特許 7008959 スクライビングホイール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-01-14

(45)【発行日】2022-01-25

(54)【発明の名称】スクライビングホイール

(51)【国際特許分類】

   B28D 5/00 20060101AFI20220118BHJP

   C03B 33/10 20060101ALI20220118BHJP

【ＦＩ】

B28D5/00 Z

C03B33/10

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2017167697

(22)【出願日】2017-08-31

(65)【公開番号】P2019043015

(43)【公開日】2019-03-22

【審査請求日】2020-07-16

(73)【特許権者】

【識別番号】390000608

【氏名又は名称】三星ダイヤモンド工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100111383

【弁理士】

【氏名又は名称】芝野 正雅

(74)【代理人】

【識別番号】100170922

【弁理士】

【氏名又は名称】大橋 誠

(72)【発明者】

【氏名】岩坪 佑磨

(72)【発明者】

【氏名】富本 博之

(72)【発明者】

【氏名】木山 直哉

(72)【発明者】

【氏名】泉本 聡也

(72)【発明者】

【氏名】小森 正雄

(72)【発明者】

【氏名】飯澤 一馬

【審査官】豊島 唯

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－１１６６７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２３４８７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１５－５２８７６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１７７０８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１５９３５９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２８Ｄ ５／００

Ｃ０３Ｂ ３３／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板にスクライブラインを形成するためのスクライビングホイールであって、
外周縁に沿って形成された複数の刃部と、
周方向に隣り合う前記刃部の間に設けられ中心軸側に凹んだ複数の溝部と、
を備え、
前記溝部は、前記周方向の中央部に、前記中心軸に向かう切れ込み部が形成されており、
少なくとも前記切れ込み部の最深部は前記基板に接触しない深さとされており、
前記溝部は、前記周方向に見て前記中心軸から離れる方向に凸の曲面からなり、
前記溝部の前記周方向の境界から、前記切れ込み部の前記中心軸から遠い部分に向かって前記曲面の曲率半径が徐々に大きくなっている、
ことを特徴とするスクライビングホイール。

【請求項2】

請求項１に記載のスクライビングホイールにおいて、
前記中心軸に平行な方向に見て、前記溝部における前記切れ込み部の前記最深部までの深さは、７～１０μｍの範囲である、
ことを特徴とするスクライビングホイール。

【請求項3】

請求項１または２に記載のスクライビングホイールにおいて、
前記切れ込み部の前記周方向において前記中心軸から遠い部分は、前記溝部の前記周方向の幅の２０～５０％の範囲である、
ことを特徴とするスクライビングホイール。

【請求項4】

請求項１ないし３の何れか一項に記載のスクライビングホイールにおいて、
前記溝部は、前記中心軸に平行な方向に見て、前記最深部に対して前記周方向の両側の部分が、前記中心軸から離れる方向に凸の形状となっている、
ことを特徴とするスクライビングホイール。

【請求項5】

請求項１ないし４の何れか一項に記載のスクライビングホイールにおいて、
前記周方向に隣り合う前記溝部の間に、前記周方向に沿って延びる前記刃部の稜線が存在する、
ことを特徴とするスクライビングホイール。

【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にスクライブラインを形成するためのスクライビングホイールに関する。

【背景技術】

【0002】

ガラス基板等の脆性材料基板の分断は、基板表面にスクライブラインを形成するスクライブ工程と、形成されたスクライブラインに沿って基板を分断するブレイク工程とによって行われる。スクライブ工程では、スクライビングホイールが基板表面に押し付けられつつ所定のラインに沿って移動される。これにより、スクライビングホイールが基板表面を転動し、スクライブラインが形成される。

【0003】

以下の特許文献１には、外周稜線に複数の溝が所定ピッチで形成されたスクライビングホイールが記載されている。この構成のスクライビングホイールを用いることにより、基板にスクライブ開始直後から確実に垂直クラックを形成できるとともに、深い垂直クラックを形成することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開平０９－１８８５３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載されているスクライビングホイールは、上記の構成により、基板表面に、所定ピッチで間欠的に打痕が形成され、打痕直下に形成された垂直クラックが繋がることによって、スクライブラインが形成される。しかし、特許文献１に記載されているスクライビングホイールであっても、使用期間の経過に伴い劣化する。とくに、基板に接触する刃部は、他の部位よりも摩耗が進行し、使用開始時のような深い垂直クラックを基板に形成し難くなる。

【0006】

かかる課題に鑑み、本発明は、基板表面にスクライブラインを良好に形成することが可能であり且つ長寿命のスクライビングホイール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】

【0007】

本発明の主たる態様は、基板にスクライブラインを形成するためのスクライビングホイールに関する。この態様に係るスクライビングホイールは、外周縁に沿って形成された複数の刃部と、周方向に隣り合う前記刃部の間に設けられ中心軸側に凹んだ複数の溝部と、を備える。ここで、前記溝部は、前記周方向の中央部に、前記中心軸に向かう切れ込み部が形成されており、少なくとも前記切れ込み部の最深部は前記基板に接触しない深さとされる。

