JP2024035930A - 印刷装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ヘッドにインクを供給するための供給管と他の部材との干渉を抑制しつつ、ヘッドへの液体の安定的な移送を可能とする。【解決手段】印刷装置では、ヘッドを保持するロボットが、第１アームと、第１アームに第１軸まわりの第１関節を介して接続される第２アームと、第２アームに第２軸まわりの第２関節を介して接続される第３アームと、を有する。供給管は、第１固定部により第１アームに、第２固定部により第２アームに、第３固定部により第３アームに固定される。第１関節と第２関節とが並ぶ方向と直交する第１軸に沿って互いに反対の方向を第１方向および第２方向としたとき、第１軸と直交する方向にみたとき、供給管の第１固定部と第２固定部との間の第１区間は、これらの固定部を結ぶ線分よりも第１方向の位置に配置され、かつ、供給管の第２固定部と第３固定部との間の第２区間は、これらの固定部を結ぶ線分よりも第２方向の位置に配置される。【選択図】図６

Description

本開示は、印刷装置に関する。

ロボットを用いてワークの表面にインクジェット方式により印刷を行う印刷装置が知られている。例えば、特許文献１に記載の印刷装置は、多関節ロボットと、多関節ロボットのアーム先端に搭載されるインクジェットヘッドと、を備える。インクジェットヘッドは、インク供給チューブを介してインクタンクに接続されており、インクタンクからのインクをインク滴として吐出する。

特開２００９－２１４０４０号公報

しかし、特許文献１に記載の印刷装置では、多関節ロボットの動作に伴うインク供給チューブの動きが大きいので、インク供給チューブが他の部材に干渉しないよう、多関節ロボットの動作が制約されてしまう。また、多関節ロボットの動作に伴って、供給管が引っ張られたり急激に折れ曲がったりすることにより、供給管内の液体の圧力変動が大きくなったり、供給管による液体の移送が困難になったりしやすい。

以上の課題を解決するために、本開示の印刷装置の一態様は、液体を吐出する複数のノズルを有するヘッドと、第１アームと、前記第１アームに対して第１関節を介して第１軸まわりに回動可能に接続される第２アームと、前記第２アームに対して第２関節を介して第２軸まわりに回動可能に接続される第３アームと、を有し、前記ヘッドを保持するロボットと、前記ヘッドに対して液体を供給する可撓性の供給管と、前記第１アームに前記供給管を固定する第１固定部と、前記第２アームに前記供給管を固定する第２固定部と、前記第３アームに前記供給管を固定する第３固定部と、を備え、前記第１軸は、前記第１関節と前記第２関節とが並ぶ方向と直交する軸であり、前記第１軸に沿った一方の方向を第１方向とし、前記第１方向とは反対方向を第２方向とし、前記供給管の前記第１固定部と前記第２固定部との間の区間を第１区間とし、前記供給管の前記第２固定部と前記第３固定部との間の区間を第２区間としたとき、前記第１軸と直交する方向にみたとき、前記第１区間は、前記第１固定部と前記第2固定部を結ぶ第1線分よりも前記第１方向の位置に配置され、かつ、前記第２区間は、前記第２固定部と前記第３固定部を結ぶ第2線分よりも前記第２方向の位置に配置される。

第１実施形態に係る印刷装置の概略を示す斜視図である。 実施形態に係る印刷装置の電気的な構成を示すブロック図である。 ヘッドユニットの概略構成を示す斜視図である。 圧力調整弁の構成例を示す平面図である。 図４中のＡ－Ａ線断面図である。 第１実施形態の供給管の配置を説明するための図である。 ロボットの印刷動作の一例を説明するための図である。 第２実施形態の供給管の配置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開示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および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、本開示の範囲は、以下の説明において特に本開示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、便宜上、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、以下の説明では、Ｘ軸に沿う一方向がＸ１方向であり、Ｘ１方向と反対の方向がＸ２方向である。同様に、Ｙ軸に沿って互いに反対の方向がＹ１方向およびＹ２方向である。また、Ｚ軸に沿って互いに反対の方向がＺ１方向およびＺ２方向である。

ここで、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、後述のロボット２が設置される空間に設定されるワールド座標系の座標軸に相当する。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。当該ワールド座標系には、ロボット２の後述の基部２１０の位置を基準とするベース座標系がキャリブレーションにより対応付けられる。以下では、便宜上、ワールド座標系をロボット座標系として用いてロボット２の動作を制御する場合が例示される。

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。

１－１．印刷装置の概略
図１は、第１実施形態に係る印刷装置１の概略を示す斜視図である。印刷装置１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、面ＷＦが曲率の異なる複数の部分を有する凸曲面である。印刷時のワークＷは、必要に応じて、例えば、所定の設置台、ロボットハンドまたはコンベアー等の構造体により支持される。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。

図１に示すように、印刷装置１は、ロボット２とヘッドユニット３とコントローラー５と供給管１０と第１固定部１１ａと第２固定部１１ｂと第３固定部１１ｃとを有する。以下、まず、図１に基づいて、これらを順に簡単に説明する。

ロボット２は、ワールド座標系でのヘッドユニット３の位置および姿勢を変化させるロボットである。図１に示す例では、ロボット２は、いわゆる６軸の垂直多関節ロボットである。

図１に示すように、ロボット２は、基部２１０と腕部２２０とを有する。

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

腕部２２０は、基部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、腕部２２０は、リンクとも称されるアーム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。本実施形態では、アーム２２５が「第１アーム」の一例であり、アーム２２４が「第２アーム」の一例であり、アーム２２３が「第３アーム」の一例である。

アーム２２１は、基部２１０に対して回動軸Ｏ１まわりに回動可能に関節２３０＿１を介して連結される。アーム２２２は、アーム２２１に対して回動軸Ｏ２まわりに回動可能に関節２３０＿２を介して連結される。アーム２２３は、アーム２２２に対して回動軸Ｏ３まわりに回動可能に関節２３０＿３を介して連結される。アーム２２４は、アーム２２３に対して回動軸Ｏ４まわりに回動可能に関節２３０＿４を介して連結される。アーム２２５は、アーム２２４に対して回動軸Ｏ５まわりに回動可能に関節２３０＿５を介して連結される。アーム２２６は、アーム２２５に対して回動軸Ｏ６まわりに回動可能に関節２３０＿６を介して連結される。本実施形態では、関節２３０＿５が「第１関節」の一例であり、関節２３０＿４が「第２関節」の一例であり、回動軸Ｏ５が「第１軸」の一例であり、回動軸Ｏ４が「第２軸」の一例である。

関節２３０＿１～２３０＿６のそれぞれは、基部２１０およびアーム２２１～２２６のうち互いに隣り合う２つの部材の一方を他方に対して回動可能に連結する機構である。なお、以下では、関節２３０＿１～２３０＿６のそれぞれを「関節２３０」という場合がある。

図１では図示しないが、関節２３０＿１～２３０＿６のそれぞれには、対応する当該互いに隣り合う２つの部材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、関節２３０＿１～２３０＿６の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２ａに相当する。

回動軸Ｏ１は、基部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。回動軸Ｏ２は、回動軸Ｏ１に対して垂直な軸である。回動軸Ｏ３は、回動軸Ｏ２に対して平行な軸である。回動軸Ｏ４は、回動軸Ｏ３に対して垂直な軸である。回動軸Ｏ５は、回動軸Ｏ４に対して垂直な軸である。回動軸Ｏ６は、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。

以上のロボット２のアーム２２１～２２６のうち最も先端に位置するアーム２２６には、エンドエフェクターとして、ヘッドユニット３がネジ止め等により固定された状態で装着される。

ヘッドユニット３は、「液体」の一例であるインクをワークＷに向けて吐出するヘッド３ａを有するアセンブリーである。本実施形態では、ヘッドユニット３は、ヘッド３ａのほか、圧力調整弁３ｂとエネルギー出射部３ｃとを有する。なお、ヘッドユニット３の詳細については、後に図３に基づいて説明する。

