JP2023170952A - 制御装置、印刷装置及び印刷装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】より確実な印刷結果を得る。【解決手段】印刷装置は、液状物を流通する流路に接続され液状物を吐出する複数のノズルを有する吐出ヘッドを備えた印刷装置に用いられる制御装置であって、パージを含む吐出メンテナンス及びノズルから液状物を吐出させる吐出検査を複数回実行し、継続して吐出不良であるノズル及び吐出不良から復帰後継続して正常吐出するノズル以外を気泡要因の吐出不良ノズルであると判定する制御部、を備える。【選択図】図１

Description

本明細書では、制御装置、印刷装置及び印刷装置の制御方法を開示する。

従来、液状物を吐出する印刷装置において、クリーニング処理後に行った複数回のノズルチェック結果を比較して、連続して同一ノズルが不良ノズルと判定されている場合にはヘッド故障エラーと判定し、そのようなノズルがなければクリーニングエラーと判定するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この印刷装置では、インクの吐出不良の原因がノズルの目詰まりであるかプリンタの故障であるかを簡易かつ速やかに判定できる、としている。また、印刷装置としては、吐出不良ノズルの位置情報を取得し、その位置情報に応じて、気泡が原因の吐出不良であるか、ゴミの付着が原因の吐出不良であるかを判断し、インク循環モードもしくはワイピングモードを選択するものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。この印刷装置では、廃インクの量を低減しつつ、吐出不良を効率的に回復することができる、としている。また、印刷装置としては、複数の検査対象ノズルに対応する複数の駆動素子を駆動させることにより得られる第１検出信号に基づいて、１個の検査対象ノズルに対応する駆動素子を駆動させることにより得られる第２検出信号の判定に用いる閾値を補正するものが提案されている（例えば、特許文献３参照）。この印刷装置では、ヘッド検査の精度を高めることができる、としている。

特開２００９－２０８４１９号公報 特開２０１１－０６２８４７号公報 特開２０１３－２３３７０４号公報

しかしながら、上述した印刷装置では、印刷ヘッドの検査の精度を高めることができるとしているが、まだ十分でなく、吐出不良ノズルに対する対策などをより向上し、より確実な印刷結果を得ることが求められていた。

本開示は、このような課題に鑑みなされたものであり、より確実な印刷結果を得ることができる印刷装置及び印刷装置の制御方法を提供することを主目的とする。

本明細書で開示する印刷装置及び印刷装置の制御方法は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

即ち、本開示の制御装置は、
液状物を流通する流路に接続され液状物を吐出する複数のノズルを有する吐出ヘッドを備えた印刷装置に用いられる制御装置であって、
パージを含む吐出メンテナンス及びノズルから液状物を吐出させる吐出検査を複数回実行し、継続して吐出不良であるノズル及び吐出不良から復帰後継続して正常吐出するノズル以外を気泡要因の吐出不良ノズルであると判定する制御部、
を備えたものである。

この制御装置では、複数回の吐出メンテナンス及び吐出検査で継続して吐出不良であるものや吐出不良から回復したもの以外が気泡要因の吐出不良ノズルであるものと特定することができ、更には、その吐出不良ノズルに対する対策を講じることによって、より確実な印刷結果を得ることができる。

生産システム１０及び３次元プリンタ１１の一例を示す概略説明図。 第１吐出ヘッド３２及び第１供給部６１の構成の概略の一例を示す説明図。 吐出検査処理ルーチンの一例を示すフローチャート。 吐出メンテナンス処理の一例の説明図。 気泡除去時の一例を示す説明図。 吐出検査処理結果、判定結果及び設計結果の一例を示す説明図。 印刷処理ルーチンの一例を示すフローチャート。

本実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。図１は、本開示の一例である３次元プリンタ１１を含む生産システム１０の一例を示す概略説明図である。図２は、第１吐出ヘッド３２及び第１供給部６１の構成の概略の一例を示す説明図である。なお、本実施形態において、左右方向（Ｘ軸）、前後方向（Ｙ軸）及び上下方向（Ｚ軸）は、図１、２に示した通りとする。

生産システム１０は、３次元プリンタ１１が第１処理として立体物を造形し、第２処理としてその立体物に所定の部材を形成したのち、実装装置１５が部品を実装処理する生産ラインとして構成されている。この３次元プリンタ１１は、第２処理として回路パターンを形成するものとしてもよく、実装装置１５がその回路パターンの所定位置へ部品を実装する処理を実行するものとしてもよい。なお、生産システム１０は、実装装置１５を備えず、３次元プリンタ１１のみで構成してもよいし、実装装置１５のほかに、粘性流体としてのはんだを印刷する印刷装置、印刷結果を検査する印刷検査装置、実装結果を検査する実装検査装置、造形した立体物を搬送する搬送装置、リフロー処理を実行するリフロー装置などのうち１以上の実装関連装置を備えるものとしてもよい。また、図１に示す生産システム１０では、実装装置１５を２台備えるものとしたが、実装装置１５を３台以上備えるものとしてもよいし、実装装置１５を１台備えるものとしてもよい。実装装置１５は、３次元プリンタ１１で造形された立体物に部品を実装する装置である。

３次元プリンタ１１は、立体物を造形する装置である。造形する材質は、特に限定されず、樹脂やセラミックスなどが挙げられる。３次元プリンタ１１は、制御装置２０と、記憶部２３と、搬送処理部２６と、操作パネル２７と、通信部２８と、第１処理部３０と、第２処理部４０とを備える。ここでは、３次元プリンタ１１は、第１処理部３０により立体物の基材としての基板を造形し、造形した基板に対して第２処理部４０によって回路パターンを形成する処理を実行するものを主として説明する。

制御装置２０は、ＣＰＵ２１を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、３次元プリンタ１１の全体を制御する。制御装置２０は、記憶部２３、搬送処理部２６、操作パネル２７、通信部２８、第１処理部３０及び第２処理部４０と情報のやりとりを行う。記憶部２３は、大容量の記憶媒体であり、例えば、ＨＤＤやフラッシュメモリなどにより構成されている。記憶部２３には、造形情報２４や回路情報２５が記憶されている。造形情報２４は、製造する立体物の形状やサイズなどの情報を含む。回路情報２５は、立体物状に形成される回路パターンなどの情報を含む。３次元プリンタ１１は、記憶部２３に記憶された情報に基づいて作業を実行する。

