ヘッド及び打刻装置
【課題】パターンを構成するドットを正確なピッチで形成することを可能とする。
【解決手段】打刻ピン３３それぞれを、鉛直軸Ｌの周りに、かつ鉛直軸Ｌを中心とする円の周上に配置することで、打刻ピン３３それぞれの姿勢を、打刻ピン相互間で同等の姿勢とする。これにより、打刻ピンの位置に起因するドットの位置ずれの発生が抑制され、打刻面にドットが正確なピッチで形成される。また、打刻ピン３３相互間の姿勢に差がないため、打刻ピン３３が打刻面に当接するときの速度のばらつきが少なくなり、打刻面に径が均一なドットを容易に形成することができる。
【解決手段】打刻ピン３３それぞれを、鉛直軸Ｌの周りに、かつ鉛直軸Ｌを中心とする円の周上に配置することで、打刻ピン３３それぞれの姿勢を、打刻ピン相互間で同等の姿勢とする。これにより、打刻ピンの位置に起因するドットの位置ずれの発生が抑制され、打刻面にドットが正確なピッチで形成される。また、打刻ピン３３相互間の姿勢に差がないため、打刻ピン３３が打刻面に当接するときの速度のばらつきが少なくなり、打刻面に径が均一なドットを容易に形成することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヘッド及び打刻装置に係り、更に詳しくは、打刻面にドットを打刻する打刻ピンを有するヘッド、及び前記ヘッドを備える打刻装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、工業製品の生産工程などでは、例えばＱＲコード（登録商標）や、データマトリックスなどに代表される二次元コードを、工業製品に直接描画或いは刻印して、製品の管理やトレーサビリィティを実現するダイレクトマーキング技術が注目されている。
【０００３】
工業製品に直接形成された二次元コードは、例えばラベルなどのように製造工程で剥離する心配がなく、汚染による劣化や経年劣化なども比較的少ない。このため、高温下や、薬品などにさらされる劣悪な環境下にある製造工程などでは、ダイレクトマーキング技術は必要不可欠な技術になりつつある。
【０００４】
このダイレクトマーキング技術は、ＹＡＧレーザやＣＯ２レーザなどで、対象物に非接触でマーキングを行う方法と、例えばピンなどで対象物の表面を打刻してマーキングを行う方法とがある。
【０００５】
対象物の表面を打刻してマーキングする方法は、金属部品などによく用いられるマーキング方法であり、例えば特許文献１に記載された打刻装置によって実現される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−２７６６０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載された装置に代表される打刻装置では、対象物に所定のピッチでマトリクス状にドットを打刻することで、最終的なパターンが形成される。このため、例えば対象物に二次元コードをマーキングする場合などには、コードを読み取るスキャナの読み取り精度との関係を考慮して、打刻ピンを精度よく位置決めし、所望の径のドットをある程度正確なピッチで形成する必要がある。
【０００８】
本発明は、上述の事情の下になされたもので、パターンを構成するドットを正確なピッチで形成することが可能なヘッド及び打刻装置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】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明のヘッドは、打刻面にドットを打刻する打刻装置に用いられるヘッドであって、所定の軸周りに配置され、前記打刻面に沿った第１方向に関して等間隔に配置された複数の打刻ピンと、前記打刻ピンそれぞれの一端を前記打刻面に当接させて、前記打刻面にドットを打刻する打刻手段と、を備え、前記打刻ピンそれぞれは、前記打刻ピンの中心軸と前記所定の軸との成す角度が相互に等しく配置されているとともに、長さが相互に等しいことを特徴とする。
【００１０】
また、前記打刻ピンそれぞれは、前記所定の軸からの距離が相互に等しくなるように配置されていてもよい。
【００１１】
また、前記打刻手段は、前記所定の軸周りに配置された、前記打刻ピンそれぞれを駆動する複数のアクチュエータを有していてもよい。
【００１２】
また、前記アクチュエータそれぞれは、前記所定の軸からの距離が相互に等しくなるように配置されていてもよい。
【００１３】
また、前記打刻ピンの一端は、前記打刻面に沿った一面内に位置することとしてもよい。
【００１４】
また、前記所定の軸は、前記打刻面に直交することとしていてもよい。
【００１５】
また、前記打刻ピンの前記打刻面と当接する側は、円錐状、または球状に形成されていることとしてもよい。
【００１６】
本発明の打刻装置は、物体の打刻面に複数のドットからなるパターンを形成する打刻装置であって、本発明のヘッドと、前記打刻面に沿って、前記ヘッドを、前記物体に対して、前記第１方向、及び前記第１方向に交差する第２方向へ相対移動させる移動手段と、を備える。
【００１７】
また、前記第１方向及び前記第２方向は直交することとしてもよい。
【００１８】
また、前記パターンは二次元コードであることとしてもよい。
【発明の効果】
【００１９】
パターンを構成するドットが正確なピッチで形成される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る打刻装置のブロック図である。
【図２】打刻ユニットの斜視図である。
【図３】ヘッドを＋Ｙ側から見た図である。
【図４】ヘッドの内部構造を示す図である。
【図５】打刻ピンの配置を説明するための図（その１）である。
【図６】打刻ピンの配置を説明するための図（その２）である。
【図７】打刻ピンの配置を説明するための図（その３）である。
【図８】打刻ユニットのブロック図である。
【図９】図９（Ａ）は、パルス信号を示す図である。また、図９（Ｂ）は、打刻ピンの変位と時間との関係を表す曲線を示す図である。
【図１０】打刻ユニットの配置を説明するための図である。
【図１１】対象物に形成される二次元コードの一例を示す図である。
【図１２】打刻装置の動作を説明するための図である。
【図１３】図１３（ａ）及び図１３（ｂ）は、ヘッドの特徴を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の一実施形態を、図１〜図１２を参照しつつ説明する。図１は本実施形態に係る打刻装置１０の概略的な構成を示すブロック図である。この打刻装置１０は、外部装置や外部システムから出力された二次元コードを、対象物に打刻する装置である。
【００２２】
図１に示されるように、打刻装置１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１、主記憶部１２、補助記憶部１３、入力部１４、検出部１５、インターフェイス１６、及び打刻ユニット２０を備えている。
【００２３】
前記主記憶部１２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を含んで構成されている。この主記憶部１２は、ＣＰＵ１１の作業領域として用いられる。
【００２４】
前記補助記憶部１３は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、磁気ディスク、半導体メモリ等の不揮発性メモリを含んで構成されている。この補助記憶部１３は、ＣＰＵ１１が実行するプログラム、及びプログラムの実行に必要な各種パラメータなどを記憶している。また、ＣＰＵ１１による処理結果などを含む情報を逐次記憶する。
【００２５】
前記入力部１４は、電源スイッチや打刻装置１０に対する指令を入力するための操作パネルなどを含んで構成されている。ユーザの指示は、この入力部１４を介して入力され、システムバス１０ａを経由してＣＰＵ１１に通知される。
【００２６】
前記打刻ユニット２０は、対象物の表面に複数のドットから構成される二次元コードなどのパターンを形成する。図２は、打刻ユニット２０の斜視図である。図２に示されるように、打刻ユニット２０は、ベース部材２１、ベース部材２１に対してＹ軸に沿って移動可能に設けられたＹ移動体２３、Ｙ移動体２３に対してＸ軸に沿って移動可能に設けられたＸ移動体２４、Ｘ移動体２４にホルダ２５を介して取り付けられたヘッド３０、及び打刻ユニット２０の制御を行うドライバ２６を備えている。
【００２７】
