JP6118780B2

JP6118780B2 - 接合部材の製造方法及び接合部材の製造装置

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Publication number: JP6118780B2
Application number: JP2014212869A
Authority: JP
Inventors: 英之小梶
Original assignee: Origin Electric Co Ltd
Current assignee: Origin Electric Co Ltd
Priority date: 2014-10-17
Filing date: 2014-10-17
Publication date: 2017-04-19
Anticipated expiration: 2034-10-17
Also published as: JP2016078352A

Description

本発明は少なくとも一方が曲面を有する被接合部材の曲面と他方の被接合部材とを接着剤で接合させて接合部材を製造する製造方法及び製造装置に関する。

接着剤を介して２つの被接合部材を貼り付けて１つの接合部材とするものとして、例えば、被接合部材としての光ディスク基板を２枚接合するものや、液晶パネルとガラスの保護板を接合してなる接合部材などがある。このような接合部材を製造するのに用いられる被接合部材は双方ともに平坦面を有し、それら平坦な面同士を接着剤によって接合するものである（特許文献１参照）。このように、両面が平坦である平板状の被接合部材同士を接合する場合には、接着剤を挟んで平板状の被接合部材を接合する前に、ＣＣＤカメラで撮影した２つの被接合部材の画像に基づいて２つの接合面位置が一致するように、位置合わせが行われる。

双方の接合面が平坦面である被接合部材同士を接合する場合には、それぞれの被接合部材を吸着保持する保持台が平坦な構造でよく、保持部材のＸ−Ｙ平面からその平面に垂直なＺ軸の方向に接合面が偏倚、即ち接合面がＸ−Ｙ平面に対して垂直方向に偏ることはない。したがって、被接合部材をＸ−Ｙ平面上で位置合わせを行うことができるので、比較的容易に双方の接合面の位置が一致するように整列させることが可能である。

また、被接合部材と被接合部材との間に位置する接着剤がボイド（気泡）を混入しないように、被接合部材の接合面に吐出ニードルから液状の接着材を吐出するとき、及びその接着剤を展延するときに、被接合部材と被接合部材との間に電圧をかけて電界を形成することが行われている（特許文献２参照）。この特許文献２にはレンズのような曲面をもつ板状物でも、電圧を印加しながら貼り合せを行えることが記載されているが、特別に曲面を有する被接合部材の位置合わせや接着剤の塗布・展延については具体的に触れていない。

特開２０１４−１４５０５７号公報特開２００２−２５１８０４号公報

したがって、前記従来の技術では、少なくとも一方が曲面をもつ被接合部材を接合する場合、２つの被接合部材の位置合わせや、接着剤の塗布・展延などが難しく、高品質の接合部材を製造するのは困難である。また、接着剤中に気泡が混入する割合が大きくなり、このこともまた高品質の接合部材を製造し難い一つの原因になっている。

本発明は、前述の課題に鑑み、一方又は双方の被接合部材が曲面の接合面をもつものであっても、双方の被接合部材の位置合わせを正確に行え、高品質の接合部材を得ることができる接合部材の製造方法及び接合部材の製造装置を提供する。

請求項１に係る発明は、前述の課題を解決するために、接合対象の２つの被接合部材の内の少なくとも一方の接合面が曲面であり、該曲面と他方の前記被接合部材の接合面とを接合する被接合部材の接合方法にあって、接合前に、曲面の前記接合面をもつ前記被接合部材から任意に選ばれた基準被接合部材を保持台における予め求めた適正な載置位置に保持し、前記基準被接合部材の位置を示す基準位置データを登録しておき、前記保持台に曲面をもつ前記被接合部材を載置する工程と、前記被接合部材の位置を示すデータを計測して計測位置データとして記憶する工程と、前記基準位置データと前記計測位置データとを演算し、前記計測位置データが前記基準位置データの許容範囲内になるように前記保持台を曲率方向に偏倚させて、前記被接合部材の曲率方向の偏りを修正する工程と、２つの前記被接合部材の内の少なくとも一方に接着剤を供給する工程と、２つの前記被接合部材を前記接着剤によって接合する工程とを備える。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記基準位置データは、前記基準被接合部材から一定の距離にある計測基準位置と前記基準被接合部材の計測点との間の距離であり、前記計測位置データは、複数の前記計測基準位置とこれらに対応する前記被接合部材の計測点との間の距離である。

請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に係る発明において、２つの前記被接合部材の前記接合面を接合するとき、前記曲面の接合面をもつ前記被接合部材の前記基準位置データと前記計測位置データとの差分を演算して求めて該差分が許容範囲内にあるように一方の前記被接合部材を保持している前記保持台を偏倚させて、前記被接合部材の曲率方向の偏りを修正する。

請求項４に係る発明は、請求項１又は請求項２に係る発明において、２つの前記被接合部材の前記接合面が曲面であり、これらの曲面の接合面を接合するとき、一方又は双方の前記被接合部材の前記基準位置データと前記計測位置データとの差分を演算して求めて前記差分が許容範囲内にあるように、一方又は双方の前記被接合部材を保持している前記保持台を偏倚させ、一方又は双方の前記被接合部材の曲率方向の偏りを修正する。

請求項５に係る発明は、請求項１〜請求項４に係る発明のいずれかにおいて、接合前に、前記保持台における予め求めた適正な載置位置に保持された前記基準被接合部材の接合面に接着剤を吐出し、許容範囲内の接合結果が得られる接着剤吐出口から前記基準被接合部材の前記接合面までの距離を求めてその計測距離を基準吐出距離として登録しておき、前記接着剤吐出口から前記被接合部材の前記接合面までの距離を求め、その距離が前記基準吐出距離の許容範囲内になるように前記接着剤吐出口の位置を制御し、前記接着剤吐出口から前記被接合部材の接合面に前記接着剤の吐出を行う。

請求項６に係る発明は、請求項５に係る発明において、前記基準被接合部材を保持台における予め求めた適正な位置に載置し、前記基準被接合部材の接合面から離れた位置ある前記接着剤吐出口から前記接着剤を前記基準被接合部材の前記接合面に吐出して、接着剤吐出開始位置から接着剤吐出終了位置までの適切な吐出距離を求めて、該吐出距離を基準吐出距離として登録し、前記接着剤吐出口から前記保持台に載置された被接合部材までの距離を求め、その距離が前記基準吐出距離の許容範囲内にあるように前記接着剤吐出口の位置を制御し、前記接着剤吐出口から前記被接合部材の接合面に前記接着剤の吐出を行う。

