(57)【要約】【課題】転写ピンの動作方向を単純化し、動作時間を短縮すると同時に、液体の液面均し操作を簡易な手段で実現できる液体塗布方法を提供する。【解決手段】前後方向に移動自在なピストン部材３０の上面に形成された供給溝３１に、液体供給装置１０，２１から液体を供給し、ピストン部材３０を前進させることにより、ピストン部材３０の上面に接触するレベリング手段２２によって供給溝３１に供給された液体のレベリングを行う。転写ピン５０を、その下端部が前進位置へ到達したピストン部材３０の供給溝３１に挿入される位置まで下降させ、下端部に液体を付着させた後、転写ピン５０を上昇させる。次に、ピストン部材３０を後退させた後、転写ピン５０を下降させ、下端部に付着した液体を対象物Ｗへ転写した後、転写ピン５０を上昇させる。【選択図】                図６
2005040650.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前後方向に移動自在なピストン部材の上面に形成された供給溝に、液体供給装置から液体を供給する工程と、
上記ピストン部材を前進させることにより、上記ピストン部材の上面に接触するレベリング手段によって供給溝に供給された液体のレベリングを行う工程と、
転写ピンを、その下端部が前進位置へ到達したピストン部材の供給溝に挿入される位置まで下降させ、上記下端部に液体を付着させる工程と、
上記転写ピンを上昇させる工程と、
上記ピストン部材を後退させる工程と、
上記転写ピンを下降させ、下端部に付着した液体を対象物へ転写する工程と、
上記転写ピンを上昇させる工程と、を備えたことを特徴とする液体塗布方法。
【請求項２】
上記転写ピンの下端部に付着した液体を対象物へ転写する工程において、上記転写ピンに超音波振動を印加することを特徴とする請求項１に記載の液体塗布方法。
【請求項３】
液体を供給する液体供給装置と、
上面に上記液体供給装置から供給される液体を受ける供給溝を有し、前後方向に移動自在なピストン部材と、
上記ピストン部材を前後方向に往復駆動させる第１駆動手段と、
上記ピストン部材の上面に接触し、ピストン部材の前進移動に伴って供給溝に供給された液体のレベリングを行うレベリング手段と、
上記供給溝内の液体を受け取り、対象物へ転写する転写ピンと、
上記ピストン部材が前進位置にある時に上記転写ピンを上記供給溝への挿入位置まで下降させ、上記ピストン部材が後退位置にある時に上記転写ピンを対象物への転写位置まで下降させるべく、転写ピンを上下方向に往復駆動させる第２駆動手段と、を備えたことを特徴とする液体塗布装置。
【請求項４】
上記転写ピンに超音波振動を印加する超音波印加手段が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の液体塗布装置。
【請求項５】
上記液体供給装置は、上記ピストン部材をガイドするボデーと、上記ボデーの内部に形成され、上記ピストン部材の上面に開口する液体供給通路と、上記液体供給通路に所定圧で液体を連続的に供給する手段と、上記ピストン部材における供給溝の前後両側をシールし、ボデーとピストン部材との間に閉空間を形成するシール部材と、を有することを特徴とする請求項３または４に記載の液体塗布装置。
【請求項６】
上記ピストン部材は断面が略円形の柱状部材よりなり、
上記レベリング手段は、上記ピストン部材における供給溝の前側をシールするシールリングよりなることを特徴とする請求項５に記載の液体塗布装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は樹脂、接着剤などの液体（ペーストを含む）を対象物に対して定量ずつ塗布するのに適した液体塗布方法および液体塗布装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】実開平５−２２０６１号公報
【特許文献２】特開平１１−１５６２５９号公報
従来、電子部品などの表面に、液状樹脂や接着剤などの液体を所定量正確に塗布する装置として、ピン転写装置が知られている。
