JP2008213152A - サンドブラスト調工芸品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】表面に傷を付けることがなく、かつ、簡易に高精細なサンドブラスト調工芸品を提供すること。
【解決手段】インクジェットプリンタのノズル２からＵＶ硬化型透明接着剤からなるＵＶ硬化型インク３を基材１の表面に吐出すると同時に紫外線を照射させてＵＶ硬化型透明インク３を曇りガラス調に硬化させて基材１の表面にサンドブラスト調の塗膜を形成させることを特徴とするサンドブラスト調工芸品の製造方法である。ＵＶ硬化型透明接着剤をＵＶ硬化型インクジェットプリンタのインクとして採用すれば、基材面に付与されたインクは、瞬時に硬化して、基材面に微細な凹凸塗膜を付与させ、この微細な凹凸塗膜により表面はサンドブラスト調の塗膜を有するサンドブラスト調工芸品を得ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明はＵＶ硬化型プリンタを用いたサンドブラスト調工芸品の製造方法に関する。

ガラス製品の表面に型紙、ゴム質の保護膜、粘着シートなどからなる模様形成用のマスキング材を貼り付け、その上面から研磨剤等を吹き付けることにより艶消し模様を形成するサンドブラスト加工法は広く知られている。

しかしながら、このようなサンドブラスト加工法は、マスキング材を切り絵状に切り取りガラス表面に付与する際に熟練を必要とする上に、サンドブラスト後にマスキング材を剥がすときにガラス表面に付着した粘着材等を洗浄する必要など工程が煩雑であるという課題があった。このため、熟練を要さずに簡易に高精細な模様を作業性よく形成することができるサンドブラスト加工法が求められている（例えば、特許文献１参照。）。

また、サンドブラスト加工を施して艶消しされたガラス製品の表面には多数の鋭いキズが存在するため、クラックが成長し易く強度が低下し、建材等へは用いることができない等、用途面での制約があった。
特公昭６１−４６６９号公報、従来技術の欄

従来のサンドブラスト加工法は、表面に傷を付与させる手法であるので製品の強度を低下させるという課題があった。また、従来提案されているサンドブラスト加工法は、熟練を要するという課題に加えて、簡易に提供できるサンドブラスト製品は画像の繊細さに欠けるという課題があった。

そこで、本発明の目的は、表面に傷を付けることがなく、かつ、簡易に高精細なサンドブラスト製品を提供することにある。

インクジェットプリンタは、高精細な画像が簡易に提供できる印刷手段として近年急速に普及している。このような環境下で、本発明者等は、ＵＶ硬化型インクジェットプリンタの印刷条件につき種々検討していたところ、透明なＵＶ硬化型樹脂を用いる通常印刷条件であれば透明なつやのある塗膜面が得られるが、規格外に硬化速度が早い透明なＵＶ硬化型樹脂（例えば、１０００−２０００ｍｊ／ｃｍ²程度の硬化速度が基準であるインクに対して、２５０ｍｊ／ｃｍ²程度の高感度なインク）を用いた場合には、条件の選択によっては印刷面であるガラスの表面が曇り、あたかも「曇りガラス」風（サンドブラスト調）となる場合があることを偶然にも確認した。

本発明者等は、この偶然の現象について更に詳細に検討したところ、この曇り現象は、塗膜面の表面に付与された微細な凹凸では無いかと推定した。すなわち、塗膜の微細な凹凸が光の乱反射現象により入射光を散乱させて曇り現象が発現しているのではないかと推察された。

そして、さらにこの曇り現象が発現する条件について様々な実験を繰り返したところ、インクジェットノズルから吐出された透明なＵＶ硬化型樹脂（以下、ＵＶ硬化型透明樹脂という。）を急速に硬化させることが曇り現象発現には重要であることを認めた。

