JP2009214040A - Printing device - Google Patents

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Keigo Sukai
圭吾 須貝
Takayuki Hayakaze
隆行 早風
Masahiro Ido
正浩 井戸
Takenori Sawai
丈徳 澤井
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    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J3/00—Typewriters or selective printing or marking mechanisms characterised by the purpose for which they are constructed
    • B41J3/407—Typewriters or selective printing or marking mechanisms characterised by the purpose for which they are constructed for marking on special material
    • B41J3/4073—Printing on three-dimensional objects not being in sheet or web form, e.g. spherical or cubic objects

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a printing device capable of supplying ink stably to an ink head during printing regardless of various kinds of printing media, in addition to the applicability of the device to the printing of various kinds of printing media with varying shape, height and size. <P>SOLUTION: This printing device includes a multiarticulate robot 1, an inkjet head 2, an ink storage ink tank 3, an elevator 4 and an ink supply tube 5. When the inkjet head 2 prints the printing medium, the elevator 4 is made to ascend/descend under control following the movement of the inkjet head 2 and thereby, the ascent and descent of the ink tank 3 are accomplished. Thus the height of the ink tank 3 is adjusted, and consequently, the head difference between the nozzle face of the inkjet head 2 and the ink level of the ink tank 3 can be kept at a specified value. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、多関節ロボットを用いた印刷装置に関する。   The present invention relates to a printing apparatus using an articulated robot.

従来、印刷装置として例えばインクジェット装置があり、これには以下のようなタイプが知られている。
（１）直動軸に印刷用のインクジェットヘッドを搭載し、そのヘッドを往復動させて印刷媒体（メディア）に印刷するタイプ
（２）印刷用のインクジェットヘッドをインク吐出面が下向きの状態で固定し、そのヘッドの下方に配置する印刷媒体に印刷するタイプ
（３）印刷用のインクジェットヘッドをインク吐出面が横向きの状態で固定し、立体形状からなる印刷媒体の側面を印刷するタイプ
しかし、従来の印刷装置では、多様な形状、高さ、大きさをもつ印刷媒体に対して印刷する場合に、それぞれ用途に応じてカスタマイズされた印刷装置を開発する必要があった。 Conventionally, for example, there is an ink jet apparatus as a printing apparatus, and the following types are known.
(1) A type in which an inkjet head for printing is mounted on a linear axis, and the head is reciprocated to print on a printing medium (2). (2) The inkjet head for printing is fixed with the ink ejection surface facing downward. (3) A type in which an ink jet head for printing is fixed in a state where the ink discharge surface is in a horizontal direction and a side surface of a three-dimensional print medium is printed. However, when printing on printing media having various shapes, heights, and sizes, it is necessary to develop a printing device customized for each application.

ところで、インクジェット法を用いて曲面を有する立体物に印刷する装置が知られている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１の印刷装置は、曲面を有する立体物に印刷するには適しているが、多様な形状、高さ、大きさをもつ印刷媒体に印刷する場合には必ずしも適していない。
特開２００７−１０６０４８号公報 By the way, an apparatus that prints on a three-dimensional object having a curved surface using an inkjet method is known (see, for example, Patent Document 1). The printing apparatus of Patent Document 1 is suitable for printing on a three-dimensional object having a curved surface, but is not necessarily suitable for printing on printing media having various shapes, heights, and sizes.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-106048

そこで、本発明の目的は、多様な形状、高さ、大きさをもつ各種の印刷媒体の印刷に適用できる上に、その各種の印刷媒体にかかわらず印刷時にインクヘッドにインクを安定供給できるようにした印刷装置を提供することにある。   Accordingly, the object of the present invention is applicable to printing of various printing media having various shapes, heights, and sizes, and can stably supply ink to the ink head during printing regardless of the various printing media. It is to provide a printing apparatus.

上記の課題を解決し本発明の目的を達成するために、各発明は、以下のような構成からなる。
第１の発明は、多関節ロボットと、前記多関節ロボットのアームの先端部に搭載され、印刷媒体に対してインクを用いて印刷を行うインクヘッドと、前記インクヘッドに供給するインクを収容するインク収容部と、前記インクヘッドと前記インクタンクとの水頭差を調整する水頭差調整手段と、を備える。 In order to solve the above problems and achieve the object of the present invention, each invention has the following configuration.
1st invention is mounted in the articulated robot, the front-end | tip part of the arm of the said articulated robot, the ink head which prints using ink with respect to a printing medium, and the ink supplied to the said ink head is accommodated An ink storage unit, and a water head difference adjusting unit that adjusts a water head difference between the ink head and the ink tank.

第２の発明は、第１の発明において、前記水頭差調整手段は、前記インクヘッドの印刷に際し、前記インクヘッドの移動に追従して前記インクタンクの設置位置を調整し、前記インクヘッドと前記インクタンクとの水頭差を所定状態に維持する。
第３の発明は、第１の発明において、前記水頭差調整手段は、前記インクヘッドの印刷に際し、前記インク収容部内の圧力を調整し、前記インクヘッドと前記インクタンクとの水頭差を所定状態に維持する。 According to a second invention, in the first invention, the water head difference adjusting means adjusts an installation position of the ink tank following the movement of the ink head when the ink head is printed, and the ink head and the ink head The water head difference from the ink tank is maintained in a predetermined state.
According to a third invention, in the first invention, the water head difference adjusting means adjusts the pressure in the ink containing portion during printing of the ink head, and sets the water head difference between the ink head and the ink tank to a predetermined state. To maintain.

第４の発明は、第１〜第３のうちのいずれかの発明において、前記インクヘッドは、直線移動機構によって往復動作するようになっている。
第５の発明は、第１〜第４のうちのいずれかの発明において、前記インクは紫外線硬化型インクを使用し、かつ、前記インクヘッドは紫外線光源を含む。
第６の発明は、第１〜第５のうちのいずれかの発明において、前記多関節ロボットの座標系と前記インクヘッドが印刷する座標系とが一致している。 According to a fourth invention, in any one of the first to third inventions, the ink head is reciprocated by a linear movement mechanism.
According to a fifth invention, in any one of the first to fourth inventions, the ink uses an ultraviolet curable ink, and the ink head includes an ultraviolet light source.
According to a sixth invention, in any one of the first to fifth inventions, a coordinate system of the articulated robot and a coordinate system printed by the ink head coincide with each other.

