JP2009248559A - Inkjet printing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高速で搬送供給されるシート状の被印刷体の印刷面に、幅方向に配列した複数のインクジェットヘッドで印刷を施すインクジェット印刷装置に関する。 The present invention relates to an inkjet printing apparatus that performs printing with a plurality of inkjet heads arranged in the width direction on a printing surface of a sheet-like printed material that is conveyed and supplied at high speed.
搬送供給されるシート状の被印刷体の印刷面にインクジェットヘッドで印刷を施すインクジェット印刷装置には、被印刷体の反りやうねりによるインクジェットヘッドと印刷面の間隔の変化によって、インク滴の吐出角のばらつきによる着弾位置の偏りや、インク滴の飛行速度の低下と被印刷体搬送時の気流による着弾位置の偏りが大きくなることを防止するために、インクジェットヘッドを上下方向に駆動するアクチュエータを設け、インクジェットヘッドと印刷面の間隔を一定に調整するようにしたものがある(例えば、特許文献1、2参照)。
An ink jet printing apparatus that prints on a printing surface of a sheet-like substrate to be transported and supplied with an ink jet head has a discharge angle of ink droplets due to a change in the distance between the ink jet head and the printing surface due to warping or waviness of the substrate. An actuator that drives the inkjet head in the vertical direction is provided to prevent deviations in the landing position due to dispersion of ink droplets, a decrease in flying speed of ink droplets, and an increase in deviation in landing position due to airflow during conveyance of the printing medium. In some cases, the interval between the inkjet head and the printing surface is adjusted to be constant (see, for example,
特許文献1、2に記載されたインクジェット印刷装置は、いずれもインクジェットヘッドを被印刷体の幅方向に走査するものとし、特許文献1に記載されたものは、記録紙の被印刷体の反りに対して、特許文献2に記載されたものは、基板やパネル等の被印刷体の反りやうねりに対して、インクジェットヘッドと印刷面の間隔を調整するようにしている。
The ink jet printing apparatuses described in
また、搬送供給される被印刷体としての鋼板等の板状体の幅方向に複数のインクジェットヘッドを配列したヘッドユニットを配設し、板状体の板厚に応じて、ヘッドユニットをアクチュエータで上下方向に駆動し、インクジェットヘッドと印刷面の間隔を調整するようにしたインクジェット印刷装置もある(例えば、特許文献3参照)。 In addition, a head unit in which a plurality of inkjet heads are arranged in the width direction of a plate-like body such as a steel plate as a substrate to be transported and supplied is arranged, and the head unit is an actuator according to the plate thickness of the plate-like body. There is also an inkjet printing apparatus that is driven in the vertical direction to adjust the interval between the inkjet head and the printing surface (see, for example, Patent Document 3).
特許文献3に記載されたもののように、被印刷体の幅方向に複数のインクジェットヘッドを配列したヘッドユニットを備えたインクジェット印刷装置は、インクジェットヘッドを被印刷体の幅方向に走査する必要がないので、鋼板や段ボールシート等のように幅が広い被印刷体を印刷するものや、高速で搬送供給される被印刷体を高速印刷するものに採用されている。ちなみに、インクジェットヘッドを幅方向に走査するものでは、被印刷体の印刷幅に依存するが、被印刷体の搬送速度は通常10m/分以下であるのに対して、複数のインクジェットヘッドを幅方向に配列したものは、被印刷体の搬送速度を100m/分以上とすることができる。
An ink jet printing apparatus provided with a head unit in which a plurality of ink jet heads are arranged in the width direction of a printing medium as described in
段ボールシートのように幅が広くて、反りが発生することがある高速で搬送供給される被印刷体を、幅方向に複数のインクジェットヘッドを配列したヘッドユニットを備えたインクジェット印刷装置で印刷する場合は、特許文献1、2に記載されたもののように、ヘッドユニットをアクチュエータで上下方向に駆動して、インクジェットヘッドと印刷面の間隔を調整するようにすると、その支持フレームを含むヘッドユニットの大きな重量がアクチュエータに負荷されるので、ヘッドユニットの上下方向の駆動を、高速で搬送供給される被印刷体の反りによる間隔の急な変化に追随させることができず、インクジェットヘッドと印刷面の間隔を的確に調整できない問題がある。例えば、被印刷体の最大幅が2mで、インクジェットヘッドを20個配列したものは、支持フレームを含むヘッドユニットの重量が約40kg程度の大きなものになる。
When printing on a substrate that is wide and warped, such as corrugated cardboard sheets, with an inkjet printer equipped with a head unit with multiple inkjet heads arranged in the width direction As described in
特許文献3に記載されたもののように、被印刷体としての板状体の板厚に応じてインクジェットヘッドと印刷面の間隔を調整するものでは、板状体の板厚は急に変化することはなく、ヘッドユニットを俊敏に駆動する必要がないので、ヘッドユニットの重量が大きくても問題ない。なお、特許文献3には、板状体の撓みや反りによって生じる印刷面の厚み方向の変位にも対応できるとの記載があるが、板状体が高速で搬送供給される場合は、板状体の撓みや反りによるインクジェットヘッドとの間隔の急な変化に、ヘッドユニットの上下方向の駆動を追随させることはできない。
Like what was described in
そこで、本発明の課題は、高速で搬送される被印刷体の反り等によってインクジェットヘッドと印刷面の間隔が急に変化しても、重量が大きいインクジェットヘッドの上下方向の駆動を俊敏に追随させて、ヘッドユニットと被印刷体の間隔を的確に調整できるようにすることである。 Therefore, the problem of the present invention is to make the heavy-duty inkjet head drive in the vertical direction agile even if the distance between the inkjet head and the printing surface changes suddenly due to warpage of the printing medium conveyed at high speed. Thus, the distance between the head unit and the printing medium can be adjusted accurately.
