(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の塗装を行う塗装ロボットと、当該塗装ロボットが塗装する前記車両の塗装用の画像データを作成する画像処理装置とを備える塗装ロボットシステムであって、
前記塗装ロボットは、
液滴を吐出する複数のノズルと、駆動することで前記ノズルから前記液滴を押し出すための圧電基板を備える塗装ヘッドと、
前記塗装ヘッドを先端に装着すると共に、当該塗装ヘッドを所望の位置へ移動させるロボットアームと、
前記ロボットアームの駆動を制御するアーム制御部と、
前記塗装ヘッドの内部に設けられていると共に前記圧電基板の作動を制御するヘッド制御部と、を備え、
前記塗装ヘッドは、複数の前記ノズルが並んでいるノズル列を備え、そのノズル列は、前記塗装ヘッドの長手方向に対して傾斜して設けられ、
前記ノズル列には、前記塗装ヘッドの主走査方向における一方側に位置する第１ノズル列と、前記主走査方向における他方側に位置すると共に前記第１ノズル列の前記ノズルの個数と同数の前記ノズルを有する第２ノズル列とが設けられていて、
前記塗装ヘッドの長手方向が前記主走査方向に対して直交している状態において、前記第１ノズル列において隣り合う前記ノズルから吐出される液滴の中間に、前記第２ノズル列の前記ノズルから吐出される液滴が吐出される状態で、前記第１ノズル列と前記第２ノズル列とが配置されていて、
前記画像処理装置は、前記塗装ヘッドが塗装を実行する経路である塗装パス毎の画像データを作成する画像処理部と、前記塗装パス毎の前記画像データを塗装順序に対応して記憶するメモリを備えると共に、
前記画像データには、
前記塗装ヘッドの前記主走査方向の往復における往路で塗装を実行するための往路用画像データと、前記往復における復路で塗装を実行するための復路用画像データとが設けられていて、
それぞれの前記ノズル列において隣り合う前記ノズルの距離をＬ１とし、往路において前記第２ノズル列の前記ノズルよりも先に前記第１ノズル列の前記ノズルから前記液滴が吐出されるとし、前記第１ノズル列または前記第２ノズル列の前記ノズルの個数Ｎとしたとき、
前記画像処理部は、前記第１ノズル列のそれぞれの前記ノズルに対応する短冊状の第１短冊画像データと、前記第２ノズル列のそれぞれの前記ノズルに対応する短冊状の第２短冊画像データとを有する状態で前記往路用画像データを作成し、
前記画像処理部は、前記第２短冊画像データを、前記第１短冊画像データに対して位置ずれする状態で前記復路用画像データとして作成し、
その位置ずれ量は、着弾位置が隣り合う前記第１ノズル列のＰ番目の前記ノズルに対し、前記第２ノズル列のＰ番目の前記ノズルの方が、前記個数Ｎと前記距離Ｌ１の２倍とを乗じた距離だけ、先に着弾する位置となるように設定されており、
前記ヘッド制御部は、前記塗装ヘッドの往路においては前記メモリから前記往路用画像データを読み込んで当該往路用画像データに基づいて前記圧電基板の作動を制御すると共に、前記塗装ヘッドの復路においては前記メモリから前記復路用画像データを読み込んで当該復路用画像データに基づいて前記圧電基板の作動を制御する、
ことを特徴とする塗装ロボットシステム。
【請求項２】
請求項１記載の塗装ロボットシステムであって、
前記アーム制御部または前記画像処理部は、前記車両に対して所定の高さ範囲内で前記塗装ヘッドが移動する軌跡である軌跡データを形成し、
前記画像データは、前記軌跡データに沿って形成されている、
ことを特徴とする塗装ロボットシステム。
【請求項３】
請求項１または２記載の塗装ロボットシステムであって、
前記アーム制御部は、前記塗装ヘッドの長手方向が、前記主走査方向に対して直交するように前記ロボットアームを制御する、
ことを特徴とする塗装ロボットシステム。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の塗装ロボットシステムであって、
前記画像処理部は、同じ経路において画像データを作成する場合、前記往路用画像データと、前記復路用画像データとで、同じドット数を有するように形成される、
ことを特徴とする塗装ロボットシステム。
【請求項５】
車両の塗装を行う塗装ロボットが塗装する前記車両の塗装用の画像データを画像処理装置で作成して塗装を実行する塗装方法であって、
前記塗装ロボットは、
液滴を吐出する複数のノズルと、駆動することで前記ノズルから前記液滴を押し出すための圧電基板を備える塗装ヘッドと、
前記塗装ヘッドを先端に装着すると共に、当該塗装ヘッドを所望の位置へ移動させるロボットアームと、
前記ロボットアームの駆動を制御するアーム制御部と、
前記塗装ヘッドの内部に設けられていると共に前記圧電基板の作動を制御するヘッド制御部と、を備え、
前記塗装ヘッドは、複数の前記ノズルが並んでいるノズル列を備え、そのノズル列は、前記塗装ヘッドの長手方向に対して傾斜して設けられ、
前記ノズル列には、前記塗装ヘッドの主走査方向における一方側に位置する第１ノズル列と、前記主走査方向における他方側に位置する第２ノズル列とが設けられていて、
前記塗装ヘッドの長手方向が前記主走査方向に対して直交している状態において、前記第１ノズル列において隣り合う前記ノズルから吐出される液滴の中間に、前記第２ノズル列の前記ノズルから吐出される液滴が吐出される状態で、前記第１ノズル列と前記第２ノズル列とが配置されていて、
前記画像処理装置は、前記塗装ヘッドが塗装を実行する経路である塗装パス毎の画像データを作成する画像処理部と、前記塗装パス毎の前記画像データを、塗装順序に対応して記憶するメモリを備えると共に、
前記画像データには、前記塗装ヘッドの前記主走査方向の往復における往路で塗装を実行するための往路用画像データと、前記往復における復路で塗装を実行するための復路用画像データとが設けられていて、
それぞれの前記ノズル列において隣り合う前記ノズルの距離をＬ１とし、往路において前記第２ノズル列の前記ノズルよりも先に前記第１ノズル列の前記ノズルから前記液滴が吐出されるとし、前記第１ノズル列または前記第２ノズル列の前記ノズルの個数Ｎとしたとき、前記画像処理部によって、前記第１ノズル列のそれぞれの前記ノズルに対応する短冊状の第１短冊画像データと、前記第２ノズル列のそれぞれの前記ノズルに対応する短冊状の第２短冊画像データとを有する状態で前記往路用画像データを作成する第１画像データ作成ステップと、
前記第２短冊画像データを、前記第１短冊画像データに対して位置ずれする状態で前記復路用画像データとして前記画像処理部によって作成すると共に、その位置ずれ量は、着弾位置が隣り合う前記第１ノズル列のＰ番目の前記ノズルに対し、前記第２ノズル列のＰ番目の前記ノズルの方が、前記個数Ｎと前記距離Ｌ１の２倍とを乗じた距離だけ、先に着弾する位置となるように設定されている第２画像データ作成ステップと、
前記往路用画像データと前記復路用画像データとを、塗装順序に対応して前記メモリに記憶させる記憶ステップと、
前記塗装ヘッドの往路においては前記メモリから前記往路用画像データを読み込んで、当該往路用画像データに基づいて前記ヘッド制御部で前記圧電基板の作動を制御して前記車両に対する塗装を実行する往路塗装実行ステップと、
前記往路塗装実行ステップに前後して、前記塗装ヘッドの復路においては前記メモリから前記復路用画像データを読み込んで、当該復路用画像データに基づいて前記ヘッド制御部で前記圧電基板の作動を制御して前記車両に対する塗装を実行する往路塗装実行ステップと、
を有することを特徴とする塗装方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗装ロボットシステムおよび塗装方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両の塗装ラインにおいては、ロボットを用いたロボット塗装が主流となっている。このロボット塗装では、多関節ロボットの先端に回転霧化型の塗装ヘッドを取り付けた塗装機（回転霧化型の塗装機）が用いられている。また、たとえば特許文献１に開示のように、プリントヘッド（１０）において、インクジェット式のプリントヘッドを備える構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５９７６３２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に開示のプリントヘッド（塗装ヘッド）とは異なり、塗装ヘッドの走査方向に対し、ノズル列が傾斜しているような塗装ヘッドを用いて塗装を行うことが検討されている。そのような塗装ヘッドにおいて、さらに傾斜したノズル列が主走査方向で多段に設けられている場合、同一ノズル列のノズルから吐出された液滴の間に、別の段のノズル列のノズルから吐出された塗料が着弾される。この場合には、より解像度の高い画像データに基づいて、高品質な塗装が可能になる。
