JPH05185609A - 描画方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 壁面などの作画面に耐水性，耐候性に優れた
描画を直接描くことができ、かつ複雑な噴射量制御を行
わなくても簡単に濃度差を出すことができる描画方法お
よびその装置を提供すること。 【構成】 異なる色のインクを噴射する８本のノズル１
４を一定ピッチ間隔αで水平方向に配置したヘッドユニ
ット１２を、上下方向にかつ作画面５０に対して平行
に、ノズル１４の配列ピッチαの約数のピッチβずつ間
欠移動させる。そして、間欠移動と同期して、各移動ピ
ッチβごとに選択されたノズル１４から一定量のインク
を間欠的に噴射することにより、各色のインクを互いに
異なる位置にドット状に塗布する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は小さな原画像から拡大さ
れた描画を壁面などに直接描画できる描画方法およびそ
の装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、壁面などに拡大カラー画像を描き
たい場合には、シートの上にインクジェット方式の描画
装置によって予めカラー描画を印刷しておき、このシー
トを壁面に貼着するのが通例である。そのため、大画面
を小画面に分割して印刷し、一枚ごとにインクの吐出を
止める必要があり、分割画面を張り合わせた時に色調が
不統一になる欠点があった。

【０００３】このような問題を解決するため、特開平１
−１２８８４１号公報には壁面に直接描画できる描画装
置が開示されている。この描画装置は、壁面に対して据
え付け自在な枠組と、この枠組にスプレーガンユニット
を２次元的に移動可能に支持する支持手段と、スプレー
ガンユニットを外部からの制御信号によって移動させる
駆動手段と、スプレーガンユニットへ制御信号およびス
プレー用圧縮空気を送る中継用制御手段とを備えてい
る。上記スプレーガンユニットは３原色と黒色の塗料を
それぞれ噴射する４本のスプレーガンを備えており、こ
れらスプレーガンにはそれぞれ圧縮空気が供給されてい
る。スプレーガンへの圧縮空気圧は比例電磁弁によって
調整され、描画の濃度を調整可能である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記描画装置の第１の
問題は、描画の色彩を３原色（例えばシアン，マゼン
タ，イエロー）および黒色の組み合わせによって得てい
ることである。つまり、３原色または黒色を発色させる
場合にはこれら単一の色の噴射のみでよいが、これ以外
の色を発色させようとすれば、３原色の２色を混合しな
ければならない。そのため、塗料としては速乾性インク
や粘度の高い油性インクは使用できず、描画面で混合さ
せることにより発色可能な水性インクしか使用できない
ため、描画の耐水性や耐候性が劣るという問題がある。
かかる問題を解消するには、インクを塗布した後に描画
面にコーテイング液を塗布するという作業が必要であ
り、工程の増加、コスト上昇を招くという欠点があっ
た。また、２色を混合するために、ドット状に噴射され
たインクどおしが正確に重なるように位置合わせをしな
ければならず、高い位置精度が要求されるという問題も
ある。

【０００５】第２の問題は、色彩の濃淡を出すために空
気圧を制御しなければならないことである。空気は圧縮
性流体であるため、その流量制御が非常に難しく、制御
機構が複雑になるとともに、必要な濃度差を得ることが
困難であるという欠点がある。特に、混合色の濃淡を出
すのは尚更難しい。

【０００６】そこで、本発明の目的は、壁面などの作画
面に耐水性，耐候性に優れた描画を直接描くことができ
る描画方法およびその装置を提供することにある。ま
た、他の目的は、高い位置精度が要求されず、かつ複雑
な噴射量制御を行わなくても簡単に濃度差を出すことが
できる描画方法およびその装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の描画方法は、異なる色のインクを噴射する
複数本のノズルを一定ピッチ間隔αで並列配置したヘッ
ドユニットを、作画面に対して平行にかつ上記ノズルの
配列ピッチαの約数のピッチβずつ間欠移動させる工程
と、上記間欠移動と同期して、各移動ピッチβごとに選
択されたノズルから一定量のインクを間欠的に噴射する
ことにより、各色のインクを作画面の異なる位置にドッ
ト状に塗布する工程と、上記間欠移動が１ストローク分
終了した後、ヘッドユニットを間欠移動方向と直角方向
にかつ作画面に対して平行に１ピッチβだけ移動させる
工程と、を含むものである。なお、本発明におけるノズ
ルとは、圧縮空気によってインクを噴射するエアースプ
レー型ノズルに限らず、毛細管現象等により吸い上げた
インクを電気振動によって噴射するインクジェット型ノ
ズルでもよい。

