JP2023088745A - 液体吐出方法および液体吐出装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】輪郭部分の凹凸を低減することが可能な液体吐出方法および液体吐出装置を提供する。【解決手段】対象物に対して液体を吐出するノズルを第1方向へ動かし、前記対象物に第1画像を形成する第1塗布工程と、前記ノズルを前記第1方向と異なる第2方向へ動かし、前記対象物に前記第1画像の端部と重なりを成す第2画像を形成する第2塗布工程と、を備える。【選択図】図7
Description
本発明は、液体吐出方法および液体吐出装置に関するものである。
特許文献1は、塗布画像をエッジ画像と内部画像に分け、エッジ画像に対してノズルによって微小液滴で連続的に細く塗布した後、内部画像を通常の方法で記録し、高精度なエッジ部と、均一な膜厚を形成するようにしたマルチノズルインクジェット塗布装置を開示している。
従来技術では、エッジ画像によって内部画像の溢れを防ぎ、内部画像の膜厚を均一にすることは可能であるが、画像全体の輪郭そのものの品質向上にはならない。
本発明は、対象物に対して液体を吐出するノズルを第1方向へ動かし、前記対象物に第1画像を形成する第1塗布工程と、前記ノズルを前記第1方向と異なる第2方向へ動かし、前記対象物に前記第1画像の端部と重なりを成す第2画像を形成する第2塗布工程と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、輪郭部分の凹凸を低減することが可能な液体吐出方法および液体吐出装置を提供することができる。
以下、図面を参照しながら、発明を実施するための形態を説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
<液体吐出装置の概略>
はじめに図1を用いて液体吐出装置の概略を説明する。図1は、本発明の実施形態に係る液体吐出装置の全体概略図である。ここに例示した液体吐出装置は、自動車の車体などを塗装する塗装ロボットである。
はじめに図1を用いて液体吐出装置の概略を説明する。図1は、本発明の実施形態に係る液体吐出装置の全体概略図である。ここに例示した液体吐出装置は、自動車の車体などを塗装する塗装ロボットである。
図1において塗装ロボット1000は、自動車の車体側面などの対象物3000に対向して設置している。塗装ロボット1000は、ベース100、ベース100と連結した第1アーム101、第1アーム101と連結した第2アーム102、および第2アーム102と連結したヘッドユニット103を備える。また、塗装ロボット1000は、ベース100と第1アーム101を連結する第1ジョイント104、第1アーム101と第2アーム102を連結する第2ジョイント105、および第2アーム102とヘッドユニット103を連結する第3ジョイント106を備える。
塗装ロボット1000は、例えば多関節ロボットであり、X、YおよびZの各方向を図示のように表した場合、ベース100はZ軸と平行な軸を回転軸とし、矢印a方向に旋回可能である。また、ベース100は、第1ジョイント104を介して第1アーム101の一端部を支持し、第1アーム101を、水平軸(XーY平面と平行な軸)を回転軸とし、矢印b方向に回動可能なように支持している。第1アーム101の他端部は、第2ジョイント105を介して第2アーム102の一端部を支持し、第2アーム102を、水平軸(XーY平面と平行な軸)を回転軸とし、矢印c方向に回動可能なように支持している。第2アーム102は、矢印c方向の回転軸と直交する軸も備え、この直交する軸を回転軸とし、第2ジョイント105に対して矢印d方向の回転も可能である。
第2アーム102の他端部は、第3ジョイント106を介してヘッドユニット103を支持し、ヘッドユニット103を、水平軸(XーY平面と平行な軸)を回転軸とし、矢印e方向に回動可能なように支持している。ヘッドユニット103は、矢印e方向の回転軸と直交する軸も備え、この直交する軸を回転軸とし、第3ジョイント106に対して矢印f方向の回転も可能である。
上記構成の塗装ロボット1000は、対象物3000に対してヘッドユニット103を自由に動かし、後述するヘッドを、対象物3000の塗装を施す位置に正確に配置することができる。塗装位置に配置したヘッドは、対象物3000に向けて液体の一例であるインクを吐出し、対象物3000を塗装する。なお、本実施形態では、塗装ロボット1000を、対象物3000を挟んで両側に1台ずつ配置したシステム構成を例示したが、これに限るものではない。塗装ロボット1000の台数は、対象物3000の塗装面積、作業効率等を踏まえて適宜決めてよく、塗装ロボット1000は1台であってもよいし、3台以上であってもよい。ここで、ヘッドユニット103は「液体吐出ユニット」の一例である。
<ヘッドユニットの構成>
次に、図2を用いてヘッドユニットの構成を説明する。図2は、本発明の実施形態に係るヘッドユニットの概略構成図である。
次に、図2を用いてヘッドユニットの構成を説明する。図2は、本発明の実施形態に係るヘッドユニットの概略構成図である。
図2において、ヘッドユニット103はヘッド保持体103aおよび軸103bを備える。ヘッド保持体103aは、ヘッド300a、300b、300cを保持している。なお、以降の説明においてヘッド300a、300b、300cを総称する場合は「ヘッド300」と記す。軸103bは、図1に示した第3ジョイント106に対して接続可能であり、軸103bを第3ジョイント106に接続することで、ヘッドユニット103は図1に示した矢印e方向および矢印f方向の移動が可能となる。
