JP2001287408A - 立体プリンタ - Google Patents
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- 238000007639 printing Methods 0.000 claims description 112
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- 239000000463 material Substances 0.000 description 29
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J3/00—Typewriters or selective printing or marking mechanisms characterised by the purpose for which they are constructed
- B41J3/407—Typewriters or selective printing or marking mechanisms characterised by the purpose for which they are constructed for marking on special material
- B41J3/4073—Printing on three-dimensional objects not being in sheet or web form, e.g. spherical or cubic objects
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
- B05B13/00—Machines or plants for applying liquids or other fluent materials to surfaces of objects or other work by spraying, not covered by groups B05B1/00 - B05B11/00
- B05B13/02—Means for supporting work; Arrangement or mounting of spray heads; Adaptation or arrangement of means for feeding work
- B05B13/04—Means for supporting work; Arrangement or mounting of spray heads; Adaptation or arrangement of means for feeding work the spray heads being moved during spraying operation
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- B05B13/041—Means for supporting work; Arrangement or mounting of spray heads; Adaptation or arrangement of means for feeding work the spray heads being moved during spraying operation with reciprocating or oscillating spray heads with spray heads reciprocating along a straight line
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- B05B13/04—Means for supporting work; Arrangement or mounting of spray heads; Adaptation or arrangement of means for feeding work the spray heads being moved during spraying operation
- B05B13/0447—Installation or apparatus for applying liquid or other fluent material to conveyed separate articles
- B05B13/0457—Installation or apparatus for applying liquid or other fluent material to conveyed separate articles specially designed for applying liquid or other fluent material to 3D-surfaces of the articles, e.g. by using several moving spray heads
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Ink Jet (AREA)
- Dot-Matrix Printers And Others (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 立体的な被印刷物の外表面に記録品質の高い
印刷を行う。 【解決手段】 ベース・フレーム１０の上に取り付けら
れた支持台１５上には，立体的な被印刷物Ｓが載置され
る。センサ・ユニット４０は，リング状の保持ガイド部
材１４に沿って回転移動しながら，記録ヘッド・ユニッ
ト３０の印刷に先立って，被印刷物Ｓの外表面までの距
離を計測する。記録ヘッド・ユニット３０は，保持ガイ
ド部材１４に沿って回転移動しながら，センサ・ユニッ
ト４０によって計測された距離に基づいて，記録ヘッド
を被印刷物Ｓの外表面から適した距離に接近させて印刷
を行う。また，主走査モータ２０，２０が回転すること
により，保持ガイド部材１４は，主走査軸１３，１３に
沿って主走査方向Ａに移動する。
印刷を行う。 【解決手段】 ベース・フレーム１０の上に取り付けら
れた支持台１５上には，立体的な被印刷物Ｓが載置され
る。センサ・ユニット４０は，リング状の保持ガイド部
材１４に沿って回転移動しながら，記録ヘッド・ユニッ
