刻划头和刻划装置的制作方法

本发明涉及一种在基板的表面形成刻划线的刻划头以及使用该刻划头的刻划装置。

背景技术：

在玻璃基板等脆性材料基板的分割中，可使用具有刻划头的刻划装置。脆性材料基板的分割工序由以下的工序构成：在基板的表面形成刻划线的刻划工序；以及通过沿着所形成的刻划线向基板的表面施加规定的力来分割基板的断裂工序。在刻划工序中，设置于刻划头的刻划轮等刻划工具一边被按压到基板的表面一边沿着规定的线移动。

在以下的专利文献1中记载有使杆回转的形式的刻划头。在杆的下表面安装刻划轮。杆被与基板表面平行地配置的旋转轴以能够回转的方式轴支承。配置用于压下杆的气缸。在气缸的活塞设置辊，辊与杆的上表面抵接。

当向气缸供给空气时，活塞被压下，安装于活塞的端部的辊将杆的上表面向下方按压。由此，设置于杆的下表面的刻划轮被按压到基板。从而在基板形成刻划线。

当基板发生面晃动(面ぶれ)等时，基板和刻划轮的接触位置在上下方向上位移。与该位移相应地，杆上下地回转。当杆上下地回转时，辊相对于杆的上表面的抵接位置在横向上移动。与此相应地，辊在杆的上表面滚动。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-088295号公报。

发明要解决的问题

在杆以旋转轴为中心转动时，当在旋转轴和杆的轴孔之间存在间隙时，杆的转动产生摇晃(ガタつき)。由于该摇晃，杆的顺畅的转动被阻碍。此外，在杆转动时，旋转轴和轴孔的内周面擦蹭，因此在旋转轴和轴孔之间发生摩擦。该摩擦成为阻力，对杆的顺畅的转动造成障碍。在杆不顺畅地转动的情况下，赋予刻划工具的负荷变化，在基板高精度地形成刻划线变得困难。该问题在负荷相对于刻划工具小的情况下尤为显著。

技术实现要素：

鉴于这样的问题，本发明的目的在于提供一种能够使杆更顺畅地转动的刻划头、以及使用该刻划头的刻划装置。

用于解决问题的方案

本发明的第一方式涉及在基板的表面形成刻划线的刻划头。该方式所涉及的刻划头具有：刻划工具，其在基板的表面形成刻划线；杆，其支承所述刻划工具；支承机构，其以能够在与所述基板接近和分离的方向上转动的方式支承所述杆；以及驱动机构，其对所述杆赋予使所述杆向与所述基板接近的方向转动的负荷。在此，所述支承机构具有：旋转轴，其与所述杆一体地设置；以及至少两个轴承，其在所述旋转轴的周向上彼此分离地配置。通过使所述旋转轴的外周与各所述轴承抵接，从而以能够转动的方式支承所述杆。

根据本方式的刻划头，旋转轴的外周与多个轴承抵接而被支承，因此轴承和旋转轴之间不产生摇晃。另外，旋转轴和轴承之间的阻力被显著地抑制。因而，能够使杆不摇晃且顺畅地转动。

在本方式所涉及的刻划头中，能够以如下的方式构成，所述支承机构具有三个所述轴承，所述旋转轴被所述三个轴承从三个方向夹持。

根据该结构，旋转轴仅被轴承支承。因而，能够以能够顺畅地转动的方式支承旋转轴。

在本方式所涉及的刻划头中，能够以如下的方式构成，所述支承机构具有：两个所述轴承；以及施力部，其用于使所述旋转轴与两个所述轴承抵接。

根据该结构，通过两个轴承，能够以能够顺畅地转动的方式支承旋转轴。此外，通过施力部使旋转轴与轴承均等地接触。因而，能够省略对旋转轴和轴承的抵接状态进行精细地调节的操作。

在该情况下，优选两个所述轴承相对于所述旋转轴配置在所述基板的相反侧。

根据该结构，不在基板侧配置轴承，因此能够缩短旋转轴和基板之间的距离。因此，能够使将刻划工具的顶端和旋转轴连结的直线与基板表面彼此平行地接近。由此，能够使刻划工具赋予基板的负荷的方向接近与基板表面垂直的方向。因而，能够更有效地对基板施加负荷，并且刻划工具易于跟随基板，能够更顺畅地执行刻划动作。

