KR100763669B1

KR100763669B1 - 전사 장치

Info

Publication number: KR100763669B1
Application number: KR1020060041290A
Authority: KR
Inventors: 미쯔노리 고꾸보; 가즈노리 우루시바따; 하루유끼 마쯔바야시
Original assignee: 도시바 기카이 가부시키가이샤
Priority date: 2005-05-10
Filing date: 2006-05-09
Publication date: 2007-10-04
Also published as: JP4729338B2; DE102006021507B4; DE102006021507A1; US7465162B2; TW200706375A; JP2006318973A; KR20060116716A; TWI316027B; US20060257514A1

Abstract

전사 장치는 전사 다이(41) 및 상기 다이(41)로부터 전사된 성형 제품(13)이 서로 마주보며 내부에 배치되는 진공 성형 챔버(60)와; 다이(41) 및 성형 제품(13) 중 하나를 지지하여 서로에 대해 가깝게 또는 서로로부터 멀리 이동할 수 있도록 허용하는 가동 본체(19)와; 가동 본체(19)의 이동 방향에 대해 평행하게 배치되고 피스톤 로드(52)를 통해 가동 본체(19)에 연결되는 밸런스 실린더(50)와; 챔버(60) 내부의 압력을 검출하는 압력 검출기(64)와; 압력 검출기(64)로부터의 출력에 따라서 챔버(60)에 공급되는 작업 유체의 압력을 조작식으로 제어하여 가동 본체의 이동 방향으로 가동 본체(19) 상에 작용하는 하중의 요동을 제거하는 압력 제어 섹션을 포함한다.

전사 장치, 진공 성형 챔버, 다이, 성형 제품, 가동 본체, 피스톤 로드, 압력 검출기, 밸런스 실린더

Description

전사 장치{TRANSCRIPT APPARATUS}

도1은 본 발명에 따르는 전사 장치의 일 실시예를 도시하는 좌측면도.

도2는 도1의 선 II-II를 따라서 취한 단면도.

도3은 도1에 도시된 전사 장치의 평면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 전사 장치 3 : 본체 프레임

3A : 프레임 지지 섹션 3B : 안내 프레임

5 : 상부 프레임(지지 프레임) 7 : 하부 프레임(기부 프레임)

9 : 다이 바아 10 : 고정식 베드

11 : 가동 테이블 13 : 성형 제품

15 :지지 헤드 19 : 가동 본체

21 : 선형 안내부(안내 수단) 23, 24 : 슬라이더

26 : 볼스크류 너트 27 : 볼스크류 샤프트

29 : 베어링 31 : 중공 샤프트

33 : 서보모터 35 : 출력 샤프트

41 : 다이 42: 자외선 광원

42A : 광섬유 42B : 반사 거울

42C : 관통 보어(광 안내 경로) 43 : 다이 지지 플레이트

43A : 관통 보어 45 : 수평화(평행화) 기구

46 : 하중 셀 47 : 턴테이블

50 : 밸런스 실린더 52 : 피스톤 로드

54 : 상부 커버 56 : 하부 커버

58 : 실린더 60 : 진공 성형 챔버

61 : 유동 통로 62 : 도관

63 : 진공 펌프(음압 발생 수단) 64 : 압력 검출기

65 : 펌프 구동 제어 섹션 66 :누설 밸브

67 : 유체 압력원 68 : 압력 제어 섹션

91 : 가동 부재

[문헌 1] 일본특허공보 제2004-288784호

본 발명은 다이의 표면상에 형성된 미세하게 조각된 패턴이 석판화 기술을 사용하여 성형 제품의 표면상으로 전사되는 전사 장치, 특히 다이 및 성형 제품이 진공 성형 챔버 내에 배치되는 전사 장치에 관한 것이다.

이러한 종류의 전사 장치는 다이 및 성형 제품 사이의 공간 내부에 갇힌 공 기 또는 불활성 가스 때문에 성형 결함이 종종 증가하게 되므로, 일본특허공보 제2004-288784호에 개시된 전사 장치는 다이 및 성형 제품이 개방형 및 밀폐형 진공 성형 챔버 내에 배치되도록 한다.

전사 장치는 다이 및 성형 제품 중 하나를 가동식으로 지지하는 가동 부재와, 가동 부재와 면하여 맞대기 결합하는 부재를 구비한다. 다이 및 성형 제품이 진공 성형 챔버 내에 위치된 때 다이 및 성형 제품을 서로에 대해 가깝게 또는 서로로부터 멀리 이동시키기 위해, 전사 장치는 다른 진공 성형 챔버용 가동 부재의 단면을 진공 성형 챔버용 부재의 단면과 상이하게 한다. 여기서 진공 성형 챔버용 단면은 가동 부재의 이동 방향에 대해 수직한 단면을 의미한다. 그러므로 진공 성형 챔버 내부의 압력은 진공 성형 챔버가 감압될 때 요동하고, 이것은 가동 부재 상에 이동 방향으로 작용하는 하중을 변동하게 한다. 결과적으로, 가동 부재는 진공 성형 챔버를 향하여 끌어 내려진다.

