JP2012526001A - 印刷方法 - Google Patents

Abstract

本願は、硬化性印刷材料と放射線源を有するインクジェットプリンターとを用いた複数のパスで、基板の印刷における表面仕上げを制御するための方法および装置を説明する。基板上にインクを堆積させること、及び堆積したインクに向かって放射線源から放射線を放出させることを含むパスの第一セットが行われる。放出された放射線は、第一範囲の所定線量の放射線を適用する。続いてパスの第二セットが行われ、基板上にインクを堆積させる。放射線源から堆積したインクに追加の放射線が放出され、ここで放出された放射線によって、第一範囲とは異なる第二範囲の放射線量が適用される。
【選択図】図１ａ

Description

本発明は、硬化性印刷媒体を用いた印刷に関する。本発明の実施例は、例えば、これらに限定されないが、硬化性インクなどの硬化性印刷材料を用いた印刷に関する。
本発明の形態は、インクを用いた画像印刷において特定の適用があることがわかっているが、さらに広範に、基板上へのあらゆる硬化性材料の印刷にも適用することができる。本発明の具体的な形態は、印刷された材料が特定の表面構造または外観を有する、基板上への材料の印刷に関する。いくつかの形態は、様々な表面構造、外観または光沢を有する画像を印刷する方法に関する。本発明の形態は、全体的または部分的に光沢のある画像の印刷に関する。本発明の形態は、インクジェットプリンターを用いた印刷において用途があることがわかっている。

印刷に硬化性印刷材料を使用することはよく知られている。硬化性インクは、典型的には放射に曝露される際の反応によって、例えば重合および／または架橋を形成することによって凝固する。なかでも特に重要なものは紫外線硬化性インクであり、これは紫外線に曝露されると硬化する。硬化性インクは、基板に沿って移動するインクジェットのプリントヘッドのノズルからインクの液滴が放出されるインクジェット印刷プロセスに一般的に使用される。インクの液滴が基板と接触すると、その後、一般的には放射線源（radiation source）を用いて硬化される。印刷された画像は、典型的には１個またはそれより多くのプリントヘッドの基板に沿った連続スキャンまたはパスによって構築される。その後のスキャンまたはパスで固着したインクは、基板上および／またはそれまでに固着した前のパスで堆積したインク上に堆積される。

いくつかの配置において、印刷された画像の表面の外観、例えば光沢のレベルは、異なるパスについて、放射線源によって放出される出力を選択することによって変えることができる。つや消し仕上げが必要な場合、放射線源は、典型的には印刷プロセス中ずっと一定の高い出力（例えば最大出力）で操作され、比較的粗い、従ってつや消しの表面が得られる。理論に制限されることは望まないが、前のパスでの実質的に完全に硬化したインク上に堆積したインク液滴が表面上で高い接触角を形成することによって表面構造が提供され、すなわちつや消し仕上げが提供されて、つや消しの表面が形成されると考えられる。

より光沢のある仕上げを形成するためには、例えば放射線源をより低い出力（例えば５％の出力）で操作することによって、インクの部分的な硬化を起こす。ここでも特定の理論に縛られることは望まないが、部分的に硬化したインクは、固化していない表面を有するが、そのためにその後のパスで適用されるインク液滴によって表面の湿潤がより大きくなり、より平坦な、および／または、あまり粗くない仕上がり表面と、より光沢のある仕上げを印刷物に与える。一例において、その後の放射線源を１またはそれより多くの追加のパスのためにより高い出力（例えば最大の１００％の出力）に切り替えて、インクフィルムを完全に硬化させてもよく、それにより表面は比較的光沢のある状態になる。

画像の印刷で生じる可能性がある追加のまたは他の問題は、他の所よりも堆積したインクの量が少ない領域が１ヶ所またはそれよりも多くあるということである。例えば白色の基板に白色または明色の領域を有する画像を印刷しようとする場合、仕上がった画像のなかの白色の領域は、一般的に、インクをわずかしか含まないかまたはインクを含まないと予想され、その結果として、基板と同程度の光沢レベルまたは表面仕上げにしかならないと予想される。従って、特に画像印刷につや消し仕上げを有する基板が用いられる場合、画像表面全体にわたり光沢レベルの差が生じる可能性がある。

本発明の第一の形態によれば、硬化性印刷材料と放射線源を有するインクジェットプリンターとを用いた複数のパスで、基板の印刷における表面仕上げを制御する方法が提供され、本方法は、以下の工程：
基板上にインクを堆積させ、堆積したインクに向かって放射線源から放射線を放出させて、第一範囲の放射線量を適用することを含む、パスの第一セットを行うこと、
続いて、基板上にインクを堆積させ、堆積したインクに向かって放射線源から放射線を放出させて、第一範囲とは異なる第二範囲の放射線量を適用することを含む、パスの第二セットを行うこと、
を含む。

図１ａは、本発明の方法で用いることができる印刷装置の２種の実施例を模式的に示す。 図１ｂは、本発明の方法で用いることができる印刷装置の２種の実施例を模式的に示す。 図２ａは、第一の印刷例におけるインクの堆積を示す。 図２ｂは、第一の印刷例におけるインクの堆積を示す。 図３ａは、第二の印刷例におけるインクの堆積を示す。 図３ｂは、第二の印刷例におけるインクの堆積を示す。 図４ａは、第三の印刷例におけるインクの堆積を示す。 図４ｂは、第三の印刷例におけるインクの堆積を示す。 図５は、印刷しようとする様々な色およびインク密度のイメージを示す。

以下でより詳細に説明されるようないくつかの実施例において、異なるパスのセットで異なる放射線量を適用することによって、異なるパスのセットで異なる硬化を達成できることから、表面仕上げを制御し望ましい表面効果を形成する可能性をもたらすことができる。異なる表面仕上げを有するパスを異なる回数で印刷することによって、より大きい印刷効率および表面の質感または仕上げの制御を達成することができる。

