JP2024029449A - スクライブヘッドおよびスクライブ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スクライブ時に被加工物に付与する荷重を安定させることが可能なスクライブヘッドおよびスクライブ装置を提供することを目的とする。【解決手段】スクライブヘッド１０は、ベース部材１１０と、カッターホイールを保持したホルダが下端に装着される支持部材２１０と、ベース部材１１０に対して上下動可能に支持部材２１０を案内するガイド部Ｅ１と、支持部材２１０を駆動してカッターホイールに荷重を付与する駆動部Ｄ１と、を備える。軸受１４０は、シャフト２０１の外側面との間に空気圧によるエアギャップを形成することにより、シャフト２０１を上下動可能に案内する。流路１１２を介して受け孔１６２ａに空気圧が導入されると、ボール１６１と受け孔１６２ａとの間にエアギャップが形成されるとともに、流路１１２からの空気圧によりボール１６１を介して支持部材２１０に下方向の駆動力が付与される。【選択図】図１０

Description

本発明は、基板にスクライブラインを形成するためのスクライブヘッドおよび当該スクライブヘッドを備えたスクライブ装置に関する。

従来、ウエハー等の被加工物にスクライブラインを形成するスクライブヘッドが知られている。以下の特許文献１には、基部に対して上下方向にスライド可能に支持され、カッタ機構を保持するカッタホルダと、カッタホルダに対して基板側への荷重を付与する第１エアシリンダ機構と、カッタホルダに対して基板と反対側への荷重を付与する第２エアシリンダ機構とを備えるスクライブヘッドが記載されている。

特開２０２０－１８００１３号公報

上記特許文献１に記載のスクライブヘッドでは、エアシリンダにおいて樹脂をシールしたピストンがガイド孔に摺動するため、摺動抵抗が生じる。このような摺動抵抗が生じると、スクライブ時に被加工物に付与する荷重を安定させることが困難になる。

かかる課題に鑑み、本発明は、スクライブ時に被加工物に付与する荷重を安定させることが可能なスクライブヘッドおよびスクライブ装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様は、スクライブヘッドに関する。本態様に係るスクライブヘッドは、ベース部材と、カッターホイールを保持したホルダが下端に装着される支持部材と、前記ベース部材に対して上下動可能に前記支持部材を案内するガイド部と、前記支持部材を駆動して前記カッターホイールに荷重を付与する駆動部と、を備える。前記ガイド部は、前記支持部材に接続されたシャフトと、前記シャフトの外側面との間に空気圧によるエアギャップを形成することにより前記シャフトを上下動可能に案内する軸受と、を備える。前記駆動部は、移動子と、前記移動子が挿入される受け孔と、前記受け孔に空気圧を導入するための流路と、を備える。前記流路を介して前記受け孔に空気圧が導入されると、前記移動子と前記受け孔との間にエアギャップが形成されるとともに、前記流路からの空気圧により前記移動子を介して前記支持部材に下方向の駆動力が付与される。

本態様に係るスクライブヘッドによれば、ガイド部においてシャフトが軸受に接触することなく上下に移動し、駆動部において移動子が受け孔に接触することなく支持部材を押圧する。これにより、シャフトと軸受との間および移動子と受け孔との間に摩擦が生じることがないため、カッターホイールにより被加工物に付与する荷重を安定させることができる。

本態様に係るスクライブヘッドは、前記シャフトの上端に設置された板部材を備える。前記駆動部は、他の移動子と、前記他の移動子が挿入される他の受け孔と、前記他の受け孔に空気圧を導入するための他の流路と、を備える。前記他の流路を介して前記他の受け孔に空気圧が導入されると、前記他の移動子と前記他の受け孔との間にエアギャップが形成されるとともに、前記他の流路からの空気圧により前記他の移動子を介して前記板部材に上方向の駆動力が付与される。

この構成によれば、シャフト、支持部材および板部材等の自重に抗する上向きの力を板部材に付与できるため、シャフト、支持部材および板部材等の自重よりも小さい荷重をカッターホイールに付与できる。よって、カッターホイールに付与できる荷重のレンジを広げることができる。

この場合に、前記受け孔および前記他の受け孔は、平面視において略真円の形状を有し、前記移動子および前記他の移動子は、略真球の形状を有する。

この構成によれば、移動子の受圧面積を広く確保できるため、移動子に効率的に空気圧を付与できる。また、球の最大径の部分が受け孔に最も接近するため、この部分に空気を効率的に流すことができ、空気の流れによるエアギャップを円滑に生成できる。

この場合に、前記移動子の中心および前記他の移動子の中心は、平面視において略一致している。

この構成によれば、振動子を介して支持部材に付与される駆動力の方向と、他の振動子を介して板部材に付与される駆動力の方向とが、互いに逆向きで且つ平面視において一致する。これにより、支持部材および板部材に接続されたシャフトを、上下方向に円滑に移動させることができる。

本態様に係るスクライブヘッドは、前記ベース部材に対して一体的に配置されたロードセルと、ベース部材に対して上下動する前記シャフト、前記支持部材および前記板部材に対して一体的に配置された押込部材と、を備える。前記押込部材は、前記ロードセルの上方において前記ロードセルに対向して配置されている。

この構成によれば、移動子を介して支持部材に下方向の駆動力が付与された場合、および、他の移動子を介して板部材に上方向の駆動力が付与された場合のいずれにおいても、ロードセルを用いてカッターホイールに付与される荷重を検出できる。

本態様に係るスクライブヘッドにおいて、前記ガイド部は、２本の前記シャフトおよび２つの前記軸受を備える。この構成によれば、シャフトが１本の場合に比べて、支持部材を安定して上下方向に移動させることができる。

この場合に、一方の前記シャフトと前記移動子との距離、および、他方の前記シャフトと前記移動子との距離は、平面視において互いに略等しい。

この構成によれば、振動子の位置を中心として２本のシャフトにかかる力が略等しくなるため、２つの距離が異なる場合に比べて、支持部材を安定して上下方向に移動させることができる。

本態様に係るスクライブヘッドにおいて、前記シャフトの外側面に対向する前記軸受の内側面は、多孔質素材により構成されている。

この構成によれば、軸受に導入された空気を軸受の内側面全体から吹き出させることができる。これにより、シャフトの外側面と軸受の内側面との間に円滑にエアギャップを形成できる。

本発明の第２の態様は、スクライブ装置に関する。本態様に係るスクライブ装置は、上記第１の態様に係るスクライブヘッドと、前記受け孔および前記他の受け孔に空気圧を導入する圧力付与部と、前記圧力付与部を制御する制御部と、を備える。前記制御部は、前記カッターホイールに付与する荷重に応じて、前記受け孔および前記他の受け孔の何れか一方に空気圧を導入する制御を実行する。

本態様に係るスクライブ装置によれば、上記第１の態様と同様の効果に加えて、受け孔および他の受け孔に同時に空気圧が導入される場合に比べて、カッターホイールに高精度な荷重を付与できる。

本態様に係るスクライブ装置において、前記制御部は、前記受け孔および前記他の受け孔の両方に空気圧が導入されていない状態において前記カッターホイールに付与される所定荷重より大きい荷重を前記カッターホイールに付与する場合、前記受け孔および前記他の受け孔のうち前記受け孔のみに空気圧を導入し、前記所定荷重以下の荷重を前記カッターホイールに付与する場合、前記受け孔および前記他の受け孔のうち前記他の受け孔のみに空気圧を導入する。

