(57)【要約】【課題】印刷面の凹凸が大きい場合でも正確な印刷結果を得ることができる印刷装置を提供する。【解決手段】印刷装置１００は、インクを吐出するヘッド１０と、ヘッド１０を保持するカートリッジ２０と、カートリッジ２０に保持されたヘッド１０の移動およびヘッド１０からのインクの吐出のタイミングを制御するコントローラ５０と、ヘッド１０と被印刷物との間の距離を検知する測距センサとを備える。コントローラ５０は、測距センサの検知結果に基づいてヘッド１０からのインクの吐出のタイミングを制御するとともに、測距センサの検知結果に基づいてカートリッジ２０に保持されたヘッド１０を被印刷物の印刷面であるＸＹ平面に交差する方向（Ｚ軸方向）に移動させることが可能である。【選択図】図１
2007283673.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを吐出するヘッドと、
前記ヘッドを保持するカートリッジと、
前記カートリッジに保持された前記ヘッドの移動および前記ヘッドからのインクの吐出のタイミングを制御する制御部と、
前記ヘッドと被印刷物との間の距離を検知する測距センサとを備え、
前記制御部は、前記測距センサの検知結果に基づいて前記ヘッドからのインクの吐出のタイミングを制御するとともに、前記測距センサの検知結果に基づいて前記カートリッジに保持された前記ヘッドを前記被印刷物の印刷面に交差する方向に移動させることが可能であり、
前記カートリッジを前記印刷面内における第１方向に移動可能に保持する第１保持部と、
前記第１保持部を前記印刷面内において前記第１方向と直交する第２方向に移動可能に保持する第２保持部と、
前記第１保持部に保持された前記カートリッジを前記第１方向に移動させる第１駆動手段と、
前記第２保持部に保持された前記第１保持部を前記第２方向に移動させる第２駆動手段と、
前記カートリッジに保持された前記ヘッドを前記第１方向および前記第２方向と直交する第３方向に移動させる第３駆動手段とをさらに備え、
前記制御部は、前記第１から第３駆動手段をそれぞれ独立して制御して前記カートリッジに保持された前記ヘッドを前記第１から前記第３方向に移動させることが可能であり、
前記ヘッドにおけるインクの吐出部は前記印刷装置の外側に露出する、印刷装置。
【請求項２】
インクを吐出するヘッドと、
前記ヘッドを保持するカートリッジと、
前記カートリッジに保持された前記ヘッドの移動および前記ヘッドからのインクの吐出のタイミングを制御する制御部と、
前記ヘッドと被印刷物との間の距離を検知する測距センサとを備え、
前記制御部は、前記測距センサの検知結果に基づいて前記ヘッドからのインクの吐出のタイミングを制御するとともに、前記測距センサの検知結果に基づいて前記カートリッジに保持された前記ヘッドを前記被印刷物の印刷面に交差する方向に移動させることが可能である、印刷装置。
【請求項３】
前記カートリッジを前記印刷面内における第１方向に移動可能に保持する第１保持部と、
前記第１保持部を前記印刷面内において前記第１方向と直交する第２方向に移動可能に保持する第２保持部と、
前記第１保持部に保持された前記カートリッジを前記第１方向に移動させる第１駆動手段と、
前記第２保持部に保持された前記第１保持部を前記第２方向に移動させる第２駆動手段と、
前記カートリッジに保持された前記ヘッドを前記第１方向および前記第２方向と直交する第３方向に移動させる第３駆動手段とをさらに備え、
前記制御部は、前記第１から第３駆動手段をそれぞれ独立して制御して前記カートリッジに保持された前記ヘッドを前記第１から前記第３方向に移動させることが可能である、請求項２に記載の印刷装置。
【請求項４】
前記ヘッドにおけるインクの吐出部は前記印刷装置の外側に露出する、請求項２または請求項３に記載の印刷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、印刷装置に関し、特に、インクを吐出するヘッドを有する印刷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクを吐出するヘッドを有する印刷装置が従来から知られている。
たとえば、特開２００４−８２４４１号公報（特許文献１）においては、印刷対象物であるスクリーンに対し、インクジェットヘッドがＸ軸方向およびＹ軸方向に動いて画像の印刷を行なうインクジェットプリンタが開示されている。
【０００３】
また、特表２００２−５２２７９号公報（特許文献２）においては、インク吐出ノズルを有するヘッドが、Ｘ，Ｙ，Ｚの３つの直交軸に沿って動くキャリッジに保持されたプリンタ構造が開示されている。
【０００４】
