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発明の名称 建築板の塗装方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平10−28923
公開日 平成10年(1998)2月3日
出願番号 特願平8−185691
出願日 平成8年(1996)7月16日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】渡辺 望稔 (外1名)
発明者 三枝 一正 / 山口 隆博
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】表面に予め下層着色塗膜が形成されている建築板をコンベアにより搬送しつつその表面に柄模様を塗装する方法において、多数のインク吐出ノズル孔、該ノズル孔の開閉用ニードル弁、該ノズル孔に流通しているインク室及び電磁振動子を有しており、該インク室と該電磁振動子とは別個に設けられており、該ニードル弁と該電磁振動子のコアとは可撓性の連結材で連結されていて該電磁振動子の動作により該ニードル弁が開閉するようになっているニードル弁電磁開閉方式のインクジェットプリンターを用い、該多数のノズル孔を該建築板の上方の位置で該コンベアの幅方向に配列させ、一方、塗装すべき柄模様に対応する柄パターンデーターを予め記憶させておいたコンピューターからの制御信号によって該各電磁振動子の振動を制御して該各ニードル弁の開閉を制御し、低加圧で送液されるインキの該各ノズル孔からの吐出を制御することにより、該建築板の表面に柄模様を塗装することを特徴とする建築板の塗装方法。
【請求項2】ニードル弁と連結材とが一本のワイヤーで構成されているニードル弁電磁開閉方式のインクジェットプリンターを用いることを特徴とする請求項1記載の建築板の塗装方法。
【請求項3】コンベアの幅方向に配列させたノズル孔列をコンベアの移動方向の前後に複数列配置し、それぞれのノズル孔列から異色のインクを吐出させて多色塗装することを特徴とする請求項1又は2記載の建築板の塗装方法。
【請求項4】柄模様を塗装した建築板の表面に更にクリヤー塗料を塗装することを特徴とする請求項1、2又は3記載の建築板の塗装方法。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は建築板の新規な塗装仕上げ方法に関し、より詳しくは、表面に予め下層着色塗膜が形成されている建築板をコンベアにより搬送しつつその表面に意匠性に優れた柄模様を塗装する新規な塗装方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、住宅の外壁等については、レンガやタイルあるいは自然石を並べて積み上げた様な外観を呈するものが好まれ、普及する傾向が増大している。しかしながら、このような外観を有する建築板の生産においては、未硬化の状態にある水硬性板材の表面を、凹凸模様が形成されている型板を介してプレス機で押圧してレンガ、タイル、自然石肌等を表現する凹凸模様を該板材表面に形成し、次いで硬化養生工程を経、その後公知のスプレー塗装機、フローコーター塗装機、ロールコーター塗装機等で塗料を塗装する表面化粧工程を経て建築板としている。しかし、このような方法で得られた建築板はその表面化粧が単一色であるか、又は高低差を利用した2色仕上げであるかのいずれかであり、いずれも本物のレンガやタイル、あるいは自然石からなる建築材料の外観とは全く異なり、意匠性の乏しいものである。
【0003】このような観点から、レンガやタイルあるいは自然石の如くに部分部分を異色に塗装仕上げすることのできる技術の開発が待ち望まれていた。この解決手段として、実開昭63−149725号公報には、電子制御方式によりインクの噴射ノズルを左右に移動させ且つプリント対象板を前後に移動させたり、プリント対象板を固定したままで噴射ノズルを摺動軸と共に前後方向に移動させつつプリント作業を行うことが提案されている。
【0004】しかしながら、この前者の方法においては、噴射ノズルを左右に移動させつつ長尺のプリント対象板を前後に移動させて全幅に渡って印刷するためには、搬送装置に停止精度を得るための高度な技術が要求され、且つプリント所要時間も相当に長くなる、という欠点がある。一方、この後者の方法においては、長尺のプリント対象板を固定し、噴射ノズルを摺動軸の移動により左右、前後に移動させつつ印刷するためには、摺動軸の移動機構に堅牢さと高精度が必要となり、従って長尺の建築板に能率良くプリントするには、プリント速度の点及び精度維持の点から不適切である。
