特開 2023-125751 液体吐出装置、液体吐出方法およびプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023125751

(43)【公開日】2023-09-07

(54)【発明の名称】液体吐出装置、液体吐出方法およびプログラム

(51)【国際特許分類】

   B05C 5/00 20060101AFI20230831BHJP

   B05C 11/10 20060101ALI20230831BHJP

   B05D 1/26 20060101ALI20230831BHJP

   B05D 3/00 20060101ALI20230831BHJP

【ＦＩ】

B05C5/00 101

B05C11/10

B05D1/26 Z

B05D3/00 D

B05D3/00 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022030020

(22)【出願日】2022-02-28

(71)【出願人】

【識別番号】000006747

【氏名又は名称】株式会社リコー

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】田中 秀郎

【テーマコード（参考）】

4D075

4F041

4F042

【Ｆターム（参考）】

4D075AC01

4D075AC06

4D075AC09

4D075AC84

4D075AC88

4D075AC91

4D075AC93

4D075AC94

4D075CA47

4D075CA48

4D075DA23

4D075EA05

4D075EA33

4F041AA07

4F041AB01

4F041BA01

4F041BA10

4F041BA13

4F041BA22

4F041BA38

4F042AA09

4F042AB00

4F042BA04

4F042BA08

4F042BA12

(57)【要約】

【課題】生産性に優れた液体吐出装置を提供すること。
【解決手段】本発明の一態様に係る液体吐出装置は、液体を吐出して対象物に付与する液体吐出装置であって、前記液体を吐出するヘッドと、指令に応じて前記対象物と前記ヘッドとの相対位置を変更可能な可変機構と、前記ヘッドが、前記指令に対応する位置である複数の指令位置を通りつつ、前記ヘッドから前記液体を吐出する際の前記ヘッドの位置である複数の吐出位置において前記液体を吐出するように制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記対象物表面の法線方向における前記対象物表面と前記ヘッドとの間の距離である吐出距離が、前記複数の吐出位置の少なくとも一部において不均一となるように、前記可変機構による前記相対位置の変更を制御する。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体を吐出して対象物に付与する液体吐出装置であって、
前記液体を吐出するヘッドと、
指令に応じて前記対象物と前記ヘッドとの相対位置を変更可能な可変機構と、
前記ヘッドが、前記指令に対応する位置である複数の指令位置を通りつつ、前記ヘッドから前記液体を吐出する際の前記ヘッドの位置である複数の吐出位置において前記液体を吐出するように制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記対象物表面の法線方向における前記対象物表面と前記ヘッドとの間の距離である吐出距離が、前記複数の吐出位置の少なくとも一部において不均一となるように、前記可変機構による前記相対位置の変更を制御する、液体吐出装置。

【請求項2】

前記制御部は、所定間隔で得られる前記複数の指令位置のうちの一部を、前記吐出距離に基づいて間引く、請求項１に記載の液体吐出装置。

【請求項3】

前記制御部は、前記複数の吐出位置それぞれにおける前記吐出距離が所定の最小距離以上で最大距離以下である場合に、前記複数の指令位置のうちの一部を間引く、請求項１または請求項２に記載の液体吐出装置。

【請求項4】

前記ヘッドは、前記液体を吐出する複数のノズルを有し、
前記制御部は、所定間隔で得られる前記複数の指令位置のうちの一部を、前記複数のノズルそれぞれにおける前記吐出距離に基づいて間引く、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の液体吐出装置。

【請求項5】

前記可変機構は、前記対象物と前記ヘッドとの相対角度をさらに変更可能であり、
前記制御部は、前記複数の指令位置の少なくとも一部において前記吐出距離が不均一となるように、前記相対位置および前記相対角度の少なくとも一方を変更する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の液体吐出装置。

【請求項6】

前記制御部は、所定間隔で得られる前記複数の指令位置のうちの一部を、前記相対角度に基づいて間引く、請求項５に記載の液体吐出装置。

【請求項7】

前記制御部は、前記複数の吐出位置それぞれにおける前記相対角度が所定の最小角度以上で最大角度以下である場合に、前記複数の指令位置のうちの一部を間引く、請求項５または請求項６に記載の液体吐出装置。

【請求項8】

前記ヘッドは、前記液体を吐出する複数のノズルを有し、
前記制御部は、所定間隔で得られる前記複数の指令位置のうちの一部を、前記複数のノズルそれぞれにおける前記相対角度に基づいて間引く、請求項５から請求項７のいずれか１項に記載の液体吐出装置。

【請求項9】

液体を吐出して対象物に付与する液体吐出装置による液体吐出方法であって、前記液体吐出装置が、
ヘッドにより、前記液体を吐出し、
可変機構により、指令に応じて前記対象物と前記ヘッドとの相対位置を変更し、
制御部により、前記ヘッドが、前記指令に対応する位置である複数の指令位置を通りつつ、前記ヘッドから前記液体を吐出する際の前記ヘッドの位置である複数の吐出位置において前記液体を吐出するように制御し、
前記制御部は、前記対象物表面の法線方向における前記対象物表面と前記ヘッドとの間の距離である吐出距離が、前記複数の吐出位置の少なくとも一部において不均一となるように、前記可変機構による前記相対位置の変更を制御する、液体吐出方法。

