液滴吐出装置、液滴吐出方法及び成形印刷物製造装置並びに成形印刷物製造方法
【課題】印刷品質の向上に寄与できる液滴吐出装置を提供する。
【解決手段】後工程で所定の立体形状に成形加工される記録媒体Ｐに液滴を吐出する。所定の立体形状に成形加工されたときの記録媒体における伸長量分布の情報と、伸長量分布に対応する、記録媒体に吐出する液滴の補正量の情報との相関関係を保持する保持部１０２と、保持部に保持された相関関係に基づいて、記録媒体に吐出する液滴の量を補正する吐出量補正部８と、を備える。
【解決手段】後工程で所定の立体形状に成形加工される記録媒体Ｐに液滴を吐出する。所定の立体形状に成形加工されたときの記録媒体における伸長量分布の情報と、伸長量分布に対応する、記録媒体に吐出する液滴の補正量の情報との相関関係を保持する保持部１０２と、保持部に保持された相関関係に基づいて、記録媒体に吐出する液滴の量を補正する吐出量補正部８と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出装置、液滴吐出方法及び成形印刷物製造装置並びに成形印刷物製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、様々な記録媒体に対して印刷可能な記録装置として、液滴吐出装置であるインクジェット記録装置が知られている。インクジェット記録装置は、液滴吐出ヘッドと記録媒体とを相対移動させながら、液滴吐出ヘッドの記録媒体に対向する面に設けられた吐出口（以下、ノズル）から色材であるインク（液滴）を直接記録媒体に対して吐出して、記録媒体上に着弾させることで記録媒体上に画像を形成する記録装置であり、工程の単純さ、印刷時における静粛性及び印字、印画品質の点で非常に優れた特徴がある。
【０００３】
また、近年では、液滴吐出装置を用いて、樹脂や金属等のインク吸収性を有さない種々の材料を記録媒体として画像記録を行う場合があり、このような記録媒体に対してインクを定着させるために、光硬化型インクが用いられていることがある。この種の光硬化型インクは、紫外線などの放射線の照射によりインク成分の大部分が硬化するため、溶剤系インクと比べて乾燥性にすぐれ、また、画像がにじみにくいことから、種々の基材に印字できる点で優れた方式である。
【０００４】
一方、上記の液滴吐出装置を用いて印刷した樹脂シートに対して、真空成形等によって絞り加工を施し、所望の形状に成形した後に、射出成形機によってプラスチック樹脂と樹脂シートとが一体化された成形品を作製する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−８７２４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述したような従来技術には、以下のような問題が存在する。
印刷した樹脂シートを絞り加工した場合、例えば、突形状となる部分は数倍にも伸長されることから着色剤の密度が小さくなり色濃度が変化する。そのため、樹脂シートには、伸長量に応じて色の分布が生じることになり、印刷品質が低下してしまう。
【０００７】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、印刷品質の向上に寄与できる液滴吐出装置、液滴吐出方法及び成形印刷物製造装置並びに成形印刷物製造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】
上記の目的を達成するために本発明は、以下の構成を採用している。
本発明の液滴吐出装置は、後工程で所定の立体形状に成形加工される記録媒体に液滴を吐出する液滴吐出装置であって、前記所定の立体形状に成形加工されたときの前記記録媒体における伸長量分布の情報と、前記伸長量分布に対応する、前記記録媒体に吐出する液滴の補正量の情報との相関関係を保持する保持部と、前記保持部に保持された前記相関関係に基づいて、前記記録媒体に吐出する液滴の量を補正する吐出量補正部と、を備えるを特徴とするものである。
【０００９】
従って、本発明の液滴吐出装置では、所定の立体形状に成形加工した際の記録媒体における伸長量の大きい箇所については吐出する液滴の補正量を多くし、伸長量の小さい箇所については吐出する液滴の補正量を少なくすることにより、後工程で所定の立体形状に成形加工されて記録媒体が分布をもって伸長した場合でも、着色剤の密度が一様になり色濃度を一定とすることができ、印刷品質の向上に寄与できる。
【００１０】
また、本発明では、前記所定の立体形状に対応する３次元データに基づいて、前記相関関係を作成する作成部を有する構成を好適に採用できる。
これにより、本発明では、３次元データを用いることで記録媒体における伸長量分布を推定し、推定した伸長量分布から容易に記録媒体に吐出する液滴の補正量の情報を設定することが可能になる。
この際の３次元データとしては、ＣＡＤデータとすることにより、所定の立体形状を設計した際のデータを用いることが可能になり、生産性の向上に寄与できる。
【００１１】
また、上記の相関関係としては、前記液滴の色に応じて複数設定される構成や、基端部と、該基端部から高さ方向に離間する頂部との間を結ぶ傾斜部の傾斜角度に応じて複数設定される構成を好適に採用できる。
これにより、本発明では、液滴の色や傾斜部の傾斜角度によって最適な液滴の補正量を設定することが可能になる。
【００１２】
上記構成において、傾斜部の傾斜角度に応じて相関関係を複数設定する場合には、前記傾斜部を前記頂部からの距離に応じて複数に分割した分割領域が設定され、前記分割領域毎に前記液滴の補正量の情報が設定される構成を好適に採用できる。
これにより、本発明では、設定する補正量の種類を少なくすることが可能になり、補正量設定に要する作業を削減することができる。
【００１３】
そして、本発明の成形印刷物製造装置は、記録媒体に液滴を吐出する液滴吐出装置と、前記液滴が吐出された前記記録媒体を所定の立体形状に成形加工する成形装置とを備える成形印刷物製造装置であって、前記液滴吐出装置として、先に記載の液滴吐出装置が用いられることを特徴とするものである。
従って、本発明の成形印刷物製造装置では、印刷品質が向上した記録媒体を用いることにより、高品質の成形印刷物を製造することが可能になる。
【００１４】
一方、本発明の液滴吐出方法は、後工程で所定の立体形状に成形加工される記録媒体に液滴を吐出する吐出工程を有する液滴吐出方法であって、前記所定の立体形状に成形加工されたときの前記記録媒体における伸長量分布の情報と、前記伸長量分布に対応する、前記記録媒体に吐出する液滴の補正量の情報との相関関係を作成して保持する保持工程と、保持している前記相関関係に基づいて、前記記録媒体に吐出する液滴の量を補正する補正工程と、を含むことを特徴とするものである。
【００１５】
従って、本発明の液滴吐出方法では、所定の立体形状に成形加工した際の記録媒体における伸長量の大きい箇所については吐出する液滴の補正量を多くし、伸長量の小さい箇所については吐出する液滴の補正量を少なくすることにより、後工程で所定の立体形状に成形加工されて記録媒体が分布をもって伸長した場合でも、着色剤の密度が一様になり色濃度を一定とすることができ、印刷品質の向上に寄与できる。
【００１６】
前記保持工程では、前記所定の立体形状に対応する３次元データに基づいて、前記相関関係を作成する構成を好適に採用できる。
これにより、本発明では、３次元データを用いることで記録媒体における伸長量分布を推定し、推定した伸長量分布から容易に記録媒体に吐出する液滴の補正量の情報を設定することが可能になる。
この際の３次元データとしては、ＣＡＤデータとすることにより、所定の立体形状を設計した際のデータを用いることが可能になり、生産性の向上に寄与できる。
【００１７】
また、上記の相関関係としては、前記液滴の色に応じて複数設定される構成や、基端部と、該基端部から高さ方向に離間する頂部との間を結ぶ傾斜部の傾斜角度に応じて複数設定される構成を好適に採用できる。
これにより、本発明では、液滴の色や傾斜部の傾斜角度によって最適な液滴の補正量を設定することが可能になる。
【００１８】
上記構成において、傾斜部の傾斜角度に応じて相関関係を複数設定する場合には、前記傾斜部を前記頂部からの距離に応じて複数に分割した分割領域が設定され、前記分割領域毎に前記液滴の補正量の情報が設定される構成を好適に採用できる。
これにより、本発明では、設定する補正量の種類を少なくすることが可能になり、補正量設定に要する作業を削減することができる。
【００１９】
