JP2006195062A - クランプ装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 反りが発生してしまうような厚さのワークでも、ステージ上に確実に固定でき、かつ、ステージに対して着脱可能とされるとともに、その着脱作業が簡単にできるクランプ装置と、そのクランプ装置を備えた画像形成装置の提供を課題とする。
【解決手段】 ステージ２０上に載置されたワーク１００をクランプするクランプ装置３０において、ステージ２０に設けられ、駆動源４０によって作動する第１リンク機構５０と、第１リンク機構５０に枢支連結され、第１リンク機構５０によって移動する操作部材６０とを有する駆動部３２と、ワーク１００の縁端部１００Ａを押さえるクランプ爪８０と、クランプ爪８０をクランプ姿勢及びクランプ解除姿勢へ回動させる第２リンク機構７０と、操作部材６０に着脱可能に係合し、操作部材６０の移動によって操作され、第２リンク機構７０を作動させる被操作部材７２とを有するクランプ部３４と、を備える。また、このクランプ装置３０を備えた画像形成装置１０とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ステージ上に載置されたプリント配線基板等のワークをクランプするクランプ装置に関し、更には、画像情報に基づいて変調された光ビームにより、そのクランプされたプリント配線基板等のワークの描画領域を露光して画像を形成する画像形成装置に関する。

従来から、例えばプリント配線基板（以下「基板」又は「基板材料」ともいう）等に配線パターンを形成する画像形成装置としてのレーザー露光装置が知られている。このレーザー露光装置には、画像露光の対象となるプリント配線基板を載置する（ロードする）ステージ部材が備えられ、そのステージ部材を所定の搬送経路に沿って移動させるようになっている。

具体的に説明すると、まず、プリント配線基板は、ステージ部材の上面に設けられた多数の孔部からエアーが吸引されることによって、そのステージ部材上に吸着された状態で位置決め載置される。ステージ部材上に位置決め載置され、吸着・保持されたステージ部材は、所定の速度で副走査方向へ移動し、所定の測定位置において、そのプリント配線基板に設けられた位置合わせ孔（以下「アライメントマーク」という）がＣＣＤカメラによって撮像される。そして、その撮像によって得られたプリント配線基板の位置に合わせて、描画座標系中の描画対象領域を座標変換することにより、画像情報に対するアライメント処理が実行される。

アライメント処理の実行後、ステージ部材上のプリント配線基板は、所定の露光位置において、画像情報に基づいて変調され、ポリゴンミラーにより主走査方向へ偏向されたレーザービームによって、その上面に形成された感光性塗膜が走査、露光処理される。これにより、プリント配線基板上の所定の領域（描画領域）に、画像情報に基づく（配線パターンに対応する）画像（潜像）が形成される。

そして、画像（潜像）が形成されたプリント配線基板は、ステージ部材が初期位置に復帰移動した後、ステージ部材から取り出され（アンロードされ）、プリント配線基板が取り除かれたステージ部材は、次のプリント配線基板を露光する工程に移行するようになっている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−３３８４３２号公報

しかしながら、プリント配線基板の厚さが、例えば１ｍｍのように薄い場合は、エアーの吸引力によって、その基板をステージ部材上に充分に吸着・保持できるが、例えば３ｍｍのように厚い場合は、基板自体に反りが発生することがあるため、エアーの吸引力だけでは、その基板を充分にステージ部材上に吸着・保持（固定）することが困難となる不具合があった。

そのため、基板を補助的にクランプできるクランプ装置が必要とされるが、プリント配線基板は、上記のように厚さが異なるため、常にクランプ装置がステージ部材に取り付けられている必要はなく、むしろ、クランプ装置はステージ部材に対して着脱可能とされる方が望ましい。また、そのときに、電気部品や配線の取り外し作業が不要とされる方が、着脱作業が煩瑣にならずに済むので好ましい。

そこで、本発明は、上記事情に鑑み、反りが発生してしまうような厚さのワークでも、ステージ上に確実に固定でき、かつ、ステージに対して着脱可能とされるとともに、その着脱作業が簡単にできるクランプ装置と、そのクランプ装置を備えた画像形成装置を得ることを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載のクランプ装置は、ステージ上に載置されたワークをクランプするクランプ装置であって、前記ステージに設けられ、駆動源によって作動する第１リンク機構と、前記第１リンク機構に枢支連結され、該第１リンク機構によって移動する操作部材と、を有する駆動部と、前記ワークの縁端部を押さえるクランプ爪と、前記クランプ爪をクランプ姿勢及びクランプ解除姿勢へ回動させる第２リンク機構と、前記操作部材に着脱可能に係合し、該操作部材の移動によって操作され、前記第２リンク機構を作動させる被操作部材と、を有するクランプ部と、を備えたことを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、反りが発生してしまうような厚さのワークでも、ステージ上に確実に固定することができる。また、被操作部材を操作部材に対して着脱可能としたので、ステージ（駆動部）に対してクランプ部を着脱可能とできる。

