CN102066007A - 三维喷墨打印机 - Google Patents

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    • B41J3/4073Printing on three-dimensional objects not being in sheet or web form, e.g. spherical or cubic objects

Abstract

本发明提供一种三维喷墨打印机。该三维喷墨打印机能够使喷墨打印头与介质的打印位置的位置关系一致,从而能够获得高品质的打印图像。在三维打印机(1)的基座(10)上安装有搭载喷墨打印头(20)的打印头滑架(21),该喷墨打印头(20)在Y轴用驱动部(22)的作用下沿Y轴方向移动。另外,在基座(10)的在X轴用驱动部(23)的作用下沿X轴方向移动的X工作台(31)上竖立设置有Z轴支承部(32),该Z轴支承部(32)安装有在Z轴用驱动电动机(37)的作用下沿Z轴方向升降的介质保持部(40)。并且,介质保持部(40)包括:臂部(42a、42b),其自安装在Z轴用驱动部(32)上的Z工作台41沿X轴方向突出;A轴旋转部(43),其在A轴用驱动电动机(45)的作用下沿A轴方向摆动;卡盘(44),其在B轴用驱动电动机(46)的作用下沿B轴方向旋转且保持介质(M)。

Description

三维喷墨打印机
技术领域
[0001] 本发明涉及一种自喷墨打印头将墨喷出到三维形状的介质的表面上而在该介质 的表面进行打印的三维喷墨打印机。
背景技术
[0002] 通常的喷墨打印机自喷墨打印头将墨喷出到在台板上输送的平面状的介质上,从 而在介质的表面进行打印。
[0003] 但是,近年来出于也想要在三维形状的介质上进行打印的需求,有人开发出专利 文献1所述的三维喷墨打印机。在该专利文献1所述的三维喷墨打印机中,一边使保持三维 形状的介质的介质保持部升降且使介质保持部与喷墨打印头在三维空间内进行相对移动, 一边自喷墨打印头将墨喷出到介质的表面上。
[0004] 专利文献1 :日本特开2007-008110号公报
[0005] 但是,在专利文献1所述的三维喷墨打印机中,在不同的打印位置,喷墨打印头与 介质的位置关系不同,因此存在不能获得充分高的品质的打印图像的问题。
发明内容
[0006] 因此,本发明的目的在于提供一种能够使喷墨打印头与介质的位置关系一致、从 而能够获得高品质的打印图像的三维喷墨打印机。
[0007] 本发明的三维喷墨打印机一边使喷墨打印头与保持三维形状的介质的介质保持 部进行相对移动,一边自上述喷墨打印头将墨喷出到上述介质的表面上,从而在上述介质 的表面上进行打印,其特征在于,该三维喷墨打印机包括:Y轴用驱动部,其使上述喷墨打 印头沿作为主扫描方向的Y轴方向移动;ζ轴支承部,其使上述介质保持部能沿作为升降方 向的Z轴方向移动地支承该介质保持部,该Z轴方向是与Y轴方向垂直的方向;X轴用驱动 部,其使上述Z轴支承部沿与Y轴方向垂直且与Z轴方向垂直的X轴方向移动;Z轴用驱动 部,其使上述介质保持部沿Z轴方向移动,上述介质保持部包括:A轴用驱动部,其使上述介 质沿A轴方向摆动,该A轴方向是绕Y轴方向的轴线旋转的方向;B轴用驱动部,其使上述 介质沿B轴方向旋转,该B轴方向是绕与Y轴方向垂直的轴线旋转的方向。