搬送処理部２６は、製造物を載置するパレット１２を移動、固定する処理を実行する。搬送処理部２６は、図１に示すように、パレット１２を把持してＸ軸方向に移動するほか、ガイドに沿ってＹ軸方向へ移動させる。搬送処理部２６は、第１処理部３０及び第２処理部４０で部材を形成する際にもパレット１２をＹ軸方向へ走査する。

操作パネル２７は、作業者Ｗからの入力を受け付けると共に作業者Ｗへ情報を提示するユニットである。この操作パネル２７は、印刷装置１１の前面に配設されており、ディスプレイである表示部と、タッチパネル式及びボタンを有する操作部とを備えている。通信部２８は、実装装置１５や図示しない管理装置などの外部機器と通信する際に用いられるインターフェイスである。生産システム１０の各装置は、通信部２８を介して情報をやりとりする。

第１処理部３０は、固形化する液状物を吐出させたのち、これを固化させ、立体物を造形する造形ユニットである。この第１処理部３０は、第１ヘッド移動部３１と、第１吐出ヘッド３２と、第１ヘッド保守部３４と、固化処理部３５と、平坦化部３６と、キャップ部３７と、第１供給部６１とを備える。第１ヘッド移動部３１は、ガイドレールに導かれてＸ軸方向に沿って移動するスライダと、スライダを駆動するモータとを備えている。スライダには第１吐出ヘッド３２が装着されており、第１吐出ヘッド３２は、スライダの移動に伴いＸ軸方向に沿って移動する。第１吐出ヘッド３２は、液状物を吐出し立体物を形成する造形ヘッドである。第１吐出ヘッド３２の下面には、液状物を吐出する第１ノズル３３が形成されている。第１ノズル３３が吐出する液状物は、例えば、液状の硬化性樹脂（例えば、紫外線硬化樹脂、熱硬化性樹脂、２液混合型硬化性樹脂等）や、熱可塑性樹脂、溶媒に無機物などの固形物を混合したスラリーなどが挙げられる。

第１吐出ヘッド３２は、図２に示すように、供給部６０に接続され、供給部６０から液状物の供給を受け、また液状物を供給部６０へ送液する。第１吐出ヘッド３２は、第１吐出ユニット５１と、第２吐出ユニット５２とを備えている。第１吐出ユニット５１は、所定の間隔で第１ノズル３３が一列に形成されたユニットである。第２吐出ユニット５２は、第１吐出ユニット５１と同様の構成を有し、解像度向上のため、第１吐出ユニット５１に対してＸ軸方向に半ピッチずらして固定されている（後述図５参照）。第１吐出ユニット５１は、流路５３と、吐出駆動部５４と、第１ノズル３３とを有している。流路５３は、液状物を流通する管状部であり、各第１ノズル３３は、流路５３に接続されている。吐出駆動部５４は、液状物をパレット１２側へ吐出させるものであり、例えば、圧電素子などが挙げられる。吐出駆動部５４は、各第１ノズル３３に配設されており、制御装置２０の信号に基づいて駆動される。第１ノズル３３は、第１吐出ユニット５１の筐体に形成された開口孔である。第２吐出ユニット５２は、第１吐出ユニット５１と同様の流路５５と、吐出駆動部５６と、第１ノズル３３とを有している。

供給部６０は、第１吐出ユニット５１へ液状物を供給する第１供給部６１と、第２吐出ユニット５２へ液状物を供給する第２供給部６２とを備える。第１供給部６１は、第１タンク６３と、第２タンク６４と、供給管６５と、供給バルブ６６と、排出管６７と、排出バルブ６８と、供給駆動部６９とを備える。第１タンク６３は、第１吐出ユニット５１へ供給する液状物を収容する供給側の密閉容器である。第２タンク６４は、第１吐出ユニット５１からの余剰の液状物を収容する排出側の密閉容器である。なお、第１タンク６３は、流通方向を変更し、第１吐出ユニット５１からの余剰の液状物を収容することも可能であり、第２タンク６４は、第１吐出ユニット５１へ供給する液状物を収容することも可能に構成されている。供給管６５は、第１タンク６３と第１吐出ユニット５１とを接続するチューブである。供給バルブ６６は、供給管６５の液状物を流通または閉鎖する電磁弁である。供給バルブ６６は、制御装置２０からの制御信号によって開閉される。排出管６７は、第１吐出ユニット５１と第２タンク６４とを接続するチューブである。排出バルブ６８は、排出管６７の液状物を流通または閉鎖する電磁弁である。供給バルブ６６は、制御装置２０からの制御信号によって開閉される。供給駆動部６９は、供給部６０から第１吐出ユニット５１へ液状物を送液するものであり、例えば、タンクを加圧して送液する加圧部としてもよいし、送液ポンプとしてもよい。第２供給部６２は、供給管７５と、供給バルブ７６と、排出管７７と、排出バルブ７８とを備えている。供給部６０は、第１タンク６３、第２タンク６４及び供給駆動部６９を第１供給部６１及び第２供給部６２で共用する構成を有する。また、供給管７５、供給バルブ７６、排出管７７及び排出バルブ７８は、それぞれ供給管６５、供給バルブ６６、排出管６７、排出バルブ６８と同様の構成であるものとしてその詳細な説明を省略する。なお、供給部６０において、「供給」「排出」との名称は便宜的なものであり、流通方向を変更して使用可能である。

第１ヘッド保守部３４は、第１吐出ヘッド３２の吐出メンテナンスを行うユニットである。吐出メンテナンスとしては、例えば、第１ノズル３３からの液状物の吐出状態の保守や第１ノズル３３の清掃などが挙げられる。第１ヘッド保守部３４は、排出プレート８１と、吐出物検査部８２と、ワイピング部８３とを備える。排出プレート８１は、第１吐出ヘッド３２から吐出された液状物を受け、液状物の着弾位置や形状などを保持する部材である。吐出物検査部８２は、排出プレート８１上に吐出された液状物を撮像するものである。制御装置２０は、この撮像画像に基づいて、第１ノズル３３の吐出不良を判定する。ワイピング部８３は、例えば、清掃部材として拭き取り紙などを備え、第１ノズル３３の近傍を拭き取り清掃するものとしてもよい。制御装置２０は、第１ヘッド保守部３４を用いて、定期的に、あるいは、第１吐出ヘッド３２の汚れ度合いに応じて、適宜検査処理や清掃処理を実行する。

