JP2023513474A - プリンタ、プリンタ動作方法、および基材操作機構 - Google Patents
プリンタ、プリンタ動作方法、および基材操作機構 Download PDFInfo
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Abstract
プリンタは、基材支持体と、プリントヘッドアセンブリと、第1アクチュエータと、第2アクチュエータと、制御部とを含む。プリントヘッドアセンブリは、基材支持体上で支持された基材に材料を堆積させる。第1アクチュエータは、基材支持体の側部に配設される。第1アクチュエータは、基材支持体の側部に沿って配設され、第1方向に向いた第1直線トラックに結合される。第2アクチュエータは、基材支持体の端部に配設される。第2アクチュエータは、基材支持体の端部に沿って配設され、第1方向に垂直な第2方向に向いた第2直線トラックに結合される。第1アクチュエータおよび第2アクチュエータは、同時に基材と係合するように配置される。制御部は、第1アクチュエータおよび第2アクチュエータを共に移動させて基材を回転させる。【選択図】 図1
Description
(関連出願の相互参照)
本願は、2020年2月3日出願の米国仮特許出願第62/969,218号の利益を主張し、その開示内容の全体を参照により本明細書に組み込む。
本願は、2020年2月3日出願の米国仮特許出願第62/969,218号の利益を主張し、その開示内容の全体を参照により本明細書に組み込む。
本願の実施形態は、概して、インクジェット印刷システムに関する。具体的には、インクジェット印刷システムにおいて基材を操作する方法、システム、および/または装置について記載する。
インクジェット印刷は、オフィス用プリンタや家庭用プリンタだけでなく、ディスプレイの製造、文書の大量印刷、プリント基板(PCB)等の製品に対する材料の付着、組織等の生物学的製品の製造等に使用される産業規模のプリンタにおいても一般に使用されている。業務用、産業用、および/または消費者用インクジェットプリンタでは、ディスペンサを用いて印刷材を基材に付着させる。ディスペンサにより、制御された量の印刷材を時間と速度を制御して基材に吐出させる。基材の目標位置に到達した印刷材は、所望の寸法および形状の印刷特徴部を形成する。基材の向きが一方向に向けられている間に印刷材を基材に吐出させる場合もあれば、基材の向きが異なる方向に向けられている間に印刷材を基材に吐出させる場合もある。このような観点から、異なる方向に向けられた基材を操作する印刷方法および/または印刷システムを提案する。
少なくとも1つの実施形態において、プリンタは、基材支持体と、ホルダアセンブリと、プリントヘッドアセンブリと、第1アクチュエータと、第2アクチュエータと、制御部とを備える。ホルダアセンブリは、基材支持体に対して第1方向に移動可能であり、基材が基材支持体上で支持されている間、基材を保持して第1方向に並進させるように構成される。プリントヘッドアセンブリは、基材支持体に対して第1方向に交差する第2方向に移動可能であり、基材に印刷材を堆積させるように構成される。第1アクチュエータは、基材支持体に対して第1方向に移動可能であり、基材の第1部分を保持するように構成される。第2アクチュエータは、基材支持体に対して第2方向に移動可能であり、基材の第2部分を保持するように構成される。制御部は、第1アクチュエータおよび第2アクチュエータに結合され、第1アクチュエータおよび第2アクチュエータをそれぞれ第1方向および第2方向に同時に移動させて、基材が基材支持体上で支持されている間、第1形式に伴う第1向きから第2形式に伴う第2向きへ基材を回転させるように制御するように構成される。第1形式は、第1方向に長さを有し、第2方向に幅を有する縦置き形式、および第1方向に幅を有し、第2方向に長さを有する横置き形式のうちの一方である。第2形式は、縦置き形式および横置き形式の他方である。
少なくとも1つの実施形態に係るプリンタにおいて基材を操作する方法において、基材が基材支持体上で支持される。基材の第1部分を第1アクチュエータの第1エンドエフェクタによって保持し、基材の第2部分を第2アクチュエータの第2エンドエフェクタによって保持し、第1アクチュエータを第1方向に、第2アクチュエータを第1方向に交差する第2方向に同時に移動させて、第1形式に伴う第1向きから第2形式に伴う第2向きへ基材を回転させることによって、基材は回転される。第1形式は、第1方向に長さを有し、第2方向に幅を有する縦置き形式、および第1方向に幅を有し、第2方向に長さを有する横置き形式のうちの一方である。第2形式は、縦置き形式および横置き形式の他方である。第1エンドエフェクタは、第1回転軸周りで回転可能である。第2エンドエフェクタは、第1回転軸とは異なる第2回転軸周りで回転可能である。基材の回転中に、第1エンドエフェクタおよび第2エンドエフェクタは、、基材と共に、それぞれ第1回転軸周りおよび第2回転軸周りで回転する。
少なくとも1つの実施形態において、プリンタ用の基材操作機構は、第1アクチュエータと、第2アクチュエータと、制御部とを備える。第1アクチュエータは、基材支持体に対して第1方向に移動可能である。第2アクチュエータは、基材支持体に対して第1方向に交差する第2方向に移動可能である。制御部は、第1アクチュエータおよび第2アクチュエータに結合され、第1アクチュエータおよび第2アクチュエータをそれぞれ第1方向および第2方向に同時に移動させるように制御するように構成される。第1アクチュエータおよび第2アクチュエータの少なくとも一方は、キャリッジと、アームと、エンドエフェクタとを備える。キャリッジは、基材支持体に沿って対応する第1方向または第2方向に延在するレールに結合され、レールに沿って移動可能である。アームは、キャリッジから基材支持体の方に延在する。エンドエフェクタは、アームの端部に回動可能に結合され、第1アクチュエータおよび第2アクチュエータの同時移動中に回転自在である。
以下の詳細な説明を添付の図面と合わせて読めば、本開示の態様が最もよく理解されるであろう。なお、本業界の標準的な慣行にならい、各特徴部は一定の縮尺で記載されてはいない。実際には、説明の便宜上、各特徴部の寸法が任意に拡大または縮小されている場合がある。
以下の開示において、本主題の種々の特徴の多数の実施形態または実施例を示す。本開示の理解が容易となるように、構成要素、数値、動作、材料、配置等の具体例について以下に説明する。当然ながら、これらの具体例は単なる例示にすぎず、限定を意図するものではない。他の構成要素、数値、動作、材料、配置等も企図される。例えば、本開示では、各実施例において参照番号および/または参照符号を繰り返すことがあるが、この繰返しは、簡略化および明確化のためであり、本明細書に記載の種々の実施形態および/または構成間の関係を指示するものではない。さらに、本明細書では、説明の便宜上、「の下方」「の下」「下側」「の上方」「上側」等の空間的な相対用語を用いて各図に示す一要素または一特徴部と他の要素または他の特徴部との関係を説明する場合がある。これらの空間的な相対用語は、図示された向きに加えて、使用中または動作中のデバイスの様々な向きを包含するものとする。装置は他の向きに配置することも可能であり(90度回転または他の向きに配置)、本明細書で使用する空間的に相対的な記述も同様にその向きに応じて解釈することができる。
図1は、プリンタ100の上面等角図である。プリンタ100は、作業台102と、印刷アセンブリ104と、印刷時に基材を操作するためのホルダアセンブリ106とを有する。プリンタ100は、基部108上に設置されている。基部108は、プリンタ100の動作部分への振動伝達を最小限に抑えるように、一例では大型の部材である。一例では、基部108は花崗岩材である。作業台102は基部108上に配置され、支持面110と、支持面110を略無摩擦の状態にするデバイスとを備える。一例では、支持面110は、基材を浮動させるガスクッションを形成する。支持面110にはガスを噴出させる複数の第1孔112が設けられ、基材を支持面110上方の所望の高さに維持する上向きの力を付与することを特徴とする。支持面110にはまた、基材を浮動させるガスクッションからガスを吸引するように制御可能に構成された複数の第2孔が設けられてもよい。これにより、基材の高さを局所的に精密に制御することが可能である。
印刷アセンブリ104は、印刷支持体116に配設された吐出アセンブリ114を備える。印刷支持体116は作業台102に対して配設され、吐出アセンブリ114が作業台102上の基材に対して印刷材を正確に付着させる位置に構造上アクセスできるようにしている。印刷支持体116は、作業台102を横断するレールまたはビーム117を含む。これにより、吐出アセンブリ114が作業台102を横断し、印刷支持体116の一方側から他方側までの間の、基材の任意の位置に印刷材を堆積させることが可能である。一例では、印刷支持体116は基部108に取り付けられ、基部108から延在して、吐出アセンブリ114を安定して支持している。作業台102の両側には、2台のスタンド120が基部108からレール117まで延在している。レール117は、作業台102を横断して延在している。一例では、スタンド120およびレール117はいずれも基部108と同じ材料でできている。一例では、スタンド120、レール117、基部108は、それぞれ花崗岩の別体であり、ボルトで一体に留められている。
