JP3366322B2 - 建築板印刷装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は建築板印刷装置に係
り、詳しくは、インクジェット技術を利用することで印
刷のための版を不要にし、小ロット多品種生産に対応で
きるようにした建築板印刷装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】グラビアオフセット印刷機を用いて建築
板に柄模様を印刷する技術は、特開平９−３００９９号
公報，特開平１１−２０２９７号公報等で知られてい
る。特開平１０−１５１７２２号公報には、共通したグ
ラビアシリンダーを用いることができて、時間のかかる
グラビアシリンダーの製造や製版を印刷毎に行わなくて
も良いグラビア印刷装置が記載されている。このグラビ
ア印刷装置は、表面に多数のセルを均一に形成したグラ
ビアシリンダーと、このグラビアシリンダーにインクを
充填するインク充填手段と、印刷すべき画像に応じてイ
ンクを充填されたグラビアシリンダーの一部のセルから
インクを除去するインク除去手段と、除去したインクを
回収する手段と、一部のインクを除去した後のグラビア
シリンダーに被印刷物を押圧して印刷を行う手段とを備
える。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】グラビアオフセット印
刷法やグラビア印刷法は、写真画質に近い階調表現が可
能であるが、グラビア版ロールを柄模様別に製作する必
要がある。さらに、この方法で多色画像やフルカラー画
像を再現するためには、色分解した複数のグラビア版ロ
ールが必要である。例えば、フルカラー画像を再現する
ためには、シアン，マゼンタ，イエロー，クロ等の各色
毎に分解した４種のグラビア版を製作し、各版に該当す
る各インクを供給して、順に刷り重ねていくことにな
る。

【０００４】一方、一般的なインクジェットプリンタの
ように、被印刷物である紙に、シアン、マゼンタ、イエ
ロー、クロのインクを同時に噴射供給することにより、
フルカラー印刷を実現している印刷システムがある。こ
のようなシステムでは、版を製作する必要が全くないの
で、１枚の紙ごとに、印刷内容を変更していくことが可
能であり、大変便利である。

【０００５】しかしながら、建築板の多くは、その意匠
面が凹凸を有しているため（更には、板の製造上の厚み
バラツキも加わってくる）、仮に上記インクジェットプ
リントシステムを適用しようとしたとしても、インク噴
射ノズルと被印刷面との距離は一定とはならないので、
所望の印刷模様を発現させるための制御が極めて困難と
なる。

【０００６】加えて、建築板の印刷面積は非常に大きく
（例えば、４５５ｍｍ＊１８１８ｍｍなど）、その生産
速度は、例えば２４ｍ／分程度と高速であるため、紙の
印刷の場合のように、Ａ４サイズの印刷に４〜５分を要
するような印刷システムでは、建築板の多色印刷に到底
対処することはできない。

【０００７】インクジェット方式を使用した建築板の塗
装方法としては、特許第３１１５１３６号（特願平４−
３３１０４２号）に開示されたような、バルブ開閉制御
方式のインク噴射手段を使用した建築板のインクジェッ
ト塗装方法や、特開平９−２０１５６４号公報に開示さ
れたピエゾ振動制御方式のインク噴射手段を使用した建
築板のインクジェット塗装方法などもあるが、いずれ
も、上記したインク噴射ノズルと被印刷面との距離が一
定しないという状態には対処できていない。

【０００８】また、特開平１０−１２８２３０号公報に
開示されたような、転写ベルトにインクジェット塗装機
を使用して柄模様を描き（その場合、インク噴射ノズル
と転写ベルトとの距離は一定となる）、該転写ベルトを
建築板の意匠面に押圧させることで、建築板表面に模様
を発現させようとする方法もあるが、転写ベルトの走行
精度の問題（インク供給装置の問題）や、転写ベルトを
押さえロールと走行する建築板との間に介在させたこと
による柄ずれの発生などの問題があり、けっして安定し
た加工になるとは言い難い。