この構成によれば、所定荷重を境界として受け孔および他の受け孔の何れか一方に空気圧が導入されるため、カッターホイールに精度良く荷重を付与できる。

以上のとおり、本発明によれば、スクライブ時に被加工物に付与する荷重を安定させることが可能なスクライブヘッドおよびスクライブ装置を提供できる。

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１は、実施形態に係る、スクライブ装置の構成を模式的に示す側面図である。 図２（ａ）は、実施形態に係る、スクライブテーブルの載置面にフレームユニットが載置された状態を示す平面図である。図２（ｂ）は、実施形態に係る、図２（ａ）のＡ－Ａ位置におけるフレームユニット、スクライブテーブルおよびテスト基板の断面図である。 図３は、実施形態に係る、スクライブヘッドの構成を示す斜視図である。 図４は、実施形態に係る、スクライブヘッドを、カッターホイールの中央位置でＹ－Ｚ平面に平行な平面により切断した断面を示す図である。 図５は、実施形態に係る、スクライブヘッドを、シャフトの中央位置でＸ－Ｚ平面に平行な平面により切断した断面を示す図である。 図６は、実施形態に係る、ベース部材およびベース部材に収容される各部の構成を示す斜視図である。 図７は、実施形態に係る、支持部材、ホルダおよび押圧部材の構成を示す斜視図である。 図８は、実施形態に係る、押圧部材を支持部材に設置するための構成を示す斜視図である。 図９は、実施形態に係る、カッターホイールの位置でＸ－Ｚ平面に平行な面によりスクライブヘッドを切断したときの断面の一部を示す図である。 図１０（ａ）は、実施形態に係る、ボールによってピンが上下に押し出されることを模式的に示す側面図である。図１０（ｂ）は、実施形態に係る、シャフトが軸受に対して上下に移動することを模式的に示す側面図である。 図１１は、実施形態に係る、スクライブ装置の構成を示すブロック図である。 図１２（ａ）、（ｂ）は、実施形態に係る、被加工物に対するスクライブ動作を模式的に示す側面図である。 図１３（ａ）、（ｂ）は、実施形態に係る、被加工物に対するスクライブ動作を模式的に示す側面図である。 図１４は、実施形態に係る、スクライブ処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。便宜上、各図には、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軸正方向およびＺ軸負方向は、それぞれ、鉛直上方向および鉛直下方向であり、Ｘ軸正方向は、スクライブ動作時にスクライブヘッドが移送される方向である。

図１は、スクライブ装置１の構成を模式的に示す側面図である。

図１に示すように、スクライブ装置１は、Ｙ軸方向に移動可能な移動台２を備える。移動台２は、Ｙ軸方向に延びるボールネジ３と螺合している。また、移動台２は、Ｙ軸方向に延びる一対の案内レール４によってＹ軸方向に移動可能に支持されている。モータ（図示せず）の駆動によりボールネジ３が回転することで、移動台２が、一対の案内レール４に沿ってＹ軸方向に移動する。

移動台２には、回転機構５を介して、スクライブテーブル６が設置されている。回転機構５は、モータを備え、Ｚ軸に平行な回転軸についてスクライブテーブル６を回転させる。スクライブテーブル６の上面（載置面６１）には、フレームユニット２０を吸着するための吸着構造が設けられている。フレームユニット２０および吸着構造の構成は、追って、図２（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。

さらに、スクライブ装置１は、一対の支柱７ａ、７ｂと、支柱７ａ、７ｂに支持された移送機構８と、を備える。移送機構８は、昇降機構９とともにスクライブヘッド１０およびカメラ１１をＸ軸方向に移送する。移送機構８は、Ｘ軸方向に延びるボールネジおよびガイドレールと、ボールネジを駆動するモータと、支持板とを備える。支持板は、ボールネジと螺合するとともに、ガイドレールによってＸ軸方向に案内される。昇降機構９は、支持板に装着される。移送機構８のモータが駆動されると、支持板とともに昇降機構９がＸ軸方向に移送される。移送機構８は、支持板および昇降機構９をＸ軸方向に略揺らぎなく精緻に直線移送可能に構成されている。

昇降機構９は、スクライブヘッド１０およびカメラ１１をＺ軸方向に昇降させる。昇降機構９は、Ｚ軸方向に延びるボールネジおよびガイドレールと、ボールネジを駆動するモータと、支持板９ａと、を備える。支持板９ａは、ボールネジに螺合するとともに、ガイドレールによってＺ軸方向に案内される。スクライブヘッド１０およびカメラ１１は、支持板９ａの前面に装着されている。昇降機構９のモータが駆動されると、支持板９ａとともにスクライブヘッド１０およびカメラ１１がＺ軸方向に昇降される。

スクライブヘッド１０の下端には、カッターホイール２５１ａを保持したホルダユニット２５１が装着される。カメラ１１は、撮像方向が下向きとなるように支持板９ａに設置される。カメラ１１は、移送機構８および昇降機構９により所定の撮像位置に位置づけられた状態で、スクライブテーブル６の上面（載置面６１）に保持されたフレームユニット２０を撮像する。カメラ１１によって撮像された画像は、Ｚ軸方向に平行な回転軸周りの回転方向およびＹ軸方向におけるフレームユニット２０の位置調整（アラインメント）に用いられる。

図２（ａ）は、スクライブテーブル６の載置面６１にフレームユニット２０が載置された状態を示す平面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ－Ａ位置におけるフレームユニット２０、スクライブテーブル６およびテスト基板６６の断面図である。便宜上、図２（ａ）には、フレームリング２１、被加工物２３およびテスト基板６６にハッチングが付されており、隙間２０ａにおいてテープの奥が透視された状態が示されている。

図２（ａ）、（ｂ）に示すように、フレームユニット２０は、フレームリング２１と、テープ２２と、被加工物２３と、を備える。フレームリング２１は、金属材料により構成された一定厚みの板状の部材である。フレームリング２１は、平面視において、中央に円形の開口２１ａを有するリング状の形状を有する。

テープ２２は、フレームリング２１の下面に貼り付けられ、フレームリング２１の開口２１ａを下側から覆う。テープ２２は、たとえば樹脂材料により構成される。被加工物２３は、フレームリング２１の開口２１ａから露出したテープ２２の上面に貼り付けられる。

被加工物２３は、たとえば、ウエハーである、被加工物２３が、ガラス基板等の他の部材であってもよい。被加工物２３は、平面視において、開口２１ａより径が小さい円板状の形状を有する。被加工物２３は、開口２１ａと略同心になるように、テープ２２の上面に貼り付けられる。これにより、被加工物２３は、テープ２２によってフレームリング２１の開口２１ａに固定される。この状態において、開口２１ａの内周と被加工物２３の外周との間に、リング状の隙間２０ａが生じる。隙間２０ａの径方向の幅は、全周に亘って略一定である。

スクライブテーブル６は、平面視において、略正方形の形状を有する。スクライブテーブル６は、ＳＵＳ等の金属材料からなっている。載置面６１には、中心に対して対称な位置に、４つの円形の凹部６２が形成されている。フレームユニット２０は、フレームリング２１が４つの凹部６２に略均等に掛かるように、載置面６１に載置される。この状態において、フレームユニット２０の隙間２０ａの下方に、スクライブテーブル６の載置面６１に沿って形成された溝６３が位置づけられる。溝６３のＹ軸正側の端部には、スクライブテーブル６を貫通する孔６４が形成されており、孔６４のＺ軸負側の端部は、図示しない配管を介して圧力付与部３０５（図１１参照）に接続されている。溝６３のＹ軸負側の端部には、溝６３がない隙間６５が形成されている。

被加工物２３に対するスクライブラインの形成工程では、スクライブ動作に先立ち、溝６３内の空気が、孔６４を介して圧力付与部３０５により吸引される。これにより、溝６３内部に位置づけられたテープ２２にテンションが加えられ、被加工物２３の下側のテープ２２が、スクライブテーブル６の載置面６１に密着する。このとき、テープ２２は、孔６４から隙間６５に向かって順に密着していくため、被加工物２３下側のテープ２２と載置面６１との間に生じた空気が、隙間６５から円滑に脱気される。こうして、フレームユニット２０が、スクライブテーブル６の載置面６１に吸着固定される。

