JP4297943B2 - 板状材の塗工方法 - Google Patents

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Description

本発明は、吐出ノズルから吐出される塗工液で形成される塗工面を適正かつ確実に管理することが可能であって、ひいては塗膜厚も適切に管理でき、塗工面の品質管理を高い作業効率で確保することが可能な板状材の塗工方法に関する。
プラズマディスプレイパネルなどの高品質が求められる板状材に対する塗工関連技術では、当該板状材に形成される塗工面の管理が重要である。関連する技術を開示したものとして、例えば特許文献1〜3が知られている。特許文献1の「塗布装置および塗布方法並びにカラーフィルタの製造装置およびその製造方法」は、ガラス基板を大型化しても、基板と塗布ヘッドとのクリアランスを幅方向に均一にして、均一で高速塗布可能とするもので、塗布液吐出装置の塗液吐出先端面と被塗布部材との間の間隔を幅方向に調整する間隔調整手段を設け、塗布液吐出装置の塗液吐出先端面と被塗布部材との間の間隔が幅方向に一定になるように、塗布液吐出装置の塗液吐出先端面位置を幅方向に変化させて塗布するようにしている。
特許文献2の「基板処理装置」は、作成したレジスト膜の検査のために、ギャップセンサがレジスト塗布領域を走査し、基板上に形成されたレジスト膜とのギャップを測定して制御系に伝達し、制御系は、レジスト塗布前に測定したギャップの値(基板の表面との距離)と、レジスト塗布後に測定したギャップの値(レジスト膜の表面との距離)とを比較することにより、基板上のレジスト膜の厚さを算出するようになっている。
特許文献3の「スリットダイ、ならびに、塗膜を有する基材の製造方法および製造装置」は、サブミクロンオーダのリップ間隙精度が容易に得られるスリットダイを提供し、またダイを組み立てた後においては、特別な調整を行わなくても、3%以下の極めて高い塗布厚み精度で均一に塗膜を形成することを可能にするもので、リップ間隙の長手方向における間隙幅分布が調整できるようになっている。
特開平11−300258号公報 特開2004−14607号公報 特開2004−283820号公報
特許文献1では、間隔調整手段により、塗布液吐出装置の塗液吐出先端面位置を幅方向に変化させて、塗布液吐出装置の塗液吐出先端面と被塗布部材との間の間隔が幅方向に一定になるようにしているけれども、装置側で塗液吐出先端面と被塗布部材との間の間隔を一定にするだけでは、塗工面を適正かつ確実に管理できているとは言えなかった。
特許文献2では、ギャップセンサを備えて、レジスト塗布前に測定したギャップの値(基板の表面との距離)と、レジスト塗布後に測定したギャップの値(レジスト膜の表面との距離)とを検出できるようにしているが、これらギャップの値は、レジスト膜の検査に用いられるものであり、すなわち、製品の良否のチェックを行うにすぎないものであって、塗工する際に塗工面の形成を適切に管理できているとは言えなかった。
特許文献3では、リップ間隙の幅方向分布を調整するようにしているけれども、装置側でリップ間隙を調整しても、塗工面を適正かつ確実に管理できているとは言えなかった。
本発明は上記従来の課題に鑑みて創案されたものであって、吐出ノズルから吐出される塗工液で形成される塗工面を適正かつ確実に管理することが可能であって、ひいては塗膜厚も適切に管理でき、塗工面の品質管理を高い作業効率で確保することが可能な板状材の塗工方法を提供することを目的とする。
