專利名稱：三維噴墨打印機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自噴墨打印頭將墨噴出到三維形狀的介質(zhì)的表面上而在該介質(zhì) 的表面進(jìn)行打印的三維噴墨打印機。
背景技術(shù)：
通常的噴墨打印機自噴墨打印頭將墨噴出到在臺板上輸送的平面狀的介質(zhì)上，從 而在介質(zhì)的表面進(jìn)行打印。但是，近年來出于也想要在三維形狀的介質(zhì)上進(jìn)行打印的需求，有人開發(fā)出專利 文獻(xiàn)1所述的三維噴墨打印機。在該專利文獻(xiàn)1所述的三維噴墨打印機中，一邊使保持三維 形狀的介質(zhì)的介質(zhì)保持部升降且使介質(zhì)保持部與噴墨打印頭在三維空間內(nèi)進(jìn)行相對移動， 一邊自噴墨打印頭將墨噴出到介質(zhì)的表面上。專利文獻(xiàn)1 日本特開2007-008110號公報但是，在專利文獻(xiàn)1所述的三維噴墨打印機中，在不同的打印位置，噴墨打印頭與 介質(zhì)的位置關(guān)系不同，因此存在不能獲得充分高的品質(zhì)的打印圖像的問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠使噴墨打印頭與介質(zhì)的位置關(guān)系一致、從 而能夠獲得高品質(zhì)的打印圖像的三維噴墨打印機。本發(fā)明的三維噴墨打印機一邊使噴墨打印頭與保持三維形狀的介質(zhì)的介質(zhì)保持 部進(jìn)行相對移動，一邊自上述噴墨打印頭將墨噴出到上述介質(zhì)的表面上，從而在上述介質(zhì) 的表面上進(jìn)行打印，其特征在于，該三維噴墨打印機包括Y軸用驅(qū)動部，其使上述噴墨打 印頭沿作為主掃描方向的Y軸方向移動；ζ軸支承部，其使上述介質(zhì)保持部能沿作為升降方 向的Z軸方向移動地支承該介質(zhì)保持部，該Z軸方向是與Y軸方向垂直的方向；X軸用驅(qū)動 部，其使上述Z軸支承部沿與Y軸方向垂直且與Z軸方向垂直的X軸方向移動；Z軸用驅(qū)動 部，其使上述介質(zhì)保持部沿Z軸方向移動，上述介質(zhì)保持部包括:A軸用驅(qū)動部，其使上述介 質(zhì)沿A軸方向擺動，該A軸方向是繞Y軸方向的軸線旋轉(zhuǎn)的方向；B軸用驅(qū)動部，其使上述 介質(zhì)沿B軸方向旋轉(zhuǎn)，該B軸方向是繞與Y軸方向垂直的軸線旋轉(zhuǎn)的方向。采用本發(fā)明的三維噴墨打印機，能夠利用Y軸用驅(qū)動部使噴墨打印頭與介質(zhì)沿Y 軸方向進(jìn)行相對移動，能夠利用Z軸用驅(qū)動部使噴墨打印頭和介質(zhì)沿Z軸方向進(jìn)行相對移 動，能夠利用X軸用驅(qū)動部使噴墨打印頭和介質(zhì)沿X軸方向進(jìn)行相對移動，能夠利用A軸用 驅(qū)動部使噴墨打印頭和介質(zhì)沿A軸方向進(jìn)行相對移動，能夠利用B軸用驅(qū)動部使噴墨打印 頭和介質(zhì)沿B軸方向進(jìn)行相對移動。這樣，通過控制Y軸、X軸、Z軸、A軸和B軸這5個軸 而使噴墨打印頭與介質(zhì)進(jìn)行相對移動，能夠使噴墨打印頭與介質(zhì)的分開距離在介質(zhì)的所有 打印位置上都相同，以及能夠使介質(zhì)相對于噴墨打印頭的表面方向在介質(zhì)的所有打印位置 上均相同，因此能夠獲得高品質(zhì)的打印圖像。在上述情況下，優(yōu)選上述介質(zhì)保持部還包括臂部，其被支承于上述Z軸支承部且沿X軸方向突出；A軸旋轉(zhuǎn)部，其被支承于上述臂部的頂端部，在上述A軸用驅(qū)動部的作用 下沿A軸方向擺動；介質(zhì)安裝部，其被安裝在上述A軸旋轉(zhuǎn)部上，在上述B軸用驅(qū)動部的作 用下沿B軸方向旋轉(zhuǎn)來保持上述介質(zhì)。