JP2005088390A - 印刷システム、及び印刷方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 立体的対象物に高精度かつ高品質のインクジェット印刷を行う印刷システムを提供する。
【解決手段】 ワーク（立体的被印刷体）に応じた固定治具７を、ベルトコンベア５に装着する。ワークは固定治具７に固定され、ベルトコンベア５で搬送されつつ、ＵＶ硬化型インクによるインクジェット印刷、及びＵＶ露光装置１１による露光が行われる。固定治具７とベルトコンベア５に施された位置調整機構により、インクジェットヘッド４と印刷面とのギャップｄが一定距離を維持し、インクジェット印刷の安定化、高精度化を図る。また、インクジェットヘッド４とＵＶ露光装置１１間に、遮光手段を設け、インクジェットヘッドのノズルの劣化を防ぐ。
【選択図】 図１

Description

本発明は、立体的対象物上にＵＶ硬化型インクで印刷する、インクジェットの印刷システムに関するものである。

工業製品には、文字、記号、イラスト等が印字されているが、例えば製造元、商品名、定価等の情報は、初めから商品に印刷されている。この場合は、刷版を作成して、平面的に大量に印刷が行われ、印刷後に立体的に組み立てられる。

これに対し、可変情報、例えば製品のロット毎に異なるロット番号、日付、食品の賞味期限、特定の顧客から要求された内容（例えば「開店１０周年記念品」等）のように、さらに商品への印字が必要な場合がある。印字は、立体的商品に刷版を作成せずインクジェット方式で行われる。

インクジェット方式での印刷は、製品に触れずに印字を行うため、製品が移動中に印字を行うことができ、製品を印字のために止める必要がない。また、立体的な製品や、印刷表面が曲面であったり凹凸があったりする製品にも印字が可能である。また、刷版を作成する必要がなく、印字内容の変更が容易である。

例えば、ＵＶ硬化型インクを用いるインクジェット印刷方法としては、特許文献１がある。また、製品を製品特有のホルダで保持して、循環コンベアに装着し、液面のインキ皮膜を製品に付着させる液圧転写装置として特許文献２がある。
特開２００１−３１０５４３号公報 特開２００１−０７９４６９号公報

しかしながら、高精細用途のインクジェットヘッドは、ワーク（商品等の被印刷体のことを、以降「ワーク」と記す）とのヘッドギャップが大きなものでも１〜２ｍｍと、かなり狭く、インクジェットヘッドとワークとの距離を一定に保って印字するのが困難であった。例えば成型した紙箱の表面等に、インクジェットで高精度な印字をする場合、箱自体の高さのばらつきもあり、インクジェットヘッドとワーク（紙箱）との距離を一定に保つのは難しかった。

また、インクジェットヘッド自体は衝撃に弱く、ワークが衝突したり、ワーク表面で擦ったりすると、ノズルが破壊されることがあり、立体的なワークにインクジェットで高精度な印字をすることは困難であった。

また、立体的なワークにＵＶ硬化型のインクで印字し、その後ＵＶで露光する場合、シート等（２次元的なワーク）に露光する場合と比較すると遮光が難しい。また、ＵＶ光の回り込みがインクジェットヘッドに当たると、ヘッド表面に、硬化したインキミストの付着が起こり、印字品質が劣化してしまう問題があった。

本発明で、解決しようとする問題点は、立体的対象物にインクジェット印刷する場合の、印刷精度の低さと、印刷品質の劣化である。

本発明は、このような問題を鑑みてなされたもので、その目的とするところは、立体的対象物に高精度かつ高品質のインクジェット印刷を行う印刷システムを提供することである。

前述した目的を達成するための第１の発明は、搬送装置で、対象物を搬送しつつ対象物にインクジェット印刷及び露光を行う印刷システムであって、前記搬送装置に着脱可能に装着される、前記対象物の保持手段と、前記対象物を前記搬送装置上の前記保持手段へ移載する移載手段と、前記対象物にインクジェット印刷を行うインクジェット印刷手段と、印刷された前記対象物を露光する露光手段と、露光後の前記対象物を前記搬送装置から移載し、集積する集積手段とを、具備することを特徴とする印刷システムである。

