JP2022086606A - Flying object generation device, image formation device, solid molding manufacturing apparatus, flying object generation method, and substrate for light absorption material flying - Google Patents

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淳 青戸
Atsushi Aoto
浩之 須原
Hiroyuki Suhara
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Abstract

To provide a flying object generation device that allows a light absorption material to fly and adhere to a target body with suppressed scattering.SOLUTION: A flying object generation device is assembled with a substrate having a light absorption material arranged on at least a part of its surface; and light absorption material flying means for applying a laser beam to the substrate from a surface side opposed to the surface where the light absorption material is arranged, thereby making the light absorption material fly in the irradiation direction of the laser beam, wherein the arithmetic average roughness Ra of the light absorption material arranged on the surface of the substrate is lower than or equal to 0.3 μm.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、飛翔体発生装置、画像形成装置、立体造形物の製造装置、及び飛翔体発生方法、及び光吸収材飛翔用基材に関する。 The present invention relates to a flying object generator, an image forming apparatus, a three-dimensional model manufacturing apparatus, a flying object generating method, and a base material for flying a light absorber.

インクジェット方式などを用いた画像形成装置は、インク滴を所望の位置に飛翔させることができることから、近年では、立体的な造形を行う3Dプリンタ分野、印刷技術により電子部品を形成するプリンテッドエレクトロニクス分野などにも応用が検討されている。 Image forming equipment using an inkjet method or the like can fly ink droplets to a desired position. Therefore, in recent years, the field of 3D printers for three-dimensional modeling and the field of printed electronics for forming electronic parts by printing technology. Applications are also being considered.

これらの分野においては、例えば、従来の画像形成装置で用いられているような低粘度のインクだけではなく、顔料の濃度が高いインクや導電体を含む導電性ペーストなどの粘度が高い材料を所望の位置に正確に飛翔させる必要がある。このため、高粘度の材料を飛翔させるための種々の技術が提案されている。
このような技術としては、レーザビームを用いてインクを飛翔させる技術が検討されており、例えば、光渦レーザビームを用いたレーザ誘起前方転写(Laser-Induced Forward Transfer:LIFT)法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。LIFT法は、例えば、基板上に配した転写対象材料の膜(層)を形成し、当該転写対象材料の膜にレーザビームを照射して転写対象材料を飛翔させ、当該転写対象材料の膜の対面に配置した基板の所望の位置に当該転写対象材料を配する方法である。
また、LIFT法については、例えば、樹脂成分と、粒子と、沸点が130℃より高い溶媒(反応性希釈剤)とを所定の割合で含み、貯蔵弾性率と損失弾性率とが所定の条件を満たすインクを用いることにより、迅速で再現性のある転写を行う技術が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
In these fields, for example, not only low-viscosity inks used in conventional image forming apparatus but also high-viscosity materials such as inks having a high pigment concentration and conductive pastes containing a conductor are desired. It is necessary to fly to the exact position of. Therefore, various techniques for flying high-viscosity materials have been proposed.
As such a technique, a technique of flying ink using a laser beam has been studied. For example, a laser-induced forward transfer (LIFT) method using an optical vortex laser beam has been proposed. (See, for example, Patent Document 1). In the LIFT method, for example, a film (layer) of the transfer target material arranged on the substrate is formed, the film of the transfer target material is irradiated with a laser beam to fly the transfer target material, and the film of the transfer target material is formed. This is a method of arranging the transfer target material at a desired position of the substrates arranged facing each other.
Further, in the LIFT method, for example, a resin component, particles, and a solvent having a boiling point higher than 130 ° C. (reactive diluent) are contained in a predetermined ratio, and the storage elastic modulus and the loss elastic modulus have predetermined conditions. A technique for performing rapid and reproducible transfer by using a filling ink has been proposed (see, for example, Patent Document 2).

本発明は、飛翔させた光吸収材の飛散を抑制して対象に付着させることができる飛翔体発生装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a flying object generator capable of suppressing scattering of a flying light absorber and adhering it to an object.

上記の課題を解決するための手段としての本発明の飛翔体発生装置は、光吸収材を表面の少なくとも一部に配した基材と、基材における、光吸収材が配された表面と対向する表面側から基材に対しレーザビームを照射することにより、レーザビームの照射方向に光吸収材を飛翔させる光吸収材飛翔手段とを有し、基材の表面に配した光吸収材の算術平均粗さRaが0.3μm以下である。 The projectile generator of the present invention as a means for solving the above-mentioned problems faces a base material having a light-absorbing material arranged on at least a part of the surface and the surface of the base material on which the light-absorbing material is arranged. It has a light absorber flying means for flying a light absorber in the irradiation direction of the laser beam by irradiating the base material with a laser beam from the surface side, and arithmetic of the light absorber arranged on the surface of the base material. The average roughness Ra is 0.3 μm or less.

本発明によると、飛翔させた光吸収材の飛散を抑制して対象に付着させることができる飛翔体発生装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a flying object generator capable of suppressing scattering of a flying light absorber and adhering it to an object.

図1Aは、光吸収材が被付着物に付着したときの液滴の一例を示す写真である。FIG. 1A is a photograph showing an example of droplets when the light absorber adheres to the adherend. 図1Bは、光吸収材が被付着物に付着したときの液滴の他の一例を示す写真である。FIG. 1B is a photograph showing another example of the droplet when the light absorber adheres to the adherend. 図1Cは、光吸収材が被付着物に付着したときの液滴の他の一例を示す写真である。FIG. 1C is a photograph showing another example of the droplet when the light absorber adheres to the adherend. 図1Dは、液滴直径と光吸収材の平均厚みとの関係の一例を示す図である。FIG. 1D is a diagram showing an example of the relationship between the droplet diameter and the average thickness of the light absorber. 図2Aは、光渦レーザビームにおける波面(等位相面)の一例を示す概略図である。FIG. 2A is a schematic view showing an example of a wavefront (equal phase plane) in an optical vortex laser beam. 図2Bは、光渦レーザビームにおける光強度分布の一例を示す図である。FIG. 2B is a diagram showing an example of the light intensity distribution in the optical vortex laser beam. 図2Cは、光渦レーザビームにおける位相分布の一例を示す図である。FIG. 2C is a diagram showing an example of the phase distribution in the optical vortex laser beam. 図3Aは、光渦レーザビームにおける干渉計測の結果の一例を示す図である。FIG. 3A is a diagram showing an example of the result of interference measurement in the optical vortex laser beam. 図3Bは、中心に光強度0の点を有するレーザビームにおける干渉計測の結果の一例を示す図である。FIG. 3B is a diagram showing an example of the result of interference measurement in a laser beam having a point of light intensity 0 in the center. 図4Aは、飛翔体発生方法の一例について説明するための概念図である。FIG. 4A is a conceptual diagram for explaining an example of a flying object generation method. 図4Bは、飛翔体発生方法の他の一例について説明するための概念図である。FIG. 4B is a conceptual diagram for explaining another example of the projectile generation method. 図4Cは、飛翔体発生方法の他の一例について説明するための概念図である。FIG. 4C is a conceptual diagram for explaining another example of the projectile generation method. 図4Dは、飛翔体発生方法の他の一例について説明するための概念図である。FIG. 4D is a conceptual diagram for explaining another example of the projectile generation method. 図5Aは、円環レーザビーム変換手段としてアキシコンレンズを用いた場合の一例を示す模式図である。FIG. 5A is a schematic diagram showing an example of a case where an axicon lens is used as the annular laser beam conversion means. 図5Bは、円環レーザビーム変換手段として図5Aにおける2枚目のアキシコンレンズと集光レンズを用いた場合の一例を示す模式図である。FIG. 5B is a schematic diagram showing an example of the case where the second axicon lens and the condenser lens in FIG. 5A are used as the annular laser beam conversion means. 図5Cは、円環レーザビーム変換手段として、図5Bにおいてアキシコンレンズを、回折光学素子(Diffractive Optical Element;DOE)に変更した場合の一例を示す模式図である。FIG. 5C is a schematic diagram showing an example of a case where the axicon lens in FIG. 5B is changed to a diffractive optical element (DOE) as a ring laser beam conversion means. 図5Dは、単レーザビームを図5CにおけるDOEに対して照射した場合の一例を示す斜視模式図である。FIG. 5D is a schematic perspective view showing an example of a case where a single laser beam is applied to the DOE in FIG. 5C. 図5Eは、図5Dにおいて、複数のレーザビームを一つのDOEに対して照射した場合の一例を示す斜視模式図である。FIG. 5E is a schematic perspective view showing an example of a case where a plurality of laser beams are irradiated to one DOE in FIG. 5D. 図5Fは、図5Cにおいて、DOEを液晶位相変換素子(SLM)に変更した場合の一例を示す模式図である。FIG. 5F is a schematic diagram showing an example of a case where the DOE is changed to a liquid crystal phase conversion element (SLM) in FIG. 5C. 図5Gは、液晶位相変換素子(SLM)として反射型液晶位相変換素子とプリズムミラーを組み合わせた場合の一例を示す模式図である。FIG. 5G is a schematic diagram showing an example of a case where a reflective liquid crystal phase conversion element and a prism mirror are combined as a liquid crystal phase conversion element (SLM). 図6Aは、レーザビーム強度分布の一例を示す模式図である。FIG. 6A is a schematic diagram showing an example of the laser beam intensity distribution. 図6Bは、図6Aにおけるレーザ照射方向と直交方向における面内レーザビーム強度分布の測定結果の一例を示す図である。FIG. 6B is a diagram showing an example of the measurement result of the in-plane laser beam intensity distribution in the direction orthogonal to the laser irradiation direction in FIG. 6A. 図6Cは、本発明におけるレーザビーム強度分布の他の一例を示す模式図である。FIG. 6C is a schematic diagram showing another example of the laser beam intensity distribution in the present invention. 図6Dは、図6Cにおけるレーザビーム照射方向と直交方向における面内レーザビーム強度分布の測定結果の一例を示す図である。FIG. 6D is a diagram showing an example of the measurement result of the in-plane laser beam intensity distribution in the direction orthogonal to the laser beam irradiation direction in FIG. 6C. 図7Aは、ラゲールガウスビームの指数Lと円錐波面の高さ指数Hとを重畳させたときの露光強度分布の一例を示す図である。FIG. 7A is a diagram showing an example of the exposure intensity distribution when the index L of the Laguerre Gaussian beam and the height index H of the conical wavefront are superimposed. 図7Bは、レーザビームの内径と飛翔体の大きさ(液滴径)の関係の一例を示す図である。FIG. 7B is a diagram showing an example of the relationship between the inner diameter of the laser beam and the size (droplet diameter) of the projectile. 図7Cは、照射エネルギーと飛翔体の大きさ(液滴径)の関係の一例を示す図である。FIG. 7C is a diagram showing an example of the relationship between the irradiation energy and the size (droplet diameter) of the projectile. 図8Aは、レーザビーム変倍手段の一例を示す図である。FIG. 8A is a diagram showing an example of a laser beam scaling means. 図8Bは、レーザビーム変倍手段の他の一例を示す図である。FIG. 8B is a diagram showing another example of the laser beam scaling means. 図9は、位相分布変換手段の一例を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing an example of the phase distribution conversion means. 図10Aは、飛翔体発生装置の一例を示す模式図である。FIG. 10A is a schematic diagram showing an example of a flying object generator. 図10Bは、飛翔体発生装置の他の一例を示す模式図である。FIG. 10B is a schematic diagram showing another example of the projectile generator. 図11は、本発明の画像形成装置の一例を示す模式図である。FIG. 11 is a schematic view showing an example of the image forming apparatus of the present invention. 図12は、本発明の立体造形物の製造装置の一例を示す模式図である。FIG. 12 is a schematic view showing an example of a three-dimensional model manufacturing apparatus of the present invention. 図13Aは、実施例9において飛翔させたインクが付着した被付着物の付着状態の一例を示す写真である。FIG. 13A is a photograph showing an example of the adhered state of the adherend to which the flying ink adhered in Example 9. 図13Bは、実施例4において飛翔させたインクが付着した被付着物の付着状態の一例を示す写真である。FIG. 13B is a photograph showing an example of the adhered state of the adherend to which the flying ink adhered in Example 4. 図13Cは、比較例1において飛翔させたインクが付着した被付着物の付着状態の一例を示す写真である。FIG. 13C is a photograph showing an example of the adhered state of the adherend to which the flying ink is adhered in Comparative Example 1.

(飛翔体発生装置及び飛翔体発生方法)
本発明の飛翔体発生装置は、光吸収材を表面の少なくとも一部に配した基材と、基材における、光吸収材が配された表面と対向する表面側から基材に対しレーザビームを照射することにより、レーザビームの照射方向に光吸収材を飛翔させる光吸収材飛翔手段とを有し、基材の表面に配した光吸収材の算術平均粗さRaが0.3μm以下であり、さらに必要に応じて、その他の手段を有する。
本発明の飛翔体発生方法は、光吸収材を表面の少なくとも一部に配した基材における、光吸収材が配された表面と対向する表面側から基材に対しレーザビームを照射することにより、レーザビームの照射方向に光吸収材を飛翔させる光吸収材飛翔工程を含み、基材の表面に配した光吸収材の算術平均粗さRaが0.3μm以下であり、さらに必要に応じて、その他の工程を含む。
(Flying object generator and flying object generating method)
In the projectile generator of the present invention, a laser beam is emitted from a base material having a light absorber arranged on at least a part of the surface and a surface side of the base material facing the surface on which the light absorber is arranged. It has a light absorber flying means for flying the light absorber in the irradiation direction of the laser beam by irradiating, and the arithmetic average roughness Ra of the light absorber arranged on the surface of the base material is 0.3 μm or less. , And if necessary, have other means.
The flying object generation method of the present invention is performed by irradiating a base material with a laser beam from the surface side facing the surface on which the light absorber is arranged in a base material having a light absorber arranged on at least a part of the surface. The arithmetic average roughness Ra of the light absorber arranged on the surface of the base material is 0.3 μm or less, including the light absorber flying step of flying the light absorber in the irradiation direction of the laser beam, and further, if necessary. , Including other steps.

本発明の飛翔体発生方法は、例えば、本発明の飛翔体発生装置を用いて好適に行うことができ、前記光吸収材飛翔工程は前記光吸収材飛翔手段により好適に行うことができ、前記その他の工程は前記その他の手段により好適に行うことができる。このため、以下では、本発明の飛翔体発生装置についての説明を通じて、本発明の飛翔体発生方法についても明らかにする。 The flying object generation method of the present invention can be suitably performed by using, for example, the flying object generator of the present invention, and the light absorber flying step can be suitably performed by the light absorber flying means. Other steps can be suitably performed by the above-mentioned other means. Therefore, in the following, the method for generating a flying object of the present invention will also be clarified through the description of the flying object generator of the present invention.

本発明の飛翔体発生装置は、従来技術では、飛翔させた光吸収材の飛散が多く発生してしまう場合があるという、本発明者らの知見に基づくものである。 The projectile generator of the present invention is based on the knowledge of the present inventors that, in the prior art, a large amount of scattered light absorbers may be generated.

従来のインクジェット方式などを用いた画像形成装置においては、粘度の高いインクを用いて印刷を行おうとする場合には、インクを吐出するノズルにおけるインクの目詰まりが生じ、安定してインクを吐出することが難しいという問題があった。さらに、従来のインクジェット方式の画像形成装置においては、インクの目詰まりを抑制するためには、例えば、インクの粘度の大きさに応じて、インクを吐出するノズルの径(ノズル径)を大きくする必要があるが、ノズル径を大きくすると、吐出されるインク滴の径が相対的に大きくなるため、解像度が低下してしまう場合があるという問題があった。
このため、従来のインクジェット方式の画像形成装置においては、粘度の大きいインクを用いることは、インクの吐出を安定して行うことができない場合や、解像度が低下してしまう場合があるという問題があり、実用することが難しかった。
In an image forming apparatus using a conventional inkjet method or the like, when printing is performed using highly viscous ink, the ink is clogged in the nozzle that ejects the ink, and the ink is ejected stably. There was a problem that it was difficult. Further, in the conventional inkjet type image forming apparatus, in order to suppress the clogging of the ink, for example, the diameter of the nozzle for ejecting the ink (nozzle diameter) is increased according to the magnitude of the viscosity of the ink. Although it is necessary, if the nozzle diameter is increased, the diameter of the ejected ink droplets becomes relatively large, so that there is a problem that the resolution may be lowered.
For this reason, in the conventional inkjet type image forming apparatus, using ink having a high viscosity has a problem that the ink may not be ejected stably or the resolution may be lowered. , It was difficult to put it to practical use.

上述したレーザ誘起前方転写(Laser-Induced Forward Transfer:LIFT)法により、光を吸収可能なインクを飛翔させる場合には、インクジェット方式を用いる場合と異なり、ノズルからインクを吐出する必要がないので、粘度の大きいインクであっても、インクを飛翔させることができる。
しかしながら、LIFT法(LIFT方式)によりインクを飛翔させて印刷等を行う場合には、インクを飛翔させる際にインクが飛散してしまう場合や、インクが被印刷物(対象物)に付着した際にインクが飛散してしまう場合があり、インクの付着位置を制御することが難しい場合があるという問題がある。
In the case of flying ink capable of absorbing light by the above-mentioned Laser-Induced Forward Transfer (LIFT) method, unlike the case of using the inkjet method, it is not necessary to eject the ink from the nozzle. Even if the ink has a high viscosity, the ink can be flown.
However, when printing or the like is performed by flying ink by the LIFT method (LIFT method), when the ink is scattered when the ink is blown or when the ink adheres to the object to be printed (object). There is a problem that the ink may be scattered and it may be difficult to control the adhesion position of the ink.

さらに、従来のLIFT法を用いて印刷等を行う場合に、印刷等の品質の低下を抑制するためには、一般に、インクが配されたドナー基材(基板)とインクが付着するレシーバ基材(基板)との間隙(ギャップ)を、数十マイクロメートル(μm)程度に保つ必要がある。従来のLIFT法を用いてインクを飛翔させる場合、例えば、ドナー基材(基板)とレシーバ基材(基板)とのギャップが100μm以上のときには、サテライト(吐出したインク滴から分離した小さな液滴)やスプレー(吐出したインク滴がスプレー状に飛散して付着すること)が発生することが報告されている(例えば、「L. Rapp, J. Ailuno, A. P. Alloncle and P. Delaporte, “Pulsed-laser printing of silver nanoparticles ink: control of morphological properties,” Opt. Express 19 (2011) 21563-74」参照)。 Further, when printing or the like is performed using the conventional LIFT method, in order to suppress deterioration of the quality of printing or the like, generally, a donor base material (base material) on which ink is arranged and a receiver base material to which ink adheres are generally used. It is necessary to keep the gap (gap) with (the substrate) at about several tens of micrometers (μm). When flying ink using the conventional LIFT method, for example, when the gap between the donor base material (base) and the receiver base material (board) is 100 μm or more, satellites (small droplets separated from the ejected ink droplets). And sprays (drops of ejected ink are scattered and adhered in the form of a spray) have been reported (for example, "L. Rapp, J. Ailuno, A. P. Alloncle and P. Delaporte," Pulsed-laser printing of sylver nanoparticles ink: control of morphological technologies, "Opt. Express 19 (2011) 21563-74").

ここで、LIFT法を用いた印刷法を産業用途で利用する際には、スループット(生産効率)を高めるために、ドナー基材(基板)とレシーバ基材(基板)とのギャップを長くすることが好ましく、例えば、スループットの観点ではギャップを500μm以上とすることが好ましい。さらに、LIFT法を用いてインクを飛翔させることにより、凹凸や曲面を有する印刷物を製造する場合や、立体造形物を製造する場合などにおいては、ドナー基材(基板)とレシーバ基材(基板)とのギャップを更に長くすることが好ましく、例えば、1,000μm以上とすることが好ましい。
しかしながら、上述したように、従来技術において、LIFT法によりインクを飛翔させる際のドナー基材(基板)とレシーバ基材(基板)とのギャップが長い場合(即ち、インクの飛翔距離が長い場合)には、インクが飛散して、サテライトやスプレーなどの印刷不良が生じるときがあった。
Here, when the printing method using the LIFT method is used for industrial applications, the gap between the donor base material (board) and the receiver base material (board) should be lengthened in order to increase the throughput (production efficiency). For example, from the viewpoint of throughput, it is preferable that the gap is 500 μm or more. Further, in the case of manufacturing a printed matter having irregularities or curved surfaces by flying ink using the LIFT method, or in the case of manufacturing a three-dimensional model, a donor base material (board) and a receiver base material (board) are used. It is preferable to further lengthen the gap with, for example, 1,000 μm or more.
However, as described above, in the prior art, when the gap between the donor base material (board) and the receiver base material (board) when flying ink by the LIFT method is long (that is, when the ink flying distance is long). In some cases, ink was scattered and printing defects such as satellites and sprays occurred.

また、従来技術では、高粘度でレベリングが悪い光吸収材を基材の表面に配した場合において、光吸収材の表面に凹凸が生じることがあった。この場合、光吸収材が配された側とは反対側の基材の表面にレーザビームを照射すると、レーザビームによる光吸収材への応力にばらつきが生じ、飛翔する際の飛翔体の挙動が乱れ、飛翔体が飛散してしまうことや、転写位置がばらついてしまうという問題があった。 Further, in the prior art, when a light absorber having a high viscosity and poor leveling is arranged on the surface of the base material, the surface of the light absorber may be uneven. In this case, when the surface of the base material on the side opposite to the side where the light absorber is arranged is irradiated with the laser beam, the stress on the light absorber by the laser beam varies, and the behavior of the flying object when flying occurs. There were problems that the flying object was disturbed, the flying object was scattered, and the transfer position was scattered.

そこで、本発明者らは、飛翔させた光吸収材(例えば、光を吸収可能なインク等)の飛散を抑制して対象に付着させることができる飛翔体発生装置等について鋭意検討を重ね、以下の知見を得た。
すなわち、本発明者らは、光吸収材を表面の少なくとも一部に配した基材における、光吸収材が配された表面と対向する表面側から基材に対しレーザビームを照射し、レーザビームの照射方向に光吸収材を飛翔させる方式において、基材の表面に配した光吸収材の算術平均粗さRaを0.3μm以下とすることによって、飛翔させた光吸収材の飛散を抑制して対象に付着させることができることを見出した。
Therefore, the present inventors have made extensive studies on a flying object generator or the like capable of suppressing the scattering of the flying light absorber (for example, ink capable of absorbing light) and adhering it to the target. I got the knowledge of.
That is, the present inventors irradiate the base material with a laser beam from the surface side facing the surface on which the light absorber is arranged in the base material in which the light absorber is arranged on at least a part of the surface, and the laser beam is emitted. In the method of flying the light-absorbing material in the irradiation direction of the above, the scattering of the flying light-absorbing material is suppressed by setting the arithmetic average roughness Ra of the light-absorbing material arranged on the surface of the base material to 0.3 μm or less. It was found that it can be attached to the subject.

本発明の飛翔体発生装置は、光を吸収可能な光吸収材を、光吸収材飛翔手段により飛翔させる。光吸収材飛翔手段の詳細については後述するが、光吸収材飛翔手段としては、例えば、上述したLIFT法(LIFT方式)で用いられるレーザビーム照射手段を用いることができる。レーザビーム照射手段が照射するレーザビームの種別としては、例えば、ガウシアンレーザビーム、光渦レーザビーム、円環レーザビーム、なども用いられる。また、これに限定されず必要に応じて適宜適正なプロファイルのものを選択することができる。 The flying object generator of the present invention causes a light-absorbing material capable of absorbing light to fly by a light-absorbing material flying means. The details of the light-absorbing material flying means will be described later, but as the light-absorbing material flying means, for example, the laser beam irradiation means used in the above-mentioned LIFT method (LIFT method) can be used. As a type of laser beam irradiated by the laser beam irradiating means, for example, a Gaussian laser beam, an optical vortex laser beam, an annular laser beam, or the like is also used. Further, the profile is not limited to this, and an appropriate profile can be appropriately selected as needed.

さらに、本発明の飛翔体発生装置においては、上述したように、安定して正確に、液滴形状(球に近い形状)で光吸収材を飛翔させることができるため、例えば、光吸収材が表面に配された基材(ドナー基板)と、光吸収材が付着する対象(例えば、レシーバ基板)との間隙(ギャップ)が長い場合であっても、飛翔させた光吸収材の飛散を抑制して対象に付着させることができる。言い換えると、本発明の飛翔体発生装置においては、光吸収材が飛翔する距離が、500μm以上である場合などの長い距離であっても、安定して正確に、液滴形状(球に近い形状)で光吸収材を飛翔させることができるため、飛翔させた光吸収材の飛散を抑制して対象に付着させることができ、インクの付着位置の精度を向上させることができる。このため、本発明の飛翔体発生装置は、例えば、産業用途で利用する際などにおけるスループット(生産効率)を向上させることができると共に、凹凸や曲面を有する印刷物の製造や立体造形物の製造に、好適に応用することができる。 Further, in the projectile generator of the present invention, as described above, the light absorber can be stably and accurately flown in the shape of droplets (shape close to a sphere). Therefore, for example, the light absorber can be used. Even when the gap between the base material (donor substrate) arranged on the surface and the object to which the light absorber adheres (for example, the receiver substrate) is long, the scattering of the flying light absorber is suppressed. Can be attached to the target. In other words, in the projectile generator of the present invention, even if the flight distance of the light absorber is a long distance such as 500 μm or more, the droplet shape (shape close to a sphere) is stable and accurate. ) Can cause the light absorber to fly, so that the scattered light absorber can be suppressed and adhered to the target, and the accuracy of the ink adhesion position can be improved. Therefore, the projectile generator of the present invention can improve the throughput (production efficiency) when used for industrial purposes, for example, and is also used for manufacturing printed matter having irregularities and curved surfaces and manufacturing of three-dimensional shaped objects. , Can be suitably applied.

以下では、本発明の飛翔体発生装置及び飛翔体発生方法における、光吸収材飛翔手段及び飛翔体発生工程や光吸収材の詳細について説明する。 Hereinafter, the details of the light-absorbing material flying means, the flying object generation process, and the light-absorbing material in the flying object generator and the flying object generating method of the present invention will be described.

