JP2002248747A - 建築板印刷装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インクジェット技術を利用することで印刷の
ための版を不要にし、小ロット多品種生産に対応できる
ようにした建築板印刷装置を提供する。 【解決手段】 印刷ヘッド１〜Ｍ〜Ｎは、イエロー
（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック
（Ｋ）の各色のインクを噴射するノズルアレイを一列に
配置してなる。各印刷ヘッドは、１色分ずつずらして副
走査方向へ順次配置される。これにより、副走査方向に
隣接する４個の印刷ヘッドによって、４色のインクを順
次印刷することができる。副走査方向において異なる色
の印刷間隔を短くすることができるので、搬送される建
築板に対して色ずれの少ない高品質の印刷を行うことが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は建築板印刷装置に係
り、詳しくは、インクジェット技術を利用することで印
刷のための版を不要にし、小ロット多品種生産に対応で
きるようにした建築板印刷装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】事務機器分野において、インクジェット
プリント技術は、極めて大きな発展をとげた。分離設置
されたＣ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロ
ー）、Ｋ（クロ）の各印刷ヘッドを使って、各色インク
を順に刷り重ねて行く従前の多色刷り印刷（グラビア印
刷）から、版を全く使用せずに、ＣＭＹＫインクの同時
供給ヘッドを使用した極めて解像度の高い同時フルカラ
ー印刷が実現されている。この発展には、インクノズル
の開閉制御面で高速応答性を有するピエゾ振動素子が採
用された点によるところが大きい。

【０００３】しかしながら、事務機器分野でのインクジ
ェットプリンタが、テーブル上での紙の印刷を対象とし
ているものであるとはいうものの、その印刷スピードが
かなり遅いという欠点（例えば、Ａ４サイズの用紙のカ
ラー印刷に１〜５分を要するのが現状である）について
は、誰もが感じているところである。

【０００４】したがって、解像度の高い印刷品質の高い
同時フルカラー印刷が実現できるというすばらしい利点
はあるものの、建築板の着色分野への応用を考えた場合
には、それをそっくりそのままの形で導入することはは
なはだ困難である。

【０００５】建築板の工業印刷を考えた場合、高速（例
えば、２４ｍ／分）の生産速度に対応できるようにする
ためには、更には、紙の場合とは比較にならない程度に
印刷面の極めて大きい建築板に対応できるようにするた
めには、インク供給ノズルを建築板の進行方向に直交す
る方向であって、板幅をカバーできるだけの範囲に多数
配列する必要がある。

【０００６】ところで、建築板のカラー塗装方法とし
て、ピエゾ振動方式を採用し、個々のノズルからインク
を噴射する方法は、特開平９−２０１５６４号公報や特
開平１０−１２８２３１号公報などに開示されている。

【０００７】しかしながら、そこに開示された多数のノ
ズルを配列したインク供給ヘッドは、各ノズルから１色
の塗料を噴出するものであるため、多色印刷を行うため
には、発色させようとする色の数だけの複数ヘッドを別
々に設置して、順に印刷していく必要がある。

【０００８】また、特開平３−１３３４７号公報には、
サーマルジェット方式の紙のフルカラー工業印刷方法が
開示されている。しかしながら、１６ドット／ｍｍのノ
ズルピッチで、紙幅２１６ｍｍの記録印刷を行うもので
あり、建築板のフルカラー工業印刷条件には程遠い装置
構成となっている。すなわち、この方式では、幅広の被
印刷物に対してヘッドを延長した場合のノズルピッチ精
度の面で、製作上の困難性があり、ヘッド製作費が大き
くなってしまう。また、仮に、精度良く製作できたとし
ても、長時間対応には問題を残しており、ヘッドの一部
に色素沈着や電子系統などの不具合が発生した場合に、
ヘッド全体を取り外し、交換又は修理する必要があり、
生産性を大きく損なう原因になる。

【０００９】これに対して、所定数のノズルを有する小
規模なインク供給ヘッドを多数配列させることによっ
て、所定ピッチのノズル配列を精度良く実現し、シート
状物の工業印刷を行う方法が、特開平４−９９６８８号
公報に開示されている。しかしながら、この方法につい
ても、１色のインクを供給する１本のヘッドを複数の小
規模ヘッドに分割して、グループヘッド構成としたに過
ぎず、多色印刷を行うためには、やはり発色させようと
する色の数だけのグループヘッドが必要となる。このよ
うに、上記のいずれの方法も、安定な同時フルカラー工
業印刷を実現するには課題を残している。

