JP4573688B2 - 処理ヘッド位置調整装置 - Google Patents

Description

本発明は、インクジェットヘッドやレーザ加工ヘッド等の各種処理ヘッドの高さおよび傾斜を調整する処理ヘッドの位置調整装置に関する。

近年、例えばインクジェットプリンタの高性能化されてきており、またレーザ光により精細な加工を行うことも一般的となってきているが、インクジェットヘッドやレーザ加工ヘッドの高さや傾きが印字品質や加工精度に大きく影響を与える。そのため、高精度に高さや傾きを調整する必要があり、安価な簡易機構での実現が望まれている。

従来、例えばインクジェットプリンタにおけるインクジェットヘッドの位置調整として、下記の特許文献１および特許文献２に開示されているような機構が知られている。特許文献１は、ヘッド下面に並ぶインク滴を噴射させるノズルとプラテン上に搭載されたメディア表面との間の距離を調整するインクジェットプリンタのヘッド高さ調整機構が開示されており、具体的には、カム機構９０のカム棒９２が円錐台形状に形成されて、この円錐台形状部分にカムローラ９４が当接することでカム棒９２の移動に応じてカムローラ９４が上下動してホルダ７０（ヘッド３０）が上下動する機構である。すなわち、円錐台形状部分の傾斜により高さ調整のための上下動がなされるものである。

また、特許文献２は、厚みのある木製等の板状記録媒体への印字を行うための高さ調整の機構が開示されており、具体的には、同公報の図７に示されているように、プリンタ１００の印字ヘッド１０１を垂直方向に移動可能な状態でベース１０２を介してプリンタ本体１０３の側に取り付けるもので、ベース１０２には傾斜面１０４が形成され、この傾斜面１０４に密接した傾斜面１０５を備えた台形部材１０６が水平方向に移動可能な状態でプリンタ本体１０３の側に取り付けられて、台形部材１０６を水平方向に移動させることで印字ヘッド１０１を昇降させようとするものである。

特開２００２−２９２９６８号公報 特開２０００−１９０４６７号公報

しかしながら、上記特許文献１および２に開示されている機構は、インクジェットヘッドの高さ調整においては傾斜部分を用いて高精度に行うことができるが、印字される対象の被印字体が必ずしも高精度な水平面上で搬送されてくるとは限らず、このような場合には印字品質が一定しないという問題がある。例えば、上記被印字体が搬送方向に傾斜されていると最初の行と最後の行とに印字状態の違い（インクのにじみ等）を生じ、また搬送方向と垂直方向に傾いていると各行で最初の桁と最後の桁とで印字状態の違いを生じるという問題ある。

そこで、本発明は上記課題に鑑みなされたもので、高さおよび傾きの調整を容易として品質向上を図る処理ヘッド位置調整装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１の発明では、搬送手段で搬送される被処理体上に処理ヘッドが所定の処理を行う際に、当該処理ヘッドを上記被処理体に対して位置を調整する処理ヘッド位置調整装置であって、前記処理ヘッドを搬送される前記被処理体の上方に位置させて保持するための保持部を備える保持手段と、前記保持手段の下方にそれぞれ対をなすように所定数延出する当接手段と、前記当接手段と当接する所定傾きのテーパ面が形成された可動部材が、当該当接手段に応じてそれぞれ設けられ、前記保持される処理ヘッドの傾き方向に応じた所定数毎の上記可動部材をそれぞれの回動伝達部材でそれぞれ水平移動させるもので、当該可動部材を水平移動させる回動伝達部材が、前記保持手段で保持される前記処理ヘッドを、前記搬送手段の搬送方向に対する前段および後段をそれぞれ別個に上下動自在とすべくそれぞれ設けられると共に、当該搬送方向に対する両側をそれぞれ別個に上下動自在とすべくそれぞれ設けられることで前記保持手段を前記被処理体に対して全体的または部分的に上下動させる所定数の可動手段と、前記保持手段と遊びのある状態で摺動自在に係合して当該保持手段の上下動をガイドするガイド手段と、を有する構成とする。

