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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】P2024138840
(43)【公開日】2024-10-09
(54)【発明の名称】立体物印刷装置
(51)【国際特許分類】
B41J 2/01 20060101AFI20241002BHJP
【ＦＩ】
B41J2/01 109
B41J2/01 401
B41J2/01 303
B41J2/01 305
【審査請求】未請求
【請求項の数】13
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023049544
(22)【出願日】2023-03-27
(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】100179475
【弁理士】
【氏名又は名称】仲井 智至
(74)【代理人】
【識別番号】100216253
【弁理士】
【氏名又は名称】松岡 宏紀
(74)【代理人】
【識別番号】100225901
【弁理士】
【氏名又は名称】今村 真之
(72)【発明者】
【氏名】小林 一
【テーマコード（参考）】
2C056
【Ｆターム（参考）】
2C056EA04
2C056EC11
2C056EC12
2C056EC28
2C056EC35
2C056FA10
2C056HA07
2C056HA12
2C056HA29
2C056HA37
2C056HA38
(57)【要約】
【課題】ワークの設置を容易としつつ、立体的なワークに対して高精度な印刷を行う。
【解決手段】立体物印刷装置は、第１ノズルから液体を吐出する第１ヘッドと、第２ノズルから液体を吐出する第２ヘッドと、第１ヘッドをＺ軸に沿って移動させる第１のＺ移動機構と、第２ヘッドをＺ軸に沿って移動させる第２のＺ移動機構と、Ｚ軸に交差するＸ軸に沿って第１のＺ移動機構および第２のＺ移動機構を一括して移動させることにより、第１ヘッドおよび第２ヘッドをＸ軸に沿って移動させるＸ移動機構と、第１ヘッドおよび第２ヘッドから吐出される液体の付与を受ける立体的なワークを支持する多関節ロボットと、を備える。
【選択図】図１
【解決手段】立体物印刷装置は、第１ノズルから液体を吐出する第１ヘッドと、第２ノズルから液体を吐出する第２ヘッドと、第１ヘッドをＺ軸に沿って移動させる第１のＺ移動機構と、第２ヘッドをＺ軸に沿って移動させる第２のＺ移動機構と、Ｚ軸に交差するＸ軸に沿って第１のＺ移動機構および第２のＺ移動機構を一括して移動させることにより、第１ヘッドおよび第２ヘッドをＸ軸に沿って移動させるＸ移動機構と、第１ヘッドおよび第２ヘッドから吐出される液体の付与を受ける立体的なワークを支持する多関節ロボットと、を備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１ノズルから液体を吐出する第１ヘッドと、
第２ノズルから液体を吐出する第２ヘッドと、
前記第１ヘッドをＺ軸に沿って移動させる第１のＺ移動機構と、
前記第２ヘッドを前記Ｚ軸に沿って移動させる第２のＺ移動機構と、
前記Ｚ軸に交差するＸ軸に沿って前記第１のＺ移動機構および前記第２のＺ移動機構を一括して移動させることにより、前記第１ヘッドおよび前記第２ヘッドを前記Ｘ軸に沿って移動させるＸ移動機構と、
前記第１ヘッドおよび前記第２ヘッドから吐出される液体の付与を受ける立体的なワークを支持する多関節ロボットと、を備える、
ことを特徴とする立体物印刷装置。
第２ノズルから液体を吐出する第２ヘッドと、
前記第１ヘッドをＺ軸に沿って移動させる第１のＺ移動機構と、
前記第２ヘッドを前記Ｚ軸に沿って移動させる第２のＺ移動機構と、
前記Ｚ軸に交差するＸ軸に沿って前記第１のＺ移動機構および前記第２のＺ移動機構を一括して移動させることにより、前記第１ヘッドおよび前記第２ヘッドを前記Ｘ軸に沿って移動させるＸ移動機構と、
前記第１ヘッドおよび前記第２ヘッドから吐出される液体の付与を受ける立体的なワークを支持する多関節ロボットと、を備える、
ことを特徴とする立体物印刷装置。
【請求項2】
前記第１のＺ移動機構と前記第２のＺ移動機構と前記Ｘ移動機構とを動作させつつ、前記ワーク上の第１印刷領域に向けて前記第１ヘッドおよび前記第２ヘッドから液体を吐出させる第１印刷動作を実行し、
前記第１印刷動作の実行中において前記多関節ロボットは動作しない、
ことを特徴とする請求項１に記載の立体物印刷装置。
前記第１印刷動作の実行中において前記多関節ロボットは動作しない、
ことを特徴とする請求項１に記載の立体物印刷装置。
【請求項3】
前記Ｚ軸および前記Ｘ軸に交差するＹ軸に沿って前記多関節ロボットを移動するＹ移動機構をさらに備える、
ことを特徴とする請求項２に記載の立体物印刷装置。
ことを特徴とする請求項２に記載の立体物印刷装置。
【請求項4】
前記第１のＺ移動機構と前記第２のＺ移動機構と前記Ｘ移動機構とを動作させつつ、前記ワーク上の前記第１印刷領域と隣接する第２印刷領域に向けて前記第１ヘッドおよび前記第２ヘッドから液体を吐出させる第２印刷動作を実行し、
前記第２印刷動作の実行中において前記多関節ロボットは動作せず、
前記第１印刷動作と前記第２印刷動作との間の期間において、前記Ｙ移動機構が動作し、かつ、前記多関節ロボットは動作しない、
ことを特徴とする請求項３に記載の立体物印刷装置。
前記第２印刷動作の実行中において前記多関節ロボットは動作せず、
前記第１印刷動作と前記第２印刷動作との間の期間において、前記Ｙ移動機構が動作し、かつ、前記多関節ロボットは動作しない、
ことを特徴とする請求項３に記載の立体物印刷装置。
【請求項5】
前記第１印刷領域の一部は前記第２印刷領域と重複し、かつ、前記第１印刷領域の他の一部は前記第２印刷領域と重複しない、
ことを特徴とする請求項４に記載の立体物印刷装置。
ことを特徴とする請求項４に記載の立体物印刷装置。
【請求項6】
前記第１のＺ移動機構と前記第２のＺ移動機構と前記Ｘ移動機構とを動作させつつ、前記ワーク上の前記第１印刷領域とは異なる第３印刷領域に向けて前記第１ヘッドおよび前記第２ヘッドから液体を吐出させる第３印刷動作を実行し、
前記第３印刷動作の実行中において前記多関節ロボットは動作せず、
前記第１印刷動作と前記第３印刷動作との間の期間において、前記多関節ロボットが動作することにより前記ワークの姿勢を変更するワーク回転動作を実行する、
ことを特徴とする請求項２に記載の立体物印刷装置。
前記第３印刷動作の実行中において前記多関節ロボットは動作せず、
前記第１印刷動作と前記第３印刷動作との間の期間において、前記多関節ロボットが動作することにより前記ワークの姿勢を変更するワーク回転動作を実行する、
ことを特徴とする請求項２に記載の立体物印刷装置。
【請求項7】
前記多関節ロボットは、互いに異なる回動軸まわりに回動可能なＮ個（ただし、Ｎは、２以上の自然数である）の関節を有し、
前記Ｎ個の関節のうち前記ワーク回転動作の実行中において回動する関節の数は、Ｍ個（ただし、Ｍは、Ｎより小さい自然数である）である、
ことを特徴とする請求項６に記載の立体物印刷装置。
前記Ｎ個の関節のうち前記ワーク回転動作の実行中において回動する関節の数は、Ｍ個（ただし、Ｍは、Ｎより小さい自然数である）である、
ことを特徴とする請求項６に記載の立体物印刷装置。
【請求項8】
前記Ｎ個の関節のうち、
最も先端に近い関節を第１関節とし、
前記第１関節に次いで先端に近い関節を第２関節としたとき、
前記ワーク回転動作の実行中において回動する関節は、前記第１関節および前記第２関節のいずれか一方である、
ことを特徴とする請求項７に記載の立体物印刷装置。
最も先端に近い関節を第１関節とし、
前記第１関節に次いで先端に近い関節を第２関節としたとき、
前記ワーク回転動作の実行中において回動する関節は、前記第１関節および前記第２関節のいずれか一方である、
ことを特徴とする請求項７に記載の立体物印刷装置。
【請求項9】
前記第２関節の回動軸と前記Ｘ軸とが互いに平行である、
ことを特徴とする請求項８に記載の立体物印刷装置。
ことを特徴とする請求項８に記載の立体物印刷装置。
【請求項10】
前記第１関節の回動軸と前記Ｘ軸に交差するＹ軸とが互いに平行である、
ことを特徴とする請求項８に記載の立体物印刷装置。
ことを特徴とする請求項８に記載の立体物印刷装置。
【請求項11】
前記第１印刷動作よりも前に前記多関節ロボットが前記ワークを搬送する搬送動作を実行し、
前記ワーク回転動作の実行中において回動する関節の回転加速度は、前記搬送動作よりも前記ワーク回転動作において小さい、
ことを特徴とする請求項８に記載の立体物印刷装置。
前記ワーク回転動作の実行中において回動する関節の回転加速度は、前記搬送動作よりも前記ワーク回転動作において小さい、
ことを特徴とする請求項８に記載の立体物印刷装置。
【請求項12】
前記第１印刷動作と前記ワーク回転動作との間の期間において、前記第１のＺ移動機構および前記第２のＺ移動機構の動作により、前記第１ヘッドおよび前記第２ヘッドが前記ワークから離れる方向に移動するヘッド退避動作を実行する、
ことを特徴とする請求項６に記載の立体物印刷装置。
ことを特徴とする請求項６に記載の立体物印刷装置。
【請求項13】
前記Ｚ軸および前記Ｘ軸に交差するＹ軸に沿って前記多関節ロボットを移動するＹ移動機構をさらに備え、
前記第１印刷動作と前記ワーク回転動作との間の期間において、前記Ｙ移動機構の動作により、前記多関節ロボットが前記第１ヘッドおよび前記第２ヘッドから離れる方向に移動するヘッド退避動作を実行する、
ことを特徴とする請求項６に記載の立体物印刷装置。
前記第１印刷動作と前記ワーク回転動作との間の期間において、前記Ｙ移動機構の動作により、前記多関節ロボットが前記第１ヘッドおよび前記第２ヘッドから離れる方向に移動するヘッド退避動作を実行する、
ことを特徴とする請求項６に記載の立体物印刷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、立体物印刷装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、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立体物印刷装置が知られている。例えば、特許文献１に記載の装置は、複数のヘッドと、複数のヘッドを上下させるヘッド上下機構と、を有する。この装置では、上下動するキャリッジにインクジェットヘッドが搭載されるとともに、テーブル上に印刷対象物であるワークが載せられており、当該テーブル上のワークと当該キャリッジが相対的にＸＹ方向に移動可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１２－０３５５５２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に記載されるような従来の装置では、ワークの印刷面がヘッドと対向するように、テーブル上の治具等によってワークの位置が調整される。しかしながら、ワークの印刷面とは反対の載置面が平面であるとは限らないため、ワークの種類または印刷面を変更するたびに手動にて治具の交換または調整が必要となるという課題がある。
【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、本開示の立体物印刷装置の一態様は、第１ノズルから液体を吐出する第１ヘッドと、第２ノズルから液体を吐出する第２ヘッドと、前記第１ヘッドをＺ軸に沿って移動させる第１のＺ移動機構と、前記第２ヘッドを前記Ｚ軸に沿って移動させる第２のＺ移動機構と、前記Ｚ軸に交差するＸ軸に沿って前記第１のＺ移動機構および前記第２のＺ移動機構を一括して移動させることにより、前記第１ヘッドおよび前記第２ヘッドを前記Ｘ軸に沿って移動させるＸ移動機構と、前記第１ヘッドおよび前記第２ヘッドから吐出される液体の付与を受ける立体的なワークを支持する多関節ロボットと、を備える。
