JP2015062869A - Coating device and coating method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基材に向けて間欠的に液体を吐出する塗工装置及び塗工方法に関する。 The present invention relates to a coating apparatus and a coating method for intermittently discharging a liquid toward a substrate.
フィルムやガラス等の基材に向けて液体を間欠的に塗布し、基材の表面に複数の塗布パターンを形成する塗工装置が知られている(特許文献1〜4参照)。特許文献1〜4に記載の塗工装置は、塗工液(液体)を貯蔵可能なタンクと、タンクから供給された塗工液を金属箔に向けて吐出する塗工ヘッドと、タンクから塗工ヘッドへ流れる塗工液の流量を調節する弁体と、を有している。
There is known a coating apparatus that intermittently applies a liquid toward a substrate such as a film or glass and forms a plurality of application patterns on the surface of the substrate (see
特許文献1に記載の弁体は液体の流動方向に開いたり閉じたりする。弁体が弁座に当接したときに弁体は液体の流路が遮断する。弁体が弁座から離れたときに弁体は液体の流路を開放する。弁体が閉じる際、弁体は液体の流動方向とは逆方向に移動する。この弁体の移動にともない、塗工ヘッド内の液体が引き戻される。これにより、弁体の閉弁時に、塗工ヘッドから吐出される液体が急速に遮断される。その結果、液体から形成された塗工膜の端部を急な傾斜にすることができる。
The valve body described in
特許文献2は、塗工膜の目標形状と塗工膜の実際の形状との差分を算出に基づいて、仕切弁の目標動作プロファイルを算出することを開示する。仕切弁は、算出された目標動作プロファイルに従ってアクチュエータにより制御される。これにより、塗布開始の時点における塗工液の過剰な吐出を防止することができるとされている。
特許文献3に記載の塗工装置では、電動サーボモータの速度制御により、弁体の移動速度が変更可能である。弁体の移動速度の最適値は予め行う塗工テストにより求められる。
In the coating apparatus described in
特許文献4に記載の塗工装置では、塗料の物性の経時変化により塗工膜の膜厚が許容範囲外になったときに、塗工液の流量が調整される。 In the coating apparatus described in Patent Document 4, the flow rate of the coating liquid is adjusted when the thickness of the coating film is out of the allowable range due to the change in the physical properties of the paint over time.
現在、塗工膜の用途等に応じて、急な傾斜の端部を有する塗工膜が求められることがある。この要求に答えるために、弁体の開弁速度を早くすることが必要となる。しかしながら、本出願人は、特許文献1に記載されているような弁体、すなわち流体の流動方向に移動する弁体では、弁体の開弁速度が速い場合、開弁直後に液体の吐出量が低下することがあるという課題を見出した。その結果、基材に吐出された液体からなる塗工膜の前端付近に凹みが生じてしまう。一般には、塗工膜の膜厚は均一であることが好ましい。
Currently, there are cases where a coating film having a sharply inclined end portion is required depending on the application of the coating film. In order to meet this requirement, it is necessary to increase the valve opening speed of the valve body. However, in the case of a valve body as described in
特許文献2〜4も、弁体の開弁速度が早い場合において開弁直後に生じる液体の吐出量の低下の問題を考慮していない。特に、特許文献4は、間欠的に形成された複数の塗工領域間での塗工膜の膜厚の不均一性の問題を考慮しているが、単一の塗工領域内での膜厚の不均一性の問題を考慮していない。
Also,
本発明の目的は、開弁直後に塗工ヘッドから吐出される液体の量が低下することを抑制することができる塗工装置及び塗工方法を提供することにある。 The objective of this invention is providing the coating apparatus and the coating method which can suppress that the quantity of the liquid discharged from a coating head immediately after valve opening falls.
一形態における塗工装置は塗工ヘッドと弁体と制御装置とを有する。塗工ヘッドは、基材に向けて間欠的に液体を吐出する。弁体は、液体の流動方向に移動可能であり、塗工ヘッドに流入する液体の流量を調節する。制御装置は弁体の軌道を制御する。弁体は、定常状態で最大の流量となる第1のポジションからさらに液体の流動方向に移動可能である。 The coating apparatus in one form has a coating head, a valve body, and a control apparatus. The coating head discharges liquid intermittently toward the substrate. The valve body is movable in the liquid flow direction, and adjusts the flow rate of the liquid flowing into the coating head. The control device controls the trajectory of the valve body. The valve body is further movable in the liquid flow direction from the first position where the maximum flow rate is obtained in the steady state.
また、別の形態における塗工方法は、基材に向けて間欠的に液体を吐出する塗工ヘッドと、液体の流動方向に移動可能であり、塗工ヘッドに流入する液体の流量を調節する弁体と、を有する塗工装置を用いて基材上に塗工膜を間欠的に形成する方法に関する。この塗工方法では、閉ポジションから定常状態で最大の流量となる第1のポジションへ弁体を移動させた後に第1のポジションから液体の流動方向にさらに開いた第2のポジションへ弁体を移動させつつ、塗工ヘッドから液体を吐出して基材上に塗工膜を形成する。 Further, the coating method according to another embodiment includes a coating head that intermittently discharges liquid toward the substrate, and a liquid that is movable in the flow direction of the liquid and adjusts the flow rate of the liquid flowing into the coating head. The present invention relates to a method of intermittently forming a coating film on a substrate using a coating device having a valve body. In this coating method, after moving the valve body from the closed position to the first position where the maximum flow rate is obtained in the steady state, the valve body is moved from the first position to the second position further opened in the liquid flow direction. While moving, a liquid is discharged from the coating head to form a coating film on the substrate.
