JP5439066B2 - 硬質脆性板の面取加工方法及び装置 - Google Patents

Description

この発明は、ディスプレイパネルのガラス基板その他の硬質脆性板の面取加工方法及び装置に関するものである。

ディスプレイパネルのガラス基板は、割断によって所定寸法に切断されるが、割断面（割断により形成される板厚方向の面）とパネルの表裏面とが交わる部分に鋭い稜線（エッジ）が形成される。この稜線は、鋭利な刃物となって当該パネルを取り扱う作業者に危害を与えるおそれがある。また、当該稜線には往々にして小さな欠け（チッピング）や水平クラックと呼ばれる小さなひび割れ（以下、「チッピング」と総称する。）が存在しており、このチッピングを起点にして大きな欠けや割れが発生したり、これによって生じたカレットと呼ばれるガラス片が基板表面に付着して、不良品となることが往々にして生ずる。そこで回転砥石をこの稜線に沿って走行させて、当該稜線を斜めに削り取る面取加工が行われる。

面取加工に用いる砥石の形状やその回転軸の方向等については、種々のものが提案されている。近年多く用いられている砥石ユニットとして、面取しようとする稜線と平行な砥石軸に複数の円板状の砥石を、その軸方向に間隔を開けて固定し、この複数の円板砥石を同時回転させながらガラス基板の稜線と平行に相対移動させるという方法がある。この面取加工方法では、図１に示すように、ガラス基板２の割断面２２の外側上下に砥石軸５ｕ、５ｄを配置し、各砥石軸に取付けた複数枚の円板砥石１（１ａ〜１ｄ）を互いに間隔を開けて、かつ上下の砥石軸５ｕ、５ｄに取付けた円板砥石１ａ〜１ｄ相互が相手側の円板砥石１の間に入り込むように配置して、上下の円板砥石１の外周面で割断面２２の上下の稜線７（７ｕ、７ｄ）を同時に面取加工する。

従来、この面取加工の際に円板砥石１で斜めに削られた面（面取面）９（９ｕ、９ｄ）とガラス基板の板面（表裏面）８ｕ、８ｄとの夾角（面取角）は４０〜４５度程度であり、円板砥石１の回転方向は、図６に矢印Ｂで示すように、円板砥石１の周面１１が面取面９を板面８側から割断面２２側へと摺擦する方向であった。

従来の面取加工において、円板砥石の周面１１が面取面９を板面８側から割断面２２側へと抜ける（摺擦する）方向に砥石を回転させているのは、砥石の抜け側にチッピングが多く発生するためである。すなわち、ディスプレイパネルのガラス基板の板面には、回路パターンが設けられており、この回路パターンが設けられている側にチッピングが発生するのを可及的に防止するためである。

また、加工に用いる複数の円板砥石は、その刃先（外周部）の関係を図７に誇張して示すように、各円板砥石１の相対移動方向前方の外周縁に、その相対移動によってガラス基板を切り込む円錐状の切込面１１ａを形成し、その相対移動方向後方をスパークアウトを行わせるための円筒面１１ｂとしており、複数の円板砥石の相対移動方向前方のもの（先にガラス基板に当接するもの）を後方のものより小径とし、かつ前後の円板砥石の径差を後方の円板砥石間ほど小さくするという構造が採用されている。

特開２００６−８２１４７号公報 特開２００６−２６８４５号公報

電子機器の小型化及び軽量化に伴ってディスプレイパネルのガラス基板の厚さが薄くなり（薄肉化）、生産性の向上の要請からガラス基板に対する回転砥石の相対移動速度（送り速度）の高速化が要求され、この薄肉化と高速化に伴って増加傾向となる不良品の発生を防止する必要が生じている。すなわち、砥石の送り速度を高速化すると、チッピングが発生しやすくなり、また、ガラス基板の薄肉化に伴って、面取加工の際に発生したチッピングが後工程で大きな割れや欠けになる可能性が増大する傾向となるので、これを防止して製品の歩留まりを向上する必要が生じている。

この発明は、このような問題を解決するためになされたもので、チッピングの発生を可及的に抑えながら、より高速でガラス基板の面取加工を行うことが可能な技術手段を得ることを課題としている。

この発明の面取加工方法は、ディスプレイパネルのガラス基板その他の硬質脆性板２の割断面２２と板面８とが交わる部分に形成された鋭い稜線７を、当該稜線と平行な砥石軸５回りに回転する複数枚の円板砥石１を稜線７と平行に送りながら、当該稜線を円板砥石１の周面１１で斜めに削り取る面取加工方法に関するものである。

