JP2005014335A

JP2005014335A - 建築板印刷装置

Info

Publication number: JP2005014335A
Application number: JP2003180804A
Authority: JP
Inventors: Tomoyoshi Yabe; 友祥矢部
Original assignee: Nichiha Corp
Current assignee: Nichiha Corp
Priority date: 2003-06-25
Filing date: 2003-06-25
Publication date: 2005-01-20

Abstract

【課題】印刷柄の上では全く使用しないノズルが存在したとしてもインク詰まりを起こすことがないようにしたインクジェット印刷技術を利用した建築板印刷装置を提供すること。
【解決手段】印刷柄のＯＮパターンに対してはインクを吐出する第１駆動信号を圧電素子に印加し、印刷柄のＯＦＦパターンに対してはノズル先端のメニスカスを乾燥させない程度にメニスカスを振動させるがインクを吐出しない第２駆動信号を圧電素子に印加する建築板印刷装置。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット印刷技術を利用した建築板印刷装置に係り、詳しくはノズルのインク詰まりを防止した建築板印刷装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、パソコンプリンタでは、印刷ヘッドをトラバースさせる方式が採用されており、ノズルのインク詰まりを防止するために、側方のヘッド待機部分において、必要に応じて、付着した紙粉やインク等の異物を、例えば弾性材からなるブレードによって払拭するなどしてノズルクリーニングを行うようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、インクを乾燥させないように、所定時間に亘って使用しないノズルを検出し、検出したノズルを使用するようにスキャン用データを変更するものもある（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】
特開２００２−２３４１９５号公報
【特許文献２】
特開２００２−２４０２５７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ノズルにおけるインク詰まりの発生を防止する対策として、上述したいずれの方法も有用なものである。しかしながら、それらは、あくまでも家庭用のパソコンプリンタを使用する上での対策である。すなわち、家庭でのプリンタの一般的な使用頻度が前提となる対策である。
【０００５】
建築板に対する高速の工業印刷を行う場合、大量の板を連続して印刷していくので、ノズル詰まりの発生は、印刷不良板を多数発生してしまうという最悪の事態を招くことになってしまう。したがって、ノズル詰まりの発生という不具合は、あってはならない性質の不具合であると言える。
【０００６】
工業印刷を考えれば、ノズルの開閉頻度は極めて多く、連続運転時間も極めて長い。したがって、使用するインク側に問題がない場合には、正常に運転されている限り、個々の板が短時間の時間間隔で、印刷ヘッド直下を通過していくため、ノズル開口部におけるインクが乾燥することは少ないと言える。したがって、ノズルのクリーニング作業は、通常の場合は、生産ロットごとに、主として、ロット生産終了時に行われることになる。この場合には、万が一、生産途中においてノズル詰まりが発生した場合には対処することができない。
【０００７】
そこで、より念入りにノズル詰まり防止対策をとるものとするならば、１ロットの生産途中にクリーニング作業を行う必要がある。その場合、個別に搬送される１枚の板と板との間の時間を使用してクリーニング作業を行うことになる。しかしながら、クリーニング作業１回ごとの所要時間は決まってくるので（確実なクリーニング作業は、短時間では済まない）、１枚１枚の板の送り時間間隔を長くする必要があり、生産性を下げてしまうおそれがある。また、印刷作業と併行してクリーニング作業を行うことになるので、搬送系と印刷系（クリーニング系を含む）の精度の高い同調が必要であり、高速印刷を行う上での全体システム制御が必要となる。搬送系に異常が発生した場合、例えば、板と板の走行間隔に差が発生した場合などに、その検出と対策が行われないと、両作業に対して大きな支障を来すことになってしまいかねない。
