JP4936099B2 - Moving coil type Z-axis linear motor - Google Patents
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Description
本発明は、小型でかつ高性能の可動コイル型Z軸リニアモータに関する。
また本発明は、例えばディスプレイ、表示体などに用いられる電気的発光素子である有機EL薄膜またはカラーフィルタ薄膜等の機能性薄膜を形成するためのインクジェットヘッドを搭載するのに有用なリニアモータ駆動ステージ及びそれを用いた機能性薄膜用製造装置に関する。
The present invention relates to a small-sized and high-performance moving coil type Z-axis linear motor.
The present invention also provides a linear motor drive stage useful for mounting an inkjet head for forming a functional thin film such as an organic EL thin film or a color filter thin film, which is an electroluminescent element used for, for example, a display or a display body. And a functional thin film manufacturing apparatus using the same.
近年、パーソナルコンピュータや携帯用の情報機器といった電子機器の発達に伴い、液晶表示装置、特にカラー液晶表示装置の使用が増加している。前記液晶表示装置には通常表示画像をカラー化するためのカラーフィルタが用いられている。このカラーフィルタの製造方法の1つとして、基板に対してR(赤)、G(緑)及びB(青)のインクを所定のパターンで着弾させることにより形成するインクジェットによる方法が知られている。
機能性薄膜を簡便かつ微細にパターニング成膜する手段としてインクジェット方式は有用である。しかし、有機溶剤を使用するインク(機能性薄膜形成用原料の液体)を用いる場合、インクジェットヘッド周辺の排気などの雰囲気制御を必要とする。更にこの場合はノズル面の乾燥、気流の乱れを引き起こし、ノズルから吐出したインク(液滴)の飛翔曲がりを招いてしまうという問題がある。
昨今、パーソナルコンピュータあるいはテレビ等の液晶ディスプレイ用のカラーフィルタ製造装置では、使用する透明基板(インクが着弾する側のガラス基板等)の大型化のニーズが旺盛である。この大型化と同時に製造コストを低減することが切望されている。このような技術志向から、インクジェットヘッドと透明基板との相対移動速度を高めて工業生産効率を向上させると共に、両者の相対的な位置決め精度を高めることが望まれている。
ところで通常インクジェットヘッドを所定位置に位置決め(停止)した状態で、かつ透明基板を高速かつ所定のパターンで所定位置まで移動し、該透明基板にインクを吐出して機能性薄膜を高精細にパターニング成膜する。この一連の工程において、作業効率向上のために透明基板の移動速度を高速にするほど、該透明基板の高速移動(走行)により発生した気流の影響でインク(液滴)の飛翔曲がりが顕著になるという新たな問題が発生し、対策が求められている。
In recent years, with the development of electronic devices such as personal computers and portable information devices, the use of liquid crystal display devices, particularly color liquid crystal display devices, has increased. The liquid crystal display device usually uses a color filter for colorizing a display image. As one of the color filter manufacturing methods, an inkjet method is known in which R (red), G (green), and B (blue) inks are landed on a substrate in a predetermined pattern. .
The ink jet method is useful as a means for easily and finely patterning a functional thin film. However, when an ink using an organic solvent (a liquid for forming a functional thin film) is used, it is necessary to control the atmosphere such as exhaust around the inkjet head. Further, in this case, there is a problem that the nozzle surface is dried and the air current is disturbed, and the flying of the ink (droplet) ejected from the nozzle is caused.
In recent years, in a color filter manufacturing apparatus for a liquid crystal display such as a personal computer or a television, there is a strong demand for increasing the size of a transparent substrate (a glass substrate on which ink is landed). It is eagerly desired to reduce the manufacturing cost simultaneously with this increase in size. From such a technical orientation, it is desired to increase the relative movement speed between the inkjet head and the transparent substrate to improve industrial production efficiency and to increase the relative positioning accuracy between the two.
By the way, with a normal inkjet head positioned (stopped) at a predetermined position, the transparent substrate is moved to a predetermined position at a high speed and in a predetermined pattern, and ink is ejected onto the transparent substrate to form a functional thin film with high definition. Film. In this series of steps, the higher the moving speed of the transparent substrate is, the higher the working efficiency is, and the more the ink (droplet) is bent due to the influence of the air flow generated by the high-speed movement (running) of the transparent substrate. A new problem occurs, and countermeasures are required.
Z軸リニアモータを搭載したリニアモータ駆動ステージに対する高性能化の要求は益々過酷になっている。この要求は、高性能を維持したまま、搭載されるZ軸リニアモータの小型化(省スペース化)を実現するというニーズを含んでいる。 The demand for higher performance of a linear motor drive stage equipped with a Z-axis linear motor has become increasingly severe. This requirement includes the need to reduce the size (space saving) of the mounted Z-axis linear motor while maintaining high performance.
更にリニアモータ駆動ステージや機能性薄膜用製造装置等にZ軸リニアモータを搭載する場合、Z軸(上下の駆動)方向が重力方向と一致するため、重力をキャンセルする機構を設けることが実用上望まれる。しかし、重力をキャンセルする従来の機構として、エアシリンダと圧縮エアを用いる方式、あるいは油圧機構を用いる方式は大型化、製造コストアップが必至となり、小型でかつ安価なZ軸ロック機構を有する高性能のZ軸リニアモータが求められていた。 Furthermore, when a Z-axis linear motor is mounted on a linear motor drive stage, a functional thin film manufacturing apparatus, etc., it is practical to provide a mechanism for canceling gravity because the Z-axis (vertical drive) direction coincides with the direction of gravity. desired. However, as a conventional mechanism for canceling gravity, a method using an air cylinder and compressed air, or a method using a hydraulic mechanism is inevitably increased in size and manufacturing cost, and has a small and inexpensive Z-axis lock mechanism. Z-axis linear motors have been demanded.
