液体涂布单元及液体涂布装置的制作方法

本发明涉及一种对液体状物质进行涂布的液体涂布单元及液体涂布装置，更特定地涉及使用涂布针将液体材料涂布于被涂布物的液体涂布单元及液体涂布装置。

背景技术：

近年，采用印刷(以下，也称为涂布)方式来描绘并形成rfid(radiofrequencyidentification)标签等微细电路的印刷电子技术正在急速发展。作为形成微细电路图案、微细电极图案的方式，一般采用印刷方式、喷墨方式等，但使用涂布针的方式由于能使用粘度范围大的材料来进行微细的涂布，因此近年来也受到了人们的关注。

关于使用涂布针进行液体材料的微细涂布的方法，提出了例如使用日本专利特开2007－268353号公报(专利文献1)中公开的涂布单元的方法。

由于上述涂布单元的目的在于对微细图案的缺陷进行修正，因此能够使用粘度范围大的涂布液来进行微细的涂布。当进行涂布动作时，一根涂布针从形成于对涂布液进行保持的涂布液容器的底部的贯通孔突出。涂布针使附着于前端的涂布液与涂布对象物(以下，称为被涂布物)接触，并进行转印涂布(以下，称为涂布)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2007－268353号公报

技术实现要素：

发明所要解决的技术问题

图6是表示现有的涂布装置的涂布针附近的结构的图。参照图6，在上述日本专利特开2007－268353号公报所公开的涂布装置的结构中，由于对涂布针24进行驱动的驱动部(气缸34)的驱动轴34a仅为一根，因此未将驱动部与固定支承涂布针24的臂26固接，而仅通过从安装于驱动轴34a的驱动板35突出的销35a来支承。欲使涂布针24下降时，使驱动轴34a突出而使销35a下降，由直动引导构件30支承的臂26和涂布固定板25利用其自重而下降，从而使涂布针24下降，一次涂布需要数秒左右的时间。

在为了实现上述rfid标签的形成(电路描绘)而使用上述涂布单元的情况下，由于一次涂布时间较长，为数秒，因此，为了描绘出rfid标签而需要非常长的时间。为了尽可能在短时间内描绘出电路，需要高速地驱动涂布针，但在图6的涂布单元的结构中，如上所述销35a和臂26未被固接，是利用涂布针固定板25和臂26的自重而使涂布针24下降的方式，因此即使高速地对驱动轴34a进行驱动，涂布针24也无法追随该驱动轴34a的动作，高速地驱动。因此，存在无法高速地进行描绘这样的技术问题。

本发明的目的在于提供一种能够高速驱动涂布针的液体涂布单元及液体涂布装置。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明，简而言之，是使将液体材料微细地涂布的涂布针移动的液体涂布单元，包括：用于使涂布针沿上下驱动的电动机；支承涂布针的涂布针支承部；以及使涂布针支承部随电动机的旋转而上下移动的直动机构。直动机构包括：偏心板，上述偏心板随电动机而旋转，安装于与涂布针支承部的上下移动方向交差的旋转轴，并且在从旋转轴偏心的位置处设有第一轴；引导部，上述引导部将涂布针支承部支承成能上下移动；以及连结构件，上述连结构件以固定的长度将和涂布针支承部一起上下移动的第二轴与第一轴连结。

较为理想的是，直动机构还包括：第一轴承，上述第一轴承将连结构件支承成能绕第一轴旋转；以及第二轴承，上述第二轴承将连结构件支承成能绕第二轴旋转。

较为理想的是，液体涂布单元还包括涂布液容器，上述涂布液容器与电动机之间的相对位置关系固定，在内部对涂布液进行保持并且在中央设有供涂布针贯通的贯通孔，利用电动机的旋转而使涂布针的前端从涂布液容器的底面突出的长度发生变化。

较为理想的是，液体涂布单元还包括电动机驱动部，上述电动机驱动部以使涂布针的前端在即将与涂布对象面接触之前减速的方式，使电动机旋转。

本发明在其它的方面是使用上述任意的液体涂布单元来对涂布对象面进行涂布液涂布的液体涂布装置。

发明效果

根据本发明，能够通过将电动机的旋转转换为直动方向的移动来使涂布针高速地驱动。

附图说明

图1是本发明实施方式的液体涂布装置200的示意立体图。

图2是用于对随图1所示的涂布单元4的动作而变化的涂布针的位置进行说明的示意剖视图。

图3是涂布单元4的主视图。

图4是涂布单元4的侧视图。

图5是表示偏心板的旋转与偏心轴和连结轴的位置关系的图。

图6是表示现有的涂布装置的涂布针附近的结构的图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。在以下的说明中，对相同的部件标注相同的符号。它们的名称及功能也是相同的。因此，不重复对它们进行详细说明。

