JP7456390B2 - 曲面スクリーン印刷装置、および、曲面スクリーン印刷方法 - Google Patents

Description

本発明は、曲面スクリーン印刷装置、および、曲面スクリーン印刷方法に関する。

従来、曲面を有する基材に印刷を施す、曲面スクリーン印刷装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１の曲面スクリーン印刷装置は、基材を保持する台座とスクリーン版とスキージとを印刷方向に相対移動させるとともに、台座を印刷方向に直交する回転軸を中心にして回転させることで、基材の印刷を行う。

特許文献１の曲面スクリーン印刷装置は、台座を水平方向に移動させつつ回転させる基材移動機構を備えている。
第１実施形態の基材移動機構は、水平駆動モータで駆動されるボールねじ機構と、ボールねじ機構の駆動で水平方向に移動する水平移動台とを備えている。水平移動台には、垂直駆動モータの駆動で垂直方向に移動する垂直移動台が設けられている。垂直移動台には、揺動駆動モータの駆動で印刷方向に直交する回転軸を中心にして回転する揺動台が設けられている。揺動台は、Ｌ字形に形成されている。揺動台の上部から突出する突出部には、台座が取り付けられている。
そして、印刷時には、水平駆動モータおよび垂直駆動モータの駆動で、台座を水平方向および垂直方向に移動させつつ、揺動駆動モータの駆動で回転させる。

第２実施形態の基材移動機構は、アクチュエータの駆動で水平方向に移動する基板を備えている。基板には、垂直方向に延びる一対のリニアガイドが固定されている。一対のリニアガイドにそれぞれ嵌合する軸の下端には、駆動部材が固定されている。駆動部材の下部には、前後面に同一形状のカム溝が形成された台座ホルダが固定されている。カム溝は、基材の被印刷面とほぼ同じ形状に曲がっている。各カム溝には、上下駆動機構の駆動で昇降する可動基台に固定され、左右に水平配置された一対のカムフォロアが前後面から嵌合している。
駆動部材と台座ホルダとは、これらの間に交差して架け渡された２本のチェーンで連結されている。第１のチェーンは、駆動部材の一方の移動方向端部と、台座ホルダの他方の移動方向端部とを連結し、第２のチェーンは、駆動部材の他方の移動方向端部と、台座ホルダの一方の移動方向端部とを連結している。
台座ホルダには、前方に延びる一対のアームで台座が取り付けられている。
そして、印刷時には、アクチュエータの駆動に伴い駆動部材が移動すると、台座は、チェーンで引っ張られて水平方向に移動しつつ、カム溝の形状に沿って回転する。

国際公開第２０１７／０８６１９７号

しかしながら、特許文献１の第１実施形態の構成では、当該特許文献１には記載がないが、揺動駆動モータに直接台座を固定すると、台座を回転させるためのトルクが足りなくなるおそれがあるため、減速機を介して揺動駆動モータに台座が取り付けられていると考えられる。複数のギアで構成される減速機において、一のギアのギア歯と、他のギアのギア歯との噛み合い部分には、バックラッシュと呼ばれる隙間が設けられている。

このような構成において、例えば、台座の回転軸の一端側から見て、基材を右方向に回転させる場合、基材における回転軸よりも右側の印刷を行っている状態では、スキージの印圧で基材を右方向に回転させる力が作用するため、台座に直接固定された従動ギアの従動ギア歯の回転方向前方側の面と、従動ギアを回転させる駆動ギアの駆動ギア歯の回転方向後方側の面とが接触する。その後、基材における回転軸よりも左側の印刷を行うと、スキージの印圧で基材を左方向に回転させる力が作用するため、従動ギア歯の回転方向前方側の面と駆動ギア歯の回転方向後方側の面とが離れて、今度は、従動ギア歯の回転方向後方側の面と駆動ギア歯の回転方向前方側の面とが接触する。
このように従動ギア歯と駆動ギア歯との接触面が変わるとき、これらのギア歯の噛み合い部分にはバックラッシュが存在するため、両者が接触しない期間が発生する。この両者が接触しない期間では、ギア歯の噛み合いで台座が回転しないため、設定速度と異なる速度で回転するおそれがある。その結果、印刷が台座の回転方向にずれてしまうおそれがある。

特許文献１の第２実施形態の構成では、台座ホルダを駆動部材に接続されたチェーンで引っ張るため、長期間の使用によってチェーンが弛んでしまうと、台座の移動を開始するために駆動部材が移動しても、台座ホルダが移動しない期間が発生してしまうおそれがある。その結果、印刷が台座の回転方向にずれてしまうおそれがある。

