WO2021182613A1

WO2021182613A1 - 液体材料塗布ユニット、液体材料塗布装置および液体材料塗布方法

Info

Publication number: WO2021182613A1
Application number: PCT/JP2021/010078
Authority: WO
Inventors: 航平神谷; 眞理子森吉; 佑斗尾関
Original assignee: Ntn株式会社
Priority date: 2020-03-13
Filing date: 2021-03-12
Publication date: 2021-09-16
Also published as: CN115297969A; EP4119238A4; EP4119238A1; US20230083367A1

Abstract

液体材料塗布ユニット（４）は、塗布針（２４）と、塗布液容器（２１）とを備える。塗布液容器（２１）は結合部（２５）と針移動部（２６）とを含む。結合部（２５）は水平方向に沿って延びる。針移動部（２６）は結合部（２５）から上下方向に沿って延びる。塗布針（２４）が塗布液容器（２１）の貫通孔（２２）から上下方向に沿って突出可能な突出量（Ｐ）は１ｍｍ以上３ｍｍ以下である。針移動部（２６）の水平方向における第１の幅（Ｗ１）は５ｍｍ以下である。針移動部（２６）が結合部（２５）から貫通孔（２２）まで上下方向に沿って延びる長さは５ｍｍ以上である。

Description

液体材料塗布ユニット、液体材料塗布装置および液体材料塗布方法

　本開示は、液体材料塗布ユニット、液体材料塗布装置および液体材料塗布方法に関する。

　電子部品の実装工程においては、導電性材料または接着剤のような液体材料が塗布される。近年、電子部品の小型化により、非常に微量での液体材料を安定して塗布を安定することが要求されている。

　また微小な光学部品などを接着剤を用いて固定する工程では、２液が混合された液体材料を化学反応によって硬化させた接着剤が広く用いられている。１液性の水分硬化型接着剤は硬化に時間がかかるためである。

　電子部品への液体材料の塗布工程、および２液混合された液体材料の接着剤の塗布工程は、たとえば特開２００７－２６８３５３号公報に開示されるような塗布針を用いてなされることが好ましい。この場合、塗布液容器内の液体材料が塗布液容器内にて塗布針に付着する。その後当該塗布針が塗布液容器の貫通孔から突出し、塗布針に付着した液体材料が塗布対象物に転写される。塗布針を用いれば、広範囲の粘度の液体材料に対して微細なパターンの塗布ができる。

特開２００７－２６８３５３号公報

　塗布針を用いた液体材料の塗布においては、塗布針が塗布液容器から突出する距離であるいわゆる突出量の制御が重要である。つまり突出量が過剰に長ければ、塗布液容器内の液体材料に気泡が混入したり、塗布されたパターンの塗布径がばらつくおそれがある。また突出量が過剰に短ければ、塗布されたパターンの塗布径が大きくなるおそれがある。

　本開示は上記の課題に鑑みなされたものである。その目的は、液体材料への気泡の混入を防ぎ、微細な塗布径のパターンを安定して供給可能な液体材料塗布ユニット、液体材料塗布装置および液体材料塗布方法を提供することである。

　本開示に従った液体材料塗布ユニットは、塗布針と、塗布液容器とを備える。塗布針は液体材料を塗布する。塗布液容器は内部に液体材料を保持するとともに、底部に塗布針を貫通させる貫通孔が形成されている。塗布液容器は結合部と針移動部とを含む。結合部は、塗布針の延在方向に交差する水平方向に沿って延びる。針移動部は、結合部から貫通孔に向かって塗布針の延在方向である上下方向に沿って延びる。塗布針が塗布液容器の貫通孔から上下方向に沿って突出可能な突出量は１ｍｍ以上３ｍｍ以下である。針移動部の水平方向における第１の幅は５ｍｍ以下である。針移動部が結合部から貫通孔まで上下方向に沿って延びる長さは５ｍｍ以上である。

　本開示に従った液体材料塗布方法は、底部に貫通孔が形成された塗布液容器の内部に液体材料を保持し、塗布針の先端部を液体材料内に浸漬させた状態で、塗布液容器を液体材料の塗布対象物に対向させる。塗布液容器を塗布対象物に接近させる。塗布針の延在方向に沿って塗布針を移動させ、液体材料を塗布対象物に塗布する。上記塗布する工程においては、塗布針が塗布液容器の貫通孔から上記延在方向に沿って突出可能な突出量は１ｍｍ以上３ｍｍ以下である。上記接近させる工程においては、塗布液容器の少なくとも一部が塗布対象物に囲まれるように配置される。

　本開示によれば、液体材料への気泡の混入を防ぎ、微細な塗布径のパターンを安定して供給可能な液体材料塗布ユニット、液体材料塗布装置および液体材料塗布方法を提供できる。

本実施の形態に従った液体材料塗布装置の概略斜視図である。本実施の形態の液体材料塗布ユニットの一部の構成を示す概略図である。本実施の形態の液体材料塗布ユニットの構成の第１例を示す概略正面図である。本実施の形態の液体材料塗布ユニットの構成の第１例を示す概略側面図である。本実施の形態の液体材料塗布ユニットの構成の第２例を示す概略正面図および概略側面図である。本実施の形態の液体材料塗布ユニットの構成の第３例を示す概略正面図および概略側面図である。図６に示した塗布機構のカム部材を説明するための模式図である。本実施の形態の液体材料塗布ユニットを用いた液体材料塗布方法を説明する概略図である。比較例における液体材料塗布ユニットを用いた液体材料塗布方法を説明する概略図である。塗布針の突出量が通常である場合の塗布工程を示す概略図である。図１０との対比用の、塗布針の突出量が極度に短い場合の塗布工程を示す概略図である。突出量が３ｍｍの場合の塗布径のばらつきの試験結果を示すグラフである。突出量が１５ｍｍの場合の塗布径のばらつきの試験結果を示すグラフである。塗布液容器内での塗布針の上下方向の初期位置を示す概略図である。隙間位置を説明するための概略図である。図１５のＸＶＩ－ＸＶＩ線に沿う概略断面図である。塗布間隔に起因する気泡の混入のメカニズムを示す概略図である。実施例３における液体材料塗布方法を示すフローチャートである。

　以下、本実施の形態について図に基づいて説明する。
　図１は、本実施の形態に従った液体材料塗布装置の概略斜視図である。図１を参照して、本実施の形態に従った液体材料塗布装置２００は、床面に配置された基台１２と、Ｘ軸テーブル１と、Ｙ軸テーブル２と、Ｚ軸テーブル３と、液体材料塗布ユニット４と、観察光学系６と、観察光学系６に接続されたＣＣＤカメラ７と、制御部１１とを含む。

　基台１２の上面には、図１中のＹ軸方向に移動可能に構成されたＹ軸テーブル２が設置されている。具体的には、Ｙ軸テーブル２の下面にガイド部が設置されており、基台１２の上面に設置されたガイドレールに沿って摺動可能に接続されている。また、Ｙ軸テーブル２の下面には、ボールねじが接続されている。ボールねじをモータなどの駆動部材により動作させることにより、Ｙ軸テーブル２はガイドレールに沿って（Ｙ軸方向に）移動可能になっている。また、Ｙ軸テーブル２の上面部は、塗布対象物５を搭載する搭載面となっている。なお図１では塗布対象物５として薄板状の基板が示されている。しかしこれは一例にすぎず、塗布対象物５は後述のようにたとえば溝の底部であってもよい。

　基台１２上には、Ｘ軸方向にＹ軸テーブル２のガイドレールを跨ぐように設置された門型の構造体が設けられている。この構造体上には、Ｘ軸方向に移動可能なＸ軸テーブル１が搭載されている。Ｘ軸テーブル１は、たとえばボールねじを用いてＸ軸方向に移動可能である。

　Ｘ軸テーブル１の移動体には、Ｚ軸テーブル３が搭載されており、このＺ軸テーブル３に液体材料塗布ユニット４および観察光学系６が搭載されている。液体材料塗布ユニット４および観察光学系６は、Ｚ軸テーブル３とともにＸ方向へ移動可能である。液体材料塗布ユニット４は、そこに設けられた塗布針を用いて、塗布対象物５の被塗布面（上面側）に塗布液を塗布するために設けられる。観察光学系６は、塗布対象物５の塗布位置を観察するために設けられる。観察光学系６のＣＣＤカメラ７は、観察した画像を電気信号に変換する。Ｚ軸テーブル３は、これらの液体材料塗布ユニット４および観察光学系６をＺ軸方向に移動可能に支持している。

