JP6259796B2 - 印刷方法および印刷装置 - Google Patents

Description

本発明は、立体的な印刷対象物に文字やパターン等を印刷する印刷方法および印刷装置、とりわけ、搬送装置によって搬送中の印刷対象物に印刷する印刷方法および印刷装置に関する。

商品の製造現場において、製造年月日、製造ロット、使用期限（賞味期限、消費期限）等を管理すべく、製造ラインや物流ラインにおいて、それらの情報を商品に直接、または梱包したものに印刷して、製造や物流の管理を行っている。

近年では、１つの商品や後梱包箱に印刷される文字やパターンの種類も多くなってきており、日付やロット番号のように刻一刻と変化していく文字等を印刷するのに最適なことから、個別商品や商品を梱包した箱へ印刷する手段として、インクジェットプリンタが用いられている。

上述したインクジェットプリンタを用いた印刷装置として、本件出願人は、先に、ベルトコンベアで搬送される印刷対象物（以降、「ワーク」という）の直交する側面に、１つのプリントヘッドを用いて連続して印刷を行う装置を提案した（特許文献１参照）。この印刷装置を用いれば、ワークの直交する２つの側面に連続して印刷できるため、コストをかけることなく印刷量を増加することができる。

特開２０１５−１６４６２号公報

しかし、上述した印刷装置は、プリントヘッドを支持するアームがワークに接触しながら移動するため、ワークが軽かったり、ワークの強度が弱い場合には、アームによってワークの位置がずれ、更にはワークが変形して、適切な印刷ができない場合があった。更に、ベルトコンベアに対してワークを定めた位置および姿勢で載せないと、正常な印刷ができないという問題があった。

本発明はこのような問題点に鑑みて成されたもので、ワークが軽量であったりワークの強度が弱い場合であっても、更には、ワークがコンベア上をどのような位置および姿勢で搬送されていても、正常な印刷を行うことができる印刷方法および装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明にかかる印刷方法は、ロボットハンドに取り付けられた、縦方向に複数形成された吐出孔からインクを選択的に吐出して印字面にドットを形成して印刷を行うプリントヘッドを用いて、搬送装置によって搬送中のワークの側面に印刷を行う印刷方法であって、準備工程と実行工程とを含み、
前記準備工程においては、
カメラで撮影したワークの画像からワークの形状を特定するデータを抽出すると共に、抽出したデータからワークの形状を認識し、
前記プリントヘッドを用いてワークの側面に印刷する際のロボットハンドの移動軌跡および移動速度のデータと、前記プリントヘッドの印刷速度に関するデータを生成し、
前記実行工程においては、
前記カメラで撮影したワークの画像からワークの形状を特定するデータの抽出とワークの形状を認識するデータの生成を行い、当該ワークの形状特定データおよび形状認識データを、前記準備工程において生成したワークの形状特定データおよび形状認識データと照合して一致するデータを取り出し、
前記カメラで撮影したワークの画像からワークの位置および姿勢に関するデータを抽出すると共に、前記搬送装置から取り出した信号に基づいてワークの搬送距離に対応したデータを生成し、
前記一致するワークのデータに対応するロボットハンドの移動軌跡のデータを取り出し、当該ロボットハンドの移動軌跡を、前記ワークの位置および姿勢に関するデータならびに前記ワークの搬送距離に対応したデータに基づいて逐次修正し、
かつ前記準備工程において生成したプリントヘッドの印刷速度に関するデータに従い、ワークの側面に印刷を行うことを特徴とする。

ここで、前記プリントヘッドの印刷速度に関するデータは、ユーザの入力に基づいて生成されること、もしくは、前記プリントヘッドの印刷速度に関するデータは、前記ロボットハンドの移動速度に関するデータに基づいて生成されることが好ましい。

前記ワークの搬送距離に対応したデータは、前記搬送装置に取り付けられたエンコーダから取り出した信号に基づいて生成されることが好ましい。

また前記ワークの側面の上下方向に複数行にわたって印刷を行う場合、隣接する行毎に、前記ロボットハンドの移動方向および前記プリントヘッドの印刷方向を変えることが好ましい。