【0005】また、特開平6−155729号公報に記載の方法では、建築板を搬送する搬送コンベア上に多数のインク吐出ノズルを直線状に固定して配列しているので、プリント速度や機械精度維持の面では充分である。しかしながら、インク吐出の制御に電磁振動部分とインク室とが一体となった電磁弁方式を用いており、また弁部分とノズル部分とをビニルパイプで連結している為、次のような欠点が生ずる。
【0006】■電気回路とインク径路とが渾然一体となっている為、溶剤系インクを使用した場合には、電気系統の故障等による電気火花で火災が発生する危険性が大である。
■電磁弁の故障が発生した場合に、それが電気的要因であるか、あるいはインク的要因であるかを問わず、電磁弁の交換が必要となり、又、原因究明がしずらい面がある。
■いかなる種類のジェットプリンターでも、インク径路、インク室、ノズルにおける着色剤の沈積あるいは詰まりは最大の課題であり、ましてや建築板の用途が外壁材等の屋外用途では、着色剤に顔料を用いなくてはならず、この問題は大きな課題となる。
【0007】■電磁弁からノズル孔までの各インク送りパイプがビニルパイプ製であるために、そのビニルパイプの弾力性に起因して圧力損失が生じ、その長さがバラバラであると、その圧力損失に差が生じ、吐き出されるインク滴の大きさに差が生じる。このように、そのインク送りパイプの長さが同一でなければならないという制約がある反面、ノズル孔径が50〜300μm、ノズル間ピッチが100〜400μmと小さいのに対し、電磁弁は直径8〜12mmと大きいので、それらの配列位置が非常に限定される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のような諸問題を解決するものであり、表面に予め下層着色塗膜が形成されている建築板の表面に柄模様を、製作の比較的容易なインクジェットプリンターを用いて能率よく、安全に且つ精度よく描画でき、しかも耐久性に優れた建築板を得ることのできる塗装方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記の目的を達成するために鋭意検討の結果、従来は電磁振動部分とインク吐出制御部分とが一体であったものを、本発明においてはそれらを分離し、ノズル孔の部分で開閉するニードル弁方式とし、該ニードル弁と電磁振動部分とを可撓性の連結材(例えば、ワイヤー)で直結して電磁振動子の動作により該ニードル弁が開閉するようにすることによって上記■〜■の欠点を改善し得ることを見いだし、本発明を完成した。
【0010】即ち、本発明の塗装方法は、表面に予め下層着色塗膜が形成されている建築板をコンベアにより搬送しつつその表面に柄模様を塗装する方法において、多数のインク吐出ノズル孔、該ノズル孔の開閉用ニードル弁、該ノズル孔に流通しているインク室及び電磁振動子を有しており、該インク室と該電磁振動子とは別個に設けられており、該ニードル弁と該電磁振動子のコアとは可撓性の連結材で連結されていて該電磁振動子の動作により該ニードル弁が開閉するようになっているニードル弁電磁開閉方式のインクジェットプリンターを用い、該多数のノズル孔を該建築板の上方の位置で該コンベアの幅方向に配列させ、一方、塗装すべき柄模様に対応する柄パターンデーターを予め記憶させておいたコンピューターからの制御信号によって該各電磁振動子の振動を制御して該各ニードル弁の開閉を制御し、低加圧で送液されるインキの該各ノズル孔からの吐出を制御することにより、該建築板の表面に柄模様を塗装することを特徴とする。
【0011】以下に、本発明の塗装方法について詳細に説明する。本発明の塗装方法で用いるニードル弁電磁開閉方式のインクジェットプリンターの主要部を図1(プリンターの一部分を示す概略断面図である)及び図2(図1のA−A線概略断面図である)に示す。図1及び図2からも明らかなように、本発明で用いるインクジェットプリンターは多数のインク吐出ノズル孔1、ノズル孔を開閉するニードル弁2、ノズル孔に流通しているインク室3及び電磁振動子4を有しており、電磁振動子4は公知のようにコイル5及びコア6を有している。また、インク室3と電磁振動子4とは別個に設けられており、ニードル弁2と電磁振動子4のコア6とは可撓性の連結材7で連結されている。この連結材としてピアノ線やステンレス鋼線等のワイヤーを用いることにより一本のワイヤーでニードル弁と連結材とを構成することもできる。このワイヤーには、例えば、滑動自在な鞘が設けられているか、あるいは適切なガイドが設けられていて、電磁振動子4の動作によりニードル弁2を開閉できるようになっている。
