JP5879853B2 - 画像形成物の製造方法、成形物の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成物の製造方法、成形物の製造方法に関する。

基材上に画像を形成した後、基材を成形して、基材の表面が凹凸形状を有する成形物の製造方法が提案されている。ところで、画像が形成された基材を成形する際、基材と画像とが共に延伸するため、画像が割れてしまう場合がある。このため、画像と親和性が高く、可塑性を有するコーティング材を基材にコーティングされたシートを用いて成形する方法が知られている。（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−２０４８６１号公報

しかしながら、上記の製造方法では、コーティング材により延伸性が高まる一方で、例えば、シートを成形した場合に、成形物の形状の保持性が低下してしまう、という課題があった。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］本適用例にかかる画像形成物の製造方法は、基材に第１画像部と前記第１画像部よりも延伸率が低い第２画像部を含む画像層を形成する画像層形成工程を含み、前記画像層形成工程では、成形における前記基材の伸び率に応じて、前記画像層における前記第１画像部と前記第２画像部との形成比率を設定し、設定された前記形成比率に基づき、前記画像層を形成することを特徴とする。

この構成によれば、成形における基材の伸び率に応じて第１画像部と第２画像部との形成比率が設定される。このため、例えば、基材が比較的伸びる場合には、第１画像部の比率を高くするとともに、第２画像部の比率を低くすることにより、第１画像部の効果により成形を容易に行うことができる。さらにこの場合、第２画像部の効果により成形された成形物の形状を保持することができる。

［適用例２］上記適用例にかかる画像形成物の製造方法の前記画像層形成工程では、ドット形状を有する第１ドット部を複数形成することにより前記第１画像部を形成するとともに、ドット形状を有する第２ドット部を複数形成することにより前記第２画像部を形成し、前記第１ドット部と前記第２ドット部との前記形成比率に基づき、前記画像層を形成することを特徴とする。

この構成によれば、成形における基材の伸び率に応じて、第１ドット部と第２ドット部との形成比率を設定することにより、各第１及び第２画像部内において偏りのない分布で画像層を形成することができる。

［適用例３］上記適用例にかかる画像成形物の製造方法の前記画像層形成工程では、成形における前記基材の伸び率が高くなるに連れ、前記第２画像部よりも前記第１画像部の形成比率を高く設定することを特徴とする。

この構成によれば、基材の伸び率が高くなるに連れ、第１画像部の形成比率が高くなる。これにより、効率よく成形を行うことができるとともに、容易に成形物の形状を保持することができる。

［適用例４］上記適用例にかかる画像形成物の製造方法の前記画像層形成工程では、成形における前記基材の第１領域と前記第１領域よりも伸び率の低い第２領域に対し、前記第１領域に形成される前記第１画像部の形成比率が、前記第２領域に形成される前記第１画像部の形成比率よりも高く設定することを特徴する。

この構成によれば、成形において伸び率が異なるそれぞれの領域に対応して、第１画像部と第２画像部との形成比率を設定することにより、各領域において、効率よく成形を行うことができるとともに、容易に成形物の形状を保持することができる。

［適用例５］上記適用例にかかる画像形成物の製造方法の前記画像層形成工程では、前記第１領域から前記第２領域にかけて、前記第１画像部の形成比率を下げるとともに、前記第２画像部の形成比率を高く設定することを特徴とする。

この構成によれば、第１領域から第２領域にかけて基材の伸び率は低下するため、この伸び率の低下に対応して、第１画像部と第２画像部との形成比率を設定させることにより、成形時における基材の伸びへの追従性を高め、信頼性の高い成形物を提供することができる。

［適用例６］上記適用例にかかる画像形成物の製造方法の前記画像層形成工程では、前記基材に向けて前記第１ドット部の材料を含む第１機能液を液滴として、前記基材上に前記第１機能液を塗布し、塗布された前記第１機能液を固化して、前記第１ドット部を形成し、前記基材に向けて前記第２ドット部の材料を含む第２機能液を液滴として、前記基材上に前記第２機能液を塗布し、塗布された前記第２機能液を固化して、前記第２ドット部を形成することを特徴とする。

この構成によれば、液滴の吐出により第１及び第２機能液を基材に塗布するので、第１画像部と第２画像部の形成比率を容易に行うことができる。

［適用例７］本適用例にかかる成形物の製造方法は、上記画像層形成工程の後で、前記画像層が形成された前記基材を成形する成形工程を有することを特徴とする。

この構成によれば、画像層が成形における基材の伸び率に応じて形成されるため、成形を容易に行うことができるとともに、成形された成形物の形状を保持することができる。

液滴吐出装置の構成を示す概略図。 画像形成物の製造方法および成形物の製造方法を示す工程図。 画像形成物の製造方法の一部を示す詳細図。 画像形成物の製造方法の一部を示す詳細図。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、各層や各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各層や各部材の尺度を実際とは異ならせて示している。