当該インクとしては、特に限定されず、例えば、水系溶媒に染料または顔料等の色材を溶解させた水系インク、紫外線硬化型等の硬化性樹脂を用いた硬化性インク、および、有機溶剤に染料または顔料等の色材を溶解させた溶剤系インク等が挙げられる。中でも、硬化性インクが好適に用いられる。硬化性インクは、特に限定されず、例えば、熱硬化型、光硬化型、放直線硬化型および電子線硬化型等のいずれでもよいが、紫外線硬化型等の光硬化型が好適である。なお、当該インクは、溶液に限定されず、分散媒に色材等を分散質として分散させたインクでもよい。また、当該インクは、色材を含むインクに限定されず、例えば、配線等を形成するための金属粒子等の導電性粒子を分散質として含むインクでもよいし、クリアインクでもよいし、ワークＷの表面処理のための処理液でもよい。

ヘッドユニット３には、図示しない配線および供給管１０が接続される。当該配線は、ヘッド３ａを駆動するための電気信号をヘッド３ａに供給する。当該配線は、供給管１０と同じ経路で配置されてもよいし、供給管１０と異なる経路で配置されてもよい。供給管１０は、図示しないインクタンクからのインクをヘッドユニット３に供給する可撓性の管体である。

供給管１０の構成材料としては、インクに対する耐性を有し、かつ、供給管１０の可撓性を実現し得る材料であればよく、特に限定されないが、樹脂材料を用いることが好ましい。当該樹脂材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、エチレン－プロピレン共重合体、エチレン－酢酸ビニル共重合体、アイオノマー、またはこれら二種以上の混合物等のポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリエステル、ポリエステルエラストマー、ポリアミドエラストマー、ポリウレタン、ポリウレタンエラストマー、ポリイミド、フッ素系樹脂等の高分子材料またはこれらの混合物が挙げられる。供給管１０としては内径φ３ｍｍ、外径φ５ｍｍのサーモフロンブラックトラックパスカル（株式会社三ツ星製）が例示される。

供給管１０は、ロボット２の腕部２２０に第１固定部１１ａ、第２固定部１１ｂおよび第３固定部１１ｃにより部分的に固定される。第１固定部１１ａは、アーム２２５に供給管１０を固定する。第２固定部１１ｂは、アーム２２４に供給管１０を固定する。第３固定部１１ｃは、アーム２２３に供給管１０を固定する。供給管１０、第１固定部１１ａ、第２固定部１１ｂおよび第３固定部１１ｃの詳細については、後に図６に基づいて説明する。

コントローラー５は、ロボット２の駆動を制御するロボットコントローラーである。以下、図２に基づいて、印刷装置１の電気的な構成について、コントローラー５の詳細な説明を含めて説明する。

１－２．印刷装置の電気的な構成
図２は、第１実施形態に係る印刷装置１の電気的な構成を示すブロック図である。図２では、印刷装置１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、印刷装置１は、前述の図１に示す構成要素のほか、コントローラー５に通信可能に接続される制御モジュール６と、コントローラー５および制御モジュール６に通信可能に接続されるコンピューター７と、を有する。

なお、図２に示す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、コントローラー５または制御モジュール６の機能の一部または全部は、コンピューター７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５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。

コントローラー５は、ロボット２の駆動を制御する機能と、ヘッドユニット３でのインクの吐出動作をロボット２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５は、記憶回路５ａと処理回路５ｂとを有する。

記憶回路５ａは、処理回路５ｂが実行する各種プログラムと、処理回路５ｂが処理する各種データと、を記憶する。記憶回路５ａ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５ａの一部または全部は、処理回路５ｂに含まれてもよい。

記憶回路５ａには、印刷経路情報Ｄａが記憶される。印刷経路情報Ｄａは、ロボット２の動作の制御に用いられ、ヘッド３ａの移動すべき経路におけるヘッド３ａの位置および姿勢を示す情報である。印刷経路情報Ｄａは、例えば、ベース座標系またはワールド座標系の座標値を用いて表される。印刷経路情報Ｄａは、ワークＷの少なくとも一部の形状を表すワークデータと後述のノズル面ＦＮの少なくとも一部の形状を表すノズル面データとに基づいて、コンピューター７により生成される。印刷経路情報Ｄａは、コンピューター７から記憶回路５ａに入力される。なお、印刷経路情報Ｄａは、ワーク座標系の座標値を用いて表されてもよい。この場合、印刷経路情報Ｄａは、ワーク座標系の座標値からベース座標系またはワールド座標系の座標値に変換した後にロボット２の動作の制御に用いられる。

処理回路５ｂは、印刷経路情報Ｄａに基づいてロボット２のアーム駆動機構２ａの動作を制御するとともに、信号Ｄ３を生成する。処理回路５ｂ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５ｂ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。

ここで、アーム駆動機構２ａは、前述の関節２３０＿１～２３０＿６の駆動機構の集合体であり、関節２３０ごとに、ロボット２の関節部を駆動するためのモーターと、ロボット２の関節部の回転角度を検出するエンコーダーと、を有する。

処理回路５ｂは、印刷経路情報Ｄａをロボット２の各関節２３０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。そして、処理回路５ｂは、各関節２３０の実際の回転角度および回転速度等の動作量が印刷経路情報Ｄａに基づく前述の演算結果となるように、アーム駆動機構２ａの各エンコーダーからの出力Ｄ１に基づいて、制御信号Ｓｋ１を出力する。制御信号Ｓｋ１は、アーム駆動機構２ａのモーターの駆動を制御するための信号である。ここで、制御信号Ｓｋ１は、必要に応じて、図示しない距離センサーからの出力に基づいて処理回路５ｂにより補正される。

また、処理回路５ｂは、アーム駆動機構２ａの複数のエンコーダーのうちの少なくとも１つからの出力Ｄ１に基づいて、信号Ｄ３を生成する。例えば、処理回路５ｂは、当該複数のエンコーダーのうちの１つからの出力Ｄ１が所定値となるタイミングのパルスを含む信号Ｄ３を生成する。

制御モジュール６は、コントローラー５から出力される信号Ｄ３とコンピューター７からの印刷データとに基づいて、ヘッドユニット３でのインクの吐出動作を制御する回路である。制御モジュール６は、タイミング信号生成回路６ａと電源回路６ｂと制御回路６ｃと駆動信号生成回路６ｄとを有する。

タイミング信号生成回路６ａは、信号Ｄ３に基づいてタイミング信号ＰＴＳを生成する。タイミング信号生成回路６ａは、例えば、信号Ｄ３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。

電源回路６ｂ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、制御モジュール６およびヘッドユニット３の各部に適宜に供給される。例えば、電源回路６ｂ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、ヘッドユニット３に供給される。また、電源電位ＶＨＶは、駆動信号生成回路６ｄに供給される。

制御回路６ｃ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６ｄに入力され、それ以外の信号は、ヘッドユニット３のスイッチ回路３ｅに入力される。

制御信号ＳＩは、ヘッドユニット３のヘッド３ａが有する駆動素子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、印刷データに基づいて、当該駆動素子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ための信号である。この指定により、例えば、当該駆動素子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、当該駆動素子の駆動タイミングを規定することにより、当該ノズルからのインクの吐出タイミングを規定するための信号である。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。

以上の制御回路６ｃは、例えば、１個以上のＣＰＵ等のプロセッサーを含む。なお、制御回路６ｃは、ＣＰＵに代えて、または、ＣＰＵに加えて、ＦＰＧＡ等のプログラマブルロジックデバイスを含んでもよい。

駆動信号生成回路６ｄは、ヘッドユニット３のヘッド３ａの有する各駆動素子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６ｄ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６ｄでは、当該ＤＡ変換回路が制御回路６ｃ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６ｂ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、当該駆動素子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、ヘッドユニット３のスイッチ回路３ｅを介して、駆動信号生成回路６ｄから当該駆動素子に供給される。

ここで、スイッチ回路３ｅ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スイッチング素子を含む回路である。

コンピューター７は、プログラムＰＧ等のプログラムをインストールしたデスクトップ型またはノート型等のコンピューターである。コンピューター７は、印刷経路情報Ｄａを生成する機能と、コントローラー５に印刷経路情報Ｄａ等の情報を供給する機能と、制御モジュール６に印刷データＩｍｇ等の情報を供給する機能と、を有する。本実施形態のコンピューター７は、これらの機能のほか、エネルギー出射部３ｃの駆動を制御する機能を有する。

