JP2009183803A - Three-dimensional printer - Google Patents

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Chikao Tezuka
千加雄 手塚
Kazutomo Seki
和友 関
Nobuyuki Ono
伸幸 小野
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Mimaki Engineering Co Ltd
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Mimaki Engineering Co Ltd
Institute of National Colleges of Technologies Japan
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a three-dimensional printer having operation efficiency improved by avoiding the interference of a three-dimensional-shaped surface of a material to be printed and a printer head in each other. <P>SOLUTION: The three-dimensional-shaped printer for discharging ink from a printer head 85 on the surface 81 of the material 80 to be printed to carry out a prescribed printing is provided with a holding chuck 26 for holding the material to be printed, a first- to third-support members 10, 15, 20 for supporting the holding chuck movable in a space, a printer head carriage 4 for supporting the front end part 4a holding the printer head linearly movable to the material-to-be-printed held by the holding chuck, a light emitting element 87 and a light receiving element 89. The prescribed printing is stopped by a printer controller because inspection light 87b emitted from the light emitting element 87 is interrupted by the excessively approaching the material 80 to be printed and the light is not received by the light receiving element 89. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、3次元形状表面を有する印刷対象物に対してプリンタヘッドからインクを吐
出して前記表面に所定の印刷を施す3次元プリンタに関する。
The present invention relates to a three-dimensional printer that performs predetermined printing on a surface of a print target having a three-dimensional shape by ejecting ink from a printer head.

紙等のプリント対象物に文字、図柄等を印刷するプリンタ装置は従来種々のものが知られており、例えば、コンピュータに繋がって紙面に印刷するプリンタ装置等は業務用、家庭用として広く用いられている。従来のプリンタは、プリント対象物となる紙もしくはシート材を所定方向に送りながら、プリンタヘッドをこの送り方向と直角に走査移動させながら印刷を行う形式のものが一般的であった。例を挙げれば、特許文献1および2に記載のプリンタ装置がある。   Various printer devices that print characters, designs, etc. on a print object such as paper have been known. For example, printer devices that are connected to a computer and print on paper are widely used for business use and home use. ing. A conventional printer is generally of a type that performs printing while feeding a paper or sheet material to be printed in a predetermined direction while scanning the printer head at a right angle to the feeding direction. For example, there are printer apparatuses described in Patent Documents 1 and 2.

特開2003−191455号公報JP 2003-191455 A 特開2004−148666号公報JP 2004-148666 A

このような従来のプリンタ装置は、平面状のシート材もしくは固体物の平面に対して所定の印刷を行うものであり、全て2次元の印刷を行うものであったが、最近において3次元形状の表面(例えば、円筒面、球面、その他のさまざまな曲面)を有する対象物に対して印刷を行うことができるようなプリンタが要求されている。さらには、この3次元形状の表面に凹凸形状が形成されているものも存在し、このような印刷対象物に対してプリンタヘッドと印刷対象物とを相対移動させながら印刷を行う際に、凹凸形状によってはプリンタヘッドと印刷対象物の表面とが干渉するという課題があった。   Such a conventional printer device performs predetermined printing on a flat sheet material or a flat surface of a solid material, and all of them perform two-dimensional printing. There is a need for a printer that can perform printing on an object having a surface (for example, a cylindrical surface, a spherical surface, and various other curved surfaces). Furthermore, there is a surface having an uneven shape formed on the surface of this three-dimensional shape. When printing is performed while moving the printer head and the print object relative to such a print object, the unevenness is formed. Depending on the shape, there is a problem in that the printer head interferes with the surface of the printing object.

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、印刷対象物の3次元形状表面とプリンタヘッドとの干渉を未然に回避することにより、稼動効率を高めた3次元プリンタを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such problems, and provides a three-dimensional printer with improved operational efficiency by avoiding interference between the three-dimensional surface of the printing object and the printer head. With the goal.

前記課題を解決するために本発明に係る3次元プリンタは、3次元形状表面を有する印刷対象物に対してプリンタヘッドからインクを吐出して前記印刷対象物の表面に所定の印刷を施す3次元プリンタであって、前記印刷対象物を保持する対象物保持装置と、前記対象物保持装置を3次元空間内において移動可能に支持する3次元移動支持装置と、前記プリンタヘッドを保持するヘッド保持装置を、前記対象物保持装置により保持された前記印刷対象物に前記プリンタヘッドが対向する位置を通って直線移動可能に支持するヘッド移動支持装置と、発光手段により発光された検査光を前記プリンタヘッドと前記印刷対象物の表面との間隙を通過させ、前記間隙を通過した前記検査光を受光手段により受光する光センサ装置と、前記受光手段における受光結果に基づいて前記所定の印刷を停止させる印刷規制手段と、前記3次元移動支持装置による前記対象物保持装置の3次元移動制御および前記ヘッド移動支持装置による前記ヘッド保持装置の直線移動制御に応じて、前記プリンタヘッドからのインクの吐出制御を行うプリント制御装置とを備えて構成される。   In order to solve the above problems, a three-dimensional printer according to the present invention is a three-dimensional printer that performs predetermined printing on the surface of a print object by ejecting ink from a printer head onto the print object having a three-dimensional shape surface. An object holding device that holds the print object, a three-dimensional movement support device that supports the object holding device in a three-dimensional space, and a head holding device that holds the printer head A head movement support device that supports the print object held by the object holding device so that the printer head can move linearly through a position facing the print object, and the inspection light emitted by the light emitting means. And a surface of the object to be printed, and a light sensor device that receives the inspection light that has passed through the gap by a light receiving unit; and Print restriction means for stopping the predetermined printing based on the received light result, three-dimensional movement control of the object holding device by the three-dimensional movement support device, and linear movement control of the head holding device by the head movement support device And a print control device for controlling the ejection of ink from the printer head.

上記構成の3次元プリンタにおいて、前記発光手段は、前記間隙内を前記プリンタヘッドの下面に沿って前記検査光を発射可能となって前記プリンタヘッド側に設置され、前記受光手段は、前記間隙内を前記プリンタヘッドの下面に沿って進行する前記検査光を受光可能となって前記プリンタヘッド側に設置されている。そして、前記印刷規制手段は、前記プリンタヘッドの下面に沿って進行する前記検査光を前記印刷対象物等が遮ることによって、前記受光手段において前記検査光が受光されないときに前記所定の印刷を停止させる構成が好ましい。   In the three-dimensional printer having the above-described configuration, the light emitting unit is disposed on the printer head side so that the inspection light can be emitted along the lower surface of the printer head in the gap, and the light receiving unit is disposed in the gap. The inspection light traveling along the lower surface of the printer head can be received and installed on the printer head side. The printing restricting means stops the predetermined printing when the inspection light is not received by the light receiving means by blocking the inspection light traveling along the lower surface of the printer head. The structure to be made is preferable.

また、上記構成の3次元プリンタにおいて、前記光センサ装置は、前記発光手段から発射された前記検査光を入射させて、前記間隙内を前記プリンタヘッドの下面に沿って反射させる第1反射面を備えて前記プリンタヘッドの第1側面の下端部に配設された第1反射部材と、前記第1反射面において反射されて前記間隙内を前記プリンタヘッドの下面に沿って進行する前記検査光を入射させて、前記受光手段に向けて反射させる第2反射面を備えて前記プリンタヘッドの第2側面の下端部に配設された第2反射部材とを備えていることが好ましい。   In the three-dimensional printer having the above-described configuration, the optical sensor device may include a first reflecting surface that causes the inspection light emitted from the light emitting unit to enter and reflect the inside of the gap along the lower surface of the printer head. A first reflecting member disposed at a lower end portion of the first side surface of the printer head, and the inspection light reflected by the first reflecting surface and traveling in the gap along the lower surface of the printer head. It is preferable to include a second reflecting member disposed on the lower end portion of the second side surface of the printer head, the second reflecting surface being incident and reflected toward the light receiving means.

さらに、上記構成の3次元プリンタにおいて、前記発光手段は、前記間隙内を前記プリンタヘッドの下面に対して斜め下方に前記検査光を発射可能となって前記プリンタヘッド側に設置され、前記受光手段は、前記プリンタヘッドの下面に対して所定接近距離に接近した前記印刷対象物等の表面において反射する前記検査光を受光可能となって前記プリンタヘッド側に設置されている。そして、前記印刷規制手段は、前記受光手段において前記検査光が受光されたときに前記所定の印刷を停止させる構成が好ましい。   Further, in the three-dimensional printer having the above-described configuration, the light emitting means is installed on the printer head side so that the inspection light can be emitted obliquely downward with respect to the lower surface of the printer head in the gap, and the light receiving means Is installed on the printer head side so as to be able to receive the inspection light reflected on the surface of the printing object or the like approaching a predetermined approach distance with respect to the lower surface of the printer head. And it is preferable that the printing restricting means stops the predetermined printing when the inspection light is received by the light receiving means.

