JP2005199110A - 塗布装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
コンベアで基材を搬送しながら加飾部でインクジェットにより加飾を行う場合のコンベアまたは搬送基材の速度変動、搬送方向に対する水平直行方向の蛇行を無くす必要がある。
【解決手段】
基板搬入部側に基板の搬送方向に対して、直角方向に基板の位置決め手段を設けると共に、塗布ユニットの直前から搬送コンベアの両側面にガイドコンベヤを設け、ガイドコンベアに基板を挟み込むことにより基板搬送方向に対して直角方向の位置合わせを高精度に行いながら搬送し、基板表面を加飾する構成とした。
【選択図】 図２

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。

従来の塗布装置では、基板の搬送方法としてＶベルト又は、特許文献１のように平ベルトを利用したり、プラスチックベルト、ローラコンベアなどによる搬送を行っており、搬送方向に対して水平直行方向の蛇行を押える方法としてはベルトプーリをクラウン形状にしたり、プーリの角度を調整したり、ベルト裏面に突起をつけその突起を規制することで蛇行を押えたり、スプロケットによるつめで蛇行を押さえ込もうとしたものがあるが高精度に押えるものはなかった。

特開２００２−１２０３８６号公報

コンベアで基板を搬送しながら塗布部でインクジェットにより塗布を行なう場合、コンベアの搬送方向の速度変動、及びコンベアの搬送方向に対して水平直行方向の蛇行により塗布しようとする基板が一定速で搬送されず、搬送方向に対して水平直行方向にも位置ずれを起こす。このため塗布した画像（パターン）または文字が基材に対して位置ずれを起こしたり、画像（パターン）が歪んだり濃淡が出来たりする。本発明が解決しようとする課題はコンベアまたは搬送基板の速度変動、搬送方向に対する水平直行方向の蛇行を無くすことによる、塗布画像（パターン）のずれ、歪み、濃淡発生の防止にある。

コンベアまたは搬送基板の速度変動、搬送方向に対する水平直行方向の基板の蛇行を無くす手段として、塗布部の直前から搬送コンベアの両側面にガイドコンベアを設け挟み込むことにより高精度に搬送塗布することを特徴とした加飾装置。

本発明によると搬送コンベアの伸縮、蛇行による基板の位置ずれが起こっても塗布中は位置を補正し安定搬送させる為、塗布画像（パターン）は位置ずれ、濃淡むらが発生しない。

以下図面を用いて、本発明を説明する。

本発明の塗布装置の全体構成を図１に示す。

図の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）が所定の精度の平坦度になっている。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±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程度である。

基板１の表面（塗布面）は複数の凹凸が設けて有り、その凸部表面が塗布領域となっている。塗布領域間は深さ１０ｍｍ程度の溝で区分されている。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、基板を搬送する搬送機構としては複数の搬送ローラ４Ｒが設けてあり、その上部に位置決め用の位置決めガイド４ａ、４ｂが設けた構成としてある。複数の搬送ローラ４Ｒのうち少なくとも１つ以上の搬送ローラ４Ｒには駆動機構が設けてある。この駆動機構は制御部１３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（以後、固定ガイドと称する）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（以後、可動ガイドと称する）である。固定ガイド４ａ、可動ガイド４ｂにはそれぞれ基板1が接触する面に連続してローラが設けられ、接触抵抗を少なくしている。

なお本実施例では基板搬送機構として搬送ローラ４Ｒを用いることで説明したが、搬送ベルトとしてもよいことは言うまでもない。なお搬送ベルトにした場合、ベルトは基板を横方向に移動し易いように、基板に対して摩擦抵抗の小さな材質のものを用いた方が良い。

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布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から搬送ベルト１２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を通過する搬送ベルト１２上に移動する。なお、ローラコンベア４Ｒから搬送ベルト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を搬送ベルト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、各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と供給用の配管等からなるインク供給部と、ヘッドの保守を行うヘッド保守機構部５からなる。

