JP5893850B2 - 印字方法および印字装置 - Google Patents
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Description
被印字物の思い通りの発色を実現させるためには、着弾したインク滴が着弾位置に留まり制御可能なことが求められる。
被印字物に印字されたインク滴の性質は表面張力に基づく毛管力、毛管力長で特徴付けられる。液滴が表面張力で留まるサイズの指標を与える毛管力長1/κ(式2参照)に比べ十分小さい(たとえば1/10)サイズのインク滴であれば平滑面上の着弾位置に留まることが可能であるが、印字密度が高くなり、インク滴が合一し毛管力長同等のサイズになる場合には、重力等の影響が大となり予測できない液滴の移動が生ずる。着弾位置が凸平面の場合、面の曲率が大きくなるとさらに移動しやすくなり、液滴の半径が曲率半径以下であることが望ましい。
毛管力pは、式(1)で示すように、表面張力に基づく液滴に働く力であり、細孔、糸内部、凹部等はインク保持の物質間距離(インクが保持される領域を構成する壁物質の間の平均的距離)rが小さくなるため毛管力が大となる。また濡れ性がよく接触角が小さな領域も毛管力が大となる。
p=aγcosθ/r ・・・(1)
なお、pは単位面積あたりの毛管力(圧力)、aは比例定数、γはインク液体の表面張力、θはインクと対象物質の間の濡れ性を示す接触角、rはインクを保持する物質間の距離である。
毛管力長1/κは以下の式(2)で表される。通常数1mm程度である。
1/κ=(γ/ρ・g)1/2 ・・・(2)
なお、1/κは毛管力長、γは表面張力、ρは比重、gは重力加速度を示す。
毛管力長より十分小さい液滴は、重力等外力の影響を受けることなく表面張力で着弾位置に留まることが出来る。液滴が合一し毛管力長同等あるいはそれ以上のサイズになると不安定になり予測不能な移動が始まる。特に近傍に地組織が存在する場合、地組織に対して低い毛管力しか働かないため着弾したインク滴は、高い毛管力を持つ地組織に移動してしまう。
織物からなる被印字物としては、例えば、織物の地組織にポリエステルからなるファスナー、ボタンを取り付けた織物、または、地組織の表面を毛羽立てた起毛織物などが存在する、ファスナーのスナップ、ボタン、起毛部分は打滴されたインク滴にとって平滑な凸形状をしており、インク滴は留まりにくい。また、平面形状の樹脂としては、例えば、プラスティックカード、樹脂成型品等がある。平面形状の樹脂板に凹凸が形成されたもの、または、樹脂板の一部にマット処理、親水処理を施したものなどが存在する。平面形状の樹脂が部分的に異なる毛管力を持つことになる。具体的には、樹脂板に形成された凹部やマット処理領域は高い毛管力を有する。
これらの被印字物の場合、低い毛管力によりインクが留まり難い領域(織物のスナップや起毛部分、樹脂板の表面)への印字が求められかつ、高い毛管力によりインクが留まり易い領域(織物の地組織、樹脂板の凹部やマット処理領域)が隣接して配置されている。このため、低い毛管力を有する領域に打滴したインクは高い毛管力を有する領域に移動し易く、所定のインク量を低い毛管力の領域に留めて目標とする色に染色することは困難であった。
また、前記被凝集体を含むインクは、被印字物の低い毛管力を有する領域に供給された前記凝集剤が被印字物の高い毛管力を有する領域に移動しないうちにゲル化するように供給することができる。
また、前記凝集剤は、被印字物の低い毛管力を有する領域にのみ供給することができる。
また、前記被凝集体分散液としてアニオン性界面活性剤を含む分散液を用いると共に前記凝集剤として有機酸を用いることで凝集反応を行うことができる。また、前記被凝集体分散液として有機カチオン性高分子を含む分散液を用いると共に前記凝集剤としてアニオン界面活性剤を用いて、または、前記被凝集体分散液として有機アニオン性高分子を含む分散液を用いると共に前記凝集剤としてカチオン界面活性剤を用いて凝集反応を行ってもよい。また、前記被凝集体分散液として疎水コロイドまたは親水コロイドを分散させたものを用いると共に前記凝集剤として前記疎水コロイドまたは前記親水コロイドの中和剤を用いることで凝集反応を行ってもよい。また、前記被凝集体分散液として架橋性ポリマーを含むものを用いると共に前記凝集剤として前記架橋性ポリマーの架橋開始剤を用いることで凝集反応を行ってもよい。
また、前記凝集剤供給装置は、被印字物の低い毛管力を有する領域にのみ前記凝集剤を供給することが可能である。
