンド砥粒Pr0に集中し、そこを中心としてダイヤモンド砥粒等の炭化が始まり、その炭化が次第に加工具先端面８ｃの径方向外方側に広がっていくものと考えている。【０１０６】
(v)本件発明者は、このような考察に基づき、加工具先端面８ｃにおける径方向中央部のダイヤモンド砥粒と強化ガラス１との衝突をなくして、その径方向中央部のダイヤモンド砥粒等に熱が集中することを防止すべく、加工具先端面８ｃの径方向中央部に凹所３０を形成することを発想し、本発明を完成させた。以下、このような耐久性の観点から改良が加えられた加工具８について、具体的に説明する。【０１０７】
尚この場合、加工具先端面８ｃの径方向中央部に形成される凹所３０の内径、深さ等については、加工を確保しつつ、ダイヤモンド砥粒と強化ガラス１との衝突頻度を低下させることができる限り、特に限定されるものではない。【０１０８】
（４）上記加工具８は、図２３に示すように、基端部（前述の超音波振動発生ユニット１２の増幅部に連結される部分）から全長の半分程度の長さまでの領域が大径部８ａとされ、その大径部８ａから加工具８の先端にかけての領域がその大径部８ａよりも縮径された小径部８ｂとされている。この小径部８ｂのうち、加工具８の先端から略半分程度の長さの領域（先端部）がダイヤモンド電着部８ｂ−１とされており、そのダイヤモンド電着部８ｂ−１には、その外面をダイヤモンド砥粒が保持されたダイヤモンド砥粒保持面とすべく、その周面及び先端面（加工具先端面８ｃ）においてダイヤモンド砥粒が保持層（めっき層：図示略）を利用して保持されている（具体的には母材に保持層を介して保持（付着））。このダイヤモンド砥粒としては、粒度が♯６００、♯１０００等、各種のものが用いられており、これらは、加工対象に応じて適宜、使い分けられる。【０１０９】
この加工具８の先端面８ｃには、図２４〜図２６に示すように、凹所３０が形成されている。この凹所３０は、ダイヤモンド電着部８ｂ−１の軸心と同一軸心をもつ円孔として形成されており、その凹所(円孔)３０の周囲は凹所区画周壁部３１により区画されている。この凹所３０は、具体的には、その径がダイヤモンド電着部８ｂ−１の径Ｄに対して１／３〜１／２Ｄ程度に設定され、その凹所３０の深さは、凹所３０の径程度〜凹所３０の径の１．５倍程度の長さに設定されている。この加工具８においては、凹所３０内面にも、前記ダイヤモンド砥粒が保持されている。【０１１０】
前記凹所区画周壁部３１には、図２４〜図２６に示すように、凹所３０の内外を連通させる連通孔としてスリット３２が形成されている。このスリット３２は、対向した状態で一対設けられ、その各スリット３２は、加工具先端面８ｃから加工具８の軸心延び方向内方側に延びている。このスリット３２は、本実施形態においては、その延び方向長さが凹所３０の深さよりも短いもの（例えば凹所３０の深さの半分よりも多少、長いもの）に設定されており、そのスリット３２の幅は、スリット３２の延び方向長さよりも短いものに設定されている。【０１１１】
前記加工具８は、超音波振動加工装置４における超音波振動発生ユニット１２の増幅部に連結させて使用されるが、その超音波振動加工装置４には、ハウジング６を上下方向に昇降動させる昇降装置１０(図２参照)だけでなく、昇降装置１０を含むハウジング６を、前後左右に移動させる移動装置（図示略）が備えられている。この移動装置の移動は、設定内容に基づき制御ユニットＵ(図３参照)により制御される。【０１１２】
また、この超音波振動加工装置４には、図３３、図３４に示すように、研削液を注液する注液装置３３が備えられている。注液装置３３は、強化ガラス１に対する加工具８の加工位置付近に研削液を注液する機能を有しており、これにより、注液装置３３からの研削液は、強化ガラス１、加工具８の冷却を図ると共に、加工中の穴３４内に発生する切削屑を外部に強制的に排出する。【０１１３】
（５）次に、上記加工具８を備えた超音波振動加工装置４を用いて強化ガラス１に貫通孔を形成する場合について、その加工具８の使用方法を中心として説明する。【０１１４】
(i)先ず、複数枚の強化ガラス１を接着剤により積層状態をもって接着した積層体（以下、便宜上、積層体についても強化ガラス１という）に真っ直ぐに延びる貫通孔を形成する場合について説明する。【０１１５】
(a)この場合、加工具８は、図３５に示すように、強化ガラス１に形成すべき貫通孔３５の径に応じて選択され、加工具８としては、その径が、強化ガラス１に形成すべき貫通孔３５の径よりも多少、小さいものが選ばれる。【０１１６】
そしてその貫通孔３５の形成に当たっては、図３５に示すように、貫通孔３５を形成すべき位置を強化ガラス１上に決めた上でその強化ガラス１上にその貫通孔３５の内周予定線３５ａ（加工のために制御ユニットＵ等に設定される設定内容）が設定され、その貫通孔３５の内周予定線３５ａに加工具８を内接させつつ移動させると共に下降させるヘリカル加工が行われる。勿論その移動のときには、超音波振動加工が行われ、その際の加工具８の回転方向は、その移動側において、強化ガラス１に形成すべき貫通孔３５の内周予定線３５ａに向かうような回転方向とされる（いわゆるダウンカット加工）。このため、加工具８の先端面８ｃ（ダイヤモンド砥粒）は、加振と回転とを行いながら移動すると共に下降することにより、貫通孔３５の内周予定線３５ａ内全体を研削することになり、強化ガラス１には、貫通孔３５の内周予定線３５ａ内において、穴３４が徐々に掘られる。またこれに伴い、加工具８の側部は加工中の穴３４の内周面に対してダウンカット加工（研削）を行うことになる。このような加工具８による加工により、加工具１は強化ガラス１を貫通することになり、強化ガラス１には、貫通孔３５が形成される。【０１１７】
(b)このような加工においては、加振（超音波振動加工）に基づき、加工具先端面８ｃ（ダイヤモンド砥粒）が強化ガラス１に衝突することになるが、加工具先端面８ｃのうち、径方向中央部には、図２４〜図２６に示すように、凹所３０が形成されている。このため、加工具先端面８ｃの径方向中央部が、加工具８の加振に基づいて強化ガラス１に衝突することが防止されることになり、加工具先端面８ｃの径方向中央部（ダイヤモンド砥粒）に強化ガラス１との衝突に基づく熱が集中的に発生することが防止される。この結果、加工具８におけるダイヤモンド砥粒及びその保持層は、加工具先端面８ｃにおける径方向中央部においては勿論、そこから径方向外方側においても炭化、剥離（脱離）することが抑制される。【０１１８】
(c)また、上記加工においては、強化ガラス１に形成すべき貫通孔３５の内周予定線３５ａの径と加工具８の径との関係から、加工中の穴３４と加工具８との間には、加工具８の移動方向後方において、切削屑排出のための排出空間３６が形成される。このため、加工具８の側部が加工中の穴３４の内周面に対してダウンカット加工した際に発生した切削屑３７が、図３５に示すように、加工具８の移動方向後方の排出空間３６に円滑に排出されることになり、加工中の穴３４内周面等において、切削屑３７の巻き込み等によりチッピングが発生することが抑制される。【０１１９】
(d)さらに、上記加工においては、その加工に伴って、図３３、図３４に示すように、加工具８の凹所３０内に切削屑３７が入り込む。この切削屑３７は、加工面等に衝突したりして加工面を損傷させるおそれがあり、凹所３０内の切削屑３７は迅速に排出する必要がある。このため、凹所区画周壁部３１には一対のスリット３２が形成されており、凹所３０内の切削屑３７は、加工具８の回転に基づく遠心力、さらには、研削液が常に供給されている加工中の穴３４内で加工具８が超音波振動することに基づいて発生する研削液中でのキャビテーション（研削液中の気泡のクラッシュに基づく振動）により、各スリット３２から加工中の穴３４内に排出される。そして、そのスリット３２から加工中の穴３４内に排出された切削屑７は、研削液の流れ、加工具８が加工中の穴３４内で超音波振動することに基づいて生じるポンピング作用により効果的に外部に排出される。【０１２０】
これにより、貫通孔３５の形成において、加工中の穴３４内に切削屑３７が残存することにより生じるチッピング等を未然に防止できる。【０１２１】
(e)上記実施形態においては、強化ガラス１にヘリカル加工を用いて貫通孔３５を形成したが、ヘリカル加工を用いずに加工具８を超音波振動させつつ真っ直ぐに降下させることにより強化ガラス１に貫通孔を形成してもよい。この場合、加工具８における凹所３０底部に強化ガラス１が衝突するまでの加工については、ヘリカル加工を行う場合同様、加工具先端面８ｃにおける熱の集中に関して、問題は生じないが、凹所３０底部に強化ガラス１が衝突することになった以降の加工については、熱が集中する可能性が高まることになり、この点で、ヘリカル加工を行う場合よりも劣ることになる。このため、ヘリカル加工を用いない場合には、加工対象としての強化ガラス１は、その肉厚が凹所３０の深さよりも短いものが好ましい。【０１２２】
(f)図３６は、先端面における径方向中央部に凹所が形成された未使用状態の実施形態に係る加工具８を、先端面側から写した写真図（倍率：２７０倍）である。図３６において、加工具における先端面の径方向中央部において、円環状の黒色部とその円環状の黒色部内側の白黒模様部とが、凹所内を示しており、円環状の黒色部の外側が凹所以外の先端面８ｃを示している。【０１２３】
図３７は、上記図３６に係る加工具８を用いて、種々の表面強化層を有する強化ガラスを１００穴以上加工した場合における加工具先端面８ｃの状態を示した写真図（倍率：２７０倍）である。ここでの加工内容は、それを、先端面が平坦面とされた加工具を用いて行ったときには、ダイヤモンド砥粒及びその保持層の剥離が生じるものである。この図３７によれば、加工具先端面８ｃには、ダイヤモンド砥粒及びその保持層の剥離がほとんどみられず、先端面が平坦面とされた加工具８に比べて、先端面に凹所３０が形成された加工具８の方が耐久性を有することが確認できた。【０１２４】
（ii）次に、強化ガラス１に長孔を形成する場合について説明する。【０１２５】
(a)強化ガラス１に長孔を形成するに当たっては、図３８、図４２に示すように、固定台２１上に強化ガラス１を保持した上で、先ず、スタートホール３８を形成する。このスタートホール３８の形成においては、前述の貫通孔３５の形成の場合同様、強化ガラス１上にスタートホール３８の内周予定線３８ａを設定した上で、加工具８に加振（超音波振動加工）と回転とを行わせながら、その加工具８をもってヘリカル加工（加工具８をスタートホール３８の内周予定線３８ａに内接させつつ移動させると共に下降させる加工）を行わせる。この場合、スタートホール３８の内周予定線３８ａは、強化ガラス１に形成すべき長孔の内周予定線内に含まれる大きさとされる。【０１２６】
(b)スタートホール３８が形成されると、加工具８をスタートホール３８に貫通させた状態を維持し(図４２参照)、その状態を以後の加工具８の加工開始状態として、図３９、図４０に示すように、加工具８の側面を研削面として利用しつつ、長孔３９の予定内周線３９ａに内接させながら移動させる加工を行う。このとき、加工具８の回転方向は、加工具８の移動側において、長孔３９及びスタートホール３８の各内周予定線３８ａ、３９ａに向かうような回転方向とされ、長孔３９の内周予定線を加工限界として強化ガラス１に対してダウンカット加工が行われる。これにより、その加工に伴う切削屑を加工具８の移動方向後方の排出空間３６に円滑に排出できることになり、切削屑の巻き込み等に基づくチッピングの発生を抑制しつつ、長孔３９の加工を行うことができる。【０１２７】