請求項７に係る発明は、接合対象の２つの被接合部材の内の少なくとも一方の接合面が曲面であり、該曲面と他方の前記被接合部材の接合面とを接合する被接合部材の接合方法にあって、接合前に、曲面の前記接合面をもつ前記被接合部材の内から任意に選択された基準被接合部材を保持台における予め求めた適正な位置に載置し、前記基準被接合部材の接合面から離れた位置ある接着剤吐出口から接着剤を前記基準被接合部材の前記接合面に吐出して、前記接着剤吐出口から接着剤吐出開始位置と接着剤吐出終了位置までの適切な吐出距離を求めて、該吐出距離を基準吐出距離として登録し、前記接着剤吐出口から前記保持台に載置された被接合部材までの距離を求め、その距離が前記基準吐出距離の許容範囲内にあるように前記接着剤吐出口の位置を制御し、前記接着剤吐出口から前記被接合部材の接合面に前記接着剤の吐出を行う。

請求項８に係る発明は、請求項１〜請求項７に係る発明のいずれかにおいて、接合対象の２つの前記被接合部材との間に電界を形成する場合、前記被接合部材の内の一方の前記接合面が凹形の曲面であるときには、前記凹形の接合面の凹底部に形成される電界の強度は該凹底部の周囲の電界よりも高い。

請求項９に係る発明は、接合対象の２つの被接合部材の内の少なくとも一方の接合面が曲面であり、該曲面と他方の前記被接合部材の接合面とを接合する被接合部材の接合装置にあって、接合前に、前記曲面の接合面をもつ被接合部材から任意に選ばれた基準被接合部材を保持台における予め求めた適正な載置位置に保持する傾き調整手段と、前記基準被接合部材の載置状態が許容範囲内である位置データを求める位置状態計測手段と、前記位置データを前記基準被接合部材の適切な位置状態を示す基準位置データを登録するＣＰＵとを備え、前記曲面の接合面をもつ被接合部材を前記保持台に載置し、前記位置状態計測手段は前記被接合部材の位置データを計測して該位置データを計測位置データとして前記ＣＰＵに入力し、前記ＣＰＵが前記基準位置データと前記計測位置データとを演算して制御信号を出力し、該制御信号を受けて前記傾き調整手段は、前記計測位置データが対応する前記基準位置データの許容範囲内になるように前記保持台を曲率方向に変位させて、前記被接合部材の曲率方向の偏りを修正する。

請求項１０に係る発明は、請求項９に係る発明において、前記位置状態計測手段は、前記計測位置と前記基準被接合部材の前記接合面の計測点との間の距離を計測する距離計測手段であり、前記基準位置データは、計測位置と前記基準被接合部材の接合面の計測点との間の距離である基準距離に相当し、前記計測位置データは、計測基準位置と曲面をもつ前記被接合部材との間の距離を示す計測距離に相当する。

請求項１１に係る発明は、請求項１０に係る発明において、前記距離計測手段は複数のレーザー変位計からなり、これらレーザー変位計はそれぞれの前記計測基準位置に配置され、前記レーザー変位計はそれぞれの前記計測基準位置と前記基準被接合部材の計測点との間の距離を計測し、これらの距離をそれぞれの計測点の前記基準距離として前記ＣＰＵに入力して登録し、又は複数の前記レーザー変位計はそれぞれの前記計測基準位置と前記被接合部材の計測点との間の距離を計測し、これらの距離をそれぞれの計測点の前記計測距離として前記ＣＰＵに入力する。

請求項１２に係る発明は、請求項９〜請求項１１に係る発明のいずれかにおいて、前記基準被接合部材として保持台における予め求めた適正な位置に載置し、前記基準被接合部材の接合面から離れた位置ある接着剤吐出口から接着剤を前記基準被接合部材の前記接合面に吐出して、前記計測基準位置から接着剤吐出開始位置と接着剤吐出終了位置までの適切な吐出距離を求めて、該吐出距離を基準吐出距離として登録し、前記保持台に載置された被接合部材と前記計測基準位置との間の距離を求め、その計測された距離が前記基準吐出距離の許容範囲内にあるように前記接着剤吐出口の位置を制御し、前記接着剤吐出口から前記被接合部材の接合面に前記接着剤の吐出を行う。

請求項１３に係る発明は、請求項９〜請求項１２に係る発明のいずれかにおいて、電源に接続された電極によって接合対象の２つの前記被接合部材間に電圧をかけて電界を形成するとき、前記被接合部材の内の一方の接合面が凹形の曲面で、他方の接合面が凹形の曲面又は平面であるとき、前記の接合面が凹形の曲面の底部に形成される電界の強度は前記底部の周囲の電界よりも高い。

請求項１４に係る発明は、請求項９〜請求項１３のいずれかの発明において、電源に接続された電極によって誘電物質を介して接合対象の２つの前記被接合部材間に電圧をかけて電界を形成するとき、前記被接合部材の内の一方の接合面が凹形の曲面であるとき、前記の接合面が凹形の曲面の凹底部の近傍の前記誘電物質の誘電率が他の部分よりも低い。

請求項１５に係る発明は、接合対象の２つの被接合部材の内の少なくとも一方の接合面が曲面であり、該曲面と他方の前記被接合部材の接合面とを接合する被接合部材の接合装置にあって、接合前に、前記曲面をもつ被接合部材の内から任意に選択された基準被接合部材が保持台における予め求めた適正な載置位置に保持されるよう調整する傾き調整手段と、前記基準被接合部材の接合面から離れた位置ある吐出ニードルの接着剤吐出口から接着剤を前記基準被接合部材の前記接合面に吐出する接着剤吐出機構と、接着剤吐出開始位置から接着剤吐出終了位置までの適切な吐出距離を求める距離計測手段と、前記吐出距離を基準吐出距離として登録するＣＰＵとを備え、前記接着剤吐出口から前記保持台に載置された前記被接合部材までの距離を前記距離計測手段で求め、その計測された距離が前記基準吐出距離の許容範囲内にあるように前記吐出ニードルの前記接着剤吐出口の位置を制御し、前記接着剤吐出口から前記被接合部材の接合面に前記接着剤の吐出を行う。

