JP7310023B2 - 記録装置 - Google Patents

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Description

開示の実施形態は、記録装置に関する。
記録装置の１つとして、ヘッドから液体や液滴を吐出することにより、画像等の記録を行うインクジェット記録方式を利用したインクジェットプリンタやインクジェットプロッタが知られている。前述のインクジェット方式の記録装置に関して、安定した吐出性能を確保することを目的とした技術が提案されている。
特開２０１６－１５９５１４号公報
実施形態の一態様に係る記録装置は、所定の回転軸まわりに回転可能であり、内部で液体を循環させつつ、液体を吐出する液体吐出部と、印刷方向に沿って往復移動しながら液滴を吐出するように液体吐出部の動作を制御する制御部とを備える。制御部は、液体吐出部の内部を循環する液体の正圧側から印刷が開始されるように、液体吐出部の位置及び姿勢を制御する。
図１は、実施形態に係る液体吐出システムの概要を示す模式図である。 図２は、実施形態に係る液体吐出システムの概要を示す模式図である。 図３は、実施形態に係る液体吐出ヘッドの外観構成の模式的に示す斜視図である。 図４は、実施形態に係る液体吐出ヘッドの平面図である。 図５は、実施形態に係る液体吐出ヘッドの内部の流路を模式的に示す図である。 図６は、実施形態に係る液体吐出システムの概略的なハードウェア構成例を示す図である。 図７は、実施形態に係る液体吐出システムが備える各部の機能構成の一例を示すブロック図である。 図８は、実施形態に係るヘッド制御用データの概要を示す図である。 図９は、実施形態に係る液体吐出ヘッドの動作制御の概要（その１）を示す図である。 図１０は、実施形態に係る液体吐出ヘッドの反転方法（その１）を示す図である。 図１１は、実施形態に係る液体吐出ヘッドの反転方法（その２）を示す図である。 図１２は、実施形態に係る液体吐出ヘッドの動作制御の概要（その２）を示す図である。 図１３は、実施形態に係る制御ユニットにより実行される処理手順の一例を示すフローチャートである。 図１４は、変形例に係る液体吐出システムの概略的な構成を示す模式図である。 図１５は、変形例に係る制御ユニットにより実行される処理手順の一例を示すフローチャートである。 図１６は、変形例に係る液体吐出システムの概要を示す図である。
以下、本願が開示する記録装置の実施形態を、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態により、本願に係る発明が限定されるものではない。
以下の実施形態では、本願が開示する記録装置の一例として、インクジェット方式で液体（又は液滴）を吐出する液体吐出ヘッドがロボットアームに搭載された液体吐出システムについて説明する。本願が開示する記録装置は、インクジェット記録方式を利用したインクジェットプリンタやインクジェットプロッタの他、インクジェット方式で液体（又は液滴）を吐出する各種装置に適用できる。
＜＜液体吐出システムの概要＞＞
図１及び図２を用いて、実施形態に係る液体吐出システムの概要について説明する。図１及び図２は、実施形態に係る液体吐出システムの概要を示す模式図である。
図１又は図２に示すように、液体吐出システム１は、制御ユニット１００と、ロボットアーム２００と、液体吐出ヘッド３００と、循環装置４００とを備える。
制御ユニット１００は、例えば、ロボットアーム２００に内蔵される。なお、制御ユニット１００は、ロボットアーム２００からは独立した外部装置に搭載され、ロボットアーム２００と通信可能に接続されてもよい。制御ユニット１００は、ロボットアーム２００の動作を制御する指令をロボットアーム２００に出力する。これにより、制御ユニット１００は、ロボットアーム２００を介して、ロボットアーム２００の最先端部に取り付けられた液体吐出ヘッド３００（及び循環装置４００）の位置及び姿勢を制御する。
制御ユニット１００は、ロボットアーム２００により、液体吐出ヘッド３００（及び循環装置４００）を移動させることができる。これにより、制御ユニット１００は、液体吐出ヘッド３００（及び循環装置４００）の位置を変更できる。また、制御ユニット１００は、ロボットアーム２００により、液体吐出ヘッド３００（及び循環装置４００）を所定の回転軸（例えば、Ｙ軸やＺ軸）まわりに回転させることができる。これにより、制御ユニット１００は、液体吐出ヘッド３００（及び循環装置４００）の向きや角度などの姿勢を変更できる。
ロボットアーム２００は、制御ユニット１００からの指令に従って、液体吐出ヘッド３００の位置及び姿勢等を変化させるように動作する。ロボットアーム２００は、例えば室内又は室外の水平な床面に載置される基台５に組み付けられる。なお、ロボットアーム２００は、基台５の上を移動可能な構成であってもよい。ロボットアーム２００は、曲げ伸ばし、及び回転自在に組み付けられた複数の部品により構成される。ロボットアーム２００は、液体吐出ヘッド３００にとって必要となる移動や姿勢などの変更が可能な自由度を備えていれば、図１や図２に示す構成に特に限定されるものではない。
液体吐出ヘッド３００は、内部で液体を循環させつつ、液体を吐出する、いわゆる循環型のインクジェットヘッドである。液体吐出ヘッド３００は、印刷（記録）を行う対象物Ｂ１の略水平な作業面ＳＦ１＿Ｂ１や、対象物Ｂ１の略垂直な作業面ＳＦ２＿Ｂ１に対して、液体を吐出する液体吐出部として機能する。液体吐出ヘッド３００は、循環装置４００とともにロボットアーム２００の最先端部に取り付けられる。
