(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗布液をシリンジから搬送チューブを通じてニードルに供給し、前記ニードル内に供給された塗布液を前記ニードルの先端に設けられたノズルより吐出させて被塗布媒体上に塗布する塗布方法であって、
前記搬送チューブおよび／または前記ニードルに超音波振動を与えて、前記搬送チューブおよび／または前記ニードル内の塗布液に撹拌作用を与えるための超音波振動発生器と、
前記ノズル部内における前記塗布液の高さを測定するための液面管理測定器及び前記ノズル部と前記被塗布媒体上までの距離を測定するためのニードル／媒体間隙測定器と、
前記シリンジ内に前記液面管理測定器の測定結果に応じた大きさの一次加圧を付与して前記ノズル部内における前記塗布液の高さを調整するピストンユニットと、
前記搬送チューブと前記ニードル内との間を仕切って前記ニードル内に微小空間を作り、この微小空間内に二次加圧を付与して前記ニードル内の塗布液を前記ノズルより吐出させる圧電素子等のアクチュエータとを備えた塗布装置を用いて、  前記ピストンユニットにより前記ノズル内における前記塗布液の高さに応じて前記シリンジ内に一次加圧を付与して前記ノズル部内における塗布液の高さを調整し、その後、前記アクチュエータにより前記搬送チューブと前記ニードル内との間を仕切って前記ニードル内に微小空間を作り、この微小空間内に二次加圧を付与して前記ニードル内の塗布液を前記ノズルより吐出させて塗布することを特徴とする塗布方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ワーク上の所定の位置に塗布液を精密に微少量塗布することができるようにした塗布方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ワーク上の所定の位置に塗布液を精密に微少量塗布するための装置として、圧縮空気押し出し型の塗布装置とピストン機械駆動型の塗布装置とがある。
【０００３】
このうち、圧縮空気押し出し型塗布装置は、一端にテフロンチューブ等を介して注射針のような部品、すなわちニードルが取り付けてあるシリンジと呼ばれる筒状の容器に塗布液を充填させ、その後、このシリンジを密閉し、もう一方の端から圧縮空気を送り込み、その圧力によってニードルの先端より塗布液を押し出させて被塗布媒体上の所定の位置に塗布する構造になっている。この装置ではニードルと被塗布媒体間の間隙は機械的に決定している。
【０００４】
一方、ピストン機械駆動型塗布装置は、圧縮空気押し出し型塗布装置と構成はほとんど同じであるが、圧縮空気の代わりに機械駆動により位置制御可能なピストンを用い、これによりニードルの先端より塗布液を押し出させて被塗布媒体上の所定の位置に塗布する構造になっている。この装置でも、ニードルと被塗布媒体間の間隙は機械的に決定している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、圧縮空気押し出し型塗布装置とピストン機械駆動型塗布装置の何れも、ニードルと被塗布媒体間の間隙を機械的に決定している。しかし、一般に、塗布液の粘度の違いや表面張力の違い等により、ニードル部の先端に残る塗布液の量は異なる。したがって、その間隙の設定を誤った場合には、ニードル部の先端に残った塗布液が被塗布媒体の不要な部分に塗布されたりすることがあり、狭小部分への安定塗布が難しいと言う問題点があった。また、シリンジ内に塗布液を一旦充填させてしまうと、その後はシリンジ内の撹拌動作ができない構造となっている。このため、塗布液内の成分が沈殿・凝集し易いような液を使用して塗布を行うような場合は取り扱いが難しいと言う問題点があった。さらに、押し出し塗布を行う加圧時に、液が充填されているシリンジも若干膨張するため、押し出し操作を行っても、操作を行った分だけ正しく押し出されず、微少範囲の精密な定量塗布が難しいと言う問題点があった。