上記の課題を解決するために、本発明は、搬送面に沿って高速で搬送供給されるシート状の被印刷体の上下両方または片方の印刷面と上下の間隔を開けて、インクタンクから供給されるインクを印刷面に噴射するノズルを有する複数のインクジェットヘッドを、被印刷体の搬送方向と直交する幅方向に配列したヘッドユニットを配設し、前記インクジェットヘッドと印刷面の間隔を所定の間隔に調整するように、ヘッドユニットを上下方向に駆動するアクチュエータを設けたインクジェット印刷装置において、前記アクチュエータに負荷される前記ヘッドユニットの下向きの重量を軽減するように上方へ付勢するヘッドユニット付勢手段を設け、前記被印刷体の印刷面の上下変位を前記ヘッドユニットの配設位置の上流側で検出する変位センサと、前記被印刷体の搬送速度を検出する速度センサを設けて、これらの変位センサと速度センサの検出出力に基づいて、前記印刷面がヘッドユニットの配設位置に到達するときの前記インクジェットヘッドと印刷面の間隔を演算し、この演算結果に基づいて、前記インクジェットヘッドと印刷面の間隔を所定の間隔に調整するように、前記ヘッドユニットを上下方向に駆動する構成を採用した。 In order to solve the above-described problems, the present invention supplies a sheet-like printed material that is conveyed and fed at a high speed along the conveyance surface, or is supplied from an ink tank with an interval between the upper and lower sides of one sheet. A head unit in which a plurality of inkjet heads having nozzles for ejecting ink to be printed on a printing surface are arranged in a width direction orthogonal to the conveyance direction of the printing medium, and a distance between the inkjet head and the printing surface is set to a predetermined value In an inkjet printing apparatus provided with an actuator that drives the head unit in the vertical direction so as to adjust the interval, with a head unit that biases upward so as to reduce the downward weight of the head unit loaded on the actuator And a displacement sensor for detecting the vertical displacement of the printing surface of the substrate on the upstream side of the position where the head unit is disposed. And an ink jet head when the printing surface reaches the position where the head unit is disposed based on the displacement sensor and the detection output of the speed sensor. The configuration is such that the head unit is driven in the vertical direction so as to adjust the interval between the inkjet head and the printing surface to a predetermined interval based on the calculation result.
すなわち、アクチュエータに負荷されるヘッドユニットの下向きの重量を軽減するように上方へ付勢するヘッドユニット付勢手段を設け、被印刷体の印刷面の上下変位をヘッドユニットの配設位置の上流側で検出する変位センサと、被印刷体の搬送速度を検出する速度センサを設けて、これらの変位センサと速度センサの検出出力に基づいて、印刷面がヘッドユニットの配設位置に到達するときのインクジェットヘッドと印刷面の間隔を演算し、この演算結果に基づいて、インクジェットヘッドと印刷面の間隔を所定の間隔に調整するように、ヘッドユニットを上下方向に駆動することにより、高速で搬送供給される被印刷体の反り等によってインクジェットヘッドと印刷面の間隔が急に変化しても、重量が大きいヘッドユニットの上下方向の駆動を俊敏に追随させて、印刷面との間隔を的確に調整できるようにした。なお、ヘッドユニットを上下方向に駆動するアクチュエータとしては、モータの回転をスクリュねじや偏心カム等によって直線駆動に変換する方式や、エアシリンダ等によって直接直線駆動する方式のものを採用することができる。また、被印刷体の搬送手段としては、ベルトコンベアやローラコンベアが挙げられ、これらの中でも、被印刷体の浮き上がりを抑制するサクション機能を有するサクションベルトコンベア等が好ましい。 That is, the head unit urging means for urging upward to reduce the downward weight of the head unit loaded on the actuator is provided, and the vertical displacement of the printing surface of the printing medium is set upstream of the position where the head unit is disposed. And a speed sensor for detecting the conveyance speed of the printing medium, and based on the detection output of the displacement sensor and the speed sensor, when the printing surface reaches the position where the head unit is disposed. The distance between the inkjet head and the printing surface is calculated, and based on the calculation result, the head unit is driven in the vertical direction so that the distance between the inkjet head and the printing surface is adjusted to a predetermined interval. Even if the distance between the inkjet head and the printing surface changes suddenly due to the warping of the printed substrate, the head unit is heavier in the vertical direction. And agile to follow the driving, and to be able to accurately adjust the distance between the printing surface. As the actuator for driving the head unit in the vertical direction, a system that converts the rotation of the motor into a linear drive using a screw screw or an eccentric cam, or a system that directly drives a linear drive using an air cylinder or the like can be adopted. . Moreover, examples of the conveying means for the printing medium include a belt conveyor and a roller conveyor. Among these, a suction belt conveyor having a suction function for suppressing the lifting of the printing medium is preferable.
