JP5251152B2 - 流体噴射装置、噴射ヘッド取付調整方法 - Google Patents
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Description
紫外線硬化型インクは、紫外線を照射するまでは硬化が非常に遅く、紫外線を照射すると急速に硬化するという、印刷インクとして好ましい特性を有する。また、硬化にあたって溶剤を揮発させることがないので環境負荷が小さいという利点もある。
このため、紙、樹脂フィルム、金属箔等の薄いシート状の媒体の他、光記録媒体のレーベル面、テキスタイル製品など、ある程度立体的な表面形状を有するものに対しても画像を形成できる。
このため、上述したように、キャリッジに対する各記録ヘッドを高精度に取り付けたとしても、キャリッジを移動させずにカメラを移動させている場合には、キャリッジの移動に伴う誤差を解消することはできない。
第1の発明は、支持面に媒体を支持しつつ回転する支持ドラムと、前記支持ドラムの回転軸方向と平行に延在するガイド軸と、前記ガイド軸に案内されて前記支持面に沿って往復移動するキャリッジと、前記キャリッジに搭載されて前記支持面に支持された媒体に向かって流体を噴射する噴射ヘッドと、を備え、前記支持ドラムを回転させつつ前記キャリッジを前記ガイド軸に沿って移動させて前記噴射ヘッドから前記媒体に向けて流体を噴射する流体噴射装置であって、前記支持ドラムの回転軸方向側方に配設されて前記噴射ヘッドに形成されたノズル列を検出する検出部と、前記回転軸方向に対する前記ノズル列の傾きを調整するヘッド調整部と、を備えることを特徴とする。
これにより、キャリッジに対する噴射ヘッドの取付角度を、高精度に、キャリッジの移動方向に平行に位置合わせすることができる。
これにより、キャリッジに対する噴射ヘッドの取付位置を高精度に位置合わせすることができる。
これにより、複数の噴射ヘッドの相互間の位置姿勢を、高精度に位置合わせすることができる。
これにより、容易かつ確実に噴射ヘッドに形成されたノズルを検出することができる。
これにより、キャリッジに対する噴射ヘッドの取付位置を高精度に位置合わせすることができる。
これにより、キャリッジに対する噴射ヘッドの取付位置を高精度に位置合わせすることができる。
これにより、複数の噴射ヘッドの相互間の位置姿勢を、高精度に位置合わせすることができる。
図1は、本発明の実施形態に係るインクジェット式記録装置100の概略構造を模式的に示す斜視図である。
インクジェット式記録装置(流体噴射装置)100は、主に、互いに平行となるように直立した一対のフレーム130の間に配設された記録部120と、給紙部112および排紙部114を含む給排紙部110と、から構成される。
支持ドラム140は、その水平な回転軸142をフレーム130から軸支され、記録用紙(媒体)150を支持面144に保持した状態で、図中に示す矢印Rの方向に回転する。なお、支持ドラム140は、不図示のドラム駆動部により回転駆動される。
そして、照射部キャリッジ160および記録部キャリッジ170は、それぞれ不図示の駆動機構により駆動されてガイド軸132、134、136、138に沿って移動するようになっている。
こうして、記録用紙150の表面に、紫外線硬化型インクにより形成された画像が固定される。
その後、記録ヘッド180が記録動作をしながら支持ドラム140が1回転以上する毎に記録部キャリッジ170が移動するという動作を繰り返すことにより、記録用紙150表面全体に画像が形成される。
好ましくは、照射部キャリッジ160および記録部キャリッジ170の移動開始のタイミングを僅かにずらすことにより、インクジェット式記録装置100の電源部に対する負荷のピークを軽減する。
記録部120において、記録部キャリッジ170は、一対のガイド軸132、134に支持されると共に、インクタンク174を備えて、記録ヘッド180を支持する。
