(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外筒部と、
当該外筒部の底部に形成され、第１面と当該第１面の裏面となる第２面とを有する板状の部分であり、液滴の吐出口が設けられている液滴吐出部と、
前記外筒部の内側に配置され、先端面が前記第１面と対向させて設けられ、前記先端面が前記第１面に接触した状態で、前記先端面内に形成されている先端開口から前記吐出口に前記液滴を形成する液体を供給する供給管と、
前記第１面と、前記先端面とを分離する分離機構と、
前記先端開口を通じて前記吐出口に供給された前記液体が前記吐出口において液滴を形成した状態であり、かつ、前記液滴吐出部の前記第１面と前記供給管の前記先端面とが分離した状態において、前記外筒部の内周壁面と前記供給管の外周壁面とによって囲まれている空気導入部にのみ空気を供給し、当該空気を前記第１面と前記先端面との間に形成される空間に送り込む送風機構と、
を備え、
前記吐出口の口径は、前記供給管の内周径以下である液体吐出器。
【請求項２】
前記吐出口の口径は、前記供給管の内周径よりも小さい請求項１に記載の液体吐出器。
【請求項３】
前記液滴吐出部の前記吐出口の周囲の板厚は、前記吐出口に向かうに従って薄肉とされている請求項１又は２に記載の液体吐出器。
【請求項４】
前記吐出口の前記供給管と対向する導入側縁部は、面取り加工された状態である請求項１乃至３のいずれか一項に記載の液体吐出器。
【請求項５】
前記液滴吐出部は、前記供給管の周囲に配置されている外筒部の底部に形成されている請求項１乃至４のいずれか一項に記載の液体吐出器。
【請求項６】
前記液体はＵＶ硬化樹脂であり、
前記第１面と、前記第２面と、前記供給管の前記先端面のうち、少なくとも一面は、撥水面とされている請求項１乃至５のいずれか１項に記載の液体吐出器。
【請求項７】
前記液体はＵＶ硬化樹脂であり、
前記吐出口の内周面と、前記供給管の内周面のうち、少なくとも一面は、親水面とされている請求項１乃至６のいずれか１項に記載の液体吐出器。
【請求項８】
第１面と当該第１面の裏面となる第２面とを有する板状の部分であり、口径が供給管の内周径以下であり、液滴が吐出される吐出口が設けられている液滴吐出部の前記第１面と、先端面内に先端開口が形成されている前記供給管の前記先端面とを接触させた状態で、前記供給管に前記液滴を形成する液体を供給する工程と、
前記供給管への前記液体の供給を継続しつつ、前記吐出口から吐出された前記液体による液滴を所定の液滴径となるまで成長させる工程と、
前記液滴が所定の径に成長した後、前記第１面と前記先端面とを分離する工程と、
を含む液体吐出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出器及び液体吐出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子装置等の組み立てには、接着剤やはんだフラックス等の液体を塗布する工程が含まれている。このような液体の塗布を行う装置が種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２５６９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、昨今の電子機器、例えば、光通信機器の小型化、高密度実装化が進み、部品の実装、組み立て工程において扱われる部品も微小化や、部品配置間隔の狭小化が進んでいる。これに伴い、例えば、部品固定に用いられているＵＶ（Ultra Violet）硬化樹脂の塗布においても、ＵＶ硬化樹脂を微小量に制御することが求められるようになってきている。従来、液体を塗布するいわゆるディスペンサは、ノズルの先端部において液滴となった液体を所望の位置に塗布する。ここで、微小量の塗布を行うために、液滴の径を小さくするためには、実際に生成したい液滴径よりもさらに細い外形寸法を有するノズルを準備しなければならない。しかしながら、外形寸法の細いノズルは高価であり、コスト面で不利となる。特許文献１も液滴径の微小化に対応するものとはなっていない。
【０００５】