また、特開平５−２９３９５５号公報（特許文献３）においては、パターン入力装置により読み取られたパターンを、三次元曲面を有する被印刷物の表面にインクジェットプリンタで印刷する曲面印刷方法が開示されている。
【０００５】
また、特開平１０−５８６６８号公報（特許文献４）においては、印刷ヘッドを保持するキャリッジに設けた測距センサにより、インク吐出口と印刷面との距離を測定し、その結果に基づいてインクの吐出タイミングを変化させるインクジェットプリンタの制御方法が開示されている。
【０００６】
また、特開平１０−４４３９３号公報（特許文献５）においては、ノズルと記録媒体との距離などからインクの吐出タイミングを予め算出するインクジェット記録装置が開示されている。ここでは、ヘッド駆動手段は、記録データと予め算出された吐出タイミングとに基づいてノズルの駆動信号を生成し、該信号をノズル列に供給している。
【特許文献１】特開２００４−８２４４１号公報
【特許文献２】特表２００２−５２２７９号公報
【特許文献３】特開平５−２９３９５５号公報
【特許文献４】特開平１０−５８６６８号公報
【特許文献５】特開平１０−４４３９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１，２に記載された印刷装置を用いて印刷を行なう場合、印刷対象物の表面に凹凸が形成されていると、インク吐出部から吐出されたインクが印刷面に届くまでの距離のばらつきに起因して、均一な正しい印刷結果を得ることができない場合がある。
【０００８】
特許文献３に記載された印刷装置では、被印刷物を動かしながら印刷を行なっているが、被印刷物が大型である場合等においては、被印刷物を動かしながら印刷を行なうことはできない。
【０００９】
特許文献４，５に記載された印刷装置においては、インク吐出部と印刷面との距離に基づいてインクの吐出のタイミングを調整することが開示されている。しかしながら、印刷面の凹凸が大きい場合、インクの吐出のタイミングを調整するだけでは、正確な印刷結果を得るのに十分ではない場合がある。さらに、印刷面の凹凸が大きい場合、ヘッドと印刷対象物とが干渉して印刷を行なうことができない場合がある。
【００１０】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、印刷面の凹凸が大きい場合でも正確な印刷結果を得ることができ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】
【００１１】
本発明に係る印刷装置は、インクを吐出するヘッドと、ヘッドを保持するカートリッジと、カートリッジに保持されたヘッドの移動およびヘッドからのインクの吐出のタイミングを制御する制御部と、ヘッドと被印刷物との間の距離を検知する測距センサとを備える。ここで、制御部は、測距センサの検知結果に基づいてヘッドからのインクの吐出のタイミングを制御するとともに、測距センサの検知結果に基づいてカートリッジに保持されたヘッドを被印刷物の印刷面に交差する方向に移動させることが可能である。
【００１２】
なお、本願明細書において、「印刷面の方向」とは、ヘッドから吐出されるインクの吐出方向に直交する平面と平行な方向であり、「印刷面に交差する方向」は上記「印刷面の方向」と交差する方向である。
【００１３】
上記印刷装置は、好ましくは、カートリッジを印刷面内における第１方向に移動可能に保持する第１保持部と、第１保持部を印刷面内において第１方向と直交する第２方向に移動可能に保持する第２保持部と、第１保持部に保持されたカートリッジを第１方向に移動させる第１駆動手段と、第２保持部に保持された第１保持部を第２方向に移動させる第２駆動手段と、カートリッジに保持されたヘッドを第１方向および第２方向と直交する第３方向に移動させる第３駆動手段とをさらに備える。ここで、制御部は、第１から第３駆動手段をそれぞれ独立して制御してカートリッジに保持されたヘッドを第１から第３方向に移動させることが可能である。
【００１４】
上記印刷装置において、好ましくは、ヘッドにおけるインクの吐出部は印刷装置の外側に露出する。
【００１５】
なお、本願明細書において「印刷装置の外側に露出する」とは、ケースなどの筐体に覆われていないことを意味する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、印刷面の凹凸が大きい場合でも正確な印刷結果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明の実施の形態について説明する。なお、同一または相当する部分に同一の参照符号を付し、その説明を繰返さない場合がある。
【００１８】
なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本発明にとって必ずしも必須のものではない。
