JP2005170039A - 印刷装置および印刷方法 - Google Patents

Abstract

【課題】瓦に適切に印刷を行う手法を提供する。
【解決手段】印刷装置１２は、インクジェット方式にて光硬化性のインクの微小液滴を瓦９に向けて吐出する吐出口を有するヘッド部３、吐出口と瓦９との間の距離を一定に保ちつつヘッド部３を瓦９に対して相対的に移動するヘッド移動機構４および瓦搬送機構２、並びに、光を出射するインク硬化部５１を備え、ヘッド部３には光を出射する補助硬化部３２が設けられる。瓦９に印刷を行う際には、ヘッド部３が瓦９に対して移動しつつインクの微小液滴が瓦９に向けて順次吐出され、瓦９上に付着したインクが補助硬化部３２からの光を受けて仮硬化する。ヘッド部３からのインクの吐出が終了すると、瓦９はインク硬化部５１の下方へと移動し、インク硬化部５１によりインクが本硬化する。これにより、印刷装置１２では瓦９に適切に印刷を行うことが実現される。
【選択図】図２

Description

本発明は、瓦に印刷を行う技術に関する。

従来より、多くの寺院では仏をまつる建物（仏堂）を新築したり、修復する際に信者からお布施を募り、寄進者の名前をその建物に用いられる瓦に書き写す（すなわち、記名する）ことが行われており、瓦への記名は作業者により手書きにて行われている。

なお、特許文献１では、建築物の屋根の形状等に応じて瓦の最適な配列およびプレカット材加工情報が求められ、プレカット材加工情報に基づいて切断されたプレカット材に識別マークを印刷することにより、現場において瓦を手際よく据え付けることを実現する手法が開示されている。
特開２００３−１２７０９２号公報

ところで、例えば、社寺に用いられる瓦のように、瓦に特殊な表面処理が施される（具体的には、いぶし銀状にされる。）場合があり、通常のインクジェット方式の印刷装置では吐出されるインク粒子が微小であるため、このような瓦上に付着したインクは滲んでしまい、印刷を適切に行うことが困難となる。また、瓦上に下地層を設けることも考えられるが、瓦の通気性が阻害されてしまう。さらに、サンドブラスト法により、瓦の表面を傷つけて文字などを映し出す手法も考えられるが、例えば、重要文化財に指定された建築物に用いられる瓦にこのような手法を用いることは好ましくない。

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、瓦に適切に印刷を行う手法を提供することを目的としている。

請求項１に記載の発明は、瓦に印刷を行う印刷装置であって、瓦を保持する保持部と、インクジェット方式にて光硬化性のインクの微小液滴を瓦に向けて吐出する吐出口を有するヘッド部と、瓦上に付着したインクに光を照射する光照射部と、前記ヘッド部を瓦の表面に沿って前記瓦に対して相対的に移動する移動機構と、前記吐出口と瓦との間の距離を一定に保つ距離保持機構とを備える。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の印刷装置であって、前記距離保持機構が、曲面である瓦の表面に当接することにより前記ヘッド部の前記吐出口と前記瓦との間の距離を一定に保つ当接部を有する。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の印刷装置であって、前記距離保持機構が、移動方向に平行な軸を中心に前記ヘッド部を回動させる回動機構をさらに有し、前記当接部が、前記移動方向に対して垂直な方向に所定の距離を開けて配置された２つのローラを有し、前記回動機構が、前記２つのローラの瓦の表面への当接に従って前記ヘッド部を回動させる。

請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の印刷装置であって、相対的な移動方向に関して前記ヘッド部の後側において、前記光照射部が前記ヘッド部に対して相対的に固定される。

請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の印刷装置であって、前記移動機構が、前記ヘッド部を瓦に対して主走査方向に相対的に移動する主走査機構と、副走査方向に相対的に移動する副走査機構とを備え、前記副走査機構が、前記ヘッド部または前記保持部に保持された瓦を曲線に沿って移動する。

請求項６に記載の発明は、瓦に印刷を行う印刷方法であって、ヘッド部の吐出口と瓦との間の距離を一定に保って前記ヘッド部を前記瓦に対して相対的に移動しつつインクジェット方式にて前記吐出口から光硬化性のインクの微小液滴を前記瓦に向けて順次吐出する吐出工程と、前記瓦上に付着したインクに光を順次照射する光照射工程とを備える。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の印刷方法であって、前記光照射工程が、前記瓦上に付着した直後の前記インクに光を順次照射する仮硬化工程と、前記インクに再度光を照射する本硬化工程とを有する。

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の印刷方法であって、前記仮硬化工程において、相対的な移動方向の後側で前記ヘッド部と共に移動する光照射部から光の照射が行われ、前記本硬化工程において、前記光照射部が光を出射しつつ前記移動方向とは反対側に前記ヘッド部と共に相対的に移動する。

本発明によれば、瓦に適切に印刷を行うことができ、請求項２の発明では容易に吐出口と瓦との間の距離を一定に保つことができ、請求項３の発明ではこの距離をより確実に一定に保つことができる。

また、請求項４の発明では吐出直後のインクを容易に硬化することができ、請求項５の発明では曲面を有する瓦に印刷を行うことができ、また、請求項７の発明では、インクの仮硬化および本硬化によりインクの滲みを防止することができ、請求項８の発明では簡単な構造でインクの仮硬化および本硬化を行うことができる。