【請求項10】

液体を吐出して対象物に付与する液体吐出装置に実行させるプログラムであって、
ヘッドにより、ノズルから前記液体を吐出し、
可変機構により、指令に応じて前記対象物と前記ヘッドとの相対位置を変更し、
制御部により、前記ヘッドが、前記指令に対応する位置である複数の指令位置を通りつつ、前記ヘッドから前記液体を吐出する際の前記ヘッドの位置である複数の吐出位置において、前記液体を吐出するように制御し、
前記制御部は、前記対象物表面の法線方向における前記対象物表面と前記ヘッドとの間の距離である吐出距離が、前記複数の吐出位置の少なくとも一部において不均一となるように、前記可変機構による前記相対位置の変更を制御する、
処理を前記液体吐出装置に実行させるプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液体吐出装置、液体吐出方法およびプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、液体を吐出して対象物に付与する液体吐出装置が知られている。このような液体吐出装置は、液体により対象物表面を塗装する用途等において使用される。

【0003】

上記液体吐出装置として、三次元形状を有する対象物表面に塗布剤等の液体を均一に塗布するために、液体を吐出するノズルを有するヘッドを対象物の三次元形状に沿って移動させる構成が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１の液体吐出装置では、対象物表面の法線方向における対象物表面とヘッドとの間の距離を一定に保つようにヘッドを移動させるため、ヘッドの移動速度が低下し、液体吐出装置の生産性が低下する点において改善の余地がある。

【0005】

本発明は、生産性に優れた液体吐出装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様に係る液体吐出装置は、液体を吐出して対象物に付与する液体吐出装置であって、前記液体を吐出するヘッドと、指令に応じて前記対象物と前記ヘッドとの相対位置を変更可能な可変機構と、前記ヘッドが、前記指令に対応する位置である複数の指令位置を通りつつ、前記ヘッドから前記液体を吐出する際の前記ヘッドの位置である複数の吐出位置において前記液体を吐出するように制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記対象物表面の法線方向における前記対象物表面と前記ヘッドとの間の距離である吐出距離が、前記複数の吐出位置の少なくとも一部において不均一となるように、前記可変機構による前記相対位置の変更を制御する。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、生産性に優れた液体吐出装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】第１実施形態に係る液体吐出装置の全体構成例の図である。

【図2】第１実施形態に係る液体吐出装置の全体構成例のブロック図である。

【図3】第１実施形態に係る指令位置と吐出位置の関係の第１例の図である。

【図4】第１実施形態に係る指令位置と吐出位置の関係の第２例の図である。

【図5】ヘッドによる吐出距離を説明する図である。

【図6】ヘッドの相対角度を説明する図である。

【図7】第１実施形態に係る制御部のハードウェア構成例のブロック図である。

【図8】第１実施形態に係る制御部の機能構成例のブロック図である。

【図9】指令位置の情報を例示する図である。

【図10】第１実施形態に係る制御部による指令生成処理例のフロー図である。

【図11】第１実施形態に係る制御部による検証処理例のフロー図である。

【図12】第１実施形態に係る液体吐出装置の動作例のタイミング図である。

【図13】第２実施形態に係るヘッドの構成を例示する斜視図である。

【図14】図１３の平面Ｓ１により切断したヘッドの断面図である。

【図15】第２実施形態に係る液体吐出装置の動作例のタイミング図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本発明の実施形態に係る液体吐出装置について図面を参照しながら詳細に説明する。但し、以下に示す形態は、本実施形態の技術思想を具現化するための液体吐出装置を例示するものであって、以下に限定するものではない。また、実施形態に記載されている構成部の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさ、位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。また、以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており詳細説明を適宜省略する。

【0010】

［第１実施形態］
＜液体吐出装置１０の全体構成例＞
図１および図２を参照して、第１実施形態に係る液体吐出装置１０の全体構成を説明する。図１および図２は、液体吐出装置１０の全体構成を例示する図であり、図１は概略図、図２はブロック図である。

【0011】

図１および図２に示すように、液体吐出装置１０は、ヘッド１と、可変機構２と、制御部３と、を有する。液体吐出装置１０は、インクジェット方式によりヘッド１から液体Ｑを吐出して対象物２００に付与することにより、対象物２００の表面を塗装する塗装装置である。液体Ｑは、塗料またはインク等である。

【0012】

対象物２００は、例えば車やトラック、航空機のボディ等の非浸透性の面を有する物体である。非浸透性とは、表面に付与された液体が内部に浸透していかない性質をいう。但し、対象物２００の面は、非浸透性を有する面に限らず、浸透性を有する面であってもよい。また対象物２００の面は、曲率を有する曲面であるが、平面状の面であってもよい。

【0013】

ヘッド１は液体Ｑを吐出する。ヘッド１は、例えば、自身が有するノズルを開閉することによりノズルから対象物２００に液体Ｑを吐出するバルブジェット方式のヘッドである。但し、バルブジェット方式に限定はされず、圧電駆動や静電駆動等の他の駆動方式であってもよい。ヘッド１は特に、バルブジェット方式のヘッドであって、１つのノズルを有する単ノズルヘッドである。

【0014】

可変機構２は、指令に応じて対象物２００とヘッド１との相対位置および相対角度を変更可能である。可変機構２は、例えば多軸駆動可能なロボットアームである。可変機構２は、ロボットアームの端部等に保持したヘッド１を指令に応じて移動させるとともに、ヘッド１の角度（姿勢）を変更できる。但し、可変機構２はロボットアームに限定されず、３軸方向に直動可能なステージ等により構成してもよい。また可変機構２はヘッド１を移動させず、対象物２００を移動させてもよいし、ヘッド１と対象物２００の両方を移動させてもよい。