ヘッド300について、本実施形態ではヘッド保持体103aに3つのヘッド300a~300cを積層状に並べて設けた構成を例示している。ヘッド300a~300cは、それぞれ複数のノズル302を有したノズル面302aを備える。なお、ヘッド300a~300cで用いるインクの色の種類や数は、すべてのヘッドで同じ色としてもよいし、ヘッド毎に異なる色としてもよい。例えば、単色を用いる装置である場合は、ヘッド300a~300cで用いるインクは同色とするが、対象物3000に画像を描く装置(ロボット)に適用する場合は、ヘッド毎にシアン、マゼンタ、イエロー等、異なる色とする。また、ヘッド300を構成するヘッドの数は3つに限るものではない。3つより多くてもよく、また、3つより少なくてもよい。
また、ヘッド保持体103aの横には、位置測定装置400を備えている。位置測定装置400は、塗装ロボット1000の目として機能し、対象物3000に対するヘッド300の3次元(XYZ)座標データ、塗装作業開始位置の検出、および塗装対象サイズの検出等、塗装作業に必要な情報を取得する。位置測定装置400には、3Dセンサ、3Dカメラ、レーザ変位計等を用いることができる。例えば3Dセンサまたは3DカメラでXY方向の位置や傾きの測定、作業開始位置の検出、および塗装対象サイズの検出等を行う。また、レーザ変位計でZ方向の測定、対象物3000のルーフの高さ、および対象物3000の曲率の検出等を行う。これにより、対象物3000とノズル面302aとの距離(間隔)を一定に保った状態で、ノズル302から対象物3000に向けてインクを吐出することが可能になる。
<ヘッドの構成>
次に図3および図4を用いてヘッド単体の構成を説明する。図3は、本発明の実施形態に係るヘッド単体の全体斜視図である。図4は、本発明の実施形態に係るヘッド単体の全体断面図(図3のA-A線矢視断面図)である。なお、図2に示したヘッド300a~300cは同一構成であるため、ここではヘッド300aを用いて説明する。
次に図3および図4を用いてヘッド単体の構成を説明する。図3は、本発明の実施形態に係るヘッド単体の全体斜視図である。図4は、本発明の実施形態に係るヘッド単体の全体断面図(図3のA-A線矢視断面図)である。なお、図2に示したヘッド300a~300cは同一構成であるため、ここではヘッド300aを用いて説明する。
図3においてヘッド300aは、ハウジング310、コネクタ350、液体供給ポート311および液体回収ポート313を主に備える。ハウジング310は、金属材料または樹脂材料からなる。コネクタ350は、液体を吐出するための駆動信号等、電気信号を伝送するための端子であり、本実施形態ではハウジング310の上部にコネクタ350を設けている。
液体供給ポート311と液体回収ポート313は、ハウジング310の左右に位置し、液体供給ポート311は液体をヘッド内に供給する。また、液体回収ポート313は液体をヘッドから排出する。次に図4に基づきヘッド300の内部構成を説明する。
図4においてハウジング310は、その上部に電気信号を伝送するためのコネクタ350を備えており、下部には液体を吐出するノズル302を備えたノズル板301を保持している。また、ハウジング310は、液体供給ポート311からの液体を、ノズル板301上を経て液体回収ポート313側へ送る流路312を備えている。
さらに、ハウジング310は、液体供給ポート311と液体回収ポート313との間に、流路312内の液体をノズル302から吐出するための駆動ユニット330を収容している。駆動ユニット330についての詳細は後述するが、概略として駆動ユニット330は、ニードル弁331、圧電素子332および板バネ枠体333を備える。板バネ枠体333は圧電素子332を保持するとともに、圧電素子332の駆動により弾性変形して圧電素子332の駆動力をニードル弁331に伝える。ニードル弁331は、板バネ枠体333の弾性変形を受けてノズル302を開閉する。
駆動ユニット330は、ノズル302の数と一致しており、本実施形態では1列に並べた8個のノズル302に対応する8個の駆動ユニット330を備えた構成を例示している。なお、ノズル302および駆動ユニット330の数および配列は上記に限るものではない。例えばノズル302および駆動ユニット330の数は、9個以上でもよいし、または複数ではなく1個であってもよい。また、ノズル302および駆動ユニット330の配列は、1列ではなく複数列で配置してもよい。
上記構成において、液体の流れとしては、加圧した状態の液体を液体供給ポート311が外部から取り込み、液体を矢印a1方向へ送り、液体を流路312に供給する。流路312は、液体供給ポート311からの液体を矢印a2方向へ送る。そして、液体回収ポート313は、流路312に沿って配置したノズル302から吐出しなかった液体を矢印a3方向へ排出する。
液体の吐出動作としては、圧電素子332を作動し、ニードル弁331が図において上方向へ変位すると、ニードル弁331によって閉じていたノズル302が開いた状態になり、流路312を流れる液体がノズル302から吐出する。また、圧電素子332を作動し、ニードル弁331が下方向へ変位すると、ニードル弁331の先端部がノズル302に当接してノズル302が閉じた状態になり、ノズル302から液体が吐出しなくなる。なお、ノズル302から液体を吐出している期間は、ノズル302からの吐出効率を下げないようにするために、液体回収ポート313からの液体の排出は一時的に行わないようにしてもよい。
<駆動ユニットの構成>
次に図5を用いて駆動ユニット330の構成を詳細に説明する。図5は、本発明の実施形態に係る駆動ユニット単体の説明図である。
次に図5を用いて駆動ユニット330の構成を詳細に説明する。図5は、本発明の実施形態に係る駆動ユニット単体の説明図である。
図5において駆動ユニット330は、ニードル弁331、圧電素子332および板バネ枠体333を備える。ノズル板301はハウジング310に接合している。また、流路312はハウジング310に設けた複数の駆動ユニット330に共通の流路である。
