電子部品立体成形装置
【課題】容易に電子部品の成形を行うことができる立体成形装置を提供する。
【解決手段】ステージ３３と、導電性インク１０をインクジェット機構によりステージ３３に向けて射出する第１の射出手段３１と、絶縁性インク１１をインクジェット機構によりステージ３３に向けて射出する第２の射出手段３２と、第１の射出手段３１および第２の射出手段３２とステージ３３とを相対的に移動させる移動手段３４と、移動手段３４を制御しつつ、第１の射出手段３１および第２の射出手段３２から導電性インク１０および絶縁性インク１１をそれぞれステージ３３の所定位置に向けて射出させるように制御し、導電部分と絶縁部分とを有する電子部品をステージ３３上で立体成形する制御手段３８とを具備する。
【解決手段】ステージ３３と、導電性インク１０をインクジェット機構によりステージ３３に向けて射出する第１の射出手段３１と、絶縁性インク１１をインクジェット機構によりステージ３３に向けて射出する第２の射出手段３２と、第１の射出手段３１および第２の射出手段３２とステージ３３とを相対的に移動させる移動手段３４と、移動手段３４を制御しつつ、第１の射出手段３１および第２の射出手段３２から導電性インク１０および絶縁性インク１１をそれぞれステージ３３の所定位置に向けて射出させるように制御し、導電部分と絶縁部分とを有する電子部品をステージ３３上で立体成形する制御手段３８とを具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品をインクジェット機構により成形する成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータ等に用いるコイルを製造する際には、導線をボビン等に巻き付ける巻線装置が用いられており、複雑なコイルであっても人手によらずに自動的に製造できるようにしている（例えば、特許文献１参照）。
また、コンデンサにおいて、電極板を巻き取って成形される形状のものについても、電極板を自動的に巻き取って成形するコンデンサ製造装置が従来より知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
なお、回路基板の導体パターン成形において、インクジェット機構を採用し、射出装置から射出されたコロイド液を基板上に付着させて配線パターンを成形する技術がすでに知られている（例えば、特許文献３参照）。
このような従来の技術においては、回路基板をＸＹステージに配置し、ＸＹステージをＸＹ平面内で移動させて導体パターン成形を行っていた。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１７６５３１号公報
【特許文献２】特開平５−９０１０９号公報
【特許文献３】特許第３７１３５０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
コイルやコンデンサ等の電子部品の製造においては、自動的に導線を巻き付けたり電極板を巻き取ったりする装置は存在していたが、精度よく行うことは困難であり、その特性の誤差も大きいものとなっていた。
また、特にコイルの製造では、導線の巻き付け方も複雑なものも多く、その都度専用の巻線装置を使用せざるをえず、製造コストが高くなっているという課題があった。
【０００６】
なお、従来のインクジェット機構を用いた成形装置では、導体パターンなどの平面的なものしか成形することができないという課題があった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決すべくなされ、その目的とするところは、容易に電子部品の成形を行うことができる立体成形装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記目的を達成すべく、以下の構成を備える。
すなわち、本発明にかかる電子部品立体成形装置によれば、ステージと、導電性インクをインクジェット機構によりステージに向けて射出する第１の射出手段と、絶縁性インクをインクジェット機構によりステージに向けて射出する第２の射出手段と、第１の射出手段および第２の射出手段とステージとを相対的に移動させる移動手段と、該移動手段を制御しつつ、第１の射出手段および第２の射出手段から導電性インクおよび絶縁性インクをそれぞれステージに向けて射出させるように制御し、導電部分と絶縁部分とを有する電子部品をステージ上で立体成形する制御手段とを具備することを特徴としている。
この構成を採用することによって、インクジェット機構を用いて電子部品を成形することができるので、特殊な製造装置を用いる必要がなく、また複雑な構造においても容易に成形することが可能となる。
【０００９】
導電性および絶縁性以外の性質を有するインクをインクジェット機構により射出する第３の射出手段を具備することを特徴としている。
この構成によれば、例えば強磁性物質インクをコイル成形時のコアの部分に射出したり、誘電体物質インクをコンデンサ成形時の電極間に射出したりすることができ、成形対象の電子部品の特性を良好にすることができる。
【００１０】
また、ステージに向けて紫外線を照射する紫外線照射手段が設けられ、前記導電性インクおよび前記絶縁性インクは、紫外線によって硬化する紫外線硬化剤が混入されており、前記制御手段は、導電性インクの射出終了または絶縁性インクの射出終了の都度、紫外線照射手段から紫外線を照射させ、射出された導電性インクおよび絶縁性インクを硬化させることを特徴としてもよい。
この構成によれば、次の導電性インクまたは絶縁性インクを射出する前に、先に射出したインクを硬化させておくことができるので、先に射出したインクと後に射出したインクとが混ざり合ったりせずに、確実な成形が行える。
【００１１】
また、前記導電性および絶縁性以外の性質を有するインクは、紫外線によって硬化する紫外線硬化剤が混入されており、前記制御手段は、前記導電性および絶縁性以外の性質を有するインクの射出終了の都度、前記紫外線照射手段から紫外線を照射させ、射出された前記導電性および絶縁性以外の性質を有するインクを硬化させることを特徴としてもよい。
この構成によれば、導電性および絶縁性以外の性質を有するインクも硬化させることができ、先に射出したインクと後に射出したインクとが混ざり合ったりせずに、確実な成形が行える。
【００１２】
また、前記電子部品はコイルであり、前記導電性インクの部分はコイルの巻線部分となり、前記絶縁性インクの部分はコイルの巻線の周囲に設けられた絶縁被膜部分となることを特徴としてもよい。
この構成によれば、コイルの成形を、実際に導線を巻き付けずに行うことができる。このため、蝋付け等の必要がなく、製造時の手間がかからないと言う利点があり、さらに線間密度を小さくできるという利点もある。
【００１３】
また、前記電子部品はコンデンサであり、前記導電性インクの部分はコンデンサの電極部分となり、前記絶縁性インクの部分はコンデンサの電極間の誘電体部分となることを特徴としてもよい。
この構成によれば、コンデンサの成形を、実際に電極板を巻き取らずに行うので、電極板の間隔を精度よく狭くすることができ、小型で静電容量の大きいコンデンサを製造することができる。
【００１４】
なお、成形終了時における電子部品の有すべき電気的特性の目標値が記憶されている目標値記憶手段と、電子部品の成形途中において、電子部品の電気的特性の測定値を測定する測定手段と、目標値記憶手段に記憶された成形終了時の目標値に基づいて、成形途中の目標値を算出する算出手段とを具備し、前記制御手段は、電子部品の成形途中において、前記第１の射出手段および第２の射出手段からの導電性インクおよび絶縁性インクの射出を中断し、測定手段によって成形途中の電子部品の電気特性の測定値を測定させ、測定手段によって測定された測定値と、算出手段によって算出された成形途中の目標値とを比較し、成形終了時の測定値が目標値記憶手段に記憶されている成形終了時の目標値に近づくように前記移動手段を制御することを特徴としてもよい。
この構成によれば、製造中に特性を測定しつつ作り込むことができるので、電気的特性の誤差の少ない電子部品の製造ができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明にかかる電子部品立体成形装置によれば、専用の製造装置を用いなくとも電子部品の製造が可能となる。また、所定の粒径のインクを積み重ねていくことにより成形するので、複雑な構造であっても成形が容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１には、本実施形態の基本的な構成のブロック図を示す。
