JP2023008250A - Learning method, prediction model, temperature estimation method, temperature adjustment method, printing method, and printer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、長尺帯状の基材を長手方向に搬送しながら、基材の表面にヘッドから処理物質を吐出しつつ、所定時間後のヘッド内の処理物質の温度を推定する技術に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a technique for estimating the temperature of a treatment substance in the head after a predetermined time while ejecting a treatment substance from a head onto the surface of the substrate while transporting a long belt-like substrate in the longitudinal direction.
従来、長尺帯状の基材を長手方向に搬送しつつ、基材の表面に複数のヘッドからインク等の処理物質を吐出する印刷装置が知られている。この種の印刷装置では、ヘッドからの処理物質の吐出頻度の少なさ等に起因して、ヘッド内の処理物質の温度が低下した場合に、処理物質の粘度が高くなることがある。この場合、印刷時に、基材における処理物質の吐出位置のずれや、スジの発生に繋がる虞がある。また、ヘッド内の処理物質の温度が過度に上昇した場合に、処理物質の変質に繋がる虞がある。そこで、吐出される前のインクの温度を制御する技術が、例えば特許文献1および特許文献2に記載されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a printing apparatus that discharges a treatment substance such as ink from a plurality of heads onto the surface of a base material while conveying a long belt-shaped base material in the longitudinal direction. In this type of printing apparatus, the viscosity of the treatment substance may increase when the temperature of the treatment substance in the head drops due to the low frequency of discharge of the treatment substance from the head. In this case, at the time of printing, there is a possibility that the ejection position of the treatment substance on the substrate may be shifted, or streaks may occur. Also, if the temperature of the substance to be processed inside the head rises excessively, there is a possibility that the substance to be processed will deteriorate. Techniques for controlling the temperature of ink before being ejected are therefore described in, for example, Japanese Patent Laid-Open Nos. 2003-100000 and 2000-200403.
特許文献1のインクジェット記録装置は、吐出口近傍でのインクの増粘を抑えるために、記録ヘッドとインクタンクとの間でインクを循環させるインク循環システムを有する。また、特許文献1のインクジェット記録装置は、印刷ジョブを受信したときに、インクの循環を開始し、インクを加熱する。また、特許文献2のインクジェット印刷機は、インクジェットヘッドへ搬送されるインクを加熱するラバーヒーターに供給される電力を、サイリスタを用いて制御する。
The ink jet recording apparatus of
しかしながら、吐出される前の各ヘッド等に貯留されるインクの温度は、各ヘッドから吐出されるインクの消費量の変動や、当該吐出に伴い新たに貯留されるインクの量の変化によって不規則に変化する。このため、インクを一定に加熱しても、所望の温度に維持することは難しい。 However, the temperature of the ink stored in each head before being ejected is irregular due to fluctuations in the consumption of ink ejected from each head and changes in the amount of newly stored ink accompanying the ejection. change to Therefore, even if the ink is heated uniformly, it is difficult to maintain the desired temperature.
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、各ヘッドから吐出されるインクの消費量が変動したり、当該吐出に伴い新たに貯留されるインクの量が変化したりする場合でも、各ヘッド等に貯留されるインクの温度を所望の範囲に維持できる技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and even if the consumption of ink ejected from each head fluctuates or the amount of ink newly stored along with the ejection changes, An object of the present invention is to provide a technique capable of maintaining the temperature of ink stored in each head or the like within a desired range.
上記課題を解決するため、本願の第1発明は、学習方法であって、a)長尺帯状の基材を所定の搬送経路に沿って長手方向に搬送しながら、前記基材の表面にヘッドから処理物質を吐出する工程と、b)前記ヘッドから吐出される前記処理物質の量に応じた相当量の前記処理物質を、供給部から前記ヘッドに供給する工程と、c)前記供給部から前記ヘッドに供給される前記処理物質を加熱する工程と、d)前記工程a)において前記ヘッドから吐出される前記処理物質の量、または前記工程b)において供給される前記処理物質の前記相当量を計測して、第1計測値を取得する工程と、e)前記ヘッド内の前記処理物質の温度を計測して第2計測値を取得する工程と、を有し、f)前記第1計測値を入力変数とし、前記第1計測値の計測時刻から所定時間後の時刻における前記ヘッド内の前記処理物質の温度を目的変数とする学習モデルを、機械学習アルゴリズムにより学習処理する工程と、を有し、前記工程f)では、前記第1計測値の計測時刻から前記所定時間後の時刻における前記第2計測値の取得結果を教師データとして、前記教師データと、前記学習モデルからの出力値との差が小さくなるように、前記学習モデルに含まれる複数のパラメータを調整しつつ更新保存する。 In order to solve the above-mentioned problems, the first invention of the present application is a learning method, comprising: b) supplying a corresponding amount of the processing substance from a supply unit to the head according to the amount of the processing substance discharged from the head; c) from the supply unit heating the treatment substance supplied to the head; and d) the amount of the treatment substance ejected from the head in step a) or the equivalent amount of the treatment substance supplied in step b). and e) measuring the temperature of the material to be processed in the head to obtain a second measurement value, f) the first measurement a step of learning a learning model using a machine learning algorithm with the value as an input variable and the temperature of the material to be treated in the head at a time after a predetermined time from the measurement time of the first measured value as an objective variable; and, in the step f), using as teacher data the acquisition result of the second measured value at the time after the predetermined time from the measurement time of the first measured value, the teacher data and the output value from the learning model A plurality of parameters included in the learning model are adjusted and updated and stored so that the difference between is small.
本願の第2発明は、第1発明の学習方法であって、前記工程a)では、前記ヘッドから前記処理物質としてのインクを吐出して、前記基材の表面に画像を記録または印字し、前記工程d)では、前記工程a)において前記ヘッドから吐出される前記処理物質の量を、前記基材の表面に記録される画像に含まれる印刷パターンまたは印字量から算出することによって、前記第1計測値を取得する。 A second invention of the present application is the learning method of the first invention, wherein in the step a), ink as the treatment substance is ejected from the head to record or print an image on the surface of the base material, In the step d), the amount of the treatment substance ejected from the head in the step a) is calculated from the print pattern or print amount included in the image recorded on the surface of the base material. 1 Get the measurement value.
本願の第3発明は、第1発明または第2発明の学習方法であって、g)前記供給部から前記ヘッドに供給される前記処理物質の温度を計測して第3計測値を取得する工程をさらに有し、前記工程f)では、さらに前記第3計測値を入力変数としつつ、前記学習モデルを学習処理する。 A third invention of the present application is the learning method of the first invention or the second invention, comprising g) the step of measuring the temperature of the material to be treated supplied from the supply unit to the head to obtain a third measured value. and in the step f), learning processing is performed on the learning model while using the third measured value as an input variable.
本願の第4発明は、第1発明から第3発明までのいずれか1発明の学習方法であって、h)前記ヘッドの外部の環境温度を計測して第4計測値を取得する工程をさらに有し、前記工程f)では、さらに前記第4計測値を入力変数としつつ、前記学習モデルを学習処理する。 A fourth invention of the present application is the learning method according to any one of the first invention to the third invention, further comprising the step of h) measuring the environmental temperature outside the head to obtain a fourth measured value. In the step f), learning processing is performed on the learning model while using the fourth measurement value as an input variable.
本願の第5発明は、第1発明から第4発明までのいずれか1発明の学習方法により生成された予測モデルである。 A fifth invention of the present application is a prediction model generated by the learning method of any one of the first to fourth inventions.
本願の第6発明は、温度推定方法であって、p)長尺帯状の基材を所定の搬送経路に沿って長手方向に搬送しながら、前記基材の表面に前記ヘッドから前記処理物質を吐出する工程と、q)前記ヘッドから吐出される前記処理物質の量に応じた前記相当量の前記処理物質を、前記供給部から前記ヘッドに供給する工程と、r)前記供給部から前記ヘッドに供給される前記処理物質を、加熱部により加熱する工程と、s)前記工程p)において前記ヘッドから吐出される前記処理物質の量、または前記工程q)において供給される前記処理物質の前記相当量を計測して、前記第1計測値を取得する工程と、t)第5発明の予測モデルに、前記第1計測値を入力変数として入力することによって、前記予測モデルから、前記ヘッド内の前記処理物質の温度の予測値を算出する工程と、を有する。 A sixth aspect of the invention of the present application is a method for estimating temperature, comprising: p) conveying a long strip-shaped substrate in the longitudinal direction along a predetermined conveying path, while applying the treatment substance from the head to the surface of the substrate; q) supplying the corresponding amount of the processing substance corresponding to the amount of the processing substance discharged from the head from the supply unit to the head; r) from the supply unit to the head s) the amount of the processing substance discharged from the head in the step p), or the amount of the processing substance supplied in the step q). a step of measuring a corresponding amount to obtain the first measured value; and t) entering the first measured value into the prediction model of the fifth invention as an input variable, thereby obtaining and calculating a predicted value of the temperature of the material to be treated.
