JPWO2011142448A1 - 印刷機および印刷方法 - Google Patents

Abstract

この発明は、浸透性がある用紙に対してレンチキュラーレンズ形成や擬似エンボス印刷などの透明構造体形成を行う印刷機および印刷方法を提供するものでであり、インクジェットプリンタは、放射線硬化型インクが浸透する特性を有する基材９に対して、放射線硬化型透明インクを用いて薄い下塗り層９４を形成する下塗り工程と、形成した下塗り層９４に放射線を照射して完全固化させる下塗り硬化工程と、固化した下塗り層９４の上に放射線硬化型透明インクを用いて所望の透明構造体としてのスペーサ層９６、マイクロレンズ層９７を形成する透明構造体形成工程と、その後さらに放射線を照射して、形成した透明構造体スペーサ層９６，マイクロレンズ層９７を硬化させる透明構造体硬化工程と、を行う。

Description

本発明は、印刷面上に凹凸形状を有する印刷物を形成するための印刷機および印刷方法に関し、さらに詳しくは、例えば印刷面上にレンチキュラーレンズを形成するいわゆる３Ｄ印刷や、印刷面に凹凸を形成する擬似エンボス印刷を行うための印刷機および印刷方法に関する。

従来より、印刷面上にレンチキュラーレンズを形成するいわゆる３Ｄ印刷や、印刷面に凹凸を形成する擬似エンボス印刷が提案されている。３Ｄ印刷とは、印刷面上にレンチキュラーレンズを形成して画像に立体感を付与したり、見る角度によって画像を異ならせるようにした印刷物を指し、特許文献１や特許文献２が知られている。擬似エンボス印刷とは、印刷面に凹凸を形成して立体感や高級感などを表現しようとするもので、特許文献３が知られている。これらはいずれも印刷技術によって印刷面に所定の形状の構造物を形成しようとするものである。そして、印刷工程において形成したこれらの構造物は、生産性の点から早期に固化することが望ましいので、印刷には紫外線硬化型インクを用い、印刷後に紫外線を照射して固化するといったことが行われる。

特開平１１−１８８８６６号公報 特開２００７−１４４６３５号公報 特開２００９−１１３４３０号公報

上述のような３Ｄ印刷や擬似エンボス印刷では、インクによって印刷面に所定の形状の構造物を形成するために、その構造物を形成するのに必要な量のインクを印刷面に供給しなければならず、一般的な絵柄を印刷する場合と比べて多量のインクを印刷面に供給することになる。ところで、紫外線硬化型のインクを用いて上述のような印刷を行う場合に、印刷対象物として普通紙を用いると、多量に供給したインクが紙の内部にまで浸透してしまう。そうなると、印刷後にその表面に紫外線を照射してインクを硬化させようとしても、紙の内部にまで浸透したインクには紫外線が到達せず、インクが完全に硬化されず、紙の裏面への滲みや硬化が不完全なインクによる異臭が発生してしまうことになる。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、普通紙のようにインクの浸透性がある用紙であっても３Ｄ印刷のためのレンチキュラーレンズ形成や擬似エンボス印刷などの透明構造体形成を行うことができ、裏面への滲みやインクによる異臭が発生してしまうことがない印刷機および印刷方法を提供することを目的としている。

請求項１に記載の発明は、放射線硬化型インクが浸透する特性を有する印刷紙に対して、放射線硬化型透明インクを用いて薄い下塗り層を形成する下塗り工程と、形成した下塗り層に放射線を照射して完全固化させる下塗り硬化工程と、固化した下塗り層の上に放射線硬化型透明インクを用いて所望の透明構造体を形成する透明構造体形成工程と、その後さらに放射線を照射して、形成した透明構造体を硬化させる透明構造体硬化工程と、を備えたことを特徴とする印刷方法である。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載の印刷方法において、前記透明構造体が、レンチキュラーレンズまたは擬似エンボスであることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の印刷方法において、前記透明構造体硬化工程は、比較的弱い放射線を照射して、透明構造体を半硬化状態としてその形を整える第１硬化工程と、その第１硬化工程の後に、比較的強い放射線を照射して、前記透明構造体を完全硬化させる第２硬化工程と、を備えることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の印刷方法において、前記下塗り層は厚み１０μｍ以下であることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、印刷機であって、放射線硬化型透明インクの微小液滴を基材に向けて吐出する吐出部と、前記吐出部と前記基材とを相対的に移動させる移動機構と、前記吐出部から前記基材に付与された前記透明インクに放射線を照射して前記透明インクを硬化させる硬化部と、前記吐出部、前記移動機構および前記硬化部を制御する印刷制御部と、を備え、前記印刷制御部は、前記基材に対して所定量の透明インクを供給し、その後その透明インクに対して放射線を照射して硬化させて前記基材上に透明構造体を形成する透明構造体形成制御部と、前記基材に対して、前記透明構造体形成制御部における前記所定量よりも少ない量の透明インクを供給し、その後その透明インクに対して放射線を照射して硬化させて前記基材上に透明インクの下塗り層を形成する下塗り層形成制御部と、を備えることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、印刷機であって、放射線硬化型透明インクを基材に供給する第１供給部および該第１供給部で供給された透明インクに放射線を照射して硬化させる第１硬化部を有し、透明インクによる下塗り層を形成する下塗り層形成部と、放射線硬化型透明インクの微小液滴を基材に向けて吐出する第２供給部および該第２供給部で吐出された透明インクに放射線を照射して硬化させる第２硬化部を有し、透明インクによる透明構造体を形成する透明構造体形成部と、前記下塗り層形成部および前記透明構造体形成部を、前記基材に対して相対的に移動させる移動機構と、前記下塗り層形成部、前記透明構造体形成部および前記移動機構を制御する印刷制御部と、を備え、前記印刷制御部は、前記透明構造体形成部により基材に対して所定量の透明インクを供給し、その後その透明インクに対して放射線を照射して硬化させて前記基材上に透明構造体を形成する透明構造体形成制御部と、前記透明構造体形成制御部による前記所定量よりも少ない量の透明インクを、前記下塗り層形成部により前記基材に対して供給し、その後その透明インクに対して放射線を照射して硬化させて前記基材上に透明インクの下塗り層を形成する下塗り層形成制御部と、を備えることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項５に記載の印刷機であって、前記透明構造体は、スペーサ層とマイクロレンズ層から成るレンズ層を有し、前記マイクロレンズ層を形成する際に前記硬化部から照射される放射線の強度が、前記スペーサ層を形成する際に前記硬化部から照射される放射線の強度よりも小さいことを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項６に記載の印刷機であって、前記透明構造体は、スペーサ層とマイクロレンズ層から成るレンズ層を有し、前記マイクロレンズ層を形成する際に前記第２硬化部から照射される放射線の強度が、前記スペーサ層を形成する際に前記第２硬化部から照射される放射線の強度よりも小さいことを特徴とする印刷機。

