サイモン・エクルズは、セラミックタイルの印刷がスクリーンからデジタルへと移行することで生まれる可能性を探る。
過去5年間、世界のタイル印刷業界ではインクジェットプリンターの導入が目覚ましく、新しいスクリーン印刷機の販売はほとんど見られなくなった。「もはや、デジタル・タイルをオプションとして提供する時代ではありません。デジタル機能が期待され、デジタル・インクジェットが唯一の実行可能な選択肢なのです」と、イギリスのプリントヘッド・メーカーXaar社のセラミックス・スペシャリスト、ジリアン・ユワーズ氏は言う。
タイル印刷は、いくつかの技術的課題を克服した後、デジタル印刷の長所の多くを活用する。最初のタイル専用インクジェットは1999年にKERAjetによって導入されたが、インクジェットヘッドの開発によって、セラミックに必要な高粘度の印刷が可能になったのは2000年代半ばになってからである。
世界的な景気後退は建築業界を特に直撃し、「建築用」タイルの受注が減少したため、デジタルが提供する短納期・即時切り替えがタイル印刷業者にとってプラスに働いた。
スペインを拠点とするインクジェット・メーカー、EFI Cretaprint社によると、世界には約1万社のタイル生産者がいるが、その分布は偏っており、一般的には適切な粘土の天然資源を持つ国に多い。ヨーロッパではイタリアとスペインが主な生産地だが、過去15年間はトルコ、エジプト、中国、ベトナム、ブラジル、メキシコなど、他の地域でも成長が見られた。中国は巨大な市場である。2012年の世界全体のタイル生産量は110億㎡と推定され、そのうち中国は半分弱を生産している。
Ewers氏によれば、インクジェットを採用したことで、「これらのメーカーはいずれも生産コストを削減し、廃棄物や仕掛品、完成品の在庫を減らし、設計変更や顧客の要求への対応力を向上させた。
「また、大理石やその他の天然素材をよりリアルに再現した高品質のタイルを生産している。しかも、バイヤーが求める小ロットで生産している。これらのメーカーは、価格で競争する代わりに、創造性と革新性で競争し、新素材で競争することができます。”
スクリーンに対する利点
スクリーン印刷は、もともとセラミックタイルの印刷に使われる主な工程だった。高粘度で顔料粒子の大きいインクを印刷できるのが特徴だが、すべての画像を同じにしなければならず、切り替えに時間がかかるロングラン・プロセスだ。
インクジェットはもともと、セラミックインクの高粘度と大きな粒子サイズに苦労していたが、2000年代半ばまでには、新しいタイプのプリントヘッドのおかげでこれらの問題は克服された。
現在、サイン・ディスプレイやテキスタイルの仕事以上に、インクジェットはタイル生産に関連した特別な利点がある。ローラー式スクリーン印刷機は、未焼成の “ビスケット “タイルに接触して印刷する。インクジェットは非接触なので、印刷時の強度が必要なく、より薄いタイルを作ることができる（強度は、後に約1200℃で焼成することで得られる）。しかし、特殊なインクは、永久的な画像を持つ耐久性のある釉薬に結合するために、この温度にも耐えなければならない。
インクジェット方式は、画像を連続的に変化させることができるため、従来のロータリー方式やフラットスクリーン方式とは異なり、画像を繰り返す必要がない。大理石調の床のようなものであれば、複数のタイルにまたがって葉脈を走らせることができ、画像を繰り返したり、2つのタイルが同じになったりすることはない。逆に、複雑な装飾パターンや壁画は、複雑なプリプレスや複数のスクリーンを必要とせず、あらゆるサイズまで印刷することができます。
あまり目立たないが、インクジェットはロータリースクリーンとは異なり、タイルの表面にテクスチャーを付けて印刷できる。Durst社は、Gamma 75および120セラミック・インクジェット・ヘッドの一部に、木目などのテクスチャを形成できるFXモジュールを提供している。Xaarは昨年、最大200ナノリットル（1nl＝1,000ピコリットル）の超大液滴に対応する001プリントヘッドを発表し、最大700gsmまでカバーできるようになった。これはすでにSacmi HWプリンターでColorobbiaによるテクスチャー印刷に使用されている。
ダーストは2005年に初のタイル専用プリンターを発表した。これはガンマXDモデルである。
窯は生産工程で最も高価な部分であり、通常は24時間365日稼働し、未焼成タイルの連続供給ラインが何本も窯につながる。新しくプレスされたビスケット・タイルの連続的な流れを処理するには、シングルパス・インクジェット機が必要であり、プレス・エリアからプリンター、そしてプリンターから窯へと連続的に走るコンベア・ラインにリンクされた高速ベルト・フィードがある。ビスケット・タイルは高温で蒸し焼きになり、研磨粉も多い。
インクジェットメーカー
インクジェット・タイル・プリンターのメーカーは約20社あり、その大半は中国にあるが、スペインに2社、イタリアに5社ある。ゼニアは輸出用のインクジェット・タイル・プリンターも製造している。また、広色域セラミックインクのジルコン・シリーズも製造している。しかし、同社はもはや自社名ではタイル・プリンターを販売しておらず、OEM契約を通じて販売している。中国のホープ・セラミックス社はそのひとつで、幅350mmから1,050mmまで、デジタル・ホープ・ジェット・シリーズとして販売している。
2012年にEFIに買収されたクレタプリントは、もともと輪転スクリーン印刷機を製造していたが、現在はそれをやめ、ほぼ完全にデジタル化されたメーカーとなっている。「今では誰もスクリーン印刷機を買わないと思います」と事業開発マネージャーのギジェルモ・ガルシア＝アレギ・フェランドは言う。「私たちはスクリーン印刷機も製造できますが、どのセラミックメーカーもデジタル・インクジェットを好みます。スペアパーツはまだ販売しています」。
