JP2020075248A - Film-coated object manufacturing method, recording object manufacturing method and manufacturing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、塗膜物製造方法、記録物製造方法及び製造装置に関する。 The present invention relates to a coating material manufacturing method, a recorded material manufacturing method, and a manufacturing apparatus.
従来から、活性エネルギー硬化型のインクを用いた画像形成として、紫外線硬化型インクに紫外線を照射し、インクを硬化させることで、記録媒体に画像を定着させることが知られている。オンデマンド型の紫外線硬化型インクを用いたインクジェット記録装置は、記録媒体を選ばず画像形成を行えることが知られており、近年、インクジェット記録装置の低価格化、高画質化、産業用途への普及により、紫外線硬化型インクを用いたインクジェット記録装置が様々な用途で数多く使用されている。 2. Description of the Related Art As an image formation using an active energy curable ink, it has been conventionally known that an ultraviolet curable ink is irradiated with ultraviolet rays to cure the ink to fix the image on a recording medium. It is known that an inkjet recording device using an on-demand type ultraviolet curable ink can form an image on any recording medium, and in recent years, the inkjet recording device has been reduced in price, has high image quality, and is used for industrial purposes. Due to the widespread use, many inkjet recording devices using ultraviolet curable ink are used for various purposes.
紫外線硬化型インクを用いたインクジェット記録装置では、キャリッジに搭載されたヘッドがキャリッジの移動によって記録媒体に沿って走査しながら、記録媒体上に紫外線硬化インクを吐出して着弾させる。インクが着弾した記録媒体は、紫外線光源によって紫外線照射され、記録媒体上の紫外線硬化インクが硬化することによって画像が形成される。 In an ink jet recording apparatus using an ultraviolet curable ink, a head mounted on a carriage scans the recording medium by the movement of the carriage, and the ultraviolet curable ink is ejected and landed on the recording medium. The recording medium on which the ink has landed is irradiated with ultraviolet rays from an ultraviolet light source, and the ultraviolet curable ink on the recording medium is cured to form an image.
ここで、紫外線硬化型の印刷方式にはインクジェット方式の他、スクリーン印刷法が挙げられる。特に透過濃度が求められる画像形成の場合は、通常画像膜厚が求められるため、厚膜塗装が可能なスクリーン印刷法により画像形成が行われる。
しかし、スクリーン印刷法では、細かい画像の濃淡表現(グラデーション)や、多色刷りが比較的難しいこと等からインクジェット方式が注目されている。インクジェット方式は、塗膜特性(基材と膜の密着性、膜の硬さなど)を作像プロセスにより自在にコントロール可能であり、様々な分野での応用展開が期待されている。
Here, in addition to the inkjet method, a screen printing method may be used as the ultraviolet curing type printing method. In particular, in the case of image formation in which the transmission density is required, the image thickness is usually required, so that the image formation is performed by a screen printing method capable of thick film coating.
However, in the screen printing method, the inkjet method is drawing attention because of its fine gradation of gradation (gradation) and multicolor printing, which is relatively difficult. The inkjet method can freely control the characteristics of the coating film (adhesion between the substrate and the film, hardness of the film, etc.) by the image forming process, and is expected to be applied to various fields.
インクジェット方式の場合、ドットによる画像形成になるため、吐出させるインク種を紫外線硬化型インクにすることにより、インク滴のレベリング状態やインク物性を紫外線の照射条件によりコントロール可能となる。また、デジタルデータによりドット画像を形成することが基本となるが、画像による滴量の調整や、滴構成手順(打ち順変更)等により変更可能なパラメーターが多種あるため、作像プロセス次第で仕上がり画像の品質、膜特性は変更可能となる。 In the case of the inkjet method, since image formation is performed by dots, the leveling state of ink droplets and the ink physical properties can be controlled by ultraviolet irradiation conditions by using ultraviolet curable ink as the ejected ink type. Also, it is basically to form a dot image with digital data, but there are various parameters that can be changed by adjusting the drop amount by the image, the drop configuration procedure (changing the firing order), etc., so the finish depends on the imaging process. The image quality and film characteristics can be changed.
しかしながら、現状の紫外線硬化型インクジェット方式による単層印字では、硬さ、2次加工のしやすさ等の膜としての機能を求められる場合に、単層構成では塗膜性能をコントロールすることは非常に難しい。多層印字を行った場合においても、各層を同一の作像方法で膜を作製した場合は、着弾後のインク滴の状態、形状を制御することが難しい。 However, in the current single-layer printing using the UV-curable inkjet method, it is extremely difficult to control the coating performance with the single-layer structure when the functions as a film such as hardness and ease of secondary processing are required. Difficult to do. Even when multi-layer printing is performed, it is difficult to control the state and shape of ink droplets after landing when each layer is formed by the same image forming method.
特許文献1には、インクジェット方式で遮光層が形成された印刷物の製造方法が開示されている。特許文献1に記載の印刷物の製造方法は遮光層形成用の放射線硬化性インクのインク液滴を樹脂基板に吐出する工程と、放射線を照射してインクを硬化させる工程を繰り返すことにより遮光層及び遮光補正層を形成するものである。 Patent Document 1 discloses a method for manufacturing a printed matter in which a light shielding layer is formed by an inkjet method. The method for producing a printed matter described in Patent Document 1 includes a step of ejecting ink droplets of a radiation-curable ink for forming a light-shielding layer onto a resin substrate and a step of irradiating radiation to cure the ink, thereby forming a light-shielding layer and The light shielding correction layer is formed.
しかしながら、特許文献1による膜作製では、各印字プロセス間での画像形成後の放射線照射条件の変更は行っておらず、各層ごとの塗膜特性の違いを出すことが難しい。また、すべての層を高精細な画質で多層印刷するため、画質として高画質が不要な場合でも、生産性の低下が見込まれる。また、硬さ、2次加工のしやすさ等の膜としての機能を付与することが難しい。 However, in the film production according to Patent Document 1, the radiation irradiation conditions after image formation are not changed between the respective printing processes, and it is difficult to make a difference in the coating film characteristics for each layer. Further, since all layers are printed in multi-layers with high definition image quality, productivity is expected to decrease even when high image quality is not required. Further, it is difficult to impart functions such as hardness and ease of secondary processing as a film.
以上より、多層印字により画像に機能を持たせた膜を形成する際に、生産性を落とさず、良好な画像であり、かつ、硬度と2次加工のしやすさを満足し得る塗膜物を製造する方法が望まれていた。 As described above, when forming a film having a function on an image by multi-layer printing, the coating film product has a good image without lowering the productivity and can satisfy the hardness and the ease of secondary processing. There has been a desire for a method of manufacturing.
そこで、本発明は上記課題を鑑み、生産性を落とさずに作製され、良好な画像であり、かつ、硬度と2次加工のしやすさを満足し得る塗膜物を製造する製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, in view of the above problems, the present invention provides a manufacturing method for manufacturing a coating film product which is manufactured without reducing productivity and has a good image, and which can satisfy hardness and ease of secondary processing. The purpose is to do.
上記課題を解決するために、本発明の塗膜物製造方法は、活性エネルギー硬化型インクにより2層以上の多層膜構造の塗膜物を製造する方法であり、該多層膜の各層を形成する活性エネルギー硬化型インクは、顔料成分以外のインク構成材料が同一であり、該インク構成材料の成分比率の差が±5重量%以下であり、前記顔料成分を含んでいても含んでいなくてもよく、前記多層膜のうち、少なくとも2層以上は膜硬度が異なり、最上層の膜硬度を最も大きくすることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the method for producing a coating film of the present invention is a method for producing a coating film having a multilayer film structure of two or more layers with an active energy curable ink, and forming each layer of the multilayer film. The active energy curable ink has the same ink constituent materials other than the pigment component, the difference in the component ratio of the ink constituent materials is ± 5% by weight or less, and the pigment constituent may or may not be contained. Of the above-mentioned multilayer films, at least two layers have different film hardnesses, and the film hardness of the uppermost layer is maximized.
本発明によれば、生産性を落とさずに作製され、良好な画像であり、かつ、硬度と2次加工のしやすさを満足し得る塗膜物を製造する製造方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a production method for producing a coated film which is produced without reducing productivity and has a good image, and which can satisfy hardness and ease of secondary processing. ..
以下、本発明に係る塗膜物製造方法、記録物製造方法及び製造装置について図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。 Hereinafter, a method for manufacturing a coated material, a method for manufacturing a recorded material, and a manufacturing apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments described below, and other embodiments, additions, modifications, deletions, and the like can be modified within the scope of those skilled in the art, and any mode Also, as long as the action and effect of the present invention are exhibited, it is included in the scope of the present invention.
本発明の塗膜物製造方法は、活性エネルギー硬化型インクにより2層以上の多層膜構造の塗膜物を製造する方法であり、該多層膜の各層を形成する活性エネルギー硬化型インクは、顔料成分以外のインク構成材料が同一であり、該インク構成材料の成分比率の差が±5重量%以下であり、前記顔料成分を含んでいても含んでいなくてもよく、前記多層膜のうち、少なくとも2層以上は膜硬度が異なり、最上層の膜硬度を最も大きくすることを特徴とする。 The coating material production method of the present invention is a method for producing a coating material having a multilayer film structure of two or more layers with an active energy curable ink, and the active energy curable ink forming each layer of the multilayer film is a pigment. The ink constituent materials other than the components are the same, the difference in the component ratio of the ink constituent materials is ± 5 wt% or less, and the pigment component may or may not be contained. The film hardness of at least two layers is different, and the film hardness of the uppermost layer is maximized.
以下、本発明に係る塗膜物製造方法の好適な構成形態について、図面を参照しながら説明する。
なお、「活性エネルギー」とあるのは、電子線、赤外線の他、紫外線等のエネルギー光全般を示すものである。以下の実施形態では特に紫外線を例に挙げて説明する。
Hereinafter, a preferred configuration of the coating material manufacturing method according to the present invention will be described with reference to the drawings.
The term “active energy” refers to general energy light such as ultraviolet rays in addition to electron beams and infrared rays. In the following embodiments, ultraviolet rays will be described as an example.
本実施形態における多層膜の各層を形成する活性エネルギー硬化型インクは、顔料成分以外の成分が同一であり、前記顔料成分を含んでいても含んでいなくてもよい。
活性エネルギー硬化型インクとしては、特に制限されるものではなく、適宜変更することが可能である。例えば、公知の顔料、分散体、重合開始剤、界面活性剤、溶剤、樹脂等を用いることができる。
The active energy curable ink forming each layer of the multilayer film in the present embodiment has the same components other than the pigment component, and may or may not include the pigment component.
The active energy curable ink is not particularly limited and can be appropriately changed. For example, known pigments, dispersions, polymerization initiators, surfactants, solvents, resins and the like can be used.
また、「顔料成分以外の成分が同一である」とは、分散体、重合開始剤、モノマー成分等、インク色を決定する成分以外のインク構成材料が同一であることを示すものである。そのため、多層膜を形成する各層における顔料成分(インク色を決定する成分)は、それぞれ異なっていてもよい。
「同一である」というためには、特に制限されるものではないが、あるインクAとBを比較したときに、その成分の成分比率の差が±5重量%以下であることが好ましい。
また、本実施形態における活性エネルギー硬化型インクは、前記顔料成分を含んでいても含んでいなくてもよい。顔料成分を含む場合、カラーインクであり、顔料成分を含む場合、クリアインクであり、上記2種のインクが同一層内に存在してもよいし、クリアインクだけの層であってもよい。
Further, "the components other than the pigment component are the same" means that the ink constituent materials other than the components that determine the ink color, such as the dispersion, the polymerization initiator, and the monomer component, are the same. Therefore, the pigment component (component that determines the ink color) in each layer forming the multilayer film may be different.