本願の第7発明は、温度調整方法であって、第6発明の温度推定方法によって算出した前記予測値と、予め設定された目標値との差異に基づいて、前記加熱部をフィードバック制御する。 A seventh aspect of the invention of the present application is a temperature adjustment method, in which feedback control of the heating unit is performed based on a difference between the predicted value calculated by the temperature estimation method of the sixth aspect and a preset target value.
本願の第8発明は、印刷方法であって、前記工程p)~前記工程t)を並行して行いつつ、前記工程r)における前記加熱部による加熱を、第7発明の温度調整方法に基づいて制御する。 The eighth invention of the present application is a printing method, wherein the steps p) to t) are performed in parallel, and the heating by the heating unit in the step r) is performed based on the temperature adjustment method of the seventh invention. to control.
本願の第9発明は、印刷装置であって、長尺帯状の基材を所定の搬送経路に沿って長手方向に搬送する搬送機構と、前記搬送経路上の処理位置において、前記基材の表面にヘッドから処理物質を吐出する処理部と、前記ヘッドから吐出される前記処理物質の量に応じた相当量の前記処理物質を、前記ヘッドに供給する供給部と、前記供給部から前記ヘッドに供給される前記処理物質を加熱する加熱部と、前記ヘッドから吐出される前記処理物質の量、または前記供給部から前記ヘッドに供給される前記処理物質の前記相当量を計測して、第1計測値を取得する第1計測部と、前記ヘッド内の前記処理物質の温度を計測して第2計測値を取得する第2計測部と、前記第1計測値を入力変数とし、前記第1計測値の計測時刻から所定時間後の時刻における前記ヘッド内の前記処理物質の温度を目的変数とする学習モデルを、機械学習アルゴリズムにより学習処理する学習部と、前記第1計測値の計測時刻から前記所定時間後の時刻における前記ヘッド内の前記処理物質の温度の予測値を算出するヘッド温度予測部と、を有し、前記学習部は、前記第1計測値の計測時刻から前記所定時間後の時刻における前記第2計測値の取得結果を教師データとして、前記教師データと、前記学習モデルからの出力値との差が小さくなるように、前記学習モデルに含まれる複数のパラメータを調整しつつ更新保存することによって、前記学習モデルを学習処理する。 A ninth invention of the present application is a printing apparatus, comprising: a transport mechanism for transporting a long strip-shaped base material in a longitudinal direction along a predetermined transport path; a processing unit that discharges a processing substance from a head to the head; a supply unit that supplies a considerable amount of the processing substance corresponding to the amount of the processing substance discharged from the head to the head; A heating unit that heats the supplied processing substance and the amount of the processing substance discharged from the head or the equivalent amount of the processing substance supplied from the supply unit to the head are measured, and a first a first measuring unit that acquires a measured value; a second measuring unit that measures the temperature of the material to be processed in the head and acquires a second measured value; a learning unit that performs learning processing using a machine learning algorithm on a learning model whose target variable is the temperature of the material to be treated in the head at a time after a predetermined time from the measurement time of the measurement value; and from the measurement time of the first measurement value. a head temperature prediction unit that calculates a predicted value of the temperature of the material to be processed in the head at a time after the predetermined time, wherein the learning unit calculates the temperature after the predetermined time from the time when the first measurement value is measured; While adjusting a plurality of parameters included in the learning model so that the difference between the teaching data and the output value from the learning model is small, using the acquisition result of the second measurement value at the time of By updating and saving, the learning model is learned.
本願の第10発明は、第9発明の印刷装置であって、前記処理部は、前記ヘッドから前記処理物質としてのインクを吐出して、前記基材の表面に画像を記録または印字する印刷部であり、前記第1計測部は、前記ヘッドから吐出される前記処理物質の量を、前記基材の表面に記録される画像に含まれる印刷パターンまたは印字量から算出することによって、前記第1計測値を取得する。 A tenth invention of the present application is the printing apparatus according to the ninth invention, wherein the processing unit ejects ink as the processing substance from the head to record or print an image on the surface of the base material. and the first measurement unit calculates the amount of the treatment substance ejected from the head from the print pattern or print amount included in the image recorded on the surface of the base material, thereby calculating the first Get measurements.
本願の第11発明は、第9発明または第10発明の印刷装置であって、前記供給部から前記ヘッドに供給される前記処理物質の温度を計測して第3計測値を取得する第3計測部をさらに有し、前記学習モデルは、さらに前記第3計測値を入力変数とする。 An eleventh invention of the present application is the printing apparatus according to the ninth or tenth invention, wherein the temperature of the processing material supplied from the supply unit to the head is measured to obtain a third measurement value. a unit, wherein the learning model further uses the third measured value as an input variable.
本願の第12発明は、第9発明から第11発明までのいずれか1発明の印刷装置であって、前記ヘッドの外部の環境温度を計測して第4計測値を取得する第4計測部をさらに有し、前記学習モデルは、さらに前記第4計測値を入力変数とする。 A twelfth invention of the present application is the printing apparatus according to any one of the ninth to eleventh inventions, further comprising a fourth measuring unit for measuring the environmental temperature outside the head to obtain a fourth measured value. The learning model further has the fourth measured value as an input variable.
本願の第13発明は、第9発明から第12発明までのいずれか1発明の印刷装置であって、前記予測値と、予め設定された目標値との差異に基づいて、前記加熱部をフィードバック制御する温調部をさらに有する。 A thirteenth invention of the present application is the printing apparatus according to any one of the ninth invention to the twelfth invention, wherein the heating unit is fed back based on a difference between the predicted value and a preset target value. It further has a temperature controller for controlling.
