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Abstract
【課題】3次元形状を持つ被印刷物への印刷の精度の低下を抑制しつつ設備投資を抑えながら印刷処理の生産性を向上させる。【解決手段】ステージ上で固定された被印刷物の印刷対象面に対向してインク滴を吐出して画像を形成するヘッドと、ヘッドを印刷対象面に対して互いに直交する第1軸及び第2軸と交差する第3軸方向から対向させて保持し、ステージに対して移動可能なキャリッジと、キャリッジを第3軸の廻りに回転させて第1軸、第2軸及び第3軸の少なくとも2軸以上の各方向に同時に移動させてインク滴の吐出を制御する制御手段と、を備えた。【選択図】図7An object of the present invention is to improve the productivity of printing processing while suppressing deterioration in printing accuracy on a printing object having a three-dimensional shape and suppressing equipment investment. A head for forming an image by ejecting ink droplets facing a printing target surface of a printing substrate fixed on a stage, and a first axis and a second axis perpendicular to the printing target surface. a carriage that is held facing from a third axis direction intersecting the axis and is movable with respect to the stage; and at least two of the first, second and third axes by rotating the carriage about the third axis. and control means for simultaneously moving in each direction above the axis to control ejection of ink droplets. [Selection drawing] Fig. 7
Description
本発明は、印刷装置に関する。 The present invention relates to printing devices.
立体形状を持つ印刷対象の印刷対象面をXY面に向けて配置し、印刷ヘッドを印刷対象面に対してZ軸方向から対向させ、印刷ヘッドをキャリッジ上に配置し、キャリッジをX軸,Y軸,Z軸の各方向に自由に走査する手段を具備して印刷対象面に対する印刷を実現する立体面印刷装置において、印刷対象面の形状をZ軸方向の高さ情報として各XY座標に対応させて記憶する記憶手段と、記憶手段に記憶されている情報にもとづいて、X軸方向に主走査、Y軸方向に副走査を行う走査形式におけるキャリッジのZ軸方向への総移動量を予め算出する第1の算出手段およびY軸方向に主走査、X軸方向に副走査を行う走査形式におけるキャリッジのZ軸方向への総移動量を予め算出する第2の算出手段と、第1の算出手段,第2の算出手段により予め算出した総移動量の小さいほうの走査形式を採用し印刷させる印刷制御手段とを具備した立体面印刷装置が知られている(特許文献1)。 A print target surface having a three-dimensional shape is arranged to face the XY plane, a print head is opposed to the print target surface from the Z-axis direction, the print head is arranged on a carriage, and the carriage is arranged on the X axis and the Y axis. In a three-dimensional surface printing apparatus having means for freely scanning in each of the axial and Z-axis directions to realize printing on a surface to be printed, the shape of the surface to be printed corresponds to each XY coordinate as height information in the Z-axis direction. and a total amount of movement of the carriage in the Z-axis direction in a scanning format in which main scanning is performed in the X-axis direction and sub-scanning is performed in the Y-axis direction based on the information stored in the storage means. a first calculating means for calculating, a second calculating means for calculating in advance the total amount of movement of the carriage in the Z-axis direction in a scanning format in which main scanning is performed in the Y-axis direction and sub-scanning is performed in the X-axis direction; A three-dimensional surface printing apparatus is known which includes a calculation means and a print control means for printing by adopting the scan format with the smaller total movement amount calculated in advance by the second calculation means (Patent Document 1).
多軸型ロボットと、プッシュ式インクジェットヘッドと、インクタンクと、圧力制御部と、を有し、プッシュ式インクジェットヘッドは、多軸型ロボットに接続され、多軸型ロボットは、プッシュ式インクジェットヘッドの高さ、水平面内位置、および傾斜をそれぞれ独立して制御できる機能を有し、インクタンクは、プッシュ式インクジェットヘッドにインクを供給し、圧力制御部は、多軸型ロボットの動作状態に従ってインクタンクに加えられる圧力を制御する機能を有するインクジェット装置も知られている(特許文献2)。 A multi-axis robot, a push-type inkjet head, an ink tank, and a pressure control unit are provided, the push-type inkjet head is connected to the multi-axis robot, and the multi-axis robot is connected to the push-type inkjet head. It has a function to independently control the height, position in the horizontal plane, and tilt. The ink tank supplies ink to the push-type inkjet head, and the pressure control unit controls the ink tank according to the operating state of the multi-axis robot. There is also known an inkjet device having a function of controlling the pressure applied to the (Patent Document 2).
本発明は、3次元形状を持つ被印刷物への印刷の精度の低下を抑制しつつ設備投資を抑えながら印刷処理の生産性を向上させる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention improves the productivity of printing processing while suppressing deterioration in printing accuracy on a printing object having a three-dimensional shape and suppressing equipment investment.
前記課題を解決するために、請求項1に記載の印刷装置は、
ステージの載置面上で固定された3次元形状を有する被印刷物の印刷対象面に対向してインク滴を吐出して画像を形成するヘッドと、
前記ヘッドを前記印刷対象面に対して前記ステージの載置面と平行で互いに直交する第1軸及び第2軸と直交する第3軸方向から対向させて保持し、前記ステージの載置面に対して前記第1軸及び前記第2軸の各方向に移動可能なキャリッジと、
前記ヘッドのノズル列の直下における前記印刷対象面までの距離であるヘッドギャップを調整しながら前記印刷対象面の印刷領域全面における前記ヘッドギャップの最大値が予め定められた距離以内になるように前記キャリッジを前記第3軸の廻りに回転させて前記第1軸及び前記第2軸の各方向に同時に移動させて前記インク滴の吐出を制御する制御手段と、を備えた、
ことを特徴とする。
In order to solve the above problems, the printing apparatus according to claim 1 comprises:
a head that forms an image by ejecting ink droplets facing a printing target surface of a printing material having a three-dimensional shape fixed on a mounting surface of a stage;
The head is held facing the surface to be printed from a first axis perpendicular to the mounting surface of the stage and perpendicular to each other, and a third axis perpendicular to the second axis. a carriage movable in each direction of the first axis and the second axis;
While adjusting the head gap, which is the distance to the surface to be printed directly under the nozzle rows of the head, the maximum value of the head gap over the entire print area of the surface to be printed is within a predetermined distance. a control means for rotating the carriage around the third axis to simultaneously move the carriage in each direction of the first axis and the second axis to control ejection of the ink droplets;
It is characterized by
請求項13に記載の発明は、請求項1ないし12のいずれか1項に記載の印刷装置において、
前記ヘッドは、前記インク滴を吐出するノズルが前記キャリッジの移動方向と交差する方向に延在してノズル列を形成し、前記キャリッジには、プロセスカラーの各色のインク滴をそれぞれ吐出する各プロセスカラーヘッドを含む複数種類のヘッドが前記キャリッジの移動方向に並んで配置されている、
ことを特徴とする。
The invention according to claim 1 to 3 is the printing apparatus according to any one of claims 1 to 12,
The head has nozzles for ejecting the ink droplets extending in a direction intersecting the moving direction of the carriage to form a nozzle row. A plurality of types of heads including a color head are arranged side by side in the movement direction of the carriage,
It is characterized by
請求項14に記載の発明は、請求項13に記載の印刷装置において、
前記複数種類のヘッドは、接着用インク滴を吐出するプライマーヘッド、下地層を形成する白色インク滴を吐出する白色ヘッド、特色のインクを吐出する特色ヘッド、前記画像の表面を保護するインク滴を吐出するトップコートヘッドの少なくともいずれかのヘッドが含まれる、
ことを特徴とする。
The invention according to claims 1 to 4 is the printing apparatus according to claims 1 to 3 ,
The plurality of types of heads include a primer head that ejects adhesive ink droplets, a white head that ejects white ink droplets that form a base layer, a special color head that ejects special color ink, and ink droplets that protect the surface of the image. including at least one of the ejecting topcoat heads;
It is characterized by
請求項15に記載の発明は、請求項14に記載の印刷装置において、
前記特色ヘッドの少なくとも一つのヘッドは、前記キャリッジの移動方向と交差する方向に並んで配置されている、
ことを特徴とする。
The invention according to Claims 1 to 5 is the printing apparatus according to Claims 1 to 4 ,
At least one of the spot color heads is arranged side by side in a direction intersecting with the moving direction of the carriage,
It is characterized by
請求項16に記載の発明は、請求項13ないし15のいずれか1項又は3に記載の印刷装置において、
前記キャリッジには、紫外線を照射して前記インク滴を硬化させるUVランプ列、又は赤外線を照射して前記インク滴を乾燥させるIRランプ列が配置されている、
ことを特徴とする。
The invention according to claims 1 to 6 is the printing apparatus according to any one or 3 of claims 1 to 3 to 15,
The carriage is provided with a UV lamp row that irradiates ultraviolet rays to cure the ink droplets, or an IR lamp row that irradiates infrared rays to dry the ink droplets.