コンピューター７は、記憶回路７ａと処理回路７ｂとを有する。そのほか、図示しないが、コンピューター７は、ユーザーからの操作を受け付けるキーボートまたはマウス等の入力装置を有する。なお、コンピューター７は、印刷経路情報Ｄａの生成に必要な情報を表示する液晶パネル等の表示装置を有してもよい。

記憶回路７ａは、処理回路７ｂが実行する各種プログラムと、処理回路７ｂが処理する各種データと、を記憶する。記憶回路７ａは、例えば、ＲＡＭ等の揮発性のメモリーとＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭまたはＰＲＯＭ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７ａの一部または全部は、処理回路７ｂに含まれてもよい。

記憶回路７ａには、印刷経路情報Ｄａが記憶される。

処理回路７ｂは、記憶回路７ａから読み込んだプログラムの実行により前述の各機能を実現する。処理回路７ｂは、例えば、１個以上のＣＰＵ等のプロセッサーを含む。なお、処理回路７ｂは、ＣＰＵに代えて、または、ＣＰＵに加えて、ＦＰＧＡ等のプログラマブルロジックデバイスを含んでもよい。

１－３．ヘッドユニットの構成
図３は、ヘッドユニット３の概略構成を示す斜視図である。以下の説明は、便宜上、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、以下の説明では、ａ軸に沿う一方向がａ１方向であり、ａ１方向と反対の方向がａ２方向である。同様に、ｂ軸に沿って互いに反対の方向がｂ１方向およびｂ２方向である。また、ｃ軸に沿って互いに反対の方向がｃ１方向およびｃ２方向である。

ここで、ａ軸、ｂ軸およびｃ軸は、ヘッドユニット３に設定されるツール座標系の座標軸に相当し、前述のロボット２の動作により前述のワールド座標系またはロボット座標系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。なお、ツール座標系とベース座標系またはロボット座標系とは、キャリブレーションにより対応付けされる。

ツール座標系は、ツールセンターポイントＴＣＰを基準として設定される。したがって、ヘッド３ａの位置および姿勢は、ツールセンターポイントＴＣＰを基準として規定される。図３に示す例では、ツールセンターポイントＴＣＰは、ヘッド３ａからインクの吐出方向ＤＥに間隔を隔てた空間に配置される。なお、ツールセンターポイントＴＣＰの位置は、図３に示す例に限定されず、例えば、ノズル面ＦＮの中心でもよい。

ヘッドユニット３は、前述のように、ヘッド３ａと圧力調整弁３ｂとエネルギー出射部３ｃ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３ｆに支持される。なお、図３に示す例では、ヘッドユニット３が有するヘッド３ａおよび圧力調整弁３ｂのそれぞれの数が１個であるが、当該数は、図３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３ｂ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、基部２１０に対して固定の位置でもよい。

支持体３ｆ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３ｆが扁平な箱状をなすが、支持体３ｆの形状は、特に限定されず、任意である。

以上の支持体３ｆは、前述のアーム２２６に装着される。したがって、ヘッド３ａ、圧力調整弁３ｂおよびエネルギー出射部３ｃが支持体３ｆにより一括してアーム２２６に支持される。このため、アーム２２６に対するヘッド３ａ、圧力調整弁３ｂおよびエネルギー出射部３ｃのそれぞれの相対的な位置が固定される。図３に示す例では、ヘッド３ａに対してｃ１方向の位置には、圧力調整弁３ｂが配置される。ヘッド３ａに対してａ２方向の位置には、エネルギー出射部３ｃが配置される。

ヘッド３ａは、ノズル面ＦＮと、ノズル面ＦＮに開口する複数のノズルＮと、を有する。ノズル面ＦＮは、ノズルＮが開口するノズル面であり、例えば、シリコン(Ｓｉ)または金属等の材料で構成されるか、または、その板面を延長した平面上に他の部材がヘッドユニット３の構成要素として配置される場合、ノズルプレートの板面と当該他の部材の面とで構成される面である。図３に示す例では、ノズル面ＦＮの法線方向、すなわちノズルＮからのインクの吐出方向ＤＥがｃ２方向である。

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ＮＬ１と第２ノズル列ＮＬ２とに区分される。第１ノズル列ＮＬ１および第２ノズル列ＮＬ２のそれぞれは、ｂ軸に沿う方向であるノズル列方向ＤＮ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、ヘッド３ａにおける第１ノズル列ＮＬ１の各ノズルＮに関連する要素と第２ノズル列ＮＬ２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ＮＬ１における複数のノズルＮと第２ノズル列ＮＬ２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ＮＬ１および第２ノズル列ＮＬ２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ＮＬ１における複数のノズルＮと第２ノズル列ＮＬ２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。

なお、本実施形態において、各ノズル列に含まれる個々のノズルＮのｂ軸に沿う方向におけるノズル密度は３００ｎｐｉ（ノズル数／インチ）である。しかしながら、本発明はこれに限定されず、より低いノズル密度であってもよいが、印刷品位や効率の観点から最低でも２５ｎｐｉ以上のノズル密度であることが好ましく、１００ｎｐｉ以上のノズル密度であることがさらに好ましい。また、こうしたノズル密度を実現するために、各ノズル列においてノズルＮを千鳥配置としてもよい。

図示しないが、ヘッド３ａは、ノズルＮごとに、駆動素子である圧電素子と、インクを収容するキャビティと、有する。ここで、当該圧電素子は、当該圧電素子に対応する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方向ＤＥに吐出させる。このようなヘッド３ａ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、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。ヘッド３ａが以上のような構成を有することにより、インクの吐出の有無や吐出の量が、前述の制御モジュール６によってノズルＮごとに個別に制御され、インクによる画像を形成することが可能となる。また、以上のようなヘッド３ａを有する印刷装置においては、後述する供給管の配置による効果が顕著となる。

以上のヘッド３ａには、供給管１０を介して図示しないインクタンクからインクが供給される。ここで、供給管１０とヘッド３ａとの間には、圧力調整弁３ｂが介在する。ここで、圧力調整弁３ｂは、インクを移送する管体で構成されるヘッド接続流路１２を介して、ヘッド３ａに接続される。

エネルギー出射部３ｃは、ワークＷ上のインクを硬化または固化させるための光、熱、電子線または放直線等のエネルギーを出射する。例えば、インクが紫外線硬化性を有する場合、エネルギー出射部３ｃは、紫外線を出射するＬＥＤ（light emitting diode）等の発光素子等で構成される。また、エネルギー出射部３ｃは、エネルギーの出射方向または出射範囲等を調整するためのレンズ等の光学部品等を適宜に有してもよい。

１－４．圧力調整弁の構成
図４は、圧力調整弁３ｂの構成例を示す平面図である。図５は、図４中のＡ－Ａ線断面図である。圧力調整弁３ｂは、ヘッド３ａ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、ヘッド３ａ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、ヘッド３ａ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。

圧力調整弁３ｂは、図５に示すように、流路部材３２１と封止部材３２２と封止部材３２３と弁体３２４と付勢部材３２５と付勢部材３２６とを有する。

流路部材３２１は、供給管１０とヘッド接続流路１２とを連通させる流路Ｑを有する構造体である。流路部材３２１は、例えば、ポリプロピレン等の樹脂材料で構成されており、射出成形等により形成される。図４に示すように、流路部材３２１には、供給口Ｐ１および排出口Ｐ２が設けられる。供給口Ｐ１および排出口Ｐ２は、流路Ｑを介して連通する。供給口Ｐ１には、供給管１０が接続される。排出口Ｐ２には、ヘッド接続流路１２が接続される。

図５に示すように、流路Ｑは、上流側液室Ｑ１および下流側液室Ｑ２を有する。上流側液室Ｑ１は、図示しない流路を介して前述の供給口Ｐ１に連通する空間である。一方、下流側液室Ｑ２は、図示しない流路を介して前述の排出口Ｐ２に連通する空間である。

図４および図５に示す例では、流路部材３２１の外形は、ａ１方向またはａ２方向を厚さ方向とする略板状であり、上流側液室Ｑ１および下流側液室Ｑ２は、流路部材３２１の厚さ方向に並ぶ。ここで、流路部材３２１のａ２方向を向く面には、上流側液室Ｑ１を形成するための凹部３２１ａが設けられる。一方、流路部材３２１のａ１方向を向く面には、下流側液室Ｑ２を形成するための凹部３２１ｂが設けられる。

