以下では、本発明の実施形態について添� ��図面を参照して説明する。すべての図面に� ��いて、実施形態が異なる場合であっても、� ��一または相当する部材には同一の符号を付� ��、共通する説明は省略する。

 本発明の実施形態に係るカッティング装� ��について説明する。

 図1(a)、(b)は、本発明の実施形態に係るカ ッティング装置の概略構成を模式的に示す平 面図およびそのA-A断面図である。図2(a)、(b)� �、本発明の実施形態に係るカッティング装� �のカッタヘッドの概略構成を模式的に示す� �面視断面図および部分的な平面図である。� �3は、本発明の実施形態に係るカッティング� ��置の制御部の構成を示す構成ブロック図で� ��る。

 なお、図中に記載したXYZ座標系は、相対� ��な方向を参照するために便宜的に設けたも� ��で、XY面が水平面に、Z軸正方向が鉛直上方� ��にそれぞれ一致されており、各図共通の姿� ��で配置している(以下の各図も同様)。以下� �はこのような位置関係に基づき、水平方向� �上下方向などを、XY面に平行な方向、Z軸方� �などと称する場合がある。

 本実施形態のカッティング装置1は、例え ば、紙、合成紙、プラスチックフィルムなど のシート状のメディア50(被カット媒体)をX軸� ��方向側から搬入して、XY面上で、必要に応� �てX軸方向に往復搬送する過程で、メディア5 0を2次元形状にカットするものである。

 カッティング装置1の概略構成は、図1(a)� �(b)に示すように、プラテン14、メディア送り 機構10(第1移動機構)、カッタ8、カッタヘッド 2、カッタヘッド移動機構30(第2移動機構)、お よび制御部100(図3参照)を備える。メディア送 り機構10とカッタヘッド移動機構30とは、カ� �タ8を、メディア50に平行な面内の2軸方向に� ��対移動する水平移動機構を構成している。

 プラテン14は、メディア50の搬送時および カット時に裏面側から支持して、メディア50� ��カットする際の受け台となるもので、XY平� �でY方向に延ばされた板部材からなる。

 メディア送り機構10は、メディア50をX軸� �向(第1の方向)に沿って移動させるもので、� �ラテン14の近傍のX軸負方向側に配置されて� �る。

 本実施形態では、各回転軸がY軸方向に延 ばされメディア50をZ軸方向から挟持する駆動 ローラ10a、10bと、駆動ローラ10a、10bと不図示 の伝動機構を介して接続され、駆動ローラ10a 、10bを正逆回転可能に回転させるモータ10cと からなる。

 モータ10cは、図3に示すように、制御部100 のX軸駆動回路106と電気的に接続され、制御� �100からの制御信号に応じて正逆方向に回転� �が制御されるようになっている。

 カッタ8は、図2(a)に示すように、Z軸方向� ��沿って延びる棒状のカッタ本体の下端部に� ��ディア50をカットするための刃部8aが形成さ れ、上端部の側方に、検知板8bが突出された� ��のであり、カッタヘッド2によって、カッタ 本体の中心軸に一致する回転軸Oを中心に回� �可能に保持されている。なお、以下では、� �転軸OとXY平面に平行な平面との交点を点Oと� ��する場合がある。

 刃部8aは、断面V字状の刃Qの最下端に刃先 Pを有する三角錐状に形成されている。そし� �、刃Qは、回転軸Oを通り、XY平面に直交する� ��上に形成されている。また、刃先Pは、回転 軸Oから、水平方向距離がr(ただし、r>0)だ� �偏心した位置に形成されている。このため� �刃先Pでカットを行うには、カット方向が刃� ��Pから回転軸Oに向かう方向になるように、� �先Pの位置を合わせる必要がある。以下では� ��刃先Pが位置する水平面上で、刃先Pから点O� ��向かう方向を刃部8aの刃先方向と称する。

