JP2006334546A - 塗布装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
キャンバのある基材の搬送方向に対して前後の両端部は位置ずれが発生する。この状態で搬送塗布した場合、基板に対して塗布図柄は、搬送方向に対して前後の両端部がずれる。
【解決手段】
上記目的を達成するために、予め基板のキャンバの程度がわかっている場合はその値を入力しておくか、センサによりそのキャンバを測定し、キャンバのある基板を搬送方向に水平直角な方向に対し、一定の位置にそろえるため、搬送方向に対し基板の前後の両端部分で位置決めする位置決め機構を設け、各色のヘッドユニットがそれぞれ別々に搬送方向に水平直角な方向に移動しながらキャンバに合わせ塗布する駆動機構と、その制御機能を持つようにした。
【選択図】 図５

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ヘッドを用いた塗布装置として、特許文献１に記載のように、基板を搬入するローダ機構部と、基板の位置を合わせる位置決め部と、基板面状に複数の異なる色のインクで塗装を施す複数のインク突出ヘッドからなり上記基板を搬送する搬送機構を有する塗布ユニット部と、塗装を施された基板を装置外に搬出するアンローダ部と前記各部を制御する制御部からなる塗布装置がある。

特開２００４−２５５３５８号公報

従来の装置では、基板の搬送方向に対して水平直角方向に反りが無い基板を対象としているため、基板側面の搬送方向に対してほぼ中央部を挟み込むことにより搬送方向に対し直角方向の位置が位置決め部により位置決めされ、そのままの姿勢でローダ機構部、搬送機構部と搬送され、水平方向に固定されたインク吐出ヘッドからなる塗布ユニット部の下を通過することにより塗布され、基板と塗布図柄は一致する。

キャンバのある基板に対しては、従来の装置では位置決めしても、搬送方向に対して中央部は位置決めされるが、搬送方向に対して前後の両端部はキャンバにより位置ずれが発生する。この状態で搬送塗布した場合、基板に対して塗布図柄は、搬送方向に対して前後の両端部がずれる。位置決め位置を予めずらして、搬送方向に対して前後の両端部に合わせても、搬送方向に対して中央部の塗布図柄が基板に対してずれる。

そこで、本発明の目的は、キャンバのある基板でも基板先端の位置を合わせ、図柄をキャンバに沿って反らせて塗布できる装置を供給することにある。

上記目的を達成するために、予め基板のキャンバの程度がわかっている場合はその値を入力しておくか、センサによりそのキャンバを測定し、キャンバのある基板を搬送方向に水平直角な方向に対し、一定の位置にそろえるため、搬送方向に対し基板の前後の両端部分で位置決めする位置決め機構を設け、各色のヘッドユニットがそれぞれ別々に搬送方向に水平直角な方向に移動しながらキャンバに合わせ塗布する機構及びその制御機能を持つようにした。

本発明によるとキャンバのある基板でも図柄をキャンバに合わせて塗布することができ、ずれの無い塗布仕上がりの基板を作ることができる。

本発明の塗布装置の全体構成を図１に示す。本装置は大きく６つの部分からなる。すなわち基板１を搬入するローダ機構部２と、基板１の位置を合わせる第一位置決め部３ａ及び第二位置決め部３ｂと、基板面上に複数の異なる色のインクで塗装を施す複数のインク吐出ヘッドからなり搬送しながら基板面状に塗装を施す塗布ユニット部６と、上記基板を搬送する搬送機構部４と、塗装を施された基板を装置外に搬出するアンローダ機構部１１と、前記装置の各部駆動機構を制御する制御部１３から構成されている。基板のローダ部２と、搬送機構部４とは、それぞれベルトで形成されており、駆動モータ１７ａ、１７ｂにより一定速度で移動される。また、搬送機構部４の搬送ベルトには複数の吸引吸着用の穴が設けてあり、ベルト下部に設けたバキュームチャンバ２４に負圧を供給することで基板をベルトに吸着保持する構成としてある。なお、図示していないがバキュームチャンバ２４は複数の部屋に仕切られており、基板の位置に応じて負圧を供給する部屋を切り替え制御できる構成としてある。

基板１は、例えばロール上に巻かれた金属板を連続してエンボス加工し（例えば幅４５５ｍｍ程度）作られる。更に裏面に発泡樹脂材を充填する場合もある。また、その他の工程を経る場合もある。その後任意の長さ（例えば４０００ｍｍ）に裁断して作られる基板で、厚さは薄い（例えば１５ｍｍ〜５０ｍｍ）ものが多い。上記のような基板の製作工程で図２の基板１ｂまたは１ｃのように搬送方向に対し水平直角方向に反りができ、垂直方向は反りのない基板ができることがある。この反りをキャンバと呼び、本発明はこのキャンバのある基板に対して精度良く塗布する塗布装置に関するものある。すなわち、キャンバの形状に追従して塗布を行えるものである。

