ラインヘッド型インクジェット装置
【課題】印刷対象大型化に伴い、塗布ヘッドを複数組み合わせて印刷する方式が用いられているが、各塗布ヘッドの調整を簡単に行え、高精度の印刷ができる印刷機が望まれている。
【解決手段】ラインヘッド上に配置するヘッドは２個以上を一組として、これらを印刷走査方向に各ヘッドのノズル列が平行に並ぶように配置する。さらに、この組を印刷副走査方向に複数組配置する。また、ラインヘッドのヘッド固定部とラインヘッド全体に、ノズル列方向にのみ移動する機構とその移動量を調整する機構を装備する。ヘッド制御部は印刷する画像の各画素と組をなすヘッドの各ノズルに順に振り分け、ダウンロードする。
ヘッドの位置を合せる場合、ヘッドの全射出ノズルに対応する縦線を含む網目状の画像を印刷し、印刷された網目パターンの縦線や横線の位置が元の画像と同じになるように、印刷位置のずれを目視確認し、移動機構を用いヘッド位置を調整する。
【解決手段】ラインヘッド上に配置するヘッドは２個以上を一組として、これらを印刷走査方向に各ヘッドのノズル列が平行に並ぶように配置する。さらに、この組を印刷副走査方向に複数組配置する。また、ラインヘッドのヘッド固定部とラインヘッド全体に、ノズル列方向にのみ移動する機構とその移動量を調整する機構を装備する。ヘッド制御部は印刷する画像の各画素と組をなすヘッドの各ノズルに順に振り分け、ダウンロードする。
ヘッドの位置を合せる場合、ヘッドの全射出ノズルに対応する縦線を含む網目状の画像を印刷し、印刷された網目パターンの縦線や横線の位置が元の画像と同じになるように、印刷位置のずれを目視確認し、移動機構を用いヘッド位置を調整する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットヘッドを射出ノズル列方向に複数配置することにより構成されたラインヘッドを搭載したインクジェット印刷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットヘッドを複数個配置して構成した従来のラインヘッド、およびそれを搭載した印刷装置の例として、特許文献１に記載のものがある。この文献では、インクジェットヘッドの射出ノズル列を印刷走査方向に対し傾けた向きで配置されたラインヘッドであって、その傾斜によりヘッドのノズルピッチよりも印刷時の打点ピッチを縮め、高密度な印刷を実現している。
【０００３】
また、各ヘッドの位置合せにはノズルの位置に基準マークが形成された透明なプレートを用い、ラインヘッドのノズル面側に前記プレートを対向配置させ、カメラでプレート側からノズルを透かして見ることによりヘッドの位置合せを行う方法が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３２２６０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ラインヘッド型インクジェット印刷装置においては、ラインヘッドを構成するインクジェットヘッドの位置合せ方法により、印刷精度が左右される。従来はその位置合せのために、専用の治具や調整装置を使用していた。印刷装置を使い続けると、いずれはヘッドに目詰まりが発生したり、ヘッドの損傷や寿命などでヘッドを交換せざるを得なくなる。しかしその際、ラインヘッド全体で見れば交換が必要になるヘッドは装着されたヘッドの一部であることが一般的で、全てのヘッドを一度に交換することはまず有り得ない。
【０００６】
しかしながら、従来のヘッドの位置合せ方法では、交換ヘッドが例え１個であっても、交換したヘッドの位置合せの為にヘッドユニット全体を装置から外し、専用の調整装置に固定して位置合せを行う必要があった。このため、ヘッド交換から復旧までにかなりの時間を要し、この間装置は稼働出来なくなる。また、装置休止を避けるならば、常にバックアップとして高価なラインヘッドを別に備えておく必要があった。
【０００７】
そこで，本発明では、ヘッドのノズルピッチより高密度な印刷を可能なラインヘッドを提供し、ヘッドを交換する場合、装置からラインヘッド全体を外さずに、交換の必要なヘッドのみ取外して交換し、交換後の位置合も特別な調整装置を使わずに、印刷装置自体に調整機能を備え、試験印刷を行うことにより、比較的短時間で十分な精度が得られるようなラインヘッドとその位置合せ方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
ラインヘッド上に配置するヘッドは２個以上を一組として、これらを印刷走査方向に各ヘッドのノズル列が平行に並ぶように配置する。さらに、この組を印刷副走査方向に複数組配置することにより所望の印刷領域を得る。
【０００９】
また、ラインヘッドのヘッド固定部にはノズル列方向にのみ移動する機構とその移動量を調整する機構を装備する。
【００１０】
さらにラインヘッド全体に対しても同様にノズル列方向にのみ移動する機構とその移動量を調整する機構を装備する。
【００１１】
このラインヘッドで印刷する為のヘッド制御部は印刷する画像の各画素の組をなすヘッドの各ノズルに順に振り分け、ダウンロードする。
【００１２】
ヘッドの位置を合せる場合、ヘッドの全射出ノズルに対応する縦線を含む網目状の画像を用意し、位置合せを行うヘッドで印刷し、印刷された網目パターンの縦線や横線の位置が元の画像と同じになるように、印刷位置のずれを目視確認し、移動機構を用いヘッドを移動させ、この作業を繰り返し行う。
【００１３】
カラー印刷機のように複数のラインヘッドを装備する装置の場合、上記作業の後に、さらにラインヘッド相互の位置合せを同様の方法で行う。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、従来のラインヘッド型印刷装置のように、構成されるヘッドのノズルピッチより高密度な打点密度の印刷が可能でありながら、ヘッド交換のときなど、交換したヘッドの位置調整に、装置以外に特別な治具や調整装置を必要とせず、その場で試験印刷とヘッド移動機構により調整作業が容易に、短時間で行え、かつ実用的に十分な精度が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を用いて実施例を説明する。
【実施例１】
【００１６】
本発明の印刷装置の一例を図１に示す。本装置は大きく６つの部分からなる。すなわち被印刷物１を搬入するローダ機構部２と、搬送されてくる被印刷物面上に複数の異なる色のインクで印刷を施すために、複数のインク吐出ヘッドからなる印刷ユニット部６と、印刷ヘッドの保守点検を行うヘッド保守機構部５と、ローダ機構部２に接続され被印刷物１を搬送する搬送機構部４と、印刷を施された被印刷物を装置外に搬出するアンローダ機構部１１と、装置の各部駆動機構等を制御する主制御機構１３から構成されている。
【００１７】
ローダ機構部２内には位置決め機構３が設けてあり、ローダ機構部２の搬送方向（Ｘ１方向）に対して直角方向の両端部側に設けてある。なお、位置決め機構を設置する位置は、ローダ機構部２から搬送機構部４の印刷ユニット部６より上流であれば、いずれの場所でも良い。
【００１８】
なお、本実施例ではローダ機構部２、搬送機構部４、及びアンローダ機構部１１は被印刷物１を搬送するために、それぞれ無端状ベルトと、そのベルトを駆動する支持ローラと駆動ローラとを備えている。すなわち、ローダ機構部２の搬送機構部４側端部には搬入ベルトを駆動するための駆動モータ１７ａが設けてある。また搬送機構部４のアンローダ機構部１１側の端部には駆動ローラを駆動する駆動モータ１７ｂが、アンローダ機構部１１の被印刷物排出側端部には駆動モータ１７ｃが駆動ローラに取付けてある。
【００１９】
図２に２重ヘッドを取付けた状態の斜視図と、ヘッドを取外したときの斜視図を示す。印刷ユニット部６に装着されたイエロー用ヘッド７ｙ、マゼンタ用ヘッド７ｍ、シアン用ヘッド７ｃ、ブラック用ヘッド７ｋは夫々二重のヘッド配列になっている。図２（ａ）に示すように２つのヘッドが対になっている。図６に示すように、搬送の上流側を奇数ヘッド（Ｏヘッド）とし、下流側を偶数ヘッド（Ｅヘッド）とする。
【００２０】
なお、以後、Ｏヘッド、Ｅヘッドには、それぞれ左側隅から１…ｎの番号を付けて表す。夫々のヘッドは取付けネジ８ａを緩めると図２（ｂ）に示す様に取付けネジ部穴８ｂが長穴にしてある。このため、二個の位置決めピン３２により基板搬送方向Ｘ１に対し、直角水平の方向であるＹ１−Ｙ２方向に多少移動できる。さらに、ヘッド移動機構であるマイクロメータヘッド３０によりＹ１−Ｙ２方向の位置を調整できる。
【００２１】
