WO2017018304A1 - 固体粒子を含有する液体材料の吐出装置および吐出方法並びに塗布装置 - Google Patents

固体粒子を含有する液体材料の吐出装置および吐出方法並びに塗布装置 Download PDF

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生島　和正
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武蔵エンジニアリング株式会社
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    • B05C5/0216—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work the liquid or other fluent material being discharged through an outlet orifice by pressure, e.g. from an outlet device in contact or almost in contact, with the work for applying liquid or other fluent material to separate articles only at particular parts of the articles by relative movement of article and outlet according to a predetermined path

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and a method for applying a liquid material containing solid particles in a state where the solid particles are diffused.
  • a “dispenser” that has a container for storing liquid material and discharges from the nozzle by a predetermined amount by the action of gas pressure or mechanical pressure from a nozzle connected to the container.
  • the device is known.
  • the nozzle disclosed in Patent Document 1 is filled with liquid material to be discharged by retreating a plunger slidingly contacting the inner wall of the measurement hole, and the nozzle is advanced by advancing the plunger.
  • a dispenser that discharges the liquid material from.
  • the stirring of the liquid is generally performed by providing a stirring device in the container.
  • a stirring device in the container.
  • sedimentation of solid particles or the like occurs in the middle of the pipe connecting the container and the discharge mechanism, and in many cases, the discharge cannot be performed in a state where the solid particles are diffused.
  • the following methods and apparatuses have been proposed so far.
  • Patent Document 2 applies a pressure of 0.001 MPa to 10 MPa to a liquid containing solid particles filled in at least one of two or more containers, while the liquid in the remaining at least one container
  • a discharge passage having a substantially uniform inner diameter is provided at the lower end of a container for a liquid material containing filler, and a through passage is provided in the vicinity of the discharge port in the discharge passage.
  • This is a discharge device for a liquid material containing filler, in which a valve having a rotary valve body is disposed and a reciprocating pump is connected to the discharge passage on the upstream side of the valve.
  • the apparatus described in Patent Document 2 has a complicated equipment configuration, such as providing two containers and adjusting the flow rate between the two containers.
  • the apparatus described in Patent Literature 3 requires a pump for stirring to be connected to the discharge flow path, and the equipment configuration is complicated. If a diffusion branching channel is provided in the channel through which the liquid material passes, stagnation of the flow occurs at the branching part, causing particle deposition.
  • the present invention has an object of providing an apparatus and a method for discharging a liquid containing solid particles in a state in which the solid particles are diffused with a minimum additional configuration for diffusing the solid particles.
  • the discharge device for a liquid material containing solid particles includes a storage container for storing the liquid material containing solid particles, a measuring portion having a measuring hole filled with the liquid material, and advancing and retreating in the measuring hole.
  • a switching valve having a moving plunger, a nozzle having a discharge port for discharging the liquid material, a first position for communicating the storage container and the metering unit, and a second position for communicating the metering unit and the nozzle
  • a plunger driving device that moves the plunger forward and backward, a switching valve driving device that switches the first position and the second position of the switching valve, and a discharge control device that includes a processor and a storage device that stores a discharge control program.
  • the discharge control program sets the switching valve to the first position and moves the plunger backward to fill the liquid material into the metering hole.
  • the liquid material in the measurement hole flows into the storage container by moving forward, the discharge step for continuously executing the filling step and the discharging step, the filling step and the inflow step And a stirring step for continuously executing.
  • Said discharge apparatus WHEREIN The said discharge control program is good also as comprising the continuous stirring step which performs the said stirring step continuously.
  • the discharge device further includes a connection member having a connection channel that communicates the storage container and the measuring unit, and a cross-sectional area of a connection part between the connection channel and the storage container is
  • the cross-sectional area may be 1/4 or less, and in this case, preferably, the cross-sectional area of the connection portion between the connection flow path and the storage container is 1/10 or less of the cross-sectional area of the storage container.
  • the connection flow path is composed of a linear flow path having substantially the same diameter from one end to the other end.
  • a coating apparatus includes a discharge device for a liquid material containing the solid particles, a stage for fixing a workpiece, an XYZ drive mechanism for moving the stage and the discharge device relative to each other, a processor, and a coating control program.
  • a coating control device including a stored storage device, wherein the coating control program moves the stage and the discharge device relative to each other by the XYZ drive mechanism based on a coating pattern, and discharges the discharge device to the discharge device.
  • a coating step for executing the stirring step The coating apparatus further includes a transport mechanism that transports the workpiece received from the carry-in section to the stage and transports the workpiece from the stage to the unload section, and the coating control program transports the work by the transport mechanism.
  • the coating control device includes a timer that detects that a fixed time has elapsed since the last stirring operation or discharging operation, and the coating control program detects the passage of the fixed time
  • the discharge control device may include a regular agitation step for causing the agitation step to be executed once or more.
  • the coating control program detects a timing at which the stirring step is performed at a constant cycle until the next discharging step is executed, and the stirring control unit performs the stirring step at the timing.
  • a periodic stirring step that is executed once or more may be provided.
  • the coating method of the present invention is a coating method using the above-described coating apparatus, wherein the coating control apparatus forms a coating pattern on a workpiece by executing the coating control program.
  • the solid particles may include solid particles having a specific gravity greater than that of the liquid material.
  • the solid particles may be LED phosphors.
  • the present invention it is possible to discharge a liquid material containing solid particles in a state where the solid particles are diffused while minimizing an additional configuration for stirring. Further, since the agitation is performed by reversing the flow of the liquid material in the same flow path, the solid particle deposition in the flow path can be minimized.
  • liquid material used in the present specification is a liquid material containing solid particles unless otherwise specified.
  • a discharge device 1 includes a storage container 2 that stores a liquid material 14, a weighing unit 3 that is filled with the liquid material 14, and a weighing unit 3.
  • a plunger 4 that moves forward and backward, a nozzle 5 having a discharge port for discharging the liquid material 14, a switching valve 6 that switches communication between the storage container 2 and the metering unit 3 or communication between the metering unit 3 and the nozzle 5;
  • a plunger driving device 7 that moves the plunger 4 forward and backward, a switching valve driving device 8 that changes the direction of the switching valve 6, and a discharge control device 10 are configured.
  • the storage container 2 communicates with the measuring unit 3 via the switching valve 6 and stores the liquid material supplied to the measuring unit 3.
  • the discharge device 1 of a preferable form connects the compressed gas source 9 which supplies compressed gas, and supplies the compressed gas adjusted by the discharge control apparatus 10 to the storage container 2 via the piping 11.
  • the measuring unit 3 is a cylindrical member having a measuring hole 31 that is a space in which a liquid material to be discharged from the nozzle 5 is temporarily stored.
  • the measuring hole 31 is a cylindrical space, and a plunger 4 that is in sliding contact with the inner peripheral surface of the measuring unit 3 is inserted therein.
  • the measuring unit 3 is fixed to a switching block constituting the switching valve 6.
  • the plunger 4 is a rod-shaped member, and at least the outer peripheral surface of the tip portion is in sliding contact with the inner peripheral surface of the measuring hole 31.
  • the plunger 4 is reciprocated by the plunger driving device 7.
  • the nozzle 5 has a discharge flow path and a discharge port formed therein, and is fixed below the switching valve 6.
  • the centers of the discharge port, the discharge flow path, and the measuring hole 31 are arranged on the same straight line.
  • the switching valve 6 has a first position (see FIG. 2) that communicates the storage container 2 and the measuring unit 3, and a second position (see FIG. 4) that communicates the measuring unit 3 and the nozzle 5.
  • the first position and the second position are switched by the switching valve driving device 8 that has received a command from the discharge control device 10.
  • the switching valve 6 is connected to the storage container 2 via a connection member 13 having a connection channel 131 inside.
  • the connecting channel 131 is made much smaller in diameter than the storage container 2 to enhance the stirring action during the inflow operation described later. That is, the cross-sectional area of the surface perpendicular to the flow direction of the connection channel 131 that communicates the storage container 2 and the switching valve 6 is configured to be significantly smaller than the cross-sectional area of the surface perpendicular to the flow direction of the storage container 2. ing.
