JP2005125241A - 塗布装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
基板の搬送速度は基板を搬送する装置への指令速度に等しいとみなして、射出周波数を決めて塗布を行うと、位置ずれ、濃淡むら、複数色インクの場合には色ずれが発生していた。
【解決手段】
搬送ベルト上に載置された基板が移動する移動速度を、基板より直接測定し、それにより得られた速度を用いて、インク射出周波数を求めて、求めた射出周波数でヘッドの吐出制御を行う構成とした。
【選択図】 図１

Description

本発明はインクジェットヘッドを用いて、基板上の所定領域に異なる色のインクを塗布する塗布装置に関する。

従来のインクジェットプリンタでは、基板の搬送速度は基板を搬送する装置への指令速度に等しいとみなして、射出周波数を決めて（タイミングをとって）塗布をおこなっていた。

あるいは、特許文献１のように搬送ベルトに位置標識線を設けそれをセンサで読み取りタイミングをとり射出する方法もあった。

特開２００２−１２０３８６号公報

近年基板面積も大きな長辺９００ｍｍ以上、短辺２５０ｍｍ以上、厚さ２０ｍｍ以上で基板表面も凹凸の大きな基板に、インクジェットヘッドを用いて複数色のインクを自動的に所定精度で塗布する装置が望まれている。ところで、特許文献１には、重量の軽い記録用紙にインクジェットヘッドを用いて記録するプリンタ装置が開示されている。この装置では、記録紙を搬送する搬送ベルトに位置標識線を設け、それをセンサで読み取ってタイミングをとり射出することが提示されている。しかし、記録対象が重量の大きな基板である場合、その重量の影響を受けて次のような現象が発生する。例えば、コンベア自体の伸縮、複数のコンベアを用いた場合にコンベア乗り換え時の基板の移動に伴う速度変動、駆動系のガタによる速度変動、基板のコンベア上での滑りなどの問題が発生する。重量の大きな基板が記録対象の場合、前述の問題の発生により、実際の基板搬送速度は実際のコンベアの速度とは異なる。また、実際のコンベア速度は指令したコンベア速度とは異なるため、形成される画像（パターン）は位置ずれ、濃淡むら、更に複数色インクの場合には色ずれが発生するという課題がある。

本発明の目的は、基板の搬送速度がコンベアへの指令速度と異なっていても、位置ずれ、濃淡むら、更に複数色インクの場合には色ずれが発生しないような装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、搬送ベルト上に載置搬送される基板自体の移動速度を直接測定するセンサを設け、そのセンサによって得られた速度に基づいて、吐出ヘッドのインクの射出周波数を決定して、その射出周波数で吐出制御を実施する構成とした。

本発明によると、コンベア自体の伸縮、コンベア上での基板位置の移動、駆動系のガタ、基板のコンベア上での滑りが起こっても、位置ずれ、濃淡むら、更に複数色インクの場合には色ずれの現象に対して低減効果がある。

本発明の塗布装置の全体構成を図１に示す。

図において本装置は大きく５つの部分からなる。すなわち基板（基材）を搬入するローダ機構部２と、基板の位置を合わせる位置決め部３と、基板面上に塗装を施す塗布ユニット部６と、塗装を施された基板を装置外に搬出するアンローダ部１１と、前記装置の各部駆動機構等を制御する制御部１４から構成されている。

基板１は、搬送面側（搬送するローラまたはベルトに接触する面側）が所定の精度の機械加工が施されている。また、基板１は、搬送方向に対して直角方向の一方側端面（厚さ方向）が所定の精度（例えば面公差±０．５ｍｍ程度）で機械加工が施されている。基板１の厚さは２０〜３０ｍｍであり、基板表面には複数の塗布領域が形成され、塗布領域間を深さ１０ｍｍ程度の溝で区分している。基板１の位置合わせは、この機械加工された一方側端面を基準にして行われる。なお、塗布ユニット部６には、基板の幅方向の全領域にインクが塗布できるように、色毎に複数の塗布ヘッドが配置されている。制御部１４は、機械加工された基板端面を基準として、各塗布ヘッド、および塗布ヘッドに設けられている複数の吐出口を選択して基板の搬送速度に応じたインクの吐出する制御を行っている。

ローダ機構部２は、インクを塗布する基板１を搬入するため、複数の搬入ローラ１Ｒより構成され、少なくとも１つ以上の搬入ローラ１Ｒに駆動機構が設けてある。ローダ機構部２に載置された基板１は、位置決め部３の搬送ローラ４Ｒ（ローラコンベアという場合もある）上に移動される。

位置決め部３は、基板を搬送する複数の搬送ローラ４Ｒと位置決め用の位置決めガイド４ａ、４ｂとから構成されている。複数の搬送ローラ４Ｒのうち少なく１つ以上の搬送ローラには駆動機構が設けてある。この駆動機構は制御部１４の指令に基づいて制御される。位置決め用のガイドの一方は固定の位置決めガイド４ａであり、他方は固定ガイド４ａ側に移動可能な可動できる位置決めガイド４ｂである。