固化処理部３５は、パレット１２上に吐出された液状物に所定の処理を行いこれを固形化するユニットである。第１吐出ヘッド３２が液状の紫外線硬化樹脂を吐出する場合、固化処理部３５は、紫外線を照射するユニットである。また、第１吐出ヘッド３２が乾燥及び焼成で固化する液状物を吐出する場合、固化処理部３５は、乾燥、焼成を行うユニットであるものとしてもよい。固化処理部３５には、第１吐出ヘッド３２によりパレット１２上に立体物の１層が形成されるたびに、パレット１２が移動、収容してこれを固化する。平坦化部３６は、パレット１２上に吐出された液状物の平坦化を行うユニットである。この平坦化部３６は、例えば、平坦化用のブレードをＹ軸方向へ走査して吐出物の外形の平坦化を図るものとしてもよい。キャップ部３７は、長期間不使用の場合、あるいは、造形中に所定の空白時間があるときに、第１ノズル３３を封止するユニットである。このキャップ部３７は、封止空間が湿潤状態であるウエットキャップ機構としてもよいし、封止空間が湿潤状態ではないドライキャップ機構としてもよい。例えば、第１吐出ヘッド３２が紫外線硬化樹脂を吐出する場合、この樹脂は、空気中では固化せず液状のままであることから、第１ノズル３３を封止する際は、ドライキャップで足りる。一方、液状物が溶媒に固形物を混合したスラリーである場合は、乾燥により第１ノズル３３が固着する可能性があるため、キャップ部３７は、ウエットキャップを備えた構成にすることが好ましい。

第２処理部４０は、第１処理部３０で固形化した立体物の表面に所定の材料を形成する吐出ユニットである。この第２処理部４０は、第２ヘッド移動部４１と、第２吐出ヘッド４２と、第２ヘッド保守部４４と、加熱処理部４５と、キャップ部４７とを備える。第２ヘッド移動部４１は、第１ヘッド移動部３１のスライダやモータなどと同様の機構を備えているものとして、その詳細な説明を省略する。第２吐出ヘッド４２は、液状物を吐出し回路パターンなどを形成する形成用ヘッドである。第２吐出ヘッド４２の下面には、液状物を吐出する第２ノズル４３が形成されている。第２ノズル４３が吐出する液状物は、例えば、溶媒に固形物を混合した混合液や、溶媒に樹脂を溶解した溶液などが挙げられる。なお、回路パターンを形成する液状物としては、例えば、有機溶媒に導電材としての金属粉を分散した混合液などが挙げられる。この第２吐出ヘッド４２は、第１吐出ヘッド３２の第１吐出ユニット５１や第２吐出ユニット５２、供給部６０などと同様の構成の吐出ユニットや供給部を有するものとして、その詳細な説明を省略する。また、第２吐出ヘッド４２が有する吐出ユニットは、流路５３や吐出駆動部５４と同様の構成を有するものとしてその詳細な説明を省略する。

第２ヘッド保守部４４は、第１ヘッド保守部３４の排出プレート８１、吐出物検査部８２及びワイピング部８３などと同様の機構を備えているものとしてその詳細な説明を省略する。加熱処理部４５は、立体物の表面に形成された液状物に含まれる溶媒を乾燥する処理を行うユニットである。加熱処理部４５には、第２吐出ヘッド４２で全ての回路パターンが形成されたあと、このパレット１２を収容して乾燥してもよいし、第２吐出ヘッド４２で回路パターンの一部が形成されるたび、パレット１２を収容して乾燥してもよい。キャップ部４７は、第１処理部３０のキャップ部３７と同様の構成を有するものとして、その詳細な説明を省略する。

なお、第１吐出ヘッド３２や第２吐出ヘッド４２の構成は、上述したものに限定されず、用途や所望の仕様に応じて適宜変更するものとしてもよい。第１吐出ヘッド３２は、第１吐出ユニット５１と第２吐出ユニット５２との２つのノズル列を有するものとしたが、特にこれに限定されず、更に第３吐出ユニットや第４吐出ユニットなど、３以上のノズル列を有してもよいし、１つのノズル列としてもよい。また、第１吐出ユニット５１は、第１ノズル３３が接続された１つの流路５３を有するものとしたが、２以上の流路を有してもよい。更に、供給部６０は、第１供給部６１と第２供給部６２とを有するものとしたが、吐出ユニットに応じて第３供給部や第４供給部など３以上有するものとしてもよいし、第２供給部６２を省略して１つとしてもよい。また、供給部６０は、第１供給部６１と第２供給部６２とが第１タンク６３、第２タンク６４及び供給駆動部６９を共用するものとしたが、各供給部に別々のタンクや供給駆動部を有するものとしてもよい。また、第１吐出ヘッド３２と第２吐出ヘッド４２とは同様の構造を有するものとしたが、特にこれに限定されず、異なる構造を有するものとしてもよい。更に、第３吐出ヘッドや第４吐出ヘッドを備えるものとしてもよい。なお、本実施形態では、説明の便宜のため、第１吐出ヘッド３２や第２吐出ヘッド４２を単に吐出ヘッドと総称し、第１ノズル３３や第２ノズル４３を単にノズルと総称し、流路５３や流路５５を単に流路と総称する。

まず、こうして構成された３次元プリンタ１１の吐出メンテナンス処理について説明する。図３は、制御装置２０のＣＰＵ２１が実行する吐出検査処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、記憶部２３に記憶され、３次元プリンタ１１が起動されたあと、定期的に実行される。ここでは、説明の便宜のため、第１処理部３０の吐出検査処理を主として説明し、第２処理部４０の吐出検査処理については省略するが、第２処理部４０についても以下の説明と同様に行うことができる。このルーチンを実行すると、ＣＰＵ２１は、まず、検査タイミングであるか否かを判定する（Ｓ１００）。検査タイミングは、例えば、新たな生産開始時としてもよいし、所定数（例えば５個や１０個など）の立体物を生産完了したときとしてもよいし、所定時間（例えば、４時間や８時間など）を経過したときなどとしてもよい。ここでは、一例として、新たな生産開始時が検査タイミングに設定されているものとする。検査タイミングでないときには、ＣＰＵ２１は、このルーチンを終了する。一方、検査タイミングであるときには、ＣＰＵ２１は、第１吐出ヘッド３２の吐出メンテナンスを実行する（Ｓ１１０）。

