TW201811525A - 刻劃裝置及保持具單元 - Google Patents

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日商三星鑽石工業股份有限公司
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Abstract

本發明提供一種能夠使刻劃線之形成位置穩定之刻劃裝置及保持具單元。
刻劃裝置1具備保持具單元30及將保持具單元30保持之刻劃頭。保持具單元30具備保持溝槽63、銷孔64a、64b及銷軸50，該銷軸50插入至刻劃輪40之貫通孔41及銷孔62a、62b中。貫通孔41與銷軸50之間之間隔、保持溝槽63之內側面65a、65b與刻劃輪40之側面之間之間隔、及銷軸50相對於保持溝槽63之內側面65a、65b之傾斜角，係設定成刻劃輪40壓抵於基板表面時，刻劃輪40之兩側面分別壓抵於保持溝槽63之彼此對向之內側面65a、65b。

Description

刻劃裝置及保持具單元
本發明係關於一種用以於基板上形成刻劃線之刻劃裝置及保持具單元。
以往，玻璃基板等脆性材料基板之分斷係藉由刻劃步驟及折斷步驟進行，該刻劃步驟係於基板表面上形成刻劃線，該折斷步驟係沿所形成之刻劃線對基板表面附加既定之力。於刻劃步驟中，刻劃輪之刃前緣一面壓抵於基板表面，一面沿既定之線移動。刻劃線之形成要使用具備刻劃頭之刻劃裝置。
於以下之專利文獻1中，揭示有藉由刻劃輪於基板表面一面旋轉一面前進，而於基板表面上形成刻劃線之刻劃裝置。於該刻劃裝置中，於將刻劃輪插入至形成於保持具之保持溝槽之狀態下，藉由將銷軸插入至形成於保持具之孔及形成於刻劃輪之孔之兩者，而將刻劃輪可旋轉地保持於保持具。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]WO2007/063979號公報
安裝於保持具之刻劃輪為了形成刻劃線而必須於保持溝槽內旋轉。因此，保持溝槽之寬度稍微大於刻劃輪之厚度，以確保刻劃輪與保持部之間有間隔。藉由該間隔，刻劃輪處於可於保持具溝槽內沿銷軸移動之狀態。但是，於形成刻劃線時，若刻劃輪沿銷軸方向移動，則刻劃線之形成位置變得不穩定。因此，於以往之刻劃裝置中，存在刻劃線偏離所期望之位置之問題。
鑒於該問題，本發明之目的在於提供一種能夠使刻劃線之形成位置穩定之刻劃裝置及保持具單元。
本發明之第1態樣係關於一種於基板表面上形成刻劃線之刻劃裝置。該態樣之刻劃裝置具備保持具單元，其保持刻劃輪；及刻劃頭，其以可繞垂直於上述基板表面之軸旋轉之方式保持上述保持具單元。上述保持具單元具備：保持溝槽，其供上述刻劃輪插入；銷孔，係形成為橫跨上述保持溝槽；及銷軸，其插入至上述保持溝槽中所插入之上述刻劃輪之貫通孔與上述銷孔中。上述貫通孔與上述銷軸之間之間隔、上述保持溝槽之內側面與上述刻劃輪之側面之間之間隔、及上述銷軸相對於上述保持溝槽之內側面之傾斜角，係設定為上述刻劃輪壓抵於上述基板表面時，上述刻劃輪之兩側面分別壓抵於上述保持溝槽之彼此對向之內側面。
根據本態樣之刻劃裝置，當上述刻劃輪壓抵於上述基板表面 時，上述刻劃輪之兩側面分別壓抵於上述保持溝槽之彼此對向之內側面。因此，可抑制於形成刻劃線時，刻劃輪於銷軸方向移動。由此，能夠使刻劃線之形成位置穩定。
於本態樣之刻劃裝置中，構成為，上述銷孔係形成為相對於與上述保持溝槽之內側面垂直之方向，至少向與上述基板表面平行之方向傾斜，插入至上述銷孔及上述貫通孔之上述銷軸相對於與上述保持溝槽之內側面垂直之方向，至少向與上述基板表面平行之方向傾斜。根據該構成，如以下之實施形態所驗證般，能夠使刻劃線之形成位置穩定。
於該情形時，相對於與上述保持溝槽之內側面垂直之方向的與上述基板表面平行之方向之上述銷軸之傾斜角較佳為設定為2度以下。藉此，能夠更有效地使刻劃線之形成位置穩定。
於本態樣之刻劃裝置中，可構成為，上述銷孔係形成為相對於與上述保持溝槽之內側面垂直之方向，亦向與上述基板表面垂直之方向傾斜，插入至上述銷孔及上述貫通孔之上述銷軸相對於與上述保持溝槽之內側面垂直之方向，亦向與上述基板表面垂直之方向傾斜。根據該構成，如以下之實施形態所驗證般，能夠更進一步使刻劃線之形成位置穩定。
於該情形時，相對於與上述保持溝槽之內側面垂直之方向的與上述基板表面垂直之方向之上述銷軸之傾斜角較佳為設定為1.5度以下。藉此，能夠進而有效地使刻劃線之形成位置穩定。
