(57)【要約】【課題】メッシュ状に形成されたスクリーンマスクの撚れを効率的に測長する。【解決手段】枠体に固定されたスクリーンマスク１１を載置する基台２１と、前記基台上に載置された前記スクリーンマスク上に配置され、直線状且つ縞状の基準線が記された透明なガラスマスク１２と、前記基台の上方を前記スクリーンマスク及び前記ガラスマスクの面に対し平行な方向に移動可能に設けられ、前記ガラスマスクの上方から、該ガラスマスクに記された基準線と該ガラスマスクを透ける前記スクリーンマスクのメッシュ線とを同一画像内に撮像可能な撮像手段６と、前記撮像手段により撮像された画像から、複数の測定ポイントを設定し、各測定ポイントについて、前記メッシュ線と前記基準線との距離を算出する演算手段３１と、を備える。【選択図】図４
2019035704.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
枠体に固定されたメッシュ状のスクリーンマスクの撚れを測長するスクリーンマスクの測定装置であって、
前記枠体に固定されたスクリーンマスクを載置する基台と、
前記基台上に載置された前記スクリーンマスク上に配置され、直線状且つ縞状の基準線が記された透明なガラスマスクと、
前記基台の上方を前記スクリーンマスク及び前記ガラスマスクの面に対し平行な方向に移動可能に設けられ、前記ガラスマスクの上方から、該ガラスマスクに記された基準線と該ガラスマスクを透ける前記スクリーンマスクのメッシュ線とを同一画像内に撮像可能な撮像手段と、
前記撮像手段により撮像された画像から、複数の測定ポイントを設定し、各測定ポイントについて、前記メッシュ線と前記基準線との距離を算出する演算手段と、
を備えることを特徴とするスクリーンマスクの測定装置。
【請求項２】
枠体に固定されたメッシュ状のスクリーンマスクの撚れを測長するスクリーンマスクの測定方法であって、
前記スクリーンマスク上に直線状且つ縞状の基準線が記された透明なガラスマスクを載置するステップと、
前記基台の上方を前記スクリーンマスク及び前記ガラスマスクの面に対し平行な方向に移動可能に設けられた撮像手段により、前記ガラスマスクの上方から、該ガラスマスクに記された基準線と該ガラスマスクを透ける前記スクリーンマスクのメッシュ線とを同一画像内に撮像するステップと、
前記撮像手段により撮像された画像から、複数の測定ポイントを設定するステップと、
各測定ポイントについて、前記メッシュ線と前記基準線との距離を算出するステップと、
を備えることを特徴とするスクリーンマスクの測定方法。
【請求項３】
前記各測定ポイントについて、前記メッシュ線と前記基準線との距離を算出するステップにおいて、
前記画像内の画素を順にスキャンし、測定した画素の輝度が、予め設定した輝度の閾値より小さい場合に前記メッシュ線と前記基準線のエッジを検出し、且つ画素数に換算された線幅により前記メッシュ線と前記基準線とを識別することを特徴とする請求項２に記載されたスクリーンマスクの測定方法。
【請求項４】
枠体に固定されたメッシュ状のスクリーンマスクの撚れを測長するスクリーンマスクの測定方法であって、
前記スクリーンマスク上に直線状且つ縞状の基準線が記された透明なガラスマスクを載置するステップと、
前記基台の上方を前記スクリーンマスク及び前記ガラスマスクの面に対し平行な方向に移動可能に設けられた撮像手段により、前記ガラスマスクの上方から、該ガラスマスクに記された基準線と該ガラスマスクを透ける前記スクリーンマスクのメッシュ線とを同一画像内に撮像し、前記メッシュ線に囲われた第１の開口部と、前記基準線により前記第１の開口部が二分された第２の開口部及び第３の開口部とを含む画像を形成するステップと、
前記第２の開口部の重心位置と前記第３の開口部の重心位置とを求めるステップと、
前記基準線と前記第１の開口部を形成するメッシュ線との交点を画像処理により切断し、前記基準線の線分を形成するステップと、
前記基準線の線分の重心位置を求めるステップと、
前記第２の開口部の重心位置と前記基準線の線分の重心位置との距離である第１の距離を求めるステップと、
前記第３の開口部の重心位置と前記基準線の線分の重心位置との距離である第２の距離を求めるステップと、
前記第１の距離と前記第２の距離との差分を前記第１の開口部の撚れ量として求めるステップと、