〔涂布装置整体的结构〕

图1是本发明实施方式的液体涂布装置200的示意立体图。参照图1，本发明实施方式一的液体涂布装置200包括配置于地面的基座12、x轴工作台1、y轴工作台2、z轴工作台3、涂布单元4、观察光学系统6、与观察光学系统6连接的ccd摄像头7以及控制部11。

在基座12的上表面，设置有构成为能沿图1中的y轴方向移动的y轴工作台2。具体而言，在y轴工作台2的下表面设置有引导部，引导部以能沿设置于基座12的上表面的导轨滑动的方式连接。另外，在y轴工作台2的下表面连接有滚珠丝杠。通过电动机等驱动构件而使滚珠丝杠动作，从而使y轴工作台2能沿着导轨(y轴方向)移动。另外，y轴工作台2的上表面部是供被涂布物即基板5装设的装设面。

在基台12上设有以沿x轴方向跨越y轴工作台2的导轨的方式设置的门型的结构体。在上述结构体上，装设有能沿x轴方向移动的x轴工作台1。x轴工作台1例如使用滚珠丝杠，能在x轴方向移动。

在x轴工作台1的移动体上装设有z轴工作台3，在上述z轴工作台3装设有涂布单元4以及观察光学系统6。涂布单元4以及观察光学系统6能随z轴工作台3沿x方向移动。涂布单元4使用设于涂布单元的涂布针，是用于将涂布液涂布于基板5的被涂布面(上表面侧)而设置的。观察光学系统6是用于对作为涂布对象的基板5的涂布位置进行观察而设置的。观察光学系统6的ccd摄像头7将观察到的图像转换为电信号。z轴工作台3将上述涂布单元4以及观察光学系统6支承成能在z轴方向移动。

控制部11包括操作面板8、显示器9以及控制用计算机10，并且对x轴工作台1、y轴工作台2、z轴工作台3、涂布单元4以及观察光学系统6进行控制。操作面板8用于向控制用计算机10输入指令。显示器9显示由观察光学系统6的ccd摄像头7转换来的图像数据以及来自控制用计算机10的输出数据。

在将电路图案描绘于基板5的情况下，通过x轴工作台1和y轴工作台2将作为涂布对象的基板5的描绘位置移动至观察光学系统6的正下方，通过观察光学系统6对开始描绘位置进行观察和确认，并且决定开始描绘位置。接着，以所决定的开始描绘位置为基准，对电路图案进行描绘。通过x轴工作台1和y轴工作台使基板5移动，以从开始描绘位置开始，依次将描绘位置移动到涂布单元4的正下方。当移动完成时，驱动涂布单元4并进行涂布。连续重复地进行上述动作，从而能够描绘出电路图案。

预先将涂布针24的下降端位置与观察光学系统6的对焦位置的关系存储，在描绘时，将利用观察光学系统6完成图像的对焦的位置作为z轴方向基准，通过z轴工作台使z轴方向位置移动到涂布针24与基板5接触的高度之后，进行涂布。在描绘的电路图案的面积较大、描绘中途的作为涂布对象的基板5的基板面高度的变化较大的情况下，根据需要在中途确认对焦位置，并在修正z轴方向上的位置之后进行涂布。此时的对焦位置的调节既可以是使用图像处理自动地进行对焦的方法，也可以是使用激光传感器等始终对作为涂布对象的基板5的表面的高度位置进行检测以实时地进行修正的方法。

〔涂布单元的动作〕

图2是用于对随图1所示的涂布单元4的动作而变化的涂布针的位置进行说明的示意剖视图。在图2(a)中，表示涂布针24处于上升的状态。

在涂布液容器21中，保持有在描绘图案时使用的涂布液。此外，在涂布液容器21的底面部，形成有一个贯通孔22。形成于涂布液容器21的底部的贯通孔22的大小可以供涂布针24贯通以使前端23朝下方突出，并且设定为保持于涂布液容器21的涂布液不滴落的大小。

此外，当沿上、下方向往复移动的涂布针24从贯通孔22向下方移动时，涂布针24以前端23的表面附着有涂布液的状态，从贯通孔22朝被涂布物突出。

参照图2(a)，涂布针24移动至涂布针24的可移动范围的上端位置。此时，涂布针24的前端23浸在保持于涂布液容器21内的涂布液100内。

在图2(b)中，表示涂布针24下降、涂布针前端与基板5的被涂布面接触、进行液体涂布的状态。参照图2(b)，当涂布针24移动至下端位置时，前端23贯通形成于涂布液容器21的底部的贯通孔22并从涂布液容器21的底部向下方突出。

