CN107520973B - 划刻装置以及保持架单元 - Google Patents

Abstract

本发明提供能够使划刻线的形成位置稳定的划刻装置以及保持架单元。划刻装置(1)具备保持架单元(30)和对保持架单元(30)进行保持的划刻头。保持架单元(30)具备保持槽(63)、销孔(64a、64b)以及向划刻轮(40)的贯通孔(41)和销孔(62a、62b)插入的销轴(50)。将贯通孔(41)与销轴(50)之间的游隙、保持槽(63)的内侧面(65a、65b)与划刻轮(40)的侧面之间的游隙以及销轴(50)相对于保持槽(63)的内侧面(65a、65b)的倾斜角设定为，在将划刻轮(40)按压于基板表面时，将划刻轮(40)的两侧面分别按压于保持槽(63)的相互对置的内侧面(65a、65b)。

Description

划刻装置以及保持架单元

技术领域

本发明涉及用于在基板形成划刻线的划刻装置以及保持架单元。

背景技术

以往，玻璃基板等的脆性材料基板的切断通过在基板表面形成划刻线 的划刻工序和沿着形成的划刻线向基板表面施加规定的力的断开工序来 进行。在划刻工序中，划刻轮的刃尖在被按压于基板表面的状态下沿着规 定的线而移动。在形成划刻线时，使用具备划刻头的划刻装置。

以下的专利文献1公开了通过划刻轮在基板表面一边旋转一边行进而 在基板表面形成划刻线的划刻装置。在该划刻装置中，在将划刻轮插入了 在保持架形成的保持槽的状态下，通过向形成于保持架的孔和形成于划刻 轮的孔这两方插入销轴，从而将划刻轮以能够旋转的方式保持于保持架。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：WO2007/063979号公报

发明要解决的课题

安装于保持架的划刻轮为了形成划刻线而需要在保持槽内旋转。因 此，保持槽的宽度比划刻轮的厚度稍宽，在划刻轮与保持部之间确保有游 隙。在该游隙的作用下，划刻轮处于在保持架槽内能够沿着销轴移动的状 态。然而，在形成划刻线时，若划刻轮沿销轴方向移动，则划刻线的形成 位置变得不稳定。因此，在现有的划刻装置中，存在划刻线从所希望的位 置偏移这样的问题。

发明内容

鉴于上述课题，本发明的目的在于，提供一种能够使划刻线的形成位 置稳定的划刻装置以及保持架单元。

用于解决课题的方案

本发明的第一方案涉及在基板表面形成划刻线的划刻装置。该方案的 划刻装置具备：保持架单元，其保持划刻轮；以及划刻头，其将所述保持 架单元保持为能够绕与所述基板表面垂直的轴进行旋转。所述保持架单元 具备：保持槽，其供所述划刻轮插入；销孔，其以跨越所述保持槽的方式 形成；以及销轴，其向被插入到所述保持槽中的所述划刻轮的贯通孔和所 述销孔插入。将所述贯通孔与所述销轴之间的游隙、所述保持槽的内侧面 与所述划刻轮的侧面之间的游隙、以及所述销轴相对于所述保持槽的内侧 面的倾斜角设定为，在将所述划刻轮按压于所述基板表面时，将所述划刻 轮的两侧面分别按压于所述保持槽的相互对置的内侧面。

根据本方案的划刻装置，在将所述划刻轮按压于所述基板表面时，将 所述划刻轮的两侧面分别按压于所述保持槽的相互对置的内侧面。因此， 在形成划刻线时，能抑制划刻轮沿销轴方向移动。因而，能够使划刻线的 形成位置稳定。

本方案的划刻装置能够构成为，所述销孔形成为，相对于与所述保持 槽的内侧面垂直的方向，至少在与所述基板表面平行的方向上倾斜，插入 到所述销孔以及所述贯通孔中的所述销轴相对于与所述保持槽的内侧面 垂直的方向，至少在与所述基板表面平行的方向上倾斜。根据该结构，如 在以下的实施方式中验证的那样，能够使划刻线的形成位置稳定。

在该情况下，优选的是，在与所述基板表面平行的方向上的所述销轴 相对于与所述保持槽的内侧面垂直的方向的倾斜角设定为2°以下。由此， 能够更加有效地使划刻线的形成位置稳定。

本方案的划刻装置能够构成为，所述销孔形成为，相对于与所述保持 槽的内侧面垂直的方向，在与所述基板表面垂直的方向上也倾斜，插入到 所述销孔以及所述贯通孔中的所述销轴相对于与所述保持槽的内侧面垂 直的方向，在与所述基板表面垂直的方向上也倾斜。根据该结构，如在以 下的实施方式中验证的那样，能够更进一步使划刻线的形成位置稳定。

在该情况下，优选的是，在与所述基板表面垂直的方向上的所述销轴 相对于与所述保持槽的内侧面垂直的方向的倾斜角设定为1.5度以下。由 此，能够进一步有效地使划刻线的形成位置稳定。