図１はインターネット等の通信網８に接続されたサーバ側のコンピュータ（以下、「サーバ」という。）１１、および、家庭や会社等に配置されたクライアントとなるコンピュータ（以下、「クライアント」という。）８１を示す図である。サーバ１１およびクライアント８１のそれぞれは、各種演算処理を行うＣＰＵや各種情報を記憶するメモリ等により構成された一般的なコンピュータである。図１に示すように、サーバ１１は瓦に印刷を行う印刷装置１２に接続されており、サーバ１１および印刷装置１２により瓦に記名を行う瓦記名システム１が構成される。

瓦記名システム１は、寺院において新たな建物を建築したり既存の建物を修復する際に（例えば、仏堂の建築や修復の際に）、金銭等を寄付する寄進者の氏名、名称あるいは戒名等（以下、「名前」と総称する。）を受け付け、その建物に用いられる瓦に名前を印刷する（すなわち、記名を行う）システムである。瓦記名システム１では、後述するように記名後の瓦の画像データが取得され、必要に応じてサーバ１１からクライアント８１へと画像データが配信されてクライアント８１において瓦の画像が表示可能とされる。

図２は瓦記名システム１の構成を示す図である。前述のように、瓦記名システム１は通信網８に接続されたサーバ１１、および、瓦９（例えば、主面側を向いて見た場合の大きさが４００ｍｍ×５００ｍｍである瓦）の曲面上に印刷を行う印刷装置１２を備え、印刷装置１２は、瓦９を様々な機構にて搬送する瓦搬送機構２、瓦搬送機構２の前半部において瓦９に向けて光硬化性のインク（例えば、カーボンブラックを含む紫外線硬化性のインク）を吐出するヘッド部３、ヘッド部３を図２中のＸ方向およびＹ方向に移動するヘッド移動機構４、瓦搬送機構２の後半部において瓦９上に光を照射するインク硬化部５１、並びに、瓦９を撮像する撮像部５２を有する。なお、図２では、説明の便宜上、他の構成と比較してヘッド部３およびヘッド移動機構４を大きく図示している。

瓦搬送機構２は、ヘッド部３の下方にて瓦９を保持しつつ移動する第１コンベヤ２１、インク硬化部５１および撮像部５２の下方にて瓦９を移動する第２コンベヤ２２、並びに、第１コンベヤ２１から第２コンベヤへと瓦９を移載する移載ロボット２３を有する。第１コンベヤ２１は、曲面である瓦９の表面におよそ倣う所定の曲線に沿って配列された複数のベルトローラ２１１、および、複数のベルトローラ２１１に外接して設けられる１つの環状のベルト２１２を有し、図示省略のモータによりベルトローラ２１１が回転することにより、滑らないようにベルト２１２上に保持された瓦９が所定の曲線に沿って図２中の（＋Ｘ）側へと移動する。移載ロボット２３は、第１コンベヤ２１上において（＋Ｘ）側へと移動した瓦９をメカニカルチャックにて保持しつつ持ち上げて第２コンベヤ２２上へと移載し、第２コンベヤ２２により瓦９が（＋Ｘ）方向へとさらに搬送される。

ヘッド部３は、インクジェット方式のノズル部３１を有し、ノズル部３１にはインクの微小液滴を瓦９に向けて吐出する複数の吐出口がＸ方向に所定のピッチにて配列形成されている。また、ノズル部３１には図示省略のインク供給部が接続されており、インク供給部からノズル部３１にインクが適宜供給される。ノズル部３１の（＋Ｙ）側および（−Ｙ）側の各側面には、紫外線（以下、単に「光」と呼ぶ）を出射する光源ユニット３２１に接続された補助硬化部３２が取り付けられ、各吐出口に対応する光のスポットを瓦９上に形成する。

ノズル部３１は、瓦９とは反対側において支持部３３に固定されており、支持部３３によりノズル部３１が瓦９に対して進退可能（すなわち、図２中のＺ方向に移動可能）に支持される。また、ノズル部３１の（−Ｘ）側の側面には、ローラ３４がＸ軸に平行な中心軸を中心として回転可能に取り付けられる。ヘッド部３では、ノズル部３１が瓦９上に位置する際にはローラ３４およびノズル部３１の自重によりローラ３４が瓦９の表面に当接する。

ヘッド移動機構４は、ヘッド部３をＹ方向に移動するＹ方向移動機構４１、および、Ｘ方向に微小に移動するＸ方向移動機構４２を有する。Ｙ方向移動機構４１はモータ４１１にボールねじ（図示省略）が接続され、モータ４１１が回転することにより、ヘッド部３がＹ方向に移動する。Ｘ方向移動機構４２もＹ方向移動機構４１と同様の構成となっており、ボールねじに接続されたモータ４２１が微小角度だけ回転することにより、Ｙ方向移動機構４１がＸ方向に微小に移動する。

また、ヘッド部３の下方に位置する瓦９の（−Ｙ）側には、瓦９の表面からおよそ連続する面を形成するローラ待避部４３ａが設けられる。印刷装置１２では、ヘッド部３がＹ方向移動機構４１により瓦９に対して主走査方向（Ｙ方向）に移動する際にはローラ３４は瓦９の表面上を転がって移動し、瓦９が第１コンベヤ２１により副走査方向（Ｘ方向）に移動する際にはローラ３４はローラ待避部４３ａ上に停止して瓦９上から待避する。すなわち、ヘッド移動機構４では、Ｙ方向移動機構４１がヘッド部３を瓦９の表面に沿って瓦９に対して相対的に主走査方向に移動する機構となっており、ローラ３４が、吐出口と瓦９との間の距離を一定に保つ機構となっている。