第７の発明は、第１〜第６のうちのいずれかの発明において、前記多関節ロボットの座標系と前記インクヘッドが印刷する座標系とを一致させるために、印刷に先立って前記両座標間のアライメントを実施する。
このような構成からなる本発明によれば、多様な形状、高さ、大きさをもつ各種の印刷媒体の印刷に適用できる上に、その各種の印刷媒体にかかわらず印刷時にインクヘッドにインクを安定供給できる。 According to a seventh invention, in the invention according to any one of the first to sixth inventions, in order to make the coordinate system of the articulated robot and the coordinate system printed by the ink head coincide, Align between.
According to the present invention having such a configuration, it can be applied to printing of various printing media having various shapes, heights, and sizes, and ink can be applied to the ink head during printing regardless of the various printing media. A stable supply is possible.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の印刷装置の第１実施形態の全体の構成を示す図である。
この第１実施形態に係る印刷装置は、図１に示すように、多関節ロボット１と、インクヘッドであるインクジェットヘッド２と、インク収容部であるインクタンク３と、昇降機４と、インク供給チューブ５と、を備えている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a first embodiment of a printing apparatus according to the present invention.
As shown in FIG. 1, the printing apparatus according to the first embodiment includes an articulated robot 1, an ink jet head 2 that is an ink head, an ink tank 3 that is an ink storage unit, an elevator 4, and an ink supply tube. 5 is provided.

多関節ロボット１は、例えば水平多関節ロボット（４軸スカラロボット）からなり、ベース（土台）およびロボットアームなどを有している。インクジェットヘッド２は、多関節ロボット１のアームの先端に搭載され、印刷媒体（記録媒体）に対してインク滴の吐出によって印刷を行う。インクジェットヘッド２は、この例ではインク滴の吐出する面（インクノズル面）が下向きでロボットアームの先端に搭載しているが、インク滴の吐出する面が上向きまたは横向きにロボットアームの先端に搭載するようにしても良い。
インクジェットヘッド２が使用する印刷用のインクは、紫外線硬化型インクなどが使用される。印刷媒体は、普通紙、光沢紙などの各種紙、または樹脂、金属、ガラスなどの材質からなる各種の物品であって、その大きさや形状（平面形状、立体形状）などは問わない。 The articulated robot 1 is composed of, for example, a horizontal articulated robot (4-axis SCARA robot), and has a base (base), a robot arm, and the like. The ink jet head 2 is mounted at the tip of the arm of the articulated robot 1 and performs printing by ejecting ink droplets onto a print medium (recording medium). The ink jet head 2 is mounted at the tip of the robot arm with the ink droplet ejection surface (ink nozzle surface) facing down in this example, but the ink droplet ejection surface is mounted at the tip of the robot arm upward or sideways. You may make it do.
As the printing ink used by the inkjet head 2, ultraviolet curable ink or the like is used. The printing medium is various papers such as plain paper and glossy paper, or various articles made of materials such as resin, metal, glass, etc. The size and shape (planar shape, three-dimensional shape) are not limited.

インクタンク３は、インクジェットヘッド２に供給するインクを収容（貯留）する。昇降機４は、インクタンク３を昇降させるものであって、インクタンク３がガイドレールに案内されて昇降できるようになっている。インク供給チューブ５は、インクジェットヘッド２による印刷動作時に、インクタンク３内のインクをインクジェットヘッド２に供給する。インク供給チューブ５は、インクジェットヘッド２とインクタンク３とを接続するとともに、インクジェットヘッド２の移動に伴って移動自在に構成される。
なお、この例では、インクジェットヘッド２はその左右に紫外線光源６、７を含んでいる。これは、インクジェットヘッド２が紫外線硬化型インクを使用する場合に、印刷媒体に吐出されて付着したインクを硬化させるためである。紫外線光源６、７は必ずしも必要ではなく、その一方だけでも良くあるいは両方を省略しても良い。 The ink tank 3 stores (stores) ink to be supplied to the inkjet head 2. The elevator 4 moves the ink tank 3 up and down, and the ink tank 3 can be moved up and down while being guided by a guide rail. The ink supply tube 5 supplies ink in the ink tank 3 to the inkjet head 2 during a printing operation by the inkjet head 2. The ink supply tube 5 connects the inkjet head 2 and the ink tank 3 and is configured to be movable as the inkjet head 2 moves.
In this example, the inkjet head 2 includes ultraviolet light sources 6 and 7 on the left and right sides thereof. This is because the ink ejected and attached to the printing medium is cured when the inkjet head 2 uses ultraviolet curable ink. The ultraviolet light sources 6 and 7 are not necessarily required, and only one of them or both may be omitted.

図２は、第１実施形態に係る印刷装置の制御系のブロック図である。
この第１実施形態に係る印刷装置は、図２に示すように、ロボットコントローラ１００と、インクジェットコントローラ２００と、を備えている。
ロボットコントローラ１００は、多関節ロボット１のアームの先端に搭載されたインクジェットヘッド２が印刷媒体に対して印刷を行うときに、そのロボットアームを制御することにより、インクジェットヘッド２を目的位置まで移動させるとともに、目的位置でその姿勢を制御する。 FIG. 2 is a block diagram of a control system of the printing apparatus according to the first embodiment.
As shown in FIG. 2, the printing apparatus according to the first embodiment includes a robot controller 100 and an inkjet controller 200.
The robot controller 100 moves the inkjet head 2 to a target position by controlling the robot arm when the inkjet head 2 mounted on the tip of the arm of the articulated robot 1 performs printing on the print medium. At the same time, the posture is controlled at the target position.