上流側液室Ｑ１および下流側液室Ｑ２のそれぞれの形状は、ａ１方向またはａ２方向でみる平面視で、円形である。図５に示す例では、平面視における下流側液室Ｑ２の面積は、平面視における上流側液室Ｑ１の面積よりも大きい。なお、上流側液室Ｑ１および下流側液室Ｑ２の形状または大きさ等は、図４および図５に示す例に限定されず、任意である。

流路部材３２１における上流側液室Ｑ１と下流側液室Ｑ２との間には、弁座３２１ｃが設けられる。弁座３２１ｃは、上流側液室Ｑ１と下流側液室Ｑ２とを仕切る隔壁であり、前述の凹部３２１ｂおよび凹部３２１ａのそれぞれの底部を構成する。言い換えると、弁座３２１ｃは、流路Ｑを上流側液室Ｑ１と下流側液室Ｑ２とに区分する。弁座３２１ｃには、孔３２１ｄが設けられる。孔３２１ｄは、ａ１方向またはａ２方向に延びており、上流側液室Ｑ１と下流側液室Ｑ２とを連通させる。

封止部材３２２は、前述の凹部３２１ａの開口を塞ぐように、流路部材３２１に融着または接着等により接合される部材である。封止部材３２２は、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）またはポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）等の樹脂材料で構成される。封止部材３２２は、上流側液室Ｑ１の壁面の一部を構成する部分３２２ａを有する。部分３２２ａの剛性は、封止部材３２２の剛性よりも高い。好ましくは、部分３２２ａは、上流側液室Ｑ１内のインクの圧力変動による実質的に変形しない程度の剛性を有する。

封止部材３２３は、前述の凹部３２１ｂの開口を塞ぐように、流路部材３２１に融着または接着等により接合されるシート状の部材である。封止部材３２３は、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）またはポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）等の樹脂材料で構成される。封止部材３２３は、下流側液室Ｑ２の壁面の一部を構成する部分である可撓部３２３ａを有する。可撓部３２３ａは、下流側液室Ｑ２内のインクの圧力に応じて撓み変形する可撓性を有する。

ここで、可撓部３２３ａは、大気開放される空間と下流側液室Ｑ２とを隔てており、可撓部３２３ａには、下流側液室Ｑ２内のインクの圧力が大気圧よりも低くなることにより、下流側液室Ｑ２に向かう力が加わる。図５に示す例では、可撓部３２３ａの中央部には、受圧板３２３ｂが設けられる。受圧板３２３ｂは、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）またはポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）等の樹脂材料で構成される。なお、受圧板３２３ｂは、可撓部３２３ａと一体で構成されてもよいし、可撓部３２３ａと別体で構成されてもよい。また、受圧板３２３ｂは、必要に応じて設ければよく、弁体３２４に固定されてもよいし、省略してもよい。

弁体３２４は、軸部３２４ａとフランジ部３２４ｂと封止部３２４ｃとを有する。軸部３２４ａおよびフランジ部３２４ｂは、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）またはポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）等の樹脂材料で構成されており、射出成形等により一体で形成される。

軸部３２４ａは、ａ１方向またはａ２方向に延びており、孔３２１ｄに挿入される。軸部３２４ａの幅は、孔３２１ｄの幅よりも小さい。このため、軸部３２４ａのａ１方向またはａ２方向での移動が許容されるとともに、軸部３２４ａの外周面と孔３２１ｄの内周面との間には、インクの流動を許容する隙間が形成される。軸部３２４ａのａ１方向での端は、下流側液室Ｑ２に配置されており、受圧板３２３ｂに接触する。一方、軸部３２４ａのａ２方向での端は、上流側液室Ｑ１に配置される。

フランジ部３２４ｂは、軸部３２４ａのａ２方向での端に設けられており、上流側液室Ｑ１に配置される。フランジ部３２４ｂの幅は、孔３２１ｄの幅よりも大きく、かつ、上流側液室Ｑ１または凹部３２１ａの幅よりも小さい。フランジ部３２４ｂの幅が孔３２１ｄの幅よりも大きいことにより、フランジ部３２４ｂは、弁座３２１ｃとの間に封止部３２４ｃを介在させることができる。また、フランジ部３２４ｂの幅が凹部３２１ａの幅よりも小さいことにより、フランジ部３２４ｂのａ１方向またはａ２方向での移動が許容されるとともに、フランジ部３２４ｂの外周面と凹部３２１ａの内周面との間には、インクの流動を許容する隙間が形成される。

封止部３２４ｃは、弁座３２１ｃとフランジ部３２４ｂとの間に介在する部分を有するように、フランジ部３２４ｂの表面に配置される。封止部３２４ｃは、弾性を有する部材であり、例えば、シリコン系またはフッ素系等のゴム材料またはエラストマー材料で構成される。

付勢部材３２５は、上流側液室Ｑ１に配置され、弁体３２４を弁座３２１ｃに向けて付勢する弾性体である。図５に示す例では、付勢部材３２５は、コイルバネであり、圧縮変形した状態で弁体３２４と封止部材３２２との間に配置される。なお、図５に示す例では、当該コイルバネの幅が一定であるが、これに限定されず、例えば、当該コイルバネの幅が一端から他端に向けて拡がってもよい。また、付勢部材３２５は、弁体３２４を弁座３２１ｃに向けて付勢することができればよく、コイルバネに限定されず、例えば、板バネ等でもよい。

付勢部材３２６は、下流側液室Ｑ２に配置され、可撓部３２３ａの撓み変形のしやすさを調整する弾性体である。図５に示す例では、付勢部材３２６は、コイルバネであり、弁座３２１ｃと受圧板３２３ｂとの間に配置される。なお、図５に示す例では、当該コイルバネの幅が一定であるが、これに限定されず、例えば、当該コイルバネの幅が一端から他端に向けて拡がってもよい。また、付勢部材３２６は、コイルバネに限定されず、例えば、板バネ等でもよい。また、付勢部材３２６は、必要に応じて設ければよく、省略してもよい。

以上の圧力調整弁３ｂでは、下流側液室Ｑ２内のインクの圧力が所定の範囲内の負圧に維持された通常状態では、付勢部材３２５の付勢力により封止部３２４ｃが弁座３２１ｃに密着することにより、上流側液室Ｑ１と下流側液室Ｑ２とが遮断される。すなわち、通常状態では、流路Ｑが閉塞される。

他方、ヘッド３ａよるインクの吐出等に起因して下流側液室Ｑ２内のインクの負圧が所定以上に上昇すると、図５中の二点鎖線で示すように、可撓部３２３ａの撓み変形を伴って受圧板３２３ｂが付勢部材３２５および付勢部材３２６の付勢力に抗して弁体３２４を変位させる。この結果、封止部３２４ｃと弁座３２１ｃとの間に隙間が形成されることにより、上流側液室Ｑ１と下流側液室Ｑ２とが孔３２１ｄを介して連通する。すなわち、流路Ｑが開放される。

流路Ｑが開放されると、供給管１０からのインクが上流側液室Ｑ１から孔３２１ｄを介して下流側液室Ｑ２に供給される。この供給に伴い、下流側液室Ｑ２の内のインクの負圧が低下する。この結果、付勢部材３２５の付勢力により封止部３２４ｃが弁座３２１ｃに再び密着することにより、上流側液室Ｑ１と下流側液室Ｑ２とが遮断される。以上のように、圧力調整弁３ｂがヘッド３ａ内のインクの圧力に応じて開閉することにより、下流側液室Ｑ２内のインクの圧力が所定範囲内の負圧に維持される。

１－５．供給管の配置
図６は、第１実施形態の供給管１０の配置を説明するための図である。図６では、アーム２２４、アーム２２５およびアーム２２６がＺ軸に直交する方向に並ぶ状態で、Ｚ２方向にみたロボット２が示される。ここで、アーム２２４、アーム２２５およびアーム２２６は、回動軸Ｏ４に沿って並ぶ。

図６に示すように、供給管１０は、ロボット２の腕部２２０に第１固定部１１ａ、第２固定部１１ｂおよび第３固定部１１ｃにより部分的に固定される。ここで、前述のように、第１固定部１１ａは、アーム２２５に供給管１０を固定する。第２固定部１１ｂは、アーム２２４に供給管１０を固定する。第３固定部１１ｃは、アーム２２３に供給管１０を固定する。これらの固定により、ロボット２の動作に伴う供給管１０の無駄な動きが抑制される。