本発明の目的は、印刷の台座の回転方向へのずれを抑制できる曲面スクリーン印刷装置、および、曲面スクリーン印刷方法を提供することにある。

本発明の一態様の曲面スクリーン印刷装置は、曲面を有する板状の基材に所定のパターンを印刷する曲面スクリーン印刷装置であって、前記基材を保持する保持面を有する台座と、スクリーン版と、前記スクリーン版を介して前記台座に保持された前記基材にインクを塗布するよう構成されたスキージと、前記台座における前記保持面の反対面側に位置する回転軸を中心にして前記台座を回転させるとともに、前記台座と前記スクリーン版と前記スキージとを前記回転軸の直交方向に相対移動させることで、前記基材の印刷を行うよう構成された印刷制御ユニットとを備え、前記印刷制御ユニットは、前記回転軸の水平な直交方向の一方側、または、前記回転軸に、前記台座を回転させる力を付与するよう構成された回転角度制御ユニットと、前記回転軸の水平な直交方向の他方側に、前記台座を回転させる力を付与するよう構成された荷重制御ユニットとを備え、前記回転角度制御ユニットは、互いに噛み合う構成要素間にバックラッシュが存在する回転力付与機構を備え、前記荷重制御ユニットは、前記スキージの印圧により生じる前記回転軸周りのモーメントよりも大きいモーメントを前記回転軸周りに負荷するよう構成されている。

本態様によれば、台座を回転させながら基材の印刷を行うに際し、回転力付与機構で、台座における回転軸の直交方向の一方側または回転軸に、台座を回転させる力を付与するとともに、回転軸の直交方向の他方側に、スキージの印圧により生じる回転軸周りのモーメントよりも大きいモーメントを回転軸周りに負荷する。このような構成によって、回転力付与機構の互いに噛み合う構成要素の接触状態が、一定の状態のままで変化しない。また、回転力付与機構を互いに噛み合う複数の構成要素で構成しているため、チェーンのような弛みが生じない。その結果、台座が設定速度と同じ速度で回転し、印刷の台座の回転方向へのずれが抑制される。

上記曲面スクリーン印刷装置において、前記回転力付与機構は、ねじ軸とナットとボールとの相対移動によって、前記反対面における前記一方側に力を付与するボールねじであることが好ましい。
この態様では、入手が容易なボールねじを用いるだけの簡単な方法で、印刷の台座の回転方向へのずれを抑制できる。歯車機構やラックピニオン機構に比べて、送りまたは回転精度をより精密に制御できる。

上記曲面スクリーン印刷装置において、前記荷重制御ユニットは、空圧式のシリンダまたは油圧式のシリンダまたはウェイトを備えていることが好ましい。
この態様では、入手が容易な空圧式または油圧式のシリンダあるいはウェイトを用いるだけの簡単な方法で、印刷の台座の回転方向へのずれを抑制できる。

上記曲面スクリーン印刷装置において、前記印刷制御ユニットは、前記回転軸の両端側を保持するよう構成された回転軸保持ユニットを備えていることが好ましい。
この態様では、印刷中に台座が傾くことを抑制でき、印刷精度が向上する。

本発明の一態様の曲面スクリーン印刷方法は、曲面を有する板状の基材に所定のパターンを印刷する曲面スクリーン印刷方法であって、前記基材を保持する保持面を有する台座と、スクリーン版と、スキージとを用い、前記台座における前記保持面の反対面側に位置する回転軸を中心にして前記台座を回転させるとともに、前記台座と前記スクリーン版と前記スキージとを前記回転軸の直交方向に相対移動させることで、前記基材の印刷を行うに際し、互いに噛み合う構成要素間にバックラッシュが存在する回転力付与機構で、前記回転軸の水平な直交方向の一方側、または、前記回転軸に、前記台座を回転させる力を付与するとともに、前記回転軸の水平な直交方向の他方側に、前記スキージの印圧により生じる前記回転軸周りのモーメントよりも大きいモーメントを前記回転軸周りに負荷しながら、前記台座を回転させる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る曲面スクリーン印刷装置の模式図である。 図２は、前記曲面スクリーン印刷装置を構成する台座移動機構の側面図である。 図３は、前記台座移動機構の正面図である。 図４は、前記台座移動機構を構成するボールねじの一部を示す断面図である。 図５Ａは、前記曲面スクリーン印刷装置を用いた曲面スクリーン印刷方法の動作説明図である。 図５Ｂは、前記曲面スクリーン印刷装置を用いた曲面スクリーン印刷方法の動作説明図である。 図５Ｃは、前記曲面スクリーン印刷装置を用いた曲面スクリーン印刷方法の動作説明図である。 図６は、前記曲面スクリーン印刷方法における前記台座移動機構の動作状態を示す側面図である。 図７は、前記曲面スクリーン印刷方法における前記ボールねじの動作状態を示す側面図である。 図８は、本発明の第２実施形態に係る曲面スクリーン印刷装置を構成する台座移動機構の側面図である。 図９は、前記台座移動機構の正面図である。

