(57)【要約】【課題】有色の被印字物に対して染料インクをインクジェット法で印字して、染料インク自体の発色を得ることができる印字方法を提供する。【解決手段】白色粒子インクＢに含まれる白色粒子と凝集反応する第１の凝集剤Ａ１を被印字物Ｐに供給し、第1の凝集剤Ａ１が付与された被印字物Ｐ上に白色粒子インクＢをインクジェット法により供給して、白色粒子の凝集に起因して印字領域の光反射率を上昇させ、第1の凝集剤Ａ１と同じ電荷に荷電され且つ染料インクに含まれる染料と凝集反応する第2の凝集剤Ａ２を、凝集された白色粒子に供給し、染料インクＣをインクジェット法により凝集された白色粒子に供給する。【選択図】図１
2014083789.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有色の被印字物に対して、光散乱能を有する白色粒子を含む白色粒子インクをインクジェット法により印字を行う印字方法であって、
前記白色粒子インクに含まれる白色粒子と凝集反応する第１の凝集剤を被印字物に供給する工程と、
前記第1の凝集剤が付与された被印字物上に白色粒子インクをインクジェット法により供給して、前記白色粒子の凝集に起因して印字領域の光反射率を上昇させる工程と、
前記第１の凝集剤と同じ電荷に荷電され且つ染料インクに含まれる染料と凝集反応する第２の凝集剤を、凝集された白色粒子に供給する工程と、
前記染料インクをインクジェット法により前記凝集された白色粒子に供給する工程とを含むことを特徴とする印字方法。
【請求項２】
前記染料による発色は、前記第２の凝集剤との凝集反応により、前記染料インクに含まれる染料が、凝集された白色粒子の上部および内部に固定されることにより向上する請求項１に記載の印字方法。
【請求項３】
前記染料インクは、被印字物上に供給された白色粒子インクが乾燥しないうちに、被印字物に供給する請求項１または２に記載の印字方法。
【請求項４】
前記第１の凝集剤と前記第２の凝集剤は、同じ種類の凝集剤である請求項１〜３のいずれか一項に記載の印字方法。
【請求項５】
前記白色粒子は、被印字物の光反射率に対して前記染料の光反射率が１０％以上強くなるように凝集される請求項１〜４のいずれか一項に記載の印字方法。
【請求項６】
被印字物は、段ボール用紙から構成される請求項１〜５のいずれか一項に記載の印字方法。
【請求項７】
前記白色粒子インクに含まれる白色粒子は、約１μｍ以下の粒子径を有する請求項１〜６のいずれか一項に記載の印字方法。
【請求項８】
前記第１の凝集剤および前記第２の凝集剤は、前記白色粒子インクを等電点とする前記第１の凝集剤の量および前記染料インクを等電点とする前記第２の凝集剤の量に対して、２倍〜１０倍程度の供給量で供給される請求項１〜７のいずれか一項に記載の印字方法。
【請求項９】
有色の被印字物に対して、光散乱能を有する白色粒子を含む白色粒子インクをインクジェット法により印字を行う印字方法であって、
前記白色粒子インクをインクジェット法により被印字物に供給する工程と、
前記染料インクをインクジェット法により前記白色粒子インクの上方から供給する工程と、
前記白色粒子インクに含まれる白色粒子と凝集反応すると共に前記染料インクに含まれる染料と凝集反応する凝集剤を供給して、前記白色粒子の凝集に起因して印字領域の光反射率を上昇させると共に前記染料による発色を向上させる工程とを含むことを特徴とする印字方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、印字方法に係り、特に、有色の被印字物にインクジェット方式で印字する印字方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット方式は、簡便な機構で高速に印字できることから広く普及し、紙だけでなく、布、織物、平滑樹脂表面などの様々な形体の被印字物に対する印字が試みられている。近年では、十分脱色されていない有色のままの被印字物への印字、あるいは着色などにより有色とされた被印字物への印字も試みられており、所望の発色を得ることが困難となっている。
【０００３】
例えば、段ボール用紙などの有色の被印字物にインクを印字した場合、被印字物の色に阻害されて、その表面に印字されたインク自体の発色を得ることが困難となる。特に、明るい色や彩度の高い色のインクほど、被印字物の色に阻害され易くなる。
そこで、有色の被印字物に印字する際には、光散乱能をする顔料インクが広く利用されている。被印字物の表面に印字された顔料インクが、所定の光を散乱させると共に被印字物の色を隠蔽することにより、被印字物の色に阻害されることなくインク自体の発色を得ることができる。例えば、有機顔料インクあるいは無機顔料インクは、顔料に固有な波長の光を吸収すると同時に、それ以外の波長の光については粒子の持つ光散乱能により反射され、被印字物に固有な光の吸収を隠蔽することが可能である。また、樹脂粒子や無機顔料などの高い光散乱能を有する白色粒子インクを被印字物に印字することにより、白色粒子が被印字物の色を隠蔽すると共にその表面を白色に染色することができる。さらに、光散乱能を有する白色粒子を光散乱能を有しないインクと併用することで、隠蔽力を有する顔料インクと同様の働きをさせることも出来る。
しかしながら、被印字物の表面に印字された顔料インクの光散乱能を上げて被印字物の色を隠蔽するためには、インクに含まれる顔料の粒子サイズをある程度大きくする必要がある。このため、インクジェット方式で顔料インクを使用すると、印字ヘッドのノズルが詰まる原因となり、印字ヘッドのメンテナンスに大きな手間を要していた。
【０００４】
