特開 2024-64580 塗布装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024064580

(43)【公開日】2024-05-14

(54)【発明の名称】塗布装置

(51)【国際特許分類】

   B05C 5/00 20060101AFI20240507BHJP

   B05C 11/00 20060101ALI20240507BHJP

   B05C 11/10 20060101ALI20240507BHJP

   G01N 21/88 20060101ALI20240507BHJP

【ＦＩ】

B05C5/00 101

B05C11/00

B05C11/10

G01N21/88 K

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022173272

(22)【出願日】2022-10-28

(71)【出願人】

【識別番号】000250502

【氏名又は名称】理想科学工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100101247

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 俊一

(74)【代理人】

【識別番号】100095500

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 正和

(72)【発明者】

【氏名】久保田 睦

【テーマコード（参考）】

2G051

4F041

4F042

【Ｆターム（参考）】

2G051AB12

2G051BA05

2G051CA04

2G051CB10

2G051DA05

2G051DA07

2G051EA12

2G051EA14

4F041AA02

4F041AB01

4F041BA05

4F041BA23

4F041BA32

4F041BA34

4F041BA43

4F042AA22

4F042AB00

4F042BA12

4F042DB42

4F042DH09

(57)【要約】

【課題】複数種類の液体が混合されて塗布対象物に塗布された液体の混合状態の判定を容易にできる塗布装置を提供する。
【解決手段】塗布部２は、いずれかが蛍光剤を含有する主剤と硬化剤とを混合した混合液をシールラベル１８に塗布する。発光部５は、シールラベル１８に塗布された混合液にＵＶ光を照射する。撮像部６は、発光部５のＵＶ光が照射された、シールラベル１８に塗布された混合液を撮像する。制御部７は、撮像部６が撮像した画像に基づき、混合液の混合状態を判定する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

特定波長の光が照射されると発光する材料を含有する液体を一部に含む複数種類の液体を混合した混合液を塗布対象物に塗布する塗布部と、
塗布対象物に塗布された前記混合液に前記特定波長の光を照射する発光部と、
前記発光部の光が照射された、塗布対象物に塗布された前記混合液を撮像する撮像部と、
前記撮像部が撮像した画像に基づき、前記混合液の混合状態を判定する判定部と
を備えることを特徴とする塗布装置。

【請求項2】

前記複数種類の液体うちの一部の液体が硬化剤であることを特徴とする請求項１に記載の塗布装置。

【請求項3】

前記判定部は、前記撮像部が撮像した画像に基づき、塗布対象物への前記混合液の塗布不良の有無を判定することを特徴とする請求項１または２に記載の塗布装置。

【請求項4】

前記判定部は、前記混合液の混合状態が正常であり、前記混合液の塗布不良として、塗布対象物への前記混合液の塗布不足が生じていると判定した場合において、前記塗布部に塗布対象物への前記混合液の追加の塗布を行わせることを特徴とする請求項３に記載の塗布装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液体を塗布対象物に塗布する塗布装置に関する。

【背景技術】

【0002】

複数種類の液体を混合して塗布対象物に塗布する技術が知られている。例えば、印刷されたシールラベル等の塗布対象物の表面に透明な樹脂を盛るように塗布するポッティング加工において、主剤と硬化剤とを混合した樹脂をシールラベル等の塗布対象物に塗布することが行われている。

【0003】

このような技術において、環境温度の変化による主剤および硬化剤の粘度の変化や、塗布装置における主剤と硬化剤とを撹拌する動作の異常等により、主剤と硬化剤との混合比の経時変化や混合ムラ（混合不足）のような混合不良が生じることがある。このような混合不良は、樹脂の硬化不良を招く。

【0004】

塗布装置において塗布された液体の状態を検出する技術としては、液体の塗布領域をカメラで撮像した画像に基づき、液体の塗布形状を検出する技術が知られている（特許文献１参照）。

