静電植毛装置
【課題】 単純なデザインはもとより複雑なデザインであっても、その度に版下なるものを作成しなくても、求めるパターンの接着剤塗布を行うこと、及び、静電植毛を行うことのできる静電植毛装置を提供する。
【解決手段】 画像データを入力するための画像入力手段（３）と、当該画像入力手段から入力した画像データに基づいて接着剤を被植毛体（１１１）に塗布するための接着剤塗布手段（５）と、当該接着剤が塗布された被植毛体にフロック（Ｆ）を静電植毛するための植毛手段（７）と、当該接着剤塗布手段及び当該植毛手段を制御するための制御手段（１３）と、を含めて静電植毛装置（１）を構成する。画像データに基づいた植毛であるから、単純なものだけでなく複雑なデザインであっても植毛することができる。
【解決手段】 画像データを入力するための画像入力手段（３）と、当該画像入力手段から入力した画像データに基づいて接着剤を被植毛体（１１１）に塗布するための接着剤塗布手段（５）と、当該接着剤が塗布された被植毛体にフロック（Ｆ）を静電植毛するための植毛手段（７）と、当該接着剤塗布手段及び当該植毛手段を制御するための制御手段（１３）と、を含めて静電植毛装置（１）を構成する。画像データに基づいた植毛であるから、単純なものだけでなく複雑なデザインであっても植毛することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電植毛装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
静電植毛を施した製品（植毛製品）には、たとえば、自動車内装材、空調装置部品、雑貨部品のように、各種工業製品から生活用品まで幅広く利用されている。現在、自動車内装材であるコイン箱（ダッシュボード等に組み込む小銭入れ）や空調装置であるクーラ−に使用するルーバー等のように、大量に製造するものについては自動化装置による静電植毛が行われている（特許文献１参照）。ところが、上記したような大量製造に馴染まない製品（たとえば、ポスターや装飾品）は、そのほとんどが手作業による静電植毛が行われている。他方、自動であると手作業であるとを問わず、植毛製品を製造するにはフロック（ナイロン繊維、短繊維、パイル）の植毛に先駆けて被植毛体に接着剤を塗布する必要があるが、この塗布方法には、大きく分けて２種類の方法がある。最初の方法は、被植毛体の前面に接着剤を塗布する方法であり、スプレーによる塗布が一般的である。もう一つは、スクリーン印刷による方法である。スクリーン印刷による方法は、通常の印刷を行う際に用いる印刷インキの代わりに接着剤を塗布する方法である。
【特許文献１】特開２００３−３０５３８６（段落００１１、図１参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ここで、スプレーによる接着剤の塗布では、被植毛体に対して部分植毛を行う場合、すなわち、接着剤を部分的に塗布する場合に、植毛しない部分（非植毛部分、すなわち、接着剤を塗布しない部分）を隠すためのマスキング作業が必要になる。スクリーン印刷は、それを使用することにより作り出そうとする植毛部分又は非植毛部分の形状を形成すること、すなわち、いわゆる版下作成に手間がかかるため、どうしても画一的なデザインになりがちであった。本発明が解決しようとする課題は、単純なデザインはもとより複雑なデザインであっても、その度に版下なるものを作成しなくても、求めるパターンの接着剤塗布を行うこと、及び、静電植毛を行うことを可能にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上述した課題を解決するために本発明は、次の構成を備えている。なお、何れかの請求項に係る発明の説明に当って行う用語の定義等は、その性質上可能な範囲において他の請求項に係る発明にも適用があるものとする。
【０００５】
（請求項１に記載した発明の特徴）
請求項１記載の発明に係る静電植毛装置（以下、適宜「請求項１の植毛装置」という）は、画像データを入力するための画像入力手段（たとえば、スキャナー、ＣＡＤ）と、当該画像入力手段から入力した画像データに基づいて接着剤を被植毛体に塗布するための接着剤塗布手段と、当該接着剤が塗布された被植毛体にフロックを静電植毛するための植毛手段（植毛方式には、たとえば、アップ式、ダウン式、サイド式がある）と、当該接着剤塗布手段及び当該植毛手段を制御するための制御手段と、を含めて構成してある。
【０００６】
請求項１の植毛装置によれば、画像入力手段から入力した画像データに基づいて接着剤を被植毛体に塗布することができる。画像データに基づいた接着剤パターンを描くことができるので、スクリーン印刷方式による接着剤塗布方法において必要な版下作成の手間が不要になる。このため、パターンの作成、さらにはパターンの切り替えや変更等を簡単に行うことができる。多種類のパターンを思い通りに選択使用することも可能になる。単純なパターンであっても複雑なパターンであっても、変わりはない。したがって、パターンの画一化を防止し、多様性に富んだパターンの静電植毛が実現する。接着剤塗布の後、植毛手段が植毛を行う。飛翔させたフロックが静電気の力により被植毛体に引き寄せられ、接着剤の働きによって接着剤パターンに付着する。フロック付着後の接着剤乾燥によって、静電植毛作業を終了する。
【０００７】
（請求項２記載の発明の特徴）
請求項２記載の発明に係る静電植毛装置（以下、適宜「請求項２の植毛装置」という）では、請求項１の植毛装置の基本的構成を備えさせた上で、前記接着剤塗布手段が、ノズルと、当該ノズルを介して接着剤を吐出させるためのディスペンサ（流体である接着剤を定量供給可能な装置）と、当該ノズルの被植毛体に対する相対位置を変化させるための塗布用移動機構と、を含めて構成してある。ディスペンサの接着剤供給方式は、これに何ら制限はない。相対位置の変化は、ノズルと被植毛体のうち、何れか一方又は双方を移動させることによって行う。移動には、一次元的なもの、二次元的なもの、さらに、三次元的なもの等がある。
【０００８】
請求項２の植毛装置によれば、請求項１の植毛装置の作用効果を前提に、ディスペンサによって送られた接着剤はノズルから吐出され被植毛体に塗布される。ノズルは、被植毛体に対する相対位置が塗布用移動機構の働きによって変化する。その制御は、制御手段が画像データに基づいて行う。ノズル及び／被植毛体の移動（停止）と、接着剤吐出の開始（停止）と、により、被植毛体表面に所望の接着剤パターンが形成される。
【０００９】
（請求項３記載の発明の特徴）
請求項３記載の発明に係る静電植毛装置（以下、適宜「請求項３の植毛装置」という）では、請求項２記載の植毛装置の基本的構造を備えさせた上で、前記塗布用移動機構が、前記ノズル及び／又は被植毛体を移動可能に構成した３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）テーブルを含めて構成してある。
【００１０】
請求項３の植毛装置によれば、ノズルと被植毛体との間の相対移動が、３軸によって三次元方向に行われる。ノズルのみを三次元的に移動させてもよいし、被植毛体のみを三次元的に移動させてもよい。ノズルと被植毛体の双方を三次元的に移動させてもよい。
【００１１】
（請求項４記載の発明の特徴）
請求項４記載の発明に係る静電植毛装置（以下、適宜「請求項４の植毛装置」という）では、請求項２又は３記載の植毛装置の基本的構造を備えさせた上で、前記ディスペンサには、接着剤吐出機能とともに液だれ防止のための接着剤吸引機能を持たせてあり、前記ノズルと被植毛体との間の距離が、被植毛体検出信号を出力可能な距離センサーによって検出可能に構成してある。さらに、前記制御手段が、当該被植毛体検出信号に基づき、前記ノズルと被植毛体との距離が所定距離を下回ったときに当該ディスペンサに接着剤吐出を行わせ、かつ、前記ノズルと被植毛体との距離が所定距離を上回ったときに当該ディスペンサに接着剤吐出に代えて接着剤吸引を行わせるように構成してある。
【００１２】