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について説明する。なお、各構成の配置位置を説明するときには、図１のＸＹＺ軸を基準にして方向を定義し、＋Ｘ方向を右、－Ｘ方向を左、＋Ｙ方向を前、－Ｙ方向を後ろ、＋Ｚ方向を上、－Ｚ方向を下と表現する。

〔曲面スクリーン印刷装置の構成〕
図１に示すように、曲面スクリーン印刷装置１は、曲面を有する板状の基材Ｇに所定のパターンを印刷する。
基材Ｇとしては、ガラスや、セラミクス、樹脂、木材、金属などの板が挙げられる。ガラスとしては、無色透明の非晶質ガラスの他、結晶化ガラスや色ガラスなどが挙げられる。基材Ｇの平面形状は、特に限定されず、多角形、円形、楕円形、その他のいかなる形状であってもよい。
曲面とは、曲率半径が５０００ｍｍ以下の面を意味する。基材Ｇに設けられる曲面は、一方の主面側が他方の主面側に突出する凸面のみで構成されている。曲面は、凸面形状であれば曲率が異なる部分が存在してもよい。また、平坦部分と屈曲部分が両方存在していてもよいし、ねじれを伴った屈曲部が存在してもよい。
本実施形態の基材Ｇは、平面視で長方形に形成されており、その長辺方向の中心を中心にして一方向に曲がっているが、この構成に限定されず、他の形状であってもよい。
曲面スクリーン印刷装置１は、台座２と、スクリーン版３と、スキージ４と、印刷制御ユニット５とを備えている。印刷制御ユニット５は、台座２を移動させる台座移動機構６と、スクリーン版３を移動させるスクリーン版移動機構８と、スキージ４を移動させるスキージ移動機構７とを備えている。

台座２には、基材Ｇが載置される。図２および図３に示すように、台座２の表面２１は、基材Ｇの平面形状よりも大きく形成されている。表面２１の一部は、基材Ｇの目標曲げ形状と同じ形状を有する保持面２１Ａを構成している。本実施形態では、保持面２１Ａは、凸状に形成されている。
台座２の反対面としての裏面２２は、平面状に形成されている。裏面２２には、軸固定部材２３を介して回転軸２４が固定されている。回転軸２４は、裏面２２の左右方向中央において、当該裏面２２に対して平行かつ前後に延びるように固定されている。
台座２には、保持面２１Ａに基材Ｇを吸着する図示しない吸着ユニットが設けられている。

台座移動機構６は、ベース６１と、回転軸保持ユニット６２と、回転角度制御ユニット６３と、荷重制御ユニット６４と、ベース移動機構６５とを備えている。

回転軸保持ユニット６２は、回転軸２４を中心にして台座２を回転可能に保持する。回転軸保持ユニット６２は、ベース６１の上面６１１から上方に延びる一対の支柱６２１を備えている。この一対の支柱６２１の上端には、回転軸２４の端部をそれぞれ支持する軸受６２２が設けられている。軸受６２２は、曲面スクリーン印刷装置１を前から見たときに、回転軸２４の中心が台座２の中心を通る仮想中心線Ｃと重なるように、回転軸２４を支持する。なお、軸受６２２は、回転軸２４の中心が仮想中心線Ｃと重ならないように回転軸２４を支持してもよい。

回転角度制御ユニット６３は、台座２の裏面２２における回転軸２４よりも右側の部分に、台座２を回転させる力を付与する。回転角度制御ユニット６３は、回転力付与機構としてのボールねじ６３１と、ボールねじ駆動ユニット６３２と、第１の垂直ガイド６３３と、第１の運動方向変換ユニット６３４とを備えている。