【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】多関節ロボットの一例を示す斜視図である。
【図4】ヘッドユニットおよび調整機構の概略構成を示す斜視図である。
【図5】第１実施形態に係る立体物印刷装置の動作の流れを示す図である。
【図6】第１印刷領域および第２印刷領域を説明するための図である。
【図7】第１実施形態の第１印刷動作を説明するための図である。
【図8】第１実施形態の第１印刷動作の実行時のＸ移動機構およびＺ移動機構を説明するための図である。
【図9】第１実施形態のヘッド退避動作およびフィード動作を説明するための図である。
【図10】第１実施形態の第２印刷動作を説明するための図である。
【図11】第２実施形態に係る立体物印刷装置の動作の流れを示す図である。
【図12】第１印刷領域および第３印刷領域を説明するための図である。
【図13】第２実施形態の第１印刷動作を説明するための図である。
【図14】第２実施形態のヘッド退避動作およびワーク回転動作を説明するための図である。
【図15】第２実施形態の第３印刷動作を説明するための図である。
【図16】変形例１のヘッド退避動作およびワーク回転動作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】
以下の説明は、便宜上、互いに交差するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を適宜に用いて行う。また、以下の説明では、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、後述の移動機構２および支持機構４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。以下では、便宜上、ワールド座標系を用いて移動機構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．第１実施形態
１－１．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。
１－１．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。
【0012】
ワークＷは、印刷対象となる領域を含む面ＷＦを有する。図１に示す例では、ワークＷが略半球体であり、面ＷＦが略凸球面である。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。
【0013】
図１に示すように、立体物印刷装置１は、基台１０と移動機構２とヘッドユニット３＿１～３＿４とセンサーユニット３０と支持機構４とを備える。以下、図１に基づいて、立体物印刷装置１の各部を順次簡単に説明する。なお、以下では、ヘッドユニット３＿１～３＿４のそれぞれをヘッドユニット３という場合がある。
【0014】
基台１０は、移動機構２を支持する面１０ａを有する台である。面１０ａは、Ｚ１方向を向く面である。ここで、基台１０には、基台１０に対して、移動機構２がネジ止め等により直接的または他の部材を介して間接的に固定される。
【0015】
図１に示す例では、基台１０が箱状をなしており、面１０ａがＺ１方向を向く面である。基台１０に対してＺ１方向の位置には、ケースが配置されてもよい。当該ケースは、基台１０に支持される移動機構２等の構造物を収容する空間を面１０ａとの間に形成する箱状の構造体であり、例えば、金属等で構成される複数の柱および複数の梁と、アクリル樹脂等の透明材料で構成される天板および壁板等の複数の板材と、を有する。
【0016】
なお、基台１０の構成は、図１に示す例に限定されず、任意である。また、基台１０は、必要に応じて設ければよく、省略されてもよい。基台１０が省略される場合、立体物印刷装置１の各構成要素は、例えば、建物の床、壁または天井等に設置される。
【0017】
移動機構２は、ワークＷに対するヘッドユニット３＿１～３＿４およびセンサーユニット３０の相対的な位置をＸ軸に沿う方向とＹ軸に沿う方向とで変化させる機構である。移動機構２は、Ｘ移動機構２ＸとＺ移動機構２Ｚ＿０～２Ｚ＿４とを備える。ここで、Ｚ移動機構２Ｚ＿１が「第１のＺ移動機構」の一例であり、Ｚ移動機構２Ｚ＿２が「第２のＺ移動機構」の一例である。なお、以下では、Ｚ移動機構２Ｚ＿０～２Ｚ＿４のそれぞれをＺ移動機構２Ｚという場合がある。
【0018】
Ｘ移動機構２Ｘは、Ｚ軸と直交するＸ軸に沿ってワークＷに対するヘッドユニット３およびセンサーユニット３０のそれぞれの相対位置を変化させる直動機構である。図１に示す例では、Ｘ移動機構２Ｘは、Ｚ移動機構２Ｚ＿０～２Ｚ＿４を介してヘッドユニット３＿１～３＿４およびセンサーユニット３０を支持しており、Ｚ移動機構２Ｚ＿０～２Ｚ＿４を一括してＸ軸に沿って移動させる。これにより、ヘッドユニット３＿１～３＿４およびセンサーユニット３０がワークＷに対してＸ軸に沿って移動する。
【0019】
Ｘ移動機構２Ｘは、１対の柱２ａと梁２ｂと１対のレール２ｃと可動体２ｄとを有する。これらは、例えば、鉄、ステンレス鋼またはアルミニウム合金等の金属で構成される。
【0020】
１対の柱２ａのそれぞれは、基台１０の面１０ａからＺ１方向に延びる部材である。図１に示す例では、１対の柱２ａがＸ軸に沿う方向に並ぶ。１対の柱２ａの先端には、梁２ｂが架け渡される。梁２ｂは、１対の柱２ａに支持される部材である。図１に示す例では、梁２ｂは、Ｘ軸に沿う方向に延びており、Ｚ軸に沿う方向を厚さ方向とする板状をなす。梁２ｂのＺ１方向を向く面には、１対のレール２ｃが配置される。１対のレール２ｃのそれぞれは、可動体２ｄを１対の柱２ａおよび梁２ｂに対してＸ軸に沿う方向に相対的に移動させるように案内するリニアレールであり、Ｘ軸に沿う方向に延びる。１対のレール２ｃには、図示しない直動軸受を介して、可動体２ｄが取り付けられる。可動体２ｄは、１対の柱２ａおよび梁２ｂに対してＸ軸に沿う方向に相対的に移動する部材である。図１に示す例では、Ｚ軸に沿う方向を厚さ方向とする板状をなす。図示しないが、Ｘ移動機構２Ｘは、当該移動のための駆動力を発生させるサーボモーター等の電動機を有するアクチュエーターと、当該移動の動作量を検出するリニアエンコーダー等のエンコーダーと、を有する。なお、Ｘ移動機構２Ｘの構成は、図１に示す例に限定されない。
【0021】
以上のＸ移動機構２Ｘの可動体２ｄには、支持体２ｅを介してＺ移動機構２Ｚ＿０～２Ｚ＿４が取り付けられる。これにより、可動体２ｄの移動に伴って、Ｚ移動機構２Ｚ＿０～２Ｚ＿４がＸ軸に沿う方向に移動する。
【0022】
ここで、支持体２ｅは、図示しない直動機構を介して可動体２ｄに取り付けられる。当該直動機構は、可動体２ｄに対して支持体２ｅをＺ軸に沿う方向に移動させる。これにより、Ｚ移動機構２Ｚ＿０～２Ｚ＿４が一括してＺ軸に沿う方向に移動する。当該直動機構は、例えば、Ｚ移動機構２Ｚと同様に構成される電動式の機構であってもよいし、手動式の機構であってもよい。当該直動機構は、電動式である場合、印刷時に駆動制御されてもよい。
【0023】
Ｚ移動機構２Ｚ＿１～２Ｚ＿４のそれぞれは、Ｚ軸に沿ってワークＷに対してヘッドユニット３を移動させる直動機構である。図１に示す例では、Ｚ移動機構２Ｚ＿１～２Ｚ＿４が支持体２ｅを介して前述のＸ移動機構２Ｘの可動体２ｄに取り付けられており、ヘッドユニット３をＺ軸に沿う方向に移動させる。また、Ｚ移動機構２Ｚ＿１～２Ｚ＿４がこの順でＸ２方向に並ぶ。
【0024】
ここで、Ｚ移動機構２Ｚ＿１～２Ｚ＿４には、ヘッドユニット３＿１～３＿４がそれぞれ一対一で対応する。そして、Ｚ移動機構２Ｚ＿１～２Ｚ＿４のそれぞれには、対応するヘッドユニット３が取り付けられる。したがって、Ｚ移動機構２Ｚ＿１は、ワークＷに対するヘッドユニット３＿１の相対的な位置をＺ軸に沿う方向で変化させる。同様に、Ｚ移動機構２Ｚ＿２～２Ｚ＿４は、ワークＷに対するヘッドユニット３＿２～３＿４の相対的な位置をそれぞれＺ軸に沿う方向で変化させる。このように、Ｚ移動機構２Ｚ＿１～２Ｚ＿４は、ワークＷに対するヘッドユニット３＿１～３＿４の相対的な位置を互いに独立にＺ軸に沿う方向で変化させる。
【0025】
これに対し、Ｚ移動機構２Ｚ＿０は、Ｚ軸に沿ってワークＷに対してセンサーユニット３０を移動させる直動機構であり、前述のＺ移動機構２Ｚ＿１～２Ｚ＿４のそれぞれとは独立に動作する。Ｚ移動機構２Ｚ＿０には、センサーユニット３０が取り付けられる。図１に示す例では、Ｚ移動機構２Ｚ＿０が支持体２ｅを介して前述のＸ移動機構２Ｘの可動体２ｄに取り付けられており、センサーユニット３０をＺ軸に沿う方向に移動させる。このように、Ｚ移動機構２Ｚ＿０は、ワークＷに対するセンサーユニット３０の相対的な位置をヘッドユニット３＿１～３＿４のそれぞれとは独立にＺ軸に沿う方向で変化させる。また、Ｚ移動機構２Ｚ＿０は、Ｚ移動機構２Ｚ＿１に対してＸ１方向の位置で隣り合う。すなわち、Ｚ移動機構２Ｚ＿０～２Ｚ＿４がこの順でＸ２方向に並ぶ。
【0026】
以上のＺ移動機構２Ｚ＿０～２Ｚ＿４は、前述のように移動の対象が異なること以外は、互いに同様に構成される。図示しないが、Ｚ移動機構２Ｚ＿０～２Ｚ＿４のそれぞれは、レールと可動体とアクチュエーターとエンコーダーとを有する。当該レールは、支持体２ｅに固定されており、Ｚ軸に沿う方向に延びるリニアレールである。当該可動体は、直動軸受を介して当該レールに取り付けられており、Ｚ軸に沿う方向に移動する。当該アクチュエーターは、当該移動のための駆動力を発生させるサーボモーター等の電動機を有する。当該エンコーダーは、当該移動の動作量を検出するリニアエンコーダー等である。なお、Ｚ移動機構２Ｚ＿０～２Ｚ＿４の構成は、互いに異なってもよい。ただし、低コスト化等の観点から、Ｚ移動機構２Ｚ＿０～２Ｚ＿４は、互いに同一の構成であることが好ましい。また、Ｚ移動機構２Ｚ＿０は、必要に応じて設けられ、省略されてもよい。
【0027】
図１では、図示を省略するが、当該可動体には、ヘッドユニット３またはセンサーユニット３０の姿勢を微調整するための調整機構を介して、ヘッドユニット３またはセンサーユニット３０が取り付けられる。当該調整機構の具体例については、後に図４に基づいて説明する。
【0028】
ヘッドユニット３＿１～３＿４のそれぞれは、「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。ここで、ヘッドユニット３＿１の有するヘッド３ａである後述のヘッド３ａ＿１が「第１ヘッド」の一例であり、ヘッドユニット３＿２の有するヘッド３ａである後述のヘッド３ａ＿２が「第２ヘッド」の一例である。なお、ヘッドユニット３の詳細については、後に図４に基づいて説明する。
【0029】
当該インクとしては、特に限定されないが、本実施形態では、熱硬化型、光硬化型、放射線硬化型および電子線硬化型等の硬化性樹脂を用いた硬化性インクが用いられる。なお、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。
【0030】
ヘッドユニット３には、図示しない配線および供給管が接続される。当該配線は、ヘッド３ａを駆動するための電気信号をヘッド３ａに供給する。当該供給管は、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に供給する可撓性の管体である。なお、ヘッドユニット３＿１～３＿４に用いるインクの種類は、互いに同一であっても異なってもよい。
