JP2023033176A - Flying object generation method, flying object transfer method and image formation apparatus - Google Patents

Flying object generation method, flying object transfer method and image formation apparatus Download PDF

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宗朗 岩田
Muneo Iwata
晃大 金子
Kota Kaneko
淳 青戸
Atsushi Aoto
孝茂 尾松
Takashige Omatsu
晴生 川口
Haruo Kawaguchi
慧 梅里
Kei Umesato
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To provide a flying object generation method using an optical vortex laser capable of forming a high-resolution image.SOLUTION: There is provided a flying object generation method for generating from a light absorption material a liquid column or droplet with a smaller diameter than an irradiation diameter of an optical vortex laser beam in the irradiation direction of the optical vortex laser beam by irradiating a surface of a base material on the side opposite to the side where the light absorption material is arranged in the base material in which the light absorption material is arranged on the surface with the optical vortex laser beam. The flying object generation method adjusts an amount of the liquid column or the droplet by changing the orbital angular momentum quantum number of the optical vortex laser beam.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、飛翔体発生方法、飛翔体転写方法及び画像形成装置に関する。 The present invention relates to a flying object generation method, a flying object transfer method, and an image forming apparatus.

画像形成装置においては、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。 Since ink droplets can be ejected to desired positions in image forming apparatuses, in recent years, it has been applied to the field of 3D printers, which perform three-dimensional modeling, and the field of printed electronics, which forms electronic parts using printing technology. being considered.

具体的には、透明基板上に形成した転写対象材料(ドナー)層の透明基板側からレーザーを照射し、前記飛翔対象物を対面に配置したレシーバー基板の所望の位置に飛翔・転写する方法であるレーザー励起前方転写(Laser induced forward transfer(LIFT))があり、様々な用途に向けて研究されている。LIFTのレーザー光源として、円環上のプロファイルを有する光渦レーザーを用いることにより、高粘度インクを飛散せずに転写する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Specifically, a method in which a laser is irradiated from the transparent substrate side of a transfer target material (donor) layer formed on a transparent substrate, and the flying object is flown and transferred to a desired position on a receiver substrate arranged opposite to the target. There is a laser induced forward transfer (LIFT) that is being investigated for various applications. A method of transferring high-viscosity ink without scattering by using an optical vortex laser having an annular profile as a LIFT laser light source has been proposed (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-100002).

本発明は、光吸収材の飛散がなく、飛翔する光吸収材の量を安定して制御することができる方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method capable of stably controlling the amount of flying light absorbing material without scattering the light absorbing material.

前記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方法は、光吸収材を表面に配した基材における、光吸収材が配された側とは反対側の基材の表面に光渦レーザビームを照射することにより、光渦レーザビームの照射方向にかつ光渦レーザビームの照射径よりも小さな径の液柱乃至液滴を光吸収材から生じさせる飛翔体発生方法であって、
前記光渦レーザビームの軌道角運動量量子数を変化させて前記液柱乃至液滴の量を調整することを特徴とする。
A method for generating a flying object of the present invention as a means for solving the above-mentioned problems is characterized in that, in a base material on which a light absorbing material is arranged, light is generated on the surface of the base material on the side opposite to the side on which the light absorbing material is arranged. A flying object generation method for generating a liquid column or droplet having a diameter smaller than the irradiation diameter of the optical vortex laser beam from a light absorbing material in the irradiation direction of the optical vortex laser beam by irradiating the vortex laser beam,
The amount of the liquid column or droplet is adjusted by changing the orbital angular momentum quantum number of the optical vortex laser beam.

本発明によれば、光吸収材の飛散がなく、飛翔する光吸収材の量を安定して制御することができる飛翔体発生方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a flying object generation method that can stably control the amount of flying light absorbing material without scattering the light absorbing material.

図1Aは、一般的な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. 1A is a schematic diagram showing an example of a wavefront (equal phase front) in a general laser beam. 図1Bは、一般的な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. 1B is a diagram showing an example of light intensity distribution in a general laser beam. 図1Cは、一般的な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. 1C is a diagram showing an example of phase distribution in a general laser beam. 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 diagram showing an example of a wavefront (equal phase front) 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 a light intensity distribution in an 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 phase distribution in an optical vortex laser beam. 図3Aは、一般的なレーザビームを光吸収材に照射させたときの一例を示す写真である。FIG. 3A is a photograph showing an example when a light absorbing material is irradiated with a general laser beam. 図3Bは、光渦レーザビームを光吸収材に照射させたときの一例を示す写真である。FIG. 3B is a photograph showing an example when a light absorbing material is irradiated with an optical vortex laser beam. 図4Aは、光渦レーザビームにおける空間強度分布計測の結果の一例を示す説明図である。FIG. 4A is an explanatory diagram showing an example of the result of spatial intensity distribution measurement in an optical vortex laser beam. 図4Bは、中心に光強度0の点を有するレーザビームにおける空間強度分布計測の結果の一例を示す説明図である。FIG. 4B is an explanatory diagram showing an example of the result of spatial intensity distribution measurement in a laser beam having a point of light intensity 0 at the center. 図5Aは、本発明の画像形成装置の一例を示す説明図である。FIG. 5A is an explanatory diagram showing an example of the image forming apparatus of the present invention. 図5Bは、本発明の画像形成装置の他の一例を示す説明図である。FIG. 5B is an explanatory diagram showing another example of the image forming apparatus of the present invention. 図5Cは、本発明の画像形成装置の他の一例を示す説明図である。FIG. 5C is an explanatory diagram showing another example of the image forming apparatus of the present invention. 図6Aは、光吸収材供給手段及び被付着物搬送手段を付加した図5Bに示す画像形成装置の一例を示す概略断面図である。FIG. 6A is a schematic cross-sectional view showing an example of the image forming apparatus shown in FIG. 5B to which light absorbing material supply means and adherent transport means are added. 図6Bは、光吸収材供給手段及び被付着物搬送手段を付加した図5Bに示す画像形成装置の他の一例を示す概略断面図である。FIG. 6B is a schematic cross-sectional view showing another example of the image forming apparatus shown in FIG. 5B to which a light absorbing material supplying means and an adherent transporting means are added. 図7Aは、定着手段を付加した図6Aに示す画像形成装置の一例を示す概略断面図である。FIG. 7A is a schematic cross-sectional view showing an example of the image forming apparatus shown in FIG. 6A to which fixing means is added. 図7Bは、定着手段を付加した図6Aに示す画像形成装置の他の一例を示す概略断面図である。FIG. 7B is a schematic cross-sectional view showing another example of the image forming apparatus shown in FIG. 6A to which fixing means is added. 図7Cは、定着手段を付加した図6Aに示す画像形成装置の他の一例を示す概略断面図である。FIG. 7C is a schematic cross-sectional view showing another example of the image forming apparatus shown in FIG. 6A to which fixing means is added. 図8Aは、本発明の画像形成装置の一例を示す概略断面図である。FIG. 8A is a schematic cross-sectional view showing an example of the image forming apparatus of the invention. 図8Bは、本発明の画像形成装置の他の一例を示す概略断面図である。FIG. 8B is a schematic cross-sectional view showing another example of the image forming apparatus of the invention. 図9は、本発明の立体造形物の製造装置の一例を示す概略断面図である。FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing an example of the three-dimensional object manufacturing apparatus of the present invention. 図10Aは、実施例1における、軌道角運動量量子数を1にしたときの光吸収材の飛翔状態の一例を示す写真である。10A is a photograph showing an example of a flight state of a light absorbing material when the orbital angular momentum quantum number is 1 in Example 1. FIG. 図10Bは、実施例1における、軌道角運動量量子数を2にしたときの光吸収材の飛翔状態の一例を示す写真である。10B is a photograph showing an example of the flight state of the light absorbing material when the orbital angular momentum quantum number is 2 in Example 1. FIG. 図10Cは、実施例1における、軌道角運動量量子数を3にしたときの光吸収材の飛翔状態の一例を示す写真である。10C is a photograph showing an example of the flight state of the light absorbing material when the orbital angular momentum quantum number is 3 in Example 1. FIG. 図11は、軌道角運動量の量子数(L)及び同径方向の量子数(P)と、光渦レーザビームの波面形状の関係を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the quantum number (L) of the orbital angular momentum, the quantum number (P) in the same radial direction, and the wavefront shape of the optical vortex laser beam. 図12Aは、実施例1における、軌道角運動量量子数を1にしたときのドットの一例を示す写真である。12A is a photograph showing an example of dots when the orbital angular momentum quantum number is 1 in Example 1. FIG. 図12Bは、実施例1における、軌道角運動量量子数を2にしたときのドットの一例を示す写真である。12B is a photograph showing an example of dots when the orbital angular momentum quantum number is 2 in Example 1. FIG. 図12Cは、実施例1における、軌道角運動量量子数を3にしたときのドットの一例を示す写真である。12C is a photograph showing an example of dots when the orbital angular momentum quantum number is 3 in Example 1. FIG. 図13は、実施例3における、軌道角運動量量子数を1にしたときのドットの一例を示す写真である。13 is a photograph showing an example of dots when the orbital angular momentum quantum number is 1 in Example 3. FIG. 図14Aは、実施例3における、軌道角運動量量子数を1にしたときのワイヤーの一例を示す写真である。14A is a photograph showing an example of a wire when the orbital angular momentum quantum number is 1 in Example 3. FIG. 図14Bは、実施例3における、軌道角運動量量子数を2にしたときのワイヤーの一例を示す写真である。14B is a photograph showing an example of a wire when the orbital angular momentum quantum number is 2 in Example 3. FIG. 図15は、比較例2における、ガウシアンビームでのワイヤーの一例を示す写真である。15 is a photograph showing an example of a wire with a Gaussian beam in Comparative Example 2. FIG.

(飛翔体発生方法、飛翔体転写方法、及び画像形成装置)
本発明の飛翔体発生方法は、光吸収材を表面に配した基材における、光吸収材が配された側とは反対側の基材の表面に光渦レーザビームを照射することにより、光渦レーザビームの照射方向にかつ光渦レーザビームの照射径よりも小さな径の液柱乃至液滴を光吸収材から生じさせる飛翔体発生方法であって、
前記光渦レーザビームの軌道角運動量量子数を変化させて前記液柱乃至液滴の量を調整する。
本発明の飛翔体転写方法は、光吸収材を表面に配した基材における、前記光吸収材が配された側とは反対側の前記基材の表面に光渦レーザビームを照射することにより、前記光渦レーザビームの照射方向にかつ前記光渦レーザビームの照射径よりも小さな径の液柱乃至液滴を前記光吸収材から生じさせ、前記光渦レーザビームの軌道角運動量量子数を変化させて前記液柱乃至液滴の量を調整し、
前記液柱乃至液滴を被転写媒体に接触させ、転写させる。
即ち、本発明の飛翔体転写方法は、本発明の飛翔体発生方法により光吸収材から生じさせた小さな径の液柱乃至液滴を被転写媒体に接触させ、転写させる。
したがって、本発明の光渦レーザーを用いた飛翔体発生方法は、本発明の飛翔体転写方法の説明で足りるため、本発明の画像形成方法の説明を通じて本発明の光渦レーザーを用いた飛翔体発生方法の詳細についても明らかにする。
(Flying Object Generating Method, Flying Object Transfer Method, and Image Forming Apparatus)
In the flying object generation method of the present invention, a light vortex laser beam is applied to the surface of a base material having a light absorbing material disposed on the surface opposite to the side on which the light absorbing material is disposed. A flying object generation method for generating a liquid column or droplet from a light absorbing material in the irradiation direction of a vortex laser beam and having a diameter smaller than the irradiation diameter of an optical vortex laser beam,
The amount of the liquid column or droplet is adjusted by changing the orbital angular momentum quantum number of the optical vortex laser beam.
In the flying object transfer method of the present invention, a light vortex laser beam is applied to the surface of a substrate on which a light absorbing material is arranged on the surface opposite to the side on which the light absorbing material is arranged. a liquid column or droplet having a diameter smaller than the irradiation diameter of the optical vortex laser beam is generated from the light absorbing material in the irradiation direction of the optical vortex laser beam, and the orbital angular momentum quantum number of the optical vortex laser beam is reduced to Adjust the amount of the liquid column or droplet by changing
The liquid column or liquid droplets are brought into contact with a medium to be transferred and transferred.
That is, in the flying object transfer method of the present invention, a small-diameter liquid column or droplet generated from a light absorbing material by the flying object generating method of the present invention is brought into contact with a medium to be transferred and transferred.
Therefore, since the flying object generation method using the optical vortex laser of the present invention can be explained only by the flying object transfer method of the present invention, the image forming method of the present invention will be explained. Details of the generation method will also be clarified.

本発明の飛翔体発生方法は、従来技術のレーザーを用いた飛翔体を形成する方法では、アクセプター基板への飛翔・転写時に転写対象材料である高粘度インクを飛翔させ、光渦の効果で飛散を抑制した飛翔を実現することができるが、画像形成装置等への応用に必要な、転写対象材料(ドナー)の量を制御する方法に関して言及がなく、高解像度な画像形成を行うための微細な量を安定に転写させることが難しいという知見に基づくものである。 In the flying object generation method of the present invention, in the conventional method of forming a flying object using a laser, high-viscosity ink, which is a material to be transferred, is caused to fly when flying and transferring to an acceptor substrate, and the ink scatters due to the effect of a light vortex. However, there is no mention of a method for controlling the amount of the material to be transferred (donor), which is necessary for application to an image forming apparatus. This is based on the knowledge that it is difficult to stably transcribe a large amount.

そこで、本発明の画像形成方法は、光渦レーザビームの軌道角運動量量子数を変化させることで、光渦レーザビームの液柱乃至液滴の量を調整する(制御する)ことができることを知見した。 Therefore, it was found that the image forming method of the present invention can adjust (control) the amount of the liquid column or droplet of the optical vortex laser beam by changing the orbital angular momentum quantum number of the optical vortex laser beam. bottom.

まず、光渦レーザビームについて説明する。
一般的なレーザビームは、位相が揃っているため、図1Aに示すように平面状の等位相面(波面)を有している。レーザビームのポインティングベクトルの方向が平面状の等位相面の直交方向であることにより、レーザビームの照射方向と同じ方向となるため、レーザビームが光吸収材に照射された場合には、光吸収材に対して照射方向に力が作用する。しかし、レーザビームの断面における光強度分布が、図1Bに示すようにビームの中心が最も強い正規分布(ガウシアン分布)であるため、光吸収材が飛散しやすい。また、位相分布の観察を行うと図1Cに示すように位相差がないことが確認される。
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。光渦レーザビームの一つであるラゲールガウスビームは、図2Aに示すように螺旋状の等位相面を有している。また、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円環状の分布を有する。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、光渦レーザビームの進行方向に対してポインティングベクトルがわずかに傾き、その結果、レーザビーム断面内に円環の周回方向に沿った光圧、すなわち、軌道角運動量が現れる。光渦レーザビームが光吸収材に照射された場合には、円環の周回方向に沿った力が作用する。このため、光渦レーザビームを照射された光吸収材は、光渦レーザビームの照射方向に沿って飛翔し、被付着物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。
First, the optical vortex laser beam will be described.
Since a general laser beam is in phase, it has a planar equiphase plane (wavefront) as shown in FIG. 1A. Since the direction of the pointing vector of the laser beam is orthogonal to the planar equiphase plane, it is the same direction as the irradiation direction of the laser beam. A force acts on the material in the irradiation direction. However, since the light intensity distribution in the cross section of the laser beam is a normal distribution (Gaussian distribution) where the center of the beam is the strongest as shown in FIG. 1B, the light absorbing material is likely to scatter. Moreover, when the phase distribution is observed, it is confirmed that there is no phase difference as shown in FIG. 1C.
FIG. 2A is a schematic diagram showing an example of a wavefront (equal phase front) in an optical vortex laser beam. A Laguerre-Gaussian beam, which is one of optical vortex laser beams, has a spiral equiphase surface as shown in FIG. 2A. In addition, as shown in FIG. 2B, the light intensity distribution has a concave annular distribution in which the center of the beam is zero. Since the direction of the Poynting vector of the optical vortex laser beam is orthogonal to the spiral equiphase plane, the Poynting vector is slightly inclined with respect to the traveling direction of the optical vortex laser beam, resulting in The light pressure along the orbital direction of the torus, that is, the orbital angular momentum appears. When the optical vortex laser beam is applied to the light absorbing material, a force acts along the circumferential direction of the ring. Therefore, the light absorbing material irradiated with the optical vortex laser beam flies along the irradiation direction of the optical vortex laser beam, and adheres to the adherend in a state in which it is difficult to scatter. Also, when the phase distribution is observed, it is confirmed that a phase difference occurs as shown in FIG. 2C.