そして、本発明の成形印刷物製造方法は、記録媒体に液滴を吐出する液滴吐出工程と、前記液滴が吐出された前記記録媒体を所定の立体形状に成形加工する成形工程とを備える成形印刷物製造方法であって、前記液滴吐出工程では、先に記載の液滴吐出方法を用いることを特徴とするものである。
従って、本発明の成形印刷物製造方法では、印刷品質が向上した記録媒体を用いることにより、高品質の成形印刷物を製造することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る成形印刷物製造装置ＭＭの概略構成図である。
【図２】液滴吐出装置１の概略構成を示す模式図である。
【図３】液滴吐出ヘッドのノズル形成面におけるノズルの配列状態を示す図である。
【図４】液滴吐出ヘッドの内部構成を示す部分断面図である。
【図５】記録媒体の成形加工を説明するための図である。
【図６】液滴吐出時のフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の液滴吐出装置、液滴吐出方法及び成形印刷物製造装置並びに成形印刷物製造方法の実施の形態を、図１ないし図６を参照して説明する。
なお、以下の実施の実施形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせている。
【００２２】
図１は、本発明に係る成形印刷物製造装置ＭＭの概略構成図である。
成形印刷物製造装置ＭＭは、プラスチック樹脂シート等の記録媒体に対して着色剤を含む液滴を吐出して加飾シートを作製する液滴吐出装置１、作製された加飾シートを加熱して柔軟化させ、真空成形や圧空成形等により絞り加工して所定の立体形状に成形加工する成形装置７０、所定の立体形状に成形された記録媒体（加飾シート）が挿入される金型を用いて、溶融した合成樹脂を金型内に注入して合成樹脂と記録媒体とが一体化された成形品を作製する射出成形機８０、これら液滴吐出装置１、成形装置７０、射出成形機８０の間で記録媒体を搬送する搬送装置９０、これら液滴吐出装置１、成形装置７０、射出成形機８０、搬送装置９０の動作を統括的に制御する制御部８を備えている。
【００２３】
図２は、液滴吐出装置１の概略構成を示す模式図である。液滴吐出装置１は、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリカーボネート（ＰＣ）等からなる記録媒体Ｐ上に紫外線硬化型インクを吐出し、記録媒体Ｐに着弾した紫外線硬化型インクに対して紫外線照射を行って該紫外線硬化型インクを硬化させ、記録媒体Ｐ上に画像や各種の模様等のパターンを描画するものである。なお、以下「紫外線硬化型インク」について説明するときは、便宜上、単に「インク」ということがある。
なお、これら記録媒体Ｐや紫外線硬化型インクについては、例えば特開２００８−８７２４８号公報に詳細に記載されているため、ここではその説明を省略する。
【００２４】
この液滴吐出装置１は、記録媒体Ｐを載置する基台２と、基台２上の記録媒体Ｐを図２中のＸ方向に搬送する搬送装置３と、紫外線硬化型インクを吐出する液滴吐出ヘッド９と、液滴吐出ヘッド９を複数備えてなるキャリッジ４と、このキャリッジ４をＹ方向に移動させる送り装置５と、紫外線照射部１２と、各種構成部品の制御を行う制御部８と、を具備して構成されている。搬送装置３及び送り装置５により、記録媒体Ｐとキャリッジ４とを、Ｘ方向とＹ方向とにそれぞれ相対移動させる移動手段が構成されている。
【００２５】
以下の説明においては、図２中に示されたＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材について説明する。ＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸及びＹ軸がステージ６に対して平行な方向に設定され、Ｚ軸がステージ６に対して直交する方向に設定されている。図２中のＸＹＺ座標系は、実際にはＸＹ平面が水平面に平行な面に設定され、Ｚ軸が鉛直上方向に設定される。なお、液滴吐出ヘッド９の走査移動方向をＹ方向、ステージ６の移動方向をＸ方向とする。
【００２６】
搬送装置３は、基台２上に設けられたステージ６及びステージ移動装置７を備えて構成されたものである。ステージ６は、ステージ移動装置７によって基台２上をＸ方向に移動可能に設けられたもので、上流側の搬送装置（図示せず）から搬送される記録媒体Ｐを、例えば真空吸着機構によってＸＹ平面上に保持するものである。
【００２７】
ステージ移動装置７は、ボールネジまたはリニアガイド等の軸受け機構を備えたもので、制御部８から入力される、ステージ６のＸ座標を示すステージ位置制御信号に基づいて、ステージ６をＸ方向に移動させるよう構成されたものである。
【００２８】
キャリッジ４は、送り装置５に移動可能に取り付けられた矩形板状のもので、その底面側に複数の液滴吐出ヘッド９を、Ｙ方向に沿って配列させた状態で保持したものである。これら複数の液滴吐出ヘッド９（９Ｙ,９Ｃ,９Ｍ,９Ｋ）は、後述するように複数のノズル１７を備えたもので、制御部８から入力される描画データや駆動制御信号に基づいて、紫外線硬化型インクの液滴を吐出するものである。また、これら複数の液滴吐出ヘッド９（９Ｙ,９Ｃ,９Ｍ,９Ｋ）は、Ｙ（イエロー）、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｋ（黒）に対応した紫外線硬化型インクをそれぞれ吐出するもので、それぞれの液滴吐出ヘッド９には、図２に示すようにキャリッジ４を介してチューブ（配管）１０が連結されている。
【００２９】
そして、Ｙ（イエロー）に対応する液滴吐出ヘッド９Ｙには、チューブ１０を介してＹ（イエロー）用の紫外線硬化型インクを充填・貯蔵した第１タンク（インク貯留室）１１Ｙが接続されており、これによって液滴吐出ヘッド９Ｙには、この第１タンク１１ＹからＹ（イエロー）用の紫外線硬化型インクが供給されるようになっている。同様に、Ｃ（シアン）に対応する液滴吐出ヘッド９ＣにはＣ（シアン）用の紫外線硬化型インクを充填した第２タンク１１Ｃが接続され、Ｍ（マゼンタ）に対応する液滴吐出ヘッド９ＭにはＭ（マゼンタ）用の紫外線硬化型インクを充填した第３タンク１１Ｍが接続され、Ｋ（黒）に対応する液滴吐出ヘッド９ＫにはＫ（黒）用の紫外線硬化型インクを充填した第４タンク１１Ｋが接続されている。このような構成によって液滴吐出ヘッド９Ｃには、第２タンク１１ＣからＣ（シアン）用の紫外線硬化型インクが供給されるようになっており、液滴吐出ヘッド９Ｍには、第３タンク１１ＭからＭ（マゼンタ）用の紫外線硬化型インクが供給されるようになっており、液滴吐出ヘッド９Ｋには、第４タンク１１ＫからＫ（黒）用の紫外線硬化型インクが供給されるようになっている。
【００３０】
ここで、紫外線硬化型インクは、例えば紫外線硬化型のインクなど、所定波長の光を受けて硬化するタイプのもので、モノマーと光重合開始剤と各色に対応する顔料とを含有し、さらに必要に応じて、界面活性剤や熱ラジカル重合禁止剤などの各種添加剤が配合されたものである。なお、このような紫外線硬化型インクは、通常はその成分（配合）等によって吸収する光（紫外線）の波長域等が異なることから、硬化する波長の最適値、すなわち最適硬化波長も、インク毎に異なっている。
【００３１】
例えば、紫外線硬化型インクは、ビヒクル、光重合開始剤および顔料の混合物に、消泡剤、重合禁止剤等の補助剤を添加して調合される。ビヒクルは、光重合硬化性を有するオリゴマー、モノマー等を、反応性希釈剤により粘度調整して調合される。したがって、インクを硬化させる目的で溶媒を揮発させることはない。
【００３２】
次に、図３及び図４を参照して液滴吐出ヘッド９の構成について説明する。図３は、液滴吐出ヘッド９のノズル形成面２１Ａにおけるノズル１７の配列状態を示す図である。
図４は、液滴吐出ヘッド９の内部構成を示す部分断面図である。
【００３３】
図３に示すように、ノズル１７はノズル形成面２１Ａにおいて記録媒体Ｐの搬送方向（Ｘ方向）に沿って複数設けられ、ノズル列１６を形成している。このノズル列１６は、液滴吐出ヘッド９の走査方向（Ｙ方向）に沿って計５列設けられている。なお、液滴吐出ヘッド９に設けるノズル数及びノズル列数は任意に変更可能である。また、液滴吐出ヘッド９どうしをノズル１７間のピッチの半分だけ左右方向にずらして配置してもよい。これにより、記録媒体Ｐに対して印字する解像度を向上させることができる。
【００３４】