本願の第1発明~第13発明によれば、機械学習により得られた予測モデルを使用することによって、所定時間後のヘッド内の処理物質の温度を予測することができる。そして、当該予測結果に基づいて、ヘッドに供給される処理物質を加熱することによって、ヘッド内の処理物質の温度を高精度に制御できる。この結果、ヘッドから吐出される処理物質の消費量が変動したり、吐出に伴い新たに貯留される処理物質の量が変化したりする場合でも、各ヘッドに貯留される処理物質の温度を所望の範囲に維持することができる。 According to the first to thirteenth inventions of the present application, by using a prediction model obtained by machine learning, it is possible to predict the temperature of the material to be processed inside the head after a predetermined period of time. By heating the processing substance supplied to the head based on the prediction result, the temperature of the processing substance in the head can be controlled with high accuracy. As a result, even if the consumption of the processing substance ejected from the head fluctuates or the amount of the processing substance newly stored along with the ejection changes, the temperature of the processing substance stored in each head can be kept as desired. can be maintained in the range of
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<1.第1実施形態>
<1-1.印刷装置の構成>
図1は、本発明の一実施形態に係る印刷装置1の構成を概念的に示した図である。この印刷装置1は、長尺帯状の基材9を搬送しつつ、複数のヘッド21~24から基材9へ向けてインクの液滴を吐出することにより、基材9の表面に画像を記録し、および基材9の表面に印字する、インクジェット方式の装置である。基材9は、印刷用紙であってもよく、あるいは、樹脂製のフィルムであってもよい。また、基材9は、段ボール、金属箔、またはガラス製の基材であってもよい。
<1. First Embodiment>
<1-1. Configuration of Printing Apparatus>
FIG. 1 is a diagram conceptually showing the configuration of a
図1に示すように、印刷装置1は、搬送機構10、印刷部20、供給部30、加熱部40、複数の第1計測部51、複数の第2計測部52、後述する図3に示す複数の第3計測部53、第4計測部54、エンコーダ60、カメラ70、複数の各種センサ80、およびコンピュータ90を備えている。
As shown in FIG. 1, the
搬送機構10は、所定の搬送経路に沿って基材9をその長手方向に沿う搬送方向に搬送する機構である。本実施形態の搬送機構10は、巻き出し部11、複数の搬送ローラ12、および巻き取り部13を有する。基材9は、当該複数のローラに掛け渡される。また、基材9は、巻き出し部11から繰り出され、複数の搬送ローラ12により構成される搬送経路に沿って搬送される。各搬送ローラ12は、搬送方向に対して垂直な方向に延びる軸を中心として回転することにより、基材9を搬送経路の下流側へ案内する。搬送後の基材9は、巻き取り部13へ回収される。また、基材9には、搬送方向の張力が掛けられている。これにより、搬送中における基材9の弛みや皺が抑制される。
The
搬送機構10は、一部のローラ(以下、「駆動ローラ」と称する)を回転させるモータ14をさらに有する。搬送機構10は、複数のモータ14を備えていてもよい。モータ14は、コンピュータ90と電気的に接続されている。モータ14の駆動時には、コンピュータ90の後述するモータ駆動部95から、モータ14を回転駆動させるための指令値が入力される。そうすると、モータ14が、指令値に応じて駆動し、駆動ローラが回転する。この結果、巻き出し部11から巻き取り部13へ向けて、基材9が搬送される。
The
印刷部20は、搬送機構10により搬送される基材9に対して、インクの液滴(以下「インク滴」と称する)を吐出する処理部である。本実施形態の印刷部20は、第1ヘッド21、第2ヘッド22、第3ヘッド23、および第4ヘッド24を有する。本実施形態の第1ヘッド21、第2ヘッド22、第3ヘッド23、および第4ヘッド24は、互いに同じ構造を有する。また、第1ヘッド21、第2ヘッド22、第3ヘッド23、および第4ヘッド24は、基材9の搬送方向に沿って、間隔をあけて配列されている。なお、基材9は、複数のヘッド21~24の下方において、複数のヘッド21~24の配列方向と略平行に移動する。このとき、基材9の表面(印刷面)は、上方(各ヘッド21~24側)に向いている。
The
また、第1ヘッド21、第2ヘッド22、第3ヘッド23、および第4ヘッド24はそれぞれ、インクを貯留することが可能な内部空間と、複数のノズル201とを有する。図2は、印刷部20の付近における印刷装置1の部分上面図である。図2中に破線で示したように、複数のノズル201は、各ヘッド21~24の下面において、基材9の幅方向と平行に配列されている。また、複数のノズル201はそれぞれ、図示を省略した圧力発生素子としてのピエゾ素子と、各ヘッド21~24の内部空間に連通する吐出口とを有する。インクの吐出時には、上記の内部空間から吐出口付近へインクが流下し、ピエゾ素子の作用により、吐出口付近のインクが加圧され、吐出口からインクが液滴として吐出される。ただし、ノズル201は、圧力発生素子としてヒータを用いることにより、吐出口付近のインクを加熱して泡を発生させる、いわゆるサーマル方式であってもよい。
Also, each of the
各ヘッド21~24は、複数のノズル201から基材9の上面へ向けて、多色画像の色成分となるK(ブラック)、C(シアン)、M(マゼンタ)、Y(イエロー)の各色のインク滴を、それぞれ吐出する。すなわち、第1ヘッド21は、搬送経路上の処理位置である第1印刷位置P1において、基材9の上面に、処理物質としてのK色のインク滴を吐出する。第2ヘッド22は、第1印刷位置P1よりも下流側の処理位置である第2印刷位置P2において、基材9の上面に、処理物質としてのC色のインク滴を吐出する。第3ヘッド23は、第2印刷位置P2よりも下流側の処理位置である第3印刷位置P3において、基材9の上面に、処理物質としてのM色のインク滴を吐出する。第4ヘッド24は、第3印刷位置P3よりも下流側の処理位置である第4印刷位置P4において、基材9の上面に、処理物質としてのY色のインク滴を吐出する。
Each of the
本実施形態では、第1印刷位置P1、第2印刷位置P2、第3印刷位置P3、および第4印刷位置P4は、基材9の搬送方向に沿って、等間隔に配列されている。4つのヘッド21~24は、インク滴を吐出することによって、基材9の上面に、それぞれ単色画像を記録する。そして、4つの単色画像の重ね合わせにより、基材9の上面に、多色画像が形成される。また、各ヘッド21~24は、インク滴を吐出することによって、基材9の上面に、印字を行うこともできる。
In this embodiment, the first printing position P1, the second printing position P2, the third printing position P3, and the fourth printing position P4 are arranged at equal intervals along the conveying direction of the
供給部30は、処理物質としてのインクを4つのヘッド21~24に供給するユニットである。図3は、印刷装置1の一部の構成を概念的に示した図である。図3に示すように、供給部30は、第1タンク311、第2タンク312、第3タンク313、および第4タンク314と、第1配管321、第2配管322、第3配管323、および第4配管324と、第1ポンプ331、第2ポンプ332、第3ポンプ333、および第4ポンプ334と、4つの流量計34とを有する。
The
第1タンク311には、K色のインクが予め貯留されている。第2タンク312には、C色のインクが予め貯留されている。第3タンク313には、M色のインクが予め貯留されている。第4タンク314には、Y色のインクが予め貯留されている。
K-color ink is stored in the
第1配管321の一端は、第1ヘッド21の内部空間に接続される。第1配管321の他端は、第1タンク311に接続される。また、本実施形態の第1配管321には、図示を省略した電磁弁および脱気モジュールと、第1ポンプ331とが介挿される。電磁弁は、第1配管321におけるインクの流路の開放および閉止を切り替える。第1ポンプ331は、第1配管321内に第1タンク311から第1ヘッド21へと向かうインクの流れを発生させる。第1ポンプ331には、例えば、ブラシレスモータを搭載したポンプが用いられる。電磁弁の切り替えによって第1配管321におけるインクの流路を開放した状態で、第1ポンプ331を駆動させると、第1タンク311から第1ヘッド21へとインクが供給される。
One end of the
第1ヘッド21から基材9へ向けてK色のインク滴が吐出されると、第1ヘッド21内のK色のインクの量が減少する。このとき、コンピュータ90の後述するポンプ制御部97から、第1ポンプ331を駆動させるための指令値が入力される。これにより、第1ポンプ331が指令値に応じて駆動し、第1ヘッド21内のK色のインクの減少量に応じた量のインクが、第1タンク311から第1ヘッド21へと供給される。すなわち、供給部30は、第1ヘッド21から吐出されるK色のインクの量に応じた相当量のK色のインクを、第1ヘッド21に供給する。なお、第1タンク311から第1ヘッド21へと供給されるK色のインクは、途中で上記の脱気モジュールにより脱気される。
When the K-color ink droplets are ejected from the
同様に、第2ポンプ332が駆動することにより、第2タンク312から第2ヘッド22へとC色のインクが供給される。供給部30は、第2ヘッド22から吐出されるC色のインクの量に応じた相当量のC色のインクを、第2ヘッド22に供給する。同様に、第3ポンプ333が駆動することにより、第3タンク313から第3ヘッド23へとM色のインクが供給される。供給部30は、第3ヘッド23から吐出されるM色のインクの量に応じた相当量のM色のインクを、第3ヘッド23に供給する。同様に、第4ポンプ334が駆動することにより、第4タンク314から第4ヘッド24へとY色のインクが供給される。供給部30は、第4ヘッド24から吐出されるY色のインクの量に応じた相当量のY色のインクを、第4ヘッド24に供給する。
Similarly, by driving the
さらに、本実施形態の4つの配管321~324には、それぞれ流量計34が介挿される。流量計34は、各配管321~324内を流れるインクの流量を計測する。すなわち、流量計34は、供給部30から各ヘッド21~24に供給される各色のインクの上記相当量を計測し、計測結果として計測値Mfを取得する。また、流量計34は、コンピュータ90と電気的に接続されている。そして、流量計34は、計測値Mfに係るデータを、コンピュータ90へ出力する。