【０００９】これに対して、特開平１０−１５１７２２
号公報に記載されたグラビア印刷装置は、どのような画
像の印刷であってもグラビアシリンダーを共通に用いる
ことができる。しかしながら、印刷すべき画像に対応し
てインクを除去するための印刷版を製作する必要があ
る。

【００１０】グラビア版ロールの製作やインクを除去す
るための印刷版の製作には所定の日数を要する。また、
印刷すべき柄（画像）の変更に際して、グラビア版ロー
ルやインクを除去するための印刷版の変更が必要であ
る。このため、グラビア版ロールやインクを除去するた
めの印刷版等の版を使用する印刷方法は、小ロット多品
種生産に柔軟に対応できない。

【００１１】そこで、物理的な版を用いずに、グラビア
印刷又はグラビアオフセット印刷に近い品質の印刷を行
うことができる技術が望まれている。また、インクジェ
ットプリントシステムのように、刷り重ねをせずに１回
の印刷で多色印刷やフルカラー印刷を可能にする技術が
望まれている。本発明はこのような課題を解決するため
になされたもので、物理的な版を用いずに、建築板に対
してグラビア印刷又はグラビアオフセット印刷に近い品
質の印刷を行うことができる建築板印刷装置を提供する
ことを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
本発明に係る建築板印刷装置は、供給されるインクを複
数のセル部に保持して回転するグラビアロールと、各前
記セル部に選択的に異なるインクを噴射するノズルを有
し前記セル部に対してインクを噴射して供給するインク
ジェット機構と、前記グラビアロールに転接されて該グ
ラビアロールに保持されているインクが転写されて建築
板に転写するオフセットロールとを備える。

【００１３】前記インクジェット機構は、同一色素で異
なる濃度のインクを噴射するノズルを有することで、色
再現性を高めることができる。

【００１４】前記グラビアロール表面に残る未転写イン
クを前記グラビアロールから除去するクリーニングヘッ
ドを備えることで、未転写インクと新たなインクとの混
色を避けることができる。前記クリーニングヘッドは、
洗浄液を噴出して供給する洗浄液噴出供給ヘッドと、該
洗浄液を吸引回収する吸引回収ヘッドとを有すること
で、未転写インクの除去を確実に行うことができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら本
発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。図１
は、本発明に係る建築板印刷装置の模式構造図である。
図１に示す建築板の印刷装置１は、グラビアロール２
と、インクジェット機構３と、グラビアロール洗浄機構
４と、オフセットロール５と、オフセットロール洗浄機
構６と、バックアップロール７と、各ロール２，５，７
を回動させる機構（図示しない）とを備える。

【００１６】符号８は窯業系建築板である。窯業系建築
板８は、図示しない搬送機構（コンベア装置）によって
搬送されて、バックアップロール７とオフセットロール
５との間を走行する。なお、本実施の形態において、建
築板８は、下塗り及び下塗り後の乾燥処理、並びに、中
塗り及び中塗り後の乾燥処理がなされており、建築板の
全面が建築板の溝部（凹部）の色に着色されている。ま
た、印刷を施そうとしている建築板の凸部に対して、印
刷前の下地処理として、例えば、白色や、グレー色や淡
ベージュ色等に、凸部塗装を行っておくと、印刷の発色
効果がより顕著となる。

【００１７】グラビアロール２の周面には、同一形状で
同一深さの多数のセル（溝部）２ａが均一間隔で配設さ
れている。インクジェット機構３は、グラビアロール２
に対向して配置された４つの記録ヘッド３１，３２，３
３，３４と、インク噴射制御装置３５とからなる。

【００１８】記録ヘッド３１はシアン色のインクを供給
するインクジェットヘッドであり、記録ヘッド３２はマ
ゼンタ色のインクを供給するインクジェットヘッドであ
り、記録ヘッド３３はイエロー色のインクを供給するイ
ンクジェットヘッドであり、記録ヘッド３４はブラック
色のインクを供給するインクジェットヘッドである。各
記録ヘッド３１，３２，３３，３４には、濃色のインク
を供給するインクジェットヘッド群Ｃ１，Ｍ１，Ｙ１，
Ｋ１と、淡色のインクを供給するインクジェットヘッド
群Ｃ２，Ｍ２，Ｙ２，Ｋ２とが組になって設けられてお
り、合計で８つのノズルアレイがグラビアロール２に対
向して配置されている。

