(57)【要約】【課題】複数のインクジェットヘッドを設けたヘッドユニットを複数設けた塗布装置では、１つ１つのヘッドを清掃やキャッピングのために、構成が簡単で、確実にキャッピングできる構造にする必要がある。【解決手段】インクジェット塗布装置において、複数の塗布ユニット部を備え、塗布ユニット部は複数の塗布ヘッドを固定した塗布ヘッド支持部材と塗布ヘッド支持部材を複数支持する塗布ユニット支持部材とからなり、塗布ユニット支持部材には塗布ヘッド支持部材が水平方向に移動しないように支持するために複数のネジ穴が設けられ、塗布ヘッド支持部材には塗布ユニット支持部材に設けられたネジ穴に対応した位置に貫通穴が設けてあり、塗布ヘッド支持部材は塗布ユニット支持部材に対して上下に移動可能にボルトにより支持する構成とした。【選択図】  図３
2004351281.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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において、
前記塗布ユニット部は複数の塗布ヘッドを固定した塗布ヘッド支持部材と前記塗布ヘッド支持部材を複数支持する塗布ユニット支持部材とからなり、前記塗布ユニット支持部材には前記塗布ヘッド支持部材が水平方向に移動しないように支持するために複数のネジ穴が設けられ、前記塗布ヘッド支持部材には前記塗布ユニット支持部材に設けられたネジ穴に対応した位置に貫通穴が設けてあり、前記塗布ヘッド支持部材は前記塗布ユニット支持部材に対して上下に移動可能にボルトにより支持する構成としたことを特徴とする塗布装置。
【請求項２】
請求項１記載の塗布装置において、
前記ボルトの頭部と塗布ヘッド支持部材間に弾性体を設けた構成としたことを特徴とする塗布装置。
【請求項３】
請求項１記載の塗布装置において、
前記塗布ヘッドにインクを供給するインクタンクを塗布ヘッドの高さより高い位置に設け、タンク内のインクが自重で塗布ヘッドに供給できるように構成したことを特徴とする塗布装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はインクジェットヘッドを用いて、大型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。
【０００２】
【従来の技術】
従来のインクジェットヘッドを用いた塗布装置では、ヘッド部にインクが固着して高精度のインク塗布ができなくなるため、インクを塗布しない時ヘッドをキャップして保持する機構を備えた装置が、特開平９−１０９３７９号公報で提案されている。この装置は、ベース板上にキャップ支持体を設け、キャップ支持体に上部が開放された複数のキャップ収納室を設け、キャップ収納室内にバネを介してキャップを保持する構成としてる。そして、印刷を行わない時には、複数のプリンタヘッドをキャップ位置に移動して、複数の記録ヘッドを備えたキャリッジをキャップ支持体に設けてあるキャリッジ係合部に当接させ、位置合わせピンの設けてある位置までキャリッジとキャップ支持体を横方向に一緒に移動させる。位置合わせピン位置まで移動すると、本体側に設けてある、位置合わせピンを上昇させ、キャップ支持体に設けた係合穴にピンを係合させキャリッジとキャップ支持体の横方向の移動を停止する。その状態でキャリッジをキャップ側に移動させることで記録ヘッドにキャップを当接させることでキャップをするようにしている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−１０９３７９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１の装置は、キャップ支持体に四方に壁を有するキャップ収納室を設けて、そのキャップ収納室内にキャップの低部をバネを介して支持する構成として、壁がキャップのガイドとしての役割を果たし、キャップと記録ヘッドの位置が一致するようにしてる。
【０００５】
