JP2007190657A - 板状体の研磨方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、大型サイズの板状体を精度よく研磨することができる板状体の研磨方法及びその装置を提供する。
【解決手段】ガラス基板Ｇの幅を２２００ｍｍ、研磨具１４のサイズをφ１２９０ｍｍ、公転半径を７５ｍｍ、公転中心は、移動中心線Ｌから直交方向に左右に６００ｍｍ離れた位置とする。この仕様において、円形研磨具１４の研磨時におけるガラス基板Ｇの一端からのオーバーハング量Ａを、２０ｍｍ≦Ａ≦２５０ｍｍに設定する。研磨具１４の公転半径Ｒが５０ｍｍ≦Ｒ≦１００ｍｍに設定する。また、ガラス基板Ｇの移動中心線Ｌを基準として対を成して配置された一方の円形研磨具１４と他方の円形研磨具１４との研磨時における重なり量Ｐが少なくとも１００ｍｍ以上であり、且つ、研磨具１４の研磨時における移動中心線Ｌからのはみ出し量の最小値をＢ、最大値をＣとした時、２５ｍｍ≦Ｂ≦１００ｍｍ、１７５ｍｍ≦Ｃ≦２５０ｍｍである条件に設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は板状体の研磨方法及びその装置に係り、特に液晶ディスプレイ用等に使用されるＦＰＤ（Flat Panel Display）用のガラス基板を、連続研磨装置によって研磨する板状体の研磨方法及びその装置に関する。

特に液晶ディスプレイ用等に使用されるＦＰＤ（Flat Panel Display）用のガラス基板は、フロート法と称されるガラス製法により溶融ガラスを板状に成形し、これを特許文献１等に開示された連続式の研磨装置によって、表面の微小な凹凸やうねりを研磨除去することにより、液晶ディスプレイ用ガラス基板で要求される平坦度を満足した厚さ０．４〜１．１ｍｍの薄板状に製造される。

このような連続式の研磨装置においては、特許文献１に記載の如く、ガラス基板の幅よりも大きな直径を持ち自転及び公転する研磨具によって、ガラス基板幅全域を一度に研磨することが一般的に行われている。

図５は、従来の連続式研磨装置によってガラス基板Ｇが研磨される状態を示した説明図である。ガラス基板Ｇは、テーブル（不図示）に接着された吸着シート１にその研磨対象面と反対側の面が吸着保持され、図の矢印Ａで示すように不図示の搬送装置によって連続的に搬送され、その搬送路の上方に設置された研磨機の研磨具２、３によって研磨対象面が研磨される。同図に示すように、研磨具２、３は、ガラス基板Ｇの幅よりも大きな直径を持ち、自転／公転機構（不図示）によって所定の回転中心を中心に回転されるとともに、所定の公転中心を中心に公転されながらガラス基板Ｇの幅全域を一度に研磨する。なお、図５において、実線で示した円は、研磨具２、３の現在の姿勢を示しており、二点鎖線で示した多数の円は、ガラス基板Ｇが研磨具２、３と接触した部分のエッジ部が示されている。これらの円でも分かるように、研磨具２、３は所定の公転中心を中心に公転される。
特開２００１−２９３６５６号公報

しかしながら、特許文献１及び図５に示した連続研磨装置は、サイズの小さいガラス基板の研磨には良好であるが、例えば幅２２００ｍｍを超える大型サイズのガラス基板の研磨に対応させることは困難である。なぜなら、このような大型サイズのガラス基板を研磨しようとすると、研磨具のサイズ（約φ２４００ｍｍ）が大きくなり過ぎるため、研磨具の素材確保、研磨装置及び研磨具加工組立精度の維持、交換作業、取り扱い及び研磨精度の維持等に問題が発生するからである。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、大型サイズの板状体を精度よく研磨することができる板状体の研磨方法及びその装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の方法発明は、前記目的を達成するために、板状体を所定の方向に移動させながら、複数台の自転及び公転する円形研磨具によって板状体を連続研磨する板状体の研磨方法において、前記板状体の幅よりも直径が小さい前記円形研磨具を、前記板状体の移動中心線を基準として対を成して配置するとともに、前記円形研磨具が移動中心線を越えて前記板状体を研磨することを特徴とする。

