JP2011218261A

JP2011218261A - 塗布検査装置

Info

Publication number: JP2011218261A
Application number: JP2010087814A
Authority: JP
Inventors: Takashi Fukuzawa; 隆福澤
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 2010-04-06
Filing date: 2010-04-06
Publication date: 2011-11-04

Abstract

【課題】安価且つ小型の塗布検査装置を提供する。
【解決手段】塗布検査装置１０は、シリンジ５４から吐出された励起光の照射により蛍光を発する接着剤が、塗布対象物７０に塗布されたか否かを検査する。塗布検査装置１０は、励起光源１２から出射された励起光を伝搬する第２光ファイバ２２と、第２光ファイバ２２の先端部と、第２光ファイバ２２の先端部から出射された励起光を集光して塗布された接着剤に照射するとともに、励起光が照射された接着剤から発生する蛍光を集光して第２光ファイバ２２へ導くレンズ２８とを含むプローブ１８と、第２光ファイバ２２を伝搬した蛍光を受光する検出器１６と、プローブ１８とシリンジ５４とを一体的に連結する連結機構６０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、塗布装置から吐出された接着剤などの物質が塗布対象物に塗布されたか否かを検査する塗布検査装置に関する。

従来より、光学機器や電子機器の組立工程において、接着剤を用いた接着組立が採用されている。接着組立においては、基板などの部材に接着剤を塗布した後、部材に接着剤が正確に塗布されたか否かを検査する工程が行われる。この塗布検査工程は、製品の品質を確保する上で非常に重要である。

近年、光学機器や電子機器の小型化が急速に進み、接着組立において部材に塗布される接着剤の量は非常に微量となっている。そのため、接着剤が正確に部材に塗布された否かは作業者の目視では分かり難くなってきている。

そこで、例えば特許文献１には、蛍光剤を含有する蛍光性接着剤が塗布された被検査体に対して紫外光を照射するブラックライトと、上記蛍光性接着剤から発する蛍光を検出するカメラより構成されてなる接着剤の塗布状態検査装置が開示されている。この塗布状態検査装置によれば、接着剤から発せられた蛍光をカメラで検出することにより、接着剤の塗布検査を自動化できる。

特開平５−３３１４３８号公報

しかしながら、接着剤の塗布量が微量である場合、紫外線を照射した際に発生する蛍光の光量は非常に小さい。従って、特許文献１に記載された装置の場合、蛍光を検出するカメラとして高価な高感度カメラを用いたり、蛍光の検出時間を長くとったりする必要がある。さらに、特許文献１に記載されるように被検査体やカメラを暗箱で覆った場合、装置が大型化する可能性がある。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、安価且つ小型の塗布検査装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の塗布検査装置は、塗布装置から吐出された励起光の照射により蛍光を発する物質が、塗布対象物に塗布されたか否かを検査する塗布検査装置であって、励起光源から出射された励起光を伝搬する光伝送路と、光伝送路の先端部と、光伝送路の先端部から出射された励起光を集光して塗布された物質に照射するとともに、励起光が照射された物質から発生する蛍光を集光して光伝送路へ導くレンズと、を含むプローブと、光伝送路を伝搬した蛍光を受光する検出器と、プローブと塗布装置とを一体的に連結する連結機構とを備える。

プローブと検出器との間に、励起光を反射し且つ蛍光を透過する波長選択性部材を備えてもよい。また、プローブおよび塗布装置を移動させる駆動機構をさらに備えてもよい。

駆動機構は、塗布装置から目標塗布部に向けて物質が吐出された後、目標塗布部に励起光が照射されるようプローブを移動させてもよい。

連結機構は、塗布装置の目標塗布部とプローブからの励起光の照射部とが略一致するように塗布装置およびプローブを連結していてもよい。

連結機構は、所定の回転軸を中心にプローブと塗布装置とを回転可能に構成されており、駆動機構は、塗布装置から目標塗布部に向けて物質が吐出された後、プローブから目標塗布部に励起光が照射されるよう回転軸を中心に塗布装置およびプローブを回転させてもよい。

物質は、蛍光剤を添加した接着剤または励起光の照射により蛍光を発する接着剤であってもよい。また、光伝送路は、光ファイバであってもよい。

本発明によれば、安価且つ小型の塗布検査装置を提供できる。

本発明の実施形態に係る塗布検査装置を示す図である。分波器の概略構造を示す図である。本発明の別の実施形態に係る塗布検査装置を示す図である。図４（ａ）（ｂ）は、本発明のさらに別の実施形態に係る塗布検査装置を示す図である。

