(57)【要約】      （修正有）【課題】印刷ヘッドのメンテナンスユニットを備える３Ｄプリンタ及びその印刷ヘッドの制御方法の提供。【解決手段】印刷ステージと、２Ｄ噴射ヘッドと３Ｄ噴射ヘッドとから構成された印刷ヘッドと、メンテナンスユニットと、位置決めセンサとを含み、位置決めセンサに印刷ヘッドの位置決め点を検出するステップＳ１２と、位置決め点と２Ｄ噴射ヘッド及び３Ｄ噴射ヘッドとの間の位置シフト量より、２Ｄ噴射ヘッド及び３Ｄ噴射ヘッドを初期位置決めするステップＳ１４と、非作業状態に入った、印刷ヘッドをメンテナンスユニットに向けて移動し、位置決めセンサが印刷ヘッドの位置決め点を検出するステップＳ２０と、位置決め点と２Ｄ噴射ヘッドとの間の位置シフト量より印刷ヘッドを補償移動するように制御してで、２Ｄ噴射ヘッドをメンテナンスユニットの作業領域内に進入させてメンテナンス動作を行うステップＳ２２と、を含む３Ｄプリンタの制御方法。【選択図】図４Ａ
2019038243.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３Ｄプリンタであって、
印刷オブジェクトを保持するための印刷ステージと、
前記３Ｄプリンタ内に定義される印刷開始点と、
２Ｄ噴射ヘッドと３Ｄ噴射ヘッドと組み合わさって構成され、位置決め点を有し、前記２Ｄ噴射ヘッド及び前記３Ｄ噴射ヘッドのそれぞれが前記位置決め点に対して位置シフト量を有する印刷ヘッドと、
メンテナンスユニットと、
前記印刷ヘッドに対して位置決めを行うために前記位置決め点を検出する位置決めセンサと、を含み、
前記３Ｄプリンタは、
作業状態に入ったときに、前記印刷ヘッドを前記印刷開始点に向けて移動させるように制御するとともに、前記位置決めセンサに前記位置決め点を検出させ、次に前記位置決め点及び２つの前記位置シフト量に基づいて、前記２Ｄ噴射ヘッド及び前記３Ｄ噴射ヘッドに対して初期位置決めを行い、前記初期位置決め完了後に前記印刷オブジェクトを印刷し、
非作業状態に入ったときに、前記印刷ヘッドを前記メンテナンスユニットに向けて移動させるとともに、前記位置決めセンサに前記位置決め点を検出させ、次に前記位置決め点及び前記２Ｄ噴射ヘッドの前記位置シフト量に基づいて前記印刷ヘッドを補償移動させるように制御することで、前記２Ｄ噴射ヘッドを前記メンテナンスユニットの作業領域に進入させてメンテナンス動作を行うことを特徴とする３Ｄプリンタ。
【請求項２】
前記印刷開始点は、前記位置決めセンサ上に定義されることを特徴とする請求項１に記載の３Ｄプリンタ。
【請求項３】
各前記位置シフト量は、前記印刷ステージのＸ軸に対する横方向シフト量と、前記印刷ステージのＹ軸に対する縦方向シフト量と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の３Ｄプリンタ。
【請求項４】
前記位置決めセンサは、前記メンテナンスユニット内に配置されることを特徴とする請求項１に記載の３Ｄプリンタ。
【請求項５】
前記印刷開始点は、前記位置決めセンサ上に定義されることを特徴とする請求項４に記載の３Ｄプリンタ。
【請求項６】
第２の位置決めセンサをさらに含み、
前記位置決めセンサは、前記メンテナンスユニット内に配置され、
前記第２の位置決めセンサは、前記印刷ステージ上に配置され、
前記印刷開始点は、前記第２の位置決めセンサ上に定義され、
前記３Ｄプリンタは、前記作業状態に入ったときに、前記印刷ヘッドを前記印刷開始点に向けて移動させるように制御するとともに、前記第２の位置決めセンサに前記位置決め点を検出させることを特徴とする請求項１に記載の３Ｄプリンタ。
【請求項７】
印刷ステージと、メンテナンスユニットと、２Ｄ噴射ヘッドと３Ｄ噴射ヘッドとから構成された印刷ヘッドと、位置決めセンサと、を備える３Ｄプリンタに用いる印刷ヘッドの制御方法であって、
前記印刷ヘッドは、位置決め点を有し、前記２Ｄ噴射ヘッド及び前記３Ｄ噴射ヘッドのそれぞれが前記位置決め点に対して位置シフト量を有し、
前記制御方法は、
作業状態に入ると判断したときに、前記印刷ヘッドを印刷開始点に向けて移動させるように制御するとともに、前記位置決めセンサに前記位置決め点を検出させるステップａと、
前記ステップａの後に、前記位置決め点及び２つの前記位置シフト量に基づいて、前記２Ｄ噴射ヘッド及び前記３Ｄ噴射ヘッドに対して初期位置決めを行うステップｂと、
前記初期位置決め完了後に、前記印刷ステージ上で印刷オブジェクトを印刷し始めるステップｃと、
非作業状態に入ると判断したときに、前記印刷ヘッドを前記メンテナンスユニットに向けて移動させるとともに、前記位置決めセンサに前記位置決め点を検出させるステップｄと、
前記ステップｄの後に、前記位置決め点及び前記２Ｄ噴射ヘッドの前記位置シフト量に基づいて前記印刷ヘッドを補償移動させるように制御することで、前記２Ｄ噴射ヘッドを前記メンテナンスユニットの作業領域に進入させてメンテナンス動作を行うステップｅと、を含むことを特徴とする印刷ヘッドの制御方法。