本发明的第二方案涉及对用于形成划刻线的划刻轮进行保持的保持 架单元。该方案的保持架单元具备：保持槽，其供所述划刻轮插入；销孔， 其以跨越所述保持槽的方式形成；以及销轴，其向被插入到所述保持槽中 的所述划刻轮的贯通孔和所述销孔插入。将所述贯通孔与所述销轴之间的 游隙、所述保持槽的内侧面与所述划刻轮的侧面之间的游隙、以及所述销 轴相对于所述保持槽的内侧面的倾斜角设定为，在将所述划刻轮按压于所述基板表面时，将所述划刻轮的两侧面分别按压于所述保持槽的相互对置 的内侧面。

本方案的保持架单元通过以能够绕与基板表面垂直的轴而旋转的方 式保持于划刻头，从而能够获得与上述第一方案同样的效果。

发明效果

如以上所述，根据本发明，能够提供能使划刻线的形成位置稳定的划 刻装置以及保持架单元。

本发明的效果和意义通过以下所示的实施方式的说明而更加明确。但 是，以下所示的实施方式只不过是实施本发明时的一个例示，本发明不通 过以下实施方式所记载的内容来限定。

附图说明

图1是示意性地示出实施方式的划刻装置的结构的图。

图2的(a)、(b)分别是实施方式的保持架单元的主视图以及侧视 图。

图3的(a)～(d)分别是示意性地示出实施方式的保持架的动作的 剖视图。

图4是表示验证1中的比较例的划刻轮的偏移的测定结果的图。

图5的(a)～(d)分别是表示验证1中的比较例的划刻轮的偏移的 测定结果的图。

图6是表示验证1中的实施例的划刻轮的偏移的测定结果的图。

图7的(a)～(d)分别是表示验证1中的实施例的划刻轮的偏移的 测定结果的图。

图8是表示验证2中的比较例的划刻轮的偏移的测定结果的图。

图9是表示验证2中的比较例的划刻轮的偏移的测定结果的图。

图10的(a)～(f)分别是表示验证2中的比较例的划刻轮的偏移的 测定结果的图。

图11是表示验证2中的实施例的划刻轮的偏移的测定结果的图。

图12是表示验证2中的实施例的划刻轮的偏移的测定结果的图。

图13的(a)～(f)分别是表示验证2中的比较例的划刻轮的偏移的 测定结果的图。

图14的(a)是表示本实施方式的划刻轮和保持槽中的各种参数的图。 图14的(b)、(d)分别是表示标准的保持槽的间隙与划刻轮的厚度的 图。图14的(c)、(e)是表示求出了各直径的划刻轮的最大倾斜角的 计算结果的图。

图15是表示验证3中的实施例的划刻轮的偏移的测定结果的图。

图16是表示验证3中的实施例的划刻轮的偏移的测定结果的图。

图17的(a)、(b)分别是对使实施方式的销轴沿铅垂方向倾斜的 情况下的作用进行说明的图。

附图标记说明

1…划刻装置；

15…基板；

20…划刻头；

30…保持架单元；

40…划刻轮；

41…贯通孔；

42a、42b…侧面；

50…销轴；

60…保持架；

63…保持槽；

64a、64b…销孔；

65a、65b…内侧面；

H…表面。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。需要说明的是，在各 图中，为了方便起见，标记了相互正交的X轴、Y轴以及Z轴。X-Y平面 与水平面平行，Z轴方向为铅垂方向。

图1是示意性地示出划刻装置1的结构的图。

划刻装置1具备移动台10。移动台10与滚珠丝杠11螺合。移动台10 被一对导轨12支承为能够在Y轴方向上移动。通过马达的驱动而使滚珠 丝杠11旋转，由此移动台10沿着一对导轨12在Y轴方向上移动。

在移动台10的上表面设置有马达13。马达13使位于上部的工作台 14在XY平面内旋转并定位于规定角度。在马达13的作用下能够水平旋 转的工作台14具备未图示的真空吸附机构。载置在工作台14上的基板15 通过该真空吸附机构而保持于工作台14上。

基板15为玻璃基板、由低温烧结陶瓷或高温烧结陶瓷构成的陶瓷基 板、硅基板、化合物半导体基板、蓝宝石基板、石英基板等。另外，基板 15也可以采用在基板的表面或内部附着了薄膜或半导体材料、或者使基板 的表面或内部包含有薄膜或半导体材料的结构。另外，也可以在基板15 的表面附着不属于脆性材料的薄膜等。

划刻装置1在载置于工作台14的基板15的上方具备对形成在该基板 15的表面上的对位标记进行拍摄的两台相机16。另外，以跨越移动台10 与其上部的工作台14的方式，在支柱18a、18b上架设桥部17。

在桥部17安装有引导件19。划刻头20设置为，被该引导件19引导 而沿X轴方向移动。划刻头20在下端具备保持架接头21。将在保持架60 保持有划刻轮40的保持架单元30经由保持架接头21而安装于划刻头20。

在使用划刻装置1在基板15形成划刻线的情况下，首先，将安装有 划刻轮40的保持架60安装于划刻头20。接下来，划刻装置1通过一对相 机16来进行基板15的定位。然后，划刻装置1使划刻头20移动到规定 的位置，向划刻轮40施加规定的负载使其与基板15接触。之后，划刻装 置1通过使划刻头20沿X轴方向移动而在基板15的表面形成规定的划刻线。需要说明的是，划刻装置1根据需要使工作台14转动或者沿Y轴方 向移动，与上述的情况同样地形成划刻线。