また本発明にかかる印刷装置は、ロボットのハンドに取り付けられた、縦方向に複数形成された吐出孔からインクを選択的に吐出して印字面にドットを形成して印刷を行うプリントヘッドを用いて、搬送装置によって搬送中のワークの側面に印刷を行う印刷装置であって、
前記ロボットの動作を制御するロボットコントローラと前記プリントヘッドの動作を制御するプリントコントローラとを備え、
前記ロボットコントローラは、
カメラで撮影したワークの画像からワークの形状を特定するデータを抽出すると共に、抽出したデータからワークの形状を認識するワーク認識部と、
前記プリントヘッドを用いてワークの側面に印刷する際のロボットハンドの移動軌跡および移動速度のデータを生成するロボット制御部とを有し、
前記プリントコントローラは、前記プリントヘッドの印刷速度に関するデータを生成する印刷速度調整部を有し、
前記ロボットコントローラは、前記ロボットハンドの移動軌跡を、前記ワーク認識部で抽出したワークの位置および姿勢に関するデータ、ならびに前記搬送装置から取り出した信号に基づいて生成されたワークの搬送距離に対応したデータに基づいて逐次修正し、
かつ前記プリントコントローラは、前記印刷速度調整部で生成されたプリントヘッドの印刷速度に関するデータに従い、ワークの側面に印刷を行うことを特徴とする。

本発明にかかる印刷方法および装置を用いれば、ワークが軽量であったりワークの強度が弱い場合であっても、更には、ワークがコンベア上をどのような位置および姿勢で搬送されていても、ワークの側面の適切な位置に適切な印刷を行うことができる。

本発明の実施の形態１にかかる印刷装置の機構系の構成と待機状態における配置を示す斜視図である。 印刷の準備工程におけるワークとプリントヘッドの位置関係を示す図である。 印刷の実行工程におけるワークとプリントヘッドの位置関係を示す図である。 実施の形態１で用いるプリントヘッドの構成を示す正面図（ａ）と平面図（ｂ）である。 実施の形態１にかかる印刷装置の制御系の構成を示すブロック図である。 実施の形態１にかかる印刷方法の準備工程における処理の流れを示すフローチャートである。 実施の形態１にかかる印刷方法の実行工程における処理の流れを示すフローチャートである。 円柱状のワークに印刷を行う際のワークとプリントヘッドの位置関係を示す図である。 本発明の実施の形態２にかかる印刷装置の制御系の構成を示すブロック図である。

以下、本発明の実施の形態にかかる印刷方法および装置について、図面を参照して説明する。なお、本発明は実施の形態の記載内容のみに限定して解釈されるものではない。本発明の趣旨およびその範囲から逸脱することなく、その形態を様々に変更できる。

（実施の形態１）
＜印刷装置の機構系の構成＞
図１に、本発明の実施の形態１にかかる印刷装置の機構系の構成部材と待機状態における配置を示す。印刷装置１は、ワークＷを搬送するベルトコンベア４（以降、「コンベア」と略す）の近傍に設置された多関節型のロボット２、当該ロボット２のハンド２４に取り付けられたプリントヘッド３、およびコンベア４上のワークＷを撮影するカメラ５で構成されている。

ロボット２は、互いに関節接合された複数のアーム２１〜２３とハンド２４で構成され、ハンド２４の先端には、取付金具２５を介してプリントヘッド３が取り付けられている。ロボット２は、それぞれの関節内に収容されたサーボモータ（図示せず）を回転させることによって、ハンド２４に取り付けられたプリントヘッド３を任意の軌跡に沿って任意の速度で移動させることができる。

図１に示すように、ロボット２は待機状態においては、プリントヘッド３がコンベア４上を搬送されるワークＷの移動を妨げない位置に保持されている。

コンベア４の上流側の上部には、搬送中のワークＷを撮影するカメラ５が設置されている。カメラ５で撮影されたワークＷの画像は、後述するロボットコントローラ６（図５参照）に送信され、ワークＷの形状や位置・姿勢を認識する際に用いられる。

印刷装置１の各部の構成について説明する前に、図２および図３を参照して、本発明にかかる印刷方法における基本的な動作を説明する。本発明にかかる印刷方法は、角柱や円柱等の柱状のワークの側面に印刷を行うことを前提としており、ロボット２のハンド２４に取り付けられたプリントヘッド３を用いて、ワークＷの側面に文字やパターンを印刷するものであり、大きく準備工程と実行工程に分かれる。

