(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体粒子を含有する液体材料を貯留する貯留容器と、
前記液体材料が充填される計量孔を有する計量部と、
前記計量孔内を進退移動するプランジャと、
前記液体材料を吐出する吐出口を有するノズルと、
前記貯留容器と前記計量部とを連通する第一位置および前記計量部と前記ノズルとを連通する第二位置を有する切換弁と、
プランジャを進退移動させるプランジャ駆動装置と、
切換弁の第一位置および第二位置を切り換える切換弁駆動装置と、
プロセッサおよび吐出制御プログラムが記憶された記憶装置を備える吐出制御装置と、を備え、
前記吐出制御プログラムが、
前記切換弁を第一位置とし、前記プランジャを後退移動させることで前記計量孔内に前記液体材料を充填する充填ステップと、
前記切換弁を第二位置とし、前記プランジャを進出移動させることで前記計量孔内の前記液体材料を前記吐出口から吐出する排出ステップと、
前記切換弁を第一位置とし、前記プランジャを進出移動させることで前記計量孔内の前記液体材料を前記貯留容器内に流入する流入ステップと、
前記充填ステップおよび前記排出ステップを連続して実行する吐出ステップと、
前記充填ステップおよび前記流入ステップを連続して実行する攪拌ステップと、
を備えることを特徴とする固体粒子を含有する液体材料の吐出装置。
【請求項２】
前記吐出制御プログラムが、前記攪拌ステップを連続して実行する連続攪拌ステップを備えることを特徴とする請求項１に記載の固体粒子を含有する液体材料の吐出装置。
【請求項３】
さらに、前記貯留容器と前記計量部とを連通する接続流路を有する接続部材を備え、
前記接続流路と前記貯留容器との接続部の断面積が、前記貯留容器の断面積の１／４以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の固体粒子を含有する液体材料の吐出装置。
【請求項４】
前記接続流路と前記貯留容器との接続部の断面積が、前記貯留容器の断面積の１／１０以下であることを特徴とする請求項３に記載の固体粒子を含有する液体材料の吐出装置。
【請求項５】
前記接続流路が、一端から他端まで実質的に同径の直線形状の流路からなることを特徴とする請求項３または４に記載の固体粒子を含有する液体材料の吐出装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の固体粒子を含有する液体材料の吐出装置と、
ワークを固定するステージと、
前記ステージと前記吐出装置とを相対移動させるＸＹＺ駆動機構と、
プロセッサおよび塗布制御プログラムが記憶された記憶装置を備える塗布制御装置と、を備え、
前記塗布制御プログラムが、
塗布パターンに基づき前記ＸＹＺ駆動機構により前記ステージと前記吐出装置とを相対移動させ、かつ、前記吐出装置に前記吐出ステップおよび前記攪拌ステップを実行させる塗布ステップを備えることを特徴とする塗布装置。
【請求項７】
さらに、搬入部から受け入れたワークを前記ステージまで搬送し、前記ワークを前記ステージから搬出部まで搬送する搬送機構を備え、
前記塗布制御プログラムが、前記搬送機構により前記ワークを搬送している間に、前記吐出制御装置に前記攪拌ステップを一回以上実行させる搬送時攪拌ステップを備えることを特徴とする請求項６に記載の塗布装置。
【請求項８】
前記塗布制御装置が、最後の攪拌動作または吐出動作から一定時間を経過したことを検知するタイマーを備え、
前記塗布制御プログラムが、前記タイマーが前記一定時間の経過を検知し、次の吐出ステップの実行までに前記攪拌ステップを実行する時間がある場合に、前記吐出制御装置に前記攪拌ステップを一回以上実行させる定時攪拌ステップを備えることを特徴とする請求項６または７に記載の塗布装置。
【請求項９】
前記塗布制御プログラムが、一定の周期で、次の吐出ステップの実行までに前記攪拌ステップを実行する時間があるタイミングを検出し、当該タイミングに前記吐出制御装置に前記攪拌ステップを一回以上実行させる周期攪拌ステップを備えることを特徴とする請求項６ないし８のいずれかに記載の塗布装置。
【請求項１０】
請求項６ないし９のいずれかに記載の塗布装置を用いた塗布方法であって、
前記塗布制御装置が、前記塗布制御プログラムを実行することによりワークに塗布パターンを形成することを特徴とする塗布方法。
【請求項１１】
前記固体粒子が、前記液体材料よりも比重の大きい固体粒子を含むことを特徴とする請求項１０に記載の塗布方法。
【請求項１２】