The term "identical" is not particularly limited, but when inks A and B are compared with each other, it is preferable that the difference in the ratio of the components is ± 5% by weight or less.
Further, the active energy curable ink in the present embodiment may or may not include the pigment component. When it contains a pigment component, it is a color ink, and when it contains a pigment component, it is a clear ink, and the above two types of ink may be present in the same layer, or may be a layer containing only the clear ink.
本実施形態において、多層膜の各層を形成する活性エネルギー硬化型インクは、顔料成分以外の成分が同一であるため、生産性を落とすことなく塗膜物を作製することができる。詳細は後述するが、多層膜における各層の膜硬度を変える等、膜の特性を変える目的でインクの成分を変更した場合、設備コストが増え、生産性が落ちてしまう。 In the present embodiment, since the active energy curable ink forming each layer of the multilayer film has the same components other than the pigment component, it is possible to produce a coated product without lowering productivity. As will be described in detail later, if the components of the ink are changed for the purpose of changing the characteristics of the film, such as changing the film hardness of each layer in the multilayer film, the equipment cost increases and the productivity falls.
塗膜物の表面は、一般的に鉛筆硬度等で示される膜硬度において膜硬度が高いことが要求され、硬い膜であることが要求される。一方、塗膜物に穴を開けるなど2次加工を行う場合には、ある程度柔らかい膜であることが要求される。しかし、膜硬度と2次加工性(プレス性)はトレードオフの関係にあるため、両方の塗膜特性を同時に満足させることは非常に難しい。 The surface of the coated film is generally required to have high film hardness in terms of film hardness indicated by pencil hardness and the like, and to be a hard film. On the other hand, when performing secondary processing such as making a hole in the coated film, it is required that the film is soft to some extent. However, since the film hardness and the secondary workability (pressability) have a trade-off relationship, it is very difficult to satisfy both coating film characteristics at the same time.
塗膜特性を付与するには、例えば以下の手法が考えられる。
(1)膜全体を硬くする
紫外線光量を多くあてることにより、膜自体の硬度を上げ、膜硬度を確保できる。ただし、硬い膜のため、加工性が非常に悪くなってしまう。
(2)膜全体を柔らかくする
紫外線光量を弱くあてることにより、膜自体の硬度を下げ、柔らかくすることができる。ただし、当然に表面の硬度の確保は難しい。
For imparting coating film characteristics, for example, the following methods can be considered.
(1) Harden the entire film By irradiating a large amount of ultraviolet light, the hardness of the film itself can be increased and the film hardness can be secured. However, since it is a hard film, the workability is very poor.
(2) Softening the entire film By weakening the amount of ultraviolet light, the hardness of the film itself can be lowered and the film can be softened. However, it is naturally difficult to secure the surface hardness.
そこで、本実施形態では、多層膜のうち、少なくとも2層以上は膜硬度が異なることを特徴としている。多層構成を採用し、更に層ごとに特性の異なる膜を形成することにより、例えば表面が硬く、中が柔らかい多層膜の塗膜構成を実現でき、膜硬度とプレス性(2次加工性)の両特性を満足することが可能となる。 Therefore, the present embodiment is characterized in that at least two layers or more of the multilayer film have different film hardnesses. By adopting a multi-layer structure and forming films with different properties for each layer, for example, a multi-layer film structure with a hard surface and a soft inside can be realized, and the film hardness and pressability (secondary workability) can be improved. Both characteristics can be satisfied.
また、内部は柔らかい(内部硬化不良)状況で塗膜を放置することにより、その塗膜成分の経時揮発が発生することがある。このような塗膜を密閉空間に入れ使用する際などに、密閉空間内側にくもり現象が発生する可能性がある。 Further, if the coating film is left in a soft (internal curing failure) state, the coating film components may volatilize with time. When such a coating film is put in a closed space and used, a clouding phenomenon may occur inside the closed space.
これに対し、本実施形態では、多層膜の最上層を完全硬化させ下層部を覆うことができ、くもり現象等の問題を解決することができる。また、本実施形態によれば、層ごとに必要な機能(例えば基材密着性、加工性、硬度)を確保することが可能となり、特定の層に特定の機能を付与することができる。 On the other hand, in the present embodiment, the uppermost layer of the multilayer film can be completely cured to cover the lower layer portion, and problems such as the clouding phenomenon can be solved. Further, according to the present embodiment, it becomes possible to secure necessary functions (for example, substrate adhesion, workability, hardness) for each layer, and it is possible to give a specific function to a specific layer.
層ごとに機能や仕様が異なる多層膜の作製には、層ごとの作像プロセスを変更することによる膜形成が有効となる。例として、インクジェット方式での作像プロセスの変更方法としては、例えば以下のものが挙げられる。
(1)Scan方向の変更(すなわち、片方向印字であるか双方向印字であるか)
(2)打ち順画像マスク(ドット滴の配置順の変更)
(3)Scan数の変更
(4)印字解像度の変更
(5)吐出滴量(着弾滴径)の変更
For the production of a multilayer film having different functions and specifications for each layer, film formation by changing the image forming process for each layer is effective. As an example, as a method of changing the image forming process using the inkjet method, the following methods can be given, for example.
(1) Change in Scan direction (that is, whether it is unidirectional printing or bidirectional printing)
(2) Strike order image mask (change of dot drop arrangement order)
(3) Change in Scan number (4) Change in printing resolution (5) Change in ejected droplet volume (landing droplet diameter)
更に、上記インクジェット方式の中でもUV硬化型インクを用いて画像形成を行う場合には、以下の方法を行うことにより、最終的に得られる画像の塗膜特性を自由に変更することができる。
(6)UV照射タイミングの変更
(7)プロセス線速の変更(キャリッジの走査速度の変更等)
Further, in the case of forming an image using UV curable ink among the above-mentioned inkjet methods, the coating method of the finally obtained image can be freely changed by carrying out the following method.
(6) Change of UV irradiation timing (7) Change of process linear velocity (change of carriage scanning velocity, etc.)
上記層ごとの作像プロセスの変更は、各層に求められる機能により選択する必要がある。本実施形態で使用する作像プロセスは、印字ヘッドを搭載するキャリッジが記録媒体(基材)を搬送する搬送ステージの走査方向に対し、垂直方向に移動走査して画像形成を行うものを例に挙げて説明する。 The change of the image forming process for each layer needs to be selected according to the function required for each layer. An example of the image forming process used in this embodiment is one in which a carriage carrying a print head moves and scans in a direction perpendicular to a scanning direction of a carrying stage carrying a recording medium (base material) to form an image. I will give you an explanation.
図1に画像形成装置の一例における模式図を示す。図1では、キャリッジ10、ヘッドユニット12、UV照射装置14、光源16、搬送ステージ18、記録媒体20が図示されている。図示されるように、キャリッジ10が記録媒体を搬送する搬送ステージの走査方向に対し、垂直方向(往路(a)、復路(b))に移動走査して画像形成が行われる。 FIG. 1 shows a schematic view of an example of the image forming apparatus. In FIG. 1, the carriage 10, the head unit 12, the UV irradiation device 14, the light source 16, the transport stage 18, and the recording medium 20 are illustrated. As shown in the figure, the carriage 10 moves and scans in the vertical direction (outward path (a), backward path (b)) with respect to the scanning direction of the transfer stage that transfers the recording medium to form an image.
図1に示すように、画像形成装置は液滴吐出のためのインクジェットヘッドを並べたヘッドユニット12、搬送ステージ18、インクを記録媒体20上で硬化させ画像を形成する照射手段としてのUV照射装置14を有する。UV照射装置14は、ヘッドユニット往路、復路それぞれの走査方向に対し、それぞれ1つずつ搭載されている。 As shown in FIG. 1, the image forming apparatus includes a head unit 12 in which inkjet heads for ejecting liquid droplets are arranged, a carrying stage 18, and a UV irradiating device as an irradiating unit that cures ink on a recording medium 20 to form an image. Have 14. One UV irradiation device 14 is mounted in each of the forward and backward scanning directions of the head unit.
図2に、図1におけるインクジェットヘッドの平面図の要部模式図を示す。図2には各色のインクジェットヘッド(12B、12C、12M、12Y、12Cl、12W)、UV照射装置A及びB(符号14a及び14b)が図示されている。 FIG. 2 shows a schematic diagram of a main part of a plan view of the inkjet head in FIG. FIG. 2 shows inkjet heads (12B, 12C, 12M, 12Y, 12Cl, 12W) of respective colors, and UV irradiation devices A and B (reference numerals 14a and 14b).
ヘッドユニット12内に搭載されているインクジェットヘッドはブラック(Bk)、シアン(Cy)、マゼンタ(Ma)、イエロー(Ye)、クリアー(Cl)、ホワイト(Wh)計6色のインクが用いられ、更に各色ヘッドが2個長手方向に繋がっている。本実施形態の各ヘッドは、4列で600dpiの解像度(1列あたり150dpi)となっている。
搬送ステージ18上にセットされた記録媒体20がステージ上を搬送され、画像形成部であるヘッドユニット12により画像形成される。本実施形態では、その際に吐出されるインクとして、活性エネルギー硬化型インクの1つである紫外線硬化型インクを用いる。
The inkjet head mounted in the head unit 12 uses inks of black (Bk), cyan (Cy), magenta (Ma), yellow (Ye), clear (Cl), and white (Wh) in total of six colors. Further, two heads of each color are connected in the longitudinal direction. Each head of this embodiment has a resolution of 600 dpi in four rows (150 dpi per row).
The recording medium 20 set on the carrying stage 18 is carried on the stage, and an image is formed by the head unit 12 which is an image forming unit. In the present embodiment, an ultraviolet curable ink, which is one of the active energy curable inks, is used as the ink ejected at that time.
本実施形態に用いられる記録媒体(基材)としては、特に制限されるものではなく、公知のものを用いることができる。紙媒体等の浸透性記録媒体であってもよいし、プラスチック材料(ポリプロピレン、ポリエチレン等)等の非浸透性記録媒体であってもよい。また、加工性を考慮するとプラスチック材料が好ましいが、金属、セラミック等の材料を用いることも可能である。
なお、活性エネルギー硬化型のインクを非浸透性記録媒体上に印字し、画像形成する場合、通常の水系インク等と比較して記録媒体の材質等を選ばないため、記録媒体の選択肢が広がる利点を有する。以下の実施形態の説明では、プラスチック材料を例に挙げて説明する。
The recording medium (base material) used in the present embodiment is not particularly limited, and a known one can be used. It may be a permeable recording medium such as a paper medium or a non-permeable recording medium such as a plastic material (polypropylene, polyethylene, etc.). A plastic material is preferable in consideration of workability, but a material such as metal or ceramic can be used.
It should be noted that when an active energy curable ink is printed on a non-permeable recording medium to form an image, the material of the recording medium or the like is not selected as compared with ordinary water-based inks, etc. Have. In the following description of the embodiments, a plastic material will be described as an example.