位置決め部３では、可動ガイド４ｂに駆動力を作用させて、基板１の機械加工されている側端面部を、固定ガイド４ａ側に押し付けることで基板１を位置決めする。位置決めされた基板１は位置決め部３の搬送ローラ４Ｒから塗付ユニット部６を通る搬送ベルト１２に、位置決めされた姿勢を保ち移載される。この搬送ベルト１２は、図示していないが１つ以上の駆動機構を備え、駆動機構を制御することで塗付速度を制御するようになっている。なお、基板１が、位置決め部３から塗布ユニット部６側に移動するとき、ローラコンベア４Ｒからベルトコンベア１２（搬送ベルトという場合もある）に乗り移るが、その時の速度差がほとんど生じないように、搬送ローラ４Ｒと搬送ベルト１２の駆動機構を制御して速度調整する。

位置決めされた基板１は、位置決め部３のローラコンベア４Ｒから塗布ユニット部６を通過するベルトコンベア１２上に移動する。なお、ローラコンベア４Ｒからベルトコンベア１２に基板１が乗り移るときに、基板１の位置がずれないように位置決めガイド４ａ、４ｂをベルトコンベア１２上まで延伸して設けてある。

塗布ユニット部６は、イエロー用ヘッド群（Ｙ）７、マゼンタ用ヘッド群（Ｍ）８、シアン用ヘッド群（Ｃ）９、ブラック用ヘッド群（Ｋ）１０からなる４色分の塗布ヘッドユニットと、このヘッドにそれぞれの色のインクを供給するため、それぞれの色のインクボトル７ｂ、８ｂ、９ｂ、１０ｂと、供給用の配管等を含むインク供給部と、各塗布ヘッドユニットに対して保守を行うヘッド保守機構部５からなる。

基板１は、塗布ユニット部６を搬送ベルト１２上に載置された状態で、所定の速度で移動する。この場合、指定された塗布ヘッドから基板上の所望の箇所に、所望の色のインクを塗布することで塗装が施される。塗装された基板１は、塗布ユニット部６を出てアンローダ機構部１１に送られ、そこより次の工程に移動される。この搬送ベルト１２上には、基板１が複数枚同時に存在する場合や、１枚だけの場合もある。このように搬送ベルト上の負荷の状態が変化するためこの負荷変動が速度変動として現れることが多い。また速度変動の要因は先に述べたように温度変化に伴うベルトの伸縮により発生する変動、基板の滑り等による変動、駆動系のガタの影響等がある。

これらの移動機構やヘッドの塗布の制御、ヘッドの保守の制御を行う制御部１４は、制御装置を格納した制御盤と操作パネル１３とから構成されている。制御条件の設定等は操作パネル１３を用いて行われる。

以下、単色の処理に対して説明する。図２は基板搬送系の構造を示す斜視図である。本実施例では、搬送ローラ２１ａによって３本の搬送ベルト１２が駆動され、基板は各搬送ベルト１２上に載置されて搬送される。搬送ベルトの駆動系の回転速度を計測するセンサも設けてあるが、搬送ベルト１２は先にも述べたように、温度や基板重量等の影響により、速度が変動する。このため、本実施例では基板の裏面側で、ヘッドユニット２２の真下で、搬送ベルト１２が基板１に接触していない部分（２つの搬送ベルト１２ａと１２ｂの間）に、基板１の移動量（移動速度）を直接測定する接触式の移動量検出センサ２３が設置してある。なおここでは、基板裏面を用いて基板の移動速度を測定しているが、基板１の速度を直接計測できればよく、基板１の位置合わせように加工されている側面を直接接触式センサで計測する方法や、基板側面又は基板表面側に設けた複数の位置合わせマークを検出して移動速度を求める方式を用いても良い。

図３は本塗布装置の基板搬送系とヘッド制御系のシステム構成である。この塗布装置は塗布装置全体の制御を司るメインコントローラ２６と、基板搬送用の搬送ベルト２１を有する基板搬送手段である基板搬送系と、画像データに基づき４色のインク滴を射出するインクジェットヘッドと、基板の移動量を測定する移動量検出センサ２３（本図では搬送ベルト１２ｂと１２ｃの間にセンサを設けたが図２と同様に１２ａと１２ｂとの間でも良い）を有している。通常、複数の搬送ベルト１２ａ、１２ｂ、１２ｃは駆動軸２１ａに設けた駆動モータ２４に取付けられたエンコーダの信号をフィードバックして一定回転数で回転制御している。

