JP7472678B2 - 立体物印刷装置および立体物印刷方法 - Google Patents
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Description
1-1.立体物印刷装置の概略
図1は、第1実施形態に係る立体物印刷装置100の概略を示す斜視図である。立体物印刷装置100は、立体物である一例であるワークWの表面にインクジェット方式により印刷を行う装置である。ワークWは、凹状に屈曲または湾曲した角WCを形成する第1面WF1および第2面WF2を有する。
図2は、第1実施形態に係る立体物印刷装置100の電気的な構成を示すブロック図である。図2では、立体物印刷装置100の構成要素のうち、電気的な構成要素が示される。図2に示すように、制御装置600は、処理回路610と記憶回路620と電源回路630と駆動信号生成回路640とを有する。
図3は、第1実施形態における液体吐出ヘッドユニット300の概略構成を示す斜視図である。
ここで、ワークWは、前述のように、第1面WF1と、第1面WF1との間に凹状に屈曲または湾曲した角WCを形成する第2面WF2と、を有する。制御装置600は、角WCまたはその近傍を含む範囲にわたり第1面WF1を印刷するべく、第1印刷動作を実行させる。第1印刷動作は、第1面WF1に沿う方向における液体吐出ヘッド310の移動を伴って第1面WF1に対して印刷を行う動作である。また、制御装置600は、角WCまたはその近傍を含む範囲にわたり第2面WF2を印刷するべく、第2印刷動作を実行させる。第2印刷動作は、第2面WF2に沿う方向における液体吐出ヘッド310の移動を伴って第2面WF2に対して印刷を行う動作である。以下、第1印刷動作および第2印刷動作について詳述する。
図7は、第1実施形態における第1印刷動作および第2印刷動作を説明するための図である。図8は、液体吐出ヘッド310の姿勢を説明するための図である。図7では、角WCを含む範囲にわたりワークWの第1面WF1および第2面WF2に印刷を行う場合の液体吐出ヘッドユニット300の位置の変化が示される。なお、図7では、第1印刷動作および第2印刷動作のそれぞれにおける液体吐出ヘッドユニット300の姿勢が一定であり、第1ノズル列L1および第2ノズル列L2はY軸に対して平行である。より詳しくは、図7においては、c2方向は、Y軸と直交し、かつ、X2方向とZ2方向との間の方向であり、a2方向は、Y軸と直交し、X2方向とZ1方向との間の方向であり、b軸は、Y軸に平行である。また、図7では、液体吐出ヘッド310の中心位置が液体吐出ヘッド310の位置として図示されるが、液体吐出ヘッド310の任意の部位の位置を液体吐出ヘッド310の位置として捉えてもよい。
以下、本発明の第2実施形態について説明する。以下に例示する形態において作用や機能が第1実施形態と同様である要素については、第1実施形態の説明で使用した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。
以下、本発明の第3実施形態について説明する。以下に例示する形態において作用や機能が第1実施形態と同様である要素については、第1実施形態の説明で使用した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。
以下、本発明の第4実施形態について説明する。以下に例示する形態において作用や機能が第1実施形態と同様である要素については、第1実施形態の説明で使用した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。
以上の例示における各形態は多様に変形され得る。前述の各形態に適用され得る具体的な変形の態様を以下に例示する。なお、以下の例示から任意に選択される2以上の態様は、互いに矛盾しない範囲で適宜に併合され得る。
図12は、変形例1における第1印刷動作および第2印刷動作を説明するための図である。変形例1は、液体吐出ヘッド310の移動方向が第1実施形態と反対方向である以外は、第1実施形態と同様である。
