JP5186560B2 - ステージ - Google Patents

Description

本発明は、ＸＹステージや大型印刷装置に用いられる基板ステージに係り、特に、レールを連結する大型のステージに関する。

グラナイトは平面精度を確保する加工が容易であり、熱的な歪みも小さく、大きな原石が得られることから、ＸＹステージ、大型印刷装置、三次元検査装置等の基板ステージに用いられている。
近年では基板の大型化が増々進行しており、大型基板に適合するように基板ステージを大型化させた場合は、道路を搬送できない大きさになってしまう。

そのため、グラナイトの原石から小面積の台や短いレールを成形し、設置場所まで搬送して組み立てることで、実際に使用する場所に大型の基板ステージを設置する試みがなされている。
しかし、補助載置台を主載置台に取り付け、別々に作成したレール同士を連結すると、レールの継ぎ目に段差が発生したり、レールの水平性が確保できず、基板を高速に搬送できないという問題が発生した。

大型の基板ステージが記載された技術文献は、例えば下記公報がある。
特開平７−３１１３７５号公報 特開２００５−１１４８８２号公報

本発明は、レールの水平性と直線性を確保し、基板を高速に搬送できる分割型の基板ステージを提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明は、主載置台と、前記主載置台よりも小面積で前記主載置台から分離可能な補助載置台と、前記主載置台上と前記補助載置台上に亘って配置され、前記補助載置台上には端部が位置する複数の下部レールとを有し、移動板が前記各下部レール上に位置し、前記移動板は前記下部レール上を走行可能にされ、複数の前記下部レールは、一本が一枚の原板からそれぞれ形成され、前記主載置台と前記補助載置台とに着脱可能に構成され、前記補助載置台は、一側面が前記主載置台に固定され、前記主載置台に固定された部分は前記主載置台によって支持されているのに対し、前記補助載置台の、前記主載置台に固定された部分と反対側の部分は支持されておらず、前記補助載置台には、前記下部レールの高さを複数位置で調節可能な上下方向調整装置が設けられたステージであって、前記主載置台は水平にされ、前記補助載置台は、その表面が前記主載置台よりも低く配置され、前記上下方向調整装置は、前記補助載置台に挿通されたネジで構成され、前記下部レールの前記主載置台上に乗せられた部分は前記主載置台の表面と密着され、前記補助載置台上の部分は前記上下方向調整装置の上端に乗せられたステージである。
また、本発明は、前記移動板には、昇降ピンが挿通される複数の貫通孔が形成され、前記移動板が前記補助載置台の所定場所に位置する状態では、前記移動板の裏面側から前記移動板の貫通孔に前記昇降ピンを挿入できるように構成されたステージである。
また、本発明は、前記主載置台には、前記下部レールの上方に位置する上部レールが着脱可能に取り付けられたステージである。
また、本発明は、前記上部レールにはインクジェットヘッドが移動可能に取り付けられたステージである。
また、本発明は、主載置台と、前記主載置台よりも小面積で前記主載置台から分離可能な補助載置台と、前記主載置台上と前記補助載置台上に亘って配置され、前記補助載置台上には端部が位置する複数の下部レールと、前記下部レールの延びる方向に沿った移動ができるように取り付けられた上部レールと、を有し、各前記下部レールは一枚の原板から形成され、前記主載置台と前記補助載置台とに着脱可能に構成され、前記補助載置台は、一側面が前記主載置台に固定され、前記主載置台に固定された部分は前記主載置台によって支持されているのに対し、前記補助載置台の、前記主載置台に固定された部分と反対側の部分は支持されておらず、前記補助載置台には、前記下部レールの高さを複数位置で調節可能な上下方向調整装置が設けられ、前記上部レールと前記下部レールは着脱可能に構成されたステージであって、前記主載置台は水平にされ、前記補助載置台は、その表面が前記主載置台よりも低く配置され、前記上下方向調整装置は、前記補助載置台に挿通されたネジで構成され、前記下部レールの前記主載置台上に乗せられた部分は前記主載置台の表面と密着され、前記補助載置台上の部分は前記上下方向調整装置の上端に乗せられたステージである。
この場合も、本発明は、前記上部レールにはインクジェットヘッドが移動可能に取り付けられたステージである。
また、本発明は、前記下部レールはグラナイトで構成されたステージである。
本発明のステージ上には、移動板が走行する二本以上の本数の下部レールが配置されている。移動板が走行する複数の下部レールのうち、各下部レールは、それぞれ一枚の原板から形成されている。本発明には、移動板が走行する複数の下部レールが同じ原板から形成される場合と、異なる原板から形成される場合と、それらの場合が混在する場合とのいずれの場合も含まれる。