[0008] 采用本发明的三维喷墨打印机,能够利用Y轴用驱动部使喷墨打印头与介质沿Y 轴方向进行相对移动,能够利用Z轴用驱动部使喷墨打印头和介质沿Z轴方向进行相对移 动,能够利用X轴用驱动部使喷墨打印头和介质沿X轴方向进行相对移动,能够利用A轴用 驱动部使喷墨打印头和介质沿A轴方向进行相对移动,能够利用B轴用驱动部使喷墨打印 头和介质沿B轴方向进行相对移动。这样,通过控制Y轴、X轴、Z轴、A轴和B轴这5个轴 而使喷墨打印头与介质进行相对移动,能够使喷墨打印头与介质的分开距离在介质的所有 打印位置上都相同,以及能够使介质相对于喷墨打印头的表面方向在介质的所有打印位置 上均相同,因此能够获得高品质的打印图像。
[0009] 在上述情况下,优选上述介质保持部还包括:臂部,其被支承于上述Z轴支承部且沿X轴方向突出;A轴旋转部,其被支承于上述臂部的顶端部,在上述A轴用驱动部的作用 下沿A轴方向摆动;介质安装部,其被安装在上述A轴旋转部上,在上述B轴用驱动部的作 用下沿B轴方向旋转来保持上述介质。
[0010] 采用该三维喷墨打印机,沿A轴方向摆动的A轴旋转部被支承在自Z轴支承部沿 X轴方向突出的臂部上,沿B轴方向旋转的介质安装部被保持在该A轴旋转部上,因此介质 能够不与Z轴支承部干涉地在三维空间内移动。
[0011] 采用本发明,能够使喷墨打印头与介质的打印位置的位置关系一致,获得高品质 的打印图像。
附图说明
[0012] 图1是本实施方式的三维喷墨打印机的主视图。
[0013] 图2是图1的II-II剖视图。
[0014] 图3是图1所示的三维喷墨打印机的局部立体图。
[0015] 附图标记说明
[0016] 1、三维喷墨打印机;10、基座;11、12、支承腿;13、操作盘;14、第1控制装置;15、 维护站;16、第2控制装置;17、支承横梁;18a、18b、Y轴导轨;19a、19b、X轴导轨;20、喷墨打 印头;21、打印头滑架;22、Y轴用驱动部;23、X轴用驱动部;31、X工作台;32、Z轴支承部; 33a、33b、侧壁部;34、顶板部;35、升降机构;36a、36b、Z轴导轨;37、Z轴用驱动电动机;38、 滚珠丝杠;39、滚珠轴承;40、介质保持部;41、Z工作台;42a、42b、臂部;43、A轴旋转部;44、 卡盘(介质安装部);45、A轴用驱动电动机;46、B轴用驱动电动机;50、配重;51a、51b、皮 带轮;52、操作线;M、介质。
具体实施方式
[0017] 接下来,参照附图详细说明本发明的三维喷墨打印机的优选实施方式。另外,在所 有附图中,对于相同的部分或等同的部分标注相同的附图标记。
[0018] 图1是本实施方式的三维喷墨打印机的主视图,图2是图1的II-II剖视图,图3 是图1所示的三维喷墨打印机的局部立体图。另外,在本实施方式中,将图1的左右方向 (图2的前后方向)作为Y轴方向,将图1的前后方向(图2的左右方向)作为X轴方向, 将图1的上下方向(图2的上下方向)作为Z轴方向。
[0019] 如图1和图2所示,本实施方式的三维喷墨打印机1使用于喷出墨的喷墨打印头 20和用于保持三维形状的介质M的介质保持部40进行相对移动,自喷墨打印头20喷出墨, 从而在介质M的表面上打印图像等。
[0020] 三维喷墨打印机1在作为基台的基座10上竖立设置有沿Y轴方向配置的左右一 对的支承腿11、12。在Y轴方向上配置在右侧的支承腿11固定有第1控制装置14,在该第 1控制装置14上搭载有接收操作者的指示操作的操作盘13,在Y轴方向上配置在左侧的支 承腿12固定有第2控制装置16,在该第2控制装置16上搭载有清洁喷墨打印头20的维护 站15。第1控制装置14和第2控制装置16是控制介质保持部40与喷墨打印头20进行 后述的相对移动、控制喷墨打印头20的喷墨情况等的控制装置。另外,在本实施方式中,将 第1控制装置14和第2控制装置16作为不同的装置进行说明,但也可以在物理形态及功能上将第1控制装置14和第2控制装置16合并成1个装置,或分开成多个装置。