インク硬化部５１は紫外線（光）を出射するランプ５１１を有し、ランプ５１１から出射された光は、第２コンベヤ２２上において下方に位置する瓦９に照射される。また、撮像部５２には、それぞれが光学系を有する２つの撮像デバイス５２１が設けられ、各撮像デバイス５２１によりインク硬化部５１を通過した瓦９が撮像されて瓦９の画像データが取得され、サーバ１１へと出力される。なお、撮像部５２には、１つの撮像デバイス５２１のみが設けられてもよい。

印刷装置１２は、さらに、寄進者の名前を示す名前データ６１を受け付ける名前受付部６、および、名前受付部６から名前データ６１が入力されるとともに印刷装置１２の各構成の制御を担う制御部７を有する。

名前受付部６は、具体的には、各種演算処理を行うＣＰＵや各種情報を記憶するメモリ、固定ディスク等により構成されたコンピュータに、用紙上に描かれた画像を読み取って画像データを取得するスキャナが接続された構成となっている。名前受付部６では、実際に寄進者の名前が記入された（例えば、自己の筆跡にて書かれた）所定のラベル（以下、「瓦記名ラベル」という。）の一部がスキャナにて読み取られ、寄進者が記入した名前（文字のみならず、梵字やロゴが含まれてもよい。）の画像データが取得される。そして、寄進者の名前や他の情報に関連付けられた上で名前データ６１として受け付けられ、名前データ６１の集合である名前データベース６１０が生成されて固定ディスク等に記憶される。

制御部７は、名前受付部６から名前データ６１が入力される版下データ生成部７１、ヘッド部３の制御を行うヘッド制御部７２、および、瓦搬送機構２およびヘッド移動機構４の動作を制御する動作制御部７３を有する。版下データ生成部７１では名前データ６１から各瓦９に対するラスタイメージである版下データ７１１が生成され、後述する印刷処理においてヘッド制御部７２によるヘッド部３のインク吐出制御、並びに、動作制御部７３によるヘッド部３および瓦９の移動制御に利用される。なお、名前受付部６や制御部７には図示省略の表示部および入力部も設けられ、名前データ６１の入力や各種設定がＧＵＩ（Graphical User Interface）により容易に操作可能とされている。

サーバ１１は各種情報を記憶する固定ディスク１１１、ＣＰＵやメモリ等により実現される機能である画像送出部１１２、および、図１のクライアント８１との間で通信網８を介して情報の受け渡しを行う通信部１１３を有する。サーバ１１では、撮像部５２から入力される１つの瓦９に対する２つの画像データが１つの瓦画像データ１１０として取り扱われ、固定ディスク１１１に記憶される。画像送出部１１２は、クライアント８１からの要求信号に応じて瓦画像データ１１０を固定ディスク１１１から読み出し、通信部１１３を介してクライアント８１へと送出する。

図３は、瓦記名システム１による瓦９に記名を行う処理の流れを示す図である。瓦記名システム１では、まず、名前受付部６において全国の寄進者から郵送された瓦記名ラベルがスキャナにより読み取られ、寄進者の名前が記入された所定の部分の画像データが名前データ６１として受け付けられる（ステップＳ１１）。

また、瓦記名ラベルには寄進者が属する末寺である寺院・教会を示す番号が記載されており、この番号はスキャナにより取得された画像データから専用のソフトウェア（いわゆる、ＯＣＲ（Optical Character Reader））を利用してテキストデータとして読み取られ、分類コードとして取得される。さらに、操作者により寄進者の名前（ここでは主に、氏名または名称）が名前受付部６のコンピュータのキーボードやマウスを介して入力され、全ての名前データ６１のそれぞれに寄進者の名前が関連付けられるとともに、寄進者の分類（すなわち、所属する末寺）を示す分類コードが付与される。

名前受付部６では既に生成されている名前データベース６１０が、新たな名前データ６１が受け付けられる毎に順次更新される。名前データベース６１０の更新が完了すると、版下データ生成部７１が分類コードを参照して名前データベース６１０内の名前データ６１を末寺ごとに分類し、同一の末寺に属す複数の寄進者（例えば、１２〜１８人の寄進者）の名前を含む版下データ７１１が各瓦９に対して生成される（ステップＳ１２）。なお、各瓦９に対する版下データ７１１は可能な限り同一の末寺に属す複数の寄進者の名前のみにより構成されるが、１つの瓦９に記名される同一の末寺に属す寄進者の名前の数が一定数以下の場合には、版下データ７１１には異なる末寺に属す寄進者の名前が加えられる。

そして、版下データ７１１に基づいてヘッド部３を瓦９に対して相対的に移動しつつインクが瓦９に向けて順次吐出され、続いて、インク硬化部５１により瓦９上に付着したインクが硬化されることにより、寄進者の名前が瓦９に印刷される（ステップＳ１３）。なお、ステップＳ１３における処理については、瓦記名システム１の全体の処理の説明後に詳述する。