  • connection channel 131 may be configured by a channel having substantially the same diameter from one end to the other end, or may be configured such that a throttle part (for example, an orifice) is provided in the connection unit 132.
  • a throttle part for example, an orifice
  • connection flow path 131 (at least the cross-sectional area of the connection portion 132) that connects the switching valve 6 and the storage container 2 is, for example, 1 ⁇ 4 or less, more preferably 1/10 or less, more preferably, the cross-sectional area of the storage container 2. Is 1/25 or less, most preferably 1/64 or less.
  • the shape of the connection channel 131 may be a linear shape (I shape) or a shape having a bent portion such as an L shape.
  • the shape of the connection member 13 is not limited to a tubular shape as shown in the figure, and may be constituted by a block-shaped member formed by piercing a connection flow path 131 therein.
  • the discharge control device 10 includes a processor and a storage device in which a discharge control program is stored. When the discharge control program is executed, the operation of each of the drive devices (7, 8) is controlled to be described later. The discharging operation and stirring operation are automatically performed.
  • the discharge control device 10 and each of the driving devices (7, 8) are connected by a control wiring 12, and exchange signals for control.
  • the discharge control apparatus 10 of a preferable form has a pressure regulating mechanism that regulates the compressed gas supplied from the compressed gas source 9 and supplies the compressed gas to the storage container 2.
  • the discharge operation is mainly executed in two operation patterns.
  • One is a mode in which a plurality of droplets are continuously discharged by intermittently lowering the plunger 4 a plurality of times.
  • the other is a mode in which the nozzle 4 and the work are moved relative to each other while the plunger 4 is continuously lowered to discharge linearly onto the work.
  • the amount of the liquid material that can be discharged by lowering the plunger 4 to the lower end or near the lower end of the measuring hole 31 is determined by the amount of the liquid material 14 that fills the measuring hole 31 in the filling operation. In other words, the filling amount (the amount by which the plunger 4 is raised) is set in anticipation of the desired discharge amount.
  • the combination of the filling operation (FIG. 2) and the discharging operation (FIG. 4) described above is referred to as “ejection operation” in this specification.
  • the basic discharge operation is to perform the filling operation first and then the discharging operation.
  • (3-2) Inflow operation As shown in FIG. 3, the position of the switching valve 6 is not switched, and the first position where the storage container 2 and the measuring unit 3 communicate with each other is maintained. Then, when the plunger 4 is lowered, the volume of the measuring hole 31 decreases, so that the liquid material 14 in the measuring hole 31 moves from the measuring hole 31 to the switching valve 6 and the connecting member 13 as indicated by the black arrow in FIG. And flows into the storage container 2 from the lower end of the storage container 2.
  • the operation of FIG. 3 is referred to as “inflow operation”.
  • a flow from the bottom to the top is generated by the inflow operation, so that the solid particles that have settled in the storage container 2 are lifted and the liquid material 14 can be stirred.
  • the lowering operation of the plunger 4 is preferably performed up to the lower end of the measuring hole 31 or near the lower end in order to allow more liquid material 14 to flow back in the storage container 2.
  • the discharge control program is programmed to execute the above-described stirring operation at a preset timing (for example, immediately before the discharge operation or between the discharge operation and the discharge operation). In particular, it is preferable to program to perform at least one stirring operation before the discharging operation.
  • the stirring action may be enhanced by performing the discharging operation after performing the stirring operation a plurality of times in succession, and may be programmed to repeatedly execute the stirring operation while not discharging.
  • the discharge control device 10 is provided with a timer for detecting that the operation command is not received for a certain period of time (for example, the time when the particle sedimentation problem set by the pre-measurement occurs).
  • this timer is realized by hardware or software. Regardless of the timing of discharge, etc., a program that detects the timing at which the agitation operation is performed in a certain period until the next ejection operation is executed, and performs the agitation operation once or a plurality of times at that timing May be.
  • the discharge device 1 described above enables switching to perform the discharge operation and the stirring operation by switching the position of one switching valve 6, and the device configuration is simple. That is, the stirring operation can be realized with a simple apparatus configuration without providing a plurality of valves, a plurality of containers, a pump, a flow rate adjusting valve, and the like.
  • the direction of the liquid material flowing through the connection channel 131 is reversed between the filling operation and the inflow operation. Since the flow in the connection flow path 131 is not only in one direction, an effect that solid particles are hardly deposited in the connection flow path 131 is achieved.
  • FIG. 1 (a) is when the switching valve 6 is in the first position where the storage container 2 and the metering unit 3 are in communication, and (b) is the second position where the switching valve 6 is in communication with the metering unit 3 and the nozzle 5. Shows the case. In FIG. 5, the hatched portion represents a cross section.
  • the discharge device 1 according to the example of the present invention is similar to the above-described embodiment example.
  • the storage container 2 that stores the liquid material 14, the measuring unit 3 that is filled with the liquid material 14, and the advancing and retreating in the measuring unit 3.
  • a plunger 4 that moves, a nozzle 5 having a discharge port for discharging the liquid material 14, a switching valve 6 that switches communication between the storage container 2 and the metering unit 3 or communication between the metering unit 3 and the nozzle 5, and a plunger 4.
  • the plunger drive device 7 that moves forward and backward, the switch valve drive device 8 that changes the direction of the switch valve 6, the compressed gas source 9 that supplies the compressed gas to the storage container 2, and the operations of the drive devices (7, 8)
  • a discharge control device 10 for controlling the pressure of the compressed gas to be supplied.
  • a syringe that is a container for storing the liquid material 14 is used as the storage container 2.
  • the upper end of the storage container 2 is connected to a compressed gas source 9 via a pipe 11 and a discharge control device 10 described later, and the lower end is connected to a valve block 19 through a connecting member 13.
  • the storage container 2 itself is fixed at two locations near the lower end and the center by a fixing member 16 extending from the base plate 15.
  • the container for storing the liquid material 14 is a syringe, but the present invention is not limited to this.
  • the storage container 2 may be configured with a tank separately placed near the discharge device 1.
  • the storage container 2 and the valve block 19 are connected by the tubular connection member 13, it is not limited to a tubular shape, and may be configured by a block-shaped member having a connection flow channel 131 therein. Good.
  • the measuring unit 3 is formed of a cylindrical member filled with the liquid material 14 to be discharged, and the plunger 4 can move in the vertical direction in a measuring hole 31 provided therein.
  • the plunger 4 is connected to the plunger driving device 7 via the connecting portion 17 and can move up and down by driving the plunger driving device 7. Since the connecting portion 17 is fixed to the slide rail 18, the plunger 4 can smoothly reciprocate without tilting or swinging.
  • a linear actuator is used as the plunger driving device 7.
  • the lower end of the measuring unit 3 is connected to the valve block 19, and the measuring hole 31 communicates with a second flow path 21 described later.
  • valve block 19 a first flow path 20 that communicates with the storage container 2, a second flow path 21 that communicates with the measurement hole 31, and a third flow path 22 that communicates with the nozzle 5 are formed.
  • a switching valve 6 is provided for switching communication between the first flow path 20 and the second flow path 21 and communication between the second flow path 21 and the third flow path 22.
  • the switching valve 6 has a valve body 23 that is a cylindrical member inside.
  • a concave groove 24 for communicating the first flow path 20 and the second flow path 21 is provided in the surface of the valve body 23 in a direction parallel to the central axis, and in addition, is perpendicular to the central axis.
  • a through hole 25 extending from the side surface through the central axis to the opposite side surface is formed. The first position and the second position are switched by rotating the valve body 23 by the switching valve driving device 8.
  • the valve body 23 of the switching valve 6 is not limited to a columnar member, but may be a system in which a plate-like member provided with the concave groove 24 and the through hole 25 is slid.
  • the switching valve driving device 8 for example, a rotary actuator or a motor is used.
  • the switching valve driving device 8 and the switching valve 6 are connected by a power transmission mechanism (not shown), and the switching valve driving device 8 is connected to the plunger driving device 7 and the like at a location away from the switching valve 6. be able to.
