(57)【要約】【課題】簡易な構造で湾曲面に対し確実に印刷を施すことができ、かつ生産性を高められる印刷装置を提供する。【解決手段】印刷装置１は、湾曲面５１に印刷ロール１１の回転によりインク１４を供給する印刷部１０と、印刷ロール１１がインク１４を供給すべき印刷予定部位Ａと、印刷ロール１１の現在位置Ｂとの相対位置関係を検出する位置検出部２０と、検出された相対位置関係にもとづいて印刷ロール１１を印刷予定部位Ａに到達させる相対移動部３０とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方向の面を湾曲面としたワークの該湾曲面に対し、連続的な印刷を施す印刷装置であって、
前記湾曲面に印刷ロールの回転によりインクを供給する印刷部と、
前記印刷ロールがインクを供給すべき印刷予定部位と、前記印刷ロールの現在位置との相対位置関係を検出する位置検出部と、
検出された前記相対位置関係にもとづいて前記印刷ロールを前記印刷予定部位に到達させる相対移動部とを備えたことを特徴とする印刷装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記印刷部が前記印刷ロールに接触するグラビア版を備えていることを特徴とする印刷装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記ワークを固定するワーク固定部をさらに備えており、
前記位置検出部は、前記印刷予定部位までの垂直方向離間距離を計測する測距センサを備えており、
前記印刷ロールと前記測距センサとは、垂直方向に直交する方向の面方向離間距離が一定とされており、
前記相対位置関係は、前記印刷ロールの現在位置と、前記垂直方向離間距離と、前記面方向離間距離とより算出される構成とされており、
前記相対移動部は、前記印刷ロールを、前記ワークに対する垂直方向距離を可変とするように移動制御する垂直方向移動部と、前記印刷ロールおよび前記測距センサを、垂直方向に直交する方向に移動制御する面方向移動部とを備えていることを特徴とする印刷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークの湾曲面に印刷を施す印刷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来には、ワークの湾曲面に連続的に印刷を施す技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２８００８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記文献技術は、ワークを回転させることを前提としているため、装置の構造が大型化し、コストがかかる。特に、印刷ロールをワークに対し圧接させるようにワークを回転させながら印刷する構成であるため、精緻な印刷を施すためには構造が複雑化するおそれがある。なお、ワークを正確に動作させようとすれば動作速度が遅くなるため、このような技術では生産性が向上することを期待することはできない。
【０００５】
本発明は、このような事情を考慮して提案されたもので、その目的は、簡易な構造で湾曲面に対し確実に印刷を施すことができ、かつ生産性を高められる印刷装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の印刷装置は、少なくとも一方向の面を湾曲面としたワークの該湾曲面に対し、連続的な印刷を施す印刷装置であって、湾曲面に印刷ロールの回転によりインクを供給する印刷部と、印刷ロールがインクを供給すべき印刷予定部位と、印刷ロールの現在位置との相対位置関係を検出する位置検出部と、検出された相対位置関係にもとづいて印刷ロールを印刷予定部位に到達させる相対移動部とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の印刷装置は上述した構成とされているため、簡易な構造で湾曲面に対し確実に印刷を施すことができ、かつ生産性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係る印刷装置と、その印刷態様例を示す模式縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明の実施の形態について、添付図面をもとに説明する。まず、本印刷装置の基本構成について説明する。