特許文献１には、転写ヘッドにスプリングを備えた転写ピンを複数本下方に向けて配列し、転写ヘッドの下方に、平坦な底面から一定高さになるように接着剤をレベリングした容器を配置したピン転写装置が提案されている。転写ピンの先端が接着剤を満たした容器の平坦な底に当たるまで転写ヘッドを下降させ、スプリングを撓ませることにより転写ピンの先端を揃え、その後、転写ヘッドを引き上げることにより、転写ピンに定量ずつ接着剤を付着させるものである。
【０００３】
特許文献２には、接着剤を基板に塗布する場合に、接着剤の糸引き現象を防止する塗布装置が開示されている。すなわち、スタンプピンを接着剤を蓄えた容器の上部へ移動させ、スタンプ面に接着剤を付着させた後、スタンプピンを上昇させ、スタンプピンを基板の位置まで移動させ、そこで再びスタンプピンを下降させ、スタンプ面に付着した接着剤を基板に転写する。その後、スタンプピンは容器の位置へ戻り、同じ動作を繰り返す。スタンプピンに付着した接着剤の糸引き現象を防止するため、スタンプピンの表面にシリコン薄膜などの撥水性を持つ薄膜を形成したり、バイブレータや超音波発生装置などの振動を与える方法が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１のピン転写装置の場合、ピンに付着した接着剤を対象物に転写するには、転写ヘッドを容器から引き上げた後、対象物の上方位置まで移動させ、そこで転写ヘッドを下降させて対象物に接着剤を転写した後、再び容器の上方へ戻すという動作を繰り返す必要ある。そのため、転写ヘッドの往復移動に時間を必要とするとともに、ピン転写の位置精度が高くないという問題がある。位置精度を高めるには、転写ヘッドの移動機構として高度な機構を用いる必要があり、コスト上昇を招くという欠点がある。また、転写ヘッドとは別に接着剤を溜めるための容器を設け、この容器内の接着剤の深さを一定にするためにスキージなどを用いて液面を一定に均す操作を１回の転写の度に行う必要があり、装置の大型化を招くと共に、転写作業の能力向上を達成するのは難しいという問題があった。
【０００５】
特許文献２の場合も、特許文献１と同様に、スタンプピンを備えたヘッドが、容器の位置と対象物の位置との間を、水平方向および垂直方向に往復移動しなければならないので、動作時間を必要するとともに、位置精度が出ないという欠点がある。また、接着剤を溜める容器を小型に構成することはできるが、容器内の接着剤の液面を一定に均す操作が必要であり、この操作を１回の転写の度に行う必要があるため、装置が複雑になるとともに、塗布効率が低下する欠点がある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、転写ピンの動作方向を単純化し、動作時間を短縮すると同時に、液面均し操作を簡易な手段で実現できる液体塗布方法および液体塗布装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、前後方向に移動自在なピストン部材の上面に形成された供給溝に、液体供給装置から液体を供給する工程と、上記ピストン部材を前進させることにより、上記ピストン部材の上面に接触するレベリング手段によって供給溝に供給された液体のレベリングを行う工程と、転写ピンを、その下端部が前進位置へ到達したピストン部材の供給溝に挿入される位置まで下降させ、上記下端部に液体を付着させる工程と、上記転写ピンを上昇させる工程と、上記ピストン部材を後退させる工程と、上記転写ピンを下降させ、下端部に付着した液体を対象物へ転写する工程と、上記転写ピンを上昇させる工程と、を備えたことを特徴とする液体塗布方法を提供する。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、液体を供給する液体供給装置と、上面に上記液体供給装置から供給される液体を受ける供給溝を有し、前後方向に移動自在なピストン部材と、上記ピストン部材を前後方向に往復駆動させる第１駆動手段と、上記ピストン部材の上面に接触し、ピストン部材の前進移動に伴って供給溝に供給された液体のレベリングを行うレベリング手段と、上記供給溝内の液体を受け取り、対象物へ転写する転写ピンと、上記ピストン部材が前進位置にある時に上記転写ピンを上記供給溝への挿入位置まで下降させ、上記ピストン部材が後退位置にある時に上記転写ピンを対象物への転写位置まで下降させるべく、転写ピンを上下方向に往復駆動させる第２駆動手段と、を備えたことを特徴とする液体塗布装置を提供する。
