JP6613053B2 - 加飾装置及び成形加飾システム - Google Patents

Description

本発明は、製品に加飾を施す加飾装置及び当該加飾装置を有する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製品の表面を装飾乃至は保護するための処理である。成形加飾システムは、材料から成形品を成形するとともに、その成形品に対して加飾を施すシステムである。

インクジェット式のプリントヘッド（以下、単に「ヘッド」ということがある。）によって製品を加飾する装置が知られている（例えば特許文献１）。特許文献１では、加飾される製品を３次元的に移動させる移動装置が開示されている。製品が３次元的に移動されることによって、製品とヘッドとは３次元的に相対移動し、ひいては、製品の複数の面乃至は曲面に対して加飾が施される。また、特許文献１では、ヘッドを移動させることによって製品とヘッドとを相対移動させることにも言及されている。

特開２０１４−２２１４３９号公報

ヘッドをロボットによって３次元的に移動させるような場合、例えば、ロボットの先端の速度（ヘッドの移動速度）が、ヘッドの印刷速度（別の観点ではインクの液滴の吐出周期）に対応した速さで定速になるまでには、助走期間（加速期間）が必要である。従って、ロボットによってヘッドを移動させる期間（別の観点では距離）のうち、助走期間等を除いた一部においてのみしか、加飾を行うことができない。その結果、例えば、加飾時間の長期化、及び、消費電力の増加が生じる。

従って、ヘッド及びその移動装置（例えばロボット）を好適に制御できる加飾装置及び成形加飾システムが提供されることが望ましい。

本発明の一態様に係る加飾装置は、複数のノズルから液滴を吐出するヘッドと、複数軸の駆動によって前記ヘッドを移動させることが可能な移動装置と、前記ヘッドを制御するヘッド制御部と、前記移動装置を制御する移動制御部と、を有し、前記移動制御部は、前記ヘッドの移動速度の情報を含む速度信号を前記ヘッド制御部に出力し、前記ヘッド制御部は、前記速度信号に基づいて、前記ヘッドの移動速度が遅いほど液滴の吐出周期が長くなるように前記ヘッドを制御する。

好適には、前記移動制御部は、前記移動装置に対する速度指令値から前記ヘッドの移動速度を算出し、その算出した移動速度の情報を含む前記速度信号を前記ヘッド制御部に出力する。

好適には、前記移動装置は、前記ヘッドの移動に係る速度を検出可能なセンサを有し、前記移動制御部は、前記センサによる速度の検出値から前記ヘッドの移動速度を算出し、その算出した移動速度の情報を含む前記速度信号を前記ヘッド制御部に出力する。

好適には、前記移動装置は、前記ヘッドの移動に係る速度を検出可能なセンサを有し、前記移動制御部は、前記移動装置に対する速度指令値と、前記センサによる速度の検出値との差である速度ドループ量に応じた速度で前記ヘッドを移動させる制御信号を前記移動装置に出力し、且つ、前記速度指令値及び速度ループゲインに基づいて前記ヘッドの移動速度の推定速度を算出し、その算出した推定速度の情報を含む前記速度信号を前記ヘッド制御部に出力する。

好適には、前記移動装置は、前記ヘッドの移動に係る位置を検出可能なセンサを有し、前記移動制御部は、前記移動装置に対する位置指令値と、前記センサによる位置の検出値との差である位置ドループ量に応じた速度で前記ヘッドを移動させる制御信号を前記移動装置に出力し、且つ、前記位置ドループ量から前記ヘッドの移動速度を算出し、その算出した移動速度の情報を含む前記速度信号を前記ヘッド制御部に出力する。

好適には、前記移動制御部は、前記移動装置の複数軸の速度を合成して前記ヘッドの移動速度を算出し、その算出した移動速度の情報を含む前記速度信号を前記ヘッド制御部に出力する。

本発明の一態様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、前記成形機とインラインで接続され、前記成形品に加飾を施す上記の加飾装置と、を有する。

上記の構成によれば、ヘッド及びその移動装置（例えばロボット）を好適に制御できる。

本発明の実施形態に係る成形加飾システムの構成を模式的に示す上面図。 図１の成形加飾システムにおけるプリンタの一部の構成を模式的に示す斜視図。 図２のプリンタにおけるロボットの信号処理系の一部の構成を示すブロック図。 図２のプリンタにおけるロボットの速度制御を説明するための図。 図２のプリンタの効果を説明するための図。