【００１９】
図１は、本発明の１つの実施の形態に係る印刷装置を示した図である。図１を参照して、本実施の形態に係る印刷装置１００は、ヘッド１０と、カートリッジ２０と、本体３０と、駆動装置４０と、コントローラ５０とを含んで構成される。印刷装置１００では、ヘッド１０におけるインクの吐出部はケースなどに覆われておらず、本体３０の外側に露出している。
【００２０】
ヘッド１０からは、被印刷物に向けてインクが吐出される。カートリッジ２０は、マトリクス状に配置された複数のヘッド１０を保持する。
【００２１】
本体３０は、第１保持部３１と第２保持部３２とを含む。第１保持部３１は、ヘッド１０が固設されたカートリッジ２０をＸ軸方向に移動可能に保持する。第２保持部３２は、カートリッジ２０が固設された第１保持部３１をＹ軸方向に移動可能に保持する。
【００２２】
駆動装置４０は、第１モータ４０Ｘと、第２モータ４０Ｙと、第３モータ４０Ｚとを含む。第１モータ４０Ｘは、第１保持部３１に保持されたカートリッジ２０をＸ軸方向に移動させる。第２モータ４０Ｙは、第２保持部３２に保持された第１保持部３１をＹ軸方向に移動させる。そして、第３モータ４０Ｚは、複数のヘッド１０をＺ軸方向に移動させる。
【００２３】
コントローラ５０には、被印刷物に印刷されるべき文字や図形などのデータが予め入力されている。コントローラ５０は、第１から第３モータ４０Ｘ，４０Ｙ，４０Ｚの動作をそれぞれ独立して制御する。そして、コントローラ５０は、ヘッド１０からのインクの吐出のタイミングを制御する。
【００２４】
実際に印刷を行なう際は、Ｘ軸方向にカートリッジ２０が駆動され、ヘッド１０からインクが吐出される。そして、一列分の印刷が終了すると、Ｙ軸方向にカートリッジ２０が移動した後、再びＸ軸方向にカートリッジ２０が駆動され、ヘッド１０からインクが吐出される。ヘッド１０から吐出されたインクが被印刷物に付着することにより、印刷が行なわれる。
【００２５】
図２は、印刷装置１００におけるインクの吐出のタイミングを調整する機構を説明する図である。図２に示すように、印刷装置１００は、カートリッジ２０に取付けられた測距センサ６０をさらに備える。測距センサ６０は、カートリッジ２０とともに移動しながら、ヘッド１０のインク吐出部と被印刷物２００の印刷面との間の距離（Ｌ）を検知する。測距センサ６０はコントローラ５０に接続されており、測距センサ６０による検知結果は、コントローラ５０に送られる。コントローラ５０は、測距センサ６０による検知結果に基づいて、ヘッド１０からのインクの吐出のタイミングを制御する。すなわち、インク吐出部と印刷面との間の距離が大きい場合には、インク吐出のタイミングが早めに設定され、インク吐出部と印刷面との間の距離が小さい場合には、インク吐出のタイミングが遅めに設定される。以上のようにすることで、印刷面が曲面形状を有する場合にも、正確な印刷結果を得ることができる。
【００２６】
なお、インク吐出前に印刷面上で予めカートリッジ２０を走査させて測距センサ６０による上記距離（Ｌ）の検知を行なってもよいし、測距センサ６０による上記距離（Ｌ）の検知を行ないながらヘッド１０からインクを吐出して印刷を行なってもよい。
【００２７】
図３は、印刷装置１００におけるヘッド１０をＺ軸方向に移動させる機構について説明する図である。図３を参照して、コントローラ５０に接続された第３モータ４０Ｚは、カートリッジ２０を保持する第１保持部３１をＺ軸方向に移動させる。これにより、カートリッジ２０に保持された複数のヘッド１０がＺ軸方向に移動する。
【００２８】
上述したように、被印刷物２００の印刷面とヘッド１０のインク吐出部との間の距離は、測距センサ６０（図２参照）により検知され、当該検知結果に基づいてヘッド１０からのインクの吐出のタイミングが調整される。しかしながら、被印刷物２００における凸部２１０と凹部２２０との高低差が大きい場合には、インクの吐出のタイミングを調整するだけでは、正確な印刷結果を得られない場合がある。また、凸部２１０の高さが高い場合、印刷面上を移動するヘッド１０やカートリッジ２０が被印刷物２００と干渉して、印刷を行なうことができない場合が生じることが懸念される。
【００２９】
これに対し、印刷装置１００においては、測距センサ６０による検知結果がコントローラ５０に送られ、当該検知結果に基づいてコントローラ５０が第３モータ４０Ｚを駆動する。このようにすることで、印刷面の凹凸が大きい場合にも、正確な印刷を行なうとともに、ヘッド１０やカートリッジ２０と被印刷物２００との干渉を抑制することができる。
【００３０】
