JP6512002B2 - 印刷装置 - Google Patents

Description

本発明は、多関節ロボットを用いて被印刷体とプリントヘッドとの相対位置を変化させながら印刷を行う印刷装置に関する。

従来、被印刷物、特に曲面形状を有する被印刷物に対して印刷を行う際に、多関節ロボットを用いて３次元的に被印刷体とプリントヘッドとの相対位置を変化させて印刷をおこなう技術が知られている。
たとえば、下記特許文献１には、プリントヘッドを多関節ロボットにツールとして持たせ、物体の湾曲した表面上に印刷をおこなう技術が開示されている。

特表２０１１−５１４２３４号公報

印刷紙などの平面に印刷を行う印刷装置では、一般に被印刷体およびプリントヘッドの移動方向がそれぞれ一方向であるため、印刷の位置決めや用紙送りの状態などの把握が容易である。
一方、多関節ロボットを用いた印刷装置では、多関節ロボットの各移動軸に沿った移動量をエンコーダで検出して座標を算出しているものの、被印刷体が実際にどのような動きをしているのかは特定できていない。この場合、印刷初期位置に被印刷体またはプリントヘッドが移動したことを作業者が確認して印刷開始信号を出力し、その後は一定（設定通り）の移動速度で多関節ロボットおよびこれに保持された被印刷体が移動するものとしてプリントヘッドの印刷動作が実行される。
よって、被印刷体の実際の動き（位置および移動スピード）と多関節ロボットの移動設定に沿った計算上の動き（位置および移動スピード）に誤差が生じる場合があり、印刷精度および再現性に改善の余地がある。
特に、多関節ロボットの移動距離（送り方向）が長いパターンを印刷する場合などは誤差が大きくなる可能性がある。

本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、多関節ロボットを用いて被印刷体に画像を印刷する際の印刷品質を向上させることを目的とする。

上述した問題を解決し、目的を達成するため、請求項１の発明にかかる印刷装置は、多関節ロボットを用いて被印刷体とプリントヘッドとの相対位置を変化させながら印刷を行う印刷装置であって、前記多関節ロボットの移動方向および移動量を制御するロボット制御手段と、前記多関節ロボットの移動軸毎に設けられ、それぞれの前記移動軸に沿った移動量を測定する複数の移動量測定手段と、複数の前記移動量測定手段で測定された複数の前記移動量に基づいて、前記多関節ロボットの作業点の３次元空間上の移動距離を算出する距離算出手段と、前記距離算出手段で算出された前記作業点の移動距離に応じた回転量で回転するモータと、前記モータの回転量に応じたパルス信号を出力するエンコーダと、印刷図形の形状情報と、前記被印刷体における印刷位置情報を含む印刷指示情報と、前記パルス信号とに基づいて、前記プリントヘッドによる印刷動作を制御するプリント制御手段と、を備えることを特徴とする。
請求項２の発明にかかる印刷装置は、前記モータは、前記作業点の移動距離が所定の単位距離変化するごとに所定の単位回転量回転し、前記エンコーダは、前記モータが所定量回転するごとに前記パルス信号を出力し、前記プリント制御手段は、前記パルス信号に基づいて前記プリントヘッドに対する前記被印刷体の位置を検出する、ことを特徴とする。
請求項３の発明にかかる印刷装置は、前記距離算出手段は専用集積回路により構成される、ことを特徴とする。
請求項４の発明にかかる印刷装置は、前記プリントヘッドは、前記印刷図形を形成するインクを前記被印刷体に対して吐出するインク吐出口を備え、前記プリント制御手段は、前記プリントヘッドによる前記インクの吐出タイミングおよび吐出量を制御する、ことを特徴とする。
請求項５の発明にかかる印刷装置は、前記プリントヘッドは移動不能に配置されており、前記多関節ロボットは、前記被印刷体を前記作業点に固定して保持しながら前記作業点を移動させることにより前記被印刷体とプリントヘッドとの相対位置を変化させる、ことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、印刷開始後の作業点の実際の移動量に基づいてプリントヘッドによる印刷動作を制御するので、従来簡易的に（設定通りに多関節ロボットが動くことを前提に）決定していた印刷動作のタイミングをより正確に決定することができる。これにより、印刷品質の向上を図るとともに、同一条件下での印刷の再現性を向上させることができる。
請求項２の発明によれば、作業点の位置が所定の単位距離変化するごとにパルス信号を出力するので、３次元空間内を移動する作業点の移動距離を検出するエンコーダとして機能させることができる。
請求項３の発明によれば、距離算出手段を単一の専用集積回路により構成したので、処理負荷の上昇による遅延を防止し、印刷精度を向上させる上で有利となる。
請求項４の発明によれば、印刷装置がインクジェット式プリンタであるので、インクとして特殊な材質を用いることが可能であり、例えば基板上に回路を形成するなど図面印刷以外の用途に用いることが可能となる。
請求項５の発明によれば、プリントヘッドを固定し、被印刷体を動かしながら印刷するため、インクの吐出方向を安定させることができ、印刷品質を向上させることができる。

