JP6946916B2 - Printing equipment and printing method, and printed matter - Google Patents
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Description
本発明は、インク材料をミスト化して、パターンを印刷することが可能な印刷装置及び印刷方法に関する。 The present invention relates to a printing apparatus and a printing method capable of printing a pattern by converting an ink material into a mist.
印刷は、印刷版にインクを盛り、紙などの媒体へ転写することで、大量の画像や文字の複製をしてきた。従来の有版印刷では、印刷版に形成したインクパターンを、媒体へ精度良く転写することに注力されており、数多くの印刷手法が提案されてきた。 In printing, a large amount of images and characters have been duplicated by putting ink on a printing plate and transferring it to a medium such as paper. In conventional plate-based printing, the focus is on transferring the ink pattern formed on the printing plate to the medium with high accuracy, and many printing methods have been proposed.
一方、無版印刷には、例えばインクジェットや電子写真の手法があり、印刷版を用いることなく任意のパターンデータをオンデマンドで印刷できる。
さらに、材料を微細液滴化してコーティングするミストコート技術がある。ミストコート技術とは、材料液を物理的に小さい液滴のミスト状態にして基材にコートする手法である。材料に混ぜ物をする必要がなく、より純度の高い材料をコーティングすることが可能であり、機能材料のパターンを形成する場合には有利である。このミストコート技術でパターン化された膜を得るには、貫通孔のパターンがあるマスク版を通じて、ミストコートすることでパターン膜を形成する手法が用いられている。
On the other hand, plateless printing includes, for example, inkjet and electrophotographic methods, and arbitrary pattern data can be printed on demand without using a printing plate.
Further, there is a mist coating technique for coating a material by making it into fine droplets. The mist coating technique is a method of coating a base material with a material liquid in a mist state of physically small droplets. It is possible to coat a higher purity material without the need to mix the material, which is advantageous when forming a pattern of functional materials. In order to obtain a patterned film by this mist coating technique, a method of forming a patterned film by mist coating through a mask plate having a pattern of through holes is used.
また、特許文献1のミスト手法では、基材に予め親水部と撥水部からなるパターンを形成しておき、ミストを基材に噴霧して親水部にミストが付着し、かつ撥水部にはミストが付着しないようにすることで、マスク版を用いずにパターンを形成する手法が提案されている。 Further, in the mist method of Patent Document 1, a pattern composed of a hydrophilic portion and a water-repellent portion is formed in advance on the base material, and the mist is sprayed on the base material to allow the mist to adhere to the hydrophilic portion and to the water-repellent portion. Has proposed a method of forming a pattern without using a mask plate by preventing mist from adhering.
しかし、機能性の材料をパターン形成しようとする場合、従来の有版印刷や無版のインクジェット技術では、印刷工程に適したインク特性を得るために、機能を有する主材料以外にも混ぜ物をする必要があり、印刷後のパターンは目的材料の純度が低くなり、機能特性が低下する問題がある。また電子写真方式では、材料をトナー化する必要があり、主剤を帯電制御する材料で覆う必要があるため、機能性のパターン形成には向かない。 However, when attempting to form a pattern on a functional material, conventional plate-printing or unplate-free inkjet technology uses a mixture in addition to the functional main material in order to obtain ink characteristics suitable for the printing process. The pattern after printing has a problem that the purity of the target material is low and the functional characteristics are deteriorated. Further, in the electrophotographic method, it is necessary to convert the material into toner, and it is necessary to cover the main agent with a material for controlling charge, so that it is not suitable for forming a functional pattern.
そしてミスト化からのパターニングでは、マスク版を使う必要があり、貫通孔によるパターン制約やマスク作製のコストが付加される問題がある。また、特許文献1の手法では、マスク版が不要になるが、予め基材側に親水部及び撥水部のパターンを形成する工程を設ける必要があり、やはりコストがかかる問題は解決されていなかった。 Then, in patterning from mist formation, it is necessary to use a mask plate, and there is a problem that pattern restriction due to through holes and cost of mask production are added. Further, in the method of Patent Document 1, a mask plate is not required, but it is necessary to provide a step of forming a pattern of a hydrophilic portion and a water-repellent portion in advance on the base material side, and the problem of high cost has not been solved. rice field.
