JPH04224128A - ガラス切断用刃 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はガラス切断用刃に関し、
特に刃の寿命が長く、かつガラスの切断面を平滑にでき
るガラス切断用刃に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ガラス基板は用途に応じてさまざ
まな大きさ、厚さ、材料のものが各種産業分野で利用さ
れている。例えば、ディスプレイパネル、液晶表示板、
カラーフィルター等の構成要素としてガラス基板が用い
られており、所望の大きさ、形状に切断して使用されて
いる。

【０００３】従来、ガラス切断用の切断刃としては、ダ
イヤモンド粒子を金属中に埋め込んだ切断刃や、超硬合
金製の切断刃が硬度の点で優れているため一般に使用さ
れている。しかし、上記切断刃は寿命の点で十分ではな
く、この点を改良するため各種の技術が提案されている
。

【０００４】例えば、刃先をセラミックで形成する技術
としては、特開昭５５−１０４９６９号、実開昭５９−
１８９８４０号、特開昭６２−１５８１２９号等が知ら
れている。すなわち、特開昭５５−１０４９６９号には
、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）　を主成分とし、炭
化チタニウム（ＴｉＣ）　および／または窒化チタニウ
ム（ＴｉＮ）　を成分組成として含むガラス切断用セラ
ミックが開示されている。実開昭５９−１８９８４０号
には、窒化ケイ素または炭化ケイ素を主成分とするセラ
ミック焼結体からなるガラス切断刃が開示されている。 特開昭６２−１５８１２９号には、ホイールの少なくと
も刃先をジルコニア，アルミナ，炭化ケイ素質，窒化ケ
イ素質などのセラミック材で構成したガラス切断用ホイ
ールカッタが開示されている。

【０００５】また、実開昭５９−６１２４６号には、多
結晶ダイヤおよび／または窒化ホウ素の焼結体からなる
薄い円板状の刃の両面に、補強のため、超硬合金製の円
板を固着したガラス切断刃が開示されている。さらに、
実公昭６１−４２８２０号には、金属あるいはサーナッ
ト製のホイールの周縁部に、ダイヤモンドおよび／また
は高圧相窒化ホウ素を含有する環状焼結体を配したガラ
ス切断刃が開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たガラス切断刃は、いずれも石英等の高硬度ガラスの切
断に用いた場合、切れ味が悪く、寿命も短いという問題
がある。また、電子工業等の分野においては、切断面の
精度の向上が必要となってきており、切断面が平滑とな
るようにガラスを切断することが要求されているが、従
来のガラス切断刃で高硬度ガラスを切断すると、平滑で
きれいな切断面を得られないという問題がある。さらに
、上述したガラス切断刃のうちダイヤモンド焼結体を利
用したものは、ダイヤモンド粒子の剥落等のため寿命が
短く、さらに長時間にわたって高精度の刃を維持するこ
とが難しいという問題がある。また、図６に示すように
使用時間とともにガラス切断時にガラス７表面に形成さ
れる溝８が丸くなり、かつガラス切断刃１によるガラス
の押圧点から多数の不規則なひび（ランダムクラック）
９がはいるため切断面の精度が悪いという問題がある。 本発明は上述した問題点にかんがみてなされたもので、
寿命が長く、かつ平滑な切断面が得られる切断精度の高
いガラス切断用刃の提供を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明者は鋭意研究を重ねた結果、ガラス切断用刃の
刃先をダイヤモンド膜で被覆されたセラミックで形成し
、かつ刃先の断面形状をＶ字形状とすると、ガラス切断
時に、ガラス表面にＶ字形状のシャープな溝が入るとと
もに、ガラスの押圧方向（ガラス板に垂直な方向）にク
ラックが入るので、切れ味がよく、平滑な切断面が得ら
れ切断精度の向上を図れることを見い出し、本発明を完
成するに至った。

【０００９】すなわち、本発明のガラス切断用刃は、ガ
ラス切断用刃の刃先をダイヤモンド膜で被覆されたセラ
ミックで形成し、かつ、刃先の断面形状をＶ字形状とし
た構成とし、好ましくは、セラミックの表面に被覆され
たダイヤモンド膜を表面研磨処理した構成としてあり、
必要に応じ、ガラス切断用刃を回転式または固定式のも
のとしてある。

【００１０】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の
ガラス切断用刃は刃先の断面形状をＶ字形状としてある
。刃先以外の部分は任意の形状としてよい。ここで、ガ
ラス切断用刃の全体の形状、構造は、ガラス切断用刃が
回転式のものであるか、あるいは固定式のものであるか
によって異なる。