実施の形態にかかる印刷装置１０の構成を示す説明図である。 印刷装置１０の制御系統を示すブロック図である。 多関節ロボット１０４の構成例を示す説明図である。 エンコーダ５０の構成例を示す説明図である。 多関節ロボット１０４の移動経路の算出方法を説明する説明図である。 プリントヘッドドライバ１２４による制御を模式的に示す説明図である。 印刷装置１０における印刷処理の流れを示すフロー図である。

以下に添付図面を参照して、本発明にかかる印刷装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。
本実施の形態では、多関節ロボットを用いて被印刷体とプリントヘッドとの相対位置を変化させながら印刷を行う印刷装置の例として、プリントヘッドを固定設置するとともに、被印刷体を多関節ロボットで移動させながら印刷を行う場合について説明する。
また、本実施の形態では、印刷装置がインクジェット式プリンタであるものとする。

図１は、実施の形態にかかる印刷装置１０の構成を示す説明図である。
印刷装置１０は、曲面形状を有する基材２０の表面に配線パターンを印刷する。
一般的に、配線パターンは、平面状のフレキシブル基板をエッチングしてパターンを作成する。しかしながら、このような方法では曲面形状を有する基材２０に配線パターンを形成するのは困難である。
一方で、実施の形態にかかる印刷装置１０は、多関節ロボットを用いて被印刷体とプリントヘッドとの相対位置を変化させながら印刷を行うので、曲面形状を有する基材２０に自由に配線パターンを配置することができる。

印刷装置１０は、プリントヘッド１０２、被印刷体移動手段としての多関節ロボット１０４、インク硬化手段１０８および図２に示す各種制御手段によって構成され、曲面形状を有する被印刷体の表面に画像を印刷する。本実施の形態では、被印刷体（ワーク）の一例として、半球状の基材２０を用いている。

プリントヘッド１０２は、第１の支持部材２２に支持され、移動不能に配置されるとともに、画像を形成するインクを基材２０に対して吐出するインク吐出口１０２Ａを備える。プリントヘッド１０２は、たとえばインク吐出口１０２Ａからのインク吐出方向が重力方向と一致するように下向きに支持されている。インク吐出口１０２Ａは、プリントヘッド１０２に複数備えられていてもよい。

また、プリントヘッド１０２は、基材２０に対するインク吐出口１０２Ａの位置を調整する位置調整機構を備えていてもよい。位置調整機構としては、たとえば多関節ロボット（被印刷体移動手段としての多関節ロボット１０４と別個に設けたプリントヘッド移動手段としての多関節ロボット）を用いることができる。このような位置調整機構を設けることによって、被印刷体とプリントヘッド１０２との相対位置変化の自由度を高めることができ、印刷効率を向上させることができる。