特許文献1には、図8に示すように、ノズル面102の周囲を囲むと共にインクの吐出される側(基材105に対向する側)にカバー103を突出させたインクジェットヘッド101が開示されている。インクジェットヘッド101は排気下でもノズル面102の乾燥を防ぎ、目詰まりを軽減し、安定吐出を達成できるという効果を奏する。
As shown in FIG. 8,
特許文献2には図9に示すカラーフィルタ製造装置が開示されている。このカラーフィルタ製造装置330は、下軸リニアモータ駆動ステージのテーブル339上に保持された基板Sを下Y軸リニアモータ332によりY軸方向に移動し、上軸リニアモータ駆動ステージのインクジェットヘッド334をX軸リニアモータによりX軸方向に移動すると共に回転モータ343によりZ軸方向に移動する方式である。この製造装置は液状体のロスや気泡に起因する吐出不良を防止し、更に複雑な経路の切り替え機構なども不要にできるという効果を奏する。
特許文献3には、図10に示すように、上下方向に延びるZ軸511と、Z軸511に沿って上下方向に延びるZ軸ガイド用の固定部512とを有するZ軸駆動機構が開示されている。支持固定部512はベース体510上に固定された有底の筒状体である。Z軸511は固定部512の筒状体内に上側から挿入されて該筒状体の下部に圧力室513が形成されている。固定部512の筒状体の底壁512−1を通したエア配管514から圧縮エアが圧力室513に導入されることにより、圧力室513はZ軸511、テーブル515を含む可動部分の重力を相殺する機能を持つ。
特許文献1には基材を保持するステージとインクジェットへッドとの間の相対的な高速移動、高精度位置決めを実現する駆動手段については記載が無い。更に前記ステージの高速移動により発生するインクの飛翔曲がりの問題に対し、特許文献1に記載のカバーを設ける対策のみでは十分でないのがわかった。また可動コイル型Z軸リニアモータについては記載が無い。
特許文献2に記載の成膜装置は回転モータ343のみによりインクジェットヘッド334をZ軸方向へ移動する方式である。このため、基板Sとインクジェットヘッド334とを相対的にZ軸方向へ高速移動しかつ高精度位置決めするのは困難である。更に基板Sの高速移動により発生するインクの飛翔曲がりに対する対策についての配慮は無い。また可動コイル型Z軸リニアモータについては記載が無い。
特許文献3に記載のステージ装置はエアシリンダと圧縮エアを用いてZ軸リニアモータ520の重力をキャンセルする機構であり、圧力室513の設置スペースを確保する必要からZ軸駆動機構が大型化してしまう。リニアモータ520はZ軸駆動用のレール(リニアガイド)を敷設していない点で本発明の可動コイル型Z軸リニアモータとは異なる。なお、特許文献3の段落12にばねの記載があるが、具体的なばねの使用については記載されていない。
The film forming apparatus described in
The stage device described in
従って本発明の課題は、小型で高性能の可動コイル型Z軸リニアモータを提供することである。
また本発明の課題は、Z軸可動子を構成する多相コイルに通電されない時(Z軸可動子が推力を発生しない時)にはZ軸可動子を機械的にロックしてZ軸方向への落下を阻止することができる、小型で確実かつ安価なZ軸ロック機構を有する高性能の可動コイル型Z軸リニアモータを提供することである。
また本発明の課題は、Z軸可動子の自重を簡便な構造で確実にキャンセルすることができる低消費電力型の高性能の可動コイル型Z軸リニアモータを提供することである。
また本発明の課題は、高性能でかつ実用性に富むリニアモータ駆動ステージ及び機能性薄膜用製造装置を提供することである。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a small-sized and high-performance moving coil type Z-axis linear motor.
Another object of the present invention is to mechanically lock the Z-axis mover in the Z-axis direction when the multiphase coil constituting the Z-axis mover is not energized (when the Z-axis mover does not generate thrust). It is an object to provide a high-performance moving coil type Z-axis linear motor having a small, reliable and inexpensive Z-axis locking mechanism that can prevent the falling of the motor.
Another object of the present invention is to provide a low-power consumption, high-performance movable coil Z-axis linear motor capable of reliably canceling the weight of the Z-axis movable element with a simple structure.
It is another object of the present invention to provide a linear motor driving stage and a functional thin film manufacturing apparatus that have high performance and high practicality.
上記課題を達成するために、本発明の可動コイル型Z軸リニアモータは、永久磁石及びヨークにより断面形状が略コの字の磁気回路をZ軸に沿って形成した固定子と、前記磁気回路に沿って形成された磁気空隙と、前記磁気空隙を介して前記固定子の磁極と対向する多相コイルを有すると共に前記磁気空隙内においてZ軸方向に自在に走行するように構成された可動子とを具備し、前記ヨークの外表面上にZ軸の走行用レールが敷設され、前記レールに沿って前記可動子が走行することを特徴とする。本発明の可動コイル型Z軸リニアモータはZ軸可動子の推力を所定の高い範囲に維持したまま、従来よりも小型に製作することができる。 In order to achieve the above object, a moving coil type Z-axis linear motor of the present invention includes a stator in which a magnetic circuit having a substantially U-shaped cross section is formed along a Z-axis by a permanent magnet and a yoke, and the magnetic circuit. And a multiphase coil that faces the magnetic pole of the stator via the magnetic gap and is configured to freely move in the Z-axis direction within the magnetic gap. A Z-axis traveling rail is laid on the outer surface of the yoke, and the mover travels along the rail. The movable coil type Z-axis linear motor of the present invention can be manufactured smaller than the conventional one while maintaining the thrust of the Z-axis movable element within a predetermined high range.
本発明の可動コイル型Z軸リニアモータにおいて、Z軸の走行用レールが敷設された前記ヨークの裏面側(内表面上)に前記永久磁石を配設すると、この可動コイル型Z軸リニアモータのプロフィールをZ軸に垂直な平面に投影した時、該投影面における(Z軸の走行用レールを含む磁気回路+Z軸可動子の多相コイルとキャリッジ)の占有するスペース(最大径)を従来よりもコンパクトなサイズにすることができる。 In the movable coil type Z-axis linear motor of the present invention, when the permanent magnet is disposed on the back side (on the inner surface) of the yoke on which the Z-axis traveling rail is laid, When the profile is projected onto a plane perpendicular to the Z-axis, the space (maximum diameter) occupied by (the magnetic circuit including the Z-axis traveling rail + the multiphase coil and carriage of the Z-axis mover) on the projection plane is larger than before. Can also be made compact.
本発明の可動コイル型Z軸リニアモータでは、Z軸ロック機構によりZ軸可動子を機械的にロックしてZ軸方向への落下を阻止しているので、従来のようにZ軸可動子をロックするために該可動子の多相コイルに通電して電磁的ロック力を発生させる必要が無い。従って、消費電力を低減することができる。 In the movable coil type Z-axis linear motor of the present invention, the Z-axis mover is mechanically locked by the Z-axis lock mechanism to prevent the Z-axis mover from dropping in the Z-axis direction. There is no need to generate an electromagnetic locking force by energizing the multiphase coil of the mover to lock. Therefore, power consumption can be reduced.
本発明の可動コイル型Z軸リニアモータにおいて、Z軸可動子をばねで支持すると支持機構を簡略化できると共に、Z軸駆動に必要な推力(消費電力)を低減することができる。 In the movable coil type Z-axis linear motor of the present invention, if the Z-axis movable element is supported by a spring, the support mechanism can be simplified and the thrust (power consumption) required for Z-axis driving can be reduced.
Z軸ロック機構として、Z軸可動子に設けたクランパーによりZ軸固定子の構成部材を固定して機械的にロックするのが実用的である。 As a Z-axis locking mechanism, it is practical to mechanically lock a constituent member of the Z-axis stator by a clamper provided on the Z-axis movable element.
Z軸ロック機構として、Z軸固定子に設けたクランパーによりZ軸可動子の構成部材を固定して機械的にロックするのが実用的である。 As a Z-axis locking mechanism, it is practical to mechanically lock the constituent members of the Z-axis mover by fixing them with a clamper provided on the Z-axis stator.
本発明のリニアモータ駆動ステージは、少なくとも一軸のリニアモータを具備する下軸リニアモータ駆動ステージと、少なくとも可動コイル型Z軸リニアモータを具備する上軸リニアモータ駆動ステージとを有し、可動コイル型Z軸リニアモータは、永久磁石及びヨークにより断面形状が略コの字の磁気回路をZ軸に沿って形成した固定子と、前記磁気回路に沿って形成された磁気空隙と、前記磁気空隙を介して前記固定子の磁極と対向する多相コイルを有すると共に前記磁気空隙内においてZ軸方向に自在に走行するように構成された可動子とを具備し、前記ヨークの外表面上にZ軸の走行用レールが敷設され、前記レールに沿って前記可動子が走行することを特徴とする。
本発明のリニアモータ駆動ステージを構成する上軸及び下軸リニアモータ駆動ステージはそれぞれ高精度位置決め、高速走行が可能なので実用的である。特に、下軸リニアモータ駆動ステージ及び上軸リニアモータ駆動ステージを有する上下分離駆動型リニアモータ駆動ステージであって、かつ上軸及び下軸リニアモータ駆動ステージに搭載される各リニアモータの可動子の走行方向を揃えて平行に配設すると実用性が高い。
The linear motor drive stage of the present invention includes a lower-axis linear motor drive stage including at least a single-axis linear motor, and an upper-axis linear motor drive stage including at least a movable coil type Z-axis linear motor, and is a movable coil type. A Z-axis linear motor includes a stator in which a substantially U-shaped magnetic circuit is formed along a Z-axis by a permanent magnet and a yoke, a magnetic air gap formed along the magnetic circuit, and the magnetic air gap. And a mover configured to freely move in the Z-axis direction within the magnetic gap and having a multi-phase coil opposed to the magnetic pole of the stator via the Z-axis on the outer surface of the yoke are traveling rail laying, the mover is characterized that you travel along said rail.