前記ベース部材２１は、長手方向をＸ軸方向としＸＹ平面に平行な板状の第１部分２１ａと、長手方向をＸ軸方向としＸＺ面に平行な板状の第２部分２１ｂの２部分からなる断面Ｌ字状の部材である。また、このベース部材２１に形成された第１部分２１ａの＋Ｙ側端部には、長手方向をＸ軸方向とする支持プレート２２が固定されている。
【００２８】
前記支持プレート２２の−Ｙ側の面と、ベース部材２１に形成された第２部分２１ｂの＋Ｙ側の面とはほぼ平行になっている。そして、支持プレート２２とベース部材２１の第２部分２１ｂの間には、一端部が支持プレート２２に固定され、他端部が第２部分２１ｂに固定された、長手方向をＹ軸方向とする円柱状のＹガイド５２Ａ，５２Ｂがそれぞれ架設されている。
【００２９】
前記Ｙ移動体２３は、Ｘ軸方向を長手方向とする板状の移動部２３ａと、移動部２３ａの＋Ｘ側端部及び−Ｘ側端部から−Ｚ方向へ延びる一対の支持部２３ｂとからなる部材である。また、Ｙ移動体２３の移動部２３ａの中央部には、Ｙ軸方向に貫通する円形開口２３ｃが形成され、この円形開口２３ｃの＋Ｘ側及び−Ｘ側には円形開口２３ｄがそれぞれ形成されている。そして、Ｙ移動体２３の一対の支持部２３ｂの間には、両端部が一対の支持部２３ｂにそれぞれ固定された、長手方向をＸ軸方向とする円柱状のＸガイド５１Ａ，５１Ｂがそれぞれ架設されている。
【００３０】
上述のように構成されたＹ移動体２３は、移動部２３ａの円形開口２３ｄにそれぞれ挿入された１組のＹガイド５２Ａ，５２Ｂによって、ベース部材２１に対してＹ軸方向に移動可能に支持されている。
【００３１】
また、Ｙ移動体２３の移動部２３ａに形成された円形開口２３ｃには、ベース部材２１の第２部分２１ｂ、及び支持プレート２２に、＋Ｙ側端部及び−Ｙ側端部が回転可能に支持された送りネジ６０Ｙが螺合されている。Ｙ移動体２３は、送りネジ６０ＹがＹモータ５０Ｙによって回転されることで、Ｙ軸方向に移動される。
【００３２】
前記Ｘ移動体２４は、Ｚ軸方向を長手方向とする直方体状の部材である。このＸ移動体２４の中央部にはＸ軸方向に貫通する円形開口２４ａが形成され、この円形開口２４ａの＋Ｚ側及び−Ｚ側には円形開口２４ｂがそれぞれ形成されている。
【００３３】
上述のように構成されたＸ移動体２４は、円形開口２４ｂにそれぞれ挿入されたＸガイド５１Ａ，５１Ｂによって、Ｙ移動体２３に対してＸ軸方向に移動可能に支持されている。
【００３４】
また、Ｘ移動体２４に形成された円形開口２４ａには、両端部がＹ移動体２３に形成された支持部２３ｂによって回転可能に支持された送りネジ６０Ｘが螺合されている。Ｘ移動体２４は、送りネジ６０ＸがＸモータ５０Ｘによって回転されることで、Ｘ軸方向に移動される。
【００３５】
前記ヘッド３０は、Ｘ移動体２４の＋Ｙ側の面に固定されたＵ字状のホルダ２５によって支持されている。図３は、ヘッド３０を＋Ｙ側から見た図である。図３に示されるように、ヘッド３０は、長さが相互に等しい９本の打刻ピン３３と、９本の打刻ピン３３それぞれを駆動する９つのアクチュエータ４０が収容されたケーシング３１と、打刻ピン３３それぞれを保持する保持部材３２とを有している。
【００３６】
以下、本発明の実施形態に係る打刻ユニット２０のヘッド３０を図面を参照して説明する。図４は、本実施形態に係る打刻ユニット２０のヘッド３０の断面図であり、ケーシング３１の中心を通りＸＺ平面に平行する断面である。なお、図４ではケーシング３１のレバーホルダ天板３１ｂと、ケーシング３１と保持部材３２とを固定する固定ばね３１ｃと、は省略している。打刻ピン３３の−Ｚ側端部は下方に向かって細くなる円錐状、或いは球状に整形されている。また＋Ｚ側端部には、他の部分よりも経が大きい大径部３３ａが形成されている。そして、−Ｚ側端部が保持部材３２から突き出た状態で、Ｚ軸に沿って移動可能に保持されている。
【００３７】
本実施形態に係る打刻ユニット２０のヘッド３０は、保持部材３２と、打刻ピン３３と、復帰ばね１１３と、打刻ピン駆動レバー１１４と、可動ヨーク１１６と、ヨークケース１１７と、ヨークプレート１１８と、駆動コイル４３と、を備える。
【００３８】
打刻ピン駆動レバー１１４、可動ヨーク１１６、駆動コイル４３により、打刻ピン３３を駆動するアクチュエータ４０が構成される。
【００３９】
ヨークケース１１７、ヨークプレート１１８は、９つのアクチュエータ４０を収容するケーシング３１を構成する。
【００４０】
保持部材３２はその内部に打刻ピン３３および打刻ピンガイド板１１５ａ〜１１５ｄを収納しており、この比較的長尺となる打刻ピン３３は、打刻ピンガイド板１１５ａ〜１１５ｄによって、保持部材３２内において概ね一定の姿勢を維持する。打刻ピンガイド板１１５ａ〜１１５ｄは板体にガイドとなる穴を貫通させたものであり、このガイド穴に打刻ピンを通すことで打刻ピンの姿勢を維持している。
【００４１】
復帰ばね１１３は、打刻ピン３３を＋Ｚ方向に付勢するためのものであり、コイルスプリングからなり、それぞれに打刻ピン３３が挿入される。
【００４２】
打刻ピン駆動レバー１１４は、打刻ピン３３それぞれを待機位置から−Ｚ側（下方）に移動させるためのものである。打刻ピン駆動レバー１１４には、軟磁性体からなり、円柱形状を有している可動ヨーク１１６が例えばカシメ加工により一体に固定されている。
【００４３】
打刻ピン３３は復帰ばね１１３により、＋Ｚ方向に付勢されるが、打刻ピン３３の大径部３３ａが打刻ピン駆動レバーと当接することで、それ以上の＋Ｚ方向への移動を規制されている。この位置が打刻ピン３３の待機位置である。
【００４４】
打刻ピン駆動レバー１１４は、レバーホルダ３１ａ内において、打刻ピン駆動レバー１１４の打刻ピン３３の大径部３３ａとの当接部(先端)と反対側の端部（後端）は図示しない保持機構によって保持されており、これによって打刻ピン駆動レバー１１４はＺ軸方向に揺動することが可能である。なお、保持機構は、例えばレバーホルダ３１ａの天板であるレバーホルダ天板３１ｂと、打刻ピン駆動レバー１１４の端部との間に板ばねを設ける等して構成される。
【００４５】
ヨークケース１１７は、可動ヨーク１１６を引きつけて打刻ピン駆動レバー１１４を待機位置から−Ｚ方向（下方）へ駆動するためのものであり、例えば、電磁軟鉄や珪素鋼等などの軟磁性体からなる。ヨークケース１１７は、保持部材３２上に保持される。ヨークケース１１７には、可動ヨーク１１６が配される位置に対応して円柱形状のコアが設けられており、このコアを中心として駆動コイル４３が設けられる。
【００４６】
ヨークプレート１１８は、閉じた磁路を形成するためのものであり、例えば、電磁軟鉄や珪素鋼等などの軟磁性体からなる。
【００４７】
駆動コイル４３は、電流が供給されて、ヨークケース１１７とヨークプレート１１８とを磁化するためのものである。ヨークケース１１７とヨークプレート１１８とが磁化されると、可動ヨーク１１６が引き付けられるため、打刻ピン駆動レバー１１４先端は−Ｚ方向へ揺動する。打刻ピン駆動レバー１１４先端が−Ｚ方向に揺動するのに伴って、打刻ピン３３も−Ｚ方向に移動する。
【００４８】
駆動コイル４３への電流の供給が中断されると、打刻ピン３３を＋Ｚ方向に付勢している復帰ばね１１３により、打刻ピン３３および打刻ピン駆動レバー１１４は待機位置に復帰する。
【００４９】
図５は、９本の打刻ピン３３の配置を示す斜視図である。図５に示されるように、９本の打刻ピン３３それぞれは、＋Ｚ側端がＺ軸に平行な鉛直軸Ｌを中心とする円Ｃ１に沿って位置した状態で、保持部材３２によって保持されている。また、打刻ピン３３をそれぞれ駆動する打刻ピン駆動レバー１１４および駆動コイル４３も鉛直軸Ｌからの距離が相互に等しくなるように配置されている。
【００５０】
また、図６に示すように打刻ピン３３は、打刻ピン３３の中心軸と鉛直軸Ｌとの成す角度θが９つの打刻ピン３３にわたって相互に等しくなるように配置される。なお、角度θは、作図の便宜上、図６では鉛直軸Ｌに平行な線ｌと打刻ピン３３の中心軸とのなす角度θとして示している。本実施形態では図６に示されるように、打刻ピン３３それぞれの下端は、鉛直軸Ｌ上に中心を有し半径が円Ｃ１よりも小さい円Ｃ２上に位置するように配置されている。
【００５１】