プリントヘッド１０２から吐出されるインクは、たとえば、エネルギー照射によって硬化する硬化型インクである。例えば、導体素材を用いた硬化型インクによって周波数選択素子（ＦＳＳ）のパターンを描画し、後述するインク硬化手段１０８を用いてインクを硬化させることによって、曲面形状を有する基材２０の表面に周波数選択素子を形成することが可能となる。

インク硬化手段１０８は、第２の支持部材２３に支持され、インクが吐出された基材２０にエネルギー照射をおこなう。インク硬化手段１０８は、硬化型インクの種類に合わせて、たとえばレーザ、熱源、フラッシュ光、ＵＶ光などを照射することにより、基材２０の表面に吐出された硬化型インクを硬化させる。インク硬化手段１０８は、多関節ロボットにツールとして持たせずに、図１に示すように第２の支持部材２３に設置することによって安全性を向上させることができる。

多関節ロボット１０４は、基材２０を作業点に固定して保持しながら作業点を移動させることにより基材２０とプリントヘッド１０２との相対位置を変化させる。
図１では、多関節ロボット１０４で基材２０を保持した状態を図示している。多関節ロボット１０４は、具体的には軸方向に移動可能なロボットであり、望ましくは４軸以上の移動方向を有する多軸ロボットである。
本実施の形態では、多関節ロボット１０４として６軸多関節ロボットを用いる。

図３は、多関節ロボット１０４の構成例を示す説明図である。
図３に示した多関節ロボット１０４は６軸多関節ロボットであり、主に体部１０４Ａ、腕部１０４Ｂ、手首部１０４Ｃによって構成される。
本実施の形態では、基材２０は治具を介して手首部１０４Ｃに支持され、多関節ロボット１０４の移動に追従して移動される。
本実施の形態では、多関節ロボット１０４の作業点は、手首部１０４Ｃに支持される治具の先端部（多関節ロボット１０４と基材２０との接触点）とする。

多関節ロボット１０４の体部１０４Ａは、Ｓ軸を中心として回転可能であり、また、Ｌ軸を中心として前後方向に揺動可能である。
多関節ロボット１０４の腕部１０４Ｂは、Ｒ軸を中心に回転可能であり、また、Ｕ軸を中心として上下方向に揺動可能である。
多関節ロボット１０４の手首部１０４Ｃは、Ｔ軸を中心に回転可能であり、また、Ｂ軸を中心に上下方向に揺動可能である。
より詳細には、多関節ロボット１０４の各部（体部１０４Ａ、腕部１０４Ｂ、手首部１０４Ｃ）には、それぞれの移動軸（Ｓ軸、Ｌ軸、Ｒ軸、Ｕ軸、Ｔ軸、Ｂ軸）に沿った支軸、および各支軸を回転させるモータ１０５（図２参照）が設けられている。各モータ１０５は、後述するロボットコントローラ１０６により回転量が制御される。

多関節ロボット１０４の位置や姿勢を規定する座標系として、体部１０４Ａの接地中心を原点とするベース座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と、作業点（手首部１０４Ｃに支持される治具の先端部）を原点とするメカニカルインターフェース座標系（Ｘｍ，Ｙｍ，Ｚｍ）とがある。ベース座標系は他の座標系の基準となり変化しないが、メカニカルインターフェース座標系は各軸の角度変化により変化する。
多関節ロボット１０４の位置や姿勢を変化させるには、各座標系に対して移動量（位置偏差や回転偏差）および変位速度を入力する。

また、多関節ロボット１０４の移動軸（Ｓ軸、Ｌ軸、Ｒ軸、Ｕ軸、Ｔ軸、Ｂ軸）には、それぞれの移動軸に沿った各部（体部１０４Ａ、腕部１０４Ｂ、手首部１０４Ｃ）の移動量を測定する移動量測定手段が設けられている。
移動量測定手段とは、具体的には図４に示すようなエンコーダ５０である。エンコーダ５０は、物体が回転移動や直線移動する際に、移動方向や移動量、角度を検出する。
図４Ａに一般的な光学透過型のエンコーダ５０の概略図を示す。
エンコーダ５０は、ＬＥＤ発光素子５０２、レンズ５０４、コードホイール５０６、受光ＩＣ５０８を含んで構成される。
ＬＥＤ発光素子５０２およびレンズ５０４は、円板状のコードホイール５０６の一方の表面と対向するように設置される。また、受光ＩＣ５０８は、コードホイール５０６の他方の表面と対向するように設置される。

