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WO2011024313A1 - 三次元インクジェットプリンタ - Google Patents

三次元インクジェットプリンタ Download PDF

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Publication number
WO2011024313A1
WO2011024313A1 PCT/JP2009/065208 JP2009065208W WO2011024313A1 WO 2011024313 A1 WO2011024313 A1 WO 2011024313A1 JP 2009065208 W JP2009065208 W JP 2009065208W WO 2011024313 A1 WO2011024313 A1 WO 2011024313A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
medium
axis
control signal
axis drive
dimensional
Prior art date
Application number
PCT/JP2009/065208
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
和友 関
亮文 関
義己 小野沢
伸幸 小野
Original Assignee
株式会社ミマキエンジニアリング
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社ミマキエンジニアリング filed Critical 株式会社ミマキエンジニアリング
Priority to PCT/JP2009/065208 priority Critical patent/WO2011024313A1/ja
Priority to CN2009801611086A priority patent/CN102481781A/zh
Priority to KR1020127004895A priority patent/KR101271652B1/ko
Priority to JP2011528588A priority patent/JPWO2011024313A1/ja
Priority to EP09848758.0A priority patent/EP2474419A4/en
Priority to US13/392,089 priority patent/US20120188299A1/en
Publication of WO2011024313A1 publication Critical patent/WO2011024313A1/ja

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J29/00—Details of, or accessories for, typewriters or selective printing mechanisms not otherwise provided for
    • B41J29/38—Drives, motors, controls or automatic cut-off devices for the entire printing mechanism
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J3/00—Typewriters or selective printing or marking mechanisms characterised by the purpose for which they are constructed
    • B41J3/407—Typewriters or selective printing or marking mechanisms characterised by the purpose for which they are constructed for marking on special material
    • B41J3/4073—Printing on three-dimensional objects not being in sheet or web form, e.g. spherical or cubic objects
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/21—Ink jet for multi-colour printing
    • B41J2/2132—Print quality control characterised by dot disposition, e.g. for reducing white stripes or banding
    • B41J2/2139—Compensation for malfunctioning nozzles creating dot place or dot size errors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J25/00—Actions or mechanisms not otherwise provided for
    • B41J25/001—Mechanisms for bodily moving print heads or carriages parallel to the paper surface

Definitions

  • the present invention relates to a three-dimensional inkjet printer that discharges ink droplets from an inkjet head and prints on the surface of a three-dimensional medium.
  • a general inkjet printer prints on the surface of a medium by ejecting ink droplets from an inkjet head onto a flat medium conveyed on a platen.
  • a three-dimensional ink jet printer described in Patent Document 1 has been considered because of a demand for printing on a three-dimensional medium.
  • the three-dimensional ink jet printer described in Patent Document 1 prints an image on the surface of a medium by scanning in a plurality of passes, and the inclination angle of a medium holding unit that holds the three-dimensional shape of the ink jet.
  • a pass position is specified, and an ink droplet is ejected from the inkjet head while rotating the media holding unit relative to the inkjet head, thereby printing an image for one pass on the surface of the medium.
  • the separation distance from the media surface differs between the central portion and the end portion of the inkjet head. For this reason, when printing is performed with the three-dimensional inkjet printer described in Patent Document 1, the landing of the ink ejected from the end of the inkjet head with respect to the landing position of the ink droplet ejected from the center of the inkjet head Since the position is shifted, there is a problem that unevenness of printing density occurs between passes.
  • an object of the present invention is to provide a three-dimensional ink jet printer that can reduce unevenness in printing density.
  • the three-dimensional ink jet printer prints on the surface of the medium by ejecting ink droplets from the ink jet head onto the surface of the medium while relatively moving the medium holding portion for holding the three-dimensional shape medium and the ink jet head.
  • a B-axis drive unit that rotates the medium and moves the surface of the medium facing the inkjet head in the main scanning direction, and the medium that revolves the medium and faces the inkjet head
  • a driving control unit that controls the driving of the A-axis driving unit and the B-axis driving unit and the A-axis driving unit. Gives a disturbance to the control signal for controlling at least one of the B-axis drive unit and the A-axis drive unit.
  • an image is printed on the surface of the medium by ejecting ink droplets from the inkjet head while rotating the medium by the drive control of the B-axis drive unit by the drive control unit.
  • the path position for printing on the medium can be changed by revolving the medium by the drive control of the A-axis drive unit by the drive control unit.
  • the drive control unit gives a disturbance to the control signal for controlling at least one of the B-axis drive unit and the A-axis drive unit, the medium slightly fluctuates in at least one of the B-axis direction and the A-axis direction. For this reason, the landing positions of the ink droplets ejected from the ink jet head are shifted unevenly as a whole.
  • the deviation of the dot positions can be made visually inconspicuous, so that unevenness in print density can be reduced.
  • control signal is represented by a voltage value
  • drive control unit gives a disturbance to the control signal by changing the voltage value of the control signal.
  • the landing position of the ink droplet can be intentionally shifted easily and reliably by changing the voltage value of the control signal as a disturbance given to the control signal.
  • the said drive control part gives a disturbance to the control signal for controlling the A-axis drive part.
  • the medium is finely swayed in the sub-scanning direction when the medium is rotated.
  • the landing positions of the ink droplets are shifted unevenly as a whole in the sub-scanning direction. For this reason, when printing an image on a medium in a plurality of passes, the dot interval of ink droplets between adjacent passes can be made non-uniform, so that the linear shape generated at the joint of printed images between passes Seam unevenness can be reduced.
  • the drive control unit gives a disturbance to a control signal for controlling the B-axis drive unit.
  • the disturbance of the control signal for controlling the B-axis drive unit causes the medium to fluctuate finely in the main scanning direction when rotating the medium.
  • the landing positions of the ink droplets are shifted unevenly as a whole in the main scanning direction. For this reason, when an image is printed on a medium in the same pass, the dot interval of the ink droplets in the joint of the print image in the same pass can be made non-uniform, and thus occurs in the joint of the print image in the same pass. Linear joint unevenness can be reduced.
  • the drive control unit gives a disturbance to the control signal in a range where the amount of deviation of the ink droplets that land on the medium is less than half a dot.
  • the adjacent ink droplets are displaced in the direction of approaching each other. Even if the ink droplets land on the surface, overlapping of these ink droplet dots can be suppressed, so that deterioration of image quality can be suppressed.
  • the drive control unit varies the width of the disturbance given to the control signal.
  • the landing positions of the ink droplets can be irregularly dispersed by changing the width of the disturbance given to the control signal, so that the deviation of the dot positions is not visually noticeable. be able to.
  • the drive control unit varies the width of the disturbance given to the control signal based on a random number value. According to this three-dimensional ink jet printer, it is possible to disperse the ink droplet landing positions more irregularly by changing the width of the disturbance given to the control signal based on the random number value. It can be visually inconspicuous.
  • unevenness in printing density can be reduced.
  • FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG.
  • FIG. 2 is a partial perspective view of the three-dimensional inkjet printer shown in FIG. 1. It is the figure which showed the nozzle surface of the inkjet head. It is a wave form diagram showing an example of a control signal before noise is superimposed. It is the wave form diagram which showed an example of the noise superimposed on a control signal. It is the wave form diagram which showed an example of the control signal with which the noise was superimposed.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a relationship between a medium and an inkjet head when ejecting ink droplets while generating vibration.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating ink droplet landing positions when noise is superimposed on a control signal for controlling an A-axis drive motor.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating ink droplet landing positions when noise is superimposed on a control signal for controlling a B-axis drive motor.