本発明の電子部品立体成形装置３０は、導電部分と絶縁部分とを有する電子部品を、導電性インク１０と絶縁性インク１１とを微少量射出させ、微少量の導電性インクと微少量の絶縁性インクとを少しずつ積み重ねて成形するものである。
導電性インクおよび絶縁性インクは、それぞれインクジェット機構を採用した第1の射出装置３１および第２の射出装置３２により射出される。インクジェット機構としては、ピエゾ方式やサーマル方式を採用することができる。
第１の射出装置３１および第２の射出装置３２の下方には、ステージ３３が配置されている。各射出装置３１，３２はステージ３３上に導電性インク１０および絶縁性インク１１を射出し、ステージ３３上で電子部品が成形される。
【００１７】
第１の射出装置３１および第２の射出装置３２それぞれは、インクを貯留しておくタンク（図示せず）と、タンク内のインクを微少量射出させるヘッド部（図示せず）とを有している。ヘッド部の先端には微少な径の射出穴（図示せず）が形成されており、射出穴から所定量のインクの液滴が射出される。
【００１８】
第1の射出装置３１と第２の射出装置３２は、移動手段３４によって三次元的に移動可能に設けられている。本実施形態では、後述するような多関節型のロボットアーム６６を用いて第１の射出装置３１と第２の射出装置３２を移動させるようにしている。
第1の射出装置３１と第２の射出装置３２は、一体となるように固定して構成することで１つの移動手段３４によって同時に移動するようにすることができる。ただし、第1の射出装置３１と第２の射出装置３２とは、個別に移動可能となるように設けてもよい。
【００１９】
また、第１の射出装置３１および第２の射出装置３２のステージ３３に対する移動は、特にロボットアームによる移動に限定することはなく、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸を有する直交座標系において、第1の射出装置３１および第２の射出装置３２を各軸上でスライド移動可能なスライド部材上に設け、各軸上で第1および第２の射出装置３１，３２をスライド移動させるためのサーボモータを設けるようにしてもよい。
【００２０】
導電性インク１０としては、樹脂等からなるバインダーに金属粒子を含ませた導電性ペーストを用いることができる。また金属粒子をナノオーダーの径とした金属ナノ粒子を含ませた金属ナノペーストを用いてもよい。金属粒子としては、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｎｉ、ＩＴＯなどを採用することができる。
絶縁性インク１１としては、エポキシ樹脂等を用いることができる。
また、導電性インク１０および絶縁性インク１１の双方には、紫外線によって硬化する紫外線硬化剤が混入されている。
【００２１】
射出した導電性インク１０または絶縁性インク１１を硬化させるために、紫外線照射装置３６が設けられている。紫外線照射装置３６は紫外線の照射方向がステージ３３を向くように配置されている。
本実施形態では、紫外線照射装置３６は、後述するロボットアーム６６に、第１の射出装置３１および第２の射出装置３２と共に取り付けられており、ロボットアーム６６の動作に伴って移動可能となっている。
【００２２】
紫外線照射装置３６は、導電性インク１０および絶縁性インク１１が射出された後に、紫外線を照射することによって射出された導電性インクおよび絶縁性インクを硬化させる。そして、硬化した導電性インク１０または絶縁性インク１１の上に、次の導電性インク１０や絶縁性インク１１を射出して積み重ねていくことができる。
【００２３】
電子部品立体成形装置３０には、全体動作を制御する制御手段３８が設けられている。
制御手段３８は、移動手段３４による第１の射出装置３１および第２の射出装置３２の移動、各射出装置３１，３２の移動後の所定位置における導電性インク１０と絶縁性インク１１の射出タイミング、紫外線照射装置３６の照射タイミングなどを制御することができる。
【００２４】
また、本実施形態では、第１の射出装置３１と第２の射出装置３２の現在位置を特定するために撮像手段である少なくとも２台以上のカメラ４０，４９が設けられている。各カメラ４０，４９は、ＣＣＤカメラ等のデジタルカメラを用いるとよく、撮像された画像データは位置特定手段３７に取り込まれる。
【００２５】
第１のカメラ４０は、ロボットアーム６６に第１の射出装置３１、第２の射出装置３２と共に取り付けられており、撮像方向が両射出装置３１，３２のインクの射出方向と同じ方向に向くように配置されている。
また、第２のカメラ４９は、ロボットアーム６６およびステージ３３の双方が撮像範囲に入るような位置に設けられており、ステージ３３上に設定された基準位置Ａに対して第1の射出装置３１および第２の射出装置３２の位置を撮像することができる。
【００２６】
第１のカメラ４０および第２のカメラ４９で撮像された画像データは、位置特定手段３７内に取り込まれる。
位置特定手段３７は、第１のカメラ４０および第２のカメラ４９によって撮像された画像データに基づいて、第１の射出装置３１および第２の射出装置３２の位置を特定する。
具体的には、ステージ３３の所定位置に設定された基準位置Ａを基準とした両射出装置３１，３２の相対位置を算出するようにしている。
【００２７】
制御手段３８は、位置特定手段３７によって特定された各射出装置３１，３２の現在位置に基づいて移動手段３４を制御し、各射出装置３１，３２を次の射出位置まで移動させる。
制御手段３８は、移動手段３４を制御して各射出装置３１，３２を次の射出位置まで移動させた後、各射出装置３１，３２のいずれかを制御して所定位置に導電性インク１０または絶縁性インク１１のいずれかを射出させる。
【００２８】
さらに制御手段３８は、各射出装置３１，３２のいずれかから導電性インク１０または絶縁性インク１１を射出させた後、紫外線照射装置３６を制御して射出されたインクに向けて紫外線を照射させる。
これにより、射出されたインクは紫外線によって硬化し、次に射出されるインクと混ざらないようにすることができる。
【００２９】
図２に、上述した制御系をさらに具体的に示したブロック図を示し、図３にロボットアームの外観構造を示す。
位置特定手段３７・制御手段３８は、カメラ４０，４９からの画像データを取り込んで画像処理する画像処理エンジン４２と、ＣＰＵ４４と、ＲＯＭ４５と、ＲＡＭ４６とを有している。
【００３０】
ＲＯＭ４５には、成形する電子部品を導電性インクと絶縁性インクの微少な液滴で構成する場合に、各インクの液滴の配置位置を基準位置Ａに基づく位置データとして予め記憶されている。
【００３１】
また、移動手段３４としてのロボットアーム６６は、自由度５のロボットアーム６６として設けられており、５つのサーボモータ５０〜５４がそれぞれの関節に設けられている。各サーボモータ５０〜５４は、モータ駆動回路５５〜５９に接続されており、モータ駆動回路５５〜５９から出力される駆動信号に基づいて回転駆動する。また、各サーボモータ５０〜５４には、エンコーダ６０〜６４が設けられており、エンコーダ６０〜６４で検出した回転位置信号がモータ駆動回路５５〜５９に入力される。モータ駆動回路５５〜５９は、エンコーダ６０〜６４からの回転位置信号に基づいて駆動信号を出力し、各サーボモータ５０〜５４の各回転角度を制御することができる。
【００３２】
ロボットアーム６６は、基台（図示せず）に軸線方向に回動可能に設けられた第１のアーム部６８と、第1のアーム部６８に対して鉛直面内で回動可能に連結された第２のアーム部６９と、第２のアーム部６９に対して鉛直面内で回動可能に連結された第３のアーム部７０と、第３のアーム部７０に対して鉛直面内で回動可能に連結された第４のアーム部７２と、第４のアーム部７２に対して鉛直面内で回動可能に設けられたヘッド部７４とを有している。
【００３３】
基台には、第1のサーボモータ５０が設けられており、第1のサーボモータ５０の回転軸は基台に垂直な方向に突出している。この第1のサーボモータ５０の回転軸に第1のアーム部６８の基台側端部が連結されている。第1のサーボモータ５０の回転駆動によって、第１のアーム部６８は第1のアーム部６８の軸線方向に回動可能となる。
【００３４】
第１のアーム部６８と第２のアーム部６９の連結部分には、第２のサーボモータ５１が取り付けられており、第２のサーボモータ５１の回転軸が、連結部分の関節の回動軸として機能する。