 偏心量rは、必要に応じて適宜設定すれば よいが、例えば、0.5mm~1.0mm程度に設定するこ� ��が好ましい。

 検知板8bは、図2(b)に示すように、刃先方� ��POに直交し、回転軸Oを通る直線Dに合わせて 180°に開かれた不透明な扇形板が、刃先Pと反 対側のカッタ8の側方に取り付けられたもの� �ある。

 カッタヘッド2は、図1、2に示すように、� ��ッタホルダ11、アーム13、アクチュエータ12( 昇降機構)、およびカッタ刃方向センサ9(検知 センサ)が、下面側に刃部8aを突出させる不図 示の開口を備える筐体2aに収められてなる。

 カッタホルダ11は、その上端部および下� �部にそれぞれラジアル軸受からなる軸受11a� �11aを備え、カッタ8をこれらの軸受11aの内輪� ��対してZ軸方向の一定位置で固定することで 、回転軸Oを中心に回転可能に保持する筒状� �材である。

 カッタホルダ11は、軸方向の中間部にお� �て、アーム13に保持されており、アーム13の� ��面側に、アクチュエータ12が固定されてい� �。

 アクチュエータ12は、アーム13をZ軸方向� �昇降移動するもので、本実施形態では、図2( a)に示すように、筐体2a上に固定されたベー� �12a上に鉄心12bがZ軸正方向に向けて立設され� ��ムービングコイル部12cが鉄心12bに沿って、� ��降移動するようにしたムービングコイルア� ��チュエータを採用している。

 アクチュエータ12は、図3に示すように、� ��御部100のZ軸駆動回路108と電気的に接続され 、制御部100によってムービングコイル部12cに 供給する電流値が制御されることで、Z軸方� �における駆動力、駆動方向を変化すること� �できるようになっている。

 カッタ刃方向検知センサ9は、一定位置で 、検知板8bの有無を検出する非接触型の検知� ��ンサであり、本実施形態では、回転軸Oを通 るY軸に平行な直線上において、カッタ8に対� ��てY軸正方向側、かつ検知板8bの上方の検知� ��置Sに配置されている。

 検知板8bとカッタ刃方向検知センサ9とは� ��刃先方向検知機構を構成している。

 非接触型の検知センサとしては、検知板8 bの構成、材質などに応じて、例えば、反射� �、透過型の光センサ、静電容量センサ、磁� �センサなどを適宜採用することができる。� �実施形態では、反射型の光センサを用いて� �る。

 カッタヘッド移動機構30は、図1(a)、(b)に� ��すように、カッタヘッド2を、プラテン14の� ��方において、メディア50を搬送する方向(X軸 方向)に直交する方向(第2の方向)、すなわちY� ��方向に移動可能に保持するものである。

 本実施形態では、Y軸方向に延ばされたガ イドレール3と、ガイドレール3に沿ってY軸方 向に移動可能とされたカッタキャリッジ4と� �カッタキャリッジ4にY軸方向の駆動力を伝達 するためガイドレール3の延設方向の両側部� �配置されたベルトプーリ6、6に巻き掛けられ た無端ベルトからなるベルト5と、ベルトプ� �リ6を回転駆動するモータ7とからなる。

 カッタキャリッジ4には、カッタ8が刃部8a を下側に向けてZ軸方向に沿って配置された� �態で、カッタヘッド2の筐体2aが固定されて� �る。

 また、モータ7は、図3に示すように、制� �部100のY軸駆動回路107と電気的に接続され、� ��御部100を用いて、正逆方向に回転できるよ� ��になっている。

 制御部100は、カッティング装置1全体の動 作を制御するものであり、図3に示すように� �CPU101、RAM102、I/O103、ホストI/F104、ROM105、X軸� ��動回路106、Y軸駆動回路107、Z軸駆動回路108� �およびカッタ刃方向検知回路109を備えてい� �。