以下、本発明の実施形態に係る塗布検査装置について説明する。ここでは、塗布検査装置の一例として、塗布装置から吐出された接着剤が塗布対象物に塗布されたか否かを検査するための塗布検査装置について説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る塗布検査装置１０を示す図である。この塗布検査装置１０は、塗布対象物７０に接着剤５２を塗布する塗布装置５０と組み合わされて、接着剤塗布システム１００を構成している。

塗布装置５０は、接着剤５２を収容するシリンジ５４と、シリンジ５４にエアーを供給するためのチューブ５６と、チューブ５６に送出するエアー量を制御するエアー制御装置（図示せず）とを備える。塗布装置５０は、チューブ５６を介してシリンジ５４にエアーを供給することにより、シリンジ５４の先端部から接着剤５２を吐出するよう構成されている。

本実施形態においては、接着剤５２として、励起光の照射により蛍光を発光するものが用いられる。接着剤５２は、例えば、接着剤の構成成分自体が蛍光を発するものであってもよいし、接着剤に蛍光剤を添加したものであってもよい。

塗布検査装置１０は、塗布装置５０から吐出された接着剤５２が、塗布対象物７０に正確に塗布されたか否かを検査する。塗布検査装置１０は、励起光源１２と、分波器１４と、検出器１６と、プローブ１８と、励起光源１２と分波器１４とを接続する第１光ファイバ２０と、分波器１４とプローブ１８とを接続する第２光ファイバ２２と、分波器１４と検出器１６とを接続する第３光ファイバ２４とを備える。

励起光源１２は、検査対象物である接着剤に照射するための励起光を出射するものであり、例えば、主波長λ_１＝４７０ｎｍの光を発光するＬＥＤ（発光ダイオード）やＬＤ（半導体レーザダイオード）等を用いることができる。励起光源１２から出射された励起光は、第１光ファイバ２０を通って分波器１４に伝搬される。第１光ファイバ２０としては、主波長λ_１＝４７０ｎｍの励起光を低損失で伝送することができるよう、石英ガラス製の光ファイバが好適に用いられる。

分波器１４に入射した励起光は、分波器１４内において第２光ファイバ２２へ導かれ、第２光ファイバ２２を伝搬して第２光ファイバ２２の先端に取り付けられたプローブ１８から出射される。第２光ファイバ２２としては、第１光ファイバ２０と同様に、石英ガラス製の光ファイバが好適に用いられる。

プローブ１８は、第２光ファイバ２２の先端部を保持するフェルール２６と、第２光ファイバ２２の先端部から出射された励起光を集光して所定の前側焦点に照射するとともに、該前側焦点において発生した光を集光して第２光ファイバ２２へと導くレンズ２８と、フェルール２６とレンズ２８とを固定する筒状の固定部材３０とを備える。レンズ２８としては、例えば、第２光ファイバ２２の端面に等倍像が結像するよう設計されたロッドレンズを用いることができる。レンズ２８は、複数のレンズにより構成されてもよい。レンズ２８の前側焦点に接着剤５２ａが位置している場合、レンズ２８から接着剤５２ａに励起光が照射されると、接着剤５２ａから蛍光が発生する。この蛍光は、レンズ２８により集光され、レンズ２８の後側焦点に配置された第２光ファイバ２２の先端部に入射する。また、第２光ファイバ２２には、励起光の反射光もレンズ２８によって集光されて入射する。

第２光ファイバ２２に入射した蛍光および反射光は、第２光ファイバ２２を伝搬して分波器１４に入射する。この分波器１４においては、蛍光が第３光ファイバ２４に導かれる。第３光ファイバ２４を伝搬した蛍光は、検出器１６によって受光され、電気信号に変換される。検出器１６は、この電気信号に基づいて、塗布対象物７０に接着剤５２ａが塗布されているか否か判定する。

図２は、分波器１４の概略構造の一例を示す図である。分波器１４は、分波フィルタ４０と、分波フィルタ４０を挟んで配置された第１レンズ４１および第２レンズ４２と、第１光ファイバ２０および第２光ファイバ２２を保持し、第１レンズ４１側に配置された第１キャピラリ４３と、第３光ファイバ２４を保持し、第２レンズ４２側に配置された第２キャピラリ４４とが、筒状の保持部材４５に保持された構造を有している。