Furthermore, a
加熱部40は、供給部30から各ヘッド21~24に供給される各色のインクを加熱する。加熱部40には、例えば、ヒータが用いられる。また、本実施形態の加熱部40は、各タンク311~314に貯留された各色のインクを加熱する構成を有する。しかしながら、加熱部40は、各配管321~324を流れる各色のインクを加熱するように構成されていてもよい。また、加熱部40は、各ヘッド21~24付近において各色のインクを加熱する構成を有していてもよい。さらに、各配管321~324に、各色のインクを一時的に貯留するためのリザーバを設け、加熱部40は、当該リザーバにて貯留される各色のインクを加熱する構成を有していてもよい。また、印刷装置1は、これらの複数の箇所に設けられた複数の加熱部40を有していてもよい。
The
4つのヘッド21~24には、それぞれ第1計測部51が搭載される。第1計測部51は、例えば、電気回路基板により構成される。後述のとおり、各ヘッド21~24は、コンピュータ90の後述する印刷指示部96によって制御され、基材9の上面にインク滴を吐出することによって、基材9の表面に画像を記録し、および基材9の表面に印字する。第1ヘッド21に搭載された第1計測部51は、第1ヘッド21から吐出される処理物質としてのK色のインクの量を、基材9の表面に記録される画像に含まれる印刷パターンおよび印字量から算出し、算出結果として第1計測値Me1を取得する。また、第1計測部51は、コンピュータ90と電気的に接続されている。第1計測部51は、第1計測値Me1に係るデータを、コンピュータ90へ出力する。
A
同様に、第2ヘッド22に搭載された第1計測部51は、第2ヘッド22から吐出される処理物質としてのC色のインクの量を、基材9の表面に記録される画像に含まれる印刷パターンまたは印字量から算出し、算出結果としての第1計測値Me1に係るデータを、コンピュータ90へ出力する。また、第3ヘッド23に搭載された第1計測部51は、第3ヘッド23から吐出される処理物質としてのM色のインクの量を、基材9の表面に記録される画像に含まれる印刷パターンまたは印字量から算出し、算出結果としての第1計測値Me1に係るデータを、コンピュータ90へ出力する。また、第4ヘッド24に搭載された第1計測部51は、第4ヘッド24から吐出される処理物質としてのY色のインクの量を、基材9の表面に記録される画像に含まれる印刷パターンまたは印字量から算出し、算出結果としての第1計測値Me1に係るデータを、コンピュータ90へ出力する。
Similarly, the
4つのヘッド21~24には、それぞれ第2計測部52が搭載される。第2計測部52は、例えば、温度センサにより構成される。第1ヘッド21に搭載された第2計測部52は、第1ヘッド21内のK色のインクの温度を計測し、計測結果として第2計測値Mt2を取得する。また、第2計測部52は、コンピュータ90と電気的に接続されている。第2計測部52は、第2計測値Mt2に係るデータを、コンピュータ90へ出力する。
A
同様に、第2ヘッド22に搭載された第2計測部52は、第2ヘッド22内のC色のインクの温度を計測し、計測結果としての第2計測値Mt2に係るデータを、コンピュータ90へ出力する。また、第3ヘッド23に搭載された第2計測部52は、第3ヘッド23内のM色のインクの温度を計測し、計測結果としての第2計測値Mt2に係るデータを、コンピュータ90へ出力する。また、第4ヘッド24に搭載された第2計測部52は、第4ヘッド24内のY色のインクの温度を計測し、計測結果としての第2計測値Mt2に係るデータを、コンピュータ90へ出力する。
Similarly, the
本実施形態の4つの配管321~324における4つのヘッド21~24付近には、それぞれ第3計測部53が介挿される。第3計測部53は、例えば、温度センサにより構成される。第1配管321に介挿される第3計測部53は、供給部30から第1ヘッド21に供給されるK色のインクの温度を計測し、計測結果として第3計測値Mt3を取得する。また、第3計測部53は、コンピュータ90と電気的に接続されている。第3計測部53は、第3計測値Mt3に係るデータを、コンピュータ90へ出力する。
A
同様に、第2配管322に介挿される第3計測部53は、供給部30から第2ヘッド22に供給されるC色のインクの温度を計測し、計測結果としての第3計測値Mt3に係るデータを、コンピュータ90へ出力する。また、第3配管323に介挿される第3計測部53は、供給部30から第3ヘッド23に供給されるM色のインクの温度を計測し、計測結果としての第3計測値Mt3に係るデータを、コンピュータ90へ出力する。また、第4配管324に介挿される第3計測部53は、供給部30から第4ヘッド24に供給されるY色のインクの温度を計測し、計測結果としての第3計測値Mt3に係るデータを、コンピュータ90へ出力する。ただし、第3計測部53は、各タンク311~314内に設けられてもよい。そして、第3計測部53は、各タンク311~314内の各色のインクの温度を計測するものであってもよい。
Similarly, the
第4計測部54は、4つのヘッド21~24の外部に配置される。第4計測部54は、例えば、温度センサにより構成される。第4計測部54は、4つのヘッド21~24の外部の環境温度を計測し、計測結果として第4計測値Mt4を取得する。また、第4計測部54は、コンピュータ90と電気的に接続されている。第4計測部54は、第4計測値Mt4に係るデータを、コンピュータ90へ出力する。
The
なお、4つのヘッド21~24の搬送方向下流側に、基材9の印刷面(表面)にインクを定着させる定着部が、さらに設けられていてもよい。定着部は、例えば、基材9へ向けて加熱された気体を吹き付けて、基材9に付着したインクを乾燥させる。ただし、定着部は、UV硬化性のインクに紫外線を照射することにより、インクを硬化させるものであってもよい。
A fixing section for fixing ink to the printing surface (front surface) of the
エンコーダ60は、複数の搬送ローラ12のうちの1つ(図1の例では、搬送ローラ121)の軸芯に取り付けられる。エンコーダ60は、搬送ローラ121の回転駆動量を検出し、搬送ローラ121の回転に同期した連続パルス信号を、コンピュータ90へ出力する。連続パルス信号は、搬送ローラ121を含む複数の搬送ローラ12によって搬送される基材9の搬送速度の経時変化を反映したデータとなる。ただし、エンコーダ60は、必ずしも設けられなくてもよい。
The
カメラ70は、印刷部20を通過した基材9の印刷面(表面)を撮影する撮像装置である。カメラ70は、4つのヘッド21~24よりも搬送経路の下流側の撮影位置P5において、基材9の印刷面に対向して配置される。カメラ70には、例えば、CCDやCMOS等の撮像素子が、幅方向に複数配列されたラインセンサが使用される。搬送機構10により基材9が搬送されている間、カメラ70は、基材9の印刷面を常に撮影することにより、印刷済みの基材9の画像データを取得する。そして、カメラ70は、得られた画像データを、コンピュータ90へ出力する。ただし、カメラ70は、必ずしも設けられなくてもよい。
The
複数の各種センサ80は、上記に挙げられたものの他に、基材9の搬送状態を計測する計測器である。複数の各種センサ80は、基材9の搬送経路上の複数の計測箇所に設けられている。各種センサ80は、各計測箇所において、それぞれ計測値を取得する。各種センサ80の計測項目には、例えば、基材9の上下変位(基材9に対して垂直な方向の変位量)、基材9に掛かる張力、基材9のエッジ9E(図2参照)の幅方向の位置、等を含めることができる。なお、同一の項目を計測する各種センサ80が、搬送経路の複数の位置に配置されていてもよい。搬送機構10により基材9が搬送されている間、複数の各種センサ80は、各計測箇所の状態を、常に計測する。そして、各種センサ80は、得られた計測値を示すデータを、コンピュータ90へ出力する。ただし、各種センサ80は、必ずしも設けられなくてもよい。
A plurality of
コンピュータ90は、印刷装置1を制御するための情報処理装置である。図4は、コンピュータ90と、印刷装置1の各部との接続を示したブロック図である。図4中に概念的に示したように、コンピュータ90は、CPU等のプロセッサ901、RAM等のメモリ902、およびハードディスクドライブ等の記憶部903を有する。記憶部903には、後述する学習処理および印刷処理を実行するためのコンピュータプログラム90Pが、記憶されている。
The
また、図4に示すように、コンピュータ90は、上記の搬送機構10のモータ14、印刷部20の4つのヘッド21~24、供給部30の4つのポンプ331~334および4つの流量計34、加熱部40、4つの第1計測部51、4つの第2計測部52、4つの第3計測部53、第4計測部54、エンコーダ60、カメラ70、および複数の各種センサ80と、それぞれ通信可能に接続されている。コンピュータ90は、コンピュータプログラム90Pに従って、これらの各部を動作制御する。これにより、後述する学習処理および印刷処理が進行する。
Further, as shown in FIG. 4, the
<1-2.コンピュータの機能について>
この印刷装置1のコンピュータ90は、各ヘッド21~24内のインクの将来の温度を予測し、その予測値に基づいて、加熱部40をフィードバック制御する機能を有する。図5は、コンピュータ90における機能を、概念的に示したブロック図である。図5に示すように、コンピュータ90は、データ蓄積部91、学習部92、ヘッド温度予測部93、温調部94、モータ駆動部95、印刷指示部96、およびポンプ制御部97を有する。これらの各機能は、コンピュータ90が、コンピュータプログラム90Pに従って動作することにより、実現される。なお、コンピュータ90は、供給部30の電磁弁および脱気モジュールの駆動を制御する機能をさらに有していてもよい。
<1-2. Computer functions>
The
上記のとおり、モータ駆動部95は、モータ14に対して、モータ14を回転駆動させるための指令値を入力する。これにより、モータ14は、指令値に応じて駆動し、駆動ローラが回転する。この結果、巻き出し部11から巻き取り部13へ向けて、基材9が搬送される。
As described above, the
また、印刷指示部96は、入稿された画像データIに基づいて、各ヘッド21~24からのインク滴の吐出動作を制御する。これにより、各ヘッド21~24による各処理位置において、4つのヘッド21~24は、インク滴を吐出することによって、基材9の上面に、それぞれ単色画像を記録する。そして、4つの単色画像の重ね合わせにより、基材9の上面に、多色画像が形成される。また、各ヘッド21~24は、インク滴を吐出することによって、基材9の上面に、印字を行うこともできる。
The
また、上記のとおり、各ヘッド21~24から基材9へ向けてインク滴が吐出されると、各ヘッド21~24内のインクの量が減少する。各ヘッド21~24に搭載された第1計測部51は、吐出されるインクの量を、基材9の表面に記録される画像に含まれる印刷パターンおよび印字量から算出し、算出結果として第1計測値Me1に係るデータを、コンピュータ90へ出力する。ポンプ制御部97は、第1計測値Me1に基づき、各ポンプ331~334に対して、各ポンプ331~334を駆動させるための指令値を入力する。この結果、各ポンプ331~334が指令値に応じて駆動することにより、各ヘッド21~24から吐出されるインクの量に応じた相当量のインクが、供給部30から各ヘッド21~24へ供給される。
Further, as described above, when ink droplets are ejected from each of the