準備工程では、カメラ５で撮影したワークＷの画像から、上方から見たワークＷの形状を認識する。次に、ワークＷの側面に対してプリントヘッド３のインク吐出面３０が対向し、かつ一定の間隔を保ちながら水平方向に移動するようにロボット２を制御し、その際のロボットハンド２４の軌跡と速度に関するデータを生成する。

図２に、ワークＷに対するプリントヘッド３の動きを示す。説明を簡単にするため、ここではコンベア４が停止しているものとする。本実施の形態では、プリントヘッド３から吐出するインクを用いて四角柱状のワークＷの側面に対して、水平方向に印刷を行うものとする。この場合、最初に、印刷を行うワークＷに関するデータを取得する必要がある。

そのために、カメラ５で撮影した画像データから、ワークＷの形状を特定するデータを取得する。図２に示すワークＷの場合、４つの頂点の位置データによってワークＷが四角形であることが認識される。そしてワークＷの形状特定データは、ワークＷの形状認識データ（四角形）と共に、後述するロボットコントローラの記憶部に格納される。

一方、ワークＷの側面に印刷を行うためには、プリントヘッド３のインク吐出面３０を、ワークの側面に対向した状態を保ちながら水平方向に移動させる必要がある。本実施の形態では、隣接する２つの側面に連続して印刷を行うため、図２に示すように、最初は、プリントヘッドをワークＷの右側面に沿って下から上に移動させ、次にワークＷを半時計周りに９０度回転させ、その後、プリントヘッド３を左方向に移動させる。

この間、プリントヘッド３のインク吐出面３０は、常にワークＷに対向し、かつ一定の間隔を保っている。このようなプリントヘッド３の動きは、後述するロボットコントローラ（図５参照）によってロボットハンド２４の位置と姿勢を制御することによって実現される。

ユーザは、ロボットコントローラを用いて、ロボットハンド２４が図２に示す軌跡を辿るようにロボット２を制御し、最終的にロボットハンド２４の移動軌跡と移動速度のデータを生成して記憶部に格納する。

ワークＷの側面に印刷を行うためには、更に、プリントヘッド３から吐出するインクの印刷速度を調整して、インクがワークＷの側面の適切な位置に付着するようにする必要がある。プリントヘッド３の移動速度に対して印刷速度が速すぎる場合、文字やパターンが横方向に縮まって印刷され、逆に、印刷速度が遅すぎる場合は、文字やパターンが間延びし、最悪の場合、一部が印刷できない場合も生じる。

プリントヘッドの印刷速度は、後述するプリントコントローラ（図５参照）を用いて印刷速度を調整しながら、ワークＷの側面への印刷を繰り返して最適の速度を見つけ、そのデータをプリントコントローラの記憶部に格納する。このようにして準備工程が終了する。

なお、印刷を行うワークＷが複数種類ある場合は、それぞれのワークについて上述した準備工程の処理を行い、得られたデータをロボットコントローラおよびプリントコントローラの記憶部に格納しておく必要がある。

次に、印刷の実行工程について説明する。前述の準備工程においては、静止したコンベア４の中央に載置されたワークＷを上方のカメラ５で撮影した画像に基づいて、ワークＷの形状に関するデータおよびロボットハンド２４の軌跡・速度に関するデータを生成した。

前述したように、準備工程において、ワークＷの形状に関するデータとロボットハンド２４の軌跡・速度に関するデータを生成する際には、ワークＷは静止した状態でコンベア４に載置され、また側面がコンベアの進行方向と平行な方向を向いていた（図２参照）。これに対し、図３に示すように、実際にコンベア４で運搬されるワークＷは、様々な位置や姿勢をとり、ワークがコンベア４の中央に載置されているとは限らず、同様に、側面がコンベアの進行方向と平行であるとは限らない。

従って、プリントヘッド３をワークＷの側面に対向した状態で、かつ側面に沿って移動させるためには、ワークの位置と姿勢に合わせてロボットハンド２４の移動軌跡を修正する必要がある。

更に、コンベアは速度Ｖで移動しており、図３に示すように、コンベア４に載置されたワークＷもそれに合わせて移動している。従って、印刷のためにプリントヘッド３をワークＷの側面に対して移動させる際には、ワークＷの搬送距離に応じて、ロボットハンド２４の軌跡を逐次修正する必要がある。

このため、印刷の実行工程においては、カメラ５で撮影した画像からワークＷの位置と姿勢に関するデータを抽出し、抽出したデータに基づいて、準備工程で生成したロボットハンド２４の移動軌跡に関するデータを修正し、更に、ワークＷの搬送距離に応じてロボットハンド２４の位置を逐次修正している。

