JP5180925B2

JP5180925B2 - ペースト塗布方法及びペースト塗布装置

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Publication number: JP5180925B2
Application number: JP2009169356A
Authority: JP
Inventors: 一彦伊原
Original assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Current assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Priority date: 2009-07-17
Filing date: 2009-07-17
Publication date: 2013-04-10
Anticipated expiration: 2029-07-17
Also published as: JP2011020093A

Description

本発明はペースト塗布方法及びペースト塗布装置に関する。

ペースト塗布装置として、特許文献１に記載の如く、塗布ヘッドのノズルを塗布対象物に対して移動制御し、このノズルから吐出されるペーストを塗布対象物の表面に塗布し、この塗布対象物の表面に予め定めた閉ループ経路のペーストパターンを描画するものがある。液晶表示パネルの製造では、このペーストパターンが液晶表示パネルの表示領域を囲むものになり、このペーストパターンの各部の太さをパターン領域に渡って均等にすることにより、表示性能の向上を図っている。

特開2008-80204

ところで、従来のペースト塗布装置によって塗布対象物に描画される閉ループ経路のペーストパターンでは、塗布開始点と塗布終了点とが予め定められており、実際に塗布される塗布開始点の先細状端部と塗布終了点の先細状端部とが適度に重なってつながることにより、そのつなぎ部の塗布量をその他の中間部の塗布量と概ね同等にし、結果としてペーストパターンの各部の太さの均等を図る。

このとき、塗布ヘッドはノズル内のペーストに印加する気体の圧力を増減することによりノズルからペーストを吐出させたり吐出を停止させたりしている。特に、ペーストパターンの描画の終了時には、ノズル内に印加する気体の圧力を一旦負圧にして吐出停止させてノズル内にペーストを引き込むようにしている。しかしながら、ノズル内のペーストに印加される負圧の大きさは、ペーストの残量等に起因してばらつきを生じるので、ノズル内に引き込まれるペーストの量、即ち、ノズル内でのペーストの下端位置が微妙に変動する。このため、次回のペーストパターンの描画時に、このノズル内のペーストの残量の変動が、塗布開始点の位置をばらつかせ、結果として、このペーストパターンの描画の終了時における塗布開始点の先細状端部と塗布終了点の先細状端部とのつなぎ部の重なりを不良にし、ひいてはペーストパターンの各部の太さを均等にできないものにする。

本発明の課題は、閉ループのペーストパターンの塗布開始点と塗布終了点を適度に重ねてつなぐことにある。

請求項１の発明は、塗布ヘッドのノズルと塗布対象物とを塗布対象物の表面に沿って相対的に移動制御し、このノズルから吐出されるペーストを塗布対象物の表面に予め定めた閉ループ経路のペーストパターンで描画するペースト塗布方法において、ノズルにより塗布対象物に塗布されたペーストの塗布開始点を検出し、この検出した塗布開始点に合わせるように、ノズルによるペーストの塗布終了点を調整するようにしたものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明において更に、前記検出した塗布開始点が予め定めたペーストパターンの予定開始点に対してなすずれ量を求め、ノズルによるペーストの塗布終了点を上記ずれ量分だけ調整するようにしたものである。

請求項３の発明は、塗布ヘッドのノズルと塗布対象物とを塗布対象物の表面に沿って相対的に移動制御し、このノズルから吐出されるペーストを塗布対象物の表面に予め定めた閉ループ経路のペーストパターンで描画するペースト塗布装置において、ノズルにより塗布対象物に塗布されたペーストの塗布開始点を検出するペースト始点検出手段と、ペースト始点検出手段が検出した塗布開始点に合わせるように、ノズルによるペーストの塗布終了点を調整する制御手段とを有してなるようにしたものである。