本発明によるステージは、一本の下部レールが長手方向において分割されておらず、一本の下部レールは一枚の原板から形成されている。従って直線性が確保されているので、基板を載置する移動板に揺れが生じず、高速移動させることができる。また、吐出液の着弾位置精度も向上する。
下部レールの端部には、上下方向調整装置が設けられているので、補助載置台が垂下しても直線性を維持することができる。

本発明の基板ステージの動作を説明するための平面図(１) 本発明の基板ステージの動作を説明するための側面図(１) 本発明の基板ステージの動作を説明するための平面図(２) 本発明の基板ステージの動作を説明するための側面図(２) 本発明の基板ステージの動作を説明するための平面図(３) 本発明の基板ステージの動作を説明するための側面図(３) 本発明の基板ステージの動作を説明するための平面図(４) 本発明の基板ステージの動作を説明するための側面図(４) 本発明の基板ステージを説明するための平面図 本発明の基板ステージを説明するための側面図 本発明の基板ステージ分解後の補助載置台と主載置台と下部レールを示す平面図

６……上下方向調整装置
８₁、８₂……昇降ピン
１０……基板ステージ
１１……主載置台
１２ａ〜１２ｄ……補助載置台
１３₁、１３₂……下部レール
１４ａ〜１４ｄ、１９……貫通孔
１５₁、１５₂……上部レール
１６……移動板
１７……インクジェットヘッド

図９、図１０を参照し、本発明の基板ステージ１０は、一台の主載置台１１と、平面形状が主載置台１１よりも小型・小面積の複数(ここでは四台)の補助載置台１２ａ〜１２ｄと、二本の下部レール１３₁、１３₂とを有している。
図９、図１０は本発明の基板ステージ１０を製造場所に於いて仮に組み立てた状態の平面図と側面図である。

主載置台１１と補助載置台１２ａ〜１２ｄの平面形状は四角形であり、表面は平坦である。
主載置台１１と補助載置台１２ａ〜１２ｄは着脱可能に構成されており、補助載置台１２ａ〜１２ｄは、主載置台１１の互いに平行な二辺に二個ずつ固定されている。

下部レール１３₁、１３₂は主載置台１１の長さよりも長く、中央部分が主載置台１１上に配置され、一端が主載置台１１の一辺側の補助載置台１２ａ、１２ｃ上に配置され、他端が他辺側の補助載置台１２ｂ、１２ｄ上に配置されている。二本の下部レール１３₁、１３₂は互いに平行にされている。

主載置台１１は表面が水平になるように配置されており、補助載置台１２ａ〜１２ｄは、表面が主載置台１１よりも低くされた状態で主載置台１１に固定されている。
補助載置台１２ａ〜１２ｄには、複数の上下方向調整装置６が設けられている。ここでは上下方向調整装置６はネジで構成されており、各上下方向調整装置６は補助載置台１２ａ〜１２ｄの底面側から表面側に向けてそれぞれ上向きに挿通されている。

下部レール１３₁、１３₂の主載置台１１上に乗せられた部分は主載置台１１の表面と密着され、補助載置台１２ａ〜１２ｄ上の部分は上下方向調整装置６の上端に乗せられている。

下部レール１３₁、１３₂はグラナイト製である。下部レール１３₁、１３₂上にリニア移動手段のガイドが設置される。グラナイトは剛性を有しているが、微少量の変形は可能であり、上下方向調整装置６を回転させ、その先端を上下に移動させると、下部レール１３₁、１３₂の端部は曲がり、下部レール１３₁、１３₂の主載置台１１上の部分が主載置台１１表面と密着した状態を維持しながら、両端部分の高さを、主載置台１１上に位置する部分の高さよりも高く、又は低くすることができる。