이러한 힘은 가동 부재의 구동 섹션에 작용하여 성형 제품에 대해 다이를 가압하는 힘을 제어하는데 부정적인 영향을 준다. 이는 적절한 성형을 수행하기 어렵게 만든다.

본 발명은 상기 문제점들을 유념하여 완성하였고, 진공 성형 챔버 내에서 압력 변동으로부터 발생하는 부정적인 영향을 최소화하는 단순하고 적절한 방식으로 성형을 수행할 수 있는 전사 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 제1 태양은 전사 다이 및 상기 전사 다이로부터 패턴이 전사된 성 형 제품이 서로 마주보며 내부에 배치되는 진공 성형 챔버와; 전사 다이 및 성형 제품 중 하나를 지지하여 전사 다이 및 성형 제품이 서로에 대해 가깝게 또는 서로로부터 멀리 이동할 수 있도록 허용하는 가동 본체와; 가동 본체의 이동 방향에 평행하게 배치되고 피스톤 로드를 통해 가동 본체에 연결되는 밸런스 실린더와; 진공 성형 챔버 내부의 압력을 검출하는 압력 검출기와; 압력 검출기로부터의 출력에 따라서 진공 성형 챔버에 공급되는 작업 유체의 압력을 제어하여 가동 본체의 이동 방향으로 진공 성형 챔버 내의 압력 변동에 의해 가동 본체 상에 작용하는 하중의 변동을 제거하거나 감소하는 압력 제어 섹션을 포함하는 전사 장치를 제공한다.

본 발명의 제2 태양은 전사 다이 및 상기 전사 다이로부터 패턴이 전사된 성형 제품이 서로 마주보며 내부에 배치되는 진공 성형 챔버와; 전사 다이 및 성형 제품 중 하나를 지지하여 전사 다이 및 성형 제품이 서로에 대해 가깝게 또는 서로로부터 멀리 이동할 수 있도록 허용하는 가동 본체와; 각각 가동 본체의 이동 방향에 평행하게 배치되고 피스톤 로드들을 통해 가동 본체에 연결되는 복수의 밸런스 실린더를 포함하고, 작동되는 밸런스 실린더의 수는 진공 성형 챔버 내의 압력 상태에 대한 소정의 설정 조건에 따라 변화되는 전사 장치를 제공한다.

본 발명의 제3 태양은 전사 다이 및 상기 전사 다이로부터 패턴이 전사된 성형 제품이 서로 마주보며 내부에 배치되는 진공 성형 챔버와; 전사 다이 및 성형 제품 중 하나를 지지하여 전사 다이 및 성형 제품이 서로에 대해 가깝게 또는 서로로부터 멀리 이동할 수 있도록 허용하는 가동 본체와; 각각 가동 본체의 이동 방향에 평행하게 배치되고 피스톤 로드들을 통해 가동 본체에 연결되는 복수의 밸런스 실린더와; 진공 성형 챔버 내부의 압력을 검출하는 압력 검출기와; 압력 검출기로부터의 출력에 따라 작동되는 밸런스 실린더의 수를 변화시켜서 가동 본체의 이동 방향으로 진공 성형 챔버 내의 압력 변동에 의해 가동 본체 상에 작용하는 하중의 변동을 제거하거나 감소하는 압력 제어 섹션을 포함하는 전사 장치를 제공한다.

도1 및 도2에서 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 일 실시예의 전사 장치(1)는 대체로 L자형의 측면 형상을 갖는 본체 프레임(3)과; 하부 프레임(7)이 지지되는 프레임지지 섹션(3A)의 하부 측상에 일체식으로 장착되는 사각형 하부 프레임(기부 프레임, 7)과; 본체 프레임(3)의 수직 섹션에 대해 평행인 하부 프레임(7)의 네 개의 코너로부터 직립하는 다이 바아(9)와; 구동 수단을 지지하기 위한 다이 바아(9)의 상부 단부 상에 위치된 사각형 상부 프레임(지지 프레임, 5)과; 상부 프레임(5) 및 하부 프레임(7) 사이의 공간에 다이 바아(9)에 따르는 방향(수직 방향)으로 이동 가능하도록 다이 바아(9) 상에 지지되는 사각형 가동 본체(19)를 포함한다.