本発明にかかる板状材の塗工方法は、板状材が設置されるテーブルと、ノズル位置調整手段を介して吐出ノズルを支持するノズルホルダーとを相対的に前後移動させることにより、該吐出ノズルから吐出される塗工液を板状材に塗工する板状材の塗工方法であって、板状材に形成した塗工面と上記吐出ノズルとの間の距離を測定するための測距手段を予め備えておくとともに、上記吐出ノズルと板状材の表面との距離を変化させる量と塗膜厚が変化する量の関係を予め実測によるデータとして取得し、まず、上記テーブルに試験用の板状材を設置して、該テーブルと上記ノズルホルダーとを相対的に前方へ向かって移動させて当該試験用板状材に試験塗工を行い、次いで、上記テーブルと上記ノズルホルダーとを相対的に後方へ向かって移動させる過程で、上記測距手段により測定を行い、次いで、所望の塗工面を得るために、上記データと上記測距手段による測定結果に応じて、上記ノズル位置調整手段により上記吐出ノズルと板状材との間の距離を調整する上記吐出ノズルの位置調整を行い、その後、板状材に塗工処理を行うことを特徴とする。
前記ノズル位置調整手段は、前記ノズルホルダーに反力をとって、前記吐出ノズルに押し上げ力あるいは押し下げ力を入力する加力手段であり、該加力手段の加力値で上記吐出ノズルの位置調整を行うことを特徴とする。
本発明にかかる板状材の塗工方法にあっては、吐出ノズルから吐出される塗工液で形成される塗工面を適正かつ確実に管理することができ、ひいては塗膜厚も適切に管理でき、塗工面の品質管理を高い作業効率で確保することができる。
以下に、本発明にかかる板状材の塗工方法の好適な一実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。本実施形態にかかる板状材の塗工方法は基本的には図1に示すように、板状材1S,1Pが設置されるテーブル2と、ノズル位置調整手段3a〜3cを介して吐出ノズル4を支持するノズルホルダー5とを相対的に前後移動させることにより、吐出ノズル4から吐出される塗工液Lを板状材1S,1Pに塗工する板状材の塗工方法であって、板状材1Sに形成した塗工面LSと吐出ノズル4との間の距離を測定するための測距手段6a〜6cを予め備えておくとともに、吐出ノズル4と板状材の表面との距離を変化させる量と塗膜厚が変化する量の関係を予め実測によるデータとして取得し、まず、テーブル2に試験用の板状材1Sを設置して、テーブル2とノズルホルダー5とを相対的に前方へ向かって移動させて当該試験用板状材1Sに試験塗工を行い、次いで、テーブル2とノズルホルダー5とを相対的に後方へ向かって移動させる過程で、測距手段6a〜6cにより測定を行い、次いで、所望の塗工面LSを得るために、上記データと測距手段6a〜6cによる測定結果に応じて、ノズル位置調整手段3a〜3cにより吐出ノズル4と製品用の板状材1Pとの間の距離を調整する吐出ノズル4の位置調整を行い、その後、製品用の板状材1Pに塗工処理を行うようになっている。なお、図1(a)は、塗工工程を正面から見た図、図1(b)は、塗工工程を側方から見た図である。
まず、本実施形態にかかる板状材の塗工方法に用いられる装置について説明する。図1〜図4に示すように、当該装置は主に、板状材1S,1Pが設置されるテーブル2と、テーブル2上で板状材1S,1P上方を走行移動するノズルホルダー5と、ノズルホルダー5に設けられるノズル位置調整手段3a〜3cと、ノズル位置調整手段3a〜3cを介してノズルホルダー5に支持され、塗工液Lを吐出して板状材1S,1Pに塗工処理を施す吐出ノズル4とから構成される。図3(a)は、当該装置を正面から見た図、図3(b)は、吐出ノズル4部分を側面から見た断面図、図3(c)は、当該装置を後方から見た図である。