循環装置４００は、液体吐出ヘッド３００との間を循環する液体の循環圧力を制御することにより、液体吐出ヘッド３００に液体を供給する。循環装置４００は、液体吐出ヘッド３００とともに、ロボットアーム２００の最先端部に取り付けられる。循環装置４００は、液体吐出ヘッド３００と一体となって位置や姿勢が変更される。
ところで、液体吐出ヘッド３００に供給される液体の循環圧力は、ロボットアーム２００による液体吐出ヘッド３００の位置や姿勢の変化の影響を受ける。特に、液体の吐出量が多い場合に、循環圧力に対する影響が大きくなり、吐出抜けが発生する場合がある。このような問題点に鑑み、本願は、吐出抜けの発生を抑制し、記録する画像の品質を保つことができる液体吐出システム１を提案する。
＜＜液体吐出ヘッドの構成例＞＞
図３～図５を用いて、実施形態に係る液体吐出ヘッド３００について説明する。図３は、実施形態に係る液体吐出ヘッドの外観構成の模式的に示す斜視図である。図４は、実施形態に係る液体吐出ヘッドの平面図である。図５は、実施形態に係る液体吐出ヘッドの内部の流路を模式的に示す図である。
図３に示すように、液体吐出ヘッド３００は、箱型の部材３１０と平板形状の部材３２０とを含む筐体を備えている。液体吐出ヘッド３００の筐体には、循環装置４００からヘッド内部に液体を供給するための第１の流路ＲＴ１と、ヘッド内部で回収された液体を循環装置４００に送り出す返すための第２の流路ＲＴ２とが設置されている。図４又は図５に示すように、液体吐出ヘッド３００の部材３２０は、第１の流路ＲＴ１を通じてヘッド内部に液体が供給される供給口Ｐｉｎと、第２の流路ＲＴ２を通じてヘッド内部から液体が排出される排出口Ｐｏｕｔとを有する。
図３に示すように、液体吐出ヘッド３００は、供給リザーバ３０１と、供給マニホールド３０２と、回収マニホールド３０３と、回収リザーバ３０４と、素子３０５とを有している。
供給リザーバ３０１は、液体吐出ヘッド３００の長手方向（Ｙ軸方向）に伸びた細長い形状を有し、供給マニホールド３０２と繋がっている。供給リザーバ３０１は、内部に流路を有する。図４又は図５に示すように、第１の流路ＲＴ１及び供給口Ｐｉｎを通じて供給リザーバ３０１に供給され、供給リザーバ３０１の流路に貯留された液体は、供給マニホールド３０２へと送り出される。
供給マニホールド３０２は、液体吐出ヘッド３００の短手方向（Ｘ軸方向）に回収リザーバ３０４の手前まで延伸した細長い形状を有する。供給マニホールド３０２は、供給リザーバ３０１が有する流路及び素子３０５に連通した流路を内部に有する。図４又は図５に示すように、供給リザーバ３０１から供給マニホールド３０２へと送り出された液体は、供給マニホールド３０２から素子３０５へと送り出される。
回収マニホールド３０３は、液体吐出ヘッド３００の短手方向（Ｘ軸方向）に供給リザーバ３０１の手前まで延伸した細長い形状を有する。回収マニホールド３０３は、回収リザーバ３０４が有する流路及び素子３０５と連通した流路を内部に有する。図４又は図５に示すように、素子３０５（吐出孔３０５ｈ）から外部へ吐出されなかった液体は、回収マニホールド３０３へと送り出される。
回収リザーバ３０４は、液体吐出ヘッド３００の長手方向（Ｙ軸方向）に伸びた細長い形状を有し、回収マニホールド３０３と繋がっている。回収リザーバ３０４は、内部に流路を有する。図４又は図５に示すように、回収マニホールド３０３から回収リザーバ３０４に送り出され、回収リザーバ３０４の流路に貯留された液体は、排出口Ｐｏｕｔ及び第２の流路ＲＴ２を通じて、循環装置４００へと送り返される。
素子３０５は、吐出孔３０５ｈを有する。素子３０５は、例えば、図示しない圧力室で生成された負圧によって供給マニホールド３０２から液体を吸引し、吸引した液体を図示しない圧力室で生成された正圧によって吐出孔３０５ｈから対象物Ｂ１に向かって吐出させる。
＜＜液体吐出システムのハードウェア構成例＞＞
続いて、実施形態に係る液体吐出システムの概略的な構成について説明する。図６は、実施形態に係る液体吐出システムの概略的なハードウェア構成例を示す図である。なお、図６は、液滴吐出システムのハードウェア構成の一例を概略的に示すものであり、図６に示す例には特に限定される必要はない。なお、図６に示す例において、矢印はデータ又は信号の流れを表し、実線は物理的な接続関係を表している。
図６に示すように、液体吐出システム１は、各種センサを備える。具体的には、液体吐出システム１は、カメラ２１と、距離センサ２２と、姿勢センサ２３と、加速度センサ２４と、方位センサ２５とを備える。
カメラ２１は、印刷（記録）を行う対象物Ｂ１（作業面ＳＦ１＿Ｂ１や作業面ＳＦ２＿Ｂ１）を撮影する機能を有する。カメラ２１は、ロボットアーム２００の任意の位置に取り付けられる。液体吐出システム１は、設置位置が異なるカメラ２１を複数台備えてもよい。カメラ２１は、撮影した画像を制御ユニット１００に出力する。また、カメラ２１は、広角カメラであってもよい。この場合、制御ユニット１００は、広角カメラが撮影した液体吐出システム１の上方を画像から抽出点を抽出する。そして、制御ユニット１００は、抽出した特徴点を仮想視点として、対象物Ｂ１（作業面ＳＦ１＿Ｂ１や作業面ＳＦ２＿Ｂ１）の記録（印刷）状況を俯瞰した俯瞰画像を生成することもできる。これにより、制御ユニット１００は、記録（印刷）の状況を判断できる。