前記固体粒子が、ＬＥＤ用蛍光体であることを特徴とする請求項１１に記載の塗布方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体粒子を含有する液体材料を、固体粒子が拡散した状態で塗布するための装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種液体材料を所定量ずつ分配する装置として、液体材料を貯留する容器を有し、この容器と接続するノズルから気体圧力または機械的圧力の作用により所定量ずつノズルから吐出を行う「ディスペンサ」という装置が知られている。出願人が提案するディスペンサとしては、例えば、特許文献１に開示される、計量孔内壁に摺接するプランジャを後退させることで吐出する液体材料を計量孔内に充填し、プランジャを進出させることでノズルから液材を吐出するディスペンサがある。
【０００３】
ディスペンサで吐出を行う様々な種類の液体材料の中でも、特に、液体よりも比重の大きい固体粒子を混合した液体を吐出しようとした場合、時間が経過するにつれ固体粒子が容器の底部や流路の凹みへ沈降するなどの問題が発生してしまう。また、固体粒子の拡散が不十分であると、ノズルに詰まりが発生して吐出できなくなるなどの不具合が起きる。これを防ぐためには、固体粒子が液体内で拡散した状態を保つように攪拌を行う必要がある。
近年、固体粒子を混合した液体を吐出するのに、特許文献１に開示されるような構造を有するディスペンサが多く用いられるようになっているが、特許文献１のディスペンサは液体を攪拌するための手段を有していないため、攪拌を行うための手段が必要となる。
【０００４】
液体の攪拌は、容器に攪拌装置を設けて実施することが一般的である。しかし、容器に攪拌装置を設けても、容器と吐出機構とをつなぐ配管の途中で固体粒子の沈降などが発生してしまい、固体粒子が拡散した状態で吐出をできないことが多い。かかる問題を解決すべく、これまで、次のような方法や装置が提案されてきた。
【０００５】
特許文献２は、二つ以上の容器のうち少なくとも一つの容器内に充填されている固形粒子を含む液体に０．００１ＭＰａ乃至１０ＭＰａの圧力をかけ、一方、残りの少なくとも一つの容器内の液体の圧力を前記容器内の液体の圧力よりも小さくすることにより前記二つ以上の容器の間で前記液体を流通路を通して流しつつ前記流通路内の前記液体の流量を流量調整手段により調整する調整工程と、前記流通路からの前記液体を弁により吐出する吐出工程とを含むことを特徴とする液体吐出方法である。
【０００６】
特許文献３は、フィラー入り液体材料の収容容器の下端に、吐出口に至るまでほぼ均一の内径を有する吐出通路を設け、その吐出通路の、前記吐出口の近傍位置に、貫通通路を設けた回転弁体を有する弁を配設するとともに、その弁より上流側で、前記吐出通路に往復ポンプを接続してなるフィラー入り液体材料の吐出装置である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４７７４４０７号公報
【特許文献２】特開２００３−３０００００号公報
【特許文献３】特開平８−８０４６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
固体粒子を含有する液体材料を、簡易な機器構成により攪拌し、固体粒子が拡散した状態で吐出するための技術手段が求められていた。
【０００９】
特許文献２に記載の装置は、容器を二つ設け、二つの容器間の流量を調整する必要があるなど、機器構成が複雑である。特許文献３に記載の装置は、攪拌のためのポンプを吐出流路に接続する必要があり、機器構成が複雑である。液体材料が通過する流路に拡散用分岐流路を設けると、分岐部分で流れのよどみが生じ、粒子沈着の原因にもなる。
【００１０】
そこで、本発明は、固体粒子を拡散させるための付加的構成が最小限であり、固体粒子を含有する液体を、固体粒子が拡散した状態で吐出するための装置および方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の固体粒子を含有する液体材料の吐出装置は、固体粒子を含有する液体材料を貯留する貯留容器と、前記液体材料が充填される計量孔を有する計量部と、前記計量孔内を進退移動するプランジャと、前記液体材料を吐出する吐出口を有するノズルと、前記貯留容器と前記計量部とを連通する第一位置および前記計量部と前記ノズルとを連通する第二位置を有する切換弁と、プランジャを進退移動させるプランジャ駆動装置と、切換弁の第一位置および第二位置を切り換える切換弁駆動装置と、プロセッサおよび吐出制御プログラムが記憶された記憶装置を備える吐出制御装置と、を備え、前記吐出制御プログラムが、前記切換弁を第一位置とし、前記プランジャを後退移動させることで前記計量孔内に前記液体材料を充填する充填ステップと、前記切換弁を第二位置とし、前記プランジャを進出移動させることで前記計量孔内の前記液体材料を前記吐出口から吐出する排出ステップと、前記切換弁を第一位置とし、前記プランジャを進出移動させることで前記計量孔内の前記液体材料を前記貯留容器内に流入する流入ステップと、前記充填ステップおよび前記排出ステップを連続して実行する吐出ステップと、前記充填ステップおよび前記流入ステップを連続して実行する攪拌ステップと、を備えることを特徴とする。
