WO2019088237A1 - 液体材料塗布装置および塗布方法 - Google Patents

液体材料塗布装置および塗布方法 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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    • B05C13/02—Means for manipulating or holding work, e.g. for separate articles for particular articles

Definitions

  • the present invention relates to a coating apparatus and a coating method capable of coating by tilting a stage for holding a coating target.
  • Patent Document 1 discloses a liquid material application apparatus in which positioning of a work that discharges a liquid material is simplified by inclining a stage.
  • this invention aims at providing the coating device which makes it possible to perform three-dimensional application
  • the coating apparatus comprises a discharge head having a discharge device having a discharge port opening in the Z direction, a stage for holding a work, an XYZ relative movement device for relatively moving the discharge head and the stage, and XY An R-axis rotation device for rotating the stage about an R-axis parallel to a plane; a P-axis rotation device for rotating the stage about a P-axis parallel to the XY plane and different from the R-axis; A pedestal, wherein the P-axis rotation device is disposed below the R-axis rotation device, and the P-axis rotation device rotates the R-axis rotation device together with the stage. .
  • the discharge head is not provided with a rotation mechanism for rotating the discharge device, it is possible to reduce the weight of the discharge head.
  • the stage may be rotated by ⁇ 60 ° or more by the R-axis rotating device, and the stage may be rotated by ⁇ 60 ° or more by the P-axis rotating device.
  • the stage may be rotated by ⁇ 90 ° by the R-axis rotating device, and the stage may be rotated by ⁇ 90 ° by the P-axis rotating device.
  • the ⁇ 90 ° rotation includes a mode of rotating over ⁇ 90 °.
  • the coating apparatus may be characterized in that it does not have a rotation mechanism for rotating the stage in the ⁇ direction.
  • the maximum width L1 in the direction orthogonal to the R axis of the stage may be shorter than the maximum width L2 in the direction orthogonal to the P axis of the stage.
  • the height H1 from the upper end of the member positioned below the side of the stage to the R rotation axis during operation of the R-axis rotation apparatus is configured to be a distance of half or more of the L1.
  • the height H2 from the upper end of the member positioned below the side of the stage to the P rotation axis during operation of the P-axis rotation device is configured to be a distance of half or more of the L2 May be characterized.
  • the gantry may be provided with a top plate having an open movable range of the stage and a stage movement space that allows the stage to rotate about the R axis and the P axis.
  • the XYZ relative displacement device may be disposed on the top plate.
  • the first relative movement device includes: two first direction movement devices disposed across the stage; a second direction movement device that bridges the two first direction movement devices; and the second direction It may be characterized by being comprised by the 3rd direction movement apparatus attached to the movement apparatus.
  • the coating apparatus includes: a plurality of columns extending upward from the gantry; and a table installed on the gantry, wherein the R-axis rotating device and the P-axis rotating device are installed on the table And the XYZ relative movement device is attached to a first direction movement device for moving the table in a first direction, a second direction movement device supported by the plurality of columns, and the second direction movement device
  • the present invention may be characterized by being configured by the third direction movement device.
  • the discharge head may be mounted on the third direction moving device, and may not include a rotation mechanism for rotating the discharge device.
  • the stage may be composed of a plurality of stages having different areas, and the selected one of the stages can hold the work to perform the coating operation.
  • the discharge apparatus may be a jet-type discharge apparatus in which the valve body is moved forward and then stopped to apply an inertial force to the liquid material to fly and discharge it.
  • the X, Y and Z relative movement devices move the discharge head and the stage relative to each other along the X direction straight line, the discharge head and the stage along the Y direction straight line.
  • the apparatus comprises: a Y-direction moving device for moving relative to one another; and a Z-direction moving device for moving the discharge head and the stage relative to each other along a straight line in the Z direction.
  • the coating method according to the first aspect of the present invention is a coating method for coating a workpiece on a stage using the above-described coating apparatus.
  • the coating method according to the second aspect of the present invention is a coating method for coating a workpiece on a stage using the coating apparatus, wherein the R axis rotating device rotates the stage, and the R axis rotating device and the R axis rotating device A first side coating step of applying the first side surface of the work while stopping the P axis rotating device and keeping the clearance between the discharge device and the work constant; rotating the stage by the P axis rotating device A second side surface applying a second side surface intersecting the first side surface of the work while stopping the R-axis rotation device and the P-axis rotation device and keeping the clearance between the discharge device and the work constant; Coating step, and after the first side coating step is performed, the second side coating step is performed, or after the second side coating step is performed, the first side coating step is performed.
  • the first side coating step A corner portion coating step carried out before implementation, and in the corner portion coating step, a radius continuous with the first side surface and the second side surface of the work while operating the R-axis rotation device and the P-axis rotation device It may be characterized in that coating is performed while maintaining a constant clearance between the discharge device and the work.
  • the work may be sized to cover the stage.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. It is CC sectional drawing of FIG. It is a figure explaining operation
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. It is a figure (D arrow direction view of FIG. 2) explaining the coating operation performed by making a stage incline by R axis
  • E arrow line view of FIG. 2 explaining the coating operation which makes a stage incline and is performed by a P-axis rotation apparatus. It is a figure for demonstrating the location which performs an application operation in the cover of a smart phone. It is an enlarged view for demonstrating the application
  • the coating apparatus 100 includes a discharge device 1 for discharging a liquid material, a stage 21 on which an object to be coated (work) 20 is mounted, and a stage 21.
  • a discharge device 1 for discharging a liquid material
  • a stage 21 on which an object to be coated (work) 20 is mounted and a stage 21.
  • R axis rotation device 22 to rotate the axis
  • P axis rotation device 23 to rotate the stage 21 P axis
  • XYZ relative movement devices 105, 106, 107) to move the discharge device 1 and the stage 21 relative to each other
  • the control unit 112 is mainly configured to control.
  • the stage 21 is a flat plate-like member having a flat surface on which the application target 20 is placed, and includes a fixing mechanism for fixing the application target (work) 20 to the stage 21.
  • a fixing mechanism for example, a plurality of holes communicating from the inside of the stage 21 to the upper surface are opened, and a mechanism for sucking and fixing the application object 20 by sucking air from the holes;
  • a mechanism or the like for fixing the application target 20 can be used by fixing the member to the stage 21 with fixing means such as screws.
  • the stage 21 has a short side of the length L1 in the X direction (see FIG. 5) and a long side of the length L2 in the Y direction (see FIG. 6).
  • the area of the work mounted on the stage 21 is preferably larger than the area of the stage 21, and more preferably the size that covers the entire surface of the stage 21 when viewed from above.
  • the shape of the stage 21 is not limited to a rectangle, and may be a square, a polygon, or a circle.
  • the XYZ relative movement device is configured of an X-direction drive device 105, a Y-direction drive device 106, and a Z-direction drive device 107 disposed on a gantry 101.
  • the discharge device 1 is configured to be linearly moved relative to the stage 21 in the X direction (reference numeral 108), the Y direction (reference numeral 109), and the Z direction (reference numeral 110).
  • the XYZ relative movement device moves the nozzle 2 of the discharge device 1 relative to the work on the stage 21 by a combination of linear movement in the X direction, linear movement in the Y direction, and linear movement in the Z direction. It is configured as follows.
  • the X-direction drive device 105 is mounted to bridge the two Y-direction drive devices 106 a and 106 b, and the Z-direction drive device 107 is mounted to the X-direction drive device 105.
  • the XYZ relative movement device 105, 106, 107
  • a combination of an electric motor (servo motor, stepping motor or the like) and a ball screw, a linear motor or the like can be used.
  • the Z-direction driving device 107 may be provided between the R-axis rotating device 22 and the P-axis rotating device 23 and the support plate 104.
  • the control device 112 includes a processing device (not shown) and a storage device, and the discharge device 1, the R-axis rotation device 22, the P-axis rotation device 23 and the XYZ relative movement device (105, 106, 107) are connected , Control the operation of each of these devices.
  • a personal computer (PC), a programmable logic controller (PLC), or the like can be used as the processing device and the storage device.
  • PLC programmable logic controller
  • the input / output device 113 capable of bi-directional communication with the control device 112, in addition to the touch panel shown, a keyboard, a mouse or the like can also be used.
  • the storage device of the control device 112 stores an application program for realizing the application method of the present invention.