請求項４の植毛装置によれば、請求項２又は３の植毛装置の作用効果に加え、ノズルが被植毛体に近づいたとき、すなわち、所定距離を下回ったときに接着剤吐出を開始させ、これとは逆に遠のいたとき、すなわち、所定距離を上回ったときに接着剤吐出を停止させるとともに接着剤吸引を行わせる。所定距離の検出は、距離センサーが行う。制御装置は、ディスペンサに接着剤吐出を停止させるときに、併せて、ノズルを被植毛体から離れる方向に移動させ、その移動により被植毛体とノズルとの距離が所定距離を越えたときに接着剤吸引を行わせる。接着剤吸引は、主として、吐出停止時における余剰接着剤の落下や吐出開始時における余剰接着剤塗布によるパターン太り等を防止するためである。つまり、落下やパターン太りの原因となる余剰接着剤を取り除くために、ノズル内に吸引する。このように、任意の線（パターン）の描画（塗布）の終了時に、余剰接着剤を僅かに吸引させることにより、接着剤の液だれを防止しつつ、高速で均一な線描画が可能となる。
【００１３】
（請求項５記載の発明の特徴）
請求項５記載の発明に係る静電植毛装置（以下、適宜「請求項５の植毛装置」という）では、請求項１乃至４何れか記載の植毛装置の基本的構造を備えさせた上で、前記植毛手段には、被植毛体に対してフロックを放射するための植毛ガンを含めて構成してあり、当該植毛ガンの被植毛体に対する相対位置を変化させるための植毛用移動機構を設けてある。
【００１４】
請求項５の植毛装置によれば、請求項１乃至４何れかの植毛装置の作用効果を前提に、植毛ガンがフロックを放射し、この植毛ガンと被植毛体の何れか又は双方が植毛用移動機構によって相対移動させられる。この相対移動によって、接着剤パターンに向けて的確なフロック放射を行うことができる。この結果、無駄なフロック放射を避け、効率的な静電植毛を実現することができる。
【００１５】
（請求項６記載の発明の特徴）
請求項６記載の発明に係る静電植毛装置（以下、適宜「請求項６の植毛装置」という）では、請求項５記載の植毛装置の基本的構造を備えさせた上で、前記植毛ガンが、複数設けてあり、当該複数の植毛ガンを構成する植毛ガン各々が、相異なる種類及び／又は相異なる色彩のフロックを放射可能に構成してある。相異なる種類のフロックとは、たとえば、長さや太さの異なるフロック同士のことや、材質の異なるフロック同士のことをいう。フロックは、種類のみ相異ならせてもよいし、色彩のみ相異ならせてもよい。種類と色彩の双方を相異ならせてもよい。
【００１６】
請求項６の植毛装置によれば、請求項５の植毛装置の作用効果に加え、複数ある植毛ガンを同時に又は適時に駆動させることによって、同じ被植毛体に相異なる種類及び／又は色彩のフロック植毛を施すことができる。フロックはそのままで、被植毛体を交替させ、交替させる度に相異なる種類及び／又は色彩のフロック植毛を施すようにしてもよい。フロックの種類及び／又は色彩の変化によって、単種類又は単色の場合に比べて、より多様性に富んだ植毛パターンを形成することができる。
【００１７】
（請求項７記載の発明の特徴）
請求項７記載の発明に係る静電植毛装置（以下、適宜「請求項７の植毛装置」という）では、請求項５又は６記載の植毛装置の基本的構造を備えさせた上で、前記植毛ガンが、フロックを帯電させるための電極を備えている。当該電極には電源を接続してあり、当該電源が、フロックの凝集現象及び／又はブリッジ現象を阻止するために前記制御手段による断続制御可能に構成してある。
【００１８】
請求項７の植毛装置によれば、請求項５又は６の植毛装置の作用効果に加え、フロックの凝集現象とフロックのブリッジ現象とのうち何れか一方又は双方を阻止することができる。現象阻止は、電極への印加電圧を適当な周期又はタイミングで断続することにより実現することができる。フロックが凝集したりブリッジしたりすると、求める植毛パターンを崩しかねないので、これを有効阻止することによって、多様性に富む植毛パターンの形成に貢献することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る静電植毛装置によれば、単純なデザインはもとより複雑なデザインであっても、その度に版下なるものを作成しなくても、求めるパターンの接着剤塗布を行うこと、及び、静電植毛を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
各図に基づいて、本発明を実施するための最良の形態（以下、適宜「本実施形態」という）について説明する。図１は、静電植毛装置の概略構成図である。図２は、植毛ガン及び植毛用移動機構の斜視図である。図３は、複数の植毛ガン及び植毛用移動機構の斜視図である。
【００２１】
（静電植毛装置の概略構造）
図１及び２を参照しながら説明する。静電植毛装置１は、画像入力部３、接着剤塗布部５及び静電植毛部７の三者から概ね構成してある。画像入力部３は、画像データを入力するための画像入力手段として機能する。接着剤塗布部５は、画像入力部３を介して得た画像データに基づいて接着剤を被植毛体に塗布するための接着剤塗布手段である。静電植毛部７は、接着剤が塗布された被植毛体にフロック（ナイロン繊維、短繊維、パイル）を静電植毛するための植毛手段である。詳しくは、次項以下で説明する。
【００２２】
（画像入力部の構成）
画像入力部３は、たとえば、図１に示す紙などの媒体１０１に描写された画像パターン１０１ａをスキャナ１１から読み取ることにより、また、画像データをコンピュータ１３にＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｄｒａｗｅｒ）入力することにより、画像データの入力を行うための装置（器具）である。ＣＤやＭＤその他の磁気媒体から、また、インタ−ネット等の通信網から、必要とする画像データの一部又は全部を読み込み又はダウンロードした場合のコンピュータ１３等も、本願における画像入力部に該当する。なお、コンピュータ１３には、上述のとおり画像入力部３の一部又は全部としての機能とともに、後述する制御手段としての機能を持たせてある。
【００２３】
（接着剤塗布部の構成）
接着剤塗布部５は、図１に示す接着剤Ｇを吐出するためのノズル１９と、ノズル１９に接着剤Ｇを供給可能、同じく吸引可能（後述）なディスペンサ２１と、ノズル１９を被植毛体に対して相対移動させるための３軸テーブル２３と、ノズル１９と被植毛体１１１との間の距離を検出するための距離センサー２５と、ディスペンサ２１及び３軸テーブル２３を制御するための制御手段として機能するコンピュータ１３と、を含めて概ね構成してある。ノズル１９は、ノズル本体１９ａ及びノズル本体１９ａから突き出る先端部１９ｂとから構成してあり、内部には接着剤Ｇを移動させるための流路１９ｃを形成してある。流路１９ｃは、ホース２０を介してディスペンサ２１の接着剤供給口（図示を省略）と連通させてある。ノズル１９の形状や流路１９ｃの内径等は、接着剤Ｇの粘度、塗布した接着剤Ｇの線径、さらには、たとえば、被植毛体１１１等の材質や形状等とも密接に関係するため、求める塗布を可能とするように適宜設定するとよい。
【００２４】
次は３軸テーブル２３について説明する。３軸テーブル２３は、テーブル本体２３ａと、図１の正面から見たときにテーブル本体２３ａに対してＹ軸方向（図１の紙面厚み方向）に移動するＹ軸可動部２３ｃ、Ｙ軸可動部２３ｃに対してＸ軸方向（図１の左右方向）に移動可能に取り付けてあるＸ軸可動部２３ｂ、及び、Ｘ軸可動部２３ｂに対してＺ軸方向（図１の上下方向）に移動可能に取り付けてあるＺ軸可動部２３ｄと、を備えている。ノズル１９は、Ｚ軸可動部２３ｄとともに上下動可能に取り付けてある。本実施形態におけるテーブル本体２３ａは、その上面に被植毛体を載置可能に、また、この載置した被植毛体に対して、Ｘ軸可動部２３ｂ、Ｙ軸可動部２３ｃ及びＺ軸可動部２３ｄのそれぞれを移動させることにより被植毛体に対して３次元的な接着剤塗布ができるように構成してある。すなわち、３軸テーブル２３は、ノズル１９を被植毛体に対して相対移動させるための塗布用移動機構として機能する。図１に示す被植毛体１１１の様なシート状の被植毛体に対する接着剤塗布だけであれば２次元（平面）移動だけで足りるが、本実施形態では、立体的な被植毛体にも接着剤塗布を行えるように３次元移動可能に構成してある。なお、上記テーブル本体２３ａは被植毛体１１１を水平に保持（載置）するように構成してあるが、これを垂直に保持可能に構成したり、または、これら以外の姿勢で保持可能に構成したりすることもできる。
【００２５】
