JP2009202045A

JP2009202045A - インクジェット塗装方法

Info

Publication number: JP2009202045A
Application number: JP2008043953A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Iguchi; 雅之井口; Shoichi Nakamoto; 彰一中本; Takeshi Ito; 毅伊藤; Shigeru Ishiki; 茂石木
Original assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2008-02-26
Filing date: 2008-02-26
Publication date: 2009-09-10
Anticipated expiration: 2028-02-26
Also published as: JP5156431B2

Abstract

【課題】工業用塗装装置においてインクジェット塗装中にノズル詰まり、塗料切れ等が発生しても、塗装工程を中断せずに不良箇所を補修しながら塗装ができるようにする。
【解決手段】塗装ヘッド１２、１３に予め振り分けられた塗装用データに従って、塗装ヘッド１２、１３を同時に作動させて被塗装物２０を塗装し、塗装ヘッド１２によって塗装された直後の塗装面を撮影手段１４によって逐次撮影し、撮影した塗装面の画像と、塗装ヘッド１２に予め割り振られた塗装用データとを比較して、塗装面に不良箇所があれば、該不良箇所を修復するための補修用データを生成し、その補修用データに従って塗装ヘッド１３を更に作動させて、不良箇所を修復する。
【選択図】図１

Description

本発明は、被塗装物を搬送しながら静止した塗装ヘッドによってインクジェット塗装する工業用のインクジェット塗装装置に関する。

従来、上記のような塗装装置では、塗料を噴射する噴射ノズル、あるいは塗料切れが生じた場合には、塗装面にライン抜け不良、正しい色が再現されない色不良等が生じてしまう。この問題を解決しようとする従来技術の例として、以下の特許文献１〜３の技術を概説する。

すなわち特許文献１には、ライン型の固定インクジェットヘッドとリペア用ヘッドを備え、予め、インク滴着地位置評価用治具上に、それらのヘッドからインクを吐出させて撮像手段により不吐出ノズルの有無を検出し、その検出結果に基づいて、リペア用ヘッドの正常ノズルで、固定インクジェットヘッドの不良ノズルを補正する構成が開示されている。この構成では、固定インクジェットヘッドに不吐出ノズルやビーム曲がりノズルが発生しても、白スジや厚みムラ等の欠陥の無い製膜形成を行うことができる。

また、特許文献２には、記録紙上のテスト印字領域に色別のテストパターンを各印字ヘッドにより印字し、このテストパターンを各印字ヘッドの直後に備えられたセンサで読み取って、印字ヘッド内の吐出不良ノズルを検出する構成が開示されている。この構成では、印字直後に吐出不良ノズルを検出でき、早期に画像の救済が可能になる。

特許文献３には、媒体を移動させるための送り機構と、送り機構により送られた媒体に液滴を吐出するための第一のノズルと、第一のノズルによる液滴の吐出が不良となった媒体上の箇所である吐出不良箇所を検出する検出部と、検出部が吐出不良箇所を検出した場合に、吐出不良箇所に液滴を吐出する第二のノズルを有した構成が開示されており、第一のノズルと、第二のノズルは同一の吐出ヘッド上に設けられている。この構成では、検出部により検知された結果に基づいて、修正用ノズルを使用して吐出不良個所に向けて、修正用の吐出を行うことによって、所望の記膜や配線を形成できる。
特開2005-185978公報特開2005-096447公報特開2004-358353公報

しかしながら、上記特許文献１では、固定インクジェットヘッドに不良ノズルがあっても、リペア用ヘッドのノズルによって補正することで、ライン抜け不良等を発生させずに被塗装物を塗装できるが、固定インクジェットヘッドの不良ノズルを予め把握しておく必要がある。従って、この技術を工業用塗装装置に採用しても、塗装中にノズル詰まり、塗料切れ等が発生した場合、塗装工程を中断せずに不良箇所を補修することは困難である。

また、上記特許文献２は、検出した吐出不良ノズルによる印字面を修復する技術を教示していない。従って、特許文献２の技術を工業用塗装装置に採用しても、被塗装物に塗装をしている最中に発生したライン抜けを補修することはできない。

上記特許文献３では、第一のノズルと、第二のノズルとが同一の吐出ヘッド上に設けられているため、被塗装物を一方向に搬送しながら塗装を行う構成の塗装装置に採用した場合、第二のノズルを吐出不良箇所に移動させるために、吐出ヘッド自体を移動可能にせざるを得ないため構造が複雑になるという問題がある。また、吐出不良箇所を補修する際には吐出ヘッドが移動するため、塗装をしながら吐出ヘッドのメンテナンスをすることはできない。