請求項９に記載の発明は、請求項５または６に記載の印刷機であって、有色インクの微小液滴を前記基材に向けて吐出して画像層を形成するもう１つの吐出部をさらに備えることを特徴とする。

本発明の印刷機および印刷方法によれば、普通紙のようにインキの浸透性がある用紙であっても３Ｄ印刷のためのレンチキュラーレンズ形成や擬似エンボス印刷などの透明構造体形成を行うことができ、裏面への滲みやＵＶインクによる異臭が発生してしまうことがない。

第１の実施の形態に係るインクジェットプリンタの正面図である。 ヘッドユニットの内部構成を示す図である。 レンズ層の形成の流れを示す図である。 レンズ層の形成工程を示す断面図である。 レンズ層の形成工程を示す断面図である。 レンズ層の形成工程を示す断面図である。 レンズ層の形成工程を示す断面図である。 第２の実施の形態に係るインクジェットプリンタの正面図である。 第３の実施の形態に係るインクジェットプリンタの正面図である。 ヘッドユニットの内部構成を示す図である。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る印刷機としてのインクジェットプリンタ１を示す正面図である。インクジェットプリンタ１は、インキに対して浸透性を有する基材９（例えば普通紙）の（＋Ｚ）側の主面９１（以下、「上面９１」という。）上にインクジェット方式にてカラー印刷を行う装置である。画像が印刷された基材９は、例えば、カタログあるいは雑誌の特に表紙等に用いられる。

図１に示すように、インクジェットプリンタ１は、基材９を保持する保持部２、インクの微小液滴を基材９に向けて吐出するヘッドユニット３、ヘッドユニット３を移動させるヘッド移動機構４、および、これらの構成の各動作等を制御する印刷制御部５を備える。ヘッド移動機構４は、ヘッドユニット３を主走査方向であるＸ方向に移動させる主走査機構４１、および、ヘッドユニット３をＸ方向に垂直かつ水平なＹ方向（以下、「副走査方向」という。）へと移動させる副走査機構４２を備える。また、印刷制御部５は、後述する、下塗り層９４形成のための動作を制御する下塗り層制御部５１と、透明構造体であるレンチキュラーレンズのレンズ層９５形成のための動作を制御する透明構造体形成制御部５２とを有する。

図２は、ヘッドユニット３の内部構成を示す図である。図２では、ヘッドユニット３のカバー３０を破線にて描いている。ヘッドユニット３は、透明インクの微小液滴を基材９に向けて吐出する吐出部３１（以下、「透明インク吐出部３１」という。）、有色インクの微小液滴を基材９に向けて吐出するもう１つの吐出部３２（以下、「有色インク吐出部３２」という。）、および、透明インク吐出部３１および有色インク吐出部３２のＸ方向の両側に配置される２つの硬化部３３を備える。透明インク吐出部３１は、有色インク吐出部３２の（−Ｘ）側に配置され、それぞれから透明インクが吐出される複数の吐出口を有する。

有色インク吐出部３２は、Ｘ方向に配列される４つの吐出機構３２ａ〜３２ｄを備え、吐出機構３２ａ〜３２ｄはそれぞれ、有色インク吐出部３２と同様に、複数の吐出口を有する。有色インク吐出部３２において、図２中の最も（＋Ｘ）側に位置する吐出機構３２ａはＫ（ブラック）の有色インクを吐出し、吐出機構３２ａの（−Ｘ）側の吐出機構３２ｂはＣ（シアン）の有色インクを吐出し、吐出機構３２ｂの（−Ｘ）側の吐出機構３２ｃはＭ（マゼンタ）の有色インクを吐出し、吐出機構３２ｃの（−Ｘ）側の吐出機構３２ｄはＹ（イエロー）の有色インクを吐出する。

透明インクは放射線硬化型の可撓性インクであり、有色インクも放射線硬化型のインクである。硬化部３３は、透明インク吐出部３１および有色インク吐出部３２から基材９上に付与された透明インクおよび有色インクに放射線を照射して透明インクおよび有色インクを硬化させる。本実施の形態では、透明インクおよび有色インクとして紫外線硬化型インクが利用され、硬化部３３としては放射線として紫外線が出射されるものを用いるが、例えば、電子ビーム硬化型インクを用いて、硬化部３３として電子ビームを出射するものを用いても良い。

次に、図３ないし図５を参照しつつ、印刷面上にレンチキュラーレンズを形成する３Ｄ印刷の方法を説明する。ここでは印刷対象物である基材９はインキに対して浸透性を有する普通紙であって、あらかじめその表面に多視点画像が印刷してある。この基材９の断面を図４（Ａ）に示す。多視点画像はこれから形成するレンチキュラーレンズに対応して３Ｄ画像を構成するもので、事前に他の印刷機等を用いて一般的なインク、例えば油性または水性インクで印刷して乾燥させてあり、その印刷部分におけるインクは図４（Ａ）に示すように基材９に浸透して画像層９３となっている。