図４は画像データが同図（ａ）に示すように等間隔のストライプである場合の、従来方式による塗布結果と本提案方式による塗布結果とを示している。図２（ｂ）は搬送ベルトの基板搬送速度を示している。図２(ｃ）はインク吐出周波数を示している。図２（ｄ）は従来の吐出制御により塗布した結果を示す。図２(ｅ)に本発明による吐出制御を行った時の塗布した結果を示す。

従来方式では、先に述べたように駆動モータ２４の回転同図（ｂ）に示すように基板搬送速度が変動しても同図（ｃ）の点線に示すようにインク射出周波数は一定としていたため、同図（ｄ）に示すように基板搬送速度が速くなった場合は基板上に塗布される結果（ストライプの幅）は狭くなり、逆に基板搬送速度が遅くなった場合は基板上に塗布される結果（ストライプの幅）は広くなる。一方、本提案方式では同図（ｃ）の実線に示すように基板搬送速度が変動しても、インク射出周波数を計測した基板搬送速度の変化に応じて求めて吐出制御されるため、同図（ｅ）に示すように基板上に塗布される結果（ストライプの幅）は常に一定となる。なお、本実施例では基板搬送速度を直接移動する基板を用いて測定してインクジェットヘッドの吐出周波数を制御することで高精度の塗布を実現した。 図５はヘッド制御系を示している。移動量検出センサ２３よりパルス信号が入力されると、基板速度演算部２８にて基板速度が演算される。この基板速度より、インク射出周波数演算部２９にてインク射出周波数が演算される。（インク射出周波数は基板速度に比例する。）そして、このインク射出周波数と予め画像データ保持部３０にて保持されている画像データとにより、ヘッド駆動波形発生部３１にてヘッド駆動波形が生成される。

基板１は図２に示すように、基板搬送方向に沿って移動する。そして先端がヘッドユニット２２の真下、すなわち基板裏面が移動量検出センサ２３に到達したときには移動量検出センサ２３がパルス信号を出力するため、図５に示すような処理が開始され、基板後端が移動量検出センサ２３を通過し終えたときすなわち移動量検出センサよりパルス信号を出力しなくなるまで、この処理を繰り返す。

本実施例の他には基板搬送速度が分かるように、ベルト幅を基板幅より狭くして（ベルトを１本としても良い)基板裏面側より本実施例で述べたようなセンサを使う方法がある。また、正確にマーキングの有無を繰り返すテープ状のものを基板の裏面、または側面に貼付け、それを非接触式のセンサで読み取る方法もある。また複数色インクの場合には、基板の移動距離・速度検出するセンサを色ごとに用いてもよい。

以上の方式とすることで、基板搬送速度がコンベアへの指令速度と異なっていても、位置ずれ、濃淡むら、複数色インクの場合には色ずれが発生しない装置が実現できる。

なお、上記の方法に代えて、基板の移動速度を直接計測した結果を、搬送ベルトの駆動制御系にフィードバックして、基板移動速度の変動の逆関数を生成して、これを搬送ベルトを駆動する駆動モータの制御信号の補正値として用いてモータ制御することで、ヘッドの駆動信号は従来のように一定値に制御しても良い。

塗布装置の全体構成である。 基板搬送系の構造を示す斜視図である。 本塗布装置の基板搬送系とヘッド制御系とのシステム構成図である。 従来方式による塗布結果である。 ヘッドの制御系である。

符号の説明

１…基板、２…ローダ機構部、３…位置決め部、４ａ、４ｂ…位置決めガイド、５…ヘッド保守機構部、６…塗布ユニット部、７…イエロー用ヘッド、８…マゼンタ用ヘッド、９…シアン用ヘッド、１０…ブラック用ヘッド、１１…アンローダ部、１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ…搬送ベルト、１３…操作パネル、１４…制御部、２１ａ、２１ｂ…搬送ローラ、２２…ヘッドユニット、２３…移動量検出センサ、２４…モータ、２５…モータドライバ、２６…ヘッドコントローラ、２７…メインコントローラ、２８…基板速度演算部、２９…インク射出周波数演算部、３０…画像データ保持部、３１…ヘッド駆動波形発生部。

Claims (2)

1. 重量の大きな基板を搬送する搬送ベルト、前記搬送ベルト上に載置されて移動中の前記基板面上に複数の異なる色のインクを吐出する複数の吐出ヘッドを備えた塗布装置において、
   前記搬送ベルト上に載置された基板の移動速度を直接測定するセンサを設け、前記センサの測定結果に基づいて、前記複数の吐出ヘッドのインク射出周波数を制御することを特徴とする塗布装置。
2. 重量の大きな基板を搬送する搬送ベルト、前記搬送ベルト上に載置されて移動中の前記基板面上に複数の異なる色のインクを吐出する複数の吐出ヘッドを備えた塗布装置において、
   前記搬送ベルト上に載置された基板の移動速度を直接測定するセンサを設け、前記センサの測定結果に基づいて、前記搬送ベルトを駆動する駆動モータの駆動信号の補正を行う構成としたことを特徴とする塗布装置。

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