JP4641247B2

JP4641247B2 - 塗装装置

Info

Publication number: JP4641247B2
Application number: JP2005317258A
Authority: JP
Inventors: 善紀萩本; 博文山中; 光輝徳田; 謙二長; 延雄橘; 文明出雲
Original assignee: Kubota Matsushitadenko Exterior Works Ltd; KMEW Co Ltd
Current assignee: KMEW Co Ltd
Priority date: 2005-10-31
Filing date: 2005-10-31
Publication date: 2011-03-02
Anticipated expiration: 2025-10-31
Also published as: JP2007117961A

Description

本発明は、建築板等の基材のインクジェット塗装を施す塗装装置に関するものである。

従来、無機質板等で形成される建築板等の基材１に塗装を施すにあたっては、塗装装置として、基材１の塗装面（意匠面）に向かってインクジェット方式にて塗装ヘッド３からインクを噴射するものが提案されている（たとえば特許文献１参照）。

特許文献１に記載された塗装装置は、建築板を所定のラインに沿って搬送する搬送手段を備え、搬送手段のラインの途中に塗装ヘッド３を設けることにより、塗装ヘッド３を通過する建築板の塗装面が所望のデザインに塗装されるようにしてある。

このようなインクジェット方式にて基材１の塗装を行うにあたっては、基材１に付与する意匠模様に応じて各塗装ヘッド３における特定のノズルからインクが噴射されるため、長時間インクの噴射を行わないノズルが存在することとなる。このようにインクの噴射を行わないノズルでは、インクの増粘や微細気泡の発生等が生じ、基材１に付与する意匠模様を変更した際にこのノズルからインクを噴射する場合、噴射されるインクの量が減少或いは噴射されなくなったり、噴射方向が偏向したりするなどの噴射不良が生じ、基材１に付与される意匠模様に不良が発生する原因となってしまう。

そこで、一定時間ごとに塗装ヘッド３における全てのインクジェットノズルからインクを噴射（空撃ち）することにより増粘したインクを排出する必要があるが、インクの空撃ちの際に塗装装置における基材１の搬送経路２にインクが付着し、この搬送経路２を搬送される基材１を汚してしまうという問題がある。

ここで、紙等に対してインクジェット方式で記録するインクジェットプリンタ等では、塗装ヘッド３を搬送ベルトとは別個に設けられたインク受けまで移動させてインクの噴射を行ったり、搬送ベルト上の特定位置に移動させてインクを噴射した後、前記特定位置のクリーニングを行うことがなされている（特許文献２参照）。

しかし、建築板等の基材１に対してインクジェット方式で塗装を行う大型の設備では、塗装ヘッド３の位置を移動可能にしたりクリーニングのための設備を設けたりすると設備の大型化を招き、また空撃ちを行うための動作が煩雑化して生産効率も低下してしまうものであり、上記方式をそのまま大型のインクジェット方式の塗装設備に適用することは困難なものである。
特開２００５−７４６８６号公報特開２０００−２７２１１０号公報

本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、塗装ヘッドの空撃ちを行う際に塗装ヘッドを移動させたり基材の搬送経路のクリーニングを行ったりする必要がなく、生産性を低下させたり基材を汚したりすることなく塗装ヘッドの空撃ちを行うことができるインクジェット方式の塗装装置を提供することを目的とするものである。

本発明に係る塗装装置は、基材１を一方向に搬送する搬送手段と、前記搬送手段による基材１の搬送経路２に向けてインクジェット方式でインクを噴射する塗装ヘッド３とを備え、前記搬送経路２における塗装ヘッド３から噴射されるインクの到達位置よりもインクの噴射方向側に、前記到達位置に基材１が配置されていない状態で塗装ヘッド３から噴射されたインクを受け止める受け部材４を配設して成ることを特徴とする。

これにより、上記搬送経路２を搬送される基材１に対して塗装ヘッド３からインクを噴射することで基材１に対して塗装を施すことができ、また、この搬送経路２におけるインクの到達位置に基材１が配置されていない状態で塗装ヘッド３からインクを噴射することで塗装ヘッド３におけるインクジェットノズルから増粘等したインクを排出し、これをインク受け手段にて受け止めることができる。

この塗装装置においては、上記搬送手段をベルトコンベア１１にて構成し、前記ベルトコンベア１１を構成する無端ベルト１４の移動経路が基材１の搬送経路２よりもインクの噴射方向側に凹入する凹入部分７を、上記受け部材４の配設位置に形成し、前記凹入部分の内側に上記受け部材４を配設することができる。

