JP2019199061A - 金属調光沢を呈する印刷物の製造方法、金属調光沢を呈する印刷物、及びインクジェットプリンタ - Google Patents

金属調光沢を呈する印刷物の製造方法、金属調光沢を呈する印刷物、及びインクジェットプリンタ Download PDF

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Abstract

【課題】優れた金属調光沢を呈する印刷物を製造する。【解決手段】金属調光沢を呈する印刷物の製造方法は、放射線又は熱からなる外部刺激により膜を形成する外部刺激膜形成樹脂と、金属を含有する鱗片状粒子とを含むインク組成物をインクジェット方式により液滴の形で基材上に塗布する塗布工程と、所定の待機時間を置くことで、鱗片状粒子を液滴の表面に近づけて当該表面と実質的に平行に配向させる待機工程と、金属調の光沢を呈する金属調光沢層を形成するために、待機工程を経た後のインク組成物に外部刺激を与えて膜を形成する膜形成工程と、を備える。【選択図】図8

Description

本発明は、金属調光沢を呈する印刷物の製造方法、金属調光沢を呈する印刷物、及びインクジェットプリンタに関する。
従来、紫外線硬化型メタリックインクを用いて、金属光沢を呈する印刷物を製造する場合、メタリックインクを媒体に塗布して、メタリックインクにより形成される膜の膜厚がメタリックインクに含まれる金属片の長辺の平均の長さ(1〜2μm)以下となった後に、当該膜に紫外線を照射して膜を硬化させることが行われていた(特許文献1)。
特許第5447043号公報
しかし、特許文献1に記載の印刷法では、メタリックインクの組成に応じて単一の光沢しか得られず、特に、メタリックインクにより形成される膜の膜厚が薄くなったとき(表面がある程度平滑化したとき)に当該膜を硬化させるので、ざらついた質感(見え方)の金属調光沢を呈する印刷物を得ることができない。また、当該印刷物は、膜の表面の凹凸が残り、鏡面のような金属調光沢を得ることも難しい。このように、特許文献1に記載の印刷法では、良好な金属調光沢(ざらついた金属調光沢、又は、鏡面のような金属調光沢)を得ることが難しい。
本発明は、良好な金属調光沢を得ることを目的とする。
本発明の第1の観点に係る金属調光沢を呈する印刷物の製造方法は、
放射線又は熱からなる外部刺激により膜を形成する外部刺激膜形成樹脂と、金属を含有する鱗片状粒子とを含むインク組成物をインクジェット方式により液滴の形で基材上に塗布する塗布工程と、
所定の待機時間を置くことで、前記鱗片状粒子を前記液滴の表面に近づけて当該表面と実質的に平行に配向させ、かつ、前記液滴を濡れ広がらせる待機工程と、
金属調の光沢を呈する金属調光沢層を形成するために、前記待機工程を経た後の前記インク組成物に前記外部刺激を与えて膜を形成する膜形成工程と、
を備る。
以上の構成によれば、容易に良好な金属調光沢を得ることができる。また、待機時間を制御することで、ざらついた質感の金属調光沢、及び、鏡面のような金属調光沢を容易に得ることができる。
前記塗布工程の前に、前記基材上に、少なくとも前記外部刺激膜形成樹脂と同じ樹脂により前記金属調光沢層の下地層を形成する工程をさらに備える、
ようにしてもよい。
以上の構成によれば、基材の材料によらず好適に金属光沢層を形成できる。
前記所定の待機時間が長いと、前記金属調光沢層の表面が滑らかに見え、前記所定の待機時間が短いと、前記金属調光沢層の表面がざらついて見え、
前記所定の待機時間を調整することで、前記金属調光沢層の見え方を制御する、
ようにしてもよい。
以上の構成によれば、金属調光沢の程度(ざらつきの程度、鏡面度など)を容易に制御できる。
前記所定の待機時間は、前記金属調光沢層の表面が、以下の物性の少なくとも1つを有するように設定される、ようにしてもよい。
a)Rspec値が10GU以上、又は、50GU以上、
b)Sa値が2μm以下、
c)DOI値が20%以上、
d)GLOSS値が100GU以上、
e)Sz値が4μm以下、
f)Vvc値が4ml/m以下、
g)塗膜高さが3μm以上で30μm以下。
以上の構成によれば、金属調光沢の程度を上述のパラメータで客観的に評価できるので、目視による金属調光沢の評価に頼っていた従来と比べて、品質管理をより精密に行うことができる。
前記所定の待機時間は、前記金属調光沢層の表面が、以下の物性の少なくとも1つを有するように設定される、ようにしてもよい。
a)logHAZE値が200以上で1400以下、又は、300以上で900以下、
b)Sdq値が0.7以上で2以下、
c)GLOSS値が15GU以上で100GU未満、
d)Sdr値が2以下、
e)Spc値が1000mm−1以上で2200mm−1以下、
f)Vvc値が1.5ml/m以上で5.8ml/m以下。
以上の構成によれば、金属調光沢の程度を上述のパラメータで客観的に評価できるので、目視による金属調光沢の評価に頼っていた従来と比べて、品質管理をより精密に行うことができる。
本発明の第2の観点に係る金属調光沢を呈する印刷物は、
基材と、
前記基材上に形成されている、金属を含有する鱗片状粒子を含有する金属調光沢層と、
を備え、
前記金属調光沢層中で、前記鱗片状粒子は前記金属調光沢層の表面と実質的に平行となるように配向されており、
前記金属調光沢層の表面は、DOI値が20%以上、且つ、Sa値が2μm以下である。
以上の構成によれば、鏡面のような優れた金属調光沢を呈する金属調光沢層を持つ印刷物が提供される。また、金属調光沢の程度を上述のパラメータで客観的に評価できるので、目視による金属調光沢の評価に頼っていた従来と比べて、品質管理をより精密に行うことができる。
前記金属調光沢層の表面は以下の物性の少なくとも1つをさらに有する、ようにしてもよい。
a)Rspec値が10GU以上、又は、50GU以上、
b)GLOSS値が100GU以上、
c)Sz値が4μm以下、
d)Vvc値が4ml/m以下、
e)塗膜高さが3μm以上で30μm以下。
以上の構成によれば、より優れた金属調光沢を得ることができる。また、金属調光沢の程度を上述のパラメータで客観的に評価できるので、目視による金属調光沢の評価に頼っていた従来と比べて、品質管理をより精密に行うことができる。
本発明の第3の観点に係る金属調光沢を呈する印刷物は、
基材と、
前記基材上に形成されている、金属を含有する鱗片状粒子を含有する金属調光沢層と、
を備え、
前記金属調光沢層は、複数の凸部を備え、
前記複数の凸部それぞれの中で、前記鱗片状粒子が当該凸部の表面と実質的に平行に配向されている。
以上の構成によれば、ざらついた質感(マットな質感)の金属調光沢を呈する光沢層を持つ印刷物が提供される。
前記金属調光沢層の表面は、logHAZE値が200以上で1400以下であり、且つ、Sdq値が0.7以上で2以下である、
ようにしてもよい。
以上の構成によれば、より好ましい質感の金属調光沢を得ることができる。また、金属調光沢の程度を上述のパラメータで客観的に評価できるので、目視による金属調光沢の評価に頼っていた従来と比べて、品質管理をより精密に行うことができる。
前記金属調光沢層の表面は以下の物性の少なくとも1つをさらに有する、ようにしてもよい。
a)logHAZE値が300以上で900以下、
b)GLOSS値が15GU以上で100GU未満、
c)Sdr値が2以下、
d)Spc値が1000mm−1以上で2200mm−1以下、
e)Vvc値が1.5ml/m以上で5.8ml/m以下。
以上の構成によれば、より好ましい質感の金属調光沢を得ることができる。また、金属調光沢の程度を上述のパラメータで客観的に評価できるので、目視による金属調光沢の評価に頼っていた従来と比べて、品質管理をより精密に行うことができる。
第2及び第3の観点に係る光沢を呈する印刷物では、
前記金属調光沢層が、放射線又は熱からなる外部刺激により膜を形成する外部刺激膜形成樹脂の硬化物を含む、
ようにしてもよい。
以上の構成によれば、容易に金属調光沢層を形成できる。
さらに、上述の場合、
前記金属調光沢層と、前記基材との間に、前記外部刺激膜形成樹脂と同種の樹脂の硬化物の平坦な層を含む、
ようにしてもよい。
以上の構成によれば、基材の材料によらず好適な金属調光沢層が得られる。
本発明の第4の観点に係るインクジェットプリンタは、
放射線又は熱からなる外部刺激により膜を形成する外部刺激膜形成樹脂と、金属を含む鱗片状粒子とを含むインク組成物を液滴の形で基材上に吐出するプリントヘッドと、
前記基材上に吐出された前記インク組成物に前記外部刺激を与えて当該インク組成物から金属調光沢層を形成する膜形成装置と、
前記プリントヘッド及び前記膜形成装置を駆動するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、
前記インク組成物が前記基材上に吐出されてから硬化するまで所定の待機時間をおくことで、前記基材上に吐出された前記インク組成物の液滴中の前記鱗片状粒子を当該液滴の表面に近づけて当該表面と実質的に平行に配向させ、
前記所定の待機時間の長さを変更することで、前記インク組成物の濡れ広がりを制御し、これにより、硬化後のインク組成物の見え方を変化させる。
以上の構成によれば、金属調光沢の程度(ざらつきの程度、鏡面度など)を容易に制御でき、良好な金属調光沢を容易に得ることができる。
前記プリントヘッドを前記膜形成装置とともに前記基材に対して相対的に主走査方向及び副走査方向に沿って移動させる移動機構をさらに備え、
前記膜形成装置は、前記外部刺激を出力する複数の外部刺激出力装置を含み、
前記コントローラは、前記複数の外部刺激出力装置、及び、前記移動機構をさらに制御し、
前記コントローラは、前記複数の外部刺激出力装置と前記プリントヘッドとを前記移動機構により前記副走査方向に移動させながら、当該プリントヘッドから前記インク組成物を吐出させ、
前記複数の外部刺激出力装置それぞれは、前記副走査方向に沿って並んでおり、前記副走査方向に沿って前記基材に対して相対的に移動する場合に、前記プリントヘッドから吐出された前記インク組成物の上を順次通過し、
前記コントローラは、前記プリントヘッドから吐出された前記インク組成物の上を順次通過する前記複数の外部刺激出力装置のうち、最初の方に通過させるが外部刺激を出力させない外部刺激出力装置の個数を制御することで、硬化前の前記インク組成物の濡れ広がりを制御する、
ようにしてもよい。
以上の構成によれば、消灯させる外部刺激付与装置の数を変更するという簡便な制御で、インク組成物の塗布から外部刺激の付与までの待機時間を制御できる。さらに、本インクジェットプリンタによれば、例えば、本発明の第1の観点に係る製造方法を、好適に実行することができる。
前記コントローラは、前記プリントヘッド及び前記膜形成装置を駆動し、前記インク組成物により、前記金属調光沢層の下地層を形成する、
ようにしてもよい。
以上の構成によれば、基材の材料によらず好適な金属調光沢層が得られる。
前記外部刺激膜形成樹脂から膜を形成させる外部刺激が前記インク組成物に達することを防ぐ筐体をさらに備える、
ようにしてもよい。
以上の構成によれば、インク組成物の液滴の塗布から外部刺激の付与までの待機時間の間、当該液滴の流動性を当該液滴が印刷面上で濡れ広がる程度に確実に維持できる。
前記インク組成物に含まれる溶媒を完全に又は部分的に蒸発させる乾燥装置をさらに備える、
ようにしてもよい。
以上の構成によれば、インク組成物が溶媒を有する場合、当該溶媒を蒸発させて、当該光沢インク組成物中の溶媒の量を、所望量以下まで、例えば、光沢インク組成物の硬化を阻害しない程度まで、減らすことができる。