本發明之第2態樣係關於一種保持用以形成刻劃線之刻劃輪之保持具單元。該態樣之保持具單元具備：保持溝槽，其供上述刻劃輪插入；銷孔，係形成為橫跨上述保持溝槽；及銷軸，其插入至上述保持溝 槽中所插入之上述刻劃輪之貫通孔與上述銷孔中。上述貫通孔與上述銷軸之間之間隔、上述保持溝槽之內側面與上述刻劃輪之側面之間之間隔、及上述銷軸相對於上述保持溝槽之內側面之傾斜角，係設定為上述刻劃輪壓抵於上述基板表面時，上述刻劃輪之兩側面分別壓抵於上述保持溝槽之彼此對向之內側面。
藉由將本態樣之保持具單元以可繞與基板表面垂直之軸旋轉之方式保持於刻劃頭，可發揮與上述第1態樣相同之效果。
如上所述，根據本發明，可提供一種能夠使刻劃線之形成位置穩定之刻劃裝置及保持具單元。
本發明之效果或意義根據以下所示之實施形態之說明變得更加明確。但是，以下所示之實施形態僅為實施本發明時之1個例示，本發明並不受以下之實施形態所記載之內容之任何限制。
1‧‧‧刻劃裝置
15‧‧‧基板
20‧‧‧刻劃頭
30‧‧‧保持具單元
40‧‧‧刻劃輪
41‧‧‧貫通孔
42a、42b‧‧‧側面
50‧‧‧銷軸
60‧‧‧保持具
63‧‧‧保持溝槽
64a、64b‧‧‧銷孔
65a、65b‧‧‧內側面
H‧‧‧表面
圖1係示意性地表示實施形態之刻劃裝置之構成之圖。
圖2(a)、(b)分別係實施形態之保持具單元之前視圖及側視圖。
圖3(a)~(d)係分別示意性地表示實施形態之保持具之動作之剖面圖。
圖4係表示驗證1中之比較例之刻劃輪之偏移之測定結果之圖。
圖5(a)~(d)為分別表示驗證1中之比較例之刻劃輪之偏移之測定結果之圖。
圖6係表示驗證1中之實施例之刻劃輪之偏移之測定結果之圖。
圖7(a)~(d)係分別表示驗證1中之實施例之刻劃輪之偏移之測定結果之圖。
圖8係表示驗證2中之比較例之刻劃輪之偏移之測定結果之圖。
圖9係表示驗證2中之比較例之刻劃輪之偏移之測定結果之圖。
圖10(a)~(e)係分別表示驗證2中之比較例之刻劃輪之偏移之測定結果之圖。
圖11係表示驗證2中之實施例之刻劃輪之偏移之測定結果之圖。
圖12係表示驗證2中之實施例之刻劃輪之偏移之測定結果之圖。
圖13(a)~(e)係分別表示驗證2中之比較例之刻劃輪之偏移之測定結果之圖。
圖14(a)係表示本實施形態之刻劃輪及保持溝槽之各種參數之圖。圖14(b)、(d)分別為表示標準之保持溝槽之間隙及刻劃輪之厚度之圖。圖14(c)、(e)係表示求出各直徑之刻劃輪之最大傾斜角之算出結果之圖。
圖15係表示驗證3中之實施例之刻劃輪之偏移之測定結果之圖。
圖16係表示驗證3中之實施例之刻劃輪之偏移之測定結果之圖。
圖17(a)、(b)係分別說明使實施形態之銷軸於鉛直方向傾斜之情形時之作用之圖。
以下，參照圖式對本發明之實施形態進行說明。再者，於各圖中，為了方便說明，標註有彼此正交之X軸、Y軸及Z軸。X-Y平面與 水平面平行，Z軸方向為鉛直方向。
圖1係示意性地表示刻劃裝置1之構成之圖。
刻劃裝置1具備移動台10。移動台10與滾珠螺桿11螺合。移動台10藉由一對導軌12而可沿Y軸方向移動地被支持。滾珠螺桿11藉由馬達之驅動而旋轉，藉此，移動台10沿一對導軌12而沿Y軸方向移動。
於移動台10之上表面，設置有馬達13。馬達13使位於上部之載台14於XY平面上旋轉並定位於既定角度。藉由馬達13能夠水平旋轉之載台14具備未圖示之真空吸附手段。載置於載台14上之基板15藉由該真空吸附手段而保持於載台14上。
基板15為玻璃基板、由低溫燒成陶瓷或高溫燒成陶瓷所構成之陶瓷基板、矽基板、化合物半導體基板、藍寶石基板、石英基板等。又，基板15亦可為在基板之表面或內部附著或包含薄膜或半導體材料而成者。又，基板15之表面亦可附著不屬於脆性材料之薄膜等。
刻劃裝置1於載置於載台14之基板15之上方，具備拍攝形成於該基板15之表面之對準標記之兩台攝影機16。又，橋架17以橫跨移動台10與其上部之載台14之方式架設於支柱18a、18b。
於橋架17安裝有導軌19。刻劃頭20係以由該導軌19導引而沿X軸方向移動之方式設置。刻劃頭20於下端具備保持具接頭21。於保持具60保持有刻劃輪40之保持具單元30係經由保持具接頭21而安裝於刻劃頭20。
