JP5207464B2

JP5207464B2 - 材料充填装置及び材料充填方法

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Publication number: JP5207464B2
Application number: JP2008306041A
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Inventors: 健二石井
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Current assignee: Thinky Corp
Priority date: 2008-12-01
Filing date: 2008-12-01
Publication date: 2013-06-12
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Also published as: JP2010126245A

Description

本発明は、材料充填装置及び材料充填方法に関する。

従来、ペースト状の材料（流体として挙動する材料）が収納された収納容器から、特定用途の容器（シリンジ容器）に材料を充填する技術として、収納容器内で材料を加圧し、その圧力を利用して材料を押し出すことによって、材料の充填処理を実現する技術が知られている（特許文献１及び特許文献２参照）。なお、特許文献１では、材料を加圧する治具に形成された貫通穴を介して材料を取り出す方法が開示されており、特許文献２には、材料を収納する容器に形成された貫通穴を介して材料を取り出す方法が開示されている。

特許文献１に記載された、材料を加圧する治具（加圧治具）に形成された貫通穴を介して材料を取り出す方法では、材料と加圧治具との間に気泡が発生することがあり、この気泡がシリンジ容器内の材料に混入する恐れがある。特に、材料の粘度が高い場合には、シリンジ容器内に混入した気泡が材料から放出されず、シリンジ容器内に残ってしまう事態の発生も懸念される。また、特許文献２に記載された、材料を収納する容器に形成された貫通穴を介して材料を取り出す方法では、貫通穴が形成された容器を利用する必要があるため、材料の前処理工程の選択に制限が加えられる恐れがある。

また、特許文献３に記載されている自転・公転方式の攪拌脱泡装置は、材料を攪拌する（混練する、混合する、分散させる）とともに、材料に内在する気泡を放出させる（すなわち脱泡する）ことが可能で、はんだペーストや液晶パネルのシーラント剤などの電子部品材料、及び、医療用の種々の材料の製造に利用されることがあった。ところで、前記したようなペースト状の材料は、通常、シリンジと呼ばれる容器に充填されて利用されるが、自転・公転方式の攪拌脱泡装置では、材料を精度よく処理するために、シリンジとは形状の異なる専用の容器が利用されることが一般的である。そのため、上記した自転・公転方式の攪拌脱泡装置によって精度よく攪拌脱泡された材料は、攪拌脱泡の専用容器からシリンジへ充填されて使用されることになる。しかしながら、専用容器からシリンジへの充填時に、材料に気泡が混入してしまうと、自転・公転方式の攪拌脱泡装置の性能を生かしきれない事態が発生しうる。このことから、自転・公転方式の攪拌脱泡装置によって処理された材料を、専用容器から、短時間で、気泡が混入しないようにシリンジに充填することが可能な技術の出現が待たれていた。
実開昭52-134114号公報特開2004-182255号公報特開2000-271465号公報

本発明の一つの態様は、ペースト状の材料を充填する際に気泡が混入しにくくすることが可能で、かつ、前処理工程の制限を少なくすることが可能な材料充填装置及び材料充填方法を提供することを目的とする。

（１）本発明に係る材料充填装置は、
外形が有底筒状となっており、内部に材料が収納された第１容器と、
前記第１容器内で前記材料を押圧する押圧面、前記押圧面とは反対方向を向く背面、及び前記押圧面と前記背面とを貫通する複数の貫通穴を具備した押圧部材と、前記押圧部材の側面に前記押圧部材の外周を囲むように取り付けられたシール部材とを有し、前記第１容器内を摺動可能に構成された摺動部材と、
前記摺動部材を摺動させるための摺動機構と、
前記背面側に取り付けられ、前記貫通穴を介して前記押圧面側の領域に連通する内部空間を有する第２容器と、
を含み、
前記摺動機構が、前記摺動部材を回転しながら摺動するように構成されている。

この材料充填装置では、第１容器内で摺動部材を摺動させることによって、押圧部材で材料を押圧して加圧し、材料を、貫通穴を介して第２容器に移送して充填する。そして、この材料充填装置によると、材料の移送処理工程（すなわち材料充填処理工程）で、第２容器に気泡が混入しにくくすることが可能になる。

（２）この材料充填装置において、
前記押圧面の少なくとも周縁領域が、前記側面に近づくほど前記第１容器の底面から離れるように傾斜したテーパー面であると共に、前記貫通穴が前記周縁領域に開口し、かつ、前記押圧面に前記貫通穴から前記側面に至る切り欠きが形成されていてもよい。

（３）この材料充填装置において、
前記側面には、前記外周に沿って延びて、前記シール部材が取り付けられる環状溝が形成されており、
前記切り欠きが、前記環状溝に至るように形成されていてもよい。