尚、図４２中、符号４２は、固定台２１に形成された溝であり、この溝４２により、加工具８の先端部は、長孔３９を形成するために移動する間、固定台２１に干渉しない。【０１２８】
(c)基本的には、上記加工をもって長孔３９が形成されたことになるが、本実施形態においては、さらに、加工具８の側面を研削面として利用して、図４１に示すように、仕上げ加工が行われる（図４１中、仮想線が、仕上げ加工後の長孔３９の内周面）。この仕上げ加工を終了した長孔が最終長孔３９Ｆとなる。【０１２９】
図４３、図４４は、他の実施形態を示すものである。この他の実施形態においては、加工具８内部に、研削液を供給する研削液供給通路４１が形成され、その研削液供給通路４１は凹所３０内に開口されている。この研削液供給通路４１には、外部から研削液を供給できることになっており、その研削液は研削液供給通路４１を介して凹所３０内に導かれることになっている。【０１３０】
このため、強化ガラス１の加工によって加工具先端面８ｃの凹所３０内に入り込んだ切削屑３７は研削液によりスリット３２等を介して連続的に加工中の穴３４に押し出され、その押し出された切削屑３７は、研削液と共に、加工中の穴３４から外部に積極的に排出される（図４３、図４４の矢印参照）。勿論このときも、前記実施形態同様、加工具８の回転に基づく遠心力、加工中の穴３４内での加工具８の超音波振動に基づく研削液中でのキャビテーションにより、凹所３０内の切削屑３７はスリット３２を介して加工中の穴３４へと積極的に排出され、その加工中の穴３４に排出された切削屑３７には、加工中の穴３４内での加工具８の超音波振動に基づく前述の排出作用（ポンピング作用）が働く。このため、切削屑３７を加工中の穴３４内から効果的に排出できることになり、切削屑３７の残存に基づき強化ガラス１の加工に問題が生じることを抑制できる。また、研削液供給通路４１が加工具８内部に形成されていることから、研削液を外部から供給する注液装置等をなくし、研削液の供給に関する構造を簡素化することができる。【０１３１】
以上実施形態について説明したが本発明にあっては、次の態様を包含する。
（１）請求項６，１４，２４の構成の下で、目標振幅を３μｍ〜９μｍの範囲の所定振幅とすると共に、目標振動数を６０ｋＨｚ〜６４ｋＨｚの範囲の所定振動数にすること。これにより、本件発明者が見出した知見に基づき、加工具の具体的な振幅及び振動数として、強化ガラスの加工精度の観点から好ましいものを提供できる。【０１３２】
この場合、目標振幅を３μｍ〜９μｍとしているのは、３μｍ未満では、加工能力が十分でないために（切削屑等が残って切削抵抗等が増大することにより）強化ガラスにクラック、所定以上のチッピング等が発生する一方、９μｍを超えた場合には、加工に伴う強化ガラス内部の応力変化に追従できないために強化ガラスにクラック、所定以上のチッピング等が発生する可能性が高まるからである。また、目標振動数を６０ｋＨｚ〜６４ｋＨｚとしているのは、目標振幅の場合同様、６０ｋＨｚ未満では、加工能力が十分でないために強化ガラスにクラック等が発生する一方、６４ｋＨｚを越えた場合には、加工に伴う強化ガラス内部の応力変化に追従できず強化ガラスにクラック等が発生する可能性が高まるからである。【０１３３】
（２）請求項６，１４，２４の構成の下で、加工具の回転数を、２０００ｒｐｍ〜３００００ｒｐｍの範囲内の所定回転数とすること。これにより、本件発明者の知見に基づき、前述の加振条件の下で、加工具の回転数を、強度の高い表面強化層を有する強化ガラスを加工する観点から、好ましいものにできる。【０１３４】
この場合、加工具の回転数を２０００ｒｐｍ〜３００００ｒｐｍの範囲内の所定回転数としているのは、２０００ｒｐｍ未満では、強化ガラスに対する加工の効果が十分でない一方、３００００ｒｐｍを越えると、加工面に対する滑り現象（加工抵抗低下）が生じて加工の効果が低下すると共に、耐久性の観点から問題を生じるからである。【０１３５】
（３）請求項６，１４，２４の構成の下で、表面強化層を有する強化ガラスが、該強化ガラスを複数枚積層して構成した積層ガラス群を含んでいること。これにより、積層ガラス群を切り取って、複数枚の積層ガラスを一挙に得ることができ、生産効率を高めることができる。
【符号の説明】
【０１３６】
１  強化ガラス
３  表面強化層
４  超音波振動加工装置
７  加振装置（加振機構）
８  加工具
８ｂ−１  ダイヤモンド電着部
８ｃ  加工具先端面
１６  超音波発振器（加振調整手段）
３０  凹所
３１  凹所区画調整部
３２  スリット
３３  注液装置
３５  貫通孔
３５ａ  貫通孔の内周予定線
３８  スタートホール
３８ａ  スタートホールの内周予定線
３９  長孔
３９ａ  長孔の内周予定線
４１  研削液供給通路
Ｕ  制御ユニット（制御手段）
【図１】
2014034366.tif 000003
【図２】
2014034366.tif 000004
【図３】
2014034366.tif 000005
【図４】
2014034366.tif 000006
【図５】
2014034366.tif 000007
【図６】
2014034366.tif 000008
【図７】
2014034366.tif 000009
【図８】
2014034366.tif 000010
【図９】
2014034366.tif 000011
【図１０】
2014034366.tif 000012
【図１１】
2014034366.tif 000013
【図１２】
2014034366.tif 000014
【図１３】
2014034366.tif 000015
【図２３】
2014034366.tif 000016
【図２４】
2014034366.tif 000017
【図２５】
2014034366.tif 000018
【図２６】
2014034366.tif 000019
【図３１】
2014034366.tif 000020
【図３２】
2014034366.tif 000021
【図３３】
2014034366.tif 000022
【図３４】
2014034366.tif 000023
【図３５】
2014034366.tif 000024
【図３８】
2014034366.tif 000025
【図３９】
2014034366.tif 000026
【図４０】
2014034366.tif 000027
【図４１】
2014034366.tif 000028
【図４２】
2014034366.tif 000029
【図４３】
2014034366.tif 000030
【図４４】
2014034366.tif 000031
【図１４】
2014034366.tif 000032
【図１５】
2014034366.tif 000033
【図１６】
2014034366.tif 000034
【図１７】
2014034366.tif 000035
【図１８】
2014034366.tif 000036
【図１９】
2014034366.tif 000037
【図２０】
2014034366.tif 000038
【図２１】
2014034366.tif 000039
【図２２】
2014034366.tif 000040
【図２７】
2014034366.tif 000041
【図２８】
2014034366.tif 000042
【図２９】
2014034366.tif 000043
【図３０】
2014034366.tif 000044
【図３６】
2014034366.tif 000045
【図３７】
2014034366.tif 000046
【手続補正書】
【提出日】平成26年6月6日(2014.6.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸状とされ、その軸心を中心として回転させつつその軸心延び方向に加振させた状態の下で、表面強化層を有する化学強化ガラスに対して加工を行う強化ガラス用加工具であって、
少なくとも先端部外面が、ダイヤモンド砥粒が保持されたダイヤモンド砥粒保持面とされ、
先端面に、その先端面の径方向中央部において凹所が形成され、
前記加振が、振幅及び振動数が目標振幅及び目標振動数にそれぞれ近づくようにフィードバック制御されると共に、該目標振幅及び目標振動数が、該化学強化ガラスの加工に伴う該化学強化ガラスの厚み方向各部において変化する値であって該化学強化ガラスの品質を悪化させる品質悪化発生値の範囲に属さないものにそれぞれ設定され、
しかも、前記フィードバック制御におけるサンプル周期として、０．３ｍｓｅｃ以下の所定サンプル周期が用いられる、
ことを特徴とする強化ガラス用加工具。
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
（削除）
【請求項４】
（削除）
【請求項５】
（削除）
【請求項６】
（削除）
【請求項７】
軸状の加工具を、該加工具の軸心を中心として回転させつつ該加工具の軸心延び方向に加振させた状態の下で、該加工具をもって、表面強化層を有する化学強化ガラスに対して加工を行う強化ガラス用加工装置において、
前記加工具の少なくとも先端部外面が、ダイヤモンド砥粒が保持されたダイヤモンド砥粒保持面とされ、
前記加工具の先端面に、その先端面の径方向中央部において凹所が形成され、
前記加工具を前記化学強化ガラスに向けて加振させる加振機構と、
前記加振機構を調整する加振調整手段と、
前記加振調整手段を制御して、前記化学強化ガラスに対する前記加工具による加振を、該加工具の振幅及び振動数が目標振幅及び目標振動数にそれぞれ近づくようにフィードバック制御すると共に、該目標振幅及び目標振動数を、前記化学強化ガラスの加工に伴う該化学強化ガラスの厚み方向各部において変化する値であって該化学強化ガラスの品質を悪化させる品質悪化発生値の範囲に属さないものに設定し、さらには、前記フィードバック制御を、０．３ｍｓｅｃ以下の所定サンプル周期毎に実行させる制御手段と、
を備えている、
ことを特徴とする強化ガラス用加工装置。
【請求項８】
（削除）
【請求項９】
（削除）
【請求項１０】
（削除）
【請求項１１】
（削除）
【請求項１２】
（削除）
【請求項１３】
（削除）
【請求項１４】
（削除）
【請求項１５】
加工具として、軸状とされると共に、その少なくとも先端部外面が、ダイヤモンド砥粒が保持されたダイヤモンド砥粒保持面とされ、しかも、その先端面にその先端面の径方向中央部において凹所が形成されているものを用意し、
前記加工具を、その軸心を中心として回転させつつその軸心延び方向に加振させた状態の下で、該加工具をもって、表面強化層を有する化学強化ガラスに対して加工を行い、
前記化学強化ガラスに対する前記加工具による加振を、該加工具の振幅及び振動数が目標振幅及び目標振動数にそれぞれ近づくようにフィードバック制御すると共に、該目標振幅及び目標振動数を、該化学強化ガラスの加工に伴う該化学強化ガラスの厚み方向各部において変化する値であって該化学強化ガラスの品質を悪化させる品質悪化発生値の範囲に属さないものにそれぞれ設定し、
しかも、前記フィードバック制御におけるサンプル周期として、０．３ｍｓｅｃ以下の所定サンプル周期を用いる、
ことを特徴とする強化ガラス用加工具の使用方法。
【手続補正書】
【提出日】平成27年2月5日(2015.2.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強化ガラスの加工方法、強化ガラス用加工装置及び強化ガラス用加工具の使用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯端末、タブレット、タッチパネル、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等の表示装置には、一般に化学強化された強化ガラスが用いられている。この強化ガラスは、ガラス母材の表面側に表面強化層（化学強化層）が設けられた構成とされており、これに基づき、強化ガラスは、薄板化を図りつつ、曲げ応力、衝撃に対して高強度を示している。