본체 프레임(3)은 한 쌍의 안내 프레임(3B, 3B)으로 형성된 상부 영역을 갖는다. 안내 프레임(3B, 3B)은 전방(도1의 우측)으로 돌출하여, 안내 프레임의 단부면들이 실질적으로 상부 프레임(5) 및 가동 본체(19)의 좌우측면의 절반인 위치에 도달하도록 한다. 게다가, 안내 프레임(3B, 3B)은 수직으로 연장된 선형 안내부(안내 수단, 21)를 구비하는 말단부를 갖는다. 상부 프레임(5) 및 가동 프레임(19)은 각각 슬라이더(23, 23) 및 슬라이더(24, 24)를 지지하는 좌우측 표면을 갖는다. 슬라이더(23, 23) 및 슬라이더(24, 24)는 선형 안내부(21, 21)를 결합하고, 예컨대 제로 간극 하에서의 고정밀도로 수직 방향으로 이동 가능하게 안내된다.

요약하면, 본체 프레임(3)은 하부 프레임(기부 프레임, 7)이 지지되는 프레임 지지 섹션(3A)을 구비하는 일단부 측부(하부 측부)를 갖는다. 따라서 본체 프레임(3)은 측면도로부터 일반적으로 L자형 구성으로 제공된다. 본체 프레임(3)의 다른 단부 측부(상부 측부 상의)는 안내 프레임(3B, 3B)을 구비하는 좌우 측부(도3의 수직 방향)를 갖는다. 안내 프레임(3B, 3B)은 선형 안내부(21, 21)를 가지며 전방으로 돌출한다. 본체 프레임(3)은 상부 단부 측부가 오목한 부분으로 형성되는 구조로 제공된다.

더욱이, 도3에 도시된 바와 같이, 상부 프레임(5) 및 가동 본체(19)는 본체 프레임(3)의 좌우 안내 프레임(3B, 3B) 사이에 배치된다. 슬라이더(23, 23) 및 슬라이더(24, 24)와 선형 안내부(21, 21)사이의 결합 부분은 가동 본체(19)의 전후 방향(도3에서의 횡방향)으로 연장된 중심선(L1) 및 수평 방향(도3에서의 수직 방향)으로 연장된 중심선(L2) 사이의 교차점(C)을 가로지르는 중심선(L1)에 대해 대칭인 위치에 위치된다. 여기서, 슬라이더(23, 23) 및 슬라이더(24, 24)는 상부 프레임(5) 및 가동 본체(19) 상에 제공된다.

또한, 도1의 선형 안내부(21, 21)가 슬라이더(23, 23) 및 슬라이더(24, 24)에 공통으로 제공되지만, 선형 안내부가 슬라이더(23, 23) 및 슬라이더(24, 24)용으로 별도로 제공되도록 하는 다른 대체예가 가능할 수 있다. 그러나 상호 평행한 정렬 상태로 기계 가공 또는 정밀 기계 가공하는 경우가 고려될 때, 선형 안내부(21, 21)는 슬라이더(23, 23) 및 슬라이더(24, 24)에 공통으로 제공되는 것이 양호할 수 있다.

온도 변동에 의하여 상부 프레임(5) 및 가동 본체(19) 사이의 위치 변위(횡 변위)를 피하기 위하여, 선형 안내부(21, 21), 슬라이더(23, 23) 및 슬라이더(24, 24)는 상부 프레임(5) 및 가동 본체(19)의 전후 방향으로 연장된 중심선(L1) 및 수평 방향으로 연장된 중심선(L2) 사이의 교차점(C)을 가로지르는 중심선(L1)에 대해 대칭인 위치에 양호하게 위치될 수 있다.

하부 프레임(7)은 상향으로 수직 연장되는 고정식 베드(10)를 지지하는 중심 영역을 구비하는 상부 표면을 갖는다. 도2에 도시된 바와 같이, 고정식 베드(10)는 X 및 Y 방향으로 이동될 수 있고 미세한 조정으로 위치 설정될 수 있는 X 및 Y 테이블을 포함하는 가동 테이블(11)을 지지한다. 가동 테이블(11)은 성형 제품이 지지되는 지지 헤드(15)를 지지한다. 가동 테이블(11)은 선형 안내부 및 슬라이더에 의해 안내되고 서보 모터에 의해 구동되지만, 상세한 설명은 공지된 구조이므로 생략한다.

성형 제품(13)은 자외선 경화 수지로 형성된 성형층이 실리콘, 유리, 또는 세라믹 등의 적당한 재료로 형성된 기판의 상부 표면에 부착되는 박막으로 이루어진다. 성형층은 수 십 나노미터에서 수 마이크로미터 차수의 두께를 갖는다. 이러한 성형층이 열가소성 수지로 형성된 저항을 가능한 사용한다면, 지지 헤드(15)는 성형 케이스를 제공하는 성형층을 열적으로 연화시키도록 히터 등의 가열 수단 (도시되지 않음)을 포함할 수 있다.

