JP5843551B2 - マルチディスペンサ装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数のディスペンサ装置を備えて塗布対象物の複数箇所に同時に塗布液を塗布するマルチディスペンサ装置に関する。

所定の配線パターンを有する配線基板は、各種の電子制御装置や電子通信装置、コンピュータなどを製造するときに基となる重要な部材である。この配線基板の製造方法として、従来からメッキ法や真空蒸着法、スパッタ法などにより基板上に金属薄膜を形成する方法が用いられてきた。しかしながら、これらの従来の方法はいずれも難点があるため、インクジェット装置やディスペンサ装置を用いて配線パターンを描画する方法が広まりつつある。インクジェット装置は、描画速度が速くて大きなスループットが得られるが、あまり粘度の大きなインクは使用できず１度の描画で十分な塗布厚さを得ることが難しいという一般的特性を有している。

一方、ディスペンサ装置は、粘度の大きな塗布液でも塗布できて十分な塗布厚さを得やすいが、スループットはインクジェット装置よりも小さくなるのが一般的である。ディスペンサ装置では通常、ノズルを有するディスペンサヘッドをＸＹ平面上で移動させ、塗布液を間欠的に滴下してドットを描画し、もしくは塗布液を継続的に塗布してラインを描画する。ここで、ＸＹ平面上の複数箇所に塗布液を塗布するときには１箇所ずつ順番に塗布動作を行うため、高スループットは期待できない。ディスペンサ装置は、塗布液として溶剤中に金属微粒子を混入した金属ナノインクを用い、塗布対象物となる基板に低抵抗の配線パターンを描画する用途に多用され、これに限定されない。

近年、スループットのさらなる向上を目的として、複数のインクジェットヘッドを備えたインクジェット装置が提案されている。例えば、特許文献１には、複数のノズルを備えたインクジェットヘッドを複数備えた複合型のインクジェットヘッドが開示されている。この装置は、複数のインクジェットヘッドをＸ、Ｙ、θ方向に駆動するＸＹθ駆動機構を備え、各々のノズルが同一平面上を移動できる構成としている。これにより、複数のノズルを備えた複数のインクジェットヘッドを、それぞれ個別に水平方向に駆動して位置合わせが可能となり、高精度の塗布を行うことが可能になった、とされている。

また、特許文献２には、独立した横方向の動きをすることができるインクジェットヘッドを有するインクジェットヘッド支持体のための装置が開示されている。この装置は、インクジェットヘッド支持体の上で第１のインクジェットヘッドが第２のインクジェットヘッドに対して横方向に独立に移動可能とされており、システムコントローラが第１および第２のインクジェットヘッドの横方向の動きを制御する。これにより、単一または複数のディスプレイ体（塗布対象物）に対して独立のインクジェットヘッドの配列を提供する、とされている。

特開２００６−１６７５５９号公報 特開２００６−１３６８７９号公報

ところで、ディスペンサ装置を高スループット化するために、特許文献１および２に例示される複数のヘッドまたは複数のノズルを備えるインクジェット装置の構成を応用しようとすると、次のような問題点が生じる。第１に、ヘッドまたはノズルの移動装置の構成が複雑化するとともに、制御方法も煩雑化する。例えば、特許文献１のＸＹθ駆動機構は、複数のインクジェットヘッドに対してそれぞれ、Ｘ方向、Ｙ方向、およびθ方向に独立して動作する３つの駆動源のセットが必要となるため構成が複雑化し、コストの増加が著しい。

第２に、塗布対象物の複数箇所に同時に塗布液を塗布して描画するときに、高解像度の描画および自由度の大きな描画を行うことが難しくなる。つまり、特許文献２の技術例では、予め第１および第２のインクジェットヘッドの位置を決めたうえで、インクジェットヘッド支持体をディスプレイ体（塗布対象物）に対して移動（走査）させるため、移動途中の描画位置の微調整は困難であり、またライン描画の方向が限定されてしまう。

本発明は、上記背景技術の問題点に鑑みてなされたもので、塗布対象物の複数箇所に同時に塗布液を塗布して高スループット化を達成するとともに、解像度が高くかつ自由度の大きな塗布が可能で、装置構成が簡素でコストの低廉なマルチディスペンサ装置を提供することを解決すべき課題とする。