It is characterized by
請求項17に記載の発明は、請求項16に記載の印刷装置において、
前記プロセスカラーヘッド、前記特色ヘッド、前記プライマーヘッド、前記白色ヘッド、前記トップコートヘッド及び前記UVランプ列、又は前記IRランプ列は、前記印刷対象面に対して前記第3軸方向に各々個別に移動可能に配置されている、
ことを特徴とする。
The invention according to claims 1 to 7 is the printing apparatus according to claims 1 to 6 ,
The process color head, the spot color head, the primer head, the white head, the top coat head and the UV lamp row, or the IR lamp row are individually arranged in the third axial direction with respect to the printing target surface. movably arranged
It is characterized by
前記課題を解決するために、請求項2に記載の印刷装置は、
ステージの載置面上で固定された3次元形状を有する被印刷物の印刷対象面に対向してインク滴を吐出して画像を形成するヘッドと、
前記ヘッドを前記印刷対象面に対して前記ステージの載置面と平行で互いに直交する第1軸及び第2軸と直交する第3軸方向から対向させて保持し、前記ステージの載置面に対して前記第1軸及び前記第2軸の各方向に移動可能なキャリッジと、
前記ヘッドのノズル列の直下における前記印刷対象面までの距離であるヘッドギャップを調整しながら前記印刷対象面の印刷領域全面における前記ヘッドギャップの平均値が最も小さくなるように前記キャリッジを前記第3軸の廻りに回転させて前記第1軸及び前記第2軸の各方向に同時に移動させて前記インク滴の吐出を制御する制御手段と、を備えた、
ことを特徴とする。
In order to solve the above problems, the printing apparatus according to
a head that forms an image by ejecting ink droplets facing a printing target surface of a printing material having a three-dimensional shape fixed on a mounting surface of a stage;
The head is held facing the surface to be printed from a first axis perpendicular to the mounting surface of the stage and perpendicular to each other, and a third axis perpendicular to the second axis. a carriage movable in each direction of the first axis and the second axis;
While adjusting the head gap, which is the distance to the surface to be printed directly under the nozzle rows of the head, the carriage is moved to the third position so that the average value of the head gaps over the entire print area of the surface to be printed is minimized. a control means for rotating about an axis and simultaneously moving in each direction of the first axis and the second axis to control ejection of the ink droplets ;
It is characterized by
前記課題を解決するために、請求項3に記載の印刷装置は、
ステージの載置面上で固定された3次元形状を有する被印刷物の印刷対象面に対向してインク滴を吐出して画像を形成するヘッドと、
前記ヘッドを前記印刷対象面に対して前記ステージの載置面と平行で互いに直交する第1軸及び第2軸と直交する第3軸方向から対向させて保持し、前記ステージの載置面に対して前記第1軸及び前記第2軸の各方向に移動可能なキャリッジと、
前記ヘッドのノズル列の直下における前記印刷対象面までの距離であるヘッドギャップを調整しながら前記印刷対象面の特定の面における前記ヘッドギャップの平均値が最も小さくなるように前記キャリッジを前記第3軸の廻りに回転させて前記第1軸及び前記第2軸の各方向に同時に移動させて前記インク滴の吐出を制御する制御手段と、を備えた、
ことを特徴とする。
In order to solve the above problems, the printing apparatus according to claim 3 is provided with:
a head that forms an image by ejecting ink droplets facing a printing target surface of a printing material having a three-dimensional shape fixed on a mounting surface of a stage;
The head is held facing the surface to be printed from a first axis perpendicular to the mounting surface of the stage and perpendicular to each other, and a third axis perpendicular to the second axis. a carriage movable in each direction of the first axis and the second axis;
While adjusting the head gap, which is the distance to the surface to be printed directly under the nozzle rows of the head, the carriage is moved to the third position so that the average value of the head gap on a specific surface of the surface to be printed is minimized. a control means for rotating about an axis and simultaneously moving in each direction of the first axis and the second axis to control ejection of the ink droplets ;
It is characterized by
請求項4に記載の発明は、請求項1ないし3のいずれか1項に記載の印刷装置において、
前記ヘッドギャップが通常に比べて小さくなる第1の印刷モード及び前記キャリッジの移動時間が最も短くなる第2の印刷モードが選択可能であり、前記制御手段は、選択された印刷モードに基づいて前記キャリッジの回転角度を設定する、
ことを特徴とする。
The invention according to claim 4 is the printing apparatus according to any one of claims 1 to 3 ,
A first print mode in which the head gap is smaller than usual and a second print mode in which the carriage movement time is the shortest can be selected, and the control means controls the print mode based on the selected print mode. set the rotation angle of the carriage,
It is characterized by
請求項5に記載の発明は、請求項1ないし4のいずれか1項に記載の印刷装置において、
前記ヘッドを前記印刷対象面に向くように傾ける首振り手段を更に備えた、
ことを特徴とする。
The invention according to claim 5 is the printing apparatus according to any one of claims 1 to 4 ,
further comprising swing means for tilting the head so as to face the surface to be printed,
It is characterized by
請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の印刷装置において、
前記印刷対象面は、前記第1軸及び前記第2軸により形成される基準平面に対して傾いている、
ことを特徴とする。
The invention according to claim 6 is the printing apparatus according to claim 5 ,
the surface to be printed is inclined with respect to a reference plane formed by the first axis and the second axis;
It is characterized by
請求項7に記載の発明は、請求項5又は6に記載の印刷装置において、
前記首振り手段は、前記ヘッドを前記キャリッジの移動方向に傾けて前記印刷対象面の印刷領域全面における前記ヘッドギャップの平均値が最も小さくなるように調整する、
ことを特徴とする。
The invention according to
The oscillating means tilts the head in the moving direction of the carriage to adjust the average value of the head gap over the entire print area of the print target surface to be the smallest.
It is characterized by
請求項8に記載の発明は、請求項5又は6に記載の印刷装置において、
前記首振り手段は、前記ヘッドを前記キャリッジの移動方向に傾けて前記印刷対象面の特定の面における前記ヘッドギャップの平均値が最も小さくなるように調整する、
ことを特徴とする。
The invention according to claim 8 is the printing apparatus according to claim 5 or 6 ,
The oscillating means tilts the head in the moving direction of the carriage and adjusts the average value of the head gap on a specific surface of the surface to be printed to be the smallest.
It is characterized by
請求項9に記載の発明は、請求項5又は6に記載の印刷装置において、
前記首振り手段は、前記ヘッドを前記キャリッジの移動方向に傾けて前記印刷対象面の印刷領域全面における前記ヘッドギャップの最大値が予め定められた距離以内になるように調整する、
ことを特徴とする。
The invention according to claim 9 is the printing apparatus according to claim 5 or 6 ,
The oscillating means tilts the head in the moving direction of the carriage and adjusts the maximum value of the head gap over the entire print area of the print target surface to be within a predetermined distance.
It is characterized by
請求項10に記載の発明は、請求項5又は6に記載の印刷装置において、
前記首振り手段は、前記ヘッドを前記キャリッジの移動方向と交差する方向に傾けて前記印刷対象面の印刷領域全面における前記ヘッドギャップの平均値が最も小さくなるように調整する、
ことを特徴とする。
The invention according to
The oscillating means tilts the head in a direction intersecting the movement direction of the carriage to adjust the average value of the head gap over the entire print area of the print target surface to be the smallest.
It is characterized by
請求項11に記載の発明は、請求項5又は6に記載の印刷装置において、
前記首振り手段は、前記ヘッドを前記キャリッジの移動方向と交差する方向に傾けて前記印刷対象面の特定の面における前記ヘッドギャップの平均値が最も小さくなるように調整する、
ことを特徴とする。
The invention according to claim 11 is the printing apparatus according to claim 5 or 6 ,
The oscillating means tilts the head in a direction intersecting the movement direction of the carriage to adjust the average value of the head gap on a specific surface of the printing target surface to be the smallest.
It is characterized by
請求項12に記載の発明は、請求項5又は6に記載の印刷装置において、
前記首振り手段は、前記ヘッドを前記キャリッジの移動方向と交差する方向に傾けて前記印刷対象面の印刷領域全面における前記ヘッドギャップの最大値が予め定められた距離以内になるように調整する、
ことを特徴とする。
The invention according to
The oscillating means tilts the head in a direction intersecting the moving direction of the carriage, and adjusts the maximum value of the head gap over the entire print area of the print target surface to be within a predetermined distance.