【００１９】各記録ヘッド３１〜３４には、インクを噴
射するための多数のノズルが底面に配設されている。各
記録ヘッド３１〜３４における個々のノズルからのイン
クの噴射制御はピエゾ素子制御方式によるものとしてい
る。各ノズル部を構成するインク室は、インク補給用の
共通インクタンクに連結されている。各記録ヘッド３１
〜３４には、印刷対象物である建築板８の走行方向と交
叉する方向（短手方向）をカバーできるようにするた
め、多数のインク噴射ノズルが集積されている。

【００２０】ところで、ノズルの配列ピッチについて
は、事務器機分野では、１／３６０インチ（約０.０７
ｍｍ）や１／６００インチ（約０.０４ｍｍ）などの解
像度を高くしたものが実用化されているが、建築板に対
する模様（画像）印刷ではそれほど高い解像度でなくて
も十分である。

【００２１】なお、各記録ヘッド３１〜３４の個々のノ
ズルからのインク噴射方向は、グラビアロール２の回転
中心点に向う方向となるように、適宜手段によって各記
録ヘッド３１〜３４の設置が正確に位置決めされてい
る。また、各記録ヘッド３１〜３４は、適宜手段によっ
て取り外し自在に位置決めされている。これにより、記
録ヘッド３１〜３４の交換やノズル先端部の洗浄作業を
容易にしている。

【００２２】インク噴射制御装置３５は、グラビアロー
ル２の回転位置と予め設定されたインク噴射データ（描
画すべき画像の画素データ）とに基づいて各インクジェ
ットヘッド群Ｃ１，Ｍ１，Ｙ１，Ｋ１，Ｃ２，Ｍ２，Ｙ
２，Ｋ２の個々のノズル毎にインクの噴射を制御する。
これにより、グラビアロール２の個々のセル２ａに供給
するインクの色及び濃淡が制御される。

【００２３】グラビアロール２には、記録ヘッド３１の
手前位置にグラビアロール洗浄機構４が対向配置されて
いる。このグラビアロール洗浄機構４は、グラビアロー
ル２の各セル２ａに向けて洗浄液を噴出して供給する洗
浄液噴出供給ヘッド４１と、セル２ａに供給した洗浄液
とともにセル２ａに残留している未転写インクを吸引回
収する吸引回収ヘッド４２と、図示しない吸引ブロアと
回収タンクとからなる。

【００２４】洗浄液噴出供給ヘッド４１には、グラビア
ロール２の表面を洗浄するために、各記録ヘッド３１〜
３４と同様な洗浄用ノズルアレイが設けられている。そ
して、吸引回収ヘッド４２には、スリット状開口部を有
する先細吸引フードが設けれており、その先は回収配管
を通じて、吸引ブロアによって回収タンク内に回収され
るようになっている。

【００２５】オフセットロール５は、グラビアロール２
に転接されている。オフセットロール洗浄機構６は、ク
リーニングロール６１と、洗浄スプレーヘッド６２と、
ドクターロール６３と、回収バス６４とからなる。建築
板８にインクが転移された後の転移済オフセットロール
５の表面をクリーニングするために、クリーニングロー
ル（スポンジ製）６１がオフセットロール５に転接され
ている。更に、クリーニングロール６１とオフセットロ
ール５の転接部の窪みに上方から洗浄液をスプレー供給
する洗浄スプレーヘッド６２が設けられている。

【００２６】洗浄スプレーヘッド６２には、洗浄液を供
給するスプレーノズルが複数配置されており、プランジ
ャポンプなどを利用してエアレス方式で、洗浄液が噴出
される。そして、クリーニングロール６１に転移した洗
浄済液は、クリーニングロール６１に転接されるドクタ
ーロール（ステンレス製）６３によって、下方に設けた
回収バス６４内に回収される。