上記課題を解決する請求項１に係るマルチディスペンサ装置の発明は、塗布液を塗布する塗布対象物に対して水平面内でＹ軸方向に相対的に移動可能とされ、Ｙ軸走査移動装置によって前記Ｙ軸方向に相対移動される走査部材と、前記走査部材に装架され、前記塗布液を滴下するディスペンサノズルをそれぞれ有する複数のディスペンサ装置と、各前記ディスペンサノズルの前記塗布液を滴下する下端部を水平面内で移動させるノズル移動装置と、前記Ｙ軸走査移動装置と前記ノズル移動装置とを同期制御する制御装置と、を備え、前記ノズル移動装置は、前記ディスペンサ装置を前記走査部材に前記Ｙ軸方向および前記Ｙ軸と水平面内で直交するＸ軸方向に移動可能に装架するとともに、前記ディスペンサ装置を駆動装置によって前記Ｘ軸方向および前記Ｙ軸方向に移動させる。

請求項２に係る発明は、塗布液を塗布する塗布対象物に対して水平面内でＹ軸方向に相対的に移動可能とされ、Ｙ軸走査移動装置によって前記Ｙ軸方向に相対移動される走査部材と、前記走査部材に装架され、前記塗布液を滴下するディスペンサノズルをそれぞれ有する複数のディスペンサ装置と、各前記ディスペンサノズルの前記塗布液を滴下する下端部を水平面内で移動させるノズル移動装置と、前記Ｙ軸走査移動装置と前記ノズル移動装置とを同期制御する制御装置と、を備え、前記ディスペンサノズルは、前記下端部を水平面内で移動させるために基端部で揺動可能に支持されて水平面と直交するＺ軸方向に延在し、前記ノズル移動装置は、前記ディスペンサノズルを少なくとも前記Ｘ軸および前記Ｚ軸を含む平面内で傾動させるＸＺ傾動装置を有する。

請求項３に係る発明は、請求項２に記載のマルチディスペンサ装置であって、前記ディスペンサノズルの傾動によって発生する前記ディスペンサノズルの下端部の前記Ｚ軸方向の変位を相殺する方向に前記ディスペンサノズルを昇降させる間隔維持装置を備える。

請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載のマルチディスペンサ装置であって、前記ノズル移動装置は、各前記ディスペンサノズルの下端部を少なくとも前記Ｙ軸と水平面内で直交するＸ軸方向に互いに独立して移動させ、各前記ディスペンサノズルの下端部の前記Ｘ軸方向の移動範囲は、相補的に重なって前記塗布対象物の前記Ｘ軸方向の全範囲に及ぶ。

請求項５に係る発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載のマルチディスペンサ装置であって、前記塗布液と前記塗布対象物の組み合わせは、溶剤中に金属微粒子を混入した金属ナノインクと基板の組み合わせ、あるいは、溶融した絶縁性樹脂とリードフレームの組み合わせである。

請求項１に係るマルチディスペンサ装置の発明では、走査部材が塗布対象物に対してＹ軸方向に相対的に移動しつつ、これに同期して複数のディスペンサ装置が水平面内で移動する。したがって、塗布対象物の複数箇所に同時に塗布液を塗布することができ、高スループット化が達成される。また、移動装置の構成は、走査部材をＹ軸に相対移動させる１つのＹ軸走査移動装置と、各ディスペンサノズルの下端部を水平面内で移動させるノズル移動装置とで済むため、特許文献１を始めとする従来技術と比較して装置構成が簡素化され、コストが低廉になる。

さらに、ノズル移動装置は、ディスペンサ装置をＹ軸方向およびＸ軸方向に移動可能に装架するとともに、ディスペンサ装置を駆動装置によってＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させる。したがって、各ディスペンサノズルのＸ軸方向およびＹ軸方向の移動速度を可変に制御でき、解像度の高い塗布を行え、かつ自由度の大きな塗布が可能になる。例えば、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の移動速度を一定として斜線状に塗布することができ、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の移動速度の一方を徐変させることで曲線状に塗布することができる。また例えば、塗布液の滴下速度を一定としつつ移動速度を増減制御することによって単位長あたりの滴下量を増減し、塗布対象物上の塗布液の塗布幅や塗布厚みを調整することができる。

請求項２に係る発明では、請求項１と同様に、高スループット化が達成される。また、ディスペンサノズルは基端部で揺動可能に支持されて水平面と直交するＺ軸方向に延在し、ノズル移動装置はディスペンサノズルを少なくともＸ軸およびＺ軸を含む平面内で傾動させるＸＺ傾動装置を有する。これにより、ディスペンサノズルの塗布液を滴下する下端部がＸ軸方向に移動するので、Ｙ軸走査移動装置による走査部材のＹ軸方向の移動との組み合わせにより解像度の高い塗布を行え、かつ自由度の大きな塗布が可能になる。また、ディスペンサノズルを傾動させるＸＺ傾動装置は簡易なものでよいので、装置構成が簡素化され、コストが低廉になる。

