特許 7559488 立体物印刷装置および立体物印刷方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-24

(45)【発行日】2024-10-02

(54)【発明の名称】立体物印刷装置および立体物印刷方法

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/01 20060101AFI20240925BHJP

   B05C 5/00 20060101ALI20240925BHJP

   B05B 12/00 20180101ALI20240925BHJP

   B05C 11/10 20060101ALI20240925BHJP

   B05D 7/00 20060101ALI20240925BHJP

   B05D 1/26 20060101ALI20240925BHJP

   B05D 3/00 20060101ALI20240925BHJP

【ＦＩ】

B41J2/01 109

B41J2/01 401

B41J2/01 451

B05C5/00 101

B05B12/00 A

B05C11/10

B05D7/00 K

B05D1/26 Z

B05D3/00 D

【請求項の数】 32

(21)【出願番号】P 2020171064

(22)【出願日】2020-10-09

(65)【公開番号】P2022062885

(43)【公開日】2022-04-21

【審査請求日】2023-09-12

(73)【特許権者】

【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】望月 建寿

【審査官】小宮山 文男

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－０４２６９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１９２５５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０７１１７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１７２３７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０４３４３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１３６４３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１０／０３２６１５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１７／１４１４８３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１８／１９８８３２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０１７６１１５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ４１Ｊ ２／０１－２／２１５

Ｂ０５Ｃ ５／００

Ｂ０５Ｂ １２／００

Ｂ０５Ｃ １１／１０

Ｂ０５Ｄ ７／００

Ｂ０５Ｄ １／２６

Ｂ０５Ｄ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

立体的なワークに対して液体を吐出する液体吐出ヘッドと、
Ｎ（ただし、Ｎは、２以上の自然数である）個の可動部を有し、前記ワークに対する前記液体吐出ヘッドの相対的な位置を変化させるロボットと、
前記Ｎ個の可動部について各可動部に対応して設けられ、各可動部の動作量を計測するＮ個のエンコーダーと、を有し、
前記Ｎ個のエンコーダーのうちの１つのエンコーダーを第１エンコーダーとするとき、 前記ロボットの動作中における前記第１エンコーダーからの出力と時間との対応関係に関する対応情報を記憶し、
前記ロボットを動作させつつ、前記第１エンコーダーからの出力と前記対応情報とに基づいて、前記液体吐出ヘッドの吐出動作を制御する、
ことを特徴とする立体物印刷装置。

【請求項2】

立体的なワークに対して液体を吐出する液体吐出ヘッドと、
Ｎ（ただし、Ｎは、２以上の自然数である）個の可動部を有し、前記ワークに対する前記液体吐出ヘッドの相対的な位置を変化させるロボットと、
前記Ｎ個の可動部について各可動部に対応して設けられ、各可動部の動作量を計測するＮ個のエンコーダーと、を有し、
前記Ｎ個のエンコーダーのうちの１つのエンコーダーを第１エンコーダーとするとき、 前記ロボットの動作中における前記第１エンコーダーからの出力と前記相対的な位置との対応関係に関する対応情報を記憶し、
前記ロボットを動作させつつ、前記第１エンコーダーからの出力と前記対応情報とに基づいて、前記液体吐出ヘッドの吐出動作を制御する、
ことを特徴とする立体物印刷装置。

【請求項3】

前記Ｎ個のエンコーダーからのすべての出力を用いた演算により取得される位置情報を用いずに、前記液体吐出ヘッドの吐出動作を制御する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の立体物印刷装置。

【請求項4】

前記Ｎ個のエンコーダーのうちの前記第１エンコーダーとは異なる１つのエンコーダーを第２エンコーダーとするとき、
前記第２エンコーダーからの出力を用いずに、前記液体吐出ヘッドの吐出動作を制御する、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の立体物印刷装置。

【請求項5】

前記ロボットの動作は前記第１エンコーダーと、前記第２エンコーダーと、の出力に基づいて制御される、
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Ｎ個のエンコーダーのうちの前記第１エンコーダー以外のＮ－１個のエンコーダーからの出力を用いずに、前記液体吐出ヘッドの吐出動作を制御する、
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の立体物印刷装置。

【請求項7】

前記第１エンコーダーは、前記Ｎ個の可動部のうち、前記ロボットの動作中に最も動作量の大きい可動部に設けられる、
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の立体物印刷装置。

【請求項8】

前記対応情報は、前記ロボットが前記液体吐出ヘッドを印刷経路に沿って移動させる予備動作における前記第１エンコーダーからの出力に基づいて生成される、
ことを特徴とする請求項１から請求項７の何れか１項に記載の立体物印刷装置。

【請求項9】

立体的なワークに対して液体を吐出する液体吐出ヘッドと、
Ｎ（ただし、Ｎは、２以上の自然数である）個の可動部を有し、前記ワークに対する前記液体吐出ヘッドの相対的な位置を変化させるロボットと、
前記Ｎ個の可動部について各可動部に対応して設けられ、各可動部の動作量を計測するＮ個のエンコーダーと、
前記液体吐出ヘッドの吐出動作を制御する制御モジュールと、
第１処理回路と、
第２処理回路と、
を有し、
前記第１処理回路は、前記液体吐出ヘッドの移動すべき経路を示す経路情報に基づいて、前記Ｎ個の可動部のそれぞれの動作量を演算し、
前記Ｎ個のエンコーダーのうちの１つのエンコーダーである第１エンコーダーは、前記第２処理回路を介して前記第１処理回路と電気的に接続し、
前記制御モジュールは、前記第２処理回路と電気的に接続する、
ことを特徴とする立体物印刷装置。

【請求項10】

前記制御モジュールは前記第２処理回路を介して前記第１処理回路と電気的に接続する、
ことを特徴とする請求項９に記載の立体物印刷装置。

【請求項11】

前記第２処理回路は、前記Ｎ個のエンコーダーからのすべての出力を用いた演算を行わない、
ことを特徴とする請求項９または１０に記載の立体物印刷装置。

【請求項12】

前記第２処理回路の制御周期は、前記第１処理回路の制御周期に比べて短い、
ことを特徴とする請求項９から１１のいずれか１項に記載の立体物印刷装置。

【請求項13】

前記ロボットの動作中における前記第１エンコーダーからの出力と時間との対応関係に関する対応情報を記憶し、
前記ロボットを動作させつつ、前記第１エンコーダーからの出力と前記対応情報とに基づいて、前記液体吐出ヘッドの吐出動作を制御する、
ことを特徴とする請求項９から１２のいずれか１項に記載の立体物印刷装置。

【請求項14】

前記ロボットの動作中における前記第１エンコーダーからの出力と前記相対的な位置との対応関係に関する対応情報を記憶し、
前記ロボットを動作させつつ、前記第１エンコーダーからの出力と前記対応情報とに基づいて、前記液体吐出ヘッドの吐出動作を制御する、
ことを特徴とする請求項９から１２のいずれか１項に記載の立体物印刷装置。

【請求項15】

前記Ｎ個のエンコーダーのうちの前記第１エンコーダーとは異なる１つのエンコーダーを第２エンコーダーとするとき、
前記第２処理回路は、前記制御モジュールに入力する信号を前記第２エンコーダーからの出力を用いずに生成する、
ことを特徴とする請求項９から１４のいずれか１項に記載の立体物印刷装置。

【請求項16】

前記ロボットの動作は前記第１エンコーダーと、前記第２エンコーダーと、の出力に基づいて制御される
ことを特徴とする請求項１５に記載の立体物印刷装置。

【請求項17】

前記第２処理回路は、前記制御モジュールに入力する信号を前記Ｎ個のエンコーダーのうちの前記第１エンコーダー以外のＮ－１個のエンコーダーからの出力を用いずに生成する、
ことを特徴とする請求項９から１６のいずれか１項に記載の立体物印刷装置。

【請求項18】

前記第１エンコーダーは、前記Ｎ個の可動部のうち、前記ロボットの動作中の期間にわたる動作量の最も大きい可動部に設けられる、
ことを特徴とする請求項９から１７のいずれか１項に記載の立体物印刷装置。

【請求項19】

前記第２処理回路は、前記ロボットの駆動中の期間における前記第１エンコーダーから出力されるパルスの数が閾値を超えるタイミングで、前記制御モジュールに入力する信号を変化させる、
ことを特徴とする請求項９から１８のいずれか１項に記載の立体物印刷装置。

【請求項20】

前記第２処理回路の処理内容を設定する設定部をさらに有し、
前記設定部は、
前記ロボットを動作させつつ、前記第１エンコーダーからの出力に関する出力情報と、前記相対的な位置に関する位置情報と、を取得し、
前記出力情報と前記位置情報とに基づいて、前記第２処理回路の処理内容を設定する、 ことを特徴とする請求項１９に記載の立体物印刷装置。

【請求項21】

前記設定部は、前記第２処理回路の処理内容として前記閾値を設定する、
ことを特徴とする請求項２０に記載の立体物印刷装置。

【請求項22】

前記位置情報は、前記Ｎ個のエンコーダーからの出力を用いた前記第１処理回路での演算により得られる、
ことを特徴とする請求項２０または２１に記載の立体物印刷装置。

【請求項23】

前記相対的な位置を測定するセンサーをさらに有し、
前記位置情報は、前記センサーによる測定結果を用いて得られる、
ことを特徴とする請求項２０または２１に記載の立体物印刷装置。

【請求項24】

前記第２処理回路から前記制御モジュールに入力する信号は、前記液体吐出ヘッドの駆動を開始するためのトリガー信号を含む、
ことを特徴とする請求項９から２３のいずれか１項に記載の立体物印刷装置。

【請求項25】

前記第２処理回路から前記制御モジュールに入力する信号は、前記液体吐出ヘッドの駆動タイミングを規定するためのタイミング信号を含む、
ことを特徴とする請求項９から２３のいずれか１項に記載の立体物印刷装置。

