(57)【要約】      （修正有）【課題】コストを最小限に抑え、その一方で、不均一な基板の仕上がり色すなわち表面の外観を許容範囲内に維持する装置および方法が必要である。本開示では、均一で費用効率の良い不均一な基板の塗装および／または被覆を提供するシステムおよび方法に取り組む。不均一な基板に均一な被膜を塗布する方法を提供する。【解決手段】この方法には、ａ）不均一な基板の光学的特性を明らかにするステップと、ｂ）不均一な基板の上に下塗り剤の層を塗布する間に、下塗り剤の層の厚さと色とを調整して、第１の目標の色を実現するステップと、ｃ）その上に塗布された下塗り剤の層を含む不均一な基板の光学的特性を明らかにするステップと、ｄ）その上に塗布された下塗り剤の層を含む不均一な基板の上に第１の塗料の層を塗布する間に、第１の塗料の層の厚さと色とを調整して、第２の目標の色を実現するステップと、が含まれる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
不均一な基板に均一な被膜を塗布する方法であって、
ａ）前記不均一な基板の最初の表面の特性のセットを光学的に測定するステップと、
ｂ）前記最初の表面の特性のセットに基づいて、下塗り剤の被覆パラメータのセットを計算するステップと、
ｃ）前記下塗り剤の被覆パラメータのセットに従って、前記不均一な基板の上に下塗り剤の被膜を塗布するステップと、
ｄ）前記下塗り剤の被覆パラメータのセットに従って、前記下塗り剤の被膜を硬化させるステップと、を含む方法。
【請求項２】
前記下塗り剤の被覆パラメータのセットが、次のパラメータ、下塗り剤の被膜の厚さプロファイル、下塗り剤の被膜の色、下塗り剤の被膜の材料、およびそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記下塗り剤の被覆パラメータのセットが、不均一な厚さを含む下塗り剤の被膜の厚さプロファイルを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
ｅ）前記下塗り剤の被膜を含む前記不均一な基板の下塗りされた表面の特性のセットを光学的に測定するステップと、
ｆ）前記下塗りされた表面の特性のセットに基づいて、塗料の被覆パラメータのセットを計算するステップと、
ｇ）前記塗料の被覆パラメータのセットに従って、前記下塗り剤の被膜の上に塗料の被膜を塗布するステップと、
ｈ）前記塗料の被覆パラメータのセットに従って、前記塗料の被膜を硬化させるステップと、をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記塗料の被覆パラメータセットが、次のパラメータ、塗料の被膜の厚さプロファイル、塗料の被膜の色、塗料の被膜の材料、およびそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記塗料の被覆パラメータセットが、不均一な厚さを含む塗料の被膜の厚さプロファイルを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
ｉ）前記下塗り剤の被膜および前記塗料の被膜を含む前記不均一な基板の塗装された表面の特性セットを光学的に測定するステップと、
ｊ）前記塗装された表面の特性のセットに基づいて、上塗り剤のパラメータセットを計算するステップと、
ｋ）前記上塗り剤のパラメータのセットに従って、前記塗装された被膜の上に上塗り剤を塗布するステップと、
ｌ）前記上塗り剤のパラメータのセットに従って、前記上塗り剤を硬化させるステップと、をさらに含む請求項４に記載の方法。
【請求項８】
前記上塗り剤のパラメータのセットが、次のパラメータ、上塗り剤の厚さプロファイル、上塗り剤の光沢、上塗り剤の材料、およびそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記上塗り剤のパラメータのセットが、不均一な厚さを含む上塗り剤の厚さプロファイルを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記下塗り剤の被覆パラメータのセット、前記塗料の被覆パラメータのセット、および前記上塗り剤のパラメータセットのうちの少なくとも１つを計算するとき、前記最初の表面の特性のセット、前記下塗りされた表面の特性のセット、および前記塗装された表面の特性のセットのうちの少なくとも１つが使用される、請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の実施形態は、個々の基板の小片または一連の基板の小片のどちらかの中で、品質および色の均一性を向上させて塗装すなわち被覆される不均一な基板に関する製造コストを削減するシステムおよび方法を提供することに関する。