請求項３に係る発明では、請求項２の構成に加え、ディスペンサノズルの傾動によって発生する下端部のＺ軸方向の変位を相殺する方向にディスペンサノズルを昇降させる間隔維持装置を備える。これにより、ディスペンサノズルの塗布液を滴下する下端部と塗布対象物との間隔が一定に維持され、塗布位置が高精度に制御されるので、解像度の高い塗布を行える。
請求項４に係る発明では、ノズル移動装置は、各ディスペンサノズルの下端部を少なくともＸ軸方向に互いに独立して移動させ、各ディスペンサノズルの下端部のＸ軸方向の移動範囲は、相補的に重なって塗布対象物のＸ軸方向の全範囲に及ぶ。したがって、各ディスペンサノズルの塗布位置を個別に高精度に制御できるので解像度の高い塗布を行え、かつ各ディスペンサノズルが独立して移動し得るので自由度の大きな塗布が可能になる。また、当然ながら、塗布対象物上に塗布できない死角範囲は生じない。

請求項５に係る発明では、塗布液と塗布対象物の組み合わせは、溶剤中に金属微粒子を混入した金属ナノインクと基板の組み合わせ、あるいは、溶融した絶縁性樹脂とリードフレームの組み合わせとされる。本発明は、金属ナノインクを用いて基板上に配線パターンを描画する用途や、溶融した絶縁性樹脂を電子部品のリードフレームに塗布して絶縁保護層を形成する用途に好適であり、上述の請求項１〜４の効果が顕著となる。

第１実施形態のマルチディスペンサ装置の構成を模式的に説明する平面図である。 １組のディスペンサ装置およびノズル移動装置の構成を模式的に示す側面図である。 基板上に平行でない４本の直線を同時に塗布（描画）する塗布動作を説明する図である。 基板上に２本の曲線を同時に塗布（描画）する塗布動作を説明する図である。 基板上に塗布幅の異なる２本の直線を同時に塗布（描画）する塗布動作を説明する図である。 第２実施形態のマルチディスペンサ装置の構成を模式的に説明する正面断面図である。

本発明の第１実施形態のマルチディスペンサ装置について、図１〜図５を参考にして説明する。図１は、第１実施形態のマルチディスペンサ装置１の構成を模式的に説明する平面図である。マルチディスペンサ装置１は、塗布液として溶剤中に金属微粒子を混入した金属ナノインクを用い、塗布対象物を基板Ｋとして所定の配線パターンを描画する用途に使用する。金属ナノインクには、例えば、溶剤をテトラデカン（Ｃ_１４Ｈ_３０ ）とし、金属微粒子をｎｍ（ナノメータ）オーダの銀ナノ粒子とした銀ナノインクを用いる。基板Ｋには、例えば、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）樹脂やポリイミド樹脂からなる絶縁基板を用いる。マルチディスペンサ装置１は、走査部材２およびＹ軸走査移動装置、５個のディスペンサ装置３１〜３５およびノズル移動装置４、制御装置などにより構成されている。

走査部材２は、基板Ｋに対して水平面内でＹ軸方向に相対的に移動可能とされ、Ｙ軸走査移動装置によってＹ軸方向に相対移動される部材である。図１に示されるように、走査部材２は、基板Ｋよりも大きめで概ね矩形板状の部材となっている。走査部材２は、水平姿勢に固定される基板Ｋの上方にＹ軸方向（図では上下方向）に平行して延在する一対のＹ軸レール２１、２２に移動可能に装架されている。走査部材２は、図略のＹ軸走査移動装置によってＹ軸方向に相対移動され、白抜き矢印Ｍで示されるように基板Ｋの上方を通過するようになっている。

なお、走査部材２が基板Ｋに対して相対移動されればよいので、固定側と移動側とを逆にすることもできる。すなわち、固定された走査部材２の下方にＹ軸レールを配置し、基板ＫがＹ軸レール上を移動するように構成してもよい。

走査部材２の下面には、同じ構造を有する５個のディスペンサ装置３１〜３５が千鳥状に配置されている。つまり、第１、第３、および第５ディスペンサ装置３１、３３、３５がＸ軸方向に一列に配置され、第２ディスペンサ装置３２が第１と第３ディスペンサ装置３１、３３の間の斜め前方（図では斜め下方）に配置され、第４ディスペンサ装置３４が第３と第５ディスペンサ装置３３、３５の間の斜め前方（図では斜め下方）に配置されている。各ディスペンサ装置３１〜３５はそれぞれ、塗布液を滴下するディスペンサノズル３６（図２参照）を有している。