前記インクジェット印刷装置は、前記搬送供給される被印刷体の搬送速度が100m/分以上の高速であるものに好適である。 The ink jet printing apparatus is suitable for the apparatus in which the conveyance speed of the substrate to be conveyed and fed is a high speed of 100 m / min or more.
前記ヘッドユニットの配設位置から前記上流側の変位センサまでの距離L(m)を、前記被印刷体の搬送速度をV(m/秒)としたときに、0.02V≦L≦0.5の範囲に設定するとよい。距離L(m)が0.02V未満では、変位センサで検出された被印刷体の部位がヘッドユニットの配設位置まで到達する時間が0.02秒未満となり、アクチュエータによるヘッドユニットの駆動に応答遅れが生じる恐れがあるからである。また、距離L(m)が0.5を越えると、被印刷体の反りやうねりが搬送中に変化する恐れがあるからである。 The distance L (m) from the position where the head unit is arranged to the upstream displacement sensor is 0.02 V ≦ L ≦ 0. Where the transport speed of the printing medium is V (m / sec). A range of 5 should be set. When the distance L (m) is less than 0.02 V, the time required for the portion of the printing medium detected by the displacement sensor to reach the position where the head unit is disposed is less than 0.02 seconds, and responds to driving of the head unit by the actuator. This is because a delay may occur. Further, if the distance L (m) exceeds 0.5, the warping or waviness of the printing medium may change during conveyance.
前記ヘッドユニット付勢手段は、前記ヘッドユニットを上方へ付勢するスプリングまたはエアサスペンションとすることができる。 The head unit biasing means may be a spring or an air suspension that biases the head unit upward.
前記インクタンクから前記インクジェットヘッドへのインクの供給経路にインク溜め部を設け、前記インクタンクとインク溜め部の間でインクを循環させるポンプと循環経路を設けて、前記インク溜め部を前記ヘッドユニットと一緒に上下動させることにより、ヘッドユニットの上下動に伴うインクジェットヘッドとインク溜め部との水頭差の変動をなくし、インクジェットヘッドからインクをムラなく噴射することができる。 An ink reservoir is provided in an ink supply path from the ink tank to the inkjet head, a pump for circulating ink between the ink tank and the ink reservoir is provided, and a circulation path is provided, and the ink reservoir is used as the head unit. By moving the head unit up and down, fluctuations in the water head difference between the ink jet head and the ink reservoir due to the vertical movement of the head unit can be eliminated, and ink can be ejected from the ink jet head without unevenness.
前記インクジェットヘッドと印刷面間の所定の間隔は0.5〜10mm、好ましくは1〜5mmとするのがよい。間隔が0.5mm未満では、搬送される被印刷体がインクジェットヘッドと衝突する恐れがあり、10mmを超えると、インク滴の吐出角のばらつきによる着弾位置の偏りや、インク滴の飛行速度の低下と被印刷体搬送時の気流による着弾位置の偏りが大きくなって、鮮明な印刷が困難になるからである。 The predetermined interval between the inkjet head and the printing surface is 0.5 to 10 mm, preferably 1 to 5 mm. If the interval is less than 0.5 mm, the conveyed printing medium may collide with the ink jet head. If it exceeds 10 mm, the landing position is uneven due to variations in the ejection angle of the ink droplets, and the flying speed of the ink droplets is reduced. This is because the deviation of the landing position due to the airflow during conveyance of the printing medium becomes large, and clear printing becomes difficult.
前記変位センサを前記被印刷体の幅方向に複数配設し、これらの複数の各変位センサと前記速度センサの検出出力から、前記印刷面がヘッドユニットの配設位置に到達するときのインクジェットヘッドと印刷面の間隔を幅方向の複数位置で演算し、これらの演算された幅方向複数位置でのインクジェットヘッドと印刷面の間隔を所定の間隔に調整するように、前記複数のインクジェットヘッドの一部を、個別に上下駆動する個別アクチュエータを設けることにより、被印刷体の幅方向反りに対しても、各インクジェットヘッドと印刷面の間隔を調整することができる。この個別アクチュエータとしては、ピエゾ素子を用いた圧電方式、ソレノイドを用いた電磁方式、およびエアシリンダ方式等のものを用いることができる。 An ink jet head when a plurality of the displacement sensors are arranged in the width direction of the substrate to be printed, and the printing surface reaches the arrangement position of the head unit from the detection outputs of the plurality of displacement sensors and the speed sensor. And the printing surface are calculated at a plurality of positions in the width direction, and the plurality of inkjet heads are adjusted so that the distance between the calculated inkjet head and the printing surface at the plurality of positions in the width direction is adjusted to a predetermined interval. By providing individual actuators that individually drive the parts up and down, the spacing between each inkjet head and the printing surface can be adjusted even with respect to the warp in the width direction of the printing medium. As this individual actuator, a piezoelectric system using a piezoelectric element, an electromagnetic system using a solenoid, an air cylinder system, or the like can be used.