基板１は、この塗布ユニット部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。その時、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１ａは、塗布ニット部６を出てアンローダ部１１に送られ、そこより次の工程に移動される。これらの移動機構及びヘッドの制御を行う制御部１３は、制御装置を格納した制御盤と操作パネルとから構成されている。制御条件の設定等は制御部１３の操作パネルを用いて行われる。

次に本発明の精密位置決め方法について図２を用いて説明する。なお、図２においては、図１と異なり、ローダ機構部２から塗布ユニット部６まで、連続したベルトコンベアにて基板を搬送する構成としてある。さらに、位置決めガイド４ａ、４ｂによりＹ１方向に位置決めされた基板１を更に高精度にＹ１方向に位置決めし、且つ速度変動のない搬送をしながら塗布する為、基板１の両側面を押え、Ｙ1及びＹ２方向の位置を高精度に合わせる側面基準側ガイドコンベア１４及び側面駆動側ガイドコンベア１５を塗布ユニット部６の手前から塗布ユニット部６の終了まで、またはそれ以上の範囲で配置したものである。また、搬送ベルト１２の基板１を搬送する部分の下部には搬送ベルト用ベルトガイド２１が設けてあり、重量の大きな基板１がベルト上に搭載されても大きく変形しない様にしている。

側面駆動側ガイドコンベア１５は、側面基準側ガイドコンベア１４及び側面駆動側ガイドコンベア１５により基板１を挟み込んでいる間、基板１をＸ１方向に速度変動なく搬送させるため、駆動軸を備えたベルト構成としてある。側面基準側ガイドコンベア１４及び側面駆動側ガイドコンベア１５の入り口側はそれぞれＹ１側及びＹ２側に緩やかな角度を持って開いており基板１を挟み込み易くなっている。さらにそれぞれのガイドコンベアは駆動用モータを備えており、それぞれの駆動モータは独立して制御する構成としてある。

側面基準側ガイドコンベア１４には基板１が接触する少なくともＸ１方向と水平なベルト面の裏側にベルトガイド１６ａを備えてある。また、ベルトの厚み方向に押し付けても潰れない材質のスチール製のベルトからなり、側面駆動側ガイドコンベア１５により基板１をＹ１方向の押し付けてもＹ１方向に沈みこまない構造となっている。そのため、基板１が側面基準側ガイドコンベア１４及び側面駆動側ガイドコンベア１５に挟み込まれている間、基板１のＹ１方向の位置は保たれる。スチール製ベルト以外に、押し付けによる潰れが無い程度に硬度を持った樹脂製ベルトのコンベアとしても良い。

側面駆動側ガイドコンベア１５にも基板１が接触する少なくともＸ１方向と水平なベルト面の裏側にベルトガイド１６ｂが設けて有る。また、そのベルトはベルトの厚み方向に押し付けると潰れる材質の表面凹凸軟性ベルトで形成してある。また、この駆動側ガイドコンベア１５は、移動台上に搭載されており、この移動台はガイドレール上をＹ１、Ｙ２方向に移動可能に構成されている。この移動台は駆動部に設けたバネ１８により側面駆動側ガイドコンベア１５全体はＹ１方向に所定の弾性力で押し出される構造となっている。駆動側ガイドコンベヤ１５により基板１をＹ１方向の押し付けた時、側面駆動側ガイドコンベヤ１５はその凸部がＹ２方向に沈み込み、各基板の幅方向の寸法公差を吸収し挟み込むことができる。表面凹凸軟性ベルト以外にある程度厚みを持ち押し付けると潰れる材質の樹脂製ベルトのコンベアとしてもよい。

