JP5165447B2 - インクジェット印刷装置 - Google Patents

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。

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）。

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。

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）。

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。

特開平１１−２９１４７５号公報 特開２００５−３０５８１１号公報 特開平８−９０７６６号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

第１の実施形態のインクジェット印刷装置を示す正面断面図 図１の側面断面図 図１の固定フレームを除いた平面図 ａは図２の段ボールシートを拡大して示す断面図、ｂはａの印刷面の高低差を検出する変位センサの検出出力を平滑化する方法を説明するグラフ 図１のインクジェットヘッドへのインクの供給形態を示す側面図 ａは図１のインクジェットヘッドの底面図、ｂはａの正面図、ｃはｂの変形例を示す側面図 図６のインクジェットヘッドの配列形態を示す平面図 ａは図１のヘッドユニットの一部を拡大して示す正面断面図、ｂはａのVIIIb−VIIIb線に沿った断面図 ａ、ｂは、それぞれ図６のインクジェットヘッドの変形例を示す底面図と側面図、ｃは図７のインクジェットヘッドの配列形態の変形例を示す平面図 第２の実施形態のインクジェット印刷装置を示す正面断面図 図１０の側面断面図

符号の説明

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

Claims (9)

1. 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ようにし、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たことを特徴とするインクジェット印刷装置。
2. 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の範囲に設定した請求項１に記載のインクジェット印刷装置。
3. 前記ヘッドユニット付勢手段が、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である請求項１または２に記載のインクジェット印刷装置。
4. 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ようにした請求項１乃至３のいずれかに記載のインクジェット印刷装置。
5. 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ようにした請求項１乃至４のいずれかに記載のインクジェット印刷装置。
6. 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ようにした請求項１乃至５のいずれかに記載のインクジェット印刷装置。
7. 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請求項１乃至６のいずれかに記載のインクジェット印刷装置。
8. 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ものであり、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ようにした請求項７に記載のインクジェット印刷装置。
9. 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ようにした請求項１乃至８のいずれかに記載のインクジェット印刷装置。

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