The upper shaft and lower shaft linear motor drive stages constituting the linear motor drive stage of the present invention are practical because they can perform high-precision positioning and high-speed travel, respectively. In particular, it is a vertically separated drive type linear motor drive stage having a lower-axis linear motor drive stage and an upper-axis linear motor drive stage, and the mover of each linear motor mounted on the upper-axis and lower-axis linear motor drive stage. Practicality is high if the running directions are aligned and arranged in parallel.
本発明のリニアモータ駆動ステージにおいて、前記下軸リニアモータ駆動ステージにX軸リニアモータ及びY軸リニアモータを搭載するのが実用的である。 In the linear motor drive stage of the present invention, it is practical to mount an X-axis linear motor and a Y-axis linear motor on the lower-axis linear motor drive stage.
本発明のリニアモータ駆動ステージにおいて、前記下軸リニアモータ駆動ステージにX軸リニアモータ及びθモータを搭載するのが実用的である In the linear motor drive stage of the present invention, it is practical to mount an X-axis linear motor and a θ motor on the lower-axis linear motor drive stage.
本発明のリニアモータ駆動ステージにおいて、前記下軸リニアモータ駆動ステージにY軸リニアモータ及びθモータを搭載するのが実用的である。 In the linear motor drive stage of the present invention, it is practical to mount a Y-axis linear motor and a θ motor on the lower-axis linear motor drive stage.
本発明のリニアモータ駆動ステージにおいて、前記下軸リニアモータ駆動ステージにX軸リニアモータ、Y軸リニアモータ及びθモータを搭載するのが実用的である。 In the linear motor drive stage of the present invention, it is practical to mount an X-axis linear motor, a Y-axis linear motor, and a θ motor on the lower-axis linear motor drive stage.
本発明のリニアモータ駆動ステージにおいて、前記上軸リニアモータ駆動ステージにY軸リニアモータ及び可動コイル型Z軸リニアモータを搭載するのが実用的である。Y軸リニアモータの同一走行路に複数の可動子を配設した場合、可動子のY方向の総占有長さが小さいので小型化に適し、所定工程の作業効率を顕著に向上することができる。 In the linear motor drive stage of the present invention, it is practical to mount a Y-axis linear motor and a movable coil type Z-axis linear motor on the upper-axis linear motor drive stage. When a plurality of movers are arranged on the same traveling path of the Y-axis linear motor, the total occupied length of the movers in the Y direction is small, which is suitable for downsizing and can significantly improve the work efficiency of a predetermined process. .
本発明のリニアモータ駆動ステージにおいて、前記上軸リニアモータ駆動ステージにY軸リニアモータ及びθモータを搭載するのが実用的である。 In the linear motor drive stage of the present invention, it is practical to mount a Y-axis linear motor and a θ motor on the upper-axis linear motor drive stage.
本発明のリニアモータ駆動ステージにおいて、前記上軸リニアモータ駆動ステージにY軸リニアモータ、Z軸リニアモータ及びθモータを搭載するのが実用的である。 In the linear motor drive stage of the present invention, it is practical to mount a Y-axis linear motor, a Z-axis linear motor, and a θ motor on the upper-axis linear motor drive stage.
本発明の機能性薄膜用製造装置は、下ベースと、下ベース上に載置された少なくとも一軸のリニアモータとを具備する下軸リニアモータ駆動ステージと、下ベース上に立設された支柱と、前記支柱上に載置された上ベースと、上ベース上に配設された可動コイル型Z軸リニアモータと、可動コイル型Z軸リニアモータの可動子に配設されたインクジェットユニットとを具備する上軸リニアモータ駆動ステージとを有し、可動コイル型Z軸リニアモータは、永久磁石及びヨークにより断面形状が略コの字の磁気回路をZ軸に沿って形成した固定子と、前記磁気回路に沿って形成された磁気空隙と、前記磁気空隙を介して前記固定子の磁極と対向する多相コイルを有すると共に前記磁気空隙内においてZ軸方向に自在に走行するように構成された可動子とを具備し、前記ヨークの外表面上にZ軸の走行用レールが敷設され、前記レールに沿って前記可動子が走行することを特徴とする。
前記可動コイル型Z軸リニアモータとして、前記多相コイルに通電されない時にはZ軸可動子を機械的にロックして該可動子のZ軸方向への落下を阻止するZ軸ロック機構を有するか、及び/またはZ軸可動子をばねにより支持する構造のものが好ましい。
本発明の機能性薄膜用製造装置は、下軸リニアモータ駆動ステージに搭載されたリニアモータの可動子(テーブル)上に透明基板を保持し、該透明基板と、上軸リニアモータ駆動ステージに搭載されたリニアモータの可動子に配設したインクジェットユニットとを相対的に高速移動し、かつ高精度位置決めを行えるようにしたので実用性が高い。
本発明の機能性薄膜用製造装置において、透明基板の高速移動で発生する気流の乱れによるインクの飛翔曲がり対策として、前記インクジェットユニットの端部にインク吐出口及びエア吐出口を設けると共に前記インク吐出口から吐出されたインクの飛翔曲がりを抑制するように前記エア吐出口からエアを吐出するのが好ましい。
本発明の機能性薄膜用製造装置は、前記上軸リニアモータ駆動ステージにY軸リニアモータ及び可動コイル型Z軸リニアモータが搭載され、Y軸リニアモータの同一走行路に複数の可動子が配設されていることが好ましい。
The functional thin film manufacturing apparatus of the present invention includes a lower shaft, a lower shaft linear motor drive stage including at least a uniaxial linear motor mounted on the lower base, and a support column erected on the lower base. , comprising: a base on which is placed on the said post, and a moving-coil Z-axis linear motor disposed on the upper base, and a jet unit disposed in the moving-coil Z-axis linear motor movable element The movable coil type Z-axis linear motor includes a stator in which a magnetic circuit having a substantially U-shaped cross section is formed along the Z-axis by a permanent magnet and a yoke, and the magnetic A magnetic air gap formed along the circuit, a multiphase coil facing the magnetic pole of the stator via the magnetic air gap, and configured to travel freely in the Z-axis direction in the magnetic air gap ; And a Doko, laid traveling rails of the Z-axis on the outer surface of said yoke, said armature along said rail, characterized in that travel.
The movable coil type Z-axis linear motor has a Z-axis locking mechanism that mechanically locks the Z-axis movable element to prevent the movable element from dropping in the Z-axis direction when the multiphase coil is not energized, And / or a structure in which the Z-axis movable element is supported by a spring is preferable.
The functional thin film manufacturing apparatus of the present invention holds a transparent substrate on a linear motor mover (table) mounted on a lower-axis linear motor drive stage, and is mounted on the transparent substrate and the upper-axis linear motor drive stage. Since the inkjet unit disposed on the movable element of the linear motor is moved relatively fast and can be positioned with high accuracy, it is highly practical.