【００１０】ところで、事務機器におけるヘッドは、例
えば特開平９−１１５０９号公報に開示されているよう
に、１つのヘッドに、シアン、マゼンタ、イエロー、ク
ロの４色の各インクを供給する所定数のノズルアレイが
４個設けられている。そして、事務機器におけるインク
ジェットプリンタでは、かかる１つのヘッドが、被印刷
面である紙面上を非接触でトラバースしながら、前記４
色のカラーインクを紙面上に同時供給するようになって
いる。

【００１１】また、特開平９−１８３２号公報に開示さ
れているように、１つのヘッドに１列にシアン、マゼン
タ、イエロー、クロの４色の各インクを供給する個々の
ノズルアレイを並列させたヘッドもある。しかしなが
ら、いずれのヘッド構成も、テーブルレベルの紙の印刷
に過ぎず、そして、被印刷面に対してヘッドをトラバー
スさせるという方式であるため、建築板のフルカラー工
業印刷には到底対応することはできない。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】搬送される建築板に対
してインクジェットノズルを搬送方向と直交する方向
（主走査方向）に配置して印刷を行う場合、従来は同一
色を噴射するノズルアレイを主走査方向に配置し、異な
る色を噴射するノズルアレイを副走査方向に比較的大き
な距離だけ離間させて順次配置する構造をとっている。
このため、例えばＣ，Ｍ，Ｙ，Ｋの４色のインクを用い
てフルカラー印刷を行う場合、建築板上の所定の画素形
成位置がそれら４色の噴射位置を全て通過するまでに建
築板が搬送される距離が長くなる。

【００１３】このように、各色のインクを噴射するノズ
ル間の副走査方向距離が長いと、建築板がそのノズル間
距離を搬送される間に建築板が幅方向に位置ずれを起こ
したり、搬送速度の僅かな変動等によって印刷位置がず
れる量が大きくなり、印刷される画像や模様の品質が低
下することがある。逆に印刷位置のずれ量を所定の範囲
内に保つためには、各色インクのノズル間距離に比例し
てより高い建築板の搬送精度が要求される。

【００１４】本発明はこのような課題を解決するために
なされたもので、副走査方向において異なる色の印刷間
隔を短くし、色ずれの少ない高品質の印刷を行うことの
できる建築板印刷装置を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
本発明に係る建築板印刷装置は、複数色のインクジェッ
トのノズルアレイが各色毎に主走査方向に配列されてい
る複数ヘッドが主走査方向に色単位でずれて副走査方向
に配列されている。また、前記ノズルアレイは、主走査
方向に１列にノズルが配列されていることで、少ないノ
ズルで建築板全体を印刷することができる。また、前記
ずれは１色ずつのずれであることで、各ヘッドをきれい
な斜め配列とすることができ、製造が容易である。ま
た、前記複数色は４色であることで、印刷品質を高くす
ることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら本
発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。図１
は、本発明に係る建築板印刷装置の印刷ヘッドの配置を
示す図である。本発明に係る建築板印刷装置は、多数の
印刷ヘッドを主走査方向に分散して配列固定し、配列し
た固定の各印刷ヘッドに主走査を分担させると共に、被
印刷物である建築板を一定速度で走行させることで副走
査を行う。なお、建築板は、図示しない搬送コンベア等
によって、等速度ｖで、印刷ヘッド直下の定位置を走行
させるものとする。

【００１７】多数の印刷ヘッド（Ｎｏ．１〜Ｍ〜Ｎ）に
は、それぞれに、図示しないインクタンクが設けられて
おり（適宜の手段にてインクの補給を可能にしてい
る）、ノズルアレイ部分に比べれば、インクタンクを取
り付ける分だけ印刷ヘッド全体が大きくなっているが、
ヘッド全体を角柱体のハウジングとして形成することに
より、良好な配列精度（ノズルのヘッド間距離＝ｌ）を
実現している。なお、図１では各印刷ヘッドを配列固定
するための配列固定治具の図示を省略している。

【００１８】建築板の進行（搬送）方向の同一ライン上
に、連続する４個の印刷ヘッドの異なる色のノズルアレ
イが並ぶように固定される。図１に示すように、印刷有
効幅に応じて、使用しないノズルアレイの部分が決めら
れる。図において、ハッチングを施した部分が使用しな
いノズルアレイである。

