JP2021536378A - インクジェットプリンティングを用いたコーティング鋼板の製造装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、長時間生産しても画像のぼやけや光反射によるヘッドのノズル詰まりが発生しない、インクジェットプリンティングを用いたコーティング鋼板の製造装置に関するものであり、これは、鋼板の表面にインクジェットプリンティングを用いて印刷する印刷装置を含み、上記印刷装置は、光により硬化するインクを鋼板の印刷領域に吐出するインクヘッドと、上記インクヘッドの下流に配置され、上記印刷領域のインクに光を照射する光源と、上記光源の周辺に配置され、上記鋼板から反射された光が上記インクヘッドに到達することを防止する遮蔽部材と、を含み、上記遮蔽部材は、上記鋼板に向かう面に、斜め方向に複数の凹溝が形成されていることを特徴とする。

Description

本発明は、長時間生産しても画像のぼやけや光反射によるヘッドのノズル詰まりが発生しない、インクジェットプリンティングを用いたコーティング鋼板の製造装置に関する。

表面に図柄が印刷されている鋼板は、シルクスクリーンを用いた印刷鋼板と、ロールプリンターを用いた印刷鋼板などに分けられる。シルクスクリーン印刷鋼板は、断続的なバッチタイプ（ｂａｔｃｈ ｔｙｐｅ）の工程で、コイルではなくシート（ｓｈｅｅｔ）上における印刷工程を用いて製造され、ロール印刷鋼板は、印刷図柄がエッチングされたロールにインクやペイントを付けてコーティングする方法を用いて製造され、図柄転写紙印刷鋼板は、図柄が刻印された転写紙を鋼板に転写させる方法を用いて製造される。

このような従来の技術は、下記の問題を有している。

シルクスクリーン方式は、製作過程が比較的簡単であるが、印刷しようとする図柄や製品の種類によって、印刷板であるスクリーンを別途製作する必要があり、色相の数や種類によってスクリーンの数が増加するという欠点があり、結果として、作業速度が遅くなり生産性が低い。

ロール印刷方式は、シルクスクリーン方式と異なって連続コイルコーティング方式であるため生産性は高いが、印刷図柄が単純であり、多様な図柄を実現しにくいため、製品デザインの多様化が困難である。また、シルクスクリーン方式と同様に、色相の数によって印刷ロールの数も増加し、生産工程が複雑であって生産効率が低いという欠点がある。

参考として、本発明と関連する先行技術としては、韓国特許公開２０１８−００２１３２１号公報が挙げられる。

そこで、本発明は、インクジェットプリンティングを用いて生産性と印刷品質を向上させることができるコーティング鋼板の製造装置を提供することを目的とする。

また、本発明の他の目的は、長時間生産しても画像のぼやけや光反射によるヘッドのノズル詰まりが発生しない、インクジェットプリンティングを用いたコーティング鋼板の製造装置を提供することにある。

本発明の一実施形態によるコーティング鋼板の製造装置は、鋼板の表面にインクジェットプリンティングを用いて印刷する印刷装置を含み、上記印刷装置は、光により硬化するインクを鋼板の印刷領域に吐出するインクヘッドと、上記インクヘッドの下流に配置され、上記印刷領域のインクに光を照射する光源と、上記光源の周辺に配置され、上記鋼板から反射された光が上記インクヘッドに到達することを防止する遮蔽部材と、を含み、上記遮蔽部材は、上記鋼板に向かう面に、斜め方向に複数の凹溝が形成されていることを特徴とする。

以上のような本発明によると、インクジェットプリンティングを用いることで連続コイル工程生産が可能であり、工程が単純でありながらも生産速度及び効率が高く、多様な図柄と色相を高解像度で実現することができるため、コンピューターデジタル画像に歪みが発生することなく鋼板にプリンティングすることができる効果が得られる。

さらに、本発明によると、鋼板の平坦度によるヘッドの損傷を防止するために印刷高さを上げて印刷しても、画像の品質が低下することなく印刷速度を画期的に高速化することができ、ヘッドのノズル詰まりが発生しないため、使用寿命を延長することで、鮮やかな画像を長時間印刷することができる効果がある。