【0031】
センサーユニット３０は、ワークＷとの位置関係を検出するセンサー３１を有するアセンブリーである。図１に示す例では、センサーユニット３０は、センサー３１とエネルギー出射部３２とを有する。
【0032】
センサー３１は、例えば、ワークＷとの接触を検出する接触式のセンサーと、ワークＷとの間の距離を検出する光学式の変位センサーと、のうちの一方または両方を有する。エネルギー出射部３２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、電子線または放射線等のエネルギーを出射する。エネルギー出射部３２は、例えば、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、センサー３１およびエネルギー出射部３２のうちの一方または両方は、必要に応じて設けられ、省略されてもよい。
【0033】
支持機構４は、ワークＷを支持する機構である。図１に示す例では、支持機構４は、Ｙ移動機構４Ｙと多関節ロボット４Ｗとを有する。
【0034】
Ｙ移動機構４Ｙは、多関節ロボット４ＷをＹ軸に沿って移動させる直動機構である。この移動により、ワークＷに対するヘッドユニット３＿１～３＿４およびセンサーユニット３０の相対的な位置をＹ軸に沿う方向で変化させることが可能である。
【0035】
Ｙ移動機構４Ｙは、支持体４ａと１対のレール４ｂと可動体４ｃとを有する。これらは、例えば、鉄、ステンレス鋼またはアルミニウム合金等の金属で構成される。
【0036】
支持体４ａは、固定設置される台である。図１に示す例では、支持体４ａは、Ｙ軸に沿う方向に延びており、Ｚ軸に沿う方向を厚さ方向とする板状をなす。支持体４ａのＺ１方向を向く面には、１対のレール４ｂが配置される。なお、支持体４ａは、前述の基台１０に固定されてもよいし、基台１０と一体で構成されてもよい。また、支持体４ａの形状は、図１に示す例に限定されず、任意である。
【0037】
１対のレール４ｂのそれぞれは、可動体４ｃを支持体４ａに対してＹ軸に沿う方向に相対的に移動させるように案内するリニアレールであり、Ｙ軸に沿う方向に延びる。１対のレール４ｂには、図示しない直動軸受を介して、可動体４ｃが取り付けられる。なお、１対のレール４ｂは、支持体４ａと一体で構成されてもよい。
【0038】
可動体４ｃは、支持体４ａに対してＹ軸に沿う方向に相対的に移動する部材である。図１に示す例では、Ｚ軸に沿う方向を厚さ方向とする板状をなす。図示しないが、Ｙ移動機構４Ｙは、当該移動のための駆動力を発生させるサーボモーター等の電動機を有するアクチュエーターと、当該移動の動作量を検出するリニアエンコーダー等のエンコーダーと、を有する。可動体４ｃには、ステージ４ｄがネジ留め等により取り付けられる。
【0039】
ステージ４ｄは、多関節ロボット４Ｗを支持する部材である。図１に示す例では、ステージ４ｄは、板状をなす。なお、当該調整機構は、アクチュエーターおよびエンコーダーを含む電動式の構成であってもよいし、手動で調整可能な構成であってもよい。また、ステージ４ｄは、可動体４ｃと一体で構成されてもよい。
【0040】
以上のＹ移動機構４Ｙのステージ４ｄには、多関節ロボット４Ｗがネジ留め等により取り付けられる。以上のＹ移動機構４Ｙの動作により、多関節ロボット４Ｗを動作させずに、ワークＷをＹ軸に沿って高精度に移動させることができる。
【0041】
多関節ロボット４Ｗは、ワークＷを支持する。多関節ロボット４Ｗは、ワークＷの位置および姿勢を変更可能であり、印刷動作の実行時に、ヘッドユニット３＿１～３＿４のヘッド３ａから吐出されるインクの付与を受けることが可能な所望の位置および姿勢でワークＷを支持する。多関節ロボット４Ｗの構成については、後に図３に基づいて説明する。
【0042】
以上の概略のように、立体物印刷装置１は、ヘッドユニット３＿１～３＿４のヘッド３ａと、Ｚ移動機構２Ｚ＿１～２Ｚ＿４と、Ｘ移動機構２Ｘと、多関節ロボット４Ｗと、を備える。ここで、前述のように、ヘッドユニット３＿１～３＿４のヘッド３ａのそれぞれは、「液体」の一例であるインクを後述のノズルＮから吐出する。Ｚ移動機構２Ｚ＿１～２Ｚ＿４は、ヘッドユニット３＿１～３＿４のヘッド３ａをＺ軸に沿って移動させる。Ｘ移動機構２Ｘは、Ｚ軸に交差するＸ軸に沿ってＺ移動機構２Ｚ＿１～２Ｚ＿４を一括して移動させることにより、ヘッドユニット３＿１～３＿４のヘッド３ａをＸ軸に沿って移動させる。多関節ロボット４Ｗは、ヘッドユニット３＿１～３＿４のヘッド３ａから吐出されるインクの付与を受ける立体的なワークＷを支持する。
【0043】
このように、多関節ロボット４ＷがワークＷを支持するので、ワークＷの立体的な形状によらず、ヘッドユニット３＿１～３＿４のヘッド３ａに対する所望の姿勢でワークＷを設置することができる。このため、Ｚ移動機構２Ｚ＿１～２Ｚ＿４とＸ移動機構２Ｘとを動作させつつ、ワークＷ上の印刷領域に向けて高精度にヘッドユニット３＿１～３＿４のヘッド３ａからインクを吐出させることができる。このように、ワークＷの設置を容易としつつ、立体的なワークＷに対して高精度な印刷を行うことができる。以下、立体物印刷装置１について詳述する。
【0044】
１－２．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、制御部５０を有する。
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、制御部５０を有する。
【0045】
制御部５０は、移動機構２、ヘッドユニット３＿１～３＿４、支持機構４およびセンサーユニット３０の動作を制御する。図２に示す例では、制御部５０は、コントローラー５と制御モジュール６とコンピューター７とを有する。以下、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を順次説明する。
【0046】
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。
【0047】
コントローラー５は、移動機構２および支持機構４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移動機構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。
【0048】
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。
【0049】
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。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。
【0050】
記憶回路５ａには、経路情報Ｄａおよび経路情報Ｄｂが記憶される。
【0051】
経路情報Ｄａは、移動機構２の動作の制御に用いられ、ヘッド３ａの移動すべき経路である後述の移動経路ＲＵ１、ＲＵ２におけるヘッド３ａの位置を目標位置として示す情報である。経路情報Ｄａは、例えば、ワールド座標系の座標値を用いて表される。ここで、経路情報Ｄａの示す印刷時のヘッド３ａの目標位置は、ヘッド３ａがワークＷから微小距離で離れた位置となるように設定される。経路情報Ｄａは、ワークＷの少なくとも一部の形状を表すワークデータに基づいて、コンピューター７により生成される。当該ワークデータは、例えば、ＳＴＬ（Standard Triangulated Language）形式のＣＡＤ（computer-aided design）データであるか、または、３次元カメラによりワークＷの形状を計測したデータである。経路情報Ｄａは、コンピューター７から記憶回路５ａに入力される。なお、経路情報Ｄａは、ワーク座標系の座標値を用いて表されてもよい。この場合、経路情報Ｄａは、ワーク座標系の座標値からワールド座標系の座標値に変換した後に移動機構２の動作の制御に用いられる。
【0052】
経路情報Ｄｂは、支持機構４の動作の制御に用いられ、ワークＷの移動すべき経路におけるワークＷの位置および姿勢を目標位置および目標姿勢として示す情報である。経路情報Ｄｂは、例えば、ワールド座標系の座標値を用いて表される。ここで、経路情報Ｄｂは、Ｙ移動機構４Ｙの制御に用いられる情報と、多関節ロボット４Ｗの制御に用いられる情報と、を含む。Ｙ移動機構４Ｙの制御に用いられる情報は、多関節ロボット４Ｗの後述の基部４１０のＹ軸に沿う方向での目標位置を示す情報を含む。多関節ロボット４Ｗの制御に用いられる情報は、Ｙ移動機構４Ｙのステージ４ｄに対するワークＷの目標位置および目標姿勢を示す情報を含む。また、経路情報Ｄｂは、印刷時のワークＷの位置および姿勢を目標位置および目標姿勢として示す情報を含む。経路情報Ｄｂの示す印刷時のワークＷの目標位置および目標姿勢は、例えば、ヘッド３ａの後述の複数のノズルＮとワークＷとの間の距離のバラツキができるだけ小さくなるように設定される。経路情報Ｄｂは、ユーザーの設定に応じて、コンピューター７により生成される。経路情報Ｄｂは、コンピューター７から記憶回路５ａに入力される。
【0053】
処理回路５ｂは、移動機構２および支持機構４の動作を制御するとともに、信号Ｄ３を生成する。
【0054】
具体的には、処理回路５ｂは、経路情報Ｄａを移動機構２の移動量および移動速度等の動作量に変換する演算を行う。そして、処理回路５ｂは、移動機構２の実際の動作量が前述の演算結果となるように、移動機構２の各エンコーダーからの出力信号Ｄｘ、Ｄｚ＿０～Ｄｚ４に基づいて、制御信号Ｓｘ、Ｓｚ＿０～Ｓｚ＿４を出力する。出力信号Ｄｘは、Ｘ移動機構２Ｘのエンコーダーから出力される信号である。出力信号Ｄｚ＿０～Ｄｚ＿４は、Ｚ移動機構２Ｚ＿０～２Ｚ＿４のエンコーダーから出力される信号である。制御信号Ｓｘは、Ｘ移動機構２Ｘのアクチュエーターの駆動を制御するための信号である。制御信号Ｓｚ＿０～Ｓｚ＿４は、Ｚ移動機構２Ｚ＿０～２Ｚ＿４のアクチュエ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Ｓｘ、Ｓｚ＿０～Ｓｚ＿４は、必要に応じて、センサーユニット３０のセンサー３１からの出力信号Ｄ１に基づいて処理回路５ｂにより補正される。
【0055】
また、処理回路５ｂは、経路情報Ｄｂを多関節ロボット４Ｗの各関節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、当該各関節の実際の回転角度および回転速度等の動作量が前述の演算結果となるように、多関節ロボット４Ｗの各関節に設けられるエンコーダーからの出力Ｄｗに基づいて、制御信号Ｓｗを出力する。制御信号Ｓｗは、多関節ロボット４Ｗの各関節に設けられるモーターの駆動を制御する信号である。
【0056】
さらに、処理回路５ｂは、出力信号Ｄｘ、Ｄｚ＿０～Ｄｚ＿４のうちの少なくとも１つの信号に基づいて、信号Ｄ３を生成する。例えば、処理回路５ｂは、出力信号Ｄｘが所定値となるタイミングのパルスを含む信号Ｄ３を生成してもよいし、出力信号Ｄｘをそのまま信号Ｄ３として出力してもよい。
【0057】
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。
【0058】
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か、または、信号Ｄ３が出力信号Ｄｘである場合、出力信号Ｄｘのパルスに同期したタイミングのパルスを含む信号をタイミング信号ＰＴＳとして生成する回路で構成される。
【0059】