インクジェットコントローラ２００は、インクジェットヘッド２の印刷時に、ロボットコントローラ１００からのインクジェットヘッド２の位置および姿勢に係る情報に基づいて以下の制御を行う。
すなわち、インクジェットコントローラ２００は、印刷に際して、インクジェットヘッド２のノズル面の水頭とインクタンク３のインク面の水頭との差（水頭差）を所定値に維持するために、インクジェットヘッド２の移動に追随して昇降機４を昇降制御してインクタンク３を昇降させ、インクタンク３の高さを調整する。また、インクジェットコントローラ２００は、その水頭差が所定値（所定状態）の下で、インクジェットヘッド２が印刷媒体に向けてインク滴の吐出を行うように、その吐出制御を行う。 The ink jet controller 200 performs the following control based on information related to the position and posture of the ink jet head 2 from the robot controller 100 when the ink jet head 2 is printed.
That is, the inkjet controller 200 follows the movement of the inkjet head 2 during printing in order to maintain the difference between the water head on the nozzle surface of the ink jet head 2 and the water head on the ink surface of the ink tank 3 at a predetermined value. Then, the elevator 4 is controlled to move up and down to raise and lower the ink tank 3 to adjust the height of the ink tank 3. Further, the ink jet controller 200 performs the discharge control so that the ink jet head 2 discharges ink droplets toward the print medium with the water head difference being a predetermined value (predetermined state).

次に、第１実施形態の印刷動作例について、図面を参照して説明する。
この動作例では、図示しない印刷媒体が所定位置に配置または固定されているものとする。また、多関節ロボット１の座標系とインクジェットヘッド２が印刷する際の座標系とを一致させるために、公知の方法により、印刷に先立って両座標間のアライメントが実施されているものとする。 Next, a printing operation example according to the first embodiment will be described with reference to the drawings.
In this operation example, it is assumed that a print medium (not shown) is arranged or fixed at a predetermined position. In addition, in order to make the coordinate system of the articulated robot 1 coincide with the coordinate system when the inkjet head 2 performs printing, it is assumed that alignment between both coordinates is performed prior to printing by a known method.

この状態で、ロボットコントローラ１００は、インクジェットヘッド２がその印刷媒体の印刷部分に印刷するために、多関節ロボット１のアームを制御することにより、所定位置までインクジェットヘッド２を移動させる。インクジェットヘッド２は、所定位置まで到達すると、その所定位置で停止して所定の姿勢に制御される。
このとき、インクジェットコントローラ２００は、インクジェットヘッド２のノズル面とインクタンク３のインク面の水頭差を所定値に維持するために、インクジェットヘッド２の移動に追随して昇降機４を昇降制御してインクタンク３を昇降させ、インクタンク３の高さ（位置）を調整する。 In this state, the robot controller 100 moves the inkjet head 2 to a predetermined position by controlling the arm of the articulated robot 1 in order for the inkjet head 2 to print on the print portion of the print medium. When the inkjet head 2 reaches a predetermined position, the inkjet head 2 stops at the predetermined position and is controlled to a predetermined posture.
At this time, the inkjet controller 200 controls the elevator 4 to move up and down following the movement of the inkjet head 2 in order to maintain the water head difference between the nozzle surface of the inkjet head 2 and the ink surface of the ink tank 3 at a predetermined value. The tank 3 is moved up and down to adjust the height (position) of the ink tank 3.

そして、上記の水頭差が所定値の条件の下で、インクジェットコントローラ２００は、インクジェットヘッド２が印刷媒体の印刷部分に向けてインク滴の吐出を行うように、インクジェットヘッド２のインクの吐出制御を行う。これにより、印刷時には、インクジェットヘッド２は安定したインク滴の吐出ができ、かつ、印刷媒体の印刷部分に所望の印刷が行われる。
ここで、上記の印刷媒体において、上記の印刷部分に比べて高い位置に他の印刷部分がある場合には、その他の印刷部分のために、ロボットコントローラ１００は、インクジェットヘッド２がその他の印刷部分に印刷ができるように、所定位置までインクジェットヘッド２を移動させる。インクジェットヘッド２がその所定位置まで到達すると、その所定位置でインクジェットヘッド２が停止して所定の姿勢制御がされる。 Then, under the condition that the water head difference is a predetermined value, the ink jet controller 200 controls the ink ejection of the ink jet head 2 so that the ink jet head 2 ejects ink droplets toward the printing portion of the print medium. Do. Thereby, at the time of printing, the inkjet head 2 can discharge ink droplets stably, and desired printing is performed on the printing portion of the printing medium.
Here, in the above print medium, when there is another print part at a higher position than the above print part, the robot controller 100 causes the inkjet head 2 to use the other print part for the other print part. The inkjet head 2 is moved to a predetermined position so that printing can be performed. When the ink jet head 2 reaches the predetermined position, the ink jet head 2 stops at the predetermined position, and a predetermined posture control is performed.

このとき、インクジェットコントローラ２００は、インクジェットヘッド２のノズル面とインクタンク３のインク面の水頭差を所定値に維持するために、インクジェットヘッド２の移動に追随して昇降機４を制御してインクタンク３を上昇させる。
例えば、インクジェットヘッド２のノズル面の位置を図１から図３の位置まで上昇させる場合には、その上昇に追随して昇降機４がインクタンク３のインク面を図１から図３の位置まで上昇させ、インクジェットヘッド２のノズル面とインクタンク３のインク面との水頭差を所定値にする。 At this time, the ink jet controller 200 controls the elevator 4 by following the movement of the ink jet head 2 to maintain the water head difference between the nozzle surface of the ink jet head 2 and the ink surface of the ink tank 3 at a predetermined value. Raise 3
For example, when the position of the nozzle surface of the inkjet head 2 is raised from the position of FIG. 1 to FIG. 3, the elevator 4 raises the ink surface of the ink tank 3 from the position of FIG. 1 to FIG. The water head difference between the nozzle surface of the inkjet head 2 and the ink surface of the ink tank 3 is set to a predetermined value.

その後、水頭差が所定値の条件の下で、インクジェットヘッド２は印刷媒体の他の印字部分に向けてインク滴の吐出を行う。
ここで、インクジェットヘッド２から吐出されるインクが紫外線硬化型インクの場合には、紫外線光源６、７の一方を所定位置まで移動させ、印刷媒体に吐出されて付着したインクに対して紫外線を照射してインクを硬化させるのが好ましい。
以上のように、第１実施形態によれば、印刷媒体の印刷部分に高さの違いがある場合、または印刷媒体そのものに高さの違いがある場合のように、印刷媒体の高さが多様であっても所望の印刷ができ、かつ、印刷時にインクジェットヘッド２は安定してインクの吐出ができる。 Thereafter, under the condition that the water head difference is a predetermined value, the inkjet head 2 ejects ink droplets toward the other print portion of the print medium.
Here, when the ink ejected from the inkjet head 2 is an ultraviolet curable ink, one of the ultraviolet light sources 6 and 7 is moved to a predetermined position, and the ink ejected and adhered to the printing medium is irradiated with ultraviolet rays. It is preferable to cure the ink.
As described above, according to the first embodiment, there are various heights of the print medium, such as when there is a difference in height in the print portion of the print medium, or when there is a difference in height in the print medium itself. Even in this case, desired printing can be performed, and the ink jet head 2 can stably discharge ink during printing.