本発明によれば、開弁直後に塗工ヘッドから吐出される液体の量が低下することを抑制することができる。 According to this invention, it can suppress that the quantity of the liquid discharged from a coating head immediately after valve opening falls.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は第1の実施形態に係る塗工装置の概略構成を示している。塗工装置は、塗工ヘッド10、タンク20、ポンプ22、流量調節部30及び制御装置50を有する。タンク20は液体82を貯蔵可能である。タンク20は、送液用配管24を介して流量調節部30と流体的に連通している。ポンプ22は送液用配管24に設けられている。ポンプ22は、タンク20内の液体82を、流量調節部30を介して塗工ヘッド10へ送る。
FIG. 1 shows a schematic configuration of a coating apparatus according to the first embodiment. The coating apparatus includes a coating head 10, a tank 20, a pump 22, a flow
塗工ヘッド10はスリット12から基材80に向けて液体82を吐出する。基材80は、例えば金属等からなる長尺の箔又はフィルムであって良い。液体82は製造すべき製品に応じた任意の材料であって良い。
The coating head 10 discharges the liquid 82 from the
流量調節部30は、塗工ヘッド10に流入する液体82の流量を調節する。具体的には、流量調節部30は、筐体31と、筐体内に配置された弁体32と、弁座34と、を有する。筐体31は、ポンプ22によって送り込まれた液体82が流れる内部空間を備えている。弁座34は筐体31の内壁に形成されている。
The flow
弁体32は軸33に取り付けられている。軸33は筐体31の外部まで延びている。軸33の一端は、制御装置50のアクチュエータ52に連結されている。軸33と筐体31との間には、液体82の漏洩を防止する密封材36が設けられている。密封材36は例えばOリングであって良い。
The
弁体32は、弁座34に接触する閉ポジションと、弁座34から離れた開ポジションとの間を往復移動可能である(図1の両矢印参照)。具体的には、弁体32は、筐体31内の液体82の流動方向に沿って移動可能である。弁体32が弁座34と当接するとき(閉ポジション)、弁体32は液体82の流路を遮断する。弁体32が弁座34から離れているとき(開ポジション)、弁体32は液体82の流路を開放する。弁体32が開ポジションに位置しているとき、液体82は塗工ヘッド10へ流入する。塗工ヘッド10へ流入した液体82はスリット12から基材80へ向けて吐出される。弁体32は、開ポジションの位置(開度)に応じて、塗工ヘッド10へ流入する液体82の流量を調節することができる。
The
制御装置50は、アクチュエータ52及び制御ユニット54を有する。アクチュエータ52は、制御ユニット54による制御信号に基づき弁体32の軌道を自由に制御する。すなわち、制御装置50は、アクチュエータ52及び制御ユニット54により弁体32の軌道を制御する。
The control device 50 includes an
制御装置50は弁体32を往復移動させる。弁体32の往復移動により、塗工ヘッド10は液体82を間欠的に吐出する。具体的には、アクチュエータ52は、制御ユニット54に設定されている目標軌道プロファイルに従って弁体32を移動させる。「目標軌道プロファイル」は、弁体のポジションの時間関数であり、弁体の目標ポジションを決定するプロファイルである。
The control device 50 reciprocates the
アクチュエータ52は、好ましくはリニアモータを含む。しかしながら、アクチュエータ52はリニアモータに限らず、目標軌道プロファイルに従って弁体32を自由に移動させることができればどのような構成を有していても良い。例えば、アクチュエータ52は、ロータリーモータとギアとの組合せから構成されていても良い。
制御ユニット54は、各種演算処理を実行するCPU(Central Processing Unit)や、各種制御プログラムを格納するROM(Read Only Memory)や、データの格納やプログラムの実行のためのワークエリアとして利用されるRAM(Random Access Memory)や、入出力インターフェース等を備えていて良い。制御ユニット54は入力装置60と通信可能になっていることが好ましい。ユーザは、入力装置60を通じて各種データを制御ユニット54に入力したり、制御ユニット54に各種指令を与えたりすることができる。
The
弁体32が閉じる際、弁体32は液体82の流動方向とは逆方向に移動する。この弁体32の移動にともない、塗工ヘッド10内の液体82が引き戻される。これにより、弁体32は、閉弁時に塗工ヘッド10からの液体82の流出を急激にストップすることができるという利点がある。
When the
基材80は、図1に示すように搬送部25,26により搬送される。搬送部25,26は例えば搬送ローラであってよい。搬送ローラは、回転することにより基材80を搬送する。基材80を一定の速度で搬送しつつ塗工ヘッド10から液体82を間欠的に吐出することにより、基材80上に液体82の塗布領域と未塗布領域とが交互に配置される。塗布領域上の液体82は塗工膜83を形成する。
The base material 80 is conveyed by the
図1に示す塗工装置では、塗工ヘッド10が静止し、基材80が塗工ヘッド10に対して移動する。これに代えて、基材80が静止し、塗工ヘッド10が基材80に対して移動しても良い。すなわち、塗工装置は、基材80と塗工ヘッド10を相対的に移動させる移動機構を有していれば良い。 In the coating apparatus shown in FIG. 1, the coating head 10 is stationary and the substrate 80 moves relative to the coating head 10. Instead of this, the substrate 80 may be stationary and the coating head 10 may move with respect to the substrate 80. In other words, the coating apparatus only needs to have a moving mechanism that relatively moves the substrate 80 and the coating head 10.