本発明によれば、処理ヘッドが保持される保持手段の下方にそれぞれ対をなすように当接手段がそれぞれ延出され、この当接手段をそれぞれ可動部材に形成されたテーパ面で当接させて当該可動部材を処理ヘッドの傾き方向に応じた所定数毎の上記可動部材をそれぞれの回動伝達部材でそれぞれ水平移動させて、処理ヘッドを、搬送手段の搬送方向に対する前段および後段をそれぞれ別個に上下動させ、当該搬送方向に対する両側をそれぞれ別個に上下動させることでガイド手段と遊びを有して係合された保持手段を被処理体に対して全体的または部分的に上下動させる構成とすることにより、処理ヘッドの被処理体に対する高さを高精度に調整できると共に、当該被処理体の傾きに対しても調整を容易とすることで処理品質を向上させることができるものである。

以下、本発明の最良の実施形態を図により説明する。本実施形態では、処理ヘッドとしてインクジェットプリンタにおけるインクジェットヘッドを例として示すが、他にレーザ加工で使用されるレーザ加工ヘッドにおいても同様に適用することができるものである。また、上記処理ヘッドには、単体のインクジェットヘッドやレーザ加工ヘッドの他に、当該インクジェットヘッドやレーザ加工ヘッドを含むそれぞれのヘッドユニットをも含む概念である。

図１に本発明に係る処理ヘッド位置調整装置における第１実施形態の構成斜視図を示すと共に、図２に図１の処理ヘッド位置調整装置における各部の構成斜視図を示す。図１（Ａ）はインクジェットプリンタの概略斜視図、図１（Ｂ）は搬送方向の上流よりの概略側面図、図２（Ａ）はヘッドユニットの概略斜視図、図２（Ｂ）は保持手段の概略斜視図、図２（Ｃ）はガイド棒の概略斜視図である。

図１および図２において、インクジェットプリンタ１１は、ヘッドユニット１２、搬送手段１３および保持手段１５を含んで構成され、搬送手段１３は被処理体である印字対象の用紙１４を矢印方向（搬送方向）に搬送する。被処理体としては、当該実施形態のインクジェットプリンタ１１においては、上記用紙１４の他にフィルムシートや所定用途の平板状体などのおよそインクジェットで印字可能な部材を含む。レーザ加工装置においては、プラスチックやガラス材、用紙等のおよそレーザ光で加工可能な部材を含むものである。また、上記搬送手段１３は、被処理体が単片形態の場合にはベルト搬送機構をいい、被処理体が連続形態の場合には巻き取り等の機構をいう。

上記ヘッドユニット１２は、底板２１上に、用紙１４に対して搬送方向の幅方向の一ライン上にノズル群が所定段数で配置されたインクジェットヘッド２２が載置され、搬送方向の前後にガイド移動部２３およびガイド部２４が載置される。上記底板２１の当該インクジェットヘッド２２が載置される部分には、当該ヘッドのノズルが下面に表出させる開口部（図１（Ｂ）の破線部分）が形成されている。また、図２（Ａ）に示すように、上記ガイド移動部２３には、搬送手段１３の搬送方向の垂直方向に、ガイド孔２３Ａおよび移動螺合孔２３Ｂが形成され、上記ガイド部２４には同方向にガイド孔２４Ａが形成されている。

上記保持手段１５は、ヘッドユニット１２を、搬送される用紙１４の上方に位置させて保持するためのもので、図２（Ｂ）に示すように、搬送方向の両側にサブフレーム３１，３２が配置され、当該サブフレーム３１，３２上の所定位置にボールネジ保持部３３，３４が設けられている。サブフレーム３１の両端には、搬送方向と垂直方向に貫通孔３１Ａ，３１Ｂが形成され、鉛直方向に鉛直ガイド孔３１Ｃ，３１Ｄが形成されている。また、サブフレーム３２の両端においても、搬送方向と垂直方向に貫通孔３２Ａ，３２Ｂが形成され、鉛直方向に鉛直ガイド孔３２Ｃ，３２Ｄが形成されている。さらに、ボール保持部３３，３４の上記垂直方向には、それぞれ貫通孔３３Ａ，３４Ａが形成されている。