すなわち、このマイクロメータヘッド３０によって、隣接して設けられたヘッドのノズル位置が所定位置（例えば隣接するヘッドの１方のヘッドのノズル位置を他方のヘッドのノズル位置に対して１／２ピッチずらした位置）になるように調整できる。なおマイクロメータヘッドに代えて送りねじを用いて移動するように構成してもよい。
【００２２】
従来のヘッド取付け方法によるヘッドユニットでは、図３に示すように、ヘッドユニットを構成するユニット基板４０に設けた位置決めピン３２ａ、３２ｂ用の穴とネジ穴によりＸ１、Ｙ１方向は一意に決定され調整できない。
【００２３】
これに対し、本発明におけるヘッドユニットは、図４に示すように２個で１組のヘッド７が多数配列され、夫々のヘッド７が幅方向（Ｙ１，Ｙ２方向）の微調整を可能にしている。図１の印刷ユニット部６の詳細を図５に示す。ヘッドユニット取付けベース４２に取付けられたイエロー用ヘッドユニット４１ｙ、マゼンタ用ヘッドユニット４１ｍ、シアン用ヘッドユニット４１ｃ、ブラック用ヘッドユニット４１ｋもまた、各色毎のヘッドユニットを夫々に対応して設けた位置微調整用のマイクロメータヘッド３０ｂにより、ヘッドユニット全体の位置がＹ１、Ｙ２方向に微調整可能となっている。
【００２４】
図４に示すユニット基板４１に装着されたヘッドおよびノズルの相互の位置関係を図６、図７に示す。インク射出ノズルの位置に着目しながら説明する。図６(ａ)、図７(ａ)にすべてのヘッドの位置関係を示す。図６（ｂ）、図７（ｂ）ノズル部の拡大図を示す。既に述べたように、本実施例では実線表記のヘッドと破線表記のヘッドが対をなし、印刷時には２つがあたかも１つの倍密度印刷ヘッドとして機能する。このヘッドユニットに対し図のＹ方向に印刷ワークが移動し、印刷が行なわれる。
【００２５】
ヘッドにはインク射出ノズルがピッチａでＸ方向に並んでおり、その並びの長さはＬであり、ヘッド単体の最大印刷幅になる。一方、ヘッドユニット全体の最大印刷幅はＷであるが、図６（ｂ）に示すように、ヘッドの繋ぎ部分はノズルが１４本重ねる配置にしているため、Ｌ×１２＞Ｗである。また、対をなす２つのヘッドの配置は図７（ｂ）のようになっており、実線表記のＯ１ヘッドのノズル列と破線表記のＥ１ヘッドのノズル列はノズルピッチａの１／２だけずらした配置にする。これにより、２つのヘッドの組み合わせであたかも１つの倍密度の印刷ヘッドとし機能する。
【００２６】
この配置が正確な場合、２つのヘッドでヘッド単体の２倍の印刷解像度を実現することが出来る。しかし、Ｅ１ヘッドのノズル列の配置がＯ１ヘッドのノズルの中間に来ないと、Ｅ１ヘッドとＯ１ヘッドの打点位置が近づき、インクの滲みや濁りを生じ、かえって画質が低下する。
【００２７】
このヘッドユニットで４色インクのカラー印刷を行う場合、ヘッドユニットも４台用い、印刷方向に並べ、重ね描きする。図８にその場合のヘッドユニットの位置関係を示す。イエロー用ヘッドユニット４１ｙ、マゼンタ用ヘッドユニット４１ｍ、シアン用ヘッドユニット４１ｃ、ブラック用ヘッドユニット４１ｋが順に配置されている。このとき、各ヘッドユニットに設けてある各ヘッドの射出ノズルの位置が合っていないと色ずれを生じる。図８（ｂ）には、ヘッドユニット４１ｙとヘッドユニット４１ｍに取付けて有る、左上側のＯ１ヘッドのノズルの位置関係を示している。すなわち、ノズル位置が同じ位置になるように配置してある。
【００２８】
ヘッドユニットのヘッド固定部は図２（ｂ）に示すようにマイクロメータヘッド３０による位置調整機能を備えている。ヘッドユニットにヘッドを装着した直後は、一般にヘッドやユニットそれぞれの加工精度や取付け精度により、各ヘッドの射出ノズルの位置関係は正確には図６又は図７のような配置になっていない。
【００２９】
そこで、装着直後に各々のヘッドの位置を、一定の手順に従い微調整を行い、最終的に各ヘッドを図６、又は図７に示すような位置関係に合せる必要がある。
【００３０】
本発明ではヘッドの位置関係を知り、調整する方法として、ヘッドの射出ノズルの位置を直接測定する代わりに、ノズルの位置を測定するための位置調製用（校正用）画像を印刷し、その印刷結果からノズルの位置を判定する。図１６〜図１９にその位置調整用画像の例を示す。図１６は縦線にずれのある状態を印刷した結果で、ヘッドのノズル位置がＸ方向にずれている状態の１例である。図１７はヘッド同士が縦方向及び横方向にずれている状態のものである。図１８はヘッド同士が横方向にずれている状態の画像を示している。
【００３１】
図１６の位置調整用画像８０ａについて説明する。網目状の画像であり、この画像を位置調整するヘッドで描画する。描画された網目パターンの位置からヘッドの位置を間接的に判定する。Ｙ方向の印刷位置ずれは横線８１で判断する。Ｘ方向の印刷位置ずれは縦線８２で判断する。縦線の幅は１画素であり、縦線１本１本がヘッドの射出ノズルのそれぞれに対応する。画像左上の縦線（ライン１）がノズルの１番に対応し、続く縦線は１０番目（ライン１０）まで順に下向きに並び、１１番目で折返し、縦線が画像の上に戻る配置となっている。この画像をヘッドユニットに固定されたヘッドそれぞれで印刷することにより、それぞれのヘッドが描いた横線や縦線の位置関係や距離から、間接的にヘッドの位置関係を知ることが出来る。
【００３２】
本実施例のヘッドユニット４１は、図４に示すようにヘッド２個で対を為す配置となっている。先に説明したように、射出ノズルの並び順から、１対のヘッドのうち左側のヘッドをＯヘッド（奇数ヘッド）、右側のヘッドをＥヘッド（偶数ヘッド）と呼び、ユニットの左上隅に配置されたヘッドをＯ１ヘッド（奇数第一ヘッド）、Ｅ１ヘッド（偶数第一ヘッド）とし、以下、Ｏ２ヘッド、Ｅ２ヘッド…と呼ぶ。
【００３３】
各ヘッドの位置関係は、図４〜図６に示すように、印刷可能幅Ｌのヘッドを複数並べることにより印刷幅を拡げ、実質的に印刷可能幅Ｗのラインヘッドを構成するように配置されている。ここで奇数ヘッドのみに着目すると、隣接するヘッド（例えばＯ１ヘッドとＯ２ヘッド）は、図６（ｂ）に示すようにノズル列のうち１４個のノズルが重なるような配置になっている。
【００３４】
偶数ヘッドについても同様の配置になっている。また、対を為す奇数ヘッドと偶数ヘッド（例えばＯ１ヘッドとＥ１ヘッド）の位置関係は図７（ｂ）のように奇数ヘッドＯ１のノズル列と偶数ヘッドＥ１のノズル列がノズル間隔の１／２だけずれた配置になっている。すなわち、この配置によりヘッド２個で１／２のノズルピッチ、２倍のノズル数を有するヘッド１個に相当し、ヘッド単体の２倍の印刷密度を実現している。
【００３５】
図４のヘッドユニット４１を制御する、インクジェット印刷システムの主制御機構１３の構成は図２５のように構成されている。表示・操作部９２からの操作データ等や印刷画像を蓄積し、画像データをダウンロードする役割を担うのが画像データ処理装置９１である。画像データ処理装置９１の下流にヘッド制御部８９が接続され、さらにヘッド駆動部８７を経てヘッド７が接続されている。
【００３６】
ヘッド制御部８９、ヘッド駆動部８７は共に６台の装置からなり、ヘッド制御部８９とヘッド駆動部８７の１組で４つのヘッドに対し、個別に印刷制御することが出来る。６台のヘッド制御部８９は相互接続され、連動して動作する。使用するヘッドの個数に応じてそれぞれがヘッド制御部８９には印刷画像蓄積メモリ８８がヘッド別に４つ内蔵されており、ここに印刷する画像をダウンロードする。この印刷画像蓄積メモリ８８に記憶されたデータに従い、ヘッドがインクを射出することにより、印刷を行う。
【００３７】
印刷対象ワーク８５が搬送され、ヘッドユニットに近づくと、ワーク先端をワーク検出センサ８６が検知し、検出信号が主制御部９０を経由してヘッド制御部８９に入力される。その検出信号が印刷開始トリガになり、印刷が開始され、ヘッドがインクを射出する。なお、図示していないが主制御部９０は装置を稼働する為のモータ、電磁弁等にも接続されている。
【００３８】
ここで図４のヘッドユニット４１を例に、装着されたインクジェットヘッド７の印刷位置を合せる方法について図９を用いて述べる。
【００３９】
位置合せ手順の概略を示すフローチャートを図９に示す。ここで、図４に示すヘッドユニットにおいて、左上隅のヘッドをＯ１ヘッドと称する。Ｏ１ヘッドを基準位置とし、他のヘッドの位置を決める。まず、全ての奇数ヘッドの取付け位置を、Ｏ１ヘッドを基準としてＹ方向の位置を合せる（ステップ１００）。次に、Ｏ１ヘッドを基準としてＸ方向の位置を合せる（ステップ１０１）。
【００４０】