【０００９】
本発明の第１の特徴は、ピストン部材を前後に移動させるとともに、これと同期して転写ピンを上下に動作させ、転写ピンの動きの一部をピストン部材が分担することで、転写ピンの動作方向を単純化する点である。第２の特徴は、供給溝に供給された液体の液面均し操作を、ピストン部材の前後移動によって行う点である。
まず、ピストン部材が後退位置にある時、その供給溝に液体供給装置から液体が供給される。液体の供給量は１回の転写量とほぼ同等とすればよい。ピストン部材が前進すると、その途中でレベリング手段がピストン部材の上面に摺接し、供給溝内の液体の余剰分が除去され、液面が均される。ピストン部材が前進位置に到達すると、転写ピンが下降し、転写ピンの下端部が供給溝に挿入される。次に、転写ピンを引き上げると、供給溝内の液体の一部または全部が転写ピンに乗り移り、転写ピンに所定量の液体が付着する。転写ピンへの液体の付着量は、予め供給溝で液面がレベリングされているので、ほぼ一定量となる。
次に、ピストン部材を後退させるとともに、先端部に液体が付着した転写ピンを下降させ、対象物の上に接触させると、液体は対象物に乗り移る。この時、転写ピンに付着している液体の量がほぼ一定であるため、対象物の上に転写される液体の量もほぼ一定となる。
上記のように、転写ピンは、待機位置と、供給溝内への挿入位置と、対象物への転写位置との間で上下に移動するだけであるから、移動機構が簡素化され、高速化することができる。
また、ピストン部材が前進移動する際、同時に供給溝に供給された液体をレベリングするので、スキージなどによって液面を均す操作を必要とせず、動作が簡素化され、レベリング手段も簡素化される。
【００１０】
請求項２のように、転写ピンの下端部に付着した液体を対象物へ転写する際、転写ピンに超音波振動を印加するのがよい。
転写ピンは供給溝から液体を受け取り、対象物に転写するものであるが、供給溝から液体を受け取る際には転写ピンに対して液体が付着する必要があるのに対し、対象物に転写する際には付着力を低くし、転写ピンに液体が残留しないようにする必要がある。
そこで、請求項２では、供給溝内の液体を転写ピンに付着させる場合には、転写ピン自体の濡れ性によって付着させ、転写ピンから対象物へ転写する際には、転写ピンに超音波振動を印加し、転写ピンからの液体の分離性を高めることで、液体が転写ピンに残留せずに容易に対象物へ転写することができる。
【００１１】
請求項５のように、液体供給装置は、ピストン部材をガイドするボデーと、ボデーの内部に形成され、ピストン部材の上面に開口する液体供給通路と、液体供給通路に所定圧で液体を連続的に供給する手段と、ピストン部材における供給溝の前後両側をシールし、ボデーとピストン部材との間に閉空間を形成するシール部材と、を有するのがよい。
例えば、開放空間の中で液体供給装置からピストン部材の供給溝に液体を供給することも可能であるが、必要以上の液体が供給される結果、レベリング時に多量の液体の余剰が発生する可能性がある。余剰の液体は廃棄されるため、材料ロスが多くなる。
そこで、請求項５のように、閉空間の中で液体供給通路から供給溝へ液体を連続供給すれば、閉空間の外部への液漏れはシール部材によって防止され、レベリング時に液体が外部へ廃棄されず、材料ロスを少なくできる。
また、１回の転写に伴って供給溝内の液体が不足するので、その都度補充する必要があるが、ピストン部材の前後移動によって液体が供給溝に自動的に補給されるので、液体の補充作業が簡素化される。
【００１２】
請求項６のように、ピストン部材は断面が略円形の柱状部材よりなり、レベリング手段はピストン部材における供給溝の前側をシールするシールリングで構成してもよい。