（液滴吐出装置の構成）
まず、液滴吐出装置の構成について説明する。図１は、液滴吐出装置の構成を示す概略図である。液滴吐出装置１は、基材１０に画像層を形成し、画像形成物を製造する装置である。図１に示すように、液滴吐出装置１は、基材１０に向けて画像層の材料を含む機能液を液滴として吐出する吐出ヘッド２２を含むヘッドユニット２０と、基材１０を載置するステージ３０と、基材１０を搬送する搬送部５０等と、これらの部材を制御する制御部（図示せず）等を備えている。本実施形態の搬送部５０は、ロール・ツー・ロール方式を用いており、基材１０をステージ３０側に供給する供給ローラー５１と基材１０を巻き取って除材する除材ローラー５２等を有している。基材１０は、例えば、綿布、麻布、絹布等の織布（布帛）や紙やプラスチックフィルム等である。

また、本実施形態では、画像層の材料となる機能液としての紫外線硬化型インクを用いており、ヘッドユニット２０は、紫外線硬化型インクを液滴として吐出する吐出ヘッド２２と、吐出された紫外線硬化型インクに紫外線を照射する紫外線照射部２３を備えている。

さらに、本実施形態で形成する画像層が、第１画像部と第２画像部とで構成されており、第１画像部と第２画像部に対応して適用される機能液がそれぞれ異なる。従って、吐出ヘッド２２は、第１画像部の材料を含む第１機能液を吐出する第１吐出ヘッド２２ａと第２画像部の材料を含む第２機能液を吐出する第２吐出ヘッド２２ｂを備えている。なお、画像層のうち、第１画像部の方が第２画像部に比べ、延伸率が高い性質を有している。第１機能液は、例えば、フレックスインクであり、第２機能液はリジッドインクである。第１機能液（フレックスインク）は、第２機能液（リジッドインク）よりも延伸性が高いインクである。

吐出ヘッド２２は、例えば、圧力発生手段としての圧電素子を備えたインクジェットヘッドである。なお、圧力発生手段として、振動板と電極との間に静電気を発生させて、静電気力によって振動板を変形させてノズルから液滴を吐出させるいわゆる静電式アクチュエーターなどを使用してもよい。さらには、発熱体を用いてノズル内に泡を発生させ、その泡によって機能液を液滴として吐出させる構成を有する吐出ヘッドであってもよい。

紫外線照射部２３は、紫外線光源を備え、紫外線光源から紫外線が照射される。なお、紫外線光源は、例えば、ＬＥＤ、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ等適宜適用することができる。

ヘッドユニット２０は、例えば、ステージ３０上に搬送される基材１０の幅方向（Ｙ軸方向）に移動軸を有するキャリッジ（図示せず）に接続され、当該キャリッジを移動させることにより、ヘッドユニット２０を所定の位置に移動させることができる。そして、ヘッドユニット２０を移動させながら、基材１０に向けて吐出ヘッド２２（２２ａ，２２ｂ）から紫外線硬化型インクを吐出するととともに、紫外線照射部２３から紫外線を照射させて紫外線硬化型インクを固化することにより、基材１０上に画像層を形成することができる。

（画像形成物の製造方法および成形物の製造方法）
次に、画像形成物の製造方法および成形物の製造方法について説明する。図２は、画像形成物の製造方法および成形物の製造方法を示す工程図である。図３及び図４は、画像形成物の製造方法の一部を示す詳細図である。なお、本実施形態では、先述した液滴吐出装置１を用いて、基材１０に画像層を形成する場合について説明する。

まず、画像層形成工程について説明する。画像層形成工程は、基材１０に第１画像部と第１画像部よりも延伸率が低い第２画像部を含む画像層を形成する工程である。当該画像層形成工程では、成形における基材１０の伸び率に応じて、画像層における第１画像部と第２画像部との形成比率を設定し、設定された形成比率に基づき、画像層を形成する。すなわち、基材１０において伸び率が高い領域に対して、第２画像部よりも第１画像部の形成比率が高い画像層を形成する。一方、基材において伸び率が比較的低い領域に対しては、第１画像部よりも第２画像部の形成比率が高い画像層を形成する。