また、インクジェット法で被印字物に打滴される被凝集体を含むインクは、さらに被印字物の物性を変換する処理剤を含み、異なる種類の前記処理剤が被印字物の表面領域および裏面領域にそれぞれ供給されることにより、被印字物の表面領域および裏面領域を異なる物性に変換することが好ましい。また、前記処理剤としては、撥水剤を用いることができる。
図1に、本発明の実施形態1に係る印字装置の構成を示す。印字装置は、被印字物Pの前処理を行う前処理部1と被印字物Pに印字を行う印字部2とを有する。
ここで、被印字物Pは、例えば、高い毛管力を有してインクが留まり易いポリエステル繊維質の地組織と、この地組織より低い毛管力を有して地組織よりもインクが留まり難いポリエステルからなるファスナースナップ(以下、スナップという)とから構成されるものとする。なお、毛管力とは、被印字物Pの各領域におけるインクを留める能力を示すものとし、高い毛管力を有する領域は、相対的に低い毛管力を有する周辺の領域から毛管力によりインクを集めることができ、低い毛管力を有する領域は、相対的に毛管力の強い周辺の領域からの引力でインクを保持することができない。
凝集剤供給装置4は、被印字物Pのスナップがある表面側に配置され、被印字物Pの表面側に凝集剤を供給する。
凝集剤供給装置4により供給される凝集剤は、スナップの表面においてそれぞれの液滴が十分前述の式(2)で示される毛管力長及びスナップ表面の曲率半径以下のサイズであるという関係を保つよう凝集剤の供給密度、サイズとなる供給条件が選ばれる。その結果凝集剤は供給位置に留まり、被印字物Pの地組織に移動しないようにすることが出来る。
印字ヘッド5は、被印字物Pの裏面側に配置され、地組織に対してインクジェット法によりインクを打滴するものである。一方、印字ヘッド6は、被印字物Pの表面側に配置され、被凝集体を含むインクを被印字物Pに打滴するものである。本実施例ではポリエステル繊維等の染色のため染色色材に分散染料を用い被凝集体と共にインクジェット用インクとして調整されたものを使用する。印字ヘッド6からスナップに供給された被凝集体を含むインクは、被凝集体と凝集剤が凝集反応することでゲル化してスナップの表面に留められる。また、印字ヘッド6から地組織に供給された被凝集体を含むインクは、失活剤により予め凝集剤が失活されているため被凝集体と凝集剤が凝集反応せず、ゲル化することなく地組織に浸透される。このため地組織に印字されたインクは浸透により裏面まで到達するので表裏均一な印字が可能である。裏面へのインクの浸透を助けるため、色材を含まない分散液からなる浸透液を必要量印字することも可能である。
加熱装置7は、被印字物Pを加熱処理することで、地組織に浸透したインクと共にスナップにゲル状で留まるインク中の分散染料を気化(昇華)して被印字物Pを染色するものである。還元洗浄装置8は、染色された被印字物Pを洗浄するものである。乾燥装置9は、洗浄された被印字物Pを乾燥して仕上げるためのものである。
まず、図1に示されるように、被印字物Pが、図示しない移動装置により一定方向に移動される。被印字物Pには、例えば図2(A)および(B)に示されるような、高い毛管力を有する地組織10に低い毛管力を有するスナップ11を取り付けたものが用いられる。このように、被印字物Pは、地組織10とスナップ11が隣接して存在するため、そのままの状態でスナップ11にインクを打滴すると毛管力の差によりインクが地組織10に移動し、スナップ11を所定のインク量で染色させることが困難なものである。
被印字物Pが移動されて前処理部1に設置された失活剤供給装置3に到達すると、失活剤供給装置3は被印字物Pの裏面側から地組織10に対して失活剤を供給する。供給された失活剤は、地組織10の表面側まで浸透するが、毛管力の低いスナップ部には達しない。
例えば、スナップ11がポリエステルからなる場合には、加熱装置7により180〜200℃で色素が被印字物Pに加熱定着された後、還元洗浄装置8により被印字物Pを加熱アルカリ水で洗浄し、乾燥装置9で被印字物Pを乾燥させて仕上げることができる。
また、印字ヘッド6から供給されたインクにより被印字物Pの地組織10を目標とする色に染色することができれば印字ヘッド5からインクを供給しなくてもよい。
また、失活剤供給装置3は、供給した失活剤により地組織10に供給された凝集剤を失活させることができれば被印字物Pの表面側に配置することができる。
本発明により、スナップ部S、地組織Gからなる印字特性の異なる複合素材に連続的なデザイン印字Dが実現できる。