本発明によれば、良好な金属調光沢を得ることができる。
本発明の第1の実施形態に係る製造方法の流れ図。 本発明の第1の実施形態に係る製造方法の各工程での基材上での光沢インク組成物の状態を示す断面模式図。 変形例3に係る蒸発工程での基材上での光沢インク組成物の状態を示す断面模式図。 本発明の第2及び第3の実施形態に係る印刷物を印刷面からみたときの模式図。 本発明の第4の実施形態に係るインクジェットプリンタの構成図。 本発明の第4の実施形態に係るインクジェットプリンタでの、プリントヘッドと膜形成部との配置を示す模式図(下方から見た図)。 本発明の第4の実施形態に係るインクジェットプリンタでの、プリントヘッドと膜形成部との配置を示す模式図(側方から見た図)。 待機時間を変えたときの光沢インク組成物の印刷層の表面の顕微鏡写真(倍率:150倍)。
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態に係る、金属調光沢を呈する印刷物の製造方法について説明する。本製造方法では、図1に示すように、下塗工程S1、塗布工程S2、待機工程S3、及び膜形成工程S4を主に行う。
(基材)
印刷対象である基材は、任意であり、例えば、基材の材料としては、ポリエチレンテレフタレート、塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、アクリル、ナイロン、ポリスチレン、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂、紙、ガラス、鉄、アルミニウム、ステンレス等の金属材料等が挙げられる。また、基材の形状は、平面状に限らず、従来の三次元インクジェットプリンタで印刷できる形状であれば任意の三次元形状でもよい。
印刷(後述の光沢インク組成物の塗布)を施す予定の基材の部分の表面(以下、印刷面)は、後述する光沢インク組成物が濡れ広がるよう、光沢インク組成物よりも大きな表面張力を有することが好ましい。しかし、本実施形態では、光沢インク組成物の濡れ広がりを促進する下塗層を下塗工程S1で形成するので、印刷面の表面張力も任意である。
印刷面がその上で光沢インク組成物が濡れ広がるのに十分大きな表面張力を有する場合、下塗工程S1を省略してもよい。
(インクジェットプリンタ)
下塗工程S1及び塗布工程S2では、後述の下塗り組成物及び光沢インク組成物を吐出できるプリントヘッドを有し、上述の基材に適合しているのであれば、任意の従来のインクジェットプリンタを、用いることができる。特に、後述の待機工程S3及び膜形成工程S4も合せて効率的に行えるため、後述する本発明の第4の実施形態に係るインクジェットプリンタを用いることが好ましい。
(下塗工程S1)
下塗工程S1では、例えば、インクジェットプリンタを用いて、印刷対象である基材に、下塗り組成物を塗布(吐出)し、定着させ、下塗層(下地層)を形成する。
基材の全面に下塗り組成物を塗布してもよいが、少なくとも後述の印刷面を覆うのであれば、任意の形状で下塗り組成物を基材に塗布できる。下地層と、後述の金属調光沢層とを、平面視(基材の表面の法線方向から見た場合)において同形状で一致させることで、下地層のはみ出しを防止してもよい(この方が見た目がよい)。
(下塗り組成物)
下塗り組成物は、塗布工程S2で塗布する光沢インク組成物に含まれる外部刺激膜形成樹脂(外部刺激により膜を形成する樹脂。詳しくは後述)を少なくとも含有するインクである。
また、下塗り組成物中で、外部刺激膜形成樹脂は、溶媒中に溶解又は分散されていてもよい。こうした溶媒としては、水、水性溶媒、有機溶媒などが好ましい。水性溶媒の具体的な例としては、例えば、多価アルコール類、多価アルコールアルキルエーテル類、多価アルコールアリールエーテル類、含窒素複素環化合物、アミド類、アミン類、含硫黄化合物類、プロピレンカーボネート、炭酸エチレン、トリメチロールプロパン、テトラメチル尿素及び尿素等が挙げられる。この内、多価アルコール類としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、1,3−ブタンジオール、3−メチル−1,3−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、グリセロール、1,2,6−ヘキサントリオール、1,2,4−ブタントリオール、1,2,3−ブタントリオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、ペトリオール、3−メトキシ−3−メチル−1−ブタンジオール等が挙げられる。多価アルコールアルキルエーテル類としては、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等が挙げられる。多価アルコールアリールエーテル類としては、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールイソブチルエーテル、トリエチレングリコールイソブチルエーテル、ジエチレングリコールイソプロピルエーテル等の多価アルコールアリールエーテル等が挙げられる。含窒素複素環化合物としては、2−ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドン、N−ヒドロキシエチル−2−ピロリドン、1,3−ジメチルイミイダゾリジノン、ε−カプロラクタム、γ−ブチロラクトン等が挙げられる。アミド類としては、ホルムアミド、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド等が挙げられる。アミン類としては、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モノエチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン等が挙げられる。含硫黄化合物類としては、ジメチルスルホキシド、スルホラン、チオジエタノール、チオジグリコール等が挙げられる。これら親水性溶媒の中でも、特にグリセリン、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、1,3−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、テトラエチレングリコール、1,6−ヘキサンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、ポリエチレングリコール、1,2,4−ブタントリオール、1,2,6−ヘキサントリオール、チオジグリコール、2−ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドン、N−ヒドロキシエシル−2−ピロリドン、及び、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノンがより好ましい。これらの親水性溶媒は溶解性に優れ、且つ、水分蒸発による噴射特性不良の防止に優れている。上述した溶剤は、単独又は2種類以上を組み合わせて使用することができる。また、有機溶媒としては、ケトン類、アルコール類、エーテル類、炭化水素類、グリコール類、グリコールエーテルアセテート類、グリコールエーテル類、エステル類、及び、ピロリドン類が挙げられる。この内、ケトン類としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、及び、2−ヘプタノン等が挙げられる。アルコール類としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、n−ヘキシルアルコール、イソヘプチルアルコール、2−エチルヘキシルアルコール、n−オクチルアルコール、3−メチル−3−メトキシブタノール、及び、3−メトキシブタノール等が挙げられる。エーテル類としては、例えば、セロソルブ及びブチルセロソルブ等が挙げられる。炭化水素類としては、例えば、トルエン、キシレン、テレピン油、リモネン、工業用揮発油、テトラヒドロナフタレン、及び、デカヒドロナフタレン等が挙げられる。グリコール類としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、チオジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、及び、トリプロピレングリコール等が挙げられる。グリコールエーテルアセテート類としては、例えば、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、及び、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート等が挙げられる。グリコールエーテル類としては、例えば、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、エチレングリコール−2−エチルヘキシルエーテル、エチレングリコールフェニルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールヘキシルエーテル、ジエチレングリコール−2−エチルヘキシルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールプロピルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、及び、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル等が挙げられる。エステル類としては、例えば、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオ−ルモノイソブチレート、トリエチレングリコールジ(2−エチルブチレート)、プロピレンカーボネート、乳酸エチル、乳酸ブチル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、二塩基酸エステルDBE、及び、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート等が挙げられる。ピロリドン類としては、例えば、N−メチル−2−ピロリドンが挙げられる。特に、水性溶媒及び有機溶媒は、乾燥が容易な揮発性溶媒であることが好ましい。
下塗り組成物として、塗布工程S2で塗布する光沢インク組成物自体を用いてもよいし、当該光沢インク組成物から金属を含有する鱗片状粒子を除いた組成を有していてもよい。
(下塗り組成物の定着)
基板上に塗布した下塗り組成物を定着させる手段は、膜形成工程S4で与える外部刺激を用いた膜形成(詳しくは後述)を用いることが好ましい。こうすると、追加の装置が必要ではないので経済的である。なお、下塗り組成物の材料に応じて、任意の定着法を採用してもよい。
(下塗工程S1のまとめ)
以上により、下塗工程S1では、基材上に、外部刺激硬化樹脂から主になる下塗層が形成される。一般的に、同一材質であれば、固体は液体よりも表面張力が大きい。従って、主に外部刺激硬化樹脂からなる下塗層(固体)の層上で、後述の塗布工程S2で塗布される、主に外部刺激硬化樹脂からなる光沢インク組成物(液体)の液滴は濡れ広がる。
(塗布工程S2)
塗布工程S2では、インクジェットプリンタを用いて、印刷対象である基材に、光沢インク組成物を所定の形状に塗布する。
(光沢インク組成物)
光沢インク組成物は、外部刺激により膜を形成するインク組成物であり、外部刺激により膜を形成する外部刺激膜形成樹脂と、アルミニウムの鱗片状粒子と、を含む。