を備えることを特徴とするスクリーンマスクの測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクリーンマスクの測定装置及び測定方法に関し、糸をメッシュ状に編み込んだスクリーンマスクの撚れを測定することのできるスクリーンマスクの測定装置及び測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
クリーンな自然エネルギーを代表するものとして、従来から太陽光をエネルギー源とする太陽電池の利用及び更なる開発が行われている。
太陽電池を構成する太陽電池セルとしては、シリコン等の基板材料の受光面と、その反対側の裏面とのそれぞれに電極を備えるものが主流である。
【０００３】
一般に、太陽電池電極を形成する手法としては、スクリーン印刷等の簡便な方法が採用されている。スクリーン印刷に用いられる印刷マスク（スクリーンマスク）は、図８の断面図及び図９の平面図に示すように金属や化学繊維の糸５１を製網したメッシュと呼ばれる基材５０を枠（図示せず）に固定し、印刷ペーストを透過させる部分以外を樹脂で固めて成型し、被印刷物のパターニングに使用する。
【０００４】
メッシュ（基材５０）に用いられる糸５１の線径が太い場合には、破れにくく耐久性が向上する一方、細線や精密な印刷には不向きである。反対に、線径が細い場合には、緻密な印刷パターンを形成することが可能となる一方、印刷パターンの厚みを十分にとることが難しく、耐久性が低くなる。
また、線径にかかわらず、糸５１を製網した場合には、糸に撚れが生じるという課題がある。メッシュ（基材５０）の糸５１に撚れがある場合には、目標とする位置にパターニングができないため、位置ずれ量を測定して管理する必要があった。
尚、特許文献１には、網目状の測定物に対し、網目の開口状態を検出し、それを基準状態と比較し、その差異を検出する網形状物検査装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−２６１７３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示された網形状物検査装置にあっては、検出した網目の開口状態と基準状態とを単に比較するものであり、網目欠損や目詰まりの検査に適するものである。即ち、メッシュの撚れを測長する目的には適用することができなかった。
また、従来は、スクリーンマスク（メッシュ）の撚れを測長しなくていいように、作業者が、撚れが発生しないように注意して枠体に取り付けるようにしていたが、取り付け作業に時間を要し、太陽電池の製造効率が大幅に低下するという課題があった。
【０００７】
本発明は、前記した点に着目してなされたものであり、メッシュ状に形成されたスクリーンマスクの撚れを効率的に測長することのできるスクリーンマスクの測定装置及び測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記した課題を解決するために、本発明に係るスクリーンマスクの測定装置は、枠体に固定されたメッシュ状のスクリーンマスクの撚れを測長するスクリーンマスクの測定装置であって、前記枠体に固定されたスクリーンマスクを載置する基台と、前記基台上に載置された前記スクリーンマスク上に配置され、直線状且つ縞状の基準線が記された透明なガラスマスクと、前記基台の上方を前記スクリーンマスク及び前記ガラスマスクの面に対し平行な方向に移動可能に設けられ、前記ガラスマスクの上方から、該ガラスマスクに記された基準線と該ガラスマスクを透ける前記スクリーンマスクのメッシュ線とを同一画像内に撮像可能な撮像手段と、前記撮像手段により撮像された画像から、複数の測定ポイントを設定し、各測定ポイントについて、前記メッシュ線と前記基準線との距離を算出する演算手段と、を備えることに特徴を有する。
【０００９】
このような構成によれば、測定するスクリーンマスクに基準線が記されたガラスマスクを重ねて、スクリーンマスクのメッシュ線と基準線とが重なり合う画像を撮像することができる。そして、撮像画像を画素単位でスキャンして前記メッシュ線と基準線の位置を検出し、複数の測定ポイントにおいて、それらの間の距離寸法を算出することによりマスク全体の撚れを測長することができる。
即ち、従来のようにスクリーンマスクに撚れが生じないように慎重に張架作業を行う必要がないため、作業効率を大幅に向上することができ、また、予めスクリーンマスクの撚れを把握し、管理することができるため、高精度に太陽電池を製造することができる。
