(57)【要約】【課題】対象物の印刷を自動化して行うことができ、その際に、使用される色に基づいて視覚的に知覚可能な印刷画像も、（配色構造に対して付加的な）レリーフ構造に基づいて視覚的かつ／又は触覚的に知覚可能な印刷画像も形成することが可能な、従来技術に対して改良された方法を提供する。【解決手段】インク４をインクジェット式の印刷法でデジタルの画像情報に応じて対象物１の表面２に被着し、インク４を硬化又は乾燥させるべくインク４に電磁放射８を当てることで、対象物の印刷を行う方法において、インク４を電磁放射８により直接的に加熱し、インク４の下の領域９における表面２の材料３を電磁放射８により間接的にインク４からの熱伝導を用いて加熱し、領域９における材料３の体積変化を引き起こすようにした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インク（４）をインクジェット式の印刷法でデジタルの画像情報に応じて対象物（１）の表面（２）に被着し、インク（４）を硬化又は乾燥させるべくインク（４）に電磁放射（８）を当てることで、対象物の印刷を行う方法であって、
インク（４）を前記電磁放射（８）により直接的に加熱し、インク（４）の下の領域（９）における前記表面（２）の材料（３）を前記電磁放射（８）により間接的にインク（４）からの熱伝導を用いて加熱し、前記領域（９）における前記材料（３）の体積変化を引き起こすことを特徴とする、対象物の印刷を行う方法。
【請求項２】
前記領域における体積を減少させ、これによりインクを沈降させるか、又は前記領域における体積を増加させ、これによりインクを隆起させる、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記電磁放射は、インクを架橋により硬化させる紫外放射（８）を含む、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
前記電磁放射は、赤外放射（８）を含む、請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記電磁放射は、インクを液体の除去により乾燥させる赤外放射（８）を含む、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
前記材料は、前記電磁放射を吸収しない、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
前記領域における前記材料を溶融させる、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
前記材料は、発泡されており、特に発泡ポリスチレン硬質フォーム（３）である、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
前記材料の発泡状態を前記領域において失わせる、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記対象物及びインクジェット式の印刷ヘッド（５）並びに前記対象物及び照射器（７）を互いに相対移動させ、このとき一軸又は多軸のロボットを使用する、請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念部の特徴を有する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、ホットメルト型インクジェットインクを用いたＳｔｙｒｏｐｏｒ（登録商標）からなる容器の印刷が記載されている。印刷の際に加えられる熱は、インク及び材料のいわゆる「軟化」に至らしめる。その結果、インクは良好に材料に付着する。下記特許文献２にも、インクジェットを用いたＳｔｙｒｏｐｏｒ（登録商標）の印刷が記載されている。両刊行物は、材料の構造の変化については言及していない。
【０００３】
下記特許文献３には、インク液をインク液に含まれる溶剤とともにボトルからＳｔｙｒｏｐｏｒ（登録商標）材料に提供する、３Ｄ画像の形成が記載されている。溶剤は、材料を液化するので、ボトルあるいはインク液の軌跡が材料中に凹まされ、同時に材料が着色される。当該方法は、溶融の化学的な効果に基づくものであり、熱による効果は記載されていない。
【０００４】