図７は、打刻ピン３３それぞれの下端（対象物に当接する端）の配置を示す図である。本実施形態では、図７を参照するとわかるように、打刻ピン３３それぞれの下端は、ＸＹ面における円Ｃ２上に位置するとともに、Ｙ軸方向に関して距離ｄずつ離間するように配置されている。この距離ｄは、解像度を２００ｄｐｉとするパターンを構成するドットＤ２の径の２倍の距離に概ね相当し、解像度を３００ｄｐｉとするパターンを構成するドットＤ３の径の３倍の距離に概ね相当する。以下、９本の打刻ピン３３について、最も−Ｙ側にある打刻ピン３３を打刻ピン３３１と表示し、＋Ｙ方向に向かってそれぞれの打刻ピン３３を打刻ピン３３２、３３３、…３３９とも表示する。
【００５２】
図８は、打刻ユニット２０のブロック図である。前記ドライバ２６は、ベース部材２１に形成された第２部分２１ｂの＋Ｙ側に配置され、Ｘモータ５０Ｘ、Ｙモータ５０Ｙ、及びヘッド３０と電気的に接続されている。そして、図８を参照するとわかるように、ＣＰＵ１１の指示に基づいて、Ｘモータ５０Ｘ及びＹモータ５０Ｙを駆動して、ヘッド３０をＸ軸方向及びＹ軸方向へ移動する。また、ヘッド３０の打刻ピン３３１〜３３９を駆動するアクチュエータ４０１〜４０９それぞれの駆動コイル４３にパルス信号を供給する。
【００５３】
図９（Ａ）には、ドライバ２６が、アクチュエータ４０１〜４０９それぞれの駆動コイル４３に供給するパルス信号Ｐ２及びパルス信号Ｐ３が示されている。パルス信号Ｐ２は、対象物に解像度を２００ｄｐｉとするパターンを構成するドットを打刻するための電圧信号の１例であり、パルス信号Ｐ３は、対象物に解像度を３００ｄｐｉとするパターンを構成するドットを打刻するための電圧信号の１例である。また、パルス信号Ｐ２は、最大電圧がＶ２であり、パルス幅がＴの矩形波である。一方、パルス信号Ｐ３は、最大電圧がＶ２よりも小さいＶ３であり、パルス幅がＴの矩形波である。
【００５４】
一例として、図９（Ｂ）には、打刻ピン３３の、待機位置Ｄ０からの変位と時間との関係を示す曲線Ｓ２及び曲線Ｓ３が示されている。曲線Ｓ２は、アクチュエータ４０にパルス信号Ｐ２が供給されたときの打刻ピン３３の変位と時間との関係を示す曲線である。また、曲線Ｓ３は、アクチュエータ４０にパルス信号Ｐ３が供給されたときの打刻ピン３３の変位と時間との関係を示す曲線である。
【００５５】
曲線Ｓ２と曲線Ｓ３とを見るとわかるように、打刻ピン３３はパルス信号がハイレベルとなる時刻ｔ１から少し遅れて移動を開始する。移動を開始した打刻ピン３３は、パルス信号がローレベルとなる時刻ｔ２までの間に加速され、パルス信号がローレベルとなった後も移動を継続し、変位がＤＴとなる対象物に当接する位置に達する。そして、しばらくその位置に留まった後に変位がＤ０となる待機位置まで戻る。
【００５６】
本実施形態においてはパルス信号Ｐ２によって得られるドット径が、２００ｄｐｉのパターンを形成するためのドット径であり、パルス信号Ｐ３によって得られるドット径が３００ｄｐｉのパターンを形成するためのドット径となるように設定されている。
【００５７】
ドライバ２６は、ＣＰＵ１１からの指示により、最大電圧値及びパルス幅がそれぞれ異なるパルス信号Ｐ２、及びパルス信号Ｐ３を選択的にアクチュエータ４０１〜４０９それぞれに供給する。これにより、対象物に当接するときの打刻ピン３３１〜３３９の速度が解像度に見合った速度となり、対象物に、解像度が３００ｄｐｉのパターンを構成するドットと、解像度２００ｄｐｉのパターンを構成するドットとを選択的に打刻することができる。
【００５８】
上述のように構成された打刻ユニット２０は、図１０を参照するとわかるように、ベース部材２１の上面がほぼ水平となった状態で、例えばベルトコンベア１２０の上方にヘッド３０が位置するように不図示の支持部材によって支持されている。また、本実施形態では、ベルトコンベア１２０に載置された対象物１００の上面は、打刻ピン３３の待機位置と打刻限界位置との間に位置した状態となっている。
【００５９】
図１に戻り、前記検出部１５は、打刻ユニット２０の下方にある対象物１００を検出しこの検出結果を含む情報を出力する。
【００６０】
前記インターフェイス１６は、シリアルインターフェイスまたはＬＡＮ（Local Area Network）インターフェイスなどの入力ポートと、入力ポートに入力された情報を一時蓄積するバッファなどを備えている。本実施形態では、パソコンなどの外部装置などがインターフェイス１６に接続され、このインターフェイス１６とシステムバス１０ａを介して、対象物１００に形成する二次元コードに関する情報がＣＰＵ１１に通知される。
【００６１】
前記ＣＰＵ１１は、補助記憶部１３に記憶されたプログラムなどを読み出して、このプログラムに従って、打刻ユニット２０などの各部を統括的に制御する。
【００６２】
次に、上述のように構成された打刻装置１０の動作について説明する。前提として、対象物１００は、図１０に示されるように、打刻ユニット２０の下方に搬送され、ＣＰＵ１１によって検出部１５を介して検出されているものとする。また、本実施形態では、一例として図１１に示される二次元コードを、１７４行１７４列のマトリクス上に３００ｄｐｉの分解能に相当するドットを打刻して形成するものとする。以下、説明の便宜上、上記１７４行１７４列のマトリクスを単にコードマトリクス（ＣＭ）という。
【００６３】
まず、ＣＰＵ１１は、外部装置などから二次元コードに関する情報が供給されると、この管理情報から対象物１００に形成するパターンを生成する。本実施形態では、図１１に示される二次元コードが生成される。
【００６４】
次に、ＣＰＵ１１は、打刻ユニット２０を制御して、生成した二次元コードを対象物１００の上面に打刻する。以下、この動作について図１２を参照しつつ説明する。なお、図１２においては、打刻ピン３３１〜３３９それぞれは、１〜９までの番号が割り当てられ、この番号を囲む丸で示されている。また、Ｙ軸方向への移動距離は、１／３００インチをＤとして、このＤを用いて示すものとする。
【００６５】
ＣＰＵ１１は、ヘッド３０を移動させて、図１２に示されるように、コードマトリクスＣＭの１行目、４行目、７行目の＋Ｘ側に、打刻ピン３３７〜３３９を位置決めする。そして、この状態から、ヘッド３０を−Ｘ方向へ移動させながら、打刻ピン３３７〜３３９をそれぞれ駆動して、コードマトリクスＣＭの１行目、４行目、７行目に、二次元コードを構成するドットを打刻していく。
【００６６】
コードマトリクスＣＭの１行目、４行目、７行目の打刻が完了すると、ＣＰＵ１１は、ヘッド３０を距離１０Ｄだけ＋Ｙ方向へ移動させ、コードマトリクスＣＭの２行目、５行目、８行目、１１行目、１４行目、１７行目の＋Ｘ側に、打刻ピン３３４〜３３９を位置決めする。そして、この状態から、ヘッド３０を−Ｘ方向へ移動させながら、打刻ピン３３４〜３３９をそれぞれ駆動して、コードマトリクスＣＭの２行目、５行目、８行目、１１行目、１４行目、１７行目に、二次元コードを構成するドットを打刻していく。
【００６７】
コードマトリクスＣＭの２行目、５行目、８行目、１１行目、１４行目、１７行目の打刻が完了すると、ＣＰＵ１１は、ヘッド３０を距離１０Ｄだけ＋Ｙ方向へ移動させ、コードマトリクスＣＭの３行目、６行目、９行目、１２行目、１５行目、１８行目、２１行目、２４行目、２７行目の＋Ｘ側に、打刻ピン３３１〜３３９を位置決めする。そして、この状態から、ヘッド３０を−Ｘ方向へ移動させながら、打刻ピン３３１〜３３９をそれぞれ駆動して、コードマトリクスＣＭの３行目、６行目、９行目、１２行目、１５行目、１８行目、２１行目、２４行目、２７行目に、二次元コードを構成するドットを打刻していく。
【００６８】
コードマトリクスＣＭの３行目、６行目、９行目、１２行目、１５行目、１８行目、２１行目、２４行目、２７行目の打刻が完了すると、ＣＰＵ１１は、ヘッド３０を距離７Ｄだけ＋Ｙ方向へ移動させ、コードマトリクスＣＭの１０行目、１３行目、１６行目、１９行目、２２行目、２５行目、２８行目、３１行目、３４行目の＋Ｘ側に、打刻ピン３３１〜３３９を位置決めする。そして、この状態から、ヘッド３０を−Ｘ方向へ移動させながら、打刻ピン３３１〜３３９をそれぞれ駆動して、コードマトリクスＣＭの１０行目、１３行目、１６行目、１９行目、２２行目、２５行目、２８行目、３１行目、３４行目に、二次元コードを構成するドットを打刻していく。
【００６９】
以下、ＣＰＵ１１は、上述の動作を繰り返しながら、コードマトリクスＣＭのすべての行について、二次元コードを構成するドットを打刻する。そして、ＣＰＵ１１は、対象物１００に対する二次元コードの生成が完了すると、処理を終了する。
【００７０】