この図４（Ａ）に示す基材９に対してインクジェットプリンタ１によってレンチキュラーレンズを形成するために、図３に示すフローに従い印刷制御部５が各部の制御を行う。すなわち、まず基材９全体に対して透明インク吐出部３１から透明インクを吐出して薄く均等な厚みとなるよう印刷を行う（ステップＳ１）。この透明インクは図４（Ｂ）に示すように基材９（画像層９３を含む）に対して浸透してゆき、基材９の表面に下塗り層９４を形成する。そしてその下塗り層９４形成のための吐出を行った直後に通過する硬化部３３によって紫外線を照射し、下塗り層９４を完全に硬化させる（ステップＳ２）。ここでは下塗り層９４はごく薄い厚み、例えば（１０μｍ以下）でかつ基材９の表面近傍部分にのみ形成されるので、上方からの紫外線照射によって完全に硬化させることができる。なお、このステップＳ１とＳ２は透明インク吐出部３１および硬化部３３のＸ方向への主走査、および、Ｙ方向への副走査が繰り返される動作により実質的にはほぼ同時に実行される。そして、これらの下塗り層９４形成のための動作（ステップＳ１およびＳ２）は、図１に示す印刷制御部５における下塗り層形成制御部５１により制御される。また、この下塗り層９４は図４（Ｂ）では透明インクが基材９（画像層９３を含む）の内部に完全に浸透してその内部にのみ形成されるように描いているが、実際には基材９の表面にも透明インクのみからなる薄い層を形成する場合もある。その場合でも、基材９の表面の透明インクの固化は問題なく行われる。また、画像層９３が基材９の表面に形成される場合も同じである。

次に厚さが約３００μｍのレンチキュラーレンズのレンズ層９５を形成する。レンズ層９５は、全域に亘っておよそ均一な厚さ（約１５０μｍ）のスペーサ層９６と、スペーサ層９６上に配置されるマイクロレンズ層９７（図５参照）を備える。まず、基材９上に形成された下塗り層９４（画像層９３を含む）の上に透明インクの微小液滴が付与され、図４（Ｃ）に示すように、スペーサ層９６の本体部９６０が形成される（ステップＳ１０）。続いて硬化部３３（図２参照）により紫外線が照射されることにより、本体部９６０を硬化させる（ステップＳ１１）。なお、このステップＳ１１とＳ１２も、透明インク吐出部３１および硬化部３３のＸ方向への主走査、および、Ｙ方向への副走査が繰り返される動作により実質的にはほぼ同時に実行される。本体部９６０の表面は、透明インクの微小液滴が着弾した位置の中心が周囲よりも盛り上がるため、凹凸を有している。ここでは、スペーサ層９６を所定の厚さにするために、必要に応じて、画像層９３の各位置に複数回の透明インクの吐出および硬化が行われてもよい。すなわちステップＳ１０とＳ１１とを複数回繰り返してもよい。

続いて、ステップＳ１１における硬化部３３からの紫外線の照射が停止された後、透明インクの微小液滴が本体部９６０上におよそ全面に亘って付与される。本体部９６０上に付与された透明インクの微小液滴は周囲に広がり、図５（Ａ）に示すように、本体部９６０の表面の凹部に流入してスペーサ層９６の表層９６１となる（ステップＳ１２）。表層９６１の表面は、全面に亘って基材９の上面９１から同じ高さに位置する平滑面となる。そして、透明インクの吐出が停止され、硬化部３３から紫外線が照射されて本体部９６０上の表層９６１が硬化することにより、表面が平滑で膜厚がおよそ均一なスペーサ層９６が画像層９３上に形成される（ステップＳ１３）。なお、ステップＳ１２では、本体部９６０上に付与された透明インクに対する硬化部３３からの紫外線の照射は行われないが、透明インクの流動性が失われない程度に小さい強度（すなわち、本体部９６０が形成される際に照射される紫外線の強度よりも小さい強度）にて紫外線が照射されてもよい。

次に、透明インク吐出部３１（図２参照）において、１つのシリンドリカルレンズ９７１（図５参照）に対応する１つまたは複数の吐出口を吐出口群として、透明インク吐出部３１の（−Ｙ）側から奇数番目の吐出口群から透明インクを吐出しつつ、偶数番目の吐出口群からの透明インクの吐出を停止した状態で、ヘッドユニット３が主走査される。そして、奇数番目の吐出口群からスペーサ層９６上に付与された透明インクに硬化部３３から紫外線が照射されることにより、図５（Ｂ）に示すように、主走査方向（Ｘ方向）に伸びる複数のシリンドリカルレンズ９７１が形成される（ステップＳ１４）。複数のシリンドリカルレンズ９７１は互いに離間しつつＹ方向に配列され、隣接する２つのシリンドリカルレンズ９７１の間のＹ方向の距離（すなわち、スペーサ層９６が露出している領域のＹ方向の距離）は、シリンドリカルレンズ９７１のＹ方向の幅におよそ等しい。

ステップＳ１４では、硬化部３３から照射される紫外線の強度が、スペーサ層９６の本体部９６０が形成される際に硬化部３３から照射される紫外線の強度よりも小さいため、スペーサ層９６上に吐出された透明インクは、ある程度硬化しているが流動性も有している状態（以下、「半硬化状態」という。）となる。このため、１つのシリンドリカルレンズ９７１に対応する領域にてＸ方向に配列された透明インクの複数のドットが結合する（すなわち、隣接するドットと馴染む。）。これにより、シリンドリカルレンズ９７１の表面が、シリンドリカルレンズ９７１の長手方向であるＸ方向にて凸凹になってしまうことが防止されて平滑な曲面となる。また、半硬化状態の透明インクのドットはＹ方向にも広がるため、透明インク吐出部３１から吐出される透明インクの微小液滴のＹ方向の幅は、シリンドリカルレンズ９７１の設計幅よりも小さくされる。本実施の形態では、ステップＳ１４において硬化部３３から照射される紫外線の強度は、スペーサ層９６が形成される際に硬化部３３から照射される紫外線の強度の５％〜２０％程度（より好ましくは、５％〜１０％程度）である。