本発明の一実施形態によるコーティング鋼板の製造装置を概略的に示した図である。 本発明の一実施形態によるコーティング鋼板の製造装置のうち、印刷装置の要部を示した斜視図である。 図２の断面図である。 図２の底面図である。 画像のぼやけ及びヘッドのノズル詰まりが起こる状態を説明するための概略図である。 反射回数による光の強度変化を示したグラフである。 遮蔽部材の他の変形例を示した底面図である。 遮蔽部材のさらに他の変形例を示した底面図である。 本発明と従来技術の画像品質を比較するための写真である。 図９の一部を拡大した写真である。

以下、本発明の例示的な図面を参照して詳細に説明する。しかし、各図面の構成要素に図面符号を付するにあたり、同一の構成要素に対してはたとえ異なる図面上に表示されていてもできるだけ同一の符号を有するようにしている点に留意すべきである。また、本発明を説明するにあたり、関連の公知の構成または機能についての具体的な説明が本発明の要旨を不明瞭にする可能性があると判断される場合には、その詳細な説明は省略する。

図１は、本発明の第１実施形態によるコーティング鋼板の製造装置を概略的に示す図である。

図面には示されていないが、鋼板は、印刷工程に入る前に、塗膜層を形成する工程を経ることができる。すなわち、コーティング鋼板の製造装置は、塗膜層を形成する過程と、塗膜層上にインクジェットプリンティングを用いて印刷層を形成する過程と、を含むことができる。ここで、コーティング鋼板とは、表面に塗膜層または印刷層が形成された鋼板を意味する。

コーティング鋼板の製造装置は、鋼板が曲がらずに平らな状態で維持されるように張力を与える張力制御装置１０と、鋼板が生産ラインの中央に沿って移動せずに、左右に偏って移動することを防止する蛇行制御装置２０と、鋼板にインクを落とす時にインクが所望の位置に正確に落ちるように、鋼板の進行速度を維持させる速度制御装置３０、４０と、鋼板にインクを落として図柄または色相を印刷する印刷装置１００と、を含むことができる。

図面を参照すると、鋼板の進入方向から、張力制御装置１０、蛇行制御装置２０、ディフレクターロール５１（Ｄｅｆｌｅｃｔｏｒ Ｒｏｌｌ）、ダンサーロール５３（Ｄａｎｃｅｒ Ｒｏｌｌ）、速度制御装置３０、印刷装置１００、ディフレクターロール５２、及び速度制御装置４０が連続して設けられることができる。

張力制御装置１０は、テンションブライドルロール１１、１２（Ｔｅｎｓｉｏｎ Ｂｒｉｄｌｅ Ｒｏｌｌ）の速度及び接触角を調整することで、鋼板を設定された張力範囲内に維持させることができる。張力範囲は、鋼板の表面形状を偏平にし、かつ、過度な張力によって破断が発生しない範囲に設定されることができる。一例として、張力範囲は２〜４ｋｇｆ／ｍｍ^２の範囲内に設定されることができる。この際、鋼板の張力誤差が−１〜＋１％の範囲内になるように調整され、鋼板の張力を維持することができる。

２つのテンションブライドルロール１１、１２が隣接して配置されることができる。鋼板は、進入方向に位置するテンションブライドルロール１１の上部面に沿って進入し、進出方向に位置するテンションブライドルロール１２の下部面に沿って進出する。ここで、何れか１つのテンションブライドルロールの上下位置（または水平位置）を変更することで、鋼板に印加される張力の大きさを調整することができる。

テンションブライドルロール１１、１２の下流には、鋼板の張力を測定する張力測定センサー１３が設置されることができる。この張力測定センサーは、鋼板の張力を測定し、張力制御系１４に信号を伝達する。この張力制御系は、設定範囲以上の鋼板の張力が測定された場合には、鋼板の張力を下げるようにテンションブライドルロールに動作信号を伝達し、設定範囲以下の鋼板の張力が測定された場合には、鋼板の張力を上げるようにテンションブライドルロールに動作信号を伝達する。