請求項７に記載の装置発明は、前記目的を達成するために、板状体を所定の方向に移動させながら、複数台の自転及び公転する円形研磨具によって板状体を連続研磨する板状体の研磨装置において、前記円形研磨具の直径は前記板状体の幅よりも小さく設定されるとともに、板状体の移動中心線を基準として対を成して配置され、前記円形研磨具が中心線を越えて前記板状体を研磨することを特徴とする。

請求項１、７に記載の発明によれば、１台の大型研磨具を使用するのではなく、板状体の幅よりも直径が小さい小型の円形研磨具を複数台揃え、これらの円形研磨具を板状体の移動中心線を基準として対を成して配置し、円形研磨具が中心線を越えて板状体を研磨することにより、板状体の研磨面の全面を研磨する。また、本発明によれば、研磨具は小径化するので、研磨具の素材確保、研磨装置及び研磨具加工組立精度の維持、交換作業、取り扱い及び研磨精度の維持等の問題を解決することができる。

請求項２に記載の方法発明は、請求項１において、前記板状体の移動方向に沿って少なくとも2対配置された前記円形研磨具によって板状体を研磨することを特徴とする。

請求項８に記載の装置発明は、請求項７において、前記円形研磨具は、前記板状体の移動方向に沿って少なくとも2対配置されていることを特徴とする。

請求項２、８に記載の発明によれば、円形研磨具の配列は、板状体の移動中心線に対して対を成して等間隔に平行に配置する。また、板状体の移動方向に円形研磨具を、例えば千鳥状に並列しても良いし、同位置に並列しても良いが、千鳥状に並列することが、研磨具動作の設定条件の自由度が多い点で好ましい。

請求項３に記載の方法発明は、請求項１、２において、前記円形研磨具は、研磨時における前記板状体移動方向の前記板状体一端からのオーバーハング量Ａが、２０ｍｍ≦Ａ≦２５０ｍｍに設定されて板状体を研磨することを特徴とする。

請求項９に記載の装置発明は、請求項７、８において、前記円形研磨具は、前記板状体移動方向の前記板状体一端からのオーバーハング量Ａが、２０ｍｍ≦Ａ≦２５０ｍｍに設定されていることを特徴とする。

請求項３、９に記載の発明によれば、板状体のエッジは通常未面取りの場合が多いので、研磨具のオーバーハング量Ａが２０ｍｍ未満であるとエッジが傷付き易くなり、オーバーハング量Ａが２５０ｍｍを超えると研磨具が傾き易くなり、均一に研磨することが困難な場合がある。この点の改善の為、オーバーハング量Ａは、２０ｍｍ≦Ａ≦２５０ｍｍであることが好ましい。

請求項４に記載の方法発明は、請求項１〜３において、前記円形研磨具は、円形研磨具の公転半径Ｒが５０ｍｍ≦Ｒ≦１００ｍｍに設定されて板状体を研磨することを特徴としている。

請求項１０に記載の装置発明は、請求項７〜９において、前記円形研磨具の公転半径Ｒが、５０ｍｍ≦Ｒ≦１００ｍｍに設定されていることを特徴とする。

請求項４、１０に記載の発明によれば、公転半径Ｒが５０ｍｍ未満であると、研磨具の自公転の合成方向変化が大きくなり、板状体に付く研磨模様が目立ち易くなる場合がある。また、公転半径Ｒが１００ｍｍを超えると、支持装置が大きくなるので剛性が必要となってイニシャルコストがかかる。また、装置が振動し易くなる場合がある。これにより、公転半径Ｒは５０≦Ｒ≦１００ｍｍが好ましい。

