(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
３軸制御可動ステージと、前記可動ステージに搭載された並置された複数の塗布ヘッドとを備えた液体塗布装置であって、夫々の塗布ヘッド毎に、
垂直移動可能に前記可動ステージに装着され前記可動ステージに支承され夫々の塗布ヘッドを支持する個別の可動支持体と、
垂直移動可能に前記可動ステージに装着され夫々の可動支持体を突き上げるようになった個別の突き上げ部材と、
前記突き上げ部材に連結され夫々の塗布ヘッドが分担する被塗布物の個々の塗布面に接触可能な伸縮式接触子と、
前記突き上げ部材を可動ステージに対してロックするロック手段、とを備えていることを特徴とする液体塗布装置。
【請求項２】
前記可動ステージに対する各塗布ヘッドの初期位置を個々に調節する調節手段を備えていることを特徴とする請求項１に基づく液体塗布装置。
【請求項３】
前記調節手段はマイクロメータ式微調節機構を備えていることを特徴とする請求項２に基づく液体塗布装置。
【請求項４】
夫々の可動支持体に対する突き上げ部材の初期位置を個々に調節する第２の調節手段を備えていることを特徴とする請求項１から３のいづれかに基づく液体塗布装置。
【請求項５】
前記第２調節手段はマイクロメータ式微調節機構を備えていることを特徴とする請求項４に基づく液体塗布装置。
【請求項６】
被塗布物の位置を検出する手段を更に備えていることを特徴とする請求項１から５のいづれかに基づく液体塗布装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体その他の流動性材料を物体の表面に塗布するための装置（液体塗布装置という）に関する。より詳しくは、本発明は、複数の塗布ヘッドを備え、各塗布ヘッドの塗布ノズルと塗布面との間の隙間を高精度に管理することの可能な液体塗布装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開平４−３００６７０号には、液体を塗布すべき物体の塗布面をカメラで撮影し画像処理することにより塗布面の形状を検出し、３軸可動ステージに搭載された塗布ヘッドをＸＹＺ方向に移動させながら塗布ヘッドから液体を供給することにより塗布面に液体を塗布するようになった液体塗布装置が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この種の塗布装置の問題点は、塗布すべき箇所が被塗布物に複数存在する場合や、被塗布物が複数個同時に供給される場合には、作業性ないし作業効率が大変悪いということである。
その理由は、被塗布物の塗布対象箇所への動作順序は、（１）カメラによる撮影、（２）画像処理、（３）塗布ヘッドの塗布開始位置への移動、（４）塗布ヘッド下降、（５）塗布動作となるが、塗布対象箇所がｎ箇所存在する場合には上記動作シーケンスをｎ回繰り返さなければならないので、塗布作業に長時間を要するからである。
【０００４】
斯る問題を解決するため、３軸可動ステージに複数の塗布ヘッドを一列に搭載し、複数箇所同時に塗布することが考えられる。
しかし、この場合には、被塗布物に傾きがあったり、被塗布物の塗布面が一様でない等の理由により、個々の塗布ヘッドが塗布すべき箇所の高さにばらつきがあった場合には、個々の塗布ノズルとそれが分担する塗布面との間の隙間にばらつきが生じる。
塗布ノズルと塗布面との間の隙間は塗布の品質と効率に重要な影響を与える。この隙間が大きすぎる場合には、塗布パターンに沿って塗布ノズルを移動させながら塗布を行う際に塗布液が途切れたり、塗布不良が生じたりする。これを防止するためには塗布ノズルの移動速度を制限することが必要となり、作業効率が低下する。また、個々の塗布ノズルと塗布面との間の隙間にばらつきがあると、塗布液の供給が不均一となる。
【０００５】