【背景技術】
【０００２】
不均一な基板により、均一な表面の外観を損なう様々な問題が提示される。不均一な基板の例として、天井タイル、リノリウムタイル、および木材が挙げられるが、これらには限定されない。不均一な基板では、表面の質感が不規則となり、不均一な色が広がってしまう可能性がある。さらに、不均一な基板の中には、それぞれが固有の色、表面特性などを有する材料が融合することにより構成されたものもある。
【０００３】
通常、光学的に不均一な基板には、下塗り剤、次いで、少なくとも１色の塗料の層、随意的に、仕上げステップとして、保護用の上塗り剤が塗布される。最も不均一な基板を塗装可能な一定の塗装処理では、より品質の良い基板に同じ処理を施す際には不必要な塗料が使用される。すなわち、均一な仕上がりの外観を得るために、不均一な基板では、より多くの量の塗料を必要とし、より均一な基板では、より少ない量の塗料しか必要としない。したがって、様々な品質の不均一な基板が、一定の塗装工程すなわち被覆工程で処理を施されるため、ある基板には少な過ぎる量の塗料しか塗装されず、ある基板には正確な量の塗料が塗装され、その他の基板には多過ぎる量の塗料が塗装されてしまう。このような処理では、均一に塗装すなわち被覆された基板を提供することができず、塗装材料すなわち被覆材料の使用を最適化することができず、これにより材料が無駄になってしまう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
コストを最小限に抑え、その一方で、不均一な基板の仕上がり色すなわち表面の外観を許容範囲内に維持する装置および方法が必要である。本開示では、均一で費用効率の良い不均一な基板の塗装および／または被覆を提供するシステムおよび方法に取り組む。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示は、もともとは紙の上で色を調整して印刷するために開発された方法を、天井タイルなどの光学的に不規則な基板を塗装すなわち被覆するシステムに拡張したものである。一実施形態には、（１）不均一な基板の光学的特性を明らかにするステップと、（２）下塗り剤の層の厚さおよび色を調整して、第１の目標の色を実現するステップと、（３）下塗りされた基板の光学的特性を明らかにするステップと、（４）塗料の層の厚さおよび色を調整して第２の目標の色を実現するステップと、が含まれる。一実施形態には、（３）および（４）のステップを繰り返して、第２の塗料の層を塗布するステップがさらに含まれる。一実施形態には、（５）下塗りかつ塗装された基板の光学的特性を明らかにするステップと、（６）上塗り剤の層の厚さおよび配合を調整して、目標の光沢を実現するステップと、がさらに含まれ得る。種々の制御ステップにおいて用いられる関係は、制御システムにより、論理的または経験的に決定され得、さらに調整され得る。
【０００６】
概して、下記に議論される方法により、均一な被膜を不均一な基板に塗布する方法が提供される。この方法には、ａ）不均一な基板の最初の表面の特性のセットを光学的に測定するステップと、ｂ）最初の表面の特性のセットに基づいて、下塗り剤の被覆パラメータのセットを計算するステップと、ｃ）下塗り剤の被覆パラメータのセットに従って、不均一な基板の上に下塗り剤の被膜を塗布するステップと、ｄ）下塗り剤の被覆パラメータのセットに従って、下塗り剤の被膜を硬化させるステップとが含まれる。いくつかの実施形態では、この方法には、塗料の層を塗布するステップ、および上塗り剤の層を塗布するステップに関連するステップがさらに含まれる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、基板を塗装すなわち被覆する、従来技術の方法を示す工程図である。