It is characterized by
請求項18に記載の発明は、請求項1ないし17のいずれか1項に記載の印刷装置において、
前記キャリッジは、前記インク滴のミストを含む気体を吸引するミスト吸引手段を有する、
ことを特徴とする。
The invention according to claim 18 is the printing apparatus according to any one of claims 1 to 17 ,
The carriage has mist suction means for sucking gas containing mist of the ink droplets.
It is characterized by
請求項19に記載の発明は、請求項1ないし18のいずれか1項に記載の印刷装置において、
前記キャリッジは、前記インク滴となるインク内の酸素を除去する脱気手段を有する、
ことを特徴とする。
The invention according to claim 19 is the printing apparatus according to any one of claims 1 to 18 ,
The carriage has degassing means for removing oxygen in the ink that forms the ink droplets.
It is characterized by
請求項20に記載の発明は、請求項1ないし19のいずれか1項に記載の印刷装置において、
前記キャリッジは、前記インク滴が吐出されてから前記印刷対象面に着弾して硬化するまでの雰囲気に窒素ガスを導入して酸素を取り除く窒素置換機構を有する、
ことを特徴とする。
The invention according to
The carriage has a nitrogen replacement mechanism that removes oxygen by introducing nitrogen gas into an atmosphere from when the ink droplets are ejected until they land on the surface to be printed and are cured.
It is characterized by
請求項1に記載の発明によれば、キャリッジを回転させることで3次元形状を持つ被印刷物の印刷対象面に対する印刷処理の生産性を向上させつつ、被印刷物の3次元形状に合わせて画像品質の低下を抑制することができる。 According to the first aspect of the invention, by rotating the carriage, it is possible to improve the productivity of the printing process on the printing target surface of the printing material having a three-dimensional shape, and to adjust the image quality according to the three-dimensional shape of the printing material. can be suppressed .
請求項13に記載の発明によれば、フルカラー印刷の生産性を向上させることができる。 According to the 13th aspect of the invention , the productivity of full-color printing can be improved.
請求項14に記載の発明によれば、一回の移動走査で特色を含むフルカラー画像を形成するとともに後処理まで完結させることができる。 According to the 14th aspect of the present invention, a full - color image including special colors can be formed and post-processing can be completed by one movement scanning.
請求項15に記載の発明によれば、キャリッジ内に複数種類のプリントヘッドを配置することができる。 According to the 15th aspect of the invention, a plurality of types of print heads can be arranged in the carriage.
請求項16、17に記載の発明によれば、一回の移動走査で印刷を完結させ生産性を向上させることができる。 According to the 16th and 17th aspects of the invention, it is possible to complete printing by one movement scanning and improve productivity.
請求項2に記載の発明によれば、キャリッジを回転させることで3次元形状を持つ被印刷物の印刷対象面に対する印刷処理の生産性を向上させつつ、画像品質の低下を抑制することができる。 According to the second aspect of the invention, by rotating the carriage, it is possible to improve the productivity of the printing process on the printing target surface of the printing object having a three-dimensional shape, while suppressing the deterioration of the image quality.
請求項3に記載の発明によれば、キャリッジを回転させることで3次元形状を持つ被印刷物の印刷対象面に対する印刷処理の生産性を向上させつつ、印刷対象面の特定の面の画像品質の低下を抑制することができる。 According to the third aspect of the present invention, by rotating the carriage, the productivity of the printing process on the printing target surface of the printing object having a three-dimensional shape is improved, and the image quality of the specific printing target surface is improved. Decrease can be suppressed.
請求項4に記載の発明によれば、画質優先又は生産性優先のいずれかの印刷モードを選択することができる。 According to the fourth aspect of the invention, it is possible to select a print mode of either image quality priority or productivity priority.
請求項5に記載の発明によれば、基準平面に対して傾斜している印刷対象面に対する印刷精度の低下を抑制することができる。 According to the fifth aspect of the invention, it is possible to suppress deterioration in printing accuracy for a surface to be printed that is inclined with respect to the reference plane.
請求項6に記載の発明によれば、基準平面に対して傾斜している印刷対象面に印刷することができる。 According to the sixth aspect of the invention, printing can be performed on a surface to be printed that is inclined with respect to the reference plane.
請求項7、8、9、10、11、12に記載の発明によれば、基準平面に対して傾斜している印刷対象面に対する印刷精度の低下を抑制しながら印刷処理の生産性を向上させることができる。
According to the inventions of
請求項18に記載の発明によれば、ヘッドギャップが大きくなった場合に発生するミストを吸収することができる。 According to the eighteenth aspect of the invention, it is possible to absorb the mist generated when the head gap is increased.
請求項19、20に記載の発明によれば、インク滴の硬化を阻害する酸素を取り除くことができる。 According to the 19th and 20th aspects of the invention, it is possible to remove oxygen that inhibits curing of ink droplets.
次に図面を参照しながら、本発明の実施形態の具体例を説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
尚、以下の図面を使用した説明において、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、理解の容易のために説明に必要な部材以外の図示は適宜省略されている。
Next, specific examples of embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the following embodiments.
It should be noted that in the following description using the drawings, the drawings are schematic, and the ratio of each dimension is different from the actual one. Illustrations other than members are omitted as appropriate.
「第1実施形態」
(1)印刷装置の全体構成
図1は本実施形態に係る印刷装置1のハードウェア構成の一例を示すブロック図、図2は印刷機構40の装置構成を示すブロック図、図3はキャリッジ42におけるプリントヘッドPHの第3軸方向の移動を説明する断面模式図である。
以下、図面を参照しながら、本実施形態に係る画像形成システムの構成について説明する。
"First Embodiment"
(1) Overall Configuration of Printing Apparatus FIG. 1 is a block diagram showing an example of the hardware configuration of the printing apparatus 1 according to this embodiment, FIG. 2 is a block diagram showing the apparatus configuration of the
The configuration of the image forming system according to the present embodiment will be described below with reference to the drawings.
(1-1)印刷装置
印刷装置1は、装置の全体を制御する制御部10と、外部装置との通信に使用される通信部20と、操作画面等を表示するとともに利用者の操作を受け付ける操作表示部30と、インクジェット方式で被印刷物Sに画像を形成する印刷機構40と、外部装置から受け取った画像情報を画像データとして格納する記憶部50と、を有している。制御部10と上記各部は、バス60を通じて接続されている。
尚、本実施形態において、被印刷物Sとしては、材料を問わず3次元形状を有する立体物、例えば車両の湾曲した表面を印刷対象面とすることができる。
(1-1) Printing Apparatus The printing apparatus 1 includes a
In this embodiment, as the printing target S, a three-dimensional object having a three-dimensional shape, for example, a curved surface of a vehicle can be used as a print target surface regardless of the material.
制御部10は、プログラムの実行を通じて各種の管理機能を提供するCPU(Central Processing Unit)と、BIOS(Basic Input Output System)等を格納する記憶領域としてのROM(Read Only Memory)と、プログラムの実行領域として使用されるRAM(Random Access Memory)とからなるプロセッサを有している。プログラムには、ファームウェアやオペレーティングシステム(OS)が含まれる。尚、CPU、ROM、RAMは一つでも複数を備えていてもよい。
The
通信部20は、例えばLAN(Local Area Network)インターフェースやIOT(Internet of Things)インターフェースで構成され、ネットワーク上に存在する他の機器と通信する。ここでの通信には例えばイーサネット(登録商標)インターフェース、Wifi(登録商標)、Bluetooth(登録商標)、ZigBee(登録商標)などを使用する。
操作表示部30は、いわゆるユーザインタフェースに相当するもので、具体的には液晶ディスプレイパネルや有機EL(Electro Luminescence)ディスプレイパネル、各種操作ボタン、タッチパネル等を組み合わせて構成され、各種の設定や指示の入力及び情報表示に用いられる。
The
The
図2に示すように、印刷機構40は被印刷物Sを載置して水平な姿勢を保持した状態で固定するステージ41(図6 参照)を備え、ステージ41の載置面上にはキャリッジ42を第1軸(幅)及び第2軸(奥行)方向に移動させるキャリッジ移動機構43が設けられている。キャリッジ移動機構43は、サーボモータSM、ボールねじBS(不図示)及びリニアガイドLG(不図示)から構成される。
キャリッジ42上には、後述するプロセスカラーCMYK(C:シアン、M:マゼンタ、Y:イエロー、K:ブラック)の4種類のインクを液滴として吐出するプロセスカラープリントヘッド410を含む複数種類のプリントヘッドPH(各色のインクを区別しない場合、単にプリントヘッドPHと記す)が配置されている。各々のプリントヘッドPHには各色のインクを供給するインクタンク420(不図示)が接続されている。
As shown in FIG. 2, the
On the
各々のプリントヘッドPHは、図3に示すように、プリントヘッド移動機構44で第1軸及び第2軸と交差(直交)する第3軸方向に個別に移動可能に保持され、各々のプリントヘッドPHの各吐出ノズル先端と3次元曲面を有する被印刷物Sの印刷対象面との間隔は各プリントヘッドPHの特性に合った適切な距離(印刷ギャップ)に常に保たれている。プリントヘッド移動機構44も、サーボモータSM、ボールねじBS(不図示)及びリニアガイドLG(不図示)から構成されている。
さらに、キャリッジ42は、サーボモータSMとハーモニック減速機HG(不図示)を組み合わせたキャリッジ回転機構45で第3軸の廻りに回転可能に支持されている。
As shown in FIG. 3, each print head PH is held by a print head moving mechanism 44 so as to be individually movable in a third axis direction intersecting (perpendicular to) the first axis and the second axis. The distance between the tip of each ejection nozzle of PH and the printing target surface of the printing material S having a three-dimensional curved surface is always kept at an appropriate distance (printing gap) that matches the characteristics of each print head PH. The print head moving mechanism 44 is also composed of a servomotor SM, a ball screw BS (not shown) and a linear guide LG (not shown).