吐出アセンブリ114は、少なくとも1つのプリントヘッドアセンブリ119と印刷アセンブリ制御部118とを含む。印刷アセンブリ制御部118は、印刷支持体116に沿ったプリントヘッドアセンブリ119の位置、タイミング、継続時間、印刷材の種類、吐出プロファイル等、プリントヘッドアセンブリ119の機能パラメータを制御する電子機器および/またはセンサを含む。プリントヘッドアセンブリ119は、印刷キャリッジ122の動作により印刷支持体116のレール117に沿って移動可能である。印刷キャリッジ122は印刷支持体116に結合され、プリントヘッドアセンブリ119をレール117の一端部から反対側の他端部までレール117に沿って並進させる。一例では、印刷キャリッジ122は、モータまたはサーボモータによって駆動される。図を簡略にするために、電源線や信号線は図示しない。
基材(図1には図示せず)は、ホルダアセンブリ106によって印刷アセンブリ104の下方に配置される。基材は、例えば、ガラス製の剛性基材であってもよい。基材載置時に基材をホルダアセンブリ106に確実に接触させ、ホルダアセンブリ106によって基材を作業台102に沿って移動または並進させて、印刷材が基材上に正確に吐出されるように基材を印刷アセンブリ104に対して位置決めする。ホルダアセンブリ106は、作業台102の片側に配置され、作業台102に沿って第1方向に延在して、印刷中に基材を第1方向に並進させる。第1方向を図1の矢印124によって示す。第1方向124を「Y方向」と称する。プリントヘッドアセンブリ119は、レール117に案内されて第1方向に略交差する第2方向に移動する。レール117は、図1の矢印126で示す略第2方向に延在する。第2方向126を「X方向」と称し、レール117を「Xビーム」と称する。第1方向および第2方向に略交差する第3方向を図1の矢印125で示す。第3方向125を「Z方向」と称する。X、Y、Z方向は、矢印124、125、126で示すように、プリンタ100の基準フレームとなる座標系の各軸方向である。一例では、この座標系の原点は、例えば、基部108に基づいた固定点である。
ホルダアセンブリ106は、ホルダアセンブリ支持体128に配設される。一例では、ホルダアセンブリ支持体128は、作業台102の縁部130に沿って第1方向に延在するレールである。一例では、ホルダアセンブリ支持体128は、例えば基部108にボルトで取り付けられ、ホルダアセンブリ106を安定して支持する。一例では、ホルダアセンブリ支持体128は、基部108と同じ材料でできている。ホルダアセンブリ支持体128を「Yビーム」と称する場合がある。ホルダアセンブリ106は、例えばホルダアセンブリ106の複数の孔から、基材の縁部に沿った複数の対応する位置に印加される真空または吸引力によって、基材を確実に保持する。真空または吸引力は、基材の縁部の上面側、下面側、またはその両方に印加してもよい。ホルダアセンブリ106は、動作中にホルダアセンブリ支持体128に沿って移動して、確実に保持された基材を作業台102上の任意の位置に位置決めする。印刷アセンブリ104は、例えば印刷アセンブリ制御部118の動作により、印刷材を吐出する基材上の位置への正確なアクセスが可能となるようにプリントヘッドアセンブリ119を位置決めする。
上述の構成例では、吐出アセンブリ114が第2方向126に移動する間、ホルダアセンブリ106によって基材を第1方向124に移動させて、基材のあらゆる所望部分にアクセスできるように構成されている。他の構成例では、基材を静止して保持したまま、吐出アセンブリを第1方向および第2方向に移動させる。他の構成例では、吐出アセンブリを静止して保持したまま、基材を第1方向124および第2方向126に移動させる。さらに他の構成例では、ホルダアセンブリと吐出アセンブリとの両方を第1方向124および第2方向126に移動させる。吐出アセンブリの印刷可能面積が、基材の印刷所望面積と異なる場合、吐出アセンブリと基材とを相対移動させて、印刷作業を完遂することができる。
システム制御部129は、プリンタ100全体にわたり配備された各種センサから信号を受信し、プリンタ100の各構成要素に信号を送信して印刷を制御する。システム制御部129は、例えばネットワークを介して印刷アセンブリ制御部118およびホルダアセンブリ制御部131と動作可能に結合される。ホルダアセンブリ制御部131は、ホルダアセンブリ106の動作を制御する。作業台102、印刷アセンブリ104、ホルダアセンブリ106、および環境制御システムや材料管理システム等の他の補助システムの1つ以上は、システム制御部129に動作可能に結合されたセンサを有し、印刷動作中の各構成要素の状態に関する信号をシステム制御部129に送信する。システム制御部129は、制御対象であるプリンタ100の各構成要素に送信する制御信号を決定するためのデータおよび命令を含む。少なくとも1つの実施形態では、システム制御部129、印刷アセンブリ制御部118、およびホルダアセンブリ制御部131のうち、2つ以上が単一の制御部に統合される。少なくとも1つの実施形態では、システム制御部129、印刷アセンブリ制御部118、およびホルダアセンブリ制御部131の少なくとも1つは、プリンタ100内に分散配置され、ネットワークを介して互いに接続された複数の制御部として実装される。少なくとも1つの実施形態に係る制御部の構成例を図7に関して説明する。簡略化のために、以下の説明では、「制御部」とは、プリンタ100内の制御部のいずれか1つ以上および/またはプリンタ100を用いた印刷システム内の制御部のいずれか1つ以上を指す。
特定の基材について、設計された印刷作業を基材上で実施するために最も有利な特定の向きを有する場合がある。例えば、基材によっては、その長手寸法(すなわち長さ)に平行な方向にプリンタに挿入される「縦置き」形式で処理されると有利な場合と、その短手寸法(すなわち幅)に平行な方向にプリンタに挿入される「横置き」形式で処理されると有利な場合がある。プリンタ100は、両向き、すなわち横置き形式と縦置き形式の両方に伴う向きにおいて基材を操作し、基材に印刷材を堆積させることができるものの、堆積後処理(本明細書では後処理とも称する)のために、他のチャンバまたは装置を使用する場合、こうした装置は一方の向きでしか基材を支持することができないので、堆積工程と後処理工程との間で向きを変える必要がある場合、これら2つの工程間で基材を何度も回転させる必要がある。堆積工程と後処理工程間で基材の向きを変える必要がある場合、複数のプリンタを含む複雑な印刷システムでは、これら2つの工程間で基材を回転させることが望ましくない場合がある。
この観点から、プリンタ内で基材をその場で回転させる基材操作機構について本明細書で説明する。ある実施形態では、基材操作機構は2台のアクチュエータを含み、これらのアクチュエータは、プリンタ内の基材支持体によって支持されている基材の異なる部分を保持し、互いに交差する異なる2方向に移動可能である。したがって、基材を回転させるための別体のチャンバや装置を必要とせず、プリンタ内で基材をその場で回転させることが可能である。さらに、印刷材を堆積させるために横向きに回転させた基材を再度回転させて後処理用に縦向きに戻してから基材を搬出してもよい。この構成では、印刷材を堆積させるために基材を所望の向きに回転させるために、および/または印刷材を堆積させた基材を後処理用に所望の向きに回転させるためにプリンタの前および/または後に別体の回転チャンバが必要となる他の手法と比較して、時間が節約され、生産性が増す。本開示において、「縦向き」および「横向き」とは、それぞれ縦置き形式および横置き形式に対応する向きを指すことを理解されたい。この意味で、「縦向き」とは、基材を縦置き形式で処理できる基材の向きであり、「横向き」とは、基材を横置き形式で処理できる基材の向きである。
図2は、少なくとも1つの実施形態に係るプリンタ200の概略上面図である。プリンタ200は、プリンタ100と同様の各種構成要素を備える。これらの構成要素のいくつかについて、図2において同じ参照番号で示し、他の構成要素については図を簡略にするために図2では省略する。プリンタ100と比較すると、プリンタ200は、作業台102だけでなく、第1延長部264および/または第2延長部266を含む少なくとも1つの延長部を含む基材支持体260を備える。プリンタ200は、基材220を回転させるための基材操作機構210をさらに備える。基材操作機構210は、第1アクチュエータ230と、第2アクチュエータ240と、補助アクチュエータ250と、制御部270とを備える。