도2에 도시된 바와 같이, 가동 본체(19)는 하중 셀(46)에 의하여 턴테이블(47)을 지지하는 하부 중심 영역[하부 프레임(7)에 대향하는 표면의 중심]을 갖는다. 턴테이블(47)은 가동 본체(19)의 하부 중심 영역의 중심을 중심으로 회전될 수 있고 소정의 각도 위치에서 견고하게 고정된다. 다이 지지 플레이트(43)는 구형 조인트 및 십자형 조인트를 포함하는 수평화(평행화) 기구(45)에 의하여 턴테이블 상에 장착되고, 다이(41)를 탈착식으로 지지한다.

다이(41)는 미세하게 조각된 패턴이 석판화 기술에 의해 형성된 다이 표면(도2에서의 하부 표면)을 갖는다. 다이(41)는 본 실시예에서 자외선을 전달하는 것이 용이한 투명 석영 유리로 형성된다.

다이 지지 플레이트(43), 수평화(평행화) 기구(45), 턴테이블(47), 및 하중 셀(46) 모두는 관통 보어(43A)가 연장되는 중심 영역을 갖는다. 가동 본체(19)는 자외선 광원(42)으로부터 방사되어 관통 보어(43A)에서 광섬유(42A) 및 반사 거울(42B)을 거쳐 다이(41)의 배면측까지 자외선을 안내하는 관통 보어(광 안내 경로, 42C)를 갖는다.

지지 플레이트로서의 상부 프레임(5)은 가동 본체(19)를 이동시키는 구동 수단의 예로서 서보모터(33)를 지지한다. 서보모터(33)는 중공 샤프트(31)에 결합된 출력 샤프트(35)를 갖는다. 중공 샤프트(31)는 회전 운동에 대해서만 베어링(29)을 통해 상부 프레임(5)에 장착된다. 중공 샤프트(31)는 볼스크류 기구(25)를 형성하는 볼스크류 너트(26)가 고정식으로 장착되는 하부 단부를 갖는다. 볼스크류 너트(26)는 소정 속도 및 토크로 가동 본체(19)를 상하로 이동시키기 위해 가동 테이블(11)의 중심축 내의 가동 본체(19) 상으로 고정식으로 장착되는 볼스크류 샤프트(27)와 결합한다.

다이 지지 플레이트(43)가 둘러싸여지는 링형 상부 커버(54)가 가동 본체(19)의 하부 표면에 장착된다. 반대로, 가동 테이블(11)을 둘러싸도록 링형 하부 커버(56)가 하부 프레임(7)에 장착된다. 링형 하부 커버(56)는 이동성을 위해 고정식 베드(10)의 주연부와 결합하는 하부 단부와, 상부 커버(54)의 하부 단부와 맞대기 결합하도록 형성되는 상부 단부를 갖는다. 하부 커버(56)는 수직 운동 액추에이터의 예로서 복수의 실린더(58)에 의해 상하로 이동된다. 실린더(58)는 하부 프레임(7)에 장착된다. 상부 커버(54) 및 하부 커버(56)는 다이 지지 플레이트(43) 및 가동 테이블(11) 주위로 개방형 및 밀폐형 성형 챔버(60)를 형성한다.

성형 챔버(60)는 가동 부재(91) 내에 형성된 유동 통로(61)와 상기 유동 통로(61)에 연결된 도관(62)을 통해 성형 챔버(16)를 감압하기 위한 진공 펌프(음압 발생 수단, 63)에 연결된다. 따라서 성형 챔버(60)는 "진공 성형 챔버(감압된 성형 챔버)"로 불린다. 진공 성형 챔버(60) 내부의 압력은 압력 검출기(64)에 의해 검출되고, 압력 검출기(64)의 출력은 진공 성형 챔버(60) 내부의 압력을 소정값까지 감소시키기 위해 진공 펌프(63)용 펌프 구동 제어 섹션(65)으로 도입된다. 또한 누설 밸브(66)는 진공 성형 챔버(60) 내부의 압력을 대기압까지 감소시키기 위해 도관(62)의 경로에 배치된다.

도3에 도시된 바와 같이, (밸런스 획득 수단의 예로서) 복수의 밸런스 실린더(50)는 가동 본체(19)의 중심에 대하여 대칭인 위치에서 직립한다. 밸런스 실린더(50)들은 가동 본체(19)에 연결된 피스톤 로드(52)들에 각각 연결된다. 밸런스 실린더(50)에는 공기 압력원 또는 수압력원 등의 유체 압력원(67)으로부터 압력 제어 섹션(68)을 거쳐 작업 유체가 공급된다.

