説明

スクライビングホイール及びその製造方法

【課題】円板状ホイールの円周に沿ってV字形の刃先を形成したスクライビングホイールにおいて、スクライブし分断した脆性材料基板の端面強度を向上させること。
【解決手段】スクライビングホイールの円周に刃先をV字状に形成し、刃先を粗研磨によって研磨面13とし、次に先端部分を研磨面13の頂角α1より大きな所望の頂角α2となるよう仕上げ研磨により研磨面16を形成する。更に研磨面16を超仕上げ研磨し、研磨面17を形成する。こうすれば刃先の稜線の凹凸を少なくすることができ、スクライブしたときの脆性材料基板の端面強度を向上させることができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はガラス基板等の脆性材料基板をスクライブするためのスクライビングホイール及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来のスクライビングホイールは、超硬合金製または焼結ダイヤモンド製の円板に対して円周部を両側より互いに斜めに削り込み、円周面にV字形の刃先を形成している。スクライビングホイールは中心に貫通孔を有しており、スクライビング装置のスクライブヘッド等に回転自在に軸着して用いられる。
【0003】
従来スクライビングホイールの円周面にV字形の刃先を形成するためには、まず円板101の中心に貫通孔102を形成する。図1(a)はこの円板101の側面図を示している。次いで図1(b)に側面図、図1(c)に正面図を示すように、円周部分を両側よりV字状に研磨して刃先部103とする。場合によっては刃先部103を更に細かい粒度の研磨剤によって仕上げ研磨して、スクライビングホイール100を構成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特許第3759317号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ガラス基板等の脆性材料基板を分断する際には、スクライビングホイールを用いてスクライブした後スクライブラインに沿って分断するが、分断した脆性材料基板端面には傷が残るため圧力が加わったときに端面から破壊されることが多い。スクライビングホイールの円周面に形成されたV字形の刃先に凹凸があると分断したときの脆性材料基板端面に傷が残るため、脆性材料基板の機械的な強度が低下する。そのため、スクライビングホイールのV字形の刃先の稜線にはできるだけ凹凸が少ない方が好ましい。近年ではフラットパネルディスプレイなどに用いるガラス基板の薄板化が望まれており、更に携帯機器等の小型機器ではガラスの板厚が例えば0.4mm〜0.2mmへと薄くなっている。このような薄いガラスでは基板の強度が低下するため、脆性材料基板端面強度の低下が大きな問題となっている。
【0006】
スクライビングホイールの刃先稜線の凹凸を少なくするためには、より微細な研磨剤を用いて研磨する必要がある。しかるに従来のスクライビングホイールでは、V字形の刃先を形成するための粗研磨と仕上げ研磨を同一の面積に対して行っている。研磨剤の粒径は小さいほど研磨しにくくなるため、仕上げ研磨にあたって粒径の小さい研磨剤を用いるほど加工時間が長くなる、という問題点があった。
【0007】
本発明はこのような従来の問題点に着目してなされたもので、スクライビングホイールにおいてV字形の刃先を形成する際の研磨加工時間を短縮するスクライビングホイール及びその製造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】
この課題を解決するために、本発明は、円板状ホイールの円周部に沿って稜線を有する刃先を形成してなるスクライビングホイールの製造方法であって、前記刃先を粗研磨して第1の研磨面を形成し、前記第1の研磨面のなす角度を第1の頂角とし、前記第1の頂角は80°以上であり、前記第1の研磨面の先端部分のみを仕上げ研磨して第1の頂角より大きい第2の頂角を有する刃先部として第2の研磨面を形成し、前記第2の研磨面を粒度10000番以上の研磨剤により前記第2の頂角が90〜140°となるように超仕上げ研磨するものである。
【0009】
この課題を解決するために、本発明は、円板状ホイールの円周部に沿って稜線を有する刃先を形成してなるスクライビングホイールの製造方法であって、前記刃先を粗研磨して第1の研磨面を形成し、前記第1の研磨面のなす角度を第1の頂角とし、前記第1の頂角は80°以上であり、前記V字状の第1研磨面を仕上げ研磨して第2の研磨面を形成し、前記第2の研磨面の先端部分のみを第1の頂角より大きく、かつ90〜140°である第2の頂角を有する刃先部として、粒度10000番以上の研磨剤により超仕上げ研磨するものである。
【0010】
