JP5201978B2 - 板状建材の表面塗装方法 - Google Patents

Description

本発明は、板状建材を搬送させながら、インクジェットノズルよりインク滴を吐出させて建材の表面を塗装する、板状建材の表面塗装方法に関するものである。

近年、外装材や内装材、家具材などに使用される板状建材の表面塗装の方法として、被塗物である板状建材を搬送させながら、塗装面に向けて、インクジェットノズルからインクを吐出させて、色柄や模様を施すようにしたインクジェット塗装の様々な手法が提案、実施されている（たとえば特許文献１参照）。

インクジェット塗装方式の表面塗装装置では、インクヘッドの各ノズルから吐出させたインクで、板状建材の表面に対して非接触で塗装を行うことができ、ノズルからのインクの吐出を制御することで、様々な色柄、模様の塗装を行うことを可能としている。また、フルカラーでインクジェット塗装を行う場合は、シアン、マゼンダ、イエロー、ブラックの４種類のインクを吐出させて、４色のドットの組み合わせによって種々の色を表現している。

しかし、この種のインクジェット塗装方法では、色の濃淡を表現するうえで次のような問題がある。

すなわち、塗装色の濃淡をインク自体の濃淡で表現する場合では、インクの顔料の含有率の異なる同色のインクを複数準備すればよいが、濃淡のピッチを細かくしようとすればするほど、それに応じて配設すべきノズルまたはインクヘッドの数が増え、設備が大型化、複雑化する。

また、単位面積当たりの色ドットの数を異ならせることによって、視覚的に濃淡を表現することも行われているが、淡色塗装をした箇所では、インクドットが不連続となって間引かれた状態となり、近接した位置からではドットが目立つため、美麗な色柄や精緻な模様を表現することはできない。

さらに、同一ノズルからの吐出させるインク滴量を制御して、表面の同一の被塗部位に対してインク滴を多く着弾させて濃色を表現することも想定できるが、板状建材の塗装の場合、被塗物である板状建材を搬送させながら塗装する必要があるため、インクヘッドを板状建材の搬送にともなって追随させなければならず、ヘッドの移動制御が困難となり、たとえそのような制御が可能だとしても、同一ノズルから吐出させる滴数には限界があるため、十分な濃さを表現できないおそれがある。また、同一ノズルのインク吐出量を種々異ならせる必要があるので、複雑なノズル制御が必要となる。
特開２００４−１４８６８９号公報

本発明は、上記事情を考慮して提案されたもので、その目的は、インクジェット塗装方式により色の微妙な濃淡を表現することのできる板状建材の表面塗装方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の板状建材の表面塗装方法は、板状建材の表面に対して、複数のインクヘッドの各ノズルからインク滴を吐出してインクジェット塗装を行う板状建材の表面塗装方法であって、複数のインクヘッドは、上記板状建材の搬送方向に沿って配列され、複数のインクヘッドのそれぞれは、板状建材の幅方向の寸法よりも小さい寸法に構成されており、板状建材を搬送させながら、該搬送移動にともなって、複数のインクヘッドのそれぞれを、板状建材の搬送方向に沿って斜め方向に板状建材の幅方向を横切るように連動的に移動制御して、複数のインクヘッドのそれぞれより、建材表面の同一の被塗部位に向けて、同色、同種のインク滴を重ねて吐出させることを特徴とする。

ここで、複数のインクヘッドを構成する各インクヘッドは、少なくとも１つのノズルを有したもので、ヘッドの形式、カラー／モノクロ区別などによって、フルカラーに対応してたとえば４種のノズルから構成されるもの、ライン状に同色の複数ノズルを配列させたものなど、種々のものが想定できる。

請求項１〜３に記載の本発明によれば、板状建材の搬送方向に沿って配設させた複数のインクヘッドより建材表面の同一の被塗部位に向けてインク滴を重ねて吐出させるようにしているため、建材表面へのインク着弾量をドットごとに異ならせることができ、それによって、同色の濃淡表現を実現できる。

また、複数のインクヘッドを使用しているため、１つのノズルから吐出される単位インク滴量の複数倍のインクを同一被塗部位に着弾させることが可能であり、淡い色のインクを高密度に重ねれば十分に濃い色を表現することができる。また、インクヘッドの数を増やせば増やすほど、同一位置へのインク着弾量を多くすることができ、さらに濃い色を表現できる。

さらに、１つのノズルからの吐出量を少量とし、かつインクヘッドの連数を多くすることで、インク着弾量のピッチを細かくでき、それによって微妙な濃淡を表現することができる。

また、複数のインクヘッドを使用するため、１つのノズルのインク吐出量を種々異ならせてノズルを制御する必要がなく、ノズル制御を簡易化できる。

またさらに、インク滴を重ねることで色を濃くする原理を活用しているため、色ドットの疎密に関係なく濃淡に塗装できる。そのため、色ドットを密にすることで、ドットを目立ちにくくすることができ、美麗な色柄や精緻な模様を表現することができる。