図3Aは、一般的なレーザビームを光吸収材に照射させたときの一例を示す写真である。図3Bは、光渦レーザビームを光吸収材に照射させたときの一例を示す写真である。
図3Aと図3Bとを比較すると、図3Aのほうが図3Bよりも光吸収材が飛散していることが確認できる。このことから、光渦レーザビームを照射された光吸収材は、円環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、軌道角運動量の影響で被付着物に飛散しにくい状態で付着することがわかる。
FIG. 3A is a photograph showing an example when a light absorbing material is irradiated with a general laser beam. FIG. 3B is a photograph showing an example when a light absorbing material is irradiated with an optical vortex laser beam.
Comparing FIG. 3A and FIG. 3B, it can be confirmed that the light absorbing material is scattered more in FIG. 3A than in FIG. 3B. From this, the light absorbing material irradiated with the optical vortex laser beam is applied with circular energy as radiation pressure, flies along the irradiation direction of the optical vortex laser beam, and is affected by the orbital angular momentum. It can be seen that it adheres in a state where it is difficult to scatter.

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、空間強度分布計測などが挙げられ、空間強度分布計測が一般的である。
空間強度分布計測は、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、浜松ホトニクス株式会社製レーザビームプロファイラなど)を用いて観察でき、空間強度分布計測した結果の一例を図4A、図4Bに示す。
図4Aは、光渦レーザビームにおける空間強度分布計測の結果の一例を示す説明図であり、図4Bは、中心に光強度0の点を有するレーザビームにおける空間強度分布計測の結果の一例を示す説明図である。
光渦レーザビームを空間強度分布計測すると、図4Aに示すように、空間強度分布計測が円環状であって、図1Cと同様に中心に光強度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空間強度分布計測すると、図4Bに示すように、図4Aで示した光渦レーザビームの空間強度分布計測と類似しているが、円環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。
The method for determining whether it is an optical vortex laser beam is not particularly limited, and can be appropriately selected according to the purpose. Distribution measurements are common.
Spatial intensity distribution measurement can be observed using a laser beam profiler (a laser beam profiler manufactured by Spiricon, a laser beam profiler manufactured by Hamamatsu Photonics Co., Ltd., etc.), and examples of the results of spatial intensity distribution measurement are shown in FIGS. 4A and 4B.
FIG. 4A is an explanatory diagram showing an example of the result of spatial intensity distribution measurement in an optical vortex laser beam, and FIG. 4B shows an example of the result of spatial intensity distribution measurement in a laser beam having a point of light intensity 0 at the center. It is an explanatory diagram.
When the spatial intensity distribution of the optical vortex laser beam is measured, as shown in FIG. 4A, it is confirmed that the measured spatial intensity distribution is circular, and the laser beam has a point with a light intensity of 0 at the center as in FIG. 1C. can.
On the other hand, if the spatial intensity distribution measurement of a general laser beam having a point of light intensity 0 in the center is similar to the spatial intensity distribution measurement of the optical vortex laser beam shown in FIG. 4A, as shown in FIG. 4B. , the difference from the optical vortex laser beam can be confirmed because the energy distribution in the annular portion is not uniform.

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行うことができる。 The image forming method of the present invention can be suitably performed by the image forming apparatus of the present invention.

本発明の画像形成装置は、光吸収材を表面に配した基材における、光吸収材が配された側とは反対側の基材の表面に光渦レーザビームを照射する。これにより、本発明の画像形成装置は、光渦レーザビームの照射方向にかつ光渦レーザビームの照射径よりも小さな径の液柱乃至液滴を光吸収材から生じさせ、液柱乃至液滴を被転写媒体に接触させ、転写させる装置である。
画像形成装置は、光吸収材飛翔手段と、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ことが好ましい。
The image forming apparatus of the present invention irradiates a light vortex laser beam on the surface of the base material on which the light absorbing material is arranged on the surface opposite to the side on which the light absorbing material is arranged. As a result, the image forming apparatus of the present invention causes a liquid column or droplet having a smaller diameter than the irradiation diameter of the optical vortex laser beam in the irradiation direction of the optical vortex laser beam to be generated from the light absorbing material. is brought into contact with a medium to be transferred and transferred.
It is preferable that the image forming apparatus has light absorbing material flying means, transfer means, and other means as necessary.

<光吸収材飛翔手段>
光吸収材飛翔手段は、光吸収材を表面に配した基材における、光吸収材が配された側とは反対側の基材の表面に光渦レーザビームを照射することにより、光渦レーザビームの照射方向にかつ光渦レーザビームの照射径よりも小さな径の液柱乃至液滴を光吸収材から生じさ、前記光渦レーザビームの軌道角運動量量子数を変化させて前記液柱乃至液滴の量を調整する手段である。
<Means for flying light absorbing material>
The light absorbing material flying means irradiates a light vortex laser beam on the surface of the base material on the side opposite to the side on which the light absorbing material is disposed in the base material on which the light absorbing material is disposed, thereby generating a light vortex laser beam. A liquid column or droplet having a diameter smaller than the irradiation diameter of the optical vortex laser beam is generated from the light absorbing material in the irradiation direction of the beam, and the liquid column or droplet is generated by changing the orbital angular momentum quantum number of the optical vortex laser beam. It is a means of adjusting the volume of droplets.

本発明における前記光吸収材飛翔手段は、前記光渦レーザビームの軌道角運動量量子数を変化させることで、前記液柱乃至液滴の量を調整することができる。
前記軌道角運動量とは、全角運動量のうち、スピン角運動量を除く運動量である。
図11は、軌道角運動量の量子数(L)及び同径方向の量子数(P)と、光渦レーザビームの波面形状の関係を示す概略図である。図11に示すように、前記軌道角運動量量子数(L)が大きくなるにつれ、光渦レーザビームの強度分布が広がり、また、光渦レーザビームの円環における特異点(中心)の領域が広くなる。これにより、前記液柱乃至液滴の量を調整することができる。
前記軌道角運動量量子数としては、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、1以上3以下が好ましい。前記軌道角運動量量子数が、3以下であると、中心の特異点の分離が生じるのを防ぎ、比較的安定したビーム形状が得られる。
The light absorbing material flying means in the present invention can adjust the amount of the liquid column or droplet by changing the orbital angular momentum quantum number of the optical vortex laser beam.
The orbital angular momentum is total angular momentum excluding spin angular momentum.
FIG. 11 is a schematic diagram showing the relationship between the quantum number (L) of the orbital angular momentum, the quantum number (P) in the same radial direction, and the wavefront shape of the optical vortex laser beam. As shown in FIG. 11, as the orbital angular momentum quantum number (L) increases, the intensity distribution of the optical vortex laser beam spreads, and the region of the singular point (center) in the ring of the optical vortex laser beam widens. Become. Thereby, the amount of the liquid column or droplet can be adjusted.
The orbital angular momentum quantum number is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, but is preferably 1 or more and 3 or less. When the orbital angular momentum quantum number is 3 or less, separation of the central singularity is prevented, and a relatively stable beam shape can be obtained.

また、光吸収材飛翔手段としては、例えば、レーザー光源と、光渦変換部と、偏光変換部とを有するものを用いることができ、光吸収材飛翔手段は、更に必要に応じて、その他の部材を有することが好ましい。 Further, as the light absorbing material flying means, for example, one having a laser light source, an optical vortex converting section, and a polarization converting section can be used. It is preferred to have a member.

<<レーザー光源>>
レーザー光源としては、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ー、気体レーザー、半導体レーザーなどが挙げられ、パルス発振可能なものが好ましい。
固体レーザーとしては、例えば、YAGレーザー、チタンサファイアレーザなどが挙げられる。
気体レーザーとしては、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。
これらの中でも、出力が30mW程度の半導体レーザーが、装置の小型化及び低コスト化の点で好ましい。
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、1μm以上1mm以下が好ましく、1μm以上100μm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、0.01ナノ秒以上100ナノ秒以下が好ましく、0.01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、500Hz以上が好ましい。
なお、レーザー光源としては、光渦レーザビームを出力可能なレーザー光源でもよい。
<<Laser light source>>
The laser light source is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. Examples thereof include solid lasers, gas lasers and semiconductor lasers that generate laser beams, and those capable of pulse oscillation are preferable.
Examples of solid-state lasers include YAG lasers and titanium sapphire lasers.
Examples of gas lasers include argon lasers, helium neon lasers, and carbon dioxide lasers.
Among these, a semiconductor laser with an output of about 30 mW is preferable from the viewpoint of miniaturization and cost reduction of the device.
The wavelength of the laser beam is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose.
The beam diameter of the laser beam is not particularly limited, and can be appropriately selected according to the purpose.
The pulse width of the laser beam is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. preferable.
The pulse frequency of the laser beam is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, but is preferably 500 Hz or higher.
As the laser light source, a laser light source capable of outputting an optical vortex laser beam may be used.

<<光渦変換部>>
光渦変換部としては、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、空間光変調器、螺旋位相板、マルチモードファイバなどが挙げられる。これらの中でも、レーザーの振幅及び位相を変調することができることから、空間光変調器が好ましい。
<<Optical vortex converter>>
The optical vortex converter is not particularly limited as long as it can convert a laser beam into an optical vortex laser beam, and can be appropriately selected according to the purpose. Examples include a spatial light modulator, a helical phase plate, and a multimode fiber. be done. Among these, the spatial light modulator is preferred because it can modulate the amplitude and phase of the laser.

なお、光渦レーザビームを発生させる方法としては、光渦変換部を用いる方法に限らず、例えば、レーザー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などが挙げられる。他の光渦レーザビームを発生させる方法としては、例えば、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ー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。 The method for generating the optical vortex laser beam is not limited to the method using the optical vortex converter. For example, a method of oscillating an optical vortex as an eigenmode from a laser resonator, a method of inserting a hologram element into the resonator, and the like. is mentioned. Other methods for generating optical vortex laser beams include, for example, a method using pumping light converted to a donut beam, a method using a resonator mirror having a dark spot, and a spatial filter that removes the thermal lens effect generated by a side-pumped solid-state laser. and a method of oscillating in an optical vortex mode.

<<偏光変換部>>
偏光変換部としては、光渦レーザビームに円偏光を付与する。偏光変換部としては、例えば、1/4波長板などが挙げられる。光学軸を+45°又は-45°に設置して光渦レーザビームに円偏光を付与する。以下の式(1)は、軌道角運動量と、偏光のスピン角運動量を合わせた全角運動量密度の式であり、軌道角運動量と偏光に由来するスピン角運動量の和の全角運動量密度の分布を示しており、レーザー照射時に生成する液柱の自転運動の回転数に寄与すると考えられる。液柱の自転により、画像形成装置は、光吸収材を安定的に飛翔させ、飛散を抑制した形状で被付着物に付着させる効果を大きくすることができる。
<<Polarization converter>>
The polarization conversion section imparts circular polarization to the optical vortex laser beam. Examples of the polarization converter include a quarter wavelength plate. The optical axis is set at +45° or -45° to impart circular polarization to the optical vortex laser beam. The following formula (1) is a formula of the total angular momentum density that combines the orbital angular momentum and the spin angular momentum of polarized light, and shows the distribution of the total angular momentum density of the sum of the spin angular momentum derived from the orbital angular momentum and the polarized light. It is thought that it contributes to the rotational speed of the liquid column generated during laser irradiation. Due to the rotation of the liquid column, the image forming apparatus can stably fly the light absorbing material, and can increase the effect of attaching the light absorbing material to the adherend in a shape that suppresses scattering.

Figure 2023033176000001
ただし、式(1)において、εは真空中の誘電率であり、ωは光の角周波数であり、Lは軌道角運動量量子数であり、Iは、下記数式(2)で表される光渦レーザビームの強度であり、Sは偏光に対するスピン角運動量量子数であり、rは円筒座標系の動径である。
Figure 2023033176000002
ただし、式(2)において、ωは光のビームウエストサイズである。
なお、ビームウエストサイズとは、光渦レーザビームにおけるビーム径の最小値を意味する。
Figure 2023033176000001
However, in formula (1), ε 0 is the dielectric constant in vacuum, ω is the angular frequency of light, L is the orbital angular momentum quantum number, and I is expressed by the following formula (2). is the intensity of the optical vortex laser beam, S is the spin angular momentum quantum number for polarization, and r is the radius of the cylindrical coordinate system.
Figure 2023033176000002
where ω 0 is the beam waist size of the light in equation (2).
The beam waist size means the minimum beam diameter of the optical vortex laser beam.

スピン角運動量量子数Sの値は、0,±1で、符号はそれぞれ円偏光の向き(右回り、左回り)を表し、直線偏光では0となる。 The values of the spin angular momentum quantum number S are 0 and ±1, and the signs indicate the directions of circularly polarized light (clockwise and counterclockwise), respectively, and is 0 for linearly polarized light.

画像形成装置は、例えば、レーザビームを光渦レーザビームに変換する光渦変換部、及び光渦レーザビームに円偏光を付与する偏光変換部を備え、高粘度又は固体の光吸収材の飛翔物の直線指向性を発現させ、光吸収材の飛散を抑制できる。 The image forming apparatus includes, for example, an optical vortex conversion unit that converts a laser beam into an optical vortex laser beam, and a polarization conversion unit that imparts circular polarization to the optical vortex laser beam. , and suppress scattering of the light absorbing material.

<<その他の部材>>
その他の部材としては、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、ビーム径変更部材、ビーム波長変更素子、出力調整部などが挙げられる。
<<Other members>>
Other members are not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose.

―ビーム径変更部材―
ビーム径変更部材としては、レーザビーム又は光渦レーザビームのビーム径を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、例えば、集光レンズなどが挙げられる。
光渦レーザビームのビーム径(照射径)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以下が好ましい。光渦レーザビームの照射径が100μm以下であると、高解像度の画像を形成しやすい点で好ましい。
なお、ビーム径は、例えば、レーザスポット径及び集光レンズにより変更することが可能である。
また、光吸収材が分散体の場合、ビーム径としては、光吸収材の体積平均粒径の最大値以上が好ましく、分散体の最大値の3倍がより好ましい。ビーム径がより好ましい範囲内であると、光吸収材を安定して飛翔させることが可能となる点で有利である。
-Beam diameter changing member-
The beam diameter changing member is not particularly limited as long as it can change the beam diameter of the laser beam or the optical vortex laser beam, and can be appropriately selected according to the purpose.
The beam diameter (irradiation diameter) of the optical vortex laser beam is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, but is preferably 100 μm or less. It is preferable that the irradiation diameter of the optical vortex laser beam is 100 μm or less, since a high-resolution image can be easily formed.
Note that the beam diameter can be changed by, for example, the laser spot diameter and the condenser lens.
When the light absorbing material is a dispersion, the beam diameter is preferably at least the maximum value of the volume average particle size of the light absorbing material, more preferably three times the maximum value of the dispersion. When the beam diameter is within a more preferable range, it is advantageous in that the light absorbing material can be made to fly stably.

―ビーム波長変更素子―
ビーム波長変更素子としては、レーザビーム又は光渦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 Changer―
The beam wavelength changing element is not particularly limited as long as the wavelength of the laser beam or the optical vortex laser beam can be changed to a wavelength that can be absorbed by the light absorbing material and can be transmitted through the base material described later, depending on the purpose. It can be selected as appropriate. Examples of beam wavelength changing elements include KTP crystals, BBO crystals, LBO crystals, CLBO crystals, and the like.

―出力調整部―
出力調整部としては、レーザビーム又は光渦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 section―
The output adjuster is not particularly limited as long as it can adjust the laser beam or the optical vortex laser beam to an appropriate output value, and can be appropriately selected according to the purpose. Examples thereof include glass.

光吸収材に照射する光渦レーザビームの出力値としては、照射方向を軸とした照射径の中心軸に回転運動をしながら照射径よりも小さい径に収束する液柱を生じ得る状態、あるいは一部が切り離され液滴を生じ得る状態を実現可能である限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。なお、以下では「出力値」を「照射エネルギー」と称することもある。
光渦レーザビームの照射エネルギーとしては、光吸収材の粘度や膜厚によっても適正値が変化するため、適宜調整されることが好ましいが、具体的には、100μJ/ドット以下がより好ましく、60μJ/ドット以下が更に好ましい。光渦レーザビームの照射エネルギーが60μJ/ドット以下であると、照射方向を軸とした照射径の中心軸に回転運動をしながら照射径よりも小さい径に収束する液柱を生じ得る状態、あるいは一部が切り離され液滴を生じ得る状態を実現しやすい点で有利である。
As for the output value of the optical vortex laser beam irradiated to the light absorbing material, a state in which a liquid column that converges to a diameter smaller than the irradiation diameter while rotating about the central axis of the irradiation diameter with the irradiation direction as the axis, or There is no particular limitation as long as it is possible to achieve a state in which a portion can be cut off and droplets can be produced, and it can be appropriately selected according to the purpose. In addition, below, an "output value" may be called "irradiation energy."
As the irradiation energy of the optical vortex laser beam, the appropriate value changes depending on the viscosity and film thickness of the light absorbing material, so it is preferable to adjust it as appropriate. /dot or less is more preferable. When the irradiation energy of the optical vortex laser beam is 60 μJ/dot or less, a state in which a liquid column converges to a diameter smaller than the irradiation diameter while rotating about the central axis of the irradiation diameter centered on the irradiation direction, or This is advantageous in that it is easy to realize a state in which a portion can be separated and droplets can be generated.

