TWI690371B - 液體塗佈單元及液體塗佈裝置 - Google Patents

液體塗佈單元及液體塗佈裝置 Download PDF

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TWI690371B
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山中昭浩
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C1/00—Apparatus in which liquid or other fluent material is applied to the surface of the work by contact with a member carrying the liquid or other fluent material, e.g. a porous member loaded with a liquid to be applied as a coating
    • B05C1/02—Apparatus in which liquid or other fluent material is applied to the surface of the work by contact with a member carrying the liquid or other fluent material, e.g. a porous member loaded with a liquid to be applied as a coating for applying liquid or other fluent material to separate articles

Abstract

本發明提供一種液體塗佈單元及液體塗佈裝置，其中，塗佈單元(4)之直動機構(130)包含偏心板(116)、偏心軸(114)、線性導軌(132)、連結板(112)、可動部(108)、連結軸(110)及軸承(122,124)。偏心板(116)藉由伺服馬達(120)來旋轉，安裝於與塗佈針夾持器(102)之上下移動方向交叉的伺服馬達(120)之旋轉軸上。連結板(112)以固定長度連結設置於與塗佈針夾持器(102)一起上下移動之可動部(108)上的連結軸(110)與偏心軸(114)。藉由伺服馬達(120)的驅動，當偏心板(116)旋轉時，伴隨著偏心軸(114)之上下方向之移動，塗佈針(24)沿著上下方向往復移動。藉此，可高速驅動塗佈針。

Description

液體塗佈單元及液體塗佈裝置
本發明是關於一種塗佈液體狀物質的液體塗佈單元及液體塗佈裝置，更特定地說，是關於一種使用塗佈針對被塗佈物塗佈液體材料的液體塗佈單元及液體塗佈裝置。
近年來，RFID(無線射頻識別系統)標籤等微細電路以印刷(也稱為塗佈)方式來描繪形成的印刷電子技術正在急速發展中。作為用來形成微細電路之圖樣、電極圖樣的技術，一般包括印刷技術、噴墨技術等，但使用塗佈針的技術也因為可使用相當廣範圍之黏度之材料來進行微細塗佈而受到注目。
關於使用塗佈針進行液體材料之微細塗佈的技術，有人提出一種使用日本特開2007-268353號公報(專利文獻1)所揭示之塗佈單元的技術。
此種塗佈單元是以修正微細圖樣之缺陷為目的，可使用廣範圍黏度之塗佈液進行微細塗佈。當進行塗佈動作時，從保持塗佈液的塗佈液容器的底部上所形成的貫通孔，使1根塗佈針突出。塗佈針使附著於先端的塗佈液與塗佈對象物(以下稱為被塗佈物)接觸，進行轉印塗佈(以下稱為塗佈)。
[專利文獻1]日本特開2007-268353號公報
