JP2014217799A - 成形加飾システム - Google Patents

Abstract

【課題】より好適に成形及び加飾を行うことができるシステムを提供する。
【解決手段】成形加飾システムは、材料から成形品５１を成形する成形機と、成形機とインラインで接続されたコート装置とを有する。コート装置は、複数のノズル３１ｈを有するヘッド３１を有し、塗料の液滴６７を複数のノズル３１ｈから吐出して成形品５１を塗装する。
【選択図】図２

Description

本発明は、材料から成形品を成形するとともに、成形した成形品に加飾を施す成形加飾システムに関する。なお、加飾は、印刷、塗装又は成膜等によって成形品の表面を装飾乃至は保護するための処理である。

一般に、材料から成形品を成形する工程と、成形品に加飾を施す工程とは、別の業者によって行われている。その結果、種々の問題が生じる。例えば、成形品を成形した工場から成形品に加飾を施す工場へ搬送する際に成形品にコンタミネーション（異物）が付着する。その結果、加飾の不良が生じる。また、例えば、成形品を成形する工場においては、常に在庫を抱えなければならない。

特許文献１では、そのような課題に鑑み、建物の内部に配置された成形機と、建物の外部に駐車された塗装車両と、成形機から塗装車両へ成形品を搬送するコンベアとを備えた生産システムを提案している。この生産システムでは、成形機で成形された成形品は、コンベアによって塗装車両の内部へ搬送され、塗装車両の内部で塗装される。

国際公開第２００５／０６５８４２号公報

しかし、特許文献１の技術では、成形機が設置された建物の外に塗装車両を駐車させなければならない。その結果、種々の不都合を生じる。例えば、システムは、全体として大型である。また、例えば、建物内の成形機から建物外の塗装車両へ成形品を搬送する際にコンタミネーションが成形品に付着するおそれがある。

従って、より好適に成形及び加飾を行うことができるシステムが提供されることが望ましい。

本発明に係る成形加飾システムは、材料から成形品を成形する成形機と、複数のノズルを有するヘッドを有し、塗料の液滴を前記複数のノズルから吐出して前記成形品を塗装する、前記成形機とインラインで接続された塗装装置と、を有する。

好適には、前記塗装装置は、透光性を有する塗料で前記成形品をコーティングするコート装置である。

好適には、前記成形加飾システムは、前記コート装置によるコーティング前に、前記成形品にスパッタリングにより金属膜を形成する、前記成形機とインラインで接続されたスパッタ装置を更に有する。

好適には、前記成形加飾システムは、前記コート装置によるコーティング前に、前記成形品に画像を印刷する、前記成形機とインラインで接続されたプリンタを更に有する。

好適には、前記成形加飾システムは、前記スパッタ装置による金属膜形成後、且つ、前記コート装置によるコーティング前に、前記成形品に複数のドットを形成することにより画像を印刷する、前記成形機とインラインで接続されたプリンタを更に有し、前記プリンタは、前記金属膜の少なくとも一部に前記画像の少なくとも一部が重なるように前記画像を印刷する。

本発明によれば、より好適に成形及び加飾を行うことができる。

本発明の第１の実施形態に係る成形加飾システムの構成を示す模式的な上面図。 図２（ａ）〜図２（ｄ）は図１の成形加飾システムにおける作業の手順を説明するための図。 本発明の第２の実施形態に係る成形加飾システムの構成を示す模式的な上面図。 本発明の第３の実施形態に係る成形加飾システムの構成を示す模式的な上面図。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、第２の実施形態以降において、既に説明された実施形態の構成と同一または類似する構成については、既に説明された実施形態と同一の符号を付し、説明を省略することがある。

＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の実施形態に係る成形加飾システム１の構成を示す模式的な上面図（一部に断面図を含む）である。

成形加飾システム１は、材料から成形品を成形するとともに、成形品の表面に加飾を施すものである。成形品は、例えば、電子機器（例えば携帯電話機）の筐体、当該筐体を覆うオプション的なカバー、自動車の外部に露出する部品（例えばサイドミラー）である。

成形加飾システム１は、材料から成形品を成形する成形機３と、成形品に金属膜を形成するスパッタ装置５と、成形品に画像を印刷するプリンタ７と、成形品にトップコーティングを施すコート装置９と、これら装置の間で成形品を搬送する搬送部１１とを有している。なお、本願において、画像は、絵だけでなく、模様及び文字を含むものとする。