【００１９】印刷有効幅の図示左端側の所定の印刷幅の
領域ｘ１は、Ｎｏ．１のヘッドにおけるＫ色のインク供
給ノズルアレイ（ｎ個のノズルを有する）と、Ｎｏ．２
のヘッドにおけるＣ色のインク供給ノズルアレイと、Ｎ
ｏ．３のヘッドにおけるＭ色のインク供給ノズルアレイ
と、Ｎｏ．４のヘッドにおけるＹ色のインク供給ノズル
アレイとによって印刷が分担される。領域ｘ１に隣接す
る領域ｘ２は、Ｎｏ．２のヘッドにおけるＫ色のインク
供給ノズルアレイと、Ｎｏ．３のヘッドにおけるＣ色の
インク供給ノズルアレイと、Ｎｏ．４のヘッドにおける
Ｍ色のインク供給ノズルアレイと、Ｎｏ．５のヘッドに
おけるＹ色のインク供給ノズルアレイとによって印刷が
分担される。

【００２０】図２は、各印刷ヘッドの動作タイミングを
示す図である。図２に示すように、各印刷ヘッドはΔｔ
の時間差をおいて、順に駆動される。ここで、領域ｘ１
を分担するヘッドＮｏ．１〜Ｎｏ．４をヘッドグループ
［１］とすれば、印刷領域ｘ２を分担するヘッドＮｏ．
２〜Ｎｏ．５はヘッドグループ［２］となる。すなわ
ち、多くの場合は１つのヘッドが複数のヘッドグループ
に属することになる。時間差Δｔは、副走査方向ノズル
間距離ｌと建築板の走行（搬送）速度ｖとから決定され
る。すなわち、Δｔ＝ｌ／ｖ。

【００２１】図３は、各ヘッドにおける各色インク供給
ノズルアレイが分担する印刷幅の領域の印刷状態の変化
を模式的に示す図である。各色インクドットは、けっし
て重ならない。各色インクドットの分散配置構成は、密
度制御方法により、予め決められている。例えば、主走
査方向４ドット、副走査方向５ドットで印刷画像の１画
素を形成する場合、その画素の色データに基づいてＣ，
Ｍ，Ｙ，Ｋの各色ドットの配置が決定される。

【００２２】図３において、黒丸印はＫ（クロ）のイン
クドットを、白丸印はＣ（シアン）のインクドットを、
三角印はＭ（マゼンタ）のインクドットを、四角印はＹ
（イエロー）のインクドットを示している。なお、図３
は印刷状態の変化を模式的に示したもので、各インクド
ットの個数は実際のものとは異なる。

【００２３】図４は、建築板の印刷制御概念を模式的に
示す図である。ヘッドグループ［１］は、時刻ｔ０〜ｔ
ｅ１まで駆動される。ヘッドグループ［２］は、時刻ｔ
１〜ｔｅ２まで駆動される。ヘッドグループ［Ｍ−３］
と［Ｎ−３］によって、１枚の板の印刷が終了するの
は、時刻ｔｅであって、結局、ｔ０〜ｔｅまで、各ヘッ
ドグループによって、印刷が分担されて実行される。

【００２４】ここで、上記制御内容とその関連事項を整
理してみる。使用するヘッドは、建築板の短手方向の長
さが現状では５０ｃｍ程度であることに鑑みて、Ｎｏ．
１〜Ｍの斜めに配列したヘッドラインと、これと平行な
Ｎｏ．Ｍ＋１〜Ｎの斜めに配列したヘッドラインを組と
して構成する。図示されているのはＮ＝２Ｍの場合であ
るが、これに限られない。生産性を上げるため、建築板
を２枚以上同時走行させるような場合には、単純に、か
かるヘッドライン組を必要数増設すれば良い。

【００２５】分担させる副走査方向の印刷ラインを受け
持つヘッドグループを決める。例えば、印刷ラインｘ１
は、ヘッドグループ［１］が受け持つ。各ヘッドグルー
プは、組となる平行に並ぶ斜めに配列したヘッドライン
の対応するヘッドグループと対で同時に駆動される。各
ヘッドグループは、それぞれの動作開始時刻と動作終了
時刻が決められる。

【００２６】各ヘッドグループは、連続して配置された
４色のヘッドから構成され、更に、その４つの各色ヘッ
ドについて、動作開始時刻と動作終了時刻が決められ
る。各ヘッドは、１〜ｎ個のインク供給ノズルが、所定
のノズルピッチで並列されている。ヘッドの動作時間内
における各ノズルの開閉動作は、カラー原稿の色分解計
算結果を基に計算した密度制御法による各色ドットの配
列データから決められる。