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。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。
【0060】
制御回路６ｃは、タイミング信号ＰＴＳに基づいて、制御信号ＳＩ＿１～ＳＩ＿４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。制御信号ＳＩ＿１～ＳＩ＿４は、ヘッドユニット３＿１～３＿４にそれぞれ一対一で対応する。なお、以下では、制御信号ＳＩ＿１～ＳＩ＿４のそれぞれを制御信号ＳＩという場合がある。
【0061】
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。
【0062】
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。
【0063】
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。
【0064】
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。
【0065】
コンピューター７は、例えば、プログラムをインストールしたデスクトップ型のコンピューターである。コンピューター７は、経路情報Ｄａ、Ｄｂを生成する機能と、コントローラー５に経路情報Ｄａ、Ｄｂ等の情報を供給する機能と、制御モジュール６に印刷データ等の情報を供給する機能と、作業者からの指示を受け付ける機能と、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、ヘッドユニット３のエネルギー出射部３ｃとセンサーユニット３０のエネルギー出射部３２との駆動を制御する機能を有する。
【0066】
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。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が処理する経路情報Ｄａ等の各種データと、を記憶する。
【0067】
処理回路７ｂは、記憶回路７ａからプログラムを読み込んで実行することにより、各種機能を実現する。
【0068】
１－３．多関節ロボットの構成
図３は、多関節ロボット４Ｗの一例を示す斜視図である。以下、図３に基づいて、多関節ロボット４Ｗの構成を説明する。図３に示す例では、多関節ロボット４Ｗが６軸の多関節ロボットである。
図３は、多関節ロボット４Ｗの一例を示す斜視図である。以下、図３に基づいて、多関節ロボット４Ｗの構成を説明する。図３に示す例では、多関節ロボット４Ｗが６軸の多関節ロボットである。
【0069】
図３に示すように、多関節ロボット４Ｗは、基部４１０と、アーム４２０と、を有する。
【0070】
基部４１０は、アーム４２０を支持する台である。図３に示す例では、基部４１０は、前述のＹ移動機構４Ｙのステージ４ｄに対してネジ止め等により固定される。
【0071】
アーム４２０は、基部４１０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、アーム４２０は、アーム４２１、４２２、４２３、４２４、４２５および４２６を有し、これらがこの順に基部４１０から連結される。
【0072】
アーム４２１は、基部４１０に対して回動軸Ｏ１まわりに回動可能に関節Ｊ１を介して連結される。アーム４２２は、アーム４２１に対して回動軸Ｏ２まわりに回動可能に関節Ｊ２を介して連結される。アーム４２３は、アーム４２２に対して回動軸Ｏ３まわりに回動可能に関節Ｊ３を介して連結される。アーム４２４は、アーム４２３に対して回動軸Ｏ４まわりに回動可能に関節Ｊ４を介して連結される。アーム４２５は、アーム４２４に対して回動軸Ｏ５まわりに回動可能に関節Ｊ５を介して連結される。アーム４２６は、アーム４２５に対して回動軸Ｏ６まわりに回動可能に関節Ｊ６を介して連結される。ここで、関節Ｊ６は、「第１関節」の一例であり、関節Ｊ５は、「第２関節」の一例である。
【0073】
関節Ｊ１～Ｊ６のそれぞれは、基部４１０およびアーム４２１～４２６のうち隣り合う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。図３では図示しないが、関節Ｊ１～Ｊ６のそれぞれには、当該隣り合う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。
【0074】
回動軸Ｏ１は、Ｚ軸に平行な軸である。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。
【0075】
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。
【0076】
以上の多関節ロボット４Ｗには、エンドエフェクターとしてハンド機構４３０が装着される。
【0077】
ハンド機構４３０は、ワークＷを着脱可能に保持するロボットハンドである。ここで、「保持」とは、吸着および把持の双方を含む概念である。図１に示す例では、ハンド機構４３０は、ワークＷを負圧により吸着する機構である。なお、ハンド機構４３０の構成は、ワークＷの形状、大きさまたは材質等に応じて適宜に決められる。ハンド機構４３０は、負圧による吸着機構に限定されず、例えば、把持ハンド機構であってもよい。
【0078】
１－４．ヘッドユニットの構成
図４は、ヘッドユニット３および調整機構２ｆの概略構成を示す斜視図である。調整機構２ｆは、Ｚ移動機構２Ｚとヘッドユニット３とのＹ軸に沿う方向での位置関係、Ｚ移動機構２Ｚとヘッドユニット３とのＸ軸に平行な軸まわりの位置関係、Ｚ移動機構２Ｚとヘッドユニット３とのＺ軸に平行な軸まわりの位置関係、を微調整するための機構である。図示しないが、調整機構２ｆには、当該微調整のためのツマミ等が設けられており、それぞれの位置関係を手動により当該微調整が可能である。調整機構２ｆは、必要に応じて設けられ、省略されてもよい。
図４は、ヘッドユニット３および調整機構２ｆの概略構成を示す斜視図である。調整機構２ｆは、Ｚ移動機構２Ｚとヘッドユニット３とのＹ軸に沿う方向での位置関係、Ｚ移動機構２Ｚとヘッドユニット３とのＸ軸に平行な軸まわりの位置関係、Ｚ移動機構２Ｚとヘッドユニット３とのＺ軸に平行な軸まわりの位置関係、を微調整するための機構である。図示しないが、調整機構２ｆには、当該微調整のためのツマミ等が設けられており、それぞれの位置関係を手動により当該微調整が可能である。調整機構２ｆは、必要に応じて設けられ、省略されてもよい。
【0079】
ヘッドユニット３は、ヘッド３ａのほか、流路構造体３ｂとエネルギー出射部３ｃと支持体３ｇとカバー３ｈとを有する。ヘッドユニット３を構成する要素のうち、支持体３ｇ以外の要素は、支持体３ｇに直接的または間接的に支持される。なお、図４に示す例では、ヘッドユニット３の有するヘッド３ａおよび流路構造体３ｂのそれぞれの数が１個であるが、当該数は、図４に示す例に限定されず、２個以上でもよい。また、流路構造体３ｂは、ヘッドユニット３の外部に設けられてもよい。また、ヘッドユニット３の構成要素は、図４に示す例に限定されず、例えば、ヒーターおよび温度センサー等を含んでもよい。
【0080】
支持体３ｇは、前述の調整機構２ｆを介してＺ移動機構２Ｚに装着される。したがって、ヘッド３ａ、流路構造体３ｂおよびエネルギー出射部３ｃが支持体３ｇにより一括してＺ移動機構２Ｚに支持される。
【0081】
支持体３ｇは、実質的な剛体であり、例えば、金属材料等で構成される。なお、図４では、支持体３ｇが板状をなすが、支持体３ｇの形状は、特に限定されず、任意である。また、支持体３ｇは、複数の部材で構成されてもよい。
【0082】
前述の支持体３ｇに対してＸ１方向の位置には、ヘッド３ａ、流路構造体３ｂおよびカバー３ｈが配置される。これらは、支持体３ｇに対してねじ留め等により固定される。
【0083】
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。ここで、ヘッドユニット３＿１の有するヘッド３ａである後述のヘッド３ａ＿１のノズルＮは、「第１ノズル」の一例である。ヘッドユニット３＿２の有するヘッド３ａである後述のヘッド３ａ＿２のノズルＮは、「第２ノズル」の一例である。
【0084】
図４に示す例では、ノズル面ＦＮの法線方向がＺ２方向であり、当該複数のノズルＮは、Ｘ軸に沿う方向に互いに間隔をあけて並ぶノズル列ＮＬａとノズル列ＮＬｂとに区分される。ノズル列ＮＬａおよびノズル列ＮＬｂのそれぞれは、Ｙ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におけるノズル列ＮＬａの各ノズルＮに関連する要素とノズル列ＮＬｂの各ノズルＮに関連する要素とがＸ軸に沿う方向で互いに略対称な構成である。以下では、ノズル列ＮＬａおよびノズル列ＮＬｂの集合をノズル列ＮＬという場合がある。個々のノズルＮは、平行な吐出方向ＤＥに沿ってインクを吐出する。理想的な条件において、Ｚ２方向と吐出方向ＤＥは等しい方向である。
【0085】
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。
【0086】
以上のヘッド３ａには、流路構造体３ｂを介して供給管２０ａおよび排出管２０ｂに接続される。供給管２０ａ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に供給する可撓性の管体である。排出管２０ｂは、図示しない循環機構または排出機構へインクを移送するための可撓性の管体である。
【0087】
流路構造体３ｂは、ヘッド３ａに対してＺ１方向の位置に配置される。また、流路構造体３ｂは、供給管３ｉ１および排出管３ｉ２を介してヘッド３ａに接続される。供給管３ｉ１は、流路構造体３ｂからヘッド３ａにインクを供給するための管体である。排出管３ｉ２は、ヘッド３ａから排出されるインクを流路構造体３ｂに導入するための管体である。
【0088】
流路構造体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。
【0089】
カバー３ｈは、流路構造体３ｂの周囲を覆う箱状の部材であり、例えば、金属材料等で構成される。カバー３ｈは、支持体３ｇとの間に流路構造体３ｂを収容する空間を形成する。当該空間は、密閉されてもよいし、外部に開放されてもよい。
【0090】
支持体３ｇに対してＸ２方向の位置には、エネルギー出射部３ｃが配置される。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。
【0091】
ここで、エネルギー出射部３ｃは、ワークＷ上のインクを半硬化または半固化させるための光、熱、電子線または放射線等のエネルギーを出射する。「半硬化」とは、完全硬化に至らずに部分的に硬化した状態をいう。同様に、「半固化」とは、完全固化に至らずに部分的に固化した状態をいう。なお、エネルギー出射部３ｃは、必要に応じて設ければよく、省略されてもよい。また、エネルギー出射部３ｃは、後述のエネルギー出射部３２と同様、ワークＷ上のインクを完全硬化させてもよい。
【0092】
１－５．印刷動作
図５は、第１実施形態に係る立体物印刷装置１の動作の流れを示す図である。立体物印刷装置１の動作の流れとは、立体物印刷装置１を用いた印刷方法とも表現される。立体物印刷装置１は、図５に示すように、搬送動作ＭＣと第１印刷動作ＭＰ１とヘッド退避動作ＭＥとフィード動作ＭＦと第２印刷動作ＭＰ２とをこの順に実行する。以下、まず、これらの動作の概略を説明する。
