WO2016203786A1 - 撮像部一体型インクジェット記録装置 - Google Patents

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WO2016203786A1
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recording apparatus
unit
camera
illuminator
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PCT/JP2016/054986
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Inventor
直倫 吉田
Original Assignee
株式会社日立産機システム
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    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
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    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
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    • B41J2/07—Ink jet characterised by jet control
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    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/07—Ink jet characterised by jet control
    • B41J2/125—Sensors, e.g. deflection sensors

Definitions

  • the present invention relates to an inkjet recording apparatus, and more particularly to an imaging unit integrated inkjet recording apparatus provided with an imaging unit for inspecting printed characters and patterns.
  • Patent Document 1 JP-A-2005-22266 (Patent Document 1) as a background art relating to an inkjet recording apparatus.
  • the inspection item that is the most time-consuming work in the print inspection is set quickly, the work efficiency of the print inspection is improved, and the preparation period until the start of packaging.
  • “whether or not the printing is properly performed for the characters and symbols printed on the packaging material for wrapping the package of the product and the label attached to the product” It relates to a printing inspection system for inspecting the above.
  • the reading device is integrated with a line sensor and illumination.
  • the scanner head can be disposed on the downstream side of the printing apparatus in the paper feeding direction so that the line direction of the line sensor is perpendicular to the paper feeding direction.
  • the scanner head is an easily available device, and the line sensor can sequentially read the print printed on the packaging material or label with the direction orthogonal to the paper feed as the main scan and the paper feed direction as the sub-scan direction.
  • the line sensor is a sensor in which the distance from the detection surface to be scanned is constant and the number of pixels per unit dimension is fixed.
  • the data read by the line sensor is homogeneous data that does not require image adjustment in the length direction, so that it is easy to edit the inspection image data. It is possible to handle the reading apparatus together with the printing apparatus by arranging it by attaching it to the side or the like, and it is possible to arrange both apparatuses in a space-saving and compact manner. " .
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2008-89379 includes, in the summary solution section, “The present invention comprises a printing machine and a printing inspection machine for inspecting the printing result. Printing inspection. The machine determines whether printing such as the original date of manufacture of the printing machine is correctly performed by pattern matching between the read image and the inspection character pattern.In the present invention, in addition to the original printing inspection, Before the printing machine is operated, a defective character is intentionally generated and printed by the printing machine, and it is checked whether or not the degree of the defectiveness can be correctly recognized by pattern matching between the printed image and the inspection character pattern. From the date of manufacture, it has various aspects such as characters, characters missing, and missing character lines that are easily misidentified by the operator.
  • Patent Document 1 describes that since the scanner head can be mounted in a small space, it can be attached to the printing apparatus and integrated with the printing apparatus.
  • Patent Document 1 a hot roll printer or a thermal printer is used as a recording apparatus, and no particular consideration is given to the contamination of the scanner head due to printing.
  • Patent Document 2 discloses an apparatus using an ink jet printer as a recording apparatus.
  • a camera for reading a character pattern printed by the ink jet printer is as close as possible to the ink jet printer, or when it is close It does not describe how to prevent the camera from being soiled due to ink scattering when printing occurs.
  • an object of the present invention is to provide an image pickup unit-integrated ink jet recording apparatus that can be inspected immediately after printing without being limited by the shape and direction of printed matter.
  • a print head that discharges finely divided ink, an illuminator that illuminates a pattern printed on a print object by the print head, and a pattern illuminated by the illuminator are imaged.
  • an inkjet recording apparatus including an imaging unit having a camera, the imaging unit illuminator, the camera, and the print head are integrated by fixing the illuminator of the imaging unit, the camera, and the print head to a common connection base.
  • the illuminator and camera were arranged adjacent to the print head to form an image pickup unit-integrated ink jet recording apparatus.
  • a print head that discharges finely divided ink, an illuminator that illuminates a pattern printed on a print object by the print head, and a pattern illuminated by the illuminator are imaged.
  • an inkjet recording apparatus including an imaging unit having a camera that performs illumination of the imaging unit by fixing the illuminator of the imaging unit and the camera and the print head to a common connection base whose mounting direction can be adjusted around the print head
  • An image pickup unit-integrated ink jet recording apparatus in which a container, a camera, and a print head are integrated.
  • an inspection machine-integrated ink jet recording apparatus that can be inspected immediately after printing, regardless of the shape and direction of the printed matter.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an external appearance of an imaging unit-integrated inkjet recording apparatus main body and a print head according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating the principle of an imaging unit-integrated inkjet recording apparatus according to a first embodiment of the invention.
  • FIG. 2 is a perspective view illustrating a usage state of the imaging unit-integrated inkjet recording apparatus according to the first embodiment of the invention. It is a figure which shows the circulation system path
  • FIG. 1 is a front view of a print head and an image pickup unit to which a scattering prevention plate is attached in an image pickup unit-integrated ink jet recording apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 1 is a front view of a print head and an image pickup unit provided with a scattering prevention plate of an image pickup unit-integrated ink jet recording apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. FIG. 2 is a front view of the print head of the imaging unit-integrated inkjet recording apparatus according to the first embodiment of the present invention and the imaging unit stored in a storage box.
  • FIG. 1 is a front view of a print head and an image pickup unit to which a scattering prevention plate is attached in an image pickup unit-integrated ink jet recording apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 1 is a front view of a print head and an image pickup unit provided with a scattering prevention plate of an image pickup unit-integrated ink jet recording apparatus according to Embod
  • FIG. 3 is a front view of an image pickup unit including a camera and a print head that is rotatably mounted around an illuminator of the image pickup unit-integrated inkjet recording apparatus according to the first embodiment of the present invention. It is a front view of an image pick-up part provided with a plurality of illuminators of an image pick-up part integrated ink-jet recording device concerning Example 1 of the present invention, and a print head. It is sectional drawing which shows the structure of the illuminator of the imaging part integrated inkjet recording device which concerns on Example 2 of this invention.