此外，在上述结构中，优选所述施力部相对于所述旋转轴配置在所述基板的相反侧。

根据该结构，不在基板侧配置施力构件，因此能够进一步缩短旋转轴和基板之间的距离。因而，能够使刻划工具更易于跟随基板。

此外，在上述结构中，能够以如下的方式构成，所述刻划工具被配置在比通过所述驱动机构对所述杆赋予负荷的位置靠所述旋转轴一侧。

根据该结构，从基板施加给刻划工具的反作用力在将旋转轴推抵到轴承的方向上发挥作用。因而，能够使旋转轴与轴承稳定地抵接。

本方式所涉及的刻划头能够以如下的方式构成，在所述旋转轴的长度方向上配置有多个在所述旋转轴的周向上分离的所述轴承的组。

根据该结构，在旋转轴的长度方向的多个位置处，旋转轴被轴承支承。因此，能够更稳定地支承旋转轴。

本发明的第二方式涉及对基板进行刻划的刻划装置。该方式所涉及的刻划装置具有：刻划头，其具有：刻划工具，所述刻划工具在所述基板的表面形成刻划线；杆，所述杆支承所述刻划工具；支承机构，所述支承机构以能够在与所述基板接近和分离的方向上转动的方式支承所述杆；以及驱动机构，所述驱动机构对所述杆赋予使所述杆向与所述基板接近的方向转动的负荷；载置部，其载置所述基板；以及运送部，其使所述刻划头移动。在所述刻划头中，所述支承机构具有：旋转轴，其与所述杆一体地设置；以及至少两个轴承，其在所述旋转轴的周向上彼此分离地配置，通过使所述旋转轴的外周与各所述轴承抵接，从而以能够转动的方式支承所述杆。

本方式所涉及的刻划装置起到与第一方式同样的效果。

发明效果

如上所述，根据本发明，能够提供一种能够使杆更顺畅地转动的刻划头、以及使用该刻划头的刻划装置。

本发明的效果乃至意义通过以下所示的实施方式的说明而更进一步明确。但是，以下所示的实施方式不过是实施本发明时的一个示例，本发明不受以下的实施方式所记载的内容的任何限制。

附图说明

图1为示意性地示出应用实施方式1所涉及的刻划头的刻划装置的结构的图。

图2为示意性地示出实施方式1所涉及的刻划头的结构的图。

图3(a)～图3(c)为示出实施方式1所涉及的支承机构的结构的图。图3(a)为侧视图，图3(b)、图3(c)为从正面观察时的剖视图。

图4为示意性地示出实施方式2所涉及的刻划头的结构的图。

图5(a)～图5(e)为示出实施方式2所涉及的支承机构的结构的图。图5(a)为实施方式2所涉及的旋转轴的侧视图，图5(b)为从下方观察时的仰视图。图5(c)为实施方式2所涉及的支承机构的侧视图，图5(d)、图5(e)为从正面观察时的剖视图。

图6(a)、图6(b)为示出实施方式2所涉及的支承机构的结构的图。图6(a)为俯视图，图6(b)为从下方观察时的仰视图。

图7(a)、图7(b)为用于对刻划性能进行说明的示意图。图7(a)为用于说明实施方式1所涉及的支承机构的刻划时的动作的示意图，图7(b)为用于说明实施方式2所涉及的支承机构的刻划时的动作的示意图。

图8(a)、图8(b)分别为用于说明实施方式2中的刻划工具的最佳配置的示意图。图8(a)为示出实施方式2中的刻划工具的位置的示意图，图8(b)为示出比较例中的刻划工具的位置的示意图。

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，为了方便，在各图中附注有彼此正交的x轴、y轴以及z轴。z轴与铅直方向平行。上方和下方分别与z轴正向和z轴负向对应。

＜实施方式1＞

图1为示意性地示出刻划装置1的结构的图。刻划装置1具有移动台10和刻划头20。移动台10与滚珠螺杆11螺合。移动台10以能够在y轴方向上移动的方式被一对导轨12支承。滚珠螺杆11通过电动机的驱动而旋转，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的上表面设置有电动机13。电动机13使位于上部的载置部14在xy平面旋转从而在规定角度进行定位。通过电动机13而能够水平旋转的载置部14具有未图示的真空吸附单元。载置部14上所载置的基板f被该真空吸附单元保持在载置部14上。

就基板f而言，例如存在玻璃基板；低温烧结陶瓷、高温烧结陶瓷等陶瓷基板；硅基板；化合物半导体基板；蓝宝石基板；石英基板等。此外，基板f也可以为使不属于脆性材料的薄膜或半导体材料附着或者包含在表面或内部的基板。此外，基板f也可以为将多个脆性材料基板经由粘接材料层贴合的贴合基板。

刻划装置1在载置部14所载置的基板f的上方具有二台对形成于该基板f的表面的对准标记进行摄像的摄像机15。此外，桥16以跨越移动台10和其上部的载置部14的方式被支柱17a、17b架设。

在桥16安装有轨道18。轨道18和刻划头20经由运送部19连接，运送部19在轨道18滑动，由此刻划头20被设置成在x轴方向上移动。

图2为示意性地示出刻划头20的结构的图。其中，承接部120和驱动机构200作为剖视图被示出。此外，在支承机构100中，比保持板101a靠y轴里侧配置的旋转轴102、轴承103a、104a、105a以及轴103c、104c、105c被以虚线示出。此外，臂110a的端部110d被以点划线示出。

如图2所示，刻划头20具有：安装板21、支承机构100、杆110、承接部120、连接部130、限制部140以及施力部150。在安装板21设置支承机构100和驱动机构200。对刻划工具40进行保持的保持器单元30经由连接部130被安装在杆110。杆110由于受到来自驱动机构200的负荷以能够转动的方式被支承机构100支承。通过将设置了支承机构100和驱动机构200的安装板21安装在图1所示的运送部19，刻划头20被安装在刻划装置1。