【０００５】
このような、傾斜したノズル列を多段に備えた塗装ヘッドを用いて塗装する場合、その特殊なノズルの配列に起因して、塗装ヘッドの往復移動のうち、往路のみで塗装を行って、塗料の液滴の着弾位置の位置ずれを防ぐようにしている。
【０００６】
しかしながら、塗装効率を向上させるためには、上記のような特殊な塗装ヘッドにおいても、往路のみならず、復路においても塗装できることが好ましい。
【０００７】
本発明は上記の事情にもとづきなされたもので、往路のみならず復路においても、良好に塗装を行える塗装ロボットシステムおよび塗装方法を提供しよう、とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の第１の観点によると、車両の塗装を行う塗装ロボットと、当該塗装ロボットが塗装する車両の塗装用の画像データを作成する画像処理装置とを備える塗装ロボットシステムであって、塗装ロボットは、液滴を吐出する複数のノズルと、駆動することでノズルから液滴を押し出すための圧電基板を備える塗装ヘッドと、塗装ヘッドを先端に装着すると共に、当該塗装ヘッドを所望の位置へ移動させるロボットアームと、ロボットアームの駆動を制御するアーム制御部と、塗装ヘッドの内部に設けられていると共に圧電基板の作動を制御するヘッド制御部と、を備え、塗装ヘッドは、複数のノズルが並んでいるノズル列を備え、そのノズル列は、塗装ヘッドの長手方向に対して傾斜して設けられ、ノズル列には、塗装ヘッドの主走査方向における一方側に位置する第１ノズル列と、主走査方向における他方側に位置する第２ノズル列とが設けられていて、塗装ヘッドの長手方向が主走査方向に対して直交している状態において、第１ノズル列において隣り合うノズルから吐出される液滴の中間に、第２ノズル列のノズルから吐出される液滴が吐出される状態で、第１ノズル列と第２ノズル列とが配置されていて、画像処理装置は、塗装ヘッドが塗装を実行する経路である塗装パス毎の画像データを作成する画像処理部と、塗装パス毎の画像データを塗装順序に対応して記憶するメモリを備えると共に、画像データには、塗装ヘッドの主走査方向の往復における往路で塗装を実行するための往路用画像データと、往復における復路で塗装を実行するための復路用画像データとが設けられていて、それぞれのノズル列において隣り合うノズルの距離をＬ１とし、往路において第２ノズル列のノズルよりも先に第１ノズル列のノズルから液滴が吐出されるとし、第１ノズル列または第２ノズル列のノズルの個数Ｎとしたき、画像処理部は、第１ノズル列のそれぞれのノズルに対応する短冊状の第１短冊画像データと、第２ノズル列のそれぞれのノズルに対応する短冊状の第２短冊画像データとを有する状態で往路用画像データを作成し、画像処理部は、第２短冊画像データを、第１短冊画像データに対して位置ずれする状態で復路用画像データとして作成し、その位置ずれ量は、着弾位置が隣り合う第１ノズル列のＰ番目のノズルに対し、第２ノズル列のＰ番目のノズルの方が、個数Ｎと距離Ｌ１の２倍とを乗じた距離だけ、先に着弾する位置となるように設定されており、ヘッド制御部は、塗装ヘッドの往路においてはメモリから往路用画像データを読み込んで当該往路用画像データに基づいて圧電基板の作動を制御すると共に、塗装ヘッドの復路においてはメモリから復路用画像データを読み込んで当該復路用画像データに基づいて圧電基板の作動を制御する、ことを特徴とする塗装ロボットシステムが提供される。
【０００９】
また、上述の発明において、アーム制御部または画像処理部は、車両に対して所定の高さ範囲内で塗装ヘッドが移動する軌跡である軌跡データを形成し、画像データは、軌跡データに沿って形成されている、ことが好ましい。
【００１０】
また、上述の発明において、アーム制御部は、塗装ヘッドの長手方向が、主走査方向に対して直交するようにロボットアームを制御する、ことが好ましい。
【００１１】
また、上述の発明において、画像処理部は、同じ経路において画像データを作成する場合、往路用画像データと、復路用画像データとで、同じドット数を有するように形成される、ことが好ましい。
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明の第１の観点によると、車両の塗装を行う塗装ロボットが塗装する車両の塗装用の画像データを画像処理装置で作成して塗装を実行する塗装方法であって、塗装ロボットは、液滴を吐出する複数のノズルと、駆動することでノズルから液滴を押し出すための圧電基板を備える塗装ヘッドと、塗装ヘッドを先端に装着すると共に、当該塗装ヘッドを所望の位置へ移動させるロボットアームと、ロボットアームの駆動を制御するアーム制御部と、塗装ヘッドの内部に設けられていると共に圧電基板の作動を制御するヘッド制御部と、を備え、塗装ヘッドは、複数のノズルが並んでいるノズル列を備え、そのノズル列は、塗装ヘッドの長手方向に対して傾斜して設けられ、ノズル列には、塗装ヘッドの主走査方向における一方側に位置する第１ノズル列と、主走査方向における他方側に位置する第２ノズル列とが設けられていて、塗装ヘッドの長手方向が主走査方向に対して直交している状態において、第１ノズル列において隣り合うノズルから吐出される液滴の中間に、第２ノズル列のノズルから吐出される液滴が吐出される状態で、第１ノズル列と第２ノズル列とが配置されていて、画像処理装置は、塗装ヘッドが塗装を実行する経路である塗装パス毎の画像データを作成する画像処理部と、塗装パス毎の画像データを、塗装順序に対応して記憶するメモリを備えると共に、画像データには、塗装ヘッドの主走査方向の往復における往路で塗装を実行するための往路用画像データと、往復における復路で塗装を実行するための復路用画像データとが設けられていて、それぞれのノズル列において隣り合うノズルの距離をＬ１とし、往路において第２ノズル列のノズルよりも先に第１ノズル列のノズルから液滴が吐出されるとし、第１ノズル列または第２ノズル列のノズルの個数Ｎとしたとき、画像処理部によって、第１ノズル列のそれぞれのノズルに対応する短冊状の第１短冊画像データと、第２ノズル列のそれぞれのノズルに対応する短冊状の第２短冊画像データとを有する状態で往路用画像データを作成する第１画像データ作成ステップと、第２短冊画像データを、第１短冊画像データに対して位置ずれする状態で復路用画像データとして画像処理部によって作成すると共に、その位置ずれ量は、着弾位置が隣り合う第１ノズル列のＰ番目のノズルに対し、第２ノズル列のＰ番目のノズルの方が、個数Ｎと距離Ｌ１の２倍とを乗じた距離だけ、先に着弾する位置となるように設定されている第２画像データ作成ステップと、往路用画像データと復路用画像データとを、塗装順序に対応してメモリに記憶させる記憶ステップと、塗装ヘッドの往路においてはメモリから往路用画像データを読み込んで、当該往路用画像データに基づいてヘッド制御部で圧電基板の作動を制御して車両に対する塗装を実行する往路塗装実行ステップと、往路塗装実行ステップに前後して、塗装ヘッドの復路においてはメモリから復路用画像データを読み込んで、当該復路用画像データに基づいてヘッド制御部で圧電基板の作動を制御して車両に対する塗装を実行する往路塗装実行ステップと、を有することを特徴とする塗装方法が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、往路のみならず復路においても、良好に塗装を行える塗装ロボットシステムおよび塗装方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施の形態に係る塗装ロボットおよび塗装ロボットシステムの全体構成を示す概略図である。
【図２】図１に示す塗装ロボットのうち、塗料を吐出させるノズル形成面を正面視した状態を示す図である。
【図３】（Ａ）は図１に示す車両用塗装機のノズルヘッドユニットのうち、ノズル形成面における各ノズルの配置を示す部分的な平面図を示しており、（Ｂ）はそれぞれのノズルから塗料を吐出した結果を示しており、（Ｃ）はそれぞれのノズルの駆動タイミングを示している。
【図４】図１に示す塗装ロボットにおいて、複数の塗装ヘッドを千鳥状に配置した状態を示す図である。
【図５】図１に示す塗装ロボットにおいて、各ノズルへ塗料を供給する概略的な構成について示す図である。
【図６】図５に示す、列方向供給流路、ノズル加圧室および列方向排出流路付近の構成を示す断面図である。
【図７】図６に示す、列方向供給流路、ノズル加圧室および列方向排出流路付近の構成の変形例を示す断面図である。