采用該三維噴墨打印機，沿A軸方向擺動的A軸旋轉(zhuǎn)部被支承在自Z軸支承部沿 X軸方向突出的臂部上，沿B軸方向旋轉(zhuǎn)的介質(zhì)安裝部被保持在該A軸旋轉(zhuǎn)部上，因此介質(zhì) 能夠不與Z軸支承部干涉地在三維空間內(nèi)移動。采用本發(fā)明，能夠使噴墨打印頭與介質(zhì)的打印位置的位置關(guān)系一致，獲得高品質(zhì) 的打印圖像。


圖1是本實施方式的三維噴墨打印機的主視圖。圖2是圖1的II-II剖視圖。圖3是圖1所示的三維噴墨打印機的局部立體圖。附圖標(biāo)記說明1、三維噴墨打印機；10、基座；11、12、支承腿；13、操作盤；14、第1控制裝置；15、 維護(hù)站；16、第2控制裝置；17、支承橫梁；18a、18b、Y軸導(dǎo)軌；19a、19b、X軸導(dǎo)軌；20、噴墨打 印頭；21、打印頭滑架；22、Y軸用驅(qū)動部；23、X軸用驅(qū)動部；31、X工作臺；32、Z軸支承部； 33a、33b、側(cè)壁部；34、頂板部；35、升降機構(gòu)；36a、36b、Z軸導(dǎo)軌；37、Z軸用驅(qū)動電動機；38、 滾珠絲杠；39、滾珠軸承；40、介質(zhì)保持部；41、Z工作臺；42a、42b、臂部；43、A軸旋轉(zhuǎn)部；44、 卡盤(介質(zhì)安裝部)；45、A軸用驅(qū)動電動機；46、B軸用驅(qū)動電動機；50、配重；51a、51b、皮 帶輪；52、操作線；M、介質(zhì)。
具體實施例方式接下來，參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的三維噴墨打印機的優(yōu)選實施方式。另外，在所 有附圖中，對于相同的部分或等同的部分標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記。圖1是本實施方式的三維噴墨打印機的主視圖，圖2是圖1的II-II剖視圖，圖3 是圖1所示的三維噴墨打印機的局部立體圖。另外，在本實施方式中，將圖1的左右方向 (圖2的前后方向)作為Y軸方向，將圖1的前后方向(圖2的左右方向)作為X軸方向， 將圖1的上下方向(圖2的上下方向)作為Z軸方向。如圖1和圖2所示，本實施方式的三維噴墨打印機1使用于噴出墨的噴墨打印頭 20和用于保持三維形狀的介質(zhì)M的介質(zhì)保持部40進(jìn)行相對移動，自噴墨打印頭20噴出墨， 從而在介質(zhì)M的表面上打印圖像等。三維噴墨打印機1在作為基臺的基座10上豎立設(shè)置有沿Y軸方向配置的左右一 對的支承腿11、12。在Y軸方向上配置在右側(cè)的支承腿11固定有第1控制裝置14，在該第 1控制裝置14上搭載有接收操作者的指示操作的操作盤13，在Y軸方向上配置在左側(cè)的支 承腿12固定有第2控制裝置16，在該第2控制裝置16上搭載有清潔噴墨打印頭20的維護(hù) 站15。第1控制裝置14和第2控制裝置16是控制介質(zhì)保持部40與噴墨打印頭20進(jìn)行 后述的相對移動、控制噴墨打印頭20的噴墨情況等的控制裝置。另外，在本實施方式中，將 第1控制裝置14和第2控制裝置16作為不同的裝置進(jìn)行說明，但也可以在物理形態(tài)及功能上將第1控制裝置14和第2控制裝置16合并成1個裝置，或分開成多個裝置。在左右一對的支承腿11、12之間架設(shè)有沿Y軸方向延伸的支承橫梁17。