JP5357625B2 - Transfer apparatus and transfer method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、型に形成されている微細な転写パターンを被成型品に転写する転写装置および転写方法に関する。 The present invention relates to a transfer apparatus and a transfer method for transferring a fine transfer pattern formed on a mold onto a molded product.
近年、電子線描画法などで石英基板等に超微細な転写パターンを形成して型(モールド)を作製し、被成型品として被転写基板表面に形成されたレジスト膜に前記型を所定の圧力で押圧して、当該型に形成された転写パターンを転写するナノインプリント技術が研究開発されている(たとえば、非特許文献1参照)。 In recent years, a mold (mold) is produced by forming an ultrafine transfer pattern on a quartz substrate or the like by an electron beam drawing method or the like, and the mold is applied to a resist film formed on the surface of the substrate to be molded as a predetermined pressure. Research and development has been conducted on nanoimprint technology for transferring the transfer pattern formed on the mold by pressing (see, for example, Non-Patent Document 1).
従来、ナノインプリントを行う転写装置(型に形成されている微細な転写パターンを被成型品に転写するための転写装置)として、2つのフレームの対向面間にサンドイッチ状に複数の型と複数の被成型品を交互に重ね合わせた状態で設置し、2つのフレームを互いに接近する方向に相対移動させることで、サンドイッチ状に重ねた型と被成型品に押圧力を加えて、それにより、各型に形成された微細な転写パターンを各被成型品に転写させるようにした転写装置が知られている(たとえば、特許文献1参照)。 Conventionally, as a transfer device that performs nanoimprinting (a transfer device for transferring a fine transfer pattern formed on a mold to a molding product), a plurality of molds and a plurality of coatings are sandwiched between opposing surfaces of two frames. Molded products are placed in a state of being alternately stacked, and the two frames are moved relative to each other in a direction approaching each other, so that pressing force is applied to the sandwiched die and the product to be molded. 2. Description of the Related Art There is known a transfer device that transfers a fine transfer pattern formed on a product to be molded (for example, see Patent Document 1).
しかし、特許文献1に記載された転写装置の場合は、サンドイッチ状に複数の型と複数の被成型品を交互に重ね合わせた状態で転写を行うので、型の厚さや面精度が悪いと、それが転写結果に累積されて出てしまいやすいという問題があった。また、転写後にサンドイッチ状に重なった型と被成型品をばらすのに手間がかかるという問題があった。
However, in the case of the transfer apparatus described in
本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、複数の被成型品に対しそれぞれの型に形成された転写パターンを転写する際に、型の厚さや面精度の悪さが転写結果に累積されて出るようなことがなく、転写不良の発生を未然に防止して高精細な転写ができると共に、転写後の型と被成型品のばらしが簡単にできるようにした転写装置および転写方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and when transferring a transfer pattern formed on each mold to a plurality of molded articles, the thickness of the mold and poor surface accuracy are the transfer results. Transfer device and transfer method that do not cause accumulation and prevent high-definition transfer by preventing the occurrence of transfer failure, and that can easily separate the mold and the molded product after transfer. The purpose is to provide.
請求項1に記載の発明は、固定的に設けられた第1のフレームと、前記第1のフレームに対して接近・離反する方向に移動自在に設けられた第2のフレームと、前記第1のフレームと前記第2のフレームの対向面間に設けられ、被成型品と型とを重ねて設置することが可能な被成型品・型の設置部と、前記第1のフレームに対して前記第2のフレームを接近する方向に移動させることで、前記被成型品・型の設置部に設置された前記被成型品と前記型とに押圧力を加えて、前記型に形成された微細な転写パターンを前記被成型品に転写させ、また、転写後に前記第2のフレームを初期位置に復帰させる駆動手段とを備え、前記第1のフレームと前記第2フレームの間に、前記第2のフレームの前記第1のフレームに対する接近方向の動きにより押されて前記第1のフレームに接近する方向に移動する少なくとも1個の第3のフレームが介在され、前記第2のフレームとそれに隣接する前記第3のフレームとの対向面間、前記第1のフレームとそれに隣接する前記第3のフレームとの対向面間、前記第3のフレームが複数ある場合は互いに隣接する第3のフレームの対向面間に、前記被成型品・型の設置部がそれぞれ設けられており、前記第1のフレーム、前記第3のフレーム、前記第2のフレームが水平方向に配列されている特徴とする転写装置である。 The first aspect of the present invention includes a first frame that is fixedly provided, a second frame that is provided so as to be movable toward and away from the first frame, and the first frame. The molded product / mold installation portion provided between the opposing surfaces of the second frame and the second frame and capable of installing the molded product and the mold in an overlapping manner, and the first frame with respect to the first frame By moving the second frame in the approaching direction, a pressing force is applied to the molding product and the mold installed in the molding product / mold installation section, and the fine frame formed on the mold Drive means for transferring a transfer pattern to the molding product and returning the second frame to an initial position after the transfer; and between the first frame and the second frame, the second frame Due to the movement of the frame in the approaching direction relative to the first frame. At least one third frame that is pushed and moves in a direction approaching the first frame is interposed, and between the opposing surfaces of the second frame and the third frame adjacent thereto, the first frame If there are a plurality of the third frames, between the opposing surfaces of the third frame adjacent to the third frame and the opposing surfaces of the third frames adjacent to each other, Each of the transfer devices is provided, and the first frame, the third frame, and the second frame are arranged in a horizontal direction .
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の転写装置を用いてなされる前記被成型品への転写方法である。
The invention of claim 2 is the transfer method to be molded article made using the transfer apparatus according to
本発明によれば、型と被成型体を最小枚数重ねた状態で複数箇所のフレーム間で同時に転写を行うことができる。従って、型の厚さや面精度の悪さが転写結果に累積されて出るようなことがなく、転写不良の発生を未然に防止して高精細な転写ができる。また、各フレーム間で転写するのは最小枚数の型と被成型品であるから、転写後の型と被成型品のばらしが簡単にできる。 According to the present invention, it is possible to simultaneously perform transfer between a plurality of frames in a state where a minimum number of molds and workpieces are stacked. Therefore, the thickness of the mold and the poor surface accuracy are not accumulated in the transfer result, and high-definition transfer can be performed by preventing the occurrence of transfer failure. In addition, since the minimum number of molds and the molded product are transferred between the frames, the transferred mold and molded product can be easily separated.
図1は、本発明の実施形態に係る転写システム1の概略構成を示す平面図である。
FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of a
以下、説明の便宜のために、水平方向の一方向をX軸方向とし、水平方向の他の一方向であってX軸方向に直交する方向をY軸方向とし、鉛直方向をZ軸方向とする。 Hereinafter, for convenience of explanation, one horizontal direction is defined as the X-axis direction, another horizontal direction that is orthogonal to the X-axis direction is defined as the Y-axis direction, and the vertical direction is defined as the Z-axis direction. To do.
転写システム1は、クリーンルーム内に設置されて、複数枚の被成型品Wに毎葉で、微細な転写パターンを転写するものであり、転写装置3と、微細な転写パターンが転写される前の被成型品(被転写素材)Wと微細な転写パターンが転写された後の被成型品Wとを格納する被成型品ストッカ5と、型Mと被成型品Wとを仮組み立てしたり分離したりする仮組立・分離ユニット7と、被成型品ストッカ5と仮組立・分離ユニット7との間で被成型品Wを搬送する被成型品搬送手段9と、仮組立・分離ユニット7と転写装置3との間で、仮組立された型Mと被成型品W(仮組立体TA)とを搬送する仮組立体搬送手段11と、後述する外れ防止体18の装着や取り外しを行うロボット12とを備えて構成されている。
The
ここで、転写システム1(転写装置3)で転写がされる被成型品W等について、例を掲げて詳しく説明する。 Here, the molded product W and the like to be transferred by the transfer system 1 (transfer device 3) will be described in detail with examples.
図2、図3は、被成型品W2(被成型品W)の転写工程を含むHDD基板の製造工程を示す図である。 2 and 3 are diagrams showing a manufacturing process of the HDD substrate including a transfer process of the molded product W2 (molded product W).
被成型品W2は、たとえば、トラックビットを有するディスクリートメディアHDD基板のもとになるものである。図2(a)には、転写前の被成型品W2等が示されている。図2(b)には、転写をすべく各型MA、MB(各型M)で被成型品W2を挟み込んでいるときの、被成型品W2等が示されている。図3(c)には、転写後の被成型品W2等が示されている。 The molded product W2 is, for example, a base of a discrete media HDD substrate having track bits. FIG. 2A shows a molded product W2 before transfer. FIG. 2B shows the product W2 and the like when the product W2 is sandwiched between the molds MA and MB (each mold M) for transfer. FIG. 3C shows the molded product W2 after transfer.