杆110例如为由金属材料形成的板状的构件。杆110由在x轴方向上延伸的两个臂110a、110b以及在臂110a和臂110b之间在z轴方向上延伸的支柱110c构成。

承接部120被设置在臂110a的上表面。承接部120可以为另一构件，或者也可以与臂110a一体形成。承接部120例如由金属材料构成。承接部120承接后述的驱动机构200的连接棒230的下端232。在承接部120的上表面，第二承接面121被形成为向z轴负侧凹陷的圆锥形状。

在臂110a的下表面设置用于安装保持器单元30的连接部130。在图2中，连接部130被配置在承接部120的正下方。但是，并非必须将连接部130配置在该位置，也可以在相对于承接部120向x轴正向或负向偏移的位置配置连接部130。

支承机构100具有：在y轴方向上相向配置的一对保持板101a、101b、旋转轴102以及六个轴承。在图2中，图示有配置于y轴正侧的保持板101a。在该保持板101a的里侧配置有保持板101b(参照图3(a))。两个保持板101a、101b在y轴方向上空出规定的间隙，以成对的方式配置，被用螺丝100a安装在安装板21。臂110a的x轴正侧的端部110d被夹在两个保持板101a、101b之间。需要说明的是，在图2中，臂110a的端部110d被以点划线示出。

此外，在图2中，配置于y轴正侧的轴承103a、104a、105a的组被以虚线图示。在该组的y轴方向的里侧还配置有由三个轴承形成的轴承的组。通过这些轴承，支承机构100以能够相对于旋转轴102转动的方式对杆110进行支承。随后参照图3(a)～图3(c)详细说明支承机构100的结构。

限制部140对杆110向下方的转动进行限制。当杆110过于向下方转动时，刻划工具40的顶端被强力地推抵到基板f。在基板f为薄型时，当赋予刻划工具40比规定大的负荷时，在基板f与刻划工具40之间产生摩擦，有时不能适当地切断基板f。因此，为了将杆110向下方的转动在适当的位置停止，设置限制部140。

在臂110a的x轴负侧的端部附近的位置，限制部140被用螺丝142安装在安装板21。在限制部140设置有突出部141，在臂110a的x轴负侧的端部设置有突出部110e。在杆110的转动的下限的位置，限制部140的突出部141和臂110a的突出部110e抵接。由此，杆110向下方的转动被限制部140限制。

施力部150具有：支承台151、弹簧152以及连结部153。在臂110b的x轴正侧，支承台151被用螺丝154安装在安装板21。在臂110b的x轴正侧的端部110f设置有用于安装弹簧152的连结部153。弹簧152以在长度方向上伸长了的状态被架在支承台151和连结部153之间。由此，由于弹簧152的弹性恢复力，杆110被向顺时针方向施力。

杆110被定位在该施力和杆110的自重相平衡的位置。在该位置处，臂110a相对于基板f的表面平行。以杆110被定位在该位置的方式设定弹簧152的长度和弹簧常数。

驱动机构200通过对承接部120进行按压来对杆110赋予负荷。由此，负荷被赋予刻划工具40。驱动机构200具有：将活塞220收容的气缸210、以及连接棒230。驱动机构200在承接部120的上方的位置处被设置在设置台22，所述设置台22被设置在安装板21。在设置台22在中央部分形成有孔22a，所述孔22a具有比活塞220的轴部221的直径稍大的直径。活塞220的轴部221穿过孔22a而上下地移动。

作为用于对活塞220进行驱动的结构，气缸210具有：主体211、引导部212以及空洞部213。主体211为外缸，在主体211的内部收容有引导部212和活塞220。

引导部212被设置在主体211的内侧面，对活塞220的移动进行引导。空洞部213为以主体211、引导部212以及活塞220包围的空间。从未图示的空气供给部向空洞部213供给空气。

活塞220由铝等金属材料形成。活塞220被气缸210收容。活塞220以能够上下地移动的方式被引导部212支承。由于从空气供给部赋予空洞部213的空气的压力，活塞220在上下方向上移动。

活塞220具有：筒状的轴部221、以及挡块222。轴部221被引导部212引导。在轴部221形成有从下端部向z轴正侧凹陷的凹部223。连接棒230被插入该凹部223。在凹部223的底部，第一承接面224被形成为向z轴正侧凹陷的圆锥形状。

挡块222被设置在轴部221的上部，具有比轴部221大的直径。当由于被供给到气缸210的空洞部213的空气而活塞220被压下时，挡块222与引导部212的上表面抵接。由此，活塞220向下方的移动被限制。这样一来，挡块222防止活塞220从气缸210脱落。