并且，在 支承橫梁17的上表面沿X軸方向并列配置有沿支承橫梁17的延伸方向延伸的一對Y軸導(dǎo) 軌18a、18b。并且，在該一對Y軸導(dǎo)軌18a、18b上以能沿Y軸方向移動的方式安裝有搭載噴 墨打印頭20的打印頭滑架21。噴墨打印頭20通過噴出多種顏色的墨而在被保持于介質(zhì)保持部40的介質(zhì)M上打 印彩色圖像。因此，噴墨打印頭20形成有噴出黃色、深紅色、青色和黑色等顏色的墨的多個 噴嘴。并且，以與保持在介質(zhì)保持部40上的介質(zhì)M相對的方式將噴墨打印頭20配置在打 印頭滑架21的下端部。打印頭滑架21與安裝在支承橫梁17上的Y軸用驅(qū)動部22相連結(jié)。Y軸用驅(qū)動 部22例如可以是通過下述的周知機構(gòu)來實現(xiàn)的，即，包括繞Y軸方向的軸線旋轉(zhuǎn)的Y軸用 驅(qū)動電動機、與該Y軸用驅(qū)動電動機相連結(jié)的滾珠絲杠、和構(gòu)成該滾珠絲杠的軸承的滾珠 軸承的周知機構(gòu)。并且，利用第1控制裝置14或第2控制裝置16控制Y軸用驅(qū)動部22的 驅(qū)動，從而驅(qū)動Y軸用驅(qū)動臺旋轉(zhuǎn)，打印頭滑架21被一對Y軸導(dǎo)軌18a、18b引導(dǎo)而沿Y軸 方向移動。然后，利用打印頭滑架21移動而使噴墨打印頭20的噴嘴位于維護(hù)站15的上方 時，維護(hù)站15升降從而清潔噴墨打印頭20的噴嘴。另外，在基座10的上表面且在一對支承腿11、12之間沿Y軸方向并列配置有沿X 軸方向延伸的一對X軸導(dǎo)軌19a、19b。并且，在該一對X軸導(dǎo)軌19a、19b上以能沿X軸方向 移動的方式安裝有用于載置介質(zhì)保持部40的X工作臺31。X工作臺31是使介質(zhì)保持部40相對于噴墨打印頭20沿X軸方向進(jìn)行相對移動的 工作臺，X工作臺31與安裝在基座10上的X軸用驅(qū)動部23相連結(jié)。X軸用驅(qū)動部23例如 可以是由下述的周知機構(gòu)來實現(xiàn)的，即，包括繞X軸方向的軸線旋轉(zhuǎn)的X軸用驅(qū)動電動機、 與該X軸用驅(qū)動電動機相連結(jié)的滾珠絲杠、和構(gòu)成該滾珠絲杠的軸承的滾珠軸承的周知機 構(gòu)。并且，利用第1控制裝置14或第2控制裝置16控制X軸用驅(qū)動部23的驅(qū)動，從而驅(qū) 動X軸用驅(qū)動臺旋轉(zhuǎn)，X工作臺31被一對X軸導(dǎo)軌19a、19b引導(dǎo)而沿X軸方向移動。并且， 在X工作臺31上豎立設(shè)置有沿Z軸方向延伸的Z軸支承部32。Z軸支承部32是使介質(zhì)保持部40能沿Z軸方向升降地支承該介質(zhì)保持部40的支 承構(gòu)件。因此，在Z軸支承部32上安裝有沿Z軸方向豎立設(shè)置的一對側(cè)壁部33a、33b、和連 結(jié)一對側(cè)壁部33a、33b的上表面的頂板部34。并且，在一對側(cè)壁部33a、3!3b之間安裝有使 介質(zhì)保持部40沿側(cè)壁部33a、3!3b在Z軸方向上升降的升降機構(gòu)35。升降機構(gòu)35包括Z軸用驅(qū)動電動機37，其被配置在一對側(cè)壁部33a、3!3b之間且 被固定在X工作臺31上；滾珠絲杠38，其與Z軸用驅(qū)動電動機37的輸出軸相連結(jié)且沿Z軸 方向豎立設(shè)置；滾珠軸承39，其構(gòu)成滾珠絲杠38的軸承且與介質(zhì)保持部40相連結(jié)。并且， 利用第1控制裝置14或第2控制裝置16控制Z軸用驅(qū)動電動機37的驅(qū)動，從而使?jié)L珠絲 杠38旋轉(zhuǎn)，并且利用滾珠絲杠38的旋轉(zhuǎn)而使?jié)L珠軸承39沿Z軸方向升降，由此使介質(zhì)保 持部40沿Z軸方向升降。