以上説明したように、本実施形態では、図５及び図６を参照するとわかるように、打刻ピン３３それぞれは、鉛直軸Ｌを中心とする円の周上に配置されている。これにより、打刻ピン３３それぞれは、鉛直軸Ｌに対する姿勢が相互に同様な姿勢となる。したがって、打刻ピンの位置に起因する、ドット形状のばらつき及びドットの位置ずれの発生が抑制され、打刻面に同形状のドットを正確なピッチで形成することができる。
【００７１】
仮に、ヘッド先端のサイズをコンパクトにするために、ドットインパクトプリンタの印字ヘッドで通常用いられる打刻ピンを用いようとすると、９本の打刻ピン３３それぞれの＋Ｚ側端がＺ軸に平行な鉛直軸Ｌを中心とする円Ｃ１に沿って配置した状態で、かつ、９本の打刻ピン３３を、それぞれの下端が直線上に位置するように配置することになる。ところが、この場合は配置された位置によって、打刻ピン３３それぞれの鉛直軸Ｌに対する角度θに差異が生じる。このため、相互に長さが等しいワイヤを用いると、図１３（ａ）に示すように、打刻ピン３３相互の下端の位置（−Ｚ側端）は均一にならず、差異が生じる。
【００７２】
この差異が生じたままでドットを形成すると、ストロークが異なるので打刻ピンの配置位置の違いによる形状のばらつき及び位置ずれが生じる。この問題を解決するためには、長さの異なるワイヤを用いて、下端の位置が均一になるようにするか、下端の位置が均一になるように、打刻ピン３３の下端をカットする必要がある。
【００７３】
一方、本実施形態では、打刻ピン３３それぞれの鉛直軸Ｌに対する角度θが同一であるため、鉛直軸Ｌに対して相互に同様の姿勢となる。このため、図１３（ｂ）に示すように、相互に長さが等しいワイヤを用いても打刻ピン３３相互の下端の位置は均一となり、差異は生じない。したがって打刻ピン３３相互間のストロークを均一にすることができるので、打刻ピンの位置に起因する、ドット形状のばらつき及びドットの位置ずれの発生が抑制され、打刻面に同形状のドットを正確なピッチで形成することができる。
【００７４】
また、打刻ピン３３の下端の位置を均一にするためにカットする必要もない。このことは本実施形態のように、金属板、樹脂板等の各種媒体に打刻を施すために打刻ピン３３の−Ｚ側端部が下方に向かって細くなる円錐状、または球状に整形されているために打刻ピン３３の下端をカットすることができないような場合に極めて有用である。
【００７５】
また、本実施形態では、打刻ピン３３それぞれの下端は、鉛直軸Ｌ上に中心を有し半径が円Ｃ１よりも小さい円Ｃ２上に配置されているので、ヘッド３０先端のサイズをコンパクトにしつつ、打刻ピン３３として、相互に長さが等しいワイヤを用いることができる。このため、打刻ピンごとに異なる長さのワイヤを用意する必要がなくなり部品の共通化を図ることができる。
【００７６】
また、本実施形態では、打刻ピン３３それぞれが、鉛直軸Ｌに対して相互に同様の姿勢となる。これにより、打刻ピン３３が打刻面に当接するときの速度のばらつきが少なくなる。したがって、打刻面に形成されるドットの径が均一になり、結果的に、ドットから構成されるパターンを打刻面に精度良く形成することができる。
【００７７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態によって限定されるものではない。
【００７８】
例えば、上記実施形態では、解像度が２００ｄｐｉ及び３００ｄｐｉのパターンを形成する場合について説明したが、これに限らず、対象物に当接するときの打刻ピン３３の速度を制御することで、種々の解像度のパターンを構成するドットを打刻することができる。一般に、対象物に当接するときの打刻ピンの速度とドット径とは比例関係にある。この特性を利用して、打刻ピン３３の速度を制御することで、種々の解像度のパターンを構成するドットを打刻することができる。
【００７９】
また、本実施形態では、対象物１００に対してヘッド３０を移動させながら対象物１００にパターンを形成したが、これに限らず、ヘッド３０に対して、対象物１００を移動させてもよい。
【００８０】
また、本実施形態に係る打刻ユニット２０では、ヘッド３０を相互に直交するＸ軸方向及びＹ軸方向へ移動させる場合について説明したが、これに限らずヘッド３０は、対象物１００の打刻面に沿って移動可能な構成であればよい。
【００８１】
また、上記実施形態において打刻装置１０の補助記憶部１３に記憶されているプログラムは、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk Read-Only Memory）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）、ＭＯ（Magneto-Optical disk）等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して配布し、そのプログラムをインストールすることにより、上述の処理を実行する装置を構成することとしてもよい。
【００８２】
また、プログラムをインターネット等の通信ネットワーク上の所定のサーバ装置が有するディスク装置等に格納しておき、例えば、搬送波に重畳させて、ダウンロード等するようにしても良い。
【００８３】
なお、上述の機能を、ＯＳ（Operating System）が分担して実現する場合又はＯＳとアプリケーションとの協働により実現する場合等には、ＯＳ以外の部分のみを媒体に格納して配布してもよく、また、ダウンロード等しても良い。
【００８４】
なお、本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。つまり、本発明の範囲は、実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、本発明の範囲内とみなされる。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明のヘッド及び打刻装置は、対象物にドットを打刻して、ドットから構成されるパターンを形成するのに適している。
【符号の説明】
【００８６】
１０ 打刻装置
１１ ＣＰＵ
１２ 主記憶部
１３ 補助記憶部
１４ 入力部
１５ 検出部
１６ インターフェイス
２０ 打刻ユニット
２１ ベース部材
２１ａ 第１部分
２１ｂ 第２部分
２２ 支持プレート
２３ Ｙ移動体
２３ａ 移動部
２３ｂ 支持部
２３ｃ，２３ｄ 円形開口
２４ Ｘ移動体
２４ａ，２４ｂ 円形開口
２５ ホルダ
２６ ドライバ
３０ ヘッド
３１ ケーシング
３２ 保持部材
３３ 打刻ピン
４０ アクチュエータ
４１ 可動部材
４２ 可動子
４３ 駆動コイル
４４ スプリング
４５ ベース
５０Ｘ Ｘモータ
５０Ｙ Ｙモータ
５１Ａ，５１Ｂ Ｘガイド
５２Ａ，５２Ｂ Ｙガイド
６０Ｘ，６０Ｙ 送りネジ
１００ 対象物
１２０ ベルトコンベア
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヘッド及び打刻装置に係り、更に詳しくは、打刻面にドットを打刻する打刻ピンを有するヘッド、及び前記ヘッドを備える打刻装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、工業製品の生産工程などでは、例えばＱＲコード（登録商標）や、データマトリックスなどに代表される二次元コードを、工業製品に直接描画或いは刻印して、製品の管理やトレーサビリィティを実現するダイレクトマーキング技術が注目されている。
【０００３】
工業製品に直接形成された二次元コードは、例えばラベルなどのように製造工程で剥離する心配がなく、汚染による劣化や経年劣化なども比較的少ない。このため、高温下や、薬品などにさらされる劣悪な環境下にある製造工程などでは、ダイレクトマーキング技術は必要不可欠な技術になりつつある。
【０００４】
このダイレクトマーキング技術は、ＹＡＧレーザやＣＯ２レーザなどで、対象物に非接触でマーキングを行う方法と、例えばピンなどで対象物の表面を打刻してマーキングを行う方法とがある。
【０００５】
対象物の表面を打刻してマーキングする方法は、金属部品などによく用いられるマーキング方法であり、例えば特許文献１に記載された打刻装置によって実現される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−２７６６０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載された装置に代表される打刻装置では、対象物に所定のピッチでマトリクス状にドットを打刻することで、最終的なパターンが形成される。このため、例えば対象物に二次元コードをマーキングする場合などには、コードを読み取るスキャナの読み取り精度との関係を考慮して、打刻ピンを精度よく位置決めし、所望の径のドットをある程度正確なピッチで形成する必要がある。
