特開 2024-124722 印刷方法およびロボットシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024124722

(43)【公開日】2024-09-13

(54)【発明の名称】印刷方法およびロボットシステム

(51)【国際特許分類】

   B25J 13/08 20060101AFI20240906BHJP

   B05C 5/00 20060101ALI20240906BHJP

   B05C 11/00 20060101ALI20240906BHJP

   B05C 11/10 20060101ALI20240906BHJP

   B05B 12/00 20180101ALI20240906BHJP

   B05D 7/24 20060101ALI20240906BHJP

   B05D 1/26 20060101ALI20240906BHJP

   B05D 3/00 20060101ALI20240906BHJP

【ＦＩ】

B25J13/08 A

B05C5/00 101

B05C11/00

B05C11/10

B05B12/00 A

B05D7/24 301M

B05D1/26 Z

B05D3/00 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023032599

(22)【出願日】2023-03-03

(71)【出願人】

【識別番号】000002369

【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100179475

【弁理士】

【氏名又は名称】仲井 智至

(74)【代理人】

【識別番号】100216253

【弁理士】

【氏名又は名称】松岡 宏紀

(74)【代理人】

【識別番号】100225901

【弁理士】

【氏名又は名称】今村 真之

(72)【発明者】

【氏名】斎藤 英俊

【テーマコード（参考）】

3C707

4D075

4F035

4F041

4F042

【Ｆターム（参考）】

3C707AS13

3C707BS12

3C707CX01

3C707HS27

3C707KT01

3C707KT05

3C707KT11

3C707MT05

4D075AC06

4D075AC09

4D075AC88

4D075AC91

4D075CA47

4D075CA48

4D075DA06

4D075DA10

4D075DA23

4D075EA05

4D075EA33

4F035AA03

4F035BC02

4F041AB01

4F041BA01

4F041BA10

4F041BA13

4F041BA23

4F041BA34

4F042AA02

4F042AB00

4F042BA08

4F042BA12

4F042DH09

(57)【要約】

【課題】ロボットを用いて対象物に印刷を行うとき、高精度の印刷を行い得る印刷方法およびロボットシステムを提供すること。
【解決手段】インク吐出ヘッドと、ロボットアーム、および、前記インク吐出ヘッドを支持し、ピエゾ駆動により前記ロボットアームに対して前記インク吐出ヘッドを移動させる移動ステージを備えるロボットと、カメラと、を用い、前記ロボットが対象物に対して前記インク吐出ヘッドを走査方向に走査させながら、前記インク吐出ヘッドがインクを吐出し、前記対象物に印刷を行う印刷方法であって、前記カメラで前記対象物の表面画像を取得する準備ステップと、前記取得した表面画像に基づいて、前記走査方向と直交する方向における前記インク吐出ヘッドのぶれを、前記移動ステージを用いて補正しながら前記印刷を行う印刷ステップと、を含むことを特徴とする印刷方法。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

インク吐出ヘッドと、
ロボットアーム、および、前記インク吐出ヘッドを支持し、ピエゾ駆動により前記ロボットアームに対して前記インク吐出ヘッドを移動させる移動ステージを備えるロボットと、
カメラと、
を用い、前記ロボットが対象物に対して前記インク吐出ヘッドを走査方向に走査させながら、前記インク吐出ヘッドがインクを吐出し、前記対象物に印刷を行う印刷方法であって、
前記カメラで前記対象物の表面画像を取得する準備ステップと、
前記取得した表面画像に基づいて、前記走査方向と直交する方向における前記インク吐出ヘッドのぶれを、前記移動ステージを用いて補正しながら前記印刷を行う印刷ステップと、
を含むことを特徴とする印刷方法。

【請求項2】

前記準備ステップは、取得した複数枚の前記表面画像に基づいて、照合用画像を生成するステップを含み、
前記印刷ステップは、前記カメラで取得した前記対象物の表面画像と、前記照合用画像と、を照合し、照合結果を前記移動ステージの動作に反映させながら前記対象物に印刷を行う動作を含む請求項１に記載の印刷方法。

【請求項3】

前記照合用画像を生成するステップは、取得した複数枚の前記表面画像から前記照合用画像を抽出する処理を含む請求項２に記載の印刷方法。

【請求項4】

前記準備ステップは、
前記ロボットアームを第１姿勢にする動作と、
前記第１姿勢を維持した状態で、前記移動ステージを用いて前記カメラを前記対象物に対して移動させながら前記対象物の第１撮像領域の表面画像を取得する処理と、
前記ロボットアームを第２姿勢にする動作と、
前記第２姿勢を維持した状態で、前記移動ステージを用いて前記カメラを前記対象物に対して移動させながら前記対象物の第２撮像領域の表面画像を取得する処理と、
を含む請求項２または３に記載の印刷方法。

【請求項5】

前記ロボットアームを前記第１姿勢から前記第２姿勢に変化させるとき、前記対象物に対する前記カメラの位置が維持されるように前記移動ステージを駆動する請求項４に記載の印刷方法。

【請求項6】

前記準備ステップは、前記移動ステージを停止させた状態で、前記ロボットアームを用いて前記カメラを前記対象物に対して移動させながら前記対象物の表面画像を取得する処理を含む請求項３に記載の印刷方法。

【請求項7】

前記準備ステップは、取得した表面画像に基づいて、前記対象物に対する前記カメラの変位パターンを生成し、前記変位パターンに基づいて、前記移動ステージの駆動パターンを生成するステップを含み、
前記印刷ステップは、前記駆動パターンを前記移動ステージの動作に反映させながら前記対象物に印刷を行う動作を含む請求項１に記載の印刷方法。

【請求項8】

前記カメラは、分光カメラである請求項１ないし３のいずれか１項に記載の印刷方法。

【請求項9】

対象物に対して印刷を行うロボットシステムであって、
インク吐出ヘッドと、
ロボットアーム、および、前記インク吐出ヘッドを支持し、ピエゾ駆動により前記ロボットアームに対して前記インク吐出ヘッドを移動させる移動ステージを備え、前記対象物に対して前記インク吐出ヘッドを走査方向に走査させるロボットと、
カメラと、
前記インク吐出ヘッドおよび前記ロボットの動作を制御することにより、前記対象物に前記印刷を行わせる印刷制御部と、
を備え、
前記印刷制御部は、
前記対象物の表面画像を前記カメラに取得させる表面画像取得部と、
前記取得した表面画像に基づいて、前記走査方向と直交する方向における前記インク吐出ヘッドのぶれを、前記移動ステージを用いて補正する補正量を算出する補正量算出部と、
を有することを特徴とするロボットシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、印刷方法およびロボットシステムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

複数の可動部の動作を組み合わせてインクジェットプリントヘッドを移動させ、立体物の表面に印刷を行う立体物印刷装置が知られている。

【0003】

例えば、特許文献１には、三次元的な対象物に印刷を行うシステムであって、ジョイントアーム・ロボットと、印刷ヘッドと、これらの間に配置されたピエゾアクチュエーターと、印刷点の位置を把握する検出器と、を備えるシステムが開示されている。ロボットは、対象物の表面に沿って印刷ヘッドを移動させるように構成されている。これにより、互いに隣り合う印刷軌道を含むマルチパスで印刷を行うことができる。