Furthermore, the
制御部10は、印刷機構40と動作可能に接続され、被印刷物Sの印刷対象面と各プリントヘッドPHとの相対移動をキャリッジ移動機構43及びプリントヘッド移動機構44による直動3軸とキャリッジ回転機構45による回転1軸の4自由度で行うとともに、各々のプリントヘッドPHの各吐出ノズルNZからのインク吐出量や吐出タイミング等を制御する。
The
記憶部50は、ハードディスク装置や半導体メモリなどの記憶装置により構成される。本実施形態における記憶部50には、外部装置から受け取った画像データの他、被印刷物Sの3次元形状データも記録される。 The storage unit 50 is configured by a storage device such as a hard disk device or a semiconductor memory. In addition to the image data received from the external device, the three-dimensional shape data of the printing material S is also recorded in the storage unit 50 in this embodiment.
(1-2)キャリッジ
図4(a)はプリントヘッドPHのノズル配列を模式的に示す図、(b)はキャリッジ42内におけるプリントヘッドPHの配置構成を示す平面模式図である。
プリントヘッドPHは、図4(a)に模式的に示すように、インク滴を吐出する複数のノズルNZが所定のピッチpで一列に並んだノズル列411と、ノズル列412とを有する。なお、本実施形態では、ノズル列が2列である場合を例に挙げて説明するが、プリントヘッドPHは、3列以上のノズル列を備えてもよい。
ノズル列411、412は、プリントヘッドPHの進行方向(図4中 矢印で示す)において前後方向に配置されている。
(1-2) Carriage FIG. 4A is a diagram schematically showing the nozzle arrangement of the print head PH, and FIG.
The print head PH has, as schematically shown in FIG. 4A, a
The
このようなノズル列411、412が配置されたプリントヘッドPHは、図4(b)に示すように、プロセスカラープリントヘッド410が、キャリッジ42の移動方向(図4(b)中 矢印で示す)にC(シアン)色のプリントヘッド410Cを先頭にM(マゼンタ)色のプリントヘッド410M、Y(イエロー)色のプリントヘッド410Y、K(ブラック)色のプリントヘッド410Kの順に並んで配置されている。また、プロセスカラープリントヘッド410に対して、キャリッジ42の移動方向と交差する方向には、接着用インク滴を吐出するプライマープリントヘッド410P、下地層を形成する白色インク滴を吐出する白色プリントヘッド410W、画像の表面を保護するインク滴を吐出するトップコートプリントヘッド410Tがヘッド列を構成するように配置されている。
As shown in FIG. 4B, the print head PH having
各色のプリントヘッドPHのキャリッジ42の移動方向における後端側には、紫外線を照射してインク滴を硬化させるUVランプ列430が配置されている。本実施形態において、各色インクは顔料系のインクである。また、各色インクは、紫外線が照射されることで硬化するUV硬化樹脂(紫外線硬化樹脂)を有機溶剤で希釈したソルベントUVインクである。
尚、各色インクとして、水性インクを用いる場合、UVランプ列430に代えて赤外線を照射してインク滴を乾燥させるIRランプ列440(不図示)が配置される。
A
When water-based ink is used as each color ink, instead of the
このようにキャリッジ42内にプロセスカラープリントヘッド410に加えてプライマープリントヘッド410P、トップコートプリントヘッド410T及びUVランプ列430又はIRランプ列440を配列することで、一回の走査で印刷処理を完結させ生産性を向上させることができる。
By arranging the
「変形例」
図5はキャリッジ42内における変形例に係るプリントヘッドPHの配置構成を示す平面模式図である。
図5に示すように、プロセスカラープリントヘッド410であるC(シアン)色のプリントヘッド410C、M(マゼンタ)色のプリントヘッド410M、Y(イエロー)色のプリントヘッド410Y、K(ブラック)色のプリントヘッド410Kに加え、特色プリントヘッド410Sが、キャリッジ42の移動方向(図5中 矢印で示す)に並んで配置されている。
"Variation"
FIG. 5 is a schematic plan view showing the arrangement of print heads PH according to a modification in the
As shown in FIG. 5, the process
また、プロセスカラープリントヘッド410に対して、キャリッジ42の移動方向と交差する方向には、接着用インク滴を吐出するプライマープリントヘッド410P、下地層を形成する白色インク滴を吐出する白色プリントヘッド410W、画像の表面を保護するインク滴を吐出するトップコートプリントヘッド410Tに加えて、他の特色プリントヘッド410S1、410S2がヘッド列を構成するように配置されている。他の特色プリントヘッド410S1としては、例えば、金色のプリントヘッドPH、410S2としては銀色のプリントヘッドPHが挙げられる。
In addition, in a direction intersecting the movement direction of the
このように、キャリッジ42内に、プロセスカラープリントヘッド410C、410M、410Y、410K、特色プリントヘッド410S、410S1410S2、プライマープリントヘッド410P、白色プリントヘッド410W、トップコートプリントヘッド410T及びUVランプ列430、又はIRランプ列440を配置することで、一回の走査で印刷処理を完結させ生産性を向上させることができる。
Thus, in
キャリッジ42には、インクタンク420内のインクに含まれる酸素を脱気する酸素脱気装置450(不図示)を設けることが好ましい。酸素脱気装置450は、気体透過膜を介してインクタンク420の空間を減圧して脱気を行うことで、キャビテーションを防止して、インク滴の吐出不良を抑制する。
また、UV硬化樹脂の重合反応を阻害する酸素を窒素等の不活性ガスで置換する窒素置換装置460(不図示)を設けることが好ましい。
さらに、立体物への印刷時に微量に発生するインクミストを吸引するミスト吸引装置470(不図示)を設けることが好ましい。
The
Further, it is preferable to provide a nitrogen replacement device 460 (not shown) for replacing oxygen, which inhibits the polymerization reaction of the UV curable resin, with an inert gas such as nitrogen.
Furthermore, it is preferable to provide a mist suction device 470 (not shown) for sucking a small amount of ink mist generated when printing on a three-dimensional object.