本発明に関する3次元プリンタによれば、発光手段により発光された検査光を、プリンタヘッドと印刷対象物の表面との間隙を通過させ、間隙を通過した検査光を受光手段により受光する光センサ装置が備えられている。さらに、この受光手段における受光結果(検査光を受光したか否か)に基づいて、印刷対象物への所定の印刷を停止させる印刷規制手段を有している。この構成により、受光手段における受光結果からプリンタヘッドの下面と印刷対象物の表面とが過度に接近していることを検知可能で、過度に接近していると検知した場合には、印刷規制手段を作動させることにより所定の印刷を停止させて、プリンタヘッドと印刷対象物との干渉を未然防止可能となっている。そのため、3次元プリンタの故障を減少させてメンテナンスのための稼働停止時間を減少させることが可能で、3次元プリンタの稼動効率を高めることができる。   According to the three-dimensional printer relating to the present invention, the optical sensor device which passes the inspection light emitted by the light emitting means through the gap between the printer head and the surface of the printing object and receives the inspection light passing through the gap by the light receiving means. Is provided. Furthermore, it has a printing restricting means for stopping predetermined printing on the printing object based on the light reception result (whether or not the inspection light is received) in the light receiving means. With this configuration, it is possible to detect that the lower surface of the printer head and the surface of the object to be printed are too close from the light reception result in the light receiving means. By operating the, the predetermined printing is stopped, and the interference between the printer head and the printing object can be prevented. Therefore, it is possible to reduce malfunctions of the three-dimensional printer and reduce the operation stop time for maintenance, and it is possible to improve the operation efficiency of the three-dimensional printer.

また、発光手段は間隙内をプリンタヘッドの下面に沿って検査光を発射し、受光手段は間隙内をプリンタヘッドの下面に沿って進行する検査光を受光するように配置された構成が好ましい。このように構成された場合には、プリンタヘッドの下面と印刷対象物の表面とが過度に接近すると、印刷対象物がプリンタヘッドの下面に沿って進行する検査光を遮って、受光手段において検査光が受光されなくなる。よって、プリンタヘッドと印刷対象物とが過度に接近している状態を確実に検知することができ、印刷規制手段の作動精度をさらに高めることが可能となる。また、プリンタヘッドの下面と検査光との距離を任意に設計変更可能な構成となっており、印刷対象物の表面状態(凹凸の大きさ等)に応じてこの距離を変更することにより、種々の印刷対象物に対して印刷規制手段を作動させながら印刷可能となる。   Preferably, the light emitting means emits inspection light in the gap along the lower surface of the printer head, and the light receiving means is arranged to receive the inspection light traveling in the gap along the lower surface of the printer head. In such a configuration, when the lower surface of the printer head and the surface of the print object are excessively close, the print object blocks the inspection light traveling along the lower surface of the printer head and is inspected by the light receiving means. Light is not received. Therefore, it is possible to reliably detect a state in which the printer head and the printing object are excessively close to each other, and it is possible to further improve the operation accuracy of the printing restriction unit. In addition, the distance between the lower surface of the printer head and the inspection light can be arbitrarily changed in design, and various distances can be obtained by changing this distance according to the surface condition (such as the size of the unevenness) of the printing object. Printing can be performed on the print object while operating the print restricting means.

光センサ装置は、検査光が発光手段から発射されて受光手段において受光される間の光路中に反射部材を有した構成が好ましい。このように構成された場合には、発光手段および受光手段を必ずしもプリンタヘッドの下端近傍に設置する必要はなく、発光手段および受光手段を自由に配置可能となる。   The optical sensor device preferably has a reflection member in the optical path while the inspection light is emitted from the light emitting means and received by the light receiving means. In such a configuration, the light emitting means and the light receiving means do not necessarily need to be installed near the lower end of the printer head, and the light emitting means and the light receiving means can be freely arranged.

さらに発光手段は、間隙内をプリンタヘッドの下面に対して斜め下方に検査光を発射し、受光手段はプリンタヘッドの下面に対して所定接近距離に接近する印刷対象物の表面において反射する検査光を受光するような構成が好ましい。このように構成された場合には、受光手段による検査光の発光方向、および受光手段の検査光の受光方向を任意に設計変更可能となっており、印刷対象物の表面状態(凹凸の大きさ等)に応じてこれらの方向を変更することにより、種々の印刷対象物に対して印刷規制手段を作動させながら印刷可能となる。   Further, the light emitting means emits inspection light obliquely downward with respect to the lower surface of the printer head in the gap, and the light receiving means reflects inspection light on the surface of the printing object approaching a predetermined approach distance with respect to the lower surface of the printer head. It is preferable to receive the light. When configured in this way, the design of the light emission direction of the inspection light by the light receiving means and the light reception direction of the inspection light of the light receiving means can be arbitrarily changed, and the surface state of the print object (the size of the unevenness) Etc.) by changing these directions, printing can be performed while operating the print restricting means for various print objects.

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について、実施例1および実施例2を挙げて説明する。まず、図1に示す本発明のプリンタ装置における保持装置により保持された印刷対象物80と、プリンタヘッド85との相対移動制御および印刷制御の概要を説明する。ここで、印刷対象物80は切頭円錐形状の部材であり、その円錐状の外表面81にプリンタヘッド(インクジェットヘッド)85からインクを吐出して、所望の印刷を行うように構成されたプリンタの作動原理について説明する。   Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings by way of Example 1 and Example 2. First, an outline of relative movement control and print control between the print object 80 held by the holding device in the printer apparatus of the present invention shown in FIG. 1 and the printer head 85 will be described. Here, the printing object 80 is a truncated conical member, and a printer configured to perform desired printing by ejecting ink from a printer head (inkjet head) 85 onto the conical outer surface 81. The operation principle will be described.

このプリンタは、図示しないが、印刷対象物80を支持する支持装置を有し、この支持装置は、切頭円錐の中心軸Xが前後に延びるとともに、この軸Xを中心として回転自在(矢印Aで示す回転)に印刷対象物80を支持するように構成されている。この状態で軸X上の点O1を通り軸Xと直交して左右に延びる軸Yを中心として、印刷対象物80が回転自在(矢印Bで示す回転)となるように支持されている。さらに、この印刷対象物80をX軸方向に沿って前後に移動(矢印D(x)で示す移動)可能で、且つX軸およびY軸に直交して垂直に延びるZ軸に沿って、上下に移動(矢印D(z)で示す移動)可能に支持するように構成されている。このように図示しない支持装置により支持された印刷対象物80の上方に、プリンタヘッド85がY軸方向に移動(矢印D(y)で示す移動)可能になって配設されている。なお、プリンタヘッド85は下面86に多数のインク吐出孔を有し、図示しないインク供給装置から供給されるインクを、プリント制御装置により各インク吐出孔毎に制御して吐出させ、印刷対象物80の表面81に所定の印刷を行うようになっている。   Although not shown, this printer has a support device for supporting the printing object 80. The support device extends in the front-rear direction with the central axis X of the truncated cone and is rotatable about this axis X (arrow A). The rotation of the printing object 80 is supported. In this state, the print object 80 is supported so as to be rotatable (rotation indicated by an arrow B) about an axis Y that passes through the point O1 on the axis X and extends to the left and right perpendicular to the axis X. Further, the print object 80 can be moved back and forth in the X-axis direction (moved by the arrow D (x)) and vertically moved along the Z-axis extending perpendicularly to the X-axis and the Y-axis. It is configured to be supported so as to be movable (movable indicated by an arrow D (z)). As described above, the printer head 85 is disposed above the print target 80 supported by a support device (not shown) so as to be movable in the Y-axis direction (moved by an arrow D (y)). The printer head 85 has a large number of ink ejection holes on the lower surface 86, and ink supplied from an ink supply device (not shown) is ejected while being controlled for each ink ejection hole by a print control device. Predetermined printing is performed on the front surface 81.