本発明の目的は、同時に複数箇所を一括処理することが可能で、全ての塗布箇所を均一に塗布することの可能な液体塗布装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、複数の塗布ヘッドを備え、個々の塗布ヘッドの塗布ノズルとそれが分担する塗布面との間の隙間を高精度に管理することの可能な液体塗布装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の液体塗布装置は、３軸制御可動ステージと、この可動ステージに搭載された整列した複数の塗布ヘッドとを備えている。
夫々の塗布ヘッドは垂直移動可能に可動ステージに装着された個別の可動支持体に夫々取付けてあり、夫々の可動支持体は可動ステージに支承されている。
夫々の可動支持体は可動ステージに垂直変位可能に装着された個別の突き上げ部材によって突き上げられるようになっており、夫々の突き上げ部材は夫々の塗布ヘッドが分担する被塗布物の個々の塗布面に接触する伸縮式接触子に連結されている。
夫々の突き上げ部材はロック手段により可動ステージに対してロックされるようになっている。
【０００７】
より詳しくは後述するように、可動ステージに対する各塗布ヘッドの初期位置、並びに、夫々の可動支持体に対する突き上げ部材の初期位置は、予め設定しておく。
塗布に際しては、一連の塗布ヘッドの下に被塗布物を位置決めし、接触子を伸長させた状態でステージを下降させると、個々の接触子が被塗布物の個々の塗布面に当たり、突き上げ部材が可動支持体を突き上げる。すべての接触子が対応する塗布面に接触すると、ステージの下降を終了し、ロック手段を作動させることにより夫々の突き上げ部材を可動ステージに対してロックする。これにより、すべての塗布ヘッドの塗布ノズルと塗布面との間の隙間は一様に保持される。
次に、接触子を上昇させて塗布面から退避させた上で、塗布パターンに従い塗布ヘッドを移動させながら塗布液を吐出させる。
このようにすべての塗布ノズルと塗布面との間の隙間が一様に所望値に保持されるので、すべての塗布箇所にわたって塗布液の途切れを生じることなく複数箇所に一斉に塗布液を塗布することができる。
【０００８】
好ましい実施態様においては、可動ステージに対する各塗布ヘッドの初期位置（相対位置）を個々に調節する調節手段を設ける。この調節手段はマイクロメータ式微調節機構で構成することができる。
このようにすれば、塗布ノズルと塗布面との間の隙間を０．１ｍｍ以下のオーダーで高精度に管理することができる。
【０００９】
本発明の上記特徴や効果並びに他の特徴や効果は以下の実施例の記載につれて更に明らかにする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
添付図面には、液晶パネルの液晶注入孔に封止剤を塗布するための液体塗布装置に本発明を適用した実施例を示す。
図１から図４を参照するに、本発明の液体塗布装置１０は床上に支持されたベース１２を備え、このベース１２に対して可動ステージ１４が３軸制御装置により３軸方向に制御可能に支持されている。３軸制御装置としては周知のボールねじ型のものを使用することができ、ＮＣモータ１６により駆動されるＹ軸位置決め装置１８と、このＹ軸位置決め装置１８に搭載されＸ軸方向に動作可能なＮＣモータ駆動のＸ軸位置決め装置２０と、このＸ軸位置決め装置２０の可動部に搭載されＮＣモータ２２により駆動されるＺ軸位置決め装置２４とで構成することができる。可動ステージ１４はＺ軸位置決め装置２４の可動部に取付けてある。
【００１１】
Ｚ軸位置決め装置２４の可動部には、また、カメラ取付プレート２６が取付けてあり、このプレート２６には被塗布物の上面の画像を撮影するためのＣＣＤカメラ３０が取付けてある。カメラ３０によって取り込まれた画像データは画像処理装置３２に送られ、被塗布物の有無および被塗布物の上面のＹ軸方向の中心位置が検出される。
【００１２】
可動ステージ１４には複数の塗布ヘッド３４が取付けてあり、同時に複数箇所に塗布液を供給できるようになっている。図示した実施例では、可動ステージ１４には８つの塗布ヘッド３４が取付けてある。これらの塗布ヘッド３４は塗布液吐出用の圧力気体の管理を行うディスペンスコントローラ３６によって制御される。
【００１３】
