JP4940121B2 - ディスペンサ用レーザー変位センサー - Google Patents

Description

本発明は、シーリング剤のようなペーストを吐き出すディスペンサに採用されるセンサーに係り、より詳細には、ノズルから吐き出されるシーリング剤のようなペーストの吐出圧力が低く、基板にペーストをさらに精密に塗布することができるペーストディスペンサにおいて、基板とシーリング剤を吐き出すノズルとの間の高さを正確に測定できるディスペンサの高さ測定用変位センサーに関する。

一般に、液晶表示装置（ＬＣＤ；Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）は、従来の陰極線管（Ｃａｔｈｏｄｅ−Ｒａｙ Ｔｕｂｅ；ＣＲＴ）を用いた画像表示装置に比べて体積が小さくかつ軽量である。従って、近年では、液晶表示装置が陰極線管に代えてコンピュータ用モニターやＴＶなどに広く適用されつつある。

この種の液晶表示装置では、上基板と下基板との間に一定の空間を形成しており、前記空間には液晶が充填される。ここで、前記液晶表示装置が最適の状態で動作するためには、下基板と上基板とのセルギャップが一定に保持される必要がある。また、充填される液晶量が過度に多いか、または不足することを防止するべく、上基板と下基板とを貼り合わせるためのシーリング剤塗布の位置精度と塗布量の制御が必要である。なぜならば、前記セルギャップが一定でないか、または液晶量の過多或いは不足により液晶表示装置の画面全体にわたって表示むらといった不具合が生じるためである。

前記下基板と上基板との間に塗布されるシーリング剤は、前記セルギャップを一定に保持する役割を果たすのみならず、前記上基板と下基板とを貼り合わせる役割を果たす。

一方、シーリング剤を基板に塗布するシーリング剤ディスペンサは、前記基板が搭載されるステージとシーリング剤を吐き出すノズルが取り付けられたヘッドユニットとを含んでなる。

ここで、前記ノズルは、基板と相対運動をしながら前記基板に所定の形状のシーリング剤を塗布する。即ち、ノズルは、基板に対しＸ軸およびＹ軸に沿って相対運動をしながら基板上にシーリング剤を塗布する。当然のごとく、前記ノズルは、基板との高さが調節できるようにＺ軸に沿った運動も可能である。
そして、前記シリンジのシーリング剤が消尽されれば、使用済のシリンジを取り外して新たなシリンジが装着される。

図１は、従来のシーリング剤ディスペンサのヘッドユニットを示す図である。これを参照
して、従来のシーリング剤ディスペンサのヘッドユニットについて説明する。
特開平９−３２３０５６号公報 特開２００３−１１７０号公報

前記シーリング剤ディスペンサのヘッドユニットは、シーリング剤を貯蔵するシリンジ２０と、前記シリンジ２０の下部に取り付けられ、前記シーリング剤５０を吐き出すノズル３２とを含んでなる。

前記シリンジ２０には、水平方向に沿って長い棒状のブラケット３０が取り付けられ、前記ブラケット３０の先端にノズル３２が設けられる。そして、ノズル３２と基板１０との間の垂直距離を測定する変位センサー４０が前記ノズル３２の近傍に設けられる。

変位センサー４０は、一般に、レーザーを用いる光学式の変位センサーが使われる。前記変位センサー４０の底面は“へ”字状を有し、前記底面の一方側には、レーザービーム４６を放出する発光部４２が備えられる。そして、前記底面の他方側には、レーザービーム４６を受光する受光部４４が備えられる。

ここで、前記発光部４２は、基板に向けてレーザービーム４６を放出し、前記受光部４４は、基板から反射されるレーザービームを受け入れることにより基板１０とノズル３２との距離を測定する。

また、前記シリンジ２０と変位センサー４０は、所定間隔Ｌほど離隔されており、一端の上面にシリンジ２０が装着され、他端が前記変位センサー４０の近所まで延びて、その端部の底面にシーリング剤５０の吐き出されるノズル３２が形成されるブラケット３０が備えられる。