  • the discharge device 1 of the first embodiment is a discharge type of the type in which the liquid material contacts the work before separating from the discharge port, and a discharge type of the type in which the liquid material contacts the work after the liquid material is separated from the discharge port. Can be adopted.
  • a discharge method of a type in which the liquid material comes in contact with the work before separating from the discharge port an air-type, flat tubing mechanism or the like which applies air regulated to the liquid material in the syringe having a nozzle at the tip for a desired time.
  • Tubing type with a rotary tubing mechanism Plunger type that displaces and discharges a plunger that slides closely to the inner surface of the storage container with a nozzle at the tip by a desired amount
  • Screw type that discharges liquid material by screw rotation
  • Desired pressure The valve type etc. which carry out discharge control of the liquid material to which it was applied by opening and closing of a valve are illustrated.
  • the plunger As a discharge method of the type in which the liquid material comes in contact with the work after separating from the discharge port, the plunger (valve body) is moved forward and stopped rapidly to apply an inertia force to the liquid material to move from the tip of the nozzle
  • a jet type, a continuous injection type, or a demand type ink jet type for flying and discharging is exemplified.
  • the discharge device 1 is attached to the base plate 10 together with the imaging device 11 and the distance measurement device 12. That is, when the ejection device 1 is moved relative to the application target 20 by the XYZ relative movement device, the imaging device 11 and the distance measurement device 12 are also relatively moved integrally with the ejection device 1.
  • the devices (1, 11 to 12) attached to the base plate 10 constitute the discharge head 4. Since the discharge head 4 is not provided with a rotation mechanism for rotating each device (1, 11 to 12), it is lighter in weight than a discharge head provided with a rotation mechanism.
  • FIG. 13 is a cross-sectional side view of relevant parts of the jet-type ejection device 1 that can be mounted on the coating device 100 according to the first embodiment.
  • the discharge device 1 includes a nozzle 2, a liquid storage container 3, a discharge unit 13, and a discharge drive device 14.
  • the discharge device 1 is provided with a plunger 16 in the liquid chamber of the discharge portion 13 communicating with the discharge port 15 of the nozzle 2 without contacting or partially contacting the side wall of the liquid chamber but not blocking the flow of the liquid material There is. Then, by advancing and retracting the plunger 16 at a high speed, it is possible to apply an inertial force to the liquid material and to discharge the liquid material in the form of droplets from the discharge port 15 of the nozzle 2.
  • the discharge port 15 of the nozzle 2 opens in the Z direction (vertical direction).
  • the discharge port 15 of the nozzle 2 has an end face parallel to the XY plane (see FIG. 13).
  • the nozzle 2 is preferably constituted by a straight pipe whose center line extends in the Z direction (vertical direction).
  • the coating operation is performed by providing a distance between the discharge port 15 of the nozzle 2 and the work (droplet is discharged and ejected), so the rotation operation of the R and P axes is performed. There is an allowance for the displacement of the distance between the discharge port 15 and the work that occurs.
  • the coating operation is performed by providing a distance between the nozzle 2 and the work, the R-axis and P-axis rotation operations can be performed without raising the nozzle 2.
  • the jet discharge device 1 While the operation of the XYZ relative movement device is stopped at the time of dot application in the discharge device of another discharge method, the jet discharge device 1 operates either one of the X direction drive device 105 and the Y direction drive device 106 Since the coating is performed in a continuous point manner, the productivity is excellent.
  • the imaging device 11 is a digital camera such as a CCD camera. While viewing the image of the application target 20 captured by the imaging device 11, it is possible to perform a teaching operation to specify the application position.
  • the distance measuring device 12 is a noncontact measuring device such as a laser displacement sensor that irradiates a workpiece with a laser beam and measures the distance to the workpiece surface. Unlike this, a contact-type measuring device may be employed which measures the distance to the workpiece surface by contacting the workpiece surface.
  • the gantry 101 includes a top 102 having an opening 103 formed therein.
  • the opening 103 has a size that secures the movable range of the stage 21, and the stage 21, the R-axis rotating device 22, the P-axis rotating device 23, and the utility unit 24 are disposed in the opening 103.
  • a stage movement space 111 is provided below the opening 103 of the top plate 102 to enable rotational movement about the R axis and the P axis of the stage 21. If the stage movement space 111 can be secured, a support member for supporting the Y relative movement device 106 may be provided without providing the top plate 102.
  • a cover with a door may be provided to cover a portion of the gantry 101 above the top plate 102.
  • the R-axis rotating device 22 is a device that enables the stage 21 to rotate about an R-axis parallel to the Y movement direction 109. In other words, the R-axis rotating device 22 enables the stage 21 to be inclined to the left and right (first direction) about the R-axis.
  • the R-axis rotating device 22 includes an R-axis rotating body 22 a that rotates around the R-axis, an R-axis rotating device (R-axis driving source) 22 b configured by an electric motor, etc. It comprises and comprises board 22c.
  • the P-axis rotation device 23 is a device that enables the stage 21 to rotate about a P-axis orthogonal to the R-axis.
  • the P-axis rotating device 23 enables the stage 21 to be tilted back and forth (a second direction orthogonal to the first direction) about the P-axis.
  • the P-axis rotating device 23 is configured to include a P-axis rotating body 23a that rotates around the P-axis, and a P-axis rotating device (P-axis drive source) 23b configured by an electric motor or the like. It is fixed at 25.
  • the R axis coincides with the Y direction, but the R axis does not have to coincide with the Y direction.
  • the R axis and the P axis do not have to be orthogonal to each other as in the first embodiment, and for example, there may be a positional relationship in which the R axis and the P axis form an angle of 30 °, 45 ° or 60 °. .
  • the R-axis rotating device 22 is disposed at substantially the same height as the top plate 102, and a stage movement space 111 is provided below the opening 103 of the top plate 102. Therefore, when the R-axis rotating device 22 is driven, the side 21a and 21b of the stage 21 can be rotated until reaching the vicinity of the base plate 22c (see FIG. 5). In other words, when the R-axis rotation device 22 is driven, the stage 21 in the horizontal position is rotated by ⁇ 60 ° or more (preferably ⁇ 75 ° or more, more preferably ⁇ 90 °) about the R-axis. Can.
  • the P axis rotating device 23 ie, the P axis rotating device (P axis) located below the side of the stage 21 when rotating the R axis It is necessary to configure so that the height H1 from the upper end of the driving source 23b) to the R rotation shaft 22d is a distance of half or more of the length L1 of the short side of the stage 21 (see FIG. 5).
  • the length L1 is the maximum width of the stage 21 in the P-axis direction (direction orthogonal to the R-axis).
  • the heights of the Y-direction moving devices 106 a and 106 b can be lowered by installing the R-axis rotating device 22 at the height to be embedded in the top plate 102.
  • the distance between the nozzle 2 and the stage 21 can be shortened, and the accuracy of the impact position of the droplet can be enhanced.
  • the R-axis rotating device 22 and the P-axis rotating device 23 are supported by a support 25 disposed on a support plate 104 in the gantry 101. Since the stage movement space 111 is provided on the support plate 104, when the P-axis rotation device 23 is driven, the side 21 c and 21 d of the stage 21 is rotated until reaching the vicinity of the support 25. (See Figure 6). In other words, when the P-axis rotation device 23 is driven, the stage 21 (or R-axis rotation device 22) in the horizontal position is ⁇ 60 ° or more (preferably ⁇ 75 ° or more, preferably) around the P-axis. Can be rotated ⁇ 90 °).
  • the utility unit 24 is installed on the support plate 104.
  • the utility unit 24 includes a nozzle cleaning mechanism, a dumping stage, a clearance adjustment mechanism, and the like. As can be seen from FIG. 1, the utility unit 24 and the stage 21 are provided with the clearance necessary to rotate the stage 21 by the P-axis rotating device 23.
  • FIG. 8 is a side view for explaining how coating is performed with the stage 21 tilted by the R-axis rotation device 22. As shown in FIG. By tilting the stage 21 by the R-axis rotating device 22, it becomes possible to apply the liquid material to the first side surface of the application target 20.
  • FIG. 9 is a side view for explaining a state in which coating is performed with the stage 21 tilted by the P-axis rotation device 23. By tilting the stage 21 by the P-axis rotating device 23, it is possible to apply the liquid material to the second side orthogonal to the first side of the application target 20.
