特許 7476716 硬化塗膜の形成方法、画像形成方法及び塗膜製造装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-04-22

(45)【発行日】2024-05-01

(54)【発明の名称】硬化塗膜の形成方法、画像形成方法及び塗膜製造装置

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/01 20060101AFI20240423BHJP

【ＦＩ】

B41J2/01 123

B41J2/01 129

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020134429

(22)【出願日】2020-08-07

(65)【公開番号】P2022030404

(43)【公開日】2022-02-18

【審査請求日】2023-06-05

(73)【特許権者】

【識別番号】000006747

【氏名又は名称】株式会社リコー

(74)【代理人】

【識別番号】100090527

【弁理士】

【氏名又は名称】舘野 千惠子

(72)【発明者】

【氏名】松木 佑典

【審査官】中村 博之

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－０３９１２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０７６１３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－００１１８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－００７７３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０６９５９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１５３１９６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ４１Ｊ ２／０１－２／２１５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基材上に、ＵＶ照射を行いながらＵＶ硬化型プライマーインクを吐出することにより、第１の硬化塗膜を形成する第１の工程と、
前記第１の硬化塗膜上に、前記ＵＶ硬化型プライマーインクを吐出することにより、未硬化塗膜を形成する第２の工程と、
前記未硬化塗膜上に、ＵＶ照射を行いながら前記ＵＶ硬化型プライマーインクを吐出することにより、前記未硬化塗膜を含んで硬化された第２の硬化塗膜を形成する第３の工程と、を有する硬化塗膜の形成方法であって、
前記ＵＶ照射は、照度が１５００～５０００ｍＷ／ｃｍ^２、かつ、積算光量が１０００～５０００ｍＪ／ｃｍ^２の範囲であることを特徴とする硬化塗膜の形成方法。

【請求項2】

前記第１の工程乃至前記第３の工程によって得られた硬化塗膜の合計の厚みが５～２０μｍであることを特徴とする請求項１に記載の硬化塗膜の形成方法。

【請求項3】

前記ＵＶ照射及び前記ＵＶ硬化型プライマーインクの吐出は、前記基材の一端側から他端側へ走査するキャリッジ部材により行い、前記キャリッジ部材が前記基材の一端側から他端側へ１回走査することを１スキャンとしたとき、
前記第１の工程は、１スキャンで前記ＵＶ照射と前記ＵＶ硬化型プライマーインクの吐出を同時に行い、
前記第３の工程は、１スキャンで前記ＵＶ照射と前記ＵＶ硬化型プライマーインクの吐出を同時に行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の硬化塗膜の形成方法。

【請求項4】

請求項１～３のいずれかに記載の硬化塗膜の形成方法を用いた画像形成方法であって、
前記第２の硬化塗膜上に、画像形成用ＵＶ硬化型インクを吐出し、ＵＶ照射を行って画像を形成することを特徴とする画像形成方法。

【請求項5】

基材にＵＶ硬化型プライマーインクを吐出する吐出手段と、
吐出された前記ＵＶ硬化型プライマーインクにＵＶ照射を行う照射手段と、
前記吐出手段及び前記照射手段を制御する制御手段と、を有する塗膜製造装置であって、
前記制御手段は、
基材上に、ＵＶ照射を行いながらＵＶ硬化型プライマーインクを吐出することにより、第１の硬化塗膜を形成する第１の工程と、
前記第１の硬化塗膜上に、前記ＵＶ硬化型プライマーインクを吐出することにより、未硬化塗膜を形成する第２の工程と、
前記未硬化塗膜上に、ＵＶ照射を行いながら前記ＵＶ硬化型プライマーインクを吐出することにより、前記未硬化塗膜を含んで硬化された第２の硬化塗膜を形成する第３の工程と、
を行うように前記吐出手段及び前記照射手段を制御し、
前記照射手段は、照度が１５００～５０００ｍＷ／ｃｍ^２、かつ、積算光量が１０００～５０００ｍＪ／ｃｍ^２の範囲で前記ＵＶ照射を行うことを特徴とする塗膜製造装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、硬化塗膜の形成方法、画像形成方法及び塗膜製造装置に関する。

【背景技術】

【0002】

インクジェット記録装置における作像方式においては、ＵＶ（Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ）硬化性のＵＶ硬化型インクを用いる技術が知られている。ＵＶ硬化型インクを用いる記録装置は様々な印刷基材への利用が試みられており、ＵＶ硬化型インクの浸透性が高い基材や浸透性の低い基材に対して画像を形成する試みがなされている。

【0003】

従来、ＵＶ硬化型インクを用いる場合、ＵＶ照射時にＵＶ硬化型インクによる被膜の割れや剥離が生じる問題があった。これに対して、特許文献１では、基材に粘着性を有するプライマー（プライマーインクとも称する）を吐出してプライマー層を形成し、プライマー層上に光硬化性のインクを吐出して画像を形成することが開示されている。特許文献１によれば、ＵＶ硬化型インクによる被膜の割れや剥離を抑制できるとしている。

【0004】

しかしながら、特許文献１では、プライマー層と記録媒体との密着性が十分ではなく、プライマー層が剥がれてしまう問題があった。これに対して特許文献２では、プライマー層と記録媒体の密着性を向上させることを目的として、インクを吐出するタイミングでＵＶ光照射を行い、さらに上層には連続で画像形成層を形成することが開示されている。特許文献２では、第１プライマー層と第２プライマー層を形成し、第２プライマー層上に画像形成用インク層を形成することが開示されている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

