JP5286775B2 - ペースト塗布機 - Google Patents

Description

本発明は、基板表面に線上パターンを塗布するペースト塗布機に関する。

近年、ＬＣＤパネルは大型化・高精度化が進んでおり、そのガラス基板間に液晶を封止するためのシール材を線状に塗布するシールディスペンサには、タクトタイム短縮のための高速化と、それによってさらに難しくなる塗布断面積の高精度化が求められている。このため、運転条件を求めるための調整はより困難になり、時間を要するようになっている。

特許文献１には塗布調整方法として、描画線形状に関する断面積、塗布線幅、塗布高さ、及び塗布径かなる群から選ばれる一つのパラメータを計測して、次回の描画作業において、計測値が許容範囲を越えている場合に液体の加圧量を予め入力してあるシフト圧力値の値分増減することが開示されている。また、特許文献２には、塗布ノズルの移動速度に応じて吐出圧を予め測定してメモリに記憶しておき移動速度を計測して、計測された値に応じて吐出圧を制御することが開示されている。

特許第３８７７０３８号公報 特開２０００−３１１７１号公報

引用文献１では１度塗布を行い、線幅等を計測し、その値が許容値を越えている場合に、次に塗布する時の塗布圧力を変更するもので、１回目は塗布不良になる可能性が大で、基板やペーストが無駄となる可能性が大きい。

引用文献２の方法では、移動速度と塗布圧力の関係を予め求めて制御するものであるが、外乱による変動を防ぐことができない。

塗布断面積は線状パターンのどの位置においても均一でないと、液晶を封止するための２枚のガラス基板を貼り合わせた際、内側の液晶側や外側のガラス基板外部にはみ出してしまったり、シール性能の劣る箇所からの漏れが発生したりする恐れがあり、均一な塗布を実現する必要がある。

本発明の目的は、調整に手間がかからず、外乱による変動に強い塗布の行える塗布装置を提供するものである。

架台上に基板を載置するテーブルと、テーブルをまたいで一方向に移動可能に設置された門型フレームと、門型フレームに設けられこの門型フレームの移動方向とは直角方向に移動可能な塗布ヘッドと、塗布ヘッドのペーストを収納するシリンジと、シリンジに空気圧を供給する空圧手段と、シリンジに設けた吐出口であるノズルと、塗布ヘッドを移動させながら空気圧をシリンジに加えてノズルからペーストを塗布するため、門型フレーム及び塗布ヘッドの移動制御と空圧手段の圧力制御を行う制御手段とを備えたペースト塗布機に、門型フレーム及び塗布ヘッドの移動速度を計測する速度計測手段と、空圧手段の空気圧を計測する圧力計測手段とを設け、制御手段は、シリンジ内のペーストの残量が微量であるときにおける速度計測手段及び圧力計測手段が計測した結果に基づいて、圧力応答曲線を速度変化曲線に重ね塗布断面積を一定に保持するように圧力指令値を多段に切替制御することを特徴とする。

本発明によると、速度変化の曲率と圧力応答変化の曲率を合わせることで、容易にシールディスペンサの塗布断面積を均一化するための調整することができる。

図１に本発明を適用した塗布装置の全体構成の概略図を示す。

図示していない架台上に基板を搭載し固定保持するためのテーブル１が設けてある。また、架台にはテーブル１の両側にＸ方向に延伸されたリニアレールが設けられている。リニアレール上には脚部に駆動機構（Ｘモータ）を備えたガントリ（門型フレーム）３が設けてある。門型フレーム３のテーブル１の上部に位置するフレーム（長手方向（Ｙ方向））上には、リニアレールが設けてあり、リニアレール上を移動するための駆動機構（Ｙモータ）を備えたテーブルに塗布ヘッド４が設けてある。塗布ヘッド４にはシール材（ペースト）を内蔵したシリンジ５が取り付け取り外し可能に設けてある。シリンジ５にはＣＤＡ（Ｃｒｅａｎ Ｄｒｙ Ａｉｒ）源（空圧源６）からＣＤＡを供給するための配管が接続されている。前記配管又はシリンジ５には圧力を測定するための圧力計１０が設けてある。空圧源６からシリンジ５内の圧力を計測しながらＣＤＡを供給することによって、ノズル７から線状パターンにペースト８を塗布する。なお、図示していないが塗布ヘッド４にはシリンジ５を上下（Ｚ軸方向）に移動するための移動テーブルや、シリンジ５の吐出口（ノズル７）とガラス基板２の間隔を測定するセンサが設けてある。さらに、テーブル１上に載置されたガラス基板の位置や向きを計測するためや、ガラス基板に設けた複数の位置合せマークを観測するための図示していないカメラ等が設けてある。さらに、門型フレーム３や、塗布ヘッド４の駆動機構には速度を計測するための図示していない速度計が設けてある。この速度計や空圧源からの供給圧力を計測する圧力計１０からの信号に基づいて、空気圧の制御、位置合せ制御を行うための制御手段９が設けてある。