＜プリントヘッドの構成＞
次に、図４を参照して、印刷装置１の主要部材であるプリントヘッド３の構成を説明する。図４（ａ）にプリントヘッド３の正面図、図４（ｂ）に同ヘッド３の平面図を示す。

プリントヘッド３はオンデマンドタイプのインクジェットプリンタであり、断面がＬ字状の取付金具２５によってロボットハンド２４の先端に固定されている（図１参照）。プリントヘッド３は、ヘッド本体３１、ヘッド部３２、インクカートリッジ３３、ヘッド制御部３４およびケーブル引出部３５で構成され、ヘッド部３２のインク吐出面３０には、縦方向に並んだ複数のインク吐出孔が形成されている。

図示しないが、ヘッド制御部３４の内部には、印刷制御用の回路が収容されており、ケーブル引出部３５から引き出されたケーブル３６によって、後述するプリントコントローラ７（図５参照）と接続されている。

ロボット２を操作して、ワークＷに対してプリントヘッド３が所定に軌跡を辿るように移動させ、その移動に合わせ、ヘッド制御部３４によって、それぞれの吐出孔に対してインクの吐出の有無とタイミングを制御することで、印刷面に任意のパターンの印刷を行うことができる。

ワークＷとプリントヘッド３の間隔は０．３ｍｍ〜５ｍｍが好ましい。間隔が狭すぎると、移動の際にプリントヘッド３がワークＷに接触し、またインク吐出面３０が跳ね返りで汚れる。逆に間隔が広すぎると、インクの着弾位置がばらついて印字の品質が低下する。

なお、本実施の形態では、インクカートリッジ３３を用いてヘッド部３２にインクを供給しているが、インクカートリッジ３３の代わりにインクタンクからインクを供給するようにしてもよい。

＜印刷装置の制御系の構成と動作＞
次に、図５を参照して、印刷装置１の制御系の構成と動作を説明する。印刷装置１の制御系は、基本的に、ロボット２の動作を制御するロボットコントローラ６とプリントヘッド３の動作を制御するプリントコントローラ７とで構成されており、ロボットコントローラ６とプリントコントローラ７はＩ／Ｏケーブルで接続されている。なお、利便性を考慮し、ロボットコントローラ６とプリントコントローラ７を無線ＬＡＮ（LOCAL AREA NETWORK）で接続するようにしてもよい。

ロボットコントローラ６は、ロボット制御部６１、入力部６２、ワーク認識部６３および記憶部６４で構成されている。ロボット制御部６１は、ＣＰＵ，ＲＯＭ、ＲＡＭ等で構成され、ＲＯＭにロボット２の動作を制御するプログラムが格納されており、入力部６２から入力されたデータに基づいて関節部に内蔵された複数のサーボモータを駆動し、ロボットアーム２４の先端が所定の軌跡を辿るように制御する。

ワーク認識部６３は、カメラ５で撮影したワークＷの画像を取り込み、画像処理用のプロセッサ等で構成された専用の回路で処理を行い、ワークＷの形状を特定するデータを抽出する。またそのデータに基づいてワークＷの形状を認識する。例えば、４つの頂点の位置データが抽出された場合、ワークが四角形であることが認識される。抽出された形状特定データおよび形状認識データは、ロボット制御部６１を介して不揮発性メモリで構成された記憶部６４に格納される。

なお、ワークの形状を特定するデータとして、ここでは４つの頂点の位置データを用いたが、必ずしも頂点の位置データに限定されない。形状によっては、頂点の位置データと辺の長さや角度データとの組み合わせ、更には重心のデータを用いても良い。

ロボット制御部６１は、コンベア４に設置されたエンコーダ４３および位置センサ４４と接続されている。図１に示すように、エンコーダ４３はコンベア本体４１に取り付けられており、コンベア４の移動（すなわちワークＷの移動）に応じてエンコーダ４３が回転し、回転の都度パルス信号を出力する。エンコーダ４３から出力されるパルス信号の数は、ワークＷの搬送距離に対応している。