【０００８】
本発明は、上述の事情の下になされたもので、パターンを構成するドットを正確なピッチで形成することが可能なヘッド及び打刻装置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】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明のヘッドは、打刻面にドットを打刻する打刻装置に用いられるヘッドであって、所定の軸周りに配置され、前記打刻面に沿った第１方向に関して等間隔に配置された複数の打刻ピンと、前記打刻ピンそれぞれの一端を前記打刻面に当接させて、前記打刻面にドットを打刻する打刻手段と、を備え、前記打刻ピンそれぞれは、前記打刻ピンの中心軸と前記所定の軸との成す角度が相互に等しく配置されているとともに、長さが相互に等しいことを特徴とする。
【００１０】
また、前記打刻ピンそれぞれは、前記所定の軸からの距離が相互に等しくなるように配置されていてもよい。
【００１１】
また、前記打刻手段は、前記所定の軸周りに配置された、前記打刻ピンそれぞれを駆動する複数のアクチュエータを有していてもよい。
【００１２】
また、前記アクチュエータそれぞれは、前記所定の軸からの距離が相互に等しくなるように配置されていてもよい。
【００１３】
また、前記打刻ピンの一端は、前記打刻面に沿った一面内に位置することとしてもよい。
【００１４】
また、前記所定の軸は、前記打刻面に直交することとしていてもよい。
【００１５】
また、前記打刻ピンの前記打刻面と当接する側は、円錐状、または球状に形成されていることとしてもよい。
【００１６】
本発明の打刻装置は、物体の打刻面に複数のドットからなるパターンを形成する打刻装置であって、本発明のヘッドと、前記打刻面に沿って、前記ヘッドを、前記物体に対して、前記第１方向、及び前記第１方向に交差する第２方向へ相対移動させる移動手段と、を備える。
【００１７】
また、前記第１方向及び前記第２方向は直交することとしてもよい。
【００１８】
また、前記パターンは二次元コードであることとしてもよい。
【発明の効果】
【００１９】
パターンを構成するドットが正確なピッチで形成される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る打刻装置のブロック図である。
【図２】打刻ユニットの斜視図である。
【図３】ヘッドを＋Ｙ側から見た図である。
【図４】ヘッドの内部構造を示す図である。
【図５】打刻ピンの配置を説明するための図（その１）である。
【図６】打刻ピンの配置を説明するための図（その２）である。
【図７】打刻ピンの配置を説明するための図（その３）である。
【図８】打刻ユニットのブロック図である。
【図９】図９（Ａ）は、パルス信号を示す図である。また、図９（Ｂ）は、打刻ピンの変位と時間との関係を表す曲線を示す図である。
【図１０】打刻ユニットの配置を説明するための図である。
【図１１】対象物に形成される二次元コードの一例を示す図である。
【図１２】打刻装置の動作を説明するための図である。
【図１３】図１３（ａ）及び図１３（ｂ）は、ヘッドの特徴を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の一実施形態を、図１〜図１２を参照しつつ説明する。図１は本実施形態に係る打刻装置１０の概略的な構成を示すブロック図である。この打刻装置１０は、外部装置や外部システムから出力された二次元コードを、対象物に打刻する装置である。
【００２２】
図１に示されるように、打刻装置１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１、主記憶部１２、補助記憶部１３、入力部１４、検出部１５、インターフェイス１６、及び打刻ユニット２０を備えている。
【００２３】
前記主記憶部１２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を含んで構成されている。この主記憶部１２は、ＣＰＵ１１の作業領域として用いられる。
【００２４】
前記補助記憶部１３は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、磁気ディスク、半導体メモリ等の不揮発性メモリを含んで構成されている。この補助記憶部１３は、ＣＰＵ１１が実行するプログラム、及びプログラムの実行に必要な各種パラメータなどを記憶している。また、ＣＰＵ１１による処理結果などを含む情報を逐次記憶する。
【００２５】
前記入力部１４は、電源スイッチや打刻装置１０に対する指令を入力するための操作パネルなどを含んで構成されている。ユーザの指示は、この入力部１４を介して入力され、システムバス１０ａを経由してＣＰＵ１１に通知される。
【００２６】
前記打刻ユニット２０は、対象物の表面に複数のドットから構成される二次元コードなどのパターンを形成する。図２は、打刻ユニット２０の斜視図である。図２に示されるように、打刻ユニット２０は、ベース部材２１、ベース部材２１に対してＹ軸に沿って移動可能に設けられたＹ移動体２３、Ｙ移動体２３に対してＸ軸に沿って移動可能に設けられたＸ移動体２４、Ｘ移動体２４にホルダ２５を介して取り付けられたヘッド３０、及び打刻ユニット２０の制御を行うドライバ２６を備えている。
【００２７】
前記ベース部材２１は、長手方向をＸ軸方向としＸＹ平面に平行な板状の第１部分２１ａと、長手方向をＸ軸方向としＸＺ面に平行な板状の第２部分２１ｂの２部分からなる断面Ｌ字状の部材である。また、このベース部材２１に形成された第１部分２１ａの＋Ｙ側端部には、長手方向をＸ軸方向とする支持プレート２２が固定されている。
【００２８】
前記支持プレート２２の−Ｙ側の面と、ベース部材２１に形成された第２部分２１ｂの＋Ｙ側の面とはほぼ平行になっている。そして、支持プレート２２とベース部材２１の第２部分２１ｂの間には、一端部が支持プレート２２に固定され、他端部が第２部分２１ｂに固定された、長手方向をＹ軸方向とする円柱状のＹガイド５２Ａ，５２Ｂがそれぞれ架設されている。
【００２９】
前記Ｙ移動体２３は、Ｘ軸方向を長手方向とする板状の移動部２３ａと、移動部２３ａの＋Ｘ側端部及び−Ｘ側端部から−Ｚ方向へ延びる一対の支持部２３ｂとからなる部材である。また、Ｙ移動体２３の移動部２３ａの中央部には、Ｙ軸方向に貫通する円形開口２３ｃが形成され、この円形開口２３ｃの＋Ｘ側及び−Ｘ側には円形開口２３ｄがそれぞれ形成されている。そして、Ｙ移動体２３の一対の支持部２３ｂの間には、両端部が一対の支持部２３ｂにそれぞれ固定された、長手方向をＸ軸方向とする円柱状のＸガイド５１Ａ，５１Ｂがそれぞれ架設されている。
【００３０】
上述のように構成されたＹ移動体２３は、移動部２３ａの円形開口２３ｄにそれぞれ挿入された１組のＹガイド５２Ａ，５２Ｂによって、ベース部材２１に対してＹ軸方向に移動可能に支持されている。
【００３１】
また、Ｙ移動体２３の移動部２３ａに形成された円形開口２３ｃには、ベース部材２１の第２部分２１ｂ、及び支持プレート２２に、＋Ｙ側端部及び−Ｙ側端部が回転可能に支持された送りネジ６０Ｙが螺合されている。Ｙ移動体２３は、送りネジ６０ＹがＹモータ５０Ｙによって回転されることで、Ｙ軸方向に移動される。
【００３２】
前記Ｘ移動体２４は、Ｚ軸方向を長手方向とする直方体状の部材である。このＸ移動体２４の中央部にはＸ軸方向に貫通する円形開口２４ａが形成され、この円形開口２４ａの＋Ｚ側及び−Ｚ側には円形開口２４ｂがそれぞれ形成されている。
【００３３】
上述のように構成されたＸ移動体２４は、円形開口２４ｂにそれぞれ挿入されたＸガイド５１Ａ，５１Ｂによって、Ｙ移動体２３に対してＸ軸方向に移動可能に支持されている。
【００３４】
また、Ｘ移動体２４に形成された円形開口２４ａには、両端部がＹ移動体２３に形成された支持部２３ｂによって回転可能に支持された送りネジ６０Ｘが螺合されている。Ｘ移動体２４は、送りネジ６０ＸがＸモータ５０Ｘによって回転されることで、Ｘ軸方向に移動される。
【００３５】
前記ヘッド３０は、Ｘ移動体２４の＋Ｙ側の面に固定されたＵ字状のホルダ２５によって支持されている。図３は、ヘッド３０を＋Ｙ側から見た図である。図３に示されるように、ヘッド３０は、長さが相互に等しい９本の打刻ピン３３と、９本の打刻ピン３３それぞれを駆動する９つのアクチュエータ４０が収容されたケーシング３１と、打刻ピン３３それぞれを保持する保持部材３２とを有している。