　制御部１１は、操作パネル８、モニタ９、制御用コンピュータ１０を備え、Ｘ軸テーブル１、Ｙ軸テーブル２、Ｚ軸テーブル３、液体材料塗布ユニット４および観察光学系６を制御する。操作パネル８は、制御用コンピュータ１０への指令を入力するために用いられる。モニタ９は、観察光学系６のＣＣＤカメラ７で変換された画像データおよび、制御用コンピュータ１０からの出力データを表示する。

　塗布対象物５に回路パターンを描画する場合は、塗布対象物５の描画する位置を観察光学系６の直下までＸ軸テーブル１およびＹ軸テーブル２で移動させ、観察光学系６で描画開始位置を観察・確認し、描画開始位置を決定する。そして、決定した描画開始位置を基準に回路パターンを描画する。描画開始位置から、順次、描画位置が液体材料塗布ユニット４の直下にくるようにＸ軸テーブル１およびＹ軸テーブル２で塗布対象物５を移動させる。移動が完了した時点で、液体材料塗布ユニット４を駆動して塗布を行なう。これを連続して繰り返すことで、回路パターンを描画することができる。

　塗布針２４の下降端位置と観察光学系６のフォーカス位置の関係は予め記憶されており、描画時には、観察光学系６で画像のフォーカスを合わせた位置をＺ軸方向基準に、塗布針２４が塗布対象物５に接触する高さまで、Ｚ軸テーブルでＺ軸方向位置を移動させてから塗布を行なう。描画する回路パターンの面積が広く、描画途中での塗布対象物５の塗布位置の高さの変化が大きい場合は、必要に応じて途中でフォーカス位置を確認し、Ｚ軸方向の位置を修正してから塗布を行なう。この時のフォーカス位置の調整は、画像処理を用いて自動でフォーカスする方法でも良いし、レーザセンサ等を用いて、常に塗布対象の塗布対象物５の表面の高さ位置を検出し、リアルタイムで補正を掛ける方法でも良い。

　次に、本実施の形態における液体材料塗布ユニット４について、図２～図７を用いて詳細に説明する。

　図２は、本実施の形態の液体材料塗布ユニットの一部の構成を示す概略図である。図２を参照して、本実施の形態の液体材料塗布ユニット４は、塗布液容器２１と、塗布針２４とを備える。塗布液容器２１は、内部に液体材料１００を保持している。塗布液容器２１は、図２における最下部である底部に貫通孔２２が形成されている。塗布液容器２１の内部には塗布針２４が貫通可能に配置されている。

　塗布針２４は塗布液容器２１内の液体材料１００を塗布する。図２においては、塗布針２４の最下部である先端部２３が液体材料１００に浸されている。塗布針２４は、下降により少なくとも先端部２３が貫通孔２２を貫通し、貫通孔２２から突出する。これにより塗布針２４は、塗布対象物に液体材料１００を塗布する。

　塗布液容器２１は、結合部２５と、針移動部２６とを含む。後述のように、液体材料塗布ユニット４は直動機構、サーボモータなどの駆動部を含んでいる。結合部２５は当該直動機構などの液体材料塗布ユニット４の中心をなす部材と、塗布液容器２１とを結合する部分である。結合部２５は、貫通孔２２から塗布針２４が塗布液容器２１を貫通可能な図２の状態において、塗布液容器２１内を通る塗布針２４の延在方向（図２の上下方向）に交差する水平方向（図２の左右方向）に沿って延びている。一方、針移動部２６は、結合部２５から貫通孔２２に向かって、塗布針２４の延在方向である上下方向（図１のＺ方向）に沿って延びる部分である。言い換えれば針移動部２６は、図２の結合部２５の下側に配置され、結合部２５の下側にて上下方向に延びる部分である。針移動部２６の内部を、塗布針２４が上下方向に移動する。

　塗布針２４が塗布液容器２１の貫通孔２２から、図２の上下方向に沿って突出可能な突出量Ｐは１ｍｍ以上３ｍｍ以下である。つまり図２の塗布針２４が、塗布対象物５への液体材料１００の塗布のために下降し、先端部２３が貫通孔２２から下側に突出する距離としての突出量Ｐが１ｍｍ以上３ｍｍ以下である。先端部２３が貫通孔２２から下側に突出した態様が、図２中に点線で示される。なお当該突出量Ｐは１．５ｍｍ以上３ｍｍ以下であってもよく、２ｍｍ以上３ｍｍ以下であることがより好ましい。さらに突出量Ｐは２．５ｍｍ以上３ｍｍ以下であることがいっそう好ましい。一例として当該突出量Ｐは３ｍｍである。

　針移動部２６の図２の左右方向における第１の幅Ｗ１は５ｍｍ以下である。つまり針移動部２６をたとえば図２の上方から平面視したときにおける外周の水平方向の最大幅が５ｍｍ以下である。一例として当該Ｗ１は５ｍｍである。上記第１の幅Ｗ１は、図２の針移動部２６の最下部がテーパ形状を有する場合、針移動部２６の当該テーパ形状を有する領域以外の、上下方向に移動しても外周の最大幅がほぼ変化しない領域における外周の水平方向の最大幅となる。

　針移動部２６が、結合部２５から貫通孔２２まで図２の上下方向に延びる長さＴは５ｍｍ以上である。つまり針移動部２６は結合部２５の最下部から５ｍｍ以上、下側の位置まで延びている。一例として当該Ｔは１５ｍｍである。

　以上の特徴を有する液体材料塗布ユニット４において、第１の幅Ｗ１は、図２の上下方向に延びる塗布針２４の部分の、図２の左右方向における第２の幅Ｗ２の５倍以下である。なおここで塗布針２４が図２の上下方向に延びる部分とは、塗布針２４のうち、たとえば図２中の先端部２３のようにテーパ加工などにより傾斜されている領域以外の、上下方向に移動しても外周の最大幅がほぼ変化しない領域である。つまり塗布針２４の第２の幅Ｗ２の領域においては、塗布針２４の外周がまっすぐ上下方向に延び、外周幅が一定となっている。第２の幅Ｗ２は、塗布針２４をたとえば図２の上方から平面視したときにおける外周の水平方向の最大幅を意味する。一例としてＷ１が５ｍｍ、Ｗ２が１ｍｍである。

　塗布対象物５は図２に示すように、たとえば下降した塗布針２４を囲むことができる側面部と、側面部の下側に配置され液体材料１００が塗布される底面部とを有する溝形状、凹形状または容器形状であることが好ましい。当該塗布対象物５の、加工した塗布針２４を囲む側面部の横方向間隔Ｄは、たとえば６．５ｍｍ以上であり、１２ｍｍまたは１７ｍｍであってもよい。

　液体材料１００は、たとえば水晶振動子の実装用途での導電性材料であってもよい。あるいは液体材料１００は、いわゆるＭＥＭＳ（Micro　Electro　Mechanical　Systems）ガスセンサへの触媒材料であってもよい。さらに液体材料１００は、ＬＥＤ（Light　Emitting　Diode）への接着剤であってもよい。液体材料１００は、２液混合したものであってもよい。

　液体材料１００は、微粒子が懸濁された液であってもよい。たとえば液体材料１００が接着剤である場合、微粒子として当該接着剤の強化粒子が含まれてもよい。液体材料１００は、粒子を含まない純粋な液体に限らず、当該液体に粒子が含まれたものであってもよい。具体的には、液体材料１００は工業用途に用いられる金属粒子を用いた導電性ペーストであってもよい。この場合、上記微粒子は金属粒子である。また液体材料１００は無機物粒子を含んだ接着剤であってもよい。この場合、上記微粒子は無機物粒子である。

　なお塗布液容器２１内の液体材料１００は、貫通孔２２の縁部における表面張力と、塗布液容器２１内の液体材料１００の重量による圧力とのつり合いにより、貫通孔２２から漏出することはない。