このような問題を鑑みて、本発明の課題とするところは、機能材料として性能低下を伴う印刷インク化を不要とし、さらに印刷版やマスク版を必要としない無版オンデマンド印刷による機能性パターンを形成するための印刷装置及び印刷方法を提供することにある。 In view of such a problem, an object of the present invention is a functional pattern by non-plate on-demand printing that does not require printing ink as a functional material, which causes performance deterioration, and does not require a printing plate or a mask plate. It is an object of the present invention to provide a printing apparatus and a printing method for forming the above.
上記の課題を解決するために、本発明の第一の発明は、
所望の材料をミスト化して基材上にパターン形成するための印刷装置であって、前記材料を含む材料液からミスト化したミスト化材料を生成するミスト化装置と、前記基材の少なくとも一部を加熱する加熱装置と、
前記ミスト化材料を前記基材に供給するミスト供給装置を少なくとも備え、
前記加熱装置は、印刷パターンデータに基づき任意に加熱が可能な加熱制御機構を備え、
前記加熱制御機構は加熱/非加熱の部分を印刷の都度可変で制御することを特徴とする印刷装置。
In order to solve the above problems, the first invention of the present invention is
A printing device for mist-forming a desired material to form a pattern on a base material , a mist-making device for producing a mist-ized material from a material liquid containing the material, and at least a part of the base material. With a heating device to heat
At least a mist supply device for supplying the mist-forming material to the base material is provided.
The heating device includes a heating control mechanism capable of arbitrarily heating based on print pattern data.
The heating control mechanism is a printing apparatus characterized in that a heated / non-heated portion is variably controlled each time printing is performed.
また本発明の第二の発明は、
前記第一の発明に記載の印刷装置において、
前記基材を印刷方向に対して平行に搬送可能な基材搬送機構をさらに備え、
前記ミスト供給装置と前記加熱装置は、前記基材を挟んで対向する位置に配置されることを特徴とする印刷装置である。
The second invention of the present invention is
In the printing apparatus according to the first invention.
Further provided with a base material transport mechanism capable of transporting the base material in parallel to the printing direction,
The mist supply device and the heating device are printing devices that are arranged at positions facing each other with the base material interposed therebetween.
本発明の第三の発明は、
前記第一の発明または第二の発明に記載の印刷装置を用いて、
所望の材料を含む材料液をミスト化したミスト化材料を生成する工程と、
加熱部と非加熱部とが存在する基材上に前記ミスト化材料を噴出させる工程と、
非加熱部のみに材料を付着させる工程と、
さらに乾燥または焼成させる工程とを備え、
前記材料からなる印刷パターンを形成することを特徴とする印刷方法である。
The third invention of the present invention is
Using the printing apparatus according to the first invention or the second invention,
A process of producing a mist-ized material obtained by mist-forming a material liquid containing a desired material, and
A step of ejecting the mist-forming material onto a base material having a heated portion and a non-heated portion, and
The process of attaching the material only to the non-heated part,
Further equipped with a step of drying or firing,
It is a printing method characterized by forming a printing pattern made of the above materials.
本発明の第四の発明は、
前記第三の発明に記載の印刷方法を繰り返し用いて、
基材上に任意の異なる材料による印刷パターンを積層してなることを特徴とする印刷物である。
The fourth invention of the present invention is
By repeatedly using the printing method according to the third invention,
It is a printed matter characterized by laminating printing patterns made of arbitrary different materials on a base material.
本発明の第五の発明は、
前記第三の発明に記載の印刷方法を繰り返し用いて、
基材上に任意の異なるパターンデータによる印刷パターンを積層してなることを特徴とする印刷物である。
The fifth invention of the present invention is
By repeatedly using the printing method according to the third invention,
It is a printed matter characterized in that a printed pattern based on arbitrary different pattern data is laminated on a base material.
本発明によれば、ミストコート技術を基にした、材料純度の高いパターン形成を可能とし、印刷版やマスクを不要とする無版オンデマンドな機能性パターン形成できる印刷を可能とした。 According to the present invention, it is possible to form a pattern with high material purity based on the mist coating technique, and it is possible to perform printing capable of forming a plateless on-demand functional pattern that does not require a printing plate or a mask.