於使用刻劃裝置1於基板15上形成刻劃線之情形時，首先，將安裝有刻劃輪40之保持具60安裝於刻劃頭20。其次，刻劃裝置1藉由 一對攝影機16進行基板15之定位。繼而，刻劃裝置1使刻劃頭20移動至既定之位置，對刻劃輪40施加既定之負載，使其接觸於基板15。其後，刻劃裝置1使刻劃頭20沿X軸方向移動，藉此，於基板15之表面上形成既定之刻劃線。再者，刻劃裝置1視需要使載台14旋動或沿Y軸方向移動，以與上述情形相同之方式形成刻劃線。
於上述實施形態中，示出了刻劃頭沿X軸方向移動，載台14沿Y軸方向移動並且旋轉之刻劃裝置，但刻劃裝置只要為刻劃頭與載台相對移動者即可。例如，亦可為刻劃頭被固定，載台沿X軸、Y軸方向移動且旋轉之刻劃裝置。又，於該情形時，攝影機16亦可固定於刻劃頭20。
其次，參照圖2(a)、(b)對保持具單元30之構成進行說明。圖2(a)係自X軸正側觀察保持具單元30時之前視圖，圖2(b)係自Y軸正側觀察保持具單元30時之側視圖。再者，於圖2(a)、(b)中，一併圖示有供直接安裝保持具單元30之保持具接頭21。
保持具單元30係刻劃輪40、銷軸50、保持具60成為一體者。如圖2(b)所示，保持具單元30藉由安裝螺釘31而安裝於保持具接頭21。保持具接頭21由安裝部22、旋轉軸23及2個軸承24a、24b所構成。安裝部22之剖面形狀成為倒L字狀。安裝部22係由沿鉛直方向延伸之壁22a及沿水平方向延伸之壁22b所構成。旋轉軸23係自安裝部22之壁22b之頂面側沿鉛直方向延伸。於軸承24a、24b，插通有旋轉軸23。
在保持具單元30安裝於保持具接頭21後，保持具單元30之側面與安裝部22之壁22a接觸，保持具單元30之上表面與壁22b接觸。又，如圖2(a)所示，於壁22a形成有供安裝螺釘31插入之螺孔25。
保持具接頭21係以安裝於安裝部22之保持具單元30自刻劃頭20之下端露出之方式固定於刻劃頭20之內部。此時，保持具單元30以保持具接頭21之旋轉軸23為中心旋轉自如。再者，一點鏈線表示旋轉軸23之軸中心S，虛線表示基板15之表面H。表面H與水平面平行且與旋轉軸23垂直。
於使用刻劃裝置1於基板15之表面H上形成刻劃線之情形時，刻劃輪40係以沿圖2(b)所示之箭頭R之方向(X軸方向)前進之方式旋轉。再者，刻劃裝置1亦可為不使用保持具接頭21而保持具單元30自身具備旋轉軸23或軸承24a、24b之構成。
刻劃輪40係由例如燒結金剛石或超硬合金等形成之圓板狀之構件。於刻劃輪40，形成有供銷軸50插入之貫通孔41。貫通孔41係以貫通刻劃輪40之兩側面之中心之方式形成。又，於刻劃輪40，於外周部形成有形成稜線之V字狀之刀。刻劃輪40例如厚度為0.4~1.1mm左右，外徑為1.0~5.0mm左右。又，貫通孔41之直徑例如為0.4~1.5mm左右，刀之刃前緣角為90~150°左右。
銷軸50係由例如燒結金剛石或超硬合金等形成之圓柱狀之構件，一端或兩端成為尖頭形狀之尖頭部51。銷軸50之直徑稍微小於刻劃輪40之貫通孔41之直徑。例如，貫通孔41之直徑為0.8mm時，銷軸50之直徑為0.77mm左右。於銷軸50插入貫通孔41之狀態下，於銷軸50與貫通孔41之間產生間隙(間隔)。
保持具60由不鏽鋼或碳工具鋼所構成。如圖2(b)所示，保持具60成為下部於側視時朝向下端而寬度變窄之梯形形狀。又，於保持 具60之梯形形狀部分，分別形成有保持部62a、62b，於保持部62a、62b之間形成有保持溝槽63。保持溝槽63之彼此對向之內側面65a、65b垂直於水平面(XY平面)。
再者，於圖2(a)、(b)之構成中，保持具60由1個基材所構成，但亦可藉由將例如分別具有保持部62a、62b之2個基材固定而形成保持具60。
於保持部62a、62b，供銷軸50插入之銷孔64a、64b係以橫跨保持溝槽63之方式形成。銷孔64a、64b之直徑稍微大於銷軸50之直徑。銷孔64a、64b係以相對於與保持溝槽63之內側面65a、65b垂直之方向，至少向與基板15之表面H平行之方向(與XY平面平行之方向)傾斜之方式形成。銷孔64a、64b亦可以相對於與保持溝槽63之內側面垂直之方向，進而亦向與基板15之表面H垂直之方向(與YZ平面平行之方向)傾斜之方式形成。
於刻劃輪40插入至保持溝槽63之狀態下，將銷軸50插入至刻劃輪40之貫通孔41及銷孔64a、64b中。如上所述，銷孔64a、64b係以相對於與保持溝槽63之內側面65a、65b垂直之方向傾斜之方式形成，因此，插入至銷孔64a、64b及貫通孔41中之銷軸50相對於與保持溝槽63之內側面65a、65b垂直之方向，至少向與基板15之表面H平行之方向(與XY平面平行之方向)傾斜。