【図８】図１に示す塗装ロボットシステムにおける制御的な構成を示す図である。 図２に示す塗装ヘッドユニットとは異なる他の塗装ヘッドユニットにおけるノズル形成面の構成を示す平面図である。
【図９】本実施の形態の塗装ロボットおよび塗装ロボットシステムを用いた塗装方法を示す概略的なフローチャートである。
【図１０】（Ａ）は図４（Ａ）に対して、ノズルヘッドユニットの長手方向が垂直を維持せずに傾斜したイメージを示す図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示すようにノズルヘッドユニットが傾斜したときに、それぞれのノズルから塗料を吐出した結果を示している。
【図１１】本実施の形態の塗装ロボットシステムにおいて作成される往路用画像データに関連する、塗料の液滴の着弾イメージを示す図である。
【図１２】図１１に示す場合の画像データ（往路用画像データ）を示す図である。
【図１３】往復動作を行う塗装ヘッドの復路において、図１１と同じ順序で、ノズルから液滴を吐出した場合の液滴の着弾位置の様子を示す図である。
【図１４】往復動作を行う塗装ヘッドの復路において、任意の塗装ラインにおいて液滴の着弾位置のずれが生じないイメージを示す図である。
【図１５】図１４に示すような任意の塗装ラインＣＬにおいて液滴の着弾位置のずれが生じないような、ノズルからの液滴の吐出順序を、塗装ヘッドの移動が主走査方向の往路（正方向）であるものとして置き換えた状態を示す図である。
【図１６】図１５に示す場合の画像データ（復路用画像データ）を示す図である。
【図１７】（Ａ）は、第１ノズル列と第２ノズル列におけるそれぞれのノズルの個数が４つの場合の復路用画像データを示す図であり、（Ｂ）は、第１ノズル列と第２ノズル列におけるそれぞれのノズルの個数が８つの場合の画像データを示す図である。
【図１８】往路用画像データと復路用画像データにおける総画素数（総ドット数）が等しい状態を説明するための示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の各実施の形態に係る、塗装ロボット１０を備える塗装ロボットシステム１１について、図面に基づいて説明する。なお、以下の説明においては、必要に応じて、Ｘ方向はノズル形成面５２（塗装ヘッド５３）の長手方向とし、Ｘ１側は図２における右側、Ｘ２側は図２における左側とする。また、Ｙ方向はノズル形成面５２（塗装ヘッド５３）の短手方向（幅方向）とし、Ｙ１側は図２における紙面上側、Ｙ２側は図２における紙面下側とする。
【００１６】
本実施の形態の塗装ロボットシステム１１は、塗装ロボット１０と、画像処理装置２００とを備えている。これらのうち、塗装ロボット１０は、自動車製造の工場における塗装ラインに位置する車両または車両部品（以下、車両の一部となる車両部品も車両として説明する）といった塗装対象物に対して、「塗装」を行うものであり、塗膜を塗装対象物の表面に形成して、その表面の保護や美観を与えることを目的としている。したがって、所定時間毎に、塗装ラインに沿って移動してくる車両に対し、一定の時間内に所望の塗装品質にて、塗装を行う必要がある。
【００１７】
また、本実施の形態の塗装ロボット１０では、上述した塗膜を形成するのみならず、各種のデザインや画像を、車両や車両部品といった塗装対象物に対して形成することが可能である。
【００１８】
（１−１．塗装ロボット１０の全体構成について）
最初に、塗装ロボットシステム１１のうち、塗装ロボット１０について説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る塗装ロボットシステム１１および塗装ロボット１０の全体構成を示す概略図である。図１に示すように、塗装ロボットシステム１１は、塗装ロボット１０と、画像処理装置２００とを主要な構成要素としている。また、塗装ロボット１０は、ロボット本体２０と、塗装ヘッドユニット５０とを主要な構成要素としている。
【００１９】
（１−２．ロボット本体について）
図１に示すように、ロボット本体２０は、基台２１と、脚部２２と、回転軸部２３と、回転アーム２４と、第１回動アーム２５と、第２回動アーム２６と、リスト部２７と、これらを駆動させるためのモータＭ１〜Ｍ６（図８参照）と、を主要な構成要素としている。なお、回転軸部２３からリスト部２７までの部分は、ロボットアームＲ１に対応するが、脚部２２等のようなそれ以外の部分も、ロボットアームＲ１に対応するものとしても良い。
【００２０】
これらのうち、基台２１は床面等の設置部位に設置される部分であるが、この基台２１が設置部位に対して走行可能であっても良い。また、脚部２２は、基台２１から上部に向かい立設された部分である。なお、脚部２２と基台２１の間に関節部を設けて、脚部２２が基台２１に対して回動可能としても良い。
【００２１】
また、脚部２２の上端には、回転軸部２３が設けられている。この回転軸部２３には、回転アーム２４が回転自在な状態で取り付けられている。また、回転アーム２４は、モータＭ１の駆動により回転させられるが、そのようなモータとしては、電気モータやエアモータを用いることが可能である。
【００２２】
また、回転アーム２４には、第１回動アーム２５の一端側が回動可能な状態で取り付けられている。なお、第１回動アーム２５を回転軸部２３に対して相対的に回転させるモータＭ２は、回転アーム２４のハウジング内に収納されていても良く、第１回動アーム２５のハウジング内に収納されていても良い。
【００２３】
また、第１回動アーム２５の他端側には、第２回動アーム２６の一端側が軸部を介して揺動自在な状態で取り付けられている。この第２回動アーム２６を第１回動アーム２５に対して相対的に回転させるモータＭ３は、第１回動アーム２５のハウジング内に収納されていても良く、第２回動アーム２６のハウジング内に収納されていても良い。
【００２４】
この第２回動アーム２６の他端側には、リスト部２７が取り付けられている。リスト部２７は、複数（たとえば３つ）の異なる向きの軸部を中心に、回転運動を可能としている。それにより、塗装ヘッドユニット５０の向きを精度良くコントロールすることが可能となっている。なお、軸部の個数は、２つ以上であれば幾つでも良い。
【００２５】
かかるリスト部２７のそれぞれの軸部を中心とした回転運動を可能とするために、モータＭ４〜Ｍ６が設けられている。なお、モータＭ４〜Ｍ６は、第２回動アーム２６のハウジング内に収納されているが、その他の部位に収納されていても良い。
【００２６】
また、リスト部２７には、不図示のホルダ部を介して塗装ヘッドユニット５０が取り付けられている。すなわち、塗装ヘッドユニット５０は、ホルダ部を介して、リスト部２７に着脱自在に設けられている。
【００２７】
なお、上記のような、回転軸部２３と、回転アーム２４と、第１回動アーム２５と、第２回動アーム２６と、リスト部２７と、これらを駆動させるモータＭ１〜Ｍ６と、を備える塗装ロボット１０は、６軸で駆動可能なロボットである。しかしながら、塗装ロボット１０は、４軸以上であれば、何軸で駆動するロボットであっても良い。
【００２８】
（１−３．塗装ヘッドユニットについて）
次に、塗装ヘッドユニット５０について説明する。リスト部２７には、チャック部３０を介して塗装ヘッドユニット５０が取り付けられる。図２は、塗装ヘッドユニット５０のうち、塗料を吐出させるノズル形成面５２を正面視した状態を示す図である。図２に示すように、塗装ヘッドユニット５０は、不図示のヘッドカバーを備え、そのヘッドカバー内に、種々の構成が内蔵されている。なお、ヘッドカバーに内蔵される構成には、塗料を循環させる経路であるヘッド側循環経路（図示省略）や、ヘッド制御部１３０等が挙げられる。
【００２９】
図３（Ａ）はノズル形成面５２における各ノズル５４の配置を示す部分的な平面図を示しており、（Ｂ）はそれぞれのノズル５４から塗料を吐出した結果を示しており、（Ｃ）はそれぞれのノズル５４の駆動タイミングを示している。なお、図３（Ａ）においては、説明の都合上、副走査方向（Ｘ方向）を大きく引き伸ばした状態で示している。たとえば、図２において塗装ヘッド５３の最も左側には、図２の紙面奥側の合計４個のノズル５４から構成されるノズル列５５と、図２の紙面手前側の合計４個のノズル５４から構成されるノズル列５５という、合計２段のノズル列５５が存在しているが、その２つの（２段の）ノズル列５５を取り出して、主操作方向（Ｘ方向）はそのままで引き伸ばさず、副走査方向（Ｘ方向）を大きく引き伸ばした状態が、図３（Ａ）に対応している。
【００３０】