介質(zhì)保持部40以能使介質(zhì)M旋轉(zhuǎn)的方式保持該介質(zhì)M。因此，介質(zhì)保持部40包 括Z工作臺41，其被安裝在升降機構(gòu)35的滾珠軸承39上；一對臂部42a、42b，其自Z工作 臺41沿X軸方向突出；A軸旋轉(zhuǎn)部43，其能旋轉(zhuǎn)地安裝在一對臂部42a、42b上；卡盤44，其能旋轉(zhuǎn)地安裝在A軸旋轉(zhuǎn)部43上來保持介質(zhì)M。一對臂部42a、42b沿Y軸方向相對配置，且以能使A軸旋轉(zhuǎn)部43擺動的方式保持 該A軸旋轉(zhuǎn)部43。即，在相對的一對臂部42a、42b的頂端安裝有沿Y軸方向延伸的旋轉(zhuǎn)軸， 在該旋轉(zhuǎn)軸上安裝有A軸旋轉(zhuǎn)部43。并且，固定在一個臂部4 上的A軸用驅(qū)動電動機45 的輸出軸與該旋轉(zhuǎn)軸相連結(jié)。將繞被安裝在一對臂部42a、42b上的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的方向作為 A軸方向，A軸用驅(qū)動電動機45沿該A軸方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。因此，在A軸用驅(qū)動電動機45 的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的作用下，A軸旋轉(zhuǎn)部43能夠沿A軸方向擺動。A軸旋轉(zhuǎn)部43以能使卡盤44旋轉(zhuǎn)的方式保持該卡盤44。S卩，將與A軸旋轉(zhuǎn)部43 的旋轉(zhuǎn)軸垂直的方向的軸作為旋轉(zhuǎn)軸，將繞該旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的方向作為B軸方向，在A軸旋轉(zhuǎn) 部43上安裝有沿該B軸方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的B軸用驅(qū)動電動機46。并且，在B軸用驅(qū)動電 動機46的輸出軸上安裝有用于保持介質(zhì)M的卡盤44。因此，在B軸用驅(qū)動電動機46的旋 轉(zhuǎn)驅(qū)動的作用下，卡盤44能夠沿B軸方向旋轉(zhuǎn)。這樣，在Z軸用驅(qū)動電動機37、A軸用驅(qū)動電動機45、B軸用驅(qū)動電動機46的旋轉(zhuǎn) 驅(qū)動的作用下，被保持在介質(zhì)保持部40的卡盤44上的介質(zhì)M能夠沿Z軸方向升降，并且能 夠沿A軸方向及B軸方向旋轉(zhuǎn)。另外，在Z軸支承部32上，在X軸方向上的后側(cè)沿Y軸方向并列配置有沿Z軸方 向豎立設(shè)置的一對Z軸導(dǎo)軌36a、36b。并且，在一對Z軸導(dǎo)軌36a、36b上以能沿Z軸方向升 降的方式安裝有規(guī)定重量的配重50。配重50為立方體，用于取得與介質(zhì)保持部40的重量平衡。在Z軸支承部32的上 部能旋轉(zhuǎn)地支承有一對皮帶輪5la、51b，操作線52架設(shè)在各皮帶輪5la、5Ib上。操作線52是編入有1條金屬線或多條金屬線的金屬線，相對于拉伸方向的負(fù)荷具 有較高的剛性。并且，操作線52穿在安裝于配重50的一對鉤部中，利用螺釘?shù)葘⒉僮骶€52 的兩端固定在介質(zhì)保持部40的Z工作臺41上。因此，利用操作線52將介質(zhì)保持部40和 配重50懸架在Z軸支承部32上。