<光吸収材飛翔手段及び光吸収材飛翔工程>
光吸収材飛翔手段は、光吸収材を表面の少なくとも一部に配した基材における、光吸収材が配された表面と対向する表面側から基材に対しレーザビームを照射することにより、レーザビームの照射方向に光吸収材を飛翔させる手段である。
光吸収材飛翔工程は、光吸収材を表面の少なくとも一部に配した基材における、光吸収材が配された表面と対向する表面側から基材に対しレーザビームを照射することにより、レーザビームの照射方向に光吸収材を飛翔させる工程である。
<Light absorber flying means and light absorber flying process>
The light-absorbing material flying means is a laser beam by irradiating the base material with a laser beam from the surface side facing the surface on which the light-absorbing material is arranged in the base material in which the light-absorbing material is arranged on at least a part of the surface. It is a means for flying the light absorber in the irradiation direction of the beam.
The light-absorbing material flying step is performed by irradiating the base material with a laser beam from the surface side facing the surface on which the light-absorbing material is arranged in the base material in which the light-absorbing material is arranged on at least a part of the surface. This is a process of flying the light absorber in the irradiation direction of the beam.

光吸収材飛翔手段としては、レーザビームの照射方向に光吸収材を飛翔させることができれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。つまり、光吸収材飛翔手段としては、例えば、光吸収材が配された表面と対向する表面側から基材に対しレーザビームを照射することにより、光吸収材の飛翔体を発生させて飛翔させる手段を用いることができる。
なお、「飛翔体」とは、例えば、レーザビームを光吸収材に照射することにより生じた飛翔する物体を意味する。また、「飛翔する」とは、例えば、光吸収材が基材上から離れて、対象(例えば、光吸収材が付着するレシーバ基材、被転写媒体)に向かって飛んでいくことを意味する。
飛翔体の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、光吸収材の材質によって異なる。例えば、光吸収材が液体である場合には飛翔体は略球状となることが好ましく、光吸収材が固体である場合には飛翔体は扁平形状、粒子形状など任意の形状となることが好ましい。なお、「液体又は固体である」とは、飛翔体を発生させる環境(温度、圧力など)における光吸収材の状態を意味する。
The light absorber flying means is not particularly limited as long as the light absorber can be flown in the irradiation direction of the laser beam, and can be appropriately selected according to the purpose. That is, as a means for flying the light absorber, for example, by irradiating the base material with a laser beam from the surface side facing the surface on which the light absorber is arranged, a flying object of the light absorber is generated and flies. Means can be used.
The “flying object” means, for example, a flying object generated by irradiating a light absorber with a laser beam. Further, "flying" means that, for example, the light absorber leaves the base material and flies toward an object (for example, a receiver base material to which the light absorber adheres, a transfer medium). ..
The shape of the projectile is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, and varies depending on, for example, the material of the light absorber. For example, when the light absorber is a liquid, the flying object is preferably substantially spherical, and when the light absorbing material is a solid, the flying object is preferably an arbitrary shape such as a flat shape or a particle shape. .. The term "liquid or solid" means the state of the light absorber in the environment (temperature, pressure, etc.) at which the flying object is generated.

<基材>
基材は、光吸収材を表面の少なくとも一部に配している。光吸収材飛翔手段は、光吸収材を表面の少なくとも一部に配した基材における、光吸収材が配された表面と対向する表面側から基材に対しレーザビームを照射する。
基材の形状としては、対向する面を有し、光吸収材を表面に担持し、光吸収材が配された表面と対向する表面側から基材に対しレーザビームを照射可能であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
基材の形状としては、例えば、平板状、真円又は楕円等の筒状、筒状の一部を切り出した面、無端ベルト状、ロール状に巻かれたフィルムの一方から他方のローラに巻き取られるいわゆるロール・ツー・ロール状などが挙げられる。これらの中でも、基材が筒状であることが好ましい。基材が筒状であると、周方向に回転する基材の表面に光吸収材を供給する光吸収材供給手段を設けることが容易になる。筒状の基材の表面に光吸収材を担持すると、外周方向における被付着物の寸法に依存せずに供給することができる。また、この場合、筒状の内部には光吸収材飛翔手段を配置し、内部から外周に向けてレーザビームを照射可能とし、基材が周方向に回転することで連続的に照射することができる。
また、平板状の基材としては、例えば、スライドガラスなどが挙げられる。
<Base material>
The base material has a light absorber arranged on at least a part of the surface. The light-absorbing material flying means irradiates the base material with a laser beam from the surface side facing the surface on which the light-absorbing material is arranged in the base material in which the light-absorbing material is arranged on at least a part of the surface.
The shape of the base material is particularly high as long as it has facing surfaces, supports a light absorber on the surface, and can irradiate the base material with a laser beam from the surface side facing the surface on which the light absorber is arranged. There are no restrictions, and it can be appropriately selected according to the purpose.
The shape of the base material is, for example, a tubular shape such as a flat plate, a perfect circle or an ellipse, a surface obtained by cutting out a part of the tubular shape, an endless belt shape, or a roll-shaped film, which is wound on the other roller. The so-called roll-to-roll shape to be taken can be mentioned. Among these, it is preferable that the base material has a cylindrical shape. When the base material has a tubular shape, it becomes easy to provide a light absorber supply means for supplying the light absorber to the surface of the base material that rotates in the circumferential direction. When the light absorber is supported on the surface of the tubular base material, it can be supplied regardless of the size of the adherend in the outer peripheral direction. Further, in this case, a light absorber flying means is arranged inside the cylinder so that the laser beam can be irradiated from the inside toward the outer circumference, and the base material can be continuously irradiated by rotating in the circumferential direction. can.
Further, examples of the flat plate-shaped base material include slide glass and the like.

基材の構造としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。 The structure of the base material is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose.

基材の大きさとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、被付着物(例えば、光吸収材を付着させる対象物)の幅に合わせた寸法とすることが好ましい。 The size of the base material is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose, but the size may be set according to the width of the object to be adhered (for example, the object to which the light absorber is attached). preferable.

基材の材質としては、光を透過させるものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。光を透過させるもののうち、酸化珪素を主成分とする各種ガラスなどの無機材料、透明性の耐熱プラスチック、エラストマーなどの有機材料が、透過率と耐熱性の点で、好ましい。なお、基材を透明体と称することがある。 The material of the base material is not particularly limited as long as it transmits light, and can be appropriately selected depending on the intended purpose. Among those that transmit light, inorganic materials such as various glasses containing silicon oxide as a main component, transparent heat-resistant plastics, and organic materials such as elastomers are preferable in terms of transmittance and heat resistance. The base material may be referred to as a transparent body.

基材の表面粗さRaとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、レーザビームの屈折散乱を抑制し、光吸収材に付与するエネルギーを低下させない点で、表面及び裏面のどちらも1μm以下であることが好ましい。また、表面粗さRaが好ましい範囲内であると、被付着物に付着した光吸収材の平均厚みのばらつきを抑制することができ、所望の量の光吸収材を付着させることができる点で有利である。
表面粗さRaは、JIS B0601に従って測定することができ、例えば、共焦点式レーザ顕微鏡(株式会社キーエンス製)や触針式表面形状測定装置(Dektak150、ブルカー・エイエックスエス株式会社製)を用いて測定することができる。
The surface roughness Ra of the base material is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but the surface is not reduced in energy applied to the light absorber by suppressing refraction scattering of the laser beam. It is preferable that both the back surface and the back surface are 1 μm or less. Further, when the surface roughness Ra is within a preferable range, the variation in the average thickness of the light-absorbing material adhering to the adherend can be suppressed, and a desired amount of the light-absorbing material can be adhered. It is advantageous.
The surface roughness Ra can be measured according to JIS B0601, for example, using a cofocal laser microscope (manufactured by KEYENCE Co., Ltd.) or a stylus type surface shape measuring device (Dektake 150, manufactured by Bruker AXS Co., Ltd.). Can be measured.

<光吸収材>
光吸収材としては、例えば、光吸収物質を含有し、更に必要に応じてその他の物質を有するものを用いることができる。光吸収物質としては、所定の波長の光を吸収するものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。光吸収物質(色材等)の詳細については後述する。
<Light absorber>
As the light absorbing material, for example, a material containing a light absorbing substance and, if necessary, another substance can be used. The light absorbing substance is not particularly limited as long as it absorbs light having a predetermined wavelength, and can be appropriately selected depending on the intended purpose. Details of the light absorbing substance (coloring material, etc.) will be described later.

光吸収材としては、その形態、大きさ、材質などについては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
光吸収材の形態としては、例えば、液体、固体、粉体などが挙げられる。特に、本発明においては、固体や粉体が高濃度で分散した高粘度な液体の光吸収材等を飛翔させることが可能であり、これは、従来のインクジェット記録方式には成し得ない長所となっている。
また、固体又は粉体の光吸収材を用いる場合は、光吸収材としては、光吸収材飛翔手段によりレーザビームを照射する際には、粘性を有する状態としておくことが好ましい。具体的には、固体又は粉体を飛翔させたい場合には、例えば、レーザビームを照射する前に、光吸収材を加熱し溶融状態にすることで、粘性を有する形態にすることが好ましい。
光吸収材としては、例えば、画像形成を行う場合にはトナー又はインクなどであってもよく、立体造形物を製造する場合には後述する立体造形剤であってもよい。
The form, size, material and the like of the light absorber are not particularly limited and may be appropriately selected according to the purpose.
Examples of the form of the light absorber include liquid, solid, and powder. In particular, in the present invention, it is possible to fly a highly viscous liquid light absorber or the like in which a solid or powder is dispersed at a high concentration, which is an advantage that cannot be achieved by a conventional inkjet recording method. It has become.
When a solid or powder light absorber is used, it is preferable that the light absorber is in a viscous state when the laser beam is irradiated by the light absorber flying means. Specifically, when it is desired to fly a solid or powder, for example, it is preferable to heat the light absorber into a molten state before irradiating it with a laser beam to form a viscous form.
As the light absorber, for example, toner or ink may be used when forming an image, or a three-dimensional modeling agent described later may be used when producing a three-dimensional model.

液体の光吸収材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、色材及び溶剤を含むインク、導電体及び溶剤を含む導電性ペーストなどが挙げられる。なお、顔料及び溶剤を含むインクにレーザビームが照射されると、溶剤が光を吸収しない場合には、例えば、溶剤以外の光を吸収する含有物にレーザビームのエネルギーが付与され、当該含有物とともに溶剤が飛翔する。 The liquid light absorber is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include an ink containing a coloring material and a solvent, a conductor and a conductive paste containing a solvent. When the ink containing the pigment and the solvent is irradiated with the laser beam, if the solvent does not absorb the light, for example, the energy of the laser beam is applied to the inclusions other than the solvent that absorb the light, and the inclusions are concerned. At the same time, the solvent flies.

インクとしては、例えば、溶剤としての水に、染料、顔料、着色粒子、着色油滴などの色材を分散させた水性インクが使用可能である。また、水性インクに限らず、溶剤として、例えば、炭化水素系の有機溶剤、アルコール、樹脂などを溶剤としたインクも使用可能である。
また、本発明において、光吸収材として用いるインクとしては、例えば、揮発性溶媒を多く含まず、固形分の含有量が50質量%以上100質量%以下のものが好ましい。
As the ink, for example, a water-based ink in which a coloring material such as a dye, a pigment, colored particles, or a colored oil droplet is dispersed in water as a solvent can be used. Further, not limited to the water-based ink, as the solvent, for example, an ink using a hydrocarbon-based organic solvent, alcohol, a resin or the like as a solvent can also be used.
Further, in the present invention, the ink used as the light absorber is preferably, for example, one that does not contain a large amount of volatile solvent and has a solid content of 50% by mass or more and 100% by mass or less.

また、インク(インキ)としては、例えば、オフセットインキ、スクリーンインキ、フレキソインキ、グラビアインキなどの市販のインクを利用することができる。つまり、インク(インキ)としては、水性インク、油性インク、UV(Ultra Violet;紫外線硬化)インク、EB(Electron Beam;電子線硬化)インクなどの各種市販インクを利用可能である。揮発成分が少なく、粘度や膜厚の安定性の観点から、UVインク、EBインクが好ましい。また、これらのインクに、必要に応じて適宜各種材料を配合してもよい。 Further, as the ink (ink), for example, commercially available inks such as offset ink, screen ink, flexographic ink, and gravure ink can be used. That is, as the ink (ink), various commercially available inks such as water-based ink, oil-based ink, UV (Ultra Violet; ultraviolet curable) ink, and EB (Electron Beam; electron beam curable) ink can be used. UV ink and EB ink are preferable from the viewpoint of low volatile components and stability of viscosity and film thickness. Further, various materials may be appropriately added to these inks as needed.

また、本発明の飛翔体発生装置を利用した画像形成装置では、例えば、版を用いるオフセット印刷用のプロセスインキ、JAPAN COLOR対応インキ、特色インキなどでも画像形成が可能であるため、オフセット印刷で用いる色に合わせたデジタル画像を無版で容易に再現することができる。
さらに、本発明の飛翔体発生装置を利用した画像形成装置では、例えば、UV硬化インキでも画像形成が可能であるため、インクに紫外線を照射して硬化することにより、重なった記録媒体が貼り付くブロッキングの防止、及び乾燥工程の簡略化が可能となる。
Further, in the image forming apparatus using the flying object generator of the present invention, for example, a process ink for offset printing using a plate, a JAPAN COLOR compatible ink, a special color ink, etc. can also be used for image forming, so that the image forming apparatus is used for offset printing. Digital images that match the colors can be easily reproduced without printing.
Further, in the image forming apparatus using the flying object generator of the present invention, for example, since image forming is possible even with UV curable ink, the overlapping recording media are attached by irradiating the ink with ultraviolet rays and curing the ink. It is possible to prevent blocking and simplify the drying process.

導電性ペーストとしては、導電体を含むペースト状のものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、回路基板の製造方法において公知又は慣用の導電性ペーストなどが挙げられる。
導電体としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、銀、金、銅、ニッケル、ITO、カーボン、カーボンナノチューブ等の導電性を有する無機粒子;ポリアニリン、ポリチオフェン(例えば、ポリ(エチレンジオキシチオフェン)等)、ポリアセチレン、ポリピロール等の導電性の有機高分子からなる粒子などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
導電性ペーストの体積抵抗率としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、通常の電極用途として使用できる点から10Ω・cm以下が好ましい。
The conductive paste is not particularly limited as long as it is in the form of a paste containing a conductor, and can be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, a conductive paste known or commonly used in a method for manufacturing a circuit board may be used. Can be mentioned.
The conductor is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, conductive inorganic particles such as silver, gold, copper, nickel, ITO, carbon and carbon nanotubes; polyaniline and polythiophene (polyaniline, polythiophene). For example, particles made of a conductive organic polymer such as poly (ethylenedioxythiophene), polyacetylene, polypyrrole and the like can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more.
The volume resistivity of the conductive paste is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 103 Ω · cm or less from the viewpoint that it can be used for ordinary electrode applications.

粉体の光吸収材としては、例えば、顔料及び結着樹脂を含むトナーや半田ボールの様な金属微粒子などが挙げられる。
この場合、レーザビームが照射されると、例えば、顔料にレーザビームのエネルギーが付与され、顔料とともに結着樹脂がトナーとして飛翔する。なお、粉体の光吸収材としては、顔料のみとしてもよい。
Examples of the light absorber of the powder include toner containing a pigment and a binder resin, metal fine particles such as solder balls, and the like.
In this case, when the laser beam is irradiated, for example, the energy of the laser beam is applied to the pigment, and the binder resin flies together with the pigment as toner. The powder light absorber may be only a pigment.

固体の光吸収材としては、例えば、スパッタや蒸着により製膜された金属薄膜、分散体などの粉体を押し固めたものなどが挙げられる。 Examples of the solid light absorber include a metal thin film formed by sputtering or vapor deposition, a material obtained by compacting powder such as a dispersion, and the like.

金属薄膜としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。金属としては、例えば、銀、金、アルミ、白金、銅など蒸着やスパッタ加工が可能な一般的な金属が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
金属薄膜を飛翔させて画像パターンを形成する方法としては、例えば、予めガラスやフィルムなどの基材上に金属薄膜を作製し、金属薄膜にレーザビームを照射して飛翔させることで画像パターンを形成させる方法が挙げられる。また、他の方法としては、非画像部を飛翔させることで画像パターンを形成させる方法などが挙げられる。
The metal thin film is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples of the metal include general metals such as silver, gold, aluminum, platinum, and copper that can be vapor-deposited or sputtered. These may be used alone or in combination of two or more.
As a method of forming an image pattern by flying a metal thin film, for example, a metal thin film is prepared in advance on a substrate such as glass or a film, and the metal thin film is irradiated with a laser beam to fly to form an image pattern. There is a way to make it. Further, as another method, a method of forming an image pattern by flying a non-image portion and the like can be mentioned.

粉体を押し固めたものとしては、例えば、所定の平均厚みである膜(層)状であることが好ましく、基材の表面に膜(層)状の固体を担持されるようにしてもよい。 The compacted powder is preferably in the form of a film (layer) having a predetermined average thickness, and a film (layer) -like solid may be supported on the surface of the base material. ..

-算術平均粗さRa-
基材の表面に配した光吸収材の算術平均粗さRaは0.3μm以下であり、0.2μm以下が好ましい。
なお、本発明において、「算術平均粗さ」とは光吸収材の露出表面における粗さ曲線を輪郭曲線とした場合における基準長さにおける平均値を意味する。
光吸収材には顔料、染料、樹脂粒子、添加剤などを混合分散させることができる。そのため、光吸収材中の固形分の分散性が十分でなく、光吸収材中の固形分の粒度分布がブロードになり粒径が大きなものが存在する場合や、樹脂の相溶性が悪いものが含まれている場合がある。この場合、基材に配したときの光吸収材の平均厚みを薄くした場合に形成した光吸収材の膜の表面が粗くなり、平滑でなくなることがある。特に、光吸収材の膜の平均厚み(膜厚)は、転写する液滴量に比例するため、より微細なドット形成を求める場合、膜厚はできる限り薄い方が好ましいが、膜厚を薄くした際に、膜に含まれる顔料などの充填剤の影響で塗膜表面性が悪くなることがある。また、高粘度でレベリングが悪い液では、塗膜形成時にコータによる筋状の凹凸が発生することもある。このように粒子による凹凸やコータによる微細な凹凸が発生すると、光吸収材が配された表面と対向する表面側から基材にレーザビームを照射した場合、光吸収材の膜への作用力にばらつきが生じ、飛翔する際の液の挙動が乱れた液挙動となり、散りの多い液滴となったり、転写位置がばらついたりする原因となることが分かった。
本発明者らは、基材の表面に配した光吸収材の算術平均粗さが0.3μm以下であると、光吸収材の平均厚みに関係なく、レーザビームによる光吸収材への応力にばらつきが生じることを抑制し、飛翔する際の飛翔体の挙動が乱れ、飛翔体が飛散してしまうことや、転写位置がばらついてしまうことを防ぐことができることを見出した。
この点から、光吸収材に含まれる固形分の体積平均粒径は1μm以下が好ましく、0.01μm以上0.5μm以下がより好ましい。
-Arithmetic Mean Roughness Ra-
The arithmetic mean roughness Ra of the light absorber arranged on the surface of the base material is 0.3 μm or less, preferably 0.2 μm or less.
In the present invention, the "arithmetic mean roughness" means the average value at the reference length when the roughness curve on the exposed surface of the light absorber is used as the contour curve.
Pigments, dyes, resin particles, additives and the like can be mixed and dispersed in the light absorber. Therefore, the dispersibility of the solid content in the light absorber is not sufficient, and the particle size distribution of the solid content in the light absorber becomes broad and there are cases where the particle size is large, or the compatibility of the resin is poor. May be included. In this case, the surface of the film of the light-absorbing material formed when the average thickness of the light-absorbing material when placed on the base material is thinned may become rough and not smooth. In particular, the average thickness (thickness) of the film of the light absorber is proportional to the amount of droplets to be transferred. Therefore, when finer dot formation is required, the film thickness is preferably as thin as possible, but the film thickness is thin. At that time, the surface property of the coating film may be deteriorated due to the influence of the filler such as the pigment contained in the film. Further, in a liquid having high viscosity and poor leveling, streaky irregularities due to the coater may occur when the coating film is formed. When unevenness due to particles or fine unevenness due to a coater is generated in this way, when the base material is irradiated with a laser beam from the surface side facing the surface on which the light absorber is arranged, the acting force of the light absorber on the film is exerted. It was found that the liquid behavior was disturbed due to the variation and the liquid behavior when flying, which caused the droplets to be scattered and the transfer position to be scattered.
The present inventors, when the arithmetic average roughness of the light absorber arranged on the surface of the base material is 0.3 μm or less, causes the stress on the light absorber by the laser beam regardless of the average thickness of the light absorber. It has been found that it is possible to suppress the occurrence of variation, disturb the behavior of the flying object when flying, prevent the flying object from scattering, and prevent the transfer position from being scattered.
From this point of view, the volume average particle size of the solid content contained in the light absorber is preferably 1 μm or less, more preferably 0.01 μm or more and 0.5 μm or less.

基材の表面に配した光吸収材の算術表面粗さを0.3μm以下に制御する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、一般的なコーティング方法が適用でき、例えば、ワイヤーバーコーター、ブレードコーター、スクリーンコーター、グラビアコーター、ダイコーター、スプレーコーターなど、液性や設定膜厚に応じて適宜好ましい方法を選択することができる。 The method for controlling the arithmetic surface roughness of the light absorber arranged on the surface of the base material to 0.3 μm or less is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose, and a general coating method is applied. For example, a wire bar coater, a blade coater, a screen coater, a gravure coater, a die coater, a spray coater, or the like can be appropriately selected depending on the liquid property and the set film thickness.

基材の表面に配した光吸収材の算術平均粗さRaの測定は、JIS B 0601:1994に基づき、以下のようにして行う。
まず、光吸収材を基材表面に任意のコーティング方法によって塗布し、基材に配したときの光吸収材の算術平均粗さRaを非接触式測定により、異なる10点を計測し、その平均値を算出することにより求める。
非接触式測定としては、例えば、レーザ顕微鏡を用いた測定などが挙げられる。レーザ顕微鏡としては、例えば、OPTELICS HYBRID(レーザーテック株式会社製)、VK-X3000(株式会社キーエンス製)、LEXT OLS4000(オリンパス株式会社製)などが挙げられる。
The arithmetic mean roughness Ra of the light absorber arranged on the surface of the base material is measured as follows based on JIS B 0601: 1994.
First, the light-absorbing material is applied to the surface of the base material by an arbitrary coating method, and the arithmetic average roughness Ra of the light-absorbing material when placed on the base material is measured at 10 different points by non-contact measurement, and the average thereof is measured. Obtained by calculating the value.
Examples of the non-contact measurement include measurement using a laser microscope. Examples of the laser microscope include OPTELICS HYBRID (manufactured by Lasertec Co., Ltd.), VK-X3000 (manufactured by KEYENCE Co., Ltd.), LEXT OLS4000 (manufactured by Olympus Corporation), and the like.

ここで、基材の表面に配した光吸収材の平均厚み(膜厚)としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、1μm以上100μm以下が好ましく、5μm以上50μm以下がより好ましく、1μm以上10μm以下がさらに好ましい。光吸収材の平均厚みが転写する液滴量に比例するため、より微細なドット形成を求める場合、膜厚はできる限り薄い方が好ましい。光吸収材の平均厚みを上記の好ましい範囲とすることにより、レーザビームを照射したときの光吸収材の飛散をより抑制することができる。
基材の表面に配した光吸収材の平均厚み(膜厚)の測定方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、非接触式測定などが挙げられる。非接触式測定としては、例えば、レーザ変位計を用いた測定、赤外線透過率又は重量計測から塗布量を算出し塗布量から平均厚み(膜厚)を算出する方法、などが挙げられる。
Here, the average thickness (thickness) of the light absorber arranged on the surface of the base material is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 1 μm or more and 100 μm or less, and 5 μm or more and 50 μm. The following is more preferable, and 1 μm or more and 10 μm or less is further preferable. Since the average thickness of the light absorber is proportional to the amount of droplets transferred, it is preferable that the film thickness is as thin as possible when finer dot formation is required. By setting the average thickness of the light absorber to the above-mentioned preferable range, it is possible to further suppress the scattering of the light absorber when the laser beam is irradiated.
The method for measuring the average thickness (film thickness) of the light absorber arranged on the surface of the base material is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include non-contact measurement. Examples of the non-contact type measurement include measurement using a laser displacement meter, a method of calculating a coating amount from infrared transmittance or weight measurement, and calculating an average thickness (thickness) from the coating amount.

また、本発明においては、例えば、基材の表面に配した光吸収材の平均厚みを制御することにより、発生させる飛翔体の体積及び大きさを制御することができ
このことについて、図面を用いてさらに説明する。図1Aから図1Dは後述する図10Aに示す飛翔体発生装置を用いて発生させた飛翔体の直径(液滴直径)と基材表面における光吸収材の平均厚みについて検討した結果を示す図である。
飛翔体の発生は、532nmの波長を持つナノ秒レーザビームと、焦点距離100mmの集光レンズを用いた。また、走査光学系はガルバノスキャナを用い、走査速度100mm/s、200μm間隔で、1ショット露光を行ったものである。
Further, in the present invention, for example, by controlling the average thickness of the light absorber arranged on the surface of the base material, the volume and size of the generated projectile can be controlled by using the drawings. Will be explained further. 1A to 1D are diagrams showing the results of examining the diameter (droplet diameter) of the projectile generated by using the projectile generator shown in FIG. 10A, which will be described later, and the average thickness of the light absorber on the surface of the base material. be.
A nanosecond laser beam having a wavelength of 532 nm and a condenser lens having a focal length of 100 mm were used to generate the projectile. Further, the scanning optical system uses a galvano scanner, and one-shot exposure is performed at a scanning speed of 100 mm / s and intervals of 200 μm.

基材の表面に配した光吸収材の平均厚みを、20μm、10μm、6μm、とした以外は同様の条件として飛翔体を発生させて、飛翔体の大きさ、飛翔体を対象(被付着物)に付着させて得られた液滴の大きさを測定した。なお、ビームプロファイルは、内径20μmから90μmの範囲で最適な条件のものを用いた。
図1Aから図1Cに、500μmのギャップ(飛翔体の飛翔距離)で被付着物に付着した光吸収材を撮影した写真を示す。図1Aから図1Cに示すように、真円に近い形状の液滴が観測された。
A projectile is generated under the same conditions except that the average thickness of the light absorber arranged on the surface of the base material is 20 μm, 10 μm, and 6 μm, and the size of the projectile and the projectile are targeted (attached matter). ), And the size of the droplets obtained was measured. The beam profile used had an inner diameter in the range of 20 μm to 90 μm and had optimum conditions.
1A to 1C show photographs of the light absorber attached to the adherend with a gap of 500 μm (flying distance of the flying object). As shown in FIGS. 1A to 1C, droplets having a shape close to a perfect circle were observed.