距離センサ２２は、記録（印刷）を行う対象物Ｂ１（作業面ＳＦ１＿Ｂ１や作業面ＳＦ２＿Ｂ１）と液体吐出ヘッド３００との距離を検出する。距離センサ２２は、ＴｏＦ（Time of Flight）センサや、深度マップあるいは深度画像などを取得する深度センサ（深度カメラともいう）等により実現できる。距離センサ２２は、記録（印刷）を行う対象物Ｂ１（作業面ＳＦ１＿Ｂ１や作業面ＳＦ２＿Ｂ１）と液体吐出ヘッド３００との距離を検出可能な循環装置４００の任意の位置に設けられる。距離センサ２２は、検出結果を制御ユニット１００に出力する。制御ユニット１００は、距離センサ２２により検出された距離に基づいて、対象物Ｂ１（作業面ＳＦ１＿Ｂ１や作業面ＳＦ２＿Ｂ１）と液体吐出ヘッド３００との相対的な位置関係に応じた動作を実行できる。
姿勢センサ２３は、液体吐出ヘッド３００の姿勢を検出する。姿勢センサ２３は、例えば３軸又は９軸のジャイロセンサにより実現できる。姿勢センサ２３は、液体吐出ヘッド３００の姿勢、例えばロール（Roll）、ピッチ（Pitch）、ヨー（Yaw）を検出する。姿勢センサ２３は、循環装置４００の任意の位置に設けられる。すなわち、液体吐出システム１では、循環装置４００の姿勢を液体吐出ヘッド３００の姿勢として検出する。姿勢センサ２３は、検出結果を制御ユニット１００に出力する。制御ユニット１００は、姿勢センサ２３により検出された姿勢に基づいて、液体吐出ヘッド３００の姿勢を特定できる。
加速度センサ２４は、液体吐出ヘッド３００に加わる加速度を検出する。加速度センサ２４は、循環装置４００の任意の位置に取り付けられる。すなわち、液体吐出システム１では、循環装置４００に加わる加速度を液体吐出ヘッド３００に加わる加速度として検出する。加速度センサ２４は、検出結果を制御ユニット１００に出力する。制御ユニット１００は、加速度センサ２４の検出結果と、後述する方位センサ２５の検出結果とに基づいて、例えば、液体吐出ヘッド３００の印刷開始時の位置に対する現在位置を算出できる。
方位センサ２５は、液体吐出ヘッド３００が向く方位（向き）を検出する。方位センサ２５は、例えば、地磁気センサにより実現できる。方位センサ２５は、循環装置４００の任意の位置に取り付けられる。すなわち、液体吐出システム１では、循環装置４００の向きを液体吐出ヘッド３００の向きとして検出する。方位センサ２５は、検出結果を制御ユニット１００に出力する。制御ユニット１００は、方位センサ２５の検出結果に基づいて、液体吐出ヘッド３００の印刷開始時の向きに対する現在の向きを算出できる。
なお、上述した姿勢センサ２３、加速度センサ２４及び方位センサ２５は、ＩＭＵ（Inertial Measurement Unit）により実装されていてもよい。また、液体吐出システム１は、図６に例示する以外の超音波センサや温度センサ、人感センサなどの他のセンサを備えていてもよい。
また、液体吐出システム１は、ロボットアーム２００を駆動させるための駆動機構を備える。この駆動機構は、例えば、ロボットアーム２００を構成するリンク（骨部）やジョイント（関節部分）、エンドエフェクタを含む可動部３１と、可動部３１を駆動するためのアクチュエータ３２と、モータの回転角（の位置）を検出するエンコーダ３３とを含む。また、駆動機構は、上述した各種のセンサなどと協働した動作を実現することにより、液体吐出ヘッド３００の位置及び姿勢などを適切に制御する。可動部３１のエンドエフェクタは、液体吐出ヘッド３００及び循環装置４００に接続される。エンコーダ３３は、光学式や磁気式などの任意の検出方式のエンコーダを用いることができる。なお、ロボットアーム２００を構成するリンクは、シリアルリンクであってもよいし、パラレルリンクであってもよい。
また、液体吐出システム１は、吐出ポンプ３４と、吸引ポンプ３５と、液体吐出ヘッド３００とを備える。
吐出ポンプ３４は、第１の流路ＲＴ１及び供給口Ｐｉｎを通じて、タンク（図示略）に貯留された液体を液体吐出ヘッド３００に送給する。吐出ポンプ３４は、タンクに貯留された液体を液体吐出ヘッド３００に送り出すための正圧を発生させる。吐出ポンプ３４は、例えば、予め設定された一定の供給圧力で、タンクに貯留された液体を液体吐出ヘッド３００に送出できる。
吸引ポンプ３５は、排出口Ｐｏｕｔ及び第２の流路ＲＴ２を通じて、液体吐出ヘッド３００から吐出されずにヘッド内部において回収された液体をタンクに送給する。吸引ポンプ３５は、ヘッド内部において回収された液体を吸引して、タンクに送り返すための負圧を発生させる。吸引ポンプ３５は、例えば、予め設定された一定の回収圧力で、液体吐出ヘッド３００から吸引した液体をタンク２０１に送出できる。
吐出ポンプ３４及び吸引ポンプ３５は、ギアポンプなどの回転ポンプや、ダイヤフラムポンプなど容積式ポンプにより実装できる。
また、液体吐出システム１は、システムの動作を統括的に制御するコントローラ１０を備える。コントローラ１０は、信号処理回路１１と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１２と、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）１３、フラッシュＲＯＭ（Read Only Memory）１４、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）コネクタ１５と、無線通信部１６とが内部バス１７を介して相互に接続された構成を備える。なお、液体吐出システム１は、図２には示していないが、カメラ２１や、アクチュエータ４２や、吐出ポンプ３４や、吸引ポンプ３５との間でデータを入出力するための各種インターフェイスを備える。また、液体吐出システム１は、液体吐出システム１が備える各部に電力を供給するバッテリなどを備えてもよい。
