JPH08182954A

JPH08182954A - 枚葉塗工方法およびその装置

Info

Publication number: JPH08182954A
Application number: JP32908894A
Authority: JP
Inventors: Shunei Sekido; 俊英関戸; Hiromitsu Kanamori; 浩充金森; Takao Sano; 高男佐野
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1994-12-28
Filing date: 1994-12-28
Publication date: 1996-07-16
Anticipated expiration: 2019-09-08
Also published as: JP3561998B2

Abstract

(57)【要約】【目的】枚葉塗工により得られる塗膜の膜厚の精度を
高める。【構成】１対の距離センサ４ｍにより塗料吐出装置３
とステージ４との距離を測定し、両距離が互いに等しく
なるように１対のアクチュエータ４ｌを動作させて塗料
吐出装置３の下面とステージ４の上面との平行度を高め
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は枚葉塗工方法およびそ
の装置に関し、さらに詳細にいえば、精密塗工用のダイ
コータに代表される塗料吐出装置を用いて枚葉塗工を行
うための方法およびその装置に関する。この方法および
装置は、液晶ディスプレイ用のカラーフィルタを作成す
るために基板上に塗膜を形成する場合のほか、液体状の
塗料を枚葉方式で供給される被塗工材の表面に薄く均一
に塗工する場合に好適である。

【０００２】

【従来の技術】従来から液晶ディスプレイ用のカラーフ
ィルタを製造するための塗工工程を行うに当って、スピ
ナー、バーコータ、ロールコータが用いられていたが、
塗料の利用効率の向上が強く要求され、また得られる塗
膜の物性を向上させることが強く要求されるようになっ
てきたので、近年に至って、ダイコータを用いることが
検討され始めてきた。

【０００３】ダイコータは、従来から厚膜塗工や、高粘
度塗料を連続塗布する用途に広く採用されており、ダイ
コータに塗料を送液するために定量ポンプとしてギアポ
ンプが採用されている。このような構成を採用すれば、
ギアポンプにより脈流のない送液が可能であり、長尺の
被塗工材の表面にほぼ均一な塗膜を形成することができ
ると思われる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ダイコータを
用いて被塗工材上に膜厚が均一な塗膜を形成するに当っ
ては、ダイコータの下面と被塗工材の上面との間隔をダ
イコータの口金の全幅範囲にわたって一定にしなければ
ならない。そして、ダイコータの口金の全幅範囲にわた
って被塗工材との間隔を一定にするために、従来は、支
持部材に対してダイコータを取付けた状態で口金と被塗
工材との間の平行度を隙間ゲージ等で測定し、両者が十
分に平行になっていない場合には、指示部材に対するダ
イコータの取付け状態を作業者の手作業で調整するよう
にしている。

【０００５】したがって、ダイコータの取付け、調整に
必要な作業が繁雑であるとともに、所要時間が著しく長
くなってしまい、実際に塗工動作を行わせることができ
る時間が短くなってしまう。また、塗膜が薄膜である場
合には、上述の調整により設定された平行度が僅かにず
れた場合に、形成されるべき塗膜の膜厚に対する厚みの
ばらつきの割合が大きくなってしまい、塗膜の品質が著
しく低下してしまう。

【０００６】

【発明の目的】この発明は上記の問題点に鑑みてなされ
たものであり、塗料吐出装置の幅方向における塗膜の膜
厚のばらつきを著しく小さくすることができる枚葉塗工
方法およびその装置を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の枚葉塗工方法
は、被塗工材に対する塗膜形成動作を開始する前に、塗
料吐出装置の下面の互いに離れた所定位置とステージの
上面の対応する位置との間隔を測定し、両間隔が互いに
等しくなるように塗料吐出装置を回転させる方法であ
る。

【０００８】請求項２の枚葉塗工装置は、被塗工材に対
する塗膜形成動作を開始する前に、塗料吐出装置の下面
の互いに離れた所定位置とステージの上面の対応する位
置との間隔を測定する間隔測定手段と、両間隔が互いに
等しくなるように塗料吐出装置を回転させる塗料吐出装
置駆動手段とを有している。