この発明の面取加工方法では、稜線７を削り取ることによって形成される斜めの面取面９と板面８との夾角（面取角）θを３５度〜１５度の範囲の角度とし、円板砥石１の回転方向を従来とは逆の方向、すなわち回転砥石の周面１１が面取面９を割断面２２側から板面８側へ摺擦する方向の回転とすることにより、上記課題を解決している。

すなわち、この発明に係る硬質脆性板の面取加工方法は、硬質脆性板２の板面８（８ｕ、８ｄ）と割断面２２とが交わる稜線７を、この稜線と平行な砥石軸５（５ｕ、５ｄ）回りに回転しかつ当該稜線と平行に相対送り移動する複数の円板砥石１（１ａ〜１ｄ）の短円錐状ないし短円筒状の周面１１（１１ａ、１１ｂ）で研削して、当該稜線７を斜めに削り取る硬質脆性板の面取加工方法において、板面８と斜めに削り取られる面（面取面）９との夾角を３５〜１５度の角度に設定すると共に、円板砥石１の周面１１が当該稜線７ないし面取面９をその割断面２２側から板面８側へと摺擦する方向に、円板砥石１を回転させることを特徴とするものである。

１本の砥石軸５に３個以上の円板砥石１ａ〜１ｄを間隔を開けて配置する上記の面取加工方法における当該３個以上の円板砥石１ａ〜１ｄの径について、削り取られる稜線７ないし面取面９を最初に摺接する円板砥石１ａの径を２番目に摺擦する円板砥石１ｂの径より小径にすると共に、最後に摺擦する円板砥石１ｄの径と最後の１つ前に摺擦する円板砥石１ｃの径とを同径として面取加工を行うことにより、特に板厚の薄い硬質脆性板の面取加工において、より滑らかな面取面を得ることができる。

この発明の面取加工方法を実施するのに適した面取加工装置は、硬質脆性板の下面を載置した状態で支持するテーブル３と、このテーブルの幅方向両側に配置された砥石ユニット４と、当該砥石ユニットをテーブル３に対して当該テーブルの面内で前記幅方向Ｘと直交する方向Ｙに相対移動させる送り装置とを備え、前記砥石ユニット４は、面取りしようとする硬質脆性板の稜線７と平行な上下の砥石軸５回りに回転する複数の円板砥石１を備え、硬質脆性板２の板面８と割断面２２とが交わる前記稜線７を、前記円板砥石１の短円錐状ないし短円筒状の周面１１で研削する硬質脆性板の面取装置において、前記砥石軸５を正逆方向に回転駆動する砥石モータ６（６ｕ、６ｄ）と、前記上下の砥石軸５の間隔を設定する昇降マウント１４とを備え、前記上下の砥石１の一方がこの昇降マウント１４を介して砥石台１２に装着されており、前記砥石ユニット４は、それぞれの砥石軸５回りに回転する３個以上の前記円板砥石１を備え、当該３個以上の円板砥石１は、前記相対送り移動により削り取られる面を最初に摺接する初段の円板砥石１ａの径が第２段の円板砥石１ｂの径より小径とされると共に、最後に摺擦する最後段の円板砥石１ｄの径と最後の１つ前の段の円板砥石１ｃの径とが同径とされていることを特徴とする、硬質脆性板の面取加工装置である。

上記構造の面取加工装置を用いることにより、従来方法での面取加工と、この発明の方法による面取加工とを同一の装置で行うことが可能である。

面取加工の対象となる硬質脆性板２の板厚が薄くなるに伴い、その割断面側の削り代ｃを小さくせざるを得ず、そのため必然的に面取面９と板面８との夾角θが小さくなり、従来４０〜４５度であったものが３５度以下、例えば３０度ないし２０度の角度となる。

面取面９を回転砥石１が摺擦することに伴うチッピングの発生は、切屑を本体から切り離す方向に砥粒が摺擦する砥石周面１１の抜け側で発生しやすい。従って、砥石周面１１を硬質脆性板の割断面２２側から板面８側へと摺擦する方向に円板砥石１を回転するこの発明の方法では、チッピングの発生を嫌う板面８側にチッピングが多く発生するように考えられるが、この部分の夾角θが小さくなったことによるチッピングの抑制効果が大きく働いて、板面８側のチッピングの発生が抑えられる。

一方、割断面２２側は、砥石周面１１の入り側となるので、従来方法と比べて当該割断面におけるチッピングの発生も減少する。すなわち、この発明の方法によれば、板面８側と面取面９側のチッピングが共に抑制されて、後工程でチッピングに起因する欠損により、不良品の発生を低減できる。また、割断面２２側と板面８側のチッピングが共に抑制されることから、硬質脆性板に対する円板砥石１の送り速度を高速化することができ、加工速度の向上を図ることができる。

