(57)【要約】【課題】この発明はノズルの先端と基板の上面との間隔を高精度に設定することができるペースト塗布装置を提供することにある。【解決手段】基板の上面に対して交差する上下方向に駆動されるＺテーブル１４と、このＺテーブルを上下方向に駆動するＺ駆動源１５と、ノズルが設けられＺテーブルに上下方向に移動自在に支持された可動部材１６と、この可動部材に設けられノズルと一体的に駆動されて上記基板の上面までの距離を測定する光学式変位計２８と、Ｚテーブルを下降方向に駆動してノズルの先端が基板の上面に接触した後、光学式変位計の原点位置となるＺテーブルの下降位置を検出する第１の接触感知センサ３１とを具備し、原点位置を基準にして光学式変位計の検出信号によりノズル先端と基板との間隔を設定する。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルから吐出されるペーストを基板に塗布するペースト塗布装置において、
上記基板の上面に対して交差する上下方向に駆動されるＺテーブルと、
このＺテーブルを上下方向に駆動する駆動手段と、
上記ノズルが設けられ上記Ｚテーブルに上下方向に移動自在に支持された可動部材と、
この可動部材に設けられ上記ノズルと一体的に駆動されて上記基板の上面までの距離を測定する第１の検出手段と、
上記Ｚテーブルを下降方向に駆動して上記ノズルの先端が上記基板の上面に接触した後、上記第１の検出手段の原点位置となる上記Ｚテーブルの下降位置を検出する第２の検出手段とを具備し、
上記原点位置を基準にして上記第１の検出手段の検出信号により上記ノズル先端と上記基板との間隔を設定することを特徴とするペースト塗布装置。
【請求項２】
上記可動部材は、上記Ｚテーブルに上記可動部材の自重よりもわずかに小さい復元力のばねによって吊り下げ支持されていることを特徴とする請求項１記載のペースト塗布装置。
【請求項３】
上記可動部材の上記Ｚテーブルに対する下降位置はストッパ機構によって規制されていることを特徴とする請求項１記載のペースト塗布装置。
【請求項４】
基板の上面に対向する先端面を有するノズルと一体的に駆動され上記基板の上面までの距離を測定する第１の検出手段による検出信号に基づいて、上記ノズルの先端面と上記基板の上面との間隔を設定し上記ノズルの先端面から吐出されるペーストを上記基板の上面に塗布するペースト塗布装置において、
上記ノズルが上記基板の上面に当接したときの上記第１の検出手段の高さを原点位置とし、この原点位置を基準として上記第１の検出手段の検出信号により上記ノズルの先端面と上記基板の上面との間隔を設定することを特徴とするペースト塗布方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はノズルから吐出されるペーストを基板に塗布するためのペースト塗布置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、液晶ディスプレイパネルに代表されるフラットディスプレイパネルなどの製造工程では、２枚の基板のどちらかにペーストを枠状に塗布し、これら２枚の基板を上記ペーストによって数μｍ単位の狭い間隔で貼り合わせるとともに、これら基板間の空間部に液晶を封入するということが行なわれている。
【０００３】
上記基板にペーストを塗布するには塗布装置が用いられる。塗布装置は、ＸＹ方向に駆動されるとともに上記基板が載置固定されるテーブルを有する。このテーブルの上方には、Ｚ方向に駆動可能なノズル体が設けられている。このノズル体はペーストが収容されるシリンジと、このシリンジの先端に設けられたノズルからなる。上記シリンジには加圧気体が供給される。それによって、シリンジに収容されたペーストが加圧されるから、そのペーストがノズルの先端から上記基板に所定の圧力で吐出される。
【０００４】