載置面６１においてフレームユニット２０の外側には、２つのテスト基板６６が配置されている。図２（ａ）に示すように、Ｙ軸負側のテスト基板６６はＸ軸方向に延びた形状であり、Ｘ軸負側のテスト基板６６は、Ｙ軸方向に延びた形状である。図２（ｂ）に示すように、テスト基板６６は、上面が載置面６１の上面に一致するよう、載置面６１に形成された凹部に設置されている。２つのテスト基板６６は、スクライブテーブル６がＺ軸まわりに回転することに合わせて回転する。

テスト基板６６は、後述するホルダ２４０の回転位置調整の際に用いられる。ホルダ２４０の回転位置調整の際には、２つのテスト基板６６のうち、フレームユニット２０のＹ軸負側に位置づけられたテスト基板６６が用いられる。回転位置調整については、追って図９を参照して説明する。

次に、スクライブヘッド１０の構成について説明する。

図３は、スクライブヘッド１０の構成を示す斜視図である。

板部材１０１は、Ｘ－Ｚ平面に平行な平板形状を有しており、昇降機構９の支持板９ａ（図１参照）に設置されている。ブラケット１０２は、水平面（Ｘ－Ｙ平面）に平行な平板形状を有している。ブラケット１０２のＹ軸負側の端部は、板部材１０１に設置されており、ブラケット１０２のＹ軸正側近傍の端部は、軸部材１０３を介してベース部材１１０の上面に設置されている。

ブラケット１０２の上面にはロードセル１０４が設置されている。ロードセル１０４は、ロードセル１０４の上面に設けられた受け部１０４ａに対して荷重が付与されると、付与された荷重を電気信号に変換し、荷重に応じた電気信号を出力する。ブラケット１０２のＹ軸正側の端部には、管１０５、１０６が設置されている。管１０５の一方の端部は、図示しない配管を介して圧力付与部３０５（図１１参照）に接続されており、管１０５の他方の端部は、管１０６の一方の端部に接続されている。管１０６の他方の端部は、図示しない配管を介して管１３２に接続される。

ベース部材１１０は、ブロック形状を有しており、上面および下面は水平面に平行であり、側面はＸ－Ｚ平面またはＹ－Ｚ平面に平行である。ベース部材１１０のＹ軸負側の面は、板部材１０１に設置されている。ベース部材１１０は、板部材１０１を介して、スクライブ装置１側の昇降機構９により昇降される。

ベース部材１１０のＹ軸正側の面には、管１２１～１２４が設置されている。管１２１、１２２の一方の端部は、それぞれ、図示しない配管を介して圧力付与部３０５（図１１参照）に接続されており、他方の端部は、それぞれ、ベース部材１１０の２つの孔１１６（図６参照）に接続されている。管１２３、１２４の一方の端部は、圧力付与部３０５（図１１参照）に接続されており、他方の端部は、それぞれ、ベース部材１１０の２つの孔１１７（図６参照）に接続されている。

ベース部材１１０のＸ軸正側の面には、下方向に延びた板部材１３１が設置されている。板部材１３１の下端には、管１３２およびノズル１３３が設置されている。管１３２の一方の端部は、図示しない配管を介して管１０６に接続されており、管１０６の他方の端部は、ノズル１３３に接続されている。圧力付与部３０５（図１１参照）から管１０５、１０６、１３２を介してノズル１３３に空気が供給されることにより、ノズル１３３の先端からホルダユニット２５１近傍に空気が吹き付けられる。これにより、被加工物２３のスクライブ時に、ホルダユニット２５１近傍の破片等が吹き飛ばされるため、スクライブを適正に行うことができる。

ベース部材１１０には、上下方向にベース部材１１０を貫通する２つの筒孔１１５（図６参照）が形成されている。２つの筒孔１１５は、Ｘ軸方向に所定の間隔をあけて並んでいる。２つの筒孔１１５に、それぞれ、２つの軸受１４０が設置されている。２つの軸受１４０には、それぞれ、２つのシャフト２０１が通されている。２つのシャフト２０１の上端および下端は、それぞれ、ベース部材１１０から上下にはみ出している。

２つのシャフト２０１の上端は、板部材２０２に設置されている。板部材２０２は、水平面に平行な平板形状を有している。板部材２０２の上面には、Ｚ軸正方向に延びた２つの軸部材２０３（図３、５参照）が設置されている。ブリッジ部材２０４は、２つの軸部材２０３の上端に架けられている。ブリッジ部材２０４の下面には、押込部材２０５が設置されており、押込部材２０５は、ロードセル１０４の受け部１０４ａの真上に位置付けられている。

２つのシャフト２０１の下端は、支持部材２１０に設置されている。支持部材２１０は、ブロック形状を有しており、上面および下面は水平面に平行であり、側面はＸ－Ｚ平面またはＹ－Ｚ平面に平行である。支持部材２１０には、３つのガイドシャフト２２１および３つのバネ２２２が設置されている（図３、８参照）。３つのガイドシャフト２２１は、それぞれ、３つのバネ２２２を介して支持部材２１０に上下移動可能に支持されており、３つのバネ２２２により上方向に付勢されている。３つのガイドシャフト２２１の上端２２１ｃ（図８参照）は、ベース部材１１０の下面１１０ａに対向している。

３つのガイドシャフト２２１の下端は、押圧部材２３０に設置されている。ガイドシャフト２２１がバネ２２２により上方向に付勢されることにより、押圧部材２３０も、上方向に付勢されている。支持部材２１０の下端には、ホルダ２４０が装着されている。ホルダ２４０は、押圧部材２３０によって上方向に支持されている。ホルダ２４０の下部には、ホルダユニット２５１が設置されている。ホルダユニット２５１は、下端にカッターホイール２５１ａ（図４、５参照）を備える。

図４は、スクライブヘッド１０を、カッターホイール２５１ａの中央位置でＹ－Ｚ平面に平行な平面により切断した断面を示す図である。

支持部材２１０の中央には、支持部材２１０を上下に貫通する開口２１１が形成されている。ホルダ２４０は、開口２１１内に設置された２つの軸受２６１により、Ｚ軸方向について回転可能に支持されている。ホルダユニット２５１の下端には、Ｘ軸方向にスクライブラインを形成するためのカッターホイール２５１ａが設置されている。カッターホイール２５１ａは、Ｙ軸方向について回転可能にホルダユニット２５１に支持されている。

流路１１１、１１２は、ベース部材１１０のＹ軸正側の面から、ベース部材１１０のＹ軸負側の端部近傍まで、Ｙ軸方向に沿って延びている。流路１１１、１１２のＹ軸正側の端部は、それぞれ、２つの孔１１６（図６参照）に繋がっており、２つの孔１１６に設置された管１２１、１２２に接続されている。ベース部材１１０のＹ軸負側の端部近傍には、上下方向に所定の間隔をあけて筒孔１１３、１１４が形成されている。筒孔１１３は、ベース部材１１０の上面から上方に開放されており、筒孔１１４は、ベース部材１１０の下面１１０ａから下方に開放されている。筒孔１１３、１１４の内側面は、Ｚ軸方向に延びた筒形状を有している。流路１１１、１１２のＹ軸負側の端部は、それぞれ、筒孔１１３、１１４のＹ軸正側の内側面に繋がっている。

筒孔１１３には、Ｚ軸方向に延びた筒形状の筒部材１５２が設置されている。筒部材１５２には、筒部材１５２を上下に貫通する受け孔１５２ａが形成されており、受け孔１５２ａは、Ｚ軸方向に延びた筒形状を有している。受け孔１５２ａには、略真球の形状のボール１５１が配置されている。受け孔１５２ａは、平面視において略真円の形状を有する。受け孔１５２ａの径は、Ｚ軸方向に一定であり、ボール１５１の径よりも僅かに大きい。