ニードル弁331は、その先端がノズル板301に設けたノズル302に対向しており、ニードル弁331の先端がノズル板301に当接することでノズル302を閉じる。本実施形態において、ニードル弁331は、その先端に弾性体331aを設けることでノズル302に対する密着性を上げ、より確実にノズル302を閉じるようにしている。ハウジング310は、軸受321を介してニードル弁331を支持しており、軸受321とニードル弁331との間にはOリングなどのシール部材315を装着して、流路312内から圧電素子332側への液体の流れ込みを防いでいる。
ハウジング310の内部に形成した空間322には、板バネ枠体333を配置している。板バネ枠体333は、ニードル弁保持部333a、枠部333b、伸縮部333c、空間333dおよび圧電素子保持部333e、333fを備える。ニードル弁保持部333aは、ニードル弁331の後端部を保持する。枠部333bは、例えば金属板からなり、中央部に空間333dを備えている。伸縮部333cは、枠部333bの一部に一体で形成した板バネであり、この部位が伸縮可能になっている。
空間333dは、圧電素子332の設置スペースを形成する。圧電素子保持部333eは、枠部333bのニードル弁保持部333a後側から空間333dに向かって突出しており、圧電素子保持部333fは、枠部333bの圧電素子保持部333eと対面する部位において空間333dに向かって突出している。
上記構成の板バネ枠体333に圧電素子332を取り付ける場合は、伸縮部333cの弾性変形を利用して板バネ枠体333を若干伸ばして空間333dを広げた状態にする。広げた状態の空間333dに圧電素子332を挿入したならば、板バネ枠体333を伸ばした状態から解放する。これにより、板バネ枠体333は、伸縮部333cが元に戻ろうとする復元力によって、圧電素子332の長手方向両端を、圧電素子保持部333eと圧電素子保持部333fとで挟み込むようにして保持する。従って、空間333dに圧電素子332を挿入したデフォルト状態においては、伸縮部333cが自然長よりも僅かに伸びた状態になる。
なお、本実施形態において、弾性部材としての板バネ枠体333は、ニードル弁保持部333a、枠部333b、伸縮部333cおよび圧電素子保持部333e、333fを一体の部材で構成しているが、このうち一部の部位を別部材で構成してもよい。例えば、伸縮部333cをバネなどで構成し、バネを枠部333bに取り付けてもよい。
ハウジング310に対する駆動ユニット330の取り付けは、例えばハウジング310に設けたネジ穴310aと規制部材314に設けたネジ穴314aとをネジ310bで締結することにより行う。つまり、規制部材314は、板バネ枠体333の圧電素子保持部333f側の端部を保持しており、ハウジング310は規制部材314を介して駆動ユニット330を保持する構成となっている。これにより、規制部材314は、板バネ枠体333の位置を規制し、圧電素子332の伸張によって板バネ枠体333が上側へ動かないように固定点をなしている。なお、ネジ310bによる締結は1箇所に限るものではない。例えば、図において右側にも同様のネジ穴を設け、規制部材314を左右から締結するようにしてもよい。
上記構成により、ニードル弁331および圧電素子332は、板バネ枠体333を介して同軸上、すなわち液体の吐出方向に直列に並んだ配置となる。そして、圧電素子332に駆動電圧を印加すると、圧電素子332が伸張する。圧電素子332が伸張すると、板バネ枠体333の伸縮部333cが弾性変形して当該伸張を吸収し、圧電素子332の先端部に設置したニードル弁保持部333aをノズル302側(図において下側)へ押す。このように、板バネ枠体333が圧電素子332の駆動により弾性変形して、圧電素子332の駆動力をニードル弁331に伝える。これにより、ニードル弁331の先端部(本実施形態では弾性体331a)がノズル302に当接してノズル302を閉じ、流路312に加圧供給した液体のノズル302からの吐出を止める。
また、圧電素子332への駆動電圧の印加を停止すると、圧電素子332は収縮する。圧電素子332が収縮すると、伸縮部333cが弾性変形して当該収縮を吸収し、圧電素子332の先端部に設置したニードル弁保持部333aを後端側(図において上側)へ引っ張る。これにより、ニードル弁331の先端部(本実施形態では弾性体331a)がノズル302から離間してノズル302を開き、流路312に加圧供給した液体をノズル302から吐出する。
<塗装システムのハードウエア構成>
次に、図6を用いて塗装システム10000のハードウエア構成を説明する。図6は、実施形態に係る塗装システムのハードウエア構成の一例を示す説明図である。なお、図6に示すハードウエア構成は、必要に応じて構成要素が追加または削除されてもよい。
次に、図6を用いて塗装システム10000のハードウエア構成を説明する。図6は、実施形態に係る塗装システムのハードウエア構成の一例を示す説明図である。なお、図6に示すハードウエア構成は、必要に応じて構成要素が追加または削除されてもよい。
図6において塗装システム10000は、コントローラ901、ヘッド制御装置902、ロボット制御装置904、塗装ロボット1000A、1000Bおよびコンピュータ903を備える。なお、以降の説明において、2台の塗装ロボット1000A、1000Bを総称する場合は「塗装ロボット1000」と称する。
コントローラ901には、コンピュータ903を接続している。コンピュータ903は、カラープロファイルやユーザの設定に応じて画像処理を行うRIP(Routing Information Protocol)部9031、対象物3000(例えば自動車の車体)に施す塗装部のデータを走査毎(例えばヘッド300の主走査方向の移動毎)の塗装(画像)データに分解するレンダリング部9032等を備える。