蛇行制御装置２０は、蛇行測定センサー２３が報知する、鋼板の幅方向の中央位置が鋼板搬送ラインの中央から外れた程度を示す蛇行量に応じて、ステアリングロール２１、２２（Ｓｔｅｅｒｉｎｇ Ｒｏｌｌ）の軸を回転及び移動させることができる。一例として、鋼板の蛇行量は、−１〜＋１ｍｍの範囲内になるように管理されることができる。

ステアリングロール２１、２２は、テンションブライドルロール１１、１２の下流に位置することができる。

また、２つのステアリングロール２１、２２が隣接して配置されることができる。鋼板は、隣接した２つのロールの上部面に沿って搬送されることができる。ここで、何れか１つのステアリングロールの鋼板の幅方向の位置（または回転軸の鋼板の幅方向の勾配）を変更することで、鋼板の蛇行を制御することができる。

ステアリングロール２１、２２の下流には、鋼板の蛇行を測定する蛇行測定センサー２３が設置されることができる。この蛇行測定センサーは、鋼板の蛇行を測定し、蛇行制御系２４に信号を伝達する。この蛇行制御系は、鋼板が右側に蛇行している場合には、鋼板を左側に移動させるようにステアリングロールに動作信号を伝達し、鋼板が左側に蛇行している場合には、鋼板を右側に移動させるようにステアリングロールに動作信号を伝達する。

また、蛇行測定センサー２３は印刷装置１００と連結されてもよい。一例として、鋼板の蛇行の程度が危険範囲を超えた場合、印刷装置１００の動作を止めるようにすることができる。

速度制御装置３０、４０は、ピンチロール３１、４１（Ｐｉｎｃｈ Ｒｏｌｌ）の回転速度を調整することで、鋼板の進行方向の速度を設定速度に維持させることができる。これは、鋼板の速度が一定に維持される際に所望の位置にインクが落ちるためである。例えば、鋼板の設定速度は、３０ｍｐｍ〜５０ｍｐｍの範囲内から選択されることができる。この際、鋼板の実際の進行速度の変動量は、−２１〜＋２１μｍ／ｓｅｃの範囲内になるように管理されることができる。

ピンチロール３１、４１は、鋼板の上下に配置される２つのロールからなることができる。ここで、何れか１つ以上のピンチロールの回転速度を変更することで、鋼板の進行速度を調整することができる。

また、ピンチロール３１、４１は、鋼板の幅方向への動きを固定するとともに、幅方向の振動を低減させることができる。一例として、ピンチロールは、鋼板の水平方向の振動幅が−１１〜＋１１μｍの範囲内で維持されるように調整する。

また、ピンチロール３１、４１は、印刷装置１００の上流及び下流のうち少なくとも何れか一側に設置されることができる。図面には、印刷装置の上流及び下流の両方にピンチロールが設置された例が示されているが、例えば、ピンチロールは、印刷装置の下流のみに設置されて鋼板を引っぱりながら速度を制御してもよく、印刷装置の上流のみに設置されて鋼板を押し出しながら速度を制御してもよい。

ディフレクターロール５１、５２は、鋼板の進行方向及び角度を変えるために用いられることができる。一例として、蛇行制御装置２０と速度制御装置３０、４０との間に設けられて鋼板の進行方向を変え、印刷装置１００と速度制御装置３０、４０との間に設けられて鋼板の進行方向を変えることができる。

ダンサーロール５３は、ベースとの間に振動低減部材が設置されることにより、鋼板の上下方向において小さい範囲内の移動が可能である。したがって、ダンサーロールは、鋼板の振動を低減することができ、さらには、鋼板の張力を調節することもできる。

具体的に、ダンサーロール５３は、張力制御装置１０と蛇行制御装置２０を経る過程で発生する鋼板の振動を低減することができる。一例として、ダンサーロールは、鋼板の上下振動幅が−６０〜＋６０μｍ以内に維持されるように調整する。