【0005】

また、被着体に塗布された、蛍光剤を含む蛍光性接着剤に紫外線を照射し、蛍光性接着剤が発した蛍光をカメラで捕えた画像を処理して蛍光性接着剤の塗布状態を検査する技術が知られている（特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００７－１３０５８８号公報

【特許文献2】特開平５－３３１４３８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、カメラで撮像された画像からは、複数種類の液体の混合状態を判定して上述のような混合不良を検出することは困難なことがある。例えば、上述したポッティング加工においては、シールラベル等の塗布対象物の印刷画像を透過させるために、主剤および硬化剤として透明度の高い樹脂が使用される。このため、カメラで撮像した画像からは主剤と硬化剤との混合状態の判定が困難である。

【0008】

本発明は上記に鑑みてなされたもので、複数種類の液体が混合されて塗布対象物に塗布された液体の混合状態の判定を容易にできる塗布装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記目的を達成するため、本発明の塗布装置は、特定波長の光が照射されると発光する材料を含有する液体を一部に含む複数種類の液体を混合した混合液を塗布対象物に塗布する塗布部と、塗布対象物に塗布された前記混合液に前記特定波長の光を照射する発光部と、前記発光部の光が照射された、塗布対象物に塗布された前記混合液を撮像する撮像部と、前記撮像部が撮像した画像に基づき、前記混合液の混合状態を判定する判定部とを備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明の塗布装置によれば、複数種類の液体が混合されて塗布対象物に塗布された液体の混合状態の判定を容易にできる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施の形態に係る塗布装置の概略構成図である。

【図2】シール付き台紙を示す図である。

【図3】塗布装置の動作を説明するためのフローチャートである。

【図4】シールラベルに混合液が塗布されたシール付き台紙を示す図である。

【図5】ＵＶ光が照射された、シールラベルに混合液が塗布されたシール付き台紙を撮像した画像を示す図である。

【図6】混合比の判定について説明するための図である。

【図7】混合ムラの判定について説明するための図である。

【図8】塗布不良の判定について説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。各図面を通じて同一もしくは同等の部位や構成要素には、同一もしくは同等の符号を付している。

【0013】

以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置等を例示するものであって、この発明の技術的思想は、各構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。

【0014】

図１は、本発明の実施の形態に係る塗布装置の概略構成図である。図１に示すように、本実施の形態に係る塗布装置１は、塗布部２と、ワークテーブル３と、ＸＹＺステージ４と、発光部５と、撮像部６と、制御部（判定部に相当）７とを備える。

【0015】

塗布部２は、主剤と硬化剤との２種類の液体を混合し、主剤と硬化剤とが混合された混合液を吐出して後述するシールラベル（塗布対象物に相当）１８に塗布する。塗布部２は、後述するＺステージ２３に設置されている。塗布部２は、貯留容器１１Ａ，１１Ｂと、ミキサ部１２と、ノズル１３とを備える。

【0016】

貯留容器１１Ａ，１１Ｂの一方は主剤である液体を貯留し、他方は硬化剤である液体を貯留する。貯留容器１１Ａ，１１Ｂには、それぞれが貯留する液体が、図示しない供給源から供給される。

【0017】

主剤および硬化剤は、無色透明の液体である。例えば、主剤はポリオールであり、硬化剤はイソシアネートである。主剤または硬化剤が、特定波長の光が照射されると発光する材料である蛍光剤を含有している。蛍光剤は、主剤または硬化剤に均一に分散されている。蛍光剤は、可視光では無色透明である。主剤と硬化剤とが混合された混合液も無色透明である。

【0018】

ミキサ部１２は、貯留容器１１Ａ，１１Ｂから供給される主剤と硬化剤とを混合して撹拌し、空気圧やメカニカルポンプ等により混合液をノズル１３から吐出させる。例えば、ミキサ部１２は、主剤であるポリオールと硬化剤であるイソシアネートとを混合して、混合液である２液硬化型のポリウレタン樹脂をノズル１３から吐出させる。