  • the power transmission mechanism is not shown here, a groove is provided in the base plate 15 and installed in the groove. A chain, a belt, or the like is used as the power transmission mechanism.
  • Patent Document 1 A configuration in which a switching valve driving device and a plunger driving device are connected in series using a power transmission mechanism is detailed in Patent Document 1 relating to the applicant's patent.
  • the installation location of the switching valve driving device 8 is the present embodiment.
  • the present invention is not limited to this example, and a switching valve driving device 8 may be installed in the vicinity of the switching valve 6 and directly driven without using a power transmission mechanism.
  • a discharge control device 10 that controls the operation of each device is connected to the drive devices (7, 8) by a control wiring 12.
  • the discharge controller 10 includes a processor and a storage device that stores a discharge control program.
  • the discharge controller 10 stores the magnitude of the pressure supplied from the compressed gas source 9, the application time, the moving distance and moving speed of the plunger 4, and the switching of the switching valve 6. Control. (A2) Operation By executing the above-described discharge control program, the discharge operation and the stirring operation described in the embodiment are automatically executed.
  • the discharge apparatus 1 of an Example can perform automatically the discharge operation and stirring operation which were demonstrated by the above-mentioned embodiment example.
  • the ejection device and method of the present embodiment are applied to a liquid material containing solid particles having a specific gravity greater than that of the liquid material, for example, a liquid material mixed with a phosphor (which corresponds to solid particles) is used as an LED element. It is used in the process of applying on top.
  • the liquid material used in the application process to the LED element is, for example, an epoxy resin, a silicone resin, or an acrylic resin, and the phosphor includes a nitride, an oxynitride, an oxide, and a sulfide. Phosphors are included.
  • the phosphor include a YAG-based phosphor (chemical formula Y 3 Al 5 O 12 : Ce), which is a yellow phosphor in which a garnet structure crystal composed of a complex oxide of yttrium and aluminum is mixed, and a chemical formula Lu 3 Al 5 O 12 : LuAG-based phosphor that is a green phosphor represented by Ce, chemical formula (Sr, Ca) AlSiN 3 : SCASN-based phosphor that is a red phosphor represented by Eu, chemical formula CaAlSiN 3 : A CASN phosphor which is a red phosphor represented by Eu, an LSN phosphor which is a yellow phosphor represented by a chemical formula La 3 Si 6 N 11 : Ce, and a green fluorescence represented by a chemical formula CaSc 2 O 4 : Ce. Scandium oxide phosphors, and sialon phosphors, which are green phosphors represented by the chemical formula SiAlON: Eu.
  • FIG. 6 shows a schematic perspective view of the coating apparatus 51 according to the embodiment.
  • (B1) Configuration A coating apparatus 51 according to an embodiment of the present invention includes the above-described ejection device 1, an XYZ drive mechanism 52 that relatively moves the workpiece 56 that is a target for ejecting the liquid material 14, and the above-described ejection device 1.
  • the work 56 is carried from the outside of the coating device 51, moved to the coating work position, and carried to the outside of the coating device 51, the stage 55 for supporting and fixing the work 56 during the coating work, and the operation of each of the above devices
  • a coating control device 57 that controls the above.
  • the discharge device 1 is installed on the XYZ drive mechanism 52 and can move in the directions (X movement direction 60, Y movement direction 61, Z movement direction 62) indicated by the respective symbols with respect to the work 56.
  • the discharge device 1 can be moved in the XYZ directions.
  • the present invention is not limited to this, and any structure may be used as long as the discharge device 1 and the workpiece 56 can be relatively moved.
  • the discharge device 1 may be configured to move only in the Z direction, and the stage 55 may be moved in the XY direction.
  • the XYZ drive mechanism 52 for example, a servo motor, a combination of a stepping motor and a ball screw, a linear motor, or the like can be adopted.
  • the coating apparatus 51 includes a front-rear process apparatus (not shown) and a transport mechanism 53 for delivering a workpiece to and from a loader / unloader.
  • the transport mechanism 53 has a structure in which two rail-shaped members 54 having substantially the same width as the work 56 to be transported are installed in parallel, and a belt rotated by a roller (not shown) is provided above the rail-shaped member 54. Is provided.
  • the belt is rotated by rotating the roller with a motor or the like, and the work 56 placed on the belt is conveyed in the direction indicated by the reference numerals (loading direction 63, unloading direction 64).
  • a substrate may be transferred using a robot having an arm or the like instead of the above-described transport by the belt.
  • the stage 55 is provided between the two rail-like members 54 of the transport mechanism 53, and a lift position that supports and fixes the work 56 stopped at the work position so as to be lifted from below. And a lowered position separated from the work 56 so as not to come into contact with the workpiece 56.
  • a device for raising and lowering the stage 55 for example, a combination of a motor and a ball screw, an air cylinder, or the like can be used.
  • a method of making a plurality of holes communicating from the inside of the stage 55 to the upper surface and sucking and fixing the air by sucking air from the holes, or sandwiching the work 56 with a fixing member A method of fixing the workpiece 56 by fixing the member to the stage 55 by a fixing means such as a screw, and fixing the workpiece 56 so that the workpiece 56 is sandwiched between the holding member (not shown) of the transport mechanism 53 and the stage 55 at the raised position of the stage 55.
  • the method to do can be adopted.
  • the XYZ drive mechanism 52, the transport mechanism 53, and the stage 55 are provided on a pedestal 58, and the periphery thereof is covered with a cover 59 indicated by a dotted line. By covering with the cover 59, entry of dust from the outside can be prevented, and the safety of the operator can be ensured.
  • an opening for taking in and out the work 56 is provided at a position facing the carry-in side and the carry-out side of the transport mechanism 53.
  • the discharge control device 10 may be installed inside the gantry 58.
  • the application control device 57 that controls the operation of each device includes a processor and a storage device that stores an application control program, and is installed inside the gantry 58 as indicated by a dotted line. Application pattern data necessary for performing the application operation is stored in the storage device of the application control device 57.
  • the application control device 57 performs the above-described stirring operation at a predetermined timing in cooperation with the discharge control device 10.
  • the linkage between the application control device 57 and the discharge control device 10 is such that the discharge control device 10 controls the operation of equipment necessary for the operation of the discharge device 1 during the discharge operation and the agitation operation, and the application control device 57 controls the discharge operation and the agitation operation. This is performed by instructing the discharge control device 10 at a timing for executing the operation.
  • FIG. 7 is a configuration diagram illustrating modules included in the discharge program and the application control program according to the embodiment.
  • the application control program transmits a stirring operation command to the discharge control program at the following timing.
  • A At the start of work loading / unloading
  • B At the time of XYZ movement of the discharge device without discharge (for example, at the time of movement from the standby position to the application start position)
  • C A fixed time (for example, a time during which a particle sedimentation problem set by measurement in advance) has occurred since the last discharge operation command or agitation operation command, and the discharge operation command and the agitation operation command are issued.
  • the application control device 57 is provided with a timer for detecting the elapse of a fixed time, and when the timer detects the elapse of the fixed time, one or a plurality of stirring operations are performed. (This timer may be implemented by hardware or software.)
  • (B2) Operation In the coating apparatus 51 described above, the following coating operation is performed by the coating control program.
  • the coating control program When the coating control program is executed, the workpiece 56 is carried into the cover 59 of the coating device 51 by the transport mechanism 53 that transports the workpiece 56 in the first direction.
  • the work 56 carried into the cover 59 is conveyed in the first direction as it is, and stops when it is carried to the position (working position) where the stage 55 is installed.
  • the stage 55 rises and supports and fixes the work 56.
  • the liquid material 14 is continuously discharged onto the work 56 based on a preset application pattern while the discharge device 1 is moved relative to the work 56 by the XYZ drive mechanism 52.
  • the application pattern here includes, for example, a case where the liquid material is filled in the dam in a state where the discharge port is moved to a predetermined position and stopped.