図１のその他の構成としてキャンバ検出センサ１２が設けてある。この検出センサ１２は、基板１の先端の通過タイミングを測定する機能のみの場合もあるし、Ｙ１又はＹ２方向の位置を検出する場合もある。また、塗布ユニットの入口側（上流側）には、基板１の上下方向の反りを押さえて、上下方向の反りを矯正するための反り押さえシンリンダローラ１４、とその下流側に、基板１に設けてある位置合わせマークを検出するためのカメラ１６を内蔵したカメラ部１５が設けてある。塗布ユニット部で基板に塗布を行う場合に、この位置合わせマーク位置に従って長さ方向の任意の位置で裁断され、一定の長さにされた基板の裁断位置と図柄を合わせるものである。

図３は位置決め機構の種々の形態を示す概略図である。図３（ａ）にはキャンバのない基板１を基板中央部（搬送方向に中央部）に設けた位置決め機構３ｃ１と３ｃ２で挟んで位置決めする状態を示している。（ｂ）には（ａ）の位置決め機構でキャンバのある基板１ｂを挟んで位置決めしている状態を示す。（ｃ）には、位置決め機構３ｃ１１、３ｃ２１のように、搬送方向に長く伸ばしてキャンバのある基板１ｂを位置決めしている状態を示している。図（ａ）、（ｂ）の位置決め機構では、キャンバの反りの大きさが大きい場合に、キャンバを補正することができない。また、位置決め機構を動作させても、基板先端の位置がずれる恐れがある。

図４（ａ）〜（ｄ）は本発明の位置決め機構を示す図である。すなわち、本方式では、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、基板の搬送方向両端部を挟み込んで位置合わせする位置合わせ機構３ａ１、３ａ２と３ｂ１と３ｂ２とするか、又は図４（ｃ）、（ｄ）に示すように一方面の両端部に設けた位置決め機構３ａ１と３ｂ１（又は３ａ２と３ｂ２）と、他方面の中央部に設けた位置決め機構３ｃ２（又は３ｃ１）を用いて挟み込む構成したものである。図４（ａ）、（ｂ）の方式では先端部と後端部を押さえ込むために、中央部の変形を矯正することは難しいが、先端部の位置ずれは防止できる。中央部が凹又は凸のキャンバの場合は、図４（ｃ）、（ｄ）のこのために、反りの大きさの違いやキャンバの向きが変っても基板先端の位置が変らない。

搬送方向Ｘ１に対して左右のどちら側を基準側にするかについては図４（ａ）〜（ｄ）まではどちら側でも可能であるが図４（ｃ）は搬送方向の左側、図４（ｄ）は搬送方向の右側に限定される。
図４（ｃ）は基板１ｂの形状が位置決め機構３ｃ２の上流側と下流側でほぼ対称の場合は使用可能である。（対称で無い場合やＳ字形状等複雑な形状の場合は３ａ１または３ｂ1のどちらかに当てることができず、位置決めが不完全となる場合があり、不向きである。）同じように図４（ｄ）は基板１ｃの形状が位置決め機構３ｃ１の上流側と下流側でほぼ対称の場合は使用可能である。（対称で無い場合やＳ字形状等複雑な形状の場合は３ａ２または３ｂ２のどちらかに当てることができず、位置決めが不完全となる場合があり、不向きである。）図３及び図４のいずれの方式も基板形状１，１ｂ、１ｃのいずれでも良い。

なお、本発明の位置合わせ機構はあくまで基板の書き始め又は終端の位置を規定するもので、キャンバを補正する機能（キャンバ補正するだけの力は発生しない。）は備えていない。従って、キャンバのある基板にインクを塗布する際には、キャンバの量に応じて塗布ヘッドを移動する必要がある。

図５に本発明の塗布ユニット部の全体構成を示す。また、図５のヘッドユニット駆動モータ２２、ＬＭユニット２３、固定アーム２４付近の拡大図を図６に、ＬＭガイド２１付近の拡大図を図７に示す。

従来は、塗布ユニットベース１８に、塗布する色毎に複数の塗布ヘッド７〜１０を設けたヘッドユニット１９をボルトにより固定していた。

本方式では、塗布ユニットベース１８とヘッドユニット１９をＬＭガイド２１により連結させ、Ｘ１方向に対して水平直角方向に移動可能としている。また、ヘッドユニット１９はヘッドユニット１９に設けたヘッドユニット駆動モータ２２、ＬＭユニット２３により駆動可能としている。図６の斜線部に示すＬＭユニット２３のＬＭブロック部は固定アーム２４を介して塗布ユニットベース１８に固定されている。また、ＬＭユニット２３のＬＭブロック部にはボールネジのナットが一体になっている。ヘッドユニット駆動モータ２２が動作することにより、ＬＭユニット２３内のボールネジが回転し、ＬＭブロック部が固定されているため、ＬＭブロック部に一体となっているボールネジのナットも固定されており、結果として一体となっているＬＭユニット２３本体、ヘッドユニット駆動モータ２２、ヘッドユニット１９が搬送方向（Ｘ１方向）に対して水平直角方向に移動する。なお、図７に示すように、ＬＭガイド２１はリムガイドベース２５に取り付けられ、ＬＭガイドベース固定ボルト２６により塗布ユニットベース１８に固定してある。

