JP2010005593A - 可視媒体の表面加工方法及び表面加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】可視媒体の表面上の部分に応じて、コーティング用の塗料の面密度を制御可能とする。
【解決手段】シート２０を搬送しながら、シート２０の表面２０ａを加工する装置において、インクジェット方式によって紫外線硬化型塗料を表面２０ａに吹き付けて、表面２０ａに上記塗料のプレコーティング３０を形成する塗布装置４と、プレコーティング３０をコーティング３１にするために、プレコーティング３０に、紫外線を照射する照射装置５と、表面２０ａ上の各部分における色情報（諧調）から構成される画像情報を、取得する、走査装置３と、走査装置３で得られた画像情報に基づいて、プレコーティング３０の厚みが一定となるように、表面２０ａの各部分における上記塗料の面密度から構成される塗料分布情報を、作成する、制御装置１０と、を備えており、塗布装置４が、塗料分布情報に基づいて、塗料の吹き付けを制御する。
【選択図】図１

Description

可視媒体を搬送しながら、可視媒体の表面を加工する、表面加工方法及び表面加工装置に、関する。

従来、紙等の可視媒体の表面に、紫外線硬化型塗料のコーティングを形成することによって、可視媒体の表面を保護する技術が知られている。
特開昭５４−１４２３１０号公報 特開平７−８２６９７号公報

表面のコーティングの光沢を均一とするには、表面の全体でコーティングの厚みを一定にする必要がある。ここで、塗布されたコーティング用の塗料のうち、一部の塗料は、可視媒体の内部に浸透する。したがって、一定量の塗料が可視媒体の内部に浸透することを考慮して、塗料は、可視媒体に塗布される。

ところが、可視媒体の表面状態によって、可視媒体への塗料の浸透率が変化する。例えば、可視媒体の表面にインクによって印刷画像が描かれている場合、インクの塗布領域では、塗料の浸透率が低下する。これは、インクが先に可視媒体の内部に浸透しているために、後からの塗料の浸透が阻害されるためである。同様に、インクの塗布領域においても、インクの面密度（濃度）が高くなるほど、浸透率が低下する。

このため、表面全体に均一に塗料を塗布すると、インク等によって可視媒体の表面状態が部分的に変化している場合は、コーティングの厚みを一定にすることができない。したがって、可視媒体の表面上の部分に応じて、部分的に塗料の面密度を制御することが、望ましい。しかしながら、従来のオフセット印刷やフレキソ印刷では、部分的に塗料の面密度を制御することは困難である。

本発明の目的は、可視媒体の表面上の部分に応じて、コーティング用の塗料の面密度を制御可能とする点にある。

本願の方法に係る第１発明は、可視媒体を搬送しながら、可視媒体の表面を加工する、表面加工方法において、紫外線硬化型塗料を可視媒体の表面にインクジェット方式によって吹き付けて、上記表面に上記塗料からなるプレコーティングを形成する、塗布工程と、紫外線の照射によって、プレコーティングを硬化させてコーティングを形成する、照射工程と、を備えている。

本願の方法に係る第１発明は、次の構成（ａ）〜（ｃ）を採用することが好ましい。

（ａ）可視媒体の表面に、インクの塗布によって、印刷画像が予め形成されており、更に、上記表面上の各部分におけるインクの面密度から構成された画像情報を、取得する、情報取得工程と、情報取得工程で得られた画像情報に基づいて、上記表面上の各部分における上記塗料の面密度から構成された塗料分布情報を、インクの面密度が高くなるにつれて上記塗料の面密度が低くなるように、作成する、情報作成工程と、を備えており、塗布工程では、塗料分布情報に基づいて、上記塗料の吹き付けを制御する。

（ｂ）上記塗料の面密度の制御が、インクジェット方式によってノズルから１回に吹き出される上記塗料の体積を制御することで、行われる。

（ｃ）塗布工程では、上記表面の所望の領域にのみ、上記塗料を塗布する。

本願の方法に係る第１発明は、可視媒体を搬送しながら、可視媒体の表面を加工する、表面加工装置において、紫外線硬化型塗料を可視媒体の表面にインクジェット方式によって吹き付けて、上記表面に上記塗料からなるプレコーティングを形成する、塗布装置と、紫外線の照射によって、プレコーティングを硬化させてコーティングを形成する、照射装置と、を備えている。