一方、印刷装置１００は、インクが落ちる位置であるジェット領域（Ｊｅｔｔｉｎｇ Ｚｏｎｅ）または印刷領域で、鋼板が曲がらずに偏平に伸びるようにする密着搬送ユニット１２０と、鋼板の上下位置を調節する鋼板支持ロール１３１、１３２の位置調節ユニット（図示せず）と、を含むことができる。

密着搬送ユニット１２０は、真空により鋼板をコンベアベルト１３３に密着させ、鋼板の表面を偏平にすることができる。上述のように、鋼板の表面の扁平度は張力制御装置１０により達成されるが、鋼板の表面には、残余ウェーブが微細に残っている。例えば、インクヘッド１０１と鋼板との間の距離が０．５〜１．０ｍｍである時に、３０〜５０ｍｐｍの速度で移動する鋼板がインクヘッドと衝突する場合、印刷装置１００が損傷する恐れがある。そのため、別の密着搬送ユニットを用いて残余ウェーブを除去する。

鋼板支持ロール１３１、１３２の位置調節ユニットは、鋼板を支持し、かつ指定された鋼板の上下方向位置を制御する鋼板支持ロールの上下位置を調節することで、インクが鋼板の正確な位置に落ちるようにすることができる。一例として、鋼板支持ロールの位置調節ユニットは、鋼板の上下振動幅が−６０〜＋６０μｍ以内に維持されるように鋼板支持ロールの上下位置を調整することができる。

上述の張力制御装置１０、蛇行制御装置２０、速度制御装置３０、４０、印刷装置１００の密着搬送ユニット１２０、及び鋼板支持ロール１３１、１３２の位置調節ユニットなどは、インクジェットプリンティングにより鋼板に高解像度のデジタル画像を高精度に形成できるようにする、インクヘッドでの鋼板条件を作る役割を果たす。すなわち、インクが落ちて画像を形成するジェット領域または印刷領域において、鋼板は、鋼板の幅方向の中央位置が鋼板搬送ラインの中央に位置しなければならず、インクヘッドとの距離が設定値に維持される必要がある。

印刷装置１００は、印刷領域内で移動する鋼板にインクを噴射することで、鋼板の表面にインクジェットプリンティングを行うことができる。

図２は本発明の一実施形態によるコーティング鋼板の製造装置のうち、印刷装置の要部を示した斜視図であり、図３は図２の断面図であり、図４は図２の底面図である。

これらの図面に示されたように、本発明の一実施形態によるコーティング鋼板の製造装置は、鋼板の表面にインクジェットプリンティングを用いて印刷する印刷装置１００を含み、この印刷装置は、光により硬化するインクを鋼板１の印刷領域に吐出するインクヘッド１０１と、このインクヘッドの下流に配置され、印刷領域のインクに光を照射する光源１０３と、この光源の周辺に配置され、鋼板から反射された光がインクヘッドに到達することを防止する遮蔽部材１５０と、を含み、この遮蔽部材は、鋼板に向かう面に、斜め方向に複数の凹溝１５１が形成されている。

インクヘッド１０１には、下方に向かうように配置される複数のノズル１０２が設けられており、複数のノズルは、鋼板１の幅方向に均一な間隔で並ぶように配置されることができる。ノズルが一定の間隔に配置される際に、均一な印刷品質を得ることができる。

また、インクヘッド１０１は、鋼板の進行方向に複数個が並んで配置されることができる。鋼板１の進行方向に配置されるそれぞれのインクヘッドは、互いに異なる色相のインクを噴射することができる。例えば、鋼板の進行方向に沿って、上流からＣ（Ｃｙａｎ）、Ｍ（Ｍａｇｅｎｔａ）、Ｙ（Ｙｅｌｌｏｗ）、Ｋ（Ｂｌａｃｋ）色相のインクを噴射するインクヘッドが並んで配置されることができる。

尚、単一色相を有するインクを噴射するインクヘッド１０１は、鋼板１の幅方向に少なくとも１つが配置されることができる。インクヘッドの長さが、鋼板の幅を十分にカバーできる程度である場合には、１つのインクヘッドが配置されてもよいが、インクヘッドの長さが鋼板の幅より小さい場合には、複数のインクヘッドを鋼板の幅方向に連結して用いることができる。