【００２７】図２（ａ）は、グラビアロールの外観斜視
図、図２（ｂ）はグラビアロールのロール表面の拡大図
である。図２（ｂ）に示すように、ロール表面に形成さ
れた微少なセル２ａは、グラビアロール２の稜線方向に
対して４５度の傾斜角度、すなわち、セル２ａの対角線
が稜線方向に平行に配置されている。このように４５度
のセル配列とすることによって、網線ピッチを１／√２
にすることが可能となる。

【００２８】グラビアロール２のセル２ａは、エッチン
グ方法によって生成してもよいし、機械彫刻方法によっ
て生成してもよい。一般に、グラビア印刷では、グラビ
ア版ロールにおける各セルの開口幅は、インクの転移性
の面から３０〜３５μｍ幅を下限界としており、セルの
深さは２〜５０μｍ程度としている。

【００２９】図３は、セルの配置及びノズルの配置の具
体例を示す図である。図３（ａ）はセルの平面図、図３
（ｂ）はセルの断面図を示している。本実施の形態で
は、セル２ａの開口幅を０.１ｍｍ（１００μｍ）、セ
ル間の土手部の幅を０.０２ｍｍとしている。これによ
り、セルピッチが０.１２ｍｍとなるので、前述したよ
うに４５度の傾斜角度でセルを配列することで、網線数
を約３００（＝２５.４×√２／０.１２）本／インチ程
度にすることができる。なお、セルの開口幅は約１／３
（約３３μｍ）にまで短縮することが可能であり、これ
により解像度を更に高めることも可能である。

【００３０】本実施の形態では、セル２ａの深さを５０
μｍとしている。セル内に収容されたインクが、セルの
外にはみ出さないように、セル容積の９０％のインクを
供給するものとすれば、１個のセルの収容インク量は４
５０ｐＬ（ピコリットル）程度となる。なお、セル容積
については、基本的にはインクの着色力によって決めら
れる。１個のノズルからの１回のインク噴射量を２２５
ｐＬ程度とすれば、必要容量が４５０ｐＬの１個のセル
に対して２個のノズルを設けることで、１回の噴射で必
要なインク量を供給できることになる。

【００３１】図３（ｃ）は、各セルに対するノズルの配
置関係を示す図である。そこで、図３（ｃ）に示すよう
に、１個のセル２ａに対して２個のノズルが臨むよう
に、各インクジェットヘッド群Ｃ１，Ｍ１，Ｙ１，Ｋ
１，Ｃ２，Ｍ２，Ｙ２，Ｋ２を形成している。

【００３２】ラインスピード（建築板８の搬送速度）を
２４ｍ／分（０.４ｍ／秒）とすれば、１セルが１記録
ヘッド直下を通過するのに要する時間は、セル開口対角
線幅(１４０μｍ)÷(０.４ｍ／秒) ＝３５０μ秒であ
り、ノズル噴射周波数は２８６０回／秒となる。通常、
１００００回／秒程度の噴射制御は可能であるので、こ
の値は十分に制御できる値である。そして、具体的には
各ピエゾ素子駆動電極に対して、設定した所定周波数の
パルス電圧を印加させることによって、インクを噴射さ
せる。インクの噴射タイミングなどは、建築板８の搬送
制御と同期制御される。

【００３３】なお、１個のセルに対して１個のノズルを
臨ませ、複数回のインク噴射によって所定量のインクを
セル内に供給するようにしてもよい。また、記録ヘッド
を走査することで各セルに対して順次インクを供給する
ようにしてもよい。本実施の形態では、各セルの容積は
同じであるため、各セルに供給するインク量を変化させ
ることで階調表現を行うことはできない。しかしなが
ら、記録ヘッド３１〜３４は、濃淡２組のインクを供給
できる構成としているので、色濃度を変化させることが
でき、色再現性に優れる。

【００３４】図４は、多階調表現の具体例を示す図であ
る。図４（ａ）に示すように９個のセルで１画素を構成
し、また、図４（ｂ）に示すように１６個のセルで１画
素を構成し、各セルに供給するインクの色及び濃度を異
ならしめることで、多階調の表現ができる。