次に偶数ヘッドの取付け位置について、それと対を為す奇数ヘッドの位置を基準にＹ方向位置を合せ（ステップ１０２）、続いてＸ方向位置を合せる（ステップ１０３）。印刷位置はＸ（横）とＹ（縦）の２方向についてそれぞれ調整する必要がある。Ｘ方向はマイクロメータヘッドによりヘッドの取付け位置を調整、Ｙ方向はそのヘッドの射出タイミングにより調整し、印刷位置を合せる。順番としては、合せやすいＹ方向の印刷位置を先に、次にＸ方向を合せる。
【００４１】
以下、位置合せの詳細を説明する。図９に示したフローチャートの始めのステップである、ステップ１００とステップ１０１の位置合せの詳細を図１０のフローチャートに示す。図１０では、Ｙ方向とＸ方向をそれぞれ（ａ）と（ｂ）に分けて示しているが、両者とも略同じ工程であるのでＹ方向の位置合せステップを例に説明する。
【００４２】
隣接するＯ１ヘッドとＯ２ヘッドに対し、まず、図１９に示す位置調整用画像を左右２分割する(ステップ２００)。この画像の幅はＯ１ヘッドとＯ２ヘッドで印刷する幅に等しい。ここで、１つのヘッドのノズル数を２５６とすると、図１９の画像の左端から２５６画素の幅だけ読み出し、Ｏ１ヘッドにダウンロードする(ステップ２０１)。Ｏ２ヘッドは図６（ｂ）に示すように、Ｏ１ヘッドとノズル１４口分重なった配置となっている。そこで、Ｏ２ヘッドには元の画像の左端から２５６−１４＝２４２画素目から右に２５６画素読み出し、ダウンロードする(ステップ２０２)。
【００４３】
ダウンロードしたらＯ１ヘッドとＯ２ヘッドを用いて画像を紙などに印刷する(ステップ２０３)。位置調整前はＯ１ヘッドとＯ２ヘッドの位置関係が正しくないので、Ｘ方向・Ｙ方向共にずれており、印刷結果は例えば図２１、図２２のようになる。図２１は印刷結果がＸ，Ｙ両方向にずれている場合の図であり、図２２はその部分拡大図である。Ｏ１ヘッドとＯ２ヘッドのノズル重なり部分が位置ずれのため二重線になって現れる。この二重になった横線と縦線の間隔が、それぞれＹ方向とＸ方向のずれの大きさに相当する。このずれの状態を判定する（ステップ２０４）。
【００４４】
Ｙ方向は印刷走査方向でもあるため、ヘッドの取付け位置は変えずに、ヘッドの印刷開始タイミングを変更することによりＹ方向の印刷位置を調整する(ステップ２０５)。すなわち、図２１又は図２２において、タイミングを早めればＹの正方向に、遅くすればＹの負の方向に印刷位置が移動する。調整後再度ステップ２０３に戻る。図２１、図２２の横線の間隔を顕微鏡やルーペなどの測定器で測定し、その間隔分、タイミングを変更して印刷位置を合せていく。ステップ２０４でＹ方向の位置がＯＫになると調整完了となる。
【００４５】
Ｙ方向の印刷位置を合せた後、再度印刷すると、図２３、図２４のような印刷結果が得られる。図２３は印刷画像の全体を、図２４にはその部分拡大図を示してある。図のように、横線が一本になり、縦線のみ二本線に見える。
【００４６】
Ｘ方向は印刷走査方向ではないので、印刷タイミングでは印刷位置を調整できない。そのため、Ｘ方向の位置調整はヘッドユニットに装備されたマイクロメータヘッド３０を使い、ヘッドの取付け位置を調整する。図２３、図２４の縦線の間隔を顕微鏡やルーペなどの測定器で測定し、その間隔分マイクロメータヘッドの目盛りを回し、ヘッドを移動させる。
【００４７】
また、適当な測定器がなくても、目分量でマイクロメータヘッド３０を回した後、印刷結果を目視で確認し、縦線が１本に見えるようになるまでこれを何度か繰返せば位置を合せることが可能である。Ｘ方向の工程(ステップ２１０〜ステップ２１５)はＹ方向の工程と同じであり、調整方法が異なるのみなのでここでの詳細説明は省略する。最終的にＹ方向とＸ方向の両方の位置が合えば、印刷結果は図１９の調整用画像と等しくなる。
【００４８】
図１０はＯ１ヘッドとＯ２ヘッドについての調整手順であるが、Ｏ２ヘッドとＯ３ヘッド、Ｏ３ヘッドとＯ４ヘッド…以下同様に繰返し、ヘッドユニットの全ヘッドについて調整すれば、奇数ヘッド相互の位置合せが完了する。
【００４９】
次に残った偶数ヘッドであるＥヘッドの位置合せを行う。図１１にその詳細フローチャートを示す。既に位置決めされた奇数ヘッドの位置を基準に偶数ヘッドの位置を決めていく。図７に示すように偶数ヘッドに隣接する奇数ヘッドが位置基準ヘッドとなる。
【００５０】
図７（ｂ）のように、偶数ヘッドは対になる奇数ヘッドに対しノズル列の位置がＸ方向にノズル間隔の１/２だけずれた位置に配置されている。言い換えると奇数ヘッドの２つのノズルの中間に偶数ヘッドのノズルが位置するように配置してある。
【００５１】
この位置調整には図２１、図２２の印刷画像を使用する。図２２に示すように印刷画像は縦線の密度が図１９の２倍になっている。画像の横幅はヘッド１個分で、そこに縦線が５１２本ある。縦線の一本一本がヘッドの射出ノズル一本一本に対応する。画像左上の縦線がヘッドの左端のノズルに対応する。印刷後識別し易いように、左から数えて奇数の縦線は実践に、偶数の縦線は破線にしてある。
【００５２】
まず、図２５の画像データ処理装置９１にこの画像が記憶されており、画像データ処理装置は画像データを奇数画素からなる奇数画素画像Ｏと偶数画素からなる偶数画素画像Ｅに分解する(ステップ２３０)。分解する手段としてはハードウェア回路かまたはソフトウェアかいずれでもよい。画像データ処理装置は分解したＯヘッド及びＥヘッドの印刷画像をヘッド制御部にある、印刷画像蓄積メモリにダウンロードする(ステップ２３１、２３２)。
【００５３】
印刷画像蓄積メモリのデータバスはヘッド駆動部を経てインクジェットヘッドに繋がっている。図２５において奇数ヘッドＯと偶数ヘッドＥはそれぞれ独立した画像蓄積メモリからの画像データに従いインク射出を行う。奇数画素画像Ｏは奇数ヘッドに繋がった画像蓄積メモリにダウンロードされ、偶数画素画像Ｅは偶数ヘッドに繋がった画像蓄積メモリにダウンロードされる。
【００５４】
図１９の位置調整画像を奇数画像と偶数画像に分解すると、奇数画像の縦線は実線部分のみ、偶数画像は破線部分のみとなる。横線は１画素おきの点線になる。
【００５５】
ダウンロード後、対になるヘッドＯとヘッドＥで印刷する(ステップ２３３)。そして、印刷結果から印刷ヘッドのＹ方向の位置を判定する（ステップ２３４）その結果、例えば図２１、図２２のような結果になる。即ち位置ずれが図２２のようにあると判定されるとＥヘッドのプリン開始タイミング位置の調整を行う(ステップ２３５)。図２２では、破線の縦線が右下、Ｘは正方向、Ｙは負方向にずれている。つまり奇数ヘッドの印刷位置に対し、偶数ヘッドの印刷位置が本来の位置から右下にずれていることになる。
【００５６】
まず、Ｙ方向から調整する。Ｙ方向は奇数ヘッド同士の場合と同様に、偶数ヘッドの印刷タイミングを変更して印刷位置を合せる。図２４のＹ方向の印刷位置が合うと、図２３、２４のようになる。図２３の左上部分を拡大したのが図２４である。
【００５７】
奇数ヘッドが描いた縦の実線に対し、偶数ヘッドが描いた縦の破線は本来の位置より右、Ｘの正方向に５画素ほどずれているのが分かる。偶数ヘッドのマイクロメータヘッドを回し、Ｘ方向に５画素相当の距離を移動させることにより位置を合せる。位置が正確に合うと、上下の縦の実線のちょうど中間に縦の破線が位置する。このとき元の画像である図１９と同じ印刷結果になる。このＸ方向の位置合せ工程は、Ｙ方向と略同じであるためここでの説明は省略する。
【００５８】
以上の調整を実施することにより、図４のヘッドユニットに装着された全てのインクジェットヘッドの位置を正確に合せることが出来る。
【００５９】
ヘッドユニット１台では単色印刷となるので，カラー印刷には複数のヘッドユニットが必要になる。例えばシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色カラー印刷を行う場合、図５や図８（ａ）に示すように、ヘッドユニット４台を印刷走査方向に並べ、各ヘッドユニットが異なる色のインクを射出して重ね描きする。その場合、個々のヘッドユニットの配置が図８（ｂ）のように，Ｘ方向に正確に合っていないと色ずれが発生する。そこで、さらに図１２に示すフローチャートに示すように、ヘッドユニット同士の位置合せを行う。
【００６０】
ここでは主に、Ｙ方向について説明する。まず、ヘッドユニット１とヘッドユニット２に同一の位置調整用画像をダウンロードする（ステップ２５０，２５１）。各ヘッドユニットにおいて装着ヘッドの位置調整が完了しているならば、ヘッドユニット１と２のすべての装着ヘッドの位置関係を調べる必要はないので，位置調整用画像は例えば奇数ヘッド位置合せに用いた図１９の画像でもよい。
【００６１】