【００１１】回転式のガラス切断用刃の場合には、例え
ば図１（ａ）および（ｂ）に示すように、ホイール状を
したガラス切断用刃１の中心部に、ホイール（刃体）２
を回転自在に支承する軸（図示せず）を貫通させるため
の貫通孔３を設け、かつホイール２の外周に、断面形状
がＶ字形状をなす刃先４を形成した構造としてある。そ
して、断面形状がＶ字形状をなす刃先４の表面にはダイ
ヤモンド膜５が被覆してある。

【００１２】また、固定式のガラス切断用刃の場合には
、例えば、図２（ａ）および（ｂ）に示すように、半円
状のガラス切断用刃１をホルダー６に固着し、半円の外
周に断面形状がＶ字形状をなす刃先４を形成した構造と
してある。なお、固定式の場合は、ガラス切断用刃１を
半円状に形成する必要はなく、図３（ａ）および（ｂ）
に示すように非対称な凸形状としてもよく、あるいは円
を切断して得られる部分円等任意の形状に形成してもよ
い。　　この固定式のガラス切断用刃の場合にも、刃先
４の表面にはダイヤモンド膜５が被覆してある。

【００１３】回転式および固定式のいずれかの場合にお
いても刃先４の断面形状はＶ字形状としてある。これは
Ｖ字形状をしたダイヤモンド刃を形成するためである。 ダイヤモンド膜５を被覆した刃先の角度αは、好ましく
は６０〜１６０°とし、特に好ましくは１００〜１４０
°とする。刃先の角度αが小さすぎると刃が欠けやすく
なり、大きすぎると切れ味が悪くなるので好ましくない
。なお、刃先４の形状は完全なＶ字形状でなくてもよく
、刃の外側あるいは内側に丸味をもたせるようにしても
よい。また、図４に示すように二段落し角α、α’　を
有するように刃先を形成してもよい。

【００１４】ガラス切断用刃１の刃先部分の形成材料と
しては、ダイヤモンドの付着強度を高めるために、ダイ
ヤモンドと相性の良い低膨張のセラミックであって、か
つ、これらセラミックの中でもダイヤモンドを被覆する
基材として十分な強度、硬度および靱性を有するセラミ
ックが好ましい。このような性状を有するセラミックと
しては、例えば、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４など）　、炭
化ケイ素（ＳｉＣ）　、あるいはこれらの混合物を主成
分とするもの、サイアロン、ダイヤモンド焼結体、ｃ−
ＢＮ焼結体等が挙げられる。なお、ガラス切断用刃１の
うちダイヤモンドが被覆される刃先部４以外の部分は上
記セラミック以外の他の材料で形成してもよいが、ガラ
ス切断用刃１全体を上記セラミックのうちから選ばれる
一種の材料で形成するのが望ましい。

【００１５】本発明のガラス切断用刃は、上述したガラ
ス切断用刃のセラミックで形成されたＶ字形状をなす刃
先表面をダイヤモンド膜で被覆した構成としてある。ダ
イヤモンド膜の形成方法、ダイヤモンド膜の性状および
合成条件等に関しては後述する。ダイヤモンド膜の厚さ
は、適宜選択される。固定式の場合は、回転式の刃に比
べ、ダイヤモンド膜の耐摩耗性が要求されるため、膜厚
を厚くする必要があり、例えば、１０〜１００μｍ程度
の膜厚とする。

【００１６】なお、回転式のガラス切断用刃の場合には
、図５に示すように、ホイール２の側部２ａ，２ｂ、お
よび貫通孔３へのダイヤモンド膜の付着を避けるため、
図に示すような治具を用いてダイヤモンド膜の被覆（コ
ート）を行なう。治具を用いるのは、ホイール２の側部
２ａ，２ｂや貫通孔３にダイヤモンドがコートされると
、ホイールを軸承する軸や、ホイール側部と摺接する金
具が損傷を受けたり、精度よく取付けられないなど好ま
しくないからである。治具は、貫通孔と係合する軸１０
および押え部材１１ａ，１１ｂからなり、軸１０で貫通
孔３を遮蔽（マスキング）する。また、押え部材１１ａ
，１１ｂでホイールの側部を押えつけてホイール２の側
部２ａ，２ｂを遮蔽するとともに、ホイール２を支持す
る。この治具を用いることにより、容易に刃先表面４の
みをダイヤモンドでコートできる。