ディスペンサ２１は、内部に貯留してある接着剤を供給する機能と、供給とは逆方向に吸引する機能と、を兼ね備えており、前述したように、コンピュータ１３によって制御される。接着剤の供給及び吸引は、ホース２０を介して行われ、供給によって接着剤がノズル１９から吐出され、吸引によってノズル１９の先端から余剰接着剤がノズル１９内に吸引される。接着剤の供給及び吸引は、距離センサー２５による被植毛体の検出及び非検出をトリガーとする。すなわち、ノズル１９が被植毛体１１１に近づいたとき、すなわち、所定距離（距離センサー２５の作動距離）を下回ったときに接着剤吐出を開始させ、これとは逆に遠のいたとき、すなわち、所定距離を上回ったときに接着剤吐出を停止させるとともに接着剤吸引を行わせる。接着剤吸引は、主として、吐出停止時における余剰接着剤の落下や吐出開始時における余剰接着剤塗布によるパターン太り等を防止するためである。つまり、落下やパターン太りの原因となる余剰接着剤を取り除くために、ノズル１９内に吸引する。なお、ディスペンサ２１は、流体である接着剤を定量供給可能なものであれば、その供給方式に何らの制限はない。インクジェット方式やスプレー方式等による接着剤供給装置も、本明細書にいうディスペンサに含まれる。
【００２６】
（植毛部の構成）
図２に基づいて説明する。静電植毛部７は、植毛を行うための植毛ガン３１と、植毛ガン３１にフロック供給を行うための供給部４１と、から構成してある。植毛ガン３１は、水平方向に延びる支持円筒３３と、支持円筒３３の下部に取り付けた角柱状の回収ダクト３９と、から外観構造を構成してある。支持円筒３３は、一端側（図２の左側）を開口させ、他端側（図２の右側）は閉鎖板３３ａによって閉鎖させてある。支持円筒３３の上面には、フロック供給口３３ｂを開口させてあり、同じく下面には回収ダクト３９内と連通させるための連通孔を開口させてある。閉鎖板３３ａの略中央には、放射孔３３ｈを開口させてあり、支持円筒３３内の閉鎖板３３ａ近くには、電源３７に接続した電極３５を配してある。電源３７は、コンピュータ１３によって制御可能に構成してある。放射孔３３ｈの内径は、５ｍｍとした。放射孔３３ｈを介してフロックＦを吹出すように構成したのは、必要な部分にだけフロックＦを植毛するためにスポット的な放射を可能とするためである。また、内径を５ｍｍとしたのは、被植毛体１１１との距離にもよるが、同じくスポット的放射に適当であると考えたからである。内径は、パターンの形状や被植毛体の形状等に合わせて適宜調整することができる。
【００２７】
供給部４１は、フロック供給口３３ｂに差し込んだ落下パイプ４１ｂと、落下パイプ上部に取り付けた逆さ円錐形の貯留部４１ａと、を主要部材として構成してある。供給部４１全体は、漏斗形状になっていて、貯留部４１ａに貯留させてあるフロックＦが落下パイプ４１ｂ内を落下し、フロック供給口３３ｂを抜けて支持円筒３３内に落下するように構成してある。貯留部４１ａ内にはフロックＦが容易に落下しない程度の目のメッシュ４１ｍを配してあり、フロックＦはこのメッシュ４１ｍ上に供給されるようになっている。貯留部４１ａには、偏芯モータ４３によって振動が加えられるように、そしてこの振動によってフロックＦがメッシュ４１ｍの目を抜けて落下するように構成してある。電極３５は概ね円柱状に形成してあり、閉鎖板３３ａに対向する端面は閉鎖板３３ａに向って下り傾斜する上向きの傾斜面３５ａとしてある。傾斜面３５ａは、フロック供給口３３ｂの直下に配してあり、これにより、上から落下してくるフロックＦを放射孔３３ｈ方向に偏向させやすいようにしてある。落下してきたフロックＦは、上述したように偏向させられ放射孔３３ｈから吹出されるもの以外に、偏向させられたが閉鎖板３３ａに衝突して吹出されなかったものや偏向させられずに落下していくものがあり得るが、吹出されなかったフロックＦは連通孔を介して回収ダクト３９内に回収されるようになっている。本実施形態における放射孔３３ｈの放射方向は略水平にしてあるので、接着剤塗布を終了した被植毛体１１１への植毛は、図２に示すように垂直方向に保持しながら行うことになる。植毛ガン３１は、２軸テーブル４６によって移動可能に構成してあり、この移動によって被植毛体１１１の所定箇所にフロックＦを植毛可能に構成してある。すなわち、２軸テーブル４６はＸ軸アーム４６ｘと、Ｙ軸アーム４６ｙと、Ｘ軸アーム４６ｘとＹ軸アーム４６ｙとをＸ−Ｙ方向（垂直平面方向）に移動させるための駆動部（図示を省略）と、を含み、植毛ガン３１はＸ軸アーム４６ｘと一体移動するようにその上面に固定してある。２軸アーム４６の制御は、コンピュータ１３を介して行う。なお、本実施形態では、被植毛体１１１を固定しておき、この被植毛体１１１に対して植毛ガン３１を相対移動させるように構成してあるが、これとは逆に、植毛ガン３１を固定しておき、この植毛ガン３１に対して被植毛体１１１を相対移動させるように構成してもよい。さらに、被植毛体１１１と植毛ガン３１の双方を移動可能に構成し、両者間の相対位置を変更できるようにすることもできる。
【００２８】
前述したように電極３５には、電源３７を接続してある。電極３５に高電圧を印加してフロックを帯電させるためである。フロックを帯電させるのは、被植毛体を電気的接地することによって、被植毛体に静電気の力でフロックを引き寄せさせるためである。引き寄せられたフロックは、植毛パターン１１１ａに付着する。これら一連の流れによって、静電植毛が行われる。このように、静電植毛を行うためには、電極に高電圧を印加する必要があるが、高電圧を印加し続けるとフロックの凝集現象やブリッジ現象の起こる恐れがある。フロックの凝集現象とは、フロック同士が弾き寄せ合うことにより、凝集、すなわち、固まってしまう現象のことをいう。また、フロックのブリッジ現象とは、電極と被植毛体、すなわち、高電位箇所と接地電位箇所との間でフロックがつながってブリッジしてしまう現象のことをいう。ブリッジ現象が生じると、電極と被植毛体との間が電気的にショートしてしまう場合もある。凝集現象やブリッジ現象が、円滑な植毛の邪魔をし、求める植毛パターンを崩しかねないことは言うまでもない。そこで、本実施形態では、コンピュータ１３による電源３７の断続制御ができるように構成してある。つまり、植毛を行っている最中に、所定の周期又はタイミングで短時間の印加中断を行うようにしてある。印加中断により、印加再開までの間、フロックの帯電を途絶えさせ、これによって、印加を継続させたなら生じたであろう凝集やブリッジを有効阻止するためである。本実施形態では、４０ｋＶの電圧を５秒間印加した後に１秒間印加停止する周期で断続制御した。その結果、植毛仕上がりに悪影響を与えることなくフロックの凝集やブリッジを有効阻止することができた。したがって、電源３７の断続制御は、植毛仕上がりの点から多様性に富む植毛パターン形成に貢献する。なお、上記周期は、印加電圧の高低、フロックの材質や大きさ等の違い、電極と被植毛体間の距離、等の条件によって異なる場合もあるであろうから、植毛を行うときは諸条件を考慮したうえで最適と思われる長さ（間隔）に設定するとよい。
【００２９】
（植毛装置の使用手順）
図１及び２を参照する。まず、接着剤の選択を行う。本実施形態で使用した接着剤Ｇには、植毛加工に広く用いられているアクリルエマルジョン接着剤を使用した。アクリルエマルジョン接着剤は、アンモニアを加えることによりその粘度を高くすることができる。粘度は、主として被植毛体の表面性状に深く関係する。本実施形態では、シート状の紙又は樹脂を被植毛体としてあるが、既存のアクリルエマルジョン接着剤をそのまま塗布したところ、塗布により形成された線が広がってしまい（接着剤が流れる）太い線になってしまった。このときのアクリルエマルジョン接着剤の粘度は、２，０００ｃｐｓであった。そこで、このアクリルエマルジョン接着剤に２９％のアンモニア水を０．５％添加して粘度調整をした。この粘度調整したアクリルエマルジョン接着剤を、流路１９ｃの内径１．４ｍｍのノズル１９を使用して塗布したところ、被植毛体１１１の表面に太さが約１ｍｍ程度の塗布（描画）が可能となった。なお、接着剤及びその粘度の選定は、被植毛体の性状や求める塗布パターンの線径等を総合的に考慮して定める必要があることは言うまでもない。
【００３０】
まず、スキャナ１１を用いて媒体１０１から画像パターン１０１ａを読み取り、読み取った画像データをコンピュータ１３で処理する。次に、テーブル本体２３ａの上面に載置した被植毛体１１１に、読み取った画像データに基づいた接着剤塗布を行う。接着剤塗布は、画像データに基づいた指令をコンピュータ１３が接着剤塗布部５に送信することから始まる。指令を受けた接着剤塗布部５は、Ｘ軸可動部２３ｂ、Ｙ軸可動部２３ｃ及びＺ軸可動部２３ｄを移動させ、植毛パターン１１１ａを形成するために必要な位置にノズル１９を移動させる。所定位置にノズル１９が到着したところで、Ｚ軸可動部２３ｄが稼動してノズル１９を下降させる。ここで、距離センサー２５が被植毛体１１１までの距離が所定距離に達したことを検知すると被植毛体検知信号を出力し、この被植毛体検知信号を受けたコンピュータ１３はディスペンサ２１に指令を送りノズル１９を介した接着剤吐出を開始させる。この開始により接着剤塗布が行われる。コンピュータ１３は、接着剤吐出の指令と併せてＸ軸可動部２３ｂ及び／又はＹ軸可動部２３ｃにも駆動指令を送る。駆動指令は、植毛パターン１１１ａ形成に必要な範囲と限度で行う。