従来技術においては、プライマーインクを使用してプライマー層（硬化塗膜）を形成することにより、ＵＶ硬化型インク単体では密着性が不良になりやすい金属などの基材に対して密着性が改善できるとしている。
しかしながら、プライマーインクを使用しても密着性が改善されない場合があり、例えば、プライマーインクが基材に浸透する場合、狙いのプライマー層を形成できず、十分な密着性が得られない。また、基材の組成が同じであっても基材の表面状態（表面形状など）が異なる場合、プライマーインクにより形成されるプライマー層の状態が異なってしまい、プライマー層による密着性などの機能発現が一定にならず、異なってしまう。
そのため、プライマーインクを用いた場合、基材の種類や表面状態が異なることで、基材と硬化塗膜との密着性等の性能がばらつくという問題があった。

【0006】

そこで本発明は、基材の違いによって、基材と硬化塗膜との密着性等の硬化塗膜の性能がばらつくことを抑制できる硬化塗膜の形成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】

【0007】

上記課題を解決するために、本発明の硬化塗膜の形成方法は、基材上に、ＵＶ照射を行いながらＵＶ硬化型プライマーインクを吐出することにより、第１の硬化塗膜を形成する第１の工程と、前記第１の硬化塗膜上に、前記ＵＶ硬化型プライマーインクを吐出することにより、未硬化塗膜を形成する第２の工程と、前記未硬化塗膜上に、ＵＶ照射を行いながら前記ＵＶ硬化型プライマーインクを吐出することにより、前記未硬化塗膜を含んで硬化された第２の硬化塗膜を形成する第３の工程と、を有する硬化塗膜の形成方法であって、前記ＵＶ照射は、照度が１５００～５０００ｍＷ／ｃｍ^２、かつ、積算光量が１０００～５０００ｍＪ／ｃｍ^２の範囲であることを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、基材の違いによって、基材と硬化塗膜との密着性等の硬化塗膜の性能がばらつくことを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明に係る塗膜製造装置の一例における全体構成を示す斜視図である。

【図2】本発明に係る塗膜製造装置の一例におけるハードウェア構成のブロック図である。

【図3】本発明に係る塗膜製造装置の一例における正面図である。

【図4】本発明に係る塗膜製造装置の一例における平面図である。

【図5A】第１の工程を説明するための図である。

【図5B】第２の工程を説明するための図である。

【図5C】第３の工程を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明に係る硬化塗膜の形成方法、画像形成方法及び塗膜製造装置について図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。

【0011】

（塗膜製造装置の一実施形態）
まず、本発明に係る塗膜製造装置の一実施形態について説明する。
本発明の塗膜製造装置は、基材にＵＶ硬化型プライマーインクを吐出する吐出手段と、吐出された前記ＵＶ硬化型プライマーインクにＵＶ照射を行う照射手段と、前記吐出手段及び前記照射手段を制御する制御手段と、を有する塗膜製造装置であって、前記制御手段は、基材上に、ＵＶ照射を行いながらＵＶ硬化型プライマーインクを吐出することにより、第１の硬化塗膜を形成する第１の工程と、前記第１の硬化塗膜上に、前記ＵＶ硬化型プライマーインクを吐出することにより、未硬化塗膜を形成する第２の工程と、前記未硬化塗膜上に、ＵＶ照射を行いながら前記ＵＶ硬化型プライマーインクを吐出することにより、前記未硬化塗膜を含んで硬化された第２の硬化塗膜を形成する第３の工程と、を行うように前記吐出手段及び前記照射手段を制御し、前記照射手段は、照度が１５００～５０００ｍＷ／ｃｍ^２、かつ、積算光量が１０００～５０００ｍＪ／ｃｍ^２の範囲で前記ＵＶ照射を行うことを特徴とする。
なお、第１の工程～第３の工程、及び、ＵＶ照射の条件については、後述の硬化塗膜の形成方法とあわせて詳細を説明する。

【0012】

図１は、塗膜製造装置の一例としてのインクジェット記録装置の全体構成を示す斜視図であって、図１（Ａ）は装置前面側から見た斜視図、図１（Ｂ）は装置背面側から見た斜視図である。

【0013】

このインクジェット記録装置１０は、キャリッジ２００と、記録媒体（基材）を載置するステージ１３と、を備える。キャリッジ２００は、複数のノズルが設けられた複数の液体吐出ヘッド（吐出手段）を備えたインクジェット方式のキャリッジであり、液体を記録ヘッドのノズルから吐出することによって画像を形成する。ノズルは、ステージ１３との対向面に設けられている。なお、本実施形態における液体は紫外線硬化性を有する。

【0014】

また、キャリッジ２００のステージ１３との対向面には、紫外線を照射する光源である照射ユニット４００が設けられている。照射ユニット４００（照射手段の一例）は、ノズルから吐出された液体を硬化させる波長の光を照射する。

【0015】

左右の側板１８ａ，１８ｂにはガイドロッド１９が架け渡されており、ガイドロッド１９は、キャリッジ２００をＸ方向（主走査方向）に移動可能に保持している。また、キャリッジ２００、ガイドロッド１９、及び側板１８ａ，１８ｂは一体となって、ステージ１３の下部に設けられたガイドレール２９に沿ってＹ方向（副走査方向）に移動可能となっている。更に、キャリッジ２００は、Ｚ方向（上下方向）に移動可能に保持されている。

【0016】

次に、他の実施形態についてハードウェア構成の例を示しつつ説明する。
図２は、本実施形態の塗膜製造装置１のハードウェア構成の一例を示すブロック図であり、図３は、本実施形態の塗膜製造装置１の正面図の一例を示す模式図であり、図４は、本実施形態の塗膜製造装置１の平面図の一例を示す模式図である。