압력 제어 섹션(68)은 이들 밸런스 실린더(50)에 공급된 작업 유체의 압력을 제어하고, 자중에 의해 가동 본체(19)에 하방으로 작용하는 하중뿐만 아니라 수직 방향[즉 가동 본체(19)의 이동 방향]으로 가동 본체(19)에 작용하고 진공 성형 챔버(60) 내부의 압력 변동에 의해 발생된 하중의 변동을 제거하기 위해 압력 검출기(64)로부터의 출력을 로딩한다.

다음에는 전사 장치의 작동이 설명될 것이다.

실린더(58)는 하부 커버(56)를 하방으로 이동시키도록 작동되고, 그럼으로써 성형 챔버(60)를 개방한다. 다이(41)는 다이 지지 플레이트(43)에 장착되고, 턴테이블(7)은 다이(41)의 중심 둘레로 수평 방향으로 다이(41)의 장착(회전)각을 미세하게 조정한다. 게다가, 다이(41)를 위한 장착각 조정은 공지된 위치설정 수단으로 마킹(marking)을 사용하여 지지 헤드(15)에 설치된 각각의 성형 제품(13)에 의해 자동적으로 수행될 수 있다.

다이(41)가 이러한 방식으로 설치된 후에, 상부 표면이 자외선 경화 수지로 형성된 성형층으로 코팅된 성형 제품(13)은 지지 헤드(15)에 설치된다.

이어서, 실린더(58)는 하부 커버(56)를 상향으로 승강시키도록 작동되고, 그럼으로써 진공 성형 챔버(60)를 밀폐시킨다. 펌프 구동 제어 섹션(65)은 진공 펌 프(63)를 작동시킴으로써 진공 성형 챔버(60) 내부의 압력을 소정값까지 감압시킨다. 그리고 나서, 진공 성형 챔버(60) 내부의 압력은 압력 검출기(64)에 의해 검출되고, 압력 검출기(64)의 출력은 펌프 구동 제어 섹션(65)으로 도입된다.

진공 성형 챔버(60) 내부의 압력이 대기압 이하로 유지될 때, 가동 본체(19)는 자중으로 인하여 하방으로 작용하는 하중만 적용된다. 따라서 압력 검출기(64)의 출력은 영(zero)이 된다. 그리고 나서, 압력 제어 섹션(68)은 유체 압력원(67)으로부터 밸런스 실린더(50)로 공급된 작업 유체의 압력을 제어하여, 가동 본체(19)의 중량에 의해 발생된 하방으로 작용하는 하중만을 제거하도록 한다.

진공 성형 챔버(60)의 감압은 도2의 가동 본체(19) 상에 하방으로 작용하는 하방력(downward force)을 발생시킬 뿐만 아니라 하부 커버(56) 및 고정식 베드(10) 상에 상방으로 작용하고 하방력과 동일한 크기를 갖는 상방력(upward force)을 발생시킨다. 상방력의 하부 커버(56)에 작용하는 성분이 상부 커버(54)를 통해 가동 본체(19)에 전달되기 때문에, 상방력의 하부 커버(56)에 작용하는 성분에 대응하는 가동 본체(19)에 작용하는 하방력의 성분은 제거된다. 그러나 고정식 베드(10)에 작용하는 상방력은 제거되지 않기 때문에, 고정식 베드(10)에 작용하는 상방력에 대응하는 하방 성분은 가동 본체(19)에 작용한다. 결론적으로, 가동 본체(19)는 이러한 하방력으로 인하여 하방 하중을 받게 된다.

수직 방향[즉, 가동 본체(19)의 이동 방향]으로 가동 본체(19)에 작용하는 하중의 변동을 제거하기 위해, 압력 검출기(64)로부터 수신된 출력을 기초로 하여, 압력 제어 섹션(68)은 진공 성형 챔버(60) 내부의 압력에 따라서 밸런스 실린더(50)에 공급된 작업 유체의 압력을 변화시키고, 그럼으로써 고정식 베드(10)에 작용하는 상방력과 등가인 힘을 상승시킨다.

다음으로, 서보모터(33)의 토크는 가동 본체(19)를 하방으로 이동시키기 위해 소정값까지 설정되고, 그럼으로써 성형 제품(13)의 상부 표면에 대해 다이(41)를 가압한다.

그리고 나서, 본체 프레임(3)의 상부 영역 내의 양 측부에 배치된 선형 안내부(21, 21) 및 상기 선형 안내부(21, 21)와 결합하여 유지되는 슬라이더(24, 24)는 가동 본체(19)의 이동 방향을 가로지르는 방향으로 가동 본체(19)가 가동 본체(19)의 최소 위치설정 변위(횡방향 변위)를 가지고 하방으로 이동될 수 있게 한다. 따라서 다이(14)는 소정 위치를 향하는 방향으로 성형 제품(13)과 가압 결합될 수 있다. 이때, 밸런스 실린더(50)는 중력으로 인해 하방으로 작용하는 가동 본체(19)의 하중을 제거하고, 그 결과로 서보모터(33)는 가동 본체(19)가 정밀하게 제어된 속도 및 토크로 하방으로 이동하도록 한다.