そこで、印字ヘッドのノズルの詰まり抑制する技術として、例えば特許文献１に開示されているように、有色の被印字物に対して、白色粒子インクと、この白色粒子インクを凝集させる凝集剤とを供給する印字方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−４５２９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の印字方法では、粒子径が小さな白色粒子を含む白色粒子インクをインクジェット法で被印字物に供給することにより、白色粒子が印字ヘッドのノズルに詰まることを抑制している。さらに、被印字物に供給された白色粒子インクが凝集剤により凝集されて白色粒子の凝集体を形成することで粒子径を大きくし、被印字物の色を隠蔽してその表面を白色に印字することができる。
しかしながら、顔料インクを使用する場合、インクが乾燥したときに顔料を被印字物に固定させるためのバインダーとなる樹脂成分をインクに添加する必要がある。この結果、印字ヘッド上の望ましくない部位においてインクが乾燥して樹脂が析出するため、析出した樹脂を除去する等、印字ヘッドのメンテナンスには一定の手間を必要とした。さらに、顔料インクは、色材の価格が高いといった問題もあった。一方、印字ヘッドのノズルが詰まりにくく且つ色材の価格も安いインクとして、水溶性染料を水系溶媒に溶解させた染料インクが知られている。しかしながら、染料インクは光散乱能がほとんどないため、被印字物Ｐの色に阻害されて染料インク自体の発色を得ることが困難であった。
【０００７】
この発明は、このような従来の問題点を解消するためになされたもので、有色の被印字物に対して染料インクをインクジェット法で印字して、染料インク自体の発色を得ることができる印字方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係る印字方法は、有色の被印字物に対して、光散乱能を有する白色粒子を含む白色粒子インクをインクジェット法により印字を行う印字方法であって、白色粒子インクに含まれる白色粒子と凝集反応する第１の凝集剤を被印字物に供給する工程と、第1の凝集剤が付与された被印字物上に白色粒子インクをインクジェット法により供給して、白色粒子の凝集に起因して印字領域の光反射率を上昇させる工程と、第１の凝集剤と同じ電荷に荷電され且つ染料インクに含まれる染料と凝集反応する第２の凝集剤を、凝集された白色粒子に供給する工程と、染料インクをインクジェット法により凝集された白色粒子に供給する工程とを含むものである。尚、本発明における有色とは、無色及び白色以外の色のことを有色という。
【０００９】
また、染料による発色は、第２の凝集剤との凝集反応により、染料インクに含まれる染料が、凝集された白色粒子の上部および内部に固定されることにより向上することが好ましい。
【００１０】
ここで、粒径１μ程度以下の微細な白色粒子は、光を散乱する機能が弱く、特に長波長の光に対する散乱能が弱い。そのため、被印字物に白色粒子を印字しても十分な白さを発現しない、あるいは長波長の光に対する散乱能力が弱いため青っぽい色を示すことが多い。そこで、白色粒子が被印字物に着弾後に凝集剤により凝集させることで複数の白色粒子を光散乱に寄与させることにより、その散乱強度を上昇させ、青みがかった色に印字されるのを改善することが出来る。具体的には、被印字物上に白色粒子を供給した際の白色粒子の光反射率と、凝集後の白色粒子の光反射率とを測定し比較することにより、凝集に起因した印字領域の光反射率の上昇を検出することができる。なお、白色粒子インクを単独で印字する場合に比べて、前述のような変化が起こる凝集剤及び凝集条件を選定することが望ましい。
例えば、黄色に着色された被印字物自体の光反射率が６００ｎｍの波長域において４０％であったときに、この被印字物に対して、粒径０．５μｍ程度の樹脂粒子を含む白色粒子インクのみを印字した場合には反射率が４５％程度と改善の幅が小さいのに対し、予め供給された凝集剤と白色粒子インクを凝集反応することで５０％以上の反射率を得ることが出来る。
【００１１】
また、白色粒子インクを凝集剤と凝集反応させて白色粒子層を形成した後で染料インクを印字したときに、染料インクが白色粒子層の深部にまで浸透すると、染料インクより上層にある白色粒子の光散乱機能により、染料インクの発色を十分な濃度で得られないことがある。そこで、白色粒子層において染料インクを凝集剤と凝集反応させ、染料インクが白色粒子層の深部に浸透するのを抑制することで、十分な濃度で染料インクを発色させることが可能となる。
例えば、前述の例で、黄色に着色された被印字物自体の反射率が４５０ｎｍの波長域において１５％程度であったときに、この被印字物に白色粒子インクと凝集剤を供給して白色粒子層を形成することで４５０ｎｍの波長域において５０％以上の反射率を得ることが出来る。さらに、この白色粒子層の上にイェローインクを印字した場合、イェローインクを凝集剤と凝集反応させなければ、イェローインクは白色粒子層内に深く浸透し、４５０ｎｍの波長域における反射率が３５％程度と大きな値となってしまう。これに対して、同様の条件で第２の凝集剤を供給してからイェローインクを印字すると、４５０ｎｍの波長域における反射率が１０％以下となり、イェローインクについて十分な濃度の発色が実現出来る。
このように、被印字物に印字される染料インクのピークの吸収波長域において、反射率が１０％以下となるような発色を実現出来るように第２の凝集剤を供給して、染料インクが白色粒子層内に深く浸透することを抑制するのが望ましい。
【００１２】
ここで、染料インクは、被印字物上に供給された白色粒子インクが乾燥しないうちに、被印字物に供給することが好ましい。
また、第１の凝集剤と第２の凝集剤は、同じ種類の凝集剤であることが好ましい。
また、白色粒子は、被印字物の光反射率に対して染料の光反射率が１０％以上強くなるように凝集されるのが好ましい。
【００１３】
また、被印字物を印字する際の目標再現色を入力する入力部と、入力部から入力された目標再現色に基づいて、白色粒子インクの供給量と染料インクの供給量を演算する供給量演算部と、供給量演算部で演算された白色インクの供給量と染料インクの供給量に基づいて、白色インク供給装置と染料インク供給装置を制御する制御部をさらに有することができる。