「Ｊｅｔｍａｓｔｅｒ  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ」なる名称の印刷機（製造元Ｈｅｉｄｅｌｂｅｒｇｅｒ  Ｄｒｕｃｋｍａｓｃｈｉｎｅｎ  ＡＧ社）により、インクジェットインクを用いた３Ｄ対象物の印刷と、対象物上のインクのＵＶ乾燥とが可能である（例えば下記非特許文献１参照）。
【０００５】
印刷版製造という本発明とは異なる技術分野において、下記特許文献４には、フレキソ印刷版の製造が記載されている。これは、インクジェットインクによる印刷を行い、次にＵＶ照射を行い、かつ熱現像を行うものである。最終的に印刷版の非重合部分を除去する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２１０９３６号公報
【特許文献２】特開２０１２−４０７４２号公報
【特許文献３】米国特許第３６７４５９８号明細書
【特許文献４】独国特許出願公開第１０２４１８５１号明細書
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】インターネット（http://youtu.be/Iup5UIBNBTo）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、対象物の印刷を自動化して行うことができ、その際に、使用される色に基づいて視覚的に知覚可能な印刷画像も、（配色構造に対して付加的な）レリーフ構造に基づいて視覚的かつ／又は触覚的に知覚可能な印刷画像も形成することが可能な、従来技術に対して改良された方法を提供することである。こうして、改良された方法は、同期的なデジタル式のエンボシング（Ｐｒａｅｇｅｎ）を可能にすること、つまり、機械的なエンボシング型なしに印刷中に任意の交番するエンボスパターンを迅速かつ有利にエンボシングすることを可能にすることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題は、請求項１の特徴を有する方法により解決される。
【００１０】
インクをインクジェット式の印刷法（いわゆるインクジェット）でデジタルの画像情報に応じて対象物の表面に被着し、インクを硬化又は乾燥させるべくインクに電磁放射を当てることで、対象物の印刷を行う本発明に係る方法は、インクを電磁放射により直接的に加熱し、インクの下の領域における表面の材料を電磁放射により間接的にインクからの熱伝導を用いて加熱し、前記領域における材料の体積変化を引き起こすことを特徴とする。
【００１１】
体積変化は、好ましくは、レリーフ構造、すなわち張り出した（高いあるいは持ち上げられた）領域と、奥まった（低いあるいは沈められた）領域とを有する表面構造の形成に至る。それゆえ、このような構造は、３Ｄ構造あるいは３Ｄ表面を形成する。構造は、好ましくは、使用される色に基づいて視覚的に知覚可能である。加えて構造は、レリーフ特性に基づいて視覚的かつ／又は触覚的に知覚可能である。それゆえ印刷物の価値は、見た目の点でも、機能の点でも向上可能である。機能として、例えば触感の変化が役立つ。この触感の変化は、視覚障害者が印刷画像を読み取ることができるようにする。一例は、点字（テキスト）である。しかし、テキストの他に、ピクチャ及びパターンが「読み取り可能」に構成されてもよい。触感の他、印刷された画像の外見も変化する。沈められた又は持ち上げられた色の領域により、「山」と「谷」が生じ、その結果、側方から照明が当たったときに、陰影の効果も発揮する。知覚可能な効果は、視覚的／触覚的な現象に関して周知のエンボス効果に近似している。その点において、本発明に係る方法は、デジタル式のエンボシング法、つまり任意の交番するエンボスパターンをエンボシング型なしに迅速かつ有利に形成し得る方法をなしている。
【００１２】
この効果を説明するために一例を挙げるならば、インクジェットにより、約１５〜５０ｃｍの直径のＳｔｙｒｏｐｏｒ（登録商標）のボール又はボールシェルに、１２個の五角形と２０個の六角形とからなるパターン（切頂二十面体あるいは「サッカーボール」パターン）を印刷する。このとき、五角形を例えば黒のインクで印刷する。赤外放射の照射により黒のインクを加熱し、乾燥させる。熱伝導により、インクの下の領域内、つまり実質的に五角形の領域内のＳｔｙｒｏｐｏｒ（登録商標）材料の加熱が生じる。Ｓｔｙｒｏｐｏｒ（登録商標）が容易に溶融を開始し、圧密化するため、これらの領域は若干沈降する。最終的に、印刷したボールは、とりわけ、ボールが特徴的なパターンを有しているだけではなく、表面の３Ｄ構造により、より造形的に、それゆえより「リアル」になるため、サッカーボールに酷似したものに見える。