(2)キャリッジの移動走査
図6は、被印刷物Sの印刷対象面に対するキャリッジ42の移動走査を説明する概略図である。
キャリッジ42は、ステージ41の載置面上に固定された被印刷物Sを第1軸方向に跨ぐフレームFに支持され、フレームF上でキャリッジ移動機構43によって第1軸方向に移動可能となっている。フレームFは、被印刷物Sを第1軸方向に跨いだ状態でステージ41に対して第2軸方向に移動可能となっている。したがって、キャリッジ42は、図6(a)に矢印で示すように、フレームFが第2軸方向に移動しながらフレームF上で第1軸方向に移動することで、被印刷物Sの印刷対象面全体に対してキャリッジ42内に配置された各々のプリントヘッドPHからインク滴を吐出して印刷を行うようになっている。
(2) Movement and Scanning of Carriage FIG. 6 is a schematic diagram illustrating movement and scanning of the
The
更に、本実施形態においては、キャリッジ42は、フレームF上で第3軸の廻りに回転可能に支持されている。これにより、図6(b)に示すように、キャリッジ42は、被印刷物Sの印刷対象面に対して、第1軸及び第2軸と平面的に交差する斜め方向Rに移動走査可能となる。これにより、被印刷物Sの平面形状及び3次元形状に応じて、第1軸及び第2軸方向のキャリッジ42の移動量及び第3軸方向のプリントヘッドPHの移動量が少なくなる移動走査方向を算出して移動走査することで、3次元形状を持つ被印刷物Sへの画像の印刷に要する時間を短縮し印刷処理の生産性を向上させることが可能となる。
Furthermore, in this embodiment, the
(2.1)ヘッドギャップ制御
図7は本実施形態におけるキャリッジ42の移動走査の制御の流れを示すフローチャート、図8は被印刷物の第3軸方向の高さデータが大きく変化している領域におけるヘッドギャップGを説明する模式図である。
本実施形態においては、キャリッジ42を第1軸及び第2軸と交差する第3軸の廻りに回転させてプリントヘッドPHのノズル列411、412の直下における印刷対象面までの距離であるヘッドギャップGを調整する。具体的には、印刷対象面の印刷領域全面におけるヘッドギャップGの平均値が最も小さくなるようにキャリッジ42を回転させる。これにより、生産性の低下を抑制しながら画像品質の低下を抑制することが可能となる。
(2.1) Head Gap Control FIG. 7 is a flow chart showing the control flow of movement scanning of the
In this embodiment, the
印刷処理が開始されると、ステップ101で被印刷物Sの印刷対象面の第1軸及び第2軸方向の印刷範囲データ及び第3軸方向の高さデータを取得する(S101)。被印刷物Sの印刷対象面の第1軸及び第2軸方向の印刷範囲データ及び第3軸方向の高さデータは、外部装置から受け取った画像データとして記憶部50に記録されている。 When the printing process is started, in step 101, print range data in the directions of the first and second axes and height data in the direction of the third axis of the surface to be printed of the material to be printed S are obtained (S101). The printing range data in the directions of the first and second axes and the height data in the direction of the third axis of the printing target surface of the printing material S are recorded in the storage unit 50 as image data received from the external device.
ステップ102では、ステップ101で取得した被印刷物Sの第3軸方向の高さデータに基づいて第1軸方向に主走査、第2軸方向に副走査を行った場合の印刷対象面の印刷領域全面における第3軸方向のヘッドギャップGの総量を算出する(S102)。そして、ステップ103では、ステップ102で算出したヘッドギャップGの総量に対して印刷領域全面におけるヘッドギャップGの平均値を算出する(S103)。 In step 102, based on the height data in the third axis direction of the printing material S acquired in step 101, the main scanning in the first axis direction and the sub-scanning in the second axis direction are performed. A total amount of the head gap G in the third axis direction on the entire surface is calculated (S102). Then, in step 103, the average value of the head gap G over the entire print area is calculated with respect to the total amount of the head gap G calculated in step 102 (S103).
ステップ104では、ステップ103で算出したヘッドギャップGの平均値が最も小さくなる移動走査経路を推定する(S104)。ここで、ヘッドギャップGの平均値が最も小さくなる移動走査経路は、キャリッジ42を第3軸廻りに回転させながら移動走査した場合のヘッドギャップGの平均値を複数経路で比較し最適化される。そして、ステップ105では、キャリッジ42を第3軸廻りに回転させながら、第1軸及び第2軸方向に同時に移動走査してステップ104で推定した移動走査経路で印刷領域全面に対する印刷処理を行う(S105)。
In step 104, the moving scanning path that minimizes the average value of the head gap G calculated in step 103 is estimated (S104). Here, the moving scanning path that minimizes the average value of the head gap G is optimized by comparing the average values of the head gap G in a plurality of paths when moving and scanning while rotating the
尚、印刷対象面の特定の面において、第3軸方向のヘッドギャップGの総量を算出し、算出したヘッドギャップGの平均値が最も小さくなる移動走査経路を推定して、キャリッジ42を第3軸廻りに回転させながら、推定した移動走査経路で印刷処理を行ってもよい。ここで、印刷対象面の特定の面としては、被印刷物Sの第3軸方向の高さデータが他の印刷領域に比べて大きく変化している領域が挙げられる。
このように、被印刷物Sの第3軸方向の高さデータが他の印刷領域に比べて大きく変化している領域において、ヘッドギャップGの平均値が最も小さく移動走査経路を推定して、キャリッジ42を第3軸廻りに回転させながら推定した移動走査経路で印刷処理を行うことで、生産性の低下を抑制しながら印刷対象面の特定の面の画像品質の低下を抑制することができる。
Note that the total amount of the head gap G in the third axis direction is calculated for a specific surface to be printed, and the moving scanning path that minimizes the calculated average value of the head gap G is estimated. The printing process may be performed along the estimated moving scanning path while rotating around the axis. Here, the specific surface to be printed includes an area where the height data of the printing material S in the third axis direction varies greatly compared to other print areas.
In this way, in the area where the height data of the printing material S in the third axis direction varies greatly compared to the other printing areas, the average value of the head gap G is estimated to be the smallest, and the movement scanning path is estimated. By performing print processing along the estimated moving scanning path while rotating 42 about the third axis, it is possible to suppress deterioration in image quality of a specific surface to be printed while suppressing a decrease in productivity.
また、印刷対象面の印刷領域全面における第3軸方向のヘッドギャップGの総量を算出し、ヘッドギャップGの最大値が予め定められた距離以内になる移動走査経路を推定して、キャリッジ42を第3軸廻りに回転させながら、推定した移動走査経路で印刷処理を行ってもよい。
図8に模式的に示すように、プリントヘッドPHのノズル列411、412の直下における印刷対象面までの距離であるヘッドギャップGは、被印刷物Sの第3軸方向の高さデータが大きく変化している領域X1において大きくなる(図8中 G2参照)。そして、このときのヘッドギャップG2を印刷品質が悪化しない適切な距離に常に保たれるようにプリントヘッド移動機構44を駆動した場合(図8中 矢印で示す)、印刷処理の高速化、静音化及び省エネルギ化が阻害される虞がある。本実施形態においては、ヘッドギャップGの予め定められた距離として印刷品質を悪化させない許容最大値以内になる移動走査経路を推定して、キャリッジ42を第3軸廻りに回転させながら推定した移動走査経路で印刷処理を行うことで印刷に要する時間を短縮することができる。
In addition, the total amount of the head gap G in the third axis direction over the entire print area of the print target surface is calculated, and the movement scanning path in which the maximum value of the head gap G is within a predetermined distance is estimated, and the
As schematically shown in FIG. 8, the head gap G, which is the distance to the surface to be printed directly below the
(2.2)移動時間制御
図9は本実施形態におけるキャリッジ42の移動時間を短くする移動走査の制御の流れを示すフローチャートである。本実施形態においては、キャリッジ42を第1軸及び第2軸と交差する第3軸の廻りに回転させてキャリッジ42の移動走査時間が最も短くなるように制御する。3次元形状を有する被印刷物Sの印刷対象面に一定のヘッドギャップGを保持しながら印刷処理する場合、被印刷物Sの第3軸方向の高さデータの起伏量が緩やかであるほうが、プリントヘッドの第3軸方向の移動量が少なく、プリントヘッド移動機構44の動作量を減少させ印刷処理を高速化ことが可能となる。また、被印刷物Sの印刷対象面の平面形状によっても印刷対象面の外側の領域における移動を含めてキャリッジ42の移動量は異なり、例えば、縦長の印刷対象面に対しては、キャリッジ42を縦方向に移動走査することで印刷処理を高速化することが可能となる。
(2.2) Movement Time Control FIG. 9 is a flow chart showing the flow of movement scanning control for shortening the movement time of the
印刷処理が開始されると、ステップ201で被印刷物Sの印刷対象面の第1軸及び第2軸方向の印刷範囲データ及び第3軸方向の高さデータを取得する(S201)。被印刷物Sの印刷対象面の第1軸及び第2軸方向の印刷範囲データ及び第3軸方向の高さデータは、外部装置から受け取った画像データとして記憶部50に記録されている。 When the printing process is started, in step 201, print range data in the directions of the first and second axes and height data in the direction of the third axis of the surface to be printed of the printing material S are obtained (S201). The printing range data in the directions of the first and second axes and the height data in the direction of the third axis of the printing target surface of the printing material S are recorded in the storage unit 50 as image data received from the external device.