従って、前記変位センサー４０の発光部４２から発光されたレーザー４６は、前記ノズル３２から吐き出されるシーリング剤５０が基板に塗布される地点の近所に反射されて受光部４４に受光されることによって、基板１０とノズル３２との距離を測定する。

従って、シーリング剤５０が塗布される基板１０上に屈曲が存在すれば、前記レーザー４６の受光部４４への結像位置が変わって変位センサー４０がその測定値を制御部に伝送して前記ノズル３２の高さが補正される。

しかし、前記のような従来のシーリング剤ディスペンサでは、次のような問題点がある。前記ノズルとシーリング剤とが貯蔵されるシリンジが同軸上に形成されずに離隔されており、前記シーリング剤の流動経路が“Ｌ”字状に折曲された形態を取るために、シーリング剤の吐出に必要な圧力が高くて粘度の大きいシーリング剤の使用が制限される問題点がある。

即ち、垂直方向のシリンジ２０に水平方向に長い棒状のブラケット３０が取り付けられ、前記ブラケット３０の先端にノズル３２が設けられているために、シリンジ２０間の距離が遠くてシーリング剤の吐出に要求される圧力が高くなる短所があった。
一方、既存のシーリング剤ディスペンサは、シーリング剤が基板上に吐き出される位置と基板上にレーザーが反射される測定点との間の間隔が遠くてシーリング剤の吐き出される基板とノズルとの間の間隔を正確に感知できなかったために、シーリング剤の塗布精密度を高めることができなかった。

本発明は、前記問題点を解決するためになされたものであって、ペーストディスペンサヘッドの構造を改善して、前記ペーストの流動及び吐出経路を一直線化することによって、ペーストの必要吐出圧力を低めるとともに、基板とノズルとの間隔を正確に感知して塗布精密度を高めうるペーストディスペンサに採用されうる変位センサーを提供することを目的とする。

前記目的を果たすための本発明の一態様による変位センサーは、レーザービームを基板に向けて出力する発光部と、前記発光部から出力されたレーザーの受信される受光部とを含むが、前記発光部及び受光部は、互いに離隔されて一体型とからなり、前記発光部と受光部との間にはディスペンサのシリンジ下部が取り付けられる結合孔が形成されたことを特徴とする。

本発明によれば、次のような効果が得られる。
第一に、シリンジとノズルとが同軸をなすように取り付けられて、従来とは異なって、直線化されることでシーリング剤の吐出に要求される圧力が低くなることにより、高粘度のシーリング剤を使うことができて、より多様な種類のシーリング剤を使うことができる効果があり、同じ粘度のシーリング剤を使う場合、ノズルから吐き出される吐出圧力が低くなってシーリング剤の塗布性が向上する効果がある。

第二に、シリンジ取り替えの時、ノズルとレーザー変位センサーとの距離が一定になるようにノズルの位置を補正することができ、シーリング剤の塗布をより精密に制御することができ、作業時間を短縮できる効果がある。

第三に、シーリング剤が基板上に吐き出される位置とレーザーが基板上に反射される測定点との間隔を最小化することによって、シーリング剤の吐き出される基板とノズルとの間の間隔をより正確に感知できるためにシーリング剤をより精密に塗布することができる効果がある。

以下、本発明のペーストディスペンサ用変位センサーの望ましい実施形態を添付した図面を参照して、詳しく説明する。

また、以下の説明で本発明のペーストディスペンサの一例としてシーリング剤ディスペンサを例示し、本発明のシーリング剤ディスペンサと関連した構成要素のうち、従来と同一の部分については、図１によって前述した従来の技術を参照し、その詳細な説明は、省略する。

図２は、本発明の変位センサーがシーリング剤ディスペンサに取り付けられた構成を示す正面図であり、図３は、図２のＡ方向から見た要部側面図であり、図４は、図２のディスペンサヘッドのノズルと基板とが接触した時、ビジョンカメラで撮影した測定点とノズルとの位置を示す図面である。