これにより、基材１の搬送を阻害することなく受け部材４の配置位置を確保することができる。

また、上記受け部材４は、その長手方向が搬送経路２と直交する方向と一致すると共にこの長手方向に沿って下り傾斜する樋状に形成することが好ましい。

これにより、受け部材４にて上記基材１の搬送経路２の幅方向の全長に亘ってインクを受け止めると共に受け部材４の基材１の搬送方向の寸法を小さくしてこの受け部材４を設けることにより基材１の搬送が阻害されることを防ぐことができ、更にこの受け部材４にて受け止めたインクを受け部材４の傾斜により流動させて移送し、再利用に供することができる。

また、上記受け部材４は、塗装ヘッド３に向けて開口する開口部５と、前記開口部５の開口縁から基材１の搬送方向の両側に向けて延出された遮蔽部６とを備えることも好ましい。

これにより、受け部材４内で飛び跳ねたインクを遮蔽部６にて遮蔽し、このインクが受け部材４から飛び出して基材１やその搬送経路２を汚すことを防止することができる。

また、上記受け部材４を、極性基導入のための酸処理又は過酸化物処理が施されたプラスチック製のものとすることも好ましい。

これにより、受け部材４にて受け止められたインクの流動性を向上してその移送性を高め、このインクを容易に再利用に供することができる。

本発明によれば、基材を搬送しながら塗装ヘッドからインクを噴射してインクジェット塗装を行う際に、塗装ヘッドの空撃ちを行うことにより塗装不良の発生を抑制することができ、また、この空撃ちの際には塗装ヘッドを移動させたり基材の搬送経路をクリーニングしたりする必要がなく、且つ基材やその搬送経路を汚したりすることなく、空撃ちされたインクを受け部材にて受けることができて、生産効率を落とすことなく空撃ちを行うことができるものであり、更にこの受け部材にて受け止められたインクを再利用に供することが可能となるものである。

以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。

図６に示す塗装装置の一例では、一方向に建築板等の基材１を搬送する搬送手段と、搬送手段にて搬送される基材１の搬送経路２に向けてインクジェット方式でインクを噴射する塗装ヘッド３を有する。

搬送手段は、基材１を導入する部分がロールコンベア１０で構成され、ロールコンベア１０の終点以降が基材１の位置ずれを生じ難いベルトコンベア１１（タイミングベルト）で構成される。図６の搬送手段は基材１を矢印Ａの方向に搬送する。基材１は、厚み方向の一面である塗装面を上側にして搬送手段に載置される。ロールコンベア１０は、基材１を幅方向の一方（図６（ａ）の下方）に寄せるように基材１の幅方向に対して傾斜しており、また、ベルトコンベア１１において基材１を導入する部分には基材１を幅方向の前記一方に押すプッシャー２０が配置されている。これにより、基材１は、塗装手段で塗装されるまでに幅方向の位置が揃えられることになる。

搬送手段による基材１の搬送経路２はロールコンベア１０とベルトコンベア１１の上面にて構成され、図示の例では２枚の基材１を並行して搬送しながら塗装できるようになっている。また、ロールコンベア１０における並列な搬送経路２の各上方に、塗装ヘッド３がそれぞれ配設されている。ここで、二つの搬送経路は近接配置されており、両搬送経路２に跨る形で基材１を載置するようにすれば、幅広の基材１を塗装することも可能である。この場合には、基材１は幅方向の半分ずつが各搬送経路２ごとに設けた各塗装ヘッド３によってそれぞれ塗装されることになる。

本実施形態では塗装ヘッド３としては、搬送経路２に沿ってイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色のインクをそれぞれ噴射する４台の塗装ヘッド３が設けられ、基材１のカラー塗装が可能となっている（図６では左端から順にイエロー、シアン、マゼンタ、ブラック）。各塗装ヘッド３は、それぞれ多数のノズルを有したノズルアレイ（図示せず）を備え、各色のインクをノズルアレイに供給するインクタンク（図示せず）に接続された構成を有する。ノズルアレイとしては、例えばピエゾ素子（図示せず）を使用してインクの液滴を各ノズルから噴射するものが設けられる。また、ノズルアレイにはインクの噴射の制御を行うノズル制御手段（図示せず）が接続されており、ノズル制御手段は、塗装のデザインのデータを有した塗装制御手段（図示せず）からのノズル制御信号を受けてインクを噴射させる。

