JP2006068821A - カッティングプロッタ - Google Patents

Abstract

【課題】基準図形であるトンボの位置を検出する際に、その基準となる第１のトンボに対するペンブロックの手動或いはマニュアル操作での移動・位置づけを、操作者自らが目視しながら行うといった作業が必要でなく、自動的に行うことができるカッティングプロッタを提供する。
【解決手段】被切断媒体に対して相対的に２次元方向に移動してこれに付与された基準マークを検出する読取センサを、切断手段の動作原点より定められる基準点から、予め定められた軌跡により移動させて基準マークを検出するよう構成した。
【選択図】 図４

Description

本発明はカッティングフィルム等のシート状媒体を所望の形状に切断するカッティングプロッタに関するものである。

シート状媒体を所定の形状で切断する従来のこの種のカッティングプロッタとしては、シート状媒体の両端部分を駆動ローラと従動ローラ（ピンチローラ）とで挟持して、駆動ローラを正逆回転させることによりシート状媒体を第１の方向（Ｘ軸方向）に移動させるとともに、この第１の方向と直交する第２の方向（Ｙ軸方向）に移動可能に設けられるキャリッジと、このキャリッジに設けられたシート状媒体に対して圧接離反するカッティングペンを移動させることにより、カッティングペンをシート状媒体に対して２次元方向に移動させるとともに選択的に圧接離反させて、所望の形状に切断する被切断媒体駆動型のカッティングプロッタや、平板状のテーブル上にシート状媒体を載置し、この載置テーブルに対して第１の方向に移動可能に設けられるＹバーと、このＹバーに摺動することにより第１の方向と直交する第２の方向に移動可能に設けられるキャリッジと、このキャリッジに載置テーブル上のシート状媒体に圧接離反するよう設けられたカッティングペンとを設け、Ｙバーおよびキャリッジを移動制御するとともにカッティングペンをシート状媒体に対して選択的に圧接離反させることにより、これを所望の形状に切断する所謂フラットベッド型のカッティングプロッタが知られている。

このカッティングプロッタは、予め図形，図柄等の印刷（記録）を施したシート状媒体用いて、これを箱体，容器等の展開図形状に切断することにより箱体，容器等の立体物を作成する、或いは衣服等の型紙、装飾用のステンシル或いはマスクパターン、年賀状等のグリーティングカード、ペーパークラフトなどといった紙製品を作成するといった用途にも用いられる。
特開２００２−３４６９８２号公報

このカッティングプロッタにより、予めその表面上に図形等の印刷が施されたシート状媒体を用いてこれを切断し、箱体，容器等の立体物を組み立てるといった際には、この図形等の印刷部分が所定の位置に現れるようにしなければならず、このためにはカッティングプロッタのＸＹ平面の座標軸とシート状媒体の記録の座標軸とを正確に合致させて切断する必要がある。このため、従来はシート状媒体表面上に記録を行う際にその座標軸を表示する基準図形（所謂トンボ）を形成するとともに、カッティングプロッタのペンブロック等にこの基準図形読取センサを設けておき、切断動作前にペンブロックを移動させて、このセンサにより基準図形を読み取らせてその座標軸を検出し、検出した座標軸に基づいて切断データを補正した上でカッティング動作を行うよう構成し、これによりシート状媒体の位置あわせ作業を容易にするとともにシート状媒体とカッティングプロッタの座標軸を正確に合致させるよう構成されている。

このカッティングプロッタにおけるトンボ読取方法としては、先ず使用者が上記基準図形読取センサが設けられたペンブロックの位置を目視により確認しながら、手動またはマニュアル操作によりこれを移動させて基準となる第１のトンボ付近（またはその直上）に位置づけ、この状態からペンブロックをシート状媒体に対して相対的に２次元方向に移動させるとともに、基準図形読取センサの出力を監視し、トンボを形成する一方の座標軸図形を検出した後に、直交する他方の座標軸を検出して、この第１のトンボの位置座標を算出する。各トンボの相対的な位置関係は、シート状媒体に形成された印刷データから予め既定値として保持されているので、上記検出した第１のトンボ位置から続く第２のトンボ位置付近へペンブロックを移動させ、その後第１のトンボの検出と同様に第２のトンボの検出を行う。同様に、第３（必要に応じて第４)の位置を検出し、これら検出した各トンボの位置座標に基づいて、カッティングプロッタによる切断すべきデータを補正し、この補正した切断データに基づいてカッティング動作を行うよう構成されている。
特開平１１−１７０１９５号公報

