JP2013043327A - 印刷装置及び印刷システム - Google Patents

Abstract

【課題】曲面などの特殊形状の物品に対しても、精度良く印刷することができる印刷装置及び印刷システムを提供する。
【解決手段】印刷ヘッド４０と、ゲート３１とを備える印刷装置３０において、ゲート３１に細長のシャフト３４を、一端を上方、他端を下方に向けて取り付け、印刷対象物（ロールベールラップサイロ５）がゲート３１を通過する際に、印刷ヘッド４０が印刷対象物５に接触して押し上げられ、シャフト３４に沿って移動するようにする。また、この印刷装置１０を、運搬装置１０における印刷対象物を運搬する運搬ラインの途中に設け、印刷対象物（ロールベールラップサイロ５）が印刷装置１０の印刷ヘッド４０の下方を通過するようにして印刷システム１とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、印刷装置及びこの印刷装置を備えた印刷システムに関する。より詳しくは、ロールベールのような曲面に印刷を行う印刷装置及び印刷システム関する。

近年、印刷技術の発展に伴い、紙などの平坦なものだけではなく、特殊形状の物品への印刷や印字も求められている。特殊形状としては、例えば、ロールベールのような円柱がある。ロールベールは、牧草などを円柱状（タイコ状）に圧縮成形したものであり、発酵、保存、運搬などの目的で、樹脂フィルムで包装される（ロールベールラップサイロ）。

このロールベールラップサイロの側面に、ロットナンバー、所有者名、製造者名、製造日時、飼料の種類、又は宣伝広告などの目的で、文字や図形を印刷することが望まれている。しかし、ロールベールラップサイロは円柱状で、その側面は平坦ではなく、曲面となっているので、通常の印刷装置で印刷処理する場合、印刷ヘッドと側面との間の距離が一定にならない。

印刷ヘッドと側面との間の距離が一定でないと、インクジェットプリンタの場合はインクの着弾量にむらが生じ、ドットプリンターのように転着式の場合は擦れが生じる。その結果、印刷文字の大きさやドット数の変化、擦れなどが生じるという問題がある。

曲面のような特殊形状に印刷を施す技術としては、例えば、インクジェットプリンタにおいて、インク吐出口の移動軌跡と、印刷面のインク付着位置との相互間距離の変化に応じて、吐出タイミングを変化させる方法がある（特許文献１参照）。また、従来、コンピュータシステムの制御下で、プリンタヘッドを１つずつ正確に位置決めする印刷装置も提案されている（特許文献２参照）。

特開平１０−５８６６８号公報 特表２００５−５０７８０８号公報

しかしながら、前述した従来の技術には、以下に示す問題点がある。ロールベールラップサイロのように大径（直径８５０〜１０５０ｍｍ）の曲面は、インク吐出口と印刷面との間の距離の変動が大きいため、特許文献１に記載の方法のように、吐出タイミングを制御するだけでは、印刷精度が保てない。これに対して、特許文献２に記載の方法は、印刷ヘッド自体を移動させるため、特許文献１の方法に比べて、擦れ等の問題は起きにくいが、プリンタヘッドの移動装置が複雑で、装置が高価になるという問題がある。

そこで、本発明は、曲面などの特殊形状の物品に対しても、精度良く印刷することができる印刷装置及び印刷システムを提供することを主目的とする。

本発明に係る印刷装置は、印刷ヘッドと、印刷対象物が通過するゲートと、を有し、前記ゲートには、細長のシャフトが、一端を上方、他端を下方に向けて取り付けられており、前記印刷ヘッドは、前記印刷対象物が前記ゲートを通過する際に、前記印刷対象物に接触して押し上げられ、前記シャフトに沿って移動するものである。
この印刷装置では、前記印刷ヘッドに、前記シャフトが挿通される溝又は貫通孔が形成されていてもよい。
また、前記シャフトは、角柱形状にすることもできる。
更に、定滑車と、ワイヤと、を設け、前記ワイヤを、両端が下方に垂れ下がるように、前記定滑車に掛け渡し、その一端に前記印刷ヘッドを取り付け、他端に錘を取り付けてもよい。

