JP7521360B2 - 立体物印刷装置および立体物印刷方法 - Google Patents

Description

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。

複数の可動部の動作の組み合わせによってインクジェットプリントヘッドを移動させ、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に記載の装置は、複数の可動部を有するロボットアームと、ロボットアームの先端に取り付けられたインクジェットプリントヘッドと、ロボットアームの動きを制御するコントローラーと、を有する。ここで、コントローラーは、インクジェットプリントヘッドが一連の走査経路を通るように、ロボットアームの動きを制御する。

特開２０１４－１１１３０７号公報

複数の可動部の動作の組み合わせによりインクジェットプリントヘッドを走査経路に沿って線状に移動させるとき、以下のような課題が発生する虞がある。インクジェットプリントヘッドが移動すべき経路の指示として単に理想経路をコントローラーに与えても、各関節部の動作誤差が走査経路の途中における様々なタイミングで出現するので、実際の経路が蛇行するように当該理想経路に対してずれてしまい、印刷画質の低下を招くという課題がある。

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、前記ワークまたは前記ワークに対応する物体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移動機構と、前記ワークまたは前記物体に対する前記液体吐出ヘッドの相対的な位置を検出する検出部と、を有し、前記移動機構が第１走査経路に沿って前記液体吐出ヘッドを前記ワークまたは前記物体に対して相対的に走査させつつ、前記検出部が前記第１走査経路に関する位置を検出する第１検出動作と、前記移動機構が前記第１検出動作における前記検出部による検出結果に基づく第２走査経路に沿って前記液体吐出ヘッドを前記ワークに対して相対的に走査させつつ、前記液体吐出ヘッドが前記ワークの第１領域に液体を吐出する第１印刷動作と、を実行する。

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、前記ワークまたは前記ワークに対応する物体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移動機構と、前記ワークまたは前記物体に対する前記液体吐出ヘッドの相対的な位置を検出する検出部と、を有し、前記移動機構が第１走査経路に沿って前記液体吐出ヘッドを前記ワークまたは前記物体に対して相対的に走査させつつ、前記検出部が前記第１走査経路に関する位置を検出する第１検出動作と、前記移動機構が第２走査経路に沿って前記液体吐出ヘッドを前記ワークに対して相対的に走査させつつ、前記液体吐出ヘッドが前記ワークの第１領域に液体を吐出する第１印刷動作と、を実行し、基準経路に対する前記第１走査経路のずれ量が第１量である場合、前記第１走査経路と前記第２走査経路との経路差が第１経路差であり、前記すれ量が前記第１量よりも大きい第２量である場合、前記経路差が前記第１経路差よりも大きい第２経路差である。

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、前記ワークまたは前記ワークに対応する物体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移動機構と、を用いて前記ワークに対して印刷を行う立体物印刷方法であって、前記移動機構が第１走査経路に沿って前記液体吐出ヘッドを前記ワークまたは前記物体に対して相対的に走査させつつ、前記第１走査経路に関する位置を検出する第１検出動作と、前記移動機構が前記第１検出動作における検出結果に基づく第２走査経路に沿って前記液体吐出ヘッドを前記ワークに対して相対的に走査させつつ、前記液体吐出ヘッドが前記ワークの第１領域に液体を吐出する第１印刷動作と、を実行する。

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、前記ワークまたは前記ワークに対応する物体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移動機構と、を用いて前記ワークに対して印刷を行う立体物印刷方法であって、前記移動機構が第１走査経路に沿って前記液体吐出ヘッドを前記ワークまたは前記物体に対して相対的に走査させつつ、前記第１走査経路に関する位置を検出する第１検出動作と、前記移動機構が第２走査経路に沿って前記液体吐出ヘッドを前記ワークに対して相対的に走査させつつ、前記液体吐出ヘッドが前記ワークの第１領域に液体を吐出する第１印刷動作と、を実行し、基準経路に対する前記第１走査経路のずれ量が第１量である場合、前記第１走査経路と前記第２走査経路との経路差が第１経路差であり、前記すれ量が前記第１量よりも大きい第２量である場合、前記経路差が前記第１経路差よりも大きい第２経路差である。

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。 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。 第１実施形態における液体吐出ヘッドユニットの概略構成を示す斜視図である。 第１実施形態における液体吐出ヘッドの構成例を示す断面図である。 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５に示すポイントデータの生成の流れを示すフローチャートである。 第１実施形態における検出動作および印刷動作を説明するための図である。 理想的な走査経路を示すポイントデータを説明するための図である。 理想的な走査経路を示すポイントデータを用いた場合における実際の走査経路に関する位置の検出を説明するための図である。 理想的な走査経路に対する実際の走査経路のずれを説明するための図である。 実際の走査経路に基づいて補正したポイントデータの例を説明するための図である。 実際の走査経路に基づいて補正したポイントデータの他の例を説明するための図である。 補正したポイントデータを用いた場合における実際の走査経路を説明するための図である。 後続するパスにおける実際の走査経路の検出を説明するための図である。 後続するパスにおける補正後の走査経路を説明するための図である。 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。 第２実施形態における実際の走査経路の検出を説明するための図である。

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。

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。

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。

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。

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。

ここで、後述する検出動作ＭＤにおいて、必要に応じて、ワークＷに対応する物体Ｏが用いられる。物体Ｏは、面ＷＦと実質的に同一の形状および姿勢の面ＯＦを有する物体である。例えば、物体Ｏは、ワークＷと実質的に同一形状の物体であり、ワークＷに代えて、ワークＷと実質的に同一の姿勢で設置される。なお、物体Ｏは、ワークＷの面ＷＦに剥離可能な貼着されたフィルムでもよい。当該フィルムには、必要に応じて、インクを吸収しやすくするための受容層が設けられる。

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と液体吐出ヘッドユニット３００と液体貯留部４００と供給流路５００と制御装置６００とを有する。以下、まず、立体物印刷装置１００の各部を順次簡単に説明する。

ロボット２００は、ワークＷに対する液体吐出ヘッドユニット３００の位置および姿勢を変化させる移動機構の一例である。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。

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。

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。

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２３１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２３２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２３３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２３４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２３５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２３６を介して連結される。

図１に示す例では、関節部２３１～２３６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。図示しないが、関節部２３１～２３６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、当該駆動機構は、後述の図２に示すアーム駆動機構２３０に相当する。

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。

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。

以上のアーム２２１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、液体吐出ヘッドユニット３００が装着される。

液体吐出ヘッドユニット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、液体吐出ヘッドユニット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の面ＷＦまたは物体Ｏの面ＯＦを撮像する撮像装置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。

液体吐出ヘッド３１０については、後に詳述する。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。

なお、図１に示す例では、液体吐出ヘッドユニット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および撮像装置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。

撮像装置３３０は、例えば、撮像光学系および撮像素子を有する。撮像光学系は、少なくとも１つの撮像レンズを含む光学系であり、プリズム等の各種の光学素子を含んでもよいし、ズームレンズまたはフォーカスレンズ等を含んでもよい。撮像素子は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサーまたはＣＭＯＳ（Complementary MOS）イメージセンサー等である。

液体貯留部４００は、インクを貯留する容器である。液体貯留部４００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４００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４００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、液体吐出ヘッドユニット３００に紫外線照射機構が搭載される。

図１に示す例では、液体貯留部４００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４００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４００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。

なお、液体貯留部４００の設置場所は、液体貯留部４００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４００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。

供給流路５００は、液体貯留部４００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５００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４００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。

供給流路５００は、圧力調整弁３２０により上流流路５１０と下流流路５２０とに区分される。すなわち、供給流路５００は、液体貯留部４００と圧力調整弁３２０とを連通させる上流流路５１０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５２０と、を有する。

上流流路５１０および下流流路５２０のそれぞれは、例えば、管体の内部空間で構成される。ここで、上流流路５１０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上流流路５１０を構成することにより、液体貯留部４００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４００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４００から圧力調整弁３２０へインクを供給することができる。一方、下流流路５２０に用いる管体は、可撓性を有さなくてもよい。したがって、下流流路５２０に用いる管体は、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もよいし、樹脂材料等の硬質材料で構成されてもよい。

なお、上流流路５１０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、下流流路５２０は、管体を用いる構成に限定されない。例えば、下流流路５２０の一部または全部は、圧力調整弁３２０からの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。

制御装置６００は、立体物印刷装置１００の各部の駆動を制御する装置である。ここで、制御装置６００は、液体吐出ヘッド３１０およびロボット２００の駆動を制御するロボットコントローラーである。制御装置６００については、以下の立体物印刷装置１００の電気的な構成の説明とともに詳述する。

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。図２に示すように、制御装置６００は、処理回路６１０と記憶回路６２０と電源回路６３０と駆動信号生成回路６４０とを有する。

なお、以下に述べる制御装置６００に含まれるハードウェア構成は、適宜に分割されてもよい。例えば、制御装置６００のアーム制御部６１２と駆動信号生成回路６４０とは異なるハードウェア構成において個別に設けられることもある。また、制御装置６００の機能の一部または全部は、制御装置６００に接続される外部装置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制御装置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。

処理回路６１０は、立体物印刷装置１００の各部の動作を制御する機能と、各種データを処理する機能と、を有する。処理回路６１０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６１０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。