上記基板にペーストを塗布する場合、ペーストの塗布量が一定しないと、２枚の基板間に封入された液晶が漏れるなどのことがある。そのため、ペーストを全長にわたって一定の塗布量で塗布することが要求される。ペーストの塗布量は、ノズル先端と基板との間隔、ノズルからの単位時間当たりのペースト吐出量及びノズルと基板との相対移動速度によって左右される。したがって、基板にペーストを一定の塗布量で塗布するにはこれらの条件を一定に維持することが要求される。
【０００５】
一方、シンリンジに収容されたペーストがなくなった場合には、ペーストが充填された新たなノズル体に交換するようにしている。ノズル体を交換すると、そのノズル先端の高さ位置がずれることがある。そのため、ノズル体を交換したときには、そのノズルの先端の高さ位置を検出し、その位置に基づいてノズル先端と基板との間隔、つまりノズルの高さを交換前と同じ高さに設定することで、基板に塗布されるペーストの塗布量ノズルの交換前後で一定に維持するようにしている。
【０００６】
ノズルの高さを設定する従来技術は技術文献１に示されている。この技術文献１は、Ｚテーブル部の固定部に、ペースト収納筒及びノズルを有するペーストカートリッジと、ノズル先端と基板との間の距離を検出する光学式変位計と、上記ノズルを支持するペーストカートリッジのノズル支治具との距離を検出する接触検出センサが設けられている。
【０００７】
上記構成において、Ｚテーブル部を下降させてゆくと、ノズルの先端が基板に接触するまでは接触検出センサが検出する距離は変化しないが、ノズルの先端が基板に接触すると、ペーストカートリッジが下降不能となり、そのノズル支治具が上方へ移動する。そのため、接触検出センサの検出信号が変化するから、その変化の開始時点を捉えることで、ノズルの先端が基板に接触したことを検出するようにしている。
【０００８】
つまり、接触検出センサの検出信号が変化した瞬間の光学式変位計の計測値を求め、その計測値を基準位置にしてノズルの高さを設定するようにしている。
【０００９】
【技術文献１】
特許第２７０３７０１号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、技術文献１に示された方法は、上述したようにノズルの先端が基板に接触し、接触検出センサの検出信号が変化した瞬間の光学式変位計の計測値をノズルの高さを設定するための基準位置にしている。
【００１１】
しかしながら、ノズルの先端が基板に接触した時点と、光学式変位計がノズルの高さ設定の基準位置を計測する時点とでは時間差が生じる。しかも、接触検出センサの検出信号の変化を検知してから、光学式変位計が基準位置を計測するまでの間は、Ｚ軸テーブル部が下降し続けている。
【００１２】
そのため、上記時間差によって光学式変位計が計測する高さはノズルが基板に接触した時点の高さよりも低くなってしまうから、その誤差によってノズルの高さを高精度に設定することができないということがある。
【００１３】
この発明は、基板に対してノズルの先端面の高さを高精度に設定し、ペーストの塗布精度を向上させることができるようにしたペースト塗布装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この発明は、ノズルから吐出されるペーストを基板に塗布するペースト塗布装置において、
上記基板の上面に対して交差する上下方向に駆動されるＺテーブルと、
このＺテーブルを上下方向に駆動する駆動手段と、
上記ノズルが設けられ上記Ｚテーブルに上下方向に移動自在に支持された可動部材と、
この可動部材に設けられ上記ノズルと一体的に駆動されて上記基板の上面までの距離を測定する第１の検出手段と、
上記Ｚテーブルを下降方向に駆動して上記ノズルの先端が上記基板の上面に接触した後、上記第１の検出手段の原点位置となる上記Ｚテーブルの下降位置を検出する第２の検出手段とを具備し、
上記原点位置を基準にして上記第１の検出手段の検出信号により上記ノズル先端と上記基板との間隔を設定することを特徴とするペースト塗布装置にある。
【００１５】
