(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１，第２の２つの稜線を有して先端を尖らせた当接部材と、この当接部材に振動を付与する振動発生部材とを含むスクライブ本体を用い、
上記当接部材の先端をワーク面に当てた状態で、この当接部材に振動発生部材からの振動を付与するとともに、上記スクライブ本体をワーク面に沿って相対的に送ることにより、ワーク面にスクライブ線を形成する方法において、
上記第１，第２の２つの稜線がワーク面となす角度を異ならせるとともに、これら第１，第２の稜線を上記スクライブ本体の相対送り方向に沿って対峙させることを特徴とするスクライブ方法。
【請求項２】
上記第１稜線とワーク面のなす角度を、上記第２稜線とワーク面とのなす角度より大きくし、第２稜線を上記相対送り方向に位置させ第１稜線を相対送り方向の反対側に位置させることを特徴とする請求項１に記載のスクライブ方法。
【請求項３】
上記振動の各周期に当接部材の先端がワーク面を押すことによって得られる塑性変形部を互いに離し、上記第１，第２稜線に対応する塑性変形部の２つの角から上記送り方向に延びるクラックを結ぶことにより、上記スクライブ線を形成することを特徴とする請求項１または２に記載のスクライブ方法。
【請求項４】
上記当接部材の先端部の中心軸線に対して上記第１，第２稜線が等しい角度をなし、この中心軸線がワーク面の法線に対して上記送り方向に傾斜し、これにより、第１，第２の稜線とワーク面とのなす角度を異ならせたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のスクライブ方法。
【請求項５】
上記第１，第２稜線とワーク面とのなす角度の差が１°〜１０°であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のスクライブ方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、板ガラス，セラミックス板等の硬質脆性材料からなるワークの面にスクライブ線を形成する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
硬質脆性材料からなるワークに対し、振動を与えながらスクライブ線を形成する装置が特開平９−２５１３４号公報に開示されている。このスクライブ装置は、エアーシリンダの外筒を支持部に固定し、エアーシリンダの内筒を振動発生部材の一端に連結している。さらに、振動発生部材の他端には、カッタ保持部が連結され、カッタ保持部はスライド機構を介して上記支持部にスライド可能に取り付けられている。そして、エアーシリンダの力でカッタ保持部を付勢することにより、このカッタ保持部に保持されたカッタをワーク面に押し付けるとともに、振動発生部材に高周波電圧を付与して、その伸縮によりカッタを振動させ、この状態で、支持部をワーク面に沿って移動させることにより、ワーク面にスクライブ線を形成するようになっている。
【０００３】
上記装置によるスクライブ方法において、カッタは振動の各周期毎にワーク面を押し、これによりワーク面には塑性変形による微小な凹みが形成され、この凹みからワークの厚み方向にクラックが発生する。そして、上記微小凹みが連なるとともにクラックが連なって、スクライブ線が形成されることになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来では、カッタの先端形状に対する分析が足りず、単に先端を尖らせるだけで満足していた。そのため、上記微小凹みからスクライブ線と交差する方向にもクラックが延びてしまい、スクライブ線に沿う有効なクラックの形成に振動エネルギーを集中して使うことができなかった。そのため、上記スクライブ線に沿う有効なクラックが深く形成されず、スクライブ線に沿う破断をより一層容易に行いたいとの要求に答えることができなかった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の態様では、第１，第２の２つの稜線を有して先端を尖らせた当接部材と、この当接部材に振動を付与する振動発生部材とを含むスクライブ本体を用い、上記当接部材の先端をワーク面に当てた状態で、この当接部材に振動発生部材からの振動を付与するとともに、上記スクライブ本体をワーク面に沿って相対的に送ることにより、ワーク面にスクライブ線を形成する方法において、上記第１，第２の２つの稜線がワーク面となす角度を異ならせるとともに、これら第１，第２の稜線を上記スクライブ本体の相対送り方向に沿って対峙させることを特徴とする。