【0017】

図２に示すように、本実施形態の塗膜製造装置１は、コントローラユニット３と、検知群４と、搬送部である搬送ユニット１００と、キャリッジ２００と、ヘッドユニット３００（吐出手段の一例）と、照射ユニット４００（照射手段の一例）と、メンテナンスユニット５００と、を備える。また、コントローラユニット３は、ユニット制御回路３１と、メモリ３２と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３３と、Ｉ／Ｆ３４と、を備える。なお、硬化装置は、図２の破線で示すように、少なくともコントローラユニット３と照射ユニット４００とを含む装置であればよい。

【0018】

Ｉ／Ｆ３４は、塗膜製造装置１を外部のＰＣ（Personal Computer）２と接続するためのインタフェースである。塗膜製造装置１とＰＣ２との接続形態はどのようなものであってもよく、例えば、ネットワークを介した接続や通信ケーブルで両者を直接接続する形態などが挙げられる。

【0019】

検知群４は、例えば、図３及び図４に示す高さセンサ４１など塗膜製造装置１に備えられている各種センサなどが挙げられる。

【0020】

ＣＰＵ３３は、メモリ３２を作業領域に用いて、塗膜製造装置１の各ユニットの動作を、ユニット制御回路３１を介して制御する。具体的には、ＣＰＵ３３は、ＰＣ２から受信する記録データ及び検知群４により検知されたデータに基づいて、各ユニットの動作を制御し、記録媒体１０１（基材などとも称する）上に液体塗布面１０２である画像を形成する。

【0021】

なお、ＰＣ２には、プリンタドライバがインストールされており、このプリンタドライバにより画像データから、塗膜製造装置１に送信される記録データが生成される。記録データは、塗膜製造装置１の搬送ユニット１００などを動作させるコマンドデータと、画像（液体塗布面１０２）に関する画素データと、を含む。画素データは、画素ごとに２ビットのデータで構成されており、４階調で表現される。

【0022】

搬送ユニット１００は、ステージ１３０及び吸着機構１２０を有する。吸着機構１２０は、ファン１１０及びステージ１３０に設けられた複数の吸着孔１００ａを有する。吸着機構１２０は、ファン１１０を駆動して吸着孔１００ａから記録媒体１０１を吸着することにより、記録媒体１０１を搬送ユニット１００に一時的に固定する。吸着機構１２０は静電吸着を用いて用紙を吸着してもよい。搬送ユニット１００は、ＣＰＵ３３（ユニット制御回路３１）からの駆動信号に基づいて、Ｙ軸方向（副走査方向）の移動が制御される。

【0023】

搬送ユニット１００は、図４に示すように搬送制御部２１０、ローラ１０５、及びモータ１０４を有する。搬送制御部２１０は、モータ１０４を駆動してローラ１０５を回転することで、記録媒体１０１をＹ軸方向（副走査方向）に移動する。

【0024】

搬送ユニット１００は、記録媒体１０１ではなく、キャリッジ２００をＹ軸方向（副走査方向）に移動してもよい。すなわち、搬送ユニット１００は、記録媒体１０１とキャリッジ２００とをＹ軸方向（副走査方向）に相対的に移動させる。

【0025】

例えば、搬送ユニット１００は、図４の右側に示すように、キャリッジ２００をＸ軸方向（主走査方向）に案内する二本のガイド２０１を支持する側板４０７ｂと、側板４０７ｂを支持する台４０６と、台４０６に固定されたベルト４０４と、ベルト４０４が掛け回された駆動プーリ４０３及び従動プーリ４０２と、駆動プーリ４０３を回転駆動するモータ４０５と、搬送制御部２１０とを有する。

【0026】

更に、搬送ユニット１００は、図４の左側に示すように、キャリッジ２００をＸ軸方向（主走査方向）に案内する二本のガイド２０１を支持する側板４０７ａと、側板４０７ａをスライド移動可能に支持する台４０８と、台４０８に形成され、側板４０７ａを副走査方向に案内する溝４０９と、を有する。

【0027】

搬送ユニット１００は、搬送制御部２１０でモータ４０５を駆動することにより、駆動プーリ４０３を回転させ、ベルト４０４をＹ軸方向（副走査方向）に移動する。キャリッジ２００が支持された台４０６がベルト４０４の移動と共にＹ軸方向（副走査方向）に移動することで、キャリッジ２００をＹ軸方向（副走査方向）に移動することができる。側板４０７ａは台４０６のＹ軸方向（副走査方向）への移動に伴い、台４０８の溝４０９に沿ってＹ軸方向（副走査方向）に移動する。

【0028】

ヘッドユニット３００は、Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ、ＣＬ、ＷのＵＶ硬化型インク（液体の一例）をそれぞれ吐出するヘッド３００Ｋ、３００Ｃ、３００Ｍ、３００Ｙ、３００ＣＬ、３００Ｗにより構成されており、キャリッジ２００の下面に備えられている。各ヘッドはピエゾを備えており、ＣＰＵ３３（ユニット制御回路３１）によりピエゾに駆動信号が印加されると、ピエゾは、収縮運動を起こし、収縮運動による圧力変化が生じることにより、ＵＶ硬化型インクを記録媒体１０１上に吐出する。これにより、記録媒体１０１上には、液体塗布面１０２（液体塗布面の一例）が形成される。
なお、ヘッドの個数、配置はこれに限られるものではなく、適宜変更することができる。