テーブル2上面は、高い平面度の平坦面で形成される。このテーブル2上面には、試験用の板状材1Sや製品用の板状材1Pが載置される。ノズルホルダー5は、左右一対の脚部5aと、これら脚部5a間に掛け渡される横架部5bとを備えて、全体として門形状に形成される。横架部5bが板状材1S,1P上方を横行する。ノズルホルダー5にはさらに、左右一対の脚部5aおよび横架部5bと接合して、縦壁部5cが設けられる。ノズルホルダー5の各脚部5aとテーブル2上面との間には、ノズルホルダー5をテーブル2上で前後方向に往復移動させるためのリニアモーター7が左右一対設けられる。これにより、ノズルホルダー5は、待機位置Xからスタートして、板状材1S,1P上方を前進し、折り返し位置Yまで達して一旦停止し、その後、折り返し位置Yからリスタートして、待機位置Xまで戻って停止する往復移動を行うようになっている。ノズルホルダー5に対して、テーブル2を移動させるようにしても良い。また、図示しないけれども、各脚部5aにはそれぞれ、それらの高さを個別に調整して横架部5bの横架状態を調節することができるように、ボールネジ形式などのジャッキが組み込まれる。
吐出ノズル4は、ノズルホルダー5の横架部5b下に、その長さ方向に沿って設けられる。吐出ノズル4の下端縁には、その長さ方向に沿って一連に吐出口4aが設けられる。吐出ノズル4は、横架部5b上にその長さ方向に沿って適宜間隔を隔てて配置される複数台のノズル位置調整手段3a〜3cの各ロッド8と接合される。ノズルホルダー5の縦壁部5cには、これらノズル位置調整手段3a〜3cの間に位置させて、吐出ノズル4に向かって横向きに突出する支軸9が設けられる。吐出ノズル4は、支点となるこれら支軸9と嵌合される。図示例にあっては、ノズル位置調整手段3a〜3cは、等間隔で三台設けられている。吐出ノズル4は、これら第1〜第3ノズル位置調整手段3a〜3cを介して、ノズルホルダー5に支持される。また、支軸9は、三台のノズル位置調整手段3a〜3cの間の中央に位置させて、二箇所に設けられている。ノズル位置調整手段は、横架部5bの中央に一台設けるようにしてもよい。この場合、支軸9は、ノズル位置調整手段の両側に、当該ノズル位置調整手段から等距離を隔てて二箇所に設けられる。
各ノズル位置調整手段3a〜3cは、横架部5b上に固定されたケーシング10と、ケーシング10に対し上下方向にスライド自在に設けられ、横架部5bを上下方向に貫通して吐出ノズル4に接合されたロッド8と、ケーシング10内に設けられ、ロッド8をスライド移動させる図示しない駆動部とから構成される。駆動部の駆動方式としては、空圧式、油圧式、電動式など、周知の方式が採用される。ノズル位置調整手段3a〜3cは、ケーシング10を介して横架部5bに反力をとって、吐出ノズル4に押し上げ力もしくは押し下げ力を入力する加力手段であって、支軸9に嵌合された吐出ノズル4は、ロッド8の上昇移動による押し上げもしくは下降移動による押し下げで曲げ変形され、これにより位置調整されるようになっている。具体的には図4に示すように、図示した等間隔で配置した三台のノズル位置調整手段3a〜3cのうち、中央の第1ノズル位置調整手段3aを押し下げ、左右の第2および第3ノズル位置調整手段3b,3cを押し上げることで、吐出ノズル4は、横架部5bの長さ方向に弓なりに下向き凸の形態に曲げ変形されて、吐出口4aの位置が調整され、これにより吐出ノズル4の長さ方向における塗工液Lの吐出量が調整されるようになっている。
この状態で板状材1S,1Pに塗工を行った場合、吐出口4aと板状材1S,1Pの表面との距離が近づくと、吐出ノズル4内の塗工液Lの圧力が解放されにくくなり、吐出口4aから塗工液Lが吐出されにくくなるため、塗膜厚は薄くなる。また、吐出口4aと板状材1S,1Pの表面との距離が離れると、吐出ノズル4内の塗工液Lの圧力が解放されやすくなり、吐出口4aから塗工液Lが吐出されやすくなるため、塗膜厚は厚くなる。よって、吐出ノズル4の中央部よりも端部の方が塗工液Lが吐出されやすいため、当該端部の塗膜厚は厚くなる。この吐出口4aと板状材1S,1Pの表面との距離を変化させる量と、塗膜厚が変化する量の関係は、予め実測によるデータをコントローラ12に入力して、調整操作時に用いる。