【請求項26】

立体的なワークに対して液体を吐出する液体吐出ヘッドと、Ｎ（ただし、Ｎは、２以上の自然数である）個の可動部を有し、前記ワークに対する前記液体吐出ヘッドの相対的な位置を変化させるロボットと、前記Ｎ個の可動部について各可動部に対応して設けられ、各可動部の動作量を計測するＮ個のエンコーダーと、を用いて前記ワークに印刷を行う立体物印刷方法であって、
前記Ｎ個のエンコーダーのうちの１つのエンコーダーを第１エンコーダーとするとき、 前記ロボットの動作中における前記第１エンコーダーからの出力と時間との対応関係に関する対応情報を記憶し、
前記ロボットを動作させつつ、前記第１エンコーダーからの出力と前記対応情報とに基づいて、前記液体吐出ヘッドの吐出動作を制御する、
ことを特徴とする立体物印刷方法。

【請求項27】

立体的なワークに対して液体を吐出する液体吐出ヘッドと、Ｎ（ただし、Ｎは、２以上の自然数である）個の可動部を有し、前記ワークに対する前記液体吐出ヘッドの相対的な位置を変化させるロボットと、前記Ｎ個の可動部について各可動部に対応して設けられ、各可動部の動作量を計測するＮ個のエンコーダーと、を用いて前記ワークに印刷を行う立体物印刷方法であって、
前記Ｎ個のエンコーダーのうちの１つのエンコーダーを第１エンコーダーとするとき、 前記ロボットの動作中における前記第１エンコーダーからの出力と前記相対的な位置との対応関係に関する対応情報を記憶し、
前記ロボットを動作させつつ、前記第１エンコーダーからの出力と前記対応情報とに基づいて、前記液体吐出ヘッドの吐出動作を制御する、
ことを特徴とする立体物印刷方法。

【請求項28】

立体的なワークに対して液体を吐出する液体吐出ヘッドと、
Ｎ（ただし、Ｎは、２以上の自然数である）個の可動部を有し、前記ワークに対する前記液体吐出ヘッドの相対的な位置を変化させるロボットと、
前記可動部の動作を検出する検出手段と、を有し、
前記ロボットが前記液体吐出ヘッドを印刷経路に沿って移動させる予備動作において前記可動部の動作を前記検出手段により検出し、
前記ロボットが前記液体吐出ヘッドを前記印刷経路に沿って移動させつつ前記液体吐出ヘッドが前記液体を吐出する印刷動作において、前記予備動作における前記検出手段の検出結果に基づいて前記液体吐出ヘッドの吐出動作を制御する、
ことを特徴とする立体物印刷装置。

【請求項29】

前記検出手段は、前記可動部の動作量を計測するエンコーダーを有し、
前記予備動作において、前記可動部の動作を前記エンコーダーにより検出し、
前記印刷動作において、前記予備動作における前記エンコーダーの検出結果に基づいて前記液体吐出ヘッドの吐出動作を制御する、
ことを特徴とする請求項２８に記載の立体物印刷装置。

【請求項30】

前記相対的な位置を測定する測定手段を有する、
ことを特徴とする請求項２８または２９に記載の立体物印刷装置。

【請求項31】

前記ロボットの駆動を制御する機能と、前記液体吐出ヘッドの吐出動作を前記ロボットの駆動に同期させるための信号を生成する機能と、を有するコントローラーを有する、
ことを特徴とする請求項２８から３０のいずれか１項に記載の立体物印刷装置。

【請求項32】

立体的なワークに対して液体を吐出する液体吐出ヘッドと、Ｎ（ただし、Ｎは、２以上の自然数である）個の可動部を有し、前記ワークに対する前記液体吐出ヘッドの相対的な位置を変化させるロボットと、前記可動部の動作を検出する検出手段と、を用いて前記ワークに印刷を行う立体物印刷方法であって、
前記ロボットが前記液体吐出ヘッドを印刷経路に沿って移動させる予備動作と、
前記ロボットが前記液体吐出ヘッドを前記印刷経路に沿って移動させつつ前記液体吐出ヘッドが前記液体を吐出する印刷動作と、を含み、
前記予備動作において、前記可動部の動作を前記検出手段により検出し、
前記印刷動作において、前記予備動作における前記検出手段の検出結果に基づいて前記液体吐出ヘッドの吐出動作を制御する、
ことを特徴とする立体物印刷方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、立体物印刷装置および立体物印刷方法に関する。

【背景技術】

【0002】

立体物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には、凹面状に湾曲した基板にインクジェット方式により塗布液を塗布する装置が記載される。特許文献１に記載の装置は、当該基板を一方向に搬送する移動機構と、インクジェット方式の塗布ヘッドを昇降させる昇降装置と、を有する。ここで、塗布ヘッドは、移動機構に設けられたリニアエンコーダーの出力に基づく時間間隔で液滴を吐出する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１５－１９６１２３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

印刷対象である立体物とインクジェットヘッドとの相対的な位置を変化させる機構としては、前述の特許文献１のように１つの軸に沿って動作する移動機構および昇降機構を用いる構成のほか、多軸ロボットが挙げられる。多軸ロボットでは、一般に、各関節に設けられたエンコーダーからのすべての出力に基づく演算により、ＴＣＰ（Tool Center Point）の位置をロボットのベース座標系の座標値として算出可能である。そこで、多軸ロボットを用いる場合、この座標値に基づいてインクジェットヘッドからの吐出タイミングを規定することが考えられる。しかし、このように吐出タイミングを規定すると、座標値の算出に要する時間に起因して、印刷位置または印刷タイミングにずれが生じてしまうという課題がある。

【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、本発明に係る立体物印刷装置の一態様は、立体的なワークに対して液体を吐出する液体吐出ヘッドと、Ｎ（ただし、Ｎは、２以上の自然数である）個の可動部を有し、前記ワークに対する前記液体吐出ヘッドの相対的な位置を変化させるロボットと、前記Ｎ個の可動部について各可動部に対応して設けられ、各可動部の動作量を計測するＮ個のエンコーダーと、を有し、前記Ｎ個のエンコーダーのうちの１つのエンコーダーを第１エンコーダーとするとき、前記ロボットの動作中における前記第１エンコーダーからの出力と時間との対応関係に関する対応情報を記憶し、前記ロボットを動作させつつ、前記第１エンコーダーからの出力と前記対応情報とに基づいて、前記液体吐出ヘッドの吐出動作を制御する。

【0006】

本発明に係る立体物印刷装置の他の一態様は、立体的なワークに対して液体を吐出する液体吐出ヘッドと、Ｎ（ただし、Ｎは、２以上の自然数である）個の可動部を有し、前記ワークに対する前記液体吐出ヘッドの相対的な位置を変化させるロボットと、前記Ｎ個の可動部について各可動部に対応して設けられ、各可動部の動作量を計測するＮ個のエンコーダーと、を有し、前記Ｎ個のエンコーダーのうちの１つのエンコーダーを第１エンコーダーとするとき、前記ロボットの動作中における前記第１エンコーダーからの出力と前記相対的な位置との対応関係に関する対応情報を記憶し、前記ロボットを動作させつつ、前記第１エンコーダーからの出力と前記対応情報とに基づいて、前記液体吐出ヘッドの吐出動作を制御する。

【0007】

本発明に係る立体物印刷装置の他の一態様は、立体的なワークに対して液体を吐出する液体吐出ヘッドと、Ｎ（ただし、Ｎは、２以上の自然数である）個の可動部を有し、前記ワークに対する前記液体吐出ヘッドの相対的な位置を変化させるロボットと、前記Ｎ個の可動部について各可動部に対応して設けられ、各可動部の動作量を計測するＮ個のエンコーダーと、前記液体吐出ヘッドの吐出動作を制御する制御モジュールと、第１処理回路と、第２処理回路と、を有し、前記第１処理回路は、前記液体吐出ヘッドの移動すべき経路を示す経路情報に基づいて、前記Ｎ個の可動部のそれぞれの動作量を演算し、前記Ｎ個のエンコーダーのうちの１つのエンコーダーである第１エンコーダーは、前記第２処理回路を介して前記第１処理回路と接続し、前記制御モジュールは、前記第２処理回路と接続する。

【0008】

本発明に係る立体物印刷方法の一態様は、立体的なワークに対して液体を吐出する液体吐出ヘッドと、Ｎ（ただし、Ｎは、２以上の自然数である）個の可動部を有し、前記ワークに対する前記液体吐出ヘッドの相対的な位置を変化させるロボットと、前記Ｎ個の可動部について各可動部に対応して設けられ、各可動部の動作量を計測するＮ個のエンコーダーと、を用いて前記ワークに印刷を行う立体物印刷方法であって、前記Ｎ個のエンコーダーのうちの１つのエンコーダーを第１エンコーダーとするとき、前記ロボットの動作中における前記第１エンコーダーからの出力と時間との対応関係に関する対応情報を記憶し、前記ロボットを動作させつつ、前記第１エンコーダーからの出力と前記対応情報とに基づいて、前記液体吐出ヘッドの吐出動作を制御する。

【0009】

本発明に係る立体物印刷方法の他の一態様は、立体的なワークに対して液体を吐出する液体吐出ヘッドと、Ｎ（ただし、Ｎは、２以上の自然数である）個の可動部を有し、前記ワークに対する前記液体吐出ヘッドの相対的な位置を変化させるロボットと、前記Ｎ個の可動部について各可動部に対応して設けられ、各可動部の動作量を計測するＮ個のエンコーダーと、を用いて前記ワークに印刷を行う立体物印刷方法であって、前記Ｎ個のエンコーダーのうちの１つのエンコーダーを第１エンコーダーとするとき、前記ロボットの動作中における前記第１エンコーダーからの出力と前記相対的な位置との対応関係に関する対応情報を記憶し、前記ロボットを動作させつつ、前記第１エンコーダーからの出力と前記対応情報とに基づいて、前記液体吐出ヘッドの吐出動作を制御する。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【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】第１実施形態における液体吐出ユニットの概略構成を示す斜視図である。