第１固定部１１ａ、第２固定部１１ｂおよび第３固定部１１ｃのそれぞれは、例えば、結束バンド等の固定具であり、腕部２２０に設けられる図示しない取付部に供給管１０を締め付けることにより固定する。当該取付部は、例えば、腕部２２０の表面に設けられる孔、フックまたは突起等の構造体である。

なお、これらの固定部による固定方法は、結束バンドによる固定に限定されず、例えば、ネジ留め等による固定でもよい。また、第１固定部１１ａ、第２固定部１１ｂおよび第３固定部１１ｃのそれぞれと供給管１０との間には、意図的な隙間、いわゆる遊びが設けられてもよい。また、図６では、第１固定部１１ａ、第２固定部１１ｂおよび第３固定部１１ｃのそれぞれが腕部２２０の幅方向での中央に位置する態様が例示されるが、この態様に限定されない。例えば、第１固定部１１ａ、第２固定部１１ｂおよび第３固定部１１ｃのそれぞれが腕部２２０の幅方向での中央からずれた位置に配置されてもよい。

図６に示す例では、関節２３０＿４が基準状態である場合の腕部２２０の同一方向を向く面に第１固定部１１ａ、第２固定部１１ｂおよび第３固定部１１ｃが取り付けられる。ここで、基準状態とは、回動軸Ｏ３と回動軸Ｏ５とが、互いに平行になるように関節２３０＿４の回動軸Ｏ４まわりの回転角度が調整された状態である。そして、当該基準状態では、回動軸Ｏ５に直交する方向にみて、供給管１０の第１固定部１１ａと第２固定部１１ｂとの間の区間である第１区間１０ａの長さＬｂが第１固定部１１ａと第２固定部１１ｂとの間の長さＬａよりも長いとともに、供給管１０の第２固定部１１ｂと第３固定部１１ｃとの間の区間である第２区間１０ｂの長さＬｃが第２固定部１１ｂと第３固定部１１ｃとの間の長さＬｄよりも長い。このため、関節２３０＿３～２３０＿５のそれぞれが当該基準状態から正方向および負方向のそれぞれに所定の角度範囲で回動し得る。

なお、本実施形態の長さＬａは、第１固定部１１ａと第２固定部１１ｂとを結ぶ第１線分Ｌ１の長さに相当する。同様に、本実施形態の長さＬｄは、第２固定部１１ｂと第３固定部１１ｃとを結ぶ第２線分Ｌ２の長さに相当する。また、回動軸Ｏ５は、前述のように関節２３０＿５での回動のための軸であり、関節２３０＿５と関節２３０＿４とが並ぶ方向と直交する。

また、第１区間１０ａは、回動軸Ｏ５と直交する方向にみたとき、好ましくは、回動軸Ｏ５および回動軸Ｏ４の両方に直交する方向にみたとき、第１線分Ｌ１よりも、回動軸Ｏ５に沿った一方の方向である第１方向ＤＲ１の位置に配置される。一方、第２区間１０ｂは、回動軸Ｏ５と直交する方向にみたとき、好ましくは、回動軸Ｏ５および回動軸Ｏ４の両方に直交する方向にみたとき、第２線分Ｌ２よりも、第１方向ＤＲ１とは反対方向である第２方向ＤＲ２の位置に配置される。

このように、供給管１０は、腕部２２０の幅方向に蛇行しながら腕部２２０に沿って配置される。このため、ロボット２の動作に伴う供給管１０の引っ張りおよび急激な折れ曲がりが好適に抑制される。ここで、供給管１０の引っ張りまたは急激に折れ曲がると、供給管１０内のインクの圧力が変動する。また、前述の圧力調整弁３ｂが開状態である期間内において、供給管１０内のインクの圧力変動がヘッド３ａ内のインクの圧力変動をもたらす。特に、供給管１０内のインクの圧力が１０ｋＰａ以下である場合、供給管１０内のインクの圧力変動が画質の低下を招きやすい。したがって、この場合、前述のように供給管１０を腕部２２０に蛇行させて配置することは、画質を向上させるうえで有用である。

ここで、回動軸Ｏ５と直交する方向にみて、第１区間１０ａの両端のそれぞれの向く方向は、第２方向ＤＲ２の成分を有する。図６に示す例では、第１区間１０ａの両端のそれぞれの向く方向は、第２方向ＤＲ２に対して僅かに傾斜する。一方、回動軸Ｏ５と直交する方向にみて、第２区間１０ｂの両端のそれぞれの向く方向は、第２方向ＤＲとは反対方向である第１方向ＤＲ１の成分を有する。図６に示す例では、第２区間１０ｂの両端のそれぞれの向く方向は、第１方向ＤＲ１に対して僅かに傾斜する。なお、第１区間１０ａの両端のそれぞれの向く方向は、第２方向ＤＲ２と同方向であってもよい。同様に、第２区間１０ｂの両端のそれぞれの向く方向は、第１方向ＤＲ１と同方向であってもよい。

また、回動軸Ｏ５と直交する方向にみたとき、第１区間１０ａは、第１線分Ｌ１よりも第２方向ＤＲ２の位置には配置されず、かつ、第２区間１０ｂは、第２線分Ｌ２よりも第１方向ＤＲ１の位置に配置されない。しかも、回動軸Ｏ５と直交する方向にみたとき、第１区間１０ａの少なくとも一部は、アーム２２５およびアーム２２４と重ならず、かつ、第２区間１０ｂの少なくとも一部は、アーム２２４およびアーム２２３と重ならない。

第１線分Ｌ１の長さＬａと第１区間１０ａの長さＬｂとは、前述の関節２３０＿４の基準状態の期間だけでなく、印刷動作の期間にわたり、Ｌａ＜Ｌｂの関係を満たす。特に、第１線分Ｌ１の長さＬａと第１区間１０ａの長さＬｂとは、印刷動作を実行する期間にわたり、２×Ｌａ≦Ｌｂ≦５×Ｌａの関係を満たすことが好ましい。この関係を満たすことにより、ロボット２の動作に伴う第１区間１０ａの急激な折れ曲がりおよび無駄な動きを好適に抑制することができる。なお、印刷動作では、後に図７に基づいて説明するように、ヘッド３ａからインクを吐出させつつ、ロボット２がヘッド３ａを移動させる。

同様の観点から、第２線分Ｌ２の長さＬｄと第２区間１０ｂの長さＬｃとは、前述の関節２３０＿４の基準状態の期間だけでなく、印刷動作の期間にわたり、Ｌｄ＜Ｌｃの関係を満たす。特に、第２線分Ｌ２の長さＬｄと第２区間１０ｂの長さＬｃとは、印刷動作を実行する期間にわたり、２×Ｌｄ≦Ｌｃ≦５×Ｌｄの関係を満たすことが好ましい。

また、印刷動作を実行する期間にわたり、第１区間１０ａの曲げ半径は、第１線分Ｌ１の長さＬａの１／２以上であることが好ましい。すなわち、印刷動作を実行する期間にわたり、π×Ｌａ≦Ｌｂの関係を満たすことが好ましい。この場合、ロボット２の動作に伴う供給管１０内のインクの圧力変動を好適に抑制することができる。同様の観点から、印刷動作を実行する期間にわたり、π×Ｌｄ≦Ｌｃの関係を満たすことが好ましい。

前述のように、アーム２２５は、アーム２２４よりもヘッド３ａに近い位置にある。したがって、印刷動作の実行時に供給管１０とワークＷとの干渉を好適に抑制する観点から、Ｌｂ＜Ｌｃの関係を満たすことが好ましい。

１－６．ロボットの印刷動作
図７は、ロボット２の印刷動作の一例を説明するための図である。図７では、ロボット２よりもＸ２方向の位置に載置されるワークＷの面ＷＦに対して印刷する場合が例示される。

印刷動作では、印刷データに基づいてノズルＮから適宜に吐出されるインクがワークＷに付与されることにより、ワークＷ上にインクによる印刷が行われ、印刷画像が形成される。このとき、ロボット２は、印刷経路情報Ｄａに基づいてヘッド３ａの位置および姿勢を変化させる。これにより、ヘッド３ａは、面ＷＦに対して、所定の姿勢を保ちつつ、所定の移動経路ＲＵに沿って移動する。移動経路ＲＵは、位置ＰＳから位置ＰＥまでの経路である。