また、請求項２に記載のクランプ装置は、請求項１に記載のクランプ装置において、前記クランプ部には、電気部品を設けない構成としたことを特徴としている。

請求項２に記載の発明によれば、ステージ（駆動部）に対するクランプ部の着脱作業が簡単にできる。

また、本発明に係る請求項３に記載の画像形成装置は、請求項１又は請求項２に記載のクランプ装置が取り付けられたステージを所定の搬送路に沿って搬送する搬送機構と、前記搬送機構によって搬送されるステージ上のワークのアライメントマークを検出する測定部と、前記測定部の検出結果に基づくアライメント後のワークに対して画像を形成する描画部と、を有することを特徴としている。

そして更に、本発明に係る請求項４に記載の画像形成装置は、請求項１又は請求項２に記載のクランプ装置が着脱可能に取り付けられたステージを所定の搬送路に沿って搬送する搬送機構と、前記搬送機構によって搬送されるステージ上のワークのアライメントマークを検出する測定部と、前記測定部の検出結果に基づくアライメント後のワークの描画領域を画像情報に基づいて変調された光ビームにより露光し、該描画領域に画像を形成する露光部と、を有することを特徴としている。

請求項３又は請求項４に記載の発明によれば、反りが発生してしまうような厚さのワークでも、ステージ上に確実に固定することができる。したがって、そのワークに好適に画像を形成することができる。

以上のように、本発明によれば、反りが発生してしまうような厚さのワークでも、ステージ上に確実に固定でき、かつ、ステージに対して着脱可能とされるとともに、その着脱作業が簡単にできるクランプ装置と、そのクランプ装置を備えた画像形成装置を提供することができる。

以下、本発明の最良な実施の形態について、図面に示す実施例を基に詳細に説明する。図１は本発明に係る画像形成装置としての一例を示すレーザー露光装置１０の概略斜視図であり、図２乃至図６はクランプ装置の概略斜視図である。なお、図１、図２において、矢印Ｈを幅方向、矢印Ｆを搬送方向とし、矢印Ｆと反対の方向を走査方向とする。

［レーザー露光装置の構成］
まず最初に、レーザー露光装置１０について説明する。図１で示すように、このレーザー露光装置１０は、６本の脚部１２に支持された矩形厚板状の設置台１４を備えている。設置台１４の上面には、長手方向（搬送方向）に沿って２本のガイドレール１６が配設されており、これら２本のガイドレール１６上には、ガイド部１９を介して矩形平板状のステージ部材２０が設けられている。

ステージ部材２０は、長手方向がガイドレール１６の延設方向（搬送方向）を向くように配置され、ガイドレール１６及びガイド部１９によって設置台１４上を往復移動可能に支持されている。すなわち、例えばモーター１８及びボールねじ２２等の搬送機構によって、ガイドレール１６に沿って所定の速度で往復移動するように構成されている。

ステージ部材２０の上面には、露光対象物となる矩形平板状の基板材料１００が、図示しない位置決め手段により、所定の位置に位置決めされた状態で載置される。このステージ部材２０の上面には、複数の孔部（図示省略）が穿設されており、そのステージ部材２０の内部が負圧供給源（図示省略）によって負圧とされることにより、孔部からエアーが吸引され、その吸引力によって基板材料１００がステージ部材２０の上面に吸着・保持されるようになっている。

なお、基板材料１００が、所定の厚さ以上で、反りが発生している場合には、エアーの吸引力だけでは充分に吸着・保持できないので（確実に固定することが困難であるため）、後述するクランプ装置３０をステージ部材２０上に取り付け、それによって、基板材料１００の搬送方向側及び走査方向側における縁端部１００Ａをクランプし、基板材料１００がステージ部材２０の上面に確実に固定されるように補助する。

また、基板材料１００には、その被露光面上の描画領域における露光位置の基準を示すアライメントマーク（図示省略）が複数設けられている。このアライメントマークは、例えば円形の貫通孔によって構成され、基板材料１００の四隅近傍にそれぞれ１個ずつ計４個配設される。

設置台１４の中央部には、ステージ部材２０の移動経路を跨ぐように略「コ」字状のゲート２４が設けられている。ゲート２４は、両端部がそれぞれ設置台１４に固定されており、ゲート２４を挟んで、一方の側には基板材料１００を露光する露光部（描画部）としての露光ヘッド２８が設けられ、他方の側には基板材料１００に設けられたアライメントマークを撮影する測定部としての複数（例えば４台）のＣＣＤカメラ２６が設けられている。

したがって、基板材料１００がステージ部材２０の移動に伴ってＣＣＤカメラ２６の下方を通過する際に、そのＣＣＤカメラ２６によるアライメントマークの測定が行われる。すなわち、各ＣＣＤカメラ２６は、基板材料１００のアライメントマークが所定の撮影位置に至ったタイミングで、ストロボ光源を発光させ、基板材料１００へ照射したストロボ光の基板材料１００上面での反射光を、レンズを介してカメラ本体に入力させることにより、そのアライメントマークを撮影する。

また、ステージ部材２０を移動させるための搬送機構（モーター１８及びボールねじ２２）、ＣＣＤカメラ２６、露光ヘッド２８等は、これらを制御するコントローラー（図示省略）に接続されている。このコントローラーにより、ステージ部材２０は所定の速度で移動するように制御され、ＣＣＤカメラ２６は所定のタイミングで基板材料１００のアライメントマークを撮影するように制御され、露光ヘッド２８は所定のタイミングで基板材料１００を露光するように制御される。

