JP2002530229A - インクジェット印刷方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板上での液滴挙動を低下させたインクジェット印刷法を提供する。 【解決手段】 まずＵＶ硬化性下塗り層を基板上に付与し、インクと下塗りを共に硬化させる。下塗りの厚さをインクの厚さと逆にして平坦な印刷表面を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

本発明はインクジェット印刷方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】

単位面積当りに付与されるインク液滴の数を制御して印刷の光学密度を変える
インクジェット印刷技術には種々のものがある。 しばしば起こる問題の一つは、最後の印刷品質が、基板上に個々のインク液滴
が広がりその近隣と合体するかどうか及びその程度に大きく依存していることに
ある。この点に関するある一つのインク液滴の挙動は同じ近隣に付与される他の
インク液滴の数にかなりの程度依存している。またこの挙動は基板の機械的及び
化学的性質における微細な変化（特に基板表面の粗面度と表面張力）によっても
影響され、近隣の液滴のパターンが変わっていない場合でさえ、液滴の広がりや
合体の程度は一定ともまた再現性があるともいえない。

【０００３】 基板上でのインク液滴の挙動、特に液滴付与工程での挙動を制御するために、
紫外線硬化性インク等の硬化性相をもつインクが通常用いられている。インクジ
ェットプリントヘッド中に残存するが、操作中及び基板上に付与した初期にもこ
の液状のＵＶ硬化性インクはいわゆる「湿潤相」として残る。適宜の時間この印
刷された液滴はＵＶ照射にさらされてＵＶ硬化を経て「湿潤相」から「乾燥相」
への変換がなされる。

【０００４】 同様の効果はホットメルトインクでも達成しうる。この場合は「湿潤相」から
「乾燥相」への変換は温度で制御される。また２元成分インクでも達成でき、こ
の場合は硬化性成分にさらすことによって変換がなされる。この明細書において
「湿潤」及び「乾燥」は、硬化性（ｃｕｒｉｎｇ，ｆｉｘｉｎｇ又はｈａｒｄｅ
ｎｉｎｇ）相をもつインクその他の印刷用材料の粘性状態が相対的に大きいか小
さいかを示すのに用いられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】

本発明の１の目的は基板上での液滴挙動の変動を顕著に低下させた改良された
インクジェット印刷方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

本発明は、一の態様において、基板上に湿潤下塗り層を形成し、該下塗り層が
湿潤している間に該下塗り層上に湿潤インク液滴のパターンを付与し、次いで該
下塗り層と付与したインク液滴を乾燥状態に変換することを特徴とする基板上へ
のインクジェット印刷方法である。 下塗り層は、オフセットやバーコート等の種々の周知の方法を用いてつくるこ
とができるが、インクジェット印刷を通して、全体又は１部を形成することが好
ましい。

【０００７】 下塗り層は典型的には無色だが、これは本質的なことではない。たとえば白色
の下塗り層は基板上の色の変動をかくすには有用である。下塗り材が意図する印
刷基板と異なる色の場合には印刷前に印刷データをイメージ処理することが望ま
しい場合がある。 湿潤下塗り層上の湿潤インク液滴の広がりと合体が裸の基板上よりも顕著に均
一且つ再現性があることが判明した。

【０００８】 多くの利用分野において、付与したインク液滴の挙動変動の問題はある印刷密
度のときに特に大きい。たとえば印刷密度が低いところでは、付与されたインク
液滴どおしが十分な間隔をもち合体しない。高い印刷密度のところでは、インク
液滴が合体するに十分な重なりをもつ。液滴挙動の変動が問題となるのは印刷密
度が中間的なところである。 従って、本発明の好ましい態様では、下塗り層の形成工程が付与されるインク
液滴のパターンとは空間的に異なる層を形成することからなる。