【０００８】

【作用】先ず、作画面の始端位置に異なる色のインクを
噴射する複数本のノズルを一定ピッチ間隔αで並列配置
したヘッドユニットを配置する。そして、ヘッドユニッ
トを作画面に対して平行に一定ピッチβ間隔で間欠移動
させ、これと同期して各移動ピッチβごとに選択された
ノズルから一定量のインクを間欠的に噴射する。これに
よって、ヘッドユニットが通過した作画面の部分にはカ
ラー原画像の各画素に対応した位置に、その色のインク
がドット状に描画される。ヘッドユニットが作画面の終
端位置に到達すれば、終端位置でヘッドユニットを間欠
移動方向に対して直角方向に１ピッチβだけ動かし、ヘ
ッドユニットを逆方向へ間欠移動させながらインクを間
欠的に噴射する。上記動作を繰り返すことにより、一定
ピッチβの間隔でカラーインクによって点描画が描か
れ、作画面にはカラー原画像の拡大描画が描かれる。な
お、上記のように作画面の始端側から終端側に向かって
１ストローク分の描画を行った後、終端側で１ピッチβ
だけ直角方向に動かし、次に逆方向に向かって描画を行
う方法に限らず、作画面の始端側から終端側に向かって
１ストローク分の描画を行った後、描画せずにまず始端
側へ引き返し、ここで１ピッチβだけ直角方向へ動かし
た後、再び作画面の始端側から終端側に向かって描画を
行うようにしてもよい。

【０００９】本発明の描画方法の特徴は、単一色（例え
ば白，黄，紫，赤，水色，緑，青，黒の８色）のドット
の組み合わせによって発色させている点である。従来の
場合、例えば紫色を発色させようとすれば、赤色インク
と青色インクとを作画面上で混合する必要があったが、
本発明では紫色インクをそのまま作画面に噴射するだけ
でよい。そのため、本発明では水性インクに限らず、速
乾性インクや油性インク，高粘度で粗粒子のペイント
類，着色樹脂類，発光インク，釉薬等も使用可能であ
り、使用インクに制約がない。したがって、格別にコー
テイングを施すことなく耐候性，耐水性に優れた作画像
を得ることができる。また、上記理由により、従来の描
画方法では吸収性の高い作画面には描画できなかった
が、本発明では紙，布，ビニール地，ガラス，タイル，
セラミック等、広範な素材に描画可能である。

【００１０】また、細密画を描く場合にはドットを小さ
くする必要があり、従来では混合のためにインクどおし
が正確に重なり合うようにヘッドユニットを高い精度で
位置決めしなければならない。これに対し、本発明では
２色を混合する必要がないので、インクの塗布位置の多
少のずれが許容され、ヘッドユニットに従来ほどの高い
位置精度は要求されない。このことは、ヘッドユニット
の移動機構を簡略化でき、装置を安価に構成できること
を意味する。

【００１１】また、従来では色の濃淡を出すためにイン
クの噴射量（空気圧）を制御していたが、本発明ではイ
ンクの噴射量を一定とし、ドットの密度によって濃淡を
出している。例えば１０×１０＝１００個のドットの集
合を考えると、その部分をピンク色に発色させたい場合
（ピンク色のインクを有しない場合）には、５０個の赤
色ドットと５０個の白色ドットを均等に分散させればよ
い。つまり、噴射量を微妙に制御する必要は全くなく、
常に一定量のインクを噴射するだけでよい。したがっ
て、流量制御機構が極めて簡単となり、濃淡も容易に表
現できる。