また、コンピュータ903には、対象物3000に施す塗装部の画像データおよび座標データの設定や、塗装モードの選択、塗装範囲(塗装開始位置、塗装終了位置)の設定、塗装指示等を行う入力装置9033を接続している。入力装置9033は、キーボード、マウス、タッチパネル等からなり、ユーザからの入力を受け付ける。また、コンピュータ903は、塗装ロボット1000が備える位置測定装置400から位置データを取得して、塗装ロボット1000の塗装ルートの生成等を行う。
コントローラ901は、システム制御部9011、データ格納部9012、メモリ制御部9013、吐出周期信号生成部9014および同期制御部9015等を備える。システム制御部9011は、コンピュータ903から塗装部の画像データや指令を受信し、塗装システム10000の全体動作を制御する。データ格納部9012は、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、HDD(Hard Disk Drive)等のメモリを備え、コンピュータ903から受信した画像データ、塗装範囲(塗装対象サイズ)データ等を格納する。メモリ制御部9013は、データ格納部9012を制御する。
塗装ロボット1000は、図1で説明したような多関節ロボットであり、第1ジョイント104、第2ジョイント105および第3ジョイント106等にはエンコーダセンサ109を備えている。
エンコーダセンサ109は、例えば第1ジョイント104、第2ジョイント105および第3ジョイント106等に設けたエンコーダの各スリットを光学的に検出する。そして、第1アーム101、第2アーム102およびヘッドユニット103の回転量からそれらの位置を検出し、ヘッドユニット103の3次元での位置情報を取得できるようにしている。吐出周期信号生成部9014は、エンコーダセンサ109の出力信号と、コンピュータ903から受信した画像データの解像度を示す情報とから、インクの吐出周期信号を生成する。
同期制御部9015は、コンピュータ903から受信した画像データおよび塗装指示等に基づき、塗装ロボット1000Aおよび塗装ロボット1000Bの動きとインク吐出動作との整合を行う。以上のようにコントローラ901は、システム制御部9011、データ格納部9012、メモリ制御部9013、吐出周期信号生成部9014および同期制御部9015等を備えている。コントローラ901は、演算処理装置および記憶装置を有し、記憶装置内に事前に記録されているプログラムを演算処理装置が実行することで、これら各機能部を実現する。
ヘッド制御装置902は、コントローラ901の吐出周期信号生成部9014からの吐出周期信号を受信し、吐出周期信号に基づきヘッド300におけるインク吐出動作を制御する。ロボット制御装置904は、コントローラ901の同期制御部9015からの同期制御信号を受信し、同期制御信号に基づきロボット駆動部72の駆動を制御する。このロボット駆動部72の駆動を制御することによって、塗装ロボット1000の第1アーム101、第2アーム102およびヘッドユニット103は所望の位置に移動する。
塗装ロボット1000は、ヘッドユニット103、エンコーダセンサ109およびロボット駆動部72等を備える。さらにヘッドユニット103は、ヘッド300および位置測定装置400を備える。このうちヘッド300は、ヘッド制御装置902からの駆動信号によってインクを吐出する。位置測定装置400は、上述のように3Dセンサ、3Dカメラ、レーザ変位計等を用いることができる。例えば3Dセンサまたは3DカメラでXY方向の位置や傾きの測定、塗装開始位置の検出、および塗装対象サイズの検出等を行う。また、レーザ変位計でZ方向の測定、対象物3000のルーフの高さ、および対象物3000の曲率の検出等を行う。そして位置測定装置400は、測定結果をコンピュータ903へ送信する。
ロボット駆動部72は、ロボット制御装置904からの駆動信号によって塗装ロボット1000の第1アーム101、第2アーム102およびヘッドユニット103等を所望の位置へ動かす。なお、本例のヘッド制御装置902とロボット制御装置904は塗装ロボット1000Aと塗装ロボット1000Bとで共通としたが、ヘッド制御装置902とロボット制御装置904をそれぞれの塗装ロボット1000に設けてもよい。また、RIP部9031およびレンダリング部9032は、コンピュータ903に設けるのではなく、コントローラ901のシステム制御部9011に設ける構成としてもよい。
<実施形態の動作>
次に、塗装システム10000における塗装動作の一例を説明する。
次に、塗装システム10000における塗装動作の一例を説明する。
塗装システム10000は、コントローラ901がコンピュータ903から塗装指示を受信すると、第1アーム101、第2アーム102およびヘッドユニット103を動かし、ヘッド300を塗装開始位置に設定する。塗装を開始すると、ヘッド300は塗装開始位置から第1方向(例えば主走査方向)へ移動し、ヘッド300が吐出するインクによって対象物3000に所定幅分の塗装を施す。ヘッド300の主走査方向への移動による1回目の走査が終了したならば、ヘッド300を第1方向と交差する第2方向(例えば副走査方向)へ一定間隔だけ移動(改行)する。
その後、ヘッド300は、1回目の走査で形成した塗装部の下を主走査方向へ移動し、ヘッド300が吐出するインクによって対象物3000に所定幅分の塗装を施す。以上の動作を塗装終了位置まで繰り返すことにより、塗装ロボット1000は対象物3000への主走査方向における塗装が完了する。
主走査方向の塗装が完了したならば、第1アーム101、第2アーム102およびヘッドユニット103を動かし、ヘッド300が最初の塗装開始位置と対向する位置となるように設定する。
塗装を開始すると、ヘッド300は塗装開始位置から第2方向(例えば副走査方向)へ移動し、ヘッド300が吐出するインクによって対象物3000に所定幅分の塗装を施す。このように、主走査方向の塗装で生じた塗装部の輪郭部分を、副走査方向の塗装でなぞることで、輪郭部分の凹凸を低減することが可能になる。以下、輪郭部分の凹凸を低減する方法についていくつか例を説明する。