ボール１５１の上方において、板部材２０２の下面には、ピン１５３が設置されており、ピン１５３の下端とボール１５１の上端とが対向している。管１２１から流路１１１を通って受け孔１５２ａに空気が供給されると、ボール１５１が空気によって上方向に押し出される。これにより、ボール１５１の上端がピン１５３を押し上げ、ピン１５３と一体的に板部材２０２、２つのシャフト２０１および支持部材２１０が上方向に移動する。また、支持部材２１０が上方向に移動することにより、支持部材２１０により支持されたホルダ２４０およびホルダユニット２５１も上方向に移動する。

筒孔１１４には、Ｚ軸方向に延びた筒形状の筒部材１６２が設置されている。筒部材１６２には、筒部材１６２を上下に貫通する受け孔１６２ａが形成されており、受け孔１６２ａは、Ｚ軸方向に延びた筒形状を有している。受け孔１６２ａには、略真球の形状のボール１６１が配置されている。受け孔１６２ａは、平面視において略真円の形状を有する。受け孔１６２ａの径は、Ｚ軸方向に一定であり、ボール１６１の径よりも僅かに大きい。ボール１５１、ボール１６１、受け孔１５２ａおよび受け孔１６２ａの中心は、平面視において略一致している。

ボール１６１の下方において、支持部材２１０の上面には、孔２１４（図７参照）にピン１６３が設置されており、ピン１６３の上端とボール１６１の下端とが対向している。管１２２から流路１１２を通って受け孔１６２ａに空気が供給されると、ボール１６１が空気によって下方向に押し出される。これにより、ボール１６１の下端がピン１６３を押し下げ、ピン１６３と一体的に支持部材２１０が下方向に移動する。また、支持部材２１０が下方向に移動することにより、支持部材２１０により支持されたホルダ２４０およびホルダユニット２５１も下方向に移動する。

ボール１５１、１６１、受け孔１５２ａ、１６２ａおよび流路１１１、１１２は、カッターホイール２５１ａに荷重を付与する駆動部Ｄ１を構成する。駆動部Ｄ１は、ボール１５１を上方向に移動させることにより、板部材２０２、２つのシャフト２０１、支持部材２１０、ホルダユニット２５１およびカッターホイール２５１ａを上方向に移動させる。これにより、駆動部Ｄ１は、カッターホイール２５１ａに付与する荷重を減少させる。また、駆動部Ｄ１は、ボール１６１を下方向に移動させることにより、板部材２０２、２つのシャフト２０１、支持部材２１０、ホルダユニット２５１およびカッターホイール２５１ａを下方向に移動させる。これにより、駆動部Ｄ１は、カッターホイール２５１ａに付与する荷重を増加させる。

図５は、スクライブヘッド１０を、シャフト２０１の中央位置でＸ－Ｚ平面に平行な平面により切断した断面を示す図である。

軸受１４０は、ベース部材１１０に形成された筒孔１１５に設置されている。筒孔１１５は、筒形状を有し、ベース部材１１０を上下に貫通する孔である。シャフト２０１は、軸受１４０に形成された開口１４１内に収容されている。開口１４１は、筒形状を有し、軸受１４０を上下に貫通する孔である。開口１４１の径は、Ｚ軸方向に一定であり、シャフト２０１の径よりも僅かに大きい。シャフト２０１の上端は、ネジ２０６により板部材２０２に設置されており、シャフト２０１の下端は、ネジ２０７により支持部材２１０に設置されている。

後述する孔１４２（図６参照）を介して軸受１４０に空気が導入されると、軸受１４０は、シャフト２０１の外側面との間に空気圧によるエアギャップを形成することによりシャフト２０１を上下動可能に案内する。２本のシャフト２０１および２つの軸受１４０は、ガイド部Ｅ１を構成する。ガイド部Ｅ１は、ベース部材１１０に対して上下動可能に支持部材２１０および板部材２０２を案内する。

板部材１０１、ベース部材１１０、ブラケット１０２およびロードセル１０４は、図１に示した昇降機構９による支持板９ａの上下移動に応じて、一体的に上下に移動する。一方、ピン１５３（図４参照）、板部材２０２、２本の軸部材２０３、ブリッジ部材２０４、押込部材２０５、２本のシャフト２０１、支持部材２１０、ピン１６３（図４参照）、ホルダ２４０、ホルダユニット２５１およびカッターホイール２５１ａは、ボール１５１、１６１の上下移動に応じて、一体的に上下に移動する。すなわち、ピン１５３、板部材２０２、２本の軸部材２０３、ブリッジ部材２０４、押込部材２０５、２本のシャフト２０１、支持部材２１０、ピン１６３、ホルダ２４０、ホルダユニット２５１およびカッターホイール２５１ａは、所定範囲において上下動可能にベース部材１１０に支持されている。

図６は、ベース部材１１０およびベース部材１１０に収容される各部の構成を示す斜視図である。

軸受１４０の外側面は、アルミにより構成されており、軸受１４０のＹ軸正側には、孔１４２が形成されている。軸受１４０に形成された開口１４１の内側面は、多孔質（ポーラス）素材により構成されており、孔１４２と、多孔質素材に形成された多数の孔とが繋がっている。軸受１４０は、ベース部材１１０の筒孔１１５内に設置される。これにより、ベース部材１１０のＹ軸正側の面に形成された孔１１７と、軸受１４０の孔１４２とが接続される。そして、開口１４１にシャフト２０１が通される。管１２３、１２４（図３参照）を介して２つの孔１１７に空気が供給されると、開口１４１の内側面に形成された多数の孔から、開口１４１の中心軸に向かって空気が吹き出る。これにより、シャフト２０１が開口１４１の内側面に接触することなく、上下に移動可能となる。

ベース部材１１０の上面に形成された筒孔１１３には、上から筒部材１５２が設置され、筒部材１５２の受け孔１５２ａに、ボール１５１が配置される。組み立て後において、上述したように、ボール１５１の上端は、ピン１５３の下端に位置づけられる。同様に、ベース部材１１０の下面に形成された筒孔１１４には、下から筒部材１６２が設置され、筒部材１６２の受け孔１６２ａに、ボール１６１が配置される。組み立て後において、上述したように、ボール１６１の下端は、ピン１６３の上端に位置づけられる。

平面視において（Ｚ軸方向に見て）、一方のシャフト２０１とボール１５１、１６１との距離、および、他方のシャフト２０１とボール１５１、１６１との距離は、互いに略等しい。これにより、ボール１５１、１６１を中心として２本のシャフト２０１にかかる力が略等しくなる。

図７は、支持部材２１０、ホルダ２４０および押圧部材２３０の構成を示す斜視図である。

支持部材２１０には、中央に形成された開口２１１に加えて、２つの凹部２１２と、３つの開口２１３と、孔２１４とが形成されている。凹部２１２は、シャフト２０１の下端が嵌る形状を有している。凹部２１２の下面には、支持部材２１０を上下に貫通する孔２１２ａが形成されている。３つの開口２１３は、支持部材２１０を上下に貫通しており、押圧部材２３０の３つの孔２３２に対向する位置に形成されている。３つの開口２１３の下端から、それぞれ、３つのネジ受け２７１が嵌め込まれる。

ホルダ２４０は、円錐台部２４１と、円錐台部２４１の上面から上方向に延びた軸部２４２と、を備える。円錐台部２４１は、先端（下端）に向かうにつれて細くなった先細り形状を有する。円錐台部２４１の側面には、外側面２４１ａと、２つの平坦面２４１ｂとが形成されている。外側面２４１ａは、平面視において略円形状であり、下方に進むにつれて径が小さくなっている。２つの平坦面２４１ｂは、Ｘ－Ｚ平面に平行な平面である。言い換えれば、ホルダ２４０は、円錐体の外側面２４１ａの一部を平坦に切欠いた形状を含む。