이런 것이 발생할 때, 실린더(58)는 가압 운동없이 자유로운 상태 하에서 하부 커버(56)가 상부 커버(54)와 밀접하게 접촉하게 되도록 하고, 실린더(58)는 하부 커버(56)가 가동 본체(19)와 함께 상방 또는 하방으로 이동할 때 하부 커버(56)의 수직 이동과 관련하여 상방 또는 하방으로 부드럽게 이동한다.

게다가, 평행화 기구(45)가 다이(41)의 하부 표면을 성형 제품(13)의 상부 표면에 대해 평행하게 되도록 하기 때문에, 다이(41)의 전체 표면은 균일한 표면 압력으로 성형 제품(13)의 표면에 대해 가압된다.

하중 셀(46)은 검출된 값이 서보모터(33)로 피드백 되는 것을 허용하기 위해 가압력을 검출하여 가압력이 소정값에서 유지되도록 한다. 하중 셀(46)이 진공 성형 챔버(60) 내부에 배치되기 때문에, 하중 셀(46)은 진공 성형 챔버(60) 내부의 압력의 요동으로부터 발생하는 어떤 부정적인 영향도 갖지 않는다. 따라서 가압력은 단수하고 신뢰성 있게 제어된다.

이러한 방식으로, 다이(41)는 성형 제품(13)의 상부 표면 위에 코팅된 자외선 경화 수지로 이루어진 성형층에 대해 소정 가압력으로 가압된다. 따라서 다이(41)의 표면에 형성된 미세하게 조각된 패턴은 성형 제품(13)의 표면층으로 전사된다. 그리고 나서, 진공 성형 챔버(60)가 감압되므로, 성형 분위기로서 공기[비활성 기체 분위기 하에서 있는 진공 성형 챔버(60)의 경우의 비활성 기체]는 다이(41) 및 성형 제품(13)의 성형층 사이에 개재되지 않아서, 결과적으로 결점 성형이 발생되지 않는다.

그리고 나서 다이(41)의 강한 가압력은 다이 바아(9)를 약간 연장되도록 하고 상부 프레임(5)을 상향으로 배치되도록 한다. 그러나 선형 안내부(21, 21) 및 슬라이더가 상부 프레임(5)의 이러한 변위를 흡수하기 때문에, 도2에서 도시된 바와 같이 본체 프레임(3)의 상부 부분이 좌측으로 비틀리게 된다. 이것은 다이(41)의 가압력에 의해 다이(41)의 이동 방향에 수직인 방향으로 다이(41)의 위치설정 변위(횡변위)를 최소화한다.

게다가, 복수의 다이 바아(9)가 서로 다르게 신장한다 하더라도, 선형 안내부(21, 21) 및 슬라이더(23, 23)에 의해 지지되는 상부 프레임(5)의 구조는 상부 프레임(5)의 위치설정 변위(횡변위)가 최소화되도록 한다. 결론적으로, 다이(41)의 위치설정 변위(횡변위)는 최소 범위로 감소될 수 있다.

더욱이, 다이(41)의 가압력이 비교적 적으면 다이 바아(9)의 신장에 있어서 매우 작은 차이가 존재하기 때문에, 선형 안내부(21, 21) 및 슬라이더(23, 23)를 포함하는 상부 프레임(5)을 안내하기 위한 안내 수단이 생략될 수 있다.

전사 단계가 완료된 후에, 자외선은 자외선 광원(42)으로부터 광섬유(42A) 및 반사 거울(42B)로 이루어진 광안내 경로를 통해 다이(41)의 배면측으로 소정 시간 동안 방사된다. 다이(41)가 투명한 석영 유리로 이루어지기 때문에, 다이(41)의 배면측으로 방사된 자외선은 다이(41)를 통과하고, 그리고 나서 자외선 경화 수지로 이루어지고 성형 제품(13)의 상부 표면에 코팅된 성형층으로 방사된다. 결과적으로 성형층은 경화된다.

성형층이 이런 방식으로 경화된 후에, 서보모터(33)는 다이(41)를 고정된 자세로 유지하면서 성형 제품(13)으로부터 멀리 다이(41)를 제거하기 위해 가동 본체(19)를 상승시키도록 구동된다. 결론적으로, 실린더(58)는 성형 챔버(60)를 개방하기 위해 하부 커버(56)를 하방으로 이동시키도록 작동되고, 성형 제품(13)을 꺼낸 후에, 전사 조작이 완료된다.