【請求項８】
前記印刷開始点は、前記位置決めセンサ上に定義されることを特徴とする請求項７に記載の印刷ヘッドの制御方法。
【請求項９】
前記作業状態に戻るか否かを判断するステップｆと、
前記作業状態に戻るまで、前記メンテナンスユニットにより前記２Ｄ噴射ヘッドに対してメンテナンス動作を行い続けるステップｇと、
前記作業状態に戻った後に、前記ステップａ〜前記ステップｅを再び実行するステップｈと、をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の印刷ヘッドの制御方法。
【請求項１０】
各前記位置シフト量は、前記印刷ステージのＸ軸に対する横方向シフト量と、前記印刷ステージのＹ軸に対する縦方向シフト量と、を含むことを特徴とする請求項７に記載の印刷ヘッドの制御方法。
【請求項１１】
前記位置決めセンサは、前記メンテナンスユニット内に配置され、
前記印刷開始点は、前記位置決めセンサ上に定義されることを特徴とする請求項７に記載の印刷ヘッドの制御方法。
【請求項１２】
前記３Ｄプリンタは、第２の位置決めセンサをさらに含み、
前記位置決めセンサは、前記メンテナンスユニット内に配置され、
前記第２の位置決めセンサは、前記印刷ステージ上に配置され、
前記印刷開始点は、前記第２の位置決めセンサ上に定義され、
前記ステップａにおいて、前記３Ｄプリンタは、前記作業状態に入ったときに、前記印刷ヘッドを前記印刷開始点に向けて移動させるように制御するとともに、前記第２の位置決めセンサに前記位置決め点を検出させることを特徴とする請求項７に記載の印刷ヘッドの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３Ｄプリンタに関し、特に、印刷ヘッドのメンテナンスユニットを備える３Ｄプリンタ及びその印刷ヘッドの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、３Ｄプリンタは、３Ｄ印刷技術の成熟度及び３Ｄプリンタの小型化や低価格化により、急速に普及している。そして、あるメーカーは、ユーザが印刷された３Ｄモデルをより容易に受け入れられるために、フルカラー３Ｄモデルを印刷できる３Ｄプリンタを開発した。
【０００３】
図１は、関連技術の３Ｄプリンタを示す概略である。同図に示すように、関連技術の３Ｄプリンタ１は、主として、印刷ステージ１１と、印刷ヘッド１２とを含む。印刷ヘッド１２は、成形材料を射出して印刷オブジェクトを構築するための３Ｄ噴射ヘッド１２１と、インクをスプレーして印刷オブジェクトに対して着色を行うための２Ｄ噴射ヘッド１２２とを含む。これにより、３Ｄプリンタ１は、複数の着色後の印刷オブジェクトによりフルカラー３Ｄモデルを積層することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した３Ｄ噴射ヘッド１２１と２Ｄ噴射ヘッド１２２とは、３Ｄプリンタ１に対する相対座標が同一ではないため、３Ｄプリンタ１は、３Ｄ噴射ヘッド１２１と２Ｄ噴射ヘッド１２２を単一の３Ｄファイルで同時に制御して移動や印刷を行うことはできない。したがって、３Ｄ噴射ヘッド１２１及び２Ｄ噴射ヘッド１２２を如何に効果的かつ正確に位置決めするかは、解決される必要がある問題である。
【０００５】
また、３Ｄプリンタ１は、上述した２Ｄ噴射ヘッド１２２として、既存の２Ｄプリンタのインク噴射ヘッドを主に用いる。したがって、印刷過程中に２Ｄ噴射ヘッド１２２の潤いを保ち、インクの凝固によって２Ｄ噴射ヘッド１２２が目詰まりするのを防止するには、関連従業者が克服する必要のある課題である。
【０００６】
本発明は、単一動作で２Ｄ噴射ヘッドと３Ｄ噴射ヘッドに対して初期位置決めを同時に行うことができ、２Ｄ噴射ヘッドをメンテナンスユニット内に正確に進入させてメンテナンス動作を実行可能な印刷ヘッドのメンテナンスユニットを備える３Ｄプリンタ及びその印刷ヘッドの制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態において、３Ｄプリンタは、主として印刷ステージと、２Ｄ噴射ヘッドと３Ｄ噴射ヘッドとから構成された印刷ヘッドと、メンテナンスユニットと、位置決めセンサとを含む。前記３Ｄプリンタの前記印刷ヘッドの制御方法は、前記印刷ヘッドを前記印刷開始点に向けて移動させるように制御するとともに、前記位置決めセンサに前記印刷ヘッドの位置決め点を検出させるステップと、前記位置決め点と前記２Ｄ噴射ヘッド及び前記３Ｄ噴射ヘッドとの間の位置シフト量に基づいて、前記２Ｄ噴射ヘッド及び前記３Ｄ噴射ヘッドに対して初期位置決めを行うステップと、前記初期位置決め完了後に、作業状態に入って印刷を始めるステップと、非作業状態に入ったときに、前記印刷ヘッドを前記メンテナンスユニットに向けて移動させるとともに、前記位置決めセンサに前記印刷ヘッドの前記位置決め点を検出させるステップと、前記位置決め点及び前記２Ｄ噴射ヘッドの位置シフト量に基づいて前記印刷ヘッドを補償移動させるように制御することで、前記２Ｄ噴射ヘッドに前記メンテナンスユニットの作業領域に進入させてメンテナンス動作を行うステップと、を含む。