【0008】

本態様に係るスクライビングホイールによれば、スクライビングホイールが基板表面を転動する際に、刃部付近の部分が基板に食い込んで、基板表面に打痕が形成される。刃部の摩耗が進行すると、中心軸に平行な方向に見て、刃部は基板に接触する部分から徐々に中心軸側に削れていき、平坦になっていく。このように、刃部の形状が変化し、刃部は基板に食い込み難くなる。これに対し、上記構成のスクライビングホイールは、溝部に切れ込み部が形成されている、つまり、溝部の深さがより深くなるよう形成されているため、刃部の摩耗が進行しても、基板に食い込むことが可能な刃部が維持される。よって、スクライビングホイールは、基板に良好なスクライブラインを形成することができ、基板を分断することが可能となる。したがって、本態様に係るスクライビングホイールであれば、長寿命のスクライビングホイールを構成し得る。
さらに、本態様に係るスクライビングホイールにおいて、前記溝部は、前記周方向に見て前記中心軸から離れる方向に凸の曲面からなり、前記溝部の前記周方向の境界から、前記切れ込み部の前記中心軸から遠い部分に向かって前記曲面の曲率半径が徐々に大きくなるよう構成される。この構成によれば、溝部がスクライビングホイールの中心軸から離れる方向に凸の曲面からなっているため、スクライビングホイールが転動して溝部が基板に向き合ったときに、溝部内の鋭い稜線が基板に深く食い込むようなことがない。このため、溝部が基板に当接することによりカレットが発生することを抑制できる。

【0009】

本態様に係るスクライビングホイールにおいて、前記中心軸に平行な方向に見て、前記溝部における前記切れ込み部の前記最深部までの深さは、７～１０μｍの範囲となるよう構成され得る。この範囲であれば、刃部の摩耗が進行しても、刃部は基板に食い込むことができ、スクライビングホイールは基板に良好なスクライブラインを形成し得る。したがって、長寿命のスクライビングホイールを構成し得る。

【0010】

本態様に係るスクライビングホイールにおいて、前記切れ込み部の前記周方向において前記中心軸から遠い部分は、前記溝部の前記周方向の幅の２０～５０％の範囲となるよう構成され得る。この範囲であれば、刃部の形状を維持したまま、刃部は摩耗していく。このため、刃部の摩耗が進行しても、刃部は基板に食い込むことができ、スクライビングホイールは基板に良好なスクライブラインを形成し得る。したがって、長寿命のスクライビングホイールを構成し得る。

【0011】

本態様に係るスクライビングホイールにおいて、前記溝部は、前記中心軸に平行な方向に見て、前記最深部に対して前記周方向の両側の部分が、前記中心軸から離れる方向に凸の形状となるよう構成され得る。

【0012】

これにより、基板に食い込む刃部の範囲が周方向に広くなる。このため、基板に形成される打痕の間隔が狭くなり、打痕位置に形成された垂直クラックが繋がり易くなる。また、刃部付近の基板に食い込む部分の体積が大きくなるため、打痕位置において、垂直クラックをより深く伸展させることができる。よって、刃部の摩耗が進行しても、スクライビングホイールは基板に垂直クラックをより深く且つ良好に形成することができる。

【0013】

本態様に係るスクライビングホイールは、前記周方向に隣り合う前記溝部の間に、前記周方向に沿って延びる前記刃部の稜線が存在するよう構成され得る。こうすると、周方向において刃部が所定の幅を持つため、基板に食い込む刃部付近の部分の体積がより大きくなる。よって、刃部の摩耗が進行しても、基板により深く垂直クラックを形成できる。

【発明の効果】

【0015】

以上のとおり、本発明によれば、基板表面にスクライブラインを良好に形成することが可能であり且つ長寿命のスクライビングホイールを提供することができる。

【0016】

本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下に示す実施の形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の１つの例示であって、本発明は、以下の実施の形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】図１（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、参考例に係るスクライビングホイールを模式的に示す側面図および正面図である。図１（ｃ）は、参考例に係るスクライビングホイールの外周付近の一部を拡大して示す図である。

【図2】図２（ａ）は、参考例に係るスクライビングホイールを刃部の位置において中心軸に平行な平面で径方向に切断した断面図である。図２（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ、参考例に係るスクライビングホイールを溝部の位置において中心軸に平行な平面で径方向に切断した断面図である。

【図3】図３（ａ）は、参考例に係るスクライビングホイールの溝部を中心軸に平行な方向に見たときの形状を説明するための図である。図３（ｂ）は、参考例に係るスクライビングホイールの溝部を中心軸に平行な方向に見たときの形状を模式的に示す図である。図３（ｃ）は、図３（ｂ）とは異なる形状の参考例に係るスクライビングホイールの溝部を中心軸に平行な方向に見たときの形状を模式的に示す図である。

【図4】図４（ａ）は、参考例に係るスクライビングホイールの刃部が基板に対向したときの垂直クラックの形成状態を模式的に示す図である。図４（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ、参考例に係るスクライビングホイールの溝部が基板に対向したときの垂直クラックの形成状態を模式的に示す図である。

【図5】図５（ａ）は、参考例に係るスクライビングホイールを基板に圧接させる前の状態を模式的に示す図である。図５（ｂ）は、参考例に係るスクライビングホイールが基板に圧接された状態を模式的に示す図である。図５（ｃ）は、比較例に係るスクライビングホイールを基板に圧接させる前の状態を模式的に示す図である。図５（ｄ）は、比較例に係るスクライビングホイールが基板に圧接された状態を模式的に示す図である。