  • FIG. 1 is a front view of the three-dimensional inkjet printer according to the present embodiment
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. 1
  • FIG. 3 is a partial perspective view of the three-dimensional inkjet printer shown in FIG. is there.
  • the left-right direction in FIG. 1 front-rear direction in FIG. 2 is the Y-axis direction
  • the front-rear direction in FIG. 1 left-right direction in FIG. 2
  • the up-down direction in FIG. (Vertical direction of 2) is defined as the Z-axis direction.
  • the three-dimensional inkjet printer 1 prints on the surface of a hemispherical medium M, and includes an inkjet head 20 that ejects ink and a three-dimensional medium M.
  • the image is printed on the surface of the medium M by causing the ink to be ejected from the inkjet head 20 by relatively moving the medium holding unit 40 that holds the medium.
  • the three-dimensional ink jet printer 1 has a pair of left and right support legs 11 and 12 erected on a base 10 serving as a base along the Y-axis direction.
  • a maintenance station 15 for cleaning the inkjet head 20 is fixed.
  • a support girder 17 extending along the Y-axis direction is stretched.
  • a pair of Y-axis guide rails 18 a and 18 b extending in the extending direction of the support beam 17 are arranged on the upper surface of the support beam 17 in parallel in the X-axis direction.
  • a head carriage 21 on which the inkjet head 20 is mounted is attached to the pair of Y-axis guide rails 18a and 18b so as to be movable in the Y-axis direction.
  • the head carriage 21 is connected to a Y-axis drive unit 22 attached to the support beam 17.
  • the Y-axis drive unit 22 includes, for example, a Y-axis drive motor that rotates about an axis in the Y-axis direction, a ball screw connected to the Y-axis drive motor, and a ball bearing that serves as a bearing for the ball screw.
  • This is realized by a known mechanism composed of
  • the head carriage 21 rotates in the Y-axis drive table by the drive control of the Y-axis drive unit 22 by the control device 14, and is guided by the pair of Y-axis guide rails 18a and 18b to move in the Y-axis direction. .
  • the inkjet head 20 prints a color image on the surface of the medium M held by the medium holding unit 40 by discharging ink such as yellow, magenta, cyan, and black. For this reason, the inkjet head 20 is provided for each color type of ink to be ejected. Each inkjet head 20 is disposed at the lower end of the head carriage 21 so as to face the medium M held by the medium holding unit 40. Further, the lower surface of the inkjet head 20 is a nozzle surface, which is a nozzle surface on which a plurality of nozzles 20a for discharging ink such as yellow, magenta, cyan, and black are arranged.
  • FIG. 4 shows the nozzle surface of the inkjet head.
  • the inkjet head 20 is provided with a plurality of nozzles 20a arranged in the sub-scanning direction (X-axis direction) perpendicular to the main scanning direction (Y-axis direction). Note that all of these nozzles 20a can eject ink droplets. However, since the ink droplets ejected from the nozzle 20a disposed at the end of the inkjet head 20 are likely to generate mist and have a poor landing position accuracy, the nozzle 20a disposed at the end of the inkjet head 20 is not suitable. Only the excluded predetermined nozzles 20a are effective nozzles used for printing.
  • a pair of X-axis guide rails 19a and 19b extending in the X-axis direction are arranged in parallel in the Y-axis direction between the pair of support legs 11 and 12.
  • An X table 31 for mounting the media holding unit 40 is attached to the pair of X axis guide rails 19a and 19b so as to be movable in the X axis direction.
  • the X table 31 is a table for moving the media holding unit 40 relative to the inkjet head 20 in the X-axis direction, and is connected to the X-axis drive unit 23 attached to the base 10.
  • the X-axis drive unit 23 includes, for example, an X-axis drive motor that rotates around an axis in the X-axis direction, a ball screw connected to the X-axis drive motor, and a ball bearing that serves as a bearing for the ball screw.
  • the X table 31 is driven by the X-axis drive motor 23 by the control device 14 to be driven to rotate, and is guided by the pair of X-axis guide rails 19a and 19b to move in the X-axis direction. .
  • the X table 31 is provided with a Z-axis support portion 32 extending in the Z-axis direction.
  • the Z-axis support part 32 is a support member that supports the media holding part 40 so as to be movable up and down in the Z-axis direction. For this reason, a pair of side wall portions 33a and 33b erected in the Z-axis direction and a top plate portion 34 that connects the upper surfaces of the pair of side wall portions 33a and 33b are attached to the Z-axis support portion 32. And between the pair of side wall portions 33a, 33b, an elevating mechanism 35 for lifting the media holding portion 40 in the Z-axis direction is attached along the side wall portions 33a, 33b.
  • the elevating mechanism 35 is disposed between the pair of side wall portions 33a and 33b and is fixed to the X table 31, and is connected to the output shaft of the Z axis drive motor 37 so as to extend in the Z axis direction.
  • the ball screw 38 is erected, and the ball bearing 39 is a bearing of the ball screw 38 and is connected to the media holding unit 40.
  • the ball screw 38 is rotated by the drive control of the Z-axis drive motor 37 by the control device 14, and the media holding unit 40 is moved in the Z-axis direction by raising and lowering the ball bearing 39 in the Z-axis direction by the rotation of the ball screw 38. Go up and down.
  • the media holding unit 40 holds the media M so that it can rotate and revolve.
  • the media holding part 40 includes a Z table 41 attached to the ball bearing 39 of the lifting mechanism 35, a pair of arm parts 42a and 42b protruding from the Z table 41 in the X-axis direction, and a pair of arm parts 42a, An A-axis rotating part 43 that is rotatably attached to 42 b and a chuck 44 that is rotatably attached to the A-axis rotating part 43 and holds the medium M are configured.
  • the pair of arm portions 42a and 42b are disposed to face each other in the Y-axis direction, and hold the A-axis rotating portion 43 so as to be swingable. That is, a rotating shaft extending in the Y-axis direction is attached to the tip of a pair of opposed arm portions 42a and 42b, and an A-axis rotating portion 43 is attached to this rotating shaft.
  • the output shaft of the A-axis drive motor 45 fixed to one arm portion 42a is connected to the rotating shaft.
  • the A-axis drive motor 45 is rotationally driven in the A-axis direction, which is the rotation direction around the rotation axis attached to the pair of arm portions 42a and 42b.
  • the A-axis drive motor 45 when the A-axis drive motor 45 is driven to rotate, the A-axis rotation unit 43 swings in the A-axis direction, and the medium M held by the chuck 44 is centered on the rotation axis of the A-axis rotation unit 43. Due to the revolution, the surface of the medium M facing the inkjet head 20 can be moved in the X-axis direction, which is the sub-scanning direction.
  • the A-axis rotating unit 43 holds the chuck 44 so that it can rotate. That is, the A-axis rotating unit 43 is for the B-axis that is driven to rotate in the B-axis direction, which is the rotation direction around the rotation axis, with the axis in the direction perpendicular to the rotation axis of the A-axis rotating unit 43 as the rotation axis A drive motor 46 is attached. A chuck 44 that holds the medium M is attached to the output shaft of the B-axis drive motor 46. For this reason, when the B-axis drive motor 46 is driven to rotate, the chuck 44 rotates in the B-axis direction, and the medium M held by the chuck 44 also rotates about the rotation axis of the chuck 44. 20 can be moved in the Y-axis direction which is the main scanning direction.