【0015】

制御部３は、ヘッド１が、可変機構２への指令に対応する位置である複数の指令位置を通りつつ、ヘッド１から液体Ｑを吐出する際のヘッド１の位置である複数の吐出位置において液体Ｑを吐出するように制御する。本実施形態では特に、制御部３は、対象物２００表面の法線方向２００ａにおける対象物２００表面とヘッド１との間の距離である吐出距離ｄが複数の吐出位置の少なくとも一部において不均一となるように、可変機構２による相対位置の変更を制御する。

【0016】

制御部３は、例えばＰＣ（Personal Computer）等により構築される。制御部３は、可変機構２およびヘッド１と有線または無線を介して相互に通信可能に接続している。制御部３は、形状情報Ｏｄに基づき、可変機構２に駆動指令Ｒｃを出力して可変機構２を駆動させるとともに、ヘッド１に駆動信号Ｈｃを出力してヘッド１から液体Ｑを吐出させる。

【0017】

形状情報Ｏｄは、外部ＰＣ等の外部装置から送信される対象物２００の形状情報である。形状情報Ｏｄは、対象物２００の設計時に生成された形状情報、または対象物２００を三次元測定器で測定することにより得られた形状情報である。

【0018】

＜可変機構２への指令位置とヘッド１による吐出位置との関係＞
図３および図４は、液体吐出装置１０における指令位置Ｔｄと吐出位置Ｐの関係を示す図であり、図３は第１例の図、図４は第２例の図である。図３および図４は、対象物２００と、複数の指令位置Ｔｄと、複数の吐出位置Ｐと、吐出距離ｄと、吐出間隔ｅと、を示している。

【0019】

複数の指令位置Ｔｄは、ヘッド１と対象物２００との相対位置を変更するための元となる情報であり、本実施形態ではヘッド１の位置を表す指令である。本実施形態では、指令位置Ｔｄには、ヘッド１の相対角度の情報がさらに含まれており、可変機構２はヘッド１の相対位置および相対角度の両方を変更可能である。

【0020】

吐出位置Ｐは、ヘッド１から液体Ｑが吐出される際のヘッド１の位置を表す。吐出間隔ｅは、複数の吐出位置Ｐのうちの隣り合う吐出位置同士の間隔である。吐出間隔ｅは、例えば、ヘッド１による液体Ｑ付与の最小間隔に対応する。

【0021】

図３に示す第１例では、吐出位置Ｐの数は指令位置Ｔｄの数は等しい。制御部３は、複数の吐出位置Ｐごとに指令位置Ｔｄを可変機構２に出力する。ヘッド１は、複数の吐出位置Ｐごとでノズルから液体Ｑを吐出する。なお、図３では、吐出位置Ｐと指令位置Ｔｄとが重なっている例を示すが、吐出位置Ｐと指令位置Ｔｄは必ずしも一致しなくてもよい。

【0022】

吐出距離ｄは、複数の指令位置Ｔｄごとに指示されるため、複数の吐出位置Ｐそれぞれにおける吐出距離ｄは、いずれも略等しい吐出距離ｄ０となる。つまり、複数の吐出位置Ｐにおいて吐出距離ｄは均一となる。

【0023】

第１例のように、吐出位置Ｐの数と指令位置Ｔｄの数が一致する場合には、吐出距離ｄが均一となり、且つ対象物２００表面の法線方向に沿って液体Ｑを吐出できる。これらにより、対象物２００表面に付与される液体Ｑの量を略均一にできる。但し、その反面で、吐出距離ｄが一定になるように、複数の吐出位置Ｐごとにおいてヘッド１の相対位置および相対角度を変更するため、ヘッド１の移動速度が低下する。これにより、液体吐出装置１０の生産性が低下する。

【0024】

一方、図４に示す第２例では、図３と比較して、複数の指令位置Ｔｄのうちの多くが間引かれており、３つの指令位置Ｔｄ１、Ｔｄ２およびＴｄ３のみが残っている。間引くとは削除することをいう。

【0025】

図４において、指令位置Ｔｄ１と指令位置Ｔｄ２との間の白丸は、吐出位置Ｐを表している。吐出位置Ｐは、指令位置Ｔｄ１と指令位置Ｔｄ２との間の白丸の位置と、指令位置Ｔｄ２と指令位置Ｔｄ３との間の白丸の位置と、指令位置Ｔｄ１、Ｔｄ２およびＴｄ３の位置と、を含む。制御部３は、複数の指令位置Ｔｄと、形状情報Ｏｄと、に基づいて、複数の吐出位置Ｐの情報を演算により取得できる。ヘッド１は、可変機構２によって指令位置Ｔｄ１から指令位置Ｔｄ２に移動されながら、複数の吐出位置Ｐのそれぞれにおいて液体Ｑを吐出する。

【0026】

指令位置Ｔｄ１、Ｔｄ２およびＴｄ３の各位置では、可変機構２は、吐出距離ｄが吐出距離ｄ０となるようにヘッド１の相対位置を変更する。また可変機構２は、ヘッド１からの液体Ｑの吐出方向が対象物２００表面の法線方向と略平行になるように、ヘッド１の相対角度を変更する。

【0027】

一方、指令位置Ｔｄ１と指令位置Ｔｄ２との間では、可変機構２は、相対位置および相対角度の変更を行わない。ヘッド１は、指令位置Ｔｄ１と指令位置Ｔｄ２との間を直線的に移動し、指令位置Ｔｄ１と指令位置Ｔｄ２とを通る直線上における複数の吐出位置Ｐにおいて液体Ｑを吐出する。