【0019】

ノズル１３は、混合液を吐出する。

【0020】

ワークテーブル３は、シール付き台紙１６が載置されるテーブルである。ワークテーブル３は、後述するＹステージ２２に設置されている。シール付き台紙１６は、図２に示すように、台紙１７と、台紙１７上に剥離可能に貼り付けられた複数のシールラベル１８とを備える。シール付き台紙１６において、台紙１７の表面とシールラベル１８の表面との間には段差がある。

【0021】

ＸＹＺステージ４は、塗布部２とワークテーブル３上のシール付き台紙１６とを、Ｘ方向、Ｙ方向、およびＺ方向に相対的に移動させる。ＸＹＺステージ４は、Ｘステージ２１と、Ｙステージ２２と、Ｚステージ２３とを備える。

【0022】

Ｘステージ２１は、Ｚステージ２３を水平方向であるＸ方向に移動させる。Ｙステージ２２は、ワークテーブル３をＸ方向に直交する水平方向であるＹ方向に移動させる。Ｚステージ２３は、塗布部２を鉛直方向であるＺ方向に移動させる。Ｚステージ２３は、Ｘステージ２１に設置されている。

【0023】

発光部５は、各シールラベル１８に混合液が塗布されたシール付き台紙１６に、蛍光剤の励起波長に適合した特定波長の光であるＵＶ光を照射する。

【0024】

撮像部６は、発光部５のＵＶ光が照射された、各シールラベル１８に混合液が塗布されたシール付き台紙１６を撮像する。

【0025】

制御部７は、塗布装置１の各部の動作を制御する。制御部７は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスク等を備えて構成される。

【0026】

具体的には、制御部７は、主剤と硬化剤とを混合し、シール付き台紙１６の各シールラベル１８に混合液を塗布するよう塗布部２およびＸＹＺステージ４を制御する。

【0027】

また、制御部７は、各シールラベル１８に混合液が塗布されたシール付き台紙１６に発光部５のＵＶ光を照射し、ＵＶ光が照射されたシール付き台紙１６を撮像部６で撮像するよう制御する。そして、制御部７は、撮像部６が撮像した画像に基づき、混合液の混合状態、および塗布不良の有無を判定する。

【0028】

ここで、混合状態の判定は、混合液における主剤と硬化剤との混合不良の有無を判定するものである。具体的には、混合状態の判定は、混合液における主剤と硬化剤との混合比の異常（正常な混合比からの変化）の有無、および混合ムラ（混合不足）の有無を判定するものである。塗布不良の有無の判定は、塗布不足の有無、および塗布過多の有無を判定するものである。

【0029】

次に、塗布装置１の動作について、図３のフローチャートを参照して説明する。

【0030】

図３のステップＳ１において、制御部７は、塗布部２によりシール付き台紙１６の各シールラベル１８に主剤と硬化剤との混合液を塗布するよう制御する。具体的には、制御部７は、主剤と硬化剤とを混合し、塗布データに基づき、シール付き台紙１６の各シールラベル１８に混合液を塗布するよう塗布部２のミキサ部１２およびＸＹＺステージ４を制御する。ここで、塗布データは、シールラベル１８ごとの混合液の塗布量および塗布位置を示すデータである。塗布データは、例えば、パーソナルコンピュータ等の外部装置（図示せず）から制御部７に入力される。

【0031】

シールラベル１８に塗布するためにノズル１３から吐出された混合液は、粘性によりシールラベル１８の表面を流れるように広がる。そして、混合液は、シールラベル１８の縁まで広がると、表面張力でシールラベル１８から漏れずに止まる。これにより、図４に示すように、シールラベル１８に混合液３１が塗布された状態となる。

【0032】

ここで、環境温度等の周囲環境の変化や、混合液の硬化の進行具合により、混合液の粘度や表面張力等の物性が変化することがある。なお、混合液では、混合直後から主剤と硬化剤との化学反応により硬化が始まっている。また、塗布部２による混合液の吐出量にはバラツキがある。このため、図４に示すように、シールラベル１８に対する混合液３１の塗布不足や塗布過多が発生することがある。