【０００３】
このような強化ガラスの加工方法としては、表面強化層の厚さが一定厚以上であって表面圧縮応力が所定値以上のもの(例えば、表面強化層４０μｍ以上、表面圧縮応力６００ＭＰａ以上のもの)に関しては、その加工が容易ではないことから、特許文献１に示すように、加工すべき強化ガラスとして、表面強化層を３０μｍ以下とすると共に表面圧縮応力を６００ＭＰａ以下にしたものを用意し、それに対して既存の切断方法（レーザ加工等）を用いるものや、特許文献２に示すように、強化ガラス(表面強化層４０μｍ以上、表面圧縮応力６００ＭＰａ以上)において、その切断予定個所の加工強度を弱めるべく、表面強化層の一部を予め除去した状態をもって該表面強化層に切断予定溝を形成し、その切断予定溝をレーザ等により切断するものが提案されている。
【０００４】
しかし、特許文献１においては、強化ガラスの加工性だけが重視され、その特許文献１に係る方法をもってしては、近時求められている更なる薄板化と更なる強度化とを満足させることができない。
【０００５】
また、特許文献２においては、表面強化層に切断予定溝を形成しなければならず、工程数が増えるばかりか、その切断予定溝は直線状にしか形成することができず、強化ガラスに対する加工が制限的なものとなっている。
【０００６】
このような状況下、本件発明者は、加工方法として、これまで上記強化ガラスを加工することは困難であると認識されてきた加工具を加振させつつ回転させる加工方法に着目し、その加工方法において、強化ガラスそのものを的確に加工できる条件を初めて見出した。
【０００７】
ところで、上記のような加工方法を実施する強化ガラス用加工装置においては、加工具として、軸状とされると共に、その少なくとも先端部外面が、ダイヤモンド砥粒が保持されたダイヤモンド砥粒保持面とされたものが用いられる。その加工具は、その軸心を中心として回転しつつその軸心延び方向に加振した状態の下で、表面強化層を有する強化ガラスを加工することになっており、その加工により強化ガラスに貫通孔が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−８３３７８号公報
【特許文献２】特開２０１２−３１０１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、上記強化ガラスに対する加工においては、加工具先端面が平坦面であるときには、その径方向中央部から温度が高くなり、その加工具先端面における径方向中央部から径方向外方側に向けて次第に、ダイヤモンド砥粒及びその保持層が炭化して、そのダイヤモンド砥粒及びその保持層が剥離（脱離）する傾向にある。このため、加工具において、ダイヤモンド砥粒等が剥離（脱離）した場合には、新たな加工具に取り替えなければならず、加工具は、必ずしも長期に亘って使用できる状況にはない。
【００１０】
本発明はこのような事情を勘案してなされたもので、その第１の目的は、強化ガラス用加工具の使用可能期間を極力増大させることができる強化ガラスの加工方法を提供することにある。
【００１１】
第２の目的は、強化ガラス用加工具の使用可能期間を極力増大させることができる強化ガラス用加工装置を提供することにある。
【００１２】
第３の目的は、強化ガラス用加工具の使用可能期間を極力増大させることができる強化ガラス用加工具の使用方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記第１の目的を達成するために本発明にあっては、
加工具として、軸状とされると共に、その少なくとも先端部外面が、ダイヤモンド砥粒が保持されたダイヤモンド砥粒保持面とされ、しかも、その先端面にその先端面の径方向中央部において凹所が形成されているものを用意し、
前記加工具を、その軸心を中心として回転させつつその軸心延び方向に加振させた状態の下で、該加工具をもって、表面強化層を有する化学強化ガラスに対して加工を行い、
前記化学強化ガラスに対する前記加工具による加振を、該加工具の振幅及び振動数が目標振幅及び目標振動数にそれぞれ近づくようにフィードバック制御すると共に、該目標振幅及び目標振動数を、該化学強化ガラスの加工に伴う該化学強化ガラスの厚み方向各部において変化する値であって該化学強化ガラスの品質を悪化させる品質悪化発生値の範囲に属さないものにそれぞれ設定し、
しかも、前記フィードバック制御におけるサンプル周期として、０．３ｍsec以下の所定サンプル周期を用いる、
ことを特徴とする強化ガラスの加工方法とした構成とされている。
【００１４】
前記第２の目的を達成するために本発明にあっては、
軸状の加工具を、該加工具の軸心を中心として回転させつつ該加工具の軸心延び方向に加振させた状態の下で、該加工具をもって、表面強化層を有する化学強化ガラスに対して加工を行う強化ガラス用加工装置において、
前記加工具の少なくとも先端部外面が、ダイヤモンド砥粒が保持されたダイヤモンド砥粒保持面とされ、
前記加工具の先端面に、その先端面の径方向中央部において凹所が形成され、
前記加工具を前記化学強化ガラスに向けて加振させる加振機構と、
前記加振機構を調整する加振調整手段と、
前記加振調整手段を制御して、前記化学強化ガラスに対する前記加工具による加振を、該加工具の振幅及び振動数が目標振幅及び目標振動数にそれぞれ近づくようにフィードバック制御すると共に、該目標振幅及び目標振動数を、前記化学強化ガラスの加工に伴う該化学強化ガラスの厚み方向各部において変化する値であって該化学強化ガラスの品質を悪化させる品質悪化発生値の範囲に属さないものに設定し、さらには、前記フィードバック制御を、０．３ｍsec以下の所定サンプル周期毎に実行させる制御手段と、
を備えている構成とされている。
【００１５】
前記第３の目的を達成するために本発明にあっては、
加工具として、軸状とされると共に、その少なくとも先端部外面が、ダイヤモンド砥粒が保持されたダイヤモンド砥粒保持面とされ、しかも、その先端面にその先端面の径方向中央部において凹所が形成されているものを用意し、
前記加工具を、その軸心を中心として回転させつつその軸心延び方向に加振させた状態の下で、該加工具をもって、表面強化層を有する化学強化ガラスに対して加工を行い、
前記化学強化ガラスに対する前記加工具による加振を、該加工具の振幅及び振動数が目標振幅及び目標振動数にそれぞれ近づくようにフィードバック制御すると共に、該目標振幅及び目標振動数を、該化学強化ガラスの加工に伴う該化学強化ガラスの厚み方向各部において変化する値であって該化学強化ガラスの品質を悪化させる品質悪化発生値の範囲に属さないものにそれぞれ設定し、
しかも、前記フィードバック制御におけるサンプル周期として、０．３ｍsec以下の所定サンプル周期を用いる、
ことを特徴とする強化ガラス用加工具の使用方法とした構成としてある。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、化学強化ガラスに対する加工に際して、軸状の当該強化ガラス用加工具を、その軸心を中心として回転させつつその軸心延び方向に加振させた状態の下で用いることに伴い、その先端面（ダイヤモンド砥粒）がその加振に基づき化学強化ガラスに衝突して化学強化ガラスを加工することになるものの、当該強化ガラス用加工具における先端面の径方向中央部に凹所が形成されていることから、その凹所に基づき、当該強化ガラス用加工具における先端面の径方向中央部が、加振に基づいて化学強化ガラスに衝突してしまうことを防止でき、その先端面の径方向中央部に衝突に基づく熱が集中的に発生することを防止できる。これにより、ダイヤモンド砥粒及びその保持層が当該加工具先端面における径方向中央部から径方向外方側に向けて炭化、剥離（脱離）することを抑制できることになり、当該強化ガラス用加工具の使用可能期間を極力増大させることができる。
【００１７】
【００１８】
【００１９】
【００２０】
【００２１】
【００２２】
また、加振が、振幅及び振動数が目標振幅及び目標振動数にそれぞれ近づくようにフィードバック制御されると共に、該目標振幅及び目標振動数が、該化学強化ガラスの加工に伴う該化学強化ガラスの厚み方向各部において変化する値であって該化学強化ガラスの品質を悪化させる品質悪化発生値の範囲に属さないものにそれぞれ設定されていることから、強度の高い表面強化層を有する強化ガラス（具体的には、表面強化層４０μｍ以上、表面圧縮応力６００ＭＰａ以上のもの）であっても、加工進路等の制限を受けることなく自由に加工を行うことができる一方で、加工具の加振に際して、基本的に、加工具の振幅及び振動数が品質悪化発生値の範囲に属さないようにすることができる。
【００２３】
しかも、上記フィードバック制御におけるサンプル周期として、０．３ｍsec以下の所定サンプル周期を用いることから、極めて早いタイミングで見直しが図られ、仮に、加工具の振幅又は振動数が品質悪化発生値の範囲内の値となったとしても、その極めて早いタイミングをもって加工具の振幅及び振動数を目標振幅及び目標振動数（品質悪化発生値の範囲外）にそれぞれ戻すことができる。このため、化学強化ガラスの加工に伴い、該化学強化ガラス内部の引張応力の開放等、加工中の微細な状態変化が生じるとしても、それに対応（追従）することができ、加工中に、化学強化ガラスのクラック、所定以上のチッピング等が発生することを的確に抑制できる。この結果、化学強化ガラスの加工を簡単且つ確実に行うことができる。
【００２４】
したがって、表面強化層を有して強度が高められた化学強化ガラスであっても、加工自由度を確保しつつ簡単且つ確実に加工できる。
【００２５】
ここで、前記フィードバック制御におけるサンプル周期として、０．３ｍsec以下の所定サンプル周期を用いているのは、本件発明者が得た知見に基づき、０．３ｍsecを超えると、化学強化ガラス内部の応力変化に追従できず、化学強化ガラスの加工の精度が低下（化学強化ガラスのクラック、所定以上のチッピングの発生）する可能性が高まるからである。
【００２６】
本発明によれば、軸状の加工具を、該加工具の軸心を中心として回転させつつ該加工具の軸心延び方向に加振させた状態の下で、該加工具をもって、表面強化層を有する化学強化ガラスに対して加工を行う強化ガラス用加工装置において、加工具の少なくとも先端部外面が、ダイヤモンド砥粒が保持されたダイヤモンド砥粒保持面とされ、加工具の先端面に、その先端面の径方向中央部において凹所が形成されていることから、当該強化ガラス用加工装置を用いることにより、強化ガラス用加工具の使用可能期間を極力増大させることができる。
【００２７】
【００２８】
【００２９】
【００３０】
【００３１】
【００３２】
【００３３】
【００３４】
また、前記加工具を前記化学強化ガラスに向けて加振させる加振機構と、前記加振機構を調整する加振調整手段と、前記加振調整手段を制御して、前記化学強化ガラスに対する前記加工具による加振を、該加工具の振幅及び振動数が目標振幅及び目標振動数にそれぞれ近づくようにフィードバック制御すると共に、該目標振幅及び目標振動数を、前記化学強化ガラスの加工に伴う該化学強化ガラスの厚み方向各部において変化する値であって該化学強化ガラスの品質を悪化させる品質悪化発生値の範囲に属さないものに設定し、さらには、前記フィードバック制御を、０．３ｍsec以下の所定サンプル周期毎に実行させる制御手段と、を備えていることから、加工具を加振させつつ回転させた状態の超音波振動加工を行うことにより、表面強化層を有する強化ガラス（具体的には、表面強化層４０μｍ以上、表面圧縮応力６００ＭＰａ以上のもの）であっても、加工進路等の制限を受けることなく自由に加工を行うことができる。また、強化ガラスの加工に伴い、強化ガラス内部の引張応力の開放等が行われても、上記加振制御に基づき、強化ガラスにクラック等が発生することを的確に抑制できる。