【0004】

また、特許文献１には、ピエゾアクチュエーターが、ロボットに対して印刷ヘッドを相対運動させることが開示されている。そして、特許文献１には、このシステムを用いて互いに隣り合う２つの印刷軌道で印刷ヘッドを移動させながらマルチパスで印刷を行うとき、第１の印刷軌道の印刷点の実際位置を把握すること、目標位置と実際位置とのずれを算出すること、および、第２の印刷軌道において前記ずれを解消するように補整運動を行わせること、が開示されている。これにより、印刷パス同士のずれが抑えられ、エラーのない像を印刷することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１３－２０２７８１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１に記載のシステムでは、ロボットに発生する振動等の原因により、印刷軌道に直交する方向において、印刷ヘッドの位置ずれが生じる。この位置ずれは、印刷ヘッドから吐出されるインクの到達点がずれる原因となるため、印刷不良を引き起こす。このため、印刷結果の精度を十分に高めることができないという課題がある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の適用例に係る印刷方法は、
インク吐出ヘッドと、
ロボットアーム、および、前記インク吐出ヘッドを支持し、ピエゾ駆動により前記ロボットアームに対して前記インク吐出ヘッドを移動させる移動ステージを備えるロボットと、
カメラと、
を用い、前記ロボットが対象物に対して前記インク吐出ヘッドを走査方向に走査させながら、前記インク吐出ヘッドがインクを吐出し、前記対象物に印刷を行う印刷方法であって、
前記カメラで前記対象物の表面画像を取得する準備ステップと、
前記取得した表面画像に基づいて、前記走査方向と直交する方向における前記インク吐出ヘッドのぶれを、前記移動ステージを用いて補正しながら前記印刷を行う印刷ステップと、
を含む。

【0008】

本発明の適用例に係るロボットシステムは、
対象物に対して印刷を行うロボットシステムであって、
インク吐出ヘッドと、
ロボットアーム、および、前記インク吐出ヘッドを支持し、ピエゾ駆動により前記ロボットアームに対して前記インク吐出ヘッドを移動させる移動ステージを備え、前記対象物に対して前記インク吐出ヘッドを走査方向に走査させるロボットと、
カメラと、
前記インク吐出ヘッドおよび前記ロボットの動作を制御することにより、前記対象物に前記印刷を行わせる印刷制御部と、
を備え、
前記印刷制御部は、
前記対象物の表面画像を前記カメラに取得させる表面画像取得部と、
前記取得した表面画像に基づいて、前記走査方向と直交する方向における前記インク吐出ヘッドのぶれを、前記移動ステージを用いて補正する補正量を算出する補正量算出部と、
を有する。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】第１実施形態に係るロボットシステムの全体構成を示す斜視図である。

【図2】図１に示すロボットシステムの機能ブロック図である。

【図3】図１に示す移動ステージおよびインク吐出ヘッドを示す平面図である。

【図4】第１実施形態に係る印刷方法を説明するためのフローチャートである。

【図5】図４に示す印刷方法を説明するための図であって、対象物の印刷面を複数の印刷領域に分割した状態を示す図である。

【図6】図４に示す印刷方法を説明するための図であって、単位準備ステップにおけるロボットシステムの動作を説明する図である。

【図7】図４に示す印刷方法を説明するための図であって、単位準備ステップにおけるロボットシステムの動作を説明する図である。

【図8】図４に示す印刷方法を説明するための図であって、単位準備ステップにおけるロボットシステムの動作を説明する図である。

【図9】図４に示す印刷方法を説明するための図であって、単位準備ステップにおけるロボットシステムの動作を説明する図である。

【図10】図４に示す印刷方法を説明するための図であって、照合用画像抽出ステップを説明する図である。

【図11】第２実施形態に係る印刷方法を説明するためのフローチャートである。

【図12】図１１に示す印刷方法を説明するための図であって、ロボットアーム駆動ステップおよび照合用画像抽出ステップを説明する図である。

【図13】第３実施形態に係る印刷方法を説明するためのフローチャートである。

【図14】図１３に示す印刷方法を説明するための図であって、ロボットアーム駆動ステップおよび移動ステージ駆動パターン生成ステップを説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の印刷方法およびロボットシステムの好適な実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。

【0011】

１．第１実施形態
まず、第１実施形態に係る印刷方法およびロボットシステムについて説明する。

【0012】

１．１．ロボットシステム
図１は、第１実施形態に係るロボットシステム１００の全体構成を示す斜視図である。図２は、図１に示すロボットシステム１００の機能ブロック図である。図３は、図１に示す移動ステージ３００およびインク吐出ヘッド４００を示す平面図である。

【0013】

図１に示すロボットシステム１００は、ロボット２００と、インク吐出ヘッド４００と、対象物Ｑを支持および固定する固定部材７００と、カメラ８００と、制御装置９００と、を備える。

【0014】

ロボット２００は、６つの駆動軸を有する６軸の垂直多関節ロボットである。ロボット２００は、床に固定された基台２１０と、基台２１０に接続されたロボットアーム２２０と、ロボットアーム２２０に取り付けられた移動ステージ３００と、を有する。なお、ロボット２００が有する駆動軸は、６つより少なくても多くてもよい。また、ロボット２００は、水平多関節ロボットであってもよいし、複数のロボットアームを有する多腕ロボットであってもよい。

【0015】

ロボットアーム２２０は、複数のアーム２２１、２２２、２２３、２２４、２２５、２２６が回動自在に連結されたロボティックアームであり、６つの関節Ｊ１～Ｊ６を備えている。このうち、関節Ｊ２、Ｊ３、Ｊ５は、曲げ関節であり、関節Ｊ１、Ｊ４、Ｊ６は、ねじり関節である。また、ロボットアーム２２０には、図２に示すアーム駆動機構２３０が設けられている。アーム駆動機構２３０は、図１に示す関節Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３、Ｊ４、Ｊ５、Ｊ６にそれぞれ設けられたモーターＭおよびエンコーダーＥで構成されている。モーターＭは、関節Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３、Ｊ４、Ｊ５、Ｊ６をそれぞれ駆動する駆動源である。エンコーダーＥは、モーターＭの回転量（アームの回動角）を検出する。

【0016】

アーム２２６の先端部には、図３に示すように、移動ステージ３００を介してインク吐出ヘッド４００が取り付けられている。図３に示すインク吐出ヘッド４００は、図示しないインク室およびインク室の壁面に配置された振動板と、インク室に繋がるインク吐出孔４１１と、を有し、振動板が振動することによりインク室内のインクがインク吐出孔４１１から吐出する構成となっている。ただし、インク吐出ヘッド４００の構成は、特に限定されない。

【0017】

また、ロボットシステム１００は、プリントコントローラー４２０を備える。インク吐出ヘッド４００は、図２に示すように、プリントコントローラー４２０に接続されている。図１の例では、プリントコントローラー４２０がインク吐出ヘッド４００と同様、移動ステージ３００を介してアーム２２６の先端部に取り付けられている。プリントコントローラー４２０は、制御装置９００から出力される制御信号に基づいて、インク吐出ヘッド４００の動作を制御する。

【0018】

プリントコントローラー４２０は、例えば、１個以上のＣＰＵ（Central Processing Unit）のようなプロセッサー、メモリー、外部インターフェース等を含む。なお、プリントコントローラー４２０は、ＣＰＵに代えて、または、ＣＰＵに加えて、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のプログラマブルロジックデバイスを含んでいてもよい。また、プリントコントローラー４２０は、制御装置９００に組み込まれていてもよい。

【0019】

移動ステージ３００は、図３に示すように、アーム２２６に接続された基部３１０と、基部３１０に対して移動するステージ３２０と、基部３１０に対してステージ３２０を移動させる移動機構３３０と、を有する。図３に示すように、互いに直交する３軸をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸としたとき、ステージ３２０は、基部３１０に対してＹ軸に沿う方向に移動可能なＹステージ３２０Ｙと、Ｙステージ３２０Ｙに対してＸ軸に沿う方向に移動可能なＸステージ３２０Ｘと、を有する。Ｘステージ３２０ＸおよびＹステージ３２０Ｙは、図示しないリニアガイドによってＸ軸方向およびＹ軸方向に直動案内されており、滑らかに移動することができる。インク吐出ヘッド４００は、Ｘステージ３２０Ｘに取り付けられている。なお、ステージ３２０は、基部３１０に対してＺ軸まわりに回転可能な回転ステージを有していてもよい。