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、関連技術の３Ｄプリンタに比べ、位置決めセンサの配置及び位置シフト量の算出により、単一の位置決め動作で２Ｄ噴射ヘッドの初期位置決め及び３Ｄ噴射ヘッドの初期位置決めを同時に行うことができる。また、２Ｄ噴射ヘッドをメンテナンスユニット内に正確に進入させてメンテナンスを行うように制御し、２Ｄ噴射ヘッドの正常動作を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】関連技術の３Ｄプリンタを示す概略図である。
【図２】本発明の第１の具体的な実施形態に係る３Ｄプリンタを示す平面図である。
【図３Ａ】本発明の第１の具体的な実施形態に係る印刷ヘッドを示す前面図である。
【図３Ｂ】本発明の第１の具体的な実施形態に係る印刷ヘッドを示す側面図である。
【図４Ａ】本発明の第１の具体的な実施形態に係る第１制御を示すフローチャートである。
【図４Ｂ】本発明の第１の具体的な実施形態に係る第２制御を示すフローチャートである。
【図５Ａ】本発明の第１の具体的な実施形態に係る印刷ヘッドの第１の動作を示す概略図である。
【図５Ｂ】本発明の第１の具体的な実施形態に係る印刷ヘッドの第２の動作を示す概略図である。
【図５Ｃ】本発明の第１の具体的な実施形態に係る印刷ヘッドの第３の動作を示す概略図である。
【図５Ｄ】本発明の第１の具体的な実施形態に係る印刷ヘッドの第４の動作を示す概略図である。
【図５Ｅ】本発明の第１の具体的な実施形態に係る印刷ヘッドの第５の動作を示す概略図である。
【図５Ｆ】本発明の第１の具体的な実施形態に係る印刷ヘッドの第６の動作を示す概略図である。
【図６】本発明の第２の具体的な実施形態に係る３Ｄプリンタを示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の好ましい実施形態については、図面を参照しつつ、詳しく説明する。
【００１１】
図２は、本発明の第１の具体的な実施形態に係る３Ｄプリンタを示す平面図である。本発明として、主に印刷ヘッドのメンテナンスユニットを備える３Ｄプリンタ（以下、３Ｄプリンタと略称）が開示されている。図２に示す実施形態において、３Ｄプリンタ１は、印刷ステージ１１と、印刷ヘッド１２と、複数の位置決めセンサと、メンテナンスユニット（ｍａｉｎｔａｉｎ  ｓｔａｔｉｏｎ）３と、を含んでいる。なお、本実施形態において、位置決めセンサの個数は複数個である（例えば、図２に示す第１位置決めセンサ２１及び第２位置決めセンサ２２）が、他の実施形態において、３Ｄプリンタ１には単一の位置決めセンサが配置されてもよい。位置決めセンサの個数は複数個に限定されない。
【００１２】
図２に示す実施形態において、印刷ヘッド１２は、一体に設けられている３Ｄ噴射ヘッド１２１と２Ｄ噴射ヘッド１２２とを有している。３Ｄ噴射ヘッド１２１は、印刷ステージ１１に成形材料を絞り出して印刷オブジェクトを構築するために用いられている。２Ｄ噴射ヘッド１２２は、印刷オブジェクトに対してインクをスプレーして着色させるために用いられている。印刷ステージ１１は、印刷ヘッド１２により構築された印刷オブジェクトを保持するために用いられている。これにより、フルカラー３Ｄモデルを積層することができる。
【００１３】
上述した２Ｄ噴射ヘッド１２２としては、従来の２Ｄプリンタに採用されているインク噴射ヘッドであってもよい。メンテナンスユニット３としては、インク噴射ヘッドに潤いを与えるように、インク噴射ヘッドに対してクリーニングやメンテナンスを行う従来の２Ｄプリンタのメンテナンス部材であってもよい。本発明では、印刷ヘッド１２が３Ｄ噴射ヘッド１２１と２Ｄ噴射ヘッド１２２と組み合わさって構成されることを１つの技術的特徴としている。そのため、３Ｄプリンタ１は、印刷ヘッド１２をメンテナンスユニット３に移動させてメンテナンスを行うように、印刷プログラムを定期的に中断する必要がある。これにより、３Ｄプリンタ１は、メンテナンスユニット３により２Ｄ噴射ヘッド１２２の正常動作を確保することができる。その結果、２Ｄ噴射ヘッド１２２がインクを長時間スプレーしなかったり、インクが余ったりして固まってしまい、目詰まりを起してしまった問題を防ぐことができる。
【００１４】
図２に示すように、本実施形態の第１位置決めセンサ２１は、印刷ステージ１１上に配置され、第２位置決めセンサ２２は、メンテナンスユニット３内に配置される。３Ｄプリンタ１は、プロセッサ（図示せず）により印刷開始点Ｉ０が定義される。具体的に、印刷開始点Ｉ０は、３Ｄプリンタ１の内部に定義され、特定のＸ−Ｙ軸座標（例えば、[０，０]）が割り当てられる。これにより、３Ｄプリンタ１は、印刷開始点Ｉ０により印刷ヘッド１２に対して位置決めを行うことができる。本実施形態において、印刷開始点Ｉ０は、第１位置決めセンサ２１上に定義される。