第6圖為表示習知之塗佈裝置之塗佈針附近之構造的圖。參照第6圖，在上述日本特開2007-268353號公報所揭示的塗佈裝置的構造中，驅動塗佈針24的驅動部(汽缸34)的驅動軸34a僅為一根，因此，驅動部及用來固定支持塗佈針24的懸臂26未得到固著，僅受到從安裝於驅動軸34a之驅動板35突出的插銷35a支持。在使塗佈針24下降的情況下，若使驅動軸34a突出且使插銷35a下降，受到直動導引元件30支持的懸臂26及塗佈針固定板25會因本身的重量而下降，變成塗佈針24會下降的機構，塗佈1次需數秒的時間。
在對前述之RFID標籤之形成(電路繪製)應用此種塗佈單元時，塗佈1次需要的時間有數秒鐘長，所以，繪製RFID標籤需要非常長的時間。為了能盡量在最短時間內繪製電路，需要以高速來驅動塗佈針，但在第6圖的塗佈單元的構造中，如前所述，插銷35a及懸臂26未得到固著，塗佈針24為會因塗佈針固定板25與懸臂26本身的重量而下降的型態，所以，即使以高速來驅動驅動軸34a，塗佈針24也無法跟上，於是無法以高速驅動。因此，產生了無法高速繪製的課題。
本發明的目的在提供一種可高速驅動塗佈針的液體塗佈單元及液體塗佈裝置。
本發明的概要為一種液體塗佈單元，其為可移動用來微細塗佈液體材料之塗佈針的液體塗佈單元，其特徵為包括：馬達，用來沿著上下方向驅動塗佈針；塗佈針支持部，支持塗佈針；及直動機構，隨著馬達之旋轉使塗佈針支持部上下移動；直動機構包含：偏心板，藉由馬達旋轉，安裝在與塗佈 針支持部之上下移動方向交叉的旋轉軸上，設置於偏心於旋轉軸之位置的第一軸上；導引部，以可上下移動之狀態來支持塗佈針支持部；及連結元件，以固定長度連結與塗佈針支持部一起上下移動的第二軸與第一軸。
直動機構宜進一步包含：第一軸承，以可在第一軸上旋轉之狀態支持上述連結元件；及第二軸承，以可在第二軸上旋轉之狀態支持上述連結元件。
液體塗佈單元宜進一步包括塗佈液體器，其固定與上述馬達之間的相對位置關係，將塗佈液保持在內部，並且設有於中央貫通上述塗佈針的貫通孔；藉由轉動上述馬達，上述塗佈針的先端從上述塗佈液體器之底面突出的長度會產生變化。
液體塗佈單元宜進一步包括馬達驅動部，其在上述塗佈針之先端與塗佈對象面接觸的附近以減速之狀態旋轉上述馬達。
本發明於其他方面的發明為，可使用上述任一液體塗佈單元，對塗佈對象面塗佈塗佈液。
根據本發明，藉由將馬達的旋轉變換為直動方向的動作，可高速驅動塗佈針。
1‧‧‧X軸桌台
2‧‧‧Y軸桌台
3‧‧‧Z軸桌台
4‧‧‧塗佈單元
5‧‧‧基板
6‧‧‧觀察光學系統
7‧‧‧相機
8‧‧‧操作面板
9‧‧‧螢幕
10‧‧‧控制用電腦
11‧‧‧控制部
12‧‧‧基台
20‧‧‧習知之塗佈裝置
21‧‧‧塗佈液容器
22‧‧‧貫通孔
23‧‧‧先端
24‧‧‧塗佈針
25‧‧‧塗佈針固定板
26‧‧‧懸臂
30‧‧‧直動導引元件
34‧‧‧汽缸
34a‧‧‧驅動軸
35‧‧‧驅動板
35a‧‧‧插銷
100‧‧‧塗佈液
102‧‧‧塗佈針夾持器
104‧‧‧塗佈針夾持器收納部
106‧‧‧塗佈針夾持器固定部
108‧‧‧可動部
110‧‧‧連結軸
112‧‧‧連結板
114‧‧‧偏心軸
116‧‧‧偏心板
118‧‧‧原點感測器
120‧‧‧伺服馬達
121‧‧‧馬達驅動部
122,124‧‧‧軸承
126‧‧‧彈簧
128‧‧‧固定插銷
130‧‧‧直動機構
132‧‧‧線性導軌
200‧‧‧液體塗佈裝置
第1圖為根據本發明實施型態之液體塗佈裝置200的模式立體圖。
第2圖為模式剖面圖，用來說明伴隨第1圖所示之塗佈單元4之動作的塗佈針的位置。
第3圖為塗佈單元4的正面圖。
第4圖為塗佈單元4的側面圖。
第5圖為表示偏心板之旋轉及偏心軸與連結軸之位置關係的圖。
第6圖為表示習知之塗佈裝置之塗佈針附近之構造的圖。