（成形加飾システム１の全体構成）
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、種々の容器、電子機器（例えば携帯電話機）の筐体、又は、比較的大型の機器の部品（例えば自動車のサイドミラー）である。

成形加飾システム１は、例えば、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、本実施形態において、画像は、絵だけでなく、例えば、模様、単色のベタパターン、及び、文字を含むものとする。

なお、スパッタ装置５、プリンタ７及びコート装置９は、いずれも成形品に加飾を施すもの（加飾装置）であるが、本発明に係る加飾装置の一例（本実施形態において本発明の特徴を有している加飾装置）は、プリンタ７である。

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不図示の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不図示の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、例えば、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は、例えば、成形品を保持する保持部２５と、保持部２５に保持された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。

コート装置９は、例えば、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、成形品を保持する保持部２９と、保持部２９に保持された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。

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。

（プリンタの基本構成）
図２は、プリンタ７のプリントヘッド側の構成を模式的に示す斜視図である。

プリンタ７は、ヘッド２７と、ヘッド２７を保持するロボット３５と、ヘッド２７及びロボット３５を制御する制御装置３７とを有している。

ロボット３５によってヘッド２７を３次元的に移動させることにより、ヘッド２７と不図示の成形品とが３次元的に相対移動される。この相対移動とともにヘッド２７からのインク滴の吐出がなされることにより、成形品の複数の面及び／又は曲面からなる表面に画像が形成される。なお、成形品を保持する保持部２５（図１）は、成形品を移動させる機能を有していない。ただし、保持部２５は、印刷の前後又は印刷中に成形品を移動させる機能を有していてもよい。

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。ヘッド２７の複数のノズルの、主走査方向における数、副走査方向における数、及び、その配置も適宜に設定されてよい。また、ヘッド２７は、１色のインクを吐出するものであってもよいし、複数色のインクを吐出するものであってもよい。

ヘッド２７は、ロボット３５によって、成形品に対して、互いに直交する２方向において移動可能である。従って、ヘッド２７及び後述するヘッド制御部５３は、シリアルヘッドのように主走査方向への移動及び副走査方向への移動の双方を前提として構成されたものであってもよいし、（一般的な）ラインヘッドのように副走査方向への移動のみを前提として構成されたものであってもよい。

ロボット３５は、例えば、６軸の垂直多関節ロボットによって構成されており、ベース３９と、ベース３９に対して垂直な第１軸Ａ１回りに回転可能な第１部材４１と、第１部材４１に対して水平な第２軸Ａ２回りに回転可能な第２部材４３と、第２部材４３に対して水平な第３軸Ａ３回りに回転可能な第３部材４５と、第３部材４５に対して第３軸Ａ３に直交する第４軸Ａ４回りに回転可能な第４部材４７と、第４部材４７に対して第４軸Ａ４に直交する第５軸Ａ５回りに回転可能な第５部材４９と、第５部材４９に対して第５軸Ａ５に直交する第６軸Ａ６回りに回転可能な第６部材５１とを有している。ヘッド２７は、インクを吐出する方向が第６軸Ａ６に平行になる向きで、第６部材５１（ロボット３５の先端（手先））に取り付けられている。

制御装置３７は、特に図示しないが、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び外部記憶装置を含むコンピュータによって構成されている。ＣＰＵがＲＯＭ及び／又は外部記憶装置に記憶されているプログラムを実行することにより、制御装置３７には種々の機能部が構成される。機能部は、例えば、ヘッド２７の制御を行うヘッド制御部５３、ロボット３５の制御を行うロボット制御部５５、及び、これらの制御部を制御する統括制御部５７である。

これらの制御部のハードウェア構成は、適宜に統合又は分割されてよい。例えば、これら３つの制御部は、互いに異なる筐体に収容され、ケーブルによって接続されていてもよいし、互いに異なる回路基板によって構成され、同一の筐体に収容されていてもよいし、互いに同一の回路基板によって構成されていてもよい。なお、少なくとも、ヘッド制御部５３と、ロボット制御部５５とは、互いに異なる筐体に収容されているなど、互いに異なるハードウェアによって構成されていることが好ましい。一般に、ヘッド２７及びヘッド制御部５３の製造者と、ロボット３５及びロボット制御部５５の製造者とは異なるからである。