【図6】図６は、参考例に係るスクライビングホイールの刃部が摩耗した場合、スクライビングホイールを基板に圧接した状態を模式的に示す図である。

【図7】図７（ａ）は、実施の形態に係るスクライビングホイールの溝部を中心軸に平行な方向に見たときの形状を説明するための図である。図７（ｂ）は、実施の形態に係るスクライビングホイールの溝部を中心軸に平行な方向に見たときの形状を模式的に示す図である。図７（ｃ）は、実施の形態に係る、実際に製造されたスクライビングホイールの溝部を中心軸に平行な方向に見たときの形状を模式的に示す図である。

【図8】図８（ａ）～（ｃ）は、実施例に係るスクライビングホイールの基板への食い込みの深さを測定した結果を示した模式図である。図８（ｄ）は、比較例に係るスクライビングホイールの基板への食い込みの深さを測定した結果を示した模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図には、便宜上、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸が付記されている。Ｚ軸は、スクライビングホイールの中心軸に平行である。

【0019】

まず、本発明の実施の形態を説明するにあたり、前提となる構成を備えた参考例に係るスクライビングホイール１０について図１～６を参照して説明する。

【0020】

図１（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、スクライビングホイール１０の構成を模式的に示す側面図および正面図である。図１（ｃ）は、スクライビングホイール１０の外周付近の一部を拡大して示す図である。

【0021】

スクライビングホイール１０は、外周部両側のエッジを斜めに切り落とした円板形状を有する。スクライビングホイール１０の外周部には、側面視において、互いに異なる方向に傾斜した２つの傾斜面１０ａが形成されている。２つの傾斜面１０ａが交差することにより、複数の刃部１１が形成され、さらに、周方向に隣り合う刃部１１の間に、中心軸Ｌ０側に凹んだ溝部１２が形成されている。周方向における各刃部１１の長さは互いに等しい。また、周方向における各溝部１２の長さも互いに等しい。したがって、周方向における刃部１１のピッチは一定であり、また、周方向における溝部１２のピッチも一定である。

【0022】

スクライビングホイール１０は、超硬合金、焼結ダイヤモンド、単結晶ダイヤモンドまたは多結晶ダイヤモンド等によって形成されている。スクライビングホイール１０の中央には、回転軸となるシャフトが挿入される円形の孔１０ｂが形成されている。スクライビングホイール１０の直径は、１ｍｍ～５ｍｍ程度であり、厚みは、０．４～１ｍｍ程度である。また、刃部１１の角度、すなわち、２つの傾斜面１０ａのなす角は、１００～１６０°程度であり、孔１０ｂの直径は、０．４～１．５ｍｍ程度である。

【0023】

溝部１２のピッチｐ１（１つの溝部１２の周方向の長さ（Ｌ１）と１つの刃部１１の周方向の長さ（Ｌ２）の和）は、たとえば、１０～１００μｍ程度である。溝の深さｄ１（刃部１１の稜線と溝部１２の溝底部とのスクライビングホイール１０の径方向の距離の差）は、たとえば１～６μｍ程度である。スクライビングホイール１０の外周の刃部１１の稜線よりもくぼんだ領域の長さである溝部１２の周方向の長さ（Ｌ１）は、たとえば３～４０μｍ程度である。溝部１２の周方向の長さ（Ｌ１）の刃部１１（隣り合う溝部１２に挟まれた領域）の稜線の長さ（Ｌ２）に対する比（Ｌ１／Ｌ２）は、たとえば０．５～５．０である。

【0024】

溝部１２は、周方向に見て中心軸Ｌ０から離れる方向に凸の曲面からなっている。また、溝部１２と刃部１１との境界から溝部１２の周方向中央の溝底部に向かってスクライビングホイール１０の径方向の断面における曲率半径が徐々に大きくなっている。

【0025】

図２（ａ）は、スクライビングホイール１０を刃部１１の位置において中心軸Ｌ０に平行な平面（Ｙ－Ｚ平面）で径方向に切断した断面図である。図２（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ、スクライビングホイール１０を溝部１２の位置において中心軸Ｌ０に平行な平面（Ｙ－Ｚ平面）で径方向に切断した断面図である。図２（ａ）～（ｃ）は、それぞれ、図１（ｃ）のＡ－Ａ’位置、Ｂ－Ｂ’位置およびＣ－Ｃ’位置における断面図である。

【0026】

図２（ａ）に示すように、周方向に見たときの刃部１１の断面形状は、所定角度のＶ字形状である。刃部１１の断面形状がＶ字形状の角が丸められた円弧状の曲面形状と仮定しても、その曲率半径Ｒは２μｍ以下である。

【0027】

周方向の位置が刃部１１から溝部１２へと移行すると、周方向に見たときの溝部１２の断面形状は、図２（ｂ）に示すように、Ｖ字形状の角が丸められた円弧状の曲面形状となる。図２（ｂ）は、周方向の位置が溝部１２の肩上稜線位置にあるときのスクライビングホイールの径方向の断面図である。このときの肩上稜線位置の高さは、刃部１１の稜線の高さよりもＤ１だけ低い。

【0028】

さらに、周方向の位置が刃部１１の肩上稜線位置から刃部１１中央の溝底部の位置へと移行すると、周方向に見たときの溝部１２の断面形状は、図２（ｃ）に示すように、溝部１２の全範囲において最も曲率半径が大きい円弧形状となる。溝底部の高さは、刃部１１の稜線の高さよりもＤ２だけ低い。Ｄ２は、図１（ｃ）に示した深さｄ１に対応する。