<輪郭部分の凹凸低減方法の説明>
図7乃至図13を用いて、塗装部の輪郭部分の凹凸を低減する方法例を説明する。
図7乃至図13を用いて、塗装部の輪郭部分の凹凸を低減する方法例を説明する。
<第1例>
図7は、実施形態に係る凹凸低減方法の第1例を示す概略図である。
図7は、実施形態に係る凹凸低減方法の第1例を示す概略図である。
図7に示した方法の場合、まずヘッド300を主走査方向へ動かしながら、複数(本例では3つ)のノズル302よりインクを吐出し、対象物3000に主走査方向の塗装部Pmを形成する。次に、ヘッド300を主走査方向と異なる副走査方向へ動かしながら、ノズル302よりインクを吐出する。副走査方向の移動時にインクを吐出するノズル数は、複数のノズル302のうち少なくとも1つのノズルからインクを吐出する。また、副走査方向の移動で形成する塗装部Psは、先に対象物3000に形成した主走査方向の塗装部Pmの端部と重なるように形成する。つまり、塗装部Pmの端部に発生した凹凸(破線部)が塗装部Psによって隠れるようにする。
この場合の塗装部Psの塗装開始位置および塗装部Pmに対する重ね量等は、ヘッドユニット103の位置測定装置400によって取得した位置データを用いて設定する。ここで、第1例において、主走査方向は「第1方向」の一例、塗装部Pmは「第1画像」の一例、主走査方向の塗装部Pmを形成する工程は「第1塗布工程」の一例である。また、副走査方向は「第2方向」の一例、塗装部Psは「第2画像」の一例、副走査方向の塗装部Psを形成する工程は「第2塗布工程」の一例である。
なお、塗装部Pmを形成する工程と、塗装部Psを形成する工程は、塗装ロボット1000Aまたは塗装ロボット1000Bのいずれか一方の塗装ロボットで実施してもよいし、2台の塗装ロボット1000A、1000Bの分担によって実施してもよい。後者の場合、例えば主走査方向の塗装部Pmは塗装ロボット1000Aが形成し、副走査方向の塗装部Psは塗装ロボット1000Bが形成するようにする。
上述のように本実施形態は、対象物3000に対してインクを吐出するノズル302を主走査方向へ動かし、対象物3000に塗装部Pmを形成する工程と、ノズル302を主走査方向と異なる副走査方向へ動かし、対象物3000に塗装部Pmの端部と重なりを成す塗装部Psを形成する工程と、を備える。また上述のように、塗装部Pmを形成する工程および塗装部Psを形成する工程は、塗装部Pmを形成する工程を実施した後に、塗装部Psを形成する工程を実施する。これにより、塗装部Pmの輪郭部分の凹凸を解消することができる。
<第2例>
図8は、実施形態に係る凹凸低減方法の第2例を示す概略図である。
図8は、実施形態に係る凹凸低減方法の第2例を示す概略図である。
図8に示した方法の場合、第1例と順序が逆になっており、先にヘッド300を副走査方向へ動かしながら、ノズル302よりインクを吐出し、対象物3000に副走査方向の塗装部Psを形成する。副走査方向の移動時にインクを吐出するノズル数は、第1例と同様、複数のノズル302のうち少なくとも1つのノズルからインクを吐出する。次に、ヘッド300を主走査方向へ動かしながら、複数(本例では3つ)のノズル302よりインクを吐出し、対象物3000に主走査方向の塗装部Pmを形成する。その際、主走査方向の移動で形成する塗装部Pmは、その端部が先に対象物3000に形成した副走査方向の塗装部Psと重なるように形成する。つまり、塗装部Pmの端部に発生する凹凸が塗装部Ps上に位置し、塗装部の輪郭部分に凹凸が現れないようにする。
特に第2例は、対象物3000が傾斜面である場合に有効である。すなわち、傾斜面の下流側に塗装部Psを先に形成し、塗装部Psの乾燥を進めておくことで、塗装部Pmのインクが傾斜面に沿って垂れてくるのをせき止めることが可能になる。なお、第2例の場合の塗装部Pmの塗装開始位置および塗装部Psに対する重ね量等は、ヘッドユニット103の位置測定装置400によって取得した位置データを用いて設定する。ここで、第2例において、主走査方向は「第1方向」の一例、塗装部Pmは「第1画像」の一例、主走査方向の塗装部Pmを形成する工程は「第1塗布工程」の一例である。また、副走査方向は「第2方向」の一例、塗装部Psは「第2画像」の一例、副走査方向の塗装部Psを形成する工程は「第2塗布工程」の一例である。
なお、塗装部Pmを形成する工程と、塗装部Psを形成する工程は、塗装ロボット1000Aまたは塗装ロボット1000Bのいずれか一方の塗装ロボットで実施してもよいし、2台の塗装ロボット1000A、1000Bの分担によって実施してもよい。後者の場合、例えば主走査方向の塗装部Pmは塗装ロボット1000Aが形成し、副走査方向の塗装部Psは塗装ロボット1000Bが形成するようにする。
上述のように本実施形態において、塗装部Pmを形成する工程および塗装部Psを形成する工程は、塗装部Psを形成する工程を実施した後に、塗装部Pmを形成する工程を実施する。これにより、塗装部Pmの輪郭部分の凹凸を解消することができる。また、対象物3000が傾斜面である場合、塗装部Psによって塗装部Pmのインク垂れをせき止めることができる。
<第3例>
図9は、実施形態に係る凹凸低減方法の第3例を示す概略図である。
図9は、実施形態に係る凹凸低減方法の第3例を示す概略図である。
上述の第1例では塗装部Pmの片方の端部に塗装部Psを形成していたのに対し、本例では塗装部Pmの両方の端部に塗装部Psを形成する点が異なる。図9に示した方法の場合、まずヘッド300を主走査方向へ動かしながら、複数(本例では3つ)のノズル302よりインクを吐出し、対象物3000に主走査方向の塗装部Pmを形成する。次に、ヘッド300を主走査方向と異なる副走査方向へ動かしながら、ノズル302よりインクを吐出する。副走査方向の移動時にインクを吐出するノズル数は、複数のノズル302のうち少なくとも1つのノズルからインクを吐出する。また、副走査方向の移動で形成する塗装部Psは、先に対象物3000に形成した主走査方向の塗装部Pmの片方の端部と重なるように形成する。つまり、塗装部Pmの端部に発生した凹凸(破線部)が塗装部Psによって隠れるようにする。