図４は、第１吐出ヘッド３２及び第２吐出ヘッド４２の吐出メンテナンス処理の一例の説明図である。吐出メンテナンス処理としては、例えば、パージ処理（図４Ａ）、ワイピング処理（図４Ｂ）、フラッシング処理（図４Ｃ）及び流通処理（図４Ｄ）などが挙げられる。パージ処理は、例えば、供給バルブ６６を開放し、排出バルブ６８を閉鎖した状態で、供給駆動部６９によって第１タンク６３から強制的に液状物を供給させ、第１ノズル３３から液状物を吐出させる処理である。このパージ処理は、例えば、加圧力の強弱や処理時間の長短などにより、複数段の処理強度を設定することができる。この３次元プリンタ１１では、標準としての「パージ」と、標準よりも加圧力の強い「パージ強」、パージ強より処理時間が長い「パージ長強」の３段階が設定されている。ワイピング処理は、例えば、ワイピング部８３により、第１ノズル３３が形成されたノズルプレートを拭き、付着した液状物を除去する処理である。フラッシング処理は、吐出駆動部５４を強く駆動し、強制的に第１ノズル３３から液状物を吐出させる処理である。流通処理は、供給バルブ６６及び排出バルブ６８を開放した状態で、供給駆動部６９によって第１タンク６３から強制的に液状物を供給させ、強制的に流路５３から第２タンク６４へ液状物を流通させる処理である。この流通処理では、例えば、図４Ｄに示すように、流路５３に気泡Ｂが存在する場合に、この気泡Ｂを第２タンク６４側へ移動することができる。これらの処理のうち、流路５３内に存在する気泡Ｂが要因である不良吐出ノズルを回復する気泡除去メンテナンスとしては、例えば、気泡Ｂがより外部側へ移動する処理であるパージ処理や流通処理が設定されている。また、３次元プリンタ１１では、図６に示すように、パージ処理、ワイピング処理、フラッシング処理の順に吐出メンテナンスを行い、更にその後、液流通処理、パージ強処理、パージ長強処理、あるいは強化したワイピング処理、フラッシング処理のいずれかの吐出メンテナンスを行うよう設定されている。Ｓ１１０において、ＣＰＵ２１は、まず最初にパージ処理を実行する。

次に、ＣＰＵ２１は、吐出検査処理を実行する（Ｓ１２０）。吐出検査処理は、例えば、第１吐出ヘッド３２から液状物を排出プレート８１へ吐出させ、吐出物検査部８２による撮像画像を画像解析して第１ノズル３３からの液状物の吐出状態を検出する。なお、吐出状態には、例えば、不吐出、吐出位置ずれ、吐出量（着滴径不足）、サテライト（着滴径過多）、着滴（飛翔）形状不良などが含まれる。次に、ＣＰＵ２１は、吐出メンテナンス及び吐出検査を所定の繰返回数実行したか否かを判定する（Ｓ１３０）。繰返回数は、例えば、液状体の吐出判定を精度よく実行可能な回数に経験的に定められるものとしてもよく、複数以上が好ましく、２～５回などが挙げられる。ここでは、繰返回数が３回に設定されているものとして説明するが、２回以上であれば特にこれに限定されない。

Ｓ１３０で所定の繰返回数の吐出メンテナンス処理及び吐出検査処理を実行していないときには、ＣＰＵ２１は、実行する吐出メンテナンスを変更し（Ｓ１４０）、Ｓ１１０以降の処理を実行する。ＣＰＵ２１は、Ｓ１４０において、パージ処理、ワイピング処理、フラッシング処理の順に実行する吐出メンテナンスを変更する。なお、処理順序や処理種別は特にこれに限定されず、同じ処理を繰り返し行ってもよいし、処理順序を適宜変更してもよいし、いずれか１以上の処理を省略してもよいし、これら以外の処理を加えてもよい。一方、Ｓ１３０で所定の繰返回数の処理を実行したときには、ＣＰＵ２１は、不良吐出ノズルがあるか否かを判定する（Ｓ１５０）。ＣＰＵ２１は、上記吐出状態が所定の異常範囲にあるものを不良吐出ノズルと判定する。この異常範囲は、製造物の形状が許容範囲を満たさないような範囲に基づいて経験的に定めることができる。また、Ｓ１５０では、所定の繰返回数の処理を行ったうち、１つでも吐出不良があれば、否定判定され、完全に吐出異常が無いときのみ肯定判定されるものとする。

Ｓ１５０で吐出不良ノズルが１以上あるときには、ＣＰＵ２１は、更にその後の吐出メンテナンス処理及び吐出検査処理を所定の回復回数実行したか否かを判定する（Ｓ１６０）。回復回数は、例えば、吐出不良をより回復可能な回数に経験的に定められるものとしてもよく、複数以上が好ましく、２～５回などが挙げられる。ここでは、回復回数が３回に設定されているものとして説明するが、２回以上であれば特にこれに限定されない。Ｓ１６０で、所定の回復回数の吐出メンテナンス処理及び吐出検査処理を実行していないときには、ＣＰＵ２１は、気泡要因の吐出不良ノズルがあるか否かを判定する（Ｓ１７０）。この判定は、例えば、継続して吐出不良であるノズル及び吐出不良から復帰後継続して正常吐出するノズル以外を気泡要因の吐出不良ノズルであると判定することができる。また、ＣＰＵ２１は、継続して吐出不良であるノズル及び吐出不良から復帰後継続して正常吐出する以外のノズルとして、複数回の検査のうち、吐出不良及び吐出良好のいずれも含む判定がなされたノズルを気泡要因と判定するものとしてもよい。