また、各ディスペンサ装置３１〜３５ごとに、それぞれノズル移動装置４（図２参照）が設けられている。各ノズル移動装置４は、ディスペンサ装置３１〜３５を走査部材２にＸ軸方向およびＹ軸方向に移動可能に装架し、ディスペンサ装置３１〜３５を駆動装置によってＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させる(図中の破線の矢印)ように構成されている。これにより、各ディスペンサノズル３６の下端部３７は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に互いに独立して移動する。また、各ディスペンサノズル３６の下端部３７のＸ軸方向の移動範囲ｍｘ１〜ｍｘ５は隣接する相互間で重なり合い、相補的に重なって基板ＫのＸ軸方向の全範囲に及んでいる。

図２は、１組のディスペンサ装置３１およびノズル移動装置４の構成を模式的に示す側面図である。図２では、第１ディスペンサ装置３１を例にして説明し、第２以降のディスペンサ装置３２〜３５は同じ構造であるので説明は省略する。図示されるように、走査部材２の下面には、Ｙ軸方向に延在するＹ軸レール溝２５が刻設されている。

一方、ノズル移動装置４は、Ｙ軸移動部材４１およびＸ軸移動部材４５を主にして構成されている。Ｙ軸移動部材４１の上部には、Ｙ軸レール溝２５に係入してＹ軸方向の移動を可能とする係合部４２が設けられている。Ｙ軸移動部材４１の下部は、Ｙ軸方向の幅が縮幅され、Ｘ軸方向（図２の紙面表裏方向）に延在するＸ軸レール４３となっている。Ｘ軸移動部材４５は、Ｘ軸レール４３に下側から係合し、一対の直線状のころがり軸受部４６によってＸ軸レール４３に移動可能に支承されている。また、Ｘ軸レール４３のＸ軸方向には多数のリニア固定子４７が列設され、Ｘ軸移動部材４５には一対のリニア可動子４８が設けられている。リニア固定子４７とリニア可動子４８とは対向して配置され、Ｘ軸方向の移動を可能とするリニアモータが構成されている。

さらに、Ｘ軸移動部材４５の内部に第１ディスペンサ装置３１が組み込まれ、Ｘ軸移動部材４５の下面の中央にディスペンサノズル３６が下向きに突設されている。ディスペンサノズル３６は、下端部３７から塗布液を滴下するようになっている。

なお、走査部材２とＹ軸移動部材４１との間にも、上述の直線状のころがり軸受部による支承構造およびリニアモータによる移動方式を適用することができる。また、これに限定されず、他の支承構造および移動方式を適用してもよい。

図略の制御装置は、Ｙ軸走査移動装置と５個のノズル移動装置４とを同期制御する。制御装置には、例えば、コンピュータを内蔵してソフトウェアで動作する電子制御装置を用いることができる。また、基板Ｋ上に描画する配線パターンの座標位置や描画順序などの描画動作に必要とされる情報は、制御装置内部の記憶部に予め入力設定しておく。これにより、制御装置は、走査部材２のＹ軸方向の移動速度ＶＹ、ならびに第１〜第５ディスペンサ装置３１〜３５のＸ軸方向およびＹ軸方向の移動速度ｖｘ１〜ｖｘ５、ｖｙ１〜ｖｙ５を独立して制御することができる。さらに、制御装置は、走査部材２および第１〜第５ディスペンサ装置３１〜３５の座標位置を参照しながら、第１〜第５ディスペンサ装置３１〜３５の塗布液の滴下の実施と休止の切り替えを自在に制御することができる。

次に、第１実施形態のマルチディスペンサ装置１の塗布動作および作用について説明する。マルチディスペンサ装置１は、図１に例示されるように、基板Ｋ上に平行な４本の斜線Ｌ１〜Ｌ４を同時に塗布（描画）することができる。これを行うために、制御装置は、走査部材２のＹ軸方向の移動速度ＶＹを一定に設定し、第１〜第４ディスペンサ装置３１〜３４のＸ軸方向の移動速度ｖｘ１〜ｖｘ４＝ｖｘで同一かつ一定、Ｙ軸方向の移動速度ｖｙ１〜ｖｙ４＝０に設定し、第５ディスペンサ装置３５は休止とする。そして、制御装置は、走査部材２および第１〜第４ディスペンサ装置３１〜３４を同期制御し、第１〜第４ディスペンサ装置３１〜３４のディスペンサノズル３６の下端部３７が基板Ｋ上の所望する座標範囲内を移動している時間帯だけ塗布液を滴下させる。