下部レール１３₁、１３₂は、補助載置台１２ａ〜１２ｄ上では、下部レール１３₁、１３₂の長手方向に沿った複数位置で上下方向調整装置６の先端に当接されており、一本の下部レール１３₁、１３₂に当接された複数本の上下方向調整装置６の先端の高さを変えることで、直線状に伸びるようにも、上下方向に湾曲するようにもすることができる。上下方向調整装置６の上端を、下部レール１３₁、１３₂の端部に近い位置程上方に移動させると、下部レール１３₁、１３₂を上方に湾曲させることができる。

また、下部レール１３₁、１３₂には、水平面内調整装置が設けられており、水平面内調整装置によって、下部レール１３₁、１３₂の水平面内での向きを調整することができる。
下部レール１３₁、１３₂上には、エアベアリング等の摩擦低減装置２１を介してグラナイト製の移動板１６が乗せられており、不図示の基板移動機構を動作させると移動板１６は下部レール１３₁、１３₂上を走行し、補助載置台１２ａ〜１２ｄ上にも主載置台１１上にも位置できるようにされている。
ここでは、移動板１６に摩擦低減装置２１を設け、摩擦低減装置２１の平坦な面と下部レール１３₁、１３₂の表面との間に空気層を設けて、下部レール１３₁、１３₂と摩擦低減装置２１及び移動板１６とを非接触の状態にして移動板１６を下部レール１３₁、１３₂上に乗せて走行できるようにした。
また、ここでは互いに平行に配置された二本の下部レール１３₁、１３₂上に亘って一台の移動板１６を乗せて走行させるようにしたが、互いに平行に配置された三本の下部レール上に亘って一台の移動板を乗せて走行させるようにしても良い。

主載置台１１上の二本の下部レール１３₁、１３₂の外側には支柱２２が立設されており、支柱２２の上には二本の上部レール１５₁、１５₂が互いに平行に、且つ下部レール１３₁、１３₂の伸びる方向とは垂直に配置されている。

上部レール１５₁、１５₂には、インクジェットヘッド１７が移動可能に取り付けられている。上部レール１５₁、１５₂は主載置台１１の幅よりも長く、両端部が主載置台１１の外側に突き出されており、不図示のヘッド移動機構を動作させてインクジェットヘッド１７を上部レール１５₁、１５₂に沿って走行させると、インクジェットヘッド１７は主載置台１１上にも、主載置台１１の外側にも位置できるようになっている。上部レール１５₁、１５₂は水平に配置されており、インクジェットヘッド１７は水平面内を移動する。

上部レール１５₁、１５₂とインクジェットヘッド１７は、下部レール１３₁、１３₂よりも上方に位置しており、下部レール１３₁、１３₂と上部レール１５₁、１５₂の間には隙間が形成される。
インクジェットヘッド１７を主載置台１１上に位置させ、移動板１６上に基板を乗せて移動させると、移動板１６は、下部レール１３₁、１３₂と上部レール１５₁、１５₂の間の隙間を通って、インクジェットヘッド１７の真下位置を通過することができる。

補助載置台１２ａ〜１２ｄの下方には昇降ピン８₁、８₂が鉛直に配置されている。昇降ピン８₁、８₂は昇降装置に取り付けられており、上下方向に昇降移動できるようにされている。
補助載置台１２ａ〜１２ｄと移動板１６には、それぞれ貫通孔１４ａ〜１４ｄ、１９が形成されている。

移動板１６の貫通孔１９は、移動板１６を補助載置台１２ａ、１２ｃ又は１２ｂ、１２ｄ上に位置させたときに、補助載置台１２ａ〜１２ｄの貫通孔１４ａ、１４ｃ又は１４ｂ、１４ｄの真上に位置するように形成されており、その状態で昇降ピン８₁、８₂を上昇させると、昇降ピン８₁、８₂は貫通孔１４ａ、１４ｃ又は１４ｂ、１４ｄ、１９を通って、上端が移動板１６の表面上に突き出される。

