(57)【要約】【課題】塗布針が処理対象材を破壊することを防止可能な液体塗布ユニットおよび液体塗布装置を提供する。【解決手段】塗布針１と、塗布針１を支持する塗布針支持部１１と、塗布針支持部１１を対象物に対して相対的に移動させる駆動部２と、塗布針１が対象物の表面に接触したことを検出する接触検出センサ１４とを備える。塗布針支持部１１が駆動部２により対象物に近づくように移動されているときに接触検出センサ１４が接触したことを検出すると、塗布針支持部１１の移動が停止される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗布針を用いて対象物の表面に液体材料を塗布するための液体塗布ユニットであって、
前記塗布針と、
前記塗布針を支持する塗布針支持部と、
前記塗布針支持部を前記対象物に対して相対的に移動させる駆動部と、
前記塗布針が前記対象物の表面に接触したことを検出する接触検出センサとを備え、
前記塗布針支持部が前記駆動部により前記対象物に近づくように移動しているときに前記接触検出センサが前記接触したことを検出すると、前記駆動部による前記塗布針支持部の前記移動が停止される、液体塗布ユニット。
【請求項２】
前記塗布針は、前記塗布針支持部に対し相対的に移動可能なように、前記塗布針支持部により支持されており、
前記接触検出センサは、前記塗布針と前記塗布針支持部との間の距離の変化を検出する、請求項１に記載の液体塗布ユニット。
【請求項３】
前記塗布針は、前記塗布針支持部に対し相対的に移動可能なように、前記塗布針支持部により支持されており、
前記塗布針支持部は、前記塗布針が前記塗布針支持部に対し相対的に移動したときに弾性変形する弾性部を含み、
前記弾性部の一端は前記塗布針支持部に接続されており、前記弾性部の他端は前記塗布針に接続されており、
前記接触検出センサは、前記弾性部に作用する荷重の変化を検出する、請求項１に記載の液体塗布ユニット。
【請求項４】
前記塗布針支持部は、前記塗布針の移動を案内する案内部を含む、請求項２または請求項３に記載の液体塗布ユニット。
【請求項５】
前記塗布針支持部は、前記駆動部と接続されている第１部と、前記第１部を介して前記駆動部と接続されている第２部とを含み、
前記第２部は前記第１部と着脱可能に設けられており、
前記接触検出センサは、前記第１部に固定されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の液体塗布ユニット。
【請求項６】
前記塗布針支持部は、前記駆動部と接続されている第１部と、前記第１部を介して前記駆動部と接続されている第２部とを含み、
前記第２部は前記第１部と着脱可能に設けられており、
前記接触検出センサは、前記第２部に固定されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の液体塗布ユニット。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の液体塗布ユニットと、
前記対象物を支持する支持台とを備える、液体塗布装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体塗布ユニットおよび液体塗布装置に関し、塗布針を用いて対象物に液体材料を塗布するための液体塗布ユニットおよび液体塗布装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、バイオセンサまたはガスセンサなどにおいて、ＭＥＭＳ方式のセンサが多く用いられるようになってきている。ＭＥＭＳ方式のセンサには、メンブレン（薄板）構造を有しているものが知られている。
【０００３】
メンブレン構造を有するセンサでは、そのメンブレン上に検出薬液が塗布されている。このようなＭＥＭＳ方式のセンサは、例えば被検出物が検出薬液と反応することによって生じるメンブレンの変形（変位）を、光の干渉を用いて検出したり、電気抵抗値を用いて検出することができる。
【０００４】
メンブレンに検出薬液を塗布する方法としては、ディスペンサ方式、インクジェット方式、塗布針方式などがある。塗布針方式では、広範囲の粘度の材料を用いて微細な塗布が可能ある。
【０００５】