【0029】

このように、溝部１２の曲面形状は、刃部１１との境界から溝底部に向かうに従って徐々に曲率半径が大きくなっていく。また、溝部１２の周方向の稜線は、刃部１１との境界から溝底部に向かうに従って徐々に、刃部１１の稜線に対して低くなっていき、スクライビングホイール１０の中心軸Ｌ０に近づく方向（Ｙ軸負方向）に後退する。溝部１２は、たとえば、全周に亘って刃部１１が形成されたスクライビングホイール１０に対してレーザ光を用いたカッティング加工を施すことによって形成される。

【0030】

図３（ａ）は、スクライビングホイール１０の溝部１２を中心軸Ｌ０に平行な方向に見たときの形状を説明するための図である。図３（ｂ）は、スクライビングホイール１０の溝部１２を中心軸Ｌ０に平行な方向に見たときの形状を模式的に示す図である。

【0031】

図３（ａ）、（ｂ）に示すように、隣り合う刃部１１の間に、周方向の幅がＷ１の溝部１２が形成されている。溝部１２は、中心軸Ｌ０に平行な方向（Ｚ軸方向）に見て、溝底部１２ａに対して周方向の両側の部分が、中心軸Ｌ０から離れる方向に凸の形状となっている。ここでは、溝底部１２ａに対して周方向の両側の部分が、中心軸Ｌ０から離れる方向に凸の曲線形状となっている。また、この曲線形状の曲率が、溝部１２の周方向の端部から溝底部１２ａに向かって大きくなっている。すなわち、溝底部１２ａ両側の部分の溝部１２の稜線と、刃部１１の境界位置Ｐ３、Ｐ４付近の稜線とのなす角θ１、θ２は、溝底部１２ａに向かうに従って大きくなっている。また、中心軸Ｌ０に平行な方向に見て、溝部１２の刃部１１側の端部は、境界位置Ｐ３、Ｐ４において、刃部１１に所定の角度で屈曲状に繋がっている。

【0032】

溝底部１２ａ両側の部分の境界位置Ｐ３、Ｐ４付近の稜線にＸ－Ｙ平面に平行な接線Ｌｎ１、Ｌｎ２を設定すると、接線Ｌｎ１、Ｌｎ２の交点の位置Ｐ２は、溝底部１２ａの位置Ｐ１よりも中心軸Ｌ０から離れる。すなわち、刃部１１の稜線と位置Ｐ２との間の径方向の距離ｄ１２は、刃部１１の稜線と位置Ｐ１との間の径方向の距離ｄ１１よりも小さい。

【0033】

図３（ｃ）は、図３（ｂ）と比較して、溝底部１２ａの両側の部分が中心軸Ｌ０から離れる方向により凸状に丸みを帯びた形状である場合の溝部１２の形状を模式的に示す図である。

【0034】

ここでは、境界位置Ｐ３、Ｐ４における外周形状も、図３（ｂ）のような急峻に屈曲した形状ではなく、図３（ｃ）に示すように、丸みを帯びた形状となっている。この場合、図３（ａ）と比較して、接線Ｌｎ１、Ｌｎ２の交点の位置Ｐ２と溝底部１２ａの位置Ｐ１との距離、すなわちｄ１１とｄ１２との差はより大きくなる。

【0035】

次に、スクライブ動作時において、スクライビングホイール１０が基板２０の表面を転動するときの刃部１１および溝部１２の作用について説明する。

【0036】

図４（ａ）は、スクライビングホイール１０の刃部１１が基板２０に対向したときの垂直クラック２１の形成状態を模式的に示す図である。図４（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ、スクライビングホイール１０の溝部１２が基板２０に対向したときの垂直クラック２１の形成状態を模式的に示す図である。

【0037】

図４（ａ）に示すように、スクライビングホイール１０の刃部１１が基板２０に対向すると、刃部１１が基板２０に食い込んで、基板２０に塑性変形が生じるとともにその下方に垂直クラック２１が形成される。基板２０は、たとえば、厚みが１ｍｍ以下のガラス基板である。刃部１１が基板２０に対向している間は、刃部１１による塑性変形と基板２０における垂直クラック２１の伸展が継続する。

【0038】

その後、スクライビングホイール１０の転動により、図４（ｂ）に示すように、スクライビングホイール１０の溝部１２が基板２０に対向するようになると、溝部１２の曲率半径の変化に伴い、緩やかに溝部１２が垂直クラック２１から退避した状態になっていく。そして、溝部１２の曲率半径が所定の大きさに到達すると、溝部１２は、垂直クラック２１から完全に退避した状態で基板２０の上面に接するようになって、基板２０の上面を押圧するのみとなる。

【0039】

溝部１２が基板２０の上面を押圧する期間において、基板２０は、溝部１２の押圧によって、図４（ｃ）に示すように、弾性変形する。この押圧により、刃部１１によって直前に形成された垂直クラック２１が伸展していく。こうして、溝部１２の当接位置にも、垂直クラック２１が形成される。

