KR20120046288A - 삼차원 잉크젯 프린터 - Google Patents

삼차원 잉크젯 프린터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 인쇄농도의 얼룩을 저감한다. 삼차원 잉크젯 프린터의 제어부는, A축용 구동 모터(45) 및 B축용 구동 모터(46)를 구동제어하는 제어신호에 노이즈를 중첩하여, 이러한 노이즈가 중첩된 제어신호에 근거하여 A축용 구동 모터(45) 및 B축용 구동 모터(46)를 구동시킨다. 이 때문에, 미디어(M)는 A축 방향으로 미세하게 흔들리며 공전하는 동시에, B축 방향으로 미세하게 흔들리며 자전하므로, 잉크젯 헤드(20)로부터 토출된 잉크방울의 착탄위치가 메인 주사방향 및 서브 주사방향에 있어서 전체적으로 불균일하게 어긋난다. 이에 따라, 도트 위치의 어긋남이 시각적으로 눈에 띄지 않게 되어서 인쇄농도의 얼룩이 저감된다.

Description

삼차원 잉크젯 프린터{Three-Dimensional Inkjet Printer}
본 발명은 잉크젯 헤드로부터 잉크방울을 토출하여 삼차원 형상의 미디어의표면에 인쇄를 하는 삼차원 잉크젯 프린터에 관한 것이다.
일반적인 잉크젯 프린터는, 플래턴 위에 반송된 평면 형상의 미디어에 잉크젯 헤드로부터 잉크방울을 토출함으로써 미디어 표면에 인쇄를 한다.
그런데, 최근에 삼차원 형상의 미디어에 대하여서도 인쇄를 하고자 하는 요구가 있어, 일본공개특허공보 2007-008110호에 개시된 잉크젯 프린터가 생각되어져 왔다. 이러한 일본공개특허공보 2007-008110호에 개시된 삼차원 잉크젯 프린터는, 복수의 패스로 주사함으로써 미디어의 표면에 화상을 인쇄하는 것으로, 삼차원 형상의 미디어를 보유하는 미디어 보유부의 경사각도를 잉크젯 헤드에 대하여 바꿈으로써 패스 위치를 특정하고, 미디어 보유부를 잉크젯 헤드에 대하여 회전시키면서 잉크젯 헤드로부터 잉크방울을 토출함으로써 미디어 표면에 1패스만큼의 화상을 인쇄하고 있다.
하지만, 삼차원 형상의 미디어 표면은 휘어져 있으므로, 잉크젯 헤드의 중앙부와 단부는 미디어 표면에 대하여 떨어져 있는 거리가 다르다. 이 때문에, 일본공개특허공보 2007-008110호에 개시된 삼차원 잉크젯 프린터로 인쇄를 하면, 잉크젯 헤드의 중앙부로부터 토출된 잉크방울의 착탄위치에 대하여 잉크젯 헤드의 단부로부터 토출된 잉크의 착탄위치가 어긋나 버리므로, 패스 사이에 인쇄농도의 얼룩이 발생한다는 문제가 있었다.
그래서, 본 발명은 인쇄농도의 얼룩을 저감할 수 있는 삼차원 잉크젯 프린터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 삼차원 잉크젯 프린터는, 삼차원 형상의 미디어를 보유하는 미디어 보유부와 잉크젯 헤드를 상대적으로 이동시키면서 미디어 표면에 잉크젯 헤드로부터 잉크방울을 토출하여 미디어 표면에 인쇄를 하는 삼차원 잉크젯 프린터로서, 미디어를 자전시켜서 잉크젯 헤드에 대향하는 미디어의 표면을 메인 주사방향으로 이동시키는 B축용 구동부와, 미디어를 공전시켜서 잉크젯 헤드에 대향하는 미디어의 표면을 메인 주사방향에 직교하는 서브 주사방향으로 이동시키는 A축용 구동부와, B축용 구동부 및 A축용 구동부의 구동제어를 하는 구동제어부를 가지며, 구동제어부는 B축용 구동부 및 A축용 구동부 중 적어도 한쪽을 제어하기 위한 제어신호에 외란(外亂)을 준다.
본 발명에 따른 삼차원 잉크젯 프린터에 의하면, 구동제어부에 의한 B축용 구동부의 구동제어에 의하여 미디어를 자전시키면서 잉크젯 헤드로부터 잉크방울을 토출함으로써 미디어 표면에 화상을 인쇄할 수 있고, 구동제어부에 의한 A축용 구동부의 구동제어에 의하여 미디어를 공전시킴으로써 미디어에 인쇄하는 패스 위치를 변경할 수 있다. 그리고, 구동제어부가 B축용 구동부 및 A축용 구동부 중 적어도 한쪽을 제어하기 위한 제어신호에 외란를 주면, 미디어가 B축 방향 및 A축 방향 중 적어도 한쪽으로 미세하게 흔들리므로, 잉크젯 헤드로부터 토출된 잉크방울의 착탄위치가 전체적으로 불균일하게 어긋난다. 이와 같이, 잉크방울의 착탄위치를 의도적으로 어긋나게 함으로써, 도트 위치의 어긋남을 시각적으로 눈에 띄지 않게 할 수 있어, 인쇄농도의 얼룩을 저감할 수 있다.