ト３０の印刷に先立って，被印刷物Ｓの外表面までの距
離を計測する。記録ヘッド・ユニット３０は，保持ガイ
ド部材１４に沿って回転移動しながら，センサ・ユニッ
ト４０によって計測された距離に基づいて，記録ヘッド
を被印刷物Ｓの外表面から適した距離に接近させて印刷
を行う。また，主走査モータ２０，２０が回転すること
により，保持ガイド部材１４は，主走査軸１３，１３に
沿って主走査方向Ａに移動する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は，記録ヘッドを備
え，立体的な被印刷物の外表面に前記記録ヘッドを用い
て印刷を行う立体プリンタに関する。
え，立体的な被印刷物の外表面に前記記録ヘッドを用い
て印刷を行う立体プリンタに関する。
【０００２】
【従来の技術】立体的な被印刷物の外表面に印刷を行う
従来のプリンタとしては，特開平５−３１８７１５号公
報に記載の曲面印刷装置および特開平５−２９３９５５
号公報に記載の曲面印刷方法がある。前者の印刷装置
は，立体的な被印刷物を下部回転台に載せて回転（主走
査）させるとともに，インクジェットプリントヘッドを
回転軸方向に，前記立体物の外表面に沿って移動（副走
査）させることにより，印刷を行うものである。後者の
印刷方法は，ロボットのアームの先端に設けられた保持
具に保持された被印刷物を，ロボットのアームにより変
位させて，被印刷物の所望の部分にインクジェットプリ
ンタにより印刷を行うものである。
従来のプリンタとしては，特開平５−３１８７１５号公
報に記載の曲面印刷装置および特開平５−２９３９５５
号公報に記載の曲面印刷方法がある。前者の印刷装置
は，立体的な被印刷物を下部回転台に載せて回転（主走
査）させるとともに，インクジェットプリントヘッドを
回転軸方向に，前記立体物の外表面に沿って移動（副走
査）させることにより，印刷を行うものである。後者の
印刷方法は，ロボットのアームの先端に設けられた保持
具に保持された被印刷物を，ロボットのアームにより変
位させて，被印刷物の所望の部分にインクジェットプリ
ンタにより印刷を行うものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし，前者の印刷装
置では，被印刷物を回転させるので，被印刷物の回転を
行うのに必要な電力が被印刷物の重量の増大に伴い増加
するという問題がある。また，被印刷物の形状が回転軸
線を中心に対称でない場合には，回転ムラが生じ，その
結果，回転が正確でなくなり，記録品質の高い印刷が行
えないおそれがある。
置では，被印刷物を回転させるので，被印刷物の回転を
行うのに必要な電力が被印刷物の重量の増大に伴い増加
するという問題がある。また，被印刷物の形状が回転軸
線を中心に対称でない場合には，回転ムラが生じ，その
結果，回転が正確でなくなり，記録品質の高い印刷が行
えないおそれがある。
【０００４】また，後者の印刷方法は，塗装に近く，被
印刷物とインクジェットプリンタのノズルとの間の間隔
を正確に調整して印刷を行うものではない。したがっ
て，後者の印刷方法では，記録品質の高い印刷を行うこ
とは難しい。
印刷物とインクジェットプリンタのノズルとの間の間隔
を正確に調整して印刷を行うものではない。したがっ
て，後者の印刷方法では，記録品質の高い印刷を行うこ
とは難しい。
【０００５】本発明は，このような状況に鑑みなされた
ものであり，その目的は，立体的な被印刷物の外表面に
記録品質の高い印刷を行うことにある。
ものであり，その目的は，立体的な被印刷物の外表面に
記録品質の高い印刷を行うことにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に，本願請求項１に記載の発明に係る立体プリンタは，
記録ヘッドを備え，立体的な被印刷物の外表面に前記記
録ヘッドを用いて印刷を行う立体プリンタであって，前
記記録ヘッドを，前記被印刷物の外表面を取り囲む周方
向に移動させる第１の移動手段と，前記記録ヘッドの周
方向移動の軸線方向に前記被印刷物と前記記録ヘッドと
を相対移動させる第２の移動手段と，前記記録ヘッドの
ヘッド面と前記被印刷物の外表面との間の距離を計測す
る計測手段と，前記計測手段により計測された前記距離
に基づいて，前記記録ヘッドを，前記被印刷物の外表面
から印刷に適した距離に移動させる第３の移動手段と，
を備えていることを特徴とする。
に，本願請求項１に記載の発明に係る立体プリンタは，
記録ヘッドを備え，立体的な被印刷物の外表面に前記記
録ヘッドを用いて印刷を行う立体プリンタであって，前
記記録ヘッドを，前記被印刷物の外表面を取り囲む周方
向に移動させる第１の移動手段と，前記記録ヘッドの周
方向移動の軸線方向に前記被印刷物と前記記録ヘッドと
を相対移動させる第２の移動手段と，前記記録ヘッドの
ヘッド面と前記被印刷物の外表面との間の距離を計測す
る計測手段と，前記計測手段により計測された前記距離
に基づいて，前記記録ヘッドを，前記被印刷物の外表面
から印刷に適した距離に移動させる第３の移動手段と，
を備えていることを特徴とする。
【０００７】本願請求項１に記載の発明によると，第１
の移動手段が，記録ヘッドを，被印刷物の外表面を取り
囲む周方向に移動させるので，被印刷物を回転させるこ
となく，被印刷物の外表面に印刷を行うことができる。
これにより，本願請求項１に記載の発明に係る立体プリ
ンタは，記録ヘッド（およびこれを保持するキャリッ
ジ）を移動させるのに必要なエネルギー（電力等）を必
要とすればよく，被印刷物の回転を行うのに必要な電力
が被印刷物の重量の増大に伴い増加するという問題がな
い。したがって，低コスト化を図ることができる。ま
た，被印刷物の形状が回転軸線を中心に対称でない場合
にも，回転ムラが生じるということもなく，記録品質の
高い印刷を行うことができる。
の移動手段が，記録ヘッドを，被印刷物の外表面を取り
囲む周方向に移動させるので，被印刷物を回転させるこ
となく，被印刷物の外表面に印刷を行うことができる。
これにより，本願請求項１に記載の発明に係る立体プリ
ンタは，記録ヘッド（およびこれを保持するキャリッ
ジ）を移動させるのに必要なエネルギー（電力等）を必
要とすればよく，被印刷物の回転を行うのに必要な電力
が被印刷物の重量の増大に伴い増加するという問題がな