本発明によれば、互いに接合される被接合部材の少なくとも一方の形状が曲面でかつ円形以外のものであっても、正確に位置合わせを行うことができ、好ましい接合を行うことができ、高品質の接合部材を提供することができる。

本発明の実施形態に係る接合方法で接合される被接合部材の組み合わせを示す図である。本発明の実施形態に係る接合方法の基本的な４つの接合形態を説明するための図である。本発明の実施形態に係る被接合部材の接合方法及び接合装置を説明するための図である本発明の実施形態に係る接合方法における曲面の接合面を有する被接合部材の偏りの修正を説明するためのフローチャートを示す図である。本発明の実施形態に係る接合方法における被接合部材に接着剤を吐出する基本的な吐出制御を説明するためのフローチャートを示す図である。本発明の実施形態に係る接合方法における接着剤の吐出パターンの一例を示す図である。本発明の実施形態に係る接合方法における被接合部材の反転を説明するための図である。本発明の実施形態に係る接合方法における電圧印加の例を説明するための図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において互いに同一又は相当する部材には同一あるいは類似の符号を付し、重複した説明は省略する。また、以下に本発明の実施形態を説明するが、その実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、部材の種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものとする。

以下に図１〜図８を参照して、本発明の実施の形態に係る接合部材の製造方法について説明する。先ず、本発明の製造方法によって接合されるのに特に適した被接合部材の形状や組み合わせなどについて、図１（Ａ）〜（Ｄ）により説明する。図１では、第１の被接合部材１の曲面を説明するための断面図を示し、保持台については図示していない。図１（Ａ）における第１の被接合部材１は凸形の曲面の接合面１ａを有し、第２の被接合部材２は平面の接合面２ａを有する。図１（Ｂ）における第１の被接合部材１は凹形の曲面の接合面１ａを有し、第２の被接合部材２は平面の接合面２ａを有する。図１（Ｃ）における第１の被接合部材１は凹形の曲面の接合面１ａを有し、第２の被接合部材２は凸形の曲面の接合面２ａを有する。図１（Ｄ）における第１の被接合部材１は凹形の曲面の接合面１ａを有し、第２の被接合部材２も凹形の曲面の接合面２ａを有する。図１（Ｅ）における第１の被接合部材１は凸形の曲面の接合面１ａを有し、第２の被接合部材２も凸形の曲面の接合面２ａを有する。

図１（Ａ）、図１（Ｂ）に示すような曲面の接合面１ａをもつ第１の被接合部材１と平板である第２の被接合部材２とを位置合わせするとき、平板である第２の被接合部材２については従来技術によって位置合わせが行えるので、ここでは説明しない。図面の左右方向をＸ方向とし、Ｘ方向と垂直であって図面の表裏方向をＹ方向とするとき、第１の被接合部材１の曲面の接合面１ａがＸ−Ｙ平面に対して偏る、つまり図面で左右のどちらかに偏倚するのを修正してから第１の被接合部材１と第２の被接合部材２とを接合することが、高品質の接合部材を得るのに大切であることが分かった。

また、図１（Ｃ）、図１（Ｄ）、図１（Ｅ）に示すように、双方の被接合部材１、２が曲面の接合面を有する場合、つまり曲面の接合面１ａをもつ第１の被接合部材１と曲面の接合面２ａをもつ第２の被接合部材２とを接合する場合には、第１の被接合部材１の曲面の接合面１ａのＸ−Ｙ平面に対する偏りを修正すると共に、第２の被接合部材２の曲面の接合面２ａのＸ−Ｙ平面に対する偏りを修正した後に、第１の被接合部材１と第２の被接合部材２とを接合することが、高品質の接合部材を得るのに大切である。

また、更に高品質の接合部材を製造するには、良好な接合結果が得られる接着剤の吐出位置と曲面の接合面との間の距離を適切に保持した状態で、接着剤を吐出して被接合部材に供給する必要がある。このように接着剤を被接合部材に供給することによって、順次継続して被接合部材に供給される接着剤の液量や、太さ、高さ、長さなどからなる形状を実質的に同一とすることができる。

図２は、被接合部材１と被接合部材２の一方又は双方について前述した偏りの修正工程を行った後に、保持台４、５に保持された被接合部材１と被接合部材２とを接着剤層３によって接合させた状態を示す。図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図２（Ｃ）、図２（Ｄ）、図２（Ｅ）は図１（Ａ）、図１（Ｂ）、図１（Ｃ）、図１（Ｄ）、図１（Ｅ）に対応している。保持台４は被接合部材１を吸着保持し、保持台５は被接合部材２を吸着保持する。接着剤層３を形成する接着剤は、適度に粘度の調整された液状のものであって、被接合部材１と被接合部材２の一方又は双方に供給されてもよいが、本発明では曲面の接合面１ａを有する被接合部材１に供給される例を説明する。平面の接合面に接着剤を供給しても勿論よい。前述した偏りの修正や接着剤の供給などについては以下に詳しく説明する。なお、本発明における被接合部材は図２に示した被接合部材同士を接合してなる接合部材であってもよい。この場合には、接合部材である被接合部材に更に被接合部材１又は被接合部材２などが接合されることになる。

前述した条件を実現する被接合部材の製造法や装置に係る実施形態を説明する。図３は本発明に係る実施形態における、特に曲面の接合面１ａをもつ被接合部材１の曲率方向の偏りを修正する修正工程を説明し易いように簡略的に構成を示した図である。本発明では、被接合部材１、２の接合に入る前段階で、次のようなデータの計測、登録などのための動作が行われる。ここでは、曲率方向の偏りとは曲面の接合面がＸ−Ｙ平面に対して垂直なＺ方向への偏倚を示すものとする。

