JP5156363B2 - 板状建材の塗装方法 - Google Patents

Description

本発明は、板状建材の表面をインクジェット塗装する板状建材の塗装方法に関する。

従来より、インクジェット印刷により記録媒体にカラープリントを行う技術が種々提案されており、近年では紫外線の照射を受けると硬化する紫外線硬化インクを用い、着弾したカラーインクの滲みなどを防ぐことにより、高画質化を図ったものが知られている。
例えば下記特許文献１には、紫外線硬化インクを射出する記録ヘッドと、記録媒体上に着弾した紫外線硬化インクを硬化定着させるための紫外線ライト（紫外線光源）とを備えたインクジェットプリンタが記載されており、記録媒体上に射出し着弾させるインクの色と、記録媒体上に着弾するインク１滴当たりの液滴量とのうち、少なくともいずれかに応じて、記録媒体への紫外線の照射条件を変更可能に構成されている点が開示されている。
これによれば、インクの色や記録媒体上に着弾するインク１滴当たりの液滴量に応じて紫外線の照射条件が変わるので、記録媒体上に硬化定着される液滴径が不均一になったり、滲みによりインクが変色したりすることを防いで、高画質化を図ることができるとされている。

また下記特許文献２には、光硬化型の着色インクを吐出させ、紫外線ライト（光照射装置）により着色インクを硬化させた後に、光硬化型の透明インクを吐出させ、光照射装置により透明インクを硬化させるよう制御をするインクジェット記録装置が開示されている。
これによれば、着色インクの硬化と透明インクの硬化とがそれぞれ個別に行われるように光照射装置を配置制御するので、着色インクと透明インクとが混ざり合うことを防止でき、インクの滲みやドット径の増大化を抑制し、高画質化を図ることができるとされている。
特開２００３−１４５７２５号公報 特開２００５−１５３５０７号公報

しかしながら、紫外線硬化インクは紫外線ライトによる紫外線が照射されると比較的瞬時に硬化するので、吐出安定性に欠けるというデメリットが指摘されている。上記特許文献１及び２に記載のもののように、インクの滲みを防止するために、インクヘッドの近傍に紫外線ライトを設けると、吐出された紫外線硬化インクを硬化させるだけでなく、インクヘッドの先端にあるインク吐出口に付着した紫外線硬化インクも紫外線照射されて硬化し、それがインク吐出口の詰まりの要因になってしまうことが考えられる。
また引用文献１及び２で用いられる紫外線硬化インクは、インクの滲みは防止できても、インク滴が混ざり難いため、１滴１滴が独立して存在してしまい、水性インクに比べて、細かな表現を行うには不適であるとされている。

ところで、近年は上述のようなインクジェット方式による印刷技術を建材の塗装に用い、建材の塗装方法の一方式として知られるようになっている。これによれば、局所的な模様の形成や模様パターンを容易に塗装でき、被塗材となる建材に対して非接触の状態でインク滴を吐出できるので、多少凹凸のある建材にも美しい塗装を行うことができる。また従来のグラビア印刷のように版型を必要としないため、多品種少量生産を求める市場にも対応することができるとして注目されている。
しかしながら、建材を塗装する場合は、オフィスや家庭用の紙などの記録媒体を印刷する場合とは異なり、塗装する環境が悪い条件になることが多いため、建材塗装特有の問題が指摘されている。例えば建材の表面を塗装した後、建材を裏返して下面を塗装することが容易ではないため、建材の下方に塗装装置を配置させ、建材の下方よりインクジェット塗装を行うことがある。
このような場合は、硬化が早い紫外線硬化インクを用いても、建材の塗装面への吸収及び乾燥が間に合わず、インク滴が重力落下により垂れ、インクヘッドのインク吐出口にインクが付着し、インクの連続吐出を妨げる問題があった。

