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(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】P2024115351
(43)【公開日】2024-08-26
(54)【発明の名称】印刷動作設定方法
(51)【国際特許分類】
B41J 2/01 20060101AFI20240819BHJP
【ＦＩ】
B41J2/01 109
B41J2/01 305
B41J2/01 401
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023020996
(22)【出願日】2023-02-14
(71)【出願人】
【識別番号】000002369
【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110003177
【氏名又は名称】弁理士法人旺知国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】宇都宮 光平
【テーマコード（参考）】
2C056
【Ｆターム（参考）】
2C056EB07
2C056EB13
2C056EB36
2C056EB37
2C056EB58
2C056EC07
2C056EC28
2C056EC33
2C056EC35
2C056FB09
(57)【要約】
【課題】印刷の生産性を高めつつ適切な印刷動作を設定する。
【解決手段】印刷動作設定方法は、仮想空間において、ワークとヘッドとの相対的な位置の変化を示す複数の候補経路を作成する候補経路作成ステップと、仮想空間において、当該複数の候補経路の経路ごとにヘッドの複数のノズルとワーク上の印刷領域との位置関係に関する吐出条件情報を取得する吐出条件取得ステップと、吐出条件情報に基づいて、当該複数の候補経路のうちの少なくとも１つの候補経路を印刷動作の実行時に用いる印刷経路として選択する印刷経路選択ステップと、を含む。
【選択図】図４
【解決手段】印刷動作設定方法は、仮想空間において、ワークとヘッドとの相対的な位置の変化を示す複数の候補経路を作成する候補経路作成ステップと、仮想空間において、当該複数の候補経路の経路ごとにヘッドの複数のノズルとワーク上の印刷領域との位置関係に関する吐出条件情報を取得する吐出条件取得ステップと、吐出条件情報に基づいて、当該複数の候補経路のうちの少なくとも１つの候補経路を印刷動作の実行時に用いる印刷経路として選択する印刷経路選択ステップと、を含む。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数のノズルで構成されるノズル列が設けられたヘッドと、立体的なワークに対して前記ヘッドを相対的に移動させるロボットと、を有し、前記ロボットを動作させつつ前記ヘッドから前記ワーク上の印刷領域に向けて液体を吐出させる印刷動作を実行する立体物印刷装置の印刷動作設定方法であって、
仮想空間において、前記ワークと前記ヘッドとの相対的な位置の変化を示す複数の候補経路を作成する候補経路作成ステップと、
前記仮想空間において、前記複数の候補経路の経路ごとに前記複数のノズルと前記印刷領域との位置関係に関する吐出条件情報を取得する吐出条件取得ステップと、
前記吐出条件情報に基づいて、前記複数の候補経路のうちの少なくとも１つの候補経路を前記印刷動作の実行時に用いる印刷経路として選択する印刷経路選択ステップと、を含む、
ことを特徴とする印刷動作設定方法。
仮想空間において、前記ワークと前記ヘッドとの相対的な位置の変化を示す複数の候補経路を作成する候補経路作成ステップと、
前記仮想空間において、前記複数の候補経路の経路ごとに前記複数のノズルと前記印刷領域との位置関係に関する吐出条件情報を取得する吐出条件取得ステップと、
前記吐出条件情報に基づいて、前記複数の候補経路のうちの少なくとも１つの候補経路を前記印刷動作の実行時に用いる印刷経路として選択する印刷経路選択ステップと、を含む、
ことを特徴とする印刷動作設定方法。
【請求項2】
前記吐出条件情報は、前記印刷領域と前記複数のノズルとの間の距離に関する情報である吐出距離情報を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の印刷動作設定方法。
ことを特徴とする請求項１に記載の印刷動作設定方法。
【請求項3】
前記吐出条件取得ステップと前記印刷経路選択ステップとの間に吐出幅情報取得ステップを含み、
前記吐出幅情報取得ステップは、前記複数の候補経路の経路ごとに、前記吐出距離情報に基づいて前記複数のノズルのうち液体の吐出に用いるノズル群を示す情報である吐出幅情報を取得し、
前記印刷経路選択ステップは、前記吐出条件情報のほか、前記吐出幅情報と前記印刷領域を示す情報とに基づいて、前記印刷経路を選択する、
ことを特徴とする請求項２に記載の印刷動作設定方法。
前記吐出幅情報取得ステップは、前記複数の候補経路の経路ごとに、前記吐出距離情報に基づいて前記複数のノズルのうち液体の吐出に用いるノズル群を示す情報である吐出幅情報を取得し、
前記印刷経路選択ステップは、前記吐出条件情報のほか、前記吐出幅情報と前記印刷領域を示す情報とに基づいて、前記印刷経路を選択する、
ことを特徴とする請求項２に記載の印刷動作設定方法。
【請求項4】
前記吐出条件情報は、前記印刷領域と前記複数のノズルから吐出される液滴の飛翔方向とのなす角度に関する情報である角度情報を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の印刷動作設定方法。
ことを特徴とする請求項１に記載の印刷動作設定方法。
【請求項5】
前記吐出条件取得ステップと前記印刷経路選択ステップとの間に吐出幅情報取得ステップを含み、
前記吐出幅情報取得ステップは、前記複数の候補経路の経路ごとに、前記角度情報に基づいて前記複数のノズルのうち液体の吐出に用いるノズル群を示す情報である吐出幅情報を取得し、
前記印刷経路選択ステップは、前記吐出条件情報のほか、前記吐出幅情報と前記印刷領域を示す情報とに基づいて、前記印刷経路を選択する、
ことを特徴とする請求項４に記載の印刷動作設定方法。
前記吐出幅情報取得ステップは、前記複数の候補経路の経路ごとに、前記角度情報に基づいて前記複数のノズルのうち液体の吐出に用いるノズル群を示す情報である吐出幅情報を取得し、
前記印刷経路選択ステップは、前記吐出条件情報のほか、前記吐出幅情報と前記印刷領域を示す情報とに基づいて、前記印刷経路を選択する、
ことを特徴とする請求項４に記載の印刷動作設定方法。
【請求項6】
前記印刷経路選択ステップでは、前記吐出幅情報に基づいて、前記複数の候補経路のうち前記印刷領域の全域を印刷可能な２つ以上の候補経路で構成される経路組を前記印刷経路として選択する、
ことを特徴とする請求項３または５に記載の印刷動作設定方法。
ことを特徴とする請求項３または５に記載の印刷動作設定方法。
【請求項7】
前記印刷経路選択ステップでは、前記経路組を構成する候補経路の数が最小となるように、前記複数の候補経路から前記２つ以上の候補経路を選択する、
ことを特徴とする請求項６に記載の印刷動作設定方法。
ことを特徴とする請求項６に記載の印刷動作設定方法。
【請求項8】
前記２つ以上の候補経路のうち互いに隣り合う２つの候補経路の間隔は、前記吐出幅情報の示す幅よりも小さい、
ことを特徴とする請求項６に記載の印刷動作設定方法。
ことを特徴とする請求項６に記載の印刷動作設定方法。
【請求項9】
前記２つ以上の候補経路は、第１経路、第２経路および第３経路を３つの候補経路として含み、
前記第１経路、前記第２経路および前記第３経路のそれぞれは、主走査方向に沿って延びており、
前記第１経路および前記第２経路は、前記主走査方向に交差する副走査方向で互いに隣り合い、
前記第２経路および前記第３経路は、前記副走査方向で互いに隣り合い、
前記印刷領域は、前記主走査方向に直交する断面でみて、曲率の変化する部分を有し、
前記主走査方向での任意の位置において、前記第１経路と前記第２経路との間の前記印刷領域に沿う距離は、前記第２経路と前記第３経路との間の前記印刷領域に沿う距離と異なる、
ことを特徴とする請求項６に記載の印刷動作設定方法。
前記第１経路、前記第２経路および前記第３経路のそれぞれは、主走査方向に沿って延びており、
前記第１経路および前記第２経路は、前記主走査方向に交差する副走査方向で互いに隣り合い、
前記第２経路および前記第３経路は、前記副走査方向で互いに隣り合い、
前記印刷領域は、前記主走査方向に直交する断面でみて、曲率の変化する部分を有し、
前記主走査方向での任意の位置において、前記第１経路と前記第２経路との間の前記印刷領域に沿う距離は、前記第２経路と前記第３経路との間の前記印刷領域に沿う距離と異なる、
ことを特徴とする請求項６に記載の印刷動作設定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、印刷動作設定方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、ロボットを用いて立体的なワークの表面にインクジェット方式により印刷を行う装置が知られている。例えば、特許文献１には、ワークの表面の第１領域に対して印刷を行う第１印刷動作の後に、ワークの表面の第１領域とは異なる第２領域に対して印刷を行う第２印刷動作を行う印刷動作が記載される。ここで、第１印刷動作では、ロボットが液体吐出ヘッドを第１移動経路に沿って移動させつつ、液体吐出ヘッドが第１領域に向けてインクを吐出する。第２印刷動作では、ロボットが液体吐出ヘッドを第１移動経路とは異なる第２移動経路に沿って移動させつつ、液体吐出ヘッドが第２領域に向けてインクを吐出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２２－７０４４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１には、ワークの表面の印刷対象となる領域である印刷領域の形状および大きさ等の態様に応じて印刷動作を適切に設定するための方法が開示されていない。このような状況のもと、印刷の生産性を高めつつ適切な印刷動作の設定方法の実現が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【0005】
以上の課題を解決するために、本開示の印刷動作設定方法の一態様は、複数のノズルで構成されるノズル列が設けられたヘッドと、立体的なワークに対して前記ヘッドを相対的に移動させるロボットと、を有し、前記ロボットを動作させつつ前記ヘッドから前記ワーク上の印刷領域に向けて液体を吐出させる印刷動作を実行する立体物印刷装置の印刷動作設定方法であって、仮想空間において、前記ワークと前記ヘッドとの相対的な位置の変化を示す複数の候補経路を作成する候補経路作成ステップと、前記仮想空間において、前記複数の候補経路の経路ごとに前記複数のノズルと前記印刷領域との位置関係に関する吐出条件情報を取得する吐出条件取得ステップと、前記吐出条件情報に基づいて、前記複数の候補経路のうちの少なくとも１つの候補経路を前記印刷動作の実行時に用いる印刷経路として選択する印刷経路選択ステップと、を含む。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【図1】第１実施形態に係る立体物印刷装置の概略を示す斜視図である。
【図2】第１実施形態に係る立体物印刷装置の電気的な構成を示すブロック図である。
【図3】ヘッドユニットの概略構成を示す斜視図である。
【図4】第１実施形態に係る立体物印刷装置の印刷動作設定方法の流れを示す図である。
【図5】候補経路作成ステップの第１ステップを説明するための図である。
【図6】仮想空間におけるワークの表面の詳細を説明するための図である。
【図7】副走査基準線の詳細を説明するための図である。
【図8】候補経路作成ステップの第２ステップを説明するための図である。
【図9】候補経路作成ステップの第３ステップを説明するための図である。
【図10】候補経路の設定方法を説明するための図である。
【図11】吐出条件取得ステップおよび吐出幅情報取得ステップを説明するための図である。
【図12】印刷経路選択ステップを説明するための図である。
【図13】吐出条件情報および印刷幅情報に基づく印刷経路の選択を説明するための図である。
【図14】印刷経路を説明するための図である。
【図15】印刷データ生成ステップを説明するための図である。
【図16】第２実施形態における印刷経路を説明するための図である。
【図17】第２実施形態における印刷経路を説明するための図である。
【図18】第３実施形態における印刷経路を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【0007】
以下、添付図面を参照しながら本開示に係る好適な実施形態を説明する。なお、図面において各部の寸法および縮尺は実際と適宜に異なり、理解を容易にするために模式的に示している部分もある。また、本開示の範囲は、以下の説明において特に本開示を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られない。
【0008】
以下では、説明の便宜上、互いに交差するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を適宜に用いて説明を行う。また、以下では、Ｘ軸に沿う一方向がＸ１方向であり、Ｘ１方向と反対の方向がＸ２方向である。同様に、Ｙ軸に沿って互いに反対の方向がＹ１方向およびＹ２方向である。また、Ｚ軸に沿って互いに反対の方向がＺ１方向およびＺ２方向である。
【0009】