上記サブフレーム３１，３２の貫通孔３１Ａ，３２Ａ間には、水平ガイド棒３５が懸架されて固定され、貫通孔３１Ｂ，３２Ｂには、水平ガイド棒３６が懸架されて固定される。また、ボール保持部３３，３４の貫通孔３３Ａ，３４Ａ間にはボールネジ３７が回転自在に懸架されて保持される。すなわち、ガイド棒３５がヘッドユニット１２のガイド移動部２３のガイド孔２３Ａに摺動自在に嵌挿され、ガイド棒３６がヘッドユニット１２のガイド部２４のガイド孔２４Ａに摺動自在に嵌挿される。また、ボールネジ３７がヘッドユニット１２のガイド保持部２３の移動螺合孔２３Ｂに対して螺合状態に嵌挿される。このボールネジ３７の一端には調整操作部３７Ａが設けられている。

さらに、サブフレーム３１，３２に形成された鉛直ガイド孔３１Ｃ，３１Ｄ，３２Ｃ，３２Ｄには、図２（Ｃ）に示すように、設置底板３８に植設された鉛直ガイド棒３９Ａ，３９Ｂ，４０Ａ，４０Ｂのそれぞれが摺動自在に嵌挿されて係合状態とされる。この場合、鉛直ガイド孔３１Ｃ，３１Ｄ，３２Ｃ，３２Ｄとガイド手段である鉛直ガイド棒３９Ａ，３９Ｂ，４０Ａ，４０Ｂとが遊びを有するような係合状態とされる。この遊びが、保持手段１５、ひいてはヘッドユニット１２の傾きを許容することとなる。

一方、サブフレーム３１，３２の下方であって、所定位置に支持部材４１Ａ〜４１Ｄが延出され、当該支持部材４１Ａ〜４１Ｄにローラ４２Ａ〜４２Ｄが回転自在に設けられる。この場合、ローラ４２Ａ，４２Ｂとローラ４２Ｃ，４２Ｄとが対をなす。当該支持部材４１Ａ〜４１Ｄおよびローラ４２Ａ〜４２Ｄにより当接手段が構成される。

上記ローラ４２Ａ〜４２Ｄのそれぞれと当接するテーパ部材４３Ａ〜４３Ｄが配置され、当該テーパ部材４３Ａ〜４３Ｄの下方にそれぞれ移動伝達部材４４Ａ〜４４Ｄが設けられる。また、移動伝達部材４４Ａ〜４４Ｄのそれぞれには螺合孔４５Ａ〜４５Ｄが形成される。テーパ部材４３Ａ〜４３Ｄは、上記ローラ４２Ａ〜４２Ｄのそれぞれが当接する部分が同方向にテーパ面が形成されている。当該テーパ部材４３Ａ〜４３Ｄおよび移動伝達部材４４Ａ〜４４Ｄにより可動部材が構成される。

そこで、移動伝達部材４４Ａと移動伝達部材４４Ｂのそれぞれの螺合孔４５Ａ，４５Ｂ間には回動伝達部材であるボールネジ４６が螺合され、他端が固定部材４６Ｂに回動自在に固定される。一端には、調整操作部４６Ａが設けられる。そして、移動伝達部材４４Ｃと移動伝達部材４４Ｄのそれぞれの螺合孔４５Ｃ，４５Ｄ間には回動伝達部材であるボールネジ４７が螺合され、他端が固定部材４７Ｂに回動自在に固定される。一端には、調整操作部４７Ａが設けられる。上記可動部材および上記ボールネジ４６，４７（調整操作部４６Ａ，４７Ａおよび固定部材４６Ｂ，４７Ｂを含む）により可動手段が構成されるものである。

上記構成のインクジェットプリンタ１１は、図１（Ｂ）に示すように、調整操作部３７Ａを回動させることでヘッドユニット１２を、搬送方向と垂直方向（図における左右方向）に移動させて同方向の位置調整を行わせる。また、調整操作部４６Ａを回動させることでテーパ部材４３Ａ，４３Ｂ（移動伝達部材４４Ａ，４４Ｂ）を搬送方向と垂直方向に移動させることでサブフレーム３１，３２、ひいてはヘッドユニット１２の搬送方向の後段側を上下動させて位置調整を行わせる。同様に、図には示されないが、調整操作部４７Ａを回動させることでテーパ部材４３Ｃ，４３Ｄ（移動伝達部材４４Ｃ，４４Ｄ）を搬送方向と垂直方向に移動させることでサブフレーム３１，３２、ひいてはヘッドユニット１２の搬送方向の前段側を上下動させて位置調整を行わせるものである。