在上述的实施方式中，示出了划刻头沿X轴方向移动、工作台14沿 Y轴方向移动并旋转的划刻装置，但划刻装置只要是划刻头与工作台相对 移动的结构即可。例如，也可以采用划刻头被固定、工作台沿X轴、Y轴 方向移动并旋转的划刻装置。另外，在该情况下，相机16也可以固定于 划刻头20。

接下来，参照图2的(a)、(b)对保持架单元30的结构进行说明。图 2的(a)是从X轴正侧观察保持架单元30的主视图，图2的(b)是从Y 轴正侧观察保持架单元30的侧视图。需要说明的是，图2的(a)、(b) 一并图示出直接安装有保持架单元30的保持架接头21。

保持架单元30是划刻轮40、销轴50以及保持架60成为一体的单元。 如图2的(b)所示，保持架单元30借助安装螺钉31而安装于保持架接 头21。保持架接头21由安装部22、旋转轴23以及两个轴承24a、24b构 成。安装部22的剖面形状呈倒L字状。安装部22由沿铅垂方向延伸的壁 22a和沿水平方向延伸的壁22b构成。旋转轴23从安装部22的壁22b的 顶面侧沿铅垂方向延伸。旋转轴23穿过轴承24a、24b。

当将保持架单元30安装于保持架接头21时，保持架单元30的侧面 与安装部22的壁22a接触，保持架单元30的上表面与壁22b接触。另外， 如图2的(a)所示，在壁22a上形成有供安装螺钉31插入的螺孔25。

保持架接头21以使安装于安装部22的保持架单元30从划刻头20的 下端露出的方式固定于划刻头20的内部。此时，保持架单元30以保持架 接头21的旋转轴23为中心而旋转自如。需要说明的是，单点划线示出旋 转轴23的轴中心S，虚线示出基板15的表面H。表面H与水平面平行， 且相对于旋转轴23垂直。

在使用划刻装置1在基板15的表面H形成划刻线的情况下，划刻轮 40以沿图2的(b)所示的箭头R的方向(X轴方向)行进的方式旋转。 需要说明的是，划刻装置1也可以采用不使用保持架接头21、而使保持架 单元30自身具备旋转轴23、轴承24a、24b的结构。

划刻轮40例如是由烧结金刚石、超硬合金等形成的圆板状的构件。 在划刻轮40形成有供销轴50插入的贯通孔41。贯通孔41形成为贯穿划 刻轮40的两侧面的中心。另外，在划刻轮40的外周部形成有形成棱线的V字状的刃。划刻轮40的厚度例如为0.4～1.1mm左右，外径例如为1.0～ 5.0mm左右。另外，贯通孔41的直径例如为0.4～1.5mm左右，刃的刃尖 角例如为90°～150°左右。

销轴50例如是由烧结金刚石、超硬合金等形成的圆柱状的构件，一 端或两端成为尖头形状的尖头部51。销轴50的直径比划刻轮40的贯通孔 41的直径稍小。例如，当贯通孔41的直径为0.8mm时，销轴50的直径 例如为0.77mm左右。在销轴50插入到贯通孔41的状态下，在销轴50 与贯通孔41之间产生间隙(游隙)。

保持架60由不锈钢或碳素工具钢构成。如图2的(b)所示，保持架 60成为下部在侧视下朝向下端而宽度变窄的梯形形状。另外，在保持架 60的梯形形状部分处分别形成有保持部62a、62b，在保持部62a与保持 部62b之间形成有保持槽63。保持槽63的相互对置的内侧面65a、65b与 水平面(XY平面)垂直。

需要说明的是，在图2的(a)、(b)的结构中，保持架60由一个基材 构成，但例如也可以通过固定分别具有保持部62a、62b的两个基材来形 成保持架60。

在保持部62a、62b，以跨越保持槽63的方式形成有供销轴50插入的 销孔64a、64b。销孔64a、64b的直径比销轴50的直径稍大。销孔64a、 64b形成为，相对于与保持槽63的内侧面65a、65b垂直的方向，至少在 与基板15的表面H平行的方向(与XY平面平行的方向)上倾斜。销孔 64a、64b也可以形成为，相对于与保持槽63的内侧面垂直的方向，还在 与基板15的表面H垂直的方向(与YZ平面平行的方向)上也倾斜。

在划刻轮40插入到保持槽63的状态下，向划刻轮40的贯通孔41与 销孔64a、64b插入销轴50。如上所述，销孔64a、64b形成为相对于与保 持槽63的内侧面65a、65b垂直的方向而倾斜，因此，插入到销孔64a、 64b以及贯通孔41的销轴50相对于与保持槽63的内侧面65a、65b垂直 的方向，至少在与基板15的表面H平行的方向(与XY平面平行的方向) 上倾斜。

在保持架60的上部形成有供安装螺钉31插入的螺孔66。另外，在保 持部62a的Y轴正侧的侧面借助螺钉68a安装有挡块67a，在保持部62b 的Y轴负侧的侧面借助螺钉68b安装有挡块67b。挡块67a、67b用于堵 塞销孔64a、64b。