【００２７】それでは、具体的数値を使って以上の制御
内容をシミュレーションしてみる。いま、１ドットのイ
ンクを噴出するためのノズル開閉周波数を１００００回
／秒とすれば、副走査方向の１スパン４ｍｍに１００ド
ットを打つようにするためには、すなわちドットピッチ
を０.０４ｍｍとするためには、距離４ｍｍを０.０１秒
で板を走行させれば良い。これにより、４００ｍｍ／
秒、すなわち、２４ｍ／分のラインスピード（コンベア
スピード）を実現できることになる。

【００２８】主走査方向の解像度を上記副走査方向の解
像度に合わせると、分担される印刷ラインの幅を４ｍｍ
として、それに対応する１ヘッドのノズル数が１００個
となる。ここで、副走査方向のヘッド間距離を４ｃｍと
してヘッドを形成すると、建築板がこの４ｃｍを走行す
る時間（Δｔ）は０.１秒である。１つのヘッドグルー
プには４つのヘッドがあるので、建築板の長さを１８０
０ｍｍとすれば、各ヘッドグループの動作時間Ｔは、１
８００ｍｍ÷４００ｍｍ／秒＋０.３秒＝４.８秒とな
る。

【００２９】具体的な実行動作は次のようになる。 （１）光電スイッチなどの印刷開始位置検出センサを使
用して、建築板の印刷開始横ラインが印刷開始位置に到
達したことを確認したとき（ｔ０）、 （２）ヘッドグループ［１］と［Ｍ＋１］がインク噴射
動作を開始する。

【００３０】具体的には、ヘッドグループ［１］では、
先ずヘッドＮｏ．１が、その決められたノズル開閉制御
パターンに従って、インク噴射供給動作を開始する。続
いて、Δｔ（０.１秒）時間後に、ヘッドＮｏ．２が、
その決められたノズル開閉制御パターンに従って、イン
ク噴射供給動作を開始する。続いて、Δｔ時間後に、ヘ
ッドＮｏ．３が、その決められたノズル開閉制御パター
ンに従って、インク噴射供給動作を開始する。更に、Δ
ｔ時間後に、ヘッドＮｏ．４が、その決められたノズル
開閉制御パターンに従って、インク噴射供給動作を開始
する。

【００３１】また、ヘッドＮｏ．１は、Ｔ−３×Δｔ
（＝４.８−０.３秒）時間経過後に、その動作を終了す
る。ヘッドＮｏ．２は、Ｔ−２×Δｔ（＝４.８−０.２
秒）時間経過後に、その動作を終了する。ヘッドＮｏ．
３は、Ｔ−Δｔ（＝４.８−０.１秒）時間経過後に、そ
の動作を終了する。ヘッドＮｏ．４は、Ｔ（＝４.８
秒）時間経過後に、その動作を終了する。同じ動作がヘ
ッドグループ［Ｍ＋１］でも同時に併行して行われる。 （３）ヘッドグループ［２］と［Ｍ＋２］が、時刻ｔ０
よりΔｔ時間経過後に、同様にして、インク噴射供給動
作を開始する。 （４）以降、ヘッドグループ［Ｍ−３］と［Ｎ−３］が
共に、それぞれの動作を終了するまで各ヘッドグループ
の固有の動作が時間差をとって行われる。

【００３２】次に具体的な制御方法について説明する。
図５は、本発明に係る建築板印刷装置のブロック構成図
である。本実施の形態では、斜めヘッドライン毎に斜め
ヘッドラインシーケンスコントローラ１５，１６をそれ
ぞれ設け、それらをメインコントローラ１３で制御する
分散制御システム構成をとる。印刷開始位置検出センサ
１１が建築板の印刷開始位置を検出すると、各斜めヘッ
ドラインシーケンスコントローラ１５，１６は、各ノズ
ル開閉制御用ピエゾ素子駆動回路１７，１８を介して各
インク噴射ノズル１９毎に設けられたピエゾ素子（図示
しない）を駆動し、各インク噴射ノズル１９からインク
ドットを噴射させる。

【００３３】なお、メインコントローラ１３は、生産ス
ケジューラ１４からの指示によって、１生産ロットで使
用するノズル開閉制御パターンを決定し、該当する生産
ロットに対する制御シーケンスを形成し、それを各斜め
ヘッドラインシーケンスコントローラ１５，１６に伝送
し、制御を指示する。

【００３４】ノズル開閉制御パターン記録メモリ１２に
は、板表面形状別に数種類のカラーデザインが用意され
たカラー原稿を色分解し、それを元に密度制御方式によ
って、ノズル開閉制御パターンデータ（図３参照）に変
換したものが多数記録されている。

