(57)【要約】高解像度かつ高処理能力で流体堆積を可能とする流体塗布器は、流体材料を分配するための流体分配システムと、流体分配システムに対して基材を配置するための基材取扱いシステムと、分配および配置機能を制御するための制御システムとを含む。流体分配システムは、異なる流体分配技術を用いながら、多重解像度および多重処理能力で流体材料を分配する複数の流体分配機構を含む。流体分配機構は、好ましくは、インクジェットプリントヘッド、ストリームジェットおよび／またはスプレージェットを含み、それぞれ、異なる解像度および処理能力で、インクジェットがストリームジェットおよびスプレージェットの正確な境界パターンで配置されて、表面を素早く覆い、境界内に高容量で堆積させることができる。堆積される流体材料は、噴射可能な接着剤をその他の噴射可能な材料と共に含むのが好ましい。
2004516935.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の解像度および第１の処理能力で第１の流体分配技術を用いて第１の流体材料を分配する第１の流体分配機構と、前記第１の解像度および第１の処理能力とは異なる第２の解像度および第２の処理能力で前記第１の流体分配技術とは異なる第２の流体分配技術を用いて第２の流体材料を分配する第２の流体分配機構と、を有する流体材料を分配するための流体分配システムと、
前記流体分配システムに対して基材を配置するための基材取扱いシステムと、
前記基材と前記第１および第２の流体分配機構を互いに位置決めすることによって、前記流体分配システムにより前記第１および第２の流体材料が前記基材上に所定のパターンで分配させるための制御システムと、
を含む、高解像度かつ高処理能力の流体堆積の可能な流体塗布器。
【請求項２】
前記第１および第２の流体材料が同一の材料である、請求項１に記載の流体塗布器。
【請求項３】
前記第１および第２の流体材料が異なる材料である、請求項１に記載の流体塗布器。
【請求項４】
前記第１および第２の流体材料のうち少なくとも一方が接着剤を含む、請求項１に記載の流体塗布器。
【請求項５】
前記第１および第２の流体材料のうち少なくとも一方が放射性硬化性材料を含む、請求項１に記載の流体塗布器。
【請求項６】
前記第１および第２の流体材料が、溶剤ベースの溶液または分散液、水ベースのエマルジョン、懸濁液または分散液、紫外線、電子線またはガンマ放射線、熱硬化または水分硬化を用いて硬化される硬化性モノマー、オリゴマーまたはその混合物、または物理的架橋、水分硬化、放射線架橋またはイオノマー架橋されるホットメルトである、請求項１に記載の流体塗布器。
【請求項７】
流体材料を流体分配技術を用いてある解像度および処理能力で分配する少なくとも１つの追加の流体分配機構をさらに含む、請求項１に記載の流体塗布器。
【請求項８】
前記少なくとも１つの追加の流体分配機構の前記解像度が前記第１および第２の解像度のうち少なくとも一方と同一である、請求項７に記載の流体塗布器。
【請求項９】
前記少なくとも１つの追加の流体分配機構の前記解像度が前記第１および第２の両解像度と異なる、請求項７に記載の流体塗布器。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの追加の流体分配機構の前記処理能力が前記第１および第２の処理能力のうち少なくとも一方と同一である、請求項７に記載の流体塗布器。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの追加の流体分配機構の前記処理能力が前記第１および第２の両処理能力と異なる、請求項７に記載の流体塗布器。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの追加の流体分配機構の前記流体分配技術が前記第１および第２の流体分配技術のうち少なくとも一方と同一である、請求項７に記載の流体塗布器。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの追加の流体分配機構の前記流体分配技術が前記第１および第２の両流体分配技術と異なる、請求項７に記載の流体塗布器。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの追加の流体分配機構が、インクジェット、ストリームジェット、スプレージェット、容積式分配機構およびブロー微小繊維機構からなる群より選択される、請求項７に記載の流体塗布器。
【請求項１５】
前記第１の流体分配機構がインクジェット機構である、請求項１に記載の流体塗布器。
【請求項１６】
前記第２の流体分配機構がストリームジェット機構である、請求項１３に記載の流体塗布器。
【請求項１７】
前記第２の流体分配機構がスプレージェット機構である、請求項１３に記載の流体塗布器。
【請求項１８】
前記流体分配システムが、前記第１および第２の流体材料をそれぞれ前記第１および第２の流体分配機構に好適なやり方で貯蔵および供給するための第１および第２の流体取扱いシステムをさらに含む、請求項１に記載の流体塗布器。
【請求項１９】
前記第１および第２の流体取扱いシステムが、前記第１および第２の流体材料をそれぞれ加熱、冷却、陽圧化、ならびに陰圧化する能力のうち少なくとも１つを含む、請求項１８に記載の流体塗布器。
【請求項２０】
前記基材取扱いシステムが、流体分配中前記基材が固定される基材取扱い装置を含む、請求項１に記載の流体塗布器。
【請求項２１】
前記基材取扱い装置が回転式ドラムを含む、請求項２０に記載の流体塗布器。
【請求項２２】
前記基材取扱い装置が並進プラテンを含む、請求項２０に記載の流体塗布器。
【請求項２３】
前記並進プラテンが二方向に割出し可能である、請求項２２に記載の流体塗布器。
【請求項２４】
前記基材取扱い装置が前記基材を固定するために真空を用いる、請求項２０に記載の流体塗布器。
【請求項２５】
前記基材取扱い装置が前記装置の加熱または冷却のうち少なくとも１つのために可変の温度を有する、請求項２０に記載の流体塗布器。
【請求項２６】
前記基材が、前記基材取扱い装置に沿っている、請求項２０に記載の流体塗布器。
【請求項２７】
前記基材がウェブを含む、請求項１に記載の流体塗布器。
【請求項２８】
前記基材がシートを含む、請求項１に記載の流体塗布器。
【請求項２９】
前記基材上に前記分配された第１および第２の流体材料を処理する処理システムをさらに含む、請求項１に記載の流体塗布器。
【請求項３０】
前記処理システムが、硬化システム、乾燥システム、換気システムおよび変換システムからなる群より選択される少なくとも１つのコンポーネントを含む、請求項２９に記載の流体塗布器。
【請求項３１】
前記処理システムが放射線硬化装置を含む、請求項３０に記載の流体塗布器。
【請求項３２】
前記放射線硬化装置が紫外線硬化コンポーネントを含む、請求項３１に記載の流体塗布器。
【請求項３３】
前記制御システムがデジタル制御システムを含む、請求項１に記載の流体塗布器。
【請求項３４】
前記制御システムが、前記基板、第１および第２の流体分配機構の配置と、デジタル画像に基づいて前記第１および第２の流体材料の分配とを決める、請求項１に記載の流体塗布器。
【請求項３５】
前記制御システムがデジタル画像を生成する、請求項３４に記載の流体塗布器。
【請求項３６】
前記制御システムが前記デジタル画像を受け取る、請求項３４に記載の流体塗布器。
【請求項３７】
第１の解像度および第１の処理能力で第１の流体材料を分配する第１の流体分配機構と、前記第１の解像度および第１の処理能力とは異なる第２の解像度および第２の処理能力で第２の流体材料を分配する第２の流体分配機構と、を有する流体分配システムであって、流体材料をそれぞれ分配し、前記第１および第２の流体材料のうち少なくとも一方が接着剤を有する流体分配システムと、
前記流体分配システムに対して基材を配置する基材取扱いシステムと、
前記基材と前記第１および第２の流体分配機構とを互いに位置決めしながら、前記第１および第２の流体材料の前記基材上への所定のパターンでの分配を制御する制御システムと、
を含む高解像度かつ高処理能力の流体堆積の可能な流体塗布器。
【請求項３８】