【００１２】ヘッドユニットの駆動制御およびインクの
噴射制御は制御装置によって自動的に行うことができ
る。即ち、予めカラー写真や絵画などの原画像をイメー
ジスキャナで読み込み、コンピュータ処理によって原画
像の各画素の位置と色とを記憶しておく。そして、ヘッ
ドユニットをピッチβずつ間欠駆動させながら、これと
同期して原画像の画素と対応する作画面の部位に対応す
る色のインクを噴射すれば、拡大描画を簡単に描くこと
ができる。

【００１３】ノズルの配列方向は、ヘッドユニットの間
欠移動方向に対して平行、直角方向、斜め方向、千鳥状
など如何なる方向でもよい。また、ノズルはヘッドユニ
ットに一列に配列する場合に限らず、多列に配列しても
よい。また、ノズルの本数、つまりインクの色は３原色
以上用いるのがよいが、色彩の鮮明度を上げるには８色
以上のインクを使用するのが望ましい。本発明では単一
色のドットによって発色させるため、従来では不可能で
あった金色や銀色も発色可能である。

【００１４】ノズルの配列ピッチαと、ヘッドユニット
の移動ピッチβとの間には次の関係がある。 α＝ｎ・β （ｎ：正の整数） このように設定することにより、画像のズレを防止でき
るとともに、ノズルの配列ピッチαが大きくても、移動
ピッチβを小さくすることにより、細密な画像を得るこ
とができる。

【００１５】本発明の描画方法において、作画面の全て
の部分にインクを噴射する必要は必ずしもない。即ち、
予め作画面全面に生地となる色（例えば白色）を塗布し
ておき、原画像の画素の色が生地と同色の場合には、こ
れと対応する作画面にはインクを噴射しないようにして
もよい。なお、本発明の原画像には、絵画や写真に描か
れた画像のほか、文字や図形，記号なども含まれる。

【００１６】

【実施例】図１は本発明にかかる描画装置の一例を示
す。基台１は複数個の高さ調整可能な脚２を備えてお
り、これら脚２を調整することによって基台１を水平に
設置可能となっている。基台１の上面には一対のガイド
レール３が設けられており、このガイドレール３と平行
にボールネジ軸４が配設されている。ボールネジ軸４は
ステッパモータ等よりなるＸ軸サーボモータ５によって
回転駆動される

【００１７】可動フレーム６は、その下面部に設けた車
輪７が上記ガイドレール３上を転動することにより水平
方向に移動自在である。可動フレーム６には上記ボール
ネジ軸４と螺合するナット部８が設けられ、Ｘ軸サーボ
モータ５を駆動することにより可動フレーム６は水平方
向に駆動される。可動フレーム６の内部には上下方向に
ボールネジ軸９が配設され、このボールネジ軸９はステ
ッパモータ等よりなるＹ軸サーボモータ１０によって回
転駆動される。上記ボールネジ軸９にはナット１１が螺
合しており、このナット１１の端部にはヘッドユニット
１２が水平に取り付けられている。そのため、Ｙ軸サー
ボモータ１０を駆動すると、ヘッドユニット１２は上下
方向に移動する。

【００１８】ヘッドユニット１２は 図２に示されるよ
うに、ナット１１に取り付けられた基板１３を備え、こ
の基板１３上に合計８本のノズル１４ａ〜１４ｈが水平
方向に一定ピッチαで並列配置されている。なお、基板
１３はナット１１に対して前後方向（作画面との対向方
向）に位置調節可能であり、基台１を設置した後、基板
１３の位置を調節することにより、ノズル１４ａ〜１４
ｈ先端と作画面との距離を最適値に設定できる。ノズル
１４ａ〜１４ｈの上部にはそれぞれ異なる色のインクを
貯留したインクタンク１５ａ〜１５ｈが立設され、ノズ
ル１４ａ〜１４ｈの背後にはそれぞれ直動型ソレノイド
１６ａ〜１６ｈが設けられている。これらソレノイドに
通電すると、プランジャ１７ａ〜１７ｈがスプリング１
８に抗して後退し、プランジャに直結されたニードル１
９ａ〜１９ｈも一体に後退する。ノズル１４ａ〜１４ｈ
は、図３のように、内筒２０と外筒２２との二重構造よ
りなり、内筒２０の内側はインクタンク１５と連結され
ている。また、内筒２０には上記ニードル１９が摺動自
在に貫通しており、ニードル１９の先端部で内筒２０の
先端のインク出口２１を開閉自在である。常時はニード
ル１９がスプリング１８により前方へ押され、インク出
口２１を閉鎖しており、ソレノイド１６を駆動してニー
ドル１９をスプリング１８に抗して図３右方へ後退させ
ると、インク出口２１が開かれるようになっている。な
お、内筒２０の内面にはガスケット２３が配置され、イ
ンクが後方へ漏れるのを防止している。上記インクタン
ク１５は透明な胴部２４を備えており、胴部２４の上端
には空気穴２６を有する着脱自在な蓋２５が装着されて
いる。そのため、外部からインク量を確認でき、インク
量が少なくなれば蓋２５を外してインクを補給すればよ
い。