例えば、パスの第一および第二セットで異なる出力の放射線が放出されてもよい。
好ましくは、線量は、印刷されたインクに適用された単位面積あたりのエネルギーとして測定される（例えばＪ／ｍ^２で測定される）。必要に応じて線量を決定する代替法を用いてもよい。

第一の線量範囲および第二の線量範囲は、パスの第一セットで印刷されたインクの硬化の効果がパスの第二セットで印刷されたインクの硬化の効果とは異なるものとなるようにすることが好ましい。

第一の線量および第二の線量は、パスの第一セットで印刷されたインクの表面仕上げがパスの第二セットで印刷されたインクとは異なるものになるようにすることが好ましい。
本明細書において説明される実施例において、一方のセットのインクは、他方のセットのインクに比べて光沢のあるインクであり、その他のインクは、よりつや消しのインクである。

第一セットの放射線源は、第二セットの放射線源と同一でもよいしまたは異なっていてもよい。例えばいくつかの配置において、放射線源の出力は調節可能であってもよい。その他の配置において、異なる出力を有する異なる放射線源の使用が好ましいと予想される。その他の選択肢を以下で説明する。

第一セットおよび／または第二セットは、好ましくは、インクの堆積を含む複数のパスを含む。
この方法で望ましい画像を形成することができ、さらにいくつかの実施例において、望ましい表面効果を達成することも可能である。例えば、多くの配置において、つや消し表面効果は、好ましくは、その前に堆積され完全に硬化したインクの層上にインクを堆積させることによって形成される。従ってつや消し表面は、複数のパスで構築することができる。複数のパスの使用は光沢仕上げの形成にはあまり重要ではないと考えられるが、多くの実施例での実施において、複数のパスは、基板上に望ましい印刷解像度で画像を構築するのに望ましいと予想される。

好ましくは、パスの第一セットおよびパスの第二セットの一方がインクの部分硬化を実行し、他方が、実質的にインクの完全硬化を実行する。
これにより、比較的つや消しの仕上げと比較的光沢の仕上げを得ることができる。

部分硬化について述べる場合、好ましくは、硬化工程は、部分的に硬化した材料の上部表面または外表面が固化しないように、好ましくは液状および／またはゲル状になるように行われる。部分的に硬化した材料の外面は、部分的に硬化した材料に続いて適用される印刷材料の層が部分的に硬化した層を湿潤するようにするのが好ましい。特定の理論に制限されることは望まないが、このような方法にすれば、いくつかの例において、実質的に固化した層に続いてインクの層が適用される方法と比較してより光沢のある表面を得ることができる。部分硬化を行うための方法の例は、国際特許出願公開２００４／００２７４６で説明されている。部分的な硬化および／または完全な硬化を行うための放射線源の例は、国際特許出願公開２００４／０５６５８１で説明されている。

パスの第一セットおよびパスの第二セットの一方で放出された放射線量は、他方のパスのセットで放出された放射線量の約２０％未満、または、約１０％未満であってもよく、好ましくは約５％またはそれ未満である。

例えば、一方のセットの放出された放射線の出力は、他方のセットの出力の約２０％未満または約１０％未満であってもよく、好ましくは５％未満である。
いくつかの実施例において、放射線量が低いほうが、部分的な硬化を実行することができる。当然のことながら、パスのセットそれぞれで放出された放射線量が全て同じでない可能性があるが、好ましくは、一方のセットにおいて放出された線量の範囲が、他方のセットにおいて放出された線量よりも低く、好ましくは、低いほうの範囲の上限値が、高いほうの範囲の下限値の２０％未満であるか、または、約１０％未満である。

印刷された表面の領域に異なる表面仕上げを提供するのに用いることができる様々な異なる方法がある。一方の表面仕上げはより強い光沢を有し、他方の表面仕上げはそれよりもつや消しであることが好ましく、それにより印刷された基板の領域に異なる表面仕上げを提供することができる。例えば、つや消しの背景に光沢のあるロゴを提供することができる。

パスの第一セットは、基板の第一の領域上でインクの印刷を実行してもよく、パスの第二セットは、第一の領域とは異なる基板の第二の領域上でインクの印刷を実行してもよい。

当然ながら、第一および／または第二のパスのセットは、基板の複数の異なる領域上で印刷を実行することもできる。一部の領域がパスの第一セットとパスの第二セットとの両方で印刷されるように、第一の領域と第二の領域とでオーバーラップがあってもよい。いくつかの実施例において、これは、オーバーラップが比較的少ない実施例と比べて追加のインクの使用が生じる可能性があるため、あまり好ましくないと予想される。しかしながらその他の配置においては、望ましい表面効果を達成するためにこのようなオーバーラップが好ましいと予想される。このような実施例を以下でより詳細に説明する。

本方法はさらに、パスの第一セットと第二セットとの間にパスの中間セット（transitional set）を含んでいてもよく、このようなパスの中間セットは、１またはそれより多くのインク堆積パス、および／または、１またはそれより多くの放射線源から放射線を放出させることを含むパスを含む。

いくつかの実施例において、以下でさらに考察されるように、第一の硬化モードと第二の硬化モードとの間に「オーバーラップ」があってもよい。あるいは、またはそれに加えて、第一のセットおよび／または第二のセットのパスの前に、それらの間に、またはそれらの後に、要求に応じて追加の印刷および／または硬化パスが提供されてもよい。パスのセットはそれぞれ、１またはそれより多くのパスを含んでいてもよい。必要に応じて、単一の放射線源または複数の放射線源を用いてもよい。

本発明に従って、様々な好ましい印刷例がある。
パスの第一セットは、部分的なインクの硬化を実行するために、比較的低い線量の放射線を放出させることを含んでいてもよく、パスの第二セットは、実質的に完全なインクの硬化を実行するために、比較的高い線量の放射線を放出させることを含んでいてもよい。