データ蓄積部91は、後述する学習処理に使用するデータを蓄積するための処理部である。4つの第1計測部51から入力された第1計測値Me1、4つの第2計測部52から入力された第2計測値Mt2、4つの第3計測部53から入力された第3計測値Mt3、および第4計測部54から入力された第4計測値Mt4は、データ蓄積部91に記憶される。データ蓄積部91は、これらの計測値を、これらの計測値が取得された計測時刻とともに記憶する。
The
なお、データ蓄積部91は、4つの流量計34から入力された計測値Mf、エンコーダ60から入力された連続パルス信号、カメラ70から入力された画像データ、および複数の各種センサ80から入力された各種データを、これらの計測値およびデータが取得された計測時刻とともに、さらに記憶してもよい。
The
学習部92は、第1計測値Me1、第3計測値Mt3、および第4計測値Mt4と、各ヘッド21~24内のインクの温度との関係を学習するための処理部である。学習部92は、データ蓄積部91から、学習用データDlを読み出す。学習用データDlには、ある時刻t1における第1計測値Me1、第3計測値Mt3、および第4計測値Mt4と、その時刻t1よりも所定時間後(例えば数秒後)の時刻t2における各ヘッド21~24内のインクの温度の実測値である第2計測値Mt2とが、含まれる。学習部92は、データ蓄積部91から、このような学習用データDlを、時刻を変えて多数読み出す。
The
学習部92は、第1計測値Me1、第3計測値Mt3、および第4計測値Mt4を入力変数とし、第1計測値Me1、第3計測値Mt3、および第4計測値Mt4の計測時刻から所定時間後の時刻における各ヘッド21~24内のインクの温度の実測値である第2計測値Mt2を目的変数とする学習モデルM0を、教師あり機械学習アルゴリズムにより学習処理する。学習部92は、このような学習処理を、所定の終了条件を満たすまで繰り返す。これにより、学習部92は、第1計測値Me1、第3計測値Mt3、および第4計測値Mt4に基づいて、所定時間後の各ヘッド21~24内のインクの温度を出力する予測モデルM1を生成することができる。学習処理の詳細については、後述する。
The
学習部92において使用される機械学習アルゴリズムは、単純な回帰アルゴリズムでもよいし、ランダムフォレストや勾配ブースティングに代表される木のモデルでもよい。また、学習部92において使用される機械学習アルゴリズムは、畳み込みニューラルネットワークのような深層学習アルゴリズムでもよい。また、印刷装置1に使用されるインクの種類や特性ごとに、適切な機械学習アルゴリズムや入力変数の組合せを選定してもよい。
The machine learning algorithm used in the
ヘッド温度予測部93は、第1計測値Me1、第3計測値Mt3、および第4計測値Mt4に基づいて、第1計測値Me1、第3計測値Mt3、および第4計測値Mt4の計測時刻から所定時間後の時刻における各ヘッド21~24内のインクの温度の予測値を算出するための処理部である。ヘッド温度予測部93は、学習部92により生成された予測モデルM1を使用して、各ヘッド21~24内のインクの温度を予測する。ヘッド温度予測部93は、第1計測値Me1、第3計測値Mt3、および第4計測値Mt4を、予測モデルM1へ入力する。すると、予測モデルM1から、第1計測値Me1、第3計測値Mt3、および第4計測値Mt4に対応する、各ヘッド21~24内のインクの温度の予測値Dfが出力される。ヘッド温度予測部93は、この予測モデルM1から出力された予測値Dfを、温調部94へ入力する。
Based on the first measured value Me1, the third measured value Mt3, and the fourth measured value Mt4, the head
温調部94は、加熱部40を動作制御するための処理部である。温調部94は、ヘッド温度予測部93から入力された予測値Dfと、予め設定された目標値Dsとの差異に基づいて、フィードバック制御を行うことにより、制御値を算出する。そして、温調部94は、算出された制御値を含む制御信号Dcを、加熱部40へ出力する。これにより、加熱部40が駆動することにより、4つのタンク311~314に貯留された各色のインクが加熱される。この結果、4つのタンク311~314、4つの配管321~324、および4つのヘッド21~24におけるインクが所定の温度になるように調整することができる。
The
<1-3.学習処理について>
続いて、上記の印刷装置1において実行される学習処理について、説明する。図6は、学習処理の流れを示すフローチャートである。
<1-3. About the learning process>
Next, learning processing executed in the
図6に示すように、学習処理を行うときには、まず、搬送機構10を動作させて、基材9を所定の搬送経路に沿って長手方向に搬送しながら、基材9の表面に各ヘッド21~24からインク滴を吐出することによって、基材9の表面に画像を記録または印字する(ステップS1)。また、各ポンプ331~334を駆動させて、各ヘッド21~24から吐出されるインクの量に応じた相当量のインクを、供給部30から各ヘッド21~24に供給する(ステップS2)。また、加熱部40を動作させて、供給部30から各ヘッド21~24に供給されるインクを加熱する(ステップS3)。なお、本実施形態では、ステップS1~後述するステップS5を、並行して行う。
As shown in FIG. 6, when performing the learning process, first, the
また、4つの第1計測部51、4つの第2計測部52、4つの第3計測部53、および第4計測部54によって、第1計測値Me1、第2計測値Mt2、第3計測値Mt3、および第4計測値Mt4を取得する(ステップS4)。
Further, the four
具体的には、第1計測部51は、ステップS1において各ヘッド21~24から吐出されるインクの量を、基材9の表面に記録される画像に含まれる印刷パターンおよび印字量から算出し、算出結果として第1計測値Me1に係るデータを、コンピュータ90へ出力する。ただし、ステップS2において供給部30から各ヘッド21~24に供給される各色のインクの相当量を、流量計34を用いて計測した計測値Mfを、第1計測部51による第1計測値Me1の替わりに、または第1計測部51による第1計測値Me1に併せて、「第1計測値」として用いてもよい。
Specifically, the
また、第2計測部52は、各ヘッド21~24内のインクの温度を計測し、計測結果として第2計測値Mt2に係るデータを、コンピュータ90へ出力する。また、第3計測部53は、供給部30から各ヘッド21~24に供給される各色のインクの温度を計測し、計測結果として第3計測値Mt3に係るデータを、コンピュータ90へ出力する。また、第4計測部54は、4つのヘッド21~24の外部の環境温度を計測し、計測結果として第4計測値Mt4に係るデータを、コンピュータ90へ出力する。
The
さらに、エンコーダ60は、搬送ローラ121の回転駆動量を検出し、搬送ローラ121の回転に同期した連続パルス信号を、コンピュータ90へ出力してもよい。また、カメラ70は、基材9の印刷面を常に撮影することにより、印刷済みの基材9の画像データを取得し、コンピュータ90へ出力してもよい。また、複数の各種センサ80は、基材9の上下変位、基材9に掛かる張力、および基材9のエッジ9Eの幅方向の位置等を計測し、計測結果に係るデータを、コンピュータ90へ出力してもよい。そして、コンピュータ90に入力された、これらのデータを、後述するステップS5においてデータ蓄積部91に記憶し、ステップS6において学習用データDlとして取得するとともに、ステップS7の学習処理において入力変数としてもよい。
Furthermore, the
データ蓄積部91は、4つの第1計測部51から入力された第1計測値Me1、4つの第2計測部52から入力された第2計測値Mt2、4つの第3計測部53から入力された第3計測値Mt3、および第4計測部54から入力された第4計測値Mt4を、これらの計測値が取得された計測時刻とともに記憶する(ステップS5)。
The
学習に必要なデータが十分に蓄積されると、次に、学習部92は、データ蓄積部91から学習用データDlを取得する(ステップS6)。学習用データDlには、ある時刻t1における第1計測値Me1、第3計測値Mt3、および第4計測値Mt4と、その時刻t1よりも所定時間後(例えば数秒後)の時刻t2における各ヘッド21~24内のインクの温度の実測値である第2計測値Mt2とが、含まれる。
When the data necessary for learning are sufficiently accumulated, the
続いて、後述する予測モデルM1の原型となる学習モデルM0を用意する。学習モデルM0は、記憶部903にインストールされる。そして、学習部92は、学習用データDlに含まれる、ある計測時刻の第1計測値Me1、第3計測値Mt3、および第4計測値Mt4を入力変数とし、学習用データDlに含まれる、第1計測値Me1、第3計測値Mt3、および第4計測値Mt4の計測時刻から所定時間後の時刻における第2計測値Mt2を目的変数とする上記の学習モデルM0を、教師あり機械学習アルゴリズムにより、学習処理する(ステップS7)。このとき、学習部92は、第1計測値Me1、第3計測値Mt3、および第4計測値Mt4の計測時刻から所定時間後の時刻における第2計測値Mt2の取得結果を教師データとして、教師データと、学習モデルM0からの出力値との差が小さくなるように、学習モデルM0に含まれる複数のパラメータを調整しつつ更新保存することによって、学習モデルM0を学習処理する。
Subsequently, a learning model M0 is prepared as a prototype of a prediction model M1, which will be described later. Learning model M0 is installed in
その後、学習部92は、所定の終了条件を満たすか否かを判定する(ステップS8)。終了条件は、例えば、第1計測値Me1、第3計測値Mt3、および第4計測値Mt4を学習モデルM0に入力した際の学習モデルM0からの出力値(予測結果)と、学習モデルM0に入力された第1計測値Me1、第3計測値Mt3、および第4計測値Mt4の計測時刻から所定時間後の時刻における第2計測値Mt2の取得結果(実測値)との差が、予め設定された閾値よりも小さくなること、とすればよい。また、終了条件は、ステップS6~S7の繰り返し回数が、予め設定された閾値に到達すること、としてもよい。終了条件を満たしていない場合(ステップS8:No)、学習部92は、上記のステップS6~S7の処理を繰り返す。その際、学習用データDlは、前回と異なる時刻のものを使用してもよい。
After that, the
ステップS6~S7の学習処理が繰り返されることにより、学習モデルM0の予測精度が向上する。やがて、終了条件が満たされると(ステップS8:Yes)、学習部92は、学習処理を終了する。なお、以下では、学習処理が完了した後の学習モデルM0を、予測モデルM1と呼ぶこととする。すなわち、上記の学習方法により、第1計測値Me1、第3計測値Mt3、および第4計測値Mt4に基づいて、所定時間後の各ヘッド21~24内のインクの温度を予測(出力)できる、学習済みの予測モデルM1が生成される。これにより、各ヘッド21~24から基材9に吐出されるインクの消費量が変動したり、新たに各ヘッド21~24に貯留されるインクの量が変化したりする場合でも、所定時間後の各ヘッド21~24内のインクの温度を、予測モデルM1を用いることによって高精度で予測(出力)できる。なお、学習部92は、生成された予測モデルM1を、ヘッド温度予測部93へ提供する。
By repeating the learning process of steps S6 to S7, the prediction accuracy of the learning model M0 is improved. When the end condition is eventually satisfied (step S8: Yes), the