【図２】図２は、基板を塗装すなわち被覆する、本方法の一実施形態を示す工程図である。
【図３】図３は、不均一な基板を塗装すなわち被覆する、本システムの一実施形態の図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本明細書で使用される「光学的に不均一な基板」すなわち「不均一な基板」は、例えば、測色計、分光測光器、反射率計などの光学測定手段により定量化された、不均一な色、不均一な表面の質感、またはその他の全ての不均一な特性を有する、全ての基板または一連の基板として広く解釈されることを意図する。本明細書で使用される「下塗り剤の被膜の厚さプロファイル」、「塗料の被膜の厚さプロファイル」および「上塗り剤の厚さプロファイル」とは、各材料、すなわち不均一な基板の表面全体に渡って被覆された下塗り剤の被膜、塗料の被膜、および上塗り剤の厚さの表現を意味することを意図する。さらに、本明細書で使用される「不均一な厚さ」は、少なくともその厚さに対して不規則性を有する、例えば、下塗り剤の被膜、塗料の被膜、または上塗り剤などの材料の厚さ意味することを意図する。本明細書で使用される「下塗り剤硬化プロファイル」、「塗料硬化プロファイル」および「上塗り剤硬化プロファイル」は、各材料、すなわち、下塗り剤の被膜、塗料の被膜、および上塗り剤を硬化させるために必要な、熱、空気流、照明レベルおよび波長などの環境特性を意味することを意図する。
【０００９】
さらに、本明細書で使用される、用語「プリンタ」、「プリンタシステム」、「印刷システム」、「プリンタ装置」および「印刷装置」とは、あらゆる目的で印刷出力機能を実行する、デジタル複写機、製本機、ファクシミリ、多機能装置などの全ての装置を包含する。さらに、本明細書で使用される、「シート」、「紙のシート」および「紙」とは、その上で情報すなわちマーキングを可視化可能な、かつ／または再生可能な、例えば、紙、透明シート、羊皮紙、フィルム、布地、プラスチック、現像焼付け用紙または、その他のウェブの形態の被覆または非被覆の基板媒体のことを指す。さらに、本明細書で使用される、「全幅アレイ」とは、被覆される基板の幅以上の全長を有する光センサのアレイまたは複数のアレイを意味することを意図する。本明細書で使用される用語「平均」とは、複数の入力データに基づいて、結果データまたは決定が得られる全ての計算を含むものとして広く解釈されるものとし、その中には、ローリング入力に基づいた、加重平均、諾否決定などが含まれ得るが、これらには限定されない。
【００１０】
多くの製品の生産は、光学的に不均一な基板から始まる。この基板は、木材などの天然物、または米国特許第５，２７７，７６２号明細書で開示される繊維版のような複合材料でよい。光学的ばらつきとは、密度におけるもの、すなわち明るい領域および暗い領域、または色におけるもの、すなわち異なる色合い領域であり得る。最終製品は、グレーの壁板または白の天井タイルなど、基本的に均一な色を必要とする可能性がある。そのような場合、被覆処理を用いて最初の材料のばらつきを隠さなければならない。これは、ルチルすなわちＴｉＯ２のような強い隠蔽力を有する高価な材料を用いて行われ得る。あるいは、複数または厚い被膜層を塗布することにより隠蔽を実現することもできる。最終製品には、色および均一性に関する目標値があり、本開示では、そのような目標値を制御し満たすことが可能な装置を開示する。したがって、本開示の装置は、可能な限り少ない被覆材料を用い、かつ、例えば、乾燥ステップおよび硬化ステップで可能な限り少ないエネルギーを使いながら、種々の被覆ステップを制御して上述の目標値を実現することが可能である。
【００１１】