在具备以上结构的划刻装置1中，当在划刻线的形成动作中将划刻轮 40按压于基板15的表面H时，划刻轮40的两侧面分别被按压于保持槽 63的相互对置的内侧面65a、65b。因此，在划刻线的形成动作中，能抑 制划刻轮40沿着销轴50移动，由此，能够使划刻线的形成位置稳定。

以下，参照图3的(a)～(d)，来说明划刻轮40的两侧面分别被按 压于保持槽63的相互对置的内侧面65a、65b的动作。

图3的(a)～(d)分别是示意性地示出保持架60的动作的剖视图。 图3的(a)～(d)分别是从Z轴正侧观察将图2的(a)、(b)所示的保 持架60在销轴50的Z轴方向中央位置处沿与XY平面平行的平面剖切后 的剖面的剖视图。为了方便起见，在图3的(a)～(d)中省略了保持架 60的一部分结构的图示。单点划线示出划刻轮40的刃的棱线。

图3的(a)示出将划刻轮40按压于基板15的表面H之前的状态。 在该状态下，划刻轮40的棱线与XZ平面大致平行，在划刻轮40的两侧 的侧面42a、42b与保持槽63的内侧面65a、65b之间产生间隙(游隙)。 销轴50相对于与保持槽63的内侧面65a、65b垂直的方向而在与XY平 面平行的方向上倾斜。

当从该状态将划刻轮40按压于基板15的表面H时，以使划刻轮40 的贯通孔41相对于销轴50平行的方式在划刻轮40产生转矩。如上所述， 由于贯通孔41的直径比销轴50的直径大，因此，划刻轮40在被贯通孔 41与销轴50之间的游隙允许的范围内，能够在与XY平面平行的方向上 旋转。因此，如上所述，在划刻轮40产生转矩时，如图3的(b)所示， 在该转矩的作用下，划刻轮40绕顺时针方向旋转，划刻轮40的侧面42a、 42b分别按压于保持槽63的内侧面65a、65b。

之后，当伴随着划刻头20的移动而保持架60沿X轴方向(箭头R方 向)移动时，产生使划刻轮40的棱线与划刻方向(箭头R方向)平行的 转矩。如图2的(a)、(b)所示，保持架60能够绕旋转轴23旋转，因此， 在该转矩的作用下，如图3的(c)所示，以使划刻轮40的棱线与划刻方 向(箭头R方向)成为平行的方式使保持架60绕逆时针方向旋转。

之后，如图3的(d)所示，在保持架60绕旋转轴23(参照图2的(a)、 (b))稍旋转了的状态下进行划刻动作。在该情况下，划刻轮40在相对 于基板15的表面H的负载的作用下，也处于两侧的侧面42a、42b被按压 于保持槽63的内侧面65a、65b的状态。在该状态下，划刻轮40绕销轴 50进行旋转。

这样，在本实施方式中，在划刻线的形成动作中，划刻轮40的两侧 面分别被按压于保持槽63的相互对置的内侧面65a、65b，因此，在划刻 线的形成动作中，能抑制划刻轮40沿着销轴50移动。由此，能够使划刻 线的形成位置稳定。

以下，对本申请发明人进行的验证以及其结果进行说明。

＜验证1＞

本验证的条件如下。

(1)基板…玻璃基板(OA-10G)，厚度3mm(t3)

(2)划刻负载…5N

(3)划刻速度…300mm/sec

(4)划刻轮径…3mm、2mm、2.5mm这三种

(5)销轴的直径…0.80mm

需要说明的是，划刻轮的贯通孔的直径比销轴的直径稍大，其游隙为 0.035～0.065μm的范围。另外，就划刻轮厚度(实测值)而言，直径3mm 的划刻轮为0.639mm，直径2mm的划刻轮为0.641mm，直径2.5mm的划 刻轮为0.642mm。如后所述，针对直径2.5mm的划刻轮，使用相互不同 的两个划刻轮进行了验证。保持架的保持槽的间隙(实测值)在后述的比 较例中为0.651mm，在后述的实施例中为0.653mm。

基于上述条件，向相对于保持槽的内侧面垂直地设置有销轴的保持架 (比较例)分别装配上述条件(4)所示的三种直径的划刻轮，并进行了 划刻动作。同样，基于上述条件，向以相对于与保持槽的内侧面垂直的方 向在水平方向上倾斜1°的方式设置有销轴的保持架(实施例)分别装配上 述条件(4)所示的三种直径的划刻轮，并进行了划刻动作。需要说明的 是，实施例的保持架调整为了以相对于与保持槽的内侧面垂直的方向进一 步在铅垂方向上也倾斜0.5°的方式设置有销轴。

在该划刻动作中，通过以拍摄方向朝向与划刻方向平行的方向的方式 设置的相机来拍摄划刻线，基于拍摄图像，测定了划刻线的偏斜，即，划 刻动作时的划刻轮的与基板接触的接触部的水平方向(与销轴平行的方 向)的位移。测定从划刻线的终端起每隔2mm进行了合计166次。