前記複数の変位センサの少なくとも1つを前記被印刷体の幅方向端部に配設し、この幅方向端部に配設した変位センサを、前記被印刷体の幅寸法に応じてその幅方向端部位置に移動させることにより、被印刷体の幅寸法が変わっても、幅方向端部に発生する幅方向反りによるインクジェットヘッドと印刷面の間隔の変化を調整することができる。このセンサは、被印刷体の幅方向両端部と中央部の少なくとも3箇所に配設することが望ましく、超音波センサ、光電センサ、レーザセンサ等の非接触式のものが好ましい。 At least one of the plurality of displacement sensors is disposed at an end in the width direction of the printing body, and the displacement sensor disposed at the end in the width direction is arranged in the width direction according to the width dimension of the printing body. By moving to the end position, even if the width dimension of the printing medium changes, it is possible to adjust the change in the interval between the inkjet head and the printing surface due to the warp in the width direction that occurs at the end in the width direction. This sensor is desirably disposed at at least three positions in the width direction at both ends and the center of the substrate, and is preferably a non-contact type sensor such as an ultrasonic sensor, a photoelectric sensor, or a laser sensor.
前記被印刷体の幅方向両端部を前記搬送面に沿って案内する端部案内手段を設け、この端部案内手段を、前記被印刷体の幅寸法に応じて、所定の幅方向位置に移動させることにより、幅方向端部に発生する幅方向反りによるインクジェットヘッドと印刷面の間隔の変化を抑制することができる。また、端部案内手段による被印刷体の幅方向端部の拘束によって、長手方向反りによる間隔の変化も間接的に抑制することができる。 End guide means for guiding both ends in the width direction of the printing body along the transport surface is provided, and the end guide means is moved to a predetermined width direction position according to the width dimension of the printing body. By doing so, it is possible to suppress the change in the interval between the inkjet head and the printing surface due to the warp in the width direction that occurs at the end in the width direction. Moreover, the change of the space | interval by longitudinal direction curvature can also be indirectly suppressed by restraining the width direction edge part of the to-be-printed body by an edge part guide means.
前記各インクジェット印刷装置は、前記被印刷体が波状の中しんにライナー紙を貼り合わせた段ボールシートであるものに好適である。 Each of the ink jet printing apparatuses is suitable for a substrate in which the substrate to be printed is a corrugated cardboard sheet in which a liner paper is bonded to a corrugated medium.
前記段ボールシートの中しんの波状頂部が搬送方向と直角方向に延び、この波状頂部に相当する段頂とこれらの間の段間で前記印刷面が搬送方向に高低差のある場合は、前記変位センサのサンプリング周期を500μ秒以下として、変位センサの前記段頂と段間の高低差に起因する検出出力の変動を平滑化することにより、この段頂と段間のわずかな高低差に対応するアクチュエータの無駄な上下方向駆動をなくすことができる。この変位センサの検出出力の平滑化方法としては、例えば、段頂近傍に相当する位置で生じる検出出力のピーク値を滑らかに接続する方法を採用することができる。 If the corrugated top of the corrugated sheet extends in a direction perpendicular to the conveying direction, and the printing surface has a height difference in the conveying direction between the corrugated top corresponding to the corrugated top and the level between them, the displacement The sensor sampling cycle is set to 500 μsec or less, and the fluctuation of the detection output caused by the height difference between the top of the displacement sensor is smoothed to cope with the slight height difference between the top and the step. Unnecessary vertical driving of the actuator can be eliminated. As a smoothing method of the detection output of the displacement sensor, for example, a method of smoothly connecting the peak value of the detection output generated at a position corresponding to the vicinity of the top of the stage can be employed.
前記変位センサのサンプリング周期を2000μ秒以下とし、前記インクジェットヘッドと印刷面の所定の間隔以上の上下変位が検出されたときに、前記ヘッドユニットを逃がすことにより、万が一、印刷面に大きな突出部がある場合に、この突出部がヘッドユニットに衝突するのを防止することができる。 When the sampling period of the displacement sensor is set to 2000 μsec or less, and a vertical displacement greater than or equal to a predetermined interval between the inkjet head and the printing surface is detected, the head unit is released, so that a large protrusion is formed on the printing surface. In some cases, the protrusion can be prevented from colliding with the head unit.
本発明のインクジェット印刷装置は、アクチュエータに負荷されるヘッドユニットの下向きの重量を軽減するように上方へ付勢するヘッドユニット付勢手段を設け、被印刷体の印刷面の上下変位をヘッドユニットの配設位置の上流側で検出する変位センサと、被印刷体の搬送速度を検出する速度センサを設けて、これらの変位センサと速度センサの検出出力に基づいて、印刷面がヘッドユニットの配設位置に到達するときのインクジェットヘッドと印刷面の間隔を演算し、この演算結果に基づいて、インクジェットヘッドと印刷面の間隔を所定の間隔に調整するように、ヘッドユニットを上下方向に駆動するようにしたので、高速で搬送供給される被印刷体の反り等によってインクジェットヘッドと印刷面の間隔が急に変化しても、重量が大きいヘッドユニットの上下方向の駆動を俊敏に追随させて、印刷面との間隔を的確に調整することができる。 The ink jet printing apparatus of the present invention is provided with head unit urging means for urging upward so as to reduce the downward weight of the head unit loaded on the actuator, and the vertical displacement of the printing surface of the printing medium is adjusted. A displacement sensor for detecting the upstream side of the arrangement position and a speed sensor for detecting the conveyance speed of the printing medium are provided. Based on the detection output of the displacement sensor and the speed sensor, the print surface is arranged for the head unit. The distance between the ink jet head and the printing surface when reaching the position is calculated, and the head unit is driven in the vertical direction so that the distance between the ink jet head and the printing surface is adjusted to a predetermined distance based on the calculation result. Therefore, even if the distance between the inkjet head and the printing surface changes suddenly due to warpage of the substrate to be conveyed and fed at high speed, the weight is large. There are agile to follow the vertical driving of the head unit, it is possible to adjust accurately the distance between the printing surface.
