JP2015016462A5 - - Google Patents

Description

上記目的を達成するため、本発明にかかる印刷装置は、
印刷対象物の表面にインクを吐出して印刷を行うプリントヘッド部、および前記印刷対象物の側面に接触するローラが設置されたヘッド取付部を有する印刷ユニットと、
一方の端に前記印刷ユニットが水平面内での回転が可能な状態で取付けられたアームと、
前記印刷対象物を搬送する搬送装置の近傍に設置され、前記アームの他方の端を、水平面内での回転が可能な状態で支持するアーム支持部と、を備え、
前記アーム支持部には、前記アームにトルクを付与するトルク発生手段が搭載され、当該トルク発生手段によって前記アームに付与されるトルクにより、前記印刷ユニットを、搬送中の前記印刷対象物に押し付けると共に、
前記ローラを前記印刷対象物に当接させながら、前記印刷対象物の搬送に従い、前記印刷ユニットを前記印刷対象物の側面のうち前記印刷ユニットと対向する前面に沿って移動させ、
前記印刷ユニットの移動中に、前記プリントヘッド部を用いて前記印刷対象物の前面に印刷を行うことを特徴とする。

本発明にかかる印刷装置を用いれば、印刷対象物の載置方向や搬送方向を変更することなく、また搬送装置を停止させることなく、１つのプリントヘッドを用いて、印刷対象物の直交する２つの側面に連続して印刷ができるため、コストをかけることなく印刷対象物への印刷量を増やすことができる。

本発明の実施の形態１にかかる印刷装置の機構系の構成と待機状態における配置を示す斜視図である。 実施の形態１にかかる印刷装置のアーム支持部の正面図である。 同アーム支持部の上プレートから下を見た、一部切欠きの平面図である。 実施の形態１にかかる印刷装置のヘッド取付部の正面図である。 同ヘッド取付部の平面図である。 図４のＡ−Ａ線で切断したヘッド取付部の断面図である。 図４のＢ−Ｂで切断した揺動部の断面図である。 実施の形態１にかかる印刷装置の制御系の構成を示すブロック図である。 印刷装置の動作を説明するタイムチャートである。 印刷が開始される前の印刷装置の各部の配置を示す平面図である。 ワークに対するヘッド取付部の移動の様子を示す図である。 ヘッド取付部に搭載されたプリントヘッドの他の例を示す正面図である。 本発明の実施の形態２にかかる印刷装置において、ワークに対するヘッド取付部の移動の様子を示す図である。 本発明の実施の形態２にかかる印刷装置のヘッド取付部の正面図である。 同ヘッド取付部の側面図である。

ヘッド取付部６は、アーム２の先端に取付けられた揺動部７の上に搭載されており、ワーク１０との接触によって外力が加わった場合、軸を中心に回転して、側面がワーク１０に密着する。

一方、アーム支持部３には、トルク発生手段であるエアシリンダ３２０（図３参照）が搭載されている。エアシリンダ３２０はアーム２にトルクを付与するもので、アーム２の先端に取り付けられた印刷ユニット５が、コンベア１１によって搬送されるワーク１０に当接したときに、印刷ユニット５をワーク１０に押し付けるように作用する。

エアシリンダ３２０のピストンロッド３２１は、一対の補助プレート３１１、３１２間に取り付けられたブロック３２２に固定され、エアシリンダ３２０の他方の端はシャフト３０３ａに、軸受を介して回転可能な状態で取り付けられている。エアシリンダ３２０に圧縮空気を供給してピストンロッド３２１を縮めることにより、アーム２に軸３１４回りのトルクＴが付与される。

ブロック３３３は補助プレート３１１および３１２に回転自在に固定され、またブロック３３４は上プレート３０１および下プレート３０２に回転自在に固定されているので、アーム２が回転したときに、ストッパー３３０はブロック３３４を支点として自由に回転できる。

ローラ６０４および６０５は、プリントヘッド部８のインク吐出面を挟むように左右に配置され、それぞれのローラの上部と下部には、リング状のライニング６０９が装着されている。なお、ケース６０１の角は、ローラ６０４および６０５の回転を妨げないように丸く切り落とされている。