シリンドリカルレンズ９７１の表面形状が所望の形状となると、透明インク吐出部３１からの透明インクの吐出が停止された状態でヘッドユニット３が走査され、半硬化状態のシリンドリカルレンズ９７１に硬化部３３からの紫外線が照射され、シリンドリカルレンズ９７１が硬化する（ステップＳ１５）。ステップＳ１５において硬化部３３から照射される紫外線の強度は、ステップＳ１４における紫外線の強度よりも大きく、スペーサ層９６の形成時における紫外線の強度に等しい。インクジェットプリンタ１では、シリンドリカルレンズ９７１を所定の厚さにするために、必要に応じて、ステップＳ１４，Ｓ１５が複数回繰り返されてもよい。

続いて、透明インク吐出部３１において、透明インクを吐出する吐出口群の切り替えが行われる（ステップＳ１６，Ｓ１７）。すなわち、（−Ｙ）側から奇数番目の吐出口群からの透明インクの吐出が停止され、偶数番目の吐出口群から透明インクの吐出が開始される。そして、ステップＳ１４に戻り、２回目のステップＳ１４，Ｓ１５が行われることにより、図５（Ｄ）に示すように、１回目のステップＳ１４，Ｓ１５により形成された複数のシリンドリカルレンズ９７１の間にてスペーサ層９６上に複数のシリンドリカルレンズ９７１が形成され、図５（Ｃ）に示すようにマイクロレンズ層９７の形成が終了する（すなわち、レンズ層９５の形成が終了する。）（ステップＳ１４〜Ｓ１６）。２回目に形成されたシリンドリカルレンズ９７１は、隣接する１回目に形成されたシリンドリカルレンズ９７１とＹ方向において接する。以上の工程により、図５（Ｃ）に示すように、基材９上の画像層９３上に透明インクによるレンズ層９５が形成される。なお、これらのレンズ層９５形成のための動作（ステップＳ１０〜Ｓ１７）は、印刷制御部５における透明構造体形成制御部５２により制御される。レンズ層９５は、厚さが約３００μｍのレンチキュラーレンズであり、画像層９３上に所定の膜厚にて形成されるスペーサ層９６、および、スペーサ層９６上に配置されるマイクロレンズ層９７を備える。スペーサ層９６の厚さはレンズ層９５の全域に亘っておよそ均一であり、本実施の形態では約１５０μｍである。マイクロレンズ層９７は、所定の配列方向（Ｙ方向）に配列される複数のシリンドリカルレンズ９７１を有する。以上により、基材９、画像層９３およびレンズ層９５を備える印刷物９０の形成が完了する。

以上に説明したように、インクに対して浸透性のある基材９に対してインクジェットプリンタ１によってレンチキュラーレンズを形成するに際し、まず基材９全体に対して透明インク吐出部３１から透明インクを吐出して基材９の表面に下塗り層９４を形成し、その下塗り層９４に対して紫外線を照射して完全に硬化させているので、その後に基材９に対してレンチキュラーレンズ形成のために透明インクを大量に供給しても、その透明インクは基材９には浸透せず基材９の表面でレンチキュラーレンズの形成に寄与する。従って、そのような大量の透明インクが基材９に浸透して裏面ににじんだり、基材９の内部に浸透したインクが完全固化せずに異臭をはなったりする不都合は発生しない。なおこの下塗り層９４は、レンチキュラーレンズ形成時の透明インクが必要以上に基材９に浸透するのが阻止できる厚みであればよく、図４では画像層９３よりも下塗り層９４のほうが厚く描いてあるが、下塗り層９４のほうが薄くてもよい。

また、このようなインクジェットプリンタ１による印刷物９０の形成では、マイクロレンズ層９７と画像層９３との間にスペーサ層９６を設けることにより、複数のシリンドリカルレンズ９７１の表面と画像層９３との間の厚さ方向の距離を大きくし、マイクロレンズ層９７の複数のシリンドリカルレンズ９７１の焦点を画像層９３上に容易に合わせることができる。これにより、レンズ層９５を介して画像層９３の画像を鮮明に見ることができる。また、マイクロレンズ層９７を平滑なスペーサ層９６の表面上に形成することにより、画像層９３の表面形状の影響を受けることなく、所望の表面形状の複数のシリンドリカルレンズ９７１を有するレンチキュラーレンズ（すなわち、レンズ層９５）を容易に形成することができる。その結果、画像に立体感を付与したり、見る角度によって画像を異ならせるといった視覚効果を、基材９上の画像に容易に付与することができる。

インクジェットプリンタ１による印刷物９０の形成では、マイクロレンズ層９７を形成する際に硬化部３３から照射される紫外線の強度が、スペーサ層９６の本体部９６０を形成する際に硬化部３３から照射される紫外線の強度よりも小さい。これにより、シリンドリカルレンズ９７１の表面が長手方向において凸凹になることが防止され、シリンドリカルレンズ９７１の高さの長手方向における均一性が向上する。また、スペーサ層９６の表層９６１を形成する際に、スペーサ層９６の本体部９６０上に吐出された直後の透明インクに対して紫外線の照射が行われない（あるいは、本体部９６０が形成される際に照射される紫外線の強度よりも小さい強度にて紫外線が照射される）ことにより、スペーサ層９６の厚さを精度良く一定にすることができる。その結果、シリンドリカルレンズ９７１の形成を容易とすることができる。さらに、基材９上の画像に付与される視覚効果を向上することができる。

なお、レンズ層９５のスペーサ層９６の形成において、本体部９６０の形成に際して表面をおよそ平滑にすることができるのであれば、表層９６１は省略されてもよい。この場合、マイクロレンズ層９７を形成する際に硬化部３３から照射される紫外線の強度は、スペーサ層９６を形成する際に硬化部３３から照射される紫外線の強度よりも小さく設定される。

上述のように、インクジェットプリンタ１では、レンズ層９５のマイクロレンズ層９７およびスペーサ層９６を透明インクを用いて容易に形成することができる。このため、インクジェットプリンタ１は、様々な基材９に対するレンズ層９５の形成に利用されるが、特に、他の方法によりレンチキュラーレンズを形成することが比較的困難な、可撓性を有する板状またはシート状の基材９に対するレンズ層９５の形成に特に適している。また、レンズ層９５の形成に利用される透明インクが可撓性インクであるため、基材９の変形がレンズ層９５により阻害されることが抑制される。したがって、インクジェットプリンタ１は、自動車や電車等の車体のラッピングに用いられるような容易に変形する薄いシート状（すなわち、フィルム状）の基材９に対するレンズ層９５の形成に特に適している。