光沢インク組成物において、外部刺激により膜を形成する原理は特に制限されないが、インク中に配合されている放射線硬化樹脂を放射線により硬化させて硬化膜を形成する膜形成系(以下、放射線膜形成系)、又は、加熱によりインク中の揮発成分を蒸発させることでインク中に配合されている樹脂を膜状とする膜形成系(以下、熱膜形成系)を用いることが好ましい。
放射線膜形成系を採用する場合、光沢インク組成物は、外部刺激膜形成樹脂として、放射線により硬化する放射線硬化樹脂(紫外線硬化樹脂、電子線硬化樹脂、可視光硬化樹脂、赤外線硬化樹脂など)を含有する。放射線硬化樹脂は、モノマー、オリゴマー、又はポリマーであってもよく、アクリレートラジカル重合性樹脂、エポキシカチオン重合性樹脂等の紫外線硬化樹脂が好ましく、特に、エポキシ変性アクリレート、ウレタン変性アクリレート、シリコーン変性アクリレート等が好ましい。
例えば、紫外線硬化系を採用する場合、放射線硬化樹脂として、紫外線の照射を受けることで重合するモノマー又はオリゴマー等の樹脂、特に、アクリレートが挙げられる。アクリレートとしては、インクジェット法で吐出するとの観点からは低粘度のものが好ましく、低粘度アクリルモノマー、アクリル系オリゴマー等が挙げられる。低粘度アクリルモノマーとしては、例えば、メトキシポリエチレングリコール(n=3又は9)アクリレート、フェノキシエチレングリコールアクリレート、フェノキシジエチレングリコールアクリレート、フェノキシヘキサエチレングリコールアクリレート、メトキシポリエチレングリコール(n=2、4又は9)メタアクリレート、3−クロロ−2−ヒドロキシプロピルメタアクリレート、β−カルボキシエチルアクリレート、アクリロイルモルフォリン、ダイアセトンアクリルアマイド、ビニルホルムアミド、N−ビニルピロリドン、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、2POネオペンチルグリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコール(n=4又は9)ジアクリレート、エチレングリコールジメタアクリレート、ナノエチレングリオールジアメタクリレート、ポリプロピレングリコール(n=2、4又は9)ジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、グリセリンジメタクリレート、グリセリンアクリレートメタクリレート、変性エポキシ化ポリエチレングリコールジアクリレート、アクリル酸−2−(2−ビニロキシエトキシ)エチル、エトキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、エトキシ化グリセリントリアクリレート(EO20モル)、又は、EO変性トリメチロールプロパントリアクリレート等が挙げられる。アクリル系オリゴマーとしては、例えば、ハイパーブランチ型ポリエステルアクリレート、ポリエステルアクリレート、ウレタンアクリレート、又はエポキシアクリレート等が挙げられる。
また、紫外線硬化系を採用する場合、光沢インク組成物は重合開始剤をさらに含むことが好ましい。重合開始剤は、紫外線が照射されることによって、重合性化合物の硬化を開始させることができる限り特に限定されない。重合開始剤としては、例えば、(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−ジフェニル−フォスフィンオキサイド、ビス(2,6−ジメトキシベンゾイル)−(2,4,4−トリメチルペンチル)−フォスフィンオキサイド、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド、エトキシ−フェニル−(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フォスフィンオキサイド等のアシルフォスフィンオキサイド系光重合開始剤、4,4’−ジアミノベンゾフェノン等のαアミノアルキルフェノン系開始剤、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、キサントン、フルオレノン、ベンズアルデヒド、フルオレン、アントラキノン、トリフェニルアミン、カルバゾール、3−メチルアセトフェノン、4−クロロベンゾフェノン、4,4’−ジメトキシベンゾフェノン、ミヒラーケトン、ベンゾインプロピルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンジルジメチルケタール、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、チオキサントン、ジエチルチオキサントン、2−イソプロピルチオキサントン、2−クロロチオキサントン、2−メチル−1−〔4−(メチルチオ)フェニル〕−2−モルホリノ−プロパン−1−オン、等が挙げられる。これらの開始剤は一種単独又は複数種を併用することができる。
また、光沢インク組成物は、放射線硬化樹脂、重合開始剤に加え、他の成分を含んでもよい。例えば、他の成分として、増感剤、着色剤(顔料、染料など)、ベアリング剤、防カビ剤等が挙げられる。
また、放射線硬化樹脂は、光沢インク組成物中で、溶媒中に溶解又は分散されていてもよい。放射線硬化樹脂が溶媒中に溶解又は分散されることで、粘度をインクジェット法による印刷に好ましい範囲とすることが容易となる。こうした溶媒としては、水、水性溶媒、有機溶媒などが好ましい。こうした溶媒の具体例としては、上述の下塗り組成物の項に記載した溶媒が挙げられる。特に、水性溶媒及び有機溶媒は、待機工程S3で実質的に蒸発しない非揮発性溶媒であることが好ましい。
熱膜形成系を採用する場合、光沢インク組成物は、アルミニウムの鱗片状粒子に加えて、溶媒と、当該溶媒中に溶解又は分散されている外部刺激膜形成樹脂を含む。外部刺激膜形成樹脂は、印刷面上の印刷された光沢インク組成物から溶媒が加熱により蒸発させられた後で、当該印刷面上に膜を形成する樹脂であれば任意である。
熱膜形成系を採用する場合、外部刺激膜形成樹脂として、例えば、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂が挙げられる。熱硬化樹脂としては、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、アルキッド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、シリコーン樹脂などが挙げられる。熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ABS樹脂、ポリアミド樹脂、フッ素樹脂などが挙げられる。また、熱膜形成系を採用する場合、外部刺激膜形成樹脂を樹脂エマルションの形態で配合してもよく、こうした樹脂としては、ロジン系樹脂、石油樹脂、テンペン系樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ケトン樹脂、その他の非水系樹脂が挙げられる。
熱膜形成系を採用する場合、揮発性溶媒は、膜形成工程S4で加熱されて蒸発するものであれば任意であり、特に、待機工程S3での自然蒸発量が非加熱状態での膜形成が生じない程度に少ないものであることが好ましい。
より具体的には、熱膜形成系インクとしては、例えば、ソルベントインク、ラテックスインク、水性インクなどが挙げられる。
ソルベントインクでは、溶媒として有機溶剤を用いる。有機溶剤の例としては、例えば、グリコールモノアセテート類、グリコール類、グリコールエーテル類、乳酸エステル類、及びγ−ブチロラクトン等が挙げられる。グリコールモノアセテート類としては、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテルエチレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート、エチレングリコールモノエチルエーテルプロピオネート、エチレングリコールモノブチルエーテルプロピオネート、ジエチレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルプロピオネート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルプロピオネート、プロピレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート、エチレングリコールモノメチルエーテルブチレート、エチレングリコールモノエチルエーテルブチレート、エチレングリコールモノブチルエーテルブチレート、ジエチレングリコールモノメチルエーテルブチレート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルブチレート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルブチレート、プロピレングリコールモノメチルエーテルブチレート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルブチレート等が挙げられる。グリコールジアセテート類としては、エチレングリコールジアセテート、ジエチレングリコールジアセテート、プロピレングリコールジアセテート、ジプロピレングリコールジアセテート、エチレングリコールアセテートプロピオネート、エチレングリコールアセテートブチレート、エチレングリコールプロピオネートブチレート、エチレングリコールジプロピオネート、エチレングリコールアセテートジブチレート、ジエチレングリコールアセテートプロピオネート、ジエチレングリコールアセテートブチレート、ジエチレングリコールプロピオネートブチレート、ジエチレングリコールジプロピオネート、ジエチレングリコールアセテートジブチレート、プロピレングリコールアセテートプロピオネート、プロピレングリコールアセテートブチレート、プロピレングリコールプロピオネートブチレート、プロピレングリコールジプロピオネート、プロピレングリコールアセテートジブチレート、ジプロピレングリコールアセテートプロピオネート、ジプロピレングリコールアセテートブチレート、ジプロピレングリコールプロピオネートブチレート、ジプロピレングリコールジプロピオネート、ジプロピレングリコールアセテートジブチレート等が挙げられる。グリコール類としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール等が挙げられる。グリコールエーテル類としては、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル等が挙げられる。乳酸エステル類としては、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸プロピル、乳酸ブチル等が挙げられる。光沢インク組成物に含まれる溶剤の量は、光沢インク組成物総量に対して60重量%以上、95重量%以下であることが好ましく、70重量%以上、95重量%以下がより好ましく、80重量%以上、95重量%以下であることがさらに好ましい。また光沢インク組成物は水を含まないことが好ましい。水を含まないことで顔料の分散の安定性を向上させたり、溶剤の加水分解を抑制したり、ヘッドの腐食を抑制したりすることができる。光沢インク組成物における水の含有量は、通常の吸湿量である0.5重量%以下であることがより好ましい。ソルベントインク系の場合、外部刺激膜形成樹脂としては、例えば、アクリル系樹脂、スチレン−アクリル系樹脂、スチレン−マレイン酸系樹脂、ロジン系樹脂、ロジンエステル系樹脂、エチレン−酢ビ系樹脂、石油樹脂、クマロンインデン系樹脂、テルペンフェノール系樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、エポキシ系樹脂、セルロース系樹脂、塩酢ビ系樹脂、キシレン樹脂、アルキッド樹脂、脂肪族炭化水素樹脂、ブチラール樹脂、マレイン酸樹脂、フマル酸樹脂等が挙げられる。これらは単一の種類のものを用いてもよく、複数種を混合して用いてもよい。