図５から良く分かるように、夫々の塗布ヘッド３４は、塗布すべき液体（この実施例では、封止剤）が収容されたシリンジ（バレル）３８と、その下端に装着された塗布ノズル４０を有する。ディスペンスコントローラ３６から窒素ガスのような圧力気体をシリンジ３８に送ることにより、塗布ノズル４０のニードルから封止剤が吐出される。
図２から分かるように、図示した実施例では可動ステージ１４は後板４２と前板４４と左右の側板からなり、後板４２はねじ等によりＺ軸位置決め装置２４の可動部に取付けてある。
【００１４】
図５を参照するに、夫々の塗布ヘッド３４は垂直方向に移動可能な個々の可動支持体４６に取付けてある。夫々の可動支持体４６は上部ブラケット４８を備え、各塗布ヘッド３４のシリンジ３８はネジ５０を用いてブラケット４８にクランプされている。各塗布ヘッド３４の塗布ノズル４０のニードルは可動支持体４６の下端に取り付けたノズル案内部５２のブシュに支持され案内されている。
可動支持体４６は夫々の塗布ヘッド３４に対応して塗布ヘッド３４と同数（図示した実施例では８つ）設けてある。
夫々の可動支持体４６は、ＬＭガイドのような摺動機構５４により、可動ステージ１４の前板４４に上下方向移動可能に装着してある。夫々の可動支持体４６は、それに装着された個々の塗布ヘッド３４と一体に、互いに独立に垂直移動することができる。
【００１５】
夫々の可動支持体４６とそれに取付られた塗布ヘッド３４の荷重は、この装置の非作動時には、ブラケット４８に装着したマイクロメータ型の微調節機構５６を介して可動ステージ１４に支承される。夫々の微調節機構５６のマイクロメータヘッドは可動ステージ１４の前板４４の頂面に当接しており、微調節機構５６を操作することにより可動ステージ１４に対する個々の可動支持体４６の初期相対位置を例えば１／２０ｍｍのオーダーの精度で微調整することができる。
可動ステージ１４の前板４４と夫々の可動支持体４６との間に張設した復帰ばね５８により、夫々の可動支持体４６は下方に付勢されている。
【００１６】
可動支持体４６とは反対側において、可動ステージ１４の前板４４にはＬＭガイドのような摺動機構６０を介して突き上げ部材６２が垂直移動可能に装着してある。突き上げ部材６２もまた夫々の塗布ヘッド３４に対応して塗布ヘッド３４と同数設けてあり、互いに独立に上下に移動する。突き上げ部材６２と可動ステージ１４の前板４４との間に張設した復帰ばね６４により、夫々の突き上げ部材６２は常時下方に付勢されている。突き上げ部材６２の最下位置は可動ステージ１４の前板４４に固定されたストッパ６６によって規制される。
【００１７】
夫々の突き上げ部材６２にはエアシリンダからなるアクチュエータ６８が固定してあり、アクチュエータ６８の出力軸には接触子７０が装着してある。夫々の接触子７０はアームの先端に取付けた鋼球７２を有する。接触子７０がノズル４０に干渉するのを回避するため、夫々の接触子７０は各ノズル４０に対しＸ軸方向にオフセットしてある（図４参照）。
夫々の突き上げ部材６２は後述するように夫々の接触子７０が被塗布物の塗布面に接触したときに可動支持体４６を突き上げるためのもので、夫々の可動支持体４６に対する突き上げ部材６２の初期位置はブラケット４８に装着したマイクロメータ型の微調節機構７４によって精密に調節することができる。図５から分かるように、微調節機構７４のマイクロメータヘッドと非作動時の突き上げ部材６２の上端との間には僅かな隙間が設けてあり、突き上げ部材６２が僅かに空動きできるようになっている。
【００１８】
夫々の突き上げ部材６２には、突き上げ部材６２を可動ステージ１４に対してロックするためのロック機構７６が取付けてある。夫々のロック機構７６は、枢動ピン７８を中心として揺動可能に突き上げ部材６２に枢着されたロックレバー８０と、エアシリンダからなるアクチュエータ８２とで構成され、アクチュエータ８２の出力軸はロックレバー８０に連結されている。ロックレバー８０の先端は円弧形状に形成されている。
ロック機構７６を動作させるタイミングを検出するため、可動ステージ１４にはフォトセンサのようなセンサ８４が夫々の突き上げ部材６２毎に取付けてあり、夫々の突き上げ部材６２にはセンサ８４と協働する遮光板８６が取付けてある。