【0033】

また、環境温度の変化による主剤および硬化剤の粘度の変化により、貯留容器１１Ａ，１１Ｂからミキサ部１２への主剤の流入量と硬化剤の流入量との比率が変化することがある。また、貯留容器１１Ａ，１１Ｂからミキサ部１２への主剤および硬化剤の流入量にはバラツキがある。このため、混合液における主剤と硬化剤との混合比に経時変化が発生することがある。

【0034】

また、塗布部２のミキサ部１２における主剤と硬化剤とを撹拌する動作の異常により、主剤と硬化剤との混合ムラ（混合不足）が発生することがある。

【0035】

図３に戻り、ステップＳ２において、制御部７は、各シールラベル１８に塗布された混合液の撮像を行う。

【0036】

具体的には、制御部７は、各シールラベル１８に混合液が塗布されたシール付き台紙１６に発光部５のＵＶ光を照射するよう制御する。これにより、各シールラベル１８に塗布された混合液が、ＵＶ光の照射により発光する。この状態で、制御部７は、シール付き台紙１６を撮像部６に撮像させる。これにより、図５に示すような、発光領域３２を含む画像が撮像される。発光領域３２は、シール付き台紙１６上の混合液が塗布された領域である。

【0037】

次いで、ステップＳ３において、制御部７は、撮像部６が撮像した画像を画像処理して、発光領域３２を抽出する。制御部７は、例えば、グレースケール処理、明るさ・コントラストの調整、白黒反転処理等を行うことで、発光領域３２を抽出することができる。

【0038】

なお、ステップＳ２で撮像を行う際の撮像環境によっては、画像処理を行っても発光領域３２の抽出が困難な場合がある。このため、ステップＳ２において、撮像環境によっては、周辺の照度を調整して撮像を行ってもよい。

【0039】

次いで、ステップＳ４において、制御部７は、混合液の混合状態、および塗布不良の有無を判定する。

【0040】

具体的には、制御部７は、画像処理後の画像における各発光領域３２について、当該発光領域３２の濃度（平均濃度）を基準濃度と比較する。基準濃度との濃度の差が所定の混合比判定閾値以上である発光領域３２がある場合、制御部７は、混合液における混合比の異常（正常な混合比からの変化）が発生していると判定する。

【0041】

ここで、画像処理後の画像における濃度は、発光強度に比例する。また、混合液における発光強度は、蛍光剤の量に比例する。したがって、図６に示すように、主剤および硬化剤のうち蛍光剤を含有する液体の比率が正常な比率よりも高い場合、主剤と硬化剤との混合比が正常である場合よりも、発光領域３２の濃度が高くなる。また、蛍光剤を含有する液体の比率が正常な比率よりも低い場合、混合比が正常である場合よりも、発光領域３２の濃度が低くなる。このため、発光領域３２の濃度から、混合液における主剤と硬化剤との混合比の異常の有無を判定できる。上述の基準濃度は、混合比が正常である場合の発光領域３２の濃度として予め設定された濃度である。

【0042】

なお、図６は、撮像部６が撮像した画像を白黒反転処理した画像である。後述する図７、図８についても同様である。

【0043】

また、制御部７は、各発光領域３２について、当該発光領域３２内の最高濃度と最低濃度との差を算出する。最高濃度と最低濃度との差が所定の混合ムラ判定閾値以上である発光領域３２がある場合、制御部７は、混合液における混合ムラ（混合不足）が発生していると判定する。

【0044】

ここで、混合液における混合ムラが生じている場合、図７に示すように、画像処理後の画像における発光領域３２内において、濃淡ムラが生じる。混合ムラがない場合は、発光領域３２内の濃度は均一である。このため、発光領域３２内の最高濃度と最低濃度との差から、混合液における主剤と硬化剤との混合ムラ（混合不足）の有無を判定できる。