이러한 경우, 제어신호는 전압값으로 나타내어지고, 구동제어부는 제어신호의 전압값을 바꿈으로써 제어신호에 외란을 주는 것이 바람직하다. 이러한 삼차원 잉크젯 프린터에 따르면, 제어신호에 주는 외란으로서 제어신호의 전압값을 바꿈으로써, 용이하면서 확실하게 잉크방울의 착탄위치를 의도적으로 어긋나게 할 수 있다.
그리고, 상기 구동제어부는 A축용 구동부를 제어하기 위한 제어신호에 외란을 주는 것이 바람직하다. 이러한 삼차원 잉크젯 프린터에 따르면, A축용 구동부를 제어하기 위한 제어신호에 외란을 줌으로써 미디어를 자전시킬 때에 미디어가 서브 주사방향으로 미세하게 흔들리므로, 잉크젯 헤드로부터 토출된 잉크방울의 착탄위치가 서브 주사방향에 있어서 전체적으로 불균일하게 어긋난다. 이 때문에, 복수의 패스로 미디어에 화상을 인쇄하는 경우, 인접하는 패스 사이의 잉크방울의 도트 간격을 불균일화할 수 있으므로, 패스 사이의 인쇄화상의 이음매에 발생하는 선 형상의 이음매 얼룩을 저감할 수 있다.
또한, 상기 구동제어부는 B축용 구동부를 제어하기 위한 제어신호에 외란을 주는 것이 바람직하다. 이러한 삼차원 잉크젯 프린터에 따르면, B축용 구동부를 제어하기 위한 제어신호에 외란을 줌으로써 미디어를 자전시킬 때에 미디어가 메인 주사방향으로 미세하게 흔들리므로, 잉크젯 헤드로부터 토출된 잉크방울의 착탄위치가 메인 주사방향에 있어서 전체적으로 불균일하게 어긋난다. 이 때문에, 동일한 패스에 있어서 화상을 미디어에 인쇄하는 경우, 동일한 패스에 있어서 인쇄화상에서의 이음매의 잉크방울의 도트 간격을 불균일화할 수 있으므로, 동일한 패스에서의 인쇄화상의 이음매에 발생하는 선 형상의 이음매 얼룩을 저감할 수 있다.
그리고, 상기 구동제어부는 미디어에 착탄하는 잉크방울이 어긋나는 양이 절반 도트 이하가 되는 범위로 제어신호에 외란을 주는 것이 바람직하다. 이러한 삼차원 잉크젯 프린터에 따르면, 미디어에 착탄하는 잉크방울이 어긋나는 양이 절반 도트 이하가 되는 범위로 제어신호에 외란을 줌으로써, 인접하는 잉크방울이 서로 근접하는 방향으로 어긋나서 미디어 표면에 착탄하였어도, 이들 잉크방울의 도트가 겹쳐지는 것을 억제할 수 있으므로, 화질의 열화를 억제할 수 있다.
또한, 상기 구동제어부는 제어신호에 주는 외란의 폭을 바꾸는 것이 바람직하다. 이러한 삼차원 잉크젯 프린터에 따르면, 제어신호에 주는 외란의 폭을 바꿈으로써, 잉크방울의 착탄위치를 불규칙하게 분산시킬 수 있으므로, 도트 위치의 어긋남을 시각적으로 눈에 띄지 않게 할 수 있다.
그리고, 상기 구동제어부는 제어신호에 주는 외란의 폭을 난수값에 근거하여 바꾸는 것이 바람직하다. 이러한 삼차원 잉크젯 프린터에 따르면, 제어신호에 주는 외란의 폭을 난수값에 근거하여 바꿈으로써, 잉크방울의 착탄위치를 보다 불규칙하게 분산시킬 수 있으므로, 도트 위치의 어긋남을 시각적으로 눈에 띄지 않게 할 수 있다.
본 발명에 따르면, 인쇄농도의 얼룩을 저감할 수 있다.
도 1은 본 실시형태에 따른 삼차원 잉크젯 프린터의 정면도이다.
도 2는 도 1의 II-II선 단면도이다.
도 3은 도 1에 나타낸 삼차원 잉크젯 프린터의 일부 사시도이다.
도 4는 잉크젯 헤드의 노즐면을 나타낸 도면이다.
도 5는 외란이 중첩되기 전의 제어신호의 예를 나타낸 파형도이다.
도 6은 제어신호에 중첩되는 외란의 일례를 나타낸 파형도이다.
도 7은 노이즈가 중첩된 제어신호의 일례를 나타낸 파형도이다.
도 8은 진동을 발생하면서 잉크방울을 토출할 때의 미디어와 잉크젯 헤드의 관계를 나타낸 도면이다.
도 9는 미디어의 회전각도위치를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 A축용 구동 모터를 제어하기 위한 제어신호에 노이즈를 중첩한 경우의 잉크방울의 착탄위치를 나타낸 도면이다.
도 11은 B축용 구동 모터를 제어하기 위한 제어신호에 노이즈를 중첩한 경우의 잉크방울의 착탄위치를 나타낸 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 삼차원 잉크젯 프린터의 적합한 실시형태에 대하여 상세하게 설명한다. 또한, 전체 도면 속에서 동일하거나 상당하는 부분에는 동일한 부호를 붙이기로 한다.