【００１０】
また、前記した課題を解決するために、本発明に係るスクリーンマスクの測定方法は、枠体に固定されたメッシュ状のスクリーンマスクの撚れを測長するスクリーンマスクの測定方法であって、前記スクリーンマスク上に直線状且つ縞状の基準線が記された透明なガラスマスクを載置するステップと、前記基台の上方を前記スクリーンマスク及び前記ガラスマスクの面に対し平行な方向に移動可能に設けられた撮像手段により、前記ガラスマスクの上方から、該ガラスマスクに記された基準線と該ガラスマスクを透ける前記スクリーンマスクのメッシュ線とを同一画像内に撮像するステップと、前記撮像手段により撮像された画像から、複数の測定ポイントを設定するステップと、各測定ポイントについて、前記メッシュ線と前記基準線との距離を算出するステップと、を備えることに特徴を有する。
尚、前記各測定ポイントについて、前記メッシュ線と前記基準線との距離を算出するステップにおいて、前記画像内の画素を順にスキャンし、測定した画素の輝度が、予め設定した輝度の閾値より小さい場合に前記メッシュ線と前記基準線のエッジを検出し、且つ画素数に換算された線幅により前記メッシュ線と前記基準線とを識別することが望ましい。
【００１１】
このような方法によれば、測定するスクリーンマスクに基準線が記されたガラスマスクを重ねて、スクリーンマスクのメッシュ線と基準線とが重なり合う画像を撮像することができる。そして、撮像画像を画素単位でスキャンして前記メッシュ線と基準線の位置を検出し、複数の測定ポイントにおいて、それらの間の距離寸法を算出することによりマスク全体の撚れを測長することができる。
即ち、従来のようにスクリーンマスクに撚れが生じないように慎重に張架作業を行う必要がないため、作業効率を大幅に向上することができ、また、予めスクリーンマスクの撚れを把握し、管理することができるため、高精度に太陽電池を製造することができる。
【００１２】
また、前記した課題を解決するために、本発明に係るスクリーンマスクの測定方法は、枠体に固定されたメッシュ状のスクリーンマスクの撚れを測長するスクリーンマスクの測定方法であって、前記スクリーンマスク上に直線状且つ縞状の基準線が記された透明なガラスマスクを載置するステップと、前記基台の上方を前記スクリーンマスク及び前記ガラスマスクの面に対し平行な方向に移動可能に設けられた撮像手段により、前記ガラスマスクの上方から、該ガラスマスクに記された基準線と該ガラスマスクを透ける前記スクリーンマスクのメッシュ線とを同一画像内に撮像し、前記メッシュ線に囲われた第１の開口部と、前記基準線により前記第１の開口部が二分された第２の開口部及び第３の開口部とを含む画像を形成するステップと、前記第２の開口部の重心位置と前記第３の開口部の重心位置とを求めるステップと、前記基準線と前記第１の開口部を形成するメッシュ線との交点を画像処理により切断し、前記基準線の線分を形成するステップと、前記基準線の線分の重心位置を求めるステップと、前記第２の開口部の重心位置と前記基準線の線分の重心位置との距離である第１の距離を求めるステップと、前記第３の開口部の重心位置と前記基準線の線分の重心位置との距離である第２の距離を求めるステップと、前記第１の距離と前記第２の距離との差分を前記第１の開口部の撚れ量として求めるステップと、を備えることに特徴を有する。
このような方法によれば、撚れ量の算出がメッシュの開口部単位となって、より簡素化され、作業効率をより向上することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、メッシュ状に形成されたスクリーンマスクの撚れを効率的に測長することのできるスクリーンマスクの測定装置及び測定方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明に係るスクリーンマスクの測定装置の構成を模式的に示すブロック図である。
【図２】図２は、重ねられるガラスマスクとスクリーンマスクとを模式的に示す平面図である。
【図３】図３は、重ねられたガラスマスクの基準線とスクリーンマスクのメッシュ開口部の位置関係を示す平面図である。
【図４】図４は、本発明に係るスクリーンマスクの測定方法の流れを示すフローである。