需要说明的是，在比较例以及实施例中，如上所述，三种划刻轮的厚 度比保持槽的间隙小，因此，无论在装配了哪种划刻轮的情况下，划刻轮 都能够沿着销轴在游隙的范围内移动。

首先，图4以及图5的(a)～(d)示出比较例的测定结果。在各图 中，横轴为测定次数，纵轴为划刻轮的位移量(μm)。纵轴的偏移量示出 以测定开始位置(划刻动作终端位置)为基准位置、划刻轮相对于该基准 位置在水平方向上的偏移量。图4示出四个测定结果。在图4中，

的图表分别示出使用直径为2mm、3mm的划刻轮的情况下的测定结果。 另外，

的图表示出分别使用直径为2.5mm的两个同 种类的划刻轮的情况下的测定结果。

图5的(a)～(d)从图4的测定结果中提取

以 及

的测定结果而示出。需要说明的是，图5的(a)～(d)分 别以粗线一并示出表示划刻轮的位置的迁移的近似曲线。

参照图4以及图5的(a)～(d)可知，在各直径的划刻轮中，产生 了突发的较大的偏移。尤其是在

的测定结果中，在划刻动作的 结束前的一定期间内，划刻轮的位置产生了较大的偏移。

需要说明的是，参照图4以及图5的(a)～(d)，在各图表中产生了 周期性的细小的波，该波是基于划刻轮的刃尖的棱线在划刻轮的外周转一 圈的期间、由于公差而在厚度方向上摆动所产生的。在比较例中可知，该 波的振幅不均匀，振幅产生变动。

接下来，图6以及图7的(a)～(d)示出实施例的测定结果。各图 的横轴和纵轴与图4以及图5的(a)～(d)同样地，分别是测定次数和 偏移量。另外，在图6中，

的图表分别示出使用直径为2mm、3mm 的划刻轮的情况下的测定结果，

的图表示出分别使用 直径为2.5mm的两个同种类的划刻轮的情况下的测定结果。图6和图7 的(a)～(d)的关系与图4和图5的(a)～(d)的关系同样。

参照图6以及图7的(a)～(d)，在各直径的任一划刻轮中都未产生 突发的较大的偏移。另外，在

的测定结果中，划刻轮的位置也 未产生较大的偏移，获得与其他的划刻轮同样的测定结果。与比较例的情 况相比，细小的波的振幅也得到抑制。因此可知，在使用实施例的保持架 的情况下，能抑制使用不同的划刻轮的情况下的偏差，能够以非常好的精 度形成划刻线。

＜验证2＞

接下来，针对使相对于划刻轮的负载变化的情况下的划刻轮的偏移而 进行了验证。除了使负载变化之外，验证的条件与验证1相同。需要说明 的是，本验证中使用了直径为3mm的划刻轮。

与验证1同样，在比较例中，向相对于保持槽的内侧面垂直地设置有 销轴的保持架装配划刻轮，并进行了划刻动作。另外，在实施例中，向以 相对于与保持槽的内侧面垂直的方向在水平方向上倾斜1°且在铅垂方向 上倾斜0.5°的方式设置有销轴的保持架装配划刻轮，并进行了划刻动作。 负载变化为4N、6N、8N、10N、12N、14N这六个种类。与上述验证1同样地，基于由相机拍摄的划刻线的拍摄图像而测定出以各负载进行了划 刻动作的情况下的划刻轮的偏移量。

首先，图8、9以及图10的(a)～(e)示出比较例的测定结果。各 图的横轴和纵轴与图4以及图5的(a)～(d)同样地分别为测定次数和 偏移量。图8示出负载为4N、6N、8N的情况下的测定结果，图9示出负 载为10N、12N、14N的情况下的测定结果。图10的(a)～(e)从图8以及图9的测定结果中提取负载4N、6N、8N、10N、12N、14N的测定结 果而示出。需要说明的是，图10的(a)～(e)分别以粗线一并示出表 示划刻轮的位置的迁移的近似曲线。

参照图8、9以及图10的(a)～(e)可知，负载越小，划刻轮的水 平方向的位置越不稳定，位置的偏差越大。根据该测定结果可知，在使用 比较例的保持架的情况下，若将划刻动作时的负载设定得较小，则划刻轮 在保持槽内沿着销轴移动，划刻线的形成精度降低。

接下来，图11、12以及图13的(a)～(e)示出实施例的测定结果。 各图的横轴和纵轴与比较例的图8、9以及图10的(a)～(e)同样。在 实施例中，也与比较例同样地使负载变化为4N、6N、8N、10N、12N、 14N这六个种类。

参照图11、12以及图13的(a)～(e)可知，无论负载的大小如何， 划刻轮的水平方向的位置都稳定，能抑制位置的偏差。根据该测定结果可 知，在使用实施例的保持架的情况下，无论划刻动作时的负载如何，都能 够抑制保持槽内的划刻轮的移动，能够显著地提高划刻线的形成精度。

＜倾斜角的研究＞

接下来，针对如图3的(a)～(d)所示那样借助负载将划刻轮40 的两侧的侧面42a、42b按压于保持槽63的内侧面65a、65b所需的、销 轴50的水平方向上的倾斜角进行研究。