【００１９】また、外筒２２の内側には一定圧の圧縮空
気が常時供給されている。この空気圧は、インクの種
類，ノズルの先端から作画面までの距離等に対応して最
適な圧に調整される。コンプレッサのような圧縮空気源
（図示せず）から供給された圧縮空気は、空気圧調整弁
２７によって一定圧に調整され、分岐したエアーホース
２８を通ってそれぞれのノズル１４の空気流入口２９ａ
〜２９ｈに供給される。そして、外筒２２の内側（内筒
２０の外側）を通り、ノズル口３０から噴出するが、こ
のときインク出口２１の近傍には負圧が発生するため、
インク出口２１からインクを吸い出し、ノズル口３０か
らインクを霧状にして作画面に噴射する。これは、エア
ースプレーの原理と同様である。

【００２０】図４は本発明の描画装置の構成を示すシス
テム図である。上記Ｘ軸サーボモータ５、Ｙ軸サーボモ
ータ１０および各ソレノイド１６ａ〜１６ｈはコントロ
ーラ４０によって制御される。このコントローラ４０に
は予めイメージスキャナ４１によって原画像の各画素の
位置と色とを読み込んだデータが記憶されており、これ
らデータに対応してヘッドユニット１２をＹ軸方向に１
ピッチずつ移動させながら、各ノズル１４ａ〜１４ｈに
対応したソレノイド１６ａ〜１６ｈを選択的に駆動さ
せ、インクを噴射する。

【００２１】ここで、本発明の描画方法の原理を図５に
したがって説明する。図５では、小さな作画面５０上に
１０×１０個の点描画を形成する場合を想定する。各ド
ットのピッチβはノズル１４ａ〜１４ｈの配列ピッチα
の約数であり、図５ではα＝２βに設定してある。

【００２２】まず、Ｘ軸サーボモータ５，Ｙ軸サーボモ
ータ１０によって右端のノズル１４ａを作画面５０の始
端位置、つまりＸ−Ｙ座標で（１，１）の位置の正面に
移動させる。この時、他のノズル１４ｂ〜１４ｈは作画
面５０の外部に位置している。ここで、第１列目の描画
を行うために、ヘッドユニット１２をＹ軸方向に１ピッ
チβずつ間欠移動させると、必要な部位の正面にノズル
１４ａが対応した時にソレノイド１６ａが駆動され、ノ
ズル１４ａから一定量のインク５１が噴射される。図５
の例では座標（１，１），（１，３），（１，６）の各
位置でノズル１４ａから第１番目の色（例えば白色）の
インク５１が噴射される。ノズル１４ａが座標（１，１
０）の位置に到達すると、座標（１，１）の位置まで戻
り、ヘッドユニット１２をＸ軸方向に１ピッチβだけ移
動させ、第２列目の描画を行う。即ち、Ｙ軸方向に１ピ
ッチβずつ間欠移動させながら、座標（２，２），
（２，８）の位置でノズル１４ａから第１番目の色のイ
ンク５１を噴射する。このように、ノズル１４ａが第
１，第２列目を描画する間、他のノズル１４ｂ〜１４ｈ
は噴射を行わない。