【００３５】
本発明によれば、加工具として、軸状とされると共に、その少なくとも先端部外面が、ダイヤモンド砥粒が保持されたダイヤモンド砥粒保持面とされ、しかも、その先端面にその先端面の径方向中央部において凹所が形成されているものを用意し、加工具を、その軸心を中心として回転させつつその軸心延び方向に加振させた状態の下で、該加工具をもって、表面強化層を有する化学強化ガラスに対して加工を行うことから、当該強化ガラス用加工具の使用方法を用いることにより、強化ガラス用加工具の使用可能期間を極力増大させることができる。
【００３６】
【００３７】
【００３８】
【００３９】
【００４０】
【００４１】
【００４２】
【００４３】
【００４４】
また、化学強化ガラスに対する加工具による加振を、該加工具の振幅及び振動数が目標振幅及び目標振動数にそれぞれ近づくようにフィードバック制御すると共に、該目標振幅及び目標振動数を、該化学強化ガラスの加工に伴う該化学強化ガラスの厚み方向各部において変化する値であって該化学強化ガラスの品質を悪化させる品質悪化発生値の範囲に属さないものにそれぞれ設定し、しかも、前記フィードバック制御におけるサンプル周期として、０．３ｍsec以下の所定サンプル周期を用いることから、前述の場合と同様の作用効果を生じる（段落（００２２）〜（００２５）参照）。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】表面強化層を有する強化ガラスを説明する説明図。
【図２】実施形態に係る超音波振動加工装置を示す全体構成図。
【図３】実施形態に係る超音波振動加工装置における制御関係を説明する説明図。
【図４】加工具の目標振幅８μｍ、フィードバックのサンプル周期（応答速度）０．２ｍｓｅｃに固定した条件の下で、加工具の目標振動数を変化させたときの実験結果（加工実験１の実験結果）を示す図。
【図５】加工具の目標振動数６３ｋＨｚ、フィードバックのサンプル周期（応答速度）０．２ｍｓｅｃに固定した条件の下で、加工具の目標振幅を変化させたときの実験結果（加工実験２の実験結果）を示す図。
【図６】加工具の目標振幅８μｍ、加工具の目標振動数６３ｋＨｚに固定した条件の下で、フィードバック制御のサンプル周期（応答速度）を変化させたときの実験結果（加工実験３の実験結果）を示す図。
【図７】フィードバックのサンプル周期（応答速度）と加工成功率との関係を示す図。
【図８】加工対象である強化ガラスの積層体を説明する説明図。
【図９】固定台上に強化ガラスの積層体がセットされた状態を説明する説明図。
【図１０】強化ガラスの積層体に対する切り出し加工を説明する説明図。
【図１１】積層ブロックに対する長孔、角孔の加工を説明する説明図。
【図１２】積層ブロックの外周面等に対する研削加工を説明する説明図。
【図１３】携帯端末用保護ガラスを示す図。
【図１４】図１３のＡ部を示す拡大写真図（倍率：２７０倍）。
【図１５】図１３のＢ部を示す拡大写真図（倍率：２７０倍）。
【図１６】図１３のＣ部を示す拡大写真図（倍率：２７０倍）。
【図１７】図１３のＤ部を示す拡大写真図（倍率：２７０倍）。
【図１８】図１３のＥ部を示す拡大写真図（倍率：２７０倍）。
【図１９】比較例に係る携帯端末用保護ガラスにおける図１３のＡ部に相当する部分を示す拡大写真図（倍率：２７０倍）。
【図２０】比較例に係る携帯端末用保護ガラスにおける図１３のＢ部に相当する部分を示す拡大写真図（倍率：２７０倍）。
【図２１】比較例に係る携帯端末用保護ガラスにおける図１３のＣ部に相当する部分を示す拡大写真図（倍率：２７０倍）。
【図２２】比較例に係る携帯端末用保護ガラスにおける図１３のＤ部に相当する部分を示す拡大写真図（倍率：９０倍）。
【図２３】好ましい軸状の加工具を示す正面図。
【図２４】図２３に示す加工具を先端側から見た部分拡大斜視図。
【図２５】図２３に示す加工具の先端面を示す拡大図。
【図２６】図２３のＸ２６−Ｘ２６線拡大断面図。
【図２７】加工先端面が平坦面で未使用状態である加工具を、その加工先端面側から写した拡大写真図（倍率：２７０倍）に
【図２８】図２７に示す加工具を用いてその加工具と略同径の貫通孔を強化ガラスに真っ直ぐに加工した場合における加工具先端面の初期の劣化状態を示す拡大写真図（倍率：２７０倍）。
【図２９】図２７に示す加工具を用いて強化ガラスに貫通孔を形成する際してヘリカル加工を行った場合における加工具先端面の劣化状態を示す拡大写真図（倍率：２７０倍）。
【図３０】図２９からのさらなる加工の進行に伴い、加工具先端面の略全体に亘ってダイヤモンド砥粒及びその保持層が剥離に至った状態を示す拡大写真図（倍率：２７０倍）。
【図３１】加工具先端面が平坦面とされた加工具において、その加工先端面の径方向中央部に熱が集中することを説明する単純化モデルを示す図。
【図３２】加工先端面において、径方向中央を除き、加工の度に、強化ガラスと衝突するダイヤモンド砥粒が代わることを説明する説明図。
【図３３】好ましい加工具による強化ガラスの加工を説明する説明図。
【図３４】図３３からの動作変化を示す動作状態説明図。
【図３５】超音波振動加工を行いながらヘリカル加工を行う加工具の動作を平面的に示す説明図。
【図３６】実施形態に係る加工具（好ましい加工具）の未使用の加工先端面を示す拡大写真図（倍率：２７０倍）
【図３７】実施形態に係る加工具（好ましい加工具）の使用後の加工先端面を示す拡大写真図（倍率：２７０倍）
【図３８】実施形態に係る加工具を用いることにより長孔を形成する場合を説明する説明図。
【図３９】図３８の工程に続く工程を説明する説明図。
【図４０】図３９の工程に続く工程を説明する説明図。
【図４１】図４０の工程に続く工程を説明する説明図。
【図４２】スタートホールの加工を説明する縦断面図。
【図４３】他の実施形態に係る加工具による強化ガラスの加工を説明する説明図。
【図４４】図４３からの動作変化を示す動作状態説明図。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。
【００４７】
本実施形態の説明に当たっては、加工対象としての強化ガラス、その強化ガラスを加工する強化ガラス用加工装置としての超音波振動加工装置、その超音波振動加工装置を用いた強化ガラスの加工方法、加工品質の比較、超音波振動加工装置に用いられる好ましい加工具及びその使用方法の順で説明する。
【００４８】
１．強化ガラス
強化ガラス１は、図１に示すように、ガラス母材（例えばアルミノシリケートガラス）２の表面側（裏面側）に表面強化層（化学強化層）３が設けられた構成とされている。この表面強化層３により、強化ガラス１は、薄板化を図りつつ、曲げ応力、衝撃に対して高強度が確保されることになっている。具体的には、強化ガラス１としては、母材２の厚みδ１が０．７ｍｍ前後、表面強化層３の厚みδ２が４０μｍ以上（現在の時点で７０μｍのものが開発されているが、勿論、加工の対象）、表面圧縮応力が６００ＭＰａ〜７００ＭＰａとされたものが対象とされている。勿論、強化ガラス１だけでなく通常のガラスも、超音波振動加工装置の加工対象となる。
【００４９】
２．超音波振動加工装置
（１）超音波振動加工装置４は、図２に示すように、加工装置本体５を備えている。
【００５０】
加工装置本体５は、図２に示すように、比較的長尺な有底筒状のハウジング６と、該ハウジング６内に保持される加振装置（加振機構）７と、該加振装置７に取付けられる加工具８と、該加振装置７を回転駆動する回転駆動源としてのモータ９と、を有している。
【００５１】
(a)前記ハウジング６は、その軸心延び方向を上下方向に向けつつその開口を下側に向けた状態で、昇降装置(図２において、一部(ハウジング６に対する取付け部)のみ図示)１０に取付けられている。昇降装置１０は、ハウジング６を上下方向に昇降動させると共に、その際の昇降速度を調整できる機能を有しており(矢印参照)、この昇降装置１０の機能により、ハウジング６は、加工時に所定の設定速度（送り速度）をもって下降される。
【００５２】
(b)前記加振装置７は、円柱状のボディ部１１と、該ボディ部１１に保持されて超音波振動を発生させる円柱状の超音波振動発生ユニット１２と、を有している。ボディ部１１は、その軸心を上下方向に向けた状態で前記ハウジング６の内周面に軸受け１３を介して保持されており、その軸受け１３により、ボディ部１１は、その軸心を中心として相対回転可能且つ軸心延び方向(上下方向)に変位動不能とされている。このボディ部１１の上端部には、モータ９の駆動軸９ａを取付けるための円筒状の取付け筒部１４が形成され、そのボディ部１１の下端面には保持孔(図示略)が形成されている。超音波振動発生ユニット１２は、ボディ部１１下端面の保持孔に保持されている。この超音波振動発生ユニット１２は、既知の如く、超音波振動子、振動伝達部、増幅部が直列的に連結された状態で構成されており、これらは、ボディ部１１の保持孔の内部から開口側に向けて、超音波振動子、振動伝達部、増幅部の順で配置されている。このうち、超音波振動子は、圧電体と、これをボルト締めする金属ブロックとを有し、圧電体の間、及び、圧電体と金属ブロックとの間に電極（不図示）が配置されており、この電極間に直流電圧のパルス電圧を印加することにより、圧電体に縦振動が励振されることになっている。この超音波振動子は、印加する直流電圧のパルス電圧の周波数を超音波振動子の共振周波数に設定すると、共振現象により、強力な超音波振動が発生することになっている。振動伝達部は、超音波振動子の振動を増幅部に伝達する機能を有しており、増幅部は、振動伝達部から伝達された振動を増幅する機能を有している。
【００５３】
(c)前記加工具８は、前記超音波振動発生ユニット１２の振動によって振動するようにすべく、図２に示すように、超音波振動発生ユニット１２の軸心上においてその増幅部に連結されている。加工具８は、強化ガラス１に対して直接に接触してその強化ガラスの加工を行うものであり、本実施形態においては、軸状のダイヤモンド砥石が用いられ、その軸状の加工具８は超音波振動発生ユニット１２から下方に向けて延びている。この加工具８は、加工対象である強化ガラスの加工を行うだけでなく、その強化ガラスの圧力変動を検出するセンサとしても機能する。
【００５４】
(d)前記モータ９は、前記ハウジング６の底部６ａ外面（上端面）に取付けられている。ハウジング６の底部６ａには、ハウジング６内外を貫通させる貫通孔１５が形成されており、モータ９の駆動軸９ａは、その貫通孔１５を貫通して前記ボディ部１１における取付け筒部１４に嵌合保持(固定)されている。これにより、モータ９の駆動力は、ボディ部１１、超音波振動発生ユニット１２を介して加工具８に伝達され、加工具８は、その軸心を中心として回転できることになっている。
【００５５】
（２）超音波振動加工装置４は、図２、図３に示すように、前記超音波振動発生ユニット１２の振幅、振動数を調整する超音波発振器（加振調整手段）１６を備えている。
【００５６】