従来のカッティングプロッタにおいては、上述の通り基準図形であるトンボの位置を検出する際に、その基準となる第１のトンボに対するペンブロックの手動或いはマニュアル操作での移動・位置づけを、操作者自らが目視しながら行うといった作業が必ず必要となっていた。これは特に上述のフラットベッド型のカッティングプロッタにおいて、切断開始点（またはその基準となる原点）が一定ではなく、切断すべきシート状媒体はテーブル上の任意の場所に載置可能であるため、切断動作を行う際にその開始点の設定を兼ねてシート状媒体上に形成された第１のトンボの位置を検出させるもので、これを自動的に検出するのは非常に困難なものとなっているとともに、これを行うためにはある程度の知識が必要となり、カッティングプロッタの操作に不慣れな者にとっては非常に煩雑な作業となり、カッティングプロッタによるシート状媒体の切断は誰もが手軽に行うことができないといった不具合が生じていた。
本願発明は、これらの不具合を解消するためになされたものである。

本発明のカッティングプロッタにおいては、被切断媒体に対して相対的に２次元方向に移動してこれに付与された基準マークを検出する読取センサを、切断手段の動作原点より定められる基準点から、予め定められた軌跡により移動させて基準マークを検出するよう構成した。

本発明のカッティングプロッタによれば、被切断媒体上に付与された基準マークを操作者の手を煩わせることなく自動で検出することが可能となる。

予め設定された切断手段の動作原点と、カッティングプロッタに付与された被切断媒体を支持する際の位置決め用マークの相対座標値（距離）から、カッティングプロッタ本体に支持されている被切断媒体の位置とこれに付与されている基準マークが含まれる領域を特定し、この領域において予め定められた軌跡で読取センサを移動させて基準マークを検出するよう構成した。

以下図面に基づいて、本発明のカッティングプロッタを説明する。
図１は本発明のカッティングプロッタの一例である被切断媒体駆動型カッティングプロッタの構成を示す図であり、図において１はカッティングプロッタ本体、２は駆動ローラ、３はピンチローラ、４はペンブロック、５はカッティングペン、６は被切断媒体である紙シート材である。
このカッティングプロッタは、被切断媒体であるシート材６の両端部分を、図示しない駆動モータの正逆方向の回転駆動力が伝達される駆動ローラ２と、この駆動ローラ２に押圧されるピンチローラ３とにより挟持して、駆動ローラ２の回転駆動により図のＸ軸方向に駆動するよう設けられている。ペンブロック４は、図示しない移動機構によりプロッタ本体１上を図のＹ軸方向に移動可能に設けられ、また、切断手段であるカッティングペン５を保持し、この保持したカッティングペン５をアクチュエータ（図示せず）により降下，上昇させることにより、被切断媒体６に圧接，離反するよう設けられている。
制御手段は、切断すべき形状のカットデータに基づいて、駆動ローラ２を駆動制御して被切断媒体６を図のＸ軸方向に移動させるとともに、ペンブロック４をＹ軸方向に移動させて、カッティングペン５を紙シート材６に対して相対的に２次元方向に移動させ、さらにカッティングペン５を選択的に紙シート材７に圧接，離反させることにより、これを所望の形状に切断するよう構成されている。
また、図１に示されるように、カッティングプロッタ本体１には、被切断媒体６を支持する際にその位置決めのためのＸ軸ガイドライン１１およびＹ軸ガイドライン１２が設けられている。