  • the present invention includes a print head that discharges finely divided ink, an illuminator that illuminates a pattern printed on an object to be printed by the print head, and an imaging unit that includes a camera that images the pattern illuminated by the illuminator.
  • the illuminator and camera of the image pickup unit are fixed to a common connection base, and the illuminator and camera of the image pickup unit are integrated with the print head. It is arranged adjacent to, and can be inspected immediately after printing, regardless of the shape and direction of the printed matter.
  • the ink in the ink container 18 on the main body 1 side is sucked and pressurized by the pump 25 and supplied to the print head, which becomes the ink column 7 and is ejected from the nozzle 8.
  • the nozzle 8 is provided with an electrostrictive element 9, and the ink column 7 ejected from the nozzle 8 is made into particles by applying vibration to the ink at a predetermined frequency.
  • the number of ink particles 10 thus generated is determined by the frequency of the excitation voltage applied to the electrostrictive element 9, and is the same as the frequency.
  • the ink particles 10 ejected from the nozzle 8 are given an electric charge by applying a voltage having a magnitude corresponding to the print information at the charging electrode 11. While the ink particles 10 charged by the charging electrode 11 fly in the electric field generated between the deflection electrodes 12, the ink particles 10 are deflected by receiving a force proportional to the amount of charge and fly toward the print target 13. Land. At that time, the landing position of the ink particle 10 in the deflection direction changes according to the charge amount, and the production line moves the print target 13 in the direction orthogonal to the deflection direction, so that the ink particle 10 also moves in the direction orthogonal to the deflection direction. Particles can be landed, and a character is composed of a plurality of landed particles for printing. Ink particles 10 that have not been used for printing fly linearly between the deflection electrodes 12, are collected by the gutter 14, and then collected in the main ink container 18 via the path.
  • the encoder 16 that outputs a signal corresponding to the feeding speed to the inkjet recording apparatus 100 and the printing object 13 are detected.
  • a print sensor 17 that outputs a signal for instructing printing to the inkjet recording apparatus 100 is installed, and each is connected to a control unit in the main body 1.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing an overall path configuration of the inkjet recording apparatus 100.
  • the main body 1 includes a mechanism unit 150 and a control unit 160.
  • the mechanism unit 150 includes a main ink container 18 that holds circulating ink.
  • the main ink container 18 includes a reference liquid that is in an appropriate amount to hold the liquid in the main ink container 18 therein.
  • a liquid level sensor 38 for detecting whether or not the level has been reached is provided.
  • the main ink container 18 is connected to a viscosity measuring device 21 which is a drop type viscometer for measuring the viscosity of the ink via a path 101 for circulating the ink.
  • the pressure sensor 31 is connected to a nozzle 8 provided with a discharge port for discharging ink provided in the print head 2 via a path 107 passing through the conduit 4.
  • a charging electrode 11 that charges the particle with an amount of charge corresponding to character information printed on the ink particle 10 discharged from the nozzle 8 is disposed.
  • a deflection electrode 12 that generates an electric field that deflects the charged ink particles 10 is disposed.
  • a gutter 14 for capturing the ink particles 10 that fly linearly without being charged or deflected because they are not used for printing is disposed on the ink flying direction side of the deflection electrode 12.
  • the gutter 14 is connected to a filter 29 that removes foreign matters mixed in the ink disposed in the main body 1 via a path 108 passing through the conduit 4, and the filter 29 is connected via the path 109.
  • a recovery pump 26 that sucks the ink particles 10 captured by the gutter 14 is connected. The recovery pump 26 recovers the ink particles 10 sucked through the path 110 into the main ink container 18.
  • the main body 1 is provided with an exhaust port 32, and the exhaust port 32 is connected to the main ink container 18 via a path 150. Volatile solvent components in the ink are connected to the main body 1 via the path 150. Exhausted outside.
  • the main body 1 is provided with a solvent container 20 that contains a solvent for eliminating contamination caused by the ink generated in the nozzle 8 and adjusting the concentration of the ink. It is connected to a pump 27 that performs suction and pressure feeding. The pump 27 is connected to the electromagnetic valve 24 that opens and closes the path via the path 112, and the electromagnetic valve 24 is connected to the main ink container 18 via the path 113.
  • the main body 1 is provided with an auxiliary ink container 19 that holds ink for replenishment.
  • the auxiliary ink container 19 is connected to an electromagnetic valve 23 that opens and closes a path via a path 120.
  • the electromagnetic valve 23 is connected to the path 103 via the path 121.
  • the control unit 160 includes a control unit 170 and an inspection unit 180.
  • the control unit 170 mainly controls the operation of each device such as the pumps 25 to 27, the recovery pump 26, the electromagnetic valves 21 to 24, and the pressure reducing valve 30 of the mechanism unit 150, and the charging electrode 11 and the deflection electrode 12 of the print head. To do.
  • the control unit 170 includes a pattern generator 171 that controls the voltage pattern applied to the deflection electrode 12 in order to control the voltage applied to the deflection electrode 12 and form a character pattern to be printed on the printing object 13. .
  • the reference pattern generation unit 181 creates pattern shape information to be printed on the print target 13 based on the voltage pattern signal generated by the pattern generator 171 of the control unit 170.
  • the pattern extraction unit 182 receives signals from the detector 3, the encoder 16, and the print sensor 17, and extracts a print pattern from the pattern image printed on the print target 13 imaged by the detection unit 3.
  • the pattern matching unit 183 compares the pattern shape information printed on the print target 13 generated by the reference pattern generation unit 181 with the pattern shape information printed on the print target 13 extracted by the pattern extraction unit 182, The quality of the pattern shape to be printed on the printing object 13 is determined from the degree of non-uniformity of the patterns, and the result is displayed on the screen of the scanning display unit 3 from the output unit 185 and output to the outside.
  • FIG. 5A is a diagram illustrating a state where the detector 3 is installed adjacent to the print head 2.
  • the detector 3 includes a camera 501 equipped with an illuminator 510, support members 511 and 512, and a lens 502, and has a structure in which they are connected to the print head 2 by a connection base 520.