より具体的には、図1Aには、基材の表面に配した光吸収材の平均厚みを20μmとして、32μJの円環レーザビームを照射することにより飛翔させた、光吸収材が被付着物に付着したときの液滴を撮影した写真を示す。図1Aに示した液滴は、直径124μm、液滴量30pLであり、飛翔体における平均(球)直径は39μmであった。
図1Bには、基材の表面に配した光吸収材の平均厚みを10μmとして、18μJの円環レーザビームを照射することにより飛翔させた、光吸収材が被付着物に付着したときの液滴を撮影した写真を示す。図1Bに示した液滴は、直径81μm、液滴量8pLであり、飛翔体における平均(球)直径は25μmであった。
図1Cには、基材の表面に配した光吸収材の平均厚みを6μmとして、12μJの円環レーザビームを照射することにより飛翔させた、光吸収材が被付着物に付着したときの液滴を撮影した写真を示す。図1Cに示した液滴は、直径68μm、液滴量5pLであり、飛翔体における平均(球)直径は21μmであった。
More specifically, in FIG. 1A, the light absorbers arranged on the surface of the base material have an average thickness of 20 μm, and the light absorbers flying by irradiating with a 32 μJ annular laser beam are adhered. The photograph which took the droplet when it adhered to is shown. The droplet shown in FIG. 1A had a diameter of 124 μm and a droplet volume of 30 pL, and the average (sphere) diameter in the projectile was 39 μm.
In FIG. 1B, the liquid when the light absorber adheres to the adherend, which is flown by irradiating an annular laser beam of 18 μJ with the average thickness of the light absorber arranged on the surface of the substrate being 10 μm. The photograph which took the drop is shown. The droplet shown in FIG. 1B had a diameter of 81 μm and a droplet volume of 8 pL, and the average (sphere) diameter in the projectile was 25 μm.
In FIG. 1C, the liquid when the light absorber adheres to the adherend, which is flown by irradiating a ring laser beam of 12 μJ with the average thickness of the light absorber arranged on the surface of the base material being 6 μm. The photograph which took the drop is shown. The droplet shown in FIG. 1C had a diameter of 68 μm and a droplet volume of 5 pL, and the average (sphere) diameter in the projectile was 21 μm.

上述した光吸収材のそれぞれの平均厚みについて、飛翔体を対象(被付着物)に付着させて得られた液滴の大きさをグラフにプロットしたものを図1Dに示す。ビームプロファイルは、内径20μmから90μmの範囲で最適な条件のものを用いた。
図1Dに示すように、飛散を抑制できるように光吸収材を飛翔させるときの液滴直径(ドット径)と、光吸収材の平均厚み(膜厚)との間には比例関係が成立することがわかる。なお、図1Dにおいて、縦軸は、飛翔体を対象(被付着物)に付着させて得られた液滴の直径であり、横軸は、基材に配したときの光吸収材の平均厚みである。
したがって、小径ドットを作るためには、例えば、基材に配したときの光吸収材の平均厚みを薄くし、レーザビームの照射エネルギーを、光吸収材の平均厚みに応じて小さくすればよいことがわかった。このように、光吸収材の平均厚みを制御することによって、所望の解像度の画像を形成することができることがわかった。
FIG. 1D shows a graph plot of the size of the droplets obtained by adhering a flying object to an object (attached object) for the average thickness of each of the above-mentioned light absorbers. The beam profile used had an inner diameter in the range of 20 μm to 90 μm and had optimum conditions.
As shown in FIG. 1D, a proportional relationship is established between the droplet diameter (dot diameter) when the light absorber is flown so as to suppress scattering and the average thickness (film thickness) of the light absorber. You can see that. In FIG. 1D, the vertical axis is the diameter of the droplet obtained by adhering the flying object to the target (attached object), and the horizontal axis is the average thickness of the light absorber when placed on the substrate. Is.
Therefore, in order to make small-diameter dots, for example, the average thickness of the light absorber when placed on the substrate may be reduced, and the irradiation energy of the laser beam may be reduced according to the average thickness of the light absorber. I understood. As described above, it was found that an image having a desired resolution can be formed by controlling the average thickness of the light absorber.

さらに、上述したように、光吸収材の平均厚みが好ましい範囲内であると、光吸収材を膜(層)状にして供給した場合、連続して飛翔させたときであっても膜(層)の強度を確保することができるため、安定した供給が可能となる点で有利である。また、レーザビームのエネルギーをより適切に制御しやすいため、特に光吸収材が有機物の場合などに、劣化や分解が発生しにくい点で有利である。なお、塗布する方法によっては、一定のパターンを保持した膜(層)として供給することも可能となる。 Further, as described above, when the average thickness of the light absorber is within a preferable range, when the light absorber is supplied in the form of a film (layer), the film (layer) is formed even when the light absorber is continuously flown. ) Can be ensured, which is advantageous in that stable supply is possible. Further, since it is easy to control the energy of the laser beam more appropriately, it is advantageous in that deterioration and decomposition are unlikely to occur, especially when the light absorber is an organic substance. Depending on the coating method, it can be supplied as a film (layer) holding a certain pattern.

また、例えば、一般的なオフセット印刷で用いられるコート紙や平滑なフィルムを記録媒体(光吸収材を付着させる対象)として用いる場合には、光吸収材の平均厚みとしては、0.5μm以上5μm以下が好ましい。平均厚みが好ましい範囲内であると、記録媒体の微小な平均厚みの違いによる色差が人間の目でも判別しにくくなるためコート紙でも彩度の高い画像になりやすくなるとともに、網点のドットゲインが顕著とならず鮮鋭な画像が表現しやすくなる点で有利である。 Further, for example, when coated paper or a smooth film used in general offset printing is used as a recording medium (target to which a light absorber is attached), the average thickness of the light absorber is 0.5 μm or more and 5 μm. The following is preferable. When the average thickness is within a preferable range, it becomes difficult for the human eye to discriminate the color difference due to a slight difference in the average thickness of the recording medium, so that even coated paper tends to produce a highly saturated image and the dot gain of halftone dots. It is advantageous in that it is easy to express a sharp image without becoming noticeable.

さらに、例えば、オフィスなどで用いられる上質紙など、表面粗さがコート紙やフィルムよりも大きな記録媒体(光吸収材を付着させる対象)を用いる場合には、基材の表面に配した光吸収材の平均厚みとしては、3μm以上10μm以下が好ましい。基材の表面に配した平均厚みが好ましい範囲内であると、記録媒体の表面粗さに影響されにくく良好な画質を得やすくなるとともに、特にプロセスカラーの着色剤でフルカラー画像を表現する場合、複数の着色剤の膜(層)を重ね合わせても段差感が顕著となりにくい。 Furthermore, when a recording medium (target to which the light absorber is attached) having a surface roughness larger than that of coated paper or film, such as high-quality paper used in offices, is used, light absorption arranged on the surface of the base material is used. The average thickness of the material is preferably 3 μm or more and 10 μm or less. When the average thickness arranged on the surface of the base material is within a preferable range, it is easy to obtain good image quality without being affected by the surface roughness of the recording medium, and especially when expressing a full-color image with a process color colorant. Even if multiple colorant films (layers) are layered on top of each other, the feeling of step is less likely to be noticeable.

加えて、例えば、布、繊維などを染色する捺染に用いる場合、記録媒体(光吸収材を付着させる対象)となる綿、絹、化学繊維などに光吸収材を付着させる際には、光吸収材の平均厚みとしては、5μm以上の平均厚みとすることが好ましい。これは、繊維の太さが紙に比べ大きくなるので、多くの光吸収材を付着させることが好ましいためである。 In addition, for example, when it is used for printing to dye cloth, fiber, etc., when the light absorber is attached to cotton, silk, chemical fiber, etc., which is a recording medium (target to which the light absorber is attached), light absorption is performed. The average thickness of the material is preferably 5 μm or more. This is because the thickness of the fiber is larger than that of paper, so it is preferable to attach a large amount of light absorber.

基材の表面に配した光吸収材の平均厚みの測定方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、光吸収材に対して任意の複数の点を選択し、複数の点の厚みの平均を算出することにより求める方法などが挙げられる。平均としては、5点の厚みの平均が好ましく、10点の厚みの平均がより好ましく、20点の厚みの平均が特に好ましい。
基材の表面に配した光吸収材の平均厚みの測定機器としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、レーザ変位計等の非接触方式の測定機器、マイクロメータなど接触方式の測定機器などが挙げられる。これらの中でも、基材の表面に配した光吸収材の平均厚みの測定は、例えば、光吸収材が液体である場合においては、ウェットな状態での測定となるため、レーザ変位計等の非接触方式の測定機器を用いることが好ましい。
また、基材の表面に配した光吸収材の平均厚みは、例えば、光吸収材における紫外線透過率や重量を測定することにより、基材に対する光吸収材の塗布量を制御することで、変更することができる。
The method for measuring the average thickness of the light absorber arranged on the surface of the base material is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, any plurality of points may be selected for the light absorber. However, there is a method of obtaining by calculating the average of the thicknesses of a plurality of points. As an average, the average of the thicknesses at 5 points is preferable, the average of the thicknesses at 10 points is more preferable, and the average of the thicknesses at 20 points is particularly preferable.
The measuring device for measuring the average thickness of the light absorber arranged on the surface of the base material is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. For example, a non-contact measuring device such as a laser displacement meter, a micro Examples include contact-type measuring devices such as meters. Among these, the measurement of the average thickness of the light absorber arranged on the surface of the base material is, for example, when the light absorber is a liquid, it is measured in a wet state, so that it is not a laser displacement meter or the like. It is preferable to use a contact type measuring device.
Further, the average thickness of the light-absorbing material arranged on the surface of the base material can be changed by controlling the amount of the light-absorbing material applied to the base material, for example, by measuring the ultraviolet transmittance and the weight of the light-absorbing material. can do.

ここで、記録媒体(光吸収材を付着させる対象)に浸透する液体の光吸収材を用いた場合、本発明の飛翔体発生装置を用いた画像形成装置で取り扱いが可能である高粘度の光吸収材を用いることにより、記録媒体への浸透速度に対して乾きのほうを速くすることができるため、特にブリーディングの減少によって発色性の向上とエッジ部分の鮮鋭化が図れ、高画質の画像を形成することができる。また、着色剤を重ねて付着させる重ね打ちによる階調表現を行う場合にも、着色剤の量の増加による滲みも少なくすることができる。
さらに、液体の光吸収材を飛翔させて付着させることできるため、例えば、フィルム状の担持体から熱により溶融転写するいわゆる熱転写方式と比較すると、記録媒体に微小な凹凸が存在していても良好に記録を行うことができる。
Here, when a liquid light absorber that permeates the recording medium (the object to which the light absorber is attached) is used, high-viscosity light that can be handled by an image forming apparatus using the projectile generator of the present invention. By using an absorbent material, it is possible to dry faster with respect to the penetration speed into the recording medium, so the reduction of bleeding in particular improves the color development and sharpens the edges, resulting in high-quality images. Can be formed. Further, even in the case of performing gradation expression by overstrike in which colorants are layered and adhered, bleeding due to an increase in the amount of the colorant can be reduced.
Further, since the liquid light absorber can be flown and adhered, for example, as compared with the so-called thermal transfer method in which a film-like carrier is melt-transferred by heat, even if the recording medium has minute irregularities, it is good. Can be recorded in.

--光吸収物質--
光吸収材が含み得る光吸収物質としては、所定の波長の光を吸収するものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、色材(着色剤)などが挙げられる。
--Light absorber ---
The light-absorbing substance that can be contained in the light-absorbing material is not particularly limited as long as it absorbs light of a predetermined wavelength, and can be appropriately selected depending on the intended purpose. Can be mentioned.

---色材---
色材としては、光吸収材と同様に、その形状、材質などについては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。色材としては、例えば、顔料、染料などが挙げられる。これらは1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
--- Color material ---
As with the light absorber, the color material is not particularly limited in shape, material and the like, and can be appropriately selected according to the purpose. Examples of the coloring material include pigments and dyes. These may be used alone or in combination of two or more.

色材としては、例えば、有機顔料、無機顔料、染料などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。 Examples of the coloring material include organic pigments, inorganic pigments, dyes and the like. These may be used alone or in combination of two or more.

有機顔料としては、例えば、ジオキサジンバイオレット、キナクリドンバイオレット、銅フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、サップグリーン、モノアゾイエロー、ジスアゾイエロー、ポリアゾイエロー、ベンズイミダゾロンイエロー、イソインドリノンイエロー、ファーストイエロー、クロモフタルイエロー、ニッケルアゾイエロー、アゾメチンイエロー、ベンズイミダゾロンオレンジ、アリザリンレッド、キナクリドンレッド、ナフトールレッド、モノアゾレッド、ポリアゾレッド、ペリレンレッド、アンスラキノニルレッド、ジケトピロロピロールレッド、ジケトピロロピロールオレンジ、ベンズイミダゾロンブラウン、セピア、アニリンブラック、などが挙げられ、有機顔料のうち金属レーキ顔料としては、例えば、ローダミンレーキ、キノリンイエローレーキ、ブリリアントブルーレーキなどが挙げられる。これらは1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。 Examples of organic pigments include dioxadin violet, quinacridone violet, copper phthalocyanine blue, phthalocyanine green, sap green, monoazo yellow, disazo yellow, polyazo yellow, benzimidazolone yellow, isoindolinone yellow, first yellow, and chromophutalu yellow. , Nickel azo yellow, azomethin yellow, benzimidazolone orange, alizarin red, quinacridone red, naphthol red, monoazo red, polyazo red, perylene red, anthracinoyl red, diketopyrrolopyrrole red, diketopyrrolopirol orange, benzimidazolone Brown, sepia, aniline black, etc. are mentioned, and among the organic pigments, metal lake pigments include, for example, Rhodamine lake, quinoline yellow lake, brilliant blue lake, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.

無機顔料としては、例えば、コバルトブルー、セルリアンブルー、コバルトバイオレット、コバルトグリーン、ジンクホワイト、チタニウムホワイト、チタンイエロー、クロムチタンイエロー、ライトレッド、クロムオキサイドグリ-ン、マルスブラック、ビリジャン、イエローオーカー、アルミナホワイト、カドミウムイエロー、カドミウムレッド、バーミリオン、リトポン、ウルトラマリーン、タルク、ホワイトカーボン、クレー、ミネラルバイオレット、ローズコバルトバイオレット、シルバーホワイト、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、酸化亜鉛、硫化亜鉛、硫化ストロンチウム、アルミン酸ストロンチウム、黄銅、金粉、ブロンズ粉、アルミニウム粉、真鍮顔料、アイボリーブラック、ピーチブラック、ランプブラック、カーボンブラック、プルシャンブルー、オーレオリン、雲母チタン、イエローオーカー、テールベルト、ローシェンナ、ローアンバー、カッセルアース、白亜、石膏、バーントシェンナ、バーントアンバー、ラピスラズリ、アズライト、マラカイト、オーピメント、辰砂、珊瑚末、胡粉、ベンガラ、群青、紺青、魚燐箔、酸化鉄処理パールなどが挙げられる。これらは1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。 Examples of inorganic pigments include cobalt blue, cerulean blue, cobalt violet, cobalt green, zinc white, titanium white, titanium yellow, chrome titanium yellow, light red, chrome oxide green, mars black, billijan, yellow ocher, and alumina. White, Cadmium Yellow, Cadmium Red, Vermilion, Litopon, Ultra Marine, Tarku, White Carbon, Clay, Mineral Violet, Rose Cobalt Violet, Silver White, Calcium Carbonate, Magnesium Carbonate, Zinc Oxide, Zinc Sulfide, Strontium Sulfide, Aluminic Acid Strontium, brass, gold powder, bronze powder, aluminum powder, brass pigment, ivory black, peach black, lamp black, carbon black, pull shan blue, aureolin, mica titanium, yellow oaker, tail belt, low senna, low umber, Cassel earth, Examples include white, gypsum, burnt shena, burnt umber, lapis lazuli, azurite, malakite, opiment, titanium sand, coral powder, husk, red iron oxide, ultramarine, dark blue, fish phosphorus foil, and iron oxide-treated pearl. These may be used alone or in combination of two or more.

これらの中でも、ブラックの顔料(ブラック顔料)としては、色相、画像保存性の点から、カーボンブラックが好ましい。
また、シアンの顔料(シアン顔料)としては、色相、画像保存性の点から、銅フタロシアニンブルーであるC.I.ピグメントブルー15:3が好ましい。
マゼンタの顔料(マゼンタ顔料)としては、キナクリドンレッドであるC.I.ピグメントレッド122、ナフトールレッドであるC.I.ピグメントレッド269、及びローダミンレーキであるC.I.ピグメントレッド81:4が好ましく、これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、色相、画像保存性の点から、C.I.ピグメントレッド122及びC.I.ピグメントレッド269の混合物がより好ましい。また、C.I.ピグメントレッド122(P.R.122)及びC.I.ピグメントレッド269(P.R.269)の混合物としては、P.R.122:P.R.269が5:95以上80:20以下の混合物が特に好ましい。P.R.122:P.R.269が特に好ましい範囲内であると、色相がマゼンタ色として外れない。
Among these, carbon black is preferable as the black pigment (black pigment) from the viewpoint of hue and image preservation.
The cyan pigment (cyan pigment) is C.I. I. Pigment Blue 15: 3 is preferred.
The magenta pigment (magenta pigment) is quinacridone red, C.I. I. Pigment Red 122, Naphthol Red, C.I. I. Pigment Red 269 and Rhodamine Lake C.I. I. Pigment Red 81: 4 is preferable, and these may be used alone or in combination of two or more. Among these, from the viewpoint of hue and image preservation, C.I. I. Pigment Red 122 and C.I. I. A mixture of Pigment Red 269 is more preferred. In addition, C.I. I. Pigment Red 122 (PR122) and C.I. I. Pigment Red 269 (P.R. 269) as a mixture of P.R. R. 122: P.I. R. A mixture in which 269 is 5:95 or more and 80:20 or less is particularly preferable. P. R. 122: P.I. R. When 269 is in a particularly preferable range, the hue does not deviate as a magenta color.

イエローの顔料(イエロー顔料)としては、モノアゾイエローであるC.I.ピグメントイエロー74、ジスアゾイエローであるC.I.ピグメントイエロー155、ベンズイミダゾロンイエローであるC.I.ピグメントイエロー180、イソインドリンイエローであるC.I.ピグメントイエロー185が好ましい。これらの中でも、色相、画像保存性の点から、C.I.ピグメントイエロー185がより好ましい。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。 The yellow pigment (yellow pigment) is monoazo yellow, which is C.I. I. Pigment Yellow 74, Disazo Yellow, C.I. I. Pigment Yellow 155, Benz Imidazolon Yellow, C.I. I. Pigment Yellow 180, Isoindoline Yellow C.I. I. Pigment Yellow 185 is preferred. Among these, from the viewpoint of hue and image preservation, C.I. I. Pigment Yellow 185 is more preferred. These may be used alone or in combination of two or more.

光吸収材を着色剤としてのプロセスカラーインクとして用いる場合には、例えば、4色のインクセットとして用いることが好ましい。 When the light absorber is used as a process color ink as a colorant, it is preferably used as, for example, a four-color ink set.

顔料の体積平均粒径としては、1μm以下が好ましく、0.01μm以上0.5μm以下がより好ましい。 The volume average particle size of the pigment is preferably 1 μm or less, more preferably 0.01 μm or more and 0.5 μm or less.

染料としては、例えば、モノアゾ染料、ポリアゾ染料、金属錯塩アゾ染料、ピラゾロンアゾ染料、スチルベンアゾ染料、チアゾールアゾ染料、アントラキノン誘導体、アントロン誘導体、インジゴ誘導体、チオインジゴ誘導体、フタロシアニン染料、ジフェニルメタン染料、トリフェニルメタン染料、キサンテン染料、アクリジン染料、アジン染料、オキサジン染料、チアジン染料、ポリメチン染料、アゾメチン染料、キノリン染料、ニトロ染料、ニトロソ染料、ベンゾキノン染料、ナフトキノン染料、ナフタルイミド染料、ペリノン染料などが挙げられる。これらは1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。 Examples of the dye include monoazo dye, polyazo dye, metal complex salt azo dye, pyrazolone azo dye, stilben azo dye, thiazole azo dye, anthraquinone derivative, anthron derivative, indigo derivative, thioindigo derivative, phthalocyanine dye, diphenylmethane dye, and triphenylmethane. Examples thereof include dyes, xanthene dyes, acridin dyes, azine dyes, oxazine dyes, thiazine dyes, polymethine dyes, azomethine dyes, quinoline dyes, nitro dyes, nitroso dyes, benzoquinone dyes, naphthoquinone dyes, naphthalimide dyes and perinone dyes. These may be used alone or in combination of two or more.

--その他の物質--
光吸収材が含み得るその他の物質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、上述した溶剤、添加剤などが挙げられる。
溶剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、水、炭化水素系の有機溶剤、アルコール、樹脂などが挙げられる。これらは1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
添加剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、粘度調整剤、表面張力調整剤などが挙げられる。これらは1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
--Other substances --
The other substances that can be contained in the light absorber are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include the above-mentioned solvents and additives.
The solvent is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include water, hydrocarbon-based organic solvents, alcohols and resins. These may be used alone or in combination of two or more.
The additive is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include a viscosity adjusting agent and a surface tension adjusting agent. These may be used alone or in combination of two or more.

光吸収材が液体である場合においては、表面張力調整剤を含有することが好ましい。
光吸収材の表面張力を好ましい範囲にすることによって、所望の大きさの飛翔体を形成することができることを見出した。本発明の飛翔体発生装置を画像形成装置及び立体造形物の製造装置に適用した場合に、被付着物(対象)に所望の量の液滴(光吸収材)を付着させることができる。
また、表面張力調整剤(レベリング剤)を添加することにより、光吸収材の表面張力を低下させ、基材に配した光吸収材の塗膜の濡れ性を向上させ、塗膜の算術平均粗さを小さくすることができる。
When the light absorber is a liquid, it is preferable to contain a surface tension adjusting agent.
It has been found that a projectile having a desired size can be formed by setting the surface tension of the light absorber in a preferable range. When the projectile generator of the present invention is applied to an image forming apparatus and a three-dimensional object manufacturing apparatus, a desired amount of droplets (light absorber) can be attached to an object to be adhered (object).
Further, by adding a surface tension adjusting agent (leveling agent), the surface tension of the light absorbing material is lowered, the wettability of the coating film of the light absorbing material arranged on the substrate is improved, and the arithmetic average coarseness of the coating film is coarsened. Can be reduced.

光吸収材の静的表面張力としては、15mN/m以上73mN/m以下が好ましく、20mN/m以上40mN/m以下がより好ましい。 The static surface tension of the light absorber is preferably 15 mN / m or more and 73 mN / m or less, and more preferably 20 mN / m or more and 40 mN / m or less.

表面張力調整剤としては、光吸収材の表面張力を低下させるものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
表面張力調整剤としては、例えば、市販の界面活性剤が適用可能である。界面活性剤としては、例えば、イオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、シリコーン系表面張力調整剤、フッ素系表面張力調整剤、アクリル系表面張力調整剤などが挙げられる。これらは、適用する光吸収材の性質(水性、油性、UV硬化性など)に応じて適宜選択することができる。
表面張力調整剤の具体例としては、例えば、BYK社の市販品として、アクリルシロキサン系のBYK-UV3500、BYK-UV3530、ポリエーテルシロキサン系のBYK-UV3510、ポリエーテル系のBYK-UV3535などが、また、楠木化成社製の市販品として、アクリル系のUVX―35、UVX-36、アクリルシロキサン系のUVX-272などが挙げられる。これらは1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
表面張力調整剤の含有量としては、光吸収材の全量に対して0.1質量%以上5質量%以下が好ましく、0.5質量%以上2質量%以下がより好ましい。
静的表面張力の測定方法としては、例えば、ウィルヘルミ法による白金プレートの接液で計測する方法を用いることができる。なお、静的表面張力の標準的な測定機としては、例えば、協和界面科学社製の自動表面張力計DY-300などが挙げられる。
The surface tension adjusting agent is not particularly limited as long as it reduces the surface tension of the light absorber, and can be appropriately selected depending on the intended purpose.
As the surface tension adjusting agent, for example, a commercially available surfactant can be applied. Examples of the surfactant include an ionic surfactant, a nonionic surfactant, a silicone-based surface tension adjusting agent, a fluorine-based surface tension adjusting agent, an acrylic-based surface tension adjusting agent, and the like. These can be appropriately selected depending on the properties of the light absorber to be applied (water-based, oil-based, UV curable, etc.).
Specific examples of the surface tension adjusting agent include acrylic siloxane-based BYK-UV3500 and BYK-UV3530, polyethersiloxane-based BYK-UV3510, and polyether-based BYK-UV3535 as commercially available products of BYK. Examples of commercially available products manufactured by Kusunoki Kasei Co., Ltd. include acrylic UVX-35 and UVX-36, and acrylic siloxane UVX-272. These may be used alone or in combination of two or more.
The content of the surface tension adjusting agent is preferably 0.1% by mass or more and 5% by mass or less, and more preferably 0.5% by mass or more and 2% by mass or less with respect to the total amount of the light absorber.
As a method for measuring the static surface tension, for example, a method of measuring by contacting a platinum plate with a platinum plate by the Wilhelmj method can be used. As a standard measuring machine for static surface tension, for example, an automatic surface tension meter DY-300 manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd. can be mentioned.

液体の光吸収材の通常の粘度(静的粘度)としては、例えば、0.1Pa・s以上1,000Pa・s以下が好ましく、0.1Pa・s以上50Pa・s以下がより好ましく、0.5Pa・s以上10Pa・s以下がより好ましい。
粘度は、顔料の分散性、樹脂種、溶剤種、固形分などの調合条件により適宜所望の粘度になるように調整する。粘度の計測は、一般的にB型やE型の回転粘度計やレオメータ(HAAKE RheoStress600(サーモフィッシャーサイエンティフィック株式会社製)などにより計測される。
光吸収材は、前述した通り、光吸収性の顔料や染料を含有するためそれらを分散した液は、非ニュートン流体となることが多く、粘性のみでは挙動を的確に表すことができないため、レオメータによる粘弾性計測の特性値を用いることが重要であり、それにより算出される複素粘度値(η*)を用いることが好ましい。
The normal viscosity (static viscosity) of the liquid light absorber is, for example, preferably 0.1 Pa · s or more and 1,000 Pa · s or less, more preferably 0.1 Pa · s or more and 50 Pa · s or less, and 0. More preferably, it is 5 Pa · s or more and 10 Pa · s or less.
The viscosity is appropriately adjusted to a desired viscosity depending on the compounding conditions such as the dispersibility of the pigment, the resin type, the solvent type, and the solid content. The viscosity is generally measured by a B-type or E-type rotational viscometer or a rheometer (HAAKE RheoStress 600 (manufactured by Thermo Fisher Scientific Co., Ltd.)).
As described above, since the light absorber contains light-absorbing pigments and dyes, the liquid in which they are dispersed often becomes a non-Newtonian fluid, and the behavior cannot be accurately expressed only by viscoelasticity. It is important to use the characteristic value of the viscoelasticity measurement according to the above, and it is preferable to use the complex viscosity value (η *) calculated thereby.