コードホイール５０６は、移動軸を回転させるモータ１０５の出力軸に取り付けられ、モータ１０５の回転に連動して回転する。また、コードホイール５０６には、長方形の穴が開いたスリット部５０６Ａと、穴が開いていない平板部５０６Ｂとが設けられている。スリット部５０６Ａは、円板状のコードホイール５０６の外周に沿って、１周にわたり等間隔で開口している。
このコードホイール５０６の一方の表面に対して、ＬＥＤ発光素子５０２から検出用の光を照射する。ＬＥＤ発光素子５０２から照射光は錯乱光であるため、レンズ５０４で集光して平行光に近づける。
上述のように、コードホイール５０６にはスリット部５０６Ａと平板部５０６Ｂとが設けられているため、スリット部５０６Ａが通過するタイミングでのみ、コードホイール５０６の他方の表面側にある受光ＩＣ５０８に到達する。
受光ＩＣ５０８上にはフォトダイオードが配置されており、信号変換回路部で処理されて、図４Ｂに示すような１／４周期の位相差をもつ２相のパルス列をモータ１０５の出力軸の角変位に応じて出力する。この２相パルス列（Ａ相およびＢ相）の位相関係は回転方向に対応して反転する。
このようなパルス列を用いることによって、モータ１０５の回転方向、回転位置および回転速度を検出することができる。

より詳細には、Ａ相とＢ相のどちらが先に立ち上がるかを検出することによって、コードホイール５０６を取り付けた回転軸の回転方向を判別することができる。
例えば、コードホイール５０６が正転（時計方向）へ回転している時、Ａ相よりもＢ相が遅れて立ち上がることになる。コードホイール５０６が反転（反時計方向）へ逆回転すると、物理的な回転円板の回転方向が反転するので、Ｂ相がＡ相よりも先に立ち上がることになる。またこのような構成は、回転方向だけではなく、水平（リニア）駆動時の移動方向の判別にも用いることができる。

また、コードホイール５０６には、スリット部５０６Ａが１周にわたり、等間隔で設けられている。例えば、コードホイール５０６の１周に３６０個のスリット部５０６Ａが設けられているとすると、１つのスリット部５０６Ａ当たり１つのパルスが出力されるので、１パルス当たり１度の回転位置を検出することができる。同様に、１周に３６００個のスリットを設ければ、０．１度単位で回転角度を検出することができる。
さらに、Ａ相とＢ相のそれぞれの波形の立ち上がり／立ち下がり位置をカウントすることで、物理的に設けたスリット部５０６Ａの数よりも細かい角度位置を検出することができる。

また、エンコーダ５０から出力される１周期のパルス時間と１周期当たりの出力パルス数を測定し、下記式（１）を適用することで、モータ１０５の出力軸の回転速度を算出することができる。
回転速度（ｒ／ｍｉｎ）＝（１／（１周期の時間（秒）×パルス数））×６０・・・（１）

つぎに、印刷装置１０の制御系統について説明する。
図２は、印刷装置１０の制御系統を示すブロック図である。
印刷装置１０は、ロボットコントローラ１０６、コンピュータ１２０、距離算出用チップ１２２、パルス生成部１２３、プリントヘッドドライバ１２４を備えている。
コンピュータ１２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク装置、キーボード、マウス、ディスプレイ等を有し、作業者が印刷図形の設定や多関節ロボット１０４およびプリントヘッド１０２への指示等を行うインターフェースとして機能する。