図８（ａ）に図５の塗布ユニット部において２番目のヘッドユニットがＹ１方向、３番目のヘッドユニットがＹ２方向に動いた場合の上面図を示す。図８（ｂ）はその状態の斜視図である。図のように各塗布ヘッドユニットはそれぞれ塗布ユニットベース１８に対して横方向に独立して移動できるようになっている。これによって、キャンバの状態に応じて色毎に塗布ヘッドユニットを移動させて塗布することが可能となる。

図９（ａ）は本発明の方法により基板に塗布した場合の補正された図柄の状態で、塗布図柄がキャンバに沿って曲がり、基板の外周と図柄の外周の間隔がどの部分もほぼ均一になっている。図９（ｂ）は従来の補正の無い方法で塗布した場合で塗布図柄が基板の外周に対して間隔が均一になっていない。

図１０（ａ）〜（ｈ）に基板とヘッドプレートの動作の流れを示す。基板のキャンバ（基板が凹に変形している場合）の形状及び基板の搬送に合わせてヘッドユニットが移動（塗布しながら）している様子を示している。

（ａ）では塗布ユニット部に基板が侵入する前の状態を示しており、位置合わせ機構にて先端位置が位置合わせされている。図１のキャンバ検出センサ１２はこの場合は塗布タイミングセンサとする。塗布タイミングセンサ１２は各色毎に数個にしても良いし、各ヘッドニットの直前に配置しても良い。塗布タイミングセンサにより設定された時間で塗布を開始すると同時に設定されたキャンバ形状にヘッドユニットが移動しながら塗布を続ける。すなわち、（ｂ）に示すように、塗布ユニット部に進入すると先端部は位置合わせ機構にて位置合わせされているために、最初のうちは塗布ヘッドユニットをそのままの位置で塗布することができる。（ｃ）に示すように基板中央部に行くに従い、各塗布ヘッドユニットの位置をＹ２方向に移動する必要がある。（ｄ）の位置（基板中央部を塗布する位置）では、それぞれの塗布ユニットの移動方向が凹形状に合うように移動している。（ｅ）では、各塗布ヘッドユニットは、逆にＹ１方向に移動させて塗布を行う。（ｅ）では塗布ヘッドユニットは（ｃ）の状態とは逆に右肩下がりとなり、（ｆ）ではまだ右肩下がりだが、Ｙ１方向に移動しながら元の位置に戻ってきている。そして、（ｈ）で塗布を終了して基板を搬出する。前述のように、キャンバの状態に応じて塗布ヘッドユニットを移動させることでキャンバのある基板上に図９（ａ）のように図柄を塗布することが可能となる。

図１１に、同一方向のキャンバのある２枚の基板に塗布を行う場合の制御方法を示す。

本図では、（ａ）に示すように、基板を位置決めした後、予め設定したキャンバ方向・量だけ塗布ヘッドユニットを移動させるものである。

ヘッドユニットの必要ストロークは位置決め位置を変更しない場合は、（ｃ）に示すように基準線に対して塗布ヘッドユニットを一定距離移動させながら塗布するものである。すなわち、基板位置に応じて、それぞれの塗布ヘッドユニットを移動時間と距離を（ｂ）に示すように、基準位置に応じて移動させるものである。センサがタイミングセンサの場合、まったくキャンバ形状を認識できないため連続逆キャンバはできない。しかし、キャンバの左右の向きを認識できるセンサを追加した場合は、連続逆キャンバが可能となる。なお、Ｓ字キャンバは形状を入力しない限り不可である。

図１２にはキャンバの反りの向きが逆向きの基板が送られてきた場合の状態を示している。この場合は位置決めした後に、キャンバの量を測定して、その測定値に合わせて、塗布ヘッドユニットを移動制御している状態を示している。

位置決め機構により、決められた位置に位置決めされ、キャンバ検出センサ１２又は他のセンサにより測定された時間で塗布を開始する。同時にキャンバ検出センサ１２で測定されたキャンバ形状に従って、ヘッドユニットが移動しながら塗布を続け、（ｂ）のような動きをし、塗布が終了する。ヘッドユニットの動きは図のようにキャンバ形状に合わせて変動できる。ヘッドユニットの必要ストロークは（ｃ）の様になる。一枚毎に形状を測定するため、連続逆キャンバもＳ字キャンバも対応可能である。

