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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Übertragungsvorrichtungen,
wobei ein fein eingraviertes Muster, das auf der Oberfläche eines
Stempels gebildet ist, auf eine Oberfläche eines Formungsproduktes
unter Verwendung von Lithografietechnologie übertragen wird und insbesondere
auf eine Übertragungsvorrichtung,
wobei ein Stempel und ein Formungsprodukt in einer Vakuumformungskammer
angeordnet sind.
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Da Übertragungsvorrichtungen
dieser Art oft Formungsfehler aufgrund von Luft oder inaktivem Gas
(als Formungsatmosphäre),
welches in einem Raum zwischen einem Stempel und einem Formungsprodukt
eingeschlossen ist, verursachen, erlaubt es eine in der japanischen
Patent-Provisional-Veröffentlichung
Nr. 2004-288784 veröffentliche Übertragungsvorrichtung
einem Stempel und einem Formungsprodukt, in einer öffenbaren
und schließbaren
Vakuumformungskammer angeordnet zu sein.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die Übertragungsvorrichtung
hat ein bewegbares Glied, welches eines von Stempel und Formungsprodukt
hält, und
ein Glied, das gegenüberliegt
und in anstoßenden
Eingriff bringt mit dem bewegbaren Glied. Um den Stempel und das
Formungsprodukt näher
aneinander oder voneinander weg zu bewegen, wenn der Stempel und
das Formungsprodukt in der Vakuumformungskammer platziert sind,
macht die Übertragungsvorrichtung
einen Querschnitt vom beweglichen Glied für die Vakuumformungskammer
unterschiedlich zu einem Querschnitt des Gliedes für die Vakuumformungskammer. Hier
bedeutet der Querschnitt für
die Vakuumformungskammer einen zu einer Bewegungsrichtung des bewegbaren
Gliedes senkrechten Querschnitt. Daher schwankt ein Druck im Inneren
der Vakuumformungskammer, wenn die Vakuumformungskammer drucklos
ist, und dies lässt
die Last, die auf das bewegbare Glied in der Bewegungsrichtung wirkt, variieren.
Demzufolge wird das bewegbare Glied zur Vakuumformungskammer herabgezogen.
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Solcherart
Kraft wirkt auf den Antriebsabschnitt des bewegbaren Gliedes, dass
sie die Steuerung der Kraft, die den Stempel auf das Formungsprodukt
drückt,
nachteilig beeinflusst. Dies macht es schwierig, eine sachgerechte
Formung durchzuführen.
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Die
vorliegende Erfindung wurde mit Blick auf die oben genannten Probleme
ausgeführt
und hat ein Ziel, eine Übertragungsvorrichtung
bereitzustellen, die das Formen in einer einfachen und sachgemäßen Weise
durchführen
kann, unter Minimieren von nachteiligem Einfluss, der von Druckveränderung
in einer Vakuumformungskammer herrührt.
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Ein
erster Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt eine Übertragungsvorrichtung
bereit, welche umfasst- eine Vakuumformungskammer, in welcher ein Übertragungsstempel
und ein Formungsprodukt, auf welches ein Muster vom Übertragungsstempel übertragen
wird, Oberfläche-zu-Oberfläche zueinander
angeordnet sind; einen bewegbaren Körper, der einen von Übertragungsstempel
und Formungsprodukt trägt,
um dem Übertragungsstempel
und dem Formungsprodukt zu erlauben, näher aneinander oder von einander
weg bewegbar zu sein; einen Ausgleichszylinder, der zu einer Bewegungsrichtung
des bewegbaren Körpers
parallel platziert ist und mit dem bewegbaren Körper über eine Kolbenstange verbunden
ist; einen Druckdetektor, der einen Druck im Inneren der Vakuumformungskammer
detektiert; und einen Drucksteuerungsabschnitt, der einen Druck
eines der Vakuumformungskammer zugeführten Arbeitsmediums in Abhängigkeit
von einer Ausgabe vom Druckdetektor steuert, um Schwankung von auf den
bewegbaren Körper
wirkender Last in Bewegungsrichtung davon aufgrund von Druckveränderung
in der Vakuumformungskammer auszugleichen oder zu reduzieren.
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Ein
zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt eine Übertragungsvorrichtung
bereit, welche umfasst: Eine Vakuumformungskammer, in welcher ein Übertragungsstempel
und ein Formungsprodukt, auf welches ein Muster vom Übertragungsstempel übertragen
wird, Oberfläche-zu-Oberfläche zueinander
angeordnet sind; einen bewegbaren Körper, der einen von Übertragungsstempel
und Formungsprodukt trägt,
um dem Übertragungsstempel und
dem Formungsprodukt zu erlauben, näher aneinander oder von einander
weg bewegbar zu sein; und eine Mehrzahl von Ausgleichszylindern,
die zu einer Bewegungsrichtung des bewegbaren Körpers parallel platziert sind
und mit dem bewegbaren Körper über Kolbenstangen
entsprechend verbunden sind, wobei die Anzahl der zu betätigenden
Ausgleichszylinder entsprechend einer vorgegebenen Settingbedingung
für einen
Druckzustand in der Vakuumformungskammer verändert wird.