鋼板１の進行方向に沿って配置されるインクヘッド１０１は、鋼板の進行方向にヘッドの一部が互いに重なるように配置されることができる。この際、各インクヘッドにおいて、鋼板の幅方向に最外側に位置したノズル１０２は、鋼板の進行方向に重ならないように配置されることができる。これにより、印刷領域が有する鋼板の幅方向の全領域にわたって、かすれが生じることなく均一に印刷されることができる。

さらに、印刷装置１００は、インクを持続的に気泡なしに供給できるインク供給装置（図示せず）を含むことができる。このインク供給装置は、インクヘッド１０１と連結されてノズル１０２にインクを供給することができ、インクヘッドと着脱可能に結合され、インクが足りない場合に交替可能に設けられることができる。

インクとしては、光により硬化するインクを用いることができる。

光源１０３から照射される光としては紫外線（ＵＶ）光を用い、インクを硬化させることができる。

鋼板１に噴射されたインク液滴（Ｄｒｏｐｌｅｔ）２は、時間が経過するにつれて継続的に広がるが、インク液滴の大きさが大きくなるほど、プリンティング画像の解像度が低下する。したがって、光源１０３は、インクが適正な広がり量以上に広がらないように、インクを硬化させることができる。

かかる光源１０３はインクヘッド１０１の下流に配置されることができる。例えば、１つの色相を担当するインクヘッドの下流に光源が配置されることができる。この場合、鋼板の進行方向に、Ｃ色相のインクヘッド、光源、Ｍ色相のインクヘッド、光源、Ｙ色相のインクヘッド、光源、Ｋ色相のインクヘッド、及び光源が順に配置されることができる。

インクヘッド１０１の間の距離、光源１０３の間の距離、及び隣接したインクヘッドと光源との間の距離は、一定であることができる。これにより、各色相が硬化する程度を均一にすることができる。

印刷装置１００は、インクヘッド１０１と光源１０３を固定するベースフレーム１０５をさらに含むことができる。

ベースフレーム１０５は、複数のインクヘッド１０１と複数の光源１０３を１つのユニットとして結合させることができる。一例として、ベースフレームは、鋼板１の進行方向に延び、複数のインクヘッドと複数の光源を結合することができる。

１つのベースフレーム１０５がインクヘッド１０１と光源１０３を１つのユニットとして結合することができるが、これと異なって、色相毎に複数のベースフレームが設けられてもよい。

ベースフレーム１０５は、インクヘッド１０１を収容する開口１０６と、光源１０３のための開口１０４と、を備えることができる。

鋼板１とインクヘッド１０１のノズル１０２との間の距離は調整可能である。鋼板とノズルとの間の距離を近くするほど、印刷品質が向上するが、印刷素材として用いられる鋼板の強度及び固有平坦度などの制約条件のため、現実的には、鋼板とノズルとの間の距離を極限まで近くすることはできない。

例えば、鋼板１とインクヘッド１０１のノズル１０２との間の距離が約０．５ｍｍより小さくなると、鋼板がインクヘッドと衝突して印刷装置１００が損傷する恐れがある。鋼板は完全な平面ではなく微細なウェーブを含むため、鋼板とノズルとの間には安全距離が必要である。

図５は画像のぼやけ及びヘッドのノズル詰まりが起こる状態を説明するための概略図である。

例えば、図５に示されたように、鋼板１とインクヘッド１０１のノズル１０２との間の距離を約３ｍｍ程度にしてインクジェットプリンティングを行うと、光源１０３から照射される光が鋼板の表面から反射されて散乱され、このように散乱された反射光がインクヘッドのノズルに到達するようになる。

ここで、鋼板の表面における平均反射率は約８７％程度であり、一部の製品は、鏡のような表面を有して反射率が９５％に達する。

鋼板１の表面から反射された光はその強度が弱くなるが、インクヘッド１０１の付近まで到逹し、落下中のインク液滴２を予め硬化させるようになり、これにより、インクの広がりが悪くなる。結果として、鋼板に落ちたインクが十分に広がらずに硬化され、ぼやけた画像が印刷される。