この方法において、パスの第一セットの間に、インクの層を固着して部分的に硬化することによって、比較的光沢のある表面が得られる。パスの第二セットにおいて、次の層を堆積させる前に、堆積したインクを実質的に完全に硬化することによって、比較的つや消しの表面が得られる。パスの第一セットのインクと第二セットのインクとを異なる領域に堆積させると、印刷された基板に光沢のある領域とつや消し領域とを得ることができる。第二のパスのインクを、第一のパスで先に印刷された領域上に印刷すると、第二のパスからインクが追加されるために、第一のパスで形成された光沢のある領域がよりつや消しにみえるようになる。

光沢のある領域については、最初に印刷されることが好ましく、これはなぜなら、光沢印刷の部分的に硬化したインクは、その後のつや消し印刷のインクを硬化する間にさらに硬化される可能性があるためである。さらに、このような印刷において効率を高めることができる。例えば、本方法は中間パスを含んでいてもよく、このような中間パスは、部分的に硬化したインクを含む領域上および部分的に硬化したインクを含まない領域上へのインクの堆積、および、部分的に硬化したインクを含む領域上および部分的に硬化したインクを含まない領域上に放射線を放出させて実質的に完全なインクの硬化を実行することを含む。

この方法において、中間パスは、光沢印刷の印刷の最後のパスと、つや消し印刷の印刷の最初のパスとの「オーバーラップ」を含む。印刷された領域全体に高い線量の放射線を適用して、光沢領域とつや消し領域両方の硬化を実行することができる。従って、光沢印刷のための別の最終的な「部分硬化」パスを行わなくてもよく、従って必要なパスの数を減少させることによって印刷効率を高めることができる。

第二の部分上への印刷材料の印刷は、基板の第一の部分上へ印刷材料を印刷する前に、それと同時に、または、その後に行ってもよい。一実施態様において、第二の部分上への印刷材料の印刷は、第一の部分上の印刷材料が部分的に硬化した後に、さらに任意に前記第一の部分上に追加の印刷材料が印刷された後に行われる。その他の実施態様において、前記第二の部分上への印刷材料の印刷は、前記第一の部分上に印刷材料を印刷する前に行われる。

パスの第二セットのインクは、パスの第一セットで堆積したインク上に印刷されてもよい。
この方法において、堆積したインクの表面仕上げをさらに制御することができる。例えば、パスの第二セットの間に、１またはそれより多くの領域で、比較的光沢のある表面上に比較的つや消しの表面を適用することによってその表面を変化させることもできる。

第一のおよび／または第二のパスのセットのインクは、実質的に透明または半透明インクまたはワニスを含んでいてもよい。
この方法において、ワニス、またはその他の半透明もしくは透明な印刷材料を用いて、印刷された画像に異なる表面の質感を適用することができる。半透明または透明インクを用いる場合、好ましくは、パスの第二セットのうち１回またはそれより多くのパスが、パスの少なくとも一部を半透明または透明インクを用いて印刷することを含む。当然のことながら、異なる印刷材料を用いた印刷によってその他の表面効果を提供すること可能である。

あるいは、ワニス、透明もしくは半透明インクまたはその他の印刷材料を用いて、つや消し印刷をより光沢のある状態にすることもできる。しかしながら多くの例において、その下につや消し印刷の表面構造が存在するために、これを達成することは難しいと思われる。

印刷材料が印刷される基板の領域は、基板全体でもよいし、または、基板の一部でもよい。
好ましくは、プリンターは、デジタルインクジェットプリンターである。

いくつかの配置において、プリンターのプリントヘッドは、実質的に印刷される基板の全幅にわたって伸長する。
好ましくはプリンターは全幅をカバーするプリンターであるが、その他の配置も可能であり、本明細書において説明される本発明の形態は多種多様なプリンターに適用可能である。いくつかの実施例において、プリンターは、フラットベッドプリンターである。
いくつかの実施例において、インクは好ましくは紫外線硬化性インクであり、放射線源は紫外線放射線源を含む。

本発明のさらなる形態によれば、硬化性印刷材料と放射線源を有するインクジェットプリンターとを用いた複数のパスで、基板の印刷における表面仕上げを制御する方法が提供され、本方法は、以下の工程：
基板上にインクを堆積させ、堆積したインクに向かって放射線源から放射線を放出させて、第一の表面仕上げを有する印刷された表面を生産することを含む、パスの第一セットを行うこと、
続いて、基板上にインクを堆積させて、堆積したインクに向かって放射線源から放射線を放出させて、第一の表面仕上げとは異なる第二の表面仕上げを有する印刷された表面を生産することを含む、パスの第二セットを行うこと、
を含む。

好ましくは、一方の表面仕上げは、他方の表面仕上げよりも強い光沢のあるものである。
請求項のいずれか一項に記載の方法は、印刷しようとする画像が、比較的多量のインクが堆積される重い印刷領域を含み、それに加えて、比較的少量のインクが堆積される軽い印刷領域を含み、本方法は：
基板上にインクを堆積させて画像を形成することを含み、ここで堆積させるインクは、画像を印刷するのに必要な量のインクと、さらに追加量のインクを含み、ここで追加量のインクは印刷画像の軽い領域に堆積される。

この特徴は特に重要であり、それぞれ独立して提供される。
本発明のさらなる形態によれば、硬化性印刷材料と放射線源を含むインクジェットプリンターとを用いて複数のパスで基板に画像を印刷する方法が提供され、ここで印刷しようとする画像が、比較的多量のインクが堆積される重い印刷領域を含み、それに加えて、比較的少量のインクが堆積される軽い印刷領域を含み、本方法は：
基板上にインクを堆積させて画像を形成することを含み、ここで堆積させるインクは、画像を印刷するのに必要な量のインクと、さらに追加量のインクを含み、ここで追加量のインクは印刷画像の軽い領域に堆積される。