成形機３は、例えば、樹脂材料から成形品を成形する射出成形機である。成形機３の構成は、公知の種々の方式のものと同様とされてよい。例えば、成形機３は、固定型１３及び移動型１５の型開閉及び型締めを行う型締装置１７と、型締めされた固定型１３及び移動型１５の間（キャビティ１９）に溶融状態の樹脂材料を射出する射出装置２１と、キャビティ１９にて凝固した成形品を固定型１３又は移動型１５から押し出す不図示の押出装置等を有している。

スパッタ装置５の構成は、公知の種々の方式のものと同様とされてよい。例えば、スパッタ装置５は、成形品及びターゲット（金属）を収容する容器２３と、容器２３内の雰囲気に電圧を印加してプラズマを発生させる電極及び電源装置と、（必要に応じて）容器２３内に磁界を発生させる磁石とを有している。容器２３内では、ターゲットの原子がイオンにより跳ね飛ばされて成形品の表面に付着し、これにより金属膜が形成される。

プリンタ７は、インクジェット方式のプリンタ（インクジェットプリンタ）により構成されている。プリンタ７の構成は、公知の種々の方式のものと同様とされてよい。例えば、プリンタ７は、成形品が載置されるステージ２５と、ステージ２５上の成形品に複数のノズルからインク滴を吐出するヘッド２７とを有している。

ヘッド２７の構成は、公知の種々の方式のインクジェットヘッドと同様とされてよい。なお、ヘッド２７は、生産性を向上させるために、主走査方向において成形品全体に亘る長さを有するラインヘッドであることが望ましい。

プリンタ７は、白黒画像のような２値画像を印刷するものであってもよいし、いわゆるカラー画像を印刷するものであってもよい。換言すれば、プリンタ７は、１色のインクに対応した１つのヘッド２７のみを有するものであってもよいし、複数（一般には３又は４）色のインクに対応した複数のヘッド２７を有するものであってもよい。

ステージ２５及びヘッド２７は、少なくとも副走査方向に互いに相対移動可能に構成されている。また、ヘッド２７がシリアルヘッドの場合においては、ステージ２５及びヘッド２７は、主走査方向においても互いに相対移動可能に構成されている。また、ステージ２５及びヘッド２７は、ヘッド２７に対して成形品の向きを変化させることができるように相対的に傾斜可能であることが好ましい。

コート装置９は、インクジェット方式のプリンタと同様の構成とされている。ただし、コート装置９は、インクの液滴を成形品に向けて吐出するのではなく、塗料の液滴を成形品に向けて吐出する。

なお、一般に、塗料は有機溶剤を含み、インクは有機溶剤を含まない。ただし、近年は、水性の塗料も多くなっている。また、塗料は成形品の表面を保護する機能を有するもの、インクはそのような機能を有さないものとして分類し、樹脂の成分乃至は量が両者の相違とされる場合もある。塗料及び／又はインクの提供業者においては、当然に、塗料であるのかインクであるのか、製品名若しくはカタログ等において明示しているので、これを塗料であるか否かの判断基準としてもよい。

コート装置９は、成形品を最終的にコーティングするものであるから、コート装置９が用いる塗料は、透光性を有しており、一般的には無色である。ただし、塗料は、透光性を有する有色の塗料であってもよい。

コート装置９は、例えば、プリンタ７と同様に、成形品が載置されるステージ２９と、ステージ２９上の成形品に複数のノズルからインク滴を吐出するヘッド３１とを有している。

ヘッド３１の構成は、公知の種々の方式のインクジェットヘッドと同様とされてよい。例えば、サーマルヘッドでもよいし、ピエゾヘッドでもよい。また、プリンタ７と同様に、ヘッド３１は、生産性を向上させるために、主走査方向において成形品全体に亘る長さを有するラインヘッドであることが望ましい。

コート装置９は、基本的には、成形品の（加飾対象の）表面全体をコーティングするものであるから、ヘッド３１は、公知のプリンタヘッドとは異なり、複数のノズル毎に液滴の吐出の制御ができない構成とされてもよい。

例えば、一般に、ピエゾヘッドは、複数のノズルに通じる複数の圧力室と、複数の圧力室を覆う圧電体と、複数の圧力室に亘って圧電体に重なる共通電極と、前記共通電極とで圧電体に電圧を印加する、複数の圧力室毎に設けられた複数の個別電極とを有している。そして、複数の個別電極に対する電圧の個別制御によって、複数のノズル毎に液滴を制御することが可能となっている。しかし、複数の個別電極に代えて、共通電極と同様に複数の圧力室に亘る電極が設けられてもよい。