い。したがって，低コスト化を図ることができる。ま
た，被印刷物の形状が回転軸線を中心に対称でない場合
にも，回転ムラが生じるということもなく，記録品質の
高い印刷を行うことができる。
【０００８】また，記録ヘッドのヘッド面と被印刷物の
表面との間の距離を計測する計測手段と，計測手段によ
り計測された距離に基づいて，記録ヘッドを，被印刷物
の外表面から印刷に適した距離に移動させる第３の移動
手段とを備えているので，記録ヘッドと被印刷物の印刷
面との間の距離を適正に保って印刷することができ，記
録品質の高い印刷を行うことができる。
表面との間の距離を計測する計測手段と，計測手段によ
り計測された距離に基づいて，記録ヘッドを，被印刷物
の外表面から印刷に適した距離に移動させる第３の移動
手段とを備えているので，記録ヘッドと被印刷物の印刷
面との間の距離を適正に保って印刷することができ，記
録品質の高い印刷を行うことができる。
【０００９】本願請求項２に記載の発明に係る立体プリ
ンタは，請求項１において，前記第２の移動手段が，前
記記録ヘッドを移動させるものである，ことを特徴とす
る。本願請求項２に記載の発明によると，軸線方向へ
も，被印刷物ではなく記録ヘッドを移動させるので，該
移動に必要なエネルギー（電力等）は，記録ヘッド（お
よびこれを保持するキャリッジ）を移動させるもので足
りる。これにより，被記録物の重量が増大しても，エネ
ルギーの増大を防止でき，低コスト化を図ることができ
る。
ンタは，請求項１において，前記第２の移動手段が，前
記記録ヘッドを移動させるものである，ことを特徴とす
る。本願請求項２に記載の発明によると，軸線方向へ
も，被印刷物ではなく記録ヘッドを移動させるので，該
移動に必要なエネルギー（電力等）は，記録ヘッド（お
よびこれを保持するキャリッジ）を移動させるもので足
りる。これにより，被記録物の重量が増大しても，エネ
ルギーの増大を防止でき，低コスト化を図ることができ
る。
【００１０】本願請求項３に記載の発明に係る立体プリ
ンタは，請求項１において，前記第２の移動手段が，前
記被印刷物を移動させるものである，ことを特徴とす
る。これにより，記録ヘッドの移動手段を，周方向のみ
の移動を考慮した構成とすることができ，移動手段の構
成を簡単にすることができる。
ンタは，請求項１において，前記第２の移動手段が，前
記被印刷物を移動させるものである，ことを特徴とす
る。これにより，記録ヘッドの移動手段を，周方向のみ
の移動を考慮した構成とすることができ，移動手段の構
成を簡単にすることができる。
【００１１】本願請求項４に記載の発明に係る立体プリ
ンタは，請求項１から３のいずれか１項において，前記
第１の移動手段が，前記被印刷物の外表面を取り囲む周
方向に円形の形状を有する，前記記録ヘッドの移動をガ
イドするガイド部材を備えている，ことを特徴とする。
本願請求項４に記載の発明によると，円形のガイド部材
により，記録ヘッドがガイドされる。したがって，記録
ヘッドの移動が滑らかとなり，印刷をスムーズに行うこ
とができる。
ンタは，請求項１から３のいずれか１項において，前記
第１の移動手段が，前記被印刷物の外表面を取り囲む周
方向に円形の形状を有する，前記記録ヘッドの移動をガ
イドするガイド部材を備えている，ことを特徴とする。
本願請求項４に記載の発明によると，円形のガイド部材
により，記録ヘッドがガイドされる。したがって，記録
ヘッドの移動が滑らかとなり，印刷をスムーズに行うこ
とができる。
【００１２】本願請求項５に記載の発明に係る立体プリ
ンタは，請求項１から４のいずれか１項において，前記
計測手段が，前記記録ヘッドの前記周方向移動の上流側
に配置されている，ことを特徴とする。これにより，記
録ヘッドによる印刷を行う前に，被印刷物の印刷面との
間の距離を計測することができる。
ンタは，請求項１から４のいずれか１項において，前記
計測手段が，前記記録ヘッドの前記周方向移動の上流側
に配置されている，ことを特徴とする。これにより，記
録ヘッドによる印刷を行う前に，被印刷物の印刷面との
間の距離を計測することができる。
【００１３】本願請求項６に記載の発明に係る立体プリ
ンタは，請求項１から５のいずれか１項において，前記
記録ヘッドのヘッド面と前記外表面の印刷部分とがほぼ
平行となるように，前記記録ッドを変位させる変位手段
をさらに備えていることを特徴とする。本願請求項６に
記載の発明によると，記録ヘッドのヘッド面が外表面の
印刷部分とほぼ平行となるので，記録品質を向上させる
ことができる。
ンタは，請求項１から５のいずれか１項において，前記
記録ヘッドのヘッド面と前記外表面の印刷部分とがほぼ
平行となるように，前記記録ッドを変位させる変位手段
をさらに備えていることを特徴とする。本願請求項６に
記載の発明によると，記録ヘッドのヘッド面が外表面の
印刷部分とほぼ平行となるので，記録品質を向上させる
ことができる。
【００１４】本願請求項７に記載の発明に係る立体プリ
ンタは，請求項１から６のいずれか１項において，前記
第１の移動手段および前記第２の移動手段が，前記記録
ヘッドが螺旋状に移動するように，前記記録ヘッドを移
動させるものである，ことを特徴とする。これにより，
記録ヘッドを停止することなく連続的に移動させて印刷
することができ，記録ヘッドの加減速が不要となる。そ
の結果，記録ヘッドを周方向に１周させた後停止して，
軸線方向に移動させた後，さらに周方向に移動させると
いう動作を繰り返すことにより印刷を行う場合よりもス
ループットを向上させることができ，また，記録ヘッド
の制御の容易化を図ることができる。
ンタは，請求項１から６のいずれか１項において，前記
第１の移動手段および前記第２の移動手段が，前記記録
ヘッドが螺旋状に移動するように，前記記録ヘッドを移
動させるものである，ことを特徴とする。これにより，
記録ヘッドを停止することなく連続的に移動させて印刷
することができ，記録ヘッドの加減速が不要となる。そ
の結果，記録ヘッドを周方向に１周させた後停止して，
軸線方向に移動させた後，さらに周方向に移動させると
いう動作を繰り返すことにより印刷を行う場合よりもス
ループットを向上させることができ，また，記録ヘッド
の制御の容易化を図ることができる。
【００１５】本願請求項８に記載の発明に係る立体プリ
ンタは，請求項１から７のいずれか１項において，前記