도 1은 본 실시형태에 따른 삼차원 잉크젯 프린터의 정면도, 도 2는 도 1의 II-II선 단면도, 도 3은 도 1에 나타낸 삼차원 잉크젯 프린터의 일부 사시도이다. 또한, 본 실시형태에서는 도 1의 좌우방향(도 2의 전후방향)을 Y축 방향으로 하고, 도 1의 전후방향(도 2의 좌우방향)을 X축 방향으로 하며, 도 1의 상하방향(도 2의 상하방향)을 Z축 방향으로 한다.
도 1 내지 도 3에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 따른 삼차원 잉크젯 프린터(1)는 반구 형상의 미디어(M) 표면에 인쇄하는 것으로서, 잉크를 토출하는 잉크젯 헤드(20)와 삼차원 형상의 미디어(M)를 보유하는 미디어 보유부(40)를 상대적으로 이동시켜서 잉크젯 헤드(20)로부터 잉크를 토출함으로써 미디어(M)의 표면에 화상 등을 인쇄하는 것이다.
삼차원 잉크젯 프린터(1)는, 기초대가 되는 베이스(10)에 Y축 방향을 따라서 배치되는 좌우 한 쌍의 지지다리(11, 12)가 세워져 설치되어 있다. Y축 방향에 있어서 오른쪽에 배치되는 지지다리(11)에는, 작업자에 의한 지시조작을 접수하는 조작판(13)이 탑재된 제어장치(14)가 고정되어 있고, Y축 방향이 있어서 왼쪽에 배치되는 지지다리(12)에는 잉크젯 헤드(20)를 클리닝하는 보수 스테이션(15)이 고정되어 있다.
좌우 한 쌍의 지지다리(11, 12) 사이에는, Y축 방향을 따라서 연장되는 지지대(17)가 걸쳐져 있다. 그리고, 지지대(17)의 윗면에는 지지대(17)의 연장 방향으로 연장되는 한 쌍의 Y축 가이드 레일(18a, 18b)이 X축 방향으로 병렬로 배치되어 있다. 그리고, 이러한 한 쌍의 Y축 가이드 레일(18a, 18b)에 잉크젯 헤드(20)를 탑재하는 헤드 캐리지(21)가 Y축 방향으로 이동 가능하게 설치되어 있다.
헤드 캐리지(21)는 지지대(17)에 설치된 Y축용 구동부(22)에 연결되어 있다. Y축용 구동부(22)에는, 예를 들어 Y축 방향의 축 둘레로 회전하는 Y축용 구동 모터와, 이러한 Y축용 구동 모터에 연결된 볼 나사와, 이러한 볼 나사의 베어링이 되는 볼 베어링으로 구성되는 주지의 기구로 실현된다. 그리고, 헤드 캐리지(21)는 제어장치(14)에 따른 Y축용 구동부(22)의 구동제어에 의하여 Y축용 구동 테이블이 회전 구동하며, 한 쌍의 Y축 가이드 레일(18a, 18b)이 가이드되어 Y축 방향으로 이동한다.
잉크젯 헤드(20)는 옐로(yellow), 마젠타(magenta), 시안(cyan) 및 블랙(black) 등의 잉크를 토출하여 미디어 보유부(40)에 보유된 미디어(M)의 표면에 컬러 화상을 인쇄하는 것이다. 이 때문에, 잉크젯 헤드(20)는 토출하는 잉크의 색상 종류별로 설치되어 있다. 그리고, 각 잉크젯 헤드(20)는, 각각 미디어 보유부(40)에 보유된 미디어(M)에 대향하도록 헤드 캐리지(21)의 하단부에 배치되어 있다. 또한, 잉크젯 헤드(20)의 아랫면은 노즐면으로 되어 있고, 옐로, 마젠타, 시안 및 블랙 등의 잉크를 토출하는 복수의 노즐(20a)이 배열된 노즐면으로 되어 있다.
도 4는 잉크젯 헤드의 노즐면을 나타낸 도면이다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 잉크젯 헤드(20)에는 메인 주사방향(Y축 방향)에 수직인 서브 주사방향(X축 방향)을 향하여 배열된 복수의 노즐(20a)이 설치되어 있다. 또한, 이들 노즐(20a)은 모두 잉크방울을 토출할 수 있다. 하지만, 잉크젯 헤드(20)의 단부에 배치되는 노즐(20a)로부터 토출된 잉크방울은 미스트가 발생하기 쉽고, 그 착탄위치의 정밀도도 나쁘기 때문에, 잉크젯 헤드(20)의 단부에 배치되는 노즐(20a)을 제외한 소정의 노즐(20a)만을 인쇄에 사용하는 유효 노즐로 하고 있다.
또한, 도 1 내지 도 3에 나타내는 바와 같이, 베이스(10)의 윗면에는 한 쌍의 지지다리(11, 12) 사이에 X축 방향으로 연장되는 한 쌍의 X축 가이드 레일(19a, 19b)이 Y축 방향으로 병렬로 배치되어 있다. 그리고, 이러한 한 쌍의 X축 가이드 레일(19a, 19b)에는 미디어 보유부(40)를 적재하기 위한 X 테이블(31)이 X축 방향으로 이동 가능하게 설치되어 있다.