<転写手段>
転写手段は、光渦レーザビームの照射径よりも小さな径の液柱乃至液滴を光吸収材から生じさせた液柱乃至液滴を被転写媒体に接触させ、転写させる手段である。
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液柱乃至液滴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してもよい。
<Transfer Means>
The transfer means is a means for transferring a liquid column or droplets produced from a light absorbing material into liquid columns or droplets having a diameter smaller than the irradiation diameter of the optical vortex laser beam by contacting the transfer medium.
The transfer means is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. Examples thereof include means having a mechanism for bringing liquid columns or droplets generated from a light absorbing material into contact with a medium to be transferred. . Specifically, the transfer means may have, for example, a mechanism for adjusting the gap between the adherend and the light absorbing material, or a mechanism for conveying the adherend.

<<被転写媒体>>
被転写媒体(被付着物)としては、光吸収材から生じさせた液柱乃至液滴が接触できれば、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被記録媒体や中間転写ベルトなどが挙げられる。
<<Receiving medium>>
The medium to be transferred (object to be adhered) is not particularly limited as long as the liquid column or droplets generated from the light absorbing material can come into contact therewith, and can be appropriately selected according to the purpose. Examples include a recording medium and an intermediate transfer belt.

<その他の手段>
その他の手段としては、例えば、光吸収材供給手段、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。
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体飛翔ユニットとして扱ってもよい。
その他の工程としては、例えば、光吸収材供給工程、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。
<Other means>
Other means include, for example, a light absorbing material supplying means, a beam scanning means, an adherent conveying means, a fixing means, a control means, and the like.
Alternatively, the light absorbing material flying means, the base material, the light absorbing material supplying means, and the beam scanning means may be integrated as a light absorbing material flying unit.
Other processes include, for example, a light absorbing material supplying process, a beam scanning process, an adherent conveying process, a fixing process, a control process, and the like.

光吸収材供給手段としては、光吸収材飛翔手段と被付着物との間の光渦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、非常に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。平均厚みを非常に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 absorbing material supplying means is not particularly limited as long as the light absorbing material can be supplied on the optical path of the optical vortex laser beam between the light absorbing material flying means and the object to be adhered, and can be appropriately selected according to the purpose. can. As the light absorbing material supplying means, for example, the light absorbing material may be supplied through a cylindrical base material arranged on the optical path.
Specifically, when the light absorbing material is a liquid and the light absorbing material is supplied to the base material, providing a supply roller and a regulating blade as the light absorbing material supplying means allows the light absorption with a very simple configuration. This is preferable because the absorbent can be supplied to the surface of the substrate 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, rotates while carrying the light absorbing material on the surface, and supplies the light absorbing material by coming into contact with the substrate. The regulating blade is arranged downstream of the storage tank in the rotation direction of the supply roller, regulates the light absorbing material carried by the supply roller to make the average thickness uniform, and stabilizes the amount of the light absorbing material to be scattered. By making the average thickness very thin, it is possible to reduce the amount of light absorbing material that flies, so that the light absorbing material can be attached to the adherend as minute dots that are suppressed from scattering, and the dot gain that thickens halftone dots is achieved. can be suppressed. Note that the regulating blade may be arranged downstream of the supply roller in the rotation direction of the substrate.

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。 Moreover, when the light absorbing material has a high viscosity, the material of the supply roller preferably has elasticity at least on the surface in order to ensure contact with the base material. When the light absorbing material has a relatively low viscosity, the supply rollers include, for example, gravure rolls, microgravure rolls, forward rolls, etc., such as those used in precision wet coating.

更に、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光渦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 means for supplying the light absorbing material without a supply roller, after the base material is brought into direct contact with the light absorbing material in the storage tank, excess light absorbing material is scraped off with a wire bar or the like, and the surface of the base material is covered with the light absorbing material. A layer of light absorbing material may be formed. The storage tank may be provided separately from the light absorbing material supplying means, and the light absorbing material may be supplied to the light absorbing material supplying means through a hose or the like.
The light absorbing material supplying process is not particularly limited as long as it is a process of supplying the light absorbing material onto the optical path of the optical vortex laser beam between the light absorbing material flying means and the object to be adhered. can be selected, and can be suitably performed, for example, using a light absorbing material supplying means.

ビーム走査手段としては、光渦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光渦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光渦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、光渦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 it can scan the optical vortex laser beam on the light absorbing material, and can be appropriately selected according to the purpose. For example, the beam scanning means includes a reflecting mirror for reflecting the vortex laser beam emitted from the light absorbing material flying means toward the light absorbing material, and for changing the angle and position of the reflecting mirror to absorb the vortex laser beam. and a reflector drive for scanning the material.
The beam scanning process is not particularly limited as long as it is a process of scanning a light absorbing material with an optical vortex laser beam, and can be appropriately selected according to the purpose. can be done.

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 adherend conveying means is not particularly limited as long as it can convey the adherend, and can be appropriately selected according to the purpose. Examples thereof include a pair of conveying rollers.
The adherend conveying step is not particularly limited as long as it is a step of conveying the adherend, and can be appropriately selected according to the purpose. For example, it can be suitably carried out using adherend conveying means. .

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 absorbing material adhered to the object to be adhered, and can be appropriately selected according to the purpose. things, etc.
The heating and pressing member is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. Examples thereof include a heating roller, a pressure roller, and a combination of a heating roller and a pressure roller. Other heating and pressurizing members include, for example, those in which a fixing belt is combined with these, and those in which a 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 pressure roller, a roller whose pressure surface moves at the same speed as the adherend conveyed by the adherend conveying means is preferable from the viewpoint of suppressing image deterioration due to rubbing. Among these, the one having an elastic layer formed in the vicinity of the surface is more preferable because it is easy to contact and pressurize the object to be adhered. Furthermore, the pressure roller, which has a water-repellent surface layer formed on the outermost surface with a material with low surface energy such as a silicone-based water-repellent material or a fluorine compound, suppresses image distortion caused by light-absorbing material adhering to the surface. point, it is particularly preferable.
The water-repellent surface layer made of a silicone-based water-repellent material includes, for example, a film of a silicone-based release agent, a baked film of silicone oil or various modified silicone oils, a film of silicone varnish, a film of silicone rubber, and a film of silicone rubber. Coatings made of composites such as metals, rubbers, plastics, ceramics, and the like can be used.
The water-repellent surface layer made of a fluorine compound includes a film of fluororesin, a film of an organic fluorine compound, a baked film or adsorption film of fluorine oil, a film of fluororubber, or a film of fluororubber and various metals, rubbers, plastics, ceramics, etc. Films made of composites and the like can be mentioned.

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 can be appropriately selected according to the 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。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 according to the purpose. Examples thereof include films such as polyimide, PET, and PEN. Further, as the fixing belt, it is preferable to use the same material as that forming the outermost surface of the pressure roller from the viewpoint of suppressing disturbance of the image due to the light absorbing material adhering to the surface. Since the fixing belt can be thinned, 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-absorbing material to be fixed, but the temperature is preferably 200° C. or less from the viewpoint of energy saving, and the pressure is preferably 1 kg/cm or less from the standpoint of 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 types of light absorbing materials are used, the light absorbing materials of each color may be fixed each time they adhere to the adherend, and all types of light absorbing materials adhere to the adherend and are laminated. You may fix it in the state where it was stuck.
Moreover, when the light absorbing material has a very high viscosity and is slow to dry and it is difficult to improve the adhesion speed to the adherend, the adherend may be additionally heated to accelerate the drying.
Furthermore, the penetration and wetting of the light-absorbing material into the adherend is slow, and when the light-absorbing material is dried in a state in which the adhered light-absorbing material is not sufficiently smoothed, the surface of the adherend with the light-absorbing material adhered becomes rough. As a result, the gloss of the surface of the adherend may not be obtained. In order to obtain gloss on the surface of the adherend, a fixing means that fixes the adherend by applying pressure is used. may be made to have a small surface roughness.
The fixing means is necessary for fixing to the object to be adhered, especially when a solid light absorbing material formed by pressing powder is used. Incidentally, 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 absorbing material attached to the adherend to the adherend, and can be appropriately selected according to the purpose. can be suitably 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 it can control the movement of each means, and can be appropriately selected according to the purpose. Examples thereof include devices such as sequencers and computers.
The control step is a step of controlling each step, and can be suitably performed by control means.

<光吸収材>
光吸収材は、光吸収物質を有し、更に必要に応じて適宜選択した、その他の物質を有する。
光吸収材としては、光渦レーザビームの波長に対する吸光度が1よりも大きいことが好ましく、2よりも大きいことがより好ましい。光吸収材が光渦レーザビームの波長に対する吸光度が2よりも大きいと、エネルギー効率を高めることができる点で有利である。
<Light absorbing material>
The light-absorbing material has a light-absorbing substance and, if necessary, other substances appropriately selected.
The light absorbing material preferably has an absorbance greater than 1, more preferably greater than 2, with respect to the wavelength of the optical vortex laser beam. If the light absorbing material has an absorbance greater than 2 for the wavelength of the optical vortex laser beam, it is advantageous in that energy efficiency can be improved.

<<光吸収物質>>
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、顔料、染料などの着色剤が挙げられる。
<<Light-absorbing substance>>
The light-absorbing substance is not particularly limited as long as it absorbs light of a predetermined wavelength, and can be appropriately selected according to the purpose. Examples thereof include coloring agents such as pigments and dyes.

光吸収物質における所定の波長の光の吸収性能としては、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、膜厚が3μmにおける塗膜状態での透過率(吸光度)として、80%以下(0.1以上)が好ましく、50%以下(0.3以上)がより好ましく、30%以下(0.5以上)が特に好ましい。
また、光吸収性能を有する光吸収材により形成された塗膜において、光吸収材の膜厚における透過率(吸光度)としては、10%以下(1以上)が好ましく、1%以下(2以上)がより好ましく、0.1%以下(3以上)がさらに好ましく、0.01%以下(4以上)が特に好ましい。透過率が好ましい範囲内であると、基材に吸収された光渦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(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 ability of the light-absorbing substance to absorb light of a predetermined wavelength is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. % or less (0.1 or more) is preferable, 50% or less (0.3 or more) is more preferable, and 30% or less (0.5 or more) is particularly preferable.
In addition, in a coating film formed of a light absorbing material having light absorption performance, the transmittance (absorbance) in the film thickness of the light absorbing material is preferably 10% or less (1 or more), and 1% or less (2 or more). is more preferable, 0.1% or less (3 or more) is more preferable, and 0.01% or less (4 or more) is particularly preferable. When the transmittance is within the preferred range, the energy of the optical vortex laser beam absorbed by the base material is less likely to be converted into heat, which is advantageous in that changes such as drying and melting of the light absorbing material are less likely to occur. . Furthermore, when the transmittance is within the preferred range, the energy applied to the light absorbing material is less likely to decrease, which is advantageous in that the adhesion position is less likely to vary.
The transmittance (absorbance) can be measured using, for example, a spectrophotometer (UV3600 manufactured by Shimadzu Corporation).

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、高粘性体又は固体を飛翔可能としたことは、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、光吸収材が固体又は粉体であれば、光吸収材の形態としては、光渦レーザビームを照射する際に光吸収材が粘性を有する状態であることが好ましい。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、光渦レーザビームを照射する前に加熱して溶融状態にして粘性を有する形態にすることが好ましい。
The shape, size, material, etc. of the light absorbing material are not particularly limited, and can be appropriately selected according to the purpose.
Examples of the form of the light absorbing material include liquid, solid, and powder. In particular, the ability to fly highly viscous substances or solids is an advantage that conventional ink jet recording systems cannot achieve.
Further, if the light absorbing material is solid or powder, it is preferable that the light absorbing material is in a viscous state when irradiated with the vortex laser beam. Specifically, when it is desired to fly a solid or powder, for example, it is preferable to heat and melt the material before irradiating it with the optical vortex laser beam so as to make it viscous.

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、顔料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、溶剤を含むインクに光渦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、溶剤以外の光を吸収する含有物に光渦レーザビームのエネルギーが付与され、その含有物とともに溶剤が飛翔する。
液体の光吸収材の粘度としては、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、1Pa・s以上が好ましく、1Pa・s以上20Pa・s以下がより好ましい。
なお、粘度は、例えば、回転粘度計(東機産業株式会社製、VISCOMATE VM-150III)などを用いて25℃の環境下で測定することができる。
The liquid light-absorbing material is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include ink containing pigment and solvent, conductive paste containing conductor and solvent, and the like. When ink containing a solvent is irradiated with a light vortex laser beam, if the solvent does not absorb light, the energy of the light vortex laser beam is imparted to the light-absorbing content other than the solvent. The solvent flies together.
The viscosity of the liquid light-absorbing material is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose.
The viscosity can be measured at 25° C. using, for example, a rotational viscometer (VISCOMATE VM-150III manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.).

導電性ペーストは、導電体を含むインク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乃至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 an ink containing a conductor, and can be appropriately selected according to the purpose.
The conductor is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. Examples include conductive inorganic particles such as silver, gold, copper, nickel, ITO, carbon, carbon nanotube; Examples include particles made of conductive organic polymers such as poly(ethylenedioxythiophene), polyacetylene, and polypyrrole. These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
The volume resistivity of the conductive paste is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose.

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、光渦レーザビームが照射されると、顔料に光渦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 powdery light absorbing materials include toners containing pigments and binder resins, and fine metal particles such as solder balls. In this case, when the vortex laser beam is irradiated, the energy of the vortex laser beam is imparted to the pigment, and the binder resin flies as toner together with the pigment. It should be noted that only the pigment may be used as the powdery light absorbing material.

固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、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。 The solid light-absorbing material is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. mentioned.

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成し、金属薄膜に光渦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 can be appropriately selected depending on the purpose. Examples of metals include silver, gold, aluminum, platinum, copper, and other general metals that can be vapor-deposited or sputtered. These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
As a method of forming an image pattern by flying a metal thin film, for example, a metal thin film is formed on a base material such as glass or film in advance, and an image pattern is formed by irradiating the metal thin film with an optical vortex laser beam and flying it. A method of forming Further, as another method, there is a method of forming an image pattern by causing a non-image portion to fly.

粉体を押し固めたものとしては、所定の平均厚みである層状であることが好ましく、基材の表面に層状の固体を担持されるようにしてもよい。 The compacted powder is preferably layered with a predetermined average thickness, and a layered solid may be carried on the surface of the substrate.

光吸収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。
光吸収材の平均厚みとしては、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、5μm以上が好ましく、10μm以上がより好ましく、10μm以上50μm以下が更に好ましい。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、光渦レーザビームを照射しときの光吸収材の飛散を抑制することができる。
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、光渦レーザビームのエネルギーが大きくなりすぎないため、特に光吸収材が有機物の場合、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層として供給することも可能となる。
The size of the light absorbing material is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose.
The average thickness of the light absorbing material is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose. By setting the average thickness of the light absorbing material within the above preferred range, it is possible to suppress scattering of the light absorbing material when the optical vortex laser beam is irradiated.
When the average thickness of the light-absorbing material is within the preferable range, when the light-absorbing material is supplied in a layered form, the strength of the layer can be ensured even when the light-absorbing material is continuously ejected, so stable supply is possible. is advantageous in that it is possible to In addition, since the energy of the optical vortex laser beam does not become too large, it is advantageous in that deterioration and decomposition do not readily occur, especially when the light absorbing material is an organic material.
Depending on the coating method, it is also possible to supply a layer having a fixed pattern.

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。
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、レーザー変位計やマイクロメータなどの非接触または接触方式の方法が挙げられる。
The method for measuring the average thickness is not particularly limited, and can be appropriately selected according to the purpose. and the like. As the average, the average of thicknesses at 5 points is preferable, the average of thicknesses at 10 points is more preferable, and the average of thicknesses at 20 points is particularly preferable.
The average thickness measuring device is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. Examples thereof include non-contact or contact methods such as laser displacement gauges and micrometers.

光吸収材の材質としては、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、画像形成を行う場合にはトナーのような着色剤であってもよく、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 material of the light absorbing material is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. If so, it may be a three-dimensional modeling agent, which will be described later.

-着色剤-
着色剤としては、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。以下、光吸収材を着色剤とした際に異なる点を説明する。
-coloring agent-
As with the light absorbing material, the shape and material of the coloring agent are not particularly limited, and can be appropriately selected according to the purpose. Differences when the light absorbing material is used as the coloring agent will be described below.

液体の着色剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、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や各種アルコールなど、比較的低沸点の液体を含んだ着色剤も使用可能である。これらの中でも、揮発成分の安全性、爆発の危険性などの点から、水性インクが好ましい。 The liquid colorant is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose. Water-based inks can be used. In addition to water-based inks, coloring agents containing relatively low-boiling-point liquids such as hydrocarbon-based organic solvents and various alcohols can also be used as solvents. Among these, water-based inks are preferable from the viewpoints of safety of volatile components, risk of explosion, and the like.

また、画像形成装置では、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。
更に、UV硬化インキでも画像形成が可能であるため、定着工程において紫外線を照射して硬化することにより、重なった被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できる。
In addition, the image forming apparatus can also form images with process inks for offset printing that use plates, inks compatible with JAPAN COLOR, special color inks, etc., making it possible to easily create digital images that match the colors used in offset printing without using a plate. can be reproduced.
Further, since the UV curable ink can also form an image, it can be cured by irradiating it with ultraviolet rays in the fixing process, thereby preventing blocking caused by sticking of overlapping recording media and simplifying the drying process.