すなわち、インクとして高感度のインクを用いる場合には、図１（ａ）に示すように、インクジェットプリンタのプリントヘッド２からガラス１面に吐出されたインク３は、光により瞬時に硬化し、吐出されたインクの液滴形状を保持した状態で硬化され、結果として、図１（ｂ）に示すように、インク塗布面は微細なインク３の凹凸が付与され、これにより、塗布面は光の散乱により曇りガラス調となる。

これに対して、インクとして通常のインクを用いる場合には、図２に示すように、インク自体の低い粘性（流動性）により、吐出されたインクの液滴は平面方向に流れて光沢が出現すると推定される。

すなわち、従来推奨されている規格よりも著しく高感度なＵＶ硬化型透明樹脂をインクとして用いることにより、塗膜面の曇り度を増大させることができることを認めた。

また、光の照射光量を増大させたり、また、塗布量を少なくして相対的に光の照射量を増大させることにより吐出されるＵＶ硬化型透明樹脂が急速に硬化される条件を選択することによりこの曇り度は増大することを確認した。

また、塗布量を少なくして相対的に光の照射量を増大させることにより吐出されるＵＶ硬化型透明樹脂が急速に硬化される条件を選択することによりこの曇り度は増大することを確認した。

さらに、ＵＶ硬化型透明樹脂が急速に硬化される条件を選択した場合においても、単位面積当たりの液滴数を制御することにより、曇り度を制御できることを認めた。すなわち、ＵＶ硬化型透明樹脂が急速に硬化される条件を選択した場合において、単位面積当たりの液滴数を多くすることにより曇り度は増大し、単位面積当たりの液滴数を減少させることにより単位面積当たりの曇り度を低下させることもできる。

さらに本発明者等は、高感度のＵＶ硬化型透明インクに小割合の白色インクを混ぜ合わせることにより、透過光量を市販のサンドブラスト製品の透過光量と概略一致させることにより、本発明に係るサンドブラスト工芸品の商品価値を一層向上させることができることを認めた。

すなわち本発明は、インクジェットプリンタのノズルからＵＶ硬化型透明接着剤からなるＵＶ硬化型インクを基材の表面に吐出すると同時に紫外線を照射させてＵＶ硬化型透明インクを曇りガラス調に硬化させて前記基材の表面にサンドブラスト調の塗膜を形成させることを特徴とするサンドブラスト調工芸品の製造方法である。

また、本発明は、前記ＵＶ硬化型透明インクの感度、前記ＵＶ硬化型透明インクの塗布量、前記ＵＶ硬化型透明接着剤の吐出時に照射されるＵＶ照射光量の少なくとも一つを調整することにより、前記塗膜に微細な凹凸を付与することを特徴とするサンドブラスト調工芸品の製造方法である。

実質的に透明なＵＶ硬化型接着剤（ＵＶ硬化型透明接着剤）であれば、例えば、硬化スピード（硬化させるに必要な紫外線照射量）を通常の１０００−２０００ｍｊ／ｃｍ²程度を、５００ｍｊ／ｃｍ²以下、例えば、２５０ｍｊ／ｃｍ²程度へと高感度にさせつつ粘度を５ｃｐｓ〜２０ｃｐｓに維持することができる。さらに、このようなＵＶ硬化型透明接着剤は３０Ｋｇ／ｃｍ²以上という、強い接着強さを有している。

このようなＵＶ硬化型透明接着剤をＵＶ硬化型インクジェットプリンタのインクとして採用すれば、基材面に付与されたインクは、瞬時に硬化して、基材面に微細な凹凸面を付与させる。

接着剤の塗布量を増減させたり、ＵＶ照射光量を調整することにより塗膜面の微細な凹凸形状を調整させることにより、曇り度を段階的又は無段階に調整することもできる。

すなわち、接着剤の塗布量を多くすることにより曇り度を増大（光沢度を減少）させることができる。また、ＵＶ照射光量を増大させることにより曇り度を増大（光沢度を減少）させることができる。さらに、ＵＶ硬化型透明接着剤として感度の優れたものを用いることにより曇り度を増大（光沢度を減少）させることができる。