第１の移動手段が，前記記録ヘッドの移動速度を可変に
して移動させるものである，ことを特徴とする。これに
より，被印刷物が周方向において曲面を有する場合にお
いても，該曲面部分に応じて移動速度を調整し，曲面部
分をムラ無く一様に印刷することができる。
ンタは，請求項１から７のいずれか１項において，前記
第１の移動手段が，前記記録ヘッドの移動速度を可変に
して移動させるものである，ことを特徴とする。これに
より，被印刷物が周方向において曲面を有する場合にお
いても，該曲面部分に応じて移動速度を調整し，曲面部
分をムラ無く一様に印刷することができる。
【００１６】本願請求項９に記載の発明に係る立体プリ
ンタは，請求項１から８のいずれか１項において，前記
第２の移動手段が，前記記録ヘッドの移動速度を可変に
して移動させるものである，ことを特徴とする。これに
より，被印刷物が軸線方向において曲面を有する場合に
おいても，該曲面部分に応じて移動速度を調整し，曲面
部分をムラ無く一様に印刷することができる。
ンタは，請求項１から８のいずれか１項において，前記
第２の移動手段が，前記記録ヘッドの移動速度を可変に
して移動させるものである，ことを特徴とする。これに
より，被印刷物が軸線方向において曲面を有する場合に
おいても，該曲面部分に応じて移動速度を調整し，曲面
部分をムラ無く一様に印刷することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】＜立体プリンタの構成＞図１は，
本発明に係る立体プリンタ１の全体側面図であり，図２
は，図１のＸ−Ｘ断面図である。図３（ａ）は，記録ヘ
ッド・ユニット３０の原理側面図であり，同図（ｂ）
は，その原理平面図（上面図）である。
本発明に係る立体プリンタ１の全体側面図であり，図２
は，図１のＸ−Ｘ断面図である。図３（ａ）は，記録ヘ
ッド・ユニット３０の原理側面図であり，同図（ｂ）
は，その原理平面図（上面図）である。
【００１８】この立体プリンタ１は，円盤状のベース・
フレーム１０と，リング状の天井フレーム１１と，支持
軸１２，１２と，主走査軸１３，１３と，リング状の保
持ガイド部材１４と，ベース・フレーム１０の上に取り
付けられた支持台１５とを備えている。支持台１５の上
には，立体的な被印刷物Ｓが載置される。
フレーム１０と，リング状の天井フレーム１１と，支持
軸１２，１２と，主走査軸１３，１３と，リング状の保
持ガイド部材１４と，ベース・フレーム１０の上に取り
付けられた支持台１５とを備えている。支持台１５の上
には，立体的な被印刷物Ｓが載置される。
【００１９】支持軸１２，１２は，その一方の端部をベ
ース・フレーム１０に垂直に固定立設され，保持ガイド
部材１４を摺動可能に貫通するとともに，他方の端部を
天井フレーム１１に固設されている。
ース・フレーム１０に垂直に固定立設され，保持ガイド
部材１４を摺動可能に貫通するとともに，他方の端部を
天井フレーム１１に固設されている。
【００２０】主走査軸１３，１３は，ベース・フレーム
１０および天井フレーム１１を回動可能に貫通するとと
もに，保持ガイド部材１４を貫通している。主走査軸１
３，１３のベース・フレーム１０から下方に突出した端
部には，主走査軸１３，１３を回転させる主走査モータ
２０，２０が連結されている。また，主走査軸１３，１
３のベース・フレーム１０と天井リング１１との間の部
分には，ねじ山が螺旋状に形成されており，該部分はリ
ード・スクリューを構成している。一方，保持ガイド部
材１４の主走査軸１３，１３が貫通する貫通孔には，メ
ネジが形成されており，主走査モータ２０，２０の回転
（正転および逆転）に伴う主走査軸（リード・スクリュ
ー）１３，１３の回転により，保持ガイド部材１４は矢
印Ａ方向（保持ガイド部材１４の周方向の軸線方向，以
下「主走査方向」ともいう。）に上下動可能に構成され
ている。主走査モータ２０，２０は，制御回路５０の制
御の下，主走査モータ・ドライバ５１によって駆動制御
される。
１０および天井フレーム１１を回動可能に貫通するとと
もに，保持ガイド部材１４を貫通している。主走査軸１
３，１３のベース・フレーム１０から下方に突出した端
部には，主走査軸１３，１３を回転させる主走査モータ
２０，２０が連結されている。また，主走査軸１３，１
３のベース・フレーム１０と天井リング１１との間の部
分には，ねじ山が螺旋状に形成されており，該部分はリ
ード・スクリューを構成している。一方，保持ガイド部
材１４の主走査軸１３，１３が貫通する貫通孔には，メ
ネジが形成されており，主走査モータ２０，２０の回転
（正転および逆転）に伴う主走査軸（リード・スクリュ
ー）１３，１３の回転により，保持ガイド部材１４は矢
印Ａ方向（保持ガイド部材１４の周方向の軸線方向，以
下「主走査方向」ともいう。）に上下動可能に構成され
ている。主走査モータ２０，２０は，制御回路５０の制
御の下，主走査モータ・ドライバ５１によって駆動制御
される。
【００２１】なお，支持軸１２，１２および主走査軸１
３，１３の各長さは，被印刷物Ｓの高さよりも高くなる
ように設定されている。
３，１３の各長さは，被印刷物Ｓの高さよりも高くなる
ように設定されている。
【００２２】保持ガイド部材１４には，記録ヘッド３５
を備えた記録ヘッド・ユニット３０と，被印刷物Ｓの外
表面までの距離を計測する距離計測センサ（図示略）を
備えたセンサ・ユニット４０とが，保持ガイド部材１４
に沿って周方向に移動可能に取り付けられている。記録
ヘッド・ユニット３０には副走査モータ３１が，センサ
・ユニット４０にはセンサ・モータ（図示略）が，それ
ぞれ取り付けられ，これらのモータにより，記録ヘッド
・ユニット３０およびセンサ・ユニット４０は，保持ガ
イド部材１４に沿って同じ方向に移動するように構成さ
れている。たとえば，保持ガイド部材１４がモノレール
のような構造を有するとともに，記録ヘッド・ユニット
３０およびセンサ・ユニット４０には，このモノレール
を挟持する車輪がそれぞれ取り付けられ，副走査モータ
３１およびセンサ・モータが各車輪を回転させることに
より，記録ヘッド・ユニット３０およびセンサ・ユニッ
ト４０は，保持ガイド部材１４に沿って移動する。
を備えた記録ヘッド・ユニット３０と，被印刷物Ｓの外
表面までの距離を計測する距離計測センサ（図示略）を
備えたセンサ・ユニット４０とが，保持ガイド部材１４