ベルトコンベア１１は、平行並列に設けられた一対のロール支持部１２の間に一対の回転ロール１３を設け、この回転ロール１３間に無端ベルト１４を掛架して構成されている。また、二つの回転ロール１３間には、必要に応じて無端ベルト１４を支持する支持ロール１５がロール支持部１２の間に設けられる。このベルトコンベア１１では、その上面が基材１の搬送経路２となっており、無端ベルト１４は二つの搬送経路２にごとにそれぞれ設けられている。塗装ヘッド３はこのベルトコンベア１１の各搬送経路２の上方に、基材１の搬送方向に並んで配設されている。

上記搬送経路２の下方には、各塗装ヘッド３から噴射されるインクの到達位置に、それぞれ受け部材４が配設されている。この受け部材２の構成を図１〜５に示す。

図示の例では、無端ベルト１４における各塗装ヘッド３からのインクの到達位置（各塗装ヘッド３の下方位置）では、二つの支持ロール１５の間の下方に折返しロール１６が配設されており、この折返しロール１６に掛け支えられることにより、インクの到達位置で無端ベルト１４の移動経路が基材１の搬送経路２よりも下方（インクの噴射方向）へ凹入するようになっている。そして、受け部材４は前記無端ベルト１４の移動経路が凹入する部分の内側に配設されている。かかる構成の受け部材４が、各塗装ヘッド３からのインクの到達位置にそれぞれ設けられている。

受け部材４は図示の例では搬送経路２における基材１の搬送方向と直交する方向に長い樋状の部材にて構成されている。この受け部材４の開口部５は上方に向けて開放され、受け部材４の上方に配置されている塗装ヘッド３からインクが噴射された際に、このインクが全て前記開口部５を通過して受け部材４にて受け止められるようになっている。

この受け部材４の長手方向の両端は、図３，４に示すように、それぞれロール支持部１２の内側面に設けられた支持部１７にて支持されている。この支持部１７は、図示の例では受け部材４の外形形状に沿った凹入部１８を有する板状の部材にて形成され、これがロール支持部１２の内側面に添設されている。そして、受け部材４の端部は前記凹入部１８に嵌合されて支持されるようになっている。

また、一方のロール支持部１２には、上記支持部１７の凹入部１８と合致する位置にインク取出口１９が設けられており、受け部材４にて受け止められたインクがこのインク取出口１９を通って排出されるようになっている。また、インク取出口１９は受け部材４自体に、その長手方向の一方の端部の下方に開口して設けても良い。このようなインク取出口１９から排出されるインクは、適宜の流路を経由して回収槽（図示せず）に貯留し、この回収したインクを再利用可能とすることができる。また、このとき、図３に示すように、受け部材４をその長手方向に沿って、インク取出口１９が形成されている側に向けて下り傾斜するように形成すると、受け部材４によって受け止められたインクを前記傾斜に沿って流動させて前記インク取出口１９から排出することができる。この受け部材４の水平面からの傾斜角度θは、例えば１°〜４５°、好ましくは３°〜２０°とすることができる。

上記受け部材４の断面形状は、塗装ヘッド３から噴射されるインクを受け止めることができれば適宜の形状とすることができ、例えば図５（ａ）に示すような断面Ｕ字状、図５（ｂ）に示すような断面Ｖ字状、図５（ｃ）に示すような断面半円周状等に形成することができる。

また、この受け部材４には、その開口部５に向けて基材１の搬送方向から延出する遮蔽部６を有する形状とすることもできる。例えば図５（ｄ）に示すように、受け部材４を円筒形の外周面の一部をスリット状に切り欠いて開口部５を形成した形状（断面Ｃ字状）とすると、開口部５の、基材１の方向の両側には、開口部５に向けて湾曲しながら延出される遮蔽部６が形成される。このようにすると、受け部材４の内部の空間の上方が、開口部５を形成した部分を除き遮蔽部６にて遮蔽されるため、受け部材４にてインクが受け止められた際にこのインクの飛び跳ねが生じてもこのインクを遮蔽部６にて遮蔽し、開口部５から外部へのインクの飛び出しを抑制することができる。

また、この受け部材４の内面を適宜の凹凸状に形成することも好ましい。この場合、受け部材４の内側に噴射されたインクがその内面に到達して飛び跳ねても、その跳ね方向を種々の方向に拡散させることができ、飛び跳ねたインクが開口部５から外部へ飛び出すことを防止することができるものである。