【0020】

移動機構３３０は、Ｙステージ３２０Ｙを基部３１０に対してＹ軸に沿う方向に移動させるＹ移動機構３３０Ｙと、Ｘステージ３２０ＸをＹステージ３２０Ｙに対してＸ軸に沿う方向に移動させるＸ移動機構３３０Ｘと、を有する。

【0021】

Ｙ移動機構３３０ＹおよびＸ移動機構３３０Ｘは、それぞれ、駆動源として圧電アクチュエーター３４０を有する。圧電アクチュエーター３４０は、圧電素子の伸縮を利用して振動し、その振動をＸステージ３２０ＸおよびＹステージ３２０Ｙに伝達することによって移動させる。つまり、移動ステージ３００は、ピエゾ駆動により、ロボットアーム２２０に対してインク吐出ヘッド４００を移動させるように構成されている。これにより、移動ステージ３００の小型化および軽量化を図ることができる。また、移動ステージ３００の駆動精度が向上する。さらに、圧電アクチュエーター３４０は、停止時の保持トルクが大きいため、ブレーキを追加する必要がない点、および、停止時のステージ３２０の位置安定性が高い点でも有用である。

【0022】

また、ロボットシステム１００は、図１および図２に示すように、ロボットコントローラー６００を備える。モーターＭおよびエンコーダーＥは、ロボットコントローラー６００に接続されている。ロボットコントローラー６００は、制御装置９００から出力される制御信号に基づいて、ロボット２００の動作を制御する。

【0023】

ロボットコントローラー６００は、機能部として、アーム制御部６１０、移動ステージコントローラー６２０、および、記憶部６３０を有する。

【0024】

アーム制御部６１０は、アーム駆動機構２３０の動作を制御する制御信号を出力することにより、ロボットアーム２２０を目的とする姿勢に制御する。

【0025】

移動ステージコントローラー６２０は、移動ステージ３００の動作を制御する制御信号を出力することにより、ロボットアーム２２０に対してインク吐出ヘッド４００を目的とする位置に移動させる。なお、移動ステージコントローラー６２０は、ロボットコントローラー６００から独立していてもよい。

【0026】

記憶部６３０は、ロボットコントローラー６００での処理に必要なプログラム、プログラムの実行に必要なデータ等を格納する。

【0027】

ロボットコントローラー６００は、例えば、１個以上のＣＰＵのようなプロセッサー、メモリー、外部インターフェース等を含む。なお、ロボットコントローラー６００は、ＣＰＵに代えて、または、ＣＰＵに加えて、ＦＰＧＡ等のプログラマブルロジックデバイスを含んでいてもよい。

【0028】

カメラ８００は、インク吐出ヘッド４００と同じ動きが可能な部位に取り付けられる。本実施形態では、図３に示すように、Ｘステージ３２０Ｘにカメラ８００が取り付けられている。なお、カメラ８００は、インク吐出ヘッド４００に取り付けられていてもよい。カメラ８００としては、例えば、モノクロカメラ、カラーカメラ、分光カメラ等が挙げられる。

【0029】

カメラ８００に分光カメラを用いた場合、平面イメージに加え、画素毎の分光データ（スペクトル情報）を取得することができる。そのため、カメラ８００が取得した対象物Ｑの表面画像において、対象物Ｑの印刷面Ｑ１に存在する様々な凹凸、模様等を判別するとき、より高い精度で判別することができる。

【0030】

制御装置９００は、ロボットコントローラー６００、プリントコントローラー４２０、および、カメラ８００の動作を制御して、対象物Ｑに対する印刷を実行させる。制御装置９００は、図２に示すように、機能部として、印刷制御部９１０、および、記憶部９３０を有する。印刷制御部９１０は、表面画像取得部９１２、照合用画像生成部９１４、補正量算出部９１６、および、印刷データ生成部９１８を含む。

【0031】

表面画像取得部９１２は、ロボットコントローラー６００およびカメラ８００の動作を制御し、対象物Ｑの印刷面Ｑ１の表面画像を取得する。表面画像とは、対象物Ｑの印刷面Ｑ１を撮像して得られる画像である。対象物Ｑの印刷面Ｑ１には、通常、肉眼では識別できない微小な凹凸、模様等が存在する。以下の説明では、これらを「テクスチャー」という。したがって、表面画像取得部９１２は、このようなテクスチャーを含む表面画像を取得する。印刷面Ｑ１に存在するテクスチャーは、指紋のように、固有の形状的特徴を有している。このため、表面画像におけるテクスチャーは、印刷面Ｑ１における位置を特定するために利用できる。

【0032】

照合用画像生成部９１４は、表面画像取得部９１２が取得した表面画像に基づいて、照合用画像を生成する。

【0033】

補正量算出部９１６は、表面画像に基づいてロボットコントローラー６００の動作を制御し、インク吐出ヘッド４００に生じるぶれを補正するための補正量を算出する。具体的には、ロボットコントローラー６００を介して移動ステージ３００の動作を制御し、ロボットアーム２２０に発生する振動等に起因するインク吐出ヘッド４００のぶれを相殺または減少させる。補正量算出部９１６は、算出した補正量を、ロボットコントローラー６００に出力する。

【0034】

印刷データ生成部９１８は、印刷データを生成し、ロボットコントローラー６００およびプリントコントローラー４２０に出力する。印刷データとは、対象物Ｑに印刷する文字、画像等を構成するデータである。

【0035】

記憶部９３０は、制御装置９００の動作に必要なプログラム、プログラムの実行に必要なデータ等を格納する。

【0036】

制御装置９００は、例えば、コンピューターで構成され、情報を処理するプロセッサー（ＣＰＵ）と、プロセッサーに通信可能に接続されたメモリーと、外部インターフェースと、を有する。また、メモリーにはプロセッサーにより実行可能な各種プログラムが保存され、プロセッサーは、メモリーに記憶された各種プログラム等を読み込んで実行することにより、前述した機能を実現する。なお、制御装置９００は、ＣＰＵに代えて、または、ＣＰＵに加えて、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のプログラマブルロジックデバイスを含んでいてもよい。

【0037】

以上、第１実施形態に係るロボットシステム１００の構成について説明したが、移動ステージ３００は、ロボットアーム２２０から離れた位置、例えば固定部材７００に取り付けられ、対象物Ｑを支持していてもよい。この場合も、移動ステージ３００が固定部材７００に対して対象物Ｑを移動させることにより、インク吐出ヘッド４００のぶれを相殺または減少させることができる。

【0038】

１．２．印刷方法
次に、第１実施形態に係る印刷方法について説明する。なお、以下の説明では、一例として、前述したロボットシステム１００を用いた方法について説明する。
第１実施形態に係る印刷方法は、ロボット２００が対象物Ｑに対してインク吐出ヘッド４００を印刷方向Ｄ１に走査させながら、インク吐出ヘッド４００がインクを吐出し、対象物Ｑに印刷を行う方法である。

【0039】

図４は、第１実施形態に係る印刷方法を説明するためのフローチャートである。図５は、図４に示す印刷方法を説明するための図であって、対象物Ｑの印刷面を複数の印刷領域に分割した状態を示す図である。図６ないし図９は、それぞれ、図４に示す印刷方法を説明するための図であって、単位準備ステップＳ１１０におけるロボットシステム１００の動作を説明する図である。