本発明の第２の態様は、第１の態様のスクライブ方法において、上記第１稜線とワーク面のなす角度を、上記第２稜線とワーク面とのなす角度より大きくし、第２稜線を上記相対送り方向に位置させ第１稜線を相対送り方向の反対側に位置させることを特徴とする。
【０００６】
本発明の第３の態様は、第１、第２の態様のスクライブ方法において、上記振動の各周期に当接部材の先端がワーク面を押すことによって得られる塑性変形部を互いに離し、上記第１，第２稜線に対応する塑性変形部の２つの角から上記送り方向に延びるクラックを結ぶことにより、上記スクライブ線を形成することを特徴とする。
本発明の第４の態様は、第１〜第３の態様のスクライブ方法において、上記当接部材の先端部の中心軸線に対して上記第１，第２稜線が等しい角度をなし、この中心軸線がワーク面の法線に対して上記送り方向に傾斜し、これにより、第１，第２の稜線とワーク面とのなす角度を異ならせたことを特徴とする。
本発明の第５の態様は、第１〜第４の態様のスクライブ方法において、上記第１，第２稜線とワーク面とのなす角度の差が１°〜１０°であることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明方法を実行するためのスクライブ装置について、図面に基づいて説明する。図１，図２に示すように、このスクライブ装置は、垂直をなす支持板（支持部）１と、この支持板１にスライド機構２を介して垂直方向にスライド可能に支持されたスクライブ本体１０とを備えている。
【０００８】
上記スライド機構２は、上記支持板１に固定されて垂直に延びるガイド２ａと、このガイド２ａに垂直方向にスライド可能に支持されたスライダ２ｂとを有している。このスライダ２ｂには、上下のブラケット３を介して計４枚の板ばね４が取り付けられており、これら板ばね４に上記スクライブ本体１０のボデイ１１が支持されている。
【０００９】
上記スクライブ本体１０は、縦長の箱形状をなす上記ボデイ１１と、縦長の箱形状をなしてこのボデイ１１に収容されるとともに微小量の垂直方向スライドを可能にして支持されたホルダ１２と、このホルダ１２の下端に設けられたカッタ１３（ヘッド，当接部材）と、ホルダ１２に収容されてこのホルダ１２に振動を付与するピエゾアクチュエータ等からなる縦長の振動発生部材１４と、を備えている。
【００１０】
上記振動発生部材１４は、ボデイ１１，ホルダ１２と同軸をなしており（これらの中心軸線を図においてＬで示す）、軸方向（垂直方向）の振動を発生する。振動発生部材１４の下端は、ホルダ１２の内部空間の底面１２ａ（当接部）に当たっている。
上記ホルダ１２の上端部は、ボデイ１１の上端部に設けたガイド部材１５により、上記中心軸線Ｌに沿う方向（振動方向）に微少量スライド可能に支持されている。
【００１１】
上記ホルダ１２の下端部は、ボデイ１１に掛け渡された板ばね１６と、ゴムや樹脂等の弾性材料からなる球形のボール１７（与圧供給部材）により支持されている。このボール１７は、ボデイ１１に固定された受板１８とホルダ１２との間に介在されている。
上記ボール１７は、その弾性復元力でホルダ１２を上方に付勢し、ホルダ１２の内部空間の底面１２ａと、上記ガイド部材１５にねじ込まれた調節ねじ１５ａとの間で振動発生部材１４に予圧（振動発生部材１４を軸方向に圧縮する方向の力）を付与している。
【００１２】
上記ホルダ１２は、上記板ばね１６を跨ぐようにして２股に別れて下方に延びている。これら一対の延長部の下端部には、ホルダ１２に対して角度調節可能なアタッチメント１９を介して上記カッタ１３が取り付けられている。このカッタ１３は、上記ボデイ１１や振動発生部材１４のほぼ中心軸線Ｌ上に位置しており、
下端に向かって先細となる円錐形状をなすベース部１３ａと、このベース部１３ａの下端に固着された四角錐形状をなすダイヤモンド圧子２０とを有している。このダイヤモンド圧子２０は、カッタ１３の先端部を構成している。
【００１３】
本装置は、さらに、ワーク５０を水平に支持するテーブル３０と、移動機構４０とを備えている。この移動機構４０は、支持板１を水平移動し、ひいてはスライド機構２と板ばね４を介してスクライブ本体１０を水平移動させるものである。