  • the control device 112 has a function of performing coordinate conversion of the XYZ relative movement device (105, 106, 107), so the ⁇ axis rotating device for rotating the stage 21 by ⁇ axis is unnecessary. It is. Since the XY plane is the ⁇ rotation surface, ⁇ correction can be performed by coordinate conversion work. However, even if a ⁇ -axis rotation device for rotating the stage 21 by the ⁇ -axis is provided, it is possible to carry out the coating method of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram for describing a portion where the application operation is performed in the work 20 which is a cover of the smartphone.
  • the work 20 is sized to cover the stage 21.
  • (B), (c), (d), (e), (e), (f), (g), (h) are drawn in order from (a) to perform coating work on the cover of the smartphone, and (a) The application drawing is completed by returning to).
  • any method is applicable to the present invention.
  • FIG. 11 is an enlarged view for explaining the application area 6 which is a side surface of the cover of the smartphone of FIG.
  • the application area 6 of this cover is a linear surface (a surface as if being chamfered) inclined downward and outward.
  • FIG. 12 is a diagram for describing the procedure for performing the application operation in the cover of the smartphone. (A) to (h) of FIG. 12 correspond to (a) to (h) of FIG. In addition, in FIG. 12, the nozzle 2 is drawn larger than usual for convenience of explanation.
  • the vertical and horizontal directions in the following (a) to (h) mean the vertical and horizontal directions in FIG.
  • the workpiece left upper corner portion is a corner portion having a radius continuous with the first side surface and the second side surface.
  • the stage is rotated to the front side by the P-axis rotating device 23 while rotating the stage to the left by the R-axis rotating device 22.
  • the control device 112 synchronizes the rotation of the stage 21 by the R-axis rotating device 22 and the P-axis rotating device 23 with the operation of the XYZ relative moving device that controls the position of the nozzle 2 to paint and draw the corner of the workpiece 20 can do. As shown in FIG.
  • the workpiece right upper corner portion is a corner portion having a radius continuous with the second side surface and the third side surface.
  • the workpiece right lower corner portion is a corner portion having a radius continuous with the third side and the fourth side.
  • the stage 21 is rotated to the right by the R-axis rotating device 22 while the stage 21 is rotated to the rear side by the P-axis rotating device 23.
  • the control device 112 synchronizes the rotation of the stage 21 by the R-axis rotating device 22 and the P-axis rotating device 23 and the operation of the XYZ relative moving device that controls the position of the nozzle 2.
  • (H) Lower left corner of workpiece (fourth corner)
  • the lower left corner of the workpiece is a corner having a radius continuous with the fourth side and the first side.
  • the stage 21 is rotated to the right by the R-axis rotating device 22 while the stage 21 is rotated to the near side by the P-axis rotating device 23.
  • the control device 112 synchronizes the rotation of the stage 21 by the R-axis rotating device 22 and the P-axis rotating device 23 and the operation of the XYZ relative moving device that controls the position of the nozzle 2.
  • the R-axis rotating device 22 and the P-axis rotating device 23 are at the same positions as in (a).
  • drawing is performed up to the application start position, the application operation on one work 20 is completed.
  • the coating device 100 according to the first embodiment described above can be used for adhesion of a case (main body) of a smartphone or coating work such as 3DM ID (3D Molded Interconnected Device). Moreover, it is utilized also for apply
  • the stage can be rotated so that the circumferential surface is directed toward the discharge port of the nozzle, so a jig or the like for applying the workpiece while standing up is unnecessary. It is.
  • all the portions other than facing the stage of the work are to be coated, it is possible to coat the side circumferential surface of the work without changing the posture of the work.
  • the coating apparatus 200 includes, as shown in FIG. 14, a discharge device 1 for discharging a liquid material, a stage 21 for placing an object to be coated on its upper surface, and R for rotating the stage 21 by R axis.
  • the same components as those in the first embodiment may be denoted by the same reference numerals and descriptions thereof may be omitted.
  • the ejection device 1 is mounted on the Z-direction drive device 207, and the Z-direction drive device 207 is mounted on the X-direction drive device 205.
  • the stage 21 located below the discharge device 1 is mounted on the Y-direction drive device 206.
  • the ejection device 1 and the stage 21 can be moved relative to each other in the XYZ directions (108, 109, 110).
  • the imaging device 11 and the distance measurement device 12 are not mounted on the Z-direction drive device 207, these may be mounted.
  • the X-direction driving device 205 is supported by two columns 202 a and 202 b extending upward from the gantry 201, and the Y-direction driving device 206 is disposed between the two columns 202 a and 202 b on the top surface of the gantry 201.
  • a table 221 is mounted on the Y-direction drive unit 206, and a stage 21, an R-axis rotating device 22 and a P-axis rotating device 23 similar to those of the first embodiment are installed on the table 221 via a support 25. There is.
  • the stage 21 in the horizontal position is ⁇ 60 ° or more (preferably ⁇ 75 ° or more, more preferably about the R-axis). ⁇ 90 °) can be rotated.
  • the stage 21 (or the R-axis rotation device 22) in the horizontal position is ⁇ 60 ° or more (preferably ⁇ 75 ° or more, more preferably ⁇ 90 °) about the P-axis. °) can be rotated.
  • a control device 112 that controls the operation of the XYZ relative movement device (205, 206, 207) and the like is disposed inside the gantry 201.
  • a dispense controller (discharge control device) 114 that controls the discharge operation of the discharge device 1 is disposed outside the gantry 201 and is electrically connected to the control device 112 and the discharge device 1 via a signal cable.
  • the coating apparatus 200 according to the second embodiment described above can also be used for adhesion of a case (main body) of a smartphone or coating work such as 3DM ID (3D Molded Interconnected Device), and the same operation as the first embodiment. An effect is achieved.
  • the coating device includes a second stage 121 provided on the stage 21 as shown in FIGS. 15 and 16.
  • the second stage 121 is configured to have a smaller area than the stage 21 and is suitable for performing a coating operation on a small-sized work.
  • the second stage 121 is coupled to the stage 21 via a coupling member 122.
  • the connecting member 122 is provided with a connecting mechanism for detachably connecting the second stage 121, and it is possible to replace the second stage 121 with the third and subsequent stages different in area from the second stage 121.
  • the coating apparatus according to the third embodiment can connect one selected stage to the connecting member 122 among a plurality of stages having different areas.
  • the second stage 121 and the third and subsequent stages also include a fixing mechanism that fixes the workpiece 20.
  • the lower end portion of the connecting member 122 is detachably connected to the stage 21.
  • the stage 20 can hold the work 20 and perform the coating operation.
  • the other configuration of the coating apparatus according to the third embodiment is the same as that of the coating apparatus 100 according to the first embodiment, and thus the description thereof will be omitted.
  • the discharge apparatus 1 can hold the work 20 by holding the work 20 on the stage smaller in area than the work 20. Interference with the stage 21 can be prevented.
  • the coating apparatus of the third embodiment can also be used for adhesion of a case (main body) of a smartphone, and coating work such as 3DMID (3D Molded Interconnected Device), and the same function and effect as the first embodiment can be exhibited. .