【０００９】

【作用】請求項１の枚葉塗工方法であれば、被塗工材に
対する塗膜形成動作を開始する前に、塗料吐出装置の下
面の互いに離れた所定位置とステージの上面の対応する
位置との間隔を測定し、両間隔が互いに等しくなるよう
に塗料吐出装置を回転させ、その後に塗料吐出装置から
塗料を吐出しながらステージによって被塗工材を移動さ
せることにより被塗工材の表面に塗膜を形成するのであ
るから、被塗工材の表面に形成される塗膜の膜厚を全幅
範囲にわたって均一化することができる。

【００１０】請求項２の枚葉塗工装置であれば、被塗工
材に対する塗膜形成動作を開始する前に、間隔測定手段
により塗料吐出装置の下面の互いに離れた所定位置とス
テージの上面の対応する位置との間隔を測定し、塗料吐
出装置駆動手段により、両間隔が互いに等しくなるよう
に塗料吐出装置を回転させ、その後に塗料吐出装置から
塗料を吐出しながらステージによって被塗工材を移動さ
せることにより被塗工材の表面に塗膜を形成するのであ
るから、被塗工材の表面に形成される塗膜の膜厚を全幅
範囲にわたって均一化することができる。

【００１１】

【実施例】以下、実施例を示す添付図面によってこの発
明を詳細に説明する。図１はこの発明の枚葉塗工装置の
一実施例を概略的に示す図である。この枚葉塗工装置
は、塗料タンク１と、マイクロシリンジポンプ２と、塗
料吐出用のスリット３ａを有する塗料吐出装置３と、ボ
ールネジ機構４ａにより往復動されるステージ４と、ス
テージ４上の被塗工材８の位置を検出する光学センサな
どからなる位置センサ５と、位置センサ５からの出力信
号、ボールネジ機構４ａを駆動するＡＣサーボモータ
（図示せず）からの状態信号、塗料吐出装置３の状態信
号を入力として塗料吐出装置３、ＡＣサーボモータを制
御するシーケンサ６と、シーケンサ６からの出力信号
（マイクロシリンジポンプ制御用の信号など）およびマ
イクロシリンジポンプ２の状態信号を入力としてマイク
ロシリンジポンプ２を制御するコンピュータ７とを有し
ている。なお、塗料タンク１とマイクロシリンジポンプ
２との間を塗料吸引管路１ａで連通しており、マイクロ
シリンジポンプ２と塗料吐出装置３との間を塗料吐出管
路３ｃで連通している。また、マイクロシリンジポンプ
２は切換え弁２ａにより選択的に塗料吸引管路１ａ、塗
料吐出管路３ｂに連通されている。塗料吐出装置３は、
ステージ４上に支承された被塗工材としてのカラーフィ
ルタ基板８の上面に近接する位置と十分に離れた位置と
の間において昇降されるものであり、シーケンサ６から
の塗工動作開始指令に応答して下降し、塗工動作終了指
令に応答して上昇する。また、コンピュータ７は切換え
弁２ａをも制御する。また、図１には特には図示してい
ないが、塗料吸引管路１ａの所定位置に開閉弁、フィル
タなどを設けることが好ましい。ただし、前記位置セン
サ５に代えて、ＡＣサーボモータに組み込まれたエンコ
ーダからの出力パルス信号をカウントすることによりス
テージ４の位置を検出する構成を採用することが好まし
い。

【００１２】前記塗料吐出装置３は、塗料吐出用のスリ
ット３ｂを有する口金３ａを主要構成部分とするもので
ある。図２は塗料吐出装置３とステージ４との関係を示
す概略斜視図である。基台９の上部所定位置にステージ
４をスライド自在に支持するガイドレール４ｂおよび図
示しないボールネジ機構４ａを設けているとともに、ボ
ールネジ機構４ａを収容する空間の大部分およびガイド
レール４ｂの周囲を覆うカバー部材４ｃを設けている。
そして、ボールネジ機構４ａにより駆動力が伝達され、
かつガイドレール４ｂにより案内されるステージ４を設
けている。前記カバー部材４ｃのうち、最も外側部に位
置するカバー部材は上端部がほぼ直角に内向きに折曲さ
れており、ステージ４の外側面所定位置に形成された溝
部４ｄと係合している。したがって、ボールネジ機構４
ａから発生する塵埃が外部に飛散する程度を大幅に低減
することができ、また、ステージ４の上方から落下する
塗料などがボールネジ機構４ａ、ガイドレール４ｂに到
達するという不都合を防止することができる。なお、図
２においてカバー部材４ｃのうち、中央部に位置するカ
バー部材は単純化のために上面に開口部を全く有してい
ないものとして示されているが、実際には、ボールネジ
と螺合する部材とステージ４とを連結するために必要な
開口（ボールネジと平行な開口）を有している。また、
ステージ４は図示しないリフトピンを有しており、リフ
トピンを後退させて先端部をステージ４の上面よりも下
方に位置させることにより、被塗工材８をステージ４の
上面に支承させ、ステージ４の上面に形成した多数の吸
気孔（図示せず）を通して被塗工材８を吸着保持するこ
とができる。逆に、リフトピンを前進させて先端部をス
テージ４の上面よりも上方に位置させることにより、被
塗工材８を持ち上げ状態で支承することができる。