本發明以下一邊參照圖面，一邊說明本發明的實施型態。在以下的說明中，圖一元件附加同一符號。它們的名稱及功能也相同。所以，不再重複關於它們的詳細說明。
[塗佈裝置整體的構造]
第1圖根據本發明實施型態之液體塗佈裝置200的模式立體圖。參照第1圖，本發明第1實施型態之液體塗佈裝置200包含配置於地面的基台12、X軸桌台1、Y軸桌台2、Z軸桌台3、塗佈單元4、觀察光學系統6、連接至觀察光學系統6的CCD相機7及控制部11。
在基台12的上面，設置可沿著第1圖中之Y軸方向移動而構成的Y軸桌台2。具體而言，於Y軸桌台2的下面設有導引部，沿著設置於於基台12上面的導軌以可滑動的狀態作連接。又，於Y軸桌台2的下面，連接有螺釘球。螺釘球是藉由馬達之類的驅動元件來作動，藉此，Y軸桌台2可沿著導軌(Y軸方向)移動。又，Y軸桌台2的上面部作為搭載被塗佈物之基板5的搭載面。
在基台12上，設有門形構造體，其以沿著X軸方向跨過Y軸桌台2之導軌的狀態來設置。在此構造體上，搭載有可沿著X軸方向移動的X軸桌台1。X軸桌台1可使用螺釘球沿著X軸方向移動。
在X軸桌台1的移動體上，搭載有Z軸桌台3，此Z軸桌台3上搭載有塗佈單元4及觀察光學系統6。塗佈單元4及觀察光學系統6可跟著Z軸桌台3朝向X方向移動。塗佈單元4是為了使用設置於塗佈單元上的塗佈針對基板5的被塗佈面(上面側)塗佈塗佈液而設置。觀察光學系統6是為了觀察塗佈對象的基板5的塗佈位置而設置。觀察光學系統6的CCD相機7可將觀察到的影像轉換為電子訊號。Z軸桌台3以可沿著Z軸方向移動這些塗佈單元4及觀察光學系統6的狀態來支持它們。
控制部11包括操作面板8、螢幕9及控制用電腦10，用來控制X軸桌台1、Y軸桌台2、Z軸桌台3、塗佈單元4及觀察光學系統6。操作面板8是用來對控制用電腦10輸入指令。螢幕9用來顯示由觀察光學系統6之CCD相機7所轉換的影像資料及來自控制用電腦10的輸出資料。
當對基板5描繪電路圖樣時，藉由X軸桌台1及Y軸桌台2將塗佈對象之基板5所描繪的位置移動到觀察光學系統6的正下方，在光學觀察系統6觀察並確認描繪開始位置，決定描繪開始位置。然後，以所決定的描繪開始位置為基準來描繪電路圖樣。從描繪開始位置依次以描繪位置從塗佈單元4之正下方出來的狀態藉由X軸桌台1及Y軸桌台2移動基板5。在移動完畢的那個時點，驅動塗佈單元4以進行塗佈。 連續進行並反覆此動作，藉此，可描繪出電路圖樣。
塗佈針24的下降端位置與觀察光學系統6的對焦位置的關係預先被記憶，當描繪時，藉由觀察光學系統6使影像的對焦的位置以Z軸方向為基準，再藉由Z軸桌台移動Z軸方向位置到塗佈針24與基板5接觸的高度，然後，進行塗佈。當欲描繪的電路圖樣的面積頗大且在描繪途中作為塗佈對象的基板5的基板面高度的變化頗大時，會根據需要在途中確認對焦位置，修正Z軸方向的位置再進行塗佈。此時對焦位置的調整可使用影像處理來自動對焦的方法，亦可使用雷射感測器等常態檢測塗佈對象的基板5的表面的高度位置進行即時校正的方法。
[塗佈單元的動作]
第2圖為模式剖面圖，用來說明伴隨第1圖所示之塗佈單元4之動作的塗佈針的位置。在第2(A)圖中，表示塗佈針24上升的狀態。
在塗佈液容器21中，盛裝著進行圖樣之描繪時所使用的塗佈液。又，在塗佈液容器21的底面部，形成1個貫通孔22。於塗佈液容器21之底部所形成的貫通孔22設定為可貫通塗佈針24並朝向下方使先端23突出的大小，並且設定為可使盛裝在塗佈液容器21內的塗佈液不會倒出的大小。
另外，當沿著上下方向往復移動的塗佈針24從貫通孔22朝下移動時，塗佈針24於塗佈液附著於先端23表面的狀態下，從貫通孔22朝向被塗佈物突出。
參照第2(A)圖，塗佈針24的移動是在可能範圍的 上端位置移動。此時，塗佈針24的先端23浸泡在塗佈液容器21所盛裝的塗佈液100內。