第1アクチュエータ230を図2に模式的に示す。第1アクチュエータ230は、基材支持体260に対して第1方向(Y方向)に移動可能であり、基材220の第1部分221を保持するように構成される。図2の構成例では、第1アクチュエータ230は、レール234(本明細書では「直線トラック」とも称する)に結合されるとともにレール234に沿って移動可能なキャリッジ232と、キャリッジ232から基材支持体260の方に延在するアーム236と、アーム236の遠位端に回動可能に結合されたエンドエフェクタ238とを備える。レール234は、基材支持体260の設置領域の外側に配置され、レール117に隣接する位置から作業台102のアウトフィード端部またはアウトフィード側の方に基材支持体260に沿ってY方向に延在している。基材220が作業台102に送られるインフィード端部またはインフィード側(図面では「インフィード」と示す)の反対側は、アウトフィード端部またはアウトフィード側(図面では「アウトフィード」と示す)であり、ホルダアセンブリ106によって基材220がインフィード端部からY方向に沿って並進移動し、レール117の下を通過した後に基材220が到達する位置である。レール234は、X方向においてホルダアセンブリ106を挟んで基材支持体260の反対側に位置する。すなわち、ホルダアセンブリ106は、X方向においてレール234と基材支持体260との間に配置されている。一例では、キャリッジ232は、モータまたはサーボモータ(図示せず)によって駆動され、レール234に沿ってY方向に移動する。アーム236は、キャリッジ232からホルダアセンブリ106を越えてX方向に延在し、アーム236の遠位端は基材支持体260上方に位置する。エンドエフェクタ238は、図4Aおよび図4Bに関して以下で説明するように、アーム236の遠位端から基材支持体260の方にZ方向下方に延在する。エンドエフェクタ238は、図3Aから図3Eの例示的な実施形態に関して説明するように、例えば真空または吸引力によって基材220の対応する第1部分221を保持し、基材220の回転中に基材220と共に回転するように構成される。図4Aから図4Cにおいて、より詳細な第1アクチュエータ230の例示的な実施形態の図を示す。
第2アクチュエータ240を図2に模式的に示す。第2アクチュエータ240は、基材支持体260に対して第2方向(X方向)に移動可能であり、基材220の第2部分222を保持するように構成される。図2の構成例では、第2アクチュエータ240は、レール244に結合されるとともにレール244に沿って移動可能なキャリッジ242と、キャリッジ242から基材支持体260の方に延在するアーム246と、アーム246の遠位端に回動可能に結合されたエンドエフェクタ248とを備える。レール244は、基材支持体260の設置領域の外側に配置され、作業台102のアウトフィード端部またはアウトフィード側に隣接し、基材支持体260に沿ってX方向に延在している。一例では、キャリッジ242は、モータまたはサーボモータ(図示せず)によって駆動され、レール244に沿ってX方向に移動する。アーム246は、キャリッジ242から基材支持体260の方にY方向に延在し、したがってアーム246の遠位端は基材支持体260上方に配置可能である。エンドエフェクタ248は、図4Aに関して以下で説明するように、アーム246の遠位端から基材支持体260の方にZ方向下方に延在する。エンドエフェクタ248は、図3Aから図3Eの例示的な実施形態に関して説明するように、例えば真空または吸引力によって基材220の対応する第2部分222を保持し、基材220の回転中に基材220と共に回転するように構成される。図4Aにおいて、より詳細な第2アクチュエータ240の例示的な実施形態の図を示す。上述の第1アクチュエータ230および/または第2アクチュエータ240の構成は一例であり、他の構成も各種実施形態の範囲に含まれる。例えば、第1アクチュエータ230または第2アクチュエータ240は、レールに沿って移動可能とする代わりに、シリンダ構造体から伸縮するロッドに設けてもよい。
補助アクチュエータ250を図2に模式的に示す。補助アクチュエータ250は、第2アクチュエータ240をY方向に移動させるように構成される。図2の構成例では、補助アクチュエータ250は、一対の平行なレール254A、254Bのうち、レール254Aに結合されるとともにレール254Aに沿って移動可能なキャリッジ252を備える。レール254A、254Bは、作業台102のアウトフィード端部に隣接する位置から、基材支持体260から離れるようにY方向に延在する。レール254Aは、レール254Bよりも第1アクチュエータ230のレール234に近い。キャリッジ252は、第2アクチュエータ240のレール244の、第1アクチュエータ230に近い方の端部284Aに結合される。レール244の、第1アクチュエータ230から離れた方の他端284Bは、他方のレール254Bによって下方から支持され、レール254Bに沿って移動可能である。一例では、レール244の端部284Aに結合されたキャリッジ252は、モータまたはサーボモータ(図示せず)によって駆動されてレール254Aに沿って移動し、レール244の他端284Bを他方のレール254B上でレール254Bに沿って同時に移動させる。その結果、第2アクチュエータ240は、本明細書で説明するように、基材220を回転させる前後で、基材支持体260に近づくようにまたは基材支持体260から離れるようにY方向に移動する。少なくとも一実施形態では、補助アクチュエータ250は省略される。
図2Aは、少なくとも1つの代替実施形態に係るプリンタ200の第2アクチュエータ240および補助アクチュエータ250を含む部分の概略上面図である。図2Aの構成例では、レール254A、254B、244が一体構造となっている。すなわち、レール244がレール254A、254Bに沿って移動可能な図2の構成とは異なり、図2Aのレール244は、レール254A、254Bに固定されている。図2Aのキャリッジ242もやはり、図2と同様にレール244に沿ってX方向に移動可能である。ただし、Y方向への移動は、図2Aでは、図2のようにレール244をレール254A、254Bに沿って移動させるのではなく、キャリッジ242内のキャビティ(図示せず)から入れ子状に伸縮自在なロッド245によって実現される。例えば、ロッド245は、図2Aの左側では伸長状態にあり、図2Aの右側では収縮状態にある。ロッド245の伸長状態は、図3Aに関して本明細書で説明する状態、すなわち、ロッド245の端部にあるヘッド246Aに取り付けられたエンドエフェクタ248が基材220の回転前に基材220の第2部分222と係合し始める状態に対応する。その後、ロッド245は収縮状態まで収縮して、基材220を図3Bに対応する位置に移動させる。ロッド245は、図3Bから図3Dに関して説明するように、基材220の回転中にキャリッジ242がレール244に沿って移動する間、収縮状態のままである。次いで、基材220の回転後、ロッド245は再び伸長状態まで伸長して、基材220を図3Eに対応する位置に移動させる。
図2に戻り、基材支持体260は、基材220がY方向に沿って並進移動する間、作業台102で基材220を支持するように構成される。基材支持体260はさらに、基材220の回転中に、主部262、第1延長部264、および第2延長部266で基材220を支持するように構成される。主部262は、作業台102のうち、アウトフィード端部に位置する部分である。主部262は矩形状であり、横向きおよび縦向きのいずれにおいても基材220を十分に支持できる長さおよび幅を有する。第1延長部264は、X方向において主部262に隣接している。第1延長部264は、本明細書で説明するように、基材220の回転中に基材220の第3部分223を十分に支持できる寸法および/または形状を有する。このため、図2の構成例における第1延長部264は、基材220の第3部分223の対応する角部の軌跡に応じた曲線縁部および/または傾斜縁部を有する。ただし、上述の第1延長部264の構成は一例であり、他の構成も各種実施形態の範囲に含まれる。例えば、第1延長部264は、Y方向に細長い矩形形状を有してもよい。第2延長部266は、Y方向において主部262に隣接している。第2延長部266は矩形状であり、X方向に細長く、X方向において主部262の幅と略同一の長さを有する。第2延長部266は、本明細書で説明するように、基材220の回転中に基材220の第2部分222を十分に支持できる寸法を有する。以下でさらに説明するように、第2延長部266はさらに、回転前の基材220の第3部分223、および回転後の基材220の第1部分221を十分に支持するように構成される。
作業台102の一部である主部262と同様に、第1延長部264および第2延長部266は、少なくとも基材220の回転中に、基材220を所望の高さに浮動させた状態で維持する上向きの力を付与するようにガスを噴出させる複数の孔を含む。第1延長部264および第2延長部266にはまた、基材220を浮動させるガスクッションからガスを吸引するように制御可能に構成された複数のガス噴出孔が設けられてもよい。これにより、少なくとも基材220の回転中において基材の高さを局所的に精密に制御することが可能である。少なくとも1つの実施形態では、第1延長部264および/または第2延長部266にわたるガスクッションは、作業台102の主部262にわたるガスクッションを生成および/または制御する同じガス源および/または制御部により生成および/または制御される。したがって、基材220の回転中に、基材220を均一に、かつ略無摩擦に支持することが可能となる。第1延長部264および第2延長部266のいずれか一方または両方を作業台102とは別体として形成してもよい。例えば、第1延長部264および第2延長部266をそれぞれ別途形成し、既存のプリンタの作業台102のアウトフィード端部に隣接して追加で装着して、既存のプリンタにおいて、本明細書に記載の基材のその場での回転を可能としてもよい。さらに、第1延長部264および第2延長部266のいずれか一方または両方は、作業台102と一体であってもよい。例えば、既存のプリンタが十分に長い作業台102を有し、そのアウトフィード端部が主部262および第2延長部266の両方として機能することができる場合、既存のプリンタの作業台102のアウトフィード端部に隣接して追加で第1延長部264を装着するだけで、既存のプリンタにおいて本明細書に記載の基材のその場での回転を可能とすることができる。別の例として、第1延長部264および第2延長部266の両方を作業台102と一体に形成してもよい。