またさらに圧縮空気押し出し型塗布装置の場合では、塗布量を一定にするためにシリンジ内の液の残量に応じて圧縮空気の圧力調整を随時行う必要があり、制御が難しいと言う問題点があった。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は狭小部分等でも安定して塗布することができる塗布方法を提供することにある。他の目的は、以下に説明する内容の中で順次明らかにして行く。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため請求項１の本発明は、塗布液をシリンジから搬送チューブを通じてニードルに供給し、前記ニードル内に供給された塗布液を前記ニードルの先端に設けられたノズルより吐出させて被塗布媒体上に塗布する塗布方法であって、前記搬送チューブおよび／または前記ニードルに超音波振動を与えて、前記搬送チューブおよび／または前記ニードル内の塗布液に撹拌作用を与えるための超音波振動発生器と、前記ノズル部内における前記塗布液の高さを測定するための液面管理測定器及び前記ノズル部と前記被塗布媒体上までの距離を測定するためのニードル／媒体間隙測定器と、前記シリンジ内に前記液面管理測定器の測定結果に応じた大きさの一次加圧を付与して前記ノズル部内における前記塗布液の高さを調整するピストンユニットと、前記搬送チューブと前記ニードル内との間を仕切って前記ニードル内に微小空間を作り、この微小空間内に二次加圧を付与して前記ニードル内の塗布液を前記ノズルより吐出させる圧電素子等のアクチュエータとを備えた塗布装置を用いて、前記ピストンユニットにより前記ノズル内における前記塗布液の高さに応じて前記シリンジ内に一次加圧を付与して前記ノズル部内における塗布液の高さを調整し、その後、前記アクチュエータにより前記搬送チューブと前記ニードル内との間を仕切って前記ニードル内に微小空間を作り、この微小空間内に二次加圧を付与して前記ニードル内の塗布液を前記ノズルより吐出させて塗布することを特徴としている。
【０００８】
【０００９】
【作用】
これによれば、加圧工程を２段階に分け、塗布に必要な最終加圧（二次加圧）は、ニードル内に設置されたアクチュエータにより、しかも搬送チューブ側とは仕切られた微小空間内で行うので、加圧時に懸念される他の要素部材の膨張による塗布量変化を極力抑えることができ、微少安定塗布を行うことができる。
また、ノズル部における塗布液の高さを計測して、一次加圧によりノズル部内における塗布液の高さを調節することにより、定量塗布が容易になる。
さらに、前記搬送チューブおよび／または前記ニードルに超音波振動を与えて、内部の塗布液に撹拌作用を与えることで狭い場所内での塗布液の連続撹拌が可能となり、塗布前の液の沈降・凝集等が無くなる。同時に、超音波振動により、ノズル先端部に塗布液が残存しにくくなるため、狭小部への安定塗布が可能となる。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明する。
図２は本発明の一実施例として示す塗布液撹拌機能付き微小精密塗布装置の全体構成配置図である。
【００１１】
図２において、符号１は塗布装置架台部である。２は塗布装置架台部１上に設置されたＸ−Ｙ−Ｚ型直交ロボットであり、このロボット２はシリンジ取付ベース３をＺ軸（上下方向）に沿って移動可能に支持している第１のアーム軸２ａと、この第１のアーム軸２ａをＹ軸（前後方向）に沿って移動可能に支持している第２のアーム軸２ｂと、この第２のアーム軸２ｂをＸ軸（左右方向）に沿って移動可能に支持している第３のアーム軸２ｃとで構成されており、これら第１，第２，第３のアーム軸２ａ〜２ｃの働きによりシリンジ取付ベース３が上下、前後、左右に各々移動できる構造になっている。
また、塗布装置架台部１上には、塗布液４が塗布される被塗布媒体５が位置決め載置可能となっている。さらに、シリンジ取付ベース３上にはニードル６やシリンジ７等が配設されている。
【００１２】
