画像形成方法
【課題】複雑かつ微細な突起パターンを有する基材に対し、その突起上に高精度に印刷を施すことにより、偽造が困難なセキュリティ性の高い画像形成方法を提案すること。
【解決手段】少なくとも基材と、この基材の片面上に配置された複数の突起と、前記複数の突起上に被膜されたインク層を備えた画像形成方法であって、複数のノズルを備えたインクジェットヘッドを前記突起に対して相対的に走査し、前記基材の複数の突起に対し、インクを吐出して供給し、インク層を形成する工程、を含むことを特徴とする画像形成方法。
【解決手段】少なくとも基材と、この基材の片面上に配置された複数の突起と、前記複数の突起上に被膜されたインク層を備えた画像形成方法であって、複数のノズルを備えたインクジェットヘッドを前記突起に対して相対的に走査し、前記基材の複数の突起に対し、インクを吐出して供給し、インク層を形成する工程、を含むことを特徴とする画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セキュリティ部材、例えばパスポート、ドライビングライセンス、クレジットカード等の偽造防止、改ざん防止、真贋判定、複写防止等のセキュリティ性確保が必要とされる部材に適用する画像形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
パスポート、クレジットカード等の貴重品は、偽造され難い事が要求される。この偽造防止策として、基材に文字または模様パターンに配列された微細な凹凸加工を施し、改ざんしにくく、改ざんされても、目視で容易に確認することが出来る技術などが知られている。（特許文献１）。
また、凹部の線を利用し、潜像画像を出現させる技術としては、基材の表面に、文字や数字などの潜像パターン及び/またはそのパターンの周囲部が、ピッチ幅０．２〜１ｍｍの圧印加工による万線状凹凸で形成されていて、その潜像パターンの周囲部に潜像パターンを形成する万線状凹凸と略直角の万線状凹凸が施されている有価証券類が開示されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１９５０３０公報
【特許文献２】特開２００２−１５４２６２公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来、セキュリティ情報の画像形成手段には、昇華染料の熱転写や、顔料などの薄膜色材層の画像転写等、一般家庭に普及していない専用装置で実施される事が多かった。しかしながら近年、安価で高精度なインクジェットプリンタなどが普及しており、非接触での画像形成方法である利点もあり、セキュリティ部材への画像形成手段としても使用されるようになって来ている。従って特許文献１や特許文献２のような凹凸パターンを有する比較的単純な画像形成体は、偽造や改ざんも比較的容易となってきている。
【０００５】
本発明は、このような従来の問題を解決する事を目的としたもので、複雑かつ微細な突起パターンを有する基材に対し、その突起上に高精度に印刷を施すことにより、偽造が困難なセキュリティ性の高い画像形成方法を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決する為の発明の構成を以下に示す。
（請求項１）
少なくとも基材と、この基材の片面上に配置された複数の突起と、前記複数の突起上に被膜されたインク層を備えた画像形成方法であって、複数のノズルを備えたインクジェットヘッドを前記突起に対して相対的に走査し、前記基材の複数の突起に対し、インクを吐出して供給し、インク層を形成する工程、を含むことを特徴とする画像形成方法。
（請求項２）
少なくとも基材と、この基材の片面上に配置された複数の突起と、前記複数の突起上に皮膜されたインク層を備えた画像形成方法であって、複数のノズルを備えたインクジェットヘッドを前記突起に対して相対的に走査し、前記基材の１つの突起に対して２箇所以上にインクを吐出して供給し、インク層を形成する工程、を含むことを特徴とする請求項１記載の画像形成方法。
（請求項３）
少なくとも基材と、この基材の片面上の配置された２種以上の高さを持つ複数の突起と、前記複数の突起上に皮膜されたインク層を備えた画像形成方法であって、複数のノズルを備えたインクジェットヘッドを前記突起に対して相対的に走査し、前記基材の複数の突起に対し、インクを吐出して供給し、インク層を形成する工程、を含むことを特徴とする請求項１及び２のいずれかに記載の画像形成方法。
（請求項４）
前記インクジェットヘッドの隣り合うノズルの距離のうちインクジェットヘッドを突起に対して相対的に走査する際の走査方向に垂直な成分を、前記基材の隣り合う突起の距離のうちインクジェットヘッドの主走査方向に垂直な成分の整数分の１となるように、インクジェットヘッドの向きを前記走査方向に対してインクジェットヘッドを傾けて配置し、前記突起にインクを吐出して供給することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の画像形成方法。
（請求項５）
前記インクジェットヘッドは多相分割駆動であり、前記複数のノズルは周期性を有する複数の相を割り当てられており、前記ノズルからインクを吐出して供給する工程は、前記複数の相のうちの一部の特定相に限定しておこなうことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の画像形成方法。
（請求項６）
前記基材上の複数の複数の突起に対しインクを吐出して供給した後、前記突起上のインクを乾燥および／または固化しインク層を形成することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の画像形成方法。
（請求項７）
前記突起上に供給されたインクを乾燥および／または固化させる工程を、加熱、送風、減圧、光照射、電子線照射のいずれか１又は２以上の組合せによっておこなうことを特徴とする請求項６に記載の画像形成方法。
（請求項８）
前記インクジェットヘッドのノズルによるインクの吐出工程と、前記突起上に供給されたインクを乾燥および／または固化させる工程とを１つの突起に対して交互に複数回行ってインク層を形成し、インクを乾燥および／または固化させることを特徴とする請求項６または７のいずれかに記載の画像形成方法。
（請求項９）
前記インクジェットヘッドにインクを供給するインク供給経路において、インクが少なくともインク循環ポンプとインクジェットヘッド内を循環しており、かつ、インクの循環経路において均熱部によりインクの温度が一定に保たれていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の画像形成方法。
（請求項１０）
複数のインクジェットヘッドのインクとして、２以上の種類のインクを供給し、前記突起に対し該２種類以上のインクを吐出し供給することを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の画像形成方法。
（請求項１１）
前記突起及び突起上に形成されたインク層に対し、表面に保護層を形成させる事を特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の画像形成方法。
【発明の効果】
【０００７】
（請求項１の発明の効果）
この発明によれば、前記突起に対して、インクジェットによりインク皮膜を形成させる位置を精密に制御することにより、複雑な形状の基材に対して精密な画像形成が可能であり、偽造防止・改ざん防止効果が高い。
（請求項２乃至３の発明の効果）
この発明によれば、前記突起に対して、インクジェットによりインク皮膜を形成させる位置を精密に制御する事により、観察する方向によって異なる画像や色を出現させる事が可能となる。また、再現したい画像によって、基材の突起パターンを変更する必要はない。
（請求項４の発明の効果）
この発明によれば、例えば前記基材に配置される隣り合う突起の距離などが異なるワークがあった場合に、前記ワークに併せて、インクジェットヘッドに備えられた複数のノズル間の距離そのものを変更させたインクジェットヘッドを用いることなく、高精度なインク皮膜位置制御を行う事が可能となる。つまり、低コストで汎用性の高い画像形成方法である。
（請求項５の発明の効果）
この発明によれば、インクジェットヘッドのノズルにおいて、周期性を有する複数の相が、その相毎に分割されて駆動する多相分割駆動のインクジェットヘッドを用いており、ノズルの位置に応じて、前記ノズルからインクを吐出して供給する工程を、その内の１相以上の特定相を割り当てて用いて行うこととしている。