制御部270は、第1アクチュエータ230、第2アクチュエータ240、および補助アクチュエータ250に結合され、それぞれの移動方向に沿った各アクチュエータの個々の移動および/または同時移動、並びに第1アクチュエータ230および第2アクチュエータ240のエンドエフェクタ238、248の基材220のそれぞれの部分221、222との係合および/またはそこからの係合解除を含むアクチュエータの動作を制御するが、制御部270による制御はそれだけに限られるものではない。制御部270はまた、ガス源(図示せず)に結合され、基材支持体260にわたるガスクッションを制御してもよい。少なくとも1つの実施形態では、制御部270は、図1に関して説明した1つ以上の制御部に組み込まれる。例えば、制御部270は、システム制御部129に組み込まれ、システム制御部129によって実施されてもよい。制御部270の制御によるプリンタ200内での基材操作機構210による基材回転動作について、図3Aから図3Eに関して説明する。
図3Aから図3Eは、少なくとも1つの実施形態に係る基材回転動作の各段階における図2のプリンタ200の一部の概略上面図である。簡略化のために、図3Aから図3Eでは、Xビーム117の上方(すなわち、インフィード側)のプリンタ200の各種構成要素は省略している。図3Aは、基材回転動作のために、基材220がホルダアセンブリ106から基材操作機構210に渡される様子を示す。図3Bは、基材回転動作の開始時における基材220を示す。図3Cは、基材回転動作中の基材220を示す。図3Dは、基材回転動作の終了時における基材220を示す。図3Eは、基材回転動作後、回転した基材220が基材操作機構210からホルダアセンブリ106に戻される様子を示す。図3Aから図3Eでは、図2に関して説明した第2アクチュエータ240および補助アクチュエータ250の構成を用いて基材回転動作が行われる。基材回転動作はまた、図2Aに関して説明した第2アクチュエータ240および補助アクチュエータ250の構成を用いて同様に行うこともできる。
少なくとも1つの実施形態では、図3Aの状態の前に、基材220は、例えばロボットアーム(図示せず)によって、作業台102のインフィード側(図2に最もよく示される)に縦向きに搬送される。ホルダアセンブリ106は、基材220の第1縁部312に沿った複数の第1位置で、例えば真空または吸引力によって基材220を保持する。図3Aでは、基材は、第1縁部312がY方向に沿って延在する向きにある。第1縁部312は、基材220の第1部分221を第2部分222と接続する。次いで、基材220の第1縁部312を保持するホルダアセンブリ106を、インフィード側からアウトフィード側へY方向に移動させて、基材220に第1並進を行わせる。
基材220がプリンタ200に縦向きに搬送された場合、例えば縦向きにのみ印刷材を堆積させることが制御部270によって決定された場合には、基材220の回転は不要である。基材220をホルダアセンブリ106によってY方向に並進させる間に、X方向に移動するプリントヘッドアセンブリ119から印刷材を基材220に堆積させる。基材220のY方向への第1並進が終了すると印刷材の堆積は完了し、基材220の第1縁部312をなおも保持しているホルダアセンブリ106は、アウトフィード側からインフィード側へとY方向に戻る。印刷材が堆積した基材220は、後処理のため、作業台102のインフィード側から例えばロボットアームによって取り上げられる。基材を回転しなかったので、印刷材が堆積した基材220は縦向きのままであり、一般に縦向きで基材を操作するように構成される後続の後処理チャンバおよび/または後処理装置によって操作可能な状態にある。
少なくとも一部の印刷材を横向きで堆積させることが例えば制御部270によって決定された場合、基材220を縦向きから横向きに回転させる。横向きにのみ印刷材を堆積させる例では、ホルダアセンブリ106によってインフィード側からアウトフィード側へ基材220に第1並進を行わせる間は、印刷材の堆積は行わない。横向きと縦向きの両方で印刷材を堆積させる別の例では、ホルダアセンブリ106によってインフィード側からアウトフィード側へ基材220に第1並進を行わせる間に印刷材の一部を縦向きで堆積させる。基材220の第1並進が終了すると、基材220は図3Aに示す状態に達する。
より具体的には、図3Aに示すように、ホルダアセンブリ106は、第1縁部312の長さの少なくとも一部、または略全長を保持し、基材220を主部262の端部まで搬送する。この場合、基材220の縁部323は、ホルダアセンブリ106によって、主部262と第2延長部266との境界である縁部273の位置付近に搬送される。第1アクチュエータ230および補助アクチュエータ250は、Y方向に移動して、第1アクチュエータ230のエンドエフェクタ238が基材220の対応する第1部分221と位置合せされ、また第2アクチュエータ240のエンドエフェクタ248が基材220の対応する第2部分222と位置合せされるように制御される。例えば、エンドエフェクタ238の第1回転軸は、例えば第1アクチュエータ230を移動させることによって、図4Bに関してより詳細に説明するように、第1部分221における基材220の第1角部と一致するように位置合せされる。同様に、エンドエフェクタ248の第2回転軸は、例えば第2アクチュエータ240を移動させることによって、第2部分222における基材220の第2角部と一致するように位置合せされる。位置合せのための基材角部の座標は、オペレータがプリンタ200に指示または入力した設定によって決定してもよい。例えば、作業台102のインフィード側の予め設定された位置において所定寸法の基材をプリンタ200に搬送する場合、インフィード側の基材角部の座標は、基材が搬送される予め設定された位置と基材の所定寸法とから求めることができる。インフィード側の基材角部の既知の座標と、基材を保持するホルダアセンブリ106の予め設定された並進移動または距離とから、アウトフィード側の基材角部の座標を求めることが可能である。これに加えて、またはこれに替えて、アウトフィード側の基材角部の座標は、カメラによって画像処理技術を用いて検出してもよい。さらに別の例では、基材角部の座標に加えて、またはこれに代えて、基材角部に対して予め規定された位置関係を有する基材上の特徴部の座標を求める。エンドエフェクタ238が基材220の対応する第1部分221と位置合せされ、エンドエフェクタ248が基材220の対応する第2部分222と位置合せされると、図4Bに関してより詳細に説明するように、エンドエフェクタ238が基材220の対応する第1部分221と係合し、エンドエフェクタ248が基材220の対応する第2部分222と係合するように制御される。ホルダアセンブリ106は、例えばホルダアセンブリ106への真空または吸引力の印加を停止することによって、基材220の第1縁部312を解放するように制御され、したがって基材220をホルダアセンブリ106から基材操作機構210に有効に受け渡すことができる。
次に、図3Bに示すように、図3Aの状態から図3Bに示す状態まで基材220および第2アクチュエータ240をアウトフィード側へY方向に移動または並進させるように、第1アクチュエータ230および補助アクチュエータ250を制御する。この状態から基材回転動作に進むことが可能となる。
図3Cに示すように、制御部270は、基材220が基材支持体260上で支持されている間、第1アクチュエータ230および第2アクチュエータ240をそれぞれY方向およびX方向に同時に移動させて基材220を回転させるように制御するよう構成される。基材220の回転中、第1アクチュエータ230は、例えば図3Cの矢印351で示すように、第2アクチュエータ240に近づくように、またはインフィード端部に近づくようにY方向に直線移動する。同時に、第2アクチュエータ240は、例えば図3Cの矢印352で示すように、第1アクチュエータ230から離れるように、またはホルダアセンブリ106から離れるようにX方向に直線移動する。第1アクチュエータ230と第2アクチュエータ240の同時移動中、エンドエフェクタ238およびエンドエフェクタ248は、基材220が図3Dの横向きに達するまで基材220と共に回転自在である。少なくとも1つの実施形態では、基材220は、基材回転動作の全段階において、基材支持体260によって完全に支持される。例えば、図3Bの基材回転動作開始時には、基材220の第1部分221と第4部分224が主部262によって支持され、基材220の第2部分222と第3部分223が第2延長部266によって支持される。図3Cに例示する基材回転動作中、基材220の第1部分221は主部262によって、次いで第2延長部266によって支持され、基材220の第2部分222は第2延長部266によって支持され、基材220の第3部分223は第2延長部266によって、次いで第1延長部264によって、そして最後に主部262によって支持され、第4部分224は主部262によって支持される。図3Dにおいて基材回転動作が完了すると、基材220の第1部分221と第2部分222が第2延長部266によって支持され、基材220の第3部分223と第4部分224が主部262によって支持される。基材220が図3Dの横向きになると、第1アクチュエータ230および第2アクチュエータ240の直線運動が停止するように制御する。