【0029】

本実施形態におけるＵＶ硬化型インクとしては、特に制限されるものではなく、例えば、メタクリレート系モノマーを含むインクを挙げることができる。ＵＶ硬化型インクについては後述する。

【0030】

照射ユニット４００は、キャリッジ２００の側面（Ｘ軸方向の面）に備えられており、ＣＰＵ３３（ユニット制御回路３１）からの駆動信号に基づいて、ＵＶ光を照射する。照射ユニット４００は、主として、ＵＶ光を照射するＵＶ照射ランプにより構成されている。

【0031】

キャリッジ２００は、ＣＰＵ３３（ユニット制御回路３１）からの駆動信号に基づいて、Ｚ軸方向（高さ方向）及びＸ軸方向（主走査方向）の移動が制御される。

【0032】

キャリッジ２００は、ガイド２０１に沿って主走査方向（Ｘ軸方向）に走査移動する。走査部２０６は、駆動プーリ２０３、従動プーリ２０４、駆動ベルト２０２、及びモータ２０５を有する。キャリッジ２００は、駆動プーリ２０３及び従動プーリ２０４の間に掛け回された駆動ベルト２０２に固定されている。モータ２０５で駆動ベルト２０２を駆動することにより、キャリッジ２００は主走査方向に左右に走査移動する。

【0033】

ガイド２０１は、装置本体の側板２１１Ａ及び２１１Ｂに支持されている。高さ調整部２０７はモータ２０９及びスライダ２０８を有する。高さ調整部２０７は、モータ２０９を駆動してスライダ２０８を上下動させることで、ガイド２０１を上下させる。ガイド２０１が上下移動することによりキャリッジ２００が上下動し、キャリッジ２００の記録媒体１０１に対する高さを調整することができる。

【0034】

以下、塗膜製造装置１の画像形成動作について説明する。
まず、搬送ユニット１００は、ＣＰＵ３３（ユニット制御回路３１）からの駆動信号に基づいて、Ｙ軸方向（副走査方向）に移動し、記録媒体１０１を、画像（液体塗布面１０２）を形成させるための初期位置に位置させる。

【0035】

続いて、キャリッジ２００は、ＣＰＵ３３（ユニット制御回路３１）からの駆動信号に基づいて、ヘッドユニット３００によるＵＶ硬化型インクの吐出に適した高さ（例えば、ヘッドユニット３００と記録媒体１０１とのヘッド間ギャップが１ｍｍとなる高さ）に移動する。なお、ヘッドユニット３００の高さは、高さセンサ４１により検知されることで、ＣＰＵ３３に把握される。

【0036】

続いて、キャリッジ２００は、ＣＰＵ３３（ユニット制御回路３１）からの駆動信号に基づいて、Ｘ軸方向（主走査方向）に往復移動し、この往復移動の際に、ヘッドユニット３００は、ＣＰＵ３３（ユニット制御回路３１）からの駆動信号に基づいて、ＵＶ硬化型インクを吐出する。これにより、記録媒体１０１上には、１走査分の画像（液体塗布面１０２）が形成される。

【0037】

続いて、記録媒体１０１上に１走査分の画像（液体塗布面１０２）が形成されると、搬送ユニット１００は、ＣＰＵ３３（ユニット制御回路３１）からの駆動信号に基づいて、Ｙ軸方向（副走査方向）に１走査分移動する。

【0038】

以下、画像（液体塗布面１０２）の形成が完了するまで、１走査分の画像（液体塗布面１０２）を形成する動作と搬送ユニット１００をＹ軸方向へ１走査分移動させる動作とが交互に行われる。

【0039】

照射ユニット４００によるＵＶ光の照射のタイミングは、適宜選択することができ、例えば、キャリッジ２００が主走査方向に往復移動する際、ＵＶ硬化型インクの吐出と同時にＵＶ光を照射する。

【0040】

（硬化塗膜の形成方法の一実施形態）
次に、本発明に係る硬化塗膜の形成方法の一実施形態について説明する。
ＵＶ硬化型インクを用いて硬化塗膜（以下、単に塗膜と称することがある）を形成する場合、浸透性基材にインクを吐出すると、基材の表層に残るインクと、基材の内部に浸透するインクに分かれる。ここで、インクの設計時には、ある一定の膜厚を基準に設計がなされることが多く、基材上のインクの膜厚が設計時に想定した範囲に収まっていない場合、想定していたインクの機能が発現しない可能性がある。このような事態は、非浸透性基材では起きにくいのに対し、浸透性基材ではこのような事態が起こりやすい。また、浸透性基材の場合、インクの浸透の度合いにばらつきがあるため、インクにより形成される層が機能、厚さ、形状などの点で一定になりにくい。

【0041】

また、非浸透性基材であっても、表面形状などの表面の状態によって、インクにより形成される層が機能、厚さ、形状などの点で一定にならない。例えば、基材の表面に凹凸形状が形成されている場合、凸の部分はインクにより形成される層の膜厚が小さくなる。十分に膜厚が確保できない箇所が生じると断続的な膜になってしまう。

【0042】

特に、プライマーインクにより形成されるプライマー層は、膜厚と硬化具合によって発現する性能が大幅に変わってくる。プライマー層が発現する性能としては、基材とプライマー層との密着性、プライマー層上の画像との密着性、プライマー層上の画像の発色性の向上が挙げられる。この他にも例えば、基材、プライマー、画像のそれぞれの層間における耐水性、耐擦過性などの性能向上等が挙げられる。プライマーインクは、インク設計の段階では問題なく機能を発現させることができていたとしても、実際に作像するプロセスや基材の影響を受けやすいインク種であると考えられる。