前記インクタンクからインクジェットヘッドへのインクの供給経路にインク溜め部を設け、インクタンクとインク溜め部の間でインクを循環させるポンプと循環経路を設けて、インク溜め部をヘッドユニットと一緒に上下動させることにより、ヘッドユニットの上下動に伴うインクジェットヘッドとインク溜め部との水頭差の変動をなくし、インクジェットヘッドからインクをムラなく噴射することができる。 An ink reservoir is provided in the ink supply path from the ink tank to the inkjet head, a pump for circulating ink between the ink tank and the ink reservoir and a circulation path are provided, and the ink reservoir is moved up and down together with the head unit. By moving the head unit, it is possible to eliminate the fluctuation of the water head difference between the ink jet head and the ink reservoir due to the vertical movement of the head unit, and to eject the ink from the ink jet head evenly.
前記変位センサを被印刷体の幅方向に複数配設し、これらの複数の各変位センサと速度センサの検出出力から、印刷面がヘッドユニットの配設位置に到達するときのインクジェットヘッドと印刷面の間隔を幅方向の複数位置で演算し、これらの演算された幅方向複数位置でのインクジェットヘッドと印刷面の間隔を所定の間隔に調整するように、複数のインクジェットヘッドの一部を、個別に上下駆動する個別アクチュエータを設けることにより、被印刷体の幅方向反りに対しても、各インクジェットヘッドと印刷面の間隔を調整することができる。 A plurality of the displacement sensors are arranged in the width direction of the printing medium, and the inkjet head and the printing surface when the printing surface reaches the arrangement position of the head unit from the detection outputs of the plurality of displacement sensors and speed sensors. Are calculated at a plurality of positions in the width direction, and a part of the plurality of ink jet heads is individually adjusted so that the distance between the ink jet head and the printing surface at the calculated positions in the width direction is adjusted to a predetermined distance. By providing individual actuators that are driven up and down, the distance between each inkjet head and the printing surface can be adjusted even with respect to warpage in the width direction of the printing medium.
前記複数のセンサの少なくとも1つを被印刷体の幅方向端部に配設し、この幅方向端部に配設したセンサを、被印刷体の幅寸法に応じてその幅方向端部位置に移動させることにより、被印刷体の幅寸法が変わっても、幅方向端部に発生する幅方向反りによるインクジェットヘッドと印刷面の間隔の変化を調整することができる。 At least one of the plurality of sensors is disposed at an end portion in the width direction of the printing body, and the sensor disposed at the end portion in the width direction is positioned at the end position in the width direction according to the width dimension of the printing body. By moving, even if the width dimension of the substrate to be printed changes, it is possible to adjust the change in the interval between the inkjet head and the printing surface due to the warp in the width direction that occurs at the end in the width direction.
前記被印刷体の幅方向両端部を前記搬送面に沿って案内する端部案内手段を設け、この端部案内手段を、被印刷体の幅寸法に応じて、所定の幅方向位置に移動させることにより、幅方向端部に発生する幅方向反りによるインクジェットヘッドと印刷面の間隔の変化を抑制することができる。また、端部案内手段による被印刷体の幅方向端部の拘束によって、長手方向反りによる間隔の変化も間接的に抑制することができる。 End guide means for guiding both ends in the width direction of the printing body along the transport surface is provided, and the end guide means is moved to a predetermined width direction position according to the width dimension of the printing body. Thereby, the change of the space | interval of the inkjet head and a printing surface by the width direction curvature generate | occur | produced in the width direction edge part can be suppressed. Moreover, the change of the space | interval by longitudinal direction curvature can also be indirectly suppressed by restraining the width direction edge part of the to-be-printed body by an edge part guide means.
前記被印刷体が段ボールシートであり、その中しんの波状頂部が搬送方向と直角方向に延び、この波状頂部に相当する段頂とこれらの間の段間で印刷面が搬送方向に高低差のある場合は、変位センサのサンプリング周期を500μ秒以下として、変位センサの段頂と段間の高低差に起因する検出出力の変動を平滑化することにより、この段頂と段間のわずかな高低差に対応するアクチュエータの無駄な上下方向駆動をなくすことができる。 The substrate to be printed is a corrugated cardboard sheet, and a corrugated top portion of the shin core extends in a direction perpendicular to the conveying direction, and a printing surface has a height difference in the conveying direction between the corrugated top portion and the step between them. In some cases, the sampling period of the displacement sensor is set to 500 μs or less, and the fluctuation of the detection output caused by the difference in height between the top of the displacement sensor is smoothed, so that the slight height between this top and the bottom is reduced. It is possible to eliminate useless vertical driving of the actuator corresponding to the difference.