连接棒230由金属材料构成，具有细长的圆柱形状。包含连接棒230的上端231的部分被插入凹部223。连接棒230的上端231与凹部223的底部的第一承接面224抵接，连接棒230的下端232与承接部120的第二承接面121抵接。连接棒230的直径比凹部223的直径小。因此，连接棒230被插入凹部223的部分并非被固定在凹部223内而为自由的状态。

当气缸210被驱动从而活塞220被向下方施力时，经由连接棒230对承接部120赋予负荷。由此，被保持器单元30保持的刻划工具40的顶端被推抵到基板f的表面。在该情况下，连接棒230的上端231的顶端及下端232的顶端分别与第一承接面224的最深部122及第二承接面121的最深部225持续接触。因而，连接棒230的倾斜随着杆110的转动而变化，由此连接棒230的下端232和第二承接面121的接触位置不变化，不产生由摩擦造成的阻力。因此，能够细微地调节赋予刻划工具40的负荷。

回到图1，在刻划动作时，图2的结构的刻划头20经由安装板21被安装在运送部19。其后，刻划装置1通过一对摄像机15来进行基板f的定位。并且，刻划装置1使刻划头20移动到规定的位置，使刻划工具40以规定的负荷向基板f的表面接触。此时，在刻划头20中，气缸210动作，经由活塞220和连接棒230对杆110赋予规定的负荷，杆110转动。由此，刻划工具40的顶端以规定的负荷被推抵到基板f。其后，刻划装置1使刻划头20在x轴方向上移动。由此，在基板f的表面形成刻划线。

接下来，参照图3(a)～图3(c)来说明支承机构100的结构。图3(a)为从支承机构100的x轴负侧观察时的侧视图。图3(b)和图3(c)分别为从y轴正侧观察在图3(a)的a1和a2的位置处以与x-z平面平行的平面切断支承机构100时的剖面的剖视图。需要说明的是，为了方便，在图3(a)中，臂110a的端部110d以在支承机构100的x轴负侧的位置被切断的状态示出。

如图3(a)所示，旋转轴102被固定在臂110a的端部110d。具体地，如图3(b)所示，在臂110a的端部110d形成有在y轴方向上贯通的圆形的孔110g。旋转轴102穿过该孔110g并通过螺纹固定等固定。由此，旋转轴102与杆110一体化。

如图3(a)～图3(c)所示，支承机构100具有：在旋转轴102的周向上彼此分离地配置的三个轴承103a、104a、105a的组、以及同样在旋转轴102的周向上彼此分离地配置的三个轴承103b、104b、105b的组。在本实施方式中，轴承103a、104a、105a及轴承103b、104b、105b的外径彼此相等，各轴承的直径比旋转轴102的直径大。就轴承103a、104a、105a及轴承103b、104b、105b而言，可分别使用滚珠轴承，所述滚珠轴承具有省略图示的外圈和内圈以及配置于外圈和内圈之间的滚动体。

轴103c被嵌入轴承103a、103b的内圈并被固定。轴103c的两端被固定在保持板101a、101b。轴103c被配置成与y轴平行。这样一来，轴承103a、103b被保持板101a、101b支承。同样地，轴承104a、104b被安装在轴104c。此外，轴承105a、105b被安装在轴105c。

轴承103a、104a、105a的组及轴承103b、104b、105b的组隔着臂110a的端部110d对称地配置。上述各组轴承处于保持板101a、101b在x-z平面中的面积的范围内。

如图3(b)所示，轴承103a、104a、105a的外圈与旋转轴102的外周抵接。即，轴承103a、104a、105a以从三个方向夹持旋转轴102的方式在旋转轴102的周向上配置。在此，轴承103a、104a、105a在旋转轴102的周向上等间隔地配置。如图3(c)所示，轴承103b、104b、105b也同样地配置。

如图3(b)所示，在保持板101a、101b中，在相对于端部110d的孔110g在y轴方向上相向的位置形成有用于穿过旋转轴102的圆形的孔101c、101d。孔101c、101d的直径比旋转轴102的直径大。

在保持板101a安装有压紧构件106。压紧构件106由板簧形成。在保持板101a的外侧面形成有用于对压紧构件106进行支承的台106b。压紧构件106通过螺丝106c被安装在台106b。穿过保持板101a的孔101c的旋转轴102的端部102a与压紧构件106的弹簧部106a抵接。

在保持板101b设置有钩状的固定构件107。固定构件107通过未图示的螺丝被安装在保持板101b。固定构件107也可以与保持板101b的外侧面一体形成。固定构件107具有：台座部107a、以及从台座部107a下方突出的突出部107b。穿过保持板101b的孔101d的旋转轴102的端部102b与该突出部107b抵接。

如图3(a)所示，旋转轴102的端部102a、102b为尖端变细的圆锥形状。这些圆锥形状的顶点分别与压紧构件106的弹簧部106a和固定构件107的突出部107b点接触。因此，在旋转轴102转动的情况下，旋转轴102的端部102a、102b和弹簧部106a及突出部107b之间的阻力显著地小。因而，能够使杆110顺畅地转动。另外，旋转轴102的端部102a、102b也可以为球面、圆锥形状的顶点附近变圆的形状等其他尖端变细的形状。