第２のアーム部６９と第３のアーム部７０の連結部分には、第３のサーボモータ５２が取り付けられており、第３のサーボモータ５２の回転軸が、連結部分の関節の回動軸として機能する。
第３のアーム部７０と第４のアーム部７２の連結部分には、第４のサーボモータ５３が取り付けられており、第４のサーボモータ５３の回転軸が、連結部分の関節の回動軸として機能する。
【００３５】
第５のサーボモータ５４は、第４のアーム部７２の先端部かヘッド部７４のいずれかに設けられている。
第５のサーボモータ５４の回転駆動によって、ヘッド部７４は鉛直面内で回動可能となる。
【００３６】
ヘッド部７４には、撮像手段である２台のカメラのうち各射出装置３１，３２の射出方向と撮像方向が同一方向に向くカメラ４０と、第１の射出装置３１と、第２の射出装置３２と、紫外線を照射する紫外線照射装置３６とが設けられている。
したがって、ロボットアーム６６を駆動させることによって、カメラ４０、両射出装置３１，３２、紫外線照射装置３６はロボットアーム６６によって一体に移動する。
【００３７】
次に、ロボットアーム６６の制御方法について説明する。
カメラ４９で撮像された画像データには、基準位置Ａとロボットアーム６６のヘッド部７４が同一の画像内に取り込まれている。この画像データは、画像処理エンジン４２に取り込まれて画像処理される。
ＲＯＭ４５内には予めステージ３３上の基準位置Ａの画像データが記憶されており、ＣＰＵ４４ではカメラ４９で撮像した画像データと、ＲＯＭ４５内の基準位置Ａの画像データとを比較し、基準位置Ａを基準としてヘッド部７４の位置を算出する。
【００３８】
また、カメラ４０で撮像された画像データには、ロボットアーム６６のヘッド部７４から見た基準位置Ａが撮像されている。この画像データは、画像処理エンジン４２に取り込まれて画像処理される。
ＲＯＭ４５内には予め基準位置Ａの大きさが記憶されており、ＣＰＵ４４ではカメラ４０で撮像した画像データにおける基準位置Ａの大きさに基づいて、基準位置Ａとヘッド部７４との間の距離を正確に算出する。
【００３９】
ＣＰＵ４４は、ＲＯＭ４５内に記憶されている各インクを配置する位置データおよび、各射出装置３１，３２の位置からの各インクの配置位置までの各インクの適正な射出距離を考慮し、次のヘッド部７４の位置を算出する。
ＣＰＵ４４は、算出した位置へヘッド部７４が移動するように、ロボットアーム６６の各サーボモータ５０〜５４の回転角度を計算する。そして、ＣＰＵ４４は、各サーボモータ５０〜５４のモータ駆動回路５５〜５９へ、各サーボモータ５０〜５４が算出した角度だけ回転するように制御する制御信号を出力する。
【００４０】
上述した構成を有する電子部品立体成形装置の概略の動作を図４および図５に基づいて説明する。
まず、図４（ａ）には、すでに所定量の導電性インクおよび絶縁性インクが積み重なっている状態から新たに絶縁性インク１１を第２の射出装置３２から射出させているところを図示している。
制御手段３８は、所定のインクを射出させた後、紫外線照射装置３６に対して紫外線を照射するように制御信号を出力する。そして、図４（ｂ）に示すように、制御信号を受けた紫外線照射装置３６は、所定時間紫外線を照射し、射出されたインクを硬化させる。なお、このときに、制御手段３８は、移動手段３４を制御して次に射出すべきインクの位置まで第1の射出装置３１および第２の射出装置３２を移動させる。
【００４１】
次に、図４（ｃ）に示すように、所定のインク（ここでは導電性インク）を第１の射出装置３１が射出する。
そして図４（ｄ）に示すように、制御手段３８の制御によって、紫外線照射装置３６が所定時間紫外線を照射し、射出されたインクを硬化させる。なお、このときに、制御手段３８は、移動手段３４を制御して次に射出すべきインクの位置まで第１または第２の射出装置３１，３２を移動させる。
次に、図４（ｅ）に示すように、所定のインク（ここでは絶縁性インク）を第２の射出装置３２が射出する。
【００４２】
なお、インクの射出位置としては、先に射出したインクに隣接するように連続した位置に射出することに限定するものではない。
例えば、図５（ａ）〜（ｅ）に示すように、導電性インク１０を射出する前に絶縁性インク１１を先に射出させ、絶縁性インク１１を硬化させてから、硬化した絶縁性インク１１の間に導電性インク１０を射出させるようにしてもよい。
このようにすることにより、例えば導電性インクが硬化しにくい場合などにおいて、好適に成形が可能となる。
【００４３】
図６〜図１３に、電子部品立体成形装置３０が、電子部品の例としてコイルを成形する過程について示す。黒い四角形が導電性インク１０を示し、白い四角形が絶縁性インク１１を示している。
図６では、絶縁性インク１１を正面から見て横方向に1列、平面視して長さ方向に複数列射出されたところを示している。
次いで、図７においては、図６で射出した絶縁性インク１１の上に正面から見て横方向に３列、長さ方向には図６と同じ長さだけ絶縁性インク１１を射出したところを示している。
【００４４】
続く図８〜図１１においては、図７で射出した絶縁性インク１１の上に横方向にさらに幅広となるように絶縁性インク１１と導電性インク１０とを、それぞれ所定箇所に射出している。
図１２〜図１３においては、コイル断面が円形となるように、正面から見て徐々に横方向が幅狭となるように各インクを所定の位置に射出している。このように、絶縁性インク１１の間に導電性インク１０がコイル状に配置するように各インクを射出することにより、複雑な形状のコイルであっても、容易に製造できる。
【００４５】
次に、図１４に本発明の他の実施形態の基本的な構成のブロック図を示す。
なお、上述した実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、説明を省略する場合もある。
本実施形態では、成形中の電子部品の電気的特性を測定する測定手段８０が設けられている。さらに、成形する電子部品の電気的特性の最終的な目標値が記憶されている目標値記憶手段８２が設けられている。測定手段８０には、電子部品の端子に接続させるための２つの端子部８１，８１が設けられている。
【００４６】
なお、成形する電子部品がコイルである場合、測定すべき電気的特性として重要なものにはインダクタンスがある。したがって、コイルのインダクタンスを測定するために、測定手段８０には所定の周波数を有する交流電圧をコイルに印加可能に設けたマクスウェルブリッジが設けられているとよい。
また、成形する電子部品がコンデンサである場合、測定すべき電気的特性として重要なものにはキャパシタンス（静電容量）がある。したがって、コンデンサのキャパシタンスを測定するために、測定手段８０には所定の周波数を有する交流電圧をコンデンサに印加可能に設けたキャパシタンスブリッジが設けられているとよい。
【００４７】
また、目標値記憶手段８２から抽出した電気的特性の目標値に基づいて、成形途中の電気的特性の目標値を算出する算出手段８３が設けられている。
算出手段８３は、測定手段８０が成形途中の電子部品のインダクタンスやキャパシタンスを測定した後かまたは測定する前に、記憶手段４５に記憶されているインダクタンスやキャパシタンスの目標値を抽出する。
算出手段８３は、抽出した目標値から成形途中である現在の電気的特性の目標値を算出する。現在の目標値の算出は、測定した時点における電子部品の成形が最終的な状態と比較して何％成形したかによって算出することができる。このような成形段階の判断は、現在まで射出した各インクの位置データが、位置データ全体からどの程度の段階にあるかで判断可能である。
【００４８】
制御手段３８は、算出手段８３によって算出された電気的特性の現在の目標値と、測定手段８０によって測定された電気的特性の測定値を比較する。
制御手段３８は、比較した結果、測定された電気的特性の値が現在の目標値と一致している場合には、そのまま成形動作を続行するように制御する。なお、現在の目標値には、所定幅の許容範囲をもたせておき、制御手段３８は測定された値が許容範囲内に入るか否かを判断するようにしてもよい。
【００４９】
制御手段３８は、比較した結果、測定された電気的特性の値が現在の目標値と一致していない場合（または、許容範囲に入っていない場合）には、引き続き行う各インクの射出作業を、最終的に完成した電子部品の電気的特性が、最終的な目標値に一致するように自動的に制御する。
【００５０】