【図4】第２処理回路の具体的な構成例を説明するための図である。

【図5】第１実施形態に係る立体物印刷方法の流れを示すフローチャートである。

【図6】第１実施形態における印刷動作を説明するための図である。

【図7】各エンコーダーから出力される信号の一例を示す図である。

【図8】対応情報の一例を示す図である。

【図9】第１実施形態におけるタイミング信号生成回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。

【図10】スイッチ回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。

【図11】第２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12】第２実施形態におけるタイミング信号生成回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。

【図13】第３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14】第３実施形態におけるタイミング信号生成回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、添付図面を参照しながら本発明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または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、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明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。

【0012】

以下の説明は、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、Ｘ軸に沿う一方向をＸ１方向といい、Ｘ１方向と反対の方向をＸ２方向という。同様に、Ｙ軸に沿って互いに反対の方向をＹ１方向およびＹ２方向という。また、Ｚ軸に沿って互いに反対の方向をＺ１方向およびＺ２方向という。

【0013】

ここで、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、後述のワークＷおよび基台２１０が設置される空間に設定されるベース座標系の座標軸である。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。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。

【0014】

１．第１実施形態
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１００の概略を示す斜視図である。立体物印刷装置１００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。

【0015】

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が直方体であり、面ＷＦがＺ１方向を向く平面である。なお、印刷対象は、ワークＷが有する複数の面のうち面ＷＦ以外の面でもよい。また、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。

【0016】

図１に示す例では、立体物印刷装置１００は、垂直多関節ロボットを用いるインクジェットプリンターである。具体的には、図１に示すように、立体物印刷装置１００は、ロボット２００と液体吐出ユニット３００と液体供給ユニット４００とコントローラー６００とを有する。以下、まず、図１に示す立体物印刷装置１００の各部を順次簡単に説明する。

【0017】

ロボット２００は、ワークＷに対する液体吐出ユニット３００の位置および姿勢を変化させる移動機構である。図１に示す例では、ロボット２００は、いわゆる６軸の垂直多関節ロボットである。具体的には、ロボット２００は、基台２１０とアーム２２０とを有する。

【0018】

基台２１０は、アーム２２０を支持する台である。図１に示す例では、基台２１０は、Ｚ１方向を向く床面等の設置面にネジ止め等により固定される。なお、基台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。

【0019】

アーム２２０は、基台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、アーム２２０は、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。

【0020】

アーム２２１は、基台２１０に対して第１回動軸Ｏ１まわりに回動可能に関節部２３０＿１を介して連結される。アーム２２２は、アーム２２１に対して第２回動軸Ｏ２まわりに回動可能に関節部２３０＿２を介して連結される。アーム２２３は、アーム２２２に対して第３回動軸Ｏ３まわりに回動可能に関節部２３０＿３を介して連結される。アーム２２４は、アーム２２３に対して第４回動軸Ｏ４まわりに回動可能に関節部２３０＿４を介して連結される。アーム２２５は、アーム２２４に対して第５回動軸Ｏ５まわりに回動可能に関節部２３０＿５を介して連結される。アーム２２６は、アーム２２５に対して第６回動軸Ｏ６まわりに回動可能に関節部２３０＿６を介して連結される。なお、以下では、関節部２３０＿１～２３０＿６のそれぞれを関節部２３０という場合がある。

【0021】

関節部２３０＿１～２３０＿６のそれぞれは、「可動部」の一例である。図１では、当該可動部の数Ｎが６個である場合が例示される。図１に示す例では、関節部２３０＿１～２３０＿６のそれぞれは、隣り合う２つのアーム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１では図示しないが、関節部２３０＿１～２３０＿６のそれぞれには、隣り合う２つのアーム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、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２４０に相当する。また、当該エンコーダーは、後述の図２等に示すエンコーダー２４１に相当する。

【0022】

第１回動軸Ｏ１は、基台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。第２回動軸Ｏ２は、第１回動軸Ｏ１に対して垂直な軸である。第３回動軸Ｏ３は、第２回動軸Ｏ２に対して平行な軸である。第４回動軸Ｏ４は、第３回動軸Ｏ３に対して垂直な軸である。第５回動軸Ｏ５は、第４回動軸Ｏ４に対して垂直な軸である。第６回動軸Ｏ６は、第５回動軸Ｏ５に対して垂直な軸である。

【0023】

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。

【0024】

以上のアーム２２０の先端、すなわち、アーム２２６には、エンドエフェクターとして、液体吐出ユニット３００が装着される。

【0025】

液体吐出ユニット３００は、液体の一例であるインクをワークＷに向けて吐出する液体吐出ヘッド３１０を有する機構である。本実施形態では、液体吐出ユニット３００は、液体吐出ヘッド３１０のほか、液体吐出ヘッド３１０に供給されるインクの圧力を調整する圧力調整弁３２０と、ワークＷに対する液体吐出ヘッド３１０の相対的な位置関係を検出するセンサー３３０と、を有する。これらは、ともにアーム２２６に固定されるので、互いの位置および姿勢の関係が固定される。

【0026】

図１では図示しないが、液体吐出ヘッド３１０は、複数の圧電素子と、インクを収容する複数のキャビティと、複数のノズルと、有する。ここで、当該ノズルは、キャビティごとに設けられており、当該キャビティに連通する。当該圧電素子は、キャビティごとに設けられており、当該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。このような液体吐出ヘッド３１０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、当該圧電素子は、後述の図２に示す圧電素子３１１に相当する。また、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。

【0027】

圧力調整弁３２０は、液体吐出ヘッド３１０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、液体吐出ヘッド３１０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、液体吐出ヘッド３１０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。

【0028】

なお、図１に示す例では、液体吐出ユニット３００が有する液体吐出ヘッド３１０および圧力調整弁３２０のそれぞれの数が１個であるが、当該数は、図１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３２０およびセンサー３３０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、基台２１０に対して固定の位置でもよい。

【0029】

センサー３３０は、所定方向におけるワークＷに対する液体吐出ヘッド３１０の相対的な位置関係を検出する。具体的には、センサー３３０は、ワークＷに対して相対的な位置が固定される図示しない基準面との間の距離を計測する光学式変位計等の距離センサーである。なお、当該基準面は、ワークＷの表面でもよいし、ワークＷとは別の物体の表面でもよい。また、当該基準面の向く方向は、あらかじめワークＷの面ＷＦに対する位置および姿勢が把握されていればよく、任意である。

【0030】

液体供給ユニット４００は、インクを液体吐出ヘッド３１０に供給するための機構である。液体供給ユニット４００は、液体貯留部４１０と供給流路４２０とを有する。

【0031】

液体貯留部４１０は、インクを貯留する容器である。液体貯留部４１０は、例えば、可撓性のフィルムで形成された袋状のインクパックである。液体貯留部４１０に貯留されるインクは、例えば、染料または顔料等の色材を含むインクである。なお、液体貯留部４１０に貯留されるインクの種類は、色材を含むインクに限定されず、例えば、金属粉末等の導電材料を含むインクでもよい。また、インクが紫外線硬化性等の硬化性を有してもよい。インクが紫外線硬化性等の硬化性を有する場合、例えば、液体吐出ユニット３００に紫外線照射機構が搭載される。

【0032】

図１に示す例では、液体貯留部４１０は、常に液体吐出ヘッド３１０よりもＺ１方向に位置するように、壁、天井または柱等に固定される。すなわち、液体貯留部４１０は、液体吐出ヘッド３１０の移動領域よりも鉛直方向での上方に位置する。このため、ポンプ等の機構を用いなくても、液体貯留部４１０から液体吐出ヘッド３１０に所定の加圧力でインクを供給することができる。

【0033】

なお、液体貯留部４１０の設置場所は、液体貯留部４１０から液体吐出ヘッド３１０に所定の圧力でインクを供給することができればよく、液体吐出ヘッド３１０よりも鉛直方向での下方に位置してもよい。この場合、例えば、ポンプを用いて、液体貯留部４１０から液体吐出ヘッド３１０に所定の圧力でインクを供給すればよい。

【0034】

供給流路４２０は、液体貯留部４１０から液体吐出ヘッド３１０にインクを供給する流路である。供給流路４２０の途中には、圧力調整弁３２０が設けられる。このため、液体吐出ヘッド３１０と液体貯留部４１０との位置関係が変化しても、液体吐出ヘッド３１０内のインクの圧力の変動を低減することができる。

【0035】

供給流路４２０は、例えば、管体の内部空間で構成される。ここで、供給流路４２０に用いる管体は、例えば、ゴム材料またはエラストマー材料等の弾性材料で構成されており、可撓性を有する。このように、可撓性を有する管体を用いて供給流路４２０を構成することにより、液体貯留部４１０と圧力調整弁３２０との相対的な位置関係の変化が許容される。したがって、液体貯留部４１０の位置および姿勢を固定したまま、液体吐出ヘッド３１０の位置または姿勢が変化しても、液体貯留部４１０から圧力調整弁３２０へインクを供給することができる。

【0036】

なお、供給流路４２０の一部が可撓性を有しない部材で構成されてもよい。また、供給流路４２０の一部は、インクを複数箇所に分配する分配流路を有する構成でもよいし、液体吐出ヘッド３１０または圧力調整弁３２０と一体で構成されてもよい。