さらに、各インクヘッドを移動させる構成であるため、建材の搬送速度などにくわえて、インクヘッドの移動速度を調整することで解像度を種々変更できる。また、ノズル数を少なくできるため設備費用を抑えることができる。

また、複数のインクヘッドの各インクヘッドが、板状建材のほぼ全幅方向に配列させたライン型のものとすれば、いちどに１ライン分の塗装ができ、そのため建材の搬送速度を速くでき、生産効率を向上させることができる。また、インクヘッドを静止させておけるので、インクヘッドの移動制御のシステムが不要となる。

以下に、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の板状建材の表面塗装方法の原理説明図であり、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、複数のインクヘッドよりなる多連型インクヘッドと、搬送される板状建材との位置関係を時系列に示した概略側面図であり、（ｄ）、（ｅ）は量の異なるインクが建材表面に着弾した状態を示した概略側面図である。

多連型インクヘッド１０は、複数のインクヘッド１１、１２を板状建材１の搬送方向Ｙに沿って縦方向に配列させ（タンデム配列）たもので、インクヘッド１１、１２の各々が、少なくとも１つのインク吐出用のノズルを有している。なお、本原理説明図では、インクヘッドが１つのノズルで構成されたものを示している。

２連の各インクヘッド１１、１２を構成する各ノズルＮは、搬送方向に沿って、同一の被塗部位に同色、同種のインクが吐出されるように配置されている。なお、後述するように、多連型インクヘッド１０を構成するインクヘッド１１、１２は建材１に対して静止されたものでも、移動制御されるものでもよいが、建材１の搬送にともなって移動する建材１の同じ被塗部位Ｘに対して、インク滴を重ねて吐出できるように配置されていればよい。また、ノズルＮの建材表面１へのインク吐出は、上方、下方のいずれからでもよい。

図１（ａ）〜（ｃ）には、搬送ラインの上流側に第１のインクヘッド１１が配設され、所定の間隔をおいた下流側に第２のインクヘッド１２が配設されたものを示している。また、これら２つのインクヘッド１１、１２から、同色、同種のインクが吐出されるように、それに対応したインク供給タンク（本図には不図示）が併設されている。

図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、板状建材１の表面の任意の被塗部位Ｘに着目した場合、建材が搬送方向Ｙに搬送され、被塗部位Ｘが第１のインクヘッド１１の下方に到達したときに、そのノズルＮからインクＤ（＃１）が吐出されて被塗部位Ｘに着弾し、その状態で建材１が搬送されて、同じ被塗部位Ｘが第２のインクヘッド１２の下方に到達したときに、そのノズルＮからインクＤ（＃２）が吐出されて、第１のノズルが吐出された着弾インクの上に重なるように着弾させる。

説明の都合上、図１（ａ）〜（ｃ）では複数のインク滴が積み重なるように示しているが、実際には、インク滴が吐出されるごとに、着弾したインクは融合して図１（ｄ）に示すような１つのインク滴Ｄとなる。また、第１、第２いずれかのノズルより吐出させた場合には、図１（ｅ）のように、（ｄ）にくらべてほぼ半分量のインク滴Ｄとなる。

本発明では、こうして、同一の被塗部位Ｘに対して、多連型インクヘッド１０を備えたインクジェット塗装装置を用いて、異なるインクヘッド１１、１２から複数回のタイミングでインクを吐出できるように塗装することで、建材１の表面へのインク着弾量をドットごとに異ならせ、それによって、同色の濃淡を表現している。

また、複数のインクヘッドを使用しているため、１つのノズルから吐出される基準のインク滴量の複数倍のインクを着弾させることが可能であり、淡い色のインクを使用して高密度に重ね合わせることで十分に濃い色を表現することができる。多連型インクヘッドを構成するインクヘッドの数を増やせば増やすほど、同一位置へのインク吐出量を多くすることができ、さらに濃い色を表現できる。

換言すると、この表面塗装方法では、１つのノズルから同色のインクを重ね吐出する方法にくらべて、インクの着弾量の多い場合と少ない場合との着弾量差を大きくすることができ、そのため濃淡差をはっきりと表現させることができる。また、１つのノズルＮからの吐出量を少量とし、かつ多連型インクヘッド１０を構成するインクヘッドの数を多くすることで、インク着弾量のピッチを細かくでき、それによって微妙な濃淡を表現することができる。

また、複数のインクヘッド１１、１２を使用するため、１つのノズルで複数滴のインク滴を吐出するものとは異なり、ノズルを板状建材の搬送にともなって移動させなくてもよく、インクヘッドの移動制御が不要となる。くわえて、複数のインクヘッドを使用するため、１つのノズルのインク吐出量を種々異ならせてノズルを制御する必要がなく、ノズル制御を簡易化できる。