【００１７】ダイヤモンド膜の合成方法としては、気相
法により原料となるガスを励起してダイヤモンド膜を形
成することのできる方法であれば、特に制限はなく、例
えば直流または交流アーク放電によるプラズマを利用す
る方法、高周波誘電放電によるプラズマを利用する方法
、マイクロ波放電によるプラズマを利用する方法（有磁
場−ＣＶＤ　法，　ＥＣＲ法を含む）、光エネルギーを
利用する方法（光ＣＶＤ　法，レーザー誘起ＣＶＤ　法
を含む）あるいは、熱フィラメントによる加熱により熱
分解する熱分解法（ＥＡＣＶＤ　法を含む）、さらに燃
焼炎法、スパッタリング法、イオンプレーティング法な
どのいずれかをも採用することができる。特に原料ガス
を直流または交流アーク放電によりプラズマ分解する方
法、原料ガスにマイクロ波を照射し、プラズマを形成さ
せることにより活性化されたガスを、基材に接触させて
ダイヤモンド膜を生成させるマイクロ波プラズマＣＶＤ
法（有磁場法を含む）、熱フィラメント法が好ましい。 ダイヤモンド膜の性状は、結晶質ダイヤモンドが最も好
ましいが、非晶質炭素薄膜（ダイヤモンド状炭素薄膜）
であってもよい。 これは、ダイヤモンド状炭素膜はダイヤモンドに近い硬
度を持っているためである。原料ガス、反応圧力、基体
温度等のダイヤモンド膜の合成条件は、採用するダイヤ
モンド膜の形成方法や、所望するダイヤモンド膜の性状
等に応じ適宜選択される。

【００１８】本発明においては、上記で得られたガラス
切断用刃の刃先表面に被覆されたダイヤモンド膜を、表
面研磨処理して整形することが好ましい。表面研磨処理
はダイヤモンド砥粒等を用いて行なわれる。このように
ダイヤモンド膜の表面を研磨処理すると、さらに切れ味
がよくなり、平滑な切断面が得られるようになる。

【００１９】なお、上述した本発明のガラス切断用刃は
、適宜変形して実施することができる。例えば、ガラス
切断用セラミック刃１の両側面に円板状の補強板を取り
付けるようにしてもよい。また、刃の寿命を長くするた
め固定式のガラス切断用刃の取付部分に角度変更穴を設
け、ガラスに当接する刃の部分を変えて使用できるよう
にしてもよい。

【００２０】

【実施例】以下、実施例により本発明をさらに具体的に
説明する。

【００２１】実施例１ 直径（長径）３ｍｍφ、厚さ１ｍｍ、刃先角（α）１２
５°の窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）製セラミックホイール
の刃先部分に、マイクロ波プラズマＣＶＤ法によってダ
イヤモンド膜を２０μｍ　の厚さで被覆（コート）して
回転式のガラス切断用刃を作製した。マイクロ波プラズ
マＣＶＤ法によるダイヤモンド膜の合成は、原料ガスと
してＣＯ１５ｖｏｌ　％，Ｈ２８５ｖｏｌ　％の混合ガ
ス（流量２００ｓｃｃｍ　）を用い、合成時間１０時間
、ホイール（基体）の温度９６０°Ｃの条件で行なった
。上記のようにして得られた回転式ガラス切断用刃を用
いてガラスの切断テストを行なった。ガラスとしては石
英ガラスを使用した。その結果、１０Ｋｍの長さにわた
って溝入れしても、溝がやや浅くなるだけで、溝の形状
はきれいなＶ字形状をなしており、これを切断した場合
のガラスの切断面は平滑できれいであった。以上の条件
および結果を表１に示す。

【００２２】実施例２ 刃先部分にコートしたダイヤモンド膜の表面を、＃２０
００のダイヤモンド砥粒で研磨処理した以外は実施例１
と同様にして回転式ガラス切断用刃を作成し、ガラスの
切断テストを行なった。その結果、１０Ｋｍの長さにわ
たって溝入れしても、溝の深さは変わらず、かつ、溝の
形状はきれいなＶ字形状を保っていた。また、ガラスを
切断したときの切断面は平滑できれいであった。上記の
条件および結果を表１に示す。

【００２３】比較例１ ダイヤモンドをコートせず、セラミックホイールをその
ままガラス切断用刃として使用した以外は実施例１と同
様にしてガラスの切断テストを行なった。その結果、１
Ｋｍ程度の長さにわたって溝入れをしただけで溝が浅く
なり、溝の形状も崩れたものとなった。また、ガラスを
切断したときの切断面は汚く、切断不良も発生した。上
記の条件および結果を表１に示す。

【００２４】比較例２ 実施例１と同一寸法、形状の超硬合金製ホイールカッタ
ーをガラス切断用刃として使用した以外は実施例１と同
様にしてガラスの切断テストを行なった。その結果３Ｋ
ｍ程度の長さにわたって溝入れをしただけで溝が浅くな
り、溝の形状も崩れたものとなった。また、ガラスを切
断したときの切断面は汚く、切断不良も発生した。上記
の条件および結果を表１に示す。