  • Ejection device 2 Nozzle 3: Liquid storage container 4: Ejection head 5: Droplet 6: Application area 10: Base plate 11: Imaging device 12: Distance measuring device 13: Ejection unit 14: Ejection drive device 15: Ejection port 16: Plunger 20: application object (work) 21: Stage 22: R-axis rotating device 23: P-axis rotating device 24: Utility unit 25: Support table 100: (in the first embodiment) Coating device 101: Mounting frame 102: Top plate 103: Opening 104: Support plate 105: X direction drive device (X direction movement device) 106: Y direction drive device (Y direction moving device) 107: Z direction drive device (Z direction moving device) 108: X movement direction 109: Y movement direction 110: Z movement direction 111: stage movement space 112: control device 113: input / output device 114: dispense controller (discharge control device) 121: second stage 122: support member 200: coating device 201 (of the second embodiment): frame 202: post 205: X-dire

Abstract

課題：吐出ヘッドに回転機構を設けることなく、三次元的な塗布描画を行うことを可能とする塗布装置および塗布方法の提供。 解決手段：Ｚ方向に開口する吐出口を有する吐出装置を備えた吐出ヘッドと、ワークを保持するステージと、前記吐出ヘッドと前記ステージとを相対移動させるＸＹＺ相対移動装置と、ＸＹ平面と平行なＲ軸を中心にステージを回動させるＲ軸回転装置と、ＸＹ平面と平行かつＲ軸と異なる方向のＰ軸を中心にステージを回動させるＰ軸回転装置と、制御装置と、架台と、を備え、前記Ｐ軸回転装置が、前記Ｒ軸回転装置の下方に配置されており、前記Ｐ軸回転装置が、前記ステージと共に前記Ｒ軸回転装置を回転させる塗布装置および同装置を用いた塗布方法。

Description

液体材料塗布装置および塗布方法
　本発明は、塗布対象物を保持するステージを傾けて塗布を行うことが可能な塗布装置および塗布方法に関する。
　ノズルから液体材料を吐出し、ステージに搭載したワーク上に吐出した液体材料を塗布する液体材料塗布装置が知られている。近年は、三次元的な立体物に対し塗布描画するニーズが増えており、特に三次元的な立体物の側面に塗布描画する技術が求められている。
　例えば、特許文献１では、ステージを傾けることで、液体材料を吐出するワークの位置決めを簡略化した液体材料塗布装置が開示されている。
特開平１１－８４９９号公報
　高速塗布を行うためには、吐出ヘッドを軽量化することが重要であり、このことは三次元的な立体物に対し塗布描画する場合も同様である。三次元的な塗布描画を行うために吐出ヘッドに回転機構を設けると吐出ヘッドの重量が増し、吐出ヘッドを高速に移動することができなくなるという課題がある。
　そこで、本発明では、吐出ヘッドに回転機構を設けることなく、三次元的な塗布描画を行うことを可能とする塗布装置および塗布方法を提供することを目的とする。
　本発明の塗布装置は、Ｚ方向に開口する吐出口を有する吐出装置を備えた吐出ヘッドと、ワークを保持するステージと、前記吐出ヘッドと前記ステージとを相対移動させるＸＹＺ相対移動装置と、ＸＹ平面と平行なＲ軸を中心にステージを回動させるＲ軸回転装置と、ＸＹ平面と平行かつＲ軸と異なる方向のＰ軸を中心にステージを回動させるＰ軸回転装置と、制御装置と、架台と、を備え、前記Ｐ軸回転装置が、前記Ｒ軸回転装置の下方に配置されており、前記Ｐ軸回転装置が、前記ステージと共に前記Ｒ軸回転装置を回転させることを特徴とする。ここで、吐出ヘッドは吐出装置を回転させるための回転機構を備えていないため、吐出ヘッドを軽量化することが可能である。
　上記塗布装置において、前記Ｒ軸回転装置により、前記ステージを±６０°以上回転させることができ、前記Ｐ軸回転装置により、前記ステージを±６０°以上回転させることができることを特徴としてもよい。
　上記塗布装置において、前記Ｒ軸回転装置により、前記ステージを±９０°回転させることができ、前記Ｐ軸回転装置により、前記ステージを±９０°回転させることができることを特徴としてもよい。ここでいう、±９０°回転には、±９０°を超えて回転させる態様も含まれる。
　上記塗布装置において、前記ステージをθ方向に回転させる回転機構を備えていないことを特徴としてもよい。
　上記塗布装置において、前記ステージのＲ軸と直交する方向の最大幅Ｌ１が、前記ステージのＰ軸と直交する方向の最大幅Ｌ２よりも短いことを特徴としてもよい。
　上記塗布装置において、前記Ｒ軸回転装置の動作時に前記ステージの側辺の下方に位置する部材の上端からＲ回転軸までの高さＨ１が、前記Ｌ１の半分以上の距離となるように構成されており、前記Ｐ軸回転装置の動作時に前記ステージの側辺の下方に位置する部材の上端からＰ回転軸までの高さＨ２が、前記Ｌ２の半分以上の距離となるように構成されていることを特徴としてもよい。
　上記塗布装置において、前記架台が、前記ステージの可動範囲を開口した天板および前記ステージをＲ軸およびＰ軸を中心に回動可能とするステージ移動空間を備えることを特徴としてもよく、さらに、前記ＸＹＺ相対移動装置が、前記天板上に配置されることを特徴としてもよい。
　上記塗布装置において、前記ＸＹＺ相対移動装置が、前記ステージを挟んで配置された２つの第１方向移動装置、２つの第１方向移動装置を架橋する第２方向移動装置、および、前記第２方向移動装置に取り付けられた第３方向移動装置により構成されていることを特徴としてもよい。
　上記塗布装置において、前記架台から上方に延びる複数本の支柱と、前記架台上に設置されたテーブルと、を備え、前記Ｒ軸回転装置および前記Ｐ軸回転装置が、前記テーブル上に設置されており、前記ＸＹＺ相対移動装置が、前記テーブルを第１の方向に移動させる第１方向移動装置、前記複数本の支柱に支持された第２方向移動装置、および、前記第２方向移動装置に取り付けられた第３方向移動装置により構成されていることを特徴としてもよい。
　上記塗布装置において、前記吐出ヘッドが、前記第３方向移動装置に搭載されており、前記吐出装置を回転させる回転機構を備えていないことを特徴としてもよい。
　上記塗布装置において、前記ステージが、面積の異なる複数のステージからなり、選択された一のステージによりワークを保持して塗布作業を行うことができることを特徴としてもよい。
　上記塗布装置において、前記吐出装置が、弁体を進出移動させ、次いで停止することで液体材料に慣性力を印加して飛翔吐出させるジェット式の吐出装置であることを特徴としてもよい。
　上記塗布装置において、前記ＸＹＺ相対移動装置が、前記吐出ヘッドと前記ステージとをＸ方向の直線に沿って相対移動させるＸ方向移動装置と前記吐出ヘッドと前記ステージとをＹ方向の直線に沿って相対移動させるＹ方向移動装置、および、前記吐出ヘッドと前記ステージとをＺ方向の直線に沿って相対移動させるＺ方向移動装置から構成されており、前記制御装置が、直線状または曲線状の塗布線を形成する際には、前記Ｘ方向移動装置および前記Ｙ方向移動装置の少なくとも一方を動作させ、前記吐出ヘッドが常に相対移動動作を継続させることを特徴としてもよい。
　本発明の第１の観点の塗布方法は、上記塗布装置を用いてステージ上のワークに塗布する塗布方法である。