この基板ステージ１０は、製造場所に於いて上記のように一旦移動板１６やインクジェットヘッド１７が走行できるように仮組み立てを行ない、下部レール１３₁、１３₂等の製造精度を確認した後、分解し、主載置台１１から補助載置台１２ａ〜１２ｄや下部レール１３₁、１３₂を取り外す。図１１は、主載置台１１から取り外された補助載置台１２ａ〜１２ｄと下部レール１３₁、１３₂を示している。
この状態では、基板ステージ１０は運搬可能な大きさになっており、主載置台１１や補助載置台１２ａ〜１２ｄ等の分解した部材を車両に乗せ、実際に使用する場所まで搬送する。

使用場所では、先ず、主載置台１１を表面が水平になるように設置し、補助載置台１２ａ〜１２ｄを主載置台１１の側面に取り付け、搬送前と同じ状態に組み立てる。
補助載置台１２ａ〜１２ｄは、一側面が主載置台１１の側面に固定されており、主載置台１１に固定された部分は主載置台１１によって支持されているのに対し、それと反対側の部分は支持されておらず、自重で下方に湾曲する。

本発明では、上下方向調整装置６により、下部レール１３₁、１３₂の補助載置台１２ａ〜１２ｄ上に位置する部分を上向きに補正したので、補助載置台１２ａ〜１２ｄが下方に湾曲した場合に、下部レール１３₁、１３₂の表面を水平面にすることができる。
下部レール１３₁、１３₂の水平面内の角度を水平面内調整装置によって調整すると、下部レール１３₁、１３₂は、水平面内で一直線に伸び、二本の下部レール１３₁、１３₂は水平面内で平行になる。

図１、２は、使用場所で組み立てた基板ステージ１０のインクジェットヘッド１７を主載置台１１の外側に位置させ、移動板１６を補助載置台１２ｂ、１２ｄ上に位置させ、基板５を移動板１６上に配置した状態を示している。
印刷液が配置された吐出液供給系２３にインクジェットヘッド１７を接続し、図３、４に示すように、インクジェットヘッド１７を主載置台１１の上へ移動させ、主載置台１１上で静止させ、図５、６に示すように、インクジェットヘッド１７の下方に向けて基板５を移動させる。

インクジェットヘッド１７の下方に向けられた面には複数の吐出孔が設けられており吐出液供給系２３からインクジェットヘッド１７に印刷液を供給しながらインクジェットヘッド１７に設けられた吐出機構を動作させると、各吐出孔から印刷液の液滴を吐出することができる。

吐出孔は、基板の幅方向(基板５の移動方向とは垂直な方向)に沿って配置されている。吐出孔が配置された領域の長さは、基板５の幅よりも短くなっており、インクジェットヘッド１７と基板５の相対位置を制御しながら、インクジェットヘッド１７から印刷液を吐出すると、基板５表面の(基板長）×(基板幅)の領域のうち、(基板長)×(吐出孔が配置された領域)内の所望位置に吐出液を着弾させることができる。

その領域内に吐出液を着弾させた後、インクジェットヘッド１７を移動させ、インクジェットヘッド１７を静止させた状態で基板５を移動させ、基板５表面の吐出液が着弾していない領域に向けて吐出液を吐出すると、基板５表面の所望位置に吐出液を着弾させることができる。
下部レール１３₁、１３₂は、上下方向調整装置６と水平面内調整装置によって一直線にされているので移動板１６が走行する際に揺れが発生せず、基板５を高速に移動させることができる。また、吐出液の着弾位置精度も向上する。

主載置台１１上で基板５表面の所定位置に印刷液が着弾された後、基板５を補助載置台１２ａ、１２ｃ上に移動させ、昇降ピン８₁を上昇させると基板５は移動板１６上から昇降ピン８₁に移載される。基板５と移動板１６の間に基板搬送ロボットのハンドを挿入して基板５をハンド上に移載すると、基板ステージ１０の外部に移動させることができる。

図７、８は、基板５を基板ステージ１０の外部に移動後の状態を示している。
上記例では、吐出液の吐出時には、インクジェットヘッド１７を静止させ、基板５を移動させて吐出液を吐出したが、基板５を静止させてインクジェットヘッド１７を移動させて吐出液を吐出してもよい。要するに、基板５とインクジェットヘッド１７が相対的に移動できればよく、一方が静止していても、両方が移動してもよい。
インクジェットヘッド１７に替え、測定装置等の他の装置を上部レール１５₁、１５₂に取り付けてもよい。