なお、第１実施形態では、多関節ロボットとして４軸の多関節ロボット１としたが、多関節ロボット１に代えて図４に示すような６軸の多関節ロボット１ａに置き換えるようにしても良い。
このようにすると、多関節ロボット１ａのアーム先端に搭載されるインクジェットヘッド２は、印刷媒体が平面、斜面などを有していても、その各面に印刷することが可能となる。 In the first embodiment, the four-axis articulated robot 1 is used as the articulated robot. However, the articulated robot 1 may be replaced with a six-axis articulated robot 1a as shown in FIG. .
In this way, the inkjet head 2 mounted on the arm tip of the articulated robot 1a can print on each surface even if the print medium has a flat surface, a slope, or the like.

（第２実施形態）
図５は、本発明の印刷装置の第２実施形態の全体の構成を示す図である。
この第２実施形態に係る印刷装置は、図１に示す第１実施形態に係る印刷装置の構成を基本としたものであり、図５に示すように、多関節ロボット１と、直線移動機構８と、インクジェットヘッド２と、インクタンク３と、昇降機４と、インク供給チューブ５と、を備えている。また、インクジェットヘッド２は、紫外線光源６、７を含んでいる。
この第２実施形態の構成が第１実施形態の構成と異なる主な点は、以下に述べる通りである。 (Second Embodiment)
FIG. 5 is a diagram showing the overall configuration of the second embodiment of the printing apparatus of the present invention.
The printing apparatus according to the second embodiment is based on the configuration of the printing apparatus according to the first embodiment shown in FIG. 1. As shown in FIG. 5, the articulated robot 1 and the linear movement mechanism 8 are used. An ink jet head 2, an ink tank 3, an elevator 4, and an ink supply tube 5. The inkjet head 2 includes ultraviolet light sources 6 and 7.
The main differences between the configuration of the second embodiment and the configuration of the first embodiment are as described below.

第１の異なる点は、多関節ロボット１のアームの先端に直線移動機構８を搭載し、その直線移動機構８によってインクジェットヘッド２および紫外線光源６、７を直線的に移動（スキャン）させるようにした点である。
また、第２の異なる点は、インクジェットヘッド２などを直線移動機構８によって移動させるようにしたので、多関節ロボット１の座標系とインクジェットヘッド２が印刷する際の座標系とを一致するために、印刷に先立って両座標間のアライメントを実施する機能を持たせるようにした点である。その機能を実現するために、直線移動機構８の一部に下方に向けてカメラ９が配置され、そのカメラ９によってインクジェットヘッド２の印刷領域が撮影できるようになっている。 The first difference is that a linear movement mechanism 8 is mounted on the tip of the arm of the articulated robot 1 so that the inkjet head 2 and the ultraviolet light sources 6 and 7 are linearly moved (scanned) by the linear movement mechanism 8. This is the point.
In addition, the second different point is that the inkjet head 2 and the like are moved by the linear movement mechanism 8, so that the coordinate system of the articulated robot 1 and the coordinate system when the inkjet head 2 performs printing coincide with each other. Further, prior to printing, a function for performing alignment between both coordinates is provided. In order to realize this function, a camera 9 is disposed on a part of the linear movement mechanism 8 so as to face downward, and the printing area of the inkjet head 2 can be photographed by the camera 9.

なお、第２実施形態は、上記の異なる点を除けば、第１実施形態の構成と共通するので、その共通する構成要素には同一符号を付してその説明を省略する。
図６は、第２実施形態に係る印刷装置の制御系のブロック図である。
この第２実施形態に係る印刷装置は、図６に示すように、ロボットコントローラ１００ａと、インクジェットコントローラ２００ａと、を備えている。
ロボットコントローラ１００ａは、インクジェットヘッド２が印刷媒体に対して印刷を行うときに、多関節ロボット１のアームを制御し、直動移動機構８およびインクジェットヘッド２を目的位置まで移動させるとともに、目的位置でそれらの姿勢を制御する。また、その目的位置において、直動移動機構８を制御することにより、インクジェットヘッド２を往復動作させる。 Since the second embodiment is common to the configuration of the first embodiment except for the above differences, the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
FIG. 6 is a block diagram of a control system of the printing apparatus according to the second embodiment.
As shown in FIG. 6, the printing apparatus according to the second embodiment includes a robot controller 100a and an inkjet controller 200a.
The robot controller 100a controls the arm of the articulated robot 1 to move the linear movement mechanism 8 and the inkjet head 2 to the target position when the inkjet head 2 performs printing on the print medium, and at the target position. Control their posture. Further, by controlling the linear movement mechanism 8 at the target position, the inkjet head 2 is reciprocated.

さらに、ロボットコントローラ１００ａは、後述のように、多関節ロボット１の座標系とインクジェットヘッド２の印刷座標系とを一致するために、印刷または使用に先立って両座標間のアライメントを実施する際に各部を制御する。
インクジェットコントローラ２００ａは、インクジェットヘッド２の印刷時に、ロボットコントローラ１００ａからのインクジェットヘッド２の位置および姿勢に係る情報に基づいて以下の制御を行う。 Further, as will be described later, the robot controller 100a performs alignment between both coordinates prior to printing or use in order to match the coordinate system of the articulated robot 1 with the print coordinate system of the inkjet head 2. Control each part.
The inkjet controller 200a performs the following control based on the information regarding the position and orientation of the inkjet head 2 from the robot controller 100a when the inkjet head 2 is printed.