前記変位センサのサンプリング周期を2000μ秒以下とし、インクジェットヘッドと印刷面の所定の間隔以上の上下変位が検出されたときに、ヘッドユニットを逃がすことにより、万が一、印刷面に大きな突出部がある場合に、この突出部がヘッドユニットに衝突するのを防止することができる。 The sampling period of the displacement sensor is 2000 μsec or less, and when a vertical displacement greater than or equal to a predetermined interval between the inkjet head and the printing surface is detected, the head unit is released, so that there is a large protrusion on the printing surface. In addition, the protrusion can be prevented from colliding with the head unit.
以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図1乃至図6は、第1の実施形態を示す。このインクジェット印刷装置は、100m/分以上の高速で搬送供給される幅の広い段ボールシートAの上面に印刷を施すものであり、図1乃至図3に示すように、サイドガイド21でセンタリングされ、サクションベルトコンベア22の搬送面に負圧で吸着されながら搬送される段ボールシートAの上方に近接させて、複数のインクジェットヘッド1を搬送ラインの幅方向に配列したヘッドユニット2が配設され、ヘッドユニット2が上方のフレーム3に取り付けられた、サーボモータ4aでスクリュねじ4bを駆動するアクチュエータ4によって上下方向に駆動されるようになっており、その上流側で段ボールシートA上面の印刷面の上下変位を検出する変位センサ5a、5bと、サクションベルトコンベア22の下面に転接されて、段ボールシートAの搬送速度を検出するエンコーダ式の速度センサ6が設けられている。また、幅方向の両端部には、段ボールシートAの両端部をサクションベルトコンベア22に押圧して案内する端部案内手段としての橇状の押さえガイド7が設けられている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 6 show a first embodiment. This inkjet printing apparatus performs printing on the upper surface of a wide corrugated cardboard sheet A that is conveyed and supplied at a high speed of 100 m / min or more, and is centered by a
前記変位センサ5a、5bは、幅方向の中央と両端部に3つ配設されており、中央の変位センサ5aは幅方向位置を固定され、幅方向両端部の変位センサ5bと押さえガイド7は、段ボールシートAの幅に応じて、サイドガイド21と連動して幅方向に移動し、供給される段ボールシートAの幅方向端部位置に設定されるようになっている。また、変位センサ5a、5bからヘッドユニット2の配設位置までの距離は0.2mに設定されている。したがって、変位センサ5a、5bで検出された段ボールシートAの部位がヘッドユニット2の配設位置まで到達する時間は、段ボールシートAの搬送速度Vが高速の300m/分(5m/秒)であっても、0.04秒となり、アクチュエータ4のサーボモータ4aによるヘッドユニット2の駆動に応答遅れが生じる恐れはない。
Three
また、前記各変位センサ5a、5bと速度センサ6の検出出力はコントローラ8に入力され、これらの検出出力に基づいて、上下変位を検出された印刷面がヘッドユニット2の配設位置に到達するときのインクジェットヘッド1と印刷面の幅方向中央と両端部の3箇所での間隔が演算されるようになっている。コントローラ8は、演算された幅方向中央の間隔に基づいてアクチュエータ4を駆動するとともに、幅方向両端部の間隔に基づいて、後述する個別アクチュエータとしてのピエゾ素子9を駆動する。
The detection outputs of the
前記ヘッドユニット2の両端部には支持フレーム2aが設けられ、支持フレーム2aの下端の受け板2bを上方へ付勢するヘッドユニット付勢手段としてのエアサスペンション10によって、アクチュエータ4に負荷されるヘッドユニット2の下向きの重量が軽減されるようになっている。したがって、段ボールシートAの反り等によってインクジェットヘッド1と印刷面の間隔が急に変化しても、これらの間隔を一定に調整するように、ヘッドユニット2をアクチュエータ4によって俊敏に上下駆動することができる。なお、インクジェットヘッド1と印刷面の間隔は1〜5mmとなるように設定されている。
Support frames 2a are provided at both ends of the
図4(a)に拡大して示すように、前記段ボールシートAは、波状の中しんA1に上下のライナー紙を貼り合わせたものであり、中しんA1の波状頂部が矢印で示す搬送方向と直角方向に延びている。このため、印刷面の搬送方向で、波状頂部に相当する段頂とこれらの間の段間にわずかの高低差δが生じている。前記各変位センサ5a、5bのサンプリング周期は500μ秒以下とされており、各段頂間のスパンで数点の変位をサンプリングするので、図4(b)に示すように、各変位センサ5a、5bの検出出力には、高低差δに起因する変動が生じる。前記コントローラ8は、段頂近傍に相当する位置で生じる検出出力のピーク値を、図4(b)中に示すように、直線で接続して検出出力を平滑化したのち、印刷面がヘッドユニット2の配設位置に到達するときのインクジェットヘッド1と印刷面の各幅方向位置での間隔を演算する。したがって、この段頂と段間のわずかな高低差δに起因するアクチュエータ4やピエゾ素子9の無駄な駆動をなくすことができる。
As shown in FIG. 4 (a) in an enlarged manner, the corrugated cardboard sheet A is obtained by laminating upper and lower liner papers on a corrugated medium shin A1, and the corrugated top of the medium shin A1 has a conveying direction indicated by an arrow. It extends in a perpendicular direction. For this reason, a slight height difference δ is generated between the top corresponding to the wave top and the level between them in the conveyance direction of the printing surface. The sampling period of each of the