このように支持装置により支持された、印刷対象物80の円錐状の表面81に対して、プリンタヘッド85の下面86に形成されたインク吐出孔から、インクを吐出して所望の印刷を行う。このとき、インク吐出孔を印刷対象物80の表面81の印刷対象位置に、所定の印刷間隔を有する接近した位置(インク吐出孔から吐出するインクを表面81に付着させて印刷を行うのに最適な間隔を有する位置)に位置させる必要がある。さらに、印刷対象位置の表面81に対して、プリンタヘッド85の下面に形成されたインク吐出孔が正面を向くように、すなわち、インク吐出孔からのインクの吐出方向が表面81に対して直交するように向ける必要がある。例えば、印刷対象物80の表面81における、図示の印刷対象点P0にプリンタヘッド85からインクを吐出して印刷を行うには、印刷対象点P0の位置における表面81が、プリンタヘッド85の下面86と所定印刷間隔だけ離れた位置まで接近させ、且つ印刷対象点P0の位置における表面81が、プリンタヘッドの下面86と平行になるように位置決めする必要がある。   Thus, ink is ejected from the ink ejection holes formed in the lower surface 86 of the printer head 85 to the conical surface 81 of the print object 80 supported by the support device, thereby performing desired printing. At this time, the ink discharge holes are positioned close to the print target position on the surface 81 of the print object 80 and close to each other with a predetermined printing interval (optimum for printing by attaching the ink discharged from the ink discharge holes to the surface 81. It is necessary to be located at a position having a large interval. Further, the ink ejection holes formed on the lower surface of the printer head 85 face the front surface with respect to the surface 81 at the printing target position, that is, the ink ejection direction from the ink ejection holes is orthogonal to the surface 81. It is necessary to turn so that. For example, in order to perform printing by discharging ink from the printer head 85 to the illustrated print target point P 0 on the surface 81 of the print target 80, the surface 81 at the position of the print target point P 0 is the lower surface 86 of the printer head 85. And the surface 81 at the position of the printing target point P0 must be positioned so as to be parallel to the lower surface 86 of the printer head.

このため、図1に示すように印刷対象物80を支持した状態から、印刷対象物80をX軸方向に沿って前後に移動(矢印D(x)で示す移動)させて、印刷対象点P0がプリンタヘッド85の直下位置まで移動させる。そして、軸Xを中心として回転(矢印Aで示す回転)させて、印刷対象点P0を真上に位置させ、軸Yを中心として回転(矢印Bで示す回転)させて印刷対象点P0を通る稜線L1が水平に延びるように位置させる。そして、プリンタヘッド85の下面86(のインク吐出孔)が、印刷対象点P0の真上に位置するようにプリンタヘッド85をY軸方向に移動(矢印D(y)で示す移動)させる。そして、プリンタヘッド85の下面86が、印刷対象点P0と所定印刷距離だけ離れた接近位置に位置するように、Z軸に沿って上方に移動(矢印D(z)で示す移動)させる。なお、この移動および回転の順序は、印刷対象物80とプリンタヘッド85とが干渉しない限りどのような順序でも良い。   For this reason, as shown in FIG. 1, from the state in which the print object 80 is supported, the print object 80 is moved back and forth along the X-axis direction (movement indicated by the arrow D (x)) to obtain the print object point P0. Is moved to a position directly below the printer head 85. Then, it is rotated about the axis X (rotation indicated by the arrow A), the printing target point P0 is positioned directly above, and is rotated about the axis Y (rotation indicated by the arrow B) to pass through the printing target point P0. The ridgeline L1 is positioned so as to extend horizontally. Then, the printer head 85 is moved in the Y-axis direction (movement indicated by the arrow D (y)) so that the lower surface 86 (the ink ejection hole thereof) of the printer head 85 is located immediately above the print target point P0. Then, the lower surface 86 of the printer head 85 is moved upward (moved by an arrow D (z)) along the Z axis so as to be positioned at an approach position that is separated from the printing target point P0 by a predetermined printing distance. The order of the movement and rotation may be any order as long as the printing object 80 and the printer head 85 do not interfere with each other.

このようにして、プリンタヘッド85の下面86が印刷対象点P0と所定印刷距離だけ離れ、且つ正面を向いて対向する位置に位置した状態において、プリンタヘッド85の下面86のノズル孔からプリント制御装置による制御に基づいてインクの吐出が行われ、点P0に対する印刷が行われる。そして、例えば、印刷対象物80の表面81における周方向に沿って印刷を行うには、印刷対象物80の外表面における周方向に沿った点P1,P2,P3・・・が、プリンタヘッド85の下面86と所定印刷距離だけ離れて正面を向いて対向するように、上述した支持装置による印刷対象物80の支持位置を変更しながら、プリント制御装置により制御してインク吐出を行わせる。こうすることにより、点P1,P2,P3・・・が、プリンタヘッド85の下面86と所定印刷距離だけ離れて正面を向いて対向することが可能となり、点P1,P2,P3・・・に対して所望の印刷が行われる。   In this way, in a state where the lower surface 86 of the printer head 85 is located at a position facing the front face and facing the front printing point P0 by a predetermined printing distance, the print control device is arranged from the nozzle hole on the lower surface 86 of the printer head 85. Ink is ejected based on the control by the above, and printing is performed on the point P0. For example, in order to perform printing along the circumferential direction on the surface 81 of the print object 80, the points P1, P2, P3,... Along the circumferential direction on the outer surface of the print object 80 are the printer head 85. While changing the support position of the print object 80 by the above-described support device so as to face the front surface with a predetermined printing distance away from the lower surface 86, the ink is ejected under the control of the print control device. In this way, the points P1, P2, P3,... Can face the front surface of the printer head 85 with a predetermined printing distance away from each other, and face the points P1, P2, P3,. On the other hand, desired printing is performed.

以上説明した作動原理に基づいて、実施例1に係る3次元プリントを行うための具体的なプリンタ装置30の構成を、図2〜図5を参照しながら説明する。   Based on the operation principle described above, a specific configuration of the printer device 30 for performing three-dimensional printing according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.

プリンタ装置30は、図2に示すように、ベース1の上に、左右一対の支持脚2a,2bおよびこれら支持脚2a,2bの上端を繋いで左右に延びた支持桁2cとからなる門型支持フレーム2が固設されている。また、右支持脚2bに隣接して操作盤6aを有する第1制御装置6が設けられ、左支持脚2aに隣接してメンテナンスステーション8を有する第2制御装置7が設けられている。なお、第1および第2制御装置6,7は、後述する各種部材の移動および回転作動制御を行う移動制御装置、プリンタヘッドからのインク吐出制御を行うプリント制御装置および電源制御装置等の、各種制御装置からなる。   As shown in FIG. 2, the printer device 30 has a gate-type structure including a pair of left and right support legs 2 a and 2 b and a support girder 2 c extending left and right by connecting the upper ends of the support legs 2 a and 2 b on the base 1. A support frame 2 is fixed. A first control device 6 having an operation panel 6a is provided adjacent to the right support leg 2b, and a second control device 7 having a maintenance station 8 is provided adjacent to the left support leg 2a. The first and second control devices 6 and 7 are various types such as a movement control device that performs movement and rotation operation control of various members, which will be described later, a print control device that controls ink discharge from the printer head, and a power supply control device. It consists of a control device.

支持桁2cの上面に前後一対の左右ガイドレール3a,3bが、左右方向(Y軸方向)に延びて設けられており、この上に左右に移動自在(矢印D(y)方向に移動自在)にプリンタキャリッジ4が取り付けられている。このプリンタキャリッジ4を左右に移動させるために、ボールネジ機構等の送り機構が設けられており、その駆動制御によりプリンタキャリッジ4の左右方向移動を制御できるが、このような送り機構は周知なのでその構成説明は省略する。   A pair of front and rear left and right guide rails 3a and 3b are provided on the upper surface of the support beam 2c so as to extend in the left and right direction (Y-axis direction), and can be moved left and right (movable in the direction of arrow D (y)). A printer carriage 4 is attached. In order to move the printer carriage 4 to the left and right, a feed mechanism such as a ball screw mechanism is provided, and the lateral movement of the printer carriage 4 can be controlled by its drive control. Description is omitted.