記録ヘッド180は、支持ドラム140の支持面144に保持された記録用紙150に対向して配置され、記録用紙150に向かってインクを吐出する。
照射部キャリッジ160に支持された紫外線照射部162は、回転方向において記録ヘッド180の下流側に配置される。従って、記録ヘッド180から吐出されて記録用紙150に付着した紫外線硬化型インクは、即座に紫外線を照射されて硬化する。
記録部キャリッジ170は、ガイド軸132、134が挿通される一対の水平な貫通穴176と、インクタンク174とを備えたキャリッジ本体172を有する。記録ヘッド180は、キャリッジ本体172の上面に搭載される。
また後述するように、記録ヘッド180は、5個のヘッドユニット181、182、183、184、185を備える。
なお、ヘッドユニット181〜185の各々は、互いに種類の異なるインクを吐出するようになっている。具体的には、例えば、ホワイトW、マゼンタM、イエローY、シアンC、クリアCRの各インクが、ヘッドユニット181〜185のいずれかから吐出される。
記録ヘッド180は、5個のヘッドユニット181〜185を備えている。また、ヘッドユニット181〜185の各々は、支持ドラム140に対向する面に、ノズルプレート191〜195が配されている。ノズルプレート191〜195の各々には、紫外線硬化型インクを吐出するノズル孔(ノズルN)が列状に形成される。具体的には、各ノズルプレート191〜195には、2つのノズル列L1,L2が形成され、各ノズル列L1,L2は、例えば、180個のノズルN(#1〜#180)から形成される。
なお、ヘッドユニット181〜185からインクを吐出させる駆動構造としては、静電力等によりインクの液滴を吸引する方式、水晶振動子、圧電素子等を用いてインクを打ち出す方式など、種々の方法が既に知られており、用途に応じて適宜選択できる。
基準ブロック300は、水平基準線312が記録部キャリッジ170の移動方向に対して高精度に平行となるように、記録部キャリッジ170に対して配設されている。すなわち、水平基準線312は、ガイド軸134に対して高精度に平行となっている。
そして、5つのヘッドユニット181〜185のノズルプレート191〜195の各々に形成された複数のノズルからなるノズル列L1,L2は、基準ブロック300の水平基準線312に対して平行となるように位置決めされている。
つまり、5つのヘッドユニット181〜185のノズルプレート191〜195の各々に形成されたノズル列L1,L2は、基準ブロック300を介して、記録部キャリッジ170の移動方向に対して、平行となるように位置決めされている。また、ヘッドユニット181〜185は、相互に平行となるように位置決めされている。
なお、5つのヘッドユニット181〜185の取付間隔も、設計値通りとなるように位置決めされている。
位置調整機構500は、ノズルプレート191〜195側から見て、ヘッドユニット181〜185の長手方向側面の一方(上面又は底面)を2つの精密ネジS1,S2により押し付ける機構と、短手方向の一方(側面)を1つの精密ネジS3により押し付ける機構と、から構成される。
具体的には、ヘッドユニット181の長手方向側面である上面の両端側を2つの精密ネジS1,S2により押し付ける量を調整することにより、ヘッドユニット181等を垂直方向に移動させたり、ヘッドユニット181等の記録部キャリッジ170(ガイド軸134)に対する傾きを変化させたりすることができる。また、短手方向の一方の側面を1つの精密ネジS3により押し付ける量を調整することにより、ヘッドユニット181を基準ブロック300に向けて水平移動させることができる。
なお、精密ネジS1は、ノズル列L1,L2のノズルN#1に対応する位置に、精密ネジS2は、ノズルN#180に対応する位置に、配置される。また、精密ネジS3は、ノズル列L1に対応する位置に配置される。したがって、ヘッドユニット181〜185を、ノズル列L1,L2のノズルN#1または#180を中心として回転させることができる。