また、白色粒子インクの発色、染料インクの発色、およびこれらのインクの凝集特性を予めデータベースに保管しておき、供給量演算部は、被印字物の光反射率と、印字発色させたい目標色のデータをデータベースから入力することにより、印字すべき白色粒子インクと染料インクのそれぞれの量を計算することが望ましい。
また、白色粒子インクと染料インクの印字量をなるべく少なくするために、供給量演算部の機能により被印字物の光反射率と目標色に応じて、白色粒子インクの印字を必要な領域、すなわち染料インクの発色が被印字物の色に阻害される領域のみに行ない、白色粒子インクの印字が不要な領域には白色粒子インクの印字を行わないようにすることが望ましい。
さらに、第２の凝集剤との凝集反応により発色が向上された染料の発色を計測する計測装置と、計測装置により計測された染料の光吸収特性と白色粒子の光散乱特性に基づいて、染料インク、白色粒子インク、第１の凝集剤および第２の凝集剤について、それぞれの供給量の補正量を演算して補正を行う補正量演算部とをさらに有することができる。
【００１４】
また、被印字物は、段ボール用紙から構成することができる。
また、白色粒子インクに含まれる白色粒子は、約１μｍ以下の粒子径を有する白色粒子を含むのが好ましい。
また、第１の凝集剤および第２の凝集剤は、白色粒子インクを等電点とする第１の凝集剤の量および染料インクを等電点とする第２の凝集剤の量に対して、２倍〜１０倍程度の供給量で供給されるのが好ましい。
【００１５】
この発明に係る印字方法は、有色の被印字物に対して、光散乱能を有する白色粒子を含む白色粒子インクをインクジェット法により印字を行う印字方法であって、白色粒子インクをインクジェット法により被印字物に供給する工程と、染料インクをインクジェット法により白色粒子インクの上方から供給する工程と、白色粒子インクに含まれる白色粒子と凝集反応すると共に染料インクに含まれる染料と凝集反応する凝集剤を供給して、白色粒子の凝集に起因して印字領域の光反射率を上昇させると共に染料による発色を向上させる工程とを含むものである。
【発明の効果】
【００１６】
この発明によれば、染料インクをインクジェット法により凝集された白色粒子に供給して第２の凝集剤との凝集反応を行うので、有色の被印字物に対してインクジェット法で印字された染料インク自体の発色を得ることが可能となる。
さらに、白色インクを必要な領域のみに供給することでインクのコストを抑えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明の実施の形態１に係る印字装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１における印字装置により被印字物を印字する様子を段階的に示す図である。
【図３】染料インクが白色粒子層の下部まで移動した様子を示す図である。
【図４】実施の形態１の変形例に係る印字装置の構成を示すブロック図である。
【図５】印字された被印字物の光反射率を測定したグラフである。
【図６】実施の形態２に係る印字装置の構成を示すブロック図である。
【図７】補正量演算部において印字条件を補正する一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面に示す好適な実施の形態に基づいて、この発明を詳細に説明する。
実施の形態１
図１に、この発明の実施の形態１に係る印字装置の構成を示す。この印字装置は、有色の被印字物Ｐに対してその色を白色粒子層で隠蔽すると共に白色粒子層を染料インクで着色するもので、白色粒子インクを凝集させるための第１の凝集剤Ａ１を供給する第１の凝集剤供給装置１と、被印字物Ｐに白色粒子インクＢをインクジェット法により供給する白色インク供給装置２と、染料インクを凝集させるための第２の凝集剤Ａ２を供給する第２の凝集剤供給装置３と、染料インクＣをインクジェット法により供給するインク供給装置４とを有する。
ここで、被印字物Ｐとしては、白色以外の色で着色されるなどした有色のものが用いられる。例えば、段ボール用紙などを用いることができる。
【００１９】
第１の凝集剤供給装置１は、被印字物Ｐの表面上に第１の凝集剤Ａ１を供給する。この第１の凝集剤Ａ１は、白色インク供給装置２から供給される白色粒子インクＢを凝集させて白色粒子層を形成し、この白色粒子層が被印字物Ｐ自体の光の反射率に対して白色度を向上させるような濃度、例えば光の反射率を可視光の波長域において約５０％以上に保つような濃度に調整されている。
【００２０】
白色インク供給装置２は、被印字物Ｐの移動方向に対して、第１の凝集剤供給装置１の下流側に配置され、第１の凝集剤Ａ１が供給された被印字物Ｐにインクジェット法により白色粒子インクＢの打滴を行う。
白色粒子インクＢは、水を主成分とするインク分散媒に、光散乱能を有する白色粒子を分散させたものである。ここで、白色粒子は、印字ヘッドのノズルの詰まりを抑制するために、直径が約１μｍ以下の粒子径を有するもの、好ましくは直径が約０．５μｍ以下の粒子径を有するものが利用される。尚、ここでいう粒子径は、一次平均粒子径のことを指す。粒子径は、光子相関法、およびレーザ回折法等の公知の粒径測定方法により測定することが出来る。また、白色粒子インクＢに分散している白色粒子は、凝集剤Ａ１と凝集反応することにより、白色粒子が凝集されて光散乱能が上昇した白色粒子層を形成し、被印字物Ｐ自体の光反射率に対して白色度を向上させることができる。なお、白色粒子層の白色度は、白色粒子インクＢの供給量により制御することができ、被印字物Ｐの色を隠蔽して光反射率を５０％以上に保つことが出来る。
【００２１】