上記可動部材は、上記Ｚテーブルに上記可動部材の自重よりもわずかに小さい復元力のばねによって吊り下げ支持されていることが好ましい。
【００１６】
上記可動部材の上記Ｚテーブルに対する下降位置はストッパ機構によって規制されていることが好ましい。
【００１７】
この発明は、基板の上面に対向する先端面を有するノズルと一体的に駆動され上記基板の上面までの距離を測定する第１の検出手段による検出信号に基づいて、上記ノズルの先端面と上記基板の上面との間隔を設定し上記ノズルの先端面から吐出されるペーストを上記基板の上面に塗布するペースト塗布装置において、上記ノズルが上記基板の上面に当接したときの上記第１の検出手段の高さを原点位置とし、この原点位置を基準として上記第１の検出手段の検出信号により上記ノズルの先端面と上記基板の上面との間隔を設定することを特徴とするペースト塗布方法にある。
【００１８】
この発明によれば、ノズルの先端面が基板に接触すると、このノズルと一体的に駆動される第１の検出手段はＺテーブルが下降しても下降することがないから、ノズルが基板に接触したときの第１の検出手段の原点位置となる高さをこの第１の検出手段によって正確に検出することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながらこの発明の一実施の形態を説明する。
【００２０】
図１はこの発明の一実施の形態に係るペースト塗布装置を示し、この塗布装置は直方体状の本体１を備えている。この本体１の上面にはベーステーブル２が設けられている。このベーステーブル２の上面にはＹテーブル３が設けられている。このＹテーブル３は、Ｙ駆動源４によってＹテーブル３の上面に設けられるＸテーブル５をＹ方向に沿って駆動可能となっている。
【００２１】
Ｘテーブル５は、Ｘ駆動源６によってＸテーブル５の上面に設けられている基板ステージ７をＸ方向に沿って駆動可能となっている。この基板ステージ７の上面には、鎖線で示すようにたとえば液晶ディスプレイパネルに用いられるガラス製の基板Ｗが載置され、真空吸着などの手段によって吸着固定される。
【００２２】
上記本体１の上面の後端部には、Ｙテーブル３及びＸテーブル５を跨ぐ状態で門型状の支持体８が立設されている。この支持体８の前面にはＸガイド体１１がＸ方向に沿って設けられている。このＸガイド体１１には一対のＸ可動体１２が図示しない駆動源によって上記Ｘガイド体１１に沿うＸ方向に位置決め可能に設けられている。
【００２３】
各Ｘ可動体１２にはペーストの塗布ユニットＡが設けられている。この塗布ユニットＡは、図２乃至図４に示すように上記Ｘ可動体１２に設けられたＺガイド体１３を有する。Ｚガイド体１３の前面にはＺテーブル１４が上下方向、つまりＺ方向沿って移動可能に設けられている。Ｚガイド体１３の上端面にはＺ駆動源１５が設けられている。Ｚ駆動源１５は上記Ｚテーブル１４をＺ方向に沿う上下方向に駆動するようになっている。
【００２４】
上記Ｚテーブル１４の前面には、Ｚテーブル１４よりも小さな矩形板状の可動部材１６が図示しないリニアガイドによってＺ方向に移動自在に支持されている。この可動部材１６の前面にはノズル体１７が保持具１８によって着脱可能に保持されている。このノズル体１７は図示しないペーストが収容されたシリンジ１９と、このシリンジ１９の下端に設けられたノズル２０とを備えている。ノズル２０の下端部は上記可動部材１６の下端よりも下方に突出している。
【００２５】
上記シリンジ１９には図示しない給気管が接続され、この給気管からシリンジ１９内に加圧気体が供給されるようになっている。それによって、シリンジ１９に収容されたペーストがノズル２０の先端面２０ａから基板Ｗに吐出される。
【００２６】
上記可動部材１６の幅方向一端側の上端部と上記Ｚテーブル１４の上部との間にはコイル状のばね２２が張設されている。このばね２２は上記ノズル体１７等により可動部材１６に加わる重量を含む可動部材１６の自重によって生じる下向きの力よりもわずかに小さな復元力（ばね力）を備えている。
【００２７】