プリンタキャリッジ4は、図3に示すように、左右ガイドレール3a,3bにより支持される部分から前方に延びて下方に折れ曲がるとともに前方に延びた、側面視クランク形状の部材である。このプリンタキャリッジ4の前端部4a上に対して、複数のプリンタヘッドモジュール85が取り付けられている。プリンタヘッドモジュール85は、インクジェットヘッドモジュールとも称され、下面86に多数のインク吐出孔(図示せず)が形成されており、例えば、それぞれ異なる色のインクをインク吐出孔から吐出するように構成されている。また、本明細書において、プリンタヘッドモジュール85の詳細な形状説明は省略するとともに、模式的に略直方体に示す。   As shown in FIG. 3, the printer carriage 4 is a member having a crank shape in a side view that extends forward from a portion supported by the left and right guide rails 3a and 3b, bends downward, and extends forward. A plurality of printer head modules 85 are attached to the front end portion 4 a of the printer carriage 4. The printer head module 85 is also referred to as an inkjet head module, and has a plurality of ink ejection holes (not shown) formed on the lower surface 86. For example, the printer head module 85 is configured to eject inks of different colors from the ink ejection holes. ing. Further, in this specification, the detailed description of the shape of the printer head module 85 is omitted, and the printer head module 85 is schematically shown in a substantially rectangular parallelepiped.

プリンタヘッドモジュール85の下端部近傍には、図5に示すように、発光素子87、左右一対となった反射プリズム88a,88b、および受光素子89が配設されている。発光素子87は、発光素子(図示せず)を有し、発光素子が発光することにより検査光87aを発射するように構成されており、プリンタヘッドモジュール85の側面に設置されて、下方に向けて検査光87aを発射可能となっている。反射プリズム88a,88bは、入射光を反射面88c,88dにおいて反射させて90度だけ方向を変えて出射させるようになっている。また、反射プリズム88a,88bは、プリンタヘッドモジュール85の互いに対向する側面の下端部に設置されるとともに、その一部が下面86よりも下方に突出するように設置されている。そのため、反射プリズム88aの反射面88cにおいて反射された検査光87bは、下面86から下方に限界距離d2の位置を、下面86に沿うように反射プリズム88aから反射プリズム88bへと向かって進行する。なお、インク吐出孔からインクを吐出させても検査光87bの進行の妨げとはならないように、発光素子87、反射プリズム88a,88b、および受光素子89が、プリンタヘッドモジュール85に取付けられている。   As shown in FIG. 5, a light emitting element 87, a pair of left and right reflecting prisms 88 a and 88 b, and a light receiving element 89 are disposed near the lower end of the printer head module 85. The light emitting element 87 includes a light emitting element (not shown), and is configured to emit inspection light 87a when the light emitting element emits light. The light emitting element 87 is installed on the side surface of the printer head module 85 and faces downward. The inspection light 87a can be emitted. The reflecting prisms 88a and 88b are configured to reflect incident light on the reflecting surfaces 88c and 88d and emit the light by changing the direction by 90 degrees. The reflecting prisms 88 a and 88 b are installed at the lower end portions of the side surfaces of the printer head module 85 facing each other, and part of the reflecting prisms 88 a and 88 b protrude below the lower surface 86. Therefore, the inspection light 87b reflected by the reflecting surface 88c of the reflecting prism 88a travels downward from the lower surface 86 at a limit distance d2 toward the reflecting prism 88b from the reflecting prism 88a along the lower surface 86. The light emitting element 87, the reflecting prisms 88a and 88b, and the light receiving element 89 are attached to the printer head module 85 so that even if ink is ejected from the ink ejection holes, the progress of the inspection light 87b is not hindered. .

受光素子89は、発光素子87から発射された後、反射プリズム88a,88bの反射面88c,88dによって反射された検査光87cを受光可能な受光部(図示せず)を有して構成されている。そして、受光素子89は、その受光部が下方に向くようにしてプリンタヘッドモジュール85の側面に設置されており、反射プリズム88bの反射面88dによって反射されることによって、上方に向けて進行する検査光87cを受光可能となっている。また、受光素子89は、印刷中において検査光87cを受光しているとの信号(受光信号)、もしくは受光していないとの信号(遮断信号)を、後述するプリンタ制御部(図示せず)に対して連続的に出力する構成となっている。プリンタ制御部は、受光素子89からの信号を連続的に入力し、受光信号が入力されている間は作動規制を行わず、一方で遮断信号が入力されると、例えばプリンタ装置30の作動規制(例えば、インク吐出を含めたすべての駆動を緊急停止させる)を行うように構成されている。   The light receiving element 89 includes a light receiving unit (not shown) that can receive the inspection light 87c emitted from the light emitting element 87 and then reflected by the reflecting surfaces 88c and 88d of the reflecting prisms 88a and 88b. Yes. The light receiving element 89 is installed on the side surface of the printer head module 85 so that the light receiving portion thereof faces downward, and the inspection progresses upward by being reflected by the reflecting surface 88d of the reflecting prism 88b. The light 87c can be received. The light receiving element 89 receives a signal indicating that the inspection light 87c is being received during printing (light receiving signal) or a signal indicating that it is not receiving light (blocking signal), as will be described later. For this, it is configured to output continuously. The printer control unit continuously inputs a signal from the light receiving element 89 and does not restrict the operation while the light receiving signal is input. On the other hand, when the cutoff signal is input, for example, the operation restriction of the printer device 30 is performed. (For example, all driving including ink ejection is urgently stopped).

前端部4aは、プリンタヘッドモジュール85の下面86と対向する部分が上下に開口しており、下面86に形成されたインク吐出孔から前端部4aの下方に位置する印刷対象物80に向けてインクが吐出されることにより、所望の印刷が行われる。なお、このインクの吐出制御は、プリント制御装置によりインク吐出孔毎になされるが、この制御は周知なので説明は省略する。このようにプリンタヘッドモジュール85が搭載されたプリンタヘッドキャリッジ4が、左右ガイドレール3a,3b上を左右に移動可能であるが、図2に示すように、左端部に位置した状態で、メンテナンスステーション8が上動してプリンタヘッドモジュール85の下面86の、インク吐出孔の乾燥防止および清掃が行われるようになっている。   A portion of the front end 4a facing the lower surface 86 of the printer head module 85 is opened upward and downward, and ink is directed from the ink discharge hole formed in the lower surface 86 toward the print object 80 positioned below the front end 4a. Is ejected to perform desired printing. This ink ejection control is performed for each ink ejection hole by the print control apparatus, but since this control is well known, description thereof is omitted. In this way, the printer head carriage 4 on which the printer head module 85 is mounted can move left and right on the left and right guide rails 3a and 3b. However, as shown in FIG. 8 is moved upward to prevent drying and cleaning of the ink discharge holes on the lower surface 86 of the printer head module 85.

ベース1の上に、門型支持フレーム2の左右支持脚2a,2bの間位置して、前後方向(X軸方向)に延びる一対の前後ガイドレール1a,1bが設けられており、この前後ガイドレール1a,1bの上に前後に移動自在(矢印D(x)方向に移動自在)に第1支持部材10が設けられている。この第1支持部材10を前後に移動させるために、ボールネジ機構等の送り機構が設けられており、その駆動制御により第1支持部材10の前後方向移動を制御できるが、このような送り機構は周知なのでその構成説明は省略する。   On the base 1, a pair of front and rear guide rails 1a and 1b extending in the front-rear direction (X-axis direction) are provided between the left and right support legs 2a and 2b of the portal support frame 2, and the front and rear guides are provided. A first support member 10 is provided on the rails 1a and 1b so as to be movable back and forth (movable in the direction of the arrow D (x)). In order to move the first support member 10 back and forth, a feed mechanism such as a ball screw mechanism is provided, and the forward and backward movement of the first support member 10 can be controlled by its drive control. Since it is well known, the description of the configuration is omitted.

第1支持部材10の上に、垂直に起立した状態で垂直支持部材11が固設されており、この垂直支持部材11の前面に垂直方向(Z方向)に延びる一対の上下ガイドレール12a,12bが設けられている。この上下ガイドレール12a,12bに支持されて、上下に移動自在(矢印D(z)方向に移動自在)に第2支持部材15が設けられている。この第2支持部材15を上下に移動させるために、ボールネジ機構等の送り機構が設けられており、その駆動制御により第2支持部材15の上下方向移動を制御できるが、このような送り機構は周知なのでその構成説明は省略する。   A vertical support member 11 is fixed on the first support member 10 in a vertically standing state, and a pair of upper and lower guide rails 12 a and 12 b extending in the vertical direction (Z direction) on the front surface of the vertical support member 11. Is provided. The second support member 15 is supported by the upper and lower guide rails 12a and 12b and is movable up and down (movable in the direction of arrow D (z)). In order to move the second support member 15 up and down, a feed mechanism such as a ball screw mechanism is provided, and the vertical movement of the second support member 15 can be controlled by its drive control. Since it is well known, the description of the configuration is omitted.