In the functional thin film manufacturing apparatus of the present invention, an ink discharge port and an air discharge port are provided at the end of the ink jet unit as a countermeasure against the flying distortion of the ink due to the turbulence of the air flow generated by the high-speed movement of the transparent substrate. It is preferable that air is discharged from the air discharge port so as to suppress flying bending of ink discharged from the outlet.
In the functional thin film manufacturing apparatus of the present invention, a Y-axis linear motor and a movable coil type Z-axis linear motor are mounted on the upper-axis linear motor drive stage, and a plurality of movers are arranged on the same traveling path of the Y-axis linear motor. It is preferable to be provided.
(1)本発明の可動コイル型Z軸リニアモータは、Z軸固定子の磁気回路の外表面上にZ軸の走行用レールを敷設したので、所定の推力レベルを維持しながら、従来に比べて小型サイズに製作することができる。
(2)本発明の可動コイル型Z軸リニアモータは、Z軸可動子を機械的にロックするZ軸ロック機構を有するか、及び/または、ばねでZ軸可動子を支持することにより、従来方式(エアシリンダと圧縮エアを用いる方式、あるいは油圧方式)に比べて小型、軽量でかつ安価にZ軸可動子を製作できると共に、上記多相コイルに通電される消費電力を低減することができる。
(3)本発明のリニアモータ駆動ステージ及び機能性薄膜用製造装置は、上軸及び下軸リニアモータ駆動ステージの可動子の高精度位置決め、高速走行が可能であり実用性に富む。特に、本発明の機能性薄膜用製造装置では、例えば3色あるいは4色のインクを同一透明基板上に所定パターンで着弾させるに際し、上Y軸リニアモータの同一走行路に複数(例えば3個または4個)の可動子を実用上必要な最小間隔で従来よりも高密度に配置できるので、インクの着弾効率を従来よりも高めることができる。
(1) In the moving coil type Z-axis linear motor of the present invention, the Z-axis traveling rail is laid on the outer surface of the magnetic circuit of the Z-axis stator. Can be manufactured in a small size.
(2) The moving coil type Z-axis linear motor of the present invention has a Z-axis locking mechanism that mechanically locks the Z-axis moving element and / or supports the Z-axis moving element with a spring. Compared to the method (method using an air cylinder and compressed air, or hydraulic method), the Z-axis movable element can be manufactured in a small size, light weight and at a low cost, and the power consumption applied to the multiphase coil can be reduced. .
(3) The linear motor drive stage and the functional thin film manufacturing apparatus of the present invention are capable of high-precision positioning and high-speed travel of the movers of the upper shaft and lower shaft linear motor drive stages, and are highly practical. In particular, in the functional thin film manufacturing apparatus of the present invention, for example, when three or four color inks are landed in a predetermined pattern on the same transparent substrate, a plurality (for example, three or (4) movers can be arranged at a minimum interval necessary for practical use and at a higher density than in the prior art, so that the ink landing efficiency can be increased as compared with the prior art.
以下、図面により本発明を詳しく説明する。
図1は本発明の可動コイル型Z軸リニアモータの磁気回路、多相コイル、キャリッジ及びレール等を説明する斜視図である。
図2は本発明の機能性薄膜用製造装置(カラーフィルタの製造装置)の一実施形態を示す斜視図である。
図3はY軸方向から見たときの上Y軸リニアモータ、θモータ、可動コイル型Z軸リニアモータ及びインクジェットユニットの構造を示す要部正面図である。
図4は上Y軸リニアモータ、θモータ、可動コイル型Z軸リニアモータ及びインクジェットユニットの構造を補足説明するための要部斜視図である。
図5は本発明の可動コイル型Z軸リニアモータに装着するロック機構の構造を示す斜視図であり、説明を容易にするために便宜的に構造物の一部を破砕している。
図6はインクジェットヘッドを下側から見た図である。
図7は本発明の機能性薄膜用製造装置において、インクを透明基板上に着弾させるに際し、リニアモータの同一走行路に複数の可動子を密に配置した状態を示す模式図である。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a perspective view for explaining a magnetic circuit, a multiphase coil, a carriage, a rail and the like of a movable coil type Z-axis linear motor of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing an embodiment of the functional thin film manufacturing apparatus (color filter manufacturing apparatus) of the present invention.
FIG. 3 is a main part front view showing the structures of the upper Y-axis linear motor, the θ motor, the movable coil type Z-axis linear motor, and the ink jet unit when viewed from the Y-axis direction.
FIG. 4 is a perspective view of essential parts for supplementarily explaining the structures of the upper Y-axis linear motor, the θ motor, the movable coil type Z-axis linear motor, and the ink jet unit.
FIG. 5 is a perspective view showing a structure of a lock mechanism attached to the moving coil type Z-axis linear motor of the present invention. For convenience of explanation, a part of the structure is crushed for convenience.
FIG. 6 is a view of the inkjet head as viewed from below.
FIG. 7 is a schematic view showing a state in which a plurality of movers are densely arranged on the same traveling path of a linear motor when ink is landed on a transparent substrate in the functional thin film manufacturing apparatus of the present invention.
図1を参照し、可動コイル型Z軸リニアモータ80の磁気回路、レール97、多相コイル81等の構造について説明する。
83a、83b及び83cはいずれも強磁性の板状ヨーク(例えばSS400製)であり、ねじ(図示省略)で相互に締結されてZ軸に沿って断面形状がコの字の組立体を形成している。ヨーク83a,83cの相対向する内表面上に、ブロック状の永久磁石(例えば株式会社NEOMAX製のNdFeB系異方性焼結磁石)をZ軸に沿って異極同士を隣接させて所定個数を固着し延設すると共に磁気空隙89を介して異極同士を対向させて一対の永久磁石列82,82を形成している。Z軸方向に等長に延設された一対の永久磁石列82,82及びヨーク83a,83b及び83cによりZ軸の走行路に沿って断面が略コの字の磁気回路(固定子84)が形成されている。
ヨーク83cはZ軸ベースを兼ねており、ヨーク83cの外表面上にはZ軸の可動子85を直動案内する走行用レール97が敷設されている。レール97はヨーク83c上にねじ93で締結されている。キャリッジ88(例えばAl合金製)は、その底部に設けた支持摺動部材99(例えばリニアモータ用ベアリング)がレール97により直動案内されつつ摺動するようになっている。本発明のZ軸リニアモータでは、図1に限定されず、レール97は、ヨーク83a、83b及び83cの外表面上のZ軸方向に少なくとも1条設けてあればよく、Z軸方向の走行速度及び走行精度に応じて2条または3条以上を設けるのが好ましい。