図２および図３（Ａ）に示すように、ノズル形成面５２には、ノズル５４が塗装ヘッドユニット５０の長手方向に対して傾斜する方向に連なるノズル列５５が複数設けられている。また、図３（Ｃ）では、縦軸は時間（駆動タイミング）を示し、横軸は合計４個のノズル５４Ａおよび合計４個のノズル５４ＢのＸ方向の位置を示している。なお、上記において、塗装ヘッドユニット５０の長手とは、図２において、塗装ヘッドの長い方向（横幅方向）を指す。
【００３１】
かかるノズル列５５には、本実施の形態では、主走査方向（Ｙ方向）の一方側（Ｙ２側）に存在する第１ノズル列５５Ａと、主走査方向の他方側に存在する第２ノズル列５５Ｂ（Ｙ１側）とが設けられている。これら第１ノズル列５５Ａおよび第２ノズル列５５Ｂのうち、図２の副走査方向における最も一方側（左側）に位置するものを、それぞれ第１ノズル列５５Ａ１および第２ノズル列５５Ｂ１として、図３に示している。
【００３２】
ここで、第１ノズル列５５Ａ１および第２ノズル列５５Ｂ１の各ノズル５４Ａ，５４Ｂを、図３（Ｂ）における副走査方向に沿った直線（投影直線ＰＬ）上に投影すると、その投影直線ＰＬにおいては、第２ノズル列５５Ｂ１におけるＹ１側から数えて１番目のノズル５４Ｂ１１と、２番目のノズル５４Ｂ１２の間に、第１ノズル列５５Ａ１におけるＹ１側から数えて１番目のノズル５４Ａ１１が位置する。また、第２ノズル列５５Ｂ１におけるＹ１側から数えて２番目のノズル５４Ｂ１２と、３番目のノズル５４Ｂ１３の間に、第１ノズル列５５Ａ１におけるＹ１側から数えて２番目のノズル５４Ａ１２が位置する。以後、同様に、第２ノズル列５５Ｂにおける隣り合うノズル５４Ｂの間に、第１ノズル列５５Ａにおけるノズル５４Ａが、上記の投影直線ＰＬ上に位置する。
【００３３】
このため、塗装ヘッドユニット５０が走査している状態において、それぞれのノズル５４Ａ，５４Ｂから吐出される液滴の吐出タイミングを図３（Ｃ）に示すように制御することで、図３（Ｂ）に示すような副走査方向の直線上に、液滴を着弾させることができる。いわば、隣り合うノズル列５５同士で、液滴の着弾位置が半ピッチずつずれるように、ノズル列５５が配置されている。それにより、塗装の際にドット密度を向上させることができる。
【００３４】
ところで、図２に示すように、ノズル形成面５２には、単一の塗装ヘッド５３が存在している。しかしながら、ノズル形成面５２には、複数の塗装ヘッド５３から構成されるヘッド群が存在するようにしても良い。この場合、一例として、図４に示すように、複数の塗装ヘッド５３を位置合わせしつつ千鳥状に配置する構成が挙げられるが、ヘッド群における塗装ヘッド５３の配置は千鳥状でなくても良い。
【００３５】
図５は、各ノズル５４へ塗料を供給する概略的な構成について示す図である。図６は、列方向供給流路５８、ノズル加圧室５９および列方向排出流路６０付近の構成を示す断面図である。図５および図６に示すように、塗装ヘッド５３は、供給側大流路５７と、列方向供給流路５８と、ノズル加圧室５９と、列方向排出流路６０と、排出側大流路６１とを備えている。供給側大流路５７は、後述するヘッド側循環経路の供給路７１から塗料が供給される流路である。また、列方向供給流路５８は、供給側大流路５７内の塗料が、分流される流路である。
【００３６】
また、ノズル加圧室５９は、列方向供給流路５８とノズル供給流路５９ａを介して接続されている。それにより、ノズル加圧室５９には、列方向供給流路５８から塗料が供給される。このノズル加圧室５９は、ノズル５４の個数に対応して設けられていて、内部の塗料を後述する駆動素子を用いてノズル５４から吐出させることができる。
【００３７】
また、ノズル加圧室５９は、ノズル排出流路５９ｂを介して列方向排出流路６０と接続されている。したがって、ノズル５４から吐出されなかった塗料は、ノズル加圧室５９内からノズル排出流路５９ｂを介して、列方向排出流路６０へと排出される。また、列方向排出流路６０は、排出側大流路６１と接続されている。排出側大流路６１は、それぞれの列方向排出流路６０から、排出された塗料が合流する流路である。この排出側大流路６１は、ヘッド側循環経路の戻り経路７２と接続されている。
【００３８】
このような構成により、ヘッド側循環経路の供給路７１から供給された塗料は、供給側大流路５７、列方向供給流路５８、ノズル供給流路５９ａおよびノズル加圧室５９を経て、ノズル５４から吐出される。また、ノズル５４から吐出されなかった塗料は、ノズル加圧室５９からノズル排出流路５９ｂ、列方向排出流路６０および排出側大流路６１を経て、ヘッド側循環経路の戻り経路７２へと戻される。
【００３９】
なお、図５に示す構成では、１本の列方向供給流路５８には、１本の列方向排出流路６０が対応するように配置されている。しかしながら、１本の列方向供給流路５８に、複数本（たとえば２本）の列方向排出流路６０が対応するように配置されていても良い。また、複数本の列方向供給流路５８に、１本の列方向排出流路６０が対応するように配置されていても良い。
【００４０】
また、図６に示すように、ノズル加圧室５９の天面（ノズル５４とは反対側の面）には、圧電基板６２が配置されている。この圧電基板６２は、圧電体である２枚の圧電セラミック層６３ａ，６３ｂを備え、さらに共通電極６４と、個別電極６５とを備えている。圧電セラミック層６３ａ，６３ｂは、外部から電圧を印加することで、伸縮可能な部材である。このような圧電セラミック層６３ａ，６３ｂとしては、強誘電性を有する、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系、ＮａＮｂＯ3系、ＢａＴｉＯ3系、（ＢｉＮａ）ＮｂＯ3系、ＢｉＮａＮｂ5Ｏ15系等のセラミックス材料を用いることができる。
【００４１】
また、図６に示すように、共通電極６４は、圧電セラミック層６３ａと圧電セラミック層６３ｂの間に配置されている。また、圧電基板６２の上面には、共通電極用の表面電極（不図示）が形成されている。これら共通電極６４と共通電極用表面電極とは、圧電セラミック層６３ａに存在する不図示の貫通導体を通じて、電気的に接続されている。また、個別電極６５は、上記のノズル加圧室５９と対向する部位にそれぞれ配置されている。さらに、圧電セラミック層６３ａのうち、共通電極６４と個別電極６５とに挟まれた部分は、厚さ方向に分極している。したがって、個別電極６５に電圧を印加すると、圧電効果によって圧電セラミック層６３ａが歪む。このため、所定の駆動信号を個別電極６５に印加すると、ノズル加圧室５９の体積を減少させるように圧電セラミック層６３ｂが相対的に変動し、それによって塗料が吐出される。
【００４２】
なお、図６に示す構成では、共通電極６４は、ノズル加圧室５９の天面に配置されているが、このような構成には限られない。たとえば、図７に示すように、共通電極６４は、ノズル加圧室５９の側面に配置される構成を採用しても良く、その他、塗料をノズル５４から良好に吐出可能であれば、どのような構成を採用しても良い。
【００４３】
（１−４．車両用塗装機の制御的な構成について）
次に、本実施の形態の塗装ロボットシステム１１における制御的な構成について説明する。図８は、塗装ロボットシステム１１における制御的な構成を示す図である。図８に示すように、塗装ロボットシステム１１は、センサ１００と、アーム制御部１１０と、塗料供給制御部１２０と、ヘッド制御部１３０と、主制御部１４０と、画像処理装置２００とを備えている。また、画像処理装置２００は、画像処理部２１０と、メモリ２２０とを備えている。
【００４４】
なお、アーム制御部１１０、塗料供給制御部１２０、ヘッド制御部１３０、主制御部１４０および画像処理部２１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶部位（ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、不揮発メモリ等）、その他の要素から構成されている。なお、画像処理部２１０は、画像処理性能に優れたＣＰＵと共に、またはＣＰＵに代えて、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）を用いるようにしても良い。
【００４５】
上記の制御的な構成のうち、センサ１００は、たとえば角速度センサ、加速度センサ、イメージセンサ、ＴｏＦ（Time of Flight）センサ等が挙げられるが、それ以外のセンサを用いても良い。このセンサ１００は、アーム制御部１１０の制御によって、塗装ヘッド５３のノズル形成面５２が塗装面に対して平行を維持することを可能としている。また、センサ１００は、塗装ヘッド５３の動きや位置を検出することが、より好ましい。なお、図８においては、センサ１００の検出信号はアーム制御部１１０に入力されているが、塗料供給制御部１２０、ヘッド制御部１３０および主制御部１４０の少なくとも１つに入力されるようにしても良い。