印刷された画像に、画像を形成するのにわずかなインクしか堆積させる必要ないか、またはインクを堆積させる必要がまったくないような軽い領域が含まれる場合、画像の表面仕上げを制御しようとする際に困難が生じる可能性がある。これはなぜなら、画像の表面仕上げは、堆積したインクの量が比較的多ければ例えば本明細書において説明される技術を用いて制御できるが、堆積したインクの量がわずかかまたは全くない場合の表面仕上げの制御は、このような軽い領域がその下にある基板の表面仕上げを有しがちであり、基板の表面仕上げが多くの場合つや消し仕上げにもまたは光沢インク仕上げにも類似していないことが多いため、難しいからである。

軽い領域に追加のインクを堆積させることによって、インク表面の質感を改善することができる。
好ましくは、追加の堆積したインクは、表面仕上げ以外の印刷物の外観を顕著に変化させない。

それゆえに、追加のインクは、基板の色と類似した色を有するか、または、半透明もしくは透明であることが好ましい。
追加のインクは白色であってもよいし、または、ワニスを含んでもよい。

追加のインクは、画像のインクと同じパスで印刷されてもよい。
追加のインクは、画像を印刷するための１またはそれより多くの既存の印刷パスで印刷されてもよいし、および／または、追加のインクを印刷するための別個の印刷パスを追加してもよい。軽い領域をつや消しまたは光沢にする予定の場合、追加のインクは、好ましくは、関連するパスの第一または第二セットの一部として印刷される。

この方法は、実質的に白色の部分を含む画像を印刷するのに用いることができる。例えば、完成した画像の実質的に白色の部分のベースとして基板の白さを利用するよりも、基板の前記部分に実質的に白色または無色の印刷材料を印刷して硬化してもよい。この方法において、その部分の光沢レベルを、印刷された画像の残りの部分においてばらつきがでないように制御することができる。

当然のことながら、基板の色が白以外の色である場合、白色の代わりに異なるインクの色を用いてもよい。
以下の特徴は、本明細書において説明されるあらゆる形態、実施態様または特徴に適用することができる。

本明細書において開示された方法は、一般的に多種多様のプリンターに適用可能である。本方法の特徴は、例えばインクジェットプリンターの場合のように、連続的に整列したプリントヘッドノズルを備えているために、印刷された画像が層で構築できるような場合に特に適切である。

特に他の指定がない限り、本明細書において開示された方法で用いられる硬化性印刷材料は、好ましくは硬化性インクであり、具体的には紫外線硬化性インクである。用語「インク」は、概して、基板上に堆積させることができるあらゆる適切な印刷材料を含むものと解釈されることとする。

好ましくは、インクは、低い揮発性を有する。
好ましくは、基板およびインクは、基板へのインクの吸収がほとんどないようなものである。

基板上に、好ましくは基板の表面上に、堆積したインクのうち相当な量が残ることが好ましい。例えば、好ましくは少なくとも５０％、より好ましくは少なくとも６０％、７０％、８０％、または、少なくとも９０％のインクが、基板上に、好ましくは基板の表面上に残留する。これは、堆積したインクのうちほんのわずかな量しか基板上に残らない溶媒ベースのインクとは対照的である。

放射線源は、１個またはそれより多くの素子を含んでいてもよく、例えば１個またはそれより多くの水銀ランプまたはＬＥＤを含んでいてもよい。いくつかの配置において、放射線源は印刷される画像の全幅にわたり適用され、好ましくは基板の印刷可能な全幅にわたり適用される。その他の配置において、より小さい放射線源を用いてもよい。

異なる放射線量の適用を必要とする方法の場合、この方法は、様々な方式で達成することもでき、例えば、異なる数の放射線源、放射線源への異なる出力のインプット、異なる放射線源の立体配置を用いることによって、または、放射線源の１個またはそれより多くの素子を止めることによって、または、放射線源と基板との相対的な速度を変化させることによって達成することができる。具体的には、１またはそれより多くの放射線源を用いてもよい。例えば、第一の硬化工程と第二の硬化工程とに異なる放射線源を用いてもよい。あるいは、一方の放射線源は、他方の放射線源および／または他方の放射線源の改変型の部分集合を含んでもよい。

プリンターは、バッフル、スクリーンまたはシャッターを有する１またはそれより多くの放射線源を含んでいてもよい。バッフル、スクリーンまたはシャッターを使用することによって、インクを硬化させるための基板が受ける放射線量を効果的に変化させることができる。第一の線量が、追加の線量の２０％未満、１０％未満または約５％未満となるようなケースにおいて、スクリーンまたはシャッターが特に有用であると考えられる。放射線源への出力のインプットを出力の１０％未満に制御すると、（特に水銀ランプの場合）放射線源がオフになってしまう恐れがあるため困難である。ある種の状況において、必要な放射線量を得るために放射線源を入れたり切ったりすることもまた魅力的ではない選択肢である。なぜなら、ある種の放射線源は、オフ状態からすぐに使用できる状態に温まるのにある程度長い時間を要するためである。可動性のシャッターの使用は、簡単だが効果的な解決を提供する可能性がある。複数の放射線源が用いられる場合、それぞれの放射線源は、バッフルまたはスクリーンを異なる立体配置で含んでもよい。

あるいは、またはそれに加えて、第一の硬化工程および追加の硬化工程中の放射線源と基板との相対的な移動速度が異なっていてもよい。この方式では、各硬化工程ごとに異なる硬化線量が得られる可能性がある。ある種の状況において、放射線源と基板との相対的な移動の適切な速度を選択することにより、同じ出力の同じ放射線源を両方の工程で用いるて、異なる線量を送達させることも可能である。