并且，為了使配重50借助被架設(shè)在皮帶輪5la、5Ib上的 操作線52而獲得與介質(zhì)保持部40的重量平衡，將配重50設(shè)定為下述重量，即，與介質(zhì)保持 部40相同的重量、或與介質(zhì)保持部40和介質(zhì)保持部40所保持的介質(zhì)M的總重量相同的重 量。另外，在不清楚介質(zhì)M的重量的情況下、保持重量各異的介質(zhì)M的情況下，優(yōu)選將配重 50的重量設(shè)定成在介質(zhì)保持部40的重量的基礎(chǔ)上加上規(guī)定重量后得到的重量。并且，在上述那樣構(gòu)成的三維噴墨打印機1中，第1控制裝置14或第2控制裝置 16控制X軸用驅(qū)動部23、Y軸用驅(qū)動部22、Z軸用驅(qū)動電動機37、A軸用驅(qū)動電動機45及 B軸用驅(qū)動電動機46的驅(qū)動，從而能夠使噴墨打印頭20和介質(zhì)M在三維空間內(nèi)進(jìn)行相對移 動。即，通過對Y軸用驅(qū)動部22的驅(qū)動進(jìn)行控制，噴墨打印頭20能夠相對于介質(zhì)M沿 Y軸方向水平移動。通過對X軸用驅(qū)動部23的驅(qū)動進(jìn)行控制，介質(zhì)M能夠相對于噴墨打印 頭20沿X軸方向水平移動。通過對Z軸用驅(qū)動電動機37的驅(qū)動進(jìn)行控制，介質(zhì)M能夠相 對于噴墨打印頭20沿Z軸方向升降移動。通過對A軸用驅(qū)動電動機45的驅(qū)動進(jìn)行控制， 介質(zhì)M能夠相對于噴墨打印頭20沿A軸方向擺動(旋轉(zhuǎn))。通過對B軸用驅(qū)動電動機46 的驅(qū)動進(jìn)行控制，介質(zhì)M能夠相對于噴墨打印頭20沿B軸方向旋轉(zhuǎn)。并且，當(dāng)在介質(zhì)M上 打印圖像時，能夠一邊使噴墨打印頭20與介質(zhì)M的打印位置之間的分開距離一致且使介質(zhì)M相對于噴墨打印頭20的打印位置的表面方向一致地對各軸的驅(qū)動進(jìn)行控制，一邊對噴墨 打印頭20的噴墨情況進(jìn)行控制。由此，能夠在三維形狀的介質(zhì)M的表面上打印高品質(zhì)的圖像。這樣，采用本實施方式的三維噴墨打印機，能夠利用Y軸用驅(qū)動部22使噴墨打印 頭20相對于介質(zhì)M沿Y軸方向移動，能夠利用X軸用驅(qū)動部23使介質(zhì)M相對于噴墨打印 頭20沿X軸方向移動，能夠利用Z軸用驅(qū)動電動機37使介質(zhì)M相對于噴墨打印頭20沿Z 軸方向移動，能夠利用A軸用驅(qū)動電動機45使介質(zhì)M相對于噴墨打印頭20沿A軸方向擺 動，能夠利用B軸用驅(qū)動電動機46使介質(zhì)M相對于噴墨打印頭20沿B軸方向旋轉(zhuǎn)。這樣， 通過控制Y軸、X軸、Z軸、A軸和B軸這5個軸而使噴墨打印頭20與介質(zhì)M進(jìn)行相對移動， 能夠使噴墨打印頭20與介質(zhì)M的分開距離在介質(zhì)M的所有打印位置上都相同，以及能夠使 介質(zhì)M相對于噴墨打印頭20的表面方向在介質(zhì)M的所有打印位置上均相同，因此能夠獲得 高品質(zhì)的打印圖像。另外，采用該三維噴墨打印機1，沿A軸方向擺動的A軸旋轉(zhuǎn)部43被支承在自Z軸 支承部32沿X軸方向突出的臂部42a、42b上，沿B軸方向旋轉(zhuǎn)的卡盤44被保持在該A軸 旋轉(zhuǎn)部43上，因此介質(zhì)M能夠不與Z軸支承部32干涉地在三維空間內(nèi)移動。以上說明了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但本發(fā)明并不限定于上述實施方式。例如，在 上述實施方式中，說明了各軸利用滾珠絲杠機構(gòu)來使噴墨打印頭20與介質(zhì)M相對移動的情 況，但只要能使噴墨打印頭20與介質(zhì)M沿各軸方向相對移動即可，可以采用任意的部件來 使噴墨打印頭20與介質(zhì)M相對移動。工業(yè)實用性本發(fā)明能夠用作自噴墨打印頭將墨噴出到三維形狀的介質(zhì)的表面上而在該介質(zhì) 的表面上進(jìn)行打印的三維噴墨打印機。