色材の材質としては、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 materials for the coloring material include organic pigments, inorganic pigments, and dyes. These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

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。 Examples of organic pigments include dioxazine violet, quinacridone violet, copper phthalocyanine blue, phthalocyanine green, sap green, monoazo yellow, disazo yellow, polyazo yellow, benzimidazolone yellow, isoindolinone yellow, fast yellow, and chromophthal yellow. , nickel azo yellow, azomethine yellow, benzimidazolone orange, alizarin red, quinacridone red, naphthol red, monoazo red, polyazo red, perylene red, anthraquinonyl red, diketopyrrolopyrrole red, diketopyrrolopyrrole orange, benzimidazolone Brown, sepia, aniline black, and the like, and among organic pigments, metal lake pigments include, for example, rhodamine lake, quinoline yellow lake, brilliant blue lake, and the like.

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。 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, viridian, yellow ocher, and alumina. White, cadmium yellow, cadmium red, vermilion, lithopone, ultramarine, talc, white carbon, clay, mineral violet, rose cobalt violet, silver white, calcium carbonate, magnesium carbonate, zinc oxide, zinc sulfide, strontium sulfide, aluminate Strontium, brass, gold powder, bronze powder, aluminum powder, brass pigment, ivory black, peach black, lamp black, carbon black, prussian blue, aureolin, mica titanium, yellow ocher, tail belt, raw sienna, raw umber, cassel earth, Chalk, gypsum, burnt sienna, burnt umber, lapis lazuli, azurite, malachite, orpiment, cinnabar, coral powder, chalk, red iron oxide, ultramarine blue, dark blue, fish phosphorus foil, and iron oxide treated pearl.

これらの中でも、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。
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。
Among these, carbon black is preferable as the black pigment from the viewpoint of hue and image storability.
As the cyan pigment, copper phthalocyanine blue C.I. I. Pigment Blue 15:3 is preferred.

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く、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。 As a magenta pigment, C.I., which is quinacridone red, is used. I. Pigment Red 122, Naphthol Red, C.I. I. Pigment Red 269, and a rhodamine lake, C.I. I. Pigment Red 81:4 is preferred, and these may be used singly or in combination of two or more. Among these, C.I. I. Pigment Red 122 and C.I. I. Pigment Red 269 mixtures are more preferred, C.I. I. Pigment Red 122 (P.R. 122) and C.I. I. Pigment Red 269 (P.R. 269) mixtures include P.I. R. 122:P. R. A mixture of 5:95 to 80:20 of 269 is particularly preferred. P. R. 122:P. R. 269 is within a particularly preferable range, the hue does not deviate from magenta.

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。 As a yellow pigment, C.I. I. Pigment Yellow 74, C.I. I. Pigment Yellow 155, C.I. I. Pigment Yellow 180, C.I. I. Pigment Yellow 185 is preferred. Among these, C.I. I. Pigment Yellow 185 is more preferred. These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

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、4色のインクセットで用いることが好ましい。 When the light absorbing material is used as a process color ink as a colorant, it is preferably used in a four-color ink set.

無機顔料は、体積平均粒径が10μmを超える粒子からなるものが多い。体積平均粒径が10μm以上の無機顔料を着色剤として用いる場合、着色剤としては、液体であることが好ましい。着色剤が液体であれば、静電気力など非静電付着力以外の力を用いることなく着色剤を安定した状態で維持できる点で有利である。また、この場合、ノズルつまりやインクの沈降などが顕著となりやすく、安定した連続印刷プロセスは望みにくいインクジェット記録方式と比較すると、本発明の画像形成方法は、非常に有効である。更に、着色剤の粒子の表面積が小さくなると十分な帯電量が得られず、安定した連続印刷プロセスとして成立しない電子写真方式と比較しても、本発明の画像形成方法は、非常に有効である。 Many inorganic pigments are composed of particles having a volume average particle diameter of more than 10 μm. When an inorganic pigment having a volume average particle diameter of 10 μm or more is used as a coloring agent, the coloring agent is preferably liquid. If the colorant is liquid, it is advantageous in that the colorant can be maintained in a stable state without using forces other than non-electrostatic force such as electrostatic force. In this case, nozzle clogging and sedimentation of ink are likely to occur, and the image forming method of the present invention is very effective as compared with the ink jet recording method in which a stable continuous printing process is difficult to achieve. Furthermore, the image forming method of the present invention is very effective even in comparison with the electrophotographic method, which cannot be established as a stable continuous printing process because a sufficient amount of charge cannot be obtained when the surface area of the colorant particles is small. .

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。 Examples of dyes include monoazo dyes, polyazo dyes, metal complex salt azo dyes, pyrazolone azo dyes, stilbene azo dyes, thiazole azo dyes, anthraquinone derivatives, anthrone derivatives, indigo derivatives, thioindigo derivatives, phthalocyanine dyes, diphenylmethane dyes, and triphenylmethane dyes. Dyes, xanthene dyes, acridine dyes, azine dyes, oxazine dyes, thiazine dyes, polymethine dyes, azomethine dyes, quinoline dyes, nitro dyes, nitroso dyes, benzoquinone dyes, naphthoquinone dyes, naphthalimide dyes, perinone dyes, and the like.

着色剤の粘度としては、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。
被記録媒体に浸透する液体の着色剤を用いた場合、被記録媒体に付着した着色剤がフェザリングやブリーディングを発生することがあるが、本発明の画像形成装置で取り扱いが可能である高粘度の着色剤にすると、被記録媒体への浸透速度に対して乾きのほうが速いため、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。
更に、この画像形成方法は、液体の着色剤を飛翔させて付着させるものであるため、例えば、フィルム状の着色剤担持体から熱により着色剤を溶融転写するいわゆる熱転写方式と比較すると、被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。
The viscosity of the coloring agent is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose.
When a liquid colorant that permeates the recording medium is used, the colorant adhering to the recording medium may cause feathering or bleeding. When the coloring agent is used, since it dries faster than the speed of permeation into the recording medium, especially by reducing bleeding, it is possible to improve color development and sharpen the edge portion, and it is possible to form a high-quality image. . In addition, when gradation expression is performed by superimposing the colorants in layers, blurring due to an increase in the amount of the colorant can be reduced.
Furthermore, since this image forming method involves flying and adhering a liquid colorant, for example, compared with a so-called thermal transfer method in which a colorant is melt-transferred from a film-shaped colorant carrier by heat, the image to be recorded is relatively small. Good recording can be performed even if the medium has minute unevenness.

着色剤の平均厚みとしては、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以下が好ましい。着色剤の平均厚みが100μm以下であると、着色剤を飛翔させるためのエネルギーを小さくできるため、着色剤担持体の耐久性、着色剤が有機物である場合の組成の分解などが発生しにくくなる点で有利である。なお、平均厚みの好ましい範囲は、被記録媒体、目的などにより変化する。 The average thickness of the colorant is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, but is preferably 100 μm or less. When the average thickness of the colorant is 100 μm or less, the energy required to fly the colorant can be reduced, so that the durability of the colorant carrier and decomposition of the composition when the colorant is an organic substance are less likely to occur. It is advantageous in terms of The preferred range of average thickness varies depending on the recording medium, purpose, and the like.

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被記録媒体として用いる場合には、着色剤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、被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。 For example, when coated paper or smooth film used in general offset printing is used as a recording medium, the average thickness of the coloring agent is preferably 0.5 μm or more and 5 μm or less. When the average thickness is within the preferred range, it becomes difficult for the human eye to discern color differences due to minute differences in the average thickness of the recording medium. This is advantageous in that the gain does not become conspicuous and a sharp image can be easily expressed.

また、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被記録媒体を用いる場合には、着色剤の平均厚みとしては、3μm以上10μm以下が好ましい。平均厚みが好ましい範囲内であると、被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、複数の着色剤の層を重ね合わせても段差感が顕著となりにくい。 Further, for example, when using a recording medium having a surface roughness greater than that of coated paper or film, such as high-quality paper used in offices, the average thickness of the colorant is preferably 3 μm or more and 10 μm or less. When the average thickness is within the preferred range, it is difficult to be affected by the surface roughness of the recording medium, and it is easy to obtain good image quality. Even if the layers are superimposed on each other, the stepped feeling is unlikely to be noticeable.

更に、例えば、布、繊維などを染色する捺染に用いる場合、被記録媒体となる綿、絹、化学繊維などに着色剤を付着させるには、着色剤の平均厚みとしては、5μm以上の平均厚みが必要となる場合が多い。これは、繊維の太さが紙に比べ大きくなるため、多くの着色剤が必要となる場合が多い。 Furthermore, for example, when used for textile printing for dyeing cloth, fibers, etc., the average thickness of the coloring agent is 5 μm or more in order to adhere the coloring agent to cotton, silk, chemical fiber, etc., which is a recording medium. is often required. This often requires a large amount of coloring agent because the fibers are thicker than paper.

<基材>
基材としては、その形状、構造、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。基材の形状としては、光吸収材を表面に担持し、裏面から光渦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、無端ベルト状などが挙げられる。これらの中でも、基材が筒状であって、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有するようにすることが好ましい。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光渦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、平板状の基材の形状としては、例えば、スライドガラスなどが挙げられる。
<Base material>
The shape, structure, size, material, etc. of the substrate are not particularly limited, and can be appropriately selected according to the purpose. The shape of the base material is not particularly limited as long as the light absorbing material is supported on the front surface and the light vortex laser beam can be irradiated from the back surface, and can be appropriately selected according to the purpose. Examples of the shape of the substrate include a flat plate shape, a cylindrical shape such as a perfect circle or an ellipse, a surface obtained by cutting out a part of a cylindrical shape, and an endless belt shape. Among these, it is preferable that the substrate has a tubular shape and has a light absorbing material supplying means for supplying the light absorbing material to the surface of the substrate rotating in the circumferential direction. When the light absorbing material is carried on the surface of the cylindrical base material, it can be supplied without depending on the size of the object to be adhered in the outer peripheral direction. Further, in this case, a light absorbing material flying means is arranged inside the cylindrical shape, and the light vortex laser beam can be irradiated from the inside toward the outer circumference, and the substrate rotates in the circumferential direction to continuously irradiate. be able to. Further, examples of the shape of the plate-like substrate include a slide glass.

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 substrate is not particularly limited and can be appropriately selected according to the 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 can be appropriately selected according to the purpose, but it is preferable to set the size to match the width of the object to be adhered.

基材の材質としては、光を透過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。光を透過するもののうち、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。 The material of the substrate is not particularly limited as long as it transmits light, and can be appropriately selected according to the purpose. Among materials that transmit light, inorganic materials such as various glasses containing silicon oxide as a main component, and organic materials such as transparent heat-resistant plastics and elastomers are preferable in terms of transmittance and heat resistance.

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、光渦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、共焦点式レーザー顕微鏡(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 substrate is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. , both of the surface and the back surface are preferably 1 μm or less. In addition, when the surface roughness Ra is within the preferable range, it is possible to suppress the variation in the average thickness of the light absorbing material attached to the adherend, and the desired amount of light absorbing material can be attached. Advantageous.
The surface roughness Ra can be measured according to JIS B0601, for example, using a confocal laser microscope (manufactured by Keyence Corporation) or a stylus surface profile measuring device (Dektak150, manufactured by Bruker AXS Co., Ltd.). can be measured by

<被付着物>
被付着物(被転写媒体)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、画像を形成するための被記録媒体、立体造形物を形成するための造形物支持基板などが挙げられる。
<Substance to be adhered>
The object to be adhered (medium to be transferred) is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. substrates and the like.

-被記録媒体-
被記録媒体としては、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。
-Recording medium-
The recording medium is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. Examples thereof include coated paper, fine paper, film, cloth, and fiber.

被付着物と光吸収材との間隙(ギャップ)としては、被付着物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1mm以下がより好ましく、0.10mm以上0.50mm以下が特に好ましい。被付着物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が低下しにくくなる点で有利である。また、被付着物と光吸収材とを接触させないことにより、光吸収材、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。
更に、間隙は、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、光吸収材及び被付着物の位置変動、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重要となる。
The gap between the adherend and the light-absorbing material is not particularly limited as long as the adherend and the light-absorbing material are not brought into contact with each other, and can be appropriately selected according to the purpose. 5 mm or less is preferable, 0.10 mm or more and 1 mm or less is more preferable, and 0.10 mm or more and 0.50 mm or less is particularly preferable. When the gap between the object to be adhered and the light absorbing material is within the preferred range, it is advantageous in that the accuracy of the adhesion position of the light absorbing material to the object to be adhered is less likely to decrease. In addition, since the adherend and the light absorbing material are not brought into contact with each other, the light absorbing material can be adhered to the adherend regardless of the composition of the light absorbing material and the adherend.
Furthermore, the gap is preferably kept constant by, for example, a position control means for keeping the position of the object to be adhered constant. In this case, it is important to arrange each part in consideration of the positional fluctuation of the light absorbing material and the adherend and the variation of 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、形成する画像や立体造形物の解像度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、飛翔する液滴の径は照射される光渦レーザビーム径よりも小さい径で飛翔するが、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。
In addition, the average diameter (average dot diameter) of the light absorbing material after transfer (adherence) in the transfer medium (adherence target) is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose, but is 100 μm. The following is preferable in that the resolution of the image to be formed and the three-dimensional object can be further improved. In the present invention, the diameter of the flying droplet is smaller than the diameter of the irradiated optical vortex laser beam. The dot diameter formed by changes.
For the average dot diameter, for example, a dot image of the light absorbing material is acquired with a microscope or the like, the dot area is detected from the image brightness information, and the area of each dot is calculated from the number of pixels in the detected dot area. The dot diameter can be obtained by averaging the converted diameter as the dot diameter.

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。
Furthermore, the value of variation in the diameter (dot diameter) of the light absorbing material after transfer (adherence) on the medium to be transferred (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-absorbing material after transfer in the medium to be transferred within the preferred range described above, it is possible to further improve the accuracy when forming an image or a three-dimensional object.
Further, the value of the variation in the diameter of the light absorbing material after transfer on the transfer medium can be obtained, for example, by obtaining a dot image of the light absorbing material with a microscope or the like, detecting the dot area from the image luminance information, and detecting the detected dot. The area of each dot is calculated from the number of pixels in the region, the diameter of the dot when converted to a circle is defined as the dot diameter, and the dot diameter can be calculated from the average particle diameter and standard deviation of the particle diameter 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 dispersion value of the position (dot position) of the light absorbing material after transfer (adherence) on the medium to be transferred (attachment) is preferably 10 μm or less, more preferably 5 μm or less. preferable. By setting the value of the variation in the position of the light absorbing material after transfer on the transfer medium within the preferred range described above, the accuracy in forming an image or a three-dimensional object can be further improved. As for the value of the variation in the position of the light absorbing material after transfer on the transfer medium, for example, when the dots of the light absorbing material are attached in a row, the light absorption in the direction perpendicular to the row of dots is It can be the value of the variation in the position of the material.
For example, a dot image of a light-absorbing material is acquired with a microscope or the like, dot areas are detected from image luminance information, the coordinates of the center of gravity of each detected dot area are calculated, and the deviation from the approximate straight line by the least-squares method of each center of gravity is calculated. It can be obtained by calculating.

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着色剤飛翔ユニットとして扱ってもよい。
例えば、着色剤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。着色剤の色数としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、必要に応じて着色剤飛翔ユニットの数を増減させてもよい。また、被記録媒体の搬送方向における、プロセスカラーの着色剤を有する着色剤飛翔ユニットの上流側に、白色の着色剤を有する着色剤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、透明な被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、透明の着色剤においては、光渦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、レーザー光源を、例えば、ブルーレーザビーム、紫外線レーザビームなどに適宜選択してしなければならない場合がある。
It should be noted that the light absorbing material flying means, the light absorbing material supplying means, and the beam scanning means may be integrally treated as a colorant flying unit.
For example, an image forming apparatus may be provided with four colorant flying units to fly colorants of yellow, magenta, cyan, and black, which are process colors. The number of colors of the coloring agent is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose, and the number of coloring agent flying units may be increased or decreased as necessary. Further, by arranging the colorant flying unit having the white colorant on the upstream side of the colorant flying unit having the process color colorant in the conveying direction of the recording medium, it is possible to provide a white concealing layer. Therefore, an image with excellent color reproducibility can be formed on a transparent recording medium. However, especially for yellow, white, and transparent colorants, the laser light source is changed to, for example, a blue laser beam or an ultraviolet laser beam so that the transmittance (absorbance) of the light at the wavelength of the optical vortex laser beam is appropriate. You may have to choose accordingly.

更に、画像形成装置では、高粘度の着色剤を用いることができるので、被記録媒体上に順次異なる色の着色剤を重ねて画像を形成しても、着色剤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。 Furthermore, since the image forming apparatus can use a high-viscosity colorant, even if an image is formed by sequentially stacking colorants of different colors on a recording medium, the colorants bleed out and mix together. Since the occurrence can be suppressed, a high-quality color image can be obtained.

画像形成装置の小型化などを目的として、着色剤飛翔ユニットを1つだけ設け、供給ローラ及び着色剤担持体に供給する着色剤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, only one colorant flying unit may be provided, and the colorant itself supplied to the supply roller and colorant carrier may be switched to form a multi-color image.