第2支持部材15の前面15aは、第2支持部材15に対して定まる所定点O1(後述するように印刷対象物80が位置し得る位置に設定された点)を通り、Y軸方向に延びる第1回転軸Y0を中心とする円筒面形状に形成されており、この円筒面形状の前面15aに接合する円筒面形状の後面20aを有した第3支持部材20が、前面15aに沿って摺動自在に設けられている。すなわち、第3支持部材20の後面20aが第2支持部材15の前面15aと摺接移動可能であり、これにより、第3支持部材20は第2支持部材15に対して第1回転軸Y0を中心として回転(矢印Bで示す回転)自在に支持される。   The front surface 15a of the second support member 15 extends in the Y-axis direction through a predetermined point O1 (a point set at a position where the print object 80 can be positioned as described later) determined with respect to the second support member 15. A third support member 20 having a cylindrical surface-shaped rear surface 20a joined to the cylindrical surface-shaped front surface 15a is slid along the front surface 15a. It is provided freely. That is, the rear surface 20 a of the third support member 20 can be slidably moved with the front surface 15 a of the second support member 15, whereby the third support member 20 has the first rotation axis Y 0 with respect to the second support member 15. It is supported so as to be rotatable (rotated by arrow B) as a center.

このように支持した第3支持部材20を、第2支持部材15に対して第1回転軸Y0を中心として回転移動させるために、第3支持部材20の図2における左側部の前面に第1回転軸Y0を中心とした内歯車21が形成されている。そして、第2支持部材15の左側部の前面に駆動モータ16が取り付けられ、この駆動モータ16の駆動シャフトに取り付けられた駆動ピニオン17が内歯車21と噛合している。このため、駆動モータ16により駆動ピニオン17を回転駆動すれば、これに噛合する内歯車21が回転駆動され、第3支持部材20を第1回転軸Y0を中心として回転させることができる。   In order to rotationally move the third support member 20 thus supported with respect to the second support member 15 about the first rotation axis Y0, the first support member 20 is placed on the front surface of the left side in FIG. An internal gear 21 around the rotation axis Y0 is formed. A drive motor 16 is attached to the front surface of the left side portion of the second support member 15, and a drive pinion 17 attached to the drive shaft of the drive motor 16 meshes with the internal gear 21. For this reason, if the drive pinion 17 is rotationally driven by the drive motor 16, the internal gear 21 meshing therewith is rotationally driven, and the third support member 20 can be rotated about the first rotational axis Y0.

第3支持部材20の前面側に、保持シャフト25が前後方向(X軸方向)に延びるとともに、上記所定点O1を通る第2回転軸X0を中心として回転自在に設けられて前方に突出しており、その前端に印刷対象物を保持するための保持チャック26が取り付けられている。保持シャフト25は、第3支持部材20の内部に配設された駆動モータ(図示せず)により回転駆動制御されるようになっており、保持チャック26は印刷対象物80を保持可能な構成を有している。このため、保持チャック26により印刷対象物80を保持した状態で保持シャフト25を回転駆動すれば、印刷対象物80を第2回転軸X0を中心として回転させることができるようになっている。   On the front side of the third support member 20, a holding shaft 25 extends in the front-rear direction (X-axis direction), and is provided rotatably around the second rotation axis X0 passing through the predetermined point O1 and protruding forward. A holding chuck 26 for holding a printing object is attached to the front end. The holding shaft 25 is rotationally controlled by a drive motor (not shown) disposed inside the third support member 20, and the holding chuck 26 has a configuration capable of holding the printing object 80. Have. For this reason, if the holding shaft 25 is rotationally driven while the printing object 80 is held by the holding chuck 26, the printing object 80 can be rotated about the second rotation axis X0.

上述のように第3支持部材20は第1回転軸Y0を中心として回転自在であるため、第3支持部材20が所定回転位置(図3に示す回転位置)に位置したときに第2回転軸X0は前後方向(X軸方向)に延びるが、第3支持部材20の回転位置に応じて第2回転軸X0は上下に振られる。また、図示のように第1回転軸Y0および第2回転軸X0はともに所定点O1を通り互いに交差しているが、これは交差せずにずれていても良い。但し、交差している方が、印刷対象物80の位置演算が容易であり、移動制御装置による制御が簡単である。   As described above, since the third support member 20 is rotatable about the first rotation axis Y0, the second rotation axis when the third support member 20 is located at a predetermined rotation position (rotation position shown in FIG. 3). X0 extends in the front-rear direction (X-axis direction), but the second rotation axis X0 is swung up and down according to the rotational position of the third support member 20. Further, as shown in the drawing, the first rotation axis Y0 and the second rotation axis X0 cross each other through the predetermined point O1, but they may be shifted without intersecting. However, it is easier to calculate the position of the printing object 80 when it intersects, and control by the movement control device is easier.

以上の構成のプリンタ装置30において、保持シャフト25の回転中心となる第2回転軸X0が、図1に示す作動原理構成における軸Xに該当し、第3支持部材20の回転中心となる第1回転軸Y0が図1の作動原理構成の軸Yに該当する。この第3支持部材20を支持する第2支持部材15は、第1支持部材10によりZ軸方向(上下方向)に移動(矢印D(z)で示す移動)可能に支持され、第1支持部材10は、ベース1上にX軸方向(前後方向)に移動(矢印D(x)で示す移動)可能に支持されている。また、プリンタヘッド85は、印刷対象物80の上方においてベース1に対して、Y軸方向(左右方向)に移動(矢印D(y)で示す移動)可能に支持されており、すなわち、図1に示す作動原理と同一の作動を行うことができるように構成されている。   In the printer device 30 having the above-described configuration, the second rotation axis X0 serving as the rotation center of the holding shaft 25 corresponds to the axis X in the operation principle configuration illustrated in FIG. 1 and is the first rotation center serving as the rotation center of the third support member 20. The rotation axis Y0 corresponds to the axis Y of the operation principle configuration of FIG. The second support member 15 that supports the third support member 20 is supported by the first support member 10 so as to be movable in the Z-axis direction (up and down direction) (movement indicated by the arrow D (z)). 10 is supported on the base 1 so as to be movable in the X-axis direction (front-rear direction) (movement indicated by an arrow D (x)). Further, the printer head 85 is supported so as to be movable in the Y-axis direction (left-right direction) (moved by an arrow D (y)) with respect to the base 1 above the print object 80, that is, FIG. It is comprised so that the operation | movement same as the operation | movement principle shown in FIG.

なお、本明細書における前端部4aが、請求の範囲に規定するヘッド保持装置に該当し、同様に、プリンタヘッドキャリッジ4がヘッド移動支持装置、プリンタヘッドモジュール85がプリンタヘッドおよび回転軸Z2が第1首振り軸にそれぞれ該当する。また、本明細書における保持シャフト25および保持チャック26により、請求の範囲に規定する対象物保持装置が構成される。本明細書における第1支持部材10、第2支持部材15および第3支持部材20を主体として、請求の範囲に規定する3次元移動支持装置が構成される。   The front end 4a in this specification corresponds to the head holding device defined in the claims. Similarly, the printer head carriage 4 is the head movement support device, the printer head module 85 is the printer head, and the rotation axis Z2 is the first. Each corresponds to one swing axis. Further, the holding shaft 25 and the holding chuck 26 in this specification constitute an object holding device defined in the scope of claims. The three-dimensional movement support device defined in the scope of the claims is configured with the first support member 10, the second support member 15, and the third support member 20 as main components in the present specification.

以上ここまでは、プリンタ装置30の構成部材について説明したが、以下において、上記のプリンタ装置30を用いて、印刷対象物80に所望の印刷を行うときの各構成部材の作動について説明する。ここで、本発明の特徴構成を分かりやすく説明するために、プリンタヘッドモジュール85、発光素子87、受光素子89および保持チャック26に保持された印刷対象物80の作動を中心に説明する。   Up to this point, the constituent members of the printer device 30 have been described. In the following, the operation of each constituent member when performing desired printing on the print object 80 using the printer device 30 will be described. Here, in order to explain the characteristic configuration of the present invention in an easy-to-understand manner, the operation of the print object 80 held by the printer head module 85, the light emitting element 87, the light receiving element 89, and the holding chuck 26 will be mainly described.