【0037】

コントローラー６００は、ロボット２００の駆動を制御するロボットコントローラーである。図１では図示しないが、コントローラー６００は、液体吐出ユニット３００における吐出動作を制御する制御モジュールが電気的に接続される。コントローラー６００および当該制御モジュールには、コンピューターが通信可能に接続される。なお、当該制御モジュールは、後述の図２に示す制御モジュール５００に相当する。当該コンピューターは、後述の図２に示すコンピューター７００に相当する。

【0038】

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１００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１００の構成要素のうち、電気的な構成要素が示される。また、図２では、エンコーダー２４１＿１～２４１＿６を含むアーム駆動機構２４０が示される。アーム駆動機構２４０は、関節部２３０＿１～２３０＿６を動作させる前述の駆動機構の集合体である。エンコーダー２４１＿１～２４１＿６は、関節部２３０＿１～２３０＿６に対応して設けられたロータリーエンコーダーであり、関節部２３０＿１～２３０＿６の回転角度等の動作量を計測する。なお、以下では、エンコーダー２４１＿１～２４１＿６のそれぞれをエンコーダー２４１という場合がある。

【0039】

図２に示すように、立体物印刷装置１００は、前述のロボット２００と液体吐出ユニット３００とコントローラー６００のほか、制御モジュール５００とコンピューター７００とを有する。なお、以下に述べる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、制御モジュール５００またはコントローラー６００の機能の一部または全部は、コントローラー６００に接続されるコンピューター７００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６００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。

【0040】

コントローラー６００は、ロボット２００の駆動を制御する機能と、液体吐出ヘッド３１０の吐出動作をロボット２００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。コントローラー６００は、第１記憶回路６１０と第２記憶回路６２０と第１処理回路６３０と第２処理回路６４０とを有する。

【0041】

第１記憶回路６１０は、第１処理回路６３０が実行する各種プログラムと、第１処理回路６３０が処理する各種データと、を記憶する。第１記憶回路６１０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、第１記憶回路６１０の一部または全部は、第１処理回路６３０に含まれてもよい。

【0042】

第１記憶回路６１０には、経路情報Ｄａが記憶される。経路情報Ｄａは、液体吐出ヘッド３１０の移動すべき経路を示す情報である。例えば、経路情報Ｄａは、ベース座標系の座標値を用いて表される。経路情報Ｄａは、ワークＷの位置および形状を示すワーク情報に基づいて決められる。当該ワーク情報は、ワークＷの３次元形状を示すＣＡＤ（computer-aided design）データ等の情報を前述のベース座標系に対応付けることにより得られる。以上の経路情報Ｄａは、コンピューター７００から第１記憶回路６１０に入力される。

【0043】

第２記憶回路６２０は、第２処理回路６４０が実行する各種プログラムと、第２処理回路６４０が処理する各種データと、を記憶する。第２記憶回路６２０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、第２記憶回路６２０の一部または全部は、第２処理回路６４０に含まれてもよいし、第１記憶回路６１０と一体で構成されてもよい。

【0044】

第２記憶回路６２０には、対応情報Ｄｂが記憶される。対応情報Ｄｂは、エンコーダー２４１＿１～２４１＿６のうちの１つのエンコーダー２４１からの出力と時間または位置との対応関係に関する情報である。以上の対応情報Ｄｂは、コンピューター７００から第２記憶回路６２０に入力される。対応情報Ｄｂについては、後に詳述する。

【0045】

第１処理回路６３０は、経路情報Ｄａに基づいて、関節部２３０＿１～２３０＿６のそれぞれの動作量を演算する。具体的には、第１処理回路６３０は、経路情報Ｄａを各関節部２３０＿１～２３０＿６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。

【0046】

以上の第１処理回路６３０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、第１処理回路６３０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。

【0047】

第２処理回路６４０は、第１処理回路６３０での演算結果に基づいて関節部２３０＿１～２３０＿６の動作を制御するとともに、信号Ｄ３を生成する。具体的には、第２処理回路６４０は、各関節部２３０＿１～２３０＿６の実際の回転角度および回転速度等の動作量が第１処理回路６３０での演算結果となるように、ロボット２００のアーム駆動機構２４０に含まれるエンコーダー２４１＿１～２４１＿６からの出力Ｄ１＿１～Ｄ１＿６に基づいて、各関節部２３０＿１～２３０＿６に対して制御信号Ｓｋ＿１～Ｓｋ＿６を出力するフィードバック制御を行う。制御信号Ｓｋ＿１～Ｓｋ＿６は、関節部２３０＿１～２３０＿６に対応しており、対応する関節部２３０に設けられるモーターの駆動を制御する。つまり、コントローラー６００は、アーム駆動機構２４０に含まれるエンコーダー２４１＿１～２４１＿６からの出力Ｄ１＿１～Ｄ１＿６に基づいて、ロボット２００の動作を制御する。なお、出力Ｄ１＿１～Ｄ１＿６は、エンコーダー２４１＿１～２４１＿６に対応する。以下では、出力Ｄ１＿１～Ｄ１＿６のそれぞれを出力Ｄ１という場合がある。

【0048】

また、第２処理回路６４０は、エンコーダー２４１＿１～２４１＿６のうちの１つのエンコーダー２４１からの出力Ｄ１に基づいて、信号Ｄ３を生成する。この生成には、対応情報Ｄｂが用いられる。第２処理回路６４０および信号Ｄ３については、後に詳述する。

【0049】

以上の第２処理回路６４０は、前述の第１処理回路６３０とは個別の回路で構成される。このため、第１処理回路６３０での処理負荷が第２処理回路６４０の処理負荷に影響することが防止される。ここで、第２処理回路６４０は、例えば、第１処理回路６３０と同様、１個以上のＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサーを含んでもよいが、第１処理回路６３０よりも制御周期の短い回路であることが好ましい。第２処理回路６４０の制御周期を短くすることで、各関節部２３０＿１～２３０＿６に対するフィードバック制御の周期を短くすることができ、ロボット２００の動作精度を高めることができる。さらに、第２処理回路６４０の制御周期が長い場合に比べて、エンコーダー２４１からの出力Ｄ１が第２処理回路６４０に入力されてから、信号Ｄ３を出力するまでに要する時間を短くすることができるため、信号の遅延を抑制できる。また、第２処理回路６４０は、立体物印刷装置１００の使用環境に適した信号Ｄ３の生成を容易にする観点から、ＦＰＧＡ（Field－Programmable Gate Array ）やＤＳＰ（Digital Signal Processor）等の演算を実行可能なデバイスを含むことが好ましい。

【0050】

制御モジュール５００は、コントローラー６００から出力される信号Ｄ３とコンピューター７００からの印刷データとに基づいて、液体吐出ヘッド３１０の吐出動作を制御する回路である。制御モジュール５００は、タイミング信号生成回路５１０と電源回路５２０と制御回路５３０と駆動信号生成回路５４０とを有する。

【0051】

タイミング信号生成回路５１０は、信号Ｄ３を契機としてタイミング信号ＰＴＳを生成する。つまり、信号Ｄ３はタイミング信号ＰＴＳの生成を開始するためのトリガー信号である。本実施形態のタイミング信号生成回路５１０は、信号Ｄ３に含まれるパルスＰＳ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。信号Ｄ３の波形については、後に詳述する。なお、詳細については後述するが、タイミング信号ＰＴＳは、液体吐出ヘッド３１０の動作のタイミングを規定する信号、いわゆるPulse Timing Signalである。

【0052】

電源回路５２０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、立体物印刷装置１００の各部に適宜に供給される。例えば、電源回路５２０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、液体吐出ユニット３００に供給される。また、電源電位ＶＨＶは、駆動信号生成回路５４０に供給される。

【0053】

制御回路５３０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５４０に入力され、それ以外の信号は、液体吐出ユニット３００のスイッチ回路３４０に入力される。

【0054】

制御信号ＳＩは、液体吐出ヘッド３１０が有する圧電素子３１１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、圧電素子３１１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。この指定により、例えば、圧電素子３１１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、圧電素子３１１の駆動タイミングを規定することにより、ノズルからのインクの吐出タイミングを規定する。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。以上の信号のうち、液体吐出ユニット３００のスイッチ回路３４０に入力される信号については、後に詳述する。

【0055】

駆動信号生成回路５４０は、液体吐出ヘッド３１０が有する各圧電素子３１１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５４０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５４０では、当該ＤＡ変換回路が制御回路５３０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５２０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、圧電素子３１１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、スイッチ回路３４０を介して、駆動信号生成回路５４０から圧電素子３１１に供給される。スイッチ回路３４０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。

【0056】

コンピューター７００は、コントローラー６００に経路情報Ｄａを供給する機能と、制御モジュール５００に印刷データを供給する機能と、を有する。これらの機能のほか、本実施形態のコンピューター７００は、第２処理回路６４０の処理内容を設定する機能を有する。本実施形態では、当該処理内容は、対応情報Ｄｂの内容と信号Ｄ３の開始タイミングのための閾値とを含む。

【0057】

また、本実施形態のコンピューター７００は、前述のセンサー３３０に電気的に接続されており、センサー３３０からの信号Ｄ２に基づいて、ワークＷに対する液体吐出ヘッド３１０の相対的な位置を検出可能である。

【0058】

１－３．液体吐出ユニット
図３は、第１実施形態における液体吐出ユニット３００の概略構成を示す斜視図である。

【0059】

以下の説明は、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、ａ軸に沿う一方向をａ１方向といい、ａ１方向と反対の方向をａ２方向という。同様に、ｂ軸に沿って互いに反対の方向をｂ１方向およびｂ２方向という。また、ｃ軸に沿って互いに反対の方向をｃ１方向およびｃ２方向という。

【0060】

ここで、ａ軸、ｂ軸およびｃ軸は、液体吐出ユニット３００に設定されるツール座標系の座標軸であり、前述のロボット２００の動作により前述のＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸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軸が前述の第６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。