【0012】電磁振動子4にはスプリング8が設けられていて、例えば、電磁振動子4が電気オンの状態では電磁力によりコア6がスプリング8を圧縮し、連結材7及びニードル弁2を押し出してノズル孔1を塞ぎ、一方、電気オフの状態ではスプリング8がその復元力によりコア6を押し上げ、コア6の移動により連結材7及びニードル弁2が引き上げられてノズル孔1を開口する。あるいは、逆に、電磁振動子4が電気オンの状態では電磁力によりコア6がスプリング8を引き伸ばし、連結材7及びニードル弁2を引き上げてノズル孔1を開口し、一方、電気オフの状態ではスプリング8がその復元力によりコア6を引下げ、コア6の移動により連結材7及びニードル弁2が押し出されてノズル孔1を塞ぐ。なお、図1においては図面の簡略化のために一組のニードル弁、インク室及び電磁振動子のみを示している。
【0013】本発明で用いるインクジェットプリンターの各々のノズル孔1は、好ましくは内径100〜500μmの孔である。ノズル孔はコンベアの幅方向に直線状に一列に配置されていてもよく、あるいは16個、32個又は64個のノズル孔を1ブロックとし、ブロック毎に階段形状、凹凸形状、山形状あるいはこれらの組み合わせ形状で配列してもよい。ノズル孔の配列については完全な一直線状に配列するよりも、一定個数をブロック化し、ブロックを組み合わせて配列する方が、不良ノズル孔の検出等のメンテナンスの面から好ましい。各ノズル孔はノズル孔とノズル孔との間の距離が好ましくは0.5〜3mmのピッチとなるように配列されるが、ノズル孔径並びにノズル孔間ピッチは、所望の画質精度により適宜選択できる。このような条件下で概ね10〜50dpiの画質精度の柄パターンを描画することができる。
【0014】このように、本発明で用いるインクジェットプリンターにおいては、好ましくは、各ノズル孔はノズル孔とノズル孔との間の距離が0.5〜3mmのピッチとなるように配列されるが、電磁振動子を一直線状に配置しようとすれば個々の電磁振動子の外径を0.5〜3mm程度以下にしなければならず、このような外径の電磁振動子の製作は極めて困難である。それで、電磁振動子の配置位置をコンベアの幅方向だけでなく、進行方向にも各電磁振動子が接触するか又は離れる程度で変位させることが実用的である。例えば、図2に示すように、4個の連続するノズル孔の開閉用ニードル弁に可撓性の連結材でそれぞれ連結されている4個の電磁振動子4A、4B、4C及び4Dをこの順序でコンベアの幅方向だけでなく、進行方向にも各電磁振動子が接触するか又は離れる程度で変位させ、この4A、4B、4C及び4Dを繰り返してインクジェットプリンターを構成する。なお、所望のノズル孔とノズル孔との間の距離、並びに電磁振動子の外径の大きさに応じてこの繰り返し単位を構成する電磁振動子の数を任意に決定することができる。
【0015】ノズル孔1は図3に示すように、プレート14に開けられた孔で構成されていても、あるいは図4に示すようにプレート15に設けられた管状突起体16で構成されていてもよい。これらのプレート14又は15はインクジェットプリンターに直接取り付けても、あるいは図1〜図4に示すように、プレート14又は15よりも小さな開口を有する支持板17にノズル孔を塞がないように取付けてその支持板17をインクジェットプリンターに取り付けてもよい。
【0016】また、図1において、9はインク供給口であり、10はインク室を液密に保つためのパッキンである。本発明で用いるインクジェットプリンターにおいては、所望により、外気取り入れ口11、排気口12及び隔離壁13を設け、排気口より吸引して空気を外気取り入れ口11からインクジェットプリンター内に取り入れ、連結材7の通過する隔離壁13中の開口を通過させ、排気口12から排出させることにより、インクからの引火性揮発蒸気が電気系統に流入するのを防止することができる。
【0017】上記のようなインクジェットプリンターを用いる場合には、ごく微弱な静圧もしくは加圧状態にあるインクはインク供給口9からインク室3に入る。一方電磁駆動信号により電磁振動子を振動させ、振動によりワイヤー7で連結されたニードル弁2を開閉させて、ノズル孔1よりのインク液滴の噴出を制御する。本発明の塗装方法においては、コンベアの搬送速度については一般的には1〜50m/分の速度が使用可能であるが、生産性や画質等を考慮すると10〜35m/分の範囲の速度であることが好ましい。