【００２３】ノズル１４ａが座標（２，１０）の位置に
到達すると、座標（２，１）の位置まで戻り、ヘッドユ
ニット１２をＸ軸方向に１ピッチβだけ移動させ、第３
列目の描画を行う。このときには２番目のノズル１４ｂ
が第１列目に対応するため、ヘッドユニット１２をＹ軸
方向に１ピッチβずつ間欠移動させると、座標（３，
１），（３，６），（３，１０）の位置でノズル１４ａ
から第１番目の色のインク５１を噴射すると同時に、座
標（１，２），（１，５），（１，７）の位置でノズル
１４ｂから第２番目の色（例えば黄色）のインク５２を
噴射する。以下、同様にしてインクを順次噴射し、左端
のノズル１４ｈが第１０列目の噴射を終了するまで繰り
返す。これにより、作画面５０の全面に単一色（例えば
８色）の集まりからなる点描画を描くことができる。

【００２４】図５では説明上、１０×１０個のドットを
有する作画面５０について説明したが、実際の作画面は
これより大きく、ドット数も遙に多い。またドットのピ
ッチβはノズルの配列ピッチαに比べて遙に小さく設定
されている。

【００２５】上記実施例では、基台１上を可動フレーム
６が水平に移動することによって、垂直な作画面に描画
する装置について説明したが、これに限定するものでは
なく、例えば前述の特開平１−１２８８４１号公報に記
載のように枠組を作画面に沿って取り付け、この枠組内
にヘッドユニットをＸ，Ｙ軸方向に移動可能に支持して
もよい。この構造は、特に作画面が水平あるいは傾斜し
た壁面のような場合に好適である。また、ヘッドユニッ
トはノズルの配列方向に対して直角方向に移動する場合
に限らず、平行に移動してもよい。つまり、ノズルの配
列方向が水平方向の場合、ヘッドユニットの移動方向が
水平方向であってもよく、ノズルの配列方向が垂直方向
の場合、ヘッドユニットの移動方向は水平方向あるいは
垂直方向のいずれであってもよい。さらに、作画面は平
坦面に限らず、ガレージの扉のような凹凸面や円筒形タ
ンクの外周面のような曲面であってもよい。例えば、作
画面が円筒面の場合、可動フレーム６を案内するレール
３を作画面の曲率に対応した円弧状とすればよい。

【００２６】図６は本発明の第２実施例を示す。この実
施例は、インクジェット型ノズルを用いたものである。
図において、６０は一体構造のヘッドユニットであり、
その背面には一枚の金属板６１が固着されている。ヘッ
ドユニット６０の内部には複数の独立したインク室６２
（図６には１個のみが記載されている）が並設され、各
インク室６２の背面が上記金属板６１で閉鎖されてい
る。インク室６２と対面する金属板６１の裏側には複数
の圧電素子６３が固着され、この圧電素子６３に電圧を
印加することにより、金属板６１を板厚方向に振動さ
せ、インク室６２のインクをノズル６４へ押し出すこと
ができる。そのため、ノズル６４からインクが微細な粒
子状となって噴出される。

【００２７】ヘッドユニット６０には各インク室６２に
連通する複数のインク供給路６５とエアー供給路６６と
が形成され、エアー供給路６６はノズル６４の周囲に開
口するエアー噴出口６７へ連通している。なお、エアー
供給路６６はノズル６４に対応して複数本設けなくても
よく、１本のエアー供給路から各エアー噴出口６７へ分
岐させてもよい。インク供給路６５はそれぞれ異なる色
のインクを貯留したインクタンク６８と接続され、エア
ー供給路６６は圧縮エアー供給源６９と開閉バルブ７０
を介して接続されている。圧縮エアーは、インクの噴射
を開始する前にエアー噴出口６７より噴出させ、ノズル
６４の先端に負圧を発生させてインク供給路６５からイ
ンクをノズル６４方向へ吸い出したり、ノズル６４の先
端に付着したインクの残留物を吹き飛ばすために使用さ
れる。なお、インクジェットの作動中はエアーの噴出は
行わない。