【0040】

このように、溝部１２が垂直クラック２１から退避した後、溝部１２は、基板２０の上面を押圧して、弾性変形を生じさせるとともに刃部１１により形成された直前の垂直クラック２１を伸展させるのみである。このため、少なくともこの期間は、塑性変形に基づくカレットの発生が少なくなる。また、溝部１２の径方向の断面がスクライビングホイール１０の中心軸Ｌ０から離れる方向に凸の曲面からなっており、溝部１２内には鋭い稜線が形成されていないため、スクライビングホイール１０が転動して溝部１２が基板２０に向き合ったときに、溝部１２内においては鋭い稜線が基板２０に食い込んで塑性変形を生じさせるようなことがない。よって、カレットの発生を効果的に抑制できる。

【0041】

また、溝部１２の径方向の断面が中心軸Ｌ０から離れる方向に凸の曲面からなっているため、基板２０との接触位置が刃部１１から溝部１２へと移行する間に、刃部１１が食い込んだ状態から溝部１２が垂直クラック２１から緩やかに抜けて退避した状態となり、垂直クラック２１に大きな衝撃がかかることがない。よって、この期間においても、カレットの発生が抑制され得る。

【0042】

図５（ａ）および（ｂ）は、上記構成のスクライビングホイール１０を説明するための模式図であり、図５（ａ）は、スクライビングホイール１０を基板２０に圧接させる前の状態を示しており、図５（ｂ）は、スクライブ動作において、スクライビングホイール１０が基板２０に圧接された状態を示している。図５（ｃ）および（ｄ）は、比較例に係るスクライビングホイール３０を説明するための模式図であり、図５（ｃ）は、スクライビングホイール３０を基板２０に圧接させる前の状態を示しており、図５（ｄ）は、スクライブ動作において、スクライビングホイール３０が基板２０に圧接された状態を示している。

【0043】

図５（ｃ）に示すように、比較例に係るスクライビングホイール３０では、中心軸Ｌ０に平行な方向に見たときに、中心軸Ｌ０に向かう方向に凹むように溝部３２が形成され、隣り合う溝部３２の間に刃部３１が形成されている。このとき、溝部３２の両側の部分の刃部３１との境界位置Ｐ３、Ｐ４付近の稜線にＸ－Ｙ平面に平行な接線Ｌｎ１、Ｌｎ２を設定すると、接線Ｌｎ１、Ｌｎ２の交点の位置Ｐ２は、溝底部３２ａの位置Ｐ１よりも中心軸Ｌ０に近づくこととなる。すなわち、刃部３１の稜線と位置Ｐ２との間の径方向の距離ｄ１２は、刃部３１の稜線と位置Ｐ１との間の径方向の距離ｄ１１よりも大きくなる。刃部３１の形状は、上記参考例のスクライビングホイール１０の刃部１１と同様である。また、溝部３２の径方向に平行な断面は、上記と同様、中心軸Ｌ０から離れる方向に凸の曲面となっている。したがって、周方向に見たときの溝部３２の曲率半径は、溝部３２の溝底部３２ａに向かうに従って大きくなっている。

【0044】

また、図５（ｄ）に示すように、比較例に係るスクライビングホイール３０では、溝部３２の溝底部３２ａに対して周方向の両側の部分が中心軸Ｌ０に向かう方向に凹んだ形状であるため、基板２０に食い込む部分Ｖ１が、刃部３１とその前後に続く溝部３２の一部に制限され、また、基板２０に食い込む部分Ｖ１の間隔Ｇ１が広くなっている。

【0045】

これに対し、参考例に係るスクライビングホイール１０では、図５（ａ）および（ｂ）に示すように、溝部１２の溝底部１２ａに対して周方向の両側の部分が中心軸Ｌ０から離れる方向に凸の形状であるため、基板２０に食い込む部分Ｖ０が、溝底部１２ａ付近を除く範囲に広がっており、また、基板２０に食い込む部分Ｖ０の間隔Ｇ０が狭くなっている。

【0046】

このように、参考例に係るスクライビングホイール１０は、比較例に係るスクライビングホイール３０に比べて、基板２０に食い込む部分Ｖ０の体積が顕著に大きくなり、且つ、基板２０に食い込む部分Ｖ０の間隔Ｇ０が顕著に狭くなっている。基板２０に食い込む部分の体積が大きいほど、基板２０に大きな塑性変形が生じ、その下方により深い垂直クラック２１が形成される。また、基板２０に食い込む部分の間隔が狭いほど、塑性変形により生じた垂直クラック２１が繋がり易くなり、スクライブラインがより良好に形成される。

【0047】

したがって、参考例に係るスクライビングホイール１０によれば、比較例に係るスクライビングホイール３０よりも、打痕位置すなわち刃部１１が食い込む位置の直下により深い垂直クラック２１を形成でき、且つ、それぞれの刃部１１の下方に形成された垂直クラック２１が相互に繋がり易くなる。よって、参考例に係るスクライビングホイール１０によれば、より良好なスクライブラインを形成できる。

【0048】

なお、参考例に係るスクライビングホイール１０では、基板２０に食い込む部分Ｖ０の体積が、比較例に係るスクライビングホイール３０に比べて大きくなるため、比較例に比べて刃部１１が基板２０に食い込みにくくなると考えられる。このため、参考例に係るスクライビングホイール１０では、上記のように、打痕位置の直下により深く垂直クラック２１を伸展させることができるものの、刃部１１を基板２０に食い込ませるための荷重が大きくなることが考えられ得る。