ロボットコントローラ１０６は、多関節ロボット１０４の移動方向および移動量を制御して、基材２０をプリントヘッド１０２に対して所望の位置に移動させる。多関節ロボット１０４の移動方向および移動量は、コンピュータ１２０から出力される制御情報（基材２０上の領域の印刷順序など）に基づいて決定する。
より詳細には、ロボットコントローラ１０６は、コンピュータ１２０からの制御情報に基づいて、多関節ロボット１０４の各移動軸に設けられたモータ１０５に対して制御信号を出力する。多関節ロボット１０４は、制御信号に基づいて各軸のモータ１０５を駆動させることにより指示された動きを実行する。
このとき、各モータ１０５の出力軸に付いているエンコーダ５０からパルス信号が出力される。ロボットコントローラ１０６は、このパルス信号をエンコーダカウンタで処理して、上記制御信号との差動比較を行い、各移動軸が指示された動きを実行しているかを確認する。
また、ロボットコントローラ１０６は、各移動軸のエンコーダ５０から出力されたパルス信号を用いて、多関節ロボット１０４の座標（Ｘ，Ｙ，ＺおよびＸｍ，Ｙｍ，Ｚｍ）を算出する。そして、算出した座標をコンピュータ１２０を介して距離算出用チップ１２２に出力する。
なお、多関節ロボット１０４の座標の算出を距離算出用チップ１２２で行ってもよい。この場合、ロボットコントローラ１０６から距離算出用チップ１２２に対して、各移動軸のエンコーダ５０から出力されたパルス信号をそのまま出力する。
また、基材２０の形状や作業点に対する基材２０の設置状態は既知であるため、作業点の位置（座標）が特定できれば、基材２０の任意の点の位置（座標）も算出することができる。

距離算出用チップ１２２は、多関節ロボット１０４の作業点の移動軌跡を算出する専用チップであり、本実施の形態ではＦｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ（ＦＰＧＡ）を用いている。
ＦＰＧＡはチップ上に専用のソフトウェアを用いて生成した回路を実装したものであり、回路は再定義可能である。ＦＰＧＡはコンピュータのＣＰＵと異なり、オペレーションシステム（ＯＳ）を介していないので、処理を高速化することが可能である。
このように、コンピュータのＣＰＵと別個に距離算出用チップ１２２を設けることによって、処理負荷の上昇による遅延を防止し、印刷装置１０の印刷精度を向上させる上で有利となる。

距離算出用チップ１２２は、距離算出回路１２２Ａを備えている。
距離算出回路１２２Ａは、距離算出手段として機能し、多関節ロボット１０４の座標から作業点の移動軌跡および移動距離を算出する。すなわち、距離算出回路１２２Ａは、複数のエンコーダ５０（移動量測定手段）で測定された複数の移動量に基づいて、多関節ロボット１０４の作業点の３次元空間上の位置を算出する。
図５は、多関節ロボット１０４の移動経路の算出方法を説明する説明図である。
図５では、説明の便宜上、紙面上にＸ軸およびＺ軸を取り、このＸ−Ｚ平面上を作業点が移動するものとする。
図５Ａに示すように、距離算出回路１２２Ａには、所定のサンプリング間隔で多関節ロボット１０４の座標情報が入力される。例えば、時刻Ｔ１における多関節ロボット１０４の座標は（Ｘ１，Ｚ１）であり、この位置をＰ１とする。また、時刻Ｔ２（時刻Ｔ１から単位サンプリング時間後）における多関節ロボット１０４の座標は（Ｘ２，Ｚ２）であり、この位置をＰ２とする。以下同様に、図５Ａには時刻Ｔ３〜Ｔ５における座標を示している。
図５Ｂに示すように、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２の間における多関節ロボット１０４の移動量Ｌ１は、ピタゴラスの定理を用いて算出することができる。
また、三次元空間に適合させ、より一般化した形での移動量Ｌ１は、下記式（２）で与えられる。

また、各時刻間ごとの移動量を累計することによって、多関節ロボット１０４の移動距離を算出することができる。移動経路は、各時刻の座標から特定される位置（図５ＡのＰ１〜Ｐ５）をつないだ線となる。