ラテックスインクは、バインダ樹脂である外部刺激膜形成樹脂が溶媒に分散、乳濁、又は懸濁しているインクを指す。溶媒の具体例としては水又は水と水溶性有機溶媒との混合物を含むものが挙げられる。ここで水溶性有機溶剤としては、グリセリン、トリメチロールプロパン、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、1,3−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、3−メチル−1,3−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、2−メチル−2、4−ヘキサンジオール、2−ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドン、N−ヒドロキシエチル−2−ピロリドン、テトラメチル尿素及び尿素が挙げられる。外部刺激膜形成樹脂が溶媒中に乳濁又は懸濁しているものである水性ラテックスインクの場合、外部刺激膜形成樹脂による水性エマルション又は水性サスペンションが形成されているともいえる。ラテックスインク系の場合、外部刺激膜形成樹脂としてのバインダ樹脂の例としては、水溶性のビニル系樹脂、アクリル系樹脂、アルキッド系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、シリコン系樹脂、フッ素系樹脂、エポキシ系樹脂、フェノキシ系樹脂、ポリオレフィン系樹脂等、及びこれらの変性樹脂等が挙げられる。この中でも、アクリル系樹脂、水溶性ポリウレタン系樹脂、水溶性ポリエステル系樹脂、水溶性アクリル系樹脂を用いることがより好ましく、アクリル系樹脂を用いることが特に好ましい。ラテックスインクに含まれるバインダ樹脂は1種単独で用いることも2種以上を併用することもできる。ラテックスインク系の場合、光沢インク組成物中の外部刺激膜形成樹脂の配合量は、使用する樹脂の種類等により任意に決定できるが、例えば、光沢インク組成物の全量に対して、1重量%以上であり、2重量%以上がより好ましく、また、20重量%以下であり、15重量%以下であることがより好ましい。さらに、ラテックスインク系の場合、光沢インク組成物は、外部刺激膜形成樹脂を分散、乳濁、又は懸濁させるための乳化剤を含んでいてもよい。加えて、ラテックスインクにおける溶媒は、分散、乳濁、又は懸濁している外部刺激膜形成樹脂の他に、溶媒に溶解している別の樹脂を含んでもよい。別の樹脂は溶媒に溶解しており、例えばインクの粘度調整をするものであり得る。また、乾燥によって水分が飛ぶと、乳濁又は懸濁している樹脂同士の結合により皮膜化する際に、当該別の樹脂が結着材として、乳濁又は懸濁している外部刺激膜形成樹脂同士をさらに強力に結合させる機能を有するものであってもよい。
水性インクでは、溶媒として、水又は水以外の親水性溶媒を用いるが、中でも水がより好ましい。取り扱いが容易であり、また、乾燥により除去し易いからである。水性インク系の場合、光沢インク組成物に含まれる溶剤の含有量は適宜選択でき、例えば、光沢インク組成物の全量に対して、50重量%以上がより好ましく、60重量%以上がさらに好ましく、また、90重量%以下がより好ましく、80重量%以下がさらに好ましい。水以外の親水性溶媒としては、水と水溶性有機溶剤を含むものが挙げられるが、水溶性有機溶剤としては、上記ラテックスインクで挙げた水溶性有機溶剤を用いることができる。さらに水性インク組成物には、必要に応じてその他の成分を加えることができる。その他の成分としては、例えば、希釈剤、粘度調整剤、表面張力調整剤等の添加剤が挙げられる。水性インク系の場合、外部刺激膜形成樹脂としては、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂から選ばれる少なくとも1種の樹脂を含み、当該樹脂が溶解しているか、又は、分散していることがより好ましい。樹脂の種類としては、例えば、水溶性のビニル系樹脂、アクリル系樹脂、アルキッド系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、シリコン系樹脂、フッ素系樹脂、エポキシ系樹脂、フェノキシ系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ナイロン(登録商標)、ビニロン、アセテート、ポリ乳酸等、及びこれらの変性樹脂等が挙げられる。この中でも、アクリル系樹脂、水溶性ポリウレタン系樹脂、水溶性ポリエステル系樹脂、水溶性アクリル系樹脂を用いることがより好ましい。水性インク系の場合、光沢インク組成物に含まれる樹脂の含有量は適宜選択でき、例えば、水性インク組成物の全量に対して、1重量%以上であることがより好ましく、2重量%以上がさらに好ましく、また、20重量%以下であることがより好ましく、10重量%以下であることがさらに好ましい。
アルミニウムの鱗片状粒子は、所定の角度から観察(平面視)した際の面積が、当該観察方向と直交する角度から観察した際の面積よりも大きい形状を有し、特に、投影面積が最大となる方向から観察(平面視)した際の面積S[μm]と、当該観察方向と直交する方向のうち観察した際の面積が最大となる方向から観察した際の面積S[μm]に対する比率(S/S)が、好ましくは2以上であり、より好ましくは5以上であり、特に好ましくは8以上である。この値としては、例えば無作為に抽出した10個の粒子について観察を行い、これらの粒子について算出される値の平均値を採用することができる。
鱗片状粒子は、平均粒子径が0.01μm〜2μmであることが好ましく、0.1μm〜1.5μmであることがより好ましい。また、鱗片状粒子は、平均厚みが10nm〜200nmであることが好ましく、20nm〜100nmであることがより好ましい。鱗片状粒子の平均粒子径及び平均厚みが上記範囲にあることで、塗膜の平滑性に優れ、金属光沢性に優れた画像を記録することができる。また、生産性良く顔料分散液を製造できると共に、インク組成物製造時における鱗片状粒子の不本意な変形を防止することもできる。
この平均粒子径は、粒子像分析装置により得られる鱗片状粒子の投影画像の面積から求めた円相当径の50%平均粒子径(R50)で表される。「円相当径」とは、粒子像分析装置を用いて得られる鱗片状粒子の投影画像の面積と同じ面積を持つ円と想定したときの当該円の直径である。例えば鱗片状粒子の投影画像が多角形である場合、その投影画像を円に変換して得られた当該円の直径を、その鱗片状粒子の円相当径という。
鱗片状粒子の投影画像の面積および円相当径は、粒子像分析装置を用いて測定することができる。このような粒子像分析装置としては、例えば、フロー式粒子像分析装置FPIA−2100、FPIA−3000、FPIA−3000S(以上、シスメックス株式会社製)等が挙げられる。なお、円相当径の平均粒子径は、個数基準の粒子径である。また、FPIA−3000または3000Sを用いる場合の測定方法としては、高倍率撮像ユニットを用い、HPF測定モードで測定する方法が一例として挙げられる。
なお、平均厚みとは、透過型電子顕微鏡(TEM)または走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて鱗片状粒子の側面画像を撮影し、10個の鱗片状粒子の厚みをそれぞれ求め、それらを平均したものである。透過型電子顕微鏡(TEM)としては、日本電子株式会社製の型式「JEM−2000EX」等が、走査型電子顕微鏡としては、株式会社日立ハイテクノロジーズ製の型式「S−4700」等がそれぞれ挙げられる。
アルミニウムの鱗片状粒子の含有量は、光沢インク組成物の全量(100重量%)に対して、0.1重量%以上10.0重量%以下とすることが好ましく、1.0重量%以上7.0重量%以下とすることがより好ましい。これにより、金属光沢性を向上できる場合がある。
また、アルミニウムの鱗片状粒子は、その腐食等を抑制するために、被覆膜によって被覆されていてもよい。このような被覆膜は、構造中にケイ素原子を有するアルコキシシラン(例えば、テトラエトキシシラン)や、ポリシラザン等を用いて形成される無機酸化物を含む膜、フッ素系化合物(例えば、フッ素系ホスホン酸、フッ素系カルボン酸、フッ素系スルホン酸、およびこれらの塩)を用いて得られる膜であることが好ましい。
被覆膜の作成方法については、特に限定されないが、例えば米国特許出願公開第2010/0256284号明細書、米国特許出願公開第2010/0256283号明細書等の記載を利用する事ができる。
また、アルミニウムの鱗片状粒子は、リーフィング剤により被覆されていてもよい。こうしたリーフィング剤としては、ステアリン酸、オレイン酸などが挙げられる。
(塗布工程S2のまとめ)
下塗層を介して印刷面上に塗布された直後の光沢インク組成物は、図2(A)に示すように、液滴形状である。
(待機工程S3)
待機工程S3では、塗布工程S2の直後から膜形成工程S4の直前までの間、所定の待機時間だけ、印刷面上に塗布された光沢インク組成物を流動性を保った状態に維持し放置する。
このため、待機工程S3中に、印刷面上に塗布された光沢インク組成物から膜を形成させる外部刺激を与えないことが好ましい。例えば、待機工程S3中、印刷面は、光沢インク組成物から膜を形成させる外部刺激の種類に応じて、光学的、電波的、又は熱的に遮蔽されていることが好ましい。例えば、待機工程S3中、印刷面は、暗室(光学的に遮蔽する場合)、電波暗室(電波的に遮蔽する場合)、又は断熱室(熱的に遮蔽する場合)に置かれることが好ましい。また、これらの遮蔽室はインクジェットプリンタに組み込まれていることが好ましい。
但し、待機工程S3中に、印刷面上の光沢インク組成物が流動性を維持できる範囲であれば、外部刺激が印刷面に付与されてもよい。例えば、待機工程S3中、印刷面は、蛍光照明又は室温(25℃)下に置かれてもよい。
このように、流動性を維持した状態で光沢インク組成物を印刷面上に放置すると、待機時間に応じて、以下の(1)及び(2)が起きると推測される。
(1)待機時間の比較的初期(又は、待機時間が比較的に短いとき)には、図2(B)に示すように、印刷面上で光沢インクインク組成物の液滴は濡れ広がりながらも比較的に球形を維持している。この液滴中で、アルミニウムの鱗片状粒子が、当該液滴の表面に近づき、当該表面に沿って当該表面と実質的に平行に配向する。これは、アルミニウムの鱗片状粒子が、リーフィングや浮力などにより、当該液滴の表面に集まる結果と推測される。また、印刷面上での光沢インク組成物の液滴の密度が高い場合でも、隣接する液滴同士は、互いに接するものの融合はせず、図8(B)に示すように、凹凸を有する層をなす。アルミニウムの鱗片状粒子は、前記の配向が速やかに行われるよう小さくする。