【００１４】
次に、本発明の重要な特徴部について、図３、図４を参照しながら説明する。上記ダイヤモンド圧子２０は、上述したように四角錐をなし、その頂点２０ａが下を向いており、この頂点２０ａから４つの稜線２１〜２４が延びている。ダイヤモンド圧子２０は正四角錐ではなく、対向する稜線２１，２２を含む平面と対向する稜線２３，２４を含む平面とが交差する軸線を中心軸線２５とした時、中心軸線２５と第１稜線２１間の角度Θ１が最も小さく、中心軸線２５と第２稜線２２とのなす角度Θ２が最も大きい。第３稜線２３，第４稜線２４と中心軸線２５とのなす角度は、互いに等しく上記Θ１、Θ２の中間の大きさである。
【００１５】
上記ダイヤモンド圧子２０の中心軸線２５は，上記ボデイ１１等の中心軸線Ｌ（振動軸線）と同軸ないしは平行になっており、ワーク５０の面５０ａに対して垂直になっている。そのため、ダイヤモンド圧子２０の第１稜線２１とワーク面５０ａとのなす角度Θαが最も大きく、第２稜線２２とワーク面５０ａとのなす角度Θβが最も小さくなっている。
ダイヤモンド圧子２０は上述したように正四角錐でないので、水平面（ワーク面５０ａと平行な面）で切った断面の形状は正四角形ではなく、図４に示すような四角形となる。
【００１６】
上記構成をなす装置により実行されるスクライブ方法について説明する。上記テーブル３０にワーク５０を位置決めして水平にセットする。この状態で、スクライブ本体１０をワーク面５０ａに載せ、振動発生部材１４に高周波電圧を付与するとともに、移動機構４０により、スクライブ本体１０を所定軌跡例えば直線に沿って水平移動させる（図１において、矢印Ｘで示す）。すなわち、スクライブ本体１０をワーク面５０ａに沿って相対送りする。
【００１７】
上記カッタ１３にはワーク面５０ａに対する押圧力（静圧）が常に付与されている。この押圧力は、本実施形態ではスクライブ本体Ａの自重に起因するものである。振動発生部材１４は、上記高周波電圧を受けて軸方向に周期的に伸縮し、この周期的伸縮に伴うホルダ１２の振動がカッタ１３を介してワーク５０に伝達される。その結果、カッタ１３は、ワーク面５０ａに沿って送られながら、周期的にワーク面５０ａを押す（接しながら叩く）ことになり、これにより、ワーク面５０ａにはスクライブ線が形成される。
【００１８】
上記スクライブ線の形成について詳述する。上記カッタ１３の先端のダイヤモンド圧子２０は、振動の各周期毎にワーク５０面を押す。そのため、ワーク面５０ａには図５に示すように塑性変形された凹み５５（塑性変形部）が形成される。この凹み５５は、図４に示すダイヤモンド圧子２０の水平断面形状に対応して四角形をなしており、上記稜線２１〜２４に対応する角５５ａ〜５５ｄを有している。
【００１９】
上記ダイヤモンド圧子２０の１回の押圧により、ワーク面５０ａには、上記凹み５５から延びる表層マイクロクラックが形成される。上述したように、稜線２１〜２４のワーク面５０ａに対する角度が異なるため、ワーク５０に生じる衝撃応力に方向性があり、図５に示すように主に凹み５５の稜線２１，２２に対応する角５５ａ，５５ｂから表層マイクロクラック５６，５７が延びることが、実験から確認されている。しかも、このクラック５６，５７は角５６ａ，５６ｂの対峙方向に延び、稜線２１に対応するクラック５６が、稜線２２に対応するクラック５７より長いことも確認されている。
【００２０】
本発明では、上記のような稜線２１，２２のワーク面５０ａとの角度の相違により生じるクラック５６，５７の延び方向の特異性を利用して、良好なスクライブ線を形成するものである。すなわち、上記ダイヤモンド圧子２０をカッタ１３のベース部１３ａに固着する際、その向きを調整し、その稜線２１，２２が送り方向Ｘに沿うように対峙させる。すると、上記クラック５６，５７は図６に示すように、送り方向Ｘすなわちカッタ１３の移動軌跡に沿って延びることになる。
【００２１】
本実施形態では、さらに第２稜線２２を送り方向Ｘに向け、第１稜線２１を送り方向Ｘと反対側に位置させたことにより、第１稜線２１に対応して長く延びるクラック５６を直前に形成された凹み５５に向かって確実に伸ばすことができる。これは、凹み５５近傍部において内部応力が蓄積されており、上記クラック５６を導くからである。
【００２２】