【００４６】
また、アーム制御部１１０は、上述したモータＭ１〜Ｍ６の駆動を制御する部分である。このアーム制御部１１０は、アーム用メモリ１１１を備えていて、アーム用メモリ１１１には、塗装ヘッド５３における塗装可能な塗装幅を勘案したロボットティーチングによって作成された、塗装ヘッド５３の軌跡に関するデータ（軌跡データ）、および塗装ヘッド５３の傾き等の姿勢に関する姿勢データが記憶されている。
【００４７】
そして、アーム制御部１１０では、アーム用メモリ１１１に記憶された軌跡データ、姿勢データおよび後述する画像処理部２１０での画像処理に基づいて、モータＭ１〜Ｍ６の駆動を制御する。その制御により、塗装ヘッド５３は、塗装を実行するための所望の位置を、所望の速度で通過したり、所定の位置で停止することができる。なお、アーム用メモリ１１１は、塗装ロボット１０が備えていても良いが、塗装ロボット１０の外部にアーム用メモリ１１１が存在し、そのアーム用メモリ１１１に対して、有線または無線の通信手段を介して、情報の送受信を可能としても良い。
【００４８】
また、塗料供給制御部１２０は、塗装ヘッド５３への塗料の供給を制御する部分であり、具体的には塗料供給部４０が備えるポンプや弁等の作動を制御する。このとき、塗料供給制御部１２０は、塗装ヘッド５３に対して定圧（定圧の一例としては定量）にて塗料が供給されるように、上記のポンプや弁の作動を制御することが好ましい。なお、塗料供給部４０は、たとえば塗料を蓄える塗料タンクや、塗料を蓄えるカートリッジ等に接続されている。
【００４９】
また、ヘッド制御部１３０は、画像処理装置２００での画像処理に基づいて、塗装ヘッドユニット５０内の圧電基板６２の作動を制御する部分である。このヘッド制御部１３０は、後述するセンサ１５０等の位置を検出する手段によって軌跡データにおける所定の位置に到達したときに、その位置に対応した分割塗装データに基づいて、塗料の吐出を制御する。なお、この場合、車両の膜厚が均一となるように、圧電基板６２の駆動周波数を制御してノズル５４から吐出されるドット数（液滴の数）を制御したり、圧電基板６２に印加する電圧を制御して、ノズル５４から吐出される液滴のサイズを制御する。
【００５０】
また、主制御部１４０は、上記のモータＭ１〜Ｍ６、塗料供給部４０および圧電基板６２が協働して塗装対象物に対して塗装が実行されるように、上述したアーム制御部１１０、塗料供給制御部１２０およびヘッド制御部１３０に所定の制御信号を送信する部分である。
【００５１】
また、画像処理部２１０は、車両の塗装範囲に対応するＣＡＤデータや、実際の車両を計測した計測データに基づいて、３次元的なモデル（塗装用３次元モデル）を作成する。また、画像処理部２１０は、上述したアーム用メモリ１１１に記憶されている軌跡データと、上記の塗装用３次元モデルに基づいて、軌跡データに沿って塗装ヘッド５３が塗装を行うのに対応する、塗装パスに対応した２次元的な画像データを形成する。
【００５２】
この画像データは、車両における塗装領域を、塗装パスに対応させて分割したデータに対応している。しかも、画像データには、塗装ヘッドの主走査方向の往復における往路で塗装を実行するための往路用画像データと、主走査方向の往復における復路で塗装を実行するための復路用画像データとが設けられている。また、上記の往路用画像データおよび復路用画像データは、第１ノズル列５５Ａのノズル５４からの液滴の吐出に対応した第１短冊画像データと、第２ノズル列５５Ｂのノズル５４からの液滴の吐出に対応した第２短冊画像データとが交互に配置された状態で形成されている（詳細については後述）。
【００５３】
また、メモリ２２０には、上述した画像処理部２１０で作成された画像データが記憶される。ここで、メモリ２２０には、往路用画像データと復路用画像データとが、塗装パスの順番に対応付けられた状態で予め記憶される。したがって、所定の塗装用プログラムに基づいて、塗装ヘッド５３で塗装パス毎の塗装を実行する際には、塗装パスの順番に従って、往路用画像データと復路用画像データのうちのいずれかを読み出し、その画像データに基づいて、塗装ヘッド５３の駆動を制御して塗装を実行する。それにより、塗装パスの直前に画像処理部２１０で、その塗装パスに対応した往路用画像データまたは復路用画像データを、専用のプログラムで作成せずに済む。そのため、画像処理の遅れによる、塗装の停止を防止している。
【００５４】
［２．作用について］
次に、上述のような構成を有する塗装ロボット１０および塗装ロボットシステム１１において、車両や車両部品等の塗装対象物に対して、塗装を行う塗装方法について、図９に基づいて説明する。図９は、本実施の形態の塗装ロボット１０および塗装ロボットシステム１１を用いた塗装方法を示す概略的なフローチャートである。
【００５５】
ステップＳ１１：軌跡データの作成
まず、既に作成されている車両の３次元的なＣＡＤデータや、実際の車両の形状を測定した３次元的な測定データに基づいて、軌跡データを作成する。この軌跡データは、塗装ヘッド５３における塗装可能な塗装幅を勘案したロボットティーチングによって作成することができ、またＣＡＤデータに基づいて、自動的に作成することができる。なお、軌跡データは、車両に対して所定の高さ範囲内で塗装ヘッド５３が移動する軌跡となっている。
【００５６】
ステップＳ１２：姿勢データの作成
次に、上述した軌跡データに対応するように、アーム制御部１１０では、姿勢データを作成する。なお、姿勢データは、上述した軌跡データと共に作成するようにしても良い。姿勢データは、塗装ヘッド５３の主走査方向Ｍ（進行方向）に対して、塗装ヘッド５３の長手方向（横幅方向）が垂直を維持するように、姿勢データを作成する。このような姿勢データを作成することで、塗装ヘッド５３の長手方向（横幅方向）において、塗料を等間隔で塗装面に吐出させることができる。
【００５７】
ここで、塗装ヘッド５３の主走査方向Ｍに対して、塗装ヘッド５３の長手方向が垂直を維持していないとき（主走査方向Ｍに対して長手方向が傾斜しているとき）のイメージを、図１０に示す。図１０に示すように、塗装ヘッド５３の長手方向が傾斜していると、液滴の着弾位置は、不均一な状態となる。すなわち、液滴同士が重なり合う部分と、液滴が重なり合わずに隙間が空く部分とが形成されてしまう。このような液滴の重なりや、隙間は塗装不良の原因となってしまう。そのため、塗装ヘッド５３の主走査方向Ｍに対して、塗装ヘッド５３の長手方向が垂直を維持するように、姿勢データが作成される。
【００５８】
また、姿勢データは、車両の幅方向の断面（横断面）において、塗装ヘッド５３のノズル形成面５２の少なくとも一部が、塗装対象である車両の横断面に対して平行な状態を維持するように作成される。たとえば、車両の幅方向の端部側のように、塗装幅の部位が、水平面に対して所定の角度θ１だけ傾斜している場合には、塗装ヘッド５３もその傾斜分だけ、傾斜させるように姿勢データを作成する。
【００５９】
また、姿勢データでは、たとえばノズル形成面５２の長手方向の中心が対向する部位の塗装面の傾斜角度が上記の角度θ１で傾斜しているとき、塗装ヘッド５３の長手方向も角度θ１で傾斜するように、姿勢データが作成されるのが好ましい。このように、ノズル形成面５２の長手方向の中心を基準とし、その中心が対向する部位の傾斜角度θ１と同じ角度だけ塗装ヘッド５３を傾斜させることで、ノズル形成面５２の塗装幅の一端側または他端側のいずれかと、塗装面と間の距離が、大きくなってしまうのを防止することができる。これは、通常は、ノズル形成面５２の長手方向の中心と、その中心が対向する塗装面との間の距離が最小となることが多く、その長手方向の中心が対向する部位（車両側の部位）が基準部位となることにもよる。
【００６０】
しかしながら、たとえば基準部位となる段差が一端側寄りに位置している場合には、その段差の付け根位置から離れる他端側に向かうにつれ、徐々に塗装面に近づくように、塗装ヘッド５３を傾斜させるように、姿勢データを設定しても良い。
【００６１】
また、塗装ヘッド５３の主走査方向Ｍにおける両端側のように、主走査方向Ｍに沿った断面（縦断面）においても、塗装面が水平面に対して傾斜している場合がある。この場合、ノズル形成面５２の短手方向（縦幅方向；この場合、主走査方向Ｍと一致）の中心が対向する部位の傾斜角度が角度θ２で傾斜しているとき、塗装ヘッド５３の短手方向も角度θ２で傾斜するように、姿勢データが作成されるのが好ましい。しかしながら、短手方向が角度θ２で傾斜するような姿勢データを作成しなくても良い。この場合には、膜厚の均一性を確保するために、角度θ２の大きさに応じて、画像データにおける濃度を大きくするようにしても良い。