第１の解像度および第１の処理能力で第１の流体分配技術を用いて流体を分配する第１の流体分配機構と、前記第１の解像度および第１の処理能力とは異なる第２の解像度および第２の処理能力で前記第１の流体分配技術とは異なる第２の流体分配技術を用いて流体を分配する第２の流体分配機構と、をそれぞれ提供する工程と、
それぞれ前記第１および第２の流体分配機構により分配される第１および第２の流体材料を提供する工程と、
前記第１および第２の流体材料が分配される基材を提供する工程と、
前記基材に対して所望の位置に配置するときに第１および第２の流体分配機構を同時に起動することにより、前記第１および第２の流体材料を前記基材上に所定のパターンで分配する工程と、
を含む流体材料を高解像度かつ高処理能力レベルで分配する方法。
【請求項３９】
前記第１および第２の流体分配機構に対して前記基材を見当合せする工程をさらに含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記基材が前のパターンを含み、前記方法が第１および第２の流体分配機構に対して前記前のパターンを見当合せする工程をさらに含む、請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
前記基材上に前記分配された第１および第２の流体材料を処理する工程をさらに含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項４２】
前記第１および第２の流体材料を処理する工程が、硬化、乾燥、換気および変換からなる群より選択される少なくとも１つの処理を含む、請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
前記第１および第２の流体材料が分配される所定のパターンを生成する画像を処理する工程をさらに含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項４４】
前記画像がデジタル画像を含み、前記方法が前記デジタル画像をデジタル源から受信する工程をさらに含む、請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
前記画像がデジタル画像を含み、前記方法が前記デジタル画像を非デジタル源から作製する工程をさらに含む、請求項４３に記載の方法。
【請求項４６】
前記分配工程が、前記第１および第２の流体分配機構を起動して、前記第１および第２の流体材料を所定のパターンで堆積させながら、前記第１および第２の流体分配機構を、前記基材に対して動かす工程をさらに含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項４７】
前記分配工程が、前記第１および第２の流体分配機構を起動して、前記第１および第２の流体材料を所定のパターンで堆積させながら、前記基材を、前記第１および第２の流体分配機構に対して動かす工程をさらに含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項４８】
流体材料を流体分配技術を用いてある解像度および処理能力で分配する少なくとも１つの追加の流体分配機構を提供する工程をさらに含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項４９】
第１の解像度および第１の処理能力で第１の流体分配技術を用いて第１の流体材料を分配する第１の流体分配機構と、前記第１の解像度および第１の処理能力とは異なる第２の解像度および第２の処理能力で前記第１の流体分配技術とは異なる第２の流体分配技術を用いて第２の流体材料を分配する第２の流体分配機構と、をそれぞれ提供する工程と、
第１および第２の流体材料を提供する工程と、
前記第１および第２の流体材料が分配される基材を提供する工程と、
前記基材に対して所望の位置に配置するときに前記第１および第２の流体分配機構を同時に起動することにより、前記第１および第２の流体材料を前記基材上に所定のパターンで分配する工程と、
前記第１の流体材料、第２の流体材料および基材の組合わせを処理して物品を作製する工程と、
を含む基材および流体材料から物品を形成する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（技術分野）
本発明は、多重解像度能を有する流体塗布器、特に、インクジェットプリントヘッドを、様々な解像度および流量特性を有する１つ以上のその他の種類の流体分配機構と組み合わせて有する流体塗布器に関する。
【０００２】
（背景技術）
インク、接着剤、剥離材料、ポリマーベースの材料またはその他流体材料のような流体を分配するための各種の流体塗布器が現在入手可能であり、様々な異なる目的で使用可能である。これらの塗布器は、基材に流体を塗布するのに接触および非接触型技術の両方を利用してきた。印刷分野において、これらの異なる技術には、フレキソ印刷およびスクリーン印刷のような接触方法が含まれる。その他の流体塗布分野においては、表面搭載技術およびロボットを用いて、高度に制御された特定のパターンで流体が塗布されてきた。近年、印刷業界における多くの開発によって、コンピュータシステムと共に用いるための、より早く、安く、そしてよりユーザーフレンドリーな印刷装置が製造されている。前者のコンピュータ印刷分野の主流である、ドット−マトリックスプリンタおよびプロッタは、パーソナルレーザープリンタおよびインクジェット装置に変わってきている。
【０００３】
インクジェット画像形成技術は、テキスト、グラフィックスおよびその他画像を紙やフィルムのような平坦なシート材料に印刷するための装置ばかりでなく、その他の商業的な消費者用途においても非常に普及している。インクジェットプリンタは、非接触技術を用いており、流体を、流体液滴の制御されたパターンで、受容基材上に放出することにより操作される。流体液滴のパターンを選択的に制御することによって、インクジェットプリンタは、各種インク、接着剤等をはじめとする様々な流体材料を用いて、テキスト、グラフィックス、画像およびホログラムといった様々な高解像度の印刷フィーチャーを生成することができる。さらに、インクジェットプリンタは、単なる平坦なフィルムまたはシートばかりでなく、３次元対象物も含めた様々な基材に印刷フィーチャーを形成することができる。
【０００４】
サーマルインクジェットプリンタおよびピエゾインクジェットプリンタは、今日広く用いられている２種類の主たるインクジェットシステムである。両方のアプローチについて、流体を適正に噴射可能とし、得られた印刷フィーチャーが機械的、化学的、目視的特性および耐久性のような所望の特性を有するためには、流体材料は厳しい流体特性要件に適合しなければならない。特に、流体は、噴射時に比較的低い粘度を有するものの、所望の受容基材上に正確で耐久性のある画像を形成しなければならない。低密度流体を用いる必要性が、必要な特性を備えた印刷フィーチャーを得ることを難しくさせている。
【０００５】
インクジェットおよびインクジェットスタイルの流体塗布器が、接着剤、プラスチック、ワックスおよび紫外線（ＵＶ）硬化性材料、およびその他様々な材料をはじめとする数多くの種類の非インク型の流体を分配するのに用いられてきた。ある場合においては、インクジェットスタイルの選択的堆積プロセスを、複数のプリントヘッドと共に用いて、熱可塑性材料、ワックスおよびバルク添加剤を堆積することにより三次元モデルが構築された。他の場合においては、複数のプリントヘッドをドロップ・オン・デマンドプロセスで用いて、様々な材料を様々な基材上に選択的に堆積することによって、電子装置、医療装置およびレンズをはじめとする様々な装置が作製された。また場合によっては、複数のプリントヘッドを独立に制御して、異なる材料を堆積させるが、他の場合においては、複数のプリントヘッドを併せて制御したり、共通のリザーバから引いたりする。
【０００６】