(2)待機時間の比較的後期(又は、待機時間が比較的に長いとき)には、前記の配向は終了した状態で、図2(C)に示すように、印刷面上で光沢インク組成物の液滴がさらに濡れ広がる。この過程で、当該液滴中の複数のアルミニウムの鱗片状粒子は、上述の(1)で形成された配向を維持しつつ、印刷面に垂直な方向に全体として圧縮される結果、濡れ広がった後の光沢インク組成物の表面付近で当該表面と実質的に平行に配向することとなる。また、印刷面上での光沢インク組成物の液滴の密度が十分であれば、こうして濡れ広がった液滴は隣接する液滴と融合し、最初は、図8(C)に示すような、凸部と平坦部とを有する層をなし、最終的に、図8(D)に示すような、概ね平坦な層となる。こうして印刷面上で概ね平坦な層となった光沢インク組成物では、図2(D)に示すように、アルミニウムの鱗片状粒子がより均一な状態で当該平坦な層の表面と実質的に平行に配向している。
まとめると、待機時間に応じて、まず、(1)印刷面上の光沢インク組成物の液滴中で、アルミニウムの鱗片状粒子が当該液滴の表面と実質的に平行に配向され(濡れ広がりも並行してある程度進む)、次に、(2)当該配向を維持しつつ印刷面上で光沢インク組成物の液滴が濡れ広がり、平坦な層が形成される。
(膜形成工程S4)
膜形成工程S4では、待機工程S3でアルミニウムの鱗片状粒子が表面に沿って配向した状態となっている印刷面上の光沢インク組成物に、外部刺激膜形成樹脂から膜を形成させる外部刺激を付与し膜を形成することで、硬化した光沢インク組成物からなる金属調光沢層を得る。これにより、金属調光沢層中では、図2(B)−(D)、及び図8(B)−(D)に示すような光沢インク組成物の形状とアルミニウムの鱗片状粒子の配向とが恒久的に維持されると推測される。
外部刺激を与える手段は、光沢インク組成物から膜を形成させることができるものであれば任意であり、任意の放射線照射装置(光沢インク組成物に放射線膜形成系を採用する場合。具体的には、紫外線照射装置(外部刺激膜形成樹脂が、紫外線硬化樹脂の場合)、電子線照射装置、可視光照射装置、赤外線照射装置など。)又は任意の加熱装置(光沢インク組成物に熱膜形成系を採用する場合。具体的には、ヒーター、輻射加熱器など。)を用いることができる。これらの装置はインクジェットプリンタに組み込まれていることが好ましい。
(まとめ)
図2(B)に示すように、光沢インク組成物の液滴が比較的に球形を維持している場合、又は、図8(B)に示すように、凹凸を有する光沢インク組成物の層が形成されている場合、金属調光沢層の表面は、ざらついてみえ、換言すれば、マットな質感を呈する。
図2(C)に示すように、光沢インク組成物の液滴が濡れ広がっている場合、及び、図8(C)に示すように、凸部と平坦部とを有する層が形成されている場合、金属調光沢層の表面は、上述の凹凸を有する層よりは平坦だが、依然として、ざらついてみえる。
一方、図2(D)及び図8(D)に示すように、概ね平坦な層が形成されている場合、金属調光沢層の表面は、目視においても滑らかに見え、鏡面となっている。
印刷面が広い場合、1回の塗布工程S2で印刷面の全域に光沢インク組成物を塗布しようとすると、時間が掛かるため、最初に塗布した光沢インク組成物の液滴が乾燥してしまい、待機工程S3に移る前に、当該液滴の流動性が損なわれてしまう虞がある。この場合、印刷面を、光沢インク組成物の液滴の乾燥が問題とならない程度の小領域に分割し、1回の塗布工程S2では、小領域のいずれかに光沢インク組成物を塗布することとし、各塗布工程S2毎に、待機工程S3から膜形成工程S4を繰り返すことが好ましい。
以上の製造方法によれば、待機工程S3での待機時間を変えることにより、異なる質感の光沢を呈する印刷物を製造することができる。
(第1の実施形態の効果)
従来、印刷により金属調光沢を印刷対象に付与する場合、当該光沢の質感はインクの組成を変更することによってしか変えることができなかった。しかし、以上示すように、第1の実施形態に係る金属調光沢を呈する印刷物の製造方法によれば、インクの組成を一定としつつも、インクの塗布から硬化までの間の待機時間を制御することにより、印刷物に付与する金属調光沢の質感を簡便に調節することができる。例えば、待機時間が長くするほど、金属調光沢層の表面をより滑らかに(又は鏡面に)でき、待機時間が短くするほど、金属調光沢層の表面をよりざらついた質感に(又はマットに)できる。さらに、下塗層を設けることで、基材の材料によらず、一定の方法で、同じような金属調光沢層を形成できる。また、アルミニウムの鱗片状粒子をインク組成物の液滴中で浮かせるので、金属調光沢層の表面近傍(裏面よりも表面に近い位置)にアルミニウムの鱗片状粒子が位置することで、金属調光沢層の見え方がより良くなる(金属調光沢層の裏面近傍にアルミニウムの鱗片状粒子が配置されると、金属調光沢層がアルミニウムの鱗片状粒子の見え方に悪影響を及ぼす)。なお、アルミニウムは、任意の金属に変更してもよい。
(変形例1)
第1の実施形態において、光沢インクの濡れ広がりを助ける下塗層を基材上に形成したが、この代わりに、光沢インク組成物の濡れ広がりを助けるような表面加工(プライマ処理等)を基材に施してもよい。例えば、印刷面に撥水性を改善するための処理を施し、処理後の印刷面上での光沢インク組成物の静的接触角が90°未満となるようにしてもよい。こうした表面加工は、未処理の印刷面上での光沢インク組成物の静的接触角が90°以上である場合、特に有利である。変形例1の以上の構成によれば、下塗工程S1を省略できる。
(変形例2)
インクジェットプリンタで塗布する光沢インク組成物の液滴のサイズが小さくなるほど、液滴は濡れ広がりづらくなり、当該サイズが大きくなるほど、液滴は濡れ広がりやすくなる。即ち、光沢インク組成物の液滴のサイズと、当該液滴の印刷面上での濡れ広がり速度とは、比例関係にある。従って、第1の実施形態において、塗布する光沢インク組成物の液滴のサイズに応じて、当該比例関係に基づき、待機時間を調節することが好ましい。
(変形例3)
第1の実施形態において、光沢インク組成物が過剰量の溶媒を含む場合、待機工程S3から膜形成工程S4の間に蒸発工程を行い、こうした光沢インク組成物中の溶媒の量が所望量以下となるまで(例えば、光沢インク組成物の硬化を阻害しない程度まで)当該溶媒を蒸発させてもよい。
溶媒を蒸発させる方法は任意であり、例えば、自然乾燥、風乾、加熱乾燥、放射線乾燥(紫外線乾燥、電子線乾燥など)を用いることができる。
次の膜形成工程S4で与える外部刺激を用いた乾燥法(即ち、放射線乾燥又は加熱乾燥)を用いることが好ましい。こうすると、追加の装置が必要ではないので経済的であり、また、蒸発工程と膜形成工程S4とを一体的に行えるため効率的である。
蒸発工程では、印刷面上の光沢インク組成物の液滴又は層の厚さが小さくなるものの、図3(A)から(C)に示すように、当該液滴又は層中の金属の鱗片状粒子の配置は当該液滴又は層の形状に対して相対的に維持される。そのため、印刷により金属調光沢層の厚みが変動しても、光沢の質や程度は維持される。
(第2の実施形態)
第2の実施形態に係る金属調光沢を呈する印刷物1について説明する。
本印刷物1は、図4に示すように、基材2と、当該基材2上に例えば「M」字形状に印刷された金属調光沢層3とを備えている。
第1の実施形態と同様に、基材2の材質及び形状は任意であり、また、基材2の表面には表面加工が施されていてもよい。
金属調光沢層3中では、任意の個体(好ましくは、第1の実施形態の光沢インク組成物の硬化物)中で、図2(D)に示すように、アルミニウムの鱗片状粒子が、金属調光沢層3の表面側に位置し、かつ、その主面(面積の大きな面)が基材の表面と実質的に平行となるように配向されている。これにより、金属調光沢層3は、鏡のような金属調光沢を呈する。
こうした金属調光沢層3の好ましい性状は、DOI値及びSa値により評価できる。
DOI値は、ASTM D5767に基づき測定したときの、写像性、即ち、測定表面に映る像がどれほど鮮明かを示す値である。この値は、例えば、コニカミノルタ社製のRHOPOINT−IQ又はBYKガードナー社製のマイクロヘイズプラスにより測定できる。この値は、100%が完全に歪みのない像を写す表面を示し、0%に近づくほど像が識別困難になることを示す。
Sa値は、ISO25178に基づき測定したときの、測定表面の平均面に対する測定表面上の各点の高さの差の絶対値の平均値である。この値が小さいほど、表面の凹凸が少なく平滑であるといえる。この値は、例えば、KEYENCE社製の形状解析レーザー顕微鏡により測定することができる。
上述の数値で評価した場合、金属調光沢層3の表面は、DOI値が20%以上、且つ、Sa値が2μm以下であることが好ましい。このような数値範囲を満たすのであれば、金属調光沢層3は上述の好ましい性状を有する。また、DOI値をより高く、及び/又は、Sa値をより低くすることで、金属調光沢層3の金属調光沢がより改善される。
(第2の実施形態の効果)
第2の実施形態によれば、金属調光沢層3中でのアルミニウムの鱗片状粒子の好適な配向により、金属調光沢層3は、金属調光沢を呈する。
また、第2の実施形態によれば、金属調光沢の程度をDOI値及びSa値により客観的に評価できるので、目視による金属調光沢の評価に頼っていた従来と比べて、品質管理をより精密に行うことができる。
(変形例4)
第2の実施形態では、金属調光沢層3の性状をDOI値及びSa値により評価したが、他のパラメータ、例えば、Rspec値、GLOSS値、Sz値、Vvc値、塗膜厚さを用いて評価することもできる。
Rspec値は、20°の入射角度で光を照射したときの、正反射方向(20°)±0.0991°のごく狭い角度範囲のピーク反射を測定した値である。この値は、例えば、コニカミノルタ社製のRHOPOINT−IQにより測定できる。この値が高いほど、正反射(鏡面反射)が生じているといえる。Rspec値は、10GU以上、特に、50GU以上であることが好ましい。
GLOSS値は、ASTM D523/ISO 2813に基づき20°の入射光角度で測定した光沢度である。この値は、例えば、コニカミノルタ社製のRHOPOINT−IQ又はBYKガードナー社製のマイクロヘイズプラスにより測定できる。この値が高いほど、測定表面の光沢はつやがあるといえ、この値が低いほど、測定表面の光沢はマットであるといえる。GLOSS値は100GU以上であることが好ましい。
Sz値は、ISO25178に基づき測定したときの、測定表面の最も高い点から最も低い点までの距離を表すパラメータである。この値が小さいほど、表面の凹凸の開きが小さく平滑であるといえる。この値は、例えば、KEYENCE社製の形状解析レーザー顕微鏡により測定することができる。Sz値は4μm以下であることが好ましい。
Vvc値は、ISO25178に基づき、コア部と突出山部を分離する負荷面積率を10%、コア部と突出谷部を分離する負荷面積率を80%として、測定したときの、測定表面に存在するコア部の空間の空隙容積を表すパラメータである。この値は、例えば、KEYENCE社製の形状解析レーザー顕微鏡により測定することができる。この値が大きいほど、表面に平滑な部分が多いといえる。Vvc値は4ml/m以下であることが好ましい。
従来、インクジェットプリンタにより金属調光沢層を形成する場合は、特許文献1に示されるように、基材上に塗布された光沢インクの液滴内でアルミニウムの鱗片状粒子の配向を制御し、金属調光沢を帯びた硬化液滴を複数並べることで金属調光沢層を得る。本発明では、第1の実施形態に係る製造方法において適当な待機時間を設けることで、光沢インク組成物の液滴を互いに融合させ一層とした上で、当該一層の中でアルミニウムの鱗片状粒子の配向を好適に制御できる。これにより、複数の硬化液滴からなる金属調光沢層ではなく、図8(D)に示すような、液滴同士が融合して形成された一層の金属調光沢層が得られる。Vvc値を上述の範囲とすれば、こうした一層の金属調光沢層が形成された部分が多くなるため、金属調光沢が増す。