塗布針を用いて微細な塗布を行う方法として、特開２０１５−１１２５７７号公報（特許文献１）に記載のような液体塗布ユニットおよび液体塗布装置を用いて行う方法がある。当該液体塗布ユニットは、塗布針が固定されている固定部材を一方向に移動可能に支持する直動部材を含むため、塗布針の処理対象材への接触荷重を軽減することができる。また、当該液体塗布ユニットは、固定部材に押圧力を加える弾性部材バネを含むため、塗布針が処理対象材の表面に接触したときに当該塗布針に過大な応力が加わった場合に、弾性変形することで当該応力を吸収することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１５−１１２５７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記のような液体塗布ユニットおよび液体塗布装置であっても、塗布針の針先が処理対象材に接触しているときの該処理対象材を保持する保持台に対する塗布針の位置（高さ）は、塗布装置の機械的精度（例えば構成部材の寸法精度および組立精度など）に応じてばらつきが生じ得る。そのため、塗布針の下降距離を所定の値に設定した場合、塗布針の針先は処理対象材に接触した後さらに下降され得る。この場合、上記のような液体塗布ユニットでは、直動部材により移動可能に支持される塗布針および固定部材の自重と、弾性部材バネによる荷重が処理対象材に印加される。
【０００８】
そのため、上記のような液体塗布ユニットおよび液体塗布装置では、メンブレンのような脆弱な微細構造を有する処理対象材を破壊してしまう場合があるという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものである。本発明の主たる目的は、塗布針が処理対象材を破壊することを防止可能な液体塗布ユニットおよび液体塗布装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る液体塗布ユニットは、塗布針を用いて対象物の表面に液体材料を塗布するための液体塗布ユニットである。上記液体塗布ユニットは、塗布針と、塗布針を支持する塗布針支持部と、塗布針支持部を対象物に対して相対的に移動させる駆動部と、塗布針が対象物の表面に接触したことを検出する接触検出センサとを備える。塗布針支持部が駆動部により対象物に近づくように移動しているときに接触検出センサが接触したことを検出すると、駆動部による塗布針支持部の移動が停止される。
【００１１】
本発明に係る液体塗布装置は、上記液体塗布ユニットと、対象物を支持する支持台とを備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、塗布針が処理対象材を破壊することを防止可能な液体塗布ユニットおよび液体塗布装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態１に係る液体塗布ユニットの第１状態を示す側面図である。
【図２】図１に示される液体塗布ユニットを示す正面図である。
【図３】実施の形態１に係る液体塗布ユニットの第２状態における塗布針ホルダを示す部分断面図である。
【図４】実施の形態１に係る液体塗布ユニットの第２状態における塗布針ホルダを示す部分断面図である。
【図５】実施の形態１に係る液体塗布装置の全体構成を示す斜視図である。
【図６】実施の形態１の対象物を示す平面図である。
【図７】図６中の線分ＶＩＩ−ＶＩＩから視た断面図である。
【図８】実施の形態１に係る液体塗布ユニットの塗布針と対象物とが接触している状態を示す部分断面図である。
【図９】実施の形態１に係る液体塗布ユニットの変形例の第１状態を示す正面図である。
【図１０】実施の形態１に係る液体塗布ユニットの変形例の第２状態における塗布針ホルダを示す部分断面図であり、図９中の領域Ｘを示す図である。
【図１１】実施の形態２に係る液体塗布ユニットの第１状態を示す正面図である。
【図１２】実施の形態２に係る液体塗布ユニットの変形例の第１状態を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。
【００１５】
（実施の形態１）
＜液体塗布ユニットの構成＞
図１〜図７を参照して、実施の形態１に係る液体塗布ユニット１００は、塗布針１を用いて対象物としてのメンブレン１４０（図６および７参照）の表面に液体材料を塗布するためのものである。液体塗布ユニット１００は、塗布針１と、塗布針ホルダ１２と、駆動部としてのサーボモータ２と、接触検出センサ１４とを主に備える。
【００１６】
図１〜図４に示されるように、塗布針支持部１１は、塗布針１を支持する。サーボモータ２は、塗布針支持部１１を重量方向に沿って下降または上昇させる。接触検出センサ１４は、塗布針１が対象物としてのメンブレン１４０の表面に接触したことを検出する。液体塗布ユニット１００では、塗布針支持部１１がサーボモータ２により下降させられているときに接触検出センサ１４がメンブレン１４０と接触したことを検出すると、塗布針支持部１１の下降が停止される。
【００１７】