露光ヘッド２８は、ｍ行ｎ列（例えば２行４列）の略マトリックス状に配列されている。そして、図１０で示すように、露光ヘッド２８による露光エリア２８Ａは、例えば搬送方向（走査方向）を短辺とする矩形状に構成されている。したがって、基板材料１００には、その搬送方向への移動動作に伴って、露光ヘッド２８毎に帯状の露光済み領域１０２が走査方向に形成される。

また、帯状の露光済み領域１０２が搬送方向（走査方向）と直交する幅方向に隙間無く並ぶように、ライン状に配列された各行の露光ヘッド２８の各々は、配列方向に所定間隔（露光エリア２８Ａの長辺の自然数倍）ずらして配置されている。このため、例えば第１行目の露光エリア２８Ａと第２行目の露光エリア２８Ａとの間の露光できない部分は、第２行目の露光エリア２８Ａにより露光することができる。

各露光ヘッド２８は、それぞれ入射されたレーザービームを画像データに応じて各画素毎に変調する空間光変調素子としてのデジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）（図示省略）を備えている。このＤＭＤは、データ処理部とミラー駆動制御部を備えた上記コントローラーに接続されている。

コントローラーのデータ処理部では、入力された画像データに基づいて、各露光ヘッド２８毎にＤＭＤの制御すべき領域内の各マイクロミラーを駆動制御する制御信号を生成する。また、ミラー駆動制御部では、データ処理部で生成した制御信号に基づいて、各露光ヘッド２８毎にＤＭＤにおける各マイクロミラーの反射面の角度を制御する。

各露光ヘッド２８におけるＤＭＤの光入射側には、マルチビームをレーザー光として出射する照明装置から引き出されたバンドル状の光ファイバーが接続されている。照明装置は、その内部に複数の半導体レーザーチップから出射されたレーザー光を合波して光ファイバーに入力する合波モジュールが複数個設置されている。各合波モジュールから延びる光ファイバーは、合波したレーザー光を伝搬する合波光ファイバーであって、複数の光ファイバーが１つに束ねられてバンドル状の光ファイバーとして形成されている。

［レーザー露光装置の作用］
次に、以上のような構成のレーザー露光装置１０の作用について説明する。なお、レーザー露光装置１０により画像露光を行う基板材料１００としては、プリント配線基板や液晶表示素子等のパターンを形成（画像露光）する材料としての基板や、ガラスプレート等の表面に感光性エポキシ樹脂等のフォトレジストを塗布、又はドライフィルムの場合はラミネートしたものなどが挙げられる。

まず、図示しないローダーによって基板材料１００がステージ部材２０の上面に載置され、図示しない位置決め手段によって位置決めされると、その基板材料１００は、孔部からのエアーの吸引によりステージ部材２０の上面に吸着・保持される。

このとき、基板材料１００が、例えば３ｍｍ程度の厚い基板で、反りが発生している場合には、エアーの吸引力だけでは充分に吸着・保持できないので（確実に固定することが困難であるため）、後述するクランプ装置３０をステージ部材２０に取り付けて、そのクランプ装置３０に設けられた位置決め部材９６によって基板材料１００を位置決めし、その搬送方向側及び走査方向側の縁端部１００Ａを補助的にクランプする。

こうして、基板材料１００をステージ部材２０の上面に吸着・保持（固定）したら、ステージ部材２０が搬送方向へ移動し始め、基板材料１００がＣＣＤカメラ２６によるアライメント検出工程及び露光ヘッド２８による露光工程へと搬送される。すなわち、オペレーターがコントローラーの指示入力手段から露光開始の入力操作を行うことにより、レーザー露光装置１０の露光動作が開始される。

まず、コントローラーにより搬送機構（モーター１８及びボールねじ２２）が制御され、基板材料１００を上面に吸着・保持したステージ部材２０が、ガイドレール１６に沿って搬送方向に一定速度で移動を開始する。このステージ部材２０の移動開始に同期して、又は基板材料１００の先端が各ＣＣＤカメラ２６の真下に達する少し手前のタイミングで、各ＣＣＤカメラ２６はコントローラーにより制御されて作動を開始する。

すなわち、例えば基板材料１００の移動方向下流側（前端側）の角部近傍に設けられた２個のアライメントマークが、各ＣＣＤカメラ２６におけるレンズの光軸上（ＣＣＤカメラ２６の真下）に達すると、各ＣＣＤカメラ２６は、所定のタイミングでストロボ光源を発光し、各アライメントマークを撮影する。そして、撮影された画像データ（基準位置データ）は、コントローラーのデータ処理部へ出力される。

データ処理部は、入力された各アライメントマークの画像データ（基準位置データ）から判明する画像内におけるアライメントマークの位置及びアライメントマーク間のピッチ等と、そのアライメントマークを撮影したときのステージ部材２０の位置及びＣＣＤカメラ２６の位置から、演算処理によって、ステージ部材２０上における基板材料１００の位置ずれ、移動方向に対する傾き、寸法精度誤差等を把握し、基板材料１００の被露光面に対する適正な露光位置を算出する。

ここで、露光パターンに応じた画像データは、コントローラー内のメモリーに一旦記憶されている。したがって、露光ヘッド２８による画像露光時に、そのメモリーに記憶されている露光パターンの画像データに基づいて生成する制御信号を、上記した適正な露光位置に合わせ込んで画像露光する補正制御（アライメント）を実行する。なお、この画像データは、画像を構成する各画素の濃度を２値（ドットの記録の有無）で表したデータである。