転写前の被成型品W2は、図2(a)に示すように、たとえば、直径2.5インチの平板状のガラスディスク基板W1の厚さ方向の両面に、厚さ約30nmのパラジウム(Pd)下地層と厚さ約50nmの垂直磁気記録材料コバルト・クロム白金(CoCrPt)を堆積して磁性層W3A、W3Bを形成し、さらに各磁性層W3A、W3B上に厚さ約50nmのSiO2膜W5A、W5Bを堆積してあり、各SiO2膜W5A、W5Bの上に各レジスト膜W7A、W7Bをたとえばスピンコートにより塗布してある。 As shown in FIG. 2 (a), for example, the molded product W2 before transfer is formed of palladium (Pd) having a thickness of about 30 nm on both sides in the thickness direction of a flat glass disk substrate W1 having a diameter of 2.5 inches. ) A base layer and a perpendicular magnetic recording material cobalt chromium platinum (CoCrPt) having a thickness of about 50 nm are deposited to form the magnetic layers W3A and W3B. , W5B are deposited, and the resist films W7A, W7B are applied on the SiO2 films W5A, W5B, for example, by spin coating.
詳しくは後述するが、転写装置3を用いて、図2(a)に示す転写前の被成型品W2に、型Mに形成されている微細な転写パターン(微細な凹凸で形成されている転写パターン)が転写される(図2(b)参照)。 As will be described in detail later, a fine transfer pattern (transfer formed with fine irregularities) formed on the mold M is formed on the molded product W2 before transfer shown in FIG. Pattern) is transferred (see FIG. 2B).
転写後の被成型品W2は、図3(c)に示すように、各レジスト膜W7A、W7Bの表面に各型MA、MBの微細な凹凸パターンが転写されている。なお、レジスト膜W7A、W7Bとして、紫外線硬化樹脂(UV樹脂)、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等を採用することができ、図2(a)に示す状態では、レジスト膜W7A、W7Bは硬化しておらず、図2(b)に示す転写の際に硬化するようになっている。 As shown in FIG. 3C, in the molded product W2 after the transfer, the fine uneven patterns of the respective molds MA and MB are transferred onto the surfaces of the resist films W7A and W7B. As the resist films W7A and W7B, an ultraviolet curable resin (UV resin), a thermosetting resin, a thermoplastic resin, or the like can be used. In the state shown in FIG. 2A, the resist films W7A and W7B are cured. However, it is cured during the transfer shown in FIG.
続いて、図3(d)に示すように、各磁性層W3A、W3Bをパターニングする。具体的には、微細な凹凸を転写した各レジスト膜W7A、W7Bをマスクとして、RIE(Reactive Ion Etching)により各磁性層W3A、W3Bの表面に達するまでSiO2膜W5A、W5BをエッチングしてSiO2膜にパターンを転写し、さらに、このパターンを利用して磁性層W3A、W3Bをエッチングする。このようにして形成された溝領域が分離領域となる。また、パターニングされた各磁性層W3A、W3Bが記録トラック帯を形成する。 Subsequently, as shown in FIG. 3D, the magnetic layers W3A and W3B are patterned. Specifically, the SiO2 films W5A and W5B are etched by RIE (Reactive Ion Etching) until the surfaces of the magnetic layers W3A and W3B are reached by using the resist films W7A and W7B transferred with fine irregularities as a mask. Then, the magnetic layers W3A and W3B are etched using this pattern. The groove region thus formed becomes the separation region. The patterned magnetic layers W3A and W3B form a recording track band.
続いて、図3(e)に示したように、基板全面に厚さ約50nmのSiO2膜W9A、W9Bを成膜して各磁性層W3A、W3Bの溝部分を埋め込んで分離領域を形成する。その後、SiO2膜W9A、W9Bの表面をケミカルメカニカルポリッシング(CMP)により研磨して平坦化する。そして、全面に保護膜W11A、W11Bとしてダイアモンドライクカーボンを成膜することにより、図3(f)に表したように磁気記録媒体(HDD基板)WPが得られる。 Subsequently, as shown in FIG. 3E, SiO.sub.2 films W9A and W9B having a thickness of about 50 nm are formed on the entire surface of the substrate, and groove portions of the respective magnetic layers W3A and W3B are filled to form isolation regions. Thereafter, the surfaces of the SiO2 films W9A and W9B are polished and flattened by chemical mechanical polishing (CMP). Then, by forming diamond like carbon as the protective films W11A and W11B on the entire surface, a magnetic recording medium (HDD substrate) WP is obtained as shown in FIG.
なお、転写システム1(転写装置3)は、図2、図3に示す製造工程のうちで、図2(a)、図2(b)、図3(c)の工程を担当するものである。また、図2や図3では明らかでないが、被成型品W、各型M(MA、MB)は、中央部に円形状の中央貫通孔を有する薄い円板状に形成されている。 The transfer system 1 (transfer device 3) is in charge of the steps shown in FIGS. 2A, 2B, and 3C among the manufacturing steps shown in FIGS. . Moreover, although it is not clear in FIG.2 and FIG.3, the to-be-molded product W and each type | mold M (MA, MB) are formed in the thin disc shape which has a circular center through-hole in the center part.
次に、転写装置3について詳しく説明する。
Next, the
図4は、転写装置3の概略構成を示す正面図であり、図5は、図4におけるV矢視図であり、図6は、図4におけるVI矢視図であり、図7は、図4におけるVII矢視図であり、図8は、図4におけるVIII−VIII矢視図であり、図9は、図5のIX部の拡大図である。
4 is a front view showing a schematic configuration of the
図10は、図4におけるX矢視図(拡大図)であり、図11は、図10の側面図であり、図12は、転写装置3の設置体13と押圧体15の関係を拡大して示した図である。なお、図9等で示す設置体13には、型M(MA,MB)と被成型品Wとで構成された仮組立体TAが設置された治具17が設置されている。また、図13〜図15は設置体13への治具17の設置動作を示す図であり、図16はリリース手段を備えた転写装置3の要部構成を簡略化して示す正面図であり、図17は転写装置3の転写時の動作を(a)〜(c)に順を追って示す正面図であり、図18は転写装置3の転写後のリリース動作(初期位置に戻る動作)を(a)〜(c)に順を追って示す正面図である。
10 is a view (enlarged view) in the direction of arrow X in FIG. 4, FIG. 11 is a side view of FIG. 10, and FIG. 12 is an enlarged view of the relationship between the
転写装置3は、たとえば、円形平板状の被成型品Wの厚さ方向の一方の面に、円形平板状の第1の型MAの厚さ方向の一方の面に形成されている微細な転写パターンを転写し、円形平板状の被成型品Wの厚さ方向の他方の面に、円形平板状の第2の型MBの厚さ方向の一方の面に形成されている微細な転写パターンを転写する装置であり、治具17が着脱自在に設置される設置体13と、設置体13に対向する押圧体15とを備えて構成されている。
The
転写装置3の全体構造について述べると、転写装置3は、図4に示すように、ベースフレーム77を備えて構成されている。X軸方向におけるベースフレーム77の一端部には、スペーサ79を介して固定フレーム(第1のフレーム)74が一体的に設けられ、X軸方向におけるベースフレーム77の他端部には、支持フレーム81が設けられている。固定フレーム74と支持フレーム81とは、X軸方向に延びている4本のタイロッド83でお互いが連結されている。
The entire structure of the
X軸方向におけるベースフレーム77の中間部(つまり固定フレーム74と支持フレーム81の中間部)には、2つの可動フレーム(第2のフレームおよび第3のフレーム)37が、固定フレーム74および支持フレーム81と共に直列に並ぶように配設されている。ここでは、支持フレーム81側の可動フレーム37(図16中の可動フレーム37A)が第2のフレームに相当し、固定フレーム(第1のフレーム)74側の可動フレーム37(図16の可動フレーム37B)が第3のフレームに相当する。そこで、以降において区別が必要な場合は、これら可動フレームを第2のフレーム37(37A)および第3のフレーム37(37B)と言うこともある。
Two movable frames (a second frame and a third frame) 37 are provided at an intermediate portion of the
X軸方向から見ると、(図6、図7、図8に示すように)固定フレーム74と可動フレーム37と支持フレーム81とは、矩形状に形成されてお互いがほぼ重なっている。4本のタイロッド83は、固定フレーム74や支持フレーム81の4隅の近傍に設けられており、2つの各可動フレーム37の4隅の近傍には、各タイロッド83が通過している貫通孔85が設けられている。したがって、各タイロッド83と可動フレーム37とは、お互いが非接触の状態になっている。
When viewed from the X-axis direction, the fixed
支持フレーム81は、スペーサ87とリニアガイドベアリング89とを介して、ベースフレーム77に支持されている。したがって、被成型品Wへの転写の際の押圧力の印加や除去でタイロッド83がX軸方向に僅かに伸縮した場合、この伸縮に応じて、支持フレーム81が、ベースフレーム77に対してX軸方向で移動するようになっている。