図４に示すように、液滴吐出ヘッド９は、ヘッド本体１８と、ヘッド本体１８に接続された流路形成ユニット２２とを備える。流路形成ユニット２２は、振動板１９と、流路基板２０と、ノズル基板２１とを備えるとともに、共通インク室２９と、インク供給口３０と、圧力室３１とを形成する。さらに、流路形成ユニット２２は、ダイヤフラム部として機能する島部３２と、共通インク室２９内の圧力変動を吸収するコンプライアンス部３３とを備える。ヘッド本体１８には、固定部材２６とともに駆動ユニット２４を収容する収容空間２３と、インクを流路形成ユニット２２に案内する内部流路２８とが形成される。
【００３５】
上記構成の液滴吐出ヘッド９によれば、ケーブル２７を介して駆動ユニット２４に駆動信号が入力されると、圧電素子２５が伸縮する。これにより、振動板１９が圧力室３１に接近する方向（−Ｚ方向）及び圧力室３１から離れる方向（＋Ｚ方向）に変形（移動）する。このため、圧力室３１の容積が変化し、インクを収容した圧力室３１の圧力が変動する。この圧力の変動によって、ノズル１７からインクが噴射される。
【００３６】
図２に戻り、キャリッジ４を移動させる送り装置５は、例えば基台２を跨ぐ橋梁構造をしたもので、Ｙ方向及びＸＹ平面に直交するＺ方向に対して、ボールネジまたはリニアガイド等の軸受け機構を備えたものである。このような構成のもとに送り装置５は、制御部８から入力される、キャリッジ４のＹ座標及びＺ座標を示すキャリッジ位置制御信号に基づいて、キャリッジ４をＹ方向に移動させるとともに、Ｚ方向にも移動させるようになっている。
【００３７】
また、図２に示すキャリッジ４には、液滴吐出ヘッド９の全てに対して、該液滴吐出ヘッド９の近傍にそれぞれ紫外線照射部１２が配置されている。具体的には、紫外線照射部１２は、キャリッジ４の移動方向の前後に設けられており、液滴吐出ヘッド９の走査移動とともに移動するようになっている。紫外線照射部１２は、記録媒体Ｐに吐出された紫外線硬化型インクを硬化させるためのもので、本実施形態では多数のＬＥＤ（発光ダイオード）からなっている。ただし、本発明では、ＬＥＤに限定されることなく、これ以外にも例えばレーザーダイオード（ＬＤ）や、さらには水銀灯ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、エキシマランプ等を紫外線照射部１２として用いることができる。
【００３８】
本実施形態のＬＥＤからなる紫外線照射部１２は、それぞれ照射する光が、対応する液滴吐出ヘッド９Ｙ,９Ｃ,９Ｍ,９Ｋが吐出する紫外線硬化型インクの、最適硬化波長に対応した波長を有している。つまり、前述したように各紫外線硬化型インクは、その成分（配合）等によって最適硬化波長が異なっており、これに対して紫外線照射部１２は、対応する紫外線硬化型インクの最適硬化波長を有した光を照射するようになっている。
【００３９】
制御部８は、上述したように、液滴吐出装置１、成形装置７０、射出成形機８０、搬送装置９０の動作を統括的に制御するものであり、液滴吐出装置１においてはステージ移動装置７にステージ位置制御信号を出力し、送り装置５にキャリッジ位置制御信号を出力し、さらには液滴吐出ヘッド９の駆動回路基板（図示せず）に描画データ及び駆動制御信号を出力するものである。これによって制御部８は、記録媒体Ｐとキャリッジ４とを相対移動させるべく、ステージ６の移動による記録媒体Ｐの位置決め動作、及びキャリッジ４の移動による液滴吐出ヘッド９の位置決め動作の同期制御を行い、さらに液滴吐出ヘッド９に液滴吐出動作を行わせることにより、記録媒体Ｐ上の所定の位置に紫外線硬化型インクの液滴を配置するようになっている。また、この制御部８は、液滴吐出ヘッド９に液滴吐出動作を行わせるのとは別に、紫外線照射部１２に光照射動作を行わせるようになっている。
【００４０】
また、図１及び図２に示すように、制御部８には、成形装置７０により記録媒体Ｐを所定の立体形状に成形した際に記録媒体Ｐに生じる伸長量分布の情報と、記録媒体Ｐに吐出する液滴の補正量との相関関係を作成する作成部１０１、作成された相関関係を保持・記憶する保持部１０２が接続されている。
【００４１】
作成部１０１は、例えば制御部８や保持部１０２に保持されている、成形装置７０において記録媒体Ｐを成形する所定の立体形状（以下、単に立体形状と称する）に対応する３次元データを用いて、成形時に記録媒体Ｐに生じる伸長量分布を予測するとともに、当該伸長量分布に起因して記録媒体Ｐに生じる色の濃度変化を補正するために、予め保持部１０２に保持されている補正量に関するデータベースを用いて、記録媒体Ｐに吐出する液滴の補正量との相関関係を作成するものである。上記の３次元データとしては、本実施形態では、成形装置７０において記録媒体Ｐを立体形状に成形する際に用いられる金型のＣＡＤデータが用いられる。
【００４２】
制御部８は、記録媒体Ｐに液滴を吐出させる際には、保持部１０２に保持されたデータベースから、液滴を着弾させる位置に対応する液滴補正量を呼び出し、吐出量補正部として、この補正量で補正した量の液滴を吐出させる。
【００４３】
続いて、上記の成形印刷物製造装置ＭＭの作用について説明する。
まず、作成部１０１による上記データベースの作成について説明する。
例えば、図５に示すように、基端部４０の平坦面４１から、頂面４３、及び頂面（頂部）４３と平坦面４１とを結ぶ傾斜面４４を有する突部４２が突出する立体形状を有する金型ＭＤを用いて記録媒体Ｐを成形する際には、記録媒体Ｐを金型ＭＤの表面に吸着した際に、金型ＭＤにおける突形状の角部（エッジ部）ＭＤ１で記録媒体Ｐが係止されるため、記録媒体Ｐは角部Ｐを基点として伸長する。
【００４４】
このとき、記録媒体Ｐは、傾斜面４４に吸着される箇所においては、平坦面４１に対する傾斜角θに応じて、角部ＭＤ１に近い位置ほど大きな伸長量で伸長する。なお、ここで記載する伸長量Ｌとは、金型ＭＤへの吸着前の距離Ｌ１であった箇所が吸着後に（Ｌ１＋Ｌ）となり、元の距離よりも長くなった量を示している。
例えば、突形状の角部ＭＤ１と接しない平坦面４１では伸長量をゼロとし、角部ＭＤ１における伸長量（記録媒体Ｐの材質等や角度θに依存する最大伸長量）をＬＸ、傾斜面４４の長さをＬＫとすると、角部ＭＤ１からの距離ｄの位置における伸長量Ｌは、下式で示される。
Ｌ＝−（ＬＸ／ＬＫ）×ｄ＋ＬＸ …（１）
角部ＭＤ１における伸長量ＬＸは、角度θ、角部ＭＤ１のＺ位置（平坦面４１との距離）等によって設定される値であり、事前に実験やシミュレーション等により求められる。
【００４５】
記録媒体Ｐが上記伸長量Ｌで伸長した場合には、厚さが小さくなり、着色剤の密度が低下するため、色が薄くなってしまう。そのため、本実施形態では、記録媒体Ｐを成形加工したときの伸長量Ｌの大きさに対応して、当該箇所に吐出する紫外線硬化型インクの量を多くするように補正する。そのため、本実施形態では、金型ＭＤにおける立体形状の３次元データに基づいて、成形加工されたときの記録媒体Ｐにおける伸長量の分布情報と、この伸長量の分布情報に対応する、記録媒体Ｐに吐出するインクの液滴の補正量の情報との相関関係を作成し、液滴の補正量に関するデータベースとして保持部１０２に保持させておく。
【００４６】
ここで、記録媒体Ｐに対して吐出する各液滴吐出位置について、上記の式（１）で定義される伸長量Ｌで吐出量を補正することが、色濃度を高精度に補正する観点からは好ましいが、吐出量の調整には、吐出する各液滴の量を多くする、吐出回数を多くする等の設定工程を伴うため、全ての液滴吐出位置でこの設定工程を行うと設定工程の時間が長くなってしまう。そこで、本実施形態では、図５に示すように、記録媒体Ｐにおける傾斜面４４に密着する範囲を複数の分割領域Ａ１〜Ａ５に５分割し、各分割領域Ａ１〜Ａ５内の液滴吐出位置については同じ液滴補正量で補正するものとする。この分割数は、色濃度の許容値を考慮して、なるべく少ない数を選択することが好ましい。
【００４７】
また、記録媒体Ｐが傾斜面４４に密着する場合の他、角部ＭＤ１に繋がる平面、例えば頂面４３に密着する場合も、記録媒体Ｐは成形加工により傾斜面４４に吸着される場合よりも小さい値ながら伸長するため、このような平面についても、傾斜面４４に吸着される場合と同様に、伸長量の分布情報に対応する、記録媒体Ｐに吐出するインクの液滴の補正量の情報との相関関係を作成し、液滴の補正量に関するデータベースとして保持部１０２に保持させておく。
【００４８】