図２〜図４に示されるように、塗布針１は、針先を有し、少なくとも一部が後述する液体材料容器において液体材料が貯留されている空間（図示しない）に挿通されている針先部１Ａと、針先部１Ａと接続されており、少なくとも一部が後述する塗布針ホルダ１２に収容されている塗布針固定部１Ｂとを含む。塗布針１の延在方向は、例えば重力方向に沿っている。塗布針１は、塗布針支持部１１により重力方向に相対的に移動可能、すなわち下降および上昇可能に支持されている。塗布針固定部１Ｂの上記延在方向の下端は針先部１Ａの上記延在方向の上端と接続されている。塗布針固定部１Ｂの上記延在方向の上端は後述するバネ１７の上記延在方向の下端と接続されている。図３および図４に示されるように、塗布針１は、塗布針固定部１Ｂの上記延在方向の上端に配置されており、かつ接触検出センサ１４と上記延在方向に向かい合うように配置されている部分１Ｃを有している。
【００１８】
図２〜図４に示されるように、塗布針支持部１１は、塗布針ホルダ１２と、塗布針ホルダ固定部１３とを含む。塗布針ホルダ固定部１３は、後述するサーボモータ２に接続されている。塗布針ホルダ１２は、塗布針ホルダ固定部１３を介して後述するサーボモータ２に接続されている。塗布針ホルダ１２は、塗布針ホルダ固定部１３と着脱可能に設けられている。
【００１９】
塗布針ホルダ１２は、塗布針固定部１Ｂの少なくとも一部を収容する収容部１２Ａを含む。さらに塗布針ホルダ１２は、塗布針ホルダ１２の収容部１２Ａに面して配置されているバネ受け１２Ｂと、弾性部としてのバネ１７と、案内部１８とを含む。バネ受け１２Ｂは、バネ１７の上記延在方向の上端と接続されている。バネ１７は、塗布針１とバネ受け１２Ｂとの間に挟まれた状態で、収容部１２Ａ内に配置されている。バネ１７は、塗布針１が塗布針ホルダ１２に対し重力方向に相対的に移動したときに弾性変形する。例えば、塗布針１が塗布針ホルダ１２に対し上方に相対的に移動したときに、バネ１７は圧縮される。案内部１８は、塗布針１の重力方向に沿った移動を案内する。
【００２０】
塗布針ホルダ固定部１３には、接触検出センサ１４が固定されている。接触検出センサ１４は、塗布針１と塗布針支持部１１との間の距離の変化を検出する距離センサである。図３および図４に示されるように、接触検出センサ１４は、例えば塗布針ホルダ１２の収容部１２Ａに収容されている塗布針固定部１Ｂの上記部分１Ｃと接触検出センサ１４との間の距離の変化を検出可能である。異なる観点から言えば、接触検出センサ１４は、例えば塗布針ホルダ１２の収容部１２Ａに収容されている塗布針固定部１Ｂの上記部分１Ｃと、接触検出センサ１４が固定されている塗布針ホルダ固定部１３との間の距離の変化を検出可能である。
【００２１】
接触検出センサ１４の分解能は、例えば塗布対象物であるメンブレン１４０の構成に応じて適宜設定され得る。接触検出センサ１４が検出し得る距離の変化量の最小値は、塗布針１による接触荷重を受けていないメンブレン１４０に対する塗布針１により所定の接触荷重を受けて破壊される直前のメンブレン１４０の重力方向の変位量よりも小さければよい。接触検出センサ１４は、例えば光ファイバセンサである。接触検出センサ１４は、例えば接触検出センサ１４を駆動するための電力などを供給する配線（図示しない）および接触検出センサ１４の検出信号を送信する信号線（図示しない）などと接続されている。これらの配線および信号線の一部は、例えば塗布針ホルダ固定部１３に配置されている。
【００２２】
塗布針ホルダ固定部１３は、カム連結部１５の一端（例えば下端）に固定されている。カム連結部１５の他端（上端）は、軸受１６の内輪（図示しない）と固定されている。軸受１６の外輪は、カム部材３（詳細は後述する）と摺動可能に接続されている。軸受１６の外輪の外周面は、カム面３Ａと接触して摺動可能な摺動面である。
【００２３】
サーボモータ２は、上記延在方向に延びる軸を中心として回転可能である回転部２１を有している。回転部２１にはカム部材３が接続されている。カム部材３は、回転部２１に伴ってサーボモータ２の回転軸を中心として回転可能である。サーボモータ２は、接触検出センサ１４が塗布針１とメンブレン１４０との接触を検出すると、回転部２１の回転を停止する。つまり、サーボモータ２は、接触検出センサ１４が塗布針１とメンブレン１４０との接触を検出すると、塗布針ホルダ固定部１３の下降を停止する。
【００２４】
カム部材３の上部表面（サーボモータ２側の表面）はカム面３Ａである。カム部材３の下部表面（塗布針１側の表面）は上記延在方向に垂直な平面である。カム面３Ａは、回転部２１の外周に沿って円環状に形成されている。カム面３Ａは、カム部材３の下部表面からの距離が最も大きくなっている上端フラット領域と、この上端フラット領域から間隔を隔てて配置され、カム部材３の下部表面からの距離が最も小さい下端フラット領域と、上端フラット領域と下端フラット領域との間を接続するスロープ領域とを含む。カム面３Ａの上端フラット領域、下端フラット領域およびスロープ領域のいずれかが、軸受１６の外輪の外周面と接触している。