ステップ202では、ステップ201で取得した被印刷物Sの印刷対象面の第1軸及び第2軸方向の印刷範囲データ及び第3軸方向の高さデータに基づいて第1軸方向に主走査、第2軸方向に副走査を行った場合のキャリッジ42の総移動量及び印刷対象面の印刷領域全面における第3軸方向のプリントヘッドPHの総移動量を算出する(S202)。
In step 202, based on the printing range data in the directions of the first and second axes and the height data in the direction of the third axis of the surface to be printed of the printing material S acquired in step 201, main scanning in the direction of the first axis, The total amount of movement of the
ステップ203では、ステップ202で算出したキャリッジ42の総移動量及びプリントヘッドPHの総移動量が最も小さくなる移動走査経路を推定する(S203)。そしてステップ204では、キャリッジ42を第3軸廻りに回転させながら、第1軸及び第2軸方向に同時に移動走査してステップ203で推定した移動走査経路で印刷領域全面に対する印刷処理を行う(S204)。これにより、被印刷物Sの平面形状及び3次元形状に合わせて印刷処理に要する時間を短縮することができる。
In step 203, the movement scanning path that minimizes the total amount of movement of the
(2.3)印刷モードの選択
図10は本実施形態における印刷モードを選択するキャリッジ42の移動走査の制御の流れを示すフローチャートである。本実施形態においては、ヘッドギャップGが通常に比べて小さく、高画質で印刷処理が可能な第1印刷モードと、印刷領域に対してキャリッジ42の移動走査時間が最も短く生産性が高い第2印刷モードが選択可能であり、制御部10は、操作表示部30を介して受け付けた印刷モードに基づいて、キャリッジ42を第3軸廻りに回転させながら、第1軸及び第2軸方向に同時に移動走査して印刷領域に対する印刷処理を行う。
(2.3) Selection of Print Mode FIG. 10 is a flow chart showing the flow of control for movement and scanning of the
印刷処理が開始されると、ステップ301で印刷モードの選択を受け付ける(S301)。選択される印刷モードは、ヘッドギャップGが通常に比べて小さく、高画質で印刷処理が可能な第1印刷モードと、印刷領域に対してキャリッジ42の移動走査時間が最も短く生産性が高い第2印刷モードのいずれかである。
When print processing is started, selection of a print mode is accepted in step 301 (S301). The print modes to be selected are the first print mode in which the head gap G is smaller than usual and capable of printing with high image quality, and the second print mode in which the movement scanning time of the
ステップ301で第1印刷モードが選択された場合、まず、ステップ302で被印刷物Sの印刷対象面の第1軸及び第2軸方向の印刷範囲データ及び第3軸方向の高さデータを取得する(S302)。そして、ステップ303では、ステップ302で算出した被印刷物Sの第3軸方向の高さデータに基づいて第1軸方向に主走査、第2軸方向に副走査を行った場合の印刷対象面に対する第3軸方向のヘッドギャップGを算出する(S303)。ステップ304では、ヘッドギャップGが通常に比べて小さくなる移動走査経路を推定する(S304)。なお、ヘッドギャップGが通常に比べて小さくなる移動走査経路としては、キャリッジ42を第3軸廻りに回転させながら移動走査した場合のヘッドギャップGを複数経路で比較し最も小さくなる移動走査経路を選択してもよい。そして、ステップ305では、キャリッジ42を第3軸廻りに回転させながら、第1軸及び第2軸方向に同時に移動走査してステップ304で推定した移動走査経路で印刷領域全面に対する印刷処理を行う(S305)。
When the first print mode is selected in step 301, first, in step 302, print range data in the directions of the first and second axes and height data in the direction of the third axis of the surface to be printed of the printing material S are acquired. (S302). Then, in step 303, based on the height data of the printing material S in the third axis direction calculated in step 302, the main scanning in the first axis direction and the sub-scanning in the second axis direction are performed on the surface to be printed. A head gap G in the third axial direction is calculated (S303). In step 304, a movement scanning path is estimated in which the head gap G is smaller than usual (S304). As for the moving scanning path in which the head gap G is smaller than usual, the moving scanning path that has the smallest head gap G when the
ステップ301で第2印刷モードが選択された場合、まず、ステップ306で被印刷物Sの印刷対象面の第1軸及び第2軸方向の印刷範囲データ及び第3軸方向の高さデータを取得する(S306)。そして、ステップ307では、ステップ306で取得した被印刷物Sの印刷対象面の第1軸及び第2軸方向の印刷範囲データ及び第3軸方向の高さデータに基づいて第1軸方向に主走査、第2軸方向に副走査を行った場合のキャリッジ42の総移動量及び印刷対象面の印刷領域全面における第3軸方向のプリントヘッドの総移動量を算出する(S307)。
ステップ308では、ステップ307で算出したキャリッジ42の総移動量及びプリントヘッドPHの総移動量が最も小さくなる移動走査経路を推定する(S308)。ここで、プリントヘッドPHの総移動量が最も小さくなる移動走査経路は、キャリッジ42を第3軸廻りに回転させながら移動走査した場合のプリントヘッドPHの総移動量を複数経路で比較し最適化される。そして、ステップ309では、キャリッジ42を第3軸廻りに回転させながら、第1軸及び第2軸方向に同時に移動走査してステップ308で推定した移動走査経路で印刷領域全面に対する印刷処理を行う(S309)。
When the second print mode is selected in step 301, first, in step 306, print range data in the directions of the first and second axes and height data in the direction of the third axis of the surface to be printed of the printing material S are obtained. (S306). Then, in step 307, based on the printing range data in the directions of the first and second axes and the height data in the direction of the third axis of the surface to be printed of the printing material S acquired in step 306, main scanning is performed in the direction of the first axis. , the total amount of movement of the
In step 308, the movement scanning path that minimizes the total amount of movement of the
「第2実施形態」
図11は本実施形態に係る印刷装置1Aのハードウェア構成の一例を示すブロック図、図12は基準平面に対して傾いた印刷対象面に対する印刷を示す模式図である。
本実施形態に係る印刷装置1Aは、キャリッジ42内で各々のプリントヘッドPHのノズルNZが印刷対象面に向くようにプリントヘッドPHを傾ける首振り手段としての首振り機構46を備え、各々のプリントヘッドPHを印刷対象面に対して傾け印刷対象面とプリントヘッドPHとの距離であるヘッドギャップGを調整する点で、第1実施形態に係る印刷装置1と異なっている。したがって、第1実施形態と共通する機能を果たす部分については、同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。
"Second Embodiment"
FIG. 11 is a block diagram showing an example of the hardware configuration of the printing apparatus 1A according to this embodiment, and FIG. 12 is a schematic diagram showing printing on a printing target surface inclined with respect to the reference plane.
The printing apparatus 1A according to the present embodiment includes a
(1)印刷装置の構成
本実施形態に係る印刷装置1Aは、印刷機構40Aが、キャリッジ42を第1軸(幅)及び第2軸(奥行)方向に移動させるキャリッジ移動機構43、キャリッジ42に配置された各々のプリントヘッドを第3軸方向に移動させるプリントヘッド移動機構44、キャリッジ42を第3軸の廻りに回転させるキャリッジ回転機構45、に加えて、キャリッジ42内で各々のプリントヘッドPHのノズルNZが印刷対象面に向くようにプリントヘッドPHをキャリッジ42の移動方向又はキャリッジ42の移動方向と交差する方向に傾けるプリントヘッド首振り機構46を備えている。
プリントヘッド首振り機構46は、サーボモータSMとハーモニック減速機HG(不図示)から構成され、各々のプリントヘッドPHをキャリッジ42の移動方向及びキャリッジ42の移動方向と交差する方向に傾けて、各々のプリントヘッドPHのノズルNZが印刷対象面に向くようにしている。
(1) Configuration of Printing Apparatus In a printing apparatus 1A according to the present embodiment, a
The print
図12には、第1軸及び第2軸により形成される基準平面Lに対して傾いている印刷対象面に対してプリントヘッド全体が傾くことでノズルNZから吐出されるインク滴が印刷対象面に対して法線方向から着弾するようになる状態を示している。
例えば、図12(a)において、印刷対象面が基準平面Lに対してキャリッジ42の移動方向(図中 矢印参照)に45度傾いている場合、プリントヘッドは印刷対象面にプリントヘッドの厚みDの1/2以上には接近することができず、ヘッドギャップGもプリントヘッドの厚みDの1/2以下には小さくすることができない。このように基準平面Lに対して傾いている印刷対象面に対してプリントヘッド全体をキャリッジ42の移動方向に傾けて(図中 破線で示す)移動走査することで、プリントヘッドPHと印刷対象面の干渉を防止しながらヘッドギャップGをプリントヘッドを傾けない場合に比べて、小さくすることが可能となる(図中 G<D/2)。
In FIG. 12, the ink droplets ejected from the nozzles NZ due to the inclination of the entire print head with respect to the surface to be printed, which is inclined with respect to the reference plane L formed by the first axis and the second axis, are shown on the surface to be printed. It shows a state in which the bullet hits from the normal direction.