統括制御部５７は、ユーザの入力操作を受け付ける入力装置５９、及び、画像を表示する表示器６１と接続されている。なお、これら入力装置５９及び表示器６１を含んで統括制御部又は制御装置が定義されてもよい。また、統括制御部５７は、例えば、市販のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）によって構成されてよく、入力装置５９及び表示器６１は、そのＰＣに接続された（又は含まれる）キーボード及びディスプレイであってよい。

統括制御部５７は、例えば、画像データをヘッド制御部５３に送信するとともに、その画像データに基づく印刷の開始を指示する制御信号をヘッド制御部５３に出力する。なお、画像データの送信自体が印刷の開始を指示する制御信号となっていてもよい。また、この動作は、例えば、市販のＰＣから市販のプリンタに印刷を指示するときの動作と概ね同様とされてもよい。また、統括制御部５７は、印刷の開始を指示する制御信号のヘッド制御部５３への出力と概ね同じ時期に、所定のパターンの動作を指示する制御信号をロボット制御部５５に出力する。

図３は、ロボット３５の信号処理系の構成を示すブロック図である。

ロボット３５は、第１軸Ａ１〜第６軸Ａ６における駆動力を生じる回転式の第１電動機６３Ａ〜第６電動機６３Ｆ（以下、単に「電動機６３」といい、これらを区別しないことがある。）と、これら電動機６３の回転を検出する第１センサ６５Ａ〜第６センサ６５Ｆとを有している（以下、単に「センサ６５」といい、これらを区別しないことがある。）。

電動機６３は、直流モータ及び交流モータのいずれであってもよいし、同期機又は誘導機であってもよいし、ブレーキ付きのものであってもよい。センサ６５は、例えば、エンコーダ又はレゾルバであり、電動機６３の回転量に応じた数のパルスを出力する。この場合、公知のように、単位時間当たりのパルスの数によって速度が示され、パルスの積算値によって位置が示される。すなわち、センサ６５は、速度センサと捉えられてもよいし、位置センサと捉えられてもよい。センサ６５は、インクリメンタル式のものであってもよいし、アブソリュート式のものであってもよい。

ロボット制御部５５は、複数の電動機６３に共通する主制御部６７と、電動機６３毎に設けられた第１軸制御部６９Ａ〜第６軸制御部６９Ｆ（以下、単に「軸制御部６９」といい、これらを区別しないことがある。）とを有している。

主制御部６７は、例えば、位置速度指令部７１を有している。位置速度指令部７１は、各電動機６３が実現すべき位置及び速度並びにその変化の、複数の電動機６３についての組み合わせを記憶しており、その組み合わせが実現されるように、複数の軸制御部６９に概略並行して位置指令及び速度指令を出力する。軸制御部６９は、位置速度指令部７１に指令された位置及び速度が実現されるように、センサ６５からの検出信号に基づいて、電動機６３をフィードバック制御する。これにより、ロボット３５では、統括制御部５７から指示された所定のパターンの動作が実現される。

この動作のための構成は、公知の種々の構成と同様とされてよい。また、主制御部６７と軸制御部６９との間の具体的な役割分担は適宜に設定されてよい。軸毎の制御（演算）の一部を主制御部６７が担ってもよい。主制御部６７は、位置指令及び速度指令を出力するだけでなく、各軸のセンサ６５からの検出信号に基づいて、軸間の相互干渉の低減等の処理を行ってもよい。

より具体的には、例えば、まず、プリンタ７による印刷に先立って、電動機６３の位置及び速度並びにその変化の、複数の電動機６３についての組み合わせ（動作パターン）が主制御部６７の位置速度指令部７１に入力され、記録される。この入力は、例えば、ティーチングペンダント７５による教示によってなされる。

その後、統括制御部５７によって印刷が指示されると、位置速度指令部７１は、記憶している動作パターンに基づいて、現時点において各電動機６３に指令すべき速度指令値及び位置指令値を算出（特定）する。速度指令値は、例えば、現時点における目標速度である。位置指令値は、例えば、単位時間後の目標位置である。