【００１９】
次に、この液晶パネルの液晶注入孔に封止剤を塗布する場合を例にとってこの液体塗布装置１０の動作と使用の態様を説明する。
使用に先立って、予め、微調節機構５６と７４による初期設定を行う。このため、液体塗布装置１０のベース１２の開口８８（図２）内の載置台２８に平坦な表面を有する定盤（図示せず）などを固定し、可動ステージ１４に担持された塗布ヘッド３４をこの定盤の上方に移動させる。エアシリンダ６８の出力軸を引っ込ませて接触子７０を上方に退避させた状態で、可動ステージ１４を降下させ、いづれか最先の塗布ヘッド３４の塗布ノズル４０が定盤の表面に近づいたところで可動ステージ１４を停止させる。
この状態で、塗布ノズル４０と定盤表面との間に隙間ゲージを差し込みながらすべての微調節機構５６を個別に調節することにより、すべての塗布ヘッド３４の塗布ノズル４０と定盤表面との間を所望値（例えば、０．２〜０．５ｍｍの間の任意の値）に設定する。こうして、可動ステージ１４に対する個々の塗布ノズル４０の初期相対位置が設定される。
【００２０】
次に、可動ステージ１４を一旦上昇させ、エアシリンダ６８を切り換えて接触子７０を伸長させた状態で、再び可動ステージ１４の下降を開始させる。接触子７０の鋼球７２が定盤の表面に接触し、可動ステージ１４が更に下降すると、突き上げ部材６２は上方に移動し、センサ８４がオンになると共に、突き上げ部材６２は微調節機構７４のマイクロメータヘッドに当接する。すべての接触子７０の鋼球７２が定盤に当接し、可動ステージ１４が更に若干下降したところで、可動ステージ１４の下降を停止させ、すべてのセンサ８４が同時にオンになるようにすべての微調節機構７４を個別に調節する。
以上により、液体塗布装置１０の初期設定が終了する。
【００２１】
図７に示したように、被塗布物としての液晶パネル９０は厚さが薄く、長手方向に等間隔の例えば８カ所に液晶注入孔９２が形成されている。これらの液晶注入孔９２を介して液晶を注入した後、夫々の塗布面（塗布箇所）９４に封止剤９６を塗布することにより、液晶注入孔９２は封止される。
図６に示したように、封止剤を塗布すべき液晶パネル９０は例えば２０枚単位で治具又はカセット９８に収納されている。
封止剤の塗布にあたり、液晶パネル９０を収納したカセット９８はベース１２の開口８８内において載置台２８に適宜固定される。
【００２２】
対象被塗布物である液晶パネル９０のＸ軸方向の塗布液９６の位置精度規格は比較的緩いので、液晶パネル９０が収納されているカセット９８内での液晶パネル９０のがたつき、液晶パネル９０の外形寸法精度のばらつき、カセット９８の影響等を加味しても、多少のばらつきは許容される。しかし、Ｙ軸方向の外形寸法（厚さ）は小さく、中心から外れると塗布した封止剤が液晶パネル９０の側面に垂れる恐れがあるため、塗布液のＹ軸方向の位置精度は厳しく、カセットが供給された状態そのままで塗布を行うと品質規格から外れる場合がある。
【００２３】
そこで、Ｙ軸方向の液晶パネル９０の位置データを画像処理にて割り出す。このため、複数個ある液晶パネル９０の先頭位置からＹ軸位置決め装置１８を動作させて、カメラ３０にて所定箇所の情報を画像データとして取り込み、この画像データに基づいて画像処理装置３２にて演算を行い、被塗布物９０の有無、その位置での被塗布物９０のＹ軸方向の中心位置の座標を割り出す。
割り出された夫々の被塗布物９０の中心位置の座標は塗布動作を行うためのＹ軸位置決め装置１８の動作位置データとして装置制御部に格納される。
このようにして、供給された液晶パネル９０全数に対して順次画像処理を行う。被塗布物９０全数の動作位置データ割り出し完了後、塗布が行われる。
Ｘ軸位置決め装置２０は予め装置制御部に格納されている動作位置データに従って制御される。  Ｙ軸位置決め装置１８は認識動作によって得られた動作位置データに従って制御される。
【００２４】
可動ステージ１４を最初の塗布開始位置に移動させた後、  Ｚ軸位置決め装置２４が下降動作を開始して液晶パネル９０の塗布面９４の高さ検出を開始する。