図3Dに示すように、基材220は、基材回転動作の終了時に横向きとなるように向き変更されている。具体的には、基材220の第1縁部312は、図3BのようにY方向ではなく、X方向に向き変更されている。基材220の第1部分221と第4部分224とを接続し、図3BにおいてそれまでX方向に向いていた基材220の第2縁部341が、図3DにおいてY方向に向き変更されている。第2縁部341は、ホルダアセンブリ106の少なくとも一部の真空孔または吸引孔と位置合せされ、ホルダアセンブリ106によって保持可能な状態にある。エンドエフェクタ238およびエンドエフェクタ248の各回転軸が基材220の対応する角部とそれぞれ一致するように上述のように位置合せされることにより、回転後に再度位置合せをする必要なく、基材220の第2縁部341がY方向に沿ってホルダアセンブリ106と位置合せされることになる。
図3Eに示すように、図3Dの基材回転動作終了時に、基材220および第2アクチュエータ240をインフィード側へ、第2縁部341の長さの少なくとも一部または略全長をホルダアセンブリ106によって保持できる図3Eの位置までY方向に移動または並進させるように、第1アクチュエータ230および補助アクチュエータ250を制御する。次いで、基材220の第2縁部341の長さの一部、全長、または略全長を保持するために真空または吸引力を印加するようにホルダアセンブリ106を制御する。その後、基材220の対応する第1部分221および第2部分222から係合解除されるようにエンドエフェクタ238およびエンドエフェクタ248を制御し、したがって回転した基材220を基材操作機構210からホルダアセンブリ106に戻して有効に受け渡すことが可能となる。
次に、基材220の第2並進において、第2縁部341を少なくとも部分的に保持するホルダアセンブリ106によって、現状横向きの基材220をインフィード側に戻すようにY方向に並進させる。基材220の第3並進において、現状横向きの基材220をホルダアセンブリ106によってアウトフィード側にY方向に再度並進させる。基材220の第3並進中に、所望の横向きにある基材220に印刷材を堆積させる。第3並進終了時に、図3Dの横向きから、図3Cに例示した各中間状態を経て図3Bの縦向きに戻るように、印刷材が堆積した基材220を基材反転動作によって回転させる。印刷材が堆積した縦向きの基材220は、ホルダアセンブリ106による第4並進においてY方向に戻された後、後処理のために例えばロボットアームによって取り上げられる。基材220は所望の横向きで印刷材がその上に堆積されるが、プリンタ200からは縦向きで排出されるので、一般に縦向きで基材を操作するように構成される後続の後処理チャンバおよび/または後処理装置によって操作可能な状態にある。その場で回転可能なプリンタを用いれば、基材を回転させるチャンバや装置を別途用意する必要がない。
なお、上述の基材操作機構210の構成およびその基材回転動作は一例であり、他の配置も各種実施形態に含まれる。一例では、第2部分222と第3部分223とを接続する基材220の縁部323が第2延長部266の縁部274と一致するように図3Aおよび図3Bに示すが、基材回転動作は、縁部323がY方向において第2延長部266の対向する縁部273と縁部274との間に位置するときに開始することも可能である。本明細書では、縁部273はX方向に延在して第2延長部266のインフィード側に位置し、第2延長部266と主部262との境界を画定している。縁部274は、Y方向において縁部273とは反対側でX方向に延在し、第2延長部266のアウトフィード側に位置している。同様に、図3Dおよび図3Eに示すように、基材220の第1縁部312が第2延長部266の縁部274と一致するのではなく、第2延長部266の対向する縁部273と縁部274との間に位置する状態で基材回転動作を完了することも可能である。その代わりに、またはそれに加えて、基材回転の前後で、第1アクチュエータ230と補助アクチュエータ250とが同時移動すると説明したが、これは、第1アクチュエータ230および第2アクチュエータ240によって既に保持されている基材220を基材回転中に障害物を回避できる位置に移動させるためである。
基材220は縦向きでプリンタ200に搬送されると説明したが、さらなる例では、基材220を横向きでプリンタ200に搬送することも可能である。同様に、基材220は縦向きでプリンタ200から排出されると説明したが、後処理チャンバおよび/または後処理装置が横向きで基材を操作するように構成されていれば、基材220を横向きでプリンタ200から排出することも可能である。さらに、上述の基材220のY方向への複数の移動または並進は一例であり、Y方向への移動回数を増やしたり減らしたりすることが可能であり、および/または1つ以上の任意の移動において印刷材を堆積させることが可能である。
基材操作機構210をアウトフィード側に配置すると説明したが、さらに別の例では、基材操作機構210をインフィード側に配置することも可能である。一構成例では、第1アクチュエータ230は作業台102に対してやはりホルダアセンブリ106と同じ側にあるが、プリンタ200のインフィード側に配置される。第2アクチュエータ240、補助アクチュエータ250、基材支持体260もやはりインフィード側に配置される。この構成では、プリンタ200のインフィード側での基材搬入と同時に、必要に応じて基材を回転させることが可能である。
プリンタ200は、基材支持体260と同じ側に第1アクチュエータ230およびホルダアセンブリ106を含むと説明したが、さらなる例では、基材支持体260の対向する各側に第1アクチュエータ230とホルダアセンブリ106とを配置することも可能である。具体的には、第1アクチュエータ230を第1延長部264に隣接して配置し、アーム236を第2延長部266および主部262の全幅にわたってX方向に延在させて、基材220の対応する角部221と係合させることが可能である。
基材操作機構210は基材220を反時計回りに回転させると説明したが、別の例では基材220を時計回りに、すなわち図3Bから図3Dに示す回転方向とは逆方向に回転させるように基材操作機構210を構成または制御することも可能である。例えば、第1アクチュエータ230および第2アクチュエータ240によって、初めに図3Dと同様の状態で基材220を保持することができる。次いで、第1アクチュエータ230をインフィード側へY方向に移動するように制御すると同時に、第2アクチュエータ240を第1アクチュエータ230側へX方向に移動するように制御する。その結果、基材220は、図3Cに示す状態に回転し、次いで図3Bに示す状態に回転する。
図4Aおよび図4Bは少なくとも1つの実施形態に係るプリンタ200の各部の斜視図であり、図4Cは各部の概略背面図である。
図4Aに、第1アクチュエータ230および第2アクチュエータ240の構成例を図2および図3Aから図3Eよりも詳細に示す。具体的には、図4Aは、第1アクチュエータ230および第2アクチュエータ240の各々が、対応するレール234、244に結合されるとともにレール234、244に沿って移動可能なキャリッジ232、242と、キャリッジ232、242から基材支持体260の方に延在するアーム236、246と、対応するアーム236、246の遠位端に回動可能に結合されて基材220の対応部分を保持するように構成されたエンドエフェクタ238、248とを有することを示す。アーム236、246は、長さが幅よりも概ね長い細長部材である。アーム236の第1端または近位端411はキャリッジ232に取り付けられ、アーム246の第1端または近位端413はキャリッジ242に取り付けられる。アーム236は、キャリッジ232から基材支持体260の方に延在するので、アーム236の第2端または遠位端415は、適切に配置されると基材支持体260上方に位置し、基材220の第1部分221にアクセスできるようになる。アーム246は、キャリッジ242から基材支持体260の方に延在するので、アーム246の第2端または遠位端417は、適切に配置されると基材支持体260上方に位置し、基材220の第2部分222にアクセスできるようになる。アーム236、246の第2端415、417は、各アームの長さに沿って第1端411、413からずれた位置にある。本明細書では2本のアーム236、246は互いに垂直な方向に延在し、かつそれぞれのレール234、244に対して垂直に延在するが、アームは必要に応じて異なる角度で延在してもよい。
図4Bに、第1アクチュエータ230の構成例を図4Aよりも詳細に示す。具体的には、図4Bは、第1アクチュエータ230のエンドエフェクタ238が、基材支持体260の上方に延在するように配置されたベース部材431と、複数の吸着カップ432とを備えることを示す。ベース部材431は、アーム236の第2端415において回転軸436周りで回転可能にアーム236に結合されている。回転軸436は、第2端415から動作上適切な距離を置いて第2端415付近に位置する。図4Bでは、基材220は図3Bから図3Dの間の状態、すなわち基材回転動作中の状態にある。