【0028】

ヘッド１は、指令位置Ｔｄ１と指令位置Ｔｄ２との間では直線的に移動するため、対象物２００が曲面を有すると、曲面と直線との間のずれに応じて吐出距離ｄは吐出位置Ｐごとで異なるものとなる。例えば吐出位置Ｐ１における吐出距離ｄ１と、吐出位置Ｐ２における吐出距離ｄ２と、吐出距離ｄ０とは相互に異なる。つまり、図４に示す第２例では、複数の吐出位置Ｐにおいて吐出距離ｄは不均一となる。

【0029】

本実施形態では、第２例のように、複数の指令位置Ｔｄのうちの一部を間引き、複数の吐出位置Ｐごとにおいて吐出距離ｄおよび相対角度を変更しないことにより、液体吐出装置１０の生産性低下を抑制する。一方、複数の指令位置Ｔｄの一部を間引くと、吐出距離ｄが不均一になり、対象物２００表面に付与される液体Ｑの量が不均一になる結果、液体吐出装置１０による液体付与品質が低下する場合がある。これに対し、本実施形態では、液体付与品質を確保するための閾値条件を吐出距離ｄおよび相対角度それぞれに設ける。そして、吐出距離ｄおよび相対角度が塗装品質を確保可能な条件下で、複数の指令位置Ｔｄのうちの一部を間引くことにより、液体付与品質を確保しつつ生産性の低下を抑制可能とする。

【0030】

図５は、ヘッド１による吐出距離を説明する図である。最大距離ｄｘは、液体付与品質を確保するために許容される吐出距離ｄの最大である。最小距離ｄｎは、液体付与品質を確保するために許容される吐出距離ｄの最小である。複数の吐出位置Ｐごとでの吐出距離ｄが最小距離ｄｎ以上で最大距離ｄｘ以下となるように、複数の指令位置Ｔｄのうちの一部を間引けば、液体付与品質を確保できる。

【0031】

図６は、ヘッド１と対象物２００との相対角度を説明する図である。最大角度Ａｘは、液体付与品質を確保するために許容される相対角度Ａの最大値である。最小角度Ａｎは、液体付与品質を確保するために許容される相対角度Ａの最小値である。複数の吐出位置Ｐごとでの相対角度Ａが最小角度Ａｎ以上で最大角度Ａｘ以下となるように、複数の指令位置Ｔｄのうちの一部を間引けば、液体付与品質を確保できる。

【0032】

＜制御部３の構成例＞
（ハードウェア構成例）
図７は、制御部３のハードウェア構成を例示するブロック図である。制御部３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）３２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）３３と、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）／ＳＳＤ（Solid State Drive）３４と、接続Ｉ／Ｆ（Interface）３５と、通信Ｉ／Ｆ３６と、を有する。これらは、システムバスＢを介して相互に電気的に接続している。

【0033】

ＣＰＵ３１は、ＲＡＭ３３を作業領域として使用し、ＲＯＭ３２に格納されているプログラムを実行することにより、制御部３全体の動作を制御する。

【0034】

ＲＯＭ３２は、ＣＰＵ３１への記録動作等の制御を実行するためのプログラムおよびその他の固定データを格納する不揮発性のメモリである。ＲＡＭ３３は、各種のデータを一時格納する揮発性のメモリである。

【0035】

ＨＤＤ／ＳＳＤ３４は、塗装領域情報Ｐｄや対象物２００のボディの形状情報Ｏｄ等を格納可能な不揮発性のメモリである。ＨＤＤ／ＳＳＤ３４に格納されている情報は、ＣＰＵ３１により読み出され、プログラム実行時に使用されることもある。

【0036】

接続Ｉ／Ｆ３５は、外部機器に接続するためのインターフェースである。ここでの外部機器には、可変機構２やヘッド１等が挙げられる。通信Ｉ／Ｆ３６は、外部ＰＣ等の外部装置と通信可能に接続するためのインターフェースである。

【0037】

（制御部３の機能構成例）
図８は、第１実施形態に係る制御部３の機能構成を例示するブロック図である。制御部３は、通信部３０１と、入出力部３０２と、指令情報生成部３０３と、間引部３０４と、検証部３０５と、指令部３０６と、吐出制御部３０７と、を有する。

【0038】

制御部３は、通信部３０１の機能を通信Ｉ／Ｆ３６等により、入出力部３０２の機能を接続Ｉ／Ｆ３５等により、それぞれ実現できる。また制御部３は、指令情報生成部３０３、間引部３０４、検証部３０５、指令部３０６および吐出制御部３０７の各機能を、ＣＰＵ３１がＲＯＭ３２に格納されたプログラムを実行すること等により実現できる。

【0039】

なお、制御部３は、上記以外の機能構成部を有してもよい。また制御部３以外の構成部が上記各機能のうちの一部を有してもよい。制御部３以外の構成部には、可変機構２やヘッド１、外部ＰＣ等が挙げられる。制御部３および制御部３以外の構成部の分散処理により、上記各機能のうちの一部を実現してもよい。また制御部３は、ＣＰＵ３１により実現される機能の少なくとも一部をＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）またはＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の電気回路により実現することもできる。

【0040】

通信部３０１は、制御部３と、外部ＰＣ等の外部装置と、の間における信号およびデータの通信を制御する。入出力部３０２は、制御部３と、可変機構２およびヘッド１と、の間における信号およびデータの入出力を制御する。

【0041】

指令情報生成部３０３は、複数の指令位置Ｔｄの情報を生成する処理を行う。指令情報生成部３０３は、例えば、通信部３０１を介して入力した形状情報Ｏｄに基づいて複数の指令位置Ｔｄを生成できる。