ダウンロード後は、ヘッドユニット１，２で画像を印刷し（ステップ２５２）、その結果から印刷位置のずれを判断する（ステップ２５３）。一般にヘッドユニットによりインクの色が違うので、位置ずれの判別は比較的容易である。Ｙ方向のずれの場合は、ヘッドユニット２のプリント開始タイミングを調整する（ステップ２５４）。そして、位置が合うまでステップ２５２からステップ２５４を繰り返す。また、Ｘ方向の位置合せステップ２６０から２６４も略同じで工程である。違いは位置合せの調整にマイクロネジでヘッドユニット２の位置調整を行う点である。
【００６２】
以上のように、本発明によれば、ヘッドの走査方向に、応じてずれの調整を吐出開始位置を調整するか、ヘッド、又はヘッドユニットベースを移動して調整るかの使い分けで精度の良い塗布を行えるものである。
【実施例２】
【００６３】
図１３に本発明の第２の実施例のヘッドユニットを示す。本実施例は実施例１の方式に対し、図５の印刷ユニット部の各色のヘッドユニットを微調整するマイクロヘッド３０ｂを用いる代わりに、幅方向のスライドは４個のガイドレール５０で行い、幅方向の微小移動及び固定はモータ駆動位置決めユニット５１で調整するようにしたものである。各ヘッドの調整は、ヘッド数が多く自動化した場合装置が複雑になるため実施例１と同様にマイクロヘッドによる調整としている。このように、ヘッドユニット部だけでも自動調整できるように構成することで、調整に要する手間を省くことができ、作業時間の短縮を図ることができる。
【実施例３】
【００６４】
図１４に本発明の第３の実施例の全体概略図構成を示す。本実施例は実施例１の方式（図１の構成）に対し、幅広の被印刷物に対応するためヘッド保守機構部、印刷ユニット部を色毎に分割し、各単色の印刷ユニット部６の下流に乾燥装置６０を設けたものである。被印刷物が幅広になった場合、その幅寸法だけのヘッド数を必要とし装置が巨大になるため、ヘッド保守機構部、印刷ユニット部６を４ヶ所（各色７ｙ、７ｍ、７ｃ、７ｋ毎）に分割して配置する構成とし、印刷ユニット部をコンパクトにしたものである。乾燥装置６０は各印刷ユニット部６の下流側に設けた。このように、乾燥装置も各印刷ユニット部６の下流側に設けることが出来るため、乾燥が遅いインクに対して有効である。
【００６５】
それにより、各色のインクを印刷した直後に乾燥するため色同士の混じり合いを少なくし印刷画像の仕上がりを改善出来る。また、制御方式も幅広被印刷物の場合図柄データが膨大になるため、各色毎に制御する。インクジェット印刷制御については、マスタパソコン６２と各色の印刷ユニット部６を制御するスレーブパソコン６１を各色毎に設け、膨大なデータを色毎に分散し、各スレーブパソコン６１に割り当てることで高速に制御できる。インクジェット印刷制御以外の制御も、プログラマブルコントローラ６３を各色毎に設け制御する。これにより、複雑な印刷が可能となり、印刷のスループットを向上でき、かつ、印刷精度を向上することができる。
【実施例４】
【００６６】
図１５に本発明の第４の実施例の全体概略図構成を示す。本実施例は実施例３の方式に対し、ヘッド保守機構部５の位置を印刷ユニット部６の手前（Ｙ２方向）から左側面の搬送機構部上部に配置し、印刷ユニット部６の手前（Ｙ２方向）は保守スペース又は通路として利用できるようにしたもので、レイアウトのフレキシビリティを向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の実施例１の全体概略構成を示す図である。
【図２】本発明の奇数側ヘッド一個と偶数側ヘッド一個の一組の取付け状態を示す斜視図である。
【図３】従来のヘッド取付け方法のヘッドユニットを示す平面図である。
【図４】本発明のヘッド取付け方法のヘッドユニットを示す平面図である。
【図５】本発明の実施例１の印刷ユニット部を示す斜視図である。
【図６】本発明の奇数・偶数ヘッドの倍密度ノズル位置調整前のノズル配置を示す模式図である。
【図７】本発明の奇数・偶数ヘッドの倍密度ノズル位置調整後のノズル配置を示す模式図である。
【図８】本発明のヘッドユニットの位置調整後のノズル位置を示す模式図である。
【図９】本発明のヘッドユニット搭載のインクジェットヘッドの位置調整手順を示す概略フロー図である。
【図１０】概略フロー図１０において，隣り合う奇数ヘッドＯ１、ヘッド○２の位置調整手順を示す詳細フロー図である。
【図１１】概略フロー図１０において，対をなす奇数ヘッド○と偶数ヘッドＥの位置調整手順を示す詳細フロー図である。
【図１２】本発明のヘッドユニット相互の位置調整手順を示すフロー図である。
【図１３】本発明の他の実施例のヘッドユニットを示す斜視図である。
【図１４】本発明の印刷装置の他の実施例を示す図である。
【図１５】本発明のさらに他の印刷装置の実施例を示す図である。
【図１６】印刷画像の１例を示した図である。
【図１７】ヘッドの繋ぎ合せ部分がＸ方向，Ｙ方向ともにずれた状態での印刷画像例である。
【図１８】ヘッドの繋ぎ合せ部分のＹ方向のみずれた状態の印刷画像である。
【図１９】正常に印刷された場合の印刷画像である。
【図２０】図１９の画像の左上部分を拡大した図である。
【図２１】対を為す奇数ヘッドと偶数ヘッドの位置がＸ方向，Ｙ方向ともにずれた状態の印刷画像である。
【図２２】図２１の画像の左上部分を拡大した図である。
【図２３】対を為す奇数ヘッドと偶数ヘッドの位置がＹ方向にずれた状態の印刷画像である。
【図２４】図２１の印刷画像の左上部分を拡大した図である。
【図２５】図５のヘッドユニットの印刷制御システムの構成図である。
【符号の説明】
【００６８】
１…被印刷物、２…ローダ機構部、３…位置決め機構、４…搬送機構部、５…ヘッド保守機構部、６…印刷ユニット部、７…インクジェットヘッド、７ｙ…イエロー用ヘッド、７ｍ…マゼンタ用ヘッド、７ｃ…シアン用ヘッド、７ｋ…ブラック用ヘッド，７ｏ…奇数側ヘッド、７ｅ…偶数側ヘッド、１１…アンローダ機構部、１３…主制御機構、１７ａ、１７ｂ、１７ｃ…駆動モータ、３０，３０ｂ…マイクロメータヘッド、３１，３１ｂ…マイクロメータヘッド取付ブラケット、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ…位置決めピン、４０，４１…ヘッドユニット、４１ｙ…イエロー用ヘッドユニット、４１ｍ…マゼンタ用ヘッドユニット、４１ｃ…シアン用ヘッドユニット、４１ｋ…ブラック用ヘッドユニット、４２…ヘッドユニット取付けベース、５０…ガイドレール、５１…モータ駆動位置決めユニット、６０…乾燥装置、６１…スレーブパソコン、６２…マスタパソコン、６３…プログラマブルコントローラ、８５…印刷ワーク、８６…印刷ワーク検出センサ、８７…ヘッド駆動部、８８…印刷画像蓄積メモリ、８９…ヘッド制御部、９０…主制御部、９１…画像データ処理装置、９２…表示・操作部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットヘッドを射出ノズル列方向に複数配置することにより構成されたラインヘッドを搭載したインクジェット印刷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットヘッドを複数個配置して構成した従来のラインヘッド、およびそれを搭載した印刷装置の例として、特許文献１に記載のものがある。この文献では、インクジェットヘッドの射出ノズル列を印刷走査方向に対し傾けた向きで配置されたラインヘッドであって、その傾斜によりヘッドのノズルピッチよりも印刷時の打点ピッチを縮め、高密度な印刷を実現している。
【０００３】
また、各ヘッドの位置合せにはノズルの位置に基準マークが形成された透明なプレートを用い、ラインヘッドのノズル面側に前記プレートを対向配置させ、カメラでプレート側からノズルを透かして見ることによりヘッドの位置合せを行う方法が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３２２６０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ラインヘッド型インクジェット印刷装置においては、ラインヘッドを構成するインクジェットヘッドの位置合せ方法により、印刷精度が左右される。従来はその位置合せのために、専用の治具や調整装置を使用していた。印刷装置を使い続けると、いずれはヘッドに目詰まりが発生したり、ヘッドの損傷や寿命などでヘッドを交換せざるを得なくなる。しかしその際、ラインヘッド全体で見れば交換が必要になるヘッドは装着されたヘッドの一部であることが一般的で、全てのヘッドを一度に交換することはまず有り得ない。
【０００６】