に沿って周方向に移動可能に取り付けられている。記録
ヘッド・ユニット３０には副走査モータ３１が，センサ
・ユニット４０にはセンサ・モータ（図示略）が，それ
ぞれ取り付けられ，これらのモータにより，記録ヘッド
・ユニット３０およびセンサ・ユニット４０は，保持ガ
イド部材１４に沿って同じ方向に移動するように構成さ
れている。たとえば，保持ガイド部材１４がモノレール
のような構造を有するとともに，記録ヘッド・ユニット
３０およびセンサ・ユニット４０には，このモノレール
を挟持する車輪がそれぞれ取り付けられ，副走査モータ
３１およびセンサ・モータが各車輪を回転させることに
より，記録ヘッド・ユニット３０およびセンサ・ユニッ
ト４０は，保持ガイド部材１４に沿って移動する。
【００２３】センサ・ユニット４０は，記録ヘッド・ユ
ニット３０の移動方向上流側に位置しており，記録ヘッ
ド・ユニット３０による印刷に先行して，被印刷物Ｓの
外表面までの距離を計測するように構成されている。記
録ヘッド・ユニット３０とセンサ・ユニット４０との間
の角度は，１８０度であってもよいし，それ以外の角度
（０度を除く。）であってもよい。
ニット３０の移動方向上流側に位置しており，記録ヘッ
ド・ユニット３０による印刷に先行して，被印刷物Ｓの
外表面までの距離を計測するように構成されている。記
録ヘッド・ユニット３０とセンサ・ユニット４０との間
の角度は，１８０度であってもよいし，それ以外の角度
（０度を除く。）であってもよい。
【００２４】センサ・ユニット４０に設けられた距離計
測センサとしては，光を照射してその反射光により被印
刷物Ｓの外表面までの距離を計測する光センサのほか
に，触針により被印刷物Ｓの外表面までの距離を計測す
る触針センサ等がある。このようなセンサは，そのセン
サの位置から，回転軸線（円盤状のベース・フレーム１
０の中心線）に向かって，かつ，円盤状のベース・フレ
ーム１０の上面と平行な方向において，被印刷物Ｓの外
表面との距離を計測する。センサからの信号は，制御回
路５０に与えられ，制御回路５０は，この信号に基づい
て被印刷物Ｓまでの距離を求める。
測センサとしては，光を照射してその反射光により被印
刷物Ｓの外表面までの距離を計測する光センサのほか
に，触針により被印刷物Ｓの外表面までの距離を計測す
る触針センサ等がある。このようなセンサは，そのセン
サの位置から，回転軸線（円盤状のベース・フレーム１
０の中心線）に向かって，かつ，円盤状のベース・フレ
ーム１０の上面と平行な方向において，被印刷物Ｓの外
表面との距離を計測する。センサからの信号は，制御回
路５０に与えられ，制御回路５０は，この信号に基づい
て被印刷物Ｓまでの距離を求める。
【００２５】記録ヘッド・ユニット３０は，図３に示す
ように，前述した副走査モータ３１のほかに，本体支持
部３２と，ヘッド走査モータ３３と，ヘッド保持部３４
と，記録ヘッド３５とを備えている。本体支持部３２
は，該本体支持部３２およびヘッド保持部３４がベース
・フレーム１０の中心軸に向くように，かつ，ベース・
フレーム１０と平行となるように，保持ガイド部材１４
に移動可能に取り付けられている。
ように，前述した副走査モータ３１のほかに，本体支持
部３２と，ヘッド走査モータ３３と，ヘッド保持部３４
と，記録ヘッド３５とを備えている。本体支持部３２
は，該本体支持部３２およびヘッド保持部３４がベース
・フレーム１０の中心軸に向くように，かつ，ベース・
フレーム１０と平行となるように，保持ガイド部材１４
に移動可能に取り付けられている。
【００２６】記録ヘッド３５の前面（すなわち被印刷物
Ｓの外表面と対向する面）には，ヘッド面３５ａが設け
られ，ヘッド面３５ａには，インクを吐出するための複
数のノズル（図示略）が形成されている。なお，インク
は，インク・カートリッジまたはインク・タンク（とも
に図示略）から供給され，これらのインク・カートリッ
ジまたはインク・タンクは，記録ヘッド・ユニット３０
に搭載されてもよいし，記録ヘッド・ユニット３０の外
部に取り付けられてもよい。外部に取り付けられた場合
に，インクは，インク・チューブを介して記録ヘッド３
５に供給されることとなる。なお，このインク・チュー
ブは，記録ヘッド・ユニット３０の移動を妨げないよう
に，十分な長さを有するとともに，引き回し可能な構成
を有するものであることは言うまでもない。
Ｓの外表面と対向する面）には，ヘッド面３５ａが設け
られ，ヘッド面３５ａには，インクを吐出するための複
数のノズル（図示略）が形成されている。なお，インク
は，インク・カートリッジまたはインク・タンク（とも
に図示略）から供給され，これらのインク・カートリッ
ジまたはインク・タンクは，記録ヘッド・ユニット３０
に搭載されてもよいし，記録ヘッド・ユニット３０の外
部に取り付けられてもよい。外部に取り付けられた場合
に，インクは，インク・チューブを介して記録ヘッド３
５に供給されることとなる。なお，このインク・チュー
ブは，記録ヘッド・ユニット３０の移動を妨げないよう
に，十分な長さを有するとともに，引き回し可能な構成
を有するものであることは言うまでもない。
【００２７】記録ヘッド３５は，ヘッド保持部３４に取
り付けられている。ヘッド保持部３４は，ヘッド走査モ
ータ３３と連結され，ヘッド走査モータ３３の回転（正
転および逆転）に伴って，本体支持部３２に対して矢印
Ｂ方向に移動可能に構成されている。たとえば，ヘッド
保持部３４が，ヘッド走査モータ３３のピニオンと係合
するラックにより構成されることにより，本体支持部３
２に対して矢印Ｂ方向に移動可能に構成されている。こ
こで，矢印Ｂ方向は，図１および図２における被印刷物
Ｓに対する進退方向である。これにより，記録ヘッド３
５のヘッド面３５ａを被印刷物Ｓに対して進退させ，被
印刷物Ｓの外表面からの距離を，良好な記録品質を得る
ために適切なものとすることができる。
り付けられている。ヘッド保持部３４は，ヘッド走査モ
ータ３３と連結され，ヘッド走査モータ３３の回転（正
転および逆転）に伴って，本体支持部３２に対して矢印
Ｂ方向に移動可能に構成されている。たとえば，ヘッド
保持部３４が，ヘッド走査モータ３３のピニオンと係合
するラックにより構成されることにより，本体支持部３
２に対して矢印Ｂ方向に移動可能に構成されている。こ
こで，矢印Ｂ方向は，図１および図２における被印刷物