図１には、一定のステップを有する一般に知られている塗装処理のステップが示されている。既知の処理２０には、クリーニングステップ２２が含まれ、このクリーニングステップ２２では、下塗り剤の被膜を受けるために、被覆される基板の準備を行う。下塗り剤の被覆ステップ２４では、クリーニングされた基板の上に下塗り剤の被膜層を塗布する。下塗り剤の硬化ステップ２６では、例えば、熱硬化により下塗り剤の被膜層を硬化させる。塗料の被覆ステップ２８では、下塗り剤の被膜層の上に塗料の層を塗布し、その後に塗料の硬化ステップ３０が行われる。塗料の硬化ステップ３０は、下塗り剤の硬化ステップ２６と同様でよい、すなわち熱硬化処理でよいが、このような処理は、特定な塗装材料の要求事項に依存する。次に、上塗り剤の被覆ステップ３２では、塗料の層の上に上塗り剤の層を塗布し、その後に上塗り剤の硬化ステップ３４が行われ、この上塗り剤の硬化ステップ３４では、上塗り剤の層の要求事項に従って、例えば、熱硬化またはＵＶ硬化により上塗り剤層を硬化させる。
【００１２】
既知の処理２０の各ステップ、すなわち、クリーニングステップ、被覆ステップ、および硬化ステップは、絶えず同じように行われ、入力基板すなわち被覆すなわち塗装される材料の変更により変わることはない。別々の処理ステップにおけるばらつきが断続的に発生し得るが、それらは互いに関係なく発生する。したがって、別々の処理ステップにおけるこのようなばらつきで最終製品における全体のばらつき大きくなってしまう。
【００１３】
図２には、以下に本明細書でより詳細に記載する、調整可能なステップ用いて基板を塗装すなわち被覆する、本処理の一実施形態が示されている。この実施形態では、受け入れ材料におけるばらつきに応じて処理の各ステップが調整される。このように、最小限の量の被覆材料の使用しながら、被覆または塗装される基板の仕上がりの色のばらつきを目標範囲内に維持するよう、それぞれの被覆量および色を変更することが可能である。同様に、予想される最も少ないエネルギーを使用して、それぞれの被膜層を完全に硬化させるよう、硬化ステップにおける、熱、空気流、照明およびその他のパラメータを変更することが可能である。以下、図２に示される処理をより詳細に説明する。
【００１４】
図３には、不均一な基板を塗装すなわち被覆する本システム、および本明細書の開示による塗装ステーション３９に入っていく、天井タイルまたはその他のそのような材料における光学密度のばらつきの一例が示されている。基板４０は、その先端付近の暗い領域４２、およびその後端付近の明るい領域４４を有し、基板４６は平均より均一に明るく、基板４８は平均より均一に暗い。「先端」とは、最初に処理ステップを通過する基板の端を指すために用いられ、一方「後端」とは最後に処理ステップを通過する基板の端を指すために用いられることを理解されたい。一実施形態では、この処理は基板の進む方向のみで変化するが横方向では変化しない。他の実施形態では、処理は基板の進む方向と直交する方向で変化する。さらに別の実施形態では、処理を両方の方向で変化する。いくつかの実施形態の中には、基板と基板の間と、基板内との両方でこれらの違いを光学的に検知し塗装処理を動的に調整するものもある。例えば、塗布された塗料の厚さは、基板４０の第１の部分すなわち暗い領域４２の付近では平均より厚く、基板４０の残りの部分では平均の厚さで、基板４６では平均より薄く、基板４８では平均より厚い。上記の通り、ある実施形態では、この処理は横方向すなわち、処理方向を横断する方向にも変化し得る。例えば、基板の幅より狭い領域に噴霧することにより塗料を塗布することができ、その領域を、処理方向での基板の速度より速い速度で、横方向に素早く移動させることができる。この実施形態では、暗いパッチまたは明るいパッチのうちのどちらかに公称の量の塗料を塗布しながら、多い量の塗料または少ない量の塗料が暗いパッチまたはより明るいパッチに塗布されるよう、入ってくる基板の横方向のばらつきを測定し、処理を変化させることができる。
【００１５】
処理を最適化して、材料およびエネルギーの使用を最小限にする一般的な原理は周知であるが、本開示では、これまでに知られていない、光学的に不均一な材料を塗装すなわち被覆するために好適な、特別な手段が提供されることを理解されたい。
【００１６】