テーブル2上面には、ノズルホルダー5の待機位置Xに、吐出ノズル4の長さ方向に適宜間隔を隔てて、吐出ノズル4との間、具体的には吐出口4aが設けられた下端縁との間の隙間寸法を検出する隙間センサー11a〜11cが設けられる。図示例にあっては、第1〜第3ノズル位置調整手段3a〜3cの取付位置に合致させて三箇所に、第1〜第3隙間センサー11a〜11cが設けられる。隙間センサー11a〜11cとしては、例えばマグネスケール(登録商標)が用いられる。各隙間センサー11a〜11cは、後述するコントローラ12に接続されて、検出した隙間量をコントローラ12に出力する。コントローラ12は、第1〜第3隙間センサー11a〜11cから入力される隙間量に応じてジャッキを適宜に昇降制御し、また必要に応じて、第1〜第3ノズル位置調整手段3a〜3cを作動させる。
測距手段6a〜6cは、ノズルホルダー5の縦壁部5cに、吐出ノズル4とは反対側に位置させて設けられる。測距手段6a〜6cは、縦壁部5cの長さ方向に適宜間隔を隔てて設けられる。図示例にあっては、第1〜第3ノズル位置調整手段3a〜3cの取付位置に合致させて三箇所に、第1〜第3測距手段6a〜6cが設けられる。これら測距手段6a〜6cとしては例えば、出射したレーザー光が反射して戻ってくるまでの時間を計測して距離を測定するレーザーセンサーが採用される。これら測距手段6a〜6cにはコントローラ12が接続され、測定値が当該コントローラ12へと出力される。これら測距手段6a〜6cは、試験用の板状材1Sに吐出ノズル4で塗工を施した後の当該吐出ノズル4の後進時に、それら直下の塗工面LSと吐出ノズル4との間の距離を測定し、当該距離を測定値として出力する。第1〜第3測距手段6a〜6cはそれぞれ第1〜第3ノズル位置調整手段3a〜3cに対応していて、各ノズル位置調整手段3a〜3cの取付位置それぞれにおける上記距離を測定する。測距手段6a〜6cによる測定操作は、吐出ノズル4の後進速度を考慮し測距手段6a〜6cもしくはコントローラ12にて測定データに補正をかけることで、後進中連続して行うようにしてもよいし、あるいは適宜位置で吐出ノズル4を停止させ、その停止時に行うようにしてもよい。前者は、測定対象距離を連続的に測定する方法であり、後者は、測定対象距離を複数箇所でサンプリングする方法であって、いずれの方法を採用しても良い。また、基本的に、第1測距手段6aで得られた測定値は、第1ノズル位置調整手段3aによる吐出ノズル4の位置調整に用いられ、第2および第3測距手段6b,6cで得られた測定値もそれぞれ、第2および第3ノズル位置調整手段3b,3cによる吐出ノズル4の位置調整に用いられる。また必要であれば、コントローラ12にて、これら第1〜第3測距手段6a〜6cの測定値に対し補間処理を行い、第1〜第3ノズル位置調整手段3a〜3cによって吐出ノズル4に加える変形を最適化するようにしてもよい。いずれにしても、得られた各測距手段6a〜6cからの測定値はコントローラ12に入力される。コントローラ12には、第1〜第3ノズル位置調整手段3a〜3cが接続され、コントローラ12は、第1〜第3測距手段6a〜6cから入力された測定値を演算処理して、各測距手段6a〜6cに対応する第1〜第3ノズル位置調整手段3a〜3cのノズル位置調整量を制御量として各ノズル位置調整手段3a〜3cへ出力する。このノズル位置調整量の制御量は、駆動部でロッド8を押し上げあるいは押し下げする加力値として出力される。第1〜第3ノズル位置調整手段3a〜3cは、コントローラ12から入力されるノズル位置調整量に従い、それらの駆動部がロッド8に加力してスライド移動させ、これにより各測距手段6a〜6cで測定された測定結果に応じて、具体的には測定値に対するコントローラ12での演算処理結果に応じて、吐出ノズル4の位置調整が行われる。