エンコーダ４３から出力されたパルス信号はロボット制御部６１に入力され、印刷の実行工程において、ロボットハンド２４の移動軌跡を修正する際に用いられる。

光電センサ４４は、エンコーダ４３と同様にコンベア本体４１に取り付けられている（図１参照）。光電センサ４４から出力された光が、コンベア４で搬送中のワークＷによって遮られたとき、光電センサ４４の出力がロボット制御部６１に送信され、この信号をトリガとして、ワーク認識部６３はカメラ５で撮影した画像を取り込んで認識処理を行う。

一方、プリントコントローラ７は、プリントヘッド３によるワークＷの側面への印刷を制御するものであり、プリント制御部７１、入力表示部７２、印刷速度調整部７３および記憶部７４で構成されている。

プリント制御部７１は、インクジェットの制御に最適化されて設計されたＣＰＵおよび波形をコントロールするＩＣ等で構成されている。入力表示部７２は、タッチパネル式の液晶ディスプレイで構成され、プリントヘッド３を用いて印刷面に印刷する文字や数字、パターン等のデータを入力するのに用いられる。

前述したように、プリントヘッド３は、縦方向に複数形成された吐出孔からインクを選択的に吐出して印字面にドットを形成することによって印刷を行う。通常は、印刷面に対してプリントヘッド３を横方向にずらしながら、吐出孔から選択的な吐出を繰り返すことによって、印刷面にドットがマトリクス状に形成され、このドットパターンによって文字やパターンが表現される。

不揮発性メモリで構成された記憶部７４には、あらかじめ文字や図形等のデータが記憶されており、プリント制御部７１は、入力表示部７２から入力された文字等に対応するデータを読み出し、そのデータをプリントヘッド３のヘッド制御部３４（図４参照）に送信する。

印刷速度調整部７３は、吐出孔から吐出されるインクの吐出タイミングを調整するものである。エンコーダ等を用いて印刷面に対するプリントヘッド３の移動速度を検出できる場合には、移動速度に対応するタイミングで吐出孔からインクを吐出することにより印刷面への印刷が行われる。

これに対し、本実施の形態の場合、印刷面に対するプリントヘッド３の移動速度を検出する手段がない。このため、本実施の形態では、プリントコントローラ８に印刷速度調整部７３を設け、吐出孔からインクを吐出するタイミングを印刷速度調整部７３で調整することによって、印刷面に適切な印刷が行われるようにしている。

ロボットハンド２４の移動速度に対して印刷速度が速すぎる場合、文字等が横方向に縮まって印刷され、逆にロボットハンド２４の移動速度に対して印刷速度が遅い場合、横方向に間延びした印刷が行われる。

印刷速度の調整は、内蔵のタイマーから出力されるクロックパルスの計数値を変えることにより行われる。インクの吐出は、所定の数のクロックパルスを計数する毎に行われ、数えるクロックパルスの数が少なければ印刷速度が速まり、数えるクロックパルスの数を多くすれば印刷速度が遅くなる。

ユーザは、印刷の準備工程において、印刷速度調整部７３で印刷速度を調整しながらワークＷの側面への印刷を繰り返し、横方向の幅が最適となる印刷速度を決定する。決定された印刷速度のデータはワークの形状に関するデータと共に記憶部７４に格納される。

＜印刷準備工程の処理の流れ＞
次に、本実施の形態にかかる印刷方法における処理の流れについて、フローチャートを参照して説明する。最初に、図６のフローチャートおよび前述の図２を参照して、印刷準備工程の流れを説明する。

ユーザは、最初に、プリントコントローラ７の入力表示部７２からワークＷの側面に印刷する文字等のデータを入力する（ステップＳ１１）。前述したように記憶部７４には予め文字や図形等のデータが格納されており、制御部７１は、入力表示部７２から入力された文字等をディスプレイに表示し、正しいデータが入力されたか否かを確認する。確認されたデータは記憶部７４に格納される。

次に、ユーザは、静止したコンベア上にワークＷを載置する（ステップＳ１２）。この状態において、ユーザはロボットコントローラ６を操作してワーク認識部６３を動作させ、カメラ５で撮影した画像からワークＷの形状を特定するデータを抽出すると共に、そのデータからワークＷの形状を認識する（ステップＳ１３）。

本実施の形態では、ワークの形状を特定するデータは４つの頂点の位置データであり、このデータから四角形であることが認識される。得られたワークの形状特定データと形状認識データは、ロボットコントローラ６の記憶部６４に格納される。

次に、ユーザは、入力部６２から必要なデータを入力し、プリントヘッド３をワークＷの側面に対向させた状態で、ワークＷの側面に沿うように移動させ、印刷の際に必要なロボットハンド２４の移動軌跡と移動速度を設定する（ステップＳ１４）。