すなわち、インクジェットコントローラ２００ａは、印刷に際して、インクジェットヘッド２のノズル面とインクタンク３のインク面との水頭差を所定値に維持するために、インクジェットヘッド２の移動に追随して昇降機４を昇降制御してインクタンク３を昇降させ、インクタンク３の高さを調整する。
また、インクジェットコントローラ２００ａは、その水頭差が所定値の下で、直線移動機構８によってインクジェットヘッド２が移動する際に、インクジェットヘッド２が所定のタイミングで印刷媒体に向けてインク滴の吐出を行うように、その吐出制御を行う。 That is, during printing, the inkjet controller 200a controls the elevation of the elevator 4 following the movement of the inkjet head 2 in order to maintain the water head difference between the nozzle surface of the inkjet head 2 and the ink surface of the ink tank 3 at a predetermined value. Then, the ink tank 3 is moved up and down to adjust the height of the ink tank 3.
Further, the ink jet controller 200a discharges ink droplets toward the print medium at a predetermined timing when the ink jet head 2 is moved by the linear movement mechanism 8 with the water head difference being a predetermined value. Thus, the discharge control is performed.

次に、第２実施形態の印刷動作例について、図面を参照して説明する。
この動作例では、図示しない印刷媒体が所定位置に配置または固定されているものとする。また、後述のように、多関節ロボット１の座標系とインクジェットヘッド２が印刷する際の座標系とを一致するために、印刷に先立って事前に両座標間のアライメントが実施されているものとする。 Next, a printing operation example of the second embodiment will be described with reference to the drawings.
In this operation example, it is assumed that a print medium (not shown) is arranged or fixed at a predetermined position. In addition, as will be described later, in order to match the coordinate system of the articulated robot 1 with the coordinate system used when the inkjet head 2 performs printing, alignment between the two coordinates is performed prior to printing. To do.

この状態で、ロボットコントローラ１００ａは、インクジェットヘッド２が印刷媒体の印刷部分に対して印刷を行うときに、多関節ロボット１のアームを制御し、直動移動機構８およびインクジェットヘッド２を目的位置まで移動させるとともに、目的位置でそれらの姿勢を制御する。
このとき、インクジェットコントローラ２００ａは、インクジェットヘッド２のノズル面とインクタンク３のインク面の水頭差を所定値に維持するために、インクジェットヘッド２の移動に追随して昇降機４を昇降制御してインクタンク３を昇降させ、インクタンク３の高さを調整する。 In this state, the robot controller 100a controls the arm of the articulated robot 1 when the inkjet head 2 performs printing on the print portion of the print medium, and moves the linear movement mechanism 8 and the inkjet head 2 to the target position. While moving, control their posture at the target position.
At this time, the ink jet controller 200a controls the elevator 4 to move up and down following the movement of the ink jet head 2 to maintain the water head difference between the nozzle surface of the ink jet head 2 and the ink surface of the ink tank 3 at a predetermined value. The tank 3 is moved up and down to adjust the height of the ink tank 3.

そして、ロボットコントローラ１００ａは、その水頭差が所定値の下で直線移動機構８を制御し、インクジェットヘッド２を直線移動機構８の移動方向（スキャン方向）に往復動させる。さらに、インクジェットコントローラ２００ａは、インクジェットヘッド２の往復動の際に、所定のタイミングでインクジェットヘッド２が印刷媒体に向けてインク滴の吐出を行うように、その吐出制御を行う。このとき、紫外線光源６、７は、印刷媒体に吐出されて付着した紫外線硬化型インクに向けて紫外線を照射するので、インクが硬化する。   Then, the robot controller 100a controls the linear movement mechanism 8 with the water head difference being a predetermined value, and reciprocates the inkjet head 2 in the movement direction (scan direction) of the linear movement mechanism 8. Further, the ink jet controller 200a performs the discharge control so that the ink jet head 2 discharges ink droplets toward the print medium at a predetermined timing when the ink jet head 2 reciprocates. At this time, since the ultraviolet light sources 6 and 7 irradiate ultraviolet rays toward the ultraviolet curable ink ejected and attached to the printing medium, the ink is cured.

次いで、多関節ロボット１のアームの制御により、インクジェットヘッド２を次の目的位置まで移動させ、次の目的位置まで移動すると、そこで直線移動機構８はインクジェットヘッド２を再び往復動させる。インクジェットヘッド２の往復動の際に、インクジェットヘッド２は所定のタイミングで印刷媒体に向けてインク滴の吐出を行う。
これらの動作を繰り返すことにより、印刷時には、インクジェットヘッド２から安定したインク滴の吐出が行われ、かつ、印刷媒体の印刷部分に所望の印刷が行われる。 Next, when the inkjet head 2 is moved to the next target position by the control of the arm of the articulated robot 1 and moved to the next target position, the linear moving mechanism 8 reciprocates the inkjet head 2 again. When the inkjet head 2 reciprocates, the inkjet head 2 ejects ink droplets toward the print medium at a predetermined timing.
By repeating these operations, at the time of printing, ink droplets are stably ejected from the inkjet head 2, and desired printing is performed on the print portion of the print medium.

なお、第２実施形態では、多関節ロボットとして４軸の多関節ロボット１としたが、多関節ロボット１に代えて図４に示すような６軸の多関節ロボット１ａに置き換えるようにしても良い。
このようにすると、多関節ロボット１ａのアーム先端に搭載されるインクジェットヘッド２は、印刷媒体が平面、斜面などを有していても、その各面に印刷することが可能となる。 In the second embodiment, the four-axis articulated robot 1 is used as the articulated robot. However, the articulated robot 1 may be replaced with a six-axis articulated robot 1a as shown in FIG. .
In this way, the inkjet head 2 mounted on the arm tip of the articulated robot 1a can print on each surface even if the print medium has a flat surface, a slope, or the like.