UV照射装置14の光源16としては、例えば、UV−A、UV−B、UV−Cなどの各紫外線領域が発光スペクトルとして出力されるものを用いることができる。例えば、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、無電極UVランプ、UVレーザー、キセノンランプ、LEDランプ、殺菌ランプ等を用いることができる。 As the light source 16 of the UV irradiation device 14, for example, a light source that outputs each ultraviolet region such as UV-A, UV-B, and UV-C as an emission spectrum can be used. For example, a high pressure mercury lamp, a metal halide lamp, an electrodeless UV lamp, a UV laser, a xenon lamp, an LED lamp, a germicidal lamp, etc. can be used.
また、近年では、ある狭い波長領域に発光波長を絞り込み、更にはピーク波長の発光効率が良く高照度を得ることができ、低消費電力、長寿命であることを利点としたLED型の紫外線照射装置が用いられることも多い。代表的な有電極ランプの365nmのピーク照度は数W/cm2であることに対し、395nmLEDや405nmLED照射機のピーク照度は十数W/cm2であり通常の有電極ランプに対して数倍の強度を示す。 In addition, in recent years, the LED type ultraviolet irradiation is advantageous in that the emission wavelength is narrowed down to a certain narrow wavelength region, the emission efficiency of the peak wavelength is good, high illuminance can be obtained, and low power consumption and long life are advantageous. Devices are often used. The peak illuminance at 365 nm of a typical electroded lamp is several W / cm 2 , whereas the peak illuminance of a 395 nm LED or 405 nm LED irradiator is a dozen W / cm 2, which is several times that of a normal electroded lamp. Indicates the strength of.
これら紫外線照射部に使用するランプは、インク組成物内の光重合開始剤により選択され、光重合開始剤の吸収特性により発光ピーク波長としてマッチングしたものが理想である。例として、インク組成物内の光重合開始剤の反応ピーク波長が365nmであれば、300〜450nmの波長領域が強いランプを選定する。具体的にはメタルハライドランプ、インク組成物内の光重合開始剤の反応ピーク波長が240nmであれば、高圧水銀ランプ等を選択することが適当である。
以上のように、通常の有電極ランプは広い波長域の発光スペクトルを示すが、LEDランプは前述のように、それぞれの中心波長のまわりに狭い発光スペクトルを示すことが特徴と言える。
Ideally, the lamp used for these ultraviolet irradiation parts is selected according to the photopolymerization initiator in the ink composition, and the emission peak wavelength is matched according to the absorption characteristics of the photopolymerization initiator. As an example, if the reaction peak wavelength of the photopolymerization initiator in the ink composition is 365 nm, a lamp having a strong wavelength region of 300 to 450 nm is selected. Specifically, if the reaction peak wavelength of the metal halide lamp, the photopolymerization initiator in the ink composition is 240 nm, it is suitable to select a high pressure mercury lamp or the like.
As described above, the normal electroded lamp exhibits an emission spectrum in a wide wavelength range, but the LED lamp is characterized by exhibiting a narrow emission spectrum around each central wavelength as described above.
これらの発光波長の異なる2種以上の紫外線ランプと、各ランプの発光波長に反応する重合開始剤を含んだ共通インクを用いた画像形成を行うことに加え、照射条件(発光波長、レベリング時間、照射強度等)のコントロールによって部分的に任意の画像品質を確保することが可能となる。 In addition to performing image formation using two or more kinds of ultraviolet lamps having different emission wavelengths and a common ink containing a polymerization initiator that reacts with the emission wavelength of each lamp, irradiation conditions (emission wavelength, leveling time, It is possible to partially secure an arbitrary image quality by controlling the irradiation intensity).
双方向印字を行う場合、ノズルそのものが持つ吐出曲がりといった特性の他、搬送装置の繰り返し精度もあり、ドットの着弾位置の精度により、仕上がり画像が大きく左右される。また、双方向印字では図2に示されるように、同色、例えばBk色の印字の場合、印字して吐出滴が記録媒体上に着弾してから、UV光が照射されるまでの時間が往路(矢印(a))と復路(矢印(b))とで異なる。印字してインク滴が記録媒体上に着弾してから、UV光が照射されるまでの時間差により、インク滴のレベリング状況が変化し、仕上がり画像に大きな差が発生する。 When performing bidirectional printing, in addition to the characteristics such as the ejection bending of the nozzle itself, there is also the repeatability of the transport device, and the accuracy of the dot landing position greatly affects the finished image. In bidirectional printing, as shown in FIG. 2, in the case of printing with the same color, for example, Bk color, the time from the printing and ejection droplets landing on the recording medium to the irradiation of UV light is the forward path. (Arrow (a)) and return (arrow (b)) are different. Due to the time difference between the printing and landing of the ink droplets on the recording medium and the irradiation of UV light, the leveling status of the ink droplets changes, resulting in a large difference in the finished image.
Scan方向については、印字時に設定するソフトウエア上でユーザーにより選択可能であり、片方向印字あるいは双方向印字を選択することが可能となっている。
同一解像度の画像を作成する場合、上記双方向印字にすることで印字速度を上げる(生産性を上げる)ことができるという利点がある。一方、インクジェット方式の弱点である、双方向印字での着弾位置の精度の影響による双方向色差等が発生してしまい、画像品質を落としてしまうことが懸念される。
The Scan direction can be selected by the user on the software set at the time of printing, and one-way printing or two-way printing can be selected.
When images with the same resolution are created, the bidirectional printing described above has the advantage of increasing the printing speed (increasing productivity). On the other hand, there is a concern that the weakness of the inkjet system, such as bidirectional color difference due to the influence of the accuracy of the landing position in bidirectional printing, may deteriorate the image quality.
しかし、非浸透性記録媒体を主メディアとする紫外線硬化型インクを使用する作像システムでは、基材上で各色インクが混ざった後にインク硬化工程を行うため、双方向色差の影響を抑制できる。そのため、最終画像品質に大きな影響を与えることが少ない。
ただし、より高画質、生産性を考慮した多層膜を形成する場合は、下層を双方向印字、最上層を片方向印字によって形成することにより、総合的な生産性を最大限に発揮しながらも良好な画像品質を得ることが可能となる。
However, in an image forming system using an ultraviolet curable ink having a non-permeable recording medium as a main medium, the ink curing process is performed after the respective color inks are mixed on the substrate, so that the influence of bidirectional color difference can be suppressed. Therefore, the final image quality is not significantly affected.
However, when forming a multi-layered film that takes higher image quality and productivity into consideration, the lower layer is formed by bidirectional printing and the uppermost layer is formed by unidirectional printing, while maximizing overall productivity. It is possible to obtain good image quality.
本実施形態におけるScan方式を説明するための図を図3、図4に示す。本実施形態では、片方向16Scan印字を例にとって説明する。
図3は、画像形成装置の一例における要部模式図であり、16Scan印字におけるヘッドの使用ノズル列について説明する図である。なお、図2に示されるBk色のインクジェットヘッド12Bのうちの1つを例として挙げて図示している。
16Scan印字の設定の場合、ヘッド全ノズル列を長手方向に16分割して印字を実施する。図3のヘッド分割図における右側1/16ノズル列群を使用して1Scan目を実施し、以降ヘッド分割図の右側2/16ノズル列群を使用して2Scan目を実施し、16Scan目まで行う。ここでは、ランダム打ち順マスクを用いたマルチパス印字となっている。これらの経時印字を図で示したものが図4となる。
3 and 4 are diagrams for explaining the Scan method according to the present embodiment. In this embodiment, one-way 16-scan printing will be described as an example.
FIG. 3 is a schematic diagram of a main part of an example of the image forming apparatus, and is a diagram illustrating a nozzle row used by a head in 16 Scan printing. Note that one of the Bk-color inkjet heads 12B shown in FIG. 2 is shown as an example.
When 16 Scan printing is set, printing is performed by dividing the entire head nozzle row into 16 in the longitudinal direction. The first scan is performed using the right side 1/16 nozzle row group in the head divisional diagram of FIG. 3, and the second scan is performed thereafter using the right side 2/16 nozzle row group in the head divisional diagram, up to the 16th scan .. Here, multi-pass printing is performed using a random striking order mask. FIG. 4 is a diagram showing these time-dependent prints.
図4は、画像形成装置により画像が形成される場合の一例を説明するための模式図であり、基材に塗膜物を形成する場合における形成過程の一例を模式的に示す図である。図4の矢印に示されるように、基材送り方向に基材22が搬送され、基材送り方向と垂直な方向にキャリッジ10が走査し、画像が形成される。図2に示すように、インクジェットヘッドは長手方向に2ヘッドあり、図4ではある瞬間における特定の色のヘッドの位置が図示されている。
図4では16スキャンの場合の例が示されているが、本実施形態においてはこれに限られるものではなく、適宜変更することが可能であり、例えばスキャン数を増やすことで高画質化を狙うことができる。そのため、16スキャン(同じ場所を16回スキャンして狙いの画像を形成する)は本発明に使用するシステムで設定できる印字方法の一例であり、図4は16スキャン印字設定時の特定スキャン時の描写例を示すものである。
FIG. 4 is a schematic diagram for explaining an example in which an image is formed by the image forming apparatus, and is a diagram schematically showing an example of a forming process in the case of forming a coating material on a base material. As shown by the arrow in FIG. 4, the base material 22 is conveyed in the base material feed direction, and the carriage 10 scans in the direction perpendicular to the base material feed direction to form an image. As shown in FIG. 2, there are two inkjet heads in the longitudinal direction, and FIG. 4 shows the position of the head of a specific color at a certain moment.
Although an example of 16 scans is shown in FIG. 4, the present embodiment is not limited to this and can be changed as appropriate. For example, by increasing the number of scans, image quality is improved. be able to. Therefore, 16 scans (scanning the same place 16 times to form a target image) is an example of a printing method that can be set in the system used in the present invention, and FIG. It shows an example of depiction.
通常、得たい画像品質、塗膜特性によってインク成分を変更することで対応する。例えば基材に対し密着性を向上させたいのであれば、界面活性剤を付与する等の対応が行われる。しかし、インク種を多種搭載することは、印字ヘッドの数を増やすことを意味し、ヘッドのみならず、そのヘッドを駆動するための駆動システムも含め設備として高価なものとなり結果的に設備コスト増は避けられない。具体的には、図2に示すようなインクジェットヘッドが増え、システムコスト増となり、装置サイズも大きくなってしまう。 Usually, the ink components are changed according to the desired image quality and coating film characteristics. For example, if it is desired to improve the adhesion to the substrate, a measure such as adding a surfactant is taken. However, mounting various types of ink means increasing the number of print heads, and not only the heads but also the drive system for driving the heads become expensive equipment, resulting in an increase in equipment costs. Is inevitable. Specifically, the number of inkjet heads as shown in FIG. 2 increases, the system cost increases, and the device size also increases.
本実施形態において使用されるインクは、得たい画像品質、塗膜特性ごとに使用するインク種を変更する必要はなく、作像プロセスにより対応可能なものとなる。
前記インク硬化に用いる紫外線の発光波長〔nm〕、照射強度(ピーク照度)〔mW/cm2〕、積算光量〔mJ/cm2〕は、基材との密着性、あるいはインク層間の密着性に大きな影響を与えることはもちろん、形成される膜の特性にも大きな影響を及ぼす。具体的には膜強度やグロス感、膜表面状態は、上記各照射条件を変化させることにより制御することが可能である。この照射条件を決定することは、最終製品の画像品質を決めるため、精密な条件出しが必要と考えられている。
The ink used in this embodiment does not need to be changed depending on the desired image quality and coating film characteristics, and can be adapted by the image forming process.