また、例えば、傾斜角度θについても、角度の大小によって伸長量が異なるため、例えば５度毎や１０度毎等、液滴補正量との相関関係を複数作成し、液滴の補正量に関するデータベースとして保持部１０２に保持させておく。また、これ以外にも、紫外線硬化型のインクの色によっても、濃度に関する許容値が異なるため、紫外線硬化型のインクの色毎に、伸長量の分布情報に対応する、記録媒体Ｐに吐出するインクの液滴の補正量の情報との相関関係を作成し、液滴の補正量に関するデータベースとして保持部１０２に保持させておく。
【００４９】
このように、後工程の成形加工で生じる伸長に起因する不具合を補正するためのデータベースが用意されている状態で、液滴吐出装置１により記録媒体Ｐで加飾シートを作製する際には、まず、図６のフローチャートに示されるように、成形装置７０で用いられる金型ＭＤによる３次元データを抽出する（ステップＳ１）。この場合、液滴吐出装置１における作成部１０１が３次元データを抽出するが、本実施形態では、予め保持部１０２に保持されている、金型ＭＤを設計した際のＣＡＤデータを３次元データとして抽出している。
【００５０】
次に、作成部１０１は、上記の３次元データから角部（頂点）ＭＤ１のデータ（Ｘ、Ｙ、Ｚ座標値）を抽出し（ステップＳ２）、抽出したデータから傾斜角度θを抽出する（ステップＳ３）。そして、作成部１０１は、保持部１０２に保持されたデータベースを参照して（ステップＳ４）、得られた傾斜角度θ、角部ＭＤ１の相対位置等に対応する液滴の補正量を呼び出して、各液滴吐出位置での吐出量に関する印刷データを補正する（ステップＳ５）。この後、制御部８が、補正された印刷データ用いて、吐出量補正部として、この補正量で補正した量の紫外線硬化型のインクの液滴を液滴吐出ヘッド９から吐出・印刷させる（ステップＳ６）。
記録媒体Ｐに紫外線硬化型のインクを塗布したら、制御部８は紫外線照射部１２から紫外線を照射させて、紫外線硬化型のインクを硬化させて加飾シートとする。
【００５１】
加飾シートとして作製された記録媒体Ｐは、成形機装置７０において、金型ＭＤを用いて所定の立体形状に成形加工される。このとき、記録媒体Ｐは、成形加工により分布をもって伸長するが、予め伸長量の分布に応じて液滴の吐出量を補正しているため、成形加工により伸長して厚さが小さくなり色濃度が低下しても、当該箇所については予め液滴量を多くしているため、他の箇所と同等の色濃度となり、印刷品質の低下は生じさせない。
【００５２】
そして、立体形状に成形された記録媒体Ｐは、射出成形機８０における金型に挿入され、金型内に溶融した合成樹脂を注入することで、記録媒体Ｐと合成樹脂が一体化された成形品が製造される。
【００５３】
このように、本実施形態では、記録媒体Ｐを後工程で成形加工したときの伸長量分布の情報に対応して、記録媒体Ｐに吐出する液滴の補正量をデータベースとして保持しておき、実際に液滴を吐出する際には上記のデータベースを用いて吐出量を補正するため、印刷後の記録媒体Ｐを立体形状に成形加工しても、色濃度の低下を生じさせずに印刷品質を向上させることが可能になる。特に、本実施形態では、立体形状の３次元データとして、金型ＭＤを設計する際のＣＡＤデータを用いているため、３次元データを別途作成する必要がなくなり、生産性の向上に寄与できる。
また、本実施形態では、傾斜面４４を複数の分割領域に分割し、各分割領域では、同じ液滴補正量で補正するため、吐出量の設定に要する時間を短縮することができる。
【００５４】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００５５】
例えば、上記実施形態では、金型ＭＤにおける突部４２を例示したが、これに限定されるものではなく、凹部についても同様であり、予め伸長量分布を実験やシミュレーションで求めておき、この伸長量分布による記録媒体Ｐの厚さ変動に伴う着色剤の密度変化を補うように、当該箇所における液滴吐出量を補正すればよい。また、記録媒体Ｐに負方向の伸長（すなわち収縮）が生じる場合には、正の伸長とは逆に、吐出する液滴の量を減ずるように補正すればよい。
【００５６】
また、上記実施形態では、紫外線硬化型インクを用いる例で説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、後工程で成形加工を施すものであれば、熱硬化型インクを用いる場合にも適用可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１…液滴吐出装置、 ８…制御部（吐出量補正部）、 ４０…基端部、 ４３…頂面（頂部）、 ４４…傾斜面、 １０１…作成部、 １０２…保持部、 Ａ１〜Ａ５…分割領域、 Ｐ…記録媒体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出装置、液滴吐出方法及び成形印刷物製造装置並びに成形印刷物製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、様々な記録媒体に対して印刷可能な記録装置として、液滴吐出装置であるインクジェット記録装置が知られている。インクジェット記録装置は、液滴吐出ヘッドと記録媒体とを相対移動させながら、液滴吐出ヘッドの記録媒体に対向する面に設けられた吐出口（以下、ノズル）から色材であるインク（液滴）を直接記録媒体に対して吐出して、記録媒体上に着弾させることで記録媒体上に画像を形成する記録装置であり、工程の単純さ、印刷時における静粛性及び印字、印画品質の点で非常に優れた特徴がある。
【０００３】
また、近年では、液滴吐出装置を用いて、樹脂や金属等のインク吸収性を有さない種々の材料を記録媒体として画像記録を行う場合があり、このような記録媒体に対してインクを定着させるために、光硬化型インクが用いられていることがある。この種の光硬化型インクは、紫外線などの放射線の照射によりインク成分の大部分が硬化するため、溶剤系インクと比べて乾燥性にすぐれ、また、画像がにじみにくいことから、種々の基材に印字できる点で優れた方式である。
【０００４】
一方、上記の液滴吐出装置を用いて印刷した樹脂シートに対して、真空成形等によって絞り加工を施し、所望の形状に成形した後に、射出成形機によってプラスチック樹脂と樹脂シートとが一体化された成形品を作製する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−８７２４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述したような従来技術には、以下のような問題が存在する。
印刷した樹脂シートを絞り加工した場合、例えば、突形状となる部分は数倍にも伸長されることから着色剤の密度が小さくなり色濃度が変化する。そのため、樹脂シートには、伸長量に応じて色の分布が生じることになり、印刷品質が低下してしまう。
【０００７】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、印刷品質の向上に寄与できる液滴吐出装置、液滴吐出方法及び成形印刷物製造装置並びに成形印刷物製造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】
上記の目的を達成するために本発明は、以下の構成を採用している。
本発明の液滴吐出装置は、後工程で所定の立体形状に成形加工される記録媒体に液滴を吐出する液滴吐出装置であって、前記所定の立体形状に成形加工されたときの前記記録媒体における伸長量分布の情報と、前記伸長量分布に対応する、前記記録媒体に吐出する液滴の補正量の情報との相関関係を保持する保持部と、前記保持部に保持された前記相関関係に基づいて、前記記録媒体に吐出する液滴の量を補正する吐出量補正部と、を備えるを特徴とするものである。
【０００９】
従って、本発明の液滴吐出装置では、所定の立体形状に成形加工した際の記録媒体における伸長量の大きい箇所については吐出する液滴の補正量を多くし、伸長量の小さい箇所については吐出する液滴の補正量を少なくすることにより、後工程で所定の立体形状に成形加工されて記録媒体が分布をもって伸長した場合でも、着色剤の密度が一様になり色濃度を一定とすることができ、印刷品質の向上に寄与できる。
【００１０】
また、本発明では、前記所定の立体形状に対応する３次元データに基づいて、前記相関関係を作成する作成部を有する構成を好適に採用できる。
これにより、本発明では、３次元データを用いることで記録媒体における伸長量分布を推定し、推定した伸長量分布から容易に記録媒体に吐出する液滴の補正量の情報を設定することが可能になる。
この際の３次元データとしては、ＣＡＤデータとすることにより、所定の立体形状を設計した際のデータを用いることが可能になり、生産性の向上に寄与できる。