具体的には、例えば電子部品がコイルである場合において、成形途中でのインダクタンス値が目標値よりも下回っているような場合、巻線間隔をさらに狭める必要がある。このため、制御手段３８は、ＲＯＭ４５に記憶されている位置データよりも巻線間隔が狭まるような位置に各インクを射出させるように移動手段３４を制御する。
また、成形途中でのインダクタンス値が目標値よりも上回っているような場合、巻線間隔をさらに広げる必要がある。このため、制御手段３８は、ＲＯＭ４５に記憶されている位置データよりも巻線間隔が広がるような位置に各インクを射出させるように移動手段３４を制御する。
【００５１】
電子部品がコンデンサである場合において、成形途中のキャパシタンス値が目標値よりも下回っている場合、電極の間隔をさらに狭める必要がある。このため、制御手段３８は、ＲＯＭ４５に記憶されている位置データよりも電極の間隔が狭まるような位置に各インクを射出させるように移動手段３４を制御する。
また、成形途中でのキャパシタンス値が目標値よりも上回っているような場合、電極間隔をさらに広げる必要がある。このため、制御手段３８は、ＲＯＭ４５に記憶されている位置データよりも電極間隔が広がるような位置に各インクを射出させるように移動手段３４を制御する。
【００５２】
上述してきたような、電子部品の成形の途中において、成形動作を一旦中断して電気的特性を測定する工程は、最終的に成形が終了するまでの間、複数回実行するようにするとよい。
【００５３】
なお、上述した実施形態で説明してきたインクは、導電性物質と絶縁性物質の２種類のみであるが、射出するインクとしてはこの２種類のみに限定されることはなく、他の種類のインクと組み合わせることにより、さらに多様な効果が得られる。
例えば、コイルを成形する場合には、コア部に強磁性物質インクを射出して紫外線硬化させることによりインダクタンスの高いコイルを成形することができる。この場合、強磁性物質インクをインクジェット機構により射出する第３の射出装置を、第１の射出装置および第２の射出装置とは別個に設け、制御手段によって第３の射出装置の射出タイミングや射出位置を制御する。
【００５４】
また、コンデンサを成形する場合には、電極間に誘電体物質インクを射出して紫外線硬化させることによりキャパシタンスの高いコンデンサを成形することができる。この場合も、第１の射出装置および第２の射出装置とは別個に第３の射出装置として、誘電体物質インクをインクジェット機構により射出可能に設け、制御手段によって第３の射出装置の射出タイミングや射出位置を制御する。
【００５５】
ただし、１つの電子部品を成形する際に導電性インクおよび絶縁性インク以外に射出すべきインクとしては1種類に限られることはなく、導電性インクおよび絶縁性インクの他に複数種類のインクを射出可能に設けてもよい。
かかる場合は、第1の射出装置および第２の射出装置の他に第３の射出装置および第４の射出装置等の複数の射出装置を設け、これらすべての射出装置における射出タイミングや射出位置の制御を制御手段で実行する。
【００５６】
さらに、上述してきた実施形態においては、ステージに対して第1の射出装置と第２の射出装置が移動手段によって移動する構成を説明した。
しかし、本発明としてはこのような構成に限定することはなく、第１の射出装置および第２の射出装置が固定され、ステージを３次元的に移動するように設けてもよい。
さらに、ステージに対して第1の射出装置と第２の射出装置が移動手段によって移動する構成に加えて、ステージも微調整できるように移動可能に設けるようにしてもよい。
【００５７】
なお、上述してきた実施形態においては、カメラは２台設けるようにしたが、さらに多くのカメラを設けることによって、各射出装置のより正確な位置を測定することができる。
【００５８】
以上本発明につき好適な実施例を挙げて種々説明したが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の全体構成を示すブロック図である。
【図２】制御系のブロック図である。
【図３】ロボットアームの外観構造を示す説明図である。
【図４】電子部品を成形する際の動作方法について説明する説明図である。
【図５】他の動作方法について示す説明図である。
【図６】コイルを成形する際の説明図である。
【図７】図６の続きのコイルを成形する際の説明図である。
【図８】図７の続きのコイルを成形する際の説明図である。
【図９】図８の続きのコイルを成形する際の説明図である。
【図１０】図９の続きのコイルを成形する際の説明図である。
【図１１】図１０の続きのコイルを成形する際の説明図である。
【図１２】図１１の続きのコイルを成形する際の説明図である。
【図１３】図１２の続きのコイルを成形する際の説明図である。
【図１４】他の実施形態の制御系のブロック図を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６０】
１０ 導電性インク
１１ 絶縁性インク
３０ 電子部品立体成形装置
３１ 第１の射出装置
３２ 第２の射出装置
３３ ステージ
３４ 移動手段
３６ 紫外線照射装置
３７ 位置特定手段
３８ 制御手段
４０，４９ カメラ
４２ 画像処理エンジン
４４ ＣＰＵ
４５ ＲＯＭ（記憶手段）
４６ ＲＡＭ
５０，５１，５２，５３，５４ サーボモータ
５５，５６，５７，５８，５９ モータ駆動回路
６０，６１，６２，６３，６４ エンコーダ
６６ ロボットアーム
６８ 第１のアーム部
６９ 第２のアーム部
７０ 第３のアーム部
７２ 第４のアーム部
７４ ヘッド部
８０ 測定手段
８１ 端子部
８２ 目標値記憶手段
８３ 算出手段
Ａ 基準位置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品をインクジェット機構により成形する成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータ等に用いるコイルを製造する際には、導線をボビン等に巻き付ける巻線装置が用いられており、複雑なコイルであっても人手によらずに自動的に製造できるようにしている（例えば、特許文献１参照）。
また、コンデンサにおいて、電極板を巻き取って成形される形状のものについても、電極板を自動的に巻き取って成形するコンデンサ製造装置が従来より知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
なお、回路基板の導体パターン成形において、インクジェット機構を採用し、射出装置から射出されたコロイド液を基板上に付着させて配線パターンを成形する技術がすでに知られている（例えば、特許文献３参照）。
このような従来の技術においては、回路基板をＸＹステージに配置し、ＸＹステージをＸＹ平面内で移動させて導体パターン成形を行っていた。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１７６５３１号公報
【特許文献２】特開平５−９０１０９号公報
【特許文献３】特許第３７１３５０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
コイルやコンデンサ等の電子部品の製造においては、自動的に導線を巻き付けたり電極板を巻き取ったりする装置は存在していたが、精度よく行うことは困難であり、その特性の誤差も大きいものとなっていた。
また、特にコイルの製造では、導線の巻き付け方も複雑なものも多く、その都度専用の巻線装置を使用せざるをえず、製造コストが高くなっているという課題があった。
【０００６】
なお、従来のインクジェット機構を用いた成形装置では、導体パターンなどの平面的なものしか成形することができないという課題があった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決すべくなされ、その目的とするところは、容易に電子部品の成形を行うことができる立体成形装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記目的を達成すべく、以下の構成を備える。
すなわち、本発明にかかる電子部品立体成形装置によれば、ステージと、導電性インクをインクジェット機構によりステージに向けて射出する第１の射出手段と、絶縁性インクをインクジェット機構によりステージに向けて射出する第２の射出手段と、第１の射出手段および第２の射出手段とステージとを相対的に移動させる移動手段と、該移動手段を制御しつつ、第１の射出手段および第２の射出手段から導電性インクおよび絶縁性インクをそれぞれステージに向けて射出させるように制御し、導電部分と絶縁部分とを有する電子部品をステージ上で立体成形する制御手段とを具備することを特徴としている。