ボールねじ６３１は、ベース６１の上面６１１における回転軸保持ユニット６２よりも右側において、ボールねじ駆動ユニット６３２で支持されている。ボールねじ６３１は、図４に示すように、ねじ軸６３１Ａと、ナット６３１Ｂと、複数のボール６３１Ｃとを備えている。
ねじ軸６３１Ａの外周面には、螺旋状の軸溝６３１Ｄが形成されている。
ナット６３１Ｂの内周面の一部には、螺旋状のナット溝６３１Ｅが形成されている。ナット溝６３１Ｅと軸溝６３１Ｄとで形成される空間は、ボール６３１Ｃが転動する転動経路６３１Ｆを構成している。ねじ軸６３１Ａを回転させるトルクをなるべく小さくするために、転動経路６３１Ｆを構成する軸溝６３１Ｄおよびナット溝６３１Ｅとボール６３１Ｃとの間には、隙間が設けられている。つまり、ボールねじ６３１には、互いに噛み合う構成要素間に、バックラッシュが存在している。ナット６３１Ｂには、転動経路６３１Ｆの上端と下端とを連結して、ボール６３１Ｃを循環させる循環経路６３１Ｇが設けられている。

ボールねじ駆動ユニット６３２は、ベース６１の上面に固定されたモータ６３２Ａと、モータ６３２Ａのモータ軸６３２Ｃの上端とねじ軸６３１Ａの下端とを接続するカップリング６３２Ｂとを備えている。

第１の垂直ガイド６３３は、ベース６１の上面６１１における回転軸保持ユニット６２よりも右側かつボールねじ６３１よりも左側に設けられている。第１の垂直ガイド６３３は、支持部材６３３Ａと、上方に延びるように支持部材６３３Ａの上端に固定された第１の垂直レール６３３Ｂと、第１の垂直レール６３３Ｂに沿って昇降する第１の昇降スライダ６３３Ｃとを備えている。
第１の昇降スライダ６３３Ｃの側面には、当該第１の昇降スライダ６３３Ｃの移動方向と、ナット６３１Ｂの軸方向とが平行になるように、ナット６３１Ｂの側面が固定されている。

第１の運動方向変換ユニット６３４は、第１の水平ガイド６３４Ａおよび第１の変換軸受６３４Ｂを備えている。
第１の水平ガイド６３４Ａは、左右に延びるように台座２の裏面２２に固定された第１の水平レール６３４Ｃと、第１の水平レール６３４Ｃに沿って左右に移動する第１の水平スライダ６３４Ｄとを備えている。第１の水平レール６３４Ｃは、曲面スクリーン印刷装置１を右から見たときに、その幅方向中心が仮想中心線Ｃと重なるように固定されている。第１の水平スライダ６３４Ｄの下端側には、前後に延びる回転軸６３４Ｅが固定されている。
第１の変換軸受６３４Ｂは、ナット６３１Ｂの上面に固定されている。第１の変換軸受６３４Ｂは、第１の水平スライダ６３４Ｄの下端側に固定された回転軸６３４Ｅの両端をそれぞれ支持する。

荷重制御ユニット６４は、台座２の裏面２２における回転軸２４よりも左側の部分に、台座２を回転させる力を付与する。荷重制御ユニット６４は、エアシリンダ６４１と、第２の垂直ガイド６４２と、昇降部材６４３と、第２の運動方向変換ユニット６４４と、エアシリンダ６４１を駆動するシリンダ駆動ユニット６４５とを備えている。

エアシリンダ６４１は、ベース６１の上面６１１における回転軸保持ユニット６２よりも左側において、出力軸６４１Ａが上下に移動するように固定されている。

第２の垂直ガイド６４２は、第１の垂直ガイド６３３の支持部材６３３Ａ、第１の垂直レール６３３Ｂおよび第１の昇降スライダ６３３Ｃとそれぞれ同じ構成を有する、支持部材６４２Ａ、第２の垂直レール６４２Ｂおよび第２の昇降スライダ６４２Ｃを備えている。

昇降部材６４３は、第２の昇降スライダ６４２Ｃに固定され、上方に延びる基部６４３Ａと、基部６４３Ａの上端からエアシリンダ６４１の上方に延びる延出部６４３Ｂとを備えている。延出部６４３Ｂは、板状に形成されている。延出部６４３Ｂの下面は、エアシリンダ６４１の出力軸６４１Ａ上端に連結部材６４３Ｃを介して固定されている。