【００１３】また、基台９の上部所定位置（カバー部材
４ｃから離れた所定位置）に設けたほぼ逆Ｌ字状の支持
部材４ｄの先端部に被塗工材８の厚みを測定するための
厚みセンサ４ｅが昇降可能に設けられている。図３は厚
みセンサとステージ４上の被塗工材８との関係を示す概
略図である。この図から明らかなように、厚みセンサ４
ｅのケーシングは仮想的な中心線を基準として図３中左
半部の下端部が山形に突出形成されているとともに、図
３中右半部が全く突出部を有していないほぼ平坦面に形
成されている。そして、平坦面に対応させてレーザ光な
どの測定光を被塗工材８に対して斜めに照射する光源４
ｅ１を有しているとともに、この測定光に起因する被塗
工材８の表面における反射光および裏面における反射光
を受光する受光部４ｅ２を有している。この受光部４ｅ
２は例えばアレイ型センサなどからなるものであり、両
反射光の受光位置どうしの間隔を得て図示しないコンピ
ュータなどに供給することにより被塗工材８の厚みを算
出することができる。ただし、厚みセンサ４ｅとして、
レーザ変位計、電子マイクロ変位計、超音波厚さ計など
を用いることが可能である。

【００１４】さらに、基台９の上部所定位置（カバー部
材４ｃおよび前記支持部材４ｄから離れた所定位置）に
設けたほぼ逆Ｌ字状の支持部材４ｆの先端部に塗料吐出
装置３の塗料吐出用スリット部材としての口金３ａ（例
えば、ダイコータのスリットダイ）が設けられている。
ただし、この口金３ａは直接に支持部材４ｆに設けられ
ているのではなく、図４にも示すように、支持部材４ｆ
の先端部に設けた上下移動軸部材４ｇ（例えば、ボール
ネジ機構４ｇ１とガイドレール４ｇ２とからなるもの）
の所定位置に架台４ｈを昇降可能に設けているととも
に、架台４ｈの所定位置に回転軸４ｉを介して垂直面内
において回転可能に口金支持枠体４ｊを設け、口金支持
枠体４ｊにより抱持されるように口金３ａを設けてい
る。そして、口金支持枠体４ｊよりも上方に位置するよ
うに架台４ｈに対して調整用架台４ｋを連結していると
ともに、この調整用架台４ｋの所定位置（図４中、左右
の端部）に１対のアクチュエータ４ｌを設けており、両
アクチュエータ４ｌの動作量を制御することにより、口
金３ａを回転軸４ｉを中心として回転させ、口金３ａと
被塗工材８との平行度を調整することができる。

【００１５】さらにまた、ステージ４の、塗工動作方向
の上流側の１対の隅角部にそれぞれ電磁誘導型センサ、
電子マイクロ変位計などからなる距離センサ４ｍを設け
ている。ただし、この距離センサ４ｍとして、例えば、
光電センサ、超音波センサなどを採用することが可能で
ある。また、特には図示していないが、ステージ４に被
塗工材８を供給するためのローダ、および塗工終了後に
ステージ４から被塗工材８を取出すためのアンローダを
有している。ローダ、アンローダとしては、例えば、円
筒座標系産業用ロボットなどを主要構成部分とするもの
が採用可能であり、リフトピンが前進している状態にお
いて被塗工材８の供給を行い、リフトピンを前進させた
状態において被塗工材８を取出すことが好ましい。