  • the connection base 520 With the connection base 520, the illuminator 510 and the camera 501 can be integrated by being close to each other, and the illuminator 510 and the camera 501 can be made compact and space-saving as compared with the case where the illuminator 510 and the camera 501 are installed separately.
  • connection base 520 has a configuration that can be attached to the print head 2 in an arbitrary direction.
  • the illuminator 510 includes a plurality of light emitting diodes 5101, and is supported by a support member 512 that is rotatably attached to a support member 511 fixed to the connection base 520 around a pin 513.
  • the print pattern immediately after printing on the print object 13 by the print head 2 can be imaged by the camera 501.
  • the pattern image immediately after printing captured by the camera 501 is input to the pattern extraction unit 182 of the inspection unit 180 to extract pattern information, and the print target 13 generated by the reference pattern generation unit 181 input to the pattern matching unit 183 is obtained.
  • the control unit 170 stops printing by the print head 2, thereby preventing a large number of print failures.
  • connection base 520 it is preferable to attach the connection base 520 to the base (the side connected to the same building 4) rather than to the tip of the print head 2. This is because the print head cover 201 that covers the print head 2 must be removed when cleaning the inside of the print head 2 that has been soiled with ink or when cleaning the inside of the print head 2 due to regular maintenance. If the connection base 520 is attached to the distal end portion, it must be removed every time the cleaning operation is performed, resulting in trouble for the operator. Further, since a solvent is used when cleaning ink stains, a solvent-resistant material must be selected as the material of the connection base 520.
  • the installation positions of the illuminator 510 and the camera 501 are arranged so as to be downstream of the print head 2 in order to perform inspection immediately after printing on the print target 13.
  • a scattering prevention plate 530 is provided on the side surface of the print head cover 201.
  • the attachment position of the scattering prevention plate 530 on the side surface of the print head cover 201 is adjusted in accordance with the position of the camera 501. In other words, the ink bounced off the printing object 13 is prevented from splashing to the camera 501 side.
  • the scattering prevention plate 530 By providing the scattering prevention plate 530 in this way, it is possible to prevent ink from adhering to the lens 502 of the camera 501, and the camera 501 is made to be printed by the printing object 13 as compared with the case where the scattering prevention plate 530 is not provided. You can get closer. As a result, the pattern printed on the print target 13 can be captured closer, and a large image of the printed pattern can be captured using a relatively inexpensive lens.
  • the scattering prevention plate 530 is removed from the print head cover 201.
  • the scattering prevention plate 530 is removed from the print head cover 201.
  • the scattering prevention plate 53 in FIG. 5A is an example of a flat plate. However, the front end portion of the scattering prevention plate 53 (the side close to the printing object) is formed into an L shape so that the scattering prevention plate 53 and the printing target are formed.
  • the configuration may be such that the amount of ink that passes through the gap between the objects and scatters in the direction of the camera 501 is further reduced.
  • the anti-scattering plate 531 By installing the anti-scattering plate 531 in this way, it is possible to reduce the possibility that the lens 502 of the camera 501 and the illuminator 510 are soiled with printing ink.
  • 5A or 5B makes it possible to install the print head 2 equipped with the camera 501 even in a narrow space as compared with the prior art.
  • the restriction condition can be relaxed and the degree of freedom of the installation location can be increased.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining a state in which the print inspection unit 600 is configured by housing the entirety in the storage box 610 with the camera 501 and the illuminator 510 attached to the connection base 520.
  • the connection base 520 has a structure that can be attached to the print head 2 in an arbitrary direction.
  • the lower surface 611 of the storage box 610 is made of a transparent material (for example, a glass plate or a transparent acrylic plate) and plays the same role as the anti-scattering plate 531 described with reference to FIG. 5B, and the lens 502 of the camera 501 and the illuminator 510. And can be prevented from being stained with printing ink.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the arrangement of the illuminator 510 and the camera 501. The arrangement is such that the arrangement of the illuminator 510 and the camera 501 can be changed with respect to the print target 13.
  • the arm 701 to which the camera 501 is attached is fixed to the shaft 700 to which the illuminator 510 is attached, and the shaft 700 is supported by the connection base 520, and the shaft 700 is in any direction (rotation direction) with respect to the connection base 520. It was made the structure which can be attached to. With such a configuration, the illuminator 510 and the camera 501 are arranged along the production line such as the belt conveyor 15 through which the print target 13 flows, or the production line such as the belt conveyor 15 is arranged. It is also possible to arrange the illuminator 510 and the camera 501 in a direction perpendicular to each other.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining an illumination structure that can cope with splashes caused by ink scattering.
  • Ink jet recording devices fly ink particles onto a print object in a non-contact manner, so that ink may splash after contact. At this time, if the camera 501 and the illumination 500 are brought close to the object to be printed, the surface becomes dirty due to ink splashing.
  • the camera 501 is attached in the vicinity of the scattering prevention plate 530 attached to the side surface of the print head cover 201, so that it is prevented from being contaminated with ink scattered from the print target 13. be able to.
  • the illuminator 510 is installed at a distance from the scattering prevention plate 530, the ink that has not been captured by the scattering prevention plate 530 among the ink scattered from the print target 13 may be contaminated. .
  • the illuminator 510 is replaced with the illuminator 910 illustrated in FIG. 9 in the configuration illustrated in FIG. 5A of the first embodiment, and the illuminator 910 is disposed inside the tube 900 to exit the illumination.
  • the configuration is such that light is applied to the print target 13 via the reflecting mirror 901.