印刷後の瓦９は、第２コンベヤ２２により撮像部５２の下方へと移動し、撮像部５２により名前が記名された瓦９が撮像されて瓦の画像データが取得される（ステップＳ１４）。瓦の画像データはサーバ１１に出力され、その瓦９に記名された複数の寄進者のそれぞれの名前に関連付けて瓦画像データ１１０として固定ディスク１１１に記憶される。瓦９は第２コンベヤ２２により（＋Ｘ）方向へとさらに移動し、第２コンベヤ２２の端部において取り出されて所定のパレット上に載置され、寺院に属する建物の建築や修復に利用される。

瓦画像データ１１０が固定ディスク１１１に記憶されると、例えば、寄進者が端末であるクライアント８１をブラウザを介して操作することにより、自己の名前が記名された瓦９の画像データの配信の要求信号が生成され、クライアント８１から通信網８を介してサーバ１１へと送信されて要求信号が受け付けられる（ステップＳ１５）。

サーバ１１では、画像送出部１１２によりクライアント８１からの要求信号に従って、その寄進者の名前に関連付けられた記名後の瓦９の画像データ（すなわち、瓦画像データ１１０）が固定ディスク１１１から読み出され、通信部１１３を介してクライアント８１へと送出される（ステップＳ１６）。そして、クライアント８１において通信網８を介して瓦画像データ１１０が受信され、寄進者が、自己の名前が自己の筆跡にて記名された瓦９の画像を閲覧することができ、これにより、寄進者は満足感を得ることができる。なお、瓦記名システム１では、瓦画像データ１１０が示す画像が外部の機器（例えば、プリンタ）により印刷され、印刷物が寄進者に郵送されてもよい。

以上のように、瓦記名システム１では、寄進者の名前を示す名前データ６１が受け付けられて各瓦９に対する版下データ７１１が生成され、版下データ７１１に基づいて瓦９に寄進者の名前が記名される。これにより、多くの作業者が手書きにて長時間を要して瓦に記名することが不要になるとともに寄進者の名前の記名漏れ等が防止され、瓦９への記名を容易かつ確実に行うことができる。また、瓦記名システム１では名前受付部６により複数の名前データ６１が受け付けられ、版下データ生成部７１において同一分類に属す２以上の寄進者の名前を含む版下データ７１１が生成されるため、手作業による煩雑な分類作業を行うことなく同一分類に属す２以上の寄進者の名前を１つの瓦９に印刷することができる。

図４は、図３中のステップＳ１３において印刷装置１２が瓦９に印刷を行う動作の流れを示す図である。印刷が行われる際には、まず、操作者が印刷装置１２に備え付けられた移載用バランサ１２１を操作することにより、先端に設けられるメカニカルチャックによりパレット内に収納された瓦９が保持されて第１コンベヤ２１の（−Ｘ）側へと移動し、第１コンベヤ２１上へと載置される（すなわち、第１コンベヤ２１上に瓦９がロードされる）。そして、第１コンベヤ２１により瓦９が（＋Ｘ）側に移動し、瓦９が所定の印刷開始位置にセットされる（ステップＳ２１）。

続いて、補助硬化部３２からの光の出射が開始され（ステップＳ２２）、動作制御部７３およびヘッド制御部７２により主走査におけるヘッド部３の移動制御および吐出制御が行われる（ステップＳ２３）。具体的には、Ｙ方向移動機構４１によりヘッド部３がローラ待避部４３ａ上から（＋Ｙ）方向に移動を開始し、ヘッド部３の主走査方向への往復移動に同期しつつ版下データ７１１に基づいてヘッド部３からのインクの吐出が制御される。

図５は、ヘッド部３を移動しつつインクを吐出する様子を説明するための図であり、ノズル部３１の下部を（−Ｘ）側から（＋Ｘ）方向を向いて見た様子を示す図である。図５に示すように印刷装置１２では、瓦９の表面にある微小突出部の影響を受けずに、一定の押圧力によりヘッド部３と瓦９の表面との間の距離を一定に保つことができる程度の硬さを持つ材質のローラ３４が曲面である瓦９の表面に当接して転がるため、ヘッド部３の吐出口３１１と瓦９との間の距離を（ほぼ）一定に保ってヘッド部３を瓦９に対して（＋Ｙ）方向に移動しつつインクジェット方式にて吐出口３１１からインクの微小液滴が瓦９に向けて順次吐出される。そして、ヘッド部３の進行方向に対して後側（（−Ｙ）側）に位置する補助硬化部３２により、瓦９上に付着した直後のインク９１に光が順次照射され、インク９１が仮硬化する。このとき、補助硬化部３２は吐出口３１１近傍に光を照射しない位置に配置されるため、吐出口３１１近傍のインクが硬化して吐出口３１１が詰まることが防止される。

ヘッド部３が主走査の往路における停止位置（すなわち、瓦９の（＋Ｙ）側の端部）に到達すると、Ｘ方向移動機構４２によりヘッド部３が吐出口３１１のＸ方向に関するピッチの半分の距離だけ（−Ｘ）方向に微小に移動し、続いて、ヘッド部３が（−Ｙ）方向に移動を開始する。なお、Ｘ方向への移動は非常に微小であるため、この移動によりローラ３４と瓦９との間に滑りが生じることはなく、ノズル部３１とローラ３４との間に生じるずれはローラ３４の支持部等のいわゆるあそびに吸収される。