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Ein
dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt eine Übertragungsvorrichtung
bereit, umfassend: Eine Vakuumformungskammer, in welcher ein Übertragungsstempel
und ein Formungsprodukt, auf welches ein Muster vom Übertragungsstempel übertragen
wird, Oberfläche-zu-Oberfläche zu einander angeordnet
sind; einen bewegbaren Körper,
der einen von Stempel und Formungsprodukt trägt, um dem Übertragungsstempel und dem
Formungsprodukt zu erlauben, näher
aneinander oder von einander weg bewegbar zu sein; und eine Mehrzahl
von Ausgleichszylindern, die zu einer Bewegungsrichtung des bewegbaren
Körpers
parallel platziert sind und mit dem bewegbaren Körper über Kolbenstangen entsprechend
verbunden sind; einen Druckdetektor, der einen Druck im Inneren
der Vakuumformungskammer detektiert; und einen Drucksteuerungsabschnitt,
der die Anzahl der zu betätigenden Ausgleichszylinder
abhängig
von einer Ausgabe des Druckdetektors ändert, um Schwankung von auf
den bewegbaren Körper
wirkender Last in Bewegungsrichtung davon aufgrund von Druckveränderung
in der Vakuumformungskammer auszugleichen oder zu reduzieren.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine linksseitige Ansicht, die eine Ausführungsform einer Übertragungsvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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2 ist
eine Querschnittsansicht entlang der Linie II-II der 1.
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3 ist
eine Draufsicht der in 1 gezeigten Übertragungsvorrichtung.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Wie
in 1 und 2 gezeigt, schließt eine Übertragungsvorrichtung 1 einer
Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung ein: einen Körperrahmen 3,
der eine im Allgemeinen L-förmige Seitenform
aufweist; einen quadratförmigen
unteren Rahmen (Basisrahmen) 7, welcher auf einer unteren Seite
eines Rahmenhalteabschnitts 3A, durch welchen der untere
Rahmen 7 gehalten wird, integral angebracht ist; Stempelstangen 9,
die aufrecht aus vier Ecken des unteren Rahmens 7 parallel
zu einem vertikalen Abschnitt des Körperrahmens 3 stehen;
einen quadratförmigen
oberen Rahmen (Halterahmen) 5, der auf den oberen Enden
der Stempelstangen 9 zum Halten eines Antriebsmittels angeordnet
ist; und einen quadratförmigen
bewegbaren Körper 19,
der auf den Stempelstangen 9 gehalten wird, um in einer Richtung
entlang der Stempelstangen 9 (Vertikalrichtung) bewegbar
zu sein in einem Raum zwischen dem oberen Rahmen 5 und
dem unteren Rahmen 7. Der Körperrahmen 3 hat einen
oberen Bereich, der mit einem Paar von Führungsrahmen 3B, 3B gebildet ist.
Die Führungsrahmen 3B, 3B ragen
vorwärts (nach
rechts in 1), sodass ihre Endflächen Positionen
erreichen, die im Wesentlichen hälftig
der linken und rechten Seitenflächen
des oberen Rahmens 5 und des bewegbaren Körpers 19 sind.
Darüber
hinaus haben die Führungsrahmen 3B, 3B distale
Enden, welche mit vertikal erstreckten linearen Führungen
(Führungsmittel) 21 ausgestattet
sind. Der obere Rahmen 5 und der bewegliche Rahmen 19 haben
linke und rechte Seitenoberflächen,
die auf Gleitstücken 23, 23 und
Gleitstücken 24, 24 entsprechend
lagern. Die Gleitstücke 23, 23 und
die Gleitstücke 24, 24 greifen
in die linearen Führungen 21, 21 ein
und werden bewegbar in einer vertikalen Richtung mit hoher Präzision unter
beispielsweise 0 Abstand geführt.
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Zusammenfassend
hat der Körperrahmen 3 eine
Endseite (eine untere Seite), welche mit dem Rahmenhalteabschnitt 3A,
mit welchem der untere Rahmen (Basisrahmen) 7 gehalten
wird, ausgestattet ist. Somit ist der Körperrahmen 3 mit einer
im Allgemeinen aus einer Seitenansicht L-förmigen Ausgestaltung versehen.
Die andere Endseite (auf einer oberen Seite) des Körperrahmens 3 hat
linke und rechte Seiten (eine vertikale Richtung in 3),
die mit den Führungsrahmen 3B, 3B ausgestattet
sind. Die Führungsrahmen 3B, 3B haben
lineare Führungen 21, 21 und
ragen vorwärts
heraus. Der Körperrahmen 3 ist
mit einer Struktur versehen, wobei die obere Endseite mit einem
konkaven Teil geformt ist.
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Darüber hinaus
sind, wie in 3 gezeigt, der obere Rahmen 5 und
der bewegbare Körper 19 zwischen
den linken und rechten Führungsrahmen 3b, 3b des
Körperrahmens 3 angeordnet.