The
2つの可動フレーム37は、リニアガイドベアリング91を介してベースフレーム77にそれぞれ支持されている。また、支持フレーム81側の可動フレーム37(第2のフレーム37A)が、図16に示すように、ボールねじ93を介して支持フレーム81に支持されている。そして、制御装置55の制御の下、サーボモータ(駆動手段)95等のアクチュエータにより、支持フレーム81側の可動フレーム37(第2のフレーム37A)が、支持フレーム81(ベースフレーム77)に対して、X軸方向で移動位置決め自在になっている。
The two
さらに説明すると、図5に示すように、X軸方向に延びているボールねじ93のねじ軸97の一端部が、支持フレーム81側の可動フレーム37(第2のフレーム37A)に一体的に設けられている。なお、ボールねじ93は、支持フレーム81に設けられている貫通孔105の内部を通っている。X軸方向におけるねじ軸97の中間部には、ナット99が係合している。ナット99のX軸方向における他端部には、円筒状でカップ状に形成されている連結部材101が一体的に設けられている。X軸方向における連結部材101の他端部(ナット99とは反対側の端部)は、カップリング103を介してサーボモータ95の回転出力軸に連結されている。連結部材101は、ベアリング107を介して、円筒状のベアリング支持体109に回転自在に支持されている。ベアリング支持体109は、支持フレーム81に一体的に設けられている。サーボモータ95の筐体は、サーボモータ支持体111を介して支持フレーム81に一体的に設けられている。
More specifically, as shown in FIG. 5, one end portion of the screw shaft 97 of the
また、第3のフレーム37Bである固定フレーム74側の可動フレーム37は、特に直接的な駆動手段に連結されてはいず、第2のフレーム37Aの固定フレーム74に対する接近方向の動きにより押されることで、固定フレーム74に接近する方向に従動的に移動することができるようになっている。
Further, the
また、2つの可動フレーム37(第2のフレーム37Aと第3のフレーム37B)の対向面間と、固定フレーム74と固定フレーム74側の可動フレーム37(第3のフレーム37B)の対向面間には、仮組立体TAの設置部(被成型品・型の設置部)である設置体13と押圧体15の組が設けられている。押圧体15と設置体13は、対向面の一方に押圧体15が設けられると共に、対向面の他方に設置体13が設けられていればよく、配置は対向面ごとに自由に決めてよいが、本実施形態では、2つの可動フレーム37の各固定フレーム74側の面に設置体15が設けられ、固定フレーム74および固定フレーム74側の可動フレーム37の各支持フレーム81側の面に押圧体45が設けられている。
Further, between the opposing surfaces of the two movable frames 37 (
この実施形態の場合、固定フレーム74、第3のフレーム37B、第2のフレーム37A、支持フレーム81は、この順に水平方向に配列されており、設置体13に治具17が取り付けられたとき、治具17の設置面33は水平方向を向くようになっている。また、可動フレーム37の移動方向も水平方向に設定されている。
In the case of this embodiment, the fixed
そして、以上の構成により、サーボモータ95を駆動して、図17(a)中の矢印A1で示すように、第2のフレーム37Aを固定フレーム74に接近する方向に移動させることで、第2のフレーム37Aと第3のフレーム37Bの対向面間の押圧体15と設置体13に押圧力を働かせることができ、その押圧力によって、図17(b)に矢印A2で示すように、第3のフレーム37Bを固定フレーム74に接近する方向に移動させることができて、最終的には、図17(c)に示すように、各押圧体15と設置体13の間に押圧力を作用させることにより、設置体15の治具17に保持された被成型品TAに押圧力を加えて、型Mに形成された微細な転写パターンを被成型品Wに転写させることができるようになっている。
With the above configuration, the
また、サーボモータ95を逆に動作させることにより、第2のフレーム37Aは初期位置にリリースすることができるが、直接的な駆動手段を持たない第3のフレーム37Bは、そのままでは初期位置に復帰することはできない。
Further, by operating the
そこで、本実施形態では、転写作業後に、第3のフレーム37Bを、固定フレーム74および第2のフレーム37Aに対してそれぞれ離間する初期位置に復帰させるためのリリース手段が設けられている。本実施形態のリリース手段としては、転写のための第2のフレーム37Aの移動時に第3のフレーム37Bの自由移動を許可し、且つ、転写後に第2のフレーム37Aが初期位置に復帰移動する際に、第2のフレーム37Aの移動に追従して第2のフレーム37Aの移動力により、初期位置に第3のフレーム37Bを復帰させる連動手段110が設けられている。
Therefore, in this embodiment, release means is provided for returning the
この場合のリリース手段としての連動手段110は、図16〜図18に示すように、隣接するフレーム74、37B間および37A、37B間の距離が所定長さ(各可動フレーム37が初期位置にあるときの隣接するフレーム間の間隔)以上になろうとすると、それら隣接するフレーム間で移動力を伝え合い、隣接するフレーム間の距離が所定長さ未満になるときに、それら隣接するフレーム間での移動力の伝え合いを無くして、可動フレーム37の自由移動を許可する特性を持つものである。具体的には、両端に長さ方向に長い長孔112を有し固定フレーム74から第2のフレーム37Aまでを繋ぐ長さを有すると共に長さ方向の中間部が第3のフレーム37Bに固定された連結バー111と、第2のフレーム37Aと固定フレーム74に固定的に設けられて前記連結バー111の各長孔112にスライド自在に嵌まるピン116とから構成されている。
As shown in FIGS. 16 to 18, the interlocking means 110 as the release means in this case has a predetermined distance between the
なお、固定フレーム74と2つの可動フレーム37と支持フレーム81の中心軸(X軸方向に延びている中心軸)CL1と、設置体13の中心軸、設置体13に設置された治具17の中心軸、押圧体15の中心軸、ボールねじ93の中心軸とは、お互いが一致している。
The fixed
ベースフレーム77は、図4に示すように、Y軸方向で軸CL1の下方に位置している。設置体13と押圧体15とで仮組立体TAを押圧するときに加わる力を考慮して、支持フレーム81のリニアガイドベアリング89は、Y軸方向で軸CL1とほぼ一致するところに設けられている。一方、可動フレーム37のリニアガイドベアリング91は、Y軸方向で軸CL1の下方に設けられている。
As shown in FIG. 4, the
これにより、図5に示すように、Y軸方向から見ると、ベースフレーム77やタイロッド83に邪魔されることなく、設置体13が上方から覗けるようになっており、仮組立体搬送手段11による、治具(仮組立体TAが設置されている治具)17の設置体13への設置(ローディング)や、設置体13からの搬出(アンローディング)が容易になっている。なお、図4の参照符号GLは、水平な床面を示している。
As a result, as shown in FIG. 5, when viewed from the Y-axis direction, the
クランパ41は、図8、図10、図11に示すように、設置体13の上方と、設置体13の下方とに設けられている。クランパ41は、軸部115と、この軸部115の先端部で軸部115に一体的に設けられた爪部117とを備えている。軸部115は、可動フレーム37に対してX軸方向で移動自在になっていると共に、X軸に平行な軸を回動中心にして、たとえば、90°の角度回動するようになっている。
As shown in FIGS. 8, 10, and 11, the
そして、治具17を設置する前においては、爪部117(軸部115)が、図10、図11に示すPS1の位置に退避している。仮組立体搬送手段11で治具17が設置体13に設置されたとき、軸部115(爪部117)が、PS2の位置まで延出し、爪部117が90°回動し(PS3の位置参照)、この後、軸部115(爪部117)が、設置体13側に引っ込み、爪部117が設置体13の鍔部35を押して、治具17のクランプがされるようになっている(PS4の位置参照)。
And before installing the jig |
なお、上述した各クランパ41の動作は、制御装置55の制御の下、たとえば、図示しないロボットシリンダ等のアクチュエータでなされるようになっている。
The operation of each clamper 41 described above is performed by an actuator such as a robot cylinder (not shown) under the control of the
治具17は、図9で示すように、本体部材19と支持体構成部材21とを備えて一体的に構成されている。これにより、治具17は、所定の厚さを備えた円板状の基端部23と、所定の厚さを備えた円板状の先端部25と、円柱状(ピン状)の支持体27とで構成されている。基端部23、先端部25、支持体27は同軸で配置されており、基端部23、先端部25、支持体27の順につながっている。基端部23の外径は先端部25の外径よりも大きくなっており、支持体27の外径は先端部25の外径よりも小さくなっている。
As shown in FIG. 9, the
基端部23側の先端部25の部位の外周には、リング状の凹部(被把持部)29が形成されており、仮組立体搬送手段11で仮組立体TAが設置されている治具17を搬送するときに、仮組立体搬送手段11のハンド31が被把持部29に係合し(図13、図14、図29参照)、仮組立体TAが設置されている治具17を把持するようになっている。なお、治具17を、本体部材19と支持体構成部材21とのように別体で構成することなく、一体で構成してあってもよい。
On the outer periphery of the
仮組立体TAは、型MA、被成型品W、型MBが、これらの厚さ方向で、この順で重なっているものである。より詳しくは、仮組立体TAでは、微細な転写パターンが形成されている型MAの厚さ方向の一方の面と、微細な転写パターンが転写される被成型品Wの厚さ方向の一方の面とが、お互いに面接触して重なっており、微細な転写パターンが形成されている型MBの厚さ方向の一方の面と、微細な転写パターンが転写される被成型品Wの厚さ方向の他方の面とが、お互いに面接触して重なっている。そして、仮組立体TAは、中心貫通孔を有する円形平板状に形成されている(図9、図12等参照)。 In the temporary assembly TA, the mold MA, the workpiece W, and the mold MB are overlapped in this order in the thickness direction. More specifically, in the temporary assembly TA, one surface in the thickness direction of the mold MA on which the fine transfer pattern is formed and one of the surfaces in the thickness direction of the molded product W onto which the fine transfer pattern is transferred. The thickness of the molded product W to which the fine transfer pattern is transferred and one surface in the thickness direction of the mold MB on which the fine transfer pattern is formed are overlapped with each other. The other surfaces in the direction overlap each other in surface contact. The temporary assembly TA is formed in a circular flat plate shape having a central through hole (see FIGS. 9 and 12).