１つの側面では、本明細書開示の液体吐出器及び液体吐出方法は、径の小さい液滴を吐出し、塗布することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書開示の液体吐出器は、外筒部と、当該外筒部の底部に形成され、第１面と当該第１面の裏面となる第２面とを有する板状の部分であり、液滴の吐出口が設けられている液滴吐出部と、前記外筒部の内側に配置され、先端面が前記第１面と対向させて設けられ、前記先端面が前記第１面に接触した状態で、前記先端面内に形成されている先端開口から前記吐出口に前記液滴を形成する液体を供給する供給管と、前記第１面と、前記先端面とを分離する分離機構と、前記先端開口を通じて前記吐出口に供給された前記液体が前記吐出口において液滴を形成した状態であり、かつ、前記液滴吐出部の前記第１面と前記供給管の前記先端面とが分離した状態において、前記外筒部の内周壁面と前記供給管の外周壁面とによって囲まれている空気導入部にのみ空気を供給し、当該空気を前記第１面と前記先端面との間に形成される空間に送り込む送風機構と、を備え、前記吐出口の口径は、前記供給管の内周径以下である。
【０００７】
本明細書開示の液体吐出方法は、第１面と当該第１面の裏面となる第２面とを有する板状の部分であり、口径が供給管の内周径以下であり、液滴が吐出される吐出口が設けられている液滴吐出部の前記第１面と、先端面内に先端開口が形成されている前記供給管の前記先端面とを接触させた状態で、前記供給管に前記液滴を形成する液体を供給する工程と、前記供給管への前記液体の供給を継続しつつ、前記吐出口から吐出された前記液体による液滴を所定の液滴径となるまで成長させる工程と、前記液滴が所定の径に成長した後、前記第１面と前記先端面とを分離する工程と、を含む。
【発明の効果】
【０００８】
本明細書開示の液体吐出器及び液体吐出方法によれば、径の小さい液滴を吐出し、塗布することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は実施形態の液体吐出器の概略構成を模式的に示す説明図である。
【図２】図２（Ａ）は液滴吐出部と供給管の先端面とが接触している状態を示す説明図であり、図２（Ｂ）は液滴吐出部と供給管の先端面とが分離した状態を示す説明図である。
【図３】図３は液体吐出器の制御の一例を示すフローチャートである。
【図４】図４（Ａ）、図４（Ｂ）及び図４（Ｃ）は液体吐出器から液滴が滴下される様子も示す説明図である。
【図５】図５は空気通路に空気が流れる様子を模式的に示す説明図である。
【図６】図６は他の実施形態の液滴吐出部と供給管とを示す説明図である。
【図７】図７はさらに他の実施形態の液滴吐出部と供給管とを示す説明図である。
【図８】図８は他の実施形態の液体吐出器の概略構成を模式的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。ただし、図面中、各部の寸法、比率等は、実際のものと完全に一致するようには図示されていない場合がある。また、図面によっては、説明の都合上、実際には存在する構成要素が省略されていたり、寸法が実際よりも誇張されて描かれていたりする場合がある。
【００１１】
（実施形態）
まず、図１及び図２を参照しつつ、実施形態の液体吐出器１の概略構成について説明する。図１は実施形態の液体吐出器の概略構成を模式的に示す説明図である。図２（Ａ）は液滴吐出部と供給管の先端面とが接触している状態を示す説明図であり、図２（Ｂ）は液滴吐出部と供給管の先端面とが分離した状態を示す説明図である。
【００１２】
本実施形態の液体吐出器１は、液体であるＵＶ硬化樹脂を吐出する。ＵＶ硬化樹脂は、光通信機器の部品を基板等に固定するために用いられる。このような液体吐出器１の用途は、ＵＶ硬化樹脂の塗布に限定されず、他の液体の塗布にも用いることができる。液体吐出器１は、外筒部２と供給管３を備える。外筒部２は、供給管３の周囲に配置されている。外筒部２の底部には、板状の液滴吐出部２ａが形成されている。液滴吐出部２ａには、吐出口２ａ１が設けられている。吐出口２ａ１の内周壁面２ａ１１は親水面とされている。液滴吐出部２ａは、板状の部分であり、第１面２ａ２と、この第１面２ａ２の裏面となる第２面２ａ３を有する。第１面２ａ２は、外筒部２の内側に位置しており、第２面２ａ３は、外筒部２の外側に位置している。第１面２ａ２及び第２面２ａ３は、撥水面とされている。
【００１３】