さらに、ヘッド300を塗装部Pmのもう片方の端部へ移し、ヘッド300を副走査方向へ動かしながら、ノズル302よりインクを吐出する。この場合も副走査方向の移動時にインクを吐出するノズル数は、複数のノズル302のうち少なくとも1つのノズルからインクを吐出する。また、副走査方向の移動で形成する塗装部Psは、主走査方向の塗装部Pmのもう片方の端部と重なるように形成する。つまり、塗装部Pmの端部に発生した凹凸(破線部)が塗装部Psによって隠れるようにする。
この場合の塗装部Psの塗装開始位置および塗装部Pmに対する重ね量等は、ヘッドユニット103の位置測定装置400によって取得した位置データを用いて設定する。ここで、第3例において、主走査方向は「第1方向」の一例、塗装部Pmは「第1画像」の一例、主走査方向の塗装部Pmを形成する工程は「第1塗布工程」の一例である。また、副走査方向は「第2方向」の一例、塗装部Psは「第2画像」の一例、副走査方向の塗装部Psを形成する工程は「第2塗布工程」の一例である。
なお、塗装部Pmを形成する工程と、塗装部Psを形成する工程は、塗装ロボット1000Aまたは塗装ロボット1000Bのいずれか一方の塗装ロボットで実施してもよいし、2台の塗装ロボット1000A、1000Bの分担によって実施してもよい。後者の場合、例えば主走査方向の塗装部Pmは塗装ロボット1000Aが形成し、副走査方向の塗装部Psは塗装ロボット1000Bが形成するようにする。
上述のように本実施形態において、第1方向は主走査方向であり、第2方向は主走査方向と直交する副走査方向であり、副走査方向の塗装部Psを形成する工程は、塗装部Pmの主走査方向の両端部に対して実施する。これにより、塗装部Pmの両方の輪郭部分の凹凸を解消することができる。
<第4例>
図10は、実施形態に係る凹凸低減方法の第4例を示す概略図である。
図10は、実施形態に係る凹凸低減方法の第4例を示す概略図である。
第1例乃至第3例で説明した方法では、図10(a)に示すように塗装部Pmの主走査方向端部の四隅が丸くなっていた。本例では塗装部Pmの主走査方向端部の丸みを図10(c)に示すように塗装部Psによって小さくする点が異なる。塗装部Pmの主走査方向端部の丸みを小さくする場合は、図10(b)に示すようにまずヘッド300を主走査方向へ動かしながら、複数(本例では3つ)のノズル302よりインクを吐出し、対象物3000に主走査方向の塗装部Pmを形成する。次に、ヘッド300を副走査方向へ動かしながら、複数のノズル302よりインクを吐出し、塗装部Pmの主走査方向端部の角部に塗装部Psを形成する。副走査方向の移動時は、それぞれのノズル302からのインクの吐出量および吐出数の少なくとも一方を変えるとともに、複数のノズル302が成すノズル列の並ぶ方向を主走査方向に対して傾めにした状態にする。
この場合の塗装部Psの塗装開始位置および塗装部Pmに対する重ね量等は、ヘッドユニット103の位置測定装置400によって取得した位置データを用いて設定する。ここで、第4例において、主走査方向は「第1方向」の一例、塗装部Pmは「第1画像」の一例、主走査方向の塗装部Pmを形成する工程は「第1塗布工程」の一例である。また、副走査方向は「第2方向」の一例、塗装部Psは「第2画像」の一例、副走査方向の塗装部Psを形成する工程は「第2塗布工程」の一例である。
なお、塗装部Pmを形成する工程と、塗装部Psを形成する工程は、塗装ロボット1000Aまたは塗装ロボット1000Bのいずれか一方の塗装ロボットで実施してもよいし、2台の塗装ロボット1000A、1000Bの分担によって実施してもよい。後者の場合、例えば主走査方向の塗装部Pmは塗装ロボット1000Aが形成し、副走査方向の塗装部Psは塗装ロボット1000Bが形成するようにする。
上述のように本実施形態において、ノズル302は複数のノズルからなる。また、上述のように複数のノズル302からのインクの吐出量および吐出数の少なくとも一方が互いに異なる。これにより、塗装部Pmの輪郭角部の丸みを小さくすることができる。
<第5例>
図11は、実施形態に係る凹凸低減方法の第5例を示す概略図である。
図11は、実施形態に係る凹凸低減方法の第5例を示す概略図である。
本例は、例えば図11(a)に示すように塗装部Pmの主走査方向上流側端部に現れた複雑な凹凸パターンを解消する場合の方法である。この場合は、塗装部Pmの凹凸パターン部分の一部をノズル302が通過するようにしてヘッド300を副走査方向へ動かし、複数のノズル302よりインクを吐出し、塗装部Pmの凹凸パターン部分に塗装部Psを形成する。副走査方向の移動時は、それぞれのノズル302からのインクの吐出量および吐出数の少なくとも一方を変えるとともに、複数のノズル302が成すノズル列の並ぶ方向を主走査方向に対して傾めにする。
この場合の塗装部Psの塗装開始位置および塗装部Pmに対する重ね量等は、ヘッドユニット103の位置測定装置400によって取得した位置データを用いて設定する。ここで、第5例において、主走査方向は「第1方向」の一例、塗装部Pmは「第1画像」の一例、主走査方向の塗装部Pmを形成する工程は「第1塗布工程」の一例である。また、副走査方向は「第2方向」の一例、塗装部Psは「第2画像」の一例、副走査方向の塗装部Psを形成する工程は「第2塗布工程」の一例である。
なお、塗装部Pmを形成する工程と、塗装部Psを形成する工程は、塗装ロボット1000Aまたは塗装ロボット1000Bのいずれか一方の塗装ロボットで実施してもよいし、2台の塗装ロボット1000A、1000Bの分担によって実施してもよい。後者の場合、例えば主走査方向の塗装部Pmは塗装ロボット1000Aが形成し、副走査方向の塗装部Psは塗装ロボット1000Bが形成するようにする。