Ｓに対する進退方向である。これにより，記録ヘッド３
５のヘッド面３５ａを被印刷物Ｓに対して進退させ，被
印刷物Ｓの外表面からの距離を，良好な記録品質を得る
ために適切なものとすることができる。
【００２８】副走査モータ３１は，制御回路５０の制御
の下，副走査モータ・ドライバ５２によって駆動制御さ
れ，ヘッド走査モータ３３は，制御回路５０の制御の
下，ヘッド走査モータ・ドライバ５４によって駆動制御
される。また，記録ヘッド３５は，外部（パソコン，ワ
ープロ等）から入力される画像信号に基づいて生成され
る，ヘッド駆動回路５５からの信号に基づいて駆動制御
され，ノズルからインクを吐出する。
の下，副走査モータ・ドライバ５２によって駆動制御さ
れ，ヘッド走査モータ３３は，制御回路５０の制御の
下，ヘッド走査モータ・ドライバ５４によって駆動制御
される。また，記録ヘッド３５は，外部（パソコン，ワ
ープロ等）から入力される画像信号に基づいて生成され
る，ヘッド駆動回路５５からの信号に基づいて駆動制御
され，ノズルからインクを吐出する。
【００２９】＜立体プリンタによる印刷動作＞次に，こ
の立体プリンタ１による印刷動作について説明する。印
刷開始前に，保持ガイド部材１４は，待機位置（ホーム
・ポジション）として，主走査軸１２，１２の下端部に
配置されている。
の立体プリンタ１による印刷動作について説明する。印
刷開始前に，保持ガイド部材１４は，待機位置（ホーム
・ポジション）として，主走査軸１２，１２の下端部に
配置されている。
【００３０】外部のコンピュータ，ワープロ等から印刷
指令が制御回路５０に与えられるとともに，画像信号が
ヘッド駆動回路５５に与えられると，センサ・ユニット
４０は，制御回路５０およびセンサ・モータ・ドライバ
５３によって駆動され，印刷開始地点まで，図２におけ
る反時計方向に移動する。
指令が制御回路５０に与えられるとともに，画像信号が
ヘッド駆動回路５５に与えられると，センサ・ユニット
４０は，制御回路５０およびセンサ・モータ・ドライバ
５３によって駆動され，印刷開始地点まで，図２におけ
る反時計方向に移動する。
【００３１】続いて，センサ・ユニット４０は，図２に
おける反時計方向に移動（副走査）しながら，センサに
よって被記録物Ｓの外表面までの距離を計測するととも
に，記録ヘッド・ユニット３０も，制御回路５０および
副走査モータ・ドライバ５４によって駆動され，図２に
おける反時計方向に移動（副走査）する。そして，セン
サによって被印刷物Ｓの外表面までの距離が測定された
部分から，印刷が開始される。すなわち，制御回路５０
およびヘッド走査モータ・ドライバ５４によって，記録
ヘッド３５が被印刷物Ｓの外表面に接近して，印刷に適
した位置で停止する。そして，その位置でノズルからイ
ンクが吐出されて，印刷が行われる。
おける反時計方向に移動（副走査）しながら，センサに
よって被記録物Ｓの外表面までの距離を計測するととも
に，記録ヘッド・ユニット３０も，制御回路５０および
副走査モータ・ドライバ５４によって駆動され，図２に
おける反時計方向に移動（副走査）する。そして，セン
サによって被印刷物Ｓの外表面までの距離が測定された
部分から，印刷が開始される。すなわち，制御回路５０
およびヘッド走査モータ・ドライバ５４によって，記録
ヘッド３５が被印刷物Ｓの外表面に接近して，印刷に適
した位置で停止する。そして，その位置でノズルからイ
ンクが吐出されて，印刷が行われる。
【００３２】このようなセンサ・ユニット４０および記
録ヘッド・ユニット３０の回転移動と記録ヘッド３５の
被印刷物Ｓの外表面への進退動作およびインクの吐出が
行われて，被印刷物Ｓの外表面への印刷が行われる。記
録ヘッド・ユニット３０の回転移動速度は，被印刷物Ｓ
の周方向の曲面形状に応じて変化させることができ，ム
ラのない印刷を行うことができる。この曲面形状がどの
ようになっているかは，センサ・ユニット４０の各位置
における被印刷物Ｓまでの距離に基づいて求めることが
できる。
録ヘッド・ユニット３０の回転移動と記録ヘッド３５の
被印刷物Ｓの外表面への進退動作およびインクの吐出が
行われて，被印刷物Ｓの外表面への印刷が行われる。記
録ヘッド・ユニット３０の回転移動速度は，被印刷物Ｓ
の周方向の曲面形状に応じて変化させることができ，ム
ラのない印刷を行うことができる。この曲面形状がどの
ようになっているかは，センサ・ユニット４０の各位置
における被印刷物Ｓまでの距離に基づいて求めることが
できる。
【００３３】記録ヘッド・ユニット３０が被記録材Ｓの
表面を１周して印刷すると，記録ヘッド・ユニット３０
およびセンサ・ユニット４０は一旦停止し，続いて，主
走査モータ２０，２０により主走査軸１３，１３が所定
の量だけ回転され，保持ガイド部材１４が上昇変位（主
走査）する。上昇変位する量は，被印刷物Ｓの外表面に
隙間やムラが生じない印刷を行うための量であり，あら
かじめ定められている。また，この量は，被印刷物Ｓの
矢印Ａ方向における曲面形状に応じて変化させることも
できる。この曲面形状がどのようになっているかは，セ
ンサ・ユニット４０の各位置における被印刷物Ｓまでの
距離に基づいて求めることができる。
表面を１周して印刷すると，記録ヘッド・ユニット３０
およびセンサ・ユニット４０は一旦停止し，続いて，主
走査モータ２０，２０により主走査軸１３，１３が所定
の量だけ回転され，保持ガイド部材１４が上昇変位（主
走査）する。上昇変位する量は，被印刷物Ｓの外表面に
隙間やムラが生じない印刷を行うための量であり，あら
かじめ定められている。また，この量は，被印刷物Ｓの
矢印Ａ方向における曲面形状に応じて変化させることも
できる。この曲面形状がどのようになっているかは，セ
ンサ・ユニット４０の各位置における被印刷物Ｓまでの
距離に基づいて求めることができる。
【００３４】上昇変位した後，ふたたび記録ヘッド・ユ
ニット３０およびセンサ・ユニット４０は，保持ガイド
部材１４に沿って回転し，印刷が行われる。このような
操作が繰り返されて，被印刷物Ｓの全表面に印刷が行わ
れる。印刷が終了すると，記録ヘッド・ユニット３０お
よびセンサ・ユニット４０は，待機位置まで復帰する。
なお，記録ヘッド・ユニット３０およびセンサ・ユニッ
ト４０の待機位置を主走査軸１３，１３の上端として，
下方に移動することにより，印刷を行うこともできる。