紫外線照射部162は、共通の照射部フレーム164に装着された複数のランプユニット161、163、165、167、169を備える。ランプユニット161〜169は、その長手方向に複数のランプユニット161〜169が整列されると共に、記録ヘッド180のヘッドユニット181〜185に対応して5列に配列される。
更に、紫外帯域で発光するLEDを用いてランプユニットを形成することもできる。また、ランプユニット161〜169は、不可避に熱を発生するので、ランプユニット161〜169に放熱部を設ける他、強制的に冷却する設備を設けることも好ましい。
ビヒクルとしては、単官能あるいは多官能の重合性化合物が使用できる。より具体的には、ポリエステルアクリレート、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート等のオリゴマー(プレポリマー)を例示でき、インクとしての粘度を調整する反応性希釈剤もこれらの材料を用いることができる。
この種の光重合開始剤は、その組成に応じて、紫外線吸収特性、反応開始効率、黄変性等が異なるので、インクとしての色等に応じて使い分けられる。
CCDカメラ200は、支持ドラム140の一方の回転軸142付近において、水平方向に向けて配設されている。CCDカメラ200は、例えば、1/3インチ、40万画素のCCD及びさらに8倍のテレセントリックマクロレンズを備える。
そして、記録部キャリッジ170がガイド軸134に沿って移動すると、記録部キャリッジ170に搭載された基準ブロック300の平面302及び5つのヘッドユニット181〜185のノズルプレート191〜195を順々に撮像することが可能となっている。
なお、CCDカメラ200により取得した画像には、その中心位置を原点としたクロスゲージ210が描かれる。クロスゲージ210の垂直ライン211は取得画像の垂直方向に常に一致し、クロスゲージ210の水平ライン212は取得画像の水平方向に常に一致する。
CCDカメラ200により、約0.5mm×0.5mmの程度の画像を取得できる。ノズル列L1,L2の列間距離は、約2.5mmなので、例えばノズル列L1のみを撮像する。
なお、CCDカメラ200の取得画像からノズルNを検出する手法としては、テンプレートマッチング法を用いることができる。円形のノズルNが規則的に配列しているので、テンプレートマッチング法により良好に検出できるからである。
図7は、CCDカメラ200により撮像された画像の一例を示す図である。
図8は、基準ブロック300に対するノズルプレート191〜195の位置姿勢の一例を模式的に示す図である。
更に、水平ライン212と水平基準線312を一致するように調整することが好ましい。
仮に、ヘッドユニット181が記録部キャリッジ170に対する設計上の位置に正確に配置されていたならば、ノズルプレート191のノズル列L1のノズルN#1がクロスゲージ210の垂直ライン211上に位置する画像がCCDカメラ200により取得されるはずである。
そこで、記録部キャリッジ170を停止させた状態でCCDカメラ200による撮像を行いつつ、上述した位置調整機構500によりヘッドユニット181の取付位置を調整する。具体的には、位置調整機構500によりヘッドユニット181を上下方向(支持ドラムの回転方向)及び水平方向(記録部キャリッジ170の移動方向)に微少移動させて、ノズル列L1のノズルN#1がクロスゲージ210の垂直ライン211上に位置するように調整する。更に垂直ライン211と水平ライン212の交差する点上に位置するように調整することが好ましい。
このような調整により、ノズルプレート191のノズル列L1のノズルN#1は、設計上の位置に高精度に配置される。
仮に、ヘッドユニット181が記録部キャリッジ170に対する設計上の姿勢、つまり、ガイド軸134に対して平行となるように配置されていたならば、ノズルプレート191のノズル列L1のノズルN#180がクロスゲージ210の垂直ライン211上に位置する画像が取得されるはずである。