このように、多相分割方式を用いてインクジェットヘッドからのインクの吐出のコントロールを行い、さらに使用する相を複数層の一部の特定相に限定することによって、隣接ノズルの圧力や電気的な干渉を時間差でずらすことが出来るため吐出が安定し、吐出タイミングの制御を容易にすることができ、より精度よく塗布できる。
また、ノズル詰りなどが原因で、ある特定の相における吐出が不可能になった場合に、別の相を吐出に割り当てることでリカバリーをすることができる。例えば、２相分割駆動や３相分割駆動といった多相分割で駆動している各吐出相に対して、使用している吐出相での各ノズルにおいて不吐出（ミスファイヤ）や吐出飛行曲がり（ミスディレクション）、吐出ドロップの形状不良（スプラッシュ）等の吐出不良が生じた場合、吐出する駆動相を他の相にシフトするので、例えば、３相分割で各層をＡ相、Ｂ相、Ｃ相とわけてＡ相のみ使用しているケースでは、Ａ相ノズルで圧電素子の劣化やノズル穴近傍への堆積物による不吐出等起きた場合、Ｂ相にインクの吐出を移して、Ｂ相基準でノズル位置と突起を位置あわせして塗布出来るので、インクジェットヘッドを交換する等せず瞬時に塗布を再開出来るので、フェールセーフ性の高い画像形成方法が構築できる。
（請求項６及び７の発明の効果）
この発明によれば、インクジェットヘッドにより供給したインクを塗布後に乾燥および／または固化しインク層を形成する工程をさらに含むため、基材にインク層を迅速に形成することができる。乾燥工程を含まない場合は、複数インク種を吐出する際の混色や、突起の形状、インク層形成位置によってはインク層形成面積や位置ズレ等の問題が発生しうるが、乾燥工程を含むことによりこのような問題を解消する事が可能となる。
（請求項８の発明の効果）
この発明によれば、前記インクジェットヘッドによるインクの塗布工程と、前記乾燥および／または固化工程を交互に複数回行ってインク層を形成し、突起に塗布されたインクを乾燥および／または固化させることでより短時間で形成することができる。塗布工程の後には乾燥工程または固化工程の一方のみ設けてもよいし、乾燥工程および固化工程の両方を設けてもよい。突起に対し複数回インクを吐出しインク層を形成する場合には、１回もしくは複数回の吐出毎に乾燥および／または固化工程を設けることにより、乾燥が無い場合や自然乾燥に比べ、多量のインクを塗布する事が容易となる。
（請求項９の発明の効果）
この発明によれば、前記微少ドロップを吐出するインクジェットヘッドが、インクを吐出するノズルのインクを循環させているので、インク充填が簡単であるばかりでなく、不使用時にインクを抜いて回収することが出来るので、インクの変質を防止できる。
さらに、塗布時にノズル近傍に空気や異物といったパーティクルの発生や、通過することで不吐出等の吐出不良が発生してしまうケースでも、即時、循環しているインクで押し流されるので、吐出不良が発生しにくいばかりでなく、発生しても復活することができる。
さらに、インクジェットヘッドのノズル近傍には循環液、例えば、水や不活性液体（商品名：フロリナート等）を通してノズル近傍温度を一定に保つことで、塗布中の環境変化や吐出アクチュエータである圧電セラミック等の発熱による温度上昇による塗布中のインクの粘度変化と、それに伴う吐出量変動の影響を最小にする事ができる。また、高温におけるインクの劣化も防ぐ事ができる。さらに、対象となる突起を低温に冷やしておいて、塗布後のインク粘度を意図的に上昇させて液だれを防止すること等を実施しても、塗布するノズル近傍のインクは絶えず最適温度を保つことができる。
（請求項１０の発明の効果）
この発明によれば、複数種類のインクを用いて、フルカラー画像や観察方向によって色の異なる画像を出現させるなどの意匠性の高いセキュリティ印刷が可能となる。
（請求項１１の発明の効果）
この発明によれば、インク層形成済みの前記突起およびインク層の表面に保護層を設ける事により、インク層の剥がれや突起の破壊などの物理的な破壊の防止や、化学的な侵食に対しても耐性を持たせることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の基材上に配置される突起形状の一例を示す。
【図２】本発明の画像形成方法におけるインクジェット塗布装置を説明する斜視透視図を示す。
【図３】本発明の画像形成方法におけるインクジェット塗布装置を説明する平面模式図を示す。
【図４】本発明のインクジェット塗布装置のインクジェットヘッドユニットの説明図を示す。
【図５】図５に本発明におけるインクジェットヘッドのノズルから突起表面までの距離の関係を表す説明図を示した
【図６】本発明のインクジェットヘッドを傾けたときのノズルピッチの説明図を示す
【図７】本発明のインクジェットヘッドにおける多相分割駆動の説明図を示す
【図８】本発明の乾燥、固化手段の説明図を示す
【図９】図９は、２次元的に塗布パターンを作成する説明図である。
【図１０】図１０は、インクジェットヘッドへのインク供給経路の説明図である。
【図１１】図１１に表面保護層を形成させる装置の説明図を示す
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の詳細な形態について説明する。
本発明は、少なくとも基材とこの基材上に設けられた多数の微細な突起を備えたものである。突起の素材として、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、テフロン（登録商標）、アクリル樹脂、ポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、ガラス繊維強化プラスチック、炭素繊維強化プラスチック、生分解性プラスチック等の樹脂。または、銀、銅、鉛、亜鉛、金、ニッケル、クロム、チタンからなる群より１種類若しくは２種類以上の金属を使用しても良い。
【００１０】
基板上の微細突起の配列パターンはインクジェットヘッドのノズル間隔が一定であることから、正方格子状であることが好ましい。正方格子上の配列パターンから塗布しないノズルを選択する事は容易なため、歯抜けの正方格子パターンでも容易に塗布する事ができる。また、微細突起の間隔はノズル間隔に近いと有利である。基材の大きさは、インクジェットヘッドを走査方向と直交方向に動かして塗布するか、インクジェットヘッドを複数個配列することでノズル幅の倍数塗布可能であり、ステージの大きさにより、塗布範囲は決まる。
【００１１】
図１に本発明の突起形状の一例の説明図を示す。突起１の形状としては、突起先端形状が丸型のもの２、針状のもの３、４、段差があるもの６、くぼみが付いているもの５、７を用いることができるがこれらに限定されるものではない。
【００１２】
インクとしては、色材は顔料や染料、溶媒は水系や溶剤系、光硬化樹脂など様々な組み合わせが考えられるが、本発明はこれらに限定されるものではない。インクの粘度は４ｍＰａ・ｓ〜２０ｍＰａ・ｓの範囲であると、吐出したインク液滴が球状になり、安定的に精度良く吐出できるため、この範囲に調整することが好ましい。
【００１３】
また、本発明の微細突起を備えた基材は、板状、シート状、フィルム状であればよく、限定されるものではない。また、突起と一体に作成されていてもよいし、突起と異なる材料であってもかまわない。
【００１４】
次に本発明に用いるインクジェット装置の一実施形態について図面を用いて説明する。
図２及び３にインクジェット塗布装置の説明図を示す。塗布装置の装置構成として、基材８を載せ、１方向（Ｙ方向）に精度良く搬送する搬送ステージ９と、基材に塗布する為のインクが供給されたインクジェットヘッド１０と、該インクジェットヘッド１０を基材から一定高さを保持するインクジェットヘッドユニット１１が備えられている。
図３では、インクジェットヘッド１０がＹ方向に２列配置されているが、図２のようにインクジェットヘッド１０は１列に配置されていてもよいし、３列以上に配置されてもよい。また、インクジェットヘッド１０は１つであってもかまわない。インクジェットヘッド１０は複数のノズル１２を備える。図３ではノズル１２は１列に配置されているが、２列以上であってもかまわない。
【００１５】
インクジェットヘッド１０はインクタンク１３と配管１４により接続されており、ポンプ１５によりインクジェットヘッドにインクが送液される。また、インクジェットヘッド１０はインクジェット制御盤１６とケーブル１７により接続されており、インクジェットヘッドのノズルからのインクの吐出が制御されている。
【００１６】