本願の装置に係る第１発明は、次の構成（ｄ）〜（ｆ）を採用することが好ましい。

（ｄ）可視媒体の表面に、インクの塗布によって、印刷画像が予め形成されており、更に、上記表面上の各部分におけるインクの面密度から構成された画像情報を、取得する、情報取得手段と、情報取得手段で得られた画像情報に基づいて、上記表面上の各部分における上記塗料の面密度から構成された塗料分布情報を、インクの面密度が高くなるにつれて上記塗料の面密度が低くなるように、作成する、情報作成手段と、備えており、塗布装置が、塗料分布情報に基づいて、上記塗料の吹き付けを制御する。

（ｅ）上記塗料の面密度の制御が、インクジェット方式によってノズルから１回に吹き出される上記塗料の体積を制御することで、行われる。

（ｆ）塗布装置が、上記塗料を塗布する領域を、上記表面の一部又は全部に変更できる。

本願の方法に係る第１発明によれば、インクジェット方式を利用するので、上記表面の部分に応じて、塗料の面密度を制御することができる。

更に、構成（ａ）によれば、可視媒体の表面の各部で、浸透可能な塗料の面密度に応じて、実際に塗布される塗料の面密度が設定されるので、上記表面に形成されるコーティングの厚みが一定となる。したがって、コーティングの光沢を均一にできる。

更に、構成（ｂ）によれば、上記塗料の面密度の制御を、微細に行うことができる。

更に、構成（ｃ）によれば、ユーザの要望に応じて、上記表面に、選択的に部分光沢を施すことができる。したがって、可視媒体の装飾性の向上と、上記表面の保護と、が実現できる。

本願の装置に係る第１発明によれば、インクジェット方式を利用するので、上記表面の部分に応じて、塗料の面密度を制御することができる。

更に、構成（ｄ）によれば、可視媒体の表面の各部で、浸透可能な塗料の面密度に応じて、実際に塗布される塗料の面密度が設定されるので、上記表面に形成されるコーティングの厚みが一定となる。したがって、コーティングの光沢を均一にできる。

更に、構成（ｅ）によれば、上記塗料の面密度の制御を、微細に行うことができる。

更に、構成（ｆ）によれば、ユーザの要望に応じて、上記表面に、選択的に部分光沢を施すことができる。したがって、可視媒体の装飾性の向上と、上記表面の保護と、が実現できる。

［表面加工装置の構成］
図１を用いて、本実施形態の表面加工装置１の構成を説明する。表面加工装置１は、シート２０を搬送しながら、シート２０の表面２０ａに、紫外線硬化型塗料のコーティングを形成する装置である。紫外線硬化型塗料を、以下、単に、塗料と称する。

シート２０は、紙製の矩形シートであり、可視媒体の１つである。

表面加工装置１は、搬送システム２と、走査装置３と、塗布装置４と、照射装置５と、制御装置１０と、を備えている。

搬送システム２は、給紙装置６と、第１搬送ローラ対７と、第２搬送ローラ対８と、排紙装置９と、を備えている。搬送システム２は、シート２０を、搬送経路Ｐに沿って、給紙装置６から、第１搬送ローラ対７、走査領域Ｓ、塗布可能領域Ｅ、照射領域Ｌ、及び、第２搬送ローラ対８を経由して、排紙装置９まで搬送する。

次に、搬送経路Ｐに沿って、表面加工装置１に備える各装置を説明する。以下、搬送方向は、搬送経路Ｐに沿う方向である。横幅方向は、シート２０の表面２０ａに平行かつ、搬送方向に直交する方向である。

給紙装置６は、シート２０を供給する装置である。給紙装置６は、収容部６ａ及び給紙ローラ６ｂを備えている。収容部６ａには、シート２０が多数収容されている。給紙ローラ６ｂは、収容部６ａ内にある１枚のシート２０を、搬送経路Ｐに送り出す。