この課題を解決するために、本発明のスクライビングホイールは、円板状ホイールの円周部に沿って稜線を有するV字形の刃先に第1の研磨面を有し、前記第1の研磨面のなす角度を第1の頂角とし、前記第1の頂角は80°以上であり、前記第1の研磨面の先端の稜線に前記第1の頂角より大きい第2の頂角を有する第2の研磨面を有し、前記第2の研磨面は粒度10000番以上の研磨材により研磨されたものであり、前記第2の頂角は90〜140°であるものである。
【発明の効果】
【0011】
このような特徴を有する本発明によれば、スクライビングホイールの刃先を粗研磨し、V字形に構成すると共に、その先端部分のみを仕上げ研磨し、その後に超仕上げ研磨している。従って刃先として必要な稜線部分の凹凸を少なくすることができる。このためスクライビングホイールを用いて脆性材料基板を分断したときに端面強度を増すことができる、という優れた効果が得られる。このような特徴は特に薄い脆性材料基板をスクライブし、切断するときに特に有効となる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】図1は従来例によるスクライビングホイールとその製造過程を示す側面図及び正面図である。
【図2】図2は本発明の実施の形態によるスクライビングホイールの正面図及び側面図である。
【図3】図3は本実施の形態によるスクライビングホイールの製造過程を示す側面図である。
【図4】図4は超仕上げ研磨を行ったスクライビングホイールの先端部分を示す拡大図である。
【図5】図5はスクライビングホイールの機械的強度の試験状態を示す図である。
【図6】図6は本発明の他の実施の形態によるスクライビングホイールの製造過程を示す側面図である。
【0013】
図2(a)は本発明の実施の形態によるスクライビングホイールの正面図、図2(b)はその側面図である。又図3(a)〜(d)はこの実施の形態のスクライビングホイールの製造過程を示す側面図である。スクライビングホイールを製造する際には、まず図3(a)に示す円板11の中央に図3(b)に示すように軸穴となる貫通孔12を形成する。次にこの貫通孔12にモータ等の回転軸を連通して回転させつつ、図3(a)に示す円板11の全円周を両側より粗研磨して図3(b)に示すようにV字形に形成する。この粗研磨の工程では、例えば粒度300番の微粉の研磨剤を用いた研磨を行うものとする。こう
して形成した研磨面を研磨面13とする。このときの頂角α1は刃先として必要となる頂角よりも鋭くなるように研磨する。頂角α1は好ましくは15°〜140°であり、より好ましくは60°〜120°であり、さらに好ましくは80°〜100°である。15°以下であると稜線先端が加工時に破損しやすく、140°以上であると刃先としての実用性がなくなる傾向にある。
【0014】
次に粗研磨で研磨した研磨面13に仕上げ研磨を行う。仕上げ研磨では、例えば粒度2000番の微粉の研磨剤を用いる。仕上げ研磨では図3(c)に示すように外形はほとんど変化しない。こうして形成した研磨面を研磨面14とする。
【0015】
更に本実施の形態では図3(d)に示すように先端部分についてのみ超仕上げ研磨を行う。この超仕上げ研磨では粒度6000番以上の微粉の研磨剤を用いて研磨する。又この工程では先端部分のみ所望の頂角α2(α2>α1)となるように研磨を行う。図4はこの先端部分を示す拡大図である。こうして形成した超仕上げによる研磨面を15とする。ここで研磨剤の粒度は好ましくは粒度6000番以上であり、より好ましくは8000番以上であり、さらに好ましくは10000番以上である。粒度3000番以下であると、分断した脆性材料基板端面には傷が残りやすい傾向がある。ここで頂角α2は好ましくは90°〜140°、より好ましくは95°〜125°、更に好ましくは100°〜115°とする。頂角α2が大きいものは高いスクライブ荷重で使用するのに適しており、頂角α2が小さいものは低いスクライブ荷重で使用するのに適している。
【0016】
このように刃先を2段のV字状とすることでスクライビングホイールとして必要な刃先の先端部分のみを超仕上げ研磨とし、加工面積を減らすことで加工時間を短縮しつつ、刃先の稜線の凹凸を少なくすることができる傾向にある。
【0017】
このように刃先の稜線を鋭くしたスクライビングホイールを用いてスクライブを行い、脆性材料基板を分断すれば、脆性材料基板の切断面に生じる傷を小さくすることができ、脆性材料基板端面強度を強くすることができる。脆性材料基板端面強度は切断後の脆性材料基板の機械的強度を支配する主要な因子である。そこで本実施の形態によるスクライビングホイールの効果を確認するため、本実施の形態と従来のスクライビングホイールを用いて分断した脆性材料基板の機械的強度を比較した。図5は4点曲げ強度の強度試験を行う試験装置の一例を示している。この試験では40mm×50mmにスクライブし分断した0.3mm厚のガラス板を試験片20,21として用いた。試験片20は従来のスクライビングホイールを用いて分断したもの、試験片21は本実施の形態によるスクライビングホイールを用いて分断したものである。