塗工装置は、基材80に形成された塗工膜83を乾燥させる乾燥装置28を任意に有していて良い。乾燥装置28は、基材80上の塗工膜83を乾燥することができる。
The coating device may optionally have a
塗工装置は、基材80を所定の位置で切断する切断装置(不図示)を任意に有していて良い。塗工膜83が形成された基材80を切断することにより、基材80上に形成された塗工膜83を有する製品を複数製造することができる。
The coating apparatus may optionally have a cutting device (not shown) that cuts the substrate 80 at a predetermined position. By cutting the substrate 80 on which the
好ましくは、塗工装置は、基材80に形成された塗工膜83の厚みを計測する計測部40を有する。計測部40は、図1に示す例では乾燥装置28よりも上流側に位置しているが、乾燥装置28よりも下流側に位置していても良い。計測部40は、1つの塗工領域上の複数の位置で塗工膜83の膜厚を計測することができる。または、計測部40は1つの塗工領域上の塗工膜83の膜厚を連続的に計測することができる。計測部40は、塗工膜83の膜厚の計測値を制御ユニット54に送信することができる。
Preferably, the coating apparatus includes a measuring unit 40 that measures the thickness of the
計測部40は、塗工膜83の膜厚を計測することができれば、どのような機器であっても良い。例えば、計測部40は、計測部40と塗工膜83との間の距離を計測する光センサを含んでいて良い。
The measuring unit 40 may be any device as long as it can measure the film thickness of the
次に、本発明の課題の1つについて図面を参照して詳細に説明する。ユーザは、通常、塗工膜83の目標形状を規定する目標形状プロファイル(図2参照)に応じて、弁体32の目標ポジションを決定する目標軌道プロファイル(図3参照)を設定する。以下では、「目標形状プロファイル」を単に「目標プロファイル」と称することもある。
Next, one of the problems of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The user normally sets a target trajectory profile (see FIG. 3) that determines the target position of the
制御装置50は、目標軌道プロファイルに従って弁体32の軌道を制御する。なお、図2は、複数形成される塗工膜83のうちの1つの塗工膜83の目標プロファイル(目標膜厚)を示している。また、図3は、1つの塗工膜83形成するための目標軌道プロファイルを示している。図2及び図3における点Aは弁体32を開き始める位置に相当し、図2における点Dは弁体32を閉じ終える位置に相当する。
The control device 50 controls the trajectory of the
ここで、弁体32の開量が不足すると、液体82の流量が低下してしまう。そのため、塗工膜83の膜厚は目標形状プロファイルよりも小さくなる。そこで、弁体32の開量は必要最低限以上になるように設定される。特に、閉ポジションから開ポジションへ移行する際、弁体32は定常状態で最大の流量となる第1のポジションまで移動させられることが好ましい。さらに、間欠的に形成された塗工膜83の端部は急な傾斜となることが求められる。そのため、所定の時間よりも前に弁体32の開動作が終了することが求められる。言い換えると、弁体32の移動速度が速いことが求められる。
Here, when the opening amount of the
しかしながら、弁体32の移動速度が速いと、図4に示すように、実際に形成された塗工膜83に凹みが生じることがある。以下、この凹みが生じる原因について説明する。
However, when the moving speed of the
弁体32の速度が速くなると、ポンプ22による液体82の供給が弁体32の速度に追い付かなくなる。これにより、弁体32の上流側P2の液体82の圧力は、弁体32の下流側P1の液体82の圧力よりも低くなる(図5参照)。弁体32が開ポジション(図3のB点)に達した直後、液体82の圧力の小さい部分、すなわち液体の密度が小さい部分が、塗工ヘッド10に流入する。これにより、弁体32が開ポジション(上記第1のポジション)に達した直後に液体82の吐出量が低下する。その結果、実際に形成された塗工膜83の形状、すなわち実際のプロファイルの一端部付近に、凹みが発生する(図4参照)。要するに、弁体32の速度に追いつくことができない液体82の部分が、塗工膜83に凹みを生じさせる。その後は、ポンプ22による液体82の供給が追い付き、塗工膜83の膜厚はほぼ一定になる。
When the speed of the
上記課題を解決するため、本実施形態では、弁体32は、定常状態で最大の流量となる第1のポジションからさらに液体82の流動方向の下流側へ移動可能となっている。そして、制御装置50は、閉ポジションから第1のポジションへ弁体32を移動させた後、さらに第1のポジションからさらに開いた第2のポジションへ弁体32を移動させる。このように、弁体32を制御させつつ塗工ヘッド10から液体82を吐出することによって、塗工装置は基材80上に塗工膜83を形成する。
In order to solve the above-described problem, in the present embodiment, the
上記の弁体32の制御方法によれば、弁体32が一旦第1のポジションへ移動したとき、弁体32の上流側に圧力の低い領域(密度の低い部分)P2が形成される。この密度の低い部分が塗工ヘッド10に流入するタイミングで、弁体32がさらに第2のポジションへ向けて開くため、弁体32は液体82を強制的に塗工ヘッド10に向けて加圧し、押し出す。これにより、開弁直後に塗工ヘッド10から流出する液体82の流量を意図的に増やすことができる。その結果、開弁直後に塗工ヘッド10から吐出される液体82の量の低下を抑制することができ、塗工膜83の膜厚をできるだけ均一にすることができる。
According to the control method of the
なお、液体の流動方向に移動する構造を有する弁体32では、所定の開度以上の開度においては、定常状態における送液量がほとんど変化しない。すなわち、当該所定の開度で、定常状態における送液量は概ね最大値に達する。そのため、通常、弁体32が定常状態で最大の流量となる第1のポジションよりもさらに開くように設計される必要はない。特許文献1〜4は、弁体のそのように設計について開示も示唆もしていない。
Note that in the
次に、図6のフローチャーを参照しつつ、上記の塗工装置を用いた塗工方法の一例について詳細に説明する。まず、ユーザが、弁体32の目標ポジションを規定する目標軌道プロファイルを設定する。具体的な一例では、ユーザは、弁体32の目標軌道プロファイルを作成するための複数の基準点を、入力装置60から入力すれば良い(ステップS1)。