本発明は、上記実情に鑑みなされたものであり、高画質化が図れる水性インクを用いたものでありながら、インク滲み、インク垂れの問題を解消した板状建材の塗装方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明に係る板状建材の塗装方法は、塗装ユニットを用いて、インクジェット塗装する板状建材の塗装方法であり、塗装ユニットは、水性のカラーインクを搬送されてきた板状建材に吐出するインク吐出口を備えたカラーインクヘッド、紫外線硬化型のクリアインクを吐出するインク吐出口を備えたクリアインクヘッド、紫外線を出力しクリアインクを硬化させる紫外線ライトを順に並べて配置構成されており、板状建材の表面に着弾したカラーインクの上に上記クリアインクを吐出して該カラーインクを覆った後、上記紫外線ライトを照射して、上記クリアインクを硬化させ、上記塗装ユニットを上記板状建材の下方に配置し、上記板状建材の下面を下方より、上記インク吐出口の夫々を上向きにした状態で、上記カラーインクヘッド、上記クリアインクヘッドによるインクジェット塗装及び上記紫外線ライトによる紫外線照射を順次行うことを特徴とする。
また本発明に係る板状建材の塗装方法において、塗装ユニットは、上記板状建材の搬送方向上流側から上記カラーインクヘッド、上記クリアインクヘッド、上記紫外線ライトを順に並べて配置構成されており、上記塗装ユニットを固定した状態で上記インクジェット塗装及び上記紫外線照射を行うものとすることができる。
更に本発明に係る板状建材の塗装方法において、塗装ユニットは、上記板状建材の幅方向に上記カラーインクヘッド、上記クリアインクヘッド、上記紫外線ライトを順に並べて配置構成されており、上記塗装ユニットは、上記幅方向の始点と終点との間を往復移動し、上記インクジェット塗装及び上記紫外線照射を行うものとすることができる。

請求項１に記載の板状建材の塗装方法によれば、板状建材の表面に着弾したカラーインクの上にクリアインクを吐出して該カラーインクを覆った後、紫外線ライトを照射して、クリアインクを硬化するので、板状建材の表面に着弾したカラーインクがクリアインクで覆い固められた状態となる。よって、カラーインクを吐出するインクヘッドの近傍に乾燥装置を置く必要がないので、インク吐出口が乾燥により詰まることがなく、スムーズな連続吐出を可能とする。またクリアインクにカラーインクが覆われることにより、カラーインクの滲みを防止し、本来の水性カラーインクの特性を活かして一層高画質化を図ることができる。更にカラーインクとして紫外線硬化型のインクでなく、水性のものを用いることができるので、低コスト化を図ることもできる。
そして請求項１に記載の板状建材の塗装方法によれば、板状建材の下方よりインクジェット塗装を行っても、クリアインクによってカラーインクが覆い固められ、硬化されるので、インク垂れを防止することができる。よって下方から吐出したカラーインクが重力落下により垂れ、夫々のインク吐出口に付着し、カラーインクの連続吐出を妨げることがない。
請求項２に記載の板状建材の塗装方法によれば、塗装ユニットを固定した状態でインクジェット塗装及び紫外線照射を行うことができる。よって、板状建材の搬送速度が速くても良好にインクジェット塗装を行うことができるので、生産性向上に寄与することができる。
請求項３に記載の板状建材の塗装方法によれば、塗装ユニットは、搬送されてくる板状建材の幅方向の始点と終点との間を往復移動し、インクジェット塗装及び紫外線照射を行うことができる。よって、カラーインクヘッド、クリアインクヘッド、紫外線ライトの設置個数が少なく構成された状態で塗装を行うことができ、設備投資費用を低減することができる。

以下に、本発明の実施の形態について、添付図面とともに説明する。
図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明に係る板状建材の塗装方法の一実施形態を説明するための説明図であり、図１（ａ）は概略平面図、図１（ｂ）は塗装ユニットの構成を模式的に示した図である。図２は図１と同様図であり、板状建材の表面の塗装状態を模式的に示した図である。図３は同実施形態に係る板状建材の塗装方法を実行する塗装装置の一例を示すブロック図である。図４は同実施形態の他の例を説明するための説明図であり、図４（ａ）は概略平面図、図４（ｂ）は塗装ユニットの構成を模式的に示した図である。図５は本発明に係る板状建材の塗装方法の別の実施形態を説明するための説明図であり、概略要部縦断面図である。尚、図では板状建材に塗装される図柄は、木目調のものとしているが、これに限定されるものではない。