Eingriffsteilstücke
zwischen den Gleitstücken 23, 23 und
den Gleitstücken 24, 24 und
den linearen Führungen 21, 21 sind
an Positionen angeordnet, die symmetrisch sind zu einer Zentrallinie
L1, welche über
den Schnittpunkt C zwischen der Zentrallinie L1, die in einer rück- und
vorwärtigen
Richtung (eine laterale Richtung in 3) des bewegbaren
Körpers 19 erweitert ist,
und einer Zentrallinie L2, die in einer horizontalen Richtung (die
vertikale Richtung in 3) erweitert ist, hinweg verläuft. Hier
sind die Gleitstücke 23, 23 und
die Gleitstücke 24, 24 auf
dem oberen Rahmen 5 und dem bewegbaren Körper 19 bereitgestellt.
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Ferner
kann, während
die linearen Führungen 21, 21 der 1 gemeinsam
mit den Gleitstücken 23, 23 und
den Gleitstücken 24, 24 bereitgestellt
sind, eine Alternative möglich
sein derart, dass lineare Führungen
für die
Gleitstücke 23, 23 und
die Gleitstücke 24, 24 separat
bereitgestellt werden. Jedoch können,
wenn hinsichtlich Einfachheit von maschineller Bearbeitung und Bearbeitungspräzision auf
einer beiderseitig parallelen Ausrichtung erwogen, die linearen
Führungen 21, 21 vorzugsweise
zusammen mit den Gleitstücken 23, 23 und
den Gleitstücken 24, 24 bereitgestellt
werden.
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Um
Positionsverlagerung (laterale Verlagerung) zwischen dem oberen
Rahmen 5 und dem bewegbaren Körper 19 durch Temperaturveränderungen
zu vermeiden, können
die linearen Führungen 21, 21,
die Gleitstücke 23, 23 und
die Gleitstücke 24, 24 vorzugsweise
an Positionen angeordnet werden, die symmetrisch sind zur Zentrallinie
L1, die über
den Schnittpunkt C zwischen den Zentrallinie L1, die in der rück- und vorwärtigen Richtung
des oberen Rahmens 5 und des bewegbaren Körpers 19 erweitert
ist, und der Zentrallinie L2, die sich entlang der horizontalen
Richtung erstreckt, verläuft.
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Der
untere Rahmen 7 hat eine obere Oberfläche mit einem zentralen Bereich,
der ein stationäres
Bett 10 trägt,
welches vertikal aufwärts
erstreckt ist. Wie in 2 gezeigt, trägt das stationäre Bett 10 bewegbare
Tische 11, einschließlich
X- und Y-Tischen,
welche in X- und Y-Richtungen (laterale und vertikale Richtungen)
bewegt werden können
und auf Feineinstellungen positioniert werden können. Die bewegbaren Tische 11 tragen
einen Tragekopf 15, auf welchem ein Formungsprodukt getragen
wird. Die bewegbaren Tische 11 werden durch lineare Führungen
und Gleitstücke
geführt
und durch einen Servomotor angetrieben; eine detaillierte Beschreibung
wird jedoch wegen der wohlbekannten Struktur ausgelassen.
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Das
Formungsprodukt 13 umfasst eine Dünnschicht, bei der eine Formungsschicht
aus UV-aushärtendem
Harz (ultraviolet curing resin) auf eine obere Oberfläche eines
Substrats aus geeignetem Material wie etwa Silikon, Glas oder Keramik
aufgetragen ist. Die Formungsschicht hat eine Dicke in der Größenordnung
einiger zehn Nanometer bis einiger Mikrometer. Falls solch eine
Formungsschicht möglicherweise
einen Schutzlack aus thermoplastischem Harz verwendet, kann der
Tragekopf 15 ein Heizmittel (nicht dargestellt) wie etwa
einen Heizkörper
enthalten, um die Formungsschicht thermisch zu erweichen, um die
Einfachheit des Formens zu gewährleisten.
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Wie
in 2 gezeigt, hat der bewegbare Körper 19 einen unteren
zentralen Bereich (eine Mitte einer Oberfläche, die dem unteren Rahmen 7 gegenüberliegt),
der einen Drehtisch 47 durch eine Kraftmesszelle (load
cell) 46 trägt.
Der Drehtisch 47 kann um einen Mittelpunkt des unteren
zentralen Bereiches des bewegbaren Körpers 19 gedreht werden und
fest an einer vorgegebenen winkligen Position gesichert werden.
Eine Stempeltrageplatte 43 ist auf dem Drehtisch 47 durch
einen horizontalisierenden (parallelisierenden) Mechanismus 45 befestigt,
der ein Kugelgelenk (spherical joint) und ein Kreuzgelenk (cruciform
joint) beinhaltet und einen Stempel 41 ablösbar trägt.