上記の吐出装置において、前記吐出制御プログラムが、前記攪拌ステップを連続して実行する連続攪拌ステップを備えることを特徴としてもよい。
上記の吐出装置において、さらに、前記貯留容器と前記計量部とを連通する接続流路を有する接続部材を備え、前記接続流路と前記貯留容器との接続部の断面積が、前記貯留容器の断面積の１／４以下であることを特徴としてもよく、この場合、好ましくは、前記接続流路と前記貯留容器との接続部の断面積が、前記貯留容器の断面積の１／１０以下であることを特徴とし、より好ましくは、前記接続流路が、一端から他端まで実質的に同径の直線形状の流路からなることを特徴とする。
【００１２】
本発明の塗布装置は、上記の固体粒子を含有する液体材料の吐出装置と、ワークを固定するステージと、前記ステージと前記吐出装置とを相対移動させるＸＹＺ駆動機構と、プロセッサおよび塗布制御プログラムが記憶された記憶装置を備える塗布制御装置と、を備え、前記塗布制御プログラムが、塗布パターンに基づき前記ＸＹＺ駆動機構により前記ステージと前記吐出装置とを相対移動させ、かつ、前記吐出装置に前記吐出ステップおよび前記攪拌ステップを実行させる塗布ステップを備えることを特徴とする。
上記塗布装置において、さらに、搬入部から受け入れたワークを前記ステージまで搬送し、前記ワークを前記ステージから搬出部まで搬送する搬送機構を備え、前記塗布制御プログラムが、前記搬送機構により前記ワークを搬送している間に、前記吐出制御装置に前記攪拌ステップを一回以上実行させる搬送時攪拌ステップを備えることを特徴としてもよい。
上記塗布装置において、前記塗布制御装置が、最後の攪拌動作または吐出動作から一定時間を経過したことを検知するタイマーを備え、前記塗布制御プログラムが、前記タイマーが前記一定時間の経過を検知し、次の吐出ステップの実行までに前記攪拌ステップを実行する時間がある場合に、前記吐出制御装置に前記攪拌ステップを一回以上実行させる定時攪拌ステップを備えることを特徴としてもよい。
上記塗布装置において、前記塗布制御プログラムが、一定の周期で、次の吐出ステップの実行までに前記攪拌ステップを実行する時間があるタイミングを検出し、当該タイミングに前記吐出制御装置に前記攪拌ステップを一回以上実行させる周期攪拌ステップを備えることを特徴としてもよい。
【００１３】
本発明の塗布方法は、上記の塗布装置を用いた塗布方法であって、前記塗布制御装置が、前記塗布制御プログラムを実行することによりワークに塗布パターンを形成することを特徴とする。
上記塗布方法において、前記固体粒子が、前記液体材料よりも比重の大きい固体粒子を含むことを特徴としてもよく、この場合、前記固体粒子が、ＬＥＤ用蛍光体であることを特徴としてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、攪拌のための付加的構成を最小限としながら、固体粒子を含有する液体材料を、固体粒子が拡散した状態で吐出することができる。
また、同一流路内における液体材料の流れを逆転して攪拌を行うので、流路内での固体粒子の沈着を最小限とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態に係る吐出装置の概略図である。
【図２】実施形態に係る吐出装置において行う充填動作を説明する説明図である。
【図３】実施形態に係る吐出装置において行う流入動作を説明する説明図である。
【図４】実施形態に係る吐出装置において行う排出動作を説明する説明図である。
【図５】実施例に係る吐出装置の要部断面側面図である。ここで、（ａ）は貯留容器と計量部とが連通している場合、（ｂ）は計量部とノズルとが連通している場合を示す。
【図６】実施例に係る塗布装置の概略斜視図である。
【図７】実施例に係る吐出プログラムおよび塗布制御プログラムが有する各モジュールを例示する構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明を実施するための形態例を説明する。なお、本明細書中で用いる「液体材料」は、特に断りのない限り、固体粒子を含有する液体材料とする。
【００１７】
（１）構成
本発明の実施形態例に係る吐出装置１は、図１に示すように、液体材料１４を貯留する貯留容器２と、液体材料１４が充填される計量部３と、計量部３内を進退移動するプランジャ４と、液体材料１４を吐出する吐出口を有するノズル５と、貯留容器２と計量部３との連通または計量部３とノズル５との連通を切り換える切換弁６と、プランジャ４を進退移動させるプランジャ駆動装置７と、切換弁６の向きを変える切換弁駆動装置８と、吐出制御装置１０とを備えて構成される。
【００１８】
貯留容器２は、計量部３と切換弁６を介して連通され、計量部３に供給する液体材料が貯留されている。好ましい形態の吐出装置１は、圧縮気体を供給する圧縮気体源９を接続し、吐出制御装置１０により調圧された圧縮気体を貯留容器２へ配管１１を介して供給する。