印刷システムには、対象物の印刷面と、インクジェット印刷手段のヘッド部との距離を一定に保つ保持機構を、更に設ける。

保持機構は、搬送装置に設けられた水平位置案内コロと、保持手段に設けられた案内溝とで構成され、搬送装置が対象物を搬送時に、水平位置案内コロが案内溝を通過することにより、対象物の印刷面と、インクジェット印刷手段のヘッド部との距離を一定に保つ。水平位置案内コロを設ける区間は、搬送装置の全区間ではなく、インクジェットヘッドの設置区間、露光手段の設置区間、対象物を着脱する区間等である。

対象物の形状に応じた保持手段が選択され、搬送装置に装着される。保持手段にバネなどを備え、対象物を固定しても良い。また、保持手段特有の形状（例えば対象物を落とし込むような形状）により、対象物を固定するようにしても良い。

また、印刷システムは、インクジェット印刷手段に対して、露光手段が発する光線の遮光を行う遮光手段を具備する。
露光手段を、搬送装置を挟んでインクジェット印刷手段の反対側に設け、インクジェット印刷手段との間に遮光手段を設けても良い。
また、露光手段を、搬送装置のインクジェット印刷手段と同じ側に設け、インクジェット印刷手段との間に遮光手段を設けても良い。

第１の発明による印刷システムは、対象物を搬送装置で搬送しつつ対象物にインクジェット印刷及び露光を行う。対象物は、対象物に応じた保持手段を介して搬送装置に装着される。搬送装置の水平案内コロが保持手段の案内溝を通過することで、対象物の印刷面とインクジェット印刷手段のヘッド部とが一定距離を保つ。露光手段とインクジェット印刷手段との間には、遮光手段を設ける。

第２の発明は、搬送装置で、対象物を搬送しつつ前記対象物にインクジェット印刷及び露光を行う印刷方法において、前記対象物を、前記搬送装置に装着される保持手段へ移載し、前記対象物は、前記搬送装置により搬送されつつ、インクジェット印刷及び露光が行われ、印刷及び露光後の前記対象物を前記搬送装置から移載し、集積することを特徴とする印刷方法である。

本発明によれば、立体的対象物に高精度かつ高品質のインクジェット印刷を行う印刷システムを提供することができる。

以下に、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本実施の形態の係る印刷システム１の構成を示す図である。

（１．構成）
（１−１．印刷システム１の構成）
印刷システム１は、移載装置３、固定治具７が装着されたベルトコンベア５、インクジェットヘッド４、ＵＶ露光装置１１、集積装置１７等から構成される。

移載装置３は、ワーク９−１（立体的な被印刷体）を搬送しロボットアーム等でベルトコンベア５上の固定治具７に移載して固定する。固定治具７は、ワーク９−１の形状に応じたものが選定され、ベルトコンベア５に着脱可能に取付け部１５に装着される。固定治具７については、後で詳細に説明する。

ベルトコンベア５は、ワーク９−１を搬送する装置であり、図２に斜め上から見た図を示す。ベルトコンベア５は、一対のベルト６−１、６−２と複数のローラ１９−１、１９−２、１９−３・・、複数の固定治具取付け部２１等からなる。複数のローラ１９−１、１９−２、１９−３・・が一定の速度で回転することで一対のベルト６−１、６−２が同時に方向Ａに移動する。一対のベルト６−１とベルト６−２との間には、固定治具取付け部２１が接続されている。固定治具取付け部２１は、例えば金属板等からなり、固定治具７を取付けるための取付け穴２３−１、２３−２を備える。

図２に示す位置調整コロ２５は、ベルトコンベア５の一部の区間に設けられる。位置調整コロ２５は、固定治具７を搬送する方向に回転する構造を持ち、図示していないが支持手段で支持されている。後で説明するが、固定治具７が位置調整コロ２５に噛み合って移動することにより、固定治具７に固定されるワーク９−１の印刷面とインクジェットヘッド４との距離が一定に保たれる。また、ＵＶ露光装置１１の設置された区間、及び固定治具７上にワーク９−１を着脱する位置に、位置調整コロ２５を設けても良い。