  • the control device 14 is a control device that performs drive control for relatively moving the media holding unit 40 and the inkjet head 20, ink ejection control of the inkjet head 20, and the like. That is, the control device 14 controls the X-axis drive unit 23, the Y-axis drive unit 22, the Z-axis drive motor 37, the A-axis drive motor 45, and the B-axis drive motor 46 based on a predetermined printing schedule. A control signal to be controlled is generated, and the generated control signal is transmitted to the X-axis drive unit 23, the Y-axis drive unit 22, the Z-axis drive motor 37, the A-axis drive motor 45, and the B-axis drive motor 46. Thus, drive control of the inkjet head 20 is performed.
  • the X-axis drive unit 23, the Y-axis drive unit 22, the Z-axis drive motor 37, the A-axis drive motor 45, and the B-axis drive motor 46 rotate according to the level of the input voltage value. Since a motor that increases or decreases the number is used as a drive source, the control signal is represented by a voltage value for driving each motor.
  • noise that is a disturbance is superimposed on the control signal. That is, the control device 14 generates a control signal based on the print schedule, and noise is superimposed on the control signal for controlling the A-axis drive motor 45 and the B-axis drive motor 46 among the control signals.
  • This noise is represented by a waveform that vibrates across positive and negative, and is represented by a predetermined waveform, a waveform derived based on a random number value, a waveform derived based on a predetermined mathematical expression, or the like. .
  • the amplitude of the noise is set so as to fluctuate within a range in which the amount of deviation of the ink droplets that land on the surface of the medium M is less than half a dot.
  • the gap between the inkjet head 20 and the medium M is 3.0 mm
  • the dot diameter is 100.0 ⁇ m
  • the inclination angle in the A-axis direction of the medium M is 3.9105 °
  • the amplitude of the noise is set so that the inclination angle of the angle fluctuates in the range of 3.90375 ° to 3.91725 °.
  • the amount of deviation of the ink droplets that land on the surface of the medium M fluctuates within a range that is less than half a dot.
  • Ink droplets ejected from the inkjet head 20 land on the surface of the medium M in a non-uniform manner within a range of half a dot or less.
  • the coordinate data of the ink droplets that land on the surface of the medium M can be shifted. .
  • the noise amplitude can be obtained by superimposing noises of various amplitudes and frequencies on the control signal in advance and measuring the landing position of the ink droplet, thereby obtaining an optimum value.
  • the random value can be generated by a random number generator (not shown) using a predetermined mathematical formula.
  • a printing schedule by the three-dimensional inkjet printer 1 is calculated according to the shape of the medium M attached to the chuck 44 of the medium holding unit 40.
  • the printing schedule is a schedule for moving the X-axis, Y-axis, Z-axis, A-axis, and B-axis in the three-dimensional inkjet printer 1 and maintains the gap between the medium M and the inkjet head 20 substantially constant.
  • the printing position on the surface of the medium M is substantially parallel to the nozzle surface of the inkjet head 20 (the normal line of the printing position on the surface of the medium M is the ejection direction of the ink droplets ejected from the nozzle 20a of the inkjet head 20).
  • a schedule for moving the inkjet head 20 and the medium M is a schedule for moving the inkjet head 20 and the medium M.
  • FIG. 5 is a waveform diagram showing an example of a control signal before noise is superimposed. As shown in FIG. 5, the control signal is represented by a voltage value with respect to the time axis.
  • the drive amount of the X-axis drive unit 23, the Y-axis drive unit 22, the Z-axis drive motor 37, the A-axis drive motor 45, and the B-axis drive motor 46 (the number of rotations of the motor) ) Is adjusted. Note that all of the control signals may be generated before printing, or may be generated at any time during printing.
  • FIG. 6 is a waveform diagram illustrating an example of noise superimposed on a control signal
  • FIG. 7 is a waveform diagram illustrating an example of a control signal on which noise is superimposed.
  • the noise is represented by a voltage value with respect to the time axis, like the control signal.
  • the voltage value of the control signal becomes a waveform that fluctuates (vibrates) within a predetermined width.
  • the X-axis drive unit 23, the Y-axis drive unit 22, the Z-axis drive motor 37, the A-axis drive motor 45, and the B-axis drive motor 46 are generated based on these control signals.
  • the X-axis drive unit 23, the Y-axis drive unit 22, the Z-axis drive motor 37, the A-axis drive motor 45, and the B-axis drive motor 46 are controlled to drive the X-axis drive unit 23, the Y-axis drive unit 22, the Z-axis drive motor 37, the A-axis drive motor 45, and the B-axis drive motor 46 according to the print schedule. More specifically, the X-axis drive unit 23 and the Y-axis drive unit 22 are driven to place the medium M immediately below the inkjet head 20 in the Z-axis direction.
  • the B-axis drive motor 46 is driven to rotate the medium M in the B-axis direction, and the A-axis drive motor 45 and the Z-axis drive motor 37 are driven to set the print position on the surface of the medium M to the inkjet head 20.
  • the nozzle face is arranged opposite to the nozzle face.
  • the printing position on the surface of the medium M is substantially parallel to the nozzle surface of the inkjet head 20 while keeping the gap between the medium M and the inkjet head 20 substantially constant (the normal line of the printing position on the surface of the medium M).
  • the inkjet head 20 and the medium M are moved so as to substantially coincide with the ejection direction of the ink droplets ejected from the nozzles 20a of the inkjet head 20.
  • the B-axis drive motor 46 by driving the B-axis drive motor 46 to rotate the medium M in the B-axis direction, the surface of the medium M facing the inkjet head 20 moves in the Y-axis direction, which is the main scanning direction. Further, the A-axis drive motor 45 is driven to revolve the medium M in the A-axis direction, and the Z-axis drive motor 37 is driven to move the medium M in the Z-axis direction so as to face the inkjet head 20. The surface of the medium M to be moved moves in the X-axis direction that is the sub-scanning direction.
  • FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the medium and the inkjet head when ejecting ink droplets while generating vibration.
  • an effective nozzle to be used for printing is selected from the plurality of nozzles 20a provided in the inkjet head 20. Then, ink droplets are ejected from the selected effective nozzle during a period in which the medium M rotates once or a plurality of times while finely fluctuating in the A axis direction and the B axis direction, and the medium M has a predetermined pass width. Print the image. As shown in FIG. 9, when the rotation angle position of the medium M at which printing is started is 0 °, the boundary between the 0 ° position and the 360 ° position is a joint between the print images.
  • the ink droplets ejected from the inkjet head 20 are in the X axis direction (sub-scanning direction) on the surface of the medium M. And land at positions shifted non-uniformly in the Y-axis direction (main scanning direction).
  • FIG. 10 is a diagram showing the landing positions of ink droplets when noise is superimposed on a control signal for controlling the A-axis drive motor.
  • FIG. 10 shows a case where one pass is constituted by five dots with five consecutive nozzles 20a as effective nozzles.
  • FIG. 10 shows a case where one pass is constituted by five dots with five consecutive nozzles 20a as effective nozzles.
  • ink droplets are formed on the surface of the medium M at every discharge timing of the ink droplets discharged from the inkjet head 20.
  • the dot positions on the surface of the medium M are shifted unevenly as a whole in the direction of adjacent passes. For this reason, blur occurs at the boundary between adjacent passes, and the print density between passes is averaged.
  • FIG. 11 is a diagram showing the landing positions of ink droplets when noise is superimposed on a control signal for controlling the B-axis drive motor. Note that FIG. 11 shows a case where one pass is constituted by five dots with five consecutive nozzles 20a as effective nozzles. As shown in FIG. 11, when the medium M rotates while fluctuating in the B-axis direction, ink droplets are formed on the surface of the medium M at the discharge timing of the ink droplets discharged from the inkjet head 20 in the Y-axis direction.
  • the dot position on the surface of the medium M shifts as a whole toward the joint ⁇ direction of the image in the pass. For this reason, blur occurs in the joint ⁇ of the image in the pass, and the density of the printed image across the joint ⁇ is averaged.