【００３１】
植毛パターン１１１ａ形成の途中で、デザイン上のパターン途切れを描画するために一次的に塗布を中断するとき、また、接着剤塗布そのものを終了するときは、コンピュータ１３の指令を受けた３軸テーブル２３は、Ｚ軸可動部２３ｄを移動してノズル１９を上昇させる。ノズル１９を上昇させると、距離センサー２５が被植毛体１１１が所定距離（有効検知距離）外に出たことを検知する。この検知信号（又は受信していた検知信号の遮断）を受けたコンピュータ１３は、ディスペンサ２１に指令を送り、余剰接着剤の吸引を指示する。吸引指示を受けたディスペンサ２１は、ノズル１９の先端部１９ｂから落下しようとする余剰接着剤がノズル１９内に吸引する。これによって、余剰接着剤塗布によるパターン太り等を有効に防止することができる。図１に示す符号１１１ａは、被植毛体１１１に塗布された接着剤によって描かれた植毛パターンを示している。
【００３２】
植毛パターン１１１ａを形成した被植毛体１１１は、これを、垂直に保持しながら静電植毛部７により静電植毛を行う。電極３５に、たとえば、４０ｋＶ前後の電圧を印加しながら静電植毛部７の植毛ガン３１をＸ−Ｙ軸方向に植毛パターン１１１ａに沿ってスキャン移動させて行う。植毛ガン３１の移動は、コンピュータ１３によって制御される２軸テーブル４６が行う。植毛パターン１１１ａ全体に植毛したところで一連の植毛作業を完了する。以上の説明から理解されるように、植毛パターン１１１ａは、スキャナ１１から読み取り（入力）した画像パターン１０１ａに基づいて作成したものであるから、単純なデザインはもとより複雑なデザインであっても、その度にスクリーン印刷で使用する版下なるものを作成しなくても、求めるパターンの接着剤塗布を行うこと、及び、静電植毛を行うことができる。したがって、大量生産に適することは言うまでもなく、大量生産に馴染まない、たとえば、芸術性の高い一品制作的なものや少数生産するものについても、多様性に富んだ植毛を行うことができる。
【００３３】
(本実施形態の変形例)
図３に基づいて説明する。本実施形態の変形例（以下、適宜「本変形例」という）が、これまで説明してきた本実施形態と異なるのは、主として植毛ガンの個数とその制御方法にあり、他の部位については本質的な相違はない。そこで、重複説明を避けるために、以下においては、本変形例と本実施形態との間で相違する部位のみについて説明を行い、共通する部位については必要に応じて引用することにする。なお、両者共通する部位については、図２で示した符号と同じ符号を図３において使用する場合がある。
【００３４】
本変形例に係る静電植毛部５７に係る２軸テーブル５９は、Ｘ軸アーム５９ｘと、Ｙ軸アーム５９ｙと、図外の駆動部と、を含めて構成してあり、被植毛体（図３では省略）に対してＸ−Ｙ軸方向に相対移動可能に構成してある。Ｘ軸アーム５９ｘの上面には、植毛ガン３１Ｒ、３１Ｂ及び３１Ｙの３基を固定してあり、３基はＸ軸アーム５９ｘと一体移動するようになっている。植毛ガン３１Ｒ、３１Ｂ及び３１Ｙは、何れも先に説明した植毛ガン３１と同じ構造に構成してあり、植毛ガン３１Ｒは、赤色のフロック放射のためのものであり、植毛ガン３１Ｂは青色のフロック放射のためのものであり、さらに、植毛ガン３１Ｙは黄色のフロック放射のためのものである。各色放射用の植毛ガンは、何れもコンピュータ１３によって個別制御可能に設定してある。すなわち、赤色フロックを植毛したいときは植毛ガン３１Ｒを所望箇所に移動させてから駆動させ、青色フロックの植毛を望むときは植毛ガン３１Ｂを同じく駆動させ、さらに、黄色フロックの植毛を行うべきときは植毛ガン３１Ｙを同じく駆動させることによって、３色のフロックを、図外にある同一又は別個の被植毛体に植毛することが可能になる。３個の植毛ガンは、個別に駆動させるのが現実的であるが、可能であれば複数の植毛ガン（たとえば、植毛ガン３１Ｒ及び植毛ガン３１Ｂ）を同時に駆動させるようにしてもよい。フロックの色彩は、上記３色に限る必要はなく、好みや用途に応じて適宜選択すればよい。また、３色の代わりに２色としてもよいし、４色以上としてもよい。多色植毛は、同じ被植毛体に対する単一色植毛に比べて、より多様性に富んだ植毛パターン作成に大きく貢献する。なお、上述したように、複数の植毛ガンを用い、各々の植毛ガンに相異なる色彩のフロックを放射させることとともに、又は、これに代えて、相異なる種類（たとえば、材質、大きさ）のフロックを放射させることも多様性向上のために好ましいといえる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】静電植毛装置の概略構成図である。
【図２】植毛ガン及び植毛用移動機構の斜視図である。
【図３】複数の植毛ガン及び植毛用移動機構の斜視図である。
【符号の説明】
【００３６】
１ 静電植毛装置
３ 画像入力部
５ 接着剤塗布部
７，５７ 静電植毛部
１１ スキャナ
１３ コンピュータ
１９ ノズル
１９ａ ノズル本体
１９ｂ 先端部
１９ｃ 流路
２０ ホース
２１ ディスペンサ
２３ ３軸テーブル
２３ａ テーブル本体
２３ｂ Ｘ軸可動部
２３ｃ Ｙ軸可動部
２３ｄ Ｚ軸可動部
２５ 距離センサー
３１，３１Ｒ，３１Ｂ，３１Ｙ 植毛ガン
３３ 支持円筒
３３ａ 閉鎖板
３３ｂ フロック供給口
３３ｈ 放射孔
３５ 電極
３５ａ 傾斜面
３７ 電源
３９ 回収ダクト
４１ 供給部
４１ａ 貯留部
４１ｂ 落下パイプ
４１ｍ メッシュ
４３ 偏芯モータ
４６，５９ ２軸テーブル
４６ｘ，５９ｘ Ｘ軸アーム
４６ｙ，５９ｙ Ｙ軸アーム
１０１ 媒体
１０１ａ 画像パターン
１１１ 被植毛体
１１１ａ 植毛パターン
Ｆ フロック
Ｇ 接着剤
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電植毛装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
静電植毛を施した製品（植毛製品）には、たとえば、自動車内装材、空調装置部品、雑貨部品のように、各種工業製品から生活用品まで幅広く利用されている。現在、自動車内装材であるコイン箱（ダッシュボード等に組み込む小銭入れ）や空調装置であるクーラ−に使用するルーバー等のように、大量に製造するものについては自動化装置による静電植毛が行われている（特許文献１参照）。ところが、上記したような大量製造に馴染まない製品（たとえば、ポスターや装飾品）は、そのほとんどが手作業による静電植毛が行われている。他方、自動であると手作業であるとを問わず、植毛製品を製造するにはフロック（ナイロン繊維、短繊維、パイル）の植毛に先駆けて被植毛体に接着剤を塗布する必要があるが、この塗布方法には、大きく分けて２種類の方法がある。最初の方法は、被植毛体の前面に接着剤を塗布する方法であり、スプレーによる塗布が一般的である。もう一つは、スクリーン印刷による方法である。スクリーン印刷による方法は、通常の印刷を行う際に用いる印刷インキの代わりに接着剤を塗布する方法である。
【特許文献１】特開２００３−３０５３８６（段落００１１、図１参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ここで、スプレーによる接着剤の塗布では、被植毛体に対して部分植毛を行う場合、すなわち、接着剤を部分的に塗布する場合に、植毛しない部分（非植毛部分、すなわち、接着剤を塗布しない部分）を隠すためのマスキング作業が必要になる。スクリーン印刷は、それを使用することにより作り出そうとする植毛部分又は非植毛部分の形状を形成すること、すなわち、いわゆる版下作成に手間がかかるため、どうしても画一的なデザインになりがちであった。本発明が解決しようとする課題は、単純なデザインはもとより複雑なデザインであっても、その度に版下なるものを作成しなくても、求めるパターンの接着剤塗布を行うこと、及び、静電植毛を行うことを可能にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上述した課題を解決するために本発明は、次の構成を備えている。なお、何れかの請求項に係る発明の説明に当って行う用語の定義等は、その性質上可能な範囲において他の請求項に係る発明にも適用があるものとする。