86は櫛歯状のコイルホルダー(例えばガラズ入りエポキシ樹脂製)であり、先端に2相の矩形コイル81a,81bが固着されている。コイルホルダー86の底部はキャリッジ88とねじ(図示省略)で締結されてZ軸可動子85を構成している。コイルホルダー86は、片側の永久磁石列82、ヨーク83c及びレール97を跨いで、コイルホルダー86の2相コイル81a,81bと一対の永久磁石列82,82の磁極とが磁気空隙89内で対向するようになっている。
従って、図1の固定子84の磁気回路、レール97、2相コイル81a,81b、コイルホルダー86及びキャリッジ88からなる構成部材はコンパクトな構造であり、Z軸に垂直な平面に投影し、該投影面において前記構成部材が入る最小径(D)の円を描いた時、Dを、200mm以下、好ましくは80〜200mm、より好ましくは100〜150mmの小型サイズにすることができる。Dは後述のD1に対し、D=0.8D1相当である。
With reference to FIG. 1, the structure of the magnetic circuit,
83a, 83b and 83c are all ferromagnetic plate yokes (for example, made of SS400), which are fastened together with screws (not shown) to form an assembly having a U-shaped cross section along the Z-axis. ing. A predetermined number of block-shaped permanent magnets (for example, NdFeB-based anisotropic sintered magnet manufactured by NEOMAX Co., Ltd.) are adjacent to each other along the Z axis on the opposing inner surfaces of the
The
Therefore, the constituent members including the magnetic circuit of the
図2を参照し、本発明の機能性薄膜用製造装置について説明する。
図2の機能性薄膜用製造装置50は、防振ユニット11と、下軸リニアモータ駆動ステージ10と、上軸リニアモータ駆動ステージ40とを有して構成されている。
下軸リニアモータ駆動ステージ10は、防振ユニット11上に載置された下ベース1(例えば石材製)と、下ベース1上に載置されたX軸リニアモータ(可動コイル型リニアモータ)2と、X軸リニアモータ2の可動子7上に載置された下Y軸リニアモータ(可動コイル型リニアモータ)22と、下Y軸リニアモータの可動子を構成するキャリッジ13(例えばAl合金製)及びガラス基板保持用のテーブル27等により構成されている。キャリッジ13とテーブル27との間にはθ方向の回転モータ(図示省略)が備えてある。このモータに通電するとロータ(図示省略)及びテーブル27はθ方向に沿って回転し、テーブル27をインデックス(回転割り出し)するようになっている。
X軸リニアモータ2は、断面がコの字状に形成された強磁性ヨーク(例えばSS400製)の相対向する内側面上に、ブロック状の永久磁石(例えばNdFeB系異方性焼結磁石)をX軸に沿って異極同士を隣接させて所定個数を延設すると共に磁気空隙8を介して異極同士を対向させて一対の永久磁石列(図示省略)を形成した固定子4と、固定子4の磁気空隙8に沿ってX軸方向に自在に走行する3相コイル(図示省略)を有する可動子7等で構成されている。5,5はX軸リニアモータのレールである。6は基準部材(例えば石材製)である。9はX軸ケーブルベア(ケーブルベアは登録商標であり、以下同様。)であり図示省略のケーブル(信号線、電力線及び冷却用配管等)を収納した可撓性のキャタピラ型のものである。
29は下Y軸ケーブルベア(X軸ケーブルベア9と同じ構造体)である。30は下Y軸ケーブルベア29の収納スペースである。21は下Y軸ベース(例えば石材製)であり、溝部26に下Y軸リニアモータの固定子31(固定子4と同じ構造の組立体)が配設されると共に凸部28,28に一対の下Y軸リニアモータのレール25,25が配設されている。下Y軸リニアモータ22の可動子を構成する3相コイル(図示省略)は固定子31の磁気空隙に沿ってY軸方向に走行自在に配設されている。
33はねじ孔である。33以外にも下ベース1、下Y軸ベース21、支柱3及び上ベース41等随所に同様のねじ孔が設けてあり、各構成部材の締結に適宜使用される。
With reference to FIG. 2, the manufacturing apparatus for functional thin films of this invention is demonstrated.
The functional thin film manufacturing apparatus 50 in FIG. 2 includes a
The lower-axis linear
The X-axis
Reference numeral 33 denotes a screw hole. In addition to 33, similar screw holes are provided in various places such as the
図2〜4に示すように、上軸リニアモータ駆動ステージ40は、下ベース1に立設する支柱3,3(例えば石材製)と、支柱3,3上に配設された上ベース41(例えば石材製)と、上ベース41の溝部55及びその近傍に配設された上Y軸リニアモータ(可動コイル型リニアモータ)42と、上Y軸リニアモータの可動子47に配設されたθモータ90と、θモータ90の下部に接続された可動コイル型Z軸リニアモータ80と、このZ軸リニアモータ80の下部に接続されたインクジェットユニット61等により構成されている。
上Y軸リニアモータ42の固定子46は、断面がコの字状の強磁性ヨーク44(例えばSS400製)と、ヨーク44の対向する内側面上に、ブロック状の永久磁石(例えばNdFeB系異方性焼結磁石)をY軸に沿って異極同士を隣接させて所定個数を固着して延設すると共に磁気空隙を介して異極同士を対向させて配設した一対の永久磁石列39,39とで形成した断面が略コの字状の磁気回路を有する。
上Y軸リニアモータ42の可動子47は、3相コイル43を有し、上Y軸リニアモータ42の同一走行路に4つ(47a,47b,47c,47d)が配設され、かつそれぞれが独立してY軸方向に走行自在になっている。48a,48b,48c及び48dはそれぞれ前記4つの可動子47の上Y軸ケーブルベア(X軸ケーブルベア9と同じ構造体)である。
As shown in FIGS. 2 to 4, the upper-axis linear
The
The
上Y軸リニアモータの各可動子47の一部を構成するθモータ90(ブラシレスモータ)は可動子47と同じく4つ(90a,90b,90c,90d)が配設されている。75はブラケット(例えばAl合金製)であり、θモータ90の回転部95を支持している。Z軸まわりの回転角度(θ)は特に限定されないが、例えばθ=30〜120°とするのが実用的である。32はθモータ90のケーブルベア(信号線及び電力線等を収納したキャタピラ型のもの)であり、θモータ90と同様に4つが配設されている。
As with the
上Y軸リニアモータの各可動子47を構成する本発明の可動コイル型Z軸リニアモータについて以下に説明する。
図2に示すように、本発明の可動コイル型Z軸リニアモータ80は上Y軸リニアモータの可動子47と同じく4つ(80a,80b,80c,80d)が配設されている。図2〜4において、可動コイル型Z軸リニアモータ80の固定子84の磁気回路及びレールの構造、可動子85の多相コイル、コイルホルダー及びキャリッジの構造は図1と同様である。
The moving coil type Z-axis linear motor of the present invention constituting each
As shown in FIG. 2, the movable coil type Z-axis
Z軸ロック機構24は、図4に示すように、Z軸可動子85のキャリッジ88上にブラケット110(例えばAl合金製)がねじ118で締結され、その上にZ軸ロック機構24の底面側がねじ(図示省略)で締結されて装着されている。
図5はZ軸ロック機構24の一例を説明する斜視図であり、理解を容易にするために左側の本体78を破砕しているが、左右の構成は同一である。Z軸ロック機構24は、図4に示すようにウエッジスライドギア72の本体78(例えばSCr415製のNiめっき品)と、θモータ90のブラケット75の下端部に接続されてZ軸固定子84の一部を構成したシャフト71(例えばSUJ2製)と、アジャストスクリュー73(例えばSUJ2製)と、ピストン76と、ばね74と、楔(テーパ)部92とを有して構成されている。Z軸ロック機構24は、2相コイル81a,81bに通電されてZ軸可動子85に推力が発生している時は、シャフト71とウエッジスライドギア72のクランパー73bとは所定の間隙をあけて配設されている。Z軸可動子85が機械的にロックされている時、即ち2相コイル81a,81bに通電されない時は、図示省略の圧縮エアによる空気圧がエア配管120(図4を参照)を通ってばね74に付加される。前記空気圧は機械的ロックを確実に行うために0.55〜0.7MPaとするのが好ましい。0,55MPa未満では押圧力不足となり、0.7MPa超では機械的なロックの解除不良を招く。そして前記空気圧が付加されたばね74の弾性力によりピストン76が矢印方向に押されることにより、ピストン76に接続された楔部92のテーパの付いた大径部92bがクランパー73aと73bとの間に配置されるから、クランパー73bが矢印方向に移動してシャフト71を強く押し付ける(図示省略の右側のクランパーも同時にシャフト71を強く押し付ける)のでシャフト71が機械的にロックされる。Z軸リニアモータ80を再度駆動する時はばね74に付加した前記空気圧を解除する。この時ばね74は矢印と反対方向に戻るのでピストン76も矢印と反対の方向に移動して楔部92のテーパの付いた小径部92aがクランパー73aと73bとの間に配置されるから、クランパー73bとシャフト71との間に空隙が形成され、機械的なロックが解除される。
As shown in FIG. 4, in the Z-
FIG. 5 is a perspective view for explaining an example of the Z-
Z軸ロック機構はZ軸可動子側に必ず配設する必要は無い。即ち、Z軸ロック機構をZ軸固定子側に装着し、該Z軸ロック機構のクランパーでZ軸可動子の所定位置を機械的にロックしてもよい。この場合は前記クランパーの形状を適宜調整し、Z軸可動子の所定位置を強く当接して固定するか、あるいは確実に把持できるようにする。 The Z-axis lock mechanism is not necessarily arranged on the Z-axis movable element side. That is, a Z-axis lock mechanism may be mounted on the Z-axis stator side, and a predetermined position of the Z-axis mover may be mechanically locked by a clamper of the Z-axis lock mechanism. In this case, the shape of the clamper is appropriately adjusted so that the predetermined position of the Z-axis movable element is firmly abutted and fixed, or can be securely gripped.