　図３は、本実施の形態の液体材料塗布ユニットの構成の第１例を示す概略正面図である。図４は、本実施の形態の液体材料塗布ユニットの構成の第１例を示す概略側面図である。図３、図４を参照して、液体材料塗布ユニット４は、図２の塗布液容器２１のほか、サーボモータ１２０と、モータ駆動部１２１と、塗布針ホルダ１０２と、塗布針ホルダ収納部１０４と、塗布針ホルダ固定部１０６と、直動機構１３０とを備える。

　サーボモータ１２０は、塗布針２４を上下に駆動するための駆動源として設けられる。塗布針ホルダ１０２は、先端をテーパ状に先細りさせた１本の塗布針２４を保持する。直動機構１３０は、塗布針ホルダ１０２をサーボモータ１２０の回転に応じて上下動させる。モータ駆動部１２１は、塗布針ホルダ１０２の上下動が適切な速度となるようにサーボモータ１２０の回転を制御する。

　直動機構１３０は、原点センサ１１８と、偏心板１１６と、偏心軸１１４と、リニアガイド１３２と、連結板１１２と、可動部１０８と、連結軸１１０と、軸受１２２，１２４とを含む。

　偏心板１１６は、サーボモータ１２０によって回転され、塗布針ホルダ１０２の上下動方向に交差するサーボモータ１２０の回転軸に取り付けられる。偏心板１１６には、サーボモータ１２０の回転軸から偏心した位置に偏心軸１１４が設けられる。

　原点センサ１１８は、偏心板１１６に設けられた原点を検出してモータ駆動部１２１に出力する。この原点は、偏心板１１６が基準となる回転角度に一致した場合に原点センサ１１８に最も近づく。

　可動部１０８には、塗布針ホルダ固定部１０６に塗布針ホルダ１０２が装着されていて、塗布針ホルダ１０２の下側面から１本の塗布針２４が下方に先端部２３を向けて保持されている。リニアガイド１３２は、塗布針ホルダ１０２が固定された可動部１０８を上下動可能に支持する。

　連結板１１２は、塗布針ホルダ１０２と共に上下動する可動部１０８に設けられた連結軸１１０と偏心軸１１４との間を固定長で連結する。

　軸受１２２は、連結板１１２を偏心軸１１４に回動可能に支持する。軸受１２４は、連結板１１２を連結軸１１０に回動可能に支持する。

　可動部１０８は、バネ１２６を介して固定ピン１２８に引き付けられており、駆動時に軸受１２２，１２４のガタにより振動が発生しない構成となっている。軸受１２２，１２４に予圧を掛けてガタを無くすことで、バネ１２６を設けない構成にすることも可能である。

　そして、サーボモータ１２０の駆動により、偏心板１１６が回転すると、偏心軸１１４の上，下方向の移動に伴って、塗布針２４は上，下方向に往復移動される。偏心板１１６が一方向に回転することで、連結軸１１０は上下動ストロークΔＺ分だけ上下動をする。つまり、図２の針移動部２６内を塗布針２４が上下方向に移動する。これにより、塗布針２４の先端部２３が液体材料１００を塗布することと、塗布後に液体材料１００側へ退避することとの往復動作がなされる。

　図５は、本実施の形態の液体材料塗布ユニットの構成の第２例を示す概略正面図および概略側面図である。すなわち図５の（Ａ）が概略正面図であり、図５の（Ｂ）が概略側面図である。図５を参照して、当該第２例は図３、図４の第１例と基本的に同様の構成であるため詳細な説明を繰り返さない。ただし図５の第２例のように塗布液容器２１の結合部２５の延びる方向が、サーボモータ１２０の延びる左右方向にほぼ一致する態様であってもよい。あるいは図３、図４の第１例のように塗布液容器２１の結合部２５の延びる方向が、サーボモータ１２０の延びる左右方向に交差（たとえばほぼ直交）する態様であってもよい。なお図３～図５の液体材料塗布ユニット４は、サーボモータ１２０の回転を直線運動に変換して塗布針２４を上下動させる。しかしこのような例に限られない。たとえば図３～図５の塗布針２４の直線往復運動機構としては、ネジを応用した電動直動アクチュエータ、空気圧によるエアシリンダ、およびソレノイドからなる群から選択されるいずれかが用いられてもよい。

　図６は、本実施の形態の液体材料塗布ユニットの構成の第３例を示す概略正面図および概略側面図である。すなわち図６の（Ａ）が概略正面図であり、図６の（Ｂ）が概略側面図である。図７は、図６に示した塗布機構のカム部材を説明するための模式図である。図６および図７を参照して、第３例の液体材料塗布ユニット４は、図２の塗布液容器２１のほか、サーボモータ１２０と、カム１４３と、軸受１２２と、カム連結板１４５と、可動部１０８と、塗布針ホルダ１０２とを主に含んでいる。塗布針ホルダ１０２に塗布針２４が保持される。サーボモータ１２０は、図１に示したＺ軸方向に沿った方向に回転軸が延びるように設置されている。サーボモータ１２０の回転軸にはカム１４３が接続されている。カム１４３は、サーボモータ１２０の回転軸を中心として回転可能になっている。

　カム１４３は、サーボモータ１２０の回転軸に接続された中心部と、当該中心部の一方端部に接続されたフランジ部とを含む。図７中の（Ａ）に示すように、フランジ部の上部表面（サーボモータ１２０側の表面）はカム面１６１となっている。このカム面１６１は、中心部の外周に沿って円環状に形成されているとともに、フランジ部の底面からの距離が変動するようにスロープ状に形成されている。具体的には、図７中の（Ｂ）に示すように、カム面１６１はフランジ部の底面からの距離が最も大きくなっている上端フラット領域１６２と、この上端フラット領域１６２から間隔を隔てて配置され、フランジ部の底面からの距離が最も小さい下端フラット領域１６３と、上端フラット領域１６２と下端フラット領域１６３との間を接続するスロープ部とを含む。ここで、図７中の（Ｂ）は、中心部を囲むように環状に配置されたカム面１６１を含むフランジ部を側面から見た展開図である。

　このカム１４３のカム面１６１に接するように軸受１２２が配置されている。軸受１２２は、図６中の（Ａ）に示すようにカム１４３から見て特定の方向（サーボモータ１２０の右側）に配置されており、サーボモータ１２０の回転軸が回転することでカム１４３が回転したとき、カム面１６１に接触した状態を保つ。この軸受１２２にカム連結板１４５が接続されている。カム連結板１４５において、軸受１２２と接続された一方端部と反対側の他方端部は可動部１０８に固定されている。可動部１０８には、塗布針ホルダ固定部１０６および塗布針ホルダ収納部１０４が接続されている。この塗布針ホルダ収納部１０４に塗布針ホルダ１０２が収納されている。

　塗布針ホルダ１０２は塗布針２４を含む。塗布針２４は、塗布針ホルダ１０２の下面（サーボモータ１２０が位置する側と反対側である下側）において塗布針ホルダ１０２から突出するように配置されている。塗布針ホルダ１０２下には塗布液容器２１が配置されている。塗布液容器２１に塗布針２４は挿入された状態で保持されている。

　可動部１０８には固定ピン１２８Ｂが設置されている。また、サーボモータ１２０を保持している架台には他方の固定ピン１２８Ａが設置されている。この固定ピン１２８Ａ、１２８Ｂの間を繋ぐようにバネ１２６が設置されている。このバネ１２６により、可動部１０８は塗布液容器２１側に向けた引張り力を受けた状態になっている。また、このバネ１２６による引張り力は、可動部１０８およびカム連結板１４５を介して軸受１２２に作用する。このバネ１２６の引張り力によって、軸受１２２はカム１４３のカム面１６１に押圧された状態を維持している。

　また、可動部１０８、塗布針ホルダ固定部１０６、塗布針ホルダ収納部１０４は、上記架台に設置されたリニアガイド１３２に接続されている。リニアガイド１３２は、Ｚ軸方向に延びるように配置されている。そのため、可動部１０８、塗布針ホルダ固定部１０６、塗布針ホルダ収納部１０４はＺ軸方向に沿って移動可能になっている。