こうして、各ＣＣＤカメラ２６によるアライメントマークの測定（撮影）が完了すると、ステージ部材２０は搬送機構（モーター１８及びボールねじ２２）の駆動により、ガイドレール１６に沿って露光位置へ移動する。そして、基板材料１００はステージ部材２０の移動に伴い、露光ヘッド２８の下方を搬送方向下流側へ移動し、被露光面の描画領域が露光開始位置に達すると、各露光ヘッド２８はレーザービームを照射して基板材料１００の被露光面（描画領域）に対する画像露光を開始する。

すなわち、コントローラーのメモリーに記憶された画像データが複数ライン分ずつ順次読み出され、データ処理部で読み出された画像データに基づいて各露光ヘッド２８毎に制御信号が生成される。この制御信号には、補正制御（アライメント）により、アライメント測定した基板材料１００に対する露光位置ずれの補正が加えられている。そして、ミラー駆動制御部は、生成及び補正された制御信号に基づいて各露光ヘッド２８毎にＤＭＤのマイクロミラーの各々をオン・オフ制御する。

照明装置の光ファイバーから出射されたレーザー光がＤＭＤに照射されると、ＤＭＤのマイクロミラーがオン状態のときに反射されたレーザー光が、レンズ系により基板材料１００の被露光面上に結像される。こうして、照明装置から出射されたレーザー光が画素毎にオン・オフされて、基板材料１００がＤＭＤの使用画素数と略同数の画素単位（露光エリア２８Ａ）で露光される。

そして、基板材料１００がステージ部材２０と共に一定速度で移動されることにより、基板材料１００が露光ヘッド２８によってステージ部材２０の移動方向と反対の方向、即ち走査方向に露光され、各露光ヘッド２８毎に帯状の露光済み領域１０２が形成される（図１０（Ａ）参照）。露光ヘッド２８による基板材料１００への画像露光が完了すると、ステージ部材２０は搬送機構（モーター１８及びボールねじ２２）により、搬送方向と逆の方向（走査方向）へ移動し、基板材料１００が載置された初期位置に復帰する。

ステージ部材２０が初期位置へ復帰移動すると、エアーの吸引による吸着及びクランプ装置３０によるクランプが解除され、図示しないアンローダーによってステージ部材２０の上面から基板材料１００が取り除かれる。そして、ステージ部材２０の上面から取り除かれた基板材料１００は、図示しない機外の搬送コンベアへ搬送され、次工程へ搬送される。

［クランプ装置の構成］
次に、以上のようなレーザー露光装置１０等の画像形成装置において使用されるクランプ装置３０について詳細に説明する。このクランプ装置３０は、ステージ部材２０側に設けられる駆動源としての駆動モーター４０と、駆動モーター４０によって作動する第１リンク機構５０と、第１リンク機構５０によって上下動する操作部材６０とを有する駆動部３２と、基板材料１００の縁端部１００Ａを押さえるクランプ爪８０と、クランプ爪８０を回動させる第２リンク機構７０と、操作部材６０に着脱可能に係合し、操作部材６０の上下動によって操作され、第２リンク機構７０を作動させる被操作部材７２とを有するクランプ部３４と、で構成され、クランプ部３４が駆動部３２に対して着脱可能とされている。

まず最初に、駆動部３２について説明する。図２、図３で示すように、ステージ部材２０の搬送方向（走査方向）と直交する方向側の両側壁２０Ａには、上下に２本のレール３６、３８が配設されている。上側のレール３６の中途部は切断されて所定の間隙Ｓが形成されており、後述するクランプ部３４の凸部９４が挿入できるようになっている。また、その２本のレール３６、３８には、側面視略半円弧状の凹部３６Ａ、３８Ａが複数形成されている。この凹部３６Ａ、３８Ａの位置は、取り扱う基板材料１００のサイズに合わせて、適宜位置に予め形成されている。

また、ステージ部材２０の下面側で、かつ搬送方向上流側（走査方向側）には、駆動モーター４０が配設されており、その駆動モーター４０による回転駆動力が、複数のギア群４２を介して駆動軸４４に伝達されるようになっている。この駆動軸４４は、ステージ部材２０の下面側で、かつ搬送方向上流側の両側壁２０Ａの間に架設され、その両側壁２０Ａを貫通して、外方側へ突出している。そして、その両側壁２０Ａの外方側へ突出した駆動軸４４の先端には、カム円板４６がそれぞれ固着されている。

カム円板４６の外面で、かつ回転中心から外れた所定位置には、第１リンク機構５０を構成する第１リンクアーム５２の一端部が枢支連結され、その他端部には第２リンクアーム５４の一端部が枢支連結されている。第２リンクアーム５４は、側面視略「く」字状に屈曲形成され、その屈曲した中間部は、ステージ部材２０の側壁２０Ａに突設された軸支部材４８に枢支されており、第２リンクアーム５４の他端部は、クランプ部３４の第２リンク機構７０を作動させる操作部材６０の上記搬送方向上流側の下端部に枢支連結されている。