図１（ｂ）に、ガラス基板２上にノズル７から塗布されたシール材８の塗布断面積を斜線部で示す。又図１（ｃ）には塗布圧力又は塗布速度と塗布されたシール材の断面積の関係を示す。

塗布断面積は、図１（ｃ）のように塗布速度が大きくなるほど小さくなり、塗布圧力が大きくなるほど大きくなる傾向がある。このため塗布断面積を均一にしようとすると、塗布速度が小さいときには塗布圧力を小さくし、塗布速度が大きくなると塗布圧力を大きくする必要がある。

そこで、塗布速度が最大となる直線部中央付近において、使用するノズル径・塗布ギャップ・シール材等の条件下で必要な塗布断面積が得られる塗布圧力を求め、どの瞬間でも塗布速度と塗布圧力の比を一定にすることによって、塗布断面積を一定にすることができる。しかし、塗布圧力の応答と、移動速度の応答では、時間的なずれが生じる。そのため、塗布断面積を常に一定に保持するためには、圧力応答曲線に速度変化曲線を重ねるように制御すればよい。

図２に圧力応答曲線と速度変化曲線の関係を示す。図２（ａ）は従来の応答曲線を、（ｂ）は本発明になる応答曲線を示している。

図２（ａ）のように塗布圧力の応答は立ち上り始めと立ち下り始めは鋭く変化するが、目標圧力又は終点圧力に近づくに連れ、なだらかに変化するという特性がある。このため、立ち上り初め側と、目標値から立ち下り始めの部分を同等の曲率を設けた速度変化曲線で合わせようとすると、どちらかが合わなくなる。また、立ち上り側及び立ち下がり側をそれぞれ異なる曲率で合わせようとすると、立ち上り始めと立ち下り始めの鋭い変化に合わせた速度変化ではシール材がノズルの動きに追従できず、断線が発生し易い。そこで、図２（ｂ）のように、圧力指令値を多段階に切替制御することで塗布速度に追従させることが可能となる。多段に圧力指令値を切替制御することで図のように、見かけ上、圧力変化時間を単段で切替た場合の圧力応答時間より充分長くしたものである。これにより、速度変化の立ち上り立ち下りに関わらず、圧力の変化し始めと変化し終わりの曲率を速度変化の曲率とほぼ同等にすると共に、シリンジ内の塗布するペースト残量の変化による圧力応答性の変化が小さくなるように制御した。このとき、圧力指令値の変化のピッチを多段階にする場合、ピッチを細かくして見かけ上連続的になるように変化させても構わない。

図３（ａ）に圧力応答時間・応答遅れと、圧力切替指令時間との関係をシリンジ内のペースト残量をパラメータとして示したものである。一般に単段で圧力指令値を出すと、垂直に目標値に到達する。すなわち、単段切替時は応答切替指令時間は０となる。例えば、目標の圧力値を２つに分割して１段目の指令値（目標値よりは小さい圧力値）を与えてから、次に目標の圧力指令値を与えるまでの時間を応答切替指令時間と称している。すなわち、１段目の指令を与えてから最終目標の圧力指令値を与えるまでの時間を圧力切替指令時間と称している。このとき、できるだけ応答曲線を滑らかにするには切替回数を多段に多くしたほうが良い。図３（ｂ）にシリンジ内のペースト残量による応答時間の差を縦軸に、横軸に圧力切替指令時間を示したものである。圧力切替指令時間を長くするに連れて圧力応答時間は延び、圧力応答時間が圧力切替指令時間に近づいてくるが、応答遅れは逆に小さくなる（図３（ａ））。また、塗布材残量が満杯時より微量時の方が応答時間も応答遅れも大きくなる（図３（ａ））。この塗布材残量微量時と満杯時の応答遅れの差は、圧力切替指令時間を長くするに従って小さくなる（図３（ａ））。これより、圧力切替時間を、単段で切替えた場合の圧力応答時間より充分長くすると、シリンジ内のペースト残量の変化による圧力応答性の変化は小さくなる。