本実施形態では、例えば、図３に示すように、基材１０において第１領域Ｆ１と第１領域Ｆ１よりも伸び率が低い第２領域Ｆ２とを設定する。第１領域Ｆ１と第２領域Ｆ２は、成形における基材１０の伸び率に応じて設定する。そして、成形における基材１０の第１領域Ｆ１と第１領域Ｆ１よりも伸び率の低い第２領域Ｆ２に対し、第１領域Ｆ１に形成される第１画像部の形成比率が、第２領域Ｆ２に形成される第１画像部の形成比率よりも高く設定する。すなわち、第１領域Ｆ１に形成する画像層では、第２画像部よりも第１画像部の形成比率を高く設定し、第２領域Ｆ２に形成する画像層では、第１画像部よりも第２画像部の形成比率を高く設定する。ここで、第１及び第２領域Ｆ１，Ｆ２における第１画像部と第２画像部との具体的な形成比率は、成形における各第１及び第２領域Ｆ１，Ｆ２の伸び率に応じて適宜設定することができる。例えば、第１領域Ｆ１において基材１０の伸び率が１００％の場合、第１画像部と第２画像部との形成比率を９：１と設定する。また、第２領域Ｆ２において基材１０の伸び率が１０％の場合、第１画像部と第２画像部との形成比率を１：９と設定する。この場合、形成比率は、例えば、面積比や重量比等で適宜設定することができる。

ここで、先述したように、第１画像部は、例えば、延伸性が高いフレックスインクを第１機能液として適用し、第２画像部は、例えば、リジッドインクを第２機能液として適用する。ここで、リジッドインクは、フレックスインクに比べ、延伸性が低いインクである。

そして、例えば、第１及び第２領域Ｆ１，Ｆ２のそれぞれの領域に対応する第１及び第２機能液の吐出位置や吐出量を規定したビットマップデータを作成する。

次いで、図２（ａ）に示すように、ビットマップデータに基づいて、基材１０に向けて第１ドット部７５の材料を含む第１機能液を液滴として吐出し、基材１０上に第１機能液を塗布し、塗布された第１機能液７５ａを固化して、第１ドット部７５を形成する。また、基材１０に向けて第２ドット部８５の材料を含む第２機能液を液滴として吐出し、基材１０上に第２機能液を塗布し、塗布された第２機能液８５ａを固化して、第２ドット部８５を形成する。

当該画像層形成工程では、ドット形状を有する第１ドット部７５を複数形成することにより第１画像部７０を形成するとともに、ドット形状を有する第２ドット部８５を複数形成することにより第２画像部８０を形成し、第１ドット部７５と第２ドット部８５との形成比率に基づき、第１領域Ｆ１における画像層６０ａと第２領域Ｆ２における画像層６０ｂを形成する。

具体的には、第１領域Ｆ１では、図４（ａ）に示すように、複数形成された第１ドット部７５により第１画像部７０が形成され、複数形成された第２ドット部８５により第２画像部８０が形成される。そして、第１画像部７０と第２画像部８０により第１領域Ｆ１における画像層６０ａが形成される。ここで、第１ドット部７５と第２ドット部８５の面積比（ドット形成比）が９：１で構成された画像層６０ａが形成される。

第２領域Ｆ２では、図４（ｂ）に示すように、複数形成された第１ドット部７５により第１画像部７０が形成され、複数形成された第２ドット部８５により第２画像部８０が形成される。そして、第１画像部７０と第２画像部８０により第２領域Ｆ２における画像層６０ｂが形成される。ここで、第１ドット部７５と第２ドット部８５の面積比（ドット形成比）が１：９で構成された画像層６０ｂが形成される。

以上の工程を経ることにより、図２（ｂ）に示すように、基材１０と、基材１０上に形成された第１画像部７０と第２画像部８０とを有する画像層６０ａ，６０ｂと、を含む画像形成物１００が形成される。

次いで、成形工程について説明する。成形工程は、画像層６０ａ，６０ｂが形成された基材１０を所定の形状に成形する工程である。成形方法は、例えば、真空成形や圧空成形等の各種方法を任意に選択することができる。そして、成形時は、基材１０の第１領域Ｆ１と第２領域Ｆ２との伸び率が異なって成形される。

以上の工程を経ることにより、図２（ｃ）に示すように、基材１０と、基材１０上に形成された第１画像部７０と第２画像部８０とを有する画像層６０ａ，６０ｂと、を備えた画像形成物１００が成形された成形物１１０が形成される。その後、必要に応じて成形物１１０の一部（不要部分）をトリミングしてもよい。

以上、本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。

成形における基材１０の伸び率に応じて、第１画像部７０と第１画像部７０よりも延伸率が低い第２画像部８０との形成比率を設定して画像層６０ａ，６０ｂを形成した。そして、比較的伸び率が高い第１領域Ｆ１では、第２画像部８０よりも第１画像部７０の形成比率を高め、比較的伸び率が低い第２領域Ｆ２では、第１画像部７０よりも第２画像部８０の形成比率を高めた。これにより、成形時において、基材１０の伸びに伴って画像層６０ａ，６０ｂが追従して伸ばされ成形を容易に行うことができるとともに、成形物１１０の形状を保持することができる。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、上述した実施形態に種々の変更や改良などを加えることが可能である。変形例を以下に述べる。