また搬送ベルト１２の速度と側面基準側ガイドコンベア１４及び側面駆動側ガイドコンベア１５を一定にすることは難しい。基板１の速度変動を防止するため、搬送ベルト１２及び側面基準側ガイドコンベア１４はある程度滑りのある材質で形成し、側面駆動側ガイドコンベア１５の摩擦力により高精度搬送し、高精度な塗布を行うことができる。基材１の重量により側面駆動側ガイドコンベア１５の摩擦力を調整する必要がある場合はバネ１８のバネ力を調整する。搬送ベルト１２及び側面基準側ガイドコンベア１４をある程度滑りのある材質とする方法以外に、搬送ベルト１２はある程度すべりのある材質で形成し、側面基準側ガイドコンベア１４には図示していないワンウェイクラッチを設け、側面基準側ガイドコンベア１４より側面駆動側ガイドコンベア１５を少し早く駆動し、側面駆動側ガイドコンベア１５の駆動力が基板１から側面基準側ガイドコンベア１４に加わり同調従動させる方法がある。速度差がほとんど生じないように、搬送ベルト１２及び側面基準側ガイドコンベア１４及び側面駆動側ガイドコンベア１５の駆動機構を制御して速度調整する方法としてもよい。また上記３つの方法を併用することもできる。このように、塗布ユニットにおいても基板１の両側面をガイドコンベアで挟み込んで搬送することにより、高精度の位置決めが行える。

図３に本発明の他の実施例を示す。図２にでは、固定ガイド４ａ、可動ガイド４ｂにはそれぞれ基板1が接触する面に連続してローラが設けられ、接触抵抗を少なくしている。本実施例ではそれに代えて、図３に示すように基板１に接触する面が板材にした固定ガイド４ｃ、可動ガイド４ｄを設けたもので、その他の部分は図２と同じである。この方式は基板１の側面に凹凸がある場合、基板１に強度がない場合、基板１が変形し易い場合等に有効と考えられる。なお固定ガイド４ａと可動ガイド４ｂの基板１との接触面は滑り易い材料で形成すると良い。固定ガイド４ａ、可動ガイド４ｂによって挟み込まれた基材１は固定ガイド４ａ、可動ガイド４ｂの接触面を滑りながら搬送される。このように、最初の基板の位置合わせに複数のローラを設ける必要がなく構成が簡略化できる。

図４にさらに他の実施例を示す。図２に示す固定ガイド４ａ、可動ガイド４ｂの構成に代えて、図４に示すように固定ガイド４ｅ、固定ガイド４ｆを設けた構成としたもので、他の部分は同じである。なお両固定ガイドは、基板１に接触する面が板材で構成してある。この方式は、搬送ベルト１２のＹ１方向又はＹ２方向の中心に対し上流の工程から固定ガイド４ｅ、固定ガイド４ｆの間に搬送できる程度のＹ１方向又はＹ２方向のずれを持って搬送される場合に有効で、固定ガイド４ｅ、固定ガイド４ｆの入り口側の間隔を広くしてあり、基板１が固定ガイド４ｅ、固定ガイド４ｆの間を通ることにより、搬送ベルト１２のＹ１方向又はＹ２方向の中心に移動させ蛇行を補正できる。このように、基板１の搬入側の基板位置合わせを駆動力を作用させずに行うために、搬送制御が簡略化できる。

図５にさらに他の実施例の構成を示す。図５においては、図２の搬送ベルト１２の速度と搬送ベルト１２及び側面基準側ガイドコンベア１４及び側面駆動側ガイドコンベア１５の速度差による基板１の速度変動防止のため、搬送ベルト１２をある程度滑りのある材質としている。さらに、図２では搬送ベルト上に基板１を載置して、塗布ユニット部６を移動させていたが、本実施例では搬送ベルト１２は塗布ユニット手前（搬送ベルト１２ａ）と、塗布ユニットを出た後（搬送ベルト１２ｂ）に設けてある。すなわち、塗布ユニット部には搬送ベルト１２を配置していない構成としたものである。そして、塗布ユニット部６にて塗布する間は側面基準側ガイドコンベア１４及び側面駆動側ガイドコンベア１５のみで基板1を挟み込み搬送する構成としたものである。側面基準側ガイドコンベア１４と側面駆動側ガイドコンベア１５の速度差の問題を解消するため、実施例１でも述べたように、側面基準側ガイドコンベア１４より側面駆動側ガイドコンベア１５を少し早く駆動し、基準側ガイドコンベア１４にはワンウェイクラッチを備え、搬送方向に基準側ガイドコンベア１４自身より早い側面駆動側ガイドコンベア１５の駆動力が基板１から基準側ガイドコンベア１４に加わり同調従動させる方法がある。また、側面基準側ガイドコンベア１４及び側面駆動側ガイドコンベア１５の駆動機構を制御して速度調整する方法としてもよい。また上記２つの方法を併用することもできる。このように最も高精度に速度制御する必要がある塗布ユニット部における搬送速度を側面駆動側ガイドコンベア１５を速度制御すればよく、制御が簡単になる。