　本発明の第２の観点の塗布方法は、上記塗布装置を用いてステージ上のワークに塗布する塗布方法であって、前記Ｒ軸回転装置により前記ステージを回転させ、前記Ｒ軸回転装置および前記Ｐ軸回転装置を停止して前記吐出装置と前記ワークとのクリアランスを一定に保ったまま前記ワークの第１の側面を塗布する第１側面塗布工程、前記Ｐ軸回転装置により前記ステージを回転させ、前記Ｒ軸回転装置および前記Ｐ軸回転装置を停止して前記吐出装置と前記ワークとのクリアランスを一定に保ったまま前記ワークの第１の側面と交わる第２の側面を塗布する第２側面塗布工程、を備え、前記第１側面塗布工程の実施後、前記第２側面塗布工程を、或いは、前記第２側面塗布工程の実施後、前記第１側面塗布工程を実施することを特徴とする。
　上記第２の観点の塗布方法において、前記第１側面塗布工程の実施後、前記第２側面塗布工程の実施前に、或いは、前記第２側面塗布工程の実施後、前記第１側面塗布工程の実施前に実施されるコーナー部塗布工程を備え、前記コーナー部塗布工程において、前記Ｒ軸回転装置および前記Ｐ軸回転装置を動作させながら、前記ワークの第１側面および第２側面と連続するアールを有するコーナー部を前記吐出装置と前記ワークとのクリアランスを一定に保ったまま塗布することを特徴としてもよい。
　上記第１および第２の観点の塗布方法において、前記ワークが、前記ステージを覆う大きさであることを特徴としてもよい。
　本発明によれば、吐出ヘッドに回転機構を設けることなく、三次元的な塗布描画を行うことを可能とする塗布装置および塗布方法を提供することが可能となる。
第１実施形態に係る塗布装置の斜視図である。 第１実施形態に係るＲ軸回転装置およびＰ軸回転装置の斜視図である。 図１のＡ－Ａ断面図である。 図１のＣ－Ｃ断面図である。 第１実施形態に係るＲ軸回転装置の動作を説明する図である。 第１実施形態に係るＰ軸回転装置の動作を説明する図である。 図１のＢ－Ｂ断面図である。 Ｒ軸回転装置によりステージを傾斜させて行う塗布動作を説明する図（図２のＤ矢視図）である。 Ｐ軸回転装置によりステージを傾斜させて行う塗布動作を説明する図（図２のＥ矢視図）である。 スマートフォンのカバーにおいて塗布作業を行う箇所を説明するための図である。 図１０の塗布領域を説明するための拡大図である。 スマートフォンのカバーにおいて塗布作業を行う手順を説明するための図である。 第１実施形態に係る塗布装置に搭載することのできる、ジェット式の吐出装置の要部断面側面図である。 第２実施形態に係る塗布装置の斜視図である。 第３実施形態に係る塗布装置を説明するための図である。 第３実施形態に係る塗布装置を説明するための図である。
　以下に、本発明を実施するための形態例を説明する。
＜第１実施形態＞
　第１実施形態に係る塗布装置１００は、図１に示すように、液体材料を吐出するための吐出装置１、塗布対象物（ワーク）２０をその上面に載置するステージ２１、ステージ２１をＲ軸回転させるＲ軸回転装置２２、ステージ２１をＰ軸回転させるＰ軸回転装置２３、吐出装置１とステージ２１とを相対移動させるＸＹＺ相対移動装置（１０５、１０６、１０７）、各装置の動作を制御する制御装置１１２、から主に構成される。
　ステージ２１は、上面に塗布対象物２０を載置する平面を有する平板状の部材であり、塗布対象物（ワーク）２０をステージ２１に固定する固定機構を備えている。この固定機構としては、例えば、ステージ２１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塗布対象物２０を吸着固定する機構、塗布対象物２０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２１に固定することで塗布対象物２０を固定する機構などを用いることができる。ステージ２１は、Ｘ方向に長さＬ１の短辺を有し（図５参照）、Ｙ方向に長さＬ２の長辺を有している（図６参照）。ステージ２１に搭載するワークの面積は、ステージ２１の面積よりも大きいことが好ましく、上面から視た際にステージ２１の全面を覆う大きさであることがより好ましい。ステージ２１をワークよりも小さく構成することにより、ステージ２１を傾けてワークの側面に塗布する際に、吐出装置１がステージ２１に干渉することを回避することが可能となる。なお、ステージ２１の形状は長方形に限られず、正方形、多角形、円形などの形状であってもよい。
　ＸＹＺ相対移動装置は、架台１０１上に配置されたＸ方向駆動装置１０５、Ｙ方向駆動装置１０６、Ｚ方向駆動装置１０７から構成される。本実施例では、吐出装置１をステージ２１に対してＸ方向（符号１０８）、Ｙ方向（符号１０９）、Ｚ方向（符号１１０）に、いずれも直線的に相対移動させる構成となっている。換言すれば、ＸＹＺ相対移動装置は、Ｘ方向の直線移動、Ｙ方向の直線移動、および、Ｚ方向の直線移動の組み合わせにより、吐出装置１のノズル２とステージ２１上のワークとを相対移動させるよう構成されている。Ｘ方向駆動装置１０５は、２つのＹ方向駆動装置１０６ａ，１０６ｂを架橋するように搭載されており、Ｚ方向駆動装置１０７は、Ｘ方向駆動装置１０５に搭載されている。ＸＹＺ相対移動装置（１０５、１０６、１０７）には、電動モータ（サーボモータ、ステッピングモータなど）とボールネジを組み合わせたものや、リニアモータなどを用いることができる。
　なお、Ｚ方向駆動装置１０７を、Ｒ軸回転装置２２およびＰ軸回転装置２３と支持板１０４の間に設けるようにしてもよい。
　制御装置１１２は、図示しない処理装置と、記憶装置とを備えており、吐出装置１、Ｒ軸回転装置２２、Ｐ軸回転装置２３およびＸＹＺ相対移動装置（１０５、１０６、１０７）が接続されて、これら各装置の動作を制御する。処理装置、記憶装置として、例えば、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）などを用いることができる。制御装置１１２と双方向通信が可能な入出力装置１１３としては、図示のタッチパネルの他、キーボードおよびマウスなどを用いることもできる。制御装置１１２の記憶装置には、本発明の塗布方法を実現するための塗布プログラムが格納されている。
　第１実施形態の吐出装置１は、液体材料が吐出口から離間する前にワークに接触するタイプの吐出方式のもの、液体材料が吐出口から離間した後にワークに接触するタイプの吐出方式のものを採用することができる。
　液体材料が吐出口から離間する前にワークに接触するタイプの吐出方式としては、先端にノズルを有するシリンジ内の液体材料に調圧されたエアを所望時間だけ印加するエア式、フラットチュービング機構またはロータリチュービング機構を有するチュービング式、先端にノズルを有する貯留容器の内面に密着摺動するプランジャーを所望量移動して吐出するプランジャー式、スクリューの回転により液体材料を吐出するスクリュー式、所望圧力が印加された液体材料をバルブの開閉により吐出制御するバルブ式などが例示される。
　液体材料が吐出口から離間した後にワークに接触するタイプの吐出方式としては、プランジャー（弁体）を進出移動させ、急激に停止して、液体材料に慣性力を印加してノズルの先端より飛翔吐出させるジェット式、連続噴射方式或いはデマンド方式のインクジェットタイプなどが例示される。
　吐出装置１は、撮像装置１１および距離測定装置１２と共にベース板１０に取り付けられている。すなわち、ＸＹＺ相対移動装置により吐出装置１を塗布対象物２０に対し相対移動させると、撮像装置１１および距離測定装置１２も吐出装置１と一体的に相対移動する。ベース板１０に取り付けられた各装置（１，１１～１２）が吐出ヘッド４を構成する。吐出ヘッド４には、各装置（１，１１～１２）を回転させる回転機構を設けられていないため、回転機構を設けた吐出ヘッドと比べ軽量である。
　図１３は、第１実施形態に係る塗布装置１００に搭載することのできる、ジェット式の吐出装置１の要部断面側面図である。吐出装置１は、ノズル２と、液体貯留容器３と、吐出部１３と、吐出駆動装置１４とを備えている。
　吐出装置１は、ノズル２の吐出口１５に連通する吐出部１３の液室内に、液室の側壁と非接触または一部接触するが液材の流動を妨げない、プランジャー１６が設けられている。そして、このプランジャー１６を高速で進退させることで、液材に慣性力を与え、ノズル２の吐出口１５から液滴の状態で液体材料を飛滴吐出させることができる。
　ノズル２の吐出口１５は、Ｚ方向（鉛直方向）に開口している。換言すれば、ノズル２の吐出口１５は、ＸＹ平面と平行な端面を有している（図１３参照）。ノズル２は、その中心線がＺ方向（鉛直方向）に伸びる真っ直ぐな管により構成することが好ましい。