請求項４の発明は、請求項３の発明において更に、前記ペースト始点検出手段は、塗布ヘッドにおけるノズルの側傍に設置されるようにしたものである。

請求項５の発明は、請求項３又は４の発明において更に、前記制御手段が、ペースト始点検出手段によって検出した塗布開始点が予め定めたペーストパターンの予定開始点に対してなすずれ量を求め、ノズルによるペーストの塗布終了点を上記ずれ量分だけ調整するようにしたものである。

本発明によれば、ノズルにより塗布対象物に塗布開始されたペーストの塗布開始点を検出し、この検出した塗布開始点に合わせるように、ノズルによるペーストの塗布終了点を調整することにより、閉ループのペーストパターンの塗布開始点と塗布終了点を適度に重ねてつなぐことができる。

図１はペースト塗布装置を示す斜視図である。図２はペースト塗布装置の制御系統を示すブロック図である。図３は基板に描画されるペーストパターンを示す模式図である。図４はペーストパターンの塗布開始点と塗布終了点のつなぎ部を示す模式図である。図５は塗布ヘッドを示す模式図である。

図１、図２に示すペースト塗布装置１０は、架台１１を有し、架台１１の上に基板ステージ１２を設けてなり、基板ステージ１２上にペーストが塗布される基板１を載置可能にする。架台１１には、基板ステージ１２を跨ぐ門型コラム１３が設置され、コラム１３は架台１１の基板ステージ１２を挟む両側にＹ軸方向に沿って設置してあるガイドレール１４上をＹ軸方向に移動可能に設けられる。コラム１３はＹ軸モータ１５によりボールねじ等を回転させることで移動され、その移動位置及び移動距離をＹ軸モータ１５に付帯のエンコーダ１５Ａにより検出される。

ペースト塗布装置１０は、コラム１３に横移動台１６を設置し、横移動台１６はコラム１３の前面に設置してあるガイドレール１７上をＸ軸方向に移動可能に設けられる。横移動台１６はＸ軸モータ１８によりボールねじ等を回転させることで移動され、その移動位置及び移動距離をＸ軸モータ１８に付帯のエンコーダ１８Ａにより検出される。

ペースト塗布装置１０は、横移動台１６上に塗布ヘッド２０を備える。塗布ヘッド２０は、横移動台１６に固定されて設けてある昇降装置２２と、昇降装置２２によってＺ軸方向に移動可能に設けられるノズル台２１を有している。ノズル台２１はＺ軸モータ２３により昇降装置２２に内蔵されるボールねじ等を回転させることで移動され、その移動位置をＺ軸モータ２３に付帯のエンコーダ（不図示）により検出される。

また、塗布ヘッド２０は、ノズル台２１に固定されてペーストを収容するシリンジ等の容器２４と、その容器２４に連通してペーストを吐出するノズル２５を有している。塗布ヘッド２０は、気体供給チューブ等を介して気体供給源に接続され、容器２４に供給される気体の圧力の増減により、その内部のペーストをノズル２５から吐出させたり吐出を停止させたりする。更に、塗布ヘッド２０は、昇降機構２２の側部に基板１の位置検出用マーク等を撮像するためのカメラ２６を有している。

以下、ペースト塗布装置１０の制御系統について説明する。
ペースト塗布装置１０は、各部を制御する制御手段３０を有している（図２）。制御手段３０は、各部を制御するマイクロコンピュータ３１と、制御プログラムや各種情報等を記憶する記憶部３２と、塗布ヘッド２０の各駆動を制御するヘッドコントローラ３３と、コラム１３と横移動台１６の各駆動を制御するモータコントローラ３４と、信号の授受を行なうための外部インターフェイス３５とを備えている。更に、制御手段３０は、各種のドライバとして、ヘッドコントローラ３３に接続される塗布ヘッド塗布駆動回路３６と、モータコントローラ３４に接続される塗布ヘッド移動駆動回路３７、及びコラム移動駆動回路３８とを備えている。

塗布ヘッド塗布駆動回路３６は、ヘッドコントローラ３３により駆動制御され、塗布ヘッド２０の容器に対する気体の供給（正圧の供給、負圧の供給及び供給の停止等）を制御し、ノズル２５からのペーストの吐出タイミングや停止タイミングを制御する。