【0043】

このように、インクを用いて基材上に膜を形成する場合、インクにより形成される層の膜厚、基材の表面形状等がインクの機能を発現させるために影響を及ぼすと考えられ、インクによる層の膜厚を確保しつつ、基材の表面形状の影響を低減することが重要となる。特に、画像の密着性を向上させる等の目的で、画像の下地としてプライマーインクによりプライマー層を形成する場合、基材の種類（浸透性基材や非浸透性基材等の浸透度合いの違いなど）、基材の表面状態による影響を低減することが重要となる。

【0044】

上記の諸問題を解決するため、本発明者は鋭意検討し、試行錯誤を繰り返して本発明に至った。基材の表面状態を一定にするには、ＵＶ硬化型プライマーインクを基材上で仮硬化（ピニング）させ、ある程度、基材の表面の形状を整地させることが肝要である。このように基材の表面の形状が整地された状態のところに、画像形成用ＵＶ硬化型インクを吐出し、硬化させて画像を形成することにより、良好な画像を形成することができる。

【0045】

上記の観点から、本発明では基材に対して第１の工程～第３の工程を行い、プライマーインクによる層（プライマー層とも称する）を形成する。第１の工程～第３の工程を行って所定のプライマー層を形成することにより、プライマー層内の層間の密着性を向上させることに加え、基材とプライマー層との密着性を向上させることができる。また、プライマー層上に画像形成用ＵＶ硬化型インクによる層（単に画像とも称する）を形成した場合、画像の密着性を向上させることに加え、画像の発色性を向上させることができる。

【0046】

また上記の観点から、浸透性の基材に対してプライマー層を形成する場合、十分に膜厚を確保するため、インクの吐出とＵＶ照射のタイミングが重要である。浸透性の基材に吐出されたインクが基材の内部に浸透しきって表層のインクがなくなってしまうことに留意する。このような観点から、少なくともプライマー層における基材と接する層については、ＵＶ照射を行いながらＵＶ硬化型プライマーインクを吐出することにより硬化塗膜を形成する（第１の工程）。これにより、浸透性の基材に対してプライマー層を形成する場合においても、形成されるプライマー層が一定にならないことを抑制できる。

【0047】

上記のように、本発明では、基材上のＵＶ硬化型プライマーインクによる層の膜厚を確保しつつ、ＵＶ硬化型プライマーインクを基材上で仮硬化（ピニング）させて、基材の表面の形状を整地（レベリング）させる。これにより、基材の種類によらずにプライマー層を形成することができ、基材が異なることによってプライマー層が一定せず、ばらつくことを抑えることができる。

【0048】

しかし、本発明者が検討を進めていく中で、良好なプライマー層が得られない事象が発生することが判明した。詳細に検討したところ、ＵＶ硬化型プライマーインクの硬化不良が生じることがあり、プライマー層の膜厚のばらつきや、密着性のばらつき等が発生していた。これに対して、更に検討を進めたところ、ＵＶ照射の条件に影響されることが判明した。鋭意検討を行った結果、ＵＶ照射の条件として、照度が１５００～５０００ｍＷ／ｃｍ^２、かつ、積算光量が１０００～５０００ｍＪ／ｃｍ^２の範囲でＵＶ照射を行うことで良好なプライマー層が得られることを見出した。

【0049】

本発明によれば、基材の違いによって、基材と硬化塗膜との密着性等の硬化塗膜（プライマー層）の性能がばらつくことを抑制できる。これにより、基材の種類や基材の表面形状を選ばずに、画像形成を行うことができる。

【0050】

また本発明によれば、基材とプライマー層との密着性を改善し、良好な密着性が得られる。また、本発明によって得られるプライマー層は、その上に形成される画像との密着性を改善し、良好な密着性が得られる。更に、十分に硬化された塗膜を得ることができるため、プライマー層上の画像の発色や機能を安定化させることができる。

【0051】

すなわち、本発明の硬化塗膜の形成方法は、基材上に、ＵＶ照射を行いながらＵＶ硬化型プライマーインクを吐出することにより、第１の硬化塗膜を形成する第１の工程と、前記第１の硬化塗膜上に、前記ＵＶ硬化型プライマーインクを吐出することにより、未硬化塗膜を形成する第２の工程と、前記未硬化塗膜上に、ＵＶ照射を行いながら前記ＵＶ硬化型プライマーインクを吐出することにより、前記未硬化塗膜を含んで硬化された第２の硬化塗膜を形成する第３の工程と、を有する硬化塗膜の形成方法であって、前記ＵＶ照射は、照度が１５００～５０００ｍＷ／ｃｍ^２、かつ、積算光量が１０００～５０００ｍＪ／ｃｍ^２の範囲であることを特徴とする。

【0052】

本実施形態の硬化塗膜の形成方法について、図５を用いて説明する。図５Ａは第１の工程を説明する図であり、図５Ｂは第２の工程を説明する図であり、図５Ｃは第３の工程を説明する図である。

【0053】

図５Ａに示すように、第１の工程では、基材２２上に、ＵＶ照射を行いながらＵＶ硬化型プライマーインク４１を吐出することにより、第１の硬化塗膜５１を形成する。なお、以下、ＵＶ硬化型プライマーインク４１を単にプライマーインクなどと称することがある。また、基材を記録媒体、メディアとも称することがある。