ここで、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、後述のロボット２が設置される空間に設定されるワールド座標系の座標軸に相当する。典型的には、Ｚ軸が鉛直な軸であり、Ｚ２方向が鉛直方向での下方向に相当する。当該ワールド座標系には、ロボット２の後述の基部２１０の位置を基準とするベース座標系がキャリブレーションにより対応付けられる。以下では、便宜上、ワールド座標系をロボット座標系として用いてロボット２の動作を制御する場合が例示される。
【0010】
なお、Ｚ軸は、鉛直な軸でなくともよい。また、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、典型的には互いに直交するが、これに限定されず、直交しない場合もある。例えば、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸が８０°以上１００°以下の範囲内の角度で互いに交差すればよい。
【0011】
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１の概略を示す斜視図である。立体物印刷装置１は、立体的なワーク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。
図１は、第１実施形態に係る立体物印刷装置１の概略を示す斜視図である。立体物印刷装置１は、立体的なワーク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。
【0012】
ワークＷは、印刷対象となる面ＷＦを有する。図１に示す例では、ワークＷが半球体であり、面ＷＦが凸状の半球面である。印刷時のワークＷは、必要に応じて、例えば、所定の設置台、後述のロボット２以外のロボットのハンド、またはコンベアー等の構造体により支持される。なお、ワークＷの大きさ、形状または設置姿勢は、図１に示す例に限定されず、任意である。ただし、面ＷＦが曲面である場合、後述の本開示による効果が顕著となる。
【0013】
図１に示すように、立体物印刷装置１は、ロボット２とヘッドユニット３とコントローラー５と配管部１０とを有する。以下、まず、これらを順に簡単に説明する。
【0014】
ロボット２は、ワールド座標系でのヘッドユニット３の位置および姿勢を変化させるロボットである。図１に示す例では、ロボット２は、いわゆる６軸の垂直多関節ロボットである。
【0015】
図１に示すように、ロボット２は、基部２１０と腕部２２０とを有する。
【0016】
基部２１０は、腕部２２０を支持する台である。図１に示す例では、基部２１０は、Ｚ１方向を向く床面または基台等の設置面にネジ止め等により固定される。なお、基部２１０が固定される設置面は、いかなる方向を向く面でもよく、図１に示す例に限定されず、例えば、壁、天井、移動可能な台車等が有する面でもよい。
【0017】
腕部２２０は、基部２１０に取り付けられる基端と、当該基端に対して３次元的に位置および姿勢を変化させる先端と、を有する６軸のロボットアームである。具体的には、腕部２２０は、リンクとも称されるアーム２２１、２２２、２２３、２２４、２２５および２２６を有し、これらがこの順に連結される。
【0018】
アーム２２１は、基部２１０に対して回動軸Ｏ１まわりに回動可能に関節２３０＿１を介して連結される。アーム２２２は、アーム２２１に対して回動軸Ｏ２まわりに回動可能に関節２３０＿２を介して連結される。アーム２２３は、アーム２２２に対して回動軸Ｏ３まわりに回動可能に関節２３０＿３を介して連結される。アーム２２４は、アーム２２３に対して回動軸Ｏ４まわりに回動可能に関節２３０＿４を介して連結される。アーム２２５は、アーム２２４に対して回動軸Ｏ５まわりに回動可能に関節２３０＿５を介して連結される。アーム２２６は、アーム２２５に対して回動軸Ｏ６まわりに回動可能に関節２３０＿６を介して連結される。
【0019】
関節２３０＿１～２３０＿６のそれぞれは、基部２１０およびアーム２２１～２２６のうち互いに隣り合う２つの部材の一方を他方に対して回動可能に連結する機構である。なお、以下では、関節２３０＿１～２３０＿６のそれぞれを「関節２３０」という場合がある。
【0020】
図１では図示しないが、関節２３０＿１～２３０＿６のそれぞれには、対応する当該互いに隣り合う２つの部材の一方を他方に対して回動させる駆動機構が設けられる。当該駆動機構は、例えば、当該回動のための駆動力を発生させるモーターと、当該駆動力を減速して出力する減速機と、当該回動の角度等の動作量を検出するロータリーエンコーダー等のエンコーダーと、を有する。なお、関節２３０＿１～２３０＿６の当該駆動機構の集合体は、後述の図２に示すアーム駆動機構２ａに相当する。
【0021】
回動軸Ｏ１は、基部２１０が固定される図示しない設置面に対して垂直な軸である。回動軸Ｏ２は、回動軸Ｏ１に対して垂直な軸である。回動軸Ｏ３は、回動軸Ｏ２に対して平行な軸である。回動軸Ｏ４は、回動軸Ｏ３に対して垂直な軸である。回動軸Ｏ５は、回動軸Ｏ４に対して垂直な軸である。回動軸Ｏ６は、回動軸Ｏ５に対して垂直な軸である。
【0022】
なお、これらの回動軸について、「垂直」とは、２つの回動軸のなす角度が厳密に９０°である場合のほか、２つの回動軸のなす角度が９０°から±５°程度の範囲内でずれる場合も含む。同様に、「平行」とは、２つの回動軸が厳密に平行である場合のほかに、２つの回動軸の一方が他方に対して±５°程度の範囲内で傾斜する場合も含む。
【0023】
以上のロボット２のアーム２２１～２２６のうち最も先端に位置するアーム２２６には、エンドエフェクターとして、ヘッドユニット３がネジ止め等により固定された状態で装着される。
【0024】
ヘッドユニット３は、「液体」の一例であるインクをワークＷに向けて吐出するヘッド３ａを有するアセンブリーである。本実施形態では、ヘッドユニット３は、ヘッド３ａのほか、圧力調整弁３ｂとエネルギー出射部３ｃとを有する。なお、ヘッドユニット３の詳細については、後に図３に基づいて説明する。
【0025】
当該インクとしては、特に限定されず、例えば、水系溶媒に染料または顔料等の色材を溶解させた水系インク、紫外線硬化型等の硬化性樹脂を用いた硬化性インク、および、有機溶剤に染料または顔料等の色材を溶解させた溶剤系インク等が挙げられる。中でも、硬化性インクが好適に用いられる。硬化性インクは、特に限定されず、例えば、熱硬化型、光硬化型、放直線硬化型および電子線硬化型等のいずれでもよいが、紫外線硬化型等の光硬化型が好適である。なお、当該インクは、溶液に限定されず、分散媒に色材等を分散質として分散させたインクでもよい。また、当該インクは、色材を含むインクに限定されず、例えば、配線等を形成するための金属粒子等の導電性粒子を分散質として含むインクでもよいし、クリアインクでもよいし、ワークＷの表面処理のための処理液でもよい。
【0026】
ヘッドユニット３には、配管部１０と図示しない配線部とのそれぞれが接続される。配管部１０は、図示しないインクタンクからのインクをヘッドユニット３に供給する配管または配管群である。当該配線部は、ヘッド３ａを駆動する電気信号を供給する配線または配線群である。なお、当該配線部の引き回しは、配管部１０の引き回しと同じであっても異なってもよい。
【0027】
コントローラー５は、ロボット２の駆動を制御するロボットコントローラーである。コンピューター７は、プログラムをインストールしたデスクトップ型またはノート型等のコンピューターであり、ヘッドユニット３の駆動を制御する。以下、図２に基づいて、立体物印刷装置１の電気的な構成について、コントローラー５およびコンピューター７の詳細な説明を含めて説明する。
【0028】
１－２．立体物印刷装置の電気的な構成
図２は、第１実施形態に係る立体物印刷装置１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１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、立体物印刷装置１は、前述の図１に示す構成要素のほか、コントローラー５に通信可能に接続される制御モジュール６と、コントローラー５および制御モジュール６に通信可能に接続されるコンピューター７と、を有する。ここで、コントローラー５、制御モジュール６およびコンピューター７は、制御部８を構成する。
図２は、第１実施形態に係る立体物印刷装置１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１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、立体物印刷装置１は、前述の図１に示す構成要素のほか、コントローラー５に通信可能に接続される制御モジュール６と、コントローラー５および制御モジュール６に通信可能に接続されるコンピューター７と、を有する。ここで、コントローラー５、制御モジュール６およびコンピューター７は、制御部８を構成する。
【0029】
なお、図２に示す電気的な各構成要素は、適宜に分割されてもよいし、一部が他の構成要素に含まれてもよいし、他の構成要素と一体で構成されてもよい。例えば、コントローラー５または制御モジュール６の機能の一部または全部は、コンピューター７により実現されてもよいし、ＬＡＮ（Local Area Network）またはインターネット等のネットワークを介してコントローラー５に接続されるＰＣ（personal computer）等の他の外部装置により実現されてもよい。
【0030】
コントローラー５は、ロボット２の駆動を制御する機能と、ヘッドユニット３でのインクの吐出動作をロボット２の動作に同期させるための信号Ｄ３を生成する機能と、を有する。
【0031】
コントローラー５は、記憶回路５ａと処理回路５ｂとを有する。
【0032】
記憶回路５ａは、処理回路５ｂが実行する各種プログラムと、処理回路５ｂが処理する各種データと、を記憶する。記憶回路５ａは、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の揮発性のメモリーとＲＯＭ（Read Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）またはＰＲＯＭ（Programmable ROM）等の不揮発性メモリーとの一方または両方の半導体メモリーを含む。なお、記憶回路５ａの一部または全部は、処理回路５ｂに含まれてもよい。
【0033】
記憶回路５ａには、印刷経路情報Ｄａが記録される。
【0034】
印刷経路情報Ｄａは、ロボット２の動作の制御に用いられ、印刷動作の実行時にヘッド３ａの移動すべき経路におけるヘッド３ａの位置および姿勢に対応する情報であって、ツールセンターポイントＴＣＰの位置を示す位置情報成分と、ツールセンターポイントＴＣＰの姿勢を示す姿勢情報成分と、を含んでいる。ツールセンターポイントＴＣＰとは、ヘッド３ａとの位置関係が固定された仮想的な点であるため、印刷経路情報Ｄａは、印刷動作の実行時におけるワークＷに対するヘッド３ａの相対的な位置の変化を示す情報と、印刷動作の実行時におけるワークＷに対するヘッド３ａの相対的な姿勢の変化を示す情報と、を含む。つまり、印刷経路情報Ｄａは、後述の印刷経路ＲＵを示す情報を含んでいる。なお、詳細は後述するが、本実施形態においては、印刷経路情報Ｄａの示す印刷経路ＲＵは、ワークＷの表面に設定される一方で、ツールセンターポイントＴＣＰがヘッド３ａから所定の間隔を隔てた空間に配置されるため、実際の印刷動作において、ヘッド３aは、印刷経路情報Ｄａの示す印刷経路ＲＵが設定されるワークＷの表面から所定の間隔を隔てた経路を通過する。以下では、冗長な表現を避ける観点から、ヘッド３ａから所定の間隔を隔てた空間に配置されたツールセンターポイントＴＣＰが印刷経路情報Ｄａの示す印刷経路ＲＵを通過しつつ姿勢を変化させることを、単にヘッド３ａが印刷経路ＲＵに沿って移動する等と表現する場合がある。印刷経路情報Ｄａは、例えば、ワークＷの位置を基準とするワーク座標系、ベース座標系またはワールド座標系の座標値を用いて表される。印刷経路情報Ｄａは、処理回路７ｂにより生成され、処理回路７ｂから記憶回路５ａに入力される。なお、印刷経路情報Ｄａは、ワーク座標系の座標値を用いて表される場合、ワーク座標系の座標値からベース座標系またはワールド座標系の座標値に変換した後にロボット２の動作の制御に用いられる。
【0035】
処理回路５ｂは、印刷経路情報Ｄａに基づいてロボット２のアーム駆動機構２ａの動作を制御するとともに、信号Ｄ３を生成する。処理回路５ｂは、例えば、１個以上のＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサーを含む。なお、処理回路５ｂは、ＣＰＵに代えて、または、ＣＰＵに加えて、ＦＰＧＡ（field-programmable gate array）等のプログラマブルロジックデバイスを含んでもよい。
【0036】
ここで、アーム駆動機構２ａは、前述の関節２３０＿１～２３０＿６の駆動機構の集合体であり、関節２３０ごとに、ロボット２の関節を駆動するためのモーターと、ロボット２の関節の回転角度を検出するエンコーダーと、を有する。
【0037】
処理回路５ｂは、印刷経路情報Ｄａをロボット２の各関節２３０の回転角度および回転速度等の動作量に変換する演算である逆運動学計算を行う。そして、処理回路５ｂは、各関節２３０の実際の回転角度および回転速度等の動作量が印刷経路情報Ｄａに基づく前述の演算結果となるように、アーム駆動機構２ａの各エンコーダーからの出力Ｄ１に基づいて、制御信号Ｓｋ１を出力する。制御信号Ｓｋ１は、アーム駆動機構２ａのモーターの駆動を制御するための信号である。ここで、制御信号Ｓｋ１は、必要に応じて、図示しない距離センサーからの出力に基づいて処理回路５ｂにより補正される。
【0038】