塗布ヘッド移動駆動回路３７及びコラム移動駆動回路３８は、モータコントローラ３４により駆動制御される。塗布ヘッド移動駆動回路３７は、モータコントローラ３４から送信される制御信号及びエンコーダ１８Ａから出力されるパルス信号に基づいてＸ軸モータ１８を制御し、横移動台１６をＸ軸方向に移動させることで塗布ヘッド２０をＸ軸方向に移動させる。

コラム移動駆動回路３８は、モータコントローラ３４から送信される制御信号及びエンコーダ１５Ａから出力されるパルス信号に基づいてＹ軸モータ１５を制御し、コラム１３をＹ軸方向に移動させることで塗布ヘッド２０をＹ軸方向に移動させる。

外部インターフェイス３５には、塗布ヘッド２０に設けてあるカメラ２６と、キーボードやマウス等の入力部４１と、液晶表示装置等の表示部４２が接続される。操作者は、入力部４１を入力操作して塗布条件等の各種情報を設定する。この塗布条件等の各種情報は記憶部３２に格納される。

従って、ペースト塗布装置１０においては、制御手段３０を用いて、塗布ヘッド２０のノズル２５をＺ軸モータ２３により基板１に対するＺ軸方向の待機位置から塗布位置に位置付けた状態で、塗布ヘッド塗布駆動回路３６により塗布ヘッド２０のノズル２５から所定の塗布条件（吐出圧力、移動速度及びギャップ等）でペーストを吐出させながら、塗布ヘッド移動駆動回路３７及びコラム移動駆動回路３８により制御されるＸ軸モータ１８及びＹ軸モータ１５により塗布ヘッド２０のノズル２５を基板１に対してＸ軸方向とＹ軸方向に移動制御する。これにより、塗布ヘッド２０のノズル２５から吐出されるペーストを、基板１の表面に塗布し、この基板１の表面に予め定めた閉ループ経路のペーストパターンＰを描画する。

基板１の表面に描画される閉ループ経路のペーストパターンＰは、図３に示す如く、予め定めた例えば矩形形状をなし、基板１に対する塗布開始点Ｐ１と、塗布終了点Ｐ２が予め定められている。

このとき、ペースト塗布装置１０は、塗布ヘッド２０のノズル２５がＸ軸方向（又はＹ軸方向）に移動開始すると同時に、塗布ヘッド２０の容器２４に気体の正の圧力が印加されてノズル２５からペーストが吐出開始されるため、基板１に付着する塗布開始点Ｐ１は先細り状になる。また、塗布ヘッド２０のノズル２５がＸ軸方向（又はＹ軸方向）に移動停止すると同時に、塗布ヘッド２０の容器２４への気体の正の圧力の印加が停止されるとともに気体の負の圧力が印加されてノズル２５からのペーストの吐出が停止されるため、基板１上の塗布終了点Ｐ２も先細り状になる。

更に、ペースト塗布装置１０は、ノズル２５内に印加する気体の圧力をペーストパターンの描画の終了により負圧にして吐出停止させたとき、ノズル２５内に引き込まれるペーストの残量、即ち、ノズル内でのペーストの下端位置が、容器２４内に残留するペーストの量に起因する気体の圧力の印加状態のばらつきにより微妙に変動する。このため、次回のペーストパターンＰの描画時に、このノズル２５内のペーストの残量の変動が、塗布開始点Ｐ１の位置をばらつかせ、結果として、このペーストパターンＰの描画の終了時における塗布開始点Ｐ１の先細状端部と塗布終了点Ｐ２の先細状端部とのつなぎ部の重なり状態を図４（Ａ）〜（Ｃ）の如くに変動させる。図４（Ａ）は塗布開始点Ｐ１と塗布終了点Ｐ２のつなぎ部の重なり量が適正であり、つなぎ部の塗布量がその他の中間部の塗布量と概ね同等になり、結果としてペーストパターンＰの各部の太さが均等になる。図４（Ｂ）は塗布開始点Ｐ１と塗布終了点Ｐ２のつなぎ部の重なり量が過大であり、つなぎ部の塗布量がその他の中間部の塗布量より過多になり、結果としてペーストパターンＰの各部の太さが不均等になる。図４（Ｃ）は塗布開始点Ｐ１と塗布終了点Ｐ２のつなぎ部の重なり量が過小であり、つなぎ部の塗布量がその他の中間部の塗布量より過少になり、結果としてペーストパターンＰの各部の太さが不均等になる。