（４）この材料充填装置において、
少なくとも前記第１及び第２容器を収容するチャンバと、
前記チャンバ内を減圧する減圧手段と、
をさらに含んでもよい。

（５）本発明に係る材料充填装置は、
第１容器に収納された材料を、内部空間を有する第２容器に充填するための材料充填装置であり、
前記第１容器を保持するための第１容器保持部と、
前記第１容器内に挿入された際に前記材料を押圧する押圧面、前記押圧面とは反対を向く背面、及び前記押圧面と前記背面とを貫通する複数の貫通穴を具備した押圧部材と、前記押圧部材の側面に前記押圧部材の外周を囲むように取り付けられたシール部材とを有し、前記第１容器に挿入された際に摺動可能な摺動部材と、
前記摺動部材を摺動させるための摺動機構と、
を含み、
前記背面側に、前記内部空間が前記貫通穴を介して前記押圧面側の領域に連通する状態にて、前記第２容器を取り付け可能であり、
前記摺動機構が、前記摺動部材を回転しながら摺動するように構成されている。
この材料充填装置によると、第１容器保持部に保持した第１容器内で摺動部材を摺動させることによって、押圧部材で材料を押圧して加圧し、貫通穴を介して、当該押圧部材の背面に取り付けられた第２容器に移送して充填する。そして、この材料充填装置によると、材料の移送処理工程（すなわち材料充填処理工程）で、第２容器に気泡が混入しにくくすることが可能になる。

（６）この材料充填装置において、
前記押圧面の少なくとも周縁領域が、前記第１容器内に挿入された際に前記側面に近づくほど前記第１容器の底から離れるように傾斜するテーパー面であると共に、前記貫通穴が前記周縁領域に開口し、かつ、前記押圧面に前記貫通穴から前記側面に至る切り欠きが形成されてもよい。

（７）本発明に係る材料充填方法は、
外形が有底筒状となっており、内部に材料が収納された第１容器と、
前記第１容器内で前記材料を押圧する押圧面、前記押圧面とは反対方向を向く背面、及び前記押圧面と前記背面とを貫通する複数の貫通穴を具備した押圧部材と、前記押圧部材の側面に前記押圧部材の外周を囲むように取り付けられたシール部材とを有し、前記第１容器内を摺動可能に構成された摺動部材と、
前記背面側に取り付けられ、前記貫通穴を介して前記押圧面側の領域に連通する内部空間を有する第２容器と、を有する材料充填装置を用意する第１工程と、
前記摺動部材を回転させながら摺動させることにより、前記押圧面で前記材料を押圧して加圧し、前記材料を、前記貫通穴を介して、前記第１容器から前記第２容器内に移動させる第２工程と、
を含む。

この材料充填方法によると、材料を移動させる工程（すなわち材料充填処理工程）で、第２容器に気泡が混入しにくくすることが可能になる。
（８）この材料充填方法において、
前記第１工程において用意する前記材料充填装置の前記摺動部材の前記押圧面の少なくとも周縁領域が、前記側面に近づくほど前記第１容器の底面から離れるように傾斜したテーパー面であると共に、前記貫通穴が前記周縁領域に開口し、かつ、前記押圧面に前記貫通穴から前記側面に至る切り欠きが形成されていてもよい。

以下、本発明を適用した実施の形態について図面を参照して説明する。ただし、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。すなわち、以下の実施の形態で説明するすべての構成が本発明にとって必須であるとは限らない。また、本発明は、以下の内容を自由に組み合わせたものを含む。

１．第１の実施の形態
以下、本発明を適用した第１の実施の形態について、図１〜図１１を参照して説明する。

（１）装置構成
はじめに、本実施の形態に係る材料充填装置１の構成を、図１〜図５（Ｂ）を参照して説明する。

材料充填装置１は、第１容器１０を有する。第１容器１０は、その外形が有底筒状になっている。すなわち、第１容器１０は、図１に示すように、底面１２と、柱状の側面１４とを含んで構成されている。なお、本実施の形態では、第１容器１０の底面１２の外形は円形になっており、側面１４は円柱形になっている。また、第１容器１０の側面１４の外壁面には、第１容器１０の外周に沿って延びる複数の回転防止部材１６が、所定の間隔をあけて配置されている。第１容器１０は、側面１４の上端の開口をふさぐための、図示しない蓋体を取り付けることが可能な構成とすることが可能である。かかる構成とすることで、第１容器１０を材料充填装置１に取り付ける直前まで第１容器１０内を気密に保持することができるため、不純物の混入を防止することができる。また、第１容器１０を、自転・公転方式の攪拌脱泡装置に適用することが可能になるため、材料Ｍの攪拌脱泡処理と、第２容器３０への充填処理を連続して行うことが可能になる。