記憶回路６２０は、処理回路６１０が実行するプログラムＰＧ１等の各種プログラムと、処理回路６１０が処理するワーク情報Ｄａ、撮像情報ＤｂおよびポイントデータＤｃ等の各種データと、を記憶する。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、記憶回路６２０は、処理回路６１０の一部として構成されてもよい。

ワーク情報Ｄａは、ワークＷの面ＷＦの位置および形状を示す情報である。ワーク情報Ｄａは、例えば、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た情報である。ここで、前述のように物体ＯがワークＷに対応することから、ワーク情報Ｄａは、物体Ｏの面ＯＦの位置および形状を示す情報であるともいえる。なお、ワーク情報Ｄａは、後述のデータ生成部６１４により生成される。また、ワークＷの３次元形状を示す情報は、例えば、印刷データＩｍｇに含まれるか、または、印刷データＩｍｇとは別途に外部装置７００から制御装置６００に入力される。

撮像情報Ｄｂは、撮像装置３３０の撮像結果を示す情報である。撮像情報Ｄｂは、例えば、撮像装置３３０に設定されるカメラ座標系の座標値ごとの輝度等を示す。なお、当該カメラ座標系は、前述のベース座標系との関係があらかじめキャリブレーションにより対応付けされてもよいし、されてなくてもよい。

ポイントデータＤｃは、液体吐出ヘッド３１０が通過すべき位置を示す情報である。ポイントデータＤｃは、例えば、ワークＷまたは物体Ｏに対する液体吐出ヘッド３１０の走査経路をベース座標系の座標値で示す。なお、ポイントデータＤｃは、後述のデータ生成部６１４により生成される。

電源回路６３０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６３０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、液体吐出ヘッドユニット３００に供給される。また、電源電位ＶＨＶは、駆動信号生成回路６４０に供給される。

駆動信号生成回路６４０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６４０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６４０では、当該ＤＡ変換回路が処理回路６１０からの後述の波形指定信号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６３０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、圧電素子３１１を駆動するための駆動回路３４０を介して、駆動信号生成回路６４０から圧電素子３１１に供給される。駆動回路３４０は、後述の制御信号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。

以上の制御装置６００では、処理回路６１０が、記憶回路６２０に記憶されるプログラムＰＧ１を実行することにより、立体物印刷装置１００の各部の動作を制御する。具体的には、処理回路６１０は、プログラムＰＧ１の実行により、情報取得部６１１、アーム制御部６１２、吐出制御部６１３、データ生成部６１４および検出部６１５として機能する。

情報取得部６１１は、ロボット２００および液体吐出ヘッドユニット３００の駆動に必要な各種情報を取得する。具体的には、情報取得部６１１は、外部装置７００からの印刷データＩｍｇと、アーム駆動機構２３０に含まれるエンコーダーからの情報Ｄ１と、撮像装置３００からの撮像情報Ｄｂと、記憶回路６２０からのワーク情報ＤａおよびポイントデータＤｃ等の情報と、を取得する。また、情報取得部６１１は、取得後の各種情報を記憶回路６２０に適宜に記憶する。

アーム制御部６１２は、情報取得部６１１からの情報に基づいて、ロボット２００の駆動を制御する。具体的には、アーム制御部６１２は、情報Ｄ１とワーク情報ＤａとポイントデータＤｃとに基づいて、制御信号Ｓｋを生成する。制御信号Ｓｋは、液体吐出ヘッド３１０が所望の位置および姿勢となるように、アーム駆動機構２３０に含まれるモーターの駆動を制御する。

なお、情報Ｄ１と液体吐出ヘッドの位置および姿勢との対応関係は、あらかじめ、キャリブレーション等により取得されており、記憶回路６２０に記憶される。そして、アーム制御部６１２は、実際のアーム駆動機構２３０からの情報Ｄ１と、当該対応関係と、に基づいて、実際の液体吐出ヘッド３１０の位置および姿勢に関する情報を取得する。その上で、アーム制御部６１２は、当該位置および姿勢に関する情報を用いて、液体吐出ヘッド３１０が所望の位置および姿勢となるように制御を行う。また、アーム制御部６１２は、図示しない変位センサーからの情報を用いて、液体吐出ヘッド３１０とワークＷの表面との間の距離が所定範囲内に維持されるように、制御信号Ｓｋを適宜に調整してもよい。

吐出制御部６１３は、情報取得部６１１からの情報に基づいて、液体吐出ヘッドユニット３００の駆動を制御する。具体的には、吐出制御部６１３は、印刷データＩｍｇに基づいて、制御信号ＳＩと波形指定信号ｄＣｏｍとを生成する。制御信号ＳＩは、液体吐出ヘッド３１０が有する後述の圧電素子３１１の動作状態を指定するためのデジタルの信号である。ここで、制御信号ＳＩには、圧電素子３１１の駆動タイミングを規定するためのタイミング信号等の他の信号が含まれてもよい。当該タイミング信号は、例えば、アーム駆動機構２３０に含まれるエンコーダーからの情報Ｄ１に基づいて生成される。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。印刷データＩｍｇは、２次元または３次元の画像を示す情報であり、パーソナルコンピューター等の外部装置７００から供給される。

以上のような吐出制御部６１３による液体吐出ヘッド３１０の駆動制御は、前述のアーム制御部６１２によるロボット２００の駆動制御と同期して行われる。ここで、ロボット２００が面ＷＦに対して液体吐出ヘッド３１０を所定方向に走査させつつ、液体吐出ヘッド３１０がインクを吐出することにより、ワークＷの面ＷＦにインクによる画像が印刷される。

データ生成部６１４は、ポイントデータＤｃを生成する。後に詳述するが、データ生成部６１４は、ワーク情報Ｄａを生成し、ワーク情報Ｄａに基づいて理想的な走査経路を示すポイントデータＤｃを生成した後、当該理想的な走査経路を示すポイントデータＤｃを検出部６１５の検出結果に基づいて補正する。当該理想的な走査経路は、例えば、後述の基準経路ＲＵ＿１およびＲＵ＿２に相当する。ここで、ワーク情報Ｄａの生成は、前述のように、前述のベース座標系にキャリブレーションされている図示しないセンサーまたはカメラ等を用いてワークＷを認識し、ワークＷの３次元形状を示す情報と前述のベース座標系との対応付けることにより行われる。

検出部６１５は、ワークＷまたは物体Ｏに対する液体吐出ヘッド３１０の相対的な位置を検出する。この検出は、印刷データＩｍｇに基づく画像を印刷する後述の印刷動作ＭＰに先立ち、液体吐出ヘッド３１０の実際の走査経路を検出する後述の検出動作ＭＤで行われる。後に詳述するが、本実施形態の検出部６１５は、撮像装置３３０の撮像結果を用いて、ワークＷまたは物体Ｏに対する液体吐出ヘッド３１０の実際の走査経路に関する位置を検出する。ここで、本実施形態の検出動作ＭＤは、前述の理想的な走査経路を示すポイントデータＤｃを用いてロボット２００を駆動させつつワークＷまたは物体Ｏに検出パターンを印刷した後、当該検出パターンを撮像装置３３０により撮像し、その撮像結果を用いて当該走査経路に関する位置を検出する。

なお、印刷データＩｍｇに基づく画像は、パス数を示すＮ（Ｎは１以上の自然数）回の印刷動作ＭＰにより形成される。検出動作ＭＤは、印刷動作ＭＰの回数に対応してＮ回行われる。以下では、１パス目の印刷動作ＭＰが「印刷動作ＭＰ＿Ｎ」と表記され、Ｎパス目の検出動作ＭＤが「印刷動作ＭＤ＿Ｎ」と表記される。ここで、１パス目の印刷動作ＭＰは、第１印刷動作ＭＰ＿１である。２パス目の印刷動作ＭＰは、第２印刷動作ＭＰ＿２である。１パス目の検出動作ＭＤは、第１検出動作ＭＤ＿１である。２パス目の検出動作ＭＤは、第２検出動作ＭＤ＿２である。また、以下では、Ｎパス目に用いるポイントデータＤｃをポイントデータＤｃ＿Ｎと表記する場合がある。

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

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。

ここで、ａ軸、ｂ軸およびｃ軸は、液体吐出ヘッドユニット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。

液体吐出ヘッドユニット３００は、前述のように、液体吐出ヘッド３１０と圧力調整弁３２０と撮像装置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。

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。

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と撮像装置３３０とのそれぞれは、アーム２２６に固定される。

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。撮像装置３３０は、液体吐出ヘッド３１０に対してａ２方向に位置する。

また、図３に示す例では、供給流路５００の下流流路５２０の一部が流路部材５２１で構成される。流路部材５２１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５２１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。

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、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。

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。

図４は、実施形態における液体吐出ヘッド３１０の構成例を示す断面図である。図４に示すように、液体吐出ヘッド３１０は、流路基板３１２と圧力室基板３１３とノズル板３１４と吸振体３１５と振動板３１６と複数の圧電素子３１１と配線基板３１７と筐体部３１８とを有する。

流路基板３１２および圧力室基板３１３は、複数のノズルＮにインクを供給するための流路を形成する。流路基板３１２と圧力室基板３１３とは、この順でｃ１方向に積層される。流路基板３１２および圧力室基板３１３のそれぞれは、ｂ軸に沿う方向に長尺な板状部材である。流路基板３１２および圧力室基板３１３は、例えば接着剤により、互いに接合される。