【００６２】
ステップＳ１３：往路用画像データの作成および記憶（第１画像データ作成ステップおよび記憶ステップに対応）
次に、車両の３次元的なＣＡＤデータまたは実際の車両の形状を測定した３次元的な測定データ、軌跡データおよび姿勢データに基づいて、画像処理部２１０は、塗装ヘッド５３で主走査方向Ｍに沿った往復路での塗装のうち、往路（正方向）において塗装を行うための往路用画像データを作成する。そして、作成された往路用画像データは、塗装パスにおける塗装順に紐付けられて、メモリ２２０に記憶させる。
【００６３】
なお、車両においては、同じ色種の塗料のみを塗装ヘッド５３から吐出する場合が最も多いが、たとえばツートンカラーで塗装しても良く、その他の各種のデザインにて塗装を行っても良い。
【００６４】
かかる往路用画像データに関連する、塗料の液滴の着弾イメージを、図１１に示す。なお、説明の簡略化のため、図１１では、第１ノズル列５５Ａにはノズル５４Ａが２つ、第２ノズル列５５Ｂにはノズル５４Ｂが２つ存在している場合を示している。また、図１１では、左から右に向かうにつれて、塗装ヘッド５３が主走査方向Ｍの往路（正方向）を進行する様子が示されているが、最も右側には、ノズル５４から吐出された塗料の着弾状態が示されている。
【００６５】
また、図１１の左上には、それぞれのノズル５４からの液滴の吐出順が数字で示されている。主走査方向Ｍの前側に位置するノズル５４から１番、２番、…と番号を付与すると、図１１では、１番は第１ノズル列５５Ａの前側のノズル５４Ａ１が対応し、２番は第１ノズル列５５Ａの後ろ側のノズル５４Ａ２が対応し、３番は第２ノズル列５５Ｂの前側のノズル５４Ｂ１が対応し、４番は第２ノズル列５５Ｂの後ろ側のノズル５４Ｂ２が対応している。
【００６６】
また、図１１において、主走査方向Ｍにおけるノズル５４間（ノズル５４Ａ間、ノズル５４Ｂ間およびノズル５４Ａとノズル５４Ｂの間）のピッチ（主走査ピッチとする）をＬ１とする。さらに、図１１において、主走査方向Ｍと直交する副走査方向Ｓにおける、任意の位置の塗装ラインＣＬに液滴が吐出される場合について考える。なお、図１１では、説明の簡略化のために、主走査ピッチＬ１の間には、液滴が２つ着弾するものとしているが、主走査ピッチＬ１の間に着弾する液滴の個数は、任意の数に設定することが可能である。
【００６７】
この図１１に示すように、塗装ヘッド５３が主走査方向Ｍに進行する場合、先に第１ノズル列５５Ａのうち、上流側のノズル５４Ａ１から塗装ラインＣＬに向けて液滴が吐出され、その後に、第１ノズル列５５Ａのノズル５４Ａ２から塗装ラインＣＬに向けて液滴が吐出される。その吐出が終了した後に、第２ノズル列５５Ｂのノズル５４Ｂ１から塗装ラインＣＬに向けて液滴が吐出され、さらにその後に、第２ノズル列５５Ｂのノズル５４Ｂ２から塗装ラインＣＬに向けて液滴が吐出される。
【００６８】
なお、図１１に示すように、第２ノズル列５５Ｂのノズル５４Ｂ２から吐出された液滴の着弾位置は、塗装ラインＣＬ上において、ノズル５４Ａ１とノズル５４Ａ２からの液滴が着弾した間の位置となっている。
【００６９】
このような吐出順は、それぞれのノズル列５５において、ノズル５４の個数が変化しても同様である。たとえば第１ノズル列５５Ａに８個のノズル５４Ａが存在し、第２ノズル列５５Ｂに同じく８個のノズル５４Ｂが存在する場合、吐出順における１番〜８番のノズル５４は、第１ノズル列５５Ａの前から１番〜８番目のノズル５４Ａがそれぞれ対応する。また、吐出順における９番〜１６番のノズル５４は、第２ノズル列５５Ｂの前から１番〜８番目のノズル５４Ｂがそれぞれ対応する。
【００７０】
ここで、塗装ヘッド５３の速さをＶ１とすると、ノズル５４Ａ１が液滴を吐出してから、ノズル５４Ａ２が液滴を吐出するまでには、Ｌ１／Ｖ１の時間がかかる。すなわち、主走査ピッチＬ１において隣り合うノズル５４間では、Ｌ１／Ｖ１だけのタイミング差で、液滴が吐出される。
【００７１】
また、図１１に示す場合の画像データ（往路用画像データ）を、図１２に示す。なお、図１２に示す往路用画像データは、その全体形状は副走査方向Ｓよりも主走査方向Ｍに長い短冊形状であるが、図１２では、その全体のうちの一部を取り出して示しているため、実際の往路用画像データは、図１２に示すものよりも主走査方向Ｍおよび副走査方向Ｓに連続している。また、往路用画像データは、第１ノズル列５５Ａのそれぞれのノズル５４Ａに対応する短冊状の第１短冊画像データと、第２ノズル列５５Ｂのそれぞれのノズル５４Ｂに対応する短冊状の第２短冊画像データとを有する状態となっているが、第１短冊画像データと第２短冊画像データの終端の位置が揃っているので、往路用画像データは、矩形状となっている。
【００７２】
図１２に示すように、往路用画像データは、画素（ドット）が長方形状となるように配置されている。かかる往路用画像データに基づいて、ヘッド制御部１３０は、任意の塗装ラインＣＬへの各ノズル５４の到達時間の遅れを考慮して、それぞれのノズル５４における圧電基板６２の駆動を制御している。たとえば、図１１において１番のノズル５４Ａ１からの液滴の吐出後、Ｎ番のノズル５４では、（Ｌ１／Ｖ１）×Ｎだけ、当該ノズル５４から液滴が遅れて吐出するように、圧電基板６２の駆動タイミングがヘッド制御部１３０によって制御される。
【００７３】
ステップＳ１４：復路用画像データの作成および記憶（第２画像データ作成ステップおよび記憶ステップに対応）
次に、車両の３次元的なＣＡＤデータまたは実際の車両の形状を測定した３次元的な測定データ、軌跡データおよび姿勢データに基づいて、画像処理部２１０は、塗装ヘッド５３で主走査方向Ｍに沿った往復路での塗装のうち、復路において塗装を行うための復路用画像データを作成する。そして、作成された復路用画像データは、塗装パスにおける塗装順に紐付けられて、メモリ２２０に記憶させる。
【００７４】
本実施の形態では、ヘッド制御部１３０は、復路の塗装のために特有の制御を行っていない。また、画像処理部２１０では、往路での塗装中または往路での塗装が終了した後（すなわち、復路における塗装パスの直前）に、復路用の特別な画像データを作成していない。しかしながら、本実施の形態では、復路の塗装のために特有の制御を行わず、かつ、往路および復路における塗装を実行するよりも前の段階で、予め、復路用画像データを作成している。
【００７５】
すなわち、本実施の形態では、ヘッド制御部１３０において、特に復路であることを認識せずに、往路と同様に圧電基板６２の制御を行うが、そのために、画像処理部２１０は、往路ではあり得ないような、特別な画像データを復路用画像データとして作成している。以下、かかる復路用画像データの概要について説明する。
【００７６】
図１３は、往復動作を行う塗装ヘッド５３の復路において、図１１と同じ順序で、ノズル５４から液滴を吐出した場合の液滴の着弾位置の様子を示す図である。なお、図１３では、左から右に向かうにつれて、塗装ヘッド５３が主走査方向Ｍの復路（逆方向）に進行する様子が示されているが、最も右側には、ノズル５４から吐出された塗料の着弾状態が示されている。
【００７７】
図１３に示すように、主走査方向Ｍの復路（逆方向）に塗装ヘッド５３が進行する際に、図１１と同じように、ノズル５４Ａ１、ノズル５４Ａ２、ノズル５４Ｂ１、ノズル５４Ｂ２の順で液滴を吐出した場合、液滴の着弾位置は、任意の塗装ラインＣＬ上では揃わず、大幅にずれてしまう。具体的には、主走査方向Ｍで隣り合うノズル５４（たとえば、ノズル５４Ａ１とノズル５４Ａ２）の間では、主走査ピッチＬ１の２倍の距離だけ、液滴の着弾位置がずれてしまう。
【００７８】
このような、往復動作を行う塗装ヘッド５３の復路において、任意の塗装ラインＣＬ（復路の塗装パスにおける開始端位置および終端位置を含む）において液滴の着弾位置のずれが生じないイメージを、図１４に示す。この図１４においては、ノズル５４からの液滴の吐出順序を、その左上に示す。また、図１４の右側には、ノズル５４から吐出された塗料の着弾状態が示されている。図１４に示すように、任意の塗装ラインＣＬにおいて液滴の着弾位置がずれないようにするためには、１番は第２ノズル列５５Ｂのノズル５４Ｂ２が対応し、２番は第２ノズル列５５Ｂのノズル５４Ｂ１が対応し、３番は第１ノズル列５５Ａのノズル５４Ａ２が対応し、４番は第１ノズル列５５Ａのノズル５４Ａ１が対応している。すなわち、図１１と図１４とを比較すると、ノズル５４からの液滴の吐出順は後先が逆転している。
【００７９】