供給管３の内部は、樹脂供給経路となっており、ＵＶ硬化樹脂４を流通させる。供給管３の上方には、ＵＶ硬化樹脂を貯留している液体貯留部５が設けられている。供給管３の基端部は、液体貯留部５の下部に接続されている。供給管３の内周壁面３ａは、親水面とされている。供給管３の先端部に位置する先端面３ｂ内には、先端開口３ｃが形成されている。供給管３の先端面３ｂは、液滴吐出部２ａの第１面２ａ２と対向しており、この第１面２ａ２と接触できるようになっている。先端面３ｂは、撥水面とされている。供給管３と通じて供給されるＵＶ硬化樹脂４は、先端面３ｂが液滴吐出部２ａの第１面２ａ２に接触した状態で、先端開口３ｃから吐出口２ａ１に供給される。
【００１４】
ここで、親水面と撥水面について整理する。本実施形態において、液滴吐出部２ａの第１面２ａ２、第２面２ａ３、及び、供給管３の先端面３ｂを撥水面としている。これらの面に施される撥水処理は、従来公知の手法を採用することができる。一方、吐出口２ａ１の内周壁面２ａ１１と、供給管３の内周壁面３ａは、親水面とされている。これらの面に施される親水処理は、従来公知の手法を採用することができる。このように、撥水面を設けたり、親水面を設けたりするのは、ＵＶ硬化樹脂を液滴吐出部２ａの第１面２ａ２、第２面２ａ３、及び、供給管３の先端面３ｂに濡れ広がることを抑制し、球形の微小な液滴径を維持するためである。なお、説明を分かりやすくするため、図２等において、撥水面と親水面は、それぞれ異なるハッチングにより示されている。
【００１５】
液体吐出器１は、昇降部６を備える。昇降部６は、昇降可能な保持部６ａを備える。保持部６ａは、外筒部２を保持している。これにより、外筒部２、ひいては、液滴吐出部２ａは、昇降可能とされている。昇降部６は、分離機構の一例である。すなわち、液滴吐出部２ａを降下させることで、液滴吐出部２ａと供給管３の先端面３ｂと分離することができる。
【００１６】
液体吐出器１は、空気導入部７を備える。本実施形態において、外筒部２の内周壁面と供給管３の外周壁面とによって囲まれている領域が空気導入部７となる。液滴吐出部２ａが降下した状態であるときに、液滴吐出部２ａの第１面２ａ２と供給管３の先端面３ｂとの間に形成される隙間は、空気導入部７と連通する空気通路７ａを形成する。
【００１７】
液体吐出器１は、土台８に立設されている支柱９を備える。支柱９には、昇降部６が装着されている。また、支柱９には、支持部１０が装着されている。支持部１０は、液体貯留部５を支持している。液体貯留部５には、供給管３が接続されている。このため、供給管３は、支持部１０及び液体貯留部５を介して支柱９に固定された状態となっている。これに対し、外筒部２は、昇降部６に保持されており、昇降可能である。これにより、液滴吐出部２ａの第１面２ａ２と供給管３の先端面３ｂとは、接触したり、分離したりすることができる。なお、分離機構は、液滴吐出部２ａと、供給管３の先端面３ｂとを分離する分離機構は、双方の相対位置を変更することができるものであればよい。すなわち、本実施形態では、液滴吐出部２ａを昇降させているが、供給管３を昇降させたり、双方を昇降させたりしてもよい。
【００１８】
液体吐出器１は、塗布対象物１２を把持する把持部１１を備える。把持部１１は、支柱９に装着されており、塗布対象物１２を三次元方向、すなわち、ＸＹＺ方向に移動させることができる。
【００１９】
液体吐出器１は、第１撮像カメラ１３及び第２撮像カメラ１４を備える。第１撮像カメラ１３は、液滴吐出部２ａの吐出口２ａ１から吐出される液滴４ａを撮影する。撮影された画像から、液滴径が判定される。第２撮像カメラ１４は、塗布対象物１２の位置決めに利用される。
【００２０】
液体吐出器１は、空気供給部１５を備える。空気供給部１５は、圧縮空気源を備えている。空気供給部１５には、第１空気供給経路１５ａ及び第２空気供給経路１５ｂが接続されており、いずれの空気供給経路にどの程度の空気を供給するのか制御できるようになっている。空気供給部１５は、第１空気供給経路１５ａを通じて液体貯留部５に接続されている。空気供給部１５は、ＵＶ硬化樹脂４を吐出するときに、液体貯留部５内に圧縮空気を供給し、液体貯留部５内を加圧する。これにより、液体貯留部５内のＵＶ硬化樹脂４が供給管３内へ押しだされる。また、空気供給部１５は、第２空気供給経路１５ｂを通じて空気導入部７へ接続されている。液滴吐出部２ａが降下し、液滴吐出部２ａと供給管３の先端面３ｂとの間に空気通路７ａが形成されている状態のときに空気導入部７へ空気が導入されると、空気通路７ａに空気の流れが生じる。この空気の流れは、ＵＶ硬化樹脂４の液滴４ａの表面張力を破壊し、液滴４ａを分離する作用を奏する。分離された液滴４ａは、落下し、塗布対象物１２へ転移させられる。空気供給部１５と第２空気供給経路１５ｂは、供給管３と液滴吐出部２ａとの間に空気を送り込む送風機構の一例である。