本発明に係る印刷システムは、前述した印刷装置と、印刷対象物を運搬する運搬装置と、を有し、前記印刷装置は、前記運搬装置が前記印刷対象物を運搬する運搬ラインの途中に設けられ、前記印刷対象物は、前記印刷ヘッドの下方を通過するものである。

本発明によれば、複雑な制御をしなくても、円柱側面などの曲面に、印刷処理を施すことが可能であり、しかも、印刷された文字や図形の大きさが不揃いにならず、擦れやむらも生じない。

印刷システムの側面図である。 印刷システムの正面図である。 （ａ）は印刷処理前の状態を示す斜視図であり、（ｂ）は印刷処理中の状態を示す斜視図であり、（ｃ）は印刷処理後の状態を示す斜視図である。 （ａ）は印刷ヘッドが上昇する状態を示す側面図であり、（ｂ）は印刷ヘッドが最頂部に到達した状態を示す側面図であり、（ｃ）は印刷ヘッドが下降する状態を示す側面図である。 印刷処理されたロールベールラップサイロを示す側面図である。

以下、本発明を実施するための形態について、詳細に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。図１、２は、本発明の印刷装置を組み込んだ印刷システムの側面図と正面図である。

＜印刷装置＞
印刷装置３０は、ゲート３１と、ゲート３１に取り付けられた移動手段と、移動手段に取り付けられた印刷ヘッド４０とを有する。ゲート３１の形状は特に限定されないが、一例を述べると、間隔を空けて立設された２本の柱３２と、柱３２に掛け渡された桁３３とを有し、全体の形状がコ状になっている。移動手段は、細長のシャフト３４を有する。シャフト３４は、一端を上、下端を下に向けて桁３３に取り付けられている。

印刷ヘッド４０は、ヘッド本体４１と、ヘッド本体４１が取付けられたホルダ４２とを有し、ホルダ４２には溝または貫通孔が設けられ、印刷ヘッド４０は、その溝（貫通孔）にシャフト３４を挿通させた状態で、移動手段に取り付けられる。

溝の窪みの断面形状（貫通孔の断面形状）は、シャフト３４の断面形状よりも大きく、印刷ヘッド４０は、シャフト３４が挿通されたまま、上下に移動可能になっている。印刷ヘッド４０に横向きの力が加わっても、シャフト３４に支えられるから、印刷ヘッド４０は、姿勢や向きを維持したまま、シャフト３４の延設方向に沿って上下に移動する。

シャフト３４は特に限定されないが、円柱であると、印刷ヘッド４０が回転し、向きや姿勢が変わるおそれがあるので、断面形状が矩形の角柱形状のものが望ましい。

シャフト３４を挿通させる溝（貫通孔）も特に限定されないが、溝の窪みの断面形状（貫通孔の断面形状）を、シャフト３４の断面形状と相似形にすれば、印刷ヘッド４０の向きや姿勢がより安定して維持される。すなわち、シャフト３４の断面形状が矩形の場合、溝の窪みの断面形状（貫通孔の断面形状）を矩形にし、シャフト３４の断面形状が円形の場合、溝の窪みの断面形状（貫通孔の断面形状）を円形にする。

シャフト３４は２本以上を平行配置し、印刷ヘッド４０をシャフト３４の間で移動させてもよい。この場合、印刷ヘッド４０は両横のシャフト３４により支えられる。また、印刷ヘッド４０がシャフト３４から脱落しないように、シャフト３４の下端にストッパを設けてもよい。また、シャフト３４を、設置場所の建築部材（天井、梁、柱など）に直接取り付けてもよい。この場合、建築部材がゲートとして機能するから、ゲート３１を別途設置する必要もない。