於保持具60之上部，形成有供安裝螺釘31插入之螺孔66。又，於保持部62a之Y軸正側之側面，藉由螺釘68a安裝有擋件67a，於保持部62b之Y軸負側之側面，藉由螺釘68b安裝有擋件67b。擋件67a、67b 係用以將銷孔64a、64b封閉者。
於具備以上之構成之刻劃裝置1中，若於刻劃線之形成動作中，刻劃輪40壓抵於基板15之表面H，則刻劃輪40之兩側面分別壓抵於保持溝槽63之彼此對向之內側面65a、65b。因此，於刻劃線之形成動作中，可抑制刻劃輪40沿銷軸50移動，藉此，能夠使刻劃線之形成位置穩定。
以下，參照圖3(a)~(d)對刻劃輪40之兩側面分別壓抵於保持溝槽63之彼此對向之內側面65a、65b之動作進行說明。
圖3(a)~(d)係分別示意性地表示保持具60之動作之剖面圖。圖3(a)~(d)係分別將圖2(a)、(b)所示之保持具60於銷軸50之Z軸方向中央位置以與XY平面平行之平面切斷，自Z軸正側觀察所形成之剖面時之剖面圖。為了方便說明，於圖3(a)~(d)中，省略保持具60之一部分之構成之圖示。一點鏈線表示刻劃輪40之刀之稜線。
圖3(a)表示刻劃輪40壓抵於基板15之表面H前之狀態。於該狀態下，刻劃輪40之稜線與XZ平面大致平行，於刻劃輪40之兩側之側面42a、42b與保持溝槽63之內側面65a、65b之間產生間隙(間隔)。銷軸50相對於與保持溝槽63之內側面65a、65b垂直之方向，向與XY平面平行之方向傾斜。
若自該狀態，將刻劃輪40壓抵於基板15之表面H，則以刻劃輪40之貫通孔41相對於銷軸50平行之方式，於刻劃輪40產生轉矩。如上所述，貫通孔41之直徑大於銷軸50之直徑，因此，刻劃輪40可於貫通孔41與銷軸50之間之間隔所容許之範圍內，沿與XY平面平行之方向旋轉。因此，若如上所述般於刻劃輪40產生轉矩，則如圖3(b)所示，藉由 該轉矩，而刻劃輪40順時針旋轉，從而刻劃輪40之側面42a、42b分別壓抵於保持溝槽63之內側面65a、65b。
其後，若伴隨刻劃頭20之移動而保持具60沿X軸方向(箭頭R方向)移動，則會產生使刻劃輪40之稜線與刻劃方向(箭頭R方向)平行之轉矩。如圖2(a)、(b)所示，保持具60可繞旋轉軸23旋轉，因此，藉由該轉矩，如圖3(c)所示，保持具60以刻劃輪40之稜線成為與刻劃方向(箭頭R方向)平行之方式逆時針旋轉。
其後，如圖3(d)所示，於保持具60繞旋轉軸23(參照圖2(a)、(b))稍微旋轉之狀態下，進行刻劃動作。於該情形時，刻劃輪40亦處於藉由對基板15之表面H之負載而將兩側之側面42a、42b壓抵於保持溝槽63之內側面65a、65b之狀態。於該狀態下，刻劃輪40繞銷軸50旋轉。
如此，於本實施形態中，於刻劃線之形成動作中，刻劃輪40之兩側面分別壓抵於保持溝槽63之彼此對向之內側面65a、65b，因此，於刻劃線之形成動作中，可抑制刻劃輪40沿銷軸50移動。藉此，能夠使刻劃線之形成位置穩定。
以下，對本申請案發明人等進行之驗證及其結果進行說明。
<驗證1>
本驗證之條件如下。
(1)基板…玻璃基板(OA-10G)、厚度3mm(t3)
(2)刻劃負載…5N
(3)刻劃速度…300mm/sec
(4)刻劃輪直徑…3mm、2mm、2.5mm之3種
(5)銷軸之直徑…0.80mm
再者，刻劃輪之貫通孔之直徑稍大於銷軸之直徑，其間隔為0.035~0.065μm之範圍。又，關於刻劃輪厚度(實測值)，直徑3mm之刻劃輪為0.639mm，直徑2mm之刻劃輪為0.641mm，直徑2.5mm之刻劃輪均為0.642mm。如下所述，針對直徑2.5mm之刻劃輪，使用互不相同之2個刻劃輪進行驗證。保持具之保持溝槽之間距(實測值)於下述比較例中為0.651mm，於下述實施例中為0.653mm。
基於上述條件，於銷軸相對於保持溝槽之內側面垂直設置之保持具(比較例)，分別安裝上述條件(4)所示之3種直徑之刻劃輪，進行刻劃動作。同樣地，基於上述條件，於以相對於與保持溝槽之內側面垂直之方向朝向水平方向傾斜1°之方式設置銷軸之保持具(實施例)，分別安裝上述條件(4)所示之3種直徑之刻劃輪，進行刻劃動作。再者，實施例之保持具以如下方式進行調整，即，以相對於與保持溝槽之內側面垂直之方向進而向鉛直方向傾斜0.5°之方式設置銷軸。
於該刻劃動作中，藉由以拍攝方向朝向與刻劃方向平行之方向之方式設置之攝影機，拍攝刻劃線，基於拍攝圖像，對刻劃線之偏移、即進行刻劃動作時刻劃輪與基板之接觸部之水平方向(與銷軸平行之方向)之位移進行測定。測定係自刻劃線之終端開始每2mm進行一次，共計進行166次。