次に、図６を参照して、ローラ６０４、６０５の回転量を検出するエンコーダ６０７について説明する。ヘッド取付部６のケース６０１内の４隅のうち、前部には、ローラ６０４および６０５の回転軸６２１および６２２が取り付けられている。またケース６０１の後部の左隅には、テンショナー６２３の回転軸６２４が取り付けられている。またケース６０１の後部の右隅には、エンコーダ６０７の回転軸６２５が取り付けられている。

カムフォロア７０７は内輪カム７０５のハート型のカム溝に接しており、カムフォロア７０７が取り付けられたスライダー７０３は、一対のコイルバネ７０４によって紙面の右方向に引っ張られている。内輪カム７０４のカム溝は若干偏芯しているため、内輪カム７０５はコイルバネ７０４の長さが一番短くなる位置、すなわち図７に示した位置に保持される。

印刷装置１は、動作制御用のコントローラ９を備えており、コントローラ９は、コンベア１１に隣接した箇所に設置された筐体（図示せず）に収容されている。またコントローラ９とプリントヘッド部８のヘッド制御部８０３はケーブル８０５（図５参照）で接続されている。ケーブル８０５はアーム２が動くたびに外力が働き断線する恐れがあるので、耐屈曲性を備えたケーブルを用いることが好ましい。

前述したように、プリントヘッド８０１は、縦方向に複数形成された吐出孔からインクを選択的に吐出して印刷面にドットを形成することによって印刷を行う。通常は、プリントヘッド８０１に対して印刷面を横方向にずらしながら、吐出孔からの選択的な吐出を繰り返すことによって、印刷面にドットがマトリクス状に形成され、このドットパターンによって文字やパターンが表現される。

一方、制御部９０１には、図９の（ｃ）に示すようにエンコーダ６０７からローラ６０４、６０５の回転量に比例した間隔でパルスが入力される。前述したように、このパルスの数はワーク１０に対するプリントヘッド８０１の移動量に対応しているため、制御部９０１は所定の数のパルスを受信する毎に、図９の（ｄ）に示すインク吐出のタイミングを定めるパルスを、印刷する文字等の１列分のデータと共にヘッド制御部８０３に送信する。

図１０に示すように、待機状態においては、印刷ユニット５は、コンベア１１の上方、すなわちワーク１０の搬送経路上に保持されている。アーム２は、エアシリンダ３２０によって付与されたトルクにより、初期位置（図１０に示した位置）に戻る力を備えている。また、初期位置において、印刷ユニット５の前面５Ａは、前述した揺動部７の作用によりワーク１０の前面１０Ａと正対する位置に保持されている。

ワーク１０がコンベア１１上を搬送されてくると、図１１の（Ａ）に示すように、印刷ユニット５の前面５Ａがワーク１０の前面１０Ａと接触する。揺動部７の機能によって、ローラ６０４および６０５がワーク１０の前面１０Ａに接触し、ワーク１０は、印刷ユニット５を矢印で示したワーク搬送方向へ押し出す。

次に、図１１の（Ｂ）に示すように、印刷ユニット５は、アーム２に付与されるトルクおよび揺動部７の働きにより、前面５Ａがワーク１０の前面１０Ａと正対する位置関係を保ちながら、ワーク１０の前面１０Ａに沿って横方向に移動する。印刷ユニット５がワーク１０の前面１０Ａに沿って移動するとき、ローラ６０４および６０５が回転し、その回転量は、ベルト６２６を介してエンコーダ６０７に伝えられる。

エンコーダ６０７で検出されたローラ６０４および６０５の回転量は、コントローラ９の制御部９０１に送信される。コントローラ９は、エンコーダ６０７で測定した回転量のデータに基づいてインク吐出のタイミングを制御する。このようにして、ワーク１０の前面１０Ａの所定の位置に所定のドットパターンの印刷が行われる。

印刷ユニット５がワーク１０の前面１０Ａに沿って移動していくと、図１１の（Ｃ）に示すように、印刷ユニット５はワーク１０の角部１０Ｂに達して前面１０Ａから飛び出す。このとき、印刷ユニット５は、アーム２に付与されたトルクによって、軸６０３を中心として時計回りに回転する。そして、ローラ６０４および６０５はワーク１０から離れる。