【００１５】
図２の実施形態において、第１位置決めセンサ２１は、印刷ステージ１１上の隅に配置される（即ち、印刷開始点Ｉ０は、印刷ステージ１１上の隅に定義される）が、これに限定されない。他の実施形態において、３Ｄプリンタ１には、第１位置決めセンサ２１が印刷ステージ１１の外部（即ち、印刷開始点Ｉ０は、印刷ステージ１１の外部に定義される）に配置されてもよい。以下、説明の便宜上、印刷ステージ１１上に配置される第１位置決めセンサ２１及び印刷開始点Ｉ０を例として説明する。
【００１６】
印刷開始点Ｉ０は、仮想位置である（本実施形態において、印刷開始点Ｉ０の座標位置が第１位置決めセンサ２１の座標位置に等しい）。３Ｄプリンタ１は、印刷開始前に、まず印刷ヘッド１２を印刷開始点Ｉ０に移動させるように制御して、印刷ヘッド１２に対して初期位置決めを行う。即ち、３Ｄプリンタ１は、印刷ヘッド１２を印刷開始点Ｉ０（又は、ホーム（Ｈｏｍｅ）点と称する）に戻すように制御して、ゼロセット動作を行う。
【００１７】
具体的に、本実施形態において、３Ｄプリンタ１は、ステッピングモータ（図示せず）により印刷ヘッド１２を移動させるように制御する。上述したゼロセット動作とは、ステッピングモータの印刷ヘッド１２に対する制御パラメータをゼロにすることである。ステッピングモータは、３Ｄ印刷の技術分野における通常の知識であるため、その説明を省略する。
【００１８】
３Ｄプリンタ１は、初期位置決め完了後に、印刷ヘッド１２の印刷ステージ１１に対するＸ軸座標及びＹ軸座標をリセットする（例えば、［０，０］）ことで、印刷ステージ１１での印刷ヘッド１２の移動を正確に制御することができ、３Ｄ噴射ヘッド１２１及び２Ｄ噴射ヘッド１２２が印刷ステージ１１の対応位置に成形材料を絞り出したりインクをスプレーしたりするようにそれぞれ制御する。
【００１９】
図３Ａ及び図３Ｂは、それぞれ、本発明の第１の具体的な実施形態に係る印刷ヘッドを示す前面図及び側面図である。本実施形態において、印刷ヘッド１２には、位置決め点Ｌ０が設けられる。３Ｄプリンタ１は、印刷ヘッド１２に対して初期位置決めを行うとき、主として位置決め点Ｌ０に対して位置決めを行うようにしている。具体的に、３Ｄプリンタ１は、位置決め点Ｌ０を印刷開始点Ｉ０に移動させて、印刷ステージ１１に対して位置決め点Ｌ０のＸ軸座標及びＹ軸座標をリセットする。
【００２０】
本実施形態において、３Ｄ噴射ヘッド１２１及び２Ｄ噴射ヘッド１２２は、位置決め点Ｌ０に対して位置シフト量をそれぞれ有する。具体的に、位置シフト量は、Ｘ軸に対するＸ軸シフト量（横方向シフト量とも称する）と、Ｙ軸に対するＹ軸シフト量（縦方向シフト量とも称する）と、を含む。
【００２１】
図３Ａ及び図３Ｂに示すように、本発明における印刷ヘッド１２は、３Ｄ噴射ヘッド１２１と２Ｄ噴射ヘッド１２２と組み合わさって構成されている（即ち、３Ｄ噴射ヘッド１２１及び２Ｄ噴射ヘッド１２２が同一の制御レバー上に設けられている）。２Ｄ噴射ヘッド１２２は、２Ｄ噴射ヘッド位置決め点Ｌ１を有し、３Ｄ噴射ヘッド１２１は、３Ｄ噴射ヘッド位置決め点Ｌ２を有する。２Ｄ噴射ヘッド１２２の２Ｄ噴射ヘッド位置決め点Ｌ１と位置決め点Ｌ０との間に第１横方向シフト量Ｃ１及び第１縦方向シフト量Ｐ１を有し、３Ｄ噴射ヘッド１２１の３Ｄ噴射ヘッド位置決め点Ｌ２と位置決め点Ｌ０との間に第２横方向シフト量Ｃ２及び第２縦方向シフト量Ｐ２を有する。本発明において、３Ｄプリンタ１は、図３Ａ及び図３Ｂに示すものに限定されず、実際に印刷ヘッド１２上の任意の一点を位置決め点Ｌ０として採用してもよい。
【００２２】
具体的に、第１横方向シフト量Ｃ１は、Ｘ軸方向において２Ｄ噴射ヘッド１２２のインクスプレー口と位置決め点Ｌ０との距離に等しく、第１縦方向シフト量Ｐ１は、Ｙ軸方向において２Ｄ噴射ヘッド１２２のインクスプレー口と位置決め点Ｌ０との距離に等しい。同様に、第２横方向シフト量Ｃ２は、Ｘ軸方向において３Ｄ噴射ヘッド１２１の成形材料絞り出し口と位置決め点Ｌ０との距離に等しく、第２縦方向シフト量Ｐ２は、Ｙ軸方向において３Ｄ噴射ヘッド１２１の成形材料絞り出し口と位置決め点Ｌ０との距離に等しい。
【００２３】
他の実施形態において、製造者は、３Ｄプリンタ１を製造する際に、２Ｄ噴射ヘッド１２２のインクスプレー口の位置を印刷ヘッド１２の位置決め点として設定してもよい。同実施形態において、２Ｄ噴射ヘッド１２２と位置決め点との間にシフト量を有していないが、３Ｄ噴射ヘッド１２１と位置決め点との間に横方向シフト量及び縦方向シフト量を有している。ここで、横方向シフト量は、Ｘ軸方向において３Ｄ噴射ヘッド１２１と２Ｄ噴射ヘッド１２２との距離に等しく、縦方向シフト量は、Ｙ軸方向において３Ｄ噴射ヘッド１２１と２Ｄ噴射ヘッド１２２との距離に等しい。