ベース部材431は、ベース部材431の第1端412においてアーム236の第2端415に結合される。吸着カップ432は、ベース部材431の第2端414においてベース部材431に取り付けられる。吸着カップ432は、ベース部材431の長手軸416に沿って並んでいる。ベース部材431は、回転軸436がベース部材431の長手軸416を通るように、中央部分でアーム236に結合される。回転軸436は、ベース部材431の長手軸416から離れて配置されてもよい。吸着カップ432は、ホルダ418に取り付けられる。ホルダ418は、ベース部材431の下面に沿ってベース部材431の長手方向に延在する突条部420に取り付けられる。ホルダ418は、突条部420からベース部材431の長縁424の方に離れるように延在する取付部422を有する。吸着カップ432は、ホルダ418の取付部422に取り付けられるので、長手軸416に沿って並ぶが長手軸416とは離れて配置される。吸着カップ432は、長手軸416に沿って均等に間隔を空けて配置される。突条部420およびホルダ418は、ベース部材431の下面に沿って部分的に延在する。直立部材450がベース部材431の長手軸416を挟んで長縁424と反対側の他方の長縁(図4Bでは参照番号なし)に取り付けられる。突条部420およびそこに取り付けられたホルダ418は、図4Cに関して説明するように、Z方向に沿って移動可能なように直立部材450に結合される。
図4Cは、直立部材450の模式的な背面図である。直立部材450の正面図は、図4Bに示される。図4Cの構成例では、直立部材450は、Z方向に細長いスロット458を有する。突条部420は、スロット458を貫通して延在する幅狭部分(図示せず)を有し、スロット458に沿って移動可能である。突条部420は、アクチュエータ460、例えばモータまたはサーボモータに結合される。アクチュエータ460は、突条部420、ならびにホルダ418および吸着カップ432(図4Bに最もよく示される)をスロット458に沿ってZ方向に上下に移動させるように、例えば制御部270によって制御される。
図4Bに戻り、吸着カップ432は、回転軸436から位置をずらしてベース部材431の下面に配置され、例えば図4Cに関して説明するように、アクチュエータ460によって突条部420およびホルダ418を介して基材支持体260に近づくように下降可能に、かつ基材支持体260から離れるように上昇可能に構成される。吸着カップ432は、基材回転前に吸着カップ432を基材220の対応する部分に係合させるように、吸着カップ432に吸引力または真空を印加するための対応するポート433を有する。基材回転後に吸着カップ432を基材220の対応部分から係合解除させるように、ポート433を介して正圧を印加することができる。ベース部材431の上面に駆動部材434が配置され、駆動部材434はシリンダ435の端部443から制御可能に伸縮するロッド441に結合される。シリンダ435の端部443の上面には、第1ピボット452が配置されている。アーム236の上面には、ポスト447が配置されている。ポスト447の上面には、第2ピボット454が配置されている。ブラケット456が第1ピボット452と第2ピボット454との間で回動可能に結合され、それによってシリンダ435の端部443とポスト447とが結合されている。ロッド441のシリンダ435内への移動またはシリンダ435からの移動は、例えば制御部270によって制御可能である。第2アクチュエータ240は、第1アクチュエータ230と同様の構成および/または動作を有し、以下、第1アクチュエータ230の動作説明は、第2アクチュエータ240にも適用可能である。
基材回転動作のために吸着カップ432を基材220に係合させる前に、例えば加圧空気源からの加圧空気の供給によりシリンダ435を加圧状態に制御する。そして、加圧シリンダ435のロッド441によって、ベース部材431を所定のホーム位置まで引き込む(または押し出す)。このホーム位置で、吸着カップ432は、係合させる基材220の縁部312の真上にY方向に配置される。ベース部材431および吸着カップ432のホーム位置への移動に加えて、第1アクチュエータ230と基材220の対応部分221とをさらに位置合せする。第1アクチュエータ230と基材220の対応部分221との位置合せは、基材220の角部の座標または位置に基づいて行うことができる。基材220の角部の座標または位置は、図3Aに関して説明したように、プリンタ200の設定から求めること、および/または画像処理技術を用いてカメラによって検出することができる。例えばベース部材431および吸着カップ432がホーム位置に移動した後に、キャリッジ232をレール234に沿って制御可能に移動させることによって、第1部分221における基材220の検出された角部421と回転軸436とが一致するように、基材220の角部の検出された座標または位置に基づいて回転軸436を位置合せする。ベース部材431および吸着カップ432のホーム位置への上述の移動および回転軸436と基材220の角部421との上述の位置合せの結果、吸着カップ432は基材220の縁部312に沿って周辺の非印刷領域437と位置合せされる。非印刷領域437は、基材220の印刷材を堆積させる印刷領域438とは異なり、印刷材を堆積させない領域である。非印刷領域437は、基材220の周縁部に沿って印刷領域438の周囲に延在する。基材220の角部に対する非印刷領域437の寸法および/または位置は、個々の基材220および/または各印刷作業に対するプリンタ200の設定に含まれる。位置合せが完了すると、吸着カップ432を基材支持体260に近づくように下降させ、ポート433に真空または吸引力を印加して非印刷領域437に沿って吸着カップ432を基材220の上面と係合させる。吸着カップ432と非印刷領域437との係合により、印刷領域438に存在する、または印刷領域438に堆積させる印刷特徴部への損傷が回避または低減される。吸着カップ432と非印刷領域437との係合前および係合中、ホルダアセンブリ106は、ホルダアセンブリ106の孔406を介して基材220の下面に印加される真空または吸引力によって基材220を保持する。一構成例では、孔406は、ホルダアセンブリ106の(Y方向)長手方向縁部に沿って数ミリメートル程度の幅の領域に配置される。非印刷領域437は、基材回転動作の前後、例えば基材220が図3A、図3B、図3D、図3Eの1つ以上に関して説明した状態にあるとき、孔406の少なくとも数個と重なる。第1アクチュエータ230の吸着カップ432と非印刷領域437との係合、および第2アクチュエータ240の吸着カップ(図示せず)と非印刷領域437の対応部分(図示せず)との同様の位置合せおよび係合が完了すると、孔406に正圧を印加することによって、基材220を解放するようにホルダアセンブリ106を制御する。その結果、基材220は、基材操作機構210によって、図3Aの状態で支持面110の上に維持される。次いで、第1アクチュエータ230および補助アクチュエータ250を、基材220が図3Bの状態に移動するように制御する。次いで、例えば加圧空気の供給を遮断することによって、シリンダ435を減圧状態に制御し、減圧したシリンダ435のロッド441がシリンダ435に沿って移動自在となる。その結果、エンドエフェクタ238は、本明細書で説明したように第1アクチュエータ230および第2アクチュエータ240を同時に移動させることによって実施される後続の基材回転動作中、基材220と共に回転自在となる。基材回転動作が完了すると、例えば図3Eの状態において、第2縁部341に沿って基材220と係合するようにホルダアセンブリ106を制御する。ホルダアセンブリ106の第2縁部341との係合が完了すると、ポート433への真空または吸引力の印加を停止し(またはポート433に正圧を印加し)、非印刷領域437から吸着カップ432を解放する。その後、吸着カップ432を上昇させて、エンドエフェクタ238を基材220から係合解除させ、基材220の後続の移動に対する干渉を回避する。第2アクチュエータ240の吸着カップ(図示せず)と非印刷領域437の対応する部分(図示せず)との間でも同様の係合解除を行う。
図4Bに関して説明した構成例では、シリンダ435を加圧してベース部材431および吸着カップ432を所定のホーム位置に移動させるだけで、基材回転動作のために係合させる基材の縁部に吸着カップ432を容易に位置合せすることが可能となる。さらに、基材回転動作の初めにシリンダ435を減圧するだけで、基材回転動作中にエンドエフェクタ238が基材220と共に回転自在となる。その結果、簡易であるが有効な基材回転の構成を実現することができる。
図5Aおよび図5Bは、少なくとも1つの実施形態に係るプリンタ200のアウトフィード側の立面側面図である。図5AはY方向から見た立面図であり、図5BはX方向から見た立面図である。図5Aにおいて、レール234は支持体534に取り付けられ、レール254A、254Bはそれぞれ支持体554A、554Bに取り付けられている。支持体534、554A、554Bは、上端がレール234、254A、254Bの下面にそれぞれ取り付けられている。支持体534、554Aの下端は取付構造体555Aに取り付けられ、支持体554Bの下端は取付構造体555Bに取り付けまたは固定されている。図5Bから最もよく分かるように、取付構造体555Bは、基部108に取り付けまたは固定されている。取付構造体555A(図5Bには図示せず)も同様に、基部108に取り付けまたは固定されている。図5Aにおいて、第1アクチュエータ230のアーム236は、キャリッジ232からホルダアセンブリ106を越えてX方向に延在し、エンドエフェクタ238が基材支持体260(図5Aでは参照符号なし)上方に位置している。図5Bにおいて、第2アクチュエータ240のアーム246は、キャリッジ242からレール254Bおよびレール254A(図5Bでは図示せず)を越えてY方向に延在し、エンドエフェクタ248が基材支持体260上方に位置している。