光を吸収する光吸収材により形成された塗膜における光の透過率としては、照射する光(レーザビーム)の波長に対して、0%以上50%以下とすることが好適である。より具体的には、50%以下が好ましく、10%以下がより好ましく、1%以下が更に好ましく、0.1%以下が特に好ましく、0.01%以下が格別に好ましい。
光を吸収する光吸収材により形成された塗膜における光の吸光度としては、照射する光(レーザビーム)の波長に対して、1以上が好ましく、2以上がより好ましく、3以上が更に好ましく、4以上が特に好ましい。
透過率又は吸光度が好ましい範囲内であると、基材に吸収されたレーザビームのエネルギーが熱に変換されにくいため、光吸収材に乾燥や溶融などの変化を与えることが少ない点でも有利である。さらに、透過率又は吸光度が好ましい範囲内であると、光吸収材に与えるエネルギーが低下しにくいため、付着位置のバラつきが生じにくい点で有利である。
なお、透過率及び吸光度は、例えば、分光光度計(株式会社島津製作所製、UV3600)などを用いて測定することができる。
The light transmittance in the coating film formed of the light absorbing material that absorbs light is preferably 0% or more and 50% or less with respect to the wavelength of the irradiated light (laser beam). More specifically, 50% or less is preferable, 10% or less is more preferable, 1% or less is further preferable, 0.1% or less is particularly preferable, and 0.01% or less is particularly preferable.
The absorbance of light in the coating film formed of the light absorbing material that absorbs light is preferably 1 or more, more preferably 2 or more, still more preferably 3 or more, with respect to the wavelength of the irradiated light (laser beam). 4 or more is particularly preferable.
When the transmittance or the absorbance is within a preferable range, the energy of the laser beam absorbed by the substrate is not easily converted into heat, which is advantageous in that the light absorber is less likely to undergo changes such as drying and melting. .. Further, when the transmittance or the absorbance is within a preferable range, the energy given to the light absorber is less likely to decrease, which is advantageous in that the adhesion position is less likely to vary.
The transmittance and the absorbance can be measured using, for example, a spectrophotometer (manufactured by Shimadzu Corporation, UV3600) or the like.

<<光吸収材の調製方法>>
本発明において、光吸収材を調整する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
<< Preparation method of light absorber >>
In the present invention, the method for adjusting the light absorber is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose.

また、本発明においては、上述したように、市販のインクや添加剤を混合したものを、光吸収材として用いることができる。このため、例えば、顔料が樹脂に細かく密に分散した粘度の高い市販のインクを、そのインクに適合した粘度調整剤などの添加剤を配合することにより粘度を簡便に調整することができる。また、必要に応じてレオロジーコントロール剤、レベリング剤、他の顔料、ポリマーなどを添加剤として配合してもよい。
インクに添加する添加剤としては、例えば、シリカの粒子を含む添加剤を用いることもできる。このような添加剤を用いることにより、インクの静的な状態の粘度を保ちつつ、当該インクの濃度等を調整することができる。
Further, in the present invention, as described above, a mixture of commercially available inks and additives can be used as the light absorber. Therefore, for example, the viscosity of a commercially available ink having a high viscosity in which the pigment is finely and densely dispersed in the resin can be easily adjusted by adding an additive such as a viscosity adjusting agent suitable for the ink. Further, if necessary, a rheology control agent, a leveling agent, other pigments, polymers and the like may be blended as additives.
As the additive to be added to the ink, for example, an additive containing silica particles can also be used. By using such an additive, the density of the ink can be adjusted while maintaining the viscosity of the ink in a static state.

以下では、光吸収材を調製する方法の具体例について、より詳細に説明する。
本発明では、例えば、揮発成分を含まない点から、UV硬化性ポリマーを好適に用いることができるため、UV硬化性ポリマーを用いる場合について説明するが、本発明はこれに限られるものではない。
上述した通り、光吸収材を調製する際には、例えば溶液状のUV硬化性ポリマーに光吸収顔料を適量、微細に分散させる。光吸収材の液性は、ポリマーと顔料の組み合わせ、ポリマーの分子量、顔料の粒径や含有量によって制御される。本発明の光吸収材の溶液における分散粒径としては、サブミクロン、好ましくは10nm以上100nm以下であることが好適であり、含有量は、5質量%以上20%質量%以下が好ましい。このときの材料の組み合わせ、粒径、添加量を制御することによって、光吸収材を狙いの液性に制御することができる。また、このとき、粘度調整用の低分子量のUV硬化性モノマーを添加して調整することもできる。
さらに、応力による粘度を意図的に制御するための添加剤を選択することもできる。この添加剤としては、シリカ、ベンナイトやモンモリロナイトなどの粘土状物質、カーボンナノファイバーやセルロースナノファイバーなどの繊維物質、金属せっけん、ワックス類、界面活性剤などが挙げられる。これらは、溶液系内で弱い網目構造を形成し、静的には固まっている(粘度を高める)が、高い応力によりその構造が容易に崩れ、粘度が低下する。本発明では、例えば、この添加剤の種類、量を適宜選定することで意図的に応力による液性とすることができる。これらの中でも、粒径が1nm以上10nm以下と細かく、UV硬化性ポリマーとの親和性の点からシリカが好ましい。
本発明では、添加量を適宜調整することにより、光吸収材における狙いの液性を得ることができる。
Hereinafter, specific examples of the method for preparing the light absorber will be described in more detail.
In the present invention, for example, since a UV curable polymer can be preferably used because it does not contain a volatile component, a case where a UV curable polymer is used will be described, but the present invention is not limited thereto.
As described above, when preparing the light-absorbing material, for example, an appropriate amount of the light-absorbing pigment is finely dispersed in a solution-like UV-curable polymer. The liquid property of the light absorber is controlled by the combination of the polymer and the pigment, the molecular weight of the polymer, the particle size and the content of the pigment. The dispersed particle size in the solution of the light absorber of the present invention is preferably submicron, preferably 10 nm or more and 100 nm or less, and the content is preferably 5% by mass or more and 20% by mass or less. By controlling the combination of materials, the particle size, and the amount of addition at this time, the light absorber can be controlled to have the desired liquid property. Further, at this time, it is also possible to add a low molecular weight UV curable monomer for adjusting the viscosity to adjust the viscosity.
Further, it is possible to select an additive for intentionally controlling the viscosity due to stress. Examples of this additive include silica, clay-like substances such as bennite and montmorillonite, fibrous substances such as carbon nanofibers and cellulose nanofibers, metal soaps, waxes, and surfactants. They form a weak network structure in the solution system and are statically solidified (increasing the viscosity), but the structure easily collapses due to high stress and the viscosity decreases. In the present invention, for example, by appropriately selecting the type and amount of this additive, it can be intentionally made liquid by stress. Among these, silica is preferable because it has a fine particle size of 1 nm or more and 10 nm or less and has an affinity with a UV curable polymer.
In the present invention, the desired liquid property of the light absorber can be obtained by appropriately adjusting the addition amount.

光吸収材飛翔手段としては、例えば、レーザ光源を有するものを用いることができる。また、光吸収材飛翔手段は、レーザビーム変換手段、レーザビーム整形手段を有することが好ましく、必要に応じて、その他の手段を有する。 As the light absorber flying means, for example, one having a laser light source can be used. Further, the light absorber flying means preferably has a laser beam conversion means and a laser beam shaping means, and if necessary, has other means.

-レーザ光源-
レーザ光源としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、レーザビームを発生させる固体レーザ、気体レーザ、半導体レーザなどが挙げられ、パルス発振可能なものが好ましい。
固体レーザとしては、例えば、YAGレーザ、チタンサファイアレーザなどが挙げられる。
気体レーザとしては、例えば、アルゴンレーザ、ヘリウムネオンレーザ、炭酸ガスレーザなどが挙げられる。
-Laser light source-
The laser light source is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include solid-state lasers, gas lasers, semiconductor lasers and the like that generate a laser beam, and those capable of pulse oscillation are preferable.
Examples of the solid-state laser include a YAG laser and a titanium sapphire laser.
Examples of the gas laser include an argon laser, a helium neon laser, a carbon dioxide gas laser, and the like.

--レーザビーム--
光吸収材飛翔手段が照射する(例えば、レーザ光源が照射する)レーザビームの種別としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、上述したように、ガウシアンレーザビーム、光渦レーザビーム、円環レーザビームなどが挙げられる。これらの中でも、円環レーザビーム、光渦レーザビームを用いることが好ましい。言い換えると、本発明においては、光吸収材飛翔手段が、光吸収材が配された側とは反対側の基材の表面に円環レーザビーム、光渦レーザビームを照射することが好ましい。
光吸収材飛翔手段が、円環レーザビームを照射して光吸収材を飛翔させることにより、光吸収材が飛翔する距離が、500μm以上である場合などの長い距離であっても、飛翔させた光吸収材の飛散をより抑制して対象に付着させることができ、インクの付着位置の精度をより向上させることができる。なお、円環レーザビームに関する詳細は後述する。
--Laser beam --
The type of laser beam irradiated by the light absorber flying means (for example, irradiated by the laser light source) is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. As described above, the Gaussian laser beam and light. Examples include an vortex laser beam and an annular laser beam. Among these, it is preferable to use an annulus laser beam and an optical vortex laser beam. In other words, in the present invention, it is preferable that the light absorber flying means irradiates the surface of the base material on the side opposite to the side on which the light absorber is arranged with a ring laser beam or an optical vortex laser beam.
The light-absorbing material flying means irradiates the annular laser beam to fly the light-absorbing material, so that the light-absorbing material can fly even at a long distance such as when the flying distance is 500 μm or more. It is possible to further suppress the scattering of the light absorber and attach it to the target, and it is possible to further improve the accuracy of the adhesion position of the ink. The details of the annular laser beam will be described later.

レーザビームの波長としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、300nm以上11μm以下が好ましく、350nm以上1100nm以下がより好ましい。
レーザビームのビーム径としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、10μm以上10mm以下が好ましく、10μm以上1mm以下がより好ましい。
レーザビームのパルス幅としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、2ナノ秒以上100ナノ秒以下が好ましく、2ナノ秒以上10ナノ秒以下がより好ましい。
レーザビームのパルス周波数としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、10Hz以上1MHz以下が好ましく、20Hz以上50kHz以下がより好ましい。
なお、レーザ光源としては、より具体的には、例えば、波長1064nmのNd:YAGレーザ光源などが挙げられる。
The wavelength of the laser beam is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 300 nm or more and 11 μm or less, and more preferably 350 nm or more and 1100 nm or less.
The beam diameter of the laser beam is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 10 μm or more and 10 mm or less, and more preferably 10 μm or more and 1 mm or less.
The pulse width of the laser beam is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 2 nanoseconds or more and 100 nanoseconds or less, and more preferably 2 nanoseconds or more and 10 nanoseconds or less.
The pulse frequency of the laser beam is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 10 Hz or more and 1 MHz or less, and more preferably 20 Hz or more and 50 kHz or less.
More specifically, examples of the laser light source include an Nd: YAG laser light source having a wavelength of 1064 nm.

ここで、レーザビームを変換するレーザビーム変換手段としては、レーザビームを所定の種別に変換することができれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、光渦レーザビーム変換手段、円環レーザビーム変換手段などが挙げられる。 Here, the laser beam conversion means for converting the laser beam is not particularly limited as long as the laser beam can be converted into a predetermined type, and can be appropriately selected according to the purpose. For example, optical vortex laser beam conversion. Means, ring laser beam conversion means and the like can be mentioned.

---光渦レーザビーム---
レーザビームを光渦レーザビームに変換する光渦レーザビーム変換手段としては、レーザビームを光渦レーザビームに変換できれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、回折光学素子、マルチモードファイバ、液晶位相変調器などが挙げられる。これらは1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
回折光学素子としては、例えば、螺旋状位相板、ホログラム素子などが挙げられる。これらの中でも、螺旋状位相板が好ましい。
なお、光渦レーザビームを発生させる方法としては、光渦レーザビーム変換手段を用いる方法に限らず、レーザ共振器から光渦を固有モードとして発振させる方法、ホログラム素子を共振器に挿入する方法、ドーナツビームに変換した励起光を用いる方法、暗点を有する共振器ミラーを用いる方法、側面励起固体レーザで発生する熱レンズ効果を空間フィルタとして用いて光渦モード発振する方法などが挙げられる。
また、光渦レーザビームの出力を安定させるには、光渦レーザビーム変換手段より下流側の光路に1/4波長板を配置し、直線偏光の光渦レーザビームに対して、1/4波長板の光学軸を+45°の角度に設置して、円偏光に変換させることが好ましい。
なお、光渦レーザビームを照射する装置等に関しては、例えば、上述した特許文献1で開示されている装置等を、適宜変更して用いることができる。
--- Optical vortex laser beam ---
The optical vortex laser beam conversion means for converting the laser beam into an optical vortex laser beam is not particularly limited as long as the laser beam can be converted into an optical vortex laser beam, and can be appropriately selected according to the purpose. For example, a diffractive optical element. , Multimode fiber, liquid crystal phase modulator and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
Examples of the diffractive optical element include a spiral phase plate and a hologram element. Among these, a spiral phase plate is preferable.
The method of generating the optical vortex laser beam is not limited to the method of using the optical vortex laser beam conversion means, but the method of oscillating the optical vortex from the laser resonator as the intrinsic mode, the method of inserting the hologram element into the resonator, and the method of inserting the hologram element into the resonator. Examples thereof include a method using excitation light converted into a donut beam, a method using a resonator mirror having a dark point, and a method of oscillating in optical vortex mode using a thermal lens effect generated by a side-excited solid-state laser as a spatial filter.
Further, in order to stabilize the output of the light vortex laser beam, a 1/4 wave plate is placed in the optical path on the downstream side of the light vortex laser beam conversion means, and the frequency is 1/4 of that of the linearly polarized light vortex laser beam. It is preferable to install the optical axis of the plate at an angle of + 45 ° to convert it to circular polarization.
As for the device or the like that irradiates the optical vortex laser beam, for example, the device or the like disclosed in Patent Document 1 described above can be appropriately modified and used.

ここで、光渦レーザビームは、例えば、図2Aに示すように螺旋状の等位相面を有しているものを用いることができる。例えば、光渦レーザビームのポインティングベクトルの方向が螺旋状の等位相面に対して直交方向であるため、光渦レーザビームが光吸収材に照射された場合には、直交方向に力が作用する。このため、図2Bに示すように、光強度分布がビームの中央が零となる凹んだドーナツ状の分布となり、光渦レーザビームを照射された光吸収材は、ドーナツ状のエネルギーを放射圧として印加され、光渦レーザビームの照射方向に沿って飛翔し、被付着物(対象)に飛散しにくい状態で付着する。また、位相分布の観察を行うと図2Cに示すように位相差が発生していることが確認される。
光渦レーザビームか否かを判別する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前述の位相分布の観察、干渉計測などが挙げられ、干渉計測により好適に判別することができる。
Here, as the optical vortex laser beam, for example, one having a spiral equiphase plane can be used, as shown in FIG. 2A. For example, since the direction of the pointing vector of the optical vortex laser beam is orthogonal to the spiral equiphase plane, when the optical vortex laser beam is applied to the light absorber, a force acts in the orthogonal direction. .. Therefore, as shown in FIG. 2B, the light intensity distribution becomes a concave donut-shaped distribution in which the center of the beam becomes zero, and the light absorber irradiated with the optical vortex laser beam uses the donut-shaped energy as the radiation pressure. When applied, it flies along the irradiation direction of the optical vortex laser beam and adheres to the adhered object (object) in a state where it is difficult to scatter. Further, when the phase distribution is observed, it is confirmed that the phase difference is generated as shown in FIG. 2C.
The method for determining whether or not the beam is an optical vortex laser beam is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include the above-mentioned phase distribution observation and interference measurement, which are more suitable for interference measurement. Can be determined.

干渉計測では、レーザビームプロファイラ(Spiricon社製レーザビームプロファイラ、浜松ホトニクス社製レーザビームプロファイラなど)を用いて観察できる。光渦レーザビームを干渉計測した結果の一例を図3A及び図3Bに示す。
図3Aは、光渦レーザビームにおける干渉計測の結果の一例を示す図であり、図3Bは、中心に光強度0の点を有するレーザビームにおける干渉計測の結果の一例を示す図である。
光渦レーザビームを干渉計測すると、例えば、図3Aに示すように、エネルギー分布がドーナツ状であって、中心に光強度0の点を持つレーザビームであることが確認できる。
一方、中心に光強度0の点を有する一般的なレーザビームを干渉計測すると、図3Bに示すように、図3Aで示した光渦レーザビームの干渉計測と類似しているが、ドーナツ状部のエネルギー分布が一様ではないことから、光渦レーザビームとの差異が確認できる。
In the interference measurement, observation can be performed using a laser beam profiler (laser beam profiler manufactured by Spiricon, laser beam profiler manufactured by Hamamatsu Photonics, etc.). An example of the result of interference measurement of the optical vortex laser beam is shown in FIGS. 3A and 3B.
FIG. 3A is a diagram showing an example of the result of interference measurement in an optical vortex laser beam, and FIG. 3B is a diagram showing an example of the result of interference measurement in a laser beam having a point of light intensity 0 in the center.
When the optical vortex laser beam is interfered with and measured, for example, as shown in FIG. 3A, it can be confirmed that the laser beam has a donut-shaped energy distribution and a point with a light intensity of 0 in the center.
On the other hand, when a general laser beam having a point of light intensity 0 in the center is subjected to interference measurement, as shown in FIG. 3B, it is similar to the interference measurement of the optical vortex laser beam shown in FIG. 3A, but the donut-shaped portion. Since the energy distribution of the light vortex is not uniform, the difference from the optical vortex laser beam can be confirmed.

---円環レーザビーム---
以下では、本発明における好ましい態様の一つである、円環レーザビームについて説明する。
--- Annulus laser beam ---
Hereinafter, an annular laser beam, which is one of the preferred embodiments of the present invention, will be described.

本発明の一態様として、光吸収材飛翔手段が、基材と光吸収材との界面において、レーザビームが照射された領域の外周部に気化領域を発生させることが好ましい。言い換えると、本発明においては、基材と光吸収材との界面において照射するレーザビームの光軸を取り囲むように(円環状に)外気圧以上の気化領域を発生させることが好ましい。
なお、本発明において「レーザビームが照射された領域の外周部」とは、レーザビームが照射された領域における中心を含まない領域を意味する。
また、本発明において、「光軸」とは、照射するレーザビーム軸を意味する。より詳細には、本発明において「光軸」とは照射するレーザビームの照射方向と直交する方向における断面において得られる図形の内接円の中心としてもよい。
「光軸を取り囲む」とは、「光軸」上ではなく、光軸を囲んだ周辺の領域に存在することを意味する。ここで、光軸を囲んだ周辺の領域は、レーザビームが照射された領域における中心を含まない領域を意味する。
As one aspect of the present invention, it is preferable that the light-absorbing material flying means generates a vaporization region on the outer peripheral portion of the region irradiated with the laser beam at the interface between the base material and the light-absorbing material. In other words, in the present invention, it is preferable to generate a vaporization region above the outside air pressure (in an annular shape) so as to surround the optical axis of the laser beam to be irradiated at the interface between the base material and the light absorber.
In the present invention, the "outer peripheral portion of the region irradiated with the laser beam" means a region not including the center in the region irradiated with the laser beam.
Further, in the present invention, the "optical axis" means the laser beam axis to be irradiated. More specifically, in the present invention, the "optical axis" may be the center of the inscribed circle of the figure obtained in the cross section in the direction orthogonal to the irradiation direction of the laser beam to be irradiated.
By "surrounding the optical axis" is meant to be present in the surrounding area surrounding the optical axis, not on the "optical axis". Here, the peripheral region surrounding the optical axis means a region not including the center in the region irradiated with the laser beam.

次に、「外気圧以上の気化領域」について説明する。
例えば、室温環境から光吸収材が気化し始める上昇温度がTb(K)であるとき、光軸を取り囲むように、下記式(1)を満たすようにして光吸収材に対して光(レーザビーム)を照射すると、光吸収材が外気圧以上となり気化した領域、即ち、外気圧以上の気化領域を発生させることができる。ここで、開放系である場合には、「外気圧」は大気圧を意味する。
Q≧Tb(v・c・ρ)・・・式(1)
ここで、vは体積(kg)、cは比熱(J/(kg・K))、ρは密度(kg/m)である。
このとき、Q(J)は入熱量である(光の照射エネルギー量ではない)。光吸収材の光エネルギーの吸収率又は吸収係数を考慮することで、外気圧以上の気化領域を発生させるのに必要な光の照射エネルギー量(エネルギー密度)を求めることができる。
Next, the "vaporization region above the outside air pressure" will be described.
For example, when the rising temperature at which the light absorber begins to vaporize from a room temperature environment is Tb (K), light (laser beam) is directed to the light absorber so as to surround the optical axis and satisfy the following formula (1). ), It is possible to generate a region where the light absorber becomes vaporized above the outside air pressure, that is, a vaporized region above the outside air pressure. Here, in the case of an open system, "outside pressure" means atmospheric pressure.
Q ≧ Tb (v ・ c ・ ρ) ・ ・ ・ Equation (1)
Here, v is the volume (kg), c is the specific heat (J / (kg · K)), and ρ is the density (kg / m 3 ).
At this time, Q (J) is the amount of heat input (not the amount of light irradiation energy). By considering the absorption rate or the absorption coefficient of the light energy of the light absorber, the amount of light irradiation energy (energy density) required to generate the vaporization region above the outside pressure can be obtained.

次に、「基材と光吸収材との界面において、レーザビームが照射された領域の外周部に外気圧以上の気化領域を発生させる」ことについて、図4Aから図4Dを参照して更に詳細に説明する。
図4Aから図4Dにおいて、光吸収材を表面の少なくとも一部に配した基材における、光吸収材が配された表面と対向する表面側から基材に対し照射するレーザビームとして、上記式(1)を満たすエネルギー量(エネルギー密度)の円環レーザビームを照射した場合の一例を示す。
図4Aに示すように、まず、基材101の表面に光吸収材102を配したドナー基材(基板)に対して、光吸収材102が配された側とは反対側の基材101の表面にレーザビーム103を照射する。このとき、レーザビーム103を照射された光吸収材102は低粘度化した領域102Bを生じる。また、基材101と光吸収材102との界面において、光軸を取り囲むように光吸収材102が気化した気化領域102Aが発生する。発生した気化領域102Aは、図4B及び図4Cに示すように膨張していく。
Next, with reference to FIGS. 4A to 4D, more details are given on "at the interface between the base material and the light absorber, a vaporization region above the outside air pressure is generated in the outer peripheral portion of the region irradiated with the laser beam". Explain to.
In FIGS. 4A to 4D, as a laser beam irradiating the base material from the surface side facing the surface on which the light absorber is arranged in the base material in which the light absorber is arranged on at least a part of the surface, the above formula ( An example is shown in the case of irradiating a circular laser beam with an amount of energy (energy density) that satisfies 1).
As shown in FIG. 4A, first, with respect to the donor base material (substrate) in which the light absorber 102 is arranged on the surface of the base material 101, the base material 101 on the side opposite to the side on which the light absorber 102 is arranged is located. The surface is irradiated with the laser beam 103. At this time, the light absorber 102 irradiated with the laser beam 103 produces a region 102B having a low viscosity. Further, at the interface between the base material 101 and the light absorber 102, a vaporization region 102A in which the light absorber 102 is vaporized is generated so as to surround the optical axis. The generated vaporization region 102A expands as shown in FIGS. 4B and 4C.

このようにして、発生した気化領域102Aが膨張することによって、図4Aから図4C中の矢印に示すように、光軸に向かう圧力が生じる。この内向きの圧力(光軸に向かう圧力)によって、低粘度化した光吸収材の領域102Bに囲まれた光吸収材102Cをレーザビーム103の照射方向に押し出し、最終的に、図4Dに示すように、光吸収材の液滴102Dがレーザビームの照射方向に飛翔する。
このように、「基材と光吸収材との界面において、レーザビームが照射された領域の外周部に外気圧以上の気化領域を発生させる」ようにレーザビームを光吸収材に照射することによって、光軸近傍の光吸収材は光軸上の光吸収材を取り囲むような圧力を受けるため、飛散することなく飛翔体を発生させることができる。
なお、以下の説明において、基材と光吸収材との界面において、レーザビームが照射された領域の外周部の外気圧以上の気化領域のことを「Bubble Ring」と称する場合があり、「Bubble Ring」により光吸収材に飛翔可能なエネルギーを与える方式を、「Bubble Ring 方式(BR方式)」と称する場合がある。また、BR方式を用いたLIFT法のことをBR-LIFTと称する場合がある。
As the generated vaporization region 102A expands in this way, pressure is generated toward the optical axis as shown by the arrows in FIGS. 4A to 4C. By this inward pressure (pressure toward the optical axis), the light absorber 102C surrounded by the region 102B of the light absorber having a low viscosity is pushed out in the irradiation direction of the laser beam 103, and finally shown in FIG. 4D. As described above, the droplet 102D of the light absorber flies in the irradiation direction of the laser beam.
In this way, by irradiating the light absorber with the laser beam so as to "generate a vaporization region above the outside pressure at the outer peripheral portion of the region irradiated with the laser beam at the interface between the base material and the light absorber". Since the light absorber near the optical axis receives a pressure that surrounds the light absorber on the optical axis, it is possible to generate a flying object without scattering.
In the following description, at the interface between the base material and the light absorber, the vaporized region above the outside air pressure of the outer peripheral portion of the region irradiated with the laser beam may be referred to as "Bubble Ring", and may be referred to as "Bubble Ring". A method of giving flyable energy to a light absorber by "Ring" may be referred to as a "Bubble Ring method (BR method)". Further, the LIFT method using the BR method may be referred to as BR-LIFT.