  • the A-axis drive motor 45 and the Z-axis drive motor 37 are driven to print the next pass on the nozzle surface of the inkjet head 20. Are placed opposite each other. Thereafter, the image for one pass is printed, and the above processing operation is repeated until all the images are printed.
  • ink droplets are ejected from the inkjet head 20 while the medium M is rotated by the drive control of the B-axis drive motor 46 by the control device 14.
  • An image can be printed on the surface of the medium M, and the path position for printing on the medium M can be changed by revolving the medium M by the drive control of the A-axis drive motor 45 by the control device 14.
  • the control device 14 gives a disturbance to the control signals for controlling the B-axis drive motor 46 and the A-axis drive motor 45, the medium M is in the main scanning direction (B-axis direction) with respect to the inkjet head 20.
  • the landing positions of the ink droplets ejected from the inkjet head 20 are shifted unevenly as a whole.
  • the deviation of the dot positions can be made visually inconspicuous, so that unevenness in print density can be reduced.
  • the landing position of the ink droplet can be intentionally shifted easily and reliably by changing the voltage value of the control signal.
  • the medium M slightly fluctuates in the sub-scanning direction with respect to the ink-jet head 20 when the medium M is rotated.
  • the landing positions of the ink droplets ejected from the head are displaced unevenly as a whole in the sub-scanning direction (X-axis direction). For this reason, when an image is printed on the medium M in a plurality of passes, the dot interval of the ink droplets between adjacent passes can be made non-uniform, so that a linear shape generated at the joint of the printed images between passes. The joint unevenness can be reduced.
  • the medium M slightly fluctuates in the main scanning direction with respect to the ink-jet head 20 when the medium M is rotated.
  • the landing positions of the ink droplets ejected from the head are displaced unevenly as a whole in the main scanning direction (Y-axis direction). For this reason, when printing an image on the medium M in the same pass, the dot intervals of the ink droplets in the joint ⁇ of the print image in the same pass can be made non-uniform, so the joint ⁇ of the print image in the same pass It is possible to reduce the unevenness of the linear seam that occurs in the case.
  • the adjacent ink droplets may be displaced toward each other and land on the media surface. Since these ink droplet dots can be prevented from overlapping, image quality deterioration can be suppressed.
  • the landing positions of the ink droplets can be irregularly dispersed, so that the deviation of the dot positions can be made visually inconspicuous.
  • the landing positions of the ink droplets can be more irregularly distributed, so that the deviation of the dot positions is visually inconspicuous. be able to.
  • control signal has been described as being expressed by a voltage value with respect to the time axis, but any signal may be used as long as it is a signal for adjusting the control amount of the driving means that drives each axis. Also good.
  • the present invention can be used as a three-dimensional ink jet printer that discharges ink droplets from an ink jet head and performs printing on the surface of a three-dimensional medium.