治具17には、所定の大きさの円形状の設置面33が形成されている。設置面33は、先端部25の平面(厚さ方向の端面)で構成されている。治具17に仮組立体TAを設置するときに、仮組立体TAの厚さ方向の一方の面が設置面33に面接触するようになっている。より詳しく説明すると、治具17に仮組立体TAを設置する場合、仮組立体TAにおける型MBの背面(型MBの厚さ方向の、微細な転写パターンが形成されていない他方の面)の全面(微細な転写パターンが形成されている面に対応した型MBの背面の全面)が面接触するようになっている。
A
また、設置面33には、仮組立体TAを保持するための真空吸着等に使用する溝や孔が一切設けられておらず、ごく僅かな加工誤差等を無視すれば、設置面33は完全に平らな平面になっている。
Further, the
支持体27は、すでに理解されるように、設置面33の中央部から垂直に突出するように治具17に設けられている。支持体27は、仮組立体TAが治具17に設置されるとき(設置された後も含む)に、また、仮組立体TAが設置された治具17が設置体13に設置されるとき(設置された後も含む)に、仮組立体TAの中心貫通孔に予め嵌まっていることで、仮組立体TAが重力で落下することを防止するためのものである。また、支持体27は、仮組立体TAが治具17に設置されたとき等に、設置面33の展開方向(たとえば図9に示すY軸方向)で、設置面33に対する仮組立体TAの位置決めをするためのものである。
As already understood, the
また、支持体27の仮組立体TAが嵌まっている位置よりも先端側には、前記仮組立体TAと並んで、リング状の外れ防止体18が嵌まるようになっている。この外れ防止体18は、支持体27が仮組立体TAの中央貫通孔に嵌まることで仮組立体TAの落下を防止しているときに、仮組立体TAが嵌まっている位置よりも支持体27の先端側に仮組立体TAと並んで嵌まることで、支持体27からの仮組立体TAの外れを防止するためのものである。そこで、支持体27の設置面33からの突出長さは、このように外れ防止体18が支持体27の先端側に嵌まった状態のときに、先端が外れ防止体18よりも外に突き出るような延長した寸法に設定されている。
Further, a ring-shaped
リング状の外れ防止体18は、仮組立体TAよりも十分に大きな厚みと重量を持つものとして構成されており、所定の大きさの両端面が軸方向に垂直な平面に形成されている。また、仮組立体TAよりも厚みが十分に大きくなっていることで、外れ防止体18の支持体27に対する嵌合面の軸方向長さが、支持体27の直径以上となるように設定されている。
The ring-shaped
また、図12に示すように、仮組立体TAを設置面33に面接触させて設置したときに、仮組立体TAの中央貫通孔に嵌まった状態の支持体27の外周面の、仮組立体TAよりも外側に突出する位置には、その位置よりも先端側を外れ防止体18に嵌まるように小径にするための段部27aが設けられている。一方、リング状の外れ防止体18の、支持体27に嵌ったときに仮組立体TAと隣接する側の内周面18aの端部には、支持体27側の段部27aとの干渉を避ける環状の逃げ凹部18bが設けられている。そして、仮組立体TAや外れ防止体18をピン状の支持体27の外周に嵌めたときに、外れ防止体18の支持体27に対する嵌合隙間が、仮組立体TAの支持体27に対する嵌合隙間よりも大きくなるように設定されている。
In addition, as shown in FIG. 12, when the temporary assembly TA is installed in surface contact with the
設置体13は、基端部側に円板状の鍔部35を備えた円柱状に形成されている。そして、鍔部35が転写装置3の可動フレーム37に支持されている。設置体13の先端部には、円柱状の凹部39が設けられており、この凹部39の側面と底面(Y軸方向に展開している平面)とに、治具17の基端部23が嵌合し(嵌り込み)、クランパ41(図10、図11参照)で治具17がクランプされることによって、設置体13の所定の位置で治具17が一体的に設置されるようになっている。このようにして、設置体13に設置された治具17の設置面33は、水平方向を向いている。
The
押圧体15は、図9で示すように、基端部側に円板状の鍔部43を備えた円柱状に形成されている。押圧体15の先端には、仮組立体TAの他方の面(型MBの背面)側に配置される外れ防止体18の端面に面接触する平面である押圧面45が設けられている。押圧面45は、設置体13に設置されている治具17の設置面33と平行で対向している所定の大きさの平面になっている。この押圧面45や外れ支持体18の両端面には、型MBを真空吸着等するための溝や孔が一切設けられておらず、加工誤差等を無視すれば完全に平らな平面になっている。
As shown in FIG. 9, the
そして、治具17を介して設置体13に設置されている仮組立体TAを、設置体13と押圧体15とで協働して挟み込んで押圧するために(図15参照)、押圧体15に接近・離反する方向(X軸方向)で、設置体13が押圧体15に対して相対的に移動位置決め自在になっている。なお、すでに理解されるように、設置体13と押圧体15とで仮組立体TAを挟み込んで押圧するときには、仮組立体TAの厚さ方向の一方の面(型MAの背面)が設置面33に面接触しており、仮組立体TAの厚さ方向の他方の面(型MBの背面)が外れ防止体18の一方の端面に面接触している。また、押圧体15の押圧面45の中央には、上記押圧をするときに支持体27の先端が入り込む孔47が設けられている。支持体27の外径は、孔47の内径よりも僅かに小さくなっている。
Then, in order to sandwich and press the temporary assembly TA installed on the
押圧体15には、空気経路(貫通孔)49が設けられており、空気経路49の一端部は、孔47の底部に通じている。そして、空気経路49の他端部は、図示しないフィルタと図示しない真空ポンプ等の負圧発生装置とがつながっており、設置体13と押圧体15とで仮組立体TAおよび外れ防止体18を挟み込んで押圧するときに、孔47内の空気を吸引して、孔47内にごく僅かに存在する微粒子を除去するようになっている。
The
また、同様にして、設置体13にも、空気経路(貫通孔)51が設けられており、治具17を設置体13に設置するときに、凹部39内の空気を吸引して、凹部39の側面と治具17の基端部23の側面との接触によってごく僅か発生する微粒子、もしくは、もともと凹部39内にごく僅か存在する微粒子を除去するようになっている。
Similarly, the
設置体13は、ロードセル53を介して可動フレーム37に支持されている。そして、治具17に設置されている仮組立体TAを、設置体13と押圧体15とで協働して挟み込んで押圧するときの押圧力をロードセル53で測定し、制御装置55(図1)の制御の下、ロードセル53の検出結果に応じて、押圧体15(設置体13)による押圧力が予め定められている所定の押圧力になるような制御をするようになっている。
The
また、仮組立体TAが設置された治具17が設置体13に設置されたときに、仮組立体TAと治具17と設置体13との重量による回転モーメントで、ロードセル53の起歪体(起歪部)58に歪が発生するが、転写装置3には、上記歪を低減するための歪低減手段56が設けられている。
Further, when the
例を掲げて詳しく説明すると、ロードセル53は、たとえば、中央部に円形状の貫通孔54を備え所定の厚さで円板状に形成された本体部57を備えて構成されており、本体部57の半径方向の中間部には円環状の凹部59が形成されている。この凹部59が形成されていることにより、本体部57は、円環状の中央部61と、この中央部61の外側に位置している円環状の起歪部58と、この起歪部58の外側に位置している円環状の外周部63とに分かれている。
Explaining in detail with an example, the
中央部61は、スペーサ66を介して設置体13に一体的に設けられており、外周部63は、可動フレーム37に一体的に設けられている。起歪部58には、歪ゲージ(図示せず)が設けられている。そして、図9で右方向の力が設置体13にかかったときに、起歪部58に歪が発生し、設置体13と押圧体15とによる仮組立体TAの押圧力を測定することができるようになっている。