そして、本実施の形態では、第１容器１０には、材料Ｍが収納される。本実施の形態に適用可能な材料Ｍは、流体として挙動するものであればよく、その組成や用途は特に限定されるものではない。材料Ｍとして、例えば、接着剤、シーラント剤、液晶材料、半田ペースト、成型に利用される硬化性の樹脂材料、歯科用印象材料、歯科用セメント（穴埋め剤等）、粘性の強い液状の薬剤等の種々の材料を適用することができる。

材料充填装置１は、基板２０を有する。基板２０は、第１容器１０を保持するための保持部２２を備えており、第１容器１０は、当該保持部に保持されて基板２０に対して固定される（図２参照）。なお、保持部２２は、その上端が凸部となっており、この凸部を隣り合う２つの回転防止部材１６の間にはめ込むことにより、第１容器１０を基板２０に対して回転不能に設定することができる（図２参照）。

材料充填装置１は、摺動部材１００を有する。摺動部材１００は、押圧部材１１０及びシール部材１４０を含んで構成されている。なお、シール部材１４０は、押圧部材１１０の外周を囲む部材である。また、摺動部材１００は、第１容器１０（側面１４）内を摺動することが可能に構成されている。以下、摺動部材１００の構成について、図３（Ａ）〜図５（Ｂ）を参照して説明する。なお、図３（Ａ）〜図３（Ｃ）は、それぞれ、摺動部材１００を、押圧面１１２側、背面１１４側、側面１１６側から観察した図である。また、図４（Ａ）は図３（Ｂ）のIVA-IVA線断面図であり、図４（Ｂ）は図４（Ａ）からシール部材１４０を除いた状態（すなわち押圧部材１１０の断面）を示す図である。そして、図５（Ａ）は図３（Ｂ）のVA-VA線断面図であり、図５（Ｂ）は図５（Ａ）からシール部材１４０を除いた状態（すなわち押圧部材１１０の断面）を示す図である。

摺動部材１００は、図３（Ａ）〜図５（Ｂ）に示すように、押圧部材１１０を有する。押圧部材１１０は、押圧面１１２、背面１１４、及び、側面１１６を含む。ここで、押圧面１１２は、第１容器１０内で材料Ｍを押圧する面であり、第１容器１０の底面１２と対向する面である。また、背面１１４は、押圧面１１２とは反対方向を向く面である。そして、側面１１６は、第１容器１０の側面１４と対向する面である。

押圧部材１１０は、図３（Ｃ）〜図５（Ｂ）に示すように、押圧面１１２の少なくとも周縁領域が、側面１１６に近づくほど第１容器１０の底面１２から離れるように傾斜するテーパー面となっている。言い換えると、押圧面１１２は、中央部が周縁領域よりも出っ張った構造（凸状の構造）となっている。押圧部材１１０は、押圧面１１２が、すべて、テーパー面となるように構成することも可能である。

押圧部材１１０には、図３（Ａ）〜図５（Ｂ）に示すように、押圧面１１２及び背面１１４を貫通する貫通穴１２０が形成されている。本実施の形態では、貫通穴１２０は、押圧面１１２の周縁領域（テーパー領域）に開口１２２（開口の少なくとも一部）が配置されるように形成されている。また、本実施の形態では、貫通穴１２０は、押圧面１１２に向かって径が大きくなるように形成されている。そのため、押圧面１１２に現れる開口１２２は、背面１１４に現れる開口１２３よりも大きくなる（図３（Ａ）及び図３（Ｂ）参照）。なお、本実施の形態では、１つの押圧部材１１０には複数の貫通穴１２０が形成されている。ただし、変形例として、貫通穴が１つのみ形成された押圧部材を適用することも可能である。

押圧部材１１０には、また、環状溝１２６が形成されている（図４（Ｂ）及び図５（Ｂ）参照）。環状溝１２６は、押圧部材１１０の側面１１６に形成された、押圧部材１１０の外周に沿って延びる環状の溝である。本実施の形態では、環状溝１２６は、押圧部材１１０の側面１１６の全周に亘って構成されている。

そして、押圧部材１１０の押圧面１１２には、図３（Ａ）、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すように、切り欠き１３０が形成されている。切り欠き１３０は、開口１２２（貫通穴１２０）よりも外側の領域に、開口１２２と側面１１６とを連通するように（開口１２２と側面１１６とにまたがるように／開口１２２から側面１１６に至るように）形成される。なお、本実施の形態では、切り欠き１３０は、環状溝１２６に至るように形成されている。すなわち、切り欠き１３０は、貫通穴１２０と環状溝１２６とを連通するように形成されているといえる。ただし、変形例として、切り欠き１３０を、環状溝１２６に届かないように（連通しないように）形成することや、切り欠きを有しない押圧部材を利用することも可能である（図示せず）。また、本実施の形態では、切り欠き１３０は、その底部１３２が平坦面となるように構成されている（図４（Ａ）及び図４（Ｂ）参照）。

