(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚板ガラスの表面をスクライブする方法であって、
刃先角が１５０°以上１６０°以下であり、刃先の先端部分が、中心軸を通る断面における曲率半径が９μｍ以上４０μｍ以下の曲面となっているスクライビングホイールを用意し、
前記厚板ガラスを硬剛性のテーブルによって水平支持させた状態で、前記スクライビングホイールの前記刃先を、前記厚板ガラスの材質および厚みに応じてあらかじめ所定の値に調整されたスクライブ荷重が前記刃先から前記厚板ガラスに対し印加されるようにしながら前記厚板ガラスの前記表面に当接させつつ、前記スクライビングホイールを所定のスクライブライン形成方向に転動させることによって、前記厚板ガラスの前記表面をスクライブする、
ことを特徴とする厚板ガラスのスクライブ方法。
【請求項２】
厚板ガラスの表面をスクライブする方法であって、
刃先角が１５０°以上１５５°以下であり、刃先の先端部分が、中心軸を通る断面における曲率半径が１３μｍ以上４０μｍ以下の曲面となっているスクライビングホイールを用意し、
前記厚板ガラスを硬剛性のテーブルの上に敷かれた弾性を有する敷物の上に載置することによって水平支持させた状態で、前記スクライビングホイールの前記刃先を、前記厚板ガラスの材質および厚みに応じてあらかじめ所定の値に調整されたスクライブ荷重が前記刃先から前記厚板ガラスに対し印加されるようにしながら前記厚板ガラスの前記表面に当接させつつ、前記スクライビングホイールを所定のスクライブライン形成方向に転動させることによって、前記厚板ガラスの前記表面をスクライブする、
ことを特徴とする厚板ガラスのスクライブ方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の厚板ガラスのスクライブ方法であって、
前記スクライビングホイールとして、外径が４ｍｍ以上６ｍｍ以下のものを用いる、
ことを特徴とする厚板ガラスのスクライブ方法。
【請求項４】
厚板ガラスの表面をスクライブするためのスクライビングホイールであって、
刃先角が１５０°以上１６０°以下であり、刃先の先端部分が、中心軸を通る断面における曲率半径が９μｍ以上４０μｍ以下の曲面となっている、
ことを特徴とする厚板ガラススクライブ用のスクライビングホイール。
【請求項５】
請求項４に記載のスクライビングホイールであって、
外径が４ｍｍ以上６ｍｍ以下である、
ことを特徴とする厚板ガラススクライブ用のスクライビングホイール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、厚板ガラスをスクライビングホイールによってスクライブする方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス基板やセラミック基板などを分断するためのツールとして、ダイヤモンドポイントやスクライビングホイールなどが広く知られている（例えば、特許文献１参照）。このうち、スクライビングホイールは、概略、外周部分が刃先とされた略円盤形状（算盤珠形状）の部材であり、所定の支持部材にて回転自在に支持してなるスクライビングホイールを切断対象物に対し圧接転動させることによって該分断対象物をスクライブすることで、該分断対象物に垂直クラックを生じさせる（浸透させる）ものである。係る垂直クラックが形成された分断対象物は、通常、所定の分断装置を用いて、該垂直クラックからさらに亀裂を伸展させられることによって、分断される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２５０３５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
自動車用のガラス板など、厚さが２.８ｍｍ以上の厚板ガラスを、所望の形状に分断するに際し、分断の基点の形成に、スクライビングホイールによるスクライブを適用したいというニーズがある。しかしながら、係る厚板ガラスの分断に、従来公知の薄板ガラスを分断対象とするスクライビングホイールを用いたとしても、十分な浸透量で垂直クラックを形成することが困難であった。