図3、4において、θモータ90のブラケット75にねじ124により固定側金具17(例えばSUS304製)が締結されている。またキャリッジ88の側面部に可動側金具18(例えばSUS304製)がねじ128により締結されている。固定側金具17及び18はそれぞれ孔170,180を有し、前記孔にコイルばね38(例えばばね用ステンレス鋼製)の両端部がそれぞれ挿入されて、コイルばね38によりキャリッジ88を含む可動子85の自重が支持されている。コイルばね38の弾性力の経時変化の影響を排除するために、コイルばね38は定期的に交換する。コイルばね38の交換作業を簡便にするために、コイルばね38の両端部は孔170,180に挿入して係止するだけの着脱自在な構造とした。
ばね38の種類は特に限定されず、コイルばねの他、例えば渦巻ばね(ぜんまい)が実用的である。ばね38のばね定数の範囲は0.1〜1.0N/mmとするのが好ましく、0.3〜0.6N/mmとするのがより好ましい。ばね定数が0.1N/mm未満では可動子85の自重を支持するのが困難になり、また可動子85の最下端位置(バランス点)をワーク(透明基板等)直上に長期にわたり安定して高精度で保持するのが困難になる。ばね定数が1.0N/mm超ではバランス点の調整が困難になる。
3 and 4, the fixed side metal fitting 17 (for example, made of SUS304) is fastened to the
The type of the
図2〜4、6を参照し、インクジェットユニット61について説明する。
インクジェットユニット61も上Y軸リニアモータの可動子47と同じく4つ(61a,61b,61c,61d)が配設されている。53a,53b,53c及び53dはインクジェットベアであり、信号線、電力線、エア供給チューブ、及びインク供給チューブ等(いずれも図示省略)が配設されている。
インクジェットユニット61の先端に設けられたインクジェットヘッド62は例えば図6(a)のスリット状の吐出口63を有し、ここからインク(図示省略)が吐出される。インクジェットヘッド62のインク吐出機構としては圧電素子と振動板等(いずれも図示省略)からなる周知のものを用いた。インク吐出口63の形状は特に限定されないが、スリット状の吐出口63を小さな格子の集合体で構成すると透明基板上(図示省略)に所定の高精細パターニング成膜をすることが容易となり好ましい。図6(a)に示すように、インク吐出口63の周囲に一対のエア吐出口65aa,65bb(例えば該吐出口のサイズは長さ60mm×幅0.5.mmのスリット状、エア吐出圧力:0.1MPa)を設け、インクを吐出する時にエア吐出口65aa,65bbからエアを噴出し、エアカーテンを形成するようになっている。エア吐出圧力は0.01〜0.5MPaとするのが好ましい。エア吐出圧力が0.01MPa未満ではエアカーテンの形成効果を得られず、インクの飛翔曲がりを抑制できない。エア吐出圧力が0.5MPa超ではエアの漏洩等の問題を招き実用的ではない。
図2のカラーフィルタの製造装置50では、例えば、インクを吐出する時は、インクジェットユニット61を所定位置に停止した状態とし、下Y軸テーブル27上に保持したガラス基板(図示省略)を必要に応じてX、Y及びθ方向に所定量移動し、所定の位置に高精度で位置決め(前記ガラス基板とインクジェットヘッドの吐出口63(バランス点)とのギャップは0.5mmに設定)し、インクを吐出する。この際、前記ガラス基板の高速移動により発生した周囲雰囲気の気流の乱れに対し、エア吐出口65aa,65bbから吐出したエアのシールド効果により吐出されたインクの飛翔曲がりが抑制される。
カラーフィルタの製造装置50では、例えばR(赤)、G(緑)、B(青)及びこれらカラーフィルタ用インクの保護膜形成用原料のインクからなる4種のインクをそれぞれ充填した図示省略のインク供給ユニットを上方に設けている。このインク供給ユニットから延設されたインク供給チューブ(図示省略)がインクジェットベア53a,53b,53c及び53dをそれぞれ介してインクジェットユニット61a,61b,61c及び61dまで延びている。そして所定の高精細の成膜パターンの形成動作に従い、前記各インクジェットヘッドのインク吐出口63から前記ガラス基板上にインクの飛翔曲がりの無い状態でインクが着弾されるので高精細の成膜パターンを得られる。
カラーフィルタの製造装置50では所定のインクの吐出動作を完了した時点で前記インクジェットヘッドのクリーニングを行うようにしている。クリーニング工程は、例えば、カラーフィルタの製造装置50の上方に設けたクリーニングユニット(図示省略)まで前記各インクジェットヘッドをそれぞれ、上Y軸リニアモータ42及びZ軸リニアモータ80により高速移動し、所定の位置に高精度で停止する。次にθモータ90により90°回転し、次に前記クリーニングユニットに格納するという一連の動作からなる。カラーフィルタの生産効率の向上及び高品質の維持のために、前記インクジェットヘッドのクリーニング動作、及び前記クリーニングユニットから再度インク吐出位置まで回転し、高速移動し、所定の位置に高精度で停止する動作を再現性よく繰返し行うことが必要である。カラーフィルタの製造装置50はその要求仕様を十分に満たすものである。
カラーフィルタの製造装置50では、上ベース41の背面側の溝56及びその近傍に上Y軸リニアモータ42と同一構造の上Y軸リニアモータ43を設けてもよい。
The
The
The
In the color filter manufacturing apparatus 50 of FIG. 2, for example, when ejecting ink, the
In the color filter manufacturing apparatus 50, for example, R (red), G (green), B (blue), and four types of inks that are inks for forming a protective film for these color filter inks are filled in, respectively, not shown. An ink supply unit is provided above. An ink supply tube (not shown) extending from the ink supply unit extends to the
In the color filter manufacturing apparatus 50, the inkjet head is cleaned when a predetermined ink ejection operation is completed. In the cleaning process, for example, each of the inkjet heads is moved at a high speed by an upper Y-axis
In the color filter manufacturing apparatus 50, the upper Y-axis
本発明に使用するインクジェットユニットの他の実施の形態を図6(b)、(c)に示す。
図6(b)は、インクの吐出口63を角環状のエア吐出口65ccが囲んだ構成である。この変形例として、インクジェットヘッドの吐出口を円環状に設けたエア吐出口で囲むようにしてもよい。
図6(c)は、インクの吐出口63に対してエア吐出口65dd,65ee,65ff及び65ggを上下左右に配設した場合である。これらの場合も図6(a)と同様のエアカーテンの形成効果によりインクの飛翔曲がりを顕著に抑制することができる。
Another embodiment of the ink jet unit used in the present invention is shown in FIGS.