また、処理回路５ｂは、アーム駆動機構２ａの有する複数のエンコーダーのうちの少なくとも１つからの出力Ｄ１に基づいて、信号Ｄ３を生成する。例えば、処理回路５ｂは、当該複数のエンコーダーのうちの１つからの出力Ｄ１が所定値となるタイミングのパルスを含むトリガー信号を信号Ｄ３として生成する。
【0039】
制御モジュール６は、コントローラー５から出力される信号Ｄ３とコンピューター７からの印刷データＩｍｇとに基づいて、ヘッドユニット３でのインクの吐出動作を制御する回路である。制御モジュール６は、タイミング信号生成回路６ａと電源回路６ｂと制御回路６ｃと駆動信号生成回路６ｄとを有する。
【0040】
タイミング信号生成回路６ａは、信号Ｄ３に基づいてタイミング信号ＰＴＳを生成する。タイミング信号生成回路６ａは、例えば、信号Ｄ３の検出を契機としてタイミング信号ＰＴＳの生成を開始するタイマーで構成される。
【0041】
電源回路６ｂは、図示しない商用電源から電力の供給を受け、所定の各種電位を生成する。生成した各種電位は、制御モジュール６およびヘッドユニット３の各部に適宜に供給される。例えば、電源回路６ｂは、電源電位ＶＨＶとオフセット電位ＶＢＳとを生成する。オフセット電位ＶＢＳは、ヘッドユニット３に供給される。また、電源電位ＶＨＶは、駆動信号生成回路６ｄに供給される。
【0042】
制御回路６ｃは、タイミング信号ＰＴＳに基づいて、制御信号ＳＩと波形指定信号ｄＣｏｍとラッチ信号ＬＡＴとクロック信号ＣＬＫとチェンジ信号ＣＮＧとを生成する。これらの信号は、タイミング信号ＰＴＳに同期する。これらの信号のうち、波形指定信号ｄＣｏｍは、駆動信号生成回路６ｄに入力され、それ以外の信号は、ヘッドユニット３のスイッチ回路３ｅに入力される。
【0043】
制御信号ＳＩは、ヘッドユニット３のヘッド３ａが有する駆動素子の動作状態を指定するためのデジタルの信号である。具体的には、制御信号ＳＩは、印刷データＩｍｇに基づいて、当該駆動素子に対して後述の駆動信号Ｃｏｍを供給するか否かを指定するための信号である。この指定により、例えば、当該駆動素子に対応するノズルからインクを吐出するか否かを指定したり、当該ノズルから吐出されるインクの量を指定したりする。波形指定信号ｄＣｏｍは、駆動信号Ｃｏｍの波形を規定するためのデジタル信号である。ラッチ信号ＬＡＴおよびチェンジ信号ＣＮＧは、制御信号ＳＩと併用され、当該駆動素子の駆動タイミングを規定することにより、当該ノズルからのインクの吐出タイミングを規定するための信号である。クロック信号ＣＬＫは、タイミング信号ＰＴＳに同期した基準となるクロック信号である。
【0044】
以上の制御回路６ｃは、例えば、１個以上のＣＰＵ等のプロセッサーを含む。なお、制御回路６ｃは、ＣＰＵに代えて、または、ＣＰＵに加えて、ＦＰＧＡ等のプログラマブルロジックデバイスを含んでもよい。
【0045】
駆動信号生成回路６ｄは、ヘッドユニット３のヘッド３ａの有する各駆動素子を駆動するための駆動信号Ｃｏｍを生成する回路である。具体的には、駆動信号生成回路６ｄは、例えば、ＤＡ変換回路と増幅回路とを有する。駆動信号生成回路６ｄでは、当該ＤＡ変換回路が制御回路６ｃからの波形指定信号ｄＣｏｍをデジタル信号からアナログ信号に変換し、当該増幅回路が電源回路６ｂからの電源電位ＶＨＶを用いて当該アナログ信号を増幅することで駆動信号Ｃｏｍを生成する。ここで、駆動信号Ｃｏｍに含まれる波形のうち、当該駆動素子に実際に供給される波形の信号が駆動パルスＰＤである。駆動パルスＰＤは、ヘッドユニット３のスイッチ回路３ｅを介して、駆動信号生成回路６ｄから当該駆動素子に供給される。
【0046】
ここで、スイッチ回路３ｅは、制御信号ＳＩに基づいて、駆動信号Ｃｏｍに含まれる波形のうちの少なくとも一部を駆動パルスＰＤとして供給するか否かを切り替えるスイッチング素子を含む回路である。
【0047】
コンピューター７は、印刷経路情報Ｄａを生成する機能と、コントローラー５に印刷経路情報Ｄａ等の情報を供給する機能と、制御モジュール６に印刷データＩｍｇ等の情報を供給する機能と、を有する。本実施形態のコンピューター７は、これらの機能のほか、エネルギー出射部３ｃの駆動を制御する機能を有する。
【0048】
コンピューター７は、記憶回路７ａと処理回路７ｂとを有する。そのほか、図示しないが、コンピューター７は、ユーザーからの操作を受け付けるキーボートまたはマウス等の入力装置を有する。なお、コンピューター７は、印刷経路情報Ｄａの生成に必要な情報を表示する液晶パネル等の表示装置を有してもよい。
【0049】
記憶回路７ａは、処理回路７ｂが実行する各種プログラムと、処理回路７ｂが処理する各種データと、を記憶する。記憶回路７ａは、例えば、ＲＡＭ等の揮発性のメモリーとＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭまたはＰＲＯＭ等の不揮発性メモリーとの一方または両方の半導体メモリーを含む。なお、記憶回路７ａの一部または全部は、処理回路７ｂに含まれてもよい。
【0050】
記憶回路７ａには、印刷経路情報Ｄａと候補経路情報Ｄｂとワーク情報Ｄｃと印刷領域情報Ｄｄと吐出条件情報Ｄｅと有効ノズル情報Ｄｆとヘッド情報Ｄｇと印刷データＩｍｇとプログラムＰＲとが記録される。
【0051】
候補経路情報Ｄｂは、印刷経路情報Ｄａの生成に用いられ、現実空間を模した仮想的な空間である仮想空間ＳＶにおいて、印刷経路情報Ｄａとなり得る複数の候補経路を示す情報であり、ヘッド３ａの移動すべき経路におけるヘッド３ａの位置および姿勢に対応する情報であって、ツールセンターポイントＴＣＰの位置を示す位置情報成分と、ツールセンターポイントＴＣＰの姿勢を示す姿勢情報成分と、を含んでいる。つまり、候補経路情報Ｄｂは、ワークＷに対するヘッド３ａの相対的な位置の変化を示す情報と、ワークＷに対するヘッド３ａの相対的な姿勢の変化を示す情報と、を含む。候補経路情報Ｄｂは、例えば、ワーク座標系、ベース座標系またはワールド座標系の座標値を用いて表される。候補経路情報Ｄｂは、処理回路７ｂにより生成され、処理回路７ｂから記憶回路５ａに入力される。ここで、候補経路情報Ｄｂの示す複数の候補経路のうちの少なくとも１つの候補経路は、印刷経路情報Ｄａの示す印刷経路として選択される。
【0052】
ワーク情報Ｄｃは、ワークＷの少なくとも一部の形状を表すデータである。具体的には、ワーク情報Ｄｃは、ワークＷの形状を複数のポリゴンによって表すＳＴＬ（Standard Triangulated Language）形式等の３次元データである。ワーク情報Ｄｃは、ポリゴンの各頂点の座標に関する情報である座標情報と、ポリゴン面の表裏を示す法線ベクトルに関する情報であるベクトル情報と、を含む。ワーク情報Ｄｃは、ワークＷの３次元形状を示すＣＡＤ（computer-aided design）データを必要に応じて変換処理することにより得られる。なお、ワーク情報Ｄｃは、ワーク座標系の座標値を用いて表されてもよいし、ベース座標系またはワールド座標系の座標値を用いた点群データによって表されてもよい。また、ワーク情報Ｄｃは、数式等によって表されてもよく、ワーク情報Ｄｃの形式は必要に応じて適宜変換され得る。
【0053】
印刷領域情報Ｄｄは、ワークＷの面ＷＦの印刷対象となる領域である印刷領域を示す情報であり、当該印刷領域の形状および大きさを示す情報を含む。本実施形態では、印刷領域情報Ｄｄは、当該印刷領域の形状および大きさを示す情報のほか、当該印刷領域に印刷されるべき理想的な印刷画像を示す３次元画像情報を含む。当該３次元画像情報は、例えば、画素ごとに色データまたは階調データを含む。３次元画像情報は、平面的な画像データである２次元画像情報を３次元的な物体に対してテクスチャとして張り付けることによって得られる。印刷領域情報Ｄｄは、例えば、ワーク座標系、ベース座標系またはワールド座標系の座標値を用いて表される。なお、当該３次元画像情報は、印刷領域情報Ｄｄに含まれずに、印刷領域情報Ｄｄとは別途の情報であってもよい。また、印刷領域情報Ｄｄは、ワーク情報Ｄｃに含まれてもよい。
【0054】
吐出条件情報Ｄｅは、候補経路情報Ｄｂの示す複数の候補経路の経路ごとに、ヘッド３ａの有する複数のノズルと印刷領域情報Ｄｄの示す印刷領域ＲＰとの位置関係に関する情報である。本実施形態では、吐出条件情報Ｄｅは、吐出距離情報Ｄｅ１と角度情報Ｄｅ２とを含む。吐出距離情報Ｄｅ１は、印刷領域情報Ｄｄの示す印刷領域とヘッド３ａの有する複数のノズルとの間の距離に関する情報である。角度情報Ｄｅ２は、印刷領域情報Ｄｄの示す印刷領域とヘッド３ａの有する複数のノズルから吐出されるインクの飛翔方向とのなす角度に関する情報である。
【0055】
有効ノズル情報Ｄｆは、候補経路情報Ｄｂの示す複数の候補経路の経路ごとに、ヘッド３ａの有する複数のノズルのうちインクの吐出に用いるノズル群を示す情報である。有効ノズル情報Ｄｆは、吐出距離情報Ｄｅ１および角度情報Ｄｅ２の位置の一方または両方に基づいて処理回路７ｂにより生成される。
【0056】
ヘッド情報Ｄｇは、ヘッド３ａに関する情報である。具体的には、ヘッド情報Ｄｇは、ヘッド３ａの有する複数のノズルを仮想空間ＳＶに仮想的なオブジェクトとして表すための情報であり、当該複数のノズルの数、間隔および吐出方向、後述するツールセンターポイントＴＣＰの位置等を示す情報を含む。
【0057】
印刷データＩｍｇは、印刷経路情報Ｄａの示す印刷経路の経路（パス）ごとにワークＷ上に印刷すべき画像を示す情報である。
【0058】
プログラムＰＲは、印刷経路情報Ｄａを生成するためのプログラムである。
【0059】
処理回路７ｂは、プログラムＰＲ等のプログラムの実行により前述の各機能を実現する。処理回路７ｂは、例えば、１個以上のＣＰＵ等のプロセッサーを含む。なお、処理回路７ｂは、ＣＰＵに代えて、または、ＣＰＵに加えて、ＦＰＧＡ等のプログラマブルロジックデバイスを含んでもよい。
【0060】
処理回路７ｂは、プログラムＰＲの実行により、印刷経路情報Ｄａの生成等を含む後述の印刷動作設定方法のための各種機能を実現する。当該印刷動作設定方法の詳細については、後に図４から図１５に基づいて説明する。
【0061】
以上のように、印刷経路情報Ｄａに基づいてロボット２の駆動が制御されるとともに、印刷データＩｍｇおよび信号Ｄ３に基づいてヘッド３ａの駆動が制御されることにより、印刷動作が行われる。印刷動作では、ロボット２が印刷経路情報Ｄａに基づいてヘッド３ａの位置および姿勢を変化させつつ、ヘッド３ａが印刷データＩｍｇおよび信号Ｄ３に基づく適宜のタイミングでヘッド３ａからワークＷに向けてインクを吐出させる。これにより、ワークＷ上に印刷データＩｍｇに基づく画像が形成される。
【0062】
１－３．ヘッドユニットの構成
図３は、ヘッドユニット３の概略構成を示す斜視図である。以下の説明は、便宜上、互いに交差するａ軸、ｂ軸およびｃ軸を適宜に用いて行う。また、以下の説明では、ａ軸に沿う一方向がａ１方向であり、ａ１方向と反対の方向がａ２方向である。同様に、ｂ軸に沿って互いに反対の方向がｂ１方向およびｂ２方向である。また、ｃ軸に沿って互いに反対の方向がｃ１方向およびｃ２方向である。
図３は、ヘッドユニット３の概略構成を示す斜視図である。以下の説明は、便宜上、互いに交差するａ軸、ｂ軸およびｃ軸を適宜に用いて行う。また、以下の説明では、ａ軸に沿う一方向がａ１方向であり、ａ１方向と反対の方向がａ２方向である。同様に、ｂ軸に沿って互いに反対の方向がｂ１方向およびｂ２方向である。また、ｃ軸に沿って互いに反対の方向がｃ１方向およびｃ２方向である。
【0063】
ここで、ａ軸、ｂ軸およびｃ軸は、ヘッドユニット３に設定されるツール座標系の座標軸に相当し、前述のロボット２の動作により前述のワールド座標系またはロボット座標系との相対的な位置および姿勢の関係が変化する。図３に示す例では、ｃ軸が前述の回動軸Ｏ６に平行な軸である。なお、ａ軸、ｂ軸およびｃ軸は、典型的には互いに直交するが、これに限定されず、例えば、８０°以上１００°以下の範囲内の角度で交差すればよい。なお、ツール座標系とベース座標系またはロボット座標系とは、キャリブレーションにより対応付けされる。
【0064】
なお、以下では、ａ軸を「ロール軸」、ｂ軸を「ピッチ軸」、ｃ軸を「ヨー軸」という場合がある。また、ａ軸まわりの回転を「ロール」、ｂ軸まわりの回転を「ピッチ」、ｃ軸まわりの回転を「ヨー」という場合がある。
【0065】
ツール座標系は、ツールセンターポイントＴＣＰを基準として設定される。したがって、ヘッド３ａの位置および姿勢は、ツールセンターポイントＴＣＰを基準として規定される。本実施形態では、図３に示すように、ツールセンターポイントＴＣＰは、ヘッド３ａのｂ軸方向におけるノズル列ＮＬの中心からインクの吐出方向ＤＥに所定の間隔を隔てた空間に配置される。なお、ツールセンターポイントＴＣＰの位置は、図３に示す例に限定されず、例えば、ノズル面ＦＮの中心でもよい。
【0066】
ヘッドユニット３は、前述のように、ヘッド３ａと圧力調整弁３ｂとエネルギー出射部３ｃとを有する。これらは、図３中の二点鎖線で示される支持体３ｆに支持される。なお、図３に示す例では、ヘッドユニット３が有するヘッド３ａおよび圧力調整弁３ｂのそれぞれの数が１個であるが、当該数は、図３に示す例に限定されず、２個以上でもよい。また、圧力調整弁３ｂの設置位置は、アーム２２６に限定されず、例えば、他のアーム等でもよいし、基部２１０に対して固定の位置でもよい。
【0067】
支持体３ｆは、例えば、金属材料等で構成されており、実質的な剛体である。なお、図３では、支持体３ｆが扁平な箱状をなすが、支持体３ｆの形状は、特に限定されず、任意である。
【0068】
以上の支持体３ｆは、前述のアーム２２６に装着される。したがって、ヘッド３ａ、圧力調整弁３ｂおよびエネルギー出射部３ｃが支持体３ｆにより一括してアーム２２６に支持される。このため、アーム２２６に対するヘッド３ａ、圧力調整弁３ｂおよびエネルギー出射部３ｃのそれぞれの相対的な位置が固定される。図３に示す例では、ヘッド３ａに対してｃ１方向の位置には、圧力調整弁３ｂが配置される。ヘッド３ａに対してａ２方向の位置には、エネルギー出射部３ｃが配置される。