なお、上記の学習処理を行う際には、所定数の学習用データDlを、1つの学習用データセットとしてもよい。そして、複数の学習用データセットについて、学習処理を行ってもよい。この場合、1つの学習用データセットに含まれる所定数の学習用データDlについてステップS6~S7の処理を行う間は、ステップS8の終了条件の判断を行うことなく、ステップS6~S7の処理を繰り返してもよい。そして、1つの学習用データセットに含まれる全ての学習用データDlについて、ステップS6~S7の処理が完了した時点で、ステップS8の終了条件の判断を行ってもよい。ステップS8において終了条件を満たさない場合には、別の学習用データセットについて、ステップS6~S7の学習処理を行ってもよい。 Note that, when performing the above learning process, a predetermined number of learning data Dl may be used as one learning data set. Then, learning processing may be performed on a plurality of learning data sets. In this case, while the processing of steps S6 to S7 is performed for a predetermined number of learning data Dl included in one learning data set, the processing of steps S6 to S7 is performed without determining the end condition of step S8. You can repeat. Then, the end condition of step S8 may be determined when the processing of steps S6 to S7 is completed for all the learning data Dl included in one learning data set. If the termination condition is not satisfied in step S8, the learning process of steps S6 and S7 may be performed on another learning data set.
また、上記の学習処理を行う際には、学習モデルM0に入力される第1計測値Me1、第3計測値Mt3、および第4計測値Mt4は、計測時刻が互いに異なるものであってもよい。この場合、上記の「(計測時刻から)所定時間(後の)」とは、第1計測値Me1、第3計測値Mt3、および第4計測値Mt4のそれぞれの計測時刻に対して異なる値であってもよい。 Further, when performing the above learning process, the first measured value Me1, the third measured value Mt3, and the fourth measured value Mt4 input to the learning model M0 may have different measurement times. . In this case, the above-mentioned "predetermined time (after) (from the measurement time)" is a different value for each measurement time of the first measured value Me1, the third measured value Mt3, and the fourth measured value Mt4. There may be.
<1-4.印刷処理について>
続いて、上記の学習処理の後に、印刷装置1において行う印刷処理について、説明する。図7は、印刷処理を行う際の印刷装置1の一部の構成を概念的に示した図である。図8は、印刷処理の流れを示すフローチャートである。
<1-4. About print processing>
Next, the printing process performed by the
図7および図8に示すように、印刷処理を行うときには、まず、搬送機構10を動作させて、基材9を所定の搬送経路に沿って長手方向に搬送しながら、基材9の表面に各ヘッド21~24からインク滴を吐出することによって、基材9の表面に画像を記録または印字する(ステップS9)。また、各ポンプ331~334を駆動させて、各ヘッド21~24から吐出されるインクの量に応じた相当量のインクを、供給部30から各ヘッド21~24に供給する(ステップS10)。また、加熱部40を動作させて、供給部30から各ヘッド21~24に供給されるインクを加熱する(ステップS11)。
As shown in FIGS. 7 and 8, when performing the printing process, first, the
また、4つの第1計測部51、4つの第3計測部53、および第4計測部54によって、第1計測値Me1、第3計測値Mt3、および第4計測値Mt4を取得する(ステップS12)。
Further, the four
具体的には、第1計測部51は、ステップS9において各ヘッド21~24から吐出されるインクの量を、基材9の表面に記録される画像に含まれる印刷パターンおよび印字量から算出し、算出結果として第1計測値Me1に係るデータを、コンピュータ90へ出力する。ただし、ステップS10において供給部30から各ヘッド21~24に供給される各色のインクの相当量を、流量計34を用いて計測した計測値Mfを、第1計測部51による第1計測値Me1の替わりに、または第1計測部51による第1計測値Me1に併せて、「第1計測値」として用いてもよい。
Specifically, the
また、第3計測部53は、供給部30から各ヘッド21~24に供給される各色のインクの温度を計測し、計測結果として第3計測値Mt3に係るデータを、コンピュータ90へ出力する。また、第4計測部54は、4つのヘッド21~24の外部の環境温度を計測し、計測結果として第4計測値Mt4に係るデータを、コンピュータ90へ出力する。
Further, the
なお、上記の学習処理において、エンコーダ60からの連続パルス信号、カメラ70からの画像データ、または複数の各種センサ80からの計測結果を用いて機械学習を行った場合、印刷処理においても、これらの信号やデータを取得して、コンピュータ90へ出力する。そして、後述するステップS13において、これらの信号やデータを入力変数として予測モデルM1へ入力する。
In the learning process described above, if machine learning is performed using the continuous pulse signal from the
ヘッド温度予測部93は、第1計測部51、第3計測部53、および第4計測部54から入力された、現在の第1計測値Me1、第3計測値Mt3、および第4計測値Mt4を入力変数として、予測モデルM1へ入力する。そうすると、予測モデルM1は、所定時間後の各ヘッド21~24内のインクの温度の予測値Dfを、算出(出力)する(ステップS13)。これにより、所定時間後の各ヘッド21~24内のインクの温度の予測値Dfを、精度よく推定することができる。ヘッド温度予測部93は、得られた予測値Dfを、温調部94へ入力する。
The head
温調部94は、所定時間後の各ヘッド21~24内のインクの温度の上記の推定方法によって算出された予測値Dfに基づいて、加熱部40の動作を制御する(ステップS14)。温調部94には、各ヘッド21~24内のインクの温度の目標値Dsが、予め設定されている。温調部94は、ヘッド温度予測部93から入力される予測値Dfが、目標値Dsに近づくように、加熱部40をフィードバック制御する。すなわち、温調部94は、予測値Dfと、予め設定された目標値Dsとの差異に基づいて、加熱部40をフィードバック制御することによって、各タンク311~314、各配管321~324、および各ヘッド21~24内のインクが所定の温度になるように調整することができる。
The
フィードバック制御には、例えば、PID制御が使用される。すなわち、温調部94は、予測値Dfと目標値Dsとの偏差、当該偏差の微分値、および当該偏差の積分値に基づいて、制御値を算出する。そして、当該制御値を含む制御信号Dcを、加熱部40へ出力する。これにより、加熱部40の加熱が制御され、各タンク311~314に貯留された各色のインクが加熱される。この結果、各タンク311~314に繋がる各配管321~324内、および各ヘッド21~24内のインクが所定の温度になるように調整することができる。
PID control, for example, is used for feedback control. That is, the
なお、印刷装置1は、ステップS9~ステップS13を、並行して行いつつ、ステップS11における加熱部40による加熱を、ステップS14のインクの温度調整方法に基づいて制御する。これにより、基材9の表面に画像を記録または印字しつつ、各ヘッド21~24内のインクの温度を適切な温度に維持することができるため、高い印刷品質を実現できる。
The
その後、コンピュータ90は、印刷処理を終了するか否かを判定する(ステップS15)。コンピュータ90は、印刷すべき画像データが残っている場合には、印刷処理を継続する(ステップS15:No)。この場合、コンピュータ90は、上記のステップS9~S14の処理を再度実行する。このように、コンピュータ90は、ステップS9~S14の処理を繰り返すことにより、各ヘッド21~24内のインクの温度を適切な温度に維持しながら、基材9を搬送しつつ印刷処理を進行させることができる。
After that, the
やがて、印刷すべき画像データが無くなると、コンピュータ90は、各部の動作を停止して、印刷処理を終了する(ステップS15:Yes)。
Eventually, when there is no more image data to be printed, the
以上のように、この印刷装置1では、機械学習により得られた予測モデルM1を用いて、所定時間後の各ヘッド21~24内のインクの温度を予測した結果に基づいて、各ヘッド21~24に供給される各色のインクを加熱する。これにより、各ヘッド21~24内のインクの温度を高精度に制御することができる。この結果、各ヘッド21~24から吐出されるインクの消費量が変動したり、インクの吐出に伴い新たに各ヘッド21~24に貯留されるインクの量が変化したりする場合でも、各ヘッド21~24に貯留される各色のインクの温度を適切な範囲に維持することができるため、高い印刷品質を実現できる。
As described above, in the
また、本実施形態の印刷装置1では、図8の印刷処理を実行しながら、図6の学習処理を、追加的に実行することも可能である。このようにすれば、印刷処理を実行しながら、予測モデルM1を随時更新できる。従って、印刷装置1の設置環境が変化した場合や、印刷装置1の状態が変化した場合でも、予測モデルM1の予測精度を、常に高い状態に維持できる。
Further, in the
<2.変形例>
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。
<2. Variation>
Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment.