　ジェット式の吐出装置１によれば、ノズル２の吐出口１５とワークとの間に距離を設けて塗布作業が行われる（液滴を飛翔吐出させる）ため、Ｒ軸およびＰ軸の回転動作により生じる吐出口１５とワーク間の距離のズレに対する許容性がある。また、ノズル２とワークの間に距離を設けて塗布作業が行われるため、ノズル２を上昇させなくとも、Ｒ軸およびＰ軸の回転動作を行うことができる。他の吐出方式の吐出装置では点塗布時にＸＹＺ相対移動装置の動作を停止させるのに対し、ジェット式の吐出装置１はＸ方向駆動装置１０５およびＹ方向駆動装置１０６のいずれか一方を動作させながら連続点的に塗布を行うので、生産性に優れている。
　撮像装置１１は、ＣＣＤカメラ等のデジタルカメラである。撮像装置１１により撮像した塗布対象物２０の画像を見ながら、塗布位置を指定するティーチング作業を行うことが可能である。
　距離測定装置１２は、レーザー光をワークに照射してワーク表面までの距離を計測するレーザー変位センサー等の非接触式計測装置である。これとは異なり、ワーク表面に接触してワーク表面までの距離を計測する接触式計測装置を採用してもよい。
　架台１０１は、開口１０３が形成された天板１０２を備えている。開口１０３は、ステージ２１の可動範囲を確保した大きさとなっており、開口１０３内にステージ２１、Ｒ軸回転装置２２、Ｐ軸回転装置２３およびユーティリティユニット２４が配置されている。天板１０２の開口１０３の下方にはステージ２１のＲ軸およびＰ軸を回転中心とする回転動作を可能とするためのステージ移動空間１１１が設けられている。なお、ステージ移動空間１１１が確保できるのであれば、天板１０２を設けずに、Ｙ相対移動装置１０６を支持する支持部材を設けるようにしてもよい。また、架台１０１の天板１０２より上の部分を覆う扉付きカバーを設けるようにしてもよい。
　Ｒ軸回転装置２２は、Ｙ移動方向１０９と平行なＲ軸を中心にステージ２１を回動することを可能とする装置である。別の言い方をすれば、Ｒ軸回転装置２２は、Ｒ軸を中心にステージ２１を左右（第１の方向）に傾けることを可能としている。図２に示すように、Ｒ軸回転装置２２は、Ｒ軸を中心に回転するＲ軸回転体２２ａと、電動モータ等により構成されるＲ軸回動装置（Ｒ軸駆動源）２２ｂと、ベース板２２ｃを備えて構成されている。
　Ｐ軸回転装置２３は、Ｒ軸と直交するＰ軸を中心にステージ２１を回動することを可能とする装置である。別の言い方をすれば、Ｐ軸回転装置２３は、Ｐ軸を中心にステージ２１を前後（第１の方向と直交する第２の方向）に傾けることを可能としている。Ｐ軸回転装置２３は、Ｐ軸を中心に回転するＰ軸回転体２３ａと、電動モータ等により構成されるＰ軸回動装置（Ｐ軸駆動源）２３ｂを備えて構成されており、支持台２５に固定されている。第１実施形態においては、Ｒ軸をＹ方向と一致させているが、Ｒ軸をＹ方向と一致させなくともよい。また、Ｒ軸とＰ軸を第１実施形態のように直交させなくともよく、例えばＲ軸とＰ軸が３０°、４５°または６０°の角を構成するような位置関係となる場合もある。
　図３および図４に示すように、Ｒ軸回転装置２２は、天板１０２と実質的に同じ高さに配置されており、天板１０２の開口１０３の下方にはステージ移動空間１１１が設けられているので、Ｒ軸回転装置２２を駆動させた際にステージ２１の側辺２１ａ，２１ｂがベース板２２ｃの付近に到達するまで回動させることができる（図５参照）。換言すれば、Ｒ軸回転装置２２を駆動させた際に、水平位置にあるステージ２１をＲ軸を中心に±６０°以上（好ましくは±７５°以上、より好ましくは±９０°）回転させることができる。ここで、Ｒ軸を中心に±９０°の回転を実現するためには、Ｒ軸回転時にステージ２１の側辺の下方に位置するＰ軸回転装置２３（すなわち、Ｐ軸回動装置（Ｐ軸駆動源）２３ｂ）の上端からＲ回転軸２２ｄまでの高さＨ１が、ステージ２１の短辺の長さＬ１の半分以上の距離となるように構成することが必要である（図５参照）。なお、ステージ２１が矩形でない場合、長さＬ１はステージ２１のＰ軸方向（Ｒ軸と直交する方向）の最大幅となる。
　第１実施形態では、Ｒ軸回転装置２２を天板１０２に埋設する高さに設置することにより、Ｙ方向移動装置１０６ａ，１０６ｂの高さを低くすることができる。これにより、ノズル２とステージ２１との距離を短くし、液滴の着弾位置の精度を高めることを可能としている。
　Ｒ軸回転装置２２およびＰ軸回転装置２３は、架台１０１内の支持板１０４上に配置された支持台２５により支持されている。支持板１０４上にはステージ移動空間１１１が設けられているので、Ｐ軸回転装置２３を駆動させた際にステージ２１の側辺２１ｃ，２１ｄが支持台２５の付近に到達するまで回動させることができる（図６参照）。換言すれば、Ｐ軸回転装置２３を駆動させた際に、水平位置にあるステージ２１（またはＲ軸回転装置２２）をＰ軸を中心に±６０°以上（好ましくは±７５°以上、より好ましくは±９０°）回転させることができる。ここで、Ｐ軸を中心に±９０°の回転を実現するためには、Ｐ軸回転時にステージ２１の側辺の下方に位置する部材（すなわち、支持板１０４）の上端からＰ回転軸２３ｄまでの高さＨ２が、ステージ２１の長辺の長さＬ２の半分以上の距離となるように構成することが必要である（図６参照）。なお、ステージ２１が矩形でない場合、長さＬ２はステージ２１のＲ軸方向（Ｐ軸と直交する方向）の最大幅となる。
　図７に示すように、支持板１０４上には、ユーティリティユニット２４が設置されている。ユーティリティユニット２４は、ノズルクリーニング機構、捨て打ちステージ、クリアランス調整機構等を備えている。図１を見ると分かるように、ユーティリティユニット２４とステージ２１とは、Ｐ軸回転装置２３によりステージ２１を回転させるために必要なクリアランスが設けられている。
　図８は、Ｒ軸回転装置２２によりステージ２１を傾けた状態で塗布を行っている様子を説明するための側面図である。Ｒ軸回転装置２２によりステージ２１を傾けることにより、塗布対象物２０の第１の側面に液体材料を塗布することが可能となる。
　図９は、Ｐ軸回転装置２３によりステージ２１を傾けた状態で塗布を行っている様子を説明するための側面図である。Ｐ軸回転装置２３によりステージ２１を傾けることにより、塗布対象物２０の第１の側面と直交する第２の側面に液体材料を塗布することが可能となる。
　第１実施形態の塗布装置１００は、制御装置１１２がＸＹＺ相対移動装置（１０５、１０６、１０７）の座標変換を行う機能を備えているので、ステージ２１をθ軸回転させるθ軸回転装置が不要である。ＸＹ平面がθ回転面となるから、座標変換作業でθ補正を行うことができるからである。もっとも、ステージ２１をθ軸回転させるθ軸回転装置を設けても、本発明の塗布方法を実施することは可能である。
　図１０は、スマートフォンのカバーであるワーク２０において塗布作業を行う箇所を説明するための図である。同図を見ると分かるように、ワーク２０はステージ２１を覆う大きさである。スマートフォンのカバーにおいて塗布作業を行う際には、（ａ）から順に（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）、（ｈ）と描画し、（ａ）に戻って、塗布描画が終了する。（ａ）～（ｈ）の各点を通過する一本の切れ目のない線を塗布描画する方法としては、ノズルから吐出された液体材料が分断されないように連続的に吐出して塗布描画する方法と、点を重ねて線を形成する方法があるが、いずれの方法も本発明に適用可能である。
　図１１は、図１０のスマートフォンのカバーの側面である塗布領域６を説明するための拡大図である。このカバーの塗布領域６は、外側下向きに傾斜している線状の面（面取りされているかのような面）である。
　図１２は、スマートフォンのカバーにおいて塗布作業を行う手順を説明するための図である。図１２の（ａ）～（ｈ）は、図１０の（ａ）～（ｈ）に対応している。なお、図１２においては、説明の便宜上、ノズル２を通常よりも大きく描画している。以下の（ａ）～（ｈ）における上下左右方向は、図１０における上下左右方向の意味である。
（ａ）塗布開始時（ワーク左側側面の下方）
　Ｒ軸回転装置２２によりステージ２１を右方向に回転させ、ワーク２０の塗布領域６をノズル２に対向させる。ワーク左側の下方に設定された塗布開始位置から吐出装置１に吐出を開始させ、ＸＹＺ相対移動装置（１０５、１０６、１０７）によりノズル２とワーク２０とを相対移動させ（この場合はＹ方向（図１０の上方向））、ワーク左側側面（第１の側面）である塗布領域６に液体材料を塗布する。この際、Ｒ軸回転装置２２およびＰ軸回転装置２３は、いずれも停止しており、ノズル２の先端の吐出口とワーク２０とのクリアランスは一定に保たれる。