  • the application control program is programmed to perform the agitation operation using a timing at which this discharge operation is not performed (cannot be performed). For example, since the work 56 is carried in immediately before the application operation (discharge operation), if it is programmed to perform the stirring operation when the work 56 is carried in, the discharge can be performed in a state where solid particles are diffused in the liquid. Great effect. Even when the work is performed only on one workpiece 56, if the stirring operation is programmed when the workpiece 56 is loaded, the timing for performing the stirring operation is not lost.
  • the stirring operation command is transmitted to the discharge control device 10 so that the coating operation can be performed in a state where the solid particles are always diffused in the liquid. .

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Abstract

課題：固体粒子を拡散させるための付加的構成が最小限であり、固体粒子が拡散した状態で液体を吐出するための装置および方法の提供。解決手段：固体粒子含有液体材料の貯留容器と、計量孔を有する計量部と、計量孔内のプランジャと、ノズルと、貯留容器と計量部とを連通する第一位置および計量部とノズルとを連通する第二位置を有する切換弁と、プランジャ駆動装置と、切換弁駆動装置と、吐出制御装置と、を備え、吐出制御プログラムが、切換弁を第一位置とし、計量孔内に液体材料を充填する充填ステップと、切換弁を第二位置とし、計量孔内の液体材料を吐出口から吐出する排出ステップと、切換弁を第一位置とし、計量孔内の液体材料を貯留容器内に流入する流入ステップと、充填ステップおよび排出ステップを連続して実行する吐出ステップと、充填ステップおよび流入ステップを連続して実行する攪拌ステップと、を備える吐出装置及びその塗布装置。

Description

固体粒子を含有する液体材料の吐出装置および吐出方法並びに塗布装置
　本発明は、固体粒子を含有する液体材料を、固体粒子が拡散した状態で塗布するための装置および方法に関する。
　各種液体材料を所定量ずつ分配する装置として、液体材料を貯留する容器を有し、この容器と接続するノズルから気体圧力または機械的圧力の作用により所定量ずつノズルから吐出を行う「ディスペンサ」という装置が知られている。出願人が提案するディスペンサとしては、例えば、特許文献１に開示される、計量孔内壁に摺接するプランジャを後退させることで吐出する液体材料を計量孔内に充填し、プランジャを進出させることでノズルから液材を吐出するディスペンサがある。
　ディスペンサで吐出を行う様々な種類の液体材料の中でも、特に、液体よりも比重の大きい固体粒子を混合した液体を吐出しようとした場合、時間が経過するにつれ固体粒子が容器の底部や流路の凹みへ沈降するなどの問題が発生してしまう。また、固体粒子の拡散が不十分であると、ノズルに詰まりが発生して吐出できなくなるなどの不具合が起きる。これを防ぐためには、固体粒子が液体内で拡散した状態を保つように攪拌を行う必要がある。
　近年、固体粒子を混合した液体を吐出するのに、特許文献１に開示されるような構造を有するディスペンサが多く用いられるようになっているが、特許文献１のディスペンサは液体を攪拌するための手段を有していないため、攪拌を行うための手段が必要となる。
　液体の攪拌は、容器に攪拌装置を設けて実施することが一般的である。しかし、容器に攪拌装置を設けても、容器と吐出機構とをつなぐ配管の途中で固体粒子の沈降などが発生してしまい、固体粒子が拡散した状態で吐出をできないことが多い。かかる問題を解決すべく、これまで、次のような方法や装置が提案されてきた。
　特許文献２は、二つ以上の容器のうち少なくとも一つの容器内に充填されている固形粒子を含む液体に０．００１ＭＰａ乃至１０ＭＰａの圧力をかけ、一方、残りの少なくとも一つの容器内の液体の圧力を前記容器内の液体の圧力よりも小さくすることにより前記二つ以上の容器の間で前記液体を流通路を通して流しつつ前記流通路内の前記液体の流量を流量調整手段により調整する調整工程と、前記流通路からの前記液体を弁により吐出する吐出工程とを含むことを特徴とする液体吐出方法である。
　特許文献３は、フィラー入り液体材料の収容容器の下端に、吐出口に至るまでほぼ均一の内径を有する吐出通路を設け、その吐出通路の、前記吐出口の近傍位置に、貫通通路を設けた回転弁体を有する弁を配設するとともに、その弁より上流側で、前記吐出通路に往復ポンプを接続してなるフィラー入り液体材料の吐出装置である。
特許第４７７４４０７号公報 特開２００３－３０００００号公報 特開平８－８０４６４号公報
　固体粒子を含有する液体材料を、簡易な機器構成により攪拌し、固体粒子が拡散した状態で吐出するための技術手段が求められていた。
　特許文献２に記載の装置は、容器を二つ設け、二つの容器間の流量を調整する必要があるなど、機器構成が複雑である。特許文献３に記載の装置は、攪拌のためのポンプを吐出流路に接続する必要があり、機器構成が複雑である。液体材料が通過する流路に拡散用分岐流路を設けると、分岐部分で流れのよどみが生じ、粒子沈着の原因にもなる。
　そこで、本発明は、固体粒子を拡散させるための付加的構成が最小限であり、固体粒子を含有する液体を、固体粒子が拡散した状態で吐出するための装置および方法を提供することを目的とする。
　本発明の固体粒子を含有する液体材料の吐出装置は、固体粒子を含有する液体材料を貯留する貯留容器と、前記液体材料が充填される計量孔を有する計量部と、前記計量孔内を進退移動するプランジャと、前記液体材料を吐出する吐出口を有するノズルと、前記貯留容器と前記計量部とを連通する第一位置および前記計量部と前記ノズルとを連通する第二位置を有する切換弁と、プランジャを進退移動させるプランジャ駆動装置と、切換弁の第一位置および第二位置を切り換える切換弁駆動装置と、プロセッサおよび吐出制御プログラムが記憶された記憶装置を備える吐出制御装置と、を備え、前記吐出制御プログラムが、前記切換弁を第一位置とし、前記プランジャを後退移動させることで前記計量孔内に前記液体材料を充填する充填ステップと、前記切換弁を第二位置とし、前記プランジャを進出移動させることで前記計量孔内の前記液体材料を前記吐出口から吐出する排出ステップと、前記切換弁を第一位置とし、前記プランジャを進出移動させることで前記計量孔内の前記液体材料を前記貯留容器内に流入する流入ステップと、前記充填ステップおよび前記排出ステップを連続して実行する吐出ステップと、前記充填ステップおよび前記流入ステップを連続して実行する攪拌ステップと、を備えることを特徴とする。
　上記の吐出装置において、前記吐出制御プログラムが、前記攪拌ステップを連続して実行する連続攪拌ステップを備えることを特徴としてもよい。