【００３６】
以下、本発明の実施形態に係る打刻ユニット２０のヘッド３０を図面を参照して説明する。図４は、本実施形態に係る打刻ユニット２０のヘッド３０の断面図であり、ケーシング３１の中心を通りＸＺ平面に平行する断面である。なお、図４ではケーシング３１のレバーホルダ天板３１ｂと、ケーシング３１と保持部材３２とを固定する固定ばね３１ｃと、は省略している。打刻ピン３３の−Ｚ側端部は下方に向かって細くなる円錐状、或いは球状に整形されている。また＋Ｚ側端部には、他の部分よりも経が大きい大径部３３ａが形成されている。そして、−Ｚ側端部が保持部材３２から突き出た状態で、Ｚ軸に沿って移動可能に保持されている。
【００３７】
本実施形態に係る打刻ユニット２０のヘッド３０は、保持部材３２と、打刻ピン３３と、復帰ばね１１３と、打刻ピン駆動レバー１１４と、可動ヨーク１１６と、ヨークケース１１７と、ヨークプレート１１８と、駆動コイル４３と、を備える。
【００３８】
打刻ピン駆動レバー１１４、可動ヨーク１１６、駆動コイル４３により、打刻ピン３３を駆動するアクチュエータ４０が構成される。
【００３９】
ヨークケース１１７、ヨークプレート１１８は、９つのアクチュエータ４０を収容するケーシング３１を構成する。
【００４０】
保持部材３２はその内部に打刻ピン３３および打刻ピンガイド板１１５ａ〜１１５ｄを収納しており、この比較的長尺となる打刻ピン３３は、打刻ピンガイド板１１５ａ〜１１５ｄによって、保持部材３２内において概ね一定の姿勢を維持する。打刻ピンガイド板１１５ａ〜１１５ｄは板体にガイドとなる穴を貫通させたものであり、このガイド穴に打刻ピンを通すことで打刻ピンの姿勢を維持している。
【００４１】
復帰ばね１１３は、打刻ピン３３を＋Ｚ方向に付勢するためのものであり、コイルスプリングからなり、それぞれに打刻ピン３３が挿入される。
【００４２】
打刻ピン駆動レバー１１４は、打刻ピン３３それぞれを待機位置から−Ｚ側（下方）に移動させるためのものである。打刻ピン駆動レバー１１４には、軟磁性体からなり、円柱形状を有している可動ヨーク１１６が例えばカシメ加工により一体に固定されている。
【００４３】
打刻ピン３３は復帰ばね１１３により、＋Ｚ方向に付勢されるが、打刻ピン３３の大径部３３ａが打刻ピン駆動レバーと当接することで、それ以上の＋Ｚ方向への移動を規制されている。この位置が打刻ピン３３の待機位置である。
【００４４】
打刻ピン駆動レバー１１４は、レバーホルダ３１ａ内において、打刻ピン駆動レバー１１４の打刻ピン３３の大径部３３ａとの当接部(先端)と反対側の端部（後端）は図示しない保持機構によって保持されており、これによって打刻ピン駆動レバー１１４はＺ軸方向に揺動することが可能である。なお、保持機構は、例えばレバーホルダ３１ａの天板であるレバーホルダ天板３１ｂと、打刻ピン駆動レバー１１４の端部との間に板ばねを設ける等して構成される。
【００４５】
ヨークケース１１７は、可動ヨーク１１６を引きつけて打刻ピン駆動レバー１１４を待機位置から−Ｚ方向（下方）へ駆動するためのものであり、例えば、電磁軟鉄や珪素鋼等などの軟磁性体からなる。ヨークケース１１７は、保持部材３２上に保持される。ヨークケース１１７には、可動ヨーク１１６が配される位置に対応して円柱形状のコアが設けられており、このコアを中心として駆動コイル４３が設けられる。
【００４６】
ヨークプレート１１８は、閉じた磁路を形成するためのものであり、例えば、電磁軟鉄や珪素鋼等などの軟磁性体からなる。
【００４７】
駆動コイル４３は、電流が供給されて、ヨークケース１１７とヨークプレート１１８とを磁化するためのものである。ヨークケース１１７とヨークプレート１１８とが磁化されると、可動ヨーク１１６が引き付けられるため、打刻ピン駆動レバー１１４先端は−Ｚ方向へ揺動する。打刻ピン駆動レバー１１４先端が−Ｚ方向に揺動するのに伴って、打刻ピン３３も−Ｚ方向に移動する。
【００４８】
駆動コイル４３への電流の供給が中断されると、打刻ピン３３を＋Ｚ方向に付勢している復帰ばね１１３により、打刻ピン３３および打刻ピン駆動レバー１１４は待機位置に復帰する。
【００４９】
図５は、９本の打刻ピン３３の配置を示す斜視図である。図５に示されるように、９本の打刻ピン３３それぞれは、＋Ｚ側端がＺ軸に平行な鉛直軸Ｌを中心とする円Ｃ１に沿って位置した状態で、保持部材３２によって保持されている。また、打刻ピン３３をそれぞれ駆動する打刻ピン駆動レバー１１４および駆動コイル４３も鉛直軸Ｌからの距離が相互に等しくなるように配置されている。
【００５０】
また、図６に示すように打刻ピン３３は、打刻ピン３３の中心軸と鉛直軸Ｌとの成す角度θが９つの打刻ピン３３にわたって相互に等しくなるように配置される。なお、角度θは、作図の便宜上、図６では鉛直軸Ｌに平行な線ｌと打刻ピン３３の中心軸とのなす角度θとして示している。本実施形態では図６に示されるように、打刻ピン３３それぞれの下端は、鉛直軸Ｌ上に中心を有し半径が円Ｃ１よりも小さい円Ｃ２上に位置するように配置されている。
【００５１】
図７は、打刻ピン３３それぞれの下端（対象物に当接する端）の配置を示す図である。本実施形態では、図７を参照するとわかるように、打刻ピン３３それぞれの下端は、ＸＹ面における円Ｃ２上に位置するとともに、Ｙ軸方向に関して距離ｄずつ離間するように配置されている。この距離ｄは、解像度を２００ｄｐｉとするパターンを構成するドットＤ２の径の２倍の距離に概ね相当し、解像度を３００ｄｐｉとするパターンを構成するドットＤ３の径の３倍の距離に概ね相当する。以下、９本の打刻ピン３３について、最も−Ｙ側にある打刻ピン３３を打刻ピン３３１と表示し、＋Ｙ方向に向かってそれぞれの打刻ピン３３を打刻ピン３３２、３３３、…３３９とも表示する。
【００５２】
図８は、打刻ユニット２０のブロック図である。前記ドライバ２６は、ベース部材２１に形成された第２部分２１ｂの＋Ｙ側に配置され、Ｘモータ５０Ｘ、Ｙモータ５０Ｙ、及びヘッド３０と電気的に接続されている。そして、図８を参照するとわかるように、ＣＰＵ１１の指示に基づいて、Ｘモータ５０Ｘ及びＹモータ５０Ｙを駆動して、ヘッド３０をＸ軸方向及びＹ軸方向へ移動する。また、ヘッド３０の打刻ピン３３１〜３３９を駆動するアクチュエータ４０１〜４０９それぞれの駆動コイル４３にパルス信号を供給する。
【００５３】
図９（Ａ）には、ドライバ２６が、アクチュエータ４０１〜４０９それぞれの駆動コイル４３に供給するパルス信号Ｐ２及びパルス信号Ｐ３が示されている。パルス信号Ｐ２は、対象物に解像度を２００ｄｐｉとするパターンを構成するドットを打刻するための電圧信号の１例であり、パルス信号Ｐ３は、対象物に解像度を３００ｄｐｉとするパターンを構成するドットを打刻するための電圧信号の１例である。また、パルス信号Ｐ２は、最大電圧がＶ２であり、パルス幅がＴの矩形波である。一方、パルス信号Ｐ３は、最大電圧がＶ２よりも小さいＶ３であり、パルス幅がＴの矩形波である。
【００５４】
一例として、図９（Ｂ）には、打刻ピン３３の、待機位置Ｄ０からの変位と時間との関係を示す曲線Ｓ２及び曲線Ｓ３が示されている。曲線Ｓ２は、アクチュエータ４０にパルス信号Ｐ２が供給されたときの打刻ピン３３の変位と時間との関係を示す曲線である。また、曲線Ｓ３は、アクチュエータ４０にパルス信号Ｐ３が供給されたときの打刻ピン３３の変位と時間との関係を示す曲線である。
【００５５】
曲線Ｓ２と曲線Ｓ３とを見るとわかるように、打刻ピン３３はパルス信号がハイレベルとなる時刻ｔ１から少し遅れて移動を開始する。移動を開始した打刻ピン３３は、パルス信号がローレベルとなる時刻ｔ２までの間に加速され、パルス信号がローレベルとなった後も移動を継続し、変位がＤＴとなる対象物に当接する位置に達する。そして、しばらくその位置に留まった後に変位がＤ０となる待機位置まで戻る。
【００５６】
本実施形態においてはパルス信号Ｐ２によって得られるドット径が、２００ｄｐｉのパターンを形成するためのドット径であり、パルス信号Ｐ３によって得られるドット径が３００ｄｐｉのパターンを形成するためのドット径となるように設定されている。
【００５７】