前述の図２に示す例では、プリントヘッド３が左側を向いた状態で、ロボットハンド３はワークＷの右側を上方に移動し、ワークの右上の頂点近傍で反時計回りに９０度回転し、その後、ワークの上方を左方向に移動する。

ユーザは、このようにして設定したロボットハンドの移動軌跡と移動速度について試行を繰り返し、軌跡と速度に問題がないかどうか確認し（ステップＳ１５）、問題ありと判断した場合（Ｎｏ）、ステップＳ１４の処理に戻って、移動軌跡と移動速度を再設定する。

設定した移動軌跡と移動速度に問題がない場合（ステップＳ１５でｙｅｓ）、ユーザは、生成した移動軌跡と移動速度のデータを記憶部６４に格納する（ステップＳ１６）。

引き続きユーザは、プリントコントローラ７の印刷速度調整部７３を用いて印刷速度を調整する（ステップＳ１７）。具体的には、ロボットハンドを図２に示す軌跡に沿って移動させ、その移動に合わせてプリントヘッド３からインクを吐出して、ワーク側面への印刷状態を確認する。ワーク側面に印刷された文字等が左右に詰まっている場合は印刷速度を遅くし、逆に、左右に間延びしている場合は印刷速度を速める。

このようにして印刷を繰り返して最適の印刷速度を決定し（ステップＳ１８でＹｅｓ）、決定した印刷速度のデータを記憶部７４に格納する（ステップＳ１９）。以上で印刷の準備工程が終了し、印刷に必要なロボットハンド２４の移動軌跡・移動速度のデータとプリントヘッド３の印刷速度に関するデータが用意される。

＜印刷実行工程の処理の流れ＞
次に、図７のフローチャートおよび前述の図３を参照して印刷実行工程の流れを説明する。

最初にユーザは、稼働中のコンベア４の上にワークＷを載置する。（ステップＳ３１）。ワークＷがコンベア４上を移動し、光電センサ４４の横に到達した時点でロボット制御部６１がワークＷの存在を確認し、カメラ５で撮影したワークＷの画像をワーク認識部６３に取り込み、ワークの形状を特定するデータの抽出とワークＷの形状の認識を行う（ステップＳ３２）。

図２に示した準備工程では、ワークＷはコンベア４の中央に載置され、また搬送方向と平行に置かれていたが、図３に示すようにワークＷは必ずしもコンベア４の中央に置かれるわけではなく、またワークＷの姿勢も、必ずしもワークＷの移動方向に沿っているわけではない。ロボット制御部６１は、ワーク認識部６３での認識結果に基づいて、ワークが四角形であることを確認し、記憶部６４から四角形のワークのデータとそれに対応したロボットハンド２４の移動軌跡・移動速度のデータを読み出す（ステップＳ３３）。

更に、ロボット制御部６１は、ワークＷの搬送に応じてエンコーダ４３から出力されるパルス信号を読み込む（ステップＳ３４）。ロボット制御部６１は、記憶部６４から読み出したロボットハンド２４の移動軌跡のデータを、ワークの位置及び姿勢に関するデータ、更にはエンコーダ４３からのパルス信号に基づいて生成されたワークの搬送距離に対応したデータで逐次修正しながら、ロボットハンド２４を所定に軌跡に沿って移動させる（ステップＳ３５）。

図２に示したように、記憶部６４から読み出されたワークＷの位置データとロボットハンド２４の移動軌跡のデータは、ワークＷがコンベア４の中央に置かれ、かつワークの側面がコンベアの搬送方向と平行であるときのデータである。これに対し、図３に示すように、コンベア４によって実際に搬送されているワークＷはコンベア４の中央からずれ、また搬送方向に対してθだけ傾いており、かつ一定の速度Ｖで移動している。

従って、プリントヘッド３を用いてワークＷに印刷を行う際には、ワークＷの位置と姿勢に合わせてロボットハンド２４の移動軌跡を横方向にずらすと共にθだけ回転させ、更にワークＷの搬送に合わせて、逐次移動させる必要がある。

ロボットハンド２４の移動軌跡を、このように逐次修正しながら移動させることにより、プリントヘッド３は、コンベア４で搬送中のワークＷに対し、図３に示すように、ワークＷの２つの側面に対してプリントヘッド３が対向し、かつ一定の間隔を保ちながら水平方向に移動する。