この構成を採用することによって、インクジェット機構を用いて電子部品を成形することができるので、特殊な製造装置を用いる必要がなく、また複雑な構造においても容易に成形することが可能となる。
【０００９】
導電性および絶縁性以外の性質を有するインクをインクジェット機構により射出する第３の射出手段を具備することを特徴としている。
この構成によれば、例えば強磁性物質インクをコイル成形時のコアの部分に射出したり、誘電体物質インクをコンデンサ成形時の電極間に射出したりすることができ、成形対象の電子部品の特性を良好にすることができる。
【００１０】
また、ステージに向けて紫外線を照射する紫外線照射手段が設けられ、前記導電性インクおよび前記絶縁性インクは、紫外線によって硬化する紫外線硬化剤が混入されており、前記制御手段は、導電性インクの射出終了または絶縁性インクの射出終了の都度、紫外線照射手段から紫外線を照射させ、射出された導電性インクおよび絶縁性インクを硬化させることを特徴としてもよい。
この構成によれば、次の導電性インクまたは絶縁性インクを射出する前に、先に射出したインクを硬化させておくことができるので、先に射出したインクと後に射出したインクとが混ざり合ったりせずに、確実な成形が行える。
【００１１】
また、前記導電性および絶縁性以外の性質を有するインクは、紫外線によって硬化する紫外線硬化剤が混入されており、前記制御手段は、前記導電性および絶縁性以外の性質を有するインクの射出終了の都度、前記紫外線照射手段から紫外線を照射させ、射出された前記導電性および絶縁性以外の性質を有するインクを硬化させることを特徴としてもよい。
この構成によれば、導電性および絶縁性以外の性質を有するインクも硬化させることができ、先に射出したインクと後に射出したインクとが混ざり合ったりせずに、確実な成形が行える。
【００１２】
また、前記電子部品はコイルであり、前記導電性インクの部分はコイルの巻線部分となり、前記絶縁性インクの部分はコイルの巻線の周囲に設けられた絶縁被膜部分となることを特徴としてもよい。
この構成によれば、コイルの成形を、実際に導線を巻き付けずに行うことができる。このため、蝋付け等の必要がなく、製造時の手間がかからないと言う利点があり、さらに線間密度を小さくできるという利点もある。
【００１３】
また、前記電子部品はコンデンサであり、前記導電性インクの部分はコンデンサの電極部分となり、前記絶縁性インクの部分はコンデンサの電極間の誘電体部分となることを特徴としてもよい。
この構成によれば、コンデンサの成形を、実際に電極板を巻き取らずに行うので、電極板の間隔を精度よく狭くすることができ、小型で静電容量の大きいコンデンサを製造することができる。
【００１４】
なお、成形終了時における電子部品の有すべき電気的特性の目標値が記憶されている目標値記憶手段と、電子部品の成形途中において、電子部品の電気的特性の測定値を測定する測定手段と、目標値記憶手段に記憶された成形終了時の目標値に基づいて、成形途中の目標値を算出する算出手段とを具備し、前記制御手段は、電子部品の成形途中において、前記第１の射出手段および第２の射出手段からの導電性インクおよび絶縁性インクの射出を中断し、測定手段によって成形途中の電子部品の電気特性の測定値を測定させ、測定手段によって測定された測定値と、算出手段によって算出された成形途中の目標値とを比較し、成形終了時の測定値が目標値記憶手段に記憶されている成形終了時の目標値に近づくように前記移動手段を制御することを特徴としてもよい。
この構成によれば、製造中に特性を測定しつつ作り込むことができるので、電気的特性の誤差の少ない電子部品の製造ができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明にかかる電子部品立体成形装置によれば、専用の製造装置を用いなくとも電子部品の製造が可能となる。また、所定の粒径のインクを積み重ねていくことにより成形するので、複雑な構造であっても成形が容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１には、本実施形態の基本的な構成のブロック図を示す。
本発明の電子部品立体成形装置３０は、導電部分と絶縁部分とを有する電子部品を、導電性インク１０と絶縁性インク１１とを微少量射出させ、微少量の導電性インクと微少量の絶縁性インクとを少しずつ積み重ねて成形するものである。
導電性インクおよび絶縁性インクは、それぞれインクジェット機構を採用した第1の射出装置３１および第２の射出装置３２により射出される。インクジェット機構としては、ピエゾ方式やサーマル方式を採用することができる。
第１の射出装置３１および第２の射出装置３２の下方には、ステージ３３が配置されている。各射出装置３１，３２はステージ３３上に導電性インク１０および絶縁性インク１１を射出し、ステージ３３上で電子部品が成形される。
【００１７】
第１の射出装置３１および第２の射出装置３２それぞれは、インクを貯留しておくタンク（図示せず）と、タンク内のインクを微少量射出させるヘッド部（図示せず）とを有している。ヘッド部の先端には微少な径の射出穴（図示せず）が形成されており、射出穴から所定量のインクの液滴が射出される。
【００１８】
第1の射出装置３１と第２の射出装置３２は、移動手段３４によって三次元的に移動可能に設けられている。本実施形態では、後述するような多関節型のロボットアーム６６を用いて第１の射出装置３１と第２の射出装置３２を移動させるようにしている。
第1の射出装置３１と第２の射出装置３２は、一体となるように固定して構成することで１つの移動手段３４によって同時に移動するようにすることができる。ただし、第1の射出装置３１と第２の射出装置３２とは、個別に移動可能となるように設けてもよい。
【００１９】
また、第１の射出装置３１および第２の射出装置３２のステージ３３に対する移動は、特にロボットアームによる移動に限定することはなく、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸を有する直交座標系において、第1の射出装置３１および第２の射出装置３２を各軸上でスライド移動可能なスライド部材上に設け、各軸上で第1および第２の射出装置３１，３２をスライド移動させるためのサーボモータを設けるようにしてもよい。
【００２０】
導電性インク１０としては、樹脂等からなるバインダーに金属粒子を含ませた導電性ペーストを用いることができる。また金属粒子をナノオーダーの径とした金属ナノ粒子を含ませた金属ナノペーストを用いてもよい。金属粒子としては、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｎｉ、ＩＴＯなどを採用することができる。
絶縁性インク１１としては、エポキシ樹脂等を用いることができる。
また、導電性インク１０および絶縁性インク１１の双方には、紫外線によって硬化する紫外線硬化剤が混入されている。
【００２１】
射出した導電性インク１０または絶縁性インク１１を硬化させるために、紫外線照射装置３６が設けられている。紫外線照射装置３６は紫外線の照射方向がステージ３３を向くように配置されている。
本実施形態では、紫外線照射装置３６は、後述するロボットアーム６６に、第１の射出装置３１および第２の射出装置３２と共に取り付けられており、ロボットアーム６６の動作に伴って移動可能となっている。
【００２２】
紫外線照射装置３６は、導電性インク１０および絶縁性インク１１が射出された後に、紫外線を照射することによって射出された導電性インクおよび絶縁性インクを硬化させる。そして、硬化した導電性インク１０または絶縁性インク１１の上に、次の導電性インク１０や絶縁性インク１１を射出して積み重ねていくことができる。
【００２３】
電子部品立体成形装置３０には、全体動作を制御する制御手段３８が設けられている。
制御手段３８は、移動手段３４による第１の射出装置３１および第２の射出装置３２の移動、各射出装置３１，３２の移動後の所定位置における導電性インク１０と絶縁性インク１１の射出タイミング、紫外線照射装置３６の照射タイミングなどを制御することができる。
【００２４】
また、本実施形態では、第１の射出装置３１と第２の射出装置３２の現在位置を特定するために撮像手段である少なくとも２台以上のカメラ４０，４９が設けられている。各カメラ４０，４９は、ＣＣＤカメラ等のデジタルカメラを用いるとよく、撮像された画像データは位置特定手段３７に取り込まれる。