軸受２６１は、円筒形状を有しており、軸受２６１の中央には、軸受２６１を上下に貫通する孔２６１ａが形成されている。

押圧部材２３０は、平面視において正三角形の頂点が丸められた形状を有し、上下方向に所定の厚みを有する。押圧部材２３０の中央には、押圧部材２３０を上下に貫通する開口２３１が形成されている。開口２３１は、平面視において円形状を有し、開口２３１の内周面には、圧接面２３１ａが形成されている。圧接面２３１ａは、開口２３１の径を下方に向かうにつれて小さくすることにより形成されている。開口２３１には、ホルダ２４０が上方から挿入される。押圧部材２３０の３つの頂点付近には、それぞれ、押圧部材２３０を上下に貫通する３つの孔２３２が形成されている。

組み立て時には、一方の軸受２６１が、開口２１１の上方から開口２１１内に設置され、他方の軸受２６１が、開口２１１の下方から開口２１１内に設置される。続いて、ホルダ２４０の軸部２４２が、下方の軸受２６１の孔２６１ａに通され、さらに上方の軸受２６１の孔２６１ａに通される。そして、軸部２４２の孔２４２ａに、ネジ２６２が設置される。ネジ２６２の外周の径は、上方の軸受２６１の孔２６１ａの径よりも大きい。これにより、ホルダ２４０が下方向に抜けることが防止される。こうして、ホルダ２４０は、支持部材２１０に対して上下方向に移動することが抑制されつつ、Ｚ軸方向を回転の中心軸として回転可能となる。

その後、押圧部材２３０の開口２３１が、ホルダ２４０の円錐台部２４１に嵌め込まれる。これにより、押圧部材２３０の圧接面２３１ａと、ホルダ２４０の外側面２４１ａとが圧接する。

図８は、押圧部材２３０を支持部材２１０に設置するための構成を示す斜視図である。

開口２１３には、段部２１３ａ（図４参照）が形成されている。図４を参照して、段部２１３ａよりも上方の開口２１３の部分の径は、段部２１３ａよりも下方の開口２１３の部分の径よりも大きい。バネ２２２の外径は、段部２１３ａよりも上方の開口２１３の部分の径と略同じである。したがって、３つのバネ２２２が開口２１３に上方から挿入されると、バネ２２２の下端は段部２１３ａにより上向きに支持される。

ガイドシャフト２２１は、軸部２２１ａと、軸部２２１ａの上端に設けられた頭部２２１ｂと、を備える。ガイドシャフト２２１の上端２２１ｃは、Ｘ－Ｙ平面に平行な平面である。軸部２２１ａの径は、開口２３１およびバネ２２２の内径よりも小さく、頭部２２１ｂの径は、バネ２２２の外径よりも大きい。したがって、ガイドシャフト２２１が開口２１３に設置されたバネ２２２に上方から挿入されると、頭部２２１ｂの下面がバネ２２２の上端によって上向きに支持される。

ガイドシャフト２２１およびバネ２２２が開口２１３に挿入された後、ガイドシャフト２２１の下端が孔２３２に通され、ガイドシャフト２２１の下端が、ネジ２７２により押圧部材２３０の孔２３２に設置される。これにより、図４に示したように、押圧部材２３０が、バネ２２２により上方向に付勢され、押圧部材２３０の圧接面２３１ａが、ホルダ２４０の外側面２４１ａに押し付けられる。

図９は、カッターホイール２５１ａの位置でＸ－Ｚ平面に平行な面によりスクライブヘッド１０を切断したときの断面の一部を示す図である。

上述したように、ホルダ２４０は、軸受２６１および支持部材２１０により、回転軸Ｒ１０について回転可能に支持されている。ホルダ２４０の回転軸Ｒ１０は、ホルダ２４０の中心を通り、Ｚ軸方向に平行である。回転軸Ｒ１０は、軸部２４２の中心に一致している。上述したように、押圧部材２３０は、ガイドシャフト２２１を介して、バネ２２２により上方向に付勢されている。これにより、図９に示すように、押圧部材２３０の圧接面２３１ａは、ホルダ２４０の外側面２４１ａに圧接される。このとき、ホルダ２４０は、押圧部材２３０によって回転が規制された状態となる。

ホルダ２４０の下面には、下方に開放された開口２４３が形成されている。開口２４３の上端には、磁石２４４が設置されている。また、開口２４３の内部には、回転軸Ｒ１０と垂直な方向（図９に示す状態ではＹ軸方向）に延びた位置決めピン２４５が配置されている。ホルダユニット２５１の上端は、磁性材料により構成されている。開口２４３にホルダユニット２５１が挿入されると、ホルダユニット２５１の上端が磁石２４４に吸引され、ホルダユニット２５１の上部の傾斜面が位置決めピン２４５に当接する。これにより、カッターホイール２５１ａの回転軸方向が、位置決めピン２４５の延びる方向に一致した状態で、ホルダユニット２５１およびカッターホイール２５１ａが、ホルダ２４０の下面に保持される。

ホルダ２４０の回転位置調整の際には、カッターホイール２５１ａがテスト基板６６（図２（ａ）、（ｂ）参照）の上面に位置付けられる。続いて、ガイドシャフト２２１の上端２２１ｃがベース部材１１０の下面１１０ａにより下方向に押されると、バネ２２２の付勢に抗して、押圧部材２３０が下方向に移動する。これにより、ホルダ２４０は、押圧部材２３０により規制されることなく回転軸Ｒ１０について自由に回転可能となる。この状態で、スクライブヘッド１０がテスト基板６６に対してＸ軸正方向およびＺ軸正方向に移動され、カッターホイール２５１ａの稜線がＸ軸方向に精度良く合わせられ、ホルダ２４０が押圧部材２３０によりロックされる。こうして、ホルダ２４０の回転位置調整が完了する。

図９に示すように、ホルダユニット２５１がホルダ２４０に装着された状態において、カッターホイール２５１ａの中心は、回転軸Ｒ１０から離間した位置にある。これにより、ホルダ２４０の回転位置調整の際に、スクライブヘッド１０がテスト基板６６の上面に対してＸ軸方向に移動すると、ホルダ２４０がキャスターのように回転軸Ｒ１０まわりに回転し、カッターホイール２５１ａが、ホルダ２４０の進行方向の後ろ側に位置付けられる。これにより、カッターホイール２５１ａの稜線が円滑にＸ軸方向に合わせられる。

図１０（ａ）は、ボール１５１、１６１によって、ピン１５３、１６３が上下に押し出されることを模式的に示す側面図である。図１０（ａ）において、便宜上、空気の流れが、点線矢印で示されている。

流路１１１を介して受け孔１５２ａに空気が供給されると、ボール１５１は、空気によって上方向に押し出され、ピン１５３が、ボール１５１によって上方向に押し出される。このとき、ボール１５１の径が、筒部材１５２の受け孔１５２ａの径よりも僅かに小さいため、流路１１１から供給された空気が、ボール１５１と筒部材１５２の内側面との間の隙間Ｇ１を通り、隙間Ｇ１にエアギャップが形成される。これにより、ボール１５１が、筒部材１５２の内側面と接することなく上下に移動可能となる。

同様に、流路１１２を介して受け孔１６２ａに空気が供給されると、ボール１６１は、空気によって下方向に押し出され、ピン１６３が、ボール１６１によって下方向に押し出される。このとき、ボール１６１の径が、筒部材１６２の受け孔１６２ａの径よりも僅かに小さいため、流路１１２から供給された空気が、ボール１６１と筒部材１６２の内側面との間の隙間Ｇ２を通り、隙間Ｇ２にエアギャップが形成される。これにより、ボール１６１が、筒部材１６２の内側面と接することなく上下に移動可能となる。

図１０（ｂ）は、シャフト２０１が軸受１４０に対して上下に移動することを模式的に示す側面図である。図１０（ｂ）において、便宜上、空気の流れが、点線矢印で示されている。