搬送ステージ９により搬送される基材１８は複数の突起を備える。また、搬送ステージはガイドレール１９上を走行可能となっており、これにより、１方向（Ｙ方向）に搬送することができる。また、ガイドレール１９はスケール２０を備え、搬送ステージを精度よく搬送することを可能としている。また、図２に示したとおり、搬送される基材は、インクジェットヘッド１０により突起にインクが塗布された後、乾燥手段、固化手段２１に搬送され、突起上のインクを乾燥および／または固化させることもできる。また、インクジェットヘッド１０は基材の微細突起が設けられている基材面に対して垂直方向を回転軸として回転可能な機構を備える。インクジェットヘッドが回転可能な機構を備えることにより、インクジェットヘッドの向きを搬送方向（Ｙ方向）に対して傾けることができる。また、インクジェットヘッドユニット１１は搬送方向に直交移動（Ｘ方向）することが可能なレール２２を備える。
【００１７】
インクジェットヘッド１０は、インクを吐出する複数のノズル１２を備えており、このノズル１２は、インクジェットヘッドを前記突起に対して相対的に走査する走査方向に対して所定の等間隔になるように配置されている。インクジェットヘッド１０はインクタンク１３からインクが供給される。また、インクジェットヘッド１０には、インクジェットヘッド１０のノズルからインクを吐出制御するためのインクジェットヘッド制御盤が備えられている。搬送ステージ９上の基材上の突起がノズルの下を通過するタイミングに合わせ、インクジェットヘッド制御盤により制御されたインクがインクジェットヘッドのノズルより吐出される。これによりノズルから吐出された液滴が突起に塗布される。
【００１８】
インクジェットヘッド１０のノズル１２から微細突起先端までの距離を３００μｍ〜１０００μｍとすることによって、高精度な塗布が可能となる。距離が３００μｍ以下であると、インクジェットヘッドと微細突起が接触する危険性が高まり、１０００μｍ以上であると、吐出飛行曲がり（ミスディレクション）が発生し易い。
【００１９】
また、インクジェットヘッドのノズルの吐出性を回復する為のメンテナンス装置２３が備えられている。このメンテナンス装置２３はノズル面をウエスやフィルム等でワイピングの実施や液を吐出する為のポット等が備えられており、一般的なインクジェットヘッドのメンテナンス機構が利用可能である。
【００２０】
図４にインクジェット塗布装置のインクジェットヘッドユニットの説明図を示す。インクジェットヘッドユニット２４は、搬送ステージ９の上に設置された基材１８上とメンテナンス装置２３上を一方向（Ｙ方向）に搬送することが可能となっている。
【００２１】
基材上の突起にインクを吐出する際には基材上にインクジェットヘッドユニット１１が搬送され、インクジェットヘッド１０におけるノズルの吐出性をメンテナンスする際にはインクジェットヘッドユニット１１はメンテナンス装置２３上に搬送される。ケーブルベア２４は配管、ケーブルを収納しており、それぞれインクタンク、インクジェットヘッド制御盤と接続されている。
【００２２】
図５にインクジェットヘッドのノズルから突起表面までの距離の関係を表す説明図を示した。図５に示すように、インクジェットヘッド１０のノズルから基材表面までの距離の関係において３００〜１０００μｍであるならば、精度良くインクが飛行するので、突起の高さが異なるパターンにも塗工可能である。距離が３００μｍ未満であると、インクジェットヘッドと突起が接触する危険性が高まり、１０００μｍを超えると、吐出飛行曲がり（ミスディレクション）が発生し易い。
【００２３】
本発明の画像形成方法におけるインクジェット塗布装置にあっては、基材の突起にインクを吐出するインクジェットヘッドを搭載し、基材を搬送する為の搬送ステージの動きとインクジェットヘッドのノズルからの吐出タイミングと突起の位置とを同期させて吐出の位置合せをおこなうインクジェット塗布装置であり、搬送速度に変動があっても、影響されずに塗布位置が決まることが好ましい。なお、搬送同期には搬送される搬送ステージに搬送位置が検出できる、例えばリニアゲージ等のエンコーダーを設け、その位置情報を基本に塗布位置を決定させることができる。基材を搬送する為の搬送ステージの動きと吐出タイミングと突起の位置と同期してノズルからのインクの吐出の位置合せをおこなう。なお、基材の位置を決めるために、インクジェット塗布装置はアライメント用カメラと画像処理ユニットが備えられていると好ましい。
【００２４】
本発明の画像形成方法にあっては、インクジェットヘッドのノズルからインクを吐出するに際し、機材に対して１つ以上のインクの微少ドロップを連続して吐出し、その微少ドロップの数を選択することで、１ドロップ単位での塗布量を制御することが可能となる。例えば、インクジェットと塗布装置において、微少ドロップを６ｐｌ（ピコリッター：ピコは１０のマイナス１２乗）とし、各ノズルを４ビットレジスタでドロップ数管理すれば、０〜１５ドロップ、すなわち、まったく塗布しない、と６ｐｌ、１２ｐｌ、１８ｐｌ・・・９０ｐｌまで１６段階の吐出量の調整が可能となる。このように、塗布するところでは６ｐｌから９０ｐｌまで６ｐｌ刻みで微少ドロップの数を選択することにより高精度な吐出量の調整ができる。
【００２５】
本発明の画像形成方法にあっては、図２及び３に示したインクジェット塗布装置を用い、複数のノズルを備えたインクジェットヘッドを前記突起に対して相対的に走査し、前記基材の前記複数の突起が設けられた面に対し、インクを吐出して供給し、突起上にインク層が形成される。なお、本発明にあっては、複数のノズルを備えたインクジェットヘッドを前記機材に対して相対的に走査される。図２及び３に示すように、基材を走査してもかまわないし、インクジェットヘッドを走査してもかまわない。また、基材とインクジェットヘッドの両方を走査してもかまわない。
【００２６】
本発明の画像形成方法にあっては、インクジェットヘッドの隣り合うノズルの距離のうちインクジェットヘッドの主走査方向に垂直な成分を、前記基材の隣り合う突起の距離のうちインクジェットヘッドの主走査方向に垂直な成分の整数分の１となるように、インクジェットヘッドの向きを配置し、前記突起にインクを吐出して供給することが好ましい。また、インクジェットヘッドの向きを配置するのに際し、主走査方向に対してインクジェットヘッドを傾けることが好ましい。
【００２７】
図６にインクジェットヘッドを傾けたときのノズルピッチを示した説明図を示す。インクジェットヘッドのノズル列を、微細突起が配列された基材から微細突起の突起先端に向かう方向に向くように配置し、等間隔に配列された複数の微細突起を相対的に走査させる。このとき、インクジェットヘッドのノズル間隔のうち、インクジェットヘッドの前記走査方向に直交する成分において前記基材の隣り合う突起の距離のうちインクジェットヘッドの走査方向に直交する成分の整数分の１となるように、インクジェットヘッドを傾けて配置する。すなわち、インクジェットヘッドの配列として、インクジェットヘッドに開けられているノズルが並んだ列、すなわちノズル配列の軸が基材の搬送方向に対して任意の角度で傾けている。ノズル配列軸を傾けることで、ノズルピッチを調整可能である。傾けていない場合のノズルピッチをＡとすると、角度θ傾けることにより、ノズルピッチはＡ×ｃｏｓθとなる。基材の突起物ピッチＢが決まっている場合、そのピッチにノズルピッチを合わせるために、ｃｏｓθ＝Ｂ÷Ａとしてθを求めることが可能である。
【００２８】
突起物ピッチＢがノズルピッチＡより大きい場合は、ひとつノズルを飛ばして、ｃｏｓθ＝Ｂ÷２Ａとしてθを求めてもよい。本発明の実施形態において、周期性を有する複数の相が、その相毎に分割されて駆動する、多相分割駆動のインクジェットヘッドを用いており、ノズルの位置に応じて、前記ノズルからインクを吐出して供給する工程を、その内の１相以上の特定相を割り当てて用いて行う事としている。その場合、同じ相のノズルピッチをＡとする。突起１がノズルの下を通過するタイミングに合わせ、インクジェットヘッド１０が制御された微少ドロップの吐出動作を実施する。ノズル１２から吐出された液滴が突起１に塗布される。
【００２９】
本発明の画像形成方法にあっては、インクジェットヘッドは多相分割駆動とすることができ、多層分割駆動により複数のノズルは周期性を有する複数の相を割り当てられており、前記ノズルからインクを吐出して供給する工程は、前記複数の相のうちの一部の特定相に限定しておこなうことができる。
【００３０】
図７に本発明のインクジェットヘッドにおける多相分割駆動の説明図を示す。図７は、インクジェットヘッド１０と、このインクジェットヘッド１０に配置されたノズル１２の一例である。インクジェットヘッド１０には、ノズルがＮ個配置されているものとし、便宜的に各ノズルには左端部ないし右端部から１、２、３・・・と順番に自然数の番号Ｎが付与されているものとする。各ノズル１２からはインクが吐出され、各ノズルの吐出のタイミング、回数、インクの吐出量等は独立して制御できる。そして、ノズルは列ごとにＡ相のノズル１，２、３・・・Ｎ、Ｂ相のノズル１、２、３…Ｎ、Ｃ相のノズル１，２、３・・・Ｎに分割されている。分割されたＡ相，Ｂ相，Ｃ相は周期性を有する。