押圧部材１１０は、また、押圧軸１１５を有する。押圧軸１１５は、押圧部材１１０の背面１１４に固定されており、その上端には、後述する押圧棒５０と接触するブロック１１８が取り付けられている。なお、本実施の形態では、ブロック１１８の上面には凹部１１９が形成されており、押圧棒５０は凹部１１９の底部と接触することになる。

摺動部材１００は、図３（Ａ）〜図４（Ｂ）、及び、図５（Ａ）に示すように、シール部材１４０を有する。本実施の形態に適用可能なシール部材１４０は、すでに公知となっているいずれかの部材、例えばＵ字パッキンやＶ字パッキン、Ｏリング等を適用することが可能である。シール部材１４０は、押圧部材１１０の側面１１６に、押圧部材１１０の外周を囲むように取り付けられている。本実施の形態では、シール部材１４０は、環状溝１２６上に取り付けられる。詳しくは、シール部材１４０は、一部が環状溝１２６内に配置され、一部が側面１１６から突出するように、押圧部材１１０に取り付けられる。シール部材１４０によって、押圧部材１１０（側面１１６）と第１容器１０（側面１４）との間が塞がれるため、第１容器１０内で、押圧部材１１０によって材料Ｍを押圧して加圧することが可能になる。なお、本実施の形態では、切り欠き１３０が環状溝１２６に至るように構成されており、切り欠き１３０の底部１３２とシール部材１４０の下端面とが面一になっている。

本実施の形態に係る材料充填装置１は、第２容器３０を有する。第２容器３０は、押圧部材１１０（摺動部材１００）の背面１１４側に取り付けられている。具体的には、本実施の形態では、先端が貫通穴１２０内に挿入（圧入）されることにより、第２容器３０が押圧部材１１０に取り付けられている。ただし、第２容器３０を押圧部材１１０に取り付ける方法はこれに限られず、第２容器３０の形状に合わせて、ねじ機構を利用するなど、適宜その方法を選択することができる。第２容器３０は、貫通穴１２０を介して、押圧部材１１０の押圧面１１２側の領域（空間）に連通する内部空間を有する。これにより、材料充填処理時に、第１容器１０と摺動部材１００とによって区画される区画領域（すなわち、材料Ｍの収納領域）と、第２容器３０の内部空間とを連通させることができ、当該内部空間に材料Ｍを充填することが可能になる。

本実施の形態に係る材料充填装置１は、摺動部材１００を摺動させるための摺動機構４０を有する。摺動機構４０は、摺動部材１００（押圧部材１１０）を、上下方向に移動させるための機構である。本実施の形態では、摺動機構４０は、摺動部材１００が回転しないように、第１容器１０内で摺動するように構成されている。以下、摺動機構４０の構成について詳述する。

摺動機構４０は、第１容器１０の上方に配置され、基板２０（第１容器１０）に対して固定された第１及び第２のガイド部材４２，４４を有する。第１のガイド部材４２は支持体４６を介してチャンバ６２（その詳細は後述）に取り付けられており、第２のガイド部材４４は支持体４８を介してチャンバ６２に取り付けられている。そして、第１のガイド部材４２及び第２のガイド部材４４には貫通穴が形成されており、押圧棒５０は該貫通穴に挿通されている。これにより、押圧棒５０の動作方向を、上下方向のみに規制することができる。なお、少なくとも第１のガイド部材４２は、貫通穴の内壁面にねじ溝が形成されためねじ構造となっている。

摺動機構４０は、押圧棒５０を有する。押圧棒５０は、材料充填装置１の上下方向に移動可能に構成されており、摺動部材１００（押圧部材１１０）を押圧する役割を果たす。押圧棒５０は、上下方向に配列された、外周にねじ溝が形成されたねじ部５２と、押圧部５４とを有する。押圧棒５０は、第１及び第２のガイド部材４２，４４の貫通穴に挿通されており、ねじ部５２と第１のガイド部材４２のねじ穴とが螺合している。すなわち、ねじ部５２は、第１のガイド部材４２に対しておねじの関係となっている。また、押圧棒５０（押圧部５４）は、チャンバ６２に形成された貫通穴に挿通されて、少なくともその先端がチャンバ６２内に配置される。

摺動機構４０は、また、押圧棒５０を回転させるためのクランクハンドル５６を有する。摺動機構４０によると、第１のガイド部材４２の貫通穴（ねじ穴）とねじ部５２とが螺合しているため、クランクハンドル５６で押圧棒５０を回転させることにより、押圧棒５０を上下方向に移動させることができる。ただし、本実施の形態に適用可能な摺動機構はこれに限られるものではなく、摺動部材１００を押圧して摺動させることが可能ないずれかの構造を適用することが可能であり、例えばアクチュエータとして既に公知となっているいずれかの機構を利用することが可能である。