在第2(B)圖中，表示塗佈針24下降、基板5的被塗佈面與塗佈針先端接觸且液體被塗佈的狀態。參照第2(B)圖，當塗佈針24移動到下端位置時，先端23貫通形成於塗佈液容器21底部的貫通孔22，從塗佈液容器21的底面朝向下方突出。
藉由以下將說明的液體塗佈單元的直動機構，可使塗佈針24的先端23沿著上下方向往復移動。
[塗佈單元的構造]
關於設有直動機構的塗佈單元4，將參照第3圖至第5圖進行說明。
第3圖為塗佈單元4的正面圖。第4圖為塗佈單元4的側面圖。在第4(A)圖中，表示塗佈針24上升的狀態，在第4(B)圖中，表示塗佈針24下降的狀態。塗佈單元4是為移動用來微細塗佈液體材料之塗佈針而設置的。
參照第3圖及第4圖，塗佈單元4包括伺服馬達120、馬達驅動部121、塗佈針夾持器102、塗佈針夾持器收納部104、塗佈針夾持器固定部106、塗佈液容器21及直動機構130。
伺服馬達120作為用來上下驅動塗佈針24的驅動源而設置。塗佈針夾持器102用來夾持1根先端被削成錐狀的塗佈針24。直動機構130隨著伺服馬達120的旋轉而上下移動塗佈針夾持器102。馬達驅動部121控制伺服馬達120的旋轉，使塗佈針夾持器102以適切的速度上下移動。
直動機構130包含原點感測器118、偏心板116、偏心軸114、線性導軌132、連結板112、可動部108、連結軸110及軸承122,124。
偏心板116藉由伺服馬達120來旋轉，安裝在與塗佈針夾持器102之上下移動方向交叉的伺服馬達120之旋轉軸上。在偏心板116上從伺服馬達120之旋轉軸偏心的位置上設置偏心軸114。
原點感測器118檢測出設置於偏心板116上的原點並將其輸出至馬達驅動部121。當此原點與偏心板116作為基準的旋轉角度一致時(例如第5(A)圖所示的狀態)，離原點感測器118最近。
在可動部108上，於塗佈針夾持器固定部106上裝設有塗佈針夾持器102，從塗佈針夾持器102的下側面，1根塗佈針24從下方朝向先端23被支持著。線性導軌132以可上下移動固定有塗佈針夾持器102之可動部108的狀態來支持它。
連結板112以固定長度連結與塗佈針夾持器102一起上下移動的可動部108上所設置的連結軸110與偏心軸114。
軸承122以可轉動偏心軸114的狀態來支持連結板112。軸承124以可轉動連結軸110的狀態來支持連結板112。
可動部108透過彈簧126被拉向固定插銷128，其為驅動時不會因為軸承122,124之縫隙而產生振動的構造。也可 藉由施予軸承122,124壓力而消除縫隙來產生不用設置彈簧126的構造。
另外，藉由伺服馬達120的驅動，偏心板116旋轉時，隨著偏心軸114沿著上下方的移動，塗佈針24也沿著上下方向往復移動。
第5圖為表示偏心板之旋轉及偏心軸與連結軸之位置關係的圖。如第5圖所示，偏心板116如第5(A)圖至第5(E)圖般朝其中一方向旋轉，藉此，連結軸110上下移動了△Z程度的上下移動行程。連結軸110的最下端位置(亦即，塗佈針先端的最下端位置)被唯一定義，所以不受伺服馬達120的超越量影響。於是，塗佈針24與塗佈對象面接觸的高度的沒有不均一狀態，可進行穩定的塗佈。
如以上所說明，本實施型態之塗佈單元的直動機構130使用偏心板116與連結板112將伺服馬達120的旋轉轉換為直動，藉由此直動機構130，可以高速上下驅動塗佈針24以進行塗佈，亦可在比過去還短的時間內製作RFID標籤之類的微細電路圖樣。
又，在使用偏心板116和連結板112的直動機構130中，塗佈針24的最下端位置為唯一定義。於是，相較於使用螺釘球等的情況，伺服馬達的超越量不會影響塗佈針24的最下端位置的定位精度，所以可進行穩定的塗佈。