The
また、設置体13の基端部の中央には、円柱状のガイド部材65が一体的に設けられている。ガイド部材65は、たとえば、滑り対偶をなして円筒状のガイド部材支持体67に係合しており、円筒状のガイド部材支持体67に対して、ガイド部材65が、がたつきのほとんど無い状態で、X軸方向に移動可能になっている。すなわち、ガイド部材65の外径は、ガイド部材支持体67の内径に対して、ごく僅かに小さくなっている。円筒状のガイド部材支持体67は、詳しくは後述する可動フレーム37に一体的に設けられている。これにより、仮組立体TAと治具17と設置体13との重量による回転モーメントを、ガイド部材65と円筒状のガイド部材支持体67とで受けることができ、ロードセル53の起歪部58に発生する歪(初期歪)を低減することができるようになっている。
A
なお、ガイド部材65、ガイド部材支持体67は、本体部57の中央に設けられている貫通孔54内に位置しており、ロードセル53、スペーサ66は、可動フレーム37に形成されている凹部69内に位置している。また、円筒状のガイド部材支持体67として、ガイド部材65に対してころがり対偶をなすリニアガイドベアリングを採用してもよい。この場合、円筒状のガイド部材支持体67に係合しているガイド部材65に、径方向の与圧がかかっていることが望ましい。
The
また、転写装置3には、押圧体15の押圧面45の中央部を、設置体13に設置されている治具17側にごく僅かに凸に弾性変形させる押圧面変形手段71が設けられている。
Further, the
具体的には、押圧体15は、この基端部が詳しくは後述する固定フレーム74に一体的に設けられている。固定フレーム74には、凹部73が設けられており、凹部73内には、ピエゾ素子75等で構成されているアクチュエータが設置されている。ピエゾ素子75は、制御装置55の制御の下、X軸方向に伸縮するようになっている。ピエゾ素子75のX軸方向における一端部は、凹部73の底部に接触しており、ピエゾ素子75のX軸方向における他端部は、押圧体15の基端部の中央部に接触している。そして、ピエゾ素子75に電圧が印加されていない図9に示す状態では、ピエゾ素子75の長さ(X軸方向の長さ)と凹部73の深さとがお互いに一致しているが、ピエゾ素子75に電圧を印加すると、ピエゾ素子75が印加した電圧の値に応じて伸び、押圧面45の中央部が適宜凸状に弾性変形するようになっている。
Specifically, the
次に、仮組立・分離ユニット7について説明する。
Next, the temporary assembly /
図19は、仮組立・分離ユニット7の正面図であり、図20は、仮組立・分離ユニット7の側面図であり、図21は、図19におけるXXI矢視図であり、図22は、図19におけるXXII−XXII矢視図である。
19 is a front view of the temporary assembly /
仮組立・分離ユニット7は、各型MA,MBと微細な転写パターンが転写される前の被成型品Wとで仮組立体TAを生成し、また、各型MA,MBと微細な転写パターンが転写された被成型品Wとで構成されている仮組立体TAを各型MA,MBと被成型品Wとに分離する装置である。
The temporary assembly /
仮組立・分離ユニット7は、治具17を保持自在な治具保持体119と、治具保持体119の上方に設けられ下面で型MBを保持自在である型保持体121とを備えて構成されており、治具保持体119が、型保持体121に接近離反する方向(Z軸方向)で型保持体121に対して相対的に移動位置決め自在になっている。
The temporary assembly /
さらに、説明すると、仮組立・分離ユニット7は、ベースフレーム123を備えており、治具保持体119が、リニアガイドベアリング125を介して、高さ方向におけるベースフレーム123の中間部でベースフレーム123に支持されている。また、治具保持体119は、サーボモータ126等のアクチュエータとボールねじ129とにより、制御装置55の制御の下、Z軸方向で移動位置決め自在になっている。
More specifically, the temporary assembly /
治具保持体119の上側の部位127は、前述した転写装置3の設置体13と同様に構成されており、この上方で位置決め設置された治具17をクランパ41によって保持することができるようになっている。
The
型保持体121は、ベースフレーム123の上方でベースフレーム123に一体的に設けられている。型保持体121の下側の部位131は、前述した転写装置3の押圧体15と同様に構成されている。ただし、下側の部位131には、型MBを真空吸着するための空気経路132が設けられており、下側の部位131の平面状の下面に型MBの背面(上面)を接触させ真空吸着で型MBを保持するようになっている。
The
そして、治具保持体119が下方に位置して型保持体121から離れており、治具保持体119が型MAを設置してある治具17を保持しており、型保持体121が型MBを保持している状態で、転写がされる前の被成型品Wを型MAの上に重ねて設置し、被成型品Wが型MBに接触するまで治具保持体119を上昇し、型保持体121による型MBの保持を解除し、治具保持体119を下方に移動することにより、治具17の上に、型MAと被成型品Wと型MBとが重なった仮組立体TAが設置されるようになっている。
The
次に、治具17に設置された仮組立体TAの上側に対して、外れ防止体18を装着したり取り外したりするロボット12について説明する。このロボット12は、図1において矢印で簡略化して示すように、まず、仮組立体TAの組立時に邪魔にならない位置に退避していたリング状の外れ防止体18を把持して、治具17上に組まれた仮組立体TAの上に載せ支持体27に嵌める役割をする。また、分離時には、転写作業済みの仮組立体TAの上側に載った状態の外れ防止体18を把持して持ち上げ、再び次の仮組立体TAの組立の邪魔にならない位置まで退避させる役割をする。
Next, the
なお、転写がされる前の被成型品Wは、被成型品搬送手段9によって、ストッカ5から搬送されてくるようになっている。また、型MAと被成型品Wと型MBとが重ねられて設置された治具17は、治具保持体119のクランパ41による保持が解除された後、仮組立体搬送手段11によって転写装置3まで搬送され転写装置3の設置体13に設置されるようになっている。
Note that the molded product W before being transferred is transported from the
また、転写装置3で転写がされた被成型品Wを含む仮組立体TAが設置されている治具17が、仮組立体搬送手段11により搬出されて仮組立・分離ユニット7の治具保持体119に設置されるようになっている。
Further, the
この後、治具17をクランパ41で保持し、治具保持体119を上昇し型保持体121を型MBに接触させ、型MBを真空吸着で保持し、治具保持体119を下降することにより、型MBが組立体TAから分離されるようになっている。
Thereafter, the
この状態では、型MAと転写がされた被成型品Wとは、治具17と共に治具保持体119に設置されている。この後、転写がされた被成型品Wが、被成型品搬送手段9によって、ストッカ5まで搬送されるようになっている。
In this state, the mold MA and the molded product W to which the transfer has been performed are installed on the
次に、ストッカ5について説明する。
Next, the
ストッカ5は、図1に示すように、転写がされる前の被成型品Wを格納するストッカ5Aと、転写がされた後の被成型品Wを格納するストッカ5Bとで構成されている。ストッカ5Aは、複数の円板状の被成型品Wを、これらの厚さ方向が上下方向になるようにして、また、各被成型品Wが上下方向で所定の間隔をあけて並ぶようにして、格納することができる構成である。ストッカ5Bもストッカ5Aと同様に構成されている。
As shown in FIG. 1, the
次に、被成型品搬送手段9について詳しく説明する。 Next, the molded product conveying means 9 will be described in detail.