請求項５に記載の方法発明は、請求項１〜４において、前記板状体の移動中心線を基準として対を成して配置された一方の円形研磨具と他方の円形研磨具との研磨時における重なり量が少なくとも１００ｍｍ以上であり、また、前記円形研磨具の研磨時における前記移動中心線からのはみ出し量の最小値をＢ、最大値をＣとした時、２５ｍｍ≦Ｂ≦１００ｍｍ、１７５ｍｍ≦Ｃ≦２５０ｍｍである条件において板状体を研磨することを特徴とする。

請求項１１に記載の装置発明は、請求項７〜１０において、前記板状体の移動中心線を基準として対を成して配置された一方の円形研磨具と他方の円形研磨具との研磨時における重なり量が少なくとも１００ｍｍ以上であり、また、前記円形研磨具の研磨時における前記移動中心線からのはみ出し量の最小値をＢ、最大値をＣとした時、２５ｍｍ≦Ｂ≦１００ｍｍ、１７５ｍｍ≦Ｃ≦２５０ｍｍである条件に設定されていることを特徴とする。

ところで、本発明の研磨方法及び研磨装置では、板状体の移動方向の中心線を含むその近傍の一部が、移動中心線を挟んで配置された複数の研磨具によって研磨されるため、場合によっては各々の研磨具の継ぎ目（エッジ）において研磨ムラが生じる虞がある。よって、継ぎ目での研磨ムラを抑えるためには、前記一部（重合研磨部と称する）の適正化を図ることが好ましく、これによって、大型板状体の精度の高い研磨が達成できる。

また、請求項５、１１に記載の発明においては、一方の円形研磨具と他方の円形研磨具との研磨時における重なり量、すなわち、重合研磨部の研磨量を少なくとも１００ｍｍ以上に設定し、且つ、円形研磨具の研磨時における前記移動中心線からのはみ出し量の最小値をＢ、最大値をＣとした時、２５ｍｍ≦Ｂ≦１００ｍｍ、１７５ｍｍ≦Ｃ≦２５０ｍｍとなるように設定する。重合研磨部の研磨量が１００ｍｍ未満であるとき、Ｂが２５未満または１００ｍｍを超えるとき、およびＣが１７５ｍｍ未満または２５０ｍｍを超えるとき研磨ムラが生じる恐れがある。

請求項６に記載の方法発明は、請求項１〜５において、前記円形研磨具の研磨圧を、前記円形研磨具中心から外周に分割設定して板状体を研磨することを特徴とする。

請求項１２に記載の装置発明は、請求項７〜１１において、前記円形研磨具の研磨圧が、前記円形研磨具中心から外周に分割設定されていることを特徴とする。

請求項６、１２に記載の発明において、研磨圧発生機となる空気ばねが研磨具に複数個内蔵され、この空気ばねは円周方向で内側、中間、外側に３分割されている。そして、それぞれの空気ばねに対して、異なる空気圧に設定することによって研磨圧を円周方向に分割制御する。これにより、主に研磨具の外側の研磨圧を調整することにより研磨具の位置を変更することなく均一に研磨することが可能であり、更に研磨圧の調整と研磨具の位置調整の両方を実施することで、研磨条件の設定をより細かく行うことができる。

本発明に係る板状体の研磨方法及びその装置によれば、板状体の幅よりも直径が小さい小型の円形研磨具を複数台揃え、これらの円形研磨具を板状体の移動中心線を基準として対を成して配置し、円形研磨具が中心線を越えて板状体を研磨することにより、板状体全面を研磨することができる。また、本発明によれば、研磨具は小径化するので、研磨具の素材確保、研磨装置及び研磨具の加工組立精度の維持、交換作業及び取り扱い等の問題を解消でき、更に板状体の研磨精度の向上が図れる。

以下添付図面に従って、本発明に係るガラス基板からなる板状体の研磨方法及びその装置の好ましい実施の形態について詳説する。

図１には、実施の形態に係る研磨装置１０の平面図が示されている。また、図１には、２２００ｍｍ（幅）×２６００ｍｍ（長さ）以上のサイズの液晶用ガラス基板Ｇの連続研磨装置１０における研磨具１２の形状、配置、及び動作に関する内容が示されている。