なお、上記第１の実施形態では、印刷対象物である基材９として、あらかじめその表面に他の印刷機等にて多視点画像が印刷されたものを用いたが、本インクジェットプリンタ１によって多視点画像の印刷をも行うことができる。この場合、図３のステップＳ１の前に、有色インク吐出部３２、硬化部３３およびヘッド移動機構４が印刷制御部５により制御され、有色インク吐出部３２が有色インクを吐出しつつ（＋Ｘ）方向に連続的に移動し、有色インク吐出部３２と共に移動する（−Ｘ）側の硬化部３３から基材９上に吐出された有色インクに紫外線が照射されて有色インクが硬化する。有色インク吐出部３２は、基材９の（＋Ｘ）側への到達後、（＋Ｙ）方向に所定距離だけ移動する。続いて、有色インク吐出部３２が（−Ｘ）方向に連続的に移動し、基材９上に吐出された有色インクは（＋Ｘ）側の硬化部３３からの紫外線により硬化する。有色インク吐出部３２は、基材９の（−Ｘ）側への到達後、（＋Ｙ）方向に所定距離だけ移動する。インクジェットプリンタ１では、有色インク吐出部３２および硬化部３３のＸ方向への主走査、および、Ｙ方向への副走査が繰り返されることにより、図４（Ａ）に示すように、基材９の上面９１上に有色インクによる画像層９３が形成される。この場合、多視点画像の印刷に用いる有色インクもその厚みを紫外線照射によって完全硬化可能な程度とする。このようにインクジェットプリンタ１で、ヘッドユニット３から有色インクを吐出して基材９に対する画像層９３の形成が行われ、ヘッドユニット３から透明インクを吐出してレンズ層９５の形成が行われるようにすれば、レンズ層９５を形成する際に、基材９上の画像層９３とヘッドユニット３の透明インク吐出部３１との位置合わせを容易かつ高精度に行うことができる。その結果、画像層９３に対するレンズ層９５の位置決めが容易かつ高精度に実現される。

またこの多視点画像の印刷は、基材９の全体に先に画像印刷を行った後に、基材９の全体にレンチキュラーレンズの形成を行ってもよいし、次のように行うこともできる。すなわち、ヘッドユニットが（＋Ｘ）方向に連続的に移動しつつ有色インク吐出部３２が有色インクを吐出して画像印刷し、続いてヘッドユニットが（−Ｘ）方向に連続的に移動しつつ透明インク吐出部３１が透明インクを吐出して下塗り層形成および下塗り層硬化を行い、その後ヘッドユニットが（＋Ｙ）方向に移動する。

ところで、インクジェットプリンタ１においてマイクロレンズ層９７が形成される際には、複数のシリンドリカルレンズ９７１の大きさ（幅や高さ）および表面形状に基づいて、透明インク吐出部３１が印刷制御部５により制御され、透明インク吐出部３１から吐出される透明インクの微小液滴の大きさが変更される。図６（Ａ）ないし図６（Ｃ）は、透明インクの微小液滴の大きさが変更された場合のシリンドリカルレンズ９７１の大きさおよび表面形状を示す断面図である。図６（Ａ）ないし図６（Ｃ）では、微小液滴９９には平行斜線は付さない（図７においても同様）。図６（Ａ）ないし図６（Ｃ）は、１つのシリンドリカルレンズ９７１に対応する吐出口群が３つの吐出口を備えるものとして描いており、図中において実線にて示す３つの微小液滴９９により、破線にて示す１つのシリンドリカルレンズ９７１が形成される。

図６（Ａ）ないし図６（Ｃ）に示す各例では、図６（Ａ）の微小液滴９９が最も小さく、図６（Ｃ）の微小液滴９９が最も大きい。このため、図６（Ａ）のシリンドリカルレンズ９７１が最も小さく（すなわち、画像層９３からの高さが低く）、また、幅方向であるＹ方向の中央における曲率も最も小さくなる。一方、図６（Ｃ）のシリンドリカルレンズ９７１が最も大きく、また、Ｙ方向の中央における曲率も最も大きくなる。このように、複数のシリンドリカルレンズ９７１の大きさおよび表面形状に基づいて透明インクの微小液滴の大きさを変更することにより、様々な特性（例えば、異なる焦点距離）を有するシリンドリカルレンズ９７１を容易に形成することができる。

図６（Ａ）ないし図６（Ｃ）に示す例では、各シリンドリカルレンズ９７１は同じ大きさの透明インクの微小液滴９９にて形成されるが、各シリンドリカルレンズ９７１は、図７に示すように、複数種類の大きさの透明インクの微小液滴により形成されてもよい。図７では、画像層９３上の各位置に吐出された互いに大きさが異なる透明インクの微小液滴９９ａ〜９９ｃを円にて描いている。実際には、これらの微小液滴９９ａ〜９９ｃは結合して、破線にて示す表面形状のシリンドリカルレンズ９７１となる。インクジェットプリンタ１では、シリンドリカルレンズ９７１を形成する際に、シリンドリカルレンズ９７１の表面となる予定の位置に近い位置に吐出される透明インクの微小液滴９９ａ，９９ｂを小さくし、シリンドリカルレンズ９７１の表面となる予定の位置から遠い位置に吐出される透明インクの微小液滴９９ｃを大きくすることにより、各シリンドリカルレンズ９７１の形成に必要な透明インクの微小液滴の個数を大幅に増加させることなく、シリンドリカルレンズ９７１を形状精度良く形成することができる。