次に、多関節ロボット１の座標とインクジェットヘッドの印刷座標（印刷領域）とを一致させるためのアライメント方法の一例について、図７〜図１７を参照して説明する。
インクジェットヘッド２の印刷領域を把握するために、多関節ロボット１のロボット座標とキャリブレーションされているカメラが必要となり、このカメラ９が例えば図５に示すように直線移動機構８の一部に設置されている。
カメラ９の設置場所は多関節ロボット１や直線移動機構８に直接装着しても、多関節ロボット１以外の箇所に備えても良く、印刷領域を観測できれば良い。また、ロボット座標とカメラ９間の座標を一致させる作業は、既存の方法で構わない。以下では、直線移動機構８にインクジェットヘッド２が搭載（紫外線光源６、７は省略）されている場合のアライメント方法について説明する。 Next, an example of an alignment method for matching the coordinates of the articulated robot 1 with the print coordinates (print region) of the inkjet head will be described with reference to FIGS.
In order to grasp the printing area of the inkjet head 2, a camera that is calibrated with the robot coordinates of the articulated robot 1 is required, and this camera 9 is installed in a part of the linear movement mechanism 8 as shown in FIG. Has been.
The installation location of the camera 9 may be directly attached to the articulated robot 1 or the linear movement mechanism 8, or may be provided at a location other than the articulated robot 1, as long as the print area can be observed. The work for matching the coordinates between the robot coordinates and the camera 9 may be an existing method. Hereinafter, an alignment method when the inkjet head 2 is mounted on the linear movement mechanism 8 (the ultraviolet light sources 6 and 7 are omitted) will be described.

図７は、図５に示すように多関節ロボット１のアームのＺ軸に直線移動機構８およびインクジェットヘッド２を搭載し、図５の多関節ロボット１の上方から見た図（平面図）である。この図７は、インクジェットヘッド２と直線移動機構８を多関接ロボット２のアームに単に取り付け場合、多関節ロボット１の座標に対してインクジェットヘッド２と直線移動機構８がそれぞれ傾いてしまうことを示す。この状態では、インクジェットヘッド２が狙った位置に印刷することができない。
そこで、まず図８に示すようなアライメントパターンを印刷できるように準備する。このアライメントパターンのＰおよびＮは既知の距離であり、Ｐは直線移動機構８に設けられているエンコーダのパルス数によって、Ｎはインクジェットヘッド２のノズル間隔および使用するノズル数で決まる。 FIG. 7 is a diagram (plan view) as seen from above the articulated robot 1 of FIG. 5 with the linear movement mechanism 8 and the inkjet head 2 mounted on the Z-axis of the arm of the articulated robot 1 as shown in FIG. is there. FIG. 7 shows that when the inkjet head 2 and the linear movement mechanism 8 are simply attached to the arm of the multi-joint robot 2, the inkjet head 2 and the linear movement mechanism 8 are inclined with respect to the coordinates of the articulated robot 1. Show. In this state, the inkjet head 2 cannot print at the target position.
Therefore, first, preparation is made so that an alignment pattern as shown in FIG. 8 can be printed. In this alignment pattern, P and N are known distances, P is determined by the number of pulses of the encoder provided in the linear movement mechanism 8, and N is determined by the nozzle interval of the inkjet head 2 and the number of nozzles to be used.

図中において、縦方向のドットは、インクジェットヘッド２のノズル列と直線移動機構８のスキャン方向とが垂直になるように調整するためのパターンである。横方向のドットは、直線移動機構８のスキャン方向（直線移動機構８がインクジェットヘッド２を直線的に移動させる方向）とロボット座標のＸ軸が平行になるよう調整するためのパターンである。ただし、インクジェットヘッド２の傾きやスキャン方向の傾きが検知できる様なパターンであれば、図示のパターンに限る必要はない。   In the figure, the dots in the vertical direction are patterns for adjusting the nozzle rows of the inkjet head 2 and the scanning direction of the linear movement mechanism 8 to be vertical. The dots in the horizontal direction are patterns for adjusting the scanning direction of the linear movement mechanism 8 (the direction in which the linear movement mechanism 8 moves the inkjet head 2 linearly) and the X axis of the robot coordinates to be parallel. However, the pattern need not be limited to the illustrated pattern as long as the tilt of the inkjet head 2 and the tilt in the scanning direction can be detected.

以下に、アライメント手順について、以下に順に説明する。
（１）直線移動機構８のスキャン方向の補正
最初に、多関節ロボット１に取り付けられた直線移動機構８のスキャン方向がロボット座標のＸ軸と平行になるための角度を調べる。
図９のように、直線移動機構８とロボット座標がある程度平行な状態で、アライメントパターンを印刷エリアに対して印刷する。このとき、直線移動機構８のスキャン方向が多関節ロボット１のＸ軸に対して傾いているので、図示のようにアライメントパターンも当然傾いた状態で印刷される。そのパターンをカメラ９によって撮影する。 Below, an alignment procedure is demonstrated in order below.
(1) Correction of scanning direction of linear movement mechanism 8 First, an angle at which the scanning direction of the linear movement mechanism 8 attached to the articulated robot 1 is parallel to the X axis of the robot coordinates is examined.
As shown in FIG. 9, the alignment pattern is printed on the print area in a state where the linear movement mechanism 8 and the robot coordinates are parallel to some extent. At this time, since the scanning direction of the linear movement mechanism 8 is inclined with respect to the X axis of the articulated robot 1, the alignment pattern is naturally printed in an inclined state as illustrated. The pattern is photographed by the camera 9.

図１０は、アライメントパターンを多関節ロボット１がＸ軸に移動しながら撮影しているものである。
多関節ロボット１は、自らが持っている座標に従ってＸ軸方向に移動する。その際に、カメラ９で撮像できるドットはＸ軸から徐々にずれていく。このとき、多関節ロボット１のＸ軸への移動量と、カメラ９の画面内でずれていくドットの距離がわかれば、多関節ロボット１のＸ軸に対する直線移動機構８のスキャン方向の傾きθを算出できる（図１１参照）。 FIG. 10 shows the alignment pattern taken while the articulated robot 1 moves to the X axis.
The multi-joint robot 1 moves in the X-axis direction according to its own coordinates. At that time, dots that can be captured by the camera 9 gradually shift from the X axis. At this time, if the amount of movement of the articulated robot 1 to the X axis and the distance of the dots that shift in the screen of the camera 9 are known, the inclination θ in the scanning direction of the linear movement mechanism 8 with respect to the X axis of the articulated robot 1. Can be calculated (see FIG. 11).