また、本発明の画像形成装置を、以下のように、立体造形物の製造装置に応用することもできる。 Also, the image forming apparatus of the present invention can be applied to a three-dimensional object manufacturing apparatus as follows.

(立体造形物の製造装置)
立体造形物の製造装置は、立体造形剤飛翔装置を少なくとも有し、立体造形剤硬化手段を有することが好ましく、更に必要に応じて、その他の手段を有する。立体造形剤飛翔装置は、光吸収材が立体造形剤である画像形成装置であり、立体造形剤飛翔手段により立体造形剤を飛翔させる。
(Manufacturing equipment for three-dimensional objects)
The three-dimensional object manufacturing apparatus preferably has at least a three-dimensional modeling agent flying device, preferably three-dimensional modeling agent curing means, and further has other means as necessary. The three-dimensional modeling agent flying device is an image forming device in which the light absorbing material is a three-dimensional modeling agent, and the three-dimensional modeling agent flying means causes the three-dimensional modeling agent to fly.

<立体造形剤飛翔手段>
立体造形剤飛翔手段は、光吸収材が立体造形剤であり、被付着物が造形物支持基板であること以外は前述の光吸収材飛翔手段と同様であるため、その説明を省略する。なお、立体造形剤飛翔手段は、造形物支持基板に対して立体造形剤を層として積み重ね、立体的に付着させる。
<Solid modeling agent flying means>
The three-dimensional modeling agent flying means is the same as the above-described light absorbing material flying means except that the light absorbing material is the three-dimensional modeling agent and the object to be adhered is the model supporting substrate, so the description thereof will be omitted. In addition, the three-dimensional modeling agent flying means stacks the three-dimensional modeling agent as a layer on the modeled object support substrate, and three-dimensionally attaches the three-dimensional modeling agent.

<立体造形剤硬化手段>
立体造形剤硬化手段としては、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、立体造形剤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。
立体造形剤硬化工程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、立体造形剤が紫外線硬化性材料であれば、紫外線照射工程などが挙げられ、立体造形剤硬化手段を用いて好適に行うことができる。
<Solid modeling agent curing means>
The three-dimensional modeling agent curing means is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose.
The three-dimensional modeling agent curing step is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. can be suitably performed using

<その他の手段>
その他の手段としては、例えば、立体造形剤供給手段、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。
<Other means>
Other means include, for example, three-dimensional modeling agent supply means, three-dimensional modeling head unit scanning means, substrate position adjusting means, control means, and the like.

<<立体造形剤供給手段>>
立体造形剤供給手段は、光吸収材が立体造形剤であり、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。
<<3D Modeling Agent Supply Means>>
The three-dimensional modeling agent supply means is the same as the light absorbing material supply means described above except that the light absorbing material is the three-dimensional modeling agent and the object to be adhered is the modeled object support substrate, so the description thereof will be omitted.

<<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、光吸収体飛翔ユニットと紫外線光吸収材飛翔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、光吸収体飛翔ユニットが付着させた紫外線硬化性の立体造形剤を紫外線光吸収材飛翔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。
<<3D 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. The object support substrate may be scanned in the width direction (X-axis) of the device. The three-dimensional modeling head unit may, for example, harden the ultraviolet-curing three-dimensional modeling agent adhered by the light absorber flying unit by the ultraviolet light absorbing material flying means. Also, a plurality of stereolithography 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 can be appropriately selected according to the purpose. A possible base (stage) may be used.

<<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.

<立体造形剤>
立体造形剤としては、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。以下、光吸収材を立体造形剤とした際に異なる点を説明する。
<Solid modeling agent>
As with the light-absorbing material, the shape and material of the three-dimensional modeling agent are not particularly limited, and can be appropriately selected according to the purpose. Differences when the light absorbing material is a three-dimensional shaping agent will be described below.

立体造形剤の平均厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、求められる精密さなどにより変化するが、5μm以上500μm以下が好ましい。平均厚みが好ましい範囲内であると、立体造形物の精度、質感、滑らかさ、製造時間などの点で有利である。また、立体造形剤の平均厚みとしては、5μm以上100μm以下がより好ましい。平均厚みがより好ましい範囲内であると、光渦レーザビームのエネルギーを低く抑えられ、立体造形剤の劣化などを抑制する点で有利である。 The average thickness of the three-dimensional shaping agent is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. When the average thickness is within the preferred range, it is advantageous in terms of precision, texture, smoothness, production time, and the like of the three-dimensional object. Moreover, as average thickness of a three-dimensional shaping|molding agent, 5 micrometers or more and 100 micrometers or less are more preferable. When the average thickness is within a more preferable range, the energy of the optical vortex laser beam can be kept low, which is advantageous in suppressing deterioration of the three-dimensional modeling agent.

立体造形剤としては、硬化性材料を少なくとも含有してなり、更に必要に応じて、その他の成分を含有してなる。 The three-dimensional modeling agent contains at least a curable material and, if necessary, other components.

<<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)照射、加熱等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は、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比較的低粘度のモノマーであり、単官能モノマー、多官能モノマーなどが挙げられる。
<<Curable Material>>
The curable material is not particularly limited as long as it is a compound that undergoes a polymerization reaction and is cured by irradiation with active energy rays (ultraviolet rays, electron beams, etc.), heating, etc., and can be appropriately selected according to the purpose. Examples include active energy ray-curable compounds and thermosetting compounds. Among these, materials that are liquid at room temperature are preferred.
The active energy ray-curable compound is a relatively low-viscosity monomer having a radically polymerizable unsaturated double bond in its molecular structure, and examples thereof include monofunctional monomers and polyfunctional monomers.

<<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。
<<Other Ingredients>>
Other components are not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. Boiling point alcohols, surface treating agents, viscosity modifiers, adhesion imparting agents, antioxidants, anti-aging agents, cross-linking accelerators, UV absorbers, plasticizers, preservatives, dispersants and the like.

<立体造形剤担持体>
立体造形剤担持体は、光吸収材を立体造形剤とした以外は前述の基材と同様であるため、その説明を省略する。
<Solid modeling agent carrier>
The three-dimensional modeling agent carrier is the same as the base material described above, except that the three-dimensional modeling agent is used as the light absorbing material, so the description thereof is 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 substrate>
The modeled object support substrate is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. For example, the Y-axis and Z-axis positions may be adjusted by substrate position adjusting means.

造形物支持基板と立体造形剤担持体との間隙としては、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。 The gap between the object support substrate and the three-dimensional modeling agent carrier is the same as the gap between the adhering object and the base material, so the explanation thereof will be omitted.

次に、本発明における画像形成装置の一例について図面を参照して説明する。
なお、下記構成部材の数、位置、形状等は本実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好ましい数、位置、形状等にすることができる。
Next, an example of the image forming apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
The number, position, shape, and the like of the following constituent members are not limited to those of the present embodiment, and the number, position, shape, and the like can be set to be preferable in carrying out the present invention.

図5Aは、本発明の画像形成装置の一例を示す説明図である。
図5Aにおいて、画像形成装置300は、光吸収材飛翔手段1と、光を吸収する光吸収材20と、被付着物30と、基材40とを有する。画像形成装置300は、基材40に担持されている光吸収材20に、光吸収材飛翔手段1により光の光渦レーザビーム12を照射し、光渦レーザビーム12のエネルギーにより光吸収材20を照射方向に飛翔させ、被付着物30に付着させる装置である。
FIG. 5A is an explanatory diagram showing an example of the image forming apparatus of the present invention.
In FIG. 5A, an image forming apparatus 300 has a light absorbing material flying unit 1, a light absorbing material 20 that absorbs light, an adherend 30, and a base material 40. As shown in FIG. The image forming apparatus 300 irradiates the light absorbing material 20 carried on the base material 40 with the light vortex laser beam 12 by the light absorbing material flying means 1 , and the light absorbing material 20 is irradiated with the energy of the light vortex laser beam 12 . flies in the irradiation direction and adheres to the object 30 to be adhered.

光吸収材飛翔手段1は、レーザー光源2と、ビーム径変更部材3及び7と、ビーム波長変更部材4と、光渦変換部5と、偏光変換部6と、を有している。 The light absorbing material flying means 1 has a laser light source 2 , beam diameter changing members 3 and 7 , beam wavelength changing member 4 , optical vortex converting section 5 and polarization converting section 6 .

レーザー光源2は、例えば、チタンサファイアレーザであり、パルス発振させたレーザビーム11を発生させ、ビーム径変更部材3に照射する。
ビーム径変更部材3は、例えば、集光レンズであり、レーザー光源2が発生させたレーザビーム11の光路におけるレーザー光源2の下流に配置され、レーザビーム11の径を変更する。
ビーム波長変更部材4は、例えば、KTP結晶であり、レーザビーム11の光路におけるビーム径変更部材3の下流に配置され、レーザビーム11の波長を光吸収材20が吸収可能な波長に変更する。
光渦変換部5は、例えば、螺旋位相板であり、レーザビーム11の光路におけるビーム波長変更部材4の下流に配置され、レーザビーム11を光渦レーザビーム12に変換する。
偏光変換部6は、例えば、1/4波長板であり、光渦レーザビームに円偏光を付与する。
The laser light source 2 is, for example, a titanium sapphire laser, generates a pulse-oscillated laser beam 11 , and irradiates the beam diameter changing member 3 with the laser beam 11 .
The beam diameter changing member 3 is, for example, a condenser lens, is arranged downstream of the laser light source 2 in the optical path of the laser beam 11 generated by the laser light source 2 , and changes the diameter of the laser beam 11 .
The beam wavelength changing member 4 is, for example, a KTP crystal, is arranged downstream of the beam diameter changing member 3 in the optical path of the laser beam 11, and changes the wavelength of the laser beam 11 to a wavelength that can be absorbed by the light absorbing material 20.
The optical vortex converter 5 is, for example, a helical phase plate, is arranged downstream of the beam wavelength changing member 4 in the optical path of the laser beam 11 , and converts the laser beam 11 into the optical vortex laser beam 12 .
The polarization converter 6 is, for example, a quarter-wave plate, and imparts circular polarization to the optical vortex laser beam.

光吸収材20は、光吸収材飛翔手段1から光渦レーザビーム12を照射され、光渦レーザビーム12の径の範囲におけるエネルギーを受けて飛翔し、被付着物30に付着する。
なお、飛翔した光吸収材20は、光渦レーザビーム12により付与された、適度なエネルギーによる前方推進とジャイロ効果により、ビーム径の中心軸近傍に収束しながら捩じ切られることにより、周辺への飛散を抑制されつつ被付着物30に付着する。
このとき、飛翔する光吸収材20の飛翔量は、光渦レーザビーム12が照射された光吸収材20の面積のうち一部であり、光渦変換部5により調整することができる。
The light absorbing material 20 is irradiated with the optical vortex laser beam 12 from the light absorbing material flying means 1 , receives energy in the range of the diameter of the optical vortex laser beam 12 , flies, and adheres to the adherend 30 .
The flying light absorbing material 20 is converged in the vicinity of the central axis of the beam diameter due to the forward propulsion and gyro effect of the moderate energy imparted by the optical vortex laser beam 12, and is twisted to the periphery. It adheres to the adherend 30 while suppressing the scattering of .
At this time, the flying amount of the flying light absorbing material 20 is a part of the area of the light absorbing material 20 irradiated with the optical vortex laser beam 12 , and can be adjusted by the optical vortex converting section 5 .

図5Bは、本発明の画像形成装置の他の一例を示す説明図である。
図5Bにおいて、画像形成装置301は、図5Aに示した画像形成装置300の各手段などに加え、基材40と、ビーム走査手段60とを有している。この画像形成装置301は、光吸収材飛翔手段1が発生させた光渦レーザビーム12を、ビーム走査手段60により光渦レーザビーム12の照射方向と直交する方向に走査する。これにより、画像形成装置301は、平板状の基材40が担持する光吸収材20の任意の位置に照射し、飛翔させた光吸収材20を被付着物30に付着させることができる。
FIG. 5B is an explanatory diagram showing another example of the image forming apparatus of the present invention.
In FIG. 5B, an image forming apparatus 301 has a substrate 40 and a beam scanning means 60 in addition to each means of the image forming apparatus 300 shown in FIG. 5A. This image forming apparatus 301 scans the vortex laser beam 12 generated by the light absorbing material flying means 1 in a direction orthogonal to the irradiation direction of the vortex laser beam 12 by the beam scanning means 60 . As a result, the image forming apparatus 301 can irradiate an arbitrary position of the light absorbing material 20 carried by the plate-shaped base material 40 and attach the flying light absorbing material 20 to the adherend 30 .

ビーム走査手段60は、光渦レーザビーム12の光路における光吸収材飛翔手段1の下流に配置され、反射鏡61を有している。
反射鏡61は、反射鏡駆動手段により図5B中矢印Sで示す走査方向に可動し、光渦レーザビーム12を光吸収材20の任意の位置に反射する。
なお、ビーム走査手段60は、例えば、光吸収材飛翔手段1自体を移動させるか、光吸収材飛翔手段1を回動させて光渦レーザビーム12の照射方向を変化させるようにしてもよい。あるいは、ビーム走査手段60は、反射鏡61としてポリゴンミラーを用いたりすることにより、任意の位置に光渦レーザビーム12を走査させるようにしてもよい。
The beam scanning means 60 is arranged downstream of the light absorbing material flying means 1 in the optical path of the optical vortex laser beam 12 and has a reflecting mirror 61 .
The reflecting mirror 61 is movable in the scanning direction indicated by the arrow S in FIG.
The beam scanning means 60 may move the light absorbing material flying means 1 itself or rotate the light absorbing material flying means 1 to change the irradiation direction of the optical vortex laser beam 12 . Alternatively, the beam scanning means 60 may use a polygon mirror as the reflecting mirror 61 to scan an arbitrary position with the vortex laser beam 12 .

基材40は、光渦レーザビーム12の光路におけるビーム走査手段60の下流に配置され、例えば、光吸収材20が高粘度の液体である場合、光吸収材20が塗布されて固定する目的で用いられる。この基材40は、光を透過可能であって、光吸収材20を表面に担持し、裏面から光渦レーザビーム12により光吸収材20が照射される。
また、光吸収材20を基材40に担持される段階で、層を形成した光吸収材20の平均厚みが一定となるように制御することにより、光吸収材20の飛翔量を安定させることができる。
なお、光吸収材飛翔手段1と、ビーム走査手段60とを合わせたものを光渦レーザビーム照射ユニット100と称する。
The substrate 40 is arranged downstream of the beam scanning means 60 in the optical path of the optical vortex laser beam 12 and, for example, when the light absorbing material 20 is a highly viscous liquid, the light absorbing material 20 is applied and fixed for the purpose of fixing. Used. This base material 40 is capable of transmitting light, carries the light absorbing material 20 on the front surface, and the light absorbing material 20 is irradiated with the optical vortex laser beam 12 from the back surface.
In addition, when the light absorbing material 20 is supported on the base material 40, the flying amount of the light absorbing material 20 can be stabilized by controlling the average thickness of the light absorbing material 20 forming the layer to be constant. can be done.
A combination of the light absorbing material flying means 1 and the beam scanning means 60 is referred to as an optical vortex laser beam irradiation unit 100 .

図5Cは、本発明の画像形成装置の他の一例を示す説明図である。
図5Cにおいて、画像形成装置301aは、図5Bに示した画像形成装置301におけるビーム走査手段60として、ガルバノスキャナ(ガルバノミラー)62a及び62bを有する。ガルバノスキャナ62a及び62bは、それぞれが独立した走査方向(2次元)に可動し、光渦レーザビーム12を光吸収材20の任意の位置に反射することができる。ビーム走査手段60としてガルバノスキャナ62a及び62bを用いることにより、光渦レーザビーム12の走査スピード及び走査精度をより向上させることができる。
また、画像形成装置301aにおいては、例えば、ガルバノスキャナ62bと基材40の間に、fθレンズを配置することも好ましい。
FIG. 5C is an explanatory diagram showing another example of the image forming apparatus of the present invention.
In FIG. 5C, an image forming apparatus 301a has galvanometer scanners (galvanometer mirrors) 62a and 62b as the beam scanning means 60 in the image forming apparatus 301 shown in FIG. 5B. The galvanometer scanners 62 a and 62 b are independently movable in scanning directions (two-dimensional), and can reflect the optical vortex laser beam 12 to any position on the light absorbing material 20 . By using the galvanometer scanners 62a and 62b as the beam scanning means 60, the scanning speed and scanning accuracy of the optical vortex laser beam 12 can be further improved.
Further, in the image forming apparatus 301a, it is also preferable to dispose an fθ lens between the galvanometer scanner 62b and the substrate 40, for example.

図6Aは、光吸収材供給手段及び被付着物搬送手段を付加した図5Bに示す画像形成装置の一例を示す説明図である。
図6Aにおいて、画像形成装置302は、図5Bに示した画像形成装置301の各手段などに加え、光吸収材供給手段50と、被付着物搬送手段70とを有しており、平板状の基材40を円筒状の光吸収材担持ローラ41に変更したものである。また、光吸収材担持ローラ41の内側には、光渦レーザビーム照射ユニット100が配置されており、光吸収材担持ローラ41が外周に担持する被付着物30に光渦レーザビーム12を照射する。
FIG. 6A is an explanatory diagram showing an example of the image forming apparatus shown in FIG. 5B to which a light absorbing material supplying means and an adherent transporting means are added.
In FIG. 6A, an image forming apparatus 302 has, in addition to each means of the image forming apparatus 301 shown in FIG. The substrate 40 is changed to a cylindrical light-absorbing material carrying roller 41 . A light vortex laser beam irradiation unit 100 is arranged inside the light absorbing material carrying roller 41, and irradiates the light absorbing material carrying roller 41 with the light vortex laser beam 12 onto the adherend 30 carried on the outer periphery thereof. .