白色粒子としては、酸化チタンおよび酸化亜鉛などの無機化合物粒子、または、アクリル、ポリスチレン、塩化ビニルおよびポリエチレンなどの高分子粒子等を用いることができる。無機化合物を白色粒子として使用する場合には、粒子の沈降を防止するために、白色粒子の表面を高分子で処理することも出来る。白色粒子として高分子粒子を用いる際には、その内部に空気を含有する中空粒子とするなど、空気との界面が増加するように構成することができ、これにより白色粒子の光散乱能を高めることがきる。さらに、白色粒子の比重を低下させて白色粒子がインク分散媒中に沈降するのを抑制し、印字ヘッドのノズルの詰まりを軽減することができる。
【００２２】
第２の凝集剤供給装置３は、被印字物Ｐの移動方向に対して、白色インク供給装置２の下流側に配置され、白色粒子インクＢが供給された被印字物Ｐに第２の凝集剤Ａ２を供給する。この第２の凝集剤Ａ２は、染料インク供給装置４から供給される染料インクＣを凝集させて染料を白色粒子層に留め、染料が十分な発色を実現するような濃度に調整されている。
染料インク供給装置４は、被印字物Ｐの移動方向に対して、第２の凝集剤供給装置３の下流側に配置され、第２の凝集剤Ａ２が供給された被印字物Ｐに染料インクＣを供給する。染料インクＣとしては、例えば、水溶性染料を水に溶解したものを使用することができる。染料インクＣは、被印字物Ｐの表面上に固定された白色粒子層の上から供給されると、第２の凝集剤Ａ２と凝集反応することにより、染料インクＣに含まれる染料が凝集、析出、または不溶化するなどして白色粒子層に固定され、染料色を発色する。
【００２３】
加熱乾燥装置５は、被印字物Ｐの移動方向に対して、染料インク供給装置４の下流側に配置され、染料インクＣが供給された被印字物Ｐの加熱乾燥を行う。
【００２４】
次に、第１の凝集剤Ａ１と白色粒子インクＢとの凝集反応、および、第２の凝集剤Ａ２と染料インクＣとの凝集反応について説明する。
白色粒子インクＢとしては、アニオン性に荷電された白色粒子分散物が使用できる。例えば、アニオン性の界面活性剤あるいは荷電調節剤で荷電された白色粒子分散物を使用することができる。また、染料インクＣについても、アニオン性に荷電された染料水溶液を使用することができる。具体的には、スルホン酸（−ＳＯ３Ｈ）やカルボン酸（−ＣＯＯＨ）等の官能基を含む、酸性染料が使用出来る。
なお、白色粒子インクＢと染料インクＣの粘度調整および粒子分散の安定のため、水性ポリマーを添加することもできる。また、インクジェットヘッドの乾燥を防ぐ目的で、エチレングリコール、グリセリン等の水可溶性高沸点溶剤を添加することもできる。白色粒子インクＢについては、白色粒子の被印字物上への定着のため、アクリル系、ポリエステル系あるいはウレタン系等の水性ポリマー分散液を添加することも可能である。
【００２５】
アニオン界面活性剤等によりアニオン極性に荷電されて分散している白色粒子を含む白色粒子インクＢを、カチオン高分子からなる第１の凝集剤Ａ１を用いて凝集反応する場合、白色粒子インクＢの中のアニオン成分と、第１の凝集剤Ａ１に含まれるカチオンポリマーのカチオン基とが反応し、白色粒子インクＢの等電点を超えることで凝集が起こる。同様に、アニオン性官能基を有する染料水溶液からなる染料インクＣを、カチオン高分子からなる第２の凝集剤Ａ２を用いて凝集反応する場合、染料インクＣの染料成分と、第２の凝集剤Ａ２に含まれるカチオンポリマーのカチオン基とが反応し、染料インクＣの等電点を超えることで染料成分の凝集が起こる。ここで、染料成分の凝集には、染料成分の析出および不溶化なども含まれる。
【００２６】
このように、白色粒子インクＢと染料インクＣは同じ電荷に荷電されると共に、これらのインクとは逆の電荷に第１の凝集剤Ａ１と第２の凝集剤Ａ２は荷電され、それぞれの凝集反応が行われる。この時、第１の凝集剤Ａ１と第２の凝集剤Ａ２は、同じ種類の凝集剤を用いることにより、第１の凝集剤供給装置１および第２の凝集剤供給装置３の供給機構を共通化できるなど、その制御を簡単化することができる。
【００２７】
ここで、凝集が開始される白色粒子インクＢと染料インクＣの等電点は、それぞれの被凝集剤に対して凝集剤を加えていき、分散している色材等の凝集を観察することで測定することができる。このため、測定された等電点を指標として、被凝集剤に対する凝集剤の量を決定することができる。
なお、実際に第１の凝集剤供給装置１から第１の凝集剤Ａ１を供給する際には、凝集剤の失活などを考慮して、白色粒子インクＢを等電点とする第１の凝集剤Ａ１の量に対して、２倍〜１０倍程度の供給量で第１の凝集剤を供給するのが好ましい。同様に、第２の凝集剤供給装置３から第２の凝集剤Ａ２を供給する際にも、染料インクＣを等電点とする第２の凝集剤Ａ２の量に対して、２倍〜１０倍程度の供給量で第２の凝集剤Ａ２を供給するのが好ましい。
【００２８】
また、第１の凝集剤Ａ１および第２の凝集剤Ａ２は、凝集に寄与する官能基の種類を選択、または凝集剤の働くｐＨをコントロールすることで凝集能を調整することもできる。例えば、カチオンポリマーの重合度を上げることで水中での移動速度を下げ、これによりカチオン基の密度が同じであっても凝集速度を遅くすることができる。
アニオン性界面活性剤としては、水中で解離した時に陰イオンとなる基を含むものが使用され、例えば、カルボン酸、スルホン酸、あるいはリン酸構造を持つものが使用される。具体的には、カルボン酸系の荷電調節剤として脂肪酸塩やコール酸塩が、スルホン酸系の荷電調節剤として直鎖アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム、モノアルキル硫酸塩、またはアルキルポリオキシエチレン硫酸塩が、リン酸構造を持つ荷電調節剤としてモノアルキルリン酸塩などが利用できる。
凝集剤として用いられるカチオンポリマーには、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などが利用できる。また、カチオン系の凝集剤としては、カチオンポリマー以外に、ポリ硫酸第二鉄、塩化第二鉄、ポリシリカ鉄、ポリ塩化アルミニウム等の無機系の凝集剤を使用することも出来る。あるいはカチオンポリマーと組み合わせて使用することも可能である。