 CPU101は、RAM102、I/O103、ホストI/F104が電気� ��に接続され、ROM105に記憶された制御用プロ� ��ラム、制御用データをRAM102にロードして、� ��御用プログラムを実行するものである。そ� ��て、適宜の入出力インターフェースから構� ��されるI/O103を介して、I/O103に電気的に接続� ��れたX軸駆動回路106、Y軸駆動回路107、Z軸駆� ��回路108、カッタ刃方向検知回路109と通信を� ��って、それぞれに制御信号を送出したり、� ��れぞれから制御に必要な情報を含む信号を� ��信できるようになっている。 ホストI/F104� �、例えば、パソコンなどからなるホスト装� �110と適宜の通信回線を通してデータ通信を� �うための通信インターフェースである。

 ホスト装置110は、カッティング装置1に対 して、カットするためのカット線の形状を表 す加工データを供給するものである。

 X軸駆動回路106は、CPU101から送出される制 御信号に応じて、メディア50をX軸方向の目標 位置に目標速度で移動させるようにモータ10c を回転駆動するものである。

 Y軸駆動回路107は、CPU101から送出される制 御信号に応じて、カッタヘッド2をY軸方向の� ��標位置に目標速度で移動させるようにモー� ��7を回転駆動するものである。

 X軸方向移動、Y軸方向移動のそれぞれ目� �位置、目標速度は、メディア50に対するカッ タ8の相対移動軌跡が、後述する刃先方向初� �化動作やメディア50のカット動作に必要な軌 跡を描くように、それぞれCPU101によって設定 される。

 Z軸駆動回路108は、CPU101から送出される制 御信号に応じて、アクチュエータ12のムービ� ��グコイル部12cに供給する電流値を制御し、� ��ッタ8の刃先Pのメディア50に対する当接状態 と離間状態とを切り換えるとともに、当接状 態においてはメディア50に対する押圧力を制� ��するものである。

 カッタ刃方向検知回路109は、カッタ刃方� ��検知センサ9の検知出力から、検知状態か非 検知状態かの検知結果を、CPU101に送出するも のである。

 次に、カッティング装置1の動作について 、カット開始時までに行う刃先方向初期化動 作を中心に説明する。

 図4は、本発明の実施形態に係るカッティ ング装置の刃先方向初期化動作のフローチャ ートである。図5(a)、(b)は、本発明の実施形� �に係るカッティング装置の刃先方向初期化� �作を示す模式的な動作説明図である。図6(a)� ��(b)は、図5(a)、(b)に続く刃先初期化動作を示 す模式的な動作説明図である。図7は、図6(a)� ��続く刃先初期化動作を示す模式的な動作説� ��図である。図8(a)、(b)は、図7に続く刃先初� �化動作の模式的な動作説明図である。

 カッティング装置1によるカット動作は、 まず、メディア50をメディア送り機構10にセ� �トし、CPU101によって、ホスト装置110からメ� �ィア50をカットするための加工データを取得 する。

 CPU101は、取得された加工データを解析し� ��、カット動作に必要なメディア50に対する� �ッタ8の相対移動軌跡であるカット線を算出� ��、カット開始位置の座標を設定し、カット� ��始位置におけるカット方向を求める。

 以下の説明では、一例として、図7に示す ように、カット開始位置R(x0,y0)の近傍のカッ� ��線Tが、Y軸正方向からX軸負方向側に図示反� ��計回りに角度φだけ回転した傾斜を有する� �線からなり、最初のカット方向が、カット� �向Uの矢印で示されるようにY軸正方向かつX� �負方向に進む斜め方向である場合の例で説� �する。

 このとき、カッタ8は、例えば、Y軸方向� �端部の待機位置に待機されている。

 このような状態から、CPU101によって制御� ��プログラムを実行することで、図4のフロー にしたがい、刃先方向を検知し、一定方向に 沿う初期化方向、カット方向に、順次変化さ せ、その後カットを開始する。

 本実施形態では、初期化方向は、カッタ� ��ッド移動機構30の移動方向に合わせて、Y軸� ��方向またはY軸負方向としている。

 ステップS1では、待機位置からカッタ8を� ��昇させ、カッタ8の刃先Pをメディア50の表面 の高さよりも上側に位置させる。すなわち、 Z軸駆動回路108によって、アクチュエータ12の ムービングコイル部12cを上昇させることで、 カッタホルダ11が固定されたアーム13をZ軸正� ��向に移動する。