先ず、図３、図４によって被接合部材の曲率方向の偏りを修正の基本につて説明する。説明の便宜上、保持台４上に適切な載置態様で載置されている基準被接合部材を記号「１」で示し、保持台５の適切な載置態様で載置されている基準被接合部材を記号「２」で示す。ここで、「基準被接合部材「１」又は「２」が保持台４又は５上に適切な載置態様で載置される」とは、保持台４又は５の予め決めた位置で、かつ曲率方向の偏りが許容範囲内の状態で保持台４又は５上に載置されることを言う。

図４のフローチャートで示すように、ステップ１（Ｓ１）で、任意に選ばれた被接合部材１について保持台４上における前記適切な載置態様を予め求める。ステップ２（Ｓ２）で、保持台４上に前記適切な載置態様で保持された基準被接合部材「１」を予め設定した計測位置(計測基準位置という。)から計測して得た基準被接合部材「１」の位置を示す位置データを基準位置データとして登録する。ステップ３（Ｓ３）で、保持台４に載置された被接合部材１の位置を計測し、得られた位置データをそれぞれの被接合部材１の計測位置データとして記憶する。ステップ４（Ｓ４）で、前記基準位置データと前記計測位置データとを演算し、前記計測位置データが許容範囲内になるように被接合部材１の曲率方向の偏りを修正する。

図３を用いて更に詳しく説明すると、先ず前述したように、任意に選択した被接合部材１、２を基準被接合部材「１」、「２」とし、その基準被接合部材「１」を保持台４、基準被接合部材「２」を保持台５の予め決められた位置に載置し、実験からそれら基準被接合部材を曲率方向の偏り（偏倚）が無いように傾きを調整して適切な載置態様を求める。この際、保持台４、保持台５は、初期の設定位置にあり、Ｘ−Ｙ平面に対して偏っていない。したがって、保持台４、保持台５の前記適切な載置態様に載置されている基準被接合部材「１」、「２」は、保持台４、保持台５上で、Ｘ−Ｙ平面に対して偏っておらず、所定の位置に保持される。

図３では、基準被接合部材「１」、「２」の位置データを計測する位置計測手段として、予め設定した計測基準位置に距離計測手段６を具体例として用い、距離計測手段６としては具体的には３個のレーザー変位計６ａ、６ｂ、６ｃをそれぞれの前記計測基準位置に備える。距離計測手段６は保持台４上に前記適切な載置態様で保持された基準被接合部材「１」と計測基準位置との距離を計測する。また、同様にして予め設定した計測基準位置に距離計測手段７として３個のレーザー変位計７ａ、７ｂ、７ｃをそれぞれの前記計測基準位置に備え、保持台５の前記適切な載置態様で保持された基準被接合部材「２」と計測基準位置との距離を計測する。なお、距離計測手段６、７が３個のレーザー変位計６ａ〜６ｃ、７ａ〜７ｃに限定されるものではない。なお、位置計測手段は基準被接合部材「１」、「２」の位置データを計測できるＣＣＤ撮像処理手段などであってもよい。

それぞれの前記計測基準位置は、距離計測手段６、７が保持台４、保持台５、後述する接着剤吐出機構など他の部材や機構の動作に支障を来たすことなく、距離計測手段６、７が前記計測基準位置と基準被接合部材「１」、「２」それぞれの計測点との間の距離を正確に計測できる位置である。この実施形態では、距離計測手段６、７が３箇所の計測基準位置とこれらに対応する基準被接合部材「１」、「２」それぞれの計測点との間の距離を計測して、その計測した距離をそれぞれの計測基準位置での計測基準距離としてＣＰＵ８に登録する。３個のレーザー変位計６ａ〜６ｃの前記計測基準位置はＸ−Ｙ平面から同一距離でであっても、同一距離でなくともよい。３個のレーザー変位計７ａ〜７ｃについても同様である。

次に、フローチャートを示す図５によって接着剤の吐出位置制御の概略の一例について説明する。ステップ５（Ｓ５）で、保持台４上に前述した適切な載置態様で保持された基準被接合部材「１」に接着剤を吐出し、許容範囲内の接合結果が得られたときの接着剤吐出口から基準被接合部材までの計測距離を基準吐出距離として登録する。ステップ６（Ｓ６）で、保持台４上に適切な載置態様で保持された被接合部材１に接着剤を吐出しながらその被接合部材１までの距離を計測し、その距離を計測距離として記憶する。ステップ７（Ｓ７）で、前記計測距離と前記基準吐出距離との差が許容範囲内にあるように接着剤の吐出位置を制御する。

図３によって説明すると、基準被接合部材「１」の上方の適当な距離にある開始位置で接着剤吐出機構９のディスペンサ９ａは、その吐出ニードル９ｂから液状の接着剤の吐出を開始し、基準被接合部材「１」の上方を移動しながら接着剤の吐出を行い、終了位置にて接着剤の吐出を終了する。このときディスペンサ９ａが移動するのに伴って、接着剤の吐出開始から吐出終了に至る基準被接合部材「１」までの距離を計測し、許容範囲内の接合結果が得られた計測距離を基準吐出距離としてＣＰＵ８に登録する。説明では便宜上、ＣＰＵ８に登録された各計測点での前記基準吐出距離の集合、又は隣り合う各計測点での前記基準吐出距離を最短で結んだラインを基準吐出距離ラインという。

更に詳しく説明すると、図３に示すように、接着剤吐出機構９はディスペンサ９ａとその吐出ニードル９ｂの他に、Ｘ方向に延びるレール部材９ｃとレール部材９ｃに沿って移動する位置調整部材９ｄなどからなる。位置調整部材９ｄは、レール部材９ｃに沿って移動してディスペンサ９ａと吐出ニードル９ｂとをＸ方向に動かすことができだけでなく、図示していないＺ方向に昇降動作を行なうと共にＹ方向にも動けるアーム部材を備え、アーム部材に固定されたディスペンサ９ａをＺ方向にもＹ方向にも動かすことができる。また、ディスペンサ９ａの所定位置に変位センサのような距離計測器１０が固定されている。