【００２５】

【表１】

【００２６】実施例１〜２および比較例１〜２から明ら
かなように、ダイヤモンドをコートした本発明のガラス
切断用刃は従来品に比べ寿命が三倍以上長く、かつ切断
面の状態も良好であることが判る。

【００２７】実施例３ 半径３ｍｍφ、厚さ１ｍｍ、刃先角１２５°の半円状の
窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）製ガラス切断用（セラミック
）刃の刃先部分にマイクロ刃プラズマＣＶＤ法によって
ダイヤモンド膜を厚さ２０μｍ　の厚さでコートして、
固定式のガラス切断用刃を作製した。なお、マイクロ刃
プラズマＣＶＤ法によるダイヤモンド膜の合成条件は実
施例１と同様とした。上記のようにして得られた固定式
ガラス切断用刃を用いてガラスの切断テストを行なった
。ガラスとしては石英ガラスを使用した。その結果、１
０Ｋｍの長さにわたって溝入れしても溝がやや浅くなる
だけで、溝の形状はきれいなＶ字形状をなしており、こ
れを切断した場合の切断面は平滑できれいであった。以
上の条件および結果を表２に示す。

【００２８】実施例４ 刃先部分にコートしたダイヤモンド膜の表面を＃２００
０のダイヤモンド砥粒で研磨処理した以外は実施例３と
同様にして固定式ガラス切断用刃を作成し、ガラスの切
断テストを行なった。その結果、１０Ｋｍにわたって溝
入れしても溝の深さは変わらず、また、溝の形状はきれ
いなＶ字形状を保っていた。また、ガラスを切断したと
きの切断面は平滑できれいであった。上記の条件および
結果を表２に示す。

【００２９】比較例３ ダイヤモンドをコートせず、半円状のガラス切断用セラ
ミック刃をそのままガラス切断用刃とした以外は実施例
３と同様にしてガラスの切断テストを行なった。その結
果、３００ｍ　程度の長さにわたって溝入れをしただけ
で溝が浅くなり、溝の形状も崩れたものとなった。また
、ガラスを切断したときの切断面は汚く、切断不良も発
生した。 比較例４ 実施例３と同一寸法、形状の半円状の超硬合金製カッタ
ーをガラス切断用刃として使用した以外は実施例３と同
様にしてガラスの切断テストを行なった。その結果、３
Ｋｍ程度の長さにわたって溝入れしただけで溝が浅くな
り、溝の形状も崩れたものとなった。また、ガラスを切
断したときの切断面は汚く、切断不良も発生した上記の
条件および結果を表２に示す。

【００３０】

【表２】

【００３１】実施例３〜４および比較例３〜４から明ら
かなようにダイヤモンドをコートした本発明のガラス切
断用刃は従来品に比べ寿命が三倍以上長くかつ切断面の
状態も良好であることが判る。また、固定式であっても
回転式と同等の性能を示すことも判る。

【発明の効果】以上説明したように本発明のガラス切断
用刃によれば、従来品に比べ刃の寿命が長く、かつ切断
面が平滑となるように高硬度ガラスを切断できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の回転式ガラス切断刃の一例を示す。 （ａ）は縦断面図、（ｂ）は横断面図である。

【図２】本発明の固定式ガラス切断刃の一例を示す。 （ａ）は一部裁断正面図、（ｂ）は側面図である。

【図３】本発明の固定式ガラス切断刃の他の例を示す。 （ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。

【図４】本発明のガラス切断刃の刃先の断面形状の他の
例を示す部分断面図である。

【図５】ダイヤモンド膜をコートする際に使用する治具
を示す正面図である。

【図６】従来のガラス切断刃による切断状況を示す。 （ａ）は正面図、（ｂ）は断面図である。

【符号の説明】

１　　ガラス切断用刃 ４　　刃先 ５　　ダイヤモンド膜

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ガラス切断用刃の刃先をダイヤモンド
   膜で被覆されたセラミックで形成し、かつ、刃先の断面
   形状をＶ字形状としたことを特徴とするガラス切断用刃
   。
2. 【請求項２】　　セラミックの表面に被覆されたダイヤ
   モンド膜を表面研磨処理したことを特徴とする請求項１
   記載のガラス切断用刃。
3. 【請求項３】　　ガラス切断用刃が回転式のものである
   請求項１または２記載のガラス切断用刃。
4. 【請求項４】　　ガラス切断用刃が固定式のものである
   請求項１または２記載のガラス切断用刃。