図５は、第１実施形態に係る立体物印刷装置１の動作の流れを示す図である。立体物印刷装置１の動作の流れとは、立体物印刷装置１を用いた印刷方法とも表現される。立体物印刷装置１は、図５に示すように、搬送動作ＭＣと第１印刷動作ＭＰ１とヘッド退避動作ＭＥとフィード動作ＭＦと第２印刷動作ＭＰ２とをこの順に実行する。以下、まず、これらの動作の概略を説明する。
【0093】
搬送動作ＭＣは、多関節ロボット４ＷがワークＷを搬送する。例えば、搬送動作ＭＣでは、ヘッド３ａ＿１～３ａ＿４から吐出されたインクがワークＷ上の後述の第１印刷領域ＲＰ１に着弾する位置に、多関節ロボット４ＷがワークＷを搬送する。
【0094】
第１印刷動作ＭＰ１は、Ｚ移動機構２Ｚ＿１～２Ｚ＿４とＸ移動機構２Ｘとを動作させつつ、ワークＷ上の後述の第１印刷領域ＲＰ１に向けてヘッド３ａ＿１～３ａ＿４からインクを連続的に吐出させる。これにより、第１印刷領域ＲＰ１に印刷が行われる。ここで、多関節ロボット４Ｗは、動作しない。これにより、ワークＷの姿勢が安定するので、多関節ロボット４Ｗの動作による画質低下が防止される。
【0095】
ヘッド退避動作ＭＥは、Ｚ移動機構２Ｚ＿１～２Ｚ＿４の動作により、ヘッド３ａ＿１～３ａ＿４がワークＷから離れる方向に移動する。つまり、ヘッド退避動作ＭＥは、Ｚ移動機構２Ｚ＿１～２Ｚ＿４の動作により、ヘッド３ａ＿１～３ａ＿４が第1印刷動作の実行中における位置からＺ１方向に向かって移動する。これにより、フィード動作ＭＦの実行時におけるヘッド３ａ＿１～３ａ＿４とワークＷとの接触が防止される。ここで、多関節ロボット４Ｗは、動作しない。これにより、第１印刷動作ＭＰ１からワークＷの位置および姿勢が変化しない。
【0096】
フィード動作ＭＦは、多関節ロボット４Ｗを動作させずに、Ｙ移動機構４Ｙを動作させることにより、ワークＷをＹ軸に沿う方向に移動させる。これにより、ワークＷ上の印刷対象となる領域が第１印刷領域ＲＰ１から後述の第２印刷領域ＲＰ２に変更される。つまり、第１印刷領域ＲＰ１および第２印刷領域ＲＰ２をそれぞれ一つの「行」とみなすと、フィード動作ＭＦは、改行に相当する動作である。ここで、多関節ロボット４Ｗは、動作しない。これにより、第１印刷動作ＭＰ１からワークＷの位置および姿勢が変化しない。すなわち、第１印刷動作ＭＰ１の実行時から第２印刷動作ＭＰ２の実行時までの期間にわたり、多関節ロボット４Ｗが動作しないので、後述のワークＷに対する印刷位置のずれが低減される。
【0097】
第２印刷動作ＭＰ２は、Ｚ移動機構２Ｚ＿１～２Ｚ＿４とＸ移動機構２Ｘとを動作させつつ、ワークＷ上の第１印刷領域ＲＰ１と隣接する第２印刷領域ＲＰ２に向けてヘッド３ａ＿１～３ａ＿４からインクを連続的に吐出させる。これにより、第２印刷領域ＲＰ２に印刷が行われる。ここで、多関節ロボット４Ｗは、動作しない。これにより、ワークＷの姿勢が安定するので、多関節ロボット４Ｗの動作による画質低下が防止される。
【0098】
図６は、第１印刷領域ＲＰ１および第２印刷領域ＲＰ２を説明するための図である。図６では、第１印刷領域ＲＰ１および第２印刷領域ＲＰ２がワークＷの中心軸ＡＸまわりの側面に設定される場合が例示される。ここで、略半球体であるワークＷは、中心軸ＡＸまわりの回転体である。また、図６では、ワークＷの中心軸ＡＸが多関節ロボット４Ｗの回動軸Ｏ６に一致する場合が例示される。
【0099】
第１印刷動作ＭＰ１の実行時には、図６に示すように、ワークＷ上の第１印刷領域ＲＰ１に印刷が行われる。ここで、第１印刷領域ＲＰ１には、Ｘ移動機構２Ｘの動作により移動経路ＲＵ１に沿って始点ＰＳ１から終点ＰＥ１に移動するヘッド３ａから吐出されたインクが付与される。移動経路ＲＵ１は、Ｚ軸に沿う方向にみてＸ軸に平行に延びる経路である。図６に示す例では、移動経路ＲＵ１の方向がＸ１方向である。
【0100】
一方、第２印刷動作ＭＰ２の実行時には、ワークＷ上の第１印刷領域ＲＰ１とは異なる第２印刷領域ＲＰ２に印刷が行われる。ここで、第２印刷領域ＲＰ２には、Ｘ移動機構２Ｘの動作により移動経路ＲＵ２に沿って始点ＰＳ２から終点ＰＥ２に移動するヘッド３ａから吐出されたインクが付与される。移動経路ＲＵ２は、Ｚ軸に沿う方向にみてＸ軸に平行に延びる経路である。図６に示す例では、移動経路ＲＵ２の方向がＸ２方向である。なお、移動経路ＲＵ２の方向は、Ｘ１方向であってもよい。
【0101】
第１印刷領域ＲＰ１および第２印刷領域ＲＰ２の一部同士は、重複領域ＯＶで互いに重複する。すなわち、第１印刷領域ＲＰ１および第２印刷領域ＲＰ２のそれぞれは、重複領域ＯＶを共有する。また、第１印刷領域ＲＰ１の重複領域ＯＶ以外の他の一部は、第２印刷領域ＲＰ２に重複しない。同様に、第２印刷領域ＲＰ２の重複領域ＯＶ以外の他の一部は、第１印刷領域ＲＰ１に重複しない。
【0102】
ここで、第１印刷動作ＭＰ１および第２印刷動作ＭＰ２による印刷により、１つの画像が印刷される。すなわち、第１印刷動作ＭＰ１による印刷パスと第２印刷動作ＭＰ２による印刷パスとによる複数の印刷パスにより、１つの画像が印刷される。なお、「印刷パス」とは、ヘッド３ａとワークＷとの相対位置をＹ軸に沿ってずらすフィード動作ＭＦとヘッド３ａの移動方向を反対方向に切り替える戻り動作とのいずれも含まずに、ヘッド３ａを移動経路に沿って移動させつつ、ヘッド３ａによるインクの吐出を実行する一連の印刷動作のことをいう。
【0103】
このような複数の印刷パスによる印刷では、画質低下に与える影響が単一パスの場合に比べて大きい。特に、前述のように重複領域ＯＶを有する場合、印刷パスを変更する際にワークＷに対する印刷位置がずれると、重複領域ＯＶでの画質低下が著しい。
【0104】
そこで、このようなワークＷに対する印刷位置のずれを低減するべく、立体物印刷装置１では、後述のフィード動作ＭＦにおいてＹ移動機構４Ｙを用いてワークＷとヘッド３ａとのＹ軸に沿う方向での位置関係が変更される。
【0105】
図７は、第１実施形態の第１印刷動作ＭＰ１を説明するための図である。第１印刷動作ＭＰ１の実行中の多関節ロボット４Ｗは、第１印刷領域ＲＰ１がヘッド３ａの直下に位置するように、ワークＷを支持する。
【0106】
図７に示す例では、多関節ロボット４Ｗの回動軸Ｏ２、Ｏ３、Ｏ５のそれぞれがＸ軸に平行であり、かつ、回動軸Ｏ４、Ｏ６のそれぞれがＹ軸に平行である。前述のように、回転体であるワークＷの中心軸ＡＸが回動軸Ｏ６に一致することから、中心軸ＡＸもＹ軸に平行である。このため、第１印刷領域ＲＰ１および第２印刷領域ＲＰ２の両方がヘッド３ａのノズル面ＦＮにできるだけ沿うように配置される。
【0107】
図８は、第１実施形態の第１印刷動作ＭＰ１の実行時のＸ移動機構２ＸおよびＺ移動機構２Ｚを説明するための図である。図８では、第１印刷動作ＭＰ１の実行中におけるヘッド３ａ＿１～３ａ＿４の状態が示されており、多関節ロボット４Ｗのアーム２４０等の図示は省略されている。ヘッド３ａ＿１は、ヘッドユニット３＿１の有するヘッド３ａであり、ヘッド３ａ＿２は、ヘッドユニット３＿２の有するヘッド３ａであり、ヘッド３ａ＿３は、ヘッドユニット３＿３の有するヘッド３ａであり、ヘッド３ａ＿４は、ヘッドユニット３＿４の有するヘッド３ａである。ただし、以下では、ヘッド３ａ＿１～３ａ＿４を区別せずにヘッド３ａという場合がある。
【0108】
図８に示すように、第１印刷動作ＭＰ１では、Ｘ移動機構２Ｘがヘッド３ａ＿１～３ａ＿４およびセンサーユニット３０をＸ１方向である移動方向ＤＳに移動させるとともに、Ｚ移動機構２Ｚ＿１～２Ｚ＿４がヘッド３ａ＿１～３ａ＿４をワークＷの面ＷＦに沿うようにＺ軸に沿って移動させながら、ヘッド３ａ＿１～３ａ＿４が印刷データに基づいて面ＷＦに向けてインクを吐出する。
【0109】
ここで、第１印刷動作ＭＰ１におけるヘッド３ａ＿１～３ａ＿４の移動経路ＲＵ１は、前述の経路情報Ｄａの示す位置により規定される。また、移動経路ＲＵ１は、例えば、ヘッド３ａ＿１～３ａ＿４のノズルＮとワークＷとのＺ軸に沿う方向での距離を一定とするように設定される。なお、移動経路ＲＵ１の少なくとも一部は、ヘッド３ａ＿１～３ａ＿４のノズルＮとワークＷとのＺ軸に沿う方向での距離を変化するように設定されてもよい。センサーユニット３０の移動経路は、特に限定されないが、例えば、移動経路ＲＵ１よりもＺ１方向に退避した経路である。また、第１印刷動作ＭＰ１の実行中、センサーユニット３０は、必要に応じて動作させればよい。
【0110】
第１印刷動作ＭＰ１の開始指示があると、Ｘ移動機構２Ｘの動作によりヘッド３ａ＿１～３＿４のヘッド３ａがワークＷの面ＷＦに対してＸ２方向の領域に位置した状態からＸ１方向に移動する。ここで、前述のように、ヘッドユニット３＿１～３＿４がこの順でＸ２方向に並ぶので、ヘッド３ａ＿１～３ａ＿４は、ヘッド３ａ＿１を先頭として、最後尾のヘッド３ａ＿４が面ＷＦ上を過ぎるまでＸ１方向に移動する。ここで、ヘッド３ａ＿１～３ａ＿４は、Ｚ軸に沿う方向にみてワークＷの面ＷＦに順に重なった後にＺ移動機構２Ｚ＿１～２Ｚ＿４の動作によりワークＷの面ＷＦに沿うようにＺ軸に沿って移動しながら、面ＷＦの第１印刷領域ＲＰ１に向けてインクを吐出する。ここで、第１印刷動作ＭＰ１の実行中において多関節ロボット４Ｗは動作しない。これにより、第１印刷動作ＭＰ１の実行中のワークＷの位置および姿勢が安定する。
【0111】
以上のように、立体物印刷装置１は、第１印刷動作ＭＰ１を実行する。ここで、第１印刷動作ＭＰ１の実行中において多関節ロボット４Ｗは動作しない。このように、多関節ロボット４Ｗの動作による振動または速度の変動を防止しつつ、第１印刷動作ＭＰ１を行うことにより、印刷の画質低下を抑制することができる。ここで、多関節ロボット４Ｗの動作は、複数の関節Ｊの回転動作の組み合わせであることから、振動または速度の変動を生じやすいのに対し、Ｚ移動機構２ＺおよびＸ移動機構２Ｘの動作は、単純な直線動作であることから、動作精度を高めやすい。したがって、多関節ロボット４Ｗの動作を停止させつつ、Ｚ移動機構２ＺとＸ移動機構２Ｘとの動作により印刷動作を行うことにより、画質の低下が抑制される。
【0112】
図９は、第１実施形態のヘッド退避動作ＭＥおよびフィード動作ＭＦを説明するための図である。本実施形態のヘッド退避動作ＭＥは、第１印刷動作ＭＰ１とフィード動作ＭＦとの間の期間において、図９に示すように、Ｚ移動機構２Ｚの動作により、ヘッド３ａがワークＷから離れる方向に移動する。本実施形態においては、Ｚ移動機構２Ｚ＿１～２Ｚ＿４の動作により、ヘッド３ａが第1印刷動作の実行中における位置からＺ１方向に向かって移動する。つまり、ヘッド３ａが上昇する。このため、フィード動作ＭＦの実行中にワークＷに対してヘッド３ａを退避させることができる。この結果、フィード動作ＭＦの実行中にワークＷに対してヘッド３ａの接触が防止される。ここで、ワークＷに対するヘッド３ａの退避距離は、特に限定されないが、例えば、数ｃｍ～数１０ｃｍ程度である。なお、Ｘ移動機構２Ｘの動作によりヘッド３ａがワークＷから十分に離れる方向に移動可能である場合、Ｚ移動機構２Ｚを動作させずに、Ｘ移動機構２Ｘの動作によりワークＷに対してヘッド３ａを退避させてもよい。また、後述の変形例１のように、Ｙ移動機構４Ｙの動作により、ヘッド退避動作ＭＥが実行されてもよい。
【0113】
フィード動作ＭＦは、ワークＷの第２印刷領域ＲＰ２が第２印刷動作ＭＰ２の実行時にヘッド３ａの直下に位置し得るように、多関節ロボット４Ｗを動作させずに、Ｙ移動機構４Ｙを動作させる。ここで、ワークＷの移動距離は、前述の図６に示す距離ΔＹである。
【0114】
図９に示す例では、フィード動作ＭＦの実行期間にわたり、多関節ロボット４Ｗの回動軸Ｏ２、Ｏ３、Ｏ５のそれぞれがＸ軸に平行であり、かつ、回動軸Ｏ４、Ｏ６のそれぞれがＹ軸に平行である。前述のように、回転体であるワークＷの中心軸ＡＸが回動軸Ｏ６に一致することから、中心軸ＡＸもＹ軸に平行である。