さらに、鋼板１の表面から反射されて散乱された反射光の一部はインクヘッド１０１のノズル１０２に照射され、吐出が終わってノズルに付着したインクを硬化させるようになる。その後には、硬化されたインクによりノズル詰まりが起こり、インクが円滑に吐出できなくなることにより、印刷品質に悪影響を及ぼす。例えば、ノズルの詰まった部分からインクが噴射されず、印刷された画像に筋が入る恐れがある。

そこで、鋼板１とインクヘッド１０１のノズル１０２との間に安全距離を確保し、かつ、鋼板とノズルとの間の距離が約３ｍｍ以上であっても印刷進行時に画像のぼやけやヘッドのノズル詰まりが発生しないように、本発明の一実施形態によるコーティング鋼板の製造装置は、その印刷装置１００が、鋼板から反射された光がインクヘッドに到達することを防止する遮蔽部材１５０を含むことを特徴とする。

遮蔽部材１５０は、鋼板１に向かう面に、鋼板の進行方向に対して斜め方向に複数の凹溝１５１が形成されている。また、遮蔽部材は、反射された光を吸収できる材質からなるか、黒色または黒色に類似の色相のコーティング材で塗布されることができ、具体的な例として、アルミニウムのような金属素材に陽極酸化（ａｎｏｄｉｚｉｎｇ）コーティングをしてもよい。

かかる遮蔽部材１５０は、ベースフレーム１０５に一体に形成されるか、別途製造されてからベースフレームに任意の固定具（例えば、固定ねじなど）を用いて結合または組み立てられることができる。

遮蔽部材１５０に形成された凹溝１５１の溝壁は約９０度の角度、すなわち、鋼板１の表面に対して直角であることが好ましいが、必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば、光源１０３からの照射角及び素材表面の照度変化による反射角の変化に応じて、任意の角度を有することができる。

このように、反射光が遮蔽部材１５０内で反射される回数を最大にし、凹溝１５１の内部で反射されるようにすることで、遮蔽部材を通り抜ける光の強度を下げることができる。

一方、遮蔽部材１５０の凹溝１５１は、その斜め方向に延びた構造により、反射光が上流側に、換言すると、インクヘッド１０１の方に向かって繰り返し内部反射され、凹溝を通り抜ける可能性がある。これを防止するために、各凹溝のうち上流側のインクヘッドに開放された端部には、凹溝を横切る遮断壁１５２がさらに形成されることができる。これにより、遮蔽部材の各凹溝は、その内部に反射光を閉じ込めることができ、内部反射の回数を増加させることができる。

図６は反射回数による光の強度変化を示したグラフである。

これに示されたように、コーティングのない（ベアー（Ｂａｒｅ）状態）であるアルミニウムからなる遮蔽部材１５０は、内部反射の回数が３０回に達すると、反射光の強度が約８％程度に低くなる。そのため、遮蔽部材の凹溝内で少なくとも３０回以上の内部反射が起こる深さに、凹溝１５１を設計することが好ましい。

また、凹溝１５１の個数は、鋼板の印刷時間（約１００分、５０ｍｐｍ基準）中に反射光が持続的にインクヘッド１０１のノズル１０２に接しても、インクの硬化を誘発させない強度を有するように設定されることができる。

例えば、安全係数を考慮して、３００分まで照射されてもヘッドのノズル詰まりが発生しない反射光の強度が初期強度の０．００００６％であり、この時の内部反射の回数が８８回の場合、遮蔽部材１５０の設計変数である凹溝１５１の深さと個数は、凹溝内における内部反射の回数を考慮し、印刷高さと鋼板表面の最小反射角に応じて変更可能である。

図７は遮蔽部材の他の変形例を示した底面図である。

図７に示された遮蔽部材１５０は、鋼板１に向かう面に、鋼板の進行方向に対して斜め方向に複数の凹溝１５１が形成されており、複数の凹溝が中間で折り曲げられた形状を有する。これにより、光源１０３を挟んで両側に、略Ｖ字状に形成された複数の凹溝が配置されることができる。