本実施形態では、塗装装置Ａによって塗装される板状建材１は、略直方体形状とされ、板状建材１に用いられる基材としては、集成材、合板、パーティクルボード、木質繊維板などの木質系材料の他、メラニン樹脂などの樹脂材料或いは金属材からなる板材を用いることができる。
またインクジェット塗装前の前処理工法は特に限定されるものではないが、塗装装置Ａのインク吐出口から吐出させたインクを定着させるための白地インク受理層（不図示）が形成されたものとしてもよい。

図１（ａ）及び図３に示すように塗装装置Ａは、各手段の制御を行うＣＰＵ２０ａ、各種操作を行うための操作手段２０ｂ、制御プログラム或いは塗装する木目柄のパターンデータなどを記憶する記憶手段２０ｃを備えた制御ユニット２０を有している。
制御ユニット２０は後記するカラーインクヘッド７０及びクリアインクヘッド８０の吐出動作を制御するとともに、紫外線ライト９０の照射のオンオフや制御も行っている。
また塗装装置Ａは、載置された基材１２を搬送する搬送手段６０と、塗装ユニット４０とを備えている。塗装ユニット４０は、カラーインクが搭載されたカラーインクヘッド７０、紫外線硬化型のクリアインクが搭載されたクリアインクヘッド８０と、紫外線を出力する紫外線ライト９０とで構成されている。
被塗材となる板状建材１は基台３上に構成されたローラコンベア２などの搬送手段６０により、ｄ矢示方向に搬送され、該搬送手段６０は塗装ユニット４０によるインク滴の吐出動作と連動制御される。そして板状建材１の塗装面に対して上方に配置されたカラーインクヘッド７０のカラーインク吐出口７１からカラーインクのインク滴が噴射されることにより板状建材１の表面１ａに所定のパターンデータに基づいて模様が施される。カラーインクヘッド７０及びクリアインクヘッド８０の駆動方式は特に限定されるものではなく、適宜公知の方式が適用可能であり、例えばピエゾ方式、バルブ方式などが挙げられる。

図１（ａ）中、３０は基台３に隣接して設けられた装置本体、５０は装置本体３０に連結され、塗装ユニット４０（カラーインクヘッド７０、クリアインクヘッド８０、紫外線ライト９０）を支持するノズルアームである。
カラーインクヘッド７０には主剤を水質溶媒とし、そこに染料を溶解させた水性のカラーインクが搭載されており、カラーインクを噴射する４つのインクノズル７２で構成されている。夫々のインクノズル７２には違う色のカラーインクが収容されており、ブラック、イエロー、マゼンダ、シアンの各色のインク滴がインク吐出口７１からそれぞれ噴射される。そしてインク吐出口７１から吐出されたインク滴を板状建材１の表面１ａに着弾させ、この着弾したインク滴による微小なドットの集合により所望する模様を表現している。
クリアインクヘッド８０は紫外線硬化型のクリアインクが噴射する１つのインクノズル８２で構成されており、紫外線ライト９０から発する紫外線の照射を受けると硬化する透明のインク滴が噴射される。
紫外線ライト９０は紫外線を出力する光源を備えており、板状建材１の表面１ａに吐出されたクリアインク８０ａを硬化するために設けられ、制御ユニット２０によって制御されている（図２参照）。

次に図１（ｂ）及び図２を参照しながら、板状建材１の塗装方法について詳述する。
図１（ｂ）に示すように、塗装ユニット４０は、板状建材１の搬送方向（ｄ矢示方向）上流側からカラーインクヘッド７０、クリアインクヘッド８０、紫外線ライト９０を順に並べて配置構成されている。
まず上述のような前処理工程が施された板状建材１が搬送手段６０によって所定位置に到着したことを検知センサ（不図示）などが検知すると、制御ユニット２０の記憶手段２０ｃに記憶された木目柄のパターンデータに基づいて、カラーインクヘッド７０のインク吐出口７１からカラーインクを吐出させる。すると板状建材１の表面１ａに水性カラーインクによる高画質な木目柄が表現される。次いで、板状建材１の表面１ａに着弾したカラーインク７０ａの上にクリアインク８０ａが吐出する（図２参照）。すると板状建材１の表面１ａに着弾したカラーインク７０ａがクリアインク８０ａに覆われる。そしてこの状態で紫外線ライト９０の照射を受けるので、クリアインク８０ａがすぐさま硬化する。このとき、クリアインク８０ａには着色剤が含まれていないので、紫外線の照射により瞬間的に硬化する。また板状建材１の表面１ａに着弾したインク滴のドット径が広がることも防止できるので、一層の高画質化を図ることができる。
そしてその後、後処理工程として上面を透明のウレタン樹脂などからなる表面層（不図示）で覆うなどし、乾燥させインクジェット塗装された板状建材１を得る。
尚、前処理工程、後処理工程については特に限定されるものではなく、公知の工程が採用される。