【0115】
以上のように、フィード動作ＭＦは、第１印刷動作ＭＰ１と第２印刷動作ＭＰ２との間の期間において、Ｙ移動機構４Ｙが動作し、かつ、多関節ロボット４Ｗは動作しない。このように、第１印刷動作ＭＰ１による印刷パスと第２印刷動作ＭＰ２による印刷パスとの間の期間において、多関節ロボット４Ｗの動作を停止させた状態で、Ｙ移動機構４Ｙの動作によるフィード動作ＭＦを実行することができる。ここで、多関節ロボット４Ｗの動作は、複数の回転動作の組み合わせであることから、振動または速度の変動を生じやすいのに対し、Ｙ移動機構４Ｙの動作は、単純な直線動作であることから、動作精度を高めやすい。したがって、多関節ロボット４Ｗの動作を停止させつつ、Ｙ移動機構４Ｙの動作によるフィード動作ＭＦを行うことにより、連続した印刷画像における印刷パス間の位置ズレを抑制することができる。
【0116】
特に、前述のように、第１印刷領域ＲＰ１の一部は第２印刷領域ＲＰ２と重複し、かつ、第１印刷領域ＲＰ１の他の一部は第２印刷領域ＲＰ２と重複しない場合、これらの領域間での位置決め精度が低いと、大幅な画質の劣化が生じてしまう。したがって、この場合、多関節ロボット４Ｗを動作させずに、ワークＷをＹ軸に沿って高精度に移動させるフィード動作ＭＦを実行することによる効果が顕著である。
【0117】
図１０は、第１実施形態の第２印刷動作ＭＰ２を説明するための図である。第２印刷動作ＭＰ２の実行中の多関節ロボット４Ｗは、第２印刷領域ＲＰ２がヘッド３ａの直下に位置するように、ワークＷを支持する。
【0118】
図１０に示す例では、多関節ロボット４Ｗの回動軸Ｏ２、Ｏ３、Ｏ５のそれぞれがＸ軸に平行であり、かつ、回動軸Ｏ４、Ｏ６のそれぞれがＹ軸に平行である。前述のように、回転体であるワークＷの中心軸ＡＸが回動軸Ｏ６に一致することから、中心軸ＡＸもＹ軸に平行である。
【0119】
第２印刷動作ＭＰ２では、第１印刷動作ＭＰ１と同様、Ｘ移動機構２Ｘがヘッド３ａ＿１～３ａ＿４およびセンサーユニット３０をＸ軸に沿って移動させるとともに、Ｚ移動機構２Ｚ＿１～２Ｚ＿４がヘッド３ａ＿１～３ａ＿４をワークＷの面ＷＦに沿うようにＺ軸に沿って移動させながら、ヘッド３ａ＿１～３ａ＿４が印刷データに基づいて面ＷＦの第２印刷領域ＲＰ２に向けてインクを吐出する。ここで、第２印刷動作ＭＰ２の実行中において多関節ロボット４Ｗは動作しない。これにより、第２印刷動作ＭＰ２の実行中のワークＷの位置および姿勢が安定する。
【0120】
ここで、第２印刷動作ＭＰ２におけるヘッド３ａ＿１～３ａ＿４の移動経路ＲＵ２は、第１印刷動作ＭＰ１におけるヘッド３ａ＿１～３ａ＿４の移動経路ＲＵ１と同一であっても異なっていてもよい。
【0121】
以上の立体物印刷装置１の動作、つまり、立体物印刷装置１を用いた印刷方法により、ワークＷの第１印刷領域ＲＰ１および第２印刷領域ＲＰ２に印刷を行うことができる。
【0122】
以上の第１実施形態では、多関節ロボット４ＷがワークＷを支持するので、ワークＷの立体的な形状によらず、ヘッド３ａ＿１～３ａ＿４に対する所望の姿勢でワークＷを設置することができる。このため、Ｚ移動機構２Ｚ＿１～２Ｚ＿４とＸ移動機構２Ｘとを動作させつつ、ワークＷ上の第１印刷領域ＲＰ１および第２印刷領域ＲＰ２に向けて高精度にヘッド３ａ＿１～３ａ＿４からインクを吐出させることができる。このように、ワークＷの設置を容易としつつ、立体的なワークＷに対して高精度な印刷を行うことができる。
【0123】
また、本実施形態では、第１印刷動作ＭＰ１による印刷パスと第２印刷動作ＭＰ２による印刷パスとの間の期間において、多関節ロボット４Ｗの動作を停止させた状態で、Ｙ移動機構４Ｙの動作によるフィード動作ＭＦを実行することにより、連続した印刷画像における印刷パス間の位置ズレを抑制することができる。
【0124】
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。
【0125】
本実施形態の後述の立体物印刷装置１Ａは、動作が異なること以外は、前述の第１実施形態の立体物印刷装置１と同様に構成される。なお、本実施形態では、第１実施形態のフィード動作ＭＦおよび第２印刷動作ＭＰ２を行わない場合、Ｙ移動機構４Ｙが省略されてもよい。
【0126】
図１１は、第２実施形態に係る立体物印刷装置１Ａの動作の流れを示す図である。立体物印刷装置１Ａの動作の流れとは、立体物印刷装置１Ａを用いた印刷方法とも表現される。立体物印刷装置１Ａは、図１１に示すように、搬送動作ＭＣと第１印刷動作ＭＰ１とヘッド退避動作ＭＥとワーク回転動作ＭＲと第３印刷動作ＭＰ３とをこの順に実行する。なお、本実施形態の搬送動作ＭＣと第１印刷動作ＭＰ１とヘッド退避動作ＭＥとのそれぞれは、第１実施形態と同様である。
【0127】
ワーク回転動作ＭＲは、多関節ロボット４Ｗが動作することによりワークＷの姿勢を変更する。これにより、ワークＷの印刷対象となる領域が変更される。
【0128】
第３印刷動作ＭＰ３は、Ｚ移動機構２Ｚ＿１～２Ｚ＿４とＸ移動機構２Ｘとを動作させつつ、ワークＷ上の第１印刷領域ＲＰ１とは異なる第３印刷領域ＲＰ３に向けてヘッド３ａ＿１～３ａ＿４からインクを吐出させる。これにより、第３印刷領域ＲＰ３に印刷が行われる。ここで、多関節ロボット４Ｗは、動作しない。これにより、ワークＷの姿勢が安定するので、多関節ロボット４Ｗの動作による画質低下が防止される。
【0129】
図１２は、第１印刷領域ＲＰ１および第３印刷領域ＲＰ３を説明するための図である。図１２では、第１印刷領域ＲＰ１および第３印刷領域ＲＰ３がワークＷの中心軸ＡＸまわりの側面に互いに異なる周方向の位置で設定される場合が例示される。また、図６では、ワークＷの中心軸ＡＸが多関節ロボット４Ｗの回動軸Ｏ６に一致する場合が例示される。なお、本実施形態の第１印刷領域ＲＰ１は、前述の第１実施形態の第１印刷領域ＲＰ１と同様である。
第３印刷動作ＭＰ３の実行時には、ワークＷ上の第１印刷領域ＲＰ１とは異なる第３印刷領域ＲＰ３に印刷が行われる。図１２に示す例では、第３印刷領域ＲＰ３が第１印刷領域ＲＰ１とは中心軸ＡＸまわりに１８０°異なる位置である。ただし、中心軸ＡＸに沿う方向において、第１印刷領域ＲＰ１および第３印刷領域ＲＰ３の少なくとも一部は、互いに重複する。
第３印刷動作ＭＰ３の実行時には、ワークＷ上の第１印刷領域ＲＰ１とは異なる第３印刷領域ＲＰ３に印刷が行われる。図１２に示す例では、第３印刷領域ＲＰ３が第１印刷領域ＲＰ１とは中心軸ＡＸまわりに１８０°異なる位置である。ただし、中心軸ＡＸに沿う方向において、第１印刷領域ＲＰ１および第３印刷領域ＲＰ３の少なくとも一部は、互いに重複する。
【0130】
第３印刷領域ＲＰ３には、Ｘ移動機構２Ｘの動作により移動経路ＲＵ３に沿って始点ＰＳ３から終点ＰＥ３に移動するヘッド３ａから吐出されたインクが付与される。移動経路ＲＵ３は、Ｚ軸に沿う方向にみてＸ軸に平行に延びる経路である。図１２では、ワークＷからみた移動経路ＲＵ３が示されるが、実空間では、ワーク回転動作ＭＲの実行後に第３印刷動作ＭＰ３が実行されるので、移動経路ＲＵ３が移動経路ＲＵ１と略一致する。なお、移動経路ＲＵ３の方向は、移動経路ＲＵ１の方向と同方向であってもよいし異なる方向であってもよい。
【0131】
図１３は、第２実施形態の第１印刷動作ＭＰ１を説明するための図である。図１３に示すように、本実施形態の第１印刷動作ＭＰ１は、前述の第１実施形態の第１印刷動作ＭＰ１と同様に行われる。なお、ワーク回転動作ＭＲ後に第３印刷領域ＲＰ３への印刷が可能であれば、本実施形態の第１印刷動作ＭＰ１が前述の第１実施形態の第１印刷動作ＭＰ１と異なる動作を含んでもよい。
【0132】
図１４は、第２実施形態のヘッド退避動作ＭＥおよびワーク回転動作ＭＲを説明するための図である。図１４に示すように、本実施形態のヘッド退避動作ＭＥは、前述の第１実施形態のヘッド退避動作ＭＥと同様に行われる。ただし、ワークＷに対するヘッド３ａの退避距離は、ワーク回転動作ＭＲの実行時にワークＷにヘッド３ａが接触しない程度であり、特に限定されないが、例えば、数ｃｍ～数１０ｃｍ程度である。なお、Ｘ移動機構２Ｘの動作によりヘッド３ａがワークＷから離れる方向に十分に移動可能である場合、Ｚ移動機構２Ｚを動作させずに、Ｘ移動機構２Ｘの動作によりワークＷに対してヘッド３ａを退避させてもよい。また、後述の変形例１のように、Ｙ移動機構４Ｙの動作により、ヘッド退避動作ＭＥが実行されてもよい。
【0133】
ワーク回転動作ＭＲは、第１印刷動作ＭＰ１と第３印刷動作ＭＰ３との間の期間において、多関節ロボット４Ｗが動作することによりワークＷの姿勢を変更する。ここで、ワーク回転動作ＭＲは、ワークＷの第３印刷領域ＲＰ３が第３印刷動作ＭＰ３の実行時にヘッド３ａの直下に位置し得るように、多関節ロボット４Ｗが動作する。
【0134】
このように、多関節ロボット４Ｗの動作によりワークＷの姿勢を調整することにより、様々な立体的形状のワークＷに対して容易に印刷を行ったり、同一のワークＷの互いに異なる方向を向く領域である第１印刷領域ＲＰ１および第３印刷領域ＲＰ３に対しても容易に印刷を行ったりすることができる。
【0135】
図１４に示す例では、フィード動作ＭＦの実行期間にわたり、多関節ロボット４Ｗの回動軸Ｏ２、Ｏ３、Ｏ５のそれぞれがＸ軸に平行であり、かつ、回動軸Ｏ４、Ｏ６のそれぞれがＹ軸に平行である。前述のように、回転体であるワークＷの中心軸ＡＸが回動軸Ｏ６に一致することから、中心軸ＡＸもＹ軸に平行である。
【0136】
本実施形態のワーク回転動作ＭＲは、関節Ｊ６のみの回動により行われる。なお、回動軸Ｏ６が回動軸Ｏ４に一致することから、関節Ｊ６の回動に代えて、または、関節Ｊ６の回動に加えて、関節Ｊ４の回動によっても、ワーク回転動作ＭＲを実行することができる。ただし、関節Ｊ４の負荷が関節Ｊ６の負荷に比べて大きいことから、ワーク回転動作ＭＲの精度を高める観点から、関節Ｊ６のみの回動によりワーク回転動作ＭＲを行うことが好ましい。また、関節Ｊ４のみを回転する場合は、その先の関節Ｊ５に位置決め誤差があった場合に影響を受けやすくなるため、最も先端に位置する関節Ｊ６のみを回動する方が好ましい。
【0137】
ここで、多関節ロボット４Ｗの有する互いに異なる回動軸まわりに回動可能な関節Ｊの数をＮとした場合、本実施形態では、Ｎは、６個である。Ｎ個の関節のうちワーク回転動作ＭＲの実行中において回動する関節の数をＭ個とした場合、Ｍは、１個であり、Ｎより小さい自然数である。このように、ワーク回転動作ＭＲに用いる関節Ｊの数を少なくすることにより、多関節ロボット４Ｗの動作によるワークＷの位置精度の低下を抑制することができる。この結果、第１印刷領域ＲＰ１および第３印刷領域ＲＰ３のそれぞれに対する印刷画像の位置ズレを抑制することができる。
【0138】
また、ワーク回転動作ＭＲの実行中において回動する関節Ｊ６は、「第１関節」の一例であり、Ｎ個の関節のうち、最も先端に近い関節である。すなわち、関節Ｊ６は、関節Ｊ１～Ｊ６のうち最も負荷の少ない関節である。このように、できるだけ先端に近い１個の関節Ｊ６のみを用いてワーク回転動作ＭＲを行うことにより、多関節ロボット４Ｗの動作によるワークＷの位置精度の低下を抑制することができる。この結果、第１印刷領域ＲＰ１および第３印刷領域ＲＰ３のそれぞれに対する印刷画像の位置ズレを抑制することができる。
【0139】
なお、第３印刷領域ＲＰ３の位置またはワークＷの設置姿勢等によっては、関節Ｊ５ののみの回動によりワーク回転動作ＭＲが実行されてもよい。ここで、関節Ｊ５は、「第２関節」の一例であり、第１関節に次いで先端に近い関節である。すなわち、関節Ｊ５は、関節Ｊ１～Ｊ６のうち関節Ｊ６の次に負荷の少ない関節である。このため、この場合であっても、ワーク回転動作ＭＲを行うことにより、多関節ロボット４Ｗの動作によるワークＷの位置精度の低下を抑制することができる。