【００２４】
別の実施形態において、製造者は、３Ｄプリンタ１を製造する際に、３Ｄ噴射ヘッド１２１の成形材料絞り出し口の位置を印刷ヘッド１２の位置決め点として設定してもよい。同実施形態において、３Ｄ噴射ヘッド１２１と位置決め点との間にシフト量を有していないが、２Ｄ噴射ヘッド１２２と位置決め点との間に横方向シフト量及び縦方向シフト量を有している。ここで、横方向シフト量は、Ｘ軸方向において２Ｄ噴射ヘッド１２２と３Ｄ噴射ヘッド１２１との距離に等しく、縦方向シフト量は、Ｙ軸方向において２Ｄ噴射ヘッド１２２と３Ｄ噴射ヘッド１２１との距離に等しい。ただし、上記は、本発明の具体的な実施形態にすぎず、本発明を限定するものではない。
【００２５】
本発明では、印刷開始時（即ち、３Ｄプリンタ１の作業状態に入ったとき）に３Ｄプリンタ１はまず印刷ヘッド１２に対して位置決めを行う（即ち、印刷ヘッド１２の座標を設定する）必要があることを１つの技術的特徴としている。そのため、３Ｄプリンタ１は、印刷ヘッド１２を印刷開始点Ｉ０に向けて移動させるように制御するとともに、一方の位置決めセンサ（例えば、図２に示す第１位置決めセンサ２１）が印刷ヘッド１２の位置決め点Ｌ０を検出すると、印刷ヘッド１２の位置決めが完了する。
【００２６】
具体的に、一実施形態において、位置決めセンサは、例えば、赤外線センサ又は光センサ等であってもよいが、これらに限定されない。３Ｄプリンタ１は、位置決めを行う場合、印刷ヘッド１２を位置決めセンサのある位置の座標（例えば、印刷開始点Ｉ０上に設けられる位置決めセンサの座標が[０，０]である）に向けて移動させるように制御してもよい。印刷ヘッド１２が位置決めセンサの座標に向けて移動し、位置決めセンサが印刷ヘッド１２の位置決め点Ｌ０を検出すると、３Ｄプリンタ１は、印刷ヘッド１２の現在位置をリセットして座標[０，０]に設定することで、印刷ヘッド１２に対する位置決め動作を完了してもよい。ただし、上記は、本発明の具体的な実施形態にすぎず、本発明を限定するものではない。
【００２７】
印刷ヘッド１２の位置決めが完了後（即ち、位置決め点Ｌ０が第１位置決めセンサ２１に達する後）に、３Ｄプリンタ１は、位置決めされた位置決め点Ｌ０、第１横方向シフト量Ｃ１及び第１縦方向シフト量Ｐ１により、２Ｄ噴射ヘッド１２２に対する初期位置決め動作を完了し（即ち、２Ｄ噴射ヘッド１２２の座標を設定する）、位置決めされた位置決め点Ｌ０、第２横方向シフト量Ｃ２及び第２縦方向シフト量Ｐ２により、３Ｄ噴射ヘッド１２１に対する初期位置決め動作を完了する（即ち、３Ｄ噴射ヘッド１２１の座標を設定する）。３Ｄプリンタ１は、単一の位置決め動作で２つの噴射ヘッド、即ち２Ｄ噴射ヘッド１２２及び３Ｄ噴射ヘッド１２１の位置決めプロセスを同時に完了することができ、とても便利である。
【００２８】
本発明に係る３Ｄプリンタ１では、プリンタ本体内にメンテナンスユニット３を配置し、メンテナンスユニット３内に他方の位置決めセンサ（例えば、図２に示す第２位置決めセンサ２２）を配置することを他の技術的特徴としている。ここで、メンテナンスユニット３は、印刷ステージ１１外、印刷ステージ１１上、又は印刷ステージ１１の内部に配置されてもよく、特に限定されない。
【００２９】
３Ｄプリンタ１は、２Ｄ噴射ヘッド１２２に対するメンテナンスを行う必要があると判断した場合（例えば、３Ｄプリンタ１の中断状態又は非作業状態に入ったとき）、印刷ヘッド１２をメンテナンスユニット３に向けて移動させ、第２位置決めセンサ２２が印刷ヘッド１２の位置決め点Ｌ０を検出すると、印刷ヘッド１２の位置決めが完了する。
【００３０】
印刷ヘッド１２の位置決めが完了後（即ち、位置決め点Ｌ０が第２位置決めセンサ２２に達した後）に、印刷ヘッド１２は、メンテナンスユニット３内に位置する（しかし、２Ｄ噴射ヘッド１２２がメンテナンスユニット３の作業領域に合っていない）。このとき、３Ｄプリンタ１は、位置決めされた位置決め点Ｌ０、第１横方向シフト量Ｃ１及び第１縦方向シフト量Ｐ１により、印刷ヘッド１２に対して補償移動を行うように制御する。これにより、２Ｄ噴射ヘッド１２２は、メンテナンスユニット３内に進入し、メンテナンスユニット３によりメンテナンス動作を受けるようになる。具体的に、３Ｄプリンタ１は、この補償移動により２Ｄ噴射ヘッド１２２をメンテナンスユニット３の作業領域に完全に進入させることができる。
【００３１】
図４Ａ及び図４Ｂは、本発明の第１の具体的な実施形態に係る第１制御及び第２制御を示すフローチャートである。本発明として、３Ｄプリンタの印刷ヘッドの制御方法（以下、制御方法と略称）がさらに開示されている。このような制御方法は、主に、図２、図３Ａ及び図３Ｂに示す３Ｄプリンタ１に適用されている。以下では、具体的に説明する。
【００３２】