図５は、気泡除去時の一例を示す説明図である。図５に示すように、気泡Ｂが要因で液状物の吐出不良が起きる場合は、吐出メンテナンスによる気泡Ｂの移動によって、吐出検査の結果が、吐出不良及び吐出良好のいずれも示すことがある。即ち、気泡混入が吐出不良の要因の場合、例えば、吐出検査を行い、吐出不良を判定したあとに、パージ処理などの吐出メンテナンスを行うと流路５３で繋がっている別ノズルに気泡が移動したり、一時的にノズル付近から外れた気泡が再度ノズル内に移動して吐出不良の要因になることがある。また、吐出メンテナンスに限らず、生産中の吐出使用による動作によっても一時的にノズル付近から外れた気泡Ｂが再度、吐出不良の要因となる場合もある。ここでは、この検査結果に基づいて、気泡要因の吐出不良を判定することができる。

Ｓ１７０で気泡要因の吐出不良ノズルがあるときには、ＣＰＵ２１は、気泡除去メンテナンスを実行し（Ｓ１８０）、Ｓ１２０と同様に吐出検査処理を実行する（Ｓ２００）。気泡除去メンテナンスとしては、例えば、流通処理、パージ強処理、パージ長強処理などが挙げられる。また、ＣＰＵ２１は、処理回数の増加に応じて、より強化した気泡除去メンテナンスを実行するものとしてもよい。一方、Ｓ１７０で、吐出不良ノズルがあり、且つ気泡要因の吐出不良ノズルがないときには、ＣＰＵ２１は、より強化した吐出メンテナンスを実行し（Ｓ１９０）、Ｓ２００で吐出検査処理を実行する。より強化した吐出メンテナンスとは、例えば、パージ強処理やパージ長強処理のほか、より駆動圧や駆動回数を増加したフラッシング処理や、拭取回数をより増加したワイピング処理などが挙げられる。ＣＰＵ２１は、より強化した吐出メンテナンスを実行することにより、第１ノズル３３の吐出不良をより確実に回復することができる。

一方、Ｓ１６０で、所定の回復回数の吐出メンテナンス処理及び吐出検査処理を実行したときには、ＣＰＵ２１は、Ｓ１５０と同様に、不良吐出ノズルがあるか否かを判定する（Ｓ２１０）。不良吐出ノズルがあるときには、ＣＰＵ２１は、Ｓ１７０と同様に、気泡要因の吐出不良ノズルがあるか否かを判定する（Ｓ２２０）。吐出不良ノズルがあり且つ気泡要因の吐出不良ノズルがないときには、ＣＰＵ２１は、該当するノズルを吐出不可ノズルに設定する（Ｓ２３０）。ここで吐出不可ノズルは、例えば、第１ノズル３３の形状不良や配設位置不良などの初期不良が原因としてあり得ることから、基本的に使用しないノズルに該当する。一方、Ｓ２２０で、気泡要因の吐出不良ノズルがあるときには、ＣＰＵ２１は、気泡要因と判定された吐出不良ノズルを含む、その近隣の流路５３が共通である複数のノズル群を使用禁止ノズルに設定する（Ｓ２４０）。ＣＰＵ２１は、流路５３の形成方向に沿って、吐出不良ノズルの両隣を含むノズル群を使用禁止ノズルに設定するものとしてもよい。ノズル群は、複数の第１ノズル３３が含まれるものとすればよいが、例えば、該当のズルとその両隣の３個の第１ノズル３３を使用禁止ノズルに設定するものとしてもよい。図５に示すように、吐出不良ノズルが気泡要因である場合、気泡Ｂが移動することがあり、近隣のノズルにおいても吐出不良が生じる可能性が生じる。ＣＰＵ２１は、気泡要因の吐出不良ノズルが検出されると、その近隣のノズルも使用禁止とすることによって、吐出不良及び不良品の製造をより抑制するのである。なお、Ｓ２４０において、気泡要因の吐出不良ノズルのほか、気泡要因ではない吐出不良ノズルもあるときには、ＣＰＵ２１は、Ｓ２３０の吐出不可ノズルの設定処理も実行する。

図６は、吐出検査処理結果、判定結果及び設計結果の一例を示す説明図である。図６では、ノズル番号ごとに縦列に沿って検査結果、判定結果、設定結果を表形式で示した。なお、図６では、１～３回目が所定の繰返回数、４～６回目が所定の回復回数、「Ｇ」が吐出良好、「ＮＧ」が吐出不良を表す。図６のノズル番号＃２示すように、所定の繰返回数に亘って吐出良好であるものは、正常判定され、使用可能である吐出許可のノズル設定がなされる。また、ノズル番号＃ｎのように、吐出メンテナンスを実行して吐出不良が回復し、所定回数（例えば３回）に亘って吐出良好が継続したものも、正常判定され、使用可能である吐出許可のノズル設定がなされる。一方、ノズル番号＃ｎ－１のように、吐出メンテナンスを実行しても吐出不良が回復しない場合は、吐出不可のノズル設定がなされる。また、ノズル番号＃３や＃８のように、吐出良好及び吐出不良のいずれもが検出されたものは、気泡要因と判定され、気泡除去メンテナンスが実行される。このメンテナンスの実行でも吐出不良が継続して回復しない場合は、その両隣のノズル（＃１，＃５および＃４，＃１０）も含めて使用禁止のノズルに設定される。なお、ここでは、３回継続して吐出良好であるものは正常判定するものとしたが、この継続回数についても特に限定されず、１回以上又は２回以上としてもよい。また、正常判定されたノズルについては、再度の吐出検査処理を省略してもよいし、省略しなくてもよい。

Ｓ２３０で吐出不可ノズルを設定したのち、あるいは、Ｓ２４０で使用禁止ノズルを設定したあと、ＣＰＵ２１は、使用禁止ノズル及び／又は吐出不可ノズルに対応する代替ノズルを設定する（Ｓ２５０）。ＣＰＵ２１は、例えば、使用禁止ノズルの近隣のノズル群を代替ノズルに設定するものとしてもよい。代替ノズルの選択は、例えば、元々印刷したい画像の補正をするための印刷走査回数を最小にすることを優先し、吐出不良ノズルに近いノズルを選択して、横移動（Ｘ軸移動）の走査距離を短くすることが好ましい。図６において、ノズル番号＃１、＃３、＃５の使用禁止ノズルの代替ノズルは、例えば、ノズル番号＃２、＃４、＃６の第１ノズル３３が優先され、次にノズル番号＃７、＃９、＃１１の第１ノズル３３が優先され、この優先順位に基づいて選択される。また、ノズル番号＃６、＃８、＃１０の使用禁止ノズルの代替ノズルは、例えば、ノズル番号＃５、＃７、＃９又は＃７、＃９、＃１１の第１ノズル３３が優先され、次にノズル番号＃１２、＃１４、＃１６の第１ノズル３３が優先され、この優先順位に基づいて選択される。また、ノズル番号＃ｎ－１の吐出不可ノズルの代替ノズルは、例えば、ノズル番号＃ｎ－２又は＃ｎの第１ノズル３３が優先され、次にノズル番号＃ｎ－３の第１ノズル３３が優先され、この優先順位に基づいて選択される。