また、マルチディスペンサ装置１は、図３に例示されるように、基板Ｋ上に平行でない４本の直線Ｌ５〜Ｌ８を同時に塗布（描画）することができる。図３は、基板Ｋ上に平行でない４本の直線Ｌ５〜Ｌ８を同時に塗布（描画）する塗布動作を説明する図である。この塗布動作で制御装置は、走査部材２のＹ軸方向の移動速度ＶＹを一定に設定し、第１〜第４ディスペンサ装置３１〜３４のＸ軸方向の移動速度ｖｘ１〜ｖｘ４を異なる値に設定し、かつＹ軸方向の移動速度ｖｙ１〜ｖｙ４＝０に設定し、第５ディスペンサ装置３５は休止とする。そして、制御装置は、走査部材２および第１〜第４ディスペンサ装置３１〜３４を同期制御し、第１〜第４ディスペンサ装置３１〜３４のディスペンサノズル３６の下端部３７が基板Ｋ上の所望する座標範囲内を移動している時間帯だけ塗布液を滴下させる。

図３の例では、第１ディスペンサ装置のＸ軸方向の移動速度ｖｘ１は図の右方向に向かい、これによって描画される曲線Ｌ５は図示される右下がりの直線Ｌ５となる。また、第２ディスペンサ装置のＸ軸方向の移動速度ｖｘ２＝０であり、これによって描画される曲線Ｌ６はＹ軸方向に延びる直線Ｌ６となる。さらに、第３ディスペンサ装置のＸ軸方向の移動速度ｖｘ３は図の左方向に向かい、これによって描画される曲線Ｌ７は図示される左下がりの直線Ｌ７となる。また、第４ディスペンサ装置のＸ軸方向の移動速度ｖｘ４は図の左方向に向かいかつ移動速度ｖｘ３よりも大きく、これによって描画される曲線Ｌ８は曲線Ｌ７と傾きの異なる左下がりの直線Ｌ８となる。

さらに、マルチディスペンサ装置１は、図４に例示されるように、基板Ｋ上に２本の曲線Ｌ９、Ｌ１０を同時に塗布（描画）することができる。図４は、基板Ｋ上に２本の曲線Ｌ９、Ｌ１０を同時に塗布（描画）する塗布動作を説明する図である。この塗布動作で制御装置は、走査部材２のＹ軸方向の移動速度ＶＹを一定に設定し、走査部材２の移動に伴って第１および第３ディスペンサ装置３１、３３のＸ軸方向の移動速度ｖｘ１、ｖｘ３を徐々に変化させるように設定し、かつＹ軸方向の移動速度ｖｙ１、ｖｙ３＝０に設定し、第２、第４、および第５ディスペンサ装置３２、３４、３５は休止とする。そして、制御装置は、走査部材２および第１、第３ディスペンサ装置３１、３３を同期制御し、第１および第３ディスペンサ装置３１、３３のディスペンサノズル３６の下端部３７が基板Ｋ上の所望する座標範囲内を移動している時間帯だけ塗布液を滴下させる。

図４の例では、第１ディスペンサ装置のＸ軸方向の移動速度ｖｘ１は図の右方向に向かうとともに、その大きさは当初０で徐々に増加している。これによって描画される曲線Ｌ９の始点Ｌ９ｓはＹ軸方向に向かい、途中で徐々にＸ軸方向に曲がり、終点Ｌ９ｅは斜めの方向を向いている。一方、第３ディスペンサ装置のＸ軸方向の移動速度ｖｘ３は図の左方向に向かうとともに、その大きさが徐々に減少して最後は０になっている。これによって描画される曲線Ｌ１０の始点Ｌ１０ｓは斜めの方向を向き、途中で徐々にＹ軸方向に曲がり、終点Ｌ１０ｅはＹ軸方向を向いている。

なお、第１および第３ディスペンサ装置のＸ軸方向の移動速度ｖｘ１、ｖｘ３を一定にしておき、走査部材２のＹ軸方向の移動速度ＶＹを変化させても、２本の曲線を同時に塗布（描画）することができる。また、３本以上の形状の異なる曲線を同時に塗布（描画）することもできる。さらに、走査部材２のＹ軸方向の移動速度ＶＹ、および各ディスペンサ装置３１〜３５のＸ軸方向の移動速度ｖｘ１〜ｖｘ５を様々に変化させることで、多種多様な曲線を描画することができる。