【0042】

間引部３０４は、所定間隔で得られる複数の指令位置Ｔｄのうちの一部を、間引く処理を行う。間引部３０４は、間引かれた結果の複数の指令位置Ｔｅの情報を検証部３０５に出力する。

【0043】

検証部３０５は、複数の指令位置Ｔｄに基づいて取得される複数の吐出位置Ｐにおいて対象物２００に液体Ｑを吐出した場合に、所望の液体付与品質が得られるか否かを検証する処理を行う。検証部３０５は、所望の液体付与品質が得られることが検証された場合には、指令部３０６に複数の指令位置Ｔｄに対応する情報を、吐出制御部３０７に複数の吐出位置Ｐに対応する情報を、それぞれ出力する。

【0044】

制御部３は、吐出距離ｄまたは相対角度Ａに基づいて検証部３０５により検証する。制御部３は、所定間隔で得られる複数の指令位置Ｔｄのうちの一部を、検証部３０５による検証結果に応じ、間引部３０４により間引くことができる。

【0045】

指令部３０６は、検証部３０５から入力した複数の指令位置Ｔｄに基づいて、可変機構２に駆動指令Ｒｃを出力し、対象物２００とヘッド１との相対位置および相対角度を変更させる。

【0046】

吐出制御部３０７は、複数の吐出位置Ｐにおいて、ヘッド１からの液体Ｑの吐出を制御する。

【0047】

＜指令位置Ｔｄの一例＞
図９は、指令情報生成部３０３により生成される指令位置Ｔｄの一例を示す図である。図９において、「ＭＯＶＪ」はリンク補間命令を意味する。リンク補間はＮＣ工作機械における早送り指令に対応する補間命令である。ロボットアームの各関節のサーボモータは、それぞれ動きやすいように動作するため、リンク補間命令により、現在座標から指令地点まで移動するまでの経路はロボット側の処理に従うことになる。「Ｘ＝１００ Ｙ＝５０ Ｚ＝０」は、三次元的なヘッド１の相対位置に対応するＸＹＺ座標値を意味する。「Ａ＝０ Ｂ＝４５ Ｃ＝０」は、三次元的なヘッド１の相対角度を意味する。

【0048】

「ＭＯＶＬ」は直線補間命令を意味する。「Ｘ＝２００ Ｙ＝８０ Ｚ＝１１」は、三次元的なヘッド１の相対位置に対応するＸＹＺ座標値を意味し、「Ａ＝０ Ｂ＝３０ Ｃ＝０」は、三次元的なヘッド１の相対角度を意味する。直線補間はＮＣ工作機械における直線補間指令に対応する補間命令である。直線補間命令により、現在の座標から指定したポイントまで直線軌跡で移動する。本実施形態では、精密に可変機構２のロボットアームを駆動させる必要があるため、「ＭＯＶＬ」を用いることが好ましい。

【0049】

＜制御部３による処理例＞
（指令位置Ｔｄの生成処理）
図１０は、制御部３による指令位置Ｔｄの生成処理の一例を示すフローチャートである。制御部３は、指令位置Ｔｄの生成処理開始を指示するユーザの操作入力等に応じて図１０の処理を開始する。ユーザは、液体吐出装置１０の操作部等を用いて操作入力を行える。

【0050】

まず、ステップＳ１０１において、制御部３は、通信部３０１を介して、外部ＰＣ等から対象物２００の形状情報Ｏｄを入力する。

【0051】

続いて、ステップＳ１０２において、制御部３は、指令情報生成部３０３により、複数の指令位置Ｔｄの情報を生成する。

【0052】

続いて、ステップＳ１０３において、制御部３は、指令情報生成部３０３により生成された複数の指令位置Ｔｄそれぞれに従って対象物２００に液体Ｑを吐出した場合に、所望の液体付与品質が得られるか否かを、検証部３０５により検証する。

【0053】

続いて、ステップＳ１０４において、制御部３は、検証部３０５により、検証結果がＯＫであるか否かを判定する。

【0054】

ステップ１０４において、検証結果がＯＫであると判定された場合には（ステップＳ１０４、Ｙｅｓ）、制御部３は、ステップＳ１０５の処理を行う。一方、検証結果がＯＫでないと判定された場合には（ステップＳ１０４、Ｎｏ）、制御部３は、ステップＳ１０２の処理を再度行う。

【0055】

続いて、ステップＳ１０５において、制御部３は、間引部３０４により、所定間隔で得られる複数の指令位置Ｔｄのうちの一部を間引く。

【0056】

続いて、ステップＳ１０６において、制御部３は、間引部３０４により間引かれた残りの複数の指令位置Ｔｄそれぞれに従って対象物２００に液体Ｑを吐出した場合に、所望の液体付与品質が得られるか否かを、検証部３０５により検証する。

【0057】

続いて、ステップＳ１０７において、制御部３は、検証部３０５により、検証結果がＯＫであるか否かを判定する。

【0058】

ステップ１０７において、検証結果がＯＫであると判定された場合には（ステップＳ１０７、Ｙｅｓ）、制御部３は、ステップＳ１０９の処理を行う。一方、検証結果がＯＫでないと判定された場合には（ステップＳ１０７、Ｎｏ）、制御部３は、ステップＳ１０８において、ステップＳ１０５で間引いた一部の指令位置Ｔｄの間引きを取り消す。その後、ステップＳ１０５の処理を再度行う。この場合には、前回ステップＳ１０５で間引いた指令位置Ｔｄとは異なる指令位置Ｔｄを間引く。