[0021] 在左右一对的支承腿11、12之间架设有沿Y轴方向延伸的支承横梁17。并且,在 支承横梁17的上表面沿X轴方向并列配置有沿支承横梁17的延伸方向延伸的一对Y轴导 轨18a、18b。并且,在该一对Y轴导轨18a、18b上以能沿Y轴方向移动的方式安装有搭载喷 墨打印头20的打印头滑架21。
[0022] 喷墨打印头20通过喷出多种颜色的墨而在被保持于介质保持部40的介质M上打 印彩色图像。因此,喷墨打印头20形成有喷出黄色、深红色、青色和黑色等颜色的墨的多个 喷嘴。并且,以与保持在介质保持部40上的介质M相对的方式将喷墨打印头20配置在打 印头滑架21的下端部。
[0023] 打印头滑架21与安装在支承横梁17上的Y轴用驱动部22相连结。Y轴用驱动 部22例如可以是通过下述的周知机构来实现的,即,包括绕Y轴方向的轴线旋转的Y轴用 驱动电动机、与该Y轴用驱动电动机相连结的滚珠丝杠、和构成该滚珠丝杠的轴承的滚珠 轴承的周知机构。并且,利用第1控制装置14或第2控制装置16控制Y轴用驱动部22的 驱动,从而驱动Y轴用驱动台旋转,打印头滑架21被一对Y轴导轨18a、18b引导而沿Y轴 方向移动。然后,利用打印头滑架21移动而使喷墨打印头20的喷嘴位于维护站15的上方 时,维护站15升降从而清洁喷墨打印头20的喷嘴。
[0024] 另外,在基座10的上表面且在一对支承腿11、12之间沿Y轴方向并列配置有沿X 轴方向延伸的一对X轴导轨19a、19b。并且,在该一对X轴导轨19a、19b上以能沿X轴方向 移动的方式安装有用于载置介质保持部40的X工作台31。
[0025] X工作台31是使介质保持部40相对于喷墨打印头20沿X轴方向进行相对移动的 工作台,X工作台31与安装在基座10上的X轴用驱动部23相连结。X轴用驱动部23例如 可以是由下述的周知机构来实现的,即,包括绕X轴方向的轴线旋转的X轴用驱动电动机、 与该X轴用驱动电动机相连结的滚珠丝杠、和构成该滚珠丝杠的轴承的滚珠轴承的周知机 构。并且,利用第1控制装置14或第2控制装置16控制X轴用驱动部23的驱动,从而驱 动X轴用驱动台旋转,X工作台31被一对X轴导轨19a、19b引导而沿X轴方向移动。并且, 在X工作台31上竖立设置有沿Z轴方向延伸的Z轴支承部32。
[0026] Z轴支承部32是使介质保持部40能沿Z轴方向升降地支承该介质保持部40的支 承构件。因此,在Z轴支承部32上安装有沿Z轴方向竖立设置的一对侧壁部33a、33b、和连 结一对侧壁部33a、33b的上表面的顶板部34。并且,在一对侧壁部33a、3!3b之间安装有使 介质保持部40沿侧壁部33a、3!3b在Z轴方向上升降的升降机构35。
[0027] 升降机构35包括:Z轴用驱动电动机37,其被配置在一对侧壁部33a、3!3b之间且 被固定在X工作台31上;滚珠丝杠38,其与Z轴用驱动电动机37的输出轴相连结且沿Z轴 方向竖立设置;滚珠轴承39,其构成滚珠丝杠38的轴承且与介质保持部40相连结。并且, 利用第1控制装置14或第2控制装置16控制Z轴用驱动电动机37的驱动,从而使滚珠丝 杠38旋转,并且利用滚珠丝杠38的旋转而使滚珠轴承39沿Z轴方向升降,由此使介质保 持部40沿Z轴方向升降。