なお、本実施の形態では、押圧棒５０の先端は球状（半球状）になっており、回転方向の力を、ほとんど押圧部材１１０（ブロック１１８）に伝えないように構成されている（図１参照）。これにより、摺動部材１００は、第１容器１０内で回転することなく、底面１２に向かって摺動することになる。

本実施の形態に係る材料充填装置１は、少なくとも第１容器１０及び第２容器３０内を減圧することが可能な減圧手段６０を有する。材料充填装置１では、減圧手段６０は、基板２０に取り付けられた状態でその内部を気密に保持することが可能なチャンバ６２を有する。なお、チャンバ６２は、第１容器１０及び第２容器３０を収納するように、基板２０に取り付けられる。そして、チャンバ６２内を減圧することにより、第１容器１０及び第２容器３０を、減圧環境下に配置することが可能になる。なお、本実施の形態では、チャンバ６２には、先述した押圧棒５０が挿通される貫通穴が形成されているが、チャンバ６２の貫通穴と押圧棒５０（押圧部５４）との間に、押圧棒５０を囲むように図示しないシール部材（例えばＸリング）を配置することにより、チャンバ６２内を気密に保持した状態で、押圧棒５０を上下方向に移動させることが可能になる。

減圧手段６０は、また、チャンバ６２内を減圧する減圧ポンプ６４や、チャンバ６２内の圧力を検出する圧力センサ６６や、図示しない各種バルブを含んで構成することができる。

（２）材料充填方法
次に、本実施の形態に係る材料充填方法について説明する。図６は、材料充填方法について説明するためのフローチャート図である。

本実施の形態に係る材料充填方法は、図６に示すように、上述した材料充填装置１を用意する工程（ステップＳ１０）と、チャンバ６２内を所定の気圧まで減圧する工程（ステップＳ１２）と、第１容器１０内で摺動部材１００を摺動させる工程（ステップＳ１４）とを含む。摺動部材１００を摺動させる工程では、第１容器１０内で押圧面１１２によって材料Ｍを押圧して加圧し、材料Ｍを、貫通穴１２０を介して、第１容器１０から第２容器３０に移動させる。すなわち、本実施の形態では、第１容器１０内で摺動部材１００を摺動させることにより、材料Ｍを第２容器３０に充填させる。

（３）材料充填装置１の作用及び効果
次に、材料充填装置１を利用して材料充填処理を行ったときの材料Ｍの挙動を説明しながら、材料充填装置１が奏する作用及び効果について説明する。

材料充填装置１では、先に説明したように、摺動部材１００の押圧部材１１０の押圧面１１２がテーパー面となっている。そのため、摺動部材１００を第１容器１０の底面１２（材料Ｍ）に向かって摺動させると、図７に示すように、はじめに、押圧面１１２の中央領域のみが材料Ｍに接触し、周縁領域（開口１２２）が材料Ｍに接触しない状態となる。さらに摺動部材１００を摺動させると、押圧面１１２と材料Ｍとの接触領域が押圧面１１２の外周（周縁領域）に向かって広がってゆき開口１２２に至り、図８に示すように、材料Ｍの一部が貫通穴１２０内に入り込むことになる。次いで、図９に示すように、押圧部材１１０の側面１１６と材料Ｍとが接触する。次いで、図１０に示すように、切り欠き１３０の底部１３２と材料Ｍとが接触し、ここではじめて、貫通穴１２０が材料Ｍで塞がれる。貫通穴１２０が材料Ｍで塞がれた後に、さらに摺動部材１００を摺動させると、第１容器１０内で材料Ｍの内圧が高まり、材料Ｍが、貫通穴１２０を通って第２容器３０の内部空間に向かって移送され、図１１に示すように、第２容器３０に材料Ｍが充填される。

ところで、材料充填装置１では、材料Ｍは、貫通穴１２０を塞いだ後でなければ、第２容器３０に移送されることはない。そして、材料充填装置１によると、貫通穴１２０が材料Ｍによって塞がれる前に、第１容器１０内の空気（減圧された空気）のほとんどを、貫通穴１２０を通じて排出させることができる。