圧力室基板３１３よりもｃ１方向に位置する領域には、振動板３１６と配線基板３１７と筐体部３１８と駆動回路３４０とが設置される。他方、流路基板３１２よりもｃ２方向に位置する領域には、ノズル板３１４と吸振体３１５とが設置される。これらの各要素は、概略的には流路基板３１２および圧力室基板３１３と同様にｂ軸に沿う方向に長尺な板状部材であり、例えば接着剤により、互いに接合される。

ノズル板３１４は、複数のノズルＮが形成された板状部材である。複数のノズルＮのそれぞれは、インクを通過させる円形状の貫通孔である。ノズル板３１４は、例えば、ドライエッチングまたはウェットエッチング等の加工技術を用いる半導体製造技術によりシリコン単結晶基板を加工することにより製造される。ただし、ノズル板３１４の製造には、他の公知の方法および材料が適宜に用いられてもよい。

ここで、前述のノズル面Ｆは、液体吐出ヘッド３１０の外形を構成する面のうち、ノズルＮのｃ２方向での一端の開口からｃ軸に垂直な方向に沿って拡がる面である。図４に示す例では、液体吐出ヘッド３１０のｃ２方向を向く面がノズル面Ｆであり、ノズル面Ｆには、ノズル板３１４のｃ２方向を向く面が含まれる。

流路基板３１２には、第１ノズル列Ｌ１および第２ノズル列Ｌ２のそれぞれについて、空間Ｒａと複数の供給流路３１２ａと複数の連通流路３１２ｂと供給液室３１２ｃとが設けられる。空間Ｒａは、ｃ軸に沿う方向でみた平面視で、ｂ軸に沿う方向に延びる長尺状の開口である。供給流路３１２ａおよび連通流路３１２ｂのそれぞれは、ノズルＮごとに形成される貫通孔である。供給液室３１２ｃは、複数のノズルＮにわたりｂ軸に沿う方向に延びる長尺状の空間であり、空間Ｒａと複数の供給流路３１２ａとを互いに連通させる。複数の連通流路３１２ｂのそれぞれは、当該連通流路３１２ｂに対応する１個のノズルＮに平面視で重なる。

圧力室基板３１３は、第１ノズル列Ｌ１および第２ノズル列Ｌ２のそれぞれについて、キャビティと称される複数の圧力室Ｃｖが形成された板状部材である。複数の圧力室Ｃｖは、ｂ軸に沿う方向に配列される。各圧力室Ｃｖは、ノズルＮごとに形成され、平面視でａ軸に沿う方向に延びる長尺状の空間である。流路基板３１２および圧力室基板３１３のそれぞれは、前述のノズル板３１４と同様に、例えば、半導体製造技術によりシリコン単結晶基板を加工することにより製造される。ただし、流路基板３１２および圧力室基板３１３のそれぞれの製造には、他の公知の方法および材料が適宜に用いられてもよい。

圧力室Ｃｖは、流路基板３１２と振動板３１６との間に位置する空間である。第１ノズル列Ｌ１および第２ノズル列Ｌ２のそれぞれについて、複数の圧力室Ｃｖがｂ軸に沿う方向に配列される。また、圧力室Ｃｖは、連通流路３１２ｂおよび供給流路３１２ａのそれぞれに連通する。したがって、圧力室Ｃｖは、連通流路３１２ｂを介してノズルＮに連通し、かつ、供給流路３１２ａと供給液室３１２ｃとを介して空間Ｒａに連通する。

圧力室基板３１３のｃ２方向を向く面には、振動板３１６が配置される。振動板３１６は、弾性的に振動可能な板状部材である。振動板３１６は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）で構成される弾性膜と、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）で構成される絶縁膜と、を有し、これらが積層される。当該弾性膜は、例えば、シリコン単結晶基板の一方の面を熱酸化することにより形成される。当該絶縁膜は、例えば、スパッタ法によりジルコニウムの層を形成し、当該層を熱酸化することにより形成される。

振動板３１６のｃ１方向を向く面には、第１ノズル列Ｌ１および第２ノズル列Ｌ２のそれぞれについて、各ノズルＮに対応する複数の圧電素子３１１が配置される。各圧電素子３１１は、前述の駆動パルスＰＤの供給により変形する受動素子である。各圧電素子３１１は、平面視でａ軸に沿う方向に延びる長尺状をなす。複数の圧電素子３１１は、複数の圧力室Ｃｖに対応するようにｂ軸に沿う方向に配列される。圧電素子３１１の変形に連動して振動板３１６が振動すると、圧力室Ｃｖ内の圧力が変動することで、インクがノズルＮからｃ２方向に向けて吐出される。

筐体部３１８は、複数の圧力室Ｃｖに供給されるインクを貯留するためのケースである。図４に示すように、本実施形態の筐体部３１８には、第１ノズル列Ｌ１および第２ノズル列Ｌ２のそれぞれについて、空間Ｒｂが形成される。筐体部３１８の空間Ｒｂと流路基板３１２の空間Ｒａとは、互いに連通する。空間Ｒａと空間Ｒｂとで構成される空間は、複数の圧力室Ｃｖに供給されるインクを貯留するリザーバーである液体貯留室Ｒとして機能する。液体貯留室Ｒには、筐体部３１８に形成された導入口３１８ａを介してインクが供給される。液体貯留室Ｒ内のインクは、供給液室３１２ｃと各供給流路３１２ａとを介して圧力室Ｃｖに供給される。吸振体３１５は、液体貯留室Ｒの壁面を構成する可撓性のフィルム状のコンプライアンス基板であり、液体貯留室Ｒ内のインクの圧力変動を吸収する。

配線基板３１７は、駆動回路３４０と複数の圧電素子３１１とを電気的に接続するための配線が形成された板状部材である。配線基板３１７のｃ２方向を向く面は、振動板３１６に導電性の複数のバンプＴを介して接合される。一方、配線基板３１７のｃ１方向を向く面には、駆動回路３４０が実装される。

駆動回路３４０は、各圧電素子３１１を駆動するための駆動信号および基準電圧を出力するＩＣ（Integrated Circuit）チップである。具体的には、駆動回路３４０は、前述の制御信号ＳＩに基づいて、複数の圧電素子３１１のそれぞれについて、駆動信号Ｃｏｍを駆動パルスＰＤとして供給するか否かを切り替える。

配線基板３１７のｃ１方向を向く面には、図示しないが、制御装置６００に電気的に接続される外部配線の端部が接合される。当該外部配線は、例えば、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）またはＦＦＣ（Flexible Flat Cable）等の接続部品で構成される。なお、配線基板３１７がＦＰＣまたはＦＦＣ等であってもよい。

１－４．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。立体物印刷装置１００では、図５に示すように、まず、ステップＳ１１０において、ワークＷが設置される。なお、このとき、必要に応じて、ワークＷに代えて、または、ワークＷに加えて、物体Ｏが設置される。また、ワークまたは物体Ｏの設置は、ユーザーによる手作業で行ってもよいし、プログラムＰＧ１に従うロボット２００の動作等により自動で行ってもよい。

次に、ステップＳ１２０において、前述のようにワークＷのＣＡＤデータ等を用いてワーク情報Ｄａがデータ生成部６１４により生成される。その後、ステップＳ１３０において、ポイントデータＤｃがデータ生成部６１４により生成される。このとき、パス数に応じたＮ回の検出動作ＭＤが行われる。そして、ステップＳ１４０において、ステップＳ１３０で生成したポイントデータＤｃを用いて、パス数に応じたＮ回の印刷動作ＭＰが行われる。

図６は、図５に示すポイントデータＤｃの生成の流れを示すフローチャートである。以下、図６に基づいて、図５に示すステップＳ１３０における処理の流れを説明する。図６に示すように、まず、液体吐出ヘッド３１０の実際の走査経路を検出する検出動作ＭＤが行われる。

検出動作ＭＤでは、最初に、ステップＳ１３１において、ワーク情報Ｄａに基づいて、基準経路として理想的な走査経路を示すポイントデータＤｃがデータ生成部６１４により生成される。次に、ステップＳ１３２において、ステップＳ１３１で生成したポイントデータＤｃを用いてロボット２００を動作させつつ、検出パターンがワークＷまたは物体Ｏに印刷される。その後、ステップＳ１３３において、ステップＳ１３２における実際の走査経路が検出される。

次に、ステップＳ１３４において、検出動作ＭＤの検出結果、すなわちステップＳ１３３で検出した実際の走査経路に基づいて、補正した経路を示すポイントデータＤｃがデータ生成部６１４により生成される。その後、確認動作ＭＣが行われる。

確認動作ＭＣでは、最初に、ステップＳ１３５において、ステップＳ１３４で生成したポイントデータＤｃを用いてロボット２００を動作させつつ、前述のステップＳ１３２と同様、検出パターンがワークＷまたは物体Ｏに印刷される。次に、ステップＳ１３６において、前述のステップＳ１３３と同様、ステップＳ１３５における実際の走査経路が検出される。その後、ステップＳ１３７において、ステップＳ１３６で検出した実際の走査経路が所望の走査経路であるか否かが判断される。例えば、ステップＳ１３６で検出した実際の走査経路と基準経路との差が所定範囲内である場合、ステップＳ１３６で検出した実際の走査経路が所望の走査経路であると判断される。