レベリング手段としては種々の方式が考えられる。例えば、ピストン部材が平板状部材の場合には、その上面に形成された供給溝に液体供給装置から液体を供給した後、スキージなどのレベリング手段で余剰の液体を掻き取ることも可能であるが、余剰の液体を廃棄しなくてはならない。
これに対し、レベリング手段がロッド状のピストン部材の外周面に接触するシールリングの場合には、ピストン部材の全周をシールできるので、外部への液体の漏出を防止でき、簡易なレベリング手段を構成できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１〜図５は本発明にかかる液体塗布装置の一例であり、対象物Ｗに粘性を有する液体Ｌを塗布する例を示す。
この液体塗布装置Ａは、液体Ｌを貯留するシリンジと呼ばれる液体容器１０、液体供給装置の本体を構成するボデー２０、ボデー２０の内部に前後方向（水平方向）に移動自在に設けられたピストン部材３０、ピストン部材３０を前後に駆動する第１駆動手段４０、上下方向に移動自在な転写ピン５０、転写ピン５０を上下に駆動する第２駆動手段６０、転写ピン５０に超音波振動を印加する超音波振動子７０などを備えている。上記液体塗布装置Ａを構成する部品はベースプレート１に一体的に組み付けられ、ベースプレート１はブラケット２を介して図示しないロボットのアームなどに連結されている。そのため、液体塗布装置Ａは任意の位置に一体に移動することができる。
【００１４】
液体容器１０は少量（例えば１ｃｃ）の液体Ｌを貯留するものであり、その下端部は、図４に示すようにボデー２０の内部に設けられた液体供給通路２１の一端開口部２１ａに接続されている。液体容器１０は、一定圧で液体Ｌを液体供給通路２１へ連続的に供給している。液体容器１０は、ベースプレート１に設けられた水平なガイド壁３によって垂直に支持されている。ガイド壁３には、液体容器１０を挿通するためのガイド溝３ａが形成されている。
【００１５】
液体供給通路２１の他端開口部２１ｂは、ピストン部材３０の上面に開口しており、このピストン部材３０の上面には、図５に示すように、凹状の供給溝３１が形成されている。この実施例のピストン部材３０は直径が３ｍｍのピストンロッドで構成されており、供給溝３１は直径１ｍｍ、深さ１ｍｍの円形の凹部で構成されている。ピストン部材３０が後退位置にあるとき、液体供給通路２１の他端開口部２１ｂが供給溝３１に対応している。
【００１６】
液体供給通路２１の他端開口部２１ｂを挟んでその両側には、ピストン部材３０の外周面を摺接する一対のシールリング２２，２３が設けられ、液体供給通路２１から供給された液体Ｌが外部に漏れ出るのを防止している。これらシールリング２２，２３によって、ボデー２０とピストン部材３０の表面との間に閉空間を形成している。なお、ピストン部材３０とボデー２０との間には僅かな空間しか存在しないので、多量の液体Ｌがピストン部材３０とボデー２０との隙間に溜まることはない。前方のシールリング２２は供給溝３１に供給された液体Ｌの液面を均すレベリング手段を兼ねており、後方のシールリング２３は第１駆動手段４０を構成するエアーシリンダのエアーシールを兼ねている。
【００１７】
この実施例の第１駆動手段４０は、ボデー２０の内部に設けられたエアーシリンダで構成されている。第１駆動手段４０は、ピストン部材３０と連結されたプランジャ４１と、プランジャ４１の両側に形成されたエアー室４２，４３とで構成され、いずれかのエアー室４２，４３に選択的に圧縮エアーを供給することで、ピストン部材３０を前後２位置に作動させることができる。
なお、第１駆動手段４０はピストン部材３０を前後にストロークさせることができるものであればよく、エアーシリンダに限らず、油圧シリンダ、モータとボールネジとの組み合わせ、ソレノイドなど、如何なる駆動手段を用いることもできる。
【００１８】