操作部材６０は、ステージ部材２０の搬送方向に延設された細長いプレートを、断面視略逆「Ｌ」字状に屈曲形成して、剛性が確保されるように構成されており、ステージ部材２０の側壁２０Ａと対向する面には、ステージ部材２０の搬送方向に沿って（側壁２０Ａの長手方向に沿って）スリット６２が所定長さ穿設されている。そして、その操作部材６０の上端中途部には、後述する被操作部材７２に突設された係合突起６８をスリット６２内に挿入可能とするための切欠部６０Ａが形成されている。

また、操作部材６０の下端中途部及び上記搬送方向下流側の下端部は、それぞれ第３リンクアーム５６及び第４リンクアーム５８によって支持されている。すなわち、側壁２０Ａに突設された軸支部材４８に、第３リンクアーム５６及び第４リンクアーム５８の一端部がそれぞれ枢支連結され、第３リンクアーム５６及び第４リンクアーム５８の他端部が、操作部材６０の下端中途部及び上記搬送方向下流側の下端部に、それぞれ枢支連結されている。

したがって、操作部材６０は、カム円板４６が駆動軸４４からの回転駆動力によって回転すると、第３リンクアーム５６及び第４リンクアーム５８に支持された状態で、第１リンクアーム５２及び第２リンクアーム５４からなる第１リンク機構５０によって上下動する構成である。なお、当然ながら、ステージ部材２０の両側壁２０Ａに設けられた操作部材６０は、同期して上下動するように、第１リンクアーム５２の一端部が、カム円板４６の外面における所定位置に、それぞれ取り付けられている。

次に、クランプ部３４について説明する。図４乃至図６でも示すように、クランプ部３４は、ステージ部材２０の幅方向に架設されるメインフレーム６４と、メインフレーム６４の両端下面に垂設されたサブフレーム６６とを有しており、サブフレーム６６同士の間隔が、ステージ部材２０の幅と略同等とされている。そして、そのサブフレーム６６に、係合突起６８が突設された側面視略三角形状の被操作部材７２や、その被操作部材７２に枢支連結する第２リンク機構７０等が設けられている。

操作部材６０のスリット６２内に移動可能に挿入させる円柱状の係合突起６８は、側面視略三角形状をなす被操作部材７２の１つの頂点部分の外面に突設され、被操作部材７２の残りの頂点のうち、一方の頂点部分には、第２リンク機構７０を構成する第５リンクアーム７４の中途部が枢支連結され、他方の頂点部分には、第２リンク機構７０を構成する第６リンクアーム７６の一端部が枢支連結されている。

また、第５リンクアーム７４の一端部は、サブフレーム６６に枢支連結され、他端部の外面には、係止突起７８が突設されており、サブフレーム６６のメインフレーム６４に近接した上端部外面に突設された係止突起８８との間で、引っ張りコイルばね９０が張設されるようになっている。

更に、第６リンクアーム７６の他端部には、操作軸８４の一端部が枢支連結されており、操作軸８４の他端部が、クランプ爪８０の両端に延設された支持部８２の下端部に固着されている。また、支持部８２の中途部（側面視で操作軸８４と先端部８０Ａとの間）の外面には、回動軸８６が突設されており、その回動軸８６がサブフレーム６６に軸支されている。したがって、被操作部材７２を第５リンクアーム７４に枢支連結されている中途部を中心に回動させると、第６リンクアーム７６を介して操作軸８４が操作され、クランプ爪８０が回動軸８６を中心に回動する構成である。

クランプ爪８０は、ステージ部材２０に載置された基板材料１００の搬送方向側や走査方向側の縁端部１００Ａをクランプするように、メインフレーム６４に隣接して、ステージ部材２０の幅方向に架設されており、その先端部８０Ａは断面視略円弧状に突出している。そして、クランプ爪８０のクランプ力は、コイルばね９０のばね力（付勢力）によって決められるようになっている。

すなわち、クランプ時には、図６で示すように、操作部材６０の上昇により係合突起６８が操作されて被操作部材７２が回動し、第６リンクアーム７６の操作軸８４に枢支連結している他端部をメインフレーム６４に接近させる状態とし、これによって、クランプ爪８０が回動して、基板材料１００の縁端部１００Ａをクランプするように構成されている。つまり、操作軸８４が枢支連結されている第６リンクアーム７６の他端部を、メインフレーム６４に接近するように押し上げる力が、クランプ力となるように構成されている。

また、一方で、被操作部材７２は、第５リンクアーム７４が、その一端部を中心にコイルばね９０の付勢力によって他端部が押し上げられていることから、コイルばね９０の付勢力によって上方に向かって押し上げられる構成とされている。したがって、第６リンクアーム７６の他端部及び被操作部材７２に枢支連結している一端部と、被操作部材７２の第５リンクアーム７４に枢支連結している中途部とが略一直線上に配列されるとき（図８参照）が、最も強く縁端部１００Ａをクランプできる最大クランプ力となる。ちなみに、図示のものは、コイルばね９０のばね力の５倍の力でクランプできるように、各部の長さの比が決められている。

また、サブフレーム６６の内面には、略円柱状の凸部９２、９４が、それぞれ上側に１個、下側に２個突設されている。これら３個の凸部９２、９４は、それぞれステージ部材２０に設けられたレール３６、３８の凹部３６Ａ、３８Ａに嵌合する構成である。すなわち、上側の１個の凸部９２が上側のレール３６の凹部３６Ａに嵌合し、下側の２個の凸部９４が下側のレール３８の凹部３８Ａに嵌合する構成であり、この下側の凸部９４を下側のレール３８の凹部３８Ａに嵌合させるために、上側のレール３６には間隙Ｓが形成されている。