  • SYMBOLS 1 Three-dimensional inkjet printer, 10 ... Base, 11, 12 ... Supporting leg, 13 ... Control panel, 14 ... Control device, 15 ... Maintenance station, 17 ... Supporting girder, 18a, 18b ... Y-axis guide rail, 19a, 19b ... X-axis guide rail, 20 ... ink jet head, 20a ... nozzle, 21 ... head carriage, 22 ... Y-axis drive, 23 ... X-axis drive, 31 ... X table, 32 ... Z-axis support, 33a, 33b ... Side wall part, 34 ... Top plate part, 35 ... Elevating mechanism, 37 ... Z axis drive motor, 38 ...
  • Ball screw 39 ... Ball bearing, 40 ... Media holding part, 41 ... Z table, 42a, 42b ... Arm , 43 ... A-axis rotating part, 44 ... Chuck, 45 ... A-axis drive motor, 46 ... B-axis drive motor, M ... Media.

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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Ink Jet (AREA)

Abstract

　印刷濃度のムラを低減する。　三次元インクジェットプリンタの制御部は、Ａ軸用駆動モータ４５及びＢ軸用駆動モータ４６を駆動制御する制御信号にノイズを重畳し、このノイズが重畳された制御信号に基づいて、Ａ軸用駆動モータ４５及びＢ軸用駆動モータ４６を駆動させる。このため、メディアＭは、Ａ軸方向に微細に揺らいで公転するとともに、Ｂ軸方向に微細に揺らいで自転するため、インクジェットヘッド２０から吐出されたインク液滴の着弾位置が、主走査方向及び副走査方向において全体的に不均一にずれる。これにより、ドット位置のズレが視覚的に目立たなくなり、印刷濃度のムラが低減する。

Description

三次元インクジェットプリンタ
　本発明は、インクジェットヘッドからインク液滴を吐出して三次元形状のメディアの表面に印刷を行う三次元インクジェットプリンタに関する。
　一般のインクジェットプリンタは、プラテン上に搬送された平面状のメディアにインクジェットヘッドからインク液滴を吐出することで、メディア表面に印刷を行っている。
　ところが、近年、三次元形状のメディアに対しても印刷を行いたいとの要求から、特許文献１に記載された三次元インクジェットプリンタが考えられてきた。この特許文献１に記載された三次元インクジェットプリンタは、複数のパスで走査することによりメディアの表面に画像を印刷するものであり、三次元形状のメディアを保持するメディア保持部の傾斜角度をインクジェットヘッドに対して変えることでパス位置を特定し、メディア保持部をインクジェットヘッドに対して回転させながらインクジェットヘッドからインク液滴を吐出させることでメディア表面に１パス分の画像を印刷している。
特開２００７－００８１１０号公報
　ところで、三次元形状のメディア表面は湾曲しているため、インクジェットヘッドの中央部と端部とでは、メディア表面に対する離間距離が異なる。このため、特許文献１に記載の三次元インクジェットプリンタで印刷を行うと、インクジェットヘッドの中央部から吐出されたインク液滴の着弾位置に対して、インクジェットヘッドの端部から吐出されたインクの着弾位置がずれてしまうため、パス間に印刷濃度のムラが生ずるという問題があった。
　そこで、本発明は、印刷濃度のムラを低減することができる三次元インクジェットプリンタを提供することを目的とする。
　本発明に係る三次元インクジェットプリンタは、三次元形状のメディアを保持するメディア保持部とインクジェットヘッドとを相対的に移動させながらメディアの表面にインクジェットヘッドからインク液滴を吐出してメディア表面に印刷を行う三次元インクジェットプリンタであって、メディアを自転させて、インクジェットヘッドに対向するメディアの表面を主走査方向に移動させるＢ軸用駆動部と、メディアを公転させて、インクジェットヘッドに対向するメディアの表面を主走査方向に直交する副走査方向に移動させるＡ軸用駆動部と、Ｂ軸用駆動部及びＡ軸用駆動部の駆動制御を行う駆動制御部と、を有し、駆動制御部は、Ｂ軸用駆動部及びＡ軸用駆動部の少なくとも一方を制御するための制御信号に外乱を与える。
　本発明に係る三次元インクジェットプリンタによれば、駆動制御部によるＢ軸用駆動部の駆動制御によりメディアを自転させながらインクジェットヘッドからインク液滴を吐出することで、メディアの表面に画像を印刷することができ、駆動制御部によるＡ軸用駆動部の駆動制御によりメディアを公転させることで、メディアに印刷するパス位置を変更することができる。そして、駆動制御部が、Ｂ軸用駆動部及びＡ軸用駆動部の少なくとも一方を制御するための制御信号に外乱を与えると、メディアがＢ軸方向及びＡ軸方向の少なくとも一方に微細に揺らぐため、インクジェットヘッドから吐出されたインク液滴の着弾位置が全体的に不均一にずれる。このように、インク液滴の着弾位置を意図的にずらすことで、ドット位置のズレを視覚的に目立たなくすることができるため、印刷濃度のムラを低減することができる。
　この場合、制御信号は電圧値で表されており、駆動制御部は、制御信号の電圧値を変動させることで、制御信号に外乱を与えることが好ましい。この三次元インクジェットプリンタによれば、制御信号に与える外乱として、制御信号の電圧値を変動させることで、容易かつ確実に、インク液滴の着弾位置を意図的にずらすことができる。
　そして、上記駆動制御部は、Ａ軸用駆動部を制御するための制御信号に外乱を与えることが好ましい。この三次元インクジェットプリンタによれば、Ａ軸用駆動部を制御するための制御信号に外乱を与えることで、メディアを自転させる際にメディアが副走査方向に微細に揺らぐため、インクジェットヘッドから吐出されたインク液滴の着弾位置が副走査方向において全体的に不均一にずれる。このため、複数のパスでメディアに画像を印刷する場合、隣接するパス間におけるインク液滴のドット間隔を不均一化することができるため、パス間における印刷画像の繋ぎ目に発生する線状の繋ぎ目ムラを低減することができる。
　また、上記駆動制御部は、Ｂ軸用駆動部を制御するための制御信号に外乱を与えることが好ましい。この三次元インクジェットプリンタによれば、Ｂ軸用駆動部を制御するための制御信号に外乱を与えることで、メディアを自転させる際にメディアが主走査方向に微細に揺らぐため、インクジェットヘッドから吐出されたインク液滴の着弾位置が主走査方向において全体的に不均一にずれる。このため、同一パスにおいて画像をメディアに印刷する場合、同一パスにおける印刷画像の繋ぎ目におけるインク液滴のドット間隔を不均一化することができるため、同一パスにおける印刷画像の繋ぎ目に発生する線状の繋ぎ目ムラを低減することができる。
　そして、上記駆動制御部は、メディアに着弾するインク液滴のズレ量が半ドット以下となる範囲で制御信号に外乱を与えることが好ましい。この三次元インクジェットプリンタによれば、メディアに着弾するインク液滴のズレ量が半ドット以下となる範囲で制御信号に外乱を与えることで、隣接するインク液滴が互いに近接する方向にずれてメディア表面に着弾したとしても、これらのインク液滴のドットが重なるのを抑制することができるため、画質の劣化を抑制することができる。
　また、上記駆動制御部は、制御信号に与える外乱の幅を変動させることが好ましい。この三次元インクジェットプリンタによれば、制御信号に与える外乱の幅を変動させることで、インク液滴の着弾位置を不規則に分散させることができるため、ドット位置のずれを視覚的に目立たなくすることができる。
　また、上記駆動制御部は、制御信号に与える外乱の幅を乱数値に基づいて変動させることが好ましい。この三次元インクジェットプリンタによれば、制御信号に与える外乱の幅を乱数値に基づいて変動させることで、インク液滴の着弾位置をより不規則に分散させることができるため、ドット位置のずれを視覚的に目立たなくすることができる。
　本発明によれば、印刷濃度のムラを低減することができる。