【０００８】
そこで、使用するインクや、運転系（電気機械系）に問題がないのに、生産途中においてノズルにインク詰まりを発生させる場合を検討した。
【０００９】
それは、発色させる色系統によっては、設置した多数の固定ノズルの中で、個々のノズルの使用頻度（ノズル開閉頻度）に大きな差が生じるという事実である。使用頻度の低いノズルにおいては、インク噴射動作が停止している期間が長くなり、ノズル開口部のメニスカス（インク液膜）が静止している状態が継続されることとなり（すなわち、次なるインク噴射動作までの待機時間が長くなる）、極端な場合には、全く使用されないような場合もあり、それらの結果として、ノズル開口部付近において、インク詰まりを発生する確率は高くなってくる。
【００１０】
そこで、印刷制御パターンを作成したときに、使用頻度の低くなるノズルを選択して、その使用頻度を高めるように制御することが考えられる（前述特許文献２参照）。しかし、その制御は極めて複雑なものとなり、制御のための設計負担や設備負担が大きい。また、すべてのノズルを選択することができる柄パターンでなければならないという制約が生じてしまい、自由に柄を描くことができなくなってしまうという問題もある。
【００１１】
本発明は、上記問題点に鑑み、印刷柄の上では全く使用しないノズルが存在したとしてもインク詰まりを起こすことがないようにしたインクジェット印刷技術を利用した建築板印刷装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の建築板印刷装置は、建築板に印刷する柄パターンを記憶する柄パターン記憶手段と、入力される駆動信号に応じてノズルからのインクの吐出を制御する制御手段と、インクを吐出する第１駆動信号及びノズル先端のメニスカスを乾燥させない程度にメニスカスを振動させるがインクを吐出しない第２駆動信号を発生する駆動信号発生回路と、前記柄パターン記憶手段から読出した柄パターンに応じて前記第１駆動信号又は第２駆動信号を選択的に制御手段に出力する選択回路とを備えるインクジェット式のものである。
【００１３】
また、前記第２駆動信号は、インクを吐出する最低電圧の５０％以上９０％以下であることで、インクを吐出しないで確実にメニスカスを振動させて乾燥させないようにすることができる。
【００１４】
また、前記駆動信号発生回路は、第１駆動信号を発生するものと第２駆動信号を発生するものの２つから成り、前記選択回路は、各ノズル毎に備えられ前記２つの駆動信号発生回路からの共通の２つの駆動信号を選択的に各ノズルの制御手段に出力することで、回路規模を小さくすることができる。
【００１５】
【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。
【００１６】
図１は、本発明の一実施の形態による建築板印刷装置の構成を示す図である。図１（ａ）は、第１の実施の形態の例を示す図であり、図１（ｂ）は、その変化例を示す図である。第１の実施の形態の建築板印刷装置の構成は主に柄パターン記憶手段１１、選択回路１２、駆動信号発生回路１３、及び制御手段１４から成る。
【００１７】