移動手段には、シャフト３４の他に、印刷ヘッド４０を支える他の部材を設けてもよい。移動手段は、他の部材として、例えば、桁３３に取り付けられた１以上の定滑車３６、３７と、定滑車３６、３７に掛け渡されたワイヤ３８とを有する。ワイヤ３８の両端は下方へ垂れ下がり、一端に錘３９が、他端に印刷ヘッド４０がそれぞれ取り付けられる。

錘３９は、印刷ヘッド４０より、やや軽く設定されており、印刷ヘッド４０が緩やかに落下するうえ、錘３９が無い場合と比べて小さい力で印刷ヘッド４０を持ち上げることができる。しかも、印刷ヘッド４０が上下に移動する際には、錘３９により上方向に引っ張られ、印刷ヘッド４０が横方向へ動く力が抑制されるので、印刷ヘッド４０の上下動の姿勢がより安定する。

印刷ヘッド４０は、１以上の車輪４５を有し、車輪４５はホルダ４２に取り付けられ、その下端がヘッド本体４１よりも下方に突き出ている。従って、印刷ヘッド４０が、下方を通過する物品に接触する場合、車輪４５は接触しても、ヘッド本体４１は接触せず、ヘッド本体４１の損傷が防止される。また、錘３９のバランスにより、車輪３９が１ケでもワーク（対象物）に接触すれば、印刷ヘッド４０はスムーズに上下にスライドする。

車輪４５の数や設置場所は特に限定されないが、２以上の車輪４５を設け、ヘッド本体４１を車輪４５の間に取り付ければ、ヘッド本体４１が破損する可能性がより低くなる上、印刷ヘッド４０の姿勢も安定する。

ヘッド本体４１は特に限定されず、ドット形式、インクジェット形式など多様な印刷機構を採用することができるが、印字の鮮明さ、管理のし易さなどの点で、インクを吐出する吐出口が設けられたインクジェット形式が最も適している。上述したように、印刷ヘッド４０が上下に移動する場合も、その姿勢は安定するから、インクの吐出方向に狂いが生じない。

印刷装置３０の使用方法は特に限定されず、単独で印刷対象物の印刷に用いることもできるが、例えば、後述する運搬装置と組合せて、印刷システムを構築することもできる。

＜印刷システム＞
図１、２の符号１は印刷システムを示し、印刷システム１は、上述した印刷装置３０と、印刷対象物を運搬する運搬装置１０とを有する。運搬装置１０は、特に限定されないが、印刷対象物を、印刷ヘッド４０の移動方向と交差する方向に移動させるもの、例えば、印刷対象物を略水平に移動させるものが望ましい。以下にその一例を説明する。

運搬装置１０は、円柱又は円筒状の運搬ロール１１を複数本有する。各運搬ロール１１は、印刷ヘッド４０の移動方向と交差する面内（例えば水平面内）で、間隔を空けて並べられている。運搬ロール１１は、モータ等の駆動手段により、中心軸線を中心に同じ方向に回転する。運搬ロール１１の向きは、運搬ロール１１が並べられた方向と交差しており、運搬ロール１１が回転すると、運搬ロール１１に載せられた印刷対象物は、運搬ロール１１が並べられた方向に移動する。

各運搬ロール１１を同一の水平面内に配置すると、物品は水平移動するから、ロールベールラップサイロのような大型物品であっても、姿勢を崩さずに移動するのでより好ましい。図１の符号Ｚは、物品が移動する軌跡（運搬ライン）を示す。

印刷装置３０は、運搬ラインＺの途中に設置する。印刷装置３０の設置方法は特に限定されないが、一例を述べると、運搬ラインＺの両脇に柱３２を立設し、桁３３が運搬ラインＺと交差するように、ゲート３１を設置する。すなわち、ゲート３１は運搬ラインＺを跨った状態となる。印刷ヘッド４０及びその移動手段３０は、印刷ヘッド４０が、運搬ラインＺの真上で釣り下がるように設置する。