再者，於比較例及實施例中，如上所述，3種刻劃輪之厚度小於保持溝槽之間隙，因此，無論安裝何種刻劃輪，刻劃輪均可沿銷軸於 間隔之範圍內移動。
首先，將比較例之測定結果示於圖4及圖5(a)~(d)。於各圖中，橫軸為測定次數，縱軸為刻劃輪之位移量(μm)。縱軸之偏移量表示以測定開始位置(刻劃動作終端位置)為基準位置，相對於該基準位置之刻劃輪之水平方向之偏移量。於圖4中，示出4個測定結果。於圖4中，Φ 2、Φ 3之曲線圖分別表示使用直徑2mm、3mm之刻劃輪之情形時之測定結果。又，Φ 2.5(1)、Φ 2.5(2)之曲線圖表示分別使用直徑2.5mm之相同種類之2個刻劃輪之情形時之測定結果。
於圖5(a)~(d)中，自圖4之測定結果抽出Φ 3、Φ 2、Φ 2.5(2)及Φ 2.5(1)之測定結果進行表示。再者，於圖5(a)~(d)中，分別以粗實線一併示出表示刻劃輪之位置之變化之近似曲線。
若參照圖4及圖5(a)~(d)，則可知，於各直徑之刻劃輪中，產生有突發性之較大之偏差。尤其是，根據Φ 2.5(1)之測定結果，於刻劃動作之結束前之一定時間內，刻劃輪之位置產生較大之偏差。
再者，若參照圖4及圖5(a)~(d)，則於各曲線圖中，產生週期性之細小之變動，但該變動係基於刻劃輪之刃前緣之稜線於繞刻劃輪之外周1周之期間因公差於厚度方向搖擺者。可知，於比較例中，該變動之振幅並不一致，振幅產生了變動。
其次，將實施例之測定結果示於圖6及圖7(a)~(d)。各圖之橫軸及縱軸與圖4及圖5(a)~(d)相同，分別為測定次數及偏移量。又，於圖6中，Φ 2、Φ 3之曲線圖分別表示使用直徑2mm、3mm之刻劃輪之情形時之測定結果，Φ 2.5(1)、Φ 2.5(2)之曲線圖表示分別使用直 徑2.5mm之相同種類之2個刻劃輪之情形時之測定結果。圖6與圖7(a)~(d)之關係與圖4與圖5(a)~(d)之關係相同。
若參照圖6及圖7(a)~(d)，則於各直徑之刻劃輪中，均未產生突發性之較大之偏移。又，於Φ 2.5(1)之測定結果中，刻劃輪之位置亦未產生較大之偏移，獲得與其他刻劃輪相同之測定結果。與比較例之情形相比，細小之變動之振幅亦被抑制。因此，可知，於使用實施例之保持具之情形時，能夠抑制使用不同之刻劃輪之情形時之偏差，以非常良好之精度形成刻劃線。
<驗證2>
其次，對使對刻劃輪之負載變化之情形時之刻劃輪之偏移進行驗證。關於驗證之條件，除使負載變化以外，與驗證1相同。再者，於本驗證中，使用直徑3mm之刻劃輪。
與驗證1同樣地，於比較例中，於銷軸相對於保持溝槽之內側面垂直設置之保持具安裝刻劃輪，進行刻劃動作。又，於實施例中，於以相對於與保持溝槽之內側面垂直之方向朝向水平方向傾斜1°且向鉛直方向傾斜0.5°之方式設置銷軸之保持具，安裝刻劃輪，進行刻劃動作。負載變化為4N、6N、8N、10N、12N、14N之6種。與上述驗證1同樣地，基於攝影機拍攝之刻劃線之拍攝圖像，對在各負載下進行刻劃動作之情形時之刻劃輪之偏移量進行測定。
首先，將比較例之測定結果示於圖8、9及圖10(a)~(e)。各圖之橫軸及縱軸與圖4及圖5(a)~(d)相同，分別為測定次數及偏移量。於圖8中，示出負載為4N、6N、8N之情形時之測定結果，於圖9中， 示出負載為10N、12N、14N之情形時之測定結果。於圖10(a)~(e)中，自圖8及圖9之測定結果，抽出負載4N、6N、8N、10N、12N、14N之測定結果進行表示。再者，於圖10(a)~(e)中，分別以粗實線一併示出表示刻劃輪之位置之變化之近似曲線。
若參照圖8、9及圖10(a)~(e)，則可知，負載越小，刻劃輪之水平方向之位置越不穩定，位置之偏差越大。根據該測定結果可知，於使用比較例之保持具之情形時，若將刻劃動作時之負載設定為較小，則刻劃輪會於保持溝槽內沿銷軸移動，而刻劃線之形成精度降低。
其次，將實施例之測定結果示於圖11、12及圖13(a)~(e)。各圖之橫軸及縱軸與比較例之圖8、9及圖10(a)~(e)相同。與比較例同樣地，於實施例中，亦使負載變化為4N、6N、8N、10N、12N、14N之6種。
若參照圖11、12及圖13(a)~(e)，則可知，無論負載之大小如何，刻劃輪之水平方向之位置均較穩定，位置之偏差被抑制。根據該測定結果可知，於使用實施例之保持具之情形時，無論刻劃動作時之負載如何，均能夠抑制刻劃輪在保持溝槽內之移動，而可顯著地提高刻劃線之形成精度。