孔１１６を介して軸受１４０の孔１４２に空気が供給されると、開口１４１の内側面を構成する多孔質素材に形成された多数の孔から、一斉に空気が吹き出す。このとき、シャフト２０１の径が、開口１４１の内側面の径よりも僅かに小さいため、開口１４１の内側面から吹き出した空気が、シャフト２０１と軸受１４０の内側面との間の隙間Ｇ３を通り、隙間Ｇ３にエアギャップが形成される。これにより、シャフト２０１が、軸受１４０の内側面と接することなく上下に移動可能となる。

図１０（ａ）に示したようにボール１５１、１６１が上下に移動され、図１０（ｂ）に示したようにシャフト２０１が軸受１４０に対して上下に移動すると、ボール１５１またはボール１６１の移動に応じて、支持部材２１０が上下に移動する。具体的には、ボール１５１が上方向に押されると、ピン１５３および板部材２０２を介してシャフト２０１が上方向に移動するため、シャフト２０１に設置された支持部材２１０も上方向に移動する。また、ボール１６１が下方向に押されると、ピン１６３を介して支持部材２１０が下方向に移動する。

したがって、カッターホイール２５１ａの下端が被当接面（被加工物２３およびテスト基板６６の上面）に接地したときに、ボール１５１が上方向に押されるよう空気が供給されていると、ピン１５３、１６３、板部材２０２、シャフト２０１、支持部材２１０、ガイドシャフト２２１、バネ２２２、押圧部材２３０、ホルダ２４０およびホルダユニット２５１などの荷重（以下、「自重」という）によってカッターホイール２５１ａにかかる荷重を小さくできる。他方、ボール１６１が下方向に押されるように空気が供給されていると、上記自重に加えてカッターホイール２５１ａにかかる荷重を大きくできる。

図１１は、スクライブ装置１の構成を示すブロック図である。

スクライブ装置１は、制御部３０１と、テーブル駆動部３０２と、ヘッド移送部３０３と、ヘッド昇降部３０４と、圧力付与部３０５と、を備える。

制御部３０１は、ＣＰＵ等の演算処理回路や、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク、ＳＳＤ等の記憶部を備え、記憶部に記憶されたプログラムに従って各部を制御する。

テーブル駆動部３０２は、図１に示したボールネジ３や回転機構５を含む。テーブル駆動部３０２は、制御部３０１からの制御に応じて、スクライブテーブル６をＹ軸方向に移送し、あるいは、Ｚ軸に平行な回転軸についてスクライブテーブル６を回転させる。ヘッド移送部３０３は、図１に示した移送機構８を備え、制御部３０１からの制御に応じてスクライブヘッド１０およびカメラ１１をＸ軸方向に移送する。ヘッド昇降部３０４は、図１に示した昇降機構９を備え、制御部３０１からの制御に応じてスクライブヘッド１０およびカメラ１１をＺ軸方向に昇降させる。

圧力付与部３０５は、空圧源から付与される空気圧を調節するバルブ等を備える。圧力付与部３０５は、空圧源から付与される空気圧を、バルブ等を調整することにより、スクライブヘッド１０の各部に対して個別に供給する。具体的には、圧力付与部３０５は、制御部３０１からの制御に応じて、孔６４を介して溝６３（図２（ａ）参照）内に負圧を印加する。圧力付与部３０５は、制御部３０１からの制御に応じて、管１０５、１０６、１３２を介してノズル１３３（図３参照）に空気を供給する。圧力付与部３０５は、制御部３０１からの制御に応じて、管１２１を介して筒孔１１３（図３参照）に空気を供給する。圧力付与部３０５は、制御部３０１からの制御に応じて、管１２２を介して筒孔１１４（図３参照）に空気を供給する。圧力付与部３０５は、制御部３０１からの制御に応じて、管１２３、１２４（図３参照）を介して２つの軸受１４０（図６参照）内に空気を供給する。

図１２（ａ）～図１３（ｂ）は、被加工物２３に対するスクライブ動作を模式的に示す側面図である。以下の図１２（ａ）～図１３（ｂ）では、便宜上、スクライブヘッド１０が簡略化して図示されている。

スクライブ動作は、テスト基板６６を用いたホルダ２４０の回転位置調整が行われた後で実行される。したがって、スクライブ動作開始時には、カッターホイール２５１ａのスクライブ方向は、適正にＸ軸方向に合わせられている。

図１２（ａ）に示すように、スクライブ動作では、まずスクライブヘッド１０が、被加工物２３の上方に位置付けられる。このとき、ロードセル１０４の検出荷重が所定の荷重になるよう、圧力付与部３０５により駆動部Ｄ１が駆動される。駆動部Ｄ１が駆動していない状態、すなわち圧力付与部３０５によりボール１５１、１６１のいずれも駆動されていない状態では、ベース部材１１０に対して一体的に上下移動するピン１５３、１６３、板部材２０２、シャフト２０１、支持部材２１０、ガイドシャフト２２１、バネ２２２、押圧部材２３０、ホルダ２４０およびホルダユニット２５１などの荷重によって、ロードセル１０４の検出荷重が所定の値（自重）となる。自重以下の荷重を付与する場合には、ボール１５１が駆動され、自重より大きな荷重を付与する場合には、ボール１６１が駆動される。

図１２（ａ）の状態から、図１２（ｂ）に示すように、カッターホイール２５１ａの先端が被加工物２３の上面に接地するよう、ベース部材１１０が、昇降機構９により下方向に移送される。

図１２（ｂ）の状態から、図１３（ａ）に示すように、ロードセル１０４の検出荷重がゼロになり、且つ、カッターホイール２５１ａの先端が被加工物２３に対して所望の深さだけ入るまで、ベース部材１１０が、昇降機構９により下方向に移送される。これにより、図１２（ａ）の状態で設定した荷重が、カッターホイール２５１ａから被加工物２３に付与される。

このとき、ベース部材１１０の下面１１０ａは、ガイドシャフト２２１の上端２２１ｃに接触する位置まで下降されない。これにより、ベース部材１１０の下面１１０ａがガイドシャフト２２１の上端２２１ｃを押し下げて、ホルダ２４０の回転位置が意図せず変動してしまうといった事態を回避できる。

図１３（ａ）の状態から、移送機構８により昇降機構９がＸ軸方向に移送されることにより、図１３（ｂ）に示すように、スクライブヘッド１０が、被加工物２３に対してＸ軸正方向に移送される。これにより、被加工物２３に対するスクライブが行われる。

図１４は、スクライブ処理を示すフローチャートである。

図１２（ａ）に示したように、制御部３０１は、移送機構８および昇降機構９を制御して、スクライブヘッド１０を被加工物２３の上方位置に位置付ける（Ｓ１１）。

ここで、カッターホイール２５１ａにより被加工物２３に付与する目標荷重が閾値以下である場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、制御部３０１は、圧力付与部３０５を制御して、２つのボール１５１、１６１のうち上側のボール１５１を上方向に移動させ、ロードセル１０４の検出荷重を目標荷重に設定する（Ｓ１３）。他方、目標荷重が閾値より大きい場合（Ｓ１２：ＮＯ）、制御部３０１は、圧力付与部３０５を制御して、２つのボール１５１、１６１のうち下側のボール１６１を下方向に移動させ、ロードセル１０４の検出荷重を目標荷重に設定する（Ｓ１４）。

ステップＳ１２の閾値は、例えば、ピン１５３、１６３、板部材２０２、シャフト２０１、支持部材２１０、ガイドシャフト２２１、バネ２２２、押圧部材２３０、ホルダ２４０およびホルダユニット２５１などの荷重（自重）である。この場合、ステップＳ１２～Ｓ１４の制御により、目標荷重が自重以下の場合は、上側のボール１５１が移動され、目標荷重が自重より大きい場合は、下側のボール１６１が移動される。