超音波発振器１６は、入力電気信号（具体的には、電圧又は電流）を調整してその調整電気信号を超音波振動発生ユニット１２（超音波振動子）に付与することになっている。本実施形態においては、電流一定（例えば１〜２Ａの所定値）の下で電源からの入力電圧の振幅、振動数（周波数）が調整され、その調整された電圧信号（例えば３００〜４００Ｖ）が超音波振動発生ユニット１２（超音波振動子）に付与されることになる。勿論この場合、電圧信号に代えて、電圧一定の下で、電流信号を超音波振動子に付与してもよい。
【００５７】
(３)超音波振動加工装置４は、図２、図３に示すように、前記超音波発振器１６（超音波振動発生ユニット１２）及び前記モータ９をフィードバック制御する制御手段としての制御ユニットＵを備えている。
【００５８】
(i)制御ユニットＵには、超音波発振器１６からの電圧信号（電圧の振幅、周波数信号）、モータ９の回転数信号（電圧信号）が入力される一方、制御ユニットＵからは、超音波発振器１６、モータ９に対して制御信号がそれぞれ出力されることになっている。
【００５９】
(ii)制御ユニットＵは、フィードバッグ制御のための目標値を設定するための設定部（設定手段）と、設定部の目標値と制御変数との偏差に基づいて操作変数を判断する判断部（判断手段）と、判断部からの操作変数を実行すべく制御信号を出力する実行制御部（実行制御手段）と、を備えている。
【００６０】
(a)設定部は、本実施形態においては、フィードバック制御のための目標値として、超音波振動発生ユニット１２（超音波振動子）に対する入力電圧に関して、目標振幅、目標周波数が設定されており、それらには、強化ガラスの加工に伴う該強化ガラスの厚み方向各部において変化する値であって該強化ガラスの品質を悪化させる品質悪化発生値（クラック、所定以上のチッピング等を発生させる値）の範囲に属さないがものが設定されている。強化ガラスの加工に伴う該強化ガラス内部の引張応力の開放等、加工に伴う強化ガラス内部の応力変化を考慮するためである。また、モータ９に対する入力電流に関しては、加工にとって効果的な回転とする観点から、目標電流が設定されている。
【００６１】
上記超音波振動発生ユニット１２に対する入力電圧の目標振幅としては、最終的に加工具８の振幅が３μｍ〜９μｍの範囲（品質悪化発生値の範囲に属さないもの）の所定振幅（好ましくは８μｍ）となるように設定され、加工具８の振幅が３μｍ未満及び９μｍを超えるものについては、品質悪化発生値の範囲とされている。この場合、目標振幅を、加工具８の最終的な振幅において３μｍ〜９μｍの範囲としているのは、本件発明者が得た知見に基づき、３μｍ未満では、加工能力が十分でないために（切削屑等が残って切削抵抗等が増大することにより）強化ガラスにクラック、所定以上のチッピング等が発生する一方、９μｍを超えた場合には、加工に伴う強化ガラス内部の応力変化に追従できないために強化ガラスにクラック、所定以上のチッピング等が発生する可能性が高まるからである。
【００６２】
上記超音波振動発生ユニット１２（超音波振動子）に対する入力電圧の目標周波数としては、最終的に加工具８の振動数が６０ｋＨｚ〜６４ｋＨｚの範囲（品質悪化発生値の範囲に属さないもの）の所定振動数（好ましくは６3ｋＨｚ）となるように設定され、加工具８の振動数が６０ｋＨｚ未満及び６４ｋＨｚを超えるものについては、品質悪化発生値の範囲とされている。この場合、目標周波数を、加工具８の最終的な振動数において６０ｋＨｚ〜６４ｋＨｚとしているのは、本件発明者の知見に基づき、６０ｋＨｚ未満では、加工能力が十分でないために強化ガラスにクラック、所定以上のチッピング等が発生する一方、６４ｋＨｚを越えた場合には、加工に伴う強化ガラス内部の応力変化に追従できないために強化ガラスにクラック、所定以上のチッピング等が発生する可能性が高まるからである。
【００６３】
上記モータ９に対する目標電流としては、最終的に加工具８の回転数が２０００ｒｐｍ〜３００００ｒｐｍの範囲の所定回転数（好ましくは５０００ｒｐｍ）となるように設定されている。この場合、加工具８の回転数を２０００ｒｐｍ〜３００００ｒｐｍの範囲としているのは、２０００ｒｐｍ未満では、強化ガラスに対する加工の効果が十分でない一方、３００００ｒｐｍを越えると、加工面に対する滑り現象（加工抵抗低下）が生じて加工の効果が低下すると共に、耐久性の観点から問題を生じるからである。
【００６４】
尚、図３中、符号１８は、設定部に設定値を入力するための設定値入力部である。
【００６５】
(b)判断部は、加工具８の振幅に関しては、超音波発振器１６からの電圧（戻り電圧）の振幅と設定部の目標振幅との偏差から操作変数を判断し、加工具８の振動数に関しては、超音波発振器１６からの電圧（戻り電圧）の周波数と設定部の目標周波数との偏差から操作変数を判断する。また、加工具８の回転数に関しては、モータ９からの電流信号と設定部の目標電流との偏差から操作変数を判断する。
【００６６】
(c)実行制御部は、前記判断部からの各操作変数を制御信号として超音波発振器１６及びモータ９に出力することになっている。これにより、超音波発振器１６からの出力電圧（振幅、周波数）が調整されて、加工具８は、所定の上下振幅で且つ所定振動数となるようにフィードバッグ制御され、モータ９についても、その回転数がフィードバッグ制御されて、加工具８は所定回転数に維持されることになる。
【００６７】
(iii)制御ユニットＵは、フィードバッグ制御を、サンプル周期(応答速度)を０．３ｍsec以下である０．３ｍsec〜０．２ｍsecの範囲内の所定サンプル周期（好ましくは０．２ｍsec）をもって行わせるように設定されている。０．３ｍsec〜０．２ｍsecの範囲内の所定サンプル周期とするのは、本件発明者が得た知見に基づき、０．３ｍsecを超えると、強化ガラスの加工中の微細な応力変化に追従できず、強化ガラスにクラック、所定以上のチッピング等が発生する可能性が高まるからである。また、下限として、０．２ｍsecを設定しているのは、現在の時点で得ることができる最下限であり、その値未満のサンプル周期をもって現実にはフィードバッグ制御を行うことができないからである。今後、０．２ｍsec未満の値のものが開発されれば、より好ましい。
【００６８】
このため、制御ユニットＵにおいては、フィードバッグ制御のサンプル周期の高速化を図るべく、従前のものに比して、アナログ／デジタル変換機能及びＣＰＵの演算処理能力の高速化が図られている。これにより、具体的には、加工具８の振動数（周波数）が８０ｋＨｚとされた下でサンプル周期を０．２ｍｓｅｃとした場合には、負荷変動に対応して最適環境にて発振するまでに強化ガラスに与えられる振動衝撃を１６回に抑えることができる。また、３０ｍｍ／ｍｉｎの加工具８の送り速度の下で、０．２ｍsecのサンプル周期で発振環境を最適化した場合、加工の進行が０．１μｍ毎にフィードバック制御が行われることになり、加工中の微細な状態変化（応力変化）に対応（追従）できることになる。
【００６９】
これに対して、加工具８の振動数（周波数）が８０ｋＨｚである下では、０．００００１２５秒（０．０１２５ｍｓ）に一回、強化ガラスに対して振動衝撃が与えられることになるが、その下でサンプル周期（発振応答速度）を１０ｍsecとした場合（従前の制御ユニットの場合）には、負荷変動に対応して最適環境にて発振するまでに８００回の振動衝撃が強化ガラスに与えられる。また、３０ｍｍ／ｍｉｎの加工具８の送り速度の下で、１０ｍｓｅｃのサンプル周期で発振環境を最適化した場合には、加工の進行が５μｍとなってしまう。このような５μｍは、数十μｍの表面強化層に対して相対的に大きすぎる値であり、その５μｍ毎の応答では、強化ガラスの状態変化に追従できない。この結果、強化ガラスにストレスを与えながら加工を行わなければならなくなり、強化ガラスにクラック等が発生してしまう。
【００７０】
（iv）制御の目標値等
上記制御の目標値等は、本件発明者が行った下記加工実験１〜３に裏付けられている。この場合、加工実験１〜３は、下記共通実験条件の下で強化ガラスに対して行い、その評価は下記共通の評価基準に基づいて行った。
【００７１】
(a)共通実験条件
加工対象としての強化ガラス
母材材質:アルミノシリケートガラス
母材厚みδ１:０．７０ｍｍ
表面強化層の厚みδ２:４０μｍ(０．０４ｍｍ)
表面強化層の圧縮残留応力:６００ＭＰａ〜７００ＭＰａ
加工具８
加工送り速度:６０ｍｍ／分
回転数:５０００ｒｐｍ
軸状の加工具径：１．５ｍｍ
加工具８の粒度：♯６００番
(b)共通の評価基準
×：強化ガラスが割れた
△：チッピング１００〜１５０μｍ（加工ができるが、品質が悪い状態）
○：チッピング３０μｍ以下（加工、品質共に良い状態）
【００７２】
(c)加工実験１
(c-1)１枚の強化ガラスに対する加工具８の良好な振動数を得るために電圧を調整することにより、加工具８の目標振幅：８μｍ、フィードバックのサンプル周期（応答速度）：０．２ｍsecに固定した条件の下で、加工具８の目標振動数（目標周波数）を変化させる実験を行った。
【００７３】
(c-2)加工実験１の結果、図４に示す内容が得られた。その図４に示す内容によれば、加工具８の目標振動数は、６０ｋＨｚ〜６４ｋＨｚ（特に６３ｋＨｚ）が好ましいこと（６０ｋＨｚ未満、６４ｋＨｚを超えるものが品質悪化発生値の範囲であること）が判明した。
【００７４】
(d)加工実験２
(d-1)１枚の強化ガラスに対する加工具８の良好な目標振幅を得るために電圧を調整することにより、加工具８の目標周波数：６３ｋＨｚ、フィードバックのサンプル周期（応答速度）：０．２ｍsecに固定した条件の下で、加工具８の目標振幅を変化させる実験を行った。
【００７５】
(d-2)加工実験２の結果、図５に示す内容が得られた。その図５に示す内容によれば、加工具８の振幅は、３μｍ〜９μｍ（特に８μｍ）が好ましいこと（３μｍ未満、９μｍを超えるものが品質悪化発生値の範囲であること）が判明した。
【００７６】
(e)加工実験３
(e-1)加工中に微細な状態変化を起こす強化ガラスにとって、その加工のフィードバック制御のサンプル周期が重要であることに着目し、加工具８の目標振幅：８μｍ、加工具８の目標周波数：６３ｋＨｚに固定した条件の下で、フィードバック制御のサンプル周期（応答速度）を変化させる実験を行った。
【００７７】
(e-2)加工実験３の結果、図６に示す内容が得られた。その図６に示す内容によれば、フィードバック制御のサンプル周期は、０．３ｍsec以下（特に０．２ｍsec）が好ましいことが判明した。尚、下限値（０．２ｍsec）は、現在開発されている限界値である。
【００７８】
(e-3)図７は、フィードバック制御のサンプル周期（応答速度）と加工成功率との関係を示すものである。この図７によれば、応答速度が小さくなればなるほど、加工成功率が高くなることを示し、特に０．５ｍｓ以下においては、急激な立ち上がりをもって加工成功率が高まった。尚、加工成功の評価は、前述の評価（○）と同じであり、図６においては、加工成功率８７％以上のものについて「○」と評価した。
【００７９】
３．次に、実施形態に係る強化ガラスの加工方法の一例を、上記制御ユニットＵの制御内容と共に説明する。
【００８０】
（１）先ず、図８に示すように、表面強化層３を有する強化ガラス（具体的には、母材厚み０．７ｍｍ、表面強化層の厚み４０μｍ以上、表面圧縮応力６００ＭＰａ以上のもの）１が大板基板とされたものを用意する。携帯端末、タブレット等の保護用ガラスを作成するべく、大板基板から所定形状のものを切り出すためである。本実施形態においては、生産効率を高めるために、複数枚（例えば１２枚）の大板基板（強化ガラス１）を接着剤２０（接着層８０μｍ〜１００μｍ）により積層状態をもって接着した積層体（積層ガラス群）１Ａが用意される。この場合、接着剤２０としては、ＵＶ硬化接着剤等、紫外線により硬化し、それが温水により溶けるものが好ましい。迅速に接着剤を硬化させ、この後、最終的に、切り出された各強化ガラスを剥がす必要があるからである。この場合、積層体１Ａの最外表面（表面、裏面）を構成するガラス１ｎについては、強化ガラスではなくコストが安い通常のガラスを用いてもよい。積層体１Ａの最外表面は、チッピングが特に生じ易い傾向にあるからである。また、母材厚み０．５ｍｍの大板基板（強化ガラス１）については、それを１６枚接着した積層体１Ａを用意してもよい。