Landscapes

  • Ink Jet (AREA)
  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

インクジェット記録装置において、印字直後に印字面から飛散したインクによって汚染されることなく印字したパターンをカメラで撮像して検査することを可能にするために、微粒子化したインクを吐出する印字ヘッドと、印字ヘッドで印字対象物に印字したパターンを照明する照明器とこの照明器で照明されたパターンを撮像するカメラを有する撮像部とを備えたインクジェット記録装置において、撮像部の照明器及びカメラと印字ヘッドとを共通の接続ベースに固定して撮像部の照明器及びカメラと印字ヘッドとを一体化し撮像部の照明器及びカメラを印字ヘッドに隣接して配置した撮像部一体型インクジェット記録装置とした。

Description

撮像部一体型インクジェット記録装置
　本発明は、インクジェット記録装置に関し、特に印字した文字やパターンを検査するための撮像部を備えた撮像部一体型インクジェット記録装置に関する。
　インクジェット記録装置に関する背景技術として、特開２００５－２２２６６号公報（特許文献１）がある。この公報には、要約の課題の欄に、「印刷検査において最も時間費やし作業のネックになっている検査項目設定を迅速に行い、印刷検査の作業効率を向上して、包装開始までの準備期間を大幅に短縮することを可能にすることを印刷検査システムを提供する。」と記載されている。また、発明の属する技術分野の欄には、「製品等の包装物を包む包装材や製品に貼着されるラベルに印字される文字や記号を対象として、印刷が適正に施されているか否かを検査する印刷検査システムに関する。」と記載されている。
　また、段落[００１８]には、「印刷装置及び読取り装置をウェブ状の包装材又はラベルの紙送り方向に順に配置した上記印刷検査システムにおいて、前記読取り装置を、ラインセンサと照明を一体化したスキャナヘッドとし、前記スキャナヘッドを、前記印刷装置の前記紙送り方向下流側において前記ラインセンサのライン方向を前記紙送り方向に対して直交する方向に向けて配置することができる。読取り装置としてのスキャナヘッドは、容易に入手可能な機器であり、ラインセンサは、包装材又はラベルに印刷された印字をその紙送りと直交する方向を主走査とし紙送り方向を副走査方向として順次読み取ることができる。ラインセンサは、走査すべき検出面からの距離が一定であり、且つ単位寸法当たりの画素数が固定されたセンサである。ラインセンサで読み取ったデータは、長さ方向で画像調整が不要な均質なデータであるので、検査画像データへの編集が簡単である。また、スキャナヘッドを印刷装置において紙送り方向の下流側に取り付ける等によって配置することにより、読取り装置を印刷装置とは一緒に取り扱うことが可能であると共に、両装置を省スペースで且つコンパクトに配置することが可能となる。」と記載されている。
　また、特開２００８－８９３７９号公報（特許文献２）には、要約の解決手段の欄に、「本発明は、印字機と、その印字結果を検査する印字検査機と、より成る。印字検査機は、印字機の本来の製造年月日などの印字が正しく行われているかを、読み取り画像と検査文字パターンとのパターンマッチングにより判断する。本発明では、この本来の印字検査の他に、印字機の稼働前に不良文字をわざと生成させてこれを印字機で印字させ、この印字画像と検査文字パターンとパターンマッチングさせて不良の度合いを正しく認識できたか否かをチェックする。不良文字は、製造年月日から、オペレータが誤認しやすい文字、文字欠け、文字ライン抜けなどの各種の態様を持つ。」と記載されている。
特開２００５－２２２６６号公報 特開２００８－８９３７９号公報
　インクジェットプリンタは、製造ラインの中で、例えば、製品の製造日や製造場所、消費期限などの情報を製品に印字するような用いられ方をする。その場合、製造ラインのどの場所に設置するかは、対象製品や製造ラインのレイアウトにより異なる。
　このさまざまな設置場所の条件に対応できるようにするためには、検査器(カメラ)を含めたインクジェットプリンタの設置面積をできるだけ小さくすること、及び検査器が常にインクジェットプリンタの印字ヘッドに対して製品の流れの下流側に位置することが要求され、検査器(カメラ)をできるだけインクジェットプリンタの印字ヘッドの近くで、かつ印字ヘッドに対して任意の位置に設置可能であることが求められる。
　一方、インクジェットプリンタの印字ヘッドからはインク粒子が高速に飛翔して印字対象物である製造ラインを流れる製品に当たるため、その一部が印字対象物の表面で跳ね返って周辺に飛散する。検査器(カメラ)をこの印字ヘッドの近くに設置した場合、印字対象物の表面から飛散したインク粒子が検査器(カメラ)のレンズに付着してレンズの表面を汚し、撮像する画像が徐々に劣化してしまう恐れがある。
　特許文献１に記載の印刷検査システムは、スキャナヘッドは小さいスペースに取付け可能であるため、印刷装置に取付けて印刷装置と一体化することもできると記載されている。
　しかし、特許文献１においては、記録装置としてホットロールプリンタやサーマルプリンタを用いる構成であり、印刷によるスキャナヘッドの汚れについては特に配慮されていない。
　また、印刷機とスキャナヘッドとを一体化した場合、製品の流れる方向との関係にフレキシビリティがなくなり、製造ラインに設置する場合に制約条件が多くなってしまう。
　一方、特許文献２においては、記録装置としてインクジェットプリンタを用いた装置が開示されているが、このインクジェットプリンタで印刷した文字パターンを読み取るためのカメラをインクジェットプリンタにできるだけ近づけること、また近づけた場合に発生する印字するときのインクの飛散によるカメラの汚れを防ぐことについては記載されていない。