【0069】
ヘッド３ａは、ノズル面ＦＮと、ノズル面ＦＮに開口する複数のノズルＮと、を有する。ノズル面ＦＮは、ノズルＮが開口するノズル面であり、例えば、シリコン(Ｓｉ)または金属等の材料で構成されるか、または、その板面を延長した平面上に他の部材がヘッドユニット３の構成要素として配置される場合、ノズルプレートの板面と当該他の部材の面とで構成される面である。ここで、ノズルプレートとは、シリコンまたは金属等で構成される板状部材に複数のノズルＮを形成した部材である。当該他の部材としては、例えば、固定板およびカバーヘッド等が挙げられる。固定板とは、当該ノズルプレートの固定または保護等の目的でノズルプレートの周囲に設けられる部材である。カバーヘッドとは、ヘッド３ａの保護等の目的で設けられる部材であり、ノズルプレートの周囲に配置される部分を有する。なお、固定板およびカバーヘッドは、ヘッド３ａの構成によっては設けらない場合もある。また、固定板およびカバーヘッドの面は、ノズルプレートの板面とは、ｃ軸に沿う方向における位置が最大で０．８ｍｍ程度異なる場合がある。図３に示す例では、ノズル面ＦＮは、１つのノズルプレートの板面のみで構成されるが、複数のノズルプレートを有していてもよく、その場合は、ノズル面ＦＮは複数のノズルプレートを包含する面として規定される。また、図３に示す例では、ノズル面ＦＮの法線方向、すなわちノズルＮからのインクの吐出方向ＤＥがｃ２方向である。なお、厳密には、ロボット２の動作による慣性または気流等の影響により、吐出方向ＤＥとｃ２方向とが平行でない場合もあるが、本実施形態においては、そうした誤差は考慮しない。
【0070】
当該複数のノズルＮは、ａ軸に沿う方向に互いに間隔をあけて並ぶ第１ノズル列ＮＬ１と第２ノズル列ＮＬ２とに区分される。第１ノズル列ＮＬ１および第２ノズル列ＮＬ２のそれぞれは、ｂ軸に沿う方向であるノズル列方向ＤＮに直線状に配列される複数のノズルＮの集合である。ここで、ヘッド３ａにおける第１ノズル列ＮＬ１の各ノズルＮに関連する要素と第２ノズル列ＮＬ２の各ノズルＮに関連する要素とがａ軸に沿う方向で互いに略対称な構成である。
【0071】
ただし、第１ノズル列ＮＬ１における複数のノズルＮと第２ノズル列ＮＬ２における複数のノズルＮとのｂ軸に沿う方向での位置が互いに一致してもよいし異なってもよい。また、第１ノズル列ＮＬ１および第２ノズル列ＮＬ２のうちの一方の各ノズルＮに関連する要素が省略されてもよい。以下では、第１ノズル列ＮＬ１における複数のノズルＮと第２ノズル列ＮＬ２における複数のノズルＮとのｂ軸に沿う方向での位置が互いに一致する構成が例示される。
【0072】
なお、以下では、第１ノズル列ＮＬ１および第２ノズル列ＮＬ２の全体をノズル列ＮＬという場合がある。ノズル列ＮＬは、第１ノズル列ＮＬ１および第２ノズル列ＮＬ２を含む。
【0073】
図示しないが、ヘッド３ａは、ノズルＮごとに、駆動素子である圧電素子と、インクを収容するキャビティと、有する。ここで、当該圧電素子は、当該圧電素子に対応するキャビティの圧力を変化させることにより、当該キャビティに対応するノズルからインクを吐出方向ＤＥに吐出させる。このようなヘッド３ａは、例えば、エッチング等により適宜に加工したシリコン基板等の複数の基板を接着剤等により貼り合わせることにより得られる。なお、ノズルからインクを吐出させるための駆動素子として、当該圧電素子に代えて、キャビティ内のインクを加熱するヒーターを用いてもよい。
【0074】
以上のヘッド３ａには、配管部１０を介して図示しないインクタンクからインクが供給される。ここで、配管部１０は、圧力調整弁３ｂを介してヘッド３ａに接続される。
【0075】
圧力調整弁３ｂは、ヘッド３ａ内のインクの圧力に応じて開閉する弁機構である。この開閉により、ヘッド３ａと前述の図示しないインクタンクとの位置関係が変化しても、ヘッド３ａ内のインクの圧力が所定範囲内の負圧に維持される。このため、ヘッド３ａのノズルＮに形成されるインクのメニスカスの安定化が図られる。この結果、ノズルＮ内に気泡が入り込んだり、ノズルＮからインクが溢れ出したりすることが防止される。また、圧力調整弁３ｂからのインクは、図示しない分岐流路を介してヘッド３ａの複数箇所に適宜に分配される。ここで、図示しないインクタンクからのインクは、ポンプ等により所定の圧力で圧力調整弁３ｂに供給される。
【0076】
エネルギー出射部３ｃは、ワークＷ上のインクを硬化または固化させるための光、熱、電子線または放直線等のエネルギーを出射する。例えば、インクが紫外線硬化性を有する場合、エネルギー出射部３ｃは、紫外線を出射するＬＥＤ（light emitting diode）等の発光素子等で構成される。また、エネルギー出射部３ｃは、エネルギーの出射方向または出射範囲等を調整するためのレンズ等の光学部品等を適宜に有してもよい。
【0077】
１－４．印刷動作設定方法
図４は、第１実施形態に係る立体物印刷装置１の印刷動作設定方法の流れを示す図である。図４に示すように、当該印刷動作設定方法は、候補経路作成ステップＳ１０と吐出条件取得ステップＳ２０と吐出幅情報取得ステップＳ３０と印刷経路選択ステップＳ４０と印刷データ生成ステップＳ５０とをこの順で含み、本実施形態では、これらのステップは、コンピューター７の処理回路７ｂによって実行される。以下、各ステップの概略を説明する。
図４は、第１実施形態に係る立体物印刷装置１の印刷動作設定方法の流れを示す図である。図４に示すように、当該印刷動作設定方法は、候補経路作成ステップＳ１０と吐出条件取得ステップＳ２０と吐出幅情報取得ステップＳ３０と印刷経路選択ステップＳ４０と印刷データ生成ステップＳ５０とをこの順で含み、本実施形態では、これらのステップは、コンピューター７の処理回路７ｂによって実行される。以下、各ステップの概略を説明する。
【0078】
候補経路作成ステップＳ１０は、仮想空間において、ワークＷとヘッド３ａとの相対的な位置の変化を示す複数の候補経路を作成する。この作成結果を示す情報として候補経路情報Ｄｂが生成される。
【0079】
本実施形態では、候補経路作成ステップＳ１０が第１ステップＳ１１と第２ステップＳ１２と第３ステップＳ１３とをこの順で含む。第１ステップＳ１１は、仮想空間においてワークＷの表面に沿う副走査基準線を設定する。第２ステップＳ１２は、仮想空間において副走査基準線上に第１基準点および第２基準点を含む複数の基準点を設定する。第３ステップＳ１３は、仮想空間において印刷動作でのヘッド３ａの移動経路である印刷経路を設定する。本実施形態では、第３ステップＳ１３で設定される印刷経路は、仮の印刷経路である候補経路であり、実際の印刷動作の実行時に用いる印刷経路以外の経路を含む場合がある。候補経路作成ステップＳ１０の詳細については、後に図５から図１０に基づいて説明する。
【0080】
吐出条件取得ステップＳ２０は、仮想空間において、候補経路情報Ｄｂの示す複数の候補経路の経路ごとに複数のノズルＮとワークＷの印刷領域との位置関係に関する吐出条件情報Ｄｅを取得する。吐出条件取得ステップＳ２０の詳細については、図１１に基づいて説明する。
【0081】
吐出幅情報取得ステップＳ３０は、候補経路情報Ｄｂの示す複数の候補経路の経路ごとに、吐出距離情報Ｄｅ１および角度情報Ｄｅ２のうちの一方または両方に基づいて有効ノズル情報Ｄｆを取得する。
【0082】
印刷経路選択ステップＳ４０は、吐出条件情報Ｄｅに基づいて、候補経路情報Ｄｂの示す複数の候補経路のうちの少なくとも１つの候補経路を印刷動作の実行時に用いる印刷経路として選択する。この選択結果を示す情報として印刷経路情報Ｄａが生成される。このとき、選択された候補経路情報Ｄｂに含まれていた位置情報成分と姿勢情報成分とは、印刷経路情報Ｄａに含まれる位置情報成分と姿勢情報成分として引き継がれる。本実施形態の印刷経路選択ステップＳ４０は、吐出条件情報Ｄｅのほか、有効ノズル情報Ｄｆと印刷領域情報Ｄｄとに基づいて、印刷経路を選択する。吐出幅情報取得ステップＳ３０の詳細については、後に図１２および図１３に基づいて説明する。
【0083】
印刷データ生成ステップＳ５０は、印刷経路情報Ｄａ、印刷領域情報Ｄｄおよびヘッド情報Ｄｇに基づいて、印刷データＩｍｇを生成する。印刷データ生成ステップＳ５０の詳細については、後に図１４および図１５に基づいて説明する。
【0084】
１－５．候補経路作成ステップ
図５は、候補経路作成ステップＳ１０の第１ステップＳ１１を説明するための図である。図５では、仮想空間ＳＶにおけるワークＷが示される。仮想空間ＳＶには、互いに交差するｘ軸、ｙ軸およびｚ軸を座標軸とする座標系が設定される。ここで、ｘ軸がＸ軸に対応しており、ｘ軸に沿う一方向がｘ１方向であり、ｘ１方向と反対の方向がｘ２方向である。ｙ軸がＹ軸に対応しており、ｙ軸に沿って互いに反対の方向がｙ１方向およびｙ２方向である。ｚ軸がＺ軸に対応しており、ｚ軸に沿って互いに反対の方向がｚ１方向およびｚ２方向である。なお、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸は、典型的には互いに直交するが、これに限定されず、８０°以上１００°以下の範囲内の角度で互いに交差すればよい。
図５は、候補経路作成ステップＳ１０の第１ステップＳ１１を説明するための図である。図５では、仮想空間ＳＶにおけるワークＷが示される。仮想空間ＳＶには、互いに交差するｘ軸、ｙ軸およびｚ軸を座標軸とする座標系が設定される。ここで、ｘ軸がＸ軸に対応しており、ｘ軸に沿う一方向がｘ１方向であり、ｘ１方向と反対の方向がｘ２方向である。ｙ軸がＹ軸に対応しており、ｙ軸に沿って互いに反対の方向がｙ１方向およびｙ２方向である。ｚ軸がＺ軸に対応しており、ｚ軸に沿って互いに反対の方向がｚ１方向およびｚ２方向である。なお、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸は、典型的には互いに直交するが、これに限定されず、８０°以上１００°以下の範囲内の角度で互いに交差すればよい。
【0085】
第１ステップＳ１１は、図５に示すように、仮想空間ＳＶにおいて、ワークＷの表面に沿う副走査基準線ＬＳを設定する。以下では、副走査基準線ＬＳに沿う方向を副走査方向ＤＳという場合がある。より詳細には、副走査方向ＤＳは、後述の副走査仮想平面ＶＰＳに平行な方向であり、かつ、副走査基準線ＬＳ上の任意の点におけるワークＷの表面との接線に平行な方向である。図５に示す例では、ｚ軸に沿う方向にみて、副走査方向ＤＳがｙ軸に沿う方向である。
【0086】
より具体的に説明すると、第１ステップＳ１１において、まず、仮想空間ＶＳには、ワーク情報Ｄｃに基づいてワークＷが配置されるとともに、印刷領域情報Ｄｄに基づいて印刷領域ＲＰが設定される。続いて、第１ステップＳ１１において、印刷領域ＲＰと交差するように副走査仮想平面ＶＰＳが設定される。その後、第１ステップＳ１１において、仮想空間ＳＶにおける仮想的な平面である副走査仮想平面ＶＰＳとワークＷの表面との交点に基づいて副走査基準線ＬＳが設定される。ここで、副走査基準線ＬＳは、副走査仮想平面ＶＰＳとワークＷの表面との交線または当該交線に沿う線分であり、仮想空間ＳＶに設定される座標系の座標値を用いて表される。印刷領域ＲＰは、ワークＷの表面の印刷対象となる領域である。
【0087】
副走査基準線ＬＳは、印刷領域ＲＰを通過する。図５に示す例では、印刷領域ＲＰ内での副走査基準線ＬＳの中心は、印刷領域ＲＰの端部よりも印刷領域ＲＰの中心に近い位置にある。すなわち、副走査基準線ＬＳは、副走査方向ＤＳに交差する後述の主走査方向ＤＭにおける印刷領域ＲＰの端よりも印刷領域ＲＰの中心に近い位置で印刷領域ＲＰを通過するように設定される。なお、主走査方向ＤＭは、後述の候補経路ＬＭまたは印刷経路ＲＵに沿う方向である。より詳細には、主走査方向ＤＭは、後述の主走査仮想平面ＶＰＭに平行な方向であり、かつ、候補経路ＬＭまたは印刷経路ＲＵ上の任意の点におけるワークＷの表面との接線に平行な方向である。
【0088】
ここで、印刷領域ＲＰの主走査方向ＤＭでの端部の副走査方向ＤＳに沿う長さは、印刷領域ＲＰの主走査方向ＤＭでの中央の副走査方向ＤＳに沿う長さよりも短い場合がある。このような場合であっても、印刷領域ＲＰ内での副走査基準線ＬＳの中心が印刷領域ＲＰの端部よりも印刷領域ＲＰの中心に近い位置にあることにより、後述の候補経路ＬＭおよび印刷経路ＲＵの適切な設定が容易となる。このような観点から、この場合、第１ステップＳ１１において、副走査基準線ＬＳは、副走査方向ＤＳに沿う印刷領域ＲＰの幅の最も長い部分を通ることが好ましい。
【0089】
図６は、仮想空間ＶＳにおけるワークＷの表面の詳細を説明するための図である。第１ステップＳ１１は、まず、ワーク情報Ｄｃを取得する。この取得は、処理回路７ｂが記憶回路７ａからワーク情報Ｄｃを読み出すことにより行われる。この取得後、ワークＷの面ＷＦが仮想空間ＶＳに配置される。図６では、ワーク情報Ｄｃの表すワークＷの面ＷＦの一部が代表的に示される。なお、図６では図示しないが、第１ステップＳ１１は、ワーク情報Ｄｃの取得とともに、印刷領域情報Ｄｄを取得し、印刷領域情報Ｄｄに基づく印刷領域ＲＰが仮想空間ＶＳに設定される。
【0090】
仮想空間ＳＶにおいて、面ＷＦは、複数のポリゴンＰＯＬで構成される。図６に示す例では、各ポリゴンＰＯＬは、３個の辺ＬＥおよび３個の頂点ＰＶを有する三角形をなす。ここで、各辺ＬＥは、２個のポリゴンＰＯＬに共有される。１個の辺ＬＥを共有する２個のポリゴンＰＯＬは、当該１個の辺ＬＥを境界として互いに隣り合う。また、各頂点ＰＶは、３個以上のポリゴンＰＯＬに共有される。１個の頂点ＰＶを共有する３個以上のポリゴンＰＯＬは、当該１個の頂点ＰＶを接点として互いに接する。各ポリゴンＰＯＬの法線ベクトルＶｐは、ワーク情報Ｄｃに含まれるベクトル情報により得られる。なお、各ポリゴンＰＯＬの形状は、三角形に限定されず、四角形等の他の多角形でもよい。