【0061】

液体吐出ユニット３００は、前述のように、液体吐出ヘッド３１０と圧力調整弁３２０とセンサー３３０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３５０に支持される。

【0062】

支持体３５０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３５０が扁平な箱状をなすが、支持体３５０の形状は、特に限定されず、任意である。

【0063】

以上の支持体３５０は、前述のアーム２２０の先端、すなわちアーム２２６に装着される。このため、液体吐出ヘッド３１０と圧力調整弁３２０とセンサー３３０とのそれぞれは、アーム２２６に固定される。

【0064】

図３に示す例では、圧力調整弁３２０は、液体吐出ヘッド３１０に対してｃ１方向に位置する。センサー３３０は、液体吐出ヘッド３１０に対してａ２方向に位置する。

【0065】

供給流路４２０は、圧力調整弁３２０により上流流路４２１と下流流路４２２とに区分される。すなわち、供給流路４２０は、液体貯留部４１０と圧力調整弁３２０とを連通させる上流流路４２１と、圧力調整弁３２０と液体吐出ヘッド３１０とを連通させる下流流路４２２と、を有する。図３に示す例では、供給流路４２０の下流流路４２２の一部が流路部材４２２ａで構成される。流路部材４２２ａは、圧力調整弁３２０からのインクを液体吐出ヘッド３１０の複数箇所に分配する流路を有する。流路部材４２２ａは、例えば、樹脂材料で構成される複数の基板の積層体であり、各基板には、インクの流路のための溝または孔が適宜に設けられる。

【0066】

液体吐出ヘッド３１０は、ノズル面Ｆと、ノズル面Ｆに開口する複数のノズルＮと、を有する。図３に示す例では、ノズル面Ｆの法線方向がｃ２方向であり、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Ｌ１と第２ノズル列Ｌ２とに区分される。第１ノズル列Ｌ１および第２ノズル列Ｌ２のそれぞれは、「ノズル列」の一例であり、ｂ軸に沿う方向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、液体吐出ヘッド３１０における第１ノズル列Ｌ１の各ノズルＮに関連する要素と第２ノズル列Ｌ２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。

【0067】

ただし、第１ノズル列Ｌ１における複数のノズルＮと第２ノズル列Ｌ２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Ｌ１および第２ノズル列Ｌ２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Ｌ１における複数のノズルＮと第２ノズル列Ｌ２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。

【0068】

１＿４．第２処理回路６４０
図４は、第２処理回路６４０の具体的な構成例を説明するための図である。第２処理回路６４０は、例えば、図４に示すように、関節部２３０＿１～２３０＿６に対応して設けられた第２処理回路６４０＿１～６４０＿６を有する。

【0069】

第２処理回路６４０＿１は、関節部２３０＿１の実際の回転角度等の動作量が第１処理回路６３０での演算結果となるように、エンコーダー２４１＿１からの出力Ｄ１＿１に基づいて、制御信号Ｓｋ＿１を出力し、関節部２３０＿１の動作量を制御する。同様に、第２処理回路６４０＿２～６４０＿６は、対応する関節部２３０＿２～２３０＿６の実際の回転角度等の動作量が第１処理回路６３０での演算結果となるように、エンコーダー２４１＿２～２４１＿６からの出力Ｄ１＿２～Ｄ１＿６に基づいて、制御信号Ｓｋ＿２～６を出力し、関節部２３０＿２～２３０＿６の動作量を制御する。

【0070】

また、第２処理回路６４０＿１～６４０＿６のうち、第２処理回路６４０＿１は、コンピューター７００による処理内容の設定後、対応情報Ｄｂを用いて信号Ｄ３を出力する。ここで、第２処理回路６４０＿１は、対応情報Ｄｂを用いて、エンコーダー２４１＿１からの出力Ｄ１＿１を信号Ｄ３に変換する。

【0071】

１－５．立体物印刷装置の動作および立体物印刷方法
図５は、第１実施形態に係る立体物印刷方法の流れを示すフローチャートである。当該立体物印刷方法は、立体物印刷装置１００を用いて行われる。まず、立体物印刷装置１００は、図５に示すように、ステップＳ１１０において、予備動作を行う。この予備動作では、ロボット２００が経路情報Ｄａの示す経路で液体吐出ヘッド３１０を移動させつつ、エンコーダー２４１＿１からの出力に関する出力情報と、ワークＷに対する液体吐出ヘッド３１０の相対的な位置に関する位置情報と、を取得する。この取得は、コンピューター７００の設定部７１０により行われる。設定部７１０は、図示しないプログラムをコンピューター７００が実行することにより実現される。当該位置情報は、予備動作中におけるセンサー３３０による測定結果を用いて取得してもよいし、予備動作中におけるエンコーダー２４１＿１～２４１＿６からの出力を用いて第１処理回路６３０での演算により取得してもよい。また、当該位置情報は、予備動作中にワークＷに対してテストパターンを印刷し、図示しないカメラによって当該テストパターンを撮像することによって取得してもよい。この場合、例えばカメラをアーム２２６に固定することで、液体吐出ユニット３００とカメラとの互いの位置および姿勢の関係を固定し、カメラによる撮像情報に基づいて当該位置情報を取得する。またはテストパターンの印刷はワークＷを用いずともよく、テストパターンの印刷領域がワークＷと同一の形状である物体を用いることもできる。

【0072】

次に、立体物印刷装置１００は、ステップＳ１２０において、対応情報Ｄｂを記憶する。具体的には、前述のステップＳ１１０で得られた位置情報および出力情報を用いて対応情報Ｄｂを生成した後、対応情報Ｄｂを第２記憶回路６２０に記憶させる。

【0073】

次に、立体物印刷装置１００は、ステップＳ１３０において、信号Ｄ３のタイミングに関する閾値ｔを設定する。具体的には、前述のステップＳ１１０で得られた位置情報および出力情報に基づいて、印刷時における信号Ｄ３のタイミングが所望のタイミングとなるように、閾値ｔが設定される。この設定は、コンピューター７００の設定部７１０により行われる。

【0074】

次に、立体物印刷装置１００は、ステップＳ１４０において、印刷動作を行う。この印刷動作では、ロボット２００が経路情報Ｄａの示す経路で液体吐出ヘッド３１０を移動させつつ、液体吐出ヘッド３１０が吐出動作を行う。当該吐出動作は、信号Ｄ３に同期した状態で、コンピューター７００からの印刷データに基づいて行われる。このように、当該吐出動作は、エンコーダー２４１＿１からの出力と対応情報Ｄｂとに基づいて制御される。

【0075】

図６は、第１実施形態における印刷動作を説明するための図である。図６では、立体物印刷装置１００がワークＷの面ＷＦに対して印刷を行う状態が例示される。図６に示すように、立体物印刷装置１００は、ロボット２００が液体吐出ヘッド３１０を所定の走査方向ＤＳに移動させながら、液体吐出ヘッド３１０からインクを吐出させることにより、面ＷＦに対して印刷を行う。走査方向ＤＳは、前述の経路情報Ｄａの示す経路に沿う方向である。図６に示す例では、走査方向ＤＳがＸ１方向である。また、ツール座標系におけるａ１方向が走査方向ＤＳを向く。

【0076】

このような印刷動作において、ロボット２００が液体吐出ヘッド３１０を走査方向ＤＳに移動させるには、関節部２３０＿１～２３０＿６の動作量を適宜に組み合わせる必要がある。したがって、各エンコーダー２４１からの出力Ｄ１は、液体吐出ヘッド３１０の走査方向ＤＳでの位置と線形的な関係とはならない。エンコーダー２４１からの出力Ｄ１は対応する関節部の回転を示す信号である。

【0077】

図７は、各エンコーダー２４１から出力される信号の一例を示す図である。エンコーダー２４１は、図示しないが、例えば、スケールと発光素子と受光素子とを有する。ここで、発光素子は、スケールに向けて光を出射する。受光素子は、当該光のうちスケールの反射光または透過光を受光することにより、図７に示すように、エンコーダー２４１から出力される信号として、信号ＥＮＣ＿ＡおよびＥＮＣ＿Ｂを出力する。なお、エンコーダー２４１は、アブソリュート型でもよいし、インクリメンタル型でもよい。また、信号の波形は、図７に示す例に限定されない。

【0078】

信号ＥＮＣ＿ＡおよびＥＮＣ＿Ｂのそれぞれは、関節部の回転に伴って出現するパルスＰＥを含む。パルスＰＥが出現する時間間隔Ｔｄは、関節部の回転速度が速くなるに従い、短くなる。このため、時間間隔Ｔｄに基づいて、関節部の回転速度を計測することができる。また、信号ＥＮＣ＿ＡおよびＥＮＣ＿Ｂの時間間隔Ｔｄは、互い等しい。ただし、信号ＥＮＣ＿ＡおよびＥＮＣ＿Ｂの位相は、ずれ量ΔＴとして、９０度ずれる。ここで、関節部の回転方向によって、信号ＥＮＣ＿ＡおよびＥＮＣ＿Ｂの位相のずれる方向が異なる。このため、当該方向に基づいて、関節部の回転方向を識別することができる。

【0079】

図８は、対応情報Ｄｂを説明する図である。図８中の上段は、印刷動作中において、ロボット２００が経路情報Ｄａの示す経路で液体吐出ヘッド３１０を移動させた際のエンコーダー２４１＿１からの出力Ｄ１＿１の推移Ａを示し、図８の下段はワークＷの面ＷＦ上のＸ軸方向において、液体吐出ヘッド３１０による印刷が可能な位置の推移Ｂを示す。