　そこで、本発明は、印字物の形状及び方向にとらわれず、印字直後に検査可能な撮像部一体型インクジェット記録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、本発明では、微粒子化したインクを吐出する印字ヘッドと、印字ヘッドで印字対象物に印字したパターンを照明する照明器とこの照明器で照明されたパターンを撮像するカメラを有する撮像部とを備えたインクジェット記録装置において、撮像部の照明器及びカメラと印字ヘッドとを共通の接続ベースに固定して撮像部の照明器及びカメラと印字ヘッドとを一体化し撮像部の照明器及びカメラを印字ヘッドに隣接して配置した撮像部一体型インクジェット記録装置とした。
　また、上記課題を解決するために、本発明では、微粒子化したインクを吐出する印字ヘッドと、印字ヘッドで印字対象物に印字したパターンを照明する照明器と照明器で照明されたパターンを撮像するカメラを有する撮像部とを備えたインクジェット記録装置において、撮像部の照明器及びカメラと印字ヘッドとを印字ヘッドの周りで取り付け方向が調整可能な共通の接続ベースに固定して撮像部の照明器及びカメラと印字ヘッドとを一体化した撮像部一体型インクジェット記録装置とした。
　本発明によれば、印字物の形状及び方向にとらわれず、印字直後に検査可能な検査機一体型インクジェット記録装置を提供することができる。
本発明の実施例１に係る撮像部一体型インクジェット記録装置本体および印字ヘッド外観を示す斜視図である。 本発明の実施例１に係る撮像部一体型インクジェット記録装置の原理を示す斜視図である。 本発明の実施例１に係る撮像部一体型インクジェット記録装置の使用状態を示す斜視図である。 本発明の実施例１に係る撮像部一体型インクジェット記録装置の循環系経路構成を示す図である。 本発明の実施例１に係る撮像部一体型インクジェット記録装置の飛散防止板を取り付けた印字ヘッドと撮像部との正面図である。 本発明の実施例１に係る撮像部一体型インクジェット記録装置の印字ヘッドと飛散防止板を取り付けた撮像部との正面図である。 本発明の実施例１に係る撮像部一体型インクジェット記録装置の印字ヘッドと収納箱の収納した撮像部との正面図である。 本発明の実施例１に係る撮像部一体型インクジェット記録装置の照明器の周りに回転可能に取り付けらカメラを備えた撮像部と印字ヘッドとの正面図である。 本発明の実施例１に係る撮像部一体型インクジェット記録装置の複数の照明器を備えた撮像部と印字ヘッドとの正面図である。 本発明の実施例２に係る撮像部一体型インクジェット記録装置の照明器の構成を示す断面図である。
　本発明は、微粒子化したインクを吐出する印字ヘッドと、印字ヘッドで印字対象物に印字したパターンを照明する照明器とこの照明器で照明されたパターンを撮像するカメラを有する撮像部とを備えたインクジェット記録装置において、撮像部の照明器及びカメラと印字ヘッドとを共通の接続ベースに固定して撮像部の照明器及びカメラと印字ヘッドとを一体化し撮像部の照明器及びカメラを印字ヘッドに隣接して配置し、印字物の形状及び方向にとらわれず、印字直後に検査可能にしたものである。
　以下、本実施例につき図示例を用いて説明を行う。なお、本発明は図示例に限定されるものではない。
　図１はインクジェット記録装置１００を示す斜視図である。インクジェット記録装置１００には、外部に操作表示部５が備えられた本体１と印字ヘッド２、検出部３が備えられており、本体１と印字ヘッド２は導管４で接続されている。
　ここでインクジェット記録装置１００の動作原理について図２を用いて説明する。図２には、印字ヘッド２の内部の主な構成を示す。印字ヘッド２は、電歪素子９を備えたノズル８と、ノズル８から発射されたインク粒子を帯電させる帯電電極１１、帯電したインク粒子の軌道を制御する上下１対の偏向電極、及び印字に寄与しなかったインク粒子を捕捉して回収するガター１４を備えている。
　このような構成で、本体１の側のインク容器１８内のインクはポンプ２５に吸引、加圧されて印字ヘッドに供給され、インク柱７となってノズル８から吐出される。ノズル８には、電歪素子９が備えられており、インクに所定の周波数で振動を加えてノズル８から吐出されるインク柱７を粒子化するようになっている。これにより生成されるインク粒子１０の数は，電歪素子９に印加する励振電圧の周波数により決定され、その周波数と同数となる。
　ノズル８から吐出されたインク粒子１０は、印字情報に対応した大きさの電圧を帯電電極１１にて印加することで電荷を与えられる。帯電電極１１で帯電させられたインク粒子１０は、偏向電極１２間に生じる電界中を飛翔している間、帯電量に比例した力を受けて偏向し、印字対象物１３へ向かって飛翔して着弾する。その際、インク粒子１０は帯電量に応じて偏向方向の着弾位置は変化し、さらに偏向方向と直行する方向に生産ラインが印字対象物１３を移動させることで、偏向方向と直行した方向にも粒子を着弾させることが可能となり、複数の着弾粒子によって文字を構成し印字を行う。印字に使用されなかったインク粒子１０は偏向電極１２間を直線的に飛翔して、ガター１４により捕捉された後に経路を経由して、主インク容器１８に回収される。
　次に、インクジェット記録装置１００の実際の使用状態の一例を図３に示す。インクジェット記録装置１００は、例えば、食品や飲料などが生産される工場内の生産ラインに据え付けられ、本体１は使用者が操作できる位置に設置され、検出部３を備えた印字ヘッド２はベルトコンベア１５などの生産ライン上を給送される印字対象物１３に近接できる位置に設置される。
　ベルトコンベア１５などの生産ライン上には給送速度に係わらず同じ幅で印字するために、給送速度に応じた信号をインクジェット記録装置１００に出力するエンコーダ１６や、印字対象物１３を検出してインクジェット記録装置１００に印字を指示する信号を出力する印字センサ１７が設置されていて、それぞれは本体１内の制御部に接続されている。
　エンコーダ１６や印字センサ１７からの信号に応じて制御部がノズル８から吐出されるインク粒子１０への帯電量や帯電タイミングを制御し、印字対象物１３が印字ヘッド２近傍を通過する間に帯電、偏向されたインク粒子１０を印字対象物１３へ付着させて印字を行うようになっている。