さらに、インク滴を重ねることで色を濃くする原理を活用しているため、色ドットの間隙はほとんど形成されず、隙間なく概ね詰まった状態に塗装できる。そのため、ドットは目立ちにくく、美麗な色柄や精緻な模様を表現することができる。

また、上流側のインクヘッド１１のノズルＮがインク詰まりなどで吐出不可となった場合、同色、同種のインクを供給する下流側のインクヘッド１２で対応することも可能である。この場合、１つのノズルで２つノズル分のインクを吐出させるために、建材の搬送速度を１／２の速度にすればよい。

図２は、図１で原理説明した表面塗装方法の第１の実施形態の概略平面図である。また図３は、本実施形態の別例を示し、使用されるインクジェット塗装装置の概略構成を示した平面図である。

この実施形態は、フルカラー塗装に対応したもので、多連型インクヘッド（図例では２連型）１０を構成するインクヘッド１１、１２が、板状建材１の搬送方向に沿って間隔をおいて配設されている。各インクヘッド１１、１２は、シアン、マゼンダ、イエロー、ブラックの４色のインクに対応した４種のノズルＮ（Ｎｃ、Ｎｍ、Ｎｙ、Ｎｋ）で構成されており、その寸法は板状建材１の幅方向の寸法よりも十分に小さい。

これらのインクヘッド１１、１２はいずれも、板状建材１の搬送ラインの左右いずれか（図例では左）に待機しており、建材表面を塗装する際には、建材１の搬送にともなって、建材１を横切るように移動しながら、あらかじめ定められた塗装位置に複数のノズルＮからインクを吐出し、建材１の反対側の所定位置まで移動し、その後、次のインク吐出動作にそなえて待機位置まで移動復帰させるが、建材１を搬送させながら塗装するため、インクヘッドは、図示するように、やや斜め方向に移動させる。

なお、板状建材１の幅方向の１ライン分を塗装するために、インクヘッド１１、１２が移動しながらインク吐出する際には建材１の搬送を停止させておいてもよく、その場合は、インクヘッド１１、１２を、建材１に対して垂直に横切るように移動させればよい。さらに、戻り動作においても、インク吐出を行わせるようにしてもよい。

図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、被塗部位Ｘにシアンのインク滴を吐出する場合を想定すると、まず第１連のインクヘッド１１を移動させながら、シアンのインク滴Ｄ（＃１）を、搬送される建材の被塗部位Ｘに吐出させ、ついで、建材１の搬送にともなって、第２連のインクヘッド１２を移動させながら、シアンのインク滴Ｄ（＃２）を同一部位Ｘに吐出させる。こうして、被塗部位Ｘはシアンインクの二重塗装がなされる。

また、各インクヘッド１１、１２を構成する複数のノズルＮの各色に対応した各ノズルＮｃ、Ｎｍ、Ｎｙ、Ｎｋは、板状建材１の搬送速度に合致させたタイミングでインクを吐出させている。

また、図２の例では、２つのインクヘッド１１、１２を個別に連動的に移動制御させる必要があるが、多連型インクヘッド１０を構成する複数のインクヘッドは、同一部位にインクを吐出させるために所定の時間（距離）間隔を保持しながら移動できればよいため、図３の例に示すように、２つのインクヘッド１１、１２の位置をずらした状態で一体的に移動させるものでもよい。図３には、２つのインクヘッド１１、１２の移動の軌跡を示している。また図３のインクジェット塗装装置は、２つのインクヘッド１１、１２の一体移動制御と、ノズルのインク吐出制御とをさせるノズル駆動制御手段４、板状建材１を搬送させるための搬送手段５を備えている。

なお本実施形態では、２連のインクヘッド１１、１２を示したが、３連以上のものを同一間隔で配置してもよい。

また、多連型インクヘッド１０を構成する複数のインクヘッド１１、１２の間隔は、建材１の搬送速度、インクヘッド１１、１２の移動方向（斜めの度合い）および移動速度ともに調整されて決定することが望ましい。

図４は、本発明の板状建材の表面塗装方法の第２の実施形態の概略平面図である。また図５は、この実施形態で使用される多連型のインクジェット塗装装置の概略構成を示した側面図である。

この実施形態で使用されるインクジェット塗装装置２は、それぞれにノズル群Ｎを有した複数のインクヘッド１１、１２、インクヘッド１１、１２の各ノズルＮにインクを供給するインク供給タンク６、ノズルＮからのインクの吐出を制御するノズル駆動制御手段４などを設けた塗装装置本体３と、板状建材１を搬送する搬送手段５とを備えて構成される。

この装置２はフルカラー塗装に対応したもので、シアン、マゼンダ、イエロー、ブラックの４色のインクに対応した４種のライン型インクヘッドが、建材１のほぼ全幅に対してライン状に、建材１に対して静止状態で配置されている。