計量部３は、ノズル５から吐出するための液体材料が一時的に貯留される空間である計量孔３１を有する円筒状の部材である。計量孔３１は、円柱状の空間であり、計量部３の内周面と摺接するプランジャ４が挿入されている。計量部３は、切換弁６を構成する切換ブロックに固設されている。
プランジャ４は、ロッド状の部材であり、少なくとも先端部の外周面が計量孔３１の内周面と摺接する。プランジャ４は、プランジャ駆動装置７により往復移動される。
【００１９】
ノズル５は、内部に形成された吐出流路と吐出口を有し、切換弁６の下方に固設されている。吐出口、吐出流路および計量孔３１の中心は、同一直線上に配置されている。
切換弁６は、貯留容器２および計量部３を連通する第一位置（図２参照）と、計量部３およびノズル５を連通する第二位置（図４参照）とを有している。第一位置および第二位置は、吐出制御装置１０からの指令を受けた切換弁駆動装置８により切り換えられる。切換弁６は、内部に接続流路１３１を有する接続部材１３を介して貯留容器２と接続されている。
【００２０】
実施形態例では、接続流路１３１を貯留容器２よりも大幅に小径とすることで、後述する流入動作時の攪拌作用を高めている。すなわち、貯留容器２と切換弁６とを連通する接続流路１３１の流れ方向に垂直な面の断面積を、貯留容器２の流れ方向に垂直な面の断面積と比べて大幅に小さく構成している。接続流路１３１の断面積を小さくすることで、流入動作時に、液体材料１４を貯留容器２へ流入させる際、沈降した固体粒子が容器内に広がりやすくなり、より液体中に拡散した状態とすることができる。接続流路１３１は、一端から他端までを実質的に同径の流路により構成してもよいし、接続部１３２に絞り部（例えば、オリフィス）を設ける構成としてもよい。但し、粒子沈着防止の観点からは、一端から他端までを同径の流路により構成することが好ましい。
【００２１】
切換弁６と貯留容器２とを接続する接続流路１３１（少なくとも接続部１３２の断面積）は、例えば、貯留容器２の断面積の１／４以下、より好ましくは１／１０以下、更に好ましくは１／２５以下、最も好ましくは１／６４以下とする。
接続流路１３１の形状は、直線形状（Ｉ字形）であってもよいし、Ｌ字形のように屈曲部を有する形状であってもよい。
接続部材１３の形状は、図示のような管状には限定されず、内部に接続流路１３１が穿って形成されたブロック状の部材で構成してもよい。
【００２２】
吐出制御装置１０は、プロセッサと、吐出制御プログラムが記憶された記憶装置とを備えてなり、吐出制御プログラムを実行すると、前記各駆動装置（７、８）の動作を制御して後述する本発明の吐出動作および攪拌動作が自動で実行される。吐出制御装置１０と前記各駆動装置（７、８）との間は制御配線１２で接続されており、制御のための信号のやり取りを行っている。好ましい形態の吐出制御装置１０は、圧縮気体源９から供給された圧縮気体を調圧して貯留容器２に供給する調圧機構を有している。
【００２３】
（２）吐出動作
（２−１）充填動作
上記構成の吐出装置１において、ノズル５から液体材料の吐出を行うときは、吐出制御プログラムにより次の動作が実施される。
まず、切換弁駆動装置８を駆動して、図２に示すように、切換弁６を貯留容器２と計量部３とが連通する第一位置に切り換える。そして、プランジャ４を上昇させると、その作用により、液体材料１４は図２中の黒矢印で示したように、貯留容器２から接続部材１３、切換弁６を通り、計量部３の下端から計量孔３１内に充填される。本明細書では、この図２の動作を「充填動作」と呼ぶ。このとき、貯留容器２に、吐出制御装置１０により調圧された圧縮気体を供給して圧力を印加してもよく、そうすることで、充填動作をより早く、円滑に行うこともできる。
【００２４】
（２−２）排出動作
充填動作が完了すると、切換弁駆動装置８を駆動して、図４に示すように、切換弁６を計量部３とノズル５とが連通する第二位置に切り換える。次いで、プランジャ駆動装置７を駆動してプランジャ４を下降させると計量孔３１の容積が減少するので、計量孔３１内の液体材料１４は図４中の黒矢印で示したように、計量部３から切換弁６を通り、ノズル５へ至って排出される。本明細書では、この図４の動作を「排出動作」と呼ぶ。
【００２５】
排出動作は、主に二つの動作パターンで実行される。一つは、プランジャ４を間欠的に複数回下降させることで、複数の液滴を連続的に吐出する態様である。もう一つは、プランジャ４を連続的に下降させながらノズルとワークとを相対移動させることでワーク上に線状に吐出する態様である。プランジャ４を計量孔３１の下端または下端付近まで下降させることにより吐出できる液体材料の量は、充填動作で計量孔３１に充填する液体材料１４の量によって決まる。言い換えると、所望とする吐出量の分を見越して、充填量（プランジャ４の上昇量）を設定する。