図5Aおよび図5Bの構成例において、キャリッジ232がレール234に載置される可動部および/またはキャリッジ242がレール244に載置される可動部および/またはキャリッジ252(図5Aおよび図5Bでは参照符号なし)がレール254Aに載置される可動部は、基材220の設置領域の外側に配置され、かつ基材220がガスクッションによって支持される基材支持体260の上面よりも下方に配置されている。その結果、少なくとも1つの実施形態では、可動部によって生成された粒子が基材220の表面に衝突する可能性を最小限に抑えることが可能である。
本明細書で説明したように、プリンタに基材操作機構を設けることで、基材を回転させるための別体のチャンバや装置を必要とせず、基材をその場で回転させることが可能となる。これにより、総処理時間を短縮し、回転チャンバおよび/または回転装置を別途用意する費用や設置面積を削減することができる。
図6は少なくとも1つの実施形態に係るプリンタにおいて基材を操作する方法のフローチャートである。方法600は、本明細書に記載の少なくとも1つの制御部によって、またはその制御下で印刷システム100、200のいずれかにおいて実施することができる。
動作605において、基材支持体上で基材を支持する。例えば、図3Bに関して説明したように、プリンタ200の基材操作機構210の基材支持体260上で基材220を支持する。
動作615において、第1アクチュエータの第1エンドエフェクタによって、基材の第1部分を保持する。第1エンドエフェクタは、第1回転軸周りで回転可能である。例えば、図2、図3A、図3B、図4A、図4Bに関して説明したように、基材操作機構210の第1アクチュエータ230のエンドエフェクタ238によって、基材220の第1部分221を保持する。エンドエフェクタ238は、第1アクチュエータ230のアーム236に対して、第1回転軸436周りで回転可能である。一例では、回転軸436を基材220の角部421と位置合せする。
動作625において、第2アクチュエータの第2エンドエフェクタによって、基材の第2部分を保持する。第2エンドエフェクタは、第2回転軸周りで回転可能である。例えば、図2、図2A、図3A、図3B、図4Aに関して説明したように、基材操作機構210の第2アクチュエータ240のエンドエフェクタ248によって、基材220の第2部分222を保持する。エンドエフェクタ248は、第2アクチュエータ240のアーム246に対して、第2回転軸周りで回転可能である。一例では、第1アクチュエータ230に関して説明した方法と同様の方法で、エンドエフェクタ248の第2回転軸を基材220の第2角部と位置合せする。
動作635において、第1アクチュエータおよび第2アクチュエータを、それぞれ第1方向および第1方向に交差する第2方向に同時に移動させ、基材を第1向きから第2向きへ回転させる。例えば、図3Cに関して説明したように、第1アクチュエータ230および第2アクチュエータ240をそれぞれY方向およびX方向に同時に移動させ、基材220を図3Bの縦向きから図3Dの横向きへと回転させる。その結果、プリンタ200内での基材のその場での回転が実現可能であり、本明細書に記載の1つ以上の利点が得られる。
少なくとも1つの実施形態では、上述の印刷方法および/またはプリンタで製造される印刷製品には、ソーラーパネル、有機発光ダイオード(OLED)ディスプレイ等のフラットパネルディスプレイが含まれるが、これらに限定されるものではない。
上述の方法には動作例が含まれるが、必ずしも記載の順に実施する必要はない。本開示の実施形態の趣旨および範囲に従って、必要に応じて動作を追加、置換、順序変更、および/または削除してもよい。異なる特徴および/または異なる実施形態を組み合わせた実施形態も本開示の範囲内に含まれるものであり、本開示を検討した当業者には明白である。
図7は少なくとも1つの実施形態に係る制御部のブロック図である。図1から図6に関して説明したユニットおよび/またはシステムおよび/または動作の1つ以上は、一実施形態では、図7の1つ以上の制御部700によって実現される。
制御部700は、ハードウェアプロセッサ702、少なくとも1つの非一時的なコンピュータ読み取り可能な記録媒体を含む記憶装置704、バス708、I/O(入出力)インターフェイス710、およびネットワークインターフェイス712を備える。プロセッサ702は、バス708を介して、記憶装置704、I/Oインターフェイス710、およびネットワークインターフェイス712と結合されている。ネットワークインターフェイス712は、ネットワーク714に接続可能であり、したがってプロセッサ702および記憶装置704は、ネットワーク714を介して他のデバイスと通信可能である。プロセッサ702は、記憶装置704にエンコードされたコンピュータプログラム命令を実行し、および/または記憶装置704に記憶されたデータにアクセスして、制御部700に、図1から図6に関して説明した1つ以上の機能および/または動作を実施させるように構成される。
プロセッサ702は、中央演算処理装置(CPU)、マルチプロセッサ、分散処理システム、特定用途向け集積回路(ASIC)、および/または適切なハードウェア処理ユニットの1つ以上を含む。
記憶装置704は、命令および/またはデータを非一時的に記憶するための電子的、磁気的、光学的、電磁的、赤外線、および/または半導体システム(または装置もしくはデバイス)の1つ以上を含む。例えば、記憶装置704には、半導体またはソリッドステートメモリ、磁気テープ、リムーバブルコンピュータディスケット、ランダムアクセスメモリ(RAM)、読み取り専用メモリ(ROM)、リジッド磁気ディスク、および/または光ディスクが含まれる。光ディスクの例として、記憶装置704は、コンパクトディスクROM(CD-ROM)、書き換え可能コンパクトディスクR/W(CD-R/W)、および/またはデジタルビデオディスク(DVD)が含まれる。
I/Oインターフェイス710は、外部回路と接続可能な回路である。例えば、I/Oインターフェイス710は、プロセッサ702との間で情報を通信するためのキーボード、キーパッド、マウス、トラックボール、トラックパッド、カーソル方向キー、カードリーダ、通信ポート、ディスプレイ、信号灯、プリンタ、および/またはオーディオデバイスの1つ以上を含む。一例では、I/Oインターフェイス710は省略される。
ネットワークインターフェイス712は、制御部700をネットワーク714と通信可能にする回路であり、ネットワーク714には、1つ以上の他の制御部および/または画像取得/処理装置が接続される。例えば、ネットワークインターフェイス712は、BLUETOOTH(登録商標)、WIFI、WIMAX、GPRS、WCDMA(登録商標)等の無線ネットワークインターフェイス、またはETHERNET、USB、IEEE-1394等の有線ネットワークインターフェイスの1つ以上を含む。一例では、ネットワークインターフェイス712は省略される。
制御部700は、図1から図6に関して説明した機能および/または動作の一部または全部を実行するように構成され、したがって図1から図6に関して説明した1つ以上の利点および/または効果を実現することが可能である。
以上、当業者が本開示の態様をよりよく理解できるように、いくつかの実施形態の特徴について概説した。本明細書に記載の実施形態と同じ目的を遂行および/または同じ利点を実現するための他のプロセスおよび構造を設計または改変する基礎として、本開示を容易に使用できることを、当業者であれば理解するであろう。また、このような均等構造が本開示の趣旨および範囲から逸脱するものではなく、本開示の趣旨および範囲を逸脱することなく、本明細書に種々の変更、置換、改変を加えることができることを、当業者であれば理解するであろう。
Claims (22)
- ガスクッション基材支持体と、
前記基材支持体上で支持された基材に材料を堆積させるプリントヘッドアセンブリと、
前記基材支持体の側部に配設された第1アクチュエータであって、前記基材支持体の前記側部に沿って配設され、第1方向に向いた第1直線トラックに結合された第1アクチュエータと、
前記基材支持体の端部に配設された第2アクチュエータであって、前記基材支持体の前記端部に沿って配設され、前記第1方向に垂直な第2方向に向いた第2直線トラックに結合され、前記第1アクチュエータと同時に、前記支持された基材と係合するように配置された第2アクチュエータと、
前記第1アクチュエータおよび前記第2アクチュエータを前記支持された基材と係合させながら共に移動させて前記基材を回転させる制御部と
を備える、プリンタ。 - 前記制御部は、前記第1アクチュエータおよび前記第2アクチュエータに動作可能に結合され、前記第1アクチュエータおよび前記第2アクチュエータをそれぞれ前記第1方向および前記第2方向に同時に移動させて、第1形式に伴う第1向きから第2形式に伴う第2向きへ基材回転を生じさせるように制御する、請求項1に記載のプリンタであって、
前記第1形式は、
前記第1方向に長さを有し、前記第2方向に幅を有する縦置き形式、および
前記第1方向に前記幅を有し、前記第2方向に前記長さを有する横置き形式
のうちの一方であり、
前記第2形式は、前記縦置き形式および前記横置き形式の他方である、請求項1に記載のプリンタ。 - 前記基材支持体の前記側部に沿って前記第1方向に移動可能であり、前記基材が前記基材支持体上で支持されている間、基材を保持して前記第1方向に並進させるホルダアセンブリをさらに備え、
前記プリントヘッドアセンブリは、前記基材支持体に対して前記第2方向に移動可能である、請求項1に記載のプリンタ。 - 前記第2直線トラックに結合され、前記第2アクチュエータおよび前記第2直線トラックを前記第1方向に移動させる少なくとも1つの補助アクチュエータをさらに備える、請求項1に記載のプリンタ。