図６にさらに他の実施例の構成を示す。図５の装置では、塗布ユニット部に搬送ベルトを配置しない構成としたが、本実施例では、搬送ベルトに代えて搬送抵抗のほとんど無いフリーローラ１９を配置して、側面基準側ガイドコンベア１４と側面駆動側ガイドコンベア１５及びフリーローラ１９で基板１を搬送する構成としたものである。この場合、搬送のための駆動力は側面駆動側ガイドコンベア１５より与えられる。このように、基板１の搬送に、側面駆動側ガイドベルトの搬送力を用いるために、制御がし易く略一定速度で基板を搬送できる効果がある。また、実施例４の構成では塗布ユニット６部では基板１を両側面ガイドベルトにて支持することになり、基板の上下方向にズレを生じる恐れがあった。これに対して、本構成ではフリーローラで基板の上下の変化を抑制できさらに塗布精度が向上する。

図７にさらに他の実施例の構成を示す。図７の装置は、図６のフリーローラ１９に代えて駆動力を持たず搬送抵抗の小さなフリーベルト２０を１本以上配置したものである。本構成でも、図６の構成と同様の効果を得ることが出来る。

図８に本発明のさらに他の実施例の構成を示す。今までの実施例１〜実施例４においては、基板搬送部の搬送ベルト１２の下部に搬送ベルト用ベルトガイドを設ける構成であった。

これに対して、図８では、塗布ユニット部６において搬送ベルト用ベルトガイド２１を設けない構成としたものである。すなわち、搬入側の搬送ベルト用ベルトガイド２１ａ及び搬出側の搬送ベルト用ベルトガイド２１ｂを設けた構成とした。本構成では、塗布ユニット部６において搬送ベルト１２の下面に支えがないため、基板１が側面基準側ガイドコンベア１４及び側面駆動側ガイドコンベア１５により挟み込まれれば基板１は上下方向に動かない。従って、搬送ベルト１２の駆動力は基板１に強く伝わらず、基板１と搬送コンベア１２は容易に滑らすことができ、基板１は側面基準側ガイドコンベア１４及び側面駆動側ガイドコンベア１５により搬送されることになる。

図８ではガイドコンベア用ベルトガイド１６ａ、１６ｂを板状の形状にしていたのに対し、図９ではガイドコンベア用ベルトガイド１６ｃ、１６ｄのようにローラを連続して配置したものである。図示していないが同じように搬送用ベルトガイド２１及び２１ａ、２１ｂも同様の形状とすることができる。このようにベルトガイドにローラを配置することでベルトガイド上のガイドコンベア位置に基板がきた時に抵抗なくガイドコンベアと基板が移動できベルトガイドとガイドベルト間の摩擦抵抗によるガイドコンベアの速度変動を抑制できる。

図１０にさらに他の実施例の構成を示す。図２の装置では、側面基準側ガイドコンベア１４と側面駆動側ガイドコンベア１５にコンベア駆動用のモータを設けた構成としていた。これに対して本実施例では、側面基準側ガイドコンベア１４と側面駆動側ガイドコンベア１５とに駆動力伝達機構であるプーリ２２ａ、２２ｂを設け、両プーリに回転方向を合わせる為、たすき掛けできる伝動ベルト２３を設けた構成とした。これにより、駆動モータを備えた側面駆動側ガイドコンベア１５から側面基準側ガイドコンベア１４に駆動力を伝えることができ、側面基準側ガイドコンベア１４及び側面駆動側ガイドコンベア１５の速度を同一にできる。このように構成することで、ガイドコンベアの駆動系を簡略化できと共に、制御も簡単になる。