第２の運動方向変換ユニット６４４は、第１の運動方向変換ユニット６３４の第１の水平ガイド６３４Ａおよび第１の変換軸受６３４Ｂとそれぞれ同じ構成を有する、第２の水平ガイド６４４Ａと、第２の変換軸受６４４Ｂとを備えている。
第２の水平ガイド６４４Ａの第２の水平レール６４４Ｃは、左右に延びるように台座２の裏面２２に固定されている。第２の水平レール６４４Ｃは、曲面スクリーン印刷装置１を左から見たときに、その幅方向中心が仮想中心線Ｃと重なるように固定されている。第２の水平レール６４４Ｃは、前から見たときに、仮想中心線Ｃに対して第１の水平レール６３４Ｃと線対称となる位置に固定されている。第２の水平スライダ６４４Ｄの下端側には、前後に延びる回転軸６４４Ｅが固定されている。
第２の変換軸受６４４Ｂは、昇降部材６４３の延出部６４３Ｂの上面に固定されている。第２の変換軸受６４４Ｂは、回転軸６４４Ｅの両端をそれぞれ支持する。

ベース移動機構６５は、ベース６１を下方から支持する一対のベース支持部材６５１と、一対のベース支持部材６５１を上下左右に移動させる図示しない支持部材移動ユニットとを備えている。一対のベース支持部材６５１は、曲面スクリーン印刷装置１を左から見たときに仮想中心線Ｃに対して線対称となる位置に設けられている。

〔曲面スクリーン印刷装置を用いた印刷方法〕
次に、上記曲面スクリーン印刷装置１を用いた印刷方法について説明する。なお、台座２、スクリーン版３およびスキージ４の移動方向や動作順序などは、以下の内容に限定されず、基材Ｇに印刷できるいかなる移動方向や動作順序などを適用してもよい。

まず、作業者または図示しない搬送ユニットが基材Ｇを台座２に載置する。次に、図示しない位置決めユニットが基材Ｇを台座２上の所定の保持位置に位置決めした後、図示しない吸着ユニットが保持面２１Ａに基材Ｇを吸着する。
そして台座移動機構６のベース移動機構６５は、図５Ａに示すように、台座２を右方に移動させてスクリーン版３の直下に位置させる。
この台座２の移動の際、回転角度制御ユニット６３のモータ６３２Ａを駆動して、ナット６３１Ｂが上昇するようにねじ軸６３１Ａを回転させるとともに、荷重制御ユニット６４のシリンダ駆動ユニット６４５がエアシリンダ６４１を駆動して、出力軸６４１Ａを下降させる。

図６に示すように、ナット６３１Ｂが上昇するとき、ナット６３１Ｂに固定された第１の昇降スライダ６３３Ｃが第１の垂直レール６３３Ｂにガイドされるため、ナット６３１Ｂは、直進性を保った状態で鉛直方向に上昇する。ナット６３１Ｂとともに第１の変換軸受６３４Ｂが上昇するとき、第１の水平スライダ６３４Ｄは、第１の変換軸受６３４Ｂで支持された回転軸６３４Ｅを中心にして、左回りに回転しつつ、第１の水平レール６３４Ｃにガイドされて左に移動する。
出力軸６４１Ａとともに昇降部材６４３が下降するとき、昇降部材６４３に固定された第２の昇降スライダ６４２Ｃが第２の垂直レール６４２Ｂにガイドされるため、昇降部材６４３は、直進性を保った状態で鉛直方向に下降する。昇降部材６４３とともに第２の変換軸受６４４Ｂが下降するとき、第２の水平スライダ６４４Ｄは、第２の変換軸受６４４Ｂで支持された回転軸６４４Ｅを中心にして、左回りに回転しつつ、第２の水平レール６４４Ｃにガイドされて左に移動する。
以上のように回転角度制御ユニット６３および荷重制御ユニット６４の各構成を駆動して、基材Ｇの右端が最もスクリーン版３に近づくように、台座２を左回りに回転させる。

次に、台座移動機構６もしくはスクリーン版移動機構８の駆動によって、スクリーン版３と基材Ｇとを接近させた後、スキージ移動機構７がスキージ４を下降させて、スクリーン版３の下面を基材Ｇの上面に押し当てる。この後、スクリーン版３を固定したまま、図５Ｂ，図５Ｃに示すように、スキージ移動機構７がスキージ４を左に移動させるとともに、このスキージ４の移動に同期させて、台座移動機構６が台座２を左および上下に移動させつつ、右回りに回転させる。このスキージ４および台座２の動きによって、スキージ４がインクをスクリーン版３から押し出し、基材Ｇの印刷範囲全体に塗布する。
その後、印刷制御ユニット５は、台座２、スクリーン版３およびスキージ４を図１に示す初期位置に復帰させる。