図１はシリンジ取付ベース３上の要部構成を詳細に示すものである。そこで、図１を用いてさらに詳細に説明すると、符号８はシリンジ取付ベース３上に取り付けられた駆動モータであり、この駆動モータ８には好ましくはパルスモータが使用される。９は駆動モータ８の出力軸８ａにカップリング１０を介して一体回転可能に取り付けられたボールネジである。
【００１３】
１１はボールネジ９の先端に取り付けられたピストンユニットである。このピストンユニット１１は、本体部１１ａと、この本体部１１ａの上面中央部分より上方に向かって突出されたピストン１１ｂと、同じく本体部１１ａの上面でピストン１１ｂを挟んだ左右両側の位置より上方に向かって突出された左右一対のガイドシャフト１１ｃとを有している。そして、ピストン１１ｂの一部がシリンジ７内にピストン運動できる状態にして密に差し込まれ、ガイドシャフト１１ｃはシリンジ取付ベース３に取り付けられているシリンジガイド１２により上下方向に移動可能に保持されている。
【００１４】
１３はフレキシブルな塗布液搬送チューブで、この搬送チューブ１３内には塗布液４が注入充填されている。また、塗布液搬送チューブ１３の一端はシリンジ７と密に接続され、他端はニードル６と密に接続されている。
【００１５】
ここで、ニードル６は、先端に塗布液４を排出するための孔１５を有するノズル６ａを設けて、かつ容易に変形することがないように金属材で筒状にして形成されている。また、ニードル６の内部には高速微動アクチュエータ１６が配置されている。その高速微動アクチュエータ１６は、図４に示すように、ニードル６内に横たえられて設けられており、例えば圧電素子等が使用され、図示せぬステッピングモータの駆動により軸１７を支点として、図４中に示す矢印方向に回転されるようになっている。そして、外部から電圧が加えられると高速微動され、これによりニードル６内で実効的に膨張または収縮して体積変化を起こす構造になっている。
【００１６】
また、塗布液搬送チューブ１３の外周には、図３に図１のＡ−Ａ線に沿う断面図として示すように、塗布液搬送チューブ１３の外周を完全に覆って、この塗布液搬送チューブ１３と共に二重チューブ構造を形成した状態にして同じくフレキシブルな超音波振動チューブ１８が配設されている。また、超音波振動チューブ１８の一部１８ａは分岐されて、塗布装置架台部１上に配設されている超音波振動発生器２０（図２参照）に接続されている。加えて、この超音波振動チューブ１８と塗布液搬送チューブ１３との間、及び超音波振動発生器２０に通じる一部１８ａと間には超音波振動伝達用の液体１９が充填されている。そして、この超音波振動発生器２０が振動されると、ここで発生された振動が液体１９内を伝わってニードル６内に伝えられ、この振動でニードル６内にある塗布液４の撹拌が行われる構造になっている。また、このときには、撹拌が効果的に得られるように、塗布液４内の液温を十分管理しながら行われる。
【００１７】
２１は塗布装置架台部１上に配置された被塗布媒体５の上面位置まで垂れ下げられてセット可能な液面管理測定器であり、好ましくはＣＣＤカメラやレーザ変位計が使用される。２２は液面管理測定器２１とニードル６との間に配置可能な反射鏡であり、この液面管理測定器２１と反射鏡２２とで、ノズル６ａ内における塗布液４の高さが測定され、このデータにより駆動モータ８の制御等がなされる。なお、液面管理測定器２１及び反射鏡２２は、被塗布媒体５への塗布実行時には干渉しないように、被塗布媒体５とは外れた位置に配置される。
【００１８】
次に、この塗布装置における動作を説明する。
まず、この装置では、平時は超音波振動発生器２０が駆動されていて、この超音波振動発生器２０が駆動されている間は超音波振動伝達用の液体１９を通して塗布液搬送チューブ１３及びニードル６内の塗布液４が振動を受け、この振動で塗布液４が常に撹拌されている状態に置かれ、塗布液４内の成分が沈殿・凝集しないように管理される。
【００１９】
また、ニードル／媒体間隙測定器２３にて、ニードル６のノズル６ａの先端と被塗布媒体５までの距離が測定され、この測定結果より直交ロボット２の第１のアーム軸（Ｚ軸）２ａが制御され、シリンジ取付ベース３の全体が上または下方向に移動されて、ニードル６のノズル６ａの先端と被塗布媒体５までの距離が調節される。