本実施形態に係る三次元インクジェットプリンタの正面図である。 図１のＩＩ－ＩＩ線断面図である。 図１に示した三次元インクジェットプリンタの一部斜視図である。 インクジェットヘッドのノズル面を示した図である。 ノイズが重畳する前の制御信号の例を示した波形図である。 制御信号に重畳するノイズの一例を示した波形図である。 ノイズが重畳された制御信号の一例を示した波形図である。 振動を発生しながらインク液滴を吐出するときのメディアとインクジェットヘッドとの関係を示した図である。 メディアの回転角度位置を説明するための図である。 Ａ軸用駆動モータを制御するための制御信号にノイズを重畳した場合におけるインク液滴の着弾位置を示した図である。 Ｂ軸用駆動モータを制御するための制御信号にノイズを重畳した場合におけるインク液滴の着弾位置を示した図である。
　以下、図面を参照して、本発明に係る三次元インクジェットプリンタの好適な実施形態について詳細に説明する。なお、全図中、同一又は相当部分には同一符号を付すこととする。
　図１は、本実施形態に係る三次元インクジェットプリンタの正面図、図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線断面図、図３は、図１に示した三次元インクジェットプリンタの一部斜視図である。なお、本実施形態では、図１の左右方向（図２の前後方向）をＹ軸方向とし、図１の前後方向（図２の左右方向）をＸ軸方向とし、図１の上下方向（図２の上下方向）をＺ軸方向とする。
　図１～図３に示すように、本実施形態に係る三次元インクジェットプリンタ１は、半球状のメディアＭ表面に印刷するものであって、インクを吐出するインクジェットヘッド２０と三次元形状のメディアＭを保持するメディア保持部４０とを相対的に移動させて、インクジェットヘッド２０からインクを吐出させることで、メディアＭの表面に画像等を印刷するものである。
　三次元インクジェットプリンタ１は、基台となるベース１０に、Ｙ軸方向に沿って配置される左右一対の支持脚１１，１２が立設されている。Ｙ軸方向において右側に配置される支持脚１１には、作業者による指示操作を受け付ける操作盤１３が搭載された制御装置１４が固定されており、Ｙ軸方向において左側に配置される支持脚１２には、インクジェットヘッド２０をクリーニングするメンテナンスステーション１５が固定されている。
　左右一対の支持脚１１，１２の間には、Ｙ軸方向に沿って延在する支持桁１７が掛け渡されている。そして、支持桁１７の上面には、支持桁１７の延在方向に延びる一対のＹ軸ガイドレール１８ａ，１８ｂがＸ軸方向に並列して配設されている。そして、この一対のＹ軸ガイドレール１８ａ，１８ｂに、インクジェットヘッド２０を搭載するヘッドキャリッジ２１がＹ軸方向に移動可能に取り付けられている。
　ヘッドキャリッジ２１は、支持桁１７に取り付けられたＹ軸用駆動部２２に連結されている。Ｙ軸用駆動部２２には、例えば、Ｙ軸方向の軸周りに回転するＹ軸用駆動モータと、このＹ軸用駆動モータに連結されたボールねじと、このボールねじの軸受けとなるボール軸受けとで構成される周知の機構で実現される。そして、ヘッドキャリッジ２１は、制御装置１４によるＹ軸用駆動部２２の駆動制御によりＹ軸用駆動テーブルが回転駆動し、一対のＹ軸ガイドレール１８ａ，１８ｂにガイドされてＹ軸方向に移動する。
　インクジェットヘッド２０は、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックなどのインクを吐出して、メディア保持部４０に保持されたメディアＭの表面にカラー画像を印刷するものである。このため、インクジェットヘッド２０は、吐出するインクの色種別に設けられている。そして、各インクジェットヘッド２０は、それぞれ、メディア保持部４０に保持されたメディアＭに対向するように、ヘッドキャリッジ２１の下端部に配置されている。また、インクジェットヘッド２０の下面は、ノズル面となっており、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックなどのインクを吐出する複数のノズル２０ａが配列されたノズル面となっている。
　図４はインクジェットヘッドのノズル面を示した図である。図４に示すように、インクジェットヘッド２０には、主走査方向（Ｙ軸方向）に垂直な副走査方向（Ｘ軸方向）に向けて配列された複数のノズル２０ａが設けられている。なお、これらのノズル２０ａは、すべてインク液滴を吐出することが可能である。しかしながら、インクジェットヘッド２０の端部に配置されるノズル２０ａから吐出されたインク液滴は、ミストが発生しやすく、その着弾位置精度も悪いため、インクジェットヘッド２０の端部に配置されるノズル２０ａを除いた所定のノズル２０ａのみを印刷に使用する有効ノズルとしている。
　また、図１～図３に示すように、ベース１０の上面には、一対の支持脚１１，１２の間に、Ｘ軸方向に延びる一対のＸ軸ガイドレール１９ａ，１９ｂがＹ軸方向に並列して配設されている。そして、この一対のＸ軸ガイドレール１９ａ，１９ｂには、メディア保持部４０を載置するためのＸテーブル３１がＸ軸方向に移動可能に取り付けられている。
　Ｘテーブル３１は、メディア保持部４０を、インクジェットヘッド２０に対してＸ軸方向に相対移動させるテーブルであり、ベース１０に取り付けられたＸ軸用駆動部２３に連結されている。Ｘ軸用駆動部２３は、例えば、Ｘ軸方向の軸周りに回転するＸ軸用駆動モータと、このＸ軸用駆動モータに連結されたボールねじと、このボールねじの軸受けとなるボール軸受けとで構成される周知の機構で実現される。そして、Ｘテーブル３１は、制御装置１４によるＸ軸用駆動部２３の駆動制御によりＸ軸用駆動モータが回転駆動し、一対のＸ軸ガイドレール１９ａ，１９ｂにガイドされてＸ軸方向に移動する。そして、Ｘテーブル３１には、Ｚ軸方向に延びるＺ軸支持部３２が立設されている。
　Ｚ軸支持部３２は、メディア保持部４０をＺ軸方向に昇降可能に支持する支持部材である。このため、Ｚ軸支持部３２には、Ｚ軸方向に立設される一対の側壁部３３ａ，３３ｂと、一対の側壁部３３ａ，３３ｂの上面を連結する天板部３４が取り付けられている。そして、一対の側壁部３３ａ，３３ｂの間には、側壁部３３ａ，３３ｂに沿ってメディア保持部４０をＺ軸方向に昇降させる昇降機構３５が取り付けられている。
　昇降機構３５は、一対の側壁部３３ａ，３３ｂの間に配置されてＸテーブル３１に固定されたＺ軸用駆動モータ３７と、Ｚ軸用駆動モータ３７の出力軸に連結されてＺ軸方向に立設されるボールねじ３８と、ボールねじ３８の軸受けとなってメディア保持部４０に連結されるボール軸受け３９とにより構成される。そして、制御装置１４によるＺ軸用駆動モータ３７の駆動制御により、ボールねじ３８が回転するとともに、ボールねじ３８の回転によるボール軸受け３９のＺ軸方向における昇降により、メディア保持部４０がＺ軸方向に昇降する。
　メディア保持部４０は、メディアＭを自転可能かつ公転可能に保持するものである。このため、メディア保持部４０には、昇降機構３５のボール軸受け３９に取り付けられるＺテーブル４１と、Ｚテーブル４１からＸ軸方向に突出する一対のアーム部４２ａ，４２ｂと、一対のアーム部４２ａ，４２ｂに回転可能に取り付けられるＡ軸回転部４３と、Ａ軸回転部４３に回転可能に取り付けられてメディアＭを保持するチャック４４とにより構成されている。
　一対のアーム部４２ａ，４２ｂは、Ｙ軸方向に対向配置されており、Ａ軸回転部４３を揺動可能に保持するものである。すなわち、対向される一対のアーム部４２ａ，４２ｂの先端にＹ軸方向に延びる回転軸が取り付けられており、この回転軸にＡ軸回転部４３が取り付けられている。そして、この回転軸には、一方のアーム部４２ａに固定されたＡ軸用駆動モータ４５の出力軸が連結されている。Ａ軸用駆動モータ４５は、一対のアーム部４２ａ，４２ｂに取り付けられた回転軸回りの回転方向であるＡ軸方向に回転駆動するものである。このため、Ａ軸用駆動モータ４５が回転駆動することで、Ａ軸回転部４３がＡ軸方向に揺動し、チャック４４に保持されるメディアＭがＡ軸回転部４３の回転軸を中心として公転するため、インクジェットヘッド２０に対向するメディアＭの表面を副走査方向であるＸ軸方向に移動させることが可能となる。