【0140】
ここで、関節Ｊ６の回動軸Ｏ６とＹ軸とが互いに平行であるため、関節Ｊ６のみを用いてワーク回転動作ＭＲを行う場合、第１印刷動作ＭＰ１および第３印刷動作ＭＰ３の印刷開始位置を一致させることが容易である。この結果、第１印刷領域ＲＰ１および第３印刷領域ＲＰ３のそれぞれに対する印刷画像の位置ズレを抑制することができる。
【0141】
さらに、関節Ｊ５の回動軸Ｏ５とＸ軸とが互いに平行であるため、関節Ｊ５のみを用いてワーク回転動作ＭＲを行う場合であっても、第１印刷動作ＭＰ１および第３印刷動作ＭＰ３の印刷開始位置を一致させることが容易である。この結果、第１印刷領域ＲＰ１および第３印刷領域ＲＰ３のそれぞれに対する印刷画像の位置ズレを抑制することができる。
【0142】
本実施形態の立体物印刷装置１Ａは、第１印刷動作ＭＰ１よりも前に多関節ロボット４ＷがワークＷを搬送する搬送動作ＭＣを実行するが、ワーク回転動作ＭＲの実行中において回動する関節Ｊの回転加速度は、搬送動作ＭＣよりもワーク回転動作ＭＲにおいて小さいことが好ましい。このように、搬送動作ＭＣよりもワーク回転動作ＭＲにおいて加速度を小さくすることにより、画質の低下を抑制することができる。ここで、搬送動作ＭＣの段階においては、ワークＷ上にインクが付与されていないため当該加速度は問題にならない。一方、ワーク回転動作ＭＲの段階は、第１印刷動作ＭＰ１の実行によりヘッド３ａ＿１～３ａ＿４からインクが付与された後であり、ワーク回転動作ＭＲの加速度が大きいと、十分に硬化または固化していないインクがワークＷ上で移動してしまう場合がある。特に、ヘッド３ａ＿１～３ａ＿４に用いるインクの種類が異なり、かつ、複数種のインク滴が互いの移動によって接近する場合、混色が生じることにより色合いが変化しまうので、画質が大幅に低下する場合がある。そこで、このような画質低下を抑制するべく、ワーク回転動作ＭＲの加速度が搬送動作ＭＣの加速度よりも小さくなるように設定されることが好ましい。
【0143】
以上のように、立体物印刷装置１Ａは、第１印刷動作ＭＰ１とワーク回転動作ＭＲとの間の期間において、Ｚ移動機構２Ｚ＿１およびＺ移動機構２Ｚ＿２の動作により、ヘッド３ａ＿１およびヘッド３ａ＿２がワークＷから離れる方向に移動するヘッド退避動作ＭＥを実行する。このため、ワーク回転動作ＭＲの実行中にワークＷに対してヘッド３ａ＿１～３ａ＿４を退避させることができる。この結果、ワーク回転動作ＭＲの実行中にワークＷに対してヘッド３ａ＿１～３ａ＿４の接触が防止される。
【0144】
図１５は、第２実施形態の第３印刷動作ＭＰ３を説明するための図である。第３印刷動作ＭＰ３の実行中の多関節ロボット４Ｗは、第３印刷領域ＲＰ３がヘッド３ａの直下に位置するように、ワークＷを支持する。
【0145】
図１５に示す例では、多関節ロボット４Ｗの回動軸Ｏ２、Ｏ３、Ｏ５のそれぞれがＸ軸に平行であり、かつ、回動軸Ｏ４、Ｏ６のそれぞれがＹ軸に平行である。前述のように、回転体であるワークＷの中心軸ＡＸが回動軸Ｏ６に一致することから、中心軸ＡＸもＹ軸に平行である。
【0146】
第３印刷動作ＭＰ３では、第１印刷動作ＭＰ１と同様、Ｘ移動機構２Ｘがヘッド３ａ＿１～３ａ＿４およびセンサーユニット３０をＸ軸に沿って移動させるとともに、Ｚ移動機構２Ｚ＿１～２Ｚ＿４がヘッド３ａ＿１～３ａ＿４をワークＷの面ＷＦに沿うようにＺ軸に沿って移動させながら、ヘッド３ａ＿１～３ａ＿４が印刷データに基づいて面ＷＦに向けてインクを吐出する。ここで、第３印刷動作ＭＰ３の実行中において多関節ロボット４Ｗは動作しない。これにより、第３印刷動作ＭＰ３の実行中のワークＷの位置および姿勢が安定する。
【0147】
このように、第３印刷動作ＭＰ３の実行中において多関節ロボット４Ｗは動作させないことにより、第３印刷領域ＲＰ３に対して高精度な印刷を行うことができる。
【0148】
ここで、第２印刷動作ＭＰ２におけるヘッド３ａ＿１～３ａ＿４の移動経路ＲＵ２は、第１印刷動作ＭＰ１におけるヘッド３ａ＿１～３ａ＿４の移動経路ＲＵ１と同一であっても異なっていてもよい。
【0149】
以上の立体物印刷装置１Ａの動作、つまり、立体物印刷装置１Ａを用いた印刷方法により、ワークＷの第１印刷領域ＲＰ１および第３印刷領域ＲＰ３に印刷を行うことができる。
【0150】
以上の第２実施形態では、前述の第１実施形態と同様、多関節ロボット４ＷがワークＷを支持するので、ワークＷの立体的な形状によらず、ヘッド３ａ＿１～３ａ＿４に対する所望の姿勢でワークＷを設置することができる。このため、Ｚ移動機構２Ｚ＿１～２Ｚ＿４とＸ移動機構２Ｘとを動作させつつ、ワークＷ上の第１印刷領域ＲＰ１および第３印刷領域ＲＰ３に向けて高精度にヘッド３ａ＿１～３ａ＿４からインクを吐出させることができる。このように、ワークＷの設置を容易としつつ、立体的なワークＷに対して高精度な印刷を行うことができる。
【0151】
ここで、本実施形態では、第１印刷動作ＭＰ１と第３印刷動作ＭＰ３との間の期間において、多関節ロボット４Ｗの動作によるワーク回転動作ＭＲを実行することにより、第１印刷領域ＲＰ１および第３印刷領域ＲＰ３が互いに逆方向を向く面であっても、第１印刷領域ＲＰ１および第３印刷領域ＲＰ３のそれぞれに対する印刷画像の位置ズレを抑制することができる。
【0152】
３．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。
【0153】
３－１．変形例１
図１６は、変形例１のヘッド退避動作ＭＥおよびワーク回転動作ＭＲを説明するための図である。変形例１では、図１６に示すように、Ｙ移動機構４Ｙの動作により、ヘッド退避動作ＭＥが実行される。すなわち、変形例１のヘッド退避動作ＭＥは、第１印刷動作ＭＰ１とワーク回転動作ＭＲとの間の期間において、Ｙ移動機構４Ｙの動作により、多関節ロボット４Ｗがヘッド３ａから離れる方向に移動する。ここで、ワークＷに対するヘッド３ａの退避距離は、特に限定されないが、例えば、数ｃｍ～数１０ｃｍ程度である。
図１６は、変形例１のヘッド退避動作ＭＥおよびワーク回転動作ＭＲを説明するための図である。変形例１では、図１６に示すように、Ｙ移動機構４Ｙの動作により、ヘッド退避動作ＭＥが実行される。すなわち、変形例１のヘッド退避動作ＭＥは、第１印刷動作ＭＰ１とワーク回転動作ＭＲとの間の期間において、Ｙ移動機構４Ｙの動作により、多関節ロボット４Ｗがヘッド３ａから離れる方向に移動する。ここで、ワークＷに対するヘッド３ａの退避距離は、特に限定されないが、例えば、数ｃｍ～数１０ｃｍ程度である。
【0154】
このように、立体物印刷装置１Ａは、Ｙ移動機構４Ｙの動作によりヘッド退避動作ＭＥを実行してもよい。この場合であっても、ワークＷに対してヘッド３ａ＿１およびヘッド３ａ＿２を退避させた状態で、ワーク回転動作ＭＲを実行することができる。この結果、ワーク回転動作ＭＲの実行中にワークＷに対してヘッド３ａ＿１およびヘッド３ａ＿２の接触が防止される。また、この場合であっても、Ｙ移動機構４Ｙが直動機構であるため、その後の第３印刷動作ＭＰ３のためにワークＷの位置を元に戻しても、多関節ロボット４Ｗの動作に比べてワークＷの位置の誤差が小さいので、第３印刷動作ＭＰ３において良好な画質を得ることができる。
【0155】
３－２．変形例２
前述の第１実施形態と第２実施形態とを組み合わせることにより、第１印刷動作ＭＰ１、第２印刷動作ＭＰ２および第３印刷動作ＭＰ３を実行してもよい。例えば、第１実施形態の第２印刷動作ＭＰ２の実行後、ヘッド退避動作ＭＥ、ワーク回転動作ＭＲ、第３印刷動作ＭＰ３をこの順で実行してもよい。この場合、必要に応じて、第２印刷動作ＭＰ２の実行後のヘッド退避動作ＭＥと第３印刷動作ＭＰ３との間の期間にフィード動作ＭＦが実行される。また、第１印刷動作ＭＰ１のみを実行してもよい。この場合、フィード動作ＭＦ、ヘッド退避動作ＭＥおよびワーク回転動作ＭＲは、省略されてもよい。
前述の第１実施形態と第２実施形態とを組み合わせることにより、第１印刷動作ＭＰ１、第２印刷動作ＭＰ２および第３印刷動作ＭＰ３を実行してもよい。例えば、第１実施形態の第２印刷動作ＭＰ２の実行後、ヘッド退避動作ＭＥ、ワーク回転動作ＭＲ、第３印刷動作ＭＰ３をこの順で実行してもよい。この場合、必要に応じて、第２印刷動作ＭＰ２の実行後のヘッド退避動作ＭＥと第３印刷動作ＭＰ３との間の期間にフィード動作ＭＦが実行される。また、第１印刷動作ＭＰ１のみを実行してもよい。この場合、フィード動作ＭＦ、ヘッド退避動作ＭＥおよびワーク回転動作ＭＲは、省略されてもよい。
【0156】
３－３．変形例３
前述の形態では、ヘッド３ａをＺ軸に沿って移動させるＺ移動機構２Ｚの数が４個である態様が例示されるが、この態様に限定されず、当該数またはヘッド３ａの数が２個または３個でもよいし、５個以上でもよい。ここで、当該数が３個以上の場合、印刷時におけるＸ軸に沿う移動方向に並ぶ任意の２個のＺ移動機構２Ｚのうち、一方のＺ移動機構２Ｚが「第１のＺ移動機構」に相当し、他方のＺ移動機構２Ｚが「第２のＺ移動機構」に相当する。例えば、前述の形態において、Ｚ移動機構２Ｚ＿１～２Ｚ＿４のうち、任意の１つのＺ移動機構２Ｚを「第１のＺ移動機構」とし、他の任意の１つのＺ移動機構２Ｚを「第２のＺ移動機構」として捉えればよい。
前述の形態では、ヘッド３ａをＺ軸に沿って移動させるＺ移動機構２Ｚの数が４個である態様が例示されるが、この態様に限定されず、当該数またはヘッド３ａの数が２個または３個でもよいし、５個以上でもよい。ここで、当該数が３個以上の場合、印刷時におけるＸ軸に沿う移動方向に並ぶ任意の２個のＺ移動機構２Ｚのうち、一方のＺ移動機構２Ｚが「第１のＺ移動機構」に相当し、他方のＺ移動機構２Ｚが「第２のＺ移動機構」に相当する。例えば、前述の形態において、Ｚ移動機構２Ｚ＿１～２Ｚ＿４のうち、任意の１つのＺ移動機構２Ｚを「第１のＺ移動機構」とし、他の任意の１つのＺ移動機構２Ｚを「第２のＺ移動機構」として捉えればよい。
【0157】
ここで、第１のＺ移動機構に相当するＺ移動機構２Ｚの動作によりＺ軸に沿って移動するヘッド３ａが「第１ヘッド」に相当し、第２のＺ移動機構に相当するＺ移動機構２Ｚの動作によりＺ軸に沿って移動するヘッド３ａが「第２ヘッド」に相当する。
【0158】
３－４．変形例４
前述の形態では、多関節ロボット４Ｗが６軸の多関節ロボットである態様が例示されるが、多関節ロボット４Ｗの有する関節の数は、６個に限定されず、２個以上５個以下であってもよいし、７個以上であってもよい。
前述の形態では、多関節ロボット４Ｗが６軸の多関節ロボットである態様が例示されるが、多関節ロボット４Ｗの有する関節の数は、６個に限定されず、２個以上５個以下であってもよいし、７個以上であってもよい。
【0159】
ここで、多関節ロボット４Ｗは、互いに異なる回動軸まわりに回動可能なＮ個（ただし、Ｎは、２以上の自然数である）の関節を有する場合、Ｎ個の関節のうち第２実施形態のワーク回転動作ＭＲの実行中において回動する関節の数は、Ｍ個（ただし、Ｍは、Ｎより小さい自然数である）であればよい。この場合でも、多関節ロボット４Ｗの動作によるワークＷの位置精度の低下を抑制することができる。この結果、第２実施形態と同様、第１印刷領域ＲＰ１および第３印刷領域ＲＰ３のそれぞれに対する印刷画像の位置ズレを抑制することができる。
【0160】
また、Ｎ個の関節のうち、最も先端に近い関節が「第１関節」であり、第１関節に次いで先端に近い関節が「第２関節」である。また、第２実施形態のワーク回転動作ＭＲの実行中において回動する関節は、第１関節および第２関節のいずれか一方であればよい。この場合でも、多関節ロボット４Ｗの動作によるワークＷの位置精度の低下を抑制することができる。この結果、第２実施形態と同様、第１印刷領域ＲＰ１および第３印刷領域ＲＰ３のそれぞれに対する印刷画像の位置ズレを抑制することができる。