次に、本発明の第２の実施の形態に係る印刷機としてのインクジェットプリンタについて説明する。図８は、第２の実施の形態に係るインクジェットプリンタ１ａを示す正面図である。インクジェットプリンタ１ａでは、図１に示すインクジェットプリンタ１からヘッドユニット３を副走査方向であるＹ方向に移動する副走査機構が省略され、基材９を保持する保持部２の下側（（−Ｚ）側）に、保持部２を副走査方向に移動する保持部移動機構４５が設けられる。インクジェットプリンタ１ａの他の構成は、図１および図２に示すインクジェットプリンタ１と同様であり、以下の説明では対応する構成に同符号を付す。

インクジェットプリンタ１ａによる画像層９３およびレンズ層９５（図４および図５参照）の形成では、ヘッドユニット３の１回の主走査毎に行われるヘッドユニット３の副走査に代えて、基材９が保持部２と共に所定の距離だけ副走査方向に移動される。その他の動作は、第１の実施の形態と同様である。インクジェットプリンタ１ａでは、第１の実施の形態と同様に、下塗り層９４、スペーサ層９６およびマイクロレンズ層９７を備えるレンズ層９５を、基材９上の画像層９３上に形成することにより、基材９上の画像に容易に視覚効果を付与することができる。

次に、本発明の第３の実施の形態に係る印刷機としてのインクジェットプリンタについて説明する。図９は、第３の実施の形態に係るインクジェットプリンタ１ｂを示す正面図である。インクジェットプリンタ１ｂは、ヘッドユニット３ａ、ヘッドユニット３ａの下方（（−Ｚ）側）にて基材９を（−Ｘ）方向に移動する送り機構４ａ、および、印刷制御部５を備える。

送り機構４ａは、図示省略のモータに接続された２つのベルトローラ４７、および、２つのベルトローラ４７の間に掛けられたベルト４８を有する。また、送り機構４ａの（＋Ｘ）側かつ（−Ｚ）側には、ロール状の基材９（供給ロール）を保持する供給部６１が設けられ、送り機構４ａの（−Ｘ）側かつ（−Ｚ）側にはロール状の基材９（巻取ロール）を保持する巻取部６２が設けられる。供給部６１から引き出された基材９は、保持部であるベルト４８上にて保持され、ベルト４８と共にヘッドユニット３ａの下方を通過して（−Ｘ）側へと移動し、巻取部６２にて巻き取られる。以下の説明では、単に基材９という場合は搬送途上の部位（すなわち、ベルト４８上の基材９の部位）を指すものとする。

図１０は、ヘッドユニット３ａの内部構成を示す図である。図１０では、ヘッドユニット３ａのカバー３０を破線にて描いている。ヘッドユニット３ａの最も（＋Ｘ）側には、４つの吐出機構３２ａ〜３２ｄを備える有色インク吐出部３２が配置され、有色インク吐出部３２の（−Ｘ）側には、紫外線を出射する硬化部３３ａが配置される。硬化部３３ａの（−Ｘ）側には透明インク吐出部３１ｘ（第１吐出部）と、その透明インク吐出部３１ｘの（−Ｘ）側に紫外線を出射する硬化部３３ｘ（第１硬化部）が配置される。この透明インク吐出部３１ｘと硬化部３３ｘは、後述するとおり下塗り層の形成用であり、下塗り層形成部を構成している。さらに硬化部３３ｘの（−Ｘ）側には４つの透明インク吐出部３１ａ〜３１ｄ（第２吐出部）が配置され、透明インク吐出部３１ａ〜３１ｄのそれぞれの（−Ｘ）側には、紫外線を出射する６つの硬化部３３ｂ〜３３ｇ（第２硬化部）が配置される。これら透明インク吐出部３１ａ〜３１ｄと硬化部３３ｂ〜３３ｇは、レンチキュラーレンズの形成用であり、透明構造体形成部を構成している。ここで、有色インク吐出部３２の４つの吐出機構３２ａ〜３２ｄ、透明インク吐出部３１ａ〜３１ｄ、３１ｘ並びに、硬化部３３ａ〜３３ｇ、３３ｘは、基材９の幅全体に亘って（すなわち、Ｙ方向の全長に亘って）設けられており、ヘッドユニット３ａの下方を通過する基材９の幅全体に亘って有色インクや透明インクが吐出されるとともに紫外線が照射される。

インクジェットプリンタ１ｂによる印刷物９０の形成工程は、第１の実施の形態とほぼ同様であるため、以下、図４および図５を参照しつつ当該形成工程について説明する。以下の説明では、基材９の一部に注目し、当該一部に対する処理を順に説明する。インクジェットプリンタ１ｂでは、まず、（−Ｘ）方向に移動する基材９に有色インク吐出部３２から有色インクが吐出され、当該有色インクに硬化部３３ａから紫外線が照射されることにより有色インクが完全硬化して画像層９３（図４（Ａ）参照）が形成される。続いて、下塗り層形成のために、透明インク吐出部３１ｘから基材９に対して透明インクが吐出される。画像層９３が形成されている部分は放射線硬化型（紫外線硬化型）の有色インクによって形成されているが、網点画像であって有色インクの層が隙間無く形成されているわけではないので、この画像層９３がある部分に対しても下塗り層を形成する必要があり、レンチキュラーレンズを形成する部分全体に対して透明インクが吐出される。そして、硬化部３３ｘから照射される紫外線により透明インクが硬化して下塗り層９４が完全硬化して形成される。これらの下塗り層９４形成のための動作は、印刷制御部５における下塗り層形成制御部５１により制御される。

次に、透明インク吐出部３１ａから画像層９３および下塗り層９４上に透明インクが吐出され、硬化部３３ｂから照射される紫外線により透明インクが硬化してスペーサ層９６の本体部９６０が形成される（図４（Ｃ）参照）。続いて、本体部９６０上に透明インク吐出部３１ｂから透明インクが吐出される。ヘッドユニット３では、透明インク吐出部３１ｂと硬化部３３ｃとの間のＸ方向の距離が比較的大きいため、本体部９６０上に付与された透明インクは、紫外線が照射されて硬化する前に周囲に広がり、本体部９６０の表面の凹部に流入して表層９６１となる。その後、表層９６１は、硬化部３３ｃからの紫外線の照射により硬化し、表面が平滑で膜厚がおよそ均一なスペーサ層９６（図５（Ａ）参照）が形成される。