　上記の吐出装置において、さらに、前記貯留容器と前記計量部とを連通する接続流路を有する接続部材を備え、前記接続流路と前記貯留容器との接続部の断面積が、前記貯留容器の断面積の１／４以下であることを特徴としてもよく、この場合、好ましくは、前記接続流路と前記貯留容器との接続部の断面積が、前記貯留容器の断面積の１／１０以下であることを特徴とし、より好ましくは、前記接続流路が、一端から他端まで実質的に同径の直線形状の流路からなることを特徴とする。
　本発明の塗布装置は、上記の固体粒子を含有する液体材料の吐出装置と、ワークを固定するステージと、前記ステージと前記吐出装置とを相対移動させるＸＹＺ駆動機構と、プロセッサおよび塗布制御プログラムが記憶された記憶装置を備える塗布制御装置と、を備え、前記塗布制御プログラムが、塗布パターンに基づき前記ＸＹＺ駆動機構により前記ステージと前記吐出装置とを相対移動させ、かつ、前記吐出装置に前記吐出ステップおよび前記攪拌ステップを実行させる塗布ステップを備えることを特徴とする。
　上記塗布装置において、さらに、搬入部から受け入れたワークを前記ステージまで搬送し、前記ワークを前記ステージから搬出部まで搬送する搬送機構を備え、前記塗布制御プログラムが、前記搬送機構により前記ワークを搬送している間に、前記吐出制御装置に前記攪拌ステップを一回以上実行させる搬送時攪拌ステップを備えることを特徴としてもよい。
　上記塗布装置において、前記塗布制御装置が、最後の攪拌動作または吐出動作から一定時間を経過したことを検知するタイマーを備え、前記塗布制御プログラムが、前記タイマーが前記一定時間の経過を検知し、次の吐出ステップの実行までに前記攪拌ステップを実行する時間がある場合に、前記吐出制御装置に前記攪拌ステップを一回以上実行させる定時攪拌ステップを備えることを特徴としてもよい。
　上記塗布装置において、前記塗布制御プログラムが、一定の周期で、次の吐出ステップの実行までに前記攪拌ステップを実行する時間があるタイミングを検出し、当該タイミングに前記吐出制御装置に前記攪拌ステップを一回以上実行させる周期攪拌ステップを備えることを特徴としてもよい。
　本発明の塗布方法は、上記の塗布装置を用いた塗布方法であって、前記塗布制御装置が、前記塗布制御プログラムを実行することによりワークに塗布パターンを形成することを特徴とする。
　上記塗布方法において、前記固体粒子が、前記液体材料よりも比重の大きい固体粒子を含むことを特徴としてもよく、この場合、前記固体粒子が、ＬＥＤ用蛍光体であることを特徴としてもよい。
　本発明によれば、攪拌のための付加的構成を最小限としながら、固体粒子を含有する液体材料を、固体粒子が拡散した状態で吐出することができる。
　また、同一流路内における液体材料の流れを逆転して攪拌を行うので、流路内での固体粒子の沈着を最小限とすることができる。
実施形態に係る吐出装置の概略図である。 実施形態に係る吐出装置において行う充填動作を説明する説明図である。 実施形態に係る吐出装置において行う流入動作を説明する説明図である。 実施形態に係る吐出装置において行う排出動作を説明する説明図である。 実施例に係る吐出装置の要部断面側面図である。ここで、（ａ）は貯留容器と計量部とが連通している場合、（ｂ）は計量部とノズルとが連通している場合を示す。 実施例に係る塗布装置の概略斜視図である。 実施例に係る吐出プログラムおよび塗布制御プログラムが有する各モジュールを例示する構成図である。
　以下に、本発明を実施するための形態例を説明する。なお、本明細書中で用いる「液体材料」は、特に断りのない限り、固体粒子を含有する液体材料とする。
（１）構成
　本発明の実施形態例に係る吐出装置１は、図１に示すように、液体材料１４を貯留する貯留容器２と、液体材料１４が充填される計量部３と、計量部３内を進退移動するプランジャ４と、液体材料１４を吐出する吐出口を有するノズル５と、貯留容器２と計量部３との連通または計量部３とノズル５との連通を切り換える切換弁６と、プランジャ４を進退移動させるプランジャ駆動装置７と、切換弁６の向きを変える切換弁駆動装置８と、吐出制御装置１０とを備えて構成される。
　貯留容器２は、計量部３と切換弁６を介して連通され、計量部３に供給する液体材料が貯留されている。好ましい形態の吐出装置１は、圧縮気体を供給する圧縮気体源９を接続し、吐出制御装置１０により調圧された圧縮気体を貯留容器２へ配管１１を介して供給する。
　計量部３は、ノズル５から吐出するための液体材料が一時的に貯留される空間である計量孔３１を有する円筒状の部材である。計量孔３１は、円柱状の空間であり、計量部３の内周面と摺接するプランジャ４が挿入されている。計量部３は、切換弁６を構成する切換ブロックに固設されている。
　プランジャ４は、ロッド状の部材であり、少なくとも先端部の外周面が計量孔３１の内周面と摺接する。プランジャ４は、プランジャ駆動装置７により往復移動される。
　ノズル５は、内部に形成された吐出流路と吐出口を有し、切換弁６の下方に固設されている。吐出口、吐出流路および計量孔３１の中心は、同一直線上に配置されている。
　切換弁６は、貯留容器２および計量部３を連通する第一位置（図２参照）と、計量部３およびノズル５を連通する第二位置（図４参照）とを有している。第一位置および第二位置は、吐出制御装置１０からの指令を受けた切換弁駆動装置８により切り換えられる。切換弁６は、内部に接続流路１３１を有する接続部材１３を介して貯留容器２と接続されている。
　実施形態例では、接続流路１３１を貯留容器２よりも大幅に小径とすることで、後述する流入動作時の攪拌作用を高めている。すなわち、貯留容器２と切換弁６とを連通する接続流路１３１の流れ方向に垂直な面の断面積を、貯留容器２の流れ方向に垂直な面の断面積と比べて大幅に小さく構成している。接続流路１３１の断面積を小さくすることで、流入動作時に、液体材料１４を貯留容器２へ流入させる際、沈降した固体粒子が容器内に広がりやすくなり、より液体中に拡散した状態とすることができる。接続流路１３１は、一端から他端までを実質的に同径の流路により構成してもよいし、接続部１３２に絞り部（例えば、オリフィス）を設ける構成としてもよい。但し、粒子沈着防止の観点からは、一端から他端までを同径の流路により構成することが好ましい。
　切換弁６と貯留容器２とを接続する接続流路１３１（少なくとも接続部１３２の断面積）は、例えば、貯留容器２の断面積の１／４以下、より好ましくは１／１０以下、更に好ましくは１／２５以下、最も好ましくは１／６４以下とする。
　接続流路１３１の形状は、直線形状（Ｉ字形）であってもよいし、Ｌ字形のように屈曲部を有する形状であってもよい。
　接続部材１３の形状は、図示のような管状には限定されず、内部に接続流路１３１が穿って形成されたブロック状の部材で構成してもよい。
　吐出制御装置１０は、プロセッサと、吐出制御プログラムが記憶された記憶装置とを備えてなり、吐出制御プログラムを実行すると、前記各駆動装置（７、８）の動作を制御して後述する本発明の吐出動作および攪拌動作が自動で実行される。吐出制御装置１０と前記各駆動装置（７、８）との間は制御配線１２で接続されており、制御のための信号のやり取りを行っている。好ましい形態の吐出制御装置１０は、圧縮気体源９から供給された圧縮気体を調圧して貯留容器２に供給する調圧機構を有している。
（２）吐出動作
（２－１）充填動作
　上記構成の吐出装置１において、ノズル５から液体材料の吐出を行うときは、吐出制御プログラムにより次の動作が実施される。
　まず、切換弁駆動装置８を駆動して、図２に示すように、切換弁６を貯留容器２と計量部３とが連通する第一位置に切り換える。そして、プランジャ４を上昇させると、その作用により、液体材料１４は図２中の黒矢印で示したように、貯留容器２から接続部材１３、切換弁６を通り、計量部３の下端から計量孔３１内に充填される。本明細書では、この図２の動作を「充填動作」と呼ぶ。このとき、貯留容器２に、吐出制御装置１０により調圧された圧縮気体を供給して圧力を印加してもよく、そうすることで、充填動作をより早く、円滑に行うこともできる。
（２－２）排出動作
　充填動作が完了すると、切換弁駆動装置８を駆動して、図４に示すように、切換弁６を計量部３とノズル５とが連通する第二位置に切り換える。次いで、プランジャ駆動装置７を駆動してプランジャ４を下降させると計量孔３１の容積が減少するので、計量孔３１内の液体材料１４は図４中の黒矢印で示したように、計量部３から切換弁６を通り、ノズル５へ至って排出される。本明細書では、この図４の動作を「排出動作」と呼ぶ。