The ultraviolet emission wavelength [nm], irradiation intensity (peak illuminance) [mW / cm 2 ] and integrated light amount [mJ / cm 2 ] used for curing the ink are determined by the adhesion to the substrate or the adhesion between the ink layers. Not only has a great influence, but also has a great influence on the characteristics of the formed film. Specifically, the film strength, glossiness, and film surface state can be controlled by changing the above irradiation conditions. Determining this irradiation condition determines the image quality of the final product, and therefore it is considered that precise condition setting is necessary.
図1に示される紫外線照射装置(UV照射装置14)には、照射装置から出力される各領域における発光スペクトルの総出力のパワーを変更する制御機能が備えられている。これにより、0%出力から100%出力まで、インク硬化に必要、かつ、狙いの膜特性を得るために必要な照射強度(ピーク照度)〔mW/cm2〕、積算光量〔mJ/cm2〕を任意に変更することが可能なシステムとなっている。なお、同じ制御出力での硬化において、インクの組成が同じ場合は仕上がりの膜特性に差異が生じない。 The ultraviolet irradiation device (UV irradiation device 14) shown in FIG. 1 has a control function of changing the total output power of the emission spectrum in each region output from the irradiation device. As a result, from 0% output to 100% output, the irradiation intensity (peak illuminance) [mW / cm 2 ] necessary for ink curing and the desired film characteristics, and the integrated light amount [mJ / cm 2 ] Is a system that can be changed arbitrarily. It should be noted that in curing with the same control output, when the ink compositions are the same, there is no difference in the finished film characteristics.
以上のような機械的、電気的照射制御に加え、吐出ヘッドから吐出されたインクにより画像形成を行った後の紫外線照射タイミング等の制御も画像品質を決める上で重要なパラメーターとなる。印字ごとにそれぞれの目的に合った照射条件で、ピーク照度〔mW/cm2〕、積算光量〔mJ/cm2〕を任意に変更することで、最適照射を行うことが可能となる。一方、積算光量〔mJ/cm2〕を一定にしたい場合に、強い光〔mW/cm2〕を短時間照射する手段と、弱い光〔mW/cm2〕を長時間照射する手段の両者が考えられる。しかし、積算光量を確保したい場合、搬送速度変更が必要になるなど、生産性に影響を与えるため、これらの対応のみでは狙いとする膜特性の確保は難しい。 In addition to the mechanical and electrical irradiation control as described above, control of the ultraviolet irradiation timing after forming an image with the ink ejected from the ejection head is also an important parameter in determining the image quality. Optimum irradiation can be performed by arbitrarily changing the peak illuminance [mW / cm 2 ] and the integrated light amount [mJ / cm 2 ] under the irradiation conditions suitable for each purpose for each printing. On the other hand, both the means for irradiating strong light [mW / cm 2 ] for a short time and the means for irradiating weak light [mW / cm 2 ] for a long time when it is desired to keep the integrated light amount [mJ / cm 2 ] constant. Conceivable. However, when it is desired to secure the integrated light amount, it is necessary to change the transport speed, which affects the productivity. Therefore, it is difficult to secure the target film properties only by these measures.
一方で、下層部は、高画質化は必要ないが、特に最下層部は基材との密着性を満足させる必要がある。そのため、隣接ドットとの合一を促進させることにより、隙間の少ないベタ画像が形成され、結果的に密着性を向上させることができる。なお、片方向印字と比較し、着弾位置精度に劣る双方向印字の方が、隣接ドットとの合一を促進させる効果が得られる。 On the other hand, the lower layer portion does not need to have high image quality, but particularly the lowermost layer portion needs to satisfy the adhesiveness to the substrate. Therefore, by promoting coalescence with the adjacent dots, a solid image with a small gap is formed, and as a result, the adhesiveness can be improved. It should be noted that bidirectional printing, which is inferior in landing position accuracy compared to unidirectional printing, has the effect of promoting coalescence with adjacent dots.
なお、1層で完結する場合は単純な印字プロセスで良いが、更に上へ2層、3層と層を積み重ねる印字プロセスの場合、例えば、透過濃度を画像品質として求められる場合等が挙げられる。 It should be noted that when the printing is completed with one layer, a simple printing process may be used, but in the case of a printing process in which two layers and three layers are further stacked on top, for example, there is a case where the transmission density is required as the image quality.
前述のようにインクジェット方式ではドットが多方向に積み重なって膜が形成されていくため、同一画像を既に形成された画像の上に積層する必要がある。この場合、最下層は記録媒体表面に形成されるが、これより上の層は既に形成された層そのものとなる。よってそれぞれの層を同じ作像プロセスで画像形成しても、全く別の品質となり都合が悪い。例えば3層構成の場合の例では、各層に求められる特性は以下のようになる。
(1)1層目:基材との密着性
(2)2層目:下層インク層(1層目)との密着性
(3)3層目:高画質化のための理想ドット形成(ユーザーの目に見える部分)
これらすべてを満たすことで、製品としての機能、仕様を満たすこととなる。
As described above, in the inkjet method, dots are stacked in multiple directions to form a film, so that it is necessary to stack the same image on an already formed image. In this case, the lowermost layer is formed on the surface of the recording medium, but the layers above this are the already formed layers themselves. Therefore, even if each layer is imaged by the same image forming process, the quality is completely different, which is inconvenient. For example, in the case of a three-layer structure, the characteristics required for each layer are as follows.
(1) First layer: Adhesion with substrate (2) Second layer: Adhesion with lower ink layer (first layer) (3) Third layer: Ideal dot formation for high image quality (user Visible part of)
By satisfying all of these, the function and specifications of the product will be satisfied.
また、本発明では、前記多層膜は、層を形成するドットのドット径が異なる層を少なくとも2層以上備えることが好ましい。層ごとにドット径を変化させることにより、各形成膜で必要とされる個別の機能(特に塗膜特性)を達成することが可能となる。 Further, in the present invention, it is preferable that the multilayer film includes at least two layers having different dot diameters of dots forming the layers. By changing the dot diameter for each layer, it becomes possible to achieve the individual functions (particularly coating film characteristics) required for each formed film.
各形成膜でドット径を変化させる方法は、特に制限されるものではないが、例えば以下のようにすることができる。
まず、インク滴を基材に着弾させた後、基材上でドット形状のままでインク滴を硬化させることが挙げられる。これにより、高画質化、低光沢化された画像が得られる。この他として、インク滴を基材に着弾させた後、基材上でレベリング飽和させた後、インク滴を硬化させることが挙げられる。これにより、密着性を向上させることができる。このように、インク滴を基材に着弾させた後、どの段階で硬化させるかを制御することで、各形成層で必要とされる個別の機能を達成することができる。
The method of changing the dot diameter in each forming film is not particularly limited, but can be performed as follows, for example.
First, after the ink droplets have landed on the base material, the ink droplets may be cured on the base material in the form of dots. As a result, an image with high image quality and low gloss can be obtained. In addition to this, after the ink droplets have landed on the base material, the ink droplets are cured after being leveled and saturated on the base material. Thereby, the adhesiveness can be improved. In this way, by controlling at which stage the ink droplet is cured after landing on the substrate, it is possible to achieve the individual function required in each forming layer.
一般的に、記録媒体がプラスチック材料(ポリプロピレン、ポリエチレン等)の場合、記録媒体の表面には官能基が存在しないこととなる。このため、これらの材料上に画像形成を行う場合には、密着性を得るための対応を行わなければならない。多くのプラスチックは接着作用を促進するための物質を含むが、場合によっては製品由来の触媒が存在し、これらの物質が基材とインク境界面に拡散することで、密着力が弱まる場合がある。そのため、プラスチック材の表面を溶剤で洗浄する等の対応が行われている。しかし、これではオンライン化することが極めて困難である。 Generally, when the recording medium is a plastic material (polypropylene, polyethylene, etc.), the functional group does not exist on the surface of the recording medium. Therefore, when forming an image on these materials, it is necessary to take measures to obtain adhesion. Many plastics contain substances to promote the adhesive action, but in some cases product-derived catalysts exist, and these substances may diffuse to the interface between the substrate and the ink, weakening the adhesion. .. Therefore, measures such as cleaning the surface of the plastic material with a solvent have been taken. However, this makes it extremely difficult to go online.
これに対して、本実施形態ではインク滴のレベリング制御を行うことで対応することが可能である。これは、着弾したインク滴(以下、着弾滴と称することがある)のレベリング制御であるが、UV硬化型インクを使用した画像形成装置の場合、基材にインク滴が着弾してからUV照射までの時間をパラメーターとして制御することが可能である。 On the other hand, in the present embodiment, it is possible to deal with this by performing ink droplet leveling control. This is the leveling control of the landed ink droplets (hereinafter sometimes referred to as landing droplets). In the case of an image forming apparatus using UV curable ink, UV irradiation is performed after the landing of the ink droplets on the base material. It is possible to control up to the time as a parameter.
図5に各基材へのインク滴着弾から紫外線を照射するまでの時間と着弾滴の大きさ(ドット半径)の関係の一例を示す。図5によれば、基材種によっても着弾滴のレベリング状況が変化することが着弾滴挙動評価により確認でき、約0.5秒後に着弾滴のレベリングは飽和状態になっていることが分かる(矢印(a))。この状態が最も着弾滴が基材表面と大きな面積で接している状態であり、この状態で活性光を照射することにより、密着性を向上させることが可能となる。
0.5秒後以降に活性光を照射する場合、着弾滴のレベリングの状態は変化しないため、密着性のみに着目すれば問題はないが、記録物の生産性を考慮すれば可能な限り飽和状態直後に活性光を照射することが望ましい。
FIG. 5 shows an example of the relationship between the time from the ink droplet landing on each substrate to the irradiation of ultraviolet rays and the size of the landed droplet (dot radius). According to FIG. 5, it can be confirmed by the landing drop behavior evaluation that the leveling status of the landing drop changes depending on the type of the base material, and it can be seen that the leveling of the landing drop is saturated after about 0.5 seconds ( Arrow (a)). This state is the state in which the landed droplet is most in contact with the surface of the base material over a large area, and by irradiating with active light in this state, it becomes possible to improve the adhesion.
When the active light is irradiated after 0.5 seconds, the leveling state of the landing drop does not change, so there is no problem if only focusing on the adhesiveness, but if the productivity of the recorded matter is taken into consideration, it will be saturated as much as possible. It is desirable to irradiate the active light immediately after the state.
以上のように、基材にインク滴が着弾してからUV照射までの時間を短くすれば、着弾滴は立ったまま硬化することが可能(レべリング小)であり、長くすれば着弾滴のレベリングは進む。最下層の場合はレベリング時間を長く設け、基材との密着性を確保することが好ましい。反面、着弾滴の濡れ広がりにより、画像品質が悪くなるため、最上層では着弾滴をレベリングさせないことが好ましい。これにより基材との密着性を向上させることが可能となる。 As described above, if the time from the ink droplet landing on the base material to the UV irradiation is shortened, the landing droplet can be cured while standing (small leveling), and if the time is long, the landing droplet can be cured. The leveling of will proceed. In the case of the lowermost layer, it is preferable to provide a long leveling time to secure the adhesion to the substrate. On the other hand, since the image quality is deteriorated due to the spread of the deposited droplets, it is preferable not to level the deposited droplets in the uppermost layer. This makes it possible to improve the adhesion to the base material.