 そして、刃先方向の初期化を行うための� ��ディア50の領域にカッタ8を移動させる。刃� ��方向を初期化する領域は、本実施形態では� ��ット開始位置Rの近傍とする例で説明するが 、他の領域、例えば、メディア50の試し切り� ��行うためにメディア50上に確保された一定� �域などであってもよい。

 次に、ステップS2では、アクチュエータ12 を下降させ、刃先Pがメディア50に軽く接触す るようにする。ここで軽く接触するとは、カ ット方向に移動した場合でも、メディア50上� ��許容できない傷が残らない程度の押圧力で� ��触することを意味する。この許容限度は、� ��ディア50の材質や刃先Pの鋭さなどに応じて� ��適宜設定することができる。

 ここで、回転軸Oに対する刃先Pの位置は� �回転軸Oを中心とする半径rの円周上のどこに 位置するか不明であり、カッタ8の下降時の� �先Pの着地位置の座標および刃先方向が分か� ��ない状態である。

 すなわち、刃先Pは、図5(a)に示すように� �点Oを通りY軸方向に直交する直線Eに対してY� ��負方向側に位置する場合と、図5(b)に示すよ うに、直線Eに対してY軸正方向側に位置する� ��合と、直線E上にある場合とがある。直線E� �にある場合は、Y軸負方向側またはY軸正方向 側に位置する場合に含めることができ、本実 施形態ではY軸正方向側にあるものとする。

 また、刃先Pがメディア50に接触すると、� ��ディア50からの摩擦力が働くため、刃先Pの� ��置は確定する。

 次に、ステップS3では、CPU101は、カッタ� �方向検知回路109を介して、カッタ刃方向検� �センサ9の検知出力が検知状態か非検知状態� ��の情報を取得する。

 次に、ステップS4では、CPU101は、ステッ� �S3で取得した情報から、刃先Pの位置を判定� �る。

 すなわち、カッタ刃方向検知センサ9の検 知信号が検知状態である場合は、検知板8bが� ��知位置Sに位置しているので(図5(a)参照)、刃 先Pは、直線Eに対してY軸負方向側にあると判 定し、ステップS5に移行する。

 また、カッタ刃方向検知センサ9の検知信 号が非検知状態である場合は、検知板8bが検� ��位置Sに位置していないので(図5(b)参照)、刃 先Pは、直線Eに対してY軸正方向側にあると判 定し、ステップS6に移行する。

 ステップS5では、刃先Pがメディア50に軽� �接触した状態で、カッタ8をY軸正方向に所定 距離だけ移動させる。すなわち、X軸駆動回� �106によって、モータ10cを駆動し、ベルト5に� ��ってカッタキャリッジ4に駆動力を伝達し、 カッタキャリッジ4をガイドレール3に沿ってY 軸正方向に移動させる。これにより、カッタ キャリッジ4に固定されたカッタヘッド2とと� ��にカッタ8が移動される。

 このときの、刃先方向の変化を図6(a)に示 す。まず、移動開始時には、刃先方向POは、� ��5(a)のように、X軸正方向からY軸正方向に向� ��う斜め方向に向いているとする。この状態� ��ら、カッタ8が、例えば距離A1だけY軸正方向 に移動されると、その移動行程で、刃先Pは� �ディア50からY軸負方向に摩擦力Fを受けるた� ��、回転軸O回りの回転モーメントが発生し、 刃先方向を図示時計回りに回転させる分力F1� ��、刃先を刃先方向に引っ張る分力F2が発生� �る。そのため、刃先方向P’O’のように、Y� �正方向に近づいていく。さらに、移動を続� �、距離A2だけ移動すると、刃先方向P’’O’� ��のように、完全にY軸正方向に一致する。

 ステップS5における移動の所定距離は、� �離A2以上に設定しておく。ここで、距離A2は� ��移動開始時の刃先方向のぶれ量や、メディ� ��50からの摩擦力の大きさなどによっても異� �るので、例えば、予め実験するなどして、� �分余裕のある距離に設定しておく。