　排出動作は、主に二つの動作パターンで実行される。一つは、プランジャ４を間欠的に複数回下降させることで、複数の液滴を連続的に吐出する態様である。もう一つは、プランジャ４を連続的に下降させながらノズルとワークとを相対移動させることでワーク上に線状に吐出する態様である。プランジャ４を計量孔３１の下端または下端付近まで下降させることにより吐出できる液体材料の量は、充填動作で計量孔３１に充填する液体材料１４の量によって決まる。言い換えると、所望とする吐出量の分を見越して、充填量（プランジャ４の上昇量）を設定する。
　以上に説明した、充填動作（図２）および排出動作（図４）の組合せを本明細書では「吐出動作」と呼ぶ。なお、初めに充填動作を行い、次いで排出動作を行うのを基本の吐出動作とする。
（３）攪拌動作
　上記構成の吐出装置１において、液体材料の攪拌を行うときは、吐出制御プログラムにより次の動作が実施される。ここで、基本の吐出動作を終えた状態、すなわち、排出動作を終えた状態（プランジャが下降した状態）を初期状態とする。
（３－１）充填動作
　まず、上記（２－１）の充填動作を行う。充填動作直後の計量孔３１内では、充填動作時に生じる流れにより液体材料中の固体粒子は攪拌された状態となっている。
（３－２）流入動作
　図３に示すように、切換弁６の位置は切り換えずに、貯留容器２と計量部３とが連通する第一位置のままとする。そして、プランジャ４を下降させると計量孔３１の容積が減少するので、計量孔３１内の液体材料１４は図３中の黒矢印で示したように、計量孔３１から切換弁６、接続部材１３を通り、貯留容器２の下端から貯留容器２内に流入する。本明細書では、この図３の動作を「流入動作」と呼ぶ。流入動作の実行時は、貯留容器２には、圧縮気体を供給しない方が液体材料１４がより流入しやすくなるので好ましい。貯留容器２においては、流入動作により下から上の流れが生じるので、これにより貯留容器２内で沈降した固体粒子が舞い上げられ、液体材料１４を攪拌することができる。プランジャ４の下降動作は、貯留容器２内により多くの液体材料１４を逆流させるために、計量孔３１の下端または下端付近まで行うことが好ましい。
　以上に説明した、充填動作（図２）および流入動作（図３）の組合せを本明細書では「攪拌動作」と呼ぶ。なお、上述の攪拌動作と吐出動作とでは、プランジャ４を下降させる際の切換弁６の位置が異なる点に注意が必要である。すなわち、攪拌動作に係る充填動作および流入動作では、切換弁６はいずれも第一位置にあるが、吐出動作では、充填動作時に第一位置とし、排出動作時に第二位置とする点が異なっている。
（４）吐出制御プログラム
　吐出制御プログラムには、上述の攪拌動作を、予め設定したタイミング（例えば、排出動作直前や、吐出動作と吐出動作の合間）で実施するようプログラムされている。特に、排出動作前には少なくとも１回の攪拌動作を実施するようにプログラムすることが好ましい。
　攪拌動作を連続して複数回実施してから排出動作をすることで攪拌作用を高めてもよく、吐出しない間は、攪拌動作を繰り返し実行するようにプログラムしてもよい。より詳細には、吐出制御装置１０に、動作指令を一定時間（例えば、予めの計測により設定された粒子沈降の問題が生じる時間）以上受信しないことを検知するタイマーを設け、タイマーが一定時間の経過を検知した場合に一又は複数回の攪拌動作を実行するようにプログラムしてもよい（このタイマーは、ハードウェアまたはソフトウェアにより実現される。）。
　吐出などのタイミングによらず、一定の周期で、次の吐出動作の実行までに攪拌動作を実行する時間があるタイミングを検出し、当該タイミングに１回ないし複数回の攪拌動作を行うようにプログラムしてもよい。
　攪拌動作から吐出動作へと続けて動作を実行可能とするようにプログラムしてもよい。例えば、充填動作の後に排出動作を実行すれば吐出動作に、充填動作の後に流入動作を実行すれば攪拌動作になるので、吐出指令の受信時には吐出動作を実行し、吐出指令の非受信時には攪拌動作を実行することをプログラムすることが開示される。これらの攪拌動作は、吐出制御装置１０の記憶装置に記憶された吐出制御プログラムを実行することにより自動で実行される。
　以上に説明した吐出装置１は、一つの切換弁６の位置を切り換えることにより、吐出動作および攪拌動作を行う切り換えることを可能とするものであり、装置構成は簡易である。すなわち、複数のバルブ、複数の容器、ポンプ、流量調整弁などを設けたりしなくとも、攪拌動作を簡易な装置構成で実現することが可能である。
　また、充填動作と流入動作とでは、接続流路１３１を流れる液体材料の向きが逆転する。接続流路１３１内の流れが一方向のみでないため、接続流路１３１内に固体粒子の沈着が生じにくいという効果が奏される。
　以下では、本発明の詳細を実施例により説明するが、本発明は何ら実施例により限定されるものではない。
［Ａ］吐出装置
（Ａ１）構成
　実施例に係る吐出装置１の要部断面側面図を図５に示す。ここで、（ａ）は切換弁６が貯留容器２と計量部３とが連通する第一位置にある場合、（ｂ）は切換弁６が計量部３とノズル５とが連通する第二位置にある場合を示す。なお、図５においてハッチングを施した部分は断面を表す。
　本発明の実施例に係る吐出装置１は、上述した実施形態例と同様に、液体材料１４を貯留する貯留容器２と、液体材料１４が充填される計量部３と、計量部３内を進退移動するプランジャ４と、液体材料１４を吐出する吐出口を有するノズル５と、貯留容器２と計量部３との連通または計量部３とノズル５との連通を切り換える切換弁６と、プランジャ４を進退移動させるプランジャ駆動装置７と、切換弁６の向きを変える切換弁駆動装置８と、貯留容器２へ圧縮気体を供給する圧縮気体源９と、前記各駆動装置（７、８）の動作や供給する圧縮気体の圧力を制御する吐出制御装置１０とから構成される。
　本実施例では、貯留容器２として、液体材料１４を貯留する容器であるシリンジを用いる。貯留容器２の上端は配管１１および後述する吐出制御装置１０を介して圧縮気体源９に接続され、下端は接続部材１３を通じてバルブブロック１９に接続されている。貯留容器２自体は、ベース板１５から延出している固定部材１６によって下端と中央付近の二箇所を固定されている。本実施例では、液体材料１４を貯留する容器をシリンジとしたが、これに限定されるものではない。例えば、吐出装置１付近に別置きしたタンクのようなもので貯留容器２を構成してもよい。また、貯留容器２とバルブブロック１９との間を管状の接続部材１３にて接続しているが、管状には限定されず、内部に接続流路１３１を有するブロック状の部材で構成してもよい。
　計量部３は、吐出する液体材料１４が充填される筒状の部材からなり、その内部に設けられた計量孔３１内をプランジャ４が上下方向に移動可能である。プランジャ４は、連結部１７を介してプランジャ駆動装置７に接続され、プランジャ駆動装置７を駆動させることにより上下動することができる。プランジャ４は、連結部１７がスライドレール１８に固定されているので、傾いたり、振れたりすることなく円滑に往復動作をすることができる。本実施例では、プランジャ駆動装置７として、例えば、リニアアクチュエータが用いられる。計量部３下端はバルブブロック１９に接続され、計量孔３１は後述の第二の流路２１に連通する。
　バルブブロック１９は、その内部に貯留容器２に連通する第一の流路２０と、計量孔３１に連通する第二の流路２１と、ノズル５に連通する第三の流路２２が形成され、第一の流路２０と第二の流路２１との連通と、第二の流路２１と第三の流路２２との連通とを切り換える切換弁６が設けられている。
　切換弁６は、円柱状の部材である弁体２３を内部に有する。弁体２３の表面には、第一の流路２０と第二の流路２１とを連通するための凹溝２４が中心軸と平行な方向に凹設され、加えて、中心軸に直角で側面から中心軸を通り反対側面へ抜ける貫通孔２５が穿設される。この弁体２３を切換弁駆動装置８により回転させることにより第一位置および第二位置を切り換える。ここで、切換弁６の弁体２３は、円柱状の部材に限定されるものではなく、凹溝２４と貫通孔２５とを併設した板状の部材をスライドさせる方式であってもよい。