上記の実施形態では、4つの第1計測部51から入力された第1計測値Me1、4つの第3計測部53から入力された第3計測値Mt3、および第4計測部54を、学習モデルM0および予測モデルM1の入力変数としていた。しかしながら、学習モデルM0および予測モデルM1の入力変数は、これに限定されない。学習モデルM0および予測モデルM1の入力変数は、少なくとも第1計測部51から入力された第1計測値Me1を含んでいればよい。
In the above embodiment, the first measured value Me1 input from the four
また、4つの第1計測部51から入力された第1計測値Me1は、各第1計測部51が搭載される各ヘッド21~24によって互いに異なる値となる。しかしながら、コンピュータ90における演算量を抑制するために、4つのヘッド21~24のうちのいずれかに搭載された第1計測部51による第1計測値Me1のみを、学習モデルM0および予測モデルM1の入力変数としてもよい。同様に、4つの配管321~324のうちのいずれかに介挿された第3計測部53による第3計測値Mt3のみを、学習モデルM0および予測モデルM1の入力変数としてもよい。また、4つのヘッド21~24のうちのいずれかに搭載された第2計測部52による第2計測値Mt2のみを、上記の学習処理において用いる教師データとしてもよい。
Also, the first measurement values Me1 input from the four
また、上記の実施形態では、第1計測値Me1、第2計測値Mt2、第3計測値Mt3、および第4計測値Mt4を、そのまま入力変数または教師データとして使用していた。しかしながら、これらの計測値に、フィルタ処理等の加工処理を行い、加工処理後の計測値を、入力変数または教師データとしてもよい。 Further, in the above embodiment, the first measured value Me1, the second measured value Mt2, the third measured value Mt3, and the fourth measured value Mt4 are used as they are as input variables or teacher data. However, these measured values may be subjected to processing such as filtering, and the processed measured values may be used as input variables or teacher data.
上記の実施形態では、供給部30から各ヘッド21~24に供給される各色のインクの相当量を計測するための4つの流量計34が、各配管321~324に介挿されていた。しかしながら、4つの流量計34の替わりに、または4つの流量計34に加えて、供給部30から各ヘッド21~24に供給される各色のインクの圧力を計測するための4つの圧力センサが、各配管321~324に介挿されていてもよい。
In the above-described embodiment, four
上記の実施形態では、供給部30から各ヘッド21~24へ、各色のインクが一方向に供給される構成を有していた。しかしながら、印刷装置1は、供給部30と各ヘッド21~24との間で、各色のインクが循環し、さらに当該循環経路上で、各色のインクが加熱される構造を有していてもよい。また、印刷装置1は、各ヘッド21~24内において、各色のインクが循環し、さらに当該循環経路上で、各色のインクが加熱される構成を有していてもよい。
In the embodiment described above, the ink of each color is supplied in one direction from the
また、上記の実施形態では、フィードバック制御の例として、PID制御を挙げた。しかしながら、フィードバック制御は、PI制御等の他の方法であってもよい。 Moreover, in the above embodiment, PID control was given as an example of feedback control. However, the feedback control may be another method such as PI control.
上記の実施形態では、第1計測値Me1、第3計測値Mt3、および第4計測値Mt4を入力変数とし、所定時間後の時刻における各ヘッド21~24内のインクの温度の実測値である第2計測値Mt2を目的変数とする学習モデルM0を、教師あり機械学習アルゴリズムにより学習処理していた。しかしながら、教師あり機械学習を行うのではなく、各ヘッド21~24内のインクの温度を適切な範囲に維持するために、加熱部を制御する制御値を高精度で出力できるように強化学習を行ってもよい。すなわち、各ヘッド21~24内のインクの温度の実測値である第2計測値Mt2が適切な範囲に維持されるように、加熱部を制御する制御値を更新しつつ保存する強化学習を行えばよい。
In the above embodiment, the first measured value Me1, the third measured value Mt3, and the fourth measured value Mt4 are used as input variables, and the temperature of the ink in each of the
また、上記の実施形態では、基材9の表面にインクを吐出する印刷装置1について説明した。しかしながら、本発明の印刷装置は、搬送機構により搬送される基材の表面に、インク以外の処理物質を吐出するものであってもよい。例えば、処理装置は、搬送機構により搬送される基材の表面に、レジスト液等を塗布するものであってもよい。
Further, in the above embodiment, the
また、上記の実施形態や変形例に登場した各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。 Also, the elements appearing in the above embodiments and modifications may be appropriately combined as long as there is no contradiction.
1 印刷装置
9 基材
10 搬送機構
20 印刷部
21 第1ヘッド
22 第2ヘッド
23 第3ヘッド
24 第4ヘッド
30 供給部
34 流量計
40 加熱部
51 第1計測部
52 第2計測部
53 第3計測部
54 第4計測部
90 コンピュータ
91 データ蓄積部
92 学習部
93 ヘッド温度予測部
94 温調部
311 第1タンク
312 第2タンク
313 第3タンク
314 第4タンク
321 第1配管
322 第2配管
323 第3配管
324 第4配管
331 第1ポンプ
332 第2ポンプ
333 第3ポンプ
334 第4ポンプ
Dc (加熱部を制御するための)制御信号
Df (ヘッド内のインクの温度の)予測値
Dl 学習用データ
Ds (ヘッド内のインクの温度の)目標値
M0 学習モデル
M1 予測モデル
Me1 第1計測値
Mf (流量計による)計測値
Mt2 第2計測値
Mt3 第3計測値
Mt4 第4計測値
1
Claims (13)
b)前記ヘッドから吐出される前記処理物質の量に応じた相当量の前記処理物質を、供給部から前記ヘッドに供給する工程と、
c)前記供給部から前記ヘッドに供給される前記処理物質を加熱する工程と、
d)前記工程a)において前記ヘッドから吐出される前記処理物質の量、または前記工程b)において供給される前記処理物質の前記相当量を計測して、第1計測値を取得する工程と、
e)前記ヘッド内の前記処理物質の温度を計測して第2計測値を取得する工程と、
を有し、
f)前記第1計測値を入力変数とし、前記第1計測値の計測時刻から所定時間後の時刻における前記ヘッド内の前記処理物質の温度を目的変数とする学習モデルを、機械学習アルゴリズムにより学習処理する工程と、
を有し、
前記工程f)では、前記第1計測値の計測時刻から前記所定時間後の時刻における前記第2計測値の取得結果を教師データとして、前記教師データと、前記学習モデルからの出力値との差が小さくなるように、前記学習モデルに含まれる複数のパラメータを調整しつつ更新保存する、学習方法。 a) a step of ejecting a treatment substance from a head onto the surface of a long strip-shaped substrate while transporting the substrate along a predetermined transport path in the longitudinal direction;
b) supplying a corresponding amount of the processing substance from a supply unit to the head according to the amount of the processing substance ejected from the head;
c) heating the material to be treated that is supplied from the supply unit to the head;
d) measuring the amount of the treatment substance ejected from the head in step a) or the equivalent amount of the treatment substance supplied in step b) to obtain a first measured value;
e) measuring the temperature of the material to be treated in the head to obtain a second measurement;
has
f) using a machine learning algorithm to learn a learning model using the first measured value as an input variable and the temperature of the material to be treated in the head at a time after a predetermined time from the measurement of the first measured value as an objective variable; a step of processing;
has
In the step f), the acquisition result of the second measurement value at the time after the predetermined time from the measurement time of the first measurement value is used as teacher data, and the difference between the teacher data and the output value from the learning model. A learning method that updates and saves while adjusting a plurality of parameters included in the learning model so that .