【００２８】インクジェット型ノズルの場合、描点の大
きさは０．２〜０．３ｍｍ程度であり、エアースプレー
型ノズルに比べて描点の大きさが格段に小さいので、ノ
ズル６４同士の間隔を精密に設定する必要がある。上記
実施例の場合、一体構造のヘッドユニット６０に複数の
ノズル６４を取り付けてあるので、ノズル６４の間隔を
精密に設定でき、描点のずれを少なくできる利点があ
る。なお、上記ヘッドユニット６０も図１と同様にナッ
ト１１に水平に取り付けられる。この実施例の場合も、
ノズル６４の配列方向は水平方向に限らず、垂直方向で
もよい。また、ヘッドユニット６０の移動方向も水平あ
るいは垂直のいずれであってもよい。

【００２９】上記インクジェット型ノズルの場合、エア
ースプレー型ノズルに比べて細密画を描くことが可能で
ある反面、油性インクは噴射できないと言われていた
が、近年比較的粘度の低い油性インクが開発され、イン
クジェット型ノズルでも油性インクを噴射できるように
なった。そのため、本発明ではインクジェット型ノズル
を用いて耐久性に優れた細密画を描くことも可能であ
る。

【００３０】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、単一色のドットの組み合わせによって描画して
いるので、水性インクに限らず、あらゆるインクを使用
でき、その結果、格別にコーテイングを施すことなく耐
候性，耐水性に優れた作画像を得ることができる。ま
た、同様の理由により、紙，布，ビニール地，ガラス，
タイル，セラミック等、広範な素材に描画可能である。
また、本発明では、インクの噴射量を一定とし、ドット
の密度によって濃淡を出しているので、噴射量を微妙に
制御する必要はない。したがって、噴射量制御機構が極
めて簡単となり、濃淡も容易に表現できるという特徴が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の描画装置の第１実施例の斜視図であ
る。

【図２】ヘッドユニット部分の拡大斜視図である。

【図３】ヘッドユニット部分の断面図である。

【図４】本発明の描画装置の構成を示すシステム図であ
る。

【図５】本発明の描画方法の原理を示す説明図である。

【図６】本発明の第２実施例であるインクジェット型ノ
ズルの一部断面斜視図である。

【符号の説明】

４ ボールネジ軸 ５ Ｘ軸サーボモータ ６ 可動フレーム ９ ボールネジ軸 １０ Ｙ軸サーボモータ １２ ヘッドユニット １４ ノズル １５ インクタンク １６ 直動型ソレノイド ２７ 空気圧調整弁 ４０ コントローラ ５０ 作画面

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】壁面などの作画面に対してノズルからイン
   クを噴射することにより、カラー原画像の拡大画像を描
   画する方法において、 異なる色のインクを噴射する複数本のノズルを一定ピッ
   チ間隔αで並列配置したヘッドユニットを、作画面に対
   して平行にかつ上記ノズルの配列ピッチαの約数のピッ
   チβずつ第１の方向へ間欠移動させる工程と、 上記間欠移動と同期して、各移動ピッチβごとに選択さ
   れたノズルから一定量のインクを間欠的に噴射すること
   により、各色のインクを作画面の異なる位置にドット状
   に塗布する工程と、 第１の方向への移動が１ストローク分終了した後、ヘッ
   ドユニットを作画面に対して平行にかつ第１の方向と直
   角な第２の方向へ１ピッチβだけ移動させる工程と、を
   含む描画方法。
2. 【請求項２】 壁面などの作画面に対してノズルからイ
   ンクを噴射することにより、カラー原画像の拡大画像を
   描画する描画装置において、 異なる色のインクを噴射する複数本のノズルを一定ピッ
   チ間隔αで並列配置したヘッドユニットと、 上記ヘッドユニットを作画面に対して平行にかつ第１の
   方向へ移動させる第１移動機構と、 上記ヘッドユニットを作画面に対して平行にかつ第１の
   方向と直角な第２の方向へ移動させる第２移動機構と、 原画像の各画素の位置および色に対応して上記ノズル，
   第１および第２移動機構を制御する制御装置とを具備
   し、 第１移動機構によりヘッドユニットをノズルの配列ピッ
   チαの約数のピッチβずつ第１の方向へ間欠移動させ、
   この間欠移動と同期して各移動ピッチβごとに選択され
   たノズルから一定量のインクを間欠的に噴射することに
   より、各色のインクを作画面の異なる位置にドット状に
   塗布することを特徴とする描画装置。