權(quán)利要求
1.一種三維噴墨打印機，一邊使噴墨打印頭與保持三維形狀的介質(zhì)的介質(zhì)保持部進(jìn)行 相對移動，一邊自上述噴墨打印頭將墨噴出到上述介質(zhì)的表面上，從而在上述介質(zhì)的表面 上進(jìn)行打印，其特征在于，該三維噴墨打印機包括Y軸用驅(qū)動部，其使上述噴墨打印頭沿作為主掃描方向的Y軸方向移動； Z軸支承部，其使上述介質(zhì)保持部能沿作為升降方向的Z軸方向移動地支承該介質(zhì)保 持部，該Z軸方向是與Y軸方向垂直的方向；X軸用驅(qū)動部，其使上述Z軸支承部沿與Y軸方向垂直且與Z軸方向垂直的X軸方向移動；Z軸用驅(qū)動部，其使上述介質(zhì)保持部沿Z軸方向移動， 上述介質(zhì)保持部包括A軸用驅(qū)動部，其使上述介質(zhì)沿A軸方向擺動，該A軸方向是繞Y軸方向的軸線旋轉(zhuǎn)的 方向；B軸用驅(qū)動部，其使上述介質(zhì)沿B軸方向旋轉(zhuǎn)，該B軸方向是繞與Y軸方向垂直的軸線 旋轉(zhuǎn)的方向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維噴墨打印機，其特征在于， 上述介質(zhì)保持部還包括臂部，其被支承于上述Z軸支承部且沿X軸方向突出；A軸旋轉(zhuǎn)部，其被支承于上述臂部的頂端部，在上述A軸用驅(qū)動部的作用下沿A軸方向 擺動；介質(zhì)安裝部，其被安裝在上述A軸旋轉(zhuǎn)部上，在上述B軸用驅(qū)動部的作用下沿B軸方向 旋轉(zhuǎn)來保持上述介質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種三維噴墨打印機。該三維噴墨打印機能夠使噴墨打印頭與介質(zhì)的打印位置的位置關(guān)系一致，從而能夠獲得高品質(zhì)的打印圖像。在三維打印機(1)的基座(10)上安裝有搭載噴墨打印頭(20)的打印頭滑架(21)，該噴墨打印頭(20)在Y軸用驅(qū)動部(22)的作用下沿Y軸方向移動。另外，在基座(10)的在X軸用驅(qū)動部(23)的作用下沿X軸方向移動的X工作臺(31)上豎立設(shè)置有Z軸支承部(32)，該Z軸支承部(32)安裝有在Z軸用驅(qū)動電動機(37)的作用下沿Z軸方向升降的介質(zhì)保持部(40)。并且，介質(zhì)保持部(40)包括臂部(42a、42b)，其自安裝在Z軸用驅(qū)動部(32)上的Z工作臺41沿X軸方向突出；A軸旋轉(zhuǎn)部(43)，其在A軸用驅(qū)動電動機(45)的作用下沿A軸方向擺動；卡盤(44)，其在B軸用驅(qū)動電動機(46)的作用下沿B軸方向旋轉(zhuǎn)且保持介質(zhì)(M)。
文檔編號B05C13/02GK102066007SQ200880129858
公開日2011年5月18日 申請日期2008年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月11日
發(fā)明者關(guān)和友, 小野伸幸, 小野澤義己, 犬飼總 申請人:株式會社御牧工程