以下に、本発明に係る印刷装置及び印刷方法について詳述する。なお本発明は以下に説明する内容のみに限定されるものではなく、同様な技術的特徴を有する限りにおいて本発明に含まれるものとする。 The printing apparatus and printing method according to the present invention will be described in detail below. The present invention is not limited to the contents described below, but is included in the present invention as long as it has similar technical features.
本発明に係るミストコート技術は、溶媒に材料が溶解または分散された材料液を物理的に微細液滴化し、搬送エアで搬送できるミスト状態にすることで、基材に搬送して付着させ膜を形成する技術である。ミスト化は物理的体積が微小化した形態にすることであり、材料液から液相のまま微細化された状態になる。 In the mist coating technique according to the present invention, a material liquid in which a material is dissolved or dispersed in a solvent is physically atomized into fine droplets, which are brought into a mist state that can be conveyed by transport air, thereby being transported to a substrate and adhered to a film. It is a technique to form. Mistification is to make the physical volume into a miniaturized form, and it becomes a miniaturized state from the material liquid as a liquid phase.
次に、図を用いて本発明を説明する。
図1は、本発明の印刷装置の基本構成を示す模式図である。
まず図1(a)に示すように、被印刷媒体である基材100を部分的に加熱できる加熱装置110により、基材100上に温度差を発生させる。ミストコーティングでは、材料をミスト液滴化し、基材に搬送して付着させ膜を形成する。本発明では、加熱装置110により基材100の一部が加熱されることで、温度の高い部分(加熱部102)と、加熱されない部分(非加熱部分101)が形成されている。
Next, the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic view showing a basic configuration of the printing apparatus of the present invention.
First, as shown in FIG. 1A, a temperature difference is generated on the
図1(b)は、ミストを発生させて基材100に搬送するミスト供給装置300の構成を示している。ミストの材料液200がミスト化装置300によってミスト化してミスト化材料210が生成され、ミスト搬送路310の中に搬送気体供給320によって気体が供給され、ミスト搬送路310を通ってミスト化材料210が基材100上に供給される。
FIG. 1B shows the configuration of the
基材100上にミスト化材料210が搬送されると、基材100に接近したときに加熱部102の熱がミスト化材料210に伝播することで、加熱部102の近傍にライデンフロスト効果が発生する。ライデンフロスト効果によって、ミスト化材料210を構成する溶媒の揮発が進行し、基材100とミスト化材料210の間に入り込み、基材100との接触を防ぐ。従って、加熱温度は少なくともライデンフロスト効果が発生する以上の温度が必要である。
When the mist-forming
従って、基材100の温度の高い部分(加熱部102)では、ミスト化材料210の付着がなくなり、温度が高くない非加熱部分101にはミスト化材料210が付着する。このようにして、印刷パターンデータに基づいた任意の場所を加熱することで、非加熱部分101でミスト化材料210からのパターンが成膜できる。
Therefore, the mist-forming
付着しなかったミスト化材料210は供給装置の出口部分で排出されるので、ここに回収装置を設置して、ミスト材料の回収や迷走ミストを少なくし再付着を防止するようにしても良い。
また図には示さないが、基材位置を上方に位置し、下側からミスト材料を供給して、ライデンフロスト効果により基材から反発したミスト化材料210の液滴が再付着しないよう重力によるサポートをする構成にしても良い。
Since the mist-
Although not shown in the figure, the base material is located above, the mist material is supplied from the bottom, and the droplets of the mist-forming
図1では、加熱装置110はブロックでの固定加熱の場合を示したが、例えば、サーマルヘッドなどの可変データの熱書き込み装置を用いて、印刷パターンデータに基づき任意に加熱が可能な加熱制御機構を備えるものとすれば、加熱/非加熱の部分を印刷の都度可変で制御することができ、任意の印刷パターンデータから直接、パターン形成が可能となる。なお、加熱装置110は、基材100を部分的に加熱できる装置であれば何でもよく、本発明が加熱装置110の加熱手段に限定されるものではない。
In FIG. 1, the
図2及び図3は本発明の印刷方法の工程を示したものである。 2 and 3 show the steps of the printing method of the present invention.