このように、複数の凹溝１５１を中間で折り曲げられた形状に形成すると、凹溝内の遮断壁１５２を遮蔽部材１５０の一側の先端側のみに配置することができる利点がある。

まず、中間で折り曲げられた凹溝１５１は、反射光が反射される回数を最大にし、凹溝の内部で反射されるようにすることで、遮蔽部材１５０を通り抜ける光の強度を下げることができる。

さらに、これらの凹溝１５１は、その折り曲げられた斜め方向に延びた構造により、反射光が主に下流側に、換言すると、光源１０３の方またはその下流に向かって繰り返し内部反射されるが、この時に、反射光が凹溝を通り抜けても、光源の方またはその下流に向かって出るため、反射光がインクヘッド１０１に到達する可能性が著しく低くなることができる。

ここで、凹溝１５１内の上流側は、遮断壁１５２により反射光の進出が阻止される。

図８は遮蔽部材のさらに他の変形例を示した底面図である。

図８に示された遮蔽部材１５０は、鋼板１に向かう面に、鋼板の進行方向に対して斜め方向に複数の凹溝１５１が形成されており、各凹溝内に、凹溝を横切る複数の隔壁１５３が形成されている。これにより、略斜め方向の格子状に形成された複数の凹溝が配置されることができる。

このように、複数の凹溝１５１を斜め方向の格子状に形成する場合、凹溝内に遮断壁を別途形成する必要がなくなる。

また、各凹溝１５１の溝壁または隔壁１５３には、壁面から突出した突出面１５４が備えられ、各凹溝内に少なくとも２つの空間層を形成することができる。図８には、３つの空間層が形成されている例が拡大断面図として示されている。

かかる複数の空間層を有する凹溝１５１は、遮蔽部材１５０の製造時に、成形または機械加工することで形成されることができる。もしくは、凹溝に該当する穴または溝を有する薄い板部材を複数個積層することで、複数の空間層を有する凹溝が形成されてもよい。

このように、内部に複数の空間層を有する凹溝１５１では、反射光が反射される回数を最大にし、凹溝の内部で反射されるようにすることで、遮蔽部材を通り抜ける光の強度を下げることができる。

さらに、これらの凹溝１５１は、複数の空間層及び突出面１５４が形成された内部構造により、その内部に反射光を閉じ込めることができ、内部反射の回数を増加させることができる。これにより、反射光が凹溝から脱出できずにインクヘッド１０１に到達する可能性を著しく低下させることができる。

本発明の一実施形態によるコーティング鋼板の製造装置において、印刷装置１００のうち遮蔽部材１５０が画像品質に及ぼす影響を確認するために、印刷高さを変えながら、遮蔽部材を取り付けた本発明の実施例と、遮蔽部材のない従来技術の比較例でテストを行った。

印刷条件としては、５０ｍｐｍの鋼板速度、２０ｋＨｚのインク噴射速度及び６００ｄｐｉの解像度で印刷を行い、印刷高さ、すなわち、鋼板とインクヘッド１０１のノズル１０２との間の距離は０．５ｍｍ、１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍに区分した。

従来技術によって鋼板に印刷する場合、推奨する印刷高さ、すなわち、鋼板１とインクヘッド１０１のノズル１０２との間の距離が１ｍｍ以内である時にはヘッドのノズル詰まりが発生しなかったが、１ｍｍを超えると、ノズル詰まりが発生して画像品質に不良をもたらした。

これに対し、本発明の一実施例によるコーティング鋼板の製造装置のように、印刷装置１００に遮蔽部材１５０を取り付けて印刷を行った場合には、３ｍｍの印刷高さでも印刷中にヘッドのノズル詰まりが発生しなかった。

したがって、 本発明によると、鋼板自体が有する平坦度などの制約条件のため、印刷高さ、すなわち、鋼板１とインクヘッド１０１のノズル１０２との間の距離をやむを得ず増大させなければならない場合にも印刷時にヘッドのノズル詰まりが発生しないため、鋼板の不良な平坦度によるヘッドの損傷を防止するとともに、鮮やかな画像を長時間印刷可能であることが確認できた。