被覆処理５０の図を参照することで、以下の説明を最もよく理解することができる。光学測定ステップ６０、６２、６４、および６６の各ステップでは、前段階のステップからの出力を測定する。これらのステップでは、デンシトメータ、走査デンシトメータ、センサアレイ、分光測光器、光沢度計およびその他の光学センサを使用することができる。さらに、前述の光学測定ステップでは、例えば、全幅ＬＥＤアレイ、小さいスポットサイズのセンサ、ラスタースキャナなどの従来の印刷システムで用いられるセンサアレイも使用することができる。ステップ６０、６２および６４の実施形態では、センサの出力を分析して、入ってくる基板の最も暗い領域および支配的な色合いを特定する。ステップ６６の一実施形態では、センサ出力を分析して、入ってくる基板の光沢および光沢のばらつきを探し出す。ステップ６８の一実施形態では、センサが最終製品の特性を測定し出力する。前述の検知ステップのいずれも、仮想で実行することができる、またはサブシステムのモデルから取得した仮想センサを用いて実行することができる。前述の光学測定ステップのいずれも、例えば、周知のＬａｂ（Ｌ＊，ａ＊，ｂ＊）色空間を用いて、色の測定を実行することができ、さらに、例えば、特定の入射角での表面反射率を用いて光沢の測定を実行することができることは言うまでもない。
【００１７】
クリーニングパラメータ調整ステップ７０の一実施形態では、入ってくる基板の測定された特性に応じて、流体の流量、研磨剤の含有量、紙やすりの粒度、空気流などのクリーニングパラメータを調整することができる。例えば、特に暗い領域を有する基板、または特に大きな暗い領域を有する基板には均一性を高めるために、種々の被覆ステップおよび硬化ステップの前に、より積極的なクリーニングを実行することができる。首尾よくいけば、このステップで、被覆材料のコストを最小限に抑えることができ、それに加えて、被膜を硬化させるために必要なエネルギーを最小限に抑えることが可能である。
【００１８】
被覆パラメータ調整ステップ８０および８２では、被膜の厚さを調整して入ってくる基板の最も暗い領域または最も色落ちした領域だけ塗布することができる。例えば、吹き付け器の中の空気圧を変更することにより、ノズル設定を変更することにより、静電界を変更することにより、または塗装および被覆の技術分野で知られているその他の手段により、厚さの調整を実現することができる。それに加えて、被覆材料の色合いを測定し調整して、入力材料の色合いを補償することができる。塗料のバッチが準備できた時点で測定を行うことができる、すなわち、好ましくは、塗料の特性を絶えず示すことができ、使用中に特性が変化した場合、例えば、いくつかの成分を選択的に沈殿させ、使用中に選択された成分の密度を下げる。一実施形態では、異なる着色材料などの被覆材料の成分のいくつかを選択的に加えることにより、色合いの調整を行うことができる。米国特許第６，９４７，１７５号明細書で開示された通り、基板の色合いに応じて被覆材料の色合いを調整するアルゴリズムは理論上見つけることができる、またはアルゴリズムを、例えば、統計的計画および分析実験などの周知の技術を用いて実験的に決定することもできる。
【００１９】
前述の被覆パラメータ調整ステップは、ゼログラフィ、インクジェット、オフセットなどの印刷処理で用いられる既知の調整とは実質的に異なる。これらの既知の処理では、通常被膜は同じで一般に非常に薄く、その成分だけを変更して仕上がりの色を調整する。本方法では、各層の厚さおよび色が同時に変化する。仕上がりの色は、被膜の色合いだけでなく、その厚さによっても決まるため、このステップのための制御アルゴリズムは、紙の上の印刷での色の調整で用いられるものとは実質的に異なる。すなわち、紙の上の印刷で用いられる被覆処理では被覆材料の厚さは均一となり、本処理では被覆材料の厚さは変化する。
【００２０】
被覆パラメータ調整ステップ８４では、目標の仕上がり光沢を実現するよう受け入れ材料の光沢に基づいて被膜の量を調整する。例えば、ステップ８０および８２では、光沢の特性をバッチごとに１度、または連続的に測定され、光沢の被覆材料の配合を調整することができる。
【００２１】
硬化パラメータ調整ステップ９０、９２および９４では、前段階のステップで塗布された被膜の量に応じて空気流量および気温などの硬化パラメータを調整する。このように、余剰にエネルギーを使用することなく、各層を完全に硬化させる。硬化処理パラメータ、例えば、空気流量、気温を連続的または定期的に測定することにより、例えば、ノズルの設定、加熱率などのパラメータを調整して、硬化処理の出力を目標値に維持することができる。当技術分野では既知の通り、塗料または被膜の硬化は熱、紫外線（ＵＶ）光、空気流などを用いることにより行われ、これらにより溶液が取り除かれる、すなわち、乾燥、被覆材料の架橋結合、機械的浸透などが行われる。