しかしながら、従来のヘッドの位置合せ方法では、交換ヘッドが例え１個であっても、交換したヘッドの位置合せの為にヘッドユニット全体を装置から外し、専用の調整装置に固定して位置合せを行う必要があった。このため、ヘッド交換から復旧までにかなりの時間を要し、この間装置は稼働出来なくなる。また、装置休止を避けるならば、常にバックアップとして高価なラインヘッドを別に備えておく必要があった。
【０００７】
そこで，本発明では、ヘッドのノズルピッチより高密度な印刷を可能なラインヘッドを提供し、ヘッドを交換する場合、装置からラインヘッド全体を外さずに、交換の必要なヘッドのみ取外して交換し、交換後の位置合も特別な調整装置を使わずに、印刷装置自体に調整機能を備え、試験印刷を行うことにより、比較的短時間で十分な精度が得られるようなラインヘッドとその位置合せ方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
ラインヘッド上に配置するヘッドは２個以上を一組として、これらを印刷走査方向に各ヘッドのノズル列が平行に並ぶように配置する。さらに、この組を印刷副走査方向に複数組配置することにより所望の印刷領域を得る。
【０００９】
また、ラインヘッドのヘッド固定部にはノズル列方向にのみ移動する機構とその移動量を調整する機構を装備する。
【００１０】
さらにラインヘッド全体に対しても同様にノズル列方向にのみ移動する機構とその移動量を調整する機構を装備する。
【００１１】
このラインヘッドで印刷する為のヘッド制御部は印刷する画像の各画素の組をなすヘッドの各ノズルに順に振り分け、ダウンロードする。
【００１２】
ヘッドの位置を合せる場合、ヘッドの全射出ノズルに対応する縦線を含む網目状の画像を用意し、位置合せを行うヘッドで印刷し、印刷された網目パターンの縦線や横線の位置が元の画像と同じになるように、印刷位置のずれを目視確認し、移動機構を用いヘッドを移動させ、この作業を繰り返し行う。
【００１３】
カラー印刷機のように複数のラインヘッドを装備する装置の場合、上記作業の後に、さらにラインヘッド相互の位置合せを同様の方法で行う。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、従来のラインヘッド型印刷装置のように、構成されるヘッドのノズルピッチより高密度な打点密度の印刷が可能でありながら、ヘッド交換のときなど、交換したヘッドの位置調整に、装置以外に特別な治具や調整装置を必要とせず、その場で試験印刷とヘッド移動機構により調整作業が容易に、短時間で行え、かつ実用的に十分な精度が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を用いて実施例を説明する。
【実施例１】
【００１６】
本発明の印刷装置の一例を図１に示す。本装置は大きく６つの部分からなる。すなわち被印刷物１を搬入するローダ機構部２と、搬送されてくる被印刷物面上に複数の異なる色のインクで印刷を施すために、複数のインク吐出ヘッドからなる印刷ユニット部６と、印刷ヘッドの保守点検を行うヘッド保守機構部５と、ローダ機構部２に接続され被印刷物１を搬送する搬送機構部４と、印刷を施された被印刷物を装置外に搬出するアンローダ機構部１１と、装置の各部駆動機構等を制御する主制御機構１３から構成されている。
【００１７】
ローダ機構部２内には位置決め機構３が設けてあり、ローダ機構部２の搬送方向（Ｘ１方向）に対して直角方向の両端部側に設けてある。なお、位置決め機構を設置する位置は、ローダ機構部２から搬送機構部４の印刷ユニット部６より上流であれば、いずれの場所でも良い。
【００１８】
なお、本実施例ではローダ機構部２、搬送機構部４、及びアンローダ機構部１１は被印刷物１を搬送するために、それぞれ無端状ベルトと、そのベルトを駆動する支持ローラと駆動ローラとを備えている。すなわち、ローダ機構部２の搬送機構部４側端部には搬入ベルトを駆動するための駆動モータ１７ａが設けてある。また搬送機構部４のアンローダ機構部１１側の端部には駆動ローラを駆動する駆動モータ１７ｂが、アンローダ機構部１１の被印刷物排出側端部には駆動モータ１７ｃが駆動ローラに取付けてある。
【００１９】
図２に２重ヘッドを取付けた状態の斜視図と、ヘッドを取外したときの斜視図を示す。印刷ユニット部６に装着されたイエロー用ヘッド７ｙ、マゼンタ用ヘッド７ｍ、シアン用ヘッド７ｃ、ブラック用ヘッド７ｋは夫々二重のヘッド配列になっている。図２（ａ）に示すように２つのヘッドが対になっている。図６に示すように、搬送の上流側を奇数ヘッド（Ｏヘッド）とし、下流側を偶数ヘッド（Ｅヘッド）とする。
【００２０】
なお、以後、Ｏヘッド、Ｅヘッドには、それぞれ左側隅から１…ｎの番号を付けて表す。夫々のヘッドは取付けネジ８ａを緩めると図２（ｂ）に示す様に取付けネジ部穴８ｂが長穴にしてある。このため、二個の位置決めピン３２により基板搬送方向Ｘ１に対し、直角水平の方向であるＹ１−Ｙ２方向に多少移動できる。さらに、ヘッド移動機構であるマイクロメータヘッド３０によりＹ１−Ｙ２方向の位置を調整できる。
【００２１】
すなわち、このマイクロメータヘッド３０によって、隣接して設けられたヘッドのノズル位置が所定位置（例えば隣接するヘッドの１方のヘッドのノズル位置を他方のヘッドのノズル位置に対して１／２ピッチずらした位置）になるように調整できる。なおマイクロメータヘッドに代えて送りねじを用いて移動するように構成してもよい。
【００２２】
従来のヘッド取付け方法によるヘッドユニットでは、図３に示すように、ヘッドユニットを構成するユニット基板４０に設けた位置決めピン３２ａ、３２ｂ用の穴とネジ穴によりＸ１、Ｙ１方向は一意に決定され調整できない。
【００２３】
これに対し、本発明におけるヘッドユニットは、図４に示すように２個で１組のヘッド７が多数配列され、夫々のヘッド７が幅方向（Ｙ１，Ｙ２方向）の微調整を可能にしている。図１の印刷ユニット部６の詳細を図５に示す。ヘッドユニット取付けベース４２に取付けられたイエロー用ヘッドユニット４１ｙ、マゼンタ用ヘッドユニット４１ｍ、シアン用ヘッドユニット４１ｃ、ブラック用ヘッドユニット４１ｋもまた、各色毎のヘッドユニットを夫々に対応して設けた位置微調整用のマイクロメータヘッド３０ｂにより、ヘッドユニット全体の位置がＹ１、Ｙ２方向に微調整可能となっている。
【００２４】
図４に示すユニット基板４１に装着されたヘッドおよびノズルの相互の位置関係を図６、図７に示す。インク射出ノズルの位置に着目しながら説明する。図６(ａ)、図７(ａ)にすべてのヘッドの位置関係を示す。図６（ｂ）、図７（ｂ）ノズル部の拡大図を示す。既に述べたように、本実施例では実線表記のヘッドと破線表記のヘッドが対をなし、印刷時には２つがあたかも１つの倍密度印刷ヘッドとして機能する。このヘッドユニットに対し図のＹ方向に印刷ワークが移動し、印刷が行なわれる。
【００２５】
ヘッドにはインク射出ノズルがピッチａでＸ方向に並んでおり、その並びの長さはＬであり、ヘッド単体の最大印刷幅になる。一方、ヘッドユニット全体の最大印刷幅はＷであるが、図６（ｂ）に示すように、ヘッドの繋ぎ部分はノズルが１４本重ねる配置にしているため、Ｌ×１２＞Ｗである。また、対をなす２つのヘッドの配置は図７（ｂ）のようになっており、実線表記のＯ１ヘッドのノズル列と破線表記のＥ１ヘッドのノズル列はノズルピッチａの１／２だけずらした配置にする。これにより、２つのヘッドの組み合わせであたかも１つの倍密度の印刷ヘッドとし機能する。
【００２６】
この配置が正確な場合、２つのヘッドでヘッド単体の２倍の印刷解像度を実現することが出来る。しかし、Ｅ１ヘッドのノズル列の配置がＯ１ヘッドのノズルの中間に来ないと、Ｅ１ヘッドとＯ１ヘッドの打点位置が近づき、インクの滲みや濁りを生じ、かえって画質が低下する。
【００２７】
このヘッドユニットで４色インクのカラー印刷を行う場合、ヘッドユニットも４台用い、印刷方向に並べ、重ね描きする。図８にその場合のヘッドユニットの位置関係を示す。イエロー用ヘッドユニット４１ｙ、マゼンタ用ヘッドユニット４１ｍ、シアン用ヘッドユニット４１ｃ、ブラック用ヘッドユニット４１ｋが順に配置されている。このとき、各ヘッドユニットに設けてある各ヘッドの射出ノズルの位置が合っていないと色ずれを生じる。図８（ｂ）には、ヘッドユニット４１ｙとヘッドユニット４１ｍに取付けて有る、左上側のＯ１ヘッドのノズルの位置関係を示している。すなわち、ノズル位置が同じ位置になるように配置してある。
【００２８】