この建築板印刷装置は、インクジェット式の印刷を建築板の被印刷面に施すものであり、柄パターン記憶手段１１は、建築板の被印刷面に意匠柄パターンの印刷を施すための各インクジェットノズルのＯＮ、ＯＦＦパターンを記憶するＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）などのメモリである。選択回路１２は、柄パターン記憶手段１１から読み出された各インクジェットノズルのＯＮ、ＯＦＦパターンに基づいて駆動信号発生回路１３からインクを吐出する第１駆動信号及びノズル先端のメニスカスを乾燥させない程度にメニスカスを振動させるがインクを吐出しない第２駆動信号を選択的に発生させる。駆動信号発生回路１３は、発生する第１駆動信号及び第２駆動信号を制御手段１４に出力する。制御手段１４は、入力される駆動信号がインクを吐出する第１駆動信号であるのか、ノズル先端のメニスカスを乾燥させない程度にメニスカスを振動させるがインクを吐出しない第２駆動信号であるのかに応じてノズルからのインクの吐出をそれぞれＯＮ、ＯＦＦ制御する具体的には圧電素子などである。第２駆動信号はインクを吐出する最低電圧よりも低く、ノズル先端のメニスカスを乾燥させない程度にメニスカスを振動させる電圧の信号であり、インクを吐出する最低電圧の５０％以上９０％以下が望ましい。
【００１８】
図１（ｂ）は、第１実施の形態の変化例の構成を示す図であり、この建築板印刷装置の構成は、主に柄パターン記憶手段２１、選択回路２２、駆動信号発生回路２３、及び制御手段２４から成る。この変化例の場合は、選択回路２２は、駆動信号発生回路２３で発生する２つの信号である第１駆動信号及び第２駆動信号を、柄パターン記憶手段２１に記憶されている各インクジェットノズルのＯＮ、ＯＦＦパターンに基づいて、選択的に制御手段２４に出力するものである。図１（ａ）に示される例の場合には各ノズルに対して駆動信号発生回路１３が必要であるが、図１（ｂ）に示されるこの例の場合には、多数のノズルに対して第１駆動信号を発生するものと第２駆動信号を発生するものの２つの駆動信号発生回路２３を備えるだけですむ。
【００１９】
図２は、第１実施の形態による建築板印刷装置の配置例を示す図である。建築板Ｂが建築板搬送方向Ｌに搬送される間に、その上部にシアン色の印刷ヘッドＨＣ、マゼンタ色の印刷ヘッドＨＭ、黄色の印刷ヘッドＨＹ、及び黒色の印刷ヘッドＨＫが備えられる。各印刷ヘッドＨＣ、ＨＭ、ＨＹ、ＨＫは固定ヘッドである。
【００２０】
図３は、第１実施の形態による建築板印刷装置の印刷ヘッド下面のノズル配列例を示す図である。建築板搬送方向Ｌに直交する方向に直線状にノズルをノズルピッチｐの間隔で並べて、それを更に建築板搬送方向Ｌにノズルピッチｐの間隔で３個のノズルを配置して、１個の印刷ドットの濃度を大（ノズル３個を連続して使用する場合）と、中（ノズル２個を連続して使用する場合）と、小（ノズル１個を使用する場合）となるよう使い分ける。すなわち、インクドットの重ねる個数を変化させることで、印刷ドットの濃度を変化させることができる。
【００２１】
図１（ａ）柄パターン記憶手段１１に記憶する柄パターンは次のように作成する。
（１）．初めに、カラー原稿をスキャナで読み取り、取得したＲＧＢ（Ｒｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅ）データを、ＣＭＹＫ（Ｃｙａｎ、Ｍａｇｅｎｔａ、Ｙｅｌｌｏｗ、Ｋｕｒｏ）印刷基礎データに変換する。
（２）．取得したＣＭＹＫ印刷基礎データをもとに、被印刷物である建築板の意匠面に展開すべき印刷画像データ（拡大処理や、繰り返し処理などを行う）を作成する。
（３）．作成した印刷画像データをインクを噴射するノズルの開閉（ＯＮ／ＯＦＦ）制御データに変換する。このＯＮ／ＯＦＦ制御データを柄パターンとして柄パターン記憶手段１１に記憶する。
【００２２】
図４は、建築板の被印刷面を説明する図である。建築板Ｂの意匠面（被印刷面）を縦横等間隔に仮想分割する。より具体的には、建築板搬送方向Ｌに直交する建築板Ｂの短手方向において、ノズルアレイの各ノズル間隔であるノズルピッチｐで等分割して、それらのノズルが担当する被印刷ラインをｉ＝１、２、３、・・・、ｎ−２、ｎ−１、ｎとする。
【００２３】
各被印刷ラインについては、建築板Ｂの左側端部である印刷開始部から、建築板Ｂの右側端部である印刷終了位置に至るまでを、同ノズルピッチｐで等分割する。このとき、左端位置と右端位置と、その間の各分割点位置とは、建築板Ｂの走行に伴う時間経過位置に相当しているので、これらをｊ＝ｔ１、ｔ２、ｔ３、・・・、ｔＮ−２、ｔＮ−１、ｔＮとする。
【００２４】