図２はこの媒体駆動型カッティングプロッタの構成を示す機能ブロック図であり、図において７は各種制御を行う制御部であり、コンピュータ等の上位装置から送信されるカットデータ或いは記録データに基づいて、カッティングペン５による切断データを作成する制御装置７０、制御装置７０から送信される切断データに基づいてＸ軸駆動制御手段７２，Ｙ軸駆動制御手段７３およびＺ軸駆動制御手段７４を各々駆動制御する駆動制御部７１により構成されている。Ｘ軸駆動制御手段７２は、駆動ローラ２を正逆方向に回転駆動する駆動モータを、Ｙ軸駆動制御手段７３は、ペンブロック４をＹ軸方向に移動制御する駆動モータを、また、Ｚ軸駆動制御手段７４は、カッティングペン５を紙シート材６に圧接離反させるアクチュエータを、それぞれ駆動制御する。ペンブロック４には、基準マークを検出する基準マーク読取センサ８が設けられており、この基準マーク読取センサ８は反射型フォトセンサにより構成され、基準図形のＸ軸上およびＹ軸上の座標点を検出し、これらの基準マークデータを制御部７０に送信する。

図３はプリンタ等により予め箱体の展開図ならびに図柄が印刷された被切断媒体である紙シート材６であり、図形（展開図），文字等の印刷と、この図形の外形とカッティングプロッタによるカットデータとを合致させるための基準マーク、すなわちトンボＭ１〜Ｍ４が記録されている。

次に、本発明のカッティングプロッタにより、紙シート材に記録された図形のアウトラインを切断する動作を説明する。
（１）被切断媒体支持
この媒体駆動型カッティングプロッタにより、紙シート材を所望の形状で切断する場合、操作者は先ず切断すべき紙シート材６をカッティングプロッタ本体１に支持させる。
このとき、図１に示されるとおり、紙シート材６のＸ軸側の用紙端をカッティングプロッタ本体１に設けられたＸ軸ガイドライン１１に合わせて載置し、更にＹ軸側の端部（先端）をピンチローラ３に突き合わせる。ピンチローラ３は駆動ローラ２に押圧されているので、これにより紙シート材６のＹ軸側端部はカッティングプロッタのＹ軸と正確に一致する。この状態で、操作者はカッティングプロッタ本体１の横側に設けられたフィードノブを回すことにより駆動ローラ２およびこれに押圧されるピンチローラ３を回転させ、これにより紙シート材６を駆動ローラ２およびピンチローラ３により挟持させる。さらにフィードノブを回して紙シート材を搬送し、そのＹ軸側の端部をＹ軸ガイドライン１２に合わせる。この状態で、紙シート材６のカッティングプロッタ本体への支持が完了する。
カッティングプロッタ本体１に設けられたＸ軸ガイドライン１１およびＹ軸ガイドライン１２は、切断手段であるカッテイングペン５（ペンブロック４）と被切断媒体６（駆動ローラ２）の移動方向、すなわち被切断媒体に対して切断手段が相対的に移動する２次元平面におけるＸおよびＹ座標軸と合致しているので、このＸおよびＹ軸ガイドライン１１，１２に合わせて被切断媒体である紙シート材６を支持することにより、紙シート材６を切断手段５が移動する２次元平面のＸおよびＹ座標軸に合致させることができることとなる。
（２）初期動作
紙シート材６の支持が完了すると、次にカッティングペン５（ペンブロック４）を動作原点に復帰させる、すなわち初期動作を行う。この初期動作において、駆動制御装置７１はＹ軸駆動制御手段７３を駆動してペンブロック４を図のＹ軸方向へ移動させ、ペンブロック４の移動可能範囲に設けられた図示しない検知センサによりペンブロック４を検出した時点でこれを停止し、さらに反転させてペンブロック４を移動させるとともに、このときの移動量、すなわち駆動モータから出力されるパルス数をカウントすることによりペンブロック４を動作原点に位置づける。この状態で、カッティングプロッタは待機状態となる。