従って、運搬ラインＺを移動する印刷対象物は、印刷ヘッド４０の下方を通過することになる。なお、この印刷システム１には、運搬装置１０と印刷装置３０の他に、包装装置などの他の装置を組み込んでも良い。例えば、包装装置を、印刷装置３０の手前に設け、印刷対象物を包装装置で包装してから、印刷装置３０へ運ぶことも可能である。

また、印刷システム１に、位置センサを設け、印刷対象物の運搬位置を検出することもできる。位置センサの設置場所は特に限定されないが、例えば、印刷ヘッド４０と、運搬装置１０のいずれか一方又は両方に設けることができる。位置センサにより、印刷対象物と印刷ヘッド４０との相対的な位置関係を検出し、印刷処理の開始、終了時期を決定することができる。

次に、この印刷システム１を用いて、文字や図形を印刷する工程について説明する。図３（ａ）〜（ｃ）は印刷システム１の動作をその工程順に示す斜視図であり、図４（ａ）〜（ｃ）は図３（ａ）〜（ｃ）に示す各工程における印刷ヘッド４０とロールベールラップサイロ５との相対的な位置関係を示す側面図である。また、図５は印刷処理されたロールベールラップサイロを示す側面図である。

＜印刷工程＞
印刷対象物は特に限定されないが、本発明は大型の印刷対象物に特に適しており、一例を述べるとロールベールラップサイロ５である。ロールベールラップサイロ５は、例えば、ロールベーラーにより牧草などの飼料を円柱状（タイコ状）に圧縮成形した後、包装装置などを用いて樹脂フィルムで包装したものであり、全体の形状が円柱状になっている。

ロールベールラップサイロ５に印刷を施す場合には、取扱者の注目し易さから、その側面に印刷を施すことが好まれる。ロールベールラップサイロ５は、横倒しにし、印刷すべき面、即ち側面を上向きにして、印刷装置３０よりも手前で運搬ロール１１に載せる（図３（ａ））。

運搬ロール１１を回転させ、ロールベールラップサイロ５を印刷装置３０に向かって移動させる。印刷装置３０は、印刷ヘッド４０に外部からの力が加わらない状態で、運搬ロール１１から車輪４５までの高さが、ロールベールラップサイロ５の直径（８５０〜１０５０ｍｍ）よりも低くなるように、定滑車３６、３７の位置やワイヤ３８長さが調整されている。

車輪４５はヘッド本体４１より下方に突き出されているから、運搬装置１０で運ばれるロールベールラップサイロ５は、ヘッド本体４１には接触しないが、車輪４５に接触する（図３（ｂ））。ロールベールラップサイロ５は円柱であり、横倒しの状態で運ばれるので、車輪４５はロールベールラップサイロ５の側面、即ち、盛り上がった曲面に接触する。

運搬装置１０により、車輪４５に接触したロールベールラップサイロ５が、更に移動すると、車輪４５が回転しながら、盛り上がった曲面の形状に沿って押し上げられ、印刷ヘッド４０が上昇する（図４（ａ））。車輪４５がロールベールラップサイロ５の最頂部を通過すると（図４（ｂ））、印刷ヘッド４０は、自重により下降する（図４（ｃ））。

印刷ヘッド４０が上昇するときは、車輪４５が下からの押圧力でロールベールラップサイロ５の側面に押し付けられ、印刷ヘッド４０が下降するときは、車輪４５が印刷ヘッド４０の自重でロールベールラップサイロ５の側面に押し付けられる。即ち、ロールベールラップサイロ５が、印刷ヘッド４０の下方を通過する間、車輪４５は、常にロールベールラップサイロ５と接触する。