図1に示すような作動原理に基づき、印刷対象物80の表面81における周方向に沿って印刷を行う場合には、印刷を行う前段階として、例えば各移動制御装置が原点に位置した状態において、印刷対象物80の表面81の形状データを取得し、取得された形状データがプリンタ装置30の演算処理部(図示せず)に記憶されている。また、各移動制御装置が駆動した場合にもその駆動量を検出することにより、印刷対象物80の表面81の各位置を算出できる構成となっている。ここで、各移動制御装置を駆動させて、印刷対象点P0がプリンタヘッドモジュール85の直下に位置するように移動させる。   When printing is performed along the circumferential direction on the surface 81 of the printing object 80 based on the operation principle as shown in FIG. 1, as a stage before printing, for example, in a state where each movement control device is located at the origin. The shape data of the surface 81 of the printing object 80 is acquired, and the acquired shape data is stored in an arithmetic processing unit (not shown) of the printer device 30. Further, even when each movement control device is driven, the position of the surface 81 of the printing object 80 can be calculated by detecting the driving amount. Here, each movement control device is driven and moved so that the print target point P0 is positioned directly below the printer head module 85.

このとき、上記形状データより印刷対象点P0の位置が算出され、図5に示すように、表面81上の印刷対象点P0と、プリンタヘッドモジュール85の下面86とが、所定印刷距離d1だけ離れた接近位置に位置するように各移動制御装置を駆動させる。上記接近位置への移動が完了すると、発光素子87より検査光87aが連続的に発射され、反射プリズム88a,88bの反射面88c,88dによって反射された検査光87cが、受光素子89において受光される。そしてプリンタヘッドモジュール85の下面86からインクを吐出させて、印刷対象点P0に対して所望の印刷が行われるが、このとき、限界距離d2<所定印刷距離d1となっているために検査光87bは表面81によって遮られることがなく、常に検査光87cが、受光素子89において受光される。よって、この印刷の間、受光素子89はプリンタ制御部に対して受光信号を出力し続け、作動規制が行われることなく所望の印刷が行われる。   At this time, the position of the printing target point P0 is calculated from the shape data, and as shown in FIG. 5, the printing target point P0 on the surface 81 and the lower surface 86 of the printer head module 85 are separated by a predetermined printing distance d1. Each movement control device is driven so as to be located at the approaching position. When the movement to the approach position is completed, the inspection light 87a is continuously emitted from the light emitting element 87, and the inspection light 87c reflected by the reflection surfaces 88c and 88d of the reflecting prisms 88a and 88b is received by the light receiving element 89. The Then, ink is ejected from the lower surface 86 of the printer head module 85, and desired printing is performed on the printing target point P0. At this time, since the limit distance d2 <the predetermined printing distance d1, the inspection light 87b. Is not blocked by the surface 81, and the inspection light 87 c is always received by the light receiving element 89. Therefore, during this printing, the light receiving element 89 continues to output a light receiving signal to the printer control unit, and desired printing is performed without restricting operation.

その後、第2回転軸X0を中心として印刷対象物80が回転されることにより、次に印刷を行う印刷対象点P1を下面86の下方に位置させる。ここで印刷対象点P1は、2点破線で示された断面視凸形状の表面81aの頂点に位置するとともに、印刷対象点P1は下面86に対して限界距離d2よりも接近している。そのため、検査光87bは印刷対象点P1によって遮れ、受光素子89において検査光87cが受光されないことによって、受光素子89からプリンタ制御部に対して遮断信号が出力される。すると、プリンタ制御部はプリンタ装置30に対して作動規制を行うことによってすべての駆動を停止させ、プリンタヘッドモジュール85が印刷対象物80と干渉して破損することを未然に防止できる。このように、プリンタヘッドモジュール85と印刷対象物80との干渉を防止しながら、印刷対象物80に対して所望の印刷が行われる。   Thereafter, the print object 80 is rotated about the second rotation axis X0, so that the print target point P1 to be printed next is positioned below the lower surface 86. Here, the print target point P1 is positioned at the apex of the surface 81a having a convex shape in cross section indicated by a two-dot broken line, and the print target point P1 is closer to the lower surface 86 than the limit distance d2. Therefore, the inspection light 87b is blocked by the print target point P1, and the inspection light 87c is not received by the light receiving element 89, so that a blocking signal is output from the light receiving element 89 to the printer control unit. Then, the printer control unit restricts the operation of the printer device 30 to stop all driving, and the printer head module 85 can be prevented from being damaged due to interference with the print object 80. Thus, desired printing is performed on the print object 80 while preventing interference between the printer head module 85 and the print object 80.

ここで、第1の実施例に係るプリンタ装置30の効果について簡単にまとめると、第1に、プリンタヘッドモジュール85と印刷対象物80とが、干渉して破損することが未然に防止できるので、プリンタ装置30の故障を減少させメンテナンスのためのプリンタ装置30の稼働停止時間を減少させることができ、よって、プリンタ装置30の稼動効率を高めることができる。第2に、発光素子87、反射プリズム88a、88bおよび受光素子89を配設するという簡素な構成によって、印刷対象物80が下面86に過度に接近していることを高精度に検知することが可能となっている。第3に、発光素子87から連続的に発射される検査光を用いて、受光素子89においてこの検査光が受光されるか否かによって、印刷対象物80が下面86に過度に接近していることを検知する構成より、上記過度に接近していることが検知されてからプリンタ装置30に対して作動規制を行うまでのタイムラグはほとんどなく、プリンタヘッドモジュール85と印刷対象物80との干渉を確実に回避できる。   Here, when the effects of the printer device 30 according to the first embodiment are briefly summarized, firstly, it is possible to prevent the printer head module 85 and the printing object 80 from being damaged due to interference. The failure of the printer device 30 can be reduced and the operation stop time of the printer device 30 for maintenance can be reduced, so that the operation efficiency of the printer device 30 can be increased. Second, it is possible to detect with high accuracy that the printing object 80 is excessively close to the lower surface 86 by a simple configuration in which the light emitting element 87, the reflecting prisms 88a and 88b, and the light receiving element 89 are provided. It is possible. Thirdly, using the inspection light continuously emitted from the light emitting element 87, the print object 80 is too close to the lower surface 86 depending on whether or not the inspection light is received by the light receiving element 89. From the configuration for detecting this, there is almost no time lag from when it is detected that the camera is approaching excessively until the operation of the printer 30 is restricted, and interference between the printer head module 85 and the print object 80 can be avoided. It can be avoided reliably.

図2〜図4および図6に、第2の実施例に係るプリンタ装置40を示す。このプリンタ装置40は、第1の実施例に係るプリンタ装置30とほぼ同一構成となっており、以下においてプリンタ装置30と異なる構成部分を中心に説明する。なお、プリンタ装置30と同一番号が付された部材は上述の第1の実施例で説明した通りであり、上述のプリンタの作動原理に基づいて印刷を行う構成となっている。   2 to 4 and 6 show a printer device 40 according to the second embodiment. The printer device 40 has substantially the same configuration as the printer device 30 according to the first embodiment, and the following description will focus on components that are different from the printer device 30. The members having the same reference numerals as the printer device 30 are as described in the first embodiment, and are configured to perform printing based on the operation principle of the printer.

プリンタヘッドモジュール85の下端部近傍には、図6に示すように、一対となった発光素子90および受光素子91が配設されている。発光素子90は、発光素子(図示せず)を有し、発光素子が発光することにより検査光90b(90c)を発射するように構成されている。また、発光素子90は、プリンタヘッドモジュール85の下端部に設置されるとともに、発光部90aが下面86よりも下方に突出するように設置されており、この発光部90aから斜め下方に向けて検査光90b(90c)を発射可能となっている。受光素子91は、発光素子90と同様に、プリンタヘッドモジュール85の下端部に設置されるとともに、受光部91aが下面86よりも下方に突出するように設置されており、この受光部91aにおいて検査光を受光可能となっている。   As shown in FIG. 6, a pair of a light emitting element 90 and a light receiving element 91 are disposed near the lower end of the printer head module 85. The light emitting element 90 includes a light emitting element (not shown), and is configured to emit inspection light 90b (90c) when the light emitting element emits light. The light emitting element 90 is installed at the lower end of the printer head module 85, and is installed so that the light emitting unit 90a protrudes downward from the lower surface 86. The light emitting unit 90a is inspected obliquely downward from the light emitting unit 90a. Light 90b (90c) can be emitted. Similar to the light emitting element 90, the light receiving element 91 is installed at the lower end of the printer head module 85, and the light receiving part 91a protrudes below the lower surface 86. In this light receiving part 91a, the light receiving element 91a is inspected. Light can be received.