（ｂ）ワーク左側上方コーナー部（第１のコーナー部）
　ワーク左側上方コーナー部は、第１の側面および第２の側面と連続するアールを有するコーナー部である。Ｒ軸回転装置２２によりステージを左に回転させつつＰ軸回転装置２３によりステージを手前側に回転させる。このＲ軸回転装置２２およびＰ軸回転装置２３によるステージ２１の回転と、ノズル２の位置を制御するＸＹＺ相対移動装置の動作を制御装置１１２が同期させることにより、ワーク２０のコーナー部を塗布描画することができる。図１１に示すように、ワーク２０のコーナー部も外側に向かって傾斜しているので、この塗布面が常にノズル側に向かうようＲ軸回転装置２２およびＰ軸回転装置２３によりステージ２１を同時に二方向に回転させる。この際も上記（ａ）と同様、ノズル２の先端の吐出口とワーク２０とのクリアランスは一定に保たれる。
　コーナー部の描画速度を上記（ａ）の直線部の描画速度と異なる速度で描画することも可能である。ステージ２１の回転速度、ＸＹＺ相対移動装置によるノズル２の移動速度および吐出装置１の吐出動作（吐出量）をコントロールすることで、例えば、直線部と比べコーナー部を低速で描画することができる。ここで、コーナー部において低速で描画する際には、単位時間あたりの吐出量を減少させる。
（ｃ）ワーク上側の直線部（第２の側面）
　上記（ａ）と同様に、ＸＹＺ相対移動装置によりノズル２を移動させ（この場合はＸ方向）、ワーク上側の塗布領域６を塗布描画する。この際、Ｒ軸回転装置２２およびＰ軸回転装置２３は、いずれも停止している。
（ｄ）ワーク右側上方コーナー部（第２のコーナー部）
　ワーク右側上方コーナー部は、第２の側面および第３の側面と連続するアールを有するコーナー部である。Ｐ軸回転装置２３によりステージ２１を奥側へ回転させつつ、Ｒ軸回転装置２２によりステージを左側へ回転させる。この際、上記（ｂ）と同様、Ｒ軸回転装置２２およびＰ軸回転装置２３によるステージ２１の回転と、ノズル２の位置を制御するＸＹＺ相対移動装置の動作を制御装置１１２が同期させる。
（ｅ）ワーク右側の直線部（第３の側面）
　上記（ａ）と同様、ＸＹＺ相対移動装置によりノズル２を移動させ（この場合はＹ方向）、ワーク右側の塗布領域６を塗布描画する。この際、Ｒ軸回転装置２２およびＰ軸回転装置２３は、いずれも停止している。
（ｆ）ワーク右側下方コーナー部（第３のコーナー部）
　ワーク右側下方コーナー部は、第３の側面および第４の側面と連続するアールを有するコーナー部である。Ｐ軸回転装置２３によりステージ２１を奥側へ回転させつつ、Ｒ軸回転装置２２によりステージ２１を右側へ回転させる。この際、上記（ｂ）と同様、Ｒ軸回転装置２２およびＰ軸回転装置２３によるステージ２１の回転と、ノズル２の位置を制御するＸＹＺ相対移動装置の動作を制御装置１１２が同期させる。
（ｇ）ワーク下側の直線部（第４の側面）
　上記（ａ）と同様、ＸＹＺ相対移動装置によりノズル２を移動させ（この場合はＸ方向）、ワーク下側の塗布領域６を塗布描画する。この際、Ｒ軸回転装置２２およびＰ軸回転装置２３は、いずれも停止している。
（ｈ）ワーク左側下方コーナー部（第４のコーナー部）
　ワーク左側下方コーナー部は、第４の側面および第１の側面と連続するアールを有するコーナー部である。Ｐ軸回転装置２３によりステージ２１を手前側へ回転させつつ、Ｒ軸回転装置２２によりステージ２１を右側へ回転させる。この際、上記（ｂ）と同様、Ｒ軸回転装置２２およびＰ軸回転装置２３によるステージ２１の回転と、ノズル２の位置を制御するＸＹＺ相対移動装置の動作を制御装置１１２が同期させる。
　ワーク左側下方コーナー部を描画し終わると、Ｒ軸回転装置２２およびＰ軸回転装置２３は、上記（ａ）と同じ位置となる。塗布開始位置まで描画したら一のワーク２０に対する塗布作業は終了である。
　以上に説明した第１実施形態の塗布装置１００は、スマートフォンのケース（本体）の接着や、３ＤＭＩＤ（3D Molded Interconnected Device）などの塗布作業に利用することができる。また、二つの板状体を貼り合わせた際の辺縁（端面）に保護材を塗布することにも利用される。本装置ではこの様な周面を塗布するにあたっても、その周面がノズルの吐出口方面へ向かうようステージを回転させることができるため、ワークを立てた状態で塗布するための治具等が不要である。また、ワークのステージに面する以外の部分は全て塗布対象となることから、ワークの側周面についてもワークの体勢を変えることなく塗布することが可能となる。
＜第２実施形態＞
　第２実施形態に係る塗布装置２００は、図１４に示すように、液体材料を吐出するための吐出装置１、塗布対象物をその上面に載置するステージ２１、ステージ２１をＲ軸回転させるＲ軸回転装置２２、ステージ２１をＰ軸回転させるＰ軸回転装置２３、吐出装置１とステージ２１とを相対移動させるＸＹＺ相対移動装置（２０５、２０６、２０７）、各装置の動作を制御する制御装置１１２、から主に構成される。第２実施形態において、第１実施形態と同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する場合がある。
　吐出装置１は、Ｚ方向駆動装置２０７に搭載されており、Ｚ方向駆動装置２０７はＸ方向駆動装置２０５に搭載されている。吐出装置１の下方に位置するステージ２１は、Ｙ方向駆動装置２０６に搭載されている。これにより、吐出装置１とステージ２１とをＸＹＺ方向（１０８、１０９、１１０）に相対移動させることができる。第２実施形態では、Ｚ方向駆動装置２０７に撮像装置１１および距離測定装置１２を搭載していないが、これらを搭載するようにしてもよい。
　Ｘ方向駆動装置２０５は、架台２０１から上方に延びる２本の支柱２０２ａ，２０２ｂにより支持されており、架台２０１上面の２本の支柱２０２ａ，２０２ｂの間にはＹ方向駆動装置２０６が配置されている。Ｙ方向駆動装置２０６にはテーブル２２１が搭載されており、テーブル２２１には第１実施形態と同様のステージ２１、Ｒ軸回転装置２２およびＰ軸回転装置２３が支持台２５を介して設置されている。
　第２実施形態に係る塗布装置２００においても、Ｒ軸回転装置２２を駆動させることにより、水平位置にあるステージ２１をＲ軸を中心に±６０°以上（好ましくは±７５°以上、より好ましくは±９０°）回転させることができる。また、Ｐ軸回転装置２３を駆動させることにより、水平位置にあるステージ２１（またはＲ軸回転装置２２）をＰ軸を中心に±６０°以上（好ましくは±７５°以上、より好ましくは±９０°）回転させることができる。
　ＸＹＺ相対移動装置（２０５、２０６、２０７）等の動作を制御する制御装置１１２は、架台２０１の内部に配置されている。吐出装置１の吐出動作を制御するディスペンスコントローラ（吐出制御装置）１１４は、架台２０１の外部に配置されており、信号ケーブルを介して制御装置１１２および吐出装置１と電気的に接続されている。
　以上に説明した第２実施形態の塗布装置２００も、スマートフォンのケース（本体）の接着や、３ＤＭＩＤ（3D Molded Interconnected Device）などの塗布作業に利用することができ、第１実施形態と同様の作用効果が奏される。
＜第３実施形態＞
　第３実施形態に係る塗布装置は、図１５および図１６に示すように、ステージ２１上に設けられた第２のステージ１２１を備えている。第２のステージ１２１は、ステージ２１と比べ小面積に構成されており、小型のワークへの塗布作業を行う際に適している。
　第２のステージ１２１は、連結部材１２２を介してステージ２１に連結されている。連結部材１２２は、第２のステージ１２１を着脱自在に連結する連結機構を備えており、第２のステージ１２１を第２のステージ１２１と異なる面積の第３以降のステージに交換することを可能としている。すなわち、第３実施形態に係る塗布装置は、異なる面積を有する複数のステージの中から、選択された一のステージを連結部材１２２に連結することが可能である。なお、第２のステージ１２１および第３以降のステージも、ステージ２１と同様、ワーク２０を固定する固定機構を備えている。
　連結部材１２２の下端部は、ステージ２１と着脱自在に連結されており、連結部材１２２をステージ２１から取り外せば、ステージ２１によりワーク２０を保持して塗布作業を行うこともできる。