【００２５】
第１のカメラ４０は、ロボットアーム６６に第１の射出装置３１、第２の射出装置３２と共に取り付けられており、撮像方向が両射出装置３１，３２のインクの射出方向と同じ方向に向くように配置されている。
また、第２のカメラ４９は、ロボットアーム６６およびステージ３３の双方が撮像範囲に入るような位置に設けられており、ステージ３３上に設定された基準位置Ａに対して第1の射出装置３１および第２の射出装置３２の位置を撮像することができる。
【００２６】
第１のカメラ４０および第２のカメラ４９で撮像された画像データは、位置特定手段３７内に取り込まれる。
位置特定手段３７は、第１のカメラ４０および第２のカメラ４９によって撮像された画像データに基づいて、第１の射出装置３１および第２の射出装置３２の位置を特定する。
具体的には、ステージ３３の所定位置に設定された基準位置Ａを基準とした両射出装置３１，３２の相対位置を算出するようにしている。
【００２７】
制御手段３８は、位置特定手段３７によって特定された各射出装置３１，３２の現在位置に基づいて移動手段３４を制御し、各射出装置３１，３２を次の射出位置まで移動させる。
制御手段３８は、移動手段３４を制御して各射出装置３１，３２を次の射出位置まで移動させた後、各射出装置３１，３２のいずれかを制御して所定位置に導電性インク１０または絶縁性インク１１のいずれかを射出させる。
【００２８】
さらに制御手段３８は、各射出装置３１，３２のいずれかから導電性インク１０または絶縁性インク１１を射出させた後、紫外線照射装置３６を制御して射出されたインクに向けて紫外線を照射させる。
これにより、射出されたインクは紫外線によって硬化し、次に射出されるインクと混ざらないようにすることができる。
【００２９】
図２に、上述した制御系をさらに具体的に示したブロック図を示し、図３にロボットアームの外観構造を示す。
位置特定手段３７・制御手段３８は、カメラ４０，４９からの画像データを取り込んで画像処理する画像処理エンジン４２と、ＣＰＵ４４と、ＲＯＭ４５と、ＲＡＭ４６とを有している。
【００３０】
ＲＯＭ４５には、成形する電子部品を導電性インクと絶縁性インクの微少な液滴で構成する場合に、各インクの液滴の配置位置を基準位置Ａに基づく位置データとして予め記憶されている。
【００３１】
また、移動手段３４としてのロボットアーム６６は、自由度５のロボットアーム６６として設けられており、５つのサーボモータ５０〜５４がそれぞれの関節に設けられている。各サーボモータ５０〜５４は、モータ駆動回路５５〜５９に接続されており、モータ駆動回路５５〜５９から出力される駆動信号に基づいて回転駆動する。また、各サーボモータ５０〜５４には、エンコーダ６０〜６４が設けられており、エンコーダ６０〜６４で検出した回転位置信号がモータ駆動回路５５〜５９に入力される。モータ駆動回路５５〜５９は、エンコーダ６０〜６４からの回転位置信号に基づいて駆動信号を出力し、各サーボモータ５０〜５４の各回転角度を制御することができる。
【００３２】
ロボットアーム６６は、基台（図示せず）に軸線方向に回動可能に設けられた第１のアーム部６８と、第1のアーム部６８に対して鉛直面内で回動可能に連結された第２のアーム部６９と、第２のアーム部６９に対して鉛直面内で回動可能に連結された第３のアーム部７０と、第３のアーム部７０に対して鉛直面内で回動可能に連結された第４のアーム部７２と、第４のアーム部７２に対して鉛直面内で回動可能に設けられたヘッド部７４とを有している。
【００３３】
基台には、第1のサーボモータ５０が設けられており、第1のサーボモータ５０の回転軸は基台に垂直な方向に突出している。この第1のサーボモータ５０の回転軸に第1のアーム部６８の基台側端部が連結されている。第1のサーボモータ５０の回転駆動によって、第１のアーム部６８は第1のアーム部６８の軸線方向に回動可能となる。
【００３４】
第１のアーム部６８と第２のアーム部６９の連結部分には、第２のサーボモータ５１が取り付けられており、第２のサーボモータ５１の回転軸が、連結部分の関節の回動軸として機能する。
第２のアーム部６９と第３のアーム部７０の連結部分には、第３のサーボモータ５２が取り付けられており、第３のサーボモータ５２の回転軸が、連結部分の関節の回動軸として機能する。
第３のアーム部７０と第４のアーム部７２の連結部分には、第４のサーボモータ５３が取り付けられており、第４のサーボモータ５３の回転軸が、連結部分の関節の回動軸として機能する。
【００３５】
第５のサーボモータ５４は、第４のアーム部７２の先端部かヘッド部７４のいずれかに設けられている。
第５のサーボモータ５４の回転駆動によって、ヘッド部７４は鉛直面内で回動可能となる。
【００３６】
ヘッド部７４には、撮像手段である２台のカメラのうち各射出装置３１，３２の射出方向と撮像方向が同一方向に向くカメラ４０と、第１の射出装置３１と、第２の射出装置３２と、紫外線を照射する紫外線照射装置３６とが設けられている。
したがって、ロボットアーム６６を駆動させることによって、カメラ４０、両射出装置３１，３２、紫外線照射装置３６はロボットアーム６６によって一体に移動する。
【００３７】
次に、ロボットアーム６６の制御方法について説明する。
カメラ４９で撮像された画像データには、基準位置Ａとロボットアーム６６のヘッド部７４が同一の画像内に取り込まれている。この画像データは、画像処理エンジン４２に取り込まれて画像処理される。
ＲＯＭ４５内には予めステージ３３上の基準位置Ａの画像データが記憶されており、ＣＰＵ４４ではカメラ４９で撮像した画像データと、ＲＯＭ４５内の基準位置Ａの画像データとを比較し、基準位置Ａを基準としてヘッド部７４の位置を算出する。
【００３８】
また、カメラ４０で撮像された画像データには、ロボットアーム６６のヘッド部７４から見た基準位置Ａが撮像されている。この画像データは、画像処理エンジン４２に取り込まれて画像処理される。
ＲＯＭ４５内には予め基準位置Ａの大きさが記憶されており、ＣＰＵ４４ではカメラ４０で撮像した画像データにおける基準位置Ａの大きさに基づいて、基準位置Ａとヘッド部７４との間の距離を正確に算出する。
【００３９】
ＣＰＵ４４は、ＲＯＭ４５内に記憶されている各インクを配置する位置データおよび、各射出装置３１，３２の位置からの各インクの配置位置までの各インクの適正な射出距離を考慮し、次のヘッド部７４の位置を算出する。
ＣＰＵ４４は、算出した位置へヘッド部７４が移動するように、ロボットアーム６６の各サーボモータ５０〜５４の回転角度を計算する。そして、ＣＰＵ４４は、各サーボモータ５０〜５４のモータ駆動回路５５〜５９へ、各サーボモータ５０〜５４が算出した角度だけ回転するように制御する制御信号を出力する。
【００４０】
上述した構成を有する電子部品立体成形装置の概略の動作を図４および図５に基づいて説明する。
まず、図４（ａ）には、すでに所定量の導電性インクおよび絶縁性インクが積み重なっている状態から新たに絶縁性インク１１を第２の射出装置３２から射出させているところを図示している。
制御手段３８は、所定のインクを射出させた後、紫外線照射装置３６に対して紫外線を照射するように制御信号を出力する。そして、図４（ｂ）に示すように、制御信号を受けた紫外線照射装置３６は、所定時間紫外線を照射し、射出されたインクを硬化させる。なお、このときに、制御手段３８は、移動手段３４を制御して次に射出すべきインクの位置まで第1の射出装置３１および第２の射出装置３２を移動させる。
【００４１】
次に、図４（ｃ）に示すように、所定のインク（ここでは導電性インク）を第１の射出装置３１が射出する。
そして図４（ｄ）に示すように、制御手段３８の制御によって、紫外線照射装置３６が所定時間紫外線を照射し、射出されたインクを硬化させる。なお、このときに、制御手段３８は、移動手段３４を制御して次に射出すべきインクの位置まで第１または第２の射出装置３１，３２を移動させる。
次に、図４（ｅ）に示すように、所定のインク（ここでは絶縁性インク）を第２の射出装置３２が射出する。
【００４２】
なお、インクの射出位置としては、先に射出したインクに隣接するように連続した位置に射出することに限定するものではない。
例えば、図５（ａ）〜（ｅ）に示すように、導電性インク１０を射出する前に絶縁性インク１１を先に射出させ、絶縁性インク１１を硬化させてから、硬化した絶縁性インク１１の間に導電性インク１０を射出させるようにしてもよい。
このようにすることにより、例えば導電性インクが硬化しにくい場合などにおいて、好適に成形が可能となる。