（３）基準マーク概略位置検出
次に、紙シート材６に予め記録された基準マークの概略位置を検出する。
本発明のカッティングプロッタにおいては、上記初期動作により設定したカッティングペン５の動作原点と、ＸおよびＹ軸ガイドラインにより設定される被切断媒体の支持位置、ならびに被切断媒体に施した記録データを基に被切断媒体上に記録されている基準マーク、所謂トンボの一つが記録されている領域を検出し、その後検出した領域における第１のトンボの精密位置を検出し、この検出した第１のトンボの位置ならびに被切断媒体上に記録される記録データより、第２および第３（第４)のトンボの位置を検出し、これら検出したトンボデータを用いて切断すべきカットデータを補正するよう構成されている。
図４および図５は、基準マーク概略位置検出動作を示す動作説明図ならびにそのフローチャートであり、この基準マーク概略位置検出動作においては、先ず制御装置７０はＸ軸およびＹ軸駆動制御装置７２，７３を駆動制御して、基準マーク読取センサ８を読取開始点Ｓ（Ｘs，Ｙs）に位置付ける。（ＳＴＥＰ１）
この開始点Ｓ（Ｘs，Ｙs）の位置は、被切断媒体６のＸ軸側およびＹ軸側の端部、すなわちＸおよびＹ軸ガイドライン１１，１２のそれぞれの延長交点（図のＯ）と、第１のトンボＭ１との間の余白スペースに設定される。
被切断媒体６に記録を行うアプリケーションソフトにおいては、予めトンボＭ１乃至Ｍ４の位置、すなわち被切断媒体６の端部からの距離は常に固定値として保持され、且つトンボＭ１乃至Ｍ４の形状（長さα）も予め既定値として定められており、記録データおよび切断データはこれらトンボＭ１乃至Ｍ４に囲まれる領域内に行われるよう構成されている。また、第１のトンボＭ１とＸ，Ｙ軸方向の用紙端部にはそれぞれ余白が設けられるよう設定されている。
次に制御装置７０は、Ｘ軸およびＹ軸駆動制御装置７２，７３を駆動制御して、基準マーク読取センサ８を読取開始点Ｓ（Ｘs，Ｙs）からＸ座標軸方向に所定距離β（この所定距離βは上記トンボＭ１乃至Ｍ４の長さαよりも小さい値とする）離れた点ａ（Ｘs＋β，Ｙs）に移動させる。（ＳＴＥＰ２）
この点ａから、基準マーク読取センサ８をＹ座標軸方向へ４５度の角度をなす軌跡で移動するようＸ軸およびＹ軸駆動制御装置７２，７３を駆動制御するとともに、制御装置７０は基準マーク読取センサ８の出力を監視して（ＳＴＥＰ３）、被切断媒体６上に第１のトンボＭ１があるか否かを検出する。（ＳＴＥＰ４）
このＳＴＥＰ３における移動により基準マーク読取センサ８が開始点Ｓと同じＸ座標値の点ｂ（Ｘs,Ｙs＋β）に到達し、この間基準マーク読取センサ８の出力より第１のトンボＭ１が検出されない場合、ＳＴＥＰ５に移行して、制御装置７０はＸ軸およびＹ軸駆動制御装置７２，７３に対してＳＴＥＰ２における座標軸方向の移動をＸ軸方向からＹ軸方向へ、またＳＴＥＰ３における座標軸方向への移動軌跡をＹ座標軸方向からＸ座標軸方向へ４５度の角度をなす方向へ、各々方向を転換するように設定し、ＳＴＥＰ２へ復帰する。ＳＴＥＰ２に復帰すると、制御装置７０はＸ軸およびＹ軸駆動制御装置７２，７３を駆動制御して、基準マーク読取センサ８を点ｂからＹ座標軸方向に移動方向を転換し、所定距離β離れた点ｃ（Ｘs，Ｙs＋２β）に移動させ、ＳＴＥＰ３に移行して、この点ｃから基準マーク読取センサ８をＸ座標軸方向へ４５度の角度をなす軌跡で移動するようＸ軸およびＹ軸駆動制御装置７２，７３を駆動制御するとともに、基準マーク読取センサ８の出力を監視して、被切断媒体６上に第１のトンボＭ１があるか否かを検出する。（ＳＴＥＰ４）
このＳＴＥＰ３における移動により基準マーク読取センサ８が開始点Ｓと同じＹ座標値の点ｄ（Ｘs,Ｙs＋２β）に到達し、この間基準マーク読取センサ８の出力より第１のトンボＭ１が検出されない場合、ＳＴＥＰ５に移行して、制御装置７０はＸ軸およびＹ軸駆動制御装置７２，７３に対してＳＴＥＰ２における座標軸方向の移動をＹ軸方向からＸ軸方向へ、またＳＴＥＰ３における座標軸方向への移動軌跡をＸ座標軸方向からＹ座標軸方向へ４５度の角度をなす方向へ、各々方向を転換するように設定し、ＳＴＥＰ２へ復帰する。以降同様に、Ｘ（Ｙ）座標軸方向への基準マーク読取センサの移動（ＳＴＥＰ２），Ｙ（Ｘ）座標軸方向へ４５度の角度をなす軌跡での基準マーク読取センサの移動（ＳＴＥＰ３），第１のトンボＭ１の検出（ＳＴＥＰ４）を順次行う。
ＳＴＥＰ４において被切断媒体６上の第１のトンボＭ１を検出した場合、図の例においては点ｉから点ｊへ移動する際に第１のトンボＭ１のＸ座標軸方向の座標点Ｍ１ＸとＹ座標軸方向の座標点Ｍ１Ｙ上で基準マーク読取センサ８は「トンボあり」を出力し、これを検出すると制御装置７０はＳＴＥＰ６に移行してこの基準マーク概略位置検出動作を終了し、次の基準マーク精密位置検出動作へ移行する。