【００２５】
軸受１６およびカム部材３は、サーボモータ２の回転運動を塗布針１の重力方向における運動（上下運動）に変換可能に設けられている。これにより、塗布針１、塗布針支持部１１（塗布針ホルダ１２、塗布針ホルダ固定部１３、接触検出センサ１４、バネ１７、および案内部１８）、カム連結部１５、および軸受１６は、サーボモータ２によって、重力方向に沿って移動可能に設けられている。以下、塗布針１、塗布針支持部１１（塗布針ホルダ１２、塗布針ホルダ固定部１３、接触検出センサ１４、バネ１７、および案内部１８）、カム連結部１５、および軸受１６を、従動部材７とよぶ。
【００２６】
液体塗布ユニット１００は、サーボモータ２が駆動されることにより、塗布針１の針先１Ｅ（図３参照）が後述する液体材料容器５内に収容されている第１状態と、塗布針１の針先１Ｅが液体材料容器５の下方に突出してメンブレン１４０に接触している第２状態とを変更可能である。図１〜図２は、上記第１状態にある液体塗布ユニット１００を示している。図３および図４は、上記第２状態にある液体塗布ユニット１００を示している。特に、図３は上記第２状態において塗布針１がメンブレン１４０に接触した時の液体塗布ユニット１００を示し、図４は上記第２状態において図３に示される状態から塗布針ホルダ固定部１３がさらに下降された液体塗布ユニット１００を示す。
【００２７】
図１および図２に示されるように、第１状態では、カム面３Ａの上端フラット領域が軸受１６の外周面と接触している。第１状態では、塗布針１の針先１Ｅは液体材料容器５内に配置されている。第２状態では、カム面３Ａの下端フラット領域が軸受１６の外周面と接触している。図３および図４に示されるように、第２状態では、塗布針１の針先１Ｅは液体材料容器５の第１孔５１よりも下方に突出されている。第１状態から第２状態への移行中の状態、および第２状態から第１状態への移行中の状態では、カム面３Ａのスロープ領域が軸受１６の外周面と接触している。
【００２８】
第１状態から図３に示される第２状態への移行において塗布針１がメンブレン１４０に接触した時までは、塗布針１と塗布針支持部１１との相対的な位置関係は一定である。つまり、第１状態から図３に示される第２状態への移行において塗布針１がメンブレン１４０に接触した時までは、塗布針固定部１Ｂと接触検出センサ１４との間の距離Ｌ１は一定である。そのため、図３に示される塗布針１とメンブレン１４０との接触時にも、接触検出センサ１４は接触を検出しておらず、サーボモータ２は駆動停止されない。サーボモータ２がさらに駆動し続けることにより、図３に示される第２状態において塗布針１がメンブレン１４０に接触した時から塗布針支持部１１がさらに下降される。これにより、図４に示されるように、塗布針固定部１Ｂと接触検出センサ１４との間の距離Ｌ２は、上記距離Ｌ１よりも短くなる。接触検出センサ１４は距離Ｌ１から距離Ｌ２への変化を検出する。これにより、サーボモータ２は駆動停止される。
【００２９】
図１に示されるように、ベース部４は、従動部材７、サーボモータ２、および後述する液体材料容器５を保持している。ベース部４は、上記延在方向に沿った従動部材７の移動を案内し、上記延在方向以外の方向に沿った従動部材７の移動を制限する従動部材案内部４１を含む。ベース部４は、液体材料容器５を着脱可能に保持する容器保持部４２をさらに含む。容器保持部４２は、例えば図示しない磁石を含み、当該磁石により生じる磁力によって液体材料容器５を保持している。
【００３０】
液体材料容器５は、例えば図示しない磁石を含み、当該磁石と容器保持部４２の磁石との間に生じる磁力によって容器保持部４２に対し着脱可能に保持されている。液体材料容器５の内部には、液体材料を貯留するための空間（図示しない）が形成されている。液体材料は、例えば金属粉を分散させた高粘度の導電性液体材料である。
【００３１】
図１に示されるように、張力付与部８は、下方部分８１、上方部分８２、および弾性部８３を含む。弾性部８３は、一端および他端を有している。弾性部８３の一端は下方部分８１に固定されており、弾性部８３の他端は上方部分８２に固定されている。下方部分８１はベース部４に固定されている。上方部分８２は下方部分８１よりも上方において塗布針ホルダ固定部１３に固定されている。
【００３２】