図７に示す例では、移動経路ＲＵは、Ｚ２方向にみてＸ軸に沿って延びる直線状をなす。そして、ロボット２は、６個の関節２３０のうち３個の関節２３０を動作させることにより印刷動作を行う。より具体的には、ロボット２は、印刷動作の実行中において、関節２３０＿２と関節２３０＿３と関節２３０＿５とのそれぞれの回動軸をＹ軸に平行な状態とし、これらの関節部を動作させる。このような３個の関節２３０の動作により、ヘッド３ａを移動経路ＲＵに沿って安定的に移動させることができる。

なお、ロボット２は、６個の関節２３０のうち４個以上の関節２３０を動作させることにより印刷動作を行ってもよい。この場合、ワークＷの設置位置および設置姿勢は、図４に示す例に限定されず、任意である。また、移動経路ＲＵは、ワークＷの形状、印刷範囲、設置位置および設置姿勢等に応じて決められ、図７に示す例に限定されず、任意である。

１－７．第１実施形態のまとめ
以上のように、印刷装置１は、ヘッド３ａと、ヘッド３ａを保持するロボット２と、可撓性の供給管１０と、第１固定部１１ａと、第２固定部１１ｂと、第３固定部１１ｃと、を備える。ヘッド３ａは、「液体」の一例であるインクを吐出する複数のノズルＮを有する。ロボット２は、「第１アーム」の一例であるアーム２２５と、「第２アーム」の一例であるアーム２２４と、「第３アーム」の一例であるアーム２２３と、を有する。アーム２２４は、アーム２２５に対して、「第１関節」の一例である関節２３０＿５を介して、「第１軸」の一例である回動軸Ｏ５まわりに回動可能に接続される。アーム２２３は、アーム２２４に対して、「第２関節」の一例である関節２３０＿４を介して、「第２軸」の一例である回動軸Ｏ４まわりに回動可能に接続される。供給管１０は、ヘッド３ａに対してインクを供給する。第１固定部１１ａは、アーム２２５に供給管１０を固定する。第２固定部１１ｂは、アーム２２４に供給管１０を固定する。第３固定部１１ｃは、アーム２２３に供給管１０を固定する。

ここで、回動軸Ｏ５は、関節２３０＿５と関節２３０＿４とが並ぶ方向と直交する軸である。そして、回動軸Ｏ５に沿った一方の方向を第１方向ＤＲ１とし、第１方向ＤＲ１とは反対方向を第２方向ＤＲ２としたとき、供給管１０の第１固定部１１ａと第２固定部１１ｂとの間の区間が第１区間１０ａであり、供給管１０の第２固定部１１ｂと第３固定部１１ｃとの間の区間が第２区間１０ｂである。

そのうえで、回動軸Ｏ５と直交する方向にみたとき、第１区間１０ａは、第１固定部１１ａと第２固定部１１ｂを結ぶ第１線分Ｌ１よりも第１方向ＤＲ１の位置に配置され、かつ、第２区間１０ｂは、第２固定部１１ｂと第３固定部１１ｃを結ぶ第２線分Ｌ２よりも第２方向ＤＲ２の位置に配置される。

以上の印刷装置１では、供給管１０がロボット２に対して第１方向ＤＲ１の位置に配置される第１区間１０ａと第２方向ＤＲ２の位置に配置される第２区間１０ｂとに振り分けられるので、第１区間１０ａの長さＬｂを第１固定部１１ａと第２固定部１１ｂとの間の距離よりも長くするとともに、第２区間１０ｂの長さＬｃを第２固定部１１ｂと第３固定部１１ｃとの間の距離よりも長くすることができる。このため、供給管１０によるインクの安定的な移送を実現することができ、印刷動作の実行中において、ヘッド３ａが適切にインクを吐出でき、印刷画像の品位が低下することを抑制できる。また、第１固定部１１ａ、第２固定部１１ｂおよび第３固定部１１ｃが供給管１０をロボット２に固定することにより、ロボット２の動作に伴う供給管１０の無駄な動きが規制されるので、供給管１０と他の部材との干渉を抑制することもできる。

これに対し、第１区間１０ａの長さが第１固定部１１ａと第２固定部１１ｂとの間の距離よりも短かったり、第２区間１０ｂの長さが第２固定部１１ｂと第３固定部１１ｃとの間の距離よりも短かったりする場合、ロボット２の動作に伴って、供給管１０が引っ張られたり急激に折れ曲がったりするので、供給管１０内のインクの圧力変動が大きくなったり、供給管１０によるインクの移送が困難になったりするため、ヘッド３ａが適切にインクを吐出できなくなるという不具合が生じ、印刷画像の品位が低下する場合がある。また、第１固定部１１ａ、第２固定部１１ｂおよび第３固定部１１ｃを省略した構成では、ロボット２の動作に伴う供給管１０の無駄な動きが大きくなるので、供給管１０と他の部材との干渉が生じやすい。

本実施形態では、前述のように、回動軸Ｏ５と直交する方向にみたとき、第１区間１０ａは、第１線分Ｌ１よりも第２方向ＤＲ２の位置には配置されず、かつ、第２区間１０ｂは、第２線分Ｌ２よりも第１方向ＤＲ１の位置に配置されない。このため、ロボット２の動作に伴う供給管１０の無駄な動きが好適に規制される。

また、前述のように、回動軸Ｏ５と直交する方向にみたとき、第１区間１０ａの少なくとも一部は、アーム２２５およびアーム２２４と重ならず、かつ、第２区間１０ｂの少なくとも一部は、アーム２２４およびアーム２２３と重ならない。このため、ロボット２の動作に伴う供給管１０の引っ張りまたは急激な折れ曲がりが好適に抑制される。

さらに、前述のように、第１線分Ｌ１の長さをＬａとし、第１区間１０ａの長さをＬｂとしたとき、ヘッド３ａからインクを吐出させつつ、ロボット２がヘッド３ａを移動させる印刷動作を実行する期間にわたり、２×Ｌａ≦Ｌｂ≦５×Ｌａの関係を満たすことが好ましい。第１区間１０ａの長さＬｂを第１線分Ｌ１の長さＬａに対して２倍以上とすることにより、ロボット２の動作に伴う第１区間１０ａの急激な折れ曲がりが好適に抑制される。また、第１区間１０ａの長さＬｂを第１線分Ｌ１の長さＬａに対して５倍以下とすることにより、ロボット２の動作に伴う第１区間１０ａの無駄な動きが好適に抑制される。

また、前述のように、印刷動作を実行する期間にわたり、π×Ｌａ≦Ｌｂの関係を満たすことが好ましい。この場合、ロボット２の動作に伴う供給管１０内のインクの圧力変動を好適に抑制することができる。

さらに、前述のように、アーム２２５は、アーム２２４よりもヘッド３ａに近い位置にある。そして、第１区間１０ａの長さをＬｂとし、第２区間１０ｂの長さをＬｃとしたとき、Ｌｂ＜Ｌｃの関係を満たすことが好ましい。この場合、印刷動作の実行時に供給管１０とワークＷとの干渉を好適に抑制することができる。

また、供給管１０内のインクの圧力が１０ｋＰａ以下である場合、供給管１０の引っ張りまたは急激に折れ曲がると、印刷画像の品位が低下しやすい。したがって、この場合、前述のように供給管１０がロボット２に対して第１方向ＤＲ１の位置に配置される第１区間１０ａと第２方向ＤＲ２の位置に配置される第２区間１０ｂとに振り分けられることによる効果が顕著に得られる。

さらに、前述のように、印刷装置１は、ヘッド３ａに接続されるヘッド接続流路１２と、ヘッド接続流路１２と供給管１０との間に設けられる圧力調整弁３ｂと、をさらに備える。圧力調整弁３ｂは、上流側液室Ｑ１と下流側液室Ｑ２と弁体３２４と可撓性の可撓部３２３ａと付勢部材３２６とを有する。上流側液室Ｑ１は、供給管１０に接続する。下流側液室Ｑ２は、ヘッド接続流路１２に接続する。弁体３２４は、上流側液室Ｑ１と下流側液室Ｑ２との間を開閉する。可撓部３２３ａは、下流側液室Ｑ２の内壁の一部を構成する。付勢部材３２６は、下流側液室Ｑ２の容積を拡大する方向に可撓部３２３ａを付勢する。