図２の説明に戻り、パルス生成部１２３は、モータ１２３Ａおよびエンコーダ１２３Ｂからなり、距離算出回路１２２Ａで算出された作業点の位置に応じたパルス信号を出力する。
モータ１２３Ａは、距離算出回路１２２Ａで算出された作業点の位置に応じた回転量で回転する。
例えばモータ１２３Ａがパルスモータである場合、モータ１２３Ａと距離算出回路１２２Ａとの間に、作業点が単位距離移動するごとにパルスを生成するパルス生成回路を設けて、作業点が単位距離移動するごとにモータ１２３Ａが単位角度の回転を行うようにする。
また、例えばモータ１２３Ａと距離算出回路１２２Ａとの間に電流発生回路を設けて、作業点が単位距離移動するごとに所定時間電流を発生させ、作業点が単位距離移動するごとにモータ１２３Ａが単位角度の回転を行うようにしてもよい。
また、例えばモータ１２３Ａと距離算出回路１２２Ａとの間に電圧発生回路を設けて、作業点が単位距離移動するごとに所定時間電圧を発生させ、作業点が単位距離移動するごとにモータ１２３Ａが単位角度の回転を行うようにしてもよい。
これらパルス生成回路、電流発生回路、電圧発生回路は、例えば距離算出用チップ１２２上に設ける。

エンコーダ１２３Ｂは、上述した多関節ロボット１０４のモータ１０５に取り付けられたエンコーダ５０と同様の構成であり、モータ１２３Ａの回転量に応じたパルス信号をプリントヘッドドライバ１２４に出力する。
エンコーダ１２３Ｂは、モータ１２３Ａが所定の単位角度回転するごとにパルス信号を出力するよう構成される。
すなわち、モータ１２３Ａおよびエンコーダ１２３Ｂによって、作業点が単位距離移動するごとにパルス信号をプリントヘッドドライバ１２４に出力する。

プリントヘッドドライバ１２４は、プリント制御手段として機能し、印刷図形の形状情報と、基材２０における印刷位置情報を含む印刷指示情報と、パルス生成回路１２２Ｂで生成されたパルス信号とに基づいて、プリントヘッド１０２による印刷動作を制御する。
本実施の形態では、印刷装置１０がインクジェット式プリンタであるため、プリントヘッドドライバ１２４は、パルス信号に基づいてプリントヘッド１０２に対する基材２０の位置を検出しながら、プリントヘッド１０２によるインクの吐出タイミングおよび吐出量を制御する。

図６は、プリントヘッドドライバ１２４による制御を模式的に示す説明図である。
図６Ａに示す図案Ｆ１は、印刷装置１０での印刷図形の例であり、基材２０上に等間隔（距離Ｘｉ）に描かれた２色の縞模様である。
図６Ａ下段に示すパルス信号は、多関節ロボット１０４による基材２０の移動速度を示す。図６Ａ下段のパルス信号は、時間Ｔ＝４ｔ（ｔは単位時間）で距離Ｘｉ×２だけ基材２０を移動させることを示す。すなわち、単位時間（ｔ）当たりの移動距離は２Ｘｉ／４であり、この速度が標準移動速度であるものとする。
この場合、プリントヘッドドライバ１２４は、時間４ｔ内に距離Ｘｉ×２分の印刷を行う。

ここで、何らかの理由で基材２０の移動速度が速くなり、時間３ｔで距離Ｘｉ×２だけ基材２０が移動したとする。この場合、単位時間（ｔ）当たりの移動距離、すなわち移動速度は２Ｘｉ／３（＞標準速度）となる。
従来のように基材２０の移動速度が一定（標準速度）であるものとして印刷を行うと、時間４ｔ内に距離Ｘｉ×２分の印刷を行うことになり、印刷速度に対して基材２０の移動速度が速すぎてしまい、図６Ｂの図案Ｆ２のように縞模様の間隔が広くなる。なお、図案Ｆ２には単に縞模様の間隔が広くなったように図示しているが、実際には例えば印刷のムラなどが生じると考えられる。