FIG. 6B shows a configuration in which the
FIG. 6C shows a case where
以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、下記の実施例により本発明が限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in detail, this invention is not limited by the following Example.
(実施例1)
本発明のカラーフィルタの製造装置50(図2参照)を製作し、この装置の代表的な仕様を表1に示す。但し、表1は機械的なロックを解除した後のバランス状態で評価した結果である。
Z軸可動子85の自重をキャンセルするコイルばね38として、材質:SUS304−WPB、外径12mm×長さ65mm×線径1.2mm、初張力:5.39N、ばね定数:0.37N/mmの引張りばねを使用した。Z軸可動子85の総質量(インクジェットユニット61を含む)2.18kgがコイルばね38により支持され、Z軸可動子85の自重分によるZ軸下向きの推力発生は0であった。従って、所定パタ−ンによるZ軸走行を低消費電力で行うことができた。
図7は製作した前記カラーフィルタの製造装置50において、インクの着弾時における上Y軸リニアモータ42の4つの可動子の配置状態を模式的に示す図である。図7では、4色のインクを同一ガラス基板上(図示省略)に所定パターンで着弾させるに際し、着弾効率を最大にするために、上Y軸リニアモータ42の同一レール(走行路)45,45(有効ストローク全長:600mm)上に4つの可動子47a,47b,47c及び47dを最小間隔で密に配置した。以後、この4つの可動子の配置状態を最近接状態という。16は可動子47a,47b及び47cの右端にそれぞれ付設されたストッパー(例えばウレタンゴム製)であり、最近接状態を規制している。このカラーフィルタの製造装置50では本発明の可動コイル型Z軸リニアモータを搭載したことによりD1=115mm、L1=5mmを実現できた。
Example 1
A color filter manufacturing apparatus 50 (see FIG. 2) of the present invention was manufactured, and typical specifications of this apparatus are shown in Table 1. However, Table 1 shows the results of evaluation in a balanced state after releasing the mechanical lock.
As the
FIG. 7 is a diagram schematically showing the arrangement of the four movable elements of the upper Y-axis
(実施例2)
コイルばねを使用しない以外は実施例1と同様にしてカラーフィルタの製造装置を製作し、評価した。結果を表1に示す。
(Example 2)
A color filter manufacturing apparatus was manufactured and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the coil spring was not used. The results are shown in Table 1.
(比較例1)
実施例1において、ばね38に替えて、Z軸可動子85の自重をエアシリンダと圧縮エアとの組み合わせによりキャンセルする従来の重力キャンセル機構を採用した。この重力キャンセル機構の採用によりZ軸可動子が大型化し、図7の最近設状態を実現するために、上Y軸リニアモータの有効ストローク全長を実施例1の約2倍に延長せざるを得なかった。これ以外は実施例1と同様にしてカラーフィルタの製造装置を製作し、評価した。結果を表1に示す。
(Comparative Example 1)
In the first embodiment, instead of the
表1より、実施例1、2のカラーフィルタの製造装置ではD1が小さくなり、4つの可動子のY方向の占有長さは、(4×D1+3×L1)=475mmになり、小型化と共にインクの着弾効率を従来に比べて向上できることがわかった。これに対し、比較例1の場合は、D1が250mmという大寸法になり、もって4つの可動子のY方向の占有長さは1015mmという大型品となった。同時にインクの着弾効率も実施例1に比べて10%超低下することがわかった。 From Table 1, in the color filter manufacturing apparatus of Examples 1 and 2, D1 is small, and the occupation length in the Y direction of the four movable elements is (4 × D1 + 3 × L1) = 475 mm. It was found that the landing efficiency of can be improved compared to the conventional. On the other hand, in the case of the comparative example 1, D1 became a large dimension of 250 mm, and the occupation length of the four movers in the Y direction was 1015 mm. At the same time, it was found that the ink landing efficiency was also reduced by more than 10% compared to Example 1.
図2〜4の上軸リニアモータ駆動ステージ40では、上Y軸リニアモータ42の可動子47にθモータ90、可動コイル型Z軸リニアモータ80及びインクジェットユニット61を配設した場合を記載したが、本発明は、これに限定されるものではない。
即ち、上X軸方向に上Y軸リニアモータ42と同一の構造体(以後、上X軸リニアモータという。)を延設すると共に、該上X軸リニアモータの可動子にθモータ90、可動コイル型Z軸リニアモータ80及びインクジェットユニット61を配設してもよい。
2 to 4, the case where the
That is, the same structure as the upper Y-axis linear motor 42 (hereinafter referred to as the upper X-axis linear motor) is extended in the upper X-axis direction, and the
実施例1、2では多相コイルが2相または3相の場合を記載したが特に限定されず、2相または3相以上の多相コイルを目的に応じて適宜使用することができる。 In the first and second embodiments, the case where the multi-phase coil is a two-phase or three-phase coil is described.
上記実施の形態では、Z軸を除いて、下軸及び上軸駆動ステージに搭載されるリニアモータがいずれも可動コイル型リニアモータの場合を記載したが特に限定されない。例えば、Z軸を除いて、下軸及び上軸駆動ステージに搭載されるリニアモータが可動磁石型リニアモータの場合でもよい。あるいはZ軸を除いて、下軸駆動ステージに搭載されるリニアモータ及び上軸駆動ステージに搭載されるリニアモータの内の少なくとも1つが可動コイル型リニアモータでありその他が可動磁石型リニアモータの場合でもよい。 In the above embodiment, the case where the linear motors mounted on the lower shaft and the upper shaft drive stage are both movable coil type linear motors except for the Z axis has been described, but is not particularly limited. For example, except for the Z axis, the linear motor mounted on the lower axis and upper axis drive stages may be a movable magnet type linear motor. Alternatively, except for the Z-axis, when at least one of the linear motor mounted on the lower-axis drive stage and the linear motor mounted on the upper-axis drive stage is a moving coil type linear motor and the other is a moving magnet type linear motor But you can.
上記実施の形態ではウエッジスライドギアのバネの変形駆動力として空気圧を使用したが、油圧を使用する方式でもよい。 In the above embodiment, air pressure is used as the deformation driving force of the spring of the wedge slide gear, but a system using hydraulic pressure may be used.