インクジェットヘッド４は、固定治具７に固定されるワーク９−１の印刷面に、インクジェット方式で印刷する装置である。ワーク９−１がベルトコンベア５で移動している間に、ワーク９−１に非接触で印刷を行う。前述の位置調整コロ２５を利用することで、インクジェットヘッド４と印刷面との距離を一定値に保ち、商品ごとの印刷ばらつきを低減し、高印刷品質を維持する。尚、印刷用インクは紫外線を照射することで硬化するＵＶ硬化型インクを用いる。

ＵＶ露光装置１１は、インクジェットヘッド４で印刷されたワーク９−１の印刷面に、紫外線（ＵＶ）照射を行い、インクを硬化させる。ＵＶ硬化型インクを使用することで、耐久性のある画質が得られる。図１では、インクジェットヘッド４をベルトコンベア５の上側に配置し、ＵＶ露光装置１１をベルトコンベア５の下側に配置する。さらにＵＶ露光装置１１からの照射光が、インクジェットヘッド４に当たらないようにしきり板１３を設置する。

集積装置１７は、印刷の終了したワーク９−４をロボットアーム等でベルトコンベア５上の固定治具７から取り外し移載して搬送する。

（１−２．固定治具７の構成）
次に、図３、図４、及び図５により、固定治具７の構成について説明する。

図３は固定治具７を示す図である。図４は上方向から固定治具７を見た図である。固定治具７は、バネ２７−１、２７−２を備え、バネの弾性力を利用してワーク９−１を固定する。図５は、ワーク９−１を固定治具７に装着した図を示す。ワーク９−１の形状に応じて固定治具７が作成され、ワーク９−１はバネ２７−１、２７−２で押さえられ固定される。

また、固定治具７は、ベルトコンベア５で移動する方向に沿って、固定治具７の両側面にそれぞれ溝３１−１、３１−２が施される。ベルトコンベア５の位置調整コロ２５（図２に示す）が設置されている区間で、位置調整コロ２５が溝３１−１、３１−２と噛み合いつつ、固定治具７が搬送される。位置調整コロ２５と溝３１−１、３１−２とが噛み合うことで、固定治具７の上下位置が一定となる。尚、固定治具７の上下位置を一定に保つ方法は、、溝と位置調整コロの構成に限定されない。

また、固定治具７は、ベルトコンベア５に装着するための突起２９−１、２９−２を備える。突起２９−１、２９−２は、図２に示す固定治具取付け部２１に設けた取付け穴２３−１、２３−２にそれぞれ着脱可能に取付けられる。突起の形状や数、或いは取付け方法等は、本実施の形態に限定されない。

（１−３．ワーク）
図６に、本実施の形態で対象となる、立体的被印刷物（ワーク９−１）を示す。例えばワーク９−１は、既に刷版を用いて平面的に領域３１等が印刷されており、箱型に組み立てられ中に商品が収められた状態であってもよい。

図７は、インクジェット印刷が終了した状態のワーク９−２を示す。即ち、立体的形状のまま、本実施の形態の印刷システム１により、領域３３がインクジェット印刷されたものである。立体的形状で印字できるので、既に商品として梱包されたものへの後印字や、包装の上からの印字も可能である。

インクジェット印刷では、刷版等が不要であり、印字対象個数が少数であっても、対応できる。また、印刷内容の変更も簡単に行うことができる。
（１−４．ワーク、固定治具７の装着）

図８は、ベルトコンベア５に固定治具７が取付けられ、さらに固定治具７にワーク９−１が取付けられた図である。ワーク９−１に応じた固定治具７が選定され、固定治具７の突起が、ベルトコンベア５の固定治具取付け部２１の穴に取付けられる（取付け位置は、図１に示す取付け部１５）。

移載装置３が、ロボットアーム等を用いて、ベルトコンベア５に装着された固定治具７に、ワーク９−１をセットする。ワーク９−１は、固定治具７のバネ２７−１、２７−２で固定される。

（２．印刷システム１の印刷手順）
次に、印刷システム１の印刷手順を図９のフローチャート、及び図１を中心に説明する。まず、ベルトコンベア５には、印字しようとする立体的被印刷体であるワーク９−１（図６）に応じた固定治具７（図３、図４）が装着されている。