【0049】

そこで、発明者らは、参考例に係るスクライビングホイール１０と、比較例に係るスクライビングホイール３０とについて、基板２０にリブマークを形成するのに必要な荷重を実験により計測した。実験では、基板２０として、厚さ０．５ｍｍのガラス基板を用いた。スクライブ速度は、１００ｍｍ／秒とした。中心軸Ｌ０の方向に見たときの溝部１２の形状以外の構成は、スクライビングホイール１０とスクライビングホイール３０とで同じとした。ここでは、参考例に係るスクライビングホイール１０と、比較例に係るスクライビングホイール３０とについて、スクライブラインを形成するごとに荷重を変化させて、基板２０にリブマークを形成することができ、かつスクライブ品質が良好な荷重の範囲を確認した。

【0050】

検証結果として、比較例に係るスクライビングホイール３０を用いた場合にリブマークが形成され、スクライブ品質が良好な荷重は７．０～１６．０Ｎであったのに対し、参考例に係るスクライビングホイール１０を用いた場合にリブマークが形成され、スクライブ品質が良好な荷重は５．０～１５．０Ｎであった。このように、参考例に係るスクライビングホイール１０を用いることによって、比較例よりも低荷重で基板２０に垂直クラック２１を形成できることが確認できた。よって、参考例に係るスクライビングホイール１０を用いることにより、より低荷重でも良好なスクライブラインを形成できることが確認できた。

【0051】

しかし、このような優れた構成のスクライビングホイール１０であっても、使用するうちに、スクライビングホイール１０全体が劣化する。とくに、スクライビングホイール１０の基板２０に接触する刃部１１の摩耗により、基板２０に良好なスクライブラインを形成し難くなる。

【0052】

図６は、参考例に係るスクライビングホイール１０が摩耗した場合、基板２０に圧接された状態を模式的に示す図である。

【0053】

スクライビングホイール１０の刃部１１は、当初、図５（ａ）および（ｂ）にて示されるような形状であったが、スクライビングホイール１０の使用期間の経過に伴い、刃部１１の中心軸Ｌ０から離れる部分、つまり、基板２０に接触する部分から摩耗が進行し、刃部１１の基板２０に接触する部分が徐々に削れていき、平坦な形状に変化する。図６に示すように、摩耗が進行した刃部１１を基板２０に圧接させると、図５（ｂ）の場合と比較して、溝部２０の領域が基板２０に食い込み、中心軸Ｌ０に平行な方向に見て、基板２０と溝部１２の溝底部１２ａとが近づく。刃部１１の摩耗がさらに進行すると、刃部１１が削れた分、スクライビングホイール１０は、溝部１２の領域まで基板２０に食い込む。このため、大きく摩耗が進行したスクライビングホイール１０は、基板２０に良好なスクライブラインを形成し難くなる。

【0054】

このように、参考例に係るスクライビングホイール１０は、比較例に係るスクライビングホイール３０よりも良好なスクライブラインを形成するものの、刃部１１が大きく摩耗することにより、所望のスクライブラインを形成できなくなる。

【0055】

そこで、本発明者らは、参考例に係るスクライビングホイール１０に対し、刃部１１が摩耗した場合でも、より長期間、使用可能なスクライビングホイールを検討した。以下、そのようなスクライビングホイールの形状について説明する。なお、本発明の実施の形態に係るスクライビングホイールは、上記の参考例に係るスクライビングホイール１０をベースとした構成である。そのため、スクライビングホイール１０と同一の構成は説明を省略するが、スクライビングホイール１０と区別するため、符号を変えて説明する。また、スクライビングホイール１０に奏する効果は、実施の形態に係るスクライビングホイール１００にも同様に奏する。

【0056】

図７（ａ）は、実施の形態に係るスクライビングホイール１００の溝部１０２を中心軸に平行な方向に見たときの形状を説明するための図である。図７（ｂ）は、実施の形態に係るスクライビングホイール１００の溝部１０２を中心軸に平行な方向に見たときの形状を模式的に示す図である。

【0057】

図７（ａ）において、スクライビングホイール１００、刃部１０１、および溝部１０２は、図３（ａ）で示した、スクライビングホイール１０、刃部１１、および溝部１２にそれぞれ相当する。Ｐ５、ｄ１３、およびｄ１４以外の記号は、図３（ａ）で説明したものと同様である。

【0058】

図７（ａ）に示すように、スクライビングホイール１００の溝部１０２には、参考例に係るスクライビングホイール１０において溝底部１２ａに相当する位置であるＰ１から、中心軸Ｌ０に向かって深い溝が設けられる。このように、スクライビングホイール１００の溝部１０２には、中心軸Ｌ０に向かって切れ込み部１０２ａが形成される。図７（ａ）において、切れ込み部１０２ａの最深部、つまり、溝部１０２の最深部１０２ｂに相当する位置は、位置Ｐ５である。刃部１０１の稜線と位置Ｐ５との間の径方向の距離は、距離ｄ１３に相当する。このとき、スクライビングホイール１００の切れ込み部１０２ａの周方向における中心軸Ｌ０から遠い部分の幅は、図７（ａ）の距離ｄ１４に相当する。つまり、距離ｄ１４は、溝部１０２において切れ込み部１０２ａを形成する箇所の距離であり、Ｐ２を通る部分である。