【００３１】
ここで、例えば、インクを吐出する際にＡ相のノズル１、２、３・・・Ｎを用い、Ｂ相、Ｃ相からはインクを吐出しない。これにより、隣接ノズルの圧力や電気的な干渉を時間差でずらすことが出来るため吐出が安定し、吐出タイミングの制御を容易にすることができ、より精度よく塗布できる。また、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相のノズルの吐出は、吐出ごとに切り替えることもできるし、Ａ相に吐出不良が生じた場合に吐出する駆動相をＢ相、Ｃ相に切り替えることもできる。
【００３２】
図８に塗布装置の乾燥手段、固化手段の図を示す。基材の搬送方向に対し、塗布部の延長に乾燥手段、固化手段２１が備えられている。インクジェットヘッドより塗布された基材が載った搬送ステージが乾燥および／または固化手段２１に入ることで、突起状のインクが乾燥および／または固化することが可能となる。乾燥手段および／または固化手段は加熱、送風、減圧、光照射、電子線照射の何れかの方法またはその２種類以上の組み合わせによる。なお、本発明の塗布方法においては、乾燥および／または固化工程により、突起状のインクを完全に乾燥もしくは固化させるのではなく、半乾燥もしくは半固化状態としてもよい。
【００３３】
（固化手段の一例）
図８の上から１番目の図は加熱乾燥の場合であり、ここでは例としてＩＲ（赤外）パネルヒーター２５により輻射熱を加えることで加熱乾燥させる。
図８の上から２番目の図は送風乾燥の場合であり、クロスフローファン２６を用いてインクジェット側から搬送装置の奥に向かって送風させ、乾燥する。また、ファンの手前部分にヒーターを設置する事で温風を送る事も可能になる。
図８の上から３番目の図は減圧乾燥の場合であり、乾燥手段に設けられたエア配管から真空チャンバー２７により減圧を行い奥に行くほど真空状態なる。
図８の上から４番目の図は、ＵＶ硬化等の光照射での光硬化の場合であり、ランプハウス２８内に例えば蛍光灯、ハロゲンランプ、ＬＥＤ、無電極ＵＶのランプ等の光源２９を用いて光を照射させる。
図８の上から５番目の図は電子線照射での硬化場合であり、電子線放出機３０を用いて電子線を照射させる。
【００３４】
これらの固化手段により、突起形状へのインクジェットでの塗布で問題であった、インクが先端からこぼれてしまうという欠点を解決することが可能となった。何れの方法においても１往復毎の乾燥が可能である。
本発明の画像形成方法にあっては、材料の異なる２種類以上のインクを用いることにより、フルカラー画像や観察方向によって色の異なる画像を出現させるなどの意匠性の高いセキュリティ印刷が可能となる。
【００３５】
図９に２次元的に塗布パターンを作成する説明図を示す。例えば、くぼみのある突起６に対してインク層A及びインク層Bのような２次元的な塗布パターンを形成させた場合、視野Aで観察した場合はインク層Aのみ、視野Bで観察した場合はインク層Bのみ、基材の上面から観察した場合はインク層A及びインク層Bの両方が確認できる。つまり、観察方向によって確認できる画像を変更させる事が可能となる。
【００３６】
図１０にインクジェットヘッドへのインク供給経路の説明図を示す。ここでは矢印の方向にインク循環されている循環インク供給系を例にしている。
インクタンク１３より、インクを下流に送り出す。インクタンクには液面センサー若しくは重量計によりインク残量が把握できることが望ましい。インクタンクからインクジェットヘッドユニットに循環ポンプ３１によるインク送液をおこなうインク循環経路を持っている。インク循環経路中に異物を除去する為のフィルターがあり、循環中にインクが固まって異物となっても捕捉可能である。インクとして金属含有インクを用いる場合には金属微粒子の粒径は１００ｎｍ未満が好ましく、フィルターの径は１〜１０μｍが好ましい。循環経路内には脱気機能をもつ脱気ユニット３２と粘度調整機能をもつ粘度調整タンク３３が設けられている。
【００３７】
インクジェットヘッドへのインク供給経路において脱気ユニット３２はインク供給口と排出口を持ち、真空ポンプ３４等の脱気機能を持った配管が脱気ユニット上部から脱気ユニット内のエアを抜く機構となっており、一般的な耐圧タンクで作成可能である。
【００３８】
粘度調整タンク３３はユニット内にインクを攪拌するための攪拌板３５が備わっている。この攪拌板はモーターで回転するが、その回転数やトルクを算出し、その値から粘度を粘度モニター３６で把握することが可能である。インクの粘度が上昇する事でノズルが詰まりやすく不吐出の原因となる為、希釈溶液タンク３７から粘度調整ユニットに希釈溶液が送られ、任意の粘度、例えば１０ｍＰａ・ｓまで下がると希釈溶液の送液は停止される。インクの管理は粘度ではなく、液濃度センサーを取り付けることで、液濃度上昇時に希釈液を追加する効果を持たせても良い。
また、循環経路内の配管にインクを均熱化するための均熱部を有することで、温度変化によるインク粘度の変化を抑えることが可能である。
【００３９】
インクジェットヘッドに供給されるインクは、インクジェットヘッドノズル近傍を含む流路において、循環する経路をもっている。すなわちインクはインクジェットヘッドに供給する為のインクＩＮポートからインクは供給され、ノズル近傍の液室を通って、インクＯＵＴポートから出て行く。インクＩＮポートから入ったインクがノズルからのみ吐出するシングルエンドと呼ばれるインクジェットヘッドを使用しても塗布は可能であるが、この場合、インクジェットヘッド内のエアを抜く場合、エアを押し出すか、間歇的に液を送る事で液出しを行って、上部にエアを送る必要があるので、多量のインクを必要としてしまう。
【００４０】
インクジェットヘッドは、塗布時のノズル駆動の際に熱を発する。その際、排熱の為の機能を付ける事が好ましい。インクジェットヘッドには排熱板が取り付いている物もあるが、インクジェットヘッドに循環水を流す為のポートがある場合は、インクジェットヘッド内に温度調整された循環水を流すことでインクジェットヘッドのノズル近傍温度を調整し一定温度に保つことが可能である。なお、循環水としては、防腐剤入りの水や不活性液体を用いることが好ましい。
【００４１】
図１１に、表面保護層を形成させる装置の説明図を示す。前記装置は基材の固定ユニット４１、転写ローラ４２、巻き出しローラ４３、巻き取りローラ４４から成る。巻き出しローラ４３及び巻き出しローラ４４には保護層が予め渡工された保護層転写フィルムが装着されている（A）。転写ローラ４２は、保護層転写開始位置にて基材18に対して保護層を転写させる為の圧力を掛ける為、基材に対して下降する（B）。保護層を転写させるのに必要な圧力に達した後、保護層転写位置終端まで転写ローラ４２は水平に回転移動し、前記突起及び突起上に形成されたインク層を保護する為の保護層４６が形成される（C）。
【符号の説明】
【００４２】
１ …突起
９ …搬送ステージ
１０…インクジェットヘッド
１１…インクジェットヘッドユニット
１２…ノズル
１３…インクタンク
１４…配管
１５…ポンプ
１６…インクジェットヘッド制御盤
１７…ケーブル
１８…基材
１９…ガイドレール
２０…スケール
２１…乾燥手段、固化手段
２２…レール
２３…メンテナンス装置
２４…ケーブルベア
２５…IRパネルヒーター
２６…クロスフローファン
２７…真空チャンバー
２８…ランプハウス
２９…ランプ
３０…電子線放出機
３１…循環ポンプ
３２…脱気ユニット
３３…粘度調整タンク
３４…真空ポンプ
３５…攪拌板
３６…粘度モニター
３７…希釈溶液タンク
３８…バルブ
３９…圧力センサー
４０…フィルター
４１…固定ユニット
４２…転写ローラ
４３…巻き出しローラ
４４…巻取りローラ
４５…保護層転写フィルム
４６…保護層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セキュリティ部材、例えばパスポート、ドライビングライセンス、クレジットカード等の偽造防止、改ざん防止、真贋判定、複写防止等のセキュリティ性確保が必要とされる部材に適用する画像形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
パスポート、クレジットカード等の貴重品は、偽造され難い事が要求される。この偽造防止策として、基材に文字または模様パターンに配列された微細な凹凸加工を施し、改ざんしにくく、改ざんされても、目視で容易に確認することが出来る技術などが知られている。（特許文献１）。