【００２９】
次に、印字装置により行われる印字方法について説明する。
まず、図１に示されるように、有色の被印字物Ｐが一定方向に移動される。ここで、被印字物Ｐは、有色の段ボール用紙から構成されるものとする。
被印字物Ｐが移動されて第１の凝集剤供給装置１に到達すると、第１の凝集剤供給装置１は被印字物Ｐの表面上に第１の凝集剤Ａ１を供給する。ここで、第１の凝集剤Ａ１は、カチオン性に荷電された凝集剤を使用するものとする。
【００３０】
続いて、第１の凝集剤Ａ１が供給された被印字物Ｐが第１の凝集剤供給装置１から白色インク供給装置２に到達すると、図２（Ａ）に示すように、白色インク供給装置２がインクジェット法により被印字物Ｐに白色粒子インクＢを打滴する。この時、白色粒子インクＢに含まれる白色粒子は、白色インク供給装置２の印字ヘッドに形成されたノズル孔に対して充分に小さな粒子径、例えば約１μｍ以下の粒子径となるように形成されており、白色粒子がノズル孔に詰まるのを抑制することができる。
【００３１】
被印字物Ｐに供給された白色粒子インクＢは、被印字物Ｐの表面上に存在する第１の凝集剤Ａ１と凝集反応することにより、図２（Ｂ）に示すように、白色粒子が密に凝集した白色粒子層Ｄが形成され、被印字物Ｐ自体の発色に対して白色度を向上させる。白色粒子インクＢは、例えば、アニオン界面活性剤で荷電された白色粒子、分散安定のための水性ポリマー、および高沸点溶剤としてグリセリン等を含むものが使用される。
ここで、白色粒子の粒子径よりも長い波長を有する光は散乱されにくく、図２（Ａ）に示すように、被印字物Ｐの表面上に白色粒子が分散した状態では白色粒子間の隙間が大きいため、有色の被印字物Ｐに対してその色を隠蔽することは困難となる。そこで、図２（Ｂ）に示すように、凝集反応により白色粒子を密に凝集させた白色粒子層Ｄを形成して被印字物Ｐの色を隠蔽することにより白色度を向上させることができる。なお、白色粒子層Ｄの白色度は、白色粒子インクＢの供給量により調整される。このようにして形成された白色粒子層Ｄは、カチオンポリマーとの凝集反応により被印字物Ｐの表面上に固定される。あるいは、染料インクＣに別途添加された、樹脂成分により固定される。
【００３２】
なお、白色粒子インクＢと第１の凝集剤Ａ１の凝集反応は、被印字物Ｐに供給された第１の凝集剤Ａ１が乾燥する前に完了させることが好ましい。例えば、第１の凝集剤Ａ１が乾燥する前に白色粒子インクＢを印字して凝集反応を速やかに行う、あるいは、第１の凝集剤Ａ１が乾燥するのを抑制するために高沸点溶剤を多く入れて調整を行うことで対応することができる。
【００３３】
このようにして、白色粒子層Ｄが固定された被印字物Ｐが白色インク供給装置２から第２の凝集剤供給装置３に到達すると、第２の凝集剤供給装置３が被印字物Ｐに第２の凝集剤Ａ２を供給する。この第２の凝集剤Ａ２は、第１の凝集剤供給装置１から被印字物Ｐに供給された第１の凝集剤Ａ１と同じくカチオン性に荷電された凝集剤が使用される。
なお、第１の凝集剤Ａ１と第２の凝集剤Ａ２は、同じ電荷に荷電された凝集剤を用いるだけではなく、同じ種類の凝集剤とすることにより、第１の凝集剤供給装置１および第２の凝集剤供給装置３の供給機構を共通化できるなど、その制御をより簡単化することができる。
このように、第２の凝集剤Ａ２を新たに供給することにより、第１の凝集剤Ａ１と白色粒子インクＢとの凝集反応により低下した未反応の凝集剤を、白色粒子層Ｄの上部に補充することができる。
【００３４】
続いて、第２の凝集剤Ａ２が供給された被印字物Ｐが第２の凝集剤供給装置３から染料インク供給装置４に到達すると、図２（Ｃ）に示すように、染料インク供給装置４が、インクジェット法により、被印字物Ｐの表面上に形成された白色粒子層Ｄの上方から染料インクＣを供給する。
白色粒子層Ｄに着弾した染料インクＣは、白色粒子層Ｄに新たに補充された第２の凝集剤Ａ２と速やかに凝集反応することにより、白色粒子層Ｄの深層部あるいは白色粒子層Ｄの下側に位置する被印字物Ｐに達することなく、白色粒子層Ｄの内部に固定される。このように、白色粒子層Ｄに染料インクＣを固定することにより、染料インクＣが光散乱能を有する白色粒子層Ｄの下部まで移動してその発色が白色粒子層Ｄに隠蔽されることを抑制し、染料インクＣ自体の発色を得ることができる。
【００３５】
すなわち、図３に示すように、染料インクＣが白色粒子層Ｄの下部あるいは被印字物Ｐ内まで移動してしまうと、白色粒子層Ｄの光散乱能により、染料インクＣの発色が妨げられてしまいインク自体の発色を得ることができない。例えば、染料インクＣを供給する直前に第２の凝集剤Ａ２が供給されていないと、第１の凝集剤Ａ１と白色粒子インクＢとの凝集反応により未反応の凝集剤量が低下しているため、白色粒子層Ｄに着弾した染料インクＣは速やかに凝集反応することができず、白色粒子層Ｄの下部まで移動してしまう。
【００３６】
本実施の形態では、染料インクＣを供給する直前に第２の凝集剤Ａ２を新たに供給することにより、被印字物Ｐの色を隠蔽する白色粒子層Ｄの内部に染料インクＣを固定することができる。
このように、被印字物Ｐの表面上に白色粒子層Ｄを形成することにより被印字物Ｐの色を隠蔽し、さらに白色粒子層Ｄの内部に染料インクＣを固定することにより白色粒子層Ｄの光散乱能に妨げられることなく染料インクＣ自体の発色を得ることができる。すなわち、被印字物Ｐの色を隠蔽するための白色粒子層Ｄの光散乱能と、染料インクＣの光吸収能とを両立させることができ、これにより、被印字物Ｐの光反射率に対して染料インクＣの光反射率を１０％以上強くすることができる。特に、明るい色（ブルー、ピンク、黄色など）や彩度の高い色（青色、赤色、オレンジ色など）といった、被印字物Ｐの色に阻害され易い色の再現を、光散乱能を有しない染料インクＣで実現することが出来る。
【００３７】