さらにワーク１０が搬送されると、図１１の（Ｄ）に示すように、印刷ユニット５の前面５Ａがワーク１０の側面１０Ｃと正対するようになる。このときも、アーム２に付与されたトルクにより、印刷ユニット５の正面５Ａがワーク１０の側面１０Ｃに押し付けられ、再びローラ６０４および６０５がワーク１０に接触して回転する。

さらにワーク１０が搬送され、アーム２がワーク１０の側面１０Ｃを通過すると、アーム２に付与されたトルクによって、印刷ユニット５は再び搬送経路上の待機位置（図１０に示した位置）へ戻る。また印刷ユニット５も、揺動部７によって与えられ復元力によって図１０に示した姿勢に保持され、次のワークの印刷準備が完了する。

図１２を参照して、プリントヘッド８を複数搭載した印刷ユニット５について説明する。プリントヘッド８を複数搭載することによって、一度に印刷可能な面積を大きくしたり、複数の色を付けて多色化することができる。

（実施の形態２）
実施の形態１では、ワークの前面１０Ａと側面１０Ｃに連続して印刷を行う場合について説明したが、印刷装置を設置する位置を変えることによって、ワーク１０のもう一方の側面と後面に連続して印刷することが可能となる。図１３に、その場合のワーク１０に対する印刷ユニット５の移動の様子を示す。

本実施の形態においては、アーム２は、機械的なロック装置（図示せず）を用いて図１３の（Ｅ）に示す位置に保持されている。光電センサ１２によってワーク１０の接近が検出されたとき、ロック装置が解除される。すると、エアシリンダ３２０によってアーム２に付与されるトルクにより、印刷ユニット５が図１３の（Ｅ）に示す位置から（Ｆ）に示す位置に移動して、ワーク１０の側面１０Ｄに当接する。

また、本実施の形態では、ワーク１０の後面１０Ｆの印刷が終了して、印刷ユニット５がワーク１０から離れた後、エアシリンダ３２０に供給する圧縮空気の方向を変えて、アーム２に逆方向のトルクを付与してアーム２を時計回りに回転させ、印刷ユニット５を搬送経路から外れた位置まで移動させる。その後、再度エアシリンダ３２０に供給する圧縮空気の方向を変えると、ロック装置（図示せず）の作用によって、印刷ユニット５は図１３の（Ｅ）に示す待機位置に保持される。

最初に、印刷ユニット５を揺動部７の下方に配置する理由を説明する。図４に示すように、プリントヘッド部８の下方には揺動部７とヘッド取付部６のケース６０１が配置され、それぞれに機構部品が収納されているため、かなりの高さとなる。一方、ワークによっては、高さの低いものもあり、そのようなワークには、実施の形態１の印刷装置では印刷が難しい。

１ 印刷装置
２ アーム
３ アーム支持部
４ 高さ調整部
５ 印刷ユニット
６ ヘッド取付部
７ 揺動部
８ プリントヘッド部
９ コントローラ
１０ ワーク
１１ 搬送装置
１２ 光電センサ
３０１、３０２ プレート
３０４、３０５ 支持板
３１１、３１２ 補助プレート
３１４、６０３ 軸
３１５、７０６ 軸受
３２０ エアシリンダ
３２１ ピストンロッド
３２２、３３３、３３４、４１１ ブロック
３３０ ストッパー
３３１ ３３２ リング
６０１ ケース
６０２ ヘッド支持体
６０４、６０５ ローラ
６０７ エンコーダ
６０８ 保護板
６２３ テンショナー
６２６ ベルト
７０１ プレート
７０２ スライダーレール
７０３ スライダー
７０４ コイルバネ
７０５ 内輪カム
７０７ カムフォロア
８０１ プリントヘッド
８０２ インクカートリッジ
８０３ ヘッド制御部
８０４ ケーブル引出部
８０５ ケーブル

Claims (11)