<傾斜角之研究>
其次，對如圖3(a)~(d)所示般藉由負載將刻劃輪40之兩側之側面42a、42b壓抵於保持溝槽63之內側面65a、65b所需之銷軸50之水平方向之傾斜角進行研究。
圖14(a)係表示刻劃輪40及保持溝槽63之各種參數之圖。
於圖14(a)中，T為保持溝槽63之間隙，t為刻劃輪40之厚度，△t為保持溝槽63與刻劃輪40之間之間隔，Φ D為刻劃輪40之直徑，D1為刻劃輪之刃前緣之高度，D2為自刻劃輪40之中心C1至刃前緣之側面與傾斜面之交點之直徑方向之距離，P1係刻劃輪40自圖14(a)之狀態繞刻劃輪40之中心C1逆時針旋轉時抵接於保持溝槽63之左側之內側面之、刃前緣與刻劃輪40之右側之側面之交界部分，X為自刻劃輪40之中心至交界部分P1之距離，θ為刃前緣之角度，α為刻劃輪40繞中心C1旋轉之情形時之刻劃輪40之最大傾斜角(至交界部分P1抵接於保持溝槽63之左側之內側面為止之角度)。
參照圖14(a)可知，厚度t越小，又，間隙T越大，則至交界部分P1抵接於保持溝槽63之內側面為止之刻劃輪40之最大傾斜角α越大。又，刃前緣之角度越變小，刃前緣之高度D1越變大，距離X越變小，因此，至交界部分P1抵接於保持溝槽63之內側面為止之刻劃輪40之最大傾斜角α越變大。因此，厚度t越小，間隙T越大，刃前緣之角度θ越小，則最大傾斜角α越大。
圖14(b)係表示使用直徑3.0mm、2.5mm、2.0mm、1.8mm之刻劃輪40之情形時之、刻劃輪40之厚度t及保持溝槽63之間隙T之標準尺寸之圖。此處，間隙T係將公差計算在內之情形時之間隙之最大值，厚度t係將公差計算在內之情形時之刻劃輪40之厚度之最小值。
圖14(c)係於間隙T及厚度t為圖14(b)所示之值之情形時，算出各直徑之刻劃輪40之最大傾斜角α之值。此處，將刃前緣之角度θ設為作為標準角度之90~150°之最小值即90°，算出最大傾斜角α。
圖14(d)係表示使用直徑1.5mm、1.0mm之刻劃輪40之情形時之刻劃輪40之厚度t及保持溝槽63之間隙T之標準之尺寸之圖。與上述同樣地，間隙T係將公差計算在內之情形時之最大間隙，厚度t係將公差計算在內之情形時之刻劃輪40之最小厚度。
圖14(e)係於間隙T及厚度t為圖14(d)所示之值之情形時，算出各直徑之刻劃輪40之最大傾斜角α之值。此處亦與上述同樣地，將刃前緣之角度θ設為作為標準之角度之90~150°之最小值即90°，算出最大傾斜角α。
如圖14(c)、(e)所示，即便於間隙T相同之情形時，至刻劃輪40抵接於保持溝槽63之左右兩側面為止之最大傾斜角α亦根據刻劃輪40之各種類而不同。此處，最大之最大傾斜角α係使用直徑1.0之刻劃輪40之情形時之1.88°，因此，為了將刻劃輪40之兩側之側面壓抵於保持溝槽63之內側面，必須將相對於與保持溝槽63之內側面垂直之方向的水平方向之銷軸50之傾斜角設定為至少超過1.88°之值。
另一方面，越增大相對於與保持溝槽63之內側面垂直之方向的水平方向之銷軸50之傾斜角，刻劃輪40之兩側面壓抵於保持溝槽63之內側面之力越大，刻劃動作時刻劃輪40之旋轉越容易被制動。又，因該制動產生之摩擦，刻劃輪40之側面容易產生磨耗。因此，較佳為儘可能地限制相對於與保持溝槽63之內側面垂直之方向的水平方向之銷軸50之傾斜角。
根據以上內容，可謂較理想為：於保持溝槽63與刻劃輪側面之間隔為0.020mm以下之情形時，相對於與保持溝槽63之內側面垂直之 方向的水平方向之銷軸50之傾斜角設定為稍微超過1.88°且2.0°左右以下。於使用各直徑之刻劃輪40之情形時，相對於與保持溝槽63之內側面垂直之方向的水平方向之銷軸50之傾斜角根據刻劃輪40之厚度t及保持溝槽63之間隙T之數值，設定為最適合各直徑之刻劃輪40之角度即可。
再者，如圖3(a)~(d)所示，為了藉由負載將刻劃輪40之兩側之側面42a、42b壓抵於保持溝槽63之內側面65a、65b，必須使刻劃輪40之貫通孔41之直徑大於銷軸50之直徑，以刻劃輪40之兩側之側面42a、42b能夠抵接於保持溝槽63之內側面65a、65b之方式，使刻劃輪40可相對於銷軸50沿水平方向旋轉。