 このような所定距離の移動が終了すると� ��ステップS7に移行する。

 ここで、仮に図5(a)の状態からY軸負方向� �に移動する場合を考えると、摩擦力が逆方� �になるため、各分力の方向が逆転する。こ� �ため、図示反時計回りに回ろうとするが、� �の際、刃先Pには刃先方向に向かう押圧力が� ��生し、メディア50に対して刃が形成されて� �ない側が押圧される。本実施形態では、刃� �Pは刃先方向に移動するにはメディア50を傷� �けない程度に軽く接触させているが、刃先� �向に向かう押圧力は、刃先方向に逆行する� �動と同等であるため、メディア50につっかえ て表面を削り取ってしまったり破いてしまっ たり、回転を円滑に行えなかったりするおそ れがある。また、また回転できたとしても、 90°以上回転させるので、回転に時間がかか� �てしまう。

 本実施形態のステップS6によれば、この� �うな不具合を防止することができる。

 このような作用は、刃先方向POと移動方� �とのなす角が90°以下であれば、同様のため� ��刃先方向POの向きは、図5(a)のような向きに� ��定されず、刃先Pが直線Eに対してY軸負方向� ��に位置していればどのような向きでもよい� ��

 ステップS6では、ステップS5と同様に、カ ッタキャリッジ4をY軸負方向に移動させる。� ��して、図6(b)に示すように、例えば、刃先方 向が図5(b)の状態から、距離A2だけ移動させ、 刃先方向P’’O’’のように、完全にY軸負方 向に一致させる。このような所定距離の移動 が終了すると、ステップS7に移行する。

 なお、ステップS6において、刃先方向POの 向きが、図6(b)の向きに限定されないのは、� �テップS5の場合と同様である。

 ステップS7では、ステップS1と同様にして 、刃先Pを上昇させ、メディア50から離間させ る。

 次に、ステップS8では、図7に示すように� ��刃先方向POがY軸正方向に一致した状態から� ��メディア送り機構10、およびカッタヘッド� �動機構30を駆動して、刃先Pがカット開始位� �R上に位置するようにメディア50とカッタキ� �リッジ4とを移動させる。このとき、刃先Pは メディア50から離されているのでメディア50� �ら摩擦力を受けず、刃先方向POは移動中もY� �正方向に保たれる。

 すなわち、ステップS7におけるカッタ8の� ��転軸Oの座標が(x1,y1)であるとすると、メデ� �ア送り機構10によってメディア50を、δx=x1-x0� ��け移動させ、カッタヘッド移動機構30によ� �てカッタヘッド2を、δy=y1+r-y0だけ移動させ� �ことで、刃先Pとカット開始位置RのXY座標を� ��致させることができる(図8(a)の破線参照)。

 次に、ステップS9では、アクチュエータ12 を下降させ、刃先Pがカット開始位置Rでメデ� ��ア50に接触するようにする。刃先Pのメディ� ��50に対する押圧力は、刃先Pを中心としてカ� ��タ8を円滑に回転できる程度の押圧力とする 。

 次に、ステップS10では、図8(a)に示すよう に、刃先Pが接触しているカット開始位置を� �心として、カッタ8の回転軸Oを点O’のよう� �図示反時計回りに回転していく。そして、� �8(b)に示すように、角度φだけ回転したカッ� �線T上の点O’’で停止する。

 カッタ8の回転移動は、CPU101により、円弧 OO’’の軌跡を描くための移動座標のデータ� ��算出し、この移動座標に合わせて、メディ� ��送り機構10、カッタヘッド移動機構30を同時 駆動することで実現される。

 以上で、刃先方向初期化動作が終了する� ��これによりカット開始の準備段階が終了す� ��。

 この後、必要に応じてアクチュエータ12� �下降させて、刃先Pのメディア50に対する押� �力をカットに必要な大きさに調整し、カッ� �線Tの軌跡に沿って、メディア送り機構10、� �ッタヘッド移動機構30を駆動して、メディア 50をカットしていく。