【0059】

図７（ｃ）は、図７（ｂ）と比較して、最深部１０２ｂの両側の部分が中心軸Ｌ０から離れる方向により凸状に丸みを帯びた形状である場合の溝部１０２の形状を模式的に示す図である。

【0060】

ここでは、図３（ｃ）に示された参考例に係るスクライビングホイール１０と同様に、境界位置Ｐ３、Ｐ４における外周形状も、図７（ｂ）のような急峻に屈曲した形状ではなく、図７（ｃ）に示すように、丸みを帯びた形状となっている。この場合、図７（ａ）と比較して、接線Ｌｎ１、Ｌｎ２の交点の位置Ｐ２と位置Ｐ５との距離、すなわちｄ１１とｄ１３との差はより大きくなる。

【0061】

＜実施例＞
次に、本実施の形態に係るスクライビングホイールの効果を検証するため、基板に対するスクライビングホイールの食い込みの深さを計測した。これは、スクライブ動作後において、スクライビングホイールの中心軸に平行な方向に見たとき、スクライビングホイールが基板に圧接した痕跡を撮像し、この撮像画像に基づいて、スクライブホイールの基板への食い込みの深さを測定した。この測定結果を図８（ａ）～（ｄ）に模式的に示す。

【0062】

本実施例および比較例の条件は、以下の通りである。
（１）基板 … ガラス基板、厚み０．５ｍｍ
（２）スクライブ速度 … １００ｍｍ／ｓｅｃ
（３）スクライビングホイール径 …２．０ｍｍ
（４）ピン軸の径 …０．８ｍｍ
（５）スクライビングホイールの溝部の深さ…６．０μｍ
上記条件の基板およびスクライビングホイールについて、スクライブ動作を行った。

【0063】

［比較例１］
まず、比較例１の測定結果を図８（ｄ）に示す。比較例１に係るスクライビングホイールを用いて、良好なスクライブラインが形成される最大の荷重でスクライブを行ったところ、刃部が基板に対して食い込んだ深さは、７．２μｍであった。この場合、基板は溝部の最深部を越えた位置で接触した。また、このときのスクライブ荷重は０．１７ＭＰａであった。

【0064】

［実施例１］
実施例１に係るスクライビングホイールに対する検証の条件は、上記の検証条件（１）～（４）と同一とした。検証条件（５）スクライビングホイールの溝の深さは、６．０μｍから、さらに、スクライビングホイールの中心軸に向かって切れ込み部を設け、溝部の深さを８．４μｍとした。

【0065】

上記条件における実施例１の測定結果を図８（ａ）に示す。実施例１に係るスクライビングホイールを用いて、良好なスクライブラインが形成される最大の荷重でスクライブを行ったところ、刃部が基板に対して食い込んだときの深さは、７．２μｍであった。この場合、基板は溝部の最深部に非接触であった。また、このときのスクライブ荷重は０．１７ＭＰａであった。

【0066】

［実施例２］
実施例２に係るスクライビングホイールに対する検証の条件は、実施例１の検証条件（１）～（４）と同一とした。検証条件（５）スクライビングホイールの溝の深さは、６．０μｍから、さらに、スクライビングホイールの中心軸に向かって切れ込み部を設け、９．４μｍとした。

【0067】

上記条件における実施例２の測定結果を図８（ｂ）に示す。実施例２に係るスクライビングホイールの刃部が基板に対して食い込んだときの深さは、６．８μｍであった。この場合、基板は溝部の最深部に非接触であった。このときのスクライブ荷重は０．１６ＭＰａであった。

【0068】

［実施例３］
実施例３に係るスクライビングホイールに対する検証の条件は、実施例１の検証条件（１）～（４）と同一とした。検証条件（５）スクライビングホイールの溝の深さは、６．０μｍから、さらに、スクライビングホイールの中心軸に向かって切れ込み部を設け、１０．１μｍとした。

【0069】

上記条件における実施例３の測定結果を図８（ｃ）に示す。実施例３に係るスクライビングホイールの刃部が基板に対して食い込んだときの深さは、７．２μｍであった。この場合、基板は溝部の最深部に非接触であった。このときのスクライブ荷重は０．１６ＭＰａであった。

【0070】

上記の測定結果から、スクライビングホイールの溝部に切れ込み部を形成した実施例１～３は何れも、良好なスクライブラインを形成することができる最大の荷重においてもスクライビングホイールの溝部の最深部が基板と接触することはなかった。これに対し、溝部に切れ込み部を設けなかった比較例１に係るスクライビングホイールは、溝の深さより、基板に食い込んだ深さの方が深かった。

【0071】

上記の結果より、スクライビングホイールの溝部に切れ込み部を設けた場合、基板にスクライビングホイールの刃部が深く食い込んだ場合でも、基板が溝部の最深部に接触することがないことが示された。

【0072】

また、スクライビングホイールの切れ込み部の周方向における中心軸から遠い部分、つまり、図７（ａ）に示されている距離ｄ１４に相当する部分と、溝部の周方向における幅との比率が異なるスクライビングホイールにおいても同様の検証を行った。その結果、距離ｄ１４に相当する部分と、溝部の周方向における幅との比率が２９％および４９％であるスクライビングホイールによって基板に形成された打痕は良好であった。一方で、距離ｄ１４に相当する部分と、溝部の周方向における幅との比率が５０％を超えるスクライビングホイールにおいては、形成される打痕の形状が若干不良となる結果となった。