図１によれば、研磨対象のガラス基板Ｇは、テーブル（不図示）に接着された吸着シート１２にその研磨対象面と反対側の面が吸着保持され、図の矢印Xで示すように不図示の搬送装置によって連続的に搬送される。そして、搬送中に前記搬送路の上方に設置された研磨機の複数台の円形研磨具１４、１４…によって研磨対象面が、液晶ディスプレイ用ガラス基板で要求される平坦度に研磨される。

同図に示すように、円形研磨具１４、１４…は、ガラス基板Ｇの幅Ｗよりも小さい直径Ｄで構成され、自転／公転機構（不図示）によって所定の回転中心を中心に回転されるとともに、所定の公転中心を中心に公転されながらガラス基板Ｇを研磨する。なお、図１において、実線で示した円は、研磨具１４、１４…の現在の姿勢を示しており、二点鎖線で示した多数の円は、ガラス基板Ｇが研磨具１４、１４…と接触した部分のエッジ部が示されている。これらの円でも分かるように、研磨具１４、１４…は所定の公転中心を中心に公転される。

また、研磨具１４、１４…はガラス基板Ｇの移動中心線Ｌを基準として対を成して配置されるとともに、移動方向に位置をずらした千鳥状に配置され、円形研磨具１４、１４…が移動中心線Ｌを越えてガラス基板Ｇを研磨するように配置される。

このように構成された研磨装置１０によれば、１台の大型研磨具を使用するのではなく、ガラス基板Ｇの幅Ｗよりも直径Ｄが小さい小型の円形研磨具１４を複数台揃え、これらの円形研磨具１４、１４…をガラス基板Ｇの移動中心線Ｌを基準として左右に対を成して配置し、円形研磨具１４、１４…が中心線Ｌを越えてガラス基板Ｇを研磨することにより、ガラス基板Ｇ全面を研磨することができる。

また、この研磨装置１０によれば、研磨具１４は小型小径化するので、研磨具１４の素材確保、加工組立精度の維持、交換作業及び取り扱い等の問題は解消できる。更に、円形研磨具１４、１４…は、ガラス基板Ｇの移動方向に沿って少なくとも千鳥状に2対配置されているので、板状体を均等に精度よく研磨することができる。

ところで、実施の形態の研磨具１４は、研磨具１４の大型化による不具合（研磨具の素材確保、研磨装置及び研磨具加工組立精度の維持、交換作業、取り扱い及び研磨精度の維持等に問題）、及び制約条件（一般扉サイズ幅１８００ｍｍであること、コンテナ幅２２５０ｍｍであること、素材汎用サイズ１８００ｍｍであること）を考慮してφ１７５０ｍｍ以下に構成されている。

一例として、ガラス基板Ｇの幅は２２００ｍｍ、研磨具１４のサイズはφ１２９０ｍｍ、公転半径は７５ｍｍ、公転中心は、移動中心線Ｌから直交方向に左右に６００ｍｍ離れた位置とする。

上記仕様において、実施の形態の研磨装置１０では、円形研磨具１４の研磨時におけるガラス基板Ｇの一端からのオーバーハング量Ａが、図２の如く２０ｍｍ≦Ａ≦２５０ｍｍに設定されている。

研磨対象のガラス基板Ｇのエッジは通常未面取りの場合が多いので、研磨具１４のオーバーハング量Ａが２０ｍｍ未満であるとエッジが傷付き易くなり、オーバーハング量Ａが２５０ｍｍを超えると研磨具１４が傾き易くなり、均一な研磨が困難となる場合がある。よって、オーバーハング量Ａを、２０ｍｍ≦Ａ≦２５０ｍｍの範囲に設定することが好ましい。

更に、上記仕様において、図３の如く研磨具１４の公転半径Ｒが５０ｍｍ≦Ｒ≦１００ｍｍに設定されている。

公転半径Ｒが５０ｍｍ未満であると、研磨具１４の自公転の合成方向変化が大きくなり、ガラス基板Ｇに付く研磨模様が目立ち易くなる場合がある。また、公転半径Ｒが１００ｍｍを超えると、支持装置が大きくなり剛性が必要となる。また、装置が振動し易くなる場合がある。これにより、公転半径Ｒを５０≦Ｒ≦１００ｍｍとすることが好ましい。