【0054】

ＵＶ硬化型プライマーインクとしては、特に制限されるものではなく、公知のものを用いることができる。本実施形態で用いられるＵＶ硬化型プライマーインクは、例えば、重合性化合物、重合開始剤、有機溶剤、界面活性剤等を含有していてもよい。

【0055】

ＵＶ硬化型プライマーインクとして、例えば、メタクリレート系モノマーを含むインクを挙げることができる。メタクリレート系モノマーは皮膚感さ性が比較的弱いという利点があるが、一般のインクに比べ硬化収縮の度合いが大きいという特性がある。

【0056】

重合開始剤としては、活性エネルギー線のエネルギーによって、ラジカルやカチオンなどの活性種を生成し、重合性化合物（モノマーやオリゴマー）の重合を開始させることが可能なものが挙げられる。このような重合開始剤としては、公知のラジカル重合開始剤やカチオン重合開始剤、塩基発生剤等を、１種単独もしくは２種以上を組み合わせて用いることができ、中でもラジカル重合開始剤を使用することが好ましい。

【0057】

ＵＶ硬化型プライマーインクの粘度は、用途や適用手段に応じて適宜調整すればよく、特に限定されないが、例えば、当該組成物をノズルから吐出させるような吐出手段を適用する場合には、２０℃から６５℃の範囲における粘度、望ましくは２５℃における粘度が３～４０ｍＰａ・ｓが好ましく、５～１５ｍＰａ・ｓがより好ましく、６～１２ｍＰａ・ｓが特に好ましい。また当該粘度範囲を、上記有機溶媒を含まずに満たしていることが特に好ましい。なお、上記粘度は、東機産業株式会社製コーンプレート型回転粘度計ＶＩＳＣＯＭＥＴＥＲ ＴＶＥ－２２Ｌにより、コーンロータ（1°34'×R24）を使用し、回転数５０ｒｐｍ、恒温循環水の温度を２０℃～６５℃の範囲で適宜設定して測定することができる。循環水の温度調整にはＶＩＳＣＯＭＡＴＥ ＶＭ－１５０ＩＩＩを用いることができる。

【0058】

基材としては、特に限定されず、目的に応じて適宜選択することができる。非浸透性基材であってもよいし、浸透性基材であってもよい。基材としては、例えば、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス、又はこれらの複合材料などが挙げられる。

【0059】

本実施形態の塗膜製造装置３０は、吐出手段３１と、照射手段３３ａ、３３ｂと、制御手段とを有する。基本構成は上記実施形態と同様である。
吐出手段３１は、ＵＶ硬化型プライマーインク４１を吐出するノズルを有し、基材２２にＵＶ硬化型プライマーインク４１を吐出する。
照射手段３３ａ、３３ｂは、光源を有し、吐出されたＵＶ硬化型プライマーインク４１にＵＶ３４を照射する。紫外線発光ダイオード（ＵＶ－ＬＥＤ）、紫外線レーザダイオード（ＵＶ－ＬＤ）等を用いることができる。
制御手段は、吐出手段３１及び照射手段３３ａ、３３ｂを制御する。

【0060】

図中、矢印Ｘは吐出手段３１及び照射手段３３ａ、３３ｂの走査方向を示す。例えば、吐出手段３１及び照射手段３３ａ、３３ｂをキャリッジ部材に配置し、キャリッジ部材を走査させながら、ＵＶ照射及びＵＶ硬化型プライマーインクの吐出を行う。なお、キャリッジ部材の走査方向を主走査方向とも称する。

【0061】

第１の工程においては、上述のように、ＵＶ照射を行いながらＵＶ硬化型プライマーインクを吐出することにより、第１の硬化塗膜を形成する。これにより、基材として浸透性基材を用いた場合でも、プライマーインクが基材に浸透しきってしまう前に硬化させることができ、硬化塗膜の膜厚を確保することができる。また、基材の表面に凹凸形状等が形成されている場合でも、プライマーインクが基材表面の形状に追従しきってしまう前に硬化させることができ、硬化塗膜の膜厚を確保することができる。

【0062】

次に、図５Ｂに示すように、第２の工程では、第１の硬化塗膜５１上に、ＵＶ硬化型プライマーインク４１を吐出することにより、未硬化塗膜５２を形成する。第２の工程ではＵＶ照射は行わない。第２の工程において、ＵＶ照射を行わずに未硬化塗膜５２を形成することにより、レベリングさせることでさらに均一で平滑な塗膜面を形成することができる。

【0063】

次に、図５Ｃに示すように、第３の工程では、未硬化塗膜５１上に、ＵＶ照射を行いながらＵＶ硬化型プライマーインク４１を吐出することにより、未硬化塗膜５１を含んで硬化された第２の硬化塗膜を形成する。第３の工程において、ＵＶ照射を行いながらＵＶ硬化型プライマーインクを吐出することで、未硬化塗膜５１を硬化させることができる。第２の硬化塗膜は、未硬化塗膜５１が硬化された硬化塗膜と、第３の工程で吐出されたＵＶ硬化型プライマーインク４１が硬化された硬化塗膜５３とからなる。

【0064】

第１の工程～第３の工程によって得られた硬化塗膜の合計の厚みは５～２０μｍであることが好ましい。この場合、メディア種によらず均一にプライマーを被覆でき、カラー画像に影響を与えない範囲になるという利点が得られる。

【0065】

第１の工程～第３の工程によりプライマー層を形成することで、基材上のＵＶ硬化型プライマーインクによる層の膜厚を確保しつつ、ＵＶ硬化型プライマーインクを基材上で仮硬化（ピニング）させて、基材の表面の形状を整地（レベリング）させる。これにより、基材の種類によらずにプライマー層を形成することができ、プライマー層のばらつきを抑えることができる。
一方、第１の工程～第３の工程を行わない場合、例えば、基材の違いにより基材の表面に残るインクの割合が異なってしまい、得られるプライマー層がばらついてしまう。