そして、このような構成により、クランプ部３４をステージ部材２０（駆動部３２）に対して位置決めした状態で設置できるようになっている。つまり、レール３６、３８の凹部３６Ａ、３８Ａは、基板材料１００のサイズに合わせて、予めその形成位置が決められており、基板材料１００のサイズに合わせて複数形成されることにより、クランプ部３４の位置を変更できるようになっている。ちなみに、図示のものは、４種類のサイズに対応可能になっている。

また、その下側のレール３８の下方で、各凹部３６Ａ、３８Ａに対応する位置には、クランプ部３４の位置を検出する位置検出センサー９８が設けられている。すなわち、クランプ部３４のサブフレーム６６の下端部には舌部６６Ａが設けられており、その舌部６６Ａが位置検出センサー９８内に挿入されることにより、クランプ部３４の位置が、上記したコントローラーに認識されるようになっている。これにより、ステージ部材２０上に載置される基板材料１００のサイズを、オペレーターが入力操作しなくても、コントローラーに自動的に判別させることが可能となっている。

また、ステージ部材２０の搬送方向側に取り付けるクランプ部３４のメインフレーム６４には、ステージ部材２０の上面に載置された基板材料１００の位置決めをするための平面視略「Ｌ」字状の位置決め部材９６が設けられている。なお、この位置決め部材９６を、上記した位置決め手段として利用しても構わない。

以上のような駆動部３２及びクランプ部３４において、次に、そのクランプ部３４を駆動部３２に対して着脱するときの手順を説明する。クランプ部３４をステージ部材２０（駆動部３２）に取り付ける場合は、まず、クランプ部３４をステージ部材２０の搬送方向略中央まで持って行き、そこに形成されている操作部材６０の切欠部６０Ａから係合突起６８をスリット６２内に挿入するとともに、サブフレーム６６の内面に突設されている下側の凸部９４を上側のレール３６の間隙Ｓから挿入する。

そして、スリット６２内に係合突起６８が挿入された状態で、例えば走査方向側へクランプ部３４を移動させ、所望とする位置まで移動させたら、クランプ部３４を下降させる。このとき、サブフレーム６６の内面に突設された凸部９４をレール３８の凹部３８Ａに嵌合させ、凸部９２をレール３６の凹部３６Ａに嵌合させる。これにより、クランプ部３４をステージ部材２０（駆動部３２）に対して位置決めした状態で装着（設置）することができる。

なお、クランプ部３４は、基板材料１００の走査方向側縁端部１００Ａと搬送方向側縁端部１００Ａをクランプできるように、ステージ部材２０（駆動部３２）に対して、少なくとも２基設けられる。したがって、クランプ部３４は、搬送方向側にも同様にして設けられる。また、係合突起６８は、スリット６２内のどの位置でも操作可能であるため、クランプ部３４の設置位置（凹部３６Ａ、３８Ａの形成位置）は任意に設定できる。

一方、ステージ部材２０（駆動部３２）からクランプ部３４を取り外すときには、まず、クランプ部３４を上昇させ、サブフレーム６６の内面に突設されている凸部９２、９４を、それぞれレール３６、３８の凹部３６Ａ、３８Ａから抜き出し、係合突起６８をスリット６２内に挿入させたままステージ部材２０の搬送方向略中央まで移動させる。

そして、切欠部６０Ａからスリット６２内の係合突起６８を取り外すとともに、下側の凸部９４をレール３６の間隙Ｓから取り出せばよく、これによって、クランプ部３４をステージ部材２０（駆動部３２）から簡単に取り外すことができる。つまり、クランプ部３４のステージ部材２０（駆動部３２）に対する着脱作業は、クランプ部３４に駆動モーター４０等の電気部品や配線等が設けられていないため、極めて簡単に行うことができる。

［クランプ装置の作用］
次に、以上のようなクランプ装置３０が基板材料１００の縁端部１００Ａをクランプするときの作用について、主に図７乃至図９を参照しながら説明する。図７では基板材料１００をクランプしていないときの状態が示されており、図８では薄い基板材料１００をクランプしたときの状態、図９では厚い基板材料１００をクランプしたときの状態が、それぞれ示されている。

図７で示すように、基板材料１００をクランプしていないときは、駆動モーター４０に対する通電が断たれて、操作部材６０が自重により下方位置に保持されている。このとき、操作部材６０のスリット６２に、係合突起６８が挿入されて係合しているので、その係合突起６８は、下方に向けて引っ張られた状態となり、被操作部材７２を介して第６リンクアーム７６を矢印Ａ方向側へ引っ張る。すると、操作軸８４を介して支持部８２が矢印Ａ方向側へ引っ張られるので、クランプ爪８０は回動軸８６を中心に矢印Ｂ方向へ回動し、これによって、基板材料１００を受け入れ可能な状態となる。

次に、厚さが２ｍｍ程度の薄い基板材料１００をクランプする場合について説明する。厚さが１ｍｍ程度の基板材料１００であれば、クランプ装置３０を必要としないのは、上記の通りである。また、このとき、クランプ部３４は、予め基板材料１００の搬送方向（走査方向）のサイズに合わせて、所定の位置に配設されている。そして、その位置は位置検出センサー９８によって検出され、コントローラーによって認識されている。