転写ピン５０は断面円形の棒状部材で構成されており、その下端部中央には例えば直径が０．４ｍｍの細径な軸部５１が突設されている。軸部５１にはフッ素コーティング処理のような撥水性表面処理が施され、液体Ｌの分離性を高めている。転写ピン５０の上端部は、脱着機構５２を介してホルダ５３に対して脱着可能に取り付けられている。ホルダ５３は第２駆動手段６０に連結され、上下方向にのみ移動可能である。この実施例の第２駆動手段６０はボイスコイルモータであり、転写ピン５０を上下に移動させることができる。具体的には、転写ピン５０を、上方の待機位置と、軸部５１をピストン部材３０の供給溝３１に挿入する位置と、軸部５１を対象物Ｗに近接または接触させる転写位置との間で上下に移動させることができる。
なお、第２駆動手段６０としては、ボイスコイルモータに限らず、モータとボールネジとの組み合わせのように、上下移動と位置精度とを備えたものであればよい。
【００１９】
ホルダ５３の上部には、転写ピン５０に超音波振動を印加する超音波振動子７０が取り付けられている。超音波振動子７０は、例えば６０ｋＨｚ縦振動モードのランジュバン型超音波振動子であり、軸部５１に付着した液体Ｌを簡単に分離できるよう転写ピン５０に超音波を印加する。
第１駆動手段４０、第２駆動手段６０および超音波振動子７０は図示しない制御装置によって制御される。
【００２０】
次に、上記構成よりなる液体塗布装置Ａの作動を、図６を参照しながら説明する。
図６の（ａ）は液体供給状態を示す。この状態では、ピストン部材３０は後退位置にあり、液体供給通路２１からピストン部材３０の供給溝３１に液体Ｌが供給されている。液体Ｌは一対のシールリング２２，２３によってシールされているので、外部に漏れ出ることがない。一方、転写ピン５０は上方の待機位置で停止している。
図６の（ｂ）は、ピストン部材３０が前進し、供給溝３１に供給された液体Ｌの液面をレベリング（液面均し）した状態を示す。すなわち、図６の（ａ）の状態から、ピストン部材３０が前進すると、シールリング２２がピストン部材３０の周面を摺接するので、供給溝３１に供給された液体Ｌのうち、余剰分が拭き取られ、供給溝３１の液面レベルは一定となる。この状態において、供給溝３１は転写ピン５０の軸部５１の直下に位置している。
図６の（ｃ）は、転写ピン５０が降下し、転写ピン５０の軸部５１が供給溝３１に挿入された状態を示す。なお、軸部５１は供給溝３１の底面に当接する位置まで挿入される必要はなく、少なくとも供給溝３１に注入された液体Ｌの液面に接触する位置まで挿入されればよい。軸部５１に液体Ｌが付着した後、転写ピン５０を再び上昇させる。
図６の（ｄ）は、ピストン部材３０を後退させるとともに、転写ピン５０を降下させ、対象物Ｗに軸部５１を接触あるいは近接させた状態を示す。このとき、軸部５１に付着した液体Ｌが対象物Ｗに完全に転写できるようにするため、超音波振動子７０を作動させ、転写ピン５０に超音波振動Ｕを印加する。これにより、転写ピン５０の軸部５１から液体Ｌが容易に分離し、軸部５１に液体Ｌが残留せずに、対象物Ｗに容易に乗り移ることができる。ピストン部材３０が後退することで、液体供給通路２１から供給溝３１に液体Ｌの不足分だけ補充される。
その後、転写ピン５０を待機位置まで上昇させることで、図６の（ａ）の状態に復帰する。
【００２１】
本発明の液体供給装置は、実施例のように、一対のシールリング２２，２３によってシールされた閉空間に液体供給通路２１から連続的に液体を供給するものに限るものではない。
例えば、開放空間に配置されたピストン部材３０の供給溝３１に、シリンジから液体を点滴状に供給し、ピストン部材３０の上面にスキージのようなレベリング部材を接触させることで、供給溝３１から余剰の液体Ｌを掻き取るようにしてもよい。
しかしながら、上記供給方式の場合、開放空間で液体Ｌを供給するため、余剰の液体Ｋが多くなり、かつ掻き取られた液体は外部に廃棄しなければならず、材料ロスが多くなる。
これに対し、上記実施例のようにシールリング２２，２３によって閉じられた空間に液体供給通路２１から連続的に液体を供給する場合には、シールリング２２，２３がピストン部材３０の全周に接触しているので、液体が外部に漏れ出ることがなく、材料ロスが少ない。しかも、シールリング２２がレベリング手段としての役割と、液漏れを防止するシール材としての役割とを持つので、構造を簡素化でき、小型化できる。