追加の硬化工程と比較した、第一の硬化工程における放射線の有効量（例えば、基板が受けた単位面積あたりの線量または硬化エネルギー）の割合は、例えば、第一の硬化工程と追加の硬化工程とで用いられる放射線源の相対的な出力を考察することによって決定してもよく、好ましくは、あらゆるバッフルまたはスクリーン等の作用、および、放射線源と基板との相対的な移動速度を考慮に入れることによって決定してもよい。場合によっては、特に、第一の硬化工程とあらゆる追加の硬化工程でプリントヘッドと基板との相対的な移動速度が同じである場合、相対的な放射線量を、第一の硬化工程と追加の硬化工程とで放射線源によって放出された放射線の線量と同等であるとみなすことが便利な場合がある。

好ましくは、部分的な硬化工程で用いられる放射線の波長は、約３７０ｎｍより大きく、好ましくはおよそ３８０ｎｍ〜４２０ｎｍ、より好ましくはおよそ３８５ｎｍ〜４００ｎｍである。成句「波長」は、好ましくは、例えば製造元が硬化ランプのタイプを識別するために用いられるような表示波長を意味するか、または、例えば所定の放射線源によって放出された波長群のなかで最も優勢な波長を参照することによる表示波長を意味する。

部分的な硬化工程で用いられる放射線の波長は、約４２０ｎｍよりも大きい波長であってもよく、例えば可視および赤外スペクトルの異なる色を用いてもよい。望ましい波長は、用いられるインクのタイプ、具体的にはインクで用いられる硬化開始剤のタイプに依存すると予想される。しかしながら、比較的長い波長の使用は、露出面よりも表面近傍の液滴部分を硬化する傾向があると予想されるが、この傾向は、基板上への液滴の固定を促進することができるという点では望ましい。長波長の放射線は、基板に近いインク液滴によりよく浸透すると考えられるため、液滴中の深くまで硬化が行われる。

必要とされる硬化の性質に応じて、不活性な環境または低酸素濃度の環境、例えば窒素不活性雰囲気の存在下で１またはそれより多くの硬化工程を行う場合もある。これを達成することができる方法はいくつかある。例えば、局所的な窒素雰囲気を用いることによって、インク表面に拡散している酸素の存在によるフリーラジカル反応の阻害を減少させることができる。水銀アークランプは、フリーラジカル生成速度が酸素拡散による反応の阻害速度を超えるような十分な出力を放出することによって、酸素の阻害作用を克服する。窒素雰囲気の使用の必要性は、システムの複雑さを増大させるが、これは、上述のその他の利点によって十分埋め合わせられる。

用語「不活性」は、不活性ガスまたは環境がインク硬化の阻害を減少させる作用を有するという説に関連するものと理解されるべきである。不活性ガスまたは不活性な環境は、それ自身が不活性であってもよいが、多くの場合において、それらは、それら自身が完全には不活性でなくても、十分に不活性であるとされるだろう。従って、低酸素濃度のガスが不活性な環境を提供し得る。例えば、二酸化炭素ガスおよび／または窒素ガスを用いてもよい。

完全に硬化する工程のいずれかで用いられる放射線は、好ましくは、部分的に硬化する工程で用いられる波長よりも短い波長を有する放射線を含む。部分的に硬化する工程での使用が好ましい比較的長い波長の放射線に対して、このより短い波長の放射線は、表面における酸素による阻害作用を抑制し、表面におけるインクの凝固を実行することができる。

好ましくは、完全に硬化させる工程で用いられる放射線は、約３６０ｎｍ未満の波長を有する放射線を含み、好ましくはおよそ３００ｎｍ〜３５０ｎｍ、より好ましくはおよそ３２０ｎｍ〜３４０ｎｍの波長を有する放射線を含む。完全に硬化させる工程で用いられる放射線は、約３７０ｎｍより大きい波長を有する放射線を含んでいてもよく、好ましくはおよそ３８０ｎｍ〜４２０ｎｍ、および、より好ましくはおよそ３８５ｎｍ〜４００ｎｍの波長を有する放射線を含んでいてもよく、これは例えば、部分的な硬化工程で用いられる放射線源と同じ放射線源を用いてもよく、好ましくは追加のより短い波長の放射線源を用いてもよい。この組み合わせによる短波長および長波長両方の使用は、インク内部の完全硬化に加えてインクの実質的な表面の完全硬化も実行することができる。

本明細書において開示された方法はそれぞれ、追加のパスの印刷および硬化工程を行うことを含んでいてもよい。
本発明はまた、本明細書において説明される方法のいずれかを行うための装置、および、本明細書において説明される方法によって印刷されたプリント基板も提供する。

本発明の形態はまた、これらの方法の形態のあらゆる特徴を実施する装置も提供する。
本発明はまた、本明細書において説明される方法のいずれかを行うための、および／または、本明細書において説明される装置の特徴のいずれかを具体的にするためのコンピュータープログラムおよびコンピュータープログラム製品、ならびに、本明細書において説明される方法のいずれかを行うための、および／または、本明細書において説明される装置の特徴のいずれかを具体的にするためのプログラムを保存したコンピューターで読取り可能な媒体も提供する。

本発明の一形態におけるあらゆる特徴は、本発明のその他の形態にもあらゆる適切な組み合わせで適用することができる。具体的に言えば、方法の形態は、装置の形態に適用することもできる（逆もまた同様）。

以下、添付の図面を参照しながら、本発明の好ましい特徴を単に一例として説明する：
図１ａおよび１ｂは、本発明の方法で用いることができる印刷装置の２種の実施例を模式的に示す；
図２ａおよびｂは、第一の印刷例におけるインクの堆積を示す；
図３ａおよびｂは、第二の印刷例におけるインクの堆積を示す；
図４ａおよびｂは、第三の印刷例におけるインクの堆積を示す；
図５は、印刷しようとする様々な色およびインク密度のイメージを示す。