この構成では、キャップ毎にバネ支持して、部屋を構成する壁がガイドしているために、この壁とキャップとの間の摩擦力によって、キャップがこじれて移動できなくなり、ヘッドにキャップを当接することができなくなる場合がある。また、キャップ収納室を精度良く形成しないと、記録ヘッドと位置ずれのあるキャップが発生しやすく、ヘッドを正確にキャップを当接できないものが生じる可能性が有る。キャッピングが正確に行われないとヘッドの吐出口部分が空気にさらされ、インクが固着して、印字不良を発生する原因となる。さらに、多くのヘッドを設けた場合１つ１つのヘッドにバネを設けるとバネの弾性のバラツキによって、やはりヘッドに当接できないキャップが生じる可能性があり、部品点数も増え製作も容易でなくなる。
【０００６】
そこで、本発明では、大型基板面に複数のインクジェットヘッドを用いてインクを塗布する場合に、複数のインクジェットヘッドの清掃を短時間で確実に行い、かつ個々のヘッドに対応して設けたキャップ部材で確実にヘッドをキャップできる装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、塗布ユニット部は複数の塗布ヘッドを固定した塗布ヘッド支持部材と、塗布ヘッド支持部材を複数支持する塗布ユニット支持部材とからなり、塗布ユニット支持部材には塗布ヘッド支持部材が水平方向に移動しないように支持するために複数のネジ穴が設けられ、塗布ヘッド支持部材には塗布ユニット支持部材に設けられたネジ穴に対応した位置に貫通穴が設けてあり、塗布ヘッド支持部材は塗布ユニット支持部材に対して上下に移動可能にボルトにより支持する構成とした。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図５を用いて本発明の一実施例について説明する。
【０００９】
図１は、本発明の塗布装置の全体構成を示す。図２に本発明の塗布ユニット部と保守ユニット部の詳細図を示す。図３に塗布ユニット部の部品構成の概要を示す。図４はキャッピング時の状態例を示す図である。図５に塗布ユニット部の他の構成とした時のキャッピング時の状態を示す。
【００１０】
図１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１（基材ともいう）を搬入するローダ機構部２と、基板１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１ａ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操作ユニット１３を備えた制御部１４から構成されている。
【００１１】
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。
【００１２】
塗布ユニット部６には、基板１の幅方向の全領域にインクが塗布できるように、複数の塗布ヘッドがヘッド支持部材６ｂに取付けられ、ヘッド支持部材６ｂ毎に異なる色（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）を塗布する構成としてある。ヘッド支持部材６ａ毎にユニット化され、それぞれのユニットが異なる色のインクを塗布すると共に、同時に上下に移動できるように塗布ユニット支持部材２１に取付けてある。制御部１４は、機械加工された基板１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等を行っている。
【００１３】
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。
【００１４】
位置決め部３は、基板１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４（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から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位置決め用の固定ガイド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用の可動ガイド４ｂである。
【００１５】
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。なお、固定ガイド４ａ、及び可動ガイド４ｂの基板１との接触部には、図示していないがそれぞれ基板１の搬送方向に抵抗が極力発生しないように複数のローラが設けてある。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。