【0040】

図４に示す印刷方法は、準備ステップＳ１と、印刷ステップＳ２と、を有する。以下、各ステップについて順に説明する。

【0041】

１．２．１．準備ステップ
図４に示す準備ステップＳ１は、単位準備ステップＳ１１０、判断ステップＳ１２０、および、照合用画像抽出ステップＳ１３０を有する。

【0042】

準備ステップＳ１では、印刷の準備として、対象物Ｑの印刷面Ｑ１に存在するテクスチャーを事前に撮像する。本実施形態では、印刷面Ｑ１を複数の印刷領域に分割し、印刷領域ごとに表面画像を取得する。そして、得られた複数枚の表面画像から照合用画像を生成する。後述する印刷ステップＳ２では、この照合用画像に基づいて、移動ステージ３００の動作を制御する。

【0043】

具体的には、まず、事前に入力された情報やカメラ８００またはその他の撮像装置で撮像された画像等に基づいて、印刷制御部９１０の表面画像取得部９１２が印刷面Ｑ１の形状や大きさ等を取得する。そして、印刷面Ｑ１を複数の印刷領域に分割する。図５に示す例では、印刷方向Ｄ１に沿って延在する長方形状の印刷面Ｑ１を、印刷方向Ｄ１に沿って一列に並ぶ４つの印刷領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４に均等に分割している。なお、印刷面Ｑ１の分割方法は、特に限定されず、印刷領域間で大きさや形状が異なっていてもよいし、一列に並んでいなくてもよい。

【0044】

また、各印刷領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４におけるロボット２００の作動条件を決定する。作動条件としては、特に限定されないが、例えば、各印刷領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４におけるロボットアーム２２０の姿勢、移動経路、加速度、減速度および最大速度等、ならびに、移動ステージ３００の移動量、移動速度等が挙げられる。これらの作動条件は、印刷制御部９１０が有する印刷データ生成部９１８が生成する印刷データに基づいて、適宜設定される。

【0045】

単位準備ステップＳ１１０では、印刷領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４ごとに印刷方向Ｄ１に沿ってインク吐出ヘッド４００を走査する。このとき、インク吐出ヘッド４００に近接して配置されているカメラ８００は、これらの領域に隣り合う撮像領域Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４ごとに印刷方向Ｄ１に沿って走査され、表面画像を事前に取得する。

【0046】

単位準備ステップＳ１１０は、ロボットアーム駆動ステップＳ１１２と、移動ステージ駆動ステップＳ１１４と、を含む。

【0047】

ロボットアーム駆動ステップＳ１１２では、ロボットアーム２２０を駆動して第１姿勢ＰＯＳ１にする。第１姿勢ＰＯＳ１は、図６に示すように、印刷領域Ｒ１と対向するようにインク吐出ヘッド４００を配置したときのロボットアーム２２０の姿勢である。このときのインク吐出ヘッド４００と印刷領域Ｒ１との離間距離は、あらかじめ設定された、インク吐出において適正なギャップとするのが好ましい。また、第１姿勢ＰＯＳ１は、移動ステージ３００の駆動によるインク吐出ヘッド４００の印刷方向Ｄ１における可動域が、印刷領域Ｒ１の印刷方向Ｄ１における全長を含むように設定されている。つまり、印刷方向Ｄ１における印刷領域Ｒ１の両端が、図６に示す移動開始位置Ｐ１および移動終了位置Ｐ２であるとき、第１姿勢ＰＯＳ１は、インク吐出ヘッド４００が移動開始位置Ｐ１から移動終了位置Ｐ２に至るまで移動ステージ３００によって移動できるように、移動ステージ３００を配置し得る姿勢である。

【0048】

移動ステージ駆動ステップＳ１１４では、ロボットアーム２２０を第１姿勢ＰＯＳ１に維持した状態で、移動ステージ３００を用いてカメラ８００を対象物Ｑに対して移動させながら撮像領域Ｆ１の表面画像を事前に取得する。事前とは、印刷ステップＳ２よりも前に行うことを意味する。

【0049】

具体的には、表面画像取得部９１２の制御により、図７に示すように、移動ステージ３００を駆動してインク吐出ヘッド４００を印刷領域Ｒ１の移動開始位置Ｐ１まで移動させる。次に、図８に示すように、移動ステージ３００を駆動してインク吐出ヘッド４００を移動開始位置Ｐ１から矢印Ｎに沿って移動終了位置Ｐ２まで移動させつつ、カメラ８００で撮像領域Ｆ１の表面画像を複数枚取得する。つまり、インク吐出ヘッド４００が印刷領域Ｒ１を移動するとき、カメラ８００は撮像領域Ｆ１を移動しながら、所定の撮像間隔で複数枚の表面画像を取得する。撮像間隔は、特に限定されないが、例えば１マイクロ秒以上１００ミリ秒以下程度とされる。カメラ８００の画角は、撮像領域Ｆ１より広くてもよいが、本実施形態では、撮像領域Ｆ１よりも狭い。このため、移動ステージ３００でカメラ８００を移動させつつ、複数枚の表面画像を撮像することにより、印刷方向Ｄ１における撮像領域Ｆ１全体をカバーする。このとき、時間的に隣り合う表面画像同士では、撮像範囲が重複している。これにより、時間的に隣り合う表面画像には、互いに同じテクスチャーが写っている。このため、後述する工程では、時間的に隣り合う表面画像同士の接続（結合）が可能になる。この場合、カメラ８００の画角が小さくて済むため、カメラ８００の簡素化および低コスト化を図ることができる。また、表面画像の倍率を高めることができ、テクスチャーの分解能を高めることができる。

【0050】

判断ステップＳ１２０では、全ての撮像領域の撮像を終えたか否かを判断する。本実施形態では、４つの撮像領域Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４があるため、ここでは、撮像を終えることなく、単位準備ステップＳ１１０に戻る。

【0051】

次に、２回目の単位準備ステップＳ１１０について説明する。
２回目のロボットアーム駆動ステップＳ１１２では、ロボットアーム２２０を駆動して第２姿勢ＰＯＳ２にする。第２姿勢ＰＯＳ２は、図９に示すように、印刷領域Ｒ２と対向するようにインク吐出ヘッド４００を配置したときのロボットアーム２２０の姿勢である。

【0052】

このときのインク吐出ヘッド４００と印刷領域Ｒ２との離間距離は、あらかじめ設定された、インク吐出において適正なギャップとするのが好ましい。また、第２姿勢ＰＯＳ２は、移動ステージ３００の駆動によるインク吐出ヘッド４００の印刷方向Ｄ１における可動域が、印刷領域Ｒ２の印刷方向Ｄ１における全長を含むように設定されている。つまり、印刷方向Ｄ１における印刷領域Ｒ２の両端が、図９に示す移動開始位置Ｐ３および移動終了位置Ｐ４であるとき、第２姿勢ＰＯＳ２は、インク吐出ヘッド４００が移動開始位置Ｐ３から移動終了位置Ｐ４に至るまで移動ステージ３００によって移動できるように、移動ステージ３００を配置し得る姿勢である。

【0053】

２回目の移動ステージ駆動ステップＳ１１４では、ロボットアーム２２０を第２姿勢ＰＯＳ２に維持した状態で、移動ステージ３００を用いてカメラ８００を対象物Ｑに対して移動させながら撮像領域Ｆ２の表面画像を事前に取得する。

【0054】

図示しないが、まず、移動ステージ３００を駆動してインク吐出ヘッド４００を印刷領域Ｒ２の移動開始位置Ｐ３まで移動させる。次に、移動ステージ３００を駆動してインク吐出ヘッド４００を移動開始位置Ｐ３から移動終了位置Ｐ４まで移動させつつ、カメラ８００で撮像領域Ｆ２の表面画像を複数枚取得する。