更に、上記仕様において、図４の如くガラス基板Ｇの移動中心線Ｌを基準として対を成して配置された一方の円形研磨具１４と他方の円形研磨具１４との研磨時における重なり量Ｐが少なくとも１００ｍｍ以上であり、且つ、研磨具１４の研磨時における移動中心線Ｌからのはみ出し量の最小値をＢ、最大値をＣとした時、２５ｍｍ≦Ｂ≦１００ｍｍ、１７５ｍｍ≦Ｃ≦２５０ｍｍである条件に設定されている。

実施の形態の研磨装置１０では、ガラス基板Ｇの移動方向の中心線を含むその近傍の一部が、移動中心線Ｌを挟んで千鳥状に対を成して配置された４台の研磨具１４、１４…によって研磨されるため、各々の研磨具１４、１４…の継ぎ目（エッジ）において研磨ムラが生じる虞がある。よって、継ぎ目での研磨ムラを抑えるためには、前記一部（重合研磨部）の適正化を図ることが好ましく、これによって、大型ガラス基板Ｇの精度よい研磨が可能になる。

そこで、実施の形態の研磨装置１０は、図４の如く一方の研磨具１４と他方の円形研磨具１４との研磨時における重なり量、すなわち、重合研磨部の研磨量を少なくとも１００ｍｍ以上に設定し、且つ、研磨具１４の研磨時における移動中心線Ｌからのはみ出し量の最小値をＢ、最大値をＣとした時、２５ｍｍ≦Ｂ≦１００ｍｍ、１７５ｍｍ≦Ｃ≦２５０ｍｍとなるように設定している。

これは、重合研磨部の研磨量が１００ｍｍ未満であるとき、Ｂが２５未満または１００ｍｍを超えるとき、およびＣが１７５ｍｍ未満または２５０ｍｍを超えるとき研磨ムラの原因となる。

また、研磨具１４には、研磨圧発生機となる空気ばねが複数個内蔵され、この空気ばねは研磨具の中心から外周方向で内側、中間、外側に３分割されている。そして、それぞれの空気ばねに対して、異なる空気圧に設定することにより研磨圧を研磨具の中心から外周方向に分割制御している。これにより、主に研磨具の外側の研磨圧を調整することにより研磨具の位置を変更することなく均一に研磨することが可能であり、更に研磨圧の調整と研磨具１４の位置調整の両方を実施することで、研磨条件の設定をより細かく行うことができる。

なお、実施の形態の研磨装置１０では、ガラス基板幅方向に研磨具１４を２列配置した例について説明したが、理論的には、ガラス基板幅方向に研磨具１４を３列以上分散配置することも可能である。しかし、複数台の研磨具１４、１４…による研磨の継ぎ目箇所を最小限に留める方が研磨品質を確保し易く、また研磨具が取り付けられる研磨ヘッド（研磨定盤）の台数の点でも少なく抑えることができるので、実施の形態の如く２列が有利である。

また、研磨具１４、１４の配置距離を調整する方法としては、研磨具１４を駆動するスピンドルモータの取付座をスライド可能構造とし、これをジャッキボルトやボールねじ等の移動装置によって押し引きして位置決めする。継ぎ目の研磨代が多すぎる場合には研磨具１４、１４の間隔を広げ、研磨代が少なすぎる場合には研磨具１４、１４の間隔を狭めるという調整を行うことで、ガラス基板幅方向を均一に研磨することができる。

本発明の板状体の研磨装置は、建材用やミラー用等の一般的なガラス板にも適用でき、金属等板状体の材質を問わずに適用可能である。

実施の形態のガラス基板研磨装置の平面図 図１に示したガラス基板研磨装置における研磨具の配置関係を示した説明図 図１に示したガラス基板研磨装置における研磨具の公転半径を示した説明図 図１に示したガラス基板研磨装置における研磨具の配置関係を示した説明図 従来のガラス基板研磨装置を示した平面図