第１搬送ローラ対７は、シート２０を挟んで搬送するための、下ローラ７ａと上ローラ７ｂとからなっている。

走査装置３は、シート２０の表面２０ａを走査して、画像情報を作成する装置である。シート２０が搬送経路Ｐ上の走査領域Ｓを通過するときに、走査領域Ｓに位置する部分の表面２０ａが、走査装置３によって読み取られる。走査領域Ｓは、表面２０ａの横幅よりも広い帯状領域である。ここで、シート２０は、第１搬送ローラ対７によって搬送されるので、表面２０ａの全体が走査領域Ｓを通過する。このため、走査装置３は、第１搬送ローラ対７と協力して、表面２０ａの全体を、走査することができる。

塗布装置４は、インクジェット方式によって紫外線硬化型塗料をシート２０の表面２０ａに吹き付けて、表面２０ａに上記塗料のプレコーティング３０を形成する装置である。ここで、プレコーティング３０は、硬化膜（コーティング３１）と区別するために、硬化前の塗料によって形成された膜を指している。

塗布装置４は、インクジェットヘッド４ａを備えている。インクジェットヘッド４ａは、上記塗料を液滴の形で吹き出すように、構成されている。また、インクジェットヘッド４ａは、シート２０の横幅方向で移動可能に構成されている。そして、シート２０が搬送経路Ｐ上の塗布可能領域Ｅを通過するときに、塗料が、塗布可能領域Ｅに位置する部分の表面２０ａに、塗布される。塗布可能領域Ｅは、表面２０ａの横幅よりも広い帯状領域である。塗布装置４は、第１搬送ローラ対７と協力して、表面２０ａの全体に、塗料を塗布することができる。

照射装置５は、紫外線の照射によって、表面２０ａ上のプレコーティング３０を硬化させてコーティング３１を形成する、装置である。シート２０が搬送経路Ｐ上の照射領域Ｌを通過するときに、紫外線が、照射領域Ｌに位置する部分の表面２０ａに、照射される。照射領域Ｌは、表面２０ａの横幅よりも広い帯状領域である。照射装置５は、第１搬送ローラ対７と協力して、表面２０ａの全体に、紫外線を照射することができる。そして、プレコーティング３０が、紫外線の照射を受けることによって硬化して、コーティング３１になる。

第２搬送ローラ対８は、コーティング３１付きのシート２０を挟んで搬送するための、下ローラ８ａと上ローラ８ｂとからなっている。なお、照射領域Ｌを通過した後のシート２０上のプレコーティング３０は、第２搬送ローラ対８を通過するまでに、コーティング３１になっている。

排紙装置９は、コーティング３１付きのシート２０を収容する装置である。

制御装置１０は、搬送システム２、走査装置３、塗布装置４、及び照射装置５の作動を、制御する。

（塗料の面密度の制御）
次に、表面２０ａ上への塗料の塗り方を、すなわち、表面２０ａ上に塗布される塗料の面密度の制御を、説明する。

図２には、表面２０ａに形成された印刷画像２１が示されている。表面２０ａの全面は、印刷画像２１と、余白２２とで、占められている。印刷画像２１は、表面加工装置１による加工を受ける前に、予め、表面２０ａにインクを塗布することによって、形成されている。また、印刷画像２１は、背景２３と、主要部２４と、からなっている。背景２３よりも、主要部２４の方が、濃く描かれている。つまり、背景２３でのインクの面密度よりも、主要部２４でのインクの面密度の方が、高い。

シート２０への塗料の浸透率は、表面２０ａの表面状態によって変化する。インクの塗布されている部位で、塗料の浸透率が、低下する。つまり、インクの面密度が高い部位ほど、後工程での塗料の浸透が阻害され、塗料が染み込みにくくなる。上述したように、概ね、主要部２４、背景２３、余白２２の順に、インクの面密度が高い。この結果、概ね、主要部２４、背景２３、余白２２の順に、塗料の浸透率が低下する。