【0055】

なお、ロボットアーム２２０の第２姿勢ＰＯＳ２は、第１姿勢ＰＯＳ１とは異なる姿勢であるため、姿勢の変更に伴って印刷面Ｑ１に対するインク吐出ヘッド４００の位置が変化するおそれがある。インク吐出ヘッド４００の位置が変化すると、撮像領域Ｆ１と撮像領域Ｆ２との間で表面画像の連続性が損なわれるおそれがある。そこで、第１姿勢ＰＯＳ１から第２姿勢ＰＯＳ２に変更する場合、姿勢の変更に伴って印刷面Ｑ１に対するインク吐出ヘッド４００の位置が変化しないように、移動ステージ３００を駆動してインク吐出ヘッド４００を移動させる。具体的には、印刷領域Ｒ２の移動開始位置Ｐ３は、前述した印刷領域Ｒ１の移動終了位置Ｐ２と重複している。そこで、１回目の単位準備ステップＳ１１０で、移動終了位置Ｐ２にインク吐出ヘッド４００が到達した後、ロボットアーム２２０の姿勢を変化しても、移動終了位置Ｐ２に対するインク吐出ヘッド４００の位置が変化しないように、移動ステージ３００を駆動する。これにより、ロボットアーム２２０の姿勢が変化しても、カメラ８００は、同一のテクスチャーを捉え続けることができる。その結果、撮像領域Ｆ１と撮像領域Ｆ２との間で表面画像の連続性を確保することができ、照合用画像Ｉｍ２の生成を確実に行うことができる。

【0056】

２回目の判断ステップＳ１２０では、全ての撮像領域の撮像を終えたか否かを判断する。ここでは、撮像を終えることなく、単位準備ステップＳ１１０に戻る。

【0057】

３回目および４回目の単位準備ステップＳ１１０では、２回目の単位準備ステップＳ１１０と同様にして、撮像領域Ｆ３、Ｆ４の表面画像を取得する。撮像領域が５つ以上ある場合も、同様にして表面画像を取得すればよい。

【0058】

４回目、すなわち最後の判断ステップＳ１２０では、全ての撮像領域の撮像を終えているので、照合用画像抽出ステップＳ１３０に移行する。

【0059】

照合用画像抽出ステップＳ１３０では、複数枚の表面画像から照合用画像を抽出する処理を行う。

【0060】

図１０は、図４に示す印刷方法を説明するための図であって、照合用画像抽出ステップＳ１３０を説明する図である。図１０では、４回の単位準備ステップＳ１１０で取得された複数枚の表面画像Ｉｍ１が、印刷方向Ｄ１に沿って並んでいる様子（表面画像Ｉｍ１を撮像位置に並べた様子）を示している。図１０に示す各表面画像Ｉｍ１は、一例として、正方形をなしている。なお、隣り合う表面画像Ｉｍ１は、本来、互いに重なり合っているが、図１０では、図示の便宜上、重なり合わないで隣接して図示されている。

【0061】

照合用画像抽出ステップＳ１３０では、照合用画像生成部９１４が、複数枚の表面画像Ｉｍ１から１枚の照合用画像Ｉｍ２を抽出して生成する。前述したように、時間的に隣り合う表面画像Ｉｍ１、つまり、印刷方向Ｄ１に沿って隣り合う表面画像Ｉｍ１は、互いに重複する範囲を撮像して得られた画像であるため、互いに同じテクスチャーの像を含んでいる。このため、このテクスチャーの像を基準にして、表面画像Ｉｍ１同士を接続することができる。なお、本実施形態では、撮像領域ごとに、複数枚の表面画像Ｉｍ１を取得するため、撮像領域ごとに表面画像Ｉｍ１同士を接続して接続画像を得た後、さらに、接続画像同士をさらに接続すればよい。このようにして、撮像領域Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４について取得した表面画像を全て接続し、１枚の照合用画像Ｉｍ２を抽出して生成する。抽出には、重複する範囲で表面画像Ｉｍ１同士を合成する処理を含む。これにより、重複する範囲のデータを減らすことができるので、照合用画像Ｉｍ２のデータサイズを圧縮することができる。また、後述する印刷ステップＳ２において、撮像した表面画像と、照合用画像Ｉｍ２と、を照合するとき、演算処理の負荷を軽減できる。照合用画像生成部９１４は、生成した照合用画像Ｉｍ２を記憶部９３０に格納する。

【0062】

なお、図１０では、複数枚の表面画像Ｉｍ１でカバーされる印刷面Ｑ１の範囲と、照合用画像Ｉｍ２がカバーする範囲とが、同じになっている。一方、照合用画像Ｉｍ２がカバーする範囲は、複数枚の表面画像Ｉｍ１でカバーされる範囲より狭くてもよい。つまり、複数枚の表面画像Ｉｍ１を接続してなる接続画像から、照合用画像Ｉｍ２を切り出すようにしてもよい。これにより、照合用画像Ｉｍ２のデータサイズを圧縮することができる。

【0063】

１．２．２．印刷ステップ
図４に示す印刷ステップＳ２は、ロボット駆動ステップＳ２３０を有する。印刷ステップＳ２では、改めて取得した表面画像と、照合用画像と、を照合し、照合結果を移動ステージ３００の動作に反映させながら、対象物Ｑに印刷を行う。これにより、ロボットアーム２２０で印刷方向Ｄ１にインク吐出ヘッド４００を移動させるとき、印刷方向Ｄ１と直交する方向（直交方向Ｄ２）のぶれを、移動ステージ３００を用いて補正することができる。印刷ステップＳ２では、準備ステップＳ１と同様の作動条件で、ロボット２００を動作させる。なお、一部の作動条件が異なっていてもよい。

【0064】

ロボット駆動ステップＳ２３０では、ロボットアーム２２０を駆動して、印刷領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４の全体にわたってインク吐出ヘッド４００を印刷方向Ｄ１に走査させる。このときのインク吐出ヘッド４００と印刷領域Ｒ１との離間距離は、あらかじめ設定された、インク吐出において適正なギャップとするのが好ましい。

【0065】

インク吐出ヘッド４００を印刷方向Ｄ１に走査させながら、表面画像取得部９１２の制御により、カメラ８００で撮像領域Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４の全体にわたって表面画像を改めて取得する。

【0066】

補正量算出部９１６は、取得した表面画像と、照合用画像と、を照合し、移動ステージ３００によるインク吐出ヘッド４００の位置の補正量を算出する。例えば、照合用画像において、印刷方向Ｄ１に沿って、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６という互いに区別可能なテクスチャーの像が並んでいる場合を考える。この場合、印刷面Ｑ１のこれらのテクスチャーが存在している部分を撮像すれば、本ステップで改めて取得した表面画像にも、同様のテクスチャーＴ１～Ｔ６の像が含まれることになる。補正量算出部９１６は、照合用画像におけるテクスチャーＴ１～Ｔ６の直交方向Ｄ２における座標と、取得した表面画像におけるテクスチャーＴ１～Ｔ６の直交方向Ｄ２における座標と、が一致または対応している場合には、インク吐出ヘッド４００は目的とする経路で走査されていると判断する。一方、これらが一致または対応していない場合には、インク吐出ヘッド４００は目的とする経路からずれていると判断する。座標のずれ量から、インク吐出ヘッド４００のずれを補正するのに必要な補正量が求められる。このようにして、移動ステージ３００による補正量を算出する。