続いて、図１２（ｂ）に示したように、制御部３０１は、昇降機構９を制御して、カッターホイール２５１ａの先端が被加工物２３の上面に接地するまでベース部材１１０を下降させる（Ｓ１５）。さらに、図１３（ａ）に示したように、制御部３０１は、昇降機構９を制御して、ベース部材１１０を目標となるスクライブ深さだけ下降させる（Ｓ１６）。そして、図１３（ｂ）に示したように、制御部３０１は、移送機構８を制御して、スクライブヘッド１０をＸ軸正方向に移送する（Ｓ１７）。制御部３０１は、昇降機構９を制御して、スクライブヘッド１０を被加工物２３の上方位置に戻す（Ｓ１８）。複数のスクライブラインを形成する場合、制御部３０１は、ステップＳ１２～Ｓ１８の処理を繰り返し行う。こうして、スクライブ処理が終了する。

＜実施形態の効果＞
本実施形態によれば、以下の効果が奏される。

図１０（ａ）に示したように、流路１１２を介して受け孔１６２ａに空気圧が導入されると、ボール１６１（移動子）と受け孔１６２ａとの間にエアギャップが形成されるとともに、流路１１２からの空気圧によりボール１６１（移動子）を介して支持部材２１０に下方向の駆動力が付与される。

この構成によれば、ガイド部Ｅ１（シャフト２０１およびの軸受１４０）においてシャフト２０１が軸受１４０に接触することなく上下に移動し、駆動部Ｄ１においてボール１６１が受け孔１６２ａに接触することなく支持部材２１０を押圧する。これにより、シャフト２０１と軸受１４０との間およびボール１６１と受け孔１６２ａとの間に摩擦が生じることがないため、カッターホイール２５１ａにより被加工物２３に付与する荷重を安定させることができる。

また、摺動部材とガイド部材とが互いに接触するピストンを用いてカッターホイールに荷重を付与する構成（比較例）の場合、目標荷重が小さいと、荷重に対する摺動抵抗の影響が大きくなる。これに対し、本実施形態では摺動抵抗が生じないため、摺動抵抗の影響を略無視できる。これにより、荷重が小さい場合でも荷重を細かく制御できるため荷重制御の分解能を高めることができ、目標荷重が小さい範囲にまで荷重のレンジを広げることができる。

図１０（ａ）に示したように、流路１１１（他の流路）を介して受け孔１５２ａ（他の受け孔）に空気圧が導入されると、ボール１５１（他の移動子）と受け孔１５２ａ（他の受け孔）との間にエアギャップが形成されるとともに、流路１１１（他の流路）からの空気圧によりボール１５１（他の移動子）を介して板部材２０２に上方向の駆動力が付与される。

この構成によれば、シャフト２０１、ピン１５３、１６３、板部材２０２、シャフト２０１、支持部材２１０、ガイドシャフト２２１、バネ２２２、押圧部材２３０、ホルダ２４０およびホルダユニット２５１などの荷重（自重）に抗する上向きの力を板部材２０２に付与できる。これにより、上記自重よりも小さい荷重をカッターホイール２５１ａに付与できる。よって、カッターホイール２５１ａに付与できる荷重のレンジを広げることができる。また、摺動抵抗が生じないため、目標荷重が自重より小さい場合でも荷重を細かく制御できるため、荷重制御の分解能を高めることができる。

受け孔１６２ａおよび受け孔１５２ａ（他の受け孔）は、平面視において略真円の形状を有し、ボール１６１（移動子）およびボール１５１（他の移動子）は、略真球の形状を有する。この構成によれば、ボール１５１、１６１の受圧面積を広く確保できるため、ボール１５１、１６１に効率的に空気圧を付与できる。また、球の最大径の部分が受け孔１５２ａ、１６２ａに最も接近するため、この部分に空気を効率的に流すことができ、空気の流れによるエアギャップを円滑に生成できる。

ボール１６１（移動子）の中心およびボール１５１（他の移動子）の中心は、平面視において略一致している。この構成によれば、ボール１６１を介して支持部材２１０に付与される駆動力の方向と、ボール１５１を介して板部材２０２に付与される駆動力の方向とが、互いに逆向きで且つ平面視において一致する。これにより、支持部材２１０および板部材２０２に接続されたシャフト２０１を、上下方向に円滑に移動させることができる。

ロードセル１０４は、ベース部材１１０に対して一体的に配置されている。押込部材２０５は、ベース部材１１０に対して上下動するシャフト２０１、支持部材２１０および板部材２０２に対して一体的に配置されており、ロードセル１０４の上方においてロードセル１０４に対向して配置されている。この構成によれば、ボール１６１を介して支持部材２１０に下方向の駆動力が付与された場合、および、ボール１５１を介して板部材２０２に上方向の駆動力が付与された場合のいずれにおいても、ロードセル１０４を用いてカッターホイール２５１ａに付与される荷重を検出できる。

ガイド部Ｅ１は、２本のシャフト２０１および２つの軸受１４０を備える。この構成によれば、シャフト２０１が１本の場合に比べて、支持部材２１０を安定して上下方向に移動させることができる。

一方のシャフト２０１とボール１６１（移動子）との距離、および、他方のシャフト２０１とボール１６１（移動子）との距離は、平面視において互いに略等しい。この構成によれば、ボール１６１の位置を中心として２本のシャフト２０１にかかる力が略等しくなるため、２つの距離が異なる場合に比べて、支持部材２１０を安定して上下方向に移動させることができる。

シャフト２０１の外側面に対向する軸受１４０の内側面は、多孔質素材により構成されている。この構成によれば、軸受１４０に導入された空気を軸受１４０の内側面全体から吹き出させることができる。これにより、シャフト２０１の外側面と軸受１４０の内側面との間に円滑にエアギャップを形成できる。

圧力付与部３０５は、受け孔１６２ａおよび受け孔１５２ａ（他の受け孔）に空気圧を導入する。図１４のステップＳ１２～Ｓ１４に示したように、制御部３０１は、圧力付与部３０５を制御して、カッターホイール２５１ａに付与する荷重に応じて、受け孔１６２ａおよび受け孔１５２ａ（他の受け孔）の何れか一方に空気圧を導入する制御を実行する。この構成によれば、２つの受け孔１５２ａ、１６２ａに同時に空気圧が導入される場合に比べて、カッターホイール２５１ａに高精度な荷重を付与できる。

制御部３０１は、受け孔１６２ａおよび受け孔１５２ａ（他の受け孔）の両方に空気圧が導入されていない状態においてカッターホイール２５１ａに付与される自重（所定荷重）より大きい荷重をカッターホイール２５１ａに付与する場合、２つの受け孔１５２ａ、１６２ａのうち受け孔１６２ａのみに空気圧を導入し、自重（所定荷重）以下の荷重をカッターホイール２５１ａに付与する場合、２つの受け孔１５２ａ、１６２ａのうち受け孔１５２ａ（他の受け孔）のみに空気圧を導入する。この構成によれば、自重を境界として２つの受け孔１５２ａ、１６２ａの何れか一方に空気圧が導入されるため、カッターホイール２５１ａに精度良く荷重を付与できる。

図４に示したように、流路１１１のＹ軸負側の端部は、筒孔１１３のＹ軸正側の内側面に繋がっており、流路１１２のＹ軸負側の端部は、筒孔１１４のＹ軸正側の内側面に繋がっている。この構成によれば、筒孔１１３および筒部材１５２と、筒孔１１４および筒部材１６２とを互いに接近させて配置できるため、ベース部材１１０を上下方向に小型化できる。

＜変形例＞
上記実施形態では、板部材２０２を上方向に移動させるための構成（流路１１１、受け孔１５２ａおよびボール１５１）は、１組だけ設けられたが、２組以上設けられてもよい。この場合、たとえば、２組以上の上記構成がＸ軸方向に並んで配置され、各ボール１５１の上方にそれぞれピン１５３が配置される。同様に、支持部材２１０を下方向に移動させるための構成（流路１１２、受け孔１６２ａおよびボール１６１）は、１組だけ設けられたが、２組以上設けられてもよい。この場合、たとえば、２組以上の上記構成がＸ軸方向に並んで配置され、各ボール１６１の上方にそれぞれピン１６３が配置される。