【００２２】
図１と図２とを比較したとき、前述のステップを用いて従来の被覆処理が修正されていることは理解されよう。例えば、入力ステップ１００で基板を処理に取り込む。光学測定ステップ６０で最初の基板の光学的特性を明らかにし、その光学特性データを調整ステップ７０に供給する。調整ステップ７０では、クリーニングステップ１０２を調整する。次に、光学測定ステップ６２で、クリーニングされた基板の光学的特性を再度明らかにし、その光学特性データを調整ステップ８０および９０に供給する。調整ステップ８０では、下塗り剤被覆ステップ１０４を調整し、調整ステップ９０では、下塗り剤硬化ステップ１０６を調整する。次いで、光学測定ステップ６４で、下塗り剤が被覆された基板の光学的特性を再度明らかにし、その光学特性データを調整ステップ８２および９２に供給する。調整ステップ８２では、塗料被覆ステップ１０８を調整し、調整ステップ９２では塗料硬化ステップ１１０を調整する。最後に、光学測定ステップ６６で、塗料が被覆された基板の光学的に特性を再度明らかにし、その光学特性データを調整ステップ８４および９４に供給する。調整ステップ８４では、上塗り剤の被覆ステップ１１２を調整し、調整ステップ９４では、上塗り剤硬化ステップ１１４を調整する。
【００２３】
この方法の上記のステップは全て、連続した塗装処理または被覆処理で実施され、入力材料すなわち基板は、種々の被覆ステップおよび硬化ステップを通って一定またはほぼ一定な速度で移動する。材料が、例えば、下塗り、塗装および硬化のステーション間にあるときに光学測定が行われる。上記のステップは、バッチの塗装処理または被覆処理でも実施することができ、これらの処理では、材料すなわち基板はあるステーションから別のステーションに移動し、被覆ステップまたは硬化ステップが完了するまで静止状態となる。このような一実施形態では、この滞留時間を制御変数として使用することができる、例えば、被膜の厚さは被覆ステーションで経時的に増加し得、硬度は硬化ステーションで経時的に増加し得る。さらに、光学測定は手持ち型の装置を用いて実行することができる。
【００２４】
上記の方法の一部は、一般の制御装置の業界では、フィードフォワードとして知られている。つまり、これらの部分では、処理ステップに入ってくる材料または基板に関する情報を用いて、材料が到着するときに処理ステップを調整する。例えば、塗布される材料の量およびその材料の種類に基づいて、温度や硬化時間などの硬化パラメータを決めることができる。したがって、硬化パラメータは塗布条件に基づいて、前段階のステップから供給される。さらに、上記の方法の一部は、制御装置の業界では、フィードバックとして知られている。つまり、各ステップの結果をそのステップの、例えば、設定値として入力された目標値と比較し、その差分を用いてステップを実行する方法を調整することができる。本方法では、層の厚さの隠蔽力などの原材料の特性は経時的に変化する可能性がある、すなわち、その層の材料が変化すると増減する可能性がある。あるいは、例えば、異なる供給業者から納入された色素材料など、その着色材料を作るために使用される原材料が変われば、２種類の着色材料の特定の混合物の色合いは変化し得る。フィードバックおよびフィードフォワードを用いて、時間階層制御システム内のパラメータを調整する既知の方法は、ＩＳ＆Ｔの「Ｔｈｅ  ２０ｔｈ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  ｃｏｎｇｒｅｓｓ  ｏｎ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｐｒｉｎｔｉｎｇ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  （ＮＩＰ２０）」（２００４年１０月５日〜１１月３１日）で発表された「Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ａｄｖａｎｃｅｓ  ｉｎ  Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  Ｐｒｉｎｔｉｎｇ  ａｎｄ  Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍｓ」と題する技術論文、および米国特許第６，３４４，９０２号明細書で開示されている。