上述のように本実施形態において、ノズル302は複数のノズルからなる。また、上述のように複数のノズル302からのインクの吐出量および吐出数の少なくとも一方が互いに異なる。これにより、塗装部Pmの主走査方向端部に複雑な凹凸パターンが生じた場合に当該凹凸パターンを塗装部Psによって解消することができる。
<第6例>
図12は、実施形態に係る凹凸低減方法の第6例を示す概略図である。
図12は、実施形態に係る凹凸低減方法の第6例を示す概略図である。
本例は、例えば図12(a)に示すように塗装部Pmの主走査方向上流側端部に現れた凹凸部分を直線にしたい場合の方法である。
この場合は図12(b)のように、塗装部Pmの凹凸部分の一部をノズル302が通過するとともに、当該凹凸部分が成す傾きに沿ってヘッド300を斜め走査で動かしながらノズル302よりインクを吐出する。そして塗装部Pmの凹凸部分に塗装部Psを形成する。副走査方向の移動時にインクを吐出するノズル数は、複数のノズル302のうち少なくとも1つのノズルからインクを吐出する。
この場合の塗装部Psの塗装開始位置および塗装部Pmに対する重ね量等は、ヘッドユニット103の位置測定装置400によって取得した位置データを用いて設定する。ここで、第6例において、主走査方向は「第1方向」の一例、塗装部Pmは「第1画像」の一例、主走査方向の塗装部Pmを形成する工程は「第1塗布工程」の一例である。また、斜め走査の方向は「第2方向」の一例、塗装部Psは「第2画像」の一例、斜め走査によって塗装部Psを形成する工程は「第2塗布工程」の一例である。
なお、塗装部Pmを形成する工程と、塗装部Psを形成する工程は、塗装ロボット1000Aまたは塗装ロボット1000Bのいずれか一方の塗装ロボットで実施してもよいし、2台の塗装ロボット1000A、1000Bの分担によって実施してもよい。後者の場合、例えば主走査方向の塗装部Pmは塗装ロボット1000Aが形成し、副走査方向の塗装部Psは塗装ロボット1000Bが形成するようにする。
上述のように本実施形態は、対象物に対してインクを吐出するノズル302を主走査方向へ動かし、対象物に塗装部Pmを形成する工程と、ノズル302を主走査方向と異なる斜め方向へ動かし、対象物に塗装部Pmの端部と重なりを成す塗装部Psを形成する工程と、を備える。これにより、塗装部Pmの主走査方向端部の凹凸部分を塗装部Psによって直線で表現することが可能になる。
<第7例>
図13は、実施形態に係る凹凸低減方法の第7例を示す概略図である。
図13は、実施形態に係る凹凸低減方法の第7例を示す概略図である。
本例の場合、まずヘッド300を主走査方向へ動かしながら、複数(本例では3つ)のノズル302よりインクを吐出し、対象物3000に主走査方向の塗装部Pmを形成する。次に、ヘッド300を主走査方向と異なる副走査方向へ動かしながら、ノズル302よりインクを吐出する。副走査方向の移動時にインクを吐出するノズル数は、複数のノズル302のうち少なくとも1つのノズルからインクを吐出する。副走査方向の移動で形成する塗装部Psは、先に対象物3000に形成した主走査方向の塗装部Pmの端部と重なるように形成する。
また、副走査方向移動時のインク滴(塗装部Psを形成するインク滴)の大きさは、主走査方向移動時のインク滴(塗装部Pmを形成するインク滴)よりも小さい。なお、塗装部Psを形成するインク滴は、上述の吐出周期信号生成部9014が生成する吐出周期信号を切り替えて主走査方向の移動時よりも小さいインク滴を得るようにしてもよいし、また、小さいインク滴専用のノズルまたはヘッドを用いてもよい。
本例の場合も塗装部Psの塗装開始位置および塗装部Pmに対する重ね量等は、ヘッドユニット103の位置測定装置400によって取得した位置データを用いて設定する。ここで、第7例において、主走査方向は「第1方向」の一例、塗装部Pmは「第1画像」の一例、主走査方向の塗装部Pmを形成する工程は「第1塗布工程」の一例である。また、副走査方向は「第2方向」の一例、塗装部Psは「第2画像」の一例、副走査方向の塗装部Psを形成する工程は「第2塗布工程」の一例である。
なお、塗装部Pmを形成する工程と、塗装部Psを形成する工程は、塗装ロボット1000Aまたは塗装ロボット1000Bのいずれか一方の塗装ロボットで実施してもよいし、2台の塗装ロボット1000A、1000Bの分担によって実施してもよい。後者の場合、例えば主走査方向の塗装部Pmは塗装ロボット1000Aが形成し、副走査方向の塗装部Psは塗装ロボット1000Bが形成するようにする。
上述のように本実施形態は、対象物3000に対してインクを吐出するノズル302を主走査方向へ動かし、対象物3000に塗装部Pmを形成する工程と、ノズル302を主走査方向と異なる副走査方向へ動かし、対象物3000に塗装部Pmの端部と重なりを成す塗装部Psを形成する工程と、を備える。これにより、塗装部Pmの輪郭部分をより滑らかにすることができる。
<補足>
なお、本発明において、液体は、水や有機溶媒等の溶媒、染料や顔料等の着色剤、重合性化合物、樹脂、界面活性剤等の機能性付与材料、DNA、アミノ酸やたんぱく質、カルシウム等の生体適合材料、天然色素等の可食材料、などを含む溶液、懸濁液、エマルジョンなどでもよい。これらは例えば、インクジェット用インク、塗装用塗料、表面処理液、電子素子や発光素子の構成要素や電子回路レジストパターンの形成用液、3次元造形用材料液等の用途で用いることができる。
なお、本発明において、液体は、水や有機溶媒等の溶媒、染料や顔料等の着色剤、重合性化合物、樹脂、界面活性剤等の機能性付与材料、DNA、アミノ酸やたんぱく質、カルシウム等の生体適合材料、天然色素等の可食材料、などを含む溶液、懸濁液、エマルジョンなどでもよい。これらは例えば、インクジェット用インク、塗装用塗料、表面処理液、電子素子や発光素子の構成要素や電子回路レジストパターンの形成用液、3次元造形用材料液等の用途で用いることができる。