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Der
Stempel 41 weist die Stempeloberfläche (die untere Oberfläche in 2)
auf, auf welcher ein fein eingraviertes Muster durch eine Lithografietechnologie
ausgeformt ist. Der Stempel 41 ist aus transparentem Quarzglas
hergestellt, welches ultraviolette Strahlen in der vorliegenden
Ausführungsform
leicht überträgt.
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Stempeltrageplatte 43,
Horizontalisierungs-(Parallelisierungs-)mechanismus 45,
Drehtisch 47 und Kraftmesszelle 46 haben alle
zentrale Bereiche, durch welche sich Durchbohrungen 43A erstrecken.
Der bewegbare Körper 19 hat
eine Durchbohrung (Lichtführungsweg) 42C,
welcher ultraviolette Strahlen führt,
die von einer Ultraviolettlichtquelle 42 emittiert werden,
von den Durchbohrungen 43A zu einer Rückseite des Stempels 41 über eine
optische Faser 42A und einen Reflexionsspiegel 42B.
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Der
obere Rahmen 5 als Halteplatte trägt einen Servomotor 33 als
Beispiel für
ein Antriebsmittel, um den bewegbaren Körper 19 zu bewegen.
Der Servomotor 33 hat einen Ausgabeschaft 35,
der mit einem Hohlschaft 31 verbunden ist. Der Hohlschaft 31 ist
auf den oberen Rahmen 5 über ein Lager 29 nur für rotierbare
Bewegung befestigt. Der Hohlschaft 31 hat ein unteres Ende,
an welchem eine Kugelgewindespindelmutter (ball screw nut) 26,
die einen Kugelgewindespindelmechanismus (ball screw mechanism) 25 bildet,
fest montiert ist. Die Kugelgewindespindelmutter 26 steht
in Eingriff mit einem Kugelgewindespindelschaft (ball screw shaft) 27,
der fest auf den bewegbaren Körper 19 in
einer zentralen Achse des bewegbaren Tisches 19 montiert
ist, um den bewegbaren Körper 19 hinauf
und hinab mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit und Drehmoment
zu bewegen.
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Auf
der unteren Oberfläche
des bewegbaren Körpers 19 ist
eine ringförmige
obere Abdeckung 24 montiert, durch welche die Stempeltrageplatte 43 umgeben
ist. Im Gegenteil ist auf dem unteren Rahmen 7 eine ringförmige untere
Abdeckung 56 montiert, um den bewegbaren Tisch 11 zu
umgeben. Die ringförmige
untere Abdeckung 5 hat ein unteres Ende, welches zur Bewegungsfähigkeit
mit einem Umfang des stationären
Bettes 10 in Eingriff steht, und ein oberes Ende, welches
ausgeformt ist, um in anstoßenden
Eingriff mit einem unteren Ende der oberen Abdeckung 54 zu
bringen. Die untere Abdeckung 56 wird herauf und herab
bewegt durch eine Mehrzahl von Zylindern 58 als Beispiel
für ein
vertikales Bewegungsstellorgan. Die Zylinder 58 sind am
unteren Rahmen 7 angebracht. Die obere Abdeckung 54 und
die untere Abdeckung 56 definieren eine öffenbare
und schließbare
Formungskammer 60 um die Stempeltrageplatte 43 und
den bewegbaren Tisch 11.
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Die
Formungskammer 60 ist mit einer Vakuumpumpe (Negativdruckerzeugungsmittel) 63 verbunden
zum drucklos machen (depressurizing) der Formungskammer 16 über einen
Flusskanal 61, der im bewegbaren Glied 91 geformt
ist, und eine Röhre 62,
die mit dem Flusskanal 61 verbunden ist. Die Formungskammer 60 wird
daher eine „Vakuumformungskammer
(drucklos gemachte Formungskammer)" genannt. Ein Druck innerhalb der Vakuumformungskammer 60 wird
durch einen Druckdetektor 64 detektiert, und eine Ausgabe
des Druckdetektors 64 wird in einen Pumpenantriebssteuerungsabschnitt 65 für die Vakuumpumpe 63 eingeführt, um
den Druck im Inneren der Vakuumformungskammer 60 auf einen
vorgegeben Wert zu reduzieren. Ferner ist ein Durchlassventil (leak
valve) 66 im Pfad der Röhre 62 angeordnet,
um den Druck im Inneren der Vakuumformungskammer 60 zu
einem atmosphärischen Druck
zurückzubringen.
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Wie
in 3 gezeigt steht eine Mehrzahl von Ausgleichszylindern 50 (als
Beispiel für
Ausgleichsschaffungsmittel (balance taking means)) aufrecht an mit
Bezug auf einen Mittelpunkt des bewegbaren Gliedes 19 symmetrischen
Positionen. Die Ausgleichszylinder 50 haben Kolbenstangen 52,
die mit dem bewegbaren Glied 19 entsprechend verbunden sind.
Die Ausgleichszylinder 50 werden mit einem Arbeitsmedium
(working fluid) über
einen Drucksteuerungsabschnitt 68 von einer Medium(fluid)-Druckquelle 67,
wie etwa eine Luftdruckquelle oder eine hydraulische Druckquelle,
versorgt.