【００１１】
また、上記の相関関係としては、前記液滴の色に応じて複数設定される構成や、基端部と、該基端部から高さ方向に離間する頂部との間を結ぶ傾斜部の傾斜角度に応じて複数設定される構成を好適に採用できる。
これにより、本発明では、液滴の色や傾斜部の傾斜角度によって最適な液滴の補正量を設定することが可能になる。
【００１２】
上記構成において、傾斜部の傾斜角度に応じて相関関係を複数設定する場合には、前記傾斜部を前記頂部からの距離に応じて複数に分割した分割領域が設定され、前記分割領域毎に前記液滴の補正量の情報が設定される構成を好適に採用できる。
これにより、本発明では、設定する補正量の種類を少なくすることが可能になり、補正量設定に要する作業を削減することができる。
【００１３】
そして、本発明の成形印刷物製造装置は、記録媒体に液滴を吐出する液滴吐出装置と、前記液滴が吐出された前記記録媒体を所定の立体形状に成形加工する成形装置とを備える成形印刷物製造装置であって、前記液滴吐出装置として、先に記載の液滴吐出装置が用いられることを特徴とするものである。
従って、本発明の成形印刷物製造装置では、印刷品質が向上した記録媒体を用いることにより、高品質の成形印刷物を製造することが可能になる。
【００１４】
一方、本発明の液滴吐出方法は、後工程で所定の立体形状に成形加工される記録媒体に液滴を吐出する吐出工程を有する液滴吐出方法であって、前記所定の立体形状に成形加工されたときの前記記録媒体における伸長量分布の情報と、前記伸長量分布に対応する、前記記録媒体に吐出する液滴の補正量の情報との相関関係を作成して保持する保持工程と、保持している前記相関関係に基づいて、前記記録媒体に吐出する液滴の量を補正する補正工程と、を含むことを特徴とするものである。
【００１５】
従って、本発明の液滴吐出方法では、所定の立体形状に成形加工した際の記録媒体における伸長量の大きい箇所については吐出する液滴の補正量を多くし、伸長量の小さい箇所については吐出する液滴の補正量を少なくすることにより、後工程で所定の立体形状に成形加工されて記録媒体が分布をもって伸長した場合でも、着色剤の密度が一様になり色濃度を一定とすることができ、印刷品質の向上に寄与できる。
【００１６】
前記保持工程では、前記所定の立体形状に対応する３次元データに基づいて、前記相関関係を作成する構成を好適に採用できる。
これにより、本発明では、３次元データを用いることで記録媒体における伸長量分布を推定し、推定した伸長量分布から容易に記録媒体に吐出する液滴の補正量の情報を設定することが可能になる。
この際の３次元データとしては、ＣＡＤデータとすることにより、所定の立体形状を設計した際のデータを用いることが可能になり、生産性の向上に寄与できる。
【００１７】
また、上記の相関関係としては、前記液滴の色に応じて複数設定される構成や、基端部と、該基端部から高さ方向に離間する頂部との間を結ぶ傾斜部の傾斜角度に応じて複数設定される構成を好適に採用できる。
これにより、本発明では、液滴の色や傾斜部の傾斜角度によって最適な液滴の補正量を設定することが可能になる。
【００１８】
上記構成において、傾斜部の傾斜角度に応じて相関関係を複数設定する場合には、前記傾斜部を前記頂部からの距離に応じて複数に分割した分割領域が設定され、前記分割領域毎に前記液滴の補正量の情報が設定される構成を好適に採用できる。
これにより、本発明では、設定する補正量の種類を少なくすることが可能になり、補正量設定に要する作業を削減することができる。
【００１９】
そして、本発明の成形印刷物製造方法は、記録媒体に液滴を吐出する液滴吐出工程と、前記液滴が吐出された前記記録媒体を所定の立体形状に成形加工する成形工程とを備える成形印刷物製造方法であって、前記液滴吐出工程では、先に記載の液滴吐出方法を用いることを特徴とするものである。
従って、本発明の成形印刷物製造方法では、印刷品質が向上した記録媒体を用いることにより、高品質の成形印刷物を製造することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る成形印刷物製造装置ＭＭの概略構成図である。
【図２】液滴吐出装置１の概略構成を示す模式図である。
【図３】液滴吐出ヘッドのノズル形成面におけるノズルの配列状態を示す図である。
【図４】液滴吐出ヘッドの内部構成を示す部分断面図である。
【図５】記録媒体の成形加工を説明するための図である。
【図６】液滴吐出時のフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の液滴吐出装置、液滴吐出方法及び成形印刷物製造装置並びに成形印刷物製造方法の実施の形態を、図１ないし図６を参照して説明する。
なお、以下の実施の実施形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせている。
【００２２】
図１は、本発明に係る成形印刷物製造装置ＭＭの概略構成図である。
成形印刷物製造装置ＭＭは、プラスチック樹脂シート等の記録媒体に対して着色剤を含む液滴を吐出して加飾シートを作製する液滴吐出装置１、作製された加飾シートを加熱して柔軟化させ、真空成形や圧空成形等により絞り加工して所定の立体形状に成形加工する成形装置７０、所定の立体形状に成形された記録媒体（加飾シート）が挿入される金型を用いて、溶融した合成樹脂を金型内に注入して合成樹脂と記録媒体とが一体化された成形品を作製する射出成形機８０、これら液滴吐出装置１、成形装置７０、射出成形機８０の間で記録媒体を搬送する搬送装置９０、これら液滴吐出装置１、成形装置７０、射出成形機８０、搬送装置９０の動作を統括的に制御する制御部８を備えている。
【００２３】
図２は、液滴吐出装置１の概略構成を示す模式図である。液滴吐出装置１は、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリカーボネート（ＰＣ）等からなる記録媒体Ｐ上に紫外線硬化型インクを吐出し、記録媒体Ｐに着弾した紫外線硬化型インクに対して紫外線照射を行って該紫外線硬化型インクを硬化させ、記録媒体Ｐ上に画像や各種の模様等のパターンを描画するものである。なお、以下「紫外線硬化型インク」について説明するときは、便宜上、単に「インク」ということがある。
なお、これら記録媒体Ｐや紫外線硬化型インクについては、例えば特開２００８−８７２４８号公報に詳細に記載されているため、ここではその説明を省略する。
【００２４】
この液滴吐出装置１は、記録媒体Ｐを載置する基台２と、基台２上の記録媒体Ｐを図２中のＸ方向に搬送する搬送装置３と、紫外線硬化型インクを吐出する液滴吐出ヘッド９と、液滴吐出ヘッド９を複数備えてなるキャリッジ４と、このキャリッジ４をＹ方向に移動させる送り装置５と、紫外線照射部１２と、各種構成部品の制御を行う制御部８と、を具備して構成されている。搬送装置３及び送り装置５により、記録媒体Ｐとキャリッジ４とを、Ｘ方向とＹ方向とにそれぞれ相対移動させる移動手段が構成されている。
【００２５】
以下の説明においては、図２中に示されたＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材について説明する。ＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸及びＹ軸がステージ６に対して平行な方向に設定され、Ｚ軸がステージ６に対して直交する方向に設定されている。図２中のＸＹＺ座標系は、実際にはＸＹ平面が水平面に平行な面に設定され、Ｚ軸が鉛直上方向に設定される。なお、液滴吐出ヘッド９の走査移動方向をＹ方向、ステージ６の移動方向をＸ方向とする。
【００２６】
搬送装置３は、基台２上に設けられたステージ６及びステージ移動装置７を備えて構成されたものである。ステージ６は、ステージ移動装置７によって基台２上をＸ方向に移動可能に設けられたもので、上流側の搬送装置（図示せず）から搬送される記録媒体Ｐを、例えば真空吸着機構によってＸＹ平面上に保持するものである。
【００２７】
ステージ移動装置７は、ボールネジまたはリニアガイド等の軸受け機構を備えたもので、制御部８から入力される、ステージ６のＸ座標を示すステージ位置制御信号に基づいて、ステージ６をＸ方向に移動させるよう構成されたものである。
【００２８】