此外，由于压紧构件106的弹簧部106a的弹性恢复力，旋转轴102的端部102b被按压到固定构件107的突出部107b。由此，旋转轴102的长度方向的移动被限制。因而，杆110以不在旋转轴102的长度方向上偏移的方式被支承机构100支承。

另外，如图3(b)所示，在臂110a的端部110d设置有用于放过轴103c的缺口110h。此外，在轴104c、105c和端部110d之间设置有间隙。由此，杆110不与轴103c、104c、105c接触，在规定范围内能够转动。

＜实施方式1的效果＞

根据本实施方式1，可起到以下的效果。

如图3(a)～图3(c)所示，在支承机构100中，通过旋转轴102的外周与轴承103a、104a、105a及轴承103b、104b、105b的外圈抵接，杆110被以能够转动的方式支承。因此，在这些轴承和旋转轴102之间不产生摇晃。此外，旋转轴102和轴承之间的阻力被显著地抑制。因而，能够使杆110不摇晃且顺畅地转动。

如图3(a)～图3(c)所示，旋转轴102被在周向上分离的轴承103a、104a、105a及轴承103b、104b、105b从三个方向夹持。由此，旋转轴102仅被轴承的外圈支承。因而，能够以能够顺畅地转动的方式支承旋转轴102。

此外，如图3(a)～图3(c)所示，轴承103a、104a、105a的组及轴承103b、104b、105b的组被配置在旋转轴102的长度方向上。从而，能够通过两个轴承的组稳定地支承旋转轴102，能够使杆110稳定地转动。

此外，在上述实施方式中，轴承103a、104a、105a及轴承103b、104b、105b等在旋转轴102的周向上等间隔地配置。由此，能够平衡性好地支承旋转轴102，能够使杆110更顺畅地转动。

另外，轴承103a、104a、105a及轴承103b、104b、105b并非必须在旋转轴102的周向上等间隔地配置，只要能够顺畅地支承旋转轴102，也可以从等间隔偏离。

此外，如图3(a)所示，旋转轴102的端部102a被压紧构件106的弹簧部106a压紧，端部102b与固定构件107的突出部107b抵接。由此，能够防止旋转轴102在y轴方向上活动。

＜实施方式2＞

在上述实施方式1的支承机构100中，在旋转轴102的周向上配置了三个轴承103a、104a、105a的组及轴承103b、104b、105b的组，在实施方式2所涉及的支承机构300中，在旋转轴320的周向上配置两个轴承的组，在该两个轴承的组设置有用于按压旋转轴320的施力部。

图4为示出实施方式2所涉及的刻划头20的结构的示意图。其中，承接部120和驱动机构200作为剖视图被示出。

刻划头20具有：杆111、承接部160、限制部170、第一施力部180、第二施力部190、驱动机构200以及支承机构300。关于驱动机构200，是与上述实施方式1同样的结构，因此省略说明。

与上述实施方式1同样地，杆111例如为由金属材料构成的板状的构件。杆111在中央部分形成有向上方凹陷的凹部111c。

承接部160被设置在杆111的x轴负侧的端部。承接部160具有与上述实施方式1的刻划头20的承接部120同样的结构。在承接部160的上表面形成有用于承接连接棒230的下端232的第二承接面161。当从气缸210对杆111赋予规定的负荷时，连接棒230的上端231的顶端及下端232的顶端分别与第一承接面224的最深部225及第二承接面161的最深部162持续接触。

支承机构300具有：在y轴方向上相向配置的一对保持板101a、101b、四个轴承以及旋转轴320。支承机构300的保持板101a、101b应用上述实施方式1所涉及的保持板101a、101b。因此，关于与保持板101a、101b相关的结构，除了在支承机构100和支承机构300中不同的结构以外，省略说明。杆111的x轴正侧的端部111b被夹在两个保持板101a、101b之间。

通过上述四个轴承，支承机构300以能够相对于旋转轴320转动的方式对杆111进行支承。随后参照图5(a)～图6(b)详细说明支承机构300的结构。

与上述第一实施方式的限制部140同样地，限制部170对杆111向下方的转动进行限制。在杆111的凹部111c，限制部170被用螺丝172安装在安装板21。在限制部170设置有突出部171，在杆111的转动的下限的位置，限制部170的突出部171和杆111的凹部111a的底面111d(凹部111c的最里部的面)抵接。由此，杆111向下方的转动被限制部170限制。

第一施力部180具有：支承台181、弹簧182以及连结部183。支承台181被用螺丝184安装在安装板21。在杆111的上表面设置有用于安装弹簧182的连结部183。弹簧182以在长度方向上伸长了的状态被架在支承台181和连结部183之间。由此，由于弹簧182的弹性恢复力，杆111被向顺时针方向施力。