レベリングを促進させる手段としては滴サイズを大きくする他、後述する着弾滴が合一しやすい打ち順マスクを採用することも有効である。これらの制御は、目標とする完成画像の各種画像品質や各種塗膜特性をコントロールする上でも重要となる。 As a means for promoting the leveling, it is effective to increase the droplet size and also to employ a striking order mask, which will be described later, in which the landed droplets easily coalesce. These controls are also important in controlling various image qualities and various coating film characteristics of the target completed image.
また、本発明では、前記多層膜は、層を形成するドットのドット高さが異なる層を少なくとも2層以上備えることが好ましい。層ごとに、膜を形成するドット高さを変化させることにより、各形成膜で必要とされる個別の機能(特に画像品質)を達成することが可能となる。本実施形態では、形成されるドットの高さも自由に制御可能であり、ドット高さは画像品質、特に表面光沢度にも大きく影響する。 Further, in the present invention, it is preferable that the multilayer film includes at least two layers having different dot heights of dots forming the layers. By changing the height of the dots forming the film for each layer, it becomes possible to achieve the individual function (especially image quality) required for each formed film. In this embodiment, the height of the dots formed can also be freely controlled, and the dot height greatly affects the image quality, especially the surface glossiness.
ドットを高くする方法としては、インク滴が着弾してから紫外線を照射するまでの時間を短くすることが挙げられ、これによりドットを立たせた状態でインク滴を硬化させることができる。結果として表面に凹凸を形成し、画質としてマット感を持たせることができる。一方、インク滴が着弾してから紫外線を照射するまでの時間を長くすることで、ドット高さを低くすることができ、画像表面に光沢感を付与することができる。 As a method of raising the dot, there is a method of shortening the time from the landing of the ink droplet to the irradiation of ultraviolet rays, whereby the ink droplet can be hardened in a state where the dots stand. As a result, unevenness can be formed on the surface and a matte feeling can be provided as the image quality. On the other hand, by increasing the time from the landing of the ink droplet to the irradiation of ultraviolet rays, the dot height can be reduced and a glossy feeling can be imparted to the image surface.
図6に各基材へのインク滴着弾から紫外線を照射するまでの時間と着弾滴の高さの関係の一例を示す。図6によれば、基材種によっても着弾滴の高さが変化することが着弾滴挙動評価により確認でき、約0.5秒後に着弾滴の高さは飽和状態になっていることが分かる(矢印(a))。本実施形態において、記録物表面にマット感を得たいのであれば、基材にインク滴が着弾してから0.5秒以内に活性光を照射することにより、着弾滴が立った状態で画像が形成され、マット感のある画像が得られる。このとき、基板にインク滴が着弾してから活性エネルギーを照射するまでの時間が短いほど、着弾滴の高さが高くなる。 FIG. 6 shows an example of the relationship between the time from the ink droplet landing on each substrate to the irradiation of ultraviolet rays and the height of the landed droplet. According to FIG. 6, it can be confirmed by the landing drop behavior evaluation that the height of the landing drop changes depending on the type of the base material, and the height of the landing drop is saturated after about 0.5 seconds. (Arrow (a)). In the present embodiment, if it is desired to obtain a matt feeling on the surface of the recorded material, the active droplets are irradiated within 0.5 seconds after the ink droplets have landed on the base material, so that the image is formed in a state where the landed droplets are standing. Is formed, and a matte image is obtained. At this time, the shorter the time from the landing of the ink droplet on the substrate to the irradiation of the active energy, the higher the landing droplet height.
また、本発明では、前記多層膜は、層を形成するドットにおいて隣接するドットとの接合状況が異なる層を少なくとも2層以上備えることが好ましい。ドットの合一が異なることにより、例えば密着性の変化やドット間の隙間が変化することによるベタ濃度の変化等が生じる。層ごとに、膜を形成するドットの接合状況を変化させることにより、各形成膜に必要な個別の機能を達成することが可能となる。 Further, in the present invention, it is preferable that the multilayer film includes at least two layers in which the dots forming the layers have different bonding states with adjacent dots. Due to the difference in the unification of dots, for example, the change in adhesion or the change in the gap between dots causes a change in solid density. By changing the bonding condition of the dots forming the film for each layer, it becomes possible to achieve the individual function required for each formed film.
図7は、隣接するドットとの合一状況を説明するための断面模式図である。図7(A)は、隣接ドットを合一させず、着弾滴の形状を保ったまま、活性エネルギー照射により着弾滴を硬化させた場合の一例である。図示されるように、基材との接触面積が小さいため、密着性が弱くなり多層膜中の最下層としては好ましくない。一方、着弾滴の形状を保持した状態での活性光照射による硬化をさせているため、最上層としては画質向上(高画質)のための着弾滴として有効となる。 FIG. 7 is a schematic cross-sectional view for explaining a state of coalescence with adjacent dots. FIG. 7A is an example of a case where the adjacent dots are not coalesced and the droplets are cured by irradiation with active energy while maintaining the shape of the droplets. As shown in the figure, since the contact area with the base material is small, the adhesiveness becomes weak, which is not preferable as the lowermost layer in the multilayer film. On the other hand, since curing is performed by irradiation with active light while maintaining the shape of the landed droplet, the uppermost layer is effective as a landed droplet for improving image quality (high image quality).
これに対して図7(B)は、隣接ドットとの合一を促進した作像プロセスにより形成した塗膜であり、着弾滴の形状としてはほぼ原形をとどめない状態までレベリングさせ、活性エネルギーを照射することにより着弾滴を硬化させた場合の一例である。図示されるように、基材との接触面積が大きいため、密着性が強くなり、多層膜中の最下層として有効となる。 On the other hand, FIG. 7 (B) is a coating film formed by an image forming process that promotes coalescence with adjacent dots, and the level of the impact droplet is almost leveled to the original shape, and the active energy is changed. This is an example of the case where the landed droplets are cured by irradiation. As shown in the figure, since the contact area with the base material is large, the adhesion is strong and it is effective as the lowermost layer in the multilayer film.
隣接するドットの合一を制御する方法としては、特に制限されるものではないが、例えば、ドット配置パターンの変更やScan方向の変更等が挙げられる。
図7(A)は片方向印字で形成されたインク滴の概略断面を示し、図7(B)は双方向印字で形成されたインク滴の概略断面を示すものである。
図7(A)に示されるように、片方向印字ではインク滴の着弾位置の精度が良いため、隣り合ったインク滴とドット合一も少なく、インク滴が立った状態で硬化できる。そのため、インクジェット方式特有の高画質での画像形成を行うことができる。
一方、図7(B)に示されるように、双方向印字では、インク滴の着弾位置の精度が悪いため、隣り合ったインク滴とドット合一が多くなり、インク滴のレベリングが進んでしまう。これにより例えば、画像のエッジ部では滲みが生じて画像の画質が劣化しやすくなってしまう。
上記着弾滴の性質も考慮した上で、各層の機能を果たすために必要な塗膜について、作像プロセスを層ごとに変更して得ることは、目的の記録物を作製するために極めて重要となる。
The method for controlling coalescence of adjacent dots is not particularly limited, but examples thereof include changing the dot arrangement pattern and changing the Scan direction.
FIG. 7A shows a schematic cross section of an ink droplet formed by unidirectional printing, and FIG. 7B shows a schematic cross section of an ink droplet formed by bidirectional printing.
As shown in FIG. 7A, in unidirectional printing, since the ink droplet landing position is accurate, there is little dot coalescence with adjacent ink droplets, and ink droplets can be cured in a standing state. Therefore, it is possible to perform image formation with high image quality peculiar to the inkjet method.
On the other hand, as shown in FIG. 7B, in bidirectional printing, the precision of the ink droplet landing position is poor, and the dot coalescence with adjacent ink droplets increases and the ink droplet leveling progresses. .. As a result, for example, blurring occurs at the edge portion of the image, and the image quality of the image is likely to deteriorate.
In consideration of the properties of the landed droplets, it is extremely important for producing a target recorded matter that the coating process required for fulfilling the function of each layer is obtained by changing the image forming process for each layer. Become.
また、本発明では、最下層を形成しているドットのドット径が、最下層より上の層を形成しているドットのドット径よりも大きいことが好ましい。これにより、基材と最下層との密着性や形成膜どうしの密着性を向上させることができる。 Further, in the present invention, it is preferable that the dot diameter of the dots forming the lowermost layer is larger than the dot diameter of the dots forming the layers above the lowermost layer. Thereby, the adhesiveness between the base material and the lowermost layer and the adhesiveness between the formed films can be improved.
例えば、多層膜において最上層、中間層、最下層として区別した場合、各層は以下のような機能が求められる。
(1)最上層は、塗膜特性として耐擦傷性の他、画像品質を確保するための高画質化が求められる。
(2)中間層は、最下層との密着性確保の他、インク滴着弾のための平滑性確保、その他厚膜製品の場合の膜厚確保が求められる。
(3)最下層は、基材との密着性確保が求められる。
For example, when the uppermost layer, the intermediate layer, and the lowermost layer are distinguished in the multilayer film, each layer is required to have the following functions.
(1) The uppermost layer is required to have high image quality in order to secure image quality, in addition to scratch resistance as a coating film characteristic.
(2) The intermediate layer is required to secure the adhesiveness with the lowermost layer, the smoothness for ink droplet landing, and the thickness for other thick film products.
(3) The bottom layer is required to secure adhesion to the substrate.
特に最下層へ求められる機能は密着性であり、製品品質向上に大きく寄与することとなる。最下層を形成しているドット径を大きくする方法としては、特に制限されるものではないが、上述するように例えばインク滴が着弾してから照射するまでの時間を制御する方法等が挙げられる。例えば、インク滴が着弾してから紫外線が照射されるまでの時間を長くすることにより、基材上の着弾滴が基材上で濡れ広がり(レベリングを促進し)、ドット径を大きくすることができる。これにより、基材と着弾滴の接触面積が大きくなり、基材との密着性が向上した形成膜を得ることができる。 In particular, the function required for the lowermost layer is adhesion, which greatly contributes to product quality improvement. The method of increasing the diameter of the dots forming the lowermost layer is not particularly limited, but as described above, for example, a method of controlling the time from the landing of the ink droplet to the irradiation can be mentioned. .. For example, by increasing the time from the landing of an ink drop to the irradiation of ultraviolet rays, the landing drop on the base material can spread and spread on the base material (promoting leveling), and the dot diameter can be increased. it can. As a result, the contact area between the base material and the landed droplets is increased, and a formed film having improved adhesion to the base material can be obtained.
つまり、着弾滴のレベリング制御は、紫外線硬化型インクを使用した画像形成装置の場合、基材にインク滴が着弾してから紫外線を照射するまでの時間をパラメーターとして制御することが可能となる。 That is, in the case of an image forming apparatus using ultraviolet curable ink, the leveling control of the landed droplets can be controlled by using the time from the landing of the ink droplets on the base material to the irradiation of the ultraviolet rays as a parameter.