プレコーティング３０の厚みを一定にするために、インクの面密度の分布に応じて、塗料の面密度の分布が設定される。インクの面密度の分布は、走査装置３によって作成される表面２０ａの画像情報によって特定される。また、プレコーティング３０の厚みが一定となるような、塗料の面密度の分布が、塗料分布情報として、作成される。塗布装置３は、塗料分布情報に基づいて、塗布を実行する。以下で、画像情報及び塗料分布情報を、順に説明する。

表面２０ａの画像情報は、走査装置３による走査の解像度に応じて、一定の画素数を有している。各画素は、色情報を有している。つまり、画像情報は、表面上の各部分における色情報から構成されている。

色情報は、色調及び諧調の情報を意味する。諧調のレベルの違いは、色の濃度の違いを意味する。本実施形態では、諧調のレベルの違いが、インクの面密度の違いに相当すると、規定している。

塗料分布情報は、画像情報に対応しており、画素に対応するドット情報を有している。各ドット情報は、塗料の体積の情報を有している。ここで、画素とドット情報とは、共に、表面２０ａの全域を所定解像度で分割したときの１エリアに関する情報である。

また、図３に示すように、塗料の体積は、インクジェットヘッド４ａのノズルから１回に吹き出される塗料の体積を、指している。つまり、１回に吹き出される塗料の体積は、上述の１エリアＲに供給される塗料の体積を、指している。塗料の体積の調整は、バリアブルドット方式による制御を指している。体積「大」Ｖｌ、体積「中」Ｖｍ、体積「小」Ｖｓがある。１エリアＲ内に供給される塗料の体積が大きくなるほど、塗料の面密度が大きくなる。

表１は、画像情報の色情報をモノクロ２５６諧調とした場合における、レベル差と、１回の塗料の体積と、の関係を示している。２５６諧調は、０〜２５５のレベルからなっている。レベル差は、シート２０の余白２２の諧調と、各部分での色情報の諧調と、の差である。本実施形態では、余白２２の諧調は０レベルである。塗料の体積の単位は、ピコリットルである。ここで、画像情報の色情報がＲＧＢの３色の色情報である場合は、該３色の色情報は、グレースケール変換によって、モノクロの色情報に変換される。

表１に示されるように、レベル差が「低」、「中」、「高」と大きくなるにつれて、塗料の体積が「大」、「中」、「小」と小さくなっている。つまり、塗料分布情報が、インクの面密度が高くなるにつれて上記塗料の面密度が低くなるように、作成されている。

例えば、背景２３の諧調が一律５０レベルであって、主要部２４の諧調が１２０〜２００レベルの範囲で変化している場合を考える。この場合、５０レベルの背景２３と、０レベルの余白２２とは、共に、レベル差が「低」である。したがって、背景２３及び余白２２には、体積「大」の制御によって、塗料が塗布される。また、主要部２４は、諧調が１２０〜１７０レベルの範囲の第１部分２４ａと、諧調が１７１〜２００レベルの範囲の第２部分２４ｂと、を有している。１２０〜１７０レベルの第１部分２４ａは、レベル差が「中」なので、体積「中」の制御によって、塗料が塗布される。１７１〜２００レベルの第２部分２４ｂは、レベル差が「高」なので、体積「小」の制御によって、塗料が塗布される。

特に、本実施形態では、塗料分布情報が、インクの面密度と塗料の面密度との合計が略一定となるように、作成されている。例えば、インクの面密度及び塗料の面密度は、次の式（１）、（２）及び（３）の関係を満たすように作成される。ここで、ｘ＝インクの面密度（ｍｇ／ｉｎｃｈ^２）、ｙ＝塗料の面密度（ｍｇ／ｉｎｃｈ^２）、ｃ＝インクの面密度と塗料の面密度との合計（ｍｇ／ｉｎｃｈ^２）、ａ＝係数、である。
ｃ＝ｘ＋ａｙ・・・・・（１）
０．３＜ａ＜３．０・・・・・（２）
１０＜ｃ＜２００・・・・・（３）