ドライバ２６は、ＣＰＵ１１からの指示により、最大電圧値及びパルス幅がそれぞれ異なるパルス信号Ｐ２、及びパルス信号Ｐ３を選択的にアクチュエータ４０１〜４０９それぞれに供給する。これにより、対象物に当接するときの打刻ピン３３１〜３３９の速度が解像度に見合った速度となり、対象物に、解像度が３００ｄｐｉのパターンを構成するドットと、解像度２００ｄｐｉのパターンを構成するドットとを選択的に打刻することができる。
【００５８】
上述のように構成された打刻ユニット２０は、図１０を参照するとわかるように、ベース部材２１の上面がほぼ水平となった状態で、例えばベルトコンベア１２０の上方にヘッド３０が位置するように不図示の支持部材によって支持されている。また、本実施形態では、ベルトコンベア１２０に載置された対象物１００の上面は、打刻ピン３３の待機位置と打刻限界位置との間に位置した状態となっている。
【００５９】
図１に戻り、前記検出部１５は、打刻ユニット２０の下方にある対象物１００を検出しこの検出結果を含む情報を出力する。
【００６０】
前記インターフェイス１６は、シリアルインターフェイスまたはＬＡＮ（Local Area Network）インターフェイスなどの入力ポートと、入力ポートに入力された情報を一時蓄積するバッファなどを備えている。本実施形態では、パソコンなどの外部装置などがインターフェイス１６に接続され、このインターフェイス１６とシステムバス１０ａを介して、対象物１００に形成する二次元コードに関する情報がＣＰＵ１１に通知される。
【００６１】
前記ＣＰＵ１１は、補助記憶部１３に記憶されたプログラムなどを読み出して、このプログラムに従って、打刻ユニット２０などの各部を統括的に制御する。
【００６２】
次に、上述のように構成された打刻装置１０の動作について説明する。前提として、対象物１００は、図１０に示されるように、打刻ユニット２０の下方に搬送され、ＣＰＵ１１によって検出部１５を介して検出されているものとする。また、本実施形態では、一例として図１１に示される二次元コードを、１７４行１７４列のマトリクス上に３００ｄｐｉの分解能に相当するドットを打刻して形成するものとする。以下、説明の便宜上、上記１７４行１７４列のマトリクスを単にコードマトリクス（ＣＭ）という。
【００６３】
まず、ＣＰＵ１１は、外部装置などから二次元コードに関する情報が供給されると、この管理情報から対象物１００に形成するパターンを生成する。本実施形態では、図１１に示される二次元コードが生成される。
【００６４】
次に、ＣＰＵ１１は、打刻ユニット２０を制御して、生成した二次元コードを対象物１００の上面に打刻する。以下、この動作について図１２を参照しつつ説明する。なお、図１２においては、打刻ピン３３１〜３３９それぞれは、１〜９までの番号が割り当てられ、この番号を囲む丸で示されている。また、Ｙ軸方向への移動距離は、１／３００インチをＤとして、このＤを用いて示すものとする。
【００６５】
ＣＰＵ１１は、ヘッド３０を移動させて、図１２に示されるように、コードマトリクスＣＭの１行目、４行目、７行目の＋Ｘ側に、打刻ピン３３７〜３３９を位置決めする。そして、この状態から、ヘッド３０を−Ｘ方向へ移動させながら、打刻ピン３３７〜３３９をそれぞれ駆動して、コードマトリクスＣＭの１行目、４行目、７行目に、二次元コードを構成するドットを打刻していく。
【００６６】
コードマトリクスＣＭの１行目、４行目、７行目の打刻が完了すると、ＣＰＵ１１は、ヘッド３０を距離１０Ｄだけ＋Ｙ方向へ移動させ、コードマトリクスＣＭの２行目、５行目、８行目、１１行目、１４行目、１７行目の＋Ｘ側に、打刻ピン３３４〜３３９を位置決めする。そして、この状態から、ヘッド３０を−Ｘ方向へ移動させながら、打刻ピン３３４〜３３９をそれぞれ駆動して、コードマトリクスＣＭの２行目、５行目、８行目、１１行目、１４行目、１７行目に、二次元コードを構成するドットを打刻していく。
【００６７】
コードマトリクスＣＭの２行目、５行目、８行目、１１行目、１４行目、１７行目の打刻が完了すると、ＣＰＵ１１は、ヘッド３０を距離１０Ｄだけ＋Ｙ方向へ移動させ、コードマトリクスＣＭの３行目、６行目、９行目、１２行目、１５行目、１８行目、２１行目、２４行目、２７行目の＋Ｘ側に、打刻ピン３３１〜３３９を位置決めする。そして、この状態から、ヘッド３０を−Ｘ方向へ移動させながら、打刻ピン３３１〜３３９をそれぞれ駆動して、コードマトリクスＣＭの３行目、６行目、９行目、１２行目、１５行目、１８行目、２１行目、２４行目、２７行目に、二次元コードを構成するドットを打刻していく。
【００６８】
コードマトリクスＣＭの３行目、６行目、９行目、１２行目、１５行目、１８行目、２１行目、２４行目、２７行目の打刻が完了すると、ＣＰＵ１１は、ヘッド３０を距離７Ｄだけ＋Ｙ方向へ移動させ、コードマトリクスＣＭの１０行目、１３行目、１６行目、１９行目、２２行目、２５行目、２８行目、３１行目、３４行目の＋Ｘ側に、打刻ピン３３１〜３３９を位置決めする。そして、この状態から、ヘッド３０を−Ｘ方向へ移動させながら、打刻ピン３３１〜３３９をそれぞれ駆動して、コードマトリクスＣＭの１０行目、１３行目、１６行目、１９行目、２２行目、２５行目、２８行目、３１行目、３４行目に、二次元コードを構成するドットを打刻していく。
【００６９】
以下、ＣＰＵ１１は、上述の動作を繰り返しながら、コードマトリクスＣＭのすべての行について、二次元コードを構成するドットを打刻する。そして、ＣＰＵ１１は、対象物１００に対する二次元コードの生成が完了すると、処理を終了する。
【００７０】
以上説明したように、本実施形態では、図５及び図６を参照するとわかるように、打刻ピン３３それぞれは、鉛直軸Ｌを中心とする円の周上に配置されている。これにより、打刻ピン３３それぞれは、鉛直軸Ｌに対する姿勢が相互に同様な姿勢となる。したがって、打刻ピンの位置に起因する、ドット形状のばらつき及びドットの位置ずれの発生が抑制され、打刻面に同形状のドットを正確なピッチで形成することができる。
【００７１】
仮に、ヘッド先端のサイズをコンパクトにするために、ドットインパクトプリンタの印字ヘッドで通常用いられる打刻ピンを用いようとすると、９本の打刻ピン３３それぞれの＋Ｚ側端がＺ軸に平行な鉛直軸Ｌを中心とする円Ｃ１に沿って配置した状態で、かつ、９本の打刻ピン３３を、それぞれの下端が直線上に位置するように配置することになる。ところが、この場合は配置された位置によって、打刻ピン３３それぞれの鉛直軸Ｌに対する角度θに差異が生じる。このため、相互に長さが等しいワイヤを用いると、図１３（ａ）に示すように、打刻ピン３３相互の下端の位置（−Ｚ側端）は均一にならず、差異が生じる。
【００７２】
この差異が生じたままでドットを形成すると、ストロークが異なるので打刻ピンの配置位置の違いによる形状のばらつき及び位置ずれが生じる。この問題を解決するためには、長さの異なるワイヤを用いて、下端の位置が均一になるようにするか、下端の位置が均一になるように、打刻ピン３３の下端をカットする必要がある。
【００７３】
一方、本実施形態では、打刻ピン３３それぞれの鉛直軸Ｌに対する角度θが同一であるため、鉛直軸Ｌに対して相互に同様の姿勢となる。このため、図１３（ｂ）に示すように、相互に長さが等しいワイヤを用いても打刻ピン３３相互の下端の位置は均一となり、差異は生じない。したがって打刻ピン３３相互間のストロークを均一にすることができるので、打刻ピンの位置に起因する、ドット形状のばらつき及びドットの位置ずれの発生が抑制され、打刻面に同形状のドットを正確なピッチで形成することができる。
【００７４】
また、打刻ピン３３の下端の位置を均一にするためにカットする必要もない。このことは本実施形態のように、金属板、樹脂板等の各種媒体に打刻を施すために打刻ピン３３の−Ｚ側端部が下方に向かって細くなる円錐状、または球状に整形されているために打刻ピン３３の下端をカットすることができないような場合に極めて有用である。
【００７５】
また、本実施形態では、打刻ピン３３それぞれの下端は、鉛直軸Ｌ上に中心を有し半径が円Ｃ１よりも小さい円Ｃ２上に配置されているので、ヘッド３０先端のサイズをコンパクトにしつつ、打刻ピン３３として、相互に長さが等しいワイヤを用いることができる。このため、打刻ピンごとに異なる長さのワイヤを用意する必要がなくなり部品の共通化を図ることができる。
【００７６】
また、本実施形態では、打刻ピン３３それぞれが、鉛直軸Ｌに対して相互に同様の姿勢となる。これにより、打刻ピン３３が打刻面に当接するときの速度のばらつきが少なくなる。したがって、打刻面に形成されるドットの径が均一になり、結果的に、ドットから構成されるパターンを打刻面に精度良く形成することができる。