　図４は、インクジェット記録装置１００の全体的な経路構成を示す説明図である。本体１には、機構部１５０と制御部１６０を備える。
　機構部１５０では、循環するインクを保持する主インク容器１８が備えられており、主インク容器１８には、主インク容器１８内の液体が内部に保持されるのに適正な量である基準液面レベルに達しているか否かを検知する液面センサ３８が備えられている。主インク容器１８には、インクを循環させるための経路１０１を介してインクの粘度を計測するための落下式粘度計である粘度計測器２１に接続されている。
　粘度計測器２１は経路１０２を介して経路の開閉を行う電磁弁２２に接続されており、電磁弁２２は経路１０３を介してインクや溶剤の吸引、圧送に供されるポンプ２５に接続されている。そして、ポンプ２５は経路１０４を介してインク中に混入している異物を除去するフィルタ２８に接続されている。
　フィルタ２８は、経路１０５を介してポンプ２５から圧送されたインクを印字するために適正な圧力に調整する減圧弁３０に接続されており、減圧弁３０は、経路１０６を介してインクの圧力を検出するための圧力センサ３１に接続されている。
　圧力センサ３１は、導管４内をとおる経路１０７を介して印字ヘッド２内に備えられたインクを吐出する吐出口を供えたノズル８に接続されている。
　ノズル８のインク吐出方向には、ノズル８から吐出されたインク粒子１０に印字する文字情報に応じた電荷量を粒子に帯電させる帯電電極１１が配置されている。帯電電極１１により帯電させられたインク粒子１０の飛翔方向には、帯電されたインク粒子１０を偏向させる電界を発生させる偏向電極１２が配置されている。
　偏向電極１２のインク飛翔方向側には、印字に使用されないために帯電、偏向されずに直線的に飛翔するインク粒子１０を捕捉するガター１４が配置されている。
　ガター１４は、導管４内をとおる経路１０８を介して本体１内に配置されているインク中に混入している異物を除去するフィルタ２９と接続されており、フィルタ２９は、経路１０９を介してガター１４により補足されたインク粒子１０を吸引する回収ポンプ２６と接続されている。そして、回収ポンプ２６は、経路１１０を介して吸引したインク粒子１０を主インク容器１８に回収する。
　本体１には、排気口３２が設けられており、排気口３２は経路１５０を介して主インク容器１８と接続されており、インク中の揮発した溶剤成分が経路１５０を介して、本体１の外部に排気される。
　また、本体１には、ノズル８で生じるインクによる汚染の解消及びインクの濃度を調整するための溶剤を収容する溶剤容器２０が備えられており、溶剤容器２０は、経路１１１を介して溶剤の吸引、圧送を行うポンプ２７に接続されている。また、ポンプ２７は、経路１１２を介して経路の開閉を行う電磁弁２４に接続されており、電磁弁２４は、経路１１３を介して主インク容器１８に接続されている。
　さらに、本体１には、補充用のインクを保持する補助インク容器１９が備えられており、補助インク容器１９は、経路１２０を介して経路の開閉を行う電磁弁２３に接続されている。そして、電磁弁２３は経路１２１を介して経路１０３に接続されている。
　制御部１６０は、制御ユニット１７０と検査部１８０とを備える。　
　制御ユニット１７０は、主に機構部１５０のポンプ２５～２７、回収ポンプ２６、電磁弁２１～２４、減圧弁３０などの各機器の動作、及び印字ヘッドの帯電電極１１と偏向電極１２とを制御する。制御ユニット１７０は、偏向電極１２に印加する電圧を制御して印刷対象物１３に印字する文字パターンを形成するために、偏向電極１２に印加する電圧パターンを制御するパターン発生器１７１を備えている。
　検査部１８０は、基準パターン生成部１８１と、パターン抽出部１８２と、パターン照合１８３、カメラ光量チェック部１８４と、出力部１８５とを備える。
　基準パターン生成部１８１は、制御ユニット１７０のパターン発生器１７１で発生させた電圧パターン信号に基づいて印刷対象物１３に印字するパターン形状の情報を作成する。
　パターン抽出部１８２は、検出器３とエンコーダ１６、印字センサ１７からの信号を受けて、検出部３で撮像した印刷対象物１３に印字されたパターンの画像から印字パターンを抽出する。
　パターン照合部１８３は、基準パターン生成部１８１で生成した印刷対象物１３に印字するパターン形状の情報とパターン抽出部１８２で抽出した印刷対象物１３に印字されたパターン形状の情報とを照合し、それらのパターンの不一の度合いから印刷対象物１３に印字するパターン形状の良否を判定し、その結果を出力部１８５から走査表示部３の画面上に表示するとともに、外部に出力する。
　本実施例における検査機一体型インクジェット記録装置の構成及び構造を図５Ａ～図８を用いて説明する。　
　図５Ａは、印字ヘッド２に検出器３を隣接させて設置した状態を示す図である。検出器３は、照明器５１０と支持部材５１１と５１２、レンズ５０２を装着したカメラ５０１を備え、それらが接続ベース５２０で印字ヘッド２と接続された構造を有している。接続ベース５２０で照明器５１０とカメラ５０１を近接させて一体化でき、照明器５１０とカメラ５０１とを別々に設置した場合と比べてコンパクトになり、省スペース化することができる。また、接続ベース５２０は、印字ヘッド２に対して任意の方向に取り付けることが可能な構成を持つ。照明器５１０は、発光ダイオード５１０１を複数備えて構成され、接続ベース５２０に固定された支持部材５１１にピン５１３を中心として回動自在に取り付けられた支持部材５１２で支持されている。
　さらに、照明器５１０とカメラ５０１を印字ヘッド２に近接させて一体化したことにより、印字ヘッド２で印字対象物１３に印字した直後の印字パターンをカメラ５０１で撮像することが可能になる。このカメラ５０１で撮像した印字直後のパターンの像を検査部１８０のパターン抽出部１８２に入力してパターン情報を抽出し、パターン照合部１８３に入力した基準パターン生成部１８１で生成した印刷対象物１３に印字するパターン形状の情報とパターン照合部１８３で照合することにより、印字直後の印字パターンの良否を判定することが可能になる。パターン照合部１８３で印字パターンの良否を判定した結果、印字不良を検出したときには、制御ユニット１７０で印字ヘッド２による印字を停止させることにより、印字不良の大量発生を防止することができる。