このような圧力調整弁３ｂを用いる構成では、圧力調整弁３ｂが開状態である期間において、供給管１０内のインクの圧力変動がヘッド３ａに及びやすい。したがって、前述のように供給管１０がロボット２に対して第１方向ＤＲ１の位置に配置される第１区間１０ａと第２方向ＤＲ２の位置に配置される第２区間１０ｂとに振り分けられることによる効果が顕著に得られる。

また、前述のように、回動軸Ｏ５および回動軸Ｏ４は、互いに直交する。このため、関節２３０＿４の動作に伴って供給管１０の引っ張りまたは急激に折れ曲がりが生じやすい。したがって、この場合、前述のように供給管１０がロボット２に対して第１方向ＤＲ１の位置に配置される第１区間１０ａと第２方向ＤＲ２の位置に配置される第２区間１０ｂとに振り分けられることによる効果が顕著に得られる。

２．第２実施形態
以下、本開示の第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。

図８は、第２実施形態の供給管１０Ａの配置を説明するための図である。本実施形態の印刷装置１Ａは、供給管１０に代えて供給管１０Ａを有するとともに、第１固定部１１ａ、第２固定部１１ｂおよび第３固定部１１ｃに代えて第１固定部１１ｄ、第２固定部１１ｅおよび第３固定部１１ｆを備えること以外は、前述の第１実施形態の印刷装置１と同様に構成される。

本実施形態では、ロボット２のアーム２２３が「第１アーム」の一例であり、アーム２２２が「第２アーム」の一例であり、アーム２２１が「第３アーム」の一例である。ここで、関節２３０＿３が「第１関節」の一例であり、関節２３０＿２が「第２関節」の一例であり、回動軸Ｏ３が「第１軸」の一例であり、回動軸Ｏ２が「第２軸」の一例である。

図８に示すように、供給管１０Ａは、ロボット２の腕部２２０に第１固定部１１ｄ、第２固定部１１ｅおよび第３固定部１１ｆにより部分的に固定される。第１固定部１１ａ、第２固定部１１ｂおよび第３固定部１１ｃのそれぞれは、配置が異なること以外は、前述の第１実施形態の第１固定部１１ａ、第２固定部１１ｂおよび第３固定部１１ｃのそれぞれと同様に構成される。

ここで、第１固定部１１ｄは、アーム２２３に供給管１０Ａを固定する。第２固定部１１ｅは、アーム２２２に供給管１０Ａを固定する。第３固定部１１ｆは、アーム２２１に供給管１０Ａを固定する。これらの固定により、ロボット２の動作に伴う供給管１０の無駄な動きが抑制される。

なお、図８では図示が省略されるが、印刷装置１は、前述の第１実施形態の第１固定部１１ａ、第２固定部１１ｂおよび第３固定部１１ｃを備えてもよい。この場合、第３固定部１１ｃは、本実施形態の第１固定部１１ｄを兼ねてもよい。

図８に示す例では、第１固定部１１ｄ、第２固定部１１ｅおよび第３固定部１１ｆが腕部２２０の同一方向を向く面に取り付けられる。そして、回動軸Ｏ３に直交する方向にみて、供給管１０Ａの第１固定部１１ｄと第２固定部１１ｅとの間の区間である第１区間１０ｃの長さＬｂが第１固定部１１ｄと第２固定部１１ｅとの間の長さＬａよりも長いとともに、供給管１０Ａの第２固定部１１ｅと第３固定部１１ｆとの間の区間である第２区間１０ｄの長さＬｃが第２固定部１１ｅと第３固定部１１ｆとの間の長さＬｄよりも長い。このため、関節２３０＿１～２３０＿３のそれぞれが図８に示す状態から正方向および負方向のそれぞれに所定の角度範囲で回動し得る。

なお、本実施形態の長さＬａは、第１固定部１１ｄと第２固定部１１ｅとを結ぶ第１線分Ｌ１の長さに相当する。同様に、本実施形態の長さＬｄは、第２固定部１１ｅと第３固定部１１ｆとを結ぶ第２線分Ｌ２の長さに相当する。また、回動軸Ｏ３は、前述のように関節２３０＿３での回動のための軸であり、関節２３０＿２と関節２３０＿３とが並ぶ方向と直交する。

また、第１区間１０ｃは、回動軸Ｏ３と直交する方向にみたとき、第１線分Ｌ１よりも、回動軸Ｏ３に沿った一方の方向である第１方向ＤＲ１の位置に配置される。一方、第２区間１０ｄは、回動軸Ｏ３と直交する方向にみたとき、第２線分Ｌ２よりも、第１方向ＤＲ１とは反対方向である第２方向ＤＲ２の位置に配置される。このように、供給管１０Ａは、腕部２２０の幅方向に蛇行しながら腕部２２０に沿って配置される。

ここで、第１区間１０ｃの両端のそれぞれの向く方向は、第２方向ＤＲ２の成分を有する。図８に示す例では、第１区間１０ｃの両端のそれぞれの向く方向は、第２方向ＤＲ２に対して僅かに傾斜する。一方、第２区間１０ｄの両端のそれぞれの向く方向は、第１方向ＤＲ１の成分を有する。図８に示す例では、第２区間１０ｄの両端のそれぞれの向く方向は、第１方向ＤＲ１に対して僅かに傾斜する。

また、回動軸Ｏ３と直交する方向にみたとき、第１区間１０ｃは、第１線分Ｌ１よりも第２方向ＤＲ２の位置には配置されず、かつ、第２区間１０ｄは、第２線分Ｌ２よりも第１方向ＤＲ１の位置に配置されない。しかも、回動軸Ｏ３と直交する方向にみたとき、第１区間１０ｃの少なくとも一部は、アーム２２５およびアーム２２４と重ならず、かつ、第２区間１０ｄの少なくとも一部は、アーム２２４およびアーム２２３と重ならない。

第１線分Ｌ１の長さＬａと第１区間１０ｃの長さＬｂとは、印刷動作を実行する期間にわたり、２×Ｌａ≦Ｌｂ≦５×Ｌａの関係を満たすことが好ましい。この関係を満たすことにより、ロボット２の動作に伴う第１区間１０ｃの急激な折れ曲がりおよび無駄な動きを好適に抑制することができる。

同様の観点から、第２線分Ｌ２の長さＬｄと第２区間１０ｄの長さＬｃとは、印刷動作を実行する期間にわたり、２×Ｌｄ≦Ｌｃ≦５×Ｌｄの関係を満たすことが好ましい。

また、印刷動作を実行する期間にわたり、π×Ｌａ≦Ｌｂの関係を満たすことが好ましい。この場合、ロボット２の動作に伴う供給管１０Ａ内のインクの圧力変動を好適に抑制することができる。同様の観点から、印刷動作を実行する期間にわたり、π×Ｌｄ≦Ｌｃの関係を満たすことが好ましい。

前述のように、アーム２２３は、アーム２２２よりもヘッド３ａに近い位置にある。したがって、印刷動作の実行時に供給管１０ＡとワークＷとの干渉を好適に抑制する観点から、Ｌｂ＜Ｌｃの関係を満たすことが好ましい。

以上の第２実施形態によっても、供給管１０Ａと他の部材との干渉を抑制しつつ、供給管１０Ａを介してヘッド３ａへインクを安定的に移送することができる。本実施形態では、前述のように、回動軸Ｏ３が「第１軸」の一例であり、回動軸Ｏ２が「第２軸」の一例である。回動軸Ｏ３および回動軸Ｏ２は、互いに平行である。このような場合であっても、前述のように供給管１０Ａがロボット２に対して第１方向ＤＲ１の位置に配置される第１区間１０ａと第２方向ＤＲ２の位置に配置される第２区間１０ｂとに振り分けられることによる効果が顕著に得られる。

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、供給管１０がロボット２の腕部２２０の幅方向に蛇行するように配置される構成が例示されるが、当該構成に限定されず、例えば、供給管１０が腕部２２０に巻き付くように螺旋状に配置されてもよい。