X 테이블(31)은 미디어 보유부(40)를 잉크젯 헤드(20)에 대하여 X축 방향으로 상대이동시키는 테이블이며, 베이스(10)에 설치된 X축용 구동부(23)에 연결되어 있다. X축용 구동부(23)는, 예를 들어 X축 방향의 축 둘레로 회전하는 X축용 구동 모터와, 이러한 X축용 구동 모터에 연결된 볼 나사와, 이러한 볼 나사의 베어링이 되는 볼 베어링으로 구성되는 주지의 기구로 실현된다. 그리고, X 테이블(31)은 제어장치(14)에 의한 X축용 구동부(23)의 구동제어에 의하여 X축용 구동 모터가 회전 구동하고, 한 쌍의 X축 가이드 레일(19a, 19b)에 가이드되어 X축 방향으로 이동한다. 또한, X 테이블(31)에는 Z축 방향으로 연장되는 Z축 지지부(32)가 세워져 설치되어 있다.
Z축 지지부(32)는 미디어 보유부(40)를 Z축 방향으로 승강할 수 있게 지지하는 지지부재이다. 이 때문에, Z축 지지부(32)에는 Z축 방향으로 세워져 설치되는 한 쌍의 측벽부(33a, 33b)와, 한 쌍의 측벽부(33a, 33b)의 윗면을 연결하는 선반부(34)가 설치되어 있다. 그리고, 한 쌍의 측벽부(33a, 33b) 사이에는 측벽부(33a, 33b)를 따라서 미디어 보유부(40)를 Z축 방향으로 승강시키는 승강기구(35)가 설치되어 있다.
승강기구(35)는 한 쌍의 측벽부(33a, 33b) 사이에 배치되어 X 테이블(31)에 고정된 Z축용 구동 모터(37)와, Z축용 구동 모터(37)의 출력축에 연결되어 Z축 방향으로 세워져 설치되는 볼 나사(38)와, 볼 나사(38)의 베어링이 되어서 미디어 보유부(40)에 연결되는 볼 베어링(39)에 의하여 구성된다. 그리고, 제어장치(14)에 의한 Z축용 구동 모터(37)의 구동제어에 의하여 볼 나사(38)가 회전하는 동시에, 볼 나사(38)의 회전에 의한 볼 베어링(39)의 Z축 방향에서의 승강에 의하여 미디어 보유부(40)가 Z축 방향으로 승강한다.
미디어 보유부(40)는 미디어(M)를 자전 및 공전 가능하게 보유하는 것이다. 이 때문에, 미디어 보유부(40)에는 승강기구(35)의 볼 베어링(39)에 부착되는 Z 테이블(41)과, Z 테이블(41)로부터 X축 방향으로 돌출되는 한 쌍의 팔부(42a, 42b)와, 한 쌍의 팔부(42a, 42b)에 회전 가능하게 설치되는 A축 회전부(43)와, A축 회전부(43)에 회전 가능하게 설치되어 미디어(M)를 보유하는 척(44)에 의하여 구성되어 있다.
한 쌍의 팔부(42a, 42b)는 Y축 방향으로 대향 배치되어 있고, A축 회전부(43)를 요동 가능하게 보유하는 것이다. 즉, 대향하는 한 쌍의 팔부(42a, 42b)의 선단에 Y축 방향으로 연장되는 회전축이 설치되어 있고, 이러한 회전축에 A축 회전부(43)가 설치되어 있다. 그리고, 이러한 회전축에는 한쪽 팔부(42a)에 고정된 A축용 구동 모터(45)의 출력축이 연결되어 있다. A축용 구동 모터(45)는 한 쌍의 팔부(42a, 42b)에 설치된 회전축 둘레의 회전방향인 A축 방향으로 회전 구동하는 것이다. 이 때문에, A축용 구동 모터(45)가 회전 구동함으로써, A축 회전부(43)가 A축 방향으로 요동하고, 척(44)에 보유되는 미디어(M)가 A축 회전부(43)의 회전축을 중심으로 해서 공전하므로, 잉크젯 헤드(20)에 대향하는 미디어(M)의 표면을 서브 주사방향인 X축 방향으로 이동시킬 수 있게 된다.
A축 회전부(43)는 척(44)을 자전 가능하게 보유하는 것이다. 즉, A축 회전부(43)에는 A축 회전부(43)의 회전축에 대하여 수직인 방향의 축을 회전축으로 하고, 이러한 회전 축 둘레의 회전방향인 B축 방향으로 회전 구동하는 B축용 구동 모터(46)가 설치되어 있다. 그리고, B축용 구동 모터(46)의 출력축에 미디어(M)를 보유하는 척(44)이 설치되어 있다. 이 때문에, B축용 구동 모터(46)가 회전 구동함으로써, 척(44)이 B축 방향으로 자전하는 동시에, 척(44)에 보유되는 미디어(M)도 척(44)의 회전축을 중심으로 하여 자전하므로, 잉크젯 헤드(20)에 대향하는 미디어(M)의 표면을 메인 주사방향인 Y축 방향으로 이동시킬 수 있게 된다.