BR-LIFTで使用される光源は、高品質のビームプロファイルと高出力を有することが好ましい。より具体的には、例えば、主発振器電力増幅器(MOPA)レーザシステムに基づくナノ秒パルスファイバレーザが、1064nmの波長のレーザ光源ユニットとして使用されることが好ましい。レーザ光源ユニットから照射されたレーザは、非線形光学結晶を通過し、第二高調波発生(SHG)を生じる。SHGは、例えば、1064nm波長を532nm波長に変換するように作用する。 The light source used in BR-LIFT preferably has a high quality beam profile and high power output. More specifically, for example, a nanosecond pulse fiber laser based on a main oscillator power amplifier (MOPA) laser system is preferably used as a laser light source unit with a wavelength of 1064 nm. The laser emitted from the laser light source unit passes through a nonlinear optical crystal to generate second harmonic generation (SHG). SHG acts, for example, to convert a 1064 nm wavelength to a 532 nm wavelength.

ここで、円環レーザビームを生成する手法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。円環レーザビームを生成する手法としては、例えば、ガウスビーム(ガウシアンレーザビーム)を特定のレーザビームに変換する手法、レンズを用いた幾何光学法による手法、回折素子を用いた波長光学法による手法などが挙げられる。また、ガウスビームを特定のレーザビームに変換する手法としては、例えば、アキシコンレンズ、回折光学素子、液晶などの空間光変調器を使用する手法などが挙げられる。
例えば、アキシコンレンズを用いた円環レーザビームの発生は、アキシコンレンズの頂角αの場合、円環レーザビームのリング半径R0は以下のように表される。

Figure 2022086606000001
Here, the method for generating the annulus laser beam is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. As a method for generating an annular laser beam, for example, a method for converting a Gaussian beam (Gaussian laser beam) into a specific laser beam, a method by a geometrical optics method using a lens, or a method by a wavelength optical method using a diffractive element. And so on. Further, as a method for converting a Gaussian beam into a specific laser beam, for example, a method using a spatial light modulator such as an axicon lens, a diffractive optical element, or a liquid crystal can be mentioned.
For example, when the ring laser beam is generated by using the axicon lens, the ring radius R0 of the ring laser beam is expressed as follows in the case of the apex angle α of the axicon lens.
Figure 2022086606000001

nは屈折率、Fは焦点距離である。頂角α及び焦点距離Fは、R0を決定するために変更することができる。また、R0は、アキシコンレンズとコンデンサレンズとの間の距離を変化させることによって決定することもできる。また、液晶位相変換素子(SLM)を用いて、円環レーザビームに変換した波面を生成する方法を用いることもできる。なお、位相板又は円筒レンズを用いてラゲールガウスビーム(光渦レーザビーム)を生成することもできる。 n is the refractive index and F is the focal length. The apex angle α and the focal length F can be changed to determine R0. R0 can also be determined by changing the distance between the axicon lens and the condenser lens. It is also possible to use a method of generating a wavefront converted into a circular laser beam by using a liquid crystal phase conversion element (SLM). It is also possible to generate a Laguerre Gaussian beam (optical vortex laser beam) using a phase plate or a cylindrical lens.

ここで、円環レーザビームとしては、例えば、レーザビームの光軸におけるレーザビーム強度が外周部のレーザビーム強度よりも小さいレーザビームを用いることができる。言い換えると、円環レーザビームとしては、光軸を取り囲む領域のレーザビームのレーザビーム強度が、光軸におけるレーザビームのレーザビーム強度よりも大きいレーザビーム強度分布(光軸を取り囲む円環状の強度分布)を有するレーザビームを用いることができる。 Here, as the annular laser beam, for example, a laser beam whose laser beam intensity in the optical axis of the laser beam is smaller than the laser beam intensity in the outer peripheral portion can be used. In other words, as an annular laser beam, a laser beam intensity distribution in which the laser beam intensity of the laser beam in the region surrounding the optical axis is larger than the laser beam intensity of the laser beam in the optical axis (annular intensity distribution surrounding the optical axis). ) Can be used.

ガウシアンレーザビームを円環レーザビームに変換する円環レーザビーム変換手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、円環レーザビーム変換手段などが挙げられる。
円環レーザビーム変換手段としては、例えば、アキシコンレンズ、Vortex素子、回折光学素子(Diffractive Optical Element;DOE)、空間光変調素子、液晶位相変換素子(SLM)などが挙げられる。これらは1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
The annular laser beam conversion means for converting the Gaussian laser beam into the annular laser beam is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include the annular laser beam conversion means.
Examples of the annular laser beam conversion means include an axicon lens, a Voltex element, a diffractive optical element (DOE), a spatial light modulation element, a liquid crystal phase conversion element (SLM), and the like. These may be used alone or in combination of two or more.

図5Aは、円環レーザビーム変換手段としてアキシコンレンズを用いた場合の一例を示す模式図である。図5Aに示す例は、円環レーザビーム変換手段としてアキシコンレンズ201A及び201Bの2枚を用いる例である。この例においては、1つ目のアキシコンレンズでレーザビームを分離し、2つ目のアキシコンレンズで、所望の円環ビームをつくる。2つのアキシコンレンズ201A及び201Bの距離を調整し、合成焦点距離を調節することで、ビームの直径(内径)を適宜変更することができる。 FIG. 5A is a schematic diagram showing an example of a case where an axicon lens is used as the annular laser beam conversion means. The example shown in FIG. 5A is an example in which two axicon lenses 201A and 201B are used as the annular laser beam conversion means. In this example, the first axicon lens separates the laser beam and the second axicon lens creates the desired annular beam. By adjusting the distance between the two axicon lenses 201A and 201B and adjusting the combined focal length, the diameter (inner diameter) of the beam can be changed as appropriate.

図5Bは、円環レーザビーム変換手段として図5Aにおける2枚目のアキシコンレンズ201Bと集光レンズ202を用いた一例を示す模式図である。この例においては、アキシコンレンズ201Bと集光レンズ202との距離を調節することによってレーザビーム103の直径(内径)を適宜変更することができる。
図5Cは、円環レーザビーム変換手段として、図5Bにおいてアキシコンレンズを、回折光学素子(Diffractive Optical Element;DOE)201Cに変更した一例を示す模式図である。DOE201Cを用いることによって、あらかじめ決められた波面を作ることができる。
図5Dは、図5CにおけるDOE201Cを用いた単レーザビーム103照射の場合における一例を示す斜視模式図である。図5Eは、図5Dにおいて、複数のレーザビーム103を一つのDOE201Cに対して照射した場合における一例を示す斜視模式図である。
図5D及び図5Eに示すように、DOEを用いることによって、一つのDOEに対して一つのレーザビームを照射して一つの円環レーザビームを得ることもでき、また、一つのDOEに対して複数のレーザビームを照射して複数の円環レーザビームを得ることもできる。
また、1枚の頂角の異なるアキシコンレンズや位相パターンの異なるDOEを複数用意しておき、光吸収材に応じて変更することにより、光吸収材に応じて最適なレーザビーム強度のレーザビームを照射させることができる。
FIG. 5B is a schematic diagram showing an example in which the second axicon lens 201B and the condenser lens 202 in FIG. 5A are used as the annular laser beam conversion means. In this example, the diameter (inner diameter) of the laser beam 103 can be appropriately changed by adjusting the distance between the axicon lens 201B and the condenser lens 202.
FIG. 5C is a schematic diagram showing an example in which the axicon lens in FIG. 5B is changed to a diffractive optical element (DOE) 201C as a ring laser beam conversion means. By using DOE201C, a predetermined wavefront can be created.
FIG. 5D is a schematic perspective view showing an example in the case of single laser beam 103 irradiation using DOE201C in FIG. 5C. FIG. 5E is a schematic perspective view showing an example in the case where a plurality of laser beams 103 are irradiated to one DOE201C in FIG. 5D.
As shown in FIGS. 5D and 5E, by using DOE, one laser beam can be irradiated to one DOE to obtain one annular laser beam, and one DOE can be obtained. It is also possible to irradiate a plurality of laser beams to obtain a plurality of annular laser beams.
In addition, by preparing multiple Axicon lenses with different apex angles and DOEs with different phase patterns and changing them according to the light absorber, a laser beam with the optimum laser beam intensity according to the light absorber can be prepared. Can be irradiated.

図5Fは、図5Cにおいて、DOE201Cを液晶位相変換素子(SLM)201Dに変更した場合の一例を示す模式図である。液晶位相変換素子(SLM)201Dを用いることによって、時間変調可能であるため、円錐波面やVortex波面、又はそれらの複合波面を重畳させた波面を生成することができる。なお、図5Gは、液晶位相変換素子(SLM)として反射型液晶位相変換素子201Dとプリズムミラー201D’を組み合わせた場合の一例を示す模式図である。 FIG. 5F is a schematic diagram showing an example of a case where DOE201C is changed to a liquid crystal phase conversion element (SLM) 201D in FIG. 5C. Since time modulation is possible by using the liquid crystal phase conversion element (SLM) 201D, it is possible to generate a conical wavefront, a Voltex wavefront, or a wavefront in which a composite wavefront thereof is superimposed. Note that FIG. 5G is a schematic diagram showing an example of a case where a reflective liquid crystal phase conversion element 201D and a prism mirror 201D'are combined as a liquid crystal phase conversion element (SLM).

円環レーザビームのレーザビーム強度としては、また、光軸中心には気化領域が存在せず、なおかつ、光軸中心は、気化を生じるエネルギー密度より小さいエネルギーで照射させることがより好ましい。すなわち、照射するレーザビームの強度分布としては、レーザビームの最大強度が、光軸から離れたところにあることが好ましい。
また、光軸のレーザビーム強度は、気化領域のレーザビーム強度よりは小さいが、光吸収材の温度を上昇させる程度のレーザビーム強度であることが好ましい。こうすることにより、光吸収材を光吸収材自体の界面から分離して飛翔させるためのエネルギーを、光吸収材に与えることができ、光吸収材を飛翔させやすくなるため好ましい。
As for the laser beam intensity of the annular laser beam, it is more preferable that the vaporization region does not exist in the center of the optical axis and the center of the optical axis is irradiated with an energy smaller than the energy density that causes vaporization. That is, as for the intensity distribution of the laser beam to be irradiated, it is preferable that the maximum intensity of the laser beam is located away from the optical axis.
Further, the laser beam intensity of the optical axis is smaller than the laser beam intensity of the vaporization region, but it is preferable that the laser beam intensity is such that the temperature of the light absorber is raised. By doing so, the energy for separating the light absorber from the interface of the light absorber itself and flying it can be given to the light absorber, which is preferable because it facilitates the flight of the light absorber.

ここで、光吸収材飛翔手段が照射するレーザビームのレーザビーム強度の好ましい形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図6A及び図6Cはレーザビーム強度分布の一例を示す模式図である。図6Bは図6Aに示すレーザビーム強度分布のレーザにおけるレーザ照射方向と直交方向における面内レーザビーム強度分布の測定結果の一例を示す図である。図6Dは図6Cに示すレーザビーム強度分布のレーザビームにおけるレーザビーム照射方向と直交方向における面内レーザビーム強度分布の測定結果の一例を示す図である。
図6A及び図6Bに示すように、照射するレーザビームのレーザビーム強度としては、照射するレーザビームの外周部において強度が高く、外周部から光軸(中心)に向かって漸次強度が低下するような分布をとることが好ましい。
また、図6C及び図6Dでは、図6A及び図6Bと同様に外周部においてレーザビーム強度が高い強度分布について、光軸(中心)では光軸近傍のレーザビーム強度よりも高いレーザビーム強度となる場合を示す。図6C及び図6Dに示すようなレーザビーム強度分布を有するレーザビーム(円環レーザビーム)を使用することによって、光軸(中心)においてレーザビーム照射された光吸収材が低粘度化し、光吸収材を押し出す動きが向上するため好ましい。このように、本発明では、レーザビームが照射された領域の外周部においてレーザビーム強度が高い強度分布となり、かつ、光軸(中心)では光軸近傍のレーザビーム強度よりも高いレーザビーム強度の強度分布となるレーザビーム(例えば、図6C及び図6Dに示すようなレーザビーム強度分布を有するレーザビーム)を円環レーザビームとして用いることができる。
Here, a preferable form of the laser beam intensity of the laser beam irradiated by the light absorber flying means will be described in detail with reference to the drawings.
6A and 6C are schematic views showing an example of a laser beam intensity distribution. FIG. 6B is a diagram showing an example of the measurement result of the in-plane laser beam intensity distribution in the direction orthogonal to the laser irradiation direction in the laser of the laser beam intensity distribution shown in FIG. 6A. FIG. 6D is a diagram showing an example of the measurement result of the in-plane laser beam intensity distribution in the direction orthogonal to the laser beam irradiation direction in the laser beam of the laser beam intensity distribution shown in FIG. 6C.
As shown in FIGS. 6A and 6B, the laser beam intensity of the irradiated laser beam is such that the intensity is high in the outer peripheral portion of the irradiated laser beam and the intensity gradually decreases from the outer peripheral portion toward the optical axis (center). It is preferable to take a uniform distribution.
Further, in FIGS. 6C and 6D, as in FIGS. 6A and 6B, the intensity distribution in which the laser beam intensity is high in the outer peripheral portion is higher than the laser beam intensity in the vicinity of the optical axis in the optical axis (center). Show the case. By using a laser beam (annular laser beam) having a laser beam intensity distribution as shown in FIGS. 6C and 6D, the light absorber irradiated with the laser beam on the optical axis (center) has a low viscosity and absorbs light. This is preferable because the movement of pushing out the material is improved. As described above, in the present invention, the laser beam intensity has a high intensity distribution in the outer peripheral portion of the region irradiated with the laser beam, and the laser beam intensity in the optical axis (center) is higher than the laser beam intensity in the vicinity of the optical axis. A laser beam having an intensity distribution (for example, a laser beam having a laser beam intensity distribution as shown in FIGS. 6C and 6D) can be used as a ring laser beam.

図6C及び図6Dに示すようなレーザビーム強度分布(円環レーザビーム)を作るためには、例えば、上述した図5Aから図5Gに示すレーザビーム変換手段を用いることができる。
なお、液晶位相変換素子(SLM)は、通常、1次光のみを利用し、0次光は利用しない場合が多いが、0次光を有効に使うことにより、ラゲールガウスビームを用いるときに、特異点となる光軸中心にも光強度を与えることができる。本発明においては、これらをマトリックス的に可変できるデータベース化しておき、最適なものを選択するようにしてもよい。
円環レーザビームのレーザビーム強度分布としては、軸対称形が好ましい。なお、レーザビーム強度分布のムラは±20%であることが好ましい。
In order to create the laser beam intensity distribution (annular laser beam) as shown in FIGS. 6C and 6D, for example, the laser beam conversion means shown in FIGS. 5A to 5G described above can be used.
The liquid crystal phase conversion element (SLM) usually uses only the primary light and does not use the 0th-order light. However, by effectively using the 0th-order light, when the Lager Gaussian beam is used, Light intensity can also be given to the center of the optical axis, which is a singular point. In the present invention, these may be made into a database that can be changed in a matrix, and the optimum one may be selected.
The laser beam intensity distribution of the annulus laser beam is preferably axisymmetric. The unevenness of the laser beam intensity distribution is preferably ± 20%.

また、基材と接する面と反対側の光吸収材の露出表面におけるレーザビームのフルエンス(J/cm)は、気化領域を発生させるエネルギー密度より小さいエネルギー密度のレーザビームを照射することにより得られることが好ましい。こうすることにより、背面側(基材と接する面と反対側の光吸収材の露出表面側)の粘度を低下させることができるため、飛翔体の飛散を抑制し付着位置精度を向上させることができる。
なお、フルエンスとは、通常は、レーザビームが入射する側のフルエンス(フロントサイドフルエンス)を意味する。フルエンスは、通常、材料の吸収係数により制御することが多い。しかしながら、光吸収材膜の光照射と反対側の膜表面のフルエンス(以後、バックサイドフルエンスと称する場合がある)を制御することが、飛翔品質に重要であることが本発明者らの検討によってわかった。
Further, the fluence (J / cm 2 ) of the laser beam on the exposed surface of the light absorber on the side opposite to the surface in contact with the substrate is obtained by irradiating the laser beam with an energy density smaller than the energy density that generates the vaporization region. It is preferable to be By doing so, the viscosity of the back surface side (the exposed surface side of the light absorber on the side opposite to the surface in contact with the base material) can be reduced, so that the scattering of the flying object can be suppressed and the adhesion position accuracy can be improved. can.
The fluence usually means the fluence (front side fluence) on the side where the laser beam is incident. Fluence is usually controlled by the absorption coefficient of the material. However, according to the study by the present inventors, it is important for the flight quality to control the fluence of the film surface on the opposite side of the light irradiation of the light absorber film (hereinafter, may be referred to as backside fluence). all right.

ここでは、バックサイドフルエンスについて、詳細に説明する。
まず、光吸収材に入射する前のレーザビーム強度をIとしたとき、入射後の光の強度Iはランベルト・ベールの法則から、吸収係数αを用いて以下の式(3)で示される。
I= I exp(-αt)・・・式(3)
なお、上記の式(3)において、αは吸収係数、tは膜厚、I/Iは膜厚tでの吸収率を意味する。
上記の式(3)からわかるように、深さ方向で入熱量Qが異なり、また、上昇温度が異なることを意味する。これにより、吸収係数と膜厚がわかれば、背面側のフルエンス(バックサイドフルエンス)を求めることができる。
Here, the backside fluence will be described in detail.
First, when the laser beam intensity before being incident on the light absorber is set to I 0 , the light intensity I after the incident is expressed by the following equation (3) using the absorption coefficient α from Lambert-Beer's law. ..
I = I 0 exp (-αt) ... Equation (3)
In the above equation (3), α means the absorption coefficient, t means the film thickness, and I / I 0 means the absorption rate at the film thickness t.
As can be seen from the above equation (3), it means that the heat input amount Q is different in the depth direction and the rising temperature is different. As a result, if the absorption coefficient and the film thickness are known, the fluence on the back side (backside fluence) can be obtained.

レーザビームの断面形状、大きさ(内径、外径)としては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
レーザビームの断面形状としては、例えば、円環状、多角形の環状、不定形の環状などが挙げられる。
The cross-sectional shape and size (inner diameter, outer diameter) of the laser beam are not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose.
Examples of the cross-sectional shape of the laser beam include an annular shape, a polygonal annular shape, and an amorphous annular shape.

レーザビームの内径(光ビームの波面における光軸を取り囲むビームプロファイルの内径)としては、20μm以上90μm以下が好ましく、30μm以上70μm以下がより好ましい。 The inner diameter of the laser beam (the inner diameter of the beam profile surrounding the optical axis on the wavefront of the light beam) is preferably 20 μm or more and 90 μm or less, and more preferably 30 μm or more and 70 μm or less.

ここで、レーザビームの大きさの調節方法について、図面を参照して説明する。
図7Aは、ラゲールガウスビームの指数Lと円錐波面の高さ指数Hとを重畳させたときの露光強度分布の一例を示す図である。
ラゲールガウスビームの指数は整数であるため、ラゲールガウスビームの指数を変更するだけでは、円環レーザビームの大きさが離散的になり、大きさを調節しにくい場合がある。例えば、ラゲールガウスビームL=1での実測値は、内径20μm/外径70μmであった。また、L=2での実測値は、内径30μm/外径80μmであった。したがって、ラゲールガウスビームの指数を変更するだけでは、この中間値(内径20μm/外径70μm~内径30μm/外径80μm)のレーザビームの大きさを有するレーザビームを作ることが難しい場合がある。
Here, a method of adjusting the size of the laser beam will be described with reference to the drawings.
FIG. 7A is a diagram showing an example of the exposure intensity distribution when the index L of the Laguerre Gaussian beam and the height index H of the conical wavefront are superimposed.
Since the exponent of the Laguerre Gaussian beam is an integer, the size of the annular laser beam becomes discrete and it may be difficult to adjust the size simply by changing the exponent of the Laguerre Gaussian beam. For example, the measured value at the Laguerre Gaussian beam L = 1 was an inner diameter of 20 μm / an outer diameter of 70 μm. The measured value at L = 2 was an inner diameter of 30 μm / an outer diameter of 80 μm. Therefore, it may be difficult to produce a laser beam having a laser beam size of this intermediate value (inner diameter 20 μm / outer diameter 70 μm to inner diameter 30 μm / outer diameter 80 μm) only by changing the index of the Laguerre Gaussian beam.

これに対して、円錐波面の高さ指数Hは、実数の範囲であるため任意に値を選ぶことができるので、内径及び外径を自在に選ぶことができる。
例えば、図7Aに、ラゲールガウスビームに円錐波面の高さ指数Hを0,a,b,c(ただし、a,b,cは実数であり、a<b<cを満たす)と変化させたときの強度分布の等高線図を示す。図7Aに示すように、円錐波面の高さ指数Hが大きくなるにつれて、内径及び外径が漸次大きくなっていることがわかる。
例えば、H=cかつL=1のとき、内径90μm/外径160μmとなり、また、H=cかつL=2のとき、内径100μm/外径170μmであった。
このように、照射するレーザビームに円錐波面の高さ指数Hを重畳することで、このレーザビームの大きさを、用意かつ任意に調節することができる。また、L=1、2と変えることで内径/外径の比率も変えることができる。これらにより、光吸収材に最適なプロファイルを選択することが可能となる。
円錐波面の高さ指数Hを重畳する手段としては、例えば、液晶位相変換素子(SLM)などが挙げられる。
On the other hand, since the height index H of the conical wavefront is in the range of real numbers, the values can be arbitrarily selected, so that the inner diameter and the outer diameter can be freely selected.
For example, in FIG. 7A, the height index H of the conical wavefront is changed to 0, a, b, c (where a, b, c are real numbers and satisfy a <b <c) in the Laguerre Gaussian beam. The contour diagram of the intensity distribution at the time is shown. As shown in FIG. 7A, it can be seen that the inner diameter and the outer diameter gradually increase as the height index H of the conical wavefront increases.
For example, when H = c and L = 1, the inner diameter was 90 μm / outer diameter 160 μm, and when H = c and L = 2, the inner diameter was 100 μm / outer diameter 170 μm.
By superimposing the height index H of the conical wavefront on the laser beam to be irradiated in this way, the size of the laser beam can be prepared and arbitrarily adjusted. Further, the ratio of the inner diameter / outer diameter can be changed by changing L = 1 and 2. These make it possible to select the optimum profile for the light absorber.
As a means for superimposing the height index H of the conical wavefront, for example, a liquid crystal display phase conversion element (SLM) or the like can be mentioned.

図7Bは、レーザビームの内径と飛翔体の大きさ(液滴径)の関係の一例を示す図である。レーザビームの内径が大きくなるにしたがって、飛翔体の大きさ(液滴径)大きくなることがわかる。すなわち、照射するレーザビームの内径によって、飛翔体の大きさを制御できる。
さらに、言い換えると、レーザビームの内径(リング直径)が増加するにつれて、液滴直径は線形増加することがわかる。リング直径を決めると、液滴直径は、同一のドナーの条件(光吸収材が配された基材(基板)の条件)により一意的に決定される。換言すれば、これは、液滴直径が、リング直径を変化させることによって制御できることを意味する。
ここで、液滴サイズ(液滴直径)は、印刷品質に関係する重要なパラメータである。BR-LIFT法では、リング直径を変化させることにより液滴直径を制御することが可能であるので、小径リングで高精細印刷ができ、大径リングで高速印刷ができるため、システムの制御性を向上させることができる。
FIG. 7B is a diagram showing an example of the relationship between the inner diameter of the laser beam and the size (droplet diameter) of the projectile. It can be seen that the size (droplet diameter) of the projectile increases as the inner diameter of the laser beam increases. That is, the size of the flying object can be controlled by the inner diameter of the laser beam to be irradiated.
Furthermore, in other words, it can be seen that the droplet diameter increases linearly as the inner diameter (ring diameter) of the laser beam increases. When the ring diameter is determined, the droplet diameter is uniquely determined by the conditions of the same donor (conditions of the substrate (substrate) on which the light absorber is arranged). In other words, this means that the droplet diameter can be controlled by varying the ring diameter.
Here, the droplet size (droplet diameter) is an important parameter related to print quality. In the BR-LIFT method, the droplet diameter can be controlled by changing the ring diameter, so high-definition printing can be performed with a small diameter ring, and high-speed printing can be performed with a large diameter ring, which improves system controllability. Can be improved.

また、図7Cに、照射(パルス)エネルギーと飛翔体の大きさ(液滴直径)の関係について示す。
図7Cでは、粘度4Pa・s、膜厚20μmのマゼンタインクを500μmのギャップで飛翔させたときの結果を示している。横軸は照射エネルギー、縦軸は液滴径である。この結果、照射エネルギーに関わらず、液滴径が一定であることがわかった。
図7Cに示すように、パルスエネルギーが34.6μJから45.8μJに32%増加した一方、液滴直径は僅か3.4%しか増加しなかった。これらの結果は、液滴直径が照射エネルギーに関係なく一定であることを意味する。LIFT法の場合、照射エネルギーが増加するにつれて、液滴サイズはそれに応じて増加するのが一般的であるが、BR-LIFT法においては、液滴直径が照射エネルギーに依存しないので、より安定な印刷ができるという特徴を有することがわかった。
Further, FIG. 7C shows the relationship between the irradiation (pulse) energy and the size (droplet diameter) of the projectile.
FIG. 7C shows the results when magenta ink having a viscosity of 4 Pa · s and a film thickness of 20 μm was flown with a gap of 500 μm. The horizontal axis is the irradiation energy, and the vertical axis is the droplet diameter. As a result, it was found that the droplet diameter was constant regardless of the irradiation energy.
As shown in FIG. 7C, the pulse energy increased by 32% from 34.6 μJ to 45.8 μJ, while the droplet diameter increased by only 3.4%. These results mean that the droplet diameter is constant regardless of the irradiation energy. In the case of the LIFT method, the droplet size generally increases as the irradiation energy increases, but in the BR-LIFT method, the droplet diameter does not depend on the irradiation energy, so that it is more stable. It was found that it has the characteristic of being able to print.

-レーザビーム整形手段-
レーザビーム整形手段としては、例えば、レーザビーム変倍手段、位相分布変換手段などが挙げられる。
レーザビーム整形手段は、例えば、集光レンズの光源側に配置されており、入射ビームが集光レンズの前面で所望の断面形状と透過波面を形成することができる。
-Laser beam shaping means-
Examples of the laser beam shaping means include a laser beam scaling means and a phase distribution conversion means.
The laser beam shaping means is arranged, for example, on the light source side of the condenser lens, and the incident beam can form a desired cross-sectional shape and transmitted wavefront on the front surface of the condenser lens.