まず、３Ｄプリンタ１のプロセッサ（図示せず）により、３Ｄプリンタ１が印刷プログラムを開始するか否か、即ち作業状態に入ったか否かを判断する（ステップＳ１０）。３Ｄプリンタ１が作業状態に入っていない場合には、ステップＳ１０に戻る（例えば、待機状態で待機する）。３Ｄプリンタ１が作業状態に入った場合には、ステップＳ１２を実行する。
【００３３】
３Ｄプリンタ１は、作業状態に入った後に、まず印刷ヘッド１２を印刷開始点Ｉ０に向けて移動させるように制御するとともに、印刷開始点Ｉ０に対応する位置決めセンサに印刷ヘッド１２上の位置決め点Ｌ０を検出させる（ステップＳ１２）。本実施形態において、３Ｄプリンタ１は、印刷ステージ１１上に配置された第１位置決めセンサ２１を備え、印刷開始点Ｉ０が第１位置決めセンサ２１上に配置される。ステップＳ１２において、３Ｄプリンタ１は、印刷ヘッド１２を印刷開始点Ｉ０に向けて移動させるように制御し、印刷ヘッド１２の位置決め点Ｌ０が第１位置決めセンサ２１に達すると、印刷ヘッド１２の位置決め動作を完了する。
【００３４】
ステップＳ１２の後に、３Ｄプリンタ１は、さらに位置決め点Ｌ０と印刷ヘッド１２上の３Ｄ噴射ヘッド１２１及び２Ｄ噴射ヘッド１２２との位置シフト量に基づいて、３Ｄ噴射ヘッド１２１及び２Ｄ噴射ヘッド１２２に対して初期位置決めをそれぞれ行う（ステップＳ１４）。具体的に、３Ｄプリンタ１は、位置決め点Ｌ０と２Ｄ噴射ヘッド１２２との間の第１横方向シフト量Ｃ１及び第１縦方向シフト量Ｐ１に基づいて、２Ｄ噴射ヘッド１２２に対して初期位置決めを行うことにより、２Ｄ噴射ヘッド１２２の印刷ステージ１１に対する座標を設定する一方、位置決め点Ｌ０と３Ｄ噴射ヘッド１２１との間の第２横方向シフト量Ｃ２及び第２縦方向シフト量Ｐ２に基づいて、３Ｄ噴射ヘッド１２１に対して初期位置決めを行うことにより、３Ｄ噴射ヘッド１２１の印刷ステージ１１に対する座標を設定する。これにより、３Ｄプリンタ１は、印刷ヘッド１２の単一移動で２つの噴射ヘッド、即ち２Ｄ噴射ヘッド１２２及び３Ｄ噴射ヘッド１２１の初期位置決めを同時に完了することができる（即ち、２Ｄ噴射ヘッド１２２及び３Ｄ噴射ヘッド１２１のゼロセットを行うように同時に制御する）。
【００３５】
例えば、ステップＳ１２の後に、３Ｄプリンタ１は、印刷ヘッド１２の位置決め点Ｌ０の座標を［０，０］に設定してもよい。仮に、２Ｄ噴射ヘッド１２２は、位置決め点Ｌ０に対する第１横方向シフト量Ｃ１が１（ｃｍ）であり、第１縦方向シフト量Ｐ１が１．５（ｃｍ）である場合、ステップＳ１４の後に、３Ｄプリンタ１は、２Ｄ噴射ヘッド１２２の座標を［１，１．５］に設定してもよい。ただし、上記は、本発明の一実施形態にすぎず、本発明を限定するものではない。
【００３６】
ステップＳ１４の後に、３Ｄプリンタ１は、３Ｄ噴射ヘッド１２１及び２Ｄ噴射ヘッド１２２に対する位置決めを完成するため、インポートされた３Ｄファイル（図示せず）に基づいて、印刷ヘッド１２を印刷ステージ１１で印刷オブジェクトの印刷動作を行うように制御する（ステップＳ１６）。具体的に、３Ｄプリンタ１は、３Ｄ噴射ヘッド１２１を印刷ステージ１１で移動させて対応する位置に成形材料を絞り出すことで印刷オブジェクトを構築したり、２Ｄ噴射ヘッド１２２を印刷ステージ１１で移動させて対応する位置にインクをスプレーすることで印刷オブジェクトを着色したりするように制御することができる。
【００３７】
印刷過程中において、３Ｄプリンタ１のプロセッサにより、３Ｄプリンタ１が非作業状態に入るか否かを判断し続ける（ステップＳ１８）。一実施形態において、３Ｄプリンタ１は、作業状態に入って予め設定された時間に達すると、非作業状態（中断状態とも称する）に自動的に入るように設定されてもよい。他の実施形態において、３Ｄプリンタ１は、１つの印刷層の印刷オブジェクトの印刷が完了する後に、非作業状態に入るように設定されてもよいが、これに限定されない。上記の印刷層は、３Ｄ印刷の技術分野における通常の知識であるため、その説明を省略する。
【００３８】
３Ｄプリンタ１は、プロセッサにより非作業状態に入る条件に達しないと判断された場合、ステップＳ１６に戻り、印刷ヘッド１２を作業状態での印刷動作を行うように制御し続ける。３Ｄプリンタ１は、プロセッサにより作業状態に入ると判断された場合、印刷を停止するように印刷ヘッド１２を制御する（即ち、成形材料の絞り出しを停止するように３Ｄ噴射ヘッド１２１を制御するとともに、インクのスプレーを停止するように２Ｄ噴射ヘッド１２２を制御する）。次に、３Ｄプリンタ１は、印刷ヘッド１２をメンテナンスユニット３に向けて移動させるように制御し、メンテナンスユニット３に対応する位置決めセンサに印刷ヘッド１２上の位置決め点Ｌ０を検出させる（ステップＳ２０）。
【００３９】
本実施形態において、３Ｄプリンタ１は、メンテナンスユニット３内に配置された第２位置決めセンサ２２を備える。ステップＳ２０において、３Ｄプリンタ１は、印刷ヘッド１２をメンテナンスユニット３に向けて移動させるように制御し、印刷ヘッド１２の位置決め点Ｌ０が第２位置決めセンサ２２に達すると、印刷ヘッド１２の位置決め動作を完了する。