また、本実施形態では、次のような工夫もしている。すなわち、図６に示すように、上記振動の１周期毎のカッタ１３の押圧によって形成される凹み５５を送り方向に離間させている。そして、この凹み５５から延びるクラック５６，５７を結んでスクライブ線６０を形成している。すなわち、前回形成した凹み５５から送り方向に延びるクラック５７と今回形成した凹み５５から送り方向と逆方向に延びるクラック５６とを結ぶのである。
なお、このようなスクライブ線６０を形成するための条件について説明する。送り速度Ｖ（ｍｍ／ｓｅｃ），振動周波数をＦ（回数／ｓｅｃ）とした時、１周期当たりの送り量Ｓ（μｍ）は、下記式で表すことができる。
Ｓ＝（Ｖ／Ｆ）×１０００
そして、凹み５５の送り方向の長さをＬ（μｍ），クラック５６，５７の合計長さをΔLとした時、上記スクライブ線６０を形成するための条件は、次式で表すことができる。
L＜Ｓ≦L＋ΔL
上記Ｌ，ΔＬは、上記静圧、振動荷重、圧子２０の形状によって決定されるものである。
【００２３】
なお、上記スクライブ線６０において、上記凹み５５と表層のクラック５６，５７から厚み方向にもクラックが発生しており、このようなスクライブ線６０が形成されたワーク５０は、テーブル３から取り外され、図示しない破断装置により、スクライブ線６０に沿って破断される。
【００２４】
上述したように，スクライブ線６０においては、クラック５６，５７がスクライブ線６０に沿って延びていること、長いクラック５６が確実にこのスクライブ線６０に沿うこと、凹み５５が連続せず、間隔を明けて形成されていること、により、このスクライブ線６０に沿って破断した時に、その破断面を非常に滑らかにすることができる。
【００２５】
上記稜線２１，２２とワーク面５０ａとのなす角度Θα，Θβの差は、１°〜１０°が好ましい。１°より小さい場合、１０°より大きい場合には、クラック５６，５７の延び方向が不安定になるからである。
【００２６】
なお、本発明は上記実施形態に制約されず、種々の態様が可能である。例えば、上記実施形態では、直線からなるスクライブ線を形成する方法について説明したが、曲線からなるスクライブ線を形成してもよい。この場合、送り方法は曲線の接線方向となる。
【００２７】
図７〜図９に示すように、正四角錐のダイヤモンド圧子２０’を用いてもよい。すなわち、このダイヤモンド圧子２０’では、図８に示すように中心軸線２５と直交する断面が正方形となり、中心軸線２５と稜線２１，２２のなす角度も等しくなる。このような形状のダイヤモンド圧子２０’を用いる場合には、稜線２１，２２を送り方向Ｘに対峙させるとともに、中心軸線２５をワーク面５０ａの法線と一致させず送り方向に傾ける。これにより、稜線２１〜２４の位置関係は、最初の実施形態のダイヤモンド圧子２０と同様となる。また、この傾斜状態にあるダイヤモンド圧子２０’をワーク面５０ａと平行な面で切った時の断面形状は、図９に示すようになる。その結果、このダイヤモンド圧子２０’でワーク面５０ａを押すことにより、図５に示すような凹み５５とクラック５６，５７を得ることができ、図６に示すようなスクライブ線６０を形成することができる。なお、この中心軸線２５と法線のなす角度は、上記第１実施形態における角度差Θα―Θβが１°〜１０°であることから容易に理解できるように、０．５°〜５°が好ましい。
【００２８】
ダイヤモンド圧子として、扁平な四角錐を用いてもよい。この場合、図１０に示すように、ダイヤモンド圧子２０”の中心軸線２５と直交する断面が扁平な菱形となり、その長軸を送り方向に沿わせるようにする。中心軸線２５と稜線２１，２２のなす角度が等しい場合には、稜線２１，２２を送り方向Ｘに対峙させるとともに、中心軸線２５をワーク面の法線と一致させず送り方向に傾ける。この傾斜状態にあるダイヤモンド圧子２０”をワーク面と平行な面で切った時の断面形状は、図１１に示すようになる。稜線２１，２２のワーク面に対する角度は、前述の実施形態と同様である。
【００２９】
またダイヤモンド圧子は四角錐でなく、例えば図１２に示すように第１，第２の稜線２１，２２が２つの湾曲面の交差により形成されるものであってもよい。中心軸線２５と稜線２１，２２のなす角度が等しい場合には、稜線２１，２２を送り方向Ｘに対峙させるとともに、中心軸線２５をワーク面の法線と一致させず送り方向に傾ける。この傾斜状態にあるダイヤモンド圧子をワーク面と平行な面で切った時の断面形状は、図１３に示すようになる。稜線２１，２２のワーク面に対する角度は、前述の実施形態と同様である。