【００７７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態によって限定されるものではない。
【００７８】
例えば、上記実施形態では、解像度が２００ｄｐｉ及び３００ｄｐｉのパターンを形成する場合について説明したが、これに限らず、対象物に当接するときの打刻ピン３３の速度を制御することで、種々の解像度のパターンを構成するドットを打刻することができる。一般に、対象物に当接するときの打刻ピンの速度とドット径とは比例関係にある。この特性を利用して、打刻ピン３３の速度を制御することで、種々の解像度のパターンを構成するドットを打刻することができる。
【００７９】
また、本実施形態では、対象物１００に対してヘッド３０を移動させながら対象物１００にパターンを形成したが、これに限らず、ヘッド３０に対して、対象物１００を移動させてもよい。
【００８０】
また、本実施形態に係る打刻ユニット２０では、ヘッド３０を相互に直交するＸ軸方向及びＹ軸方向へ移動させる場合について説明したが、これに限らずヘッド３０は、対象物１００の打刻面に沿って移動可能な構成であればよい。
【００８１】
また、上記実施形態において打刻装置１０の補助記憶部１３に記憶されているプログラムは、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk Read-Only Memory）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）、ＭＯ（Magneto-Optical disk）等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して配布し、そのプログラムをインストールすることにより、上述の処理を実行する装置を構成することとしてもよい。
【００８２】
また、プログラムをインターネット等の通信ネットワーク上の所定のサーバ装置が有するディスク装置等に格納しておき、例えば、搬送波に重畳させて、ダウンロード等するようにしても良い。
【００８３】
なお、上述の機能を、ＯＳ（Operating System）が分担して実現する場合又はＯＳとアプリケーションとの協働により実現する場合等には、ＯＳ以外の部分のみを媒体に格納して配布してもよく、また、ダウンロード等しても良い。
【００８４】
なお、本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。つまり、本発明の範囲は、実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、本発明の範囲内とみなされる。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明のヘッド及び打刻装置は、対象物にドットを打刻して、ドットから構成されるパターンを形成するのに適している。
【符号の説明】
【００８６】
１０ 打刻装置
１１ ＣＰＵ
１２ 主記憶部
１３ 補助記憶部
１４ 入力部
１５ 検出部
１６ インターフェイス
２０ 打刻ユニット
２１ ベース部材
２１ａ 第１部分
２１ｂ 第２部分
２２ 支持プレート
２３ Ｙ移動体
２３ａ 移動部
２３ｂ 支持部
２３ｃ，２３ｄ 円形開口
２４ Ｘ移動体
２４ａ，２４ｂ 円形開口
２５ ホルダ
２６ ドライバ
３０ ヘッド
３１ ケーシング
３２ 保持部材
３３ 打刻ピン
４０ アクチュエータ
４１ 可動部材
４２ 可動子
４３ 駆動コイル
４４ スプリング
４５ ベース
５０Ｘ Ｘモータ
５０Ｙ Ｙモータ
５１Ａ，５１Ｂ Ｘガイド
５２Ａ，５２Ｂ Ｙガイド
６０Ｘ，６０Ｙ 送りネジ
１００ 対象物
１２０ ベルトコンベア
【特許請求の範囲】
【請求項１】
打刻面にドットを打刻する打刻装置に用いられるヘッドであって、
所定の軸周りに配置され、前記打刻面に沿った第１方向に関して等間隔に配置された複数の打刻ピンと、
前記打刻ピンそれぞれの一端を前記打刻面に当接させて、前記打刻面にドットを打刻する打刻手段と、を備え、
前記打刻ピンそれぞれは、前記打刻ピンの中心軸と前記所定の軸との成す角度が相互に等しく配置されているとともに、長さが相互に等しい、
ことを特徴とするヘッド。
【請求項２】
前記打刻ピンそれぞれは、前記所定の軸からの距離が相互に等しくなるように配置された請求項１に記載のヘッド。
【請求項３】
前記打刻手段は、前記所定の軸周りに配置された、前記打刻ピンそれぞれを駆動する複数のアクチュエータを有する請求項１又は２に記載のヘッド。
【請求項４】
前記アクチュエータそれぞれは、前記所定の軸からの距離が相互に等しくなるように配置された請求項３に記載のヘッド。
【請求項５】
前記打刻ピンの一端は、前記打刻面に沿った一面内に位置する請求項１乃至４のいずれか一項に記載のヘッド。
【請求項６】
前記所定の軸は、前記打刻面に直交する請求項１乃至５のいずれか一項に記載のヘッド。
【請求項７】
前記打刻ピンの前記打刻面と当接する側は、円錐状、または球状に形成されている、
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のヘッド。
【請求項８】
物体の打刻面に複数のドットからなるパターンを形成する打刻装置であって、
請求項１乃至７のいずれか一項に記載のヘッドと、
前記打刻面に沿って、前記ヘッドを、前記物体に対して、前記第１方向、及び前記第１方向に交差する第２方向へ相対移動させる移動手段と、
を備える打刻装置。
【請求項９】
前記第１方向及び前記第２方向は直交する請求項８に記載の打刻装置。
【請求項１０】
前記パターンは二次元コードである請求項８又は９に記載の打刻装置。
【請求項１】
打刻面にドットを打刻する打刻装置に用いられるヘッドであって、
所定の軸周りに配置され、前記打刻面に沿った第１方向に関して等間隔に配置された複数の打刻ピンと、
前記打刻ピンそれぞれの一端を前記打刻面に当接させて、前記打刻面にドットを打刻する打刻手段と、を備え、
前記打刻ピンそれぞれは、前記打刻ピンの中心軸と前記所定の軸との成す角度が相互に等しく配置されているとともに、長さが相互に等しい、
ことを特徴とするヘッド。
【請求項２】
前記打刻ピンそれぞれは、前記所定の軸からの距離が相互に等しくなるように配置された請求項１に記載のヘッド。
【請求項３】
前記打刻手段は、前記所定の軸周りに配置された、前記打刻ピンそれぞれを駆動する複数のアクチュエータを有する請求項１又は２に記載のヘッド。
【請求項４】
前記アクチュエータそれぞれは、前記所定の軸からの距離が相互に等しくなるように配置された請求項３に記載のヘッド。
【請求項５】
前記打刻ピンの一端は、前記打刻面に沿った一面内に位置する請求項１乃至４のいずれか一項に記載のヘッド。
【請求項６】
前記所定の軸は、前記打刻面に直交する請求項１乃至５のいずれか一項に記載のヘッド。
【請求項７】
前記打刻ピンの前記打刻面と当接する側は、円錐状、または球状に形成されている、
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のヘッド。
【請求項８】
物体の打刻面に複数のドットからなるパターンを形成する打刻装置であって、
請求項１乃至７のいずれか一項に記載のヘッドと、
前記打刻面に沿って、前記ヘッドを、前記物体に対して、前記第１方向、及び前記第１方向に交差する第２方向へ相対移動させる移動手段と、
を備える打刻装置。
【請求項９】
前記第１方向及び前記第２方向は直交する請求項８に記載の打刻装置。
【請求項１０】
前記パターンは二次元コードである請求項８又は９に記載の打刻装置。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１０−２１４６６３（Ｐ２０１０−２１４６６３Ａ）
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−６１９２９（Ｐ２００９−６１９２９）
【出願日】平成２１年３月１３日（２００９．３．１３）
【出願人】（３９６００４９８１）セイコープレシジョン株式会社 (481)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１３日（２００９．３．１３）
【出願人】（３９６００４９８１）セイコープレシジョン株式会社 (481)
【Ｆターム（参考）】
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