詳しくは、材料充填装置１では、押圧面１１２と材料Ｍとの接触領域が押圧面１１２の中央から外周に向かって広がってゆくことから、第１容器１０内で、空気は、押圧面１１２の外周に向かって押し出されることになる。そして、摺動部材１００の摺動が進むと、材料Ｍの一部が開口１２２に至るが、開口１２２がテーパー面上に配置されていることから、開口１２２の一部と材料Ｍとを非接触とすることができ、貫通穴１２０を介して、第１容器１０内の空気を排出させることができる（図８参照）。摺動部材１００の摺動がさらに進むと、図９に示すように、材料Ｍと側面１１６とが接触し、このとき第１容器１０内の空気は、押圧部材１１０の側面１１６と第１容器１０の側面１４とシール部材１４０及び材料Ｍの液面とによって区画されるごく微小な環状の空間内にのみ存在することになる。しかしながら、本実施の形態では、切り欠き１３０が環状溝１２６に至るように形成されているため、この時点でも、当該微小な空間と貫通穴１２０とは連通しており、摺動部材１００の摺動に伴って、前記した微小な空間に存する空気は貫通穴１２０から排出される（図９参照）。そして、この空気の排出は、切り欠き１３０の底部１３２が材料Ｍに接触するまで続くことになる。このことから、材料充填装置１では、材料Ｍが切り欠き１３０の底部１３２（シール部材）に接触するときには、第１容器１０内に残存する空気の量をごく微小にすることができる。そのため、材料充填装置１によると、貫通穴１２０が材料Ｍによって塞がれる前に（すなわち、材料Ｍの第２容器３０への移送開始前に）、第１容器１０内の空気のほとんどを、貫通穴１２０を通じて排出することが可能になるのである。

そのため、材料充填装置１によると、材料Ｍの第２容器３０への移送開始後には、第１容器１０内には材料Ｍがほとんど残っていない状態となり、第２容器３０への材料の移送開始後に、第２容器３０に空気が移送される事態が発生しにくくなる。このことから、材料充填装置１によると、第２容器３０に充填された材料Ｍに気泡が混入することを、高精度に防止することができる。

なお、材料充填装置１によると、材料Ｍの第２容器３０への移送開始後において、押圧部材１１０の側面１１６と第１容器１０の側面１４との間の領域に、ごく微量の空気が、気泡となって残存する可能性がある。しかしながら、この残存気泡のうち、切り欠き１３０付近に存在する気泡は、材料Ｍの第２容器３０への移動開始直後に、材料Ｍとともに第２容器３０へ移動することになる。そして、材料Ｍの移動開始直後であれば、第２容器３０内には少量の材料Ｍしか存在していないため、第２容器３０に移送された気泡は、第２容器３０内での材料Ｍの流動に伴って液面付近まで運ばれるため、第２容器３０内ではじけて第２容器３０から排出しやすくなる。また、押圧部材１１０の側面１１６と第１容器１０の側面１４との間の領域のうち、切り欠き１３０から遠い位置に存在する気泡は、材料Ｍの流動の影響を受けにくいため当該位置にとどまりやすく、これが第２容器３０内に移動することが有効に防止される。このことから、第２容器３０に充填された材料Ｍに気泡が混入することを、高精度に防止することができる。

すなわち、この材料充填装置１及びこれを利用した材料充填方法によると、第１容器１０に収納された材料Ｍを、気泡の混入を防止しつつ、第２容器３０に移送し、充填することが可能になる。

（４）変形例
次に、本実施の形態の変形例について説明する。

本変形例では、材料充填装置は、摺動部材１００が、第１容器１０と相対的に回転しながら摺動するように構成されている。例えば、摺動機構４０を、押圧棒５０の回転力が押圧部材１１０の押圧軸１１５に伝わるように構成し、第１容器１０を基板２０に対して固定することによって、摺動部材１００を、第１容器１０と相対的に回転しながら摺動させることができる。

具体的には、摺動機構は、図１２に示すように、押圧棒５０の先端に固定された押圧ブロック７０と、押圧軸１１５の上端に固定された被押圧ブロック７４とを有する。そして、押圧ブロック７０に形成された凹部７２と、被押圧ブロック７４とが嵌合することにより、押圧棒５０と押圧軸１１５とが固定され、摺動部材１００を、回転しながら摺動させることが可能になる。

この摺動機構を利用すると、材料Ｍを第２容器３０に充填する際に、摺動部材１００が、第１容器１０と相対的に回転しながら摺動する。すなわち、切り欠き１３０の位置が、第１容器１０の側面１４の内周に沿って移動することになる。そのため、材料Ｍの第２容器３０への移送開始直後に、押圧部材１１０の側面１１６と、第１容器１０の側面１４との間の領域に残存する気泡のほぼすべてを、第２容器３０へ移送することが可能になる。このことから、本変形例によれば、第２容器３０に充填された材料Ｍに気泡が混入することを、極めて高い確率で防止することが可能になる。