【００１０】
本印刷装置１は、少なくとも一方向の面を湾曲面５１としたワーク５０の湾曲面５１に対し、連続的な印刷を施す装置である。
【００１１】
この印刷装置１は、湾曲面５１に印刷ロール１１の回転によりインク１４を供給する印刷部１０と、位置検出部２０と、相対移動部３０とを備えている。位置検出部２０は、印刷ロール１１がインク１４を供給すべき印刷予定部位Ａと、印刷ロール１１の現在位置Ｂとの相対位置関係を検出する構成部である。相対移動部３０は、その相対位置関係にもとづいて印刷ロール１１を印刷予定部位Ａに到達させるための構成部である。
【００１２】
ついで、この印刷装置１の詳細構成について、図１を参照して説明する。図１は、ワーク５０の湾曲面５１に対し本印刷装置１を用いて印刷する印刷態様を模式的に示した図である。なお以下では、図１に示すように、湾曲面５１を上に向けたワーク５０の状態を基準として上下方向を規定して説明する。
【００１３】
本印刷装置１の印刷対象であるワーク５０は、一方向の面に湾曲面５１が形成されており、その面を上方に向けた状態にして固定されている。このように本印刷装置１は、固定されたワーク５０に対し、印刷ロール１１が移動しながら印刷する方式が採られている。つまり、本印刷装置１は、印刷ロール１１と位置検出部２０（の測距センサ２１）が移動しながらワーク５０の湾曲面５１に印刷を施す構成とされている。
【００１４】
本実施形態に係る印刷装置１は、図１に示すように、さらに、印刷ロール１１などを移動させるための印刷部駆動部１８と、種々の情報を記憶するための記憶部２５とを備えている。
【００１５】
ワーク５０の固定は、ワーク固定部４０によりなされる。例えば、図１に示したように、ワーク５０が載置される、空隙を内部に有した載置台４１（例えば網や多孔質材料）と、載置台４１の下方よりワーク５０を吸引して固定する吸引装置４２とを備えたワーク固定部４０を用いればよい。なお、図１の例では、ワーク５０の底面５２は平坦面とされ、ワーク５０が載置される載置台４１は上下の面が平行な平坦面とされる。
【００１６】
本実施形態では、印刷部１０は、上記印刷ロール１１と、その印刷ロール１１の表面に接触してインク１４を供給するグラビア版１２（シリンダロール）と、そのグラビア版１２の表面にインク１４を供給するインク供給部１３とを備えている。
【００１７】
グラビア版１２は、表面に複数のセル１２ａ（くぼみ）を有し、そのセル１２ａに供給されたインク１４を印刷ロール１１の表面に付着させる構成とされている。そして、印刷ロール１１は、付着したインク１４を上方より湾曲面５１に回転しながら転写することで印刷を施すようになっている。なお、印刷ロール１１は弾性材で形成されることが望ましい。
【００１８】
また本実施形態では、上述したように、印刷ロール１１が移動するものであり、具体的には、ワーク５０の湾曲面５１までの垂直方向への移動と、垂直方向に直交する方向（面方向）への移動とをなすものである。このような移動のために駆動部１８が併設されている。この駆動部１８は、印刷ロール１１の垂直方向への移動ができる垂直方向駆動部１８ａと、面方向への移動（搬送）ができる面方向駆動部１８ｂと、後述する測距センサ２１の面方向への移動（搬送）ができるセンサ用駆動部１８ｃとを備えている。なお、印刷ロール１１と測距センサ２１の面方向の移動は、それらを一体として１つの搬送駆動手段で行うようにしてもよい。
【００１９】
また、本印刷装置１は、位置検出部２０が印刷予定部位Ａと、印刷ロール１１の現在位置Ｂとの相対位置関係を検出する構成とされ、そのために測距センサ２１を備えている。この測距センサ２１は、印刷ロール１１の面方向への移動に伴って、同様に面方向に移動するものである。したがって、印刷ロール１１と測距センサ２１とは、垂直方向に直交する方向の面方向離間距離Ｘが一定とされている。
【００２０】
この測距センサ２１の載置台４１の底面４１ａから高さ位置は移動中であっても一定とされるが、面方向への移動に伴い、垂直方向に向かい合う湾曲面５１の位置は上下に移動する。そのため、測距センサ２１から湾曲面５１の上記位置までの垂直距離はその湾曲面５１に応じて変化する。測距センサ２１は、このように変化する垂直方向離間距離Ｙを計測できるようになっている。この測距センサ２１から垂直方向離間距離Ｙを隔てた湾曲面５１上の位置が、印刷予定部位Ａとされる。