移載装置３は、ロボットアーム等を用いてワーク９−１をベルトコンベア５の固定治具７に移載し、固定する（ステップ１００１）。図１には示していないが、ワーク９−１を移載する位置に、位置調整コロ２５（図２に示す）を設け、固定治具７に施した溝３１−１、３１−２と噛み合うようにして、ワーク９−１の固定精度を上げるようにしてもよい。

また、ワーク９−１をベルトコンベア５の固定治具７に移載する際、ベルトコンベア５は移動中であってもよいし、一時停止するようにベルトコンベア５の速度を調整しても良い。

ワーク９−１がベルトコンベア５の移動とともに方向Ａに搬送され、インクジェットヘッド４の設置された区間に入ると、ベルトコンベア５には位置調整コロ２５が設けられており、ワーク９−１に施された溝３１−１、３１−２と噛み合いつつ搬送される。従って、ワーク９−１の印刷面と、インクジェットヘッド４とのギャップｄが一定となり、印刷時の印刷精度を向上させることができる。

次に、インクジェットヘッド４とワーク９−１とのギャップｄを一定値に保ちつつ、インクジェットヘッド４はＵＶ硬化型インクを用いてワーク９−１への印字を行う（ステップ１００２）。ワーク９−１は、ベルトコンベア５で搬送されつつ印字が行われる。インクジェットヘッド４が、ワーク９−１に印字した後のワーク９−２を、図７に示す。図７の領域３３が、インクジェット印刷されたものである。

次に、印字されたワーク９−２は、ベルトコンベア５で搬送され、インクジェットヘッド４とは逆側に移動する。尚、インクジェットヘッド４の設置された区間を過ぎると、ベルトコンベア５の位置調整コロ２５は必要ない。

ＵＶ露光装置１１は、インクジェットヘッド４とは逆側に配置され、搬送されてきたワーク９−３に紫外線を照射しＵＶ露光を行う（ステップ１００３）。ＵＶ露光型インクは紫外線照射を受けて硬化し、耐久性のある印字を得る。

尚、ＵＶ露光装置１１の照射光が、インクジェットヘッド４に当たらないようにするため、ＵＶ露光装置１１とインクジェットヘッド４との間には、図１に示すようなしきり板１３を設け照射光を遮断する。

また、ＵＶ露光装置１１での露光を行う区間に位置調整コロ２５を設置し、露光時の固定治具７の搬送の安定化を図ってもよい。

次に、ベルトコンベア５で搬送されたワーク９−４は、ロボットアーム等で固定治具７から取り外され、集積装置１７に移載され集積される（ステップ１００４）。ワーク９−４が、ロボットアーム等で固定治具７から取り外される位置に位置調整コロ２５を設置し、取り外し作業の安定化を図ってもよい。

（３．その他の実施の形態）
図１０は、他の実施の形態の紫外線遮断手段を示したものである。図１０は、インクジェットヘッド４とＵＶ露光装置１１とが、ベルトコンベア５の同じ側にある場合に、インクジェットヘッド４とＵＶ露光装置１１との間にシャッタ３５を設ける場合を示す。ＵＶ露光装置１１がＵＶ光をワーク９−３に照射する際に、シャッタ３５を方向Ｙに移動させ、照射光がインクジェットヘッド４に当たらないようにする。ＵＶ光が照射されないとき、シャッタ３５は方向Ｘに移動し、ワーク９−３や固定治具７の移動を妨げない。

また、図１１は他の実施の形態の固定治具を示したものである。図１１の固定治具３７は、ワーク９を落とし込むお椀型形状をしている。ワーク９は、固定治具３７に落とし込むように装着され、固定される。突起３９−１、３９−２を、ベルトコンベア５の取付け穴２３−１、２３−２に取付ける。固定治具３７は、バネなどの部品を用いない簡単な構造であり、複数の種類のワーク９に共通して利用することも可能である。

また、図には示していないが、インクジェット印刷の際、ワークの高さを測定するセンサを設置し、測定したワークの高さに応じてインクジェットヘッドの高さを調整して印字するようにしても良い。この場合は、ワークの印刷面とインクジェットヘッドとの距離を、センサを用いて一定値に保ち、印刷精度を向上させる。