【００１６】
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。
【００１７】
又図１（ｂ）に示すように塗布ユニット６と搬送ベルト１２との間の空間に出入するように保守ユニット部５が設けてある。この保守ユニット部５は保守ユニット支持部材１７上に塗布ユニット６部の各色毎のユニットに対応してそれぞれキャップユニット７ｍ、８ｍ、９ｍ、１０ｍが設けてある。このキャップユニットは図２に示すように、キャップユニット支持部材５ａ上に塗布ユニット６のヘッドに対応して複数のキャップ５０が設けてある。各キャップ５０にはそれぞれ、シール部材としてのゴム等の弾性体からなるシールリング５２と吸引溝５１が設けてある。この吸引溝５１と廃液タンク９０の間はフレキシブルチューブ９２によって接続され、廃液タンク９０に接続された廃液吸引用ポンプ９１を駆動して、各ヘッドから古くなったインクや洗浄液を吸引し廃液タンク９０に貯蔵する。なお、保守ユニット部５は基板塗布作業中は図１（ａ）に示すように搬送ベルト１２の横に退避している。
【００１８】
なお、吸引溝５１はキャップ毎に設けて、それをユニット毎に集約して、集約した部分からフレキシブルチューブを廃液タンクに導く構成としてもよい。さらに、上記内容はヘッドから古いインクを取り除くことを説明したが、ヘッド内に新規のインクを充填する場合も本キャップを用いるようにしている。なおこの保守ユニット支持部材１７の下部には、フラッシング用の部材８０が設けてあり、この部材も保守ユニット支持部材１７と同じく塗布ユニット下部に保守ユニット支持部材１７とは別に移動できるように構成してある。
【００１９】
図２に示すように、塗布ユニット部６は、複数本の支柱２３と、塗布ユニット支持部材２１と、塗布ユニット支持部材２１上に色毎に設けられた塗布ユニット（７ｈ、８ｈ、９ｈ、１０ｈ）と、各塗布ユニットに設けられた複数の塗布ヘッド９９とから構成されている。すなわち、架台２０上に、塗布ユニット支持部材２１を搬送ベルト１２を跨ぐように支持するために、複数本の支柱２３が設けられている。この支柱２３には塗布ユニット支持部材２１が図示していない駆動機構によって上下に移動可能に取付けてある。なお、塗布ユニット支持部材２１の底面（正確には各塗布ヘッドの吐出面）と搬送ベルト１２の基板搬送面とは平行を保って移動できるように構成してある。また塗布ユニット部６の高さ（上限、下限および原点位置）の認識手段として、支柱２３の規定の場所に図示しない複数のフォトセンサが取付けられている。
【００２０】
塗布ユニット支持部材２１上部には、搬送ベルト１２の搬送方向を示す矢印６０より順に、イエロー成分塗布ユニット（Ｙ）７ｈ、マゼンタ成分塗布ユニット（Ｍ）８ｈ、シアン成分塗布ユニット（Ｃ）９ｈ、ブラック（キーカラーとも言う）成分塗布ユニット（Ｋ）１０ｈが設けてある。各塗布ユニットにはそれぞれの色のインクを吐出するための複数の塗布ヘッド９９を備えたヘッド支持部材６ａが各々所定の間隔で取付けてある。それぞれの塗布ユニットには、複数の塗布ヘッド９９が、基板１にそれぞれの色で塗装を施した時に、そのつなぎ目が発生しないように幅方向に所定の間隔で、かつ、それぞれの塗布ヘッド９９の吐出口が同一平面となるように取付けてある。なお、ヘッド支持部材６ａには、それぞれの塗布ユニットを塗布ユニット支持部材２１に取付けた際、塗布ヘッド９９吐出口が塗布ユニット支持部材２１下面から露出するよう、図３に示すように貫通口が塗布ヘッド９９を搭載する数だけ設けられている。さらに、塗布ヘッド９９には複数の吐出口が設けてある。又、図３に示すように、塗布ユニット支持部材２１には、ヘッド支持部材６ａに設けてある複数の塗布ヘッド９９を基板１側に露出できるように複数の塗布ヘッド９９の取り付けた領域が開口されている。
【００２１】
本実施例では、それぞれの塗布ユニットの塗布ヘッド支持部材６ａには９個の塗布ヘッド９９をネジで動かないように締結してある。この塗布ヘッド９９は、塗布対象となる基板１の塗布領域の幅方向と、一個当たりの塗布ヘッドが塗布可能な幅とを考慮し、その数を増減しても良い。また、塗布ヘッド９９の配置は本実施例では千鳥配列の構成としたが、直線配列の構成としても良いし、大型のラインノズル一つのみの構成としても良い。