上述した各種のセンサや、アクチュエータ３２や、エンコーダ３３や、吐出ポンプ３４や、吸引ポンプ３５は、信号処理回路１１と接続されている。信号処理回路１１は、上述の各種センサから供給される各センサデータやポンプデータ、外部端末４０から受信する制御信号等を順次取り込み、これらのデータを、それぞれ内部バス１７を介してＤＲＡＭ１３内の所定位置に順次格納する。
ＤＲＡＭ１３に格納された各センサデータやポンプデータ等は、ＣＰＵ１２が液体吐出システム１の動作制御を行う際に利用される。また、これらのデータは、必要に応じて、無線通信部１６を介し、サーバ等の外部装置へ送信される。なお、無線通信部１６は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）やＷｉＦｉ（登録商標）などの無線ＬＡＮ（Local Area Network）や移動体通信網等の所定のネットワークを介して、外部装置や外部端末４０等と通信を行なうための通信機能を備える。
ＣＰＵ１２は、例えば、液体吐出システム１に対する電源の投入時、ＵＳＢコネクタ１５に接続された外部メモリ５０に格納された制御プログラムを読み出し、読み出した制御プログラムをＤＲＡＭ１３に格納する。また、ＣＰＵ１２は、フラッシュＲＯＭ１４に格納された制御用データ（印刷制御用データや姿勢制御用データ）を読み出し、読み出した制御用データをＤＲＡＭ１３に格納する。
また、ＣＰＵ１２は、上述のように信号処理回路１１よりＤＲＡＭ１３に順次格納される各センサデータやポンプデータ、制御用データ等に基づいて、液体吐出システム１の動作制御を実行する。例えば、ＣＰＵ１２は、ＤＲＡＭ１３に順次格納される各センサデータや制御用データに基づいて、液体吐出ヘッド３００の位置や姿勢等を特定する。液体吐出ヘッド３００の位置や姿勢等を特定した結果に基づいて、アクチュエータ４２に与える制御指令を生成する。ＣＰＵ１２は、生成した制御指令を、信号処理回路１１を介して、アクチュエータ４２に出力する。また、ＣＰＵ１２は、ＤＲＡＭ１３に順次格納される制御用データに基づいて、吐出ポンプ３４及び吸引ポンプ３５に与える制御指令を生成する。ＣＰＵ１２は、生成した制御指令を、信号処理回路１１を介して、吐出ポンプ３４及び吸引ポンプ３５に出力する。
このようにして、液体吐出システム１は、ＣＰＵ１２等のハードウェアと制御プログラム等の所定のプログラムとの協働により、システムの動作を統括的に制御する。
＜＜液体吐出システム１が備える各部の機能構成例＞＞
以下、実施形態に係る液体吐出システム１が備える各部の機能構成例について説明する。図７は、実施形態に係る液体吐出システムが備える各部の機能構成の一例を示すブロック図である。なお、図７は、液体吐出システム１が備える各部の機能構成の一例を機能ブロックで示すものであり、実施形態に係る液体吐出システム１の各種機能を実現できる構成であれば、図７に示す例に特に限定される必要はない。また、図７は、実施形態に係る液体吐出システム１が備える各部の機能を表しており、一般的なその他の構成要素についての記載を省略している。また、図７に示す液体吐出システム１が備える各部の各構成要素は機能概念的なものであり、図７に示す例に限定されるものではなく、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。例えば、各機能ブロックの分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することが可能である。なお、図７に示す例において、細い実線はデータ又は信号の流れを表し、太い実線は物理的な接続関係を表している。
図７に示すように、液体吐出システム１が備える制御ユニット１００は、入出力ＩＦ（Inter Face）部１１０と、記憶部１２０と、制御部１３０とを有する。
入出力ＩＦ部１１０は、ロボットアーム２００や循環装置４００との間で各種データを入出力するための各種インターフェイスである。
記憶部１２０は、例えば、図６に示すＤＲＡＭ１３及びフラッシュＲＯＭ１４などの半導体メモリ素子や、ハードディスク、光ディスク等の記憶装置などにより構成される。記憶部１２０は、例えば、制御部１３０により実行される各種処理を実現するためのプログラム及びデータ等を記憶できる。記憶部１２０が記憶するプログラムには、制御部１３０の各部に対応する処理機能を実現するための制御プログラムが含まれる。記憶部１２０が記憶するプログラムには、ＯＳ（Operating System）や各種アプリケーションプログラムが含まれる。
図７に示すように、記憶部１２０は、印刷制御用データ記憶部１２１とヘッド制御用データ記憶部１２２とを有する。
印刷制御用データ記憶部１２１は、対象物Ｂ１の印刷（記録）を制御するための印刷制御用データを記憶する。印刷制御用データは、対象物Ｂ１のサイズや形状などに関する情報、印刷プロパティの設定情報、印刷開始位置や印刷終了位置の情報、及び吐出ポンプ３４や吸引ポンプ３５の圧力の目標値の情報などを含む。
ヘッド制御用データ記憶部１２２は、液体吐出ヘッド３００の位置や姿勢を制御するためのヘッド制御用データを記憶する。ヘッド制御用データは、対象物Ｂ１（作業面ＳＦ１＿Ｂ１や作業面ＳＦ２＿Ｂ１）に対する液体吐出ヘッド３００の姿勢に関する設定情報を含む。図８は、実施形態に係るヘッド制御用データの概要を示す図である。
図８に示すように、ヘッド制御用データは、相互に対応付けられた「ヘッドの移動姿勢」の項目と「ヘッドの向き」の項目を有する。「ヘッドの移動姿勢」の項目には、対象物Ｂ１（作業面ＳＦ１＿Ｂ１や作業面ＳＦ２＿Ｂ１）に対して印刷（記録）を行う際の液体吐出ヘッド３００の移動姿勢が設定される。「ヘッドの向き」の項目には、印刷方向に沿って往復移動する液体吐出ヘッド３００の往路及び復路の各々について液体吐出ヘッド３００の向きを決定するための供給口Ｐｉｎ及び排出口Ｐｏｕｔの位置関係が設定される。