ヘッドユニットのヘッド固定部は図２（ｂ）に示すようにマイクロメータヘッド３０による位置調整機能を備えている。ヘッドユニットにヘッドを装着した直後は、一般にヘッドやユニットそれぞれの加工精度や取付け精度により、各ヘッドの射出ノズルの位置関係は正確には図６又は図７のような配置になっていない。
【００２９】
そこで、装着直後に各々のヘッドの位置を、一定の手順に従い微調整を行い、最終的に各ヘッドを図６、又は図７に示すような位置関係に合せる必要がある。
【００３０】
本発明ではヘッドの位置関係を知り、調整する方法として、ヘッドの射出ノズルの位置を直接測定する代わりに、ノズルの位置を測定するための位置調製用（校正用）画像を印刷し、その印刷結果からノズルの位置を判定する。図１６〜図１９にその位置調整用画像の例を示す。図１６は縦線にずれのある状態を印刷した結果で、ヘッドのノズル位置がＸ方向にずれている状態の１例である。図１７はヘッド同士が縦方向及び横方向にずれている状態のものである。図１８はヘッド同士が横方向にずれている状態の画像を示している。
【００３１】
図１６の位置調整用画像８０ａについて説明する。網目状の画像であり、この画像を位置調整するヘッドで描画する。描画された網目パターンの位置からヘッドの位置を間接的に判定する。Ｙ方向の印刷位置ずれは横線８１で判断する。Ｘ方向の印刷位置ずれは縦線８２で判断する。縦線の幅は１画素であり、縦線１本１本がヘッドの射出ノズルのそれぞれに対応する。画像左上の縦線（ライン１）がノズルの１番に対応し、続く縦線は１０番目（ライン１０）まで順に下向きに並び、１１番目で折返し、縦線が画像の上に戻る配置となっている。この画像をヘッドユニットに固定されたヘッドそれぞれで印刷することにより、それぞれのヘッドが描いた横線や縦線の位置関係や距離から、間接的にヘッドの位置関係を知ることが出来る。
【００３２】
本実施例のヘッドユニット４１は、図４に示すようにヘッド２個で対を為す配置となっている。先に説明したように、射出ノズルの並び順から、１対のヘッドのうち左側のヘッドをＯヘッド（奇数ヘッド）、右側のヘッドをＥヘッド（偶数ヘッド）と呼び、ユニットの左上隅に配置されたヘッドをＯ１ヘッド（奇数第一ヘッド）、Ｅ１ヘッド（偶数第一ヘッド）とし、以下、Ｏ２ヘッド、Ｅ２ヘッド…と呼ぶ。
【００３３】
各ヘッドの位置関係は、図４〜図６に示すように、印刷可能幅Ｌのヘッドを複数並べることにより印刷幅を拡げ、実質的に印刷可能幅Ｗのラインヘッドを構成するように配置されている。ここで奇数ヘッドのみに着目すると、隣接するヘッド（例えばＯ１ヘッドとＯ２ヘッド）は、図６（ｂ）に示すようにノズル列のうち１４個のノズルが重なるような配置になっている。
【００３４】
偶数ヘッドについても同様の配置になっている。また、対を為す奇数ヘッドと偶数ヘッド（例えばＯ１ヘッドとＥ１ヘッド）の位置関係は図７（ｂ）のように奇数ヘッドＯ１のノズル列と偶数ヘッドＥ１のノズル列がノズル間隔の１／２だけずれた配置になっている。すなわち、この配置によりヘッド２個で１／２のノズルピッチ、２倍のノズル数を有するヘッド１個に相当し、ヘッド単体の２倍の印刷密度を実現している。
【００３５】
図４のヘッドユニット４１を制御する、インクジェット印刷システムの主制御機構１３の構成は図２５のように構成されている。表示・操作部９２からの操作データ等や印刷画像を蓄積し、画像データをダウンロードする役割を担うのが画像データ処理装置９１である。画像データ処理装置９１の下流にヘッド制御部８９が接続され、さらにヘッド駆動部８７を経てヘッド７が接続されている。
【００３６】
ヘッド制御部８９、ヘッド駆動部８７は共に６台の装置からなり、ヘッド制御部８９とヘッド駆動部８７の１組で４つのヘッドに対し、個別に印刷制御することが出来る。６台のヘッド制御部８９は相互接続され、連動して動作する。使用するヘッドの個数に応じてそれぞれがヘッド制御部８９には印刷画像蓄積メモリ８８がヘッド別に４つ内蔵されており、ここに印刷する画像をダウンロードする。この印刷画像蓄積メモリ８８に記憶されたデータに従い、ヘッドがインクを射出することにより、印刷を行う。
【００３７】
印刷対象ワーク８５が搬送され、ヘッドユニットに近づくと、ワーク先端をワーク検出センサ８６が検知し、検出信号が主制御部９０を経由してヘッド制御部８９に入力される。その検出信号が印刷開始トリガになり、印刷が開始され、ヘッドがインクを射出する。なお、図示していないが主制御部９０は装置を稼働する為のモータ、電磁弁等にも接続されている。
【００３８】
ここで図４のヘッドユニット４１を例に、装着されたインクジェットヘッド７の印刷位置を合せる方法について図９を用いて述べる。
【００３９】
位置合せ手順の概略を示すフローチャートを図９に示す。ここで、図４に示すヘッドユニットにおいて、左上隅のヘッドをＯ１ヘッドと称する。Ｏ１ヘッドを基準位置とし、他のヘッドの位置を決める。まず、全ての奇数ヘッドの取付け位置を、Ｏ１ヘッドを基準としてＹ方向の位置を合せる（ステップ１００）。次に、Ｏ１ヘッドを基準としてＸ方向の位置を合せる（ステップ１０１）。
【００４０】
次に偶数ヘッドの取付け位置について、それと対を為す奇数ヘッドの位置を基準にＹ方向位置を合せ（ステップ１０２）、続いてＸ方向位置を合せる（ステップ１０３）。印刷位置はＸ（横）とＹ（縦）の２方向についてそれぞれ調整する必要がある。Ｘ方向はマイクロメータヘッドによりヘッドの取付け位置を調整、Ｙ方向はそのヘッドの射出タイミングにより調整し、印刷位置を合せる。順番としては、合せやすいＹ方向の印刷位置を先に、次にＸ方向を合せる。
【００４１】
以下、位置合せの詳細を説明する。図９に示したフローチャートの始めのステップである、ステップ１００とステップ１０１の位置合せの詳細を図１０のフローチャートに示す。図１０では、Ｙ方向とＸ方向をそれぞれ（ａ）と（ｂ）に分けて示しているが、両者とも略同じ工程であるのでＹ方向の位置合せステップを例に説明する。
【００４２】
隣接するＯ１ヘッドとＯ２ヘッドに対し、まず、図１９に示す位置調整用画像を左右２分割する(ステップ２００)。この画像の幅はＯ１ヘッドとＯ２ヘッドで印刷する幅に等しい。ここで、１つのヘッドのノズル数を２５６とすると、図１９の画像の左端から２５６画素の幅だけ読み出し、Ｏ１ヘッドにダウンロードする(ステップ２０１)。Ｏ２ヘッドは図６（ｂ）に示すように、Ｏ１ヘッドとノズル１４口分重なった配置となっている。そこで、Ｏ２ヘッドには元の画像の左端から２５６−１４＝２４２画素目から右に２５６画素読み出し、ダウンロードする(ステップ２０２)。
【００４３】
ダウンロードしたらＯ１ヘッドとＯ２ヘッドを用いて画像を紙などに印刷する(ステップ２０３)。位置調整前はＯ１ヘッドとＯ２ヘッドの位置関係が正しくないので、Ｘ方向・Ｙ方向共にずれており、印刷結果は例えば図２１、図２２のようになる。図２１は印刷結果がＸ，Ｙ両方向にずれている場合の図であり、図２２はその部分拡大図である。Ｏ１ヘッドとＯ２ヘッドのノズル重なり部分が位置ずれのため二重線になって現れる。この二重になった横線と縦線の間隔が、それぞれＹ方向とＸ方向のずれの大きさに相当する。このずれの状態を判定する（ステップ２０４）。
【００４４】
Ｙ方向は印刷走査方向でもあるため、ヘッドの取付け位置は変えずに、ヘッドの印刷開始タイミングを変更することによりＹ方向の印刷位置を調整する(ステップ２０５)。すなわち、図２１又は図２２において、タイミングを早めればＹの正方向に、遅くすればＹの負の方向に印刷位置が移動する。調整後再度ステップ２０３に戻る。図２１、図２２の横線の間隔を顕微鏡やルーペなどの測定器で測定し、その間隔分、タイミングを変更して印刷位置を合せていく。ステップ２０４でＹ方向の位置がＯＫになると調整完了となる。
【００４５】
Ｙ方向の印刷位置を合せた後、再度印刷すると、図２３、図２４のような印刷結果が得られる。図２３は印刷画像の全体を、図２４にはその部分拡大図を示してある。図のように、横線が一本になり、縦線のみ二本線に見える。
【００４６】
Ｘ方向は印刷走査方向ではないので、印刷タイミングでは印刷位置を調整できない。そのため、Ｘ方向の位置調整はヘッドユニットに装備されたマイクロメータヘッド３０を使い、ヘッドの取付け位置を調整する。図２３、図２４の縦線の間隔を顕微鏡やルーペなどの測定器で測定し、その間隔分マイクロメータヘッドの目盛りを回し、ヘッドを移動させる。
【００４７】
また、適当な測定器がなくても、目分量でマイクロメータヘッド３０を回した後、印刷結果を目視で確認し、縦線が１本に見えるようになるまでこれを何度か繰返せば位置を合せることが可能である。Ｘ方向の工程(ステップ２１０〜ステップ２１５)はＹ方向の工程と同じであり、調整方法が異なるのみなのでここでの詳細説明は省略する。最終的にＹ方向とＸ方向の両方の位置が合えば、印刷結果は図１９の調整用画像と等しくなる。