次に、位置速度指令部７１は、単位時間当たりの数が速度指令値に比例し、その積算値が位置指令値に比例する指令パルスを生成し、軸制御部６９に出力する。なお、この指令パルスの生成は、軸制御部６９においてなされてもよい。また、速度指令値及び位置指令値の一方のみが算出され、指令パルスが生成されてもよい。

一方、軸制御部６９は、不図示の偏差カウンタにより、指令パルスを積算しつつ、その積算値からセンサ６５からのパルスを減算する。すなわち、溜りパルスの数（位置ドループ量）が算出される。そして、軸制御部６９は、その溜りパルスの数に応じた速度（通常は比例する速度）で電動機６３が回転するように電動機６３に供給する電力を生成する。

そして、指令値の算出、当該指令値に基づく指令パルスの生成、及び、溜りパルスの数に応じた電力生成が繰り返され、所定のパターンの動作が実現される。

なお、位置ドループ量は、電動機６３にとって、偏差によって補正した後の速度指令値と捉えることができるが、位置速度指令部７１が出力する速度指令値（偏差によって補正がなされる前の速度指令値）と区別するために、本実施形態の説明では、速度指令値とは言わないものとする。ただし、速度指令値は、偏差によって補正される前のものであれば、他の予めなされる補正（例えば軸間の相互干渉を低減するための補正）がなされた後のものであってもよい。

主制御部６７及び複数の軸制御部６９のハードウェア構成は、適宜に分割又は統合されてよい。例えば、主制御部６７及び各軸制御部６９は、互いに別個のＩＣによって構成されている。その複数のＩＣは、互いに別個の回路基板に実装されていてもよいし、互いに同一の回路基板に実装されていてもよい。また、主制御部６７は、各軸に対応して設けられた複数のＩＣを含んでいてもよい。

（ヘッドの移動速度と吐出周期との調整のための構成）
本実施形態では更に、主制御部６７は、ヘッド２７の移動速度と、ヘッド２７による液滴の吐出周期とを好適に調整するために、合成速度算出部７３を有している。なお、ここでいう吐出周期は、ベタパターンの画像を印刷するときの吐出周期のように、画像の内容により変化しない吐出周期をいうものとする。例えば、画像が、インクが塗布される２つの領域の間にインクが塗布されない領域があるようなものである場合、インクが塗布される一の領域に対して液滴を吐出してから、インクが塗布される他の領域に対して液滴を吐出するまでの期間は長くなるが、この期間（インクが塗布されない領域上をヘッド２７が移動する期間）は、ここでいう吐出周期ではない。

合成速度算出部７３は、例えば、現在の各軸の電動機６３の速度を位置速度指令部７１から取得する。そして、合成速度算出部７３は、取得した回転速度と、予め保持している第１軸Ａ１〜第６軸Ａ６の軸間の距離等に基づいて、現在のヘッド２７の移動速度を算出し、その算出したヘッド２７の移動速度をヘッド制御部５３に出力する。

なお、後述するように、合成速度算出部７３は、各軸の電動機６３の速度を、位置速度指令部７１ではなく、軸制御部６９等から取得してもよい。また、軸間の距離は、例えば、プリンタ７の製造者によって合成速度算出部７３に記録されている。ロボット３５の手先とヘッド２７の吐出面との距離は、例えば、プリンタ７のユーザによって入力装置５９を介して合成速度算出部７３に入力されてよい。

ヘッド制御部５３においては、受信した現在のヘッド２７の移動速度が遅いほど吐出周期が長くなるように、吐出周期を調整する。これにより、例えば、ヘッド２７の移動速度が定速になっていない状態でヘッド２７から液滴を吐出させても、画像が走査方向において伸長又は短縮されるおそれが低減される。

より具体的には、例えば、合成速度算出部７３は、単位時間当たりのパルスの数が、算出した現在の合成速度に比例する信号を生成し、ヘッド制御部５３に出力する。ヘッド制御部５３においては、受信したパルスの数を積算し、その積算数が所定数に到達すると、液滴を吐出させる駆動信号をヘッド２７に出力するとともにパルスの積算数をクリアする。これにより、ヘッド２７が一定の距離を移動する毎に液滴の吐出が行われる。すなわち、ヘッド２７の移動速度が遅いほど、吐出周期は長くなる。