【００１３】
対象物は、平たんな表面を有していても、湾曲した表面、例えば球表面を有していてもよい。インクは、好ましくは濃色のインク、例えばブラックであり、赤外放射を吸収する。
【００１４】
照射を全面的に実施してもよい。すなわち、表面上の印刷される部分全体を照射してもよい。択一的には、実際にインクが被着される部分領域だけを照射してもよい。このために、個々に制御可能な複数の光源からなる線光源又は面光源を有する照射器を使用してもよい。制御は、好ましくは、画像情報のデータに対応したデータにより実施される。
【００１５】
インクには、付加的な赤外線吸収剤を混合しておいてもよい。印刷すべき箇所には、インクの下に、いわゆるプライマ（接着剤）を例えばインクジェットにより塗布してもよい。好ましくは無色のプライマに赤外線吸収剤を混合しておいてもよい。
【００１６】
本発明の一態様において、前記領域における体積を減少（あるいは密度を増加）させ、これによりインクを沈降させるか、又は前記領域における体積を増加（あるいは密度を減少）させ、これによりインクを隆起させてもよい。材料中へのインクの沈降は、例えばＳｔｙｒｏｐｏｒ（登録商標）の場合、達成可能である。加熱により、ポリスチレンを溶融させ、閉じ込められていた空気を逃がすことができる。こうして、Ｓｔｙｒｏｐｏｒ（登録商標）は、加熱されたインクの下の領域で圧密化し、凹部を生じる。インクは、この凹部内に存在する。インクの持ち上がりは、その代わりに、加熱下で膨張、膨潤又は発泡し、冷却しても体積が増加したままとなる材料、例えば泡沸添加剤（Ｉｎｔｕｍｅｓｚｅｎｚ−Ａｄｄｉｔｉｖ）を含む熱可塑性のプラスチックにより達成可能である。対象物の材料が少なくとも２箇所で互いに異なって選択されている場合、インクが一方の箇所では沈降し、他方の箇所では隆起するようになっていてもよい。いずれにせよ、隆起及び／又は沈降により、レリーフ構造又はエンボス構造が形成可能である。
【００１７】
構造の深さ又は高さは、様々な形式で、例えばインクの吸収特性及び／又は照射器の選択（照射器ジオメトリ、冷却等）を介して、調節可能である。
【００１８】
形成した構造に再印刷を行ってもよい。凹部に別の印刷液、例えば別のインク、例えば異なる色のインクや、透明の塗料を充填してもよい。
【００１９】
本発明の一態様において、電磁放射は、インクを架橋により硬化させる紫外放射を含んでいてもよい。この場合、インクは、好ましくはいわゆる「ＵＶインク」である。さらに、本発明の一態様において、電磁放射は、赤外放射を含んでいてもよい。好ましくは、放射は、ＵＶインクの場合、比較的高いＵＶ成分と、比較的低いＩＲ成分とを有している。その結果、インクは、良好に架橋され、材料の体積変化を引き起こすために十分に加熱される。こうして、材料の過度に強い加熱と、体積変化を超える損傷とは、好ましくは回避される。こうして、ＵＶインクが、過度に高温となり、燃えたり、くすんだりすることも回避される。
【００２０】
本発明の一態様において、電磁放射は、インクを液体の除去により乾燥させる赤外放射を含んでいてもよい。この場合、インクは、好ましくは水性インクである。しかし、別の溶剤あるいは溶剤混合物を有していてもよい。乾燥のためのＩＲ放射は、本態様において同時に３Ｄ構造化のための放射である。これにより放射は、多機能に使用される。
【００２１】
本発明の一態様において、材料は、電磁放射を吸収しないか、又はほとんど吸収しない。例えば濃色のインクにおいて良好に吸収されるＩＲ放射を使用した場合、対象物の材料の色は、好ましくは淡色に選択されるか、又はそれどころか白に選択され得る。白のＳｔｙｒｏｐｏｒ（登録商標）は、このような好適な材料である。
【００２２】
本発明の一態様において、前記領域における材料を溶融させてもよい。白のＳｔｙｒｏｐｏｒ（登録商標）は、溶融可能な、それゆえ好ましい材料である。別の例は、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリウレタン（ＰＵ）又はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）である。
【００２３】
本発明の一態様において、材料は、発泡されており、特に発泡ポリスチレン硬質フォーム（ＥＰＳあるいはＳｔｙｒｏｐｏｒ（登録商標））であってもよい。
【００２４】