スペーサ層９６が形成されると、透明インク吐出部３１ｃから透明インクが吐出され、硬化部３３ｄから比較的弱い強度（硬化部３３ｂ，３３ｃ，３３ｅ，３３ｇからの紫外線の強度の５％〜１０％程度）にて紫外線が照射されることにより、１本おきに配列された半硬化状態の複数のシリンドリカルレンズ９７１（図５（Ｂ）参照）が形成される。そして、半硬化状態のシリンドリカルレンズ９７１に硬化部３３ｅから通常の強度にて紫外線が照射されることにより、半硬化状態のシリンドリカルレンズ９７１が硬化する。

続いて、既に形成された複数のシリンドリカルレンズ９７１の間に透明インク吐出部３１ｄから透明インクが吐出され、硬化部３３ｆからの比較的弱い強度（硬化部３３からの紫外線の強度に等しい強度）の紫外線により半硬化状態の複数のシリンドリカルレンズ９７１（図５（Ｃ）参照）が形成される。そして、これらのシリンドリカルレンズ９７１が硬化部３３ｇからの通常の強度の紫外線により硬化し、マイクロレンズ層９７の形成が終了する（すなわち、レンズ層９５の形成が終了する）。なお、これらのレンズ層９５形成のための動作は、印刷制御部５における透明構造体形成制御部５２により制御される。

このように、インクジェットプリンタ１ｂでは、基材９の（−Ｘ）方向への１回の移動により、有色インク吐出部３２、および、透明インク吐出部３１ａ〜３１ｄ、３１ｘが基材９上の各位置を１回だけ通過して基材９に対する印刷が完了する。すなわち、ヘッドユニット３ａおよび基材９のＹ方向における移動を伴わない印刷（いわゆる、ワンパス印刷）が行われる。インクジェットプリンタ１ｂでは、第１の実施の形態と同様に、スペーサ層９６およびマイクロレンズ層９７を備えるレンズ層９５を、基材９上の画像層９３上に形成することにより、基材９上の画像に容易に視覚効果を付与することができる。

なお、上記のいずれの実施形態においても、下塗り層９４を形成するための透明インク吐出部３１とその両側の硬化部３３、３３との間隔（図２参照）、あるいは透明インク吐出部３１ｘと硬化部３３ｘとの間隔（図１０参照）をできる限り狭くして、透明インク吐出部３１、透明インク吐出部３１ｘからの透明インクの吐出から、その透明インクに対する紫外線の照射までの時間をできる限り短くするほうがよい。これはすなわち、吐出された透明インクの基材９への滲みこみができるだけ浅いうちに、早期に紫外線を照射して完全に固化させることが望ましいためである。図１０では、透明インク吐出部３１ｘと硬化部３３ｘとの間隔は他と同じ程度に描いてあるが、実際には、他の透明インク吐出部や有色インク吐出部と硬化部との間隔よりもさらに短くして、できれば隣接させることが望ましい。また、図２に示すヘッドユニット３においては、例えば図示した透明インク吐出部３１に加えて、もう一方の（Ｘ）側の硬化部３３と有色インク吐出部３２ａとの間にももうひとつの透明インク吐出部３１を設け、それぞれ硬化部３３と透明インク吐出部３１を隣接させ、ヘッドユニット３のスキャン方向に応じて、透明インク吐出後すぐに硬化部３３が紫外線を照射できるようにすることが望ましい。また、吐出された透明インクの基材９への滲みこみができるだけ浅いうちに早期に完全に固化させるためには、硬化部３３ｘは最も高出力の紫外線を出射するものを使用するのが望ましい。また硬化部３３、３３も高出力のものを使用し、特に下塗り層９４を固化する際には高出力で使用する。

このように、透明インクによってレンチキュラーレンズ形成あるいは擬似エンボス印刷を行ないたい場合に、その同じ透明インクによって下塗り層９４を形成しておけば、下塗り層に多少の隙間や小さい穴が発生したとしても、その穴を通過するインクはごく少量であり、さほど深くまで浸透することは無く硬化するため、裏面へのにじみは阻止できる。

以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

上記実施の形態はいずれも３Ｄ印刷のためのレンチキュラーレンズ形成を行うものであったが、それ以外の例えば擬似エンボス印刷のための透明構造体形成を行うこともできる。擬似エンボス印刷のためには、印刷対象物上の必要な場所に、レンチキュラーレンズに変えて、透明インクによって擬似エンボスとなる透明構造体を印刷して形成すればよい。図４、図５では基材９の全面に下塗り層９４を形成しているように描いているが、レンチキュラーレンズ形成あるいは擬似エンボス印刷を行ないたい必要部分のみに下塗り層を形成すればよい。また、透明インクおよび有色インクは、例えば、可視光（光子）の照射により硬化するインクや電子ビーム（電子）の照射により硬化するインクであってもよい。すなわち、電磁波や粒子線である放射線の照射により速やかに硬化するものであれば、様々なインクが用いられてよい。また、有色インク吐出部３２は、ブラック、シアン、マゼンタおよびイエロー以外の他の色（例えば、ライトシアン、ライトマゼンタ、ホワイト）のインクを吐出してもよい。

また上記実施の形態では、下塗り層と透明構造体の両方をインクジェット方式で形成するものであったが、必ずしもそれに限らない。例えば、下塗り層は紫外線硬化型インクを用いて有版印刷方式で必要な位置に印刷することで供給して形成してもよく、またローラ塗布方式によって基材の全面に塗布することで供給して下塗り層を形成する構成であってもよい。また、インクジェットプリンタでは、様々な種類の移動機構により、ヘッドユニットと基材９とが相対的に移動すればよい。換言すれば、ヘッドユニットおよび基材９の少なくとも一方が他方に対して相対的に移動すればよい。上述のインクジェットプリンタ１では、ヘッドユニット３をＸ方向およびＹ方向に移動するヘッド移動機構４が当該移動機構に対応する。また、インクジェットプリンタ１ａでは、ヘッドユニット３をＸ方向に移動するヘッド移動機構４、および、基材９を保持部２と共にＹ方向に移動する保持部移動機構４５が上記移動機構に対応し、インクジェットプリンタ１ｂでは、基材９をＸ方向に移動する送り機構４ａが上記移動機構に対応する。