様々な用途に極めて有用であるが、インクジェット印刷技術にはいくつかの欠点がある。インクジェット装置の高解像度能は、容量速度およびコーティング厚さを犠牲にして得られるものである。インクジェットプリンタは、他のタイプの流体塗布器に比べて非常に遅い。例えば、大量の流体を堆積させなければならない場合には、インクジェット印刷はあまり望ましい技術ではなくなってしまう。高速および／または大量の堆積が望まれるときは、通常は解像度を犠牲にして、他のタイプのプリントヘッドまたは流体塗布技術を選ぶのが一般的である。従って、複数種の流体材料を様々な基材上に非接触で堆積でき、厚さおよび容量速度を増大させながら高解像度のコーティングを作製できる流体塗布器が必要とされている。
【０００７】
（発明の開示）
本発明は、高解像度かつ高処理能力の流体堆積（流体沈積、ｆｌｕｉｄ ｄｅｐｏｓｉｔ）を可能とする多重解像度、非接触流体塗布器による流体堆積におけるより多様性のあるこれらの要件に適合するものである。本流体塗布器は、流体材料を分配するための流体分配システムと、流体分配システムに対して基材を配置するための基材取扱いシステムと、流体材料の基材上への分配を制御するための制御システムと、を含む。流体分配システムは、第１の流体材料を第１の解像度および第１の処理能力で分配し、第１の厚さのコーティングが得られる第１の流体分配機構を含む。それぞれ第１の解像度、処理能力およびコーティング厚さとは異なっていてもよい第２の解像度、処理能力およびコーティング厚さで第２の流体材料を分配する第２の流体分配機構も含まれる。第１および第２の流体分配機構は、異なる流体分配技術を用いて、それぞれ第１および第２の流体材料を分配する。制御システムは、基材と、第１および第２の流体分配機構を互いに位置決めし、所定のパターンおよび制御可能な厚さおよび容量速度で流体材料を基材上に分配するのを制御する。追加の流体分配機構を適宜用いて、所望のコーティング材料を所望の厚さにするために容量速度およびコーティング速度を増大したり、特定の解像度のようなその他の機能を与えてもよい。
【０００８】
流体分配機構は、好ましくは、流体材料の高解像度堆積を可能とするインクジェットプリントヘッドを含む。高解像度機構を用いて、基材に形成される物品を確定する正確な境界を堆積させてもよい。流体分配機構はまた、ストリームジェットおよび／またはスプレージェット、一般的に低解像度であるが、流体材料の高処理能力堆積を可能とする、その他の噴射装置も含むのが好ましい。高処理能力装置を用いて、高解像度境界により画定される所望の流体により物品の面積を即時に充填してもよい。
【０００９】
流体塗布器により、基材および堆積流体材料をはじめとする様々な物品を作製することができる。これらの物品は、単独またはその他の噴射可能な材料と組み合わせて、流体分配システムにより堆積された接着剤を含むのが好ましい。
【００１０】
多重解像度および多重処理能力レベルで流体材料を分配する方法もまた記載されており、第１の解像度および第１の処理能力で第１の流体分配技術を用いて第１の流体材料を分配する第１の流体分配機構を提供する工程を含む。第１の解像度とは異なる第２の解像度、および第１の処理能力とは異なる第２の処理能力で、第１の流体分配技術とは異なる第２の流体分配技術を用いて第２の流体材料を分配する第２の流体分配機構を提供する工程も含まれる。この方法にはまた、第１および第２の流体材料を提供する工程と、第１および第２の流体材料が分配される基材を提供する工程と、基材に対して所望の位置に配置するときに第１および第２の流体分配機構を同時に起動することにより、第１および第２の流体材料を基材上に所定のパターンで分配する工程も含まれる。この方法にはまた、追加の流体分配機構および流体材料を提供する工程、並びにこれらの追加の材料を分配する工程も含まれていてもよい。
【００１１】
さらに、第１の解像度および第１の処理能力で第１の流体分配技術を用いて第１の流体材料を分配する第１の流体分配機構と、第１の解像度とは異なる第２の解像度および第１の処理能力とは異なるおよび第２の処理能力で、第１の流体分配技術とは異なる第２の流体分配技術を用いて第２の流体材料を分配する第２の流体分配機構とを提供する工程を含む、基材および流体材料から物品を形成する方法が記載されている。この方法にはまた、第１および第２の流体材料を提供する工程と、第１および第２の流体材料が分配される基材を提供する工程と、基材に対して所望の位置に配置するときに第１および第２の流体分配機構を同時に起動することにより、第１および第２の流体材料を基材上に所定のパターンで分配する工程も含まれる。さらに、第１の流体材料、第２の流体材料および基材を組み合わせて物品を作製する工程もまた含まれる。
【００１２】
（発明を実施するための最良の形態）
添付の図面を参照すると、いくつかの図面を通して同一の構成要素には同一の番号を付けてある。図１は、１種類以上の流体材料を基材５５またはその他の表面上に多重解像度および多重処理能力レベルで堆積するよう構成された本発明による多重解像度流体塗布器５０の実施形態を示す図である。流体塗布器５０は、流体分配システム７５に対して基材５５を受容し与えるよう構成された基材取扱いシステム６０を含む。基材取扱いシステム６０は、基材５５が一つ以上の方向に流体分配システム７５に対して配置されるような配置能を有していてもよい。
【００１３】
流体分配システム７５は、それぞれ互いに異なる解像度および異なる処理能力レベルで、第１および第２の流体材料６６および７１を分配するように構成された第１および第２の流体分配機構６５および７０のような複数の流体分配機構を含む。第１および第２の流体材料６６、７１は、所望により同一流体材料であっても異なる流体材料であってもよい。流体分配システム７５は、流体材料６６、７１を、流体分配機構６５、７０に導入し、基材５５上への流体材料６６、７１の分配において各機構６５、７０を操作する。流体分配システム７５はまた、６５、７０のような複数の流体分配機構が、基材取扱いシステム６０またはその他基準に対して配置されるように構成してもよい。
【００１４】
流体塗布器５０はまた、基材取扱いシステム６０および流体分配システム７５を制御する少なくとも１つの制御システム８０も含む。好ましい実施形態において、単一の全体制御システム８０は、基材取扱いシステム６０と流体分配システム７５の両方に、それぞれ接続８２および８４で、接続されていて、より容易に両システム６０、７５の制御を調整する。
【００１５】
図２に、本発明による多重解像度流体塗布器１００のより詳細な実施形態が示されている。本実施形態において、流体塗布器１００は、流体が塗布される基材１０８を与え制御するのに用いられるドラムモータ１１２により駆動される回転式ドラム１１０を有する基材取扱いシステム１０５を含む。基材１０８は、シート材料または連続ウェブの形態であってもよく、流体の塗布が望ましい１種類以上の材料を含んでいてもよい。これらの材料は、ドラム１１０の輪郭に合うよう可撓性であってもよいし、分割された、または個別の形態で提供される１個以上の比較的剛性の物であってもよい。好適な材料としては、紙（コートまたは未コート）、ポリマーフィルム、テキスタイル、板紙（コートまたは未コート）、多層ラミネート、木材、プラスチック、金属、フォイルまたは液体が挙げられるがこれらに限られるものではない。基材１０８は、自身がコートされた材料であっても、コートされた材料を支持するキャリアであってもよい。
【００１６】
ドラム１１０の直径および長さは、用いる基材１０８の所望のサイズ、流体塗布器１００の全体の所望のサイズに応じて異なる。一実施形態において、ドラム１１０は、直径約１０インチ（２５．４センチメートル）および長さ約２０インチ（５０．８センチメートル）で形成された。ドラム１１０は、流体堆積中、適所に基材１０８を保持するための真空システムを含んでいてもよい。ドラム１１０は、任意で、業界に公知の冷却水システムのような内部冷却システムにより、またはその他公知の方法により冷却されてもよい。あるいは、ドラム１１０は所望であれば、内部加熱システムまたはその他公知の方法により加熱してもよい。さらに、ドラム１１０は、所望であれば、流体塗布器１００にさらに多様性を与えるために、冷却能力と加熱能力の両方を有していてもよい。
【００１７】