図８に示す例では、移動姿勢が「略水平」で、移動が「往路」である場合、液体吐出ヘッド３００の向きを決定するための情報として、印刷方向（ヘッド移動方向）に直交する方向に対し、供給口Ｐｉｎ：「左」で、排出口Ｐｏｕｔ：「右」となるような相対的な位置関係が設定される。一方、移動姿勢が「略水平」で、移動が「復路」である場合、液体吐出ヘッド３００の向きを決定するための情報として、印刷方向（ヘッド移動方向）に直交する方向に対し、供給口Ｐｉｎ：「右」で排出口Ｐｏｕｔ：「左」となるような相対的な位置関係が設定される。これにより、液体吐出ヘッド３００の移動姿勢が略水平である場合、液体吐出ヘッド３００の内部を循環する液体の正圧側（圧力が高い側）から常に印刷が開始される。ここで、正圧側とは、液体吐出ヘッド３００に対して液体が供給される供給側であり、液体吐出ヘッド３００の内部を循環する液体の上流側であるともいえる。なお、図８に示す印刷方向と、供給口Ｐｉｎと、排出口Ｐｏｕｔとの間の相対的な位置関係は、液体吐出ヘッド３００の内部構造や液体の循環方向に応じて決定されるものであり、液体吐出ヘッド３００の内部構造や液体の循環方向が異なれば、当然のことながら、図８に示す印刷方向と、供給口Ｐｉｎと、排出口Ｐｏｕｔとの間の相対的な位置関係も変更される。
また、図８に示す例では、移動姿勢が「略垂直」で、移動が「往路」である場合、印刷方向（ヘッド移動方向）に直交する方向に対し、液体吐出ヘッド３００の向きを決定するための情報として、供給口Ｐｉｎ：「上」で、排出口Ｐｏｕｔ：「下」となるような相対的な位置関係が設定される。一方、移動姿勢が「略垂直」で、移動が「復路」である場合、液体吐出ヘッド３００の向きを決定するための情報として、印刷方向（ヘッド移動方向）に直交する方向に対し、供給口Ｐｉｎ：「下」で、排出口Ｐｏｕｔ：「上」となるような相対的な位置関係が設定される。これにより、液体吐出ヘッド３００の移動方向が略垂直である場合であっても、液体吐出ヘッド３００の内部を循環する液体の正圧側（供給側）から常に印刷が開始される。なお、図７に示す例では、往路および復路のそれぞれについてヘッドの向きを決定するための情報が設定されるが、往路に対応するヘッドの向きのみを設定し、復路では１８０度反転することが設定されていてもよい。
制御部１３０は、図５に示すコントローラ１０（信号処理回路１１やＣＰＵ１２、ＤＲＡＭ１３など）により実現される。制御部１３０が実行する各種処理は、例えば、ＣＰＵ１２などのプロセッサによってＤＲＡＭ１３などの内部メモリから読み込まれた制御プログラムに記述された命令が、内部メモリを作業領域として実行されることにより実現される。ＣＰＵ１２などのプロセッサが内部メモリから読み込むプログラムには、ＯＳやアプリケーションプログラムが含まれる。なお、制御部１３０は、例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等の集積回路により実現されてもよい。
＜＜制御部による動作制御の具体例＞＞
以下、制御部１３０による動作制御の具体例について説明する。図９は、実施形態に係る液体吐出ヘッドの動作制御の概要（その１）を示す図である。図１０は、実施形態に係る液体吐出ヘッドの反転方法（その１）を示す図である。図１１は、実施形態に係る液体吐出ヘッドの反転方法（その２）を示す図である。図９には、印刷時の液体吐出ヘッド３００の動作を示す模式図９－１と、液体吐出ヘッド３００の平面拡大図９－２とを示している。図９に示す例では、液体吐出ヘッド３００が間隔をあけて印刷を行っているようにみえるが、液体吐出ヘッド３００の動作の様子を分かりやすく示すためのものである。つまり、印刷方法に応じて、印刷領域に対して隙間なく印刷されるように液体吐出ヘッド３００の位置及び姿勢が制御されてもよいし、印刷領域に対して印刷箇所を一部オーバーラップさせながら印刷されるように液体吐出ヘッド３００の位置及び姿勢が制御されてもよい。
制御部１３０は、ロボットアーム２００を介して、印刷方向ＰＤに沿って往復移動しながら液体を吐出するように液体吐出ヘッド３００の動作を制御する。制御部１３０は、液体吐出ヘッド３００の内部を循環する液体の正圧側から印刷が開始されるように、ロボットアーム２００の動作及び液体吐出ヘッド３００の位置及び姿勢を制御する。すなわち、制御部１３０は、圧力の高い供給リザーバ３０１側の素子３０５が配列されている側から対象物Ｂ１（作業面ＳＦ１＿Ｂ１や作業面ＳＦ２＿Ｂ１）に対する印刷が常に開始されるように、液体吐出ヘッド３００の向きを調整する。
具体的には、図９の模式図９－１に示すように、制御部１３０は、ヘッド制御用データを参照し、液体吐出ヘッド３００の移動姿勢が略水平である場合（ＸＹ平面に対して略水平である場合）、往路ＯＷでの印刷開始から印刷完了まで、印刷方向ＰＤに直交する方向（Ｘ軸方向）に対し、供給口Ｐｉｎ：「左」で、排出口Ｐｏｕｔ：「右」となるように液体吐出ヘッド３００の向きを制御する。また、図９の平面拡大図９－２に示すように、制御部１３０は、液体吐出ヘッド３００の向きを制御する際、素子３０５の配列方向が印刷方向ＰＤに直交する方向（Ｘ軸方向）と平行になるように調整する。