　次に、上述した液体材料塗布ユニット４の動作について説明する。上述した液体材料塗布ユニット４においては、サーボモータ１２０を駆動することにより当該サーボモータ１２０の回転軸を回転させてカム１４３を回転させる。この結果、カム１４３のカム面１６１は、Ｚ軸方向における高さが変化するため、図６中の（Ａ）におけるカム１４３の右側においてカム面１６１に接触している軸受１２２のＺ軸方向における位置もサーボモータ１２０の駆動軸の回転に応じて変動する。

　そして、この軸受１２２のＺ軸方向での位置変動に応じて、可動部１０８、塗布針ホルダ固定部１０６、塗布針ホルダ収納部１０４がＺ軸方向に移動する。この結果、塗布針ホルダ収納部１０４に保持されている塗布針ホルダ１０２もＺ軸方向に移動するので、当該塗布針ホルダ１０２に設置されている塗布針２４のＺ軸方向における位置を変化させることができる。

　次に、本実施の形態の液体材料塗布ユニット４を用いた液体材料塗布方法について、図８を用いて説明する。

　図８は、本実施の形態の液体材料塗布ユニットを用いた液体材料塗布方法を説明する概略図である。図８の液体材料塗布方法においては、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）の順に工程が進行する。図８を参照して、まず（Ａ）のように、最下部（底部）に貫通孔２２が形成された液体材料塗布ユニット４の塗布液容器２１の内部に液体材料１００が保持される。図８の塗布液容器２１は図２の塗布液容器２１と同様の形状および寸法等を有する。塗布針２４の少なくとも先端部２３が液体材料１００内に浸漬された状態とされる。塗布針２４のうち液体材料１００に浸漬される領域は、先端部２３よりも図８の上側の、外周幅が一定となるようまっすぐ延びる領域に達してもよい。この状態で塗布液容器２１は、液体材料１００の塗布対象物５であるたとえば溝形状部材または凹形状部材の底面と、図８の上下方向について対向するよう配置される。

　次に（Ｂ）のように、塗布液容器２１を塗布対象物５に接近させる。具体的には塗布液容器２１が下降する。これにより塗布液容器２１の針移動部２６の少なくとも一部が、塗布対象物５の側面部に囲まれるように配置される。言い換えれば塗布対象物５の側面部と針移動部２６とが水平方向について互いに重なるように、針移動部２６の一部が塗布対象物５の凹形状部に入り込む。さらに言い換えれば塗布対象物５の側面部と針移動部２６との上下方向の位置が等しくなるように、針移動部２６の一部が塗布対象物５の凹形状部に入り込む。

　次に（Ｃ）のように、塗布針２４の延在方向つまり上下方向に沿って塗布針２４を移動させる。つまり（Ｃ）のように塗布針２４を下降させその先端部２３を塗布対象物５の底面部に接近させる。これにより（Ｄ）のように、塗布針２４のたとえば先端部２３に付着した液体材料１００が塗布対象物５の底面部などに塗布される。なおこのとき、（Ｄ）のように塗布針２４の先端部２３が塗布対象物５に接触するまで下降してもよい。あるいは塗布針２４の先端部２３は塗布対象物５に接触せず、塗布針２４に付着した液体材料１００が塗布対象物５に接触するまで下降してもよい。このときに塗布針２４が塗布液容器２１の最下部にある貫通孔２２からその延在方向である上下方向に沿って突出可能な突出量は１ｍｍ以上３ｍｍ以下である。

　塗布が終わった後、（Ｅ）のように塗布針２４が上昇する。これにより再度、先端部２３が塗布液容器２１内に収納される。当該塗布工程においては、塗布針２４がその延在方向に沿って塗布対象物５に近づく（Ｃ）、（Ｄ）の移動と、塗布対象物５から離れる（Ｅ）の移動との往復動作が、１秒間に９回以下だけ繰り返されることが好ましい。これにより液体材料１００の適切な塗布が可能となる。

　次に、図９～図１１を適宜参照し、比較例を検討しながら、本実施の形態の作用効果について説明する。

　図９は、比較例における液体材料塗布ユニットを用いた液体材料塗布方法を説明する概略図である。図９においては（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）の順に工程が進行する。図９を参照して、比較例の塗布液容器２１は、（Ａ）に示すように本実施の形態に比べて針移動部２６の第１の幅ｗ１が大きく、上下方向の長さｔが短い。第１の幅ｗ１が塗布対象物５の側面部の横方向間隔ｄよりも大きい。第１の幅ｗ１が第２の幅ｗ２の５倍を超えている。このため比較例の塗布液容器２１は、針移動部２６が塗布対象物５に囲まれる位置まで下降できない。したがって（Ｂ）に示すように、塗布液容器２１は上下方向に移動することなく、塗布針２４のみが下降することにより塗布液容器２１から突出する。そして（Ｃ）に示すように塗布対象物５に液体材料１００が塗布され、その後（Ｄ）に示すように塗布針２４が上昇する。

　図９においては塗布液容器２１が下降しないため、図８の本実施の形態に比べて塗布針２４の突出量ｐを大きくする必要がある。しかしながら、塗布針２４の突出量ｐが大きく（たとえば１５ｍｍと）なれば、以下の問題が生じる。

　まず図９の（Ｄ）における液体材料１００の塗布後の塗布針２４の上昇時に、塗布液容器２１内の液体材料１００に気泡が混入する可能性がある。これは以下の理由による。図９の（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、下降時に露出する塗布針２４の部分には液体材料１００が不均一に付着している。つまり塗布針２４の外周には、延在方向について液体材料１００が付着した領域と付着していない領域とが無秩序に交互に出現する。このような不均一な付着は、塗布針２４の下降時に液体材料１００が塗布針２４に引っ張られ、貫通孔２２に近い領域において塗布針２４と塗布液容器２１との間に生じる隙間が原因である。塗布針２４の側面の液体材料１００が付着しない部分が塗布液容器２１内に戻る図９の（Ｄ）において、塗布液容器２１内の液体材料１００に気泡が混入しやすくなる。上記の液体材料１００が付着した領域と付着しない領域とが交互に出現する数は、塗布針２４の突出量ｐが大きくなるほど多くなる。したがって突出量ｐが大きくなるとその分だけ、気泡が混入する可能性が高くなる。

　また上記の不均一な液体材料１００の付着領域により、塗布対象物５への液体材料１００の塗布径のばらつきが大きくなる。ここで塗布径とは、塗布された液体材料１００の平面視における寸法の最大値（たとえば楕円形であれば長軸の長さ）を意味し、言い換えれば液体材料１００が外接する仮想円の直径を意味する。これにより形成される液体材料１００のパターンの平面形状が安定しないという問題が生じ得る。

　一方、図９の突出量ｐを極度に短く（たとえば１ｍｍ未満と）すると、下記の別の問題が生じ得る。図１０は塗布針の突出量が通常である場合の塗布工程を示す概略図である。図１１は図１０との対比用の、塗布針の突出量が極度に短い場合の塗布工程を示す概略図である。図１０および図１１では工程は（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の順に進行し、（Ａ）は塗布前の待機状態、（Ｂ）は塗布状態、（Ｃ）は塗布後の退避状態を示している。図１０および図１１を比較参照して、塗布液容器２１の底部の貫通孔２２からの塗布針２４の突出量が短い図１１の場合、突出量が通常である図１０に比べて、塗布対象物に転写する液体材料１００の塗布径が過剰に大きくなる。これは図１１においては塗布針２４の先端部２３が貫通孔２２から露出するとすぐにこれが塗布対象物５に達することから、貫通孔２２からの露出時点における先端部２３に付着する液体材料１００の量が過剰に多くなるためである。

　以上の比較例の課題に鑑み、本実施の形態の液体材料塗布ユニット４は、塗布針２４と、塗布液容器２１とを備える。塗布針２４は液体材料１００を塗布する。塗布液容器２１は内部に液体材料１００を保持するとともに、底部に塗布針２４を貫通させる貫通孔２２が形成されている。塗布液容器２１は結合部２５と針移動部２６とを含む。結合部２５は、塗布針２４の延在方向に交差する水平方向に沿って延びる。針移動部２６は、結合部２５から貫通孔２２に向かって塗布針２４の延在方向である上下方向に沿って延びる。塗布針２４が塗布液容器２１の貫通孔２２から上下方向に沿って突出可能な突出量Ｐは１ｍｍ以上３ｍｍ以下である。針移動部２６の水平方向における第１の幅Ｗ１は５ｍｍ以下である。針移動部２６が結合部２５から貫通孔２２まで上下方向に沿って延びる長さは５ｍｍ以上である。