また、凹部の線を利用し、潜像画像を出現させる技術としては、基材の表面に、文字や数字などの潜像パターン及び/またはそのパターンの周囲部が、ピッチ幅０．２〜１ｍｍの圧印加工による万線状凹凸で形成されていて、その潜像パターンの周囲部に潜像パターンを形成する万線状凹凸と略直角の万線状凹凸が施されている有価証券類が開示されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１９５０３０公報
【特許文献２】特開２００２−１５４２６２公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来、セキュリティ情報の画像形成手段には、昇華染料の熱転写や、顔料などの薄膜色材層の画像転写等、一般家庭に普及していない専用装置で実施される事が多かった。しかしながら近年、安価で高精度なインクジェットプリンタなどが普及しており、非接触での画像形成方法である利点もあり、セキュリティ部材への画像形成手段としても使用されるようになって来ている。従って特許文献１や特許文献２のような凹凸パターンを有する比較的単純な画像形成体は、偽造や改ざんも比較的容易となってきている。
【０００５】
本発明は、このような従来の問題を解決する事を目的としたもので、複雑かつ微細な突起パターンを有する基材に対し、その突起上に高精度に印刷を施すことにより、偽造が困難なセキュリティ性の高い画像形成方法を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決する為の発明の構成を以下に示す。
（請求項１）
少なくとも基材と、この基材の片面上に配置された複数の突起と、前記複数の突起上に被膜されたインク層を備えた画像形成方法であって、複数のノズルを備えたインクジェットヘッドを前記突起に対して相対的に走査し、前記基材の複数の突起に対し、インクを吐出して供給し、インク層を形成する工程、を含むことを特徴とする画像形成方法。
（請求項２）
少なくとも基材と、この基材の片面上に配置された複数の突起と、前記複数の突起上に皮膜されたインク層を備えた画像形成方法であって、複数のノズルを備えたインクジェットヘッドを前記突起に対して相対的に走査し、前記基材の１つの突起に対して２箇所以上にインクを吐出して供給し、インク層を形成する工程、を含むことを特徴とする請求項１記載の画像形成方法。
（請求項３）
少なくとも基材と、この基材の片面上の配置された２種以上の高さを持つ複数の突起と、前記複数の突起上に皮膜されたインク層を備えた画像形成方法であって、複数のノズルを備えたインクジェットヘッドを前記突起に対して相対的に走査し、前記基材の複数の突起に対し、インクを吐出して供給し、インク層を形成する工程、を含むことを特徴とする請求項１及び２のいずれかに記載の画像形成方法。
（請求項４）
前記インクジェットヘッドの隣り合うノズルの距離のうちインクジェットヘッドを突起に対して相対的に走査する際の走査方向に垂直な成分を、前記基材の隣り合う突起の距離のうちインクジェットヘッドの主走査方向に垂直な成分の整数分の１となるように、インクジェットヘッドの向きを前記走査方向に対してインクジェットヘッドを傾けて配置し、前記突起にインクを吐出して供給することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の画像形成方法。
（請求項５）
前記インクジェットヘッドは多相分割駆動であり、前記複数のノズルは周期性を有する複数の相を割り当てられており、前記ノズルからインクを吐出して供給する工程は、前記複数の相のうちの一部の特定相に限定しておこなうことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の画像形成方法。
（請求項６）
前記基材上の複数の複数の突起に対しインクを吐出して供給した後、前記突起上のインクを乾燥および／または固化しインク層を形成することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の画像形成方法。
（請求項７）
前記突起上に供給されたインクを乾燥および／または固化させる工程を、加熱、送風、減圧、光照射、電子線照射のいずれか１又は２以上の組合せによっておこなうことを特徴とする請求項６に記載の画像形成方法。
（請求項８）
前記インクジェットヘッドのノズルによるインクの吐出工程と、前記突起上に供給されたインクを乾燥および／または固化させる工程とを１つの突起に対して交互に複数回行ってインク層を形成し、インクを乾燥および／または固化させることを特徴とする請求項６または７のいずれかに記載の画像形成方法。
（請求項９）
前記インクジェットヘッドにインクを供給するインク供給経路において、インクが少なくともインク循環ポンプとインクジェットヘッド内を循環しており、かつ、インクの循環経路において均熱部によりインクの温度が一定に保たれていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の画像形成方法。
（請求項１０）
複数のインクジェットヘッドのインクとして、２以上の種類のインクを供給し、前記突起に対し該２種類以上のインクを吐出し供給することを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の画像形成方法。
（請求項１１）
前記突起及び突起上に形成されたインク層に対し、表面に保護層を形成させる事を特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の画像形成方法。
【発明の効果】
【０００７】
（請求項１の発明の効果）
この発明によれば、前記突起に対して、インクジェットによりインク皮膜を形成させる位置を精密に制御することにより、複雑な形状の基材に対して精密な画像形成が可能であり、偽造防止・改ざん防止効果が高い。
（請求項２乃至３の発明の効果）
この発明によれば、前記突起に対して、インクジェットによりインク皮膜を形成させる位置を精密に制御する事により、観察する方向によって異なる画像や色を出現させる事が可能となる。また、再現したい画像によって、基材の突起パターンを変更する必要はない。
（請求項４の発明の効果）
この発明によれば、例えば前記基材に配置される隣り合う突起の距離などが異なるワークがあった場合に、前記ワークに併せて、インクジェットヘッドに備えられた複数のノズル間の距離そのものを変更させたインクジェットヘッドを用いることなく、高精度なインク皮膜位置制御を行う事が可能となる。つまり、低コストで汎用性の高い画像形成方法である。
（請求項５の発明の効果）
この発明によれば、インクジェットヘッドのノズルにおいて、周期性を有する複数の相が、その相毎に分割されて駆動する多相分割駆動のインクジェットヘッドを用いており、ノズルの位置に応じて、前記ノズルからインクを吐出して供給する工程を、その内の１相以上の特定相を割り当てて用いて行うこととしている。
このように、多相分割方式を用いてインクジェットヘッドからのインクの吐出のコントロールを行い、さらに使用する相を複数層の一部の特定相に限定することによって、隣接ノズルの圧力や電気的な干渉を時間差でずらすことが出来るため吐出が安定し、吐出タイミングの制御を容易にすることができ、より精度よく塗布できる。
また、ノズル詰りなどが原因で、ある特定の相における吐出が不可能になった場合に、別の相を吐出に割り当てることでリカバリーをすることができる。例えば、２相分割駆動や３相分割駆動といった多相分割で駆動している各吐出相に対して、使用している吐出相での各ノズルにおいて不吐出（ミスファイヤ）や吐出飛行曲がり（ミスディレクション）、吐出ドロップの形状不良（スプラッシュ）等の吐出不良が生じた場合、吐出する駆動相を他の相にシフトするので、例えば、３相分割で各層をＡ相、Ｂ相、Ｃ相とわけてＡ相のみ使用しているケースでは、Ａ相ノズルで圧電素子の劣化やノズル穴近傍への堆積物による不吐出等起きた場合、Ｂ相にインクの吐出を移して、Ｂ相基準でノズル位置と突起を位置あわせして塗布出来るので、インクジェットヘッドを交換する等せず瞬時に塗布を再開出来るので、フェールセーフ性の高い画像形成方法が構築できる。
（請求項６及び７の発明の効果）
この発明によれば、インクジェットヘッドにより供給したインクを塗布後に乾燥および／または固化しインク層を形成する工程をさらに含むため、基材にインク層を迅速に形成することができる。乾燥工程を含まない場合は、複数インク種を吐出する際の混色や、突起の形状、インク層形成位置によってはインク層形成面積や位置ズレ等の問題が発生しうるが、乾燥工程を含むことによりこのような問題を解消する事が可能となる。
（請求項８の発明の効果）