【0067】

ロボットコントローラー６００は、この補正量に基づいて移動ステージ３００の動作を制御し、直交方向Ｄ２におけるインク吐出ヘッド４００のぶれをリアルタイムに補正する。つまり、取得した表面画像と照合用画像との照合結果を、移動ステージ３００の動作に反映させることにより、インク吐出ヘッド４００のぶれを補正する。ぶれを補正するとは、インク吐出ヘッド４００の直交方向Ｄ２のずれを、移動ステージ３００を用いて相殺または減少させることをいう。

【0068】

ロボット駆動ステップＳ２３０では、上記のようにインク吐出ヘッド４００のぶれを補正しながら、インク吐出ヘッド４００からインクを吐出し、印刷領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４に印刷を行う。印刷面Ｑ１には、実質的に無限数のテクスチャーが存在しているので、補正量算出部９１６が着目するテクスチャーを順次切り替えながら移動ステージ３００の動作を追従させることにより、印刷面Ｑ１に設定した目的とする経路（照合用画像Ｉｍ２に記録されている経路）に沿ってインク吐出ヘッド４００を走査させることができる。これにより、ぶれの影響が抑えられた特に高精度の印刷を行うことができる。

【0069】

以上のような第１実施形態に係る印刷方法では、撮像領域Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４の各表面画像を取得するとき、ロボットアーム２２０を駆動することなく、移動ステージ３００を駆動してカメラ８００を移動させる。このため、ロボットアーム２２０に発生する振動の影響を受けることなく表面画像を取得することができる。これにより、特に精度の高い照合用画像を生成することができる。その結果、インク吐出ヘッド４００のぶれをより精度よく補正することができ、より高精度の印刷を行うことができる。

【0070】

２．第２実施形態
次に、第２実施形態に係る印刷方法について説明する。

【0071】

図１１は、第２実施形態に係る印刷方法を説明するためのフローチャートである。図１２は、図１１に示す印刷方法を説明するための図であって、ロボットアーム駆動ステップＳ１１２および照合用画像抽出ステップＳ１３０を説明する図である。

【0072】

以下、第２実施形態について説明するが、以下の説明では、第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。なお、図１１および図１２において、前記第１実施形態と同様の構成については、同一の符号を付している。

【0073】

第２実施形態は、準備ステップＳ１において撮像領域を分割することなく、印刷面Ｑ１全体を撮像すること以外、第１実施形態と同様である。

【0074】

図１１に示す印刷方法は、準備ステップＳ１と、印刷ステップＳ２と、を有する。以下、各ステップについて順に説明する。

【0075】

２．１．準備ステップ
図１１に示す準備ステップＳ１は、ロボットアーム駆動ステップＳ１１２と、照合用画像抽出ステップＳ１３０と、を含む。

【0076】

準備ステップＳ１では、印刷の準備として、対象物Ｑの印刷面Ｑ１に存在するテクスチャーを事前に撮像する。本実施形態では、印刷面Ｑ１を分割することなく、一度に複数枚の表面画像を取得する。そして、得られた複数枚の表面画像から照合用画像を生成する。

【0077】

具体的には、まず、事前に入力された情報やカメラ８００またはその他の撮像装置で撮像された画像等に基づいて、印刷面Ｑ１の形状や大きさ等を取得する。また、ロボット２００の作動条件を決定する。

【0078】

図１１に示すロボットアーム駆動ステップＳ１１２では、ロボットアーム２２０を駆動して、印刷方向Ｄ１に沿ってインク吐出ヘッド４００およびカメラ８００を走査させる。このとき、移動ステージ３００を駆動してもよいが、好ましくは停止させた状態で行う。また、インク吐出ヘッド４００に近接して配置されているカメラ８００も、ロボットアーム２２０によって印刷方向Ｄ１に沿って走査され、表面画像を事前に複数枚取得する。

【0079】

なお、本実施形態では、第１実施形態とは異なり、ロボットアーム２２０を駆動してインク吐出ヘッド４００およびカメラ８００を走査させる。このため、カメラ８００の走査経路は、ロボットアーム２２０に発生する振動等の影響を受けて直交方向Ｄ２にぶれることになる。これにより、取得される表面画像Ｉｍ１でカバーされる印刷面Ｑ１の範囲も、図１２に示すように、直交方向Ｄ２においてぶれることになる。

【0080】

そこで、本実施形態では、カメラ８００の画角を第１実施形態よりも広く設定するのが好ましい。これにより、取得される表面画像Ｉｍ１でカバーされる印刷面Ｑ１の範囲を第１実施形態よりも大きくすることができる。その結果、カメラ８００の走査経路がぶれたとしても、ぶれの振幅の中央部付近を切り出すことにより、帯状に連続した接続画像を得ることができる。カメラ８００の画角を広くする方法としては、例えば、カメラ８００の拡大倍率を下げる方法、カメラ８００を遠ざける方法等が挙げられる。

【0081】

図１１に示す照合用画像抽出ステップＳ１３０では、図１２に示すように、直交方向Ｄ２における位置ずれを伴う複数枚の表面画像Ｉｍ１から、帯状をなす１枚の照合用画像Ｉｍ２を切り出す。このような方法で照合用画像Ｉｍ２を生成することで、第１実施形態よりも少ない枚数の表面画像Ｉｍ１から、照合用画像Ｉｍ２を抽出、生成することができる。また、準備ステップＳ１ではカメラ８００のぶれが許容されることになり、移動ステージ３００を用いることなく表面画像Ｉｍ１を取得することができるので、準備ステップＳ１に要する時間を短縮することができる。

【0082】

なお、図１２に示す表面画像Ｉｍ１の位置ずれが意図せず大きくなった場合、照合用画像Ｉｍ２の一部が欠落するおそれもある。このような場合は、移動ステージ３００の動作を示す信号、例えば移動ステージ３００の位置を検出するエンコーダーから出力される信号に基づいて、欠落部分を補完するようにしてもよい。

【0083】

２．２．印刷ステップ
図１１に示す印刷ステップＳ２は、ロボット駆動ステップＳ２３０を有する。このロボット駆動ステップＳ２３０は、第１実施形態と同様である。つまり、ロボット駆動ステップＳ２３０では、ロボットアーム２２０を駆動して、印刷面Ｑ１の全体にわたってインク吐出ヘッド４００を印刷方向Ｄ１に走査させる。このとき、カメラ８００で印刷面Ｑ１の全体にわたって表面画像を改めて取得する。そして、取得した表面画像と、照合用画像Ｉｍ２と、を照合し、移動ステージ３００によるインク吐出ヘッド４００の位置の補正量を算出する。この補正量に基づいて移動ステージ３００の動作を制御し、直交方向Ｄ２におけるインク吐出ヘッド４００のぶれをリアルタイムに補正しながら、インク吐出ヘッド４００からインクを吐出する。これにより、印刷面Ｑ１に印刷を行う。

【0084】

以上のような第２実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。
なお、本実施形態に用いられるカメラ８００は、移動ステージ３００またはインク吐出ヘッド４００に取り付けられていてもよいが、ロボットアーム２２０に取り付けられていてもよい。ロボットアーム２２０に取り付けることで、対象物Ｑとカメラ８００との距離を確保することができるので、カメラ８００の画角を広くしやすいこと、移動ステージ３００にカメラ８００の重量が追加されることに伴うロボットアーム２２０の振動の増大を抑制できること等の利点が得られる。

【0085】

また、本実施形態に用いられるカメラ８００は、ロボットアーム２２０から離れた位置に設けられていてもよい。この場合、カメラ８００の画角は、印刷面Ｑ１全体を一度に撮像できるように設定される。これにより、複数枚の表面画像を取得する必要がない、つまり１枚の表面画像で済むため、照合用画像Ｉｍ２の生成における演算処理の負荷を軽減できる。また、ロボットアーム２２０にカメラ８００の重量が追加されることに伴う振動の増大を防止できるという利点が得られる。