さらに、マルチディスペンサ装置１は、図５に例示されるように、基板Ｋ上に塗布幅の異なる２本の直線Ｌ１１、Ｌ１２を同時に塗布（描画）することができる。図５は、基板Ｋ上に塗布幅の異なる２本の直線Ｌ１１、Ｌ１２を同時に塗布（描画）する塗布動作を説明する図である。この塗布動作で制御装置は、走査部材２のＹ軸方向の移動速度ＶＹを一定に設定し、第２および第４ディスペンサ装置３２、３４のＸ軸方向の移動速度ｖｘ２、ｖｘ４＝０に設定し、Ｙ軸方向の移動速度ｖｙ２、ｖｙ４を異なる値に設定し、第１、第３、および第５ディスペンサ装置３１、３３、３５は休止とする。そして、制御装置は、走査部材２および第２、第４ディスペンサ装置３２、３４を同期制御し、第２および第４ディスペンサ装置３２、３４のディスペンサノズル３６の下端部３７が基板Ｋ上の所望する座標範囲内を移動している時間帯だけ塗布液を滴下させる。

図５の例では、第２ディスペンサ装置のＹ軸方向の移動速度ｖｙ２は、走査部材２のＹ軸方向の移動速度ＶＹと同じ方向であり、基板Ｋに対する移動速度が増加する。したがって、単位長あたりの塗布液の滴下量が減少し、塗布幅の小さな直線Ｌ１１を塗布（描画）することができる。一方、第４ディスペンサ装置のＹ軸方向の移動速度ｖｙ４は、走査部材２のＹ軸方向の移動速度ＶＹと逆の方向であり、基板Ｋに対する移動速度が減少する。したがって、単位長あたりの塗布液の滴下量が増加し、塗布幅の大きな直線Ｌ１２を塗布（描画）することができる。つまり、基板Ｋに対するディスペンサノズル３６の相対移動速度の大小に依存して、単位長あたりの塗布液の滴下量が減少および増加し、塗布幅が調整される。

また、図は省略するが、マルチディスペンサ装置１は、Ｘ軸方向の直線を塗布（描画）することもできる。これを行うために、制御装置は、まず走査部材２をＹ軸方向の所望する座標位置まで移動させた後に停止させ、次にディスペンサ装置３１〜３５をＸ軸方向に移動させながら塗布液を滴下させる。

なお、前述の塗布動作の例で解るように、塗布液を塗布（描画）する座標範囲に合わせて使用するディスペンサ装置３１〜３４を適宜取捨選択する。また、第５ディスペンサ装置３５に例示されるように、基板Ｋの大きさと固定された座標位置によっては、常に休止されるディスペンサ装置が生じ得る。

第１実施形態のマルチディスペンサ装置１では、走査部材２が塗布対象物である基板Ｋに対してＹ軸方向に相対的に移動しつつ、これに同期して複数のディスペンサ装置３１〜３５が水平面内のＸ軸方向およびＹ軸方向に移動する。したがって、基板Ｋ上の複数箇所に同時に塗布液を塗布することができ、従来の単一のディスペンサ装置と比較して高スループット化が達成される。また、移動装置の構成は、走査部材２をＹ軸に相対移動させる１つのＹ軸走査移動装置と、各ディスペンサノズル３６の下端部３７を水平面内で移動させるノズル移動装置４とで済むため、特許文献１を始めとする従来技術と比較して装置構成が簡素化され、コストが低廉になる。

さらに、ノズル移動装置４は、各ディスペンサノズル３６の下端部３７をＸ軸方向およびＹ軸方向に互いに独立して移動させることができる。また、各ディスペンサノズル３６の下端部３７のＸ軸方向の移動範囲は、相補的に重なって基板ＫのＸ軸方向の全範囲に及んでいる。したがって、各ディスペンサノズル３６の塗布位置を個別に高精度に制御でき、解像度の高い塗布を行える。かつ、各ディスペンサノズル３６が独立して移動し得るとともに、各ディスペンサノズル３６のＸ軸方向およびＹ軸方向の移動速度を可変に制御できるので、図３から図５で例示説明したように自由度の大きな塗布が可能になる。また、当然ながら、基板Ｋ上に塗布できない死角範囲は生じない。

次に、第２実施形態のマルチディスペンサ装置の構成について、図６を参考にして、第１実施形態と異なる点を主に説明する。図６は、第２実施形態のマルチディスペンサ装置５の構成を模式的に説明する正面断面図である。第２実施形態のマルチディスペンサ装置５は、走査部材２０およびＹ軸走査移動装置、４個のディスペンサ装置６１〜６４、ＸＺ傾動装置７および間隔維持装置８からなるノズル移動装置、制御装置などにより構成されている。