塗膜高さは、測定表面の底面から上面までの高さを示す値である。この値は、例えば、KEYENCE社製の形状解析レーザー顕微鏡により測定することができる。塗膜厚さは3μm以上で30μm以下であることが好ましい。
従来、光沢層中でアルミニウムの鱗片状粒子を整列させるために、塗膜厚さはアルミニウムの鱗片状粒子の厚さと同程度であることが必要であったが、本発明では、塗膜厚さがアルミニウムの鱗片状粒子の厚さより厚くとも、第1の実施形態に係る製造方法において適当な待機時間を設けることで、金属調光沢層3中でアルミニウムの鱗片状粒子を整列させることができる。この場合、塗膜厚さを上述の範囲とすれば、金属調光沢層3中でアルミニウムの鱗片状粒子が複数層に渡って整列するため、金属調光沢が増す。
変形例4では、以上のパラメータを用いることにより、印刷物の金属調光沢の品質管理をこれまでより精密に行うことができる。
(変形例5)
第2の実施形態に係る印刷物又は変形例4に係る印刷物を得るために、第1の実施形態に係る印刷物の製造方法を用いることができる。この場合、実施例2並びにその表1及び2の結果から明らかなように、第2の実施形態及び変形例4で挙げたパラメータは、待機工程S3の待機時間を変動させることで、調節できる。
具体的には、当該待機時間は、金属調光沢層3の表面が、以下の物性の少なくとも1つを有するように設定されることが好ましい。
a)Rspec値が10GU以上、又は、50GU以上、
b)Sa値が2μm以下、
c)DOI値が20%以上、
d)GLOSS値が100GU以上、
e)Sz値が4μm以下、
f)Vvc値が4ml/m以下、
g)塗膜高さが3μm以上で30μm以下
(第3の実施形態)
第3の実施形態に係る金属調光沢を呈する印刷物について説明する。本印刷物は、第2の実施形態に係る金属調光沢を呈する印刷物と、金属調光沢層3の構成以外は同様である。以下では、金属調光沢層3の構成についてのみ説明する。
金属調光沢層3は、任意の個体(好ましくは、第1の実施形態の光沢インク組成物の硬化物)からなり、複数の凸部を備え、各凸部中では、図2(B)及び(C)に示すように、アルミニウムの鱗片状粒子がその面が当該凸部の表面と実質的に平行となるように配向されている。これにより、金属調光沢層3は、マットな金属調光沢を呈する。
こうした金属調光沢層3の好ましい性状は、logHAZE値及びSdq値により評価できる。
HAZE値は、ASTM E430/ISO 13803に基づいて20°の入射光角度で測定したときのヘイズ(単位:HAZE UNIT(HU))である。この値は、例えば、コニカミノルタ社製のRHOPOINT−IQ又はBYKガードナー社製のマイクロヘイズプラスにより測定できる。logHAZE値は、logHAZE=1285×log[(HAZE値/20)+1](但し、logは常用対数)により求められる。logHAZE値が高いほど、測定表面に映る反射像が曇っており、logHAZE値が低いほど、測定表面に映る反射像のコントラストが高いといえる。
Sdq値は、ISO25178に基づき測定したときの、測定表面の全ての点における傾斜の二乗平均平方根から算出されるパラメータである。この値が小さいほど、表面が平滑であるといえる。この値は、例えば、KEYENCE社製の形状解析レーザー顕微鏡により測定することができる。
上述の数値で評価した場合、金属調光沢層3の表面は、logHAZE値が200以上で1400以下(好ましくは、300以上で900以下)であり、且つ、Sdq値が0.7以上で2以下であることが好ましい。このような数値範囲を満たすのであれば、金属調光沢層3は上述の好ましい性状を有する。また、logHAZE値を上述の範囲でより低く、及び/又は、Sdq値をより低くすることで、金属調光沢層3の金属調光沢をより鏡面のような光沢に近づけることができる。また、反対に、logHAZE値を上述の範囲でより高く、及び/又は、Sdq値をより高くすることで、金属調光沢層3の金属調光沢をよりマットな質感に近づけることができる。
(第3の実施形態の効果)
第3の実施形態によれば、金属調光沢層3中でのアルミニウムの鱗片状粒子の好適な配向により、金属調光沢層3は、マットな金属調光沢を呈する。
また、第3の実施形態によれば、金属調光沢の程度をlogHAZE値及びSdq値により客観的に評価できるので、目視による金属調光沢の評価に頼っていた従来と比べて、品質管理をより精密に行うことができる。
(変形例6)
第3の実施形態では、金属調光沢層3の性状をlogHAZE値及びSdq値により評価したが、他のパラメータ、例えば、GLOSS値、Sdr値、Spc値、Vvc値を用いて評価することもできる。
GLOSS値の定義は変形例4と同様である。変形例6では、GLOSS値は15GU以上で100GU未満であることが好ましい。
Sdr値は、ISO25178に基づき測定したときの、測定表面の展開面積(表面積)が測定表面の面積に対してどれだけ増大しているかを表すパラメータである。この値が小さいほど、表面が平滑であるといえる。この値は、例えば、KEYENCE社製の形状解析レーザー顕微鏡により測定することができる。Sdr値は2以下であることが好ましい。
Spc値は、ISO25178に基づき測定したときの、測定表面の山頂点の主曲率の平均を表すパラメータである。この値が小さいほど、測定表面が他の物体と接触する点が丸みを帯びていることを示し、この値が大きいほど、測定表面が他の物体と接触する点が尖っていることを示す。この値は、例えば、KEYENCE社製の形状解析レーザー顕微鏡により測定することができる。Spc値は1000mm−1以上で2200mm−1以下であることが好ましい。
Vvc値の定義は変形例4と同様である。変形例5では、Vvc値は、1.5ml/m以上で5.8ml/m以下であることが好ましい。
変形例6では、以上のパラメータを用いることにより、印刷物の金属調光沢の品質管理をこれまでより精密に行うことができる。
(変形例7)
第3の実施形態に係る印刷物又は変形例6に係る印刷物を得るために、第1の実施形態に係る印刷物の製造方法を用いることができる。この場合、実施例2並びにその表1及び2の結果から明らかなように、第3の実施形態及び変形例6で挙げたパラメータは、待機工程S3の待機時間を変動させることで、調節できる。
具体的には、当該待機時間は、金属調光沢層3の表面が、以下の物性の少なくとも1つを有するように設定されることが好ましい。
a)logHAZE値が200以上で1400以下、又は、300以上で900以下、
b)Sdq値が0.7以上で2以下、
c)GLOSS値が15GU以上で100GU未満、
d)Sdr値が2以下、
e)Spc値が1000mm−1以上で2200mm−1以下、
f)Vvc値が1.5ml/m以上で5.8ml/m以下
(変形例8)
第2及び第3の実施形態並びに変形例4及び6に係る印刷物1において、基材2の印刷面への表面加工として、金属調光沢層3と同様の組成の平坦な層が形成されていてもよい。こうした印刷物1は、変形例1に係る製造方法により、経済的且つ効率的に製造できる。
(第4の実施形態)
本発明の第4の実施形態に係るインクジェットプリンタ10について説明する。インクジェットプリンタ10によれば、第1の実施形態に係る製造方法を好適に行い、図4に示すような、金属調光沢層3が基材2上に形成された印刷物1を製造することができる。
(インクジェットプリンタ10の構成)
インクジェットプリンタ10は、図5に示すように、搬送機構11と、インクタンク12と、インク供給機構13と、プリントヘッド14と、駆動機構15と、膜形成部16と、制御部(コントローラ)17と、を備える。
搬送機構11は、基材2を搬送する。搬送機構11は、ベルトコンベアから構成される。搬送機構11は、基材2が置かれるテーブル及びテーブルを駆動する駆動機構を備えるものであってもよい。
インクタンク12は、第1の実施形態で説明したのと同様な光沢インク組成物を貯蔵するインクカートリッジであり、インクジェットプリンタ10に取り付けられる。
インク供給機構13は、インクタンク12内の光沢インク組成物をプリントヘッド14に供給する機構である。インク供給機構13は、光沢インク組成物を貯留するサブタンクと、インクタンク12内の光沢インク組成物をサブタンクに供給する供給管と、サブタンクに貯留した光沢インク組成物を、プリントヘッド14を介して循環させる循環路を形成する循環管と、循環路における光沢インク組成物の循環を制御する弁と、当該弁を駆動する駆動装置と、を備える。
プリントヘッド14は、インク供給機構13から供給される光沢インク組成物をインクジェット方式で吐出し、基材2に塗布する。プリントヘッド14は、インク供給機構13の前記循環路を循環するインクを貯留する貯留室と、貯留室に貯留されている光沢インク組成物を押し出す圧電素子又はヒータと、押し出された光沢インク組成物を吐出するノズルと、を備える。なお、複数組の貯留室と、圧電素子又はヒータと、ノズルと、を後述の主走査方向に沿って並べて配置してもよい。これにより、主走査方向に沿って並ぶ複数の画素について同時に光沢インク組成物を吐出できる。
駆動機構15は、プリントヘッド14を基材2の搬送方向(主走査方向)に直交する方向に移動させる。駆動機構15は、プリントヘッド14を搭載するキャリッジ15aと、キャリッジ15aを主走査方向に直交する副走査方向に移動させる移動機構と、を備える。前記移動機構は、キャリッジ15aを副走査方向に移動可能に支持するガイドレール、キャリッジ15aを牽引する牽引索及び牽引索を巻き取る巻き取り機構(ガイドレールの両端部それぞれに一組ずつ配置される)を含んで構成される。
膜形成部16は、基材2に塗布された光沢インク組成物から膜を形成させる外部刺激を与える複数の外部刺激付与装置16aを含んで構成される。膜形成部16は、図6及び7に示すように、外部刺激付与装置16aがプリントヘッド14と副走査方向に並ぶように、上述のキャリッジ15a上に搭載されている。膜形成部16内で、複数の外部刺激付与装置16aは、図6及び7に示すように、主走査方向の並びを行、副走査方向の並びを列としたとき、m行n列(m、nは1以上の整数)で配置されている。これらの外部刺激付与装置16aは、少なくとも列ごとに独立して点灯・消灯を制御できるように構成されている。外部刺激付与装置16aは、第1の実施形態に記載の、任意の放射線照射装置(例えば、紫外線照射装置等であれば、LED等のランプ)又は任意の加熱装置(例えば、熱線を放射する素子等)を用いることができる。
制御部17は、搬送機構11(例えば、上記ベルトコンベア又は駆動機構)と、インク供給機構13(例えば、上記駆動装置)と、プリントヘッド14(例えば、上記圧電素子又はヒータ)と、駆動機構15(例えば、上記巻き取り機構)と、膜形成部16と、を制御し、基材2に金属調光沢層3を形成する光沢層形成処理を行う。
当該処理を行うため、制御部17は、プログラム、各種データを記憶する記憶装置(ハードディスク、フラッシュメモリ等)と、記憶装置に記憶されたプログラムを実行し、各種データを用いることで前記印刷処理を実際に実行するプロセッサ(CPU(Central Processing Unit)等)と、当該プロセッサのメインメモリと、各種インターフェースと、を含んで構成される。制御部17は、例えば、パーソナルコンピュータであってもよい。
(光沢層形成処理)
光沢層形成処理は、外部のホストコンピュータ等から金属調光沢層3を形成するための画像データ及び消灯させる外部刺激付与装置の列数Xが供給されたことを契機として開始される。前記画像データは、各画素毎の光沢インク組成物の吐出の有無のデータを含んでいる。