図５Ａ～図５Ｃに示す印刷動作において、回転角度制御ユニット６３のナット６３１Ｂを下降させるとともに、荷重制御ユニット６４の出力軸６４１Ａを上昇させて、台座２を右回りに回転させる。台座２を右回りに回転させるとき、荷重制御ユニット６４は、常にスキージ４の印圧Ｆ_Sよりも大きい押圧力Ｆ_Tで、台座２の中心よりも左側を押圧する。

図５Ａの状態から図５Ｂの状態に移行する間、印圧Ｆ_Sおよび押圧力Ｆ_Tの両方が、台座２の右側を下げるように作用する。この力で、ナット６３１Ｂは下方に押される。上述のように、転動経路６３１Ｆを構成する軸溝６３１Ｄおよびナット溝６３１Ｅとボール６３１Ｃとの間には、隙間が設けられている。このため、図７に示すように、ボール６３１Ｃの中心よりも上側がナット溝６３１Ｅに接触するが軸溝６３１Ｄに接触せず、下側が軸溝６３１Ｄに接触するがナット溝６３１Ｅに接触しない状態になる。

図５Ｂの状態では、印圧Ｆ_Sが台座２の仮想中心線Ｃと重なる位置を押圧するため、押圧力Ｆ_Tのみが台座２の右側を下げるように作用する。その結果、ボール６３１Ｃと、軸溝６３１Ｄおよびナット溝６３１Ｅとの接触状態は、図７に示す状態のままとなる。

図５Ｂの状態から図５Ｃの状態に移行する間、印圧Ｆ_Sが台座２の左側を下げるように作用する一方で、押圧力Ｆ_Tが、台座２の右側を下げるように作用する。しかし、押圧力Ｆ_Tが印圧Ｆ_Sよりも大きいため、台座２には右側を下げる力が作用する。その結果、ボール６３１Ｃと、軸溝６３１Ｄおよびナット溝６３１Ｅとの接触状態は、図７に示す状態のままとなる。

以上のように、印刷動作中、荷重制御ユニット６４が常にスキージの印圧Ｆ_Sよりも大きい押圧力Ｆ_Tで台座２を押圧し、スキージの印圧Ｆ_Sにより生じる回転軸２４周りのモーメントよりも大きいモーメントを回転軸２４周りに負荷することで、ボール６３１Ｃと、軸溝６３１Ｄおよびナット溝６３１Ｅとの接触状態は、図７に示す状態のままで変化しない。その結果、台座２が設定速度と同じ速度で回転し、印刷の台座２の回転方向へのずれが抑制される。

また、回転軸保持ユニット６２で回転軸２４の両端部を保持しているため、台座２が傾くことを抑制でき、印刷精度が向上する。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。

〔曲面スクリーン印刷装置の構成〕
図８および図９に示すように、第１実施形態の曲面スクリーン印刷装置１と第２実施形態の曲面スクリーン印刷装置１Ａとの相違点は、台座移動機構６の回転角度制御ユニット６３の代わりに、回転角度制御ユニット６６Ａを設けたことである。
回転角度制御ユニット６６Ａは、回転軸２４に台座２を回転させる力を付与する。このような回転角度制御ユニット６６Ａとしては、回転軸２４の例えば前端に固定された歯車６６１Ａと、当該歯車６６１Ａに噛み合う噛合部材６６２Ａと、当該噛合部材６６２Ａを駆動する噛合部材駆動ユニット６６３Ａとを備えた構造が例示できる。歯車６６１Ａと噛合部材６６２Ａとは、回転力付与機構を構成している。噛合部材としては、歯車やラックが例示できる。噛合部材は、１個で構成されていてもよいし、複数で構成されていてもよい。噛合部材が複数で構成されている場合、同じ種類の部材で構成されていてもよいし、異なる種類の部材で構成されていてもよい。
歯車６６１Ａと噛合部材６６２Ａとの間には、バックラッシュと呼ばれる隙間が存在している。噛合部材６６２Ａが複数の部材で構成されている場合には、当該複数の部材の間にも、隙間が存在している。