なお、白色粒子層Ｄの上方から供給される染料インクＣは、白色粒子層Ｄが乾燥しないうちに供給されるのが好ましい。白色粒子層Ｄが乾燥しないうちに染料インクＣを供給することにより、染料インクＣと第２の凝集剤Ａ２の凝集反応が完了するまでの間、染料インクＣを白色粒子層Ｄの上部に留めることができ、多くの染料インクＣを白色粒子層Ｄの上部に固定することができる。
このようにして、白色粒子層Ｄに染料インクＣが固定された被印字物は、加熱乾燥装置５により加熱乾燥されて被印字物Ｐの染色が完了する。
【００３８】
本実施の形態によれば、白色粒子層Ｄに染料インクＣを固定することにより、白色粒子層Ｄの光散乱能と染料インクＣの光吸収能が両立されるため、有色の被印字物Ｐを染料インク自体の色に染色することができる。また、染料インクＣを用いて印字が行われるため、顔料インクを用いた場合に比べ、印字ヘッドのノズルが詰まりにくく且つ印字コストを安くすることができる。
【００３９】
なお、上記の実施の形態によれば、被印字物Ｐの表面上に白色粒子層Ｄが形成された後に染料インクＣを凝集反応させるための第２の凝集剤Ａ２を新たに補充して白色粒子層Ｄの上部および内部に染料インクＣを固定させたが、白色粒子層Ｄの上部および内部において染料インクＣの凝集反応が完了するように凝集剤を供給できればよく、これに限るものではない。
例えば、図４に示すように、被印字物Ｐの移動方向に対し、白色インク供給装置１と染料インク供給装置２を順次配置した下流側に、白色インクＢと染料インクＣを凝集させるための凝集剤Ａ３を供給する凝集剤供給装置６を配置することができる。
【００４０】
まず、白色インク供給装置１から白色粒子インクＢが被印字物Ｐの表面上に供給される。続いて、染料インク供給装置２が、被印字物Ｐに供給された白色粒子インクＢの上方から染料インクＣをインクジェット法で供給する。そして、染料インクＣが供給された直後に、凝集剤供給装置６から凝集剤Ａ３が供給されることにより、染料インクＣが凝集剤Ａ３と速やかに凝集反応して白色粒子の表面に固定されると共に白色粒子が凝集剤Ａ３と凝集反応して白色粒子層Ｄが形成される。これにより、染料インクＣを白色粒子層Ｄの上部および内部に固定することができる。
このように、染料インクＣが供給された直後に凝集剤Ａ３を供給することで、染料インクＣを白色粒子層Ｄの上部および内部に固定することができる。また、白色粒子インクＢと染料インクＣに共通した凝集剤Ａ３を用いることにより、１つの凝集剤供給装置６を配置すればよく、その制御を簡単化することができる。
なお、被印字物Ｐの表面上に供給された白色粒子が乾燥しないうちに染料インクＣを供給することが好ましく、これにより多くの染料インクＣを白色粒子層Ｄの上部に固定することができる。
【００４１】
次に、有色の被印字物Ｐの表面上に、実際に白色粒子インクＢと染料インクＣの印字を行った実施例を示す。図５（Ａ）および（Ｂ）に、それぞれの条件で印字を行った被印字物Ｐについて光反射率を測定した結果を示す。尚、光反射率は、分光反射率測定器により測定した。例えば、入射光と測定光の角度が測定面に対し０／４５度の関係である測定器、あるいは積分球を有し拡散光を測定できる測定器が使用可能である。
図５（Ａ）は、被印字物Ｐに対して白色粒子が約３ｇ／ｍ２程度供給されるような印字量で白色粒子インクを印字したものであり、図５（Ｂ）は、被印字物Ｐに対して白色粒子が約２ｇ／ｍ２程度供給されるような印字量で白色粒子インクを印字したものである。
【００４２】
ここで、測定波形Ｐは被印字物Ｐの光反射率を測定したものであり、測定波形Ｄは凝集剤を供給した後に白色粒子インクを供給して白色粒子層が形成された被印字物Ｐの光反射率を測定したものである。また、測定波形Ｓ１は、凝集剤を供給した後に白色粒子インクを供給して白色粒子層を形成し、さらに凝集剤を新たに供給した後に黄色の染料インクを供給した被印字物Ｐの光反射率を測定したものである。測定波形Ｓ２は、白色粒子インクを印字した後に黄色の染料インクを印字し、その直後に凝集剤を供給した被印字物Ｐの光反射率を測定したものである。また、測定波形Ｎ１は、凝集剤を供給した後に白色粒子インクを供給して白色粒子層を形成し、白色粒子層が乾かないうちに黄色の染料インクを供給した被印字物Ｐの光反射率を測定したものである。測定波形Ｎ２は、凝集剤を供給した後に白色粒子インクを供給して白色粒子層を形成し、白色粒子層が乾いた後で黄色の染料インクを供給した被印字物Ｐの光反射率を測定したものである。測定波形Ｎ３は、凝集剤を供給した後に白色粒子インクを供給して白色粒子層を形成し、さらに黄色の染料インクと白色粒子インクを混合したものを白色粒子層に供給した被印字物Ｐの光反射率を測定したものである。
なお、白色粒子インクは、界面活性剤、高沸点溶媒（グリセリン、エチレングリコールなど）および分散剤等と、約０．５μｍの粒子径を有する樹脂製中空白色粒子を共に水に分散させたものを使用している。また、染料インクは、水溶性の酸性染料水溶液に界面活性剤、高沸点溶媒（グリセリン、エチレングリコールなど）を加えてインク化したものを使用している。染料は黄色であり短波長領域に吸収を示すものである。さらに、凝集剤は、被印字物Ｐに対して５０ｇ／ｍ２程度供給している。さらに、被印字物Ｐには、有色の段ボール用紙を用いている。
【００４３】
図５（Ａ）および（Ｂ）において、上記の実施の形態と同じ条件で印字された測定波形Ｓ１およびＳ２は、黄色染料の光吸収量が少ない長波長側（５５０ｎｍ〜７５０ｎｍ）で測定波形Ｐよりも１０％以上強い反射率が観察された。また、黄色染料の光吸収域である短波長側（４００ｎｍ〜５５０ｎｍ）においては、黄色染料の光吸収により測定波形Ｐよりも反射率が低くなり、その反射率は１０％以下の十分に低い値を示している。被印字物Ｐである段ボール用紙は濁った黄色を有するが、本発明の印字方法により印字された白色粒子インク及び黄色の染料インクにより、短波長側の光を吸収し、且つ、長波側の光を十分反射する特性を示している。すなわち、黄色染料の光吸収が強い短波長側では、被印字物Ｐより低い反射率となり強い発色を示す。また、黄色染料の光吸収が弱い長波長側では被印字物Ｐより強い反射率を示す。これにより、黄色染料は吸収波長に応じたコントラストの高い反射特性を示し、彩度の高い黄色の発色が実現出来た。また、染料インク自体の黄色の発色が被印字物Ｐの色に妨げることなく得ることができた。