Next, an example of a coating method using the above-described coating apparatus will be described in detail with reference to the flowchart of FIG. First, the user sets a target trajectory profile that defines the target position of the
図3に示す例では、目標軌道プロファイルを作成するために、ユーザは4つの基準点A,B,C,Dを設定すれば良い。このように、最初に設定する目標軌道プロファイルは台形形状であって良い。なお、基準点Aは弁体32の開動作の開始位置である。基準点Bは弁体32の開動作の終了位置である。基準点Bの大きさは定常状態で最大の流量となるポジションに相当することが好ましい。基準点Cは弁体32の閉動作の開始位置である。基準点Dは弁体32の閉動作の終了位置である。ここで、上述したように、塗工膜83の端部を急な傾斜にするためには、所定の時間よりも前に弁体32の開動作が終了するように基準点Bを設定することが求められる。
In the example shown in FIG. 3, in order to create a target trajectory profile, the user may set four reference points A, B, C, and D. Thus, the target trajectory profile set initially may be trapezoidal. The reference point A is the starting position of the opening operation of the
次に、必要に応じて、目標軌道プロファイルの各基準点A〜Dの間を、適当な軌道補間方法により補完してよい(ステップS2)。この場合、補完後のプロファイルが目標軌道プロファイルとして用いられる。軌道補間方法としては、スプライン補間やエルミート補間等が挙げられる。 Next, between the reference points A to D of the target trajectory profile may be complemented by an appropriate trajectory interpolation method as necessary (step S2). In this case, the complemented profile is used as the target trajectory profile. Examples of the trajectory interpolation method include spline interpolation and Hermite interpolation.
次に、制御装置50が目標軌道プロファイルに従って弁体32を移動させつつ、塗工ヘッド10から液体82を吐出させる(ステップS3)。このとき、搬送部25,26は一定のスピードで基材80を搬送する。これにより、基材80上の所定の形状の塗工膜83が形成される。
Next, the control device 50 discharges the liquid 82 from the coating head 10 while moving the
次に、計測部40が塗工膜83の膜厚を計測する(ステップS4)。計測部40は、1つの塗工膜83において多数の個所で膜厚を計測するか、1つの塗工膜83において連続的に膜厚を計測する。一例として、計測部40で計測された結果は、図4に示すグラフのような実際のプロファイルとなる。塗工膜83の膜厚の計測結果は制御ユニット54に送られる。
Next, the measurement part 40 measures the film thickness of the coating film 83 (step S4). The measuring unit 40 measures the film thickness at a number of locations in one
次に、塗工膜83の膜厚の実際のプロファイルに、凹みがあるかどうか判定する(ステップS5)。もし凹みが無ければ、現在設定されている目標軌道プロファイルが良いものと判断できる。
Next, it is determined whether or not there is a dent in the actual profile of the
もし凹みが有ると判断されれば、目標軌道プロファイルを更新する(ステップS6)。すなわち、制御装置50の制御ユニット54が、計測部40で計測した塗工膜83の膜厚から作成した実際のプロファイルと、塗工膜83の膜厚の目標形状プロファイルとの差を低減するように、目標軌道プロファイルを更新する。より具体的には、制御装置50は、目標軌道プロファイルの、凹みに相当するタイミングから弁体32を閉じるタイミングまでに相当する部分を、所定の値増大させるように、目標軌道プロファイルを更新する(図8(a)も参照)。これにより、更新された目標軌道プロファイルに従って弁体32を制御すると、弁体32は、閉ポジションから定常状態で最大の流量となる第1のポジションへ移動し、さらに第1のポジションからさらに開いた第2のポジションへ移動することになる。この第1のポジションから第2のポジションへの弁体32の移動により、上述したように、塗工膜83の凹みが低減され、塗工膜83の膜厚をできるだけ均一にすることができるようになる。
If it is determined that there is a dent, the target trajectory profile is updated (step S6). That is, the
このようにして更新された目標軌道プロファイルに従って繰り返し弁体32を制御することにより、基材80上に複数の塗工膜83を得ることができる。基材80上に形成された塗工膜83は、好ましくは乾燥装置28により乾燥させられる。その後、基材80は、塗工膜83が形成された領域毎に切断されても良い。
A plurality of
次に、図7〜図9を参照して、目標軌道プロファイルの設定の一例についてより詳細に説明する。図7は、弁体32の目標軌道プロファイルの設定方法を示すフローチャートである。
Next, an example of setting the target trajectory profile will be described in more detail with reference to FIGS. FIG. 7 is a flowchart showing a method for setting a target trajectory profile of the
まず、図6に示すフローチャートと同様に、ユーザが、目標軌道プロファイルを作成するための複数の基準点を入力する(ステップS1)。本例では、ユーザは、図3に示すように、4つの基準点A,B,C,Dを設定する。次に、制御ユニット54は、必要に応じて、目標軌道プロファイルの各基準点A〜Dの間を、適当な軌道補間方法により補完する(ステップS2)。