また、凝集剤を裏面にも供給することで印字ヘッド5による裏面印字時のインクの浸透を防止できるので表裏異なるデザイン印字を実現することも可能である。この場合、インク滴サイズを、織物の厚みに比べ十分小さくすることで、インクが浸透により裏面に到達する前に凝集させることが可能となる。
このように失活剤の供給の有無を制御することにより地組織のインクのにじみ、裏面への浸透を制御でき異なる発色を実現できる。
実施形態1で使用される被印字物Pとして、異なる毛管力の領域を有する板状の樹脂材を用いてもよい。
例えば、図5に示すような、樹脂板に凹部21が形成された被印字物Pを用いることができる。樹脂板に凹部21が形成されると、これに隣接する凸部22との間で毛管力に差が生じ、凸部22に供給されたインクは隣接する凹部21に移動し易くなる。すなわち、被印字物Pは、高い毛管力を有する凹部21と低い毛管力を有する凸部22とからなる。また凹部21の内部を見ると底面の両サイドのエッジ部分は凹部中央部に比べ毛管力が大きくエッジ部分にインク滴は集まりやすい。まず、凝集剤供給装置4から被印字物Pに凝集剤が供給される。凝集剤は液滴サイズが、毛管力長より十分小さいサイズで提供するため超音波霧化器等が使用できる。その後、印字ヘッド6から被凝集体を含むインクが被印字物Pの凹部21とこれに隣接する凸部22とに供給される。凸部22では、凝集剤とインクに含まれる被凝集体とが凝集反応してゲル化する。このようにゲル状となることで、インクが凸部22に留められる。凹部21の中央部に印字されたインクも凝集反応により印字位置に留まり、エッジ部に移動することなく均一な印字が実現できる。被印字物Pは、加熱装置7により加熱処理され、被印字物Pの凹部21および凸部22に留まるインクが気化されてそれぞれ染色される。
例えば、分散媒が蒸発することでインク中に含まれていた、ポリマー成分が皮膜を形成するインクを用いることが出来る。ポリマー成分としてアクリル系、ポリエステル系等の水性ポリマーが色材と共に分散しているインクを利用できる。また熱、光等のエネルギー照射などにより硬化して皮膜形成する成分を含むことで色材を被印字物Pに付着させるインクを用いることができる。皮膜形成する成分としてウレタンアクリレートやエポキシアクリレートを用いたインクを被印字物Pに供給後、加熱処理すると共に紫外線などのエネルギー照射によって皮膜形成成分にラジカル重合を起こさせて皮膜形成し、被印字物Pに色材を付着させることができる。また、皮膜形成成分としてエポキシ樹脂プレポリマーやウレタンプレポリマー等を用いたインクを被印字物Pに供給後、加熱処理すると共に皮膜形成成分を反応させて皮膜形成し、被印字物Pに色材を付着させることもできる。
また、加熱処理により皮膜化するナノ金属粒子を含むインクを用いることもできる。被印字物Pにインクを供給後、加熱処理することでインクに含まれるナノ金属粒子が被印字物Pに皮膜化され、その表面に金属層を形成することができる。
図8に示すように、実施形態1で使用される被印字物Pとして、高い毛管力を有する地組織と低い毛管力を有する起毛組織からなる起毛織物を用いてもよい。失活剤供給装置3により被印字物Pの裏面側から失活剤が地組織に供給される。供給された失活剤は、地組織の表面側まで浸透する。次に、被印字物Pの表側から凝集剤供給装置4によりミスト状の凝集剤が供給される。この時、凝集剤供給装置4は凝集剤の大きさ及び量を調整して供給するため、起毛織物に供給された凝集剤はそれぞれの液滴が合一しないサイズ・間隔で供給される。
続いて、印字ヘッド5および6が被印字物Pにインクを打滴する。印字ヘッド5から打滴されたインクは、被印字物Pの裏面側から地組織に供給されるとそのまま地組織に浸透される。一方、印字ヘッド6から打滴された被凝集体を含むインクは、被印字物Pの表面側に供給される。被凝集体を含むインクが供給されると、被凝集体が起毛織物の表面上に存在する凝集剤と凝集反応することによりゲル化する。このようにゲル状となることで、インクが起毛織物の起毛部に留められる。なお、インクと凝集剤が起毛織物から地組織に移動した場合は、失活剤供給装置3から地組織に供給された失活剤が両者の凝集反応を未然に回避するため、地組織にインクがゲル化して留まることはない。
実施形態1で使用した分散染料を色材とした場合は、印字物Pは、実施形態1と同様に加熱装置7により加熱処理され、地組織に供給されたインクが気化されてインクの色素が地組織に染色されると共に起毛織物に供給されてゲル化されたインクが気化されてインクの色素が起毛織物に染色される。また、色材に分散染料の代わりに酸性染料を用い、被印字物としてナイロン、羊毛等を、あるいは反応染料を用い、被印字物として綿を染色することも出来る。この場合加熱処理に換えスチィーム処理が望ましい。