【００２６】
以上に説明した、充填動作（図２）および排出動作（図４）の組合せを本明細書では「吐出動作」と呼ぶ。なお、初めに充填動作を行い、次いで排出動作を行うのを基本の吐出動作とする。
【００２７】
（３）攪拌動作
上記構成の吐出装置１において、液体材料の攪拌を行うときは、吐出制御プログラムにより次の動作が実施される。ここで、基本の吐出動作を終えた状態、すなわち、排出動作を終えた状態（プランジャが下降した状態）を初期状態とする。
（３−１）充填動作
まず、上記（２−１）の充填動作を行う。充填動作直後の計量孔３１内では、充填動作時に生じる流れにより液体材料中の固体粒子は攪拌された状態となっている。
【００２８】
（３−２）流入動作
図３に示すように、切換弁６の位置は切り換えずに、貯留容器２と計量部３とが連通する第一位置のままとする。そして、プランジャ４を下降させると計量孔３１の容積が減少するので、計量孔３１内の液体材料１４は図３中の黒矢印で示したように、計量孔３１から切換弁６、接続部材１３を通り、貯留容器２の下端から貯留容器２内に流入する。本明細書では、この図３の動作を「流入動作」と呼ぶ。流入動作の実行時は、貯留容器２には、圧縮気体を供給しない方が液体材料１４がより流入しやすくなるので好ましい。貯留容器２においては、流入動作により下から上の流れが生じるので、これにより貯留容器２内で沈降した固体粒子が舞い上げられ、液体材料１４を攪拌することができる。プランジャ４の下降動作は、貯留容器２内により多くの液体材料１４を逆流させるために、計量孔３１の下端または下端付近まで行うことが好ましい。
【００２９】
以上に説明した、充填動作（図２）および流入動作（図３）の組合せを本明細書では「攪拌動作」と呼ぶ。なお、上述の攪拌動作と吐出動作とでは、プランジャ４を下降させる際の切換弁６の位置が異なる点に注意が必要である。すなわち、攪拌動作に係る充填動作および流入動作では、切換弁６はいずれも第一位置にあるが、吐出動作では、充填動作時に第一位置とし、排出動作時に第二位置とする点が異なっている。
【００３０】
（４）吐出制御プログラム
吐出制御プログラムには、上述の攪拌動作を、予め設定したタイミング（例えば、排出動作直前や、吐出動作と吐出動作の合間）で実施するようプログラムされている。特に、排出動作前には少なくとも１回の攪拌動作を実施するようにプログラムすることが好ましい。
攪拌動作を連続して複数回実施してから排出動作をすることで攪拌作用を高めてもよく、吐出しない間は、攪拌動作を繰り返し実行するようにプログラムしてもよい。より詳細には、吐出制御装置１０に、動作指令を一定時間（例えば、予めの計測により設定された粒子沈降の問題が生じる時間）以上受信しないことを検知するタイマーを設け、タイマーが一定時間の経過を検知した場合に一又は複数回の攪拌動作を実行するようにプログラムしてもよい（このタイマーは、ハードウェアまたはソフトウェアにより実現される。）。
吐出などのタイミングによらず、一定の周期で、次の吐出動作の実行までに攪拌動作を実行する時間があるタイミングを検出し、当該タイミングに１回ないし複数回の攪拌動作を行うようにプログラムしてもよい。
【００３１】
攪拌動作から吐出動作へと続けて動作を実行可能とするようにプログラムしてもよい。例えば、充填動作の後に排出動作を実行すれば吐出動作に、充填動作の後に流入動作を実行すれば攪拌動作になるので、吐出指令の受信時には吐出動作を実行し、吐出指令の非受信時には攪拌動作を実行することをプログラムすることが開示される。これらの攪拌動作は、吐出制御装置１０の記憶装置に記憶された吐出制御プログラムを実行することにより自動で実行される。
【００３２】
以上に説明した吐出装置１は、一つの切換弁６の位置を切り換えることにより、吐出動作および攪拌動作を行う切り換えることを可能とするものであり、装置構成は簡易である。すなわち、複数のバルブ、複数の容器、ポンプ、流量調整弁などを設けたりしなくとも、攪拌動作を簡易な装置構成で実現することが可能である。
また、充填動作と流入動作とでは、接続流路１３１を流れる液体材料の向きが逆転する。接続流路１３１内の流れが一方向のみでないため、接続流路１３１内に固体粒子の沈着が生じにくいという効果が奏される。
【００３３】
以下では、本発明の詳細を実施例により説明するが、本発明は何ら実施例により限定されるものではない。
【実施例】
【００３４】
［Ａ］吐出装置
（Ａ１）構成
実施例に係る吐出装置１の要部断面側面図を図５に示す。ここで、（ａ）は切換弁６が貯留容器２と計量部３とが連通する第一位置にある場合、（ｂ）は切換弁６が計量部３とノズル５とが連通する第二位置にある場合を示す。なお、図５においてハッチングを施した部分は断面を表す。