〔曲面スクリーン印刷装置を用いた印刷方法〕
次に、上記曲面スクリーン印刷装置１Ａを用いた印刷方法について説明する。なお、第１実施形態と同様の動作については、説明を省略あるいは簡略にする。

まず、図５Ａに示すように、台座２の左端が右端よりも下がっている状態において、スクリーン版３と基材Ｇとを接近させた後、スキージ４を下降させて、スクリーン版３の下面を基材Ｇの上面に押し当てる。この後、スクリーン版３を固定したまま、図５Ｂ，図５Ｃに示すように、スキージ４を左に移動させるとともに、台座２を左および上下に移動させつつ、右回りに回転させ、インクを基材Ｇの印刷範囲全体に塗布する。

図５Ａ～図５Ｃに示す印刷動作において、回転角度制御ユニット６６Ａの噛合部材駆動ユニット６６３Ａを駆動して、歯車６６１Ａを右回りに回転させる。このとき、荷重制御ユニット６４は、常にスキージ４の印圧Ｆ_Sよりも大きい押圧力Ｆ_Tで、台座２の中心よりも左側を押圧する。

図５Ａの状態から図５Ｂの状態に移行する間、印圧Ｆ_Sおよび押圧力Ｆ_Tの両方が、台座２の右側を下げるように作用する。この力で、歯車６６１Ａは右回りに付勢される。歯車６６１Ａと噛合部材６６２Ａとの間には、隙間が設けられている。このため、歯車６６１Ａの歯の回転方向前方側の面と噛合部材６６２Ａとが接触するが、歯車６６１Ａの歯の回転方向後方側の面と噛合部材６６２Ａとが接触しない状態になる。

図５Ｂの状態では、押圧力Ｆ_Tのみが台座２の右側を下げるように作用する。その結果、歯車６６１Ａの歯と噛合部材６６２Ａとの接触状態は、図５Ａの状態から図５Ｂの状態に移行する間と同じ状態となる。

図５Ｂの状態から図５Ｃの状態に移行する間、押圧力Ｆ_Tが印圧Ｆ_Sよりも大きいため、台座２には右側を下げる力が作用する。その結果、歯車６６１Ａの歯と噛合部材６６２Ａとの接触状態は、図５Ａの状態から図５Ｂの状態に移行する間と同じ状態となる。

以上のように、印刷動作中、荷重制御ユニット６４がスキージの印圧Ｆ_Sにより生じる回転軸２４周りのモーメントよりも大きいモーメントを回転軸２４周りに負荷することで、歯車６６１Ａの歯と噛合部材６６２Ａとの接触状態は、同じ状態のままで変化しない。その結果、台座２が設定速度と同じ速度で回転し、印刷の台座２の回転方向へのずれが抑制される。なお、噛合部材６６２Ａが複数の部材で構成されている場合には、印刷動作中、当該複数の部材の接触状態も、同じ状態のままで変化しない。

［変形例］
なお、本発明は上記実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の改良ならびに設計の変更などが可能である。

例えば、回転角度制御ユニット６３のボールねじ６３１の代わりに、互いに噛み合う構成要素間にバックラッシュが存在する回転力付与機構を用いてもよく、回転力付与機構としては、複数の歯車が噛み合う歯車機構、ラックピニオン機構、ローラーピニオン機構などが例示できる。
荷重制御ユニット６４のエアシリンダ６４１の代わりに、印刷動作中、スキージの印圧Ｆ_Sよりも大きい押圧力Ｆ_Tで台座２を押圧できる構成を適用してもよく、このような構成としては、油圧シリンダ、ばね、ウエイトなどが例示できる。
荷重制御ユニット６４の出力軸６４１Ａを上昇させるように台座２を回転させたが、出力軸６４１Ａを下降させるように台座２を回転させてもよい。この場合でも、荷重制御ユニット６４が、常にスキージの印圧Ｆ_Sにより生じる回転軸周りのモーメントよりも大きいモーメントを回転軸２４の周りに負荷することで、ボール６３１Ｃと、軸溝６３１Ｄおよびナット溝６３１Ｅとの接触状態の変化を抑制できる。
回転軸２４を一対の支柱６２１に固定して、台座２に回転軸２４を回転可能に保持する軸受を設けてもよい。
回転角度制御ユニット６３および荷重制御ユニット６４が、それぞれ前後あるいや左右に並んで複数ずつ設けられていてもよいし、一方が複数設けられて、他方が１個だけ設けられてもよい。
第１，第２の垂直ガイド６３３，６４２のうち、少なくとも一方を設けなくてもよい。
上記実施形態では、印刷動作中、荷重制御ユニットが常にスキージの印圧Ｆ_ｓよりも大きい押圧力Ｆ_Tで台座を押圧する。しかしながら、荷重制御ユニットは、少なくとも図５Ｂの状態から図５Ｃの状態に移行する間、スキージの印圧Ｆ_ｓよりも大きい押圧力Ｆ_Tで台座を押圧すればよい。言い換えると、少なくともスキージの印圧Ｆ_Sが台座の回転方向に対して反対方向の回転モーメントを与える間、荷重制御ユニットはスキージの印圧Ｆ_ｓよりも大きい押圧力Ｆ_Tで台座を押圧すればよい。