この受け部材４は適宜の材質にて形成することができるが、例えばアクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、ポリスチレン、スチレン−ブタジエン樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂、エチレン−プロピレンゴム、ポリメチルペンテン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、液晶ポリマー等のプラスチック材料にて形成することができ、これらは単独で、或いは複数種を組み合わせて使用することができる。また、これらのプラスチック材料中には、必要に応じて有機又は無機の充填材を含有させることができ、例えばシリカ、カーボンブラック、酸化チタン、黒鉛、硫化モリブデン、フッ素含有樹脂、クレー、タルク、珪酸塩、炭酸塩等を、一種又は二種以上を組み合わせて、含有させることができる。充填材の含有量は特に制限されないが、２０〜８０重量％の範囲とすることができる。

また、このようにプラスチック材料にて受け部材４を形成する場合、その表面に、酸処理又は過酸化物処理によりその表面に極性基を導入することが好ましい。この場合、受け部材４とインクとの濡れ性を向上して受け部材４におけるインクの流れ性を向上し、この受け部材４からのインクの回収を容易にすることができる。

酸処理を施す場合は、例えばプラスチック製の受け部材４の表面に対して酸処理用の酸を噴射し、或いはこの受け部材４を酸処理用の酸の浴中に浸漬することができる。酸処理用の酸としては適宜のものを用いることができるが、酸化力が強く、プラスチック製の受け部材４の表面処理に使用した際にその表面の分子構造を破壊して極性基を導入することのできるものを用いる。このような酸としては、濃流酸、濃硝酸等を挙げることができるが、特に硫酸と過酸化水素水の混合液（硫過水）を用いることが好ましい。硫過水を調製するための硫酸及び過酸化水素水の濃度は適宜ものとすることができるが、例えば硫酸は濃度９６％あるいはその近傍のもの、過酸化水素水は濃度３０％あるいはその近傍のものを、それぞれ使用することが好ましい。また、この硫過水中の硫酸と過酸化水素水の混合比（体積比）は、受け部材４に付与すべき親水化の程度、処理対象の受け部材４の材質等の種々の要因に応じて適宜設定されるものであるが、好ましくは前者対後者が２：１〜１０：１の範囲となるようにする。

また、過酸化物処理としては、例えば紫外線−オゾン（ＵＶ−Ｏ₃）照射、酸素（Ｏ₂）プラズマ処理等を挙げることができる。紫外線−オゾン照射は、市販のＵＶドライプロセッサにプラスチック製の受け部材４を装入して、発生せしめたオゾンガスの存在下、所定の時間にわたって紫外線を照射することによって行うことができる。また、酸素プラズマ処理は、プラズマ処理装置にプラスチック製の受け部材４を装入し、この受け部材４に酸素プラズマを照射することによって行うことができる。これらの各処理条件は、常法に準じて適宜設定することができる。

また、受け部材４には上記表面処理を施した後、更にアルカリを使用した再生処理を施すことで、プラスチック製の受け部材４の親水性をさらに向上させることができる。このアルカリ処理は、好ましくは強アルカリ性のアルカリ溶液を使用して行うことができる。アルカリ溶液としては、水酸化ナトリウム溶液、水酸化カリウム溶液、ジエタノールアミン溶液、トリエタノールアミン溶液、トリエチルアミン溶液等の適宜のものを用いることができ、例えば１〜２０重量％の水酸化ナトリウム溶液を用いることができる。このアルカリ処理は、受け部材４をアルカリ溶液の浴中に浸漬するなど適宜の手法で行うことができる。

次に、上記のように構成される塗装装置を用いた基材１の塗装工程について説明する。

基材１としては、適宜のものを用いることができるが、例えばセメント、シリカ、補強繊維等を主成分とするセメント系の水性スラリーを抄造法、注型法等で成形した後に、養生高硬化させた無機質板を用いることができる。この無機質板には、必要に応じて適宜の受理層（インク受容層）を形成しておく。受理層の構成は適宜のものとすることができるが、例えば変性ポリビニルアルコールであって、その分子構造中にアセタール化部分と、アセチル基及び水酸基とを有するポリビニルアセタール樹脂成分を少なくとも有するもので形成することができる。

受理層を形成するにあたっては適宜の手法を採ることができる。例えば受理層形成用の樹脂成分が熱可塑性樹脂の場合には、高温で溶融状態にして直接塗布してもよいが、一般的には、塗布する樹脂の構成原料（未反応物）、或いはその溶剤稀釈液、エマルジョン、或いはコロイド状態としたものを、スプレーコート、カーテンコート、浸漬、ワイヤーバーコート、アプリケーターコート、スピンコート、ロールコート、電着コート、刷毛塗り等の方法により塗布した後、溶剤を乾燥除去し、必要に応じて硬化反応を行って受理層を形成する。