弾性部８３は、一端と他端との間で、弾性変形可能に設けられている。弾性部８３は、例えばバネ部材である。弾性部８３は、上記第１状態および上記第２状態にあるときに、重力方向の下方に向かう力を従動部材７に対して付与可能に設けられている。弾性部８３による当該力は、上方部分８２、塗布針ホルダ固定部１３、およびカム連結部１５を介して軸受１６に作用する。張力付与部８は、第１状態および第２状態のいずれの場合においても、軸受１６をカム部材３のカム面３Ａに押圧した状態を維持可能に設けられている。下方部分８１と上方部分８２との間の重力方向における距離は、調整部８４により変更可能に設けられている。調整部８４は、弾性部８３により軸受１６に付与される力の大きさを変更可能に設けられている。
【００３３】
＜液体塗布装置の構成＞
実施の形態１に係る液体塗布装置２００は、上述した液体塗布ユニット１００を備える。液体塗布装置２００は、塗布対象材として任意の部材を採用し得るが、例えば図６および図７に示されるメンブレン１４０を処理対象材とし得る。図６に示されるように、平面視において、メンブレン１４０は、例えば複数（例えば４つ）の貫通孔１４２に囲まれている。メンブレン１４０の厚みは、例えば０．０５μｍ以上１０μｍ以下である。メンブレン１４０は、メンブレン１４０を囲むように配置され、かつメンブレン１４０よりも厚い部材と、メンブレン１４０から視て４方向に延びる４つの接続部により接続されている。メンブレン１４０は、例えば数μmたわんだときに破壊される程度に、脆弱である。また、図６では、メンブレン１４０に貫通孔１４２が形成されている例を示したが、メンブレン１４０は、貫通孔１４２が形成されていなくてもよい。
【００３４】
液体塗布装置２００は、液体塗布ユニット１００と、観察光学系１１０と、観察光学系１１０に接続されたＣＣＤカメラ１１１と、Ｚ軸テーブル１２０と、Ｘ軸テーブル１２１と、Ｙ軸テーブル１２２（支持台）と、基台１２３と、制御部１３０とを含む。
【００３５】
観察光学系１１０は、塗布対象のメンブレン１４０の塗布位置を観察するために設けられる。観察光学系１１０のＣＣＤカメラ１１１は、観察した画像を電気信号に変換する。液体塗布ユニット１００および観察光学系１１０は、Ｚ軸テーブル１２０の移動体に搭載されている。これにより、液体塗布ユニット１００および観察光学系１１０は、Ｚ軸テーブル１２０によって図５中のＺ軸方向に移動可能に支持されている。Ｚ軸テーブル１２０は、Ｘ軸テーブル１２１の移動体に搭載されている。これにより、Ｚ軸テーブル１２０は、Ｘ軸テーブル１２１によって図５中のＸ軸方向に移動可能に支持されている。塗布対象の複数のメンブレン１４０は、Ｙ軸テーブル１２２の移動体に載置されている。複数のメンブレン１４０は、例えば図５中のＸ軸方向およびＹ軸方向に並べて配置されている。これにより、塗布対象の複数のメンブレン１４０は、Ｙ軸テーブル１２２によって図５中のＹ軸方向に移動可能に支持されている。Ｙ軸テーブル１２２は、基台１２３の上面に設置されている。Ｙ軸テーブル１２２は、Ｙ軸方向に移動可能に設けられている。なお、図５中のＺ軸方向は重力方向に沿う方向である。
【００３６】
制御部１３０は、操作パネル１３１、モニタ１３２、および制御用コンピュータ１３３を備える。制御部１３０は、液体塗布ユニット１００、観察光学系１１０、Ｚ軸テーブル１２０、Ｘ軸テーブル１２１、およびＹ軸テーブル１２２を制御する。操作パネル１３１は、制御用コンピュータ１３３への指令を入力するために用いられる。モニタ１３２は、観察光学系１１０のＣＣＤカメラ１１１で変換された画像データおよび、制御用コンピュータ１３３からの出力データを表示する。
【００３７】
＜液体塗布方法＞
次に、液体塗布装置２００を用いた液体塗布方法について説明する。液体塗布方法では、まず複数のメンブレン１４０（メンブレンチップ１４１）が準備される。図６および図７に示されるように、メンブレン１４０は、メンブレンチップ１４１の平面視における中央部に配置されている。メンブレン１４０は、メンブレンチップ１４１の外周部と比べて膜厚の薄い薄肉部である。メンブレン１４０と当該外周部との間に位置する領域の一部には、例えば貫通孔１４２が配置されている。
【００３８】
次に、複数のメンブレンチップ１４１が、液体塗布装置２００のＹ軸テーブル１２２上に並べられる。例えばＸ軸方向およびＹ軸方向の各々において等間隔に配置されている。
【００３９】
次に、複数のメンブレン１４０のうちの１つのメンブレン１４０における塗布位置が観察光学系１１０の直下に位置するように、Ｘ軸テーブル１２１、Ｙ軸テーブル１２２およびＺ軸テーブル１２０が移動される。メンブレン１４０の塗布位置は、観察光学系１１０により観察され、決定される。このようにして決定された塗布位置が液体塗布ユニット１００の直下に来るように、Ｘ軸テーブル１２１、Ｙ軸テーブル１２２およびＺ軸テーブル１２０によって複数のメンブレン１４０が移動される。