本発明の一態様において、材料の発泡状態を加熱により前記領域において失わせてもよい。再度、一例としてＳｔｙｒｏｐｏｒ（登録商標）を挙げると、Ｓｔｙｒｏｐｏｒ（登録商標）の、熱により一体化された発泡小球は、十分に加熱すると溶融して、内部に閉じ込めていた空気を放出する。これにより、材料は、前記領域において圧密化し、その体積は、減少する。
【００２５】
本発明の一態様において、対象物と、インクを吐出するインクジェット式の印刷ヘッドとを、そして対象物と、放射を発生する照射器とを互いに相対移動させ、このとき一軸又は多軸のロボットを使用してもよい。印刷ヘッド、照射器、一軸又は多軸のロボット及び対象物は、印刷及びこれと同時のデジタルエンボシング中、対象物に印刷を行う印刷機のハウジング内、例えば「Ｊｅｔｍａｓｔｅｒ  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ」なる名称を有する印刷機（製造元Ｈｅｉｄｅｌｂｅｒｇｅｒ  Ｄｒｕｃｋｍａｓｃｈｉｎｅｎ  ＡＧ社）内に存在していることができる。
【００２６】
以下に、本発明及びその好ましい態様について、具体的な実施の形態を例に、図面を参照しながら説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る方法の好ましい実施の形態を実施中の装置の概略図である。
【図２】本発明に係る方法の別の方法ステップの実施を示す図である。
【図３】本発明に係る方法の別の方法ステップの実施を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１は、本発明に係る方法の好ましい一実施の形態を実施（第１の方法ステップ）中の装置の概略図であり、表面２を有する対象物１を示している。対象物の材料は、例えばＳｔｙｒｏｐｏｒ（登録商標）である。表面２上には、インク４が被着される。このために印刷ヘッド５が使用され、インク滴を発生させる。印刷すべき画像情報（テキスト、パターン、ピクチャ等）に応じた印刷ヘッドの制御は、好ましくはコンピュータ６により実施される。印刷ヘッドが表面２に沿って移動するようになっていてもよい。別の実施の形態では、表面が（静止している）印刷ヘッドに沿って移動するようになっていてもよい。さらに別の実施の形態では、印刷ヘッドが一方向（例えばｘ方向）に移動し、被印刷体が他方向（例えばｙ方向）に移動するようになっていてもよい。すべての態様において、ロボットが使用可能である。ロボットは、印刷時に印刷間隔が維持され、衝突が回避されるように制御される。インクは、好ましくは黒のＵＶ硬化型のインクである。
【００２９】
図２は、図１に示した本発明に係る方法の別の（第２の）方法ステップの実施を示している。対象物１の表面２上には、インク４が、合流して一体化した複数の滴からなる層の形態で被着されているか、又は個々の滴の形態で被着されている。インクは、次に照射器７により照射される。このために照射器は、放射８を発生する。放射８の例は、ＩＲ成分を含むＵＶ放射である。照射器は、Ｄ照射器（Ｄ−Ｓｔｒａｈｌｅｒ）あるいはＤバルブであってもよい。照射器は、約１００Ｗの出力を有し、２００ｍｍ／ｓの相対速度で表面の上方を案内され得る。照射器は、主にＵＶ放射を発生するが、ＩＲ放射も発生する。択一的には、２つの照射器を使用し、一方の照射器がＵＶ放射を発生し、他方の照射器がＩＲ放射を発生するようになっていてもよい。別の実施の形態では、熱乾燥型のインクを使用し、この場合、純粋なＩＲ照射器を使用してもよい。照射器の制御は、コンピュータ６を介して実施される。
【００３０】
図３は、図１及び図２に示した本発明に係る方法の別の（第３の）方法ステップの実施を示している。赤外波長領域の光の照射は、インク４の加熱に至る。加熱されたインクは、熱伝導を介して熱エネルギを、隣接する、特にインクの下に存在する材料３に放出する。加熱された領域９（図２も参照）では、材料３の体積減少及び密度増加が起こる。インクを含めてこの領域は、材料中に沈み、凹部を生じる。インクの冷却及び材料の凝固後、凹部は、装飾的かつ／又は機能的な要素として維持される。
【符号の説明】
【００３１】
１  対象物、  ２  表面、  ３  材料、  ４  インク、  ５  印刷ヘッド、  ６  コンピュータ、  ７  照射器、  ８  放射、  ９  領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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