距離計測器１０は、ディスペンサ９ａの吐出ニードル９ｂの先端、つまり接着剤吐出口が保持台４上に前記適切な載置態様で保持された基準被接合部材「１」からどの程度離れているかを検知するためのものである。ディスペンサ９ａは吐出ニードル９ｂから液状の接着剤を吐出しながら保持台４上に前記適切な載置態様で保持された基準被接合部材「１」の上方を移動し、距離計測器１０は保持台４上の前述した適切な載置態様に保持された基準被接合部材「１」までの距離を計測し、計測距離とする。このような動作を繰り返すことによって許容範囲内の塗布結果が得られたときの吐出開始位置から吐出終了位置までの計測距離を基準吐出距離としてＣＰＵ８に登録する。

以上説明したように、被接合部材１、２を継続して接合工程を行う前の段階で、ＣＰＵ８に保持台４、５上に前記適切な載置態様で保持された基準被接合部材「１」、「２」それぞれの計測基準位置での前記計測基準距離が登録され、かつ計測位置での前記基準吐出距離が登録される。接合工程時に、これら前記計測基準距離と前記基準吐出距離を利用して、保持台４、５に載置された被接合部材１、２を適切な載置態様に修正でき、接着材３を好ましい位置から被接合部材１又は２に吐出できる。

以下に、一例として図２（Ｃ）に示すような曲面の接合面を有する被接合部材１と被接合部材２との接合について説明する。先ず、図３によって、図示しない部材供給機構によって保持台４、５に載置された被接合部材１、２の偏り調整工程を説明する前に、その偏り調整機構などについて説明する。保持台４、５はそれぞれゴニオステージなどのような傾き調整部材１１、１２に固定されている。傾き調整部材１１は軸部材１３によって反転機構１４に結合されている。保持台５の傾きを調整する傾き調整部材１２は、昇降機構１５に固定されており、昇降機構１５によって保持台５と一緒にＸ−Ｙ平面に対して垂直方向（Ｚ方向）に上昇又は下降することができる。

制御回路１６はＣＰＵ８からの信号を受けて、傾き調整部材１１に制御信号ｇ１を、傾き調整部材１２に制御信号ｇ２をそれぞれ与える。また、制御回路１６は反転機構１４に制御信号ｇ３を、昇降機構１５に制御信号ｇ４をそれぞれ与えると共に、位置調整部材９ｄに制御信号ｇ５を与える。位置調整部材９ｄは、制御回路１６からの制御信号ｇ５によって動作して、ディスペンサ９ａをＸ−Ｙ平面方向に移動させたり、Ｚ軸方向に上昇又は下降などさせたりして、ディスペンサ９ａの吐出ニードル９ｂの位置調整を行う。なお、保持台４、５は被接合部材１、２を吸着保持する吸着保持機構を備えているが、従来と同様なものでよいので、説明を省略する。

保持台４、５それぞれに被接合部材１、２が載置されると、先ず、距離計測手段６、７が被接合部材１、２の複数個所で距離の計測を行い、それぞれの計測距離をＣＰＵ８に入力する。ＣＰＵ８は登録されているそれぞれの前記基準距離と対応する前記計測距離とを演算し、これら基準距離と計測距離との差分が許容範囲内になるまで傾き調整部材１１、１２を動作させ、保持台４、５を位置調整して、被接合部材１、２のＸ−Ｙ平面対する偏りを許容範囲内に修正する。このようにして、被接合部材１、２は保持台４、５上に前記適切な態様で保持される。

被接合部材１、２の偏りが修正されると直ぐに、制御回路１６は位置調整部材９ｄに信号を与えてディスペンサ９ａをＸ、Ｙ方向に移動させ、距離計測器１０は被接合部材１までの距離を計測し始める。先ず、距離計測器１０は予め設定された吐出開始位置での被接合部材１までの計測距離の信号をＣＰＵ８に入力する。ＣＰＵ８は入力された計測距離の信号と既に登録されている前記基準吐出距離の信号とを演算し、それらの差分が許容範囲内になるように、制御回路１６を通して位置調整部材９ｄに制御信号ｇ５を与える。吐出開始位置での計測距離が基準吐出距離に対して許容範囲内になると、ディスペンサ９ａの吐出ニードル９ｂから液状の接着剤を前記吐出開始位置で吐出する。

そして、位置調整部材９ｄが予め決められた方向に移動するのに伴って、ディスペンサ９ａも接着剤を吐出しながら移動するが、距離計測器１０は接着剤の吐出の進行方向の前方で被接合部材１までの距離を計測して計測距離の信号をＣＰＵ８に入力する。その計測距離がＣＰＵ８に登録されている前記基準吐出距離ラインとほぼ一致するように、制御回路１６は位置調整部材９ｄを制御する。

つまり、位置調整部材９ｄは制御回路１６からの制御信号ｇ５によって、ディスペンサ９ａの吐出ニードル９ｂの接着剤吐出位置が前記基準吐出距離ラインとほぼ一致するように、ディスペンサ９ａの位置を調整しながら被接合部材１の上方を移動し、ディスペンサ９ａの吐出ニードル９ｂが予め決めた吐出終了位置に達した時点でその吐出を終了する。その後、位置調整部材９ｄはディスペンサ９ａを元の位置に戻す。図６は、被接合部材１に吐出された接着剤のパターン３ａの一例を示す。なお、ディスペンサ９ａの吐出ニードル９ｂの先端の接着剤吐出口と接着剤が吐出される被接合部材１の接合面１ａとの距離は曲面に関わらず、ほぼ一定であることが好ましい。このことは、接合面が平面である被接合部材についても同様である。

また、以上述べた被接合部材１と２の接合工程は、下記のように行ってもよい。以上述べた例では、被接合部材１、２の接合工程毎において、距離計測器１０が接着剤の吐出の進行方向の前方で被接合部材１までの距離を計測しながらディスペンサ９ａの吐出ニードル９ｂが接着剤の吐出を行ったが、最初の接合時だけ又は所定の接合時だけ被接合部材１までの距離を計測しながらディスペンサ９ａの吐出ニードル９ｂから接着剤の吐出を行ってもよい。この際、計測された距離データはＣＰＵ８に入力され、登録される。ＣＰＵ８は、最初の接合又は所定の接合以外の接合時には、登録されている前記距離データに基づいて、制御回路１６を通して位置調整部材９ｄに制御信号を与える。位置調整部材９ｄは制御回路１６からの前記制御信号によって、ディスペンサ９ａの吐出ニードル９ｂの接着剤吐出位置が前記基準吐出距離ラインとほぼ一致するようにディスペンサ９ａを移動させ、かつ吐出ニードル９ｂは前記吐出開始位置で接着剤の吐出を開始し、前記吐出終了位置に達した時点でその吐出を終了する。