あらかじめカメラ９と多関節ロボット１の座標系がキャリブレーションにより一致しているので、カメラ９で撮影された画像の１ピクセル（１画素）が何ｍｍに相当するかは既知である。また、キャリブレーションが取られていない場合であっても、アライメントパターンのＮおよびＰは既知であるので、その距離から角度を算出することが可能である。また、アライメントパターンの長さが長いほど、カメラ９の倍率が高いほど正確な傾きθを検出することが可能である。
図１１のように直線移動機構８のスキャン方向と多関節ロボット１のＸ軸との傾きθを算出した後、図１２のようにθ軸によって角度補正を行う事で直線移動機構８のスキャン方向と多関節ロボット１のＸ軸座標を平行に調整する。 Since the coordinate systems of the camera 9 and the articulated robot 1 are matched in advance by calibration, it is known how many mm corresponds to one pixel (one pixel) of the image captured by the camera 9. Even when calibration is not performed, since N and P of the alignment pattern are known, the angle can be calculated from the distance. Further, the longer the alignment pattern length is, the higher the magnification of the camera 9 is, and the more accurate inclination θ can be detected.
After calculating the inclination θ between the scanning direction of the linear movement mechanism 8 and the X axis of the articulated robot 1 as shown in FIG. 11, the angle of the linear movement mechanism 8 is corrected by performing angle correction with the θ axis as shown in FIG. And the X-axis coordinates of the multi-joint robot 1 are adjusted in parallel.

（２）インクジェットヘッド２の直線移動機構８に対する取り付け傾きの補正
この補正は、図１３のように、直線移動機構８のスキャン方向と多関節ロボット１のＸ軸が平行になっている上で、再度アライメントパターンを印刷する。
印刷によって得られたアライメントパターンに対して、図１４に示すようにロボット座標でのＹ軸方向にカメラ９を移動させながら、縦のドットを撮像していく。
直線移動機構８のスキャン方向を測定した方法と同様に、縦方向のドットの傾きを算出することで、多関節ロボット１のＸ軸、強いては直線移動機構８のスキャン方向に対してインクジェットヘッド２のノズル列がどの程度傾いているかが算出できる。加えて縦ドットも、横方向のドット測定と同様に長ければ長いほど正確な傾きが算出できるので、インクジェットヘッド２が持っているノズルを可能な限り使用することが好ましい。また、カメラ９の倍率もインク滴が数個撮像できる程度の倍率であることが好ましい。 (2) Correction of mounting inclination of inkjet head 2 with respect to linear movement mechanism 8 This correction is performed when the scanning direction of linear movement mechanism 8 and the X axis of articulated robot 1 are parallel as shown in FIG. Print the alignment pattern again.
With respect to the alignment pattern obtained by printing, vertical dots are imaged while moving the camera 9 in the Y-axis direction in robot coordinates as shown in FIG.
Similar to the method of measuring the scanning direction of the linear movement mechanism 8, the inkjet head 2 is calculated with respect to the X axis of the articulated robot 1, and hence the scanning direction of the linear movement mechanism 8, by calculating the inclination of the vertical dots. It can be calculated how much the nozzle row is inclined. In addition, the longer the vertical dots, the longer the dot measurement in the horizontal direction, the more accurate the inclination can be calculated. Therefore, it is preferable to use the nozzles of the inkjet head 2 as much as possible. The magnification of the camera 9 is also preferably a magnification that can capture several ink droplets.

以上の方法で図１５の様に多関節ロボット１の座標系に対してインクジェットヘッド２の傾きθｈを算出した後に、インクジェットヘッド２を傾きθｈ分補正することによって図１６に示すようにインクジェットヘッド２および直線移動機構８のスキャン方向の調整が終了する。インクジェットヘッド２の角度調整においては、ロータリーアクチュエータや機械的機構による手動調整のどちらでも構わない。   After calculating the inclination θh of the inkjet head 2 with respect to the coordinate system of the articulated robot 1 by the above method as shown in FIG. 15, the inkjet head 2 is corrected by the inclination θh as shown in FIG. And the adjustment of the scanning direction of the linear movement mechanism 8 is completed. In adjusting the angle of the inkjet head 2, either a rotary actuator or manual adjustment by a mechanical mechanism may be used.

（３）インクジェットヘッド２の印刷領域の中心値の把握
最後に、インクジェットヘッド２の印刷領域と多関節ロボット１の座標がどの程度離れているかを検出しておくことで、任意の箇所に多関節ロボット１がインクジェットヘッド２を移動させ、インクジェットヘッド２が印刷を実現できるようになる。
その方法は、直線移動機構８およびインクジェットヘッド２のロボット座標に対する傾きを補正した後に（１）（２）と同様のアライメントパターンを印刷する。印刷したアライメントパターンの中心をカメラ９で撮像し、図１７のように多関節ロボット１のＺ軸中心に対してどの程度外れているかを測定する事で、印刷領域の中心が把握される。
また、印字開始位置と印字終了位置を測定すれば、ロボット座標における印刷領域を全て把握することが出来る。その領域を多関節ロボット１のＸ−Ｙ座標と対応させることで、印刷領域の座標と多関節ロボット１が持つ座標が一致する。 (3) Grasping the center value of the print area of the inkjet head 2 Finally, by detecting how far the print area of the inkjet head 2 and the coordinates of the articulated robot 1 are detected, an articulated joint can be placed at an arbitrary position. The robot 1 moves the inkjet head 2 so that the inkjet head 2 can realize printing.
In this method, after the inclination of the linear movement mechanism 8 and the inkjet head 2 with respect to the robot coordinates is corrected, an alignment pattern similar to (1) and (2) is printed. The center of the printed region is grasped by taking an image of the center of the printed alignment pattern with the camera 9 and measuring how far the center of the printed art alignment pattern is from the Z-axis center of the articulated robot 1 as shown in FIG.
Further, if the print start position and the print end position are measured, all the print areas in the robot coordinates can be grasped. By associating the area with the XY coordinates of the articulated robot 1, the coordinates of the print area coincide with the coordinates of the articulated robot 1.