そこで、ペースト塗布装置１０にあっては、ペーストパターンＰの描画の終了時に、その閉ループの塗布開始点Ｐ１と塗布終了点Ｐ２を適度に重ねてつなぐことができるように、以下の構成を具備するものにした。

ペースト塗布装置１０は、図５に示す如く、塗布ヘッド２０のノズル２５により基板１に塗布開始されたペーストの実際の塗布開始点Ｐ１の位置を検出するペースト始点検出手段５０を有するものにした。本実施例では、ペースト始点検出手段５０を塗布ヘッド２０におけるノズル２５の側傍、換言すれば、ペーストパターンＰの塗布開始点Ｐ１からの基板１に対するノズル２５の移動方向がＸ軸方向に沿う前方（図３における右方向）に向かう場合には、ノズル２５の移動方向後方の側傍に設置するものにした。ペースト始点検出手段５０が検出した基板１におけるペーストの実際の塗布開始点Ｐ１の検出情報は、外部インターフェイス３５を介して制御手段３０のマイクロコンピュータ３１に転送される。

制御手段３０のマイクロコンピュータ３１は、ヘッドコントローラ３３により塗布ヘッド塗布駆動回路３６を駆動制御するとともに、モータコントローラ３４により塗布ヘッド移動駆動回路３７及びコラム移動駆動回路３８を駆動制御し、塗布ヘッド２０のノズル２５から吐出されるペーストにより所定のペーストパターンＰを前述の如くに描画するとき、ペースト始点検出手段５０から上述の実際の塗布開始点Ｐ１の検出情報を転送されて以下の如くに制御動作する。即ち、制御手段３０のマイクロコンピュータ３１は、ペースト始点検出手段５０が塗布ヘッド２０に設置されたから、塗布ヘッド２０を移動させる横移動台１６のＸ軸モータ１８のエンコーダ１８Ａと、コラム１３のＹ軸モータ１５のエンコーダ１５Ａの出力を用いて、当該ペースト始点検出手段５０が検出したペーストの塗布開始点Ｐ１の位置を実測できる。そして、制御手段３０のマイクロコンピュータ３１は、ヘッドコントローラ３３により塗布ヘッド塗布駆動回路３６を駆動制御するとともに、モータコントローラ３４により塗布ヘッド移動駆動回路３７及びコラム移動駆動回路３８を駆動制御し、塗布ヘッド２０のノズル２５から吐出されるペーストの塗布終了点Ｐ２を、ペースト始点検出手段５０が検出した実際の塗布開始点Ｐ１に合せるように調整する。具体的には、制御手段３０のマイクロコンピュータ３１は、ペースト始点検出手段５０によって検出した実際の塗布開始点Ｐ１が予め定めたペーストパターンＰの予定開始点Ｐ０１に対してなすずれ量（ずれた方向における長さ±ａ）を求め、塗布ヘッド２０のノズル２５によるペーストの塗布終了点Ｐ２を上記ずれ量分だけ調整する。塗布ヘッド２０のノズル２５から吐出されるペーストの終端がペーストパターンＰの予定終了点Ｐ０２に対し、上記ずれ量のずれの方向にずれの長さ±ａ分だけ移動することとなるように、ヘッドコントローラ３３により塗布ヘッド塗布駆動回路３６を駆動制御するとともに、モータコントローラ３４により塗布ヘッド移動駆動回路３７及びコラム移動駆動回路３８を駆動制御するものである。