--レーザビーム変倍手段--
レーザビーム変倍手段は、例えば、入射ビームの光軸に垂直な断面で、一方の軸の径と、それに直交するもう一方の軸の径の割合を変更する手段とすることができる。
レーザビーム変倍手段としては、例えば、プリズムなどが挙げられる。
図8A及び図8Bにレーザビーム変倍手段の一例を示す。図8Aに示すレーザビーム変倍手段は、ガラスなど透明体のプリズムが2枚ペア(ダブルプリズム501)で構成されており、光の屈折を利用して光の方向を変えることで、一方向のみを変倍するものである。なお、ここでの変倍とは、ビーム断面の縦横比が変化させるような倍率変化を意味する。図8A中、左の円は入射ビームの断面形状を示す。説明の簡単化のため、入射ビームは円形としている。ここで、入射ビームのx方向断面の半径をRx、y方向断面の半径をRyとするとRx/Ry=1となる(図8A中、入射ビームの直径Din511、射出ビームの直径Dout512)。
--Laser beam scaling means ---
The laser beam scaling means can be, for example, a means for changing the ratio of the diameter of one axis to the diameter of the other axis orthogonal to the diameter of one axis in a cross section perpendicular to the optical axis of the incident beam.
Examples of the laser beam scaling means include a prism and the like.
8A and 8B show an example of the laser beam scaling means. The laser beam scaling means shown in FIG. 8A is composed of two pairs of transparent prisms such as glass (double prism 501), and changes the direction of light by using refraction of light to change the direction of light in only one direction. Is to be scaled. The scaling here means a change in magnification such that the aspect ratio of the beam cross section is changed. In FIG. 8A, the circle on the left shows the cross-sectional shape of the incident beam. For the sake of simplicity, the incident beam is circular. Here, if the radius of the cross section in the x direction of the incident beam is Rx and the radius of the cross section in the y direction is Ry, then Rx / Ry = 1 (in FIG. 8A, the diameter of the incident beam is D in 511 and the diameter of the emission beam is D out 512. ).

図8Aは、入射側プリズムを反時計回り、射出側プリズムを時計回りに回転させた例である。この場合、x方向の射出ビームは、入射ビームに比べて相対的に小さくなる。すなわち、Rx/Ry<1に縮小変倍させることができる。
また、図8Bは、入射側プリズムを時計回り、射出側プリズムを反時計回りに回転させた例である。この場合、x方向の射出ビームは、入射ビームに比べて相対的に大きくなる。すなわちRx/Ry>1に拡大変倍させることができる。
以上より、レーザビーム変倍手段を用いることによって、入射ビームの光軸に対して直交する断面において、一方の軸の径と、それに直交するもう一方の軸の径の割合Rx/Ryを自在に変更することができる。
FIG. 8A is an example in which the prism on the incident side is rotated counterclockwise and the prism on the ejection side is rotated clockwise. In this case, the emission beam in the x direction is relatively smaller than the incident beam. That is, it can be reduced and scaled to Rx / Ry <1.
Further, FIG. 8B is an example in which the prism on the incident side is rotated clockwise and the prism on the ejection side is rotated counterclockwise. In this case, the emission beam in the x direction is relatively larger than the incident beam. That is, it can be expanded and scaled to Rx / Ry> 1.
From the above, by using the laser beam scaling means, the ratio Rx / Ry of the diameter of one axis and the diameter of the other axis orthogonal to the diameter of one axis can be freely set in the cross section orthogonal to the optical axis of the incident beam. Can be changed.

--位相分布(波面)変換手段--
位相分布変換手段は、例えば、入射ビーム波面の位相分布を変換する手段とすることができる。
位相分布変換手段としては、例えば、凸シリンダレンズなどが挙げられる。
ここで、図9に位相分布変換手段の一例を示す。
図9に示す位相分布変換手段は、2枚の凸シリンダレンズ光学系を用いて、レーザビーム611の透過波面を補正する光学系である。2枚のシリンダレンズ(CYL1 621、CYL2 622)を対向させ、焦点位置が重なるように配置(シリンダレンズ間の距離がLとなるように配置)すれば、倍率1となり波面はフラットのままであり、集光位置がx方向とy方向で変わらないが、シリンダレンズ間をわずかに変化(シリンダレンズ間の距離がL+ΔLとなるように配置)させると、x方向に独立したシリンダ波面を作ることができる。集光レンズ(軸対象)623のデフォーカス効果と組み合わせることにより、透過波面の0度アスティグマ成分を作り出すこともできる。なお、図中624は試料面を指す。
--Phase distribution (wavefront) conversion means --
The phase distribution conversion means can be, for example, a means for converting the phase distribution of the incident beam wavefront.
Examples of the phase distribution conversion means include a convex cylinder lens and the like.
Here, FIG. 9 shows an example of the phase distribution conversion means.
The phase distribution conversion means shown in FIG. 9 is an optical system that corrects the transmitted wavefront of the laser beam 611 by using two convex cylinder lens optical systems. If two cylinder lenses (CYL1 621 and CYL2 622) are opposed to each other and arranged so that the focal positions overlap (arranged so that the distance between the cylinder lenses is L), the magnification becomes 1 and the wavefront remains flat. , The focusing position does not change in the x and y directions, but if the cylinder lenses are slightly changed (arranged so that the distance between the cylinder lenses is L + ΔL), an independent cylinder wavefront in the x direction can be created. can. By combining with the defocus effect of the condenser lens (axisymmetric) 623, it is possible to create a 0 degree astigma component of the transmitted wavefront. In the figure, 624 refers to the sample surface.

より具体的には、下記の構成のレーザビーム整形手段を利用することができる。
・第1レンズ(CYL1):焦点距離50mmの平凸シリンダレンズ、硝材:合成石英
・第2レンズ(CYL2):焦点距離50mmの平凸シリンダレンズ、硝材:合成石英
・第3レンズ:焦点距離100mmの集光レンズ(軸対象レンズ)、硝材:合成石英
なお、焦点距離Sは、集光レンズ第1面から集光点までの距離である。シリンダレンズの間隔Lが100μm短くなると、焦点位置が0.5mm遠くなる関係にある。これにより、xyの焦点位置を独立に設定できる。なお、上記具体例においては、シリンダ1つに対して2枚の凸シリンダレンズを用いた構成を示したが、アクロマートレンズなどを張り合わせたレンズでもよい。
また、レンズの形状を非球面形状にすればさらに収差を補正することができる。
その他の基本的な特性は凹凸CYL光学系と同様である。凹凸CYL光学系よりも光路長は長くなるが、非常に良好な波面を作ることができる。
複数枚からなるシリンダレンズや液晶位相変換素子を用いることにより、入射ビーム波面の位相分布を理想状態に変換することが可能となる。
シリンダレンズ方式の場合、位相分布の変換パターンに制約はあるが、光学部品のアライメントでは解決できない非点収差補正を良好かつ高品質に補正することが可能である。
このようにして、光吸収材の飛翔の精度をより向上させることができる。
More specifically, a laser beam shaping means having the following configuration can be used.
First lens (CYL1): plano-convex cylinder lens with focal length 50 mm, glass material: synthetic quartz-Second lens (CYL2): plano-convex cylinder lens with focal length 50 mm, glass material: synthetic quartz-third lens: focal length 100 mm Condensing lens (axis target lens), glass material: Synthetic quartz The focal length S is the distance from the first surface of the condensing lens to the condensing point. When the distance L between the cylinder lenses is shortened by 100 μm, the focal position is separated by 0.5 mm. As a result, the focal position of xy can be set independently. In the above specific example, although the configuration using two convex cylinder lenses for one cylinder is shown, a lens in which an achromatic lens or the like is bonded may be used.
Further, if the shape of the lens is an aspherical shape, the aberration can be further corrected.
Other basic characteristics are the same as those of the uneven CYL optical system. Although the optical path length is longer than that of the uneven CYL optical system, a very good wavefront can be created.
By using a cylinder lens or a liquid crystal phase conversion element composed of a plurality of lenses, it is possible to convert the phase distribution of the incident beam wavefront to an ideal state.
In the case of the cylinder lens method, although there are restrictions on the conversion pattern of the phase distribution, it is possible to correct astigmatism with good quality and high quality, which cannot be solved by the alignment of optical components.
In this way, the flight accuracy of the light absorber can be further improved.

-その他の手段-
その他の手段としては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、ビーム波長変更素子、出力調整部などが挙げられる。
-Other means-
The other means are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, and examples thereof include a beam wavelength changing element and an output adjusting unit.

--ビーム波長変更素子--
ビーム波長変更素子としては、レーザビームの波長を、光吸収材が吸収可能であり、かつ後述する基材を透過可能である波長に変更できれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。ビーム波長変更素子としては、例えば、KTP結晶、BBO結晶、LBO結晶、CLBO結晶などが挙げられる。
--Beam wavelength changing element ---
The beam wavelength changing element is not particularly limited as long as the wavelength of the laser beam can be changed to a wavelength that can be absorbed by the light absorber and can transmit the substrate described later, and may be appropriately selected according to the purpose. can. Examples of the beam wavelength changing element include a KTP crystal, a BBO crystal, an LBO crystal, and a CLBO crystal.

--出力調整部--
出力調整部としては、レーザビームを適正な出力値に調整することができれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ガラスなどが挙げられる。
--Output adjustment unit --
The output adjusting unit is not particularly limited as long as the laser beam can be adjusted to an appropriate output value, and can be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include glass.

次に、本発明の飛翔体発生装置の実施形態を、図面を用いて説明する。
図10Aは本発明の飛翔体発生装置の一例を示す模式図である。図は便宜上、軸対称モデルとしている。図10Aに示すように、飛翔体発生装置は、光源711、ビーム変換光学系712、走査光学系である(X-Y)ガルバノスキャナ713、集光光学系である集光レンズ714を有しており、試料台715上に光吸収材717を表面の少なくとも一部に配した透明体(基材)716を設置することができるようになっている。また、透明体(基材)716と被付着物(アクセプター基材(基板))との間隙を設けるためのGap(ギャップ)保持部材719を有している。
また、図10Aに示した飛翔体発生装置の一例においては、光源711、ビーム変換光学系712、走査光学系であるガルバノスキャナ713、及び集光レンズ714を有する光吸収材飛翔手段により、光吸収材717が配された表面と対向する表面側から透明体(基材)716に対し円環レーザビームを照射することにより、円環レーザビームの照射方向に光吸収材717を飛翔させる。そして、図10Aに示した飛翔体発生装置の一例では、飛翔させた光吸収材717(飛翔体)は、被付着物(対象)718に付着して付着する。
Next, an embodiment of the projectile generator of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 10A is a schematic diagram showing an example of the flying object generator of the present invention. The figure is an axisymmetric model for convenience. As shown in FIG. 10A, the projectile generator has a light source 711, a beam conversion optical system 712, a (XY) galvano scanner 713 which is a scanning optical system, and a condenser lens 714 which is a condenser optical system. A transparent body (base material) 716 having a light absorbing material 717 arranged on at least a part of the surface can be installed on the sample table 715. Further, it has a Gap (gap) holding member 719 for providing a gap between the transparent body (base material) 716 and the adherend (acceptor base material (base material)).
Further, in the example of the flying object generator shown in FIG. 10A, light is absorbed by a light absorbing material flying means having a light source 711, a beam conversion optical system 712, a galvano scanner 713 which is a scanning optical system, and a condenser lens 714. By irradiating the transparent body (base material) 716 with the annular laser beam from the surface side facing the surface on which the material 717 is arranged, the light absorber 717 is made to fly in the irradiation direction of the annular laser beam. Then, in the example of the flying object generator shown in FIG. 10A, the flown light absorber 717 (flying object) adheres to and adheres to the adhered object (object) 718.

図10Bは、図10Aで示した飛翔体発生装置の一例の構成をより簡潔に示すと共に、基材と(高粘度)光吸収材717Aとの界面において、レーザビームが照射された領域の外周部に外気圧以上の気化領域722を発生させる様子を示す図である。
図10Bに示すように、透明体(基材)716の表面に厚み731の高粘度光吸収材717Aを配したものに対して、高粘度光吸収材717Aが配された表面と対向する表面側から透明体716に対しレーザビームを照射すると、レーザビームを照射された高粘度光吸収材717Aは低粘度化領域717Bを生じると共に、透明体716と高粘度光吸収材717Aとの界面において、光軸711’を取り囲むように高粘度光吸収材717Aが気化した気化領域722が発生する。そして、発生した気化領域722が膨張することによって生じた内向きの圧力721(光軸に向かう圧力)により、低粘度化領域717Bに囲まれた高粘度光吸収材717Aをレーザビームの照射方向(光軸方向)に押し出し、高粘度光吸収材717Aと被付着物(対象)718との間隙732に液滴717Cとして飛び出す。飛び出した液滴717Cはレーザビームの照射方向に飛翔する。
FIG. 10B more concisely shows the configuration of an example of the projectile generator shown in FIG. 10A, and at the interface between the substrate and the (high viscosity) light absorber 717A, the outer peripheral portion of the region irradiated with the laser beam. It is a figure which shows the state which generates the vaporization region 722 above the outside atmospheric pressure.
As shown in FIG. 10B, the surface side of the transparent body (base material) 716 facing the surface on which the high-viscosity light-absorbing material 717A is arranged, as opposed to the one in which the high-viscosity light-absorbing material 717A having a thickness of 731 is arranged. When the transparent body 716 is irradiated with a laser beam, the high-viscosity light absorber 717A irradiated with the laser beam produces a low-viscosity region 717B, and at the interface between the transparent body 716 and the high-viscosity light-absorbing material 717A, light is emitted. A vaporization region 722 in which the high-viscosity light absorber 717A is vaporized is generated so as to surround the shaft 711'. Then, due to the inward pressure 721 (pressure toward the optical axis) generated by the expansion of the generated vaporization region 722, the high-viscosity light absorber 717A surrounded by the low-viscosity region 717B is irradiated with the laser beam (the irradiation direction (). It is extruded in the optical axis direction) and pops out as droplets 717C in the gap 732 between the high-viscosity light absorber 717A and the adherend (target) 718. The ejected droplet 717C flies in the irradiation direction of the laser beam.

(画像形成装置及び画像形成方法)
本発明の画像形成装置は、本発明の飛翔体発生装置と、
飛翔体発生装置により飛翔させた光吸収材を被転写媒体に転写する転写手段と、を有し、更に必要に応じてその他の手段を有する。
本発明の画像形成方法は、本発明の飛翔体発生方法と、
飛翔体発生方法により飛翔させた光吸収材を被転写媒体に転写する転写工程と、を含み、更に必要に応じてその他の工程を含む。
(Image forming device and image forming method)
The image forming apparatus of the present invention includes the flying object generator of the present invention and the image forming apparatus of the present invention.
It has a transfer means for transferring the light absorber flew by the projectile generator to the transfer medium, and further has other means as needed.
The image forming method of the present invention includes the flying object generation method of the present invention.
It includes a transfer step of transferring the light absorber flew by the projectile generation method to the transfer medium, and further includes other steps as necessary.

本発明の画像形成方法は、本発明の画像形成装置により好適に実施することができ、前記光吸収材飛翔工程は前記光吸収材飛翔手段により工程に実施することができ、前記転写工程は前記転写手段により好適に実施することができ、前記その他の工程は前記その他の手段により好適に実施することができる。 The image forming method of the present invention can be suitably carried out by the image forming apparatus of the present invention, the light absorbing material flying step can be carried out by the light absorbing material flying means, and the transfer step can be carried out by the light absorbing material flying means. The transfer means can be suitably carried out, and the other steps can be preferably carried out by the other means.

本発明の画像形成装置及び画像形成方法において、転写手段及び転写工程以外については、本発明の飛翔体発生装置及び飛翔体発生方法と同様とすることができるため、説明を省略する。 In the image forming apparatus and the image forming method of the present invention, the same can be applied to the flying object generator and the flying object generating method of the present invention except for the transfer means and the transfer step, and thus the description thereof will be omitted.

<転写手段及び転写工程>
転写手段は、飛翔させた光吸収材を被転写媒体に転写する手段である。
転写工程は、飛翔させた光吸収材を被転写媒体に転写する工程である。
転写手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、光吸収材から生じさせた飛翔体を被転写媒体に接触させる機構を備える手段などが挙げられる。具体的には、転写手段としては、例えば、被付着物(対象)と光吸収材との間隙を調整する機構や、被付着物を搬送する機構を有するようにすることが好ましい。
<Transfer means and transfer process>
The transfer means is a means for transferring the flown light absorber to the transfer medium.
The transfer step is a step of transferring the flown light absorber to the transfer medium.
The transfer means is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include means provided with a mechanism for bringing a flying object generated from the light absorber into contact with the transfer medium. Specifically, it is preferable that the transfer means has, for example, a mechanism for adjusting the gap between the adherend (object) and the light absorber, and a mechanism for transporting the adherend.

-被転写媒体-
被転写媒体(被付着物、飛翔した光吸収材が付着する対象)としては、光吸収材から生じさせた飛翔体(液滴、飛翔させた光吸収材)が接触できれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、画像形成装置で用いられる記録媒体や中間転写ベルトなどが挙げられる。
-Transfer medium-
The transfer medium (attached object, target to which the flying light absorber adheres) is not particularly limited as long as it can come into contact with a flying object (droplet, flying light absorber) generated from the light absorber. It can be appropriately selected depending on the intended purpose, and examples thereof include a recording medium and an intermediate transfer belt used in an image forming apparatus.

--記録媒体--
記録媒体としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、コート紙、上質紙、フィルム、布、繊維などが挙げられる。
--recoding media--
The recording medium is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include coated paper, woodfree paper, film, cloth and fibers.

被転写媒体と光吸収材との間隙(ギャップ)としては、被転写媒体と光吸収材とを接触させなければ特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、0.05mm以上5mm以下が好ましく、0.10mm以上2.0mm以下がより好ましく、0.2mm以上1.0mm以下が特に好ましく、0.10mm以上0.50mm以下が最も好ましい。被転写媒体と光吸収材との間隙が好ましい範囲内であると、被付着物に対する光吸収材の付着位置の精度をより向上させることができる。また、被転写媒体と光吸収材とを接触させないことにより、光吸収材の組成及び被付着物の組成を選ばず、光吸収材を被付着物に付着させることが可能となる。本発明においては、特に、少なくとも0.5mm以上離れた被付着物に付着させる場合の付着位置精度に優れる。
また、間隙(ギャップ)は、例えば、被付着物の位置を一定に維持する位置制御手段などにより一定に保たれることが好ましい。この場合、光吸収材及び被転写媒体の位置変動、平均厚みのバラつきを考慮して各部位を配置することが好ましい。
The gap between the transfer medium and the light absorber is not particularly limited as long as the transfer medium and the light absorber are not brought into contact with each other, and can be appropriately selected depending on the intended purpose, but is 0.05 mm or more. 5 mm or less is preferable, 0.10 mm or more and 2.0 mm or less is more preferable, 0.2 mm or more and 1.0 mm or less is particularly preferable, and 0.10 mm or more and 0.50 mm or less is most preferable. When the gap between the transfer medium and the light absorber is within a preferable range, the accuracy of the adhesion position of the light absorber with respect to the adhered object can be further improved. Further, by not contacting the transfer medium and the light absorber, the light absorber can be adhered to the adhered object regardless of the composition of the light absorber and the adhered matter. In the present invention, the adhesion position accuracy is particularly excellent when the object is attached to an adherend separated by at least 0.5 mm or more.
Further, it is preferable that the gap is kept constant by, for example, a position controlling means for maintaining the position of the adherend to be constant. In this case, it is preferable to arrange each part in consideration of the positional variation of the light absorber and the transfer medium and the variation in the average thickness.

また、被転写媒体(被付着物)における、転写(付着)後の光吸収材の平均直径(平均ドット径)としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、100μm以下とすることが、形成する画像をより向上させることができる点で好ましい。本発明においては、例えば、飛翔する液滴の径は照射されるレーザビーム径よりも小さい径で飛翔させることができる、被転写媒体上では着滴時の衝撃及び被転写媒体表面との表面張力の関係によって形成されるドット径は変化する。
また、平均ドット径は、例えば、マイクロスコープ等で光吸収材のドット画像を取得して画像輝度情報からドット領域を検出し、検出したドット領域のピクセル数から各ドットの面積を算出、円形に換算した時の直径をドット径とし、これを平均することにより求めることができる。
The average diameter (average dot diameter) of the light absorber after transfer (adhesion) in the transfer medium (attachment) is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is 100 μm. The following is preferable in that the formed image can be further improved. In the present invention, for example, the diameter of the flying droplet can be made to fly at a diameter smaller than the diameter of the irradiated laser beam. The dot diameter formed by the relationship of is changed.
The average dot diameter is, for example, obtained by acquiring a dot image of a light absorber with a microscope or the like, detecting a dot area from image brightness information, calculating the area of each dot from the number of pixels in the detected dot area, and forming a circle. It can be obtained by using the converted diameter as the dot diameter and averaging them.

さらに、被転写媒体(被付着物)における、転写(付着)後の光吸収材の直径(ドット径)のばらつきの値としては、10%以下とすることが好ましく、6%以下とすることがより好ましい。被転写媒体における、転写後の光吸収材の直径のばらつきの値を、上記の好ましい範囲とすることにより、画像や立体造形物を形成する際の精度をより向上させることができる。
また、被転写媒体における、転写後の光吸収材の直径のばらつきの値は、例えば、マイクロスコープ等で光吸収材のドット画像を取得して画像輝度情報からドット領域を検出し、検出したドット領域のピクセル数から各ドットの面積を算出、円形に換算した時の直径をドット径とし、各ドットの粒径分布の平均粒径と標準偏差から算出することにより求めることができる。
Further, the value of the variation in the diameter (dot diameter) of the light absorber after transfer (adhesion) in the transfer medium (attachment) is preferably 10% or less, and preferably 6% or less. More preferred. By setting the value of the variation in the diameter of the light absorber after transfer in the transfer medium to the above-mentioned preferable range, the accuracy in forming an image or a three-dimensional model can be further improved.
Further, the value of the variation in the diameter of the light absorbing material after transfer in the transfer medium is determined by acquiring a dot image of the light absorbing material with a microscope or the like, detecting a dot region from the image brightness information, and detecting the dots. It can be obtained by calculating the area of each dot from the number of pixels in the region, using the diameter when converted to a circle as the dot diameter, and calculating from the average particle size and standard deviation of the particle size distribution of each dot.

加えて、被転写媒体(被付着物)における、転写(付着)後の光吸収材の位置(ドット位置)のばらつきの値としては、10μm以下とすることが好ましく、5μm以下とすることがより好ましい。被転写媒体における、転写後の光吸収材の位置のばらつきの値を、上記の好ましい範囲とすることにより、画像や立体造形物を形成する際の精度をより向上させることができる。なお、被転写媒体における、転写後の光吸収材の位置のばらつきの値としては、例えば、光吸収材のドットを一列に付着させる場合には、そのドットの列と直行する方向における、光吸収材の位置のばらつきの値とすることができる。
例えば、マイクロスコープ等で光吸収材のドット画像を取得して画像輝度情報からドット領域を検出し、検出した各ドット領域の重心座標を算出、各重心の最小二乗法による近似直線からのずれを算出することにより求めることができる。
In addition, the value of the variation in the position (dot position) of the light absorber after transfer (adhesion) in the transfer medium (attachment) is preferably 10 μm or less, and more preferably 5 μm or less. preferable. By setting the value of the variation in the position of the light absorber after transfer in the transfer medium to the above-mentioned preferable range, the accuracy in forming an image or a three-dimensional model can be further improved. The value of the variation in the position of the light absorber after transfer in the transfer medium is, for example, when the dots of the light absorber are attached in a row, the light absorption is in the direction perpendicular to the row of the dots. It can be a value of variation in the position of the material.
For example, a dot image of a light absorber is acquired with a microscope or the like, a dot region is detected from the image luminance information, the center of gravity coordinates of each detected dot region are calculated, and the deviation of each center of gravity from the approximate straight line by the least squares method is obtained. It can be obtained by calculation.

<その他の手段及びその他の工程>
その他の手段としては、例えば、光吸収材供給手段、膜厚制御手段、ビーム走査手段、被付着物搬送手段、定着手段、制御手段などが挙げられる。
その他の工程としては、例えば、光吸収材供給工程、膜厚制御工程、ビーム走査工程、被付着物搬送工程、定着工程、制御工程などが挙げられる。
また、光吸収材飛翔手段、基材、光吸収材供給手段、及びビーム走査手段を一体として光吸収材飛翔ユニットとして扱ってもよい。
<Other means and other processes>
Examples of other means include a light absorber supply means, a film thickness control means, a beam scanning means, an adherend transporting means, a fixing means, a control means, and the like.
Examples of other steps include a light absorber supply step, a film thickness control step, a beam scanning step, an adherend transfer step, a fixing step, a control step, and the like.
Further, the light absorber flying means, the base material, the light absorber supplying means, and the beam scanning means may be integrally treated as a light absorber flying unit.

光吸収材供給手段としては、光吸収材飛翔手段と被転写媒体との間のレーザビームの光路上に、光吸収材を供給できれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。光吸収材供給手段としては、例えば、光路上に配置された円筒状の基材を介して光吸収材を供給するようにしてもよい。
具体的には、光吸収材が液体であって、基材に光吸収材を供給する場合には、光吸収材供給手段として供給ローラ及び規制ブレードを設けることが、簡単な構成で光吸収材を基材の表面に一定の平均厚みで供給することができるため好ましい。
この場合、供給ローラは、光吸収材を貯蔵する貯蔵槽に表面が一部浸漬し、光吸収材を表面に担持しながら回転して、基材に当接することにより光吸収材を供給する。規制ブレードは、供給ローラの回転方向における貯蔵槽の下流側に配置され、供給ローラが担持した光吸収材を規制して平均厚みを均一にし、飛翔させる光吸収材の量を安定させる。平均厚みを薄くすることにより、飛翔させる光吸収材の量を低減できるため、光吸収材を飛散が抑制された微小なドットとして被付着物に付着可能とし、網点が太るドットゲインを抑制することができる。なお、規制ブレードは、基材の回転方向における供給ローラの下流側に配置されていてもよい。
The light absorber supplying means is not particularly limited as long as the light absorber can be supplied on the optical path of the laser beam between the light absorber flying means and the transfer medium, and can be appropriately selected depending on the intended purpose. As the light absorber supply means, for example, the light absorber may be supplied via a cylindrical base material arranged on the optical path.
Specifically, when the light absorber is a liquid and the light absorber is supplied to the base material, it is possible to provide a supply roller and a regulation blade as the light absorber supply means with a simple configuration. Is preferable because it can be supplied to the surface of the base material with a constant average thickness.
In this case, the surface of the supply roller is partially immersed in a storage tank for storing the light-absorbing material, and the light-absorbing material is supplied by rotating while supporting the light-absorbing material on the surface and coming into contact with the base material. The regulating blade is arranged on the downstream side of the storage tank in the rotation direction of the supply roller to regulate the light absorber carried by the supply roller to make the average thickness uniform and stabilize the amount of the light absorber to be flown. By reducing the average thickness, the amount of light-absorbing material to be flown can be reduced, so that the light-absorbing material can be attached to the adherend as minute dots with suppressed scattering, and the dot gain with thick halftone dots is suppressed. be able to. The regulating blade may be arranged on the downstream side of the supply roller in the rotation direction of the base material.