【００４８】
図１０はＯ１ヘッドとＯ２ヘッドについての調整手順であるが、Ｏ２ヘッドとＯ３ヘッド、Ｏ３ヘッドとＯ４ヘッド…以下同様に繰返し、ヘッドユニットの全ヘッドについて調整すれば、奇数ヘッド相互の位置合せが完了する。
【００４９】
次に残った偶数ヘッドであるＥヘッドの位置合せを行う。図１１にその詳細フローチャートを示す。既に位置決めされた奇数ヘッドの位置を基準に偶数ヘッドの位置を決めていく。図７に示すように偶数ヘッドに隣接する奇数ヘッドが位置基準ヘッドとなる。
【００５０】
図７（ｂ）のように、偶数ヘッドは対になる奇数ヘッドに対しノズル列の位置がＸ方向にノズル間隔の１/２だけずれた位置に配置されている。言い換えると奇数ヘッドの２つのノズルの中間に偶数ヘッドのノズルが位置するように配置してある。
【００５１】
この位置調整には図２１、図２２の印刷画像を使用する。図２２に示すように印刷画像は縦線の密度が図１９の２倍になっている。画像の横幅はヘッド１個分で、そこに縦線が５１２本ある。縦線の一本一本がヘッドの射出ノズル一本一本に対応する。画像左上の縦線がヘッドの左端のノズルに対応する。印刷後識別し易いように、左から数えて奇数の縦線は実践に、偶数の縦線は破線にしてある。
【００５２】
まず、図２５の画像データ処理装置９１にこの画像が記憶されており、画像データ処理装置は画像データを奇数画素からなる奇数画素画像Ｏと偶数画素からなる偶数画素画像Ｅに分解する(ステップ２３０)。分解する手段としてはハードウェア回路かまたはソフトウェアかいずれでもよい。画像データ処理装置は分解したＯヘッド及びＥヘッドの印刷画像をヘッド制御部にある、印刷画像蓄積メモリにダウンロードする(ステップ２３１、２３２)。
【００５３】
印刷画像蓄積メモリのデータバスはヘッド駆動部を経てインクジェットヘッドに繋がっている。図２５において奇数ヘッドＯと偶数ヘッドＥはそれぞれ独立した画像蓄積メモリからの画像データに従いインク射出を行う。奇数画素画像Ｏは奇数ヘッドに繋がった画像蓄積メモリにダウンロードされ、偶数画素画像Ｅは偶数ヘッドに繋がった画像蓄積メモリにダウンロードされる。
【００５４】
図１９の位置調整画像を奇数画像と偶数画像に分解すると、奇数画像の縦線は実線部分のみ、偶数画像は破線部分のみとなる。横線は１画素おきの点線になる。
【００５５】
ダウンロード後、対になるヘッドＯとヘッドＥで印刷する(ステップ２３３)。そして、印刷結果から印刷ヘッドのＹ方向の位置を判定する（ステップ２３４）その結果、例えば図２１、図２２のような結果になる。即ち位置ずれが図２２のようにあると判定されるとＥヘッドのプリン開始タイミング位置の調整を行う(ステップ２３５)。図２２では、破線の縦線が右下、Ｘは正方向、Ｙは負方向にずれている。つまり奇数ヘッドの印刷位置に対し、偶数ヘッドの印刷位置が本来の位置から右下にずれていることになる。
【００５６】
まず、Ｙ方向から調整する。Ｙ方向は奇数ヘッド同士の場合と同様に、偶数ヘッドの印刷タイミングを変更して印刷位置を合せる。図２４のＹ方向の印刷位置が合うと、図２３、２４のようになる。図２３の左上部分を拡大したのが図２４である。
【００５７】
奇数ヘッドが描いた縦の実線に対し、偶数ヘッドが描いた縦の破線は本来の位置より右、Ｘの正方向に５画素ほどずれているのが分かる。偶数ヘッドのマイクロメータヘッドを回し、Ｘ方向に５画素相当の距離を移動させることにより位置を合せる。位置が正確に合うと、上下の縦の実線のちょうど中間に縦の破線が位置する。このとき元の画像である図１９と同じ印刷結果になる。このＸ方向の位置合せ工程は、Ｙ方向と略同じであるためここでの説明は省略する。
【００５８】
以上の調整を実施することにより、図４のヘッドユニットに装着された全てのインクジェットヘッドの位置を正確に合せることが出来る。
【００５９】
ヘッドユニット１台では単色印刷となるので，カラー印刷には複数のヘッドユニットが必要になる。例えばシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色カラー印刷を行う場合、図５や図８（ａ）に示すように、ヘッドユニット４台を印刷走査方向に並べ、各ヘッドユニットが異なる色のインクを射出して重ね描きする。その場合、個々のヘッドユニットの配置が図８（ｂ）のように，Ｘ方向に正確に合っていないと色ずれが発生する。そこで、さらに図１２に示すフローチャートに示すように、ヘッドユニット同士の位置合せを行う。
【００６０】
ここでは主に、Ｙ方向について説明する。まず、ヘッドユニット１とヘッドユニット２に同一の位置調整用画像をダウンロードする（ステップ２５０，２５１）。各ヘッドユニットにおいて装着ヘッドの位置調整が完了しているならば、ヘッドユニット１と２のすべての装着ヘッドの位置関係を調べる必要はないので，位置調整用画像は例えば奇数ヘッド位置合せに用いた図１９の画像でもよい。
【００６１】
ダウンロード後は、ヘッドユニット１，２で画像を印刷し（ステップ２５２）、その結果から印刷位置のずれを判断する（ステップ２５３）。一般にヘッドユニットによりインクの色が違うので、位置ずれの判別は比較的容易である。Ｙ方向のずれの場合は、ヘッドユニット２のプリント開始タイミングを調整する（ステップ２５４）。そして、位置が合うまでステップ２５２からステップ２５４を繰り返す。また、Ｘ方向の位置合せステップ２６０から２６４も略同じで工程である。違いは位置合せの調整にマイクロネジでヘッドユニット２の位置調整を行う点である。
【００６２】
以上のように、本発明によれば、ヘッドの走査方向に、応じてずれの調整を吐出開始位置を調整するか、ヘッド、又はヘッドユニットベースを移動して調整るかの使い分けで精度の良い塗布を行えるものである。
【実施例２】
【００６３】
図１３に本発明の第２の実施例のヘッドユニットを示す。本実施例は実施例１の方式に対し、図５の印刷ユニット部の各色のヘッドユニットを微調整するマイクロヘッド３０ｂを用いる代わりに、幅方向のスライドは４個のガイドレール５０で行い、幅方向の微小移動及び固定はモータ駆動位置決めユニット５１で調整するようにしたものである。各ヘッドの調整は、ヘッド数が多く自動化した場合装置が複雑になるため実施例１と同様にマイクロヘッドによる調整としている。このように、ヘッドユニット部だけでも自動調整できるように構成することで、調整に要する手間を省くことができ、作業時間の短縮を図ることができる。
【実施例３】
【００６４】
図１４に本発明の第３の実施例の全体概略図構成を示す。本実施例は実施例１の方式（図１の構成）に対し、幅広の被印刷物に対応するためヘッド保守機構部、印刷ユニット部を色毎に分割し、各単色の印刷ユニット部６の下流に乾燥装置６０を設けたものである。被印刷物が幅広になった場合、その幅寸法だけのヘッド数を必要とし装置が巨大になるため、ヘッド保守機構部、印刷ユニット部６を４ヶ所（各色７ｙ、７ｍ、７ｃ、７ｋ毎）に分割して配置する構成とし、印刷ユニット部をコンパクトにしたものである。乾燥装置６０は各印刷ユニット部６の下流側に設けた。このように、乾燥装置も各印刷ユニット部６の下流側に設けることが出来るため、乾燥が遅いインクに対して有効である。
【００６５】
それにより、各色のインクを印刷した直後に乾燥するため色同士の混じり合いを少なくし印刷画像の仕上がりを改善出来る。また、制御方式も幅広被印刷物の場合図柄データが膨大になるため、各色毎に制御する。インクジェット印刷制御については、マスタパソコン６２と各色の印刷ユニット部６を制御するスレーブパソコン６１を各色毎に設け、膨大なデータを色毎に分散し、各スレーブパソコン６１に割り当てることで高速に制御できる。インクジェット印刷制御以外の制御も、プログラマブルコントローラ６３を各色毎に設け制御する。これにより、複雑な印刷が可能となり、印刷のスループットを向上でき、かつ、印刷精度を向上することができる。
【実施例４】
【００６６】
図１５に本発明の第４の実施例の全体概略図構成を示す。本実施例は実施例３の方式に対し、ヘッド保守機構部５の位置を印刷ユニット部６の手前（Ｙ２方向）から左側面の搬送機構部上部に配置し、印刷ユニット部６の手前（Ｙ２方向）は保守スペース又は通路として利用できるようにしたもので、レイアウトのフレキシビリティを向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の実施例１の全体概略構成を示す図である。
