非接触の定量塗布装置の開発に重要な「計測」方法

製造ラインにおいて、液体を一定量塗布したいというニーズがあります。

それに対応するものとしてディスペンサーや産業用インクジェット等の微小な液体の制御技術は高まり続けていますが、一方で吐出された液体の計測技術も進化しています。

本項では、非接触型の定量塗布装置の開発時、及び運用時の計測方法に焦点を当てて解説します。

前提1.微小な液体の量を測る必要がある

定量塗布装置における「一定量」とみなされる範囲・閾値(許容誤差範囲)は、アプリケーションによって大きく異なります。

例えば電子部品、半導体、プリンテッドエレクトロニクス分野では高い精密さを求められ、安全・生命に関わる分野等では「ばらつきのなさ」、「偏りのなさ」の確保が重要視されるでしょう。

ここでは、そのような微小な液体の量を高い分解能で測定したいアプリケーションを想定しています。

前提2.非接触での塗布である

接触型の塗布では、液体を吐出するノズル・吐出される液体・ワークの3つが同時に直接接することになります。

対して非接触型ではこの3つが同時に接触することなく、空中に吐き出された液体は飛翔し、ワークに着弾します。

ここでは、後者である非接触の塗布装置での計測を想定しています。

微小な液体の定量吐出を確認する方法とその課題

ノズルから吐出された量を計測するにはどうすれば良いでしょうか?

具体的な測定器として、実際に複数回吐出された液滴の重さを重量計(ラボ用の電子天びん)で測るという方法がまず思い付きますが、これには測定の準備や後処理に手間も掛かり、精度も欠きます。

例えば、微小な液体は時間経過と共に蒸発してしまい重量が減少するため、定量を担保するための微小化が進むと、意図する吐出ができているのか判断することは難しくなります。
またサテライトも含めた測定になる際、吐出量は正しいかもしれませんが、目的とした位置へ定量が塗布されているかという疑問も生じます。
つまり、測定しようとすると実際の環境とは異なる状況となり精確な計測が困難という課題があるということです。

それに対して、飛翔中の液滴を観測することで、デジタルで計測するシステムが存在します。
それが微小液滴観測システムの世界においてデファクトスタンダードと言われるjetXpertです。

飛翔中の液体を観測し量を測る高度なシステム

非接触型の定量塗布装置では、微小な液滴として吐出されます。
jetXpertは、その飛翔中の微細な1滴1滴のサイズをカメラで撮影し記録、システムが瞬時に分析し観測した各液滴のデータを記録します。

これは電子天びんの「吐出され、時間経過した後の現在状況を測る」ものに対し「実際に吐出された量をプロセスの中で計測する」という異なるアプローチです。

jetXpertで計測することのメリット

測定対象に影響を与えず計測できる

jetXpertによる測定による量の算出は、デジタル画像からの間接測定によるものです。
撮影して得られた飛翔中の液滴画像からサイズを算出するため、実際の液体に接触することなく測定が可能であり、従来型の直接測定では不可能なものと言えます。

製造時も同じシステムを用いた塗布量の監視が可能

製造時の定量塗布実現のためには、製造時の計測も欠かせません。
jetXpertでは品質の安定化のために活用できるインライン計測に最適化したモデルもご用意しております。

また、製造記録(トレーサビリティ)の確保として、サンプリング検査だけではなく間接測定による全量検査ができるということも強みです。

まとめ

  • 非接触の定量塗布装置の開発や運用には、デジタルによる間接測定が可能なツールの利用がお勧め。
  • この分野の観測システムのデファクトスタンダードはjetXpert