제어장치(14)는, 미디어 보유부(40)와 잉크젯 헤드(20)를 상대이동시키기 위한 구동제어나, 잉크젯 헤드(20)의 잉크 토출제어 등을 하는 제어장치이다. 즉, 제어장치(14)는 소정의 인쇄 스케쥴에 근거하여 X축용 구동부(23), Y축용 구동부(22), Z축용 구동 모터(37), A축용 구동 모터(45) 및 B축용 구동 모터(46)를 제어하는 제어신호를 생성하고, 생성한 제어신호를 X축용 구동부(23), Y축용 구동부(22), Z축용 구동 모터(37), A축용 구동 모터(45) 및 B축용 구동 모터(46)에 송신함으로써 잉크젯 헤드(20)의 구동제어를 한다. 또한, X축용 구동부(23), Y축용 구동부(22), Z축용 구동 모터(37), A축용 구동 모터(45) 및 B축용 구동 모터(46)는, 입력되는 전압값의 고저에 따라서 그 회전수를 증감하는 모터를 구동원으로 하므로, 제어신호는 각 모터를 구동하기 위한 전압값으로 나타난다.
그리고, 제어장치(14)는 A축용 구동 모터(45) 및 B축용 구동 모터(46)에 제어신호를 송신할 때, 이러한 제어신호에 외란인 노이즈를 중첩한다. 즉, 제어장치(14)는 인쇄 스케쥴에 근거하여 제어신호를 생성하고, 이러한 제어신호 중 A축용 구동 모터(45) 및 B축용 구동 모터(46)를 제어하기 위한 제어신호에 대하여 노이즈를 중첩한다. 이러한 노이즈는 음양에 걸쳐서 진동하는 파형으로 나타나고, 미리 정해진 파형이나, 외란값에 근거하여 도출되는 파형이나, 소정의 수식에 근거하여 도출되는 파형 등으로 나타난다. 노이즈의 진폭은 미디어(M)의 표면에 착탄하는 잉크방울이 어긋나는 양이 절반 도트 이하가 되는 범위에서 변동하도록 설정되어 있다. 예를 들어, 잉크젯 헤드(20)와 미디어(M)의 갭이 3.0㎜, 도트의 직경이 100.0㎛, 미디어(M)의 A축 방향의 경사각도가 3.9105°인 경우에는, 미디어(M)의 A축 방향의 경사각도를 3.90375°~3.91725°의 범위에서 변동하도록 노이즈의 진폭을 설정한다. 이에 의해, 미디어(M)의 표면에 착탄하는 잉크방울이 어긋나는 양이 절반 도트 이하가 되는 범위에서 변동한다.
또한, 제어장치(14)에 의하여 A축용 구동 모터(45) 및 B축용 구동 모터(46)가 구동제어되면, A축용 구동 모터(45)의 회전 및 B축용 구동 모터(46)의 회전에 미세한 흔들림이 발생하여, 잉크젯 헤드(20)로부터 토출되는 잉크방울이 절반 도트 이하의 범위에서 미디어(M) 표면에 불균일하게 어긋나서 착탄한다. 이와 같이, 제어신호에 노이즈를 중첩하여 잉크젯 헤드(20)로부터 잉크방울을 토출시키는 좌표 데이터를 고의로 변동함으로써, 미디어(M) 표면에 착탄하는 잉크방울의 좌표 데이터를 어긋나게 할 수 있다. 그리고, 노이즈의 진폭은 사전에 다양한 진폭 및 주파수의 노이즈를 제어신호에 중첩하여 인쇄하고, 잉크방울의 착탄위치를 측정해 둠으로써 최적의 값을 구할 수 있다. 난수값은 소정의 수식을 이용한 난수발생장치(미도시) 등에 의하여 발생시킬 수 있다.
다음으로, 본 실시형태에 따른 삼차원 잉크젯 프린터(1)의 동작에 대하여 설명한다. 다음에 설명하는 삼차원 잉크젯 프린터(1)의 동작은 제어장치(14)에 따른 제어에 의하여 실행된다.
우선, 미디어 보유부(40)의 척(44)에 부착되는 미디어(M)의 형상에 따라서, 삼차원 잉크젯 프린터(1)에 의한 인쇄 스케쥴을 산출한다. 인쇄 스케쥴이란, 삼차원 잉크젯 프린터(1)에서의 X축, Y축, Z축, A축, B축을 이동시키기 위한 스케쥴로서, 미디어(M)와 잉크젯 헤드(20)의 갭을 대략 일정하게 유지하면서, 미디어(M) 표면의 인쇄위치가 잉크젯 헤드(20)의 노즐면과 대략 평행해지도록(미디어(M) 표면의 인쇄위치의 법선이 잉크젯 헤드(20)의 노즐(20a)로부터 토출되는 잉크방울의 토출방향과 대략 일치하도록), 잉크젯 헤드(20)와 미디어(M)를 이동시키기 위한 스케쥴이다.