このような基材１をまず搬送手段のロールコンベア１０に供給する。基材１はロールコンベア１０上を搬送された後、ベルトコンベア１１で送られる。このとき、複数の基材１を順次間隔をあけて搬送することができる。

このようにベルトコンベア１１に送られた基材１は、塗装ヘッド３の下を通過する際に、基材１の搬送速度と同期して前記塗装ヘッド３からインクが噴射されて塗装が施される。この塗装ヘッド３は、基材１が通過した後、次の基材１が通過するまでは待機状態となり、そして次の基材１が通過する際には再びその搬送速度と同期してインクを噴射し、順次基材１に塗装を施す。

このように基材１が各塗装ヘッド３の下方を通過する際には、受け部材４が設けられた箇所を横切ることになるが、上記のように受け部材４を樋状の部材にて形成し、この樋状の部材を無端ベルト１４の経路が凹入する位置に配設するようにすれば、この無端ベルト１４が凹入する部分の幅寸法（基材１の搬送方向の寸法）を小さくすることができて、この部分を基材１が容易に乗り越えることができるようになり、基材１の搬送が阻害されることがなくなる。

また、この基材１の塗装工程において、塗装ヘッド３が待機状態にあるとき、すなわち塗装ヘッド３の下方に基材１が配置されていない状態で、この塗装ヘッド３における全てのノズルからインクを噴射する空撃ちを行う。この空撃ちは塗装ヘッド３が待機状態となる度に毎回行っても良いし、一定の時間間隔をあけた後に塗装ヘッド３の下方に基材１が配置されていない状態になる度に行うなどして定期的に行っても良い。

この空撃ちを行った際には、塗装ヘッド３から噴射されるインクは、既述のように受け部材４にて受け止められる。このとき受け部材４を上記のような樋状の部材にて形成することで、基材１の搬送経路２の幅方向の全長に亘って、空撃ちされたインクを受け止めることができる。この受け止められたインクは、既述のように受け部材４の傾斜に沿って流動することでインク取出口１９から外部に排出され、これを回収して再利用に供することができる。

上記の工程にて、基材１がその搬送経路２の上方に配置された複数の各塗装ヘッド３を通過する際に、これら各塗装ヘッド３から順次インクが噴射された基材１の表面に塗装が施され、塗装後の基材１はベルトコンベア１１の終端部へと送られて、次工程に搬出されるものである。

本発明の実施の形態の一例を示す概略斜視図である。（ａ）及び（ｂ）は同上の側面図である。同上の一部の断面図である。同上の一部の斜視図である。（ａ）乃至（ｄ）は同上の受け部材の例を示す断面図である。塗装装置の全体構成の一例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。

符号の説明

１基材
２搬送経路
３塗装ヘッド
４受け部材
５開口部
６遮蔽部
７凹入部分
１１ベルトコンベア
１４無端ベルト

Claims

基材を一方向に搬送する搬送手段と、前記搬送手段による基材の搬送経路に向けてインクジェット方式でインクを噴射する塗装ヘッドとを備え、前記搬送経路における塗装ヘッドから噴射されるインクの到達位置よりもインクの噴射方向側に、前記到達位置に基材が配置されていない状態で塗装ヘッドから噴射されたインクを受け止める受け部材を配設して成り、前記搬送手段をベルトコンベアにて構成し、前記ベルトコンベアを構成する無端ベルトの移動経路が基材の搬送経路よりもインクの噴射方向側に凹入する凹入部分を、上記受け部材の配設位置に形成し、前記凹入部分の内側に上記受け部材を配設して成ることを特徴とする塗装装置。
上記受け部材が、塗装ヘッドに向けて開口する開口部と、前記開口部の開口縁から基材の搬送方向の両側に向けて延出された遮蔽部とを備えることを特徴とする請求項１に記載の塗装装置。
上記受け部材が、極性基導入のための酸処理又は過酸化物処理が施されたプラスチック製のものであることを特徴とする請求項１に記載の塗装装置。
基材を一方向に搬送する搬送手段と、前記搬送手段による基材の搬送経路に向けてインクジェット方式でインクを噴射する塗装ヘッドとを備え、前記搬送経路における塗装ヘッドから噴射されるインクの到達位置よりもインクの噴射方向側に、前記到達位置に基材が配置されていない状態で塗装ヘッドから噴射されたインクを受け止める受け部材を配設して成り、前記受け部材が、極性基導入のための酸処理又は過酸化物処理が施されたプラスチック製のものであることを特徴とする塗装装置。
上記受け部材が、その長手方向が搬送経路と直交する方向と一致すると共にこの長手方向に沿って下り傾斜する樋状に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の塗装装置。