ニット３０およびセンサ・ユニット４０は，保持ガイド
部材１４に沿って回転し，印刷が行われる。このような
操作が繰り返されて，被印刷物Ｓの全表面に印刷が行わ
れる。印刷が終了すると，記録ヘッド・ユニット３０お
よびセンサ・ユニット４０は，待機位置まで復帰する。
なお，記録ヘッド・ユニット３０およびセンサ・ユニッ
ト４０の待機位置を主走査軸１３，１３の上端として，
下方に移動することにより，印刷を行うこともできる。
【００３５】＜他の実施の形態＞前述した実施の形態で
は，副走査モータ３１およびセンサ・モータの２つのモ
ータを設けたが，副走査モータ３１またはセンサ・モー
タの一方を省略するとともに，両者をリング状連結部材
で連結して，一体に回転移動させることもできる。
は，副走査モータ３１およびセンサ・モータの２つのモ
ータを設けたが，副走査モータ３１またはセンサ・モー
タの一方を省略するとともに，両者をリング状連結部材
で連結して，一体に回転移動させることもできる。
【００３６】また，センサ・ユニット４０を特に設けず
に，センサ・ユニット４０に設けられたセンサを記録ヘ
ッド・ユニット３０内に取り付けることもできる。これ
により，記録ヘッド・ユニット３０は，距離計測を行っ
た後，直ちに記録ヘッド３５を進退させて印刷を行うこ
ととなる。
に，センサ・ユニット４０に設けられたセンサを記録ヘ
ッド・ユニット３０内に取り付けることもできる。これ
により，記録ヘッド・ユニット３０は，距離計測を行っ
た後，直ちに記録ヘッド３５を進退させて印刷を行うこ
ととなる。
【００３７】ヘッド保持部３４に，記録ヘッド３５のヘ
ッド面３５ａの向きを上下左右に変位させるアクチュエ
ータを設け，記録ヘッド３５のヘッド面３５ａが被印刷
物Ｓの外表面の印刷面とほぼ平行となるように構成する
こともできる。このアクチュエータは，大きな変位につ
いてはモータ等により，小さな変位についてはピエゾ素
子等により，実現することができる。ヘッド面３５ａを
被印刷物Ｓの外表面の印刷面とほぼ平行とすることによ
り，より高い記録品質を得ることができる。なお，被印
刷物Ｓの外表面の印刷面がどのような向きになっている
かは，センサ・ユニット４０による被印刷物Ｓの外表面
までの距離がどのように変化しているかを求めることに
より知ることができる。
ッド面３５ａの向きを上下左右に変位させるアクチュエ
ータを設け，記録ヘッド３５のヘッド面３５ａが被印刷
物Ｓの外表面の印刷面とほぼ平行となるように構成する
こともできる。このアクチュエータは，大きな変位につ
いてはモータ等により，小さな変位についてはピエゾ素
子等により，実現することができる。ヘッド面３５ａを
被印刷物Ｓの外表面の印刷面とほぼ平行とすることによ
り，より高い記録品質を得ることができる。なお，被印
刷物Ｓの外表面の印刷面がどのような向きになっている
かは，センサ・ユニット４０による被印刷物Ｓの外表面
までの距離がどのように変化しているかを求めることに
より知ることができる。
【００３８】また，前述した実施の形態では，記録ヘッ
ド・ユニット３０が１周を印刷した後停止し，その後，
保持ガイド部材１４が主走査方向（矢印Ａ方向）に移動
するという動作を行っていたが，記録ヘッド・ユニット
３０の回転移動と，保持ガイド部材１４の主走査方向へ
の移動とを同時に行うことができる。これにより，記録
ヘッド・ユニット３０（すなわち記録ヘッド３５のヘッ
ド面３５ａ）の軌跡は，螺旋状となり，被印刷物Ｓの外
表面も螺旋状に印刷されて行くこととなる。このような
印刷では，記録ヘッド・ユニット３０を一旦停止するこ
となく，連続的に回転移動させて印刷を行うことができ
るので，印刷のスループットが向上するとともに，加減
速制御が不要となるので，制御が簡単となる。
ド・ユニット３０が１周を印刷した後停止し，その後，
保持ガイド部材１４が主走査方向（矢印Ａ方向）に移動
するという動作を行っていたが，記録ヘッド・ユニット
３０の回転移動と，保持ガイド部材１４の主走査方向へ
の移動とを同時に行うことができる。これにより，記録
ヘッド・ユニット３０（すなわち記録ヘッド３５のヘッ
ド面３５ａ）の軌跡は，螺旋状となり，被印刷物Ｓの外
表面も螺旋状に印刷されて行くこととなる。このような
印刷では，記録ヘッド・ユニット３０を一旦停止するこ
となく，連続的に回転移動させて印刷を行うことができ
るので，印刷のスループットが向上するとともに，加減
速制御が不要となるので，制御が簡単となる。
【００３９】なお，この螺旋状の印刷においても，被印
刷物Ｓの曲面形状に応じて，主走査方向への移動速度お
よび記録ヘッド・ユニット３０の回転移動速度の双方ま
たはいずれか一方を変化させることもできる。また，被
印刷物Ｓを取り囲むように螺旋状のレールを設けて，該
レール上を記録ヘッド・ユニット３０およびセンサ・ユ
ニット４０が移動する構成とすることもできる。
刷物Ｓの曲面形状に応じて，主走査方向への移動速度お
よび記録ヘッド・ユニット３０の回転移動速度の双方ま
たはいずれか一方を変化させることもできる。また，被
印刷物Ｓを取り囲むように螺旋状のレールを設けて，該
レール上を記録ヘッド・ユニット３０およびセンサ・ユ
ニット４０が移動する構成とすることもできる。
【００４０】さらに，前述した実施の形態では，記録ヘ
ッド・ユニット３０およびセンサ・ユニット４０を主走
査方向に移動させていたが，支持台１５に，これを上下
動させる駆動装置を取り付けることにより，被印刷物Ｓ
を主走査方向に移動させて，記録ヘッド・ユニット３０
およびセンサ・ユニット４０を主走査方向に移動させな
い構成とすることもできる。
ッド・ユニット３０およびセンサ・ユニット４０を主走
査方向に移動させていたが，支持台１５に，これを上下
動させる駆動装置を取り付けることにより，被印刷物Ｓ
を主走査方向に移動させて，記録ヘッド・ユニット３０
およびセンサ・ユニット４０を主走査方向に移動させな
い構成とすることもできる。
【００４１】そのほかに，センサ・ユニット４０によ
り，被印刷物Ｓの外表面の全部分の距離をあらかじめ計
測し，全体形状を把握した後に，記録ヘッド３０により
印刷を行うこともできる。
り，被印刷物Ｓの外表面の全部分の距離をあらかじめ計
測し，全体形状を把握した後に，記録ヘッド３０により
印刷を行うこともできる。
【００４２】
【発明の効果】本発明によると，被印刷物を回転させる