First, similarly to the flowchart shown in FIG. 6, the user inputs a plurality of reference points for creating a target trajectory profile (step S1). In this example, the user sets four reference points A, B, C, and D as shown in FIG. Next, the
次に、制御装置50が目標軌道プロファイルに従って弁体32を移動させつつ、塗工ヘッド10から液体82が吐出される(ステップS3)。このとき、搬送部25,26は一定のスピードで基材80を搬送する。これにより、基材80上に所定の形状の塗工膜83が形成される。
Next, while the control device 50 moves the
次に、計測部40が塗工膜83の膜厚を計測する(ステップS4)。計測部40で計測された値から作成された実際のプロファイルは、一例として、図4に示すグラフのようなプロファイルとなる。塗工膜83の膜厚の計測結果は制御ユニット54に送られる。
Next, the measurement part 40 measures the film thickness of the coating film 83 (step S4). The actual profile created from the values measured by the measurement unit 40 is, for example, a profile like the graph shown in FIG. The measurement result of the film thickness of the
次に、塗工膜83の膜厚の実際のプロファイルに凹みがあるかどうか判定する(ステップS51及びS52)。そのため、まず、位置X(1)において塗工膜83の目標プロファイルと実際のプロファイルとの差分を計算する(ステップS51)。
Next, it is determined whether or not there is a dent in the actual profile of the
ここで、位置X(1)は、ユーザが設定した基準点Bから所定の時間Δt経過した時点、または基準点Bから所定の時間Δt経過した時点に相当する塗工膜83上の位置に相当する(図8(a)及び図8(b)参照)。なお、基材80は一定の速度で搬送されているため、経過時間は塗工膜上の位置と一義的に対応する。
Here, the position X (1) corresponds to a position on the
位置X(1)において目標プロファイルと実際のプロファイルとの差分が所定の許容範囲内である場合、位置X(1)において塗工膜83の実際のプロファイルに凹みが無いと判断できる(ステップS52)。開弁直後の位置X(1)において塗工膜83の実際のプロファイルに凹みが無い場合、現在設定されている目標軌道プロファイルが良いものと判断できる。したがって、目標軌道プロファイルの設定を終了する。
When the difference between the target profile and the actual profile is within a predetermined allowable range at the position X (1), it can be determined that there is no dent in the actual profile of the
上記の差分が所定の許容範囲から外れた場合、より具体的には、位置X(1)における実際のプロファイルが目標プロファイルを所定の値以上下回った場合、弁体32の目標軌道プロファイルを更新する(ステップS61〜S68)。
When the difference is out of the predetermined allowable range, more specifically, when the actual profile at the position X (1) falls below the target profile by a predetermined value or more, the target trajectory profile of the
ステップS61では、制御装置50が目標軌道プロファイルに新しい基準点B(1)を追加する。目標軌道プロファイル追加する基準点B(1)は、基準点Bから予め設定した所定の時間Δt経過した点X(1)に対応する。基準点B(1)の大きさは、基準点Bの大きさから予め設定した所定の値Δdだけ大きい値とする(図8(a)参照)。なお、便宜上、基準点Bを「B(0)」とも表記する。 In step S61, the control device 50 adds a new reference point B (1) to the target trajectory profile. The reference point B (1) to which the target trajectory profile is added corresponds to a point X (1) at which a predetermined time Δt has elapsed from the reference point B. The size of the reference point B (1) is set to a value that is larger than the size of the reference point B by a predetermined value Δd (see FIG. 8A). For convenience, the reference point B is also expressed as “B (0)”.
ステップS62では、新しい基準点B(1)の追加に伴い、弁体32を閉じ始めるタイミングを規定する基準点Cの大きさをΔdだけ大きくする(図8(a)の基準点C’参照)。このようにして、塗工膜83の実際のプロファイルに凹みがあると判断したときに、目標軌道プロファイルの、凹みに相当するタイミング(基準点B(1))から弁体32を閉じるタイミング(基準点C)までに相当する部分を、所定の値だけ一様に増大させる。これにより、基準点B(1)よりも後ろの領域においても、塗工膜83の膜厚を平坦に維持することができる。
In step S62, as the new reference point B (1) is added, the size of the reference point C that defines the timing at which the
次に、制御装置50は、必要に応じて、目標軌道プロファイルの各基準点A,B,B1,C’,Dの間を、適当な軌道補間方法により補完する(ステップS63)。 Next, the controller 50 complements the reference points A, B, B1, C ′, and D of the target trajectory profile by an appropriate trajectory interpolation method as necessary (step S63).