【0080】

液体吐出ユニット３００がワークＷの面ＷＦ上を走査方向ＤＳに沿って通過する途中において、最初の印刷を施すべき液体吐出ユニット３００の位置を印刷開始位置Ｘｓとする。また、ロボット２００が駆動を開始してから、当該印刷開始位置Ｘｓに印刷を施すために、液体吐出ユニット３００による液体の吐出開始に適切な位置に到達する時間を吐出開始時間Ｔｓとする。つまり、ワークＷの面ＷＦ上において印刷開始位置Ｘｓから適切に印刷を施すためには、吐出開始時間Ｔｓのタイミングで液体吐出ユニット３００からインクの吐出を開始する必要がある。

【0081】

本実施形態では、前述の予備動作に基づき、印刷開始位置Ｘｓに適切に印刷を施すことが可能な吐出開始時間Ｔｓと、吐出開始時間Ｔｓにおけるエンコーダー２４１＿１の出力Ｄ１＿１ｓとの対応関係を対応情報Ｄｂとしてあらかじめ把握しておく。これにより、エンコーダー２４１＿１からの出力Ｄ１＿１に基づき、適切な吐出開始時間Ｔｓのタイミングで液体吐出ユニット３００からインクを吐出し、印刷開始位置Ｘｓから適切に印刷を施すことができる。なお、図８の例では、液体吐出ヘッド３１０の走査方向ＤＳがＸ軸方向であるため、Ｘ軸方向の位置のみを用いて説明したが、走査方向によってはＹ軸方向やＺ軸方向の位置を用いることもできる。

【0082】

また、本実施形態では、前述の予備動作に基づき、印刷開始位置Ｘｓにおけるエンコーダー２４１＿１の出力Ｄ１＿１ｓとの対応関係を対応情報Ｄｂとしてあらかじめ把握しておくこともできる。これにより、エンコーダー２４１＿１からの出力Ｄ１＿１に基づき、適切な吐出開始時間Ｔｓのタイミングで液体吐出ユニット３００からインクを吐出し、印刷開始位置Ｘｓから適切に印刷を施すことができる。

【0083】

図９は、第１実施形態におけるタイミング信号生成回路５１０の動作を説明するためのタイミングチャートである。信号Ｄ３は、パルスＰＳを含む。このパルスＰＳは、エンコーダー２４１から出力される信号ＥＮＣ＿ＡのパルスＰＥ＿ｔの出現に伴って出現する。パルスＰＥ＿ｔは、所定の閾値ｔにより設定されるタイミングに出現するパルスＰＥである。ここで、図９中に示すパルスＰＥ＿ｔ＋１は、パルスＰＥ＿ｔに後続するパルスＰＥである。なお、パルスＰＳは、エンコーダー２４１から出力される信号ＥＮＣ＿Ｂ等の他のパルスの出現に伴って出現させてもよい。

【0084】

図９に示すように、タイミング信号ＰＴＳは、前述のパルスＰＳの出現を契機としてタイミング信号生成回路５１０を構成するタイマーから出力される。タイミング信号ＰＴＳは、制御回路５３０および駆動信号生成回路５４０に入力される。制御回路５３０および駆動信号生成回路５４０は、タイミング信号ＰＴＳの入力を契機として、スイッチ回路３４０に対し、液体の吐出を制御するための信号を出力する。つまり、信号Ｄ３に含まれるパルスは、液体吐出ヘッド３１０が液体の吐出を開始するためのトリガー信号である。図９では、パルスＰＳの立ち上がりタイミングでタイミング信号ＰＴＳの出力が開始される場合が例示される。ここで、パルスＰＳの立ち上がりタイミングは、信号ＥＮＣ＿ＡのパルスＰＥ＿ｔの立下りタイミングに一致することから、図９に示す例では、パルスＰＥ＿ｔの立ち下がりタイミングでタイミング信号ＰＴＳの出力が開始される。なお、パルスＰＳの立ち下がりタイミングでタイミング信号ＰＴＳの出力が開始されてもよい。

【0085】

タイミング信号ＰＴＳは、期間Ｔごとにｎ個のパルスＰｌｓＰを含む。ただし、ｎは、１以上の自然数である。図９に示す例では、ｎが７個である場合が示される。図９では、ｎ個のパルスＰｌｓＰがパルスＰｌｓＰ＿１～ＰｌｓＰ＿ｎで表記される。なお、ｎは、図９に示す例に限定されず、例えば、好ましくは、１以上２０以下の範囲内であり、より好ましくは、５以上１０以下の範囲内である。

【0086】

期間Ｔは、例えば、後述の単位期間Ｔｕに相当する。ただし、パルスＰｌｓＰは、後述のラッチ信号ＬＡＴのパルスＰｌｓＬに対してずれたタイミングでもよい。なお、期間Ｔの長さは、単位期間Ｔｕの長さと同じでも異なってもよい。期間Ｔの長さが単位期間Ｔｕの長さと同じである場合、前述の制御回路５３０は、タイミング信号ＰＴＳをそのままラッチ信号ＬＡＴとして出力してもよいし、タイミング信号ＰＴＳをずれたタイミングでラッチ信号ＬＡＴとして出力してもよい。期間Ｔの長さが単位期間Ｔｕの長さと異なる場合、制御回路５３０は、タイミング信号ＰＴＳをラッチ信号ＬＡＴに変換する処理を行う。

【0087】

図１０は、スイッチ回路３４０の動作を説明するためのタイミングチャートである。図１０に示すように、ラッチ信号ＬＡＴは、単位期間Ｔｕを規定するためのパルスＰｌｓＬを含む。単位期間Ｔｕは、例えば、パルスＰｌｓＬの立ち上がりから次のパルスＰｌｓＬの立ち上がりまでの期間として規定される。また、チェンジ信号ＣＮＧは、単位期間Ｔｕを制御期間Ｔｕ1と制御期間Ｔｕ2とに区分するためのパルスＰｌｓＣを含む。制御期間Ｔｕ1は、例えば、パルスＰｌｓＬの立ち上がりからパルスＰｌｓＣの立ち上がりまでの期間である。制御期間Ｔｕ2は、例えば、パルスＰｌｓＣの立ち上がりからパルスＰｌｓＬの立ち上がりまでの期間である。

【0088】

また、制御信号ＳＩは、各単位期間Ｔｕにおける圧電素子３１１[1]～３１１[M]の動作の種類を指定する個別指定信号Ｓｄ[1]～Ｓd[M]を含む。個別指定信号Ｓｄ[1]～Ｓd[M]は、単位期間Ｔｕに先立って、クロック信号ＣＬＫに同期してスイッチ回路３４０に供給される。スイッチ回路３４０は、当該単位期間Ｔｕにおいて、個別指定信号Ｓｄ[m]に基づいて、オンオフを切り替える。なお、Ｍは、圧電素子３１１の数であり、ｍは、１以上Ｍ以下の自然数である。添え字[M]または[m]は、Ｍ個の圧電素子３１１を区別するための表記である。また、以下では、Ｍ個の他の要素についても、添え字［ｍ］を用いて、圧電素子３１１［ｍ］との対応関係を示すことがある。

【0089】

図１０に示すように、駆動信号Ｃｏｍは、制御期間Ｔｕ1に設けられる波形ＰＸと、制御期間Ｔｕ2に設けられる波形ＰＹと、を有する。図１０に示す例では、波形ＰＸにおける最高電位ＶＨＸと最低電位ＶＬＸとの電位差が、波形ＰＹにおける最高電位ＶＨＹと最低電位ＶＬＹとの電位差よりも大きい。なお、駆動信号Ｃｏｍの波形は、図１０に示す例に限定されず、例えば、波形ＰＹを省略してもよい。

【0090】

個別指定信号Ｓｄ[m]が中ドットの形成を指定する値である場合、スイッチ回路３４０は、制御期間Ｔｕ1においてオンとなるとともに制御期間Ｔｕ2においてオフとなる。このため、駆動信号Ｃｏｍにおける波形ＰＸのみが駆動パルスＰＤとして圧電素子３１１に供給される。この結果、その圧電素子３１１に対応するノズルから中ドットに相当する量のインクが吐出される。

【0091】

個別指定信号Ｓｄ[m]が小ドットの形成を指定する値である場合、スイッチ回路３４０が制御期間Ｔｕ1においてオフとなるとともに制御期間Ｔｕ2においてオンとなる。このため、駆動信号Ｃｏｍにおける波形ＰＹのみが駆動パルスＰＤとして圧電素子３１１に供給される。この結果、その圧電素子３１１に対応するノズルから小ドットに相当する量のインクが吐出される。

【0092】

個別指定信号Ｓｄ[m]が大ドットの形成を指定する値である場合、スイッチ回路３４０が制御期間Ｔｕ1およびＴu2の両期間においてオンとなる。このため、駆動信号Ｃｏｍにおける波形ＰＸおよびＰＹが駆動パルスＰＤとして圧電素子３１１に供給される。この結果、その圧電素子３１１に対応するノズルから大ドットに相当する量のインクが吐出される。

【0093】

個別指定信号Ｓｄ[m]がインクの非吐出を指定する値である場合、スイッチ回路３４０が制御期間Ｔｕ1およびＴu2の両期間においてオフとなる。このため、駆動信号Ｃｏｍにおける波形ＰＸおよびＰＹのいずれも圧電素子３１１に供給されない。この結果、その圧電素子３１１に対応するノズルからインクが吐出されない。

【0094】

以上の立体物印刷装置１００は、前述のように、液体吐出ヘッド３１０とロボット２００とＮ個のエンコーダー２４１とを有する。ただし、Ｎは、２以上の自然数である。ここで、液体吐出ヘッド３１０は、立体的なワークＷに対して、「液体」の一例であるインクを吐出する。ロボット２００は、「Ｎ個の可動部」の一例であるＮ個の関節部２３０を有し、ワークＷに対する液体吐出ヘッド３１０の相対的な位置を変化させる。Ｎ個のエンコーダー２４１は、Ｎ個の関節部２３０について各関節部２３０に対応して設けられ、各関節部２３０の動作量を計測する。