本発明が適用されるシーリング剤ディスペンサのヘッドは、先ずシーリング剤を貯蔵するシリンジ１２０が備えられる。また、前記シリンジ１２０の先端部にシリンジ１２０内部のシーリング剤１５０を基板の主面、即ち、基板の表面に吐き出すノズル１３０が装着される。そして、前記シリンジ１２０の先端部に前記ノズル１３０の吐出口先端部と基板１１０との相対距離を測定する本発明による変位センサー１４０が取り付けられる。また、前記基板１１０に対するノズル１３０の高さを調整する昇降部（図示せず）が備えられる。

従って、前記シリンジ１２０は、テーブル（図示せず）に定着されている前記基板１１０に対してＸ軸とＹ軸及びＺ軸に運動可能に設けられて前記基板１１０に塗布されるシーリング剤１５０のパターン及び厚さと幅とを調節できるように設けられる。

そして、基板１１０の下面に前記変位センサー１４０によって距離が測定される地点とノズル１３０との距離を測定するビジョンカメラ１７０が備えられる。また、前記シリンジ１２０の結合位置を調整する調整部１６０が備えられる。

さらに詳しく説明すれば、前記シリンジ１２０は、一般的に円筒状に形成されることが望ましく、その内部にシーリング剤１５０が充填される。このとき、前記ノズル１３０とシリンジ１２０は、垂直方向に同軸上に位置するように取り付けられる。これとともに、前記ヘッド部のシリンジと前記変位センサーは、変位センサーの発光部と受光部とが一直線上に見える方向（即ち、側面；図３参照）から見る時、前記変位センサーに対して同一線上に位置するように設けられる。従って、前記シリンジ１２０に充填されてノズル１３０から吐き出されるシーリング剤１５０の流動経路は一直線になる。

また、前記変位センサー１４０は、距離測定用レーザーを基板１１０に向けて出力する発光部１４２と、前記発光部１４２から出力されたレーザー１４６が受信される受光部１４４からなるレーザー変位センサーであることが望ましい。ここで、前記変位センサー１４０の発光部１４２と受光部１４４は、一体型とからなるが、互いに所定距離離隔され、前記発光部１４２と受光部１４４との間にノズル１３０が取り付けられる結合孔１４８が形成される。従って、前記シリンジ１２０の先端部に取り付けられたノズル１３０は、前記変位センサー１４０の結合孔１４８に取り付けられる。

ここで、前記図２に示されたシーリング剤ディスペンサのノズル１３０と基板１１０は、所定間隔離隔されるが、その離隔される間隔が数十μｍほどに非常に小さいので、前記ノズル１３０の先端部のみを拡大して示した。

図２の拡大された部分に示すように、前記変位センサー１４０の発光部１４２から出力されたレーザー１４６が基板１１０に反射される測定点１１２の位置は、前記シーリング剤１５０がノズル１３０から吐き出されて基板１１０に塗布される地点から若干離隔されるように設けられることが望ましい。

このとき、前記測定点１１２の位置とシーリング剤１５０が基板１１０に塗布される位置とが離隔される程度は塗布されるシーリング剤１５０によって距離測定が干渉されない最小限の距離であることが望ましい。これは、前記レーザー１４６が基板１１０に反射される測定点１１２の位置と前記シーリング剤１５０が基板１１０上に吐き出される地点の位置とが同一であって、前記変位センサー１４０の距離測定が基板１１０に塗布されるシーリング剤１５０によって干渉される場合を排除するためである。

従って、本発明のシーリング剤ディスペンサヘッドの高さ調節装置のノズル１３０で塗布されるシーリング剤１５０が基板１１０に吐き出される位置と変位センサー１４０による測定点１１２と一定距離離隔されるが、その距離が非常に微細であるので、基板１１０表面の高さの差がないと言え、前記変位センサー１４０による測定値とノズル１３０の先端部から基板１１０の表面までの実距離は同一である。