【０００５】
（請求項１に記載した発明の特徴）
請求項１記載の発明に係る静電植毛装置（以下、適宜「請求項１の植毛装置」という）は、画像データを入力するための画像入力手段（たとえば、スキャナー、ＣＡＤ）と、当該画像入力手段から入力した画像データに基づいて接着剤を被植毛体に塗布するための接着剤塗布手段と、当該接着剤が塗布された被植毛体にフロックを静電植毛するための植毛手段（植毛方式には、たとえば、アップ式、ダウン式、サイド式がある）と、当該接着剤塗布手段及び当該植毛手段を制御するための制御手段と、を含めて構成してある。
【０００６】
請求項１の植毛装置によれば、画像入力手段から入力した画像データに基づいて接着剤を被植毛体に塗布することができる。画像データに基づいた接着剤パターンを描くことができるので、スクリーン印刷方式による接着剤塗布方法において必要な版下作成の手間が不要になる。このため、パターンの作成、さらにはパターンの切り替えや変更等を簡単に行うことができる。多種類のパターンを思い通りに選択使用することも可能になる。単純なパターンであっても複雑なパターンであっても、変わりはない。したがって、パターンの画一化を防止し、多様性に富んだパターンの静電植毛が実現する。接着剤塗布の後、植毛手段が植毛を行う。飛翔させたフロックが静電気の力により被植毛体に引き寄せられ、接着剤の働きによって接着剤パターンに付着する。フロック付着後の接着剤乾燥によって、静電植毛作業を終了する。
【０００７】
（請求項２記載の発明の特徴）
請求項２記載の発明に係る静電植毛装置（以下、適宜「請求項２の植毛装置」という）では、請求項１の植毛装置の基本的構成を備えさせた上で、前記接着剤塗布手段が、ノズルと、当該ノズルを介して接着剤を吐出させるためのディスペンサ（流体である接着剤を定量供給可能な装置）と、当該ノズルの被植毛体に対する相対位置を変化させるための塗布用移動機構と、を含めて構成してある。ディスペンサの接着剤供給方式は、これに何ら制限はない。相対位置の変化は、ノズルと被植毛体のうち、何れか一方又は双方を移動させることによって行う。移動には、一次元的なもの、二次元的なもの、さらに、三次元的なもの等がある。
【０００８】
請求項２の植毛装置によれば、請求項１の植毛装置の作用効果を前提に、ディスペンサによって送られた接着剤はノズルから吐出され被植毛体に塗布される。ノズルは、被植毛体に対する相対位置が塗布用移動機構の働きによって変化する。その制御は、制御手段が画像データに基づいて行う。ノズル及び／被植毛体の移動（停止）と、接着剤吐出の開始（停止）と、により、被植毛体表面に所望の接着剤パターンが形成される。
【０００９】
（請求項３記載の発明の特徴）
請求項３記載の発明に係る静電植毛装置（以下、適宜「請求項３の植毛装置」という）では、請求項２記載の植毛装置の基本的構造を備えさせた上で、前記塗布用移動機構が、前記ノズル及び／又は被植毛体を移動可能に構成した３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）テーブルを含めて構成してある。
【００１０】
請求項３の植毛装置によれば、ノズルと被植毛体との間の相対移動が、３軸によって三次元方向に行われる。ノズルのみを三次元的に移動させてもよいし、被植毛体のみを三次元的に移動させてもよい。ノズルと被植毛体の双方を三次元的に移動させてもよい。
【００１１】
（請求項４記載の発明の特徴）
請求項４記載の発明に係る静電植毛装置（以下、適宜「請求項４の植毛装置」という）では、請求項２又は３記載の植毛装置の基本的構造を備えさせた上で、前記ディスペンサには、接着剤吐出機能とともに液だれ防止のための接着剤吸引機能を持たせてあり、前記ノズルと被植毛体との間の距離が、被植毛体検出信号を出力可能な距離センサーによって検出可能に構成してある。さらに、前記制御手段が、当該被植毛体検出信号に基づき、前記ノズルと被植毛体との距離が所定距離を下回ったときに当該ディスペンサに接着剤吐出を行わせ、かつ、前記ノズルと被植毛体との距離が所定距離を上回ったときに当該ディスペンサに接着剤吐出に代えて接着剤吸引を行わせるように構成してある。
【００１２】
請求項４の植毛装置によれば、請求項２又は３の植毛装置の作用効果に加え、ノズルが被植毛体に近づいたとき、すなわち、所定距離を下回ったときに接着剤吐出を開始させ、これとは逆に遠のいたとき、すなわち、所定距離を上回ったときに接着剤吐出を停止させるとともに接着剤吸引を行わせる。所定距離の検出は、距離センサーが行う。制御装置は、ディスペンサに接着剤吐出を停止させるときに、併せて、ノズルを被植毛体から離れる方向に移動させ、その移動により被植毛体とノズルとの距離が所定距離を越えたときに接着剤吸引を行わせる。接着剤吸引は、主として、吐出停止時における余剰接着剤の落下や吐出開始時における余剰接着剤塗布によるパターン太り等を防止するためである。つまり、落下やパターン太りの原因となる余剰接着剤を取り除くために、ノズル内に吸引する。このように、任意の線（パターン）の描画（塗布）の終了時に、余剰接着剤を僅かに吸引させることにより、接着剤の液だれを防止しつつ、高速で均一な線描画が可能となる。
【００１３】
（請求項５記載の発明の特徴）
請求項５記載の発明に係る静電植毛装置（以下、適宜「請求項５の植毛装置」という）では、請求項１乃至４何れか記載の植毛装置の基本的構造を備えさせた上で、前記植毛手段には、被植毛体に対してフロックを放射するための植毛ガンを含めて構成してあり、当該植毛ガンの被植毛体に対する相対位置を変化させるための植毛用移動機構を設けてある。
【００１４】
請求項５の植毛装置によれば、請求項１乃至４何れかの植毛装置の作用効果を前提に、植毛ガンがフロックを放射し、この植毛ガンと被植毛体の何れか又は双方が植毛用移動機構によって相対移動させられる。この相対移動によって、接着剤パターンに向けて的確なフロック放射を行うことができる。この結果、無駄なフロック放射を避け、効率的な静電植毛を実現することができる。
【００１５】
（請求項６記載の発明の特徴）
請求項６記載の発明に係る静電植毛装置（以下、適宜「請求項６の植毛装置」という）では、請求項５記載の植毛装置の基本的構造を備えさせた上で、前記植毛ガンが、複数設けてあり、当該複数の植毛ガンを構成する植毛ガン各々が、相異なる種類及び／又は相異なる色彩のフロックを放射可能に構成してある。相異なる種類のフロックとは、たとえば、長さや太さの異なるフロック同士のことや、材質の異なるフロック同士のことをいう。フロックは、種類のみ相異ならせてもよいし、色彩のみ相異ならせてもよい。種類と色彩の双方を相異ならせてもよい。
【００１６】
請求項６の植毛装置によれば、請求項５の植毛装置の作用効果に加え、複数ある植毛ガンを同時に又は適時に駆動させることによって、同じ被植毛体に相異なる種類及び／又は色彩のフロック植毛を施すことができる。フロックはそのままで、被植毛体を交替させ、交替させる度に相異なる種類及び／又は色彩のフロック植毛を施すようにしてもよい。フロックの種類及び／又は色彩の変化によって、単種類又は単色の場合に比べて、より多様性に富んだ植毛パターンを形成することができる。
【００１７】
（請求項７記載の発明の特徴）
請求項７記載の発明に係る静電植毛装置（以下、適宜「請求項７の植毛装置」という）では、請求項５又は６記載の植毛装置の基本的構造を備えさせた上で、前記植毛ガンが、フロックを帯電させるための電極を備えている。当該電極には電源を接続してあり、当該電源が、フロックの凝集現象及び／又はブリッジ現象を阻止するために前記制御手段による断続制御可能に構成してある。
【００１８】
請求項７の植毛装置によれば、請求項５又は６の植毛装置の作用効果に加え、フロックの凝集現象とフロックのブリッジ現象とのうち何れか一方又は双方を阻止することができる。現象阻止は、電極への印加電圧を適当な周期又はタイミングで断続することにより実現することができる。フロックが凝集したりブリッジしたりすると、求める植毛パターンを崩しかねないので、これを有効阻止することによって、多様性に富む植毛パターンの形成に貢献することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る静電植毛装置によれば、単純なデザインはもとより複雑なデザインであっても、その度に版下なるものを作成しなくても、求めるパターンの接着剤塗布を行うこと、及び、静電植毛を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