合成速度算出部７３からヘッド制御部５３への信号の出力は、例えば、複数の軸制御部６９のいずれか（図３では第１軸制御部６９Ａ）を介して行われる。複数の軸制御部６９（を構成するＩＣ）のいずれかは、ロボット３５の動作状態を示す信号を外部に出力するなどの目的で、信号（パルス）を出力する機能を有していることがあり、この機能を利用できるからである。ただし、主制御部６７（を構成するＩＣ）から直接にヘッド制御部５３に信号が出力されてもよい。

なお、本実施形態では、ヘッド制御部５３によるヘッド２７の制御が、ロボット制御部５５によるロボット３５の制御に追従する。従って、統括制御部５７は、ヘッド２７の動作がロボット３５の動作に遅れないように、ヘッド２７における印刷準備が完了してから、ロボット制御部５５への所定のパターンでの動作を指示することが好ましい。例えば、統括制御部５７は、ヘッド制御部５３への画像データの送信を完了した後、ロボット制御部５５へ動作を指示することが好ましい。

（速度の種類）
図４は、上記のようなヘッド２７の移動速度に基づくヘッド２７の吐出周期の制御において利用される、ヘッド２７の移動速度の種類を説明するための図である。図４において、横軸は時間を示し、図４のうち上段の図の縦軸は速度を示し、図４のうちの下段の図の縦軸は位置ドループ量を示している。

上述のように、ロボット制御部５５においては、位置速度指令部７１が速度指令を生成し、センサ６５が速度を検出し、軸制御部６９がドループに基づく制御を行う。従って、ロボット制御部５５は、速度を示す情報（速度に相関する値）として、速度指令値、速度の検出値、及び、位置ドループ量を利用可能である。

図４において、実線Ｌ１は速度指令値を示し、点線Ｌ２は速度の検出値を示し、実線Ｌ３は位置ドループ量を示している。なお、簡単のために、この図は一の電動機６３に係る速度を示すものであるとする。ただし、複数の電動機６３の合成速度についても、同様に考えることができる。

この例では、実線Ｌ１（速度指令値）で示されているように、電動機６３の速度は、一定の加速度で上昇されて定速とされ、その後、一定の加速度で減速されることが意図されている。これに対して、点線Ｌ２（速度の検出値）で示されているように、実際の速度は、この速度指令値に遅れて追従する。また、実線Ｌ３（位置ドループ量）で示されているように、両者の積算値の差のパターンは、速度指令値のパターンを速度の検出値のパターンに近づけた様な形状となる。

この図に示されているように、いずれの値も、互いに若干の差異はあるものの、概略同様のパターンである。従って、ロボット制御部５５が、いずれの値に基づく信号をヘッド制御部５３に入力しても、上述したヘッド２７の移動速度に応じた吐出周期での液滴の吐出が実現される。

また、速度ドループ量の考え方を応用した予測速度が用いられてもよい。例えば、軸制御部６９は、位置速度指令部７１からの速度指令値とエンコーダ６５の速度の検出値との差（速度ドループ量）に基づいて電動機６３をフィードバック制御する。ここで、速度指令値をω^＊、速度ループゲインをＫｖ、速度ドループ量をＤとすると、速度ドループ量Ｄは、近似的にＫｖを用いて表わすことができる。そして、推定速度ωｄは、加速時においてはωｄ＝ω^＊−Ｄ、減速時においてはωｄ＝ω^＊＋Ｄで表わすことができる。なお、この推定速度は、図４の点線Ｌ２の曲線状部分が直線状になるものの、概ね点線Ｌ２と同様である。

なお、速度指令値を用いる場合においては、合成速度算出部７３は、例えば、位置速度指令部７１から６軸の速度指令値を取得すればよい。速度の検出値を用いる場合においては、合成速度算出部７３は、例えば、６軸のセンサ６５から６軸の軸制御部６９及び／又は位置速度指令部７１を介して６軸の速度の検出値を取得してもよいし、６軸のセンサ６５から直接的に６軸の速度の検出値を取得してもよい。位置ドループ量を用いる場合においては、合成速度算出部７３は、例えば、６軸の軸制御部６９から位置速度指令部７１を介して又は位置速度指令部７１を介さずに６軸の位置ドループ量を取得すればよい。推定速度を用いる場合においては、合成速度算出部７３は、例えば、位置速度指令部７１から６軸の速度指令値を取得し、６軸の軸制御部６９から速度ループゲインを取得すればよい。