実際の走査経路が所望の走査経路でない場合、前述のステップＳ１３４に戻り、実際の走査経路が基準経路に近づくように、ポイントデータＤｃの調整が行われ、再度補正した経路を示すポイントデータＤｃがデータ生成部６１４により生成される。一方、実際の走査経路が所望の走査経路である場合、ステップＳ１３８において、ステップＳ１３７からの移行回数がＮ回目であるか否かにより、Ｎパス目か否かが判断される。

Ｎパス目に達していない場合、前述のステップＳ１３１に戻り、後続するパスについて、前述と同様の処理が行われる。一方、Ｎパス目に達した場合、前述の図５に示すステップＳ１４０に移行し、印刷が行われる。

なお、確認動作ＭＣにより所望の経路であることを確認することができるが、確認動作ＭＣは本発明において必須の動作ではなく、要求される印刷品質の程度などによっては適宜省略し、ポイントデータの調整に要する時間を短縮することも可能である。言い換えると、ステップＳ１３４でポイントデータＤｃを生成した後、ステップＳ１３８へと直接進んでも良い。

図７は、第１実施形態における検出動作ＭＤおよび印刷動作ＭＰを説明するための図である。図７では、検出動作ＭＤおよび印刷動作ＭＰのそれぞれの回数であるパス数が２回である場合が例示される。図７に示す例では、各動作において、液体吐出ヘッド３１０がＹ軸に沿う方向に走査される。

ワークＷの第１領域ＲＰ１に対して１パス目の印刷動作ＭＰ＿１による印刷が行われるが、この印刷に先立ち、第１領域ＲＰ１またはそれに対応する領域に対して、１パス目の検出動作ＭＤ＿１が行われる。同様に、ワークＷの第２領域ＲＰ２に対して２パス目の印刷動作ＭＰ＿２による印刷が行われるが、この印刷に先立ち、第２領域ＲＰ２またはそれに対応する領域に対して、２パス目の検出動作ＭＤ＿２が行われる。ここで、第１領域ＲＰ１および第２領域ＲＰ２は、互いの一部同士が重なるように、Ｘ軸に沿う方向にずれて配置される。本実施形態では、１パス目および２パス目の検出動作ＭＤが順次行われた後に、１パス目および２パス目の印刷動作ＭＰが順次行われる。なお、パス数は、１回でもよいし、３回以上でもよい。

図８は、理想的な走査経路を示すポイントデータＤｃを説明するための図である。図８では、１パス目の検出動作ＭＤにおける理想的な走査経路である基準経路ＲＵ＿１を示すポイントデータＤｃ＿１が示される。なお、図８では、液体吐出ヘッド３１０の複数のノズルＮが模式的に示される。また、図８では、理想的な走査経路が液体吐出ヘッド３１０の走査方向ＤＳに沿う直線的な経路であるが、理想的な走査経路は、必要に応じて、湾曲または屈曲する部分を有してもよい。

図８に示す例では、ポイントデータＤｃ＿１は、データＰＳ、Ｐ１～Ｐ１５およびＰＥの１７個のデータで構成される。データＰＳは、液体吐出ヘッド３１０の走査経路における開始位置を示す。データＰＥは、液体吐出ヘッド３１０の走査経路における終了位置を示す。データＰ１～Ｐ１５は、液体吐出ヘッド３１０の走査経路における開始位置と終了位置との間の位置を示す。なお、液体吐出ヘッド３１０の走査経路における開始位置と終了位置との間の位置を示すデータの数は、図８に示す例に限定されず、任意である。

図９は、理想的な走査経路を示すポイントデータＤｃ＿１を用いた場合における実際の走査経路ＲＵａに関する位置の検出を説明するための図である。図９では、１パス目の検出動作ＭＤにおける実際の走査経路ＲＵａである第１走査経路ＲＵａ＿１が示される。１パス目の検出動作ＭＤでは、図９に示すように、検出パターンとして第１検出パターンＰＴ１が印刷される。

図９に示す例では、第１検出パターンＰＴ１は、複数のマークＭ１で構成される。複数のマークＭ１は、前述のポイントデータＤｃ＿１が示す位置ごとに各ノズルＮからインクを吐出することにより形成される。第１走査経路ＲＵａ＿１が理想的な走査経路である場合、第１検出パターンＰＴ１の複数のマークＭ１は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に行列状に並ぶ。図９では、第１走査経路ＲＵａ＿１が理想的な走査経路からＸ軸方向にずれて蛇行し、これに伴い、第１検出パターンＰＴ１の複数のマークＭ１の配置がＸ軸方向に歪んだ状態が示される。

第１走査経路ＲＵａ＿１の検出は、第１検出パターンＰＴ１を撮像装置３３０により撮像することで得られる撮像情報Ｄｂを用いて行われる。当該撮像は、例えば、第１検出パターンＰＴ１の形成時に液体吐出ヘッド３１０とともに撮像装置３３０を走査しつつ行われる。なお、当該撮像は、第１検出パターンＰＴ１の形成後の別途の走査において撮像装置３３０により行ってもよい。

図９には、撮像装置３３０の画角ＡＩが破線で示される。画角ＡＩは、２個以上のマークＭ１を含むことが好ましい。Ｙ軸に沿う方向における位置の異なる２個以上のマークＭ１が画角ＡＩに含まれる場合、これらのマークＭ１の位置関係に基づいて、ポイントデータＤｃ＿１が示す複数のデータのうちの隣り合う２つのデータ間に対応する実際の位置のＸ軸に沿う方向のずれや、Ｙ軸に沿う方向のずれを検出することができる。また、Ｘ軸に沿う方向における位置の異なる２個以上のマークＭ１が画角ＡＩに含まれる場合、当該マークＭ１同士の間隔からＹ軸まわりの姿勢を検出することもできる。さらに、Ｙ軸に沿う方向における位置の異なる２個以上のマークＭ１と、Ｘ軸に沿う方向における位置の異なる２個以上のマークＭ１とが画角ＡＩに含まれる場合、これらのマークＭ１の位置関係に基づいて、液体吐出ヘッド３１０のＺ軸まわりの姿勢を検出することもできる。

図１０は、理想的な走査経路に対する実際の走査経路ＲＵａのずれを説明するための図である。図１０では、１パス目の検出動作ＭＤにおける実際の走査経路である第１走査経路ＲＵａ＿１が基準経路ＲＵ＿１と対比して示される。

図１１は、実際の走査経路ＲＵａに基づいて補正したポイントデータＤｃ＿１の例を説明するための図である。図１１では、１パス目の検出動作ＭＤの検出結果を用いて補正したポイントデータＤｃ＿１が示される。前述のステップＳ１３４において生成されるポイントデータＤｃ＿１は、図１１に示すように、基準経路ＲＵ＿１に対する第１走査経路ＲＵａ＿１のずれを相殺するように移動する補正経路ＲＣ＿１を求め、この補正経路ＲＣ＿１の位置を示すように、ポイントデータＤｃ＿１を補正することにより得られる。

図１１に示す例では、基準経路ＲＵ＿１と補正経路ＲＣ＿１との差の絶対値が基準経路ＲＵ＿１と第１走査経路ＲＵａ＿１との差の絶対値と等しい。すなわち、基準経路ＲＵ＿１と補正経路ＲＣ＿１との差の絶対値を、基準経路ＲＵ＿１と第１走査経路ＲＵａ＿１との差の絶対値に係数αを乗じた補正量としたとき、αは、１である。

図１２は、実際の走査経路ＲＵａに基づいて補正したポイントデータＤｃ＿１の他の例を説明するための図である。図１２に示す例では、基準経路ＲＵ＿１と補正経路ＲＣ＿１との差の絶対値が基準経路ＲＵ＿１と第１走査経路ＲＵａ＿１との差の絶対値よりも大きい。すなわち、基準経路ＲＵ＿１と補正経路ＲＣ＿１との差の絶対値を、基準経路ＲＵ＿１と第１走査経路ＲＵａ＿１との差の絶対値に係数αを乗じた補正量としたとき、αは、１よりも大きい。つまり、実際の走査経路ＲＵａに基づいたポイントデータＤｃ＿１の補正の度合いは係数αによって任意に設定することが可能である。図１２では、αが１よりも大きい場合を示したが、αを１よりも小さく設定することも可能である。

図１３は、補正したポイントデータＤｃ＿１を用いた場合における実際の走査経路ＲＵｂを説明するための図である。図１３では、確認動作ＭＣにおいて、１パス目の検出動作ＭＤの検出結果に基づいて補正したポイントデータＤｃ＿１を用いてロボット２００を動作させつつ第１検出パターンＰＴ１を印刷した状態が示される。また、図１３では、前述の図１２に示す補正経路ＲＣ＿１が実際の走査経路との対比のために図示される。当該実際の走査経路は、第１印刷動作ＭＰ＿１における実際の走査経路である第２走査経路ＲＵｂ＿１に相当する。

図１３に示すように、第２走査経路ＲＵｂ＿１は、理想的な走査経路に対するずれが低減される。確認動作ＭＣにおける実際の走査経路の検出は、第１走査経路ＲＵａ＿１の検出と同様に行われる。

図１４は、後続するパスにおける実際の走査経路ＲＵａの検出を説明するための図である。図１４では、２パス目の検出動作ＭＤにおける検出パターンである第２検出パターンＰＴ２を印刷した状態が示される。