図５のペースト始点検出手段５０としては、基板１の表面までの距離を検出するレーザ式距離計を用い、基板１に対して相対移動するレーザ式距離計の出力を予め設定した閾値以上に変化させた基板１上の位置を、基板１に塗布されたペーストの実際の塗布開始点Ｐ１の位置として検出することができる。即ち、ノズル２５の後方を移動するレーザ式距離計は、基板１の表面に対向している間はほぼ一定の値を出力するが、ノズル２５によって描画されたペーストパターンＰ上に達するとペーストの厚み分だけ出力値が減少する。従って、この減少のタイミングから実際の塗布開始点Ｐ１の位置を知ることができる。

また、図５のペースト始点検出手段５０として、基板１の表面を撮像するラインセンサをノズル２５の移動方向に対して直交させて配置して用い、基板１に対して相対移動するラインセンサのいずれかの素子をオンさせた基板１の表面の位置を、基板１に塗布されたペーストの塗布開始点Ｐ１の位置として検出することができる。即ち、ノズル２５の後方を移動するラインセンサは、個々の素子から受光量に応じた信号が出力される。そこで、基板の表面の反射光量に対応する素子の出力をオフ信号、ペーストパターンＰの反射光量に対応する素子の出力をオフ信号と設定しておけば、ラインセンサがノズル２５によって描画されたペーストパターンＰ上に達するとペーストパターンＰに対向して位置する素子からオン信号が出力されることになるので、これによって実際の塗布開始点Ｐ１の位置を知ることができる。

また、図５のペースト始点検出手段５０として、基板１の表面を撮像するカメラを用い、ノズル２５に対するカメラの設置間隔を予め求めておき、ノズル２５からペーストが吐出開始されてから、ノズル２５が基板１に対して上記設置間隔分だけ移動したタイミング、即ち、カメラが予定開始点Ｐ０１の直上に達したタイミングでカメラにより基板１の表面を撮像し、基板１の表面において撮像されたペーストの先端位置（実際の塗布開始点Ｐ１の位置）がカメラの視野中心（カメラの位置に合致している）に対してなす距離を検出することにより、基板１に塗布されたペーストの実際の始点Ｐ１の位置を検出することができる。

尚、ペースト塗布装置１０において、塗布ヘッド２０に設置されるペースト始点検出手段５０は、ノズル２５によるペーストの塗布開始方向に沿う、ノズル２５の後方の側傍に位置付けられる。従って、塗布ヘッド２０に取付けられるペースト始点検出手段５０がノズル２５を中心とする360度の範囲に回動自在となるようにしておくことにより、ノズル２５によるペーストの塗布開始方向がいずれの方向（Ｘ軸方向に沿う前又は後方、若しくはＹ軸方向に沿う前又は後方等を含むあらゆる方向）に設定される場合にも、同一のペースト始点検出手段５０によりそのペーストの塗布開始点Ｐ１を検出できる。

本実施例によれば以下の作用効果を奏する。
(1)ペースト始点検出手段５０を用いてノズル２５により基板１に塗布開始されたペーストの実際の始点Ｐ１を検出し、この検出した実際の塗布開始点Ｐ１に合せるように、ノズル２５によるペーストの塗布終了点Ｐ２を調整することにした。従って、毎回のペーストパターンＰの描画の終了時に、その閉ループの塗布開始点Ｐ１と塗布終了点Ｐ２のつなぎ部の重なりを予め定めた適正状態に高精度に設定でき、そのつなぎ部の塗布量をその他の中間部の塗布量と概ね同等にし、結果としてペーストパターンＰの各部の太さを均等化できる。