また、他の変形例として、押圧部材１１０として、切り欠き１３０が、その底面が環状溝１２６に至らないように形成された部材を利用することも可能である。この場合、切り欠き１３０は、貫通穴１２０（開口１２２）から側面１１６へ至る溝状の形状となる。あるいは、押圧部材１１０として、切り欠き１３０が、その底面が環状溝１２６よりも深い位置に至るように構成された部材を利用することも可能である。あるいは、押圧部材１１０として、切り欠き１３０が、その底面が貫通穴１２０側を向く傾斜面となるように構成された部材を利用することも可能である。

２．第２の実施の形態
以下、本発明を適用した第２の実施の形態について、図１３を参照して説明する。

本実施の形態に係る材料充填装置２は、摺動部材２００を有する。摺動部材２００は、押圧部材２１０及びシール部材２４０を含む。押圧部材２１０は、材料Ｍを押圧する押圧面２１２と、押圧面２１２とは反対方向を向く背面２１４とを有する。そして、押圧部材２１０には、押圧面２１２及び背面２１４を貫通する複数の貫通穴２２０が形成されている。なお、本実施の形態では、押圧部材２１０の外形は円形となっており、複数の貫通穴２２０は、押圧部材２１０の同心円上に、等間隔に配列されている。また、本実施の形態では、押圧面２１２は、平坦面になっている。ただし、押圧面２１２はこれに限られるものではなく、周縁部に近づくほど第１容器１０の底面１２から離れるように傾斜したテーパー面となっていてもよく、あるいは、中央部に近づくほど第１容器１０の底面から離れるように傾斜したテーパー面となっていてもよい。

本実施の形態に係る材料充填装置２は、摺動機構２５０を有する。摺動機構２５０は、第１容器１０内で、摺動部材２００が回転しながら摺動するように構成されている。摺動機構２５０を、押圧棒５０と摺動部材２００とを固定するための固定治具（例えば上記した押圧ブロック７０及び被押圧ブロック７４）を有する構成とすることで、摺動部材２００を、回転しながら上下方向に移動させることが可能になる。また、本実施の形態では、摺動機構２５０は、第１及び第２のガイド部材２４２，２４４を有する。第１のガイド部材２４２は第２のガイド部材２４４に固定されており、第２のガイド部材２４４は基板２０に固定されている。そして、第２のガイド部材２４２の貫通穴は、押圧棒５０のねじ部５２とかみ合うねじ穴となっている。

なお、図１３に示す材料充填装置２は、真空手段を有しないで構成されている。ただし、材料充填装置２を、第１容器１０及び第２容器３０を減圧する真空手段を有する構成とすることも可能である。

材料充填装置２は、第１容器１０及び第２容器３０を有し、第１容器１０内の材料Ｍを第２容器３０に移送し、充填する装置として構成される。本実施の形態に係る材料充填装置２のその余の構成は、上記したいずれかの内容を適用することができる。そして、材料充填装置２を利用することにより、第１容器１０内の材料Ｍが粘性や比重の大きい材料である場合にも、複数の第２容器３０に、均一に充填することが可能になる。

詳しくは、材料充填装置２によると、第１容器１０内で第２容器３０が回転する。そのため、第１容器１０の底面１２と押圧面２１２とが傾いて配置されるなど、装置の加工精度が劣る場合であっても、材料充填処理工程中に各貫通穴２２０が受ける材料Ｍの累積圧力のばらつきを小さくすることができる。このことから、各第２容器３０に移送される材料Ｍの量を均一にすることができ、複数の第２容器３０に、同量ずつ材料Ｍを充填することが可能になる。

第１の実施の形態に係る材料充填装置の構成を説明するための図である。第１の実施の形態に係る材料充填装置の構成を説明するための図である。第１の実施の形態に係る材料充填装置の構成を説明するための図である。第１の実施の形態に係る材料充填装置の構成を説明するための図である。第１の実施の形態に係る材料充填装置の構成を説明するための図である。第１の実施の形態に係る材料充填方法を説明するための図である。第１の実施の形態に係る材料充填装置の動作を説明するための図である。第１の実施の形態に係る材料充填装置の動作を説明するための図である。第１の実施の形態に係る材料充填装置の動作を説明するための図である。第１の実施の形態に係る材料充填装置の動作を説明するための図である。第１の実施の形態に係る材料充填装置の動作を説明するための図である。第１の実施の形態の変形例について説明するための図である。第２の実施の形態に係る材料充填装置の構成を説明するための図である。