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Der
Drucksteuerungsabschnitt 68 lädt eine Ausgabe von dem Druckdetektor 64,
um den Druck des Arbeitsmediums, das an diese Ausgleichszylinder 50 zugeführt wird,
zu steuern, und um eine Last auszugleichen (cancel), die auf den
bewegbaren Körper 19 aufgrund
eines Gewichtes davon abwärts wirkt,
sowie die Veränderungen
der Last, die auf den bewegbaren Körper 19 in einer vertikalen
Richtung (das heißt,
in einer Bewegungsrichtung des bewegbaren Körpers 19) wirkt, die
durch die Veränderung des
Druckes im Inneren der Vakuumformungskammer 60 bewirkt
ist.
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Als
nächstes
wird die Funktionsweise der Übertragungsvorrichtung
beschrieben.
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Die
Zylinder 58 werden in Bewegung gesetzt, um die untere Abdeckung 56 abwärts zu bewegen,
dabei die Formungskammer 60 öffnend. Der Stempel 41 ist
auf die Stempeltrageplatte 43 montiert, und der Drehtisch 7 stellt
einen Befestigungs-(Rotations-)Winkel
des Stempels 41 in horizontaler Richtung um das Zentrum
des Stempels 41 fein ein. Zusätzlich kann die Befestigungswinkeleinstellung
für den
Stempel 41 automatisch ausgeführt werden mit jedem Formungsprodukt 13,
welches auf den Tragekopf 15 gesetzt ist, durch ein wohlbekanntes
Positionierungsmittel mit der Verwendung einer Markierung.
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Nachdem
der Stempel 41 in solch einer Weise festgestellt ist, wird
das Formungsprodukt 13, dessen obere Oberfläche mit
der Formungsschicht aus UV-aushärtendem
Harz (ultraviolet curing resin) beschichtet ist, auf den Tragekopf 15 gesetzt.
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Anschließend werden
die Zylinder 58 in Bewegung gesetzt, um die untere Abdeckung 56 aufwärts anzuheben,
dabei die Vakuumformungskammer 60 schließend. Der
Pumpenantriebssteuerungsabschnitt 65 setzt (depressurizes)
den Druck im Inneren der Vakuumformungskammer 60 bis auf
einen vorgegebenen Wert durch Betätigen der Vakuumpumpe 63 herab.
Dann wird der Druck im Inneren der Vakuumformungskammer 60 durch
den Druckdetektor 64 detektiert, und die Ausgabe des Druckdetektors 64 wird
in den Pumpenantriebssteuerungsabschnitt 65 eingeführt. Wenn
der Druck im Inneren der Vakuumformungskammer 60 unterhalb
eines atmosphärischen
Druckes bleibt, wird das bewegbare Glied 19 einer nur abwärts wirkenden
Last aufgrund des eigenen Gewichtes unterworfen. Daher wird eine
Ausgabe des Druckdetektors 64 null. Dann steuert der Drucksteuerungsabschnitt 68 den
Druck des Arbeitsmediums (working fluid), der den Ausgleichszylindern 50 von
der Medien(fluid)-Druckquelle 67 zugeführt wird, um nur die abwärts wirkende
Last, die durch das Gewicht des bewegbaren Gliedes 19 bewirkt
wird, auszugleichen.
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Die
Herabsetzung des Druckes der Vakuumformungskammer 60 erzeugt
eine Abwärtskraft,
die abwärts
auf das bewegbare Glied 19 in 2 wirkt, und
erzeugt genauso eine aufwärts
gerichtete Kraft, die aufwärts
auf die untere Abdeckung 56 und das stationäre Bett 10 mit
der gleichen Größenordnung wie
die abwärts
gerichtete Kraft wirkt. Da eine auf die untere Abdeckung 56 wirkende
Komponente der aufwärts
gerichteten Kraft auf das bewegbare Glied 19 über die
obere Abdeckung 54 übertragen
wird, wird eine Komponente der abwärts gerichteten Kraft, die auf
das bewegbare Glied 19 wirkt, welche der auf die untere
Abdeckung 46 wirkende Komponente der aufwärts gerichteten
Kraft entspricht, ausgeglichen. Jedoch wirkt, da die auf das stationäre Bett 10 wirkende,
aufwärts
gerichtete Kraft nicht ausgeglichen wird, eine abwärts gerichtete
Komponente, welche der auf das stationäre Bett 10 wirkenden,
aufwärts
gerichteten Kraft entspricht, auf das bewegbare Glied 19.
Infolgedessen ist das bewegbare Glied 19 einer abwärts gerichteten
Last aufgrund dieser abwärts
gerichteten Kraft unterworfen.
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Um
die Veränderung
der Last auszugleichen, die auf das bewegbare Glied 19 in
einer vertikalen Richtung davon (das heißt, in einer Bewegungsrichtung
des bewegbaren Gliedes 19) wirkt, basierend auf einer vom
Druckdetektor 64 empfangenen Ausgabe, verändert der
Drucksteuerungsabschnitt 68 den Druck des Arbeitsmediums,
das den Ausgleichszylindern 50 zugeführt wird, abhängig vom
Druck im Inneren der Vakuumformungskammer 60, dabei eine
zur auf das stationäre
Bett 10 wirkenden, aufwärts
gerichteten Kraft gleichwertige Kraft erhöhend.