ただし、ヘッド３１は、公知のプリンタヘッドと同様の構成とされた方が既存のプリンタヘッド（インクジェットヘッド）を利用でき（若しくは設計変更が少なく）、コスト削減が期待される。さらに、コーティングが不要な部分があれば、その部分を避けてコーティングしたり、逆に、コーティングを重点的に行いたい部分があれば、その部分にのみ厚くコーティングを行ったりすることができる。

また、コート装置９は、トップコーティングを施すだけであるから、１種類の塗料のみを使用可能であればよく、１つのヘッド３１を有していればよい。ただし、効率的にコーティングを行えるように、カラープリンタのように複数のヘッド３１を有していてもよい。この場合、複数のヘッド３１は、互いに同一の塗料を吐出する。ただし、複数のヘッド３１のうち１又は全てにおいて互いに異なる塗料を吐出させてもよい。

ステージ２９及びヘッド３１は、プリンタ７のステージ２５及びヘッド２７と同様に、少なくとも副走査方向に互いに相対移動可能に構成されている。また、ヘッド３１がシリアルヘッドの場合においては、ステージ２９及びヘッド３１は、主走査方向においても互いに相対移動可能に構成されている。また、ステージ２９及びヘッド３１は、ヘッド３１に対して成形品の向きを変化させることができるように相対的に傾斜可能であることが好ましい。

搬送部１１は、公知の種々の方式の搬送装置を含んで構成されてよい。図１では、搬送部１１が２台の多関節式のロボット３３を含んで構成されている場合を例示している。２台のロボット３３は、把持又は吸着等により成形品を保持し、成形機３、スパッタ装置５、プリンタ７、コート装置９の順に成形品を搬送する。なお、２台のロボット３３の役割分担は、適宜に設定されてよい。

スパッタ装置５、プリンタ７及びコート装置９は、搬送部１１により成形機３から搬送される成形品に対して順次に処理を行う。すなわち、成形加飾システム１は、成形材料に対して、成形機３、スパッタ装置５、プリンタ７及びコート装置９が流れ作業を行うライン生産を実現している。別の観点では、成形機３、スパッタ装置５、プリンタ７及びコート装置９は、互いにインラインで接続されている。

なお、インラインで接続されているか否かは、適宜に判断されてよい。例えば、任意の２つの装置間において、ロボット又はコンベアのように比較的搬送距離の短い搬送装置のみにより成形品が搬送されており、自動車のように比較的搬送距離の長い輸送手段が成形品の搬送に利用されていなければ、その２つの装置はインラインで接続されているといえる。任意の２つの装置は、必ずしも同一の建物内に配置されている必要はないが、同一の建物内に配置されていれば、その２つの装置は、インラインで接続されているといえる場合が多い。

成形加飾システム１内の各種装置（３、５、７、９及び１１）は、互いに同期がとられており、成形加飾システム１においては、常に一定の数の成形品がラインを流れる。同期は、各装置間において信号が送受信されることによってとられてもよいし、各種装置の動作タイミングを調整する制御装置と各種装置との間で信号が送受信されることによってとられてもよい。

図２（ａ）〜図２（ｄ）は、成形加飾システム１の動作を説明するための図であり、成形品５１の表面５１ａ付近の拡大断面図である。

成形加飾システム１では、まず、成形機３により成形品５１が成形される。成形された成形品５１は、搬送部１１により成形機３からスパッタ装置５に搬送される。

スパッタ装置５は、図２（ａ）に示すように、容器２３内においてイオン５３を金属からなるターゲット５５に衝突させ、ターゲット５５の原子５７を跳ね飛ばし、これを成形品５１の表面５１ａに付着させる。

その結果、図２（ｂ）に示すように、表面５１ａに金属膜５９が形成される。なお、金属膜５９を構成する金属の種類及び金属膜５９の厚みは、成形品５１の種類等に応じて適宜に設定されてよい。また、金属膜５９は、成形品５１のうち加飾の対象とされている領域の全面に形成されてもよいし、一部に形成されてもよい。一部に形成される場合、金属膜５９は、画像を形成してもよい。

次に、成形品５１は、搬送部１１によりスパッタ装置５からプリンタ７に搬送される。プリンタ７は、図２（ｂ）に示すように、ヘッド２７の複数のノズル２７ｈからインク滴６１を成形品５１に向けて吐出する。その結果、図２（ｃ）に示すように、インク滴６１が成形品５１に付着して、ドット６３が形成され、ひいては、複数のドット６３からなる画像６５が成形品５１に印刷される。