For example, in FIG. 12A, when the surface to be printed is tilted 45 degrees with respect to the reference plane L in the moving direction of the carriage 42 (see the arrow in the figure), the print head is positioned on the surface to be printed with a thickness D of the print head. , and the head gap G cannot be reduced to less than 1/2 of the thickness D of the print head. In this way, the entire print head is tilted in the moving direction of the
また、図12(b)に示すように、印刷対象面がキャリッジ42の移動方向と交差する方向に傾いている場合、プリントヘッド全体をキャリッジ42の移動方向と交差する方向に傾けて(図中 破線で示す)移動走査することで、プリントヘッドPHと印刷対象面の干渉を防止しながらヘッドギャップGをプリントヘッドPHを傾けない場合(図中 実線で示す)に比べて、小さくすることが可能となる。
尚、印刷対象面に対してプリントヘッド全体を傾けて移動走査する場合、キャリッジ42にプリントヘッドPHと並んで配置されているUVランプ列430又はIRランプ列440も印刷対象面に対して傾けて定着することが好ましい。
Also, as shown in FIG. 12B, when the surface to be printed is tilted in the direction intersecting the moving direction of the
When the entire print head is tilted with respect to the surface to be printed and is moved and scanned, the
(2)ヘッドギャップ制御
図13は本実施形態におけるキャリッジ42の移動走査の制御の流れを示すフローチャートである。
本実施形態においては、印刷対象面が第1軸及び第2軸により形成される基準平面Lに対して傾いている場合、各々のプリントヘッドPHをキャリッジ42の移動方向に傾けて、印刷対象面の印刷領域全面におけるヘッドギャップGの平均値が最も小さくなるようにプリントヘッドの傾き角度を調整する。これにより、印刷精度の低下を抑制しながら印刷処理に要する時間を短縮することができる。
(2) Head Gap Control FIG. 13 is a flow chart showing the flow of control for moving and scanning the
In this embodiment, when the surface to be printed is tilted with respect to the reference plane L formed by the first axis and the second axis, each print head PH is tilted in the movement direction of the
印刷処理が開始されると、ステップ401で被印刷物Sの印刷対象面の第1軸及び第2軸方向の印刷範囲データ及び第3軸方向の高さデータを取得する(S401)。 When the printing process is started, in step 401, print range data in the directions of the first and second axes and height data in the direction of the third axis of the surface to be printed of the material to be printed S are acquired (S401).
ステップ402では、ステップ401で取得した被印刷物Sの第3軸方向の高さデータに基づいて第3軸方向のヘッドギャップGの総量を算出する(S402)。そして、ステップ403では、ステップ402で算出したヘッドギャップGの総量に対して印刷領域におけるヘッドギャップGの平均値を算出する(S403)。 In step 402, the total amount of the head gap G in the direction of the third axis is calculated based on the height data of the printing material S in the direction of the third axis obtained in step 401 (S402). Then, in step 403, the average value of the head gap G in the print area is calculated with respect to the total amount of the head gap G calculated in step 402 (S403).
ステップ404では、ステップ403で算出したヘッドギャップGの平均値が最も小さくなる移動走査経路を推定する(S404)。ヘッドギャップGの平均値が最も小さくなる移動走査経路は、キャリッジ42を第3軸廻りに回転させながら移動走査した場合のヘッドギャップGの平均値を複数経路で比較することによって最適化された移動走査経路として推定される。そして、ステップ405では、プリントヘッドPHをキャリッジ42の移動方向に傾けて、ステップ404で推定した移動走査経路で印刷処理を行う(S405)。
ここに、印刷対象面がキャリッジ42の移動方向と交差する方向に傾いている場合は、ヘッドギャップGの平均値が最も小さくなるようにプリントヘッドPHをキャリッジ42の移動方向と交差する方向に傾けて印刷処理を行う。
In step 404, the moving scanning path that minimizes the average value of the head gap G calculated in step 403 is estimated (S404). The movement scanning path that minimizes the average value of the head gap G is the movement that is optimized by comparing the average values of the head gap G in a plurality of paths when the
Here, if the surface to be printed is tilted in the direction intersecting the moving direction of the
尚、印刷対象面の特定の面において、第3軸方向のヘッドギャップGの総量を算出し、算出したヘッドギャップGの平均値が最も小さくなる移動走査経路を推定して、プリントヘッドPHをキャリッジ42の移動方向、又はキャリッジ42の移動方向と交差する方向に傾けて、推定した移動走査経路で印刷してもよい。ここで、印刷対象面の特定の面とは、被印刷物Sの第3軸方向の高さデータが他の印刷領域に比べて大きく変化している領域が挙げられる。
このように、被印刷物Sの第3軸方向の高さデータが他の印刷領域に比べて大きく変化している領域において、ヘッドギャップの平均値が最も小さくなる移動走査経路を推定し、プリントヘッドPHをキャリッジ42の移動方向、又はキャリッジ42の移動方向と交差する方向に傾けて推定した移動走査経路で印刷処理を行うことで、印刷精度の低下を抑制しながら印刷処理に要する時間を短縮することができる。
On a specific surface to be printed, the total amount of the head gap G in the direction of the third axis is calculated, the moving scanning path that minimizes the calculated average value of the head gap G is estimated, and the print head PH is moved to the carriage. 42, or tilted in a direction intersecting the movement direction of the
In this way, in the area where the height data of the printing material S in the third axis direction varies greatly compared to other printing areas, the movement scanning path that minimizes the average value of the head gap is estimated, and the print head By performing print processing on a movement scanning path estimated by tilting the PH in the movement direction of the
また、印刷対象面の印刷領域全面における第3軸方向のヘッドギャップGの総量を算出し、ヘッドギャップGの最大値が予め定められた距離以内になる移動走査経路を推定して、プリントヘッドPHをキャリッジ42の移動方向、又はキャリッジ42の移動方向と交差する方向に傾けて、推定した移動走査経路で印刷処理してもよい。
印刷対象面とプリントヘッドPHとの距離であるヘッドギャップGは、被印刷物Sの第3軸方向の高さデータが大きく変化している領域において大きくなる。そして、このときのヘッドギャップGを印刷品質が悪化しない適切な距離に常に保たれるようにプリントヘッド首振り機構46を駆動した場合、印刷処理の高速化が阻害される虞がある。
本実施形態においては、ヘッドギャップGの予め定められた距離として印刷品質を悪化させない許容最大値以内になる移動走査経路を推定して、プリントヘッドPHをキャリッジ42の移動方向、又はキャリッジ42の移動方向と交差する方向に傾けて推定した移動走査経路で印刷処理を行うことで印刷に要する時間を短縮することができる。
In addition, the total amount of the head gap G in the third axis direction over the entire print area of the print target surface is calculated, and the movement scanning path in which the maximum value of the head gap G is within a predetermined distance is estimated, and the print head PH may be tilted in the direction of movement of the
A head gap G, which is the distance between the printing target surface and the print head PH, becomes large in a region where the height data of the printing material S in the third axis direction changes greatly. If the print
In this embodiment, the print head PH is moved in the movement direction of the
以上、本実施形態においては、キャリッジ42は、ステージ41の載置面上に固定された被印刷物Sを第1軸方向に跨ぐフレームFに支持され、フレームFは、被印刷物Sを第1軸方向に跨いだ状態でステージ41に対して第2軸方向に移動可能となっている門型構成の印刷装置として説明したが、第2軸方向は、ステージ41上で被印刷物Sが移動してもよい。
また、キャリッジ42は、第1軸、第2軸及び第3軸方向に移動可能で第3軸廻りに回転可能なロボットアームに保持されて移動走査してもよい。
As described above, in the present embodiment, the
Further, the
1、1A・・・印刷装置
10・・・制御部
20・・・通信部
30・・・操作表示部
40・・・印刷機構
41・・・ステージ、42・・・キャリッジ、43・・・キャリッジ移動機構
44・・・プリントヘッド移動機構、45・・・回転機構、46・・・首振り機構
410・・・プリントヘッド、420・・・インクタンク、
430・・・UVランプ列、440・・・IRランプ列、
450・・・酸素脱気装置、460・・・窒素置換装置、
470・・・ミスト吸引装置
50・・・記憶部
REFERENCE SIGNS LIST 1,
430: UV lamp row, 440: IR lamp row,
450... Oxygen degassing device, 460... Nitrogen replacement device,
470 Mist suction device 50 Storage unit
Claims (20)
前記ヘッドを前記印刷対象面に対して前記ステージの載置面と平行で互いに直交する第1軸及び第2軸と直交する第3軸方向から対向させて保持し、前記ステージの載置面に対して前記第1軸及び前記第2軸の各方向に移動可能なキャリッジと、
前記ヘッドのノズル列の直下における前記印刷対象面までの距離であるヘッドギャップを調整しながら前記印刷対象面の印刷領域全面における前記ヘッドギャップの最大値が予め定められた距離以内になるように前記キャリッジを前記第3軸の廻りに回転させて前記第1軸及び前記第2軸の各方向に同時に移動させて前記インク滴の吐出を制御する制御手段と、を備えた、
ことを特徴とする印刷装置。 a head that forms an image by ejecting ink droplets facing a printing target surface of a printing material having a three-dimensional shape fixed on a mounting surface of a stage;
The head is held facing the surface to be printed from a first axis perpendicular to the mounting surface of the stage and perpendicular to each other, and a third axis perpendicular to the second axis. a carriage movable in each direction of the first axis and the second axis;
While adjusting the head gap, which is the distance to the surface to be printed directly under the nozzle row of the head, the maximum value of the head gap over the entire print area of the surface to be printed is within a predetermined distance. a control means for rotating the carriage around the third axis to simultaneously move the carriage in each direction of the first axis and the second axis to control ejection of the ink droplets;
A printing device characterized by:
前記ヘッドを前記印刷対象面に対して前記ステージの載置面と平行で互いに直交する第1軸及び第2軸と直交する第3軸方向から対向させて保持し、前記ステージの載置面に対して前記第1軸及び前記第2軸の各方向に移動可能なキャリッジと、
前記ヘッドのノズル列の直下における前記印刷対象面までの距離であるヘッドギャップを調整しながら前記印刷対象面の印刷領域全面における前記ヘッドギャップの平均値が最も小さくなるように前記キャリッジを前記第3軸の廻りに回転させて前記第1軸及び前記第2軸の各方向に同時に移動させて前記インク滴の吐出を制御する制御手段と、を備えた、