（塗料の塗布部位の制御）
表面加工装置１は、インクジェット方式の塗布装置３を備えているので、表面２０ａの所望の領域にのみ、塗料を塗布することができる。

図２に示すように、表面２０ａの一部を占める領域２５にのみ、塗料を塗布しても良い。領域２５は、印刷画像２１の全体を囲うが、余白２２の大半を含まない領域である。もちろん、表面２０ａの全体に、塗料を塗布することも可能である。

［表面加工装置の作動］
次に、表面加工装置１の作動を説明する。給紙装置６による給紙工程、走査装置３による情報取得工程、制御装置１０による情報作成工程、塗布装置４による塗布工程、照射装置５による照射工程、排紙装置９による排紙工程、が順に実行される。以下、情報取得工程、情報取得工程、及び塗布工程について、説明する。

（情報取得工程）
走査装置３は、走査領域Ｓを通過するシート２０の表面２０ａを、走査する。そして、表面２０ａの画像情報が作成される。画像情報は、表面２０ａについての、インクの面密度に係る情報である。インクの面密度に係る情報は、塗料の浸透率に係る情報を、提供する。そして、走査装置３が、画像情報を取得する、情報取得手段である。

（情報作成工程）
制御装置１０は、走査装置３で作成された画像情報に基づいて、塗料分布情報を作成する。１回に吹き出される塗料の体積によって、塗料の面密度が決定されるので、塗料分布情報は、表面２０ａ上の各部分における塗料の面密度から構成されている。そして、制御装置１０が、塗料分布情報を作成する情報作成手段である。なお、情報作成工程は、シート２０が走査領域Ｓから塗布領域Ｅに移動するまでの間に、実行される。

（塗布工程）
塗布装置４は、塗布可能領域Ｅを通過するシート２０の表面２０ａに、塗料分布情報に基づいて、塗料を塗布する。

［表面加工装置の効果］
表面加工装置１の効果を説明する。

表面加工装置１は、インクジェット方式の塗布装置３によって、シート２０の表面２０ａに、塗料を塗布する。インクジェット方式の場合、１画素に対応するエリア単位で、塗料を「塗布する」及び「塗布しない」を切換えることができる。隣り合うエリアに連続的に塗布を実行すれば、塗料の面密度が高くなり、隣り合うエリアに間欠的に塗布を実行すれば、塗料の面密度が低くなる。つまり、塗料の面密度を変更できる。また、１回に吹き出される液滴の体積を調整するバリアブルドット方式を採用すれば、１エリア内の塗布量を変更することができる。この場合も、塗料の面密度を変更できる。したがって、効果としては、インクジェット方式を利用するので、表面２０ａの部分に応じて、塗料の面密度を制御することができる。

また、表面加工装置１では、表面２０ａにインクの印刷画像が形成されているときに、インクジェット方式による塗料の吹き付けが、インクの面密度が高くなるにつれて上記塗料の面密度が低くなるように作成された塗料分布情報に基づいて、制御される。ここで、シート２０に浸透する溶剤の面密度が一定であることから、インクの面密度が高くなるにつれて、シート２０に浸透する塗料の面密度は低下する。効果としては、シート２０の表面２０ａの各部で、浸透可能な塗料の面密度に応じて、実際に塗布される塗料の面密度が設定されるので、表面２０ａに形成されるコーティング３１の厚みが一定となる。したがって、コーティング３１の光沢を均一にできる。

また、表面加工装置１では、塗料の面密度の制御が、インクジェット方式によって１回に吹き出される上記塗料の体積を制御することで、行われる。効果としては、塗料の面密度の制御を、微細に行うことができる。

また、表面加工装置１では、表面２０ａの所望の領域にのみ、塗料が塗布される。効果としては、ユーザの要望に応じて、表面２０ａに、選択的に部分光沢を施すことができる。したがって、シート２０の装飾性の向上と、表面２０ａの保護と、が実現できる。

［変形例］
次のような変形例を、表面加工装置１に適用できる。

（１）ユーザが、表面加工装置１の外部で塗料分布情報を作成した場合、画像情報は不用である。ここで、塗料分布情報は、表面２０ａの各部分における塗料の面密度から構成されている。したがって、ユーザ自身が、コンピュータを利用するなどして、塗料分布情報を、作成することが可能である。