【００２１】
液体吐出器１は、制御部１６を備える。制御部１６には、昇降部６、把持部１１、第１撮像カメラ１３、第２撮像カメラ１４及び空気供給部１５と電気的に接続されている。以下、液体吐出器１によるＵＶ硬化樹脂４の塗布作業の一例につき、図３乃至図５を参照しつつ説明する。図３は液体吐出器の制御の一例を示すフローチャートである。図４（Ａ）、図４（Ｂ）及び図４（Ｃ）は液体吐出器から液滴が滴下される様子も示す説明図である。図５は空気通路に空気が流れる様子を模式的に示す説明図である。
【００２２】
まずステップＳ１では、液滴吐出部２ａを所定の初期位置に移動させる。本実施形態では、保持部６ａにより外筒部２を上昇させ、液滴吐出部２ａの第１面２ａ２と供給管３の先端面３ｂとを接触させておく。
【００２３】
ステップＳ１に引き続いて行われるステップＳ２では、塗布位置合わせを行う。すなわち、第２撮像カメラ１４により撮像された画像を確認しながら、塗布対象物１２が所定位置にくるように、把持部１１が操作される。なお、ステップＳ１の工程とステップＳ２の工程は、順番が入れ替わってもよいし、同時に行ってもよい。
【００２４】
ステップＳ１、ステップＳ２に引き続いて行われるステップＳ３では、液体貯留部５内が加圧される。加圧の程度は、塗布したいＵＶ硬化樹脂４の粘度、塗布量等に応じて設定されている。これにより、図４（Ａ）に示すように、吐出口２ａ１からＵＶ硬化樹脂４が吐出され始め、液滴４ａの成長が開始される。この液滴４ａの成長の様子は、第１撮像カメラ１３によって撮影されている。
【００２５】
液滴４ａは、液滴吐出部２ａの第１面２ａ２、第２面２ａ３及び供給管３の先端面３ｂが撥水面であり、吐出口２ａ１の内周壁面２ａ１１と、供給管３の内周壁面３ａが、親水面であることから、濡れ広がることなく球形に成長する。
【００２６】
ステップＳ３に引き続いて行われるステップＳ４では、液滴４ａが予め設定された寸法まで成長したか否かを判断する。ステップＳ４においてＹＥＳと判断したときは、ステップＳ５へ進む。一方、ステップＳ４においてＮＯと判断したときは、ステップＳ３からの工程を繰り返して行い、ステップＳ４においてＹＥＳと判断されるまで継続する。
【００２７】
ステップＳ５では、図４（Ｂ）に示すように、液滴吐出部２ａを降下させる。これにより、液滴吐出部２ａと供給管３の先端面３ｂとを分離する。この結果、液滴吐出部２ａと供給管３の先端面３ｂとの間に空気通路７ａが形成される。
【００２８】
ステップＳ５に引き続いて行われるステップＳ６では、再度、液滴４ａが予め設定された寸法まで成長したか否かを判断する。この判断も、第１撮像カメラ１３によって撮影された画像に基づいて判断される。ステップＳ６においてＹＥＳと判断したときは、ステップＳ７へ進む。一方、ステップＳ６においてＮＯと判断したときは、ステップＳ１からの工程を繰り返して行う。なお、ステップＳ６で再度、液滴径を確認するのは、この後の工程で液滴４ａが落下し、塗布されることを考慮し、液滴径が、ＵＶ硬化樹脂４を所望の範囲に塗布することができる大きさになっているか否かを判断するためである。このため、ステップＳ６における判定基準となる液滴径は、落下する直前の液滴４ａの最終的な径である。これに対し、ステップＳ４における判定基準となる液滴径は、ステップＳ４以降の工程を経ることにより、液滴４ａに生じる変化を考慮して決定されている。すなわち、ステップＳ４以降においても供給管３を通じてＵＶ硬化樹脂４の供給が継続されていること、液滴吐出部２ａが降下していることが考慮されて、ステップＳ４における判定基準となる液滴径が決定されている。
【００２９】
ステップＳ７では、空気導入部７への空気の導入が行われる。図５を参照すると、空気導入部７へ導入された空気は、矢示１８ａのように、空気通路７ａに向かい、空気通路７ａを通過する。このような空気の流れを形成することで、ＵＶ硬化樹脂４の表面張力を破壊して液滴４ａを分離し、塗布対象物１２へ落下させ、転移させることができる。空気導入部７に導入された空気は、矢示１８ｄで示すように、液滴４ａを押し出す作用を奏するので、液滴４ａを適切に落下させることができる。なお、本実施形態において、矢示１８ｂで示すように空気通路７ａを通過した空気は、矢示１８ｃのように上昇するが、このような空気の流れに代えて、いずれの位置においても下方に向かう空気の流れとなるようにしてもよい。