図8に、2層構成の場合における各層のドット径を説明するための模式図を示す。図8には、基材上にドット径の大きい最下層(符号26)が形成され、最下層上にドット径の小さい最上層(符号28)が形成されている場合の例が示されている。この場合、ドット径が大きい最下層は基材表面と大きな面積で接することとなり、この状態で活性光を照射することにより密着性を向上させることができる。一方、最上層は高画質化のため、ドット径が小さいことが好ましい。 FIG. 8 shows a schematic diagram for explaining the dot diameter of each layer in the case of a two-layer structure. FIG. 8 shows an example in which the bottom layer (reference numeral 26) having a large dot diameter is formed on the base material and the top layer (reference numeral 28) having a small dot diameter is formed on the bottom layer. .. In this case, the lowermost layer having a large dot diameter comes into contact with the surface of the base material over a large area, and the adhesiveness can be improved by irradiating with active light in this state. On the other hand, the uppermost layer preferably has a small dot diameter in order to improve image quality.
また、本発明では、最下層を形成しているドットの体積が、最下層より上の層を形成しているドットの体積よりも大きいことが好ましい。同一解像度での吐出条件のもと、インクジェットヘッドから吐出する1滴あたりの滴量を大きくして最下層を形成することにより、すなわちドット体積を大きくして最下層を形成することにより、隣接ドットどうしが合一することとなる。これにより、最下層では、着弾滴どうしが合一し、大きなインク滴となり、隙間を埋め、基材と着弾滴の接触面積を大きくすることができる。そのため、基材との密着性が向上した塗膜物を得ることができる。 Further, in the present invention, it is preferable that the volume of dots forming the lowermost layer is larger than the volume of dots forming layers above the lowermost layer. Adjacent dots are formed by increasing the volume of each droplet ejected from the inkjet head to form the lowermost layer under the ejection conditions of the same resolution, that is, by increasing the dot volume to form the lowermost layer. They will come together. As a result, in the lowermost layer, the landed drops coalesce to form a large ink drop, fill the gap, and increase the contact area between the base material and the landed drop. Therefore, it is possible to obtain a coating material having improved adhesion to the substrate.
図9にインクジェットヘッドから吐出するインク滴量を変えて画像を形成した場合の多層膜の一例について説明するための模式図を示す。図9では例として最下層(符号30)、中間層(符号32)、最上層(符号34)の3層の層が示されている。
図9に示す例では、基材上に形成される最下層のインク滴(ドット)の量は、例えば、14plであり、最上層のインク滴の量は、例えば、7plである。つまり、最下層のインク滴量と比較して最上層のインク滴量は半分(1/2)に制御されている。
インク滴量を制御することは、インク滴のサイズを制御することにもなる。この例では、最上層のインク滴量が少ないため、インク滴のサイズも小さくなり、画像を構成するドット径が小さくなっている。これにより、最上層のインク滴の膜で形成される画像の画質は向上するので、高画質化することができる。
FIG. 9 is a schematic diagram for explaining an example of a multilayer film when an image is formed by changing the amount of ink droplets ejected from the inkjet head. In FIG. 9, three layers, that is, the lowermost layer (reference numeral 30), the intermediate layer (reference numeral 32), and the uppermost layer (reference numeral 34) are shown as an example.
In the example shown in FIG. 9, the amount of ink droplets (dots) in the lowermost layer formed on the base material is, for example, 14 pl, and the amount of ink droplets in the uppermost layer is, for example, 7 pl. That is, the amount of ink drops in the uppermost layer is controlled to be half (1/2) as compared with the amount of ink drops in the lowermost layer.
Controlling the ink drop volume also controls the ink drop size. In this example, since the amount of ink droplets in the uppermost layer is small, the size of the ink droplets is also small, and the dot diameter forming the image is small. As a result, the image quality of the image formed by the uppermost ink droplet film is improved, so that the image quality can be improved.
なお、図9に示される例において、最下層では、インク滴量(14pl)が多い(インク滴のサイズが大きい)ため、スキャン数は例えば、8スキャンで行っている。また、最上層では、インク滴量(7pl)が少ない(インク滴のサイズが小さい)ため、スキャン数は、例えば16スキャンで行っている。また、最下層は双方向印字を行い、最上層は片方向印字により形成されている。
上述したように、インク滴量(インク滴のサイズ)の制御、スキャン方向の制御、スキャン数の制御、更に解像度の制御などを組み合わせることで各層に必要な膜特性を持った多層の厚膜を得ることができる。
In the example shown in FIG. 9, the number of scans is 8 scans, for example, because the ink drop amount (14 pl) is large (the ink drop size is large) in the lowermost layer. Further, in the uppermost layer, the ink droplet amount (7 pl) is small (the ink droplet size is small), so the number of scans is, for example, 16 scans. The lowermost layer is bidirectionally printed, and the uppermost layer is unidirectionally printed.
As described above, by combining the control of the ink droplet amount (ink droplet size), the control of the scanning direction, the control of the number of scans, and the control of the resolution, a multilayer thick film having the necessary film characteristics for each layer can be obtained. Obtainable.
また、使用するドット配置パターンを各層の機能により使い分けることも有効となる。本発明では、多層膜は、少なくとも2種類以上のドット配置パターンが用いられていることが好ましい。同一画像データにおいてもインク滴の着弾パターンを制御することにより、膜の特性と画像品質を変更することができる。ドット配置パターンの変更により、着弾滴の合一の生じやすさが変化する。この着弾滴の合一状況は、前記製品の塗膜特性以外に画像品質、特にバンディング等の画像品質を左右する特性に大きく寄与する。 It is also effective to use the dot arrangement pattern to be used according to the function of each layer. In the present invention, the multilayer film preferably has at least two types of dot arrangement patterns. By controlling the landing pattern of ink droplets even with the same image data, it is possible to change the characteristics of the film and the image quality. Changing the dot arrangement pattern changes the likelihood of landing droplet coalescence. The state of coalescence of the landed droplets greatly contributes to the characteristics of image quality, particularly the characteristics that affect the image quality such as banding, in addition to the coating film characteristics of the product.
ドット配置パターンとしては、例えば通常打ち順マスクやランダム打ち順マスクによるパターン形成が挙げられる。打ち順マスクを層ごとに変更し、ドットを配置させる順番を変えることで、ドットの合一状況をコントロールすることができる。
本実施形態で使用する打ち順マスクと、各打ち順マスクで作像した着弾滴の画像を上から見た図について図10及び図11に示す。図10は通常打ち順マスクでのドット形成パターンの例であり、図11はランダム打ち順マスクでのドット形成パターンの例である。使用するインクジェットヘッドの個別の解像度を有効に活かし、最低限の画像形成を行って印字速度を上げるためには、複雑な画像処理を行わない通常打ち順マスクが有効である。
Examples of the dot arrangement pattern include pattern formation using a normal hitting order mask or a random hitting order mask. By changing the striking order mask for each layer and changing the order of arranging the dots, it is possible to control the situation of dot unification.
FIG. 10 and FIG. 11 are diagrams showing, from above, the shot order masks used in the present embodiment and the images of the landing droplets formed by the shot order masks. FIG. 10 shows an example of a dot formation pattern with a normal shot order mask, and FIG. 11 shows an example of a dot formation pattern with a random shot order mask. In order to effectively utilize the individual resolution of the inkjet head to be used and to perform the minimum image formation to increase the printing speed, a normal printing order mask that does not perform complicated image processing is effective.
しかし、通常打ち順マスクを使用して画像形成した場合、各インクジェットヘッドの各ノズルの特性(吐出曲がり、速度変動等)がそのまま完成画像に表れてしまう。その結果、画像としてはバンディングといった形で表れてしまい、画像不良の原因となる。
そこで特に最上層では、通常打ち順マスクを使用するのではなく、ランダム打ち順マスクを使用することで、良好な画像を得ることが可能となる。
However, when an image is formed using a normal striking order mask, the characteristics of each nozzle of each inkjet head (ejection bending, speed fluctuation, etc.) appear in the completed image as it is. As a result, the image appears in the form of banding, which causes a defective image.
Therefore, particularly in the uppermost layer, it is possible to obtain a good image by using the random hitting order mask instead of using the normal hitting order mask.
上記ランダム打ち順マスクであるが、同じランダム打ち順マスク使用においても、Scan数を変更することで画像品質を変更することが可能となる。通常打ち順マスクと比較して使用するノズルをパスごとに変更することで、各ノズル特有の個別の吐出曲がり等の吐出特性の影響を受けづらく、それらの特性を画像全体に散らすことができる。Scan数を変更することで、ヘッド列の分割数を変更することになり、当然Scan数を多くすれば吐出曲がりの影響を受けづらくなる。ただし印字速度は低下する。 Although the random striking order mask is used, it is possible to change the image quality by changing the Scan number even when the same random striking order mask is used. By changing the nozzles used for each pass in comparison with the normal striking order mask, it is possible to prevent the influence of the ejection characteristics such as individual ejection bending peculiar to each nozzle, and to disperse those characteristics over the entire image. By changing the number of scans, the number of divisions of the head row is changed, and naturally, if the number of scans is increased, it becomes difficult to be affected by the ejection bending. However, the printing speed will decrease.
よって、画質に直接影響を及ぼす最上層ではScan数を増やし、最上層よりも下層ではScan数を減らすなど、各層同一解像度の作像においても、層ごとに作像プロセスを変更することにより、層ごとに必要な機能を得ることが可能となる。
なお、上記Scan方向の変更、打ち順マスクの変更、Scan数変更の他、解像度や駆動波形の変更による吐出滴変更を組み合わせて層ごとに作像プロセスを変更することで、更なる効果が得られる。
Therefore, even if the number of scans is increased in the uppermost layer and the number of scans is lower in the uppermost layer, which directly affects the image quality, the image forming process is changed for each layer even in the image formation with the same resolution in each layer. It is possible to obtain the required function for each.
It should be noted that further effects can be obtained by changing the image forming process for each layer by combining the change of the Scan direction, the change of the striking order mask, the change of the Scan number, and the change of the ejection droplets by the change of the resolution and the drive waveform. Be done.
また、本発明では、最下層は隣接ドットとの合一が最大限となるドットの配列パターンにより形成され、最上層は隣接ドットとの合一が最小限となるドットの配列パターンにより形成されることが好ましい。同一画像データにおいてもインク滴着弾順を制御、すなわちドット配列パターンを制御することにより、膜の特性と画像品質を変更することが可能となる。特にバンディング低減作用が期待できる。 Further, in the present invention, the lowermost layer is formed by the dot arrangement pattern that maximizes the unification with the adjacent dots, and the uppermost layer is formed by the dot arrangement pattern that minimizes the union with the adjacent dots. Preferably. Even with the same image data, it is possible to change the film characteristics and the image quality by controlling the ink droplet landing order, that is, by controlling the dot arrangement pattern. In particular, a banding reducing effect can be expected.
バンディングを低減するためには、ランダム打ち順マスクを使用することが好ましいが、バンディングの低減はユーザーの目に触れる最上層のみで求められるため、下層におけるバンディングは製品に大きくは影響しないと考えられる。そのため、最上層よりも下層では通常打ち順マスクを用いることにより、生産性と画像品質とを両立することができる。 To reduce banding, it is preferable to use a random striking order mask, but banding in the lower layer is not considered to have a large impact on the product because banding reduction is required only in the top layer that is visible to the user. . Therefore, the productivity and the image quality can be compatible with each other by using the normal ordering mask in the lower layer than the uppermost layer.