【０００９】 好適には、下塗り層は基板の選択された領域上に形成され他の領域には形成さ
れず、この下塗り材を受け入れる領域はインク液滴のパターンに依存して選択さ
れる。 好ましくは、下塗り層の厚さは付与されるインク液滴のパターンとは空間的に
異なる。 たとえば１００％反応性インクでＵＶ印刷すると、通常光沢仕上げが得られる
。その表面からの反射光がそのイメージを横断する厚さの変動を明らかにする。

【００１０】 これらの場合及び他の場合において、下塗り層の厚さをある局所に付与するイ
ンク液滴の数とほぼ逆にすると印刷品質がさらに向上する。このようにして、下
塗りプラスインクの合計厚さが基板上でほぼ一定で残るようにできる。この工程
はたとえば写真その他のイメージの印刷におけるように、印刷密度の変動が比較
的逐次的である場合に特に有効である。印刷内容に高い空間頻度のあるテキスト
等の場合や印刷密度の所望の変化が逐次的ではなく急変的である場合には、この
工程の効果は薄いか又は危険を伴うこともある。

【００１１】 従って、本発明の更なる態様においては、付与されたインク液滴のパターンを
もつ下塗り層の厚さの変動は、インクのパターンで示される印刷内容物がテキス
トその他の空間頻度の高いものからなることが決められる領域では無意味となる
。 以下に本発明の実施例を図面を参照して説明する。

【００１２】 図１は本発明の１態様に従ったインクジェット印刷方法を示す。この例では、
基材は１００で示すプラスチックカードであり、ＰＶＣ又はＡＢＳでつくられて
いる。 まずＵＶ硬化性キャリアからなる薄層の形の下塗り層を、インクジェット印刷
の前に、下塗りステーション１０２にて基材に塗布する。 ２個のインクジェットプリントヘッド１０４、１０６は３６０ｄｐｉの解像度
を与えるため基材の移動方向１０８に対し角度をもっている。プリントヘッドは
単色でありそれぞれ単一色の暗インクと明インクを印刷する。インクとしてはた
とえば同じ成分を異なる割合でもつ顔料を用いうるプリントヘッドはたとえばＥ
Ｐ−Ａ−０２７７７０３又はＥＰ−Ａ−０２７８５９０に開示されている適宜の
形状のものを用いうるが、ＥＰ−Ａ−０４２２８７０に示されているマルチトー
ン印刷用にアレンジしたものが好ましい。２個のプリントヘッドが湿潤−湿潤（
ウエット・オン・ウエット）で印刷し、ＵＶランプ１０８への距離と印刷速度で
決まる遅延時間の後に、合体した層を硬化させる。硬化前の遅延時間は典型的に
は１秒以内である。典型的な硬化エネルギーは１秒以内の硬化時間で１．２５Ｊ
／ｃｍ² である。

【００１３】 この配列を用いて、プラスチックカードに単一色ウエッジを印刷することがで
きた。ここでウエッジとは印刷方向に印刷色が連続的に変化している連続ブロッ
ク体を意味する。これは印刷欠陥（ａｒｔｅｆａｃｔｓ）なしに色又は輝きのわ
ずかな違いを解像する印刷機の能力を正確にテストするものである。本発明の方
法を用いると、印刷されたウエッジが目視できるドット構造をもたずほぼ線状の
滑らかさをもつものとなる。これらの結果はオフセットリトグラフの結果に劣ら
ない品質のものである。

【００１４】 この結果をもたらすに必要な主要特性は湿潤下塗り層にある。これが近隣に関
係することなく液滴を均一に広げる。乾燥した基板上に印刷する場合には、液滴
の広がりと合体（マージ）は近隣ピクセル中のインク量に大きく依存する。下塗
り層を用いることによりこの挙動が均一化される。 それぞれ明インクと暗インクを射出する一方又は両方のプリントヘッドからの
多数の液滴が基板上に印刷されたドットを形成するのに用いられる。各プリント
ヘッドがｎのレベルを射出できる場合（即ち１ドット当りｎ−１の液滴）、理論
上はｎ² のトーンレベルとなる。たとえばｎ＝４では次のようになる。