図3(a)において、ミスト化装置300上に材料液200が導入され、ミスト化材料210が生成する。出発材料液である材料液200は、溶媒と溶質からなる材料からなり、溶質は溶媒に溶解する材料でも、溶媒に分散している物でもよい。溶媒は、基材加熱部102からの熱伝播を受けて気化する材料であれば用いることができる。溶解型の溶質材料を用いる場合、ミスト化材料210が基材100に接近し、ライデンフロスト効果が生じた時に先に気化してしまうと、溶質材料の気化材料が基材に接触し堆積する可能性があるので、溶質材料の蒸発温度は溶媒の蒸発温度以下であることが望ましい。
In FIG. 3A, the
材料液200は、ミスト化装置300により微小液滴化される。ミスト化装置300は、例えば超音波振動子による液滴ミスト発生や、霧吹きによる液滴発生手法のものが挙げられる。本発明では、前記で挙げた手法以外でも搬送気体により搬送が可能な液滴サイズが形成できる既存の装置を用いることができるが、超音波振動子によるミスト発生装置が好適に用いられる。また、粗大ミスト液滴をトラップして、液滴サイズをそろえる機構を流路に入れてもよい。
The
ミスト化装置300により材料がミスト液滴化されたミスト化材料210は、搬送気体などにより、加熱装置110によるパターン加熱で温度差が形成された基材100に搬送される(図3(b)〜(c))。このとき、加熱部102では、前記したライデンフロスト効果によりミスト化材料210の液滴が付着せず、非加熱部101に液滴が付着(=ミスト粒子220)する(図3(d))。非加熱部分101に所望の量のミスト粒子220の付着が完了したら、ミスト粒子220が付着した基材100をミスト化材料210雰囲気から取り出して、溶媒を蒸発させて膜化する(図3(e))。また、材料種により材料を加熱して焼成膜とすることも可能である。
The mist-forming
以上の手順をフローチャートとして示したものが図2である。
このようにして、加熱部分と非加熱部分からなる熱潜像パターンをミスト化材料により現像する。非加熱部分は従来のミストコートと同様な膜形成現象になることから、非加熱部にできたパターンは、ミストコートと同等の膜が形成される。また、材料を変更しながらこの工程を繰り返すことで、様々な材料からなる積層体を形成することも可能である。
FIG. 2 shows the above procedure as a flowchart.
In this way, the thermal latent image pattern including the heated portion and the unheated portion is developed by the mist-forming material. Since the non-heated portion has a film forming phenomenon similar to that of the conventional mist coat, the pattern formed on the non-heated portion forms a film equivalent to that of the mist coat. Further, by repeating this process while changing the material, it is possible to form a laminate made of various materials.
図4は、オンデマンドでミスト膜パターンを形成する装置構成を示している。
図3で示した手法では、加熱部分が固定されているため連続でパターンが変化する構造を基材に形成することは困難であるが、図4の構成により逐次書き換えられるパターンを連続的にパターニングできるようになる。
FIG. 4 shows an apparatus configuration for forming a mist film pattern on demand.
In the method shown in FIG. 3, it is difficult to form a structure in which the pattern changes continuously on the base material because the heated portion is fixed, but the pattern that is sequentially rewritten according to the configuration of FIG. 4 is continuously patterned. become able to.
すなわち、図4に示す装置構成では、基材100の下部にサーマルヘッド120が備えられ、このサーマルヘッド120に対して基材100を挟んで対向する位置にミスト供給装置330が備えられており、その横側にはミストを乾燥して材料膜230を形成するための乾燥装置400が設けられている。また、サーマルヘッド120およびミスト供給装置330は固定されているが、基材100は基材移動手段(図示せず)によって基材平面に平行(図の矢印方向)に連続的に移動させることができる。
That is, in the device configuration shown in FIG. 4, a
ミスト化装置(図4では図示せず)により生成されたミスト化材料210は、ミスト供給装置330のスリット状のノズルから基材100に向かって吐出される。このとき基材は任意の速度で制御されて矢印方向に移動している。吐出した部分では、サーマルヘッド120によるパターン加熱によりミスト吐出口で非加熱部と加熱部が形成されており、非加熱部のみにミスト粒子220が形成される。
なおサーマルヘッド120のヘッド部分の幅と、ミスト供給装置330の幅は、ほぼ等しいことが好ましい。どちらかの幅が広すぎると、加熱部分に隙間ができたり、加熱温度にムラが生じたりする畏れがある。
The mist-forming
It is preferable that the width of the head portion of the
材料膜230が所望の膜厚になるように、基材100を適宜移動速度を制御して移動させ、パターン形成が済んだミスト粒子220は乾燥装置400に入り、溶媒が飛ばされて材料膜230が形成される。これを繰り返すことで、連続した基材を用いて、可変パターン形成を可能とする。また、このような装置構成を複数連続して配置することで、基材上に複数の材料膜を積層した積層体をインラインで形成することも可能である。
The
なお本発明において、パターン加熱手法は特に限定されないが、例えば既存のサーマルヘッドや、LEDアレイやレーザーライン走査加熱手法を用いることが可能である。 In the present invention, the pattern heating method is not particularly limited, but for example, an existing thermal head, an LED array, or a laser line scanning heating method can be used.