また、硬質脆性板２の薄肉化と面取面９と板面８との間の夾角θが小さくなることに伴って、研削加工時の加工反力による硬質脆性板２の撓みが増加する。この撓みは、面取面９が円板砥石１から逃げる方向の撓みとなるので、砥石車の径差によって所望の切込み深さを得ようとしても、硬質脆性板２の撓みが大きくなった分だけ切込み深さが小さくなる。このことは、前後に隣接する円板砥石の径差を０としても硬質脆性板の撓みによって削り残った分だけ後続の円板砥石に切込みが残ることを意味する。

すなわち、１本の砥石軸に３枚以上の円板砥石を装着して、この発明の方法で面取加工を行うとき、切込量の小さい最後の砥石、場合によっては最後の砥石と最後から２番目の砥石とをその前方の砥石と同径とすることにより、適切な量の切込みが与えられて、十分なスパークアウトが行われ、滑らかな面取面を得ることができる。

この発明の面取加工方法を示す斜視図 この発明の面取加工方法における硬質脆性板の縁と円板砥石の関係を示す説明図 １本の砥石軸に４枚の円板砥石を装着したときの各円板砥石の周縁形状の一例を模式的に示す図 同他の周縁形状の例を模式的に示す図 この発明の面取装置の要部の斜視図 従来の面取加工方法における硬質脆性板の縁と円板砥石の関係を示す説明図 １本の砥石軸に４枚の円板砥石を装着したときの各円板砥石の従来の周縁形状の一例を模式的に示す図 面取角を３０度としたときのチッピングの発生状況を示す図 面取角を２０度としたときのチッピングの発生状況を示す図

以下、図面を参照して、この発明を更に説明する。図１及び図２は、この発明の面取加工方法を示した図で、図１は斜視図、図２は面取加工部分を砥石１の送り方向から見た図である。図の例は、１本の砥石軸に４枚の円板砥石を設けた例を示しており、図３は４枚の円板砥石の外周部の形状を模式的に示す部分断面図、図４は同他の形状を模式的に示す部分断面図である。図５は、この発明の面取装置の要部の斜視図である。

図１、２において、加工対象となるガラス基板２は、互いに平行な対向側辺２１を備えている。ガラス基板２は、テーブル３に真空吸着などにより固定されており、対向する両側辺２１は、当該テーブルから張り出した状態となっている。

砥石ユニット４は、ガラス基板の側辺２１と平行な方向の上下の砥石軸５ｕ、５ｄと、それぞれの砥石軸に固定された各４枚の円板砥石１ａ〜１ｄとで構成されている。各砥石軸５ｕ、５ｄは、基端を砥石モータ６ｕ、６ｄの軸に固定して支持されている。砥石モータ６ｕ、６ｄは、正逆転可能である。この発明の方法で面取加工を行うときは、砥石モータ６ｕ、６ｄは、逆転、すなわち、砥石軸５ｕ、５ｄを、各円板砥石の周面１１がガラス基板２の稜線７部分を割断面２２側から板面８側へと摺擦する方向（図２の矢印Ａ方向）に回転する。このとき切削液（通常は純水）は、図２に示すように、砥石ユニット４の反ガラス基板側に設けた切削液ノズル１９から割断面２２に向けて噴射される。

上下の砥石モータの一方６ｄは、砥石台１２の定位置に装着され、他方６ｕは、砥石台１２に昇降モータ１３で昇降位置決め可能に設けた昇降マウント１４に装着されている。砥石台１２は、テーブル３の幅方向（図１の矢印Ｘ方向）両側に設けた図示しないコラムに幅方向及び上下方向（硬質脆性板２の厚さ方向）に移動位置決め自在に装着されている。

ガラス基板２の上下の稜線を同じ面取角θかつ面取量ｃで面取りするときは、上下の砥石軸５ｕ、５ｄの間隔がガラス基板の厚さに対応する間隔になるように昇降マウント１４の位置を調整し、上下の砥石軸５ｕ、５ｄの中間高さがガラス基板の厚さ中心となる高さに砥石台１２の高さを設定し、送り方向最後段の円板砥石１ｄの周面が所定の面取面９を削成する位置に、砥石台１２の幅方向位置を設定する。厚さが同じガラス基板に対しては、昇降マウント１４の位置設定により、面取角θが変化する。すなわち、上下の砥石軸５ｕ、５ｄを接近させると面取角θは大きくなり、離隔させると面取角θは小さくなる。

ガラス基板の縁の上下の稜線を異なる面取角θで面取加工するときは、砥石台１２をガラス基板の縁２１と平行な軸回りに揺動位置決め可能とするか、砥石軸５ｕ、５ｄの一方をガラス基板の幅方向に位置調整可能に砥石台１２に装着する。