このような色材を用いて、起毛部の先端に近い側は、印字ヘッド6による表側から印字されたインクの色材により着色し、地組織に近い側は印字ヘッド5による裏側からの色材により着色することもできる。表裏の印字色材を制御することで起毛部の先端部と根元部の着色度合いを変えることが可能である。
実施形態1で使用される被印字物Pとして、ポリプロピレンのような樹脂繊維が平面状に多数ランダムに配置された不織布を用いてもよい。
一般的に、不織布には、図12に示すように、繊維の密度が高く配置された領域Aと、繊維の密度が低い領域Bが混在し、繊維密度の揺らぎが存在する。繊維密度の高い領域Aは、繊維密度の低い領域Bに比べ繊維の表面張力の影響を多く受けるため毛管力が高くなる。このような被印字物Pにインクジェット印字を行った場合、図12に示すように、繊維密度の低い領域Bに着弾したインク滴は繊維密度の高い領域Aに移動する。また、単独繊維の上に着弾した液滴は着弾位置に留まらずに近傍の繊維交差位置、すなわち単独繊維に比べ毛管力の高い位置に移動し濃度ムラとなりやすい。
このようにして、被印字物Pの繊維密度の高い領域Aまたは繊維領域の低い領域Bに着弾したインク滴は、インク中の水性ポリマー粒子が被印字物Pの繊維上に存在するカチオン高分子と凝集反応してゲル化し、各領域内にそれぞれ留められる。また、被印字物Pの印字面に多くインクが留まるようにすることも出来る。
なお、不織布の多くの素材であるポリプロピレンと水性ポリマーとの密着力を高めるために、凝集剤供給装置4aから凝集剤を供給する前に、被印字物Pをコロナ処理またはプラズマ処理等により活性化しておくことが望ましい。
図14に示すように、被印字物Pとして、織物または編み物のような繊維束から構成され、表面から裏面にかけて高い毛管力を有する領域が貫通しているものを用いることもできる。例えば、直径10〜20μmのポリエステル繊維、ナイロン繊維、セルロース繊維等が複数本寄り集まった繊維束で糸を構成し、これら糸により構成された織物、あるいは編み物が被印字物Pとして用いられる。
また、テキスタイル分野等で使用される織物や編み物においては、肌に近い内側(被印字物の裏面領域)と外部に面している外側(被印字物の表面領域)で異なる機能が求められることもある。例えば、内側は汗の水分を吸収し、さらにその水分と反応して熱を放出する機能等が求められるのに対し、外側は雨等を防ぐような防水機能、あるいは内部の水分がシミとして見えないような撥水機能等が求められる。このように被印字物の表面領域と裏面領域を異なる物性にするためには、それぞれの領域について、被印字物の帯電を防止するための帯電防止剤、繊維の水分吸着能を高める浸水化処理剤、あるいは繊維の撥水性を高めるため撥水剤等の処理剤を繊維束内部に十分浸透させて各領域に含まれる繊維に付着させる必要がある。
まず、前処理部1の凝集剤供給装置4aから凝集剤が被印字物Pの表面に供給される。続いて、被印字物Pは印字部2に移動され、色材インク印字ヘッド5から被凝集剤および被印字物Pの物性を変換するための処理剤を含むインクが被印字物Pの表面にインクジェット法で打滴される。なお、処理剤は、被印字物重量の10〜150%の量、望ましくは被印字物重量の数十%の量が供給されるように調整されている。また、処理剤には被印字物Pの物性を変換すると共に被凝集剤として機能するものもあり、被凝集剤の機能を備えた処理剤を用いる場合には処理剤のみを含むインクを打滴することができる。
印字ヘッド5から打滴されたインク滴は、被印字物Pに着弾後、印字面の表面領域Fの繊維束内に浸透し、インク内の被凝集剤が予め被印字物Pに供給された凝集剤と凝集反応してゲル化することで、処理剤を含むインクが裏面まで浸透することなく表面領域F内に留められる。なお、凝集剤または被凝集剤の濃度等を変えることで凝集反応の速度を制御し、被印字物Pの表面から適切な深さにまで処理剤を含むインクを浸透させることができる。このようにして、処理剤を含むインクの浸透を被印字物Pの位置および深さに関して制御することで、処理剤を含むインクを所定の表面領域Fに付着させることが可能となる。
続いて、被印字物Pは、加熱装置7による加熱処理、還元洗浄装置8による洗浄処理、および乾燥装置9による乾燥処理が施される。これにより、被印字物Pの表面領域Fが染色されると共に処理剤の作用により所望の機能を付与することができる。