光吸収材供給手段50は、貯蔵槽51と、供給ローラ52と、規制ブレード53とを有している。
貯蔵槽51は、供給ローラ52の下方の近傍に配置され、光吸収材10を貯蔵する。
供給ローラ52は、光吸収材担持ローラ41と当接するように配置され、貯蔵槽51の光吸収材10に一部が浸漬されている。供給ローラ52は、回転駆動手段により、又は光吸収材担持ローラ41の回転に従動して図6A中矢印R2で示す回転方向に回転しながら光吸収材10を表面に付着させる。付着した光吸収材10は、規制ブレード53により平均厚みを均一にされ、光吸収材担持ローラ41に転移することにより層として供給される。光吸収材担持ローラ41の表面に供給された光吸収材10は、光吸収材担持ローラ41が回転することにより、光渦レーザビーム12が照射される位置に連続的に供給される。
規制ブレード53は、図中矢印R2で示す回転方向における光吸収材担持ローラ41の上流側に配置され、供給ローラ52が表面に付着させた光吸収材10を規制し、光吸収材担持ローラ41に供給する光吸収材10の平均厚みを均一にする。
The light absorbing material supplying means 50 has a storage tank 51 , a supply roller 52 and a regulating blade 53 .
The storage tank 51 is arranged below and near the supply roller 52 to store the light absorbing material 10 .
The supply roller 52 is arranged so as to be in contact with the light absorbing material carrying roller 41 and partially immersed in the light absorbing material 10 in the storage tank 51 . The supply roller 52 causes the light absorbing material 10 to adhere to the surface while rotating in the rotational direction indicated by the arrow R2 in FIG. The adhering light absorbing material 10 is made uniform in average thickness by the regulating blade 53 and transferred to the light absorbing material carrying roller 41 to be supplied as a layer. As the light absorbing material carrying roller 41 rotates, the light absorbing material 10 supplied to the surface of the light absorbing material carrying roller 41 is continuously supplied to the position where the light vortex laser beam 12 is irradiated.
The regulating blade 53 is arranged on the upstream side of the light absorbing material carrying roller 41 in the direction of rotation indicated by an arrow R2 in the drawing, and regulates the light absorbing material 10 adhered to the surface by the supply roller 52, thereby preventing the light absorbing material carrying roller 41 from The average thickness of the light absorbing material 10 supplied to the is made uniform.

被付着物搬送手段70は、光吸収材担持ローラ41と搬送する被付着物30が接触しないように光吸収材担持ローラ41の近傍に配置され、被付着物搬送ローラ71と、被付着物搬送ローラ71に張架された被付着物搬送ベルト72とを有している。この被付着物搬送手段70は、回転駆動手段により被付着物搬送ローラ71を回転させ、被付着物搬送ベルト72により被付着物30を図6A中矢印Cで示す搬送方向に搬送する。
このとき、光渦レーザビーム照射ユニット100は、画像情報に従って光吸収材担持ローラ41の内側より光渦レーザビーム12を照射し、被付着物30に光吸収材20を付着させる。被付着物30を被付着物搬送ベルト72により移動させながら、このような光吸収材20を被付着物30に付着させる付着動作を行うことにより、被付着物30に2次元の画像を形成することができる。
The adherent conveying means 70 is arranged near the light absorbing material carrying roller 41 so that the light absorbing material carrying roller 41 and the adherent 30 to be conveyed do not come into contact with each other. and an adherent transport belt 72 stretched around rollers 71 . The adherend conveying means 70 rotates the adherend conveying roller 71 by the rotary driving means, and conveys the adherend 30 by the adherend conveying belt 72 in the conveying direction indicated by the arrow C in FIG. 6A.
At this time, the optical vortex laser beam irradiation unit 100 irradiates the optical vortex laser beam 12 from the inner side of the light absorbing material carrying roller 41 according to the image information, and adheres the light absorbing material 20 to the adherend 30 . A two-dimensional image is formed on the adherend 30 by carrying out the adhesion operation of adhering the light absorbing material 20 to the adherend 30 while the adherend 30 is being moved by the adherend conveying belt 72 . be able to.

なお、光吸収材担持ローラ41の表面に担持されたが飛翔させなかった光吸収材20は、光吸収材担持ローラ41が回転し、供給ローラ52との当接により溜まっていき、やがて貯蔵槽51に落下して回収される。また、光吸収材20の回収方法としては、それに限られることなく、光吸収材担持ローラ41の表面の光吸収材20を掻き取るスクレーパなどを設けてもよい。 Incidentally, the light absorbing material 20 carried on the surface of the light absorbing material carrying roller 41 but not caused to fly accumulates due to the rotation of the light absorbing material carrying roller 41 and contact with the supply roller 52, and eventually the storage tank. Drop down to 51 and collect. Moreover, the method for collecting the light absorbing material 20 is not limited to this, and a scraper or the like may be provided to scrape off the light absorbing material 20 on the surface of the light absorbing material carrying roller 41 .

図6Bは、光吸収材供給手段及び被付着物搬送手段を付加した図5Bに示す画像形成装置の他の一例を示す説明図である。
図6Bにおいて、画像形成装置303は、図6Aで示した画像形成装置302における円筒状の光吸収材担持ローラ41を、軸方向に沿って2分割した光吸収材担持部42とし、画像形成装置302の配置を変更したものである。
FIG. 6B is an explanatory view showing another example of the image forming apparatus shown in FIG. 5B to which light absorbing material supply means and adherent transport means are added.
In FIG. 6B, the image forming apparatus 303 uses the cylindrical light absorbing material carrying roller 41 in the image forming apparatus 302 shown in FIG. 302 is changed.

光吸収材担持部42は、円筒状の一部の面となっており、かつ円筒中心線の対向側には面が無い形状である。このように対向面がない担持体とすることにより、光渦レーザビーム照射ユニット100を円筒状の光吸収材担持ローラ41に設けることなく、光渦レーザビーム12の光路が確保しやすくなるため、装置を単純化することができる。 The light-absorbing material holding portion 42 has a shape that is a partial surface of a cylinder and has no surface on the opposite side of the center line of the cylinder. By using a carrier without a facing surface in this way, the optical path of the vortex laser beam 12 can be easily secured without providing the vortex laser beam irradiation unit 100 on the cylindrical light absorbing material carrier roller 41. The device can be simplified.

図7Aは、定着手段を付加した図6Aに示す画像形成装置の一例を示す説明図である。
図7Aにおいて、画像形成装置305は、図6Aに示した画像形成装置302の各手段などに加え、定着手段80を有しており、被付着物30に付着させた光吸収材20を定着させて平滑にするようにしている。なお、被付着物搬送手段70の位置は、図6Aでは光吸収材担持ローラ41の側面としたが、図7Aでは説明の便宜上、光吸収材担持ローラ41の上方とした。
FIG. 7A is an explanatory diagram showing an example of the image forming apparatus shown in FIG. 6A to which fixing means is added.
In FIG. 7A, an image forming apparatus 305 has fixing means 80 in addition to each means of the image forming apparatus 302 shown in FIG. to smooth it out. 6A, the position of the adherend conveying means 70 is the side surface of the light absorbing material carrying roller 41, but in FIG. 7A it is set above the light absorbing material carrying roller 41 for convenience of explanation.

定着手段80は、加圧方式の定着手段であって、被付着物30の図7A中矢印Cで示す搬送方向において光吸収材担持ローラ41の下流側に配置され、加圧ローラ83と、対向ローラ84とを有している。この定着手段80は、光吸収材20が付着した被付着物30を、挟持しながら搬送することにより加圧して定着させる。 The fixing means 80 is a pressure-type fixing means, and is arranged downstream of the light absorbing material carrying roller 41 in the conveying direction of the adherend 30 indicated by the arrow C in FIG. and rollers 84 . The fixing means 80 presses and fixes the adherend 30 to which the light absorbing material 20 is adhered by pinching and conveying the adherend 30 .

加圧ローラ83は、対向ローラ84に向かって付勢されており、表面が被付着物30と接触し、対向ローラ84とにより被付着物30を挟持しながら加圧する。
対向ローラ84は、加圧ローラ83と当接する位置に配置され、被付着物30を加圧ローラ83とにより被付着物搬送ベルト72を介して挟持する。
The pressure roller 83 is urged toward the opposing roller 84 , the surface contacts the adherend 30 , and presses the adherend 30 while sandwiching the adherend 30 with the opposite roller 84 .
The opposing roller 84 is arranged at a position in contact with the pressure roller 83 , and sandwiches the adherend 30 with the pressure roller 83 via the adherend conveying belt 72 .

例えば、画像形成装置305を画像形成装置とし、1,000mPa・s以上である非常に高粘度の光吸収材20を用いると、光吸収材20の被付着物30への浸透又は濡れが遅くなりやすい。そして、光吸収材20がそのままの状態で乾燥してしまうと、画像の表面粗さが粗くなり、画像の光沢が低下してしまう場合がある。このような場合、定着手段80は、光吸収材20が付着した被付着物30を加圧ローラ83で加圧し、光吸収材20を被付着物30に押し込む、あるいは光吸収材20を潰すことができるため、光吸収材20が付着した被付着物30の表面粗さを小さくできる。 For example, if the image forming apparatus 305 is used as the image forming apparatus and the light absorbing material 20 having a very high viscosity of 1,000 mPa·s or more is used, the penetration or wetting of the adherend 30 by the light absorbing material 20 slows down. Cheap. If the light absorbing material 20 is dried as it is, the surface roughness of the image may become rough and the glossiness of the image may be lowered. In such a case, the fixing means 80 presses the adherend 30 to which the light absorbing material 20 is adhered by the pressure roller 83 to push the light absorbing material 20 into the adherent 30 or crush the light absorbing material 20 . Therefore, the surface roughness of the adherend 30 to which the light absorbing material 20 is adhered can be reduced.

図7Bは、定着手段を付加した図6Aに示す画像形成装置の他の一例を示す説明図である。
図7Bにおいて、画像形成装置306は、図7Aで示した画像形成装置305における加圧方式の定着手段80を加熱加圧方式の定着手段81に変更したものである。
定着手段81は、被付着物30の図7B中矢印Cで示す搬送方向において光吸収材担持ローラ41の下流側に配置され、加熱加圧ローラ85と、定着ベルト86と、従動ローラ87と、ハロゲンランプ88と、対向ローラ84とを有している。この定着手段81は、溶融が必要な材料を分散した分散液の光吸収材20として用いた場合で、加圧のみでは狙いの画像を得られないときに用いられる。
FIG. 7B is an explanatory diagram showing another example of the image forming apparatus shown in FIG. 6A to which fixing means is added.
In FIG. 7B, an image forming apparatus 306 is obtained by changing the pressure type fixing section 80 of the image forming apparatus 305 shown in FIG. 7A to a heating and pressure type fixing section 81 .
The fixing means 81 is arranged downstream of the light absorbing material carrying roller 41 in the conveying direction indicated by the arrow C in FIG. It has a halogen lamp 88 and an opposing roller 84 . This fixing means 81 is used when a material that needs to be melted is used as the light absorbing material 20 of the dispersed liquid, and the desired image cannot be obtained only by applying pressure.

加熱加圧ローラ85は、対向ローラ84に向かって付勢されており、定着ベルト86を介して、被付着物30を対向ローラ84と挟持しながら加熱及び加圧する。
定着ベルト86は、無端のベルト状であり、加熱加圧ローラ85及び従動ローラ87に張架され、表面が被付着物30と接触する。
従動ローラ87は、加熱加圧ローラ85の下方に配置され、加熱加圧ローラ85の回転に従って従動する。
ハロゲンランプ88は、加熱加圧ローラ85の内部に配置され、被付着物30に光吸収材20を定着させるための熱を発生させる。
対向ローラ84は、定着ベルト86と当接する位置に配置され、被付着物30を加圧ローラ83とにより被付着物搬送ベルト72を介して挟持する。
The heating and pressurizing roller 85 is urged toward the opposing roller 84 and heats and presses the adherend 30 while nipping it with the opposing roller 84 via the fixing belt 86 .
The fixing belt 86 is in the form of an endless belt, stretched over the heating pressure roller 85 and the driven roller 87 , and the surface of the fixing belt 86 contacts the adherend 30 .
The driven roller 87 is arranged below the heating and pressurizing roller 85 and follows the rotation of the heating and pressurizing roller 85 .
A halogen lamp 88 is arranged inside the heating pressure roller 85 and generates heat for fixing the light absorbing material 20 to the adherend 30 .
The facing roller 84 is arranged at a position where it abuts against the fixing belt 86 , and sandwiches the adherend 30 with the pressure roller 83 via the adherend conveying belt 72 .

図7Cは、定着手段を付加した図6Aに示す画像形成装置の他の一例を示す説明図である。
図7Cにおいて、画像形成装置307は、図7Aで示した画像形成装置305における加圧方式の定着手段80をUV照射方式の定着手段82に変更したものである。
定着手段82は、被付着物30の図7C中矢印Cで示す搬送方向において光吸収材担持ローラ41の下流側に配置され、UVランプ89を有している。この定着手段81は、光吸収材20として紫外線硬化性材料を用いた場合に使用され、UVランプ89によりUVを照射して被付着物30に定着させる。
FIG. 7C is an explanatory diagram showing another example of the image forming apparatus shown in FIG. 6A to which fixing means is added.
In FIG. 7C, an image forming apparatus 307 is obtained by changing the pressure type fixing section 80 of the image forming apparatus 305 shown in FIG. 7A to a UV irradiation type fixing section 82 .
The fixing means 82 is arranged downstream of the light absorbing material carrying roller 41 in the conveying direction indicated by the arrow C in FIG. The fixing means 81 is used when an ultraviolet curable material is used as the light absorbing material 20 , and the UV lamp 89 irradiates UV to fix the adherend 30 .

図8Aは、本発明の画像形成装置の一例を示す説明図である。
図8Aにおいて、画像形成装置200は、図7Bに示した画像形成装置306の各手段などに加え、光吸収体飛翔ユニット120を3つ有しており、光吸収材20を着色剤21に変更したものである。
また、光吸収体飛翔ユニット120は、光吸収材供給手段50と、光吸収材飛翔手段1と、ビーム走査手段60と、光吸収材担持ローラ41と、光吸収材20とにより構成される。
FIG. 8A is an explanatory diagram showing an example of the image forming apparatus of the present invention.
In FIG. 8A, an image forming apparatus 200 has three light absorber flying units 120 in addition to each means of the image forming apparatus 306 shown in FIG. It is what I did.
The light absorber flying unit 120 is composed of the light absorber supplying means 50 , the light absorber flying means 1 , the beam scanning means 60 , the light absorber carrying roller 41 , and the light absorber 20 .

光吸収体飛翔ユニット120Y、M、C、Kは、それぞれプロセスカラーであるイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)及びブラック(K)の4色のトナーを着色剤21として貯蔵している。
これにより、被記録媒体31上に各色の画像を順次形成し、カラー画像を得るカラープロセスに適用することができる。
The light absorber flying units 120 Y, M, C, and K store four color toners of process colors yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) as colorants 21 . ing.
Accordingly, it can be applied to a color process in which an image of each color is sequentially formed on the recording medium 31 to obtain a color image.

図8Bは、本発明の画像形成装置の他の一例を示す説明図である。
図8Bにおいて、画像形成装置201は、図8Aに示した画像形成装置200の各手段などに加え、転写手段としての中間転写手段90を有している。
FIG. 8B is an explanatory diagram showing another example of the image forming apparatus of the present invention.
In FIG. 8B, an image forming apparatus 201 has intermediate transfer means 90 as a transfer means in addition to each means of the image forming apparatus 200 shown in FIG. 8A.

中間転写手段90は、中間転写体91と、中間転写体駆動ローラ92と、中間転写体従動ローラ93とを有している。
中間転写体91は、例えば、無端状のベルトであり、4つの光吸収体飛翔ユニット120の上方に配置され、中間転写体駆動ローラ92と、中間転写体従動ローラ93とにより張架されている。
中間転写体駆動ローラ92は、回転駆動手段により図8B中矢印R2で示す回転方向に回転し、中間転写体91を回転させる。
中間転写体従動ローラ93は、中間転写体駆動ローラ92の回転に従って従動する。
このように、まず中間転写体91に画像を形成し、これを所望の被記録媒体31に転写するようにしてもよい。この画像形成装置201においても、画像形成装置200と同様に高画質のカラー画像を得ることができる。また、中間転写体91に形成した画像を被記録媒体31に転写する際に中間転写体駆動ローラ92により押圧するので、画像形成装置200と同様に、着色剤21を付着させた被記録媒体31の表面粗さを小さくすることができる。
The intermediate transfer means 90 has an intermediate transfer member 91 , an intermediate transfer member drive roller 92 and an intermediate transfer member driven roller 93 .
The intermediate transfer member 91 is, for example, an endless belt, is arranged above the four light absorbing member flying units 120, and is stretched between an intermediate transfer member driving roller 92 and an intermediate transfer member driven roller 93. .
The intermediate transfer member driving roller 92 is rotated in the rotation direction indicated by the arrow R2 in FIG.
The intermediate transfer member driven roller 93 follows the rotation of the intermediate transfer member driving roller 92 .
In this manner, an image may be first formed on the intermediate transfer member 91 and then transferred to a desired recording medium 31 . This image forming apparatus 201 can also obtain a high-quality color image in the same manner as the image forming apparatus 200 . Further, when the image formed on the intermediate transfer member 91 is transferred to the recording medium 31, the intermediate transfer member driving roller 92 presses the recording medium 31 to which the coloring agent 21 is adhered, similarly to the image forming apparatus 200. surface roughness can be reduced.