【００２２】
さらに、本実施例では、図３に示すように、塗布ユニット支持部材２１は板構造とし、塗布ヘッド支持部材６ａを支持するために複数のネジ孔４５（図３では４個所）を設けてある。塗布ヘッド支持部材６ａには、前記ネジ孔４５に合う位置に貫通孔４６が設けてある。そして、図４に示すように、塗布ヘッド支持部材６ａを塗布ユニット支持部材２１に取り付けボルト４０で締めしても、塗布ヘッド支持部材６ａは、塗布ユニット支持部材２１に対して上下方向に可動できるよう、ボルト４０の頭部と塗布ヘッド支持部材６ｂ間には所定の隙間ｌを有するように構成してある。また、塗布ヘッド支持部材６ａの複数の塗布ヘッド取付け領域の部分が開口部として開けられた構造としている。この塗布ユニット支持部材２１を枠組構造とすることで、わざわざ開口を設けなくともよい。なお図３ではボルト４０には２つの座金４２の間にバネを設けた図５の実施例の構成を示してある。
【００２３】
ところで、上記のように複数の塗布ヘッド９９をユニット化した場合、塗布ヘッド９９をキャップ５０に押し込んで、キャッピングするときに、塗布ヘッド９９とキャップ５０との位置ずれや、塗布ユニット支持部材２１（又はヘッド支持部材６ａ）と保守ユニット５（キャップ支持部材６ｂ）と間に傾き等があると、特定の塗布ヘッド９９はキャップすることができるが、キャップできない塗布ヘッド９９が発生する場合がある。とくに、塗布ヘッド９９をキャップ５０に押し込むために大きな力が必要となる。
【００２４】
本実施例の場合、１つのヘッド当たり２ｋｇ程度の力が必要であった。そのため、キャップに対して塗布ヘッドが片当たりすると、キャップ支持部材を変形させて、それによって変形部近傍のヘッドのキャッピングができなくなる。そのため、本発明では所定の押し付け力以上の力がキャップとヘッドの間に作用しないように、構成を工夫したものである。以下、図面を用いて詳細に説明する。
【００２５】
図４に塗布ユニット支持部材上にヘッド支持部材を取付けた時の状態を示す。特に塗布ユニット１０ｈと保守ユニット１０ｍの部分を示してある。先に説明したように、ヘッド支持部材６ａの外周側には４又は６箇所の貫通穴４６が設けられ、塗布ユニット支持部材２１の前記貫通穴に対応した位置に設けたネジ穴４５に、位置合わせ用のボルト４０を用いて水平方向には移動せず、上下方向には０〜数ｍｍ移動可能に取付けてある。すなわち、ボルト４０の頭部と塗布ヘッド支持部材６ａのボルト頭部側の面との間がｌのギャップができるようにボルト４０を塗布ユニット支持部材２１のネジ孔に締め付けてある。図４（ａ）は塗布ヘッドにキャップをする前の状態を、（ｂ）にキャップをした状態を示している。ヘッド支持部材６ａ及び塗布ヘッドを含む塗布ユニットは、１ユニットの自重が約２ｋｇ程度あり、ヘッド支持部材６ａには９個の塗布ヘッドが３列に配置してある。この状態で、塗布ユニット６と保守ユニット５との位置合わせを行った後、塗布ユニット支持部材２１を保守ユニット側に降下させる。塗布ユニットの塗布ヘッドが保守ユニットのキャップに接触するまでは、塗布ユニット支持部材２１と塗布ヘッド支持部材６ａは一体で移動する。塗布ヘッド９９がキャップに接触すると、塗布ヘッドとキャップ間に塗布ヘッド支持部材６ａ等の塗布ユニット６の荷重が作用するようになる。できればこの状態でキャップ支持部材に水平方向に加振することで、キャップ周囲に設けたＯリングに片当たりしているヘッドが、Ｏリング内に位置するように移動させることができる。そして、塗布ユニット支持部材２１をさらに下げると、塗布ヘッド支持部材６ａと塗布ユニット支持部材２１との間に隙間ができ、キャップ１つ当たりのには、塗布ユニット６の荷重をヘッドの数で割った荷重が作用することになる。本実施例では、１つの塗布ユニットには９個の塗布ヘッドが設けてあるため、塗布ユニットの１／９の荷重がキャップに加わる。本実施例の実験に用いた塗布ユニットの荷重は２０ｋｇｆ程度であり、１ヘッド当たり２．２ｋｇの荷重を受けることになる。この塗布ユニットの自重により、キャップ部の入り口の周囲に設けた環状のゴムブッシュにヘッド先端部が押し込まれヘッドのインク吐出孔の部分がキャップ外側と遮断される。このため、塗布ユニット支持部材２１に大きいな力を作用させても、１つのキャップに大きな力が作用しなくなり、キャップ支持部材等に変形が発生しなくなる。