　上記液体材料塗布ユニット４およびこれを備える液体材料塗布装置２００は、突出量を適度に短く、すなわち３ｍｍ以下とすることにより、塗布液容器２１内の液体材料１００への気泡の混入を激減させることができる。図９の（Ｄ）における塗布針２４の側面の液体材料１００が付着した領域と付着しない領域とが交互に出現する数が減少する。これにより、液体材料１００が付着しない領域と貫通孔２２の壁部との間の隙間により生じる空気が、塗布針２４の上昇時に塗布液容器２１内に噛みこむ可能性が低減する。このため上記の作用効果が得られる。

　また突出量を適度に短い３ｍｍ以下とすることにより、液体材料１００の塗布径のばらつきを低減でき、安定した塗布径のパターンの転写ができる。図９の（Ｄ）における塗布針２４の側面の液体材料１００が付着した領域と付着しない領域とが交互に出現する数が減少する。これにより、転写される液体材料１００のパターンの、不均一に付着された液体材料１００による影響が少なくなるためである。

　また突出量を適度に短い３ｍｍ以下にすることにより、塗布時間を短縮できる。突出量が短いために、これが長い場合に比べて、塗布針２４の突出（下降）および退避（上昇）に要する時間が短くなるためである。このため揮発性の高い液体材料１００であっても素早く安定した塗布ができる。

　また突出量を適度に短い３ｍｍ以下にすることにより、液体材料１００のロスを削減できる。塗布針２４の側面に不均一に付着した液体材料１００は、その後の塗布対象物５への転写に用いることは困難である。このため突出量を短くし、不均一に付着した液体材料１００を減らすことで、転写に用いられない液体材料１００を減らすことができる。

　上記の突出量を適度に短くする効果は、針移動部２６の水平方向における第１の幅を５ｍｍ以下とし、針移動部２６が結合部２５から上下方向に沿って延びる長さを５ｍｍ以上とすることで実現できる。このようにすれば、塗布対象物５が溝形状または凹形状である場合に、その側面部に囲まれるように針移動部２６を配置し、塗布液容器２１を塗布対象物５の底面部に近づけることができるためである。つまり針移動部２６の少なくとも一部が塗布対象物５の溝形状などの側面部に嵌るように挿入される。これにより塗布対象物５の底面部と針移動部２６の最下部との距離を塗布に適した長さとすることができる。なお針移動部２６の上下方向の長さＴは上記のように５ｍｍ以上であることがより好ましい。しかし上記長さＴは、少なくとも塗布対象物５の側面部の上下方向の深さから、塗布針２４の突出量Ｐ（たとえば３ｍｍ）を減じた寸法よりも長ければよい。これにより上記の効果を奏することができる。

　また突出量を適度に長い１ｍｍ以上とすることにより、塗布針２４の先端部２３に付着する液体材料１００の量を減少させることができ、微細なパターンの塗布が可能となる。

　上記の本実施の形態の液体材料塗布ユニット４の塗布液容器２１の形状、寸法等の特徴は、溝形状または凹形状を有する塗布対象物５の側面部の奥に存在する底面部に液体材料１００を転写する場合に特に有効である。

　上記液体材料塗布ユニット４において、第１の幅Ｗ１は、上下方向に延びる塗布針２４の部分の、水平方向における第２の幅Ｗ２の５倍以下であることが好ましい。このようにすれば、上記と同様の作用効果が得られる。

　本実施の形態の液体材料塗布方法は、以下の各工程を備える。底部に貫通孔２２が形成された塗布液容器２１の内部に液体材料１００を保持し、塗布針２４の先端部２３を液体材料１００内に浸漬させた状態で、塗布液容器２１を液体材料１００の塗布対象物５に対向させる。塗布液容器２１を塗布対象物５に接近させる。塗布針２４の延在方向に沿って塗布針２４を移動させ、液体材料１００を塗布対象物５に塗布する。上記塗布する工程においては、塗布針２４が塗布液容器２１の貫通孔２２から上記延在方向に沿って突出可能な突出量Ｐは１ｍｍ以上３ｍｍ以下である。上記接近させる工程においては、塗布液容器２１の少なくとも一部が塗布対象物５に囲まれるように配置される。このようにすれば、上記と同様の作用効果が得られる。

　上記液体材料塗布方法において、液体材料１００は、微粒子が懸濁された液であることが好ましい。微粒子を含む液体材料１００は伸縮性が乏しくちぎれやすいため、図９の（Ｂ）～（Ｄ）に示すような塗布針２４の側面への不均一な付着が起こりやすい。しかしこのような液体材料１００を用いる場合に本実施の形態の液体材料塗布方法は特に有効であり、上記と同様の作用効果が得られる。

　上記液体材料塗布方法において、液体材料の粘度は１３．１０Ｐａ・ｓ以下であることが好ましい。液体材料１００の粘度が過剰に大きければ、塗布針２４の先端部２３に付着した多量の液体材料１００により、塗布後の上昇開始時における塗布針２４と塗布対象物５との間の液体材料１００の分離が困難となる。上記のように粘度を下げることで、このような不具合を抑制できる。

　上記の突出量Ｐを変化させ、気泡の混入率を比較検討する試験が行なわれた。塗布針２４の塗布液容器２１からの突出量Ｐを１５ｍｍとした場合と３ｍｍとした場合とについて調査がなされた。液体材料１００は高分子溶液である。液体材料１００は、粘度が０．４５Ｐａ・ｓであるもの（これを「Ａ」とする）と、粘度が１．９５Ｐａ・ｓであるもの（これを「Ｂ」とする）と、粘度が１３．１０Ｐａ・ｓであるもの（これを「Ｃ」とする）との３種類が用いられた。各サンプルが４８ずつ用意され、それぞれについて同様の試験がなされた。

　塗布針２４として、先端部２３にテーパ形状が形成されておらず、延在方向に交差する断面が、第１の幅Ｗ１が１０００μｍの円形であるもの（以下、「第１の塗布針」とする）が用いられた場合の試験結果を以下の表１に示す。

　また塗布針２４として、先端部２３以外は上記と同様に第１の幅Ｗ１が１０００μｍの円形であり、先端部２３にテーパ形状が形成された結果、最下部の延在方向に交差する断面は外周径（上記のＷ１に相当）が８００μｍの円形であるもの（以下、「第２の塗布針」とする）が用いられた場合の試験結果を以下の表２に示す。

　表１および表２より、塗布針２４の種類にかかわらず、突出量Ｐが１５ｍｍの場合には高確率で気泡が混入しているのに対し、突出量Ｐが３ｍｍの場合には気泡の混入を完全に抑制できた。液体材料１００の粘度が上がるにつれ、突出量が１５ｍｍの場合の気泡混入率が上がっている。一方、突出量が３ｍｍの場合には粘度が最も高い１３．１０Ｐａ・ｓの例においても気泡は全く混入されなかった。このことから、粘度が１３．１０Ｐａ・ｓ以下であれば、突出量を３ｍｍとすることで気泡の混入を完全に抑えることができた。

　さらに、上記試験において、液体材料１００の塗布径のばらつきが調査された。図１２は、突出量が３ｍｍの場合の塗布径のばらつきの試験結果を示すグラフである。図１３は、突出量が１５ｍｍの場合の塗布径のばらつきの試験結果を示すグラフである。各図中の「Φ８００μｍ」は第２の塗布針の結果、「Φ１０００μｍ」は第１の塗布針の結果を示す。また図１２および図１３から得られる変動係数（３σ／Ａｖｅ．）の算出結果を以下の表３に示す。