（変形例１）上記実施形態では、第１機能液と第２機能液の２種類の機能液を用いて画像層６０ａ，６０ｂを形成したが、これに限定されない。例えば、３種類以上の機能液を用いてもよい。この場合、各機能液を固化した各画像部の延伸率が異なるように機能液を選択する。このようにすれば、さらに、成形を容易に行うことができるとともに、成形物１１０の形状を保持することができる。

（変形例２）上記実施形態では、基材１０において、第１領域Ｆ１と第１領域Ｆ１よりも伸び率が低い第２領域Ｆ２の２つの領域を設定したが、これに限定されない。設定する領域の数は、１つでもよいし、３つ以上でもよい。この場合、基材１０の伸び率に応じて、第１画像部７０と第２画像部８０との形成比率を適宜設定すればよい。このようにしても、上記同様の効果を得ることができる。

（変形例３）上記実施形態では、基材１０の伸び率に応じて第１領域Ｆ１と第２領域Ｆ２を設定し、各領域に対して第１画像部７０と第２画像部８０と成形比率を設定したが、これに限定されない。例えば、成形における基材１０の伸び率が高くなるに連れ、第２画像部８０よりも第１画像部７０の形成比率を高く設定してもよい。また、第１領域Ｆ１から第２領域Ｆ２にかけて、第１画像部７０の形成比率を下げるとともに、第２画像部８０の形成比率を高く設定してもよい。このようにすれば、第１領域Ｆ１と第２領域Ｆ２との境界部における第１画像部７０と第２画像部８０との形成比率が小さくなるので、成形時における基材１０の伸びへの追従性を高め、信頼性の高い成形物１１０を提供することができる。

１…液滴吐出装置、１０…基材、２０…ヘッドユニット、２２…吐出ヘッド、２２ａ…第１吐出ヘッド、２２ｂ…第２吐出ヘッド、２３…紫外線照射部、３０…ステージ、５０…搬搬送部、６０ａ，６０ｂ…画像層、７０…第１画像部、７５…第１ドット部、８０…第２画像部、８５…第２ドット部、１００…画像形成物、１１０…成形物、Ｆ１…第１領域、Ｆ２…第２領域。

Claims (7)

1. 基材に第１画像部と前記第１画像部よりも延伸率が低い第２画像部を含む画像層を形成する画像層形成工程を含み、
   前記画像層形成工程では、
   成形における前記基材の伸び率に応じて、前記画像層における前記第１画像部と前記第２画像部との形成比率を設定し、設定された前記形成比率に基づき、前記画像層を形成することを特徴とする画像形成物の製造方法。
2. 請求項１に記載の画像形成物の製造方法において、
   前記画像層形成工程では、
   ドット形状を有する第１ドット部を複数形成することにより前記第１画像部を形成するとともに、ドット形状を有する第２ドット部を複数形成することにより前記第２画像部を形成し、前記第１ドット部と前記第２ドット部との前記形成比率に基づき、前記画像層を形成することを特徴とする画像形成物の製造方法。
3. 請求項１または２に記載の画像形成物の製造方法において、
   前記画像層形成工程では、
   成形における前記基材の伸び率が高くなるに連れ、
   前記第２画像部よりも前記第１画像部の形成比率を高く設定することを特徴とする画像形成物の製造方法。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像形成物の製造方法において、
   前記画像層形成工程では、
   成形における前記基材の第１領域と前記第１領域よりも伸び率の低い第２領域に対し、
   前記第１領域に形成される前記第１画像部の形成比率が、前記第２領域に形成される前記第１画像部の形成比率よりも高く設定することを特徴する画像形成物の製造方法。
5. 請求項４に記載の画像成形物の製造方法において、
   前記画像層形成工程では、
   前記第１領域から前記第２領域にかけて、前記第１画像部の形成比率を下げるとともに、前記第２画像部の形成比率を高く設定することを特徴とする画像成形物の製造方法。
6. 請求項２または請求項２に従属する請求項３〜５のいずれか一項に記載の画像形成物の製造方法において、
   前記画像層形成工程では、
   前記基材に向けて前記第１ドット部の材料を含む第１機能液を液滴として、前記基材上に前記第１機能液を塗布し、塗布された前記第１機能液を固化して、前記第１ドット部を形成し、
   前記基材に向けて前記第２ドット部の材料を含む第２機能液を液滴として、前記基材上に前記第２機能液を塗布し、塗布された前記第２機能液を固化して、前記第２ドット部を形成することを特徴とする画像形成物の製造方法。
7. 請求項１〜６に記載の前記画像層形成工程の後で、
   前記画像層が形成された前記基材を成形する成形工程を有することを特徴とする成形物の製造方法。

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