一方、印刷装置１０のプリントヘッドドライバ１２４は、作業点の移動距離に応じたパルス信号に基づいて印刷動作を制御するので、基材２０の実際の移動速度に合わせて印刷範囲等を変更することができる。
すなわち、図６Ｃ下段に示すように何らかの理由で基材２０の移動速度が速くなった場合（移動速度２Ｘｉ／３）、プリントヘッドドライバ１２４は、時間３ｔ内に距離Ｘｉ×２分の印刷を行う。これにより、図６Ｃ上段の図案Ｆ３のように、誤差なく印刷図形を印刷することができる。

図７は、印刷装置１０における印刷処理の流れを示すフロー図である。
図７のフロー図は一例であり、例えば図７でロボットコントローラ１０６またはプリントヘッドドライバ１２４が行っている処理を、コンピュータ１２０が行うように構成してもよい。
コンピュータ１２０は、作業者から印刷指示情報が入力されると（ステップＳ７００）、ロボットコントローラ１０６に対しては多関節ロボット１０４の動きに関する制御情報を、プリントヘッドドライバ１２４に対しては印刷図形の形状情報や基材２０における印刷位置情報などを含む制御情報（印刷指示情報）を、それぞれ出力する（ステップＳ７０２）。
ロボットコントローラ１０６は、制御情報が入力されると（ステップＳ７０４）、多関節ロボット１０４を作動させ、基材２０を印刷開始位置に移動させる（ステップＳ７０６）。印刷開始位置への移動が完了すると、ロボットコントローラ１０６はプリントヘッドドライバ１２４に対して移動完了信号を出力する（ステップＳ７０８）。

プリントヘッドドライバ１２４は、コンピュータ１２０からの制御情報（ステップＳ７０９）および移動完了信号が入力されると（ステップＳ７１０）、ロボットコントローラ１０６に対して印刷開始信号を出力する（ステップＳ７１２）。
ロボットコントローラ１０６は、印刷開始信号が入力されると（ステップＳ７１４）、多関節ロボット１０４をステップＳ７０４で入力された制御情報に沿って移動させる（ステップＳ７１６）。そして、各移動軸のモータ１０５に取り付けられたエンコーダ５０から出力される移動量情報に基づいてベース座標およびメカニカルインターフェース座標を算出し、算出した座標情報を距離算出用チップ１２２に出力する（ステップＳ７１８）。

距離算出用チップ１２２は、座標情報が入力されると（ステップＳ７２０）、作業点の移動距離を算出するとともに、作業点の移動距離に対応してパルス、電流、電圧のいずれかを発生させてパルス生成部１２３へと出力する（ステップＳ７２２）。
パルス生成部１２３は、距離算出用チップ１２２から出力されたパルス、電流、電圧のいずれかを用いて、作業点が単位距離移動するごとにモータ１２３Ａを単位角度回転させるとともに、エンコーダ１２３Ｂでモータの回転角度を検出して回転量に応じたパルス信号を生成する。すなわち、作業点の移動距離に基づいてパルス信号を生成し、プリントヘッドドライバ１２４に出力する（ステップＳ７２４）。
プリントヘッドドライバ１２４は、ステップＳ７０９で入力された制御情報およびパルス信号に基づいてプリントヘッド１０２からのインクの吐出を制御する（ステップＳ７２６）。なお、印刷開始からごく短時間の間はパルス信号が入力されないので、制御情報のみを用いてプリントヘッド１０２を制御する。

以上説明したように、実施の形態にかかる印刷装置１０は、印刷開始後の作業点の実際の移動量に基づいてプリントヘッド１０２による印刷動作を制御するので、従来簡易的に（設定通りに多関節ロボット１０４が動くことを前提に）決定していた印刷動作のタイミングをより正確に決定することができる。これにより、印刷品質の向上を図るとともに、同一条件下での印刷の再現性を向上させることができる。
また、印刷装置１０は、作業点の位置が所定の単位距離変化するごとにパルス信号を出力するので、３次元空間内を移動する作業点に対して疑似的なエンコーダとして機能させることができる。
また、印刷装置１０は、距離算出回路１２２Ａおよびパルス生成回路１２２Ｂを単一の専用集積回路により構成したので、処理負荷の上昇による遅延を防止し、印刷精度を向上させる上で有利となる。
また、印刷装置１０は、インクジェット式プリンタであるので、インクとして特殊な材質を用いることが可能であり、例えば基板上に回路を形成するなど図面印刷以外の用途に用いることが可能となる。
また、印刷装置１０は、プリントヘッド１０２を固定し、基材２０を動かしながら印刷するため、インクの吐出方向を安定させることができ、印刷品質を向上させることができる。