【００８１】
（２）次に、図９に示すように、上記積層体１Ａを厚板状の固定台２１にセットする。この固定台２１には、上面に複数の溝（図示略）が形成されている一方、その各溝に連なる連通孔２２が固定台２１の内部を経てその側面から開口されている。この各連通孔２２には、図示を略す吸引装置（図示略）が接続されることになっており、固定台２１上方側の空気が固定台２１上面の溝、連通孔２２を介して吸引されることになっている。これにより、固定台２１上にセットされた積層体１Ａは、この吸引作用に基づき固定台２１に固定される。
【００８２】
（３）次に、図１０に示すように、前述の超音波振動加工装置４を用いることにより、上記積層体１Ａから携帯端末用保護ガラスの大きさのもの（積層ブロック１ａ）を複数切り出すと共に、図１１に示すように、その各積層ブロック１ａに対して長孔２３、角孔２４を形成すべく、研削加工を行う。そして、積層体１Ａからの積層ブロック１ａの切り出し等を終えると、積層体１Ａのうち、積層ブロック１ａ以外のものが除去され、図１２に示すように、各積層ブロック１ａの外周、長孔２３、角孔２４に対して仕上げ研削加工を行う。このとき、各積層ブロック１ａは、吸引作用に基づき固定台２１に固定された状態が維持される。尚、図１２においては、便宜上、固定台２１が縮小された状態で示され、積層ブロック１ａに形成されている長孔２３、角孔２４は省略されている。
【００８３】
この超音波振動加工装置４を用いた上記積層ブロックの切り出し加工、研削加工等においては、加工具８の振幅及び振動数が目標振幅及び目標振動数にそれぞれ近づくようにフィードバック制御され、その際の目標振幅及び目標振動数としては、加工中の微細な強化ガラスの応力変化があったとしても、強化ガラスのクラック、チッピング等の発生を基本的に防止すべく、強化ガラスの加工に伴う該強化ガラスの厚み方向各部において変化する品質悪化発生値（強化ガラスのクラック、所定以上のチッピングの発生基準）の範囲外のものが用いられる。
【００８４】
具体的には、加工具８の目標振幅が、３μｍ〜９μｍの範囲内の好ましいもの、例えば８μｍとされると共に、加工具８の目標振動数が６０ｋＨｚ〜６４ｋＨｚの範囲内の好ましいもの、例えば６３ｋＨｚに設定される。加工具８の目標振幅を３μｍ〜９μｍの範囲内のものにする理由、加工具８の目標振動数を６０ｋＨｚ〜６４ｋＨｚの範囲内のものにする理由は、前述の通りである。しかも、この場合のフィードバック制御におけるサンプル周期としては、０．３ｍsec以下の０．２ｍsecが用いられる。強化ガラスの内部で発生する応力変化を素早く捉え、強化ガラスに対するストレスを減らして、強化ガラスのクラックの発生等を的確に防止するためである。
【００８５】
またこの場合、加工具８は、その回転数が２０００ｒｐｍ〜３００００ｒｐｍの範囲内の所定回転数５０００ｒｐｍの下で回転される。超音波振動加工の効果を十分に発揮させつつ、加工具８の回転による好ましい効果を得るためである。その他の加工条件については、一般的な条件が用いられる。
【００８６】
（４）この後、ポリッシュ加工を経て、加工を終えた積層ブロック１ａは、フッ酸等のガラス端面強化の化学処理を経て温水に浸漬され、各強化ガラス１は剥がされる。これにより、製品（携帯端末用保護ガラス等）として、加工された強化ガラスが得られる。
【実施例】
【００８７】
４．本件方法（上記加工装置）を用いて作成した試験用ガラスの品質と、従前の方法を用いて作成した比較例に係る試験用ガラスの品質とを比較評価した。
（１）本件方法を用いて作成した試験用ガラスの場合
【００８８】
(i)試験用ガラスの作成
試験用ガラスとして、図１３に示す携帯端末用保護ガラス１Ｐを作成することを試みた。
【００８９】
(ii)本件方法による試験用ガラスの具体的作成方法及び作成条件
試験用ガラスの作成方法は、前述の強化ガラスの加工方法と同様である。すなわち、表面強化層を有する強化ガラス（具体的には、母材材質：アルミノシリケートガラス、母材厚み０．７ｍｍ、表面強化層４０μｍ、表面圧縮応力６００ＭＰａのもの）が大板基板とされたもの１２枚を、ＵＶ硬化接着剤等を用いることにより積層固定状態としたものを用意し、それから携帯端末用保護ガラスの大きさのもの（積層ブロック１ａ）を切り出し、その切り出したものに対して、長孔２３、角孔２４の研削加工を行って（一次加工）、一次加工品（積層体）を作成する。次に、一次加工品における外周、長孔２３、角孔２４の面取り仕上げ加工（二次加工）を行い、二次加工品（積層体）を作成する。次に、二次加工品に対してポリッシュ加工を行い、その後、加工を終えた積層ブロック１ａの各ガラス板を温水に漬けて剥がし、試験用（評価用）ガラスを得る。
【００９０】
この場合、一次加工、二次加工において、前述の超音波振動加工装置４が用いられ、その一次加工、二次加工における加工条件は、下記の通りとされた。
一次加工条件
加工具８
種類：軸状のダイヤモンド砥石（粒度：♯３２０番）
直径：１．５ｍｍ
送り速度：６０ｍｍ／ｍｉｎ
振幅：８μｍ
振動数：６３ｋＨｚ
フィードバッグ制御のサンプル周期（応答速度）：０．２ｍsec
回転数：５０００ｒｐｍ
二次加工条件
加工具８
種類：軸状のダイヤモンド砥石（粒度：♯６００番）
直径：１．５ｍｍ
送り速度：６０ｍｍ／ｍｉｎ
振幅：５μｍ
振動数：６３ｋＨｚ
フィードバッグ制御のサンプル周期（応答速度）：０．２ｍsec
回転数：５０００ｒｐｍ
【００９１】
(iii)本件方法による試験用ガラスの評価方法及び評価結果
図１３に示す試験用ガラスの各部Ａ〜Ｅにおける一次加工後、二次加工後、ポリッシュ加工後の加工状態を確認した。
【００９２】
それによれば、図１４〜図１８に示す拡大写真図（２７０倍）からも明らかなように、試験用ガラスの各部Ａ〜Ｅは、いずれの加工段階（一次加工後、二次加工後、ポリッシュ加工後）の状態においても、良好な加工状態を示した。
【００９３】
（２）従前の方法を用いて作成した試験用ガラスの場合
【００９４】
(i)試験用ガラスの作成
本件方法による試験用ガラスの場合同様、試験用ガラスとして、図１３に示す携帯端末用保護ガラスを作成することを試みた。
【００９５】
(ii)従前の方法による試験用ガラスの具体的作成方法及び作成条件
前述の本件方法同様、１２枚の大板基板（表面強化層を有する強化ガラス）を積層状態をもって接着したものを用意し、それに対して、下記一次加工条件の下で、一次加工（積層ブロック１ａの切り出し、長孔２３、角孔２４の加工）を行おうとした。しかし、積層ブロック１ａの切り出し後、一次加工における長孔２３の加工初期に、早々と複数のクラックが生じた。このため、比較例に係る試験用ガラスの孔加工に関する部分（Ｄ部，Ｅ部（図１３参照））に関しては、一次加工における角孔２４の加工を含め、以後の加工を行うことを断念した。また、比較例に係る試験用ガラスの外周面に関する部分（Ａ部〜Ｃ部（図１３参照））のうち、Ｂ部、Ｃ部に関しては、二次加工、ポリッシュ加工を行ったが、Ａ部に関しては、クラックが入ったため、以後の加工を断念した。
一次加工条件
加工具８
種類：軸状のダイヤモンド砥石（粒度：♯３２０番）
直径：１．５ｍｍ
送り速度：６０ｍｍ／ｍｉｎ
振幅：８μｍ
振動数：５０ｋＨｚ
フィードバッグ制御のサンプル周期（応答速度）：１０ｍｓｅｃ
回転数：５０００ｒｐｍ
【００９６】
(iii)比較例に係る試験用ガラスの評価方法及び評価結果
比較例に係る試験用ガラスの各部Ａ〜Ｄ（図１３参照）において、一次加工後の加工状態を確認したところ、図１９〜図２１（２７０倍）、図２２に示す拡大写真図（９０倍）に示す結果となった。すなわち、比較例に係る試験用ガラスの各部Ａ〜Ｃでは、クラック又は所定以上のチッピングが生じ、Ｄ部では、複数の大きなクラックが発生し、製品として成立し得ない品質のものとなった。図２２中、中央の大きな穴は、長孔２３に至る前の加工初期の穴である。
【００９７】
５．超音波振動加工装置に用いられる好ましい加工具及びその使用方法
（１）これまで説明してきた加工具８は、先端面８ｃが平坦面とされた軸状のダイヤモンド砥石であったが、耐久性等の観点からは、加工具８としては、図２３〜図２６に示すように、先端面８ｃに凹所３０を有する軸状のダイヤモンド砥石が好ましい。
【００９８】
これは、加工具８として、その先端面が平坦なものを用いた場合には、その径方向中央部から温度が高くなり、その加工具先端面における径方向中央部から径方向外方側に向けて次第に、ダイヤモンド砥粒及びその保持層が炭化して、そのダイヤモンド砥粒及び保持層の剥離（脱離）現象が進行するおそれがあることから、その問題点を解消して、耐久性を高めようとしているのである。
【００９９】
（２）図２７〜図３０は、上記状況（先端面が平坦面とされた加工具の問題点）を具体的に示す拡大写真（倍率：２７０倍）である。図２７は、加工先端面が平坦面であって未使用状態である加工具を、その加工先端面側から写した拡大写真図である。この図２７においては、加工具の径方向中央部が周囲に対して白くなっているが、これは、光の反射が影響したためである。図２８は、図２７に示す加工具（加工具先端面が平坦面とされたもの）に加振と回転とを行わせつつ（超音波振動加工を行わせつつ）、その加工具を真っ直ぐに降下させて、その加工具と略同径の貫通孔を強化ガラス１に形成した場合における加工具先端面８ｃの初期の劣化状態を示す拡大写真図である。この図２８には、加工具先端面８ｃの径方向中央部において、ダイヤモンド砥粒及びその保持層の剥離が生じ、その部分から母材が露出している状態が確認できる（加工具先端面の径方向中央部において、白く写し出されると共に同心状の複数の筋目のように見える部分参照）。図２９は、図２７に示す加工具を用いて強化ガラスに貫通孔を形成するに際してヘリカル加工（加工具の径よりもやや大きめの貫通孔を形成するに際して、その加工具８をその貫通孔の内周予定線に内接させつつ移動させると共に下降させる加工）を行った場合における加工具先端面の劣化状態を示す拡大写真図である。この図２９には、加工具先端面８ｃの径方向中央部を中心としつつも、次第にその径方向中央部から偏心した位置を中心とする円をもって、ダイヤモンド砥粒及びその保持層の炭化、剥離が広がっている状態が示され（図２９中、白い円内を参照）、ダイヤモンド砥粒及びその保持層の炭化、剥離の進行は、加工具先端面８ｃにおける径方向中央部に近いほど顕著なものとなっている。図３０は、図２９の状態からさらに加工を行った場合における加工具先端面８ｃの劣化状態を示す拡大写真図である。この図３０には、加工具先端面８ｃの略全体において、ダイヤモンド砥粒及びその保持層が剥離に至った状態が示されている。
【０１００】
このような図２７〜図３０、特に図２８、図２９からも明らかなように、先端面８ｃが平坦面とされた加工具８においては、その先端面８ｃの径方向中央部（ダイヤモンド砥粒）を中心に温度が上昇し、そこから先端面８ｃの径方向外方に向けて、ダイヤモンド砥粒及びその保持層の炭化、剥離が進行していくことが把握できる。
【０１０１】
（３）本件発明者は、このような現象について、現在のところ、次のように考えている。
【０１０２】