【００３５】例えば、１ロットで同一表面形状の板をａ
〜ｄの４つのカラーデザインに仕上げるものとし、ａカ
ラーデザインの板を４０枚、ｂカラーデザインの板を３
０枚、ｃカラーデザインの板を４０枚、ｄカラーデザイ
ンの板を１０枚、その順に生産するものと、生産スケジ
ューラ１４によって指示されたとすれば、メインコント
ローラ１３では、ａ〜ｄの４つのノズル開閉制御パター
ンを読み込み、ａパターンの繰り返し回数を２０回と
し、引き続いて、ｂパターンの繰り返し回数を３０回と
し、引き続いて、ｃパターンの繰り返し回数を４０回と
し、引き続いて、ｄパターンの繰り返し回数を１０回と
する制御シーケンスを組む。この制御シーケンスを各斜
めヘッドラインシーケンスコントローラ１５，１６に伝
送し指示する。もちろん、１生産ロット内において、２
種以上の板表面形状を有する板に印刷を施すことも可能
である。

【００３６】本発明は、従来の大量生産型の生産システ
ム（連続塗装システム）を、小ロット多品種型の生産シ
ステムに切り替えていくための有効な手段となりうるも
のである。具体的には、種々の意匠面を有する原板（タ
イル柄やレンガ積み柄のような目地部や溝部を含む建築
板をも含む）を計画量、常に在庫しておき、そのときそ
のときの注文量に応じて、所定の着色模様を印刷すると
いう生産形態をとることで、製品在庫を減らすことが可
能となる。印刷品質（階調表現）は良好であり、高速印
刷にも対応できる。なお、本発明は上記実施の形態に限
定されるものではない。

【００３７】ノズルアレイは主走査方向に１列あれば十
分であるが、副走査方向に複数列に設けることで、ノズ
ルの開閉制御を遅くすることができる。上記実施の形態
では４色の場合を説明しているが、３色の場合でもよい
し、これらに限られない。上記実施の形態では各ヘッド
が１色ずつずれて配列される場合を説明しているが、最
初に２色ずらして、次に１色戻すようにずらす等、きれ
いに斜めにずらす必要はない。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る建築板
印刷装置は、物理的な版を用いずに、建築板に対してグ
ラビア印刷又はグラビアオフセット印刷に近い品質の印
刷を行うことができる。本発明に係る建築板印刷装置
は、物理的な版が不要であるので、小ロット多品種生産
に柔軟に対応することができる。また、本発明に係る建
築板印刷装置は、４色印刷の場合、副走査方向に隣接す
る４個の印刷ヘッドによって、４色のインクを順次印刷
することができる。そして、副走査方向において異なる
色の印刷間隔を短くし、色ずれの少ない高品質の印刷を
行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る建築板印刷装置の印刷ヘッドの配
置を示す図である。

【図２】各印刷ヘッドの動作タイミングを示す図であ
る。

【図３】各ヘッドにおける各色インク供給ノズルアレイ
が分担する印刷幅の領域の印刷状態の変化を模式的に示
す図である。

【図４】建築板の印刷制御概念を模式的に示す図であ
る。

【図５】本発明に係る建築板印刷装置のブロック構成図
である。

【符号の説明】

１〜Ｍ〜Ｎ 印刷ヘッド １１ 印刷開始位置検出センサ １２ ノズル開閉制御パターン記録メモリ １３ メインコントローラ １４ 生産スケジューラ １５，１６ 斜めヘッドラインシーケンスコントローラ １７，１８ 各ノズル開閉制御用ピエゾ素子駆動回路 １９ インク噴射ノズル

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【手続補正書】

【提出日】平成１３年２月２６日（２００１．２．２
６）

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図５

【補正方法】変更

【補正内容】

【図５】

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数色のインクジェットのノズルアレイ
   が各色毎に主走査方向に配列されている複数ヘッドが主
   走査方向に色単位でずれて副走査方向に配列されている
   ことを特徴とする建築板印刷装置。
2. 【請求項２】 前記ノズルアレイは、主走査方向に１列
   にノズルが配列されていることを特徴とする請求項１記
   載の建築板印刷装置。
3. 【請求項３】 前記ずれは１色ずつのずれであることを
   特徴とする請求項１記載の建築板印刷装置。
4. 【請求項４】 前記複数色は４色であることを特徴とす
   る請求項１記載の建築板印刷装置。