【０００５】
一方、刃先たる外周部分に周期的に溝を設けたスクライビングホイールを用いた場合、浸透量は大きくなるものの、分断面に欠けや割れ等が生じ、分断品質が悪いという問題があった。
【０００６】
また、分断後の厚板ガラスの分断面は研磨処理が施されることによって平滑化されるが、分断品質が悪いと、研磨処理に時間および手間を要するほか、そもそも平滑化が十分に行えない場合もある。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、厚板ガラスに対しても高浸透量の垂直クラックを好適に形成することができ、その後の分断に際して該厚板ガラスに欠けや割れが発生することが好適に抑制されるスクライビングホイール、および、これを用いた厚板ガラスのスクライブ方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、厚板ガラスの表面をスクライブする方法であって、刃先角が１５０°以上１６０°以下であり、刃先の先端部分が、中心軸を通る断面における曲率半径が９μｍ以上４０μｍ以下の曲面となっているスクライビングホイールを用意し、前記厚板ガラスを硬剛性のテーブルによって水平支持させた状態で、前記スクライビングホイールの前記刃先を、前記厚板ガラスの材質および厚みに応じてあらかじめ所定の値に調整されたスクライブ荷重が前記刃先から前記厚板ガラスに対し印加されるようにしながら前記厚板ガラスの前記表面に当接させつつ、前記スクライビングホイールを所定のスクライブライン形成方向に転動させることによって、前記厚板ガラスの前記表面をスクライブする、ことを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明は、厚板ガラスの表面をスクライブする方法であって、刃先角が１５０°以上１５５°以下であり、刃先の先端部分が、中心軸を通る断面における曲率半径が１３μｍ以上４０μｍ以下の曲面となっているスクライビングホイールを用意し、前記厚板ガラスを硬剛性のテーブルの上に敷かれた弾性を有する敷物の上に載置することによって水平支持させた状態で、前記スクライビングホイールの前記刃先を、前記厚板ガラスの材質および厚みに応じてあらかじめ所定の値に調整されたスクライブ荷重が前記刃先から前記厚板ガラスに対し印加されるようにしながら前記厚板ガラスの前記表面に当接させつつ、前記スクライビングホイールを所定のスクライブライン形成方向に転動させることによって、前記厚板ガラスの前記表面をスクライブする、ことを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載の厚板ガラスのスクライブ方法であって、前記スクライビングホイールとして、外径が４ｍｍ以上６ｍｍ以下のものを用いる、ことを特徴とする。
【００１１】
請求項４の発明は、厚板ガラスの表面をスクライブするためのスクライビングホイールであって、刃先角が１５０°以上１６０°以下であり、刃先の先端部分が、中心軸を通る断面における曲率半径が９μｍ以上４０μｍ以下の曲面となっている、ことを特徴とする。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項４に記載のスクライビングホイールであって、外径が４ｍｍ以上６ｍｍ以下である、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１ないし請求項５の発明によれば、厚板ガラスがスクライブ対象である場合であっても、垂直クラックの浸透率が高く、かつ、チッピングが抑制されたスクライブが実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施の形態でのスクライブについて例示する図である。
【図２】スクライビングホイール１０の断面図である。
【図３】図２の部分Ａについての拡大図である。
【図４】板状ガラスＧとしてのソーダガラスにスクライブを行った後、形成されたスクライブラインに沿って分断を行うことで得られた分断面の、光学顕微鏡写真である。
【図５】スクライブライン形成後の板状ガラスＧの表面の様子を例示する図である。