【００２１】
本印刷装置１は、印刷ロール１１を、印刷ロール１１の現在位置Ｂから印刷予定部位Ａに到達させるように移動制御がなされる。このような移動制御を行うために、本印刷装置１は、駆動部１８を制御する相対移動部３０を備えている。この相対移動部３０は、印刷ロール１１を、ワーク５０に対する垂直方向距離を可変とするように移動制御する垂直方向移動部３１と、印刷ロール１１および測距センサ２１を、垂直方向に直交する方向（面方向）に移動制御する面方向移動部３２とを備えている。
【００２２】
相対移動部３０（垂直方向移動部３１、面方向移動部３２）は、ＣＰＵとそのＣＰＵで動作されるプログラム等で構成されればよい。また、位置検出部２０が行う相対位置関係の検出についても、ＣＰＵとそのＣＰＵで動作されるプログラム等でなされるようにすればよい。
【００２３】
このような位置検出部２０と相対移動部３０とによりなされる、印刷ロール１１および測距センサ２１の移動はつぎのようになされる。なお、図１における座標は、ｘ軸については印刷の進行方向（図中、左方向）を（＋）方向とし、ｙ軸については上方向を（＋）方向とする。また、以下に説明する相対位置関係および種々の位置情報は、位置検出部２０や相対移動部３０が記憶部１８に対して書き込み、読み出しがなされるものとする。
【００２４】
印刷予定部位Ａについては、測距センサ２１で印刷予定部位Ａまでの垂直方向離間距離Ｙを測定することで印刷予定部位Ａの位置（ｘ１、ｙ１）が算出される。なお、ｘ１は面方向に移動する測距センサ２１のｘ軸の位置が採用される。この測距センサ２１のｘ軸の位置は、測距センサ２１から印刷ロール１１までのｘ軸方向の距離が一定の面方向離間距離Ｘであるため、印刷ロール１１の現在位置Ｂ（ｘ２）と面方向離間距離Ｘとより算出される。
【００２５】
また、印刷ロール１１の現在位置Ｂ（ｘ２、ｙ２）については、記憶部２５に保存された、１サイクル前の算出済みの印刷予定部位Ａの座標位置が採用される。
【００２６】
こうして、位置検出部２０は、印刷ロール１１がインク１４を供給すべき印刷予定部位Ａと、印刷ロール１１の現在位置Ｂとの相対位置関係（移動すべき距離）を算出する。そして、印刷ロール１１および測距センサ２１を面方向へ（ｘ１−ｘ２）（＝Ｘ）移動させ、印刷ロール１１を垂直方向へ（ｙ１−ｙ２）移動させるようにすればよい。ようするに、本実施形態では面方向離間距離Ｘが一定であるから、相対位置関係を算出するためには、垂直方向の移動距離のみを算出すればよい。
【００２７】
このようにして、位置検出部２０が検出した印刷予定部位Ａと印刷ロール１１の現在位置Ｂとにもとづいて、垂直方向移動部３１および面方向移動部３２が駆動部１８を制御することで、印刷ロール１１を印刷予定部位Ａまで移動させることができる。
【００２８】
印刷ロール１１および測距センサ２１が面方向へ等速で移動することを想定すれば、垂直方向移動部３１が、垂直方向への移動距離（ｙ１−ｙ２）の面方向離間距離Ｘに対する比率を用いて垂直方向駆動部１８ａの速度調整を行えばよい。この場合、面方向への移動についてはソフトウェア的な処理を行わなくてもよく、面方向移動部３２をシンプルに構成することができる。また、面方向への移動が等速でない場合は、その速度を加味したうえで垂直方向駆動部１８ａの速度調整が必要であることは言うまでもない。
【００２９】
こうしてこの印刷ロール１１は、印刷ロール１１の現在位置（ｘ２、ｙ２）から印刷予定部位（ｘ１、ｙ１）までの直線的に移動し、回転することで、（ｘ２、ｙ２）、（ｘ１、ｙ１）間の面に印刷を施すことができる。
【００３０】
なお、（ｘ２、ｙ２）から（ｘ１、ｙ１）までは湾曲面５１の一部であるが、面方向離間距離Ｘを小さな距離とすることで、（ｘ２、ｙ２）、（ｘ１、ｙ１）間の面も略直線状として処理することができる。つまり、それらの間の面に対しても直線的に移動する印刷ロール１１で印刷を施すことができる。ようするに、このような直線処理で対応するために、面方向離間距離Ｘを小さな距離とするように、印刷ロール１１、測距センサ２１を近づけて設置すればよい。
【００３１】
また、面方向離間距離Ｘを進むごとに測距センサ２１が垂直方向離間距離Ｙを計測してダイレクトに移動制御する方式でなくてもよく、時間遅れで移動制御する方式で採ってもよい。