次に、本実施形態にかかる板状材の塗工方法について説明する。塗工操作開始前に予め、測距手段6a〜6cをノズルホルダー5の縦壁部5cに装着しておく。まず、テーブル2上面に第1の試験用の板状材1Sを、吸引手段等でテーブル面に吸着固定して設置し、テーブル2に対してノズルホルダー5を前進させ、吐出ノズル4により第1の試験塗工を行う。次いで、テーブル2に対してノズルホルダー5を後進させ、その過程で第1〜第3測距手段6a〜6cにより測定を行う。例えば、図2の「データ1」で示すように、第1の試験用の板状材1Sの左右端部間で、ΔtBの偏差があった場合には、第1〜第3隙間センサー11a〜11cで検出される隙間量を用い、コントローラ12でジャッキを作動させて左右一対の脚部5aの高さを調整し、横架部5bの横架状態を調節して、レベル補正を行う。これにより、ΔtBをほぼゼロに設定する。必要に応じて、第1〜第3ノズル位置調整手段3a〜3cを作動させて微調整を行ってもよい。次いで、テーブル2上面に第2の試験用の板状材1Sを設置し、テーブル2に対してノズルホルダー5を前進させ、吐出ノズル4により第2の試験塗工を行う。次いで、テーブル2に対してノズルホルダー5を後進させ、その過程で第1〜第3測距手段6a〜6cにより測定を行う。仮に、図2の「データ2」に示すように、第2の試験用の板状材1Sの塗工面LSの中央部が左右よりもΔtC高い状態が測定された場合には、第1〜第3測距手段6a〜6cで計測された測定値を用い、コントローラ12で第1〜第3ノズル位置調整手段3a〜3cを作動させて吐出ノズル4を曲げ変形させる補正を行う。すなわち、塗膜厚の薄い部分では吐出ノズル4を引き上げ、塗膜厚の厚い部分では吐出ノズル4を押し下げるように変形させる。これにより、ΔtCをほぼゼロに設定する。このようにしてΔtCをほぼゼロに設定できれば、その後塗工が施される製品用の板状材1Pに平坦な塗工面LSを形成することができる。図2に示したように、レベル補正や曲げ補正のために、複数回の試験塗工を繰り返すようにしてもよい。また、本実施形態にあっては、平坦な塗工面LSを得る場合について説明したが、曲げ補正のみ、あるいはこれにレベル補正を組み合わせることで、吐出ノズル4の長さ方向に適宜に傾斜させた塗工面LSや任意形態の塗工面LSを形成することもできる。
さらに、上記手順では、第1の試験塗工、第2の試験塗工というように、2回に分けて行うようにしたが、コントローラ12での演算により、1回の試験塗工で済ませることも可能である。
以上説明した本実施形態にかかる板状材の塗工方法にあっては、板状材1Sに形成した塗工面LSと吐出ノズル4との間の距離を測定するための測距手段6a〜6cを予め備えておき、まず、テーブル2に試験用の板状材1Sを設置して、テーブル2に対してノズルホルダー5を相対的に前方へ向かって移動させて当該試験用板状材1Sに試験塗工を行い、次いで、テーブル2に対してノズルホルダー5を相対的に後方へ向かって移動させる過程で、測距手段6a〜6cにより測定を行い、次いで、所望の塗工面LSを得るために、測距手段6a〜6cによる測定結果に応じて、ノズル位置調整手段3a〜3cにより吐出ノズル4の位置調整を行い、その後、製品の板状材1Pに塗工処理を行うようにしたので、試験用の板状材1Sへの試験塗工の状況を塗工面LSと吐出ノズル4との間の距離を測定する測距手段6a〜6cで測定し、その結果に応じて、所望の塗工面LSが得られるようにノズル位置調整手段3a〜3cによって吐出ノズル4の位置調整を行うことができて、吐出ノズル4から吐出される塗工液Lで形成される塗工面LSを適正かつ確実に管理することができ、板状材1S,1Pが高い平面度であれば塗膜厚も適切に管理できて、塗工面LSの品質管理、製品の歩留まり向上を、高い作業効率で確保することができる。