３－２．変形例２
前述の形態では、ロボットとして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。ロボットは、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、ロボットの腕部は、回動機構で構成される関節部に加えて、伸縮機構または直動機構等を有してもよい。ただし、印刷動作での印刷品質と非印刷動作でのロボットの動作の自由度とのバランスの観点から、ロボットは、６軸以上の多軸ロボットであることが好ましい。

ここで、ロボットは、回動のための関節を介して接続される３つのアームを有していればよい。当該３つのアームのうち、最も先端のアームが第１アームであり、最も基端のアームが第３アームであり、第１アームと第３アームとの間のアームが第２アームである。また、第１アームと第２アームとを回動可能に接続する関節が第１関節であり、第２アームと第３アームとを回動可能に接続する関節が第２関節である。そして、第１固定部が第１アームに取り付けられ、第２固定部が第２アームに取り付けられ、第３固定部が第３アームに取り付けられる。

このように、第１固定部、第２固定部および第３固定部が取り付けられるアームは、前述の形態に限定されず、回動のための関節を介して接続される３つのアームであればよい。

３－３．変形例３
前述の形態では、ロボットに対する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、ロボットのエンドエフェクターとして装着されるハンド等の把持機構によりヘッドを把持することにより、ロボットに対してヘッドを固定してもよい。

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開示を適用することができる。

３－５．変形例５
本開示の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、印刷装置は、接着剤等の液体を媒体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。

１…印刷装置、１Ａ…印刷装置、２…ロボット、２ａ…アーム駆動機構、３…ヘッドユニット、３ａ…ヘッド、３ｂ…圧力調整弁、３ｃ…エネルギー出射部、３ｅ…スイッチ回路、３ｆ…支持体、５…コントローラー、５ａ…記憶回路、５ｂ…処理回路、６…制御モジュール、６ａ…タイミング信号生成回路、６ｂ…電源回路、６ｃ…制御回路、６ｄ…駆動信号生成回路、７…コンピューター、７ａ…記憶回路、７ｂ…処理回路、１０…供給管、１０Ａ…供給管、１０ａ…第１区間、１０ｂ…第２区間、１０ｃ…第１区間、１０ｄ…第２区間、１１ａ…第１固定部、１１ｂ…第２固定部、１１ｃ…第３固定部、１１ｄ…第１固定部、１１ｅ…第２固定部、１１ｆ…第３固定部、１２…ヘッド接続流路、２１０…基部、２２０…腕部、２２１…アーム、２２２…アーム、２２３…アーム、２２４…アーム、２２５…アーム、２２６…アーム、２３０…関節、２３０＿１…関節、２３０＿２…関節、２３０＿３…関節、２３０＿４…関節、２３０＿５…関節、２３０＿６…関節、３２１…流路部材、３２１ａ…凹部、３２１ｂ…凹部、３２１ｃ…弁座、３２１ｄ…孔、３２２…封止部材、３２２ａ…部分、３２３…封止部材、３２３ａ…可撓部、３２３ｂ…受圧板、３２４…弁体、３２４ａ…軸部、３２４ｂ…フランジ部、３２４ｃ…封止部、３２５…付勢部材、３２６…付勢部材、ＣＬＫ…クロック信号、ＣＮＧ…チェンジ信号、Ｃｏｍ…駆動信号、Ｄ１…出力、Ｄ３…信号、ＤＥ…吐出方向、ＤＮ…ノズル列方向、ＤＲ…第２方向、ＤＲ１…第１方向、ＤＲ２…第２方向、Ｄａ…印刷経路情報、ＦＮ…ノズル面、Ｉｍｇ…印刷データ、Ｌ１…第１線分、Ｌ２…第２線分、ＬＡＴ…ラッチ信号、Ｎ…ノズル、ＮＬ１…第１ノズル列、ＮＬ２…第２ノズル列、Ｏ１…回動軸、Ｏ２…回動軸、Ｏ３…回動軸、Ｏ４…回動軸、Ｏ５…回動軸、Ｏ６…回動軸、Ｐ１…供給口、Ｐ２…排出口、ＰＤ…駆動パルス、ＰＥ…位置、ＰＧ…プログラム、ＰＳ…位置、ＰＴＳ…タイミング信号、Ｑ…流路、Ｑ１…上流側液室、Ｑ２…下流側液室、ＲＵ…移動経路、ＳＩ…制御信号、Ｓｋ１…制御信号、ＴＣＰ…ツールセンターポイント、ＶＢＳ…オフセット電位、ＶＨＶ…電源電位、Ｗ…ワーク、ＷＦ…面、ｄＣｏｍ…波形指定信号。

Claims (10)

1. 液体を吐出する複数のノズルを有するヘッドと、
   第１アームと、前記第１アームに対して第１関節を介して第１軸まわりに回動可能に接続される第２アームと、前記第２アームに対して第２関節を介して第２軸まわりに回動可能に接続される第３アームと、を有し、前記ヘッドを保持するロボットと、
   前記ヘッドに対して液体を供給する可撓性の供給管と、
   前記第１アームに前記供給管を固定する第１固定部と、
   前記第２アームに前記供給管を固定する第２固定部と、
   前記第３アームに前記供給管を固定する第３固定部と、を備え、
   前記第１軸は、前記第１関節と前記第２関節とが並ぶ方向と直交する軸であり、
   前記第１軸に沿った一方の方向を第１方向とし、
   前記第１方向とは反対方向を第２方向とし、
   前記供給管の前記第１固定部と前記第２固定部との間の区間を第１区間とし、
   前記供給管の前記第２固定部と前記第３固定部との間の区間を第２区間としたとき、
   前記第１軸と直交する方向にみたとき、前記第１区間は、前記第１固定部と前記第２固定部を結ぶ第１線分よりも前記第１方向の位置に配置され、かつ、前記第２区間は、前記第２固定部と前記第３固定部を結ぶ第２線分よりも前記第２方向の位置に配置される、
   ことを特徴とする印刷装置。
2. 前記第１軸と直交する方向にみたとき、前記第１区間は、前記第１線分よりも前記第２方向の位置には配置されず、かつ、前記第２区間は、前記第２線分よりも前記第１方向の位置に配置されない、
   ことを特徴とする請求項１に記載の印刷装置。
3. 前記第１軸と直交する方向にみたとき、前記第１区間の少なくとも一部は、前記第１アームおよび前記第２アームと重ならず、かつ、前記第２区間の少なくとも一部は、前記第２アームおよび前記第３アームと重ならない、
   ことを特徴とする請求項２に記載の印刷装置。
4. 前記第１線分の長さをＬａとし、
   前記第１区間の長さをＬｂとしたとき、
   前記ヘッドから液体を吐出させつつ、前記ロボットが前記ヘッドを移動させる印刷動作を実行する期間にわたり、２×Ｌａ≦Ｌｂ≦５×Ｌａの関係を満たす、
   ことを特徴とする請求項３に記載の印刷装置。
5. 前記印刷動作を実行する期間にわたり、π×Ｌａ≦Ｌｂの関係を満たす、
   ことを特徴とする請求項４に記載の印刷装置。
6. 前記第１アームは、前記第２アームよりも前記ヘッドに近い位置にあり、
   前記第１区間の長さをＬｂとし、
   前記第２区間の長さをＬｃとしたとき、
   Ｌｂ＜Ｌｃの関係を満たす、
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の印刷装置。
7. 前記供給管内の液体の圧力は、１０ｋＰａ以下である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の印刷装置。
8. 前記ヘッドに接続されるヘッド接続流路と、
   前記ヘッド接続流路と前記供給管との間に設けられる圧力調整弁と、をさらに備え、
   前記圧力調整弁は、
   前記供給管に接続する上流側液室と、
   前記ヘッド接続流路に接続する下流側液室と、
   前記上流側液室と前記下流側液室との間を開閉する弁体と、
   前記下流側液室の内壁の一部を構成する可撓性の可撓部と、
   前記下流側液室の容積を拡大する方向に前記可撓部を付勢する付勢部材と、を有する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の印刷装置。
9. 前記第１軸および前記第２軸は、互いに直交する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の印刷装置。
10. 前記第１軸および前記第２軸は、互いに平行である、
    ことを特徴とする請求項１に記載の印刷装置。

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