被成型品搬送手段9は、たとえば、1軸ロボットで構成された第1の被成型品搬送手段133と、1軸ロボットで構成された第2の被成型品搬送手段135と、円筒座標型ロボットで構成された第3の被成型品搬送手段137とを備えて構成されている。
The molded product conveyance means 9 includes, for example, a first molded product conveyance means 133 configured by a single axis robot, a second molded product conveyance means 135 configured by a single axis robot, and a cylindrical coordinate robot. And a third article-conveying
1軸ロボット133は、転写前被成型品用のストッカ5Aと、円筒座標型ロボット137との間で転写前の被成型品Wを搬送するものであり、1軸ロボット135は、円筒座標型ロボット137と転写後被成型品用のストッカ5Bとの間で転写後の被成型品Wを搬送するものである。円筒座標型ロボット137は、各一軸ロボット133,135と、仮組立・分離ユニット7との間で、被成型品Wを搬送するものである。
The single-
図27(図27(a)は1軸ロボット133の平面図、図27(b)は1軸ロボット133の側面図)に示すように、第1の被成型品搬送手段(1軸ロボット)133は、筐体139と、筐体に対してY軸方向で移動位置決め自在な可動フレーム141とを備えて構成されている。可動フレーム141の先端部には、クランパ143が設けられており、このクランパ143によって、円板状の被成型品Wをクランプし、Y軸方向で搬送するようになっている。クランパ143によるクランプは、被成型品Wの円弧状の外周部を上下方向で把持してなされるようになっている。ストッカ5Aの筐体は、上下方向で移動位置決め自在になっており、ストッカ5Aに格納されている各成型品Wを1枚ずつ、1軸ロボット133で、搬出することができるようになっている。なお、第2の被成型品搬送手段(1軸ロボット)135(図28参照)も、可動フレーム141の移動ストロークが異なっている点を除いて1軸ロボット133と同様に構成されている。
As shown in FIG. 27 (FIG. 27 (a) is a plan view of the single-
図29(円筒座標型ロボット137の側面図)や図30(円筒座標型ロボット137の平面図;図29におけるXXX矢視図)に示すように、第3の被成型品搬送手段(円筒座標型ロボット)137は、筐体145と、水平方向に延びているアーム147とを備えて構成されている。アーム147は、Z軸方向に移動位置決め自在になっていると共に、筐体145の中心を通ってZ軸方向に延びて通っている軸CL2を中心にして、回動位置決め自在になっている。
As shown in FIG. 29 (a side view of the cylindrical coordinate robot 137) and FIG. 30 (a plan view of the cylindrical coordinate
軸CL2は、アーム147の長手方向の基端部側を通っている。アーム147の先端部側には、クランパ149が設けられており、このクランパ149によって、円板状の被成型品Wをクランプし搬送するようになっている。クランパ149によるクランプは、被成型品Wの円弧状の2箇所の外周部(対向している2箇所の外周部)を、対向している2つの部材151,153で、被成型品Wの径方向からごく小さい力で挟み込んでなされるようになっている。このように、被成型品Wを保持する部位が各1軸ロボット133,135とは異なるので、各1軸ロボット133,135と干渉することなく、円筒座標型ロボット137で被成型品Wを掴み替えて保持することができる。すなわち、たとえば、1軸ロボット133で保持している被成型品Wをこの保持をしている状態のまま、円筒座標型ロボット137で保持することができる。
The axis CL2 passes through the base end side of the
なお、クランパ149を構成している各部材151,153の下端部には、被成型品Wの落下を防止するための各突出部155,157が形成されている(図2(a)、図31(c)参照)。そして、仮組立・分離ユニット7に被成型品Wを設置する際に、各部材151,153と型MAとの干渉を避けるために、型MAの外径が被成型品Wの外径よりに僅かに小さくなっている。
In addition,
また、図1に示すように、円筒座標型ロボット137のクランパ149は、円弧状の軌跡を描いて移動するようになっている。そして、位置P1でロボット133から一枚の被成型品Wを受け取り、仮組立・分離ユニット7の位置P2まで搬送し、仮組立・分離ユニット7の位置P2で一枚の被成型品Wを受け取り、位置P3まで搬送し一軸ロボット135に渡すようになっている。
As shown in FIG. 1, the
次に、仮組立体搬送手段11について詳しく説明する。
Next, the temporary
仮組立体搬送手段11は、仮組立・分離ユニット7と転写装置3との間で、治具17に設置されている仮組立体TAおよび外れ防止体18を搬送する(仮組立体TAおよび外れ防止体18を治具17ごと全部搬送する)ものであり、たとえば、多関節ロボット159で構成されている。多関節ロボット159のアームの先端部には、図32に示すように、バンド(クランパ)31が設けられており、このクランパ31で治具17を保持し搬送することができるようになっている。
The temporary
次に、転写システム1の動作について説明する。
Next, the operation of the
初期状態として、ストッカ5Aに転写前の被成型品Wが格納されており、各ロボット133,135,137,159や転写装置3が、被成型品Wや治具17を保持しておらず、仮組立・分離ユニット7が、型MAのみが設置されている治具17と、型MBとを保持しているものとする(図25参照)。
As an initial state, the molded product W before transfer is stored in the
この初期状態において、制御装置55の制御の下、ロボット133で1枚の被成型品Wをストッカ5Aから取り出し、図1の位置P1まで搬送する。そして、位置P1の存在する被成型品Wを、ロボット137が保持して、仮組立・分離ユニット7の位置P2まで搬送する(図1、図25参照)。図25に示す状態から、ロボット137のアーム147を下降して(治具保持体119を上昇してもよい。)治具17に設置されている型MAに被成型品Wを接触させ、クランパ149による保持を解除して型MAの上に被成型品Wを載置する。この後、ロボット137のアーム147を回動等して、クランパ149(アーム147)を位置P2から退避させる。
In this initial state, under the control of the
続いて、治具保持体119を上昇させて、被成型品Wと型MBとを接触させ、治具17の上で下側から型MA,被成型品W,型MBの順に重なるようにし(図26参照)、この後、型保持体121による型MBの保持を解除し、治具保持体119を下降する。これにより、治具17に仮組立体TAが設置される(図23参照)。この状態では、仮組立された仮組立体TAの厚さ方向の一方の面(型MAの背面)が治具17の設置面33に面接触している。また、仮組立体TAの一部(中央の貫通孔)が治具17に設けられた支持体27に当接して(嵌合して)おり、治具17がある程度斜めに傾いても、仮組立体TAの重力による落下が防止されるようになっている。また、前記状態では、設置面33の展開方向で、設置面33に対する仮組立体TAの位置決め設置がされている。
Subsequently, the
次に、制御装置55の制御の下、ロボット12を動かして、外れ防止体18を仮組立体TAの上側に載せて支持体27に嵌める。
Next, under the control of the
続いて、位置P2に存在している治具(仮組立体TAや外れ防止体18が設置されている治具)17を、ロボット159のハンド31で把持し(図23参照)、ロボット159を用いて転写装置3まで搬送する。
Subsequently, the jig 17 (the jig on which the temporary assembly TA and the
この後に、設置体13(可動フレーム37)を移動して、設置体13と治具17とを係合させ、設置体13への設置がされた治具17を、クランパ41によってクランプすることで、治具17の設置体13への設置が完了する(図13、図14参照)。そして、このように治具17を設置体13に設置することにより、治具17の設置面33が水平方向を向き、支持体27も水平方向を向く。
Thereafter, the installation body 13 (movable frame 37) is moved, the
なお、仮組立体TAが設置されている治具17の転写装置3への設置であるが、ロボット159で、治具17を、設置体13と押圧体15との間の所定の空間まで搬送し、向きを垂直な姿勢から水平な姿勢に直しながら行うことになる。
The
また、この転送装置3の場合、同時に転写作業を行う箇所が2箇所あるので、第2のフレーム37Aと第3のフレーム37Bの各設置体13に、それぞれ治具(仮組立体TAや外れ防止体18が設置されている治具)17を設置する。この後、ロボット159のアームを退避させる。
Further, in the case of the
この状態で、可動フレーム37を移動し、押圧体15と設置体13とで、仮組立体TAを挟み込んで転写を行う(図15参照)。この際の動きについて図17を参照しながら述べる。
In this state, the
まず、サーボモータ95を駆動して、図17(a)中の矢印A1で示すように、第2のフレーム37Aを固定フレーム74に接近する方向に移動させる。そうすると、接近した結果、第2のフレーム37Aと第3のフレーム37Bの対向面間の押圧体15と設置体13が、互いに仮組立体TAや外れ防止体18を介して当接することにより、両者間に押圧力が発生する。すると、今度はその押圧力によって、図17(b)に矢印A2で示すように、第3のフレーム37Bが第2のフレーム37Aに押されて固定フレーム74に接近する方向に移動し、最終的には、図17(c)に示すように、2箇所の押圧体15と設置体13の間に同時に押圧力を作用させることができる。
First, the
そのため、設置体13の治具17に保持された被成型品TAに押圧力を加えることができて、型Mに形成された微細な転写パターンを被成型品Wに転写させることができる。なお、この転写動作の際に、連動手段110を構成する連結バー111は、可動フレーム37の移動の邪魔にならないように移動して、次のリリース時の役割に備える。また、転写の際、押圧体15と仮組立体TAの間には外れ防止体18が介在し、外れ防止体18の一方の端面が仮組立体TAの他方の面(型MBの背面)に面接触し、外れ防止体18の他方の端面が押圧体15の押圧面45に面接触した状態で、押圧による転写が行われる。
Therefore, a pressing force can be applied to the molded product TA held by the