(2)ペースト始点検出手段５０によって検出した実際の塗布開始点Ｐ１が予め定めたペーストパターンＰの予定開始点Ｐ０１に対してなすずれ量を求め、ノズル２５によるペーストの塗布終了点Ｐ２をその予定終了点Ｐ０２に対し上記ずれ量分だけ調整する。これにより、毎回のペーストパターンＰの描画の終了時に、その閉ループの塗布開始点Ｐ１と塗布終了点Ｐ２のつなぎ部の重なりを予め定めた適正状態に高精度に設定できる。

(3)ペースト始点検出手段５０を塗布ヘッド２０におけるノズル２５の側傍に設置することにより、ノズル２５によるペーストの塗布開始点Ｐ１を簡易な構成により正確に検出して実測できる。

尚、上記実施の形態において、ペーストパターンＰの描画に際し、ノズル２５がＸＹ方向に移動し、基板１は移動しないものとして説明したが、これに限られるものではなく、例えば、ノズル２５が移動せず基板１がＸＹ方向に移動しても良く、ノズル２５がＸＹ方向の一方向へ移動し基板１が他方向に移動するようにしても良い。

また、ペースト始点検出手段５０を塗布ヘッド２０に一体的に設けるものとしたが、塗布ヘッド２０とは個別に独立して設けても良い。要は、ノズル２５によって基板１上にペーストパターンＰの描画が開始されてからノズル２５が塗布終了点Ｐ２に到達するまでの間に、基板１上に塗布されたペーストパターンＰの実際の塗布開始点Ｐ１の位置を検出し、塗布終了点Ｐ２の調整量を算出できれば良い。

本発明は、ノズルにより塗布対象物に塗布開始されたペーストの塗布開始点を検出し、この検出した塗布開始点に合わせるように、ノズルによるペーストの塗布終了点を調整する。従って、毎回のペーストパターンの描画の終了時に、その閉ループの塗布開始点と塗布終了点のつなぎ部の重なりを一定にし、そのつなぎ部の塗布量をその他の中間部の塗布量と概ね同等にし、結果としてペーストパターンの各部の太さを均等化できる。

１基板（塗布対象物）
１０ペースト塗布装置
２０塗布ヘッド
２５ノズル
３０制御手段
５０ペースト始点検出手段
Ｐペーストパターン
Ｐ１塗布開始点
Ｐ２塗布終了点

Claims

塗布ヘッドのノズルと塗布対象物とを塗布対象物の表面に沿って相対的に移動制御し、このノズルから吐出されるペーストを塗布対象物の表面に予め定めた閉ループ経路のペーストパターンで描画するペースト塗布方法において、
ノズルにより塗布対象物に塗布されたペーストの塗布開始点を検出し、
この検出した塗布開始点に合わせるように、ノズルによるペーストの塗布終了点を調整することを特徴とするペースト塗布方法。
前記検出した塗布開始点が予め定めたペーストパターンの予定開始点に対してなすずれ量を求め、ノズルによるペーストの塗布終了点を上記ずれ量分だけ調整する請求項１に記載のペースト塗布方法。
塗布ヘッドのノズルと塗布対象物とを塗布対象物の表面に沿って相対的に移動制御し、このノズルから吐出されるペーストを塗布対象物の表面に予め定めた閉ループ経路のペーストパターンで描画するペースト塗布装置において、
ノズルにより塗布対象物に塗布されたペーストの塗布開始点を検出するペースト始点検出手段と、
ペースト始点検出手段が検出した塗布開始点に合わせるように、ノズルによるペーストの塗布終了点を調整する制御手段とを有してなることを特徴とするペースト塗布装置。
前記ペースト始点検出手段は、塗布ヘッドにおけるノズルの側傍に設置される請求項３に記載のペースト塗布装置。
前記制御手段が、ペースト始点検出手段によって検出した塗布開始点が予め定めたペーストパターンの予定開始点に対してなすずれ量を求め、ノズルによるペーストの塗布終了点を上記ずれ量分だけ調整する請求項３又は４に記載のペースト塗布装置。