【0091】
図７は、副走査基準線ＬＳの詳細を説明するための図である。第１ステップＳ１１は、仮想空間ＶＳにおいて、前述のような面ＷＦの配置の後、副走査仮想平面ＶＰＳを指定する。副走査仮想平面ＶＰＳは、面ＷＦを横断する。副走査仮想平面ＶＰＳおよび面ＷＦは、これらの交線として副走査基準線ＬＳで互いに交差する。
【0092】
副走査仮想平面ＶＰＳの指定は、ユーザーからの指定に基づき、処理回路７ｂによって実行される。当該指定は、例えば、コンピューター７に対するユーザーによる入力により行われる。例えば、コンピューター７の入力装置を用いた入力により、仮想空間ＶＳにおける副走査仮想平面ＶＰＳの位置および姿勢のうちの一方または両方が設定される。なお、当該指定は、印刷領域ＲＰの形状等に基づいて、予め設定された基準に従い自動的に設定されてもよい。
【0093】
副走査仮想平面ＶＰＳは、交差するポリゴンＰＯＬ（後述する交差ポリゴンＰＯＬ＿１）の法線に対してできるだけ平行となるように指定されることが好ましい。例えば、図７に示すように、交差するポリゴンＰＯＬが５つある場合は、各ポリゴンＰＯＬと副走査仮想平面ＶＰＳとがなす角と、９０°と、の差分の合計値または平均値等が最小になるように指定される。
【0094】
第１ステップＳ１１は、前述のような副走査仮想平面ＶＰＳの指定後、仮想空間ＶＳにおいて、複数のポリゴンＰＯＬのうち、副走査仮想平面ＶＰＳと交差するポリゴンＰＯＬである複数の交差ポリゴンＰＯＬ＿１を特定する。前述のように副走査仮想平面ＶＰＳが面ＷＦを横断するので、面ＷＦを構成する複数のポリゴンＰＯＬは、副走査仮想平面ＶＰＳに交差する複数の交差ポリゴンＰＯＬ＿１と、副走査仮想平面ＶＰＳに交差しない複数のポリゴンＰＯＬ＿２と、に区分される。図７では、説明の便宜上、交差ポリゴンＰＯＬ＿１が網掛け表示される。
【0095】
第１ステップＳ１１は、仮想空間ＶＳにおいて、複数の交差ポリゴンＰＯＬ＿１に基づいて、副走査基準線ＬＳの位置を設定する。具体的には、第１ステップＳ１１は、複数の交差ポリゴンＰＯＬ＿１の辺ＬＥと副走査仮想平面ＶＰＳとの複数の交点Ｐａに基づいて副走査基準線ＬＳの位置を設定する。
【0096】
図７に示す例では、複数の交点Ｐａの間が補間点Ｐｂで補間される。複数の交点Ｐａおよび複数の補間点Ｐｂからなる複数の点は、副走査基準線ＬＳの位置として設定される。このように、複数の交点Ｐａおよび複数の補間点Ｐｂに基づいて副走査基準線ＬＳの位置が設定される。なお、図７に示す例では、隣り合う２つの交点Ｐａの間に配置される補間点Ｐｂの数が１つであるが、当該数は、２つ以上でもよい。複数の交点Ｐａおよび複数の補間点Ｐｂからなる複数の点は、等間隔でなくともよい。
【0097】
なお、副走査基準線ＬＳの位置は、複数の交点Ｐａおよび複数の補間点Ｐｂの少なくとも一方に基づくものであればよく、複数の交点Ｐａおよび複数の補間点Ｐｂの位置と一致しなくともよい。例えば、副走査基準線ＬＳの位置は、複数の交点Ｐａおよび複数の補間点Ｐｂの位置を交差ポリゴンＰＯＬ＿１から一律に離間させる方向に移動させた位置であってもよい。
【0098】
図７に示す例では、補間点Ｐｂは、副走査仮想平面ＶＰＳおよび面ＷＦの交線上に配置される。複数の交点Ｐａおよび複数の補間点Ｐｂからなる複数の点は、典型的には可能な限り等間隔に配置される。ここで、補間点Ｐｂは、複数の交点Ｐａを通過する滑らかな曲線上に配置されることが好ましい。こうした曲線は、例えば、スプライン関数によって表される。なお、複数の交点Ｐａを複数の有効交点と少なくとも１つの無効交点とに選別した後、当該複数の有効交点の間を補間することにより副走査基準線ＬＳの位置が設定されてもよい。
【0099】
図８は、候補経路作成ステップＳ１０の第２ステップＳ１２を説明するための図である。第２ステップＳ１２は、図８に示すように、仮想空間ＶＳにおいて副走査基準線ＬＳ上に複数の基準点ＰＭを設定する。この設定は、例えば、前述の交点Ｐａまたは補間点Ｐｂを基準点ＰＭとして選択することにより行うか、または、前述の交点Ｐａまたは補間点Ｐｂに基づいて、副走査基準線ＬＳを表すスプライン関数等の関数を用いて、副走査基準線ＬＳ上の適宜の複数の点を基準点ＰＭとして求めることにより行われる。
【0100】
ここで、複数の基準点ＰＭのうち、任意の１つの基準点ＰＭが「第１基準点」の一例であり、第１基準点に隣り合う任意の１つの基準点ＰＭが「第２基準点」の一例であり、第１基準点とは別に第２基準点に隣り合う任意の１つの基準点ＰＭが「第３基準点」の一例である。したがって、複数の基準点ＰＭのうち、「第１基準点」に相当する基準点ＰＭと「第２基準点」に相当する基準点ＰＭと「第３基準点」に相当する基準点ＰＭとは、この順で副走査基準線ＬＳ上に並ぶ。なお、基準点ＰＭの数は、２つ以上であればよく、図８に示す例に限定されず、任意である。基準点ＰＭの数が２つである場合、２つの基準点ＰＭのうち、一方の基準点ＰＭが「第１基準点」であり、他方の基準点ＰＭが「第２基準点」である。
【0101】
複数の基準点ＰＭのうちの互いに隣り合う２つの基準点ＰＭの間の副走査基準線ＬＳに沿う距離Ｄｍは、副走査基準線ＬＳの全域にわたり、ノズル列ＮＬのｂ軸に沿う方向の幅以下であり、より好ましくは、ノズル列ＮＬの幅の１／２以下である。図８に示す例では、複数の基準点ＰＭが等間隔で副走査基準線ＬＳ上に並ぶ。したがって、「第１基準点」に相当する基準点ＰＭと「第２基準点」に相当する基準点ＰＭとの間の副走査基準線ＬＳに沿う距離Ｄｍは、「第２基準点」に相当する基準点ＰＭと「第３基準点」に相当する基準点ＰＭとの間の副走査基準線ＬＳに沿う距離Ｄｍに等しい。なお、複数の基準点ＰＭの副走査基準線ＬＳに沿う間隔は、等間隔でなくてもよい。
【0102】
図９は、候補経路作成ステップＳ１０の第３ステップＳ１３を説明するための図である。第３ステップＳ１３は、図９に示すように、仮想空間ＶＳにおいて、基準点ＰＭごとの複数の候補経路ＬＭを設定する。複数の候補経路ＬＭのそれぞれは、対応する基準点ＰＭを通り、かつ、副走査基準線ＬＳに交差する。ここで、複数の候補経路ＬＭのうち、「第１基準点」に相当する基準点ＰＭを通る候補経路ＬＭが「第１印刷経路」の一例であり、「第２基準点」に相当する基準点ＰＭを通る候補経路ＬＭが「第２印刷経路」の一例であり、「第３基準点」に相当する基準点ＰＭを通る候補経路ＬＭが「第３印刷経路」の一例である。
【0103】
図１０は、候補経路ＬＭの設定方法を説明するための図である。図１０では、説明の便宜上、複数の基準点ＰＭのうち、「第１基準点」に相当する基準点ＰＭである基準点ＰＭ＿１と「第２基準点」に相当する基準点ＰＭである基準点ＰＭ＿２と「第３基準点」に相当する基準点ＰＭである基準点ＰＭ＿１とが代表的に示される。
【0104】
ここで、複数の候補経路ＬＭのうち、「第１印刷経路」に相当する候補経路ＬＭが候補経路ＬＭ＿１であり、「第２印刷経路」に相当する候補経路ＬＭが候補経路ＬＭ＿２であり、「第３印刷経路」に相当する候補経路ＬＭが候補経路ＬＭ＿３である。
【0105】
候補経路ＬＭ＿１は、仮想空間ＶＳにおいて、基準点ＰＭ＿１を通過する仮想的な平面である第１主走査仮想平面ＶＰＭ＿１とワークＷの表面との交点に基づいて設定される。同様に、候補経路ＬＭ＿２は、仮想空間ＶＳにおいて、基準点ＰＭ＿２を通過する仮想定な平面である第２主走査仮想平面ＶＰＭ＿２とワークＷの表面との交点に基づいて設定される。また、候補経路ＬＭ＿３は、仮想空間ＶＳにおいて、基準点ＰＭ＿３を通過する仮想定な平面である第３主走査仮想平面ＶＰＭ＿３とワークＷの表面との交点に基づいて設定される。なお、以下では、第１主走査仮想平面ＶＰＭ＿１、第２主走査仮想平面ＶＰＭ＿２および第３主走査仮想平面ＶＰＭ＿３のそれぞれを主走査仮想平面ＶＰＭという場合がある。
【0106】
主走査仮想平面ＶＰＭとワークＷの表面との交点は、図７に示す前述の副走査仮想平面ＶＰＳと面ＷＦとの交点Ｐａおよび補間点Ｐｂと同様に設定される。また、副走査仮想平面ＶＰＳおよび主走査仮想平面ＶＰＭの両方に平行な方向にみて、副走査仮想平面ＶＰＳおよび主走査仮想平面ＶＰＭは、互いに直交する。
【0107】
ここで、主走査仮想平面ＶＰＭは、ヘッド３ａによる理想的なインクの吐出方向とヘッド３ａの理想的な移動方向とを大まかに表す平面である。つまり、候補経路ＬＭが後述の印刷経路ＲＵとして用いられる場合の印刷動作の実行中において、ヘッド３ａは主走査仮想平面ＶＰＭと概して平行にインクを吐出し、ヘッド３ａは主走査仮想平面ＶＰＭと概して平行な方向に移動する。このように、主走査仮想平面ＶＰＭは、印刷時のヘッド３ａの位置および姿勢を規定するための基準となる平面である。
【0108】
本実施形態では、第３ステップＳ１３において、主走査仮想平面ＶＰＭは、基準点ＰＭにおける面ＷＦの法線と平行である。本実施形態では、ノズル列方向ＤＮにおけるツールセンターポイントＴＣＰの位置がノズル列ＮＬの中心に設定されるため、主走査仮想平面ＶＰＭを基準点ＰＭにおける面ＷＦの法線と平行にすることで、比較的多くのノズルＮにおいて後述の吐出距離ＰＧを狭くした印刷経路ＲＵを容易に設定することができる。
【0109】
ここで、例えば、第２ステップＳ１２において交点Ｐａまたは補間点Ｐｂを基準点ＰＭとして選択することにより基準点ＰＭの設定を行う場合、基準点ＰＭにおける面ＷＦの法線は、前述の図７に示すベクトルＶａまたはベクトルＶｂに平行である。すなわち、この場合、基準点ＰＭ＿１～ＰＭ＿３における面ＷＦの法線ベクトルＶｐｍ＿１～Ｖｐｍ＿３は、図７に示すベクトルＶａまたはベクトルＶｂである。
【0110】
ベクトルＶａは、交点Ｐａにおける面ＷＦの法線ベクトルであり、好ましくは、対応する交点Ｐａを含む辺ＬＥの両端を共有する複数のポリゴンＰＯＬの法線ベクトルＶｐに基づいて規定される。図７を参照しつつ具体的に説明すると、複数の交点Ｐａのうちの１つの交点を第１交点とすると、第１交点に対応する法線に沿う方向を示すベクトルＶａは、第１頂点ベクトルＶｃ＿１および第２頂点ベクトルＶｃ＿２に基づいて規定されることが好ましい。ここで、複数の交差ポリゴンＰＯＬ＿１の辺ＬＥのうち第１交点を含む辺ＬＥを第１辺ＬＥ＿１とし、第１辺ＬＥ＿１の一端を第１頂点ＰＶ＿１とし、第１辺ＬＥ＿１の他端の第２頂点ＰＶ＿２とすると、第１頂点ベクトルＶｃ＿１は、第１頂点ＰＶ＿１に対応する法線ベクトルであり、第２頂点ベクトルＶｃ＿２は、第２頂点ＰＶ＿２に対応する法線ベクトルである。なお、これらの頂点ベクトルは、ワーク情報Ｄｃに含まれるベクトル情報Ｄｂ２に基づいて、あらかじめ求めておくことが好ましい。
【0111】
ベクトルＶｂは、補間点Ｐｂにおける面ＷＦの法線ベクトルであり、好ましくは、隣り合う２個のベクトルＶａの平均となるように規定される。
【0112】
候補経路ＬＭの示す位置、すなわち、候補経路情報Ｄｂに含まれる位置情報成分は、主走査仮想平面ＶＰＭとワークＷの表面との複数の交点に基づくものであればよく、主走査仮想平面ＶＰＭとワークＷの表面との交点の位置と一致しなくともよい。例えば、印刷を施す際にヘッド３ａとワークＷとを離間させて互いの衝突を防ぐために、候補経路ＬＭの位置は、主走査仮想平面ＶＰＭとワークＷの表面との複数の交点をワークＷの表面から一律に離間させる方向に移動させた位置であってもよい。この場合、ロボット２のツールセンターポイントＴＣＰは、本実施形態とは異なり、ヘッド３aのノズル面ＦＮ上の位置等に配置される。
【0113】
これに対し、本実施形態では、候補経路ＬＭの位置は主走査仮想平面ＶＰＭとワークＷの表面とが交差する複数の点からなり、面ＷＦ上に配置される。一方、ツールセンターポイントＴＣＰは、図１１に示すように、ノズル面ＦＮから所定距離だけ離れた位置に設定されているため、印刷を施す際にヘッド３ａとワークＷとを離間させて互いの衝突を防ぐことができる。また、ツールセンターポイントＴＣＰがｂ軸方向においてノズル列ＬＮの中心に設定されているため、印刷動作では、ヘッド３ａのノズル列ＮＬの中心が概ね主走査仮想平面ＶＰＭに沿って動作する。
【0114】
以上のように候補経路ＬＭの位置を設定した後、第３ステップＳ１３は、候補経路情報Ｄｂに含まれる姿勢情報成分、すなわち、候補経路ＬＭの各位置でのヘッド３ａのヨー、ロールおよびピッチの姿勢を設定する。具体的には、第３ステップＳ１３は、まず、ワーク情報Ｄｃのベクトル情報に基づいて、ポリゴンＰＯＬの辺ＬＥと主走査仮想平面ＶＰＭとの交点に対応する法線に沿う方向を示す複数の交点ベクトルを特定する。そして、第３ステップＳ１３は、当該複数の交点ベクトルに基づいて、候補経路情報Ｄｂに含まれる姿勢情報成分を設定する。より具体的には、第３ステップＳ１３では、当該複数の交点ベクトルとヘッド情報Ｄｇとに基づいて、ヘッド３ａの吐出方向ＤＥまたはヘッド３ａのｃ軸が交点ベクトルと平行になるように処理回路７ｂが候補経路情報Ｄｂの姿勢情報成分を設定する。
【0115】
ここで、当該複数の交点ベクトルのほか、ポリゴンＰＯＬの辺ＬＥと主走査仮想平面ＶＰＭとの交点を補間する補間点に対応する法線に沿う方向を示す複数の補間点ベクトルが特定される。当該複数の補間点ベクトルのそれぞれは、例えば、隣り合う２個の交点ベクトルの平均となるように規定される。
【0116】
以上のように、候補経路情報Ｄｂの位置情報成分および姿勢情報成分が設定される。その後、候補経路情報Ｄｂの示す位置に沿うヘッド３ａとワークＷとの相対的な移動方向が指定される。本実施形態では、ロボット２に近づく方向が移動方向として設定される。なお、ロボット２に近づく方向が移動方向として設定されてもよい。
【0117】
１－６．吐出条件取得ステップおよび吐出幅情報取得ステップ
図１１は、吐出条件取得ステップＳ２０および吐出幅情報取得ステップＳ３０を説明するための図である。図１１では、１つの候補経路ＬＭに対応するヘッド３ａが代表的に示される。なお、図１１では、説明の便宜上、ヘッド３ａが模式的に示される。