【００４３】
図６〜図１３に、電子部品立体成形装置３０が、電子部品の例としてコイルを成形する過程について示す。黒い四角形が導電性インク１０を示し、白い四角形が絶縁性インク１１を示している。
図６では、絶縁性インク１１を正面から見て横方向に1列、平面視して長さ方向に複数列射出されたところを示している。
次いで、図７においては、図６で射出した絶縁性インク１１の上に正面から見て横方向に３列、長さ方向には図６と同じ長さだけ絶縁性インク１１を射出したところを示している。
【００４４】
続く図８〜図１１においては、図７で射出した絶縁性インク１１の上に横方向にさらに幅広となるように絶縁性インク１１と導電性インク１０とを、それぞれ所定箇所に射出している。
図１２〜図１３においては、コイル断面が円形となるように、正面から見て徐々に横方向が幅狭となるように各インクを所定の位置に射出している。このように、絶縁性インク１１の間に導電性インク１０がコイル状に配置するように各インクを射出することにより、複雑な形状のコイルであっても、容易に製造できる。
【００４５】
次に、図１４に本発明の他の実施形態の基本的な構成のブロック図を示す。
なお、上述した実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、説明を省略する場合もある。
本実施形態では、成形中の電子部品の電気的特性を測定する測定手段８０が設けられている。さらに、成形する電子部品の電気的特性の最終的な目標値が記憶されている目標値記憶手段８２が設けられている。測定手段８０には、電子部品の端子に接続させるための２つの端子部８１，８１が設けられている。
【００４６】
なお、成形する電子部品がコイルである場合、測定すべき電気的特性として重要なものにはインダクタンスがある。したがって、コイルのインダクタンスを測定するために、測定手段８０には所定の周波数を有する交流電圧をコイルに印加可能に設けたマクスウェルブリッジが設けられているとよい。
また、成形する電子部品がコンデンサである場合、測定すべき電気的特性として重要なものにはキャパシタンス（静電容量）がある。したがって、コンデンサのキャパシタンスを測定するために、測定手段８０には所定の周波数を有する交流電圧をコンデンサに印加可能に設けたキャパシタンスブリッジが設けられているとよい。
【００４７】
また、目標値記憶手段８２から抽出した電気的特性の目標値に基づいて、成形途中の電気的特性の目標値を算出する算出手段８３が設けられている。
算出手段８３は、測定手段８０が成形途中の電子部品のインダクタンスやキャパシタンスを測定した後かまたは測定する前に、記憶手段４５に記憶されているインダクタンスやキャパシタンスの目標値を抽出する。
算出手段８３は、抽出した目標値から成形途中である現在の電気的特性の目標値を算出する。現在の目標値の算出は、測定した時点における電子部品の成形が最終的な状態と比較して何％成形したかによって算出することができる。このような成形段階の判断は、現在まで射出した各インクの位置データが、位置データ全体からどの程度の段階にあるかで判断可能である。
【００４８】
制御手段３８は、算出手段８３によって算出された電気的特性の現在の目標値と、測定手段８０によって測定された電気的特性の測定値を比較する。
制御手段３８は、比較した結果、測定された電気的特性の値が現在の目標値と一致している場合には、そのまま成形動作を続行するように制御する。なお、現在の目標値には、所定幅の許容範囲をもたせておき、制御手段３８は測定された値が許容範囲内に入るか否かを判断するようにしてもよい。
【００４９】
制御手段３８は、比較した結果、測定された電気的特性の値が現在の目標値と一致していない場合（または、許容範囲に入っていない場合）には、引き続き行う各インクの射出作業を、最終的に完成した電子部品の電気的特性が、最終的な目標値に一致するように自動的に制御する。
【００５０】
具体的には、例えば電子部品がコイルである場合において、成形途中でのインダクタンス値が目標値よりも下回っているような場合、巻線間隔をさらに狭める必要がある。このため、制御手段３８は、ＲＯＭ４５に記憶されている位置データよりも巻線間隔が狭まるような位置に各インクを射出させるように移動手段３４を制御する。
また、成形途中でのインダクタンス値が目標値よりも上回っているような場合、巻線間隔をさらに広げる必要がある。このため、制御手段３８は、ＲＯＭ４５に記憶されている位置データよりも巻線間隔が広がるような位置に各インクを射出させるように移動手段３４を制御する。
【００５１】
電子部品がコンデンサである場合において、成形途中のキャパシタンス値が目標値よりも下回っている場合、電極の間隔をさらに狭める必要がある。このため、制御手段３８は、ＲＯＭ４５に記憶されている位置データよりも電極の間隔が狭まるような位置に各インクを射出させるように移動手段３４を制御する。
また、成形途中でのキャパシタンス値が目標値よりも上回っているような場合、電極間隔をさらに広げる必要がある。このため、制御手段３８は、ＲＯＭ４５に記憶されている位置データよりも電極間隔が広がるような位置に各インクを射出させるように移動手段３４を制御する。
【００５２】
上述してきたような、電子部品の成形の途中において、成形動作を一旦中断して電気的特性を測定する工程は、最終的に成形が終了するまでの間、複数回実行するようにするとよい。
【００５３】
なお、上述した実施形態で説明してきたインクは、導電性物質と絶縁性物質の２種類のみであるが、射出するインクとしてはこの２種類のみに限定されることはなく、他の種類のインクと組み合わせることにより、さらに多様な効果が得られる。
例えば、コイルを成形する場合には、コア部に強磁性物質インクを射出して紫外線硬化させることによりインダクタンスの高いコイルを成形することができる。この場合、強磁性物質インクをインクジェット機構により射出する第３の射出装置を、第１の射出装置および第２の射出装置とは別個に設け、制御手段によって第３の射出装置の射出タイミングや射出位置を制御する。
【００５４】
また、コンデンサを成形する場合には、電極間に誘電体物質インクを射出して紫外線硬化させることによりキャパシタンスの高いコンデンサを成形することができる。この場合も、第１の射出装置および第２の射出装置とは別個に第３の射出装置として、誘電体物質インクをインクジェット機構により射出可能に設け、制御手段によって第３の射出装置の射出タイミングや射出位置を制御する。
【００５５】
ただし、１つの電子部品を成形する際に導電性インクおよび絶縁性インク以外に射出すべきインクとしては1種類に限られることはなく、導電性インクおよび絶縁性インクの他に複数種類のインクを射出可能に設けてもよい。
かかる場合は、第1の射出装置および第２の射出装置の他に第３の射出装置および第４の射出装置等の複数の射出装置を設け、これらすべての射出装置における射出タイミングや射出位置の制御を制御手段で実行する。
【００５６】
さらに、上述してきた実施形態においては、ステージに対して第1の射出装置と第２の射出装置が移動手段によって移動する構成を説明した。
しかし、本発明としてはこのような構成に限定することはなく、第１の射出装置および第２の射出装置が固定され、ステージを３次元的に移動するように設けてもよい。
さらに、ステージに対して第1の射出装置と第２の射出装置が移動手段によって移動する構成に加えて、ステージも微調整できるように移動可能に設けるようにしてもよい。
【００５７】
なお、上述してきた実施形態においては、カメラは２台設けるようにしたが、さらに多くのカメラを設けることによって、各射出装置のより正確な位置を測定することができる。
【００５８】
以上本発明につき好適な実施例を挙げて種々説明したが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の全体構成を示すブロック図である。
【図２】制御系のブロック図である。
【図３】ロボットアームの外観構造を示す説明図である。
【図４】電子部品を成形する際の動作方法について説明する説明図である。
【図５】他の動作方法について示す説明図である。
【図６】コイルを成形する際の説明図である。
【図７】図６の続きのコイルを成形する際の説明図である。
【図８】図７の続きのコイルを成形する際の説明図である。
【図９】図８の続きのコイルを成形する際の説明図である。
【図１０】図９の続きのコイルを成形する際の説明図である。