【００４０】
図８（ａ）に示されるように、このときの液体塗布ユニット１００は上記第１状態にある。そして、図８（ｂ）に示されるように、決定された塗布位置において液体塗布ユニット１００が上記第２状態とされる。このとき、上述のように、図３に示される第２状態において塗布針１がメンブレン１４０に接触した瞬間には、塗布針固定部１Ｂと接触検出センサ１４との間の距離Ｌ１は一定である。そのため、接触検出センサ１４は、塗布針１とメンブレン１４０との接触を検出しておらず、サーボモータ２は駆動停止されない。その後、上述のように、図４に示される塗布針固定部１Ｂと接触検出センサ１４との間の距離Ｌ２が上記距離Ｌ１よりも短くなったことを接触検出センサ１４が検出すると、サーボモータ２は駆動停止される。上述のように、接触検出センサ１４が検出し得る距離の変化量の最小値は、塗布針１による接触荷重を受けていないメンブレン１４０に対する塗布針１により所定の接触荷重を受けて破壊される直前のメンブレン１４０の重力方向の変位量よりも小さい。そのため、図８（ｃ）に示されるように、サーボモータ２が駆動停止され下降停止されたときの塗布針１は、例えばメンブレン１４０を弾性変形させている状態にある。その後、塗布針１は、メンブレン１４０上に液体材料が所定量塗布されるまで所定時間保持されてもよい。また、サーボモータ２が駆動して塗布針１が図８（ｃ）に示される第２状態から図８（ｂ）に示される第２状態まで上昇された後、メンブレン１４０上に液体材料が所定量塗布されるまで所定時間保持されてもよい。
【００４１】
このようにして、図８（ｂ）に示される第２状態から図８（ｃ）に示される第２状態までの間に、１つのメンブレン１４０上に液体材料が塗布針１によって所定量塗布される。
【００４２】
その後、液体塗布ユニット１００は再び第１状態とされる。さらに、次のメンブレン１４０の塗布位置が液体塗布ユニット１００の直下に来るように、Ｘ軸テーブル１２１、Ｙ軸テーブル１２２およびＺ軸テーブル１２０によって複数のメンブレン１４０が移動される。移動が完了した後、液体塗布ユニット１００が上記第２状態とされることにより、上記次のメンブレン１４０の当該塗布位置に液体材料が塗布される。これらの各工程は、連続して繰り返し実施され得る。その結果、実施の形態１に係る液体塗布方法により、複数のメンブレン１４０の各上面上には所定の回路パターンが短時間に形成され得る。本実施形態に係る液体塗布ユニット１００のように、接触検出センサ１４を備えていない場合には、図８（ｄ）に示すように、メンブレン１４０が破壊してしまう場合がある。
【００４３】
＜作用効果＞
実施の形態１に係る液体塗布ユニット１００は、塗布針１を用いて対象物の表面に液体材料を塗布するための液体塗布ユニットである。液体塗布ユニット１００は、塗布針支持部１１がサーボモータ２により下降させられているときに接触検出センサ１４が塗布針１とメンブレン１４０との接触を検出すると、塗布針ホルダ１２の下降が停止される。
【００４４】
このような液体塗布ユニット１００によれば、接触検出センサ１４によって、塗布針１がメンブレン１４０に接触した後にメンブレン１４０を破壊するまで下降することを防止し得る。そのため、液体塗布ユニット１００は、塗布針１をメンブレン１４０に確実に接触させながらもメンブレン１４０を破壊することが無い。その結果、液体塗布ユニット１００は、液体材料をメンブレン１４０に適切に塗布することができる。
【００４５】
上記液体塗布ユニット１００において、塗布針支持部１１は塗布針１を重力方向に相対的に移動可能に支持する。
【００４６】
このような液体塗布ユニット１００は、塗布針１がメンブレン１４０に接触した後に塗布針支持部１１がサーボモータ２によって下降された場合に、塗布針１は塗布針支持部１１と一体として下降しない。そのため、液体塗布ユニット１００によれば、塗布針１がメンブレン１４０に確実に接触するように塗布針支持部１１がサーボモータ２によって下降されても、塗布針１がメンブレン１４０に印加する接触荷重を軽減することができる。その結果、メンブレン１４０のような脆弱な処理対象材を破壊することなく、塗布針１により処理対象材に液体材料を塗布することができる。
【００４７】