杆111被定位在该施力和杆111的自重相平衡的位置。在该位置处，杆111相对于基板f的表面平行。以杆111被定位在该位置的方式设定弹簧182的长度和弹簧常数。

第二施力部190具有：支承台191、从支承台191起在x轴方向上突出的突出部192、弹簧193以及连结部194。支承台191被用螺丝195安装在安装板21。杆111的端部111b的上表面设置有用于安装弹簧193的连结部194。弹簧193以在长度方向上伸长了的状态被架在支承台191和连结部194之间。在之后进行说明，第二施力部190经由杆111的端部111b对旋转轴320向上方施力。

在实施方式2所涉及的刻划头20中，对刻划工具40进行保持的保持器单元30经由连接部130被安装在承接部160和支承机构300之间。关于该刻划工具40的位置，随后以图8(a)、图8(b)来详细说明。

接下来，对支承机构300进行说明。图5(a)为从x轴负侧观察旋转轴320时的侧视图。图5(b)为从z轴负侧观察旋转轴320时的仰视图。图5(c)为从x轴负侧观察支承机构300时的侧视图。图5(d)和图5(e)分别为从y轴正侧观察在图5(c)的b1和b2的位置处以与x-z平面平行的平面切断支承机构300时的剖面的剖视图。需要说明的是，为了方便，在图5(c)中，杆111的端部111b以在支承机构300的x轴负侧的位置被切断的状态示出。

如图5(a)所示，旋转轴320由轴321和连接部322构成。轴321夹着连接部322在y轴方向上伸展。轴321的端部321a、321b为尖端变细的形状。连接部322被设置在轴321的中央部分，与杆111的端部111b连接。如图5(b)所示，连接部322为将圆柱状的构件的下部切成平面状的形状，形成有平坦面状的下表面322a。在连接部322的下表面322a，形成有用于穿过螺丝323(参照图6(b))的螺丝孔322b，所述螺丝323用于将杆111的端部111b和连接部322连接。螺丝孔322b在z轴方向上贯通连接部322。

如图5(c)所示，旋转轴320被固定在杆111的端部111b。具体地，如图5(e)所示，在杆111的端部111b的下部形成有向z轴正侧凹陷的凹部111e。凹部111e在y轴方向上观察被形成为圆弧状，旋转轴320的连接部322被嵌入凹部111e。

如图5(c)所示，在杆111的端部111b的凹部111e形成有螺丝孔111f，与在图5(b)中示出的在旋转轴320的连接部322形成的螺丝孔322b连通。螺丝323(参照图6(b))被穿过凹部111e的螺丝孔111f和螺丝孔322b，连接杆111的端部111b和旋转轴320。如上所述，在杆111的端部111b的上表面设置有第二施力部190的连结部194。因而，第二施力部190能够经由杆111的端部111b对旋转轴320向上方(z轴正向)施力。

如图5(d)、图6(a)、图6(b)所示，支承机构300具有：在旋转轴320的周向上彼此分离地配置的两个轴承310a、311a的组、以及同样在旋转轴320的周向上彼此分离地配置的两个轴承310b、311b的组。在本实施方式中，轴承310a、311a及轴承310b、311b的外径彼此相等，各轴承的直径比旋转轴320的轴321和连接部322的直径大。

在此，参照图6(a)、图6(b)来进一步说明支承机构300的结构。图6(a)为从支承机构300的z轴正侧观察时的俯视图。图6(b)为从支承机构300的z轴负侧观察时的仰视图。

如图5(d)、图6(a)、图6(b)所示，轴310c、311c分别被嵌入轴承310a、311a各自的内圈，轴承310a、311a被固定在轴310c、311c的y轴负侧的端部。轴310c、311c的y轴正侧的端部分别被固定在保持板101a。轴310d、311d分别被嵌入轴承310b、311b各自的内圈，轴承310b、311b被固定在轴310d、311d的y轴正侧的端部。轴310d、311d的y轴负侧的端部分别被固定在保持板101b。

轴310c、311c被配置成与y轴平行。这样一来，轴承310a、轴承311a被保持板101a支承。同样地，轴承310b、311b被保持板101b支承。

轴承310a、311a的组及轴承310b、311b的组隔着杆111的端部111b对称地配置。

如图5(d)所示，轴承310b、311b与旋转轴320的外周抵接。更具体地，为了提高旋转轴320的稳定性，优选在将旋转轴320的中心和轴承的轴310d的中心连结的直线与将旋转轴320的中心和轴承的轴311d的中心连结的直线所成的角为钝角的位置配置轴承310b、311b。如图6(a)、图6(b)所示，轴承310a、311a也被同样地配置。

如图6(b)所示，在保持板101a、101b形成有槽101e、101f，所述槽101e、101f用于穿过旋转轴320的轴321。槽101e、101f为底部开口的圆形，槽101e、101f的直径比旋转轴320的轴321的直径大。旋转轴320的轴321从保持板101a、101b的下侧分别被嵌入槽101e、101f。

像参照图5(c)说明的那样，在杆111的端部111b形成有与螺丝孔322b连通的螺丝孔111f。如图6(b)所示，螺丝323被穿过旋转轴320的连接部322的下表面322a的螺丝孔322b，被用螺丝孔111f卡定。像这样，由于杆111的端部111b和旋转轴320的连接部322被连接，端部111b和旋转轴320一体化。