【００３５】図５は、９個のセルを用いた多階調表現の
具体例を示す図である。図５においてＮはインクなし、
Ｃはシアンの濃色インク、ｃはシアンの淡色インク、Ｍ
はマゼンタの濃色インク、ｍはマゼンタの淡色インク、
Ｙはイエローの濃色インク、ｙはイエローの淡色イン
ク、Ｋはブラックの濃色インク、ｋはブラックの淡色イ
ンクを示す。

【００３６】１網点は１セルに収容されたインクによっ
て形成されるが、ここでは、１画素を９（＝３×３）セ
ルのマトリクスで形成している。この画素マトリクスを
形成するにあたっては、４隅に位置する升目に同一色素
・濃度のインクを配置し、中央に位置する升目を中心と
してその周囲の升目ができるだけ点対称になるように各
色素・濃度のインクを配置する。このような色素配置に
することにより、比較的網点密度が大きくても１画素を
形成する面積を等しくし、画素ピッチを等しくして、各
升目にインクが近接することによる混色効果を良好とな
すことができる。なお、図５は、シアン色ｃ，Ｃに着目
して色々な色素・濃度のインクを配置した例を示してい
る。

【００３７】各画素によって発現される色相は、図５中
に示すように、数式（シアン＊α個＋マゼンタ＊β個＋
イエロー＊γ個＋ブラック＊δ個）で面積比率が表わさ
れるので、各式に当てはまる条件で、使用するインクに
よる被印刷板への実際の印刷を行う。そして、印刷され
た板を基準色発現標準板として決定し、これを測色して
基準色変換データベースを作成し、これを使って、毎
回、板表面に発現させようとする個々の画像に対する必
要印刷制御データ（どのノズルをどのタイミングで噴射
制御するかについてのデータ）を作成するための計算を
行う。この基準色変換データベース作成のための印刷
は、１回だけで良く、以降はすべてこのデータベースを
元に、画像処理計算を行って、必要印刷制御データを作
成する。なお、セルピッチを細かくすることにより、画
素形成マトリクスをより細かく構成することができ、解
像度をより高めることが可能である。

【００３８】本実施の形態において、取り扱おうとして
いるデジタル画像は、ラスター画像というものである。
ラスター画像では、原画を細かな格子状の領域（ピクセ
ルという）に分けて、それぞれの領域内にカラー情報を
持たせる形で取り扱うようになっている。ＣＭＹＫ形式
のラスター画像は、Ｃ（シアン），Ｍ（マゼンタ），Ｙ
（イエロー），Ｋ（ブラック）の４つのチャンネル（１
つの光や色材の要素色の強弱を記録した画像のこと）に
よって形成される。この場合、１つのチャンネルは、ち
ょうど黒白写真のような状態で光や色材の量を濃淡変化
として記録している。

【００３９】このラスター画像には階調がある。例えば
印刷物やインクジェットプリンタなどでは、美しい自然
な明暗を再現するには、６４〜１２８階調を持った画像
に再現する必要がある。一方、画像の明暗変化を、紙や
フィルムなどのハードコピー上にプリントするために
は、連続階調法と呼ばれる方法（熱昇華型プリンタや銀
塩型プリンタなど）と、面積階調法と呼ばれる方法とが
ある。前者ではピクセル一つ一つが１２８〜２５６段階
の明暗変化をハードコピー上で再現できるのに対して、
後者ではハードコピー上に一定の濃さのインクの点を並
べて、遠目において明暗の変化を再現するようになって
いる。

【００４０】この面積階調法には、網点階調法（オフセ
ット印刷）とディザパターン階調法（インクジェットプ
リンタ）とがある。前者では一定の濃さのインクの点の
直径を変化させるようにしているのに対して、後者では
点の大きさは一定で、点の密度を変化させるようにして
いる。