【００３０】
上記ダイヤモンド圧子の中心軸線２５を傾ける方法は種々ある。第１の方法は、カッタ１３のベース部１３ａの軸線に対して中心軸線２５が傾くようにダイヤモンド圧子を固着することである。第２の方法は、アタッチメント１９をボデイ１１等の中心軸線Ｌに対して傾けることである。第３の方法は、ボデイ１１等の中心軸線Ｌ（振動軸線）をワーク面の法線に対して傾けることである。
【００３１】
上記カッタ（当接部材）の先端部を構成する素材として、ダイヤモンド圧子の他にワークより遥かに硬い材料を用いてもよい。
スクライブ本体を移動させずにワークを移動させることにより、スクライブ本体をワークに対して相対送りさせてもよい。
前述の全ての実施形態とは逆に、第１稜線とワーク面とのなす角度を第２稜線とワーク面とのなす角度より小さくしてもよい。この場合、前述の実施形態よりスクライブ線はきれいでなくなるが、従来方法より遥かに良好なスクライブ線が得られる。
また、微小凹みは送り方向に離れずに、角同士が連なるようにしてもよいし、微小凹みがオーバーラップしていてもよい。この場合、前述の実施形態よりスクライブ線はきれいでなくなるが、従来方法より遥かに良好なスクライブ線が得られる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の第１の態様によれば、ワーク面との角度が異なる第１，第２の稜線を送り方向に対峙させることにより、クラックの延び方向を送り方向と一致させることにより、スクライブ線に沿って深いクラックを形成することができ、このスクライブ線に沿う破断を良好に行うことができる。
本発明の第２の態様によれば、さらに角度の小さな第２稜線を送り方向に位置させ、角度の大きな第１稜線を送り方向の反対側に位置させたことにより、クラックをより一層確実に送り方向に沿わせることができ、より一層良好なスクライブ線を形成することができる。
本発明の第３の態様によれば、送り方向に沿って塑性変形部を間隔を置いて形成し、この塑性変形部から延びるクラックを結ぶようにしてスクライブ線を形成したので、より一層良好なスクライブ線を形成することができる。
本発明の第４の態様によれば、当接部先端部を製造し易くなる。
本発明の第５の態様によれば、クラックの延び方向を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態をなすスクライブ装置の全体を示す正面図である。
【図２】同スクライブ装置の全体を示す側面図である。
【図３】同スクライブ装置に用いられるカッタ先端のダイヤモンド圧子の拡大縦断面図である。
【図４】図３においてＩＶ−ＩＶ線に沿うダイヤモンド圧子の横断面図である。
【図５】上記カッタで振動の１周期で押した時にワーク面に形成される凹みとクラックを示す拡大平面図である。
【図６】上記装置で形成されるスクライブ線を拡大して示す平面図である。
【図７】本発明の第２の実施形態をなすダイヤモンド圧子の拡大縦断面図である。
【図８】上記第２実施形態をなすダイヤモンド圧子の図７中ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う（中心軸線と直交する平面で切ったときの）横断面図である。
【図９】上記第２実施形態をなすダイヤモンド圧子の図７中ＩＸ−ＩＸ線に沿う（水平面切ったときの）横断面図である。
【図１０】第３実施形態をなすダイヤモンド圧子の図８相当図である。
【図１１】上記第３実施形態をなすダイヤモンド圧子の図９相当図である。
【図１２】第４実施形態をなすダイヤモンド圧子の図８相当図である。
【図１３】上記第４実施形態をなすダイヤモンド圧子の図９相当図である。
【符号の説明】
１０  スクライブ本体
１３  カッタ（当接部材）
１４  振動発生部材
２０、２０’、２０”  ダイヤモンド圧子（当接部材の先端部）
２１  第１稜線
２２  第２稜線
２５  中心軸線
５０  ワーク
５５  凹み（塑性変形部）
５６，５７  クラック
６０  スクライブ線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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