主走査の復路においても同様に、吐出口３１１からインクの微小液滴が瓦９に向けて順次吐出され、瓦９上に吐出されたインク９１に、ヘッド部３の進行方向に対して後側（（＋Ｙ）側）に位置する補助硬化部３２により光が照射される。そして、ヘッド部３が主走査の復路における吐出停止位置まで到達してヘッド部３の吐出制御が停止され、さらに、ローラ待避部４３ａ上まで移動してヘッド部３の主走査方向の移動制御が停止される。続いて、瓦９が第１コンベヤ２１により（＋Ｘ）側に所定の距離だけ副走査し（ステップＳ２４，Ｓ２５）、ヘッド部３の移動制御および吐出制御が繰り返される（ステップＳ２３）。

このように、印刷装置１２では、ヘッド部３の主走査の往路と復路との間にヘッド部３がＸ方向移動機構４２により吐出口３１１のＸ方向のピッチの半分だけ副走査方向に微小に移動し、さらに、ヘッド部３が主走査方向に１往復するごとに瓦９が第１コンベヤ２１により所定の距離だけ副走査方向に移動する。すなわち、第１コンベヤ２１によりヘッド部３が瓦９に対して副走査方向に相対的に移動し、Ｘ方向移動機構４２による副走査方向への移動は補助的に行われる。なお、Ｘ方向移動機構４２による副走査方向へのヘッド部３の移動は、主走査が行われる毎に繰り返されて１枚の瓦９への印刷が終了した時点でＸ方向移動機構４２が最初の状態に戻されてもよく、主走査が行われる毎にＸ方向移動機構４２が元の状態に戻されてもよい。また、印刷装置１２では、ヘッド部３が主走査方向に複数回往復してノズルのピッチ間への吐出が行われ、その後、瓦９が副走査方向に移動してもよい。

以上の動作が繰り返され（ステップＳ２３〜Ｓ２５）、版下データ７１１に対応する瓦９上の全ての領域に対するインクの吐出（および、インク９１の仮硬化）が終了すると（ステップＳ２４）、補助硬化部３２からの光の出射が停止される（ステップＳ２６）。そして、瓦９は第１コンベヤ２１により（＋Ｘ）側へとさらに移動し、移載ロボット２３により第２コンベヤ２２上へと移載される（すなわち、第１コンベヤ２１上から瓦９がアンロードされる）。

第２コンベヤ２２上の瓦９は（＋Ｘ）方向へと搬送され、瓦９がインク硬化部５１を通過する際に常時点灯しているランプ５１１からの光が瓦９に付着したインク９１に再度照射され（ステップＳ２７）、瓦９上のインク９１が硬化する。すなわち、印刷装置１２では、瓦９上に付着したインク９１は補助硬化部３２により仮硬化した後、インク硬化部５１により本硬化する。なお、印刷装置１２では、ヘッド部３による瓦９上へのインクの吐出および仮硬化と、インク硬化部５１によるインク９１の本硬化とが異なる瓦９に対して並行して行われる。

このようにして、印刷装置１２では寄進者の名前が瓦９上に、例えば、作業者が手書きにて記名する場合の１０倍の処理速度（毎時約４０枚）にて高速に、かつ、３００ｄｐｉ（dot per inch）程度の解像度にて鮮明に印刷することが実現される。

以上のように、印刷装置１２では、ローラ３４を有するヘッド移動機構４によりヘッド部３の吐出口３１１と瓦９との間の距離を容易に一定に保ちつつヘッド部３が瓦９に対して主走査方向に移動し、インクの微小液滴が瓦９上に吐出される。そして、瓦９上に付着した直後のインク９１に補助硬化部３２から光が照射されてインク９１が仮硬化され、その後、インク硬化部５１から光がさらに照射されてインク９１が本硬化する。これにより、印刷装置１２では、インクが滲みやすい特殊な表面処理が施されるとともに曲面を有する瓦９上であっても、インク９１が滲むことなく適切に印刷を行うことができる。また、印刷装置１２では、スクリーン印刷方式のようにフィルムやスクリーン等の廃材が生じることなく印刷を行うことができ、環境への負荷を軽減することができる。

図６は、他の例に係る瓦記名システム１ａを示す図である。図６の瓦記名システム１ａでは、図２に示す２つの印刷装置１２が並列に設けられ、名前受付部６が２つの印刷装置１２の間で共有される。

図６の瓦記名システム１ａでは、１つの名前受付部６から２つの制御部７のそれぞれへと異なる複数の名前データ６１が入力され、２つの印刷装置１２において版下データ７１１がそれぞれ生成されて瓦９上に記名が行われる。そして、各撮像部５２にて記名後の瓦９が撮像され、取得された画像データが１つのサーバ１１に入力されて瓦画像データ１１０として記憶される。これにより、図６の瓦記名システム１ａでは図２の瓦記名システム１の簡単な拡張により、より多くの瓦９に記名を行い、瓦画像データ１１０を取得することが可能となる。

図７は、他の例に係る印刷装置１２ａの一部を示す図である。図７の印刷装置１２ａでは、図２の印刷装置１２と比較して、ローラ３４およびローラ待避部４３ａが取り除かれ、瓦９の表面の高さを検出する距離検出部３５が設けられるとともに、支持部３３がモータを有する進退機構３３ａとされる点で相違する。他の構成は図２と同様であり同符号を付している。