また、上記例では上部レール１５₁、１５₂は主載置台１１に固定したが、上部レール１５₁、１５₂を下部レール１３₁、１３₂に移動可能に取り付け、上部レール１５₁、１５₂が下部レール１３₁、１３₂の延びる方向に移動できるようにしておくと、インクジェットヘッド１７は、水平面内で互いに直角な二方向(Ｘ−Ｙ)に移動することが可能になるから、基板５を静止させておいても基板５の全表面に吐出液を着弾させることが可能になる。

この場合、インクジェットヘッド１７に替え、種々の装置を取り付けることができる取付器具を上部レール１５₁、１５₂上に設けておくと、汎用的なＸ−Ｙステージとして用いることもできる。
また、上記例では補助載置台１２ａ〜１２ｄに貫通孔１４ａ〜１４ｄを設け、昇降ピン８₁、８₂を挿通させて上下移動させたが、補助載置台１２ａ〜１２ｄの間で上下移動させてもよい。

Claims (7)

1. 主載置台と、
   前記主載置台よりも小面積で前記主載置台から分離可能な補助載置台と、
   前記主載置台上と前記補助載置台上に亘って配置され、前記補助載置台上には端部が位置する複数の下部レールとを有し、
   移動板が前記各下部レール上に位置し、前記移動板は前記下部レール上を走行可能にされ、
   複数の前記下部レールは、一本が一枚の原板からそれぞれ形成され、前記主載置台と前記補助載置台とに着脱可能に構成され、
   前記補助載置台は、一側面が前記主載置台に固定され、前記主載置台に固定された部分は前記主載置台によって支持されているのに対し、前記補助載置台の、前記主載置台に固定された部分と反対側の部分は支持されておらず、
   前記補助載置台には、前記下部レールの高さを複数位置で調節可能な上下方向調整装置が設けられたステージであって、
   前記主載置台は水平にされ、前記補助載置台は、その表面が前記主載置台よりも低く配置され、
   前記上下方向調整装置は、前記補助載置台に挿通されたネジで構成され、
   前記下部レールの前記主載置台上に乗せられた部分は前記主載置台の表面と密着され、前記補助載置台上の部分は前記上下方向調整装置の上端に乗せられたステージ。
2. 前記移動板には、昇降ピンが挿通される複数の貫通孔が形成され、
   前記移動板が前記補助載置台の所定場所に位置する状態では、前記移動板の裏面側から前記移動板の貫通孔に前記昇降ピンを挿入できるように構成された請求項１記載のステージ。
3. 前記主載置台には、前記下部レールの上方に位置する上部レールが着脱可能に取り付けられた請求項１又は請求項２のいずれか１項記載のステージ。
4. 前記上部レールにはインクジェットヘッドが移動可能に取り付けられた請求項３記載のステージ。
5. 主載置台と、
   前記主載置台よりも小面積で前記主載置台から分離可能な補助載置台と、
   前記主載置台上と前記補助載置台上に亘って配置され、前記補助載置台上には端部が位置する複数の下部レールと、
   前記下部レールの延びる方向に沿った移動ができるように取り付けられた上部レールと、
   を有し、
   各前記下部レールは一枚の原板から形成され、前記主載置台と前記補助載置台とに着脱可能に構成され、
   前記補助載置台は、一側面が前記主載置台に固定され、前記主載置台に固定された部分は前記主載置台によって支持されているのに対し、前記補助載置台の、前記主載置台に固定された部分と反対側の部分は支持されておらず、
   前記補助載置台には、前記下部レールの高さを複数位置で調節可能な上下方向調整装置が設けられ、
   前記上部レールと前記下部レールは着脱可能に構成されたステージであって、
   前記主載置台は水平にされ、前記補助載置台は、その表面が前記主載置台よりも低く配置され、
   前記上下方向調整装置は、前記補助載置台に挿通されたネジで構成され、
   前記下部レールの前記主載置台上に乗せられた部分は前記主載置台の表面と密着され、前記補助載置台上の部分は前記上下方向調整装置の上端に乗せられたステージ。
6. 前記上部レールにはインクジェットヘッドが移動可能に取り付けられた請求項５記載のステージ。
7. 前記下部レールはグラナイトで構成された請求項１乃至請求項６のいずれか１項記載のステージ。

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