これにより、本発明に係るサンドブラスト調工芸品は、塗膜の曇り度又は光沢度を調整することが容易となり、高級感を増大させることができる。

さらに本発明にかかるＵＶ硬化型透明接着剤は、耐傷性が良好であり、例えば、鉛筆高度で３Ｈ以上、場合によっては４Ｈ以上の耐傷性を備えている。

さらに、本発明に従うガラス工芸品の製造方法によれば、インクジェットプリントによる印刷であるので、一般的な印刷と本発明に従うサンドブラスト調工芸品の製造方法を組み合わせて使用することもできる。すなわち、同一機種のインクジェットプリンタを用いれば、位置合わせなどを自動調整させることにより、同一素材に複数回のプリントを繰り返すことで製品の高価値化を付与させる上で有利に作用する。

例えば、部分的にサンドブラスト調加工を施したインクジェットプリント製品など、通常のインクジェットプリント製品が混在されたインクジェットプリント製品とすることもできる。

さらに、サンドブラスト調仕上げ層を複層付与することなどにより、厚みを変えたインクジェットプリント製品を容易に得ることもできる。

本発明に従えば、表面に傷を付けることがなく、かつ、簡易に高精細なサンドブラスト調工芸品を提供することができる。

これにより、ガラス製品の強度を保持させることにより、例えば、サンドブラスト製品の建材等への応用が期待される。

以下、本発明を実施例により詳細に説明する。
（プリント基材）
まず、本発明に用いられる基材（プリント基材）としては、サンドブラスト調の工芸品を製造するに相応しく、かつ、インクジェットプリンタにより印刷可能な基材であればどのようなものでもよい。一般的には、ガラス板などのガラス製品であるが、陶器などであっても、また、金属板であってもよい。いずれのプリント基材もサンドブラスト調を強調させるためには光沢のある基材であることがよい。
（プリンタ装置）
インクジェットプリンタとしては、公知の光硬化型インクジェットプリンタを用いることができる。インクジェットプリンタには、溶剤揮発型があるが、瞬時にインクを硬化できるのは、光硬化型インクジェットプリンタである。

このような光硬化型インクジェットプリンタの一例は、オセ社製のＵＶインクフラットベッドプリンタ、Ｏｃｅ Ａｒｉｚｏｎａ Ｔ２２０ＵＶ（商品名）を挙げることができる。このインクジェットプリンタでは、インクの吐出量が３８ピコリットル程度であり、その吐出量は、液滴数を最小０％から最大１００％までソフト的に無段階で調整できる。また、このインクジェットプリンタでは、最小３５％から最大１００％の範囲内で紫外線の照射光量をソフト的に無段階で調整できる。

これにより、高感度のＵＶ硬化型透明インクを用い、吐出量及び紫外線照射量を調節し、乱反射に好適な微細な凹凸が付与できる最適条件（ＵＶ硬化型透明インクの急速硬化条件を含む最適条件）に設定することができる。

また、高感度のＵＶ硬化型透明インクに小割合の白色インクを混ぜ合わせることにより、透過光量を市販のサンドブラスト製品の透過光量と概略一致させることにより、本発明に係るサンドブラスト工芸品の商品価値を一層向上させることができる。

このＵＶ硬化型インクジェットプリンタは、例えば、図３に示すプリンタヘッドユニット１５を備え、不図示の紫外線照射装置により、吐出されたインクは直ちに紫外線により硬化されるように構成されている。

このプリンタヘッドユニット１５は、本発明に係るサンドブラスト調模様を形成させるためのノズルＮ１２に加え、画像形成層を付与するためのノズルＮ１１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）及び予備のオーバーコート層を付与するためのノズルＮ１３を備えている。これらの各ノズルＮ１１〜１３は、図示のように、ノズルＮ１２，ノズルＮ１１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）、ノズルＮ１３の順にヘッドの進行方向ｘ（図面上、左右方向）及び進行方向ｘに直交するヘッドの送り方向ｙ（図面上、上下方向）に、それぞれ所定の間隔で配設されている。各ノズルＮ…は、それぞれのインクタンクに接続されて制御された駆動パルスに従って、所定量のインクをプリント基材に吐出可能とされている。