図９は本発明と従来技術の画像品質を比較するための写真であり、図１０は図８の一部を拡大した写真である。

図９及び図１０は、印刷高さ、すなわち、鋼板１とインクヘッド１０１のノズル１０２との間の距離が３ｍｍである時における、本発明と従来技術のインクジェットプリンティングを用いたコーティング鋼板での画像品質を示している。

遮蔽部材１５０を取り付けた本発明の実施例では、印刷高さが３ｍｍである時にも鮮やかでかつ濃い画像が実現されるのに対し、遮蔽部材のない従来技術の比較例では、印刷高さが３ｍｍになるとぼやけた画像が印刷されていることが分かる。特に、従来技術の比較例では、落下中のインク液滴を反射光が予め硬化させ、インクの広がりを悪化させることにより、結果的にぼやけた画像が印刷された例を示している。

以上のように、本発明によると、インクジェットプリンティングを用いることで鋼板にデジタル画像を連続してプリンティングし、連続コイル工程生産が可能であり、鋼板の平坦度によるヘッドの損傷を防止するために印刷高さを上げて印刷しても、画像の品質が低下することなく印刷速度を画期的に高速化することができ、ヘッドのノズル詰まりが発生しないため、使用寿命が延長可能であって、鮮やかな画像を長時間印刷することができる効果がある。

以上の説明は、本発明の技術思想を例示的に説明したものにすぎず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者であれば、本発明の本質的な特性を逸脱しない範囲で多様な修正及び変形が可能である。したがって、本明細書及び図面に開示の実施形態は、本発明の技術思想を限定するためのものではなく、説明するためのものであり、このような実施形態により本発明の技術思想の範囲が限定されるものではない。本発明の保護範囲は添付の特許請求の範囲によって解釈されるべきであり、それと同等な範囲内の全ての技術思想は本発明の権利範囲に含まれると解釈されるべきである。

本発明は、インクジェットプリンティングを用いたコーティング鋼板の製造に有用である。

Claims (8)

1. 鋼板の表面にインクジェットプリンティングを用いて印刷する印刷装置を含み、
   前記印刷装置は、
   光により硬化するインクを鋼板の印刷領域に吐出するインクヘッドと、
   前記インクヘッドの下流に配置され、前記印刷領域のインクに光を照射する光源と、
   前記光源の周辺に配置され、前記鋼板から反射された光が前記インクヘッドに到達することを防止する遮蔽部材と、を含み、
   前記遮蔽部材は、前記鋼板に向かう面に、斜め方向に複数の凹溝が形成されている、コーティング鋼板の製造装置。
2. 前記印刷装置は、前記インクヘッドと前記光源を固定するベースフレームをさらに含み、
   前記ベースフレームは、前記インクヘッドのための開口と、前記光源のための開口を備えることを特徴とする、請求項１に記載のコーティング鋼板の製造装置。
3. 各凹溝内には、上流側に開放された端部に前記凹溝を横切る遮断壁が形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のコーティング鋼板の製造装置。
4. 前記複数の凹溝が、中間で折り曲げられた形状を有することを特徴とする、請求項１に記載のコーティング鋼板の製造装置。
5. 各凹溝内には、前記凹溝を横切る複数の隔壁が形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のコーティング鋼板の製造装置。
6. 各凹溝の溝壁または隔壁には、壁面から突出した突出面が備えられ、前記各凹溝内に少なくとも２つの空間層を形成することを特徴とする、請求項５に記載のコーティング鋼板の製造装置。
7. 前記遮蔽部材は、光を吸収できる材質からなるか、黒色のコーティング材で塗布されていることを特徴とする、請求項１から６の何れか一項に記載のコーティング鋼板の製造装置。
8. 前記凹溝の深さと個数は、凹溝内における反射光の内部反射の回数を考慮して変更可能であり、
   前記内部反射の回数は、前記反射光の強度が初期光の強度の０．８％以下である時の回数であることを特徴とする、請求項１から６の何れか一項に記載のコーティング鋼板の製造装置。

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