【００４１】そして、この面積階調法をとることによっ
て、柄模様に応じて分解画像に対応した複数のグラビア
版を形成する必要がなくなり、ただ、記録ヘッドの制御
を行うのみで、グラビアロール２上にフルカラー画像が
再現されることとなり、それをオフセットロール５に転
写させ、更に、建築板の表面に転移させるという着色方
法が実現され、小ロット多品種生産に完全に対応できる
ようになる。更に、柄表現性も豊かであり、グラビアオ
フセット印刷技術に、インクジェット技術を結合させる
ことによって、建築板の連続フルカラー印刷を実現した
ところに特徴がある。

【００４２】図６は、グラビアロールからオフセットロ
ールへのインク転写を示す図である。オフセットロール
５は、ゴム硬度が低いもの（例えばゴム硬度が１５〜３
５度程度のもの）を使用している。ゴム硬度を低くする
ことで、グラビアロール２とのなじみを良くしている。
その結果、各セルに収容されたインクは、セルから効果
的に取り出され、オフセットロール５の表面に転移され
る。

【００４３】すなわち、図６（ａ）に示すように、オフ
セットロール５の表面が、各セル部分において、インク
表面に確実に接するので、セル内のインクはその粘性に
よってセル内から引き出されて、図６（ｂ）に示すよう
に、オフセットロール５表面へ転移する。また、オフセ
ットロール５と建築板８の表面とのなじみも良好であ
り、表面に凹凸が形成されている建築板に対してもイン
クを確実に転写できる。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る建築板
印刷装置は、表面に所定形状のセルを所定ピッチで配設
してなるグラビアロールに対して、インクジェット機構
を用いて各セルに供給するインクの色及び濃度を制御す
ることで、グラビアロールの表面に階調表現を持った色
柄模様を形成し、この色柄模様をオフセットロールを介
して建築板表面に転写することで、建築板表面に階調表
現を持った色柄模様を印刷する。よって、本発明に係る
建築板印刷装置は、物理的な版が不要であるので、小ロ
ット多品種生産に柔軟に対応することができる。さら
に、本発明に係る建築板印刷装置は、前記インクジェッ
ト機構が、各前記セル部に選択的に異なるインクを噴射
するノズルを有するので、セル部を画素とする色柄模様
を形成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る建築板印刷装置の模式構造図であ
る。

【図２】グラビアロールの外観斜視図及びグラビアロー
ルのロール表面の拡大図である。

【図３】セルの配置及びノズルの配置の具体例を示す図
である。

【図４】多階調表現の具体例を示す図である。

【図５】９個のセルを用いた多階調表現の具体例を示す
図である。

【図６】グラビアロールからオフセットロールへのイン
ク転写を示す図である。

【符号の説明】

１ 建築板の印刷装置 ２ グラビアロール ３ インクジェット機構 ４ グラビアロール洗浄機構 ５ オフセットロール ６ オフセットロール洗浄機構 ７ バックアップロール ８ 建築板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41J 2/01 B41J 2/475 B41J 3/407 B41M 1/00 B41M 3/00 B41M 5/00 B41F 5/00 - 13/70 B41F 17/14 E04C 2/00 - 2/54 B05B 12/00 - 15/12 B05D 1/00 - 7/26

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 供給されるインクを複数のセル部に保持
   して回転するグラビアロールと、各前記セル部に選択的に異なるインクを噴射するノズル
   を有し 前記セル部に対してインクを噴射して供給するイ
   ンクジェット機構と、 前記グラビアロールに転接されて該グラビアロールに保
   持されているインクが転写されて建築板に転写するオフ
   セットロールとを備えることを特徴とする建築板印刷装
   置。
2. 【請求項２】 前記インクジェット機構は、同一色素で
   異なる濃度のインクを噴射するノズルを有することを特
   徴とする請求項１記載の建築板印刷装置。
3. 【請求項３】 前記グラビアロール表面に残る未転写イ
   ンクを前記グラビアロールから除去するクリーニングヘ
   ッドを備えることを特徴とする請求項１又は２記載の建
   築板印刷装置。
4. 【請求項４】 前記クリーニングヘッドは、洗浄液を噴
   出して供給する洗浄液噴出供給ヘッドと、該洗浄液を吸
   引回収する吸引回収ヘッドとを有することを特徴とする
   請求項３記載の建築板印刷装置。