ドラム１１０およびドラムモータ１１２は、基材１０８を取扱うのに好適なやり方で取り付けられるのが好ましい。本実施形態において、ドラム１１０は、底板１０２に支持されるブラケット１１３を取り付けることにより支持されている。ドラム１１０はまた、対応の取り付けブラケット（図示せず）により逆端で縦軸に沿って支持されているのも好ましい。両取り付けブラケットは好ましくは、ドラム１１０に平滑な回転を与えるためにベアリング（図示せず）を含む。ドラムモータ１１２は、ドラム１１０の運動および慣性を制御するためのギアリング減速またはその他コンポーネントを含むドラム１１０に好適に接続されて、図示するように取り付けブラケット１１３から支持される。取り付けブラケット１１３は、ドラム１１０、モータ１１２および／または底板１０２に対して１つ以上の領域が調整できるように設計されていてもよい。あるいは、業界に公知のその他の種類の支持構造およびモータ取り付け方法を用いて、必要な支持、調整およびドラム回転を与えてもよい。
【００１８】
流体塗布器１００はまた、多重解像度および多重処理能力レベルで基材１０８上に１種類以上の流体を好ましくは非接触で堆積させる複数の流体分配機構を有する流体分配システム１１５を含む。本明細書において、処理能力とは、基材１０８の機構および移動の線速度に基づいて、基材１０８の領域を覆うように分配される流体の容積に関連した機構の容量速度のことを指す。処理能力は、与えられた領域における基材１０８上に堆積する材料の厚さに影響する。
【００１９】
これらの流体分配機構の１つは好ましくはインクジェットプリントヘッド（「インクジェット」）１２０であり、ドラム１１０に近接した底板１０２に滑動可能に取り付けられていてもよい。インクジェット１２０は、線状滑動機構１２２に支持されており、滑支持体１２４により底板１０２に取り付けられている。滑動機構１２２は、ドラム１１０の縦方向に沿って走査されて、インクジェット１２０の線状動作を支持する。滑動モータ１２６は、所望により、連続または段階的な動作で滑動機構１２２を駆動する。滑動支持体１２４は、底板１０２、ドラム１１０および／またはモータ１２６に対して調整可能な１つ以上の方向を含んでいてよい。ドラム１００とインクジェット１２０を互いに較正その他調整して、基材１０８およびドラム１１０に対するインクジェット１２０の正確は配置を促し、制御するためには、ドラム１１０とインクジェット１２０の両方の取り付けを調整できるのが好ましい。
【００２０】
インクジェット１２０は、図示するように、ドラム１１０のほぼ中線でドラム１１０の表面に垂直に取り付けられるのが好ましい。インクジェット１２０のドラム１１０に対する位置は、所望により変えてもよく、適宜、塗布器１００の配置要件に合わせる。しかしながら、インクジェット１２０のドラム１１０を横切る走査線に対する角度は、堆積する材料の解像度に影響するため、一般に、より精細に制御される。
【００２１】
背景で上述したように、インクジェットプリンタは、流体液滴の制御されたパターンで、受容基材上に流体を放出することにより操作される。流体液滴のパターンを選択的に制御することによって、インクジェットプリンタは、様々な高解像度印刷フィーチャーを作製することができる。インクジェット１２０のようなインクジェットプリントヘッドは、数多くの異なる技術の１つを用いて、流体液滴を放出する。これらのインクジェット技術には、連続、インパルスおよびドロップ・オン・デマンド噴射がある。好ましい実施形態において、インクジェット１２０は、圧電または熱作動を利用するインパルスインクジェット技術用に構成される。サーマルインク噴射（「バブル噴射」としても知られている）は小さなヒータを用いて、オリフィスに液滴を吐出する蒸気泡を作製する。圧着インク噴射は、圧着変換器を用いて、液滴をオリフィスから吐出する圧力波を作製する。しかしながら、現在入手可能な多くのインクジェット装置は、本発明に用いることができるものと考えられる。本発明に用いるのに好適なインクジェットプリントヘッドは、これらに限られるものではないが、トライデント  インターナショナルＩＴＷ社（Ｔｒｉｄｅｎｔ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ−ＩＴＷ  Ｃｏｍｐａｎｙ）、スペクトラ（Ｓｐｅｃｔｒａ）、ヒューレットパッカート（Ｈｅｗｌｅｔｔ  Ｐａｃｋａｒｄ）、ザール社（Ｘａａｒ  Ｌｔｄ．）、ゼロックス（Ｘｅｒｏｘ）およびマイクロファブ（ＭｉｃｒｏＦａｂ）をはじめとする様々な販売業者／製造業者から入手可能である。
【００２２】
インクジェット１２０には、インクジェット１２０と連通する流体においてリザーバ１２８から噴射可能な材料１２７が供給される。リザーバ１２８および／または流体連通経路１２９は、流体材料１２７の適正な噴射を確実にするために、加熱または冷却されて、所望の温度および／または粘度で材料１２７を供給してもよい。一般的に、インクジェット１２０自身も加熱すると、噴射時の流体材料１２７の粘度に影響を与える。さらに、リザーバ１２８には、流体材料１２７を、リザーバ１２８および流体連通経路１２９内で正または負の圧力下とする圧力制御システム（図示せず）を設けてもよい。特に、インクジェット１２０は、一般的に、毛管作用を使って補充するため、インクジェット１２０の出口に対して負に加圧されたシステムを必要とする。任意で、リザーバ１２８および流体経路１２９を、別のシステムに与えて、材料１２７の要件および／または特定の用途に基づいて適宜、流体材料１２７の貯蔵および分配環境を制御してもよい。さらに、洗浄および材料の切替えのために、リザーバ１２８、流体経路１２９およびインクジェット１２０をパージするために、システムを提供してもよい。分配される材料およびその要件については詳細を後述する。
【００２３】
インクジェット１２０のようなインクジェットプリントヘッドは、他のタイプの印刷装置に比べて比較的高い解像度能を有しているが、インクジェット１２０に含まれる分配オリフィスの数に対して所望の方法で流体を堆積するのも比較的遅い。インクジェットプリントヘッドには、印刷画像サイズ能および異なる速度能の異なる範囲で、様々な解像度を与えることができる。一実施形態において、インクジェット１２０は、構成可能な解像度で１秒当たり最大１０，０００滴を生成するよう構成された、トライデント  インターナショナルＩＴＷ社（Ｔｒｉｄｅｎｔ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ−ＩＴＷ  Ｃｏｍｐａｎｙ）（コネチカット州、ブルックフィールド）より入手可能なマイクロコーダー（ＭＩＣＲＯＣＯＤＥＲ）プリントヘッドのような圧着インパルスプリントヘッドである。これは、約０．２３インチ（０．５８センチメートル）のプリント幅に約１００ピコリットルの液滴容量で、１分当たり最大分配レートが約２．５〜約３ミリメートルの流体を与える。インクジェット１２０は、１チャネル当たり３個のオリフィスを有する１６のチャネルを含むため、流体材料１２７の堆積に使えるオリフィスは合計で４８個ある。しかしながら、インクジェット１２０について、他のチャネルおよびオリフィス構成、および他の解像度、容積および速度特性も可能であり、本発明の範囲に含まれるものと考えられる。インクジェット１２０は、一回の通過で流体材料１２７を堆積させるように構成してもよいし、複数回の通過で、十分な容量の流体材料１２７を所望のパターンで基材１０８上に堆積させるように構成してもよい。あるいは、複数のインクジェットプリントヘッド（１２０）で、基材１０８上に十分な容量の流体材料１２７を堆積させるためにパターンを複製してもよい。
【００２４】
流体分配システム１１５はまた、２つの追加の流体分配機構１３０および１４０を含んでおり、これらは、インクジェット１２０とは異なる分配技術またはプロセスを用いて、流体材料を異なる解像度および異なる処理能力レベルで分配する。本実施形態において、これらの流体分配機構にはスチームジェット１３０およびスプレージェット１４０が含まれる。これらの追加の分配機構１３０、１４０の両方を、第２の線状滑動機構１５２に、取り付けブラケット１５０またはその他好適な装置により取り付ける。取り付けブラケット１５０により提供されるスプレージェット１４０の取り付け角度は、スプレージェット１４０により分配される流体パターンを良好に制御するために、ドラム１１０に垂直であるのが好ましい。第２の滑動機構１５２を、第２の滑動支持体１５４により底板１０２に取り付ける。第２の滑動機構１５２は、ドラム１１０の縦方向に沿って、ストリームジェット１３０およびスプレージェット１４０の線状動作を支持する。滑動モータ１５６は、所望により、連続または段階的な動作で第２の滑動機構１５２を駆動する。第２の滑動支持体１５４は、底板１０２、ドラム１１０および／またはモータ１５６に対して調整可能な１つ以上の方向を含んでいてよい。