図１ａおよび１ｂは、本明細書において説明される実施例において用いられる可能性がある印刷装置の２つの実施例を模式的に示す。当業者であれば当然のことながら、その他のプリンターの配置を用いても本明細書において説明される印刷操作を実施することができる。

図１ａは、基板３に画像１を印刷するために配置されたインクジェットプリンターの一部を示す。このようなプリンターは支持ビーム５を含み、支持ビーム５と基板３とは、印刷方向Ａで相対的に移動するようにマウントされる。配置によっては、ビーム５および／または基板は可動性を有していてもよい。例えば基板３は、可動性の基板のテーブルまたはベッド（示さず）にマウントされていてもよい。

プリントヘッド配置７はビーム５上にマウントされており、これは適切に整列した複数のプリントヘッド９を含む。プリントヘッド配置はさらに、印刷方向Ａにおいてプリントヘッドの上流および／または下流に隣接してマウントされた１またはそれより多くの放射線源１１、１３を含む。放射線源の数および配置は、プリンター配置および操作に応じて、例えば双方向印刷が用いられるのか（この場合、プリントヘッドの両側に硬化装置があることが好ましい）、および、単一の放射線源が用いられるのか、または、異なる出力の硬化放射線を発生させるために異なる放射線源が用いられるのかといったことによって選択される。

図１ａの実施例において、印刷方向Ａでプリントヘッド配置９が基板３に沿って移動する際に、画像１が連続した層で基板３上に印刷される。プリントヘッドの各スキャンの間に、プリントヘッド配置９は、基板に画像を印刷できるように印刷方向Ａに垂直の方向にインデックス付け（indexed）される。図１ａに示される配置において、プリントヘッドは、実質的に基板の全幅にわたり伸長する；プリントヘッドが全幅より短くしか伸長しない配置も可能であり、このケースでは、基板の全領域を印刷するにはプリントヘッドのインデックス付けをより多くすることが必要になると予想される。

印刷中にインクが基板３上に堆積されると、放射線源１１、１３が活性化されて、放射線を放出し、堆積したインクを硬化させる。放射線の波長および出力は、放射線源と基板との相対的な移動速度を考慮して望ましいレベルの硬化が得られるように選択される。

図１bは、代替の配置を示し、この場合、プリントヘッド配置９'が印刷方向Ａに垂直のスキャン方向で基板３'に沿って移動する際に、細長い帯の連続として画像１’が基板３'上に印刷される。プリントヘッド９'のスキャンとスキャンの間に、ビーム５'および基板３'は互いに、印刷方向Ａで対向して移動する。

印刷スキャン中にインクが基板３’上に堆積されると、部分的な硬化を行う場合は、プリントヘッド配置７’における放射線源１１’が活性化される。完全硬化を行う場合は、ビーム５’にマウントされた基板全幅の放射線源が用いられる。印刷中にビーム５’がインデックス付けし、放射線源がプリント基板の全領域にわたり通過してインクを硬化させる。

放射線源は、用いられる配置や硬化される材料の性質を考慮して適切であればどのような放射線源でもよい。いくつかの配置において、水銀ランプを用いてもよい。あるいは、またはそれに加えて、部分硬化および／または完全硬化のために、整列されたＬＥＤまたはその他の放射線源を用いてもよい。

図２〜５は、制御された表面仕上げを有する印刷表面を得るための４種の異なる方法を説明する。簡単にするために、図２ａおよびｂならびに図３ａおよびｂは、比較的光沢のある表面仕上げを有する単一の光沢のある領域２０の形成を示し、ここで印刷された画像の他の部分は、比較的光沢が少ない表面仕上げを有するつや消し領域２２である。

図２ａおよびｂで説明されている方法において、まず、印刷パスの第一セットで光沢をもたせる領域２８が印刷され、それに続いて印刷パスの第二セットでつや消し領域が印刷される。この実施例において、基板の各領域に全画像を印刷するには４回の印刷パスが必要である。パスの第一セットにおいて、光沢をもたせる領域２８にインクを印刷するために４回の印刷パスが行われる。各印刷パスの後に、光沢のある領域２８中の印刷されたインクのパスそれぞれが印刷後に部分的に硬化されるように、放射線源から印刷済みの領域２０を含む基板上に比較的低い放射線量が放出される。この方法において、この領域上に印刷されたそれに続くインクのパスが、その前に適用されたインクを湿潤させることにより、表面との接触角が低くなり、従って、比較的光沢のある印刷済みの領域２０が得られる。

パスの第二セットにおいて、４回のインクのパスが、つや消しさせる領域上に印刷される。印刷されたパスそれぞれの後に、放射線源から基板に比較的高い放射線量が適用される。この高い線量によって、パスの第二セットのパスそれぞれで堆積させた印刷物は実質的に完全に硬化される。適用された放射線はまた、光沢のある領域２０に適用されたインクも完全に硬化させるように作用する。つや消し領域において、堆積したインクのパスはそれぞれ次のパスの前に実質的に完全に硬化されるため、先の硬化したパスの上に載せられるインクは硬化表面上で低い接触角を有し、比較的つや消しの表面が形成される。かくして、８回のパスで全画像を印刷して硬化する。印刷された画像の実質的な完全硬化を確実にするために、任意に追加の硬化パスを行ってもよい。