前述の形態では、第1面および第2面が互いに直交する方向に拡がる場合が例示されるが、第1面および第2面は、この場合に限定されず、例えば、45°以上135°以下の範囲内、好ましくは、60°以上120°以下の範囲内で、互いに交差する方向に拡がっていればよい。また、前述の形態では、第1面および第2面のそれぞれが平面である場合が例示されるが、これに限定されず、例えば、第1面または第2面の全体がゆるやかに屈曲または湾曲したり、細かな凹凸が第1面または第2面に設けられたりしてもよい。当該凹凸における凸部の高さまたは凹部の深さは、例えば、前述の距離WGよりも小さい。当該凹凸を有する第1面または第2面は、平坦な面に近似して捉えてもよい。
前述の形態では、移動機構として6軸の垂直多軸ロボットを用いる構成が例示されるが、当該構成に限定されない。移動機構は、ワークに対して液体吐出ヘッドの相対的な位置および姿勢を3次元的に変化させることができればよい。したがって、移動機構は、例えば、6軸以外の垂直多軸ロボットでもよいし、水平多軸ロボットでもよい。また、ロボットアームが有する可動部は、回動機構に限定されず、例えば、伸縮機構等でもよい。また、前述の形態では、液体吐出ヘッドを移動させる構成の移動機構が例示されるが、当該構成に限定されず、例えば、液体吐出ヘッドの位置が固定されており、移動機構がワークを移動させ、液体吐出ヘッドに対してワーク相対的な位置および姿勢を3次元的に変化させる構成でもよい。
前述の形態では、1種類のインクを用いて印刷を行う構成が例示されるが、当該構成に限定されず、2種以上のインクを用いて印刷を行う構成にも本発明を適用することができる。
本発明の立体物印刷装置の用途は印刷に限定されない。例えば、色材の溶液を吐出する立体物印刷装置は、液晶表示装置のカラーフィルターを形成する製造装置として利用される。また、導電材料の溶液を吐出する立体物印刷装置は、配線基板の配線や電極を形成する製造装置として利用される。
Claims (18)
- 液体を吐出する複数のノズルが設けられたノズル面を有する液体吐出ヘッドと、
立体的なワークに対する前記液体吐出ヘッドの相対的な位置および姿勢を変化させる移動機構と、を有し、
前記ワークは、第1面と、前記第1面との間に凹状に屈曲または湾曲した角を形成する第2面と、を有し、
前記第1面に対して印刷を行う第1印刷動作における前記ワークに対する前記液体吐出ヘッドの走査方向に沿う軸を第1走査軸とし、
前記第1印刷動作における前記ノズル面の法線ベクトルを第1吐出ベクトルとするとき、
前記第1吐出ベクトルが前記第1走査軸に沿って前記第2面に向かう方向の成分を有し、
前記第2面に対して印刷を行う第2印刷動作における前記ワークに対する前記液体吐出ヘッドの走査方向に沿う軸を第2走査軸とし、
前記第2印刷動作における前記ノズル面の法線ベクトルを第2吐出ベクトルとするとき、
前記第2吐出ベクトルが前記第2走査軸に沿って前記第1面に向かう方向の成分を有する、
ことを特徴とする立体物印刷装置。 - 前記第1印刷動作において、前記ワークに対して前記液体吐出ヘッドが前記第2面に近づく方向に相対的に移動する、
ことを特徴とする請求項1に記載の立体物印刷装置。 - 前記第1印刷動作において、前記ワークに対して前記液体吐出ヘッドが前記第2面から離れる方向に相対的に移動する、
ことを特徴とする請求項1に記載の立体物印刷装置。 - 前記第2印刷動作において、前記ワークに対して前記液体吐出ヘッドが前記第1面から離れる方向に相対的に移動する、
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の立体物印刷装置。 - 前記第2印刷動作において、前記ワークに対して前記液体吐出ヘッドが前記第1面に近づく方向に相対的に移動する、
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の立体物印刷装置。 - 前記ノズル面は、配列される複数のノズルで構成されるノズル列と、前記複数のノズルの配列方向に交差する方向における第1端と、前記第1端とは反対側の第2端と、を有し、
前記第1印刷動作において、前記第1端が前記第2端よりも前記第2面に近い位置に位置し、
前記第2印刷動作において、前記第1端が前記第2端よりも前記第1面に近い位置に位置する、
ことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の立体物印刷装置。 - 前記第1走査軸と前記第1吐出ベクトルとのなす角度と、
前記第1走査軸と前記第2吐出ベクトルとのなす角度と、が互いに等しい、
ことを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の立体物印刷装置。 - 前記第1印刷動作と前記第2印刷動作との間の期間において、