本発明の実施例に係る吐出装置１は、上述した実施形態例と同様に、液体材料１４を貯留する貯留容器２と、液体材料１４が充填される計量部３と、計量部３内を進退移動するプランジャ４と、液体材料１４を吐出する吐出口を有するノズル５と、貯留容器２と計量部３との連通または計量部３とノズル５との連通を切り換える切換弁６と、プランジャ４を進退移動させるプランジャ駆動装置７と、切換弁６の向きを変える切換弁駆動装置８と、貯留容器２へ圧縮気体を供給する圧縮気体源９と、前記各駆動装置（７、８）の動作や供給する圧縮気体の圧力を制御する吐出制御装置１０とから構成される。
【００３５】
本実施例では、貯留容器２として、液体材料１４を貯留する容器であるシリンジを用いる。貯留容器２の上端は配管１１および後述する吐出制御装置１０を介して圧縮気体源９に接続され、下端は接続部材１３を通じてバルブブロック１９に接続されている。貯留容器２自体は、ベース板１５から延出している固定部材１６によって下端と中央付近の二箇所を固定されている。本実施例では、液体材料１４を貯留する容器をシリンジとしたが、これに限定されるものではない。例えば、吐出装置１付近に別置きしたタンクのようなもので貯留容器２を構成してもよい。また、貯留容器２とバルブブロック１９との間を管状の接続部材１３にて接続しているが、管状には限定されず、内部に接続流路１３１を有するブロック状の部材で構成してもよい。
【００３６】
計量部３は、吐出する液体材料１４が充填される筒状の部材からなり、その内部に設けられた計量孔３１内をプランジャ４が上下方向に移動可能である。プランジャ４は、連結部１７を介してプランジャ駆動装置７に接続され、プランジャ駆動装置７を駆動させることにより上下動することができる。プランジャ４は、連結部１７がスライドレール１８に固定されているので、傾いたり、振れたりすることなく円滑に往復動作をすることができる。本実施例では、プランジャ駆動装置７として、例えば、リニアアクチュエータが用いられる。計量部３下端はバルブブロック１９に接続され、計量孔３１は後述の第二の流路２１に連通する。
バルブブロック１９は、その内部に貯留容器２に連通する第一の流路２０と、計量孔３１に連通する第二の流路２１と、ノズル５に連通する第三の流路２２が形成され、第一の流路２０と第二の流路２１との連通と、第二の流路２１と第三の流路２２との連通とを切り換える切換弁６が設けられている。
【００３７】
切換弁６は、円柱状の部材である弁体２３を内部に有する。弁体２３の表面には、第一の流路２０と第二の流路２１とを連通するための凹溝２４が中心軸と平行な方向に凹設され、加えて、中心軸に直角で側面から中心軸を通り反対側面へ抜ける貫通孔２５が穿設される。この弁体２３を切換弁駆動装置８により回転させることにより第一位置および第二位置を切り換える。ここで、切換弁６の弁体２３は、円柱状の部材に限定されるものではなく、凹溝２４と貫通孔２５とを併設した板状の部材をスライドさせる方式であってもよい。
【００３８】
切換弁駆動装置８としては、例えば、ロータリアクチュエータやモータなどが用いられる。本実施例では、切換弁駆動装置８と切換弁６とは図示しない動力伝達機構により繋がれており、切換弁駆動装置８は切換弁６から離れた場所にプランジャ駆動装置７などと連設することができる。動力伝達機構は、ここでは図示していないが、ベース板１５に溝を凹設して該溝内に設置している。動力伝達機構としては、チェーンやベルトなどが用いられる。（動力伝達機構を用い、切換弁駆動装置とプランジャ駆動装置とを連設する構成は、出願人の特許に係る特許文献１に詳しい。）ここで、切換弁駆動装置８の設置箇所は本実施例に限定されるものではなく、動力伝達機構を用いずに、切換弁６近傍に切換弁駆動装置８を設置して直接駆動するようにしてもよい。
【００３９】
上記各機器の動作の制御を行う、吐出制御装置１０は、制御配線１２により前記各駆動装置（７、８）と接続されている。吐出制御装置１０は、プロセッサと吐出制御プログラムを記憶した記憶装置を備え、圧縮気体源９から供給される圧力の大きさや印加時間、プランジャ４の移動距離や移動速度、切換弁６の切り換えなどを制御する。
（Ａ２）動作
上述の吐出制御プログラムを実行することにより、実施形態例で説明した吐出動作および攪拌動作が自動実行される。実施例の吐出装置１は、上述の実施形態例で説明したのと同様の吐出動作や攪拌動作を自動で行うことができる。
【００４０】
（Ａ３）用途