これによれば、板状建材１の表面１ａに着弾したカラーインク７０ａが着弾した後、すぐに吐出されるクリアインク８０ａで覆い固められた状態となる。よって、カラーインク７０ａを吐出するカラーインクヘッド７０の近傍に乾燥装置を置く必要がないので、インク吐出口７１が乾燥により詰まることがなく塗装を進めることができ、スムーズな連続吐出を可能とする。またインク滲みを防止し、本来の水性インクの特性を活かして高画質化を図ることができる。更にカラーインクとして紫外線硬化インクでなく、水性のものを用いることができるので、低コスト化を図ることもできる。
そして上記塗装方法によれば、塗装ユニット４０を固定した状態でインクジェット塗装及び紫外線照射を行うことができるので、板状建材１の搬送速度が速くても良好にインクジェット塗装を行うことができ、生産性向上に寄与することができる。

続いて図４は同実施形態の他の例を説明するための説明図であり、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は塗装ユニット４０の構成を模式的に示した図である。
この例は、塗装方法は上述の例と共通であるが、塗装ユニット４０がキャリッジ１０に搭載され、板状建材１の幅方向に往復移動して、インクジェット塗装及び紫外線照射を行う点が異なる。
塗装ユニット４０は、図に示すように、板状建材１の幅方向にカラーインクヘッド７０、クリアインクヘッド８０、紫外線ライト９０を順に並べて配置構成されており、キャリッジ１０に搭載されている。
そして該キャリッジ１０は、板状建材１の幅方向の始点Ｓと終点Ｅとの間を往復移動（白抜矢示方向）する。尚、板状建材１の搬送方向は上述の例と同様にｄ矢示方向である。
ここでキャリッジ１０は往復移動するが、インクジェット塗装及び紫外線照射は、始点Ｓから終点Ｅに移動する間に行われ、終点Ｅから始点Ｓに戻る間は移動するだけでインクジェット塗装及び紫外線照射は行わない。
よって、まず板状建材１の表面１ａに着弾したカラーインク７０ａの上にクリアインク８０ａを吐出して該カラーインク７０ａを覆った後、紫外線ライト９０を照射して、クリアインク８０ａを硬化する上述の例と同様の塗装方法を行うことができる。
またキャリッジ１０に搭載された塗装ユニット４０にこれによれば、カラーインクヘッド７０、クリアインクヘッド８０、紫外線ライト９０の設置個数が少なく構成された状態で塗装を行うことができるので、設備投資費用を低減することができる。

図５は本発明に係る板状建材の塗装方法の別の実施形態を説明するための説明図であり、概略要部縦断面図である。上記実施形態と共通する点については共通の符号を付し、共通する点についての説明は割愛する。
この実施形態において塗装ユニット４０は、板状建材１の下方に配置させており、塗装ユニット４０は、搬送方向上流側からカラーインクヘッド７０、クリアインクヘッド８０、紫外線ライト９０を順に並べて配置構成されている。
このように塗装ユニット４０を構成することにより、板状建材１の下面１ｂを下方から上記インク吐出口７１、８１の夫々を上向きにした状態で、インクジェット塗装する場合においても、板状建材１の下面１ｂ（下方表面）に着弾したカラーインクの上にクリアインクを吐出して該カラーインクを覆った後、紫外線ライト９０を照射して、クリアインクを硬化する上述の実施形態と同様の塗装方法を順次行うことができる。
板状建材１自体を裏返すことなく、インクジェット塗装するために、基台３には一部開口部３ａが設けられており、搬送手段によって搬送されてきた板状建材１が開口部３ａを通過するタイミングで塗装が行われる。
ここで図例のものは、カラーインクヘッド７０、クリアインクヘッド８０、紫外線ライト９０を夫々、斜めに傾けて配置したものを示している。これによれば、カラーインク及びクリアインクを噴射するときに生じるインクミストがインク吐出口７１、８１に付着しにくいものとすることができる。