【0073】

また、実施例１の結果から、スクライビングホイールの溝部に切れ込み部を設けて、溝の深さを７．０μｍとして、上記と同様の検証を行った。その結果、基板は、スクライビングホイールの溝部の最深部と非接触であった。また、基板に形成された打痕の形状は良好であった。

【0074】

これらの結果から、スクライビングホイールの溝部における深さは、７～１０μｍの範囲であり、且つ、切れ込み部の周方向における中心軸から遠い部分は、溝部の周方向における幅の２０～５０％の範囲であるとき、スクライビングホイールの溝部の最深部は基板に接触することなく、打痕の形状が良好となることが分かった。

【0075】

＜実施形態の効果＞
本実施の形態によれば、以下の効果が奏される。
図５（ａ）および図７（ａ）～（ｃ）に示したように、スクライビングホイール１００が基板２０の表面を転動する際に、刃部１０１付近の部分が基板２０に食い込んで、基板２０の表面に打痕が形成される。このとき、溝部１０２が図７（ａ）～（ｃ）の形状を有するため、刃部１０１付近の基板２０に食い込む部分Ｖ０の範囲が周方向に広くなる。このため、基板２０に形成される打痕の間隔Ｇ０が狭くなり、打痕位置に形成された垂直クラック２１が繋がり易くなる。また、刃部１０１付近の基板２０に食い込む部分Ｖ０の体積が大きくなるため、打痕位置において、垂直クラック２１をより深く伸展させることができる。よって、実施の形態に係るスクライビングホイール１００によれば、基板２０に垂直クラック２１をより深く且つ良好に形成することができる。

【0076】

図７（ａ）～（ｃ）に示したとおり、溝部１０２は、中心軸Ｌ０に平行な方向に見て、最深部１０２ｂに対して周方向の両側の部分が、中心軸Ｌ０から離れる方向に凸の形状となるように形成されている。これにより、スクライビングホイール１００の転動に伴い、溝部１０２が基板２０に食い込み易くなる。

【0077】

また、最深部１０２ｂに対して周方向の両側の部分の形状は、中心軸Ｌ０に平行な方向に見て、全体的に緩やかな曲線形状となっている。とくに、図７（ａ）に示すように、周方向において位置Ｐ１の部分に対して周方向の両側の部分の形状は、曲線形状となるように形成されている。これにより、スクライビングホイール１００の転動に伴い、溝部１０２が滑らかに基板２０に食い込んでいく。よって、基板２０に円滑に垂直クラック２１を形成できる。なお、最深部１０２ｂに相当する位置Ｐ５から周方向において位置Ｐ１の部分は、略直線状となるように形成されても構わない。そのような場合であっても、最深部１０２ｂに対して周方向の両側の部分の形状は、中心軸Ｌ０に平行な方向に見て、全体的に緩やかな曲線形状となっているため、スクライビングホイール１００は、滑らかに基板２０に食い込むことができる。

【0078】

図７（ａ）～（ｃ）に示したとおり、スクライビングホイール１００は、周方向に隣り合う溝部１０２の間に、周方向に沿って延びる刃部１０１の稜線が存在するよう構成されている。これにより、周方向において刃部１０１が所定の幅を持つため、基板２０に食い込む刃部１０１付近の部分Ｖ０の体積がより大きくなる。よって、基板２０により深く垂直クラック２１を形成できる。

【0079】

図２（ｂ）、（ｃ）に示したとおり、溝部１２は、周方向に見て中心軸Ｌ０から離れる方向に凸の曲面からなり、溝部１２と刃部１１との境界から溝部１２の最深部１２ａに向かって曲面の曲率半径が徐々に大きくなるよう構成されている。このように、溝部１２がスクライビングホイール１０の中心軸Ｌ０から離れる方向に凸の曲面からなっていることにより、スクライビングホイールが転動して溝部１２が基板２００に向き合ったときに、溝部１２内の鋭い稜線が基板に深くくい込むようなことがない。このため、基板２０に溝部１０２が当接することによりカレットが発生することを抑制できる。これは、スクライビングホイール１０の溝部１２に切れ込み部を設けて、スクライビングホイール１００とした実施の形態においても同様である。

【0080】

図８（ａ）～（ｃ）に示したとおり、溝部１０２には切れ込み部１０２ａが設けられている。このとき、溝部の深さが７～１０μｍの範囲であれば、通常のスクライブ条件でスクライブ動作がなされた場合に、基板２０と溝部１０２の最深部１０２ｂは接触しない。このため、刃部１０１の摩耗が進行した場合でも、所定期間、基板２０に食い込み、基板２０にスクライブラインを形成することができる。よって、長寿命のスクライビングホイール１００となる。

【0081】

また、溝部の深さが７～１０μｍの範囲であれば、刃部１０１は、スクライビングホイールの当初の刃部の形状を維持しながら摩耗する。このため、基板２０に形成される打痕の形状は良好となる。

【0082】

この他、本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。

【符号の説明】

【0083】

１００ … スクライビングホイール
１０１ … 刃部
１０２ … 溝部
１０２ａ …切れ込み部
１０２ｂ … 最深部
２０ … 基板
Ｌ０ … 中心軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】