また、光吸収材が高粘度である場合には、供給ローラの材質は、基材と確実に接触させるようにする点で、少なくとも表面が弾性を有するものが好ましい。光吸収材が比較的低粘度である場合には、供給ローラとしては、例えば、精密ウェットコーティングで用いられるような、グラビアロール、マイクログラビアロール、フォーワードロールなどが挙げられる。 Further, when the light absorber has a high viscosity, the material of the supply roller is preferably one having at least an elastic surface in order to ensure contact with the base material. When the light absorber has a relatively low viscosity, the supply rollers include, for example, gravure rolls, microgravure rolls, forward rolls and the like as used in precision wet coating.

さらに、供給ローラを設けない光吸収材供給手段としては、貯蔵槽内の光吸収材に基材を直接接触させた後にワイヤーバーなどで余分な光吸収材を掻き取ることにより基材の表面に光吸収材の膜(層)を形成するようにしてもよい。なお、貯蔵槽は、光吸収材供給手段とは別に設け、ホース等で光吸収材を光吸収材供給手段に供給するようにしてもよい。
光吸収材供給工程としては、光吸収材飛翔手段と被付着物との間のレーザビームの光路上に、光吸収材を供給する工程であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、光吸収材供給手段を用いて好適に行うことができる。
Further, as a light absorber supply means without a supply roller, the base material is brought into direct contact with the light absorber in the storage tank, and then the excess light absorber is scraped off with a wire bar or the like to the surface of the base material. A film (layer) of the light absorber may be formed. The storage tank may be provided separately from the light absorber supply means, and the light absorber may be supplied to the light absorber supply means by a hose or the like.
The light absorber supply step is not particularly limited as long as it is a step of supplying the light absorber on the optical path of the laser beam between the light absorber flying means and the adherend, and is appropriately selected according to the purpose. It can be preferably performed by using, for example, a light absorber supplying means.

膜厚制御手段としては、例えば、基材表面と所定の間隙を設けて接触するように設置することによって、基材表面に付与した光吸収材の厚みを制御する手段を用いることができる。
図11は、光吸収材供給手段1100を含む画像形成装置の構成の一例を説明する図である。
光吸収材供給手段1100は、光吸収材1101を貯留する貯留槽1111と、供給ローラ1112と、規制ブレード1113と、搬送ローラ1114と、シート回収ローラ1115を有している。
供給ローラ1112は、搬送ローラ1114と当接するように配置され、貯留槽1111の光吸収材1101に一部が浸漬されている。供給ローラ1112は、図示を省略する回転駆動部によって、又は搬送ローラ1114の回転に従動して、矢印方向(時計回り方向)に回転しながら光吸収材1101を周面に付着させる。
供給ローラ1112の周面に付着した光吸収材1101は、規制ブレード1113により平均厚みを均一にされる。その後、基材表面に付与した光吸収材が膜厚制御手段1116を通過することで、基材表面に付与した光吸収材の膜厚が、膜厚制御手段1116と基材表面との間隙の距離と等しくなるようにそぎ落とされる。このようにして、膜厚制御手段1116と基材表面との間隙を制御することで所望の膜厚の光吸収材を基材表面に付与することができる。
その後、搬送ローラ1114から送出される透明シート(基材)1102上に光吸収材1101を転移することにより膜(層)として供給される。透明シート1102は、供給された光吸収材1101を、被付着物1123に対向する側の面に分子間力によって担持する。なお、エア吸着や静電吸着によって、透明シート1102による光吸収材1101の担持力を補強してもよい。
搬送ローラ1114には透明シート1102が予め巻き付けられており、巻き付けられた透明シート1102の一端は、搬送ローラ1114から+y方向に離間して配置されたシート回収ローラ1115に接続されている。
モータ等の駆動部による回転によって、シート回収ローラ1115は透明シート1102を巻き取り、この巻き取り動作により透明シート1102は+y方向に走行する。搬送ローラ1114は、透明シート1102の走行に従動回転するとともに、巻き付けられている透明シート1102を、シート回収ローラ1115に向けて送り出す。
透明シート1102は、光吸収材1101を担持して走行し、搬送ローラ1114とシート回収ローラ1115の間に配置された光照射部1122に対向する位置で、光照射部1122によりレーザビーム1131が照射される。そして、光吸収材1101を透明シート1102から飛翔させる処理と、被付着物1123に固定する処理が行われる。
透明シート1102に供給された光吸収材1101は、搬送ローラ1114が回転することにより、レーザビーム1131が照射される位置に連続的に供給される。処理後に、光吸収材1101は、透明シート1102ごとシート回収ローラ1115によって回収される。
このように、光吸収材の膜厚を膜厚制御手段で制御することができる。上述したように、本発明においては、基材表面に配した光吸収材の膜厚を制御することにより、光吸収材の液滴径を制御することが可能となる。これにより、所望の解像度を得ることができ、スループットを制御することができる。光吸収材を供給する手段の一つとして、膜厚制御手段を用いることにより解像度を制御することができる。
As the film thickness control means, for example, a means for controlling the thickness of the light absorber applied to the surface of the base material can be used by providing a predetermined gap and installing the film so as to come into contact with the surface of the base material.
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of the configuration of an image forming apparatus including the light absorber supplying means 1100.
The light absorber supply means 1100 includes a storage tank 1111 for storing the light absorber 1101, a supply roller 1112, a regulation blade 1113, a transfer roller 1114, and a sheet recovery roller 1115.
The supply roller 1112 is arranged so as to be in contact with the transport roller 1114, and a part of the supply roller 1111 is immersed in the light absorber 1101 of the storage tank 1111. The supply roller 1112 attaches the light absorber 1101 to the peripheral surface while rotating in the arrow direction (clockwise direction) by a rotation drive unit (not shown) or in accordance with the rotation of the transfer roller 1114.
The light absorber 1101 adhering to the peripheral surface of the supply roller 1112 is made uniform in average thickness by the regulation blade 1113. After that, the light absorbing material applied to the surface of the base material passes through the film thickness control means 1116, so that the film thickness of the light absorbing material applied to the surface of the base material is the gap between the film thickness controlling means 1116 and the surface of the base material. It is scraped off so that it is equal to the distance. In this way, by controlling the gap between the film thickness control means 1116 and the surface of the base material, a light absorber having a desired film thickness can be applied to the surface of the base material.
After that, the light absorber 1101 is transferred onto the transparent sheet (base material) 1102 delivered from the transport roller 1114 to be supplied as a film (layer). The transparent sheet 1102 supports the supplied light absorber 1101 on the surface of the object to be adhered 1123 on the side facing the surface by an intramolecular force. The carrying force of the light absorber 1101 by the transparent sheet 1102 may be reinforced by air adsorption or electrostatic adsorption.
A transparent sheet 1102 is wound around the transport roller 1114 in advance, and one end of the wound transparent sheet 1102 is connected to a sheet recovery roller 1115 arranged apart from the transport roller 1114 in the + y direction.
The sheet recovery roller 1115 winds up the transparent sheet 1102 by rotation by a drive unit such as a motor, and the transparent sheet 1102 travels in the + y direction by this winding operation. The transport roller 1114 rotates in accordance with the running of the transparent sheet 1102, and at the same time, sends the wound transparent sheet 1102 toward the sheet recovery roller 1115.
The transparent sheet 1102 runs while carrying the light absorber 1101, and the laser beam 1131 is irradiated by the light irradiation unit 1122 at a position facing the light irradiation unit 1122 arranged between the transfer roller 1114 and the sheet recovery roller 1115. Will be done. Then, a process of flying the light absorber 1101 from the transparent sheet 1102 and a process of fixing it to the adhered object 1123 are performed.
The light absorber 1101 supplied to the transparent sheet 1102 is continuously supplied to the position where the laser beam 1131 is irradiated by the rotation of the transport roller 1114. After the treatment, the light absorber 1101 is recovered together with the transparent sheet 1102 by the sheet recovery roller 1115.
In this way, the film thickness of the light absorber can be controlled by the film thickness control means. As described above, in the present invention, it is possible to control the droplet diameter of the light absorber by controlling the film thickness of the light absorber arranged on the surface of the base material. As a result, the desired resolution can be obtained and the throughput can be controlled. The resolution can be controlled by using the film thickness control means as one of the means for supplying the light absorber.

ビーム走査手段としては、レーザビームを光吸収材に対して走査可能であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、ビーム走査手段は、光吸収材飛翔手段から照射されたレーザビームを光吸収材に向けて反射させる反射鏡と、反射鏡の角度及び位置を変化させてレーザビームを光吸収材に対して走査させる反射鏡駆動部とを有するようにしてもよい。
ビーム走査工程としては、レーザビームを光吸収材に走査させる工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ビーム走査手段を用いて好適に行うことができる。
The beam scanning means is not particularly limited as long as the laser beam can be scanned with respect to the light absorber, and can be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, the beam scanning means includes a reflecting mirror that reflects the laser beam emitted from the light absorbing material flying means toward the light absorbing material, and a reflecting mirror that changes the angle and position of the reflecting mirror to direct the laser beam to the light absorbing material. It may have a reflector driving unit for scanning.
The beam scanning step is not particularly limited as long as it is a step of scanning the laser beam with the light absorber, and can be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, the beam scanning step can be suitably performed by using a beam scanning means. ..

被付着物搬送手段としては、被付着物を搬送することができれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、搬送ローラ対などが挙げられる。
被付着物搬送工程としては、被付着物を搬送する工程であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、被付着物搬送手段を用いて好適に行うことができる。
The means for transporting the adherend is not particularly limited as long as it can transport the adherend, and can be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include a pair of transport rollers.
The process of transporting the adherend is not particularly limited as long as it is a step of transporting the adherend, and can be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, the process of transporting the adhered material can be suitably performed. ..

定着手段としては、被付着物に付着させた光吸収材を定着させることができれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、加熱加圧部材を用いた熱圧着方式のものなどが挙げられる。
加熱加圧部材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、加熱ローラ、加圧ローラ、加熱ローラ及び加圧ローラを組み合わせたものなどが挙げられる。他の加熱加圧部材としては、例えば、これらに定着ベルトを組合せたもの、これらのうち加熱ローラを加熱ブロックに代えたものなどが挙げられる。
The fixing means is not particularly limited as long as it can fix the light absorber attached to the adhered object, and can be appropriately selected according to the purpose. For example, a thermocompression bonding method using a heat-pressurizing member. Things and so on.
The heating and pressurizing member is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include a combination of a heating roller, a pressurizing roller, a heating roller and a pressurizing roller. Examples of other heating and pressurizing members include those in which a fixing belt is combined with these, and those in which the heating roller is replaced with a heating block.

加圧ローラとしては、被付着物搬送手段により搬送される被付着物と等速度で加圧面が移動するものが、擦れによる画像劣化を抑制する点で、好ましい。この中でも、表面近傍に弾性層を形成したものが、被付着物に対して接触加圧しやすい点で、より好ましい。更に、最表面にシリコーン系の撥水性材料やフッ素化合物などの低表面エネルギーの素材で撥水性表面層を形成した加圧ローラが、表面に光吸収材が付着することによる画像の乱れを抑制する点で、特に好ましい。
シリコーン系の撥水性材料からなる撥水性表面層としては、例えば、シリコーン系離型剤の皮膜、シリコーンオイル又は各種変性シリコーンオイルの焼付皮膜、シリコーンワニスの皮膜、シリコーンゴムの皮膜、シリコーンゴムと各種金属、ゴム、プラスチック、セラミック等の複合物からなる皮膜などが挙げられる。
フッ素化合物からなる撥水性表面層としては、フッ素樹脂の皮膜、有機フッ素化合物の皮膜、フッ素オイルの焼付皮膜又は吸着膜、フッ素ゴムの皮膜、若しくはフッ素ゴムと各種金属、ゴム、プラスチック、セラミック等の複合物からなる皮膜などが挙げられる。
As the pressurizing roller, one in which the pressurized surface moves at a constant speed with the adherend conveyed by the adhered object transporting means is preferable in that image deterioration due to rubbing is suppressed. Among these, those having an elastic layer formed in the vicinity of the surface are more preferable because they can easily contact and pressurize the adherend. Furthermore, a pressurized roller having a water-repellent surface layer formed of a low-surface energy material such as a silicone-based water-repellent material or a fluorine compound on the outermost surface suppresses image distortion due to the light absorber adhering to the surface. Especially preferable in that respect.
Examples of the water-repellent surface layer made of a silicone-based water-repellent material include a silicone-based mold release agent film, a baking film of silicone oil or various modified silicone oils, a silicone varnish film, a silicone rubber film, and silicone rubber. Examples thereof include a film made of a composite material such as metal, rubber, plastic, and ceramic.
Examples of the water-repellent surface layer made of a fluorine compound include a fluororesin film, an organic fluorine compound film, a fluorine oil baking film or an adsorption film, a fluorine rubber film, or fluorine rubber and various metals, rubbers, plastics, ceramics, etc. Examples include a film made of a composite material.

加熱ローラにおける加熱温度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、80℃以上200℃以下が好ましい。 The heating temperature of the heating roller is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 80 ° C. or higher and 200 ° C. or lower.

定着ベルトとしては、耐熱性があり、機械的強度が高ければ特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリイミド、PET、PEN等のフィルムなどが挙げられる。これらは1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。また、定着ベルトとしては、表面に光吸収材が付着することによる画像の乱れを抑制する点で、加圧ローラの最表面を形成する材料と同じものを用いることが好ましい。定着ベルトは、肉厚を薄くすることができることにより、ベルト自体を加熱するエネルギーを小さくできるため、電源を入れてすぐに使用することができる。このときの温度及び圧力は定着させる光吸収材の組成により変化するが、温度としては200℃以下が省エネの観点から好ましく、圧力としては1kg/cm以下が装置の剛性の点で好ましい。 The fixing belt is not particularly limited as long as it has heat resistance and high mechanical strength, and can be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include films such as polyimide, PET, and PEN. These may be used alone or in combination of two or more. Further, as the fixing belt, it is preferable to use the same material as the material forming the outermost surface of the pressure roller in that the image distortion due to the adhesion of the light absorber to the surface is suppressed. Since the thickness of the fixing belt can be reduced, the energy for heating the belt itself can be reduced, so that the fixing belt can be used immediately after the power is turned on. The temperature and pressure at this time vary depending on the composition of the light absorber to be fixed, but the temperature is preferably 200 ° C. or lower from the viewpoint of energy saving, and the pressure is preferably 1 kg / cm or less from the viewpoint of the rigidity of the device.

なお、2種以上の光吸収材を用いる場合は、各色の光吸収材が被付着物に付着する毎に定着させてもよく、全種の光吸収材が被付着物に付着して積層された状態で定着させてもよい。
また、光吸収材が非常に高粘度であって、乾燥が遅くなり被付着物に対する付着速度の向上が困難な場合には、被付着物を追加で加熱し、乾燥を促進させてもよい。
更に、光吸収材の被付着物への浸透及び濡れが遅く、付着させた光吸収材が十分に平滑化していない状態で乾燥させた場合、光吸収材が付着した被付着物の表面が粗くなるため、被付着物の表面の光沢が得られない場合がある。被付着物の表面の光沢を得るためには、加圧して定着させる定着手段とすることにより、被付着物に付着した光吸収材をつぶしながら被付着物に押し込むよう定着させて、被付着物の表面粗さを小さくするようにしてもよい。
定着手段は、特に粉体を押し固めて形成した固体の光吸収材を用いた場合などに、被付着物に定着させるために必要となる。なお、必要に応じて、定着手段とともに公知の光定着器を用いてもよい。
定着工程としては、被付着物に付着させた光吸収材を、被付着物に定着させる工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、定着手段を用いて好適に行うことができる。
When two or more kinds of light absorbers are used, the light absorbers of each color may be fixed each time they adhere to the adherend, and all kinds of light absorbers adhere to the adherend and are laminated. It may be fixed in a state of being fixed.
Further, when the light absorber has a very high viscosity and the drying is slow and it is difficult to improve the adhesion rate to the adherend, the adherend may be additionally heated to promote the drying.
Further, when the light-absorbing material permeates and wets the adherend slowly and is dried in a state where the adhered light-absorbing material is not sufficiently smoothed, the surface of the adhered matter to which the light-absorbing material is attached becomes rough. Therefore, the surface gloss of the adherend may not be obtained. In order to obtain the gloss of the surface of the adherend, by using a fixing means for pressurizing and fixing the adherend, the light absorber adhering to the adherend is crushed and fixed by being pushed into the adhered object. The surface roughness of the surface may be reduced.
The fixing means is required for fixing to the adhered object, particularly when a solid light absorber formed by compacting the powder is used. If necessary, a known optical fixing device may be used together with the fixing means.
The fixing step is not particularly limited as long as it is a step of fixing the light absorber attached to the adhered object to the adhered object, and can be appropriately selected according to the purpose. For example, a fixing means is used. Can be preferably performed.

制御手段としては、各手段の動きを制御することができる限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、シーケンサー、コンピュータ等の機器が挙げられる。
制御工程は、各工程を制御する工程であり、制御手段により好適に行うことができる。
The control means is not particularly limited as long as the movement of each means can be controlled, and can be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include devices such as sequencers and computers.
The control step is a step of controlling each step, and can be preferably performed by the control means.

なお、光吸収材飛翔手段、光吸収材供給手段、及びビーム走査手段を一体として光吸収材飛翔ユニットとして扱ってもよい。
例えば、光吸収材飛翔ユニットを画像形成装置に4つ設け、プロセスカラーであるイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの着色剤を飛翔させるようにしてもよい。光吸収材の色数としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、必要に応じて光吸収材飛翔ユニットの数を増減させてもよい。また、記録媒体の搬送方向における、プロセスカラーの光吸収材を有する光吸収材飛翔ユニットの上流側に、白色の光吸収材を有する光吸収材飛翔ユニットを配置することで、白色隠蔽層を設けることが可能となるため、透明な記録媒体に色再現性に優れた画像を形成できる。ただし、特にイエロー、白色、透明の光吸収材においては、レーザビームの波長の光の透過率(吸光度)が適正となるように、レーザ光源を、例えば、ブルーレーザビーム、紫外線レーザビームなどとすることが好ましい。
The light absorber flying means, the light absorber supplying means, and the beam scanning means may be integrally treated as a light absorber flying unit.
For example, four light absorber flight units may be provided in the image forming apparatus to fly the colorants of the process colors yellow, magenta, cyan, and black. The number of colors of the light absorber is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, and the number of light absorber flight units may be increased or decreased as necessary. Further, a white concealing layer is provided by arranging the light absorber flying unit having a white light absorber on the upstream side of the light absorber flying unit having the light absorber of the process color in the transport direction of the recording medium. Therefore, it is possible to form an image having excellent color reproducibility on a transparent recording medium. However, especially in yellow, white, and transparent light absorbers, the laser light source is, for example, a blue laser beam, an ultraviolet laser beam, or the like so that the transmittance (absorbance) of light at the wavelength of the laser beam is appropriate. Is preferable.

さらに、本発明の画像形成装置では、高粘度の光吸収材を用いることができるので、記録媒体上に順次異なる色の光吸収材を重ねて画像を形成しても、光吸収材が滲み出して交じり合うブリーディングの発生を抑制できるため、高画質のカラー画像を得ることができる。 Further, in the image forming apparatus of the present invention, a high-viscosity light-absorbing material can be used, so that even if light-absorbing materials of different colors are sequentially layered on a recording medium to form an image, the light-absorbing material exudes. Since it is possible to suppress the occurrence of bleeding that mixes with each other, it is possible to obtain a high-quality color image.

画像形成装置の小型化などを目的として、光吸収材飛翔ユニットを1つだけ設け、供給ローラ及び着色剤担持体に供給する光吸収材自体を切り替えて複数色の画像を形成するようにしてもよい。 For the purpose of downsizing the image forming apparatus, even if only one light absorber flying unit is provided and the light absorber itself supplied to the supply roller and the colorant carrier is switched to form an image of multiple colors. good.

(立体造形物の製造装置及び立体造形物の製造方法)
本発明の立体造形物の製造装置は、本発明の飛翔体発生装置と、
飛翔させた光吸収材を被転写媒体に転写する転写手段と、
転写した光吸収材を硬化する硬化手段と、を有し、
硬化した光吸収材の上に、光吸収材飛翔手段により光吸収材を飛翔させた後、硬化手段により未硬化の光吸収材を硬化することを繰り返して、立体造形物を製造する。また、本発明の立体造形物の製造装置は、更に必要に応じてその他の手段を有する。
本発明の立体造形物の製造方法は、本発明の飛翔体発生方法と、
飛翔させた光吸収材を被転写媒体に転写する転写工程と、
転写した光吸収材を硬化する硬化工程と、を含み、
硬化した光吸収材の上に、光吸収材飛翔工程において光吸収材を飛翔させた後、硬化工程において未硬化の光吸収材を硬化することを繰り返して、立体造形物を製造する。また、本発明の立体造形物の製造方法は、更に必要に応じてその他の工程を含む。
(Manufacturing equipment for 3D objects and manufacturing method for 3D objects)
The apparatus for manufacturing a three-dimensional object of the present invention includes the flying object generator of the present invention and the apparatus for producing a three-dimensional object.
A transfer means for transferring the flown light absorber to the transfer medium,
It has a curing means for curing the transferred light absorber, and has.
After the light absorber is flown onto the cured light absorber by the light absorber flying means, the uncured light absorber is repeatedly cured by the curing means to produce a three-dimensional model. Further, the apparatus for manufacturing a three-dimensional object of the present invention further has other means as needed.
The method for producing a three-dimensional object of the present invention is the method for generating a flying object of the present invention.
The transfer process of transferring the flown light absorber to the transfer medium,
Including a curing step of curing the transferred light absorber,
After flying the light absorber on the cured light absorber in the light absorber flying step, the uncured light absorber is repeatedly cured in the curing step to produce a three-dimensional model. In addition, the method for producing a three-dimensional model of the present invention further includes other steps as necessary.

本発明の立体造形物の製造装置及び立体造形物の製造方法は、本発明の画像形成装置及び画像形成方法において、硬化手段及び硬化工程を有すること、硬化した光吸収材の上に、光吸収材飛翔工程において光吸収材を飛翔させた後、硬化工程において未硬化の光吸収材を硬化することを繰り返して、立体造形物を製造すること以外は本発明の画像形成装置及び画像形成方法と同様とすることができるため、説明を省略する。 The apparatus for manufacturing a three-dimensional model and the method for producing a three-dimensional model of the present invention have a curing means and a curing step in the image forming apparatus and the image forming method of the present invention, and absorb light on a cured light absorbing material. The image forming apparatus and the image forming method of the present invention are used except that the light absorbing material is flown in the material flying step and then the uncured light absorbing material is repeatedly cured in the curing step to produce a three-dimensional model. Since the same can be applied, the description thereof will be omitted.

<硬化手段及び硬化工程>
硬化手段は、転写した光吸収材を硬化する手段である。
硬化工程は、転写した光吸収材を硬化する工程である。
硬化手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、光吸収材が紫外線硬化性材料であれば、紫外線照射器などが挙げられる。
<Curing means and curing process>
The curing means is a means for curing the transferred light absorber.
The curing step is a step of curing the transferred light absorber.
The curing means is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, if the light absorber is an ultraviolet curable material, an ultraviolet irradiator or the like can be mentioned.

本発明の立体造形物の製造装置においては、例えば、既に硬化した光吸収材の上に、光吸収材飛翔手段により光吸収材を飛翔させた後、硬化手段により未硬化の(まだ硬化していない)光吸収材を硬化することを繰り返すことにより、立体造形物を製造することができる。 In the three-dimensional object manufacturing apparatus of the present invention, for example, the light absorber is flown onto the already cured light absorber by the light absorber flying means, and then uncured (still cured) by the curing means. By repeating curing the light absorber (not), a three-dimensional model can be manufactured.

<その他の手段及びその他の工程>
その他の手段としては、例えば、光吸収材供給手段、立体造形ヘッドユニット走査手段、基板位置調整手段、制御手段などが挙げられる。
その他の工程としては、例えば、光吸収材供給工程、立体造形ヘッドユニット走査工程、基板位置調整工程、制御工程などが挙げられる。
<Other means and other processes>
Examples of other means include a light absorber supply means, a three-dimensional modeling head unit scanning means, a substrate position adjusting means, a control means, and the like.
Examples of other steps include a light absorber supply step, a three-dimensional modeling head unit scanning step, a substrate position adjusting step, a control step, and the like.

<<光吸収材供給手段>>
立体造形物の製造装置における光吸収材供給手段は、光吸収材が硬化手段により硬化可能なもの(立体造形剤)であり、被付着物が造形物支持基板であること以外は、前述の画像形成手段における光吸収材供給手段と同様であるため、その説明を省略する。
<< Light Absorbent Supply Means >>
The light-absorbing material supply means in the three-dimensional object manufacturing apparatus is the one in which the light-absorbing material can be cured by the curing means (three-dimensional modeling agent), and the above-mentioned image except that the adhered object is a modeled object support substrate. Since it is the same as the light absorber supply means in the forming means, the description thereof will be omitted.

-立体造形剤-
立体造形剤としては、硬化手段により硬化可能な光吸収材であれば特に制限はなく、硬化性材料を含むことが好ましく、更に必要に応じて、その他の成分を含む。
-Three-dimensional modeling agent-
The three-dimensional modeling agent is not particularly limited as long as it is a light-absorbing material that can be cured by a curing means, and preferably contains a curable material, and further contains other components as necessary.