本発明は、このような事情に鑑みて提案されたもので、工業用塗装装置において塗装中にノズル詰まり、塗料切れ等が発生しても、塗装工程を中断せずに不良箇所を補修すること、および塗装をしながら作業者が塗装ヘッドをメンテナンスできるようにすることを目的としている。

上記目的を達成すべく、本発明は、塗装ヘッドに対して被塗装物を相対的に移動させながらインクジェット塗装する方法であって、第１の塗装ヘッドと第２の塗装ヘッドとに予め振り分けられた塗装用データに従って、前記第１、第２の塗装ヘッドを同時に作動させて前記被塗装物を塗装する工程と、第１の塗装ヘッドによって塗装された直後の塗装面を撮影手段によって撮影する工程と、前記撮影手段によって撮影した塗装面の画像と、前記第１の塗装ヘッドに予め割り振られた塗装用データとを比較して、前記塗装面に不良箇所があれば、該不良箇所を修復するための補修用データを生成する工程と、前記補修用データに従って第２の塗装ヘッドを更に作動させて、前記不良箇所を塗装する工程とで構成されで構成されている。

前記撮影手段は、前記第１の塗装ヘッドに対して、前記被塗装物の移動方向の下流側にあることが望ましいが、前記撮影手段は、前記第１の塗装ヘッドと一体として構成されていてもよい。また、第２の塗装ヘッドは、前記撮影手段に対して、前記被塗装物の移動方向の下流側にあることが望ましい。

なお、前記第２の塗装ヘッドは、前記第２の塗装ヘッドによって前記不良箇所を修復する際には、前記被塗装物の移動速度を下げてもよい。

本発明は、第１の塗装ヘッドと第２の塗装ヘッドを同時に作動させて被塗装物を塗装するので、塗装工程が迅速化される。また、第１の塗装ヘッドによって塗装された直後の塗装面を撮影して、塗装面に不良箇所があれば、補修用データを生成し、その補修用データに従って第２の塗装ヘッドを作動させて、不良箇所を補修するので、被塗装物を塗装している最中に、第１の塗装ヘッドでノズルの詰まりや、塗料切れ等が起きても塗装不良を生じさせない。また、塗装をしながら、第１の塗装ヘッドをメンテナンスすることも可能である。

また、撮影手段と第１の塗装ヘッドとを一体として構成した場合には、第１の塗装ヘッドと撮影手段との位置関係が精密となるので、正確な補修用データを生成することができる。そのため、第２の塗装ヘッドによる塗装面の補修がより見栄えよく仕上がる。

第２の塗装ヘッドによって不良箇所を修復する際には、被塗装物の移動速度を下げる構成では、被塗装物の移動速度を下げることによって、不良箇所を補修するための時間が確保できる。従って、第２の塗装ヘッドを高速作動させる必要がなく制御が簡単になる。

以下、本発明の実施例を図に従って説明する。本発明は、被塗装物を搬送しながら静止した塗装ヘッドによってインクジェット塗装する構成の工業用の塗装装置に好適に適用できるが、静止した被塗装物に対して塗装ヘッドを移動させる構成の塗装装置にも適用できる。つまり、被塗装物２０と塗装ヘッドとが相対的に移動可能であればよい。また、本発明は工業用塗装装置のみに限定されるわけではなく、記録紙に画像を形成する一般家庭用のインクジェットプリンタ等にも適用できる。

図１は、本発明の方法を実施するためのインクジェット塗装装置の基本原理を示した模式図である。

この塗装装置１は、例えば板材等の被塗装物２０を所定の軌道に従って搬送する搬送手段１１と、塗料等の液滴を噴射して塗装を行う第１、第２の塗装ヘッド１２、１３と、塗装ヘッド１２によって塗装された塗装面を撮影するための撮影手段１４と、塗装ヘッド１２、１３を制御する制御手段１７とを備えている。制御手段１７には、被塗装物２０の通過を検知する検知手段１６が接続されている。なお、塗装ヘッド１２、１３、および撮影手段１４は、搬送手段１１の上方を横断するように設けられた支持手段１５によって搬送手段１１の上方で下向きに下垂支持されている。