【0045】

また、制御部７は、画像処理後の画像における各発光領域３２の形状を、予め登録している発光領域３２の正常な形状とパターンマッチングすることで、各シールラベル１８に対する混合液の塗布不足の有無、および塗布過多の有無を判定する。なお、ステップＳ１で混合液を塗布する前に撮像部６でシール付き台紙１６を撮像しておき、撮像した画像におけるシールラベル１８の形状を、発光領域３２の正常な形状として用いてもよい。

【0046】

ここで、図８に示すように、シールラベル１８に対する混合液の塗布量（塗布形状）に応じて発光領域３２の形状が変わるため、発光領域３２の形状から、塗布不足の有無、および塗布過多の有無を判定できる。

【0047】

図３に戻り、ステップＳ５において、制御部７は、混合液の混合不良が発生しているか否かを判断する。ここで、制御部７は、上述した混合状態の判定の結果、混合比の異常および混合ムラの少なくともいずれかが発生していると判定した場合、混合液の混合不良が発生していると判断する。

【0048】

混合液における混合不良が発生している場合、混合液の硬化不良が生じるおそれがある。このため、混合不良が発生していると判断した場合（ステップＳ５：ＹＥＳ）、ステップＳ６において、制御部７は、外部装置等の表示部（図示せず）に警告を表示させる。これにより、一連の動作が終了となる。

【0049】

混合不良は発生していないと判断した場合（ステップＳ５：ＮＯ）、ステップＳ７において、制御部７は、上述した塗布不良の有無の判定の結果、少なくともいずれかのシールラベル１８に対する混合液の塗布過多が発生しているか否かを判断する。

【0050】

ここで、塗布不足が後述する追加塗布により修正可能であるのに対し、塗布過多は修正ができない。このため、塗布過多が発生していると判断した場合（ステップＳ７：ＹＥＳ）、制御部７は、ステップＳ６に進み、外部装置等の表示部に警告を表示させる。これにより、一連の動作が終了となる。

【0051】

塗布過多は発生していないと判断した場合（ステップＳ７：ＮＯ）、ステップＳ８において、制御部７は、少なくともいずれかのシールラベル１８に対する混合液の塗布不足が発生しているか否かを判断する。

【0052】

塗布不足が発生していると判断した場合（ステップＳ８：ＹＥＳ）、ステップＳ９において、制御部７は、塗布不足が発生している各シールラベル１８に対する混合液の追加塗布を行うよう塗布部２のミキサ部１２およびＸＹＺステージ４を制御する。ここで、制御部７は、塗布不足が発生しているシールラベル１８に対応する発光領域３２の形状に基づき、当該シールラベル１８に対する追加塗布における塗布量を決定する。

【0053】

塗布不足が発生している各シールラベル１８に対する混合液の追加塗布が終了すると、制御部７は、ステップＳ２へ戻る。

【0054】

ステップＳ８において、塗布不足は発生していないと制御部７が判断した場合（ステップＳ８：ＮＯ）、一連の動作が終了となる。この後、熱処理装置（図示せず）における熱処理工程により、各シールラベル１８に塗布された混合液が完全に硬化される。

【0055】

以上説明したように、塗布装置１では、主剤または硬化剤が蛍光剤を含有している。主剤と硬化剤との混合液が塗布された各シールラベル１８に発光部５がＵＶ光を照射し、ＵＶ光が照射された、各シールラベル１８に塗布された混合液を撮像部６が撮像する。制御部７は、撮像部６が撮像した画像に基づき、混合液の混合状態を判定する。これにより、混合液の蛍光剤が発光することで、混合液が無色透明であっても、撮像部６が撮像した画像から混合液の混合状態の判定を容易にできる。