인쇄 스케쥴이 산출되면, 산출된 인쇄 스케쥴에 근거하여 X축용 구동부(23), Y축용 구동부(22), Z축용 구동 모터(37), A축용 구동 모터(45) 및 B축용 구동 모터(46)를 각각 구동제어하기 위한 제어신호를 생성한다. 도 5는 노이즈가 중첩되기 전의 제어신호의 예를 나타낸 파형도이다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 제어신호는 시간축에 대한 전압값에 의하여 나타난다. 전압값의 고저에 따라서 X축용 구동부(23), Y축용 구동부(22), Z축용 구동 모터(37), A축용 구동 모터(45) 및 B축용 구동 모터(46)의 구동량(모터의 회전수)이 조정된다. 또한, 이러한 제어신호는 인쇄 전에 모두 생성해 두어도 좋고, 인쇄 중에 수시로 생성하여도 좋다.
이때, A축용 구동 모터(45) 및 B축용 구동 모터(46)를 구동제어하기 위한 제어신호에 노이즈를 중첩한다. 도 6은 제어신호에 중첩하는 노이즈의 일례를 나타낸 파형도이고, 도 7은 노이즈가 중첩된 제어신호의 일례를 나타낸 파형도이다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 노이즈는 제어신호와 마찬가지로, 시간축에 대한 전압값에 의하여 나타난다. 그리고, 도 7에 나타내는 바와 같이, 제어신호에 노이즈가 중첩되면, 이러한 제어신호의 전압값은 소정의 폭으로 변동(진동)한 파형이 된다.
각 제어신호가 생성되면, 이들 제어신호에 근거하여 X축용 구동부(23), Y축용 구동부(22), Z축용 구동 모터(37), A축용 구동 모터(45) 및 B축용 구동 모터(46)를 구동제어하여, X축용 구동부(23), Y축용 구동부(22), Z축용 구동 모터(37), A축용 구동 모터(45) 및 B축용 구동 모터(46)를 인쇄 스케쥴에 따라서 구동한다. 구체적으로 설명하면, X축용 구동부(23) 및 Y축용 구동부(22)를 구동하여 미디어(M)를 잉크젯 헤드(20)의 Z축 방향 바로 밑에 배치시킨다. 또한, B축용 구동 모터(46)를 구동하여 미디어(M)를 B축 방향으로 자전시키는 동시에, A축용 구동 모터(45) 및 Z축용 구동 모터(37)를 구동하여 미디어(M) 표면의 인쇄위치를 잉크젯 헤드(20)의 노즐면에 대향 배치시킨다. 이때, 미디어(M)와 잉크젯 헤드(20)의 갭을 대략 일정하게 유지하면서, 미디어(M) 표면의 인쇄위치가 잉크젯 헤드(20)의 노즐과 대략 평행해지도록(미디어(M) 표면의 인쇄위치의 법선이 잉크젯 헤드(20)의 노즐(20a)로부터 토출되는 잉크방울의 토출방향과 대략 일치하도록), 잉크젯 헤드(20)와 미디어(M)를 이동시킨다. 그리고, B축용 구동 모터(46)를 구동하여 미디어(M)를 B축 방향으로 자전시킴으로써, 잉크젯 헤드(20)에 대향하는 미디어(M)의 표면이 메인 주사방향인 Y축 방향으로 이동한다. 또한, A축용 구동 모터(45)를 구동하여 미디어(M)를 A축 방향으로 공전시키는 동시에 Z축용 구동 모터(37)를 구동하여 미디어(M)를 Z축 방향으로 이동시킴으로써, 잉크젯 헤드(20)에 대향하는 미디어(M)의 표면이 서브 주사방향인 X축 방향으로 이동한다.
이때, A축용 구동 모터(45) 및 B축용 구동 모터(46)를 구동 제어하기 위한 제어신호에는 노이즈가 중첩되어 있으므로, B축용 구동 모터(46)에 의하여 미디어(M)를 자전시키면, 잉크젯 헤드(20)에 대하여 미디어(M)가 메인 주사방향으로 미세하게 흔들리면서 자전하고, A축용 구동 모터(45)에 의하여 미디어(M)를 공전시키면, 잉크젯 헤드(20)에 대하여 미디어(M)가 서브 주사방향으로 미세하게 흔들리면서 공전한다.
그리고, 도 8에 나타내는 바와 같이, 이들 제어신호에 근거하는 구동제어를 하면서, 잉크젯 헤드(20)에 의한 토출제어를 한다. 또한, 도 8은 진동을 발생하면서 잉크방울을 토출할 때의 미디어와 잉크젯 헤드의 관계를 나타낸 도면이다.
토출제어에서는, 우선 잉크젯 헤드(20)에 설치된 복수의 노즐(20a) 중 인쇄에 사용하는 유효 노즐을 선택한다. 그리고, 미디어(M)가 A축 방향 및 B축 방향으로 미세하게 흔들리면서 1회 또는 복수회 자전하고 있는 기간에, 선택한 유효 노즐로부터 잉크방울을 토출시켜서 미디어(M)에 소정의 패스 폭의 화상을 인쇄한다. 또한, 도 9에 나타내는 바와 같이, 인쇄가 개시되는 미디어(M)의 회전각도위치를 0°로 하면, 0°의 위치와 360°의 위치의 경계가 인쇄화상의 이음매가 된다.
이때, 미디어(M)는 A축 방향 및 B축 방향으로 미세하게 흔들리면서 자전하고 있으므로, 잉크젯 헤드(20)로부터 토출된 잉크방울은 미디어(M) 표면에 있어서 X축 방향(서브 주사방향) 및 Y축 방향(메인 주사방향)으로 불균일하게 어긋난 위치에 착탄한다.