【００２６】
このように構成することで、ヘッドにキャップをする時に、塗布ヘッド支持部材には局所的に大きな力が作用しなくなり、塗布ヘッド支持部材の変形が防止され、確実にヘッドにキャップをすることができる。
【００２７】
次に図４の構成の変形例を図５を用いて説明する。図５において図４と異なる点は、塗布ヘッド支持部材と塗布ユニット支持部材間を接続するために用いているボルト４０の頭側に２つのワッシャ４２を設けこのワッシャ４２間に弾性体としてコイルバネ４１を設けた構成としたものである。このようにコイルバネ４１を設けることにより、塗布ヘッド支持部材６ａ等からなる塗布ユニット６の荷重が小さい場合に、塗布ヘッドとキャップに加わる力を、塗布ユニットの荷重だけでなく、弾性体を介して塗布ユニット支持部材２１を降下させる力を加えることができる。また、塗布ヘッド支持部材と塗布ユニット支持部材間の支持状態も部材間の移動が発生し難くなり、保守ユニットとの位置合わせ精度等も向上する。また、本構成とすることで、塗布ユニット軽量のアルミ等の部材で構成し装置の軽量化を図ることが可能となる。
【００２８】
なお、図５ではボルトの頭部側にコイルバネ４１を設ける構成としたが、このコイルバネ４１に代えて合成ゴム等の弾性体を用いることが可能なことは言うまでもない。
【００２９】
次に図６に本発明の他の実施例を示す。図６において図１と異なる点は、塗布ヘッドにインクを供給する供給系を変えたものである。
すなわち、図１においては、インクタンクを塗布ヘッド位置より下側に設置し、空圧ポンプを用いて汲み上げる構成を示したものである。これに対して本実施例では、インクタンク７ｂ、８ｂ、９ｂ、１０ｂを塗布ヘッドの位置より高い位置になるように設置したものである。さらに、図７に示すように、インクが自重で流れ出すようにインクタンクへのインクの供給孔およびヘッドへのインクの流出孔が重力方向を向くように設置した。
【００３０】
本構成の場合、図１で必要とした空圧ポンプをなくすことができ装置の部品点数を低減できる。また、インク供給のための電力消費を図１の構成に比べて低減できる。さらに、インクボトル内に空圧を供給しないため、インク内へ空気が混入し気泡の発生がなくなる。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように、本発明では一つの保守ユニット部によって複数の塗布ヘッドに対して充填、拭き取り、キャッピングといった保守を行う。これにより、短時間で保守を行うことができ、また、保守ユニット部そのもののメンテナンスが容易に行え、複数のインクジェットヘッドの吐出特性を安定化することが可能になる。
【００３２】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の塗布装置の全体構成図である。
【図２】本発明の塗布装置の塗布ユニット部の概略図である。
【図３】本発明の塗布ユニット部の分解図である。
【図４】本発明の塗布ユニット部を保守ユニット部に合体するときの動作説明の一例である。
【図５】本発明の塗布ユニット支持部の他の例における、保守ユニットに合体時の他の例である。
【図６】本発明の塗布措置の他の実施例の全体構成である。
【図７】インク供給の１例を示す図である。
【符号の説明】
１…基板、２…ローダ機構部、３…位置決め部、４位置決めガイド、５…保守ユニット、６…塗布ユニット、７…拭き取り機構部、１１…アンローダ機構部、１２…搬送ベルト、１３…制御装置、１４制御部、１７…保守ユニット支持部材、１８…ガイド、２０…架台、２１…ヘッド支持部材、２６…トリガーセンサ、３０…洗浄液ボトル、９９…塗布ヘッド。
【図１】
2004351281.tif 000003
【図２】
2004351281.tif 000004
【図３】
2004351281.tif 000005
【図４】
2004351281.tif 000006
【図５】
2004351281.tif 000007
【図６】
2004351281.tif 000008
【図７】
2004351281.tif 000009