因此，為了獲得驗證1、2所示之效果，必須以藉由負載將刻劃輪40之兩側面分別壓抵於保持溝槽63之彼此對向之內側面65a、65b之方式，調整保持溝槽63之內側面65a、65b與刻劃輪40之側面42a、42b之間的間隔、及銷軸50相對於保持溝槽63之內側面65a、65b之傾斜角，並且於貫通孔41與銷軸50之間亦設定間隔。通常，於貫通孔41與銷軸50之間設置0.005~0.065μm左右之間隔，但只要根據保持溝槽63之內側面65a、65b與刻劃輪40之側面42a、42b之間的間隔適當設定即可。
<驗證3>
其次，對使相對於與保持溝槽63之內側面垂直之方向的水平方向及鉛直方向之銷軸50之傾斜角分別變化之情形時之刻劃輪之偏移進行驗證。於本驗證中，使用直徑2mm之刻劃輪。將相對於與保持溝槽63之內側面垂直之方向的水平方向之銷軸50之傾斜角設為1.5°，將相對於與保持溝槽63之內側面垂直之方向的鉛直方向之銷軸50之傾斜角設為1°。保持溝槽63 之間隙為0.653mm，刻劃輪之厚度為0.639mm。其他驗證條件與驗證1相同。
圖15係表示驗證結果之圖。此處，於基板上形成3條刻劃線，自各刻劃線之終端側開始每2mm對刻劃輪之水平方向之偏移量進行測定。與驗證1同樣地，測定係使用攝影機而進行。
圖15之橫軸為測定次數，縱軸為偏移量(μm)。再者，根據本驗證之測定，攝影機之拍攝中心與刻劃線之形成位置於水平方向上偏移，因此，3條刻劃線之開始時之偏移量成為反映攝影機之拍攝中心與刻劃線之形成位置之間之偏移量之值。
於圖15中，粗實線、細實線及虛線分別為第1條、第2條及第3條刻劃線形成時之測定結果。若參照圖15，則於任一刻劃線形成時，刻劃輪均未產生突發性之較大之偏移，又，細小之變動之振幅亦被顯著抑制。若與圖7(b)所示之驗證1之驗證結果(使用直徑2mm之刻劃輪之驗證結果)進行比較，則於圖15之測定結果中，波形之較大之起伏被抑制。由此，根據該測定結果可知，能夠以較驗證1之情形時更良好之精度形成刻劃線。
圖16係與圖15之情形相比將刻劃輪正反顛倒地安裝於保持具並進行相同之測定之情形時之測定結果。於該情形時，亦與圖15之情形相同，與驗證1之驗證結果(使用直徑2mm之刻劃輪之驗證結果)相比，波形之較大之起伏被抑制。由此可知，於將刻劃輪正反顛倒地安裝之情形時，亦能夠以非常良好之精度形成刻劃線。
根據以上之驗證，能夠確認：針對相對於與保持溝槽63之 內側面垂直之方向之銷軸50之傾斜角，不僅於水平方向上進行調整，而且於鉛直方向上亦進行調整，藉此，能夠有效地抑制刻劃動作時之刻劃輪40之水平方向之移動，而可使刻劃線之形成顯著地穩定。
若使銷軸50相對於與保持溝槽63之內側面垂直之方向朝向鉛直方向傾斜，則藉由刻劃動作時所賦予之負載，以刻劃輪40之貫通孔41沿銷軸50之方式，刻劃輪40沿鉛直方向旋轉。即，若於圖17(a)之狀態下，刻劃輪40藉由負載壓抵於基板15之表面H上，則如圖17(b)所示，刻劃輪40傾斜。藉由該傾斜，刻劃輪40之側面42a、42b壓抵於保持溝槽63之內側面65a、65b，刻劃輪40之移動被限制。
若使銷軸50相對於與保持溝槽63之內側面垂直之方向不僅向水平方向而且向垂直方向傾斜，則藉由使銷軸50向水平方向傾斜而刻劃輪40之移動被限制之效果與藉由使銷軸50向鉛直方向傾斜而刻劃輪40之移動被限制之效果相複合。藉此，如本驗證之測定結果般，可推測刻劃動作時之刻劃輪40之軸方向之移動被顯著地抑制，能夠進一步提高刻劃線之形成精度。
再者，相對於與保持溝槽63之內側面垂直之方向之銷軸50之鉛直方向之傾斜角於本驗證中設定為1°，於上述驗證1中設定為0.5°。根據該等驗證結果可推測：於相對於與保持溝槽63之內側面垂直之方向之銷軸50之鉛直方向之傾斜角設定為進而超過1°之情形時，亦可發揮與1°之情形相同或進而良好之效果。又，根據上述相對於與保持溝槽63之內側面垂直之方向之銷軸50之水平方向之傾斜角之驗證結果可推測：刻劃輪之直徑越小，最適合抑制刻劃輪40之軸方向之移動之角度越大。
然而，另一方面，若使銷軸50向鉛直方向傾斜，則如圖17(b)所示，刻劃輪40於相對於基板15之表面H傾斜之狀態下被壓抵。相對於與保持溝槽63之內側面65a、65b垂直之方向之銷軸50之鉛直方向之傾斜角越大，此時刻劃輪40相對於表面H之傾斜角越大。於該情形時，若刻劃輪40相對於表面H之傾斜角變得過度大，則有刻劃線之形成精度降低之虞。又，有因保持具溝槽內之刻劃輪之移動被抑制，而刻劃時之刻劃輪之旋轉阻力變大之虞。由此，較佳為相對於與保持溝槽63之內側面65a、65b垂直之方向之銷軸50之鉛直方向之傾斜角抑制為儘可能小。