次に、制御装置50が更新された目標軌道プロファイルに従って弁体32を移動させつつ、塗工ヘッド10から液体82が吐出される(ステップS64)。このとき、搬送部25,26は一定の速度で基材80を搬送する。これにより、基材80上に所定の形状の塗工膜83が形成される。
Next, the liquid 82 is discharged from the coating head 10 while the
次に、計測部40が塗工膜83の膜厚を計測する(ステップS65)。ここでは、位置X(1)に対応する点における塗工膜83の膜厚を計測すれば良い。次に、位置X(1)において塗工膜83の目標プロファイルと実際のプロファイル(実際の膜厚)との差分を計算する(ステップS66)。
Next, the measurement part 40 measures the film thickness of the coating film 83 (step S65). Here, the film thickness of the
上記の差分が所定の許容範囲から外れた場合、より具体的には位置X(1)における実際のプロファイル(膜厚)が目標プロファイルを所定の値以上下回った場合、位置X(1)における塗工膜83の凹みが解消されていないと判断できる(ステップ67)。この場合、制御ユニット54は目標軌道プロファイルの基準点B(1)の大きさを所定の値Δdだけ増加させる(ステップ68)。これに伴い、制御ユニット54は弁体32を閉じ始めるタイミングを規定する基準点C’の大きさをΔdだけ大きくする(ステップ62)。
When the difference is outside the predetermined allowable range, more specifically, when the actual profile (film thickness) at the position X (1) is lower than the target profile by a predetermined value or more, the coating at the position X (1) is performed. It can be determined that the dent of the
これ以後、位置X(1)において塗工膜83の目標プロファイルと実際のプロファイルとの差分が所定の許容範囲内になるまでステップ62〜ステップ68が繰り返される。
Thereafter, Step 62 to Step 68 are repeated until the difference between the target profile of the
ステップS67において、目標プロファイルと実際のプロファイルとの差分が所定の許容範囲内になったとき、位置X(1)における塗工膜83の実際のプロファイルに凹みが無いと判断できる。すなわち、少なくとも、位置X(1)における塗工膜83の凹みは解消されたと判断できる。
In step S67, when the difference between the target profile and the actual profile falls within a predetermined allowable range, it can be determined that the actual profile of the
次に、位置X(1)での凹みが解消されたと判断された場合、位置X(2)で凹みが存在しているかどうか判断する。ここで、位置X(2)は、位置X(1)から所定の時間Δt経過した時点、または位置X(1)から所定の時間Δt経過した時点に相当する塗工膜上の位置に相当する(図9(a)及び図9(b)参照)。まず、制御装置50が目標軌道プロファイルに従って弁体32を移動させつつ塗工ヘッド10から液体82を吐出させる(ステップS3)。この後、上述したようにステップS4,S51及びS52を実行し、位置X(2)において塗工膜83の実際のプロファイルに凹みがあるかないかを判断する。
Next, when it is determined that the dent at the position X (1) has been eliminated, it is determined whether the dent exists at the position X (2). Here, the position X (2) corresponds to a position on the coating film corresponding to a time when a predetermined time Δt has elapsed from the position X (1) or a time when a predetermined time Δt has elapsed from the position X (1). (See FIG. 9A and FIG. 9B). First, the control device 50 discharges the liquid 82 from the coating head 10 while moving the
位置X(2)において塗工膜83の実際のプロファイルに凹みが無い場合、現在設定されている目標軌道プロファイルが良いものと判断できる。したがって、目標軌道プロファイルの設定を終了する。
When there is no dent in the actual profile of the
位置X(2)において塗工膜83の実際のプロファイルに凹みが有る場合、上述したように、ステップS61〜S68を実行して弁体32の目標軌道プロファイルを更新する。これにより、目標軌道プロファイルの基準点B(1)よりも遅い時点にさらに別の基準点B(2)が追加される。この基準点B(2)の大きさは、基準点B(1)の大きさよりも大きくなる。すなわち、弁体32はさらに開いたポジションまで移動することになる。このようにして、位置X(2)において塗工膜83の実際のプロファイルに凹みが生じないようにする。
When the actual profile of the
上記のような目標軌道プロファイルの更新を位置X(N)まで繰り返す。ここで、位置X(N)は、ユーザが設定した基準点Cの位置に相当する。なお、便宜上、基準点Cを「B(N)」とも表記する。図9(b)は、目標軌道プロファイルの更新に伴い、塗工膜83の凹みが解消されていく様子を示している。
The updating of the target trajectory profile as described above is repeated up to the position X (N). Here, the position X (N) corresponds to the position of the reference point C set by the user. For convenience, the reference point C is also expressed as “B (N)”. FIG. 9B shows how the dents in the
ステップS52で凹みが無いと判断された場合には、目標軌道プロファイルの更新処理は終了する。また、目標軌道プロファイルの更新が位置X(N)まで終えたと判断された場合(ステップS70)にも、目標軌道プロファイルの更新処理は終了する。 If it is determined in step S52 that there is no dent, the target trajectory profile update process ends. Further, also when it is determined that the update of the target trajectory profile has been completed up to the position X (N) (step S70), the update process of the target trajectory profile ends.
上記のようにして弁体32の目標軌道プロファイルが決定される。この更新された目標軌道プロファイルに従って弁体32を繰り返し移動させつつ塗工ヘッド10から液体82を間欠的に吐出する。このとき、搬送部25,26は一定のスピードで基材80を搬送する。これにより、基材80上の所望の形状の塗工膜83が複数形成される。
The target trajectory profile of the
上記ステップS61〜S68により弁体32の目標軌道プロファイルを更新することにより、弁体32は閉ポジションから定常状態で最大の流量となる第1のポジションへ移動し、さらに第1のポジションからさらに開いた第2のポジションへ移動することになる。これにより、弁体32は、開弁直後に、液体82を強制的に塗工ヘッド10に向けて加圧し、押し出すことができる。
By updating the target trajectory profile of the
塗工装置は、図6及び図7に示すフローチャートを実行するためのプラグラムを有していて良い。このプログラムは制御ユニット54に格納される。これにより、制御装置50は、自動的に弁体32の目標軌道プロファイルを決定することができる。このプログラムは、制御装置50に着脱可能な外部の記憶媒体に記憶されていても良い。
The coating apparatus may have a program for executing the flowcharts shown in FIGS. 6 and 7. This program is stored in the
一般に、弁体の目標軌道プロファイルをユーザが設定する場合、ユーザは相当の熟練を要する。しかしながら、上記方法によれば、制御装置50が自動で目標軌道プロファイルを決定することができるという利点がある。これにより、ユーザによる作業工数を低下させることができる。 Generally, when a user sets a target trajectory profile of a valve body, the user needs considerable skill. However, the above method has an advantage that the control device 50 can automatically determine the target trajectory profile. Thereby, the work man-hour by a user can be reduced.