キャリッジ４は、送り装置５に移動可能に取り付けられた矩形板状のもので、その底面側に複数の液滴吐出ヘッド９を、Ｙ方向に沿って配列させた状態で保持したものである。これら複数の液滴吐出ヘッド９（９Ｙ,９Ｃ,９Ｍ,９Ｋ）は、後述するように複数のノズル１７を備えたもので、制御部８から入力される描画データや駆動制御信号に基づいて、紫外線硬化型インクの液滴を吐出するものである。また、これら複数の液滴吐出ヘッド９（９Ｙ,９Ｃ,９Ｍ,９Ｋ）は、Ｙ（イエロー）、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｋ（黒）に対応した紫外線硬化型インクをそれぞれ吐出するもので、それぞれの液滴吐出ヘッド９には、図２に示すようにキャリッジ４を介してチューブ（配管）１０が連結されている。
【００２９】
そして、Ｙ（イエロー）に対応する液滴吐出ヘッド９Ｙには、チューブ１０を介してＹ（イエロー）用の紫外線硬化型インクを充填・貯蔵した第１タンク（インク貯留室）１１Ｙが接続されており、これによって液滴吐出ヘッド９Ｙには、この第１タンク１１ＹからＹ（イエロー）用の紫外線硬化型インクが供給されるようになっている。同様に、Ｃ（シアン）に対応する液滴吐出ヘッド９ＣにはＣ（シアン）用の紫外線硬化型インクを充填した第２タンク１１Ｃが接続され、Ｍ（マゼンタ）に対応する液滴吐出ヘッド９ＭにはＭ（マゼンタ）用の紫外線硬化型インクを充填した第３タンク１１Ｍが接続され、Ｋ（黒）に対応する液滴吐出ヘッド９ＫにはＫ（黒）用の紫外線硬化型インクを充填した第４タンク１１Ｋが接続されている。このような構成によって液滴吐出ヘッド９Ｃには、第２タンク１１ＣからＣ（シアン）用の紫外線硬化型インクが供給されるようになっており、液滴吐出ヘッド９Ｍには、第３タンク１１ＭからＭ（マゼンタ）用の紫外線硬化型インクが供給されるようになっており、液滴吐出ヘッド９Ｋには、第４タンク１１ＫからＫ（黒）用の紫外線硬化型インクが供給されるようになっている。
【００３０】
ここで、紫外線硬化型インクは、例えば紫外線硬化型のインクなど、所定波長の光を受けて硬化するタイプのもので、モノマーと光重合開始剤と各色に対応する顔料とを含有し、さらに必要に応じて、界面活性剤や熱ラジカル重合禁止剤などの各種添加剤が配合されたものである。なお、このような紫外線硬化型インクは、通常はその成分（配合）等によって吸収する光（紫外線）の波長域等が異なることから、硬化する波長の最適値、すなわち最適硬化波長も、インク毎に異なっている。
【００３１】
例えば、紫外線硬化型インクは、ビヒクル、光重合開始剤および顔料の混合物に、消泡剤、重合禁止剤等の補助剤を添加して調合される。ビヒクルは、光重合硬化性を有するオリゴマー、モノマー等を、反応性希釈剤により粘度調整して調合される。したがって、インクを硬化させる目的で溶媒を揮発させることはない。
【００３２】
次に、図３及び図４を参照して液滴吐出ヘッド９の構成について説明する。図３は、液滴吐出ヘッド９のノズル形成面２１Ａにおけるノズル１７の配列状態を示す図である。
図４は、液滴吐出ヘッド９の内部構成を示す部分断面図である。
【００３３】
図３に示すように、ノズル１７はノズル形成面２１Ａにおいて記録媒体Ｐの搬送方向（Ｘ方向）に沿って複数設けられ、ノズル列１６を形成している。このノズル列１６は、液滴吐出ヘッド９の走査方向（Ｙ方向）に沿って計５列設けられている。なお、液滴吐出ヘッド９に設けるノズル数及びノズル列数は任意に変更可能である。また、液滴吐出ヘッド９どうしをノズル１７間のピッチの半分だけ左右方向にずらして配置してもよい。これにより、記録媒体Ｐに対して印字する解像度を向上させることができる。
【００３４】
図４に示すように、液滴吐出ヘッド９は、ヘッド本体１８と、ヘッド本体１８に接続された流路形成ユニット２２とを備える。流路形成ユニット２２は、振動板１９と、流路基板２０と、ノズル基板２１とを備えるとともに、共通インク室２９と、インク供給口３０と、圧力室３１とを形成する。さらに、流路形成ユニット２２は、ダイヤフラム部として機能する島部３２と、共通インク室２９内の圧力変動を吸収するコンプライアンス部３３とを備える。ヘッド本体１８には、固定部材２６とともに駆動ユニット２４を収容する収容空間２３と、インクを流路形成ユニット２２に案内する内部流路２８とが形成される。
【００３５】
上記構成の液滴吐出ヘッド９によれば、ケーブル２７を介して駆動ユニット２４に駆動信号が入力されると、圧電素子２５が伸縮する。これにより、振動板１９が圧力室３１に接近する方向（−Ｚ方向）及び圧力室３１から離れる方向（＋Ｚ方向）に変形（移動）する。このため、圧力室３１の容積が変化し、インクを収容した圧力室３１の圧力が変動する。この圧力の変動によって、ノズル１７からインクが噴射される。
【００３６】
図２に戻り、キャリッジ４を移動させる送り装置５は、例えば基台２を跨ぐ橋梁構造をしたもので、Ｙ方向及びＸＹ平面に直交するＺ方向に対して、ボールネジまたはリニアガイド等の軸受け機構を備えたものである。このような構成のもとに送り装置５は、制御部８から入力される、キャリッジ４のＹ座標及びＺ座標を示すキャリッジ位置制御信号に基づいて、キャリッジ４をＹ方向に移動させるとともに、Ｚ方向にも移動させるようになっている。
【００３７】
また、図２に示すキャリッジ４には、液滴吐出ヘッド９の全てに対して、該液滴吐出ヘッド９の近傍にそれぞれ紫外線照射部１２が配置されている。具体的には、紫外線照射部１２は、キャリッジ４の移動方向の前後に設けられており、液滴吐出ヘッド９の走査移動とともに移動するようになっている。紫外線照射部１２は、記録媒体Ｐに吐出された紫外線硬化型インクを硬化させるためのもので、本実施形態では多数のＬＥＤ（発光ダイオード）からなっている。ただし、本発明では、ＬＥＤに限定されることなく、これ以外にも例えばレーザーダイオード（ＬＤ）や、さらには水銀灯ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、エキシマランプ等を紫外線照射部１２として用いることができる。
【００３８】
本実施形態のＬＥＤからなる紫外線照射部１２は、それぞれ照射する光が、対応する液滴吐出ヘッド９Ｙ,９Ｃ,９Ｍ,９Ｋが吐出する紫外線硬化型インクの、最適硬化波長に対応した波長を有している。つまり、前述したように各紫外線硬化型インクは、その成分（配合）等によって最適硬化波長が異なっており、これに対して紫外線照射部１２は、対応する紫外線硬化型インクの最適硬化波長を有した光を照射するようになっている。
【００３９】
制御部８は、上述したように、液滴吐出装置１、成形装置７０、射出成形機８０、搬送装置９０の動作を統括的に制御するものであり、液滴吐出装置１においてはステージ移動装置７にステージ位置制御信号を出力し、送り装置５にキャリッジ位置制御信号を出力し、さらには液滴吐出ヘッド９の駆動回路基板（図示せず）に描画データ及び駆動制御信号を出力するものである。これによって制御部８は、記録媒体Ｐとキャリッジ４とを相対移動させるべく、ステージ６の移動による記録媒体Ｐの位置決め動作、及びキャリッジ４の移動による液滴吐出ヘッド９の位置決め動作の同期制御を行い、さらに液滴吐出ヘッド９に液滴吐出動作を行わせることにより、記録媒体Ｐ上の所定の位置に紫外線硬化型インクの液滴を配置するようになっている。また、この制御部８は、液滴吐出ヘッド９に液滴吐出動作を行わせるのとは別に、紫外線照射部１２に光照射動作を行わせるようになっている。
【００４０】
また、図１及び図２に示すように、制御部８には、成形装置７０により記録媒体Ｐを所定の立体形状に成形した際に記録媒体Ｐに生じる伸長量分布の情報と、記録媒体Ｐに吐出する液滴の補正量との相関関係を作成する作成部１０１、作成された相関関係を保持・記憶する保持部１０２が接続されている。
【００４１】
作成部１０１は、例えば制御部８や保持部１０２に保持されている、成形装置７０において記録媒体Ｐを成形する所定の立体形状（以下、単に立体形状と称する）に対応する３次元データを用いて、成形時に記録媒体Ｐに生じる伸長量分布を予測するとともに、当該伸長量分布に起因して記録媒体Ｐに生じる色の濃度変化を補正するために、予め保持部１０２に保持されている補正量に関するデータベースを用いて、記録媒体Ｐに吐出する液滴の補正量との相関関係を作成するものである。上記の３次元データとしては、本実施形態では、成形装置７０において記録媒体Ｐを立体形状に成形する際に用いられる金型のＣＡＤデータが用いられる。
【００４２】
制御部８は、記録媒体Ｐに液滴を吐出させる際には、保持部１０２に保持されたデータベースから、液滴を着弾させる位置に対応する液滴補正量を呼び出し、吐出量補正部として、この補正量で補正した量の液滴を吐出させる。
【００４３】