そこで、図３に、図１の処理ヘッド位置調整装置における位置調整の説明図を示す。まず、図３（Ａ）に示すように、インクジェットプリンタ２２のヘッド面と用紙１４の印字面の距離Ｈ０に対して、調整操作部４６Ａを回動させることでテーパ部材４３Ａ，４３Ｂ（移動伝達部材４４Ａ，４４Ｂ）を図上左方向に移動させると、テーパ部材４３Ａ，４３Ｂのテーパ面に沿って、ローラ４２Ａ，４２Ｂが保持手段１５およびヘッドユニット１２の自重で当接状態が維持されて下降する。

また、図に表れない調整操作部４７Ａを同じ分だけ回動させることでテーパ部材４３Ｃ，４３Ｄ（移動伝達部材４４Ｃ，４４Ｄ）を図上左方向に同量移動させると、テーパ部材４３Ｃ，４３Ｄのテーパ面に沿って、ローラ４２Ｃ，４２Ｄが保持手段１５およびヘッドユニット１２の自重で当接状態が維持されて同量下降することによって、全体的なインクジェットプリンタ２２のヘッド面と用紙１４の印字面の距離がＨ１に調整されるものである。

例えば、テーパ部材４３Ａ〜４３Ｄの傾斜角度を３度とし、ボールネジ４６，４７をＭ１０でピッチ１．２５ｍｍとすると、厚みの異なる用紙１４に対して厚みの差５μｍ毎に上記ヘッド面と用紙面上との距離を調整することができる。すなわち、ｔａｎ３＝０．０５２４の比率から５μｍ毎に変化させるためには、ボールネジ４６，４７を約２７度ずつ回転させればよいこととなる。これによって、厚みの異なる用紙１４に対して印字品質を維持することができるものである。

ところで、上記ヘッドユニット１２を搬送面に平行になるように全体を設計しても、機械的な組み立て精度、材料の微妙なたわみなどにより、用紙１４の印字面と、インクジェットヘッド２２に微妙な角度がつくと共に、搬送手段１３のベルトなどにテンションをかけるために搬送面（コンベアベルトなど）を設置面に対して、少し斜めに張り、その斜め具合を設置面によって変更、調整するということが行われる。

例えば、カラー印刷のインクジェットヘッド２２の場合、一ライン配置のノズル群を搬送方向に対して複数段で構成させると、搬送方向の長さが数十ｃｍレベルとなり、例えば２つのヘッド群の距離が１０ｃｍで、図３（Ｂ）に示すように、インクジェットヘッド２２と用紙印字面とに０．１度の角度があると、
ｔａｎ０．１ ＝ ０．００１７４
１０ｃｍ × ０．００１７４ ＝ ０．０１７４ｃｍ ＝０．１７４ｍｍ
となり、あるノズル群と用紙印字面の距離が１．０ｍｍとしても、０．１度の傾きにより、インクジェットヘッド２２内の当該ノズル群から離れたもう一つのノズル群と用紙印字面との距離が１．１７４ｍｍとなる。上記の差は、印刷品質に大きな影響を与えることとなる。

そこで、図３（Ｃ）に示すように、まず調整操作部４６Ａを回動させてテーパ部材４３Ａ，４３Ｂ（移動伝達部材４４Ａ，４４Ｂ）を図３（Ａ）上の右方向に移動させて、保持手段１５（ヘッドユニット１２）を適量上昇させ、また、整操作部４７Ａを逆回動させてテーパ部材４３Ｃ，４３Ｄ（移動伝達部材４４Ｃ，４４Ｄ）を左方向に移動させて、保持手段１５（ヘッドユニット１２）を適量下降させることで、保持手段１５ひいてはインクジェットヘッド２２を搬送方向上で傾かせ、当該ヘッドの対応数のノズル群と用紙１４の送り前段および後段との距離を略同一とさせるものである。