ことを特徴とする印刷装置。 a head that forms an image by ejecting ink droplets facing a printing target surface of a printing material having a three-dimensional shape fixed on a mounting surface of a stage;
The head is held facing the surface to be printed from a first axis perpendicular to the mounting surface of the stage and perpendicular to each other, and a third axis perpendicular to the second axis. a carriage movable in each direction of the first axis and the second axis;
While adjusting the head gap, which is the distance to the surface to be printed directly under the nozzle rows of the head, the carriage is moved to the third position so that the average value of the head gaps over the entire print area of the surface to be printed is minimized. a control means for rotating about an axis and simultaneously moving in each direction of the first axis and the second axis to control ejection of the ink droplets ;
A printing device characterized by:
前記ヘッドを前記印刷対象面に対して前記ステージの載置面と平行で互いに直交する第1軸及び第2軸と直交する第3軸方向から対向させて保持し、前記ステージの載置面に対して前記第1軸及び前記第2軸の各方向に移動可能なキャリッジと、
前記ヘッドのノズル列の直下における前記印刷対象面までの距離であるヘッドギャップを調整しながら前記印刷対象面の特定の面における前記ヘッドギャップの平均値が最も小さくなるように前記キャリッジを前記第3軸の廻りに回転させて前記第1軸及び前記第2軸の各方向に同時に移動させて前記インク滴の吐出を制御する制御手段と、を備えた、
ことを特徴とする印刷装置。 a head that forms an image by ejecting ink droplets facing a printing target surface of a printing material having a three-dimensional shape fixed on a mounting surface of a stage;
The head is held facing the surface to be printed from a first axis perpendicular to the mounting surface of the stage and perpendicular to each other, and a third axis perpendicular to the second axis. a carriage movable in each direction of the first axis and the second axis;
While adjusting the head gap, which is the distance to the surface to be printed directly under the nozzle rows of the head, the carriage is moved to the third position so that the average value of the head gap on a specific surface of the surface to be printed is minimized. a control means for rotating about an axis and simultaneously moving in each direction of the first axis and the second axis to control ejection of the ink droplets ;
A printing device characterized by:
ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の印刷装置。 A first print mode in which the head gap is smaller than usual and a second print mode in which the carriage movement time is the shortest can be selected, and the control means controls the print mode based on the selected print mode. set the rotation angle of the carriage,
4. The printing apparatus according to any one of claims 1 to 3 , characterized in that:
ことを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の印刷装置。 further comprising swing means for tilting the head so as to face the surface to be printed,
5. The printing apparatus according to any one of claims 1 to 4 , characterized in that:
ことを特徴とする請求項5に記載の印刷装置。 the surface to be printed is inclined with respect to a reference plane formed by the first axis and the second axis;
6. The printing apparatus according to claim 5 , wherein:
ことを特徴とする請求項5又は6に記載の印刷装置。 The oscillating means tilts the head in the moving direction of the carriage to adjust the average value of the head gap over the entire print area of the print target surface to be the smallest.
7. The printing apparatus according to claim 5 or 6 , characterized in that:
ことを特徴とする請求項5又は6に記載の印刷装置。 The oscillating means tilts the head in the moving direction of the carriage and adjusts the average value of the head gap on a specific surface of the surface to be printed to be the smallest.
7. The printing apparatus according to claim 5 or 6 , characterized in that:
ことを特徴とする請求項5又は6に記載の印刷装置。 The oscillating means tilts the head in the moving direction of the carriage and adjusts the maximum value of the head gap over the entire print area of the print target surface to be within a predetermined distance.
7. The printing apparatus according to claim 5 or 6 , characterized in that:
ことを特徴とする請求項5又は6に記載の印刷装置。 The oscillating means tilts the head in a direction intersecting the movement direction of the carriage to adjust the average value of the head gap over the entire print area of the print target surface to be the smallest.
7. The printing apparatus according to claim 5 or 6 , characterized in that:
ことを特徴とする請求項5又は6に記載の印刷装置。 The oscillating means tilts the head in a direction intersecting the movement direction of the carriage to adjust the average value of the head gap on a specific surface of the printing target surface to be the smallest.
7. The printing apparatus according to claim 5 or 6 , characterized in that:
ことを特徴とする請求項5又は6に記載の印刷装置。 The oscillating means tilts the head in a direction intersecting the moving direction of the carriage, and adjusts the maximum value of the head gap over the entire print area of the print target surface to be within a predetermined distance.
7. The printing apparatus according to claim 5 or 6 , characterized in that:
ことを特徴とする請求項1ないし12のいずれか1項に記載の印刷装置。 The head has nozzles for ejecting the ink droplets extending in a direction intersecting the moving direction of the carriage to form a nozzle row. A plurality of types of heads including a color head are arranged side by side in the movement direction of the carriage,
The printing apparatus according to any one of claims 1 to 12, characterized in that:
ことを特徴とする請求項13に記載の印刷装置。 The plurality of types of heads include a primer head that ejects adhesive ink droplets, a white head that ejects white ink droplets that form a base layer, a special color head that ejects special color ink, and ink droplets that protect the surface of the image. including at least one of the ejecting topcoat heads;
The printing apparatus according to claim 13 , characterized in that:
ことを特徴とする請求項14に記載の印刷装置。 At least one of the spot color heads is arranged side by side in a direction intersecting with the moving direction of the carriage,
The printing apparatus according to claim 14 , characterized in that:
ことを特徴とする請求項13ないし15のいずれか1項に記載の印刷装置。 The carriage is provided with a UV lamp row that irradiates ultraviolet rays to cure the ink droplets, or an IR lamp row that irradiates infrared rays to dry the ink droplets.
The printing apparatus according to any one of claims 13 to 15 , characterized in that:
ことを特徴とする請求項16に記載の印刷装置。 The process color head, the spot color head, the primer head, the white head, the top coat head and the UV lamp row, or the IR lamp row are individually arranged in the third axial direction with respect to the printing target surface. movably arranged
17. The printing apparatus according to claim 16 , characterized in that:
ことを特徴とする請求項1ないし17のいずれか1項に記載の印刷装置。 The carriage has mist suction means for sucking gas containing mist of the ink droplets.
18. The printing apparatus according to any one of claims 1 to 17 , characterized in that:
ことを特徴とする請求項1ないし18のいずれか1項に記載の印刷装置。 The carriage has degassing means for removing oxygen in the ink that forms the ink droplets.
19. The printing apparatus according to any one of claims 1 to 18 , characterized in that:
ことを特徴とする請求項1ないし19のいずれか1個に記載の印刷装置。 The carriage has a nitrogen replacement mechanism that removes oxygen by introducing nitrogen gas into an atmosphere from when the ink droplets are ejected until they land on the surface to be printed and are cured.
20. A printing apparatus according to any one of claims 1 to 19 , characterized in that:
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