また、前記各変位センサ5a、5bで、インクジェットヘッド1と印刷面の設定間隔以上の変位が検出されたときは、コントローラ8はヘッドユニット2を上方へ逃がすようにアクチュエータ4を駆動するようになっている。
When the
図5に示すように、前記インクジェットヘッド1にインクを供給するインクタンク11からの供給経路11aには、小容量のインク溜め部12が設けられ、このインク溜め部12がヘッドユニット2に連結部材13で連結されて、ヘッドユニット2と一緒に上下動するようになっている。インクタンク11とインク溜め部12は、ポンプ14を設けた循環経路11bでフレキシブルに接続され、インク溜め部12の液面が一定に保持される。循環経路11bには流量制御弁15とフィルタ16も設けられている。したがって、ヘッドユニット2が上下動しても、インク溜め部12の液面とインクジェットヘッド1の水頭差が一定に保持され、インクジェットヘッド1からインクがムラなく噴射される。
As shown in FIG. 5, a
図6(a)、(b)に示すように、前記インクジェットヘッド1は、直方体形状で下面のヘッド面1aが長方形とされ、ヘッド面1aの長手方向に多数のノズル1bが2列に千鳥配列されている。インクジェットヘッド1の長辺側の両端面にはフランジ1cが設けられ、これらのフランジ1cがヘッドユニット2のケース底面に設けられた幅方向に延びる窓2cの両側に差し渡されて取り付けられ、ヘッド面1aが窓2cからケース底面に突出するようになっている。図6(c)は、インクジェットヘッド1の変形例を示す。この変形例は、フランジ1cの替りに、長辺側の両端面に凹溝1dが設けられ、この凹溝1dがケース底面の窓2cの両側に係止されて、ヘッドユニット2に取り付けられるようになっている。
As shown in FIGS. 6A and 6B, the
図7は、前記インクジェットヘッド1の配列形態を示す。各インクジェットヘッド1は、短辺側の端面を隣接するインクジェットヘッド1と突き合わせて、搬送ラインの幅方向に1列に配列されている。この実施形態では、各インクジェットヘッド1の長辺の長さが100mmとされ、図3に示したように、20個のインクジェットヘッド1が幅方向に配列されており、最大2m幅の段ボールシートAに印刷を施すことができる。
FIG. 7 shows an arrangement form of the
図8(a)、(b)に示すように、前記20個のインクジェットヘッド1のうち、幅方向両端部に配列された5個ずつのインクジェットヘッド1は、フランジ1cが個別アクチュエータとしてのピエゾ素子9を介してヘッドユニット2のケースに取り付けられており、個別にも上下駆動される。各ピエゾ素子9は両端部のセンサ5bの検出出力に基づいて駆動され、ピエゾ素子9が駆動されないときのインクジェットヘッド1の上下位置は、中央部のインクジェットヘッド1の上下位置と合致するようになっている。幅方向両端部の5個ずつのインクジェットヘッド1を個別に上下駆動可能としたのは、段ボールシートAの幅によって、その幅端部に位置するインクジェットヘッド1が変わるからであり、実際には、両端部のセンサ5bが検出する段ボールシートAの幅端部に位置する1個または2個ずつのインクジェットヘッド1が、ピエゾ素子9によって上下駆動される。
As shown in FIGS. 8A and 8B, among the 20 inkjet heads 1, each of the five
図9(a)、(b)、(c)は、前記インクジェットヘッド1とその配列形態の変形例を示す。この変形例では、インクジェットヘッド1のフランジ1cが短辺側の両端面に設けられ、搬送ラインの幅方向で千鳥状に2列に配列されている点が異なる。各インクジェットヘッド1は、2列併せて搬送ラインを幅方向で隙間なくカバーできるように、他列の隣接するインクジェットヘッド1とフランジ1cを含む両端部をラップさせて配列され、各ヘッド面1aがヘッドユニット2のケース底面に千鳥状に設けた窓2cから突出するように、両側のフランジ1cを各窓2cに差し渡して取り付けられる。その他の部分は実施形態のものと同じであり、インクジェットヘッド1の長方形のヘッド面1aには、長手方向に多数のノズル1bが2列に千鳥配列されている。
FIGS. 9A, 9B, and 9C show a modification of the
上述したインクジェット印刷装置を用いて、長手方向反りや幅方向反りがあるものを含む多数の段ボールシートAに印刷を施したが、サクションベルトコンベア22の搬送速度を200m/分まで上げても、良好な印刷が可能であることを確認できた。
Using the above-described inkjet printing apparatus, printing was performed on a large number of cardboard sheets A including those having a warp in the longitudinal direction and a warp in the width direction, but good even when the conveyance speed of the
図10および図11は、第2の実施形態を示す。このインクジェット印刷装置は、高速で搬送供給される段ボールシートAの上下両面に印刷を施すものであり、サイドガイド21でセンタリングされ、搬送ロールとしてのサクションロール23の搬送面に沿って搬送される段ボールシートAの上方と下方に近接させて、複数のインクジェットヘッド1を幅方向に配列したヘッドユニット2が配設され、上下のヘッドユニット2が、それぞれの上方と下方の固定フレーム3に取り付けられたアクチュエータ4によって上下方向に駆動され、その上流側で搬送面の上下に段ボールシートAの上下の印刷面の上下変位を幅方向の中央と両端部で検出する変位センサ5a、5bと、段ボールシートAの下面に転接されて、段ボールシートAの搬送速度を検出するエンコーダ式の速度センサ6が設けられている。第1の実施形態のものと同様に、これらの変位センサ5a、5bと速度センサ6の検出出力はコントローラ8に入力され、上下変位を検出された印刷面がヘッドユニット2の配設位置に到達するときのインクジェットヘッド1と印刷面の間隔が演算される。また、ヘッドユニット2、アクチュエータ4および各センサ5a、5bは、それぞれ下側のものが上下反対向きになっているのみで、第1の実施形態のものと同じである。なお、ヘッドユニット2と各センサ5a、5bは、それぞれ上下のものが、搬送方向で少し位置をずらして配設されている。
