(57)【要約】【課題】先の尖ったカッタの移動軌跡に沿ってガラス板内部に垂直クラックを生成する技術に関し、カッタやカッタヘッドを安価に提供でき、割断しようとする硬質脆性板の性質に応じて縦方向の振動のみでなく、カッタの進行方向やこれと直交する左右方向の振動を加えることも可能で、かつカッタが摩耗したときの交換も容易なスクライブ方法及び装置を提供する。【解決手段】２次元方向又は３次元方向の振動を発生することを可能にした圧電振動子１のホーン２にチップ（小片）状の固定カッタ３を直接固定するチップ状の固定カッタ３は、圧電振動子１のホーン２の先端に直接貼付けて、又はホーン２の先端にねじなどで固定される台座４に貼付けて固定されている。圧電振動子１は、複数の圧電素子を備えることにより、縦方向のみでなくカッタの進行方向やこれに直交する左右方向の振動も発生することができるようにした１個の圧電振動子である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カッタをガラス表面に押圧しながら走行させてその走行線に沿ってガラス内部に垂直クラックを形成する硬質脆性板のスクライブ方法において、回転しない小片状のカッタ(3)を圧電振動子(1)のホーン(2)の先端に固定し、当該圧電振動子の圧電素子(11)に複数の交流電源(15)を接続して前記ホーン先端を第１の方向とこれに交叉する第２の方向とに振動させることを特徴とする、硬質脆性板のスクライブ方法。
【請求項２】
硬質脆性板を載置するテーブル(9)と、このテーブルの上方でテーブル面と平行に走行する移動台(5)と、この移動台(5)に付圧装置(7)で下方に付勢して装着された圧電振動子(1)と、この圧電振動子のホーン(2)の先端に固定された小片状のカッタ(3)と、前記圧電振動子のホーン先端を第１の方向とこれに交叉する第２の方向とにそれぞれ振動させる複数の交流電源(15)とを備えた、硬質脆性板のスクライブ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、液晶ディスプレイパネルのガラス基板その他の硬質脆性板を所定の切断線に沿って割断（割って切断）する技術に関するもので、先の尖ったカッタをワーク表面に押し付けながら移動させることにより、その移動軌跡に沿ってワーク内部に垂直クラックを生成する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガラス板などの硬質脆性板を切断する方法としてスクライブ・ブレークと呼ばれる割断方法が周知である。スクライブは、尖ったダイヤモンドチップなどのカッタでガラス板表面に刻線（スクライブ線）を形成する工程であり、ブレークは、曲げや衝撃を加えたときに刻線を設けた部分に生ずる局部応力（集中応力）で当該刻線に沿ってガラス板を割る工程である。スクライブにおいて、ガラス板内部に刻線に沿う深い垂直クラックを形成することができれば、ブレーク工程を省略したスクライブ工程のみでのガラス板の割断が可能である。しかし深い垂直クラックを形成しようとすると、面方向の水平クラックも大きくなり、横割れや欠けなどの割断不良が発生しやすくなる。
【０００３】
スクライブ線に沿って深い垂直クラックを形成するには、カッタに縦方向、すなわち切断しようとするガラス板の面に垂直な方向の振動を加えることが有効であることが判っている。液晶表示パネルなどのガラス基板のスクライブには、周縁に鋭い稜線を形成したそろばん玉のような形状の回転カッタが多く用いられている。回転カッタを用いてスクライブ時に縦方向振動を発生させる手段として、回転カッタの周縁をギザギザ（二等辺三角形の鋸歯）形状にしてミシン目状にクラックを入れるペネットと呼ばれる回転カッタを用い、回転カッタがガラス表面に押し付けられて回転することによって縦方向の振動を発生させる技術が提案されている。
【０００４】
また、圧電素子を用いた超音波振動子（圧電アクチュエータ）を介して回転カッタを軸支することにより、カッタに縦振動を与えるようにした装置も公知である。この種の装置は、図４に示すように、切断しようとするガラス板８の表面に沿って走行する移動台５にリニアガイド２１などで昇降台６を支持し、この昇降台６に縦方向（ガラス８の表面に垂直な方向）に振動する圧電振動子１を装着し、この圧電振動子のホーン（振幅を増幅させる部材）２の先端にホルダ２２を固定し、このホルダ２２に回転カッタ２３を自由回転可能に軸着した構造をしている。昇降台６と移動台５との間には、回転カッタ２３をガラス板８に当接離隔させるための、及び回転カッタ２３をガラス板８の表面に所定の力で押し付けるための付圧装置（一般的にはエアシリンダ）７が設けられている。