別の方法において、同じ画像を８回よりも少ないパスを用いて印刷することもできる。
パスの第一セットにおいて、３回のインクのパスが印刷され、光沢領域２８で部分的に硬化される。次のパスで、パスの中間セットが用いられる。このセットは、光沢領域２８とつや消し領域２２との両方にインクを堆積させ、高線量で硬化する１回のパスを含む。光沢領域２８に堆積されるインクは部分的に硬化した層上に印刷されるため、光沢のある表面が形成されて、中間セットで完全に硬化される。つや消し領域に印刷されるインクは基板上に印刷されて完全に硬化されるため、印刷されたつや消し領域２２の最初のパスを形成する。引き続きつや消し領域２２へのインクの堆積を含む３回のパスを含むパスの第二セットで印刷を行い、インクはそれぞれのパスの後に実質的に完全に硬化される。従って各領域に４回のインクのパスを適用して硬化を行うことによって、７回のパスだけを用いて光沢のある領域２０とつや消し領域２２とを形成することができる。

示された実施例において、光沢領域とつや消し領域とのオーバーラップは実質的にないが、これはいくつかの実施例において選択肢の一つである。例えばパスの第一セットで印刷された光沢のある領域が、つや消しにする予定の領域にわずかにはみ出て、このオーバーラップ領域につや消し領域が印刷されることが好ましい場合があり、それにより領域間のよりよい境界面を得ることができる。しかしながら、光沢のある領域につや消し領域が印刷されていることは、一般的には好ましくないと予想され、これはなぜなら、つや消し領域の上に「光沢」が印刷されると、「光沢」領域がつや消し領域を含む土台を含むこととなり、要求される光沢効果の達成が難しいと予想されるためである。

図３ａおよび３ｂで説明されている方法は図２ａおよび２ｂの方法と類似しており、まず第一セットの印刷パスでつや消しにする予定の領域２２が印刷され、続いて印刷パスの第二セットで光沢のある領域２０が印刷される点で異なる。この実施例において、それぞれの印刷される領域に関して４回の印刷パスで画像が形成される。第一セットの印刷パスにおいて、インクはつや消しにする予定の領域２２に堆積され、それぞれのインクのパスは実質的に完全に硬化されて、つや消し表面が形成される。その後、印刷パスの第二セットで、光沢をもたせる領域が印刷され、それぞれのインクのパスが堆積された後に部分硬化が行われることにより、比較的光沢のある表面が形成される。パスの第二セットの後に、基板上に実質的に完全なインクの硬化を実行するために、１またはそれより多くの追加の硬化パスが高線量で行われる。

従って、この方法では合計で少なくとも９回のパスが行われることがわかる。
また図２ａおよび２ｂの実施例に関しては、パスの中間セットを実施することも不可能である。従って、図２ａおよびｂの配置と比較して少なくとも１回の余分な硬化パスが必要であることがわかる。従ってこの方法は、上述の方法よりも時間がかかる可能性がある。しかしながら、ある種の状況においては、この方法が好ましい場合もある。

図４ａおよび４ｂにさらなる代替法を示すが、ここで光沢表面２５がつや消し表面仕上げの領域２４を有する画像が形成される。印刷パスの第一セットでインクのパスを堆積させ、それぞれのパスの後に比較的低い線量での部分硬化を行うことによって、光沢のある表面２３が形成される。それに続くパスの第二セットにおいて、１またはそれより多くの領域２４に追加のインクを堆積させ、それぞれの印刷パスの後にインクを実質的に完全に硬化させることにより、比較的つや消しの表面を有する領域２４が形成される。パスの第二セットを高線量で硬化させる間に、光沢のある領域中のインクも実質的に完全硬化される。

代替の実施例において、実質的に全表面が印刷パスの第二セットで覆われることにより、画像の全体的な表面の質感を制御することができる。例えばパスの第二セットのインク分布と硬化計画を制御することによって、結果得られる表面仕上げの比較的きめの細かい制御を達成することができる。例えば、光沢のある下層を少ない回数のつや消しモードのパスで被覆することによって、光沢モードの高い色の彩度を保持し、完全な光沢のハイライト部分を崩さないようにする。これは、全てのパスに単一範囲の線量を適用する場合に達成されるものとは、異なる仕上げである。表面仕上げは、表面の別の領域同士で異なっていてもよく、別のつや消し領域同士で異なっていてもよい。

当然のことながら、これらの実施例は、説明されたその他の実施例に対して追加のインクの使用を必要とするが、それにもかかわらずある種の配置においては有利な可能性もある。

パスの第二セットで適用される印刷材料または「インク」は、画像そのものを印刷するためのインクであってもよいし、または、例えば透明インクまたはワニスであってもよく、これらは、実質的に印刷された画像そのものを変化させることなく表面仕上げを実行するのに適用される。

従って、ワニスは、光沢のある印刷物をつや消しにするために用いることができる。すなわちこの方法を用いれば、予め印刷された画像の表面の質感を調節することができる。
図５は、実質的に白色の基板３０上に印刷された画像を説明する。この画像は、異なる色３２〜３６の複数の領域を含む。軽い領域３７、３７’においてこの画像は実質的に白色であるため、従来の方法では印刷されるインクはわずかかまたは全くないものと予想される。一実施例において、軽い領域３７、３７’に、白色のインクの層が少なくとも１つ印刷される。このインクは、画像の印刷パスの一部として印刷してもよく、および／または、追加のパスを用いてもよい。軽い領域にインクを適用することによって、そのような領域における表面の質感を、例えば本明細書において説明される方法のいずれかを用いてよりよく制御することが可能になる。従って、印刷された画像の残りの部分に関して、このような軽い領域にも望ましい表面仕上げを付与することが可能である。上述したような方法を用いて表面仕上げを制御する場合、パスの第一セットまたはパスの第二セットで軽い領域に白色のインクが印刷されるが、ここでどちらのセットで印刷するかは、その領域に比較的光沢のある表面仕上げを持たすようにするのか、または、比較的つや消しの表面仕上げを持たすようにするのかによって選択される。あるいは、またはそれに加えて、軽い領域３７、３７’に、ワニス、例えば無色または透明なワニスを適用してもよいし、または異なる色のインクを適用してもよい。

当然のことながら、印刷される基板またはベース層が白以外の色を有する場合、実質的に基板と同じ色にすることを目的とする領域には、それに適した色のインクまたはワニスを用いることができる。