図１１は、吐出条件取得ステップＳ２０および吐出幅情報取得ステップＳ３０を説明するための図である。図１１では、１つの候補経路ＬＭに対応するヘッド３ａが代表的に示される。なお、図１１では、説明の便宜上、ヘッド３ａが模式的に示される。
【0118】
吐出条件取得ステップＳ２０は、印刷領域情報Ｄｄ、候補経路情報Ｄｂおよびヘッド情報Ｄｇに基づいて、吐出条件情報Ｄｅを取得する。この取得は、仮想空間ＶＳにおいて、候補経路情報Ｄｂの示す複数の候補経路ＬＭの経路ごとに、複数のノズルＮと印刷領域ＲＰとの位置関係に関する各種数値を算出することにより行われる。
【0119】
吐出条件取得ステップＳ２０について詳述すると、まず、仮想空間ＶＳに、印刷領域情報Ｄｄの示す印刷領域ＲＰと候補経路情報Ｄｂの示す複数の候補経路ＬＭとが設定され、そのうえで、ヘッド情報Ｄｇに基づいて、候補経路情報Ｄｂの示す位置および姿勢でツールセンターポイントＴＣＰが各候補経路ＬＭ上に設定されるように、仮想空間ＶＳに複数のノズルＮの位置および姿勢が設定される。その後、各ノズルＮからヘッド情報Ｄｇの示すノズルＮの吐出方向に延びる直線と印刷領域ＲＰとの交点が求められる。そして、各ノズルＮについて、当該交点とノズルＮとの間の距離が吐出距離ＰＧとして求められる。また、各ノズルＮについて、当該交点における印刷領域ＲＰの接平面と当該吐出方向とのなす角が着弾角度θとして求められる。以上から、各ノズルＮについて吐出距離ＰＧおよび着弾角度θを示す吐出条件情報Ｄｅが得られる。
【0120】
本実施形態では、吐出条件情報Ｄｅは、前述のように、吐出距離情報Ｄｅ１と角度情報Ｄｅ２とを含む。吐出距離情報Ｄｅ１は、印刷領域ＲＰと複数のノズルＮとの間の吐出方向ＤＥでの距離をノズルＮごとに示す。当該距離は、ノズルＮから印刷領域ＲＰへのインクの吐出距離ＰＧに相当する。角度情報Ｄｅ２は、印刷領域ＲＰと複数のノズルＮから吐出されるインクの飛翔方向とのなす角度をノズルＮごとに示す。当該角度は、ノズルＮから印刷領域ＲＰへのインクの着弾角度θに相当する。
【0121】
図１１に示す例では、印刷領域ＲＰが凸湾曲しているため、吐出距離ＰＧおよび着弾角度θのそれぞれは、ノズルＮごとに異なる。ここで、ノズル列ＮＬを構成する複数のノズルＮのうちノズル列ＮＬの中央よりも端部に近いノズルＮを第１ノズルとし、当該複数のノズルＮのうち第１ノズルよりもノズル列ＮＬの中央に近いノズルＮを第２ノズルとしたとき、第２ノズルに相当するノズルＮと印刷領域ＲＰとの間の吐出距離ＰＧは、第１ノズルに相当するノズルＮと印刷領域ＲＰとの間の吐出距離ＰＧよりも大きい。また、第１ノズルに相当するノズルＮから吐出されるインクの飛翔方向と印刷領域ＲＰとのなす角度である着弾角度θは、第２ノズルに相当するノズルＮから吐出されるインクの飛翔方向と印刷領域ＲＰとのなす角度である着弾角度θに比べて９０°に近い。
【0122】
前述のように、ヘッド３ａの吐出方向ＤＥが基準点ＰＭにおける面ＷＦの法線と平行になるように候補経路情報Ｄｂの示す姿勢が設定されるとともに、ツールセンターポイントＴＣＰを基準としてヘッド３ａの姿勢が設定されるため、印刷領域ＲＰが湾曲している場合、ノズル列ＮＬを構成する複数のノズルＮのうちのツールセンターポイントＴＣＰに最も近いノズルＮの吐出距離ＰＧおよび着弾角度θが最も理想的になるように設定される。言い換えると、ノズル列ＮＬを構成する複数のノズルＮのうち、ツールセンターポイントＴＣＰから離れたノズルＮほど、吐出距離ＰＧおよび着弾角度θの理想的な条件からのずれが大きくなる。したがって、前述のように、第２ノズルが第１ノズルに比べてツールセンターポイントＴＣＰに近いため、第２ノズルの吐出距離ＰＧおよび着弾角度θは、第１ノズルの吐出距離ＰＧおよび着弾角度θに比べて理想的である。
【0123】
吐出距離ＰＧが所定距離よりも大きくなったり、着弾角度θが９０°よりも所定以上ずれたりすると、ノズルＮから印刷領域ＲＰへのインクの着弾精度が悪化してしまう。そこで、吐出幅情報取得ステップＳ３０は、ノズル列ＮＬを構成する複数のノズルＮのうち、インクの吐出に用いるノズル群を設定することにより、有効ノズル情報Ｄｆを取得する。
【0124】
有効ノズル情報Ｄｆは、液体の吐出に用いられる有効なノズル群の位置とそれらのノズル群によって形成される幅である吐出幅Ｗｎを示す。図１１に示す例では、ノズル列ＮＬを構成する複数のノズルＮのうち、ノズル列ＮＬの両端部のそれぞれの２個のノズルＮを除く複数のノズルＮがインクの吐出に用いるノズル群として設定される。図７では、説明の便宜上、ノズル列ＮＬを構成する複数のノズルＮとして７個のノズルが代表的に示されており、当該７個のノズルＮのうちノズル列ＮＬの中央に近いほうの４個のノズルＮがインクの吐出に用いる有効なノズル群として設定される。このとき、吐出に用いるノズル群のうちｂ軸方向またはノズル列方向ＤＮにおける一端と他端との距離が吐出幅Ｗｎとなる。なお、吐出幅Ｗｎは、吐出距離ＰＧおよび着弾角度θのうちの一方または両方に基づいて決められ、図１１に示す例に限定されない。例えば、吐出距離ＰＧが過度に大きい場合、画質の劣化が生じてしまうため、許容される吐出距離ＰＧの最大値である許容吐出距離を設定する。吐出条件情報Ｄｅと比較して、吐出距離ＰＧが許容吐出距離以下となるノズルＮがインクの吐出に用いられる有効なノズル群として設定される。
【0125】
１－７．印刷経路選択ステップ
図１２は、印刷経路選択ステップＳ４０を説明するための図である。図１２では、候補経路情報Ｄｂの示す複数の候補経路ＬＭとして前述の候補経路ＬＭ＿１、ＬＭ＿２、ＬＭ＿３のほか、候補経路ＬＭ＿０が示される。図１２では図示を省略するが、本実施形態では、これらの候補経路ＬＭのほか、後述の図１３に示すように、後述の候補経路ＬＭ＿４～ＬＭ＿６が候補経路ＬＭとして用いられる。
図１２は、印刷経路選択ステップＳ４０を説明するための図である。図１２では、候補経路情報Ｄｂの示す複数の候補経路ＬＭとして前述の候補経路ＬＭ＿１、ＬＭ＿２、ＬＭ＿３のほか、候補経路ＬＭ＿０が示される。図１２では図示を省略するが、本実施形態では、これらの候補経路ＬＭのほか、後述の図１３に示すように、後述の候補経路ＬＭ＿４～ＬＭ＿６が候補経路ＬＭとして用いられる。
【0126】
印刷経路選択ステップＳ４０は、図１２に示すように、候補経路情報Ｄｂの示す複数の候補経路ＬＭのうちの少なくとも１つの候補経路ＬＭを印刷動作の実行時に用いる印刷経路として選択する。この選択は、吐出条件情報Ｄｅと有効ノズル情報Ｄｆと印刷領域情報Ｄｄとに基づいて行う。本実施形態では、後述の図１３に示すように、候補経路ＬＭ＿１、ＬＭ＿３、ＬＭ＿５が印刷経路ＲＵ＿１～ＲＵ＿３として選択される場合が例示される。なお、以下では、印刷経路ＲＵ＿１～ＲＵ＿３のそれぞれを印刷経路ＲＵという場合がある。
【0127】
図１３は、吐出条件情報Ｄｅおよび有効ノズル情報Ｄｆに基づく印刷経路の選択を説明するための図である。図１３では、互いに異なる７個の候補経路ＬＭである候補経路ＬＭ＿ａ～ＬＭ＿ｇのノズル列ＮＬと印刷領域ＲＰとの関係が示される。図１３中、「１」は、ヘッド３ａの有する複数のノズルＮをノズル列方向ＤＮの所定範囲ごとに区分した複数のノズルＮからなるノズル群について、吐出距離ＰＧおよび着弾角度θのそれぞれが所定範囲内にあることを示し、「０」は、ヘッド３ａの有する複数のノズルＮをノズル列方向ＤＮの所定範囲ごとに区分した複数のノズルＮからなるノズル群について、吐出距離ＰＧおよび着弾角度θのうちの一方または両方が所定範囲内にないことを示し、「－」は、ヘッド３ａのノズルＮが印刷領域ＲＰに対向しないことを示す。
【0128】
印刷経路選択ステップＳ４０は、まず、候補経路情報Ｄｂおよび吐出条件情報Ｄｅに基づいて、印刷領域ＲＰを通過する複数の候補経路ＬＭを抽出する。図１３に示す例では、候補経路ＬＭ＿０～ＬＭ＿６が抽出される。
【0129】
また、印刷経路選択ステップＳ４０は、複数の候補経路ＬＭを抽出した後、各候補経路ＬＭについての有効ノズル情報Ｄｆを取得し、印刷領域ＲＰと吐出幅Ｗｎとの位置関係を求める。図１３に示す例では、吐出幅Ｗｎが「１」で示されるノズル群で規定される。
【0130】
さらに、印刷経路選択ステップＳ４０は、印刷領域ＲＰと吐出幅Ｗｎとの位置関係に基づいて、抽出した複数の候補経路ＬＭのうち、印刷経路ＲＵとして最適な候補経路ＬＭの組み合わせを求め、その組み合わせを印刷経路ＲＵとして選択する。ここで、当該組み合わせは、各候補経路ＬＭの吐出幅Ｗｎが副走査方向ＤＳにおいて互いに重なる領域である後述の重複領域ＯＶを有し、かつ、印刷領域ＲＰの全域を満たすことが可能な最小個数の候補経路ＬＭの組み合わせである。
【0131】
当該組み合わせについて図１３に基づいて具体的に説明すると、印刷領域ＲＰの副走査方向ＤＳでの一端である図中左端から「１」が始まる候補経路ＬＭ＿１を印刷経路ＲＵ＿１として選択し、続いて、印刷経路ＲＵ＿１の副走査方向ＤＳでの他端である図中右端の「１」と副走査方向ＤＳで同じ位置から「１」が始まる候補経路ＬＭ＿３を印刷経路ＲＵ＿２として選択し、さらに、印刷経路ＲＵ＿２の副走査方向ＤＳでの一端である図中右端の「１」と副走査方向ＤＳで同じ位置から「１」が始まる候補経路ＬＭ＿５を印刷経路ＲＵ＿３として選択する。このような演算を印刷経路ＲＵの図中右端の「１」が印刷領域ＲＰの図中右端に到達するまで繰り返すことにより、互いに重なり、かつ、印刷領域ＲＰの全域を満たすことが可能な、複数の候補経路ＬＭの最小個数の組み合わせである経路組ＬＭＳが求められる。
【0132】
以上のように、印刷経路選択ステップＳ４０では、有効ノズル情報Ｄｆに基づいて、候補経路情報Ｄｂの示す複数の候補経路ＬＭのうち印刷領域ＲＰの範囲に対応する２つ以上の候補経路ＬＭで構成される経路組ＬＭＳが印刷経路ＲＵとして選択される。図１３に示す例では、候補経路ＬＭ＿０～ＬＭ＿６のうち候補経路ＬＭ＿１、ＬＭ＿３、ＬＭ＿５が経路組ＬＭＳを構成する。
【0133】
ここで、経路組ＬＭＳを構成する３つの候補経路ＬＭは、「第１経路」、「第２経路」および「第３経路」の一例であり、主走査方向ＤＭに沿って延びる。例えば、候補経路ＬＭ＿１は、「第１経路」の一例である。候補経路ＬＭ＿３は、「第２経路」の一例であり、候補経路ＬＭ＿１に副走査方向ＤＳで隣り合う。候補経路ＬＭ＿５は、「第３経路」の一例であり、候補経路ＬＭ＿３に副走査方向ＤＳで隣り合う。
【0134】
なお、経路組ＬＭＳを構成する２つ以上の候補経路ＬＭは、印刷領域ＲＰの副走査方向での全範囲をカバーできればよく、図１３に示す例に限定されない。また、経路組ＬＭＳを構成する候補経路ＬＭの数は、２つ以下または４つ以上であってもよい。
【0135】
ただし、経路組ＬＭＳを構成する候補経路ＬＭの数が多いほど、主走査方向ＤＭでのヘッド３ａの往復移動回数が多くなるものの、印刷領域ＲＰの曲率が大きくても、ノズル列ＮＬを構成する複数のノズルＮのうち吐出距離ＰＧおよび着弾角度θの変動の少ないノズルＮのみを用いることができるので、画質を向上させることができる。一方、経路組ＬＭＳを構成する候補経路ＬＭの数が少ないほど、主走査方向ＤＭでのヘッド３ａの往復移動回数を少なくすることができるので、印刷の生産性を向上させることができる。ここで、印刷領域ＲＰの曲率が小さければ、経路組ＬＭＳを構成する候補経路ＬＭの数が少なくすることにより、画質の向上と生産性の向上との両立を図ることができる。このようなことから、印刷領域ＲＰの曲率に応じて、経路組ＬＭＳを構成する候補経路ＬＭの数を設定することにより、印刷の生産性の低下を低減しつつ、画質を向上させることができる。
【0136】
このように、印刷の生産性を向上させる観点では、印刷経路選択ステップＳ４０での選択は、経路組ＬＭＳを構成する候補経路ＬＭの数が最小となるように行われる。また、印刷領域ＲＰに画像抜けを生じさせない観点から、印刷経路ＲＵとして選択される２つ以上の候補経路ＬＭのうち互いに隣り合う２つの候補経路ＬＭの間隔Ｄｒは、有効ノズル情報Ｄｆの示す幅である吐出幅Ｗｎよりも小さい。
【0137】
１－８．印刷データ生成ステップ
まず、印刷データ生成ステップＳ５０の説明に先立ち、前述の印刷経路選択ステップＳ４０で選択された３つの印刷経路ＲＵについて説明する。
まず、印刷データ生成ステップＳ５０の説明に先立ち、前述の印刷経路選択ステップＳ４０で選択された３つの印刷経路ＲＵについて説明する。
【0138】
図１４は、印刷経路ＲＵを説明するための図である。図１４では、前述の印刷経路選択ステップＳ４０で選択された３つの印刷経路ＲＵが印刷経路ＲＵ＿１～ＲＵ＿３として示されるとともに、説明の便宜上、各印刷経路ＲＵ＿１～ＲＵ＿３に対応するヘッド３ａであるヘッド３ａ＿１～３ａ＿３が二点鎖線で示される。
【0139】
印刷動作では、図１４に示すように、ロボット２がヘッド３ａを各印刷経路ＲＵに沿って移動させつつヘッド３ａがワークＷの面ＷＦに向けてインクを吐出する。互いに隣り合う２つの印刷経路ＲＵの印刷動作の間には、ロボット２がヘッド３ａを副走査方向ＤＳに移動させる改行動作を実行する。
【0140】
ここで、ロボット２がヘッド３ａを印刷経路ＲＵ＿１に沿って移動させつつヘッド３ａがワークＷの面ＷＦに向けてインクを吐出する印刷動作は、「第１印刷動作」の一例である。ロボット２がヘッド３ａを印刷経路ＲＵ＿２に沿って移動させつつヘッド３ａがワークＷの面ＷＦに向けてインクを吐出する印刷動作は、「第２印刷動作」の一例である。ここで、第１印刷動作におけるワークＷに対するヘッド３ａの相対的な移動方向が主走査方向ＤＭ＿１であり、第２印刷動作におけるワークＷに対するヘッド３ａの相対的な移動方向が主走査方向ＤＭ＿２であり、第３印刷動作におけるワークＷに対するヘッド３ａの相対的な移動方向が主走査方向ＤＭ＿３である。以下では、主走査方向ＤＭ＿１、ＤＭ＿２、ＤＭ＿３のそれぞれを主走査方向ＤＭという場合がある。
【0141】