再者，馬達驅動部121控制伺服馬達120的旋轉，以使塗佈針夾持器102以適切的速度上下移動。馬達驅動部121控制伺服馬達120的速度，在塗佈針先端與塗佈對象面接 觸的附近減速之後，以低速接觸，藉此，可緩和塗佈針先端對塗佈對象面的衝擊，且可防止在塗佈對象面上產生損壞或使塗佈針先端破損。
基於上述理由，藉由本實施型態，可以高速進行塗佈針24的上下移動，並可在短時間內進行電極圖樣的描繪等。
本次揭示的實施型態所例示出的所有要點並不能限制本發明。本發明的範圍並非侷限於上述的說明，凡是涵義與範圍與申請專利範圍所揭示的均等的所有變更也包含在內。
21‧‧‧塗佈液容器
24‧‧‧塗佈針
112‧‧‧連結板
116‧‧‧偏心板
118‧‧‧原點感測器
122,124‧‧‧軸承
126‧‧‧彈簧
128‧‧‧固定插銷
130‧‧‧直動機構
132‧‧‧線性導軌

Claims (6)

  1. 一種液體塗佈單元，可移動用來微細塗佈液體材料之塗佈針，其特徵為包括：馬達，用來沿著上下方向驅動上述塗佈針；塗佈針支持部，支持上述塗佈針；及直動機構，隨著上述馬達之旋轉使上述塗佈針支持部上下移動；上述直動機構包含：偏心板，藉由上述馬達旋轉，安裝在與上述塗佈針支持部之上下移動方向交叉的旋轉軸上，設置於偏心於上述旋轉軸之位置的第一軸上；導引部，以可上下移動之狀態來支持上述塗佈針支持部；及連結元件，以固定長度連結與上述塗佈針支持部一起上下移動的第二軸與上述第一軸；其中，上述液體塗佈單元進一步包含馬達驅動部，在上述塗佈針之先端與塗佈對象面接觸的附近以減速之狀態旋轉上述馬達。
  2. 一種液體塗佈單元，可移動用來微細塗佈液體材料之塗佈針，其特徵為包括：馬達，用來沿著上下方向驅動上述塗佈針；塗佈針支持部，支持上述塗佈針；及直動機構，隨著上述馬達之旋轉使上述塗佈針支持部上下移動； 上述直動機構包含：偏心板，藉由上述馬達旋轉，安裝在與上述塗佈針支持部之上下移動方向交叉的旋轉軸上，設置於偏心於上述旋轉軸之位置的第一軸上；導引部，以可上下移動之狀態來支持上述塗佈針支持部；及連結元件，以固定長度連結與上述塗佈針支持部一起上下移動的第二軸與上述第一軸；其中，上述液體塗佈單元更包括彈簧，將上述塗佈針支持部拉向支持上述馬達之元件。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之液體塗佈單元，其中，上述直動機構進一步包含：第一軸承，以可在上述第一軸上旋轉之狀態支持上述連結元件；及第二軸承，以可在上述第二軸上旋轉之狀態支持上述連結元件。
  4. 一種液體塗佈單元，可移動用來微細塗佈液體材料之塗佈針，其特徵為包括：馬達，用來沿著上下方向驅動上述塗佈針；塗佈針支持部，支持上述塗佈針；及直動機構，隨著上述馬達之旋轉使上述塗佈針支持部上下移動；上述直動機構包含：偏心板，藉由上述馬達旋轉，安裝在與上述塗佈針支持部 之上下移動方向交叉的旋轉軸上，設置於偏心於上述旋轉軸之位置的第一軸上；導引部，以可上下移動之狀態來支持上述塗佈針支持部；及連結元件，以固定長度連結與上述塗佈針支持部一起上下移動的第二軸與上述第一軸；其中，上述直動機構進一步包含：第一軸承，以可在上述第一軸上旋轉之狀態支持上述連結元件；及第二軸承，以可在上述第二軸上旋轉之狀態支持上述連結元件；上述第一軸承以及上述第二軸承係構成為施予壓力而消除縫隙。
  5. 如申請專利範圍第1項之液體塗佈單元，其中，進一步包括塗佈液體器，其固定與上述馬達之間的相對位置關係，將塗佈液保持在內部，並且設有於中央貫通上述塗佈針的貫通孔；藉由轉動上述馬達，上述塗佈針的先端從上述塗佈液體器之底面突出的長度會產生變化。
  6. 一種液體塗佈裝置，可使用如申請專利範圍第1至5項中任一項之液體塗佈單元，對塗佈對象面塗佈塗佈液。
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