　接続ベース５２０は印字ヘッド２の先端部に取付けるよりも、根元(同館４に接続する側)に取付ける方が望ましい。これは、インクで汚れてしまった印字ヘッド２内部の洗浄作業を行う際や、定期メンテナンスにより印字ヘッド２内部の洗浄作業を行う際に、印字ヘッド２を覆う印字ヘッドカバー２０１を外さないといけなく、先端部に接続ベース５２０を取付けてしまうと、洗浄作業の際に毎回取外さないといけなく、作業者の手間となってしまう。また、インクの汚れを洗浄する際は、溶剤を使用するため、接続ベース５２０の材料として、耐溶剤性のある材料を選定しなければならない。
　照明器５１０、カメラ５０１の設置位置は、印字対象物１３に印字した直後に検査を実施するため、印字ヘッド２の下流側にくるよう配置する。
　図５Ａに示した構成においては、印字ヘッド２から印字対象物１３に飛翔したインク粒子のうち印字対象物１３から跳ね返ったインクがカメラ５０１の側に飛散してレンズ５０２に付着するのを防止するために、印字ヘッドカバー２０１の側面に飛散防止板５３０を設けた。
　この飛散防止板５３０の先端部分５３１は、図３のベルトコンベア１５の上面に対して、印字ヘッドカバー２０１の下面２０２と同じレベルか、又は少し高めに設定して印字対象物１３と接触しないようにする。
　ベルトコンベア１５上の印字対象物１３の移動する方向に合わせて接続ベース５２０の向きを変えた場合には、カメラ５０１の位置に合わせて飛散防止板５３０の印字ヘッドカバー２０１の側面への取り付け位置を変えて、印字対象物１３から跳ね返ったインクがカメラ５０１の側に飛散するのを防止する。
　このように飛散防止板５３０を設けたことによりカメラ５０１のレンズ５０２にインクが付着するのを防止することができ、飛散防止板５３０を設けなかった場合と比べてカメラ５０１を印字対象物１３により近づけることができる。その結果、印字対象物１３に印字されたパターンをより近くで撮像することが可能になり、印字されたパターンの大きな像を比較的安価なレンズを用いて撮像することができる。
　また、飛散防止板５３０を印字ヘッドカバー２０１に着脱可能なように装着することにより、印字ヘッド２で所定の時間印字対象物１３に印字を繰返した後に、飛散防止板５３０を印字ヘッドカバー２０１から取り外して洗浄し、再度印字ヘッドカバー２０１に装着することで、カメラ５０１のレンズ５０２を印刷用のインクで汚されるのを防止できる。
　図５Ａの飛散防止板５３は、平板で形成した例を示したが、飛散防止板５３の先端部分(印字対象物に近い側)をＬ字形状に成形して、飛散防止板５３と印字対象物との隙間を通り抜けてカメラ５０１の方向に飛散するインクの量を更に少なくするような構成にして下もよい。
　図５Ｂに、飛散防止板５３１をカメラ５０１のレンズ５０２及び照明器５１０と図３のベルトコンベア１５との間に設置した例を示す。この飛散防止板５３１は、図示していない手段により接続ベース５２０に支持されている。
　飛散防止板５３１をこのように設置することにより、カメラ５０１のレンズ５０２と照明器５１０とを印刷用のインクで汚す可能性を少なくすることができる。
　図５Ａ又は図５Ｂに示したような構成としたことにより、カメラ５０１を備えた印字ヘッド２を従来と比べて狭いスペースであっても設置することが可能になるので、製造ラインにおける設置場所の制約条件を緩和して、設置場所の自由度を増すことができるようになった。
　図６は、カメラ５０１と照明器５１０とを接続ベース５２０に取り付けた状態で、全体を収納箱６１０の中に収納して印字検査ユニット６００を構成した状態を説明する図である。接続ベース５２０は、印字ヘッド２に対して任意の方向に取り付けが可能な構造になっている。
　インクジェット記録装置１００の印字ヘッド２は印字対象物１３に対して、印字ヘッド２の設置向きに制限はなく、印字ヘッド２をどのような向きに設置しても印刷対象物１３に対してどのような向きに設置しても印字が可能である。そこで、印字ヘッド２をどの向きに設置しても、印刷対象物１３が流れに対して照明器５１０、カメラ５０１が印字ヘッド２の下流側に配置されるように、接続ベース５２０で検査ユニット６００の位置を調整する。接続ベース５２０を調整することで、検査ユニット６００は、印字ヘッド２を軸に３６０°回転できる構成をとることができ、印字ヘッド２の向きに制限されず、印字直後に印字対象物１３に印字されたパターンをかめら５０１で撮像して検査できる構成をとる。
　収納箱６１０の下面６１１は透明な材料(例えば、ガラス板や透明アクリル板など)で構成されて、図５Ｂで説明した飛散防止板５３１と同じ役割を果たし、カメラ５０１のレンズ５０２と照明器５１０とを印刷用のインクで汚されるのを防止できる。
図７は、照明器５１０、カメラ５０１の配置を説明するための図である。印字対象物１３に対して、照明器５１０とカメラ５０１と一体で配置を変更できるような構成とした。すなわち、照明器５１０を取り付けた軸７００にカメラ５０１を取り付けたアーム７０１を固定し、軸７００を接続ベース５２０で支持する構成とし、軸７００を接続ベース５２０に対して任意の方向（回転方向）に取り付けることが可能な構造とした。このような構成とすることにより、印字対象物１３が流れてくるベルトコンベヤ１５などの生産ラインに沿うように照明器５１０とカメラ５０１を配置することや、ベルトコンベヤ１５などの生産ラインに対して、直角に方向に照明器５１０とカメラ５０１とを配置することも可能である。
　この図７に示した構成においても、図５Ａ又は図５Ｂで説明したような飛散防止板５３０又は５３１を設けることにより、カメラ５０１のレンズ５０２と照明器５１０とを印刷用のインクで汚されるのを防止できる。