【0056】

また、混合される２種類の液体のうちの一方が硬化剤であるため、混合状態を容易に判定できることで、硬化不良のおそれの有無を容易に判定できる。

【0057】

また、制御部７は、撮像部６が撮像した画像に基づき、シールラベル１８への混合液の塗布不良の有無を判定する。これにより、混合液が無色透明であっても、撮像部６が撮像した画像から混合液の塗布不良の有無の判定を容易にできる。

【0058】

また、制御部７は、混合液の混合状態が正常であり、混合液の塗布不良として、シールラベル１８への混合液の塗布不足が生じていると判定した場合において、塗布部２に塗布不足が生じているシールラベル１８への混合液の追加の塗布を行わせる。これにより、シールラベル１８に対する混合液の塗布不足を解消できる。この結果、混合液が塗布されて硬化されたシールラベル１８の製造における不良品を低減できる。特に、塗布部２として、吐出量のバラツキが大きい空気圧方式のディスペンサを用いた場合でも、混合液の塗布不足を解消して不良品を低減できる。

【0059】

また、混合液に蛍光剤が含まれることで、例えば、会員ラベルの偽造防止のための真贋判定や、ネイルシールをブラックライトで発光させる技術に適用でき、商品に付加価値を付与できる。

【0060】

なお、塗布データにおいて、シールラベル１８への混合液の塗布量を、塗布過多より塗布不足が生じやすい少なめの量に設定しておいてもよい。これにより、塗布不良としては、修正できない塗布過多よりも修正可能な塗布不足の方が多くなるので、不良品を低減できる。

【0061】

また、上述した実施の形態では、いずれも無色透明の主剤と硬化剤との２種類の液体を混合した無色透明の混合液をシールラベル１８に混合液を塗布する塗布装置１について説明した。しかし、混合される液体は２種類に限らず、複数種類であればよい。また、混合される複数種類の液体に硬化剤が含まれていなくてもよい。また、蛍光剤を含有する液体は１種類に限らず、混合される複数種類の液体のうちの一部の液体が蛍光剤を含有していればよい。また、混合される複数種類の液体の少なくとも一部の液体が無色透明でなくてもよい。複数種類の液体が混合された混合液も無色透明でなくてもよい。また、塗布対象物はシールラベル１８に限らず、電子部品の固定や封止のために、複数種類の液体を混合した混合液を塗布する装置にも本発明は適用可能である。

【0062】

本発明は上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。

【0063】

［付記］
本出願は、以下の発明を開示する。

【0064】

（付記１）
特定波長の光が照射されると発光する材料を含有する液体を一部に含む複数種類の液体を混合した混合液を塗布対象物に塗布する塗布部と、
塗布対象物に塗布された前記混合液に前記特定波長の光を照射する発光部と、
前記発光部の光が照射された、塗布対象物に塗布された前記混合液を撮像する撮像部と、
前記撮像部が撮像した画像に基づき、前記混合液の混合状態を判定する判定部と
を備えることを特徴とする塗布装置。

【0065】

（付記２）
前記複数種類の液体うちの一部の液体が硬化剤であることを特徴とする付記１に記載の塗布装置。

【0066】

（付記３）
前記判定部は、前記撮像部が撮像した画像に基づき、塗布対象物への前記混合液の塗布不良の有無を判定することを特徴とする付記１または２に記載の塗布装置。

【0067】

（付記４）
前記判定部は、前記混合液の混合状態が正常であり、前記混合液の塗布不良として、塗布対象物への前記混合液の塗布不足が生じていると判定した場合において、前記塗布部に塗布対象物への前記混合液の追加の塗布を行わせることを特徴とする付記３に記載の塗布装置。

【符号の説明】

【0068】

１ 塗布装置
２ 塗布部
３ ワークテーブル
４ ＸＹＺステージ
５ 発光部
６ 撮像部
７ 制御部
１１Ａ，１１Ｂ 貯留容器
１２ ミキサ部
１３ ノズル
１６ シール付き台紙
１７ 台紙
１８ シールラベル
２１ Ｘステージ
２２ Ｙステージ
２３ Ｚステージ
３１ 混合液
３２ 発光領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】