以上のとおり、本実施形態では、プリンタ７は、複数のノズルから液滴を吐出するヘッド２７と、複数軸の駆動によってヘッド２７を移動させることが可能なロボット３５と、ヘッド２７を制御するヘッド制御部５３と、ロボット３５を制御するロボット制御部５５と、を有している。ロボット制御部５５は、ヘッド２７の移動速度の情報を含む速度信号をヘッド制御部５３に出力する。ヘッド制御部５３は、ヘッド制御部５３からの速度信号に基づいて、ヘッド２７の移動速度が遅いほど液滴の吐出周期が長くなるようにヘッド２７を制御する。

従って、例えば、ヘッド２７の移動速度が定速になっていない状態でヘッド２７から液滴を吐出させても、画像が走査方向（ヘッド２７の移動方向）において伸長又は短縮されるおそれが低減される。すなわち、ロボット３５の加速期間（助走期間）及び／又は減速期間において、ヘッド２７からインクを吐出させて印刷を行うことも可能となる。その結果、例えば、定速でのみインクを吐出する場合に比較して、ロボット３５によるヘッド２７の移動距離（移動時間）を短くし、サイクルタイムの短縮及び消費電力の削減を図ることができる。

また、本実施形態の一例では、ロボット制御部５５は、ロボット３５に対する速度指令値からヘッド２７の移動速度を算出し、その算出した移動速度の情報を含む速度信号をヘッド制御部５３に出力する。

この場合、ロボット制御部５５の構成を簡素にすることが可能である。例えば、ヘッド２７の移動速度を算出するためには、複数軸の速度の情報を取得することが必要である。一方、主制御部６７は、全ての軸制御部６９に速度指令を出力するために、従来から、全ての速度指令値を特定乃至は算出している。従って、主制御部６７（合成速度算出部７３）は、軸制御部６９及び／又はセンサ６５から情報を取得せずに、ヘッド２７の移動速度を算出することができる。

また、本実施形態の他の例では、ロボット３５は、ヘッド２７の移動に係る速度を検出可能なセンサ６５を有し、ロボット制御部５５は、センサ６５による速度の検出値からヘッド２７の移動速度を算出し、その算出した移動速度の情報を含む速度信号をヘッド制御部５３に出力する。

この場合、実際のヘッド２７の速度に基づく速度信号がヘッド制御部５３に出力されることになるから、上記の速度指令値に基づく場合に比較して、印刷の精度が向上する。当該効果は特に、後述する図５において示すように、ヘッド２７の移動速度が速いときに顕著となる。

また、本実施形態の更に他の例では、ロボット３５は、ヘッド２７の移動に係る速度を検出可能なセンサ６５を有し、ロボット制御部５５は、ロボット３５に対する速度指令値と、センサ６５による速度の検出値との差である速度ドループ量に応じた速度でヘッド２７を移動させる制御信号をロボット３５に出力し、且つ、速度指令値及び速度ループゲインに基づいてヘッド２７の移動速度の推定速度を算出し、その算出した推定速度の情報を含む速度信号をヘッド制御部５３に出力する。

この場合、速度指令値を用いる場合よりも精度が向上し、且つ、センサ６５による速度の検出値を用いる場合よりも遅れが少ない。ひいては、印刷の精度が向上する。

また、本実施形態の更に他の例では、ロボット３５は、ヘッド２７の移動に係る位置を検出可能なセンサ６５を有し、ロボット制御部５５は、ロボット３５に対する位置指令値と、センサによる位置の検出値との差である位置ドループ量に応じた速度でヘッド２７を移動させる制御信号をロボット３５に出力し、且つ、その位置ドループ量からヘッド２７の移動速度を算出し、その算出した移動速度の情報を含む速度信号をヘッド制御部５３に出力する。

この場合、実際のヘッド２７の速度が加味された速度信号がヘッド制御部５３に出力されることになるから、速度指令値に基づく場合に比較して、印刷の精度が向上する。

また、本実施形態では、ロボット制御部５５は、ロボット３５の複数軸の速度を合成してヘッド２７の移動速度を算出し、その算出した移動速度の情報を含む速度信号をヘッド制御部５３に出力する。