上記実施形態では、板部材２０２を上方向に移動させるための構成（流路１１１、受け孔１５２ａおよびボール１５１）と、支持部材２１０を下方向に移動させるための構成（流路１１２、受け孔１６２ａおよびボール１６１）とが設けられたが、上下に配置されたこれら２つの構成のうち、一方が省略されてもよい。ただし、一方の構成が省略されると、カッターホイール２５１ａに付与できる荷重のレンジが狭くなってしまうため、両方の構成が設けられるのが好ましい。

上記実施形態では、ボール１５１は、筒部材１５２を介して筒孔１１３に配置されたが、これに限らず、筒部材１５２が省略され、筒孔１１３に直接ボール１５１が配置されてもよい。この場合、筒孔１１３の内側面の径は、ボール１５１の径よりも僅かに大きくなるように構成される。同様に、ボール１６１は、筒部材１６２を介して筒孔１１４に配置されたが、これに限らず、筒部材１６２が省略され、筒孔１１４に直接ボール１６１が配置されてもよい。この場合、筒孔１１４の内側面の径は、ボール１６１の径よりも僅かに大きくなるように構成される。

上記実施形態において、ボール１５１および受け孔１５２ａは、ボール１５１の全周に亘って適正にエアギャップが形成されれば、上記形状に限らない。同様に、ボール１６１および受け孔１６２ａは、ボール１６１の全周に亘って適正にエアギャップが形成されれば、上記形状に限らない。たとえば、２つのボール１５１、１６１が、平面視において真円で、側面視において楕円形であるように構成されてもよい。すなわち、２つのボール１５１、１６１は、楕円球形状を有してもよい。また、２つのボール１５１、１６１のサイズおよび形状は、互いに異なってもよく、２つの受け孔１５２ａ、１６２ａのサイズおよび形状は、互いに異なってもよい。

上記実施形態では、シャフト２０１および軸受１４０からなる組が、２組だけ設けられたが、１組だけ設けられてもよく、３組以上設けられてもよい。ただし、２組以上設けられる方が、支持部材２１０を安定して上下方向に移動させることができる。また、３組以上設けられる場合、ベース部材１１０が大型化するため、２組だけ設けられる方がベース部材１１０をコンパクトに構成できる。

上記実施形態では、スクライブ動作時に、図１４のステップＳ１２～Ｓ１４に示したように、目標荷重に応じて２つのボール１５１、１６１の何れか一方が駆動されたが、ボール１５１が上方向に駆動されつつ、ボール１６１が下方向に駆動されてもよい。ただし、上記実施形態のように、ボール１５１、１６１の何れか一方が駆動されるほうが、目標荷重を精度良く設定できる。

上記実施形態において、スクライブ装置１の構成は、図１に示した構成に限られるものではない。たとえば、図１の構成では、スクライブヘッド１０が、移送機構８によりＸ軸方向に移送されたが、スクライブヘッド１０が移送されることに代えて、スクライブテーブル６がＸ軸方向に移送されてもよい。

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。

１ スクライブ装置
１０ スクライブヘッド
１０４ ロードセル
１１０ ベース部材
１１１ 流路（他の流路）
１１２ 流路
１４０ 軸受
１４１ 開口（内側面）
１５１ ボール（他の移動子）
１５２ａ 受け孔（他の受け孔）
１６１ ボール（移動子）
１６２ａ 受け孔
２０１ シャフト
２０２ 板部材
２０５ 押込部材
２１０ 支持部材
２４０ ホルダ
２５１ａ カッターホイール
３０１ 制御部
３０５ 圧力付与部
Ｄ１ 駆動部
Ｅ１ ガイド部

Claims (10)

1. ベース部材と、
   カッターホイールを保持したホルダが下端に装着される支持部材と、
   前記ベース部材に対して上下動可能に前記支持部材を案内するガイド部と、
   前記支持部材を駆動して前記カッターホイールに荷重を付与する駆動部と、を備え、
   前記ガイド部は、
   前記支持部材に接続されたシャフトと、
   前記シャフトの外側面との間に空気圧によるエアギャップを形成することにより前記シャフトを上下動可能に案内する軸受と、を備え、
   前記駆動部は、
   移動子と、
   前記移動子が挿入される受け孔と、
   前記受け孔に空気圧を導入するための流路と、を備え、
   前記流路を介して前記受け孔に空気圧が導入されると、前記移動子と前記受け孔との間にエアギャップが形成されるとともに、前記流路からの空気圧により前記移動子を介して前記支持部材に下方向の駆動力が付与される、
   ことを特徴とするスクライブヘッド。
2. 請求項１に記載のスクライブヘッドにおいて、
   前記シャフトの上端に設置された板部材を備え、
   前記駆動部は、
   他の移動子と、
   前記他の移動子が挿入される他の受け孔と、
   前記他の受け孔に空気圧を導入するための他の流路と、を備え、
   前記他の流路を介して前記他の受け孔に空気圧が導入されると、前記他の移動子と前記他の受け孔との間にエアギャップが形成されるとともに、前記他の流路からの空気圧により前記他の移動子を介して前記板部材に上方向の駆動力が付与される、
   ことを特徴とするスクライブヘッド。
3. 請求項２に記載のスクライブヘッドにおいて、
   前記受け孔および前記他の受け孔は、平面視において略真円の形状を有し、
   前記移動子および前記他の移動子は、略真球の形状を有する、
   ことを特徴とするスクライブヘッド。
4. 請求項３に記載のスクライブヘッドにおいて、
   前記移動子の中心および前記他の移動子の中心は、平面視において略一致している、
   ことを特徴とするスクライブヘッド。
5. 請求項２に記載のスクライブヘッドにおいて、
   前記ベース部材に対して一体的に配置されたロードセルと、
   ベース部材に対して上下動する前記シャフト、前記支持部材および前記板部材に対して一体的に配置された押込部材と、を備え、
   前記押込部材は、前記ロードセルの上方において前記ロードセルに対向して配置されている、
   ことを特徴とするスクライブヘッド。
6. 請求項１に記載のスクライブヘッドにおいて、
   前記ガイド部は、２本の前記シャフトおよび２つの前記軸受を備える、
   ことを特徴とするスクライブヘッド。
7. 請求項６に記載のスクライブヘッドにおいて、
   一方の前記シャフトと前記移動子との距離、および、他方の前記シャフトと前記移動子との距離は、平面視において互いに略等しい、
   ことを特徴とするスクライブヘッド。
8. 請求項１に記載のスクライブヘッドにおいて、
   前記シャフトの外側面に対向する前記軸受の内側面は、多孔質素材により構成されている、
   ことを特徴とするスクライブヘッド。
9. 請求項２に記載のスクライブヘッドと、
   前記受け孔および前記他の受け孔に空気圧を導入する圧力付与部と、
   前記圧力付与部を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記カッターホイールに付与する荷重に応じて、前記受け孔および前記他の受け孔の何れか一方に空気圧を導入する制御を実行する、
   ことを特徴とするスクライブ装置。
10. 請求項９に記載のスクライブ装置において、
    前記制御部は、
    前記受け孔および前記他の受け孔の両方に空気圧が導入されていない状態において前記カッターホイールに付与される所定荷重より大きい荷重を前記カッターホイールに付与する場合、前記受け孔および前記他の受け孔のうち前記受け孔のみに空気圧を導入し、
    前記所定荷重以下の荷重を前記カッターホイールに付与する場合、前記受け孔および前記他の受け孔のうち前記他の受け孔のみに空気圧を導入する、
    ことを特徴とするスクライブ装置。

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