図12に、ドット配列パターンを変更した場合の膜構成の例について模式図を示す。図12では、A層及びB層の2層構造が図示されており、基材に接して最下層であるA層が、最表面に最上層であるB層が形成されている。
なお、図12に図示されるA層は2層であるように見えるが、インク滴24の着弾位置が異なっているため1層となる。また、B層は細かく見ると、aの部分とbの部分とからなっている。B層のaの部分は、上記A層と同様にインク滴24の着弾位置が異なっている。B層のb部分はマット感を表現するために形成されるものであり、ここではaの部分とbの部分を合わせて1層として考慮される。
FIG. 12 is a schematic view showing an example of the film structure when the dot arrangement pattern is changed. In FIG. 12, a two-layer structure of an A layer and a B layer is shown, in which the lowermost layer A is formed in contact with the base material and the uppermost layer B is formed on the outermost surface.
The layer A shown in FIG. 12 seems to be two layers, but it is one layer because the landing positions of the ink droplets 24 are different. Further, the B layer is composed of an a portion and a b portion when viewed in detail. In the portion a of the layer B, the landing positions of the ink droplets 24 are different as in the case of the layer A. The b portion of the B layer is formed to express a matte feeling, and here, the a portion and the b portion are considered together as one layer.
例えば2層構成、16スキャン作像の場合、通常、1層目の1スキャン目から16スキャン目までの作像プロセスの中では同じ位置への作像は行わず、1層目が終了後、全く同じ滴の着弾順で2層目の1〜16スキャン作像を行い、計2層作像を実施する。
一方、図12に示される例では、上記通常2層作像の中の例えば1層目の1スキャン目の次に、2層目の1スキャン目を打ち、1層目の2スキャン目の次に、2層目の2スキャン目を打つ・・・・1層目の16スキャン目の次に、2層目の16スキャン目を打つということが行われる。どちらの打ち順でも、仕上がり時の層を構成するインク総量は変わらないが、打ち順が異なることにより、全く異なる塗膜が完成する。
なお、図12に示す例ではA層及びB層はそれぞれ16スキャンで形成されており、16スキャンで形成されたものが1層として考慮されている。
For example, in the case of a two-layer structure and 16-scan image formation, normally, in the image formation process from the first scan to the 16th scan of the first layer, image formation at the same position is not performed, and after the first layer is completed, The 1st to 16th scans of the second layer are imaged in exactly the same landing order, and a total of two layers are imaged.
On the other hand, in the example shown in FIG. 12, for example, in the normal two-layer image formation, for example, the first scan of the first layer is followed by the first scan of the second layer, and then the second scan of the first layer. Then, the second scan of the second layer is performed ... The 16th scan of the first layer is followed by the 16th scan of the second layer. In either order, the total amount of ink constituting the finished layer does not change, but the different order results in a completely different coating film.
In the example shown in FIG. 12, the A layer and the B layer are each formed by 16 scans, and one formed by 16 scans is considered as one layer.
また、図12に示される例では、A層は1滴14plで双方向印字により形成され、B層のaの部分は1滴7plで双方向印字により形成され、B層のbの部分は1滴7plで片方向印字により形成されている。最下層は画像品質に影響を与えることは少ないが、基材と密着性を確保する必要があるため、高速印字かつドット合一を促進する通常打ち順マスクを用い、大きなインク滴で双方向印字を行うことが好ましい。 In the example shown in FIG. 12, the layer A is formed by bidirectional printing with one drop 14 pl, the portion a of the layer B is formed by bidirectional printing with one drop 7 pl, and the portion b of the layer B is 1 It is formed by unidirectional printing with a drop of 7 pl. The bottom layer has little effect on image quality, but since it is necessary to ensure adhesion with the substrate, bidirectional printing with large ink droplets is performed by using a normal striking sequence mask that promotes high-speed printing and dot coalescence. Is preferably performed.
最上層においては、画像品質に大きな影響を与えること、ただし基材との密着性を確保する必要は大きくは求められないため、低速印字を行い、かつ、ドット合一を低減させ、画像品質に大きな影響を与えるバンディングも低減させる目的で、ランダム打ち順マスクを用いることが好ましい。また、小さなインク滴の片方向印字により画像形成を行うことが好ましい。
上記作像プロセスのように、必要な画質、塗膜機能を備えた多層膜の画像形成を、必要に応じ制御して行うことにより、目的の塗膜物を得ることが可能となる。
In the uppermost layer, it is not required to have a great influence on the image quality, but it is not necessary to secure the adhesion with the base material, so low-speed printing is performed, and dot coalescence is reduced to improve the image quality. It is preferable to use a random striking order mask for the purpose of reducing banding which has a large influence. Further, it is preferable to form an image by unidirectional printing of small ink droplets.
By performing the image formation of the multilayer film having the required image quality and the coating film function by controlling as necessary as in the above-mentioned image forming process, it becomes possible to obtain the desired coated film product.
上記の説明では、活性エネルギーとして紫外線を例にとって挙げて説明したが、本発明ではこれに限られるものではなく、電子線、赤外線なども用いることができる。これらの中でも、インク硬化のために用いられる活性エネルギーが紫外線であることが好ましい。 In the above description, ultraviolet rays are taken as an example of the active energy for explanation, but the present invention is not limited to this, and electron beams, infrared rays and the like can also be used. Among these, it is preferable that the active energy used for curing the ink is ultraviolet light.
多層膜を形成する膜の機能として延伸性が求められる場合、塗膜の弾性率を作像プロセスにより変更することで膜特性をコントロールすることが可能である。ここで、コントロール可能なパラメーターとしてピーク照度と積算光量が挙げられる。これらは様々な手段で制御可能であり、照射機自体の出力変更(ピーク照度)の他、ライン線速の変更(積算光量)等により制御できる。 When stretchability is required as a function of the film forming the multilayer film, it is possible to control the film characteristics by changing the elastic modulus of the coating film by an image forming process. Here, the controllable parameters include peak illuminance and integrated light quantity. These can be controlled by various means, and can be controlled not only by changing the output of the illuminator itself (peak illuminance) but also by changing the line linear velocity (integrated light amount).
また別手段として、照射機ランプからの出力設定を同一の条件(同ピーク照度)のもと、照射面の開口範囲の調整をすることが挙げられる。照射面の開口範囲の調整は、例えば、照射機における照射面の開口部のスリット幅を調整することにより行うことができる。 As another means, it is possible to adjust the output range from the irradiator lamp under the same condition (same peak illuminance) to adjust the opening range of the irradiation surface. The opening range of the irradiation surface can be adjusted, for example, by adjusting the slit width of the opening of the irradiation surface of the irradiation machine.
図13にスリットの有無における照射面の照射強度プロファイルの一例を示す。横軸を照射ポイント(スポット)からの距離とし、縦軸をピーク照度とする。図13に示されるように、スリットがある場合は媒体上に紫外線が照射される面積が狭くなることに対し、スリットがない場合は媒体上に紫外光が照射される面積は広くなる。これにより、照射される総光量が制御され、塗膜物の弾性率、延伸性を制御することが可能である。 FIG. 13 shows an example of the irradiation intensity profile of the irradiation surface with and without the slit. The horizontal axis represents the distance from the irradiation point (spot), and the vertical axis represents the peak illuminance. As shown in FIG. 13, when the slit is provided, the area of the medium irradiated with the ultraviolet light is narrowed, whereas when the slit is not provided, the area of the medium irradiated with the ultraviolet light is widened. Thereby, the total amount of light irradiated is controlled, and the elastic modulus and stretchability of the coating film can be controlled.
通常、ピーク照度を同値としたままで、狙いの積算光量を得るためには、ライン線速を遅くする必要があり、同時に生産性が落ちるという懸念がある。これに対して、図13のように制御することにより、必要なピーク照度が得られることはもちろん、ライン線速を同じ速度に保ったまま、積算光量の変更が可能となる。 Usually, in order to obtain a target integrated light amount while keeping the peak illuminance at the same value, it is necessary to slow down the line linear velocity, and at the same time, there is a concern that productivity will decrease. On the other hand, by controlling as shown in FIG. 13, not only the required peak illuminance can be obtained, but also the integrated light amount can be changed while keeping the line linear velocity at the same speed.
このようにスリットの有無は紫外線照射により硬化した膜の弾性率に変化を与える。反応率が仮に同じでも、光のあて方により膜特性が異なるため、弾性率は膜の延伸に大きく寄与し、スリットを設けた場合の弾性率はスリットを設けない場合の弾性率より大きくなる。この性質を利用し、延伸が求められる層については、同ピーク照度のもと、スリットにより高ピーク照度と総光量を減らすことにより、狙いの延伸膜を確保できる。このとき、紫外光の照射される面積が狭くなることにより、短時間で強いピーク照度が膜に照射され、反応で形成された3次元網目構造が均一になり高い弾性率を示し、結果良好な高延伸膜を形成すると考えられる。 As described above, the presence or absence of slits changes the elastic modulus of the film cured by ultraviolet irradiation. Even if the reaction rates are the same, since the film characteristics differ depending on how light is applied, the elastic modulus greatly contributes to the stretching of the film, and the elastic modulus with the slits becomes larger than the elastic modulus without the slits. By taking advantage of this property, for a layer that is required to be stretched, the target stretched film can be secured by reducing the high peak illuminance and the total light amount by the slit under the same peak illuminance. At this time, since the area irradiated with the ultraviolet light is narrowed, the film is irradiated with a strong peak illuminance in a short time, the three-dimensional network structure formed by the reaction becomes uniform, and a high elastic modulus is exhibited. It is considered to form a highly stretched film.
一方、スリットを設けないことにより、高ピーク照度と総光量を増やすことで、照射面積が大きくなり、その結果、紫外線の照射強度の変化が前者(スリットあり)と比較して穏やかになる。そのため、インクの重合反応にも分布が生じ、3次元網目構造が不均一となることで網目が広くなった結果、延伸膜が得られ難いと考えられる。
このように、2種の重要パラメーター(ピーク照度、積算光量)を詳細にコントロールすることにより、様々な種類の塗膜特性を得ることが可能である。
On the other hand, by not providing the slit, the high peak illuminance and the total light amount are increased, so that the irradiation area is increased, and as a result, the change in the irradiation intensity of the ultraviolet rays becomes gentle as compared with the former (with slit). Therefore, it is considered that the stretched film is difficult to be obtained as a result of the distribution of the polymerization reaction of the ink and the unevenness of the three-dimensional network structure to widen the network.
As described above, various kinds of coating film characteristics can be obtained by precisely controlling the two important parameters (peak illuminance and integrated light amount).
次に、膜硬度とプレス性について説明する。図14に膜硬度とプレス性の両立を狙った形成膜の例における模式図を示す。図14には、基材22、軟膜38、硬膜39が図示されている。 Next, the film hardness and pressability will be described. FIG. 14 shows a schematic diagram of an example of a formed film aiming at both film hardness and pressability. In FIG. 14, the base material 22, the buffy coat 38, and the dura 39 are illustrated.
塗膜表面は一般的に鉛筆硬度等で示される膜硬度を要求され、硬い膜が好まれる。膜硬度を確保する手段としては、例えば、インク硬化のための紫外線照射強度、あるいは総積算光量を大きくするなど塗膜への照射量を調整することが挙げられ、これにより、目標の膜硬度を達成することができる。 The surface of the coating film is generally required to have a film hardness represented by pencil hardness or the like, and a hard film is preferred. Means for securing the film hardness include, for example, adjusting the irradiation amount to the coating film by increasing the ultraviolet irradiation intensity for ink curing, or increasing the total integrated light amount. Can be achieved.