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Als
nächstes
wird das Drehmoment des Servomotors 33 zu einem vorgegebenen
Wert eingestellt, um den bewegbaren Körper 19 abwärts zu bewegen,
dabei den Stempel 41 auf eine obere Oberfläche des
Formungproduktes 13 pressend.
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Dann
ermöglichen
es die linearen Führungen 21, 21,
diejenigen, die an beiden Seiten im oberen Bereich des Körperrahmens 3 angeordnet
sind, und die Gleitstücke 24, 24,
diejenigen, die in Eingriff mit den linearen Führungen 21, 21 gehalten
werden, den bewegbaren Körper 19 mit
minimaler Positionsverlagerung (lateraler Verlagerung) des bewegbaren Körpers 19 in
einer Richtung, die eine bewegbare Richtung des bewegbaren Körpers 19 schneidet,
abwärts
bewegt zu werden. Auf diese Weise kann der Stempel 14 in
druckhaften Eingriff mit dem Formungsprodukt 13 gebracht
werden, in einer Richtung einer vorgegebenen Position. Zu diesem
Zeitpunkt gleichen die Ausgleichszylinder 50 Last des bewegbaren
Körpers 19,
die aufgrund der Schwerkraft abwärts
wirkt, aus, und infolgedessen erlaubt der Servomotor 33 dem
bewegbaren Körper 19,
sich mit präzise
gesteuerter Geschwindigkeit und Drehmoment abwärts zu bewegen.
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Wenn
dies stattfindet, herrschen die Zylinder 58 unter freien
Zuständen
ohne Pressbewegungen, sodass die untere Abdeckung 56 sich
in nahen Kontakt mit der oberen Abdeckung 54 bringt und
die Zylinder 58 sich glatt aufwärts oder abwärts bewegen
in Verbindung mit vertikalen Bewegungen der unteren Abdeckung 56,
wenn die untere Abdeckung 56 sich zusammen mit dem bewegbaren
Körper 19 aufwärts oder
abwärts
bewegt.
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Ferner
wird, da der Parallelisierungsmechanismus 45 bewirkt, dass
die untere Oberfläche
des Stempels 41 zur oberen Oberfläche des Formungsproduktes 13 parallel
angeordnet wird, die gesamte Oberfläche des Stempels 41 gegen
die Oberfläche des
Formungsproduktes 13 mit einem einheitlichen Oberflächendruck
gepresst.
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Die
Kraftmesszelle 46 detektiert die Presskraft, um dem detektierten
Wert zu erlauben, an den Servomotor 33 rückgekoppelt
zu werden, sodass die Druckkraft bei einem vorgegebenen Wert erhalten wird.
Da die Messzelle 46 innerhalb der Vakuumformungskammer 60 angeordnet
ist, hat die Messzelle (load Gell) 46 keinen nachteiligen
Einfluss herrührend
von Fluktuation im Druck im Inneren der Vakuumformungskammer 60.
Dementsprechend wird die Presskraft in einfacher und zuverlässiger Weise
gesteuert.
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In
solcher Weise wird der Stempel 41 gegen eine Formungsschicht
gepresst, die aus W-aushärtendem
Harz (ultraviolet curing resin), welche über der oberen Oberfläche des
Formungsproduktes 13 aufgeschichtet ist, besteht, mit einem
vorgegebenen Pressdruck. Auf diese Weise wird ein fein eingraviertes
Muster, welches über
die Oberfläche
des Stempels 41 geformt ist, auf die Formungsschicht des
Formungsproduktes 13 übertragen.
Dann wird, da die Vakuumformungskammer 60 drucklos ist,
Luft (inaktives Gas im Falle, dass die Vakuumformungskammer 60 unter
einer Atmosphäre
inaktiven Gases herrscht) als Formungsatmosphäre nicht zwischen dem Stempel 41 und
der Formungsschicht des Formungsproduktes 13 eingeschlossen,
und demzufolge hat eine fehlerhafte Formung nicht stattgefunden.
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Dann
lässt die
starke Presskraft des Stempels 41 die Stempelstangen 9 leicht
erweitert und den oberen Rahmen 5 aufwärts verlagert werden. Jedoch da
die linearen Führungen 21, 21 und
die Gleitstücke 23, 23 solche
Verlagerung des oberen Rahmens 5 absorbieren, einen oberen
Teil des Körperrahmens sich
nach links zu deformieren, wie in 2 gezeigt. Dies
minimiert die Positionsverlagerung (laterale Verlagerung) des Stempels 41 in
einer zur Bewegungsrichtung des Stempels 41 senkrechten
Richtung durch die Presskraft des Stempels 41.