このように適切な塗工面管理を行うことができれば、塗工液Lを板状材1Pに塗工した後でも、塗工面LSを自由に調整することができ、製品品質を向上することができる。また、吐出ノズル4等の部品の機械的精度や組み立て精度が十分に得られなくても、本実施形態にかかる方法により塗工面LSの精度を保証できることから、装置の分解修理等のメンテナンスを削減して、塗工操作を行うことができ、メンテナンスコストの削減や作業能率の向上を確保できる。さらに、塗工液Lの交換や塗工液Lの品質のばらつきに対しても、本実施形態にかかる方法による吐出ノズル4の位置調整で簡便に塗工処理を実行することができ、作業効率を向上することができる。
また、測距手段6a〜6cで塗工面LSと吐出ノズル4との間の距離を測定するようにしているので、この測定結果を、コントローラ12によるノズル位置調整手段3a〜3cのノズル位置調整量の設定に用いることができ、塗工面LSの補正や管理を自動化することができる。また、前進して塗工処理するノズルホルダー5の後進過程を利用して測距手段6a〜6cで測定を行うようにしているので、処理時間を短縮化することができる。また、左右一対の脚部5aの高さ調整を行うジャッキを用いたレベル補正と組み合わせた塗工制御としているので、吐出ノズル4を曲げ変形させる曲げ補正を必要最小限に抑えることができ、合理的かつ適切に塗工面管理を行うことができる。
さらに、ノズル位置調整手段3a〜3cを、ノズルホルダー5に反力をとって、吐出ノズル4に押し上げ力あるいは押し下げ力を入力する加力手段とし、加力手段の加力値で吐出ノズル4の位置調整を行うようにしたので、ミクロンオーダーとなる吐出ノズル4の位置を変位量で調整する場合に比べて、簡易かつ容易に位置調整することができる。
本実施形態にあっては、ガラス基板などの板状材を例にとって説明したが、フィルムなどの表面にペースト、レジスト液、カラーフィルタなどの塗工液を塗工する処理にも好ましく適用することができる。
本発明にかかる板状材の塗工方法の好適な一実施形態を説明する概略説明図である。 図1に示した方法における塗工処理手順の概略を説明する説明図である。 図1に示した方法に用いられる塗工装置の概略説明図である。 図1に示した方法に用いられる塗工装置における吐出ノズルの位置調整状態を説明するための説明図である。
符号の説明
1S,1P 板状材
2 テーブル
3a〜3c ノズル位置調整手段
4 吐出ノズル
5 ノズルホルダー
6a〜6c 測距手段
L 塗工液
LS 塗工面

Claims (2)

  1. 板状材が設置されるテーブルと、ノズル位置調整手段を介して吐出ノズルを支持するノズルホルダーとを相対的に前後移動させることにより、該吐出ノズルから吐出される塗工液を板状材に塗工する板状材の塗工方法であって、
    板状材に形成した塗工面と上記吐出ノズルとの間の距離を測定するための測距手段を予め備えておくとともに、上記吐出ノズルと板状材の表面との距離を変化させる量と塗膜厚が変化する量の関係を予め実測によるデータとして取得し、
    まず、上記テーブルに試験用の板状材を設置して、該テーブルと上記ノズルホルダーとを相対的に前方へ向かって移動させて当該試験用板状材に試験塗工を行い、
    次いで、上記テーブルと上記ノズルホルダーとを相対的に後方へ向かって移動させる過程で、上記測距手段により測定を行い、
    次いで、所望の塗工面を得るために、上記データと上記測距手段による測定結果に応じて、上記ノズル位置調整手段により上記吐出ノズルと板状材との間の距離を調整する上記吐出ノズルの位置調整を行い、
    その後、板状材に塗工処理を行うことを特徴とする板状材の塗工方法。
  2. 前記ノズル位置調整手段は、前記ノズルホルダーに反力をとって、前記吐出ノズルに押し上げ力あるいは押し下げ力を入力する加力手段であり、該加力手段の加力値で上記吐出ノズルの位置調整を行うことを特徴とする請求項1に記載の板状材の塗工方法。
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