図２と図５に示すように、上記可動部材１６の幅方向一端側の上端には側面形状がＬ字状のストッパ部材２３が一辺を固着して設けられている。上記Ｚテーブル１４の上部には上記ストッパ部材２３と対応する位置に係止部材２４が設けられている。上記ストッパ部材２３の他辺の上面にはナット２５が設けられ、このナット２５には先端が上記係止部材２４の上面に当接する調整ねじ２６が螺合されている。上記ストッパ部材２３と係止部材２４とでこの発明のストッパ機構を形成している。
【００２８】
上記調整ねじ２６の先端が上記係止部材２４の上面に当接することで、上記可動部材１６の上記ばね２２の復元力に抗した自重による下降位置が制限される。
したがって、調整ねじ２６の捩じ込み量を調整すれば、上記可動部材１６の自重による下降位置を設定することができる。
【００２９】
上記可動部材１６の下部には第１の検出手段である、光学式変位計２８が設けられている。この光学式変位計２８は、光軸を垂直下向きに配置されている。光学式変位計２８から出射された測定用の光線Ｌは、垂直方向下方の基板Ｗ上の部分を照射して反射する。基板Ｗで反射した光線Ｌは上記光学式変位計２８に入射する。このとき得られる光学式変位計２８による測定値から基板Ｗの上面までの距離を検出することができるようになっている。
【００３０】
上記Ｚテーブル１４の上部には、上記可動部材１６の幅方向他端側の上部に対応する位置に、第２の検出手段としての第１の接触感知センサ３１が設けられている。上記可動部材１６の幅方向他端側の上部には、上記第１の接触感知センサ３１と対応する部分に第１の検出子３２が設けられている。この第１の検出子３２の一側上部には折り曲げ部３２ａが形成されている。
【００３１】
そして、上記可動部材１６が上記Ｚテーブル１４に対して相対的に上昇すると、上記第１の検出子３２の折り曲げ部３２ａが上記第１の接触感知センサ３２によって検知されるようになっている。
【００３２】
上記第１の接触感知センサ３１の側方で、これよりも上方の位置には第２の接触感知センサ３３が設けられている。上記可動部材１６の幅方向他端側の上部には第２の接触感知センサ３３と対応する部分に第２の検出子３４が設けられている。この第２の検出子３４の一側上部には折り曲げ部３４ａが形成されている。
【００３３】
そして、上記可動部材１６の上昇位置が上記第１の接触感知センサ３２によって検出された後、さらに上昇すると、そのことが上記第２の接触検知センサ３３によって検知されるようになっている。つまり、第２の接触検知センサ３３は可動部材１６の異常上昇を検知する。
【００３４】
つぎに、上記構成の塗布装置において、ノズル体１７を交換した後にノズル２０の高さを設定する場合の手順を図２〜図４を参照しながら説明する。
【００３５】
可動部材１６に設けられたノズル体１７を新たなノズル体１７に交換した場合には、図２に示すようにＺテーブル１４が所定の位置に上昇した状態にある。この状態において、ノズル体１７のノズル２０の先端面２０ａと、基板Ｗの上面との間隔をＨとする。ただし、Ｈ＞０である。
【００３６】
図２に示すように、ノズル体１７を交換したならば、Ｚ駆動源１５を作動させてＺテーブル１４を下降させる。可動部材１６の自重は、この可動部材１６を吊り下げ支持したばね２２の復元力よりもわずかに大きい。そのため、Ｚテーブル１４に設けられた係止部材２４にストッパ部材２３に設けられた調整ねじ２６の先端面２０ａが当接した状態で、Ｚテーブル１４の下降に可動部材１６が連動する。Ｚテーブル１４が所定の位置まで下降すると、図３に示すようにノズル２０の先端面２０ａが基板Ｗの上面に接触する。このとき、ノズル２０の先端面２０ａと、基板Ｗの上面との間隔は“０”となる。
【００３７】
ノズル２０の先端面２０ａが基板Ｗの上面に接触した後もなお、Ｚテーブル１４はＺ駆動源１５によってさらに下降方向に駆動される。それによって、図４に示すように、ノズル２０が設けられた可動部材１６は下降せず、Ｚテーブル１４だけが下降する。Ｚテーブル１４だけが所定距離下降すると、図４に示すように、このＺテーブル１４に設けられた第１の接触感知センサ３１が可動部材１６に設けられた第１の検出子３２の折り曲げ部３２ａを検知する。