なお、「第１印刷動作」は、ロボット２がヘッド３ａを印刷経路ＲＵ＿２に沿って移動させつつヘッド３ａがワークＷの面ＷＦに向けてインクを吐出する印刷動作であってもよい。この場合、ロボット２がヘッド３ａを印刷経路ＲＵ＿１に沿って移動させつつヘッド３ａがワークＷの面ＷＦに向けてインクを吐出する印刷動作は、「第２印刷動作」に相当する。また、ロボット２がヘッド３ａを印刷経路ＲＵ＿２に沿って移動させつつヘッド３ａがワークＷの面ＷＦに向けてインクを吐出する印刷動作と、ロボット２がヘッド３ａを印刷経路ＲＵ＿３に沿って移動させつつヘッド３ａがワークＷの面ＷＦに向けてインクを吐出する印刷動作と、のうち、一方の印刷動作を「第１印刷動作」とし、他方の印刷動作を「第２印刷動作」として捉えてもよい。
【0142】
以上のように、印刷動作が行われる。ここで、ロボット２は、第１印刷動作および第２印刷動作のそれぞれの実行時において、前述の第２ノズルに相当するノズルＮから印刷領域ＲＰへのインクの吐出距離ＰＧを第１ノズルに相当するノズルＮから印刷領域ＲＰへのインクの吐出距離ＰＧよりも短くするように動作する。このため、第１ノズルに相当するノズルＮから印刷領域ＲＰへの着弾誤差は、第２ノズルに相当するノズルＮから印刷領域ＲＰへの着弾誤差に比べて大きい。これは、前述のように、第１ノズルに相当するノズルＮでは、第２ノズルに相当するノズルＮに比べて、吐出距離ＰＧが大きいことから、ノズルＮから吐出されるインクの液滴が飛翔中に気流または吐出方向の誤差の影響を受けやすいためである。
【0143】
また、ロボット２は、第１印刷動作および第２印刷動作のそれぞれの実行時において、前述の第２ノズルに相当するノズルＮから印刷領域ＲＰへのインクの着弾角度θを第１ノズルに相当するノズルＮから印刷領域ＲＰへのインクの着弾角度θよりも９０°に近くするように動作する。このため、第１ノズルに相当するノズルＮから印刷領域ＲＰへの着弾誤差は、第２ノズルに相当するノズルＮから印刷領域ＲＰへの着弾誤差に比べて大きい。これは、前述のように、第１ノズルに相当するノズルＮでは、第２ノズルに相当するノズルＮに比べて、着弾角度θの９０°との差が大きいことから、ワークＷの形状またはノズルＮの位置および姿勢の誤差の影響を受けやすいためである。
【0144】
そこで、印刷データ生成ステップＳ５０は、前述のような着弾誤差による画質の低下を低減するように、第１印刷動作および第２印刷動作のそれぞれによる記録比率を調整した印刷データＩｍｇを作成することが好ましい。「記録比率」は、２つの印刷動作のうちの一方の印刷動作による記録画素と他方の印刷動作による記録画素との比率であって、主走査方向ＤＭで互いに異なる複数の位置の位置ごとに設定される。当該複数の位置は、前述の第１主走査位置ＰＭａおよび第２主走査位置ＰＭｂを含む。当該設定は、第１印刷動作および第２印刷動作のうちの一方または両方の実行時の吐出距離ＰＧおよび着弾角度θのうちの一方または両方に基づいて行えばよい。
【0145】
なお、前述のように、「第１ノズル」は、ノズル列ＮＬを構成する複数のノズルＮのうち、ノズル列ＮＬの中央よりも端部に近いノズルＮであり、「第２ノズル」は、当該複数のノズルＮのうち第１ノズルよりもノズル列ＮＬの中央に近いノズルＮである。
【0146】
図１５は、印刷データ生成ステップＳ５０を説明するための図である。図１５では、ヘッド３ａ＿１～３ａ＿３のそれぞれの複数のノズルＮとワークＷ上のインクの着弾位置との関係が示される。なお、前述のように、ヘッド３ａ＿１は第１印刷動作の実行時のヘッド３ａであり、ヘッド３ａ＿２は第２印刷動作の実行時のヘッド３ａであり、ヘッド３ａ＿３は第３印刷動作の実行時のヘッド３ａである。
【0147】
印刷データ生成ステップＳ５０は、印刷経路情報Ｄａ、印刷領域情報Ｄｄおよびヘッド情報Ｄｇに基づいて、印刷データＩｍｇを生成する。なお、印刷経路情報Ｄａ、印刷領域情報Ｄｄおよびヘッド情報Ｄｇは、必要に応じて、仮想空間ＶＳの座標系の座標値に合わせて変換処理したうえで印刷データ生成ステップＳ５０に用いられる。
【0148】
具体的に説明すると、印刷データ生成ステップＳ５０は、図１５に示すように、仮想空間ＶＳにおいて、印刷経路情報Ｄａの示す印刷経路ＲＵごとに、印刷領域情報Ｄｄの示す印刷領域ＲＰと、ヘッド情報Ｄｇの示すヘッド３ａの各ノズルＮから吐出方向ＤＥに延びる仮想線と、の交点を求め、当該交点に基づいて、印刷経路情報Ｄａの示す印刷経路ごと、つまり、印刷動作ごとの印刷データＩｍｇを生成する。
【0149】
当該交点は、ヘッド３ａからのインクの着弾位置に相当する。印刷データ生成ステップＳ５０は、印刷領域情報Ｄｄに含まれる３次元画像情報から当該交点に対応する色データまたは階調データを印刷経路ＲＵごとに抽出し、当該３次元画像情報を第１印刷動作、第２印刷動作および第３印刷動作の印刷動作ごとに分割し、分割された３次元画像情報を必要に応じて色変換および二値化することにより、印刷データＩｍｇを生成する。
【0150】
ここで、印刷領域ＲＰは、仮想空間ＶＳにおいて、図１５に示すように複数のボクセルＢＸに量子化される。個々のボクセルＢＸは立方体であって、何れのボクセルも辺の長さが等しく、仮想空間ＶＳにおいて印刷領域ＲＰに沿って連続して３次元的に配置される。なお、ボクセルＢＸは辺の長さは印刷解像度に応じて適宜調整されることが好ましい。ボクセルＢＸへの量子化と、インクの着弾位置に相当する前述の交点に基づき、印刷領域ＲＰは、第１印刷動作の実行時にインクを付与可能な第１印刷領域ＲＰ１と、第２印刷動作の実行時にインクを付与可能な第２印刷領域ＲＰ２と、第３印刷動作の実行時にインクを付与可能な第３印刷領域ＲＰ３と、にボクセルＢＸを単位として分割される。続いて、印刷データ生成ステップＳ５０は、各ボクセルＢＸに１つのノズルＮからのインクによる１つのドットが所属するように排他的処理を行う。このように、ドット同士の排他処理は、ボクセルＢＸを単位として実行される。ドット同士の排他処理により、印刷領域情報Ｄｄに含まれる３次元画像情報を第１印刷動作、第２印刷動作および第３印刷動作の印刷動作ごとに分割する。つまり、印刷動作ごとの印刷データＩｍｇを生成する。
【0151】
なお、ドット同士の排他処理の単位の他の例として、ボクセルＢＸを用いずに、平面的な画像データである前述の２次元画像におけるピクセルを用いてもよい。この場合、２次元に配列されたピクセルに１つのノズルＮからのインクによる１つのドットが所属するように排他的処理を行うことにより、印刷領域情報Ｄｄに含まれる３次元画像情報を印刷動作ごとに分割する。なお、この場合は３次元画像の画素と前述の２次元画像のピクセルとが互いに対応付けられている必要がある。
【0152】
また、ドット同士の排他処理の単位の他の例として、ボクセルＢＸを用いる代わりに、パーティクルを用いてもよい。この場合、印刷領域ＲＰは、仮想空間ＶＳにおいて、複数のパーティクルによって表される。好ましくは、個々のパーティクルは球体であって、何れのパーティクルも半径が等しく、印刷領域ＲＰに沿って３次元的に配置される。なお、パーティクルの半径は印刷解像度に応じて適宜調整されることがされに好ましい。パーティクルの中心はドットが配置される位置を示しており、パーティクルの中心は仮想空間ＶＳにおいて、印刷領域ＲＰと、ヘッド情報Ｄｇの示すヘッド３ａの各ノズルＮから吐出方向ＤＥに延びる仮想線と、の交点を求め、当該交点に基づいて配置される。また、あるパーティクルの半径よりも外側においては他のパーティクルの配置が許容される一方で、あるパーティクルの半径よりも内側には他のパーティクルの一部が侵入することは許容されず、他のパーティクルは排他される。つまり、印刷領域ＲＰの表面は複数のパーティクルによって充填され、印刷領域ＲＰの形状や個々の配置順序に応じて個々のパーティクルの位置は動的に変化する。このように規定されるパーティクルは、前述のボクセルＢＸに比べて、印刷領域ＲＰの曲面を滑らかに表すことが可能であり、立体物印刷装置１によって形成される印刷画像中にモアレが生じることを抑制できる。
【0153】
なお、パーティクル同士の排他関係は半径の内側もしくは外側といった２値的な条件によって規定される前述の例の他にも、パーティクル同士の中心からの距離に応じた連続的な条件によって規定されてもよい。より具体的には、個々のパーティクルの中心において、他のパーティクルを排他する斥力が最も高くなるよう、ガウス関数等によって示される連続的な斥力ポテンシャルを設定する。そして、新たに配置しようとするパーティクルと、既に配置された周辺のパーティクルと、における斥力ポテンシャルの総和を計算し、当該総和が一定の閾値よりも低い場合については、新たにパーティクルを配置する。一方で、当該総和が一定の閾値よりも高い場合については、新たにパーティクルを配置することを保留する。このように斥力ポテンシャルの概念を導入した条件によってパーティクルの排他関係を規定することで、前述の２値的な条件によって排他関係を規定する場合に比べて、さらに印刷領域ＲＰの曲面を滑らかに表すことが可能であり、立体物印刷装置１によって形成される印刷画像中にモアレが生じることを抑制できる。
【0154】
図１５に示す例では、印刷領域情報Ｄｄに含まれる３次元画像情報は、ヘッド３ａ＿１からのインクによるドットＤｔ１が所属する複数のボクセルＢＸに対応する３次元画像情報と、ヘッド３ａ＿２からのインクによるドットＤｔ２が所属する複数のボクセルＢＸに対応する３次元画像情報と、ヘッド３ａ＿３からのインクによるドットＤｔ３が所属する複数のボクセルＢＸに対応する３次元画像情報と、に分割される。
【0155】
ヘッド３ａ＿１からのインクによるドットＤｔ１が所属する複数のボクセルＢＸに対応する３次元画像情報は、第１印刷動作に用いられる。ヘッド３ａ＿２からのインクによるドットＤｔ２が所属する複数のボクセルＢＸに対応する３次元画像情報は、第２印刷動作に用いられる。ヘッド３ａ＿３からのインクによるドットＤｔ３が所属する複数のボクセルＢＸに対応する３次元画像情報は、第３印刷動作に用いられる。
【0156】
また、印刷データ生成ステップＳ５０は、印刷領域ＲＰにドットの所属しないボクセルＢＸが存在するか否かを確認する。これにより、実際の印刷画像に欠け等の欠陥が生じるか否かが確認される。印刷領域ＲＰにドットの所属しないボクセルＢＸが存在する場合、印刷経路ＲＵが適宜に追加または変更された後、印刷データ生成ステップＳ５０が再度実行される。
【0157】
以上のように、立体物印刷装置１は、ヘッド３ａとロボット２とを有し、印刷動作を実行する。ヘッド３ａには、複数のノズルＮで構成されるノズル列ＮＬが設けられる。ロボット２は、立体的なワークＷに対してヘッド３ａを相対的に移動させる。当該印刷動作は、ロボット２を動作させつつヘッド３ａからワークＷ上の印刷領域ＲＰに向けてインクを吐出させる。
【0158】
立体物印刷装置１の印刷動作設定方法は、前述のように、候補経路作成ステップＳ１０と、吐出条件取得ステップＳ２０と、印刷経路選択ステップＳ４０と、を含む。候補経路作成ステップＳ１０は、仮想空間ＶＳにおいてワークＷとヘッド３ａとの相対的な位置の変化を示す複数の候補経路ＬＭを作成する。吐出条件取得ステップＳ２０は、仮想空間ＶＳにおいて複数の候補経路ＬＭの経路ごとに複数のノズルＮと印刷領域ＲＰとの位置関係に関する吐出条件情報Ｄｅを取得する。印刷経路選択ステップＳ４０は、吐出条件情報Ｄｅに基づいて、複数の候補経路ＬＭのうちの少なくとも１つの候補経路ＬＭを印刷動作の実行時に用いる印刷経路ＲＵとして選択する。
【0159】
以上の立体物印刷装置１の印刷動作設定方法では、吐出条件情報Ｄｅに基づいて、複数の候補経路ＬＭのうちの少なくとも１つの候補経路ＬＭが印刷動作の実行時に用いる印刷経路ＲＵとして選択されるので、ワークＷの印刷領域ＲＰの形状および大きさ等の態様に応じて印刷動作を適切に設定することができる。この結果、印刷の生産性を高めつつ適切な印刷動作を設定することができる。
【0160】
前述のように、吐出条件情報Ｄｅは、印刷領域ＲＰと複数のノズルＮとの間の距離である吐出距離ＰＧに関する情報である吐出距離情報Ｄｅ１を含む。このため、複数の候補経路ＬＭのうち、着弾精度の大きく低下する条件となる候補経路ＬＭを除外して、印刷経路ＲＵを設定することができる。この結果、画質の向上を図ることができる。
【0161】
また、前述のように、本実施形態の立体物印刷装置１の印刷動作設定方法は、吐出条件取得ステップＳ２０と印刷経路選択ステップＳ４０との間に吐出幅情報取得ステップＳ３０を含む。吐出幅情報取得ステップＳ３０は、複数の候補経路ＬＭの経路ごとに、吐出距離情報Ｄｅ１に基づいて複数のノズルＮのうちインクの吐出に用いるノズル群を示す情報である有効ノズル情報Ｄｆを取得する。そして、印刷経路選択ステップＳ４０は、吐出条件情報Ｄｅのほか、有効ノズル情報Ｄｆと印刷領域ＲＰを示す情報である印刷領域情報Ｄｄとに基づいて、印刷経路ＲＵを選択する。このため、吐出距離ＰＧに応じて候補経路ＬＭごとにインクの吐出に用いるノズル群の幅である吐出幅Ｗｎを適切に設定したり、吐出幅Ｗｎに応じて印刷経路ＲＵを適切に設定したりすることができる。
【0162】
さらに、前述のように、吐出条件情報Ｄｅは、印刷領域ＲＰと複数のノズルＮから吐出されるインクの飛翔方向とのなす角度に関する情報である角度情報Ｄｅ２を含む。当該角度は、印刷領域ＲＰへのインクの着弾角度に相当する。このため、複数の候補経路ＬＭのうち、着弾精度の大きく低下する条件となる候補経路ＬＭを除外して、印刷経路ＲＵを設定することができる。この結果、画質の向上を図ることができる。
【0163】
また、前述のように、吐出幅情報取得ステップＳ３０は、複数の候補経路ＬＭの経路ごとに、角度情報Ｄｅ２に基づいて有効ノズル情報Ｄｆを取得してもよい。この場合、吐出角度に応じて候補経路ＬＭごとにインクの吐出に用いるノズル群の幅である吐出幅Ｗｎを適切に設定したり、吐出幅Ｗｎに応じて印刷経路ＲＵを適切に設定したりすることができる。なお、有効ノズル情報Ｄｆを取得する際、角度情報Ｄｅ２は、吐出距離情報Ｄｅ１に代えて用いられてもよいし、吐出距離情報Ｄｅ１に加えて用いられてもよい。すなわち、有効ノズル情報Ｄｆは、吐出距離情報Ｄｅ１および角度情報Ｄｅ２のうちの一方または両方に基づいて取得される。