ここで、ノズルＮ１２には、本発明で特定されたＵＶ硬化型透明接着剤からなるインクが吐出されるように構成されている。

すなわち、ノズルＮ１１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）からは、従来の画像形成用のインクが吐出される。画像形成用インクが３色であれば、画像形成用ノズルＮ１１は３個でよいし、５色のインクジェットプリンタであれば、画像形成用ノズルＮ１１は５色必要であることはいうまでもない。また、黒色インク用ノズル、白色インク用ノズルなどのノズルが独自に又は単独で設けられたものであってもよい。

また、プリンタヘッドユニット１５の一例は図３で示したが、例えば各ノズルの配列が一直線上に配列されているプリンタヘッドユニットであっても本発明の方法が適用されることはいうまでもない。本発明においては、本発明で特定されたＵＶ硬化型透明接着剤が画像形成層の付与（印刷工程）の前後で、独立に行えればどのようなプリンタヘッドユニットでもよい。

また、インクジェットプリンタとしては、駆動パルスの変動により吐出量（液滴の大きさ）を調整できるものを用いてもよい。この場合にも吐出量の調整により曇り度を調整することができる。
（ＵＶ硬化型透明接着剤）
ノズルＮ１２から吐出されるＵＶ硬化型透明インクは、硬化させるに必要な紫外線照射量が５００ｍｊ／ｃｍ²以下と高感度であることに加え、基材１との接着力が高いものが採用され、好ましくは、ガラス／ＳＵＳの引張接着力が３０ｋｇ／ｃｍ²以上有するものである。

このようなＵＶ硬化型透明接着剤は、ＵＶ光の照射により瞬時に硬化でき、プリント基材との接着性に優れ、かつ、低粘度であることによりインクジェットノズルから吐出できれば特には限定されないが、通常、実質的に透明であり、顔料などの色材を含まないものが好ましい。ここで、実質的に透明とは、例えば、塗膜厚みにおける光線透過率が９０％以上である。

添加される顔料などの色材の種類により左右されるが、一般に顔料を添加することにより透明ＵＶ硬化型透明接着剤の粘度が増大してインクジェット用のインクとしては不適切になり、また、プリント基材との接着力も低下する。本発明者等の経験によれば、インクジェット用のインクが通常１０重量％程度の顔料を含んで組成されているのに対して、本発明に係るＵＶ硬化型透明接着剤では、顔料が含まれる場合であっても高々２重量％未満であり、通常は１重量％未満である。

以上の条件を満足するＵＶ硬化型透明接着剤としては、例えば、株式会社テスク社製のアクリルモノマー類と光開始剤とを含む一液型のアクリル系紫外線硬化性樹脂が例示される。

その一例は商品名Ａ−１９１９Ｅであり、この紫外線硬化性樹脂は、低粘度液体であり、インクジェットインク用として適切である。また、紫外線照射による短時間硬化により強靱な硬化被膜を形成することができ、かつ、耐湿性、耐薬品性、耐熱性などの耐久性に優れるという特徴を備える目視淡黄色透明液体であって以下の物性を有する。

ブルックフィールドＢＬ型回転粘度計で測定した２５℃の粘度が７ＣＰＳ、比重カップ法で測定した比重が１．０６、塗膜硬度は２５℃で８５（ショアーＤ）、被着材をガラスとした場合の温水２５℃／１時間での浸漬試験において剥離が生じない、硬化させるに必要な紫外線照射量が２５０ｍｊ／ｃｍ²。
（製造方法１）
以上説明したプリンタ装置及び株式会社テスク社製のＵＶ硬化型透明インク（商品名Ａ−１９１９Ｅ）を用い、透明ガラス板の上に、常法により取り込んだ画像情報に基づいてノズルＮ１２からインクを吐出し、インク吐出と同時に紫外線を照射することにより、ＵＶ硬化型透明インクを瞬時に硬化させて曇りガラス調の塗膜面を得た。