Ｓ２５０のあと、ＣＰＵ２１は、残りのノズルを吐出許可ノズルに設定し（Ｓ２６０）、このルーチンを終了する。また、Ｓ２１０及びＳ１５０で吐出不良ノズルがない場合、ＣＰＵ２１は、すべてのノズルを吐出可能ノズルに設定し（Ｓ２６０）、このルーチンを終了する。このように、３次元プリンタ１１では、Ｓ２３０～２６０の処理によって、吐出可不可を含むノズル設定を得ることができる。また、３次元プリンタ１１では、吐出メンテナンス及び吐出検査を複数回実行し、気泡要因の吐出不良ノズルの回復を行い、回復できない場合に近隣を含めたノズル群を使用禁止にして不良品の製造をより抑制することができる。また、ＣＰＵ２１は、気泡除去メンテナンス及び吐出検査を１回以上、特に複数回実行しても吐出回復しない気泡要因の吐出不良ノズルを使用禁止ノズルに設定する。

次に、３次元プリンタ１１の造形処理及び回路パターンの形成方法を含む生産処理について説明する。図７は、制御装置２０のＣＰＵ２１が実行する印刷処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、記憶部２３に記憶され、作業者Ｗから生産処理の実行指令を入力したあと、制御装置２０によって実行される。印刷処理ルーチンを開始すると、制御装置２０のＣＰＵ２１は、まず、第１処理部３０及び第２処理部４０のノズル設定を記憶部２３から読み出して取得する（Ｓ３００）。次に、ＣＰＵ２１は、搬送処理部２６により第１処理部３０の作業位置へパレット１２を搬送、固定させる処理を行う（Ｓ３１０）。次に、ＣＰＵ２１は、第１吐出ヘッド３２及び搬送処理部２６を制御し、造形情報２４及びノズル設定に基づいてパレット１２上に液状物としての樹脂を、造形情報２４に含まれる所定の形状となるように吐出させる（Ｓ３２０）。このとき、ＣＰＵ２１は、第１処理部３０の第１ノズル３３のうち、吐出許可ノズルから液状物を吐出させ、吐出不可ノズルや使用禁止ノズルから液状物を吐出させない。また、ＣＰＵ２１は、吐出許可ノズルからの液状物の吐出のあと、必要に応じてパレット１２を移動させ、吐出不可ノズルや使用禁止ノズルに対応する代替ノズルから液状物を吐出させる処理を行う。次に、ＣＰＵ２１は、パレット１２を固化処理部３５へ移動させ、樹脂を固化させる（Ｓ３３０）。次に、ＣＰＵ２１は、第１処理部３０での印刷処理が終了したか否かを判定し（Ｓ３４０）、印刷処理が終了していないときには、Ｓ３１０以降の処理を実行する。このように、ＣＰＵ２１は、吐出処理と固化処理とを繰り返し、立体物をパレット１２上に造形する。

一方、Ｓ３４０で第１処理部３０の印刷処理が終了したときには、ＣＰＵ２１は、造形した立体物が載置されたパレット１２を第２処理部４０へ搬送、固定させる（Ｓ３５０）。次に、ＣＰＵ２１は、回路情報２５の回路パターン及びノズル設定に基づいて、造形した立体物上に回路原料の液状物を吐出するよう第２吐出ヘッド４２及び搬送処理部２６を制御する（Ｓ３６０）。このとき、ＣＰＵ２１は、第２処理部４０の第２ノズル４３のうち、吐出許可ノズルから液状物を吐出させ、吐出不可ノズルや使用禁止ノズルから液状物を吐出させない。また、ＣＰＵ２１は、吐出許可ノズルからの液状物の吐出のあと、必要に応じてパレット１２を移動させ、吐出不可ノズルや使用禁止ノズルに対応する代替ノズルから液状物を吐出させる処理を行う。続いて、ＣＰＵ２１は、パレット１２を加熱処理部４５へ移動し、液状物を固化させる（Ｓ３７０）。そして、ＣＰＵ２１は、第２処理部４０での印刷処理が終了したか否かを判定し（Ｓ３８０）、印刷処理が終了していないときには、Ｓ３５０以降の処理を実行する。このように、ＣＰＵ２１は、吐出処理と加熱処理とを必要に応じて繰り返し、立体物上に回路パターンを形成する。一方、Ｓ３８０で第２処理部４０の印刷処理が終了したときには、ＣＰＵ２１は、製造対象である利対物の生産処理が完了したか否かを判定し（Ｓ３９０）、生産処理が完了していないときには、Ｓ３１０以降の処理を実行させる。一方、Ｓ３９０で生産処理が完了したときには、ＣＰＵ２１は、このルーチンを終了する。このように、３次元プリンタ１１では、吐出不良ノズルを使用せず、不良品の発生をより抑制しながら、回路パターンを形成した立体物を製造する。

ここで、本実施形態の構成要素と本開示の構成要素との対応関係を明らかにする。本実施形態の第１吐出ヘッド３２及び第２吐出ヘッド４２が吐出ヘッドの一例であり、第１ノズル３３及び第２ノズル４３がノズルの一例であり、流路５３及び流路５５が流路の一例であり、制御装置２０が制御装置の一例であり、ＣＰＵ２１が制御部の一例である。なお、本実施形態では、３次元プリンタ１１の動作を説明することにより、本開示の印刷装置や印刷装置の制御方法の一例も明らかにしている。