搬送手段１１は、例えばベルトコンベヤ等で構成され、図示しない電動モータ等によって定速度で駆動される。

塗装ヘッド１２は、被塗装物２０に施すべき塗装の幅よりも幅広なライン型のものである。塗装ヘッド１２の下面側には、塗料をインクジェット方式で噴射する複数の噴射ノズルが長手方向に配列されており、搬送手段１１によって搬送され、塗装ヘッド１２の下方を通過する被塗装物２０に向かって塗料を噴射することで塗装面を形成することができる。噴射ノズル１２ａ〜１２ｄは、例えば、それぞれＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの色に対応したノズルであるが、実際には４本のみではなく非常に多数のノズルが設けられている。なお、塗装ヘッド１２は、単色塗装、フルカラー塗装のいずれに対応したものでもよい。また、塗装ヘッド１３も、同様の噴射ノズル１３ａ〜１３ｄを有する。

撮影手段１４は、塗装ヘッド１２の噴射ノズル１２ａ〜１２ｄにそれぞれ対応した複数の撮像素子を長手方向に配列させたライン型の光学ユニットで構成されており、塗装ヘッド１２に対して、所定の距離を隔てて被塗装物２０の移動方向の下流側にある。このように配置することにより、塗装ヘッド１２によって塗装された直後の塗装面を逐次撮影することが可能になる。

制御手段１７は、被塗装物２０に施すべき塗装パターンをデータ化した塗装用データを保持しており、この塗装用データを、塗装ヘッド１２、１３に予め割り振る。そして、被塗装物２０の通過タイミングを検知手段１６によって取得し、第１の塗装ヘッドと第２の塗装ヘッドとに予め振り分けられた塗装用データに従って、塗装ヘッド１２、１３を同時に作動させることによって、塗装ヘッド１２、１３の直下を通過しつつある被塗装物２０を塗装する。ここに、塗装ヘッド１２、１３に、被塗装物２０の互いに重複しない部分、例えば、奇数ラインと、偶数ラインとを分担させれば、奇数ラインと偶数ラインとが同時に塗装されるので、被塗装物２０の搬送速度を上げることができる。

また、これと平行して、塗装ヘッド１２によって塗装された直後の塗装面を撮影手段１４によって逐次撮影し、その撮影した塗装面の画像と、塗装用データとを比較して、塗装面に不良箇所があれば、その不良箇所を補修するための補修用データを生成し、更に、その補修用データに従って塗装ヘッド１３を作動させて、その不良箇所を補修する補修処理も実行する。この場合、塗装ヘッド１３は、本来塗装すべき偶数ラインと、補修が必要な奇数ラインとの両方に対して作動する必要があるため、被塗装部２０の搬送速度を下げることが望ましい。被塗装物２０の移動速度を下げることによって、不良箇所を補修するための時間が確保されるので、塗装ヘッド１３を高速作動させる必要がなく制御が簡単になる。

塗装面の不良は、例えば、塗装ヘッド１２に設けられている噴射ノズルが、埃等の異物の侵入により詰まる、あるいは塗料切れ等が原因になって発生する。例えば、単色塗装で特定の噴射ノズルが詰まれば、ライン抜け不良が発生し、またカラー塗装で特定の色塗料が切れると、その色塗料の塗装部分では正しい色が再現されない色不良が発生する。

制御手段１７は、塗装ヘッド１２によって塗装された塗装面を撮影した画像と、塗装用データとを比較する画像処理によって、そのような不良箇所の種別や座標等を特定し、補修用データを生成する。この補修用データは、例えば、上記のようなライン抜けの不良を特定した場合には、そのライン抜けの箇所のみを塗装するための塗装パターンとなる。また、上記のような色不良を特定した場合には、塗装面の不良箇所の色から塗装されてない塗料を判断して、その塗料のみを不良箇所に塗装するための塗装パターンとなる。

なお、静止した被塗装物２０に対して塗装ヘッド１２、１３を移動させる構成では、撮影手段１７および塗装ヘッド１３は、その移動方向の下流側で塗装ヘッド１２を追随して移動することになる。

図２は、本発明の方法の基本処理を説明するフローチャートである。

この基本処理では、制御手段１７は、被塗装物２０が搬送されてくるまで待機している（ステップ１０１）。そして、検知手段１６によって被塗装物２０の先端を検知すると、所定時間経過後に、以下の処理を開始する。

すなわち、塗装ヘッド１２、１３に予め振り分けられた塗装用データに従って、塗装ヘッド１２、１３を同時に作動させて、被塗装物２０の塗装ヘッド１２の直下を通過している部分、および、塗装ヘッド１３の直下を通過している部分とを塗装し、その直後、
塗装ヘッド１２によって塗装された直後の塗装面が撮影手段１７の直下にきた時点で、その塗装面を撮影する（ステップ１０２、１０３）。