一方、塗膜にプレス穴を開けるなどの2次加工が必要な塗膜の場合には、柔軟性を備えた塗膜が要求される。硬い塗膜の場合、プレスを行った場合にひび割れ(クラック)等が発生してしまい、不良を引き起こす要因となる。 On the other hand, in the case of a coating film that requires secondary processing such as making a press hole, a coating film having flexibility is required. In the case of a hard coating film, when pressing is performed, cracks (cracks) and the like occur, which is a factor causing defects.
図15に、プレス穴を形成した場合のクラックを説明するための図を示す。図15では、割れや欠けがあるかを判断し、ランクを1〜5として評価している。ランク1〜3は実施に耐え得るレベルを満足しておらず、ランク4、5が実施に耐え得るレベルである。ランク1〜3では、プレス穴の水平部分に垂直方向の割れや欠けがあるが、ランク4、5では見られない。なお、ランク4ではプレス斜面部分に割れが見られるものの、実施に耐え得るレベルである。 FIG. 15 shows a diagram for explaining a crack when a press hole is formed. In FIG. 15, it is judged whether or not there are cracks or chips, and the rank is evaluated as 1 to 5. Ranks 1 to 3 do not satisfy the level that can withstand implementation, and ranks 4 and 5 are levels that can withstand implementation. In Ranks 1 to 3, there are vertical cracks and chips in the horizontal portion of the press hole, but in Ranks 4 and 5, it is not seen. It should be noted that in Rank 4, although cracks were observed in the press slope portion, it was at a level that could withstand implementation.
一般的に、柔軟性を備えた膜を形成する手段としては、インク処方の変更することや、インク硬化に用いる紫外線強度あるいは総照射量を少なくすること方法が用いられる。しかし、膜硬度とプレス性(加工性)はトレードオフの関係にあるため、所望の膜を得ることは非常に難しい。 Generally, as a means for forming a film having flexibility, a method of changing the ink formulation or a method of reducing the ultraviolet intensity or the total irradiation amount used for curing the ink is used. However, since the film hardness and pressability (workability) have a trade-off relationship, it is very difficult to obtain a desired film.
図16に硬度とプレス性の関係を説明するための図を示す。横軸を紫外線制御出力とし、右側の縦軸を鉛筆硬度、左側の縦軸をプレスランク(図15におけるランク)としている。図示されるように、紫外線制御出力を上げていくと、ある値でプレス性(左縦軸)は悪くなるのに対し、硬度(右縦軸)は満足するレベルを満たすようになる。すなわち、矢印(a)で示す領域はプレス性が良く、矢印(b)で示す領域は硬度が良い。 FIG. 16 shows a diagram for explaining the relationship between hardness and pressability. The horizontal axis is the UV control output, the right vertical axis is the pencil hardness, and the left vertical axis is the press rank (rank in FIG. 15). As shown in the figure, when the ultraviolet ray control output is increased, the pressability (left vertical axis) deteriorates at a certain value, while the hardness (right vertical axis) satisfies a satisfactory level. That is, the area shown by the arrow (a) has good pressability, and the area shown by the arrow (b) has good hardness.
膜全体を硬くするためには、紫外線光量を多くあてることにより、膜自体の硬度を上げることが可能である。ただし、硬い膜のため、加工性が非常に悪くなる。一方、膜全体を柔らかくするためには、紫外線光量を弱くあてることにより、膜自体の硬度を柔らかい状態で形成することが可能である。ただし、表面の硬度確保は難しい。
このため、塗膜全体を硬くする、もしくは柔らかくするような、どちらか一方の特性を達成するような作像プロセスでは、両塗膜特性を同時に満足させることは困難である。
In order to harden the entire film, it is possible to increase the hardness of the film itself by applying a large amount of ultraviolet light. However, since it is a hard film, the workability is very poor. On the other hand, in order to soften the whole film, it is possible to form the film itself in a soft state by weakening the amount of ultraviolet light. However, it is difficult to secure the surface hardness.
For this reason, it is difficult to simultaneously satisfy both coating film characteristics in an image forming process that achieves either one of the characteristics such that the entire coating film is hardened or softened.
そこで本実施形態では、図14に示されるように、多層膜における膜硬度を異ならせ、多層膜中の上層を硬い膜(硬膜39)、下層を軟らかい膜(軟膜38)とし、表面を硬く、中を柔らかくといった塗膜構成とする。これにより、両特性を同時に満足する塗膜を得ることが可能となる。 Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 14, the film hardness of the multilayer film is made different, the upper layer in the multilayer film is a hard film (hard film 39), the lower layer is a soft film (soft film 38), and the surface is hard. The coating composition is such that the inside is soft. This makes it possible to obtain a coating film that satisfies both properties at the same time.
また、プレス性(2次加工性)確保のため、硬化膜内部を柔らかい膜で形成する場合、内部硬化不良となることがあり、その塗膜を放置することで、未硬化部分から経時揮発成分が発生することがある。このような塗膜物を密閉空間内で使用する際などは、密閉空間内側のくもり現象が発生することがある。
そこで、本実施形態では、最上層を完全に硬化させ下層部を覆う膜を構成することにより、経時揮発を抑制することが可能となり上記問題は解決される。
In addition, in order to secure pressability (secondary workability), when the inside of the cured film is formed with a soft film, internal curing may be defective. May occur. When such a coating material is used in a closed space, a clouding phenomenon may occur inside the closed space.
Therefore, in the present embodiment, by volatilizing the uppermost layer to form a film covering the lower layer portion, it is possible to suppress volatilization over time, and the above problem is solved.
また、本発明では、多層膜はポリマーからなり、該ポリマーを構成するモノマーの反応率が異なる層を少なくとも2層以上備えることが好ましい。モノマーの反応率が異なることにより、多層膜を形成する膜の膜硬度を異ならせることができる。なお、本発明においては、前記ポリマー及びモノマーは、特に制限されるものではなく、公知のものを用いることができる。 Further, in the present invention, it is preferable that the multilayer film is made of a polymer and has at least two layers having different reaction rates of monomers constituting the polymer. Due to the different reaction rates of the monomers, the film hardness of the film forming the multilayer film can be made different. In the present invention, the polymers and monomers are not particularly limited, and known ones can be used.
図17に、積算光量と反応率の関係を説明するための図を示す。図17では、横軸を積算光量とし、縦軸を反応率としている。それぞれインクの種類が異なる2種類についてプロットした。なお、図中、反応率とあるのはモノマーの反応率を示す。 FIG. 17 shows a diagram for explaining the relationship between the integrated light amount and the reaction rate. In FIG. 17, the horizontal axis represents the integrated light amount and the vertical axis represents the reaction rate. Plots were made for two different ink types. In addition, in the figure, "reaction rate" indicates the reaction rate of the monomer.
本実施形態では、モノマー反応率が90%を一定のライン(図中(a))とし、90%を下回った場合にインク未硬化とする。そのため、90%を下回る場合にインクの経時揮発が懸念される。図17に示す例では、モノマー反応率が90%以上とするためには、積算光量を400mJ/cm2(図中(b))以上にすることが好ましい。 In the present embodiment, the line where the monomer reaction rate is 90% is a constant line ((a) in the figure), and when it is below 90%, the ink is not cured. Therefore, when it is less than 90%, there is a concern that the ink may evaporate with time. In the example shown in FIG. 17, it is preferable that the integrated light amount is 400 mJ / cm 2 ((b) in the figure) or more in order to obtain a monomer reaction rate of 90% or more.
そのため、多層構成とする場合、本実施形態の場合では、最上層(硬膜39)は400mJ/cm2以上の積算光量で形成し、軟膜38は400mJ/cm2以下の積算光量で形成する。これにより、硬度とプレス性を兼ね備えた塗膜物を得ることができる。 Therefore, in the case of a multilayer structure, in the case of the present embodiment, the uppermost layer (hard film 39) is formed with an integrated light amount of 400 mJ / cm 2 or more, and the soft film 38 is formed with an integrated light amount of 400 mJ / cm 2 or less. This makes it possible to obtain a coated film having both hardness and pressability.
また、本発明においては、上述した本発明の塗膜物を記録媒体上に形成されてなる記録物が提供される。なお、上述したように、記録物に用いられる記録媒体としては、特に制限されるものではなく、適宜変更することが可能である。 In addition, the present invention provides a recorded product obtained by forming the above-mentioned coated product of the present invention on a recording medium. Note that, as described above, the recording medium used for the recorded matter is not particularly limited and can be appropriately changed.
10 キャリッジ
12 ヘッドユニット
13a〜13p スキャンのマスク
14、14a、14b UV照射装置
16 光源
18 搬送ステージ
20 塗膜物
22 基材
24 インク滴
26、30 最下層
28、34 最上層
32 中間層
38 軟膜
39 硬膜
10 Carriage 12 Head Unit 13a to 13p Scanning Mask 14, 14a, 14b UV Irradiator 16 Light Source 18 Conveying Stage 20 Coating Material 22 Base Material 24 Ink Drops 26, 30 Bottom Layer 28, 34 Top Layer 32 Intermediate Layer 38 Soft Film 39 Dura
Claims (15)
該多層膜の各層を形成する活性エネルギー硬化型インクは、顔料成分以外のインク構成材料が同一であり、該インク構成材料の成分比率の差が±5重量%以下であり、前記顔料成分を含んでいても含んでいなくてもよく、
前記多層膜のうち最上層の膜硬度を最も大きくすることを特徴とする塗膜物製造方法。 A method for producing a coating material having a multilayer film structure of two or more layers with an active energy curable ink,
The active energy curable ink forming each layer of the multilayer film has the same ink constituent material other than the pigment component, the difference in the component ratio of the ink constituent material is ± 5% by weight or less, and contains the pigment component. It may or may not be included,
A method for producing a coated article, wherein the film hardness of the uppermost layer of the multilayer film is maximized.
該多層膜の各層を形成する活性エネルギー硬化型インクは、顔料成分以外のインク構成材料が同一であり、該インク構成材料の成分比率の差が±5重量%以下であり、前記顔料成分を含んでいても含んでいなくてもよく、
前記多層膜のうち最上層の膜硬度を最も大きくすることを特徴とする製造装置。 An apparatus for producing a coating material having a multilayer film structure of two or more layers with an active energy curable ink,
The active energy curable ink forming each layer of the multilayer film has the same ink constituent material other than the pigment component, the difference in the component ratio of the ink constituent material is ± 5% by weight or less, and contains the pigment component. It may or may not be included,
A manufacturing apparatus, wherein the film hardness of the uppermost layer of the multilayer film is maximized.
該多層膜の各層を形成する活性エネルギー硬化型インクは、顔料成分以外のインク構成材料が同一であり、該インク構成材料の成分比率の差が±5重量%以下であり、前記顔料成分を含んでいても含んでいなくてもよく、
前記多層膜のうち最上層の膜硬度を最も大きくすることを特徴とする製造装置。 An apparatus for producing a coating material having a multilayer film structure of two or more layers with an active energy curable ink, comprising an ultraviolet irradiation means,
The active energy curable ink forming each layer of the multilayer film has the same ink constituent material other than the pigment component, the difference in the component ratio of the ink constituent material is ± 5 wt% or less, and the pigment component is included. It may or may not be included,
A manufacturing apparatus, wherein the film hardness of the uppermost layer of the multilayer films is maximized.
The manufacturing apparatus according to claim 13 or 14, wherein the ultraviolet irradiation means includes a UV-LED lamp.
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