この発明によれば、前記インクジェットヘッドによるインクの塗布工程と、前記乾燥および／または固化工程を交互に複数回行ってインク層を形成し、突起に塗布されたインクを乾燥および／または固化させることでより短時間で形成することができる。塗布工程の後には乾燥工程または固化工程の一方のみ設けてもよいし、乾燥工程および固化工程の両方を設けてもよい。突起に対し複数回インクを吐出しインク層を形成する場合には、１回もしくは複数回の吐出毎に乾燥および／または固化工程を設けることにより、乾燥が無い場合や自然乾燥に比べ、多量のインクを塗布する事が容易となる。
（請求項９の発明の効果）
この発明によれば、前記微少ドロップを吐出するインクジェットヘッドが、インクを吐出するノズルのインクを循環させているので、インク充填が簡単であるばかりでなく、不使用時にインクを抜いて回収することが出来るので、インクの変質を防止できる。
さらに、塗布時にノズル近傍に空気や異物といったパーティクルの発生や、通過することで不吐出等の吐出不良が発生してしまうケースでも、即時、循環しているインクで押し流されるので、吐出不良が発生しにくいばかりでなく、発生しても復活することができる。
さらに、インクジェットヘッドのノズル近傍には循環液、例えば、水や不活性液体（商品名：フロリナート等）を通してノズル近傍温度を一定に保つことで、塗布中の環境変化や吐出アクチュエータである圧電セラミック等の発熱による温度上昇による塗布中のインクの粘度変化と、それに伴う吐出量変動の影響を最小にする事ができる。また、高温におけるインクの劣化も防ぐ事ができる。さらに、対象となる突起を低温に冷やしておいて、塗布後のインク粘度を意図的に上昇させて液だれを防止すること等を実施しても、塗布するノズル近傍のインクは絶えず最適温度を保つことができる。
（請求項１０の発明の効果）
この発明によれば、複数種類のインクを用いて、フルカラー画像や観察方向によって色の異なる画像を出現させるなどの意匠性の高いセキュリティ印刷が可能となる。
（請求項１１の発明の効果）
この発明によれば、インク層形成済みの前記突起およびインク層の表面に保護層を設ける事により、インク層の剥がれや突起の破壊などの物理的な破壊の防止や、化学的な侵食に対しても耐性を持たせることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の基材上に配置される突起形状の一例を示す。
【図２】本発明の画像形成方法におけるインクジェット塗布装置を説明する斜視透視図を示す。
【図３】本発明の画像形成方法におけるインクジェット塗布装置を説明する平面模式図を示す。
【図４】本発明のインクジェット塗布装置のインクジェットヘッドユニットの説明図を示す。
【図５】図５に本発明におけるインクジェットヘッドのノズルから突起表面までの距離の関係を表す説明図を示した
【図６】本発明のインクジェットヘッドを傾けたときのノズルピッチの説明図を示す
【図７】本発明のインクジェットヘッドにおける多相分割駆動の説明図を示す
【図８】本発明の乾燥、固化手段の説明図を示す
【図９】図９は、２次元的に塗布パターンを作成する説明図である。
【図１０】図１０は、インクジェットヘッドへのインク供給経路の説明図である。
【図１１】図１１に表面保護層を形成させる装置の説明図を示す
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の詳細な形態について説明する。
本発明は、少なくとも基材とこの基材上に設けられた多数の微細な突起を備えたものである。突起の素材として、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、テフロン（登録商標）、アクリル樹脂、ポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、ガラス繊維強化プラスチック、炭素繊維強化プラスチック、生分解性プラスチック等の樹脂。または、銀、銅、鉛、亜鉛、金、ニッケル、クロム、チタンからなる群より１種類若しくは２種類以上の金属を使用しても良い。
【００１０】
基板上の微細突起の配列パターンはインクジェットヘッドのノズル間隔が一定であることから、正方格子状であることが好ましい。正方格子上の配列パターンから塗布しないノズルを選択する事は容易なため、歯抜けの正方格子パターンでも容易に塗布する事ができる。また、微細突起の間隔はノズル間隔に近いと有利である。基材の大きさは、インクジェットヘッドを走査方向と直交方向に動かして塗布するか、インクジェットヘッドを複数個配列することでノズル幅の倍数塗布可能であり、ステージの大きさにより、塗布範囲は決まる。
【００１１】
図１に本発明の突起形状の一例の説明図を示す。突起１の形状としては、突起先端形状が丸型のもの２、針状のもの３、４、段差があるもの６、くぼみが付いているもの５、７を用いることができるがこれらに限定されるものではない。
【００１２】
インクとしては、色材は顔料や染料、溶媒は水系や溶剤系、光硬化樹脂など様々な組み合わせが考えられるが、本発明はこれらに限定されるものではない。インクの粘度は４ｍＰａ・ｓ〜２０ｍＰａ・ｓの範囲であると、吐出したインク液滴が球状になり、安定的に精度良く吐出できるため、この範囲に調整することが好ましい。
【００１３】
また、本発明の微細突起を備えた基材は、板状、シート状、フィルム状であればよく、限定されるものではない。また、突起と一体に作成されていてもよいし、突起と異なる材料であってもかまわない。
【００１４】
次に本発明に用いるインクジェット装置の一実施形態について図面を用いて説明する。
図２及び３にインクジェット塗布装置の説明図を示す。塗布装置の装置構成として、基材８を載せ、１方向（Ｙ方向）に精度良く搬送する搬送ステージ９と、基材に塗布する為のインクが供給されたインクジェットヘッド１０と、該インクジェットヘッド１０を基材から一定高さを保持するインクジェットヘッドユニット１１が備えられている。
図３では、インクジェットヘッド１０がＹ方向に２列配置されているが、図２のようにインクジェットヘッド１０は１列に配置されていてもよいし、３列以上に配置されてもよい。また、インクジェットヘッド１０は１つであってもかまわない。インクジェットヘッド１０は複数のノズル１２を備える。図３ではノズル１２は１列に配置されているが、２列以上であってもかまわない。
【００１５】
インクジェットヘッド１０はインクタンク１３と配管１４により接続されており、ポンプ１５によりインクジェットヘッドにインクが送液される。また、インクジェットヘッド１０はインクジェット制御盤１６とケーブル１７により接続されており、インクジェットヘッドのノズルからのインクの吐出が制御されている。
【００１６】
搬送ステージ９により搬送される基材１８は複数の突起を備える。また、搬送ステージはガイドレール１９上を走行可能となっており、これにより、１方向（Ｙ方向）に搬送することができる。また、ガイドレール１９はスケール２０を備え、搬送ステージを精度よく搬送することを可能としている。また、図２に示したとおり、搬送される基材は、インクジェットヘッド１０により突起にインクが塗布された後、乾燥手段、固化手段２１に搬送され、突起上のインクを乾燥および／または固化させることもできる。また、インクジェットヘッド１０は基材の微細突起が設けられている基材面に対して垂直方向を回転軸として回転可能な機構を備える。インクジェットヘッドが回転可能な機構を備えることにより、インクジェットヘッドの向きを搬送方向（Ｙ方向）に対して傾けることができる。また、インクジェットヘッドユニット１１は搬送方向に直交移動（Ｘ方向）することが可能なレール２２を備える。
【００１７】
インクジェットヘッド１０は、インクを吐出する複数のノズル１２を備えており、このノズル１２は、インクジェットヘッドを前記突起に対して相対的に走査する走査方向に対して所定の等間隔になるように配置されている。インクジェットヘッド１０はインクタンク１３からインクが供給される。また、インクジェットヘッド１０には、インクジェットヘッド１０のノズルからインクを吐出制御するためのインクジェットヘッド制御盤が備えられている。搬送ステージ９上の基材上の突起がノズルの下を通過するタイミングに合わせ、インクジェットヘッド制御盤により制御されたインクがインクジェットヘッドのノズルより吐出される。これによりノズルから吐出された液滴が突起に塗布される。
【００１８】
インクジェットヘッド１０のノズル１２から微細突起先端までの距離を３００μｍ〜１０００μｍとすることによって、高精度な塗布が可能となる。距離が３００μｍ以下であると、インクジェットヘッドと微細突起が接触する危険性が高まり、１０００μｍ以上であると、吐出飛行曲がり（ミスディレクション）が発生し易い。
【００１９】