(i)加工具先端面８ｃには、無数のダイヤモンド砥粒が保持されているが、この各ダイヤモンド砥粒の加工具先端面８ｃからの突出量は、微小量ではあるものの区々である。また、強化ガラス１の加工に伴う各ダイヤモンド砥粒の磨耗量は、加振に伴う強化ガラス１との衝突及び加工具の回転に基づく摩擦を考慮すると、加工具先端面８ｃの径方向外方側ほど多くなり、加工具先端面８ｃの径方向中央（中心）において最も少なくなると考えられる。加工具先端面８ｃの径方向外方側においては、加振具の加振に基づく強化ガラス１との衝突力に加えて、加工具８の回転力（径方向外方側ほど速い周速）が摩擦力として強化ガラス１に作用することになり、そこでのダイヤモンド砥粒の磨耗量が多くなると考えられる一方、加工具先端面８ｃの径方向中央においては、加工具８の回転力が摩擦力としてほとんど働かないため（加工具８の軸心では周速は０）、そこでのダイヤモンド砥粒には、加振具８の加振に基づく強化ガラス１との衝突力だけが働くことになり、そこでのダイヤモンド砥粒の磨耗量は少ないと考えられるからである。
【０１０３】
(ii)このような仮定を踏まえて、図３１（概念図）に示すように、加工具先端面８ｃの径方向中央（中心）Ｒ０、その径方向中央Ｒ０から半径Ｒ１、Ｒ２だけそれぞれ離れた位置におけるダイヤモンド砥粒をPr0、Pr1、Pr2とし、そのうち、ある時点で加工具先端面８ｃからの突出量が最も大きいダイヤモンド砥粒がPr0、Pr2となった単純化モデルを考える。そうすると、この状態で加工具８が加振に基づき強化ガラス１に新たに衝突すると（仮にｎ回目加工）、ダイヤモンド砥粒Pr0の磨耗量が最少のｈ０となるのに対して、ダイヤモンド砥粒Pr2の磨耗量は、ｈ０よりも多いｈ２となり、加工具先端面８ｃの径方向外方側のダイヤモンド砥粒Pr1,Pr2のうち、加工具先端面８ｃから最も突出しているダイヤモンド砥粒は、この時点（n回目加工直後）でPr2から新たなダイヤモンド砥粒Pr1に換わり、加工具先端面８ｃにおいて最も突出しているダイヤモンド砥粒は、Pr0、Pr1となる。このため、次の加工時（n+1回目加工時）には、加工具８は、加工具先端面８ｃにおける径方向中央のダイヤモンド砥粒Pr0と、加工具先端面８ｃにおける径方向外方側の新たなダイヤモンド砥粒Pr1とを介して強化ガラス１に衝突することになり、以下、このようにして、強化ガラス１に衝突するダイヤモンド砥粒は、加工具先端面８ｃにおける径方向中央では換わらない一方、加工具先端面８ｃにおける径方向外方側では衝突の度に換わることになる。
【０１０４】
(iii)このことは、加工具先端面８ｃにおける径方向中心（中央）を中心とした各径の同一円周上においても、同じことが言える。すなわち、図３２に示す概念図からも明らかなように、加工具先端面８ｃの径方向中央よりも径方向外方側の各径の同一円周上において、強化ガラス１に衝突するダイヤモンド砥粒が、ある時点（n回目加工直前）でPr1、Pr2、Pr3であったとしても、次回の衝突時（n＋１回目加工）には、別のダイヤモンド砥粒Pr1’、Pr2’、Pr3’が衝突対象（最大突出量のダイヤモンド砥粒）となり、同じダイヤモンド砥粒が衝突の度に強化ガラス１に衝突する頻度は低い。その一方、加工具先端面８ｃにおける径方向中央においては、ダイヤモンド砥粒Pr0が衝突の度に代わることはなく、そのダイヤモンド砥粒Pr0と強化ガラス１との衝突頻度は著しく高い。
【０１０５】
(iv)このため、本件発明者は、衝突時の大きな発生熱が加工具先端面８ｃにおける径方向中央のダイヤモンド砥粒Pr0に集中し、そこを中心としてダイヤモンド砥粒等の炭化が始まり、その炭化が次第に加工具先端面８ｃの径方向外方側に広がっていくものと考えている。
【０１０６】
(v)本件発明者は、このような考察に基づき、加工具先端面８ｃにおける径方向中央部のダイヤモンド砥粒と強化ガラス１との衝突をなくして、その径方向中央部のダイヤモンド砥粒等に熱が集中することを防止すべく、加工具先端面８ｃの径方向中央部に凹所３０を形成することを発想し、本発明を完成させた。以下、このような耐久性の観点から改良が加えられた加工具８について、具体的に説明する。
【０１０７】
尚この場合、加工具先端面８ｃの径方向中央部に形成される凹所３０の内径、深さ等については、加工を確保しつつ、ダイヤモンド砥粒と強化ガラス１との衝突頻度を低下させることができる限り、特に限定されるものではない。
【０１０８】
（４）上記加工具８は、図２３に示すように、基端部（前述の超音波振動発生ユニット１２の増幅部に連結される部分）から全長の半分程度の長さまでの領域が大径部８ａとされ、その大径部８ａから加工具８の先端にかけての領域がその大径部８ａよりも縮径された小径部８ｂとされている。この小径部８ｂのうち、加工具８の先端から略半分程度の長さの領域（先端部）がダイヤモンド電着部８ｂ−１とされており、そのダイヤモンド電着部８ｂ−１には、その外面をダイヤモンド砥粒が保持されたダイヤモンド砥粒保持面とすべく、その周面及び先端面（加工具先端面８ｃ）においてダイヤモンド砥粒が保持層（めっき層：図示略）を利用して保持されている（具体的には母材に保持層を介して保持（付着））。このダイヤモンド砥粒としては、粒度が♯６００、♯１０００等、各種のものが用いられており、これらは、加工対象に応じて適宜、使い分けられる。
【０１０９】
この加工具８の先端面８ｃには、図２４〜図２６に示すように、凹所３０が形成されている。この凹所３０は、ダイヤモンド電着部８ｂ−１の軸心と同一軸心をもつ円孔として形成されており、その凹所(円孔)３０の周囲は凹所区画周壁部３１により区画されている。この凹所３０は、具体的には、その径がダイヤモンド電着部８ｂ−１の径Ｄに対して１／３〜１／２Ｄ程度に設定され、その凹所３０の深さは、凹所３０の径程度〜凹所３０の径の１．５倍程度の長さに設定されている。この加工具８においては、凹所３０内面にも、前記ダイヤモンド砥粒が保持されている。
【０１１０】
前記凹所区画周壁部３１には、図２４〜図２６に示すように、凹所３０の内外を連通させる連通孔としてスリット３２が形成されている。このスリット３２は、対向した状態で一対設けられ、その各スリット３２は、加工具先端面８ｃから加工具８の軸心延び方向内方側に延びている。このスリット３２は、本実施形態においては、その延び方向長さが凹所３０の深さよりも短いもの（例えば凹所３０の深さの半分よりも多少、長いもの）に設定されており、そのスリット３２の幅は、スリット３２の延び方向長さよりも短いものに設定されている。
【０１１１】
前記加工具８は、超音波振動加工装置４における超音波振動発生ユニット１２の増幅部に連結させて使用されるが、その超音波振動加工装置４には、ハウジング６を上下方向に昇降動させる昇降装置１０(図２参照)だけでなく、昇降装置１０を含むハウジング６を、前後左右に移動させる移動装置（図示略）が備えられている。この移動装置の移動は、設定内容に基づき制御ユニットＵ(図３参照)により制御される。
【０１１２】
また、この超音波振動加工装置４には、図３３、図３４に示すように、研削液を注液する注液装置３３が備えられている。注液装置３３は、強化ガラス１に対する加工具８の加工位置付近に研削液を注液する機能を有しており、これにより、注液装置３３からの研削液は、強化ガラス１、加工具８の冷却を図ると共に、加工中の穴３４内に発生する切削屑を外部に強制的に排出する。
【０１１３】
（５）次に、上記加工具８を備えた超音波振動加工装置４を用いて強化ガラス１に貫通孔を形成する場合について、その加工具８の使用方法を中心として説明する。
【０１１４】
(i)先ず、複数枚の強化ガラス１を接着剤により積層状態をもって接着した積層体（以下、便宜上、積層体についても強化ガラス１という）に真っ直ぐに延びる貫通孔を形成する場合について説明する。
【０１１５】
(a)この場合、加工具８は、図３５に示すように、強化ガラス１に形成すべき貫通孔３５の径に応じて選択され、加工具８としては、その径が、強化ガラス１に形成すべき貫通孔３５の径よりも多少、小さいものが選ばれる。
【０１１６】
そしてその貫通孔３５の形成に当たっては、図３５に示すように、貫通孔３５を形成すべき位置を強化ガラス１上に決めた上でその強化ガラス１上にその貫通孔３５の内周予定線３５ａ（加工のために制御ユニットＵ等に設定される設定内容）が設定され、その貫通孔３５の内周予定線３５ａに加工具８を内接させつつ移動させると共に下降させるヘリカル加工が行われる。勿論その移動のときには、超音波振動加工が行われ、その際の加工具８の回転方向は、その移動側において、強化ガラス１に形成すべき貫通孔３５の内周予定線３５ａに向かうような回転方向とされる（いわゆるダウンカット加工）。このため、加工具８の先端面８ｃ（ダイヤモンド砥粒）は、加振と回転とを行いながら移動すると共に下降することにより、貫通孔３５の内周予定線３５ａ内全体を研削することになり、強化ガラス１には、貫通孔３５の内周予定線３５ａ内において、穴３４が徐々に掘られる。またこれに伴い、加工具８の側部は加工中の穴３４の内周面に対してダウンカット加工（研削）を行うことになる。このような加工具８による加工により、加工具１は強化ガラス１を貫通することになり、強化ガラス１には、貫通孔３５が形成される。
【０１１７】
(b)このような加工においては、加振（超音波振動加工）に基づき、加工具先端面８ｃ（ダイヤモンド砥粒）が強化ガラス１に衝突することになるが、加工具先端面８ｃのうち、径方向中央部には、図２４〜図２６に示すように、凹所３０が形成されている。このため、加工具先端面８ｃの径方向中央部が、加工具８の加振に基づいて強化ガラス１に衝突することが防止されることになり、加工具先端面８ｃの径方向中央部（ダイヤモンド砥粒）に強化ガラス１との衝突に基づく熱が集中的に発生することが防止される。この結果、加工具８におけるダイヤモンド砥粒及びその保持層は、加工具先端面８ｃにおける径方向中央部においては勿論、そこから径方向外方側においても炭化、剥離（脱離）することが抑制される。
【０１１８】
(c)また、上記加工においては、強化ガラス１に形成すべき貫通孔３５の内周予定線３５ａの径と加工具８の径との関係から、加工中の穴３４と加工具８との間には、加工具８の移動方向後方において、切削屑排出のための排出空間３６が形成される。このため、加工具８の側部が加工中の穴３４の内周面に対してダウンカット加工した際に発生した切削屑３７が、図３５に示すように、加工具８の移動方向後方の排出空間３６に円滑に排出されることになり、加工中の穴３４内周面等において、切削屑３７の巻き込み等によりチッピングが発生することが抑制される。
【０１１９】
(d)さらに、上記加工においては、その加工に伴って、図３３、図３４に示すように、加工具８の凹所３０内に切削屑３７が入り込む。この切削屑３７は、加工面等に衝突したりして加工面を損傷させるおそれがあり、凹所３０内の切削屑３７は迅速に排出する必要がある。このため、凹所区画周壁部３１には一対のスリット３２が形成されており、凹所３０内の切削屑３７は、加工具８の回転に基づく遠心力、さらには、研削液が常に供給されている加工中の穴３４内で加工具８が超音波振動することに基づいて発生する研削液中でのキャビテーション（研削液中の気泡のクラッシュに基づく振動）により、各スリット３２から加工中の穴３４内に排出される。そして、そのスリット３２から加工中の穴３４内に排出された切削屑７は、研削液の流れ、加工具８が加工中の穴３４内で超音波振動することに基づいて生じるポンピング作用により効果的に外部に排出される。
【０１２０】
これにより、貫通孔３５の形成において、加工中の穴３４内に切削屑３７が残存することにより生じるチッピング等を未然に防止できる。
【０１２１】