【0059】

続いて、ステップＳ１０９において、制御部３は、処理を終了するか否かを判定する。この判定は、液体吐出装置１０の操作部を用いたユーザの操作入力等に応じて行える。

【0060】

ステップＳ１０９において終了すると判定された場合には（ステップＳ１０９、Ｙｅｓ）、制御部３は処理を終了し、終了しないと判定された場合には（ステップＳ１０９、Ｎｏ）、制御部３は、ステップＳ１０５以降の処理を再度行う。

【0061】

以上のようにして、制御部３は、指令位置Ｔｄの情報を生成することができる。

【0062】

（検証処理）
次に、図１１は、制御部３による検証処理の一例を示すフローチャートである。制御部３は、図１０のステップＳ１０３またはステップＳ１０６のタイミングに図１１の処理を開始する。

【0063】

まず、ステップＳ１１１において、制御部３は、検証部３０５により、複数の吐出位置Ｐごとでの吐出距離ｄおよび相対角度Ａの各情報を演算により取得する。

【0064】

続いて、ステップＳ１１２において、制御部３は、検証部３０５により、複数の吐出位置Ｐごとでの吐出距離ｄは、最小距離ｄｎ以上で最大距離ｄｘ以下であるか否かを判定する。

【0065】

ステップＳ１１２において、最小距離ｄｎ以上で最大距離ｄｘ以下であると判定された場合には（ステップＳ１１２、Ｙｅｓ）、制御部３はステップＳ１１３に処理を移行する。最小距離ｄｎ以上で最大距離ｄｘ以下ではないと判定された場合には（ステップＳ１１２、Ｎｏ）、制御部３はステップＳ１１５に処理を移行し、検証がＮＧであると判断する。

【0066】

続いて、ステップＳ１１３において、制御部３は、検証部３０５により、複数の吐出位置Ｐごとでの相対角度Ａは、最小角度Ａｎ以上で最大角度Ａｘ以下であるか否かを判定する。

【0067】

ステップＳ１１３において、最小角度Ａｎ以上で最大角度Ａｘ以下であると判定された場合には（ステップＳ１１３、Ｙｅｓ）、制御部３はステップＳ１１４に処理を移行し、検証がＯＫであると判断する。一方、最小角度Ａｎ以上で最大角度Ａｘ以下ではないと判定された場合には（ステップＳ１１３、Ｎｏ）、制御部３はステップＳ１１５に処理を移行し、検証がＮＧであると判断する。

【0068】

以上のようにして、制御部３は、複数の指令位置Ｔｄに基づいて取得される複数の吐出位置Ｐにおいて対象物２００に液体Ｑを吐出した場合に、所望の液体付与品質が得られるか否かを検証する処理を行うことができる。

【0069】

＜液体吐出装置１０の動作例＞
図１２は、液体吐出装置の動作の一例を示すタイミングチャートである。

【0070】

図１２において、位置信号Ｅｃは、可変機構２に設けられたロータリエンコーダからの出力信号を示す。制御部３は、位置信号Ｅｃに基づき、可変機構２により保持されたヘッド１の相対位置および相対角度を演算により取得できる。

【0071】

同期信号Ｓｎは、可変機構２による相対位置および相対角度の変更と、ヘッド１による液体Ｑの吐出と、を同期させるための信号である。同期信号Ｓｎは、可変機構２から出力され、制御部３に入力される。

【0072】

間隔信号Ｃｋは、液体吐出装置１０による液体付与の最小間隔を規定するための基準となる信号である。例えば、液体付与の最小間隔を１００［ｄｐｉ］（＝０．２５４［ｍｍ］）とすると、ヘッド１が０．２５４［ｍｍ］移動するごと、１パルスの間隔信号Ｃｋが制御部３からヘッド１に出力される。

【0073】

駆動信号Ｈｃは、ヘッド１から液体Ｑを吐出させるための信号である。ディレイｔｄは、間隔信号Ｃｋに対するディレイ時間を示し、吐出時間ｔｏは、ヘッド１におけるノズルを開放し、液体Ｑを吐出させる時間を示している。ディレイｔｄは、吐出距離ｄや吐出速度等に応じて可変である。吐出時間ｔｏは、吐出する液体量等に応じて可変である。

【0074】

＜液体吐出装置１０の作用効果＞
以上説明したように、液体吐出装置１０は、液体Ｑを吐出するヘッド１と、指令に応じて対象物２００とヘッド１との相対位置を変更可能な可変機構２と、ヘッド１が複数の指令位置Ｔｄを通りつつ、複数の吐出位置Ｐにおいて液体Ｑを吐出するように制御する制御部と、を有する。制御部３は、吐出距離ｄが複数の吐出位置Ｐにおいて不均一となるように、可変機構２による相対位置の変更を制御する。液体吐出装置１０は、複数の吐出位置Ｐごとにおいて吐出距離ｄが均一になるようにヘッド１の相対位置を変更しないため、ヘッド１の移動速度の低下を抑えることができる。これにより、生産性に優れた液体吐出装置１０を提供することができる。

【0075】

また本実施形態では、制御部３は、所定間隔で得られる複数の指令位置Ｔｄのうちの一部を、吐出距離ｄに応じて間引く。指令位置Ｔを間引いた分、吐出距離ｄを変更する回数を減らすことができる。これにより、ヘッド１の移動速度の低下を抑えることができ、生産性に優れた液体吐出装置１０を提供することができる。