【００３０】
ステップＳ７に引き続いて行われるステップＳ８では、図４（Ｃ）に示すように液滴４ａが滴下したことを確認し、一連の工程が終了する（ＥＮＤ）。
【００３１】
ここで、一般的なノズルの先端における液滴の形成及び落下について説明する。ノズルの内部を通過してノズル先端部に到達したＵＶ硬化樹脂は、ノズル先端部を濡れ広がり液滴径を大きくする。液滴は、液滴径が大きくなり、その自重がノズルとの接触面に作用する表面張力を破壊すると落下する。落下する時点での液滴径は、ノズルの外径よりもはるかに大きくなっている。
【００３２】
これに対し、本実施形態では、液滴吐出部２ａと供給管３の先端面３ｂとを分離し、液滴吐出部２ａと供給管３の先端面３ｂとの間に形成されている空気通路７ａに空気を通過させる。液滴吐出部２ａと供給管３の先端面３ｂとを分離する動作自体も液滴４ａの表面張力を弱めることに寄与していると考えられ、さらに、空気を通過させることで、液滴４ａの表面張力を破壊することができる。この結果、液滴４ａが大きく成長しなくても、液滴４ａを落下させることができる。すなわち、微小量のＵＶ硬化樹脂４を塗布することができるようになる。
【００３３】
本実施形態の液体吐出器１によれば、径の小さい液滴を吐出し、塗布することができる。このため、部品の微小な塗布領域やノズルが到達することができない狭小領域にＵＶ硬化樹脂４を塗布することができる。
【００３４】
（変形例）
つぎに、各種変形例について説明する。まず、図６を参照して、吐出口２ａ１の口径Ｒ２が、供給管２３の内周径Ｒ１よりも小さい液滴吐出部２ａについて説明する。供給管２３は供給管３と比較して径が大きい。径が大きい供給管２３は、製造コストの面で有利となる。また、径が細い供給管の製造と比較して、板状の液滴吐出部２ａに微小な吐出口２ａ１を設ける加工の方が容易である。吐出口２ａ１の口径Ｒ２を供給管２３の内周径Ｒ１よりも小さくしておけば、吐出される液滴の径を小さくすることができる。
【００３５】
つぎに、図７を参照して、液滴吐出部２２ａの吐出口２２ａ１の周囲の板厚を吐出口２２ａ１に向かうに従って薄肉とされている例について説明する。
外筒部２２の底部に形成されている液滴吐出部２２ａの第２面２２ａ３は、テーパ面となっている。これにより、吐出口２２ａ１の深さｄを浅くすることができる。吐出口２２ａ１の深さｄを浅くすることで、液滴４ａを落下させ易くすることができる。すなわち、液滴径が小さい状態であっても液滴４ａを落下させることができ、微小量のＵＶ硬化樹脂４の塗布がし易くなる。また、図７を参照すると、吐出口２２ａ１の供給管２３と対向する導入側縁部２２ａ１２は、面取り加工された状態となっている。導入側縁部２２ａ１２を面取り加工することで、ＵＶ硬化樹脂４を導入しやすくなる。なお、本実施形態では、面取り加工は、Ｒ形状としているが、他の形状としてもよい。
【００３６】
また、図８を参照すると、第２空気供給経路１５ｂが廃止されている。ＵＶ硬化樹脂の粘度等の条件により、空気を導入することなく液滴４ａを落下させることができる場合には、第２空気供給経路１５ｂを廃止してもよい。この場合、液滴４ａの自重と、液滴吐出部２ａを降下させ、供給管３の先端面３ｂと分離する動作によって液滴４ａを落下させる。
【００３７】
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。
【符号の説明】
【００３８】
１  液体吐出器
２、２２  外筒部
２ａ、２２ａ  液滴吐出部
２ａ１、２２ａ１  吐出口
２ａ１１  内周壁面
２ａ２  第1面
２ａ３、２２ａ３  第２面
３  供給管
３ａ  内周壁面
３ｂ  先端面
３ｃ  先端開口
４  ＵＶ硬化樹脂
４ａ  液滴
５  液体貯留部
６  昇降部
７  空気導入部
７ａ  空気通路
１２  塗布対象物
１３  第１撮像カメラ
１４  第２撮像カメラ
１５  空気供給部
１５ａ  第１空気供給経路
１５ｂ  第２空気供給経路
１６  制御部
【図１】
0006763197.tif 000002
【図２】
0006763197.tif 000003
【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】
0006763197.tif 000009