そして、前記ノズル１３０の向かい側には、ビジョンカメラ１７０が前記基板１１０の下部に設けられる。前記ビジョンカメラ１７０は、変位センサー１４０から出力されたレーザー１４６が基板１１０上に反射される測定点１１２とシーリング剤１５０が基板１１０に吐き出される位置との距離を測定する役割を果たす。

また、前記シリンジ１２０の結合位置を微細に調整できる調整部１６０が備えられるが、前記調整部１６０は、前記シリンジ１２０の結合位置及び角度を調整できるようにモーターなどで構成されることが望ましく、このような調整部１６０の構成は、当業者に自明なものなので、これについての詳細な説明は、省略する。

前記した実施形態は、ノズル１３０の高さを変化させて前記ノズル１３０と基板１１０との間の距離を調節する方式や前記ノズルは動かずに前記基板を支持するテーブル（図示せず）の高低を調節して前記ノズルと基板との間の距離を調節することもできる。

以上で説明したような構成を有したシーリング剤ディスペンサが、前記シリンジ１２０内部のシーリング剤１５０を消尽すれば、前記シリンジ１２０を交換するが、このとき、前記シリンジ１２０に取り付けられるノズル１３０の位置は、常に一定ではなく、多少の誤差が生ずることもある。

従って、本発明は、シーリング剤ディスペンサの制御方法を提示する。
本発明のシーリング剤ディスペンサの制御方法は、ノズルと基板とを接触させる接触段階と、計測手段が基板との距離を測定する測定点とノズルとの間の距離を測定する測定段階と、前記測定段階で測定された距離が設定値以内であるか否かを判断する判断段階と、前記測定段階で測定された距離が設定値を外れる場合、前記ノズルの位置を補正する補正段階と、そして、前記測定段階で測定された距離が設定値以内である場合、前記ノズルと基板との距離を所定間隔離隔させてシーリング剤の塗布を始める塗布段階と、を含んで構成される。」

以下、本発明のシーリング剤ディスペンサの制御方法の望ましい実施形態を詳しく説明する。

また、本実施形態で、シーリング剤ディスペンサの構成は、前述した実施形態に従うことにし、その詳細な説明は、省略する。

図４は、シーリング剤ディスペンサのノズルと基板とが接触した時、ビジョンカメラで撮影した測定点とノズルとの位置を表わす図面である。ここで、図面番号１７５は、ビジョンカメラで撮影した画面である。

シリンジ１２０が取り替えられれば、接触段階が実施される。前記接触段階では、前記シリンジ１２０を下降させ、前記ノズル１３０と基板１１０とを接触させてノズル１３０と基板１１０との距離を０にする。このとき、前記変位センサー１４０の発光部１４２から出力されるレーザー１４６が、基板１１０に反射されて受光部１４４に入力されるが、前記ノズル１３０と基板１１０との距離が０であるので、前記レーザー１４６が反射される地点である測定点１１２は、前記ノズル１３０と基板１１０との離隔位置より若干側面に移動する。

そして、測定段階が実施される。前記測定段階では、前記測定点１１２と基板１１０上にシーリング剤１５０が塗布される位置の離隔された距離ｄを測定する。このような距離測定は、基板１１０の下部に設けられたビジョンカメラ１７０で撮影して測定する。ここで、前記シーリング剤１５０が塗布される基板１１０が透明なガラスであるので、前記変位センサー１４０の測定点１１２とノズル１３０とが前記基板１１０に投影される。

このとき、前記した基板１１０上にシーリング剤１５０が塗布される位置が前記ノズル１３０の鉛直下部であり、前記ビジョンカメラ１７０がノズル１３０の向かい側に位置しているので、前記ノズル１３０の基板１１０に投影される位置を、シーリング剤１５０が基板１１０に塗布される位置と見なし、前記変位センサー１４０の測定点１１２とノズル１３０との距離ｄを測定する。