さらに、上記液体塗布ユニット１００では、接触検出センサ１４は塗布針１と塗布針ホルダ固定部１３との間の距離の変化を検出可能であってもよい。塗布針１と塗布針ホルダ固定部１３との間の距離の変化は、塗布針１がメンブレン１４０に接触した後に塗布針ホルダ固定部１３がさらに下降されたときに生じる。具体的には、塗布針１がメンブレン１４０に接触した後に塗布針ホルダ固定部１３がさらに下降されると、メンブレン１４０に所定の力（荷重）が印加されるとともに、塗布針１がメンブレン１４０から反力を受けて塗布針支持部１１に対して上方に相対的に移動する。このとき、塗布針１と塗布針ホルダ固定部１３との間の距離は短縮する。そのため、当該接触検出センサ１４を備える上記液体塗布ユニット１００によれば、塗布針１と塗布針ホルダ固定部１３との間の距離の短縮が接触検出センサ１４により検出された後に、塗布針ホルダ固定部１３の下降が停止される。そのため、液体塗布ユニット１００は、メンブレン１４０のような脆弱な処理対象材を破壊することなく、塗布針１により処理対象材に液体材料を塗布することができる。
【００４８】
特に、上記液体塗布ユニット１００は、例えば液体塗布装置２００の各構成部材の寸法精度および組立精度または複数のメンブレン１４０間の寸法ばらつきなどに応じて、塗布針１が第１状態からメンブレン１４０に接触するまでに要する塗布針ホルダ１２の下降距離が複数のメンブレン１４０間でばらつくような場合に好適である。このような場合にも、上記液体塗布ユニット１００は、塗布針１をメンブレン１４０に確実に接触させることができる。その結果、上記液体塗布ユニット１００は、各メンブレン１４０に液体材料を安定して塗布することができる。
【００４９】
接触検出センサ１４は、メンブレン１４０を破壊することなく塗布針１、塗布針固定部１Ｂ、塗布針支持部１１の下降を停止可能な程度の分解能を有していればよい。例えば、接触検出センサ１４が検出し得る距離の変化量の最小値は、塗布針１による接触荷重を受けていないメンブレン１４０に対する塗布針１により所定の接触荷重を受けて破壊される直前のメンブレン１４０の重力方向の変位量よりも小さければよい。
【００５０】
上記液体塗布ユニット１００において、塗布針ホルダ１２は、塗布針１が塗布針ホルダ１２に対し重力方向に相対的に移動したときに弾性変形するバネ１７を含む。バネ１７の一端は塗布針ホルダ１２に接続されており、バネ１７の他端は塗布針１に接続されている。
【００５１】
そのため、バネ１７により、重力方向において塗布針ホルダ１２に対する塗布針１の相対的な位置は、一定とされ得る。そのため、塗布針ホルダ固定部１３が下降または上昇されたときに、塗布針１が塗布針支持部１１に対して変動することを防止できる。
【００５２】
上記液体塗布ユニット１００において、塗布針ホルダ１２は、サーボモータ２と接続されている第１部としての塗布針ホルダ固定部１３と、塗布針ホルダ固定部１３を介してサーボモータ２と接続されている第２部としての塗布針ホルダ１２とを含む。塗布針ホルダ１２は塗布針ホルダ固定部１３と着脱可能に設けられている。接触検出センサ１４は、塗布針ホルダ固定部１３に固定されている。
【００５３】
このようにすれば、例えば接触検出センサ１４は交換される必要はないが塗布針ホルダ１２は交換される必要がある場合にも、単に新たな塗布針ホルダ１２を塗布針ホルダ固定部１３に装着するのみにより、接触検出センサ１４を引き続き使用することができる。
【００５４】
実施の形態１に係る液体塗布装置２００は、上記液体塗布ユニット１００と、対象物としてのメンブレン１４０を保持する保持台とを備える。
【００５５】
このような液体塗布装置２００は、上述のように、高粘度の液体材料を複数回連続して塗布する際の塗布量の変化が従来の液体塗布ユニットと比べて抑制されている液体塗布ユニット１００を備える。そのため、液体塗布装置２００によれば、高粘度の液体材料を複数回連続して塗布する際の塗布量の変化が従来の液体塗布装置と比べて抑制されている。
【００５６】
なお、液体塗布ユニット１００の塗布対象物は、メンブレン１４０に限られるものではなく任意の部材とすることができる。液体塗布ユニット１００は、メンブレン１４０のような脆弱な部材に特に有利に適用される。
【００５７】
＜変形例＞
図９および図１０に示されるように、接触検出センサ１４は、第２部としての塗布針ホルダ１２に固定されていてもよい。
【００５８】
この場合、接触検出センサ１４は塗布針１と塗布針ホルダ１２との間の距離の変化を検出可能である。塗布針１と塗布針ホルダ１２との間の距離の変化は、塗布針１がメンブレン１４０に接触した後に塗布針ホルダ１２がさらに下降されたときに生じる。具体的には、塗布針１がメンブレン１４０に接触した後に塗布針ホルダ１２がさらに下降されると、メンブレン１４０に所定の力（荷重）が印加されるとともに、塗布針１がメンブレン１４０から反力を受けて塗布針支持部１１に対して上方に相対的に移動する。このとき、塗布針１と塗布針ホルダ１２との間の距離は伸長する。そのため、当該接触検出センサ１４を備える上記液体塗布ユニット１０１によれば、塗布針１と塗布針ホルダ１２との間の距離の伸長が接触検出センサ１４により検出された後に、塗布針ホルダ１２の下降が停止される。そのため、上記液体塗布ユニット１０１は、塗布針１をメンブレン１４０に確実に接触させることができる。