【0018】本発明で用いる「表面に予め下層着色塗膜が形成されている建築板」とは、基材が外壁材や内装材に使用されるスレート板、木片セメント板、パルプセメント板、石綿セメント板、軽量骨材混入セメント板、発泡コンクリート板、ガラス繊維強化セメント板、珪酸カルシウム板、炭酸マグネシウム板、又はその他の水硬性板材であり、その表面が平面であっても、あるいは凹凸に加工されていてもよい。また、下層着色塗膜とは、焼付型、常乾型、活性エネルギー線硬化型等の有機溶剤系、水系、無溶剤系等の従来から公知の各種着色塗料の何れかのタイプの塗料の塗装によって得られるものや、これらと焼付型、常乾型、活性エネルギー線硬化型等の有機溶剤系、水系、無溶剤系等の従来から公知の基材補強プライマーの何れかのタイプの塗料との組み合わせによって得られる塗装膜である。
【0019】また、本発明で使用するインク(もしくは塗料)は、樹脂、着色顔料、および溶剤を主成分とする材料である。上記の樹脂としては、前述の下層着色塗膜との密着性がよいものであれば、特には制限はなく、従来から公知のインク(もしくは塗料)用樹脂が使用可能である。具体的には、アクリル樹脂系、ビニル樹脂系、アクリルシリコン樹脂系、フッ素樹脂系、シリコン樹脂系、塩素化樹脂系などの各種樹脂が代表的なものとして挙げられる。
【0020】上記の着色顔料としては、酸化チタン、酸化鉄、複合酸化物(ニッケルチタン系、クロムチタン系、ビスマスバナジウム系など)、カーボンブラック、黄鉛などの各種の無機系顔料や、キナクリドン、ジケトピロロピロール、ベンズイミダゾロン、イソインドリノン、アンスラピラミジン、フタロシアニン、スレン、ジオキサジンなどの各種の有機系顔料がその代表的なものとして挙げられる。
【0021】更に、上記の溶剤としては、比蒸発速度(酢酸正ブチルを100とした重量法による値)が50〜380の範囲のもの、好ましくは、80〜200の範囲のものを使用する。上記範囲の比蒸発速度を有する溶剤としては、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素系溶剤;エチルアルコール、イソプロピルアルコール、イソブチルアルコールなどのアルコール系溶剤;酢酸正プロピル、酢酸正ブチル、酢酸第二ブチル、酢酸イソブチルなどのエステル系溶剤;石油ベンジン、ゴム揮発油などの脂肪族炭化水素系溶剤が代表的なものとして挙げられる。なお、本発明において、前記範囲以外の比蒸発速度を有する溶剤について、これを上述の特定溶剤を主体とする全溶剤に対して20重量%以下の範囲の量で併用することも可能である。
【0022】本発明で使用するインク(もしくは塗料)は、以上に説明した樹脂、着色顔料および溶剤を主成分とし、更に、必要に応じて、体質顔料、染料、電導度調整剤、界面活性剤などを配合したものから構成される。この場合における各成分の割合は、樹脂:4〜50重量%、着色顔料:1〜30重量%、溶剤:49〜95重量%が適当である。そして、このインクは、上述の各成分を混合攪拌した後、本発明の方法で使用するインクジェットプリンターにおけるノズルの直径に対して、ポアーサイズが約1/10以下であるフィルターを用いて、濾過、精製して得られる。
【0023】また、本発明で使用するインク(もしくは塗料)の粘度は一般的には5〜15cps(20℃)であり、好ましくは6〜12cps(20℃)である。なお、インク(もしくは塗料)の粘度が上記の範囲を外れると、ノズルから吐出されるインク(もしくは塗料)が正常なドット状のインク滴(もしくは塗料滴)となりにくいので好ましくない。また、インク(もしくは塗料)の他の性状として、表面張力:20〜60ダイン/cm、比抵抗:200〜3000Ω・cm、比重:0.8〜3のものが好適である。
【0024】また、本発明の塗装方法においては、表面仕上がり外観の調整や耐久性の確保等を目的として、柄模様を塗装した塗膜の全表面にクリヤー塗料を塗装することもできる。このようなクリヤー塗料として、従来から無機質化粧板用に使用されているクリヤー塗料、例えば、透明もしくは半透明のクリヤー塗料又は着色クリヤー塗料を使用することができる。即ち、アクリルウレタン樹脂系、アクリルエポキシ樹脂系、アクリルメラミン樹脂系、アクリルシリコン樹脂系、アクリルフッ素樹脂系、フッ素樹脂系、シリコン樹脂系などの結合剤を使用した焼付型、常乾型、活性エネルギー線硬化型等の有機溶剤型、水性型など、従来から公知のクリヤー塗料(カラー)を使用することができる。また、これらのクリヤー塗料には、艶消剤、顔料類、各種ビーズ類、金属粉、セラミック粉等をインク塗布面を隠蔽しない程度の量で混合使用することも可能である。これらの塗料は、公知のエアースプレー、エアレススプレー、フローコーター、ロールコーター等の塗装機を用いて塗装することが可能である。また、クリヤー塗料の塗装時期については、柄模様のインク面が未乾燥状態の時でも乾燥後でもよい。