【0095】

本実施形態では、Ｎ個のエンコーダー２４１のうちの１つのエンコーダー２４１＿１が「第１エンコーダー」として例示される。立体物印刷装置１００は、対応情報Ｄｂを記憶し、ロボット２００を動作させつつ、エンコーダー２４１＿１からの出力と対応情報Ｄｂとに基づいて液体吐出ヘッド３１０の吐出動作を制御する。対応情報Ｄｂは、ロボット２００の動作中におけるエンコーダー２４１＿１からの出力と時間との対応関係に関する情報である。なお、前述のように、対応情報Ｄｂは、当該時間に代えて、ワークＷに対する液体吐出ヘッド３１０の相対的な位置を用いてもよい。

【0096】

本実施形態では、立体物印刷装置１００がＮ個の可動部の動作量を計測するＮ個のエンコーダーを有し、少なくとも２個のエンコーダーからの出力に基づいてロボット２００の動作を制御することができる。つまり、コントローラー６００は、少なくとも２個のエンコーダーからの出力を用いた演算を行うことより、液体吐出ヘッドユニットの位置情報を取得する。また、コントローラー６００は、取得した位置情報に基づき、少なくとも２個の可動部に対して動作量を指定する制御信号を送るフィードバック制御を行う。この結果、コントローラー６００は、ロボット２００の動作を適切に制御することができる。なお、立体物印刷装置１００がＮ個すべてのエンコーダーからの出力に基づいてロボット２００の動作を同様に制御することもできる。また、ロボット２００の動作時に動作する関節に対応するエンコーダーからの出力に基づいてロボット２００の動作を同様に制御することもできる。

【0097】

以上の立体物印刷装置１００では、Ｎ個のエンコーダー２４１からのすべての出力を用いなくても、エンコーダー２４１＿１からの出力と対応情報Ｄｂを用いることにより、液体吐出ヘッド３１０の吐出動作をロボット２００の動作に所望のタイミングで同期させることができる。ここで、当該タイミングの算出にＮ個のエンコーダー２４１からのすべての出力を用いる構成に比べて、当該算出の処理負荷が小さいので、当該算出による信号遅延を低減することができ、この結果、印刷位置または印刷タイミングのずれを低減することができる。このように、ロボット２００を用いて立体的なワークＷに対する印刷の画質を高めることができる。

【0098】

このように、立体物印刷装置１００は、Ｎ個のエンコーダー２４１からのすべての出力を用いた演算により取得される位置情報を用いずに、液体吐出ヘッド３１０の吐出動作を制御することにより、印刷位置または印刷タイミングのずれを低減することができる。

【0099】

ここで、前述のように、Ｎ個のエンコーダー２４１のうちエンコーダー２４１＿１を除く少なくとも１つのエンコーダー２４１を用いずに、液体吐出ヘッド３１０の吐出動作が制御される。すなわち、Ｎ個のエンコーダー２４１のうちのエンコーダー２４１＿１とは異なる１つのエンコーダー２４１を「第２エンコーダー」とするとき、当該第２エンコーダーからの出力を用いずに、液体吐出ヘッド３１０の吐出動作が制御される。

【0100】

また、前述のように、Ｎ個のエンコーダー２４１のうちのエンコーダー２４１＿１以外のＮ－１個のエンコーダー２４１からの出力を用いずに、液体吐出ヘッド３１０の吐出動作が制御される。このため、液体吐出ヘッド３１０の吐出制御に２個以上のエンコーダー２４１を用いる構成に比べて、当該相対的な位置の算出の処理負荷を小さくすることができる。なお、液体吐出ヘッド３１０の吐出制御に用いるエンコーダー２４１の数は、Ｎ－１個以下であればよく、１個に限定されない。

【0101】

液体吐出ヘッド３１０の吐出動作の制御に用いるエンコーダー２４１は、Ｎ個の関節部２３０のうち、ロボット２００の動作中に最も動作量の大きい関節部２３０に設けられることが好ましい。本実施形態では、エンコーダー２４１＿１は、Ｎ個の関節部２３０のうち、ロボット２００の動作中に最も動作量の大きい関節部２３０＿１に設けられる。このため、ロボット２００の動作中の広範囲にわたり１個のエンコーダー２４１＿１からの出力を用いて液体吐出ヘッド３１０の吐出動作を制御することができる。なお、本実施形態では、信号Ｄ３の生成にエンコーダー２４１＿１からの出力を用いたが、エンコーダー２４１＿１からの出力に代えて、または、エンコーダー２４１＿１からの出力に加えて、他のエンコーダー２４１からの出力を用いて信号Ｄ３を生成してもよい。

【0102】

本実施形態の立体物印刷装置１００は、液体吐出ヘッド３１０とロボット２００とエンコーダー２４１＿１～２４１＿６とのほか、前述のように、制御モジュール５００と第１処理回路６３０と第２処理回路６４０とを有する。制御モジュール５００は、液体吐出ヘッド３１０の吐出動作を制御する。第１処理回路６３０は、液体吐出ヘッド３１０の移動すべき経路を示す経路情報Ｄａに基づいて、関節部２３０＿１～２３０＿６のそれぞれの動作量を演算する。エンコーダー２４１＿１は、第２処理回路６４０を介して第１処理回路６３０と接続し、制御モジュール５００は、第２処理回路６４０と接続する。また、制御モジュールは前記第２処理回路を介して前記第１処理回路と接続する。第２処理回路６４０は、エンコーダー２４１＿１からの出力に基づいて、液体吐出ヘッド３１０の吐出動作をロボット２００の動作に同期させるための信号Ｄ３を生成する。また、第２処理回路６４０は、制御モジュール５００に電気的に接続される。一方、第１処理回路６３０は、第２処理回路６４０を介して制御モジュール５００と電気的に接続される。

【0103】

このように、制御モジュール５００は、第１処理回路６３０とエンコーダー２４１＿１との間に設けられた第２処理回路６４０と接続し、第２処理回路６４０が信号Ｄ３を生成することにより、第１処理回路６３０が信号Ｄ３を生成する構成に比べて、第２処理回路６４０の処理負荷を低減することができる。また、第１処理回路６３０が信号Ｄ３を生成する構成に比べて、エンコーダー２４１＿１から制御モジュール５００に至るまでの信号の伝搬経路を短縮できる。この結果、印刷位置または印刷タイミングのずれを低減することができる。

【0104】

また、第２処理回路６４０が第１処理回路６３０とは別の回路であるため、これらの回路の制御周期を互いに異ならせることができる。ここで、第２処理回路６４０の制御周期は、第１処理回路６３０の制御周期に比べて短いことが好ましい。この場合、そうでない場合に比べて、第２処理回路６４０において信号Ｄ３の生成に必要な算出を迅速に行うことができる。

【0105】

本実施形態では、Ｎ個のエンコーダー２４１のうちの１個のエンコーダー２４１＿１からの出力のみを用いて信号Ｄ３が生成される。すなわち、第２処理回路６４０は、制御モジュール５００に入力する信号Ｄ３をＮ個のエンコーダー２４１のうちのエンコーダー２４１＿１以外のＮ－１個のエンコーダー２４１からの出力を用いずに生成する。したがって、Ｎ個のエンコーダー２４１のうちのエンコーダー２４１＿１とは異なる１つのエンコーダーを第２エンコーダーとするとき、第２処理回路６４０は、制御モジュール５００に入力する信号Ｄ３を当該第２エンコーダーからの出力を用いずに生成する。

【0106】

第２処理回路６４０は、ロボット２００の駆動中の期間におけるエンコーダー２４１＿１から出力されるパルスＰＥの数が閾値ｔを超えるタイミングで、制御モジュール５００に入力する信号Ｄ３を変化させる。このため、制御モジュール５００が信号Ｄ３の変化を契機として液体吐出ヘッド３１０の吐出動作をロボット２００の動作に同期させることができる。

【0107】

本実施形態では、前述のように、第２処理回路６４０は、ＦＰＧＡやＤＳＰ等の演算を実行可能なデバイスである。また、立体物印刷装置１００は、第２処理回路６４０の処理内容を設定する設定部７１０をさらに有する。設定部７１０は、ロボット２００を動作させつつ、エンコーダー２４１＿１からの出力に関する出力情報と、ワークＷに対する液体吐出ヘッド３１０の相対的な位置に関する位置情報と、を取得し、当該出力情報と当該位置情報とに基づいて、第２処理回路６４０の処理内容を設定する。

【0108】

ここで、設定部７１０は、第２処理回路６４０の処理内容として前述の閾値ｔを設定する。このため、ロボット２００の動作条件に適した閾値ｔを設定することができる。

【0109】

当該位置情報は、前述のように、例えば、Ｎ個のエンコーダー２４１からの出力を用いた第１処理回路６３０Ａでの演算により得られる。このため、当該位置情報を第２処理回路６４０で行う構成に比べて、第２処理回路６４０における処理負荷が低減される。

【0110】

また、本実施形態のように、立体物印刷装置１００ＡがワークＷに対する液体吐出ヘッド３１０の相対的な位置を測定するセンサー３３０を有する場合、当該位置情報は、センサー３３０による測定結果を用いて得られてもよい。この場合、Ｎ個のエンコーダー２４１からの出力を用いた演算により位置情報を得る構成に比べて、精度の高い位置情報を得ることができる。

【0111】

また、第２処理回路６４０から制御モジュール５００に入力する信号Ｄ３は、液体吐出ヘッド３１０の駆動を開始するためのトリガー信号を含む。このため、印刷開始位置のずれを好適に防止し、この結果、印刷位置のずれを好適に防止することができる。