ここで、塗装ロボット１０においては、アーム制御部１１０は、ロボットアームＲ１を制御駆動させることで、塗装ヘッド５３を主走査方向Ｍにおける往路（正方向）か、または復路（逆方向）に移動させることが可能であり、往路（正方向）であるか復路（逆方向）であるかの判別は可能である。しかしながら、制御の簡略化のためには、塗装ヘッド５３の移動が、主走査方向Ｍにおける往路（正方向）であるのか、または復路（逆方向）であるのかをヘッド制御部１３０において区別する必要はなく、たとえば、塗装ヘッド５３が、全て主走査方向Ｍの往路（正方向）に移動しているものとして、扱うことができる。
【００８０】
このような観点から、図１４に示すような任意の塗装ラインＣＬにおいて液滴の着弾位置のずれが生じないような、ノズル５４からの液滴の吐出順序を、塗装ヘッド５３の移動が主走査方向Ｍの往路（正方向）であるものとして置き換えた状態を、図１５に示す。この場合、ノズル５４からの液滴の吐出順序は、図１４に示す状態と同じであり、１番は第２ノズル列５５Ｂのノズル５４Ｂ２が対応し、２番は第２ノズル列５５Ｂのノズル５４Ｂ１が対応し、３番は第１ノズル列５５Ａのノズル５４Ａ２が対応し、４番は第１ノズル列５５ＡＢのノズル５４Ａ１が対応している。
【００８１】
したがって、図１５に示すように、塗装ヘッド５３が正方向へ移動しているものとすると、その見かけ上の液滴の着弾位置は、任意の塗装ラインＣＬで揃わない状態となる。具体的には、あるノズル５４から吐出された液滴の着弾位置と、吐出順における次のノズル５４から吐出された液滴の着弾位置に対して、主走査ピッチＬ１の２倍だけ、位置ずれするように、液滴を吐出している。
【００８２】
ここで、図１５に示す場合の画像データ（復路用画像データ）を、図１６に示す。なお、図１６に示す復路用画像データは、その全体形状は副走査方向Ｓよりも主走査方向Ｍに長い短冊形状である。図１６では、その全体のうちの一部を取り出して示しているため、実際の復路用画像データは、図１６に示すものよりも主走査方向Ｍおよび副走査方向Ｓに連続している。
【００８３】
図１６に示すように、復路用画像データでは、図１５に示すような液滴の着弾位置のずれに対応させて、画素（ドット）が配置されている。すなわち、復路用画像データでは、図１６に示すように、第１ノズル列５５Ａのそれぞれのノズル５４Ａに対応する短冊状の第１短冊画像データと、第２ノズル列５５Ｂのそれぞれのノズル５４Ｂに対応する短冊状の第２短冊画像データとは、その終端の位置が揃っておらず、位置ずれしている状態となっている。
【００８４】
このとき、あるノズル５４から吐出された液滴の着弾位置と、吐出順における次のノズル５４から吐出された液滴の着弾位置に対して、主走査ピッチＬ１の２倍だけ、位置ずれするように、画素（ドット）が配置されている。ここで、それぞれのノズル列５５におけるノズル５４の個数をＮとすると、たとえばノズル５４Ａ１に対応する画素の主走査方向Ｍにおける終端部と、ノズル５４Ｂ１に対応する画素の主走査方向Ｍにおける終端部とは、以下の（式１）だけ、位置ずれするように、画素（ドット）が配置されている。
位置ずれの画素数（ドット数）＝Ｌ１×Ｎ×２…（式１）
【００８５】
なお、図１６では、主走査ピッチＬ１には２つのドットが配置されているので、８画素（ドット）だけ、位置ずれしている。なお、図１６では、主走査ピッチＬ１には２つの画素（ドット）が配置されるように構成しているが、主走査ピッチＬ１の間には、液滴の着弾個数に対応させて、任意の個数の画素（ドット）を配置可能である。また、上記の例では、着弾位置が隣り合う第１ノズル列５５Ａの１番目のノズル５４Ａ１と、第２ノズル列５５Ｂの１番目のノズル５４Ｂ１との間の位置ずれ量を求めているが、着弾位置が隣り合う第１ノズル列５５ＡのＰ番目のノズル５４Ａに対し、第２ノズル列５５ＢのＰ番目のノズル５４Ｂとの間の位置ずれ量についても、上記の（式１）で求めることが可能である。
【００８６】
なお、上記の説明では、第１ノズル列５５Ａにはノズル５４Ａが２つ、第２ノズル列５５Ｂにはノズル５４Ｂが２つ存在している場合について説明している。しかしながら、第１ノズル列５５Ａと第２ノズル列５５Ｂにおけるそれぞれのノズル５４の個数は、２つには限られるものではない。一例として、第１ノズル列５５Ａと第２ノズル列５５Ｂにおけるそれぞれのノズル５４の個数が４つの場合の復路用画像データを図１７（Ａ）に示し、８つの場合の画像データを、図１７（Ｂ）に示す。
【００８７】
図１７（Ａ）においては、ノズル列５５におけるノズル５４の個数は４個なので、（式１）より、たとえばノズル５４Ａ１に対応する画素の主走査方向Ｍにおける終端部と、ノズル５４Ｂ１に対応する画素の主走査方向Ｍにおける終端部とは、１６画素（ドット）だけ、位置ずれしている。また、図１７（Ｂ）においては、ノズル列５５におけるノズル５４の個数は８個なので、（式１）より、たとえばノズル５４Ａ１に対応する画素の主走査方向Ｍにおける終端部と、ノズル５４Ｂ１に対応する画素の主走査方向Ｍにおける終端部とは、３２画素（ドット）だけ、位置ずれしている。
【００８８】
ここで、塗装パスにおける塗装長さが、主走査方向Ｍの往路（正方向）と復路（逆方向）で同じであるとすると、その総画素数（総ドット数）は等しい。したがって、たとえば図１８に示すように、終端位置の塗装ラインＣＬを折り返し線とすれば、往路用画像データから、復路用画像データを形成することも可能である。
【００８９】
なお、ステップＳ１３において、復路用画像データの作成および記憶を実行しても良い。この場合には、ステップＳ１４において、往路用画像データの作成および記憶を実行することになる。また、この場合には、次に述べるステップＳ１５では、復路における塗装を実行をすると共に（この場合には、ステップＳ１５が復路塗装実行ステップに対応）、ステップＳ１７では、往路における塗装を実行をする（この場合には、ステップＳ１７が往路塗装実行ステップに対応）。
【００９０】
ステップＳ１５：往路における塗装の実行（往路塗装実行ステップに対応）
上記のようにして作成された往路用画像データに基づいて、車両に対して塗装を実行する。この場合、アーム制御部１１０は、主制御部１４０の指令に基づいて、塗装ヘッド５３を主走査方向Ｍの正方向に移動させる。また、ヘッド制御部１３０は、主制御部１４０の指令に基づいてメモリ２２０に記憶された往路用画像データを読み出す。その往路用画像データに基づいて、ヘッド制御部１３０が圧電基板６２の作動を制御することで、車両へ往路における塗装を実行する。
【００９１】
なお、この塗装においては、アーム制御部１１０は、塗装ヘッド５３の長手方向が主走査方向Ｍに対して直交するように、ロボットアームＲ１を制御している（ステップＳ１７においても同様）。
【００９２】
ステップＳ１６：塗装作業が終了したか否かの判定
ステップＳ１５の往路における塗装の終了後、塗装作業が終了したか否かを判定する。この判定において、塗装作業が終了したと判定される場合（Ｙｅｓの場合）には、塗装作業を終了する。一方、この判定において、塗装作業が終了していないと判定される場合（Ｎｏの場合）には、次のステップＳ１７へと進行する。
【００９３】
ステップＳ１７：復路における塗装の実行（復路塗装実行ステップに対応）
上記のようにして作成された復路用画像データに基づいて、車両に対して塗装を実行する。この場合、アーム制御部１１０は、主制御部１４０の指令に基づいて、塗装ヘッド５３を主走査方向Ｍの逆方向に移動させる。また、ヘッド制御部１３０は、主制御部１４０の指令に基づいてメモリ２２０に記憶された復路用画像データを読み出す。その復路用画像データに基づいて、ヘッド制御部１３０が圧電基板６２の作動を制御することで、車両へ復路における塗装を実行する。
【００９４】
ステップＳ１８：塗装作業が終了したか否かの判定
ステップＳ１７の復路における塗装の終了後、塗装作業が終了したか否かを判定する。この判定において、塗装作業が終了したと判定される場合（Ｙｅｓの場合）には、塗装作業を終了する。一方、この判定において、塗装作業が終了していないと判定される場合（Ｎｏの場合）には、上記のステップＳ１５へと戻る。
【００９５】
以上のようにして、車両への塗装が実行される。
【００９６】
［３．効果について］
以上のような構成の塗装ロボットシステム１１では、塗装ロボット１０は、液滴を吐出する複数のノズル５４と、駆動することでノズル５４から液滴を押し出すための圧電基板６２を備える塗装ヘッド５３と、塗装ヘッド５３を先端に装着すると共に、当該塗装ヘッド５３を所望の位置へ移動させるロボットアームＲ１と、ロボットアームＲ１の駆動を制御するアーム制御部１１０と、塗装ヘッド５３の内部に設けられていると共に圧電基板６２の作動を制御するヘッド制御部１３０と、を備えている。