10 and 11 show a second embodiment. This ink jet printing apparatus performs printing on the upper and lower surfaces of a corrugated cardboard sheet A that is conveyed and fed at a high speed. The corrugated cardboard is centered by a
この実施形態では、段ボールシートAの端部案内手段が、サクションロール23間で段ボールシートAを上下両側から挟み込んで案内する一対の橇状の挟みガイド17とされている。また、上下のヘッドユニット付勢手段は、いずれもヘッドユニット2の支持フレーム2aをスプリングとしてのコイルばね18で吊り下げて上方へ付勢するものとされている。このヘッドユニット付勢手段は、ヘッドユニット2の支持フレーム2aを押し上げるように付勢する板ばね等のスプリングとすることもできる。その他の部分は、第1の実施形態のものと同じであり、20個のインクジェットヘッド1のうち、幅方向両端部に配列された5個ずつのインクジェットヘッド1は、ピエゾ素子9によって個別に上下駆動されるようになっている。
In this embodiment, the end guide means of the cardboard sheet A is a pair of bowl-shaped pinching guides 17 that pinch and guide the cardboard sheet A from the upper and lower sides between the suction rolls 23. Also, the upper and lower head unit urging means suspends the
上述した各実施形態では、ヘッドユニットを上下駆動するアクチュエータを、サーボモータでスクリュねじを駆動するものとしたが、サーボモータでボールねじや偏心カムを駆動するものや、エアシリンダ等によって直接直線駆動するものとすることもできる。また、幅方向両端部に配列されたインクジェットヘッドを個別に上下駆動する個別アクチュエータも、実施形態のピエゾ素子を用いた圧電方式のものに限定されることはなく、ソレノイドを用いた電磁方式のものやエアシリンダ方式のものとすることもできる。 In each of the above-described embodiments, the actuator that drives the head unit up and down is driven by a screw screw with a servo motor. However, the actuator that drives a ball screw or an eccentric cam with a servo motor, or a linear drive directly with an air cylinder or the like. It can also be done. Also, the individual actuators that individually drive the inkjet heads arranged at both ends in the width direction are not limited to the piezoelectric type using the piezoelectric element of the embodiment, but the electromagnetic type using a solenoid Or air cylinder type.
また、上述した各実施形態では、速度センサを転接ローラに組み込んだエンコーダ式のものとしたが、搬送ロールにエンコーダを組み込んだものや、搬送ベルトや搬送ロールを駆動するモータの電力計で間接的に検出するものとすることもできる。 Further, in each of the above-described embodiments, an encoder-type sensor in which a speed sensor is incorporated in a rolling roller is used. However, the encoder is incorporated in a conveyance roll, or indirectly by a wattmeter of a motor that drives the conveyance belt or the conveyance roll. It can also be detected automatically.
さらに、上述した各実施形態では、被印刷体を段ボールシートとしたが、本発明に係るインクジェット印刷装置は、段ボール以外の紙シートは勿論、樹脂や金属等のシートを被印刷体とすることもできる。 Furthermore, in each of the embodiments described above, the substrate to be printed is a corrugated cardboard sheet. However, the inkjet printing apparatus according to the present invention may use a sheet of resin, metal, or the like as well as a paper sheet other than cardboard. it can.
1 インクジェットヘッド
1a ヘッド面
1b ノズル
1c フランジ
1d 凹溝
2 ヘッドユニット
2a 支持フレーム
2b 受け板
2c 窓
3 固定フレーム
4 アクチュエータ
4a サーボモータ
4b スクリュねじ
5a、5b 変位センサ
6 速度センサ
7 押さえガイド
8 コントローラ
9 ピエゾ素子
10 エアサスペンション
11 インクタンク
11a 供給経路
11b 循環経路
12 インク溜め部
13 連結部材
14 ポンプ
15 流量制御弁
16 フィルタ
17 挟みガイド
18 コイルばね
21 サイドガイド
22 サクションベルトコンベア
23 サクションロール
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