ヘッド本体４１と位置センサ（不図示）は、制御装置にそれぞれ接続され、位置センサの位置情報が制御装置へ伝達される。制御装置は、例えば、ロールベールラップサイロ５に車輪４５が接触したときを「印刷開始」と判断し、ヘッド本体４１へ印刷信号を伝達する。

制御装置には、年月日、時刻、銘柄、ロット番号、図形、商品名、所有者名、牧場名、産地名、飼料種別などの印刷情報を入力しておく。制御装置は、入力された印刷情報に従い、ヘッド本体４１に印刷信号を伝達し、ヘッド本体４１により、年月日、時刻などの情報がロールベールラップサイロ５の側面に印刷される（図５）。

ヘッド本体４１は、インクを吐出する吐出口を有する。ヘッド本体４１と車輪４５との位置関係は固定されており、車輪４５がロールベールラップサイロ５と接触する間、すなわち、ロールベールラップサイロ５が印刷ヘッド４０の下方を通過する間、吐出口からロールベールラップサイロ５の側面までの距離は常に一定になる。従って、吐出口から、ロールベールラップサイロ５の側面に着弾するインクの着弾量にむらが生じず、その側面に印刷される情報（文字・図形等）に、印字サイズの変化や、色むら、擦れなどが生じない。

ロールベールラップサイロ５が更に移動し、印刷ヘッド４０の下方位置を通過すると、車輪４５がロールベールラップサイロ５から離れる（図３（ｃ））。制御装置は、位置センサの検出する位置情報により、ロールベールラップサイロ５から車輪４５が離間したときを、「印刷終了」と判断し、印刷を停止する。

複数のロールベールラップサイロ５を順番に印刷ヘッド４０の下方を通過させ、連続して印刷処理を施すこともできる。ロールベールラップサイロ５の大きさが不均一な場合であっても、印刷ヘッド４０は、通過するロールベールラップサイロ５の大きさに併せて上下に移動するので、印刷むらなどは生じず、鮮明な文字図形を印刷することが可能である。

本発明の印刷装置３０及び印刷システム１は、物品の形状に応じて印刷ヘッド４０が移動するかため、ロールベールラップサイロ５に限らず、多様な形状や多様な物品の印刷に適用することが可能である。

１ 印刷システム
５ ロールベールラップサイロ（印刷対象物）
１０ 運搬装置
１１ 運搬ロール
３０ 印刷装置
３１ ゲート
３２ 柱
３３ 桁
３４ シャフト
３６、３７ 定滑車
３８ ワイヤ
３９ 錘
４０ 印刷ヘッド
４１ ヘッド本体
４２ ホルダ
４５ 車輪

Claims (6)

1. 印刷ヘッドと、
   印刷対象物が通過するゲートと、を有し、
   前記ゲートには、細長のシャフトが、一端を上方、他端を下方に向けて取り付けられており、
   前記印刷ヘッドは、前記印刷対象物が前記ゲートを通過する際に、前記印刷対象物に接触して押し上げられ、前記シャフトに沿って移動する印刷装置。
2. 前記印刷ヘッドには、前記シャフトが挿通される溝又は貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項１記載の印刷装置。
3. 前記シャフトが角柱形状であることを特徴とする請求項２に記載の印刷装置。
4. 更に、定滑車と、ワイヤと、を有し、
   前記ワイヤは、両端が下方に垂れ下がるように、前記定滑車に掛け渡されており、その一端に前記印刷ヘッドが取り付けられ、他端に錘が取り付けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の印刷装置。
5. 前記印刷ヘッドは、インクを吐出する吐出口と、車輪とを備え、
   前記車輪が、前記吐出口よりも下方に突き出され、前記印刷対象物に接触することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の印刷装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項記載の印刷装置と、
   印刷対象物を運搬する運搬装置と、を有し、
   前記印刷装置は、前記運搬装置が前記印刷対象物を運搬する運搬ラインの途中に設けられ、前記印刷対象物は、前記印刷ヘッドの下方を通過する印刷システム。

Images