符号の説明

１０…研磨装置、１２…吸着シート、１４…研磨具、Ｇ…ガラス基板

Claims (12)

1. 板状体を所定の方向に移動させながら、複数台の自転及び公転する円形研磨具によって板状体を連続研磨する板状体の研磨方法において、
   前記板状体の幅よりも直径が小さい前記円形研磨具を、前記板状体の移動中心線を基準として対を成して配置するとともに、前記各円形研磨具が移動中心線を越えて前記板状体を研磨することを特徴とする板状体の研磨方法。
2. 前記板状体の移動方向に沿って少なくとも2対配置された前記円形研磨具によって板状体を研磨することを特徴とする請求項１に記載の板状体の研磨方法。
3. 前記円形研磨具は、研磨時における前記板状体移動方向の前記板状体一端からのオーバーハング量Ａが、２０ｍｍ≦Ａ≦２５０ｍｍに設定されて板状体を研磨することを特徴とする請求項１又は２に記載の板状体の研磨方法。
4. 前記円形研磨具は、円形研磨具の公転半径Ｒが５０ｍｍ≦Ｒ≦１００ｍｍに設定されて板状体を研磨することを特徴とする請求項１、２又は３のうちいずれか一つに記載の板状体の研磨方法。
5. 前記板状体の移動中心線を基準として対を成して配置された一方の円形研磨具と他方の円形研磨具との研磨時における重なり量が少なくとも１００ｍｍ以上であり、また、前記円形研磨具の研磨時における前記移動中心線からのはみ出し量の最小値をＢ、最大値をＣとした時、２５ｍｍ≦Ｂ≦１００ｍｍ、１７５ｍｍ≦Ｃ≦２５０ｍｍである条件において板状体を研磨することを特徴とする請求項１、２、３又は４のうちいずれか一つに記載の板状体の研磨方法。
6. 前記円形研磨具の研磨圧を、前記円形研磨具の中心から外周方向に分割設定して板状体を研磨することを特徴とする請求項１、２、３、４又は５のうちいずれか一つに記載の板状体の研磨方法。
7. 板状体を所定の方向に移動させながら、複数台の自転及び公転する円形研磨具によって板状体を連続研磨する板状体の研磨装置において、
   前記円形研磨具の直径は前記板状体の幅よりも小さく設定されるとともに、前記板状体の移動中心線を基準として対を成して配置され、前記円形研磨具が中心線を越えて前記板状体を研磨することを特徴とする板状体の研磨装置。
8. 前記円形研磨具は、前記板状体の移動方向に沿って少なくとも2対配置されていることを特徴とする請求項７に記載の板状体の研磨装置。
9. 前記円形研磨具は、前記板状体移動方向の前記板状体一端からのオーバーハング量Ａが、２０ｍｍ≦Ａ≦２５０ｍｍに設定されていることを特徴とする請求項７又は８に記載の板状体の研磨装置。
10. 前記円形研磨具の公転半径Ｒが、５０ｍｍ≦Ｒ≦１００ｍｍに設定されていることを特徴とする請求項７、８又は９のうちいずれか一つに記載の板状体の研磨装置。
11. 前記板状体の移動中心線を基準として対を成して配置された一方の円形研磨具と他方の円形研磨具との研磨時における重なり量が少なくとも１００ｍｍ以上であり、また、前記円形研磨具の研磨時における前記移動中心線からのはみ出し量の最小値をＢ、最大値をＣとした時、２５ｍｍ≦Ｂ≦１００ｍｍ、１７５ｍｍ≦Ｃ≦２５０ｍｍである条件に設定されていることを特徴とする請求項７、８、９又は１０のうちいずれか一つに記載の板状体の研磨装置。
12. 前記円形研磨具の研磨圧が、前記円形研磨具の中心から外周方向に分割設定されていることを特徴とする請求項７、８、９、１０又は１１のうちいずれか一つに記載の板状体の研磨装置。

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