ステージ部材２０上に薄い基板材料１００が載置されると、まず、位置決め部材９６によって、その載置とともに位置決めがなされ、孔部からエアーが吸引されることによって、ある程度吸着・保持される。なお、このエアーの吸引による吸着・保持は、基板材料１００の反り方によっては、クランプ後に行われるようにしてもよい。

ステージ部材２０上に基板材料１００が載置されたら、駆動モーター４０に通電してカム円板４６を回転させ、図８で示すように、第１リンク機構５０を介して操作部材６０を上昇させる。すると、そのスリット６２内に挿入されている係合突起６８が上昇位置へ回動操作され、被操作部材７２が、第５リンクアーム７４に枢支連結されている中途部を中心に、図８の側面視で反時計方向に回動して、第６リンクアーム７６を矢印Ｃ方向へ上昇させる。

これにより、操作軸８４を介して支持部８２の下端部が矢印Ｃ方向へ上昇するので、クランプ爪８０は、回動軸８６を中心に矢印Ｄ方向に回動し、基板材料１００の走査方向側縁端部１００Ａを上方からクランプする。なお、図示しないが、基板材料１００の搬送方向側縁端部１００Ａも、これに同期してクランプされる。

そして、このとき、第６リンクアーム７６の支持部８２（操作軸８４）に枢支連結している他端部及び被操作部材７２に枢支連結している一端部と、第５リンクアーム７４に枢支連結している中途部が、仮想線Ｋ２で示すように、側面視で略一直線上に配列される構成になっている。したがって、コイルばね９０の付勢力が最大限に作用し、基板材料１００の縁端部１００Ａを最大クランプ力でクランプできる。

また、このとき、カム円板４６の回転中心と、カム円板４６に枢支連結されている第１リンクアーム５２の一端部及び第２リンクアーム５４に枢支連結されている他端部は、仮想線Ｋ１で示すように、側面視で一直線上に配列されている。これによれば、操作部材６０の自重によって掛かる力を、第２リンクアーム５４と第１リンクアーム５２及びカム円板４６を介して駆動軸４４で受け止めることが可能となるので、駆動モーター４０に対する通電を断っても、第１リンク機構５０は、操作部材６０を図示の位置に保持することが可能となる。

したがって、節電が図れるとともに、駆動モーター４０の発熱による各部への悪影響を回避することができる。なお、カム円板４６の回転角度は、図示しない角度検出センサーによって検出され、上記コントローラーに認識されている。これにより、駆動モーター４０に対して通電を断つタイミングが制御される構成である。

次に、厚さが３ｍｍ程度の厚い基板材料１００をクランプする場合について説明する。なお、このときも、クランプ部３４は、薄い基板材料１００をクランプする場合と同様に、予め基板材料１００の搬送方向（走査方向）のサイズに合わせて、所定の位置に配設されている。そして、その位置は位置検出センサー９８によって検出され、コントローラーによって認識されている。

ステージ部材２０上に厚い基板材料１００が載置されると、まず、位置決め部材９６によって、その載置とともに位置決めがなされ、孔部からエアーが吸引されることによって、ある程度吸着・保持される。なお、このエアーの吸引による吸着・保持は、基板材料１００の反り方によっては、クランプ後に行われるようにしてもよいことは、上記と同様である。

ステージ部材２０上に基板材料１００が載置されたら、駆動モーター４０に通電してカム円板４６を回転させ、図９で示すように、第１リンク機構５０を介して操作部材６０を上昇させる。すると、そのスリット６２内に挿入されている係合突起６８が上昇位置へ回動操作され、被操作部材７２が、第５リンクアーム７４に枢支連結されている中途部を中心に、図９の側面視で反時計方向に回動して、第６リンクアーム７６を矢印Ｃ方向へ上昇させる。

これにより、操作軸８４を介して支持部８２の下端部が矢印Ｃ方向へ上昇するので、クランプ爪８０は、回動軸８６を中心に矢印Ｄ方向に回動し、基板材料１００の走査方向側縁端部１００Ａを上方からクランプする。なお、図示しないが、基板材料１００の搬送方向側縁端部１００Ａも、これに同期してクランプされる。

そして、このとき、第６リンクアーム７６の支持部８２（操作軸８４）に枢支連結している他端部及び被操作部材７２に枢支連結している一端部と、第５リンクアーム７４に枢支連結している中途部が、側面視で略一直線上に配列されるように、第５リンクアーム７４がサブフレーム６６に枢支連結されている一端部を中心に、矢印Ｅ方向（下方）に向かって回動する。

つまり、基板材料１００の厚みにより、第６リンクアーム７６を介して被操作部材７２が下方（矢印Ｅ方向）に向かって押されるので、この場合は、第５リンクアーム７４の他端部がコイルばね９０の付勢力に抗して矢印Ｅ方向（下方）に下がる。これにより、第６リンクアーム７６の支持部８２（操作軸８４）に枢支連結している他端部及び被操作部材７２に枢支連結している一端部と、第５リンクアーム７４に枢支連結している中途部が、側面視で略一直線上に配列され、コイルばね９０の付勢力が最大限に作用される（最大クランプ力でクランプされる）。