ディスペンサ９ａの吐出ニードル９ｂが吐出終了位置で接着剤の吐出を終了した後、反転機構１４はＣＰＵ８から制御信号ｇ３を受けて、軸部材１３を回転させ、図７に示すように傾き調整部材１１と一緒に保持台４と共に被接合部材１を正確に１８０度反転させる。この状態では、被接合部材１の曲面の接合面１ａが被接合部材２の曲面の接合面２ａに正確に対向する。次に、昇降機構１５が制御回路１６からの制御信号ｇ４によりＺ軸方向に保持台５と共に被接合部材２を上昇させ、被接合部材１の曲面の接合面１ａを被接合部材１の接合面１ａに塗着された接着剤のパターン３ａに接液させる。更に昇降機構１５は、予め決められた時間、被接合部材１の接合面１ａと被接合部材２の曲面の接合面２ａとの間に予め求められた大きさの加圧力をかけ、図２（Ｃ）に示すように、接着剤を被接合部材１の接合面１ａと被接合部材２の接合面２ａとの間に展延させて接着剤層３を形成する。しかる後に、接着剤の特性に合った硬化方法で接着層３を硬化させる。

以上述べた接合工程を順次行うことによって、被接合部材１の接合面１ａと被接合部材２の接合面２ａの双方が曲面であっても、好ましい接合を行うことができ、高品質の接合部材を製造することができる。また、以上述べた接合工程は、基本的には図１（Ａ）、図１（Ｂ）、図１（Ｄ）に示すような曲面の接合面と平坦な接合面、曲面の接合面と曲面の接合面をもつ被接合部材同士を接合する場合にも同様にして用いることができる。

ただし、図１（Ａ）、図１（Ｂ）に示すような曲面の接合面１ａをもつ被接合部材１と平面の接合面２をもつ被接合部材２とを接合する場合には、通常では被接合部材２が保持台５上でＸ−Ｙ平面に対して偏ることが無いので、距離計測手段７による距離の測定を省略することができる。したがって、必ずしも距離計測手段７を備えていなくともよい。また特に、図１（Ｂ）〜図１（Ｅ）に示すように、凹形曲面の接合面１ａをもつ被接合部材１と被接合部材２とを接合する場合には、後述するような電圧印加方法を採用すると、より良好な接合を行うことができる。

接合部材にあっては、被接合部材１と２との間の接着層３に気泡が極力存在しない方が好ましいとされている。このために、予め脱泡された接着剤を用い、吐出ニードルから接着剤を吐出するときに気泡を含まないようにし、かつ被接合部材に吐出された接着剤を展延する際にも気泡を含まないように細心の注意が払われる。図１（Ａ）に示す組み合わせの被接合部材１、２を接合する場合、被接合部材１の凸形曲面の接合面１ａの尾根部、又はその尾根部に対面する被接合部材２の平面の接合面２ａに液状の接着剤を吐出すれば、点接触に近い状態で接合面が接液する。この場合には接液する個所は被接合部材１と２との中央部にあり、中央部から外周に向かって展延するので、展延時に接着剤に気泡が含まれることは少なくなる。更に、前掲の特許文献２等で開示されているように、被接合部材と被接合部材との間に電圧をかけて電界を形成すれば、より一層、接着剤の展延時において接着剤に気泡が含まれる可能性を低減することができ、気泡の少ない接着剤層３を形成できる。

図１（Ｂ）〜図１（Ｄ）に示すように、凹形曲面の接合面１ａをもつ被接合部材１と被接合部材２とを接合する場合には、凹形曲面の接合面１ａをもつ被接合部材１の中央部である底部に接着剤を吐出しても、前掲の特許文献２等で開示されている電界印加方法を採用し、被接合部材１の中央部がその周囲よりも電界強度を大きくすることによって、接着剤層３に含まれる気泡を少なくできる。この場合、図示しないが、電極として働く保持台４と５との間に電源を接続し、被接合部材１と２との間に電界を形成する。凹形曲面の接合面１ａをもつ被接合部材１の中央部である底部に接着剤を吐出し、１８０度反転すると、表面張力と重力によって接着剤の液垂れが生じ、凹形曲面の関係から被接合部材１の中央部よりもその周囲で最初に接液が行われることがあるので、接着剤の中心部が周囲の接着剤に囲まれるために空気が逃げにくくなり、接着剤層３に気泡を包含し易くなる。

したがって、保持台４、５を電極としても用いる場合、図８に示すように、中央部の誘電率が高く、中央部の周囲の誘電率が低い保持台４、５を用いることによって、接着層における気泡の含有率を改善することができる。図８（Ａ）、図８（Ｂ）において、保持台４、５の中央部４ａの誘電率は中央部４ａを囲む周囲の部分４ｂに比べて低く、電圧の印加による効果を向上させる。図示しないが、保持台４、５が電極となる金属板と弾力性を有する合成樹脂からなる場合には、その合成樹脂の中央部４ａに金属粉を混入させ、中央部４ａの混入密度をその周囲よりも高くすることによって中央部４ａの誘電率は低くなる。また、中央部４ａを金属材料で構成し、周囲の部分４ｂを電気絶縁材料から構成することにより、中央部４ａの電圧印加距離を周囲の部分４ｂに比べて小さくし、周囲の部分４ｂに比べて中央部４ａの電界強度を大きくできる。なお、平面の接合面をもつ二つの被接合部材を接合する場合に比べて高い電圧を用い、二つの被接合部材間に有効に電界を形成するのが好ましい。