制御部17は、まず、搬送機構11を制御して基材2を印刷開始位置まで移動させる。
次に、制御部17は、駆動機構15を制御し、プリントヘッド14を基材2に対して相対的に一定の搬送速度で副走査方向に移動させる(図7参照)。この移動中、制御部17は、プリントヘッド14が備えるノズルが光沢インク組成物を吐出する画素の位置(画像データにより指定される)に到達したタイミングで、当該プリントヘッド14を制御し当該ノズルから光沢インク組成物を液滴の形(図7の液滴L)で吐出させる。また、この移動中、外部刺激付与装置の1列目からX列目までをオフ(外部刺激の付与無し。例えば、消灯)し、他の外部刺激付与装置をオン(外部刺激の付与有り。例えば、点灯)する。これにより、光沢インク組成物の塗布から外部刺激の付与までの待機時間(外部刺激を付与しない期間)を設けることができ、消灯する外部刺激付与装置の個数を制御することで、待機時間の長さ、つまり、金属調光沢の程度(ざらつき度合い、鏡面度等)を制御できる。以上により、金属調光沢層3の1行目が印刷される。
その後、制御部17は、搬送機構11を制御して基材2を主走査方向に1画素分だけ送る。その後、制御部17は、前記と同様に副走査方向にプリントヘッド14を移動させながらインクを吐出させ、金属調光沢層3の2行目を印刷する。制御部17は、このようなことを繰り返し、金属調光沢層3の各行を印刷する。各行の印刷により、金属調光沢層3全体が印刷される。このようにして、制御部17は、プリントヘッド14の基材2に対する相対的な移動(基材2側を移動させてもよい)、及び、光沢インク組成物の塗布から外部刺激の付与までの待機時間を制御し、所望の光沢程度を有する金属調光沢層3を印刷する。
プリントヘッド14に複数のノズルを設けてもよく、その場合には、制御部17は、当該ノズルの数の画素分だけ基材2を主走査方向に送る。
なお、上述の消灯させる外部刺激付与装置の列数Xは、所望の光沢程度、光沢インク組成物の吐出量、及び副走査方向への搬送速度に基づいて、求めることができる。
例えば、金属調光沢の程度と、特定のインク吐出量での待機時間とは、対応しているので、予め両者の対応表を作成しておけば、当該対応表に基づいて、所望する金属調光沢の程度に対応する待機時間が得られる。
変形例2で述べたように、液滴のサイズと濡れ広がりの速度は比例関係にあるので、上で求めた待機時間と光沢インク組成物の吐出量に応じて、この比例関係に基づいて、当該吐出量のもとで必要な待機時間が得られる。
この待機時間を副走査方向への搬送速度で割れば、当該待機時間に対応した外部刺激装置の列の長さが求められる。
最後に、外部刺激装置の列の長さを、外部刺激付与装置の1列当たりの長さで割ってやれば、消灯させる外部刺激付与装置の列数Xが得られる。
(第4の実施形態の効果)
第4の実施形態に係るインクジェットプリンタ10は、従来のインクジェットプリンタとは、膜形成部16の外部刺激付与装置16aが列ごとに制御できるように構成されている点が異なる。これにより、インクジェットプリンタ10では、消灯させる外部刺激付与装置16aの列数を変更するという簡便な制御で、光沢インク組成物の塗布から外部刺激の付与までの待機時間を、所望の光沢程度が得られるよう制御できる。このため、インクジェットプリンタ10によれば、第1の実施形態に係る製造方法を、好適に実行することができる。
(変形例9)
第1の実施形態等における下塗層も、インクジェットプリンタ10で形成してもよい。この場合、光沢層形成処理と同様の処理(インク組成物も同じものを使用する。なお、他の下塗層用のインク組成物を用意してもよい。)により下塗層を形成する。ただし、外部刺激付与装置16aは消灯させず、インク組成物をすぐに硬化させる。下塗層の上に金属調光沢層が形成され、下塗層は隠れるので、印刷物の見た目には影響しない。
(変形例10)
第4の実施形態では、消灯させる外部刺激付与装置の列数Xをユーザーが計算し、制御部17に入力するが、この代わりに、所望の光沢程度の指数を制御部17に入力し、制御部17が当該指数から列数X(つまり、液滴塗布から硬化までの待機時間)を求めるようにしてもよい。このように、制御部17は、液滴塗布から硬化までの待機時間を、消灯させる外部刺激付与装置の列数Xを変更することで、変更可能である。
(変形例11)
第4の実施形態において、インクジェットプリンタ10の各構成要素(特に、搬送機構11の基材2が載せられている部分)は、インクジェットプリンタ10の外からの、光沢インク組成物から膜を形成させる外部刺激の侵入を防ぐ筐体内に配置されていることが好ましい。例えば、光沢インク組成物に放射線膜形成系を採用する場合、当該系で用いる放射線(例えば、紫外線)を遮断する筐体(例えば、暗室)内にインクジェットプリンタ10を配置することが好ましい。また、例えば、光沢インク組成物に熱膜形成系を採用し、且つ、環境温度が光沢インク組成物中の揮発性溶媒を完全に揮発させてしまうほど高い場合、断熱筐体内にインクジェットプリンタ10を配置することが好ましい。これにより、光沢インク組成物の液滴の塗布から外部刺激の付与までの待機時間の間、当該液滴の流動性を当該液滴が印刷面上で濡れ広がる程度に確実に維持できる。
(変形例12)
溶媒を含む光沢インク組成物を用いる場合、第4の実施形態に係るインクジェットプリンタ10は、当該溶媒を完全に又は部分的に蒸発させるための乾燥装置をさらに備えることが好ましい。特に、この乾燥装置は、キャリッジ15a上で、プリントヘッド14と膜形成部16との間に、配置されていることが好ましい。これにより、光沢インク組成物中の溶媒を蒸発させて、当該光沢インク組成物中の溶媒の量を、所望量以下まで、例えば、光沢インク組成物の膜形成を阻害しない程度まで、減らすことができる。
(変形例13)
上述の実施形態及び変形例では、金属調光沢をもたらす材料として、アルミニウムの鱗片状粒子を用いているが、他の金属の鱗片状粒子を用いてもよい。例えば、銀、金、白金、ニッケル、クロム、錫、亜鉛、インジウム、チタン、および銅からなる群より選択される1種の金属またはこの群より選択される2種以上の合金などを用いることができる。
(変形例14)
上述の実施形態及び変形例では、光沢インク組成物を印刷面上に同じ形態(例えば、図2の(A)−(D)のいずれかの形態)で印刷する場合について説明したが、この代わりに、種々の形態が入り混じった混成形態で印刷してもよい。
例えば、光沢インク組成物である領域を短い待機時間で印刷した後に、その領域を光沢インク組成物で長い待機時間で印刷することで、光沢インク組成物からなる球形の硬化物(図2(A))と平坦な硬化物(図2(D))とが入り混じり、部分的に互いに結合している混成層を形成できる。
また、混成層中の球形の硬化物と平坦化硬化物との割合は、短い待機時間で印刷される単位面積当たりの光沢インク組成物の量と、長い待機時間で印刷される単位面積あたり光沢インク組成物の量とを制御することで容易に調節できる。例えば、第4の実施形態のインクジェットプリンタ10を用いて、パス数を8回として光沢インク組成物を印刷する場合、6パスを短い待機時間で、2パスを長い待機時間で印刷を行えば、混成層中の球形の硬化物:平坦化硬化物の比をおおむね3:1とすることができる。
以上に示すように、この変形例では、混成層での乱反射の程度を、当該層中に存在する各形状の硬化物の割合を変えることで、容易に制御できる。
(変形例15)
上述の実施形態及び変形例では、金属調光沢を制御するために、待機時間を制御したが、これに加えて、金属調光沢に影響を与えることが知られている別のパラメータを制御してもよい。例えば、光沢インク組成物を印刷する際のドット間の間隔を狭めると鏡面光沢に近づき又は鏡面光沢を呈するようになり、また、ドット間の間隔を広げると非鏡面金属光沢(ギラギラした光沢)を呈するようになる。なお、上述の実施形態及び変形例では、「膜」を印刷領域に広がる構成(例えば、ドット同士が接続された構成)として記載しているが、離間したドットの集合体も「膜」に含まれる。
(実施例)
(実施例1)
最初に、以下の組成を有する光沢インクを調整した。
・紫外線硬化樹脂(ミマキエンジニアリング社製,LH−100クリアインク)95質量部
・アルミニウム顔料 5質量部
光沢インクの調整では、まず、表面が平滑なポリエチレンテレフタレート製のフィルム(表面粗さRaが0.02μm以下)を用意した。
続いて、このフィルムの一方の面の全体にシリコーンオイルを塗布した。このシリコーンオイルを塗布した面側に、蒸着法を用いてアルミニウムで構成された膜(以下、単に「アルミニウム膜」ともいう。)を形成した。
続いて、アルミニウム膜が形成されたフィルムを、LH−100クリアインク(ミマキエンジニアリング社製)中に入れ、超音波を照射することにより、フィルムからアルミニウム膜を剥離・粉砕した。次に、これをホモジナイザーに投入し約8時間粉砕処理することにより、リン片状のアルミニウム粒子が分散された光沢インクを得た。この光沢インク中におけるアルミニウム粒子の濃度は5重量%であった。
次に、インクジェットプリンタ(ミマキエンジニアリング社製、フラットベットタイプ(型番UJF−7151plus))を用いて、600×900dpi、16パスの条件で、可撓性フィルム(東山フィルム社製、HK−31WF)上に、この光沢インクを、帯状に印刷した。各パスにおいて、可撓性フィルムは、プリンタヘッドにより光沢インクが塗布された部分から順次即座に、紫外線照射ユニットの下に紫外線照射ランプの列方向に沿って送られるが、当該部分に以下の照射条件1〜4のいずれかに従って紫外線照射ユニットから紫外線を照射した。なお、紫外線照射ユニットの列の番号は、可撓性フィルムが最初にその下に送られる列を1列目として、当該列方向に沿って順番につけたものである。
・照射条件1:全ての紫外線照射ランプを点灯している。インクジェットプリンタにおいて、プリンタヘッドと紫外線照射ユニットとは十分に近接しているので、光沢インクを可撓性フィルムに塗布してからそこに紫外線を照射するまでの待機時間(以下、単に待機時間と呼ぶ)は、実質的に0秒とみなせる。
・照射条件2:1列目、2列目の紫外線照射ランプは点灯しておらず、他の紫外線照射ランプは点灯している。この場合、条件1と比べて、待機時間は、9.49秒だけ増えている。
・照射条件3:1列目から3列目の紫外線照射ランプは点灯しておらず、他の紫外線照射ランプは点灯している。この場合、条件1と比べて、待機時間は、14.24秒だけ増えている。
・照射条件4:1列目から4列目の紫外線照射ランプは点灯しておらず、他の紫外線照射ランプは点灯している。この場合、条件1と比べて、待機時間は、19.00秒だけ増えている。
照射条件1〜4で紫外線を照射して可撓性フィルム上に塗布した光沢インクを硬化させて得られた印刷層1〜4の顕微鏡写真をそれぞれ図8(A)〜(D)に示す。
印刷層1は、図8(A)に示すように、凹凸に富む表面を有していた。この凹凸は、可撓性フィルムに塗布された光沢インクの液滴の形状をそのまま反映していると考えられる。印刷層1は、触感でも目視でもざらついた質感であり、光沢はみられなかった。
印刷層2は、図8(B)に示すように、凹凸に富む表面を有していた。この凹凸は、可撓性フィルムに塗布された光沢インクの液滴の形状を殆どそのまま反映していると考えられる。印刷層2は、ざらついた触感であったが、キラキラと輝いてみえた。