【0018】
図5に示すようにベース31の上面に所定間隔、例えば20mmの間隔の支持台32,33を配置し、その上部に試料となる試験片20(21)をスクライブした面を下方として配置する。試験片20の上部には10mmの間隔の押圧部34,35を有する加圧部36を載置し、均一に押圧して破断するまでの圧力を測定した。そして従来のスクライビングホイールを用いた試験片20では、上部より印加した圧力が平均で84.8Nのときに端面より分断していた。これに対して本実施の形態によるスクライビングホイールを用いて分断した試験片21を用いた場合には、平均の破壊加圧が103.6Nとなり、端面強度が強くなっていることが確認できた。
【0019】
尚この実施の形態では円板のスクライビングホイールに対してV字形に粗研磨を行い、更に仕上げ研磨を行った後、先端部分のみを所望の角度になるように超仕上げ研磨を行っている。これに代えて仕上げ研磨を行う際に先端の角度を所望の頂角α2となるように研磨してもよい。図6はこの実施の形態の製造過程を示す図である。この場合には、図6(a)に示す円板11の全周を粗研磨して図6(b)に示すようにV字形に研磨する。この後、先端部分のみを頂角α2となるように研磨する。このときの研磨面を16とする。次いで図6(d)に示すように先端の研磨面16に更に超仕上げ研磨による研磨を行う。このときの研磨面を17とする。粗研磨、仕上げ研磨及び超仕上げ研磨で用いる研磨剤は前述した実施の形態のものと同様である。頂角α1,α2についても前述したものと同様である。この場合には仕上げ研磨の段階で頂角α2となるようにしているため、製造工程をより効率化することができる。
【0020】
又ここで示した研磨剤の粒度は一例であり、この粒度に限定されるものでないことはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【0021】
上述した本発明のスクライビングホイールは、脆性材料基板をスクライブするスクライブ装置に用いることができ、特に薄い脆性材料基板をスクライブするスクライブ装置に有効である。
【符号の説明】
【0022】
11 スクライビングホイール
12 貫通孔
13〜17 研磨面

【特許請求の範囲】
【請求項1】
円板状ホイールの円周部に沿って稜線を有する刃先を形成してなるスクライビングホイールの製造方法であって、
前記刃先を粗研磨して第1の研磨面を形成し、
前記第1の研磨面のなす角度を第1の頂角とし、前記第1の頂角は80°以上であり、
前記第1の研磨面の先端部分のみを仕上げ研磨して第1の頂角より大きい第2の頂角を有する刃先部として第2の研磨面を形成し、
前記第2の研磨面を粒度10000番以上の研磨剤により前記第2の頂角が90〜140°となるように超仕上げ研磨するスクライビングホイールの製造方法。
【請求項2】
円板状ホイールの円周部に沿って稜線を有する刃先を形成してなるスクライビングホイールの製造方法であって、
前記刃先を粗研磨して第1の研磨面を形成し、
前記第1の研磨面のなす角度を第1の頂角とし、前記第1の頂角は80°以上であり、
前記V字状の第1研磨面を仕上げ研磨して第2の研磨面を形成し、
前記第2の研磨面の先端部分のみを第1の頂角より大きく、かつ90〜140°である第2の頂角を有する刃先部として、粒度10000番以上の研磨剤により超仕上げ研磨するスクライビングホイールの製造方法。
【請求項3】
円板状ホイールの円周部に沿って稜線を有するV字形の刃先に第1の研磨面を有するスクライビングホイールであって、
前記第1の研磨面のなす角度を第1の頂角とし、前記第1の頂角は80°以上であり、
前記第1の研磨面の先端の稜線に前記第1の頂角より大きい第2の頂角を有する第2の研磨面を有し、前記第2の研磨面は粒度10000番以上の研磨材により研磨されたものであり、前記第2の頂角は90〜140°であるスクライビングホイール。


【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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【公開番号】特開2013−91319(P2013−91319A)
【公開日】平成25年5月16日(2013.5.16)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−279254(P2012−279254)
【出願日】平成24年12月21日(2012.12.21)
【分割の表示】特願2010−228754(P2010−228754)の分割
【原出願日】平成22年10月8日(2010.10.8)
【出願人】(390000608)三星ダイヤモンド工業株式会社 (383)
【Fターム(参考)】