在保持板101a安装有压紧构件108。如图5(c)所示，保持板101a在y轴正侧形成有缺口部111g。压紧构件108由碟形弹簧等弹簧部108a形成，以覆盖缺口部111g的方式被配置在保持板101a的外侧面，通过螺丝108b被固定在保持板101a。在保持板101a的槽101e嵌入的旋转轴320的端部321a与压紧构件108的弹簧部108a抵接。

在保持板101b设置有板状的固定构件109。固定构件109的固定板109a被用螺丝109b安装在保持板101b。固定构件109也可以与保持板101b的外侧面一体形成。在保持板101b的槽101f嵌入的旋转轴320的端部321b与该固定构件109抵接。

如图6(b)所示，旋转轴320的端部321a、321b为尖端变细的圆锥形状。如图6(a)、图6(b)所示，这些圆锥形状的顶点分别与压紧构件108的弹簧部108a及固定构件109点接触。因此，在旋转轴320转动的情况下，旋转轴320的端部321a、321b和弹簧部108a及固定构件109之间的阻力显著地小。因而，能够使杆111顺畅地转动。另外，旋转轴320的端部321a、321b也可以为球面、圆锥形状的顶点附近变圆的形状等其他尖端变细的形状。

此外，由于压紧构件108的弹簧部108a的弹性恢复力，旋转轴320的端部321b被按压到固定构件109。由此，旋转轴320的长度方向的移动被限制。因而，杆111以不在旋转轴320的长度方向偏移的方式被支承机构300支承。

接下来，对实施方式1所涉及的支承机构100和实施方式2所涉及的支承机构300的刻划时的动作进行说明。

图7(a)为用于说明支承机构100的刻划时的动作的示意图。需要说明的是，在图7(a)中省略了杆110、驱动机构200以及保持器单元30。

如图7(a)所示，从驱动机构200对杆110赋予箭头g1方向的负荷，当杆110以旋转轴102为中心转动时，刻划工具40的顶端被推抵到基板f。此时，从基板f的表面到保持板101a的距离为d。此外，旋转轴102的中心点m1和基板f的表面在该状态下的距离为d1。在此，当将旋转轴102的中心点m1和基板f的表面及刻划工具40的顶端的接点p连结的直线为直线l1时，直线l1仅从基板f的表面倾斜α1。因此，从刻划工具40向基板f在箭头q1的方向上赋予刻划负荷。箭头q1的方向的力能够分解成由箭头q表示的与基板f的表面垂直的方向的分力和省略图示的与基板f的表面平行的方向的分力。其中，主要是与表面垂直的方向的分力有助于向基板f形成垂直裂纹。

图7(b)为用于说明支承机构300的刻划动作的示意图。

支承机构300也与支承机构100同样地，杆111以旋转轴320为中心转动。此外，保持板101a位于从基板f的表面起d的距离。此时，当将旋转轴320的中心点m2和接点p连结的直线为直线l2时，直线l2仅从基板f的表面倾斜α2。此时，从刻划工具40赋予基板f的力的方向为箭头q2的方向。箭头q2比图7(a)所示的箭头q1接近垂直方向。因此，在支承机构300中，在向杆110赋予与支承机构100相同的负荷的情况下，以箭头q表示的与基板f的表面垂直的方向的分力的大小比支承机构100大。因此，在刻划中能够更有效地对基板f施加负荷，并且刻划工具40易于跟随基板f，能够更顺畅地执行刻划动作。

这是因为，在支承机构100和支承机构300中，即使保持板101a与基板f的表面的距离d相同，旋转轴的中心点与基板的距离即距离d1与距离d2也不同。即，支承机构300的情况的旋转轴320与基板f的表面的距离近。因此，将旋转轴320的中心点m2和接点p连结的直线l2接近与基板f的表面平行的方向。由此，刻划工具40赋予基板f的负荷的以箭头q2表示的方向接近与基板f的表面垂直的方向。

像这样，可认为在支承机构300中，刻划工具40跟随基板f的表面，从而能够更顺畅地执行刻划动作。接下来，对支承机构300中的刻划工具40的位置进行研究。

图8(a)为在刻划工具40被配置在驱动机构200和支承机构300之间的情况下，对施加给旋转轴320的力进行说明的示意图。

如图8(a)所示，当驱动机构200的连接棒230与承接部160抵接时，从连接棒230和第二承接面161的接点p10向箭头q10的方向赋予力。即，接点p10为力点。由此，杆111以作为支点的旋转轴320为中心转动，刻划工具40的顶端按压基板f的表面。该刻划工具40的顶端和基板f的表面的接点p20为作用点。此时，刻划工具40在箭头q20的方向上受到来自基板f的反作用力。当刻划工具40受到来自基板f的反作用力时，p10作为支点发挥作用，因此在支承机构300中，箭头q30的方向即向上方的力发挥作用。