次に、各塗布ヘッドユニットの駆動部の他の実施例を示す。

図１３は図５の方式に対し、ＬＭユニットのＬＭブロック固定方法を固定アームから固定プレート２７に変え、固定プレート２７を固定フレーム２８に固定する構成としたものである。図１４（ａ）には、ヘッドユニット駆動モータ２２、ＬＭユニット２３、固定プレート２７、固定フレーム２８付近の拡大図を示している。図１４（ｂ）に、ＬＭガイド付近の拡大図を示す。このように構成することで、図５の方式に比べて塗布ヘッドユニットを基準位置に設定しやすく、振動等による塗布ヘッドユニットの位置ずれも発生しにくくなる。

図１５に塗布ユニット部の塗布ヘッドユニットの他の駆動の方式を示す。

図１５（ａ）は片側にバネ等により常時押し付ける力を与えておき、反対側をカムにより動作させる方式、図１５（ｂ）はラック・ピニオンによる方式、図１５（ｃ）はリニアモーターによる方式である。

このように、塗布ヘッドユニットを基板のキャンバの状態に応じて移動させながら塗布できるようにすることで、図９（ａ）の塗布を実現することができる。

本発明の実施例１の全体概略構成を示す図である。 本発明で対象とする基板の形状を示す概略図である。 位置決め機構の種々の形態を示す概略図である。 本発明の位置決め機構の形態を示す概略図である。 本発明の第一の実施例となる、塗布ユニット部の概略構成を示す斜視図である。 本発明の第一の実施例となる、塗布ユニット部の一部分の概略構成を示す斜視図である。 本発明の第一の実施例となる、塗布ユニット部の一部分の概略構成を示す斜視図である。 本発明の第一の実施例となる、塗布ユニット部の動きを示す図である。 本発明で対象とする基板の塗布形状を示す概略上面図である。 本発明の基材とヘッドプレートの動作の流れを示す図である。 本発明の第１の追従制御方法を示す図である。 本発明の第２の追従制御方法を示す図である。 本発明の第二の実施例となる、塗布ユニット部の概略構成を示す斜視図である。 本発明の第二の実施例となる、塗布ユニット部の一部分の概略構成を示す斜視図である。 本発明の他の実施例の塗布ユニット部の駆動系を示した概略図である。

符号の説明

１、１ｂ、１ｃ…基板、２…ローダ機構部、３ａ、３ａ１、３ａ２…第一位置決め部、３ｂ、３ｂ１，３ｂ２…第ニ位置決め部、３ｃ１，３ｃ２…第三位置決め部、４…搬送機構部、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…アンローダ機構部、１２…キャンバ検出センサ、１３…制御部、１７ａ、１７ｂ…駆動モータ、１８…塗布ユニットベースプレート、１９…ヘッドユニット（各色毎）、２０…固定ボルト、２１…ＬＭガイド、２２…ヘッドユニット駆動モータ、２３…ＬＭユニット、２４…固定アーム、２５…ＬＭガイドベース、２６…ＬＭガイドベース固定ボルト、２７…固定プレート、２８…固定フレーム、Ｘ１、Ｙ１、Ｙ２…方向。

Claims (4)

1. 基板を搬入するローダ機構部と、基板の搬送方向に対して水平直角方向の位置を合わせる位置決め部と、基板面上に複数の異なる色のインクで塗装を施す複数のインク吐出ヘッドからなる塗布ユニット部と、上記基板を搬送する搬送機構部と、塗装を施された基板を装置外に搬出するアンローダ機構部と、前記各部を制御する制御部からなる塗布装置において、
   前記塗布ユニット部は複数の塗布ヘッドを備えた塗布ヘッドユニットを複数備えており、
   前記基板がキャンバを有し、
   前記複数の塗布ヘッドユニットをそれぞれ基板のキャンバに合わせて移動すると共に、前記ヘッドと基板との間隔が一定になるように移動する駆動部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、
   前記基板のキャンバを測定するセンサを前記搬送機構部に設け、前記センサの検出結果に基づいて前記塗布ヘッドユニットを駆動制御することを特徴とする塗布装置。
3. 請求項１に記載の塗布装置において、
   前記基板のキャンバの状態を予め計測して、前記制御部の記憶部に記録しておき、前記基板の先頭位置を検出するセンサを前記塗布ユニット部の入口に設けて、前記センサが基板の進入を検知すると記憶してあるキャンバ形状に合わせて前期塗布ヘッドユニットを移動制御しながら塗布を行う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、キャンバのある基板について、搬送方向に対し水平直角方向の基板位置が、塗布始めで一定になるように搬送方向に対し基板の前後の両端部分で位置決めする位置決め機構を設けたことを特徴とする塗布装置。
   

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