　Ａ軸回転部４３は、チャック４４を自転可能に保持するものである。すなわち、Ａ軸回転部４３には、Ａ軸回転部４３の回転軸に対して垂直な方向の軸を回転軸として、この回転軸回りの回転方向であるＢ軸方向に回転駆動するＢ軸用駆動モータ４６が取り付けられている。そして、Ｂ軸用駆動モータ４６の出力軸に、メディアＭを保持するチャック４４が取り付けられている。このため、Ｂ軸用駆動モータ４６が回転駆動することで、チャック４４がＢ軸方向に自転するとともに、チャック４４に保持されるメディアＭもチャック４４の回転軸を中心として自転するため、インクジェットヘッド２０に対向するメディアＭの表面を主走査方向であるＹ軸方向に移動させることが可能となる。
　制御装置１４は、メディア保持部４０とインクジェットヘッド２０とを相対移動させるための駆動制御や、インクジェットヘッド２０のインク吐出制御などを行う制御装置である。すなわち、制御装置１４は、所定の印刷スケジュールに基づいて、Ｘ軸用駆動部２３、Ｙ軸用駆動部２２、Ｚ軸用駆動モータ３７、Ａ軸用駆動モータ４５及びＢ軸用駆動モータ４６を制御する制御信号を生成し、この生成した制御信号をＸ軸用駆動部２３、Ｙ軸用駆動部２２、Ｚ軸用駆動モータ３７、Ａ軸用駆動モータ４５及びＢ軸用駆動モータ４６に送信することで、インクジェットヘッド２０の駆動制御を行う。なお、Ｘ軸用駆動部２３、Ｙ軸用駆動部２２、Ｚ軸用駆動モータ３７、Ａ軸用駆動モータ４５及びＢ軸用駆動モータ４６は、入力される電圧値の高低に応じてその回転数を増減するモータを駆動源としているため、制御信号は、各モータを駆動するための電圧値で表される。
　そして、制御装置１４は、Ａ軸用駆動モータ４５及びＢ軸用駆動モータ４６に制御信号を送信する際、この制御信号に外乱であるノイズを重畳する。すなわち、制御装置１４は、印刷スケジュールに基づいて制御信号を生成し、この制御信号のうち、Ａ軸用駆動モータ４５及びＢ軸用駆動モータ４６を制御するための制御信号に対してノイズを重畳する。このノイズは、正負に跨って振動する波形で表されており、予め定められた波形や、乱数値に基づいて導出される波形や、所定の数式に基づいて導出される波形などで表される。ノイズの振幅は、メディアＭの表面に着弾するインク液滴のズレ量が半ドット以下となる範囲で変動するように設定されている。例えば、インクジェットヘッド２０とメディアＭとのギャップが３．０ｍｍ、ドットの直径が１００．０μｍ、メディアＭのＡ軸方向の傾斜角度が３．９１０５°であった場合は、メディアＭのＡ軸方向の傾斜角度を３．９０３７５°～３．９１７２５°の範囲で変動するように、ノイズの振幅を設定する。これにより、メディアＭの表面に着弾するインク液滴のズレ量が半ドット以下となる範囲で変動する。
　そして、制御装置１４によりＡ軸用駆動モータ４５及びＢ軸用駆動モータ４６が駆動制御されると、Ａ軸用駆動モータ４５の回転及びＢ軸用駆動モータ４６の回転に微細な揺らぎが生じ、インクジェットヘッド２０から吐出されるインク液滴が、半ドット以下の範囲でメディアＭ表面に不均一にずれて着弾する。このように、制御信号にノイズを重畳して、インクジェットヘッド２０からインク液滴を吐出させる座標データを故意に変動させることで、メディアＭ表面に着弾するインク液滴の座標データをずらすことができる。なお、ノイズの振幅は、事前に様々な振幅及び周波数のノイズを制御信号に重畳して印刷を行い、インク液滴の着弾位置を測定しておくことで、最適な値を求めることができ、乱数値は、所定の数式を用いた乱数発生装置（不図示）などにより発生させることができる。
　次に、本実施形態に係る三次元インクジェットプリンタ１の動作について説明する。以下に説明する三次元インクジェットプリンタ１の動作は、制御装置１４による制御により実行される。
　まず、メディア保持部４０のチャック４４に取り付けられるメディアＭの形状に応じて、三次元インクジェットプリンタ１による印刷スケジュールを算出する。印刷スケジュールとは、三次元インクジェットプリンタ１におけるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、Ａ軸、Ｂ軸を移動させるためのスケジュールであって、メディアＭとインクジェットヘッド２０とのギャップを略一定に維持しつつ、メディアＭ表面の印刷位置がインクジェットヘッド２０のノズル面と略平行となるように（メディアＭ表面の印刷位置の法線が、インクジェットヘッド２０のノズル２０ａから吐出されるインク液滴の吐出方向と略一致するように）、インクジェットヘッド２０とメディアＭとを移動させるためのスケジュールである。
　印刷スケジュールが算出されると、この算出された印刷スケジュールに基づいて、Ｘ軸用駆動部２３、Ｙ軸用駆動部２２、Ｚ軸用駆動モータ３７、Ａ軸用駆動モータ４５及びＢ軸用駆動モータ４６をそれぞれ駆動制御するための制御信号を生成する。図５は、ノイズが重畳する前の制御信号の例を示した波形図である。図５に示すように、制御信号は、時間軸に対する電圧値により表されている。電圧値の高低に応じて、Ｘ軸用駆動部２３、Ｙ軸用駆動部２２、Ｚ軸用駆動モータ３７、Ａ軸用駆動モータ４５及びＢ軸用駆動モータ４６の駆動量（モータの回転数）が調整される。なお、この制御信号は、印刷前に全て生成しておいてもよく、印刷中に随時生成してもよい。
　このとき、Ａ軸用駆動モータ４５及びＢ軸用駆動モータ４６を駆動制御するための制御信号にノイズを重畳する。図６は、制御信号に重畳するノイズの一例を示した波形図であり、図７は、ノイズが重畳された制御信号の一例を示した波形図である。図６に示すように、ノイズは、制御信号と同様に、時間軸に対する電圧値により表されている。そして、図７に示すように、制御信号にノイズが重畳されると、この制御信号の電圧値は、所定の幅において変動（振動）した波形となる。
　各制御信号が生成されると、これらの制御信号に基づいてＸ軸用駆動部２３、Ｙ軸用駆動部２２、Ｚ軸用駆動モータ３７、Ａ軸用駆動モータ４５及びＢ軸用駆動モータ４６を駆動制御して、Ｘ軸用駆動部２３、Ｙ軸用駆動部２２、Ｚ軸用駆動モータ３７、Ａ軸用駆動モータ４５及びＢ軸用駆動モータ４６を印刷スケジュールに沿って駆動させる。具体的に説明すると、Ｘ軸用駆動部２３及びＹ軸用駆動部２２を駆動してメディアＭをインクジェットヘッド２０のＺ軸方向直下に配置させる。また、Ｂ軸用駆動モータ４６を駆動してメディアＭをＢ軸方向に自転させるとともに、Ａ軸用駆動モータ４５及びＺ軸用駆動モータ３７を駆動してメディアＭ表面の印刷位置をインクジェットヘッド２０のノズル面に対向配置させる。このとき、メディアＭとインクジェットヘッド２０とのギャップを略一定に維持しつつ、メディアＭ表面の印刷位置がインクジェットヘッド２０のノズル面と略平行となるように（メディアＭ表面の印刷位置の法線が、インクジェットヘッド２０のノズル２０ａから吐出されるインク液滴の吐出方向と略一致するように）、インクジェットヘッド２０とメディアＭとを移動させる。なお、Ｂ軸用駆動モータ４６を駆動してメディアＭをＢ軸方向に自転させることで、インクジェットヘッド２０に対向するメディアＭの表面が主走査方向であるＹ軸方向に移動する。また、Ａ軸用駆動モータ４５を駆動してメディアＭをＡ軸方向に公転させるとともに、Ｚ軸用駆動モータ３７を駆動してメディアＭをＺ軸方向に移動させることで、インクジェットヘッド２０に対向するメディアＭの表面が副走査方向であるＸ軸方向に移動する。
　このとき、Ａ軸用駆動モータ４５及びＢ軸用駆動モータ４６を駆動制御するための制御信号にはノイズが重畳されているため、Ｂ軸用駆動モータ４６によりメディアＭを自転させると、インクジェットヘッド２０に対してメディアＭが主走査方向に微細に揺らぎながら自転し、Ａ軸用駆動モータ４５によりメディアＭを公転させると、インクジェットヘッド２０に対してメディアＭが副走査方向に微細に揺らぎながら公転する。
　そして、図８に示すように、これらの制御信号に基づく駆動制御を行いながら、インクジェットヘッド２０による吐出制御を行う。なお、図８は、振動を発生しながらインク液滴を吐出するときのメディアとインクジェットヘッドとの関係を示した図である。
　吐出制御では、まず、インクジェットヘッド２０に設けられた複数のノズル２０ａのうち印刷に使用する有効ノズルを選択する。そして、メディアＭがＡ軸方向及びＢ軸方向に微細に揺らぎながら１回又は複数回自転している期間に、選択した有効ノズルからインク液滴を吐出させて、メディアＭに所定のパス幅の画像を印刷する。なお、図９に示すように、印刷が開始されるメディアＭの回転角度位置を０°とすると、０°の位置と３６０°の位置との境目が印刷画像の繋ぎ目となる。
　このとき、メディアＭは、Ａ軸方向及びＢ軸方向に微細に揺らぎながら自転しているため、インクジェットヘッド２０から吐出されたインク液滴は、メディアＭ表面において、Ｘ軸方向（副走査方向）及びＹ軸方向（主走査方向）に不均一にずれた位置に着弾する。