図１４に示す例では、第２検出パターンＰＴ２は、複数のマークＭ２で構成される。複数のマークＭ２は、前述の第１検出パターンＰＴ１の複数のマークＭ１と同様、２パス目のポイントデータＤｃが示す位置ごとに各ノズルＮからインクを吐出することにより形成される。ただし、第２検出パターンＰＴ２は、第１検出パターンＰＴ１に対してＹ軸に沿う方向にずれた位置に配置される。このため、第２検出パターンＰＴ２を撮像装置３３０の撮像結果から第１検出パターンＰＴ１と区別して検出することができる。

図１５は、後続するパスにおける補正後の走査経路ＲＵｂを説明するための図である。図１５では、確認動作ＭＣにおいて、２パス目の検出動作ＭＤの検出結果に基づいて補正したポイントデータＤｃを用いてロボット２００を動作させつつ第２検出パターンＰＴ２を印刷した状態が示される。また、図１５では、当該ポイントデータＤｃが示す経路である補正経路ＲＣ＿２が実際の走査経路との対比のために図示される。当該実際の走査経路は、第２印刷動作ＭＰ＿２における実際の走査経路である第２走査経路ＲＵｂ＿１に相当する。

以上のように、立体物印刷装置１００は、液体吐出ヘッド３１０と、「移動機構」の一例であるロボット２００と、検出部６１５と、を有する。前述のように、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、ワークＷに対する液体吐出ヘッド３１０の相対的な位置および姿勢を変化させる。検出部６１５は、ワークＷまたは物体Ｏに対する液体吐出ヘッド３１０の相対的な位置を検出する。本実施形態の立体物印刷装置１００は、前述のように、撮像装置３３０を有しており、検出部６１５は、撮像装置３３０の撮像結果に基づいて、ワークＷまたは物体Ｏに対する液体吐出ヘッド３１０の相対的な位置を検出する。

特に、立体物印刷装置１００は、前述のように、第１検出動作ＭＤ＿１と第１印刷動作ＭＰ＿１とを実行する。第１検出動作ＭＤ＿１は、ロボット２００がワークＷまたは物体Ｏに対して液体吐出ヘッド３１０を第１走査経路ＲＵａ＿１に沿って走査させつつ、検出部６１５が第１走査経路ＲＵａ＿１に関する位置を検出する。第１印刷動作ＭＰ＿１は、ロボット２００が液体吐出ヘッド３１０を第１検出動作ＭＤ＿１における検出部６１５による検出結果に基づく第２走査経路ＲＵｂ＿１に沿って走査させつつ、液体吐出ヘッド３１０がワークＷの第１領域ＲＰ１にインクを吐出する。

以上の立体物印刷装置１００では、第２走査経路ＲＵｂ＿１が第１検出動作ＭＤ＿１における検出部６１５による検出結果に基づくので、基準経路ＲＵ＿１に対する第１走査経路ＲＵａ＿１のずれを補正した第２走査経路ＲＵｂ＿１を用いて第１印刷動作ＭＰ＿１を行うことができる。ここで、基準経路ＲＵ＿１に対する第１走査経路ＲＵａ＿１のずれ量が第１量である場合、第１走査経路ＲＵａ＿１と第２走査経路ＲＵｂ＿１との経路差が第１経路差であり、当該すれ量が第１量よりも大きい第２量である場合、当該経路差が第１経路差よりも大きい第２経路差である。言い換えると、第１走査経路ＲＵａ＿１と基準経路ＲＵ＿１の経路差が大きいほど、補正量も大きくするため、第１走査経路ＲＵａ＿１と第２走査経路ＲＵｂ＿１の経路差も大きくなる。このため、第１検出動作ＭＤ＿１を行わずに第１印刷動作ＭＰ＿１を行う場合に比べて、ワークＷの第１領域ＲＰ１に対する印刷の画質を高めることができる。

また、第１検出動作ＭＤ＿１の後に第１印刷動作ＭＰ＿１による印刷を行うので、前述のずれを検出しながらフィードバック制御により走査経路を補正する構成に比べて、印刷速度を速くすることができる。これに対し、当該フィードバック制御を行う構成では、その制御周期により印刷速度が制限されるので、印刷速度を速くすることが難しい。

なお、第１検出動作ＭＤ＿１における検出部６１５による検出結果から、理想的な走査経路である基準経路ＲＵ＿１に対する第１走査経路ＲＵａ＿１のずれ量を把握し、当該ずれ量が相殺されるように印刷データＩｍｇを補正することや、当該ずれ量が相殺されるようにインク吐出に対応するノズルをノズル列方向にシフトする制御を行うことで、ポイントデータＤｃ＿１を補正することなくワークＷの第１領域ＲＰ１に対する印刷画質を向上させることも可能であるが、この場合では１回の印刷動作におけるｂ軸方向の有効な印字幅をノズル列の長さよりも狭く設定する必要があるため、印刷の生産性が低下してしまう。

第１検出動作ＭＤ＿１において、液体吐出ヘッド３１０がワークＷまたは物体Ｏにインクを吐出することにより第１検出パターンＰＴ１を形成し、検出部６１５が第１検出パターンＰＴ１を検出することにより第１走査経路ＲＵａ＿１に関する位置を検出する。

ここで、第１検出パターンＰＴ１は、ワークＷまたは物体Ｏに対する液体吐出ヘッド３１０からのインクの実際の着弾位置を示す。このため、第１検出パターンＰＴ１を用いることにより、実際のインクを吐出せずに第１走査経路ＲＵａ＿１に関する位置を検出する場合に比べて、基準経路ＲＵ＿１に対する第１走査経路ＲＵａ＿１のずれを高精度に検出することができる。

本実施形態の立体物印刷装置１００は、撮像装置３３０を有する。検出部６１５は、撮像装置３３０の撮像結果を用いてワークＷまたは物体Ｏに対する液体吐出ヘッド３１０の走査経路に関する位置を検出する。

ここで、本実施形態の第１検出パターンＰＴ１は、互いに間隔を隔てて配置される複数のマークＭ１を含んでおり、撮像装置３３０は、当該複数のマークＭ１のうちの２個以上を含む画角ＡＩで第１検出パターンＰＴ１を撮像する。このため、１つの撮像画像に当該２個以上のマークＭ１が含まれるので、例えば１つの撮像画像にマークM１が1個のみしか含まれない場合に比べて、複数のマークＭ１間の位置関係を高精度に検出しやすい。したがって、このような検出には、基準経路ＲＵ＿１に対する第１走査経路ＲＵａ＿１のずれを高精度に検出しやすいという利点がある。特に、走査方向ＤＳでの位置が互いに異なる複数のマークＭ１間の位置関係を検出すれば、第１印刷動作ＭＰ＿１による印刷不良、例えば、印刷画像において走査方向ＤＳと交わる方向に生じる歪みなどが生じ難く、第１印刷動作ＭＰ＿１による印刷の画質を高めやすい。

また、前述のように、液体吐出ヘッド３１０に対する撮像装置３３０の位置が固定である。このため、１回の走査で第１検出パターンＰＴ１の形成および撮像を一括して行うことができる。この結果、第１検出パターンＰＴ１の形成および撮像を別々の走査により行う場合に比べて、第１検出動作ＭＤ＿１に要する時間を短縮することができる。また、撮像装置３３０の画角ＡＩが第１検出パターンの形成に伴う液体吐出ヘッド３１０の移動に追従するので、撮像装置３３０の数が１つであっても、第１検出パターンＰＴ１を走査方向ＤＳの全域にわたり撮像装置３３０により撮像することができる。このため、ワークＷまたは物体Ｏに対して撮像装置３３０の位置が固定である構成に比べて、立体物印刷装置１００の構成を簡単化したり、印刷可能な領域を広くしたりすることができる。これに対し、ワークＷまたは物体Ｏに対して撮像装置３３０の位置が固定である構成では、撮像装置３３０の設置位置または数等によっては、撮像装置３３０の撮像可能な範囲に応じて第１検出パターンＰＴ１の形成可能領域または印刷可能領域が制限されてしまう。

なお、第１検出パターンＰＴ１の形成および撮像を別々の走査により行ってもよい。この場合、第１検出パターンＰＴ１の形成および撮像における走査速度を互いに異ならせることができる。このため、第１検出パターンＰＴ１の形成および撮像のそれぞれの精度を高めやすいという利点がある。

また、前述のように、立体物印刷装置１００は、第２検出動作ＭＤ＿２と第２印刷動作ＭＰ＿２とをさらに実行する。第２検出動作ＭＤ＿２は、前述の第１検出動作ＭＤ＿１と第１印刷動作ＭＰ＿１との間で、ロボット２００がワークＷまたは物体Ｏに対して液体吐出ヘッド３１０を第３走査経路ＲＵａ＿２に沿って走査させつつ、検出部６１５が第３走査経路ＲＵａ＿２に関する位置を検出する。第２印刷動作ＭＰ＿２は、ロボット２００がワークＷまたは物体Ｏに対して液体吐出ヘッド３１０を検出部６１５による検出結果に基づく第４走査経路ＲＵｂ＿２に沿って走査させつつ、液体吐出ヘッド３１０がワークＷの第１領域ＲＰ１に部分的に重なる第２領域ＲＰ２にインクを吐出する。