ここで、下面86から下方に限界距離d4以下にとなるように表面81が接近すると、検査光90bは表面81において反射し、検査光90bの反射光である検査光90dが受光部91aにおいて受光される。また、受光素子91は、検査光90dの受光状態に応じて受光信号もしくは遮断信号をプリンタ制御部(図示せず)に連続的に出力するように構成されている。具体的には、受光部91aで検査光90dが受光されていない状態においては、受光素子91はプリンタ制御部に遮断信号を出力し、一方で、受光部91aで検査光90dが受光されている状態においては、受光素子91はプリンタ制御部に受光信号を出力する構成となっている。   Here, when the surface 81 approaches the lower surface 86 so as to be below the limit distance d4, the inspection light 90b is reflected on the surface 81, and the inspection light 90d that is the reflected light of the inspection light 90b is received by the light receiving unit 91a. Is done. The light receiving element 91 is configured to continuously output a light receiving signal or a blocking signal to a printer control unit (not shown) according to the light receiving state of the inspection light 90d. Specifically, in a state where the inspection light 90d is not received by the light receiving unit 91a, the light receiving element 91 outputs a blocking signal to the printer control unit, while the light receiving unit 91a receives the inspection light 90d. In the state, the light receiving element 91 is configured to output a light receiving signal to the printer control unit.

そして、プリンタ制御部は、遮断信号が入力されている間においてはプリンタ装置40の作動規制を行わず、一方で、受光信号が入力されるとプリンタ装置40の作動規制(例えば、インク吐出を含めたすべての駆動を緊急停止させる)を行うように構成されている。なお、インク吐出孔からインクを吐出させても検査光90b,90c,90dの進行の妨げとはならないように、発光素子90および受光素子91がプリンタヘッドモジュール85に取付けられている。   The printer control unit does not regulate the operation of the printer device 40 while the shut-off signal is input. On the other hand, when the light reception signal is input, the printer control unit controls the operation of the printer device 40 (for example, including ink ejection). All the drives are emergency stopped). The light emitting element 90 and the light receiving element 91 are attached to the printer head module 85 so that the ejection of the inspection light 90b, 90c, 90d is not hindered even if the ink is ejected from the ink ejection holes.

以上ここまでは、プリンタ装置40のプリンタヘッド部分の構成について説明したが、以下において、上記のプリンタ装置40を用いて印刷対象物80に所望の印刷を行うときの各構成部材の作動について説明する。ここで、本発明の特徴構成を分かりやすく説明するために、プリンタヘッドモジュール85、発光素子90、受光素子91および保持チャック26に保持された印刷対象物80の作動を中心に説明する。   The configuration of the printer head portion of the printer device 40 has been described so far. Hereinafter, the operation of each component when performing desired printing on the print object 80 using the printer device 40 will be described. . Here, in order to explain the characteristic configuration of the present invention in an easy-to-understand manner, the operation of the print object 80 held by the printer head module 85, the light emitting element 90, the light receiving element 91, and the holding chuck 26 will be mainly described.

上述のプリンタの作動原理に基づき、印刷対象物80の表面81における周方向に沿って印刷を行う場合には、上記第1実施例と同様に、印刷対象物80の表面81の形状データを取得した上で、各移動制御装置を駆動させて、印刷対象点P0がプリンタヘッドモジュール85の直下に位置するように移動させる。図6に示すように、表面81上の印刷対象点P0と、プリンタヘッドモジュール85の下面86とが、所定印刷距離d1だけ離れた接近位置に位置するように各移動制御装置を駆動させる。上記接近位置への移動が完了すると、発光素子90より検査光90cが連続的に発射されるとともに、限界距離d4<所定印刷距離d1となっているため、表面81における検査光90cの反射光は受光素子91の受光部91aにおいて受光されない。そして、プリンタヘッドモジュール85の下面86からインクを吐出させて、印刷対象点P0に対して所望の印刷が行われるが、このとき、受光素子91からプリンタ制御部に遮断信号が連続的に出力されており、作動規制が行われることなく所望の印刷が行われる。   When printing is performed along the circumferential direction on the surface 81 of the printing object 80 based on the above-described operating principle of the printer, the shape data of the surface 81 of the printing object 80 is acquired as in the first embodiment. After that, each movement control device is driven to move the printing target point P0 so that it is located immediately below the printer head module 85. As shown in FIG. 6, each movement control device is driven so that the printing target point P0 on the surface 81 and the lower surface 86 of the printer head module 85 are located at an approaching position separated by a predetermined printing distance d1. When the movement to the approach position is completed, the inspection light 90c is continuously emitted from the light emitting element 90, and the limit distance d4 <predetermined printing distance d1, so that the reflected light of the inspection light 90c on the surface 81 is Light is not received at the light receiving portion 91 a of the light receiving element 91. Then, ink is ejected from the lower surface 86 of the printer head module 85, and desired printing is performed on the print target point P0. At this time, a blocking signal is continuously output from the light receiving element 91 to the printer control unit. Thus, desired printing can be performed without restricting operation.

その後、第2回転軸X0を中心として印刷対象物80が回転されることにより、次に印刷を行う印刷対象点P1を下面86の下方に位置させる。ここで印刷対象点P1は、2点破線で示された断面視凸形状の表面81bの頂点に位置するとともに、印刷対象点P1は下面86に対して限界距離d4よりも接近している。そのため、検査光90bは印刷対象点P1によって反射するとともに、検査光90dが受光部91aにおいて受光され、受光素子91からプリンタ制御部に対して受光信号が出力される。このとき、プリンタ制御部はプリンタ装置40に対して作動規制を行うことによってすべての駆動を停止させて、プリンタヘッドモジュール85が印刷対象物80と干渉して破損することを未然に防止できる。このように、プリンタヘッドモジュール85と印刷対象物80との干渉を防止しながら、印刷対象物80に対して所望の印刷が行われる。   Thereafter, the print object 80 is rotated about the second rotation axis X0, so that the print target point P1 to be printed next is positioned below the lower surface 86. Here, the print target point P1 is positioned at the apex of the surface 81b having a convex shape in cross section indicated by a two-dot broken line, and the print target point P1 is closer to the lower surface 86 than the limit distance d4. Therefore, the inspection light 90b is reflected by the print target point P1, and the inspection light 90d is received by the light receiving unit 91a, and a light reception signal is output from the light receiving element 91 to the printer control unit. At this time, the printer control unit restricts the operation of the printer device 40 to stop all driving, and the printer head module 85 can be prevented from interfering with the printing object 80 and being damaged. Thus, desired printing is performed on the print object 80 while preventing interference between the printer head module 85 and the print object 80.

ここで、第2の実施例に係るプリンタ装置40の効果について簡単にまとめると、第1の実施例に係る効果に加えて、第1に、発光素子90および受光素子91を用いて構成され、第1の実施例と比較してもさらに簡素な部材構成となっており、コスト低減に対して有利な構成となっている。第2に、発光素子90,受光素子91のプリンタヘッドモジュール85に対する取付け位置、および発光部90a,受光部91aの傾斜角度を変更することで限界距離d4が可変となっており、種々の大きさの凹凸形状が形成された印刷対象物80に対して適応可能となっている。   Here, the effects of the printer device 40 according to the second embodiment will be briefly summarized. First, in addition to the effects according to the first embodiment, the printer device 40 is configured using the light emitting element 90 and the light receiving element 91. Compared to the first embodiment, the member structure is simpler and is advantageous for cost reduction. Secondly, the limit distance d4 is variable by changing the mounting positions of the light emitting element 90 and the light receiving element 91 with respect to the printer head module 85 and the inclination angles of the light emitting part 90a and the light receiving part 91a. It can be applied to the printing object 80 in which the uneven shape is formed.

上述の第1および第2の実施例において示す構成は、プリンタヘッドモジュール85と印刷対象物80との干渉を防止するための構成例であって、この構成に限定されるものではない。つまり、発光素子および受光素子を用いることにより、プリンタヘッドモジュール85に対して印刷対象物80が、限界距離よりも接近することを防止可能に構成されていれば良い。   The configuration shown in the first and second embodiments described above is a configuration example for preventing interference between the printer head module 85 and the print object 80, and is not limited to this configuration. That is, it is only necessary that the print object 80 can be prevented from approaching the printer head module 85 from the limit distance by using the light emitting element and the light receiving element.

上述の第1および第2の実施例において、例えばプリンタヘッドモジュール85の下面86に、表面81と下面86との距離を連続検出可能である距離検出器(図示せず)を設置する構成も可能である。この距離検出器において検出された距離および取得された表面81の形状データに基づいて、各移動制御装置が駆動されるように構成することで、プリンタヘッドモジュール85と印刷対象点との相対位置精度をさらに高めることができ、高品質な印刷が可能となる。   In the first and second embodiments described above, for example, a configuration in which a distance detector (not shown) capable of continuously detecting the distance between the surface 81 and the lower surface 86 is installed on the lower surface 86 of the printer head module 85 is also possible. It is. Based on the distance detected by the distance detector and the acquired shape data of the surface 81, each movement control device is configured to be driven, so that the relative positional accuracy between the printer head module 85 and the printing target point is set. Can be further improved, and high-quality printing is possible.