由此，如图8(a)的右侧的图所示，向上方的力在旋转轴320发挥作用，因此旋转轴320被强力地推抵到轴承310a、311a及轴承310b、311b。因而，旋转轴320以不从支承机构300脱落的方式被轴承310a、311a及轴承310b、311b持续支承。

在此，经由杆111的端部111b与旋转轴320连接的第二施力部190以旋转轴320不从支承机构300脱落的方式向上方施力。箭头q30的方向的力在旋转轴320发挥作用，因此第二施力部190只要以较少的力向上方支承旋转轴320即可。

图8(b)为在刻划工具40被配置在驱动机构200的x轴负侧的情况下，对施加给旋转轴320的力进行说明的示意图。

图8(b)也与图8(a)同样地，当驱动机构200的连接棒230与承接部120抵接时，从接点p10向箭头q10的方向赋予力。由此，杆111以作为支点的旋转轴320为中心转动，刻划工具40的顶端按压基板f的表面。并且，刻划工具40在箭头q20的方向上受到来自基板f的反作用力。

在图8(b)的情况下，当接点p10成为支点时，在支承机构300中，箭头q40的方向即向下方的力发挥作用。

由此，如图8(b)的右侧的图所示，向下方的力在旋转轴320发挥作用，旋转轴320要从轴承310a、311a及轴承310b、311b离开。在就这样不向上方对旋转轴320施力的情况下，旋转轴320从支承机构300脱落。为了防止这种情况，需要用第二施力部190以较大的力对旋转轴320向上方施力。

像这样，在图8(a)的情况下，第二施力部190不需要以具有特别大的作用力的方式构成。另一方面，在图8(b)的情况下，为了不使旋转轴320从支承机构300脱落，第二施力部190需要以具有较大的作用力的方式构成。从而，刻划工具40更优选被配置在驱动机构200和支承机构300之间。

＜实施方式2的效果＞

根据本实施方式2，可起到以下的效果。

如图5(a)～图6(b)所示，在支承机构300中，通过旋转轴320的外周与轴承310a、311a及轴承310b、轴承311b的外圈抵接，杆111被以能够转动的方式支承。因此，这些轴承和旋转轴320之间不产生摇晃。此外，旋转轴320和轴承之间的阻力被显著地抑制，能够使杆111不摇晃且顺畅地转动。

如图5(a)～图6(b)所示，旋转轴320的连接部322经由杆111的端部111b与第二施力部190连接。因而，旋转轴320通过第二施力部190以适当的力与轴承310a、311a及轴承310b、311b抵接，能够省略对使各轴承与旋转轴抵接的力精细地调节的操作。

如图7(a)、图7(b)所示，该结构在基板f侧不配置轴承，因此能够缩短旋转轴320和基板f之间的距离d2。由此，能够使刻划工具40赋予基板的负荷的方向(箭头q2的方向)接近与基板f的表面垂直的方向(箭头q的方向)。因而，能够更有效地对基板f施加负荷，并且刻划工具40易于跟随基板f，能够更顺畅地执行刻划动作。

此外，该结构不在基板f侧配置第二施力部190，因此能够进一步缩短旋转轴320和基板f之间的距离。由此，能够使刻划工具40更易于跟随基板f。

如图8(a)、图8(b)所示，刻划工具40被配置在比通过驱动机构200对杆111赋予负荷的位置靠旋转轴320一侧。由此，从基板f施加给刻划工具40的反作用力在将旋转轴320推抵到轴承310a、311a及轴承310b、311b的方向上发挥作用。因而，能够使旋转轴320与轴承310a、311a及轴承310b、311b稳定地抵接。

此外，如图5(a)～图6(b)所示，旋转轴320的端部321a被压紧构件108的弹簧部108a压紧，端部321b与固定构件109抵接。由此，能够防止旋转轴320在y轴方向上晃动，因而，能够使杆111的转动更加顺畅。

另外，在上述实施方式中，刻划工具40使用了金刚石尖(diamondpoint)，所述金刚石尖为不滚动型的固定刃，也可以采用其他种类的刻划工具。例如，也可以使用滚动型的刻划轮。

此外，在上述实施方式2中，第二施力部190从z轴正侧支承旋转轴320，但是也能够以例如在保持板101a、101b设置板簧而从下方支承旋转轴320的方式构成。旋转轴320被从下方用板簧支承，因此被强力地推抵到轴承310a、310b及轴承311a、311b。

此外，杆110、111的形状、用于抵消自重的弹簧152、182的设置位置等也能够酌情变更。在刻划动作中，在杆110、111的自重不成为问题的情况下，也可以省略施力部150、180。

此外，本发明的实施方式在专利请求的范围所示的技术思想的范围内能够酌情进行各种变更。

附图标记说明

1：刻划装置

20：刻划头

40：刻划工具

110、111：杆

100、300：支承机构

102、320：旋转轴

103a、104a、105a：轴承

103b、104b、105b：轴承

190：施力部(第二施力部)

200：驱动机构

310a、311a：轴承

310b、311b：轴承

f：基板

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