【図５】図５は、撮像画像の有形矩形領域においてスキャンを行い、測定ポイントを決定する手順を説明するための平面図である。
【図６】図６は、基準線とメッシュ線との間の測長位置を示す平面図である。
【図７】図７（ａ）、（ｂ）は、本発明に係るスクリーンマスクの測定方法の他の実施形態を示す平面図である。
【図８】図８は、スクリーンマスクのメッシュの断面を一部拡大して示す図である。
【図９】図９は、スクリーンマスクのメッシュを一部拡大して示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係るスクリーンマスクの測定装置及び測定方法の実施の形態を図面に基づき説明する。図１は、本発明に係るスクリーンマスクの測定装置（以下、単に測定装置ともいう）の構成を模式的に示すブロック図である。図１に示すように、測定装置１は、被測定物Ｗを載置する測定作業部２と、測定作業部２における各種動作を制御する制御部３とを有する。
【００１６】
測定作業部２は、上面が高精度な水平面に形成された基台２１と、基台２１に設けられたＸ軸レール４及びＹ軸レール５とを有する。例えばＸ軸レール４は、図示しない動力源によりＹ軸レール５に沿ってＹ軸方向へ往復移動可能となされている。また、Ｘ軸レール４には、基台２１の上面を撮像可能なカメラ６（撮像手段）が、図示しない動力源によりＸ方向に移動可能に設けられている。
この構成により、カメラ６は、基台２１の上方をＸＹ軸方向（後述するスクリーンマスク及びガラスマスクの面に対し平行な方向）に自在に移動可能であり、基台２１の上面側を撮影することが可能となされている。
【００１７】
また、基台２１上には、被測定物Ｗが載置される。この被測定物Ｗは、図２に示すように枠体１０に張架されたメッシュ（格子）状のスクリーンマスク１１と、その上に重ねられた透明なガラスマスク１２とからなる。
ガラスマスク１２には、図２に示すように縦縞状に複数の直線状の基準線１２ａが所定間隔を空けて形成され、例えはスクリーンマスク１１と重ねた状態で、図３に示すように隣り合う基準線１２ａの間には、スクリーンマスク１１のメッシュ開口部の一列分が存在するようになされている。
【００１８】
また、制御部３は、コンピュータとしてのＣＰＵ３１（演算手段）と、ＲＯＭ、ＲＡＭなど複数からなる記憶装置３２と、基台２１上のカメラ６及びＸ軸レール４、Ｙ軸レール５等を制御するために接続されたインタフェース部３３とを備える。記憶装置３２のＲＯＭには、ＣＰＵ３１において実行可能なコンピュータプログラムが記憶されている。
【００１９】
続いて、この測定装置１によるスクリーンマスク１１の撚れの測定方法について説明する。
先ず、基台２１上の所定位置に被測定物Ｗをセットする（図４のステップＳ１）。
前記コンピュータプログラムがＣＰＵ３１によって実行されると、被測定物Ｗに対しガラスマスク１２の基準線１２ａに沿って一端から他端までカメラ６を移動しながら複数の静止画を連続撮像する（図４のステップＳ２）。全ての基準線１２ａについて撮像が終了すると、複数の画像データは、記憶装置３２のＲＡＭ等に一時的に保存される。
尚、前記撮像された画像には、前記ガラスマスク１２に記された基準線１２ａとスクリーンマスク１１のメッシュ線１１ａとが同時に撮像されている。
【００２０】
前記コンピュータプログラムが実行された前記ＣＰＵ３１は、撮像された各画像の有効矩形領域Ｚ（図５の破線領域）において、画素単位でスキャンし、測定ポイントを決定する（図４のステップＳ３）。
【００２１】
具体的には、Ｙ座標の測定ポイント決定は、次のように行う。
図５に示すように有形矩形領域Ｚの左上からＸ方向にスキャンし、画素の輝度を測定する。有効矩形領域Ｚ内でＸ方向端部に達すると、Ｙ＋１として順次スキャンする。そして、Ｘ方向全ての輝度が所定の閾値より小さい場合は、そこはスクリーンマスク１１の横糸１１ａ（メッシュ線）であると認識する。
【００２２】
スキャンした輝度が再び閾値よりも大きくなると、そこをＹスタート（Ｙｓｔａｒｔ）とする。
また、スキャンを続け、再びＸ方向全ての輝度が閾値より小さくなった場合は、その１つ手前のＹ座標をＹエンド（Ｙｅｎｄ）とする。
そして、前記ＹスタートとＹエンドのＹ方向中間点であるＹセンターと、その上下の２箇所（Ｙアッパー（Ｙｕｐｐｅｒ）、Ｙボトム（Ｙｂｏｔｔｏｍ））をＹ方向の測定ポイントとする。
【００２３】