【００５９】
（実施の形態２）
図１１に示されるように、実施の形態２に係る液体塗布ユニット１０２は、基本的に実施の形態１に係る液体塗布ユニット１００と同様の構成を備えるが、接触検出センサ１４がバネ１７に作用する荷重の変化を検出する荷重センサである点で異なる。
【００６０】
図１１に示されるように、接触検出センサ１４は、荷重の変化を検出可能に設けられていてもよい。具体的には、塗布針ホルダ１２は、塗布針１が塗布針ホルダ１２に対し重力方向に相対的に移動したときに弾性変形する弾性部としてのバネ１７を含む。バネ１７の一端は塗布針ホルダ１２に接続されており、バネ１７の他端は塗布針１に接続されている。接触検出センサ１４は、バネ１７に作用する荷重の変化を検出する荷重センサである。
【００６１】
図１１に示されるように、接触検出センサ１４は、例えば塗布針ホルダ１２に固定されている。接触検出センサ１４は、例えば塗布針ホルダ１２の収容部１２Ａに面して配置されているバネ受け１２Ｂとバネ１７との間に配置されている。
【００６２】
このようにしても、バネ１７に作用する荷重の変化は、塗布針１がメンブレン１４０に接触した後に塗布針ホルダ固定部１３がさらに下降されたときに生じる。具体的には、塗布針１がメンブレン１４０に接触する前のバネ１７には、塗布針１の重量が印加されている。塗布針１がメンブレン１４０に接触した後に塗布針ホルダ固定部１３がさらに下降されると、メンブレン１４０には所定の力（荷重）が印加されるが、バネ１７にもその反力が印加される。つまり、塗布針１がメンブレン１４０に接触した後に塗布針ホルダ固定部１３がさらに下降されると、塗布針１がメンブレン１４０から反力を受けて塗布針支持部１１に対して上方に相対的に移動し、バネ１７に印加される荷重が当該反力の分だけ増加される。そのため、当該接触検出センサ１４を備える上記液体塗布ユニット１０２によれば、バネ１７に作用する荷重の変化が接触検出センサ１４により検出された後に、塗布針ホルダ固定部１３の下降が停止される。そのため、液体塗布ユニット１０２は、メンブレン１４０のような脆弱な処理対象材を破壊することなく、塗布針１により処理対象材に液体材料を塗布することができる。
【００６３】
また、図１２に示されるように、接触検出センサ１４は、例えば塗布針ホルダ固定部１３に固定されている。接触検出センサ１４は、例えば塗布針ホルダ固定部１３とバネ１７との間に配置されている。このようにしても、接触検出センサ１４は、塗布針１がメンブレン１４０に接触した後に塗布針ホルダ固定部１３がさらに下降されることにより生じる、バネ１７に作用する荷重の変化を検出することができる。
【００６４】
また、上記液体塗布ユニット１００〜１０２では、塗布針１の延在方向が重力方向に沿っているが、これに限られるものではない。塗布針１の延在方向が重力方向と交差する方向に沿っていてもよい。
【００６５】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明は、高粘度の液体材料が貯留される液体材料容器を備える液体塗布ユニット、および該液体塗布ユニットを備える液体材料塗布装置に特に有利に適用される。
【符号の説明】
【００６７】
１  塗布針、１Ａ  針先部、１Ｂ  塗布針固定部、１Ｅ  針先、２  サーボモータ、３  カム部材、３Ａ  カム面、４  ベース部、５  液体材料容器、７  従動部材、８  張力付与部、１１  塗布針支持部、１２  塗布針ホルダ、１２Ａ  収容部、１３  塗布針ホルダ固定部、１４  接触検出センサ、１５  カム連結部、１６  軸受、１７  バネ、１８  案内部、２１  回転部、４１  従動部材案内部、４２  容器保持部、５１  第１孔、８１  下方部分、８２  上方部分、８３  弾性部、８４  調整部、１００，１０１，１０２  液体塗布ユニット、１１０  観察光学系、１１１  カメラ、１２０，１２１，１２２  軸テーブル、１２３  基台、１３０  制御部、１３１  操作パネル、１３２  モニタ、１３３  制御用コンピュータ、１４０  メンブレン、１４１  メンブレンチップ、１４２  貫通孔、２００  液体塗布装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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