当然のことながら、上述の方法は、用いられる可能性がある様々な方法のうちの単なる一例である。ほとんどの場合、望ましい表面被覆率と画像に適した色が得られるように、各領域に１つより多くのインクの層を固着させるものと思われる。望ましい表面仕上げを達成するのに適した印刷および硬化形態を考案してもよい。

当然のことながら、上記で本発明を単に一例として説明したが、本発明の範囲内で詳細の変更を施してもよい。詳細な説明および（必要に応じて）請求項で開示されたそれぞれの特徴は、独立していてもよいし、または、適切であればどのように組み合わせてもよい。

Claims (22)

1. 硬化性印刷材料と放射線源を有するインクジェットプリンターとを用いた複数のパスで、基板の印刷における表面仕上げを制御する方法であって、該方法は、以下の工程：
   基板上にインクを堆積させ、堆積したインクに向かって放射線源から放射線を放出させて、第一範囲の放射線量を適用することを含む、パスの第一セットを行うこと、
   続いて、基板上にインクを堆積させ、堆積したインクに向かって放射線源から放射線を放出させて、第一範囲とは異なる第二範囲の放射線量を適用することを含む、パスの第二セットを行うこと、
   を含む、上記方法。
2. 前記第一範囲の線量および第二範囲の線量が、パスの第一セットで印刷されたインクの硬化効果をパスの第二セットで印刷されたインクの硬化効果とは異なるようにするものである、請求項１に記載の方法。
3. 第一の線量および第二の線量が、パスの第一セットで印刷されたインクの表面仕上げをパスの第二セットで印刷されたインクとは異なるようにするものである、請求項１または請求項２に記載の方法。
4. 第一セットおよび／または第二セットが、インクの堆積を含む複数のパスを含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. パスの第一セットおよびパスの第二セットの一方がインクの部分硬化を実行し、他方が実質的に完全なインクの硬化を実行する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. パスの第一セットおよびパスの第二セットのうち一方の放出された放射線の線量が、他方のパスのセットの放出された放射線の線量の約２０％未満または約１０％未満であり、好ましくは約５％である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. パスの第一セットが、基板の第一の領域上でインクの印刷を実行し、パスの第二セットが、第一の領域とは異なる基板の第二の領域上でインクの印刷を実行する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
8. パスの第一セットと第二セットとの間にパスの中間セットをさらに含み、ここで該パスの中間セットは、１またはそれより多くのインク堆積パス、および／または、１またはそれより多くの放射線源から放射線を放出させることを含むパスを含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法、。
9. パスの第一セットが、部分的なインクの硬化を実行するために、比較的低い線量の放射線を放出させることを含み、パスの第二セットが、実質的に完全なインクの硬化を実行するために、比較的高い線量の放射線を放出させることを含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
10. 中間パスをさらに含み、ここで該中間パスは、部分的に硬化したインクを含む領域上および部分的に硬化したインクを含まない領域上へのインクの堆積、および、部分的に硬化したインクを含む領域上および部分的に硬化したインクを含まない領域上に放射線を放出させて実質的に完全なインクの硬化を実行することを含む、請求項９に記載の方法。
11. パスの第二セットのインクが、パスの第一セットで堆積したインク上に印刷される、請求項９または請求項１０に記載の方法。
12. 第一のおよび／または第二のパスのセットのインクが、実質的に透明または半透明インクまたはワニスを含む、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 前記プリンターが、実質的に印刷される基板の全幅に伸長するプリントヘッドを含む、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
14. 硬化性印刷材料と放射線源を有するインクジェットプリンターとを用いた複数のパスで、基板の印刷における表面仕上げを制御する方法であって、該方法は、以下の工程：
    基板上にインクを堆積させ、堆積したインクに向かって放射線源から放射線を放出させて、第一の表面仕上げを有する印刷された表面を生産することを含む、パスの第一セットを行うこと、
    続いて、基板上にインクを堆積させ、堆積したインクに向かって放射線源から放射線を放出させて、第一とは異なる第二の表面仕上げを有する印刷された表面を生産することを含む、パスの第二セットを行うこと、
    を含む、上記方法。
15. 一方の表面仕上げが、他方の表面仕上げよりも光沢が強いものである、請求項１４に記載の方法。
16. 印刷画像が、比較的多量のインクが堆積される重い印刷領域と、さらに比較的少量のインクが堆積される軽い印刷領域とを含み、前記方法は：
    基板上にインクを堆積させて画像を形成することを含み、ここで堆積したインクは、画像を印刷するのに必要な量のインクと、さらに追加量のインクとを含み、ここで追加量のインクは印刷画像の軽い領域に堆積される、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の方法。
17. 硬化性印刷材料と放射線源を含むインクジェットプリンターとを用いて複数のパスで基板に画像を印刷する方法であって、ここで印刷画像は、比較的多量のインクが堆積される重い印刷領域と、さらに比較的少量のインクが堆積される軽い印刷領域とを含み、該方法は：
    基板上にインクを堆積させて画像を形成することを含み、ここで堆積したインクは、画像を印刷するのに必要な量のインクと、さらに追加量のインクとを含み、ここで追加量のインクは印刷画像の軽い領域に堆積される、上記方法。
18. 前記追加のインクが、基板に類似した色を有するか、または、半透明もしくは透明である、請求項１６または請求項１７に記載の方法。
19. 前記追加のインクが、画像のインクと同じパスで印刷される、請求項１６〜１８のいずれか一項に記載の方法。
20. 請求項１〜１９のいずれか一項に記載の方法を行うための装置。
21. 請求項１〜１９のいずれか一項に記載の方法によって印刷されたプリント基板。
22. 添付の図面の１またはそれより多くを参照しながら実質的に明細書で説明された方法または装置。

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