この時、すべての塗布ヘッド３４のアクチュエータ６８は下方に伸長させてあり、その出力軸に取り付けた接触子７０は塗布ノズル４０の先端より下方に位置する（図８参照）。
また、アクチュエータ８２は上方に伸長させてあり、先端に取り付けられたロックレバー８０は可動ステージ１４を解放している。夫々の可動支持体４６とそれに取付られた塗布ヘッド３４の自重とばね５８の荷重は微調節機構５６のマイクロメータヘッドを介して可動ステージ１４に支承されている。また、突き上げ部材６２はバネ６４により引き下げられ、ストッパ６６に接触して静止している。
【００２５】
可動ステージ１４が低速で下降させると、図９に示すように最初の接触子７０の鋼球７２が被塗布物（液晶パネル）９０の塗布面９４に接触する。可動ステージ１４が更に下降しても、液晶パネル９０に接触している接触子７０およびこれを保持している突き上げ部材６２はこれ以上下降せず、可動ステージ１４（およびそれに支承された塗布ヘッド）のみが下降を続ける。
【００２６】
可動ステージ１４が更に下降を続けると、図１０に示すように遮光板８６がセンサ８４を横切り、センサ８４はオン状態に切り換わる。同時に、突き上げ部材６２は微調節機構７４のマイクロメータヘッドに当接し、マイクロメータヘッドおよびブラケット４８を介して可動支持体４６を突き上げ始める。
前述したように定盤を用いて微調節機構５６を調節することにより可動ステージ１４に対する個々の塗布ノズル４０の初期相対位置が予め設定してあるので、個々の突き上げ部材６２が微調節機構７４のマイクロメータヘッドに当接した瞬間には、塗布ノズル４０と液晶パネル９０の個々の塗布面９４との間の隙間も高精度で所望値に保持される。
突き上げ部材６２が微調節機構７４のマイクロメータヘッドに当接した瞬間以降は、可動ステージ１４が更に下降すると、可動支持体４６と塗布ヘッド３４の重量は、可動ステージ１４に替わって、微調節機構５６のマイクロメータヘッド、突き上げ部材６２および接触子７０を介して塗布面９４に支持される。
【００２７】
複数箇所ある液晶パネル（被塗布物）の塗布面９４に全く高さの狂いがなければ、この時点ですべてのセンサ８４が同時にＯＮ状態になるはずである。しかし、液晶パネルの供給状態、液晶パネルの外形寸法精度、液晶パネルを収納しているカセット９８の影響等によりすべての塗布面９４が同一平面内に位置するとは限らない。よって、この状態で塗布動作を実行すると、塗布ノズルと塗布面９４との間隔が適正値ではない箇所は、塗布した液体９６の状態が著しく悪くなり、塗布パターンが途切れたり、被塗布物の品質を低下させ、状態が悪い被塗布物は不良品となる。
【００２８】
このような不具合を防ぐため、可動ステージ１４はすべてのセンサ８４がＯＮになるまで下降される。
こうして可動ステージ１４の下降を更に続ける最中は、既にセンサ８４がＯＮになっている塗布ヘッド３４に関しては、塗布ノズル４０と塗布面９４との間の隙間を崩すことはできない。しかし、既にセンサ８４がＯＮになっている塗布ヘッド３４については、突き上げ部材６２が微調節機構７４のマイクロメータヘッドに当接しており、塗布ヘッド３４は塗布面９４に対して位置決めされているので、可動ステージ１４が下降しても前記隙間は不変に維持される。
【００２９】
すべてのセンサ８４がＯＮになると、塗布面９４の高さ検出動作を終了する。すべてのセンサ８４がＯＮになると可動ステージ１４の下降を停止させ、図１１に示すようにすべてのロック機構７６のエアシリンダ８２を作動させることによりロックレバー８０を図５において反時計回りに回動させる。回動によりロックレバー８０は可動ステージ１４の前板４４に係合し、突き上げ部材６２を可動ステージ１４に対してロックする。これにより可動支持体４６と塗布ヘッド３４の重量はロックレバー８０と突き上げ部材６２を介して可動ステージ１４に支承される。
【００３０】
このようにしてすべての突き上げ部材６２をロックさせた状態で、エアシリンダ６８の出力軸を収縮させることによりすべての接触子７０を上方に引き上げ、接触子７０を塗布面９４から引き離す。