ベルトコンベア５の搬送は、一定速度であってもよいし、必要に応じて搬送・停止をプログラムするようにしても良い。

（４．効果）
このように、本実施の形態では、立体的なワークを治具に正確に固定し、位置調整コロ２５を利用して搬送位置を安定化させることで、ＵＶ硬化型インクジェット方式の高精細な印刷が可能になる。また、同時にインクジェットヘッドの破損を防止する効果が得られる。

また、ＵＶ露光装置１１とインクジェットヘッド４との間に紫外線遮断手段を設けたので、ＵＶ光のインクジェットヘッド４への照射を防ぎ、インクジェットヘッドのノズルの劣化を防止する効果がある。

尚、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に限られるものではない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

また、本実施の形態の「印字」には、絵柄等を印刷することも含まれる。

本実施の形態における印刷システム１の構成を示す図 印刷システム１の搬送部分の構成を示す図 固定治具７の構造を示す図 固定治具７の構造を示す図 固定治具７の構造を示す図 印字前のワーク９−１を示す図 印字後のワーク９−２を示す図 ベルトコンベア５に固定治具７を介したワーク９−１の取付けを示す図 印刷システム１の印刷手順を示す図 別の実施の形態の遮光手段（シャッタ３５）を示す図 別の実施の形態の固定治具３７を示す図

符号の説明

１………印刷システム
３………移載装置
４………インクジェットヘッド
５………ベルトコンベア
６−１、６−２………ベルト
７、３７………固定治具
９−１、９−２、９−３、９−４………ワーク
１１………ＵＶ露光装置
１３………しきり板
１５………取付け部
１７………集積装置
１９−１、１９−２、１９−３………ローラ
２１………固定治具取付け部
２３−１、２３−２………取付け穴
２５………位置調整コロ
２７−１、２７−２………バネ
２９−１、２９−２、３９−１、３９−２………突起
３１、３３………印字領域
３５………シャッタ

Claims (8)

1. 搬送装置で、対象物を搬送しつつ対象物にインクジェット印刷及び露光を行う印刷システムであって、
   前記搬送装置に着脱可能に装着される、前記対象物の保持手段と、
   前記対象物を前記搬送装置上の前記保持手段へ移載する移載手段と、
   前記対象物にインクジェット印刷を行うインクジェット印刷手段と、
   印刷された前記対象物を露光する露光手段と、
   露光後の前記対象物を前記搬送装置から移載し、集積する集積手段と、
   を、具備することを特徴とする印刷システム。
2. 前記対象物の印刷面と、前記インクジェット印刷手段のヘッド部との距離を一定に保つ保持機構を、更に設けることを特徴とする請求項１記載の印刷システム。
3. 前記保持機構は、前記搬送装置に設けられた水平位置案内コロと、
   前記保持手段に設けられた案内溝と、で構成され、
   前記搬送装置が前記対象物を搬送時に、前記水平位置案内コロが前記案内溝を通過することにより、前記対象物の印刷面と、前記インクジェット印刷手段のヘッド部との距離が一定に保たれることを特徴とする請求項２記載の印刷システム。
4. 前記対象物の形状に応じた前記保持手段が選択され、前記搬送装置に装着されることを特徴とする請求項２記載の印刷システム。
5. 前記インクジェット印刷手段に対して、前記露光手段が発する光線の遮光を行う遮光手段を具備することを特徴とする請求項１記載の印刷システム。
6. 前記露光手段を、前記搬送装置を挟んで前記インクジェット印刷手段の反対側に設け、前記インクジェット印刷手段との間に前記遮光手段を設けることを特徴とする請求項５記載の印刷システム。
7. 前記露光手段を、前記搬送装置の前記インクジェット印刷手段と同じ側に設け、前記インクジェット印刷手段との間に前記遮光手段を設けることを特徴とする請求項５記載の印刷システム。
8. 搬送装置で、対象物を搬送しつつ前記対象物にインクジェット印刷及び露光を行う印刷方法において、
   前記対象物を、前記搬送装置に装着される保持手段へ移載し、
   前記対象物は、前記搬送装置により搬送されつつ、インクジェット印刷及び露光が行われ、
   印刷及び露光後の前記対象物を前記搬送装置から移載し、集積することを特徴とする印刷方法。
   

Images