しかし、実際には、取付誤差等により、ヘッドユニット181(ノズルプレート191)のノズル列L1のノズルN#180がクロスゲージ210の垂直ライン211上に位置することはない。
そこで、記録部キャリッジ170を停止させた状態でCCDカメラ200による撮像を行いつつ、上述した位置調整機構500によりヘッドユニット181の取付姿勢を調整する。つまり、位置調整機構500によりヘッドユニット181をノズルN#1を中心として回転させて、ノズル列L1のノズルN#180をクロスゲージ210の垂直ライン211上に位置させる。
このような調整により、ノズルプレート191のノズル列L1のノズルN#1は、設計上の位置に高精度に配置される。更に、ノズルプレート191のノズル列L1は、設計(理論)上の姿勢、すなわちガイド軸134に対して高精度に平行に配置されることとなる。
そこで、ノズルN#180と垂直ライン211との水平方向のずれ量を計測し、このずれ量を179等分した値を、ノズルN#2から#180の位置として記憶する。つまり、ノズルN#2〜#180の水平方向(X方向)の位置の補正値として不図示の制御部に記憶する。
なお、水平方向のずれ量は、記録部キャリッジ170を徐々に微少移動させてノズルN#180をクロスゲージ210の垂直ライン211上に位置させて、この際の記録部キャリッジ170の移動量として計測する。CCDカメラ200により取得される画像から正確なずれ量を計測する場合であってもよい。
ヘッドユニット181の場合と同様に、ノズルプレート192のノズル列L1のノズルN#1がクロスゲージ210の垂直ライン211上に位置する画像が取得されることはないので、記録部キャリッジ170を停止させた状態でCCDカメラ200による撮像を行いつつ、上述した位置調整機構500によりヘッドユニット182の取付位置を調整する。
この際、ノズルプレート192のノズル列L1のノズルN#1の垂直方向の位置は、ノズルプレート191のノズル列L1のノズルN#1が撮像された位置と同一の位置となるように調整する。
このような調整により、ノズルプレート192のノズル列L1のノズルN#1は、設計上の位置に高精度に配置される。しかも、ノズルプレート191のノズル列L1のノズルN#1とノズルプレート192のノズル列L1のノズルN#1の相対位置も設計値通りとなる。
このような調整により、ノズルプレート192に形成されたノズル列L1(L2)は、ガイド軸134に平行となる。しかも、ノズルプレート191とノズルプレート192に各々形成されたノズル列L1(L2)は、互いに平行かつ同一直線上に位置するようになる。
例えば、ラインセンサを用いてもよい。この場合には、記録部キャリッジ170を移動させつつ、基準ブロック300やノズルプレート191〜195を撮像する。
つまり、記録部キャリッジ170をガイド軸134に沿って移動させて、基準ブロック300及びノズルプレート191〜195の各々の画像を一度に全て取得して、ヘッドユニット181〜185の各々の設計上の位置姿勢からのずれを取得した画像から求めた後に、ヘッドユニット181〜185の各々の位置姿勢を調整するようにしてもよい。
このため、インクジェット式記録装置100は、CCDカメラ200を常備する必要はなく、上述したメンテンナンス時にCCDカメラ200を取り付けるようにしてもよい。
例えば、液晶ディスプレイ、EL(エレクトロルミネッセンス)ディスプレイ及び面発光ディスプレイの製造などに用いられる電極材や色材などの材料を分散または溶解のかたちで含む液状体を噴射する液状体噴射装置、バイオチップ製造に用いられる生体有機物を噴射する流体噴射装置、精密ピペットとして用いられ試料となる流体を噴射する流体噴射装置であってもよい。
さらに、時計やカメラ等の精密機械にピンポイントで潤滑油を噴射する流体噴射装置、光通信素子等に用いられる微小半球レンズ(光学レンズ)などを形成するために紫外線硬化樹脂等の透明樹脂液を基板上に噴射する流体噴射装置、基板などをエッチングするために酸又はアルカリ等のエッチング液を噴射する流体噴射装置、ジェルを噴射する流状体噴射装置であってもよい。