【0025】本発明の塗装方法においては、上記のコンベアの幅方向に配列させたノズル孔列をコンベアの移動方向の前後に複数列配置し、それぞれのノズル孔列から異色のインクを吐出させて多色塗装することもできる。
【0026】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態について図5〜図7を参照して説明する。図5は本発明の実施の形態の一例を説明するための一部欠載概略正面図であり、図6に示す実施の形態の右側概略側面であり、図7は本発明の実施の形態の、他の例を説明するための右側概略側面図である。
【0027】図5及び図6に示すように、表面に予め下層着色塗膜が形成されている建築板21はコンベア22により前方に搬送される。コンベア22の上方には、図1、図2に例示するような個々の構成素子からなるニードル弁電磁開閉方式のインクジェットプリンター23が配置されており、プリンター23の下端にはコンベア22の幅方向全体に渡ってノズル孔が配列されている。インクジェットプリンター23の個々の構成素子のインク供給口には、インクタンク24内の塗装用インク25がポンプ26によりを送り込まれる。なお、図示していないが、このインク供給系をレリーフ弁を介してインクタンク24に接続して、インク供給系内に気泡が発生した場合でも容易に除去できるようにすることもできる。27はインクジェットプリンターの各電磁振動子の振動を制御して各ニードル弁の開閉を制御し、低加圧で送液されるインキの各ノズル孔からの吐出を制御する電磁振動子制御装置である。28は塗装すべき柄模様に対応する柄パターンを記録した柄パターンデータであり、29はインプットされたパターンデータ28に基づき電磁振動子制御装置27に制御信号を発するコンピューターであり、30は投光器31と受光器32をコンベア22上の建築板搬送路の両側の所定位置に設けた光電管式センサーであって、検出信号をコンピューター29に送信する。33はコンベア22の駆動ロール34に連結したエンコーダーであって、極小回転角、例えば2000分の360度の極小回転角毎にコンピューター29にパルスを送信する。
【0028】本発明の塗装方法においては、例えば表面に凹凸模様を有する被塗装用建築板21が下塗りシーラー処理後、コンベア22上を前送されて来ると、建築板21の前端部の所定位置到来をセンサー30が検出して検出信号をコンピューター29に送信する。一方、コンベア22の作動に伴い、駆動ロール34に設けたエンコーダー33からパルスがコンピューター29に発信されている。コンピューター29は、上記センサー30からの信号により上記パルスを計数し始め、パルス数が予め記憶させた設定領域に至ると、パルス数に応じ前記柄パターンのパターンデータ28に基づく制御信号を逐次電磁振動子制御装置27に送信指令し、これにより電磁振動子制御装置27が各電磁振動子の振動を個別に制御して各ニードル弁の開閉を制御し、低加圧で送液されるインク25の各ノズル孔からの吐出を制御し、ニードル弁の開放時にノズル孔から前記搬送中の建築板21の表面の所要位置に噴出して前記パターンデータ28に基づく柄模様を描出する。この場合、建築板21の表面とノズル孔とは無接触のため、建築板21表面に凹凸模様を有するに拘らず、上記柄模様の描出が支障なく行なわれる。
【0029】建築板に多色の柄模様を塗装する場合には、図7に示すように、コンベア22上の前後に複数の上例同様のインクジェットプリンター35、36、37を配設し、これらインクジェットプリンター35、36、37にそれぞれ異なる色のインクを上例同様に供給し、インクジェットプリンター35、36、37にそれぞれコンベア22の幅方向に亘って並列したノズル孔からの上記インクの噴射によりコンベア22上を前送される建築板21の表面に多色の柄模様の塗装を行なう。
【0030】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明においては、電磁振動部分とインク吐出制御部分とを分離し、ノズル孔の部分で開閉するニードル弁方式とし、該ニードル弁と電磁振動部分とを可撓性の連結材で直結して電磁振動子の動作により該ニードル弁が開閉するようにしているので、電気系統の故障等による電気火花で火災が発生する危険性がなく、ノズルにおける着色剤の沈積あるいは詰まりがなく、吐き出されるインク滴の大きさに差が生じないため、表面に予め下層着色塗膜が形成されている建築板の表面に柄模様を、製作の比較的容易なインクジェットプリンターを用いて能率よく、安全に且つ精度よく描画できる。




 

 


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