また、図5Bでは、光渦レーザビームを照射する方向を重力方向としたが、図5A及び図6A~図8Bでは、光渦レーザビームを照射する方向を重力方向とは逆の方向にすることや、水平方向にすることを示した。
このように、本発明の画像形成方法では、基材40の表面への光渦レーザビームの照射方向が非重力方向であり、液柱乃至液滴が非重力方向に生ずるようにしてもよい。これにより、装置の設計において自由度を高めることができる。
Also, in FIG. 5B, the direction in which the vortex laser beam is irradiated is the direction of gravity, but in FIGS. or horizontal direction.
As described above, in the image forming method of the present invention, the direction of irradiation of the light vortex laser beam to the surface of the substrate 40 may be the non-gravitational direction, and the liquid column or droplet may be generated in the non-gravitational direction. This makes it possible to increase the degree of freedom in designing the device.

図9は、本発明の立体造形物の製造装置の一例を示す説明図である。
図9において、立体造形物の製造装置500は、造形物支持基板122と、ステージ123と、立体造形ヘッドユニット130とを有している。この立体造形物の製造装置500は、付着させた立体造形剤22を硬化しながら積層して立体造形物124を製造する。
立体造形ヘッドユニット130は、立体造形物の製造装置500の上部に配置され、駆動手段により図中矢印Lで示す方向に走査することができる。この立体造形ヘッドユニット130は、光吸収体飛翔ユニット120と、紫外線照射器121とを有している。
FIG. 9 is an explanatory view showing an example of the three-dimensional object manufacturing apparatus of the present invention.
In FIG. 9 , a three-dimensional object manufacturing apparatus 500 has a three-dimensional object support substrate 122 , a stage 123 , and a three-dimensional object head unit 130 . This three-dimensional object manufacturing apparatus 500 manufactures a three-dimensional object 124 by laminating the adhered three-dimensional object 22 while hardening it.
The three-dimensional modeling head unit 130 is arranged in the upper part of the three-dimensional article manufacturing apparatus 500, and can be scanned in the direction indicated by the arrow L in the figure by the driving means. This stereolithography head unit 130 has a light absorber flying unit 120 and an ultraviolet irradiation device 121 .

光吸収体飛翔ユニット120は、立体造形ヘッドユニット130の中央に配置され、下方に光吸収体20を飛翔させ、造形物支持基板122又はすでに硬化させた光吸収体20に付着させる。
紫外線照射器121は、光吸収体飛翔ユニット120の両側面に配置され、光吸収体飛翔ユニット120が飛翔させた光吸収体20に紫外線を照射して硬化させる。
造形物支持基板122は、立体造形物の製造装置500の下部に配置され、立体造形ヘッドユニット130が立体造形剤22の層を形成する際の基板となる。
ステージ123は、造形物支持基板122の下方に配置され、駆動手段により造形物支持基板122を図中垂直方向に移動させることができる。また、このステージ123は、図中矢印Hで示す方向に移動させることができ、立体造形ヘッドユニット130と立体造形物124との間隙を調整することができる。
The light absorber flying unit 120 is arranged in the center of the stereolithography head unit 130, and flies the light absorber 20 downward to attach it to the object support substrate 122 or the light absorber 20 already cured.
The ultraviolet irradiators 121 are arranged on both sides of the light absorber flying unit 120, and irradiate the light absorber 20 projected by the light absorber flying unit 120 with ultraviolet rays to cure the light absorber.
The modeled object support substrate 122 is arranged in the lower part of the three-dimensional object manufacturing apparatus 500 and serves as a substrate when the three-dimensional object forming head unit 130 forms the layer of the three-dimensional object forming agent 22 .
The stage 123 is arranged below the modeled object support substrate 122, and can move the modeled object support substrate 122 in the vertical direction in the figure by a driving means. Moreover, this stage 123 can be moved in the direction indicated by the arrow H in the drawing, and the gap between the stereolithography head unit 130 and the stereolithography object 124 can be adjusted.

なお、画像形成装置及び立体造形物の製造装置においては、被付着物、被記録媒体及び造形物支持基板を搬送又は移動させる例を示したが、これに限らず、被付着物などを静止させて光吸収体飛翔ユニットなどを移動させてもよい。あるいは、被付着物などと光吸収体飛翔ユニットなどの両者を移動させてもよい。
また、被記録媒体の全面の画像を同時に形成する場合などでは、少なくとも記録時には両者が静止しレーザーのみ動作してもよい。
In the image forming apparatus and the three-dimensional object manufacturing apparatus, an example in which the adherend, the recording medium, and the object support substrate are conveyed or moved has been shown, but the present invention is not limited to this, and the object to be adhered or the like is kept stationary. Alternatively, the light absorber flying unit or the like may be moved. Alternatively, both the object to be adhered and the light absorber flying unit may be moved.
Also, in the case of simultaneously forming an image on the entire surface of the recording medium, at least during recording, both may be stationary and only the laser may operate.

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。
以下では、図5Bに示した光吸収材飛翔手段により、パルス発振させた光渦レーザビームを光吸収材としてのUVインクに照射して、被付着物にドットを形成するように付着させた実施例及び比較例について説明する。
Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.
In the following, the light absorbing material flying means shown in FIG. 5B is used to irradiate the UV ink as a light absorbing material with a pulse-oscillated light vortex laser beam so as to form a dot on the adherend. Examples and comparative examples will be described.

(実施例1)
<基材、光吸収材及び被付着物>
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、光吸収材として、以下の配合のUVインクを表面に塗布して、平均厚み20μmとした膜を形成した。このとき、膜状の光吸収材における532nm波長光の透過率が0.01%以下(吸光度が4以上)であった。また、UVインクの粘度は、回転粘度計(VISCOMATE VM-150III、東機産業株式会社製)などを用いて25℃の環境下で測定したところ、4Pa・sであった。
・UV Core TYPE-A紅(株式会社T&K TOKA製) 100質量部
・UVフレキソ500紅 (株式会社T&K TOKA製) 50質量部
(Example 1)
<Base material, light absorbing material and adherend>
On a slide glass (manufactured by Matsunami Glass Industry Co., Ltd., microslide glass S7213; transmittance of 532 nm wavelength light is 99%) as a substrate, a UV ink having the following composition is applied as a light absorber to the surface, A film having an average thickness of 20 μm was formed. At this time, the transmittance of light having a wavelength of 532 nm in the film-like light absorbing material was 0.01% or less (absorbance of 4 or more). The viscosity of the UV ink was 4 Pa·s when measured at 25° C. using a rotational viscometer (VISCOMATE VM-150III, manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.).
・UV Core TYPE-A Red (manufactured by T&K TOKA Co., Ltd.) 100 parts by mass ・UV Flexo 500 Red (manufactured by T&K TOKA Co., Ltd.) 50 parts by mass

次に、光吸収材を塗布した基材の表面を被付着物と対向させ、光吸収材の裏面から光渦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。
被付着物としては、PODグロスコート紙(三菱製紙株式会社製)を用い、被付着物と光吸収材との間隙(ギャップ)を1.5mmとした。
Next, the surface of the base material coated with the light absorbing material was opposed to the object to be adhered, and the base material was placed so that the light vortex laser beam could be vertically irradiated from the back surface of the light absorbing material.
POD gloss coated paper (manufactured by Mitsubishi Paper Mills, Ltd.) was used as the adherend, and the gap between the adherend and the light absorbing material was set to 1.5 mm.

<光吸収材飛翔手段>
光吸収材飛翔手段は、レーザー光源と、ビーム径変更部材と、ビーム波長変更素子と、光渦変換部としての空間光変調器(浜松ホトニクス製 LCOS-SLM X13267)と、偏光変換部としての1/4波長板とを有する。
<Means for flying light absorbing material>
The light absorbing material flying means includes a laser light source, a beam diameter changing member, a beam wavelength changing element, a spatial light modulator (LCOS-SLM X13267 manufactured by Hamamatsu Photonics) as a light vortex converter, and 1 as a polarization converter. /4 wave plate.

レーザー光源としては、千葉大学大学院融合科学研究科尾松研究室において自作したレーザー光源(YAG)を用いた。このレーザー光源を用いて、発生させたレーザビームにおける波長を532nm、ビーム径を1.25mm×1.23mm、パルス幅を2ナノ秒、パルス周波数を50Hz、とした1パルスのレーザビームを発生させた。発生させた1パルスのレーザビームを、空間光変調器(浜松ホトニクス製 LCOS-SLM X13267)を用いて光渦レーザビームに変換させた。次に、空間光変調器により変換させた光渦レーザビームを、空間光変調器の下流に配置されている1/4波長板(QWP;株式会社光学技研製)に通過させた。このとき、上記の式(1)で表されるトータルの回転モーメントJが2となるように、螺旋位相板と1/4波長板の光学軸を+45°に設定した。変換させた光渦レーザビームを、エネルギー調整フィルタ(シグマ光機株式会社製、NDフィルタ)に通過させることにより、光吸収材に照射させたときのレーザー出力を調整し、50μJ/ドットとした。光渦レーザビームは、集光レンズ(Thorlabs製、YAGレーザー集光レンズ)に照射して、光吸収材に照射させたときのビーム径をΦ80μmとなるようにした。
なお、実施例1では、軌道角運動量量子数を1、2及び3に変化させて飛翔体を形成させた。軌道角運動量量子数を1、2及び3に変化させたときの飛翔体の飛翔状態を図10Aから図10Cに示す。
As a laser light source, a laser light source (YAG) produced by Omatsu Laboratory, Graduate School of Integrated Science, Chiba University was used. Using this laser light source, a 1-pulse laser beam having a wavelength of 532 nm, a beam diameter of 1.25 mm×1.23 mm, a pulse width of 2 nanoseconds, and a pulse frequency of 50 Hz is generated. rice field. The generated one-pulse laser beam was converted into an optical vortex laser beam using a spatial light modulator (LCOS-SLM X13267 manufactured by Hamamatsu Photonics). Next, the optical vortex laser beam converted by the spatial light modulator was passed through a quarter-wave plate (QWP; manufactured by Kogaku Giken Co., Ltd.) arranged downstream of the spatial light modulator. At this time, the optical axes of the spiral phase plate and the quarter-wave plate were set at +45° so that the total rotational moment J represented by the above equation (1) was 2. By passing the converted optical vortex laser beam through an energy adjustment filter (ND filter, manufactured by Sigma Koki Co., Ltd.), the laser output when the light absorbing material is irradiated was adjusted to 50 μJ/dot. The optical vortex laser beam was applied to a condensing lens (YAG laser condensing lens manufactured by Thorlabs) so that the beam diameter when irradiated to the light absorbing material was Φ80 μm.
In Example 1, the orbital angular momentum quantum number was changed to 1, 2, and 3 to form the flying object. Flight states of the projectile when the orbital angular momentum quantum number is changed to 1, 2 and 3 are shown in FIGS. 10A to 10C.

(実施例2)
実施例1において、光渦変換部を、空間光変調器から螺旋位相板に変更した以外は、実施例1と同様にして、膜を形成した。
(Example 2)
A film was formed in the same manner as in Example 1, except that the optical vortex converter was changed from the spatial light modulator to a spiral phase plate.

(比較例1)
実施例1において、エネルギー調整フィルタを設定して、液柱乃至液滴の径を変更した以外は、実施例1と同様にして、膜を形成した。
(Comparative example 1)
A film was formed in the same manner as in Example 1, except that the energy adjustment filter was set to change the diameter of the liquid column or droplet.

実施例1~2及び比較例1において、「飛翔状態」、「付着状態」及び「付着量の制御性」を評価した。結果を表1及び表2に示す。 In Examples 1 and 2 and Comparative Example 1, "flying state", "adhesion state" and "controllability of adhesion amount" were evaluated. The results are shown in Tables 1 and 2.

<飛翔状態の評価>
実施例1~2及び比較例1において、光渦レーザビームを光吸収材としてのUVインクに照射したときの飛翔状態を、高速度ビデオカメラ(HyperVision HPV-X、株式会社島津製作所製)を用いて、光吸収材の飛翔方向に直交する方向から1フレーム100nsで撮影し、以下の基準で評価した。
〔評価基準〕
○: レーザビームの光路軸に収束し直進
△: レーザビームの光路軸に収束するが、直進性がやや乱れる
×: レーザビーム径以上に拡散して飛翔
<Evaluation of Flight State>
In Examples 1 and 2 and Comparative Example 1, a high-speed video camera (HyperVision HPV-X, manufactured by Shimadzu Corporation) was used to observe the flight state when the UV ink as the light absorbing material was irradiated with the optical vortex laser beam. One frame was photographed at 100 ns from a direction perpendicular to the flight direction of the light absorbing material, and evaluated according to the following criteria.
〔Evaluation criteria〕
○: Converges on the optical path axis of the laser beam and travels straight △: Converges on the optical path axis of the laser beam, but the straightness is slightly disturbed ×: Spreads beyond the diameter of the laser beam and flies

<付着状態の評価>
実施例1~2及び比較例1において、飛翔させた光吸収材が付着した被付着物の付着状態を、以下の基準で評価した。付着状態の結果を表1に示す。なお、本評価が○又は△であれば、実使用上問題ないレベルである。
〔評価基準〕
○:飛散なし
△:わずかに飛散あり
×:飛散あり
<Evaluation of adhesion state>
In Examples 1 and 2 and Comparative Example 1, the adhesion state of the adherend to which the flying light absorbing material adhered was evaluated according to the following criteria. The adhesion state results are shown in Table 1. If this evaluation is ◯ or △, it is a level that poses no problem in actual use.
〔Evaluation criteria〕
○: No scattering △: Slightly scattering ×: Scattering

<付着量の制御性の評価>
実施例1~2及び比較例1におけるレーザープロファイルと紙に転写したドットのドット径(μm)を、デジタルマイクロスコープ(VHX-5000,株式会社キーエンス製)を用いて測定し、3つのドットの平均ドット径D(μm)を算出した。また、紙に転写したドットの真円度を、自作の解析プログラムを用いて算出した。ドットの真円度は、以下の式で与えられる。
真円度=4π×(ドット面積)/(ドット周囲長)
なお、空間光変調器で起動角運動量子数Lを変更した場合、光渦のビームスポット径は、√(L+1)に比例する。図12Aから図12Cに、起動角運動量子数Lを1、2及び3に変更したときのドットの写真を示す。
〔評価基準〕
○:光渦レーザーの径に応じてドットが変化し、ドット径の真円度が0.7以上である
△:光渦レーザーの径に応じてドットが変化しているが、ドット径の真円度が0.7未満である。
×:ドットが飛散し、ドット径及び真円度を測定できない
<Evaluation of adhesion amount controllability>
The dot diameter (μm) of the dots transferred to the laser profile and paper in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 was measured using a digital microscope (VHX-5000, manufactured by Keyence Corporation), and the average of three dots. A dot diameter D (μm) was calculated. In addition, the circularity of the dots transferred to paper was calculated using a self-made analysis program. The roundness of dots is given by the following equation.
Roundness = 4π × (dot area) / (dot perimeter) 2
It should be noted that when the activation angular motion quantum number L is changed in the spatial light modulator, the beam spot diameter of the optical vortex is proportional to √(L+1). 12A to 12C show photographs of dots when the activation angular motion quantum number L is changed to 1, 2 and 3. FIG.
〔Evaluation criteria〕
◯: The dots change according to the diameter of the optical vortex laser, and the roundness of the dot diameter is 0.7 or more △: The dots change according to the diameter of the optical vortex laser, but the dot diameter is true Circularity is less than 0.7.
×: Dots are scattered and the dot diameter and roundness cannot be measured.

Figure 2023033176000003
Figure 2023033176000003

Figure 2023033176000004
Figure 2023033176000004

(実施例3)
<基材、光吸収材及び被付着物>
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、光吸収材として、銀ナノインク(株式会社ダイセル製、Picosil(登録商標)DNS351S)を表面に塗布して、平均厚み10μmとした膜を形成した。このとき、膜状の光吸収材における532nm波長光の透過率が0.01%以下(吸光度が4以上)であった。また、銀ナノインクの粘度は、スペックシートより12Pa・sであった。なお、銀ナノインクは200℃程度で加熱することで、導電性が発現する。
(Example 3)
<Base material, light absorbing material and adherend>
On a slide glass (manufactured by Matsunami Glass Industry Co., Ltd., microslide glass S7213; transmittance of 532 nm wavelength light is 99%) as a base material, silver nano ink (manufactured by Daicel Co., Ltd., Picosil (registered trademark)) is applied as a light absorbing material. DNS351S) was applied to the surface to form a film with an average thickness of 10 μm. At this time, the transmittance of light having a wavelength of 532 nm in the film-like light absorbing material was 0.01% or less (absorbance of 4 or more). Also, the viscosity of the silver nano ink was 12 Pa·s from the spec sheet. It should be noted that the silver nanoink develops electrical conductivity by heating at about 200°C.