　切換弁駆動装置８としては、例えば、ロータリアクチュエータやモータなどが用いられる。本実施例では、切換弁駆動装置８と切換弁６とは図示しない動力伝達機構により繋がれており、切換弁駆動装置８は切換弁６から離れた場所にプランジャ駆動装置７などと連設することができる。動力伝達機構は、ここでは図示していないが、ベース板１５に溝を凹設して該溝内に設置している。動力伝達機構としては、チェーンやベルトなどが用いられる。（動力伝達機構を用い、切換弁駆動装置とプランジャ駆動装置とを連設する構成は、出願人の特許に係る特許文献１に詳しい。）ここで、切換弁駆動装置８の設置箇所は本実施例に限定されるものではなく、動力伝達機構を用いずに、切換弁６近傍に切換弁駆動装置８を設置して直接駆動するようにしてもよい。
　上記各機器の動作の制御を行う、吐出制御装置１０は、制御配線１２により前記各駆動装置（７、８）と接続されている。吐出制御装置１０は、プロセッサと吐出制御プログラムを記憶した記憶装置を備え、圧縮気体源９から供給される圧力の大きさや印加時間、プランジャ４の移動距離や移動速度、切換弁６の切り換えなどを制御する。
（Ａ２）動作
　上述の吐出制御プログラムを実行することにより、実施形態例で説明した吐出動作および攪拌動作が自動実行される。実施例の吐出装置１は、上述の実施形態例で説明したのと同様の吐出動作や攪拌動作を自動で行うことができる。
（Ａ３）用途
　本実施例の吐出装置および方法は、液体材料より比重の大きい固体粒子が含有する液体材料の塗布工程、例えば、蛍光体（これが固体粒子に相当）を混合した液体材料をＬＥＤ素子の上に塗布する工程で用いられる。ＬＥＤ素子への塗布工程で用いられる液体材料は、例えば、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂であり、蛍光体には、窒化物系、酸窒化物系、酸化物系、硫化物系の蛍光体が含まれる。蛍光体の具体例としては、イットリウム、アルミニウムの複合酸化物からなるガーネット構造の結晶に他の元素を混合した黄色蛍光体であるＹＡＧ系蛍光体（化学式Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ）、化学式Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅで表される緑色蛍光体であるＬｕＡＧ系蛍光体、化学式（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕで表される赤色蛍光体であるＳＣＡＳＮ系蛍光体、化学式ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕで表される赤色蛍光体であるＣＡＳＮ系蛍光体、化学式Ｌａ３Ｓｉ６Ｎ１１：Ｃｅで表される黄色蛍光体であるＬＳＮ系蛍光体、化学式ＣａＳｃ２Ｏ４：Ｃｅで表わされる緑色蛍光体であるスカンジウム酸化物蛍光体、化学式ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕで表される緑色蛍光体であるサイアロン系蛍光体が挙げられる。
［Ｂ］塗布装置
　吐出装置１は、塗布装置５１に搭載されて、ワーク５６上に塗布作業を行う。実施例に係る塗布装置５１の概略斜視図を図６に示す。
（Ｂ１）構成
　本発明の実施例に係る塗布装置５１は、上述した吐出装置１と、液体材料１４を吐出する対象であるワーク５６と上述の吐出装置１とを相対移動させるＸＹＺ駆動機構５２と、ワーク５６を塗布装置５１外から運び入れ、塗布作業位置へと移動させ、塗布装置５１外へと運び出す搬送機構５３と、塗布作業時にワーク５６を支持固定するステージ５５と、上記各機器の動作を制御する塗布制御装置５７とから主に構成される。
　吐出装置１は、ＸＹＺ駆動機構５２上に設置され、ワーク５６に対して各符号で示す方向（Ｘ移動方向６０、Ｙ移動方向６１、Ｚ移動方向６２）へ移動することができる。本実施例では、吐出装置１をＸＹＺ方向へ移動できる構成としたが、これに限定されず、吐出装置１とワーク５６とを相対移動できる構成であればよい。例えば、吐出装置１はＺ方向のみの移動とし、ステージ５５をＸＹ方向に移動できるように構成してもよい。ＸＹＺ駆動機構５２は、例えば、サーボモータやステッピングモータとボールネジとの組合せ、リニアモータなどを採用することができる。
　本実施例の塗布装置５１では、図示しない前後工程の装置やローダー／アンローダーとワークを受け渡しするための搬送機構５３を備える。搬送機構５３は、搬送するワーク５６の幅とほぼ同じ幅の２本のレール状部材５４を平行に設置した構造をしており、レール状部材５４の上方に、図示しないローラにより回転するベルトが設けられている。ローラをモータなどで回転することによりベルトが回転し、ベルト上に載置されたワーク５６が符号（搬入方向６３、搬出方向６４）で示した方向へ搬送される。すなわち、レール状部材５４の搬入方向６３と反対方向側の端部が搬入部を構成し、搬入方向６３と同一方向側の端部が搬出部を構成する。搬送機構５３としては、上記したベルトによる搬送の代わりに、アームを有するロボットなどを用いて基板の受け渡しを行ってもよい。
　ステージ５５は、搬送機構５３の２本のレール状部材５４の間に設けられ、作業位置で停止したワーク５６を下から持ち上げるように支持して固定する上昇位置と、ワーク５６搬送時、ワーク５６と接触しないようワーク５６から離間する下降位置とを有する。ステージ５５を昇降するための装置としては、例えば、モータとボールネジとの組合せやエアシリンダなどを用いることができる。ワーク５６をステージ５５に固定するには、ステージ５５内部から上面へ通じる複数の孔を開け、その孔から空気を吸い込むことでワーク５６を吸着固定する方法や、ワーク５６を固定用部材で挟み込み、その部材をネジ等の固定手段でステージ５５に固定することでワーク５６を固定する方法、ステージ５５上昇位置において、搬送機構５３が有する図示しない押さえ部材とステージ５５とでワーク５６を挟み込むように固定する方法などを採用することができる。
　上記ＸＹＺ駆動機構５２、搬送機構５３、ステージ５５は、架台５８上に設けられ、その周囲を点線で示すカバー５９で覆っている。カバー５９で覆うことにより、外部からの塵埃の侵入を防ぎ、また、作業者の安全を確保することができる。ただし、搬送機構５３の搬入側と搬出側に相対する位置には、図示しないが、ワーク５６を出し入れするための開口を設ける。なお、図６では図示しないが、吐出制御装置１０を架台５８内部に設置してもよい。
　上記各機器の動作を制御する塗布制御装置５７はプロセッサと、塗布制御プログラムを記憶した記憶装置とを備え、点線で示すように架台５８内部に設置される。塗布作業を行うために必要な塗布パターンデータは、塗布制御装置５７の記憶装置に記憶されている。塗布制御装置５７は、吐出制御装置１０と連係して、所定のタイミングに上述の攪拌作業を実施する。塗布制御装置５７と吐出制御装置１０の連係は、吐出制御装置１０が吐出作業および攪拌作業時の吐出装置１の動作に必要な機器の動作を制御し、塗布制御装置５７が吐出作業および攪拌作業を実行するタイミングなどを吐出制御装置１０に指令することで行われる。
　図７は、実施例に係る吐出プログラムおよび塗布制御プログラムが有する各モジュールを例示する構成図である。塗布制御プログラムは、例えば、次のタイミングで攪拌動作指令を吐出制御プログラムに送信する。
（ａ）ワークの搬入・搬出の開始時
（ｂ）吐出を伴わない吐出装置のＸＹＺ移動時（例えば、待機位置から塗布開始位置への移動時）
（ｃ）最後の吐出動作指令または攪拌動作指令から一定時間（例えば、予めの計測により設定された粒子沈降の問題が生じる時間）が経過し、かつ、吐出動作指令および攪拌動作指令が出されていない時
　上記（ｃ）を実現するにあたっては、塗布制御装置５７に一定時間の経過を検知するタイマーを設け、タイマーが一定時間の経過を検知した場合に一又は複数回の攪拌動作を実行するようにプログラムしてもよい（このタイマーは、ハードウェアまたはソフトウェアにより実現される。）。
（Ｂ２）動作