以上説明した本実施形態の制御装置２０は、液状物を流通する流路５３，５５に接続され液状物を吐出する複数の第１ノズル３３，第２ノズル４３を有する第１吐出ヘッド３２，第２吐出ヘッド４２を備えた３次元プリンタ１１に用いられる。この制御装置２０は、パージを含む吐出メンテナンス及びノズルから液状物を吐出させる吐出検査を複数回実行し、継続して吐出不良であるノズル及び吐出不良から復帰後継続して正常吐出するノズル以外を気泡要因の吐出不良ノズルであると判定するＣＰＵ２１（制御部）を備える。この制御装置２０では、複数回の吐出メンテナンス及び吐出検査で継続して吐出不良であるものや吐出不良から回復したもの以外が気泡要因の吐出不良ノズルであるものと特定することができ、更には、その吐出不良ノズルに対する対策を講じることによって、より確実な印刷結果を得ることができる。また、制御装置２０は、気泡要因と判定された吐出不良ノズルを含む、その近隣の流路が共通である複数のノズル群を使用禁止ノズルに設定する。この制御装置２０では、気泡要因の吐出不良ノズルの近隣のノズルも使用禁止にすることにより、気泡の移動で生じうる吐出不良を予防することができ、より確実な印刷結果を得ることができる。

あるいは、制御装置２０は、パージを含む吐出メンテナンス及びノズルから液状物を吐出させる吐出検査を複数回実行したのち、継続して吐出不良であるノズル及び吐出不良から復帰後継続して正常吐出するノズル以外の吐出不良ノズルを含む、その近隣の流路が共通である複数のノズル群を使用禁止ノズルに設定するＣＰＵ２１を備える。この制御装置２０では、気泡除去メンテナンス及び吐出検査を１回以上実行しても吐出回復しない吐出不良ノズルに対して、その吐出不良ノズルの近隣のノズルも使用禁止にすることによって、吐出不良を予防することができ、より確実な印刷結果を得ることができる。

また、ＣＰＵ２１は、吐出不良ノズルの両隣を含むノズル群を使用禁止ノズルに設定するため、この制御装置２０では、吐出不良ノズルの両隣のノズルも含めて使用禁止にすることによって、使用禁止ノズルの増加をより抑制しつつ、吐出不良を予防することができる。更に、ＣＰＵ２１は、使用禁止ノズルの近隣のノズル群を代替ノズルに設定するため、吐出不良ノズルにより近い代替ノズルを用いて、印刷時間の増加をより抑制しつつ、より確実な印刷結果を得ることができる。更にまた、ＣＰＵ２１は、検査タイミングが新たな生産開始時であり、対象物への液状物の吐出が完了するまで、即ち製造物の製造が完了するまで、使用禁止ノズルの設定を継続するため、吐出検査を過度に行わないことによって、印刷時間の増加をより抑制しつつ、より確実な印刷結果を得ることができる。そして、ＣＰＵ２１は、気泡除去メンテナンス及び吐出検査を１回以上実行しても吐出回復しない吐出不良ノズルを使用禁止ノズルに設定するため、吐出回復しない気泡要因の吐出不良ノズルに対して使用禁止ノズルを設定し、より確実な印刷結果を得ることができる。

また、３次元プリンタ１１は、液状物を流通する流路５３，５５に接続され液状物を吐出する複数の第１ノズル３３，第２ノズル４３を有する第１吐出ヘッド３２，第２吐出ヘッド４２と、上述した制御装置２０とを備える。この３次元プリンタ１１では、上述した制御装置２０を備えるため、吐出不良ノズルが存在しても、より確実な印刷結果を得ることができる。また、第１吐出ヘッド３２は、立体物を造形する液状物を吐出し、印刷装置は、３次元プリンタである。この印刷装置では、吐出不良ノズルが存在しても、より確実な印刷結果として、立体造形物を得ることができる。

なお、本開示のキャップ装置及び吐出装置は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本開示の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。

例えば、上述した実施形態では、製造物である対象物への液状物の吐出が完了するまで使用禁止ノズルの設定を継続するものとし、処理時間の長期化をより抑制するものとしたが、特にこれに限定されず、製造物の製造完了の前に、吐出検査を行い、使用禁止ノズルの設定の更新を行うものとしてもよい。気泡要因の吐出不良ノズルは、時間経過に伴い、気泡Ｂの除去が図られる場合があるため、使用許可ノズルへ移行し、代替ノズルによる吐出処理をより抑制して処理時間を短縮できる場合がある。

上述した実施形態では、第１吐出ユニット５１や第２吐出ユニット５２は、１つの連通した流路５３，５５を有するものとして説明したが、特にこれに限定されず、複数の流路とその流路に連通するノズルを有するものとしてもよい。このとき、使用禁止ノズルのノズル群は、各流路に設定するものとすればよい。

上述した実施形態では、制御部２０を備えた３次元プリンタ１１として説明したが、特にこれに限定されず、制御部２０のみで構成するものとしてもよい。また、上述した制御装置２０は、立体物を製造する３次元プリンタ１１に用いられるものとしたが、液状物を吐出して製品を製造するものとすれば、特にこれに限定されず、３次元プリンタ以外の印刷装置、例えば、画像を印刷するインクジェットプリンタに用いられるものとしてもよい。また、上述した実施形態では、制御部２０や３次元プリンタ１１としたが、印刷装置の制御方法やそのプログラムとしてもよい。

本開示は、以下のように構成してもよい。例えば本開示の制御方法は、
液状物を流通する流路に接続され液状物を吐出する複数のノズルを有する吐出ヘッドを備えた印刷装置の制御方法であって、
パージを含む吐出メンテナンス及び前記ノズルから液状物を吐出させる吐出検査を複数回実行し、継続して吐出不良であるノズル及び吐出不良から復帰後継続して正常吐出するノズル以外を気泡要因の吐出不良ノズルであると判定するステップ、
を含むものである。

この印刷装置の制御方法では、上述した制御装置と同様に、複数回の吐出メンテナンス及び吐出検査で継続して吐出不良であるものや吐出不良から回復したもの以外が気泡要因の吐出不良ノズルであるものと特定することができ、更には、その吐出不良ノズルに対する対策を講じることによって、より確実な印刷結果を得ることができる。なお、この印刷装置の制御方法において、上述した印刷装置の種々の態様を採用してもよいし、また、上述した印刷装置の各機能を実現するようなステップを追加してもよい。