（２）画像情報は、走査装置３によって取得される画像情報に限定されない。印刷画像２１の形成がインクジェット方式で行われる場合は、印刷画像２１の形成に用いるための画像情報を、表面加工装置１で用いる画像情報として利用することができる。つまり、印刷画像２１のためのインクジェット方式の印刷装置と、インクジェット方式の塗布装置４とで、画像情報が共有されている。また、画像情報は、ユーザによって作成されたデータであってもよい。ユーザ自身がコンピュータを利用するなどして、画像情報を作成することが可能である。

また、画像情報が、表面加工装置１の外部で作成されたデータである場合は、画像情報を取得する情報取得手段は、制御装置１０への入力手段一般を利用できる。入力手段は、例えば、データ送信用の通信線に接続される情報端末や、ユーザの操作によってデータ入力可能なキーボードである。

表面加工装置１の構成を示す側面図である。 印刷画像の形成されたシートの表面を示す図である。 インクジェットヘッドから１回に吹き出される塗料の体積の異なる例を示す図である。

符号の説明

１ 表面加工装置
２ 搬送システム
３ 走査装置（情報取得手段）
４ 塗布装置
５ 照射装置
２０ シート
２０ａ 表面
２１ 印刷画像

Claims (8)

1. 可視媒体を搬送しながら、可視媒体の表面を加工する、表面加工方法において、
   紫外線硬化型塗料を可視媒体の表面にインクジェット方式によって吹き付けて、上記表面に上記塗料からなるプレコーティングを形成する、塗布工程と、
   紫外線の照射によって、プレコーティングを硬化させてコーティングを形成する、照射工程と、
   を備えている、
   ことを特徴とする、可視媒体の表面加工方法。
2. 可視媒体の表面に、インクの塗布によって、印刷画像が予め形成されており、
   更に、上記表面上の各部分におけるインクの面密度から構成された画像情報を、取得する、情報取得工程と、
   情報取得工程で得られた画像情報に基づいて、上記表面上の各部分における上記塗料の面密度から構成された塗料分布情報を、インクの面密度が高くなるにつれて上記塗料の面密度が低くなるように、作成する、情報作成工程と、
   を備えており、
   塗布工程では、塗料分布情報に基づいて、上記塗料の吹き付けを制御する、
   請求項１に記載の、可視媒体の表面加工方法。
3. 上記塗料の面密度の制御が、インクジェット方式によってノズルから１回に吹き出される上記塗料の体積を制御することで、行われる、
   請求項１に記載の、可視媒体の表面加工方法。
4. 塗布工程では、上記表面の所望の領域にのみ、上記塗料を塗布する、
   請求項１に記載の、可視媒体の表面加工方法。
5. 可視媒体を搬送しながら、可視媒体の表面を加工する、表面加工装置において、
   紫外線硬化型塗料を可視媒体の表面にインクジェット方式によって吹き付けて、上記表面に上記塗料からなるプレコーティングを形成する、塗布装置と、
   紫外線の照射によって、プレコーティングを硬化させてコーティングを形成する、照射装置と、
   を備えている、
   ことを特徴とする、可視媒体の表面加工装置。
6. 可視媒体の表面に、インクの塗布によって、印刷画像が予め形成されており、
   更に、上記表面上の各部分におけるインクの面密度から構成された画像情報を、取得する、情報取得手段と、
   情報取得手段で得られた画像情報に基づいて、上記表面上の各部分における上記塗料の面密度から構成された塗料分布情報を、インクの面密度が高くなるにつれて上記塗料の面密度が低くなるように、作成する、情報作成手段と、
   備えており、
   塗布装置が、塗料分布情報に基づいて、上記塗料の吹き付けを制御する、
   請求項５に記載の、可視媒体の表面加工装置。
7. 上記塗料の面密度の制御が、インクジェット方式によってノズルから１回に吹き出される上記塗料の体積を制御することで、行われる、
   請求項５に記載の、可視媒体の表面加工装置。
8. 塗布装置が、上記塗料を塗布する領域を、上記表面の一部又は全部に変更できる、
   請求項５に記載の、可視媒体の表面加工装置。

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