　ここで、Ａ軸用駆動モータを制御するための制御信号にのみノイズを重畳した場合のインク液滴の着弾位置について説明する。図１０は、Ａ軸用駆動モータを制御するための制御信号にノイズを重畳した場合におけるインク液滴の着弾位置を示した図である。なお、図１０では、連続した５つのノズル２０ａを有効ノズルとして、５ドットで１パスを構成した場合を示している。図１０に示すように、メディアＭがＡ軸方向に微細に揺らぎながらＢ軸方向に自転すると、メディアＭ表面には、インクジェットヘッド２０から吐出されるインク液滴の吐出タイミングごとに、インク液滴がＸ軸方向にずれて着弾し、メディアＭ表面のドット位置が、隣接する前後のパスの方向に向けて全体的に不均一にずれる。このため、隣接するパス間の境界に滲みが生じて、パス間の印刷濃度が平均化される。
　次に、Ｂ軸用駆動モータを制御するための制御信号にのみノイズを重畳した場合のインク液滴の着弾位置について説明する。図１１は、Ｂ軸用駆動モータを制御するための制御信号にノイズを重畳した場合におけるインク液滴の着弾位置を示した図である。なお、図１１では、連続した５つのノズル２０ａを有効ノズルとして、５ドットで１パスを構成した場合を示している。図１１に示すように、メディアＭがＢ軸方向に微細に揺らぎながら自転すると、メディアＭ表面には、インクジェットヘッド２０から吐出されるインク液滴の吐出タイミングごとに、インク液滴がＹ軸方向にずれて着弾し、メディアＭ表面のドット位置が、パス内における画像の繋ぎ目α方向に向けて全体的にずれる。このため、パス内における画像の繋ぎ目αに滲みが生じて、この繋ぎ目αを跨ぐ印刷画像の濃度が平均化される。
　このようにして１パス分の画像がメディアＭ表面に印刷されると、Ａ軸用駆動モータ４５及びＺ軸用駆動モータ３７を駆動して、インクジェットヘッド２０のノズル面に次のパスの印刷位置を対向配置させる。その後、１パス分画像を印刷し、全ての画像が印刷し終えるまで、上記処理動作を繰り返す。
　このように、本実施形態に係る三次元インクジェットプリンタ１によれば、制御装置１４によるＢ軸用駆動モータ４６の駆動制御によりメディアＭを自転させながらインクジェットヘッド２０からインク液滴を吐出することで、メディアＭの表面に画像を印刷することができ、制御装置１４によるＡ軸用駆動モータ４５の駆動制御によりメディアＭを公転させることで、メディアＭに印刷するパス位置を変更することができる。そして、制御装置１４が、Ｂ軸用駆動モータ４６及びＡ軸用駆動モータ４５を制御するための制御信号に外乱を与えると、メディアＭがインクジェットヘッド２０に対して主走査方向（Ｂ軸方向）及び副走査方向（Ａ軸方向）に微細に揺らぐため、インクジェットヘッド２０から吐出されたインク液滴の着弾位置が全体的に不均一にずれる。このように、インク液滴の着弾位置を意図的にずらすことで、ドット位置のズレを視覚的に目立たなくすることができるため、印刷濃度のムラを低減することができる。
　そして、制御信号に与える外乱として、制御信号の電圧値を変動させることで、容易かつ確実に、インク液滴の着弾位置を意図的にずらすことができる。
　そして、Ａ軸用駆動モータ４５を制御するための制御信号に外乱を与えることで、メディアＭを自転させる際にインクジェットヘッド２０に対してメディアＭが副走査方向に微細に揺らぐため、インクジェットヘッド２０から吐出されたインク液滴の着弾位置が副走査方向（Ｘ軸方向）において全体的に不均一にずれる。このため、複数のパスでメディアＭに画像を印刷する場合、隣接するパス間におけるインク液滴のドット間隔を不均一化することができるため、パス間における印刷画像の繋ぎ目に発生する線状の繋ぎ目ムラを低減することができる。
　また、Ｂ軸用駆動モータ４６を制御するための制御信号に外乱を与えることで、メディアＭを自転させる際にインクジェットヘッド２０に対してメディアＭが主走査方向に微細に揺らぐため、インクジェットヘッド２０から吐出されたインク液滴の着弾位置が主走査方向（Ｙ軸方向）において全体的に不均一にずれる。このため、同一パスにおいて画像をメディアＭに印刷する場合、同一パスにおける印刷画像の繋ぎ目αにおけるインク液滴のドット間隔を不均一化することができるため、同一パスにおける印刷画像の繋ぎ目αに発生する線状の繋ぎ目ムラを低減することができる。
　そして、メディアＭに着弾するインク液滴のズレ量が半ドット以下となる範囲で制御信号に外乱を与えることで、隣接するインク液滴が互いに近接する方向にずれてメディア表面に着弾したとしても、これらのインク液滴のドットが重なるのを抑制することができるため、画質の劣化を抑制することができる。
　また、制御信号に与えるノイズの振幅を変動させることで、インク液滴の着弾位置を不規則に分散させることができるため、ドット位置のずれを視覚的に目立たなくすることができる。
　この場合、制御信号に与えるノイズの振幅を乱数値に基づいて変動させることで、インク液滴の着弾位置をより不規則に分散させることができるため、ドット位置のずれを視覚的に目立たなくすることができる。
　以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態において、制御信号は、時間軸に対する電圧値により表されるものとして説明したが、各軸を駆動する駆動手段の制御量を調整するための信号であれば如何なるものであってもよい。
　本発明は、インクジェットヘッドからインク液滴を吐出して三次元形状のメディアの表面に印刷を行う三次元インクジェットプリンタとして利用可能である。
 
　１…三次元インクジェットプリンタ、１０…ベース、１１，１２…支持脚、１３…操作盤、１４…制御装置、１５…メンテナンスステーション、１７…支持桁、１８ａ，１８ｂ…Ｙ軸ガイドレール、１９ａ，１９ｂ…Ｘ軸ガイドレール、２０…インクジェットヘッド、２０ａ…ノズル、２１…ヘッドキャリッジ、２２…Ｙ軸用駆動部、２３…Ｘ軸用駆動部、３１…Ｘテーブル、３２…Ｚ軸支持部、３３ａ，３３ｂ…側壁部、３４…天板部、３５…昇降機構、３７…Ｚ軸用駆動モータ、３８…ボールねじ、３９…ボール軸受け、４０…メディア保持部、４１…Ｚテーブル、４２ａ，４２ｂ…アーム部、４３…Ａ軸回転部、４４…チャック、４５…Ａ軸用駆動モータ、４６…Ｂ軸用駆動モータ、Ｍ…メディア。

Claims (7)

  1. 　三次元形状のメディアを保持するメディア保持部とインクジェットヘッドとを相対的に移動させながら前記メディアの表面に前記インクジェットヘッドからインク液滴を吐出して前記メディア表面に印刷を行う三次元インクジェットプリンタであって、
    　前記メディアを自転させて、前記インクジェットヘッドに対向する前記メディアの表面を主走査方向に移動させるＢ軸用駆動部と、
    　前記メディアを公転させて、前記インクジェットヘッドに対向する前記メディアの表面を主走査方向に直交する副走査方向に移動させるＡ軸用駆動部と、
    　前記Ｂ軸用駆動部及び前記Ａ軸用駆動部の駆動制御を行う駆動制御部と、
    を有し、
    　前記駆動制御部は、前記Ｂ軸用駆動部及び前記Ａ軸用駆動部の少なくとも一方を制御するための制御信号に外乱を与える、三次元インクジェットプリンタ。
  2. 　前記制御信号は電圧値で表されており、
    　前記駆動制御部は、前記制御信号の電圧値を変動させることで、前記制御信号に外乱を与える、請求項１に記載の三次元インクジェットプリンタ。
  3. 　前記駆動制御部は、前記Ａ軸用駆動部を制御するための制御信号に外乱を与える、請求項１又は２に記載の三次元インクジェットプリンタ。
  4. 　前記駆動制御部は、前記Ｂ軸用駆動部を制御するための制御信号に外乱を与える、請求項１又は２に記載の三次元インクジェットプリンタ。
  5. 　前記駆動制御部は、前記メディアに着弾するインク液滴のズレ量が半ドット以下となる範囲で前記制御信号に外乱を与える、請求項１～４の何れか１項に記載の三次元インクジェットプリンタ。
  6. 　前記駆動制御部は、前記制御信号に与える外乱を変動させる、請求項１～５の何れか１項に記載の三次元インクジェットプリンタ。
  7. 　前記駆動制御部は、前記制御信号に与える外乱を乱数値に基づいて変動させる、請求項１～５の何れか１項に記載の三次元インクジェットプリンタ。
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