第１キャピラリ４３および第２キャピラリ４４としては、例えばホウ珪酸ガラス等からなるガラス製のものを用いることができる。

第１レンズ４１および第２レンズ４２は、中心から外部に向かって屈折率が低下するように屈折率勾配が設けられた屈折率分布型円柱状ロッドレンズを用いることができる。屈折率分布型円柱状ロッドレンズを用いることにより、入射面と出射面の２端面が光軸方向に直角方向の平面となり、レンズの結合等の組立を容易にするできる。また、屈折率分布型円柱状ロッドレンズは円柱状であるため、保持部材４５に容易に格納でき、光軸合わせを容易とすることができる。

分波フィルタ４０は、励起光を反射し且つ蛍光を透過する波長選択性部材として機能する。一般的に、励起光の主波長λ_１と蛍光の主波長λ_２との間には、λ_１＜λ_２という関係が成り立つため、分波フィルタ４０のカットオフ波長λ_ｏｆｆは、λ_１より大きくλ_２より小さいことが必要である。よって、分波フィルタ４０としては、所謂ロングパスフィルタが用いられる。

分波フィルタ４０は、具体的には、屈折率の低いＳｉＯ_２等から成る層と屈折率の高いＴｉＯ_２，ＺｒＯ_２，Ｔａ_２Ｏ_５等から成る層が多層に積層された誘電体多層膜を用いることができる。分波フィルタ４０の透過特性は、カットオフ波長λ_ｏｆｆより短波長の光の透過率が−３０ｄＢ以下（０．１％）であって、λ_ｏｆｆより長波長の光の透過率が−３ｄＢ以上（９７〜５０％）であることが好ましい。

上記のような分波フィルタ４０を用いることにより、励起光源１２から出射された主波長がλ_１である励起光は、分波フィルタ４０に対する透過率が−３０ｄＢ以下となるため、分波フィルタ４０で反射して第２光ファイバ２２に導光される。これにより、分波器１４内を励起光が透過することを確実に防止することができ、蛍光の測定・検出ノイズレベルを効果的に低下させることができる。

一方、プローブ１８および第２光ファイバ２２を介して分波器１４に導光される光は、上述したように、主波長λ_１の励起光の反射光と、主波長λ_２の蛍光である。これらの光のうち、反射光は、励起光源１２からの励起光と同様に分波フィルタ４０で反射されるが、蛍光は、分波フィルタ４０に対する透過率が−３ｄＢ以上となるため、分波フィルタ４０を透過して第２レンズ４２に入射し、第２レンズ４２により第３光ファイバ２４に導光される。これにより、分波器１４内を透過する蛍光の検出信号強度を確保することができる。

図１に戻るが、本実施形態に係る塗布検査装置１０は、プローブ１８と塗布装置５０のシリンジ５４とを一体的に連結する連結機構６０を備える。連結機構６０の構造は特に限定されず、例えば、プローブ１８およびシリンジ５４を挿入可能な孔部が設けられた板状部材を用いることができる。本実施形態において、連結機構６０は、プローブ１８とシリンジ５４とを並列に並べた状態で連結している。このように、プローブ１８とシリンジ５４とを一体的に連結することにより、接着剤の塗布と塗布検査とを行うことができるコンパクトなユニットを構成することができる。

さらに、本実施形態に係る塗布検査装置１０は、プローブ１８とシリンジ５４とが連結機構６０により連結されたユニット（以下、連結ユニットと呼ぶ）を塗布対象物７０に対して相対的に移動させる駆動機構６２を備える。この駆動機構を用いて、連結ユニットを塗布対象物７０上の所望の位置に移動させることができる。

以下、本実施形態に係る接着剤塗布システム１００の動作について説明する。まず、駆動機構６２を用いて、連結ユニットのシリンジ５４を塗布対象物７０の所望の目標塗布部上方に配置する。そして、エアー制御装置からチューブ５６を介してエアーをシリンジ５４に供給し、シリンジ５４の先端部から接着剤５２を吐出させる。

駆動機構６２は、シリンジ５４から目標塗布部に向けて接着剤５２が吐出された後、プローブ１８から目標塗布部に励起光が照射されるよう連結ユニットを移動させる。より具体的には、目標塗布部とレンズ２８の前側焦点が一致するように連結ユニットを移動させる。プローブ１８は、連結ユニットの移動後、励起光を照射する。

図１に示すように塗布対象物７０の目標塗布部上に正確に接着剤５２ａが塗布されている場合、接着剤５２ａに励起光が照射され、蛍光が発生する。この蛍光は、プローブ１８によって受光され、第２光ファイバ２２、分波器１４および第３光ファイバ２４を介して、検出器１６により受光され、塗布対象物７０に接着剤５２ａが正確に塗布されたと判定される。

一方、塗布対象物７０の目標塗布部上に正確に接着剤５２ａが塗布されていない場合、検出器１６は蛍光を受光しないため、塗布対象物７０に接着剤５２ａが正確に塗布されていないと判定される。