従って、例えば、ヘッド２７の先端に速度を検出する速度を設けるような必要はなく、各軸の速度に基づいてヘッド２７の移動速度を特定できる。その結果、例えば、従来のセミクローズドループの制御のための構成を利用することができ、設計変更が少なくて済む。

（計測実験）
実施形態に係るプリンタ７を実際に作製し、画像の誤差を計測する実験を行った。具体的には、図４に示したような速度パターンでロボット３５を移動させつつ、その加速期間、定速期間及び減速期間に亘って平面に画像を印刷し、その画像がヘッド２７の移動方向において短縮又は伸長された量を計測した。

特に図示しないが、本実施形態とは異なり、ロボット制御部５５からヘッド制御部５３へ出力される速度信号に基づく吐出周期の制御を行わない場合においては、当然に、加速期間及び減速期間においては画像が短縮された。これに対して、本実施形態では、加速期間及び減速期間における短縮又は伸長が抑制された。

さらに、速度の情報として速度指令値を用いた場合と、速度の検出値を用いた場合について、画像の短縮量を計測した。より具体的には、ヘッド２７の定速時の速度について、１００ｍｍ／ｓ、２００ｍｍ／ｓ、３００ｍｍ／ｓ、４００ｍｍ／ｓ、４２０ｍｍ／ｓ、５００ｍｍ／ｓの６通り設定し、その加速期間において２００ｍｍの画像を印刷し、その画像の誤差（短縮量）を計測した。なお、４２０ｍｍ／ｓは、使用したヘッド２７において想定されている最高印刷速度である。

図５は、その計測結果を示している。横軸は速度ｖ（ｍｍ／ｓ）を示し、縦軸は誤差Δｄ（ｍｍ）を示している。線Ｌ１２は、速度指令値を用いた場合を示し、線Ｌ１１は、速度の検出値を用いた場合を示している。

この図では、速度の検出値を用いることにより、速度指令値を用いる態様よりも印刷の精度が向上することが確認された。また、速度が大きいほど、この効果が顕著になることが確認された。

なお、以上の実施形態において、プリンタ７は加飾装置の一例であり、ロボット３５は移動装置の一例であり、ロボット制御部５５は移動制御部の一例である。

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、例えば、成形加飾システムは、スパッタ装置及び／又はコート装置を含んでいなかったり、液滴を吐出するプリンタとは異なるプリンタを含んでいたりしてもよい。

液滴を吐出する加飾装置は、インクを吐出するものに限定されず、例えば、塗料を吐出するものであってもよい。また、加飾装置は、製品の表面の一部又は全部を着色するものに限定されず、製品の表面の一部又は全部に、光沢及び／又は保護を目的とした透明な層を形成するものであってもよい。この場合であっても、例えば、加速期間及び／又は減速期間であっても、一様に加飾できるという効果が奏される。従って、例えば、実施形態のコート装置９は、プリンタ７と同様の構成とされて、本発明に係る加飾装置の一例とされてもよい。

ヘッドを移動させる移動装置は、ロボットに限定されない。一般に、産業用ロボットは、動作の教示ができるか否かによって、ＮＣ工作機械等の他の産業用機械と区別されるが、移動装置は、教示ができないものであってもよい。例えば、移動装置は、ＮＣ工作機械のように、製品のＣＡＤデータに基づいて動作を決定するものであってもよい。また、移動装置が動作の教示がなされるものである場合において、教示は、ティーチングペンダントによるものに限定されず、オフラインティーチング等の他の方法によってなされるものであってもよい。

また、移動装置の構造は、垂直多関節ロボットのような構成に限定されず、例えば、スカラロボット又は直交ロボットのような構成であってもよい。また、別の観点では、移動装置の構造は、軸回りの回転だけでなく、軸方向の平行移動を含むものであってもよい。移動装置の軸の数は、適宜な数とされてよい。なお、ここでは、軸回りの回転と軸方向の平行移動とは、両者の軸心が一致しても、２つの軸の移動である。

ヘッドの移動に係る速度を検出するセンサは、電動機の回転を検出するもの（セミクローズドループのためのセンサ）に限定されず、ヘッドの移動速度自体を検出するもの（フルクローズドループのためのセンサ）であってもよい。同様に、ヘッドの位置移動に係る速度を検出するセンサは、電動機の回転を検出するもの（セミクローズドループのためのセンサ）に限定されず、ヘッドの移動速度自体を検出するもの（フルクローズドループのためのセンサ）であってもよい。