各図に基づいて、本発明を実施するための最良の形態（以下、適宜「本実施形態」という）について説明する。図１は、静電植毛装置の概略構成図である。図２は、植毛ガン及び植毛用移動機構の斜視図である。図３は、複数の植毛ガン及び植毛用移動機構の斜視図である。
【００２１】
（静電植毛装置の概略構造）
図１及び２を参照しながら説明する。静電植毛装置１は、画像入力部３、接着剤塗布部５及び静電植毛部７の三者から概ね構成してある。画像入力部３は、画像データを入力するための画像入力手段として機能する。接着剤塗布部５は、画像入力部３を介して得た画像データに基づいて接着剤を被植毛体に塗布するための接着剤塗布手段である。静電植毛部７は、接着剤が塗布された被植毛体にフロック（ナイロン繊維、短繊維、パイル）を静電植毛するための植毛手段である。詳しくは、次項以下で説明する。
【００２２】
（画像入力部の構成）
画像入力部３は、たとえば、図１に示す紙などの媒体１０１に描写された画像パターン１０１ａをスキャナ１１から読み取ることにより、また、画像データをコンピュータ１３にＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｄｒａｗｅｒ）入力することにより、画像データの入力を行うための装置（器具）である。ＣＤやＭＤその他の磁気媒体から、また、インタ−ネット等の通信網から、必要とする画像データの一部又は全部を読み込み又はダウンロードした場合のコンピュータ１３等も、本願における画像入力部に該当する。なお、コンピュータ１３には、上述のとおり画像入力部３の一部又は全部としての機能とともに、後述する制御手段としての機能を持たせてある。
【００２３】
（接着剤塗布部の構成）
接着剤塗布部５は、図１に示す接着剤Ｇを吐出するためのノズル１９と、ノズル１９に接着剤Ｇを供給可能、同じく吸引可能（後述）なディスペンサ２１と、ノズル１９を被植毛体に対して相対移動させるための３軸テーブル２３と、ノズル１９と被植毛体１１１との間の距離を検出するための距離センサー２５と、ディスペンサ２１及び３軸テーブル２３を制御するための制御手段として機能するコンピュータ１３と、を含めて概ね構成してある。ノズル１９は、ノズル本体１９ａ及びノズル本体１９ａから突き出る先端部１９ｂとから構成してあり、内部には接着剤Ｇを移動させるための流路１９ｃを形成してある。流路１９ｃは、ホース２０を介してディスペンサ２１の接着剤供給口（図示を省略）と連通させてある。ノズル１９の形状や流路１９ｃの内径等は、接着剤Ｇの粘度、塗布した接着剤Ｇの線径、さらには、たとえば、被植毛体１１１等の材質や形状等とも密接に関係するため、求める塗布を可能とするように適宜設定するとよい。
【００２４】
次は３軸テーブル２３について説明する。３軸テーブル２３は、テーブル本体２３ａと、図１の正面から見たときにテーブル本体２３ａに対してＹ軸方向（図１の紙面厚み方向）に移動するＹ軸可動部２３ｃ、Ｙ軸可動部２３ｃに対してＸ軸方向（図１の左右方向）に移動可能に取り付けてあるＸ軸可動部２３ｂ、及び、Ｘ軸可動部２３ｂに対してＺ軸方向（図１の上下方向）に移動可能に取り付けてあるＺ軸可動部２３ｄと、を備えている。ノズル１９は、Ｚ軸可動部２３ｄとともに上下動可能に取り付けてある。本実施形態におけるテーブル本体２３ａは、その上面に被植毛体を載置可能に、また、この載置した被植毛体に対して、Ｘ軸可動部２３ｂ、Ｙ軸可動部２３ｃ及びＺ軸可動部２３ｄのそれぞれを移動させることにより被植毛体に対して３次元的な接着剤塗布ができるように構成してある。すなわち、３軸テーブル２３は、ノズル１９を被植毛体に対して相対移動させるための塗布用移動機構として機能する。図１に示す被植毛体１１１の様なシート状の被植毛体に対する接着剤塗布だけであれば２次元（平面）移動だけで足りるが、本実施形態では、立体的な被植毛体にも接着剤塗布を行えるように３次元移動可能に構成してある。なお、上記テーブル本体２３ａは被植毛体１１１を水平に保持（載置）するように構成してあるが、これを垂直に保持可能に構成したり、または、これら以外の姿勢で保持可能に構成したりすることもできる。
【００２５】
ディスペンサ２１は、内部に貯留してある接着剤を供給する機能と、供給とは逆方向に吸引する機能と、を兼ね備えており、前述したように、コンピュータ１３によって制御される。接着剤の供給及び吸引は、ホース２０を介して行われ、供給によって接着剤がノズル１９から吐出され、吸引によってノズル１９の先端から余剰接着剤がノズル１９内に吸引される。接着剤の供給及び吸引は、距離センサー２５による被植毛体の検出及び非検出をトリガーとする。すなわち、ノズル１９が被植毛体１１１に近づいたとき、すなわち、所定距離（距離センサー２５の作動距離）を下回ったときに接着剤吐出を開始させ、これとは逆に遠のいたとき、すなわち、所定距離を上回ったときに接着剤吐出を停止させるとともに接着剤吸引を行わせる。接着剤吸引は、主として、吐出停止時における余剰接着剤の落下や吐出開始時における余剰接着剤塗布によるパターン太り等を防止するためである。つまり、落下やパターン太りの原因となる余剰接着剤を取り除くために、ノズル１９内に吸引する。なお、ディスペンサ２１は、流体である接着剤を定量供給可能なものであれば、その供給方式に何らの制限はない。インクジェット方式やスプレー方式等による接着剤供給装置も、本明細書にいうディスペンサに含まれる。
【００２６】
（植毛部の構成）
図２に基づいて説明する。静電植毛部７は、植毛を行うための植毛ガン３１と、植毛ガン３１にフロック供給を行うための供給部４１と、から構成してある。植毛ガン３１は、水平方向に延びる支持円筒３３と、支持円筒３３の下部に取り付けた角柱状の回収ダクト３９と、から外観構造を構成してある。支持円筒３３は、一端側（図２の左側）を開口させ、他端側（図２の右側）は閉鎖板３３ａによって閉鎖させてある。支持円筒３３の上面には、フロック供給口３３ｂを開口させてあり、同じく下面には回収ダクト３９内と連通させるための連通孔を開口させてある。閉鎖板３３ａの略中央には、放射孔３３ｈを開口させてあり、支持円筒３３内の閉鎖板３３ａ近くには、電源３７に接続した電極３５を配してある。電源３７は、コンピュータ１３によって制御可能に構成してある。放射孔３３ｈの内径は、５ｍｍとした。放射孔３３ｈを介してフロックＦを吹出すように構成したのは、必要な部分にだけフロックＦを植毛するためにスポット的な放射を可能とするためである。また、内径を５ｍｍとしたのは、被植毛体１１１との距離にもよるが、同じくスポット的放射に適当であると考えたからである。内径は、パターンの形状や被植毛体の形状等に合わせて適宜調整することができる。
【００２７】
供給部４１は、フロック供給口３３ｂに差し込んだ落下パイプ４１ｂと、落下パイプ上部に取り付けた逆さ円錐形の貯留部４１ａと、を主要部材として構成してある。供給部４１全体は、漏斗形状になっていて、貯留部４１ａに貯留させてあるフロックＦが落下パイプ４１ｂ内を落下し、フロック供給口３３ｂを抜けて支持円筒３３内に落下するように構成してある。貯留部４１ａ内にはフロックＦが容易に落下しない程度の目のメッシュ４１ｍを配してあり、フロックＦはこのメッシュ４１ｍ上に供給されるようになっている。貯留部４１ａには、偏芯モータ４３によって振動が加えられるように、そしてこの振動によってフロックＦがメッシュ４１ｍの目を抜けて落下するように構成してある。電極３５は概ね円柱状に形成してあり、閉鎖板３３ａに対向する端面は閉鎖板３３ａに向って下り傾斜する上向きの傾斜面３５ａとしてある。傾斜面３５ａは、フロック供給口３３ｂの直下に配してあり、これにより、上から落下してくるフロックＦを放射孔３３ｈ方向に偏向させやすいようにしてある。落下してきたフロックＦは、上述したように偏向させられ放射孔３３ｈから吹出されるもの以外に、偏向させられたが閉鎖板３３ａに衝突して吹出されなかったものや偏向させられずに落下していくものがあり得るが、吹出されなかったフロックＦは連通孔を介して回収ダクト３９内に回収されるようになっている。本実施形態における放射孔３３ｈの放射方向は略水平にしてあるので、接着剤塗布を終了した被植毛体１１１への植毛は、図２に示すように垂直方向に保持しながら行うことになる。植毛ガン３１は、２軸テーブル４６によって移動可能に構成してあり、この移動によって被植毛体１１１の所定箇所にフロックＦを植毛可能に構成してある。すなわち、２軸テーブル４６はＸ軸アーム４６ｘと、Ｙ軸アーム４６ｙと、Ｘ軸アーム４６ｘとＹ軸アーム４６ｙとをＸ−Ｙ方向（垂直平面方向）に移動させるための駆動部（図示を省略）と、を含み、植毛ガン３１はＸ軸アーム４６ｘと一体移動するようにその上面に固定してある。２軸アーム４６の制御は、コンピュータ１３を介して行う。なお、本実施形態では、被植毛体１１１を固定しておき、この被植毛体１１１に対して植毛ガン３１を相対移動させるように構成してあるが、これとは逆に、植毛ガン３１を固定しておき、この植毛ガン３１に対して被植毛体１１１を相対移動させるように構成してもよい。さらに、被植毛体１１１と植毛ガン３１の双方を移動可能に構成し、両者間の相対位置を変更できるようにすることもできる。