また、このとき、カム円板４６の回転中心と、カム円板４６に枢支連結されている第１リンクアーム５２の一端部及び第２リンクアーム５４に枢支連結されている他端部は、仮想線Ｋ１で示すように、側面視で一直線上に配列されている。これによれば、上記と同様に、操作部材６０の自重によって掛かる力を、第２リンクアーム５４と第１リンクアーム５２及びカム円板４６を介して駆動軸４４で受け止めることが可能となるので、駆動モーター４０に対する通電を断っても、第１リンク機構５０は、操作部材６０を図示の位置に保持することが可能となる。

したがって、節電が図れるとともに、駆動モーター４０の発熱による各部への悪影響を回避することができる。なお、上記と同様に、カム円板４６の回転角度は、図示しない角度検出センサーによって検出され、上記コントローラーに認識されている。これにより、駆動モーター４０に対して通電を断つタイミングが制御される構成である。

以上、説明したように、本発明に係るクランプ装置３０によれば、反りが発生してしまうような厚さの基板材料１００でも、ステージ部材２０上に確実に固定することができる。したがって、ＣＣＤカメラ２６によるアライメント処理を好適に実行することができ、露光ヘッド２８による露光処理も好適に実行することができる。つまり、反りが発生してしまうような厚さの基板材料１００でも、正確な画像を確実に形成することができる。

また、このクランプ装置３０は、駆動モーター４０等の電気部品や配線等が取り付けられ、かつ操作部材６０を上下動させる第１リンク機構５０を備えた駆動部３２に対して、クランプ爪８０及びそのクランプ爪８０を回動させる第２リンク機構７０を備えたクランプ部３４を着脱可能となるように構成したので、クランプ部３４の着脱作業が簡単にできる。つまり、クランプ部３４には、電気部品や配線等が一切取り付けられていないので、その着脱作業が極めて容易にできる。

レーザー露光装置を示す概略斜視図 ステージ部材とクランプ装置を示す概略斜視図 クランプ装置の駆動部を示す概略斜視図 クランプ装置のクランプ部の外側を示す概略斜視図 クランプ装置のクランプ部の内側を示す概略斜視図 ステージ部材に取り付けられたクランプ装置を示す概略斜視図 基板材料をクランプしていないときのクランプ装置を示す概略側面図 薄い基板材料をクランプしているときのクランプ装置を示す概略側面図 厚い基板材料をクランプしているときのクランプ装置を示す概略側面図 （Ａ）露光ヘッドによる露光領域を示す概略平面図、（Ｂ）露光ヘッドの配列パターンを示す概略平面図

符号の説明

１０ レーザー露光装置（画像形成装置）
１８ モーター（搬送機構）
２０ ステージ部材（ステージ）
２２ ボールねじ（搬送機構）
２６ ＣＣＤカメラ（測定部）
２８ 露光ヘッド（露光部、描画部）
３０ クランプ装置
３２ 駆動部
３４ クランプ部
３６ レール
３８ レール
４０ 駆動モーター（駆動源）
４４ 駆動軸
４６ カム円板
５０ 第１リンク機構
５２ 第１リンクアーム
５４ 第２リンクアーム
５６ 第３リンクアーム
５８ 第４リンクアーム
６０ 操作部材
６２ スリット
６４ メインフレーム
６６ サブフレーム
６８ 係合突起
７０ 第２リンク機構
７２ 被操作部材
７４ 第５リンクアーム
７６ 第６リンクアーム
７８ 係止突起
８０ クランプ爪
８２ 支持部
８４ 操作軸
８６ 回動軸
８８ 係止突起
９０ コイルばね
９２ 凸部
９４ 凸部
９６ 位置決め部材
９８ 位置検出センサー
１００ 基板材料（ワーク）
１００Ａ 縁端部

Claims (4)

1. ステージ上に載置されたワークをクランプするクランプ装置であって、
   前記ステージに設けられ、駆動源によって作動する第１リンク機構と、
   前記第１リンク機構に枢支連結され、該第１リンク機構によって移動する操作部材と、
   を有する駆動部と、
   前記ワークの縁端部を押さえるクランプ爪と、
   前記クランプ爪をクランプ姿勢及びクランプ解除姿勢へ回動させる第２リンク機構と、
   前記操作部材に着脱可能に係合し、該操作部材の移動によって操作され、前記第２リンク機構を作動させる被操作部材と、
   を有するクランプ部と、
   を備えたことを特徴とするクランプ装置。
2. 前記クランプ部には、電気部品を設けない構成としたことを特徴とする請求項１に記載のクランプ装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載のクランプ装置が取り付けられたステージを所定の搬送路に沿って搬送する搬送機構と、
   前記搬送機構によって搬送されるステージ上のワークのアライメントマークを検出する測定部と、
   前記測定部の検出結果に基づくアライメント後のワークに対して画像を形成する描画部と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１又は請求項２に記載のクランプ装置が着脱可能に取り付けられたステージを所定の搬送路に沿って搬送する搬送機構と、
   前記搬送機構によって搬送されるステージ上のワークのアライメントマークを検出する測定部と、
   前記測定部の検出結果に基づくアライメント後のワークの描画領域を画像情報に基づいて変調された光ビームにより露光し、該描画領域に画像を形成する露光部と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。

Images