走査部材２０およびＹ軸走査移動装置は第１実施形態に類似しており、走査部材２０は固定された基板Ｋの上方をＹ軸方向に通過するようになっている。走査部材２０の下面には、同じ構造を有する４個のディスペンサ装置６１〜６４がＸ軸方向に一列に配置されている。各ディスペンサ装置６１〜６４はそれぞれ、本体部６５および塗布液を滴下するディスペンサノズル６６を有している。ディスペンサノズル６６は、本体部６５の下方にＸＺ傾動装置７を介して取り付けられており、水平面と直交するＺ軸方向（上下方向）に延在している。

ＸＺ傾動装置７は、ディスペンサノズル６６の下端部６７を水平面内で移動させるために、基端部６８を揺動可能に支持している。さらに、ＸＺ傾動装置７は、ディスペンサノズル６６を揺動し、Ｘ軸およびＺ軸を含む平面内の傾き角θの範囲内で傾動させる。

また、各ディスペンサ装置６１〜６４はそれぞれ、ディスペンサノズル６６の傾動によって発生する下端部６７のＺ軸方向の変位を相殺する方向にディスペンサノズル６６を昇降させる間隔維持装置８を備えている。つまり、間隔維持装置８は、ディスペンサノズル６６の下端部６７と基板Ｋとの間隔Ｇを一定に保つ機能を有している。本第２実施形態においては、油圧操作方式の間隔維持装置８を適用する。詳述すると、走査部材２の下面には、下方に開口する筒状のシリンダ空間２７が形成されている。そして、シリンダ空間２７に対して、ディスペンサ装置６１〜６４の本体部６５が下方から油密を維持しつつ係入している。本体部６５はピストンの役割を果たし、シリンダ空間２７の上部への作動油の出入りによって昇降駆動されるようになっている。ＸＺ傾動装置７と間隔維持装置８からなるノズル移動装置により、各ディスペンサノズル６６の下端部６７は、Ｘ軸方向に互いに独立して移動する。なお、間隔維持装置８には、モータにより送りネジを回転駆動する方式の装置を用いることもできる。

図略の制御装置は、Ｙ軸走査移動装置と４個のノズル移動装置とを同期制御する。制御装置は、走査部材２のＹ軸方向の移動速度ＶＹ、第１〜第４ディスペンサ装置６１〜６４の各ディスペンサノズル６６の傾き角θ、基板Ｋとの間隔Ｇ、ならびに第１〜第４ディスペンサ装置６１〜６４の塗布の実施と休止の切り替えを自在に組み合わせて制御することができる。

第２実施形態のマルチディスペンサ装置５では、各ディスペンサノズル６６の下端部６７をＸ軸方向に互いに独立して移動させることができる。したがって、図１に例示された４本の平行な斜線Ｌ１〜Ｌ４、図３に例示された４本の平行でない直線Ｌ５〜Ｌ８、および図４に例示された２本の曲線Ｌ９、Ｌ１０を同時に塗布（描画）することができる。ただし、各ディスペンサノズル６６の下端部６７をＹ軸方向には移動できないので、図５に例示された塗布幅の異なる２本の直線Ｌ１１、Ｌ１２を同時に塗布（描画）することはできない。

第２実施形態のマルチディスペンサ装置５によれば、ディスペンサノズル６６の傾動による下端部６７のＸ軸方向の移動とＹ軸走査移動装置による走査部材２０のＹ軸方向の移動との組み合わせにより塗布位置を高精度に制御でき、さらに、間隔維持装置８により間隔Ｇを一定に保つことができる。これにより、解像度の高い塗布を行え、かつ自由度の大きな塗布が可能になる。また、ディスペンサノズル６６を傾動させるＸＺ傾動装置７や間隔Ｇを保つ間隔維持装置８は、特許文献１に例示される３方向の駆動源と比較して簡易にできるので、装置構成が簡素化され、コストが低廉になる。

なお、第２実施形態において、傾き角θの範囲が小さく、したがってディスペンサノズル６６の下端部６７と基板Ｋとの間隔Ｇの変化が小さく、塗布性能に影響が生じない場合には、間隔維持装置８を省略できる。

さらに、ディスペンサノズル６６を傾動だけでなく、回動させるように構成することもできる。つまり、ディスペンサノズル６６の基端部６８を揺動可能かつ回動可能に支持し、下端部６７が水平面内の円周上を移動するように構成できる。この態様によれば、座標位置の制御は多少複雑化するが、下端部６７を重Ｘ軸方向だけでなくＹ軸方向にも移動させることができ、より自由度の大きな塗布が可能になる。