また、被印字物Pの表面領域と裏面領域にそれぞれ異なる種類の処理剤および顔料等を含むインクを供給することもできる。例えば、図16に示すように、被印字物Pの表面側と裏面側にそれぞれ凝集剤供給装置4aおよび4bを備えると共に被印字物Pの表面側と裏面側にそれぞれ印字ヘッド5および6を備えることで、被印字物Pの表面および裏面にそれぞれ凝集剤を供給した後に、被印字物Pの表面および裏面にそれぞれ被凝集剤および処理剤を含むインクを打滴することができる。これにより、被印字物Pの表面領域と裏面領域がそれぞれ異なる色材で染色されると共にそれぞれ異なる機能を付与することができる。また、図17に示すように、被印字物Pの進行方向に対して、被印字物Pの表面側に凝集剤供給装置4aおよび印字ヘッド5を備え、その後方で且つ被印字物Pの裏面側に凝集剤供給装置4bおよび印字ヘッド6を備えることもできる。これにより、被印字物Pの表面に対して凝集剤の供給およびインクの打滴が行われた後に、被印字物Pの裏面に対して凝集剤の供給およびインクの打滴が行われる。なお、被印字物Pの進行方向に対して、被印字物Pの裏面側に凝集剤供給装置4bおよび印字ヘッド6を備え、その後方で且つ被印字物Pの表面側に凝集剤供給装置4aおよび印字ヘッド5を備える構成としてもよい。
凝集剤としてのカチオンポリマーとして、アンモニアやアルキルアミン等のアミノ基(-NH2)を有する化合物及び窒素を更に多く有するアルギニンやグアニジンあるいはビグアニド誘導体等のグアニジノ基やビグアニド基を持つ化合物を用いることができる。また、側鎖あるいは主鎖にアミノ基あるいはイミノ基をもつ高分子としては、ポリエチレンイミン、ポリビニルアミン、ポリアリルアミン等の合成高分子及びポリオルニチン、ポリリジン等のポリアミノ酸を含む水性ポリマーが使用できる。
アクリルアミドとN,N−ジメチルアミノエチルメタクリレートまたはN,N−ジメチルアミノエチルアクリレートモノマーとを共重合したN,N−ジメチルアミノエチルアクリレート系共重合物や、ポリビニルアミジン系高分子、両性高分子などが利用できる。一方、被凝集体として用いられる安定化したアニオン界面活性剤は、ポリアクリルアミドの部分加水分解したものまたはアクリルアミドとアクリル酸ナトリウムとを共重合したものなどが利用できる。
また、凝集反応には凝析を利用してもよい。被凝集体分散液において電気的に同じ符号を帯びて互いに反発することで拡散する疎水コロイドまたは親水コロイドに対し、これらのコロイド粒子と反対の符号を帯びた中和剤(電解質またはアルコールなど)からなる凝集剤を加えることで電気的中性となり、コロイド粒子間の反発が消滅することで凝集する。これに伴い、コロイド粒子が凝集してゲル化される。なお、疎水コロイドおよび親水コロイドとしては、アルミニウム塩(硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム)や鉄塩(ポリ硫酸第二鉄、塩化第二鉄)が用いられる。また、前記被凝集体は、被凝集体分散液に分散させた疎水コロイドまたは親水コロイドを含むと共に凝集剤として疎水コロイドまたは親水コロイドの中和剤を用いることで凝集反応を行うこともできる。
また、実施形態1〜5における凝集剤供給装置および印字ヘッドの代わりに、凝集剤が着弾位置に保持されている間に被凝集体を含むインクの着弾が実現できるよう、凝集剤と被凝集体を含むインクとをほぼ同時に印字するインクジェット装置を用いることも出来る。図10に示すように、凝集剤と色材インクの印字ヘッドを近接して配置あるいは一体化して設けたインクジェット装置31を用いることで着弾位置・時間を一致させ、液滴の移動時間に比べ短時間でゲル化させることが出来る。凝集剤あるいは被凝集体を含むインクが着弾位置から高い毛管力の領域に移動することなく着弾位置に留まることが出来る。
図11に示されるように、実施形態1〜5に係る印字装置で用いられた印字部は、入力データに基づいて被印字物Pの各領域を印字すると共に被印字物Pに印字した結果をフィードバックすることにより補正し目的の発色を実現するような構成にすることができる。
供給条件演算部42には、互いに異なる発色特性を有する複数の領域(例えば、地組織の領域および起毛組織の領域)からなる被印字物Pの情報および被印字物Pに印字しようとする印字画像の再現目標色、の情報が入力データとしてオペレータにより入力される。被印字物Pの情報としては、被印字物の領域ごとに素材・厚み、被凝集体と凝集剤の有無、被凝集体と凝集剤の種類・量等の情報が含まれる。再現目標色の情報には、被印字物Pの各領域、各画素における再現目標色の色度、色のにじみ(空間周波数)、表裏均一度、などに関する情報が含まれる。