前記第1走査軸と前記第1吐出ベクトルまたは前記第2吐出ベクトルとのなす角度を調整する、
ことを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の立体物印刷装置。 - 前記第1走査軸と前記第1吐出ベクトルとのなす角度と、
前記第2走査軸と前記第2吐出ベクトルとのなす角度と、が互いに等しくなるように、
前記第1走査軸と前記第1吐出ベクトルまたは前記第2吐出ベクトルとのなす角度を調整する、
ことを特徴とする請求項8に記載の立体物印刷装置。 - 前記ノズル面は、配列される複数のノズルで構成されるノズル列と、前記複数のノズルの配列方向に交差する方向における第1端と、前記第1端とは反対側の第2端と、を有し、
前記第1印刷動作において、
前記第1端を前記第2端よりも前記第2面に近い位置とし、
前記第2端と前記ノズル列との間の距離をA2とし、
前記ノズル面の法線方向における前記ノズル列と前記第1面との間の距離をWGとし、
前記ノズル面の法線方向と前記第1面とのなす角度をθ1とするとき、
A2≦WG×tanθ1
を満たす、
ことを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載の立体物印刷装置。 - 前記ノズル面は、配列される複数のノズルで構成されるノズル列と、前記複数のノズルの配列方向に交差する方向における第1端と、前記第1端とは反対側の第2端と、を有し、
前記第1印刷動作において、
前記第1端を前記第2端よりも前記第2面に近い位置とし、
前記第1端と前記ノズル列との間の距離をA1とし、
前記ノズル面の法線方向における前記ノズル列と前記第1面との間の距離をWGとし、
前記ノズル面の法線方向と前記第1面とのなす角度をθ1とするとき、
A1×sinθ1≦WG×cosθ1
を満たす、
ことを特徴とする請求項1から10のいずれか1項に記載の立体物印刷装置。 - 液体を吐出する複数のノズルが設けられたノズル面を有する液体吐出ヘッドと、
立体的なワークに対する前記液体吐出ヘッドの相対的な位置および姿勢を変化させる移動機構と、を有し、
前記ワークは、第1面と、前記第1面との間に凹状に屈曲または湾曲した角を形成する第2面と、を有し、
前記第1面に対して印刷を行う第1印刷動作における前記ワークに対する前記液体吐出ヘッドの走査方向に沿う軸を第1走査軸とし、
前記第1印刷動作における前記ノズル面の法線ベクトルを第1吐出ベクトルとするとき、
前記第1吐出ベクトルが前記第1走査軸に沿って前記第2面に向かう方向の成分を有し、
前記第1面に印刷を行う際、
前記液体吐出ヘッドと前記第2面との間の距離が所定距離以上である場合、前記ノズル面の法線ベクトルと前記第1面または前記第2面の法線ベクトルとが互いに平行または一致する状態で前記第1面または前記第2面に対して印刷する第3印刷動作を実行し、
前記液体吐出ヘッドと前記第2面との間の距離が所定距離未満である場合、前記第1印刷動作を実行する、
ことを特徴とする立体物印刷装置。 - 液体を吐出する複数のノズルが設けられるノズル面を有する液体吐出ヘッドと、
立体的なワークに対する前記液体吐出ヘッドの相対的な位置および姿勢を変化させる移動機構と、
前記液体吐出ヘッドおよび前記移動機構のそれぞれの駆動を制御する制御部と、を有し、
前記ノズル面は、配列される複数のノズルで構成されるノズル列と、前記複数のノズルの配列方向に交差する方向における第1端と、前記第1端とは反対側の第2端と、を有し、
前記ワークは、第1面と、前記第1面との間に凹状に屈曲または湾曲した角を形成する第2面と、を有し、
前記第1面に対して印刷を行う第1印刷動作における前記ワークに対する前記液体吐出 ヘッドの走査方向に沿う軸を第1走査軸とし、
前記第2面に対して印刷を行う第2印刷動作における前記ワークに対する前記液体吐出 ヘッドの走査方向に沿う軸を第2走査軸とするとき、
前記制御部は、
前記第1端と前記第1面との間の距離が前記第2端と前記第1面との間の距離よりも大きく、かつ、前記第1端と前記第2面との間の距離が前記第2端と前記第2面との間の距離よりも小さくなるように、前記ノズル面を前記第1走査軸に沿って前記第1面に対して傾斜させた状態で、前記第1面に対して印刷を行う前記第1印刷動作を実行させ、