ロボットハンドが移動を開始した後所定の時間経過したときに、ロボット制御部６１からプリント制御部７１に印刷の開始を指示する信号が送信される（ステップＳ３７）。その際、ワークＷの形状認識データが、印刷開始指示信号に合わせて、ロボット制御部６１からプリント制御部７１に送信される。

上述した印刷開始信号とワークの形状認識データを受信したプリント制御部７１は、記憶部７４からワークＷの形状に対応した印刷データと印刷速度のデータを読み出し（ステップＳ３８）、そのデータをプリントヘッドのヘッド制御部３４に送信し、ワークの側面に印刷を行う（ステップＳ３９）。

なお、ロボットハンド２４の移動開始後、所定の時間が経過したときに印刷開始指示信号を送信するのは、ロボットハンド２４の移動開始直後は速度が一定でないため、その時に印刷を開始すると、印刷物に歪が生じるためである。

ワークの複数の側面に連続して印刷を行う場合には、印刷データと印刷速度のデータの読み出しが連続して行われ、更には、ワークの側面の上下方向に数行に渡って印刷を行う場合には、ワークの移動方向と印刷方向を行毎に変えることにより、ロボットハンドの効率的な動作と印刷面への円滑な印刷を実現できる。このようにして指定したワークの側面への印刷が完了する。

図８に、円柱状のワークＷの側面に印刷を行う際のワークとプリントヘッド３の動きを示す。図では、コンベア４上に載置されたワークが左方向に移動する状態において、ロボットハンド２４の先端に取り付けられたプリントヘッド３によって、円形のワークの側面に印刷を行っている。

図３に示した四角柱状のワークの場合は、４つの頂点でワークを特定したが、図８に示した円柱状のワークの場合、円の中心位置でワークを特定する。プリントヘッド３によってワークＷの側面に印刷を行う場合、プリントヘッド３は常に円の中心を向いた状態で、ワークＷの円周上を回転するように一定の速度で移動し、その移動に合わせて一定の速度で印刷が行われる。

ワークＷが円柱状の場合、ワークＷの姿勢についてデータを修正する必要はないため、ワークＷの位置と搬送距離に合わせてロボットハンド２４の移動軌跡を修正すれば、ワークの側面の適切な位置に適切な印刷が行われる。

(実施の形態２)
図９に、本発明の実施の形態２にかかる印刷装置１の制御系の構成を示す。上述した実施の形態１では、プリントヘッド３の印刷速度を、ロボットハンド２４の移動速度とは関係なく設定した。この場合には、ロボットハンド２４の移動軌跡と移動速度を設定した後、プリントヘッドの印刷速度を調整しながら、印刷面への印刷を複数回繰り返して最適の印刷速度を設定する必要がある。

本実施の形態では、ロボットコントローラ６に、記憶部６４に格納されたロボットハンド２４の移動軌跡と移動速度のデータからロボットハンド２４の移動速度に関するデータを取り出す速度データ抽出部６５を設け、そこで抽出された速度データをプリントコントローラ７のプリント制御部７１に送信している。

更に、本実施の形態では、予め、ロボットハンド２４の移動速度とプリントヘッド３の印刷速度との関係を定め、そのデータをプリントコントローラ７の記憶部７４に格納している。

そしてプリント制御部７１は、速度データ抽出部６５から移動速度に関するデータを受信する都度、記憶部７４に格納されたロボットハンドの移動速度とプリントヘッドの印刷速度との関係を定めたデータに基づいてプリントヘッド３の印刷速度を設定している。

このようにして印刷速度を設定すれば、印刷速度を調整することなく、ワークＷの側面に適切な間隔で文字等を印刷することができる。

なお上述した各実施の形態では、本発明にかかる印刷方法を、四角柱状および円柱状のワークに適用した場合について説明したが、これに限定されないことは云うまでもない。本発明にかかる印刷方法によれば、五角形等の多角柱状のワークや断面が楕円のワークであっても、ワークの側面に印刷を行うことができる。