【００２５】
あるいは、分配機構１３０および１４０のような１つ以上の追加の流体分配機構を、所望であれば、独立した動きで取り付けて、底板１０２上で制御してもよい。独立した取り付けには、独立滑動機構、同じ滑動機構に取り付けられた独立ブラケットまたはその他好適な取り付け装置が含まれる。本実施形態においては、３つのジェットを含むように示したが、流体塗布器１００は任意で、特定の用途または特定の塗布器１００の流体堆積要件に適合させるために、所望であれば、２つのみ、または４つ以上のジェットを含んでもよい。任意で、流体塗布器１００は、１つ以上の取り外し可能かつ／または交換可能な流体分配機構で使用できる複数の取り付けおよび制御機構を含んでもよく、これによって流体塗布器１００に適応性および多様性が与えられる。本実施形態において、流体分配機構を、特定の用途の流体分配要件に適合させるために、追加、変更または除去してもよい。
【００２６】
一実施形態において、ＥＦＤ社（ＥＦＤ  Ｉｎｃ．）（ロードアイランド州、イーストプロビデンス）製の７４０Ｖ−ＳＳのようなストリームジェット１３０は、コンピュータまたはその他マイクロプロセッサ、またはその他の電子制御装置により好ましくは制御可能である含気または電磁作動ニードルバルブを含む。ニードルをニードルシートに対して、そしてそこから離すように動かすことによって、制御された正確なストリームにおいて分配先端から加圧下で流体を放出させることができる。ストリームジェット１３０を流れる流体の量は、ニードルバルブのオープンタイム、流体圧量、分配先端出力サイズ、流体粘度および流量調節調節により決まる。ストリームジェット１３０に、ストリームジェット１３０と流体経路１３３を介して流体連通しているリザーバ１３２から流体材料１３１を供給する。ストリームジェット１３０は、インクジェット１２０よりも低解像度であるが、流体材料１３１を正確に堆積させると、さらに高い処理能力が得られる。見かけの解像度は、１分当たり約２０ミリリットルの容積において、１インチ当たり約１５０滴（１センチメートル当たり約５９滴）の範囲である。あるいは、これらに限られるものではないが、容積式分配器、押出しノズル、音波ジェットおよびオリフィス板をはじめとする、制御された正確な連続または不連続ストリームの流体を、搬送しながら、基材上に分配可能なその他の装置を用いてもよい。インクジェット１２０のように、ストリームジェット１３０を、単一および／または複数回通過させて、所望のパターンで基材１０８上に所望の容積の流体材料１３１を適宜堆積させるように構成してもよい。あるいは、複数のインクジェットユニット（１３０）を、所望の容積の流体材料１３１で所望のパターンを作製するよう平行に構成してもよい。
【００２７】
リザーバ１３２は、何らかの好適なやり方で流体材料１３１を供給するように構成する。例えば、リザーバ１３２は、上部圧力により液体として、またはピストンおよび上部圧力により液体として流体材料１３１を供給するように構成してもよい。その他の構成としては、陽圧ポンプ、圧力フィードバックのある容積式ポンプまたは分配器作動に接続された容積式ポンプが挙げられるがこれらに限られるものではない。流体連通通路１３３は、可撓性の管状接続を含んでいたり、ブレンド可能またはジョイントされていてもよい。
【００２８】
インクジェット１２０およびリザーバ１２８のように、ストリームジェットリザーバ１３２および流体通路１３３は、分配されるストリームジェット１３０および流体材料１３１により必要であれば、加熱、冷却、陽または陰圧下で供給および／または流体材料１３１を好適に供給するために適宜他の方式で構成されていてもよい。流体材料１３１は、インクジェット１２０により分配される流体材料１２７と同じであってもよいが、必ずしも必要なことではない。
【００２９】
一実施形態において、ＥＦＤ社（ＥＦＤ  Ｉｎｃ．）（ロードアイランド州、イーストプロビデンス）製の７８０Ｖ−ＳＳスプレーバルブのようなスプレージェット１４０は、コンピュータまたはその他マイクロプロセッサ、またはその他の電子制御装置により好ましくは制御可能である含気または電磁作動ピストンを含む。ピストンはノズルから引込んで、流体材料１４１をスプレージェット１４０から流れさせる。好ましくは低容量および低圧で供給および制御された噴霧空気（図示せず）はノズルの周囲を流れて、スプレージェット１４０から排除される際に細かい液滴に流体を分散する。流体材料１４１は、約０．２５インチ（約０．６４センチメートル）から約１インチ（約２．５４センチメートル）の直径の扇形または丸型パターン（扇型パターンについては楕円の幅）のような様々なパターンおよび様々な直径で連続的または不連続的に分配されてもよい。スプレージェット１４０に、スプレージェット１４０と流体経路１４３を介して流体連通しているリザーバ１４２から流体材料１４１を供給する。スプレージェット１４０は、インクジェット１２０およびストリームジェット１３０よりも低解像度であるが、１分当たり約４０ミリリットルの容積で流体材料１４１のより広い領域を堆積させると、さらに高い処理能力が得られる。インクジェット１２０のように、スプレージェット１４０を、単一および／または複数回通過させて、所望のパターンで基材１０８上に所望の容積の流体材料１４１を適宜堆積させるように構成したり、複数のスプレージェットユニット（１４０）を平行に構成して流体材料１４１の所望の容量で所望のパターンを作製してもよい。
【００３０】
リザーバ１３２および流体経路１３３と同様のやり方で、リザーバ１４２および流体経路１４３を様々な異なる方法で構成して、特定の流体塗布器１００または流体用途の要件に適合させてもよい。詳細については上述したことを参照のこと。
【００３１】
インクジェット１２０およびリザーバ１２８のように、スプレージェットリザーバ１４２および流体通路１４３は、分配されるスプレージェット１４０および流体材料１４１により必要であれば、加熱、冷却、陽または陰圧下で供給および／または流体材料１４１を好適に供給するために適宜他の方式で構成されていてもよい。流体材料１４１は、インクジェット１２０により分配される流体材料１２７および／またはストリームジェット１３０により分配される流体材料１３１と同じであってもよいが、必ずしも必要なことではない。両ジェット１４０、１３０により分配される流体材料１４１または１３１が同じで、両ジェット１４０、１３０が同じ流体供給要件を有している場合には、任意で、スプレージェット１４０およびストリームジェット１３０は共通のリザーバを共有してもよい。
【００３２】
それぞれ、インクジェット１２０、ストリームジェット１３０およびスプレージェット１４０により分配される流体材料１２７、１３１および１４１は、上述した通り、３つの流体分配機構全てが同一であってもよい。しかしながら、これらの材料１２７、１３１、１４１はまた互いに異なっていてもよいし、全てではなく２つの機構が同一であってもよい。各流体分配機構には、その機構による流体材料堆積の信頼性および再現性を確実にするために、分配される流体材料が適合すべき要件がそれぞれある。これらの要件は、後述するように、各機構について異なる。
【００３３】
インクジェット１２０の流体材料要件は、特定の流体塗布器１００または特定の用途に用いられるインクジェット１２０により使われるインクジェット技術に応じて異なる。インパルスインクジェット技術を用いた上述の実施形態においては、流体材料１２７の要件は、実施される熱または圧着インク噴射のいずれかによって異なる。例えば、サーマルインク噴射の一般的な流体の粘度は２５℃で３〜５センチポイズであるが、圧着流体の粘度は噴射温度で５〜３０センチポイズである。