【００２８】
前述したように電極３５には、電源３７を接続してある。電極３５に高電圧を印加してフロックを帯電させるためである。フロックを帯電させるのは、被植毛体を電気的接地することによって、被植毛体に静電気の力でフロックを引き寄せさせるためである。引き寄せられたフロックは、植毛パターン１１１ａに付着する。これら一連の流れによって、静電植毛が行われる。このように、静電植毛を行うためには、電極に高電圧を印加する必要があるが、高電圧を印加し続けるとフロックの凝集現象やブリッジ現象の起こる恐れがある。フロックの凝集現象とは、フロック同士が弾き寄せ合うことにより、凝集、すなわち、固まってしまう現象のことをいう。また、フロックのブリッジ現象とは、電極と被植毛体、すなわち、高電位箇所と接地電位箇所との間でフロックがつながってブリッジしてしまう現象のことをいう。ブリッジ現象が生じると、電極と被植毛体との間が電気的にショートしてしまう場合もある。凝集現象やブリッジ現象が、円滑な植毛の邪魔をし、求める植毛パターンを崩しかねないことは言うまでもない。そこで、本実施形態では、コンピュータ１３による電源３７の断続制御ができるように構成してある。つまり、植毛を行っている最中に、所定の周期又はタイミングで短時間の印加中断を行うようにしてある。印加中断により、印加再開までの間、フロックの帯電を途絶えさせ、これによって、印加を継続させたなら生じたであろう凝集やブリッジを有効阻止するためである。本実施形態では、４０ｋＶの電圧を５秒間印加した後に１秒間印加停止する周期で断続制御した。その結果、植毛仕上がりに悪影響を与えることなくフロックの凝集やブリッジを有効阻止することができた。したがって、電源３７の断続制御は、植毛仕上がりの点から多様性に富む植毛パターン形成に貢献する。なお、上記周期は、印加電圧の高低、フロックの材質や大きさ等の違い、電極と被植毛体間の距離、等の条件によって異なる場合もあるであろうから、植毛を行うときは諸条件を考慮したうえで最適と思われる長さ（間隔）に設定するとよい。
【００２９】
（植毛装置の使用手順）
図１及び２を参照する。まず、接着剤の選択を行う。本実施形態で使用した接着剤Ｇには、植毛加工に広く用いられているアクリルエマルジョン接着剤を使用した。アクリルエマルジョン接着剤は、アンモニアを加えることによりその粘度を高くすることができる。粘度は、主として被植毛体の表面性状に深く関係する。本実施形態では、シート状の紙又は樹脂を被植毛体としてあるが、既存のアクリルエマルジョン接着剤をそのまま塗布したところ、塗布により形成された線が広がってしまい（接着剤が流れる）太い線になってしまった。このときのアクリルエマルジョン接着剤の粘度は、２，０００ｃｐｓであった。そこで、このアクリルエマルジョン接着剤に２９％のアンモニア水を０．５％添加して粘度調整をした。この粘度調整したアクリルエマルジョン接着剤を、流路１９ｃの内径１．４ｍｍのノズル１９を使用して塗布したところ、被植毛体１１１の表面に太さが約１ｍｍ程度の塗布（描画）が可能となった。なお、接着剤及びその粘度の選定は、被植毛体の性状や求める塗布パターンの線径等を総合的に考慮して定める必要があることは言うまでもない。
【００３０】
まず、スキャナ１１を用いて媒体１０１から画像パターン１０１ａを読み取り、読み取った画像データをコンピュータ１３で処理する。次に、テーブル本体２３ａの上面に載置した被植毛体１１１に、読み取った画像データに基づいた接着剤塗布を行う。接着剤塗布は、画像データに基づいた指令をコンピュータ１３が接着剤塗布部５に送信することから始まる。指令を受けた接着剤塗布部５は、Ｘ軸可動部２３ｂ、Ｙ軸可動部２３ｃ及びＺ軸可動部２３ｄを移動させ、植毛パターン１１１ａを形成するために必要な位置にノズル１９を移動させる。所定位置にノズル１９が到着したところで、Ｚ軸可動部２３ｄが稼動してノズル１９を下降させる。ここで、距離センサー２５が被植毛体１１１までの距離が所定距離に達したことを検知すると被植毛体検知信号を出力し、この被植毛体検知信号を受けたコンピュータ１３はディスペンサ２１に指令を送りノズル１９を介した接着剤吐出を開始させる。この開始により接着剤塗布が行われる。コンピュータ１３は、接着剤吐出の指令と併せてＸ軸可動部２３ｂ及び／又はＹ軸可動部２３ｃにも駆動指令を送る。駆動指令は、植毛パターン１１１ａ形成に必要な範囲と限度で行う。
【００３１】
植毛パターン１１１ａ形成の途中で、デザイン上のパターン途切れを描画するために一次的に塗布を中断するとき、また、接着剤塗布そのものを終了するときは、コンピュータ１３の指令を受けた３軸テーブル２３は、Ｚ軸可動部２３ｄを移動してノズル１９を上昇させる。ノズル１９を上昇させると、距離センサー２５が被植毛体１１１が所定距離（有効検知距離）外に出たことを検知する。この検知信号（又は受信していた検知信号の遮断）を受けたコンピュータ１３は、ディスペンサ２１に指令を送り、余剰接着剤の吸引を指示する。吸引指示を受けたディスペンサ２１は、ノズル１９の先端部１９ｂから落下しようとする余剰接着剤がノズル１９内に吸引する。これによって、余剰接着剤塗布によるパターン太り等を有効に防止することができる。図１に示す符号１１１ａは、被植毛体１１１に塗布された接着剤によって描かれた植毛パターンを示している。
【００３２】
植毛パターン１１１ａを形成した被植毛体１１１は、これを、垂直に保持しながら静電植毛部７により静電植毛を行う。電極３５に、たとえば、４０ｋＶ前後の電圧を印加しながら静電植毛部７の植毛ガン３１をＸ−Ｙ軸方向に植毛パターン１１１ａに沿ってスキャン移動させて行う。植毛ガン３１の移動は、コンピュータ１３によって制御される２軸テーブル４６が行う。植毛パターン１１１ａ全体に植毛したところで一連の植毛作業を完了する。以上の説明から理解されるように、植毛パターン１１１ａは、スキャナ１１から読み取り（入力）した画像パターン１０１ａに基づいて作成したものであるから、単純なデザインはもとより複雑なデザインであっても、その度にスクリーン印刷で使用する版下なるものを作成しなくても、求めるパターンの接着剤塗布を行うこと、及び、静電植毛を行うことができる。したがって、大量生産に適することは言うまでもなく、大量生産に馴染まない、たとえば、芸術性の高い一品制作的なものや少数生産するものについても、多様性に富んだ植毛を行うことができる。
【００３３】
(本実施形態の変形例)
図３に基づいて説明する。本実施形態の変形例（以下、適宜「本変形例」という）が、これまで説明してきた本実施形態と異なるのは、主として植毛ガンの個数とその制御方法にあり、他の部位については本質的な相違はない。そこで、重複説明を避けるために、以下においては、本変形例と本実施形態との間で相違する部位のみについて説明を行い、共通する部位については必要に応じて引用することにする。なお、両者共通する部位については、図２で示した符号と同じ符号を図３において使用する場合がある。
【００３４】