【0161】
４．付記
以下、本開示のまとめを付記する。
以下、本開示のまとめを付記する。
【0162】
（付記１）本開示の好適例である第１態様の立体物印刷装置は、第１ノズルから液体を吐出する第１ヘッドと、第２ノズルから液体を吐出する第２ヘッドと、前記第１ヘッドをＺ軸に沿って移動させる第１のＺ移動機構と、前記第２ヘッドをＺ軸に沿って移動させる第２のＺ移動機構と、前記Ｚ軸に交差するＸ軸に沿って前記第１のＺ移動機構および前記第２のＺ移動機構を一括して移動させることにより、前記第１ヘッドおよび前記第２ヘッドを前記Ｘ軸に沿って移動させるＸ移動機構と、前記第１ヘッドおよび前記第２ヘッドから吐出される液体の付与を受ける立体的なワークを支持する多関節ロボットと、を備える。
【0163】
以上の第１態様では、多関節ロボットがワークを支持するので、ワークの立体的な形状によらず、第１ヘッドおよび第２ヘッドに対する所望の姿勢でワークを設置することができる。このため、第１のＺ移動機構と第２のＺ移動機構とＸ移動機構とを動作させつつ、ワーク上の印刷領域に向けて高精度に第１ヘッドおよび第２ヘッドから液体を吐出させることができる。このように、ワークの設置を容易としつつ、立体的なワークに対して高精度な印刷を行うことができる。
【0164】
（付記２）第１態様の好適例である第２態様において、前記第１のＺ移動機構と前記第２のＺ移動機構と前記Ｘ移動機構とを動作させつつ、前記ワーク上の第１印刷領域に向けて前記第１ヘッドおよび前記第２ヘッドから液体を吐出させる第１印刷動作を実行し、
前記第１印刷動作の実行中において前記多関節ロボットは動作しない。以上の第２態様では、多関節ロボットの動作による振動または速度の変動を防止しつつ、印刷動作を行うことにより、印刷の画質低下を抑制することができる。ここで、多関節ロボットの動作は、複数の回転動作の組み合わせであることから、振動または速度の変動を生じやすいのに対し、Ｚ移動機構およびＸ移動機構の動作は、単純な直線動作であることから、動作精度を高めやすい。したがって、多関節ロボットの動作を停止させつつ、第１のＺ移動機構と第２のＺ移動機構とＸ移動機構との動作により印刷動作を行うことにより、画質の低下が抑制される。
前記第１印刷動作の実行中において前記多関節ロボットは動作しない。以上の第２態様では、多関節ロボットの動作による振動または速度の変動を防止しつつ、印刷動作を行うことにより、印刷の画質低下を抑制することができる。ここで、多関節ロボットの動作は、複数の回転動作の組み合わせであることから、振動または速度の変動を生じやすいのに対し、Ｚ移動機構およびＸ移動機構の動作は、単純な直線動作であることから、動作精度を高めやすい。したがって、多関節ロボットの動作を停止させつつ、第１のＺ移動機構と第２のＺ移動機構とＸ移動機構との動作により印刷動作を行うことにより、画質の低下が抑制される。
【0165】
（付記３）第２態様の好適例である第３態様において、前記Ｚ軸および前記Ｘ軸に交差するＹ軸に沿って前記多関節ロボットを移動するＹ移動機構をさらに備える。以上の第３態様では、多関節ロボットを動作させずに、ワークをＹ軸に沿って高精度に移動させることができる。
【0166】
（付記４）第３態様の好適例である第４態様において、前記第１のＺ移動機構と前記第２のＺ移動機構と前記Ｘ移動機構とを動作させつつ、前記ワーク上の前記第１印刷領域と隣接する第２印刷領域に向けて前記第１ヘッドおよび前記第２ヘッドから液体を吐出させる第２印刷動作を実行し、前記第２印刷動作の実行中において前記多関節ロボットは動作せず、前記第１印刷動作と前記第２印刷動作との間の期間において、前記Ｙ移動機構が動作し、かつ、前記多関節ロボットは動作しない。以上の第４態様では、第１印刷動作による印刷パスと第２印刷動作による印刷パスとの間の期間において、多関節ロボットの動作を停止させた状態で、Ｙ移動機構の動作によるフィード動作を実行することができる。ここで、多関節ロボットの動作は、複数の回転動作の組み合わせであることから、振動または速度の変動を生じやすいのに対し、Ｙ移動機構の動作は、単純な直線動作であることから、動作精度を高めやすい。したがって、多関節ロボットの動作を停止させつつ、Ｙ移動機構の動作によるフィード動作を行うことにより、連続した印刷画像における印刷パス間の位置ズレを抑制することができる。
【0167】
（付記５）第４態様の好適例である第５対応において、前記第１印刷領域の一部は前記第２印刷領域と重複し、かつ、前記第１印刷領域の他の一部は前記第２印刷領域と重複しない。以上の第５態様では、第１印刷領域と第２印刷領域との一部同士が重複する場合、これらの領域間での位置決め精度が低いと、大幅な画質の劣化が生じてしまう。したがって、この場合、多関節ロボットを動作させずに、ワークをＹ軸に沿って高精度に移動させるフィード動作を実行することによる効果が顕著である。
【0168】
（付記６）第２態様の好適例である第６態様において、前記第１のＺ移動機構と前記第２のＺ移動機構と前記Ｘ移動機構とを動作させつつ、前記ワーク上の前記第１印刷領域とは異なる第３印刷領域に向けて前記第１ヘッドおよび前記第２ヘッドから液体を吐出させる第３印刷動作を実行し、前記第３印刷動作の実行中において前記多関節ロボットは動作せず、前記第１印刷動作と前記第３印刷動作との間の期間において、前記多関節ロボットが動作することにより前記ワークの姿勢を変更するワーク回転動作を実行する。以上の第６態様では、多関節ロボットの動作によりワークの姿勢を調整することにより、様々な立体的形状のワークに対して容易に印刷を行ったり、同一のワークの領域のうち互いに異なる方向を向く領域に対しても容易に印刷を行ったりすることができる。また、第３印刷動作の実行中において多関節ロボットは動作させないことにより、第３印刷領域に対して高精度な印刷を行うことができる。
【0169】
（付記７）第６態様の好適例である第７態様において、前記多関節ロボットは、互いに異なる回動軸まわりに回動可能なＮ個（ただし、Ｎは、２以上の自然数である）の関節を有し、前記Ｎ個の関節のうち前記ワーク回転動作の実行中において回動する関節の数は、Ｍ個（ただし、Ｍは、Ｎより小さい自然数である）である。以上の第７態様では、多関節ロボットの動作によるワーク位置精度の低下を抑制することができる。この結果、第１印刷領域および第３印刷領域のそれぞれに対する印刷画像の位置ズレを抑制することができる。
【0170】
（付記８）第７態様の好適例である第８態様において、前記Ｎ個の関節のうち、最も先端に近い関節を第１関節とし、前記第１関節に次いで先端に近い関節を第２関節としたとき、前記ワーク回転動作の実行中において回動する関節は、前記第１関節および前記第２関節のいずれか一方である。以上の第８態様では、多関節ロボットの動作によるワーク位置精度の低下を抑制することができる。この結果、第１印刷領域および第３印刷領域のそれぞれに対する印刷画像の位置ズレを抑制することができる。
【0171】
（付記９）第８態様の好適例である第９態様において、前記第２関節の回動軸と前記Ｘ軸とが互いに平行である。以上の第９態様では、第１印刷動作および第３印刷動作の印刷開始位置を一致させることが容易である。この結果、第１印刷領域および第３印刷領域のそれぞれに対する印刷画像の位置ズレを抑制することができる。
【0172】
（付記１０）第８態様の好適例である第１０態様において、前記第１関節の回動軸と前記Ｘおよび前記Ｘ軸に交差するＹ軸とが互いに平行である。以上の第１０態様では、第１印刷動作および第３印刷動作の印刷開始位置を一致させることが容易である。この結果、第１印刷領域および第３印刷領域のそれぞれに対する印刷画像の位置ズレを抑制することができる。
【0173】
（付記１１）第８態様の好適例である第１１態様において、前記第１印刷動作よりも前に前記多関節ロボットが前記ワークを搬送する搬送動作を実行し、前記ワーク回転動作の実行中において回動する関節の回転加速度は、前記搬送動作よりも前記ワーク回転動作において小さい。以上の第１１態様では、搬送動作よりもワーク回転動作において加速度を小さくすることにより、画質の低下を抑制することができる。ここで、搬送動作の段階においては、ワーク上にインクが付与されていないため問題にならない。一方、ワーク回転動作の段階は、第１ヘッドおよび第２ヘッドからインクが付与された後であり、ワーク回転動作の加速度が大きいと、十分に硬化または固化していないインクがワーク上で移動してしまう場合がある。特に、第１ヘッドおよび第２ヘッドに用いるインクの種類が異なり、かつ、２種類のインク滴が互いの移動によって接近する場合、混色が生じることにより色合いが変化しまうので、画質が大幅に低下する場合がある。そこで、このような画質低下を抑制するべく、ワーク回転動作の加速度が搬送動作の加速度よりも小さくなるように設定される。
【0174】
（付記１２）第６態様の好適例である第１２態様において、前記第１印刷動作と前記ワーク回転動作との間の期間において、前記第１のＺ移動機構および前記第２のＺ移動機構の動作により、前記第１ヘッドおよび前記第２ヘッドが前記ワークから離れる方向に移動するヘッド退避動作を実行する。以上の第１２態様では、ワーク回転動作の実行中にワークに対して第１ヘッドおよび第２ヘッドを退避させることができる。この結果、ワーク回転動作の実行中にワークに対して第１ヘッドおよび第２ヘッドの接触が防止される。
【0175】
（付記１３）第６態様の好適例である第１３態様において、前記Ｚ軸および前記Ｘ軸に交差するＹ軸に沿って前記多関節ロボットを移動するＹ移動機構をさらに備え、
前記第１印刷動作と前記ワーク回転動作との間の期間において、前記Ｙ移動機構の動作により、前記多関節ロボットが前記第１ヘッドおよび前記第２ヘッドから離れる方向に移動するヘッド退避動作を実行する。以上の第１３態様では、ワークに対して第１ヘッドおよび第２ヘッドを退避させた状態で、ワーク回転動作を実行することができる。この結果、ワーク回転動作の実行中にワークに対して第１ヘッドおよび第２ヘッドの接触が防止される。
前記第１印刷動作と前記ワーク回転動作との間の期間において、前記Ｙ移動機構の動作により、前記多関節ロボットが前記第１ヘッドおよび前記第２ヘッドから離れる方向に移動するヘッド退避動作を実行する。以上の第１３態様では、ワークに対して第１ヘッドおよび第２ヘッドを退避させた状態で、ワーク回転動作を実行することができる。この結果、ワーク回転動作の実行中にワークに対して第１ヘッドおよび第２ヘッドの接触が防止される。
【符号の説明】
【0176】
１…立体物印刷装置、１Ａ…立体物印刷装置、２Ｘ…Ｘ移動機構、２Ｚ＿１…Ｚ移動機構（第１のＺ移動機構）、２Ｚ＿２…Ｚ移動機構（第２のＺ移動機構）、３ａ…ヘッド、３ａ＿１…ヘッド（第１ヘッド）、３ａ＿２…ヘッド（第２ヘッド）、３ａ＿３…ヘッド、３ａ＿４…ヘッド、４Ｗ…多関節ロボット、４Ｙ…Ｙ移動機構、Ｊ…関節、Ｊ１…関節、Ｊ２…関節、Ｊ３…関節、Ｊ４…関節、Ｊ５…関節、Ｊ６…関節、ＭＣ…搬送動作、ＭＥ…ヘッド退避動作、ＭＦ…フィード動作、ＭＰ１…第１印刷動作、ＭＰ２…第２印刷動作、ＭＰ３…第３印刷動作、ＭＲ…ワーク回転動作、Ｎ…ノズル、Ｏ１…回動軸、Ｏ２…回動軸、Ｏ３…回動軸、Ｏ４…回動軸、Ｏ５…回動軸、Ｏ６…回動軸、ＲＰ１…第１印刷領域、ＲＰ２…第２印刷領域、ＲＰ３…第３印刷領域、Ｗ…ワーク。
【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】