（４）基準マーク精密位置検出動作
基準マーク精密位置検出動作においては、上記基準マーク概略位置検出動作において検出した第１の基準マークであるトンボＭ１を示す座標点Ｍ１ＸおよびＭ１Ｙを用い、先ず、制御装置７０はＸおよびＹ軸駆動制御部７２，７３を制御して基準マーク読取センサ８を点Ｍ１Ｘ付近に位置づけ、更に図６（ｂ）左図に示すように、所定量−Ｙ方向にセンサ８を移動させた後、これを反転して＋Ｙ方向に移動させながらその出力を監視して基準図形Ｍ１のＸ軸標線の左側端部の座標を検出し、更に＋Ｙ方向に移動してＸ軸標線上を完全に通過した後、再度反転して−Ｙ方向に移動させながらトンボＭ１のＸ軸標線右側端部の座標を検出する。制御装置７０は、これら検出したトンボＭ１のＸ軸標線の両端座標の中間点Ａの座標を算出し、これをトンボＭ１のＸ軸標線の中心線上の点として記録手段に格納する。
続いて制御装置７０は、ＸおよびＹ軸駆動制御部７２，７３を制御して、基準マーク読取センサ８を上記基準マーク概略位置検出動作において検出した点Ｍ１Ｙ付近に位置付け、更に図６(ｂ)右図に示すように所定量−Ｘ方向にセンサ８を移動させた後、これを反転して＋Ｘ方向に移動させながらその出力よりトンボＭ１のＹ軸標線の上側端部座標を検出し、更に＋Ｘ方向に移動してＹ軸標線上を完全に通過した後、再度反転して−Ｘ方向に移動させながらトンボＭ１のＹ軸標線の下側端部の座標を検出する。制御装置７０は、これら検出したトンボＭ１のＹ軸標線の両端座標の中間点Ｂの座標を算出し、これをトンボＭ１のＹ軸標線の中心線上の点として記憶手段に格納する。
次に制御装置７０は、上記基準マーク概略位置検出動作において検出したＭ１ＸおよびＭ１Ｙの座標値と、コンピュータ等の上位装置により作成された被切断媒体６上に記録された記録データとから、第２のトンボＭ２の概略位置を算出し、その近傍へ読取センサ８を移動させた後、トンボＭ２の精密位置検出を行う。すなわち、トンボＭ２のＸ軸標線に対してセンサ８を＋Ｙ方向に移動させた後、これを反転させて−Ｙ方向に移動させて左右両端部の座標を検出してその中心線上の点Ｃの座標を算出し、また、Ｙ軸標線に対してセンサ８を＋Ｘ方向に移動させた後、これを反転させて−Ｘ方向に移動させ、上下側端部の座標を検出してその中心線上の点Ｄの座標を算出する。
この２つの標準図形であるトンボＭ１，Ｍ２におけるそれぞれのＸ軸，Ｙ軸標線の中心線上の点Ａ〜Ｄの座標を用いて、制御装置７０は各々のトンボＭ１，Ｍ２における基準点であるＸ軸，Ｙ軸標線の交点Ｐ１，Ｐ２（図６（ａ））を算出する。すなわち、上記算出した２つの点ＢおよびＤを通る直線に対して、点Ａから垂線をおろしたその交点がトンボＭ１における基準点Ｐ１となり、同様に点Ｂ，Ｄを通る直線に対して点Ｃから垂線をおろし、その交点Ｐ２の座標をトンボＭ２における基準点とし、これらの座標値を記憶手段に格納する。また、同様の手順によりトンボＭ３，Ｍ４の基準点Ｐ３，Ｐ４を算出し、制御装置７０はその座標値を格納，保持する。
これら算出した基準点Ｐ１〜Ｐ４の座標値に基づいて、制御装置７０はコンピュータ等の上位装置から送信されるカットデータを補正するとともに、この補正したカットデータに基づいて、Ｘ軸駆動制御手段７２ならびにＹ軸駆動制御手段７３を駆動制御して、紙シート材６をＸ軸方向に移動させるとともに、ペンブロック４をＹ軸方向に移動させることにより、ペンブロック４を図３に一点鎖線により示される切断すべき箱体の外形に応じた軌跡で移動させ、同時にＺ軸駆動制御手段７４を駆動制御してカッティングペン５を選択的に下降させて紙シート材６に圧接し、これを切断する。
以上のように構成することにより、本願発明によれば予め施された記録に対して、その外形などを正確に合致させてこれを切断することが可能となるとともに、その基準マークであるトンボの読取動作を自動化することが可能となる。