往路ＯＷの印刷（１ラインの印刷）が完了すると、制御部１３０は、ヘッド制御用データを参照し、次の印刷予定ラインである復路ＨＷの印刷開始から印刷完了まで、印刷方向ＰＤに直交する方向（Ｘ軸方向）に対し、供給口Ｐｉｎ：「右」で、排出口Ｐｏｕｔ：「左」となるように液体吐出ヘッド３００の向きを反転させる。制御部１３０は、往路ＯＷと復路ＨＷとの間で印刷するラインに隙間が生じないように、所定の回転軸まわりに円弧状に１８０度移動させることにより、液体吐出ヘッド３００の向きを反転させる。例えば、図１０に示すように、制御部１３０は、排出口Ｐｏｕｔを回転軸ＡＸｒとして、液体吐出ヘッド３００を左回りに１８０度円弧状に移動させることができる。その際に、往路ＯＷと復路ＨＷとの間で印刷するラインに隙間が生じないように、液体吐出ヘッド３００の向きを反転させる。また、図１１に示すように、制御部１８０は、液体吐出ヘッド３００の位置を変えることなく、その場で１８０度反転させることにより、液体吐出ヘッド３００の向きを反転させてもよい。この場合、制御部１３０は、液体吐出ヘッド３００の向きを反転させた後、次の印刷予定ラインの印刷開始位置まで液体吐出ヘッド３００を移動させる。なお、制御部１３０は、往路ＯＷの印刷が完了した後、液体吐出ヘッド３００が復路の印刷開始まで退避するメンテナンス領域ＭＡ上で液体吐出ヘッド３００の向きを反転させる。
また、往路ＯＷの場合と同様に、制御部１３０は、液体吐出ヘッド３００の向きを制御する際、素子３０５の配列方向が印刷方向ＰＤに直交する方向（Ｘ軸方向）と平行になるように調整する。また、制御部１３０は、復路ＨＷの印刷（１ラインの印刷）が完了すると、ヘッド制御用データを参照し、次の印刷予定ラインである往路ＯＷの印刷開始から印刷完了まで、印刷方向ＰＤに直交する方向（Ｘ軸方向）に対し、供給口Ｐｉｎ：「左」で、排出口Ｐｏｕｔ：「右」となるように液体吐出ヘッド３００の向きを反転させる。この場合、制御部１３０は、供給口Ｐｉｎを回転軸ＡＸｒとして、液体吐出ヘッド３００を右回りに１８０度円弧状に移動させることにより、液体吐出ヘッド３００の向きを反転させることができる。また、制御部１３０は、液体吐出ヘッド３００の位置を変えることなく、その場で１８０度反転させることにより、液体吐出ヘッド３００の向きを反転させてもよい。
図９に示す例において、制御部１３０は、対象物Ｂ１の作業面ＳＦ１＿Ｂ１に対して全てのラインの印刷が完了するまで、１ライン（往路または復路）の印刷が完了する都度、液体吐出ヘッド３００の向きを反転させる動作を繰り返し実行する。このようにして、制御部１３０は、液体吐出ヘッド３００が対象物Ｂ１の作業面ＳＦ１＿Ｂ１に対して略水平な移動姿勢で往復移動しながら印刷を実行する際、液体吐出ヘッド３００の内部を循環する液体の正圧側（圧力が高い側）から常に印刷が開始されるように液体吐出ヘッド３００の向きを制御する。これにより、制御部１３０は、略水平な移動姿勢での印刷時の吐出抜けの発生を抑制し、記録する画像の品質を保つことができる。
図１２は、実施形態に係る液体吐出ヘッドの動作制御の概要（その２）を示す図である。図１２には、印刷時の液体吐出ヘッド３００の動作を示す模式図１２－１と、液体吐出ヘッド３００の平面拡大図１２－２とを示している。図１２に示すように、制御部１３０は、液体吐出ヘッド３００の移動姿勢が略垂直である場合（ＹＺ平面に対して略水平である場合）も、図９に示す例と同様に、液体吐出ヘッド３００の内部を循環する液体の正圧側から印刷が開始されるように、液体吐出ヘッド３００の位置及び姿勢を制御する。
すなわち、制御部１３０は、ヘッド制御用データを参照し、液体吐出ヘッド３００の移動姿勢が略垂直である場合（ＹＺ平面に対して略水平である場合）、液体吐出ヘッド３００による往路ＯＷでの印刷開始から印刷完了まで、印刷方向ＰＤに直交する方向（Ｚ軸方向）に対し、供給口Ｐｉｎ：「上」で、排出口Ｐｏｕｔ：「下」となるように液体吐出ヘッド３００の向きを制御する。また、制御部１３０は、液体吐出ヘッド３００の向きを制御する際、素子３０５の配列方向が印刷方向ＰＤに直交する方向（Ｚ軸方向）と平行になるように調整する。
往路ＯＷの印刷（１ラインの印刷）が完了すると、制御部１３０は、ヘッド制御用データを参照し、折り返しの復路ＨＷでの印刷開始から印刷完了まで、印刷方向ＰＤに直交する方向（Ｚ軸方向）に対し、供給口Ｐｉｎ：「下」で、排出口Ｐｏｕｔ：「上」となるように液体吐出ヘッド３００の向きを反転させる。反転の方法は、上述の図１０や図１１に示す例と同様である。なお、制御部１３０は、往路ＯＷの印刷が完了した後、液体吐出ヘッド３００が復路の印刷開始まで退避するメンテナンス領域ＭＡ上で液体吐出ヘッド３００の向きを反転させる。
また、往路ＯＷの場合と同様に、制御部１３０は、液体吐出ヘッド３００の向きを制御する際、素子３０５の配列方向が印刷方向ＰＤに直交する方向（Ｘ軸方向）と平行になるように調整する。
図１２に示す場合も、制御部１３０は、対象物Ｂ１の作業面ＳＦ２＿Ｂ１に対して全てのラインの印刷が完了するまで、１ライン（往路または復路）の印刷が完了する都度、液体吐出ヘッド３００の向きを反転させる動作を繰り返し実行する。このようにして、制御部１３０は、液体吐出ヘッド３００が対象物Ｂ１の作業面ＳＦ２＿Ｂ１に対して略垂直な移動姿勢で往復移動しながら印刷を実行する際、液体吐出ヘッド３００の内部を循環する液体の正圧側（圧力が高い側）から常に印刷が開始されるように液体吐出ヘッド３００の向きを制御する。これにより、制御部１３０は、略垂直な移動姿勢での印刷時の吐出抜けの発生を抑制し、記録する画像の品質を保つことができる。