- 前記基材支持体は、
矩形の主部と、
前記第2方向において前記主部に隣接し、基材回転中に前記基材の第1角部を支持する第1延長部と、
前記第1方向において前記主部に隣接し、基材回転中に前記基材の第2角部を支持する第2延長部と
を備え、
前記主部、前記第1延長部、および前記第2延長部の全てがガスクッション基材支持体を形成する、請求項1に記載のプリンタ。 - 前記第1アクチュエータおよび前記第2アクチュエータの少なくとも一方は、
前記第1直線トラックまたは前記第2直線トラックのうちの対応する一方の直線トラックに結合され、前記一方の直線トラックに沿って移動可能なキャリッジと、
前記キャリッジから前記基材支持体の方に延在するアームと、
前記アームの端部に回動可能に結合され、前記基材の回転中に基材の対応する第1部分または第2部分を保持し、前記基材と共に回転するエンドエフェクタと
を備える、請求項1に記載のプリンタ。 - 前記第1直線トラックおよび前記第2直線トラックの少なくとも一方は、前記基材支持体の上面よりも下方に配置される、請求項6に記載のプリンタ。
- 前記基材支持体の前記側部に沿って前記第1方向に移動可能であり、前記基材が前記基材支持体上で支持されている間、基材を保持して前記第1方向に並進させるホルダアセンブリをさらに備え、
前記エンドエフェクタは、回転中に基材の上面と係合する吸着カップを備え、
前記ホルダアセンブリは、並進中に基材の下面と係合する複数の吸引孔を備える、請求項6に記載のプリンタ。 - 前記エンドエフェクタは吸着カップを備え、
前記吸着カップは、前記ホルダアセンブリによる前記基材の並進中は基材から係合解除されるように、前記基材支持体から離れるように上昇可能であり、
前記吸着カップは、前記基材の回転中は前記基材と係合するように、基材支持体に近づくように下降可能である、請求項6に記載のプリンタ。 - プリンタにおいて基材を操作する方法であって、
ガスクッション基材支持体上で前記基材を支持することと、
第1回転軸周りで回転可能な第1アクチュエータの第1エンドエフェクタによって、前記基材の第1部分を保持すること、
前記第1回転軸とは異なる第2回転軸周りで回転可能な第2アクチュエータの第2エンドエフェクタによって、前記基材の第2部分を保持すること、および
前記第1アクチュエータを第1方向に、前記第2アクチュエータを前記第1方向に交差する第2方向に同時に移動させて、前記基材を回転させること
によって前記基材を回転させることと
を含み、前記基材の前記回転中に、前記第1エンドエフェクタおよび前記第2エンドエフェクタは、前記基材と共に、それぞれ前記第1回転軸周りおよび前記第2回転軸周りで回転する、方法。 - 前記回転において、前記基材を第1形式に伴う第1向きから第2形式に伴う第2向きへ回転させ、
前記第1形式は、
前記第1方向に長さを有し、前記第2方向に幅を有する縦置き形式、および
前記第1方向に前記幅を有し、前記第2方向に前記長さを有する横置き形式
のうちの一方であり、
前記第2形式は、前記縦置き形式および前記横置き形式の他方である、請求項10に記載の方法。 - 前記基材の前記第1部分は、前記基材の第1角部を含み、
前記基材の前記第2部分は、前記基材の第2角部を含み、
前記基材の前記第1部分は、前記第1エンドエフェクタの前記第1回転軸が前記基材の前記第1角部と一致した状態で、前記第1エンドエフェクタによって保持され、
前記基材の前記第2部分は、前記第2エンドエフェクタの前記第2回転軸が前記基材の前記第2角部と一致した状態で、前記第2エンドエフェクタによって保持される、請求項10に記載の方法。 - 前記基材支持体は、
矩形の主部と、
前記第2方向において前記主部に隣接する第1延長部と
を備え、
前記主部と前記第1延長部との両方がガスクッションを形成し、
前記基材の前記回転中、前記第1延長部は前記基材の第3部分を支持し、
前記基材の前記第1部分は前記基材の第1角部を含み、
前記基材の前記第2部分は前記基材の第2角部を含み、
前記基材の前記第3部分は前記基材の第3角部を含む、請求項10に記載の方法。 - 前記基材支持体は、
前記第1方向において前記主部に隣接する第2延長部をさらに備え、
前記第2延長部はガスクッションを形成し、
前記基材の前記回転の開始時、
前記基材の前記第1部分は前記主部によって支持され、
前記基材の前記2部分および前記第3部分は前記第2延長部によって支持され、
前記基材の前記回転中、
前記基材の前記第1部分は前記主部によって支持され、次いで前記第2延長部によって支持され、
前記基材の前記第2部分は前記第2延長部によって支持され、
前記基材の前記第3部分は前記第2延長部によって支持され、次いで前記第1延長部によって支持され、
前記基材の前記回転の完了時、
前記基材の前記第1部分および前記第2部分は前記第2延長部によって支持され、
前記基材の前記第3部分は前記主部によって支持される、請求項13に記載の方法。 - 前記基材の前記回転の前および後の少なくとも一方において、
前記基材および前記基材を保持する前記第2アクチュエータの両方を前記第1方向に移動させること
をさらに含む、請求項10に記載の方法。 - 前記基材の前記回転の前および後の少なくとも一方において、
前記プリンタのホルダアセンブリによって、前記第1方向に向いた前記基材の縁部に沿った複数の位置で前記基材を保持することと、
前記基材の前記縁部を保持する前記ホルダアセンブリによって、前記基材を前記第1方向に並進させることと
をさらに含む、請求項10に記載の方法。 - 前記プリンタのホルダアセンブリによって、前記第1部分と前記第2部分とを接続する前記第1方向に向いた前記基材の第1縁部に沿った複数の第1位置で前記基材を第1向きに保持することと、
前記基材の前記第1縁部を保持する前記ホルダアセンブリを前記第1アクチュエータおよび前記第2アクチュエータの方に前記第1方向に移動させて、前記基材に第1並進を行わせることと、
前記第1エンドエフェクタの前記第1回転軸を、前記基材の前記第1部分における前記基材の第1角部と一致するように位置合せし、前記第2エンドエフェクタの前記第2回転軸を、前記基材の前記第2部分における前記基材の第2角部と一致するように位置合せすることと、
前記ホルダアセンブリによって、前記基材の前記第1縁部を解放し、前記基材の前記回転を実施することと、
前記基材の前記回転の完了時、前記ホルダアセンブリによって、前記第1部分と第4部分とを接続する前記第1方向に向いた前記基材の第2縁部に沿った複数の第2位置で前記基材を第2向きに保持することと、
前記基材の前記第2縁部を保持する前記ホルダアセンブリを前記第1アクチュエータおよび前記第2アクチュエータから離れるように前記第1方向に移動させて、前記基材に第2並進を行わせることと
をさらに含む、請求項10に記載の方法。 - プリンタ用の基材操作機構であって、
ガスクッション基材支持体の側部に沿って配設された第1直線トラックに結合され、第1方向に向いた第1アクチュエータと、
前記ガスクッション基材支持体の端部に沿って配設された第2直線トラックに結合され、前記第1方向に交差する第2方向に向いた第2アクチュエータと、
前記第1アクチュエータおよび前記第2アクチュエータに結合され、前記第1アクチュエータおよび前記第2アクチュエータをそれぞれ前記第1直線トラックおよび前記第2直線トラックに沿って同時に移動させるように制御する制御部と
を備え、
前記第1アクチュエータおよび前記第2アクチュエータの少なくとも一方は、
前記第1直線トラックまたは前記第2直線トラックのうちの対応する一方の直線トラックに結合され、前記一方の直線トラックに沿って移動可能なキャリッジと、
前記キャリッジから前記基材支持体の方に延在するアームと、
前記アームの端部に回動可能に結合され、前記第1アクチュエータと前記第2アクチュエータの前記同時移動中に回転自在なエンドエフェクタと
を備える、基材操作機構。 - 前記第1直線トラックおよび前記第2直線トラックの少なくとも一方は、前記基材支持体の上面よりも下方に配置され、
前記エンドエフェクタは、前記基材支持体に近づくように下降可能であり、
前記エンドエフェクタは、前記基材支持体から離れるように上昇可能である、請求項18に記載の基材操作機構。 - 前記第2方向において前記基材支持体の矩形の主部に隣接する第1延長部と、
前記第1方向において前記主部に隣接する第2延長部と
をさらに備え、
前記主部、前記第1延長部、および前記第2延長部はガスクッションを形成する、請求項18に記載の基材操作機構。 - 前記第2アクチュエータは、前記キャリッジ、前記アーム、および前記エンドエフェクタを備え、
前記キャリッジは、前記第2直線トラックに結合され、前記第2直線トラックに沿って前記第2方向に移動可能であり、
前記アームは前記キャリッジに対して前記第1方向に伸縮可能である、請求項18に記載の基材操作機構。 - 前記第1アクチュエータおよび前記第2アクチュエータの少なくとも一方は、前記エンドエフェクタを前記アームに結合し、前記制御部によって制御可能なシリンダをさらに備え、前記シリンダは、
前記エンドエフェクタを所定のホーム位置に移動させて前記エンドエフェクタが基材の縁部と回転可能に係合する位置に移動するように加圧され、かつ
前記第1アクチュエータと前記第2アクチュエータの前記基材を回転させる前記同時移動中に、前記エンドエフェクタが回転自在となるように減圧される、請求項18に記載の基材操作機構。
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