【００１６】次いで枚葉塗工方法を説明する。塗工動作
開始前（例えば、枚葉塗工装置を組み立てた当初、また
は塗料吐出装置３を交換した当初など）に、ステージ４
に設けた１対の距離センサ４ｍを塗料吐出装置３の直下
位置まで移動させて停止させ、この状態において１対の
距離センサ４ｍにより塗料吐出装置３の対応する下面所
定位置との間の距離を測定する。そして、両距離が互い
に異なる場合には、両距離を互いに等しくすべく両アク
チュエータ４ｌを動作させることにより塗料吐出装置３
が回転により調節され、塗料吐出装置３の下面（口金３
ａの下面）をステージ４の上面と平行にする。

【００１７】そして、先ず、塗工装置の各部の原点復帰
を行った後、切換え弁２ａを塗料タンク側に切換えると
ともに、マイクロシリンジポンプ２による吸引動作を行
う。そして、リフトピンを上昇させた状態で図示しない
ローダから被塗工材８を受け取り、リフトピンを下降さ
せて被塗工材８をステージ４上の所定位置に納め、さら
に被塗工材８を真空吸引することにより被塗工材８をス
テージ４上に固定する。

【００１８】そして、この状態において、厚みセンサ４
ｅを所定位置まで下降させ、光源４ｅ１からの光の被塗
工材８による反射光を受光部４ｅ２により受光し、受光
部４ｅ２からの出力信号を図示しないコンピュータに供
給することにより被塗工材８の厚みを算出する。もちろ
ん、受光部４ｅ２による受光が行われた後は厚みセンサ
４ｅを上昇させる。

【００１９】そして、塗料タンク１からマイクロシリン
ジポンプ２に所定量の塗料が吸引された後に、切換え弁
２ａを口金側に切換えるとともに、ステージ４を順走行
させて被塗工材８を口金３ａの直下の直前まで移動さ
せ、ステージ４の順走行を停止させる。次いで、口金３
ａを下降させ、下降動作時間を制御することにより所定
のクリアランス（間隔）を確保する。この場合におい
て、クリアランスは、被塗工材８上に形成されるべき塗
膜の膜厚により一義に定まるのであるが、ステージ４の
上面と口金３ａとの間隔は被塗工材８に厚みのばらつき
があることに起因して一義には定まらない。しかし、厚
みセンサ４ｅを用いて被塗工材８の厚みを測定している
のであるから、この厚みを考慮して口金３ａを下降させ
ることにより、被塗工材８の上面と口金３ａとの間隔を
正確に設定することができる。具体的には、距離センサ
４ｍを用いて口金３ａとの間の距離を測定し、厚みセン
サー４ｅからの被塗工材８の厚みの情報を考慮しながら
口金３ａを下降させることにより、被塗工材８の上面と
口金３ａとの所望の間隔を正確に設定する。その後、ス
テージ４を再び順走行させることにより、被塗工材８の
塗工開始位置を口金３ａの直下に位置させ、ステージ４
を停止させる。そして、ステージ４のこの停止動作と実
質的に同時にマイクロシリンジポンプ２を動作させるこ
とにより塗料を口金３ａに供給して塗料の吐出を開始
し、塗料の吐出開始後、所定時間だけステージ４を停止
状態に維持することにより、口金３ａと被塗工材８との
間に所定の渡り方向の全域（全幅範囲）にわたる塗料ビ
ード３ｅを形成させる。ただし、ステージ４を一時停止
させることなく口金３ａからの塗料吐出を行わせ続ける
ようにしてもよい。

【００２０】以上のようにして塗料ビード３ｅが形成さ
れた後に、ステージ４を所定速度で順走行させることに
より塗工を開始する。また、塗工開始と実質的に同時に
図示しない加圧室または減圧室の気圧を所定圧力に保つ
ことにより加減圧を行い、塗料ビード３ｅを安定化す
る。したがって、塗料ビード３ｅの安定化により塗膜形
成に消費される塗料と口金３ａのスリット３ｂから吐出
される塗料とが平衡し、塗工開始後、短時間が経過した
時点で安定な塗膜の形成を行うことができる定常塗工状
態になる。