符号の説明

１…材料充填装置、２…材料充填装置、１０…第１容器、１２…底面、１４…側面、１６…回転防止部材、２０…基板、２２…保持部、３０…第２容器、４０…摺動機構、４２…第１のガイド部材、４４…第２のガイド部材、４６…支持体、４８…支持体、５０…押圧棒、５２…ねじ部、５４…押圧部、５６…クランクハンドル、６０…減圧手段、６２…チャンバ、６４…減圧ポンプ、６６…圧力センサ、７０…押圧ブロック、７２…凹部、７４…被押圧ブロック、１００…摺動部材、１１０…押圧部材、１１２…押圧面、１１４…背面、１１５…押圧軸、１１６…側面、１１８…ブロック、１１９…凹部、１２０…貫通穴、１２２…開口、１２３…開口、１２６…環状溝、１３０…切り欠き、１３２…底部、１４０…シール部材、２００…摺動部材、２１０…押圧部材、２１２…押圧面、２１４…背面、２２０…貫通穴、２４０…シール部材、２５０…摺動機構、Ｍ…材料

Claims

外形が有底筒状となっており、内部に材料が収納された第１容器と、
前記第１容器内で前記材料を押圧する押圧面、前記押圧面とは反対方向を向く背面、及び前記押圧面と前記背面とを貫通する複数の貫通穴を具備した押圧部材と、前記押圧部材の側面に前記押圧部材の外周を囲むように取り付けられたシール部材とを有し、前記第１容器内を摺動可能に構成された摺動部材と、
前記摺動部材を摺動させるための摺動機構と、
前記背面側に取り付けられ、前記貫通穴を介して前記押圧面側の領域に連通する内部空間を有する第２容器と、
を含み、
前記摺動機構が、前記摺動部材を回転しながら摺動するように構成されている材料充填装置。
請求項１に記載の材料充填装置において、
前記押圧面の少なくとも周縁領域が、前記側面に近づくほど前記第１容器の底面から離れるように傾斜したテーパー面であると共に、前記貫通穴が前記周縁領域に開口し、かつ、前記押圧面に前記貫通穴から前記側面に至る切り欠きが形成されている材料充填装置。
請求項２に記載の材料充填装置において、
前記側面には、前記外周に沿って延びて、前記シール部材が取り付けられる環状溝が形成されており、
前記切り欠きが、前記環状溝に至るように形成されている材料充填装置。
請求項１から請求項３のいずれかに記載の材料充填装置において、
少なくとも前記第１及び第２容器を収容するチャンバと、
前記チャンバ内を減圧する減圧手段と、
をさらに含む材料充填装置。
第１容器に収納された材料を、内部空間を有する第２容器に充填するための材料充填装置であり、
前記第１容器を保持するための第１容器保持部と、
前記第１容器内に挿入された際に前記材料を押圧する押圧面、前記押圧面とは反対を向く背面、及び前記押圧面と前記背面とを貫通する複数の貫通穴を具備した押圧部材と、前記押圧部材の側面に前記押圧部材の外周を囲むように取り付けられたシール部材とを有し、前記第１容器に挿入された際に摺動可能な摺動部材と、
前記摺動部材を摺動させるための摺動機構と、
を含み、
前記背面側に、前記内部空間が前記貫通穴を介して前記押圧面側の領域に連通する状態にて、前記第２容器を取り付け可能であり、
前記摺動機構が、前記摺動部材を回転しながら摺動するように構成されている材料充填装置。
請求項５に記載の材料充填装置において、
前記押圧面の少なくとも周縁領域が、前記第１容器内に挿入された際に前記側面に近づくほど前記第１容器の底から離れるように傾斜するテーパー面であると共に、前記貫通穴が前記周縁領域に開口し、かつ、前記押圧面に前記貫通穴から前記側面に至る切り欠きが形成されている材料充填装置。
材料充填装置。
外形が有底筒状となっており、内部に材料が収納された第１容器と、
前記第１容器内で前記材料を押圧する押圧面、前記押圧面とは反対方向を向く背面、及び前記押圧面と前記背面とを貫通する複数の貫通穴を具備した押圧部材と、前記押圧部材の側面に前記押圧部材の外周を囲むように取り付けられたシール部材とを有し、前記第１容器内を摺動可能に構成された摺動部材と、
前記背面側に取り付けられ、前記貫通穴を介して前記押圧面側の領域に連通する内部空間を有する第２容器と、
を有する材料充填装置を用意する第１工程と、
前記摺動部材を回転させながら摺動させることにより、前記押圧面で前記材料を押圧して加圧し、前記材料を、前記貫通穴を介して、前記第１容器から前記第２容器内に移動させる第２工程と、
を含む材料充填方法。
請求項７に記載の材料充填方法において、
前記第１工程において用意する前記材料充填装置の前記摺動部材の前記押圧面の少なくとも周縁領域が、前記側面に近づくほど前記第１容器の底面から離れるように傾斜したテーパー面であると共に、前記貫通穴が前記周縁領域に開口し、かつ、前記押圧面に前記貫通穴から前記側面に至る切り欠きが形成されている材料充填方法。