図８は、カメラ５０１を中心に照明器８１０の配置を説明するための図である。本構成では、照明器８１０を２つ使用する。それぞれの照明器８１０は、図５Ａで説明したように、接続ベース８２０に固定された支持部材８１１にピン８１３を中心として回動自在に取り付けられた指示部材８１２で支持されている。照明器８１０の数量を増やすことで、照明器８１０を小型にすることも可能である。また、印字対象物１３に対して、照明の当て方を調整できるようなっている。
　以上のことから、実施例１にかかる構成によれば、印字対象物の形状及びベルトコンベア上で搬送される方向にとらわれず、印字直後に検査可能な検査機一体型インクジェット記録装置を提供することができる。
　本実施例は、実施例１の構成に加え、印字検査時にカメラ及び照明に汚れ防止構造を取り入れた構成例である。インクジェット記録装置本体の構成において、撮像部３の照明器５１０以外は図１乃至４で説明したインクジェット記録装置１００の構成と同じであるので、説明を省略する。
　図９は、インクの飛散によるしぶきに対応できる照明の構造を説明するための図である。インクジェット記録装置は非接触でインクの粒子を印字対象物に飛ばしているため、接触後にインクがしぶくことがある。その際に、カメラ５０１と照明５００を印字対象物に近づけてあると、インクのしぶきによって、表面が汚れてしまう。
　実施例１の図５Ａに示したような構成において、カメラ５０１は印字ヘッドカバー２０１の側面に取り付けた飛散防止板５３０の近傍に取り付けるので印字対象物１３から飛散したインクで汚染されるのを防止することができる。一方、照明器５１０は、飛散防止板５３０から少し離れて設置されているので、印字対象物１３から飛散したインクのうち飛散防止板５３０で捕獲できなかったインクにより汚染されてしまう可能性がある。
　そこで、本実施例においては、実施例１の図５Ａに示した構成において、照明器５１０を図９に示した照明器９１０と置き換え、照明器９１０を筒９００の内部に配置し、照明から出る光を反射鏡９０１を経由し、印字対象物１３に照射する構成とした。
　以上のことから、実施例２にかかる構成によれば、印字物の形状及び方向にとらわれず、印字直後に検査可能な検査機一体型インクジェット記録装置を提供することができる。
　１・・・本体　２・・・印字ヘッド　　３・・・検出部　　４・・・導管　５・・・操作表示部　　８・・・ノズル　　１００・・・インクジェット記録装置　　１５０・・・機構部　　１６０・・・制御部　　１７０・・・制御ユニット　　１８０・・・検査部　２０１・・・印字ヘッドカバー　　５０１・・・カメラ　　５０２・・・レンズ　　５１０，８１０，９１０・・・照明器　　５２０，８２０・・・接続ベース　　５３０，５３１・・・飛散防止板　　６１０・・・収納箱　　９００・・・筒。

Claims (10)

  1. 　微粒子化したインクを吐出する印字ヘッドと、
    　前記印字ヘッドで印字対象物に印字したパターンを照明する照明器と前記照明器で照明された前記パターンを撮像するカメラを有する撮像部と
    を備えたインクジェット記録装置であって、
    　前記撮像部の前記照明器及び前記カメラと前記印字ヘッドとを共通の接続ベースに固定して前記撮像部の前記照明器及び前記カメラと前記印字ヘッドとを一体化し前記撮像部の前記照明器及び前記カメラを前記印字ヘッドに隣接して配置したことを特徴とする撮像部一体型インクジェット記録装置。
  2. 　請求項１記載の撮像部一体型インクジェット記録装置であって、前記接続ベースは前記印字ヘッドの周りで取り付け方向が調整可能であることを特徴とする撮像部一体型インクジェット記録装置。
  3. 　請求項１記載の撮像部一体型インクジェット記録装置であって、前記印字ヘッドで印字対象物に印字したときに前記撮像部へのインクの飛散を防止する飛散防止部を更に備えたことを特徴とする撮像部一体型インクジェット記録装置。
  4. 　請求項３記載の撮像部一体型インクジェット記録装置であって、前記飛散防止部を前記印字ヘッドの側に取り付けたことを特徴とする撮像部一体型インクジェット記録装置。
  5. 　請求項３記載の撮像部一体型インクジェット記録装置であって、前記飛散防止部を前記カメラの前に取り付けたことを特徴とする撮像部一体型インクジェット記録装置。
  6. 　請求項１記載の撮像部一体型インクジェット記録装置であって、前記印字ヘッドで印字対象物に印字したときに前記印字対象物から飛散したインクが前記撮像部の前記照明器に付着するのを防止する飛散防止部を更に備えたことを特徴とする撮像部一体型インクジェット記録装置。
  7. 　微粒子化したインクを吐出する印字ヘッドと、
    　前記印字ヘッドで印字対象物に印字したパターンを照明する照明器と前記照明器で照明された前記パターンを撮像するカメラを有する撮像部と
    を備えたインクジェット記録装置であって、
    　前記撮像部の前記照明器及び前記カメラと前記印字ヘッドとを前記印字ヘッドの周りで取り付け方向が調整可能な共通の接続ベースに固定して前記撮像部の前記照明器及び前記カメラと前記印字ヘッドと一体化したことを特徴とする撮像部一体型インクジェット記録装置。
  8. 　請求項７記載の撮像部一体型インクジェット記録装置であって、前記撮像部を前記印字ヘッドに隣接して配置したことを特徴とする撮像部一体型インクジェット記録装置。
  9. 　請求項８記載の撮像部一体型インクジェット記録装置であって、前記印字ヘッドで印字対象物に印字したときに前記撮像部へのインクの飛散を防止する飛散防止部を更に備えたことを特徴とする撮像部一体型インクジェット記録装置。
  10. 　請求項７に記載の撮像部一体型インクジェット記録装置であって、前記印字ヘッドで印字対象物に印字したときに前記印字対象物から飛散したインクが前記撮像部の前記照明器に付着するのを防止する飛散防止部を更に備えたことを特徴とする撮像部一体型インクジェット記録装置。
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