【００２１】被塗工材８が塗工終了位置よりも所定距離
だけ手前の位置に到達した時点でマイクロシリンジポン
プ２による塗料の供給を停止し、ほぼ同時に口金３ａの
加減圧を停止することにより、塗料ビード３ｅを消費し
ながらいわゆるスキージ塗工により塗膜を形成する。た
だし、被塗工材８が塗工終了位置に到達した時点で塗料
の供給を停止してもよい。そして、被塗工材８が塗工終
了位置に到達すれば、マイクロシリンジポンプ２を逆動
作させることにより口金３ａのスリット３ｂを通して所
定量の塗料を吸引回収する。ただし、被塗工材８が塗工
終了位置に到達した時点で塗料の供給を停止する場合に
は、被塗工材８が塗工終了位置を通りすぎた時点で塗料
の吸引回収を行えばよい。その後、口金３ａを上昇させ
て被塗工材８から遠ざけることにより塗工を終了する。
その後、塗料の吸引回収によりスリット３ｂに形成され
ている可能性がある空隙を解消させるためにマイクロシ
リンジポンプ２を動作させて塗料を吐出させる。ステー
ジ４はその後も順走行を行って、被塗工材８を次工程に
移載するための所定位置まで搬送して停止し、真空吸着
を解除するとともに、リフトピンを上昇させて被塗工材
８を持ち上げ、その位置で被塗工材８をアンローダ（図
示せず）に渡す。そして、同時にマイクロシリンジポン
プ２による塗料の吐出および口金３ａの拭き取りを行っ
て口金３ａの先端部に残留する塗料を除去する。次い
で、ステージ４を逆走行させ、次の被塗工材８を受け取
るべく所定位置まで復帰することにより一連の処理を終
了し、次の被塗工材８の塗工に備える。

【００２２】したがって、被塗工材８毎に厚みのばらつ
きがかなりあっても、被塗工材８の厚みを測定し、この
厚みを考慮して口金３ａを下降させるようにしているの
であるから、被塗工材８の上面と口金３ａとの間隔を正
確に設定することができ、この結果、得られる塗膜の膜
厚を設定厚みに高精度に一致させることができる。ま
た、被塗工材と口金３ａとの間隔を高精度に設定できる
ので、塗膜の薄膜化に簡単に対処できる。

【００２３】なお、以上の実施例においては、被塗工材
８をステージ４に吸着保持した状態で被塗工材８の厚み
を測定するようにしているが、上昇したリフトピンによ
り支承されている状態において被塗工材８の厚みを測定
することが可能であり、この場合には、リフトピンの下
降開始時点から厚みの算出処理を開始することができ、
口金３ａの下降動作を開始させることができるタイミン
グを早くすることができるので、全体として処理を高速
化することができる。

【００２４】また、被塗工材８をローダによりステージ
４に供給する前の工程（例えば、洗浄済みの被塗工材を
ラックに収納した状態で乾燥する工程など）において被
塗工材の厚みを測定することが可能であり、この場合に
は、塗工工程のタクトタイムを短縮することができる。

【００２５】

【発明の効果】請求項１の発明は、被塗工材の表面に形
成される塗膜の膜厚を全幅範囲にわたって均一化するこ
とができるという特有の効果を奏する。請求項２の発明
は、請求項１と同様の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の枚葉塗工装置の一実施例を概略的に
示す図である。

【図２】塗料吐出装置とステージとの関係を示す概略斜
視図である。

【図３】厚みセンサと被塗工材との関係を示す概略図で
ある。

【図４】口金支持機構とステージとを示す概略図であ
る。

【符号の説明】

３塗料吐出装置４ステージ４ｌアクチュエータ４ｍ距離センサ８被塗工材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】塗料吐出装置（３）から塗料を吐出しな
がらステージ（４）によって被塗工材（８）を移動させ
ることにより被塗工材（８）の表面に塗膜を形成する枚
葉塗工方法であって、被塗工材（８）に対する塗膜形成
動作を開始する前に、塗料吐出装置（３）の下面の互い
に離れた所定位置とステージ（４）の上面の対応する位
置との間隔を測定し、両間隔が互いに等しくなるように
塗料吐出装置（３）を回転させることを特徴とする枚葉
塗工方法。
【請求項２】塗料吐出装置（３）から塗料を吐出しな
がら被塗工材搬送用のステージ（４）により被塗工材
（８）を移動させることにより被塗工材（８）の表面に
塗膜を形成する枚葉塗工装置であって、被塗工材（８）
に対する塗膜形成動作を開始する前に、塗料吐出装置
（３）の下面の互いに離れた所定位置とステージ（４）
の上面の対応する位置との間隔を測定する間隔測定手段
（４ｍ）と、両間隔が互いに等しくなるように塗料吐出
装置（３）を回転させる塗料吐出装置駆動手段（４ｌ）
とを有していることを特徴とする枚葉塗工装置。