１…成形加飾システム、３…成形機、７…プリンタ（加飾装置）、２７…ヘッド、３５…ロボット（移動装置）、５３…ヘッド制御部、５５…ロボット制御部（移動制御部）。

Claims (6)

1. 複数のノズルから液滴を吐出するヘッドと、
   複数軸の駆動によって前記ヘッドを３次元的に移動させることが可能な移動装置と、
   ３次元的に移動している前記ヘッドが液滴を吐出するように前記ヘッドを制御するヘッド制御部と、
   前記移動装置を制御する、前記ヘッド制御部が収容されている筐体とは別個の筐体に収容されている移動制御部と、
   を有し、
   前記移動制御部は、
   前記移動装置における複数軸の駆動を個別に制御する、互いに別個のＩＣによって構成されている複数の軸制御部と、
   前記移動装置の複数軸の速度を合成して前記ヘッドの移動速度を算出する、前記複数の軸制御部とは別個のＩＣによって構成されている合成速度算出部と、を有しており、
   前記合成速度算出部が算出した移動速度の情報を含む速度信号を、前記複数の軸制御部のいずれかを介して前記ヘッド制御部に出力し、
   前記ヘッド制御部は、前記速度信号に基づいて、前記ヘッドの移動速度が遅いほど液滴の吐出周期が長くなるように前記ヘッドを制御する
   加飾装置。
2. 前記移動制御部は、前記移動装置に対する速度指令値から前記ヘッドの移動速度を算出し、その算出した移動速度の情報を含む前記速度信号を前記ヘッド制御部に出力する
   請求項１に記載の加飾装置。
3. 前記移動装置は、前記ヘッドの移動に係る速度を検出可能なセンサを有し、
   前記移動制御部は、前記センサによる速度の検出値から前記ヘッドの移動速度を算出し、その算出した移動速度の情報を含む前記速度信号を前記ヘッド制御部に出力する
   請求項１に記載の加飾装置。
4. 複数のノズルから液滴を吐出するヘッドと、
   複数軸の駆動によって前記ヘッドを３次元的に移動させることが可能な移動装置と、
   ３次元的に移動している前記ヘッドが液滴を吐出するように前記ヘッドを制御するヘッド制御部と、
   前記移動装置を制御する移動制御部と、
   を有し、
   前記移動制御部は、前記移動装置の複数軸の速度を合成して前記ヘッドの移動速度を算出し、その算出した移動速度の情報を含む速度信号を前記ヘッド制御部に出力し、
   前記ヘッド制御部は、前記速度信号に基づいて、前記ヘッドの移動速度が遅いほど液滴の吐出周期が長くなるように前記ヘッドを制御し、
   前記移動装置は、前記ヘッドの移動に係る速度を検出可能なセンサを有し、
   前記移動制御部は、前記移動装置に対する速度指令値と、前記センサによる速度の検出値との差である速度ドループ量に応じた速度で前記ヘッドを移動させる制御信号を前記移動装置に出力し、且つ、前記速度指令値に対して、前記速度指令値と前記速度の検出値との差である実際の前記速度ドループ量ではない、前記速度ループゲインに基づいて推定された速度ドループ量を加減した前記ヘッドの移動速度の推定速度を算出し、その算出した推定速度の情報を含む前記速度信号を前記ヘッド制御部に出力する
   加飾装置。
5. 前記移動装置は、前記ヘッドの移動に係る位置を検出可能なセンサを有し、
   前記移動制御部は、前記移動装置に対する位置指令値と、前記センサによる位置の検出値との差である位置ドループ量に応じた速度で前記ヘッドを移動させる制御信号を前記移動装置に出力し、且つ、前記位置ドループ量から前記ヘッドの移動速度を算出し、その算出した移動速度の情報を含む前記速度信号を前記ヘッド制御部に出力する
   請求項１に記載の加飾装置。
6. 材料から成形品を成形する成形機と、
   前記成形機とインラインで接続され、前記成形品に加飾を施す請求項１〜５のいずれか１項に記載の加飾装置と、
   を有する成形加飾システム。

Images