[0028] 介质保持部40以能使介质M旋转的方式保持该介质M。因此,介质保持部40包 括:Z工作台41,其被安装在升降机构35的滚珠轴承39上;一对臂部42a、42b,其自Z工作 台41沿X轴方向突出;A轴旋转部43,其能旋转地安装在一对臂部42a、42b上;卡盘44,其能旋转地安装在A轴旋转部43上来保持介质M。
[0029] 一对臂部42a、42b沿Y轴方向相对配置,且以能使A轴旋转部43摆动的方式保持 该A轴旋转部43。即,在相对的一对臂部42a、42b的顶端安装有沿Y轴方向延伸的旋转轴, 在该旋转轴上安装有A轴旋转部43。并且,固定在一个臂部4¾上的A轴用驱动电动机45 的输出轴与该旋转轴相连结。将绕被安装在一对臂部42a、42b上的旋转轴旋转的方向作为 A轴方向,A轴用驱动电动机45沿该A轴方向进行旋转驱动。因此,在A轴用驱动电动机45 的旋转驱动的作用下,A轴旋转部43能够沿A轴方向摆动。
[0030] A轴旋转部43以能使卡盘44旋转的方式保持该卡盘44。S卩,将与A轴旋转部43 的旋转轴垂直的方向的轴作为旋转轴,将绕该旋转轴旋转的方向作为B轴方向,在A轴旋转 部43上安装有沿该B轴方向进行旋转驱动的B轴用驱动电动机46。并且,在B轴用驱动电 动机46的输出轴上安装有用于保持介质M的卡盘44。因此,在B轴用驱动电动机46的旋 转驱动的作用下,卡盘44能够沿B轴方向旋转。
[0031] 这样,在Z轴用驱动电动机37、A轴用驱动电动机45、B轴用驱动电动机46的旋转 驱动的作用下,被保持在介质保持部40的卡盘44上的介质M能够沿Z轴方向升降,并且能 够沿A轴方向及B轴方向旋转。
[0032] 另外,在Z轴支承部32上,在X轴方向上的后侧沿Y轴方向并列配置有沿Z轴方 向竖立设置的一对Z轴导轨36a、36b。并且,在一对Z轴导轨36a、36b上以能沿Z轴方向升 降的方式安装有规定重量的配重50。
[0033] 配重50为立方体,用于取得与介质保持部40的重量平衡。在Z轴支承部32的上 部能旋转地支承有一对皮带轮5la、51b,操作线52架设在各皮带轮5la、5Ib上。
[0034] 操作线52是编入有1条金属线或多条金属线的金属线,相对于拉伸方向的负荷具 有较高的刚性。并且,操作线52穿在安装于配重50的一对钩部中,利用螺钉等将操作线52 的两端固定在介质保持部40的Z工作台41上。因此,利用操作线52将介质保持部40和 配重50悬架在Z轴支承部32上。并且,为了使配重50借助被架设在皮带轮5la、5Ib上的 操作线52而获得与介质保持部40的重量平衡,将配重50设定为下述重量,即,与介质保持 部40相同的重量、或与介质保持部40和介质保持部40所保持的介质M的总重量相同的重 量。另外,在不清楚介质M的重量的情况下、保持重量各异的介质M的情况下,优选将配重 50的重量设定成在介质保持部40的重量的基础上加上规定重量后得到的重量。
[0035] 并且,在上述那样构成的三维喷墨打印机1中,第1控制装置14或第2控制装置 16控制X轴用驱动部23、Y轴用驱动部22、Z轴用驱动电动机37、A轴用驱动电动机45及 B轴用驱动电动机46的驱动,从而能够使喷墨打印头20和介质M在三维空间内进行相对移 动。