ソフト的に紫外線の照射量を３５％から１００％の範囲内、吐出量を０％から１００％の範囲内でそれぞれ変化させて最適条件を抽出したところ、吐出量１００％、紫外線の照射量は３５％〜１００％の全範囲で曇りガラス調の塗膜面が得られ、特に紫外線の照射量が６０％〜７０％程度の範囲内で良好な曇りガラス調の塗膜面となった。
（対照例）
ＵＶ硬化型接着剤として、硬化スピードが１０００−２０００ｍｊ／ｃｍ²程度のもの（例えば、株式会社テスク社製のＵＶ硬化型透明インク（商品名Ａ−１８９２：硬化スピード２０００ｍｊ／ｃｍ²；商品名Ａ１８９２Ｂ：硬化スピード１０００ｍｊ／ｃｍ²）を用いた場合には、吐出量１００％及び照射光量を最大（１００％）にしても、実質的に透明な塗膜しか形成できなかった。
（変形例１：塗布量の調整）
照射光量を１００％として、吐出量を５０％、８０％及び１００％と段階的に変化させた以外は製造方法１と同様に行い、得られた塗膜の状態を目視にて評価した。

この結果、吐出量を多くすることによりマット調を濃くすることができ、その一方で吐出量を少なくすることにより、塗膜に光沢をもたらせることが確認された。

吐出量の増減により光沢が異なる理由について考察した結果、これは、吐出量が多い場合には、図４に示すように、インク３の液滴密度が高いのでインク３に基づく微細な凹凸が基材１の表面１ａに密に描かれたマット調面３１となるが、その一方で、吐出量を少なくした場合には、図５に示すように、インク３の液滴密度が低いのでインク３に基づく微細な凹凸が基材１の表面１ａに疎らに描かれて基材１の表面１ａの大半が露出する結果、基材としてのガラス表面が強調された光沢調面３２となるためと推定された。
（変形例２：塗布量の調整による混在品の製造）
変形例１を応用して、部分的に光沢の程度の異なる文字「Ａ」を同一透明インクを用いてインクの吐出量を適宜調整することにより印刷した。この結果、図６に示すように、インク３の密度が高いマット調面３１とインク３の密度が低い光沢調面３２と光沢に変化のある混在品を製造することができる。
（製造方法２）
株式会社テスク社製のＵＶ硬化型白色インク透明インク（商品名Ａ−１８９２Ｗ：硬化スピード２０００ｍｊ／ｃｍ²：樹脂成分１００体積部に対して１体積部（質量％で１〜２質量％）の小割合の白色顔料を混合して調整されている。）をノズルＮ１２に充填した。

製造方法１と同様のオセ社製のＵＶインクフラットベッドプリンタを用いて、透明ガラス板の上にノズルＮ１２から濃度１００％のインクを吐出させ、インク吐出と同時に紫外線照射量１００％の紫外線を照射することにより、ＵＶ硬化型白色系インクを硬化させて塗膜面を得た。

重ね打ちの回数を一度打ちから五度打ちと段階的に変え、得られた各塗膜面を透過する光量（濃度又は透過度）をＸ−Ｒｉｔｅ社製の透過濃度計３４１型を用いて測定した。結果を表１に示した。ここで、この透過濃度計においては、０Ｄは、完全に透明であることを示し、また、５Ｄは完全に光遮断性である真っ黒を意味している。

なお、対照として、標準的なサンドブラスト製品の濃度を測定して結果を併せて表１に示した。

参考までに測定された製造方法１に係る各塗膜は、濃度が０．０５Ｄ−０．０６Ｄであり、用いたガラス基材の濃度が０．０５Ｄであるので、塗膜面の付与により透過度の減少は本測定方法によっては実質的に認められていない。