また、インクジェットヘッドのノズルの吐出性を回復する為のメンテナンス装置２３が備えられている。このメンテナンス装置２３はノズル面をウエスやフィルム等でワイピングの実施や液を吐出する為のポット等が備えられており、一般的なインクジェットヘッドのメンテナンス機構が利用可能である。
【００２０】
図４にインクジェット塗布装置のインクジェットヘッドユニットの説明図を示す。インクジェットヘッドユニット２４は、搬送ステージ９の上に設置された基材１８上とメンテナンス装置２３上を一方向（Ｙ方向）に搬送することが可能となっている。
【００２１】
基材上の突起にインクを吐出する際には基材上にインクジェットヘッドユニット１１が搬送され、インクジェットヘッド１０におけるノズルの吐出性をメンテナンスする際にはインクジェットヘッドユニット１１はメンテナンス装置２３上に搬送される。ケーブルベア２４は配管、ケーブルを収納しており、それぞれインクタンク、インクジェットヘッド制御盤と接続されている。
【００２２】
図５にインクジェットヘッドのノズルから突起表面までの距離の関係を表す説明図を示した。図５に示すように、インクジェットヘッド１０のノズルから基材表面までの距離の関係において３００〜１０００μｍであるならば、精度良くインクが飛行するので、突起の高さが異なるパターンにも塗工可能である。距離が３００μｍ未満であると、インクジェットヘッドと突起が接触する危険性が高まり、１０００μｍを超えると、吐出飛行曲がり（ミスディレクション）が発生し易い。
【００２３】
本発明の画像形成方法におけるインクジェット塗布装置にあっては、基材の突起にインクを吐出するインクジェットヘッドを搭載し、基材を搬送する為の搬送ステージの動きとインクジェットヘッドのノズルからの吐出タイミングと突起の位置とを同期させて吐出の位置合せをおこなうインクジェット塗布装置であり、搬送速度に変動があっても、影響されずに塗布位置が決まることが好ましい。なお、搬送同期には搬送される搬送ステージに搬送位置が検出できる、例えばリニアゲージ等のエンコーダーを設け、その位置情報を基本に塗布位置を決定させることができる。基材を搬送する為の搬送ステージの動きと吐出タイミングと突起の位置と同期してノズルからのインクの吐出の位置合せをおこなう。なお、基材の位置を決めるために、インクジェット塗布装置はアライメント用カメラと画像処理ユニットが備えられていると好ましい。
【００２４】
本発明の画像形成方法にあっては、インクジェットヘッドのノズルからインクを吐出するに際し、機材に対して１つ以上のインクの微少ドロップを連続して吐出し、その微少ドロップの数を選択することで、１ドロップ単位での塗布量を制御することが可能となる。例えば、インクジェットと塗布装置において、微少ドロップを６ｐｌ（ピコリッター：ピコは１０のマイナス１２乗）とし、各ノズルを４ビットレジスタでドロップ数管理すれば、０〜１５ドロップ、すなわち、まったく塗布しない、と６ｐｌ、１２ｐｌ、１８ｐｌ・・・９０ｐｌまで１６段階の吐出量の調整が可能となる。このように、塗布するところでは６ｐｌから９０ｐｌまで６ｐｌ刻みで微少ドロップの数を選択することにより高精度な吐出量の調整ができる。
【００２５】
本発明の画像形成方法にあっては、図２及び３に示したインクジェット塗布装置を用い、複数のノズルを備えたインクジェットヘッドを前記突起に対して相対的に走査し、前記基材の前記複数の突起が設けられた面に対し、インクを吐出して供給し、突起上にインク層が形成される。なお、本発明にあっては、複数のノズルを備えたインクジェットヘッドを前記機材に対して相対的に走査される。図２及び３に示すように、基材を走査してもかまわないし、インクジェットヘッドを走査してもかまわない。また、基材とインクジェットヘッドの両方を走査してもかまわない。
【００２６】
本発明の画像形成方法にあっては、インクジェットヘッドの隣り合うノズルの距離のうちインクジェットヘッドの主走査方向に垂直な成分を、前記基材の隣り合う突起の距離のうちインクジェットヘッドの主走査方向に垂直な成分の整数分の１となるように、インクジェットヘッドの向きを配置し、前記突起にインクを吐出して供給することが好ましい。また、インクジェットヘッドの向きを配置するのに際し、主走査方向に対してインクジェットヘッドを傾けることが好ましい。
【００２７】
図６にインクジェットヘッドを傾けたときのノズルピッチを示した説明図を示す。インクジェットヘッドのノズル列を、微細突起が配列された基材から微細突起の突起先端に向かう方向に向くように配置し、等間隔に配列された複数の微細突起を相対的に走査させる。このとき、インクジェットヘッドのノズル間隔のうち、インクジェットヘッドの前記走査方向に直交する成分において前記基材の隣り合う突起の距離のうちインクジェットヘッドの走査方向に直交する成分の整数分の１となるように、インクジェットヘッドを傾けて配置する。すなわち、インクジェットヘッドの配列として、インクジェットヘッドに開けられているノズルが並んだ列、すなわちノズル配列の軸が基材の搬送方向に対して任意の角度で傾けている。ノズル配列軸を傾けることで、ノズルピッチを調整可能である。傾けていない場合のノズルピッチをＡとすると、角度θ傾けることにより、ノズルピッチはＡ×ｃｏｓθとなる。基材の突起物ピッチＢが決まっている場合、そのピッチにノズルピッチを合わせるために、ｃｏｓθ＝Ｂ÷Ａとしてθを求めることが可能である。
【００２８】
突起物ピッチＢがノズルピッチＡより大きい場合は、ひとつノズルを飛ばして、ｃｏｓθ＝Ｂ÷２Ａとしてθを求めてもよい。本発明の実施形態において、周期性を有する複数の相が、その相毎に分割されて駆動する、多相分割駆動のインクジェットヘッドを用いており、ノズルの位置に応じて、前記ノズルからインクを吐出して供給する工程を、その内の１相以上の特定相を割り当てて用いて行う事としている。その場合、同じ相のノズルピッチをＡとする。突起１がノズルの下を通過するタイミングに合わせ、インクジェットヘッド１０が制御された微少ドロップの吐出動作を実施する。ノズル１２から吐出された液滴が突起１に塗布される。
【００２９】
本発明の画像形成方法にあっては、インクジェットヘッドは多相分割駆動とすることができ、多層分割駆動により複数のノズルは周期性を有する複数の相を割り当てられており、前記ノズルからインクを吐出して供給する工程は、前記複数の相のうちの一部の特定相に限定しておこなうことができる。
【００３０】
図７に本発明のインクジェットヘッドにおける多相分割駆動の説明図を示す。図７は、インクジェットヘッド１０と、このインクジェットヘッド１０に配置されたノズル１２の一例である。インクジェットヘッド１０には、ノズルがＮ個配置されているものとし、便宜的に各ノズルには左端部ないし右端部から１、２、３・・・と順番に自然数の番号Ｎが付与されているものとする。各ノズル１２からはインクが吐出され、各ノズルの吐出のタイミング、回数、インクの吐出量等は独立して制御できる。そして、ノズルは列ごとにＡ相のノズル１，２、３・・・Ｎ、Ｂ相のノズル１、２、３…Ｎ、Ｃ相のノズル１，２、３・・・Ｎに分割されている。分割されたＡ相，Ｂ相，Ｃ相は周期性を有する。
【００３１】
ここで、例えば、インクを吐出する際にＡ相のノズル１、２、３・・・Ｎを用い、Ｂ相、Ｃ相からはインクを吐出しない。これにより、隣接ノズルの圧力や電気的な干渉を時間差でずらすことが出来るため吐出が安定し、吐出タイミングの制御を容易にすることができ、より精度よく塗布できる。また、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相のノズルの吐出は、吐出ごとに切り替えることもできるし、Ａ相に吐出不良が生じた場合に吐出する駆動相をＢ相、Ｃ相に切り替えることもできる。
【００３２】
図８に塗布装置の乾燥手段、固化手段の図を示す。基材の搬送方向に対し、塗布部の延長に乾燥手段、固化手段２１が備えられている。インクジェットヘッドより塗布された基材が載った搬送ステージが乾燥および／または固化手段２１に入ることで、突起状のインクが乾燥および／または固化することが可能となる。乾燥手段および／または固化手段は加熱、送風、減圧、光照射、電子線照射の何れかの方法またはその２種類以上の組み合わせによる。なお、本発明の塗布方法においては、乾燥および／または固化工程により、突起状のインクを完全に乾燥もしくは固化させるのではなく、半乾燥もしくは半固化状態としてもよい。
【００３３】
（固化手段の一例）
図８の上から１番目の図は加熱乾燥の場合であり、ここでは例としてＩＲ（赤外）パネルヒーター２５により輻射熱を加えることで加熱乾燥させる。
図８の上から２番目の図は送風乾燥の場合であり、クロスフローファン２６を用いてインクジェット側から搬送装置の奥に向かって送風させ、乾燥する。また、ファンの手前部分にヒーターを設置する事で温風を送る事も可能になる。