【００３４】
本発明の流体塗布器で使用できる流体材料は、一般的に知られた噴射可能な材料であり、例えば、溶剤ベースの溶液または分散液、水ベースのエマルジョン、懸濁液または分散液、紫外線、電子線またはガンマ放射線、熱硬化または水分硬化を用いて硬化される硬化性モノマー、オリゴマーまたはその混合物、および物理的架橋、水分硬化、放射線架橋またはイオノマー架橋されるホットメルトである。材料の各カテゴリーにはそれぞれ特徴があり、材料を分配するのに用いられる流体分配機構、およびその機構用のリザーバおよび流体連通経路に合わせなければならない。
【００３５】
これらのカテゴリーにはそれぞれ、これらに限られるものではないが、インク、接着剤、接着剤前駆体、活性剤、感圧接着剤および剥離材料をはじめとする、様々な用途および目的について処方される数多くの特別な材料が含まれる。さらに、その他の流体材料も噴射技術で用いるために開発されている。インクジェット装置を用いて接着剤を高解像度および正確に堆積させる能力によって、後述するように、数多くの種類の物品の製造に多大の多様性および適用性が与えられる。高解像度と高処理能力の両方を接着剤の堆積に与えることによって、本発明の流体塗布器は、数多くの産業にあらゆる分野の物品の製造を可能とする。
【００３６】
任意で、流体塗布器により分配される流体材料は、特定の物品の作製または特定の用途に必要な１種類以上の添加剤成分を含んでいてもよい。これらの添加剤は、医療関連物品の作製については医薬化合物を含んでいてもよい。あるいは、添加剤は、電子関連物品に使われる導電性材料またはその他好適な材料を含んでいてもよい。さらに、その他の種類の添加剤化合物または成分はまた、所望の特性を有する物品を作製するために、噴射技術により分配されるよう処方されていてもよい。
【００３７】
噴射可能な流体材料で上述したことから明らかなように、インクジェット１２０により分配される流体材料１２７の選択は、基材１０８上への堆積後に流体材料１２７を乾燥、硬化またはその他完全に処理するために流体塗布器１００内に追加の成分を必要とする場合がある。あるいは、流体材料１２７および基材１０８の処理を完了するために追加の成分を、所望であれば、流体塗布器１００から個別に提供してもよい。
【００３８】
図３に、基材３０５が連続ウェブとして入力方向３０６に入る本発明による流体塗布器３００の第３の実施形態を示す。基材３０５は、回転式ドラム３１２を含む基材取扱いシステム３１０により取り扱われる。回転式ドラム３１２の取付けおよび駆動ハードウェアは明確に示されていない。流体分配システム３１５は、複数の解像度および処理能力で流体材料を分配可能な複数の流体分配機構を含む。特に、リザーバ３２５から噴射可能な流体材料３２６が供給されるインクジェット３２０は、インクジェット３２０を一定または割出し動作のいずれかで通過して、基材３０５上に流体材料３２６を堆積する。ストリームジェット３３０およびスプレージェット３４０はまた、ストリームおよびスプレージェット３３０、３４０を通過して、基材３０５上にリザーバ３３５により提供される流体３３６を堆積する。本実施形態において、ストリームとスプレージェット３３０、３４０の両方とも、単一リザーバ３３５に提供される同一の流体３３６を分配する。任意で、ブロー微小繊維ユニットや容積式機構のような第４の流体分配機構３５０が源３５５から供給され、ドラム３１２を通過して基材３０５上に材料をさらに堆積する。
【００３９】
また、本実施形態に含まれるのは、ドラム３１２に近接配置された紫外線硬化チャンバー（ＵＶチャンバー）３６０であり、これは窒素ガス環境（またはその他好適な環境）を用いて操作される。１種類以上の流体材料３２６、３３６が堆積した基材３０５は、ドラム３１２とＵＶチャンバー３６０間に介挿されたドラム３１２に巻かれ続ける。追加のローラ３６５を含めて、基材３０５を、ＵＶチャンバーの残りを通って、入力方向３０６と逆の方向３０７にチャンバー３６０から出るよう経路を指定する。しかしながら、その他の種類の硬化装置および基材経路指定もまた可能であり、本発明の範囲に含まれる。ＵＶチャンバー３６０を流体塗布器３００に組み込むことによって、所望の硬化性の噴射可能な流体材料を用いてもよく、これによって、揮発性溶剤、扱い難い乾燥装置またはその他あまり望ましくない条件の必要性が減少および／または排除される。
【００４０】
あるいは、ＵＶチャンバー３６０を、乾燥ユニット、溶剤蒸気換気システム、マイクロ波、化学線、ガンマまたはその他放射線チャンバーのようなその他の種類の硬化チャンバー、または基材３０５に分配されている流体材料の処理を完了させるのに望ましいまたは必要なその他の装置に変えてもよい。任意で、異なる種類の噴射可能な流体材料の処理ニーズに合わせるために、２種類以上の処理ユニットを流体塗布器３００に含めてもよい。ある状況においては、異なる種類の処理に必要な異なる材料に利用可能な異なる噴射機構および／または技術、例えば、一方はインクジェット、他方はストリームおよび／またはスプレージェットにより、異なる流体材料を堆積するのが望ましい。すなわち、インクジェット材料はＵＶ硬化させる必要があるが、ストリーム／スプレージェット材料は水ベースであってもよく乾燥させる必要がある。流体分配機構と流体材料処理装置はあらゆる組合わせで流体塗布器に含めてよく、全て本発明の範囲に含まれるものと考えられる。
【００４１】
図４に、ハードウェア支持コンポーネントはないが、電子および制御コンポーネントが含まれる、図２に示した流体塗布器１００の別の図を示す。上述した通り、ドラム１１０は、回転運動のためにモータ１１２に接続されており、インクジェット１２０は、ドラム１１０に縦方向に沿った線形運動のためにモータ１２６により動力供給されるスライド１２２に接続されている。同様のやり方で、ストリームジェット１３０およびスプレージェット１４０を線形運動のために、モータ１５６により動力供給されるスライド１５２に接続されている。各モータ１１２、１２６、１５６を、制御ユニット４００、好ましくは、ＩＭ６４画像形成ソフトウェア（トライデント  インターナショナルＩＴＷ社（Ｔｒｉｄｅｎｔ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ−ＩＴＷ  Ｃｏｍｐａｎｙより入手可能））およびコンピュモーター（Ｃｏｍｐｕｍｏｔｏｒ）製（パーカー（Ｐａｒｋｅｒ）の一部門）モーションアーキテクト（ＭＯＴＩＯＮ  ＡＲＣＨＩＴＥＣＴ）または同じくコンピュモーター（Ｃｏｍｐｕｍｏｔｏｒ）製モーションプラナー（ＭＯＴＩＯＮ  ＰＬＡＮＮＥＲ）のような運動制御ソフトウェアまたはその他好適なソフトウェアが動作するパーソナルコンピュータのようなコンピュータまたはその他マイクロプロセッサに電子的に接続されている。あるいは、制御ユニット４００を、他の種類のソフトウェアが動作する、またはプログラムして、所望のやり方で流体材料の堆積を制御する他の種類の制御装置または複数の制御装置であってもよい。
【００４２】
２つのスライダーモーター１２６、１５６を、入力／出力（Ｉ／Ｏ）／軸制御インタフェースユニット４１０を通して、ライン４０１でライン４１１および４１２でそれぞれ、制御ユニット４００に接続し、運動制御信号を与えて、ドラム１１０に取り付けられた基材１０８に対して縦方向に流体分配機構を所望の位置に配置する。本明細書において、「ライン」という用語は、これらに限られるものではないが、現在公知または後に開発される単一ワイヤ、複数ワイヤ、シリアル、パラレル、赤外またはその他の種類の接続をはじめとする電子コンポーネント間の好適な接続のことを指す。
【００４３】