【図６】第２の実施の形態に係るスクライブについて例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜第１の実施の形態＞
＜スクライブの概要＞
図１は、本発明の第１の実施の形態でのスクライブについて例示する図である。図１は、テーブルＴに下方から水平支持された板状ガラスＧをスクライビングホイール１０にてスクライブする様子を示している。なお、図１および以降の図には、水平面をＸＹ平面とし、Ｙ軸方向をスクライビングホイール１０の転動方向（つまりはスクライブラインの形成方向）とし、鉛直方向をＺ軸方向とする右手系のＸＹＺ座標を付している。
【００１６】
本実施の形態においてスクライブの対象とする板状ガラスＧは、例えば、板状のソーダガラスやホウケイ酸ガラスなどである。本実施の形態においては、特に、厚みが２．８ｍｍ以上の厚板ガラスをスクライブの対象たる板状ガラスＧであるとする。
【００１７】
また、テーブルＴとしては、少なくとも表面が水平かつ平坦であって硬剛性を有するもの、例えば、表面がアルマイト処理された鉄製のものを用いるのが好適である。
【００１８】
一方、スクライビングホイール１０は、板状ガラスＧの表面にスクライブラインを形成するツールである。スクライブラインは、スクライビングホイール１０が当該表面において圧接転動させられることによって形成される。スクライビングホイール１０は、これを当該表面に圧接させた状態で該表面に対しＹ軸方向に相対移動させるための機構である走査機構１００によって、垂直面内において回転自在に軸支されてなる。
【００１９】
走査機構１００は、スクライビングホイール１０の貫通孔１ａに挿嵌固定されるピン１０１と、ピン１０１を回転自在に軸支する支持枠体１０２と、鉛直方向に延在して支持枠体を上方から支持する支持軸１０３とを有してなる。
【００２０】
より詳細には、走査機構１００においては、スクライビングホイール１０の貫通孔１ａに挿嵌固定されたピン１０１が支持枠体１０２によって回転自在に軸支されることで、スクライビングホイール１０が中心軸１ｂに垂直な面内（ＹＺ面内）において回転自在とされてなる。それゆえ、スクライビングホイール１０から板状ガラスＧに対し所定のスクライブ荷重Ｆを印加しつつ、スクライビングホイール１０を板状ガラスＧに当接させた状態で、走査機構１００を板状ガラスＧに対して相対的に移動させると、板状ガラスＧの当接面に、スクライビングホイール１０の相対移動方向（図１であればＹ軸方向）に沿ってスクライブラインが形成される。
【００２１】
なお、スクライブ荷重Ｆの調整は、走査機構１００の、少なくとも支持軸１０３から下方の部分の高さ位置を調整することによって実現可能である。例えば、図示しないシリンダ等で当該部分を下方に押し下げるなどの態様によって実現される。
【００２２】
また、板状ガラスＧに対する走査機構１００の相対移動が、走査機構１００を実際に移動させることによってなされる場合には、走査機構１００に図示しない水平駆動機構が設けられ、板状ガラスＧを支持してなるテーブルＴを移動させることによってなされる場合には、テーブルＴに図示しない水平駆動機構が設けられる。あるいは、走査機構１００とテーブルＴの双方に水平駆動機構が設けられ、いずれか一方もしくは両方が使用されて、板状ガラスＧに対する走査機構１００の相対移動が実現される態様であってもよい。いずれの水平駆動機構についても、公知の構成を適用可能である。
【００２３】
さらに、走査機構１００においては、支持枠体１０２およびこれを支持してなる支持軸１０３が、Ｚ軸方向に延在する軸１０３ａを回転軸として旋回可能に設けられていてもよく、さらには、水平面内における支持軸１０３の位置と、ピン１０１の挿嵌位置とが、Ｙ軸方向においてずれていてもよい。これらの構成を備える場合、走査機構１００においては、仮にスクライブの開始時に支持枠体１０２の水平面内における姿勢がＹＺ平面と平行ではない場合であっても、スクライブの開始後直ちに、支持枠体１０２の姿勢がＹＺ平面と平行となる、いわゆるキャスター効果が得られる。
【００２４】
＜スクライビングホイールの詳細＞
図２は、スクライビングホイール１０の（中心軸１ｂを含む）断面図である。図３は、図２の部分Ａについての拡大図である。