　図１２、図１３および表３を参照して、以下の結果が得られた。突出量１５ｍｍの場合には液体材料１００の異なる粘度間すなわちＡ，Ｂ，Ｃの間で変動係数の値にばらつきがみられ、同一粘度間でもばらつきがみられた。また突出量１５ｍｍにおいては変動係数の絶対値が大きくなった。これに対し、突出量３ｍｍの場合には液体材料１００の異なる粘度間すなわちＡ，Ｂ，Ｃの間での変動係数の値のばらつきが小さくなり、同一粘度間でのばらつきも小さくなった。また突出量３ｍｍにおいては変動係数のばらつきが小さくなった。なお第１の塗布針を用いた場合と第２の塗布針を用いた場合との間には、明確な差異は認められなかった。

　以上より、突出量を３ｍｍとすることにより、突出量を１５ｍｍとする場合に比べて塗布径のばらつきが削減された。これは突出量を３ｍｍにすることにより、突出量が１５ｍｍの場合に比べて、塗布針２４の側面における液体材料１００の塗布量のばらつきが少なくなり、液体材料１００を安定に塗布することが可能となるためであると推測できる。

　上記のように、塗布する工程において塗布針２４の、塗布液容器２１の貫通孔２２からの突出量Ｐ（図２参照）を小さくすることで、塗布液容器２１内の液体材料１００への気泡混入が抑制できる。これにより微細な塗布径のパターンを安定して供給できる。

　しかし塗布液容器２１内の液体材料１００の量が少なければ、塗布液容器２１内の液体材料１００内に気泡が混入する場合がある。これは、塗布針２４が上昇し塗布液容器２１内に収納される際に、塗布液容器２１内で塗布針２４の先端（先端部２３の最下部）が液体材料１００の液面の上側に離れ、再び塗布針２４が下降する動作時に塗布針２４の先端が空気を噛み込むためと推測される。このような原因により、さほど塗布液容器２１内の液体材料１００の量が減少していない塗布工程の早期であっても、液体材料１００内に気泡が混入すると、液体材料１００が十分に塗布できないため、液体材料１００の使用効率が低下する恐れがある。本実施例は、この気泡混入の原因に対し、液体材料塗布ユニットの構成を調整する方法の検討結果を記す。なお以下において液体材料１００の液面とは、特に断りがない限り、液体材料１００の鉛直方向上側の液面（液体材料１００の最上部）を意味するものとする。

　実施例１での粘度が１３．１０Ｐａ・ｓの液体材料「Ｃ」と同一のものを用いて、塗布液容器２１内における液体材料１００の液面の上下方向位置に対する塗布針２４の上下方向の初期位置を変更しながら気泡の混入の有無が調査された。調査結果を以下の表４に示す。なお塗布針２４の初期位置とは、塗布工程がなされるために塗布針２４が下降動作を始める前（初期状態）の、塗布針２４の最初の上下方向の位置を意味する。

　表４より、初期状態において液体材料１００の液面よりも上側に塗布針２４の先端が配置される場合、すなわち塗布針２４がまったく液体材料１００に浸漬されていない場合には、液体材料１００内に気泡が発生しやすいことがわかった。このことから、塗布針２４の先端を液体材料１００の液面よりもなるべく下側に下げておくよう、塗布針２４の初期位置を設定することが必要である。特に液体材料１００の量が少なく液面が下降している際に、塗布針２４の初期位置の調整が重要となる。

　図１４は、塗布液容器内での塗布針の上下方向の初期位置を示す概略図である。図１４を参照して、塗布針２４は、テーパ加工などにより図１４のように傾斜されている先端部２３と、先端部２３以外の一定幅領域２４ａとを含んでいる。一定幅領域２４ａは先端部２３の上側に位置し、上下方向に移動しても外周の最大幅がほぼ変化しない領域である。一定幅領域２４ａの外周の最大幅はＷ２である。

　塗布液容器２１の内壁２１ａは、下側において、上側よりも、図の左右方向の寸法すなわち水平方向に沿う断面の面積が減少するテーパ形状を有している。塗布針２４の初期位置は、塗布液容器２１の貫通孔２２の最下部Ｏに対する、塗布針２４の先端の上下方向の位置であり、距離Ｐ_０で表される。距離Ｐ_０は、塗布液容器２１の下部の貫通孔２２の上下方向の長さｔよりも大きく設定される。塗布針２４が塗布液容器２１内に収納されたとき、塗布液容器２１内において、塗布針２４の先端に隣接する領域（塗布針２４の先端のすぐ下側の領域）には液体材料１００が回り込み流入する。

　しかし、塗布針２４の初期位置において貫通孔２２の最下部と塗布針２４の先端との上下方向の距離Ｐ_０が短ければ、塗布針２４の先端に隣接する領域に液体材料１００が流入しづらくなり、流入に要する時間が長くなる。流入に要する時間が長くなれば、いわゆる「塗布間隔」が長く設定され、塗布針２４が液体材料１００を塗布する工程のタクトタイムが長くなる。このため、塗布針２４の初期位置、つまり上記の距離Ｐ_０は経験上、貫通孔２２の上下方向の長さｔよりも大きく設定される。ただし距離Ｐ_０の設計基準は明確なものではなかった。そこで本実施例では、「隙間位置」における空隙率を制御することにより塗布針２４の初期位置（距離Ｐ_０）を極力短くし、塗布針２４の先端を液体材料１００の液面よりもなるべく下げることを可能とする方法が検証された。つまり、塗布針２４の先端部２３の最下部の初期位置を、先端部２３が液体材料１００内に配置され先端部２３が液体材料１００に覆われる位置とする方法が検証された。以下では距離Ｐ_０がｔよりも小さくなる場合も含めて検討される。

　図１５は、隙間位置を説明するための概略図である。図１５を参照して、隙間位置Ｐ_１は、初期状態における塗布針２４の上下方向の初期位置のうち、塗布針２４の延在方向に交差する図１５の左右方向（水平方向）についての、塗布針２４と、塗布液容器２１の特に貫通孔２２の内壁との距離が最小となっている位置である。ここで隙間位置Ｐ_１における塗布針２４は、外周がテーパ形状を有する先端部２３であってもよい。隙間位置Ｐ_１は、貫通孔２２の最下部の、図１５にてＣ面２７が形成される領域よりも上側の領域にて決められる。通常は図１５のように、塗布針２４の先端部２３の外周と、これを真横から囲む貫通孔２２の壁面との左右方向距離が、他の領域での左右方向距離よりも比較的小さくなる。この場合、隙間位置Ｐ_１は貫通孔２２の最上部となる。塗布針２４は先端部２３において、先端から上方へ、テーパ形状に沿って外周が徐々に大きくなり、塗布針２４の先端の径Ｐｄよりも、隙間位置Ｐ_１での塗布針２４の径Ｔｄは大きい（但し径Ｔｄは貫通孔２２の径Ｈｄよりも小さい）ためである。貫通孔２２よりも上側の領域では、塗布液容器２１の内壁２１ａの左右方向寸法が貫通孔２２の左右方向寸法に比べて大幅に大きくなる。このため貫通孔２２よりも上側の領域では、先端部２３の外周と塗布液容器２１の内壁２１ａとの距離は最小とはならない。したがって貫通孔２２の真横において径Ｔｄが最大となる位置は、通常は貫通孔２２の最上部である。なお図１５では貫通孔２２の最上部の上下位置には先端部２３が配置されるが、当該位置に一定幅領域２４ａが配置されることも想定される。

　図１６は、図１５のＸＶＩ－ＸＶＩ線に沿う概略断面図である。すなわち図１６には、上下方向については隙間位置Ｐ_１の断面の態様が示されている。これにより図１６には空隙率を説明するための概略図が示される。図１６を参照して、空隙率は、上記隙間位置Ｐ_１において、水平方向に沿う平面（図１６を示す紙面）上での塗布液容器２１の内壁２１ａ（貫通孔２２）に囲まれる領域の面積に対する、塗布針（先端部２３）が配置される部分を除いた空隙の領域の面積の比率である。言い換えれば空隙率は、図１５での内壁２１ａに相当する図１６での部分（貫通孔２２）の内側の領域の面積に対する、先端部２３の最外部と内壁（貫通孔２２）との間の空隙２８の領域の面積の比率である。