【0076】

また本実施形態では、制御部３は、吐出距離ｄが所定の最小距離ｄｎ以上で最大距離ｄｘ以下である場合に、複数の指令位置Ｔｄのうちの一部を間引く。液体吐出装置１０による液体付与品質を確保できる範囲内において複数の指令位置Ｔｄのうちの一部を間引くことにより、液体吐出装置１０の生産性を上げつつ、液体付与品質を確保できる。

【0077】

また本実施形態では、可変機構２は、対象物２００とヘッド１との相対角度Ａをさらに変更可能である。制御部３は、複数の指令位置Ｔｄの少なくとも一部において吐出距離ｄが不均一となるように、相対位置および相対角度Ａの少なくとも一方を変更する。複数の吐出位置Ｐにおいて吐出距離ｄが均一になるようにヘッド１の相対位置および相対角度Ａを制御しないため、ヘッド１の移動速度の低下を抑えることができる。これにより、生産性に優れた液体吐出装置１０を提供することができる。

【0078】

また本実施形態では、制御部３は、所定間隔で得られる複数の指令位置Ｔｄのうちの一部を、相対角度Ａに応じて間引く。指令位置Ｔを間引いた分、相対角度Ａを変更する回数を減らすことができる。これにより、ヘッド１の移動速度の低下を抑えることができ、生産性に優れた液体吐出装置１０を提供することができる。

【0079】

また本実施形態では、制御部３は、複数の指令位置Ｔｄごとでの相対角度Ａが所定の最小角度Ａｎ以上で最大角度Ａｘ以下である場合に、複数の指令位置Ｔｄのうちの一部を間引く。液体吐出装置１０による液体付与品質を確保できる範囲内において、複数の指令位置Ｔｄのうちの一部を間引くことにより、液体吐出装置１０の生産性を上げつつ、液体付与品質を確保できる。

【0080】

［第２実施形態］
第２実施形態に係る液体吐出装置１０ａについて説明する。第１実施形態と同じ構成部には、同じ符号を付し、重複する説明を適宜省略する。

【0081】

本実施形態では、ヘッド１ａは、複数のノズルを有する。制御部３は、複数のノズルそれぞれにおける吐出距離ｄまたは相対角度Ａに基づいて、複数の指令位置Ｔｄのうちの一部を間引く。

【0082】

＜ヘッド１ａの構成例＞
図１３および図１４は、液体吐出装置１０ａが有するヘッド１ａの構成を例示する図である。図１３は斜視図、図１４は図１３の平面Ｓ１により切断したヘッド１ａの断面図である。

【0083】

図１３および図１４に示すように、ヘッド１ａは、ハウジング１００と、供給ポート１０１と、回収ポート１０２と、コネクタ１０３と、複数の吐出モジュール１１０と、を有する。

【0084】

ヘッド１ａは、外部から加圧した液体Ｑを吐出モジュール１１０に供給ポート１０１を介して供給する。ヘッド１ａは、吐出しなかった液体Ｑを、回収ポート１０２を介して外部に排出する。

【0085】

コネクタ１０３は、ハウジング１００に設けられており、制御部３からの駆動信号Ｈｃを入力できる。

【0086】

複数の吐出モジュール１１０は、ハウジング１００内に１列または複数列に並べて配置されている。吐出モジュール１１０は、ノズル板１１１と、流路１２２と、圧電部材１２４と、を有する。

【0087】

ノズル板１１１は、液体Ｑを吐出するノズル１２１を備えている。ノズル板１１１はハウジング１００と接合している。流路１２２は、ノズル１２１が連通し加圧した液体Ｑを供給する。流路１２２はハウジング１００に設けた複数の吐出モジュール１１０に共通の流路である。圧電部材１２４は、ノズル１２１を開閉するニードル状の弁体を駆動する。

【0088】

ヘッド１ａは、複数のノズル１２１を個別に開閉することにより、複数のノズル１２１それぞれから対象物２００に液体Ｑを吐出するバルブジェット方式のヘッドである。対象物２００に対して液体Ｑを吐出している期間は、ノズル１２１からの液体Ｑの吐出効率を低下させないようにするため、回収ポート１０２からの液体Ｑの排出を一時的に行わなくてもよい。

【0089】

但し、液体吐出装置１０ａは、バルブジェット方式のヘッド１ａに限定されるものではなく、圧電駆動、静電駆動等の他方式やのヘッドを用いてもよい。

【0090】

図１５は、液体吐出装置１０の動作の一例を示すタイミングチャートである。位置信号Ｅｃは、同期信号Ｓｎおよび間隔信号Ｃｋは、図１２と同様である。

【0091】

駆動信号Ｈｃ_ｎ１は、ヘッド１ａが有する複数のノズル１２１のうちの第１ノズルから液体Ｑを吐出させるための信号である。駆動信号Ｈｃ_ｎ２は、ヘッド１ａが有する複数のノズル１２１のうちの第２ノズルから液体Ｑを吐出させるための信号である。駆動信号Ｈｃ_ｎ３は、ヘッド１ａが有する複数のノズル１２１のうちの第３ノズルから液体Ｑを吐出させるための信号である。ディレイｔｄおよび吐出時間ｔｏは、図１２と同様である。なお、ここでは、３つの駆動信号Ｈｃを例示したが、駆動信号Ｈｃの数は、ヘッド１ａが備えるノズル数に合わせて適宜変更できる。