【００２５】
本実施の形態においてスクライブに使用するスクライビングホイール１０は、概略、円盤形状（算盤珠形状）をなす部材である。換言すれば、スクライビングホイール１０は、２つの円錐台をそれぞれの下底面（大きい方の底面）側にて接続したような形状を有してなるともいえる。スクライビングホイール１０は、円形の本体部１と、該本体部１の外周部分に該本体部１と同心円状に備わる刃先部２とを有してなる。スクライビングホイール１０は、例えば、超硬合金の板材や、焼結ダイヤモンド、多結晶体ダイヤモンド、あるいは単結晶ダイヤモンドなどのダイヤモンドの板材を、図示の形状に切り出すことによって作製される。
【００２６】
スクライビングホイール１０の外径Ｄｍは、３ｍｍ以上〜６ｍｍ以下であるのが好適である。また、スクライビングホイール１０の厚みＴｈは、０.６５ｍｍ以上１.５０ｍｍ以下であるのが好適である。外径Ｄｍが３ｍｍより小さい場合、あるいは、厚みＴｈが０.６５ｍｍより小さい場合には、板状ガラスＧに深い垂直クラックを形成することができる荷重でスクライブすることが困難になる。これは、貫通孔１ａの内径及びピン１０１の外径を充分に大きくすることができないためである。一方、外径Ｄｍが６ｍｍより大きい場合、および、厚みＴｈが１.５０ｍｍより大きい場合は、板状ガラスＧに垂直クラックを好適に浸透させるのが難しくなる。これは、スクライブの際にスクライビングホイール１０と板状ガラスＧとの接触面積が大きくなりすぎることが原因と考えられる。また、過度に外径Ｄｍや厚みＴｈを大きくすることは、スクライビングホイール１０の原料コストおよび加工コストを押し上げることになるという点からも好ましくない。
【００２７】
また、上述のように、スクライビングホイール１０は貫通孔１ａを有してなる。貫通孔１ａは、スクライビングホイール１０の中心軸１ｂに沿って、つまりは、本体部１の中心位置において厚み方向に沿って、設けられてなる。
【００２８】
刃先部２は、図２に示すように、概略、それぞれが本体部１の相異なる主面と隣接する２つの面（円錐台の側面に相当する面）２１、２２が、角度θをなすことによって、（中心軸１ｂを含むスクライビングホイール１０の断面において）断面視Ｖ字状をなしている。それゆえ、刃先部２においては、外縁部に向かうほど（つまりはスクライビングホイール１０の外周に向かうほど）厚みが小さくなっている。刃先部２の２つの面２１、２２がなす角度θを刃先角と称する。本実施の形態においては、係る刃先角θが１５０°以上１６０°以下のスクライビングホイール１０を、好ましくは１５０°以上１５５°以下のスクライビングホイール１０を、使用するものとする。係る刃先角θの値は、例えばＦＰＤ用の薄板ガラスの切断などに使用するスクライビングホイールの刃先角が１００°〜１３５°程度であることを鑑みると、大きな値であるといえる。
【００２９】
なお、図２においては一見すると、刃先部２は２つの面２１、２２が隣接することによって形成されているものと見受けられるが、実際には、図３に示すように、刃先部２は、その最先端部分に曲面（刃先曲面）２ａを有してなる。刃先曲面２ａは、刃先部２をなす２つの面２１、２２の間において、つまりは、スクライビングホイール１０の最外周部分において環状に設けられてなる。刃先曲面２ａは、これをスクライビングホイール１０の中心軸１ｂを含む断面において断面視した場合に、９μｍ以上４０μｍ以下という曲率半径Ｒを有するように、設けられてなる。また、スクライビングホイール１０の厚み方向における刃先曲面２ａの幅は、５.０μｍ〜１５μｍ程度である。
【００３０】
なお、刃先曲面２ａはスクライビングホイール１０の周方向に沿って一様に（凹凸なしに）設けられることでよいが、意図的に凹部（溝部）を設けてなる態様であってもよい。
【００３１】