前記した測定段階以後には判断段階が実施されるが、前記判断段階では、前記測定段階で測定された変位センサー１４０の測定点１１２とノズル１３０との距離ｄが設定値以内であるか否かを判断する。このとき、前記設定値は、前記測定点１１２とノズル１３０とが離隔される距離ｄの適正な範囲を意味する。

このような設定値は、シーリング剤１５０の種類とか塗布圧力や塗布速度など塗布条件によって変わる値であり、当業者には自明に導出されうる値であるので、詳しい説明は、省略する。もし、前記判断段階で判断された測定点１１２とノズル１３０との距離ｄが設定値を外れる場合には、前記シリンジ１２０とノズル１３０との位置が適正ではないと判断し、前記調整部１６０を使って前記シリンジ１２０とノズル１３０との位置を適切に調整する。そして、シリンジ１２０とノズル１３０との位置を調整した後には、再び測定段階に回帰して測定点１１２とノズル１３０との距離ｄを測定することが望ましい。

また、判断段階で判断された測定点１１２とノズル１３０との距離ｄが設定値以内である場合、前記ノズル１３０が適正な位置にあると判断して、ノズル１３０と基板１１０との距離をシーリング剤１５０の塗布条件によって適正な所定距離ほど離隔させて、シーリング剤１５０を塗布し始める塗布段階を行う。

塗布段階でノズル１３０と基板１１０との距離が離隔されれば、前記変位センサー１４０の測定点１１２は、図２に示されたように、前記基板１１０上にシーリング剤１５０の吐き出される地点の近所に形成される。

このような状態で変位センサー１４０は、ノズル１３０と基板１１０との相対運動によってシーリング剤１５０が塗布される位置の基板１１０に対するノズル１３０の高さを測定する。もし、前記基板１１０が屈曲されていれば、屈曲地点でレーザーが反射される地点の高さが変わるので、前記レーザーの変位センサー１４０の受光部１４４での結像位置が変わって前記ノズル１３０の高さを測定できる。

そして、前記変位センサー１４０で測定されたノズル１３０と基板１１０との距離は、制御部（図示せず）に送られ、前記制御部（図示せず）では、シーリング剤１５０が塗布される基板１１０表面の高さ変化によって昇降部（図示せず）を稼動して、前記ノズル１３０と基板１１０との距離を調節することによって、前記基板１１０に吐き出されるシーリング剤１５０の厚さ及び幅が一定に保持されるように塗布させうる。

本発明は、シーリング剤の吐き出されるノズルと基板との間の高さを正確に測定できる変位測定センサーに係り、液晶表示装置のシーリング剤ディスペンサに適用される。

従来技術に係るシーリング剤ディスペンサのヘッドユニットを示す斜視図である。 本発明の変位センサーが採用されたシーリング剤ディスペンサの構成を示す正面図である。 図２中のＡ方向から見た要部側面図である。 図２のディスペンサヘッドのノズルと基板とが接触した時、ビジョンカメラで撮影した測定点とノズルとの位置を示す図面である。

符号の説明

１１０：基板 １１２：測定点
１２０：シリンジ １３０：ノズル
１４０：レーザー変位センサー １４２：発光部
１４４：受光部 １４８：結合孔
１５０：シーリング剤 １６０：調整部
１７０：ビジョンカメラ

Claims (2)

1. テーブルに定着された基板に対してシーリング剤を所定のパターンで塗布するシーリング剤ディスペンサ用のレーザー変位センサーであって、
   レーザービームを基板に向けて出力する発光部と、
   前記発光部から出力されたレーザーの受信される受光部とを含み、
   前記発光部及び受光部は、一体型からなり、
   前記発光部と受光部との間には、ディスペンサのシリンジの下部が取り付けられる結合孔が形成されたことを特徴とするレーザー変位センサー。
2. ディスペンサのシリンジと、シリンジに取り付けられたノズルと、レーザー変位センサーの発光部及び受光部は、同一平面上に位置するように設けられることを特徴とする請求項１に記載のレーザー変位センサー。

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