--硬化性材料--
硬化性材料としては、活性エネルギー線(紫外線、電子線等)の照射、加熱などにより重合反応を生起し硬化する化合物であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、活性エネルギー線硬化性化合物、熱硬化性化合物などが挙げられる。これらの中でも、常温で液体の材料が好ましい。
活性エネルギー線硬化性化合物としては、例えば、分子構造中にラジカル重合可能な不飽和二重結合を有するモノマーを用いることができる。このようなモノマーとしては、例えば、単官能モノマー、多官能モノマーなどが挙げられる。これらは1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
--Curable material --
The curable material is not particularly limited as long as it is a compound that cures by causing a polymerization reaction by irradiation with active energy rays (ultraviolet rays, electron beams, etc.), heating, etc., and can be appropriately selected depending on the intended purpose, for example. , Active energy ray-curable compound, thermosetting compound and the like. Among these, a material that is liquid at room temperature is preferable.
As the active energy ray-curable compound, for example, a monomer having an unsaturated double bond capable of radical polymerization in the molecular structure can be used. Examples of such a monomer include a monofunctional monomer and a polyfunctional monomer. These may be used alone or in combination of two or more.

<<その他の成分>>
その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、水、有機溶剤、光重合開始剤、界面活性剤、着色剤、安定化剤、水溶性樹脂、低沸点アルコール、表面処理剤、粘度調整剤、接着性付与剤、酸化防止剤、老化防止剤、架橋促進剤、紫外線吸収剤、可塑剤、防腐剤、分散剤などが挙げられる。これらは1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
<< Other ingredients >>
The other components are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, water, an organic solvent, a photopolymerization initiator, a surfactant, a colorant, a stabilizer, a water-soluble resin, and a low amount. Examples thereof include boiling alcohol, surface treatment agents, viscosity modifiers, adhesive-imparting agents, antioxidants, antioxidants, cross-linking accelerators, ultraviolet absorbers, plasticizers, preservatives, dispersants and the like. These may be used alone or in combination of two or more.

<<立体造形ヘッドユニット走査手段>>
立体造形ヘッドユニット走査手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、光吸収材飛翔ユニットと硬化手段とを一体とした立体造形ヘッドユニットを造形物支持基板上で装置の幅方向(X軸)に走査させてもよい。なお、立体造形ヘッドユニットは、例えば、光吸収材飛翔ユニットが付与した紫外線硬化性の光吸収材を硬化手段により硬化させるものとすることができる。また、立体造形ヘッドユニットは複数設けるようにしてもよい。
<< Three-dimensional modeling head unit scanning means >>
The three-dimensional modeling head unit scanning means is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. For example, a three-dimensional modeling head unit in which a light absorber flying unit and a curing means are integrated is mounted on a modeled object support substrate. May be scanned in the width direction (X-axis) of the device. In the three-dimensional modeling head unit, for example, the ultraviolet curable light absorber provided by the light absorber flying unit can be cured by a curing means. Further, a plurality of three-dimensional modeling head units may be provided.

<<基板位置調整手段>>
基板位置調整手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、装置の奥行き方向(Y軸)及び高さ方向(Z軸)に造形物支持基板の位置を調整可能な基体(ステージ)としてもよい。
<< Board position adjusting means >>
The substrate position adjusting means is not particularly limited and may be appropriately selected according to the purpose. For example, the position of the modeled object support substrate is adjusted in the depth direction (Y axis) and the height direction (Z axis) of the device. It may be a possible substrate (stage).

<<制御手段>>
制御手段は、前述した画像形成装置の制御手段と同様であるため、その説明を省略する。
<< Control means >>
Since the control means is the same as the control means of the image forming apparatus described above, the description thereof will be omitted.

-造形物支持基板-
造形物支持基板としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、基板位置調整手段によりY軸及びZ軸の位置が調整されるようにしてもよい。
-Modeled object support board-
The modeled object support substrate is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, the positions of the Y-axis and the Z-axis may be adjusted by the substrate position adjusting means.

造形物支持基板と基材との間隙としては、被付着物と基材との間隙と同じであるので、その説明を省略する。 Since the gap between the modeled object support substrate and the base material is the same as the gap between the adherend and the base material, the description thereof will be omitted.

次に、本発明における立体造形物の製造装置の一例について図面を参照して説明する。
立体造形物の製造装置1200について、図12を参照して説明する。図12は、立体造形物の製造装置1200の構成の一例を説明する図である。また、立体造形物の製造装置1200において、図11に示した光吸収材供給手段1100を含む画像形成装置と同様とすることができる手段等については、説明を省略する。
上述したように、図11に示した光吸収材供給手段1100を含む画像形成装置においては、被付着物1123が+y方向に移動することによって画像を形成する。一方、図12に示した立体造形物の製造装置1200においては、被付着物1123が、±x、±y方向に移動可能に制御されて2次元の描画(2次元造形層)の形成を行い、さらに被付着物1123がz方向に移動可能に制御されることで、既に被付着物1123に付着している光吸収材の上に、光吸収材を積層していくことで立体造形物1201を製造する。
このとき、x方向とy方向に2次元造形層を形成する毎に、被付着物1123に付着している光吸収材に対して、加熱硬化又は光硬化を行うことによって、光吸収材を硬化(固定化)させてから、次の2次元造形層を積層することが好ましい。硬化させずに連続的に積層することも可能であるが、硬化した方が積層時の造形物の乱れが発生せず、高精度な造形物を形成することができる。
Next, an example of a three-dimensional model manufacturing apparatus in the present invention will be described with reference to the drawings.
The three-dimensional object manufacturing apparatus 1200 will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a diagram illustrating an example of the configuration of the three-dimensional model manufacturing apparatus 1200. Further, the description of the means and the like that can be the same as the image forming apparatus including the light absorber supply means 1100 shown in FIG. 11 in the three-dimensional model manufacturing apparatus 1200 will be omitted.
As described above, in the image forming apparatus including the light absorber supplying means 1100 shown in FIG. 11, the adherend 1123 moves in the + y direction to form an image. On the other hand, in the three-dimensional object manufacturing apparatus 1200 shown in FIG. 12, the adhered object 1123 is controlled to be movable in the ± x and ± y directions to form a two-dimensional drawing (two-dimensional modeling layer). Further, by controlling the adhered object 1123 to be movable in the z direction, the three-dimensional model 1201 is formed by laminating the light absorbing material on the light absorbing material already adhering to the adhered object 1123. To manufacture.
At this time, each time the two-dimensional modeling layer is formed in the x-direction and the y-direction, the light-absorbing material is cured by heat-curing or photo-curing the light-absorbing material adhering to the adherend 1123. It is preferable to laminate the next two-dimensional modeling layer after (immobilization). It is possible to continuously laminate without curing, but if it is cured, the modeled object will not be disturbed during lamination, and a highly accurate modeled object can be formed.

(光吸収材飛翔用基材)
本発明の光吸収材飛翔用基材は、光吸収材を表面の少なくとも一部に配し、表面に配した光吸収材の算術平均粗さRaが0.3μm以下であり、更に必要に応じてその他の部材を有する。
本発明の光吸収材飛翔用基材は、本発明の飛翔体発生装置及び飛翔体発生方法において説明した「光吸収材を表面の少なくとも一部に配した基材」と同様であるため、説明を省略する。
(Light absorber flying base material)
In the light absorbing material flying substrate of the present invention, the light absorbing material is arranged on at least a part of the surface, and the arithmetic average roughness Ra of the light absorbing material arranged on the surface is 0.3 μm or less, and further, if necessary. And other members.
Since the base material for flying a light absorber of the present invention is the same as the "base material in which the light absorber is arranged on at least a part of the surface" described in the flying object generator and the flying object generating method of the present invention, the description thereof will be described. Is omitted.

以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。 Hereinafter, examples of the present invention will be described, but the present invention is not limited to these examples.

<光吸収材の調製>
光吸収材の材料として以下のインキ(インク)及び添加剤を使用した。
・インキOF:ベストキュア UV CORE TYPE-A紅(株式会社T&K TOKA製)
・インキFL:ベストキュア UV フレキソ 500 紅(株式会社T&K TOKA製)
・添加剤RE:ベストキュア UV DG レジウサー(株式会社T&K TOKA製) UV硬化性モノマー添加剤
・添加剤TE:テスラック2310(日立化成株式会社製) UV硬化樹脂
<Preparation of light absorber>
The following inks and additives were used as the material of the light absorber.
・ Ink OF: Best Cure UV CORE TYPE-A Beni (manufactured by T & K TOKA Co., Ltd.)
・ Ink FL: Best Cure UV Flexo 500 Beni (manufactured by T & K TOKA Co., Ltd.)
・ Additive RE: Best Cure UV DG Regiuser (manufactured by T & K TOKA Co., Ltd.) UV curable monomer additive ・ Additive TE: Tesslac 2310 (manufactured by Hitachi Kasei Co., Ltd.) UV curable resin

上記のインキ及び添加剤を、下記の表1に示す混合比で混合し、インクA~インクDの4種類の光吸収材を調製した。なお、インキ及び添加剤の混合は、各種材料の混合物を遠心式攪拌脱泡装置(あわとり練太郎ARV930TWIN;株式会社 シンキー製)を用いて、1,400rpmで2分間攪拌することにより行った。なお、表1中の数値は質量部を表す。 The above inks and additives were mixed at the mixing ratio shown in Table 1 below to prepare four types of light absorbers, Ink A to Ink D. The ink and the additive were mixed by stirring the mixture of various materials at 1,400 rpm for 2 minutes using a centrifugal stirring defoaming device (Awatori Rentaro ARV930TWIN; manufactured by Shinky Co., Ltd.). The numerical values in Table 1 represent parts by mass.

Figure 2022086606000002
Figure 2022086606000002

なお、調製したインクA~インクDについて、レオメータにより動的粘弾性の応力依存性を測定した。より具体的には、1Paで、基材に配されたときの状態のインクの動的粘弾性の応力依存性(インクに周期的な変形(ひずみ)を与えたときの、それによって生じる応力と位相差)を測定した。動的粘弾性の測定に用いたレオメータの詳細と測定条件を、以下に示す。
<レオメータ>
・本体:HAAKE RheoStress600(サーモフィッシャーサイエンティフィック株式会社製)
・センサ:Φ35mm/1°-Tiコーンセンサ
<測定条件>
・インクに周期的な変形(ひずみ)を与える際の周波数:1Hz
・応力条件の範囲:1Pa
・測定温度:25℃
The stress dependence of the dynamic viscoelasticity of the prepared inks A to D was measured by a rheometer. More specifically, at 1 Pa, the stress dependence of the dynamic viscoelasticity of the ink in the state when it is placed on the substrate (the stress generated by applying periodic deformation (strain) to the ink). Phase difference) was measured. The details and measurement conditions of the rheometer used to measure the dynamic viscoelasticity are shown below.
<Rheometer>
-Main body: HAAKE RheoStress600 (manufactured by Thermo Fisher Scientific Co., Ltd.)
・ Sensor: Φ35mm / 1 ° -Ti cone sensor <Measurement conditions>
-Frequency when applying periodic deformation (distortion) to ink: 1Hz
・ Range of stress conditions: 1Pa
・ Measurement temperature: 25 ° C

そして、インクA~インクDについて、レオメータによる動的粘弾性の応力依存性の測定の結果から、それぞれのインクにおける、1Paの応力条件での複素粘度値(η)を求めた。結果を表1に示す。 Then, for inks A to D, the complex viscosity value (η * ) of each ink under the stress condition of 1 Pa was obtained from the result of the measurement of the stress dependence of the dynamic viscoelasticity by the rheometer. The results are shown in Table 1.

次いで、インクA~インクDを光吸収材として用いて、図10A及び図10Bに示したような装置により、ドットの画像を形成した。以下では、ドットの画像の形成について、詳細に説明する。 Then, using inks A to D as light absorbers, dot images were formed by the devices shown in FIGS. 10A and 10B. In the following, the formation of the dot image will be described in detail.

基材としてのスライドガラス(松浪硝子工業株式会社製、マイクロスライドガラスS7213;532nm波長光の透過率が99%)上に、ワイヤーバーコーターを用いて、下記表2に示す平均厚みとしたインクの膜を形成した。基材の表面に配した平均厚みは、塗布されたインクの重量、面積、密度(1,100kg/m)を用いて算出した。
また、基材の表面に配したインクの膜の算術平均粗さRaは、LEXT OLS4000(3次元測定レーザ顕微鏡、オリンパス株式会社製)を用いて、倍率:50倍、計測長さ:4mmとし、インクの膜の任意の異なる5箇所を計測し、その平均値を算出した。
Using a wire bar coater on a slide glass as a base material (microslide glass S7213 manufactured by Matsunami Glass Ind. Co., Ltd .; the transmittance of 532 nm wavelength light is 99%), the ink having the average thickness shown in Table 2 below was used. A film was formed. The average thickness placed on the surface of the base material was calculated using the weight, area, and density (1,100 kg / m 3 ) of the applied ink.
Further, the arithmetic mean roughness Ra of the ink film arranged on the surface of the base material was set to a magnification of 50 times and a measurement length of 4 mm by using LEXT OLS4000 (three-dimensional measurement laser microscope, manufactured by Olympus Co., Ltd.). Arbitrary different 5 points of the ink film were measured, and the average value was calculated.

次に、インクを塗布した基材の表面を被付着物(被転写媒体、対象)と対向させ、光吸収材の裏面から円環レーザビームを垂直に照射できるように基材を設置した。
被付着物(被転写媒体)としては、インクジェット用光沢紙を用い、被付着物(被転写媒体)と光吸収材との間隙(ギャップ)を1.0mmとした。
Next, the surface of the base material coated with the ink was made to face the adherend (transfer medium, target), and the base material was installed so that the annular laser beam could be vertically irradiated from the back surface of the light absorber.
As the adherend (transferred medium), glossy inkjet paper was used, and the gap between the adhered matter (transferred medium) and the light absorber was set to 1.0 mm.

レーザビームとしては、532nmの波長のナノ秒レーザ光源(パルスの時間幅がナノ秒オーダーのレーザ光源)、焦点距離100mmの集光レンズを用い、外径Φ70μm、内径Φ50μmの円環レーザビームを照射した。そして、ガルバノスキャナの走査速度100mm/sとして、飛翔させたインクの間隔が200μmとなるように1ショット露光(一度のレーザビームの照射で、一つの飛翔体を発生させること)を行い、ドットの画像(ドットの転写像)を形成した。 As the laser beam, a nanosecond laser light source with a wavelength of 532 nm (a laser light source with a pulse time width on the order of nanoseconds) and a condenser lens with a focal length of 100 mm are used to irradiate a circular laser beam with an outer diameter of Φ70 μm and an inner diameter of Φ50 μm. did. Then, at a scanning speed of 100 mm / s of the galvano scanner, one-shot exposure (to generate one projectile by irradiating one laser beam) is performed so that the distance between the scattered inks is 200 μm, and the dots are exposed. An image (transfer image of dots) was formed.

上記のドットの画像の形成を、インクA~インクDのそれぞれについて行った。
また、レーザビームの照射エネルギーは、各インクについての最適な照射エネルギーを検討して、最適な照射エネルギーにより、各インクを飛翔させてドットの画像を形成した。
The above dot images were formed for each of inks A to D.
As for the irradiation energy of the laser beam, the optimum irradiation energy for each ink was examined, and each ink was flown by the optimum irradiation energy to form a dot image.

<ドット画像品質の評価>
実施例4、実施例9、及び比較例1において飛翔させたインクが付着した被付着物の付着状態(ドットの画像)を、図13A(実施例9)、図13B(実施例4)、図13C(比較例1)に示す。
<Evaluation of dot image quality>
13A (Example 9), FIG. 13B (Example 4), and FIG. It is shown in 13C (Comparative Example 1).

インクA~インクDのそれぞれに対して、飛翔させたインクが付着した被付着物の付着状態(ドットの画像)を下記評価基準に基づき、目視で評価した。
[評価基準]
○:インクの飛散がほとんどなく、良好な付着位置精度である
△:インクの飛散が多少あるものの、十分な付着位置精度である
×:インクの飛散が非常に多く生じ、付着位置精度が不十分である
The adhered state (dot image) of the adherend to which the flying ink was attached was visually evaluated for each of the inks A to D based on the following evaluation criteria.
[Evaluation criteria]
◯: Good adhesion position accuracy with almost no ink scattering Δ: Sufficient adhesion position accuracy although there is some ink scattering ×: Insufficient adhesion position accuracy due to very large amount of ink scattering Is

Figure 2022086606000003
Figure 2022086606000003

表2及び図13A~図13Cの結果から、光吸収材としてのインクの膜における算術平均粗さRaが0.3以下であると、良好なドット画像を形成することができることがわかった。 From the results of Table 2 and FIGS. 13A to 13C, it was found that a good dot image can be formed when the arithmetic mean roughness Ra of the ink film as a light absorber is 0.3 or less.

本発明の態様としては、例えば、以下のとおりである。
<1> 光吸収材を表面の少なくとも一部に配した基材と、
前記基材における、前記光吸収材が配された表面と対向する表面側から前記基材に対しレーザビームを照射することにより、前記レーザビームの照射方向に前記光吸収材を飛翔させる光吸収材飛翔手段とを有し、
前記基材の表面に配した前記光吸収材の算術平均粗さRaが0.3μm以下である、ことを特徴とする飛翔体発生装置である。
<2> 前記光吸収材飛翔手段が、前記基材と前記光吸収材との界面において、前記レーザビームが照射された領域の外周部に気化領域を発生させる、前記<1>に記載の飛翔体発生装置である。
<3> 前記レーザビームが光軸を取り囲む円環状の強度分布を有する円環レーザビームである、前記<1>から<2>のいずれかに記載の飛翔体発生装置である。
<4> 前記レーザビームが光渦レーザビームである、前記<1>に記載の飛翔体発生装置である。
<5> 前記基材の表面に配した前記光吸収材の算術平均粗さRaが0.2μm以下である、前記<1>から<4>のいずれかに記載の飛翔体発生装置である。
<6> 前記<1>から<5>のいずれかに記載の飛翔体発生装置と、
前記飛翔体発生装置により飛翔させた前記光吸収材を被転写媒体に転写する転写手段と、を有することを特徴とする画像形成装置である。
<7> 前記<1>から<5>のいずれかに記載の飛翔体発生装置と、
飛翔させた前記光吸収材を被転写媒体に転写する転写手段と、
転写した前記光吸収材を硬化する硬化手段と、を有し、
硬化した前記光吸収材の上に、前記飛翔体発生装置により前記光吸収材を飛翔させた後、前記硬化手段により未硬化の前記光吸収材を硬化することを繰り返して、立体造形物を製造することを特徴とする立体造形物の製造装置である。
<8> 光吸収材を表面の少なくとも一部に配した基材における、前記光吸収材が配された表面と対向する表面側から前記基材に対しレーザビームを照射することにより、前記レーザビームの照射方向に前記光吸収材を飛翔させる光吸収材飛翔工程を含み、
前記基材の表面に配した前記光吸収材の算術平均粗さRaが0.3μm以下である、ことを特徴とする飛翔体発生方法である。
<9> 光吸収材を表面の少なくとも一部に配し、
表面に配した前記光吸収材の算術平均粗さRaが0.3μm以下である、ことを特徴とする光吸収材飛翔用基材である。
Examples of aspects of the present invention are as follows.
<1> A base material in which a light absorber is arranged on at least a part of the surface, and
A light absorber that causes the light absorber to fly in the irradiation direction of the laser beam by irradiating the base material with a laser beam from the surface side of the base material facing the surface on which the light absorber is arranged. Has a means of flight,
It is a flying object generator characterized in that the arithmetic average roughness Ra of the light absorber arranged on the surface of the base material is 0.3 μm or less.
<2> The flight according to <1>, wherein the light absorber flying means generates a vaporized region on the outer peripheral portion of the region irradiated with the laser beam at the interface between the base material and the light absorber. It is a body generator.
<3> The projectile generator according to any one of <1> to <2>, wherein the laser beam is an annular laser beam having an annular intensity distribution surrounding the optical axis.
<4> The flying object generator according to <1>, wherein the laser beam is an optical vortex laser beam.
<5> The flying object generator according to any one of <1> to <4>, wherein the arithmetic average roughness Ra of the light absorber arranged on the surface of the base material is 0.2 μm or less.
<6> The projectile generator according to any one of <1> to <5>,
The image forming apparatus is characterized by having a transfer means for transferring the light absorbing material, which has been flown by the flying object generator, to a transfer medium.
<7> The projectile generator according to any one of <1> to <5>, and the
A transfer means for transferring the flown light-absorbing material to a transfer medium,
It has a curing means for curing the transferred light absorber, and has.
The light-absorbing material is flown onto the cured light-absorbing material by the flying object generator, and then the uncured light-absorbing material is repeatedly cured by the curing means to produce a three-dimensional model. It is a manufacturing device for a three-dimensional object, which is characterized by the fact that it does.
<8> The laser beam is obtained by irradiating the base material with a laser beam from the surface side facing the surface on which the light absorber is arranged in a base material in which the light absorber is arranged on at least a part of the surface. Including the light absorber flying step of flying the light absorber in the irradiation direction of
It is a flying object generation method characterized in that the arithmetic average roughness Ra of the light absorber arranged on the surface of the base material is 0.3 μm or less.
<9> Place the light absorber on at least a part of the surface and place it.
It is a base material for flying a light absorber, characterized in that the arithmetic average roughness Ra of the light absorber arranged on the surface is 0.3 μm or less.

例えば、前記<1>から<5>のいずれかに記載の飛翔体発生装置、前記<6>に記載の画像形成装置、前記<7>に記載の立体造形物の製造装置、前記<8>に記載の飛翔体発生方法、及び前記<9>に記載の光吸収材飛翔用基材によれば、従来における諸問題を解決し、本発明の目的を達成することができる。 For example, the flying object generator according to any one of <1> to <5>, the image forming apparatus according to <6>, the three-dimensional object manufacturing apparatus according to <7>, and the above <8>. The method for generating a flying object and the base material for flying a light absorbing material according to <9> can solve various conventional problems and achieve the object of the present invention.

101、716、1102 基材
102、717、1101 光吸収材
103、1131 レーザビーム
101, 716, 1102 Base material 102, 717, 1101 Light absorber 103, 1131 Laser beam

国際公開第2016/136722号International Publication No. 2016/136722 米国特許出願公開第2019/0301006号明細書U.S. Patent Application Publication No. 2019/0301006

Claims (9)

光吸収材を表面の少なくとも一部に配した基材と、
前記基材における、前記光吸収材が配された表面と対向する表面側から前記基材に対しレーザビームを照射することにより、前記レーザビームの照射方向に前記光吸収材を飛翔させる光吸収材飛翔手段とを有し、
前記基材の表面に配した前記光吸収材の算術平均粗さRaが0.3μm以下である、ことを特徴とする飛翔体発生装置。
A base material with a light absorber on at least a part of the surface,
A light absorber that causes the light absorber to fly in the irradiation direction of the laser beam by irradiating the base material with a laser beam from the surface side of the base material facing the surface on which the light absorber is arranged. Has a means of flight,
A flying object generator characterized in that the arithmetic average roughness Ra of the light absorber arranged on the surface of the substrate is 0.3 μm or less.
前記光吸収材飛翔手段が、前記基材と前記光吸収材との界面において、前記レーザビームが照射された領域の外周部に気化領域を発生させる、請求項1に記載の飛翔体発生装置。 The flying object generator according to claim 1, wherein the light absorbing material flying means generates a vaporized region in an outer peripheral portion of a region irradiated with the laser beam at an interface between the base material and the light absorbing material. 前記レーザビームが光軸を取り囲む円環状の強度分布を有する円環レーザビームである、請求項1から2のいずれかに記載の飛翔体発生装置。 The projectile generator according to any one of claims 1 to 2, wherein the laser beam is an annular laser beam having an annular intensity distribution surrounding the optical axis. 前記レーザビームが光渦レーザビームである、請求項1に記載の飛翔体発生装置。 The flying object generator according to claim 1, wherein the laser beam is an optical vortex laser beam. 前記基材の表面に配した前記光吸収材の算術平均粗さRaが0.2μm以下である、請求項1から4のいずれかに記載の飛翔体発生装置。 The projectile generator according to any one of claims 1 to 4, wherein the arithmetic average roughness Ra of the light absorber arranged on the surface of the substrate is 0.2 μm or less. 請求項1から5のいずれかに記載の飛翔体発生装置と、
前記飛翔体発生装置により飛翔させた前記光吸収材を被転写媒体に転写する転写手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
The projectile generator according to any one of claims 1 to 5,
An image forming apparatus comprising: a transfer means for transferring the light absorber flew by the flying object generator to a transfer medium.
請求項1から5のいずれかに記載の飛翔体発生装置と、
飛翔させた前記光吸収材を被転写媒体に転写する転写手段と、
転写した前記光吸収材を硬化する硬化手段と、を有し、
硬化した前記光吸収材の上に、前記飛翔体発生装置により前記光吸収材を飛翔させた後、前記硬化手段により未硬化の前記光吸収材を硬化することを繰り返して、立体造形物を製造することを特徴とする立体造形物の製造装置。
The projectile generator according to any one of claims 1 to 5,
A transfer means for transferring the flown light-absorbing material to a transfer medium,
It has a curing means for curing the transferred light absorber, and has.
The light-absorbing material is flown onto the cured light-absorbing material by the flying object generator, and then the uncured light-absorbing material is repeatedly cured by the curing means to produce a three-dimensional model. A device for manufacturing three-dimensional objects, which is characterized by the fact that it is used.
光吸収材を表面の少なくとも一部に配した基材における、前記光吸収材が配された表面と対向する表面側から前記基材に対しレーザビームを照射することにより、前記レーザビームの照射方向に前記光吸収材を飛翔させる光吸収材飛翔工程を含み、
前記基材の表面に配した前記光吸収材の算術平均粗さRaが0.3μm以下である、ことを特徴とする飛翔体発生方法。
The irradiation direction of the laser beam by irradiating the base material with a laser beam from the surface side facing the surface on which the light absorber is arranged in the base material having the light absorber arranged on at least a part of the surface. Includes a light absorber flying step of flying the light absorber.
A method for generating a flying object, characterized in that the arithmetic average roughness Ra of the light absorber arranged on the surface of the substrate is 0.3 μm or less.
光吸収材を表面の少なくとも一部に配し、
表面に配した前記光吸収材の算術平均粗さRaが0.3μm以下である、ことを特徴とする光吸収材飛翔用基材。

Place the light absorber on at least a part of the surface and
A base material for flying a light absorber, characterized in that the arithmetic average roughness Ra of the light absorber arranged on the surface is 0.3 μm or less.

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