【0086】

３．第３実施形態
次に、第３実施形態に係る印刷方法について説明する。

【0087】

図１３は、第３実施形態に係る印刷方法を説明するためのフローチャートである。図１４は、図１３に示す印刷方法を説明するための図であって、ロボットアーム駆動ステップＳ１１２および移動ステージ駆動パターン生成ステップＳ１４０を説明する図である。

【0088】

以下、第３実施形態について説明するが、以下の説明では、第２実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。なお、図１３および図１４において、前記第２実施形態と同様の構成については、同一の符号を付している。

【0089】

第３実施形態は、照合用画像を生成することなく、インク吐出ヘッド４００のぶれを補正すること以外、第２実施形態と同様である。

【0090】

図１３に示す印刷方法は、準備ステップＳ１と、印刷ステップＳ２と、を有する。以下、各ステップについて順に説明する。

【0091】

３．１．準備ステップ
図１３に示す準備ステップＳ１は、ロボットアーム駆動ステップＳ１１２と、移動ステージ駆動パターン生成ステップＳ１４０と、を含む。

【0092】

図１３に示すロボットアーム駆動ステップＳ１１２では、第２実施形態と同様にして、複数枚の表面画像Ｉｍ１を取得する。つまり、本実施形態でも、ロボットアーム２２０を駆動してインク吐出ヘッド４００およびカメラ８００を走査させる。このため、カメラ８００の走査経路は、ロボットアーム２２０に発生する振動等の影響を受けて直交方向Ｄ２にぶれることになる。これにより、取得される表面画像Ｉｍ１でカバーされる印刷面Ｑ１の範囲も、図１４に示すように、直交方向Ｄ２においてぶれることになる。なお、図１４に示す複数枚の表面画像Ｉｍ１のうち、隣り合う表面画像Ｉｍ１には、共通したテクスチャーの像が含まれている。

【0093】

図１３に示す移動ステージ駆動パターン生成ステップＳ１４０では、隣り合う表面画像Ｉｍ１に含まれる共通のテクスチャーの像に基づいて、図１４に示すように、隣り合う表面画像Ｉｍ１の直交方向Ｄ２における位置ずれ量ｄを取得する。この位置ずれ量ｄを、印刷方向Ｄ１の各位置で記録することにより、対象物Ｑに対するカメラ８００の変位パターンを生成することができる。この変位パターンは、インク吐出ヘッド４００のぶれのパターンと同等であるとみなすことができる。そこで、この変位パターンから、インク吐出ヘッド４００のぶれを相殺または減少させるための移動ステージ３００の駆動パターンを生成する。例えば、表面画像Ｉｍ１が直交方向Ｄ２の一方にずれている場合、印刷時には移動ステージ３００を反対方向に移動させることで、インク吐出ヘッド４００のぶれを相殺することができる。移動ステージ３００の駆動量を、印刷方向Ｄ１の各位置で記録することにより、移動ステージ３００の駆動パターンを生成することができる。

【0094】

３．２．印刷ステップ
図１３に示す印刷ステップＳ２は、ロボット駆動ステップＳ２３０を有する。このロボット駆動ステップＳ２３０では、第２実施形態と同様、ロボットアーム２２０を駆動して、印刷面Ｑ１の全体にわたってインク吐出ヘッド４００を印刷方向Ｄ１に走査させる。このとき、第２実施形態とは異なり、表面画像を取得することなく、準備ステップＳ１で生成された駆動パターンに基づいて、移動ステージ３００の動作を制御する。そして、直交方向Ｄ２におけるインク吐出ヘッド４００のぶれをリアルタイムに補正しながら、インク吐出ヘッド４００からインクを吐出する。これにより、印刷面Ｑ１に印刷を行う。

【0095】

以上のような第３実施形態においても、第２実施形態と同様の効果が得られる。また、第３実施形態によれば、印刷ステップＳ２で表面画像を改めて取得することなく、インク吐出ヘッド４００のぶれを補正することができる。これにより、印刷ステップＳ２における演算処理の負荷を軽減することができるので、印刷ステップＳ２の高速化が容易になる。

【0096】

なお、本実施形態では、テクスチャーの像の照合を行わないものの、ロボットアーム２２０に発生する振動に再現性があることを利用して、準備ステップＳ１で移動ステージ３００の駆動パターンを生成し、これを用いてぶれを補正している。

【0097】

４．各実施形態が奏する効果
以上のように、前記実施形態に係る印刷方法は、インク吐出ヘッド４００と、ロボット２００と、カメラ８００と、を用い、ロボット２００が対象物Ｑに対してインク吐出ヘッド４００を印刷方向Ｄ１（走査方向）に走査させながら、インク吐出ヘッド４００がインクを吐出し、対象物Ｑに印刷を行う方法である。ロボット２００は、ロボットアーム２２０および移動ステージ３００を備える。移動ステージ３００は、インク吐出ヘッド４００を支持し、ピエゾ駆動によりロボットアーム２２０に対してインク吐出ヘッド４００を移動させる。

【0098】

そして、前記実施形態に係る印刷方法は、準備ステップＳ１と、印刷ステップＳ２と、を含む。準備ステップＳ１では、カメラ８００で対象物Ｑの表面画像を取得する。印刷ステップＳ２では、取得した表面画像に基づいて、印刷方向Ｄ１と直交する方向（直交方向Ｄ２）におけるインク吐出ヘッド４００のぶれを、移動ステージ３００を用いて補正しながら印刷を行う。

【0099】

このような構成によれば、対象物Ｑの印刷面Ｑ１にもともと存在するテクスチャーを利用して、ロボットアーム２２０に発生する振動等に起因するインク吐出ヘッド４００のぶれを補正しながら印刷を行うことができる。このため、事前に印刷動作をテストするといった手間をかけることなく、高精度の印刷を行うことができる。

【0100】

また、前記実施形態に係る印刷方法では、準備ステップＳ１は、照合用画像抽出ステップＳ１３０を含む。照合用画像抽出ステップＳ１３０では、事前に取得した複数枚の表面画像Ｉｍ１に基づいて、照合用画像Ｉｍ２を生成する。印刷ステップＳ２では、カメラ８００で取得した対象物Ｑの表面画像と、照合用画像Ｉｍ２と、を照合し、照合結果を移動ステージ３００の動作に反映させながら対象物Ｑに印刷を行う動作を含む。

【0101】

印刷面Ｑ１には、実質的に無限数のテクスチャーが存在しているので、着目するテクスチャーを順次切り替えながら移動ステージ３００の動作を追従させることにより、印刷面Ｑ１に設定した目的とする経路（照合用画像Ｉｍ２に記録されている経路）に沿ってインク吐出ヘッド４００を走査させることができる。これにより、ぶれの影響が抑えられた特に高精度の印刷を行うことができる。

【0102】

また、前記実施形態に係る印刷方法では、照合用画像抽出ステップＳ１３０は、事前に取得した複数枚の表面画像Ｉｍ１から照合用画像Ｉｍ２を抽出する処理を含む。

【0103】

このような構成によれば、重複する範囲のデータを減らすことができるので、照合用画像Ｉｍ２のデータサイズを圧縮することができる。また、表面画像Ｉｍ１がぶれを伴っている場合でも、そこから帯状をなす照合用画像Ｉｍ２を切り出すことで、準備ステップＳ１ではカメラ８００のぶれが許容されることになる。このため、準備ステップＳ１に要する時間を短縮することができる。