図１１は図１０では、駆動力伝達機構として側面基準側ガイドコンベア１４と側面駆動側ガイドコンベア１５とにプーリ２２ａ、２２ｂを設けて、伝動ベルトで側面駆動側ガイドコンベア１５の駆動力を側面基準側ガイドコンベア１４に伝達する構成としている。これに対して本実施例では、側面基準側ガイドコンベア１４と側面駆動側ガイドコンベア１５にマイタ又はかさ歯歯車のギアボックス２４ａ、２４ｂをカップリング２６にて連結されたシャフト２５ａ、２５ｂで連結する駆動力伝達機構の構成とした。これにより、側面駆動側ガイドコンベア１５から側面基準側ガイドコンベア１４に駆動力を伝えることができ、側面基準側ガイドコンベア１４及び側面駆動側ガイドコンベア１５の速度を同一にできる。

本発明の塗布装置の全体概略構成を示す図である。 本発明の高精度位置決めするための構成図である。 他の実施例の構成図である。 他の実施例の構成図である。 他の実施例の構成図である。 他の実施例の構成図である。 他の実施例の構成図である。 他の実施例の構成図である。 本発明の他の実施例の説明図である。 他の実施例の構成図である。 他の実施例の構成図である。

符号の説明

１…基板、１ａ…基板、１ｂ…基板、１Ｒ…搬入ローラ、２…ローダ機構部、３…位置決め部、４ａ…位置決めガイド（固定ガイド）、４ｂ…位置決めガイド（可動ガイド）、４ｃ、４ｅ…固定ガイド、４ｄ、４ｆ…可動ガイド、４Ｒ…搬送ローラ（ローラコンベア）、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、７ｂ、８ｂ、９ｂ、１０ｂ…それぞれの色のインクボトル、１１…アンローダ部、１２…搬送ベルト、１３…制御部、１４…側面基準側ガイドコンベア、１５…側面駆動側ガイドコンベア、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ…ガイドコンベア用ベルトガイド、１７ａ、１７ｂ…駆動モータ、１８…ばね、１９…フリーローラ、２０…フリーベルト、２１，２１ａ、２１ｂ…搬送ベルト用ベルトガイド、２２ａ、２２ｂ…プーリ、２３…伝動ベルト、２４ａ、２４ｂ…ギアボックス、２５ａ、２５ｂ…シャフト、２６…カップリング。

Claims (6)

1. 基板をベルト面上に搭載し搬送する搬送ベルトと、前記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た塗布ユニット部を備え、前記基板を移動しながら前記塗布ヘッドによりインクを塗布する塗布装置において、
   前記塗布ユニット部の手前から塗布終了までの間に基板の両側面を押え、前記基板を移動するように駆動される１対のガイドコンベアを設けたことを特徴とする塗布装置。
2. 請求項１に記載の塗布装置において、
   前記ガイドコンベアの内一方側のガイドコンベアは基板側面に接触面が平面状であり、他方側のガイドコンベアは基板側面に接触面に複数の凹凸部を備えていることを特徴とする塗布装置。
3. 請求項２に記載の塗布装置において、
   前記一方側及び他方側のガイドコンベア内側の基板側面と接触する分部にはベルトガイドが設けてあり、前記一方側のガイドコンベアは基板幅方向に移動しないように固定され、前記他方側のガイドコンベアは基板幅方向に移動可能に構成してあることを特徴とする塗布装置。
4. 請求項１記載の塗布装置において、
   前記ガイドコンベアが前記搬送ベルトに同期して駆動されることを特徴とする塗布装置。
5. 請求項１から３のいずれか１項に記載の塗布装置において、
   前記一方のガイドコンベアはスチール製または基材の押し付けにより変形しない程度に硬度を有する樹脂製ベルトで形成され、他方のガイドコンベアは基板との接触面側に凹凸を有する軟性ベルト又は多少の変形して基盤の幅方向の公差を吸収する樹脂性ベルトであることを特徴とする塗布装置。
6. 請求項１に記載の塗布装置において、
   前記ガイドコンベアの一方に駆動力を発生するモータを備え、前記モータ軸と他方のガイドコンベアの回転軸に動力を伝達する伝達機構を設けたことを特徴とする塗布装置。
   

Images