このように、インクジェットヘッド２２の用紙１４に対する全体の高さを高精度に調整することができると共に、搬送手段１３の傾きによる用紙１４の搬送方向の傾きに対しても、インクジェットヘッド２２を傾かせる調整を容易に行うことができることから、傾きの前段および後段でヘッド面と用紙印字面との距離を略一定とさせて印字品質を維持でき、ひいては全体的に印字品質を向上させることができるものである。また、位置調整をモータやその制御手段を使用せずに実現することができることから、構成が簡易であり、安価とすることができるものである。

次に、図４に、本発明に係る処理ヘッド位置調整装置における第２実施形態の構成斜視図を示す。図４（Ａ）はインクジェットプリンタの概略斜視図、図４（Ｂ）は保持手段の概略斜視図である。なお、図１および図２と同一の構成部分には同一の符号を付して説明を省略する。

図４（Ａ）、（Ｂ）において、保持手段１５の備えるそれぞれのサブフレーム３１，３２の下方であって、所定位置に支持部材６１Ａ〜６１Ｄが延出され、当該支持部材６１Ａ〜６１Ｄにローラ６２Ａ〜６２Ｄが回転自在に設けられる（図１、図２とは方向を異にする）。この場合、ローラ６２Ａ，６２Ｃとローラ６２Ｂ，６２Ｄが対をなす。

上記ローラ６２Ａ〜６２Ｄのそれぞれと当接するテーパ面（用紙搬送方向に傾斜）を有するテーパ部材６３Ａ〜６３Ｄが配置され、当該テーパ部材６３Ａ〜６３Ｄの下方にそれぞれ移動伝達部材６４Ａ〜６４Ｄが設けられる。これら移動伝達部材６４Ａ〜６４Ｄのそれぞれには螺合孔が形成される。移動伝達部材６４Ａと移動伝達部材６４Ｃのそれぞれの螺合孔間には固定部材６５で回動自在に固定される回動伝達部材である第１ボールネジ６７が螺合される。また、移動伝達部材６４Ｂと移動伝達部材６４Ｄのそれぞれの螺合孔間には固定部材６６で回動自在に固定される回動伝達部材である第１ボールネジ６８が螺合される。

上記第１ボールネジ６８に対して、固定部材６９Ａ，６９Ｂ間で回動自在に固定された回動伝達部材である第２ボールネジ７０が、互いの一部分のネジ部を螺合させて設けられ、当該第２ボールネジ７０の一端には調整操作部７０Ａが設けられる。すなわち、調整操作部７０Ａを回動させることで第２ボールネジ７０と螺合する第１ボールネジ６８が回動し、これによってテーパ部材６３Ｂ，６３Ｄ（移動伝達部材６４Ｂ，６４Ｄ）が搬送方向に水平移動するものである。

また、上記第１ボールネジ６７に対して、固定部材７１Ａ，７１Ｂ間で回動自在に固定された回動伝達部材である第２ボールネジ７２が、互いの一部分のネジ部を螺合させて設けられ、当該第２ボールネジ７２の一端には調整操作部７２Ａが設けられるものである。すなわち、調整操作部７２Ａを回動させることで第２ボールネジ７２と螺合する第１ボールネジ７２が回動し、これによってテーパ部材６３Ａ，６３Ｃ（移動伝達部材６４Ａ，６４Ｃ）が搬送方向に水平移動するものである。

そこで、図５に、図４の処理ヘッド位置調整装置における位置調整の説明図を示す。図５（Ａ）に示すように、インクジェットプリンタ２２のヘッド面と用紙１４（搬送方向は図上手前から奥側）の印字面に対して、調整操作部７０Ａを回動させることでテーパ部材６３Ｂ，６３Ｄ（移動伝達部材６４Ｂ，６４Ｄ）を一方向に移動させると、テーパ部材６３Ｂ，６３Ｄのテーパ面に沿って、ローラ６２Ｂ，６２Ｄが保持手段１５およびヘッドユニット１２の搬送方向に対する一方側を上下動させる。