前記第1端と前記第2面との間の距離が前記第2端と前記第2面との間の距離よりも小さく、かつ、前記第1端と前記第1面との間の距離が前記第2端と前記第1面との間の距離よりも大きくなるように、前記ノズル面を前記第2走査軸に沿って前記第2面に対して傾斜させた状態で、前記第2面に対して印刷を行う第2印刷動作を実行させる、
ことを特徴とする立体物印刷装置。 - 液体を吐出する複数のノズルが設けられるノズル面を有する液体吐出ヘッドと、
立体的なワークに対する前記液体吐出ヘッドの相対的な位置および姿勢を変化させる移動機構と、
前記液体吐出ヘッドおよび前記移動機構のそれぞれの駆動を制御する制御部と、を有し、
前記ノズル面は、配列される複数のノズルで構成されるノズル列と、前記複数のノズルの配列方向に交差する方向における第1端と、前記第1端とは反対側の第2端と、を有し、
前記ワークは、第1面と、前記第1面との間に凹状に屈曲または湾曲した角を形成する第2面と、を有し、
前記第1面に対して印刷を行う第1印刷動作における前記ワークに対する前記液体吐出 ヘッドの走査方向に沿う軸を第1走査軸とし、
前記第2面に対して印刷を行う第2印刷動作における前記ワークに対する前記液体吐出 ヘッドの走査方向に沿う軸を第2走査軸とするとき、
前記制御部は、
前記第1端と前記第1面との間の距離が前記第2端と前記第1面との間の距離よりも大きく、かつ、前記第1端と前記第2面との間の距離が前記第2端と前記第2面との間の距離よりも小さくなるように、前記ノズル面を前記第1走査軸に沿って前記第1面に対して傾斜させた状態で、前記第1面に対して印刷を行う前記第1印刷動作を実行させ、
前記第1印刷動作後に、前記第1端と前記第2面との間の距離が前記第2端と前記第2面との間の距離よりも大きく、かつ、前記第1端と前記第1面との間の距離が前記第2端と前記第1面との間の距離よりも小さくなるように、前記液体吐出ヘッドを回転させる回転動作を実行させ、
前記回転動作後に、前記第1端と前記第2面との間の距離が前記第2端と前記第2面との間の距離よりも大きく、かつ、前記第1端と前記第1面との間の距離が前記第2端と前記第1面との間の距離よりも小さくなるように、前記ノズル面を前記第2走査軸に沿って前記第2面に対して傾斜させた状態で、前記第2面に対して印刷を行う前記第2印刷動作を実行させる、
ことを特徴とする立体物印刷装置。 - 前記第1印刷動作において、
前記第2端と前記ノズル列との間の距離をA2とし、
前記ノズル面の法線方向における前記ノズル列と前記第1面との間の距離をWGとし、
前記ノズル面の法線方向と前記第1面とのなす角度をθ1とするとき、
A2≦WG×tanθ1
を満たす、
ことを特徴とする請求項13または14に記載の立体物印刷装置。 - 前記第1印刷動作において、
前記第1端と前記ノズル列との間の距離をA1とし、
前記ノズル面の法線方向における前記ノズル列と前記第1面との間の距離をWGとし、
前記ノズル面の法線方向と前記第1面とのなす角度をθ1とするとき、
A1×sinθ1≦WG×cosθ1
を満たす、
ことを特徴とする請求項13から15のいずれか1項に記載の立体物印刷装置。 - 前記制御部は、
前記第1端と前記第1面との間の距離が前記第2端と前記第1面との間の距離に等しくなるように、前記ノズル面を前記第1面に対して傾斜させない状態で、前記第1面に対して印刷を行う第3印刷動作を実行させる、
ことを特徴とする請求項13から16のいずれか1項に記載の立体物印刷装置。 - 液体を吐出する複数のノズルが設けられたノズル面を有する液体吐出ヘッドを用いて立体的なワークに対して印刷を行う立体物印刷方法であって、
前記ワークは、第1面と、前記第1面との間に凹状に屈曲または湾曲した角を形成する第2面と、を有し、
前記第1面に対して印刷を行う第1印刷動作における前記ワークに対する前記液体吐出ヘッドの走査方向に沿う軸を第1走査軸とし、
前記第1印刷動作における前記ノズル面の法線ベクトルを第1吐出ベクトルとするとき、
前記第1吐出ベクトルが前記第1走査軸に沿って前記第2面に向かう方向の成分を有し、
前記第2面に対して印刷を行う第2印刷動作における前記ワークに対する前記液体吐出ヘッドの走査方向に沿う軸を第2走査軸とし、
前記第2印刷動作における前記ノズル面の法線ベクトルを第2吐出ベクトルとするとき、
前記第2吐出ベクトルが前記第2走査軸に沿って前記第1面に向かう方向の成分を有する、
ことを特徴とする立体物印刷方法。
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