これによれば、板状建材１の下方よりインクジェット塗装を行っても、クリアインクによってカラーインクが覆い固められ、硬化されるので、インク垂れを防止することができる。よって下方から吐出したカラーインクが重力落下により垂れ、インク吐出口７１、８１に付着し、カラーインクの連続吐出を妨げることがない。
尚、ここではカラーインクヘッド７０、クリアインクヘッド８０、紫外線ライト９０を夫々、斜めに傾けて配置した例について説明したが、これに限られず、むしろ高画質な細かい画像をインクジェット塗装する場合は、インク吐出口７１、８１は板状建材１の塗装面（この場合は下面１ｂ）に対して平行であることが望ましい場合もある。

以上のようにしてインクジェット塗装された板状建材１は、外壁、塀などの外装材や、扉、床、階段、手摺り、棚、キッチンパネル、天井などの内装材に使用することができる。また塗装装置Ａ、搬送手段６０などは図例のものに限定されるものではない。

（ａ）及び（ｂ）は、本発明に係る板状建材の塗装方法の一実施形態を説明するための説明図であり、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は塗装ユニットの構成を模式的に示した図である。 図１と同様図であり、板状建材の表面の塗装状態を模式的に示した図である。 同実施形態に係る板状建材の塗装方法を実行する塗装装置の一例を示すブロック図である。 同実施形態の他の例を説明するための説明図であり、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は塗装ユニットの構成を模式的に示した図である。 本発明に係る板状建材の塗装方法の別の実施形態を説明するための説明図であり、概略要部縦断面図である。

符号の説明

１ 板状建材
１ａ 表面
１ｂ 下面
Ａ 塗装装置
４０ 塗装ユニット
７０ カラーインクヘッド
７１ インク吐出口
８０ クリアインクヘッド
８１ インク吐出口
９０ 紫外線ライト

Claims (3)

1. 塗装ユニットを用いて、インクジェット塗装する板状建材の塗装方法において、
   上記塗装ユニットは、水性のカラーインクを搬送されてきた板状建材に吐出するインク吐出口を備えたカラーインクヘッド、紫外線硬化型のクリアインクを吐出するインク吐出口を備えたクリアインクヘッド、紫外線を出力しクリアインクを硬化させる紫外線ライトを順に並べて配置構成されており、
   上記板状建材の表面に着弾したカラーインクの上に上記クリアインクを吐出して該カラーインクを覆った後、上記紫外線ライトを照射して、上記クリアインクを硬化させ、
   上記塗装ユニットを上記板状建材の下方に配置し、
   上記板状建材の下面を下方より、上記インク吐出口の夫々を上向きにした状態で、上記カラーインクヘッド、上記クリアインクヘッドによるインクジェット塗装及び上記紫外線ライトによる紫外線照射を順次行うことを特徴とする板状建材の塗装方法。
2. 請求項１において、
   上記塗装ユニットは、上記板状建材の搬送方向上流側から上記カラーインクヘッド、上記クリアインクヘッド、上記紫外線ライトを順に並べて配置構成されており、
   上記塗装ユニットを固定した状態で上記インクジェット塗装及び上記紫外線照射を行うことを特徴とする板状建材の塗装方法。
3. 請求項１において、
   上記塗装ユニットは、上記板状建材の幅方向に上記カラーインクヘッド、上記クリアインクヘッド、上記紫外線ライトを順に並べて配置構成されており、
   上記塗装ユニットは、上記幅方向の始点と終点との間を往復移動し、上記インクジェット塗装及び上記紫外線照射を行うことを特徴とする板状建材の塗装方法。

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