【0164】
さらに、前述のように、印刷経路選択ステップＳ４０では、有効ノズル情報Ｄｆに基づいて、複数の候補経路ＬＭのうち印刷領域ＲＰの全域を印刷可能な２つ以上の候補経路ＬＭで構成される経路組を印刷経路ＲＵとして選択する。このため、印刷画像の抜けなく印刷領域ＲＰの全域を印刷可能な印刷経路ＲＵを設定することができる。
【0165】
また、前述のように、印刷経路選択ステップＳ４０では、経路組を構成する候補経路ＬＭの数が最小となるように、複数の候補経路ＬＭから２つ以上の候補経路ＬＭを選択する。このため、効率的な印刷動作を設定することができる。すなわち、印刷領域ＲＰ内の同じ範囲を何度も走査するようなロボット２の動作を抑制することができる。
【0166】
さらに、前述のように、印刷経路ＲＵとして選択される２つ以上の候補経路のうち互いに隣り合う２つの候補経路ＬＭの間隔は、有効ノズル情報Ｄｆの示す幅よりも小さい。このため、互いに隣り合う２つの候補経路ＬＭのうち、一方の候補経路ＬＭを印刷経路ＲＵとして用いた印刷動作による印刷画像と、他方の候補経路ＬＭを印刷経路ＲＵとして用いた印刷動作による印刷画像と、を印刷領域ＲＰにおいて互いに重複させることができる。この結果、これらの印刷画像の境界またはその近傍での画質低下を抑制することができる。
【0167】
２．第２実施形態
以下、本開示の第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および機能が第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、本開示の第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および機能が第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。
【0168】
図１６および図１７は、第２実施形態における印刷経路ＲＵ＿１～ＲＵ＿３を説明するための図である。図１６では、仮想空間ＶＳにおいて、ｚ２方向にみたワークＷおよび印刷経路ＲＵ＿１～ＲＵ＿３が示される。図１７では、仮想空間ＶＳにおいて、ｘ２方向にみたワークＷおよび印刷経路ＲＵ＿１～ＲＵ＿３が示される。
【0169】
本実施形態は、印刷経路ＲＵ＿１～ＲＵ＿３の形状が異なること以外は、前述の第１実施形態と同様である。本実施形態では、複数の印刷経路ＲＵの互いの間隔が主走査方向ＤＭの全域にわたり一定である。このため、少ない印刷経路ＲＵで広範囲の印刷領域に印刷を行うことができる。このような印刷経路ＲＵを作成する場合、第３ステップＳ１３において、互いに平行な複数の主走査仮想平面ＶＰＭが用いられる。
【0170】
以上の第２実施形態によっても、印刷の生産性を高めつつ適切な印刷動作を設定することができる。
【0171】
３．第３実施形態
以下、本開示の第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および機能が第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、本開示の第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および機能が第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。
【0172】
図１８は、第３実施形態における印刷経路ＲＵ＿１～ＲＵ＿３を説明するための図である。本実施形態は、ワークＷの印刷領域ＲＰの形状が異なるとともに、これに伴い印刷経路ＲＵ＿１～ＲＵ＿３の形状が異なること以外は、第１実施形態と同様である。
【0173】
本実施形態では、主走査方向ＤＭに直交する断面でみて、印刷領域ＲＰが曲率の変化する部分を有する。図１８に示す例では、互いに異なる曲率の部分を通るように、印刷経路ＲＵ＿１～ＲＵ＿３が設定される。
【0174】
図１８に示す例では、印刷経路ＲＵ＿１と印刷経路ＲＵ＿２との間の印刷領域ＲＰの曲率が印刷経路ＲＵ＿２と印刷経路ＲＵ＿３との間の印刷領域ＲＰの曲率よりも大きい。そして、印刷経路ＲＵ＿１と印刷経路ＲＵ＿２との間の印刷領域ＲＰに沿う距離Ｄ１２が印刷経路ＲＵ＿２と印刷経路ＲＵ＿３との間の印刷領域ＲＰに沿う距離Ｄ２３よりも小さい。これにより、画質を高めつつ、効率的な印刷動作を行うことができる。
【0175】
以上の第３実施形態によっても、印刷の生産性を高めつつ適切な印刷動作を設定することができる。本実施形態では、前述のように、印刷経路ＲＵとして選択される２つ以上の候補経路ＬＭは、「第１経路」の一例である印刷経路ＲＵ＿１と「第２経路」の一例である印刷経路ＲＵ＿２と「第３経路」の一例である印刷経路ＲＵ＿３を３つの候補経路ＬＭとして含む。印刷経路ＲＵ＿１、印刷経路ＲＵ＿２および印刷経路ＲＵ＿３のそれぞれは、主走査方向ＤＭに沿って延びる。印刷経路ＲＵ＿１および印刷経路ＲＵ＿２は、主走査方向ＤＭに交差する副走査方向ＤＳで互いに隣り合う。印刷経路ＲＵ＿２および印刷経路ＲＵ＿３は、副走査方向ＤＳで互いに隣り合う。印刷領域ＲＰは、主走査方向ＤＭに直交する断面でみて、曲率の変化する部分を有する。主走査方向ＤＭでの任意の位置において、印刷経路ＲＵ＿１と印刷経路ＲＵ＿２との間の印刷領域ＲＰに沿う距離Ｄ１２は、印刷経路ＲＵ＿２と印刷経路ＲＵ＿３との間の印刷領域ＲＰに沿う距離Ｄ２３と異なる。このため、印刷領域ＲＰの曲率に応じて効率的な印刷動作を設定することができる。
【0176】
４．変形例
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。
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。
【0177】
４－１．変形例１
前述の形態では、候補経路作成ステップＳ１０が第１ステップＳ１１、第２ステップＳ１２および第３ステップＳ１３を含む態様が例示されるが、候補経路作成ステップＳ１０での複数の候補経路ＬＭの作成方法は、当該態様に限定されない。例えば、第１ステップＳ１１および第２ステップＳ１２が省略されてもよい。この場合、例えば、候補経路作成ステップＳ１０は、第３ステップＳ１３において、主走査仮想平面ＶＰＭを適宜に設定することにより、候補経路ＬＭを設定すればよい。
前述の形態では、候補経路作成ステップＳ１０が第１ステップＳ１１、第２ステップＳ１２および第３ステップＳ１３を含む態様が例示されるが、候補経路作成ステップＳ１０での複数の候補経路ＬＭの作成方法は、当該態様に限定されない。例えば、第１ステップＳ１１および第２ステップＳ１２が省略されてもよい。この場合、例えば、候補経路作成ステップＳ１０は、第３ステップＳ１３において、主走査仮想平面ＶＰＭを適宜に設定することにより、候補経路ＬＭを設定すればよい。
【0178】
４－２．変形例２
前述の形態では、ロボットとして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。ロボットは、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、ロボットの腕部は、回動機構で構成される関節に加えて、伸縮機構または直動機構等を有してもよい。ただし、印刷動作での印刷品質と非印刷動作でのロボットの動作の自由度とのバランスの観点から、ロボットは、６軸以上の多軸ロボットであることが好ましい。
前述の形態では、ロボットとして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。ロボットは、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、ロボットの腕部は、回動機構で構成される関節に加えて、伸縮機構または直動機構等を有してもよい。ただし、印刷動作での印刷品質と非印刷動作でのロボットの動作の自由度とのバランスの観点から、ロボットは、６軸以上の多軸ロボットであることが好ましい。
【0179】
４－３．変形例３
前述の形態では、ロボットに対するヘッドの固定方法としてネジ止め等を用いる構成が例示されるが、当該構成に限定されない。例えば、ロボットのエンドエフェクターとして装着されるハンド等の把持機構によりヘッドを把持することにより、ロボットに対してヘッドを固定してもよい。
前述の形態では、ロボットに対するヘッドの固定方法としてネジ止め等を用いる構成が例示されるが、当該構成に限定されない。例えば、ロボットのエンドエフェクターとして装着されるハンド等の把持機構によりヘッドを把持することにより、ロボットに対してヘッドを固定してもよい。
【0180】
４－４．変形例４
また、前述の形態では、ヘッドを移動させる構成のロボットが例示されるが、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、ロボットがワークを移動させ、ヘッドに対してワークの位置および姿勢を３次元的に変化させる構成でもよい。この場合、例えば、ロボットアームの先端に装着されるハンド等の把持機構によりワークが把持される。
また、前述の形態では、ヘッドを移動させる構成のロボットが例示されるが、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、ロボットがワークを移動させ、ヘッドに対してワークの位置および姿勢を３次元的に変化させる構成でもよい。この場合、例えば、ロボットアームの先端に装着されるハンド等の把持機構によりワークが把持される。
【0181】
４－５．変形例５
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開示を適用することができる。
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開示を適用することができる。
【0182】
４－６．変形例６
本開示の立体物印刷装置の用途は画像の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。また、立体物印刷装置は、接着剤等の液体を媒体に塗布するジェットディスペンサーとしても利用できる。
本開示の立体物印刷装置の用途は画像の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。また、立体物印刷装置は、接着剤等の液体を媒体に塗布するジェットディスペンサーとしても利用できる。
【符号の説明】
【0183】
１…立体物印刷装置、２…ロボット、２ａ…アーム駆動機構、３…ヘッドユニット、３a…ヘッド、３ａ…ヘッド、３ａ＿１…ヘッド、３ａ＿２…ヘッド、３ａ＿３…ヘッド、３ｂ…圧力調整弁、３ｃ…エネルギー出射部、３ｅ…スイッチ回路、３ｆ…支持体、５…コントローラー、５ａ…記憶回路、５ｂ…処理回路、６…制御モジュール、６ａ…タイミング信号生成回路、６ｂ…電源回路、６ｃ…制御回路、６ｄ…駆動信号生成回路、７…コンピューター、７ａ…記憶回路、７ｂ…処理回路、１０…配管部、２１０…基部、２２０…腕部、２２１…アーム、２２２…アーム、２２３…アーム、２２４…アーム、２２５…アーム、２２６…アーム、２３０…関節、２３０＿１…関節、２３０＿２…関節、２３０＿３…関節、２３０＿４…関節、２３０＿５…関節、２３０＿６…関節、ＢＸ…ボクセル、ＣＬＫ…クロック信号、ＣＮＧ…チェンジ信号、Ｃｏｍ…駆動信号、Ｄ１…出力、Ｄ１２…距離、Ｄ２３…距離、Ｄ３…信号、ＤＥ…吐出方向、ＤＭ…主走査方向、ＤＭ＿１…主走査方向、ＤＭ＿２…主走査方向、ＤＭ＿３…主走査方向、ＤＮ…ノズル列方向、ＤＳ…副走査方向、Ｄａ…印刷経路情報、Ｄｂ…候補経路情報、Ｄｃ…ワーク情報、Ｄｄ…印刷領域情報、Ｄｅ…吐出条件情報、Ｄｅ１…吐出距離情報、Ｄｅ２…角度情報、Ｄｆ…吐出幅情報、Ｄｇ…ヘッド情報、Ｄｍ…距離、Ｄｒ…間隔、Ｄｔ１…ドット、Ｄｔ２…ドット、Ｄｔ３…ドット、ＦＮ…ノズル面、Ｉｍｇ…印刷データ、ＬＡＴ…ラッチ信号、ＬＥ…辺、ＬＭ…候補経路、ＬＭＳ…経路組、ＬＭ＿１…候補経路、ＬＭ＿２…候補経路、ＬＭ＿３…候補経路、ＬＭ＿ａ…候補経路、ＬＭ＿ｂ…候補経路、ＬＭ＿ｃ…候補経路、ＬＭ＿ｄ…候補経路、ＬＭ＿ｅ…候補経路、ＬＭ＿ｆ…候補経路、ＬＭ＿ｇ…候補経路、ＬＳ…副走査基準線、Ｎ…ノズル、ＮＬ…ノズル列、ＮＬ１…第１ノズル列、ＮＬ２…第２ノズル列、Ｏ１…回動軸、Ｏ２…回動軸、Ｏ３…回動軸、Ｏ４…回動軸、Ｏ５…回動軸、Ｏ６…回動軸、ＰＤ…駆動パルス、ＰＧ…距離、ＰＭ…基準点、ＰＭ＿１…基準点、ＰＭ＿２…基準点、ＰＭ＿３…基準点、ＰＯＬ…ポリゴン、ＰＯＬ＿１…交差ポリゴン、ＰＯＬ＿２…ポリゴン、ＰＲ…プログラム、ＰＴＳ…タイミング信号、ＰＶ…頂点、Ｐａ…交点、Ｐｂ…補間点、ＲＰ…印刷領域、ＲＵ…印刷経路、ＲＵ＿１…印刷経路（第１経路）、ＲＵ＿２…印刷経路（第２経路）、ＲＵ＿３…印刷経路（第３経路）、Ｓ１０…候補経路作成ステップ、Ｓ１１…第１ステップ、Ｓ１２…第２ステップ、Ｓ１３…第３ステップ、Ｓ２０…吐出条件取得ステップ、Ｓ３０…吐出幅情報取得ステップ、Ｓ４０…印刷経路選択ステップ、Ｓ５０…印刷データ生成ステップ、ＳＩ…制御信号、ＳＶ…仮想空間、Ｓｋ１…制御信号、ＴＣＰ…ツールセンターポイント、ＶＢＳ…オフセット電位、ＶＨＶ…電源電位、ＶＰＭ…主走査仮想平面、ＶＰＭ＿１…第１主走査仮想平面、ＶＰＭ＿２…第２主走査仮想平面、ＶＰＭ＿３…第３主走査仮想平面、ＶＰＳ…副走査仮想平面、ＶＳ…仮想空間、Ｖｐ…法線ベクトル、Ｗ…ワーク、ＷＦ…面、Ｗｎ…吐出幅、ｄＣｏｍ…波形指定信号、θ…角度。
【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】
【図16】
【図17】
【図18】