【００２２】
上記実施例の液体塗布装置Ａは、液体容器（シリンジ）１０、ボデー２０（ピストン部材３０，第１駆動手段４０）、転写ピン５０および第２駆動手段６０がベースプレート１に一体に組み付けられたものであり、転写に必要な機能が１つのユニット内に組み込まれている。そのため、従来のピン転写装置に比べて、能力および精度向上と共に、省スペース化、小型化を図ることができる。そして、ロボットなどのアームに上記液体塗布装置Ａを取り付けることが可能になり、自由な位置に移動させることができるので、対象物Ｗの位置を選ばずに液体を塗布することができる。
【００２３】
図１〜図３では、１枚のベースプレート１に１組の液体塗布装置Ａを取り付けた例を示したが、これに限るものではなく、１枚のベースプレート１に複数組の液体塗布装置Ａを搭載してもよい。
また、ピストン部材３０はロッド状部材に限るものではなく、平板状部材など、如何なる形状であっても構わない。例えば平板状のピストン部材の場合には、ピストン部材の上面に供給溝３１を形成し、この供給溝の液面をレベリングするために、スキージのようなレベリング部材をボデー２０内に固定し、ピストン部材３０の前進動作に伴って供給溝の液面をレベリングするようにしてもよい。ピストン部材が平板状の場合には、複数の供給溝を形成することが可能になるので、１つのピストン部材に対して複数の転写ピンを配置し、複数の転写ピンに液体を付着させることが可能になる。
【００２４】
本発明で用いられる液体としては、接着剤、液状樹脂、シリコーンオイル、導電ペースト、封止用樹脂、はんだペースト、セラミックスラリーのような常温で液状のもののほか、常温では固体であるが、加熱によって液状となるもの（例えばワックスなど）でもよい。
【００２５】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、請求項１に係る発明によれば、ピストン部材を前後に移動させるとともに、これと同期して転写ピンを上下に動作させ、転写ピンがピストン部材から液体を受け取り、対象物に転写するようにしたので、転写ピンの動作方向を上下方向のみとすることができ、駆動機構を簡素化できるとともに、塗布位置精度を高めることができ、同時に高速化も可能である。
また、ピストン部材に設けた供給溝に供給された液体を、ピストン部材の前進移動と同時にレベリングするので、従来のような面倒なレベリング操作を必要とせず、レベリング手段を簡素化できる。
さらに、ピストン部材の供給溝には一定量の液体が常に溜められているので、この供給溝から転写ピンへ液体を付着させる際、一定量の液体を付着させることができ、転写量の精度も向上する。
【００２６】
請求項３に係る発明によれば、請求項１にかかる液体塗布方法を簡素な装置で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる液体塗布装置の一例の平面図である。
【図２】図１に示す液体塗布装置の正面図である。
【図３】図１に示す液体塗布装置の側面図である。
【図４】図１に示す液体塗布装置の要部の拡大断面図である。
【図５】ピストン部材の斜視図である。
【図６】本発明にかかる液体塗布装置の動作説明図である。
【符号の説明】
１０    液体容器（シリンジ）
２０    ボデー
２１    液体供給通路
２２    シールリング（レベリング手段）
３０    ピストン部材
３１    供給溝
４０    第１駆動手段（エアーシリンダ）
５０    転写ピン
６０    第２駆動手段（ボイスコイルモータ）
７０    超音波振動子
【図１】
2005040650.tif 000003
【図２】
2005040650.tif 000004
【図３】
2005040650.tif 000005
【図４】
2005040650.tif 000006
【図５】
2005040650.tif 000007
【図６】
2005040650.tif 000008