图14的(a)是表示划刻轮40和保持槽63中的各种参数的图。

在图14的(a)中，T为保持槽63的间隙，t为划刻轮40的厚度，Δt 为保持槽63与划刻轮40之间的游隙，

为划刻轮40的直径，D1为划 刻轮的刃尖的高度，D2为从划刻轮40的中心C1到刃尖的侧面与倾斜面 的交点为止的径向上的距离，P1是划刻轮40从图14的(a)的状态起绕 划刻轮40的中心C1沿逆时针方向旋转了时与保持槽63的左侧的内侧面 抵接的、刃尖与划刻轮40的右侧的侧面的边界部分，X是从划刻轮40的 中心到边界部分P1为止的距离，θ是刃尖的角度，α是划刻轮40绕中心 C1旋转的情况下的划刻轮40的最大倾斜角(边界部分P1与保持槽63的 左侧的内侧面抵接为止的角度)。

参照图14的(a)明显可知，厚度t越小且间隙T越大，则边界部分 P1与保持槽63的内侧面抵接为止的划刻轮40的最大倾斜角α越大。另外， 刃尖的角度越小，则刃尖的高度D1越大，距离X越小，因此，边界部分 P1与保持槽63的内侧面抵接为止的划刻轮40的最大倾斜角α越大。因此， 厚度t越小、间隙T越大、刃尖的角度θ越小，则最大倾斜角α越大。

图14的(b)是表示使用直径为3.0mm、2.5mm、2.0mm、1.8mm的 划刻轮40的情况下的、划刻轮40的厚度t和保持槽63的间隙T的标准 尺寸的图。在此，间隙T是将公差估计在内的情况下的间隙的最大值，厚 度t是将公差估计在内的情况下的划刻轮40的厚度的最小值。

图14的(c)是在间隙T和厚度t为图14的(b)所示的值的情况下 计算出各直径的划刻轮40的最大倾斜角α的值。在此，将刃尖的角度θ 设为作为标准角度的90～150°的最小值、即90°而计算出最大倾斜角α。

图14的(d)是表示使用直径为1.5mm、1.0mm的划刻轮40的情况 下的、划刻轮40的厚度t和保持槽63的间隙T的标准尺寸的图。与上述 同样，间隙T是将公差估计在内的情况下的最大间隙，厚度t是将公差估 计在内的情况下的划刻轮40的最小厚度。

图14的(e)是在间隙T和厚度t为图14的(d)所示的值的情况下 计算出各直径的划刻轮40的最大倾斜角α的值。在此，与上述同样，将 刃尖的角度θ设为作为标准角度的90～150°的最小值、即90°而计算出最 大倾斜角α。

如图14的(c)、(e)所示，就划刻轮40与保持槽63的左右的两侧面 抵接为止的最大倾斜角α而言，即便在间隙T相同的情况下，该最大倾斜 角α也按照划刻轮40的种类而不同。在此，最大的最大倾斜角α是使用 直径为1.0的划刻轮40的情况下的1.88°，因此，为了将划刻轮40的两侧 的侧面按压于保持槽63的内侧面，需要将水平方向上的销轴50相对于与 保持槽63的内侧面垂直的方向的倾斜角设定为至少超过1.88°的值。

另一方面，越增大水平方向上的销轴50相对于与保持槽63的内侧面 垂直的方向的倾斜角，则将划刻轮40的两侧面按压于保持槽63的内侧面 的力越大，在划刻动作时越容易制动划刻轮40的旋转。另外，通过该制 动所产生的摩擦，容易在划刻轮40的侧面产生磨损。因此，可以说，优 选尽量限制水平方向上的销轴50相对于与保持槽63的内侧面垂直的方向 的倾斜角。

根据以上，可以说，期望将保持槽63与划刻轮侧面的游隙为0.020mm 以下的情况下的、水平方向上的销轴50相对于与保持槽63的内侧面垂直 的方向的倾斜角设定为稍微超过1.88°的2.0°左右以下。在使用各直径的划 刻轮40的情况下，水平方向上的销轴50相对于与保持槽63的内侧面垂 直的方向的倾斜角根据划刻轮40的厚度t和保持槽63的间隙T的数值， 在各直径的划刻轮40设定最佳的角度即可。

需要说明的是，如图3的(a)～(d)所示，为了借助负载将划刻轮 40的两侧的侧面42a、42b按压于保持槽63的内侧面65a、65b，需要划 刻轮40的贯通孔41的直径大于销轴50的直径，划刻轮40能够以划刻轮 40的两侧的侧面42a、42b能抵接于保持槽63的内侧面65a、65b的方式 相对于销轴50在水平方向上旋转。

因此，为了得到验证1、2所示的效果，需要调整保持槽63的内侧面 65a、65b与划刻轮40的侧面42a、42b之间的游隙、以及销轴50相对于 保持槽63的内侧面65a、65b的倾斜角，并且在贯通孔41与销轴50之间 也设定游隙，以使得借助负载将划刻轮40的两侧面分别按压于保持槽63 的相互对置的内侧面65a、65b。通常，在贯通孔41与销轴50之间设置有0.005～0.065μm左右的游隙，但根据保持槽63的内侧面65a、65b与划刻 轮40的侧面42a、42b之间的游隙适当进行设定即可。