上述の第1および第2の実施例において、プリンタ制御部は遮断(受光)信号が入力されると、プリンタ装置30(40)全体の駆動を緊急停止させるように構成されているが、この構成に限定されず、所定の一部の駆動装置(構成部分)のみを緊急停止させるように構成することも可能である。   In the first and second embodiments described above, the printer control unit is configured to urgently stop driving the entire printer device 30 (40) when a cutoff (light reception) signal is input. However, the present invention is not limited to this, and it is also possible to configure such that only a predetermined part of the driving devices (components) are stopped urgently.

上述の第1および第2の実施例において、下面86に対して印刷対象物80が過度に接近したときに、プリンタ装置30(40)全体の駆動を緊急停止させるように構成されているが、印刷対象物80以外の物体、例えばプリンタ装置30(40)の構成部材が、下面86に対して過度に接近したときにも同様に、緊急停止させることが可能である。   In the first and second embodiments described above, when the print object 80 is excessively close to the lower surface 86, the entire driving of the printer device 30 (40) is urgently stopped. Similarly, when an object other than the printing object 80, for example, a constituent member of the printer device 30 (40) excessively approaches the lower surface 86, it is possible to make an emergency stop.

本発明に係るプリンタの作動原理を説明する概略図である。It is the schematic explaining the working principle of the printer which concerns on this invention. 本発明に係るプリンタ装置を示した正面図である。1 is a front view showing a printer apparatus according to the present invention. このプリンタ装置の側面図(一部断面図)である。It is a side view (partial sectional view) of this printer apparatus. このプリンタ装置の一部を取り出して示した斜視図である。It is the perspective view which took out and showed a part of this printer apparatus. 第1実施例の構成を示した側面図である。It is the side view which showed the structure of 1st Example. 第2実施例の構成を示した側面図である。It is the side view which showed the structure of 2nd Example.

符号の説明Explanation of symbols

4 プリンタヘッドキャリッジ(ヘッド移動支持装置)
4a 前端部(ヘッド保持装置)
10 第1支持部材(3次元移動支持装置)
15 第2支持部材(3次元移動支持装置)
20 第3支持部材(3次元移動支持装置)
25 保持シャフト(対象物保持装置)
26 保持チャック(対象物保持装置)
30 プリンタ装置(3次元プリンタ)
80 印刷対象物
85 プリンタヘッドモジュール(プリンタヘッド)
87,90 発光素子(発光手段)
88a,88b 反射プリズム(第1反射部材,第2反射部材)
88c,88d 反射面(第1反射面,第2反射面)
89,91 受光素子(受光手段)
4 Printer head carriage (head movement support device)
4a Front end (head holding device)
10 1st support member (three-dimensional movement support apparatus)
15 Second support member (three-dimensional movement support device)
20 3rd support member (three-dimensional movement support apparatus)
25 Holding shaft (object holding device)
26 Holding chuck (object holding device)
30 Printer device (3D printer)
80 Print object 85 Printer head module (printer head)
87,90 Light emitting element (light emitting means)
88a, 88b Reflective prism (first reflective member, second reflective member)
88c, 88d Reflective surface (first reflective surface, second reflective surface)
89, 91 Light receiving element (light receiving means)

Claims (4)

3次元形状表面を有する印刷対象物に対してプリンタヘッドからインクを吐出して前記印刷対象物の表面に所定の印刷を施す3次元プリンタであって、
前記印刷対象物を保持する対象物保持装置と、
前記対象物保持装置を3次元空間内において移動可能に支持する3次元移動支持装置と、
前記プリンタヘッドを保持するヘッド保持装置を、前記対象物保持装置により保持された前記印刷対象物に前記プリンタヘッドが対向する位置を通って直線移動可能に支持するヘッド移動支持装置と、
発光手段により発光された検査光を前記プリンタヘッドと前記印刷対象物の表面との間隙を通過させ、前記間隙を通過した前記検査光を受光手段により受光する光センサ装置と、
前記受光手段における受光結果に基づいて前記所定の印刷を停止させる印刷規制手段と、
前記3次元移動支持装置による前記対象物保持装置の3次元移動制御および前記ヘッド移動支持装置による前記ヘッド保持装置の直線移動制御に応じて、前記プリンタヘッドからのインクの吐出制御を行うプリント制御装置とを備えた3次元プリンタ。
A three-dimensional printer that performs predetermined printing on a surface of a print object by discharging ink from a printer head to the print object having a three-dimensional shape surface,
An object holding device for holding the print object;
A three-dimensional movement support device for movably supporting the object holding device in a three-dimensional space;
A head moving support device for supporting the head holding device for holding the printer head so as to be linearly movable through a position where the printer head faces the print object held by the object holding device;
An optical sensor device that passes the inspection light emitted by the light emitting means through the gap between the printer head and the surface of the printing object, and receives the inspection light that has passed through the gap by the light receiving means;
Print restriction means for stopping the predetermined printing based on a light reception result in the light receiving means;
A print control apparatus that controls ink ejection from the printer head in accordance with three-dimensional movement control of the object holding apparatus by the three-dimensional movement support apparatus and linear movement control of the head holding apparatus by the head movement support apparatus. A three-dimensional printer.
前記発光手段は、前記間隙内を前記プリンタヘッドの下面に沿って前記検査光を発射可能となって前記プリンタヘッド側に設置され、
前記受光手段は、前記間隙内を前記プリンタヘッドの下面に沿って進行する前記検査光を受光可能となって前記プリンタヘッド側に設置されており、
前記印刷規制手段は、前記プリンタヘッドの下面に沿って進行する前記検査光を前記印刷対象物等が遮ることによって、前記受光手段において前記検査光が受光されないときに前記所定の印刷を停止させることを特徴とする請求項1に記載の3次元プリンタ。
The light emitting means is installed on the printer head side so that the inspection light can be emitted in the gap along the lower surface of the printer head.
The light receiving means is disposed on the printer head side so as to be able to receive the inspection light traveling along the lower surface of the printer head in the gap,
The printing restricting unit stops the predetermined printing when the inspection light is not received by the light receiving unit by blocking the inspection light traveling along the lower surface of the printer head. The three-dimensional printer according to claim 1.
前記光センサ装置は、
前記発光手段から発射された前記検査光を入射させて、前記間隙内を前記プリンタヘッドの下面に沿って反射させる第1反射面を備えて前記プリンタヘッドの第1側面の下端部に配設された第1反射部材と、
前記第1反射面において反射されて前記間隙内を前記プリンタヘッドの下面に沿って進行する前記検査光を入射させて、前記受光手段に向けて反射させる第2反射面を備えて前記プリンタヘッドの第2側面の下端部に配設された第2反射部材とを備えていることを特徴とする請求項2に記載の3次元プリンタ。
The optical sensor device is:
A first reflecting surface that allows the inspection light emitted from the light emitting unit to enter and reflect the inside of the gap along the lower surface of the printer head is provided at the lower end of the first side surface of the printer head. A first reflecting member;
A second reflecting surface for reflecting the inspection light reflected by the first reflecting surface and traveling in the gap along the lower surface of the printer head to be reflected toward the light receiving means; The three-dimensional printer according to claim 2, further comprising a second reflecting member disposed at a lower end portion of the second side surface.
前記発光手段は、前記間隙内を前記プリンタヘッドの下面に対して斜め下方に前記検査光を発射可能となって前記プリンタヘッド側に設置され、
前記受光手段は、前記プリンタヘッドの下面に対して所定接近距離に接近した前記印刷対象物等の表面において反射する前記検査光を受光可能となって前記プリンタヘッド側に設置されており、
前記印刷規制手段は、前記受光手段において前記検査光が受光されたときに前記所定の印刷を停止させることを特徴とする請求項1に記載の3次元プリンタ。
The light emitting means is installed on the printer head side so that the inspection light can be emitted obliquely below the lower surface of the printer head in the gap.
The light receiving means is installed on the printer head side so as to be able to receive the inspection light reflected on the surface of the printing object or the like approaching a predetermined approach distance with respect to the lower surface of the printer head,
The three-dimensional printer according to claim 1, wherein the printing restricting unit stops the predetermined printing when the inspection light is received by the light receiving unit.
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