供給条件演算部42は、印字特性DB43と接続されている。供給条件演算部42は、被印字物Pの情報および再現目標色の情報に基づいて印字特性DB43を検索し、被印字物Pの領域ごとに再現目標色に最も近い発色を示す印字ヘッド46〜48のインク種、インク供給パラメータ、浸透液供給パラメータおよび前処理部条件(失活剤、凝集剤)、を抽出する。ここで、インクおよび浸透液の供給パラメータとしては、印字ヘッド46〜48に出力する電圧、周波数、波形などが含まれる。印字特性DB43には、領域ごとに各色のインクの印字量と発色処理完了後の発色特性の関係が含まれる。このとき被凝集体と凝集剤の付与の有無、あるいは被凝集体および凝集剤の量等に応じた発色特性(印字画像の空間周波数特性、表裏色の均一度)の関係が含まれる。
ここで、「浸透液」は、印字後のインクを適切に被印字物内に浸透させるための浸透を促進するための液でありインクを構成する分散媒であることが好ましい。「浸透液」の印字により少量印字時にもインクが被印字物の裏面にまで到達することが可能となる。
制御部44は、印字駆動部45と接続されている。印字駆動部45は、制御部44から入力された電気信号に応じて印字ヘッド46〜48をそれぞれ駆動する。
印字駆動部45は、印字ヘッド46〜48と接続されている。印字ヘッド46〜48は、いわゆるインクジェット方式の印字ヘッドであり、4種類のインクY,M,C,Kまたは浸透液を打滴する。印字ヘッド46は被印字物Pの表側から、印字ヘッド47は被印字物Pの裏側からそれぞれインクを打滴するものである。一方、印字ヘッド48は、被印字物Pの表側から浸透液を打滴するものである。なお、印字ヘッド47は、被凝集体を含むインクを被印字物Pに打滴するものである。
凸領域計測装置52および地組織計測装置53は、被印字物Pの起毛部のような凸領域および地組織からそれぞれ光学特性を計測し、発色量を測定するためのものであり、積分球を有する分光測色器または分光測色器で校正した光学センサーなどから構成される。パターンを印字する場合には、インクのにじみに相当する空間周波数特性を計測する光学センサーが用意されていることが望ましい。凸領域印字結果計測値入力部54および地組織印字結果計測値入力部55は、凸領域計測装置52および地組織計測装置53において得られた計測値を供給条件演算部42に入力することで、被印字物Pの印字結果をフィードバックするものである。供給条件演算部42は、印字結果計測値入力部54から入力された計測値が再現目標色と同様の発色を実現するように補正した打滴すべきインクおよび浸透液の供給条件値を被印字物Pの各領域について求めるものである。
まず、供給条件演算部42が、オペレータにより入力された被印字物Pの情報および被印字物Pに印字しようとする印字画像の再現目標色の情報に基づき、印字特性DB43を検索する。供給条件演算部42は、印字特性DB43の被印字物領域種情報から被印字物Pにおける各領域(例えば地組織および凝集剤を付与された起毛組織の各領域)と同様の種類を示すものをそれぞれ検索する。
供給条件演算部42は、印字特性DB43のデータを用い、被印字物Pの各領域の発色情報が発色情報目標となるような、印字ヘッド46及び47の全インク種(YMCK×2=8種)、印字ヘッド48の浸透液についての供給パラメータ、および前処理部条件(失活剤、凝集剤)を求める。
なお、供給条件演算部42は、印字特性DB43のデータを用い、印字ヘッド46及び47の全インク種および印字ヘッド48の浸透液についての供給パラメータを与えたときの発色を予測し、発色情報を計算し、発色情報が発色情報目標になるような供給パラメータの組み合わせを最適化手法で求めることも出来る。具体的には下記式(3)および(4)を使用してK/Sを利用し、印字量と発色情報の関係を求め、シンプレックス法による線形計画法、逐次近似法、遺伝的方法等の最適化手法が使用できる。また、供給条件演算部42は、印字特性DB43の中の発色再現目標に近い供給パラメータの組み合わせを複数求めそれらの補間により最適な供給パラメータを求めることも出来る。
(K/S)mix
=Jy(K/S)y+Jm(K/S)m+Jc(K/S)c+Jk(K/S)k ・・・ (4)
これにより、インクが高い毛管力を持つ地組織、低い毛管力を持つファスナーエレメント部、起毛部等の領域が複合している被印字物に対しても、それぞれの領域に対して再現目標色と同様に発色させることができると共に被印字物Pの厚み方向の均一度、空間周波数特性についても目標どおりの発色を実現できる。
表裏均一度、空間周波数についても入力された計測値が目標値の許容レベル外の場合、前処理部の供給条件を補正し目標値に合わせることができる。