【図１１】図１０の続きのコイルを成形する際の説明図である。
【図１２】図１１の続きのコイルを成形する際の説明図である。
【図１３】図１２の続きのコイルを成形する際の説明図である。
【図１４】他の実施形態の制御系のブロック図を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６０】
１０ 導電性インク
１１ 絶縁性インク
３０ 電子部品立体成形装置
３１ 第１の射出装置
３２ 第２の射出装置
３３ ステージ
３４ 移動手段
３６ 紫外線照射装置
３７ 位置特定手段
３８ 制御手段
４０，４９ カメラ
４２ 画像処理エンジン
４４ ＣＰＵ
４５ ＲＯＭ（記憶手段）
４６ ＲＡＭ
５０，５１，５２，５３，５４ サーボモータ
５５，５６，５７，５８，５９ モータ駆動回路
６０，６１，６２，６３，６４ エンコーダ
６６ ロボットアーム
６８ 第１のアーム部
６９ 第２のアーム部
７０ 第３のアーム部
７２ 第４のアーム部
７４ ヘッド部
８０ 測定手段
８１ 端子部
８２ 目標値記憶手段
８３ 算出手段
Ａ 基準位置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステージと、
導電性インクをインクジェット機構によりステージに向けて射出する第１の射出手段と、
絶縁性インクをインクジェット機構によりステージに向けて射出する第２の射出手段と、
第１の射出手段および第２の射出手段とステージとを相対的に移動させる移動手段と、
該移動手段を制御しつつ、第１の射出手段および第２の射出手段から導電性インクおよび絶縁性インクをそれぞれステージの所定位置に向けて射出させるように制御し、導電部分と絶縁部分とを有する電子部品をステージ上で立体成形する制御手段とを具備することを特徴とする電子部品立体成形装置。
【請求項２】
導電性および絶縁性以外の性質を有するインクをインクジェット機構により射出する第３の射出手段を具備することを特徴とする請求項１記載の電子部品立体成形装置。
【請求項３】
ステージに向けて紫外線を照射する紫外線照射手段が設けられ、
前記導電性インクおよび前記絶縁性インクは、紫外線によって硬化する紫外線硬化剤が混入されており、
前記制御手段は、導電性インクの射出終了または絶縁性インクの射出終了の都度、紫外線照射手段から紫外線を照射させ、射出された導電性インクおよび絶縁性インクを硬化させることを特徴とする請求項１または請求項２記載の電子部品立体成形装置。
【請求項４】
前記導電性および絶縁性以外の性質を有するインクは、紫外線によって硬化する紫外線硬化剤が混入されており、
前記制御手段は、前記導電性および絶縁性以外の性質を有するインクの射出終了の都度、前記紫外線照射手段から紫外線を照射させ、射出された前記導電性および絶縁性以外の性質を有するインクを硬化させることを特徴とする請求項３記載の電子部品立体成形装置。
【請求項５】
前記電子部品はコイルであり、
前記導電性インクの部分はコイルの巻線部分となり、前記絶縁性インクの部分はコイルの巻線の周囲に設けられた絶縁被膜部分となることを特徴とする請求項１〜請求項４のうちのいずれか１項記載の電子部品立体成形装置。
【請求項６】
前記電子部品はコンデンサであり、
前記導電性インクの部分はコンデンサの電極部分となり、前記絶縁性インクの部分はコンデンサの電極間の誘電体部分となることを特徴とする請求項１〜請求項４のうちのいずれか1項記載の電子部品立体成形装置。
【請求項７】
成形終了時における電子部品の有すべき電気的特性の目標値が記憶されている目標値記憶手段と、
電子部品の成形途中において、電子部品の電気的特性の測定値を測定する測定手段と、
目標値記憶手段に記憶された成形終了時の目標値に基づいて、成形途中の目標値を算出する算出手段とを具備し、
前記制御手段は、
電子部品の成形途中において、前記第１の射出手段および第２の射出手段からの導電性インクおよび絶縁性インクの射出を中断し、測定手段によって成形途中の電子部品の電気特性の測定値を測定させ、
測定手段によって測定された測定値と、算出手段によって算出された成形途中の目標値とを比較し、成形終了時の測定値が目標値記憶手段に記憶されている成形終了時の目標値に近づくように前記移動手段を制御することを特徴とする請求項１〜請求項６のうちのいずれか１項記載の電子部品立体成形装置。
【請求項１】
ステージと、
導電性インクをインクジェット機構によりステージに向けて射出する第１の射出手段と、
絶縁性インクをインクジェット機構によりステージに向けて射出する第２の射出手段と、
第１の射出手段および第２の射出手段とステージとを相対的に移動させる移動手段と、
該移動手段を制御しつつ、第１の射出手段および第２の射出手段から導電性インクおよび絶縁性インクをそれぞれステージの所定位置に向けて射出させるように制御し、導電部分と絶縁部分とを有する電子部品をステージ上で立体成形する制御手段とを具備することを特徴とする電子部品立体成形装置。
【請求項２】
導電性および絶縁性以外の性質を有するインクをインクジェット機構により射出する第３の射出手段を具備することを特徴とする請求項１記載の電子部品立体成形装置。
【請求項３】
ステージに向けて紫外線を照射する紫外線照射手段が設けられ、
前記導電性インクおよび前記絶縁性インクは、紫外線によって硬化する紫外線硬化剤が混入されており、
前記制御手段は、導電性インクの射出終了または絶縁性インクの射出終了の都度、紫外線照射手段から紫外線を照射させ、射出された導電性インクおよび絶縁性インクを硬化させることを特徴とする請求項１または請求項２記載の電子部品立体成形装置。
【請求項４】
前記導電性および絶縁性以外の性質を有するインクは、紫外線によって硬化する紫外線硬化剤が混入されており、
前記制御手段は、前記導電性および絶縁性以外の性質を有するインクの射出終了の都度、前記紫外線照射手段から紫外線を照射させ、射出された前記導電性および絶縁性以外の性質を有するインクを硬化させることを特徴とする請求項３記載の電子部品立体成形装置。
【請求項５】
前記電子部品はコイルであり、
前記導電性インクの部分はコイルの巻線部分となり、前記絶縁性インクの部分はコイルの巻線の周囲に設けられた絶縁被膜部分となることを特徴とする請求項１〜請求項４のうちのいずれか１項記載の電子部品立体成形装置。
【請求項６】
前記電子部品はコンデンサであり、
前記導電性インクの部分はコンデンサの電極部分となり、前記絶縁性インクの部分はコンデンサの電極間の誘電体部分となることを特徴とする請求項１〜請求項４のうちのいずれか1項記載の電子部品立体成形装置。
【請求項７】
成形終了時における電子部品の有すべき電気的特性の目標値が記憶されている目標値記憶手段と、
電子部品の成形途中において、電子部品の電気的特性の測定値を測定する測定手段と、
目標値記憶手段に記憶された成形終了時の目標値に基づいて、成形途中の目標値を算出する算出手段とを具備し、
前記制御手段は、
電子部品の成形途中において、前記第１の射出手段および第２の射出手段からの導電性インクおよび絶縁性インクの射出を中断し、測定手段によって成形途中の電子部品の電気特性の測定値を測定させ、
測定手段によって測定された測定値と、算出手段によって算出された成形途中の目標値とを比較し、成形終了時の測定値が目標値記憶手段に記憶されている成形終了時の目標値に近づくように前記移動手段を制御することを特徴とする請求項１〜請求項６のうちのいずれか１項記載の電子部品立体成形装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００８−９８２８０（Ｐ２００８−９８２８０Ａ）
【公開日】平成２０年４月２４日（２００８．４．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２７６３５８（Ｐ２００６−２７６３５８）
【出願日】平成１８年１０月１０日（２００６．１０．１０）
【出願人】（０００１０６９４４）シナノケンシ株式会社 (316)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月２４日（２００８．４．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月１０日（２００６．１０．１０）
【出願人】（０００１０６９４４）シナノケンシ株式会社 (316)
【Ｆターム（参考）】
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