距離検出部３５は、半導体レーザからのレーザ光を瓦９に向けて出射する発光部、瓦９上のレーザ光のスポットを撮像するカメラ、および、カメラにより取得される画像中のスポットの位置から三角測量によりスポットの高さ（すなわち、インク吐出位置における瓦９の表面の高さ）を求める演算部を有する。なお、距離検出部３５は非接触にて瓦９の表面の高さを測定することができるのであれば他のどのような手法が用いられてもよく、例えば、ズームレンズを備えたカメラのオートフォーカス機能を利用して瓦９の表面の高さが測定されてもよい。

ノズル部３１を主走査しつつインクが吐出される際には、距離検出部３５からの信号に基づいて進退機構３３ａにより吐出口３１１と瓦９の表面との間の距離が一定に調整される。また、図５に示すヘッド部３の場合と同様に吐出直後のインクには補助硬化部３２から光が照射されて仮硬化が順次施される。これにより、印刷装置１２ａでは、ヘッド部３の主走査に応じて、吐出口３１１と瓦９の表面との間の距離が一定に調整されつつインクの吐出および光照射が行われ、瓦９上に寄進者の名前を滲みなく適切に印刷することができる。

図８は印刷装置のさらに他の例を示す正面図であり、図９は側面図である。図８および図９に示す印刷装置１２ｂでは、瓦９に吐出された光硬化性のインクの仮硬化および本硬化が行われる。したがって、印刷装置１２ｂが図２に示す瓦記名システム１に利用される際には、瓦記名システム１からインク硬化部５１が省略される。

印刷装置１２ｂでは、瓦移動機構２４のステージ２４１に瓦９が載置されて保持され、ステージ２４１が主走査方向（図９における左方向）に移動することにより、略円筒面状の瓦９が長手方向（瓦９を円筒面の一部とみなしたときの中心線方向）に移動する。ステージ２４１の上方には、瓦９に向けてインクジェット方式にて光硬化性のインクの微小液滴を吐出するヘッド部３が配置され、ヘッド部３はヘッド昇降機構４３に取り付けられる。さらに、ヘッド昇降機構４３は副走査機構４４に取り付けられており、副走査機構４４によりヘッド昇降機構４３およびヘッド部３が図８中の左右に二点差線にて描くように瓦９の表面に沿って回動する。

また、図９に示すように印刷時の瓦９に対する相対的なヘッド部３の移動方向（図９における右方向）に関してヘッド部３の後側（左側）には瓦９上に付着したインクに紫外線（光）を照射する光照射部４５が設けられ（図８において図示省略）、光照射部４５は支持部４５１を介して副走査機構４４に取り付けられる。すなわち、光照射部４５はヘッド部３に対して相対的に固定され、ヘッド部３と共に主走査方向に垂直な副走査方向へと移動する。なお、支持部４５１には下方に向かって伸びる遮光板４５２が取り付けられ、不要な光がヘッド部３に照射されることが防止される。

ヘッド昇降機構４３は、図８および図９に示すように、シリンダ４３１、ガイド機構４３２およびガイド板４３３を備え、シリンダ４３１が伸縮することにより、ガイド機構４３２の移動体に取り付けられたガイド板４３３が昇降する。これにより、ガイド板４３３の下端に取り付けられたヘッド部３が昇降し、瓦９に対して進退可能とされる。

副走査機構４４は、図９に示すように装置本体の所定箇所に固定されると共に上方に凸となる円弧状のガイドレール４４１を有し、ガイドレール４４１に組み合わされた移動体には図８に示す扇状のスライド板４４２が固定される。スライド板４４２の上端はギアとなっており、図９に示すようにモータ４４３に取り付けられたピニオンギアと噛み合うことにより、ラックアンドピニオン機構が構成される。そして、モータ４４３の回転により図８に示すようにスライド板４４２、ヘッド昇降機構４３、ヘッド部３および光照射部４５が円弧状のガイドレール４４１の曲線に沿って副走査方向に回動するように移動する。

光照射部４５は図９に示すように、紫外線を生成するとともにシャッタが内蔵された光源ユニット４５３に光ファイバを介して接続され、光の出射のＯＮ／ＯＦＦが制御可能とされる。また、光照射部４５の先端側にはヘッド部３による印字幅を跨ぐ幅の正方形または長方形の領域に光を集光させるレンズや絞り等が設けられる。

図１０および図１１はヘッド部３の背面図および側面図である。図１１に示すように、ヘッド部３はホルダ３６およびノズル部３７を有し、図１０および図１１に示すようにホルダ３６は主走査方向に平行な回動軸３６１を介してガイド板４３３に回動可能に支持され、ノズル部３７はホルダ３６に固定されてホルダ３６と共に回動可能とされる。ホルダ３６の下部には２つのローラ３６２が副走査方向に所定の距離を開けて回転可能に取り付けられる。２つのローラ３６２はノズル部３７による印字領域の両側に位置する。さらに、ガイド板４３３には左右に伸びる板バネ３６３が取り付けられ、図１０に示すように板バネ３６３の両端部が、ホルダ３６の両側にて上方に突出する突出部３６４に当接する。これにより、回動軸３６１を中心とするトルクの作用によりホルダ３６が回動しても、トルクが解除された後はホルダ３６およびノズル部３７が元の姿勢に自動的に戻る。なお、印刷位置が回動によりなるべく変化しないように回動軸３６１は可能な限り瓦９側に設けられることが好ましい。