ドラムモータ１１２もまたＩ／Ｏユニット４１０を通してライン４１３で制御ユニット４００に接続される。さらに、ドラムモータ１１２を、ライン４１４でエンコーダ４１５に接続し、ライン４１６を介してＩ／Ｏユニット４１０に戻ってこれを接続し、その縦軸の周囲にドラム１１０の位置、そして、インクジェット１２０、ストリームジェット１３０およびスプレージェット１４０に対してドラム１１０に取り付けられた基材１０８の配置に関してフィードバックを提供する。本実施形態において、エンコーダ４１５もまたインクジェットインターフェースユニット４２０にライン４１７で接続されている。インターフェースユニット４２０は、トライデントインターナショナル−ＩＴＷ社（Ｔｒｉｄｅｎｔ  ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＩＴＷ  Ｃｏｍｐａｎｙ）より市販のもの、またはその他公知のものといった、インクジェット１２０の移動およびファイアリングを制御するための制御ボックスであってもよい。制御ボックスは、特に、デジタル処理板、遠隔駆動板および／または温度コントローラを含んでいてもよい。インターフェースユニット４２０は、内部リザーバに充填するための流体材料のインクジェット１２０への導入、電着変換器を起動するのに必要な電界の導入、必要に応じて、インクジェット１２０による流体堆積を変えるためのインクジェット１２０内のチャネルの並べ替えを制御する。インターフェースユニット４２０は、ライン４０２で制御ユニット４００に接続されている。あるいは、インクジェット１２０の制御は、所望により、各流体分配機構の独立した駆動および制御のために必要なハードウェアコンポーネントで構成された制御ユニット４００により直接なされてもよい。
【００４４】
制御ユニット４００は、ドラム１１０の配置制御と共に、インターフェースユニット４２０によるインクジェット１２０の操作制御を調整して、正確かつ反復性のあるやり方でドラム１１０に取り付けられた基材１０８上にインクジェット１２０により流体の所望の堆積を行う。本実施形態に示すように、フォトアイ４２５をドラム１１０に取り付けて、ドラムの回転をモニターし、インクジェット１２０に対する基材１０８の見当合せ（ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ）として作用する。ドラム１１０が回転するにつれて、インクジェット１２０は、基材１０８上に流体材料を連続堆積し、効率的に螺旋状の堆積を行う。あるいは、フォトアイ４２５を用いて、見当合せ目的でドラム１１０を正確に「誘導」してもよい。Ｉ／Ｏユニット４１０とインターフェースユニット４２０間の接続を用いて、インクジェット１２０がドラム１１０を走査するにつれて、ドラム１１０に割出すトリガー信号を提供してもよい。本実施形態において、インクジェット１２０は、制御された線状シーケンスで基材１０８上に流体材料を堆積する。
【００４５】
ストリームジェット１３０およびスプレージェット１４０は、上述したように、適正な条件、例えば、所望の温度、圧力、粘度、表面張力またはその他特性、および内部ピストン／ニードルの作動において、流体材料の入力により操作される。それぞれ、ライン４３１および４３２で、ストリームおよびスプレージェットリザーバ１３２、１４２に接続された流体供給システム４３０は、リザーバ１３２、１４２の流体を加圧して、適正な特性を備えて、ジェット１３０、１４０に流体を供給する。ストリームおよびスプレージェット１３０、１４０の作動は、ライン４３６で、Ｉ／Ｏユニット４１０を通して、制御ユニット４００に接続された複数の制御ソレノイド４３５によりなされる。１つまたはそれ以上のソレノイド４３５を、ライン４３７、４３８および４３９でジェット１３０、１４０に接続して、ジェット１３０、１４０からの流体の流れおよびスプレージェット１４０について気流を霧化する制御をトリガする。両タイプのジェット１３０、１４０について、インクジェット１２０のより複雑な制御要件に比べてジェット１３０、１４０からの流体の堆積を制御するのに必要とされるのは、通常、基本タイプのオン／オフ作動である。
【００４６】
図５に、基材取扱いシステム５０２、流体分配システム５０４、および多重解像度および処理能力で流体材料を堆積するための制御システム５０６とを含む多重解像度流体塗布器５００の第４の実施形態を示す。本実施形態において、基材取扱いシステム５０２は、真空システムを含む、適宜加熱および／または冷却してよいプラテンまたはテーブル５１０を含む平床式システムとして構成されている。テーブル５１０は、テーブル５１０に取り付けられた基材５１６上に流体材料の正確かつ反復性のある堆積のために、流体分配システム５０４に対して配置された、第１端５１３から第２端５１４まで平滑または段階的に軸５１２に沿って二方向に動くように割出し軸５１２に沿って二方向に割出し可能であるのが好ましい。テーブル５１０上への基材５１６の取り付けおよび見当合せは、真空システム、機械的コンポーネント、および／または接着剤またはその他公知の締結方法により行ってもよい。テーブル作動および移動システム５１１は、例えば、好適な単軸制御可能な配置システムをはじめとする基材取扱いシステム５０２に運動ハードウェアを提供するものである。かかる配置システムは、二方向連続または段階的動作制御のために接続されたモータドライバーに接続された１個以上のスライドに取り付けられるテーブル５１０を含んでいてもよい。しかしながら、本実施形態に有用なその他の取り付け、運動制御および配置ハードウェアもまた本発明の範囲に含まれる。
【００４７】
あるいは、基材取扱いシステム５０２は、ファントムローラ５５０により図示されているように、ウェブラインとして構成してもよい。本実施形態において、基材環境、移動、制御および見当合せは、平床式システムについて上述したものと同じやり方で得られる。さらに、ウェブラインシステムに好適な基材取扱い、および取り付け、運動制御および配置ハードウェアのためのその他の構造および方法を用いてもよい。
【００４８】
本実施形態において、流体分配システム５０４は、ここでは、流体分配機構を通過すると基材５１６上に流体材料が堆積するようにそれぞれ取り付けられている機構５２２、５２４、５２６、５２８および５２９を含む複数の流体分配機構５２０を含む。各機構５２０は、運動方向５１２に垂直であるのを含めた、基材５１６に対して可動な適切なハードウェアを用いて取り付けられている。第１の流体分配機構５２２は、高解像度を与えるが、流体材料の基材５１６上への堆積が遅い、図２のインクジェット１２０について上述したようなインクジェットタイプの装置であるのが好ましい。流体材料の貯蔵および導入ハードウェアおよび接続は、この図には明確には示されていないが、流体材料を、流体分配機構５２０、分配される流体材料および塗布の要件に適合するのに好適なやり方で流体材料を導入するために本実施形態に適宜含められる。第１、第２といった流体分配機構を本実施形態において説明したが、これらの支持に特定の順序があるわけではなく、コンポーネントを説明するのに明確にするためだけのものであると考えられる。流体分配機構５２０は、特に断りのない限り、割出し軸５１２に対してどんな順序で配置してもよい。
【００４９】
第２の流体分配機構５２４は、低解像度であるが、インクジェット５２２よりも効率的に流体材料の基材５１６上への堆積が早く処理能力が高い、図２のスチームジェット１３０について上述したようなスチームジェットタイプの装置であるのが好ましい。第３の流体分配機構５２６は、低解像度であるが、流体材料の基材５１６上への堆積が早く処理能力が高い、図２のスプレージェット１４０について上述したようなスプレージェットタイプの装置であるのが好ましい。さらに、第４および第５の流体分配機構５２８、５２９も示す。これらの追加の流体分配機構５２８、５２９は、第２のインクジェット、ストリームまたはスプレージェット装置のような、最初の３つの流体分配機構５２２、５２４または５２６と同じタイプであってもよい。２つ以上の同じタイプの流体分配機構を提供することによって、流体塗布器５００は、同じレベルの解像度および処理能力で２種類以上の異なる種類の流体材料を堆積する。あるいは、追加の流体分配機構５２８、５２９は、ブロー微小繊維装置のような異なる種類の流体材料を分配する異なる種類の装置であってもよい。任意で、一方の追加の機構５２８は、その他の流体分配機構５２２、５２４または５２６と同じであってもよく、他方の追加の機構５２９は異なる種類の機構であってもよい。さらに、流体分配システム５０４は、流体塗布器５００の要件に適合する、または特定の用途の要件に適合するために、適宜、本実施形態に示される５個を超える、または５個未満の流体分配機構５２０を備えていてもよい。
