JP5550409B2 - シール塗布装置 - Google Patents

Description

本発明は、テーブル上に載置された基板上に所望形状のシール材パターンを塗布描画するシール塗布装置に関し、特に、狭いスペースでもノズルと基板とのギャップを適正に制御できるものに関する。

シール材が収納されたシール材収納筒の先端に固定されたノズルに、テーブル上に載置された基板を対向させ、ノズルのシール材吐出口からシール材を吐出させながら該ノズルと該基板の少なくともいずれか一方を水平方向に移動させて相対位置関係を変化させることにより、基板上に所望のパタ−ンでシール材を塗布するシール塗布装置が知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。

このようなシール材塗布装置では、ノズル先端と基板との距離（ギャップ）を適正に保つために、ノズルの近傍に設けられたレーザ変位計を用いて、ノズルの高さ位置を制御するようにしていた。なお、レーザ変位計は基板にレーザ光を直接照射するが、その位置は実際にノズルが塗布する位置とは、水平方向に少しずれた位置を測定している。

特開平７−２７５７７０号公報 特開平７−１３２２５９号公報 特開平７−０５０４６７号公報

上述したシール塗布装置では、次のような問題があった。すなわち、近年、ガラス基板へのシール材塗布の高精密化に伴い、シール材同士の間隔が狭くなっている。このため、基板が移動してシール材パターンを形成しているとき、レーザ光の基板上での照射点が既に形成されたシール材パターンを横切ることがあった。このため、計測値にシール材パターンの厚み分だけの誤差が生じ、シール材を適切に塗布できなくなる虞があった。

そこで本発明は、基板の高密度化に伴ってシール材同士の間隔が狭くなった場合であっても、ノズルと基板とのギャップを適正に保ち、シール材の塗布を適切に行うことができるシール材塗布装置を提供することを目的としている。

前記課題を解決し目的を達成するために、本発明のシール塗布装置は次のように構成されている。

シール材を吐出するノズルと、このノズルに対向配置されるとともに基板を載置する載置台と、この載置台と前記ノズルとの相対位置を前記基板の表面に沿った面内で移動させる移動機構と、前記基板と前記ノズル先端位置とのギャップを調整するノズル支持機構と、前記基板と前記ノズル先端位置とのギャップを光学的に検出する変位計と、前記ノズルよりシール材を吐出する前に、前記変位計により前記基板の塗布位置の平面度を測定し、その結果をティーチングデータとして格納するデータテーブルと、前記塗布位置のうち、前記シール材が塗布されていないリアルデータ使用区間では、前記ノズルからシール材を吐出して前記塗布位置における平面度を測定し、前記塗布位置のうち、前記シール材が塗布されているティーチングデータ使用区間では、前記データテーブルに格納された前記平面度に基づいて、前記ギャップを所定の値に制御する制御部とを備えていることを特徴とする。

本発明によれば、基板の高密度化に伴ってシール材同士の間隔が狭くなった場合であっても、ノズルと基板とのギャップを適正に保ち、シール材の塗布を適切に行うことが可能となる。

本発明の一実施の形態に係るシール塗布装置の全体構成を示す斜視図。 同シール塗布装置に組み込まれたシール吐出部を模式的に示す説明図。 同シール塗布装置の塗布対象となるパネルの一例を示す平面図。 同シール塗布装置のティーチング動作を示すフローチャート。 同シール塗布装置のシール塗布動作を示すフローチャート。 同シール塗布装置におけるリアルタイム制御の一例を示すグラフ。 同シール塗布装置におけるリアルタイム制御とデータテーブル制御を組み合わせた制御を示すグラフ。 同シール塗布装置における制御切換時の変動量と軸速度との関係を示すグラフ。

図１は本発明の一実施の形態に係るシール塗布装置１０の全体構成を示す斜視図、図２はシール塗布装置１０に組み込まれたシール吐出機構３０を模式的に示す説明図、図３はシール塗布装置１０の塗布対象となる基板Ｗの一例を示す平面図である。なお、図中Ｓはシール材を示している。

シール材塗布装置１０は、架台１１と、この架台１１上に設けられた支持フレーム１２とを備えている。架台１１上には、塗布対象となるガラス基板等の基板Ｗを載置するテーブル機構２０と、このテーブル機構２０に対向配置され、支持フレーム１２に支持されたシール吐出機構３０とを備えている。テーブル機構（移動機構）２０及びシール吐出機構３０は、いずれも制御部１００により制御されている。

テーブル機構２０は、Ｘ軸テーブル２１と、このＸ軸テーブル２１上に支持されＸ軸方向に駆動されるＹ軸テーブル２２と、このＹ軸テーブル２２上に支持されＹ軸方向に駆動されるθ軸テーブル２３と、このθ軸テーブル２３上に支持されθ軸廻りに回転駆動されるとともに基板Ｗを吸着する載置台２４とを備えている。すなわち、載置台２４上に搭載された基板Ｗは、制御部１００の制御駆動により、Ｘ，Ｙ各軸方向に移動させ、かつ、θ方向に任意量だけ回動させることができる。