図7のフローチャートで示された方法では、制御装置50が自動で目標軌道プロファイルを決定するための基準点を追加する。そのため、ユーザは初めに少数の基準点、例えば4つの基準点のみ設定すれば良いという利点がある。また制御装置50が軌道修正する回数を最小限に出来るため、調整時間の短縮と調整時の製品ロスを抑えるという利点もある。 In the method shown in the flowchart of FIG. 7, the control device 50 adds a reference point for automatically determining the target trajectory profile. Therefore, there is an advantage that the user only needs to set a small number of reference points, for example, four reference points at the beginning. In addition, since the number of times the control device 50 corrects the trajectory can be minimized, there are also advantages of shortening the adjustment time and suppressing product loss during adjustment.
図6及び図7のフローチャートに示す方法は、ユーザが複数の基準点を入力した直後に行われることが好ましい。このように、当該方法は、塗工装置の初期設定として利用できる。これにより塗工装置の初期設定が簡便になる。目標軌道プロファイルが更新された後に、本格的に塗工膜83を繰り返し間欠的に形成すればよい。
The method shown in the flowcharts of FIGS. 6 and 7 is preferably performed immediately after the user inputs a plurality of reference points. Thus, this method can be used as an initial setting of the coating apparatus. This simplifies initial setting of the coating apparatus. After the target trajectory profile is updated, the
図10は、第2の実施形態に係る塗工装置の構成を示している。第2の実施形態の塗工装置では、塗工膜83の膜厚を計測する計測部40の代わりに、塗工ヘッド10へ流動する液体82の圧力を計測する計測部42が用いられる。計測部42は、塗工ヘッド10内の液体の圧力を計測することができる。これに代えて、計測部42は、流量調節部30と塗工ヘッド10との間の配管内の液体の圧力を計測しても良い。
FIG. 10 shows a configuration of a coating apparatus according to the second embodiment. In the coating apparatus of the second embodiment, a measuring unit 42 that measures the pressure of the liquid 82 that flows to the coating head 10 is used instead of the measuring unit 40 that measures the film thickness of the
この計測部42による計測結果は、第1の実施形態と同様、制御ユニット54に送信される。第2の実施形態に係る塗工装置のその他の構成は、第1の実施形態に係る塗工装置と同様であり、それゆえその説明を省略する。
The measurement result obtained by the measurement unit 42 is transmitted to the
第1の実施形態では、塗工膜83の実際の膜厚を測定し、その結果を目標軌道プロファイルにフィードバックした。これに対し、第2の実施形態では、塗工ヘッド10へ流入する液体の圧力を測定し、その結果を目標軌道プロファイルにフィードバックする。
In the first embodiment, the actual film thickness of the
塗工ヘッド10へ流入する液体82の圧力と塗工膜83の膜厚との間には相関関係がある。すなわち、塗工ヘッド10へ流入する液体82の圧力の時間依存性のグラフは、図4、図8(b)及び図9(b)に示すグラフの形状と同様の形状になる。よって、第1の実施形態で説明した方法と同様に、予め設定した目標圧力プロファイルと実際に計測された実際の圧力プロファイルとの差に基づいて、弁体32の目標軌道プロファイルを決定することができる。具体的には、「塗工膜の目標プロファイル」と「塗工膜の実際のプロファイル」を、「目標圧力プロファイル」と「実際の圧力プロファイル」にそれぞれ置き換えれば、図6及び図7に示すフローチャートをそのまま利用することができる。
There is a correlation between the pressure of the liquid 82 flowing into the coating head 10 and the film thickness of the
以上、本発明の望ましい実施形態について提示し、詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない限り、さまざまな変更及び修正が可能であることを理解されたい。 Although the preferred embodiments of the present invention have been presented and described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it is understood that various changes and modifications can be made without departing from the gist. I want to be.
10 塗工ヘッド
20 タンク
22 ポンプ
30 流量調節部
32 弁体
34 弁座
40 計測部
42 計測部
50 制御装置
52 アクチュエータ
80 基材
82 液体
83 塗工膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Coating head 20 Tank 22
Claims (10)
前記液体の流動方向に移動可能であり、前記塗工ヘッドに流入する液体の流量を調節する弁体と、
前記弁体の軌道を制御する制御装置と、を有し、
前記弁体は、定常状態で最大の流量となる第1のポジションからさらに前記液体の流動方向に移動可能である、塗工装置。 A coating head that intermittently discharges liquid toward the substrate;
A valve body that is movable in a flow direction of the liquid and adjusts a flow rate of the liquid flowing into the coating head;
A control device for controlling the trajectory of the valve body,
The said valve body is a coating apparatus which can move to the flow direction of the said liquid further from the 1st position used as the maximum flow volume in a steady state.