また、Ｘ方向の測定ポイント決定は、次のように行う。
同様に有形矩形領域Ｚの左上からＸ方向にスキャンし、画素の輝度を測定する。エッジ検出により、基準線１３ａの認識を線幅（規定のライン幅）に基づき行う。この基準線１３ａの位置をＸ方向の測定ポイントとする。尚、基準線１３ａが無い場合にはエラーとして処理する。
【００２４】
測定ポイントが決まると、ステップＳ２で撮像した各画像について、測長のための演算を行う（図４のステップＳ４）。
具体的には、図６に拡大して示すように、基準線１２ａの左側の縦糸（メッシュ線）１１ｂまでの長さＬｅｆｔＬｅｎｇｔｈは、「左側の縦糸（メッシュ線）１１ｂエッジ右から基準線１２ａエッジ左までの長さ＋基準線１２ａの幅／２」となる。
【００２５】
一方、基準線１２ａの右側の縦糸（メッシュ線）１１ｂまでの長さＲｉｇｈｔＬｅｎｇｔｈは、「右側の縦糸（メッシュ線）１１ｂエッジ左から基準線１２ａエッジ右までの長さ＋基準線１２ａの幅／２」となる。
このように各画像の矩形領域Ｚにおいて設定した測定ポイントについて測長することにより、スクリーンマスク１１の撚れを求めることができる。
【００２６】
以上のように、本発明に係る実施の形態によれば、測定するスクリーンマスク１１に基準線１２ａが記されたガラスマスク１２を重ねて、スクリーンマスク１１のメッシュ線１１ｂと基準線１２とが重なり合う画像を撮像する。そして、撮像画像を画素単位でスキャンして前記メッシュ線１１ｂと基準線１２ａの位置を検出し、複数の測定ポイントにおいて、それらの間の距離寸法を算出することによりマスク全体の撚れを測長することができる。
即ち、従来のようにスクリーンマスクに撚れが生じないように慎重に張架作業を行う必要がないため、作業効率を大幅に向上することができ、また、予めスクリーンマスク１１の撚れを把握し、管理することができるため、高精度に太陽電池を製造することができる。
【００２７】
尚、前記実施の形態においては、図４のステップＳ３において、画素を順にスキャンし、各測定ポイントにおいて単純にスクリーンマスク１１の縦糸（メッシュ線）１１ｂと基準線１２ａのエッジ間距離を求めるようにしたが、本発明にあっては、その形態に限定されるものではない。
【００２８】
例えば、図７（ａ）に示すように撮像したスクリーンマスク１１の１つの開口部１１ｃ（第１の開口部）において、基準線１２ａにより二分された開口部１１ｃ（第２の開口部）、１１ｃ２（第３の開口部）の重心Ｇ１、Ｇ２の位置を演算処理により求める。
次いで、図７（ｂ）に示すように前記基準線１２ａの上下方向にあるメッシュ線１１ａと、基準線１２ａとの交点部分を画像処理により切断する。これにより基準線の線分１２ａ１が形成される。
【００２９】
また、前記基準線の線分１２ａ１の重心ＧＳの位置を演算処理により求める。
そして、重心Ｇ１と重心ＧＳとの距離Ｇ１−ＧＳと、重心Ｇ２と重心ＧＳとの距離Ｇ２−ＧＳとの差分を演算処理により求める。この求めた差分が、この一開口部１１ｃにおける撚れ量である。
このような方法によれば、撚れ量の算出がメッシュの開口部単位となって、より簡素化され、作業効率をより向上することができる。
【符号の説明】
【００３０】
１          スクリーンマスクの測定装置
２          測定作業部
２１        基台
３          制御部
３１        ＣＰＵ３１（演算手段）
３２        記憶装置
３３        インタフェース部
４          Ｘ軸レール
５          Ｙ軸レール
６          カメラ（撮像手段）
１１        スクリーンマスク
１１ａ      横糸（メッシュ線）
１１ｂ      縦糸（メッシュ線）
１２        ガラスマスク
１２ａ      基準線
Ｗ          被測定物
【図１】
2019035704.tif 000003
【図２】
2019035704.tif 000004
【図３】
2019035704.tif 000005
【図４】
2019035704.tif 000006
【図５】
2019035704.tif 000007
【図６】
2019035704.tif 000008
【図７】
2019035704.tif 000009
【図８】
2019035704.tif 000010
【図９】
2019035704.tif 000011