次に、印刷装置１２ｂの動作について図１２の流れ図を参照しつつ説明する。図１２に示す動作は、瓦記名システム１の動作における図４に示す部分に対応する。

まず、瓦９がステージ２４１に載置され、ステージ２４１が図９中の右側へと移動し、さらに、図１３に示すように副走査機構４４によりヘッド部３が瓦９の中央からずれた位置に位置し、シリンダ４３１のロッドが繰り出されることにより、ヘッド部３の２つのローラ３６２が瓦９に当接する。シリンダ４３１によりヘッド部３は下方に向かって一定の力で押圧され、かつ、既述のようにホルダ３６およびノズル部３７は回動可能とされるため、２つのローラ３６２は確実に瓦９に当接する。以上の動作により、瓦９がヘッド部３に対して相対的に印刷開始位置にセットされる（ステップＳ３１）。そして、光照射部４５からの光の出射が開始され（ステップＳ３２）、ほぼ同時に瓦移動機構２４による瓦９の図９における左側への移動（すなわち、瓦９の表面に沿う主走査方向へのヘッド部３の相対移動）およびノズル部３７からのインクの吐出制御が開始される（ステップＳ３３）。

このとき、ヘッド部３の相対的な移動方向に関してヘッド部３の後側でヘッド部３と共に光照射部４５が瓦９に対して相対的に移動することとなり、吐出により瓦９上に付着した直後の（吐出から０．５秒以内の）インクの上を光照射部４５が通過し、インクは順次照射される光により容易に仮硬化され、時間と共にインクが滲んで印刷内容がぼけてしまうことが防止される。また、屋根瓦のような焼き物の場合、表面は微妙に歪んだ曲面となっているが、シリンダ４３１によるヘッド部３の瓦９への押圧により、ヘッド部３の移動途上においても２つのローラ３６２が瓦９の表面に当接してホルダ３６が適宜回動し、ノズル部３７と瓦９との間の距離が確実に一定に保持される。すなわち、回動軸３６１およびローラ３６２がノズル部３７の吐出口と瓦９との間の距離を一定に保つ機構となっている。なお、正確には、２つのローラ３６２の間における瓦９の曲率半径が変化するとノズル部３７と瓦９との間の距離が変化することになるが、インクジェット式の印刷ではノズル部３７と瓦９との間の距離の若干の変化は問題とはならない。

ヘッド部３が瓦９の末端部まで相対的に移動し、さらに最後に吐出したインクにも光が照射されるように瓦９が移動すると、ヘッド部３が上昇し、印刷時の移動方向とは反対側へと印刷時より遅い速度でステージ２４１が移動する（ステップＳ３４）。このとき、光照射部４５はヘッド部３と共に瓦９に対して相対的に逆方向に移動し、インクの吐出は一時的に停止されるが光照射部４５から光の出射は継続され、瓦９上のインクには十分な光が再度照射されてインクの本硬化が行われる。

ヘッド部３が瓦９に対して相対的に主走査の開始位置まで戻ると、ステージ２４１の移動および光の出射が停止され、副走査機構４４によりヘッド部３が瓦９の表面に沿いつつ副走査方向に移動し、ヘッド部３が下降して瓦９に当接し、次の主走査の開始位置に位置する（ステップＳ３６）。以後、瓦９全体への印刷が完了するまでステップＳ３２〜Ｓ３６が繰り返され（ステップＳ３５）、全ての印刷が完了すると、ヘッド部３が瓦９から離れた状態で瓦９がステージ２４１からの搬出される。

以上のように、印刷装置１２ｂでは、ヘッド昇降機構４３によりノズル部３７が瓦９の表面に沿うように昇降可能とされると共に主走査方向を向く軸を中心に回動も可能とされる。これにより、主走査方向への印刷が繰り返し行われる際の各主走査においてインクの吐出口と瓦９の表面との間の距離を一定に保つことが実現され、インクジェット方式において濃度や印字の大きさ等を安定させつつ印刷することが実現される。

また、印刷直後に（時間を要する本硬化をせずに）できるだけ速やかに最小限の光を照射して仮硬化のみを行うことにより、インクの滲みを適切に防止することができ、鮮明な印刷を行うことができる。さらに、仮に、仮硬化を経由せずに一度にインクを本硬化させるには多くの光量が必要となって光源やその他の関連する機構が大型化してしまうが、印刷装置１２ｂではヘッド部３の主走査の往路においてインクの仮硬化を行い、復路で同じ光源を用いて時間をかけて本硬化を行うことにより、光源等の小型化および装置構造の簡素化が実現される。

以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。

図２に示す瓦記名システム１では、瓦９をヘッド部３に対してＸ方向に移動する第１コンベヤ２１が設けられるが、印刷装置では、図１４および図１５に示すように、瓦９が固定されて保持されるとともに、ヘッド部３およびＹ方向移動機構４１を所定の曲線に沿ってＸ方向に関して瓦９の全体に亘って移動するＸ方向移動機構４２ａが設けられ、ヘッド部３がＸ方向およびＹ方向（副走査方向および主走査方向）に走査しつつ、ローラ３４が瓦９の表面に当接することによりヘッド部３の吐出口３１１（図１４参照）と瓦９の表面との間の距離が一定に保たれて瓦９上に印刷が行われてもよい。また、ヘッド部３が固定されて、瓦９を図２中のＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向に移動する機構が設けられてもよい。すなわち、ヘッド部３の吐出口３１１と瓦９との間の距離が一定に保たれてヘッド部３が瓦９に対して相対的に移動するのであれば、移動機構はいかなるものであってもよい。