このように、本実施形態に係る塗布検査装置１０によれば、プローブ１８とシリンジ５４とを連結機構６０により連結することにより、接着剤の塗布と塗布検査とを行うことができるコンパクトなユニットを構成することができる。このユニットは、自由に曲げることのできる第２光ファイバ２２およびチューブ５６で分波器１４やエアー制御装置に接続されているので、塗布対象物７０上の所望の位置に容易に移動させることができる。

また、本実施形態のプローブ１８は、レンズ２８の前側焦点において発生した光を第２光ファイバ２２に入射させるよう構成されている。つまり、第２光ファイバ２２には、測定上ノイズとなる光は殆ど入射しない。これにより、周囲の環境が明るい場合でも、高い感度で蛍光を測定することができる。上述した特許文献１のように、高価な高感度カメラや暗箱は不要となるので、安価且つ小型の塗布検査装置を実現できる。

図３は、本発明の別の実施形態に係る塗布検査装置３１０を示す図である。この塗布検査装置３１０もまた、塗布装置５０と組み合わされて接着剤塗布システム３００を構成している。なお、本実施形態においては、図１に示す装置と同様の構成要素については、同一の符号を用い、詳細は説明は適宜省略する。

本実施形態において、連結機構６０は、シリンジ５４の目標塗布部とプローブ１８からの励起光の照射部（言い換えるとレンズ２８の前側焦点）とが略一致するようにプローブ１８とシリンジ５４とを連結している。

以下、本実施形態に係る接着剤塗布システム３００の動作について説明する。まず、駆動機構６２を用いて、連結ユニットのシリンジ５４を塗布対象物７０の所望の目標塗布部上方に配置する。そして、エアー制御装置からチューブ５６を介してエアーをシリンジ５４に供給し、シリンジ５４の先端部から接着剤５２を吐出させる。ここで、本実施形態においては、プローブ１８は、シリンジ５４から接着剤５２を吐出したのと略同時またはその直後に励起光を照射する。

図３に示すように塗布対象物７０の目標塗布部上に正確に接着剤５２ａが塗布されている場合、接着剤５２ａに励起光が照射され、蛍光が発生する。この蛍光は、プローブ１８によって受光され、第２光ファイバ２２、分波器１４および第３光ファイバ２４を介して、検出器１６により受光され、塗布対象物７０に接着剤５２ａが正確に塗布されたと判定される。

このように、本実施形態に係る塗布検査装置３１０によっても、接着剤の塗布と塗布検査とを行うことができるコンパクトなユニットを構成することができる。さらに、本実施形態によれば、シリンジ５４の目標塗布部とプローブ１８からの励起光の照射部とが略一致するようにプローブ１８とシリンジ５４を連結したことにより、接着剤の塗布と塗布検査とを略同時に行うことができる。これにより、接着組立工程の時間を短くすることが可能となる。

図４（ａ）（ｂ）は、本発明のさらに別の実施形態に係る塗布検査装置４１０を示す図である。この塗布検査装置４１０もまた、塗布装置と組み合わされて接着剤塗布システムを構成する。なお、図４（ａ）（ｂ）においては、プローブ１８およびシリンジ５４の周辺部のみ図示しており、励起光源や分波器１４等の図示は省略している。また、図１に示す装置と同様の構成要素については、同一の符号を用い、詳細は説明は適宜省略する。

本実施形態において、プローブ１８とシリンジ５４とを連結する連結機構６０は、回転軸６４を中心にプローブ１８とシリンジ５４とを回転可能に構成されている。そして、駆動機構６２は、回転軸６４を回転駆動することにより、プローブ１８およびシリンジ５４を回転軸６４を中心に回転させる。図４に示す実施形態では、プローブ１８およびシリンジ５４は、塗布対象物７０に垂直な回転軸６４を中心に、塗布対象物７０に対して横方向に回転する。

以下、本実施形態に係る接着剤塗布システムの動作について説明する。まず、駆動機構６２を用いて、図４（ａ）に示すように連結ユニットのシリンジ５４を塗布対象物７０の所望の目標塗布部上方に配置する。そして、エアー制御装置からエアーをシリンジ５４に供給し、シリンジ５４の先端部から接着剤を吐出させる。

駆動機構６２は、シリンジ５４から目標塗布部に向けて接着剤５２ａが吐出された後、プローブ１８から目標塗布部に励起光が照射されるよう回転軸６４を中心にシリンジ５４およびプローブ１８を回転させる。