上述のような、刃先角θが１５０°以上１６０°以下、好ましくは１５０°以上１５５°以下であり、先端部分が９μｍ以上４０μｍ以下という曲率半径Ｒを有する刃先曲面２ａにて構成されてなる刃先部２を具備したスクライビングホイール１０を用い、板状ガラスＧの厚みおよび材質やスクライビングホイール１０自体の形状に応じたスクライブ荷重Ｆを印加しつつスクライブを行うようにすれば、厚みが２．８ｍｍ以上の板状ガラスＧであっても、垂直クラックの浸透量が大きく（高浸透であり）、かつ、スクライブ後に分断を行った場合に分断面のエッジ部分に欠けや割れなどのいわゆるチッピングの発生が好適に抑制されるスクライブを、実現することができる。なお、本実施の形態において、スクライブが高浸透であるとは、板状ガラスＧの厚みに対する垂直クラックの浸透量の比（以下、浸透率と称する）が５０％以上であることを意味するものとする。また、チッピングの発生が分断面のエッジ部分から３００μｍ以内の範囲に収まっている場合に、チッピングの発生が好適に抑制されているものとし、３００μｍを超えていたとしても、７００μｍ以内の範囲に収まっている場合には、分断後の板状ガラスＧについては後段の処理に供することが可能であるとする。
【００３２】
なお、係るスクライブを行う際の板状ガラスＧに対するスクライビングホイール１０の相対移動速度（スクライブ速度）は、１００ｍｍ／ｓ〜１０００ｍｍ／ｓｅｃであればよい。また、スクライブの実行に際し、板状ガラスＧのスクライブ対象位置には、例えば灯油などのオイルが滴下・塗布される。
【００３３】
例えば、分断対象たる板状ガラスＧがソーダガラスである場合には、厚みやスクライビングホイールの条件に応じて、スクライビングホイール１０のスクライブ荷重を４７Ｎ〜１６０Ｎ程度の範囲内で調整することで、高浸透でかつチッピングが好適に抑制されるスクライブが行うことが可能となる。
【００３４】
一方、分断対象たる板状ガラスＧがホウケイ酸ガラスである場合には、厚みやスクライビングホイールの条件に応じて、スクライビングホイール１０のスクライブ荷重を１２５Ｎ〜２４０Ｎ程度の範囲内で調整することで、高浸透でかつ後段の処理に際し問題がない程度にはチッピングの発生が抑制されたスクライブが行うことができる。
【００３５】
図４は、板状ガラスＧとして厚みが３．７ｍｍのソーダガラスを用意し、刃先部２の刃先角θが１５５°で、刃先曲面２ａの曲率半径Ｒが１３μｍであるスクライビングホイール１０を用いて、３００ｍｍ／ｓなる走査速度でスクライブを行った後、形成されたスクライブラインに沿って分断を行うことで得られた分断面の、光学顕微鏡写真である。当該分断面における浸透量は３．２３ｍｍであり、スクライビングホイール１０がソーダガラスに接触することによって形成されるリブマークの深さ０．６７ｍｍに比して十分に大きかった。また、浸透率は約８７．３％であった。これは、厚みの大きい板状ガラスＧに対し高浸透のスクライブが行えていることを指し示している。
【００３６】
また、図５は、板状ガラスＧが同じくソーダガラスである場合において、スクライブライン形成後の板状ガラスＧの表面の様子を例示する図である。まず、図５（ａ）は、チッピングの発生が好適に抑制されているスクライブライン（リブマーク）ＳＬ１についての光学顕微鏡写真である。一方、図５（ｂ）は、チッピングが顕著に発生しているスクライブライン（リブマーク）ＳＬ２についての光学顕微鏡写真である。両者を比較すると、前者においてはライン形状（幅）がほぼ均一であるのに対し、後者についてはリブマークにうねりやシャークティースが発生してライン形状に不均一が生じていることがわかる。
【００３７】
＜第２の実施の形態＞
図６は、第１の実施の形態とは異なる態様にて行う、第２の実施の形態に係るスクライブについて例示する図である。具体的には、第１の実施の形態においては板状ガラスＧがテーブルＴによって直接に支持されている場合を示していたが、図６に示す本実施の形態のスクライブでは、テーブルＴの上にいったん敷物Ｍを敷き、該敷物Ｍの上に板状ガラスＧが水平に載置されてなる。敷物Ｍは例えば、フェルトを素材とするものであり、多少の弾性を有してなる。
【００３８】
係る場合の板状ガラスＧに対するスクライビングも、上述した態様と同様に行うことができるが、敷物Ｍが弾性を有するために、高浸透のスクライブを実現可能なスクライビングホイール１０の条件は、テーブルＴの上に直接に板状ガラスＧを載置する場合とは異なる。具体的には、刃先角θが１５０〜１５５°であり、先端部分が１３μｍ以上４０μｍ以下という曲率半径を有する刃先曲面２ａにて構成されてなる刃先部２を具備したスクライビングホイール１０を用いるのが好適である。係る場合において、板状ガラスＧの厚みおよび材質やスクライビングホイール１０自体の形状に応じたスクライブ荷重Ｆを印加しつつスクライブを行うようにすれば、厚みが２．８ｍｍ以上の板状ガラスＧであっても、高浸透でかつ、かつ、分断面におけるチッピングの発生が好適に抑制されたスクライブを行うことが可能となる。