前記工程a)では、前記ヘッドから前記処理物質としてのインクを吐出して、前記基材の表面に画像を記録または印字し、
前記工程d)では、前記工程a)において前記ヘッドから吐出される前記処理物質の量を、前記基材の表面に記録される画像に含まれる印刷パターンまたは印字量から算出することによって、前記第1計測値を取得する、学習方法。 The learning method according to claim 1,
In the step a), an image is recorded or printed on the surface of the base material by ejecting ink as the treatment substance from the head,
In the step d), the amount of the treatment substance ejected from the head in the step a) is calculated from the print pattern or print amount included in the image recorded on the surface of the base material. A learning method that acquires 1 measured value.
g)前記供給部から前記ヘッドに供給される前記処理物質の温度を計測して第3計測値を取得する工程
をさらに有し、
前記工程f)では、さらに前記第3計測値を入力変数としつつ、前記学習モデルを学習処理する、学習方法。 The learning method according to claim 1 or claim 2,
g) further comprising measuring the temperature of the material to be treated supplied from the supply unit to the head to obtain a third measured value;
In the step f), the learning method further performs learning processing on the learning model while using the third measured value as an input variable.
h)前記ヘッドの外部の環境温度を計測して第4計測値を取得する工程
をさらに有し、
前記工程f)では、さらに前記第4計測値を入力変数としつつ、前記学習モデルを学習処理する、学習方法。 The learning method according to any one of claims 1 to 3,
h) further comprising measuring the ambient temperature outside the head to obtain a fourth measured value;
In the step f), the learning method performs learning processing on the learning model while using the fourth measurement value as an input variable.
q)前記ヘッドから吐出される前記処理物質の量に応じた前記相当量の前記処理物質を、前記供給部から前記ヘッドに供給する工程と、
r)前記供給部から前記ヘッドに供給される前記処理物質を、加熱部により加熱する工程と、
s)前記工程p)において前記ヘッドから吐出される前記処理物質の量、または前記工程q)において供給される前記処理物質の前記相当量を計測して、前記第1計測値を取得する工程と、
t)請求項5に記載の予測モデルに、前記第1計測値を入力変数として入力することによって、前記予測モデルから、前記ヘッド内の前記処理物質の温度の予測値を算出する工程と、
を有する、温度推定方法。 p) ejecting the treatment substance from the head onto the surface of the base material while conveying the long belt-like base material along the predetermined conveying path in the longitudinal direction;
q) supplying to the head from the supply unit the equivalent amount of the processing substance corresponding to the amount of the processing substance discharged from the head;
r) heating the treatment substance supplied from the supply unit to the head with a heating unit;
s) measuring the amount of the treatment substance ejected from the head in step p) or the equivalent amount of the treatment substance supplied in step q) to obtain the first measured value; ,
t) inputting the first measured value into the predictive model according to claim 5 as an input variable to calculate a predicted value of the temperature of the material to be treated in the head from the predictive model;
A temperature estimation method comprising:
前記搬送経路上の処理位置において、前記基材の表面にヘッドから処理物質を吐出する処理部と、
前記ヘッドから吐出される前記処理物質の量に応じた相当量の前記処理物質を、前記ヘッドに供給する供給部と、
前記供給部から前記ヘッドに供給される前記処理物質を加熱する加熱部と、
前記ヘッドから吐出される前記処理物質の量、または前記供給部から前記ヘッドに供給される前記処理物質の前記相当量を計測して、第1計測値を取得する第1計測部と、
前記ヘッド内の前記処理物質の温度を計測して第2計測値を取得する第2計測部と、
前記第1計測値を入力変数とし、前記第1計測値の計測時刻から所定時間後の時刻における前記ヘッド内の前記処理物質の温度を目的変数とする学習モデルを、機械学習アルゴリズムにより学習処理する学習部と、
前記第1計測値の計測時刻から前記所定時間後の時刻における前記ヘッド内の前記処理物質の温度の予測値を算出するヘッド温度予測部と、
を有し、
前記学習部は、前記第1計測値の計測時刻から前記所定時間後の時刻における前記第2計測値の取得結果を教師データとして、前記教師データと、前記学習モデルからの出力値との差が小さくなるように、前記学習モデルに含まれる複数のパラメータを調整しつつ更新保存することによって、前記学習モデルを学習処理する、印刷装置。 a transport mechanism for transporting a long strip-shaped base material in the longitudinal direction along a predetermined transport path;
a processing unit that ejects a processing substance from a head onto the surface of the substrate at a processing position on the transport path;
a supply unit that supplies the head with an amount of the processing substance corresponding to the amount of the processing substance ejected from the head;
a heating unit that heats the processing material supplied from the supply unit to the head;
a first measurement unit that measures the amount of the processing substance ejected from the head or the equivalent amount of the processing substance supplied from the supply unit to the head to obtain a first measurement value;
a second measuring unit that measures the temperature of the material to be processed in the head to obtain a second measured value;
A machine learning algorithm learns a learning model using the first measured value as an input variable and the objective variable as the temperature of the material to be treated in the head at a predetermined time after the measurement of the first measured value. the learning department;
a head temperature prediction unit that calculates a predicted value of the temperature of the material to be processed in the head at the time after the predetermined time from the measurement time of the first measurement value;
has
The learning unit uses the acquisition result of the second measured value at the time after the predetermined time from the measurement time of the first measured value as teacher data, and the difference between the teacher data and the output value from the learning model is A printing device that performs a learning process on the learning model by updating and saving a plurality of parameters included in the learning model so as to reduce the size of the learning model.
前記処理部は、前記ヘッドから前記処理物質としてのインクを吐出して、前記基材の表面に画像を記録または印字する印刷部であり、
前記第1計測部は、前記ヘッドから吐出される前記処理物質の量を、前記基材の表面に記録される画像に含まれる印刷パターンまたは印字量から算出することによって、前記第1計測値を取得する、印刷装置。 10. The printing device according to claim 9,
The processing unit is a printing unit that records or prints an image on the surface of the substrate by ejecting ink as the processing substance from the head,
The first measurement unit calculates the first measurement value by calculating the amount of the treatment substance ejected from the head from a print pattern or print amount included in an image recorded on the surface of the base material. The printer to retrieve.
前記供給部から前記ヘッドに供給される前記処理物質の温度を計測して第3計測値を取得する第3計測部
をさらに有し、
前記学習モデルは、さらに前記第3計測値を入力変数とする、印刷装置。 The printing device according to claim 9 or 10,
further comprising a third measurement unit that measures the temperature of the material to be processed supplied from the supply unit to the head to obtain a third measurement value;
The printing apparatus, wherein the learning model further uses the third measurement value as an input variable.
前記ヘッドの外部の環境温度を計測して第4計測値を取得する第4計測部
をさらに有し、
前記学習モデルは、さらに前記第4計測値を入力変数とする、印刷装置。 The printing device according to any one of claims 9 to 11,
further comprising a fourth measurement unit that measures the environmental temperature outside the head to obtain a fourth measurement value;
The printing apparatus, wherein the learning model further uses the fourth measurement value as an input variable.
前記予測値と、予め設定された目標値との差異に基づいて、前記加熱部をフィードバック制御する温調部
をさらに有する、印刷装置。 The printing device according to any one of claims 9 to 12,
A printing apparatus, further comprising a temperature control section that feedback-controls the heating section based on a difference between the predicted value and a preset target value.
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