図７に戻り、液体吐出システム１が備える循環装置４００は、センサ部４１０を有する。センサ部４１０は、図６に示す距離センサ２２や、姿勢センサ２３や、加速度センサ２４や、方位センサ２５により実現できる。センサ部４１０は、検出結果を制御ユニット１００に出力する。センサ部４１０による検出結果には、記録（印刷）を行う対象物Ｂ１（作業面ＳＦ１＿Ｂ１や作業面ＳＦ２＿Ｂ１）と液体吐出ヘッド３００との距離や、液体吐出ヘッド３００の姿勢や、液体吐出ヘッド３００に加わる加速度や、液体吐出ヘッド３００が向く方位（向き）などを含む。
また、循環装置４００は、図３に示す吐出ポンプ３４及び吸引ポンプ３５を有する。循環装置４００は、液体吐出ヘッド３００との間を循環する液体の循環圧力を制御することにより、液体吐出ヘッド３００に液体を供給する。液体吐出ヘッド３００に対して、液体を供給する。
＜＜制御ユニットによる処理手順例＞＞
以下、図１３を用いて、液体吐出システム１において制御ユニット１００が実行する処理手順の一例を説明する。図１３は、実施形態に係る制御ユニットにより実行される処理手順の一例を示すフローチャートである。図１３に示す処理手順は、制御ユニット１００が有する制御部１３０により実現される。
図１３に示すように、制御部１３０は、記憶部１２０から印刷制御用データ及びヘッド制御用データを読み込む（ステップＳ１０１）。
また、制御部１３０は、循環装置４００から取得するセンサ部４１０の検出結果（距離情報）に基づいて、印刷対象物である対象物Ｂ１との位置関係を特定する（ステップＳ１０２）。
また、制御部１３０は、印刷制御用データと、ステップＳ１０２で特定した位置関係に基づいて、液体吐出ヘッド３００を所定の印刷開始位置に位置付ける（ステップＳ１０３）。
また、制御部１３０は、循環装置４００から取得するセンサ部４１０の検出結果（姿勢や方位）に基づいて、液体吐出ヘッド３００の位置及び姿勢を特定する（ステップＳ１０４）。
また、制御部１３０は、ヘッド内を循環する液体の正圧側（圧力の高い側）が印刷開始側となるように、液体吐出ヘッド３００の向きを調整する（ステップＳ１０５）。
液体吐出ヘッド３００の向きを調整した後、制御部１３０は、印字動作の実行及び制御を行う（ステップＳ１０６）。
制御部１３０は、１ライン（往路又は復路）の印刷が完了したか否かを判定する（ステップＳ１０７）。
制御部１３０は、１ライン（往路又は復路）の印刷が完了していないと判定した場合（ステップＳ１０７；Ｎｏ）、上述のステップＳ１０６の処理手順に戻り、印字動作の制御を継続する。
一方、制御部１３０は、１ライン（往路又は復路）の印刷が完了したと判定した場合（ステップＳ１０７；Ｙｅｓ）、全てのラインの印刷が完了したか否かを判定する（ステップＳ１０８）。
制御部１３０は、全てのラインの印刷が完了したと判定した場合（ステップＳ１０８；Ｙｅｓ）、液体吐出ヘッド３００を所定の退避位置に退避させ（ステップＳ１０９）、図１３に示す処理手順を終了する。
一方、制御部１３０は、全てのラインの印刷が完了していないと判定した場合（ステップＳ１０８；Ｎｏ）、液体吐出ヘッド３００の向きを反転させ（ステップＳ１１０）、上述のステップＳ１０６の処理手順に戻り、印字動作の実行及び制御を行う。
＜＜変形例＞＞
（リフレッシュ処理について）
上述の実施形態において、１ラインの印刷が完了する都度、液体吐出ヘッド３００の吐出面（吐出孔３０５ｈを有する面）をクリーニングするリフレッシュ処理を実行してもよい。図１４は、変形例に係る液体吐出システムの概略的な構成を示す模式図である。
図１４に示すように、液体吐出システム１は、ワイパーブレード５００を備える。制御ユニット１００は、液体吐出ヘッド３００の向きを反転させる際に、液体の吐出面をワイピングするように、ワイパーブレード５００の動作を制御する。
また、液体吐出システム１は、ワイピング以外の方法で、リフレッシュ処理を実行してもよい。例えば、制御ユニット１００は、液体吐出ヘッド３００の向きを反転させる際に、捨て印字（フラッシング）してもよい。あるいは、制御ユニット１００、液体吐出ヘッド３００をメニスカス揺動させながら液体吐出ヘッド３００の向きを反転させてもよい。なお、上述した各リフレッシュ処理は、上述のメンテナンス領域ＭＡで実行してもよい。
以下、変形例に係る制御ユニット１００が実行する処理手順の一例を説明する。図１５は、変形例に係る制御ユニットにより実行される処理手順の一例を示すフローチャートである。図１５に示す処理手順は、制御ユニット１００が有する制御部１３０により実現される。なお、変形例に係る制御ユニット１００により実行される処理手順は、図１５に示すステップＳ２０８の処理手順を有する点が、上述の実施形態に係る制御ユニット１００により実行される処理手順（図１３参照）とは相違する。以下、上述の実施形態との相違点について説明する。
図１５に示すように、制御部１３０は、１ライン（往路又は復路）の印刷が完了したと判定した場合（ステップＳ２０７；Ｙｅｓ）、液体吐出ヘッド３００の吐出面のリフレッシュ処理を実行する（ステップＳ２０８）。
リフレッシュ処理後、制御部１３０は、全てのラインの印刷が完了したか否かを判定し（ステップＳ２０９）、後段の処理を実行する。
なお、制御部１３０は、リフレッシュ処理として液体吐出ヘッド３００をメニスカス揺動させる場合、ステップＳ２０９の処理手順の後にリフレッシュ処理を実行してもよい。
（印刷時の姿勢について）
本願が開示する液体吐出システム１は、上述した実施形態のように、略水平な作業面ＳＦ＿Ｂ１に対して略水平な姿勢を維持しながら印刷を実行したり、略垂直な作業面ＳＦ＿Ｂ２に対して略垂直な姿勢を維持しながら印刷を実行したりする以外にも、印刷対象物に応じて、様々な姿勢を維持しながら印刷を実行できる。図１６は、変形例に係る液体吐出システムの概要を示す図である。