＜验证3＞

接下来，针对使水平方向以及铅垂方向上的销轴50相对于与保持槽 63的内侧面垂直的方向的倾斜角分别变化了的情况下的划刻轮的偏移进 行了验证。在本验证中，使用直径为2mm的划刻轮。将水平方向上的销 轴50相对于与保持槽63的内侧面垂直的方向的倾斜角设为1.5°，将铅垂 方向上的销轴50相对于与保持槽63的内侧面垂直的方向的倾斜角设为 1°。保持槽63的间隙为0.653mm，划刻轮的厚度为0.639mm。其他验证 条件与验证1同样。

图15是表示验证结果的图。在此，在基板上形成三根划刻线，从各 划刻线的终端侧起每隔2mm测定了划刻轮的水平方向的偏移量。与验证1 同样地，使用相机进行了测定。

图15的横轴是测定次数，纵轴是偏移量(μm)。需要说明的是，在本 验证的测定中，相机的拍摄中心与划刻线的形成位置在水平方向上偏移， 因此，三根划刻线的开始时的偏移量成为反映出相机的拍摄中心与划刻线 的形成位置之间的偏移量的值。

在图15中，粗实线、细实线以及虚线分别是形成第一根、第二根以 及第三根划刻线时的测定结果。参照图15，在形成任一划刻线时，在划刻 轮均未产生突发的较大的偏移，另外，细小的波的振幅也显著地得到抑制。 与图7的(b)所示的验证1的验证结果(使用直径为2mm的划刻轮的验 证结果)进行比较的话，在图15的测定结果中，能抑制波形的较大的起伏。因此，根据该测定结果可知，能够以与验证1的情况相比更好的精度 形成划刻线。

图16是与图15的情况相比将划刻轮以表背颠倒的方式装配于保持架 并进行了同样的测定的情况下的测定结果。在该情况下，也与图15的情 况同样地，与验证1的验证结果(使用直径为2mm的划刻轮的验证结果) 相比，能抑制波形的较大的起伏。因此可知，即便在将划刻轮以表背颠倒 的方式装配的情况下，也能够以非常好的精度形成划刻线。

根据以上的验证能够确认，通过不仅在水平方向上还在铅垂方向上对 销轴50相对于与保持槽63的内侧面垂直的方向的倾斜角进行调整，能够 有效地抑制划刻动作中的划刻轮40在水平方向上的移动，能够使划刻线 的形成显著地稳定。

当使销轴50相对于与保持槽63的内侧面垂直的方向而在铅垂方向上 倾斜时，在划刻动作时施加的负载的作用下，划刻轮40以划刻轮40的贯 通孔41沿着销轴50的方式沿铅垂方向旋转。即，在图17的(a)的状态 下借助负载将划刻轮40按压于基板15的表面H时，划刻轮40如图17的 (b)所示那样倾斜。通过该倾斜，划刻轮40的侧面42a、42b被按压于 保持槽63的内侧面65a、65b，从而划刻轮40的移动受到限制。

当使销轴50相对于与保持槽63的内侧面垂直的方向不仅在水平方向 上还在垂直方向上倾斜时，通过使销轴50在水平方向上倾斜而限制划刻 轮40的移动的效果以及通过使销轴50在铅垂方向上倾斜而限制划刻轮40 的移动的效果被叠加。由此，如本验证的测定结果那样，推测出能显著地 抑制划刻动作时的划刻轮40的轴向上的移动，能够更进一步提高划刻线 的形成精度。

需要说明的是，销轴50的铅垂方向上的相对于与保持槽63的内侧面 垂直的方向的倾斜角在本验证中设定为1°，在上述验证1中设定为0.5°。 根据这些验证结果能够推测出，即便在将销轴50的铅垂方向上的相对于 与保持槽63的内侧面垂直的方向的倾斜角设定为进一步超过1°的情况下， 也能够得到与1°的情况同样或更好的效果。另外，根据上述销轴50的水 平方向上的相对于与保持槽63的内侧面垂直的方向的倾斜角的验证结果 能够推测出，划刻轮的直径越小，则用于抑制划刻轮40的轴向的移动的 最佳角度越大。

但是，另一方面，当使销轴50在铅垂方向上倾斜时，如图17的(b) 所示，划刻轮40在相对于基板15的表面H倾斜的状态下被按压。销轴 50的铅垂方向上的相对于与保持槽63的内侧面65a、65b垂直的方向的倾 斜角越大，则此时的划刻轮40相对于表面H的倾斜角越大。在该情况下， 若划刻轮40相对于表面H的倾斜角过大，则划刻线的形成精度可能降低。另外，通过抑制划刻轮在保持架槽内的移动，划刻时的划刻轮的旋转阻力 可能变大。因此，优选将销轴50的铅垂方向上的相对于与保持槽63的内 侧面65a、65b垂直的方向的倾斜角抑制得尽量小。

根据以上，可以说，铅垂方向上的销轴50相对于与保持槽63的内侧 面65a、65b垂直的方向的倾斜角期望设定为稍微超出在本验证中设定的1° 的1.5°左右以下。在使用其他直径的划刻轮40的情况下，就铅垂方向上 的销轴50相对于与保持槽63的内侧面垂直的方向的倾斜角而言，在1.5° 以下的范围内在各直径的划刻轮40设定最佳的角度即可。