図８（Ｂ）の場合、凹形曲面の接合面１ａと２ａの中央で間隔が最も広くなるので、接合面全体に接着剤を展延するのに不足する場合には、接合面１ａと２ａの側面から接着剤の全部又は一部を注入してもよい。また、前記反転工程の省略や、吐出された接着剤の形状崩れや液垂れを防ぐために、被接合部材の接合面を下側に位置させると共に、吐出ニードル９ｂを被接合部材の下側に位置させ、吐出ニードル９ｂの吐出口を上に向けて下側を向いている接合面に接近させ、その接合面に接着剤を吐出するとよい。図８（Ａ）、図８（Ｂ）に示すように、周囲の部分４ｂに比べて中央部４ａの電界強度を大きくすることによって、電界の作用により中央部分の接着液が突出して尖端部３ｂを形成する。被接合部材１が被接合部材２に液接するとき、最初に中央部分の接着液の尖端部３ｂが被接合部材２に点接触で液接し、液接が尖端部３ｂの部分から周囲に広がって行く。このことが接着剤の展延中に気泡が含まれるのを低減する。

以上述べた実施形態では、ディスペンサ９ａを１台として説明したが、被接合部材１、２が長く、かつ接着時間の吐出時間の短縮化が求められる場合には、２台以上のディスペンサを同時に前記基準吐出距離ラインの別々な部分に沿って移動させて、同時に接着剤を吐出してもよい。また、図８（Ｂ）の場合には、被接合部材１、２の凹形曲面の接合面１ａと２ａに接着剤を供給してもよい。図２、図８に示すように、被接合部材１、２を保持する保持台４、５の保持面は被接合部材１、２の被保持面の形状にあった形状又は３カ所で被接合部材１、２を保持する形状が、被接合部材１、２を保持台４、５にしっかりと保持する上で好ましい。なお、前述した接着剤吐出機構は双方が平面の接合面をもつ接合号部材の接合にも適用することができ、被接合部材１、２の一方又は双方に所望の接着剤のパターンを自動的に形成することが可能である。

１・・・曲面の接合面をもつ被接合部材
２・・・被接合部材
３・・・接着剤層
３ａ・・・吐出された接着剤のパターン
４・・・被接合部材１の保持台
５・・・被接合部材２の保持台
６・・・位置計測手段としての距離計測手段
６ａ、６ｂ、６ｃ・・・レーザー変位計（一例）
７・・・距離計測手段
７ａ、７ｂ、７ｃ・・・レーザー変位計（一例）
８・・・ＣＰＵ８
９・・・接着剤吐出機構
９ａ・・・ディスペンサ
９ｂ・・・吐出ニードル
９ｃ・・・レール部材
９ｄ・・・位置調整部材
１０・・・距離計測器
１１・・・傾き調整部材
１２・・・傾き調整部材
１３・・・軸部材
１４・・・反転機構
１５・・・昇降機構
１６・・・制御回路