1:下ベース、2:X軸リニアモータ、3:支柱、4:X軸リニアモータの固定子
5:X軸リニアモータのレール、6:基準部材、7:X軸リニアモータの可動子、
8:磁気空隙、9:X軸ケーブルベア、10:下軸リニアモータ駆動ステージ、
11:防振ユニット、13:キャリッジ、
14:上Y軸リニアモータのベアリング(ブロック)、16:ストッパー、
17:固定側金具、18:可動側金具、21:下Y軸ベース、22:下Y軸リニアモータ、
23:Z軸ケーブルベア、24:Z軸ロック機構、
25:下Y軸リニアモータのレール、26:溝部、
27:下Y軸テーブル(下Y軸リニアモータの可動子)、28:凸部、
29:下Y軸ケーブルベア、30:下Y軸ケーブルベアの収納スペース、
31:下Y軸固定子、32:θモータのケーブルベア、33:ねじ孔、35:配線、
36,49:フレーム、38:ばね、39:永久磁石、
40:上軸リニアモータ駆動ステージ、41:上ベース、
42:上Y軸リニアモータ、43:多相コイル、44:ヨーク、
45:上Y軸リニアモータのレール、46:上Y軸リニアモータの固定子、
47,47a,47b,47c,47d:上Y軸リニアモータの可動子、
48a,48b,48c,48d:上Y軸ケーブルベア、50:機能性薄膜の製造装置、
53a,53b,53c,53d:インクジェットベア、55,56:溝、
61,61a,61b,61c,61d,61’,61’’:インクジェットユニット、
62:インクジェットヘッド、63:インク吐出口、65a,65b:エアノズル、
65aa,65bb,65cc,65dd,65ee,65ff,65gg:エア吐出口、
66a,66b,66c,66d,66e,66f,66g,66h:エアエルボー(エア供給路)、
67、67’、67’’:インクジェット基体部、68:孔、71:シャフト、
71a,71b:シャフト端、72:ウェッジスライドギア、
73a,73b:アジャストスクリュー(クランプ部材)、74:ばね、
75:ブラケット、76:ピストン、77:サイレンサー、78:本体、79:ネジ孔、
80,80a,80b,80c,80d:可動コイル型Z軸リニアモータ、
81,81a,81b:多相コイル、82:永久磁石、83a:ボトムヨーク、
83b:サイドヨーク、83c:Z軸ベース、84:固定子、85:可動子、
86:コイルホルダー(コイルサポート)、87:センサー(非回転部)、
88:キャリッジ、89:磁気空隙、90,90a,90b,90c,90d:θモータ、92,92a,92b:楔部(テーパ部)、95:回転部、
97:レール、99:Z軸リニアモータのベアリング(ブロック)、
110,111,112:ブラケット、
115,118,124,128:ねじ、
120:エア配管、170,180:孔。
1: lower base, 2: X-axis linear motor, 3: support, 4: X-axis linear motor stator, 5: rail of X-axis linear motor, 6: reference member, 7: mover of X-axis linear motor,
8: Magnetic gap, 9: X-axis cable bear, 10: Lower-axis linear motor drive stage,
11: Anti-vibration unit, 13: Carriage,
14: Upper Y-axis linear motor bearing (block), 16: Stopper,
17: Fixed side bracket, 18: Movable side bracket, 21: Lower Y-axis base, 22: Lower Y-axis linear motor,
23: Z-axis cable carrier, 24: Z-axis lock mechanism,
25: Rail of the lower Y-axis linear motor, 26: Groove,
27: Lower Y-axis table (lower Y-axis linear motor mover), 28: Projection,
29: Lower Y-axis cable track, 30: Lower Y-axis cable track storage space,
31: Lower Y-axis stator, 32: Cable bear of θ motor, 33: Screw hole, 35: Wiring,
36, 49: frame, 38: spring, 39: permanent magnet,
40: Upper shaft linear motor drive stage, 41: Upper base,
42: upper Y-axis linear motor, 43: polyphase coil, 44: yoke,
45: Rail of upper Y-axis linear motor, 46: Stator of upper Y-axis linear motor,
47, 47a, 47b, 47c, 47d: mover of upper Y-axis linear motor,
48a, 48b, 48c, 48d: upper Y-axis cable bear, 50: functional thin film manufacturing apparatus,
53a, 53b, 53c, 53d: inkjet bear, 55, 56: groove,
61, 61a, 61b, 61c, 61d, 61 ′, 61 ″: an inkjet unit,
62: inkjet head, 63: ink discharge port, 65a, 65b: air nozzle,
65aa, 65bb, 65cc, 65dd, 65ee, 65ff, 65gg: air outlet,
66a, 66b, 66c, 66d, 66e, 66f, 66g, 66h: air elbow (air supply path),
67, 67 ′, 67 ″: inkjet base portion, 68: hole, 71: shaft,
71a, 71b: shaft end, 72: wedge slide gear,
73a, 73b: adjustment screw (clamp member), 74: spring,
75: Bracket, 76: Piston, 77: Silencer, 78: Body, 79: Screw hole,
80, 80a, 80b, 80c, 80d: movable coil type Z-axis linear motor,
81, 81a, 81b: polyphase coil, 82: permanent magnet, 83a: bottom yoke,
83b: side yoke, 83c: Z-axis base, 84: stator, 85: mover,
86: Coil holder (coil support), 87: Sensor (non-rotating part),
88: carriage, 89: magnetic gap, 90, 90a, 90b, 90c, 90d: θ motor, 92, 92a, 92b: wedge (taper), 95: rotating part,
97: Rail, 99: Z-axis linear motor bearing (block),
110, 111, 112: bracket,
115, 118, 124, 128: screw,
120: Air piping, 170, 180: Hole.
Claims (2)
前記可動子は、前記多相コイルを具備するコイルホルダーと、そのコイルホルダーに取付
けられたキャリッジとで断面形状が略コの字型に形成され、前記キャリッジのコイルホル
ダー取付け面側に支持摺動部材を設けると共に、その支持摺動部材を、前記ヨークの外表
面上Z軸方向に敷設された一条の走行用レールに嵌合させることで、前記走行用レールに
沿って直動し、かつ、前記キャリッジのコイルホルダー取付け面の裏面側に配置されるZ
軸ロック機構にて、前記多相コイルに通電されない時に機械的にロックしてZ軸方向への
落下を防止する構成を有し、さらに、前記Z軸ロック機構は、前記固定子に接続支持され
ると共に前記可動子の直動方向と同方向に垂設されたシャフトと、前記キャリッジのコイ
ルホルダー取付け面の裏面側に装着され前記シャフト側面を押圧するクランパーを有し、
前記多相コイルに通電されない時に前記クランパーが前記シャフトを押圧する構成からな
ることを特徴とする可動コイル型Z軸リニアモータ。 A stator having a substantially U-shaped magnetic circuit formed by a permanent magnet and a yoke extending in the Z-axis direction, a magnetic air gap formed along the magnetic circuit, and the permanent magnet. A movable coil having a multiphase coil disposed opposite to the magnetic pole, and a movable element configured to freely move in the vertical direction along the Z-axis direction in the magnetic gap. Type Z-axis linear motor,
The mover has a substantially U-shaped cross section formed by a coil holder including the multiphase coil and a carriage attached to the coil holder, and is supported and slid on the coil holder attachment surface side of the carriage. Providing a member, and by causing the supporting sliding member to be fitted to a single traveling rail laid in the Z-axis direction on the outer surface of the yoke, linearly moves along the traveling rail; and Z arranged on the back side of the coil holder mounting surface of the carriage
The shaft lock mechanism is configured to mechanically lock when the multiphase coil is not energized to prevent dropping in the Z-axis direction, and the Z-axis lock mechanism is connected and supported by the stator. And a shaft suspended in the same direction as the linear movement direction of the mover, and a clamper that is attached to the back side of the coil holder mounting surface of the carriage and presses the side surface of the shaft,
The movable coil type Z-axis linear motor, wherein the clamper presses the shaft when the multiphase coil is not energized.
とを特徴する請求項1記載の可動コイル型Z軸リニアモータ。 The movable coil type Z-axis linear motor according to claim 1, wherein the clamper presses and releases the shaft by compressed air and a spring.
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| JP2005238067A JP4936099B2 (en) | 2005-08-19 | 2005-08-19 | Moving coil type Z-axis linear motor |
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