前記塗工ヘッドへ流入する液体の圧力又は前記基材上に形成された液体からなる塗工膜の膜厚を計測する計測部と、を有し、
前記制御装置は、前記弁体のポジションの時間関数を規定する目標軌道プロファイルに従って前記弁体の軌道を制御し、
前記制御装置は、前記計測部で計測した前記液体の圧力又は前記塗工膜の膜厚から作成した実際のプロファイルと、前記液体の圧力又は前記塗工膜の膜厚の目標プロファイルとの差を低減するように、前記目標軌道プロファイルを更新する、請求項1又は2に記載の塗工装置。 A moving mechanism for relatively moving the base material and the coating head;
A measuring unit that measures the pressure of the liquid flowing into the coating head or the thickness of the coating film made of the liquid formed on the substrate, and
The control device controls the trajectory of the valve body according to a target trajectory profile that defines a time function of the position of the valve body,
The control device calculates a difference between an actual profile created from the liquid pressure or the coating film thickness measured by the measurement unit and a target profile of the liquid pressure or the coating film thickness. The coating apparatus according to claim 1, wherein the target trajectory profile is updated so as to be reduced.
ユーザが設定した弁体の軌道を決める複数の基準点に基づき前記目標軌道プロファイルを生成し、
前記目標軌道プロファイルに従って前記弁体の軌道を制御しつつ、前記計測部により計測された値から前記実際のプロファイルを生成し、
前記実際のプロファイルに凹みがあると判断したときに、前記目標軌道プロファイルの、前記凹みに相当するタイミングから前記弁体を閉じるタイミングまでに相当する部分を、所定の値増大させるように、前記目標軌道プロファイルを更新する、
請求項3に記載の塗工装置。 The controller is
The target trajectory profile is generated based on a plurality of reference points that determine the trajectory of the valve body set by the user,
While controlling the trajectory of the valve body according to the target trajectory profile, generate the actual profile from the value measured by the measurement unit,
When it is determined that there is a dent in the actual profile, the target trajectory profile is increased by a predetermined value in a portion corresponding to the timing from the timing corresponding to the dent to the timing of closing the valve body. Update the trajectory profile,
The coating apparatus according to claim 3.
前記実際のプロファイルに凹みがあると判断した場合に、前記実際のプロファイルと前記目標プロファイルとの差に基づき、ユーザが設定した前記基準点から所定の時間間隔で新しい基準点を追加し、
ユーザが設定した前記複数の基準点と前記新しい基準点とに基づき前記目標軌道プロファイルを更新する、
請求項4に記載の塗工装置。 The controller is
When it is determined that there is a dent in the actual profile, based on the difference between the actual profile and the target profile, a new reference point is added at a predetermined time interval from the reference point set by the user,
Updating the target trajectory profile based on the plurality of reference points set by the user and the new reference points;
The coating apparatus according to claim 4.
閉ポジションから定常状態で最大の流量となる第1のポジションへ前記弁体を移動させた後に前記第1のポジションから前記液体の流動方向にさらに開いた第2のポジションへ前記弁体を移動させつつ、前記塗工ヘッドから前記液体を吐出して前記基材上に塗工膜を形成する、塗工方法。 A coating apparatus comprising: a coating head that intermittently discharges liquid toward a substrate; and a valve body that is movable in a flow direction of the liquid and that adjusts a flow rate of the liquid flowing into the coating head. A coating method for intermittently forming a coating film on a substrate using
After the valve body is moved from the closed position to the first position where the maximum flow rate is obtained in the steady state, the valve body is moved from the first position to the second position further opened in the liquid flow direction. A coating method in which the liquid is discharged from the coating head to form a coating film on the substrate.
前記目標軌道プロファイルに従って前記弁体を移動させつつ前記塗工ヘッドから液体を吐出するステップと、
前記塗工ヘッドへ流入する前記液体の圧力又は前記液体の吐出により前記基材上に形成された塗工膜の膜厚を計測し、前記液体の圧力又は前記塗工膜の膜厚の実際のプロファイルを作成するステップと、
前記液体の圧力又は前記塗工膜の膜厚の目標プロファイルと前記実際のプロファイルとの差を低減するように前記目標軌道プロファイルを更新するステップと、
更新された前記目標軌道プロファイルに従って前記弁体を移動させつつ前記塗工ヘッドから液体を吐出して前記基材上に塗工膜を形成するステップと、を有する、請求項7に記載の塗工方法。 Generating a target trajectory profile that defines a time function of the position of the valve body based on a plurality of reference points set by a user;
Discharging the liquid from the coating head while moving the valve body according to the target trajectory profile;
Measure the thickness of the coating film formed on the substrate by the pressure of the liquid flowing into the coating head or the discharge of the liquid, and the actual pressure of the liquid or the thickness of the coating film Creating a profile;
Updating the target trajectory profile to reduce the difference between the target profile of the liquid pressure or the coating film thickness and the actual profile;
The step of discharging a liquid from the coating head while moving the valve body in accordance with the updated target trajectory profile to form a coating film on the substrate. Method.
前記実際のプロファイルに凹みがあると判断されたときに、ユーザが設定した前記基準点から所定の時間間隔で新しい基準点を追加することと、
ユーザが設定した前記複数の基準点と前記新しい基準点とに基づき前記目標軌道プロファイルを更新することと、
を含む、請求項9に記載の塗工方法。 Updating the target trajectory profile comprises:
Adding a new reference point at a predetermined time interval from the reference point set by the user when it is determined that the actual profile has a dent;
Updating the target trajectory profile based on the plurality of reference points set by the user and the new reference points;
The coating method of Claim 9 containing these.
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