以上説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
第1の態様は、対象物に対して液体を吐出するノズル(例えばノズル302)を第1方向(例えば主走査方向)へ動かし、前記対象物に第1画像(例えば塗装部Pm)を形成する第1塗布工程と、前記ノズルを前記第1方向と異なる第2方向(例えば副走査方向)へ動かし、前記対象物に前記第1画像の端部と重なりを成す第2画像(例えば塗装部Ps)を形成する第2塗布工程と、を備えることを特徴とするものである。
第2の態様は、第1の態様において、前記第1塗布工程および前記第2塗布工程は、前記第1塗布工程を実施した後に、前記第2塗布工程を実施することを特徴とするものである。
第1および第2の態様によれば、輪郭部分の凹凸を低減することが可能な液体吐出方法を提供することができる。
第3の態様は、第1の態様において、前記第1塗布工程および前記第2塗布工程は、前記第2塗布工程を実施した後に、前記第1塗布工程を実施することを特徴とするものである。
第3の態様によれば、輪郭部分の凹凸を解消することができるとともに、対象物が傾斜面である場合、対象物で先に形成した第2画像によって、後から形成する第1画像のインク垂れをせき止めることができる。
第4の態様は、第1乃至第3の態様のいずれかにおいて、前記第1方向は主走査方向であり、前記第2方向は前記主走査方向と直交する副走査方向であり、前記第2塗布工程は、前記第1画像(例えば塗装部Pm)の前記主走査方向の両端部に対して実施することを特徴とするものである。
第4の態様によれば、第1画像の両方の輪郭部分の凹凸を解消することができる。
第5の態様は、第1乃至第4の態様のいずれかにおいて、前記ノズル(例えばノズル302)は、複数のノズルからなることを特徴とするものである。
第6の態様は、第5の態様において、前記複数のノズルからの前記液体の吐出量および吐出数の少なくとも一方が互いに異なることを特徴とするものである。
第5および第6の態様によれば、輪郭角部の丸みを小さくすることができる。また、輪郭部分をより滑らかにすることができる。
10000 塗装システム
1000 塗装ロボット(液体吐出装置の一例)
103 ヘッドユニット(液体吐出ユニットの一例)
300 ヘッド
302 ノズル
400 位置測定装置
3000 対象物
Pm 塗装部(第1画像の一例)
Ps 塗装部(第2画像の一例)
1000 塗装ロボット(液体吐出装置の一例)
103 ヘッドユニット(液体吐出ユニットの一例)
300 ヘッド
302 ノズル
400 位置測定装置
3000 対象物
Pm 塗装部(第1画像の一例)
Ps 塗装部(第2画像の一例)
Claims (12)
- 対象物に対して液体を吐出するノズルを第1方向へ動かし、前記対象物に第1画像を形成する第1塗布工程と、
前記ノズルを前記第1方向と異なる第2方向へ動かし、前記対象物に前記第1画像の端部と重なりを成す第2画像を形成する第2塗布工程と、
を備えることを特徴とする液体吐出方法。 - 前記第1塗布工程および前記第2塗布工程は、前記第1塗布工程を実施した後に、前記第2塗布工程を実施することを特徴とする請求項1記載の液体吐出方法。
- 前記第1塗布工程および前記第2塗布工程は、前記第2塗布工程を実施した後に、前記第1塗布工程を実施することを特徴とする請求項1記載の液体吐出方法。
- 前記第1方向は主走査方向であり、前記第2方向は前記主走査方向と直交する副走査方向であり、前記第2塗布工程は、前記第1画像の前記主走査方向の両端部に対して実施することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の液体吐出方法。
- 前記ノズルは、複数のノズルからなることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の液体吐出方法。
- 前記複数のノズルからの前記液体の吐出量および吐出数の少なくとも一方が互いに異なることを特徴とする請求項5記載の液体吐出方法。
- 対象物に対して液体を吐出するノズルを有し、
前記ノズルを第1方向へ動かして前記対象物に第1画像を形成するとともに、前記ノズルを前記第1方向と異なる第2方向へ動かして前記対象物に前記第1画像と少なくとも一部が重なる第2画像を形成する液体吐出ユニットを備えることを特徴とする液体吐出装置。 - 前記第1画像を形成した後に、前記第2画像を形成することを特徴とする請求項7記載の液体吐出装置。
- 前記第2画像を形成した後に、前記第1画像を形成することを特徴とする請求項7記載の液体吐出装置。
- 前記第1方向は主走査方向であり、前記第2方向は前記主走査方向と直交する副走査方向であり、前記液体吐出ユニットは、前記第1画像の前記主走査方向の両端部に対して前記第2画像を形成することを特徴とする請求項7乃至9のいずれか一項に記載の液体吐出装置。
- 前記ノズルは、複数のノズルからなることを特徴とする請求項7乃至10のいずれか一項に記載の液体吐出装置。
- 前記複数のノズルからの前記液体の吐出量および吐出数の少なくとも一方が互いに異なることを特徴とする請求項11記載の液体吐出装置。
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JP2021203664A Pending JP2023088745A (ja) | 2021-12-15 | 2021-12-15 | 液体吐出方法および液体吐出装置 |
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2021
- 2021-12-15 JP JP2021203664A patent/JP2023088745A/ja active Pending
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