本発明のカッティングプロッタの構成を示す図である。 本発明のカッティングプロッタの構成を示すブロック図である。 本発明のカッティングプロッタにより切断を行う紙シート材を示す図である。 本発明のカッティングプロッタによる基準図形検出動作を示す図である。 本発明のカッティングプロッタの画像データを示す図である。 本発明のカッティングプロッタの切断動作を示す図である。

符号の説明

１ カッティングプロッタ本体
２ 駆動ローラ
３ ピンチローラ
４ ペンブロック
５ カッティングペン
６ 紙シート材
７ 制御部
８ 基準マーク読取センサ

Claims (3)

1. カットデータに基づいて切断手段を被切断媒体に対して相対的に２次元方向に移動させるとともに、これを選択的に圧接，離反させて所望の形状に切断するカッティングプロッタにおいて、
   上記被切断媒体に対して相対的に２次元方向に移動し、被切断媒体上に付与された基準マークを検出する読取センサを有し、
   当該読取センサを上記切断手段の動作原点より定められる基準点から、予め定められた軌跡により上記被切断媒体に対して相対的に２次元方向に移動させるとともに、読取センサの出力より上記被切断媒体上に付与された基準マークを検出することを特徴とするカッティングプロッタ。
2. 上記予め定められた軌跡として、読取センサを上記切断手段が被切断媒体に対して相対的に移動する２次元平面におけるＸおよびＹ座標軸の一方の座標軸方向から他方の座標軸方向へ各々の座標軸に対して角度をなす軌跡により移動させ、続いて前記移動軌跡に対して平行かつ所定距離だけ離れた軌跡により移動させ、以降順次直前の移動軌跡から所定距離だけ離れた軌跡により当該読取センサを移動させることを特徴とする請求項１記載のカッティングプロッタ。
3. 上記読取センサを、２次元平面のＸおよびＹ座標軸の一方の座標軸方向から他方の座標軸方向へ各々の座標軸に対して角度をなす軌跡により移動させ、続いて前記移動軌跡に対して所定距離だけ離れ平行かつ移動方向を反転させた軌跡により移動させ、以降順次直前の移動軌跡から所定距離だけ離れた平行かつ移動方向を反転させた軌跡により読取センサを移動させるとともに、読取センサの出力より上記被切断媒体上に付与された基準マークを検出することを特徴とする請求項１または請求項２記載のカッティングプロッタ。

Images