図４は、印刷装置１００におけるヘッド１０をＺ軸方向に移動させる機構の変形例について説明する図である。図４を参照して、本変形例においては、カートリッジ２０に伸縮部２１が設けられ、コントローラ５０に接続された第３モータ４０Ｚは、カートリッジ２０の伸縮部２１を伸縮させる。これにより、カートリッジ２０に保持された複数のヘッド１０がＺ軸方向に移動する。
【００３１】
本実施の形態に係る印刷装置１００によれば、上述したように、凹凸の大きい印刷面に対しても、正確な印刷結果を得ることができる。ここで、被印刷物２００としては、たとえば、大型の用紙、建物の壁面、機械の壁面、テーブルなどが考えられるが、人体上に印刷を行なうことも可能である。
【００３２】
建物の壁面などに模様を付す場合、従来の印刷装置では、一旦用紙などの媒体に印刷したものを壁面に貼り付ける必要があった。この場合、用紙の切れ目に継目が発生することになる。これに対し、本実施の形態に係る印刷装置１００によれば、壁面に直接印刷を施すことができる。
【００３３】
なお、被印刷物２００の印刷面は、水平方向に延在していてもよいし、垂直方向に延在していてもよいし、水平方向および垂直方向に交差する斜め方向に延在していてもよい。また、ヘッド１０から印刷面に向かうインクが下向きに吐出されるように印刷装置１００および被印刷物２００が設けられてもよいし、当該インクが上向きに吐出されるように印刷装置１００および被印刷物２００が設けられてもよいし、当該インクが横向きに吐出されるように印刷装置１００および被印刷物２００が設けられてもよい。
【００３４】
また、印刷装置１００を被印刷物２００に固定して印刷を行なう必要があるときは、印刷装置１００は、ユーザに保持されることによって固定されてもよいし、固定用治具を用いて固定されてもよい。
【００３５】
上述した構成について要約すると、以下のようになる。すなわち、本実施の形態に係る印刷装置１００は、インクを吐出するヘッド１０と、ヘッド１０を保持するカートリッジ２０と、カートリッジ２０に保持されたヘッド１０の移動およびヘッド１０からのインクの吐出のタイミングを制御する「制御部」としてのコントローラ５０と、ヘッド１０と被印刷物２００との間の距離を検知する測距センサ６０とを備える。コントローラ５０は、測距センサ６０の検知結果に基づいてヘッド１０からのインクの吐出のタイミングを制御するとともに、測距センサ６０の検知結果に基づいてカートリッジ２０に保持されたヘッド１０を被印刷物２００の「印刷面」であるＸＹ平面に交差する方向（Ｚ軸方向）に移動させることが可能である。
【００３６】
印刷装置１００は、カートリッジ２０をＸＹ平面内における「第１方向」としてのＸ軸方向に移動可能に保持する第１保持部３１と、第１保持部３１をＸＹ平面内においてＸ軸方向と直交する「第２方向」としてのＹ軸方向に移動可能に保持する第２保持部３２と、第１保持部３１に保持されたカートリッジ２０をＸ軸方向に移動させる「第１駆動手段」としての第１モータ４０Ｘと、第２保持部３２に保持された第１保持部３１をＹ軸方向に移動させる「第２駆動手段」としての第２モータ４０Ｙと、カートリッジ２０に保持されたヘッド１０をＸ軸方向およびＹ軸方向と直交する「第３方向」としてのＺ軸方向に移動させる「第３駆動手段」としての第３モータ４０Ｚとをさらに備える。コントローラ５０は、第１から第３モータ４０Ｘ，４０Ｙ，４０Ｚをそれぞれ独立して制御してカートリッジ２０に保持されたヘッド１０をＸ軸方向，Ｙ軸方向，Ｚ軸方向に移動させることが可能である。
【００３７】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
上記のように、本発明は、印刷装置に適用される。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の１つの実施の形態に係る印刷装置を示した図である。
【図２】図１に示される印刷装置におけるインクの吐出のタイミングを調整する機構を説明する図である。
【図３】図１に示される印刷装置におけるヘッドをＺ軸方向に移動させる機構について説明する図である。
【図４】図１に示される印刷装置におけるヘッドをＺ軸方向に移動させる機構の変形例について説明する図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０  ヘッド、２０  カートリッジ、２１  伸縮部、３０  本体、３１  第１保持部、３２  第２保持部、４０  駆動装置、４０Ｘ  第１モータ、４０Ｙ  第２モータ、４０Ｚ  第３モータ、５０  コントローラ、６０  測距センサ、１００  印刷装置、２００  被印刷物、２１０  凸部、２２０  凹部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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