【００５０】
本実施形態における制御システム５０６は、基材取扱いシステム５０２と流体分配システム５０４の両方を協働して制御するのが好ましい。コントローラ５３０は、ライン５３１により、Ｉ／Ｏユニット５３５に接続され、デジタル制御システムを流体塗布器５００に提供するのが好ましいが、その他の制御システムもまた考えられる。Ｉ／Ｏユニット５３５は、代表的なライン５３６を介して基材取扱いシステム５０２に接続されている。基材取扱いシステム５０２の制御には、作動、温度制御、加熱および冷却のための水流、テーブル作動および動作システム５１１の制御によるような、テーブル５１０の運動および位置制御が挙げられる。Ｉ／Ｏユニット５３５は、代表的なライン５３７を介して流体分配システム５０４に接続されている。流体分配システム５０４の制御には、複数の流体分配機構５２０の夫々の独立および別個の堆積制御が挙げられる。かかる制御の種類および範囲は、制御される流体分配機構の種類、および分配される流体材料の種類および要件に応じて異なる。制御ユニット５３０は、基材５１６および／または複数の流体分配機構５２０を互いに移動および配置しながら、複数の流体分配機構５２０の同時および／または連続作動を調整する。
【００５１】
本実施形態において、流体塗布器５００はまた、流体分配システム５０４により堆積される流体材料の一部または全部の処理を完了するために提供される流体処理システム５０８を含んでいてもよい。流体処理システム５０８は、例えば、外部ガス取扱いおよび分析システム５４０を有するＵＶ硬化システムのような硬化機構を含んでいてもよい。あるいは、流体処理システム５０８はまた、他の種類の放射線硬化システム、乾燥システム、揮発性溶剤換気システム、変換システムまたはこれらおよびその他好適なシステムの組合わせを含んでいてもよい。Ｉ／Ｏユニット５３５を、代表的なライン５３８を介して流体処理システム５０８に接続すると、基材取扱いシステム５０２と流体分配システム５０４の両方のそれと共に処理システム５０８を調整制御する。任意で、その他の流体処理システムをオフラインにして、基材およびその上に堆積した流体材料の処理を完了してもよい。
【００５２】
図６（図２および５を参照しながら）は、本発明の流体塗布器１００を用いて堆積画像を含有する物品を作製する１つの方法６００の概略を示すフローチャートである。流体塗布器１００は、工程６０５でデジタル画像を受容するように構成されている。塗布器１００により生成または再生されるグラフィック（写真、テキストまたはその両方）またはその他画像を走査することにより、またはデジタル画像生成用途、ｅ−メール、インターネット、ＣＡＤ／ＣＡＭシステムまたはその他源からデジタル画像をダウンロードすることによって、デジタル画像を形成してもよい。デジタル画像が制御ユニット５０６に利用可能となったら、画像を工程６１０で処理して、画像を分析し、様々な流体分配機構１２０、１３０および／または１４０に堆積タスクを割り当ててもよい。
【００５３】
流体材料１２７、１３１、１４１の分配を、既に作製したグラフィックまたはその他予め配置しておいた材料の上に行う、またはこれらと並べる場合には、流体塗布器１００は、工程６１５で、前述の材料で作製された画像を見当合せする。続いて、工程６２０で、流体材料１２７、１３１および／または１４１を、流体塗布器１００に既に適切に充填された基材１０８上に堆積する。しかしながら、前述の材料またはグラフィックが存在しない場合には、この方法を工程６２０において、流体材料１２７、１３１および／または１４１の基材１０８上への堆積へ進める。いずれの場合においても堆積材料の他の層を配置する場合には、工程６１５において、予め堆積した材料の新たな材料への見当合せが成される。
【００５４】
工程６２０における材料の堆積は、インクジェット１２０を用いて、高解像度のアウトラインまたはパターンの画像を生成するように構成されているのが好ましい。ストリームジェット１３０を用いて枠を配置したり、インクジェット１２０を用いるとあまり効率的ではないが、高さおよび／または厚さを有する比較的良好な解像度のフィーチャーを生成するのが好ましい。スプレージェット１４０を用いて、様々な高さ要件で広い表面積をバルク充填してもよい。図３および５に記載され、示されているような追加の流体分配機構を用いて、所望の追加のフィーチャーを生成されている物品に加えてもよい。任意で、流体塗布器１００を構成およびプログラムして、インクジェット１２０および別のジェット１３０または１４０がそれぞれ分配流体材料１２７、１３１、１４１を同時だが、同じ物品については同時でないように分配するようにして、ほぼ同時に２個以上の物品を基材上に作製してもよい。
【００５５】
所望および／または必要な流体材料１２７、１３１、１４１の全てが基材１０８上に堆積したら、流体材料１２７、１３１、１４１および基材１０８に工程６２５の後処理を施してもよい。材料１２７、１３１、１４１を硬化、乾燥、換気および／またはその他の種類の好適な処理を行って、基材１０８に対して堆積材料１２７、１３１、１４１を完成させる。この後処理工程６２５は、流体塗布器１００の一部として行ってもよい（図４および６に示す変形実施形態の説明を参照のこと）。あるいは、この工程６２５を、所望であれば、流体塗布器１００から個別に行ってもよい。任意で、１つ以上の後処理手順を流体塗布器１００の一部として行ってもよく、１つ以上の後処理手順は別個に行ってもよい。上述の後処理手順に加えて、かかる手順には、剥離ライナ、カバー層および／またはその他フィルム、層または装置の適用、および打抜き、切込み、変換および／またはその他材料処理が含まれていてもよい。しかしながら、流体塗布器１００の多様性のために、種類、サイズ、フォーマット等が様々な基材を入力する能力、材料間の自動見当合せ、打抜きおよび／またはその他廃棄物生成プロセスの必要性が最小になる。
【００５６】
本発明の流体塗布器および方法は、様々な物品を、早く、簡単にコスト有効性のある方法で作製することができる。物品は、形成する物品の要件に応じて、シートまたは連続ウェブフォーマットで様々な基材上に形成される。本発明の流体塗布器を用いた物品の作製によって、器具と労力コストの両方が減じ、廃棄物が減じ、低容量効率が増大し、小部分処理が行える。さらに、流体塗布器は、材料の後の層間の見当合せを自動化し、作製される大きく異なる種類の物品間の即時の切替えを可能とし、新しい品目の即時の開発を可能とする。潜在的に、本発明の流体塗布器は、小型消費者市場向けに作製されて、消費者、中小企業および／またはその他カスタマーは、消費者市場で販売されている容易に入手可能な基材および流体材料を用いて、所望の物品を家庭またはオフィスで即時に、コスト有効性のある、効率的なやり方で、作製することができる。
【００５７】
本発明を、好ましい実施形態を参照して説明してきたが、当業者であれば、形態および詳細において変更を、本発明の技術思想および範囲から逸脱することなく行うことができるであろう。さらに、本発明は、詳細の全てに限定されるものではなく、本発明の技術思想または範囲から逸脱することなく修正および変更を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】基材取扱いシステム、流体分配システムおよび制御システムを含む、本発明による多重解像度流体塗布器の一実施形態のブロック図である。
【図２】基材が回転式ドラムに導入された、本発明による多重解像度流体塗布器の第２の実施形態の図である。
【図３】紫外線硬化チャンバーを含む、本発明による多重解像度流体塗布器の第３の実施形態の図である。
【図４】電子および制御コンポーネントが示された、図２の多重解像度流体塗布器の図である。
【図５】基材が平床またはウェブラインに導入された、本発明による多重解像度流体塗布器の第４の実施形態の図である。
【図６】本発明の流体塗布器を用いて物品を製造する方法を示すフローチャートである。
【図６】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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