根據以上內容，可謂較理想為：相對於與保持溝槽63之內側面65a、65b垂直之方向的鉛直方向之銷軸50之傾斜角設定為稍微超過本驗證中所設定之1°之1.5°左右以下。於使用其他直徑之刻劃輪40之情形時，相對於與保持溝槽63之內側面垂直之方向的鉛直方向之銷軸50之傾斜角於1.5°以下之範圍內設定為最適合各直徑之刻劃輪40之角度即可。
<實施形態之效果>
根據本實施形態，可發揮以下之效果。
如圖3(a)~(d)所示，銷軸50相對於與保持溝槽63之內側面65a、65b垂直之方向朝向水平方向傾斜，因此，若刻劃輪40壓抵於基板15之表面H，則刻劃輪40之側面42a、42b分別壓抵於保持溝槽63之彼此對向之內側面65a、65b。因此，抑制了於形成刻劃線時，刻劃輪40沿與銷軸50平行之方向移動。由此，能夠使刻劃線之形成位置穩定。
再者，如上述「傾斜角之研究」之項所說明般，相對於與保持溝槽63之內側面垂直之方向的與基板15之表面H平行之方向(水平方 向)之銷軸50之傾斜角較佳為設定為2°以下。藉此，能夠更有效地使刻劃線之形成位置穩定。
又，如上述驗證1~3所驗證般，銷軸50較佳為相對於與保持溝槽63之內側面65a、65b垂直之方向亦向與基板15之表面H垂直之方向(鉛直方向)傾斜。若如此，則如驗證1~3所驗證般，能夠使刻劃線之形成位置更進一步穩定。
再者，如上所述，相對於與保持溝槽63之內側面65a、65b垂直之方向的與基板15之表面H垂直之方向(鉛直方向)之銷軸50之傾斜角較佳為設定為1.5度以下。藉此，能夠更有效地使刻劃線之形成位置穩定。
以上，對本發明之實施形態進行了說明，但本發明並不受上述實施形態之任何限制，又，本發明之實施形態亦可於上述內容以外進行各種變更。
例如，於上述實施形態1之實驗中，使用刃前緣之稜線上未形成有溝槽之刻劃輪40，但亦可使用以固定間隔於稜線上形成溝槽之刻劃輪。
又，刻劃頭20之構成或刻劃裝置1之構成亦可適當進行變更。於圖1中，示出僅於基板15之單面上形成刻劃線之刻劃裝置，但本發明亦可用於在基板15之兩面上並排形成刻劃線之刻劃裝置。
本發明之實施形態可於申請專利範圍所示之技術思想之範圍內適當進行各種變更。

Claims (6)

  1. 一種刻劃裝置，係於基板表面上形成刻劃線，其特徵在於，具備：保持具單元，其保持刻劃輪；及刻劃頭，其以可繞垂直於上述基板表面之軸旋轉之方式保持上述保持具單元；且上述保持具單元，具備：保持溝槽，其供上述刻劃輪插入；銷孔，係形成為橫跨上述保持溝槽；及銷軸，其插入至上述保持溝槽中所插入之上述刻劃輪之貫通孔與上述銷孔中；上述貫通孔與上述銷軸之間之間隔、上述保持溝槽之內側面與上述刻劃輪之側面之間之間隔、及上述銷軸相對於上述保持溝槽之內側面之傾斜角，係設定為當上述刻劃輪壓抵於上述基板表面時，上述刻劃輪之兩側面分別壓抵於上述保持溝槽之彼此對向之內側面。
  2. 如申請專利範圍第1項之刻劃裝置，其中，上述銷孔，係形成為相對與上述保持溝槽之內側面垂直之方向，至少向與上述基板表面平行之方向傾斜；插入至上述銷孔及上述貫通孔之上述銷軸，係相對與上述保持溝槽之內側面垂直之方向，至少向與上述基板表面平行之方向傾斜。
  3. 如申請專利範圍第2項之刻劃裝置，其中，相對與上述保持溝槽之內側面垂直之方向的與上述基板表面平行之方向之上述銷軸之傾斜角，係設定為2度以下。
  4. 如申請專利範圍第2或3項之刻劃裝置，其中，上述銷孔，係形成為相對與上述保持溝槽之內側面垂直之方向，亦向與上述基板表面垂直之方向傾斜；插入至上述銷孔及上述貫通孔之上述銷軸，係相對與上述保持溝槽之內側面垂直之方向，亦向與上述基板表面垂直之方向傾斜。
  5. 如申請專利範圍第4項之刻劃裝置，其中，相對與上述保持溝槽之內側面垂直之方向的與上述基板表面垂直之方向之上述銷軸之傾斜角，係設定為1.5度以下。
  6. 一種保持具單元，係保持用以形成刻劃線之刻劃輪，其特徵在於，具備：保持溝槽，其供上述刻劃輪插入；銷孔，係形成為橫跨上述保持溝槽；及銷軸，其插入至上述保持溝槽中所插入之上述刻劃輪之貫通孔與上述銷孔中；且上述貫通孔與上述銷軸之間之間隔、上述保持溝槽之內側面與上述刻劃輪之側面之間之間隔、及上述銷軸相對於上述保持溝槽之內側面之傾斜角，係設定為當上述刻劃輪壓抵於上述基板表面時，上述刻劃輪之兩側面分別壓抵於上述保持溝槽之彼此對向之內側面。
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