続いて、上記の成形印刷物製造装置ＭＭの作用について説明する。
まず、作成部１０１による上記データベースの作成について説明する。
例えば、図５に示すように、基端部４０の平坦面４１から、頂面４３、及び頂面（頂部）４３と平坦面４１とを結ぶ傾斜面４４を有する突部４２が突出する立体形状を有する金型ＭＤを用いて記録媒体Ｐを成形する際には、記録媒体Ｐを金型ＭＤの表面に吸着した際に、金型ＭＤにおける突形状の角部（エッジ部）ＭＤ１で記録媒体Ｐが係止されるため、記録媒体Ｐは角部Ｐを基点として伸長する。
【００４４】
このとき、記録媒体Ｐは、傾斜面４４に吸着される箇所においては、平坦面４１に対する傾斜角θに応じて、角部ＭＤ１に近い位置ほど大きな伸長量で伸長する。なお、ここで記載する伸長量Ｌとは、金型ＭＤへの吸着前の距離Ｌ１であった箇所が吸着後に（Ｌ１＋Ｌ）となり、元の距離よりも長くなった量を示している。
例えば、突形状の角部ＭＤ１と接しない平坦面４１では伸長量をゼロとし、角部ＭＤ１における伸長量（記録媒体Ｐの材質等や角度θに依存する最大伸長量）をＬＸ、傾斜面４４の長さをＬＫとすると、角部ＭＤ１からの距離ｄの位置における伸長量Ｌは、下式で示される。
Ｌ＝−（ＬＸ／ＬＫ）×ｄ＋ＬＸ …（１）
角部ＭＤ１における伸長量ＬＸは、角度θ、角部ＭＤ１のＺ位置（平坦面４１との距離）等によって設定される値であり、事前に実験やシミュレーション等により求められる。
【００４５】
記録媒体Ｐが上記伸長量Ｌで伸長した場合には、厚さが小さくなり、着色剤の密度が低下するため、色が薄くなってしまう。そのため、本実施形態では、記録媒体Ｐを成形加工したときの伸長量Ｌの大きさに対応して、当該箇所に吐出する紫外線硬化型インクの量を多くするように補正する。そのため、本実施形態では、金型ＭＤにおける立体形状の３次元データに基づいて、成形加工されたときの記録媒体Ｐにおける伸長量の分布情報と、この伸長量の分布情報に対応する、記録媒体Ｐに吐出するインクの液滴の補正量の情報との相関関係を作成し、液滴の補正量に関するデータベースとして保持部１０２に保持させておく。
【００４６】
ここで、記録媒体Ｐに対して吐出する各液滴吐出位置について、上記の式（１）で定義される伸長量Ｌで吐出量を補正することが、色濃度を高精度に補正する観点からは好ましいが、吐出量の調整には、吐出する各液滴の量を多くする、吐出回数を多くする等の設定工程を伴うため、全ての液滴吐出位置でこの設定工程を行うと設定工程の時間が長くなってしまう。そこで、本実施形態では、図５に示すように、記録媒体Ｐにおける傾斜面４４に密着する範囲を複数の分割領域Ａ１〜Ａ５に５分割し、各分割領域Ａ１〜Ａ５内の液滴吐出位置については同じ液滴補正量で補正するものとする。この分割数は、色濃度の許容値を考慮して、なるべく少ない数を選択することが好ましい。
【００４７】
また、記録媒体Ｐが傾斜面４４に密着する場合の他、角部ＭＤ１に繋がる平面、例えば頂面４３に密着する場合も、記録媒体Ｐは成形加工により傾斜面４４に吸着される場合よりも小さい値ながら伸長するため、このような平面についても、傾斜面４４に吸着される場合と同様に、伸長量の分布情報に対応する、記録媒体Ｐに吐出するインクの液滴の補正量の情報との相関関係を作成し、液滴の補正量に関するデータベースとして保持部１０２に保持させておく。
【００４８】
また、例えば、傾斜角度θについても、角度の大小によって伸長量が異なるため、例えば５度毎や１０度毎等、液滴補正量との相関関係を複数作成し、液滴の補正量に関するデータベースとして保持部１０２に保持させておく。また、これ以外にも、紫外線硬化型のインクの色によっても、濃度に関する許容値が異なるため、紫外線硬化型のインクの色毎に、伸長量の分布情報に対応する、記録媒体Ｐに吐出するインクの液滴の補正量の情報との相関関係を作成し、液滴の補正量に関するデータベースとして保持部１０２に保持させておく。
【００４９】
このように、後工程の成形加工で生じる伸長に起因する不具合を補正するためのデータベースが用意されている状態で、液滴吐出装置１により記録媒体Ｐで加飾シートを作製する際には、まず、図６のフローチャートに示されるように、成形装置７０で用いられる金型ＭＤによる３次元データを抽出する（ステップＳ１）。この場合、液滴吐出装置１における作成部１０１が３次元データを抽出するが、本実施形態では、予め保持部１０２に保持されている、金型ＭＤを設計した際のＣＡＤデータを３次元データとして抽出している。
【００５０】
次に、作成部１０１は、上記の３次元データから角部（頂点）ＭＤ１のデータ（Ｘ、Ｙ、Ｚ座標値）を抽出し（ステップＳ２）、抽出したデータから傾斜角度θを抽出する（ステップＳ３）。そして、作成部１０１は、保持部１０２に保持されたデータベースを参照して（ステップＳ４）、得られた傾斜角度θ、角部ＭＤ１の相対位置等に対応する液滴の補正量を呼び出して、各液滴吐出位置での吐出量に関する印刷データを補正する（ステップＳ５）。この後、制御部８が、補正された印刷データ用いて、吐出量補正部として、この補正量で補正した量の紫外線硬化型のインクの液滴を液滴吐出ヘッド９から吐出・印刷させる（ステップＳ６）。
記録媒体Ｐに紫外線硬化型のインクを塗布したら、制御部８は紫外線照射部１２から紫外線を照射させて、紫外線硬化型のインクを硬化させて加飾シートとする。
【００５１】
加飾シートとして作製された記録媒体Ｐは、成形機装置７０において、金型ＭＤを用いて所定の立体形状に成形加工される。このとき、記録媒体Ｐは、成形加工により分布をもって伸長するが、予め伸長量の分布に応じて液滴の吐出量を補正しているため、成形加工により伸長して厚さが小さくなり色濃度が低下しても、当該箇所については予め液滴量を多くしているため、他の箇所と同等の色濃度となり、印刷品質の低下は生じさせない。
【００５２】
そして、立体形状に成形された記録媒体Ｐは、射出成形機８０における金型に挿入され、金型内に溶融した合成樹脂を注入することで、記録媒体Ｐと合成樹脂が一体化された成形品が製造される。
【００５３】
このように、本実施形態では、記録媒体Ｐを後工程で成形加工したときの伸長量分布の情報に対応して、記録媒体Ｐに吐出する液滴の補正量をデータベースとして保持しておき、実際に液滴を吐出する際には上記のデータベースを用いて吐出量を補正するため、印刷後の記録媒体Ｐを立体形状に成形加工しても、色濃度の低下を生じさせずに印刷品質を向上させることが可能になる。特に、本実施形態では、立体形状の３次元データとして、金型ＭＤを設計する際のＣＡＤデータを用いているため、３次元データを別途作成する必要がなくなり、生産性の向上に寄与できる。
また、本実施形態では、傾斜面４４を複数の分割領域に分割し、各分割領域では、同じ液滴補正量で補正するため、吐出量の設定に要する時間を短縮することができる。
【００５４】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００５５】
例えば、上記実施形態では、金型ＭＤにおける突部４２を例示したが、これに限定されるものではなく、凹部についても同様であり、予め伸長量分布を実験やシミュレーションで求めておき、この伸長量分布による記録媒体Ｐの厚さ変動に伴う着色剤の密度変化を補うように、当該箇所における液滴吐出量を補正すればよい。また、記録媒体Ｐに負方向の伸長（すなわち収縮）が生じる場合には、正の伸長とは逆に、吐出する液滴の量を減ずるように補正すればよい。
【００５６】
また、上記実施形態では、紫外線硬化型インクを用いる例で説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、後工程で成形加工を施すものであれば、熱硬化型インクを用いる場合にも適用可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１…液滴吐出装置、 ８…制御部（吐出量補正部）、 ４０…基端部、 ４３…頂面（頂部）、 ４４…傾斜面、 １０１…作成部、 １０２…保持部、 Ａ１〜Ａ５…分割領域、 Ｐ…記録媒体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
後工程で所定の立体形状に成形加工される記録媒体に液滴を吐出する液滴吐出装置であって、
前記所定の立体形状に成形加工されたときの前記記録媒体における伸長量分布の情報と、前記伸長量分布に対応する、前記記録媒体に吐出する液滴の補正量の情報との相関関係を保持する保持部と、
前記保持部に保持された前記相関関係に基づいて、前記記録媒体に吐出する液滴の量を補正する吐出量補正部と、