　本実施例では、上記の粘度が１３．１０Ｐａ・ｓの液体材料「Ｃ」と同一のものを用いて、空隙率を変化させたときの塗布間隔への影響が調査された。なお塗布間隔は、塗布針２４が塗布を終えた後に上昇し終えた瞬間から、その直後に再び塗布を行なうために塗布針２４が下降し始める直前の瞬間までの時間である。塗布間隔は、第１の塗布工程において塗布されたパターンの第１の塗布径と、その直後の第２の塗布工程において塗布されたパターンの第２の塗布径とを比較し、それらの差が第１の塗布径の値の５％以内となるようにするために要する時間として決定された。

　通常、塗布間隔が、塗布液容器２１内の塗布針２４の先端の真下に隣接する領域へ液体材料１００が流入する時間よりも短ければ、塗布径は小さくなる傾向がある。空隙率が８０％の時の塗布間隔を基準値１とし、空隙率を変化させたときの塗布間隔の変化が算出された。算出結果を以下の表５に示す。なお表５においては、空隙率８０％の場合に対する塗布間隔の変化率が５％以内（すなわち塗布間隔が０．９５以上１．０５以下）の場合、塗布間隔は１（変化なし）と記載されている。

　表５に示すように、空隙率が小さくなるにつれて、塗布間隔が増加した。空隙率が小さいとは、言い換えれば塗布針２４がより下降していることを示す。貫通孔２２の最上部と同じ高さ位置に先端部２３が存在する場合には、塗布針２４が下降すれば、貫通孔２２の最上部と同じ高さ位置における塗布針２４の径Ｔｄがより大きくなるためである。このため塗布針２４の初期位置を下降させ、たとえば空隙率を４３％以下とすれば、表４のように気泡の混入は抑制できる。空隙率が４３％以下であれば、空隙率が８０％の場合に比べて、初期位置において塗布針２４の先端が液体材料１００内での比較的下方に配置され、十分に液体材料１００に浸漬されるためである。しかしこの場合、表５のように塗布間隔が長くなりタクトタイムが長くなることから、液体材料の使用効率が低下する。

　したがって、表５より、塗布間隔が基準値と変わらない範囲となるよう、塗布する工程の前に（図８（Ａ）のように）塗布液容器２１を液体材料１００の塗布対象物５に対向させる。このとき、塗布間隔が基準値に対して変化しない（変化したとしても空隙率８０％のときの塗布間隔の基準値に対して５％以内である）空隙率の範囲のうち、空隙率が最小となるように塗布針２４の初期位置が決定されることがより好ましい。具体的には、図８（Ａ）のように対向させる工程において、空隙率が６２％以上（６０％以上）となる位置となるように塗布針２４の初期位置が決められることが好ましい。空隙率がたとえば６２％（６０％）となる位置まで塗布針２４の初期位置を下降させれば、空隙率が８０％となる塗布針２４の初期位置とされる場合に比べて塗布針２４は下側に位置する。このため空隙率が６２％（６０％）となる位置まで塗布針２４の初期位置を下降させれば、表４により気泡の混入が抑制できるとともに、表５により塗布間隔の増加が抑制できるためより好ましい。したがって空隙率を６２％（６０％）とすれば、気泡の混入を抑制しつつ、塗布工程のタクトタイムの延長を抑制できる。このように従来の経験的な方法と比較し、塗布間隔を最小化させる調整方法を採用することで、液体材料１００の使用効率が向上し、塗布間隔を最小化できる。

　なお塗布針２４の先端径Ｐｄが大きく、高粘度な液体材料１００が用いられた場合には、本実施例で見いだされた好ましい初期位置に塗布針２４が設置されれば、気泡は防止できるが、塗布間隔が長くなる恐れがある。このような場合には、塗布液容器２１の内部形状、塗布液容器２１の貫通孔２２の径Ｈｄ、塗布針２４の形状などの設計因子が最適化されてもよい。これにより、初期位置における塗布針２４の先端付近の空間が拡張され、より塗布針２４の先端付近の空間に液体材料１００が流れ込みやすくなるように工夫されてもよい。このようにすれば、気泡の混入なく塗布工程のタクトタイムを短縮する効果が高められる。

　実施例２では隙間位置Ｐ_１に着目しながら塗布間隔の増加を防ぐ方法が示されている。しかし塗布間隔が短くなれば、塗布液容器２１内の液体材料１００に気泡が混入する場合がある。図１７は、塗布間隔に起因する気泡の混入のメカニズムを示す概略図である。図１７は時間の経過に伴い（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の順に変化することを示している。図１７を参照して、塗布液容器２１内に塗布針２４が収納されると、塗布液容器２１内の塗布針２４の先端に隣接する領域に液体材料１００が流入する。しかし塗布間隔が短ければ、塗布針２４の先端に隣接する領域が液体材料１００で十分満たされないまま、塗布針２４が塗布液容器２１内に入り込む。このときに液体材料１００で十分満たされない塗布針２４の先端に隣接する領域の空気が液体材料１００内に巻き込まれる。このような問題が発生する場合には、塗布間隔を長くすることが好ましいと考えられる。

　図１８は、実施例３における液体材料塗布方法を示すフローチャートである。図１８を参照して、本実施例においては、塗布針２４が液体材料１００を塗布する工程が複数回なされる。つまり塗布する工程は、塗布針２４が液体材料１００を塗布する第１の塗布工程（Ｓ１０）と、その直後に塗布針２４が再度液体材料１００を塗布する第２の塗布工程（Ｓ２０）とを含んでいる。

　第１の塗布工程（Ｓ１０）と第２の塗布工程（Ｓ２０）との間には、塗布針２４が塗布対象物５から上方へ離れる、図８（Ｅ）のような移動がなされる（Ｓ１１）。これにより塗布針２４はその先端を含む全体が塗布液容器２１の内部に収納される。このときまたはこの直後に塗布液容器２１が上昇してもよい。その直後に、塗布針２４が第２の塗布工程にて液体材料１００を塗布すべき位置まで、水平方向に相対移動する水平移動工程がなされる（Ｓ１２）。つまり塗布針２４が次に塗布すべき塗布対象物５が液体材料塗布ユニット４の直下にくるように、たとえばＸ軸テーブル１およびＹ軸テーブル２（図１参照）で塗布対象物５が移動する。あるいは逆に塗布針２４が次に塗布すべき塗布対象物５の位置の真上まで、ＸＹ平面に沿う方向に移動してもよい。これにより、塗布液容器２１が液体材料１００の塗布対象物５に対向される。

　更に、第１の塗布工程（Ｓ１０）と第２の塗布工程（Ｓ２０）との間には、塗布針２４は塗布液容器２１内で待機する工程が設けられる（Ｓ１３）。塗布針２４が塗布液容器２１内で待機する時間は、具体的には、Ｘ軸テーブル１などのステージおよび塗布液容器２１が移動せず、かつ塗布針２４が塗布液容器２１に対して上昇も下降せず、塗布針２４が塗布液容器２１内に静止した状態とされる時間である。本実施例では、工程（Ｓ１３）において、このような塗布針２４の待機時間が設けられる。その後、塗布液容器２１を塗布対象物５に接近させる（Ｓ１４）。つまりたとえば図８（Ｂ）のように塗布液容器２１が下降する。その後、図８（Ｃ）のように塗布針２４が塗布液容器２１に対して下降し、図８（Ｄ）のように塗布針２４の先端部２３が塗布対象物５に接触する。図８（Ｃ）（Ｄ）により第２の塗布工程（Ｓ２０）がなされる。

　以上のように、本実施例においては、第１の塗布工程（Ｓ１０）と第２の塗布工程（Ｓ２０）との間に、工程（Ｓ１１）、（Ｓ１２）、（Ｓ１４）に加えて、塗布針２４が塗布液容器２１内で待機する工程（Ｓ１３）が設けられることが特徴である。工程（Ｓ１３）は水平移動工程（Ｓ１２）に対して時間的に前または後のいずれになされてもよい。本実施例での塗布間隔は、実施例２での塗布間隔に、塗布針２４が塗布液容器２１内で待機する工程（Ｓ１３）の時間が加わったものとなる。つまり、本実施例での塗布間隔は、第１の塗布工程（Ｓ１０）での塗布が終わった塗布針２４の全体が塗布液容器２１内に収納されその上昇が終わった瞬間から、（塗布液容器２１の上昇、）水平移動工程（Ｓ１２）、待機する工程（Ｓ１３）および塗布液容器２１の下降（Ｓ１４）が終わり、第２の塗布工程（Ｓ２０）での塗布液容器２４の下降が始まる直前の瞬間までの時間である。