　上述した塗布装置５１では、塗布制御プログラムにより次の塗布動作が実施される。
　塗布制御プログラムが実行されると、ワーク５６を第一の方向に搬送する搬送機構５３によりワーク５６が塗布装置５１のカバー５９内へと搬入される。カバー５９内へ搬入されたワーク５６は、そのまま第一の方向に搬送され、ステージ５５が設置された位置（作業位置）まで運ばれると停止する。ワーク５６が停止すると、ステージ５５が上昇してワーク５６を支持固定する。ワーク５６がステージ５５に支持固定された後、吐出装置１をＸＹＺ駆動機構５２によりワーク５６に対して相対移動させながら、予め設定した塗布パターンに基づき液体材料１４をワーク５６上へ連続的に吐出することで所望の塗布作業を行う。ここでいう塗布パターンには、例えば、吐出口を所定位置まで移動して停止させた状態で、ダム内に液体材料を充填する場合も含まれる。
　吐出装置１がワーク５６への塗布作業を終えると、ワーク５６の固定が解除され、ワーク５６は搬送機構５３により搬出側へと移動し、塗布装置５１のカバー５９外へと運び出される。以上が、一のワーク５６に対する基本的な塗布作業の流れである。複数のワーク５６に対して作業を行う場合は、上記一連の作業（ワーク搬入・塗布・ワーク搬出）を繰り返すようプログラミングする。
　本実施例の塗布装置５１では、ワーク５６搬入時やワーク５６搬出時に、吐出動作を行わない（行えないといってもよい）タイミングが存在する。そのため、塗布制御プログラムには、この吐出動作を行わない（行えない）タイミングを利用して攪拌動作を行うようプログラムされている。例えば、ワーク５６搬入時は塗布動作（吐出動作）の直前であるので、ワーク５６搬入時に攪拌動作を行うようプログラムすれば、固体粒子が液体中で拡散した状態で吐出を行うことができ、最も効果が大きい。また、一のワーク５６に対してしか作業を行わない場合でも、ワーク５６搬入時に攪拌動作を行うようプログラムしておけば、攪拌動作を行うタイミングを逸することがない。複数のワーク５６に対して作業を行う場合には、ワーク５６搬出時に攪拌動作を行うようプログラムしてもよい。さらに、一のワーク５６の搬出から次のワーク５６の搬入までの間、攪拌動作を行ってもよい。また、ワーク５６搬入がない、待機状態のような場合にも攪拌動作を行うようプログラムしてもよい。
　このように、塗布制御プログラムによりワーク５６搬入時やワーク５６搬出時に攪拌動作の指令を吐出制御装置１０に送信することで、常に固体粒子が液体中で拡散した状態で塗布作業をすることができる。
１：吐出装置、２：貯留容器（シリンジ）、３：計量部、４：プランジャ、５：ノズル、６：切換弁、７：プランジャ駆動装置、８：切換弁駆動装置、９：圧縮気体源、１０：吐出制御装置、１１：配管、１２：制御配線、１３：接続部材、１４：液体材料、１５：ベース板、１６：固定部材、１７：連結部、１８：スライドレール、１９：バルブブロック、２０：第一の流路、２１：第二の流路、２２：第三の流路、２３：弁体、２４：凹溝、２５：貫通孔、３１：計量孔、５１：塗布装置、５２：ＸＹＺ駆動機構、５３：搬送機構、５４：レール状部材、５５：ステージ、５６：ワーク、５７：塗布制御装置、５８：架台、５９：カバー、６０：Ｘ移動方向、６１：Ｙ移動方向、６２：Ｚ移動方向、６３：搬入方向、６４：搬出方向、１３１：接続流路、１３２：接続部

 

Claims (12)

  1. 　固体粒子を含有する液体材料を貯留する貯留容器と、
    　前記液体材料が充填される計量孔を有する計量部と、
    　前記計量孔内を進退移動するプランジャと、
    　前記液体材料を吐出する吐出口を有するノズルと、
    　前記貯留容器と前記計量部とを連通する第一位置および前記計量部と前記ノズルとを連通する第二位置を有する切換弁と、
    　プランジャを進退移動させるプランジャ駆動装置と、
    　切換弁の第一位置および第二位置を切り換える切換弁駆動装置と、
    　プロセッサおよび吐出制御プログラムが記憶された記憶装置を備える吐出制御装置と、を備え、
    　前記吐出制御プログラムが、
    　前記切換弁を第一位置とし、前記プランジャを後退移動させることで前記計量孔内に前記液体材料を充填する充填ステップと、
    　前記切換弁を第二位置とし、前記プランジャを進出移動させることで前記計量孔内の前記液体材料を前記吐出口から吐出する排出ステップと、
    　前記切換弁を第一位置とし、前記プランジャを進出移動させることで前記計量孔内の前記液体材料を前記貯留容器内に流入する流入ステップと、
    　前記充填ステップおよび前記排出ステップを連続して実行する吐出ステップと、
    　前記充填ステップおよび前記流入ステップを連続して実行する攪拌ステップと、
    を備えることを特徴とする固体粒子を含有する液体材料の吐出装置。
  2. 　前記吐出制御プログラムが、前記攪拌ステップを連続して実行する連続攪拌ステップを備えることを特徴とする請求項１に記載の固体粒子を含有する液体材料の吐出装置。
  3. 　さらに、前記貯留容器と前記計量部とを連通する接続流路を有する接続部材を備え、
    　前記接続流路と前記貯留容器との接続部の断面積が、前記貯留容器の断面積の１／４以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の固体粒子を含有する液体材料の吐出装置。
  4. 　前記接続流路と前記貯留容器との接続部の断面積が、前記貯留容器の断面積の１／１０以下であることを特徴とする請求項３に記載の固体粒子を含有する液体材料の吐出装置。
  5. 　前記接続流路が、一端から他端まで実質的に同径の直線形状の流路からなることを特徴とする請求項３または４に記載の固体粒子を含有する液体材料の吐出装置。
  6. 　請求項１ないし５のいずれかに記載の固体粒子を含有する液体材料の吐出装置と、
    　ワークを固定するステージと、
    　前記ステージと前記吐出装置とを相対移動させるＸＹＺ駆動機構と、
    　プロセッサおよび塗布制御プログラムが記憶された記憶装置を備える塗布制御装置と、を備え、
    　前記塗布制御プログラムが、
    　塗布パターンに基づき前記ＸＹＺ駆動機構により前記ステージと前記吐出装置とを相対移動させ、かつ、前記吐出装置に前記吐出ステップおよび前記攪拌ステップを実行させる塗布ステップを備えることを特徴とする塗布装置。
  7. 　さらに、搬入部から受け入れたワークを前記ステージまで搬送し、前記ワークを前記ステージから搬出部まで搬送する搬送機構を備え、
    　前記塗布制御プログラムが、前記搬送機構により前記ワークを搬送している間に、前記吐出制御装置に前記攪拌ステップを一回以上実行させる搬送時攪拌ステップを備えることを特徴とする請求項６に記載の塗布装置。
  8. 　前記塗布制御装置が、最後の攪拌動作または吐出動作から一定時間を経過したことを検知するタイマーを備え、
    　前記塗布制御プログラムが、前記タイマーが前記一定時間の経過を検知し、次の吐出ステップの実行までに前記攪拌ステップを実行する時間がある場合に、前記吐出制御装置に前記攪拌ステップを一回以上実行させる定時攪拌ステップを備えることを特徴とする請求項６または７に記載の塗布装置。
  9. 　前記塗布制御プログラムが、一定の周期で、次の吐出ステップの実行までに前記攪拌ステップを実行する時間があるタイミングを検出し、当該タイミングに前記吐出制御装置に前記攪拌ステップを一回以上実行させる周期攪拌ステップを備えることを特徴とする請求項６ないし８のいずれかに記載の塗布装置。
  10. 　請求項６ないし９のいずれかに記載の塗布装置を用いた塗布方法であって、
    　前記塗布制御装置が、前記塗布制御プログラムを実行することによりワークに塗布パターンを形成することを特徴とする塗布方法。
  11. 　前記固体粒子が、前記液体材料よりも比重の大きい固体粒子を含むことを特徴とする請求項１０に記載の塗布方法。
  12. 　前記固体粒子が、ＬＥＤ用蛍光体であることを特徴とする請求項１１に記載の塗布方法。

     
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