【００２５】
時間階層システムでは、時間階層は複合制御システムを設計するために使用される「複雑度の軽減」の原則によりもたらされ、これによりシステムを複数のより簡単なシステムに変え、その一方で全体の性能の目標は維持される。各制御装置は、その装置の下部の制御装置を仮想体として監視し、下部の装置から知覚表現を取得し命令を送信する。制御階層では、低いレベル制御装置は、高い測定−作動区間で、高いレベルのループより速く動作し、一連のサブシステムの変数を制御する。これらのサブシステムは、高いレベルの制御により簡単な視野を供給する。高いレベル制御装置は、低い測定−作動区間のサブシステムへの命令を調整する。レベル１、２、３、４制御などの用語は、この時間階層を示すために使用され得、レベル「１」は「帯電制御」、「トナー濃度制御」などの低いレベルのサブシステムの制御を示し、レベル「２」は、「帯電システムと現像システム」などのサブシステムの間の制御を示し、レベル「３」は、例えば、１Ｄの諧調の再生制御など、独立した諧調の調整ごとの画像制御を示し、レベル「４」は、例えば、出力における色の変化を引き起こす着色剤の間の相互作用を最小にするための３Ｄのプロファイル制御などの複数の独立の諧調の調整間の画像の制御を示す。
【００２６】
不均一な色の基板のための本塗装制御システムでは、類似の時間階層制御のアーキテクチャが用いられ、この時間階層制御のアーキテクチャには、制御装置を有するフィードバックループが種々のレベルで組み込まれ、これらのフィードバックループは、システムの広い視野を用いて、システムの各ステージに含まれる種々のアクチュエータに、様々な時間でフィードバックを提供し、これにより全体の性能が向上する。これらのステージには、クリーニングパラメータ調整ステップ７０、被覆パラメータ調整ステップ８０および硬化パラメータ調整ステップ９０、被覆パラメータ調整ステップ８２および硬化パラメータ調整ステップ９２、被覆パラメータ調整ステップ８４および硬化パラメータ調整ステップ４が含まれる。レベル１では、クリーニングパラメータ調整ステップ７０にフィードフォワードが無いとき、光学測定ステップ６２からの検知データを用いて、クリーニングパラメータ調整ステップ７０内のアクチュエータへの適切な調整値を求めることができる。フィードフォワードが存在する場合、光学測定ステップ６２からの検知データを用いて、クリーニングパラメータ調整ステップ７０のフィードフォワードループに対する目標すなわち設定値を変更することができる。同様に、光学測定ステップ６４からの検知データを用いて、被覆パラメータ調整ステップ８０のアクチュエータ、および硬化パラメータ調整ステップ９０のアクチュエータへの適切な調整値を求めることができ、光学測定ステップ６６からの検知データを用いて、被覆パラメータ調整ステップ８２のアクチュエータ、および硬化パラメータ調整ステップ９２のアクチュエータへの適切な調整値を求めることができ、光学測定ステップ６８からの検知データを用いて、被覆パラメータ調整ステップ８４のアクチュエータ、および硬化パラメータ調整ステップ９４のアクチュエータへの適切な調整値を求めることができる。レベル１の制御結果は次のステップで現れ、少なくとも１つの処理ステップの遅れを引き起こすレベル１の構成内の全てのループは順次実行され得る。レベル２の構成では、センサ光学測定ステップ６８により、中間センサからの測定値または最終製品を用いて、１つ以上のレベル１ループに関する設定値を調整することができる。また、制御監視装置を組み込んで、レベル２の制御に対する．設定値を調整することもできる。但し、実行コストを削減するためにレベルの数または各レベルでの制御装置の数を削減することにより、階層を制御する複雑度を軽減することもできる。
【００２７】