印刷層3は、図8(C)に示すように、凸部(暗部)と平坦部(明部)とを有する表面を有していた。これは、光沢インクを可撓性フィルムに塗布してからそこに紫外線を照射するまでの待機時間の間に、光沢インクの液滴が可撓性フィルム上で濡れ広がった結果と考えられる。印刷層3は、印刷層2と印刷層4との中間の手触りであり、キラキラと輝き、曇ってはいるものの周囲の像が映り込んでみえた。
印刷層4は、図8(D)に示すように、概ね平坦な表面を有していた。これは、前述の待機時間の間に、光沢インクの液滴が可撓性フィルム上で濡れ広がり、隣接する液滴同士が繋がった結果と考えられる。印刷層4は、つるつるとした手触りであり、鏡面のように周囲の像が映り込んでみえた。
以上の観察から、待機時間が増加するにつれて、印刷層1〜4の表面が次第に平滑化し、これにともない、金属調光沢の程度が増していくことがわかった。
また、印刷層1と印刷層2との結果を比較すると、光沢インクの液滴の形状が変化しない程度の待機時間でも、当該液滴内部でのアルミニウム顔料の配向が変化し、金属調光沢の程度が向上することがわかる。
(実施例2)
印刷層1〜4について、以下の各パラメータを測定した。
・印刷層の表面の粗さを示すパラメータ:Sa値、Sz値、Spc値、Sdq値、Sdr値、Vvv値、Vvc値
・印刷層の一般的物理特性を示すパラメータ:塗膜厚さ
・印刷層の表面の光沢を示すパラメータ:GLOSS値、HAZE値、LogHAZE値、DOI値、Rspec値、RIQ値、絶対反射率
Sa値、Sz値、Spc値、Sdq値、Sdr値、Vvv値、Vvc値、塗膜厚さは、KEYENCE社製の形状解析レーザー顕微鏡(型番VK−X200Series)により測定した。
GLOSS値、HAZE値、LogHAZE値、DOI値、Rspec値、RIQ値は、KONICA MINOLTA株式会社製、光沢度計アピアランスアナライザー(型番RHOPOINT−IQ)により、20°の入射光角度で、測定した。
絶対反射率は、日本分光社株式会社製、紫外可視近赤外分光光度計V−770により、60°の入射光角度で、測定した。
測定結果をまとめると、以下の表のようになる。
(実施例3)
画素密度(dpi)及びパス数を以下の表3に示す印刷条件A〜Eのいずれかに変更し、待機時間が表4に記載のようになるように搬送速度を調節した点を除けば、実施例1と同様に、可撓性フィルム上に光沢インクを帯状に印刷した。なお、印刷条件A−Eでは、最終的に形成される1ドット当たりのインク量が実施例1と同じになるように、各パスでの各ノズルからのインク吐出量は調節されている。例えば、パス数が1回の場合のノズル当たりの吐出量を基準とすると、パス数が8回の場合のノズル当たりの吐出量は1/8となる。
印刷条件A〜Eでは、その搬送速度が実施例1の搬送速度と異なるため、照射条件1〜4に従って紫外線照射ユニットを制御したときの待機時間も搬送速度に応じて変化する。印刷条件A〜Eと照射条件1〜4との組み合わせで印刷したときの待機時間をまとめると表4のようになる。
印刷条件A〜Eと照射条件1との組み合わせで印刷した印刷層は、実施例1の印刷層1と同様であり、光沢を示さなかった。
印刷条件A〜Eと照射条件2との組み合わせで印刷した印刷層は、実施例1の印刷層2と同様の金属調光沢を示した。
印刷条件A〜Eと照射条件3との組み合わせで印刷した印刷層は、実施例1の印刷層3と同様の金属調光沢を示した。
印刷条件A〜Eと照射条件4との組み合わせで印刷した印刷層は、実施例1の印刷層4と同様の金属調光沢を示した。
まとめると、印刷条件A〜Eと照射条件1〜4との組み合わせで印刷したときの各印刷層は、印刷条件によらず、照射条件に応じて、金属調光沢の程度が変化していた。
一般に、インクの液滴のサイズが小さくなるほど、その表面張力の影響が大きくなるため、当該液滴は印刷面上で濡れ広がりづらくなる。一方、本実施例では、この濡れ広がりづらさを相殺するように、光沢インクの液滴のサイズが小さくなるにつれて(即ち、ノズルあたりの吐出量が少なくなるにつれて)、待機時間は長く設定されている。
以上の結果から、光沢インクの濡れ広がりは、待機時間の長さを変えることのみでなく、一定の待機時間を設けた上で、プリンタヘッドから吐出される光沢インクの液滴のサイズを変えることによっても制御できることがわかった。
1 印刷物
2 基材
3 金属調光沢層
10 インクジェットプリンタ
11 搬送機構
12 インクタンク
13 インク供給機構
14 プリントヘッド
15 駆動機構
15a キャリッジ
16 膜形成部
16a 外部刺激付与装置
17 制御部

Claims (17)

  1. 放射線又は熱からなる外部刺激により膜を形成する外部刺激膜形成樹脂と、金属を含有する鱗片状粒子とを含むインク組成物をインクジェット方式により液滴の形で基材上に塗布する塗布工程と、
    所定の待機時間を置くことで、前記鱗片状粒子を前記液滴の表面に近づけて当該表面と実質的に平行に配向させ、かつ、前記液滴を濡れ広がらせる待機工程と、
    金属調の光沢を呈する金属調光沢層を形成するために、前記待機工程を経た後の前記インク組成物に前記外部刺激を与えて膜を形成する膜形成工程と、
    を備える、金属調光沢を呈する印刷物の製造方法。
  2. 前記塗布工程の前に、前記基材上に、少なくとも前記外部刺激膜形成樹脂と同じ樹脂により前記金属調光沢層の下地層を形成する工程をさらに備える、請求項1に記載の製造方法。
  3. 前記所定の待機時間が長いと、前記金属調光沢層の表面が滑らかに見え、前記所定の待機時間が短いと、前記金属調光沢層の表面がざらついて見え、
    前記所定の待機時間を調整することで、前記金属調光沢層の見え方を制御する、
    請求項1又は2に記載の製造方法。
  4. 前記所定の待機時間は、前記金属調光沢層の表面が、以下の物性の少なくとも1つを有するように設定される、請求項1から3のいずれか1項に記載の製造方法。
    a)Rspec値が10GU以上、又は、50GU以上、
    b)Sa値が2μm以下、
    c)DOI値が20%以上、
    d)GLOSS値が100GU以上、
    e)Sz値が4μm以下、
    f)Vvc値が4ml/m以下、
    g)塗膜高さが3μm以上で30μm以下。
  5. 前記所定の待機時間は、前記金属調光沢層の表面が、以下の物性の少なくとも1つを有するように設定される、請求項1から3のいずれか1項に記載の製造方法。
    a)logHAZE値が200以上で1400以下、又は、300以上で900以下、
    b)Sdq値が0.7以上で2以下、
    c)GLOSS値が15GU以上で100GU未満、
    d)Sdr値が2以下、
    e)Spc値が1000mm−1以上で2200mm−1以下、
    f)Vvc値が1.5ml/m以上で5.8ml/m以下。
  6. 基材と、
    前記基材上に形成されている、金属を含有する鱗片状粒子を含有する金属調光沢層と、
    を備え、
    前記金属調光沢層中で、前記鱗片状粒子は前記金属調光沢層の表面と実質的に平行となるように配向されており、
    前記金属調光沢層の表面は、DOI値が20%以上、且つ、Sa値が2μm以下である、
    金属調光沢を呈する印刷物。
  7. 前記金属調光沢層の表面は以下の物性の少なくとも1つをさらに有する、請求項6に記載の印刷物。
    a)Rspec値が10GU以上、又は、50GU以上、
    b)GLOSS値が100GU以上、
    c)Sz値が4μm以下、
    d)Vvc値が4ml/m以下、
    e)塗膜高さが3μm以上で30μm以下。
  8. 基材と、
    前記基材上に形成されている、金属を含有する鱗片状粒子を含有する金属調光沢層と、
    を備え、
    前記金属調光沢層は、複数の凸部を備え、
    前記複数の凸部それぞれの中で、前記鱗片状粒子が当該凸部の表面と実質的に平行に配向されている、
    金属調光沢を呈する印刷物。
  9. 前記金属調光沢層の表面は、logHAZE値が200以上で1400以下であり、且つ、Sdq値が0.7以上で2以下である、請求項8に記載の印刷物。
  10. 前記金属調光沢層の表面は以下の物性の少なくとも1つをさらに有する、請求項9に記載の印刷物。
    a)logHAZE値が300以上で900以下、
    b)GLOSS値が15GU以上で100GU未満、
    c)Sdr値が2以下、
    d)Spc値が1000mm−1以上で2200mm−1以下、
    e)Vvc値が1.5ml/m以上で5.8ml/m以下。
  11. 前記金属調光沢層が、放射線又は熱からなる外部刺激により膜を形成する外部刺激膜形成樹脂の硬化物を含む、請求項6から10のいずれか1項に記載の印刷物。
  12. 前記金属調光沢層と、前記基材との間に、前記外部刺激膜形成樹脂と同種の樹脂の硬化物の平坦な層を含む、請求項11に記載の印刷物。
  13. 放射線又は熱からなる外部刺激により膜を形成する外部刺激膜形成樹脂と、金属を含む鱗片状粒子とを含むインク組成物を液滴の形で基材上に吐出するプリントヘッドと、
    前記基材上に吐出された前記インク組成物に前記外部刺激を与えて当該インク組成物から金属調光沢層を形成する膜形成装置と、
    前記プリントヘッド及び前記膜形成装置を駆動するコントローラと、を備え、
    前記コントローラは、
    前記インク組成物が前記基材上に吐出されてから硬化するまで所定の待機時間をおくことで、前記基材上に吐出された前記インク組成物の液滴中の前記鱗片状粒子を当該液滴の表面に近づけて当該表面と実質的に平行に配向させ、
    前記所定の待機時間の長さを変更することで、前記インク組成物の濡れ広がりを制御し、これにより、硬化後のインク組成物の見え方を変化させる、
    インクジェットプリンタ。
  14. 前記プリントヘッドを前記膜形成装置とともに前記基材に対して相対的に主走査方向及び副走査方向に沿って移動させる移動機構をさらに備え、
    前記膜形成装置は、前記外部刺激を出力する複数の外部刺激出力装置を含み、
    前記コントローラは、前記複数の外部刺激出力装置、及び、前記移動機構をさらに制御し、
    前記コントローラは、前記複数の外部刺激出力装置と前記プリントヘッドとを前記移動機構により前記副走査方向に移動させながら、当該プリントヘッドから前記インク組成物を吐出させ、
    前記複数の外部刺激出力装置それぞれは、前記副走査方向に沿って並んでおり、前記副走査方向に沿って前記基材に対して相対的に移動する場合に、前記プリントヘッドから吐出された前記インク組成物の上を順次通過し、
    前記コントローラは、前記プリントヘッドから吐出された前記インク組成物の上を順次通過する前記複数の外部刺激出力装置のうち、最初の方に通過させるが外部刺激を出力させない外部刺激出力装置の個数を制御することで、硬化前の前記インク組成物の濡れ広がりを制御する、
    請求項13に記載のインクジェットプリンタ。
  15. 前記コントローラは、前記プリントヘッド及び前記膜形成装置を駆動し、前記インク組成物により、前記金属調光沢層の下地層を形成する、請求項13又は14に記載のインクジェットプリンタ。
  16. 前記外部刺激膜形成樹脂から膜を形成させる外部刺激が前記インク組成物に達することを防ぐ筐体をさらに備える、請求項13から15のいずれか1項に記載のインクジェットプリンタ。
  17. 前記インク組成物に含まれる溶媒を完全に又は部分的に蒸発させる乾燥装置をさらに備える、請求項13から16のいずれか1項に記載のインクジェットプリンタ。
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