【００４０】
メンテナンスユニット３は、非作業状態において２Ｄ噴射ヘッド１２２に対してメンテナンスを行うために用いられる。ステップＳ２０の後に、印刷ヘッド１２は、位置決め点Ｌ０を用いてメンテナンスユニット３の作業領域に合わせるため、メンテナンスユニット３は、メンテナンス動作を実行することができない。ステップＳ２０の後に、３Ｄプリンタ１は、さらに位置決め点Ｌ０と２Ｄ噴射ヘッド１２２との位置シフト量（即ち、上述した第１横方向シフト量Ｃ１及び第１縦方向シフト量Ｐ１）に基づいて、補償移動を行うように印刷ヘッド１２を制御することで、２Ｄ噴射ヘッド１２２をメンテナンスユニット３内に進入させて（ステップＳ２２）、メンテナンスユニット３の作業領域に正確に合わせることになる。これにより、メンテナンスユニット３は、２Ｄ噴射ヘッド１２２に対してメンテナンス動作を行うことになる。
【００４１】
本発明に係る制御方法によれば、印刷ヘッド１２における２Ｄ噴射ヘッド１２２をメンテナンスユニット３内に正確に進入させて、メンテナンスユニット３によりメンテナンス動作を受けることができ、とても便利である。
【００４２】
図４Ｂに示すように、２Ｄ噴射ヘッド１２２がメンテナンス動作を行うとき、プロセッサにより３Ｄプリンタ１が作業状態に戻るか否かを判断し続ける（ステップＳ２４）。即ち、メンテナンス動作が完了するか否かを判断する。プロセッサにより作業状態に戻っていないと判断した場合、３Ｄプリンタ１は、メンテナンスユニット３を制御して２Ｄ噴射ヘッド１２２に対してメンテナンス動作を行い続ける（ステップＳ２６）。プロセッサは、作業状態に戻ると判断した場合、さらに印刷プログラムの実行が完了するか否かを判断する（ステップＳ２８）。
【００４３】
３Ｄモデル（図示せず）の印刷プログラムが完了しない場合、３Ｄプリンタ１は、ステップＳ１２に戻り、初期位置決めを行うように印刷ヘッド１２を制御し、初期位置決めが完了した後に作業状態に入り、印刷プログラムを引き続き実行する。印刷プログラムが完了する場合、３Ｄプリンタ１は、本発明の制御方法を終了する。
【００４４】
図５Ａ〜図５Ｆは、本発明の第１の具体的な実施形態に係る印刷ヘッドの第１の動作〜第６の動作を示す概略図である。本実施形態において、３Ｄプリンタ１は、少なくとも２つの位置決めセンサを備える。そのうち、第１位置決めセンサ２１は、印刷開始点Ｉ０の位置に対応して配置され、第２位置決めセンサ２２は、メンテナンスユニット３の位置に対応して配置されるが、本発明は、これに限定されない。
【００４５】
図５Ａに示すように、３Ｄプリンタ１は、印刷開始前に、印刷ヘッド１２に対して位置決めを行うために、印刷ヘッド１２を印刷開始点Ｉ０に移動させるように制御する。そして、図５Ｂに示すように、第１位置決めセンサ２１が印刷ヘッド１２の位置決め点Ｌ０を検出すると、３Ｄプリンタ１は、位置決めされた位置決め点Ｌ０、２Ｄ噴射ヘッド１２２の第１横方向シフト量Ｃ１及び第１縦方向シフト量Ｐ１により、２Ｄ噴射ヘッド１２２に対して初期位置決めを行うとともに、位置決めされた位置決め点Ｌ０、３Ｄ噴射ヘッド１２１の第２横方向シフト量Ｃ２及び第２縦方向シフト量Ｐ２により、３Ｄ噴射ヘッド１２１に対して初期位置決めを行う（ゼロセットともいう）。
【００４６】
図５Ｃに示すように、３Ｄプリンタ１は、２Ｄ噴射ヘッド１２２及び３Ｄ噴射ヘッド１２１の初期位置決めが完了する後に、インポートされた３Ｄファイルに基づいて、印刷ヘッド１２を印刷ステージ１１で移動させて、印刷オブジェクト４の印刷及び着色を行うように制御する。
【００４７】
非作業状態に入ったときに、３Ｄプリンタ１は、印刷ヘッド１２をメンテナンスユニット３に向けて移動させるように制御する。次に、図５Ｄに示すように、第２位置決めセンサ２２が印刷ヘッド１２の位置決め点Ｌ０を検出すると、３Ｄプリンタ１は、印刷ヘッド１２の位置決めが完了すると判断する。さらに、図５Ｅに示すように、３Ｄプリンタ１は、位置決めされた位置決め点Ｌ０と２Ｄ噴射ヘッド１２２との第１横方向シフト量Ｃ１及び第１縦方向シフト量Ｐ１により、印刷ヘッド１２に対して補償移動を行うことで、２Ｄ噴射ヘッド１２２をメンテナンスユニット３内に進入させて、メンテナンスユニット３の作業領域に正確に合わせることになる。一実施形態において、メンテナンスユニット３の作業領域（図示せず）のサイズが２Ｄ噴射ヘッド１２２のノズル（図示せず）のサイズと同じである。
【００４８】
最後に、図５Ｆに示すように、２Ｄ噴射ヘッド１２２のメンテナンスが完了し、３Ｄプリンタ１が非作業状態から離れるとき（即ち、作業状態に戻る）、３Ｄプリンタ１は、印刷ヘッド１２を印刷開始点Ｉ０に向けて再び移動させるように制御することで、２Ｄ噴射ヘッド１２２及び３Ｄ噴射ヘッド１２１に対して初期位置決め動作を行う。また、位置決め完了後に、上述した印刷オブジェクト４のその他の部分（例えば、次の印刷層）を引き続き印刷する。
【００４９】