この転写装置3では、駆動手段として1台のサーボモータ95を装備するだけでよいので、余剰な機構を排除し、簡素な構造で、複数箇所で同時に個別の押圧体15および設置体13を用いて転写を行うことができる。従って、従来のサンドイッチ状に複数の型と被成型品を交互に重ねた状態で転写を行うのと違い、型Mの厚さや面精度の悪さが転写結果に累積されて出るようなことがなく、転写不良の発生を未然に防止して高精細な転写ができる。また、個別に複数箇所で同時転写を行うので、後述するように転写後の型Mと被成型品Wのばらしも簡単にできる。
In this
また、転写後は、サーボモータ95を逆に動作させることにより、図18(a)、(b)の矢印B1で示すように、第2のフレーム37Aを初期位置に向けてリリースする。すると、第2のフレーム37Aの初期位置への復帰移動に追従して、第2のフレーム37Aの移動力が、連結バー111により第3のフレーム37Bに伝わり、その力により図18(c)の矢印B2で示すように、第3のフレーム37Bが初期位置にリリースされる。初期位置に戻ると、連結バー111の長孔112の端部にピン116が移動して止まるので、第3のフレーム37Bが余計に戻らないように制止される。
Further, after the transfer, the
第2のフレーム37Aと第3のフレーム37Bを初期位置にリリースしたら、続いて、厚さ方向の両面に微細な転写パターンが転写された被成型品Wを含む仮組立体TAおよび外れ防止体18が設置されている治具(転写後治具)17を、ロボット159を用いて転写装置3から搬出し、仮組立・分離ユニット7まで搬送する(図23参照)。
After the
この搬送後にロボット159のアームを退避させ、ロボット12の操作により最上段にある外れ防止体18を取り除く。続いて、仮組立・分離ユニット7の治具保持体119に設置された治具17を、治具保持体119のクランパ41でクランプし、治具保持体119を上昇し、型MBと型保持体121とを接触させて型保持体121で型MBを保持し(図26参照)、治具保持体119を下降する(図24参照)。
After this transfer, the arm of the
続いて、被成型品(治具保持体119に設置されている治具17に設置されている型MAに載っている被成型品)Wを、ロボット137で位置P3まで搬送し、この搬送された被成型品Wをロボット135でストッカ5Bまで搬送し、ストッカ5Bに格納し、上記初期状態に戻る。この分離の際に、個別に2箇所で転写した仮組立体TAをそれぞれ分解するだけなので、簡単にばらし作業を行うことができる。
Subsequently, the product to be molded (the product to be molded placed on the mold MA installed on the
ところで、転写システム1で、転写装置3の設置体13に治具17を設置する場合には、ロボット159で治具を所定の位置に位置決めしておき、転写装置3の設置体13(可動フレーム37)を移動しているが、設置体13を所定の位置に停止しておいて、ロボット159で治具17を移動するようにしてもよい。このように、構成した場合、設置体13(可動フレーム37)に代えてまたは加えて、押圧体15をX軸方向で移動位置決めするように構成してもよい。
By the way, when the
転写装置3によれば、治具17の支持体27に仮組立体TAが嵌まっているとき、その上側には外れ防止体18が嵌まっているので、治具17が転写装置3にセットされて治具17の設置面33や支持体27が水平方向を向いているとき、あるいは、転写装置3と仮組立・分離ユニット7との間で仮組立体TAが設置された治具17を搬送するときに、仮組立体TAが支持体27から外れるのを防止することができる。
According to the
すなわち、仮組立体TAの中心貫通孔に水平方向に突出した支持体27が嵌まっていることで、支持体27によって仮組立体TAの荷重が支持されており、それにより、仮組立体TAが重力で落下することが防止されているが、それだけでは、支持体27が水平方向を向いているときには、仮組立体TAが抜け落ちる可能性がある。そこで、単に支持体27の突出寸法を長くすることが考えられるが、単純に支持体27の長さを長くするだけでは、仮組立体TAが支持体27から抜け落ちないようになるものの、仮組立体TAの位置がずれやすい状態に変わらない。それに対処するために、この転写装置3では、外れ防止体18を設けているのである。
That is, since the
この外れ防止体18は、厚みが仮組立体TAより十分に大きく重量も十分に大きい。従って、支持体27の外周に嵌った状態で、支持体27との間の摩擦抵抗が仮組立体TAよりも大きくなるので、抜け落ちやすさに対する抵抗力が大きく稼げるようになり、仮組立体TAの位置ずれや抜け落ちを防止できることになる。また、外れ防止体18が抜け落ちるには、最低でもその厚み分以上に外れ防止体18が軸方向に滑らないといけないので、支持体27の向きが水平であるにも拘わらず、外れ防止体18自体の抜け落ちの可能性がほとんどなく、それにより、仮組立体TAの抜け落ちが確実に防止されることになる。
This
このように、設置面33が水平方向を向いている場合にも、仮組立体TAや外れ防止体18が治具17と共に設置体13に安定して設置されるようになるので、真空吸着やクランパを設けることなく、簡素な構成で被成型品Wへの転写不良の発生を抑制することができる。
As described above, even when the
すなわち、押圧体15と、設置体13に設置された治具17に設置された仮組立体TAとの間の空間に、クリーン度がより高い空気をたとえば上方から下方に向かって流すことによって、仮組立体TAの周囲の空間の空気中に存在する微粒子の滞留を防止して微粒子を排除することがきると共に、真空吸着をすることなく治具17で仮組立体TAを保持しているので、治具17の設置面(仮組立体TAが接触する設置面)33や外れ防止体18の両端面や押圧体15の押圧面45をほぼ完全な平面にすることができ、転写がされる被成型品Wや型MA,MBの全面を均一な押圧力で押圧することができ、部分的に押圧力が不足することによる転写不良の発生を防止することができる。
That is, by flowing air with a higher degree of cleanness, for example, from above to below, in the space between the
また、クランパを用いて治具17で仮組立体TAを保持する必要がないので、装置の構成が簡素になると共に、クランパで部分的にクランプ力を加えることによって薄い板状の仮組立体TAに湾曲が生じるおそれが回避され、転写不良の発生を防止することができる。
Further, since it is not necessary to hold the temporary assembly TA with the
また、仮組立体TAを治具17に設置する構成であるので、仮組立体(被成型品Wへの転写がされる前の仮組立体)TAを転写装置3に設置し、もしくは、仮組立体(被成型品Wへの転写がされた仮組立体)TAを転写装置3から搬出する際、ロボット159で治具17を把持すればよく、仮組立体TAの搬送がしやすくなる。
In addition, since the temporary assembly TA is installed in the
また、転写装置3によれば、仮組立体TAが設置された治具17が設置体13に設置されたときに、仮組立体TAと治具17と設置体13との重量による回転モーメントでロードセル53の起歪体58に発生する歪を低減することができるので、転写の際における押圧力を正しいものにすることができ、正確な転写をすることができる。
Further, according to the
また、転写装置3によれば、押圧体15の押圧面45の中央部を設置体13側にごく僅かに凸に弾性変形させるピエゾ素子75を備えているので、転写の際における中抜け(被成型品Wの中央部で転写がされなかったり転写が不十分になる現象)を防止することができる。
Further, the
ところで、転写システム1を、1台の転写装置3と、1つのストッカ5と、1台の仮組立・分離ユニット7と、1台のロボット133と、1台のロボット135と、1台のロボット159とで構成してあるが、上記各装置の工程作業時間(タクトタイム)に応じて、各装置の台数を変えてもよい。
Incidentally, the
たとえば、転写装置3のタクトタイムが他の装置に比べて半分程度であるならば、1台の転写装置3と、2台のストッカ5と、2台の仮組立・分離ユニット7と、2台の各ロボット133,135,137,159とでシステムを構成してもよい。
For example, if the tact time of the
また、転写システム1では、被成型品Wを各型MA,MBで挟み、被成型品Wの厚さ方向の両面に転写をするようにしているが、各型MA,MBのうちの一方の型を用いないで、被成型品Wの厚さ方向の一方の面にのみ、微細な転写パターンを転写するようにしてもよい(図33参照)。
In addition, in the
また、転写装置3では、リング状の外れ防止体18が型Mと別体になっている場合を示したが、外れ防止体18を最初からそれに隣接する型MBと一体に形成しておくことも可能である。
In the
また、転写システム1において、治具17を削除した構成であってもよい。
Further, the
すなわち、転写装置を、水平方向を向いている所定の大きさの平面であって、前記型と前記被成型品とが重なっている仮組立体を設置するときに前記仮組立体の一方の面が面接触する平面である設置面を備えた設置体と、前記設置面から水平方向に突出し、前記仮組立体を前記設置面に面接触させて設置したときに、前記仮組立体の中央貫通孔に嵌まることで、前記仮組立体を支持して仮組立体が重力で落下することを防止する支持体と、両端面が軸方向に垂直な平面に形成され、前記支持体が前記仮組立体の中央貫通孔に嵌まることで仮組立体の落下を防止しているときに、前記仮組立体が嵌まっている位置よりも前記支持体の先端側に前記仮組立体と並んで嵌まることで、前記支持体からの前記仮組立体の外れを防止するリング状の外れ防止体と、前記設置体の設置面と平行に対向している所定の大きさの平面であって、前記仮組立体の他方の面を前記外れ防止体を介して押圧するための押圧面を備え、前記設置体に設置されている仮組立体を前記設置体と協働して挟み込んで押圧する押圧体とを有する転写装置としてもよい。 