印刷装置１２では、補助硬化部３２またはインク硬化部５１の一方により、瓦９上に付着したインク９１に光を照射してインク９１を硬化させてもよい。また、瓦９は第１コンベヤ２１または第２コンベヤ２２上に載置されて保持されるが、瓦９は他の手法により保持されてもよく、例えば、瓦９の端部を把持する保持部が設けられてもよい。

図２の印刷装置１２では、瓦９の移動時にローラ３４が瓦９上から待避するローラ待避部４３ａが設けられるが、図２の印刷装置１２においても、図７の印刷装置１２ａの進退機構３３ａが設けられ、瓦９の移動時にローラ３４が瓦９上から持ち上げられて待避してもよい。

瓦９は、必ずしも寺院に用いられるものである必要はなく、印刷装置では様々な種類の瓦に印刷を行うことができる。また、印刷される内容も、寄進者の名前に限定されない。

通信網に接続されたサーバおよびクライアントを示す図である。 瓦記名システムの構成を示す図である。 瓦に記名を行う処理の流れを示す図である。 瓦に印刷を行う動作の流れを示す図である。 ヘッド部を移動しつつインクを吐出する様子を説明するための図である。 瓦記名システムの他の例を示す図である。 印刷装置の他の例を示す図である。 印刷装置のさらに他の例を示す正面図である。 印刷装置のさらに他の例を示す側面図である。 ヘッド部の背面図である。 ヘッド部の側面図である。 印刷装置の動作の流れを示す図である。 印刷装置の正面図である。 印刷装置のさらに他の例を示す図である。 印刷装置のさらに他の例を示す図である。

符号の説明

３ ヘッド部
４ ヘッド移動機構
９ 瓦
１２，１２ａ，１２ｂ 印刷装置
２１ 第１コンベヤ
２４ 瓦移動機構
３２ 補助硬化部
３４，３６２ ローラ
４１ Ｙ方向移動機構
４２，４２ａ Ｘ方向移動機構
４４ 副走査機構
４５ 光照射部
５１ インク硬化部
９１ インク
２１２ ベルト
３１１ 吐出口
３６１ 回動軸
Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２，Ｓ３２〜Ｓ３４ ステップ

Claims (8)

1. 瓦に印刷を行う印刷装置であって、
   瓦を保持する保持部と、
   インクジェット方式にて光硬化性のインクの微小液滴を瓦に向けて吐出する吐出口を有するヘッド部と、
   瓦上に付着したインクに光を照射する光照射部と、
   前記ヘッド部を瓦の表面に沿って前記瓦に対して相対的に移動する移動機構と、
   前記吐出口と瓦との間の距離を一定に保つ距離保持機構と、
   を備えることを特徴とする印刷装置。
2. 請求項１に記載の印刷装置であって、
   前記距離保持機構が、曲面である瓦の表面に当接することにより前記ヘッド部の前記吐出口と前記瓦との間の距離を一定に保つ当接部を有することを特徴とする印刷装置。
3. 請求項２に記載の印刷装置であって、
   前記距離保持機構が、移動方向に平行な軸を中心に前記ヘッド部を回動させる回動機構をさらに有し、
   前記当接部が、前記移動方向に対して垂直な方向に所定の距離を開けて配置された２つのローラを有し、
   前記回動機構が、前記２つのローラの瓦の表面への当接に従って前記ヘッド部を回動させることを特徴とする印刷装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の印刷装置であって、
   相対的な移動方向に関して前記ヘッド部の後側において、前記光照射部が前記ヘッド部に対して相対的に固定されることを特徴とする印刷装置。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の印刷装置であって、
   前記移動機構が、前記ヘッド部を瓦に対して主走査方向に相対的に移動する主走査機構と、副走査方向に相対的に移動する副走査機構とを備え、
   前記副走査機構が、前記ヘッド部または前記保持部に保持された瓦を曲線に沿って移動することを特徴とする印刷装置。
6. 瓦に印刷を行う印刷方法であって、
   ヘッド部の吐出口と瓦との間の距離を一定に保って前記ヘッド部を前記瓦に対して相対的に移動しつつインクジェット方式にて前記吐出口から光硬化性のインクの微小液滴を前記瓦に向けて順次吐出する吐出工程と、
   前記瓦上に付着したインクに光を順次照射する光照射工程と、
   を備えることを特徴とする印刷方法。
7. 請求項６に記載の印刷方法であって、
   前記光照射工程が、
   前記瓦上に付着した直後の前記インクに光を順次照射する仮硬化工程と、
   前記インクに再度光を照射する本硬化工程と、
   を有することを特徴とする印刷方法。
8. 請求項７に記載の印刷方法であって、
   前記仮硬化工程において、相対的な移動方向の後側で前記ヘッド部と共に移動する光照射部から光の照射が行われ、
   前記本硬化工程において、前記光照射部が光を出射しつつ前記移動方向とは反対側に前記ヘッド部と共に相対的に移動することを特徴とする印刷方法。

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