ことなく，被印刷物の外表面に印刷を行うことができ
る。これにより，本発明に係る立体プリンタは，記録ヘ
ッド（およびこれを保持するキャリッジ）を移動させる
のに必要なエネルギー（電力等）を必要とすればよく，
被印刷物の回転を行うのに必要な電力が被印刷物の重量
の増大に伴い増加するという問題がない。したがって，
低コスト化を図ることができる。また，被印刷物の形状
が回転軸線を中心に対称でない場合にも，回転ムラが生
じるということもなく，記録品質の高い印刷を行うこと
ができる。
ことなく，被印刷物の外表面に印刷を行うことができ
る。これにより，本発明に係る立体プリンタは，記録ヘ
ッド（およびこれを保持するキャリッジ）を移動させる
のに必要なエネルギー（電力等）を必要とすればよく，
被印刷物の回転を行うのに必要な電力が被印刷物の重量
の増大に伴い増加するという問題がない。したがって，
低コスト化を図ることができる。また，被印刷物の形状
が回転軸線を中心に対称でない場合にも，回転ムラが生
じるということもなく，記録品質の高い印刷を行うこと
ができる。
【００４３】また，記録ヘッドを被印刷物の印刷面との
間を適正に保って印刷することができるので，記録品質
の高い印刷を行うことができる。被印刷物を軸線方向に
移動させる。
間を適正に保って印刷することができるので，記録品質
の高い印刷を行うことができる。被印刷物を軸線方向に
移動させる。
【図１】本発明に係る立体プリンタの全体側面図であ
る。
る。
【図２】図１のＸ−Ｘ断面図である。
【図３】（ａ）は，記録ヘッド・ユニットの原理側面図
であり，（ｂ）は，記録ヘッド・ユニットの原理平面図
（上面図）である。
であり，（ｂ）は，記録ヘッド・ユニットの原理平面図
（上面図）である。
１ 立体プリンタ １０ ベース・フレーム １１ 天井フレーム １２ 支持軸 １３ 主走査軸 １４ 保持ガイド部材 １５ 支持台 ２０ 主走査モータ ３０ 記録ヘッド・ユニット ３１ 副走査モータ ３２ 本体支持部 ３３ ヘッド走査モータ ３４ ヘッド保持部 ３５ 記録ヘッド ３５ａ ヘッド面 ４０ センサ・ユニット ５０ 制御回路 ５１ 主走査モータ・ドライバ ５２ 副走査モータ・ドライバ ５３ センサ・モータ・ドライバ ５４ ヘッド走査モータ・ドライバ ５５ ヘッド駆動回路
Claims (9)
- 【請求項１】 記録ヘッドを備え，立体的な被印刷物の
外表面に前記記録ヘッドを用いて印刷を行う立体プリン
タであって，前記記録ヘッドを，前記被印刷物の外表面
を取り囲む周方向に移動させる第１の移動手段と，前記
記録ヘッドの周方向移動の軸線方向に前記被印刷物と前
記記録ヘッドとを相対移動させる第２の移動手段と，前
記記録ヘッドのヘッド面と前記被印刷物の外表面との間
の距離を計測する計測手段と，前記計測手段により計測
された前記距離に基づいて，前記記録ヘッドを，前記被
印刷物の外表面から印刷に適した距離に移動させる第３
の移動手段と，を備えていることを特徴とする立体プリ
ンタ。 - 【請求項２】 請求項１において，前記第２の移動手段
が，前記記録ヘッドを移動させるものである，ことを特
徴とする立体プリンタ。 - 【請求項３】 請求項１において，前記第２の移動手段
が，前記被印刷物を移動させるものである，ことを特徴
とする立体プリンタ。 - 【請求項４】 請求項１から３のいずれか１項におい
て，前記第１の移動手段が，前記被印刷物の外表面を取
り囲む周方向に円形の形状を有する，前記記録ヘッドの
移動をガイドするガイド部材を備えている，ことを特徴
とする立体プリンタ。 - 【請求項５】 請求項１から４のいずれか１項におい
て，前記計測手段が，前記記録ヘッドの前記周方向移動
の上流側に配置されている，ことを特徴とする立体プリ
ンタ。 - 【請求項６】 請求項１から５のいずれか１項におい
て，前記記録ヘッドのヘッド面と前記外表面の印刷部分
とがほぼ平行となるように，前記記録ッドを変位させる
変位手段をさらに備えていることを特徴とする立体プリ
ンタ。 - 【請求項７】 請求項１から６のいずれか１項におい
て，前記第１の移動手段および前記第２の移動手段が，
前記記録ヘッドが螺旋状に移動するように，前記記録ヘ
ッドを移動させるものである，ことを特徴とする立体プ
リンタ。 - 【請求項８】 請求項１から７のいずれか１項におい
て，前記第１の移動手段が，前記記録ヘッドの移動速度
を可変にして移動させるものである，ことを特徴とする
立体プリンタ。 - 【請求項９】 請求項１から８のいずれか１項におい
て，前記第２の移動手段が，前記記録ヘッドの移動速度
を可変にして移動させるものである，ことを特徴とする
立体プリンタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000107511A JP2001287408A (ja) | 2000-04-10 | 2000-04-10 | 立体プリンタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000107511A JP2001287408A (ja) | 2000-04-10 | 2000-04-10 | 立体プリンタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001287408A true JP2001287408A (ja) | 2001-10-16 |
Family
ID=18620497
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000107511A Withdrawn JP2001287408A (ja) | 2000-04-10 | 2000-04-10 | 立体プリンタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001287408A (ja) |
Cited By (8)
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-
2000
- 2000-04-10 JP JP2000107511A patent/JP2001287408A/ja not_active Withdrawn
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