【0092】

以上説明したように、本実施形態では、ヘッド１ａは、複数のノズル１２１を有する。制御部３は、複数のノズル１２１それぞれにおける吐出距離ｄまたは相対角度Ａに基づいて、複数の指令位置Ｔｄのうちの一部を間引く。これにより、複数のノズル１２１を有するヘッド１ａを用いる場合にも、複数の吐出位置Ｐにおいて吐出距離ｄが均一になるようにヘッド１の相対位置を制御しないため、ヘッド１の移動速度の低下を抑えることができる。これにより、生産性に優れた液体吐出装置１０を提供することができる。

【0093】

以上、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ない。すなわち、本発明の範囲内で種々の変形および改良が可能である。

【0094】

実施形態において、ヘッド１から吐出される液体は、水や有機溶媒等の溶媒、染料や顔料等の着色剤、重合性化合物、樹脂、界面活性剤等の機能性付与材料、ＤＮＡ、アミノ酸やたんぱく質、カルシウム等の生体適合材料、天然色素等の可食材料、などを含む溶液、懸濁液、エマルジョンなどでもよい。これらは例えば、インクジェット用インク、塗装用塗料、表面処理液、電子素子や発光素子の構成要素や電子回路レジストパターンの形成用液、３次元造形用材料液等の用途で用いることができる。

【0095】

対象物２００は、液体が付着して固着するもの、付着して浸透するものなどを意味する。具体例としては,車体、建材、用紙、記録紙、記録用紙、フィルム、布などの被記録媒体、電子基板、圧電素子などの電子部品、粉体層（粉末層）、臓器モデル、検査用セルなどの媒体であり、特に限定しない限り、液体が付着するすべてのものが含まれる。

【0096】

また実施形態は、液体吐出方法も含む。例えば液体吐出方法は、液体を吐出して対象物に付与する液体吐出装置による液体吐出方法であって、前記液体吐出装置が、ヘッドにより、前記液体を吐出し、可変機構により、指令に応じて前記対象物と前記ヘッドとの相対位置を変更し、制御部により、前記ヘッドが、前記指令に対応する位置である複数の指令位置を通りつつ、前記ヘッドから前記液体を吐出する際の前記ヘッドの位置である複数の吐出位置において前記液体を吐出するように制御し、前記制御部は、前記対象物表面の法線方向における前記対象物表面と前記ヘッドとの間の距離である吐出距離が、前記複数の吐出位置の少なくとも一部において不均一となるように、前記可変機構による前記相対位置の変更を制御する。このような液体吐出方法により、上述した液体吐出装置と同様の効果を得ることができる。

【0097】

また実施形態は、プログラムも含む。例えばプログラムは、液体を吐出して対象物に付与する液体吐出装置に実行させるプログラムであって、ヘッドにより、ノズルから前記液体を吐出し、可変機構により、指令に応じて前記対象物と前記ヘッドとの相対位置を変更し、制御部により、前記ヘッドが、前記指令に対応する位置である複数の指令位置を通りつつ、前記ヘッドから前記液体を吐出する際の前記ヘッドの位置である複数の吐出位置において、前記液体を吐出するように制御し、前記制御部は、前記対象物表面の法線方向における前記対象物表面と前記ヘッドとの間の距離である吐出距離が、前記複数の吐出位置の少なくとも一部において不均一となるように、前記可変機構による前記相対位置の変更を制御する、処理を前記液体吐出装置に実行させる。このようなプログラムにより、上述した液体吐出装置と同様の効果を得ることができる。

【0098】

実施形態の各機能は、一又は複数の処理回路によって実現することが可能である。ここで、本明細書における「処理回路」とは、電子回路により実装されるプロセッサのようにソフトウェアによって各機能を実行するようプログラミングされたプロセッサや、上記で説明した各機能を実行するよう設計されたASIC(Application Specific Integrated Circuit)、DSP（digital signal processor）、FPGA（field programmable gate array）や従来の回路モジュール等のデバイスを含むものとする。

【符号の説明】

【0099】

１ａ ヘッド
１００ ハウジング
１０１ 供給ポート
１０２ 回収ポート
１０３ コネクタ
１１０ 吐出モジュール
１１１ ノズル板
１２１ ノズル
２ 可変機構
３ 制御部
１０ 液体吐出装置
３１ ＣＰＵ
３２ ＲＯＭ
３３ ＲＡＭ
３４ ＨＤＤ／ＳＳＤ
３５ 接続Ｉ／Ｆ
３６ 通信Ｉ／Ｆ
３０１ 通信部
３０２ 入出力部
３０３ 指令情報生成部
３０４ 間引部
３０５ 検証部
３０６ 指令部
３０７ 吐出制御部
２００ 対象物
２００ａ、２００ａ１、２００ａ２ 法線方向
Ｂ システムバス
Ｅｃ 位置信号
Ｓｎ 同期信号
Ｃｋ 間隔信号
Ｈｃ、Ｈｃ_ｎ１、Ｈｃ_ｎ２、Ｈｃ_ｎ３ 駆動信号
Ｏｄ 形状情報
Ｐ、Ｐ１、Ｐ２ 吐出位置
Ｑ 液体
Ｒｃ 駆動指令
ｄ、ｄ０、ｄ１、ｄ２ 吐出距離
Ａ 相対角度
Ａｎ 最小角度
Ａｘ 最大角度
ｄｎ 最小距離
ｄｘ 最大距離
ｅ 吐出間隔
Ｔｄ、Ｔｄ１、Ｔｄ２、Ｔｄ３ 指令位置

【先行技術文献】

【特許文献】

【0100】

【特許文献1】国際公開２０１５／０２５４００号

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】