前述のことを鑑みて、システムのニーズにより、低いレベルのループおよび高レベルのループを個々に、または組み合わせて用いて、この被覆システムを制御することを考慮することができる。例えば、低いレベルのループは光学測定ステップ６２からの得られた測定値を用いて、パラメータ調整ステップ７０に影響を与えることができる。また、低いレベルのループは光学測定ステップ６４から得られた測定値を用いて、パラメータ調整ステップ８０に影響を与えることもできる。高いレベルのループでさえも、光学測定ステップ６８からの測定値を用いて、パラメータ調整ステップ７０に影響を与えることができる。本開示は前述の例に限定されず、その他の低いレベルのループおよび高いレベルのループが上記の開示を考慮していることは容易に理解されよう。さらに、前段階の動作の測定からのフィードバックを、その後の動作の調整および制御のために用いることができ、このような変更も請求項の趣旨および範囲に含まれる。
【００２８】
天井タイル、床仕上げ材、壁装材、装飾用品のための塗装・被覆された、および／または色の付いた板、パネルなど、または布地さえを作成するために前述の実施形態を使用することができることを理解されたい。前述の開示には、画像センサおよび制御システム用いて塗装または被覆処理を最適化することが記載されている。センサは、処理の各ステージの入力および出力を監視し、既知のパラメータを調整する。本実施形態により、出力のばらつき、およびコストが最小限に抑えられる。本制御システムがなければ、均一な出力を実現させるには、厚い塗料の層を用いるしかなく、これには大量の材料および硬化させるためのエネルギーが必要となる。この制御装置を用いることにより、出力の品質に影響を及ぼすことなく大部分の入力基板に対して塗料の量を削減することが可能となる。さらに、色のセットから色を混合することにより、所望の仕上がり色を制御することができる、例えば、赤、黄色、および青を混ぜて様々な仕上がり色を作ることが可能である。印刷ステップでは通常白い下塗り被膜を用いるが、その他の色の下塗り被膜を用いることも可能である、例えば、仕上がり色が青の場合、ライトブルーの下塗り剤の被膜を用いてもよい。さらに、前述の方法は、完全自動リアルタイム処理システム、すなわち、オンラインで使用することができる、またはバッチ処理システム、すなわち、オフラインで使用することができる。
【００２９】
不均一な基板を被覆または塗装するための、本システムおよび方法は、従来の紙またはその他の種類のシート印刷するための既知のシステムおよび方法とは実質的に異なる。具体的には、紙は、印刷される材料を受けるために高い品質の均一な表面を有する。有名な色差計量デルタＥに対して、高品質の紙の基板は一般に０．５のデルタＥ値を有し、低い品質の紙の基板はおおよそ１．０のデルタＥ値を有し得る。これに対して、天井タイルなどの不均一な基板は、５．０よりも高いデルタＥ値を有し得、いくつかの環境では様々な色の斑点のある領域さえ含む可能性もある。さらに、ほとんど白の一般的な紙に基板と向かい合うと、天井タイルは色がくすむ可能性がある。上記のことを鑑みて、不均一な基板では、初期クリーニング動作、および／または、不均一な基板の様々な色を覆うための付加的な塗料または被覆材料が必要となる可能性があることは言うまでもない。従来の紙またはシートの印刷では、埃を取り除くことだけが必要でありその他の予備クリーニング処理は必要としない。天井タイルなどの不均一な基板は、大抵の場合様々な材料から製造され得、それらの材料の中には、再生材料も含まれ得るがこれには限定されない。様々な材料により、基板の色の違いだけでなく、基板の質感、表面の粗さ、および被覆または塗装材料を保持する能力も異なる可能性があることは理解されよう。さらに、従来の紙の印刷は一般的な標準サイズおよび色の種類に分類されたシートの上で行われるが、本開示の不均一な基板には、上記の基板の単一の小片における色のばらつきも含む、様々なサイズおよび色があり得る。さらに、不天井タイルなどの均一な基板は、大規模な不均一性と見なされるものを有する。大規模な不均一性は、穴および高い粗度値の形態をとる。これらの特性は、特にタイルに音を吸収させるよう、または特定のレベル光反射率を提供するよう設定され得る。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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