ガラス基板２を固定しているテーブル３は、砥石ユニット４、４に対して稜線７と平行な図１の矢印Ｙ方向に送り移動され、この送り移動に伴う研削加工において、円板砥石１ａが初段の円板砥石となり、円板砥石１ｄが最後段の円板砥石となる。

各円板砥石１ａ〜１ｄの各ガラス基板の進入側となる外周前縁には、切込用の円錐面１１ａが設けられている。この円錐面は、頂角が９０度の円錐面で、その切込寸法（実際の切込量はこれより小さい）Ｌは、例えば図３の例では、初段が０．３ｍｍ、第２段〜最後段が０．２ｍｍとしている。また図４の例では、初段が０．２ｍｍ、第２段〜最後段が０．１ｍｍとしている。

両側の砥石ユニット４を上述のように設定して砥石軸５ｕ、５ｄを回転し、ガラス基板の縁２１が一方の端部２３から他方の端部２４へと砥石ユニット４を通過するようにテーブル３を送ることにより、ガラス基板２の両側の縁の上下の稜線７ｕ、７ｄが同時に面取加工される。

図８及び図９は、面取加工しようとする稜線と平行な軸回りに回転する１枚の円板砥石を用いて、切込深さを１００ミクロン及び２００ミクロンとした場合の、面取角が３０度と２０度の場合について、砥石の相対送り速度と面取加工を行ったときに発生した最大のチッピングの寸法との関係を試験した結果を示す図である。図において、Ａ〜Ｅは砥石の種類を示し、Ａ〜Ｅの文字に続く１００及び２００は、切込み深さを示す。図に示すように、面取角が２０度のものは、面取角が３０度のものに比べて１個の異常点ｐを除き、発生したチッピングの寸法が小さくなっている。また、この試験結果により、送り速度の低い側と送り速度が４０ｍ／ｍｉｎを超える高速送り領域とでチッピングの寸法が小さくなっており、面取角が小さくなる板厚の薄い硬質脆性板の面取加工において、この発明の方法によりチッピングの発生の少ない高速での面取加工を行うことができることが判る。

１（１ａ〜１ｄ） 円板砥石
２ 硬質脆性板
３ テーブル
４ 砥石ユニット
５（５ｕ、５ｄ） 砥石軸
６（６ｕ、６ｄ） 砥石モータ
７ 稜線
８（８ｕ、８ｄ） 板面
９ 面取面
１１（１１ａ、１１ｂ） 円板砥石の周面
１２ 砥石台
１３ 昇降モータ
１４ 昇降マウント
２２ 割断面
θ 夾角
Ｘ 幅方向
Ｙ 送り方向

Claims (2)

1. 硬質脆性板の板面と割断面とが交わる稜線を、この稜線と平行な砥石軸回りに回転しかつ当該稜線と平行に相対送り移動する円板砥石の短円錐状ないし短円筒状の周面で研削して、斜めに削り取る硬質脆性板の面取加工方法において、
   前記砥石軸のそれぞれに３個以上の前記円板砥石を間隔を開けて配置すると共に、前記相対送り移動により削り取られる面を最初に摺接する初段の円板砥石の径を第２段の円板砥石の径より小径とし、かつ、最後に摺擦する最後段の円板砥石の径と最後の１つ前の段の円板砥石の径とを同径とし、
   前記板面と前記斜めに削り取られる面との夾角を３５〜１５度の角度に設定すると共に、円板砥石の前記周面が当該削り取られる面をその割断面側から板面側へと摺擦する方向に前記円板砥石を回転させることを特徴とする、硬質脆性板の面取加工方法。
2. 硬質脆性板の下面を載置した状態で支持するテーブルと、このテーブルの幅方向両側に配置された砥石ユニットと、当該砥石ユニットを前記テーブルに対して当該テーブルの面内で前記幅方向と直交する方向に相対移動させる送り装置とを備え、前記砥石ユニットは、面取りしようとする硬質脆性板の稜線と平行な上下の砥石軸回りに回転する複数の円板砥石を備え、硬質脆性板の板面と割断面とが交わる稜線を、前記円板砥石の短円錐状ないし短円筒状の周面で研削する硬質脆性板の面取装置において、
   前記砥石軸を正逆方向に回転駆動する砥石モータと、前記上下の砥石軸の間隔を設定する昇降マウントとを備え、前記上下の砥石の一方がこの昇降マウントを介して砥石台に装着されており、前記砥石ユニットは、それぞれの砥石軸回りに回転する３個以上の前記円板砥石を備え、当該３個以上の円板砥石は、前記相対送り移動により削り取られる面を最初に摺接する初段の円板砥石の径が第２段の円板砥石の径より小径とされると共に、最後に摺擦する最後段の円板砥石の径と最後の１つ前の段の円板砥石の径とが同径とされている、硬質脆性板の面取加工装置。

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