　なお第１の塗布工程（Ｓ１０）での塗布位置と第２の塗布工程（Ｓ２０）での塗布位置との水平方向の距離（ピッチ）が短い場合に、本実施例の調整方法が特に有効となる。また水平移動工程（Ｓ１２）でのＸ軸テーブル１、Ｙ軸テーブル２などのステージの移動時間が短い場合にも、本実施例の調整方法が特に有効となる。

　次に、本実施例についての実験内容および結果について説明する。上記の粘度が０．４５Ｐａ・ｓの液体材料「Ａ」、粘度が１．９５Ｐａ・ｓの液体材料「Ｂ」および粘度が１３．１０Ｐａ・ｓの液体材料「Ｃ」と同一のものを用いて、塗布間隔を変化させ、気泡混入率が調査された。塗布間隔の変化は、塗布針２４が塗布液容器２１内で待機する工程（Ｓ１３）の有無およびその時間の変化により調整された。その試験結果を以下の表６に示す。

　表６に示すように、粘度が小さいＡの場合、塗布間隔が短い１秒（つまり塗布針２４を塗布液容器２１内に待機させる工程（Ｓ１３）が行われない例）においても、気泡は混入しなかった。しかし塗布間隔が短い１秒の場合、粘度の大きいＢを用いればＡを用いた場合に比べて気泡の混入率が高くなった。また粘度がさらに大きいＣを用いればＢを用いた場合に比べて気泡の混入率がさらに高くなった。Ａは粘度が小さいため液体材料１００が流動しやすく、塗布針２４が塗布液容器２１内に収納した直後に液体材料１００が塗布針２４の先端の直下の領域を満たしたため、気泡が混入しなかったと推測できる。しかし粘度の高いＢ，Ｃを用いた場合においても、塗布間隔を長くし、待機させる工程（Ｓ１３）を設けることにより、気泡混入率が低くなった。塗布間隔が３秒の場合には最も粘度の高いＣにおいて気泡混入率が１３％であったのに対し、塗布間隔が５秒の場合にはＣにおいても気泡混入率が０％となった。なお塗布間隔が３秒の場合の塗布針２４の待機時間は２秒であった。塗布間隔が５秒の場合の塗布針２４の待機時間は４秒であった。このため粘度が大きいほど、気泡混入を防ぐにはより長い塗布間隔（工程（Ｓ１３）の塗布針２４の待機時間）が必要であることが分かった。

　なお、液体材料１００の高分子溶液は種類によって複雑な流動特性を示し、同じ粘度でもチキソ性および曳糸製の有無により異なる流体挙動となる。塗布間隔を設定する場合には、使用する液体材料１００の流動特性を十分に考慮し、表６の試験結果に基づいて塗布間隔が設定されることが好ましい。

　以上に述べた実施の形態に含まれる各例、および各実施例に記載した特徴を、技術的に矛盾のない範囲で適宜組み合わせるように適用してもよい。たとえば実施例２にて導かれた特徴と、実施例３にて導かれた特徴とが組み合わせられてもよい。本実施の形態に含まれる特徴が実施例１～３のそれぞれに適用されてもよい。

　今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

　１　Ｘ軸テーブル、２　Ｙ軸テーブル、３　Ｚ軸テーブル、４　液体材料塗布ユニット、５　塗布対象物、６　観察光学系、７　ＣＣＤカメラ、８　操作パネル、９　モニタ、１０　制御用コンピュータ、１１　制御部、１２　基台、２１　塗布液容器、２１ａ　内壁、２２　貫通孔、２３　先端部、２４　塗布針、２４ａ　一定幅領域、２５　結合部、２６　針移動部、２７　Ｃ面、２８　空隙、１００　液体材料、１０２　塗布針ホルダ、１０４　塗布針ホルダ収納部、１０６　塗布針ホルダ固定部、１０８　可動部、１１０　連結軸、１１２　連結板、１１４　偏心軸、１１６　偏心板、１１８　原点センサ、１２０　サーボモータ、１２１　モータ駆動部、１２２，１２４　軸受、１２６　バネ、１２８，１２８Ａ，１２８Ｂ　固定ピン、１３０　直動機構、１３２　リニアガイド、１４３　カム、１４５　カム連結板、１６１　カム面、１６２　上端フラット領域、１６３　下端フラット領域、２００　液体材料塗布装置。

Claims

　液体材料を塗布する塗布針と、
　内部に前記液体材料を保持するとともに、底部に前記塗布針を貫通させる貫通孔が形成された塗布液容器とを備え、
　前記塗布液容器は、前記塗布針の延在方向に交差する水平方向に沿って延びる結合部と、前記結合部から前記貫通孔に向かって前記塗布針の延在方向である上下方向に沿って延びる針移動部とを含み、
　前記塗布針が前記塗布液容器の前記貫通孔から前記上下方向に沿って突出可能な突出量は１ｍｍ以上３ｍｍ以下であり、
　前記針移動部の前記水平方向における第１の幅は５ｍｍ以下であり、
　前記針移動部が前記結合部から前記貫通孔まで前記上下方向に沿って延びる長さは５ｍｍ以上である、液体材料塗布ユニット。
　前記第１の幅は、前記上下方向に延びる前記塗布針の部分の、前記水平方向における第２の幅の５倍以下である、請求項１に記載の液体材料塗布ユニット。
　請求項１または２に記載の液体材料塗布ユニットを備える、液体材料塗布装置。
　底部に貫通孔が形成された塗布液容器の内部に液体材料を保持し、塗布針の先端部を前記液体材料内に浸漬させた状態で、前記塗布液容器を前記液体材料の塗布対象物に対向させる工程と、
　前記塗布液容器を前記塗布対象物に接近させる工程と、
　前記塗布針の延在方向に沿って前記塗布針を移動させ、前記液体材料を前記塗布対象物に塗布する工程とを備え、
　前記塗布する工程においては、前記塗布針が前記塗布液容器の前記貫通孔から前記延在方向に沿って突出可能な突出量は１ｍｍ以上３ｍｍ以下であり、
　前記接近させる工程においては、前記塗布液容器の少なくとも一部が前記塗布対象物に囲まれるように配置される、液体材料塗布方法。
　前記塗布針の延在方向に交差する水平方向についての前記塗布針と前記塗布液容器の内壁との距離が最小となる隙間位置において、前記水平方向に沿う平面上での前記内壁に囲まれる領域の面積に対する前記塗布針が配置される部分を除いた領域の面積の比率を示す空隙率が定義され、
　前記対向させる工程においては、前記塗布針の先端部の前記延在方向についての位置は、前記空隙率が６０％以上となる位置となるよう前記塗布針が配置される、請求項４に記載の液体材料塗布方法。
　前記液体材料の粘度は１３．１０Ｐａ・ｓ以下である、請求項４または５に記載の液体材料塗布方法。
　前記塗布する工程において、前記塗布針が前記延在方向に沿って前記塗布対象物に近づく移動と前記塗布対象物から離れる移動とを１秒間に９回以下繰り返す、請求項４～６のいずれか１項に記載の液体材料塗布方法。
　前記塗布する工程は、前記塗布針が前記液体材料を塗布する第１の塗布工程と、前記第１の塗布工程の直後に前記塗布針が前記液体材料を塗布する第２の塗布工程とを含み、
　前記第１の塗布工程と前記第２の塗布工程との間には、前記塗布針が前記第２の塗布工程にて前記液体材料を塗布すべき位置まで前記延在方向に交差する水平方向に相対移動する水平移動工程と、前記塗布針が前記塗布液容器内で待機する工程と、前記接近させる工程とがなされる、請求項４～７のいずれか１項に記載の液体材料塗布方法。
　前記液体材料は、微粒子が懸濁された液である、請求項４～８のいずれか１項に記載の液体材料塗布方法。