１ 印刷装置
２ ロボット
３ プリントヘッド
４ コンベア
５ カメラ
６ ロボットコントローラ
７ プリントコントローラ
２１〜２３ アーム
２４ ロボットハンド
２５ 取付金具
３０ インク吐出面
３１ ヘッド本体
３２ ヘッド部
３３ カートリッジ
３４ ヘッド制御部
３５ ケーブル引出部
３６ ケーブル
４１ コンベア本体
４２ コンベアベルト
４３ エンコーダ
４４ 光電センサ
６１ ロボット制御部
６２ 入力部
６３ ワーク認識部
６４、７４ 記憶部
６５ 速度データ抽出部
７１ プリント制御部
７２ 入力表示部
７３ 印刷速度調整部
Ｗ ワーク

Claims (7)

1. ロボットハンドに取り付けられた、縦方向に複数形成された吐出孔からインクを選択的に吐出して印字面にドットを形成して印刷を行うプリントヘッドを用いて、搬送装置によって搬送中のワークの側面に印刷を行う印刷方法であって、準備工程と実行工程とを含み、
   前記準備工程においては、
   カメラで撮影したワークの画像からワークの形状を特定するデータを抽出すると共に、抽出したデータからワークの形状を認識し、
   前記プリントヘッドを用いてワークの側面に印刷する際のロボットハンドの移動軌跡および移動速度のデータと、前記プリントヘッドの印刷速度に関するデータを生成し、
   前記実行工程においては、
   前記カメラで撮影したワークの画像からワークの形状を特定するデータの抽出とワークの形状を認識するデータの生成を行い、当該ワークの形状特定データおよび形状認識データを、前記準備工程において生成したワークの形状特定データおよび形状認識データと照合して一致するデータを取り出し、
   前記カメラで撮影したワークの画像からワークの位置および姿勢に関するデータを抽出すると共に、前記搬送装置から取り出した信号に基づいてワークの搬送距離に対応したデータを生成し、
   前記一致するワークのデータに対応するロボットハンドの移動軌跡のデータを取り出し、当該ロボットハンドの移動軌跡を、前記ワークの位置および姿勢に関するデータならびに前記ワークの搬送距離に対応したデータに基づいて逐次修正し、
   かつ前記準備工程において生成したプリントヘッドの印刷速度に関するデータに従い、ワークの側面に印刷を行うことを特徴とする印刷方法。
2. 前記プリントヘッドの印刷速度に関するデータは、ユーザの入力に基づいて生成される、請求項１に記載の印刷方法。
3. 前記プリントヘッドの印刷速度に関するデータは、前記ロボットハンドの移動速度に関するデータに基づいて生成される、請求項１または２に記載の印刷方法。
4. 前記ワークの搬送距離に対応したデータは、前記搬送装置に取り付けられたエンコーダから取り出した信号に基づいて生成される、請求項１ないし３のいずれかに記載の印刷方法。
5. 前記ワークの側面の上下方向に複数行にわたって印刷を行う場合、隣接する行毎に、前記ロボットハンドの移動方向および前記プリントヘッドの印刷方向を変える、請求項１ないし４のいずれかに記載の印刷方法。
6. ロボットのハンドに取り付けられた、縦方向に複数形成された吐出孔からインクを選択的に吐出して印字面にドットを形成して印刷を行うプリントヘッドを用いて、搬送装置によって搬送中のワークの側面に印刷を行う印刷装置であって、
   前記ロボットの動作を制御するロボットコントローラと前記プリントヘッドの動作を制御するプリントコントローラとを備え、
   前記ロボットコントローラは、
   カメラで撮影したワークの画像からワークの形状を特定するデータを抽出すると共に、抽出したデータからワークの形状を認識するワーク認識部と、
   前記プリントヘッドを用いてワークの側面に印刷する際のロボットハンドの移動軌跡および移動速度のデータを生成するロボット制御部とを有し、
   前記プリントコントローラは、前記プリントヘッドの印刷速度に関するデータを生成する印刷速度調整部を有し、
   前記ロボットコントローラは、前記ロボットハンドの移動軌跡を、前記ワーク認識部で抽出したワークの位置および姿勢に関するデータ、ならびに前記搬送装置から取り出した信号に基づいて生成されたワークの搬送距離に対応したデータに基づいて逐次修正し、
   かつ前記プリントコントローラは、前記印刷速度調整部で生成されたプリントヘッドの印刷速度に関するデータに従い、ワークの側面に印刷を行うことを特徴とする印刷装置。
7. 前記ワークの搬送距離に対応したデータは、前記搬送装置に取り付けられたエンコーダから取り出した信号に基づいて生成される、請求項６に記載の印刷装置。

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