本変形例に係る静電植毛部５７に係る２軸テーブル５９は、Ｘ軸アーム５９ｘと、Ｙ軸アーム５９ｙと、図外の駆動部と、を含めて構成してあり、被植毛体（図３では省略）に対してＸ−Ｙ軸方向に相対移動可能に構成してある。Ｘ軸アーム５９ｘの上面には、植毛ガン３１Ｒ、３１Ｂ及び３１Ｙの３基を固定してあり、３基はＸ軸アーム５９ｘと一体移動するようになっている。植毛ガン３１Ｒ、３１Ｂ及び３１Ｙは、何れも先に説明した植毛ガン３１と同じ構造に構成してあり、植毛ガン３１Ｒは、赤色のフロック放射のためのものであり、植毛ガン３１Ｂは青色のフロック放射のためのものであり、さらに、植毛ガン３１Ｙは黄色のフロック放射のためのものである。各色放射用の植毛ガンは、何れもコンピュータ１３によって個別制御可能に設定してある。すなわち、赤色フロックを植毛したいときは植毛ガン３１Ｒを所望箇所に移動させてから駆動させ、青色フロックの植毛を望むときは植毛ガン３１Ｂを同じく駆動させ、さらに、黄色フロックの植毛を行うべきときは植毛ガン３１Ｙを同じく駆動させることによって、３色のフロックを、図外にある同一又は別個の被植毛体に植毛することが可能になる。３個の植毛ガンは、個別に駆動させるのが現実的であるが、可能であれば複数の植毛ガン（たとえば、植毛ガン３１Ｒ及び植毛ガン３１Ｂ）を同時に駆動させるようにしてもよい。フロックの色彩は、上記３色に限る必要はなく、好みや用途に応じて適宜選択すればよい。また、３色の代わりに２色としてもよいし、４色以上としてもよい。多色植毛は、同じ被植毛体に対する単一色植毛に比べて、より多様性に富んだ植毛パターン作成に大きく貢献する。なお、上述したように、複数の植毛ガンを用い、各々の植毛ガンに相異なる色彩のフロックを放射させることとともに、又は、これに代えて、相異なる種類（たとえば、材質、大きさ）のフロックを放射させることも多様性向上のために好ましいといえる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】静電植毛装置の概略構成図である。
【図２】植毛ガン及び植毛用移動機構の斜視図である。
【図３】複数の植毛ガン及び植毛用移動機構の斜視図である。
【符号の説明】
【００３６】
１ 静電植毛装置
３ 画像入力部
５ 接着剤塗布部
７，５７ 静電植毛部
１１ スキャナ
１３ コンピュータ
１９ ノズル
１９ａ ノズル本体
１９ｂ 先端部
１９ｃ 流路
２０ ホース
２１ ディスペンサ
２３ ３軸テーブル
２３ａ テーブル本体
２３ｂ Ｘ軸可動部
２３ｃ Ｙ軸可動部
２３ｄ Ｚ軸可動部
２５ 距離センサー
３１，３１Ｒ，３１Ｂ，３１Ｙ 植毛ガン
３３ 支持円筒
３３ａ 閉鎖板
３３ｂ フロック供給口
３３ｈ 放射孔
３５ 電極
３５ａ 傾斜面
３７ 電源
３９ 回収ダクト
４１ 供給部
４１ａ 貯留部
４１ｂ 落下パイプ
４１ｍ メッシュ
４３ 偏芯モータ
４６，５９ ２軸テーブル
４６ｘ，５９ｘ Ｘ軸アーム
４６ｙ，５９ｙ Ｙ軸アーム
１０１ 媒体
１０１ａ 画像パターン
１１１ 被植毛体
１１１ａ 植毛パターン
Ｆ フロック
Ｇ 接着剤
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像データを入力するための画像入力手段と、
当該画像入力手段から入力した画像データに基づいて接着剤を被植毛体に塗布するための接着剤塗布手段と、
当該接着剤が塗布された被植毛体にフロックを静電植毛するための植毛手段と、
当該接着剤塗布手段及び当該植毛手段を制御するための制御手段と、を含めて構成してある
ことを特徴とする静電植毛装置。
【請求項２】
前記接着剤塗布手段が、
ノズルと、
当該ノズルを介して接着剤を吐出させるためのディスペンサと、
当該ノズルの被植毛体に対する相対位置を変化させるための塗布用移動機構と、を含めて構成してある
ことを特徴とする請求項１記載の静電植毛装置。
【請求項３】
前記塗布用移動機構が、前記ノズル及び／又は被植毛体を移動可能に構成した３軸テーブルを含めて構成してある
ことを特徴とする請求項２記載の静電植毛装置。
【請求項４】
前記ディスペンサには、接着剤吐出機能とともに液だれ防止のための接着剤吸引機能を持たせてあり、
前記ノズルと被植毛体との間の距離が、被植毛体検出信号を出力可能な距離センサーによって検出可能に構成してあり、
前記制御手段が、当該被植毛体検出信号に基づき、前記ノズルと被植毛体との距離が所定距離を下回ったときに当該ディスペンサに接着剤吐出を行わせ、かつ、前記ノズルと被植毛体との距離が所定距離を上回ったときに当該ディスペンサに接着剤吐出に代えて接着剤吸引を行わせるように構成してある
ことを特徴とする請求項２又は３記載の静電植毛装置。
【請求項５】
前記植毛手段が、被植毛体に対してフロックを放射するための植毛ガンを含めて構成してあり、
当該植毛ガンの被植毛体に対する相対位置を変化させるための植毛用移動機構を設けてある
ことを特徴とする請求項１乃至４何れか記載の静電植毛装置。
【請求項６】
前記植毛ガンが、複数設けてあり、
当該複数の植毛ガンを構成する植毛ガン各々が、相異なる種類及び／又は相異なる色彩のフロックを放射可能に構成してある
ことを特徴とする請求項５記載の静電植毛装置。
【請求項７】
前記植毛ガンが、フロックを帯電させるための電極を備え、
当該電極に接続した電源が、フロックの凝集現象及び／又はブリッジ現象を阻止するために前記制御手段による断続制御可能に構成してある
ことを特徴とする請求項５又は６記載の静電植毛装置。
【請求項１】
画像データを入力するための画像入力手段と、
当該画像入力手段から入力した画像データに基づいて接着剤を被植毛体に塗布するための接着剤塗布手段と、
当該接着剤が塗布された被植毛体にフロックを静電植毛するための植毛手段と、
当該接着剤塗布手段及び当該植毛手段を制御するための制御手段と、を含めて構成してある
ことを特徴とする静電植毛装置。
【請求項２】
前記接着剤塗布手段が、
ノズルと、
当該ノズルを介して接着剤を吐出させるためのディスペンサと、
当該ノズルの被植毛体に対する相対位置を変化させるための塗布用移動機構と、を含めて構成してある
ことを特徴とする請求項１記載の静電植毛装置。
【請求項３】
前記塗布用移動機構が、前記ノズル及び／又は被植毛体を移動可能に構成した３軸テーブルを含めて構成してある
ことを特徴とする請求項２記載の静電植毛装置。
【請求項４】
前記ディスペンサには、接着剤吐出機能とともに液だれ防止のための接着剤吸引機能を持たせてあり、
前記ノズルと被植毛体との間の距離が、被植毛体検出信号を出力可能な距離センサーによって検出可能に構成してあり、
前記制御手段が、当該被植毛体検出信号に基づき、前記ノズルと被植毛体との距離が所定距離を下回ったときに当該ディスペンサに接着剤吐出を行わせ、かつ、前記ノズルと被植毛体との距離が所定距離を上回ったときに当該ディスペンサに接着剤吐出に代えて接着剤吸引を行わせるように構成してある
ことを特徴とする請求項２又は３記載の静電植毛装置。
【請求項５】
前記植毛手段が、被植毛体に対してフロックを放射するための植毛ガンを含めて構成してあり、
当該植毛ガンの被植毛体に対する相対位置を変化させるための植毛用移動機構を設けてある
ことを特徴とする請求項１乃至４何れか記載の静電植毛装置。
【請求項６】
前記植毛ガンが、複数設けてあり、
当該複数の植毛ガンを構成する植毛ガン各々が、相異なる種類及び／又は相異なる色彩のフロックを放射可能に構成してある
ことを特徴とする請求項５記載の静電植毛装置。
【請求項７】
前記植毛ガンが、フロックを帯電させるための電極を備え、
当該電極に接続した電源が、フロックの凝集現象及び／又はブリッジ現象を阻止するために前記制御手段による断続制御可能に構成してある
ことを特徴とする請求項５又は６記載の静電植毛装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００６−１６７５４７（Ｐ２００６−１６７５４７Ａ）
【公開日】平成１８年６月２９日（２００６．６．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３６１６１３（Ｐ２００４−３６１６１３）
【出願日】平成１６年１２月１４日（２００４．１２．１４）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 研究集会名 平成１６年度東京都立産業技術研究所研究発表会 主催者名 東京都立産業技術研究所 開催日 平成１６年６月１５日
【出願人】（５９１０４３５８１）東京都 (107)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月２９日（２００６．６．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月１４日（２００４．１２．１４）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 研究集会名 平成１６年度東京都立産業技術研究所研究発表会 主催者名 東京都立産業技術研究所 開催日 平成１６年６月１５日
【出願人】（５９１０４３５８１）東京都 (107)
【Ｆターム（参考）】
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