[0036] 即,通过对Y轴用驱动部22的驱动进行控制,喷墨打印头20能够相对于介质M沿 Y轴方向水平移动。通过对X轴用驱动部23的驱动进行控制,介质M能够相对于喷墨打印 头20沿X轴方向水平移动。通过对Z轴用驱动电动机37的驱动进行控制,介质M能够相 对于喷墨打印头20沿Z轴方向升降移动。通过对A轴用驱动电动机45的驱动进行控制, 介质M能够相对于喷墨打印头20沿A轴方向摆动(旋转)。通过对B轴用驱动电动机46 的驱动进行控制,介质M能够相对于喷墨打印头20沿B轴方向旋转。并且,当在介质M上 打印图像时,能够一边使喷墨打印头20与介质M的打印位置之间的分开距离一致且使介质M相对于喷墨打印头20的打印位置的表面方向一致地对各轴的驱动进行控制,一边对喷墨 打印头20的喷墨情况进行控制。由此,能够在三维形状的介质M的表面上打印高品质的图像。
[0037] 这样,采用本实施方式的三维喷墨打印机,能够利用Y轴用驱动部22使喷墨打印 头20相对于介质M沿Y轴方向移动,能够利用X轴用驱动部23使介质M相对于喷墨打印 头20沿X轴方向移动,能够利用Z轴用驱动电动机37使介质M相对于喷墨打印头20沿Z 轴方向移动,能够利用A轴用驱动电动机45使介质M相对于喷墨打印头20沿A轴方向摆 动,能够利用B轴用驱动电动机46使介质M相对于喷墨打印头20沿B轴方向旋转。这样, 通过控制Y轴、X轴、Z轴、A轴和B轴这5个轴而使喷墨打印头20与介质M进行相对移动, 能够使喷墨打印头20与介质M的分开距离在介质M的所有打印位置上都相同,以及能够使 介质M相对于喷墨打印头20的表面方向在介质M的所有打印位置上均相同,因此能够获得 高品质的打印图像。
[0038] 另外,采用该三维喷墨打印机1,沿A轴方向摆动的A轴旋转部43被支承在自Z轴 支承部32沿X轴方向突出的臂部42a、42b上,沿B轴方向旋转的卡盘44被保持在该A轴 旋转部43上,因此介质M能够不与Z轴支承部32干涉地在三维空间内移动。
[0039] 以上说明了本发明的优选实施方式,但本发明并不限定于上述实施方式。例如,在 上述实施方式中,说明了各轴利用滚珠丝杠机构来使喷墨打印头20与介质M相对移动的情 况,但只要能使喷墨打印头20与介质M沿各轴方向相对移动即可,可以采用任意的部件来 使喷墨打印头20与介质M相对移动。
[0040] 工业实用性
[0041] 本发明能够用作自喷墨打印头将墨喷出到三维形状的介质的表面上而在该介质 的表面上进行打印的三维喷墨打印机。

Claims (2)

1. 一种三维喷墨打印机,一边使喷墨打印头与保持三维形状的介质的介质保持部进行 相对移动,一边自上述喷墨打印头将墨喷出到上述介质的表面上,从而在上述介质的表面 上进行打印,其特征在于,该三维喷墨打印机包括:Y轴用驱动部,其使上述喷墨打印头沿作为主扫描方向的Y轴方向移动; Z轴支承部,其使上述介质保持部能沿作为升降方向的Z轴方向移动地支承该介质保 持部,该Z轴方向是与Y轴方向垂直的方向;X轴用驱动部,其使上述Z轴支承部沿与Y轴方向垂直且与Z轴方向垂直的X轴方向移动;Z轴用驱动部,其使上述介质保持部沿Z轴方向移动, 上述介质保持部包括:A轴用驱动部,其使上述介质沿A轴方向摆动,该A轴方向是绕Y轴方向的轴线旋转的 方向;B轴用驱动部,其使上述介质沿B轴方向旋转,该B轴方向是绕与Y轴方向垂直的轴线 旋转的方向。
2.根据权利要求1所述的三维喷墨打印机,其特征在于, 上述介质保持部还包括:臂部,其被支承于上述Z轴支承部且沿X轴方向突出;A轴旋转部,其被支承于上述臂部的顶端部,在上述A轴用驱动部的作用下沿A轴方向 摆动;介质安装部,其被安装在上述A轴旋转部上,在上述B轴用驱动部的作用下沿B轴方向 旋转来保持上述介质。
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