また、図に表れない調整操作部７２Ａを同じ方向に同じ分だけ回動させることでテーパ部材６３Ａ，６３Ｃ（移動伝達部材６４Ａ，６４Ｃ）を上記同一方向に同量移動させると、テーパ部材６３Ａ，６３Ｃのテーパ面に沿って、ローラ６２Ａ，６２Ｃが保持手段１５およびヘッドユニット１２の搬送方向に対する他方側を上下動させるもので、これによって、全体的なインクジェットプリンタ２２のヘッド面と用紙１４の印字面の距離が全面的に調整されるものである。

一方、図５（Ｂ）に示すように、搬送手段１３（用紙１４）が搬送方向と垂直方向に傾が生じた場合、図５（Ｃ）に示すように、まず調整操作部７２Ａを回動させてテーパ部材６３Ａ，４３Ｃ（移動伝達部材６４Ａ，６４Ｃ）を図上手前側に移動させて、保持手段１５（ヘッドユニット１２）を適量上昇させ、また、整操作部７０Ａを逆回動させてテーパ部材６３Ｂ，６３Ｄ（移動伝達部材６４Ｂ，６４Ｄ）を図上奥側に移動させて、保持手段１５（ヘッドユニット１２）を適量下降させることで、保持手段１５ひいてはインクジェットヘッド２２を搬送方向の両側で傾かせ、当該ヘッドの対応数のノズル群と用紙１４の一方側部分および他方側部分との距離を略同一とさせるものである。

このように、インクジェットヘッド２２の用紙１４に対する全体の高さを高精度に調整することができると共に、搬送手段１３の傾きによる用紙１４の送り方向の両側間の傾きに対しても、同方向にインクジェットヘッド２２を傾かせる調整を容易に行うことができることから、傾きの両側でヘッド面と用紙印字面との距離を略一定とさせて印字品質を維持でき、ひいては全体的に印字品質を向上させることができるものである。また、上記同様に、位置調整をモータやその制御手段を使用せずに実現することができることから、構成が簡易であり、安価とすることができるものである。

本発明のインクジェットプリンタやレーザ加工装置等の処理ヘッドの精細な位置調整を必要とする装置等に適する。

本発明に係る処理ヘッド位置調整装置における第１実施形態の構成斜視図である。 図１の処理ヘッド位置調整装置における各部の構成斜視図である。 図１の処理ヘッド位置調整装置における位置調整の説明図である。 本発明に係る処理ヘッド位置調整装置における第２実施形態の構成斜視図である。 図４の処理ヘッド位置調整装置における位置調整の説明図である。

符号の説明

１１ インクジェットプリンタ
１２ ヘッドユニット
１３ 搬送手段
１４ 印字媒体
１５ 保持手段
２２ インクジェットヘッド
３１，３２ サブフレーム
３７，４６，４７，６７，６８ ボールネジ
４２Ａ〜４１Ｄ，６２Ａ〜６２Ｄ ローラ
４３Ａ〜４３Ｄ，６３Ａ〜６３Ｄ テーパ部材
４６Ａ，４７Ａ，７０Ａ，７２Ａ 調整操作部

Claims (1)

1. 搬送手段で搬送される被処理体上に処理ヘッドが所定の処理を行う際に、当該処理ヘッドを上記被処理体に対して位置を調整する処理ヘッド位置調整装置であって、
   前記処理ヘッドを搬送される前記被処理体の上方に位置させて保持するための保持部を備える保持手段と、
   前記保持手段の下方にそれぞれ対をなすように所定数延出する当接手段と、
   前記当接手段と当接する所定傾きのテーパ面が形成された可動部材が、当該当接手段に応じてそれぞれ設けられ、前記保持される処理ヘッドの傾き方向に応じた所定数毎の上記可動部材をそれぞれの回動伝達部材でそれぞれ水平移動させるもので、当該可動部材を水平移動させる回動伝達部材が、前記保持手段で保持される前記処理ヘッドを、前記搬送手段の搬送方向に対する前段および後段をそれぞれ別個に上下動自在とすべくそれぞれ設けられると共に、当該搬送方向に対する両側をそれぞれ別個に上下動自在とすべくそれぞれ設けられることで前記保持手段を前記被処理体に対して全体的または部分的に上下動させる所定数の可動手段と、
   前記保持手段と遊びのある状態で摺動自在に係合して当該保持手段の上下動をガイドするガイド手段と、
   を有することを特徴とする処理ヘッド位置調整装置。

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