を備えることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項２】
請求項１記載の液滴吐出装置において、
前記所定の立体形状に対応する３次元データに基づいて、前記相関関係を作成する作成部を有することを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項３】
請求項２記載の液滴吐出装置において、
前記３次元データは、ＣＡＤデータであることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の液滴吐出装置において、
前記相関関係は、前記液滴の色に応じて複数設定されることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項５】
請求項１から３のいずれか一項に記載の液滴吐出装置において、
前記相関関係は、基端部と、該基端部から高さ方向に離間する頂部との間を結ぶ傾斜部の傾斜角度に応じて複数設定されることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項６】
請求項５記載の液滴吐出装置において、
前記傾斜部を前記頂部からの距離に応じて複数に分割した分割領域が設定され、
前記分割領域毎に前記液滴の補正量の情報が設定されることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項７】
記録媒体に液滴を吐出する液滴吐出装置と、前記液滴が吐出された前記記録媒体を所定の立体形状に成形加工する成形装置とを備える成形印刷物製造装置であって、
前記液滴吐出装置として、請求項１から６のいずれか一項に記載の液滴吐出装置が用いられることを特徴とする成形印刷物製造装置。
【請求項８】
後工程で所定の立体形状に成形加工される記録媒体に液滴を吐出する吐出工程を有する液滴吐出方法であって、
前記所定の立体形状に成形加工されたときの前記記録媒体における伸長量分布の情報と、前記伸長量分布に対応する、前記記録媒体に吐出する液滴の補正量の情報との相関関係を作成して保持する保持工程と、
保持している前記相関関係に基づいて、前記記録媒体に吐出する液滴の量を補正する補正工程と、
を含むことを特徴とする液滴吐出方法。
【請求項９】
請求項８記載の液滴吐出方法において、
前記保持工程では、前記所定の立体形状に対応する３次元データに基づいて、前記相関関係を作成することを特徴とする液滴吐出方法。
【請求項１０】
請求項９記載の液滴吐出方法において、
前記３次元データは、ＣＡＤデータであることを特徴とする液滴吐出方法。
【請求項１１】
請求項８から１０のいずれか一項に記載の液滴吐出方法において、
前記相関関係は、前記液滴の色に応じて複数設定されることを特徴とする液滴吐出方法。
【請求項１２】
請求項８から１０のいずれか一項に記載の液滴吐出方法において、
前記相関関係は、基端部と、該基端部から高さ方向に離間する頂部との間を結ぶ傾斜部の傾斜角度に応じて複数設定されることを特徴とする液滴吐出方法。
【請求項１３】
請求項１２記載の液滴吐出方法において、
前記傾斜部を前記頂部からの距離に応じて複数に分割した分割領域を設定し、
前記分割領域毎に前記液滴の補正量の情報を設定することを特徴とする液滴吐出方法。
【請求項１４】
記録媒体に液滴を吐出する液滴吐出工程と、前記液滴が吐出された前記記録媒体を所定の立体形状に成形加工する成形工程とを備える成形印刷物製造方法であって、
前記液滴吐出工程では、請求項８から１３のいずれか一項に記載の液滴吐出方法を用いることを特徴とする成形印刷物製造方法。
【請求項１】
後工程で所定の立体形状に成形加工される記録媒体に液滴を吐出する液滴吐出装置であって、
前記所定の立体形状に成形加工されたときの前記記録媒体における伸長量分布の情報と、前記伸長量分布に対応する、前記記録媒体に吐出する液滴の補正量の情報との相関関係を保持する保持部と、
前記保持部に保持された前記相関関係に基づいて、前記記録媒体に吐出する液滴の量を補正する吐出量補正部と、
を備えることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項２】
請求項１記載の液滴吐出装置において、
前記所定の立体形状に対応する３次元データに基づいて、前記相関関係を作成する作成部を有することを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項３】
請求項２記載の液滴吐出装置において、
前記３次元データは、ＣＡＤデータであることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の液滴吐出装置において、
前記相関関係は、前記液滴の色に応じて複数設定されることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項５】
請求項１から３のいずれか一項に記載の液滴吐出装置において、
前記相関関係は、基端部と、該基端部から高さ方向に離間する頂部との間を結ぶ傾斜部の傾斜角度に応じて複数設定されることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項６】
請求項５記載の液滴吐出装置において、
前記傾斜部を前記頂部からの距離に応じて複数に分割した分割領域が設定され、
前記分割領域毎に前記液滴の補正量の情報が設定されることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項７】
記録媒体に液滴を吐出する液滴吐出装置と、前記液滴が吐出された前記記録媒体を所定の立体形状に成形加工する成形装置とを備える成形印刷物製造装置であって、
前記液滴吐出装置として、請求項１から６のいずれか一項に記載の液滴吐出装置が用いられることを特徴とする成形印刷物製造装置。
【請求項８】
後工程で所定の立体形状に成形加工される記録媒体に液滴を吐出する吐出工程を有する液滴吐出方法であって、
前記所定の立体形状に成形加工されたときの前記記録媒体における伸長量分布の情報と、前記伸長量分布に対応する、前記記録媒体に吐出する液滴の補正量の情報との相関関係を作成して保持する保持工程と、
保持している前記相関関係に基づいて、前記記録媒体に吐出する液滴の量を補正する補正工程と、
を含むことを特徴とする液滴吐出方法。
【請求項９】
請求項８記載の液滴吐出方法において、
前記保持工程では、前記所定の立体形状に対応する３次元データに基づいて、前記相関関係を作成することを特徴とする液滴吐出方法。
【請求項１０】
請求項９記載の液滴吐出方法において、
前記３次元データは、ＣＡＤデータであることを特徴とする液滴吐出方法。
【請求項１１】
請求項８から１０のいずれか一項に記載の液滴吐出方法において、
前記相関関係は、前記液滴の色に応じて複数設定されることを特徴とする液滴吐出方法。
【請求項１２】
請求項８から１０のいずれか一項に記載の液滴吐出方法において、
前記相関関係は、基端部と、該基端部から高さ方向に離間する頂部との間を結ぶ傾斜部の傾斜角度に応じて複数設定されることを特徴とする液滴吐出方法。
【請求項１３】
請求項１２記載の液滴吐出方法において、
前記傾斜部を前記頂部からの距離に応じて複数に分割した分割領域を設定し、
前記分割領域毎に前記液滴の補正量の情報を設定することを特徴とする液滴吐出方法。
【請求項１４】
記録媒体に液滴を吐出する液滴吐出工程と、前記液滴が吐出された前記記録媒体を所定の立体形状に成形加工する成形工程とを備える成形印刷物製造方法であって、
前記液滴吐出工程では、請求項８から１３のいずれか一項に記載の液滴吐出方法を用いることを特徴とする成形印刷物製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１０１１４５（Ｐ２０１２−１０１１４５Ａ）
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４９４５５（Ｐ２０１０−２４９４５５）
【出願日】平成２２年１１月８日（２０１０．１１．８）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月８日（２０１０．１１．８）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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