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Ferner
erlaubt, sogar falls die mehrzahligen Stempelstangen 9 sich
unterschiedlich zueinander ausweiten, die Struktur des oberen Rahmens 5,
der durch die linearen Führungen 21, 21 und
die Gleitstücke 23, 23 gehalten
wird, die Positionsverlagerung (laterale Verlagerung) des oberen
Rahmens 5 zu minimieren. Demzufolge kann die Positionsverlagerung (laterale
Verlagerung) des Stempels 41 auf ein minimales Ausmaß reduziert
werden.
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Darüber hinaus
können,
da es einen extrem leichten Unterschied in der Ausdehnung der Stempelstangen 9 gibt,
falls die Presskraft des Stempels 41 relativ klein ist,
die Führungsmittel
zur Führung des
oberen Rahmens 5, beinhaltend die linearen Führungen 21, 21 und
die Gleitstücke 23, 23,
weggelassen werden.
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Nachdem
der Übertragungsschritt
abgeschlossen ist, Ultraviolettstrahlen, die von der Ultraviolettlichtquelle 42 emittiert
werden, zu einer Rückseite
des Stempels 41 durch den Lichtführungspfad, welcher aus einer
optischen Faser 42A und dem Reflexionsspiegel 42B zusammengesetzt
ist, für
ein vorgegebenes Zeitintervall. Da der Stempel 41 aus transparentem
Quarzglas hergestellt ist, passieren Ultraviolettstrahlen, die auf
die Rückseite
des Stempels 41 abgestrahlt werden, durch den Stempel 41 und
werden dann auf die Formungsschicht abgestrahlt, welche aus UV-härtendem
Harz (ultraviolet curing resin) hergestellt ist und über die
obere Oberfläche
des Formungsproduktes 13 aufgeschichtet ist. Infolgedessen
wird die Formungsschicht gehärtet.
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Nachdem
die Formungsschicht in solcher Weise gehärtet worden ist, wird der Servomotor 33 angetrieben,
den bewegbaren Körper 19 anzuheben, um
den Stempel 41 vom Formungsprodukt 13 hinweg zu
entfernen, während
der Stempel 41 in fester Haltung gehalten wird. Anschließend werden
die Zylinder 58 in Bewegung gesetzt, um die untere Abdeckung 56 für das Öffnen der
Formungskammer 60 abwärts
zu bewegen, und nachdem das Formungsprodukt 13 herausgenommen
ist, ist der Übertragungsvorgang
abgeschlossen.
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Während die
vorliegende Ausführungsform unter
Bezugnahme auf eine Struktur beschrieben wurde, worin der bewegbare
Körper 19 auf
und ab bewegt wird unter Verwendung von vier Stück Ausgleichszylindern 50,
kann im Allgemeinen jede Mehrzahl von Ausgleichszylindern verwendet
werden, und alle Ausgleichszylinder 50 werden nicht notwendigerweise
zu jeder Zeit betätigt.
In einer Situation, in der die Vakuumformungskammer 60 unter
atmosphärischem
Druck bleibt, beispielsweise, können
zwei Stück
Ausgleichszylinder 50, welche auf einer diagonalen Linie
angeordnet sind, wirksam gemacht werden, um das Gewicht des bewegbaren
Gliedes 19 auszugleichen. Wenn sogar Anzahlen von Zylindern 50 von
mehr als vier verwendet werden, können Zylinder 50,
welche über
ein Stück
springen, betätigt werden.
Dann können,
in einem Fall, wo die Vakuumformungskammer 60 in einen
drucklosen Zustand gebracht ist, alle Ausgleichszylinder 50 wirksam
gemacht werden.
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Das
heißt,
die Ausgleichszylinder 50 können in eine Mehrzahl von Ausgleichszylindern 50 zum Tragen
des Gewichtes des bewegbaren Gliedes 19 und eine weitere
Mehrzahl von Ausgleichszylindern 50 zum in Ausgleich gebracht
werden zur abwärts gerichteten
Kraft, die auf den bewegbaren Körper 19 abwärts wirkt,
wenn die Vakuumformungskammer 60 drucklos ist, gruppiert
werden. In diesem Fall sind die Gewichte des bewegbaren Gliedes 19 einbeziehend den
Stempel 41 nahezu fest und daher kann der Druck des Arbeitsmediums
(working fluid), das an die Ausgleichszylinder 50 für die entsprechenden
Gruppen zugeführt
wird, leicht gesteuert werden unter Situationen, dass ein evakuierter
Druck (Vakuumniveau) im Inneren der Vakuumformungskammer 60 zu jeder
Zeit nahezu fest ist.
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Die
Anzahl der zu betätigenden
Ausgleichszylinder 50, wie oben erwähnt, kann entsprechend einer
vorgegebenen Settingbedingung (setting condition) für einen
Druckzustand in der Vakuumformungskammer 60 verändert werden,
oder kann durch Rückkoppeln
einer Ausgabe vom Druckdetektor 64 zum Drucksteuerungsabschnitt 68 verändert werden.