ここで、前述の第１走査経路ＲＵａ＿１および第２走査経路ＲＵｂ＿１の関係と同様、基準経路ＲＵ＿２に対する第３走査経路ＲＵａ＿２のずれ量が第３量である場合、第３走査経路ＲＵａ＿２と第４走査経路ＲＵｂ＿２との経路差が第３経路差であり、当該すれ量が第３量よりも大きい第４量である場合、当該経路差が第３経路差よりも大きい第４経路差である。このため、前述の第１領域ＲＰ１に対する印刷と同様、第２検出動作ＭＤ＿２を行わずに第２印刷動作ＭＰ＿２を行う場合に比べて、ワークＷの第２領域ＲＰ２に対する印刷の画質を高めることができる。なお、第２印刷動作ＭＰ＿２の実行タイミングは、第２検出動作ＭＤ＿２の後であれば、第１印刷動作ＭＰ＿１の前であっても後であってもよい。

また、前述の第１検出動作ＭＤ＿１における第１検出パターンＰＴ１と同様、第２検出動作ＭＤ＿２において、液体吐出ヘッド３１０がワークＷまたは物体Ｏにインクを吐出することにより第１検出パターンＰＴ１に対して液体吐出ヘッド３１０の走査方向ＤＳにずれた位置に第２検出パターンＰＴ２を形成し、検出部６１５が第２検出パターンＰＴ２を検出することにより第３走査経路ＲＵａ＿２に関する位置を検出する。このため、第１検出パターンＰＴ１を用いた場合と同様、第２検出パターンＰＴ２を用いることにより、実際のインクを吐出せずに第３走査経路ＲＵａ＿２に関する位置を検出する場合に比べて、基準経路ＲＵ＿２に対する第３走査経路ＲＵａ＿２のずれを高精度に検出することができる。

ここで、第２検出パターンＰＴ２は、第１検出パターンＰＴ１とは異なる領域に形成されるだけでなく、第１検出パターンＰＴ１に対して液体吐出ヘッド３１０の走査方向ＤＳにずれた位置に形成される。このため、第２検出パターンＰＴ２を第１検出パターンＰＴ１と区別して検出することが容易である。また、第１検出パターンＰＴ１および第２検出パターンＰＴ２の位置関係を検出することも容易である。

本実施形態では、前述のように、第１検出パターンＰＴ１と第２検出パターンＰＴ２との形状または色が互いに異なる。このため、これらのパターンの形状および色が同一である場合に比べて、第２検出パターンＰＴ２を第１検出パターンＰＴ１と区別して検出することが容易である。

また、前述のような複数のマークＭ１で構成される第１検出パターンＰＴ１の形成に用いるインクの量は、第１印刷動作ＭＰ＿１に用いるインクの量に比べて少ない。このため、第１検出パターンＰＴ１の形成に用いるインクの量が第１印刷動作ＭＰ＿１に用いるインクの量に比べて多い場合に比べて、第１印刷動作ＭＰ＿１における印刷の画質に対する第１検出パターンＰＴ１の影響が低減される。なお、第２検出パターンＰＴ２についても第１検出パターンＰＴ１と同様であり、第２印刷動作ＭＰ＿２における印刷の画質に対する第２検出パターンＰＴ２の影響が低減される。

また、前述のように、立体物印刷装置１００は、第１検出動作ＭＤ＿１と第１印刷動作ＭＰ＿１との間に、確認動作ＭＣをさらに実行する。確認動作ＭＣは、ロボット２００がワークＷまたは物体Ｏに対して液体吐出ヘッド３１０を第１検出動作ＭＤ＿１における検出部６１５による検出結果に基づく走査経路に沿って走査させつつ、検出部６１５が当該走査経路に関する位置を検出する。このため、確認動作ＭＣにおいて第２走査経路ＲＵｂ＿１が検出部６１５の検出結果に基づいて所望の経路であることを確認したうえで、第２走査経路ＲＵｂ＿１を用いて第１印刷動作ＭＰ＿１を実行することができる。

前述のように、ロボット２００は、「ロボットコントローラー」の一例である制御装置６００に接続されており、液体吐出ヘッド３１０を含むエンドエフェクターの一例である液体吐出ヘッドユニット３００が装着される多関節ロボットである。ロボット２００は、複数の関節部２３１～２３６の動作の組み合わせにより液体吐出ヘッドユニット３００を直線状または曲線状等の線状の経路に沿って移動させる。このとき、液体吐出ヘッド３１０が移動すべき経路の指示として理想経路である基準経路ＲＵ＿１等をロボット２００に与えても、各アームの加工誤差または組み立て誤差等の各種誤差、各アームの機械的振動、モーターまたは減速機の偏心、ロータリーエンコーダーの分解の粗さ等の要因により、各関節部の動作誤差が様々なタイミングで出現するので、実際の経路が蛇行して当該理想経路に対してずれてしまう。このようなずれは、あらかじめ予測することが難しい。したがって、このような多関節ロボットを移動機構として用いた場合、第１検出動作ＭＤ＿１および第１印刷動作ＭＰ＿１を実行することによる効果が顕著となる。なお、理想的な走査経路に対する実際の経路の前述のようなずれは多関節ロボット以外の移動機構、つまりは複数の可動部の動作の組み合わせによって移動が可能な機構においても同様に生じ得るものであり、第１検出動作ＭＤ＿１および第１印刷動作ＭＰ＿１を実行することは、液体吐出ヘッド３１０を理想的な走査経路に沿って移動させるうえで同様に有用である。

また、前述のように、立体物印刷装置１００は、液体吐出ヘッド３１０が通過すべき位置を示すポイントデータＤｃを生成するデータ生成部６１４をさらに有する。制御装置６００は、データ生成部６１４からのポイントデータＤｃに基づいてロボット２００の駆動を制御する。ここで、データ生成部６１４は、第１検出動作ＭＤ＿１における検出部６１５の検出結果に基づいて、第１印刷動作ＭＰ＿１に用いるポイントデータＤｃ＿１を生成する。

具体的には、データ生成部６１４は、第１検出動作ＭＤ＿１における検出部６１５の検出結果に基づいて、第２走査経路ＲＵｂ＿１が第１走査経路ＲＵａ＿１よりも基準経路ＲＵ＿１に近づくように、第１検出動作ＭＤ＿１に用いたポイントデータＤｃ＿１を補正することにより、第１印刷動作ＭＰ＿１に用いるポイントデータＤｃ＿１を生成する。

ここで、データ生成部６１４は、第１検出動作ＭＤ＿１における検出部６１５の検出結果に基づいて、液体吐出ヘッド３１０が通過すべき位置を第１走査経路Ｐ１ａに交差する方向にずらすように、第１検出動作ＭＤ＿１に用いたポイントデータＤｃ＿１を補正する。このため、第２走査経路ＲＵｂ＿１を第１走査経路ＲＵａ＿１ｂよりも基準経路ＲＵ＿１に近づけることができる。

前述のように、第１検出動作ＭＤ＿１では、ワークＷとワークＷに対応する物体Ｏとのうちのいずれかが用いられる。第１検出動作ＭＤ＿１において、物体Ｏに対してロボット２００による液体吐出ヘッド３１０の走査と検出部６１５による検出とを行う場合、物体Ｏの形状は、ワークＷの形状と実質的に同一であり、第１検出動作ＭＤ＿１と第１印刷動作ＭＰ＿１との間に、物体ＯをワークＷに交換する。このため、第１検出動作ＭＤ＿１において吐出したインクが第１印刷動作ＭＰ＿１におけるワークＷに対する印刷の画質に影響することがない。

一方、第１検出動作ＭＤ＿１において、ワークＷに対してロボット２００による液体吐出ヘッド３１０の走査と検出部６１５による検出とを行う場合、前述のような物体ＯをワークＷに交換する手間がないという利点がある。

２．第２実施形態
図１６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、液体吐出ヘッドユニット３００および制御装置６００に代えて、液体吐出ヘッドユニット３００Ａおよび制御装置６００Ａ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。液体吐出ヘッドユニット３００Ａは、撮像装置３３０に代えて、距離センサー３６０を有する以外は、液体吐出ヘッドユニット３００と同様である。制御装置６００Ａは、プログラムＰＧ１に代えてプログラムＰＧ２を用いる以外は、制御装置６００と同様である。

制御装置６００Ａでは、処理回路６１０が、記憶回路６２０に記憶されるプログラムＰＧ２を実行することにより、情報取得部６１１、アーム制御部６１２、吐出制御部６１３、データ生成部６１４および検出部６１５Ａとして機能する。

検出部６１５Ａは、距離センサー３６０の計測結果である計測情報Ｄｄを用いて、ワークＷまたは物体Ｏに対する液体吐出ヘッド３１０の走査経路に関する位置を検出する。

図１７は、第２実施形態における実際の走査経路ＲＵａの検出を説明するための図である。図１７に示すように、距離センサー３６０は、ワークＷに対して相対的な位置が固定される基準面ＲＦとの間の距離を計測する変位センサーである。本実施形態の基準面ＲＦは、Ｘ２方向を向く平面である場合が例示される。ここで、距離センサー３６０の検出軸ＡＳは、基準面ＲＦに交差する。図１７に示す例では、検出軸ＡＳは、Ｘ１方向を向く。なお、基準面ＲＦは、ワークＷに対して相対的な位置が固定されていれば、いかなる物体の表面でもよく、ワークＷの表面であってもよいし、ワークＷとは別体の板材等の物体の表面であってもよい。また、基準面ＲＦ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、Ｘ２方向に限定されず、任意である。