　第３実施形態に係る塗布装置のその他の構成は、第１実施形態に係る塗布装置１００と同様であるので、説明を省略する。
　以上に説明した第３実施形態に係る塗布装置によれば、ワーク２０が多品種である場合でも、ワーク２０よりも小面積のステージにワーク２０を保持させることにより、塗布作業時に吐出装置１がステージ２１に干渉することを防ぐことができる。
　第３実施形態の塗布装置も、スマートフォンのケース（本体）の接着や、３ＤＭＩＤ（3D Molded Interconnected Device）などの塗布作業に利用することができ、第１実施形態と同様の作用効果が奏される。
１：吐出装置
２：ノズル
３：液体貯留容器
４：吐出ヘッド
５：液滴
６：塗布領域
１０：ベース板
１１：撮像装置
１２：距離測定装置
１３：吐出部
１４：吐出駆動装置
１５：吐出口
１６：プランジャー
２０：塗布対象物（ワーク）
２１：ステージ
２２：Ｒ軸回転装置
２３：Ｐ軸回転装置
２４：ユーティリティユニット
２５：支持台
１００：（第１実施形態の）塗布装置
１０１：架台
１０２：天板
１０３：開口
１０４：支持板
１０５：Ｘ方向駆動装置（Ｘ方向移動装置）
１０６：Ｙ方向駆動装置（Ｙ方向移動装置）
１０７：Ｚ方向駆動装置（Ｚ方向移動装置）
１０８：Ｘ移動方向
１０９：Ｙ移動方向
１１０：Ｚ移動方向
１１１：ステージ移動空間
１１２：制御装置
１１３：入出力装置
１１４：ディスペンスコントローラ（吐出制御装置）
１２１：第２のステージ
１２２：支持部材
２００：（第２実施形態の）塗布装置
２０１：架台
２０２：支柱
２０５：Ｘ方向駆動装置（Ｘ方向移動装置）
２０６：Ｙ方向駆動装置（Ｙ方向移動装置）
２０７：Ｚ方向駆動装置（Ｚ方向移動装置）
２２１：テーブル

Claims (18)

  1. 　Ｚ方向に開口する吐出口を有する吐出装置を備えた吐出ヘッドと、
    　ワークを保持するステージと、
    　前記吐出ヘッドと前記ステージとを相対移動させるＸＹＺ相対移動装置と、
    　ＸＹ平面と平行なＲ軸を中心にステージを回動させるＲ軸回転装置と、
    　ＸＹ平面と平行かつＲ軸と異なる方向のＰ軸を中心にステージを回動させるＰ軸回転装置と、
    　制御装置と、
    　架台と、を備え、
    　前記Ｐ軸回転装置が、前記Ｒ軸回転装置の下方に配置されており、
    　前記Ｐ軸回転装置が、前記ステージと共に前記Ｒ軸回転装置を回転させることを特徴とする塗布装置。
  2. 　前記Ｒ軸回転装置により、前記ステージを±６０°以上回転させることができ、
    　前記Ｐ軸回転装置により、前記ステージを±６０°以上回転させることができることを特徴とする請求項１に記載の塗布装置。
  3. 　前記Ｒ軸回転装置により、前記ステージを±９０°回転させることができ、
    　前記Ｐ軸回転装置により、前記ステージを±９０°回転させることができることを特徴とする請求項２に記載の塗布装置。
  4. 　前記ステージのＲ軸と直交する方向の最大幅Ｌ１が、前記ステージのＰ軸と直交する方向の最大幅Ｌ２よりも短いことを特徴とする請求項２または３に記載の塗布装置。
  5. 　前記Ｒ軸回転装置の動作時に前記ステージの側辺の下方に位置する部材の上端からＲ回転軸までの高さＨ１が、前記Ｌ１の半分以上の距離となるように構成されており、
    　前記Ｐ軸回転装置の動作時に前記ステージの側辺の下方に位置する部材の上端からＰ回転軸までの高さＨ２が、前記Ｌ２の半分以上の距離となるように構成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の塗布装置。
  6. 　前記ステージをθ方向に回転させる回転機構を備えていないことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の塗布装置。
  7. 　前記架台が、前記ステージの可動範囲を開口した天板および前記ステージをＲ軸およびＰ軸を中心に回動可能とするステージ移動空間を備えることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の塗布装置。
  8. 　前記ＸＹＺ相対移動装置が、前記天板上に配置されることを特徴とする請求項７に記載の塗布装置。
  9. 　前記ＸＹＺ相対移動装置が、前記ステージを挟んで配置された２つの第１方向移動装置、２つの第１方向移動装置を架橋する第２方向移動装置、および、前記第２方向移動装置に取り付けられた第３方向移動装置により構成されていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の塗布装置。
  10. 　前記架台から上方に延びる複数本の支柱と、
    　前記架台上に設置されたテーブルと、を備え、
    　前記Ｒ軸回転装置および前記Ｐ軸回転装置が、前記テーブル上に設置されており、
    　前記ＸＹＺ相対移動装置が、前記テーブルを第１の方向に移動させる第１方向移動装置、前記複数本の支柱に支持された第２方向移動装置、および、前記第２方向移動装置に取り付けられた第３方向移動装置により構成されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の塗布装置。
  11. 　前記吐出ヘッドが、前記第３方向移動装置に搭載されており、前記吐出装置を回転させる回転機構を備えていないことを特徴とする請求項９または１０に記載の塗布装置。
  12. 　前記ステージが、面積の異なる複数のステージからなり、選択された一のステージによりワークを保持して塗布作業を行うことができることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれかに記載の塗布装置。
  13. 　前記吐出装置が、弁体を進出移動させ、次いで停止することで液体材料に慣性力を印加して飛翔吐出させるジェット式の吐出装置であることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれかに記載の塗布装置。
  14. 　前記ＸＹＺ相対移動装置が、前記吐出ヘッドと前記ステージとをＸ方向の直線に沿って相対移動させるＸ方向移動装置と前記吐出ヘッドと前記ステージとをＹ方向の直線に沿って相対移動させるＹ方向移動装置、および、前記吐出ヘッドと前記ステージとをＺ方向の直線に沿って相対移動させるＺ方向移動装置から構成されており、
    　前記制御装置が、直線状または曲線状の塗布線を形成する際には、前記Ｘ方向移動装置および前記Ｙ方向移動装置の少なくとも一方を動作させ、前記吐出ヘッドが常に相対移動動作を継続させることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれかに記載の塗布装置。
  15. 　請求項１ないし１４のいずれかに記載の塗布装置を用いてステージ上のワークに塗布する塗布方法。
  16. 　請求項１ないし１４のいずれかに記載の塗布装置を用いてステージ上のワークに塗布する塗布方法であって、
    　前記Ｒ軸回転装置により前記ステージを回転させ、前記Ｒ軸回転装置および前記Ｐ軸回転装置を停止して前記吐出装置と前記ワークとのクリアランスを一定に保ったまま前記ワークの第１の側面を塗布する第１側面塗布工程、
    　前記Ｐ軸回転装置により前記ステージを回転させ、前記Ｒ軸回転装置および前記Ｐ軸回転装置を停止して前記吐出装置と前記ワークとのクリアランスを一定に保ったまま前記ワークの第１の側面と交わる第２の側面を塗布する第２側面塗布工程、を備え、
    　前記第１側面塗布工程の実施後、前記第２側面塗布工程を、或いは、前記第２側面塗布工程の実施後、前記第１側面塗布工程を実施する塗布方法。
  17. 　前記第１側面塗布工程の実施後、前記第２側面塗布工程の実施前に、或いは、前記第２側面塗布工程の実施後、前記第１側面塗布工程の実施前に実施されるコーナー部塗布工程を備え、
    　前記コーナー部塗布工程において、前記Ｒ軸回転装置および前記Ｐ軸回転装置を動作させながら、前記ワークの第１側面および第２側面と連続するアールを有するコーナー部を前記吐出装置と前記ワークとのクリアランスを一定に保ったまま塗布することを特徴とする請求項１６に記載の塗布方法。
  18. 　前記ワークが、前記ステージを覆う大きさであることを特徴とする請求項１５ないし１７のいずれかに記載の塗布方法。

     
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