さらに、液面管理測定器２１によりノズル６ａの液面高さ、すなわち塗布液４がノズル６ａの孔１５の下面に到達しているか否かが計測され、この測定結果に基づいて駆動モータ８を動作させて一次加圧を行う。そして、この一次加圧で、塗布液４がノズル６ａの孔１５の下面に到達した状態になるまで液面の高さを変化させる。
【００２０】
その後、高速微動アクチュエータ１６を図示せぬステッピングモータの駆動により軸１７を支点として図４の状態から略９０度回転させ、この高速微動アクチュエータ１６を水平な状態にし、この高速微動アクチュエータ１６の下側に塗布液搬送チューブ１３と仕切られた微小密閉空間を作る。さらに、高速微動アクチュエータ１６に電圧を加えて高速微動されて実効的に膨張させることにより二次加圧を行う。また、これと同時に直交ロボット２の第２のアーム軸（Ｙ軸）２ｂと第３のアーム軸（Ｘ軸）２ｃ、及び第１のアーム軸（Ｚ軸）２ａとが制御され、これによりノズル６ａが予め決められた軌跡を描き、かつノズル６ａと被塗布媒体５の間隙の調整追尾を行いながら被塗布媒体５上を移動される。すると、この二次加圧に伴ってニードル６内の塗布液４がノズル６ａより微少づつ吐出され、これにより被塗布媒体５上に塗布液４が微少づつ安定して塗布されることになる。
【００２１】
また、所定の塗布が終了したら高速微動アクチュエータ１６への電圧を減少させて元の体積まで戻すとともに、再び９０度回転させて向きも垂直な状態にまで戻し、微小空間を開放させる。次いで、駆動モータ８による一次加圧を行って塗布液の補充をし、再び塗布液４の塗布作業が行われる。
【００２２】
なお、上記実施例では、ニードル６及び塗布液搬送チューブ１３の略全部の外周部にわたって超音波振動を与えるようにした構造を開示したが、塗布流動部の一部、例えばニードル６の外周にだけ超音波振動を与えるようにしても差し支えないものである。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明によれば、加圧工程を２段階に分け、塗布に必要な最終加圧（二次加圧）は、ニードル内に設置されたアクチュエータ等により、しかも搬送チューブ側とは仕切られた微小空間内で行うので、加圧時に懸念される他の要素部材の膨張による塗布量変化を極力抑えることができ、微少安定塗布を行うことができる。
また、ノズル部における塗布液の高さを計測して、一次加圧によりノズル部内における塗布液の高さを調節することにより、定量塗布が容易になる。
さらに、搬送チューブおよび／または前記ニードルに超音波振動を与えて、内部の塗布液に撹拌作用を与える超音波振動発生器によって狭い場所内での塗布液の連続撹拌が可能となり、塗布前の液の沈降・凝集等が無くなる。同時に、超音波振動により、ノズル先端部に塗布液が残存しにくくなるため、狭小部への安定塗布が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例として示す塗布液撹拌機能付き微小精密塗布装置の要部拡大図である。
【図２】 本発明の一実施例装置の全体構成配置図である。
【図３】 図１のＡ−Ａ線に沿う拡大断面図である。
【図４】 本実施例装置における要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１  塗布装置架台部
２  直交ロボット
４  塗布液
５  被塗布媒体
６  ニードル
７  シリンジ
８  駆動モータ
１１  ピストンユニット
１３  塗布液搬送チューブ
１６  高速微動アクチュエータ
１８  超音波振動チューブ
１９  超音波振動用液体
２０  超音波振動発生器
２１  液面管理測定器
２３  ニードル／媒体間隙測定器
【図１】
0003738913.tif 000002
【図２】
0003738913.tif 000003
【図３】
0003738913.tif 000004
【図４】
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