＜实施方式的效果＞

根据本实施方式，起到以下的效果。

如图3的(a)～(d)所示，相对于与保持槽63的内侧面65a、65b 垂直的方向，销轴50在水平方向上倾斜，因此，当将划刻轮40按压于基 板15的表面H时，划刻轮40的侧面42a、42b分别被按压于保持槽63的 相互对置的内侧面65a、65b。因此，在形成划刻线时，能抑制划刻轮40 沿与销轴50平行的方向移动。因而，能够使划刻线的形成位置稳定。

需要说明的是，如在上述“倾斜角的研究”的项目中说明的那样，与 基板15的表面H平行的方向(水平方向)上的销轴50相对于与保持槽 63的内侧面垂直的方向的倾斜角优选设定为2°以下。由此，能够更加有 效地使划刻线的形成位置稳定。

另外，如在上述验证1～3中验证的那样，优选销轴50相对于与保持 槽63的内侧面65a、65b垂直的方向，在与基板15的表面H垂直的方向 (铅垂方向)上也倾斜。这样，如在验证1～3中验证的那样，能够更进 一步使划刻线的形成位置稳定。

需要说明的是，如上所述，在与基板15的表面H垂直的方向(铅垂 方向)上的销轴50相对于与保持槽63的内侧面65a、65b垂直的方向的 倾斜角优选设定为1.5度以下。由此，能够更加有效地使划刻线的形成位 置稳定。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不局限于上述实施 方式，并且本发明的实施方式还能够在上述方式以外进行各种变更。

例如，在上述实施方式1的实验中，使用了在刃尖的棱线未形成槽的 划刻轮40，但也可以使用在棱线隔开一定间隔而形成有槽的划刻轮。

另外，划刻头20的结构和划刻装置1的结构也能够适当进行变更。 图1示出仅在基板15的单面形成划刻线的划刻装置，但本发明也能够应 用于在基板15的两面同时形成划刻线的划刻装置。

本发明的实施方式在请求保护的范围所示的技术思想的范围内能够 适当进行各种变更。

Claims (5)

1.一种划刻装置，其在基板表面形成划刻线，

所述划刻装置的特征在于，

所述划刻装置具备：

保持架单元，其保持划刻轮；以及

划刻头，其将所述保持架单元保持为能够绕与所述基板表面垂直的轴进行旋转，

所述保持架单元具备：

保持槽，其供所述划刻轮插入；

销孔，其以跨越所述保持槽的方式形成；以及

销轴，其向被插入到所述保持槽中的所述划刻轮的贯通孔和所述销孔插入，

将所述贯通孔与所述销轴之间的游隙、所述保持槽的内侧面与所述划刻轮的侧面之间的游隙、以及所述销轴相对于所述保持槽的内侧面的倾斜角设定为，在将所述划刻轮按压于所述基板表面时，将所述划刻轮的两侧面分别按压于所述保持槽的相互对置的内侧面，

所述销孔形成为，相对于与所述保持槽的内侧面垂直的方向，至少在与所述基板表面平行的方向上倾斜，

插入到所述销孔以及所述贯通孔中的所述销轴相对于与所述保持槽的内侧面垂直的方向，至少在与所述基板表面平行的方向上倾斜。

2.根据权利要求1所述的划刻装置，其特征在于，

在与所述基板表面平行的方向上的所述销轴相对于与所述保持槽的内侧面垂直的方向的倾斜角设定为2°以下。

3.根据权利要求1或2所述的划刻装置，其特征在于，

所述销孔形成为，相对于与所述保持槽的内侧面垂直的方向，在与所述基板表面垂直的方向上也倾斜，

插入到所述销孔以及所述贯通孔中的所述销轴相对于与所述保持槽的内侧面垂直的方向，在与所述基板表面垂直的方向上也倾斜。

4.根据权利要求3所述的划刻装置，其特征在于，

在与所述基板表面垂直的方向上的所述销轴相对于与所述保持槽的内侧面垂直的方向的倾斜角设定为1.5度以下。

5.一种保持架单元，其对用于形成划刻线的划刻轮进行保持，

所述保持架单元的特征在于，

所述保持架单元具备：

保持槽，其供所述划刻轮插入；

销孔，其以跨越所述保持槽的方式形成；以及

销轴，其向被插入到所述保持槽中的所述划刻轮的贯通孔和所述销孔插入，

将所述贯通孔与所述销轴之间的游隙、所述保持槽的内侧面与所述划刻轮的侧面之间的游隙、以及所述销轴相对于所述保持槽的内侧面的倾斜角设定为，在将所述划刻轮按压于基板表面时，将所述划刻轮的两侧面分别按压于所述保持槽的相互对置的内侧面，

所述销孔形成为，相对于与所述保持槽的内侧面垂直的方向，至少在与所述基板表面平行的方向上倾斜，

插入到所述销孔以及所述贯通孔中的所述销轴相对于与所述保持槽的内侧面垂直的方向，至少在与所述基板表面平行的方向上倾斜。

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