【００１５】 インク１の液滴 0 1 2 3 0 1 2 3 0 1 ２ ３ ０ １ ２ ３ インク２の液滴 0 0 0 0 1 1 1 1 2 2 ２ ２ ３ ３ ３ ３ 得られるトーン 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

【００１６】 各プリントヘッドからの基板上への液滴の挙動を慎重に制御すると、このレベ
ル数が可能となる。これらの制御をしない場合には有効レベルのいくつかだけが
可能となる。 これらのレベルの全部で印刷すると前記したようにオフセットリトグラフに劣
らない印刷品質が得られるという意外な結果が得られる。所望の印刷品質を生ず
るだめに必要とされるレベル数は用途によって異なる。

【００１７】 ある場合にはインク量が増加するためウエッジの暗さが減少するという直感に
反した結果が観察される。これは湿潤下塗り層によってもたらされる制御された
基板環境内でさえ残存している２種のインクの液滴間の複雑な相互作用の結果で
ある。このような異常な挙動は、本発明の更なる態様において、用いたレベル（
前記）の各々の出力トーンの密度を測定し且つその値を逆関係としてピクチャー
値に適用することで補正できる。

【００１８】 上記の特徴を組合せることにより２種のインクの２０レベルで優れた印刷がで
きた。しかし本発明の更なる態様ではさらなる改良又はより単純化した印刷が可
能となる。 同じ色の明インクと暗インクの使用は本発明の本質的な特徴ではない；湿潤下
塗り層を用いることにより、単一のプリントヘッドでまたそれぞれ３、４、６又
は他の公知の色成分スキームにそれぞれ相当する多重プリントヘッドで効果が得
られる。

【００１９】 ＷＯ９Ａ５／２５０１１に開示されている種類のプリントヘッドを「分割（ｆ
ｒａｃｔｉｏｎａｌ）」液滴を生ずるようにＬ／Ｃより小さい持続時間（ｄｕｒ
ａｔｉｏｎ）をもつパルスを射出して用いることもできる。これは（ａ）（明イ
ンクを用いるかわりに）最小のドットの寸法を低下させるために用いるか又は（
ｂ）上記のトーンのカーブを直線化するために用いうる、但しピクチャーよりも
むしろ波形をかえることによって用いうる。この方法は合計のインクを減少させ
、与えられたヘッド配列から可能なレベルの合計数を増加するという利点ももつ
。等しい持続時間の作動用波形を用いて全密度の印刷を行うのに１ドット当り７
個の液滴を要すると仮定すると、第１の液滴を射出するのに用いた作動用波形の
持続時間が半分になり、且つ他が０．５と１の間に減ると７個の液滴によって付
与される合計のインク容積は少なくなり、その代りに、１０又は１２ｄｐｄ（１
個の印刷ドット当りの液滴）が完全黒に達するのに必要となる。この単純なヘッ
ドの性能は２トーンのインク法に匹敵する。

【００２０】 下塗りはローラーやワイパーその他種々の公知の方法で塗布できる。しかし、
本発明の１態様では、さらなるインクジェットプリントヘッドを用いて透明な下
塗り層が付与される。この層の「トーン」はわずかに印刷されるべき場合のイン
クフィルムを補充（ｔｏｐ ｕｐ）するようなものである。たとえば全色用に許
容される合計インクが３００％とすると、下塗りプリントヘッドは次式を満足す
る印刷をする： （３００−Ｃ−Ｍ−Ｙ−Ｋ−ｃ−ｍ−ｙ−ｋ） ここでＣ＝暗シアン、ｃ＝明シアン等

【００２１】 補充下塗りを達成する簡単な方法は（たとえば周知のイメージ処理ソフトウエ
アを用いて色ピクチャーをグレーに変換することによって）ピクチャーの「明る
さ（ｌｕｍｉｎｏｓｉｔｙ）」バージョンをつくることである。これはイメージ
中の各点に付与されるべきインク量を示す地図とみなされうる。もしこの地図が
（適切な一定の値からの引き算によって）逆転されると、所望の深さの地図が下
塗り用にもたらされる。 もしこの例を単色印刷（又は多成分色スキームの単一成分）に当てはめると、
インクｄｐｄと下塗りｄｐｄの数をｄｐｄの合計数が一定のまま残るように制御
することが有効である。