連続タイル生産ラインの一部として設置されたEFI Cretaprint C3インクジェットプリンター。
EFI Cretaprint C3は、360 x 575 dpiの解像度で毎分15メートル、または360 x 260 dpiの解像度で毎分35メートル、最大幅700 mmの印刷が可能です。昨年9月のTecnargillaセラミック・レンガ産業展で発表されたC4モデルは、よりコンパクトで30％軽量化され、改良されたバキュームベルトを備え、最大幅745 mm、最大8色のプリントバーに対応できる。
同社はまた、Cretavisionソフトウェアを開発した。このソフトウェアでは、カメラビジョンを使ってタイル表面のレリーフパターン（成形プレートによって押し込まれる）を検出し、アートワークから適切なパターンを呼び出してその上に印刷する。
ダースト社は2005年からイタリアでセラミック・タイル・プリンターを製造しており、現在では2枚のタイルを並べて印刷するモデルも含め、幅と速度を選べるシングルパスGammaシリーズ機を数多く取り揃えている。最速機種は最高90m/分で印刷し、グレイスケールヘッドは28～90ピコリットルの液滴を生成する。
Colorobbiaが制作したこのタイルデザインは、2014年Tecnargilla Design Awardsで受賞した。このテクスチャー・タイルは、Sacmi HWプリンターでXaar 001の大滴サイズ・プリントヘッドとColorobbiaのデジタル液を用いて、黒の釉薬とシルバーのディテールの組み合わせでプリントされた。
ほとんどのインクジェット・タイル・プリンターはシングルパス・タイプで、成形プレスと窯の間のベルトラインに設置される本格的な生産ラインに対応する必要がある。
マルチパス・セラミック・フラットベッド・プリンターも存在する。これらのプリンターは、看板に使われるフラットベッドUVプリンターと共通する要素もあるが、セラミックインクと重いタイルを扱うために特別に作られている。主にテストプリントや、専門的なタイルやアートタイルの極小ロットに使用される。
ヘッドとインク
特にXaarは、セラミックインクの特性に非常に適したヘッドをOEMプリンターメーカー向けに開発してきた。2012年と2013年には、中国のタイル印刷市場が急拡大したため、同社の売上は大きく伸び、株価は1年で4倍になった。
2007年に発表されたXaarの1001プリントヘッドは、セラミック用の高粘度大型顔料インクの噴射に初めて成功した。そのTF（スルーフロー）テクノロジーは、粒子や気泡による閉塞に本質的に耐性があり、また、粒子沈降を防ぐため、ヘッド後部を通過するインクの継続的な再循環を可能にする。
オリジナルの1001 GS6モデルは、滑らかな色調のために6～42ピコリットルのドロップを提供したが、2012年に深い色調のために12～48ピコリットルのGS12バージョンが加わった。2014年には1002ヘッドが登場し、滴下精度が向上した。ここでもGS6とGS12バージョンがあり、40～160ピコリットルのGS40もあった。
Tecnargilla 2014では、GS40ベースのプリンターがEFI Cretaprint、Intesa-Sacmi、KERAJet、SiTi B&T、TecnoFerrariによって発表された。いくつかの中国のOEMはGS40モデルに取り組んでいると述べた。Hope Ceramics Machinery、Keda Clean Energy Co、Meijia Ceramics Equipment Co、New King Timeなどである。
その後、他のメーカーもセラミックインクに適した再循環型インクジェットジェットを開発した。東芝テックやセイコーなどである。
「ヘッド内およびヘッド周辺を再循環させる能力は、デジタル・セラミック・プリンターを機能させ、これを4、5年前に生産現実にするために極めて重要でした」とゼニアのフィリップスは言う。しかし、現在は代替手段があるため、ゼニアではさまざまなメーカーのヘッドを使用しているという。
セラミック・インクは従来のグラフィック・インクとは大きく異なる。そのひとつは、顔料が焼成中に色を変えることであり、時には激変することもある。顔料粒子はより大きく、より研磨性が高い。また、可溶性の塩や糊を使用することもある。
早くから興味深い動きがあったのは、インクのオープン市場が出現したことで、ユーザーはプリンター独自のブランドに縛られなくなった。Xaar社のEwers氏は、「オープンインク市場は、セラミック市場におけるデジタルインクの価格を引き下げるのに十分な競争圧力をもたらし、セラミックタイル生産におけるデジタル印刷の採用に大きく貢献しました」と語る。
Xaar1001ヘッドを使用し、KERAjetプリンターで印刷されたウッド調の床タイルと壁タイル。
移籍の機会
タイルの直接デジタル印刷とは別に、特殊なセラミック・トナーを改良型デジタル・レーザー・プリンターで使用して、フルカラーのウォータースライド・シールを作ることも可能だ。
これらは主に記念プレートや楯などを対象としている。プリンターは低価格の卓上型に改良されたもので、趣味や小規模の生産者に適しています。トナーは真のセラミック顔料であるため、焼成して釉薬に永久的に融合させることができます。これにより、UVインクジェット・オーバープリントとは異なり、食器洗浄機でも使用可能な高い耐久性を実現している。
結論
20年以上もの間、印刷業界はデジタル印刷がサイン・ディスプレイ、グラフィック、ドキュメント、書籍、衣料品へと比較的ゆっくりと進んでいくのを見てきた。しかし、わずか10年足らずでタイル装飾にデジタルがほぼ完全に受け入れられ、採用されたことは、業界外ではほとんど注目されていない。
粘土を焼いて構造物を作り、それを装飾することは、人類の製造活動の中で最も古いもののひとつである。