次に、同様に、光吸収材を塗布した基材の表面を被付着物と対向させ、光吸収材の裏面から光渦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。
被付着物としては、上記と同様のスライドガラス(松浪硝子工業株式会社製、マイクロスライドガラスS7213)を用い、被付着物と光吸収材との間隙(ギャップ)を1.0mmとした。
Next, similarly, the surface of the base material coated with the light absorbing material was opposed to the object to be adhered, and the base material was placed so that the light vortex laser beam could be vertically irradiated from the back surface of the light absorbing material.
As the object to be adhered, the same slide glass (Micro Slide Glass S7213 manufactured by Matsunami Glass Industry Co., Ltd.) was used, and the gap between the object to be adhered and the light absorbing material was set to 1.0 mm.

<光吸収材飛翔手段>
前記光吸収材飛翔手段の構成は実施例1と同様である。
変換させた光渦レーザビームを、エネルギー調整フィルタ(シグマ光機株式会社製、NDフィルタ)に通過させることにより、光吸収材に照射させたときのレーザー出力を調整できるようにした。光渦レーザビームは、集光レンズ(Thorlabs製、YAGレーザー集光レンズ)に照射して、光吸収材に照射させたときのビーム径をΦ40μmとなるようにした。
なお、軌道角運動量量子数を1としたときの銀ナノインクのドット列の写真を図13に示す。前記ドット列は、ホットプレートを用いて200℃で10分程度加熱した後のドット列である。
<Means for flying light absorbing material>
The configuration of the light absorbing material flying means is the same as that of the first embodiment.
By passing the converted optical vortex laser beam through an energy adjustment filter (ND filter, manufactured by Sigma Koki Co., Ltd.), the laser output when irradiating the light absorbing material can be adjusted. The optical vortex laser beam was applied to a condensing lens (YAG laser condensing lens manufactured by Thorlabs) so that the beam diameter when irradiated to the light absorbing material was Φ40 μm.
FIG. 13 shows a photograph of a dot row of silver nanoink when the orbital angular momentum quantum number is 1. In FIG. The dot row is a dot row after heating at 200° C. for about 10 minutes using a hot plate.

実施例3では、図13に示すようにドット列をより密に形成することで、回路に必要な銀ナノインクのワイヤーの形成を実施した。さらに軌道角運動量量子数を1又は2に変化させて形成した銀ナノインクのワイヤーを図14Aから図14Bに示す。ワイヤーはドット列と同様、ホットプレートで用い200℃で10分程度の加熱した後のドット列である。これらのワイヤーの体積抵抗率を4端子法で計測すると、5~10μΩcmであったため、充分に配線として使用できる。 In Example 3, as shown in FIG. 13, by forming dot rows more densely, wires of silver nanoink necessary for circuits were formed. Furthermore, wires of silver nanoink formed by changing the orbital angular momentum quantum number to 1 or 2 are shown in FIGS. 14A to 14B. The wire is a dot row after being heated at 200° C. for about 10 minutes using a hot plate, like the dot row. When the volume resistivity of these wires was measured by the four-probe method, they were 5 to 10 μΩcm, so they can be sufficiently used as wiring.

(比較例2)
実施例2において、レーザー光源を光渦に変換せず、ガウシアンビームとした以外は、実施例2と同様にして、銀ナノインクのワイヤーの形成を行った。結果を図15に示す。
(Comparative example 2)
In Example 2, a wire of silver nanoink was formed in the same manner as in Example 2, except that the laser light source was not converted into an optical vortex but was a Gaussian beam. The results are shown in FIG.

実施例3及び比較例2において、「付着状態」を評価した。結果を表3に示す。 In Example 3 and Comparative Example 2, the "attachment state" was evaluated. Table 3 shows the results.

<付着状態の評価>
実施例3及び比較例2において、銀ナノインクのワイヤーの状態(導通又は断線)を目視で観察し、さらに表面粗さRaを、レーザー顕微鏡(VK-X1000、株式会社キーエンス製)を用いて顕微鏡の視野の750μmの範囲において場所を変えて5回測定し、下記評価基準に基づき、付着状態を評価した。
計測方向は電流を流す長手方向とし、銀ナノインクワイヤーは5mm以上の長さで作成し、導通は5mmの長さで計測した。
前記表面粗さRaの基準値としては、表皮厚みで決定した。表皮厚みとは、配線に交流電流を流す際、周波数が高周波になると、導線表面にしか電流が流れなくなり、電気抵抗が上がって電流が流れにくくなる現象である。表皮厚みδよりも表面粗さRaが小さい場合、電流の損失(導体損失)が小さくなることが知られている。下記式(3)として表皮厚みδの算出式を示す。

Figure 2023033176000005
上記式(3)において、ωは電流の角周波数、μは透磁率、σは電気伝導度を表す。25℃における銀の物性値と5G通信を想定した28GHzを用いると、δ=0.39μmとなり、この値を表面粗さRaの基準とした。
〔評価基準〕
○:表面粗さRaが0.39μm以下、かつ導通している
△:表面粗さRaが0.39μm超、かつ導通している
×:断線している <Evaluation of adhesion state>
In Example 3 and Comparative Example 2, the state of the silver nanoink wire (continuity or disconnection) was visually observed, and the surface roughness Ra was measured using a laser microscope (VK-X1000, manufactured by Keyence Corporation). Measurements were taken five times at different locations in the range of 750 μm of the field of view, and the adhesion state was evaluated based on the following evaluation criteria.
The measurement direction was set to the longitudinal direction in which the current flowed, the silver nanoink wire was created with a length of 5 mm or more, and the conduction was measured with a length of 5 mm.
The reference value of the surface roughness Ra was determined by skin thickness. The skin thickness is a phenomenon in which, when an alternating current is passed through a wiring, the current flows only on the surface of the conductor when the frequency becomes high, and the electrical resistance increases, making it difficult for the current to flow. It is known that when the surface roughness Ra is smaller than the skin thickness δ, the current loss (conductor loss) becomes small. A formula for calculating the skin thickness δ is shown as the following formula (3).
Figure 2023033176000005
In the above equation (3), ω represents the angular frequency of current, μ represents magnetic permeability, and σ represents electrical conductivity. Using the physical properties of silver at 25° C. and 28 GHz assuming 5G communication, δ=0.39 μm, and this value was used as the standard for surface roughness Ra.
〔Evaluation criteria〕
○: Surface roughness Ra is 0.39 μm or less and conductive △: Surface roughness Ra is over 0.39 μm and conductive ×: Disconnected

Figure 2023033176000006
Figure 2023033176000006

本発明の態様としては、例えば、以下のとおりである。
<1> 光吸収材を表面に配した基材における、前記光吸収材が配された側とは反対側の前記基材の表面に光渦レーザビームを照射することにより、前記光渦レーザビームの照射方向にかつ前記光渦レーザビームの照射径よりも小さな径の液柱乃至液滴を前記光吸収材から生じさせ、
前記光渦レーザビームの軌道角運動量量子数を変化させて前記液柱乃至液滴の量を調整することを特徴とする光渦レーザーを用いた飛翔体発生方法である。
<2> 前記光渦レーザビームの軌道角運動量量子数を、空間光変調器及び螺旋位相板により変化させる、前記<1>に記載の飛翔体発生方法である。
<3> 前記光渦レーザビームの軌道角運動量量子数を、空間光変調器により変化させる、前記<2>に記載の飛翔体発生方法である。
<4> 光吸収材を表面に配した基材における、前記光吸収材が配された側とは反対側の前記基材の表面に光渦レーザビームを照射することにより、前記光渦レーザビームの照射方向にかつ前記光渦レーザビームの照射径よりも小さな径の液柱乃至液滴を前記光吸収材から生じさせ、前記光渦レーザビームの軌道角運動量量子数を変化させて前記液柱乃至液滴の量を調整し、
前記液柱乃至液滴を被転写媒体に接触させ、転写させることを特徴とする光渦レーザーを用いた飛翔体転写方法である。
<5> 光渦のエネルギーを変更することで前記光渦レーザビームの照射径よりも小さな径の液柱乃至液滴の移送速度を変化させ、前記液柱乃至液滴をレシーバー基板に転写する、前記<4>に記載の飛翔体転写方法である。
<6> 光吸収材を表面に配した基材における、前記光吸収材が配された側とは反対側の前記基材の表面に光渦レーザビームを照射することにより、前記光渦レーザビームの照射方向にかつ前記光渦レーザビームの照射径よりも小さな径の液柱乃至液滴を前記光吸収材から生じさせ、前記光渦レーザビームの軌道角運動量量子数を変化させて前記液柱乃至液滴の量を調整する光吸収材飛翔手段と、
前記液柱乃至液滴を被転写媒体に接触させ、転写させる転写手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置である。
Embodiments of the present invention are, for example, as follows.
<1> By irradiating a light vortex laser beam on the surface of a base material having a light absorbing material disposed on the surface opposite to the side on which the light absorbing material is disposed, the light vortex laser beam and a liquid column or droplet having a diameter smaller than the irradiation diameter of the optical vortex laser beam is generated from the light absorbing material,
A method for generating a flying object using an optical vortex laser, wherein the quantity of the liquid column or droplet is adjusted by changing the orbital angular momentum quantum number of the optical vortex laser beam.
<2> The flying object generation method according to <1>, wherein the orbital angular momentum quantum number of the optical vortex laser beam is changed by a spatial light modulator and a spiral phase plate.
<3> The flying object generating method according to <2>, wherein the orbital angular momentum quantum number of the optical vortex laser beam is changed by a spatial light modulator.
<4> By irradiating a light vortex laser beam on the surface of a base material on which a light absorbing material is arranged on the surface opposite to the side on which the light absorbing material is arranged, the light vortex laser beam and a diameter smaller than the irradiation diameter of the optical vortex laser beam. to adjust the amount of droplets,
A projectile transfer method using a light vortex laser, characterized in that the liquid column or droplet is brought into contact with a medium to be transferred and transferred.
<5> changing the energy of the optical vortex to change the transport speed of the liquid column or droplets having a smaller diameter than the irradiation diameter of the optical vortex laser beam, and transferring the liquid column or droplets to the receiver substrate; The projectile transfer method according to <4>.
<6> By irradiating a light vortex laser beam on the surface of the base material on which the light absorbing material is arranged on the surface opposite to the side on which the light absorbing material is arranged, the light vortex laser beam and a diameter smaller than the irradiation diameter of the optical vortex laser beam. or light absorbing material flying means for adjusting the amount of droplets;
a transfer means for contacting the liquid column or droplets with a medium to be transferred and transferring them;
An image forming apparatus characterized by having

前記<1>から<3>のいずれかに記載の飛翔体発生方法、前記<4>から<5>のいずれかに記載の飛翔体転写方法、及び前記<6>に記載の画像形成装置によれば、従来における前記諸問題を解決し、前記本発明の目的を達成することができる。 The flying object generation method according to any one of <1> to <3>, the flying object transfer method according to any one of <4> to <5>, and the image forming apparatus according to <6>. According to this, it is possible to solve the conventional problems and achieve the object of the present invention.

1 光吸収材飛翔手段
2 レーザー光源
3、7 ビーム径変更部材
4 ビーム波長変更部材
5 螺旋位相板(光渦変換部)
6 1/4波長板(偏光変換部)
11 レーザビーム
12 光渦レーザビーム
20 光吸収材
21 着色剤
22 立体造形剤
30 被付着物
31 被記録媒体
40 基材
100 光吸収体飛翔ユニット
110 着色剤飛翔ユニット
120 立体造形剤飛翔ユニット
124 立体造形物
130 立体造形ヘッドユニット
300~307 画像形成装置
400、401 画像形成装置
500 立体造形物の製造装置
REFERENCE SIGNS LIST 1 light absorbing material flying means 2 laser light source 3, 7 beam diameter changing member 4 beam wavelength changing member 5 spiral phase plate (optical vortex converter)
6 1/4 wavelength plate (polarization conversion part)
REFERENCE SIGNS LIST 11 laser beam 12 optical vortex laser beam 20 light absorber 21 colorant 22 solid modeling agent 30 object to be adhered 31 recording medium 40 substrate 100 light absorber flying unit 110 coloring agent flying unit 120 solid modeling agent flying unit 124 solid modeling Object 130 Stereolithography head unit 300 to 307 Image forming apparatus 400, 401 Image forming apparatus 500 3D object manufacturing apparatus

WO2016/136722号公報WO2016/136722

Claims (6)

光吸収材を表面に配した基材における、前記光吸収材が配された側とは反対側の前記基材の表面に光渦レーザビームを照射することにより、前記光渦レーザビームの照射方向にかつ前記光渦レーザビームの照射径よりも小さな径の液柱乃至液滴を前記光吸収材から生じさせ、
前記光渦レーザビームの軌道角運動量量子数を変化させて前記液柱乃至液滴の量を調整することを特徴とする光渦レーザーを用いた飛翔体発生方法。
By irradiating a light vortex laser beam on the surface of a base material on which a light absorbing material is arranged on the surface opposite to the side on which the light absorbing material is arranged, the irradiation direction of the light vortex laser beam and generating a liquid column or droplet having a diameter smaller than the irradiation diameter of the optical vortex laser beam from the light absorbing material,
A method for generating a flying object using an optical vortex laser, wherein an orbital angular momentum quantum number of the optical vortex laser beam is changed to adjust an amount of the liquid column or droplet.
前記光渦レーザビームの軌道角運動量量子数を、空間光変調器及び螺旋位相板のいずれかにより変化させる、請求項1に記載の飛翔体発生方法。 2. The flying object generation method according to claim 1, wherein the orbital angular momentum quantum number of said optical vortex laser beam is changed by either a spatial light modulator or a spiral phase plate. 前記光渦レーザビームの軌道角運動量量子数を、空間光変調器により変化させる、請求項2に記載の飛翔体発生方法。 3. The flying object generation method according to claim 2, wherein the orbital angular momentum quantum number of said optical vortex laser beam is changed by a spatial light modulator. 光吸収材を表面に配した基材における、前記光吸収材が配された側とは反対側の前記基材の表面に光渦レーザビームを照射することにより、前記光渦レーザビームの照射方向にかつ前記光渦レーザビームの照射径よりも小さな径の液柱乃至液滴を前記光吸収材から生じさせ、前記光渦レーザビームの軌道角運動量量子数を変化させて前記液柱乃至液滴の量を調整し、
前記液柱乃至液滴を被転写媒体に接触させ、転写させることを特徴とする光渦レーザーを用いた飛翔体転写方法。
By irradiating a light vortex laser beam on the surface of a base material on which a light absorbing material is arranged on the surface opposite to the side on which the light absorbing material is arranged, the irradiation direction of the light vortex laser beam and a liquid column or droplet having a diameter smaller than the irradiation diameter of the optical vortex laser beam is generated from the light absorbing material, and the orbital angular momentum quantum number of the optical vortex laser beam is changed to change the liquid column or droplet. adjust the amount of
A flying object transfer method using a light vortex laser, wherein the liquid column or droplet is brought into contact with a transfer medium to transfer the liquid.
光渦のエネルギーを変更することで前記光渦レーザビームの照射径よりも小さな径の液柱乃至液滴の移送速度を変化させ、前記液柱乃至液滴をレシーバー基板に転写する、請求項4に記載の飛翔体転写方法。 5. Changing the energy of the optical vortex to change the transfer speed of the liquid column or droplets having a smaller diameter than the irradiation diameter of the optical vortex laser beam, thereby transferring the liquid column or droplets to the receiver substrate. 3. The flying object transfer method described in . 光吸収材を表面に配した基材における、前記光吸収材が配された側とは反対側の前記基材の表面に光渦レーザビームを照射することにより、前記光渦レーザビームの照射方向にかつ前記光渦レーザビームの照射径よりも小さな径の液柱乃至液滴を前記光吸収材から生じさせ、前記光渦レーザビームの軌道角運動量量子数を変化させて前記液柱乃至液滴の量を調整する光吸収材飛翔手段と、
前記液柱乃至液滴を被転写媒体に接触させ、転写させる転写手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。

By irradiating a light vortex laser beam on the surface of a base material on which a light absorbing material is arranged on the surface opposite to the side on which the light absorbing material is arranged, the irradiation direction of the light vortex laser beam and a liquid column or droplet having a diameter smaller than the irradiation diameter of the optical vortex laser beam is generated from the light absorbing material, and the orbital angular momentum quantum number of the optical vortex laser beam is changed to change the liquid column or droplet. light absorbing material flying means for adjusting the amount of
a transfer means for contacting the liquid column or droplets with a medium to be transferred and transferring them;
An image forming apparatus comprising:

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