Claims (22)
- 低い毛管力を有し、該低い毛管力によりインクが内部に浸透し難く、かつ留まり難い第1の領域と該第1の領域より高い毛管力を有し、該高い毛管力により前記インクが前記第1の領域より内部に浸透し易い、または留まり易い第2の領域とを有し、前記第1の領域と前記第2の領域とが隣接する被印字物にインクジェット法により印字を行う印字方法であって、
凝集によりゲル化する被凝集体の凝集反応を促進させる凝集剤と被凝集体との凝集反応を失活させる失活剤を前記被印字物の前記第2の領域に供給し、
その後、前記凝集剤を前記被印字物に供給して、前記被印字物の前記第2の領域において供給された前記凝集剤と前記被凝集体との凝集反応を、前記失活剤によって予め失活させた状態としておくと共に、前記被印字物の前記第1の領域のみに凝集反応を生じさせることができる状態で前記凝集剤を付着させ、
前記インクジェット法で前記被凝集体を含むインクを前記被印字物に向けて打滴し、前記被印字物の前記第1の領域において前記凝集体と前記インクの前記被凝集体との凝集反応により前記インクをゲル化させ、
前記被凝集体と前記凝集剤との凝集反応によりゲル化した前記インクを前記被印字物の前記第1の領域に定着させると共に、前記被印字物の前記第2の領域に打滴された前記インクを定着させることを特徴とする印字方法。 - 前記凝集剤は、前記被印字物の前記第1の領域に液滴として供給されるものであり、供給されたそれぞれの前記液滴が前記第1の領域において移動しないように、前記凝集剤の大きさ及び量を調整して供給されることを特徴とする請求項1に記載の印字方法。
- 前記凝集剤は、霧化することにより前記大きさ及び前記量を調整して供給されることを特徴とする請求項2に記載の印字方法。
- 供給される前記凝集剤の前記液滴の大きさは、前記被凝集体を含む前記インクの表面張力および比重と、重力加速度との関数として与えられる毛管力長未満および前記被印字物の前記第1の領域の曲率半径以下であることを特徴とする請求項3に記載の印字方法。
- 前記被凝集体を含む前記インクは、前記被印字物の前記第1の領域に供給された前記凝集剤が前記被印字物の前記第1の領域において移動しないうちにゲル化するように供給されることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の印字方法。
- 前記被印字物は、第1面および第2面を持つ平面状の物体であり、前記第1の領域は、前記第1面に部分的に形成された領域であり、前記第2の領域は、前記第1の領域を除く前記第1面の領域および前記第2面の領域で、前記インクが浸透する領域であり、
前記失活剤を前記被印字物の前記第2の面に供給し、
供給された前記失活剤を、前記第2の領域の高い毛管力により前記第2の面から前記被印字物の内部に浸透させて、前記被印字物の前記第1の面の前記第2の領域に留まらせ、前記第1の領域の低い毛管力により前記被印字物の前記第1の面に部分的に形成された前記第1の領域には浸透させず、
前記被印字物の前記第2の領域において、その後に供給された前記凝集剤と前記被凝集体との凝集反応を前記失活剤によって予め失活させておくと共に、前記被印字物の前記第1の領域のみに、凝集反応を生じさせることができる状態で前記凝集剤を付着させることを特徴とする請求項1に記載の印字方法。 - 前記凝集剤は、前記被印字物の前記第1の領域にのみ供給されることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の印字方法。
- 前記被凝集体を含む第1のインクを前記被印字物に打滴すると共に、前記被凝集体を含まない第2のインクを前記被印字物の前記第2の領域に向けて打滴することを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の印字方法。
- 前記被印字物は、第1面および第2面を持つ平面状の物体であり、前記第1の領域は、前記第1面に部分的に形成された領域であり、前記第2の領域は、前記第1の領域を除く前記第1面の領域および前記第2面の領域で、前記インクが浸透する領域であり、
前記第1のインクを前記被印字物の前記第1面に打滴すると共に、前記第2のインクを前記被印字物の前記第2の面に向けて打滴することを特徴とする請求項8に記載の印字方法。 - 前記被凝集体は、被凝集体分散液に分散させた水性ポリマーを含み、前記凝集剤により凝集し粘度が上昇してゲル化することを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の印字方法。