このようにして、輪郭線上も含めた有限領域となる被印刷面を座標ｉｊ平面として取り扱い、各印刷点の位置を座標平面内における離散データ（ｉ，ｊ）として特定するものとし、各座標点に相当する離散データの総数をＺ（＝ｉ×ｊ）とする。
【００２５】
１枚の建築板Ｂについて、各インク噴射ノズルが開く（印刷ＯＮとする）べき被印刷点の位置情報をノズルＯＮパターンデータとし、それを更にＣＭＹＫ各色用ノズル別に作成して、各色用ノズルＯＮパターンデータＡとして記憶させる。
【００２６】
一方、同じ１枚の建築板Ｂの印刷について、各色用ノズルがインクを噴射しない非印刷点の位置を座標ｉｊ平面内において特定し、これを各色用ノズルＯＦＦパターンデータＢとして記憶させる。このデータは、有限領域である座標ｉｊ平面におけるＺ−Ａに相当する数の離散データとなる。
【００２７】
図５は、各印刷ヘッドに印加するデータを説明する図である。上記各色用ノズルＯＮパターンデータＡに従ってノズルを開かせる（インク滴を噴射する）よう各色印刷ヘッドＨＣ、ＨＭ、ＨＹ、ＨＫを動作させるための制御パルスを、各色印刷制御用パルス信号（１）＋パルス信号（２）とする。
【００２８】
パルス信号（１）は、インク滴を噴射する場合に、圧電素子を収縮させるために与える制御信号である。また、パルス信号（２）は、同じくインク滴を噴射する場合に、圧電素子を伸長するために与える制御信号である。
【００２９】
また、上記各色用ノズルＯＦＦパターンデータＢに従ってノズルを開かせない（インク滴を噴射させない）よう各色印刷ヘッドＨＣ、ＨＭ、ＨＹ、ＨＫを動作させるための制御パルスを、各色非印刷制御用パルス信号（３）＋パルス信号（４）とする。
【００３０】
パルス信号（３）は、インク滴を噴射しない場合に、あえて圧電素子を収縮させるために与える制御信号である。また、パルス信号（４）は、同じくインク滴を噴射しない場合に、あえて圧電素子を伸長するために与える制御信号である。
【００３１】
本発明は、１枚の建築板Ｂに対する印刷において、上記各色印刷制御用パルス信号（１）＋パルス信号（２）と共に、上記各色非印刷制御用パルス信号（３）＋パルス信号（４）を動作させるところに特徴がある。
【００３２】
従来の印刷制御では、非印刷制御用に、わざわざ制御信号を用意する必要がなく、印刷制御信号の動作休止期間があてがわれるようになっている。本発明が、あえて非印刷制御を行うことにしたのは次の理由による。
【００３３】
非印刷制御では、インク滴を噴射しないものの、ノズルに対しては、類似の噴射動作を行わせるようにしている。この結果、１枚の建築板Ｂの印刷を行う間に、各ノズルは、すべて休止することなく噴射動作を行うようになり、すべてのノズル開口部に形成されるメニスカスは、長く静止することがなくなり、ほとんど印刷が実行されている間は波動するようになる。
【００３４】
このようにして、頻繁にインク滴を噴射している場合に、インクが詰まる不具合が発生しないのはもちろん、インク滴を噴射しない期間が続いても、ノズル開口部のメニスカスが静止状態となり、接する空気によって、乾燥状態になってしまうことが防止される。
【００３５】
図６は、制御波形の具体例を示す図である。１駆動周期Ｔの間に、パルス信号（１）とパルス信号（２）を制御信号とする場合は印刷ＯＮの場合であり、圧電素子の充電に１４ミクロン秒、その維持に８ミクロン秒、放電に７ミクロン秒をかけて４０Ｖの電圧でインク滴を噴射する。パルス信号（３）とパルス信号（４）を制御信号とする場合は印刷ＯＦＦの場合であり、圧電素子の充電に７ミクロン秒、その維持に４ミクロン秒、放電に３．５ミクロン秒をかけて２０Ｖの電圧でメニスカスを振動させる。
【００３６】
図７は、一本の被印刷制御ラインに対する４つの制御パルス（１）〜（４）の動作タイミングを示す図である。基準制御パルス列をクロックパルスとして、ノズル開としてインク滴を噴射するノズルに対してはパルス信号（１）とパルス信号（２）を制御パルスとし、ノズル閉としてインク滴を噴射せずにメニスカスを振動させるノズルに対してはパルス信号（３）とパルス信号（４）を制御パルスとする。
【００３７】