【0104】

また、準備ステップＳ１は、ロボットアーム２２０を第１姿勢ＰＯＳ１にする動作と、第１姿勢ＰＯＳ１を維持した状態で、移動ステージ３００を用いてカメラ８００を対象物Ｑに対して移させながら対象物Ｑの撮像領域Ｆ１（第１撮像領域）の表面画像Ｉｍ１を取得する処理と、ロボットアーム２２０を第２姿勢ＰＯＳ２にする動作と、第２姿勢ＰＯＳ２を維持した状態で、移動ステージ３００を用いてカメラ８００を対象物Ｑに対して移動させながら対象物Ｑの撮像領域Ｆ２（第２撮像領域）の表面画像Ｉｍ１を取得する処理と、を含んでいてもよい。

【0105】

このような構成によれば、例えば撮像領域Ｆ１、Ｆ２の各表面画像Ｉｍ１を取得するとき、ロボットアーム２２０を駆動することなく、移動ステージ３００を駆動してカメラ８００を移動させる。このため、ロボットアーム２２０に発生する振動の影響を受けることなく表面画像Ｉｍ１を取得することができる。これにより、特に精度の高い照合用画像Ｉｍ２を生成することができる。その結果、印刷ステップＳ２では、インク吐出ヘッド４００のぶれをより精度よく補正することができ、より高精度の印刷を行うことができる。

【0106】

また、ロボットアーム２２０を第１姿勢ＰＯＳ１から第２姿勢ＰＯＳ２に変化させるとき、対象物Ｑに対するカメラ８００の位置が維持されるように移動ステージ３００を駆動するようにしてもよい。

【0107】

このような構成によれば、撮像領域Ｆ１と撮像領域Ｆ２との間で表面画像Ｉｍ１の連続性を確保することができ、照合用画像Ｉｍ２の生成を確実に行うことができる。

【0108】

また、準備ステップＳ１は、移動ステージ３００を停止させた状態で、ロボットアーム２２０を用いてカメラ８００を対象物Ｑに対して移動させながら対象物Ｑの表面画像Ｉｍ１を取得する処理を含んでいてもよい。

【0109】

このような構成によれば、準備ステップＳ１でカメラ８００のぶれが許容されることになり、移動ステージ３００を用いることなく表面画像Ｉｍ１を取得することができるので、準備ステップＳ１に要する時間を短縮することができる。

【0110】

また、準備ステップＳ１は、事前に取得した表面画像Ｉｍ１に基づいて、対象物Ｑに対するカメラ８００の変位パターンを生成し、変位パターンに基づいて、移動ステージ３００の駆動パターンを生成するステップを含んでいてもよい。さらに、印刷ステップＳ２は、駆動パターンを移動ステージ３００の動作に反映させながら対象物Ｑに印刷を行う動作を含んでいてもよい。

【0111】

このような構成によれば、印刷ステップＳ２で表面画像を改めて取得することなく、インク吐出ヘッド４００のぶれを補正することができる。これにより、印刷ステップＳ２における演算処理の負荷を軽減することができるので、印刷ステップＳ２の高速化が容易になる。

【0112】

また、カメラ８００は、分光カメラであってもよい。
このような構成によれば、平面イメージに加え、画素毎の分光データ（スペクトル情報）を取得することができる。そのため、カメラ８００が取得した対象物Ｑの表面画像Ｉｍ１において、対象物Ｑの印刷面Ｑ１に存在する様々な凹凸、模様等を判別するとき、より高い精度で判別することができる。

【0113】

また、前記実施形態に係るロボットシステム１００は、対象物Ｑに対して印刷を行うロボットシステムであって、インク吐出ヘッド４００と、ロボット２００と、カメラ８００と、印刷制御部９１０と、を備える。ロボット２００は、ロボットアーム２２０および移動ステージ３００を備え、対象物Ｑに対してインク吐出ヘッド４００を印刷方向Ｄ１（走査方向）に走査させる。移動ステージ３００は、インク吐出ヘッド４００を支持し、ピエゾ駆動によりロボットアーム２２０に対してインク吐出ヘッド４００を移動させる。印刷制御部９１０は、インク吐出ヘッド４００およびロボット２００の動作を制御することにより、対象物Ｑに印刷を行わせる。

【0114】

さらに、印刷制御部９１０は、表面画像取得部９１２と、補正量算出部９１６と、を有する。表面画像取得部９１２は、対象物Ｑの表面画像Ｉｍ１をカメラ８００に取得させる。補正量算出部９１６は、取得した表面画像Ｉｍ１に基づいて、直交方向Ｄ２（印刷方向Ｄ１と直交する方向）におけるインク吐出ヘッド４００のぶれを、移動ステージ３００を用いて補正する補正量を算出する。

【0115】

このような構成によれば、対象物Ｑの印刷面Ｑ１にもともと存在するテクスチャーを利用して、ロボットアーム２２０に発生する振動等に起因するインク吐出ヘッド４００のぶれを補正しながら印刷を行うことができるロボットシステム１００を実現できる。このため、事前に印刷動作をテストするといった手間をかけることなく、高精度の印刷を行うことができる。

【0116】

以上、本発明の印刷方法およびロボットシステムを図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明の印刷方法およびロボットシステムは、前記実施形態に限定されるものではない。例えば、本発明の印刷方法は、前記実施形態に任意の目的の工程や動作が付加されたものであってもよい。また、本発明のロボットシステムは、前記実施形態の各部が同様の機能を有する任意の構成のものに置換されたものであってもよく、前記実施形態に任意の構成物が付加されたものであってもよい。

【符号の説明】

【0117】

１００…ロボットシステム、２００…ロボット、２１０…基台、２２０…ロボットアーム、２２１…アーム、２２２…アーム、２２３…アーム、２２４…アーム、２２５…アーム、２２６…アーム、２３０…アーム駆動機構、３００…移動ステージ、３１０…基部、３２０…ステージ、３２０Ｘ…Ｘステージ、３２０Ｙ…Ｙステージ、３３０…移動機構、３３０Ｘ…Ｘ移動機構、３３０Ｙ…Ｙ移動機構、３４０…圧電アクチュエーター、４００…インク吐出ヘッド、４１１…インク吐出孔、４２０…プリントコントローラー、６００…ロボットコントローラー、６１０…アーム制御部、６２０…移動ステージコントローラー、６３０…記憶部、７００…固定部材、８００…カメラ、９００…制御装置、９１０…印刷制御部、９１２…表面画像取得部、９１４…照合用画像生成部、９１６…補正量算出部、９１８…印刷データ生成部、９３０…記憶部、Ｄ１…印刷方向、Ｄ２…直交方向、Ｅ…エンコーダー、Ｆ１…撮像領域、Ｆ２…撮像領域、Ｆ３…撮像領域、Ｆ４…撮像領域、Ｉｍ１…表面画像、Ｉｍ２…照合用画像、Ｊ１…関節、Ｊ２…関節、Ｊ３…関節、Ｊ４…関節、Ｊ５…関節、Ｊ６…関節、Ｍ…モーター、Ｎ…矢印、Ｐ１…移動開始位置、Ｐ２…移動終了位置、Ｐ３…移動開始位置、Ｐ４…移動終了位置、Ｑ…対象物、Ｑ１…印刷面、Ｒ１…印刷領域、Ｒ２…印刷領域、Ｒ３…印刷領域、Ｒ４…印刷領域、Ｓ１…準備ステップ、Ｓ１１０…単位準備ステップ、Ｓ１１２…ロボットアーム駆動ステップ、Ｓ１１４…移動ステージ駆動ステップ、Ｓ１２０…判断ステップ、Ｓ１３０…照合用画像抽出ステップ、Ｓ１４０…移動ステージ駆動パターン生成ステップ、Ｓ２…印刷ステップ、Ｓ２３０…ロボット駆動ステップ、ｄ…位置ずれ量

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】