本発明を詳細に、また特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく、様々な変更や修正を加えることができることは、当業者にとって明らかである。
本出願は、２０１９年２月７日出願の日本特許出願２０１９－０２０６９８に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

１，１Ａ…曲面スクリーン印刷装置、２…台座、２１Ａ…保持面、２２…裏面（反対面）、２４…回転軸、３…スクリーン版、４…スキージ、５…印刷制御ユニット、６２…回転軸保持ユニット、６３，６６Ａ…回転角度制御ユニット、６３１…ボールねじ（回転力付与機構）、６３１Ａ…ねじ軸、６３１Ｂ…ナット、６４…荷重制御ユニット、６４１…エアシリンダ、Ｇ…基材。

Claims (4)

1. 曲面を有する板状の基材に所定のパターンを印刷する曲面スクリーン印刷装置であって、
   前記基材を保持する保持面を有する台座と、
   スクリーン版と、
   前記スクリーン版を介して前記台座に保持された前記基材にインクを塗布するよう構成されたスキージと、
   前記台座における前記保持面の反対面側に位置する回転軸を中心にして前記台座を回転させるとともに、前記台座と前記スクリーン版と前記スキージとを前記回転軸の直交方向に相対移動させることで、前記基材の印刷を行うよう構成された印刷制御ユニットとを備え、
   前記印刷制御ユニットは、
   前記回転軸の水平な直交方向の一方側、または、前記回転軸に、前記台座を回転させる力を付与するよう構成された回転角度制御ユニットと、
   前記回転軸の水平な直交方向の他方側に、前記台座を回転させる力を付与するよう構成された荷重制御ユニットとを備え、
   前記回転角度制御ユニットは、互いに噛み合う構成要素間にバックラッシュが存在する回転力付与機構を備え、
   前記荷重制御ユニットは、空圧式のシリンダまたは油圧式のシリンダまたはウェイトを備え、前記スキージの印圧により生じる前記回転軸周りのモーメントよりも大きいモーメントを、前記スキージが初期位置から印刷終了位置に移動する間は前記互いに噛み合う構成要素の接触状態が変化しないように、常に前記回転軸周りに負荷するよう構成されている、曲面スクリーン印刷装置。
2. 前記回転力付与機構は、ねじ軸とナットとボールとの相対移動によって、前記反対面における前記一方側に力を付与するボールねじである、請求項１に記載の曲面スクリーン印刷装置。
3. 前記印刷制御ユニットは、前記回転軸の両端側を保持するよう構成された回転軸保持ユニットを備えている、請求項１又は２に記載の曲面スクリーン印刷装置。
4. 曲面を有する板状の基材に所定のパターンを印刷する曲面スクリーン印刷方法であって、
   前記基材を保持する保持面を有する台座と、スクリーン版と、スキージとを用い、前記台座における前記保持面の反対面側に位置する回転軸を中心にして前記台座を回転させるとともに、前記台座と前記スクリーン版と前記スキージとを前記回転軸の直交方向に相対移動させることで、前記基材の印刷を行うに際し、
   互いに噛み合う構成要素間にバックラッシュが存在する回転力付与機構で、前記回転軸の水平な直交方向の一方側、または、前記回転軸に、前記台座を回転させる力を付与するとともに、
   前記回転軸の水平な直交方向の他方側に、空圧式のシリンダまたは油圧式のシリンダまたはウェイトを備えた荷重制御ユニットによって、前記スキージの印圧により生じる前記回転軸周りのモーメントよりも大きいモーメントを、前記スキージが初期位置から印刷終了位置に移動する間は前記互いに噛み合う構成要素の接触状態が変化しないように、常に前記回転軸周りに負荷しながら、前記台座を回転させる、曲面スクリーン印刷方法。

Images