【０００５】
下記特許文献１には、先端が尖ったカッタを押し付けながら高周波振動を付与する振動スクライブにおいて、押付力と振動の方向を、ワーク面の法線に対して傾斜させることにより、垂直クラックを斜めに形成する技術が開示されている。
【０００６】
また、特許文献２には、ブレーク行程のないスクライブ行程のみの切断できるようにすることを目的として、回転カッタを脆性材料の表面に押し付けながら相対移動を行ってスクライブ線を形成するスクライブ方法において、垂直方向に振動する圧電振動子と水平方向に振動する圧電振動子との２個の振動子を設けて、回転カッタを脆性材料に対して垂直方向と進行方向に周期的に振動させるスクライブ方法が提案されている。
【０００７】
更に特許文献３には、回転カッタを硬質脆性板の表面に空気圧により押圧すると共に、硬質脆性板を定置するテーブルを圧電振動子を備えた加振装置を介して基台ないし移動台に固定することにより、テーブルに回転カッタの押圧方向と略同方向の振動を加えるスクライブ装置が提案されている。
【特許文献１】特開平１１−２６３６３２号公報
【特許文献２】特開２０００−１１９０３１号公報
【特許文献３】特開２００４−２２４５９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記のような回転カッタがガラス板表面を転動してスクライブ線を入れる構造のスクライブ装置は、カッタ周縁のギザギザや圧電振動子によって加えられる振動のために、回転カッタの中心孔や回転中心となる心棒２４の摩耗が大きく、これらの摩耗による心棒２４や回転カッタ２３の交換頻度が多くなり、機械のメンテナンスコストが高くなる問題がある。特に、周縁にギザギザを設けた回転カッタは、その製造に手数がかかるため、回転カッタ自体が高価になる。
【０００９】
また、周縁をギザギザにした回転カッタで振動を付与するものは、ガラス板に加えられる振動の方向が縦方向に限定される。また、圧電振動子を用いて回転カッタに振動を加えるものも、回転カッタに縦方向の振動のみを加えるものが一般的である。上記特許文献２には、回転カッタに縦方向の振動と進行方向の振動とを同時に加えるスクライブ方法が提案されているが、垂直方向に振動する圧電振動子と、回転カッタの進行方向に振動する圧電振動子との２個の圧電振動子を用いているので、回転カッタを支持するカッタヘッドの構造が複雑で高価になるという問題がある。
【００１０】
この発明は、カッタやカッタヘッドを安価に提供することができ、割断しようとする硬質脆性板の性質に応じて縦方向の振動のみでなく、カッタの進行方向やこれと直交する左右方向の振動を加えることも可能で、かつカッタが摩耗したときの交換も容易なスクライブ装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明のスクライブ装置は、２次元方向の振動（第１の方向とこれに交叉する第２の方向とに振動）又は３次元方向の振動（第１の方向とこれに交叉する第２の方向とこれらに交叉する第３の方向に振動）を発生することを可能にした圧電振動子１のホーン２にチップ（小片）状の固定カッタ３を直接固定することにより、上記課題を解決している。チップ状の固定カッタ（圧子ないしカッタチップ）３は、圧電振動子１のホーン２の先端に直接貼付けて、又はホーン２の先端にねじなどで固定される台座４に貼付けて固定されている。圧電振動子１は、複数の圧電素子を備えることにより、縦方向のみでなくカッタの進行方向やこれに直交する左右方向の振動も発生することができるようにした１個の圧電振動子である。
【００１２】