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Mit
anderen Worten, da die entsprechenden Gruppen von Ausgleichszylindern 50 auf
ein unterschiedliches ausgeglichenes Objekt abzielen, kann der Druck
des dem Ausgleichzylinder 50 zugeführten Arbeitsmediums leicht
gesteuert werden entsprechend eines drucklosen Niveaus (Vakuumniveaus) der
Vakuumformungskammer 60.
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Solch
eine oben erwähnte
Struktur kann Einflüsse
von Druckherabsetzung sogar minimieren, wenn der Druck im Inneren
der Vakuumformungskammer 60 geändert (fluctuated) wird. Zusätzlich kann
ein Kontaktdruck (Übertragungsdruck)
zwischen dem Stempel und dem Formungsprodukt 13 präzise in Übereinstimmung
mit dem Material der Formungsschicht gesteuert werden, dadurch es
ermöglichend,
eine Hochpräzisionsübertragung
auszuführen.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorliegende Ausführungsform
beschränkt
und verschiedene Veränderungen
können
in anderen Ausführungsformen
geeignet implementiert werden. Zum Beispiel ist, während in
der vorliegenden Ausführungsform
der auf dem oberen Rahmen 5 angeordnete bewegbare Körper 19 mit
vertikaler Bewegbarkeit zum auf dem unteren Rahmen 7 montierten
stationären
Bett 10 ausgestattet ist, die vertikale Bewegbarkeit des
bewegbaren Körpers 19 relativ
zu dem des stationären
Bettes 10 (das heißt,
die vertikale Bewegbarkeit des Stempels 41 ist relativ
zu der des Formungsproduktes 13) und daher kann folglich
eine alternative Struktur zulässig
sein, sodass das stationäre
Bett 10 vertikal bewegbar gemacht ist und der bewegbare
Körper 19 stationär gemacht
ist. Ferner können,
während
in der vorliegenden Ausführungsform der
Stempel 41 auf dem bewegbaren Körper 19 und das Formungsprodukt 13 auf
dem unteren Rahmen 7 montiert ist, diese in umgekehrter
Weise montiert sein. Ferner kann die in 1 und 2 gezeigte Struktur
in einer auf dem Kopf stehenden Konfiguration angeordnet werden
oder kann in einer niedergelegten Konfiguration angeordnet werden.
Das heißt, während die
vorliegende Ausführungsform
beispielhaft mit Bezug auf eine vertikalartige Struktur beschrieben
wurde, kann die vorliegende Erfindung auch in einer vertikalen Struktur
implementiert werden mit den Bauteilen angeordnet in einer auf dem Kopf
stehenden Anordnung oder in einer transversalen Anordnung. Weiterhin
können
verschiedene Strukturen angenommen werden einschließlich solcher,
in welchen der Servomotor 33 auf dem unteren Rahmen 7 montiert
ist und der Stempel 41 und das Formungsprodukt 13 zwischen
dem oberen Rahmen 5 und dem bewegbaren Körper 19 angeordnet
sind.
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Ferner
können
für die
Formungsschicht jedwede Art von Materialien wie etwa ultraviolettstrahlenaushärtendes
Harz, thermoplastisches Harz oder andere Materialien eingesetzt
werden und darauf bezogene Weichmach- und/oder Aushärtungsmittel wahlweise
verwendet werden abhängig
von den Materialien, die für
die Formungsschicht ausgewählt sind.
Darüber
hinaus kann der Stempel 41 auf den unteren Rahmen 7 festgesetzt
werden und das Formungsprodukt 13 kann auf das bewegbare
Glied 19 montiert werden. Wenn dies stattfindet, können sowohl
Weichmachmittel und/oder Aushärtemittel
für die
Formungsschicht verändert
werden.
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In
solcher Weise löschen
gemäß der vorliegenden
Erfindung, wenn nach der Druckherabsetzung der Druck der Vakuumformungskammer
(drucklosen Formungskammer) zu atmosphärischem Druck wiederhergestellt
wird, die Ausgleichszylinder Veränderung
der Last aus, die auf das bewegbare Glied in einer Bewegungsrichtung
davon aufgrund von Druckveränderung
in der Vakuumformungskammer wirkt. Daher wird ein von Druckveränderung
in der Vakuumformungskammer herrührender
nachteiliger Einfluss minimiert und die Formung kann einfach und zuverlässig ausgeführt werden.
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Ferner
kann die Kraftmesszelle (load cell) zum Detektieren der Druckkraft,
die zwischen dem Stempel und dem Formungsprodukt wirkt, vorzugsweise
im Inneren der Vakuumformungskammer angeordnet werden. Solch eine
Anordnung erlaubt der Messzelle, keinen von Druckveränderung
in der Vakuumformungskammer herrührenden
nachteiligen Einfluss zu haben, daher erlaubend, das Formen weiterhin
genau zu erreichen.
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Der
gesamte Inhalt der japanischen Patentanmeldung Nr. P2005-137368 mit Einreichungsdatum
vom 10. Mai 2005 ist in ihrer Gesamtheit ausdrücklich durch Verweisung hierin
einbezogen.