シール吐出機構３０は、ヘッド軸（ノズル支持機構）３１と、このヘッド軸３１に支持されて図１中Ｚ軸方向に上下動するとともに内部にシール材を収容するシリンジ３２と、このシリンジ３２から基板Ｗに向けてシール材を吐出するノズル３３と、ノズル３３の近傍にレーザを照射するとともに受光してノズル３３の先端と基板Ｗとの距離を測るレーザ変位計３４と、レーザの照射位置を変えるミラー３５とを備えている。レーザ変位計３４は、基板Ｗのうねり、すなわち平面度を測定できる。

制御部１００は、ティーチングデータを格納するデータテーブル１０１と接続されている。制御部１００は、塗布位置をリアルデータ使用区間とティーチングデータ使用区間とに分け、リアルデータ使用区間では、ノズル３３からシール材Ｓを吐出して塗布位置における平面度を測定し、ティーチングデータ使用区間では、データテーブル１０１に格納された平面度に基づいて、ギャップＧを一定に維持する機能を有している。

このように構成されたシール塗布装置１０では、次のようにして基板Ｗ上にシール材Ｓを塗布する。最初に、基板Ｗを載置台２４上に吸着保持させ、基板Ｗの平面度を測定するティーチング動作を行う。なお、図４はこのティーチング動作の行程を示している。

基板Ｗ上にシール材Ｓにより描画するレシピ（塗布パターン）を選択する（ＳＴ１０）。次に、ノズル３３と基板Ｗとの距離を較正するためにノズル接触位置ゼロ調整を行う（ＳＴ１１）。次に、ヘッド軸３１を固定し、シール材Ｓを吐出せず、使用するレシピに基づいて自動運転を行う（ＳＴ１２）。自動運転においては、Ｘ軸テーブル２１、Ｙ軸テーブル２２、θ軸テーブル２３を制御部１００により駆動させ、シール材塗布位置をトレースさせてゆくものである。このとき、レーザ変位計３４によって得られる基板Ｗの平面度、すなわちプロファイルデータを保存する（ＳＴ１３）。これにより、基板Ｗとノズル３３とのギャップの変化量を保存し、データテーブル１０１に保存する（ＳＴ１４）。

続いて、シール材Ｓを塗布するシール塗布動作を行う。なお、図５はシール塗布動作の行程を示している。

上述したレシピは複数のレシピパーツの組み合わせにより形成されている。レシピパーツは一般的に直線や円弧等の単純形状である。最初に、制御部１００では、レシピパーツのデータを読み込む（ＳＴ２０）。ここで、レシピパーツが終了しているか否かが判断され（ＳＴ２１）、終わっていなければＳＴ２２、終わっていればシール塗布動作を終了する。

次に、ギャップＧの制御方式が、リアルタイム制御又はデータテーブル制御が判断される（ＳＴ２２）。リアルタイム制御を行う場合はＳＴ３０、データテーブル制御を行う場合はＳＴ４０を制御する。

リアルタイム制御では、レーザ変位計３４の出力に基づいて、ノズル３３の先端と基板Ｗとの距離を測定し、ギャップデータを取得する（ＳＴ３０）。適正なギャップ距離（目標値）とギャップデータとの差分からＦＢ速度を設定する（ＳＴ３１）。ＦＢ速度に基づいてヘッド軸３１を移動する（ＳＴ３２）。パーツ動作終了したか否かが判断され（ＳＴ３３）、終了していなければＳＴ３０に戻り、終了していればＳＴ５０に進む。

データテーブル制御では、ギャップ変化量をデータテーブル１０１から読み込む（ＳＴ４０）。このギャップ変化量に基づいてギャップＧが一定となるようにヘッド軸３１をＺ軸方向に沿って移動する。そして、ＳＴ５０に進む。

パーツ動作が終了すると、次のパーツの読み込みに戻る（ＳＴ５０）。

図６は、パーツＰａ，Ｐｂ，Ｐｃについて、全てリアルタイム制御を行った場合のノズル３４の先端位置、図７は、パーツＰａ〜Ｐｃについて、パーツＰａ，Ｐｃはリアルタイム制御、パーツＰｂはデータテーブル制御を行った場合のノズル３４の先端位置を示すグラフである。なお、パーツＰｂではレーザの照射位置が既に描画したシール材Ｓを横切っているため正確に基板Ｗの平面度が測定できない区間（ティーチングデータ使用区間）である。

すなわち、全てリアルタイム制御を行った場合、図６に示すように、レーザ変位計３４により測定した計測値に基づいてギャップＧを一定に維持すべく、ヘッド軸３１をＺ軸方向に動作させる。このとき、シール材Ｓにレーザが照射されると基板Ｗの平面度とは無関係に高い値が出力される。このため、ヘッド軸３１が上方に移動する。しかしながら、実際のノズル３３と基板ＷとのギャップＧは、シール材Ｓの存在とは無関係であるため、ノズル３３と基板Ｗとの間が離間してしまい、適切なシール材Ｓの塗布が行えない。