여기에서, A축용 구동 모터를 제어하기 위한 제어신호에만 노이즈를 중첩한 경우의 잉크방울의 착탄위치에 대하여 설명한다. 도 10은 A축용 구동 모터를 제어하기 위한 제어신호에 노이즈를 중첩한 경우의 잉크방울의 착탄위치를 나타낸 도면이다. 또한, 도 10에서는 연속된 5개의 노즐(20a)을 유효 노즐로 하여, 5 도트로 1패스를 구성한 경우를 나타내고 있다. 도 10에 나타내는 바와 같이, 미디어(M)가 A축 방향으로 미세하게 흔들리면서 B축 방향으로 자전하면, 미디어(M) 표면에는 잉크젯 헤드(20)로부터 토출되는 잉크방울의 토출 타이밍마다 잉크방울이 X축 방향으로 어긋나서 착탄하고, 미디어(M) 표면의 도트 위치가 인접하는 전후의 패스 방향을 향하여 전체적으로 불균일하게 어긋난다. 이 때문에, 인접하는 패스 사이의 경에 번짐이 발생하여 패스 사이의 인쇄농도가 평균화된다.
다음으로, B축용 구동 모터를 제어하기 위한 제어신호에만 노이즈를 중첩한 경우의 잉크방울의 착탄위치에 대하여 설명한다. 도 11은 B축용 구동 모터를 제어하기 위한 제어신호에 노이즈를 중첩한 경우의 잉크방울의 착탄위치를 나타낸 도면이다. 또한, 도 11에서는 연속한 5개의 노즐(20a)을 유효 노즐로 하여, 5 도트로 1패스를 구성한 경우를 나타내고 있다. 도 11에 나타내는 바와 같이, 미디어(M)가 B축 방향으로 미세하게 흔들리면서 자전하면, 미디어(M) 표면에는 잉크젯 헤드(20)로부터 토출되는 잉크방울의 토출 타이밍마다 잉크방울이 Y축 방향으로 어긋나서 착탄하고, 미디어(M) 표면의 도트 위치가 패스 안에서의 화상의 이음매(α) 방향을 향하여 전체적으로 어긋난다. 이 때문에, 패스 안에서의 화상의 이음매(α)에 번짐이 발생하여, 이러한 이음매(α)를 걸치는 인쇄화상의 농도가 평균화된다.
이렇게 해서 1패스만큼의 화상이 미디어(M) 표면에 인쇄되면, A축용 구동 모터(45) 및 Z축용 구동 모터(37)를 구동하여 잉크젯 헤드(20)의 노즐면에 다음 패스의 인쇄위치를 대향 배치한다. 그 후, 1패스만큼 화상을 인쇄하고, 모든 화상의 인쇄가 끝날 때까지 상기 처리동작을 반복한다.
이와 같이, 본 실시형태에 따른 삼차원 잉크젯 프린터(1)에 의하면, 제어장치(14)에 따른 B축용 구동 모터(46)의 구동제어에 의하여 미디어(M)를 자전시키면서 잉크젯 헤드(20)로부터 잉크방울을 토출함으로써 미디어(M)의 표면에 화상을 인쇄할 수 있고, 제어장치(14)에 의한 A축용 구동 모터(45)의 구동제어에 의하여 미디어(M)를 공전시킴으로써 미디어(M)에 인쇄하는 패스 위치를 변경할 수 있다. 그리고, 제어장치(14)가 B축용 구동 모터(46) 및 A축용 구동 모터(45)를 제어하기 위한 제어신호에 외란을 주면, 미디어(M)가 잉크젯 헤드(20)에 대하여 메인 주사방향(B축 방향) 및 서브 주사방향(A축 방향)으로 미세하게 흔들리므로, 잉크젯 헤드(20)로부터 토출된 잉크방울의 착탄위치가 전체적으로 불균일하게 어긋난다. 이와 같이, 잉크방울의 착탄위치를 의도적으로 어긋나게 함으로써, 도트 위치의 어긋남을 시각적으로 눈에 띄지 않게 할 수 있으므로, 인쇄농도의 얼룩을 저감할 수 있다.
그리고, 제어신호에 주는 외란으로서 제어신호의 전압값을 바꿈으로써, 용이하면서 확실하게 잉크방울의 착탄위치를 의도적으로 어긋나게 할 수 있다.
또한, A축용 구동 모터(45)를 제어하기 위한 제어신호에 외란을 줌으로써, 미디어(M)를 자전시킬 때에 잉크젯 헤드(20)에 대하여 미디어(M)가 서브 주사방향으로 미세하게 흔들리므로, 잉크젯 헤드(20)로부터 토출된 잉크방울의 착탄위치가 서브 주사방향(X축 방향)에 있어서 전체적으로 불균일하게 어긋난다. 이 때문에, 복수의 패스로 미디어(M)에 화상을 인쇄하는 경우, 인접하는 패스 사이의 잉크방울의 도트 간격을 불균일화할 수 있으므로, 패스 사이의 인쇄화상의 이음매에 발생하는 선 형상의 이음매 얼룩을 저감할 수 있다.