圧電振動子１は、図５(ａ)に示すように、縦振動型（図６(ａ)）の圧電素子１１ａを２個のホーン２ａ、２ｃの間に締め込んで、当該締め込み方向に電位差ｅを加えることにより、その締め込み方向と同方向の振動ｔを発生する縦振動型と呼ばれる構造が一般的である。しかし、電位差ｅの方向と直交する方向に伸び縮みする横振動型と呼ばれる圧電素子（図６(ｂ)）や、剪断方向に振動する滑り振動型と呼ばれる圧電素子（図６(ｃ)）もある。更に図５(ｂ)に示すように、２個のホーン２ａ、２ｃの間に２個の圧電素子１１ｂ、１１ｃを並べて配置し、当該２個の圧電素子に１８０度位相の異なる電位差を付与して縦方向に振動させることにより、ホーン２の先端を矢印ｔで示す撓み方向に振動させる撓み振動型と呼ばれる振動子や、図５(ｃ)に示すように、２枚合せにした横振動型の圧電素子１１ｄ、１１ｄに図に示すように電位差ｅを加えて、その先端を図の矢印ｔ方向に振動させるバイモルフ型と呼ばれる振動子も提供されている。更に超音波モータのステータとして、２個の圧電素子１１ｅ、１１ｅの間に挟まれたホーン２の先端が楕円を描くように振動する圧電振動子（図５(ｄ)）も提供されている。
【００１３】
この発明は、例えば図２に示すように、縦振動型１１ａと撓み振動型１１ｂ、１１ｃとを直列に結合した圧電振動子１を用いることにより、あるいは撓み振動型圧電振動子の２つの圧電素子１１ｂ、１１ｃやバイモルフ型圧電振動子の２つの圧電素子１１ｄ、１１ｄに大きさや周期を異なる電位差を付与することにより、そのホーン２の先端を２次元方向、更には３次元方向に振動させるようにしたもので、当該ホーン２の先端に回転しないカッタ３をねじその他の固定手段で直接固定することにより、当該カッタ３を２次元方向又は３次元方向に振動させるものである。
【００１４】
この出願の請求項１の発明に係る硬質脆性板のスクライブ方法は、カッタをガラス表面に押圧しながら走行させてその走行線に沿ってガラス内部に垂直クラックを形成する硬質脆性板のスクライブ方法において、回転しない小片状のカッタ３を圧電振動子１のホーン２の先端に固定し、当該圧電振動子の圧電素子１１（１１ａ〜１１ｅ）に複数の交流電源１５（１５ａ〜１５ｃ）を接続して前記ホーン先端を第１の方向とこれに交叉する第２の方向とに振動させることを特徴とするスクライブ方法である。
【００１５】
また、この出願の請求項２の発明に係る硬質脆性板のスクライブ装置は、硬質脆性板を載置するテーブル９と、このテーブルの上方でテーブル面と平行に走行する移動台５と、この移動台５に付圧装置７で下方に付勢して装着された圧電振動子１と、この圧電振動子のホーン２の先端に固定された小片状のカッタ３と、前記圧電振動子のホーン先端を第１の方向とこれに交叉する第２の方向とにそれぞれ振動させる複数の交流電源１５（１５ａ〜１５ｃ）とを備えていることを特徴とするスクライブ装置である。
【発明の効果】
【００１６】
この発明のスクライブ方法及び装置は、圧電振動子１にチップ状のカッタ３を直接取り付けたので、カッタ消耗時の交換が楽にでき、またスクライブヘッドを安価に提供できる。
【００１７】
また、圧電振動子１の取付け方向を変えることにより、硬質脆性板８の面に垂直方向の振動のみでなく、進行方向や更には進行方向と直交する左右方向にも振動を加えることが可能なので、割断しようとする硬質脆性板の性質や厚さに合せた最適な振動形態を選択することができる。
【００１８】
また、圧電振動子に与える複数の交流電圧の位相と周波数を変更することにより、円や楕円を始めとする各種の形態の振動をカッタに与えることができ、カッタ３を割断しようとする硬質脆性板に食い込ませ、あるいは押し込む動作により、スクライブ時に生ずる水平クラックを最小にして硬質板内部の垂直クラックを最大化することが可能である。また、周波数の変更することにより、カッタの送りスピードと連動させて硬質脆性板対するカッタの食い込みピッチの調整が可能である。また、振幅の変更により、切り込み深さの変更ができる。
【００１９】
更に振幅、位相、周波数をカッタの移動経路に沿って変化させることにより、硬質脆性板の端部のカッタの進入部及び退出部でのカッタの食い込み量の調整や、縦横にスクライブ線を刻設するクロススクライブの際に、先に刻設されているスクライブ線とのクロス位置でのカッタの食い込み量の調整なども可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照して、この発明の実施形態を説明する。この発明のスクライブ装置は、図１に示すように、圧電振動子１のホーン２の先端に固定されたチップ状のカッタ３を備えている。図の例では、カッタ３を台座４に接着剤で固着し、この台座４を圧電振動子のホーン２の先端にねじで固定している。圧電振動子１は、従来構造と同様な構造で移動台５に上下昇降自在に設けた昇降台６にねじなどで固定して装着されている。昇降台６と移動台５との間には、エアシリンダなどの付圧装置７が設けられ、この付圧装置の付圧力により、カッタ３が切断しようとするガラス板８の表面に押し付けられる。