一方、染料インクが凝集剤により白色粒子層に固定されない条件で印字された測定波形Ｎ１〜Ｎ３では、図５（Ａ）において短波長側で被印字物Ｐよりも強い反射率が観察され、図５（Ｂ）においても短波長側で被印字物Ｐと同程度の反射率が観察された。このように、測定波形Ｎ１〜Ｎ３は、短波長側の光反射率が充分に低下しておらず、染料インク自体の黄色の発色が充分に得られていないことがわかる。具体的には、黄色の発色が低い、白っぽい黄色として表れることになる。
このことから、染料インクを凝集剤により白色粒子層Ｄの上部および内部に固定することにより、被印字物Ｐの色に妨げられることなく、染料インク自体の発色が得られることが分かる。また、明るい色や彩度の高い色を印字した場合でも、その発色を低下させることなく所望の発色を得ることができる。
【００４４】
実施の形態２
図６に示されるように、実施の形態２に係る印字装置は、入力データに基づいて被印字物Ｐを目標とする色（目標再現色）に染色するための第１の凝集剤Ａ１、白色粒子インクＢ、第２の凝集剤Ａ２および染料インクＣの供給量をそれぞれ演算すると共に、被印字物Ｐに印字した結果を測定することでそれぞれの供給量を順次補正するものである。
【００４５】
本実施の形態で用いられる印字装置は、順次接続された供給量演算部２１、制御部２２および印字駆動部２３を有し、この印字駆動部２３が実施の形態１で用いられた印字装置の第１の凝集剤供給装置１、白色インク供給装置２、第２の凝集剤供給装置３および染料インク供給装置４にそれぞれ接続されている。また、目標再現色及び被印字物Ｐの反射特性に応じて、白色粒子インクの供給量と染料インクの供給量を求める供給量演算部２１には、印字特性データベース（ＤＢ）２４が接続されている。さらに、印字装置は、被印字物Ｐの移動方向に対し、加熱乾燥装置５の下流側に計測装置２５ａおよび２５ｂを表面側および裏面側にそれぞれ配置し、計測装置２５ａおよび２５ｂに補正量演算部２６を接続する。また、補正量演算部２６には、印字特性ＤＢ２４が接続されている。そして、この補正量演算部２６は、供給量演算部２１に接続される。
【００４６】
印字システムで使用する白色粒子インクの光散乱特性と染料インクの吸収特性は、予め印字特性ＤＢ２４に記録しておくことが出来る。白色粒子インクＢの印字量を複数水準で変化させて被印字物Ｐへの印字を行い、その光反射率の変化から白色粒子インクＢの光散乱特性を求めることができる。さらに、白色粒子インクＢの光散乱特性は、例えばＫ／Ｓ＝（１−Ｒｃ）２／２Ｒｃで表されるクベルカムンクの式に基づいて予め求めておくことができる。ここで、Ｋは色材による吸収強度、Ｓは被印字物からの光散乱強度、Ｒｃは光学反射率をそれぞれ示している。クベルカムンクの式により、白色粒子インクの印字量と光散乱特性の関係を定量的に扱うことも出来る。また、白色粒子インクＢの印字量と光散乱特性の関係を示すテーブルから光散乱特性を求めることもできる。
【００４７】
一方、染料インクＣの吸収特性についても、被印字物Ｐに供給されるそれぞれの染料インクＣの印字量と印字後の被印字物Ｐの反射率の変化から発色特性を求めることが出来る。クベルカムンクの式のＫ／Ｓから吸収特性を求めることで、印字量とＫ／Ｓの関係が線型となり、定量的に反射率を求めることも出来る。白インク及びそれぞれの染料インクＣの吸収特性を上記のクベルカムンクの式に基づいてＫ／Ｓ値として求めておき、複数の染料インクＣを組み合わせて印字する場合にはそれぞれの印字量の線形和を求めることにより、供給された染料インクＣに対する吸収特性を求めることができる。
また、印字された被印字物Ｐの光反射特性は、例えば、印字結果を波長ごとに計算して、ＸＹＺまたはＬａｂ値などとして表すことができる。
【００４８】
これらの特性を印字特性ＤＢ２４に保存しておくことで、目標とする再現色の実現に必要な白色粒子インク及び各色の染料インクの印字量を求めることが出来る。
これらの特性は、第１の凝集剤Ａ１、第２の凝集剤Ａ２、被印字物の反射特性に依存するので、これらの種別毎に印字特性ＤＢ２４に保存しておくことが可能である。
【００４９】
まず、使用する被印字物の種別、目標再現色の情報が、図示しない入力部から供給量演算部２１に入力される。続いて、被印字物Ｐの種別に対応する光反射特性が印字特性ＤＢ２４より参照され、供給量演算部２１に入力される。目標再現色は、例えば、色番号として入力されて印字特性ＤＢ２４より光反射特性データに参照される場合も、あるいは、ＲＧＢ、Ｌａｂ等の測色データとして入力されて印字特性ＤＢ２４より光反射特性データに参照される場合も可能である。さらに、目標再現色は、被印字物Ｐの印字位置に対応した色データを記述した画像データとして入力されて印字特性ＤＢ２４より光反射特性データに参照される場合も可能である。
【００５０】
供給量演算部２１は、入力された情報に基づいて目標再現色を設定し、印字特性ＤＢ２４を探索する。印字特性ＤＢ２４には、被印字物Ｐを目標再現色に発色するための印字条件が保存されている。この印字条件は、被印字物Ｐを発色するために予め設定されたもので、例えば、白色粒子インクの種類、染料インクの種類、白色粒子インクの供給量、染料インクの供給量、第１の凝集剤の供給量および第２の凝集剤の供給量など、被印字物Ｐを印字する際に用いられる複数の印字特性が被印字物Ｐの目標再現色に対応して保存されている。