（変形例）
なお、上記の各実施形態では、印刷に際して、インクジェットヘッド２のノズル面とインクタンク３のインク面の水頭差を所定値に維持するために、インクジェットヘッド２の移動に追随して昇降機４を昇降制御してインクタンク３を昇降させ、インクタンク３の高さを調整するようにした。
しかし、上記の水頭差を所定値にするために、インクタンク３の昇降制御に代えてインクジェットヘッド２の移動に追随してインクタンク３内の圧力を調整（加圧または減圧）するようにしても良い。このためには、例えば、圧力調整弁などが使用される。 (Modification)
In each of the above embodiments, during printing, the elevator 4 is moved up and down following the movement of the inkjet head 2 in order to maintain the water head difference between the nozzle surface of the inkjet head 2 and the ink surface of the ink tank 3 at a predetermined value. The height of the ink tank 3 was adjusted by controlling the ink tank 3 to move up and down.
However, in order to set the above water head difference to a predetermined value, the pressure in the ink tank 3 is adjusted (pressurized or depressurized) following the movement of the ink jet head 2 instead of the elevation control of the ink tank 3. Also good. For this purpose, for example, a pressure regulating valve or the like is used.

本発明の印刷装置の第１実施形態の全体構成を示す図である。1 is a diagram illustrating an overall configuration of a first embodiment of a printing apparatus according to the present invention. 第１実施形態の制御系の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the control system of 1st Embodiment. 第１実施形態の動作例を説明する図である。It is a figure explaining the operation example of 1st Embodiment. 第１実施形態の動作例の変形例を説明する図である。It is a figure explaining the modification of the operation example of 1st Embodiment. 本発明の印刷装置の第２実施形態の全体構成を示す図である。It is a figure which shows the whole structure of 2nd Embodiment of the printing apparatus of this invention. 第２実施形態の制御系の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the control system of 2nd Embodiment. 図５の多関節ロボットのアーム先端付近の平面図である。FIG. 6 is a plan view of the vicinity of an arm tip of the articulated robot of FIG. 5. アライメントパターンの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of an alignment pattern. 直線移動機構の角度を調整するためのアライメントパターンの印刷例を示す図である。It is a figure which shows the example of printing of the alignment pattern for adjusting the angle of a linear movement mechanism. 多関節ロボットがＸ軸方向に移動しながらアライメントパターンをカメラで撮影する状態を示す図である。It is a figure which shows the state which image | photographs an alignment pattern with a camera, while an articulated robot moves to a X-axis direction. 直線移動機構のスキャン方向とロボットのＸ座標との傾きθを説明する図である。It is a figure explaining inclination (theta) of the scanning direction of a linear movement mechanism, and the X coordinate of a robot. その傾きθの調整を説明する図である。It is a figure explaining adjustment of the inclination theta. インクジェットヘッドの角度を補正するためのアライメントパターンの印刷例を示す図である。It is a figure which shows the example of printing of the alignment pattern for correct | amending the angle of an inkjet head. 多関節ロボットがＹ軸方向に移動しながらアライメントパターンをカメラで撮影する状態を示す図である。It is a figure which shows the state which an articulated robot image | photographs an alignment pattern with a camera, moving in a Y-axis direction. インクジェットヘッドの傾きθｈを説明する図である。It is a figure explaining inclination (theta) h of an inkjet head. その傾きθｈの調整後の図である。It is the figure after adjustment of the inclination θh. 印刷領域とロボット座標の一致を説明する図である。It is a figure explaining a coincidence of a printing area and robot coordinates.

符号の説明Explanation of symbols

１・・・多関節ロボット、２・・・インクジェットヘッド、３・・・インクタンク、４・・・昇降機、６、７・・・紫外線光源、８・・・直線移動機構 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Articulated robot, 2 ... Inkjet head, 3 ... Ink tank, 4 ... Elevator, 6, 7 ... Ultraviolet light source, 8 ... Linear movement mechanism

Claims (7)

多関節ロボットと、
前記多関節ロボットのアームの先端部に搭載され、印刷媒体に対してインクを用いて印刷を行うインクヘッドと、
前記インクヘッドに供給するインクを収容するインク収容部と、
前記インクヘッドと前記インクタンクとの水頭差を調整する水頭差調整手段と、
を備えることを特徴とする印刷装置。 With articulated robots,
An ink head that is mounted on the tip of the arm of the articulated robot and performs printing on the print medium using ink;
An ink containing portion for containing ink to be supplied to the ink head;
A water head difference adjusting means for adjusting a water head difference between the ink head and the ink tank;
A printing apparatus comprising: 前記水頭差調整手段は、前記インクヘッドの印刷に際し、前記インクヘッドの移動に追従して前記インクタンクの設置位置を調整し、前記インクヘッドと前記インクタンクとの水頭差を所定状態に維持することを特徴とする請求項１に記載の印刷装置。   The water head difference adjusting means adjusts the installation position of the ink tank following the movement of the ink head during printing of the ink head, and maintains the water head difference between the ink head and the ink tank in a predetermined state. The printing apparatus according to claim 1. 前記水頭差調整手段は、前記インクヘッドの印刷に際し、前記インク収容部内の圧力を調整し、前記インクヘッドと前記インクタンクとの水頭差を所定状態に維持することを特徴とする請求項１に記載の印刷装置。   The water head difference adjusting means adjusts the pressure in the ink containing portion during printing of the ink head, and maintains the water head difference between the ink head and the ink tank in a predetermined state. The printing apparatus as described. 前記インクヘッドは、直線移動機構によって往復動作するようになっていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちの何れかに記載の印刷装置。   The printing apparatus according to claim 1, wherein the ink head is configured to reciprocate by a linear movement mechanism. 前記インクは紫外線硬化型インクを使用し、かつ、前記インクヘッドは紫外線光源を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちの何れかに記載の印刷装置。   The printing apparatus according to claim 1, wherein the ink uses an ultraviolet curable ink, and the ink head includes an ultraviolet light source. 前記多関節ロボットの座標系と前記インクヘッドが印刷する座標系とが一致していることを特徴とする請求項１乃至請求項５のうちの何れかに記載の印刷装置。   6. The printing apparatus according to claim 1, wherein a coordinate system of the articulated robot and a coordinate system printed by the ink head coincide with each other. 前記多関節ロボットの座標系と前記インクヘッドが印刷する座標系とを一致させるために、印刷に先立って前記両座標間のアライメントを実施することを特徴とする請求項１乃至請求項６のうちの何れかに記載の印刷装置。   The alignment between the two coordinates is performed prior to printing in order to match the coordinate system of the articulated robot with the coordinate system printed by the ink head. A printing apparatus according to any one of the above.
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