インクジェットプリンタは、紙や布、プラスチック等により形成されたシート状または板状の可撓性を有する基材への印刷に適しているが、本発明は特に放射線硬化型インクが浸透性を有する普通紙、布等への３Ｄ印刷や擬似エンボス印刷に好適である。また、インクジェットプリンタでは、ヘッドユニットから有色インク吐出部が省略され、レンズ層９５の形成のみが行われてもよい。この場合、他の印刷装置にて基材９上に画像層９３が形成され、インクジェットプリンタにて画像層９３とヘッドユニットとの位置合わせが行われた後、レンズ層９５の形成が行われる。

１，１ａ，１ｂ インクジェットプリンタ
４ ヘッド移動機構
４ａ 送り機構
５ 印刷制御部
９ 基材
３１，３１ａ〜３１ｄ、３１ｘ 透明インク吐出部
３２ 有色インク吐出部
３３，３３ａ〜３３ｇ、３３ｘ 硬化部
４１ 主走査機構
４２ 副走査機構
４５ 保持部移動機構
５１ 下塗り層形成制御部
５２ 透明構造体形成制御部
９０ 印刷物
９９，９９ａ〜９９ｃ 微小液滴
９３ 画像層
９４ 下塗り層
９５ レンズ層
９６ スペーサ層
９７ マイクロレンズ層
９７１ シリンドリカルレンズ
Ｓ１，２、１１〜Ｓ１７ ステップ

Claims (9)

1. 放射線硬化型インクが浸透する特性を有する印刷紙に対して、
   放射線硬化型透明インクを用いて薄い下塗り層を形成する下塗り工程と、
   形成した下塗り層に放射線を照射して完全固化させる下塗り硬化工程と、
   固化した下塗り層の上に放射線硬化型透明インクを用いて所望の透明構造体を形成する透明構造体形成工程と、
   その後さらに放射線を照射して、形成した透明構造体を硬化させる透明構造体硬化工程と、
   を備えたことを特徴とする印刷方法。
2. 前記透明構造体は、レンチキュラーレンズまたは擬似エンボスであることを特徴とする請求項１記載の印刷方法。
3. 前記透明構造体硬化工程は、
   比較的弱い放射線を照射して、透明構造体を半硬化状態としてその形を整える第１硬化工程と、
   その第１硬化工程の後に、比較的強い放射線を照射して、前記透明構造体を完全硬化させる第２硬化工程と、
   を備えることを特徴とする請求項１または２記載の印刷方法。
4. 前記下塗り層は厚み１０μｍ以下とすることを特徴とする請求項１に記載の印刷方法。
5. 印刷機であって、
   放射線硬化型透明インクの微小液滴を基材に向けて吐出する吐出部と、
   前記吐出部と前記基材とを相対的に移動させる移動機構と、
   前記吐出部から前記基材に付与された前記透明インクに放射線を照射して前記透明インクを硬化させる硬化部と、
   前記吐出部、前記移動機構および前記硬化部を制御する印刷制御部と、
   を備え、
   前記印刷制御部は、
   前記基材に対して所定量の透明インクを供給し、その後その透明インクに対して放射線を照射して硬化させて前記基材上に透明構造体を形成する透明構造体形成制御部と、
   前記基材に対して、前記透明構造体形成制御部における前記所定量よりも少ない量の透明インクを供給し、その後その透明インクに対して放射線を照射して硬化させて前記基材上に透明インクの下塗り層を形成する下塗り層形成制御部と、
   を備えることを特徴とする印刷機。
6. 印刷機であって、
   放射線硬化型透明インクを基材に供給する第１供給部および該第１供給部で供給された透明インクに放射線を照射して硬化させる第１硬化部を有し、透明インクによる下塗り層を形成する下塗り層形成部と、
   放射線硬化型透明インクの微小液滴を基材に向けて吐出する第２供給部および該第２供給部で吐出された透明インクに放射線を照射して硬化させる第２硬化部を有し、透明インクによる透明構造体を形成する透明構造体形成部と、
   前記下塗り層形成部および前記透明構造体形成部を、前記基材に対して相対的に移動させる移動機構と、
   前記下塗り層形成部、前記透明構造体形成部および前記移動機構を制御する印刷制御部と、
   を備え、
   前記印刷制御部は、
   前記透明構造体形成部により基材に対して所定量の透明インクを供給し、その後その透明インクに対して放射線を照射して硬化させて前記基材上に透明構造体を形成する透明構造体形成制御部と、
   前記透明構造体形成制御部による前記所定量よりも少ない量の透明インクを、前記下塗り層形成部により前記基材に対して供給し、その後その透明インクに対して放射線を照射して硬化させて前記基材上に透明インクの下塗り層を形成する下塗り層形成制御部と、
   を備えることを特徴とする印刷機。
7. 請求項５に記載の印刷機であって、
   前記透明構造体は、スペーサ層とマイクロレンズ層から成るレンズ層を有し、
   前記マイクロレンズ層を形成する際に前記硬化部から照射される放射線の強度が、前記スペーサ層を形成する際に前記硬化部から照射される放射線の強度よりも小さいことを特徴とする印刷機。
8. 請求項６に記載の印刷機であって、
   前記透明構造体は、スペーサ層とマイクロレンズ層から成るレンズ層を有し、
   前記マイクロレンズ層を形成する際に前記第２硬化部から照射される放射線の強度が、前記スペーサ層を形成する際に前記第２硬化部から照射される放射線の強度よりも小さいことを特徴とする印刷機。
9. 請求項５または６に記載の印刷機であって、
   有色インクの微小液滴を前記基材に向けて吐出して画像層を形成するもう１つの吐出部をさらに備えることを特徴とする印刷機。

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