供給量演算部２１は、被印字物Ｐを目標再現色に印字するための第１の凝集剤Ａ１、白色粒子インクＢ、第２の凝集剤Ａ２および染料インクＣの供給量を印字特性ＤＢ２４からそれぞれ抽出し、制御部２２に入力する。制御部２２は、第１の凝集剤Ａ１、白色粒子インクＢ、第２の凝集剤Ａ２および染料インクＣの供給量をそれぞれ適当な時点で印字駆動部２３に出力すると、印字駆動部２３は、それぞれの供給量に応じた駆動信号を第１の凝集剤供給装置１、白色インク供給装置２、第２の凝集剤供給装置３および染料インク供給装置４にそれぞれ出力し、第１の凝集剤Ａ１、白色粒子インクＢ、第２の凝集剤Ａ２および染料インクＣが被印字物Ｐに順次供給される。これにより、被印字物Ｐの表面上に白色粒子層Ｄが形成されると共に白色粒子層Ｄの上部および内部に染料インクＣが固定される。続いて、加熱乾燥装置５により被印字物Ｐの発色処理が施されて、被印字物Ｐの染色が完了する。
【００５１】
印字特性ＤＢ２４には、被印字物Ｐを目標再現色に印字するための印字条件が保存されて無い場合、供給量演算部２１は、前述の白色粒子インクの光散乱特性及び光吸収特性と、各色の染料インクの光散乱特性及び光吸収特性を使用して印字量を計算する。印字量は、クベルカムンクの式を用いて定量的に計算することも、あるいは変換テーブルを用い最適な印字量を計算することも可能である。この結果を印字特性ＤＢ２４に追加記録することで、次回の印字時において印字量の再計算を省くことも可能である。
また、印字量の計算のときに、白色粒子インクの供給量を最小にするように、各インクの印字量の組み合わせを選択するのが望ましい。目標再現色が被印字物より暗い色の場合は、白色粒子インクを印字しなくとも染料インクのみで色再現が可能である。また、白色粒子インクが必要な場合でも、目標再現色によって白色粒子インクの供給量に違いが生じ、白色粒子インクの供給量が最小となる印字の組み合わせにすることが望ましい。白色粒子インクの供給量を最小にすることで、トータルのインク供給量を最小に出来、インクコストの削減、システムの乾燥負荷の低減を実現出来る。
【００５２】
続いて、染色が完了した被印字物Ｐは、光学センサなどからなる計測装置２５ａおよび２５ｂにより光反射率が計測され、その計測値が補正量演算部２６に入力される。
この補正量演算部２６は、例えば、印字特性ＤＢ２４のデータに基づいて印字された被印字物Ｐの発色が目標再現色と異なる場合、あるいは、印字特性ＤＢ２４のデータに基づいて印字された被印字物Ｐの発色が目標再現色と異なる場合に、染料インクなどの供給量について補正量を計算するものである。補正量演算部２６は、計測装置２５ａおよび２５ｂから入力された計測値が再現目標値に近づくように白色粒子インクの光散乱特性および染料インクＣの光吸収特性を変化させ、その変化量に基づいて第１の凝集剤Ａ１、白色粒子インクＢ、第２の凝集剤Ａ２および染料インクＣについて、それぞれの供給量の補正量を演算する。
【００５３】
例えば、補正量演算部２６は、白色粒子インクＢの光散乱特性と染料インクＣの光吸収特性が印字条件（白色粒子インクＢの供給量、染料インクＣの供給量、第１の凝集剤Ａ１の供給量および第２の凝集剤Ａ２の供給量）に対応して予め保存された印字特性ＤＢ２４を参照して補正値の演算を行うことができる。補正量演算部２６は、印字特性ＤＢ２４を参照して、図７に示すように、計測装置２５ａおよび２５ｂにより計測された計測値、すなわち印字された被印字物Ｐの光反射率が再現目標値に近づくように、白色粒子インクＢの供給量、染料インクＣの供給量、第１の凝集剤Ａ１の供給量および第２の凝集剤Ａ２の供給量を様々変化させた最適化計算を行う。これにより、被印字物Ｐを印字して再現目標値が得られるような印字条件の補正値を算出することができる。
【００５４】
補正量演算部２６は算出された印字条件の補正値を供給量演算部２１に出力し、供給量演算部２１は補正量演算部２６から入力された補正値に基づいて印字条件の補正を行う。そして、補正された印字条件に基づいて、第１の凝集剤供給装置１、白色インク供給装置２、第２の凝集剤供給装置３および染料インク供給装置４がそれぞれ駆動され、被印字物Ｐの印字が再度行われる。
本実施の形態によれば、染料インクの吸収特性だけでなく、白色粒子インクＢの光散乱特性に基づいて印字条件の補正を行うため、より高精度に印字条件を補正することができる。
【００５５】
なお、本実施の形態に係る印字装置による印字条件の印字量の計算及び補正量の計算は、図４に示す印字装置に適用することもできる。すなわち、順次接続された供給量演算部２１、制御部２２および印字駆動部２３に対し、印字駆動部２３に図４に示す印字装置の白色インク供給装置１、染料インク供給装置２および凝集剤供給装置６をそれぞれ接続する。そして、被印字物Ｐの移動方向に対し、加熱乾燥装置５の下流側に計測装置２５ａおよび２５ｂを表面側および裏面側にそれぞれ配置し、計測装置２５ａおよび２５ｂに補正量演算部２６を接続すると共にこの補正量演算部２６を供給量演算部２１に接続する。これにより、上記と同様にして、染料インクの光吸収特性と白色粒子インクＢの光散乱特性に基づいて印字条件の計算及び補正を行うことができ、高精度に印字条件を補正することができる。また、白インクの印字量を最小とする印字条件を選択することも可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１  第１の凝集剤供給装置、２  白色インク供給装置、３  第２の凝集剤供給装置、４  染料インク供給装置、５  加熱乾燥装置、６  凝集剤供給装置、２１  供給量演算部、２２  制御部、２３  印字駆動部、２５ａ，２５ｂ  計測装置、２６  補正量演算部、Ａ１  第１の凝集剤、Ａ２  第２の凝集剤、Ａ３  凝集剤、Ｂ  白色粒子インク、Ｃ  染料インク、Ｄ  白色粒子層、Ｐ  被印字物。
【図１】
2014083789.tif 000003
【図２】
2014083789.tif 000004
【図３】
2014083789.tif 000005
【図４】
2014083789.tif 000006
【図５】
2014083789.tif 000007
【図６】
2014083789.tif 000008
【図７】
2014083789.tif 000009