このように本発明の印刷装置及び印刷方法によれば、材料が溶解または分散した材料液をミスト化し、熱潜像を用いて現像することで、印刷版やマスク版を必要とせず材料のパターン形成が可能となる。また、熱潜像とミスト供給を同期させ、熱潜像を任意の可変データから形成することで、基材上にミスト材料のオンデマンドパターン形成も可能となる。さらに、本発明の工程を異種材料で繰り返しパターン形成することで、異種材料パターンの積層構造印刷も可能となる。 As described above, according to the printing apparatus and printing method of the present invention, the material liquid in which the material is dissolved or dispersed is made into a mist and developed using a thermal latent image, so that the material pattern does not require a printing plate or a mask plate. It can be formed. Further, by synchronizing the thermal latent image and the mist supply and forming the thermal latent image from arbitrary variable data, it is possible to form an on-demand pattern of the mist material on the base material. Further, by repeatedly forming a pattern with different materials in the process of the present invention, it is possible to print a laminated structure of different material patterns.
100 基材
101 非加熱部
102 加熱部
110 加熱装置
120 サーマルヘッド
200 材料液
210 ミスト化材料
220 ミスト粒子
230 材料膜
300 ミスト化装置
310 ミスト搬送路
320 搬送気体供給
330 ミスト供給装置
400 乾燥装置
100
Claims (5)
前記ミスト化材料を前記基材に供給するミスト供給装置を少なくとも備え、
前記加熱装置は、印刷パターンデータに基づき任意に加熱が可能な加熱制御機構を備え、
前記加熱制御機構は加熱/非加熱の部分を印刷の都度可変で制御することを特徴とする印刷装置。 A printing device for mist-forming a desired material to form a pattern on a base material, a mist-making device for producing a mist-ized material from a material liquid containing the material, and at least a part of the base material. With a heating device to heat
At least a mist supply device for supplying the mist-forming material to the base material is provided.
The heating device includes a heating control mechanism capable of arbitrarily heating based on print pattern data.
The heating control mechanism is a printing apparatus characterized in that a heated / non-heated portion is variably controlled each time printing is performed.
前記基材を印刷方向に対して平行に搬送可能な基材搬送機構をさらに備え、
前記ミスト供給装置と前記加熱装置は、前記基材を挟んで対向する位置に配置されること
を特徴とする印刷装置。 In the printing apparatus according to claim 1,
Further provided with a base material transport mechanism capable of transporting the base material in parallel to the printing direction,
A printing device characterized in that the mist supply device and the heating device are arranged at positions facing each other with the base material interposed therebetween.
所望の材料を含む材料液をミスト化したミスト化材料を生成する工程と、
加熱部と非加熱部とが存在する基材上に前記ミスト化材料を噴出させる工程と、
非加熱部のみに材料を付着させる工程と、
さらに乾燥または焼成させる工程とを備え、
前記材料からなる印刷パターンを形成することを特徴とする印刷方法。 Using the printing apparatus according to claim 1 or 2,
A process of producing a mist-ized material obtained by mist-forming a material liquid containing a desired material, and
A step of ejecting the mist-forming material onto a base material having a heated portion and a non-heated portion, and
The process of attaching the material only to the non-heated part,
Further equipped with a step of drying or firing,
A printing method characterized by forming a printing pattern made of the above materials.
基材上に任意の異なる材料による印刷パターンを積層してなることを特徴とする印刷物。A printed matter characterized by laminating printing patterns made of arbitrary different materials on a base material.
基材上に任意の異なるパターンデータによる印刷パターンを積層してなることを特徴とする印刷物。A printed matter characterized by laminating print patterns based on arbitrary different pattern data on a base material.
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