次に、ディスペンスコントローラ３６を稼働させ、  Ｘ軸位置決め装置２０およびＹ軸位置決め装置１８を予め設定されている動作データに従って動かし、液晶パネル９０の所定の塗布面９４への封止剤９６の塗布を行う。塗布ノズル４０と塗布面９４との間の隙間は高精度で所望値に維持されているので、塗布パターンが途切れたり、塗布液が垂れたりすることがない。
上記動作を各液晶パネル毎に繰り返し、供給されたすべての液晶パネルの必要なすべての塗布箇所への塗布を行う。なお、途中液晶パネルに抜けがあった場合には、画像処理動作で判別し、その部分の塗布動作は行わない。
【００３１】
以上には本発明の特定の実施例を記載したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の修正や変更を施すことができる。例えば、マイクロメータ型の微調整機構５６／７４に代えて、単なるアジャストスクリューを使用してもよい。
また、被塗布物の位置データの割り出しに画像処理を用いたが、この代わりにレーザ光線を利用した変位計や超音波を利用したセンサ等、高精度位置検出装置を採用してもよい。
また、前述のように対象被塗布物が液晶パネルの場合にはＹ軸方向のみ塗布液の位置精度が厳しいので、この方向のみ画像処理により位置データの割り出しを行うが、Ｘ軸方向も同等の精度規格であれば、この方向も同等の処理を施して対応することが可能である。また、逆にＸ、Ｙ方向とも精度規格が緩く、画像処理等の高精度の位置検出が不要の場合は、これにかえて被塗布物を検出できる能力を持つセンサ等を準備し、所定の箇所で被塗布物の有無を検出するのみでよい。
また、被塗布物の高さ検出後、その高さを維持するためのロック機構の方式は前述した方式に限らず、工業的に可能な方法であれば他の任意の機構を採用してもよい。
【００３２】
【発明の効果】
本発明の第１の効果は、個々の塗布ヘッドと塗布面との間の隙間を例えば０．１ｍｍのオーダーの高精度で均一に管理することができるので、塗布面の高さにバラツキがあっても、塗布液の途切れを生じることなく、高品質の塗布パターンを形成することができるということである。
本発明の他の効果は、塗布ヘッドを複数にすることで、同時に複数箇所を一括処理することを可能にし、塗布作業の効率化を図ることができることである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る液体塗布装置の正面図である。
【図２】図１に示した液体塗布装置の平面図である。
【図３】図１に示した液体塗布装置の側面図である。
【図４】図１に示した液体塗布装置の塗布ヘッドの拡大正面図である。
【図５】図１に示した液体塗布装置の塗布ヘッドの一部切欠き側面図である。
【図６】（Ａ）は被塗布物を収容したカセットの平面図、（Ｂ）は断面図である。
【図７】（Ａ）は液晶パネルの平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は側面図である。
【図８】図５と同様の図で、塗布ヘッドの位置関係を示す。
【図９】図８と同様の図で、塗布ヘッドの他の位置関係を示す。
【図１０】図８と同様の図で、塗布ヘッドの他の位置関係を示す。
【図１１】図８と同様の図で、塗布ヘッドの他の位置関係を示す。
【符号の説明】
１０：  液体塗布装置
１４：  可動ステージ
３４：  塗布ヘッド
４６：  可動支持体
５６：  微調整機構（調節手段）
６２：  突き上げ部材
７０：  接触子
７４：  微調整機構（第２の調節手段）
７６：  ロック機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003570917.tif 000008
【図８】
0003570917.tif 000009
【図９】
0003570917.tif 000010
【図１０】
0003570917.tif 000011
【図１１】
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