なお、当然に、画像６５の具体的内容に応じて、複数のノズル２７ｈからの吐出量及び吐出タイミングは個別に制御される。従って、例えば、図２（ｂ）に示すように、一のノズル２７ｈからインク滴６１が吐出されているときに、他のノズル２７ｈからはインク滴６１が吐出されていなかったり、一のノズルと他のノズルとでインク滴の数が相違したりする。

図２（ｃ）に示すように、画像６５の少なくとも一部は、金属膜５９の少なくとも一部に重なる。一方、画像６５は、複数のドット６３により構成されているから、ドット６３間において金属膜５９は露出する。その結果、人間の目により画像６５と金属膜５９との重複領域を視認した場合、当該重複領域は、メタリック感のある画像が形成されているように視認される。なお、金属膜５９に画像６５と重ならない領域がある場合、当該領域は、装飾としてはもちろん、鏡として使用することも可能である。

画像６５が印刷されると、成形品５１は、搬送部１１によりコート装置９に搬送される。コート装置９は、図２（ｃ）に示すように、ヘッド３１の複数のノズル３１ｈから塗料の液滴６７を成形品５１に向けて吐出する。その結果、図２（ｄ）に示すように、塗料の液滴６７が成形品５１に付着して、透光性を有するコーティング膜６９が形成される。

コーティング膜６９は、例えば、隙間なく金属膜５９及び画像６５を覆う。加飾の対象とする領域において、金属膜５９及び画像６５の形状によっては両者が形成されない部分が生じるが、コーティング膜６９は当該部分も覆う。

コート装置９においては、コーティング膜６９が隙間なく且つ効率的に形成されるように、例えば、図２（ｃ）に示すように、加飾の対象とする領域と重なる全ての複数のノズル３１ｈから塗料の液滴６７が吐出される。また、その吐出の時間間隔は、例えば、最小とされる。また、必要に応じて、ヘッド３１と成形品５１（ステージ２９）とを副走査方向において１往復以上相対移動させてもよいし、既に述べたように、複数のヘッド３１を用いてもよい。ライン式のヘッド３１を主走査方向に揺動させるような機構を設けてもよい。

以上のとおり、本実施形態に係る成形加飾システム１は、材料から成形品５１を成形する成形機３と、成形機とインラインで接続されたコート装置９とを有する。コート装置９は、複数のノズル３１ｈを有するヘッド３１を有し、塗料の液滴６７を複数のノズル３１ｈから吐出して成形品５１を塗装する。

従って、塗料をスプレーする場合に比較して、すなわち、圧縮されたガスによって塗料を霧状にしてガスとともに成形品に吹き付ける場合と比較して、塗料が飛散しない。従って、塗装専用のブース（例えば塗装車両）は不要である。その結果、コート装置９が小型化され、ひいては、成形加飾システム１が小型化される。小型化によって、成形機３及びコート装置９は、同一の建物内に配置されることが容易化される。その結果、コンタミネーションが成形品に付着して、コーティングの不良が生じるおそれが低減される。また、塗料の飛散がないことから、塗料の量を減らすことができる。

また、本実施形態では、コート装置９は、透光性を有する塗料で成形品５１をコーティングするものである。

従って、コーティング膜６９よりも下層に金属膜５９及び／又は画像６５を形成して、加飾を多様化させることができる。

また、本実施形態では、成形加飾システム１は、コート装置９によるコーティング前に、成形品５１にスパッタリングにより金属膜５９を形成する、成形機３とインラインで接続されたスパッタ装置５を更に有する。

従って、まず、インラインで可能な加飾処理が多様化する。また、スパッタリングが採用されていることから、例えば、めっき法が採用された場合に比較して、スパッタ装置５の小型化及びスパッタ装置５の作業時間の短縮化が図られる。その結果、スパッタ装置５をインラインシステムに加えることが容易化される。

また、本実施形態では、成形加飾システム１は、コート装置９によるコーティング前に、成形品５１にインクジェット方式により画像６５を印刷する、成形機３とインラインで接続されたプリンタ７を更に有する。

従って、まず、インラインで可能な加飾処理が多様化する。また、インクジェット方式が採用されていることから、プリンタ７が小型化される。その結果、プリンタ７をインラインシステムに加えることが容易化される。また、曲面に対する印刷も可能となる。

また、本実施形態では、プリンタ７は、スパッタ装置５による金属膜５９の形成後、金属膜５９の少なくとも一部に画像６５の少なくとも一部が重なるように画像６５を印刷する。