立体物印刷装置１００Ａを用いた立体物印刷方法の流れを説明する。当該立体物印刷方法は、基本的な順序として図５および図６のフローチャートの説明に準ずるが、本実施形態においては第１実施形態と異なり、ステップＳ１３２およびステップＳ１３５の検出パターンの印刷は実行されない。

当該立体物印刷方法では、最初に第１実施形態と同様にワークＷが設置される。なお、このとき、必要に応じて、ワークＷに代えて、または、ワークＷに加えて、物体Ｏが設置される。また、ワークまたは物体Ｏの設置は、ユーザーによる手作業で行ってもよいし、プログラムＰＧ２に従うロボット２００の動作等により自動で行ってもよい。

次に、ワークＷのＣＡＤデータ等を用いてワーク情報Ｄａがデータ生成部６１４により生成される。その後、ポイントデータＤｃがデータ生成部６１４により生成される。このポイントデータＤｃの生成過程では、ワーク情報Ｄａに基づいて、基準経路として理想的な走査経路を示すポイントデータＤｃがデータ生成部６１４により生成される。

次に、検出動作ＭＤを実行する。検出動作ＭＤでは、理想的な走査経路を示すポイントデータＤｃを用いてロボット２００を動作させつつ、図１７に示すように、距離センサー３６０の計測結果である計測情報Ｄｄを用いて、ワークＷまたは物体Ｏに対する液体吐出ヘッド３１０の走査経路に関する位置を検出する。

次に、検出動作ＭＤの検出結果、すなわち実際の走査経路ＲＵａに基づいて、補正した経路を示すポイントデータＤｃがデータ生成部６１４により生成される。そして、補正した経路を示すポイントデータＤｃを用いて、ワークＷに対して印刷動作ＭＰが行われ、印刷データＩｍｇに基づく画像がワークＷの表面に形成される。

立体物印刷装置１００Ａを用いた立体物印刷方法においても第１実施例と同様にパス数に応じたＮ回の検出動作ＭＤ、およびＮ回の印刷動作ＭＰを行うことも可能である。また、第１実施例と同様に、検出動作ＭＤと印刷動作ＭＰの間に確認動作ＭＣを行うことも可能である。

以上のように、本実施形態の立体物印刷装置１００Ａは、距離センサー３６０をさらに有する。検出部６１５Ａは、距離センサー３６０の測定結果を用いて物体Ｏに対する液体吐出ヘッド３１０の走査経路に関する位置を検出する。ここで、液体吐出ヘッド３１０に対する距離センサー３６０の相対的な位置が固定される。そして、距離センサー３６０は、第１検出動作ＭＤ＿１において、ワークＷに対する相対的な位置が固定される基準面ＲＦとの間の距離を測定する。このため、液体吐出ヘッド３１０からインクを実際に吐出させなくても、距離センサー３６０の測定結果に基づいて液体吐出ヘッド３１０の走査経路に関する位置を検出することができる。この結果、第１実施例に記載のように検出パターンを印刷する構成に比べ、インクの使用量を低減することができる。また、物体Ｏを用いない場合において、第１実施例に記載のように検出パターンを印刷する構成に比べ、検出パターンがワークＷに形成される画像に対して影響を及ぼすことを防ぐことができる。

本実施形態では、第１検出動作ＭＤ＿１において、距離センサー３６０の検出軸ＡＳが液体吐出ヘッド３１０の走査方向ＤＳに交差する。このため、距離センサー３６０の測定結果に基づいて液体吐出ヘッド３１０の走査経路に関する位置を検出することができる。特に、距離センサー３６０の検出軸ＡＳが液体吐出ヘッド３１０の走査方向ＤＳだけでなく液体吐出ヘッド３１０からのインクの吐出方向にも交差する場合、例えば、本実施形態のように検出軸ＡＳがＸ軸に沿う場合、基準経路ＲＵ＿１に対して蛇行する走査経路のずれを高精度に検出しやすいという利点がある。

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。

３－１．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、回動機構に限定されず、例えば、伸縮機構等でもよい。或いは、液体吐出ヘッドの位置を３次元的に変化させることが可能であれば、ロボットアームでなくとも良い。

３－２．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。

３－３．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。

３－４．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。

３－５．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。

１００…立体物印刷装置、１００Ａ…立体物印刷装置、２００…ロボット（移動機構）、３００…液体吐出ヘッドユニット（エンドエフェクター）、３００Ａ…液体吐出ヘッドユニット（エンドエフェクター）、３１０…液体吐出ヘッド、３３０…撮像装置、３６０…距離センサー、６００…制御装置（ロボットコントローラー）、６００Ａ…制御装置（ロボットコントローラー）、６１４…データ生成部、６１５…検出部、６１５Ａ…検出部、ＡＩ…画角、ＡＳ…検出軸、ＤＳ…走査方向、Ｄｃ…ポイントデータ、Ｄｃ＿１…ポイントデータ、Ｄｃ＿Ｎ…ポイントデータ、Ｍ１…マーク、Ｍ２…マーク、ＭＣ…確認動作、ＭＤ…検出動作、ＭＤ＿１…第１検出動作、ＭＤ＿２…第２検出動作、ＭＤ＿Ｎ…印刷動作、ＭＰ…印刷動作、ＭＰ＿１…第１印刷動作、ＭＰ＿２…第２印刷動作、ＭＰ＿Ｎ…印刷動作、Ｏ…物体、ＰＴ１…第１検出パターン、ＰＴ２…第２検出パターン、ＲＦ…基準面、ＲＰ１…第１領域、ＲＰ２…第２領域、ＲＵ＿１…基準経路、ＲＵ＿２…基準経路、ＲＵａ…走査経路、ＲＵａ＿１…第１走査経路、ＲＵａ＿１ｂ…第１走査経路、ＲＵａ＿２…第３走査経路、ＲＵｂ…走査経路、ＲＵｂ＿１…第２走査経路、ＲＵｂ＿２…第４走査経路、Ｗ…ワーク。

Claims (23)