【0066】

本実施形態のように、ＵＶ照射及びＵＶ硬化型プライマーインクの吐出は、基材の一端側から他端側へ走査するキャリッジ部材により行うことが好ましい。キャリッジ部材が基材の一端側から他端側へ１回走査することを１スキャンとしたとき、第１の工程は、１スキャンでＵＶ照射とＵＶ硬化型プライマーインクの吐出を同時に行い、第３の工程は、１スキャンでＵＶ照射とＵＶ硬化型プライマーインクの吐出を同時に行うことが好ましい。これにより、プライマーインクを完全に硬化させやすくなり、良好なプライマー層が得られる。

【0067】

本実施形態において、照射手段３３ａ、３３ｂは、照度が１５００～５０００ｍＷ／ｃｍ^２、かつ、積算光量が１０００～５０００ｍＪ／ｃｍ^２の範囲でＵＶ照射を行う。これにより、硬化塗膜を良好に形成することができるとともに、プライマーインクによる密着性の向上機能を発現させることができる。また、基材が浸透性基材であっても、硬化塗膜の膜厚を確保しやすくなり、基材の種類による密着性等の性能のばらつきを低減することができる。このため、基材の種類を選ばずに硬化塗膜の形成を良好に行うことができる。また、特に第２の硬化塗膜を十分に硬化させることができるため、プライマー層上に画像形成用のインクが吐出された際にインクのにじみを抑えることができ、画像の発色性を向上させることができる。

【0068】

照度が１５００ｍＷ／ｃｍ^２未満であると、プライマーインクの反応が十分に行われず、プライマーインクの機能、例えば密着性が発現しない。照度が５０００ｍＷ／ｃｍ^２よりも大きいと、過照射となり、塗膜の早期劣化、上層が反応する官能基が消失する等の不具合が生じる。

【0069】

積算光量が１０００ｍＪ／ｃｍ^２未満であると、エネルギー量が不足しているため、プライマーインクを十分に硬化させることができず、硬化塗膜が得られない。積算光量が５０００ｍＪ／ｃｍ^２よりも大きいと、過照射となり、塗膜の早期劣化、上層が反応する官能基が消失する等の不具合が生じる。

【0070】

ＵＶ照射における照度及び積算光量の数値については、例えば照射手段の光源の部分を照度計により測定する。

【0071】

第１の工程と第３の工程とでＵＶ照射における照度及び積算光量を同じにしてもよいし、異ならせてもよい。

【0072】

（画像形成方法の一実施形態）
次に、本発明に係る画像形成方法の一実施形態について説明する。
本実施形態の画像形成方法は、本実施形態の硬化塗膜の形成方法を用いた画像形成方法であって、前記第２の硬化塗膜上に、画像形成用ＵＶ硬化型インクを吐出し、ＵＶ照射を行って画像を形成することを特徴とする。

【0073】

本実施形態によれば、上述のように形成された硬化塗膜上に画像形成用ＵＶ硬化型インクによる層を形成することで、画像の密着性を向上させることができる。また、発色が安定した画像が得られる。

【0074】

画像形成用ＵＶ硬化型インクとしては、適宜選択することができ、例えば、重合性化合物、重合開始剤、有機溶剤、界面活性剤等を含有していてもよい。また、色材を含んでいてもよいし、含んでいなくてもよい。画像形成用ＵＶ硬化型インクは、カラーインクに限定されるものではなく、ホワイトインク、クリアインクであってもよい。

【0075】

色材としては、ブラック、ホワイト、マゼンタ、シアン、イエロー、グリーン、オレンジ、金や銀等の光沢色、などを付与する種々の顔料や染料を用いることができる。色材の含有量は、所望の色濃度や組成物中における分散性等を考慮して適宜決定すればよく、特に限定されないが、組成物の総質量（１００質量％）に対して、０．１～２０質量％であることが好ましい。

【0076】

顔料としては、無機顔料又は有機顔料を使用することができ、１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
無機顔料としては、例えば、ファーネスブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、チャネルブラック等のカーボンブラック（Ｃ．Ｉ．ピグメントブラック７）類、酸化鉄、酸化チタンを使用することができる。
有機顔料としては、例えば、不溶性アゾ顔料、縮合アゾ顔料、アゾレーキ、キレートアゾ顔料等のアゾ顔料、フタロシアニン顔料、ペリレン及びペリノン顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、ジオキサン顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフタロン顔料等の多環式顔料、染料キレート（例えば、塩基性染料型キレート、酸性染料型キレート等）、染色レーキ（塩基性染料型レーキ、酸性染料型レーキ）、ニトロ顔料、ニトロソ顔料、アニリンブラック、昼光蛍光顔料が挙げられる。

【0077】

また、顔料の分散性をより良好なものとするため、分散剤をさらに含んでもよい。分散剤としては、特に限定されないが、例えば、高分子分散剤などの顔料分散物を調製するのに慣用されている分散剤が挙げられる。
染料としては、例えば、酸性染料、直接染料、反応性染料、及び塩基性染料が使用可能であり、１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

【0078】

本実施形態における画像形成装置としては、上記実施形態の塗膜製造装置を用いることができる。本実施形態における画像形成装置においては、吐出手段がＵＶ硬化型プライマーインク及び画像形成用ＵＶ硬化型インクを吐出するようにしてもよい。また、ＵＶ硬化型プライマーインクを吐出する吐出手段と、画像形成用ＵＶ硬化型インクを吐出する吐出手段とを別にしてもよい。