なお、本発明の適用は印刷装置に限られない。すなわち、多関節ロボットを用いて被作業対象体と作業具との相対位置を変化させながら作業を行う装置であれば、本発明の適用が可能である。
また、本実施の形態では、プリントヘッド１０２を移動不能に配置し、多関節ロボット１０４で基材２０を移動させながら印刷を行ったが、これに限らず、基材２０を移動不能に配置し、多関節ロボット１０４でプリントヘッド１０２を移動させながら印刷を行う、または基材２０およびプリントヘッド１０２の両方を多関節ロボット１０４で移動させながら印刷を行うようにしてもよい。

１０……印刷装置、２０……基材、２２，２３……支持部材、５０……エンコーダ、５０２……発光素子、５０４……レンズ、５０６……コードホイール、５０６Ａ……スリット部、５０６Ｂ……平板部、５０８……受光ＩＣ、１０２……プリントヘッド、１０２Ａ……インク吐出口、１０４……多関節ロボット、１０４Ａ……体部、１０４Ｂ……腕部、１０４Ｃ……手首部、１０５……モータ、１０６……ロボットコントローラ、１０８……インク硬化手段、１２０……コンピュータ、１２２……距離算出用チップ、１２２Ａ……距離算出回路、１２２Ｂ……パルス生成回路、１２４……プリントヘッドドライバ。

Claims (5)

1. 多関節ロボットを用いて被印刷体とプリントヘッドとの相対位置を変化させながら印刷を行う印刷装置であって、
   前記多関節ロボットの移動方向および移動量を制御するロボット制御手段と、
   前記多関節ロボットの移動軸毎に設けられ、それぞれの前記移動軸に沿った移動量を測定する複数の移動量測定手段と、
   複数の前記移動量測定手段で測定された複数の前記移動量に基づいて、前記多関節ロボットの作業点の３次元空間上の移動距離を算出する距離算出手段と、
   前記距離算出手段で算出された前記作業点の移動距離に応じた回転量で回転するモータと、
   前記モータの回転量に応じたパルス信号を出力するエンコーダと、
   印刷図形の形状情報と、前記被印刷体における印刷位置情報を含む印刷指示情報と、前記パルス信号とに基づいて、前記プリントヘッドによる印刷動作を制御するプリント制御手段と、
   を備えることを特徴とする印刷装置。
2. 前記モータは、前記作業点の移動距離が所定の単位距離変化するごとに所定の単位回転量回転し、
   前記エンコーダは、前記モータが所定量回転するごとに前記パルス信号を出力し、
   前記プリント制御手段は、前記パルス信号に基づいて前記プリントヘッドに対する前記被印刷体の位置を検出する、
   ことを特徴とする請求項１記載の印刷装置。
3. 前記距離算出手段は専用集積回路により構成される、
   ことを特徴とする請求項１または２記載の印刷装置。
4. 前記プリントヘッドは、前記印刷図形を形成するインクを前記被印刷体に対して吐出するインク吐出口を備え、
   前記プリント制御手段は、前記プリントヘッドによる前記インクの吐出タイミングおよび吐出量を制御する、
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の印刷装置。
5. 前記プリントヘッドは移動不能に配置されており、
   前記多関節ロボットは、前記被印刷体を前記作業点に固定して保持しながら前記作業点を移動させることにより前記被印刷体とプリントヘッドとの相対位置を変化させる、
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の印刷装置。

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