従って、既に述べたように、ドット６３間にて金属膜５９を露出させて、メタリック感のある画像６５を実現することができる。なお、当該効果は、スパッタ装置５のみ又はプリンタ７のみからは予測不可能な効果である。

＜第２の実施形態＞
図３は、第２の実施形態に係る成形加飾システム２０１の構成を模式的に示す、図１と同様の上面図である。

成形加飾システム２０１は、第１の実施形態の成形加飾システム１に対して、プリンタ７が省略された構成である。なお、搬送部２１１は、第１の実施形態の搬送部１１と同一でもよいが、図３では、ロボット３３の台数が搬送部１１よりも削減された場合を例示している。

本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、成形加飾システム１の小型化等の効果が奏される。なお、本実施形態においては、画像６５が印刷されないから、金属膜５９は、その全面が露出する。このような金属膜５９は、既に述べたように、装飾としてはもちろん、鏡として使用可能である。

＜第３の実施形態＞
図４は、第３の実施形態に係る成形加飾システム３０１の構成を模式的に示す、図１と同様の上面図である。

成形加飾システム３０１は、第１の実施形態の成形加飾システム１に対して、スパッタ装置５が省略された構成である。なお、搬送部２１１は、第１又は第２の実施形態の搬送部１１又は２１１と同一でよい。図４では、第２の実施形態と同様の場合を例示している。

本実施形態においても、第１及び第２の実施形態と同様に、成形加飾システム１の小型化等の効果が奏される。なお、本実施形態においては、金属膜５９が形成されないから、画像６５は、その全体が成形品５１の表面５１ａに付着する。この場合、例えば、成形品５１が樹脂である場合、金属膜５９にインクを付着させるよりも好適に成形品５１にインクを付着させることができる。その結果、画像６５の精度が向上する。

本発明は、以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施されてよい。

成形加飾システムが含む装置は、実施形態に例示したものに限定されない。例えば、成形加飾システムは、加飾後の成形品における加飾等の不良を検査する検査装置、成形品と他の部品とを固定する組立装置、及び／又は、加飾後（場合によっては更に組立後）の成形品をストッカに整列させる整列装置（ただし、整列装置は搬送部の一部として捉えられてもよい。）を含んでいてもよい。また、成形加飾システムは、成形機及びコート装置等の組み合わせを、２種以上の成形品に対応して２組以上含むとともに、その２種以上の成形品を組み立てる組立装置を含んでいてもよい。

成形機は、樹脂材料を成形する射出成形機に限定されず、例えば、アルミニウムを成形するダイカストマシンであってもよい。塗装装置は、トップコーティングを施すものに限定されず、画像を形成するものであってもよい。金属膜を形成する装置は、スパッタ装置に限定されず、めっき法を行うものであってもよい。プリンタは、インクジェット方式に限定されず、例えば、スクリーン印刷を行うものであってもよい。

実施形態では、金属膜と（インクによる）画像とが少なくとも一部において重複した。しかし、これらは、互いに異なる領域に形成されて、互いに重複しないようにしてもよい。

１…成形加飾システム、３…成形機、５…スパッタ装置、７…プリンタ、９…コート装置（塗装装置）、１１…搬送部、３１…ヘッド、３１ｈ…ノズル、５１…成形品。

Claims (5)

1. 材料から成形品を成形する成形機と、
   複数のノズルを有するヘッドを有し、塗料の液滴を前記複数のノズルから吐出して前記成形品を塗装する、前記成形機とインラインで接続された塗装装置と、
   を有する成形加飾システム。
2. 前記塗装装置は、透光性を有する塗料で前記成形品をコーティングするコート装置である
   請求項１に記載の成形加飾システム。
3. 前記コート装置によるコーティング前に、前記成形品にスパッタリングにより金属膜を形成する、前記成形機とインラインで接続されたスパッタ装置を更に有する
   請求項２に記載の成形加飾システム。
4. 前記コート装置によるコーティング前に、前記成形品に画像を印刷する、前記成形機とインラインで接続されたプリンタを更に有する
   請求項２又は３に記載の成形加飾システム。
5. 前記スパッタ装置による金属膜形成後、且つ、前記コート装置によるコーティング前に、前記成形品に複数のドットを形成することにより画像を印刷する、前記成形機とインラインで接続されたプリンタを更に有し、
   前記プリンタは、前記金属膜の少なくとも一部に前記画像の少なくとも一部が重なるように前記画像を印刷する
   請求項３に記載の成形加飾システム。

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