あるいは、本開示の印刷装置の制御方法は、
液状物を流通する流路に接続され液状物を吐出する複数のノズルを有する吐出ヘッドを備えた印刷装置の制御方法であって、
パージを含む吐出メンテナンス及び前記ノズルから液状物を吐出させる吐出検査を複数回実行したのち、継続して吐出不良であるノズル及び吐出不良から復帰後継続して正常吐出するノズル以外の吐出不良ノズルを含む、その近隣の前記流路が共通である複数のノズル群を使用禁止ノズルに設定するステップ、
を含むものとしてもよい。

この印刷装置の制御方法では、上述した制御装置と同様に、気泡除去メンテナンス及び吐出検査を１回以上実行しても吐出回復しない吐出不良ノズルに対して、その吐出不良ノズルの近隣のノズルも使用禁止にすることによって、吐出不良を予防することができ、より確実な印刷結果を得ることができる。なお、この印刷装置の制御方法において、上述した印刷装置の種々の態様を採用してもよいし、また、上述した印刷装置の各機能を実現するようなステップを追加してもよい。

本明細書では、出願当初の請求項５において「請求項２又は３に記載の制御装置」を「請求項２～４のいずれか１項に記載の制御装置」に変更した技術思想や、出願当初の請求項６において「請求項２又は３に記載の制御装置」を「請求項２～５のいずれか１項に記載の制御装置」に変更した技術思想、出願当初の請求項７において「請求項２又は３に記載の制御装置」を「請求項２～６のいずれか１項に記載の制御装置」に変更した技術思想、出願当初の請求項８において「請求項１又は３に記載の装置」を「請求項１、３～７のいずれか１項に記載の印刷装置」に変更した技術思想も開示されている。

本開示は、液状物を吐出し製造物を製造する装置の技術分野に利用可能である。

１０ 生産システム、１１ ３次元プリンタ、１２ パレット、１５ 実装装置、２０ 制御装置、２１ ＣＰＵ、２３ 記憶部、２４ 造形情報、２５ 回路情報、２６ 搬送処理部、２７ 操作パネル、２８ 通信部、３０ 第１処理部、３１ 第１ヘッド移動部、３２ 第１吐出ヘッド、３３ 第１ノズル、３４ 第１ヘッド保守部、３５ 固化処理部、３６ 平坦化部、３７ キャップ部、４０ 第２処理部、４１ 第２ヘッド移動部、４２ 第２吐出ヘッド、４３ 第２ノズル、４４ 第２ヘッド保守部、４５ 加熱処理部、４７ キャップ部、５１ 第１吐出ユニット、５２ 第２吐出ユニット、５３ 流路、５４ 吐出駆動部、５５ 流路、５６ 吐出駆動部、６０ 供給部、６１ 第１供給部、６２ 第２供給部、６３ 第１タンク、６４ 第２タンク、６５ 供給管、６６ 供給バルブ、６７ 排出管、６８ 排出バルブ、６９ 供給駆動部、７５ 供給管、７６ 供給バルブ、７７ 排出管、７８ 排出バルブ、８１ 排出プレート、８２ 吐出物検査部、８３ ワイピング部、Ｂ 気泡、Ｗ 作業者。

Claims (11)

1. 液状物を流通する流路に接続され液状物を吐出する複数のノズルを有する吐出ヘッドを備えた印刷装置に用いられる制御装置であって、
   パージを含む吐出メンテナンス及び前記ノズルから液状物を吐出させる吐出検査を複数回実行し、継続して吐出不良であるノズル及び吐出不良から復帰後継続して正常吐出するノズル以外を気泡要因の吐出不良ノズルであると判定する制御部、
   を備えた制御装置。
2. 前記制御部は、前記気泡要因と判定された吐出不良ノズルを含む、その近隣の前記流路が共通である複数のノズル群を使用禁止ノズルに設定する、請求項１に記載の制御装置。
3. 液状物を流通する流路に接続され液状物を吐出する複数のノズルを有する吐出ヘッドを備えた印刷装置に用いられる制御装置であって、
   パージを含む吐出メンテナンス及び前記ノズルから液状物を吐出させる吐出検査を複数回実行したのち、継続して吐出不良であるノズル及び吐出不良から復帰後継続して正常吐出するノズル以外の吐出不良ノズルを含む、その近隣の前記流路が共通である複数のノズル群を使用禁止ノズルに設定する制御部、
   を備えた制御装置。
4. 前記制御部は、前記吐出不良ノズルの両隣を含む前記ノズル群を前記使用禁止ノズルに設定する、請求項２又は３に記載の制御装置。
5. 前記制御部は、前記使用禁止ノズルの近隣のノズル群を代替ノズルに設定する、請求項２又は３に記載の制御装置。
6. 前記制御部は、前記対象物への前記液状物の吐出が完了するまで前記使用禁止ノズルの設定を継続する、請求項２又は３に記載の制御装置。
7. 前記制御部は、気泡除去メンテナンス及び前記吐出検査を１回以上実行しても吐出回復しない吐出不良ノズルに対して前記使用禁止ノズルを設定する、請求項２又は３に記載の制御装置。
8. 液状物を流通する流路に接続され液状物を吐出する複数のノズルを有する吐出ヘッドと、
   請求項１又は３に記載の制御装置と、
   を備えた印刷装置。
9. 前記吐出ヘッドは、立体物を造形する前記液状物を吐出し、
   ３次元プリンタである、請求項８に記載の印刷装置。
10. 液状物を流通する流路に接続され液状物を吐出する複数のノズルを有する吐出ヘッドを備えた印刷装置の制御方法であって、
    パージを含む吐出メンテナンス及び前記ノズルから液状物を吐出させる吐出検査を複数回実行し、継続して吐出不良であるノズル及び吐出不良から復帰後継続して正常吐出するノズル以外を気泡要因の吐出不良ノズルであると判定するステップ、
    を含む印刷装置の制御方法。
11. 液状物を流通する流路に接続され液状物を吐出する複数のノズルを有する吐出ヘッドを備えた印刷装置の制御方法であって、
    パージを含む吐出メンテナンス及び前記ノズルから液状物を吐出させる吐出検査を複数回実行したのち、継続して吐出不良であるノズル及び吐出不良から復帰後継続して正常吐出するノズル以外の吐出不良ノズルを含む、その近隣の前記流路が共通である複数のノズル群を使用禁止ノズルに設定するステップ、
    を含む印刷装置の制御方法。