【0112】

２．第２実施形態
以下、本発明の第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や機能が第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。

【0113】

図１１は、第２実施形態に係る立体物印刷装置１００Ａの電気的な構成を示すブロック図である。立体物印刷装置１００Ａは、コントローラー６００および制御モジュール５００に代えて、コントローラー６００Ａおよび制御モジュール５００Ａを有する以外は、前述の第１実施形態の立体物印刷装置１００と同様である。

【0114】

コントローラー６００Ａは、第２処理回路６４０に代えて第２処理回路６４０Ａを有する以外は、前述のコントローラー６００と同様である。第２処理回路６４０Ａは、信号Ｄ３に代えて信号Ｄ４を生成する以外は、前述の第２処理回路６４０と同様である。

【0115】

信号Ｄ４は、走査方向ＤＳにおけるワークＷに対する液体吐出ヘッド３１０の相対的な位置の単位変化ごとに出現するパルスＰＥを含む信号である。信号Ｄ４は、印刷動作中における関節部２３０＿１の動作量に応じたエンコーダー２４１＿１からの出力Ｄ１＿１と対応情報Ｄｂとに基づいて生成する信号である。ここで、本実施形態における対応情報Ｄｂとは、図８の上段で示す印刷動作中におけるエンコーダー２４１＿１からの出力Ｄ１＿１の推移、つまりはエンコーダーの出力と時間の関係である。もしくは、本実施形態における対応情報Ｄｂとは、エンコーダー２４１＿１からの出力Ｄ１＿１とワークＷに対する液体吐出ヘッド３１０の相対的な位置との関係である。このような対応情報Ｄｂをコントローラー６００Ａがあらかじめ記憶しておくことで、液体吐出ヘッド３１０の移動時間もしくは位置に応じた信号Ｄ４をエンコーダー２４１の出力から生成することが可能である。

【0116】

制御モジュール５００Ａは、タイミング信号生成回路５１０に代えてタイミング信号生成回路５１０Ａを有する以外は、前述の制御モジュール５００と同様である。タイミング信号生成回路５１０Ａは、信号Ｄ４に基づいてタイミング信号ＰＴＳを生成する。本実施形態のタイミング信号生成回路５１０Ａは、信号Ｄ４をタイミング信号ＰＴＳに変換するように逓倍する逓倍回路で構成される。

【0117】

図１２は、第２実施形態におけるタイミング信号生成回路５１０Ａの動作を説明するためのタイミングチャートである。信号Ｄ４は、複数のパルスＰＴを含む。走査方向ＤＳにおける液体吐出ヘッド３１０の移動速度が一定である場合、パルスＰＴが出現する時間間隔は、一定である。図１２では、この時間間隔が期間Ｔである場合が例示される。

【0118】

図１２に示すように、タイミング信号ＰＴＳは、前述のパルスＰＴの出現を契機として出力を開始する。つまり、第１実施形態と同様に、信号Ｄ４に含まれるパルスは、液体吐出ヘッド３１０が液体の吐出を開始するためのトリガー信号である。図１２では、パルスＰＴの立ち上がりタイミングでタイミング信号ＰＴＳの出力が開始される場合が例示される。なお、パルスＰＴの立ち下がりタイミングでタイミング信号ＰＴＳの出力が開始されてもよい。第１実施形態におけるタイミング信号ＰＴＳは、タイミング信号生成回路５１０を構成するタイマーから出力される。これに対し、第２実施形態におけるタイミング信号ＰＴＳは、タイミング信号生成回路５１０Ａが信号Ｄ４を変換して出力される。

【0119】

以上の立体物印刷装置１００Ａによっても、前述の第１実施形態の立体物印刷装置１００と同様、ロボット２００を用いて立体的なワークＷに対する印刷の画質を高めることができる。本実施形態では、第２処理回路６４０Ａから制御モジュール５００Ａに入力される信号Ｄ４は、液体吐出ヘッド３１０の駆動タイミングを規定するためのタイミング信号を含む。このため、印刷タイミングのずれを好適に防止することができる。

【0120】

３．第３実施形態
以下、本発明の第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や機能が第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。

【0121】

図１３は、第３実施形態に係る立体物印刷装置１００Ｂの電気的な構成を示すブロック図である。立体物印刷装置１００Ｂは、コントローラー６００および制御モジュール５００に代えて、コントローラー６００Ｂおよび制御モジュール５００Ｂを有する以外は、前述の第１実施形態の立体物印刷装置１００と同様である。

【0122】

コントローラー６００Ｂは、第２処理回路６４０に代えて第２処理回路６４０Ｂを有する以外は、前述のコントローラー６００と同様である。第２処理回路６４０Ｂは、信号Ｄ３に代えて信号Ｄ５を生成する以外は、前述の第２処理回路６４０と同様である。

【0123】

信号Ｄ５は、エンコーダー２４１＿１からの出力そのものの信号であるか、または、エンコーダー２４１＿１からの出力に基づく信号である。

【0124】

制御モジュール５００Ｂは、タイミング信号生成回路５１０に代えてタイミング信号生成回路５１０Ｂを有する以外は、前述の制御モジュール５００と同様である。タイミング信号生成回路５１０Ｂは、信号Ｄ５に基づいてタイミング信号ＰＴＳを生成する。本実施形態のタイミング信号生成回路５１０Ｂは、対応情報Ｄｂを用いて信号Ｄ５をタイミング信号ＰＴＳに変換する。ここで、本実施形態における対応情報Ｄｂとは、例えば図８の上段で示す印刷動作中におけるエンコーダー２４１＿１からの出力Ｄ１＿１の推移、つまりはエンコーダーの出力と時間の関係である。もしくは、本実施形態における対応情報Ｄｂとは、エンコーダー２４１＿１からの出力Ｄ１＿１とワークＷに対する液体吐出ヘッド３１０の相対的な位置との関係である。このような対応情報Ｄｂを制御モジュール５００Ａがあらかじめ記憶しておくことで、液体吐出ヘッド３１０の移動時間もしくは位置に応じた信号Ｄ５をエンコーダー２４１の出力から生成することが可能である。

【0125】

図１４は、第３実施形態におけるタイミング信号生成回路５１０Ｂの動作を説明するためのタイミングチャートである。信号Ｄ５は、複数のパルスＰＴを含む。図１４では、信号Ｄ５としてエンコーダー２４１からの信号ＥＮＣ＿Ａそのものを用いる場合が例示される。したがって、図１４に示す例では、パルスＰＴの出現する時間間隔は、エンコーダー２４１からの信号ＥＮＣ＿ＡのパルスＰＥの出現する時間間隔に等しい。

【0126】

図１４に示すように、タイミング信号ＰＴＳは、前述のパルスＰＴの出現を契機として出力を開始する。図１４では、パルスＰＴの立ち下がりタイミングでタイミング信号ＰＴＳの出力が開始される場合が例示される。なお、パルスＰＴの立ち上がりタイミングでタイミング信号ＰＴＳの出力が開始されてもよい。

【0127】

以上の第３実施形態によっても、前述の第１実施形態または第２実施形態と同様、ロボット２００を用いて立体的なワークＷに対する印刷の画質を高めることができる。本実施形態では、制御モジュール５００Ｂで対応情報Ｄｂを用いるので、第２実施形態に比べて、第２処理回路６４０Ｂの処理負荷を低減することができる。

【0128】

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。

【0129】

４－１．変形例１
前述の形態では、移動機構として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。移動機構は、ワークに対して液体吐出ヘッドの相対的な位置および姿勢を３次元的に変化させることができればよい。したがって、移動機構は、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、ロボットアームが有する可動部は、回動機構のみに限定されず、例えば、伸縮機構等を有してもよい。

【0130】

４－２．変形例２
前述の形態では、ロボットアームの先端に対する液体吐出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、ロボットアームの先端に装着されるハンド等の把持機構により液体吐出ヘッドを把持することにより、ロボットアームの先端に対して液体吐出ヘッドを固定してもよい。

【0131】

４－３．変形例３
また、前述の形態では、液体吐出ヘッドを移動させる構成の移動機構が例示されるが、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、移動機構がワークを移動させ、液体吐出ヘッドに対してワーク相対的な位置および姿勢を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。

【0132】

４－４．変形例４
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発明を適用することができる。

【0133】

４－５．変形例５
本発明の立体物印刷装置の用途は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、接着剤等の液体をワーク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】

【0134】

１００…立体物印刷装置、１００Ａ…立体物印刷装置、１００Ｂ…立体物印刷装置、２００…ロボット、２３０…関節部（可動部）、２３０＿１…関節部（可動部）、２３０＿２…関節部（可動部）、２３０＿３…関節部（可動部）、２３０＿４…関節部（可動部）、２３０＿５…関節部（可動部）、２３０＿６…関節部（可動部）、２４１…エンコーダー、２４１＿１～２４１＿６…エンコーダー、３１０…液体吐出ヘッド、３３０…センサー、５００…制御モジュール、５００Ａ…制御モジュール、５００Ｂ…制御モジュール、６３０…第１処理回路、６３０Ａ…第１処理回路、６４０…第２処理回路、６４０Ａ…第２処理回路、６４０Ｂ…第２処理回路、６４０＿１…第２処理回路、６４０＿２…第２処理回路、７１０…設定部、Ｄ１…エンコーダーからの出力、Ｄ３…信号、Ｄ４…信号、Ｄ５…信号、Ｄａ…経路情報、Ｄｂ…対応情報、ＥＮＣ＿Ａ…信号（エンコーダーからの出力）、ＰＥ…パルス、ＰＥ＿ｔ…パルス、Ｓ１１０…ステップ（予備動作）、Ｗ…ワーク、ｔ…閾値。

【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】