図１６に示すように、変形例に係る液体吐出システム１において、制御ユニット１００の制御部１３０は、印刷対象物である対象物Ｂ２の略水平な作業面ＳＦ１＿Ｂ２や略垂直な作業面ＳＦ２＿Ｂ２だけでなく、曲面である作業面ＳＦ３＿Ｂ２に対しても、液体吐出ヘッド３００の位置及び姿勢を柔軟に変更しながら液体ＤＰを吐出して、印刷を実行できる。この場合にも、制御部１３０は、液体吐出ヘッド３００の内部を循環する液体の正圧側（圧力が高い側）から印刷が開始されるように、液体吐出ヘッド３００の位置及び姿勢を制御する。
上述の実施形態及び変形例では、液体吐出システム１がロボットアームを備え、制御ユニット１００が、ロボットアーム２００を通じて、ロボットアーム２００の最先端部に取り付けられた液体吐出ヘッド３００の位置及び姿勢を制御する例を説明した。上述の実施形態及び変形例に係る液体吐出システム１の制御は、インクジェット記録方式を利用したインクジェットプリンタやインクジェットプロッタの他、インクジェット方式で液体（又は液滴）を吐出する各種装置に適用できる。この場合、インクジェット記録方式を利用したインクジェットプリンタ等の各種装置は、１ラインの印刷が完了する都度、液体吐出ヘッド３０の向きを反転させる機構を備えればよい。また、ラインの印刷が完了する都度、液体吐出ヘッド３０の向きを反転させる例示をしたが、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、制御ユニット１００は、ラインの印刷が完了する都度、液体吐出ヘッド３０を流れる液体の循環方向を逆にしてもよい。具体的には、制御ユニット１００は、往路ＯＷの印刷が完了した後、循環圧力を制御し、正圧を負圧すればよい。それにより、液体吐出ヘッド３００の内部を循環する液体の正圧側（圧力が高い側）から印刷が開始されるようになる。
添付の請求項に係る技術を完全かつ明瞭に開示するために特徴的な実施形態に関し記載してきた。しかし、添付の請求項は、上記の実施形態に限定されるべきものでなく、本明細書に示した基礎的事項の範囲内で当該技術分野の当業者が創作しうるすべての変形例及び代替可能な構成により具現化されるべきである。
１ 液体吐出システム
５ 基台
１０ コントローラ
１１ 信号処理回路
１２ ＣＰＵ
１３ ＤＲＡＭ
１４ フラッシュＲＯＭ
１５ ＵＳＢコネクタ
１６ 無線通信部
１７ 内部バス
２１ カメラ
２２ 距離センサ
２３ 姿勢センサ
２４ 加速度センサ
２５ 方位センサ
３１ 可動部
３２ アクチュエータ
３３ エンコーダ
３４ 吐出ポンプ
３５ 吸引ポンプ
１００ 制御ユニット
１１０ 入出力ＩＦ
１２０ 記憶部
１２１ 印刷制御用データ記憶部
１２２ ヘッド制御用データ記憶部
１３０ 制御部
２００ ロボットアーム
３００ 液体吐出ヘッド
３０１ 供給リザーバ
３０２ 供給マニホールド
３０３ 回収マニホールド
３０４ 回収リザーバ
３０５ 素子
４００ 循環装置
４１０ センサ部

Claims (11)

  1. 所定の回転軸まわりに回転可能であり、内部で液体を循環させつつ、液体を吐出する液体吐出部と、
    印刷方向に沿って往復移動しながら液体を吐出するように前記液体吐出部の動作を制御する制御部と
    を備え、
    前記制御部は、
    前記液体吐出部の内部を循環する液体の正圧側から印刷が開始されるように、前記液体吐出部の位置及び姿勢を制御する
    記録装置。
  2. 内部で液体を循環させつつ、液体を吐出する液体吐出部と、
    前記液体吐出部を印刷方向に沿って往復移動させるロボットアームと、
    前記ロボットアームを介して、印刷方向に沿って往復移動しながら液体を吐出するように前記液体吐出部の動作を制御する制御部と
    を備え、
    前記制御部は、
    前記液体吐出部の内部を循環する液体の正圧側から印刷が開始されるように、前記液体吐出部または前記ロボットアームを制御する
    記録装置。
  3. 前記制御部は、
    前記液体吐出部が印刷対象物に対して略水平な姿勢を維持するように制御する
    請求項１に記載の記録装置。
  4. 前記制御部は、
    前記液体吐出部が印刷対象物に対して略垂直な姿勢を維持するように制御する
    請求項１に記載の記録装置。
  5. 前記制御部は、
    往復移動の往路または復路の移動が完了する都度、前記液体吐出部の向きを反転させる
    請求項３又は４に記載の記録装置。
  6. 前記制御部は、
    前記液体吐出部を円弧状に移動させて前記液体吐出部の向きを反転させる
    請求項５に記載の記録装置。
  7. 前記制御部は、
    前記液体吐出部を回転させて前記液体吐出部の向きを反転させる
    請求項５に記載の記録装置。
  8. 前記制御部は、
    前記液体吐出部の向きを反転させる際に、前記液体の吐出面をリフレッシュする
    請求項５～７のいずれか１つに記載の記録装置。
  9. 前記吐出面をワイピングするワイピング機構をさらに備え、
    前記制御部は、
    前記液体吐出部の向きを反転させる際に、前記液体の吐出面をワイピングする
    請求項８に記載の記録装置。
  10. 前記制御部は、
    前記液体吐出部の向きを反転させる際に、捨て印字を行う
    請求項８に記載の記録装置。
  11. 前記制御部は、
    前記液体吐出部をメニスカス揺動させながら前記液体吐出部の向きを反転させる
    請求項８に記載の記録装置。
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