Claims

接合対象の２つの被接合部材の内の少なくとも一方の接合面が曲面であり、該曲面と他方の前記被接合部材の接合面とを接合する被接合部材の接合方法にあって、
接合前に、曲面の前記接合面をもつ前記被接合部材から任意に選ばれた基準被接合部材を保持台における予め求めた適正な載置位置に保持し、前記基準被接合部材の位置を示す基準位置データを登録しておき、
前記保持台に曲面をもつ前記被接合部材を載置する工程と、
前記被接合部材の位置を示すデータを計測して計測位置データとして記憶する工程と、
前記基準位置データと前記計測位置データとを演算し、前記計測位置データが前記基準位置データの許容範囲内になるように前記保持台を曲率方向に偏倚させて、前記被接合部材の曲率方向の偏りを修正する工程と、
２つの前記被接合部材の内の少なくとも一方に接着剤を供給する工程と、
２つの前記被接合部材を前記接着剤によって接合する工程と、
を備えることを特徴とする接合部材の製造方法。
請求項１において、
前記基準位置データは、前記基準被接合部材から一定の距離にある計測基準位置と前記基準被接合部材の計測点との間の距離であり、
前記計測位置データは、複数の前記計測基準位置とこれらに対応する前記被接合部材の計測点との間の距離であることを特徴とする接合部材の製造方法。
請求項１又は請求項２において、
２つの前記被接合部材の前記接合面を接合するとき、前記曲面の接合面をもつ前記被接合部材の前記基準位置データと前記計測位置データとの差分を演算して求めて該差分が許容範囲内にあるように一方の前記被接合部材を保持している前記保持台を偏倚させて、前記被接合部材の曲率方向の偏りを修正することを特徴とする接合部材の製造方法。
請求項１又は請求項２において、
２つの前記被接合部材の前記接合面が曲面であり、これらの曲面の接合面を接合するとき、一方又は双方の前記被接合部材の前記基準位置データと前記計測位置データとの差分を演算して求めて前記差分が許容範囲内にあるように、一方又は双方の前記被接合部材を保持している前記保持台を偏倚させ、
一方又は双方の前記被接合部材の曲率方向の偏りを修正することを特徴とする接合部材の製造方法。
請求項１〜請求項４のいずれかにおいて、
接合前に、前記保持台における予め求めた適正な載置位置に保持された前記基準被接合部材の接合面に接着剤を吐出し、
許容範囲内の接合結果が得られる接着剤吐出口から前記基準被接合部材の前記接合面までの距離を求めてその計測距離を基準吐出距離として登録しておき、
前記接着剤吐出口から前記被接合部材の前記接合面までの距離を求め、
該距離が前記基準吐出距離の許容範囲内になるように前記接着剤吐出口の位置を制御し、
前記接着剤吐出口から前記被接合部材の接合面に前記接着剤の吐出を行うことを特徴とする接合部材の製造方法。
請求項５において、
前記基準被接合部材を保持台における予め求めた適正な位置に載置し、前記基準被接合部材の接合面から離れた位置ある前記接着剤吐出口から前記接着剤を前記基準被接合部材の前記接合面に吐出して、接着剤吐出開始位置から接着剤吐出終了位置までの適切な吐出距離を求めて、該吐出距離を基準吐出距離として登録し、
前記接着剤吐出口から前記保持台に載置された被接合部材までの距離を求め、
該距離が前記基準吐出距離の許容範囲内にあるように前記接着剤吐出口の位置を制御し、
前記接着剤吐出口から前記被接合部材の接合面に前記接着剤の吐出を行うことを特徴とする接合部材の製造方法。
接合対象の２つの被接合部材の内の少なくとも一方の接合面が曲面であり、該曲面と他方の前記被接合部材の接合面とを接合する被接合部材の接合方法にあって、
接合前に、曲面の前記接合面をもつ前記被接合部材の内から任意に選択された基準被接合部材を保持台における予め求めた適正な位置に載置し、前記基準被接合部材の接合面から離れた位置ある接着剤吐出口から接着剤を前記基準被接合部材の前記接合面に吐出して、前記接着剤吐出口から接着剤吐出開始位置と接着剤吐出終了位置までの適切な吐出距離を求めて、該吐出距離を基準吐出距離として登録し、
前記接着剤吐出口から前記保持台に載置された被接合部材までの距離を求め、
該距離が前記基準吐出距離の許容範囲内にあるように前記接着剤吐出口の位置を制御し、
前記接着剤吐出口から前記被接合部材の接合面に前記接着剤の吐出を行うことを特徴とする接合部材の製造方法。
請求項１〜請求項７のいずれかにおいて、
接合対象の２つの前記被接合部材との間に電界を形成する場合、前記被接合部材の内の一方の前記接合面が凹形の曲面であるときには、前記凹形の接合面の凹底部に形成される電界の強度は該凹底部の周囲の電界よりも高いことを特徴とする接合部材の製造方法。
接合対象の２つの被接合部材の内の少なくとも一方の接合面が曲面であり、該曲面と他方の前記被接合部材の接合面とを接合する被接合部材の接合装置にあって、
接合前に、前記曲面の接合面をもつ被接合部材から任意に選ばれた基準被接合部材を保持台における予め求めた適正な載置位置に保持する傾き調整手段と、
前記基準被接合部材の載置状態が許容範囲内である位置データを求める位置状態計測手段と、
前記位置データを前記基準被接合部材の適切な位置状態を示す基準位置データを登録するＣＰＵと、
を備え、
前記曲面の接合面をもつ被接合部材を前記保持台に載置し、
前記位置状態計測手段は前記被接合部材の位置データを計測して該位置データを計測位置データとして前記ＣＰＵに入力し、
前記ＣＰＵが前記基準位置データと前記計測位置データとを演算して制御信号を出力し、該制御信号を受けて前記傾き調整手段は、前記計測位置データが対応する前記基準位置データの許容範囲内になるように前記保持台を曲率方向に変位させて、前記被接合部材の曲率方向の偏りを修正することを特徴とする接合部材の製造装置。
請求項９において、
前記位置状態計測手段は、前記計測位置と前記基準被接合部材の前記接合面の計測点との間の距離を計測する距離計測手段であり、
前記基準位置データは、計測位置と前記基準被接合部材の接合面の計測点との間の距離である基準距離に相当し、
前記計測位置データは、計測基準位置と曲面をもつ前記被接合部材との間の距離を示す計測距離に相当することを特徴とする接合部材の製造装置。
請求項１０において、
前記距離計測手段は複数のレーザー変位計からなり、これらレーザー変位計はそれぞれの前記計測基準位置に配置され、前記レーザー変位計はそれぞれの前記計測基準位置と前記基準被接合部材の計測点との間の距離を計測し、これらの距離をそれぞれの計測点の前記基準距離として前記ＣＰＵに入力して登録し、
又は複数の前記レーザー変位計はそれぞれの前記計測基準位置と前記被接合部材の計測点との間の距離を計測し、これらの距離をそれぞれの計測点の前記計測距離として前記ＣＰＵに入力することを特徴とする接合部材の製造装置。
請求項９〜請求項１１のいずれかにおいて、
前記基準被接合部材として保持台における予め求めた適正な位置に載置し、前記基準被接合部材の接合面から離れた位置ある接着剤吐出口から接着剤を前記基準被接合部材の前記接合面に吐出して、前記計測基準位置から接着剤吐出開始位置と接着剤吐出終了位置までの適切な吐出距離を求めて、該吐出距離を基準吐出距離として登録し、
前記保持台に載置された被接合部材と前記計測基準位置との間の距離を求め、
その計測された距離が前記基準吐出距離の許容範囲内にあるように前記接着剤吐出口の位置を制御し、前記接着剤吐出口から前記被接合部材の接合面に前記接着剤の吐出を行うことを特徴とする接合部材の製造装置。
請求項９〜請求項１２のいずれかにおいて、
電源に接続された電極によって接合対象の２つの前記被接合部材間に電圧をかけて電界を形成するとき、前記被接合部材の内の一方の接合面が凹形の曲面で、他方の接合面が凹形の曲面又は平面であるとき、前記の接合面が凹形の曲面の底部に形成される電界の強度は前記底部の周囲の電界よりも高いことを特徴とする接合部材の製造装置。
請求項９〜請求項１３のいずれかにおいて、
電源に接続された電極によって誘電物質を介して接合対象の２つの前記被接合部材間に電圧をかけて電界を形成するとき、前記被接合部材の内の一方の接合面が凹形の曲面であるとき、前記の接合面が凹形の曲面の凹底部の近傍の前記誘電物質の誘電率が他の部分よりも低いことを特徴とする接合部材の製造装置。
接合対象の２つの被接合部材の内の少なくとも一方の接合面が曲面であり、該曲面と他方の前記被接合部材の接合面とを接合する被接合部材の接合装置にあって、
接合前に、前記曲面をもつ被接合部材の内から任意に選択された基準被接合部材が保持台における予め求めた適正な載置位置に保持されるよう調整する傾き調整手段と、
前記基準被接合部材の接合面から離れた位置ある吐出ニードルの接着剤吐出口から接着剤を前記基準被接合部材の前記接合面に吐出する接着剤吐出機構と、
接着剤吐出開始位置から接着剤吐出終了位置までの適切な吐出距離を求める距離計測手段と、
前記吐出距離を基準吐出距離として登録するＣＰＵと、
を備え、
前記接着剤吐出口から前記保持台に載置された前記被接合部材までの距離を前記距離計測手段で求め、
その計測された距離が前記基準吐出距離の許容範囲内にあるように前記吐出ニードルの前記接着剤吐出口の位置を制御し、
前記接着剤吐出口から前記被接合部材の接合面に前記接着剤の吐出を行うことを特徴とする接合部材の製造装置。