본 실시예는 가동 본체(19)가 4개의 밸런스 실린더(50)를 사용하여 상하로 이동되는 구조에 관하여 설명되었지만, 일반적으로 임의의 복수의 밸런스 실린더가 사용될 수 있고, 모든 밸런스 실린더(50)가 항상 필수적으로 작동되지는 않는다. 진공 성형 챔버(60)가 대기압에 있는 상황 하에서, 예컨대 대각선으로 배치된 2개의 밸런스 실린더(50)가 가동 본체(19)의 무게를 제거하기 위해 작동될 수 있다. 심지어 4 이상의 개수의 실린더(50)가 사용되면, 1개의 실린더를 건너서 실린더(50)들이 작동될 수 있다. 그리고 나서 진공 성형 챔버(60)가 감압된 상태가 되는 경우에 있어서, 모든 밸런스 실린더(50)가 작동될 수 있다.

즉, 밸런스 실린더(50)는 가동 본체(19)의 무게를 지지하기 위한 복수의 밸런스 실린더(50)와, 진공 성형 챔버가 감압될 때 가동 본체(19) 상에 작용하는 하방력에 대해 균형을 잡기 위한 다른 복수의 밸런스 실린더(50)로 그룹을 나눌 수 있다. 이러한 경우에 있어서, 다이(41)를 포함하는 가동 본체(19)의 무게가 거의 고정되고, 그러므로 각각의 그룹을 위한 밸런스 실린더(50)에 공급되는 작업 유체의 압력은 진공 성형 챔버(60) 내부의 소기된 압력(진공 레벨)이 거의 항상 고정된 상황 하에서 용이하게 제어될 수 있다.

상기 언급한 바와 같이 작동되는 밸런스 실린더(50)의 수는 진공 성형 챔버의 압력 상태에 대한 소정의 설정 조건에 따라서 변화될 수 있고, 또는 압력 검출기(64)로부터 압력 제어 섹션(68)으로 출력을 피드백 함으로써 변화될 수 있다.

다시 말해, 밸런스 실린더(50)의 각각의 그룹은 다른 균형 잡힌 목표치를 목표로 삼기 때문에, 밸런스 실린더(50)로 공급된 작업 유체의 압력은 진공 성형 챔버(60)의 감압된 레벨(진공 레벨)에 대응하여 용이하게 제어될 수 있다.

상기 언급된 이러한 구조는 진공 성형 챔버(60) 내부의 압력이 요동하더라도 감압의 영향을 최소화할 수 있다. 게다가, 다이(41) 및 성형 제품(13) 사이의 접촉 압력(전사 압력)은 성형층의 재료에 따라 정밀하게 제어될 수 있고, 그럼으로써 고정밀 전사가 수행될 수 있다.

본 발명은 본 실시예에만 제한되지 않으며 다양한 변경이 다른 실시예에서 적당하게 실시될 수 있다. 예컨대, 본 실시예에서 상부 프레임(5)에 위치된 가동 본체(19)가 하부 프레임(7)에 장착된 고정식 베드(10)에 대해 수직 가동성을 갖지만, 가동 본체(19)의 수직 가동성은 고정식 베드(10)의 수직 가동성에 대해 상대적이므로, 결과적으로 대체 구조는 고정식 베드(10)가 수직으로 이동 가능하고 가동 본체(19)가 고정되도록 허용 가능하다. 게다가 본 실시예에서 다이(41)는 가동 본체(19)에 장착되고 성형 제품(13)은 하부 프레임(7)에 장착되지만, 이들은 반대 방식으로 장착될 수 있다. 더욱이, 도1 및 도2에 도시된 구조는 뒤집혀진 형태로 배열될 수 있고, 또는 가로로 누운 형태로 배열될 수 있다. 즉, 본 실시예가 수직식 구조에 대해 전형적으로 설명되었지만, 본 발명은 뒤집혀진 형태 또는 수평식 형태로 배열된 요소 부품을 구비한 수직식 구조로 실시될 수 있다. 게다가 서보모터(33)가 하부 프레임(7)에 장착되고, 다이(41) 및 성형 제품(13)이 상부 프레임(5) 및 가동 본체(19) 사이에 배치되는 것을 포함하는 다양한 구조들이 채택될 수 있다.

아울러, 성형층에 대하여, 자외선 경화 수지, 열가소성 수지 또는 다른 재료 등의 임의 종류의 재료들이 채택될 수 있고, 관련된 연화 및/또는 경화 수단은 성형층에 대해 선택된 재료에 따라서 선택적으로 사용될 수 있다. 게다가 다이(41)는 하부 프레임(7) 상으로 설치될 수 있고, 성형 제품(13)은 가동 본체(19)에 장착될 수 있다. 이것이 발생할 때, 연화 수단 및/또는 경화 수단의 양 수단은 성형층에 대해 수정될 수 있다.