以上の結果より、僅かの白色顔料をＵＶ硬化型透明接着剤に混ぜるだけで、濃度を０．１Ｄ乃至０．４Ｄ程度まで増大させることができるので、ＵＶ硬化型白色透明インクとして高感度（例えば、硬化スピード２５０ｍｊ／ｃｍ²程度）のインクを用いれば、製造方法１により得られたサンドブラストガラス調製品の透過度を市販のサンドブラスト製品の透過度に合わせることにより、表面凹凸による散乱と透過度の減少との相乗効果によりサンドブラストガラス調製品の見栄えを一層向上させることができると期待される。

以上の実施例に従うインク３、画像形成層、又は透明被覆層の上に、任意の仕上げ層を付与させることができる。このような仕上げ層の一例は、艶消し材が含有された透明インクの付与である。この仕上げ層は、仕上げ面の全面に行うこともでき、また、部分的に行うこともできる。さらには、グラデーションを段階的に付与することもできる。

さらには、本発明に従うＵＶ硬化型透明インクを付与させて瞬時に硬化させることにより、仕上げ面を乱反射させて曇り度を増大（光沢度を減少）させることもできる。

これにより、透明被覆層の曇り度又は光沢度を調整することにより、つや消し調（マット調）又は光沢調又はそれらの中間の仕上げ外観を有する画像形成層を容易に得ることができる。

また、インクジェットプリンタによれば、位置合わせが精確に行えるので、イメージを重ねてプリントする回数をソフト的に選択することにより、プリントする回数を適宜設定することができる。これにより、例えば、本発明に従うインクジェットプリント製品の製造方法によれば、画像形成層と略同一パターンのみにインク等が付与されるので、同一素材に複数回のプリントを繰り返すことがインクジェットプリント製品の高価値化を付与させる上で有利に作用する。部分的につや消し調を有するインクジェットプリント製品、又は部分的に光沢調を有するインクジェットプリント製品、又はつや消し調及び光沢調の混在されたインクジェットプリント製品、さらには曇り度（又は光沢度）にグラデーションを付与することもできる。

さらに、画像形成層を複層付与することなどにより、厚みを変えたインクジェットプリント製品を容易に得ることもできる。

図１（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ本発明に係るインクジェットプリント製品の製造方法を模式的な断面により説明する図である。 従来のインクジェットプリント製品の製造方法を模式的に断面により説明する図である。 本発明に係るインクジェットプリンタで用いられるプリントヘッドユニットの概要を説明する図である。 図４（ａ）は、本発明に係るインクジェットプリント製品でマット調面が得られる理由を断面により模式的に説明する図であり、図４（ｂ）は平面により模式的に説明する図である。 図５（ａ）は、本発明に係るインクジェットプリント製品で光沢調面が得られる理由を断面により模式的に説明する図であり、図５（ｂ）は平面により模式的に説明する図である。 本発明に係るインクジェットプリンタでプリントされる一例を説明する図である。

符号の説明

１：基材（ガラス）
１ａ：表面
２：プリントヘッド
３：インク
３１：マット調面
３２：光沢調面
１５：プリンタヘッドユニット

Claims (2)

1. インクジェットプリンタのノズルからＵＶ硬化型透明接着剤からなるＵＶ硬化型インクを基材の表面に吐出すると同時に紫外線を照射させてＵＶ硬化型透明インクを曇りガラス調に硬化させて前記基材の表面にサンドブラスト調の塗膜を形成させることを特徴とするサンドブラスト調工芸品の製造方法。
2. 前記ＵＶ硬化型透明インクの感度、前記ＵＶ硬化型透明インクの塗布量、前記ＵＶ硬化型透明接着剤の吐出時に照射されるＵＶ照射光量の少なくとも一つを調整することにより、前記塗膜に微細な凹凸を付与することを特徴とする請求項１記載のサンドブラスト調工芸品の製造方法。

Images