ＬＣＤパネルのシールパターンは、コーナ部に微小なＲを持つ長方形であり、コーナ部の塗布形状を整えるためにコーナ手前で減速しコーナ通過後に加速している。また始終端形状を整えるために、始端で加速し終端で減速している。

図４を用いて本発明の１実施例を説明する。

図４（ａ）にシール材線状パターンの一例を示す。図に示すように、今回対象とする線状パターンは各コーナに微小なＲを有する、閉じた長方形である。図４（ｂ）には図４（ａ）に示すパターンを塗布する際の、圧力多段切替における塗布圧力と、ＸＹ方向移動用のモータ速度制御の一例を示したものである。

図４（ａ）に示すように、最初は始点（直線部の中間点）から加速しながらＸ方向に塗布し、第一コーナ手前で減速する。この時、塗布圧力はＸ方向の速度に重なるように多段に圧力が切替られる。第一コーナでＸモータは減速、Ｙモータは加速するが、塗布速度は一定である。
従って塗布圧力も一定となる。コーナを抜けてからＹモータはさらに加速し、第二コーナ手前で減速する。第一コーナを抜けた後はＹモータの速度変化に追従して塗布圧力を変化するよう制御する。第二コーナでＹモータは減速、Ｘモータは逆方向に加速するが、塗布速度は一定である。この時塗布圧力は一定に制御する。コーナを抜けてからＸモータはさらに加速し、第三コーナ手前で減速する。すなわち第２コーナを抜けると図のようにＸモータの速度が逆方向になるが、塗布圧力は徐々に増加する。しかし、速度の絶対値と塗布圧力の増加は重なるように制御されている。第三コーナでＸモータは減速、Ｙモータは逆方向に加速するが、塗布速度は一定であり、塗布圧力も一定に制御される。コーナを抜けてからＹモータはさらに加速し、第四コーナ手前で減速する。コーナを抜けてから塗布圧力はＹモータの絶対値に重なるように制御している。第四コーナでＹモータは減速、Ｘモータは正方向に加速するが、塗布速度は一定である。コーナを抜けてからＸモータはさらに加速し、終点手前で減速して一つのパターンの塗布が終了する。塗布圧力は基本的に、Ｘモータ速度とＹモータ速度を合成した塗布速度の絶対値と、グラフ形状が重なるように調整する。各コーナでは塗布圧力は一定になるが、その前後の直線における加減速部では塗布圧力指令値を多段階乃至は見かけ上連続的に切替制御することで、立ち上り初めと立ち下り初めは鋭く変化するが、目標圧力に近づくにつれなだらかに変化する圧力応答カーブを人為的に制御することが可能となり、上下に同等の曲率を設けた速度変化曲線で合わせることが容易になる。

ＬＣＤ用シールディスペンサ構成例と塗布断面積の説明図である。 圧力指令値の切替における塗布速度の関係を示した図である。 圧力切替における立ち下り圧力切替指令時間・圧力応答時間関係説明図である。 シール材線状パターン例説明図である。

符号の説明

１…テーブル、２…基板、３…門型フレーム、４…塗布ヘッド、５…シリンジ、６…空圧源、７…ノズル、８…ペースト、９…制御手段、１０…圧力計。

Claims (1)

1. 架台上に基板を載置するテーブルと、前記テーブルをまたいで一方向に移動可能に設置された門型フレームと、前記門型フレームに設けられこの門型フレームの移動方向とは直角方向に移動可能な塗布ヘッドと、前記塗布ヘッドのペーストを収納するシリンジと、前記シリンジに空気圧を供給する空圧手段と、前記シリンジに設けた吐出口であるノズルと、前記塗布ヘッドを移動させながら空気圧を前記シリンジに加えて前記ノズルから前記ペーストを塗布するため、前記門型フレーム及び前記塗布ヘッドの移動制御と前記空圧手段の圧力制御を行う制御手段とを備えたペースト塗布機において、
   前記門型フレーム及び前記塗布ヘッドの移動速度を計測する速度計測手段と、前記空圧手段の空気圧を計測する圧力計測手段とを設け、
   前記制御手段は、前記シリンジ内の前記ペーストの残量が微量であるときにおける前記速度計測手段及び前記圧力計測手段が計測した結果に基づいて、圧力応答曲線を速度変化曲線に重ね塗布断面積を一定に保持するように圧力指令値を多段に切替制御することを特徴とするペースト塗布機。

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