次いで、撮影した塗装面の画像と塗装ヘッド１２に割り振った塗装用データとを比較して、塗装面に不良箇所があれば、その不良箇所を補修するための補修用データを生成する（ステップ１０４）。

そして、その不良箇所を含んだ塗装の部分が塗装ヘッド１３の直下を通過しているときに、その補修用データに従って塗装ヘッド１３を作動させて、不良箇所を補修する（ステップ１０６）。このあと、塗装全体が完了した否かを判断し、完了していなければ、上記処理を繰り返す一方、完了していれば処理を終了する（ステップ１０７）。

上記のような構成とすれば、被塗装物２０を塗装している最中に、塗装ヘッド１２でノズルの詰まりや、塗料切れ等が起きても、塗装不良を生じさせない効果がある。また、塗装をしながら、作業者が塗装ヘッド１２をメンテナンスすることも可能となる。

図３は、本発明の方法を実施するためのインクジェット塗装装置の変形例を示した模式図であり、図１と共通の構成要素には同一の参照符号を付けて説明は省略する。

この塗装装置１Ａは、塗装ヘッド１２、１３として、走査型の塗装ヘッドを備えた点が、上記塗装装置１とは異なっている。すなわち、塗装ヘッド１２、１３は、支持手段１５に沿って図中の矢印に移動する構成とされている。この移動はタイミングベルト等によって可能であり、制御手段１７によって制御される。このような走査型の塗装ヘッドを用いると、噴射ノズルが少数で済み、またライン型の塗装ヘッドでは塗装が困難な幅広い塗装面にも対応できる。

この構成では、搬送手段１１は、塗装ヘッド１２の幅をステップとして前進、停止を繰り返しながら被塗装物２０を搬送する。そして、塗装ヘッド１２による塗装は、搬送が停止している間に、塗装ヘッド１２を支持手段１５に沿って移動させながら塗料を噴射することによってなされる。また、撮影手段による塗装面の撮影も、搬送が停止している間に、撮影手段を支持手段１５に沿って移動させながら、塗装ヘッド１２によって塗装された直後の塗装面を走査撮影することによってなされる。塗装面の補修処理の仕組みは、上述した塗装装置１と同様である。

図４は、本発明を実施するためのインクジェット塗装装置の他の変形例を示した模式図であり、図１と共通の構成要素には同一の参照符号を付けて説明は省略する。

この塗装装置１Ｂは、塗装ヘッド１２と撮影手段１４とが一体として構成されている点に特徴がある。このような構成とすれば、塗装ヘッド１２と撮影手段１４との位置関係がより精密となるので、正確な補修用データを生成することができる。そのため、塗装ヘッド１３による塗装面の補修がより見栄えよく仕上がる。

本発明の方法を実施するためのインクジェット塗装装置の基本原理を示した模式図である。実施例の方法の基本処理を説明するフローチャートである。本発明を実施するためのインクジェット塗装装置の変形例を示した模式図である。本発明を実施するためのインクジェット塗装装置の他の変形例を示した模式図である。

符号の説明

１２第１の塗装ヘッド
１３第２の塗装ヘッド
１４撮影手段
２０被塗装物

Claims

塗装ヘッドに対して被塗装物を相対的に移動させながらインクジェット塗装する方法において、
第１の塗装ヘッドと第２の塗装ヘッドとに予め振り分けられた塗装用データに従って、前記第１、第２の塗装ヘッドを同時に作動させて前記被塗装物を塗装する工程と、
第１の塗装ヘッドによって塗装された直後の塗装面を撮影手段によって撮影する工程と、
前記撮影手段によって撮影した塗装面の画像と、前記第１の塗装ヘッドに予め割り振られた塗装用データとを比較して、前記塗装面に不良箇所があれば、該不良箇所を修復するための補修用データを生成する工程と、
前記補修用データに従って、第１の塗装ヘッドとは異なる第２の塗装ヘッドを更に作動させて、前記不良箇所を塗装する工程とで構成されたインクジェット塗装方法。
請求項１において、
前記撮影手段が、前記第１の塗装ヘッドに対して、前記被塗装物の移動方向の下流側にあるインクジェット塗装方法。
請求項１または２において、
前記第２の塗装ヘッドによって前記不良箇所を修復する際には、前記被塗装物の移動速度を下げるインクジェット塗装方法。