本実施形態では、これらの４種のライン型インクヘッドで１インクヘッドグループを構成し、建材の搬送方向に沿って、上流側の第１のインクヘッドグループ１１と、下流側の第２のインクヘッドグループ１２とが、所定間隔をおいて設置されて、多連型インクヘッド１０を構成している。

各インクヘッドグループ１１（１２）は、上記４色に対応した複数のインクヘッド１１ｃ、１１ｍ、１１ｙ、１１ｋ（１２ｃ、１２ｍ、１２ｙ、１２ｋ）が、建材の搬送方向に沿って、一定間隔をおいて配設されている。さらに、インク供給タンク６も同様に４種のものからなり、シアン用のインク供給タンク６ｃはシアン用インクヘッド１１ｃ（１２ｃ）に、マゼンダ用のインク供給タンク６ｍはマゼンダ用インクヘッド１１ｍ（１２ｍ）に、イエロー用のインク供給タンク６ｙはイエロー用インクヘッド１１ｙ（１２ｙ）に、ブラック用のインク供給タンク６ｋはブラック用インクヘッド１１ｋ（１２ｋ）にそれぞれ接続されている。

図４（ａ）、（ｂ）に示すように、被塗部位Ｘにシアンのインク滴を吐出する場合を想定すると、まず第１のインクヘッドグループ１１のシアン用インクヘッド１１ｃから、シアンのインク滴Ｄ（＃１）を搬送される建材１の被塗部位Ｘに吐出させ、ついで、建材１の搬送にともなって、第２のインクヘッドグループ１２のシアン用インクヘッド１２（＃２）を動作させて、シアンのインク滴Ｄ（＃２）を同一部位Ｘに吐出させる。こうして、被塗部位Ｘはシアンインクの二重塗装がなされる。

また、シアン以外の他の各インクヘッド１１ｍ、１１ｙ、１１ｋを構成するノズル群Ｎは、板状建材１の搬送速度に合致させたタイミングでインクを吐出させている。

なお本例では、２連のインクヘッドグループ１１、１２を示したが、３連以上のものを同一間隔で配置してもよい。

また、各色のインクヘッドの間隔および各インクヘッドグループ１１、１２の間隔は、建材１の搬送速度とともに調整されて決定することが望ましい。

以上の２つの実施形態では、フルカラー塗装を例示したが、単一色に対応させたものでもよい。たとえば、第１の実施形態ではインクヘッド１１、１２がブラックに対応したノズルのみよりなるものでもよく、第２の実施形態ではインクヘッドグループ１１、１２がブラックに対応したライン型インクヘッドのみよりなるものでもよい。

また、これら２つの実施形態を比較すると、第１の実施形態では、メリットとして、インクヘッドの移動速度や建材の搬送速度などの調整により解像度を種々変更できる点と、ノズル数、インクヘッド数が少ないため設備費用を抑えることができる点がある。一方、第２の実施形態では、インクヘッドが板状建材のほぼ全幅方向に配列させたライン型のものであるため、いちどに１ライン分の塗装ができ、そのため建材の搬送速度を速くでき、生産効率を向上させることができる。

本発明の板状建材の表面塗装方法の原理説明図である。 本発明の第１の実施形態の説明図である。 第１の実施形態の別例を示し、使用されるインクジェット塗装装置の概略構成を示した平面図である。 本発明の第２の実施形態の説明図である。 第２の実施形態に使用されるインクジェット塗装装置の概略構成を示した側面図である。

符号の説明

１ 板状建材
２ インクジェット塗装装置
１０ 多連型インクヘッド（複数のインクヘッド）
１１ 第１のインクヘッド、第１のインクヘッドグループ
１２ 第２のインクヘッド、第２のインクヘッドグループ
Ｎ ノズル、ノズル群
Ｄ インク滴
Ｙ 搬送方向
４ ノズル駆動制御手段
５ 搬送手段

Claims (1)

1. 板状建材の表面に対して、複数のインクヘッドの各ノズルからインク滴を吐出してインクジェット塗装を行う板状建材の表面塗装方法であって、
   上記複数のインクヘッドは、上記板状建材の搬送方向に沿って配列され、上記複数のインクヘッドのそれぞれは、上記板状建材の幅方向の寸法よりも小さい寸法に構成されており、
   上記板状建材を搬送させながら、該搬送移動にともなって、上記複数のインクヘッドのそれぞれを、上記板状建材の搬送方向に沿って斜め方向に上記板状建材の幅方向を横切るよう連動的に移動制御して、上記複数のインクヘッドのそれぞれより、上記建材表面の同一の被塗部位に向けて、同色、同種のインク滴を重ねて吐出させることを特徴とする、板状建材の表面塗装方法。
   

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