【００３８】
第１の接触センサ３１が第１の検出子３２を検出したならば、Ｚ駆動源１５を停止する。次いでそのときの光学式変位計２８の出力が“０”となるよう、この光学式変位計２８の原点位置を設定する。つまり、ノズル２０の先端面２０ａが基板Ｗに確実に接触した位置である、ノズル２０の先端面２０ａと基板Ｗの上面との間隔が“０”の状態を、光学式変位計２８の原点位置とする。
【００３９】
上記光学式変位計２８の原点位置、つまりノズル２０の先端面２０ａが基板Ｗの上面に接触した状態において、光学式変位計２８が測定する高さは、ノズル２０と光学式変位計２８とは可動部材１６に一体的に固定されていることから、ノズル２０の先端面２０ａが基板Ｗの上面に接触した後は、Ｚテーブル１４が下降してノズル２０の先端面２０ａが基板Ｗの上面に接触した時点と、光学式変位計２８の出力を“０”に設定する第１の接触感知センサ３１が第１の検出子３２を検出した時点とで時間差が生じても、誤差が生じるようなことなく、正確に行うことができる。
【００４０】
光学式変位計２８の原点位置を設定する際、基板Ｗの上面に先端面２０ａを接触させたノズル２０に負荷が掛かると、このノズル２０と基板Ｗとの接触圧によってノズル２０が変形し、原点位置に誤差が生じたり、ノズル２０の損傷を招く虞がある。
【００４１】
しかしながら、ノズル２０が設けられた可動部材１６は、この可動部材１６の自重による下向きの力よりもわずかに小さな復元力を有するばね２２によってＺテーブル１４に吊り下げされている。そのため、上記ばね２２の復元力によって先端面２０ａを基板Ｗに接触させたノズル２０に大きな負荷が掛かるのが防止されるから、ノズル２０の変形や損傷を招くことが防止できる。つまり、光学式変位計２８の原点位置を高精度に信頼性良く設定することができる。
【００４２】
このように、光学式変位計２８の原点位置を設定したならば、Ｚ駆動源１５を先程とは逆方向に作動させてＺテーブル１４を上昇方向に駆動する。Ｚテーブル１４が上昇方向に所定距離駆動されると、図２に示すようにその前面に設けられた係止部材２４の上面に、ストッパ部材２３に設けられた調整ねじ２６の下端が係合する。可動部材１６がストッパ部材２３に係合すると、Ｚテーブル１４の上昇に可動部材１６が連動する。それによって、ノズル２０の先端面２０ａが基板Ｗの上面から浮上する。
【００４３】
ノズル２０の先端面２０ａと基板Ｗの上面との間隔は、上記光学式変位計２８によって計測される。この光学式変位計２８による上記間隔の計測は、上記原点位置を基準にして行なわれる。この原点位置はノズル２０の先端面２０ａが基板Ｗの上面に接触した位置である。したがって、上記光学式変位計２８の測定値はノズル２０の先端面２０ａと基板Ｗの上面との間隔に等しいから、上記ノズル２０先端面２０ａの高さを高精度に設定することができる。たとえば、ノズル２０の先端面２０ａと基板Ｗの上面との間隔を１００μｍに設定したい場合、光学式変位計２８の出力が１００μｍを示すまでＺテーブル１４を上昇させればよい。
【００４４】
ノズル２０の先端面２０ａの高さを設定する場合、Ｚテーブル１４を上昇方向に駆動すると、このＺテーブル１４が所定距離上昇するまでの間はＺテーブル１４の上昇に可動部材１６が連動して上昇することがない。しかしながら、Ｚテーブル１４が所定距離上昇し、このＺテーブル１４に設けられた係止部材２４が可動部材１６のストッパ部材２３に設けられた調整ねじ２６の先端に当接すると、ノズル２０の先端面２０ａが基板Ｗの上面から離間して、可動部材１６はＺテーブル１４に連動して上昇する。
【００４５】