本実施例の吐出装置および方法は、液体材料より比重の大きい固体粒子が含有する液体材料の塗布工程、例えば、蛍光体（これが固体粒子に相当）を混合した液体材料をＬＥＤ素子の上に塗布する工程で用いられる。ＬＥＤ素子への塗布工程で用いられる液体材料は、例えば、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂であり、蛍光体には、窒化物系、酸窒化物系、酸化物系、硫化物系の蛍光体が含まれる。蛍光体の具体例としては、イットリウム、アルミニウムの複合酸化物からなるガーネット構造の結晶に他の元素を混合した黄色蛍光体であるＹＡＧ系蛍光体（化学式Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ）、化学式Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅで表される緑色蛍光体であるＬｕＡＧ系蛍光体、化学式（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕで表される赤色蛍光体であるＳＣＡＳＮ系蛍光体、化学式ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕで表される赤色蛍光体であるＣＡＳＮ系蛍光体、化学式Ｌａ３Ｓｉ６Ｎ１１：Ｃｅで表される黄色蛍光体であるＬＳＮ系蛍光体、化学式ＣａＳｃ２Ｏ４：Ｃｅで表わされる緑色蛍光体であるスカンジウム酸化物蛍光体、化学式ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕで表される緑色蛍光体であるサイアロン系蛍光体が挙げられる。
【００４１】
［Ｂ］塗布装置
吐出装置１は、塗布装置５１に搭載されて、ワーク５６上に塗布作業を行う。実施例に係る塗布装置５１の概略斜視図を図６に示す。
（Ｂ１）構成
本発明の実施例に係る塗布装置５１は、上述した吐出装置１と、液体材料１４を吐出する対象であるワーク５６と上述の吐出装置１とを相対移動させるＸＹＺ駆動機構５２と、ワーク５６を塗布装置５１外から運び入れ、塗布作業位置へと移動させ、塗布装置５１外へと運び出す搬送機構５３と、塗布作業時にワーク５６を支持固定するステージ５５と、上記各機器の動作を制御する塗布制御装置５７とから主に構成される。
【００４２】
吐出装置１は、ＸＹＺ駆動機構５２上に設置され、ワーク５６に対して各符号で示す方向（Ｘ移動方向６０、Ｙ移動方向６１、Ｚ移動方向６２）へ移動することができる。本実施例では、吐出装置１をＸＹＺ方向へ移動できる構成としたが、これに限定されず、吐出装置１とワーク５６とを相対移動できる構成であればよい。例えば、吐出装置１はＺ方向のみの移動とし、ステージ５５をＸＹ方向に移動できるように構成してもよい。ＸＹＺ駆動機構５２は、例えば、サーボモータやステッピングモータとボールネジとの組合せ、リニアモータなどを採用することができる。
【００４３】
本実施例の塗布装置５１では、図示しない前後工程の装置やローダー／アンローダーとワークを受け渡しするための搬送機構５３を備える。搬送機構５３は、搬送するワーク５６の幅とほぼ同じ幅の２本のレール状部材５４を平行に設置した構造をしており、レール状部材５４の上方に、図示しないローラにより回転するベルトが設けられている。ローラをモータなどで回転することによりベルトが回転し、ベルト上に載置されたワーク５６が符号（搬入方向６３、搬出方向６４）で示した方向へ搬送される。すなわち、レール状部材５４の搬入方向６３と反対方向側の端部が搬入部を構成し、搬入方向６３と同一方向側の端部が搬出部を構成する。搬送機構５３としては、上記したベルトによる搬送の代わりに、アームを有するロボットなどを用いて基板の受け渡しを行ってもよい。
【００４４】
ステージ５５は、搬送機構５３の２本のレール状部材５４の間に設けられ、作業位置で停止したワーク５６を下から持ち上げるように支持して固定する上昇位置と、ワーク５６搬送時、ワーク５６と接触しないようワーク５６から離間する下降位置とを有する。ステージ５５を昇降するための装置としては、例えば、モータとボールネジとの組合せやエアシリンダなどを用いることができる。ワーク５６をステージ５５に固定するには、ステージ５５内部から上面へ通じる複数の孔を開け、その孔から空気を吸い込むことでワーク５６を吸着固定する方法や、ワーク５６を固定用部材で挟み込み、その部材をネジ等の固定手段でステージ５５に固定することでワーク５６を固定する方法、ステージ５５上昇位置において、搬送機構５３が有する図示しない押さえ部材とステージ５５とでワーク５６を挟み込むように固定する方法などを採用することができる。
【００４５】
上記ＸＹＺ駆動機構５２、搬送機構５３、ステージ５５は、架台５８上に設けられ、その周囲を点線で示すカバー５９で覆っている。カバー５９で覆うことにより、外部からの塵埃の侵入を防ぎ、また、作業者の安全を確保することができる。ただし、搬送機構５３の搬入側と搬出側に相対する位置には、図示しないが、ワーク５６を出し入れするための開口を設ける。なお、図６では図示しないが、吐出制御装置１０を架台５８内部に設置してもよい。
【００４６】