【図２】本発明の奇数側ヘッド一個と偶数側ヘッド一個の一組の取付け状態を示す斜視図である。
【図３】従来のヘッド取付け方法のヘッドユニットを示す平面図である。
【図４】本発明のヘッド取付け方法のヘッドユニットを示す平面図である。
【図５】本発明の実施例１の印刷ユニット部を示す斜視図である。
【図６】本発明の奇数・偶数ヘッドの倍密度ノズル位置調整前のノズル配置を示す模式図である。
【図７】本発明の奇数・偶数ヘッドの倍密度ノズル位置調整後のノズル配置を示す模式図である。
【図８】本発明のヘッドユニットの位置調整後のノズル位置を示す模式図である。
【図９】本発明のヘッドユニット搭載のインクジェットヘッドの位置調整手順を示す概略フロー図である。
【図１０】概略フロー図１０において，隣り合う奇数ヘッドＯ１、ヘッド○２の位置調整手順を示す詳細フロー図である。
【図１１】概略フロー図１０において，対をなす奇数ヘッド○と偶数ヘッドＥの位置調整手順を示す詳細フロー図である。
【図１２】本発明のヘッドユニット相互の位置調整手順を示すフロー図である。
【図１３】本発明の他の実施例のヘッドユニットを示す斜視図である。
【図１４】本発明の印刷装置の他の実施例を示す図である。
【図１５】本発明のさらに他の印刷装置の実施例を示す図である。
【図１６】印刷画像の１例を示した図である。
【図１７】ヘッドの繋ぎ合せ部分がＸ方向，Ｙ方向ともにずれた状態での印刷画像例である。
【図１８】ヘッドの繋ぎ合せ部分のＹ方向のみずれた状態の印刷画像である。
【図１９】正常に印刷された場合の印刷画像である。
【図２０】図１９の画像の左上部分を拡大した図である。
【図２１】対を為す奇数ヘッドと偶数ヘッドの位置がＸ方向，Ｙ方向ともにずれた状態の印刷画像である。
【図２２】図２１の画像の左上部分を拡大した図である。
【図２３】対を為す奇数ヘッドと偶数ヘッドの位置がＹ方向にずれた状態の印刷画像である。
【図２４】図２１の印刷画像の左上部分を拡大した図である。
【図２５】図５のヘッドユニットの印刷制御システムの構成図である。
【符号の説明】
【００６８】
１…被印刷物、２…ローダ機構部、３…位置決め機構、４…搬送機構部、５…ヘッド保守機構部、６…印刷ユニット部、７…インクジェットヘッド、７ｙ…イエロー用ヘッド、７ｍ…マゼンタ用ヘッド、７ｃ…シアン用ヘッド、７ｋ…ブラック用ヘッド，７ｏ…奇数側ヘッド、７ｅ…偶数側ヘッド、１１…アンローダ機構部、１３…主制御機構、１７ａ、１７ｂ、１７ｃ…駆動モータ、３０，３０ｂ…マイクロメータヘッド、３１，３１ｂ…マイクロメータヘッド取付ブラケット、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ…位置決めピン、４０，４１…ヘッドユニット、４１ｙ…イエロー用ヘッドユニット、４１ｍ…マゼンタ用ヘッドユニット、４１ｃ…シアン用ヘッドユニット、４１ｋ…ブラック用ヘッドユニット、４２…ヘッドユニット取付けベース、５０…ガイドレール、５１…モータ駆動位置決めユニット、６０…乾燥装置、６１…スレーブパソコン、６２…マスタパソコン、６３…プログラマブルコントローラ、８５…印刷ワーク、８６…印刷ワーク検出センサ、８７…ヘッド駆動部、８８…印刷画像蓄積メモリ、８９…ヘッド制御部、９０…主制御部、９１…画像データ処理装置、９２…表示・操作部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクジェットヘッドを複数個配置することにより構成されたラインヘッド型印刷装置において、
ラインヘッドを構成するインクジェットヘッドは２個以上を一組としてこれらを印刷走査方向に各ヘッドのノズル列が平行に並ぶように配置し、さらにこの組を印刷副走査方向に複数配置しており、
ヘッド固定部にはヘッドをノズル列方向にのみ移動できる構造を有し、予め設定した量だけヘッドを移動させる定量送り機構を備えており、
主制御機構では前記組をなすヘッドの各ノズルで印刷する画像の各画素を順に振り分ける機能を有していることを特徴とするラインヘッド型インクジェット印刷装置。
【請求項２】
請求項１のラインヘッド型インクジェット印刷装置において、ヘッドの全ての射出ノズルそれぞれに対応する縦線を含む網目状の画像をＮ個の組をなすヘッドにより印刷し、その印刷結果の各縦線の配置状態から、組を構成しているヘッドそれぞれの位置を確認し、前記定量送り機構により、各ヘッドのノズル列方向の位置が全て一致する位置を基準として、ノズルピッチの１／Ｎずつ各ヘッドをそれぞれノズル列方向にずらした位置に移動してヘッド位置を調整するように構成したことを特徴とするラインヘッド型インクジェット印刷装置。
【請求項３】
請求項１記載のラインヘッド型インクジェット印刷装置において、
前記ヘッドの定量送り機構として、送りネジを用いた構成としたことを特徴とするラインヘッド型インクジェット印刷装置。
【請求項４】
請求項１または請求項３に記載のラインヘッド型インクジェット印刷装置において、
板状の被印刷物面上に複数の異なる色のインクで絵柄を印刷するために前記複数のインク吐出ヘッドで構成した印刷ユニット部と、前記板状の被印刷物を搬入するローダ機構部と、被印刷物の搬送方向に対して水平直角方向の位置を合せる位置決め部と、前記印刷ユニット部の下方に位置し、被印刷物を搬送する搬送機構部と、印刷を施された被印刷物を装置外に搬出するアンローダ機構部と、前記各部を制御する主制御機構からなることを特徴とするラインヘッド型インクジェット印刷装置。
【請求項１】
インクジェットヘッドを複数個配置することにより構成されたラインヘッド型印刷装置において、
ラインヘッドを構成するインクジェットヘッドは２個以上を一組としてこれらを印刷走査方向に各ヘッドのノズル列が平行に並ぶように配置し、さらにこの組を印刷副走査方向に複数配置しており、
ヘッド固定部にはヘッドをノズル列方向にのみ移動できる構造を有し、予め設定した量だけヘッドを移動させる定量送り機構を備えており、
主制御機構では前記組をなすヘッドの各ノズルで印刷する画像の各画素を順に振り分ける機能を有していることを特徴とするラインヘッド型インクジェット印刷装置。
【請求項２】
請求項１のラインヘッド型インクジェット印刷装置において、ヘッドの全ての射出ノズルそれぞれに対応する縦線を含む網目状の画像をＮ個の組をなすヘッドにより印刷し、その印刷結果の各縦線の配置状態から、組を構成しているヘッドそれぞれの位置を確認し、前記定量送り機構により、各ヘッドのノズル列方向の位置が全て一致する位置を基準として、ノズルピッチの１／Ｎずつ各ヘッドをそれぞれノズル列方向にずらした位置に移動してヘッド位置を調整するように構成したことを特徴とするラインヘッド型インクジェット印刷装置。
【請求項３】
請求項１記載のラインヘッド型インクジェット印刷装置において、
前記ヘッドの定量送り機構として、送りネジを用いた構成としたことを特徴とするラインヘッド型インクジェット印刷装置。
【請求項４】
請求項１または請求項３に記載のラインヘッド型インクジェット印刷装置において、
板状の被印刷物面上に複数の異なる色のインクで絵柄を印刷するために前記複数のインク吐出ヘッドで構成した印刷ユニット部と、前記板状の被印刷物を搬入するローダ機構部と、被印刷物の搬送方向に対して水平直角方向の位置を合せる位置決め部と、前記印刷ユニット部の下方に位置し、被印刷物を搬送する搬送機構部と、印刷を施された被印刷物を装置外に搬出するアンローダ機構部と、前記各部を制御する主制御機構からなることを特徴とするラインヘッド型インクジェット印刷装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【公開番号】特開２００９−２３２９２（Ｐ２００９−２３２９２Ａ）
【公開日】平成２１年２月５日（２００９．２．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１９０８７２（Ｐ２００７−１９０８７２）
【出願日】平成１９年７月２３日（２００７．７．２３）
【出願人】（０００００５４５２）株式会社日立プラントテクノロジー (1,767)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月５日（２００９．２．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月２３日（２００７．７．２３）
【出願人】（０００００５４５２）株式会社日立プラントテクノロジー (1,767)
【Ｆターム（参考）】
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