図８は、駆動信号発生回路の具体例を示す図である。入力端子ＩＮ１に入力するパルス信号（１）はレベルシフト用のトランジスタＱ１を介してトランジスタＱ２、Ｑ３と抵抗Ｒ１よりなる定電流充電回路を動作させ、コンデンサＣを一定の電流値で充電する。それにより、コンデンサＣの端子電圧は所定電圧まで上昇し、ほぼ同じ電圧がトランジスタＱ１１、Ｑ１２、Ｑ１３、Ｑ１４よりなる電流増幅回路を介して出力端子ＯＵＴに出力する。
【００３８】
同様に、入力端子ＩＮ３に入力するパルス信号（３）はレベルシフト用のトランジスタＱ４を介してトランジスタＱ５、Ｑ６と抵抗Ｒ２よりなる定電流充電回路を動作させ、コンデンサＣを一定の電流値で充電する。それにより、コンデンサＣの端子電圧は所定電圧まで上昇し、ほぼ同じ電圧がトランジスタＱ１１、Ｑ１２、Ｑ１３、Ｑ１４よりなる電流増幅回路を介して出力端子ＯＵＴに出力する。
【００３９】
また、入力端子ＩＮ２に入力するパルス信号（２）は、トランジスタＱ７、Ｑ８と抵抗Ｒ３よりなる定電流放電回路を作動させ、コンデンサＣを一定電流で放電する。それにより、コンデンサＣの端子電圧は所定電圧まで下降し、ほぼ同電圧がトランジスタＱ１１、Ｑ１２、Ｑ１３、Ｑ１４よりなる電流増幅回路を介して出力端子ＯＵＴに出力する。
【００４０】
同様に、入力端子ＩＮ４に入力するパルス信号（４）は、トランジスタＱ９、Ｑ１０と抵抗Ｒ４よりなる定電流放電回路を作動させ、コンデンサＣを一定電流で放電する。それにより、コンデンサＣの端子電圧は所定電圧まで下降し、ほぼ同電圧がトランジスタＱ１１、Ｑ１２、Ｑ１３、Ｑ１４よりなる電流増幅回路を介して出力端子ＯＵＴに出力する。
【００４１】
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。
【００４２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、インクがノズルから吐出されないときでも、メニスカスがいつも振動しているので、インクが増粘してインク詰まりを起こすことを防止できる。また、印刷柄の上では全く使用しないノズルが存在したとしてもインク詰まりを起こさないようにできるので、印刷柄に制約がない。さらに、ＯＦＦ信号の代わりにノズル先端のメニスカスを乾燥させない程度にメニスカスを振動させるがインクを吐出しない第２駆動信号を用いるだけであるので、そのための制御も単純であり、簡易な回路で実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による建築板印刷装置の構成を示す図である。
【図２】第１実施の形態による建築板印刷装置の配置例を示す図である。
【図３】第１実施の形態による建築板印刷装置の印刷ヘッド下面のノズル配列例を示す図である。
【図４】建築板の被印刷面を説明する図である。
【図５】各印刷ヘッドに印加するデータを説明する図である。
【図６】制御波形の具体例を示す図である。
【図７】一本の被印刷制御ラインに対する４つの制御パルス（１）〜（４）の動作タイミングを示す図である。
【図８】駆動信号発生回路の具体例を示す図である。

Claims

建築板に印刷する柄パターンを記憶する柄パターン記憶手段と、
入力される駆動信号に応じてノズルからのインクの吐出を制御する制御手段と、
インクを吐出する第１駆動信号及びノズル先端のメニスカスを乾燥させない程度にメニスカスを振動させるがインクを吐出しない第２駆動信号を発生する駆動信号発生回路と、
前記柄パターン記憶手段から読出した柄パターンに応じて前記第１駆動信号又は第２駆動信号を選択的に制御手段に出力する選択回路と
を備えることを特徴とするインクジェット式の建築板印刷装置。
前記第２駆動信号は、インクを吐出する最低電圧の５０％以上９０％以下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。
前記駆動信号発生回路は、第１駆動信号を発生するものと第２駆動信号を発生するものの２つから成り、前記選択回路は、各ノズル毎に備えられ前記２つの駆動信号発生回路からの共通の２つの駆動信号を選択的に各ノズルの制御手段に出力することを特徴とする請求項１又は２記載の建築板印刷装置。