図４（ｂ）に示すように塗布対象物７０の目標塗布部上に正確に接着剤５２ａが塗布されている場合、接着剤５２ａに励起光が照射され、蛍光が発生する。この蛍光は、プローブ１８によって受光され、検出器（図示せず）により塗布対象物７０に接着剤５２ａが正確に塗布されたと判定される。

一方、塗布対象物７０の目標塗布部上に正確に接着剤５２ａが塗布されていない場合、検出器は蛍光を受光しないため、塗布対象物７０に接着剤５２ａが正確に塗布されていないと判定される。

このように、本実施形態に係る塗布検査装置４１０によっても、接着剤の塗布と塗布検査とを行うことができるコンパクトなユニットを構成することができる。さらに、本実施形態によれば、回転軸６４を中心にシリンジ５４とプローブ１８を回転させることでシリンジ５４とプローブ１８の位置を入れ替える構成としていることにより、塗布位置と測定位置のずれが少なく、且つ入れ替えが容易である。

プローブ１８およびシリンジ５４は、塗布対象物７０に平行な回転軸を中心に、塗布対象物７０に対して縦方向に回転してもよい。この場合も、塗布位置と測定位置のずれが少なく、プローブ１８とシリンジ５４の入れ替えが容易なコンパクトなユニットを構成できる。

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

例えば、上述の実施形態においては、接着剤が塗布対象物に塗布されたか否かを検査するための塗布検査装置について説明したが、塗布検査装置が測定可能な物質は接着剤に限定されない。例えば、ライフサイエンスの分野において、分注装置と上述のプローブとを連結した塗布検査装置を構成してもよい。マイクロウエルへ分注装置を用いて試料を分注し、反応させた場合、目的物質の濃度、反応状況に応じて蛍光量が変化する。従って、本実施形態のプローブにて蛍光量を測定することで、目的物質の反応状況を検査することができる。

また、上述の実施形態では、励起光や蛍光を伝播する光伝送路として光ファイバを用いているが、光ファイバに代えて、または加えて、光導波路を用いてもよい。

上述の実施形態では、分波器として所謂ロングパスフィルタを利用したものを用いているが、ロングパスフィルタに代えて、所謂ショートパスフィルタを利用した構造とすることもできる。

１０、３１０、４１０塗布検査装置、１２励起光源、１４分波器、１６検出器、１８プローブ、２０第１光ファイバ、２２第２光ファイバ、２４第３光ファイバ、２８レンズ、４０分波フィルタ、４１第１レンズ、４２第２レンズ、４３第１キャピラリ、４４第２キャピラリ、５４シリンジ、６０連結機構、６２駆動機構、６４回転軸、１００、３００接着剤塗布システム。

Claims

塗布装置から吐出された励起光の照射により蛍光を発する物質が、塗布対象物に塗布されたか否かを検査する塗布検査装置であって、
励起光源から出射された励起光を伝搬する光伝送路と、
前記光伝送路の先端部と、前記光伝送路の先端部から出射された励起光を集光して塗布された前記物質に照射するとともに、励起光が照射された前記物質から発生する蛍光を集光して前記光伝送路へ導くレンズと、を含むプローブと、
前記光伝送路を伝搬した蛍光を受光する検出器と、
前記プローブと前記塗布装置とを一体的に連結する連結機構と、
を備えることを特徴とする塗布検査装置。
前記プローブと前記検出器との間に、励起光を反射し且つ蛍光を透過する波長選択性部材を備えることを特徴とする請求項１に記載の塗布検査装置。
前記プローブおよび前記塗布装置を移動させる駆動機構をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の塗布検査装置。
前記駆動機構は、前記塗布装置から目標塗布部に向けて前記物質が吐出された後、前記目標塗布部に励起光が照射されるよう前記プローブを移動させることを特徴とする請求項３に記載の塗布検査装置。
前記連結機構は、前記塗布装置の目標塗布部と前記プローブからの励起光の照射部とが略一致するように前記塗布装置および前記プローブを連結していることを特徴とする請求項３に記載の塗布検査装置。
前記連結機構は、所定の回転軸を中心に前記プローブと前記塗布装置とを回転可能に構成されており、
前記駆動機構は、前記塗布装置から目標塗布部に向けて前記物質が吐出された後、前記プローブから前記目標塗布部に励起光が照射されるよう前記回転軸を中心に前記塗布装置および前記プローブを回転させることを特徴とする請求項３に記載の塗布検査装置。
前記物質は、蛍光剤を添加した接着剤または励起光の照射により蛍光を発する接着剤であることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の塗布検査装置。
前記光伝送路は、光ファイバであることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の塗布検査装置。