また、流体としては液体の他に固体であってもよく、例えば、トナーなどの粉体を例とする固体を噴射するトナージェット式記録装置であってもよい。
そして、これらのうちいずれか一種の流体噴射装置に本発明を適用することができる。
144…支持面、 150…記録用紙(媒体)、 162…紫外線照射部、
170…記録部キャリッジ(キャリッジ)、 173…ヘッド取付孔(取付機構)、
180…記録ヘッド、 181〜185…ヘッドユニット(噴射ヘッド)、 191〜195…ノズルプレート、 200…CCDカメラ(検出部、エリアセンサ)、 210…クロスゲージ、 300…基準ブロック、 311…垂直基準線(指標)、
312…水平基準線(指標)、 500…位置調整機構(ヘッド調整部)、 L1,L2…ノズル列、 N…ノズル
Claims (9)
- 支持面に媒体を支持しつつ回転する支持ドラムと、
前記支持ドラムの回転軸方向と平行に延在するガイド軸と、
前記ガイド軸に案内されて前記支持面に沿って往復移動するキャリッジと、
前記キャリッジに搭載されて前記支持面に支持された媒体に向かって流体を噴射する噴射ヘッドと、
を備え、前記支持ドラムを回転させつつ前記キャリッジを前記ガイド軸に沿って移動させて前記噴射ヘッドから前記媒体に向けて流体を噴射する流体噴射装置であって、前記支持ドラムの回転軸方向側方に配設されて前記噴射ヘッドに形成されたノズル列の各ノズルを検出する検出部と、前記回転軸方向に対する前記ノズル列の傾きを調整するヘッド調整部と、
を備えることを特徴とする流体噴射装置。 - 前記回転軸方向を示す指標を有し、前記検出部により検出されるように前記キャリッジに配設される基準部を備えることを特徴とする請求項1に記載の流体噴射装置。
- 前記調整部は、前記指標に対する前記噴射ヘッドの相対位置を調整することを特徴とする請求項2に記載の流体噴射装置。
- 前記キャリッジに前記噴射ヘッドを複数搭載すると共に、前記噴射ヘッド毎に前記ヘッド調整部を備えることを特徴とする請求項1から請求項3のうちいずれか一項に記載の流体噴射装置。
- 前記検出部は、ラインセンサ又はエリアセンサであることを特徴とする請求項1から請求項4のうちいずれか一項に記載の流体噴射装置。
- 支持面に媒体を支持しつつ回転する支持ドラムと、
前記支持ドラムの回転軸方向と平行に延在するガイド軸と、
前記ガイド軸に案内されて前記支持面に沿って往復移動するキャリッジと、
前記キャリッジに搭載されて前記支持面に支持された媒体に向かって流体を噴射する噴射ヘッドと、
を備え、前記支持ドラムを回転させつつ前記キャリッジを前記ガイド軸に沿って移動させて前記噴射ヘッドから前記媒体に向けて流体を噴射する流体噴射装置における噴射ヘッド取付調整方法であって、
前記キャリッジを移動させつつ前記支持ドラムの回転軸方向側方に配設された検出部により前記噴射ヘッドに形成されたノズル列の各ノズルを検出する検出工程と、
前記検出部の検出結果に基づいて前記回転軸方向に対する前記ノズル列の傾きを調整する調整工程と、
を有することを特徴とする噴射ヘッド取付調整方法。 - 前記検出工程は、前記キャリッジに配設された前記回転軸方向を示す指標を検出する工程を含むことを特徴とする請求項6に記載の噴射ヘッド取付調整方法。
- 前記調整工程は、前記指標に対する前記噴射ヘッドの相対位置を調整する工程を含むことを特徴とする請求項7に記載の噴射ヘッド取付調整方法。
- 前記キャリッジに前記噴射ヘッドを複数搭載する場合には、
前記調整工程は、前記指標に対する相対位置と隣接する他の噴射ヘッドの調整結果に基づいて前記噴射ヘッドの位置を調整することを特徴とする請求項8に記載の噴射ヘッド取付調整方法。
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