【００３２】
すなわち、面方向離間距離Ｘを進む間に、周期的に垂直方向離間距離Ｙを計測するようにして、その計測値にもとづく印刷予定部位Ａを時系列に記憶部２５の検出軌跡テーブル２６に保存するようにしてもよい。この検出軌跡テーブル２６は、面方向離間距離Ｘに相当する湾曲面２１に対応した座標値の集合であり、断続的なデータではあるがサンプリング周期を小さくすることで、湾曲面２１の湾曲形状に合致した、ほぼ連続的なデータが得られる。印刷ロール１１は、この検出軌跡テーブル２６を面方向離間距離Ｘ分だけ遅れて移動されるようにすればよい。なお、検出軌跡テーブル２６は、面方向離間距離Ｘ分の検出数か、それに予備を含めた数に対応したサイズであればよく、そのテーブルをサイクリックに使いまわしで利用できるようにしてもよい。そうすることで記憶部２５を節約することができる。
【００３３】
このような構成によれば、測距センサ２１と印刷ロール１１が面方向に移動しながらでも確実に湾曲面２１の湾曲形状を検出できるため、誤差は発生しにくく、印刷ロール１１が湾曲面５１に対して精緻な印刷を施すことができる。
【００３４】
以上のように、印刷装置１としては、記憶部２５の検出軌跡テーブル２６を用いる時間遅れ制御方式でも、上述した、検出軌跡テーブル２６を用いないダイレクト制御方式のいずれの方式を採ってもよい。
【００３５】
なお、時間遅れ制御方式を採用する場合であっても微小な距離において印刷ロール１１は直線的に移動する。そのため、時間遅れ制御方式、ダイレクト制御方式用のいずれを採用する場合であっても、印刷ロール１１の直線的な移動による誤差を吸収できるように、印刷ロール１１を弾性材で構成することが望ましい。
【００３６】
また、このように印刷ロール１１が弾性材で形成されていれば、その誤差吸収性により、ワーク５０の端面５３にも印刷することができる。
【００３７】
以上のようにして、本印刷装置１を用いることで、ワーク５０の湾曲面５１の開始点５１ａから終了点（不図示）まで、上記移動＆印刷処理を繰り返すことで、湾曲面５１に対し、面方向への移動が停止することなく連続的に印刷を施すことができる。また、印刷ロール１１を弾性材で構成することで、開始点５１ａ側の端面５３と終了点側の端面（不図示）にも印刷を施すことができる。
【００３８】
また、この印刷装置１は、将来到達する印刷予定部位Ａを検出しながら移動＆印刷処理を繰り返すダイナミック制御の構成であるため、どのような湾曲面５１を有したワーク５０にも対応することができる。しかも、その処理はソフトウェア的な処理であるため、印刷装置１自体が構造的に複雑化、大型化することはなく、簡易でコンパクトな構造にすることができる。また、この印刷装置１は確実に印刷対象である湾曲面５１の位置を特定できる構成であるため、精緻な印刷を迅速かつ確実に行うことができ、生産性を高めることもできる。
【００３９】
以上の実施形態では、測距センサ２１、印刷ロール１１の面方向離間距離Ｘを一定として両者を同時に面方向に移動するようにしてあるが、まず測距センサ１１が移動し、印刷予定部位Ａで停止し、その後、印刷ロール１１が印刷予定部位Ａまで進む動作構成であってもよい。ようするに、断続的な移動動作で印刷を施すものであってもよい。
【００４０】
また、以上の実施形態のものは、印刷ロール１１と測距センサ２１とをワーク５０に対し面方向に移動させる構成であるが、この移動は相対的なものでよく、よってワーク５０を面方向に移動させる構成であってもよい。なお、この場合でも、垂直方向への移動は印刷ロール１１自身が移動する構成とすることが望ましい。
【符号の説明】
【００４１】
１          印刷装置
１０        印刷部
１１        印刷ロール
１２        グラビア版
１４        インク
２０        位置検出部
２１        測距センサ
３２        面方向移動部
４０        ワーク固定部
５０        ワーク
５１        湾曲面
Ａ          印刷予定部位
Ｂ          印刷ロールの現在位置
Ｙ          垂直方向離間距離
Ｘ          面方向離間距離
【図１】
2020049686.tif 000003