すなわち、可動部材１６は、Ｚテーブル１４に連動して上昇させられるとき、ストッパ部材２３のねじ２６と係止部材２４との係合によってばね２２による弾性的支持状態が遮断される。そのため、可動部材１６は、Ｚテーブル１４の上昇に連動するとともに、Ｚテーブル１４に対して上下方向に自由に変位することがなくなるから、この可動部材１６に設けられた光学式変位計２８によるノズル２０の先端面２０ａの高さの測定を正確に行うことができる。
【００４６】
なお、上記の実施の形態では、ノズル２０の先端面２０ａの高さの設定を、ノズル体１７を新たなノズル体１７に交換した後に行なう例で説明したが、これに限られるものでなく、たとえばペーストを塗布する基板Ｗの品種が変わったときに行なうようにしても、また予め設定した時間間隔が経過する毎に行なうようにしても良い。
【００４７】
また、第１の接触感知センサ３１が第１の接触子３２を検出したときの光学式変位計２８の出力が“０”となるよう設定する例で説明したが、必ずしも“０“とする必要はなく、第１の接触感知センサ３１が第１の接触子３２を検出したときの光学式変位計２８の出力を基準値として記憶させておき、光学式変位計２８の実際の測定値と基準値との差に基づいてノズル２０の先端面２０ａと基板Ｗの上面との間隔を設定するようにしても良い。
【００４８】
また、第１の検出手段として光学式変位計２８を用いて説明したが、光学式変位計に限らず、例えば、超音波変位計、接触式変位計等の被測定物（基板）までの距離を測定可能な検出手段であれば、他の検出手段を用いることができる。
【００４９】
また、第２の検出手段として第１の接触感知センサ３１を用い、可動部材１６に設けられた第１の検出子３２を第１の接触感知センサ３１が検知したことをもって、Ｚテーブル１４が光学式変位計２８の原点位置となる下降位置に達したこととする例で説明したが、これに限られるものでなく、例えば、Ｚテーブル１４の待機高さ位置からノズル２０の先端面２０ａを基板Ｗの上面に確実に接触させうる下降位置までの下降移動量を予め設定しておき、Ｚ駆動源１５の駆動量を検出する検出器の出力に基づいて上記下降位置への到達を検知する等、Ｚテーブル１４がノズル２０の先端面２０ａを基板Ｗの上面に確実に接触させることができる下降位置に達したことを検知できるものであれば、他の手段であっても良い。
【００５０】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、ノズルの先端が基板に接触すると、このノズルとともに可動部材に設けられた第１の検出手段はＺテーブルが下降しても下降することがない。
【００５１】
そのため、第１の検出手段はノズルが基板に接触した時点の高さを正確に検出することができるから、その高さを原点位置とすれば、この原点位置に基いてペーストを基板に塗布する際のノズルの高さを正確に設定し、ペーストの塗布精度を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態に係るペースト塗布装置の概略的構成を示す斜視図。
【図２】ノズルの先端面が基板の上面よりも所定高さ上方に位置する状態を示す塗布ユニットの正面図。
【図３】ノズルの先端面が基板の上面に接触した状態を示す塗布ユニットの正面図。
【図４】ノズルの先端面が基板の上面に接触した状態で、Ｚテーブルをさらに下降させた状態を示す塗布ユニットの正面図。
【図５】Ｚテーブルと可動部材とに設けられたストッパ機構を示す断面図。
【符号の説明】
１４…Ｚテーブル、１５…Ｚ駆動源（駆動手段）、１６…可動部材、１７…ノズル体、２０…ノズル、２２…ばね、２３…ストッパ部材（ストッパ機構）、２４…係止部材（ストッパ機構）、２８…光学式変位計（第１の検出手段）、３１…第１の接触検知センサ（第２の検出手段）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
2005058830.tif 000005
【図４】
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【図５】
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