That is, when installing the temporary assembly in which the transfer device is a plane of a predetermined size facing in the horizontal direction and the mold and the molded product overlap, one surface of the temporary assembly An installation body having an installation surface that is a plane in contact with the surface, and a horizontal penetration of the temporary assembly when the temporary assembly protrudes horizontally from the installation surface and is installed in surface contact with the installation surface. By fitting into the hole, a support body that supports the temporary assembly and prevents the temporary assembly from dropping due to gravity, and both end faces are formed in a plane perpendicular to the axial direction, and the support body is the temporary assembly. When the temporary assembly is prevented from falling by being fitted into the central through-hole of the assembly, it is aligned with the temporary assembly at the front end side of the support body from the position where the temporary assembly is fitted. A ring-shaped disengagement that prevents the temporary assembly from coming off from the support by fitting. A pressing surface for pressing the other surface of the temporary assembly through the anti-separation body, which is a flat surface of a predetermined size facing the stationary body and the installation surface of the installation body in parallel. It is good also as a transfer device which has a press body which is provided and has a temporary assembly installed in the installation body sandwiched and pressed in cooperation with the installation body.
また、上記実施形態の転写装置3では、第3のフレーム37Bを第2のフレーム37Aの移動に追従して無駆動でリリースするリリース手段として、連結バー111を用いた連動手段110を採用した例を示したが、図34に示す転写装置3Bのように、固定フレーム74に第3のフレーム37Bを個別にリリースするアクチュエータ式のリリース手段120を設けてもよい。このアクチュエータ式のリリース手段120は、
ロッド124の先端を第3のフレーム37Bのブラケット123に対向させ、ロッド124の基端側を固定フレーム74に固定したナット122に係合させ、モータ126でナット124を駆動することにより、ロッド124を伸縮させて、ロッド124の先端でブラケット123を押して、第3のフレーム37Bを初期位置まで移動させるものである。符号127で示すものは、第3のフレーム37Bが初期位置を通り過ぎないようにするストッパである。
Further, in the
The
また、図35に示す転写装置3Cのように、前記ロッド124の先端125を、多少の移動方向の遊びをもってブラケット123に連結してもよい。
Further, like the
また、図36に示す転写装置3Dのように、第2のフレーム37Aと第3のフレーム37Bを、連動手段(リリース手段)として、弛み可能な鎖などの紐状体130で連結してもよい。この場合、紐状体130が伸びきったときに、第2のフレーム37Aに加わる移動力が紐状体130を介して第3のフレーム37Bに伝わり、第3のフレーム37Bが動き出す。そして、第3のフレーム37Bが初期位置に戻ったところで、ストッパ127の働きで第3のフレーム37Bが位置決めされる。また、第2のフレーム37Aが初期位置に戻った段階で紐状体130は伸びきった状態になるので、第3のフレーム37Bは紐状体130に拘束されて、固定フレーム74側には移動しない。さらに、図36において、ストッパ127を削除し、第3のフレーム37Bと固定フレーム74とを、第2のフレーム37Aと第3のフレーム37Bとの場合と同様にして、紐状体130で連結してもよい。
Further, like the
また、上記実施形態では、可動フレーム37を2つ設けた場合について説明したが、図37の転写装置3Eのように、3つ以上の可動フレーム37(37A、37B、37C)を設けることもできる。
Moreover, although the case where the two
また、上記実施形態では、設置体13や押圧体15が水平方向に配列されているため、支持体27から仮組立体TAが抜け落ちないようにする目的で抜け防止体18を、ピン状の支持体27の先端側に仮組立体TAと並べて嵌めるようにした場合について述べたが、図38に示すように、治具17の設置面が斜め上方を向くように設置体13や押圧体15を配置することにより、抜け防止体18の使用を省略しながら、仮組立体TAの抜け落ちを防ぐことができる。この場合、この転写装置3Fは、図39に示すように、中心軸線CL1を、たとえば水平線(GL)に対し15°傾斜した姿勢で配置すればよい。
In the above embodiment, since the
3,3B,3C,3D,3E,3F 転写装置
13 設置体(被成型品・型の設置部)
37 可動フレーム
37A 第2のフレーム(可動フレーム)
37B 第3のフレーム(可動フレーム)
74 固定フレーム(第1のフレーム)
95 サーボモータ(駆動手段)
110 連動手段(リリース手段)
120 リリース手段
130 紐状体(連動手段、リリース手段)
TA 被成型品と型の仮組立体
3,3B, 3C, 3D, 3E, 3F Transfer device
37
37B Third frame (movable frame)
74 Fixed frame (first frame)
95 Servo motor (drive means)
110 Interlocking means (release means)
120 Release means 130 String-like body (interlocking means, release means)
TA Temporary assembly of molded product and mold
Claims (2)
前記第1のフレームに対して接近・離反する方向に移動自在に設けられた第2のフレームと;
前記第1のフレームと前記第2のフレームの対向面間に設けられ、被成型品と型とを重ねて設置することが可能な被成型品・型の設置部と;
前記第1のフレームに対して前記第2のフレームを接近する方向に移動させることで、前記被成型品・型の設置部に設置された前記被成型品と前記型とに押圧力を加えて、前記型に形成された微細な転写パターンを前記被成型品に転写させ、また、転写後に前記第2のフレームを初期位置に復帰させる駆動手段と;
を備え、
前記第1のフレームと前記第2フレームの間に、前記第2のフレームの前記第1のフレームに対する接近方向の動きにより押されて前記第1のフレームに接近する方向に移動する少なくとも1個の第3のフレームが介在され、
前記第2のフレームとそれに隣接する前記第3のフレームとの対向面間、前記第1のフレームとそれに隣接する前記第3のフレームとの対向面間、前記第3のフレームが複数ある場合は互いに隣接する第3のフレームの対向面間に、前記被成型品・型の設置部がそれぞれ設けられており、前記第1のフレーム、前記第3のフレーム、前記第2のフレームが水平方向に配列されていることを特徴とする転写装置。 A first frame fixedly provided;
A second frame provided so as to be movable in a direction approaching / separating from the first frame;
An installation part of a molded product / mold, which is provided between opposing surfaces of the first frame and the second frame and can be installed with the molded product and the mold;
By moving the second frame in a direction approaching the first frame, a pressing force is applied to the molding product and the mold installed in the molding product / mold installation section. Driving means for transferring a fine transfer pattern formed on the mold onto the molding object and returning the second frame to an initial position after the transfer;
With
Between the first frame and the second frame, at least one moved by the movement of the second frame in the approaching direction with respect to the first frame and moving in the direction approaching the first frame A third frame is interposed,
When there are a plurality of third frames between the facing surfaces of the second frame and the third frame adjacent thereto, between the facing surfaces of the first frame and the third frame adjacent thereto, and Between the opposing surfaces of the third frames that are adjacent to each other, an installation portion for the molded product / mold is provided, and the first frame, the third frame, and the second frame are in a horizontal direction. A transfer device characterized by being arranged .
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