上記各機器の動作を制御する塗布制御装置５７はプロセッサと、塗布制御プログラムを記憶した記憶装置とを備え、点線で示すように架台５８内部に設置される。塗布作業を行うために必要な塗布パターンデータは、塗布制御装置５７の記憶装置に記憶されている。塗布制御装置５７は、吐出制御装置１０と連係して、所定のタイミングに上述の攪拌作業を実施する。塗布制御装置５７と吐出制御装置１０の連係は、吐出制御装置１０が吐出作業および攪拌作業時の吐出装置１の動作に必要な機器の動作を制御し、塗布制御装置５７が吐出作業および攪拌作業を実行するタイミングなどを吐出制御装置１０に指令することで行われる。
【００４７】
図７は、実施例に係る吐出制御プログラムおよび塗布制御プログラムが有する各モジュールを例示する構成図である。塗布制御プログラムは、例えば、次のタイミングで攪拌動作指令を吐出制御プログラムに送信する。
（ａ）ワークの搬入・搬出の開始時
（ｂ）吐出を伴わない吐出装置のＸＹＺ移動時（例えば、待機位置から塗布開始位置への移動時）
（ｃ）最後の吐出動作指令または攪拌動作指令から一定時間（例えば、予めの計測により設定された粒子沈降の問題が生じる時間）が経過し、かつ、吐出動作指令および攪拌動作指令が出されていない時
上記（ｃ）を実現するにあたっては、塗布制御装置５７に一定時間の経過を検知するタイマーを設け、タイマーが一定時間の経過を検知した場合に一又は複数回の攪拌動作を実行するようにプログラムしてもよい（このタイマーは、ハードウェアまたはソフトウェアにより実現される。）。
【００４８】
（Ｂ２）動作
上述した塗布装置５１では、塗布制御プログラムにより次の塗布動作が実施される。
塗布制御プログラムが実行されると、ワーク５６を第一の方向に搬送する搬送機構５３によりワーク５６が塗布装置５１のカバー５９内へと搬入される。カバー５９内へ搬入されたワーク５６は、そのまま第一の方向に搬送され、ステージ５５が設置された位置（作業位置）まで運ばれると停止する。ワーク５６が停止すると、ステージ５５が上昇してワーク５６を支持固定する。ワーク５６がステージ５５に支持固定された後、吐出装置１をＸＹＺ駆動機構５２によりワーク５６に対して相対移動させながら、予め設定した塗布パターンに基づき液体材料１４をワーク５６上へ連続的に吐出することで所望の塗布作業を行う。ここでいう塗布パターンには、例えば、吐出口を所定位置まで移動して停止させた状態で、ダム内に液体材料を充填する場合も含まれる。
【００４９】
吐出装置１がワーク５６への塗布作業を終えると、ワーク５６の固定が解除され、ワーク５６は搬送機構５３により搬出側へと移動し、塗布装置５１のカバー５９外へと運び出される。以上が、一のワーク５６に対する基本的な塗布作業の流れである。複数のワーク５６に対して作業を行う場合は、上記一連の作業（ワーク搬入・塗布・ワーク搬出）を繰り返すようプログラミングする。
【００５０】
本実施例の塗布装置５１では、ワーク５６搬入時やワーク５６搬出時に、吐出動作を行わない（行えないといってもよい）タイミングが存在する。そのため、塗布制御プログラムには、この吐出動作を行わない（行えない）タイミングを利用して攪拌動作を行うようプログラムされている。例えば、ワーク５６搬入時は塗布動作（吐出動作）の直前であるので、ワーク５６搬入時に攪拌動作を行うようプログラムすれば、固体粒子が液体中で拡散した状態で吐出を行うことができ、最も効果が大きい。また、一のワーク５６に対してしか作業を行わない場合でも、ワーク５６搬入時に攪拌動作を行うようプログラムしておけば、攪拌動作を行うタイミングを逸することがない。複数のワーク５６に対して作業を行う場合には、ワーク５６搬出時に攪拌動作を行うようプログラムしてもよい。さらに、一のワーク５６の搬出から次のワーク５６の搬入までの間、攪拌動作を行ってもよい。また、ワーク５６搬入がない、待機状態のような場合にも攪拌動作を行うようプログラムしてもよい。
このように、塗布制御プログラムによりワーク５６搬入時やワーク５６搬出時に攪拌動作の指令を吐出制御装置１０に送信することで、常に固体粒子が液体中で拡散した状態で塗布作業をすることができる。
【符号の説明】
【００５１】
１：吐出装置、２：貯留容器（シリンジ）、３：計量部、４：プランジャ、５：ノズル、６：切換弁、７：プランジャ駆動装置、８：切換弁駆動装置、９：圧縮気体源、１０：吐出制御装置、１１：配管、１２：制御配線、１３：接続部材、１４：液体材料、１５：ベース板、１６：固定部材、１７：連結部、１８：スライドレール、１９：バルブブロック、２０：第一の流路、２１：第二の流路、２２：第三の流路、２３：弁体、２４：凹溝、２５：貫通孔、３１：計量孔、５１：塗布装置、５２：ＸＹＺ駆動機構、５３：搬送機構、５４：レール状部材、５５：ステージ、５６：ワーク、５７：塗布制御装置、５８：架台、５９：カバー、６０：Ｘ移動方向、６１：Ｙ移動方向、６２：Ｚ移動方向、６３：搬入方向、６４：搬出方向、１３１：接続流路、１３２：接続部
【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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