 このようなカッティング装置1によれば、 カッタ8を下降させて刃先Pがメディア50に触� �る状態(ステップS2)としてから、刃先PのY軸� �方向(一定方向)に直交する直線Eに対して、� �先Pが一定方向側に位置するか否かを検知し� ��その検知結果に応じて刃Qが形成されていな い側がメディア50を押圧しないような方向に� ��ッタ8を移動する(ステップS5、6)ので、メデ� ��ア50を傷つけたりすることなく、刃先方向PO を円滑かつ迅速に初期化方向に設定すること ができる。

 したがって、カット開始位置Rに正確に刃 先Pを位置させて、刃先方向POをカット方向U� �確実に合わせることが可能となる。

 一方、従来技術のように、刃先Pをメディ ア50に接触させ、ステップS3、4を行わずに、� ��テップS5あるいはS6のような動作を行う場合 、刃先方向POが刃先Pの移動方向と180°ずれた� ��向に位置する場合が出てくるが、この状態� ��ステップS5あるいはS6を実行すると、刃先P� �回転させることができないため、ステップS5 あるいはS6が終了した時点で刃先方向POが初� �化方向と逆方向のままである。そのため、� �先方向POが逆方向で刃先Pの位置が2rずれた状 態で、カッタ8を移動してカットを開始する� �とになり、カット開始位置がずれたり、カ� �トが行えなくなったり、さらには、メディ� �50にっかえて表面を削り取ってしまったり破 いてしまったりするおそれもある。

 本実施形態のカッティング装置1によれば 、このような不具合を防止することができる 。

 なお、上記の説明では、刃先方向を設定� ��る初期化方向が、カッタヘッド移動機構30� �移動方向に一致する場合の例で説明したが� �初期化方向はこれに限定されない。例えば� �メディア送り機構10の移動方向に一致させて もよい。これらの場合には、水平移動機構が 第1移動機構、第2移動機構からなる場合に、� ��方のみを移動させることで、刃先方向の設� ��が行えるため、制御が容易となる。

 また、第1移動機構、第2移動機構を同時� �移動させることで、XY平面内での任意方向へ の相対移動が可能とされているので、任意の 斜め方向を初期化方向としてもよい。

 また、上記の説明では、カッタと被カッ� ��媒体とをそれぞれ異なる水平移動機構を用� ��て、直交する2軸方向に移動させ、昇降機構 によりカッタを昇降させる場合の例で説明し たが、カッタと被カット媒体との移動は、上 記の説明のような相対移動が可能であればよ く、水平移動機構、昇降機構は、上記の例に 限定されない。

 例えば、昇降機構は、被カット媒体を昇� ��させるものであってもよく、水平移動機構� ��、カッタのみ、あるいは被カット媒体のみ� ��水平面内に移動するものや、両者とも水平� ��内に移動するものでもよい。

 また、上記の説明では、刃先方向を初期� ��方向に設定してから、カット開始位置に移� ��する例で説明したが、刃先方向を初期化方� ��に設定する終点位置をカット開始位置に一� ��させる制御方法を採用してもよい。すなわ� ��、図4のステップS2で下降させる位置を、カ� ��ト開始位置から、ステップS8で移動するの� �逆方向に所定距離だけ離れた位置に設定し� �ステップS7~S9を省略するようにしてもよい。 この場合、ステップS2に先だってステップS3� �同様の工程を行って移動方向を決定するこ� �ができる。もし、ステップS3において、ステ ップS2の前の方向からずれたことが判明した� ��合には、位置をカット開始位置Rに対して180 °反対側に移動させればよい。

 また別の態様として、画像作成装置とし� ��例えばインクジェットプリンタのインクジ� ��ットヘッドをカッタキャリッジ4に搭載する ことで、画像の作成とカッティングをするカ ッティング装置ができる。インクジェットヘ ッドはカッタキャリッジ4と同じガイドレー� �を使う別のキャリッジに搭載してもよい。