그리고, B축용 구동 모터(46)를 제어하기 위한 제어신호에 외란을 줌으로써, 미디어(M)를 자전시킬 때에 잉크젯 헤드(20)에 대하여 미디어(M)가 메인 주사방향으로 미세하게 흔들리므로, 잉크젯 헤드(20)로부터 토출된 잉크방울의 착탄위치가 메인 주사방향(Y축 방향)에 있어서 전체적으로 불균일하게 어긋난다. 이 때문에, 동일한 패스에 있어서 화상을 미디어(M)에 인쇄하는 경우, 동일한 패스에서의 인쇄화상의 이음매(α)에서의 잉크방울의 도트 간격을 불균일하게 할 수 있으므로, 동일한 패스에서의 인쇄화상의 이음매(α)에 발생하는 선 형상의 이음매 얼룩을 저감할 수 있다.
또한, 미디어(M)에 착탄하는 잉크방울이 어긋나는 양이 절반 도트 이하가 되는 범위에서 제어신호에 외란을 줌으로써, 인접하는 잉크방울이 서로 근접하는 방향으로 어긋나게 미디어 표면에 착탄하였어도, 이들 잉크방울의 도트가 겹쳐지는 것을 제어할 수 있으므로, 화질의 억제를 제어할 수 있다.
그리고, 제어신호에 주는 노이즈의 진폭을 바꿈으로써, 잉크방울의 착탄위치를 불규칙하게 분산시킬 수 있으므로, 도트 위치의 어긋남을 시각적으로 눈에 띄지 않게 할 수 있다.
이러한 경우, 제어신호에 주는 노이즈의 진폭을 난수값에 근거하여 변동시킴으로써, 잉크방울의 착탄위치를 보다 불규칙하게 분산시킬 수 있으므로, 도트 위치의 어긋남을 시각적으로 눈에 띄지 않게 할 수 있다.
이상, 본 발명의 적합한 실시형태에 대하여 설명하였는데, 본 발명은 상기 실시형태로 한정되는 것이 아니다. 예를 들어, 상기 실시형태에 있어서 제어신호는, 시간축에 대한 전압값에 의하여 나타나는 것으로 설명하였는데, 각 축을 구동하는 구동수단의 제어량을 조정하기 위한 신호라면 어떠한 것이어도 좋다.
본 발명은 잉크젯 헤드로부터 잉크방울을 토출하여 삼차원 형상의 미디어 표면에 인쇄를 하는 삼차원 잉크젯 프린터로서 이용 가능하다.
1: 삼차원 잉크젯 프린터 10: 베이스
11, 12: 지지다리 13: 조작판
14: 제어장치 15: 보수 스테이션
17: 지지대 18a, 18b: Y축 가이드 레일
19a, 19b: X축 가이드 레일 20: 잉크젯 헤드
20a: 노즐 21: 헤드 캐리지
22: Y축용 구동부 23: X축용 구동부
31: X 테이블 32: Z축 지지부
33a, 33b: 측벽부 34: 선반부
35: 승강기구 37: Z축용 구동 모터
38: 볼 나사 39: 볼 베어링
40: 미디어 보유부 41: Z 테이블
42a, 42b: 팔부 43: A축 회전부
44: 척 45: A축용 구동 모터
46: B축용 구동 모터 M: 미디어

Claims (7)

  1. 삼차원 형상의 미디어를 보유하는 미디어 보유부와 잉크젯 헤드를 상대적으로 이동시키면서 상기 미디어 표면에 상기 잉크젯 헤드로부터 잉크방울을 토출하여 상기 미디어 표면에 인쇄를 하는 삼차원 잉크젯 프린터로서,
    상기 미디어를 자전시켜서 상기 잉크젯 헤드에 대향하는 상기 미디어 표면을 메인 주사방향으로 이동시키는 B축용 구동부와,
    상기 미디어를 공전시켜서 상기 잉크젯 헤드에 대향하는 상기 미디어 표면을 메인 주사방향에 직교하는 서브 주사방향으로 이동시키는 A축용 구동부와,
    상기 B축용 구동부 및 상기 A축용 구동부의 구동제어를 하는 구동제어부를 가지며,
    상기 구동제어부는 상기 B축용 구동부 및 상기 A축용 구동부 중 적어도 한쪽을 제어하기 위한 제어신호에 외란을 주는 삼차원 잉크젯 프린터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어신호는 전압값으로 나타나고,
    상기 구동제어부는 상기 제어신호의 전압값을 변동시킴으로써 상기 제어신호에 외란을 주는 삼차원 잉크젯 프린터.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 구동제어부는 상기 A축용 구동부를 제어하기 위한 제어신호에 외란을 주는 삼차원 잉크젯 프린터.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 구동제어부는 상기 B축용 구동부를 제어하기 위한 제어신호에 외란을 주는 삼차원 잉크젯 프린터.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구동제어부는 상기 미디어에 착탄하는 잉크방울이 어긋나는 양이 절반 도트 이하가 되는 범위로 상기 제어신호에 외란을 주는 삼차원 잉크젯 프린터.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구동제어부는 상기 제어신호에 주는 외란을 변동시키는 삼차원 잉크젯 프린터.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구동제어부는 상기 제어신호에 주는 외란을 난수값에 근거하여 변동시키는 삼차원 잉크젯 프린터.
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