一方、予めパーツＰｂの位置にシール材Ｓを塗布する際には、レーザ変位計３４の照射点が既に塗布済みのシール材Ｓに当たる可能性があることは、設計データ等から明らかであるので、このパーツＰｂについてはデータテーブル制御を行うことが選択される。データテーブル制御では、シール材Ｓの塗布の有無とは無関係に、既に検出済みの基板Ｗの平面度に基づいて制御を行うので、シール材Ｓとの干渉は問題にならない。

このため、パーツＰａについてはリアルタイム制御を行ってギャップＧを一定にして、シール材Ｓの塗布を行う。これが終了すると、パーツＰｂを読み込んだ時点でデータテーブル制御に切り換えて、データテーブル１０１に基づいてギャップＧを一定にして、シール材Ｓの塗布を行う。次に、パーツＰｃについてはリアルタイム制御に行う。

なお、リアルタイム制御とデータテーブル制御を切り換える地点では、ヘッド軸３１が大きく上下動する場合がある。このような場合、ヘッド軸３１の移動時間を考慮し、テーブル機構２０における軸速度を低下させることで、ギャップＧの誤差を最小限に抑えることが可能となる。切り換える地点以外であっても、ヘッド軸３１の変動量が大きい場合には軸速度を低下させることが好ましい。

上述したように、本実施の形態に係るシール塗布装置１０においては、既に塗布されたシール材Ｓとの干渉が生じない領域においてはリアルタイム制御、干渉が生じる領域においてはデータテーブル制御を行うことで、一定のギャップＧを維持し、適切なシール材Ｓの塗布を行うことができる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］シール材を吐出するノズルと、このノズル先端に対向配置されるとともに基板を載置する載置台と、この載置台と前記ノズルとの相対位置を前記基板の表面に沿った面内で移動させる移動機構と、前記基板と前記ノズル先端位置とのギャップを調整するノズル支持機構と、前記基板と前記ノズル先端位置とのギャップを光学的に検出する変位計と、前記ノズルよりシール材と吐出する前に、前記変位計により前記基板の塗布位置の平面度を測定し、その結果をティーチングデータとして格納するデータテーブルと、前記塗布位置におけるリアルデータ使用区間では、前記ノズルからシール材を吐出して前記塗布位置における平面度を測定し、ティーチングデータ使用区間では、前記データテーブルに格納された前記平面度に基づいて、前記ギャップを一定に維持する制御部とを備えていることを特徴とするシール塗布装置。
［２］前記リアルデータ使用区間と前記ティーチングデータ使用区間との境界においては、前記移動機構による移動速度を低下させることを特徴とする［１］に記載のシール塗布装置。
［３］前記ギャップが大きく変化する区間では、前記移動機構による移動速度を低下させることを特徴とする［１］に記載のシール塗布装置。

本発明によれば、基板の高密度化に伴ってシール材同士の間隔が狭くなった場合であっても、ノズルと基板とのギャップを適正に保ち、シール材の塗布を適切に行うことができるシール材塗布装置が得られる。

１０…シール材塗布装置、２０…テーブル機構、２１…Ｘ軸テーブル、２２…Ｙ軸テーブル、２３…θ軸テーブル、２４…載置台、３０…シール吐出機構、３１…ヘッド軸、３３…ノズル、３４…レーザ変位計、１００…制御部、１０１…データテーブル。

Claims (3)

1. シール材を吐出するノズルと、
   このノズル先端に対向配置されるとともに基板を載置する載置台と、
   この載置台と前記ノズルとの相対位置を前記基板の表面に沿った面内で移動させる移動機構と、
   前記基板と前記ノズル先端位置とのギャップを調整するノズル支持機構と、
   前記基板と前記ノズル先端位置とのギャップを光学的に検出する変位計と、
   前記ノズルよりシール材を吐出する前に、前記変位計により前記基板の塗布位置の平面度を測定し、その結果をティーチングデータとして格納するデータテーブルと、
   前記塗布位置のうち、前記シール材が塗布されていないリアルデータ使用区間では、前記ノズルからシール材を吐出して前記塗布位置における平面度を測定し、前記塗布位置のうち、前記シール材が塗布されているティーチングデータ使用区間では、前記データテーブルに格納された前記平面度に基づいて、前記ギャップを所定の値に制御する制御部とを備えていることを特徴とするシール塗布装置。
2. 前記リアルデータ使用区間と前記ティーチングデータ使用区間との境界においては、前記移動機構による移動速度を低下させることを特徴とする請求項１に記載のシール塗布装置。
3. 前記ギャップが大きく変化する区間では、前記移動機構による移動速度を低下させることを特徴とする請求項１に記載のシール塗布装置。

Images