【００２２】 図２では基板２０２上に付与されたレシーバー下塗り２００の厚さが、一定の
全厚が達成されるように、インク２０４の厚さと共に変わり、それによって平坦
な上部表面が得られる。多くの応用、特にプラスチック基板を用いる応用におい
て、顕著に優れた印刷品質が得られることが判った。 ２元印刷系（インク＋透明又は白色下塗り）を、印刷ドット当りの液滴の合計
数を感応的に一定に維持するように制御して用いると大きな効果が得られる。こ
の技術は２成分が異なる光子密度をもつ他の２元系や３成分以上のより複雑な系
にも適用可能である。異なる成分を基板上に付与する順序はしばしば変わりうる
。従って平坦な上表面を透明な上塗りを用いてつくりうる。しかしこのような配
列は湿潤下塗りの前記した利点をもたらすものではない。

【００２３】 湿潤下塗り（又は共付与した透明成分）の使用は大きな利点をもたらすが、イ
ンク付与時下塗りが湿潤していなくとも、局所インク厚に合うように厚さをかえ
て下塗りを付与することによって効果を得ることができる。図４に示すように、
下流のインクジェットプリントヘッドからの必要な液滴数を受け入れる「くぼみ
（ｐｉｔｓ）」をもたらすように、下塗り層を基板に付与しうる。

【００２４】 上記の多くの技術は異なる種類の印刷材料について異なる働きをすることが判
明した。たとえば下塗りの使用は写真又はこれに類するイメージの印刷に特に有
効だが、テキスト印刷では有効性は劣る。従って、本発明の一態様では、印刷内
容の特性を調べて、テキストの領域では下塗りの付与は無力にされる。これは端
の鮮明度（ｅｄｇｅ ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ）を保護する。（テキスト等から生
ずる）高頻度ディテイルがある場合には、高頻度ディテイルのテキストその他の
領域周辺の乾燥基板の「ハロ（ｈａｌｏ）」に広がりうるので、下塗りを印刷し
ない方が利点がある。下塗りの使用が無力にされる領域の地図を求めるのに空間
フィルター技術を用いて印刷内容物を分析しうる。たとえば単純なＦＩＲ（固定
インパルス応答式）フィルターを用いて、その地図を空間的にフィルターして下
塗り領域を広げる。

【００２５】 上記した種々の例で用いた下塗りは、透明の場合、対応するインクで用いた希
釈剤の形をとりうる。 表１に、本発明に従って用いる白色下塗りでの４色インクスキームの一例を示
す。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【表２】