利用以下说明的液体涂布单元的直动机构，涂布针24的前端23能够沿上、下方向往复移动。

〔涂布单元的结构〕

参照图3～图5，对设有直动机构的涂布单元4进行说明。

图3是涂布单元4的主视图。图4是涂布单元4的侧视图。在图4(a)中，表示涂布针24处于已上升的状态，在图4(b)中，表示涂布针24处于已下降的状态。涂布单元4是为了使对液体材料进行细微涂布的涂布针移动而设置的。

参照图3、图4，涂布单元4包括伺服电动机120、电动机驱动部121、涂布针保持件102、涂布针保持件收纳部104、涂布针保持件固定部106、涂布液容器21以及直动机构130。

伺服电动机120作为使涂布针24上下驱动的驱动源而设置。涂布针保持件102保持有一根前端为尖锥状的涂布针24。直动机构130使涂布针保持件102随伺服电动机120的旋转而上下移动。为了使涂布针保持件102的上下移动处于合适的速度，电动机驱动部121对伺服电动机120的旋转进行控制。

直动机构130包括原点传感器118、偏心板116、偏心轴114、线性导轨132、连结板112、可动部108、连结轴110以及轴承122、124。

偏心板116随伺服电动机120而旋转，并安装于与涂布针保持件102的上下移动方向交差的伺服电动机120的旋转轴。在偏心板116的从伺服电动机120的旋转轴偏心的位置处设有偏心轴114。

原点传感器118对设于偏心板116的原点进行检测并向电动机驱动部121输出。上述原点在偏心板116与作为基准的旋转角度一致时(例如，图5(a)所示的状态)，最靠近原点传感器118。

在可动部108的涂布针保持件固定部106安装有涂布针保持件102，从涂布针保持件102的下侧面保持有一根前端23朝下方的涂布针24。线性导轨132将固定有涂布针保持件102的可动部108支承成能上下移动。连结板112以固定的长度将连结轴110与偏心轴114之间连结，该连结轴110设于和涂布针保持件102一起上下移动的可动部108。

轴承122将连结板112支承成能绕偏心轴114旋转。轴承124将连结板112支承成能绕偏心轴110旋转。

可动部108被弹簧126拉向固定销128，构成为在驱动时不会因轴承122、124的松动而产生振动的结构。通过对轴承122、124施加预压来消除松动，从而也可以是不设置弹簧126的结构。

此外，利用伺服电动机120的驱动而使偏心板116旋转时，伴随着偏心轴114的上、下方向的移动，涂布针24沿上、下方向往复移动。

图5是表示偏心板的旋转与偏心轴和连结轴的位置关系的图。如图5所示，偏心板116如(a)～(e)所示朝一方向旋转，从而连结轴110仅上下移动上下移动行程△z。由于连结轴110的最下端位置(即、涂布针前端的最下端位置)是唯一确定的，因而不会受到伺服电动机120的过冲等影响。因此，涂布针24与涂布对象面接触的高度不会不均匀，涂布针24可以进行稳定的涂布。

如上述说明，本实施方式的涂布单元能够利用使用偏心板116和连结板112来将伺服电动机120的旋转转换为直动的直动机构130，使涂布针24高速地上下驱动以进行涂布，与以往相比，可以在短时间制作出rfid标签等微细的电路图案。

此外，在使用了偏心板116和连结板112的直动机构130中，涂布针24的最下端位置是唯一确定的。因此，与使用滚珠丝杠等的情况相比，由于伺服电动机的过冲不会影响到涂布针24的最下端位置的定位精度，因而能够进行稳定的涂布。

此外，为了使涂布针保持件102的上下移动处于合适的速度，电动机驱动部121对伺服电动机120的旋转进行控制。电动机驱动部121对伺服电动机120的速度进行控制，使涂布针前端在与涂布对象面即将接触前减速之后低速地进行接触，从而能够缓和对涂布针前端和涂布对象面的冲击，并且能够防止对涂布对象面产生破坏、防止涂布针前端的破损。

藉此，在本实施方式中，能够高速地使涂布针24上下移动，能够在短时间对电极图案进行描绘等。

应考虑到此次公开的实施方式在所有点上均为例示，并不作限制。本发明的范围是由权利要求书来表示的而不是由上述说明来表示的，本发明包括与权利要求书等同的意思和范围内的所有变更。

符号说明

4涂布单元、5基板、6观察光学系统、7摄像头、8操作面板、9显示器、10控制用计算机、11控制部、12基座、21涂布液容器、22贯通孔、23前端、24涂布针、25涂布针固定板、26臂、30直动引导构件、34气缸、34a驱动轴、35驱动板、35a销、102涂布针保持件、104涂布针保持件收纳部、106涂布针保持件固定部、108可动部、110连结轴、112连结板、114偏心轴、116偏心板、118原点传感器、120伺服电动机、121电动机驱动部、122、124轴承、126弹簧、128固定销、130直动机构、132线性导轨、200液体涂布装置。