上述のように、３Ｄプリンタ１は、ステッピングモータにより印刷ヘッド１２の移動を制御する。上述した実施形態において、３Ｄプリンタ１には、２つの位置決めセンサ、即ち第１位置決めセンサ２１及び第２位置決めセンサ２２が隔離して配置されている。また、２つの位置決めセンサ、即ち第１位置決めセンサ２１及び第２位置決めセンサ２２は、それぞれ、印刷開始点Ｉ０の位置及びメンテナンスユニット３の位置に対応して配置されている。印刷開始点Ｉ０の位置とメンテナンスユニット３の位置とが異なるため、印刷ヘッド１２は、２つの場所に往復すると、ステッピングモータの制御パラメータが割り切れない問題が生じ（即ち、累積誤差が生じる）、印刷精度に影響を与える場合がある。また、上述した実施形態において、３Ｄプリンタ１に２つの位置決めセンサ、即ち第１位置決めセンサ２１及び第２位置決めセンサ２２を配置する必要があるため、３Ｄプリンタ１の製造コストが増加することがある。
【００５０】
図６は、本発明の第２の具体的な実施形態に係る３Ｄプリンタを示す平面図である。図６には、他の３Ｄプリンタ５が開示されている。本発明の第２の具体的な実施形態に係る３Ｄプリンタ５と、第１の具体的な実施形態に係る３Ｄプリンタ１との相違点は、３Ｄプリンタ５が１つの共通位置決めセンサ２のみを備えることである。
【００５１】
図６に示す実施形態において、３Ｄプリンタ５は、メンテナンスユニット３が印刷ステージ１１の外に配置されているが、これに限定されない。共通位置決めセンサ２は、メンテナンスユニット３内に配置され、印刷開始点Ｉ０が共通位置決めセンサ２上に定義される。言い換えれば、メンテナンスユニット３及び印刷開始点Ｉ０は、印刷ステージ１１に対して同じ座標を有するとともに、同一の位置決めセンサ（即ち、共通位置決めセンサ２）に対応している。
【００５２】
本実施形態において、３Ｄプリンタ５は、作業状態に入ったとき、主に、印刷ヘッド１２を印刷開始点Ｉ０に向けて移動させる（メンテナンスユニット３に向けて移動することに等しい）ように制御し、共通位置決めセンサ２により印刷ヘッド１２の位置決め点Ｌ０を検出すると、印刷ヘッド１２の位置決めが完了する。そして、３Ｄプリンタ５は、位置決め点Ｌ０、２Ｄ噴射ヘッド１２２の位置シフト量、３Ｄ噴射ヘッド１２１の位置シフト量に基づいて、２Ｄ噴射ヘッド１２２及び３Ｄ噴射ヘッド１２１の初期位置決めを同時に完了する（即ち、２Ｄ噴射ヘッド１２２及び３Ｄ噴射ヘッド１２１に対してゼロセットを同時に行う）。
【００５３】
また、３Ｄプリンタ５は、非作業状態に入ったとき、主に、印刷ヘッド１２をメンテナンスユニット３に向けて移動させるように制御する（印刷開始点Ｉ０に向けて移動することに等しい）、共通位置決めセンサ２が印刷ヘッド１２の位置決め点Ｌ０を検出すると、印刷ヘッド１２の位置決めが完了する。そして、３Ｄプリンタ５は、位置決め点Ｌ０及び２Ｄ噴射ヘッド１２２の位置シフト量に基づいて、補償移動を行うように印刷ヘッド１２を制御して、２Ｄ噴射ヘッド１２２をメンテナンスユニット３の作業領域に完全に進入させて、メンテナンスユニット３によりメンテナンス動作を受けるようになる。
【００５４】
本実施形態において、印刷開始点Ｉ０（即ち、印刷ヘッド１２のゼロ点）とメンテナンスユニット３との座標が同じであるので、３Ｄプリンタ５のステッピングモータに累積誤差の問題が生じない。これにより、３Ｄプリンタ５の印刷精度を大幅に向上させることができる。また、本実施形態に係る３Ｄプリンタ５は、単一の位置決めセンサ（即ち、共通位置決めセンサ２）のみを配置しているので、第１の具体的な実施形態に係る３Ｄプリンタ１に比べ、製造コストを効果的に低減することができる。
【００５５】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。本発明にあっては種々の変形が可能であって、かかる変形は、特許請求の範囲内に含まれる変形である限り本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５６】
１、５…３Ｄプリンタ
１１…印刷ステージ
１２…印刷ヘッド
１２１…３Ｄ噴射ヘッド
１２２…２Ｄ噴射ヘッド
２…共通位置決めセンサ
２１…第１位置決めセンサ
２２…第２位置決めセンサ
３…メンテナンスユニット
４…印刷オブジェクト
Ｉ０…印刷開始点
Ｌ０…印刷ヘッド位置決め点
Ｌ１…２Ｄ噴射ヘッド位置決め点
Ｌ２…３Ｄ噴射ヘッド位置決め点
Ｃ１…第１横方向シフト量
Ｃ２…第２横方向シフト量
Ｐ１…第１縦方向シフト量
Ｐ２…第２縦方向シフト量
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図５Ｆ】
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【図６】
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