【００２８】 本発明を具体例によって説明したが広範な変更を本発明の範囲内で行いうる。
つまり本発明をＵＶ硬化性インクと下塗りを例に説明したが、本発明はホットメ
ルトインクや湿潤相と乾燥相をもつ他のインクにも適用可能である。適当な下塗
りは典型的にはインクと同じ形をとり、顔料その他の着色剤が除かれるか又は白
色顔料又は他の着色剤で置換されうる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｒ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ， ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，Ｋ Ｚ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ， ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，Ｓ Ｋ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims (23)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に湿潤下塗り層を形成し、該下塗り層が湿潤している
   間に該下塗り層上にが湿潤インク液滴のパターンを付与し、次いで該下塗り層と
   付与したインク液滴を乾燥状態に変換することを特徴とする基板上へのインクジ
   ェット印刷方法。
2. 【請求項２】 下塗り層が、少なくとも一部、インクジェット印刷を通して
   形成される請求項１の方法。
3. 【請求項３】 下塗り層の形成工程が付与されるインク液滴のパターンとは
   空間的に異なる層を形成することからなる請求項１又は２の方法。
4. 【請求項４】 下塗り層が基板の選択された領域にのみ形成されると共に、
   この領域がインク液滴のパターンに依存する請求項３の方法。
5. 【請求項５】 下塗り層の厚さが付与されるインク液滴のパターンと空間的
   に異なる請求項３の方法。
6. 【請求項６】 下塗り層の厚さが局所領域に付与されるインク液滴の数と逆
   比例的にかわる請求項１〜５のいずれか１項の方法。
7. 【請求項７】 下塗りプラスインクの合計厚さが基板の少なくともある領域
   で感応的に一定であるようにアレンジされている請求項６の方法。
8. 【請求項８】 付与されたインク液滴のパターンをもつ下塗り層の厚さの変
   化が、インクのパターンで示される印刷内容がテキスト又は他の高い空間頻度物
   からなる領域でなくなっている請求項６又は７の方法。
9. 【請求項９】 下塗り層がＵＶ硬化性である請求項１〜８のいずれか１項の
   方法。
10. 【請求項１０】 インクが希釈剤を含有し且つ下塗り層がそれと同じ希釈剤
    で本質的につくられている請求項１〜９のいずれか１項の方法。
11. 【請求項１１】 基板通路；基板上にＵＶ硬化性下塗り層を形成するための
    下塗りステーション；下塗り層上にインク液滴を湿潤性が残っている間に付与す
    るために基板通路の下塗りステーションの下流に位置する少なくとも１のインク
    ジェットプリントヘッド；及び基板通路の各プリントヘッドの下流に位置するＵ
    Ｖ硬化用ステーションからなることを特徴とするインクジェット印刷装置。
12. 【請求項１２】 基板上に下塗り層をインクジェット印刷してその層の厚さ
    を付与されるインクの厚さに従って基板を横切って変化させ、そして下塗り層上
    にインクをインクジェット印刷することを特徴とする基板上へのインクジェット
    印刷方法。
13. 【請求項１３】 付与すべきインクの厚さの指標となる輝度地図をもたらす
    ために印刷データファイルを信号処理する工程及び下塗り層の所望の厚さを求め
    るため該輝度地図を用いる工程をさらにもつ請求項１２の方法。
14. 【請求項１４】 下塗り層がインク液滴が付与されるとき湿潤性を維持して
    いる請求項１２の方法。
15. 【請求項１５】 下塗り層が基板の選択された領域上だけに形成されると共
    に下塗りを受け入れる領域の選択がインク液滴のパターンに依存している請求項
    １２の方法。
16. 【請求項１６】 下塗り層の厚さが局所領域に付与されるインク液滴の数と
    逆比例的にかわる請求項１２〜１５のいずれか１項の方法。
17. 【請求項１７】 下塗りプラスインクの合計厚さが基板の少なくともある領
    域で感応的に一定であるようにアレンジされている請求項１６の方法。
18. 【請求項１８】 付与されたインク液滴のパターンをもつ下塗り層の厚さの
    変化が、インクのパターンで示される印刷内容がテキスト又は他の高い空間頻度
    物からなる領域でなくなっている請求項１６又は１７の方法。
19. 【請求項１９】 下塗り層の厚さの変化がインクの液滴を受け入れるための
    くぼみを定める働きをしている請求項１２〜１８のいずれか１項の方法。
20. 【請求項２０】 異なる光学密度をもつ少なくとも２の印刷成分を用いるイ
    ンクジェット印刷方法において、それぞれの印刷成分の液滴の数が異なるそれぞ
    れの基本印刷領域で液滴付与する工程をもち、それぞれの印刷成分からのインク
    液滴の相対数が所望の印刷密度をもたらすように制御され且つ各基本領域で付与
    される液滴の合計数が実質的に一定であることを特徴とするインクジェット印刷
    方法。
21. 【請求項２１】 １の印刷成分が透明である請求項２０の方法。
22. 【請求項２２】 １の印刷成分が白色下塗りを定める請求項２０の方法。
23. 【請求項２３】 １の印刷成分が透明な上表面を定める請求項２０の方法。