(e)上記実施形態においては、強化ガラス１にヘリカル加工を用いて貫通孔３５を形成したが、ヘリカル加工を用いずに加工具８を超音波振動させつつ真っ直ぐに降下させることにより強化ガラス１に貫通孔を形成してもよい。この場合、加工具８における凹所３０底部に強化ガラス１が衝突するまでの加工については、ヘリカル加工を行う場合同様、加工具先端面８ｃにおける熱の集中に関して、問題は生じないが、凹所３０底部に強化ガラス１が衝突することになった以降の加工については、熱が集中する可能性が高まることになり、この点で、ヘリカル加工を行う場合よりも劣ることになる。このため、ヘリカル加工を用いない場合には、加工対象としての強化ガラス１は、その肉厚が凹所３０の深さよりも短いものが好ましい。
【０１２２】
(f)図３６は、先端面における径方向中央部に凹所が形成された未使用状態の実施形態に係る加工具８を、先端面側から写した写真図（倍率：２７０倍）である。図３６において、加工具における先端面の径方向中央部において、円環状の黒色部とその円環状の黒色部内側の白黒模様部とが、凹所内を示しており、円環状の黒色部の外側が凹所以外の先端面８ｃを示している。
【０１２３】
図３７は、上記図３６に係る加工具８を用いて、種々の表面強化層を有する強化ガラスを１００穴以上加工した場合における加工具先端面８ｃの状態を示した写真図（倍率：２７０倍）である。ここでの加工内容は、それを、先端面が平坦面とされた加工具を用いて行ったときには、ダイヤモンド砥粒及びその保持層の剥離が生じるものである。この図３７によれば、加工具先端面８ｃには、ダイヤモンド砥粒及びその保持層の剥離がほとんどみられず、先端面が平坦面とされた加工具８に比べて、先端面に凹所３０が形成された加工具８の方が耐久性を有することが確認できた。
【０１２４】
（ii）次に、強化ガラス１に長孔を形成する場合について説明する。
【０１２５】
(a)強化ガラス１に長孔を形成するに当たっては、図３８、図４２に示すように、固定台２１上に強化ガラス１を保持した上で、先ず、スタートホール３８を形成する。このスタートホール３８の形成においては、前述の貫通孔３５の形成の場合同様、強化ガラス１上にスタートホール３８の内周予定線３８ａを設定した上で、加工具８に加振（超音波振動加工）と回転とを行わせながら、その加工具８をもってヘリカル加工（加工具８をスタートホール３８の内周予定線３８ａに内接させつつ移動させると共に下降させる加工）を行わせる。この場合、スタートホール３８の内周予定線３８ａは、強化ガラス１に形成すべき長孔の内周予定線内に含まれる大きさとされる。
【０１２６】
(b)スタートホール３８が形成されると、加工具８をスタートホール３８に貫通させた状態を維持し(図４２参照)、その状態を以後の加工具８の加工開始状態として、図３９、図４０に示すように、加工具８の側面を研削面として利用しつつ、長孔３９の予定内周線３９ａに内接させながら移動させる加工を行う。このとき、加工具８の回転方向は、加工具８の移動側において、長孔３９及びスタートホール３８の各内周予定線３８ａ、３９ａに向かうような回転方向とされ、長孔３９の内周予定線を加工限界として強化ガラス１に対してダウンカット加工が行われる。これにより、その加工に伴う切削屑を加工具８の移動方向後方の排出空間３６に円滑に排出できることになり、切削屑の巻き込み等に基づくチッピングの発生を抑制しつつ、長孔３９の加工を行うことができる。
【０１２７】
尚、図４２中、符号４２は、固定台２１に形成された溝であり、この溝４２により、加工具８の先端部は、長孔３９を形成するために移動する間、固定台２１に干渉しない。
【０１２８】
(c)基本的には、上記加工をもって長孔３９が形成されたことになるが、本実施形態においては、さらに、加工具８の側面を研削面として利用して、図４１に示すように、仕上げ加工が行われる（図４１中、仮想線が、仕上げ加工後の長孔３９の内周面）。この仕上げ加工を終了した長孔が最終長孔３９Ｆとなる。
【０１２９】
図４３、図４４は、他の実施形態を示すものである。この他の実施形態においては、加工具８内部に、研削液を供給する研削液供給通路４１が形成され、その研削液供給通路４１は凹所３０内に開口されている。この研削液供給通路４１には、外部から研削液を供給できることになっており、その研削液は研削液供給通路４１を介して凹所３０内に導かれることになっている。
【０１３０】
このため、強化ガラス１の加工によって加工具先端面８ｃの凹所３０内に入り込んだ切削屑３７は研削液によりスリット３２等を介して連続的に加工中の穴３４に押し出され、その押し出された切削屑３７は、研削液と共に、加工中の穴３４から外部に積極的に排出される（図４３、図４４の矢印参照）。勿論このときも、前記実施形態同様、加工具８の回転に基づく遠心力、加工中の穴３４内での加工具８の超音波振動に基づく研削液中でのキャビテーションにより、凹所３０内の切削屑３７はスリット３２を介して加工中の穴３４へと積極的に排出され、その加工中の穴３４に排出された切削屑３７には、加工中の穴３４内での加工具８の超音波振動に基づく前述の排出作用（ポンピング作用）が働く。このため、切削屑３７を加工中の穴３４内から効果的に排出できることになり、切削屑３７の残存に基づき強化ガラス１の加工に問題が生じることを抑制できる。また、研削液供給通路４１が加工具８内部に形成されていることから、研削液を外部から供給する注液装置等をなくし、研削液の供給に関する構造を簡素化することができる。
【０１３１】
以上実施形態について説明したが本発明にあっては、次の態様を包含する。
（１）本発明の構成の下で、目標振幅を３μｍ〜９μｍの範囲の所定振幅とすると共に、目標振動数を６０ｋＨｚ〜６４ｋＨｚの範囲の所定振動数にすること。これにより、本件発明者が見出した知見に基づき、加工具の具体的な振幅及び振動数として、強化ガラスの加工精度の観点から好ましいものを提供できる。
【０１３２】
この場合、目標振幅を３μｍ〜９μｍとしているのは、３μｍ未満では、加工能力が十分でないために（切削屑等が残って切削抵抗等が増大することにより）強化ガラスにクラック、所定以上のチッピング等が発生する一方、９μｍを超えた場合には、加工に伴う強化ガラス内部の応力変化に追従できないために強化ガラスにクラック、所定以上のチッピング等が発生する可能性が高まるからである。また、目標振動数を６０ｋＨｚ〜６４ｋＨｚとしているのは、目標振幅の場合同様、６０ｋＨｚ未満では、加工能力が十分でないために強化ガラスにクラック等が発生する一方、６４ｋＨｚを越えた場合には、加工に伴う強化ガラス内部の応力変化に追従できず強化ガラスにクラック等が発生する可能性が高まるからである。
【０１３３】
（２）本発明の構成の下で、加工具の回転数を、２０００ｒｐｍ〜３００００ｒｐｍの範囲内の所定回転数とすること。これにより、本件発明者の知見に基づき、前述の加振条件の下で、加工具の回転数を、強度の高い表面強化層を有する強化ガラスを加工する観点から、好ましいものにできる。
【０１３４】
この場合、加工具の回転数を２０００ｒｐｍ〜３００００ｒｐｍの範囲内の所定回転数としているのは、２０００ｒｐｍ未満では、強化ガラスに対する加工の効果が十分でない一方、３００００ｒｐｍを越えると、加工面に対する滑り現象（加工抵抗低下）が生じて加工の効果が低下すると共に、耐久性の観点から問題を生じるからである。
【０１３５】
（３）本発明の構成の下で、表面強化層を有する強化ガラスが、該強化ガラスを複数枚積層して構成した積層ガラス群を含んでいること。これにより、積層ガラス群を切り取って、複数枚の積層ガラスを一挙に得ることができ、生産効率を高めることができる。
【符号の説明】
【０１３６】
１  強化ガラス
３  表面強化層
４  超音波振動加工装置
７  加振装置（加振機構）
８  加工具
８ｂ−１  ダイヤモンド電着部
８ｃ  加工具先端面
１６  超音波発振器（加振調整手段）
３０  凹所
３１  凹所区画調整部
３２  スリット
３３  注液装置
３５  貫通孔
３５ａ  貫通孔の内周予定線
３８  スタートホール
３８ａ  スタートホールの内周予定線
３９  長孔
３９ａ  長孔の内周予定線
４１  研削液供給通路
Ｕ  制御ユニット（制御手段）
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工具として、軸状とされると共に、その少なくとも先端部外面が、ダイヤモンド砥粒が保持されたダイヤモンド砥粒保持面とされ、しかも、その先端面にその先端面の径方向中央部において凹所が形成されているものを用意し、
前記加工具を、その軸心を中心として回転させつつその軸心延び方向に加振させた状態の下で、該加工具をもって、表面強化層を有する化学強化ガラスに対して加工を行い、
前記化学強化ガラスに対する前記加工具による加振を、該加工具の振幅及び振動数が目標振幅及び目標振動数にそれぞれ近づくようにフィードバック制御すると共に、該目標振幅及び目標振動数を、該化学強化ガラスの加工に伴う該化学強化ガラスの厚み方向各部において変化する値であって該化学強化ガラスの品質を悪化させる品質悪化発生値の範囲に属さないものにそれぞれ設定し、
しかも、前記フィードバック制御におけるサンプル周期として、０．３ｍsec以下の所定サンプル周期を用いる、
ことを特徴とする強化ガラスの加工方法。
【請求項２】
軸状の加工具を、該加工具の軸心を中心として回転させつつ該加工具の軸心延び方向に加振させた状態の下で、該加工具をもって、表面強化層を有する化学強化ガラスに対して加工を行う強化ガラス用加工装置において、
前記加工具の少なくとも先端部外面が、ダイヤモンド砥粒が保持されたダイヤモンド砥粒保持面とされ、
前記加工具の先端面に、その先端面の径方向中央部において凹所が形成され、
前記加工具を前記化学強化ガラスに向けて加振させる加振機構と、
前記加振機構を調整する加振調整手段と、
前記加振調整手段を制御して、前記化学強化ガラスに対する前記加工具による加振を、該加工具の振幅及び振動数が目標振幅及び目標振動数にそれぞれ近づくようにフィードバック制御すると共に、該目標振幅及び目標振動数を、前記化学強化ガラスの加工に伴う該化学強化ガラスの厚み方向各部において変化する値であって該化学強化ガラスの品質を悪化させる品質悪化発生値の範囲に属さないものに設定し、さらには、前記フィードバック制御を、０．３ｍsec以下の所定サンプル周期毎に実行させる制御手段と、
を備えている、
ことを特徴とする強化ガラス用加工装置。
【請求項３】
加工具として、軸状とされると共に、その少なくとも先端部外面が、ダイヤモンド砥粒が保持されたダイヤモンド砥粒保持面とされ、しかも、その先端面にその先端面の径方向中央部において凹所が形成されているものを用意し、
前記加工具を、その軸心を中心として回転させつつその軸心延び方向に加振させた状態の下で、該加工具をもって、表面強化層を有する化学強化ガラスに対して加工を行い、
前記化学強化ガラスに対する前記加工具による加振を、該加工具の振幅及び振動数が目標振幅及び目標振動数にそれぞれ近づくようにフィードバック制御すると共に、該目標振幅及び目標振動数を、該化学強化ガラスの加工に伴う該化学強化ガラスの厚み方向各部において変化する値であって該化学強化ガラスの品質を悪化させる品質悪化発生値の範囲に属さないものにそれぞれ設定し、
しかも、前記フィードバック制御におけるサンプル周期として、０．３ｍsec以下の所定サンプル周期を用いる、
ことを特徴とする強化ガラス用加工具の使用方法。
【国際調査報告】
2014034366.tif 000047
2014034366.tif 000048
2014034366.tif 000049