【００９７】
また、塗装ヘッド５３は、複数のノズル５４が並んでいるノズル列５５を備え、そのノズル列５５は、塗装ヘッド５３の長手方向に対して傾斜して設けられ、ノズル列５５には、塗装ヘッド５３の主走査方向Ｍにおける一方側に位置する第１ノズル列５５Ａと、主走査方向Ｍにおける他方側に位置する第２ノズル列５５Ｂとが設けられている。また、塗装ヘッド５３の長手方向が主走査方向Ｍに対して直交している状態において、第１ノズル列５５Ａにおいて隣り合うノズル５４Ａから吐出される液滴の中間に、第２ノズル列５５Ｂのノズル５４Ｂから吐出される液滴が吐出される状態で、第１ノズル列５５Ａと第２ノズル列５５Ｂとが配置されている。また、画像処理装置２００は、塗装ヘッド５３が塗装を実行する経路である塗装パス毎の画像データを作成する画像処理部２１０と、塗装パス毎の画像データを塗装順序に対応して記憶するメモリ２２０を備える。
【００９８】
また、画像データには、塗装ヘッド５３の主走査方向Ｍの往復における往路で塗装を実行するための往路用画像データと、往復における復路で塗装を実行するための復路用画像データとが設けられている。そして、それぞれのノズル列５５において隣り合うノズル５４の距離をＬ１とし、往路において第２ノズル列５５Ｂのノズル５４Ｂよりも先に第１ノズル列５５Ａのノズル５４Ａから液滴が吐出されるとし、第１ノズル列５５Ａまたは第２ノズル列５５Ｂのノズル５４の個数Ｎとする。このとき、画像処理部２１０は、第１ノズル列５５Ａのそれぞれのノズル５４Ａに対応する短冊状の第１短冊画像データと、第２ノズル列５５Ｂのそれぞれのノズル５４Ｂに対応する短冊状の第２短冊画像データとを有する状態で往路用画像データを作成する。また、画像処理部２１０は、第２短冊画像データを、第１短冊画像データに対して位置ずれする状態で復路用画像データとして作成し、その位置ずれ量は、着弾位置が隣り合う第１ノズル列５５ＡのＰ番目のノズル５４Ａに対し、第２ノズル列５５ＢのＰ番目のノズル５４Ｂの方が、個数Ｎと距離Ｌ１の２倍とを乗じた距離だけ、先に着弾する位置となるように設定されている。また、ヘッド制御部１３０は、塗装ヘッド５３の往路においてはメモリ２２０から往路用画像データを読み込んで当該往路用画像データに基づいて圧電基板の作動を制御すると共に、塗装ヘッド５３の復路においてはメモリ２２０から復路用画像データを読み込んで当該復路用画像データに基づいて圧電基板６２の作動を制御する。
【００９９】
このように、ノズル列５５が塗装ヘッド５３の長手方向に対して傾斜している場合、往路用画像データに基づいて復路の塗装を行うと、塗装部位の位置ずれが生じてしまう。しかしながら、上記のように画像処理部２１０で復路用画像データを作成し、その復路用画像データに基づいて塗装を実行することで、塗料の液滴の着弾位置の位置ずれが生じるのを防止することができる。そのため、復路においても高品質な塗装が可能となり、それによって往復の両方で塗装が行えるので、塗装の生産性を向上させることが可能となる。
【０１００】
また、往路用の画像データに基づいて、専用のプログラムで復路用（逆方向）の画像データを作成すると、作成し終えるまでに、塗装ロボットに停止時間が発生する等の問題が生じる。しかしながら、往路用画像データと、復路用画像データとを、塗装順位に対応してメモリ２２０に記憶させておくことで、その様な停止時間の発生を防止することができる。
【０１０１】
また、本実施の形態では、アーム制御部１１０または画像処理部２１０は、車両に対して所定の高さ範囲内で塗装ヘッドが移動する軌跡である軌跡データを形成し、画像データは、軌跡データに沿って形成されている。
【０１０２】
このように、軌跡データに沿って画像データ（往路用画像データおよび復路用画像データ）を作成することで、実際の車両に対する高さを反映させた状態で画像データを作成することができる。このため、塗装部位の表面に塗りムラがなく、平滑性の高い高品質な塗装を実現することが可能となる。
【０１０３】
また、本実施の形態では、アーム制御部１１０は、塗装ヘッド５３の長手方向が、主走査方向Ｍに対して直交するようにロボットアームＲ１を制御している。
【０１０４】
このように、塗装ヘッド５３の長手方向が、主走査方向Ｍに対して直交を維持するように、ロボットアームＲ１の作動を制御することで、隣接する液滴の間隔を均等に維持することができ、図１０に示すような液滴同士が重なり合う部分と、液滴が重なり合わずに隙間が空く部分とが形成されるのを防止することができる。このため、隣接する液滴の間隔が広がることで隙間が形成されたり塗膜が薄くなったり、それとは逆に隣接する液滴が必要以上に重なって塗膜が厚くなるのを防止することができ、塗装品質を向上させることが可能となる。
【０１０５】
また、上述の発明において、画像処理部は、同じ経路において画像データを作成する場合、往路用画像データと、復路用画像データとで、同じドット数を有するように形成されている。
【０１０６】
このため、同じ長さを有する塗装パス（経路）の場合、往路用画像データと復路用画像データとで、画素数（ドット数）が往復で変わらないように画像データが作成されるので、塗膜の膜厚を一定に維持することができ、塗装品質を向上させることができる。
【０１０７】
［４．変形例について］
以上、本発明の一実施の形態について説明したが、本発明は、上記の実施の形態以外に、種々変形可能である。以下に、変形例について説明する。
【０１０８】
上述した実施の形態では、ノズル列５５は、主走査方向Ｍにおいて２つ（２段）の場合について説明している。しかしながら、ノズル列５５は２段には限られず、３段以上設けるようにしても良く、１段のみとしても良い。
【０１０９】
なお、ノズル列５５が３段以上の場合においても、第１ノズル列５５ＡのＰ番目のノズル５４Ａと第２ノズル列５５ＢのＰ番目のノズル５４Ｂとの間の位置ずれ量、および第２ノズル列５５ＢのＰ番目のノズル５４Ｂと第３ノズル列のＰ番目のノズル５４との間の位置ずれ量を、上記の（式１）で求めることが可能であるが、他の式を用いても良い。
【０１１０】
また、上述の実施の形態では、メモリ２２０は、画像処理装置２００に設けられているが、画像処理装置２００以外の部位に設けるようにしても良い。たとえば塗装ロボット１０内の所定の位置にメモリ２２０を設けるようにしても良い。
【符号の説明】
【０１１１】
１０…塗装ロボット、１１…塗装ロボットシステム、、２０…ロボット本体、２１…基台、２２…脚部、２３…回転軸部、２４…回転アーム、２５…第１回動アーム、２６…第２回動アーム、２７…リスト部、３０…チャック部、４０…塗料供給部、５０…塗装ヘッドユニット、５２…ノズル形成面、５３…塗装ヘッド、５４，５４Ａ，５４Ａ１，５４Ａ２，５４Ａ１１〜５４Ａ１３，５４Ｂ，５４Ｂ１，５４Ｂ２，５４Ｂ１１〜５４Ｂ１３…ノズル、５５…ノズル列，５５Ａ…第１ノズル列，５５Ｂ…第２ノズル列、５７…供給側大流路、５８…列方向供給流路、５９…ノズル加圧室、５９ａ…ノズル供給流路、５９ｂ…ノズル排出流路、６０…列方向排出流路、６１…排出側大流路、６２…圧電基板、６３ａ…圧電セラミック層、６３ｂ…圧電セラミック層、６４…共通電極、６５…個別電極、７１…供給路、７２…戻り経路、１００…センサ、１１０…アーム制御部、１１１…アーム用メモリ、１２０…塗料供給制御部、１３０…ヘッド制御部、１４０…主制御部、１５０…センサ、２００…画像処理装置、２１０…画像処理部、２２０…メモリ、ＣＬ…塗装ライン、Ｌ１…主走査ピッチ、Ｍ…主走査方向、Ｍ１〜Ｍ６…モータ、ＰＬ…投影直線、Ｒ１…ロボットアーム、Ｓ…副走査方向
【要約】
【課題】往路のみならず復路においても、良好に塗装を行える塗装ロボットシステムおよび塗装方法を提供する。
【解決手段】塗装ロボットシステム１１が備える画像処理部２１０は、第１ノズル列５５Ａのそれぞれのノズル５４Ａに対応する短冊状の第１短冊画像データと、第２ノズル列５５Ｂのそれぞれのノズル５４Ｂに対応する短冊状の第２短冊画像データとを有する状態で往路用画像データを作成し、画像処理部２１０は、第２短冊画像データを、第１短冊画像データに対して位置ずれする状態で復路用画像データとして作成し、その位置ずれ量は、着弾位置が隣り合う第１ノズル列５４ＡのＰ番目のノズル５４Ａに対し、第２ノズル列５４ＢのＰ番目のノズル５４Ｂの方が、個数Ｎと前記距離Ｌ１の２倍とを乗じた距離だけ、先に着弾する位置となるように設定されている。
【選択図】図１６【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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