1. 印刷対象物の表面にインクを吐出して印刷を行うプリントヘッド部、および前記印刷対象物の側面に接触するローラが設置されたヘッド取付部を有する印刷ユニットと、
   一方の端に前記印刷ユニットが水平面内での回転が可能な状態で取付けられたアームと、
   前記印刷対象物を搬送する搬送装置の近傍に設置され、前記アームの他方の端を、水平面内での回転が可能な状態で支持するアーム支持部と、を備え、
   前記アーム支持部には、前記アームにトルクを付与するトルク発生手段が搭載され、当該トルク発生手段によって前記アームに付与されるトルクにより、前記印刷ユニットを、搬送中の前記印刷対象物に押し付けると共に、
   前記ローラを前記印刷対象物に当接させながら、前記印刷対象物の搬送に従い、前記印刷ユニットを前記印刷対象物の側面のうち前記印刷ユニットと対向する前面に沿って移動させ、
   前記印刷ユニットの移動中に、前記プリントヘッド部を用いて前記印刷対象物の前面に印刷を行うことを特徴とする印刷装置。
2. 印刷対象物の表面にインクを吐出して印刷を行うプリントヘッド部、および前記印刷対象物の側面に接触するローラが設置されたヘッド取付部を有する印刷ユニットと、
   一方の端に前記印刷ユニットが水平面内での回転が可能な状態で取付けられたアームと、
   前記印刷対象物を搬送する搬送装置の近傍に設置され、前記アームの他方の端を、水平面内での回転が可能な状態で支持するアーム支持部と、を備え、
   前記アーム支持部には、前記アームにトルクを付与するトルク発生手段が搭載され、当該トルク発生手段によって前記アームに付与されるトルクにより、前記印刷ユニットを、搬送中の前記印刷対象物に押し付けると共に、
   前記ローラを前記印刷対象物に当接させながら、前記印刷対象物の搬送に従い、前記印刷ユニットを前記印刷対象物の側面に沿って移動させ、
   前記印刷ユニットの移動中に、前記プリントヘッド部を用いて前記印刷対象物の側面のうち隣接する２つの側面に連続して印刷を行うことを特徴とする印刷装置。
3. 前記印刷ユニットは、更に軸周りに揺動する揺動部を有し、
   前記ヘッド取付部は、前記揺動部を介して前記アームに取付けられ、
   当該揺動部は、前記ヘッド取付部に外力が加わらないとき、前記アームに対して常に同じ姿勢を維持するように構成されている、請求項１または２に記載の印刷装置。
4. 前記ヘッド取付部には、前記ローラの回転量を検出するエンコーダが搭載され、
   前記プリントヘッド部によるインクの吐出を制御するコントローラは、前記エンコーダによって検出された回転量に基づいてインク吐出のタイミングを制御する、請求項１ないし３のいずれかに記載の印刷装置。
5. 前記ローラの回転軸と前記エンコーダの回転軸はベルトによって連結されている、請求項４に記載の印刷装置。
6. 前記アーム支持部には、更に、前記アームの回転範囲を規制する規制手段が搭載されている、請求項１ないし５のいずれかに記載の印刷装置。
7. 前記ヘッド取付部の側面のうち前記印刷対象物と接触する面には、前記ヘッド取付部のケースを保護する保護板が取付けられている、請求項１ないし６のいずれかに記載の印刷装置。
8. 前記アーム支持部の高さを調整する高さ調整部を更に備えた、請求項１ないし７のいずれかに記載の印刷装置。
9. 前記ローラの表面には、垂直方向の位置が前記プリントヘッドのインク吐出面と重なる部分を除いて、円筒状のライニングが装着されている、請求項１ないし８のいずれかに記載の印刷装置。
10. 前記プリントヘッド部は、前記ヘッド取付部のケースの上面に、第１の取付金具を用いて取り付けられ、
    かつ前記揺動部は前記ケースの下方に配置されている、請求項１ないし９のいずれかに記載の印刷装置。
11. 前記プリントヘッド部は、前記ヘッド取付部のケースの下面に、第２の取付金具を用いて取り付けられ、
    かつ前記揺動部は前記ケースの上方に配置されている、請求項１ないし９のいずれかに記載の印刷装置。