- 前記被凝集体は、被凝集体分散液に分散させたアニオン性界面活性剤を含むと共に前記凝集剤として酸を用いることで凝集反応を行うことを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の印字方法。
- 前記被凝集体は、被凝集体分散液に分散させた有機カチオン性高分子を含むと共に前記凝集剤としてアニオン界面活性剤を用いて、または、前記被凝集体は、被凝集体分散液に分散させた有機アニオン性高分子を含むと共に前記凝集剤としてカチオン界面活性剤を用いて凝集反応を行うことを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の印字方法。
- 前記被凝集体は、被凝集体分散液に分散させた疎水コロイドまたは親水コロイドを含むものを用いると共に前記凝集剤として前記疎水コロイドまたは前記親水コロイドの中和剤を用いることで凝集反応を行うことを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の印字方法。
- 前記被凝集体は、被凝集体分散液に分散させた架橋性ポリマーを含むものを用いると共に前記凝集剤として前記架橋性ポリマーの架橋開始剤を用いることで凝集反応を行うことを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の印字方法。
- 前記被印字物において、前記第1の領域は、ポリエステル構造物からなり、前記第2の領域は、ポリエステル繊維質の地組織からなることを特徴とする請求項1〜14のいずれか1項に記載の印字方法。
- 前記ポリエステル構造物は、ポリエステルからなるファスナースナップおよびボタンの少なくとも1つであることを特徴とする請求項15に記載の印字方法。
- 前記被印字物は、前記第1の領域が起毛組織からなり、前記第2の領域が前記起毛組織の地組織からなる起毛織物であることを特徴とする請求項1〜14のいずれか1項に記載の印字方法。
- 前記被印字物は、樹脂繊維が平面状に多数ランダムに配置された不織布からなり、前記第1の領域は、前記樹脂繊維の密度の高い領域からなり、前記第2の領域は、前記第1の領域より前記樹脂繊維の密度の低い領域からなることを特徴とする請求項1〜14のいずれか1項に記載の印字方法。
- 前記被印字物は、一部に凹部が形成された平滑な樹脂材からなり、前記凹部が前記第2の領域となると共に、前記凹部に隣接する前記樹脂材の平滑な表面が前記第1の領域となることを特徴とする請求項1〜14のいずれかに記載の印字方法。
- 前記被印字物は、一部に濡れ性の異なる領域が形成された平滑な樹脂材からなり、前記濡れ性の大きい領域が前記第1の領域となり、前記濡れ性の小さい領域が前記第2の領域となることを特徴とする請求項1〜14のいずれか1項に記載の印字方法。
- 低い毛管力を有し、該低い毛管力によりインクが内部に浸透し難く、かつ留まり難い第1の領域と該第1の領域より高い毛管力を有し、該高い毛管力により前記インクが前記第1の領域より内部に浸透し易い、または留まり易い第2の領域とを有し、前記第1の領域と前記第2の領域とが隣接する被印字物にインクジェット法により印字を行う印字装置であって、
凝集によりゲル化する被凝集体の凝集反応を促進させる凝集剤と被凝集体との凝集反応を失活させる失活剤を前記被印字物の前記第2の領域に供給する失活剤供給装置と、
前記凝集剤を前記被印字物に供給して、前記被印字物の前記第2の領域において供給された前記凝集剤と前記被凝集体との凝集反応を、前記失活剤によって予め失活させた状態としておくと共に、前記被印字物の前記第1の領域のみに凝集反応を生じさせることができる状態で前記凝集剤を付着させるための凝集剤供給装置と、
前記インクジェット法で前記被凝集体を含むインクを前記被印字物に向けて打滴して、前記被印字物の前記第1の領域において前記凝集体と前記インクの前記被凝集体との凝集反応により前記インクをゲル化させるためのインク供給装置と、
前記被凝集体と前記凝集剤との凝集反応によりゲル化した前記インクを前記被印字物の前記第1の領域に定着させると共に、前記被印字物の前記第2の領域に打滴された前記インクを定着させる定着装置と、を有することを特徴とする印字装置。 - 前記凝集剤供給装置は、前記被印字物の前記第1の領域にのみ前記凝集剤を供給することを特徴とする請求項21に記載の印字装置。
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