이러한 방식에 있어서, 본 발명에 따르면, 감압된 후에 진공 성형 챔버(감압된 성형 챔버)의 압력이 대기압으로 되돌아올 때, 밸런스 실린더는 진공 성형 챔버 내의 압력 변동으로 인하여 가동 본체의 이동 방향으로 가동 본체에 작용하는 하중의 요동을 제거한다. 그러므로 진공 성형 챔버 내의 압력 변동으로 발생된 부정적인 영향이 최소화되고, 성형은 단순하고 신뢰성있게 수행될 수 있다.

또한, 다이 및 성형 제품 사이에서 작용하는 가압력을 검출하기 위한 하중 셀은 진공 성형 챔버 내부에 양호하게 위치될 수 있다. 이러한 배열은 진공 성형 챔버 내의 압력 변동으로부터 발생된 어떠한 부정적인 영향도 갖지 않으며, 그럼으로써 성형이 보다 정교하게 달성될 수 있게 한다.

2005년 5월 10일에 출원한 일본특허출원 제2005-137368호의 전체 내용은 그 전체가 참조로 본 명세서에 명백히 포함된다.

본 발명은 진공 성형 챔버 내에서 압력 변동으로부터 발생하는 부정적인 영향을 최소화하는 단순하고 적절한 방식으로 성형을 수행할 수 있는 전사 장치를 제공한다.

Claims

전사 다이 및 상기 전사 다이로부터 패턴이 전사된 성형 제품이 서로 마주보며 내부에 배치되는 진공 성형 챔버와,

전사 다이 및 성형 제품 중 하나를 지지하여 전사 다이 및 성형 제품이 서로에 대해 가깝게 또는 서로로부터 멀리 이동할 수 있도록 허용하는 가동 본체와,

가동 본체의 이동 방향에 대해 평행하게 배치되고 피스톤 로드를 통해 가동 본체에 연결되는 밸런스 실린더와,

진공 성형 챔버 내부의 압력을 검출하는 압력 검출기와,

압력 검출기로부터의 출력에 따라서 진공 성형 챔버에 공급되는 작업 유체의 압력을 제어하여 진공 성형 챔버 내의 압력 변동에 의해 가동 본체의 이동 방향으로 가동 본체 상에 작용하는 하중의 요동을 제거하거나 감소하는 압력 제어 섹션을 포함하는 전사 장치.
제1항에 있어서, 전사 다이 및 성형 제품 사이에 작용하는 가압력을 검출하고 진공 성형 챔버 내부에 배치되는 하중 셀을 더 포함하는 전사 장치.
전사 다이 및 상기 전사 다이로부터 패턴이 전사된 성형 제품이 서로 마주보며 내부에 배치되는 진공 성형 챔버와,

전사 다이 및 성형 제품 중 하나를 지지하여 전사 다이 및 성형 제품이 서로 에 대해 가깝게 또는 서로로부터 멀리 이동할 수 있도록 허용하는 가동 본체와,

각각 가동 본체의 이동 방향에 평행하게 배치되고 피스톤 로드들을 통해 가동 본체에 연결되는 복수의 밸런스 실린더를 포함하고,

작동되는 밸런스 실린더의 수는 진공 성형 챔버 내의 압력 상태에 대한 소정의 설정 조건에 따라 변화되는 전사 장치.
제3항에 있어서, 전사 다이 및 성형 제품 사이에 작용하는 가압력을 검출하고 진공 성형 챔버 내부에 배치되는 하중 셀을 더 포함하는 전사 장치.
전사 다이 및 상기 전사 다이로부터 패턴이 전사된 성형 제품이 서로 마주보며 내부에 배치되는 진공 성형 챔버와,

전사 다이 및 성형 제품 중 하나를 지지하여 전사 다이 및 성형 제품이 서로에 대해 가깝게 또는 서로로부터 멀리 이동할 수 있도록 허용하는 가동 본체와,

각각 가동 본체의 이동 방향에 평행하게 배치되고 피스톤 로드들을 통해 가동 본체에 연결되는 복수의 밸런스 실린더와,

진공 성형 챔버 내부의 압력을 검출하는 압력 검출기와,

압력 검출기로부터의 출력에 따라 작동되는 밸런스 실린더의 수를 변화시켜서 진공 성형 챔버 내의 압력 변동에 의해 가동 본체의 이동 방향으로 가동 본체 상에 작용하는 하중의 요동을 제거하거나 감소하는 압력 제어 섹션을 포함하는 전사 장치.
제5항에 있어서, 전사 다이 및 성형 제품 사이에 작용하는 가압력을 검출하고 진공 성형 챔버 내부에 배치되는 하중 셀을 더 포함하는 전사 장치.