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、
   前記ワークまたは前記ワークに対応する物体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移動機構と、
   前記ワークまたは前記物体に対する前記液体吐出ヘッドの相対的な位置を検出する検出部と、を有し、
   前記移動機構が第１走査経路に沿って前記液体吐出ヘッドを前記ワークまたは前記物体に対して相対的に走査させつつ、前記検出部が前記第１走査経路に関する位置を検出する第１検出動作と、
   前記移動機構が前記第１検出動作における前記検出部による検出結果に基づく第２走査経路に沿って前記液体吐出ヘッドを前記ワークに対して相対的に走査させつつ、前記液体吐出ヘッドが前記ワークの第１領域に液体を吐出する第１印刷動作と、を実行し、
   前記第１検出動作において、前記液体吐出ヘッドが前記ワークまたは前記物体に液体を吐出することにより第１検出パターンを形成し、前記検出部が前記第１検出パターンを検出することにより前記第１走査経路に関する位置を検出する、
   ことを特徴とする立体物印刷装置。
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、
   前記ワークまたは前記ワークに対応する物体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移動機構と、
   前記ワークまたは前記物体に対する前記液体吐出ヘッドの相対的な位置を検出する検出部と、を有し、
   前記移動機構が第１走査経路に沿って前記液体吐出ヘッドを前記ワークまたは前記物体に対して相対的に走査させつつ、前記検出部が前記第１走査経路に関する位置を検出する第１検出動作と、
   前記移動機構が第２走査経路に沿って前記液体吐出ヘッドを前記ワークに対して相対的に走査させつつ、前記液体吐出ヘッドが前記ワークの第１領域に液体を吐出する第１印刷動作と、を実行し、
   基準経路に対する前記第１走査経路のずれ量が第１量である場合、前記第１走査経路と前記第２走査経路との経路差が第１経路差であり、
   前記すれ量が前記第１量よりも大きい第２量である場合、前記経路差が前記第１経路差よりも大きい第２経路差である、
   ことを特徴とする立体物印刷装置。
3. 前記第１検出動作において、前記液体吐出ヘッドが前記ワークまたは前記物体に液体を吐出することにより第１検出パターンを形成し、前記検出部が前記第１検出パターンを検出することにより前記第１走査経路に関する位置を検出する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の立体物印刷装置。
4. 撮像装置をさらに有し、
   前記検出部は、前記撮像装置の撮像結果を用いて前記ワークまたは前記物体に対する前記液体吐出ヘッドの走査経路に関する位置を検出し、
   前記第１検出パターンは、互いに間隔を隔てて配置される複数のマークを含んでおり、
   前記撮像装置は、前記複数のマークのうちの２個以上を含む画角で前記第１検出パターンを撮像する、
   ことを特徴とする請求項１または３に記載の立体物印刷装置。
5. 前記液体吐出ヘッドに対する前記撮像装置の位置が固定である、
   ことを特徴とする請求項４に記載の立体物印刷装置。
6. 前記第１検出動作と前記第１印刷動作との間で、前記移動機構が第３走査経路に沿って前記液体吐出ヘッドを前記ワークまたは前記物体に対して相対的に走査させつつ、前記検出部が前記第３走査経路に関する位置を検出する第２検出動作と、
   前記移動機構が前記検出部による検出結果に基づく第４走査経路に沿って前記液体吐出ヘッドを前記ワークに対して相対的に走査させつつ、前記液体吐出ヘッドが前記ワークの前記第１領域に部分的に重なる第２領域に液体を吐出する第２印刷動作と、をさらに実行する、
   ことを特徴とする請求項１、請求項３から５のいずれか１項に記載の立体物印刷装置。
7. 前記第２検出動作において、前記液体吐出ヘッドが前記ワークまたは前記物体に液体を吐出することにより前記第１検出パターンに対して前記液体吐出ヘッドの走査方向にずれた位置に第２検出パターンを形成し、前記検出部が前記第２検出パターンを検出することにより前記第３走査経路に関する位置を検出する、
   ことを特徴とする請求項６に記載の立体物印刷装置。
8. 前記第１検出パターンと前記第２検出パターンとの形状または色が互いに異なる、
   ことを特徴とする請求項７に記載の立体物印刷装置。
9. 前記第１検出パターンの形成に用いる液体の量は、前記第１印刷動作に用いる液体の量に比べて少ない、
   ことを特徴とする請求項１、請求項３から８のいずれか１項に記載の立体物印刷装置。
10. 前記第１検出動作と前記第１印刷動作との間に、前記移動機構が前記ワークまたは前記物体に対して前記第１検出動作における前記検出部による検出結果に基づく走査経路に沿って前記液体吐出ヘッドを前記ワークまたは前記物体に対して相対的に走査させつつ、前記検出部が当該走査経路に関する位置を検出する確認動作をさらに実行する、
    ことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の立体物印刷装置。
11. 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、
    前記ワークまたは前記ワークに対応する物体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移動機構と、
    前記ワークまたは前記物体に対する前記液体吐出ヘッドの相対的な位置を検出する検出部と、を有し、
    前記移動機構が第１走査経路に沿って前記液体吐出ヘッドを前記ワークまたは前記物体に対して相対的に走査させつつ、前記検出部が前記第１走査経路に関する位置を検出する第１検出動作と、
    前記移動機構が前記第１検出動作における前記検出部による検出結果に基づく第２走査経路に沿って前記液体吐出ヘッドを前記ワークに対して相対的に走査させつつ、前記液体吐出ヘッドが前記ワークの第１領域に液体を吐出する第１印刷動作と、を実行し、
    前記第１検出動作と前記第１印刷動作との間に、前記移動機構が前記ワークまたは前記物体に対して前記第１検出動作における前記検出部による検出結果に基づく走査経路に沿って前記液体吐出ヘッドを前記ワークまたは前記物体に対して相対的に走査させつつ、前記検出部が当該走査経路に関する位置を検出する確認動作をさらに実行する、
    ことを特徴とする立体物印刷装置。
12. 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、
    前記ワークまたは前記ワークに対応する物体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移動機構と、
    前記ワークまたは前記物体に対する前記液体吐出ヘッドの相対的な位置を検出する検出部と、
    距離センサーと、を有し、
    前記移動機構が第１走査経路に沿って前記液体吐出ヘッドを前記ワークまたは前記物体に対して相対的に走査させつつ、前記検出部が前記第１走査経路に関する位置を検出する第１検出動作と、
    前記移動機構が前記第１検出動作における前記検出部による検出結果に基づく第２走査経路に沿って前記液体吐出ヘッドを前記ワークに対して相対的に走査させつつ、前記液体吐出ヘッドが前記ワークの第１領域に液体を吐出する第１印刷動作と、を実行し、
    前記検出部は、前記距離センサーの測定結果を用いて前記ワークに対する前記液体吐出ヘッドの走査経路に関する位置を検出し、
    前記液体吐出ヘッドに対する前記距離センサーの相対的な位置が固定されており、
    前記距離センサーは、前記第１検出動作において、前記ワークに対する相対的な位置が固定される基準面との間の距離を測定する、
    ことを特徴とする立体物印刷装置。
13. 前記第１検出動作において、前記距離センサーの検出軸が前記液体吐出ヘッドの走査方向に交差する、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の立体物印刷装置。
14. 前記移動機構は、前記液体吐出ヘッドを含むエンドエフェクターが装着される多関節ロボットであり、
    前記多関節ロボットは、ロボットコントローラーに接続される、
    ことを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載の立体物印刷装置。
15. 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、
    前記ワークまたは前記ワークに対応する物体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移動機構と、
    前記ワークまたは前記物体に対する前記液体吐出ヘッドの相対的な位置を検出する検出部と、
    距離センサーと、を有し、
    前記移動機構が第１走査経路に沿って前記液体吐出ヘッドを前記ワークまたは前記物体に対して相対的に走査させつつ、前記検出部が前記第１走査経路に関する位置を検出する第１検出動作と、
    前記移動機構が前記第１検出動作における前記検出部による検出結果に基づく第２走査経路に沿って前記液体吐出ヘッドを前記ワークに対して相対的に走査させつつ、前記液体吐出ヘッドが前記ワークの第１領域に液体を吐出する第１印刷動作と、を実行し、
    前記移動機構は、前記液体吐出ヘッドを含むエンドエフェクターが装着される多関節ロボットであり、
    前記多関節ロボットは、ロボットコントローラーに接続される、
    ことを特徴とする立体物印刷装置。
16. 前記液体吐出ヘッドが通過すべき位置を示すポイントデータを生成するデータ生成部をさらに有しており、
    前記ロボットコントローラーは、前記データ生成部からのポイントデータに基づいて前記多関節ロボットの駆動を制御し、
    前記データ生成部は、前記第１検出動作における前記検出部の検出結果に基づいて、前記第１印刷動作に用いるポイントデータを生成する、
    ことを特徴とする請求項１４または１５に記載の立体物印刷装置。
17. 前記データ生成部は、前記第１検出動作における前記検出部の検出結果に基づいて、前記第２走査経路が前記第１走査経路よりも基準経路に近づくように、前記第１検出動作に用いたポイントデータを補正することにより、前記第１印刷動作に用いるポイントデータを生成する、
    ことを特徴とする請求項１６に記載の立体物印刷装置。
18. 前記データ生成部は、前記第１検出動作における前記検出部の検出結果に基づいて、前記液体吐出ヘッドが通過すべき位置を前記第１走査経路に交差する方向にずらすように、前記第１検出動作に用いたポイントデータを補正する、
    ことを特徴とする請求項１７に記載の立体物印刷装置。
19. 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、前記ワークまたは前記ワークに対応する物体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移動機構と、を用いて前記ワークに対して印刷を行う立体物印刷方法であって、
    前記移動機構が第１走査経路に沿って前記液体吐出ヘッドを前記ワークまたは前記物体に対して相対的に走査させつつ、前記第１走査経路に関する位置を検出する第１検出動作と、
    前記移動機構が前記第１検出動作における検出結果に基づく第２走査経路に沿って前記液体吐出ヘッドを前記ワークに対して相対的に走査させつつ、前記液体吐出ヘッドが前記ワークの第１領域に液体を吐出する第１印刷動作と、を実行し、
    前記第１検出動作において、前記液体吐出ヘッドが前記ワークまたは前記物体に液体を吐出することにより第１検出パターンを形成し、前記第１検出パターンを検出することにより前記第１走査経路に関する位置を検出する、
    ことを特徴とする立体物印刷方法。
20. 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、前記ワークまたは前記ワークに対応する物体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移動機構と、を用いて前記ワークに対して印刷を行う立体物印刷方法であって、
    前記移動機構が第１走査経路に沿って前記液体吐出ヘッドを前記ワークまたは前記物体に対して相対的に走査させつつ、前記第１走査経路に関する位置を検出する第１検出動作と、
    前記移動機構が第２走査経路に沿って前記液体吐出ヘッドを前記ワークに対して相対的に走査させつつ、前記液体吐出ヘッドが前記ワークの第１領域に液体を吐出する第１印刷動作と、を実行し、
    基準経路に対する前記第１走査経路のずれ量が第１量である場合、前記第１走査経路と前記第２走査経路との経路差が第１経路差であり、
    前記すれ量が前記第１量よりも大きい第２量である場合、前記経路差が前記第１経路差よりも大きい第２経路差である、
    ことを特徴とする立体物印刷方法。
21. 前記第１検出動作において、前記物体に対して前記移動機構による前記液体吐出ヘッドの走査を行い、
    前記物体の形状は、前記ワークの形状と実質的に同一であり、
    前記第１検出動作と前記第１印刷動作との間に、前記物体を前記ワークに交換する、
    ことを特徴とする請求項１９または２０に記載の立体物印刷方法。
22. 前記第１検出動作において、前記ワークに対して前記移動機構による前記液体吐出ヘッドの走査を行う、
    ことを特徴とする請求項１９または２０に記載の立体物印刷方法。
23. 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、前記ワークまたは前記ワークに対応する物体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移動機構と、を用いて前記ワークに対して印刷を行う立体物印刷方法であって、
    前記移動機構が第１走査経路に沿って前記液体吐出ヘッドを前記ワークまたは前記物体に対して相対的に走査させつつ、前記第１走査経路に関する位置を検出する第１検出動作と、
    前記移動機構が前記第１検出動作における検出結果に基づく第２走査経路に沿って前記液体吐出ヘッドを前記ワークに対して相対的に走査させつつ、前記液体吐出ヘッドが前記ワークの第１領域に液体を吐出する第１印刷動作と、を実行し、
    前記第１検出動作において、前記ワークに対して前記移動機構による前記液体吐出ヘッドの走査を行う、
    ことを特徴とする立体物印刷方法。

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