【実施例】
【００３９】
実施例１ないし実施例１８として、第１の実施の形態でのスクライブを、スクライブ条件を種々に違えつつ行い、垂直クラックの浸透の状態とチッピングの発生の状態とを評価した。
【００４０】
具体的には、板状ガラスＧの材質および厚み、スクライビングホイール１０の外径、曲率半径Ｒ、および刃先角θ、さらにはスクライブ速度の組み合わせを違えた全１９水準のスクライブ条件を用意し、それぞれの条件でのスクライブを、スクライブ荷重Ｆを違えつつ複数回ずつ行った。その後、形成されたそれぞれのスクライブラインに沿って板状ガラスＧを分断し、分断面の光学顕微鏡像から浸透率を算出した。なお、スクライビングホイール１０は超硬合金にて作製したが、焼結ダイヤモンドで作製した場合にも同様の傾向が得られた。
【００４１】
表１に、各実施例についての具体的なスクライブ条件と、垂直クラックの浸透の状態とチッピングの発生の状態とについての評価結果とを示す。なお、表１の評価項目のうち「高浸透」欄については、算出した浸透率が５０％以上の場合に「○」を付し、５０％未満の場合に「×」を付している。一方、「チッピング」欄については、チッピングが生じていないか、あるいは生じていたとしてもその範囲が分断面のエッジから３００μｍ以内の範囲に収まっていた場合に「○」を付し、チッピングが生じている範囲がエッジから３００μｍよりも大きく７００μｍ以内の場合には「△」を付し、チッピングが生じている範囲がエッジから７００μｍよりも大きい場合には「×」を付している。ただし、高浸透のスクライブが実現されなかった場合（「高浸透」欄に「×」付されている場合）には、チッピングの評価は行わなかった。
【００４２】
【表１】
0006488644.tif 000002
【００４３】
同様に、実施例１９ないし実施例２３として、第２の実施の形態でのスクライブを、スクライブ条件を種々に違えつつ行い、浸透率とチッピングの状態とを評価した。ただし、板状ガラスＧは厚みが４ｍｍのソーダガラスのみとし、スクライビングホイール１０の外径およびスクライブ速度の条件はそれぞれ４ｍｍ、３００ｍｍ／ｓｅｃに固定した。表２に、各実施例についての具体的なスクライブ条件と、垂直クラックの浸透の状態とチッピングの発生の状態とについての評価結果とを示す。
【００４４】
【表２】
0006488644.tif 000003
【００４５】
表１および表２に示すように、実施例１〜実施例１５、および、実施例２０〜実施例２３においては、高浸透が実現され、かつ、チッピングが好適に抑制されてなるスクライブ荷重Ｆの範囲が存在した。係る結果は、板状ガラスＧの支持の仕方に応じて刃先角θおよび曲率半径Ｒを所定の範囲に設定したスクライビングホイールを用い、かつ、板状ガラスＧの材質や厚みに応じたスクライブ荷重Ｆを与えてスクライブを行うようにすることで、例えば２.８ｍｍ以上の厚みのある板状ガラスＧであっても、好適なスクライブを行えることを意味している。
【符号の説明】
【００４６】
１  （スクライビングホイールの）本体部
１ａ  貫通孔
１ｂ  （スクライビングホイールの）中心軸
２  （スクライビングホイールの）刃先部
２ａ  刃先曲面
１０  スクライビングホイール
２１、２２  （刃先部をなす）面
１００  走査機構
１０１  ピン
１０２  支持枠体
１０３  支持軸
Ｆ  スクライブ荷重
Ｇ  板状ガラス
Ｍ  敷物
Ｔ  テーブル
【図１】
0006488644.tif 000004
【図２】
0006488644.tif 000005
【図３】
0006488644.tif 000006
【図４】
0006488644.tif 000007
【図５】
0006488644.tif 000008
【図６】
0006488644.tif 000009