【実施例】

【0079】

以下、実施例を示して本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。

【0080】

（実施例１）
＜非浸透性基材の画像形成＞
図１に示す塗膜製造装置を用いて、非浸透性基材（三菱プラスチック社製、アルポリック）にＵＶ硬化型プライマーインクによりプライマー層を形成した。なお、ＵＶ硬化型プライマーインクは市販品（ミマキエンジニアリング社製、ＰＲ１００）を用いた。

【0081】

プライマー層の形成は、上述の第１の工程、第２の工程、第３の工程により行った。なお、１スキャンで第１の工程を行い、次の１スキャンで第２の工程を行い、更に次の１スキャンで第３の工程を行うようにした。
第１の工程及び第３の工程においては、ＵＶ照射の条件として、照度を１６００ｍＷ／ｃｍ^２とし、積算光量を１１００ｍＪ／ｃｍ^２とした。第２の工程においては、第１の硬化塗膜上にＵＶ硬化型プライマーインクの吐出のみを行い、ＵＶ照射は行わないようにした。第３の工程が終了したときの硬化塗膜（プライマー層）の厚みは１０μｍであった。

【0082】

第３の工程が終了した時点で、得られた硬化塗膜（プライマー層）の形成状態を評価した。プライマー層の形成状態の評価においては、プライマーインクが完全に硬化しているかを目視で評価した。プライマーインクが完全に硬化しており、良好なプライマー層が得られている場合を「〇」（合格）とし、プライマーインクが完全に硬化しておらず、硬化塗膜として評価することができない場合を「×」（不合格）とした。

【0083】

また、得られたプライマー層と基材との密着性を評価した。密着性の評価は、JIS K ５４００に準拠してクロスカット試験を実施した。５０％以上密着している場合を「〇」（合格）とし、４９％以下である場合を「×」（不合格）とした。

【0084】

次に、プライマー層が良好に形成されていることを確認した後、プライマー層上に画像形成用ＵＶ硬化型インクを吐出し、ＵＶ照射することにより画像を形成した。画像形成用ＵＶ硬化型インクとしては、カラーインクを用いた。画像の形成が終了した時点で、得られた画像の形成状態、密着性、発色性を以下のようにして評価した。

【0085】

画像の形成状態の評価において、カラーインクが完全に硬化しているかを目視で評価した。完全に硬化しており、良好な画像が得られている場合を「〇」（合格）とし、カラーインクが完全に硬化しておらず、画像として評価することができない場合を「×」（不合格）とした。

【0086】

また、得られた画像とプライマー層との密着性を評価した。密着性の評価は上記と同様にして、JIS K ５４００に準拠してクロスカット試験を実施した。５０％以上密着している場合を「〇」（合格）とし、４９％以下である場合を「×」（不合格）とした。

【0087】

また、得られた画像の発色性を評価した。発色性の評価は目視判定で行い、プライマー印刷無しと同等あるいはそれ以上である場合を「〇」（合格）とし、プライマー印刷無しよりも劣位である場合を「×」（不合格）とした。

【0088】

＜浸透性基材の画像形成＞
非浸透性基材の代わりに、浸透性基材（今村紙工社製、ＴＴＭ１０－Ａ４）を用いた以外は、非浸透性基材の画像形成と同様にしてプライマー層を形成した。また、上記と同様にしてプライマー層が良好に形成されているかどうかを評価した後、プライマー層上に画像を形成した。また、上記と同様にして画像の評価を行った。

【0089】

実施例１における塗膜の作製条件、評価結果を表１に示す。

【0090】

（実施例２）
実施例１において、第１の工程及び第３の工程におけるＵＶ照射の条件を表１のように変更した以外は、実施例１と同様にして、非浸透性基材及び浸透性基材にプライマー層及び画像を形成し、評価を行った。
実施例２における塗膜の作製条件、評価結果を表１に示す。

【0091】

（比較例１～６）
実施例１において、第１の工程及び第３の工程におけるＵＶ照射の条件を表１のように変更した以外は、実施例１と同様にして、非浸透性基材及び浸透性基材にプライマー層を形成した。比較例１～６においては、プライマー層の形成状態を評価したところ、プライマー層が良好に形成できず、基材との密着性の評価ができない試験例があった。また、良好なプライマー層が得られず、画像を形成できない試験例があった。比較例における塗膜の作製条件、評価結果を表１に示す。なお、表中、「－」は評価なしを示す。

【0092】

比較例１、２では、非浸透性基材及び浸透性基材ともにプライマーインクが完全に硬化せず、塗膜として評価することができなかった。
比較例３では、非浸透性基材及び浸透性基材ともにプライマーインクによる塗膜が形成されるものの、基材との密着性で良好な結果が得られなかった。また、プライマー層上に画像を形成したところ、すぐに剥がれ落ちてしまい、画像の評価ができなかった。
比較例４～６では、塗膜形成及び密着性ともに不良であった。

【0093】

【表1】

【符号の説明】

【0094】

３０ 塗膜製造装置
３１ 吐出手段
３３ 照射手段
４１ ＵＶ硬化型プライマーインク
５１ 第１の硬化塗膜
５２ 未硬化塗膜
５３ 硬化塗膜

【先行技術文献】

【特許文献】

【0095】

【文献】特許第５８１７０５９号公報

【文献】特開２０１８－３９１２９号公報

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図5C】