また、第１および第２実施形態のマルチディスペンサ装置１、５は、金属ナノインクを用いて基板上に配線パターンを描画する用途に限定されず、溶融した絶縁性樹脂を電子部品のリードフレームに塗布して絶縁保護層を形成する用途やその他の用途にも適用できる。さらに、ノズル移動装置の構成も実施形態に限定されず、各種方式の移動装置を適用できる。その他、本発明はさまざまな応用や変形が可能である。

１：第１実施形態のマルチディスペンサ装置
２：走査部材 ２１、２２：Ｙ軸レール ２５：Ｙ軸レール溝
３１〜３５：第１〜第５ディスペンサ装置
３６：ディスペンサノズル ３７：下端部
４：ノズル移動装置
４１：Ｙ軸移動部材 ４２：係合部 ４３：Ｘ軸レール
４５：Ｘ軸移動部材 ４６：直線状のころがり軸受部
４７：リニア固定子 ４８：リニア可動子
５：第２実施形態のマルチディスペンサ装置
２０：走査部材 ２７：シリンダ空間
６１〜６４：ディスペンサ装置
６５：本体部 ６６：ディスペンサノズル
６７：下端部 ６８：基端部
７：ＸＺ傾動装置
８：間隔維持装置
Ｋ：基板（塗布対象物）
ＶＹ：走査部材のＹ軸方向の移動速度
ｖｘ１〜ｖｘ４：第１〜第４ディスペンサ装置のＸ軸方向の移動速度
ｖｙ２、ｖｙ４：第２および第４ディスペンサ装置のＹ軸方向の移動速度
θ：ディスペンサノズルの傾き角
Ｇ：ディスペンサノズルの下端部と基板との間隔

Claims (5)

1. 塗布液を塗布する塗布対象物に対して水平面内でＹ軸方向に相対的に移動可能とされ、Ｙ軸走査移動装置によって前記Ｙ軸方向に相対移動される走査部材と、
   前記走査部材に装架され、前記塗布液を滴下するディスペンサノズルをそれぞれ有する複数のディスペンサ装置と、
   各前記ディスペンサノズルの前記塗布液を滴下する下端部を水平面内で移動させるノズル移動装置と、
   前記Ｙ軸走査移動装置と前記ノズル移動装置とを同期制御する制御装置と、を備え、
   前記ノズル移動装置は、前記ディスペンサ装置を前記走査部材に前記Ｙ軸方向および前記Ｙ軸と水平面内で直交するＸ軸方向に移動可能に装架するとともに、前記ディスペンサ装置を駆動装置によって前記Ｘ軸方向および前記Ｙ軸方向に移動させるマルチディスペンサ装置。
2. 塗布液を塗布する塗布対象物に対して水平面内でＹ軸方向に相対的に移動可能とされ、Ｙ軸走査移動装置によって前記Ｙ軸方向に相対移動される走査部材と、
   前記走査部材に装架され、前記塗布液を滴下するディスペンサノズルをそれぞれ有する複数のディスペンサ装置と、
   各前記ディスペンサノズルの前記塗布液を滴下する下端部を水平面内で移動させるノズル移動装置と、
   前記Ｙ軸走査移動装置と前記ノズル移動装置とを同期制御する制御装置と、を備え、
   前記ディスペンサノズルは、前記下端部を水平面内で移動させるために基端部で揺動可能に支持されて水平面と直交するＺ軸方向に延在し、前記ノズル移動装置は、前記ディスペンサノズルを少なくとも前記Ｘ軸および前記Ｚ軸を含む平面内で傾動させるＸＺ傾動装置を有するマルチディスペンサ装置。
3. 請求項２に記載のマルチディスペンサ装置であって、前記ディスペンサノズルの傾動によって発生する前記ディスペンサノズルの下端部の前記Ｚ軸方向の変位を相殺する方向に前記ディスペンサノズルを昇降させる間隔維持装置を備えるマルチディスペンサ装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のマルチディスペンサ装置であって、前記ノズル移動装置は、各前記ディスペンサノズルの下端部を少なくとも前記Ｙ軸と水平面内で直交するＸ軸方向に互いに独立して移動させ、
   各前記ディスペンサノズルの下端部の前記Ｘ軸方向の移動範囲は、相補的に重なって前記塗布対象物の前記Ｘ軸方向の全範囲に及ぶマルチディスペンサ装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載のマルチディスペンサ装置であって、前記塗布液と前記塗布対象物の組み合わせは、溶剤中に金属微粒子を混入した金属ナノインクと基板の組み合わせ、あるいは、溶融した絶縁性樹脂とリードフレームの組み合わせであるマルチディスペンサ装置。

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