【００２１】
図２及び図３は、圧電振動子１の構造例を示した模式図である。図２の構造は、縦振動型１１ａと撓み振動型１１ｂ、１１ｃを直列結合した構造で、３個のホーン２ａ、２ｂ、２ｃを備え、固定側ホーン２ａと中間ホーン２ｂの間に縦振動する１個の圧電素子１１ａが設けられ、中間ホーン２ｂと振動ホーン２ｃとの間に互いに逆位相の電位差が加えられる２つの圧電素子１１ｂ、１１ｃを並べて設けた構造である。縦振動型の圧電素子１１ａと撓み振動型の圧電素子１１ｂ、１１ｃには、振幅、位相及び周波数をそれぞれ独立に調整可能な交流電圧１５ａ、１５ｂが印加されるようになっている。この構造で縦振動電源１５ａと撓み振動電源１５ｂとに同一周期の交流電圧を発生させることにより、振動側ホーン２ｃの先端、従って当該先端に固定されたカッタ３を円ないし楕円振動させることができる。また、縦振動電源１５ａと撓み振動電源１５ｂとの周波数を異ならせることにより、例えば１回の縦振動の間に２回の撓み振動を行うというような、複雑な振動をカッタ３に与えることができる。
【００２２】
図３は、撓み振動型の圧電振動子の２つの圧電素子１１ｂ、１１ｃに異なる交流電源１５ｂ、１５ｃから電位差を供給するようにした構造である。交流電源１５ｂ、１５ｃの周期及び位相を等しくすれば、振動側ホーン２ｃは縦振動し、周期を等しくして位相を１８０度逆にすれば、振動側ホーン２ｃは撓み振動する。電源１５ｂと１５ｃの周期を等しくして電位差及び位相を異ならせることにより、振動側ホーン２ｃの先端、従って当該先端に固定されたカッタ３に、円ないし楕円振動を付与することができる。更に電源１５ｂ、１５ｃの周期を異ならせることにより、複雑な振動をカッタ３に付与することができる。
【００２３】
上記構造の圧電振動子１を、撓み振動型の圧電素子１１ｂ、１１ｃの並び方向がカッタ３の進行方向となるように装着すれば、カッタ３は、ガラス板８の面に垂直な方向とカッタ３の進行方向とを含む面内で２次元振動する。また、当該２個の圧電素子１１ｂ、１１ｃの並び方向をカッタ３の進行方向と直交する方向にすれば、カッタ３は、ガラス板８の面に垂直な方向とカッタ３の進行方向と直交する方向とを含む面内で２次元振動する。更に撓み側の圧電素子１１ｂ、１１ｃを図３、４の紙面直角方向にも並べて設けることにより、振動側ホーン２ｃの先端、従って当該先端に固定されたカッタ３をガラス板８の面に垂直な縦方向、カッタ３の進行方向及びこれら両方向と直交する左右方向の３次元方向で振動させることが可能である。
【００２４】
摩耗したカッタの交換は、圧電振動子１と台座４との固定部分で台座４とカッタ３のみを取り外して交換することもできるし、昇降台６と圧電振動子１の固定部分で圧電振動子１をカッタ３と共に交換することもできる。圧電振動子１を安価に製造することができるときは、後者の構造が交換作業の作業性に優れており、また、カッタ３を圧電振動子１のホーン先端に溶着や接着で固定することができるので、スクライブヘッドの構造をより簡易化できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】この発明のスクライブ装置の要部を示す模式的な側面図
【図２】圧電振動子の第１例を示す模式的な側面図
【図３】圧電振動子の第２例を示す模式的な側面図
【図４】従来のスクライブ装置の一例を示す要部の模式的な側面図
【図５】従来構造の圧電振動子の例を示す図
【図６】圧電素子の各種の振動態様を示す図
【符号の説明】
【００２６】
１  圧電振動子
２  圧電振動子のホーン
３  カッタ
５  移動台
６  昇降台
７  付圧装置
９  テーブル
11(11a〜11e)  圧電素子
15(15a〜15c)  交流電源
【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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