図８の上から３番目の図は減圧乾燥の場合であり、乾燥手段に設けられたエア配管から真空チャンバー２７により減圧を行い奥に行くほど真空状態なる。
図８の上から４番目の図は、ＵＶ硬化等の光照射での光硬化の場合であり、ランプハウス２８内に例えば蛍光灯、ハロゲンランプ、ＬＥＤ、無電極ＵＶのランプ等の光源２９を用いて光を照射させる。
図８の上から５番目の図は電子線照射での硬化場合であり、電子線放出機３０を用いて電子線を照射させる。
【００３４】
これらの固化手段により、突起形状へのインクジェットでの塗布で問題であった、インクが先端からこぼれてしまうという欠点を解決することが可能となった。何れの方法においても１往復毎の乾燥が可能である。
本発明の画像形成方法にあっては、材料の異なる２種類以上のインクを用いることにより、フルカラー画像や観察方向によって色の異なる画像を出現させるなどの意匠性の高いセキュリティ印刷が可能となる。
【００３５】
図９に２次元的に塗布パターンを作成する説明図を示す。例えば、くぼみのある突起６に対してインク層A及びインク層Bのような２次元的な塗布パターンを形成させた場合、視野Aで観察した場合はインク層Aのみ、視野Bで観察した場合はインク層Bのみ、基材の上面から観察した場合はインク層A及びインク層Bの両方が確認できる。つまり、観察方向によって確認できる画像を変更させる事が可能となる。
【００３６】
図１０にインクジェットヘッドへのインク供給経路の説明図を示す。ここでは矢印の方向にインク循環されている循環インク供給系を例にしている。
インクタンク１３より、インクを下流に送り出す。インクタンクには液面センサー若しくは重量計によりインク残量が把握できることが望ましい。インクタンクからインクジェットヘッドユニットに循環ポンプ３１によるインク送液をおこなうインク循環経路を持っている。インク循環経路中に異物を除去する為のフィルターがあり、循環中にインクが固まって異物となっても捕捉可能である。インクとして金属含有インクを用いる場合には金属微粒子の粒径は１００ｎｍ未満が好ましく、フィルターの径は１〜１０μｍが好ましい。循環経路内には脱気機能をもつ脱気ユニット３２と粘度調整機能をもつ粘度調整タンク３３が設けられている。
【００３７】
インクジェットヘッドへのインク供給経路において脱気ユニット３２はインク供給口と排出口を持ち、真空ポンプ３４等の脱気機能を持った配管が脱気ユニット上部から脱気ユニット内のエアを抜く機構となっており、一般的な耐圧タンクで作成可能である。
【００３８】
粘度調整タンク３３はユニット内にインクを攪拌するための攪拌板３５が備わっている。この攪拌板はモーターで回転するが、その回転数やトルクを算出し、その値から粘度を粘度モニター３６で把握することが可能である。インクの粘度が上昇する事でノズルが詰まりやすく不吐出の原因となる為、希釈溶液タンク３７から粘度調整ユニットに希釈溶液が送られ、任意の粘度、例えば１０ｍＰａ・ｓまで下がると希釈溶液の送液は停止される。インクの管理は粘度ではなく、液濃度センサーを取り付けることで、液濃度上昇時に希釈液を追加する効果を持たせても良い。
また、循環経路内の配管にインクを均熱化するための均熱部を有することで、温度変化によるインク粘度の変化を抑えることが可能である。
【００３９】
インクジェットヘッドに供給されるインクは、インクジェットヘッドノズル近傍を含む流路において、循環する経路をもっている。すなわちインクはインクジェットヘッドに供給する為のインクＩＮポートからインクは供給され、ノズル近傍の液室を通って、インクＯＵＴポートから出て行く。インクＩＮポートから入ったインクがノズルからのみ吐出するシングルエンドと呼ばれるインクジェットヘッドを使用しても塗布は可能であるが、この場合、インクジェットヘッド内のエアを抜く場合、エアを押し出すか、間歇的に液を送る事で液出しを行って、上部にエアを送る必要があるので、多量のインクを必要としてしまう。
【００４０】
インクジェットヘッドは、塗布時のノズル駆動の際に熱を発する。その際、排熱の為の機能を付ける事が好ましい。インクジェットヘッドには排熱板が取り付いている物もあるが、インクジェットヘッドに循環水を流す為のポートがある場合は、インクジェットヘッド内に温度調整された循環水を流すことでインクジェットヘッドのノズル近傍温度を調整し一定温度に保つことが可能である。なお、循環水としては、防腐剤入りの水や不活性液体を用いることが好ましい。
【００４１】
図１１に、表面保護層を形成させる装置の説明図を示す。前記装置は基材の固定ユニット４１、転写ローラ４２、巻き出しローラ４３、巻き取りローラ４４から成る。巻き出しローラ４３及び巻き出しローラ４４には保護層が予め渡工された保護層転写フィルムが装着されている（A）。転写ローラ４２は、保護層転写開始位置にて基材18に対して保護層を転写させる為の圧力を掛ける為、基材に対して下降する（B）。保護層を転写させるのに必要な圧力に達した後、保護層転写位置終端まで転写ローラ４２は水平に回転移動し、前記突起及び突起上に形成されたインク層を保護する為の保護層４６が形成される（C）。
【符号の説明】
【００４２】
１ …突起
９ …搬送ステージ
１０…インクジェットヘッド
１１…インクジェットヘッドユニット
１２…ノズル
１３…インクタンク
１４…配管
１５…ポンプ
１６…インクジェットヘッド制御盤
１７…ケーブル
１８…基材
１９…ガイドレール
２０…スケール
２１…乾燥手段、固化手段
２２…レール
２３…メンテナンス装置
２４…ケーブルベア
２５…IRパネルヒーター
２６…クロスフローファン
２７…真空チャンバー
２８…ランプハウス
２９…ランプ
３０…電子線放出機
３１…循環ポンプ
３２…脱気ユニット
３３…粘度調整タンク
３４…真空ポンプ
３５…攪拌板
３６…粘度モニター
３７…希釈溶液タンク
３８…バルブ
３９…圧力センサー
４０…フィルター
４１…固定ユニット
４２…転写ローラ
４３…巻き出しローラ
４４…巻取りローラ
４５…保護層転写フィルム
４６…保護層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも基材と、この基材の片面上に配置された複数の突起と、前記複数の突起上に被膜されたインク層を備えた画像形成方法であって、複数のノズルを備えたインクジェットヘッドを前記突起に対して相対的に走査し、前記基材の複数の突起に対し、インクを吐出して供給し、インク層を形成する工程、を含むことを特徴とする画像形成方法。
【請求項２】
少なくとも基材と、この基材の片面上に配置された複数の突起と、前記複数の突起上に皮膜されたインク層を備えた画像形成方法であって、複数のノズルを備えたインクジェットヘッドを前記突起に対して相対的に走査し、前記基材の１つの突起に対して２箇所以上にインクを吐出して供給し、インク層を形成する工程、を含むことを特徴とする請求項１記載の画像形成方法。
【請求項３】
少なくとも基材と、この基材の片面上の配置された２種以上の高さを持つ複数の突起と、前記複数の突起上に皮膜されたインク層を備えた画像形成方法であって、複数のノズルを備えたインクジェットヘッドを前記突起に対して相対的に走査し、前記基材の複数の突起に対し、インクを吐出して供給し、インク層を形成する工程、を含むことを特徴とする請求項１及び２のいずれかに記載の画像形成方法。
【請求項４】
前記インクジェットヘッドの隣り合うノズルの距離のうちインクジェットヘッドを突起に対して相対的に走査する際の走査方向に垂直な成分を、前記基材の隣り合う突起の距離のうちインクジェットヘッドの主走査方向に垂直な成分の整数分の１となるように、インクジェットヘッドの向きを前記走査方向に対してインクジェットヘッドを傾けて配置し、前記突起にインクを吐出して供給することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の画像形成方法。
【請求項５】
前記インクジェットヘッドは多相分割駆動であり、前記複数のノズルは周期性を有する複数の相を割り当てられており、前記ノズルからインクを吐出して供給する工程は、前記複数の相のうちの一部の特定相に限定しておこなうことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の画像形成方法。
【請求項６】
前記基材上の複数の複数の突起に対しインクを吐出して供給した後、前記突起上のインクを乾燥および／または固化しインク層を形成することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の画像形成方法。
【請求項７】
前記突起上に供給されたインクを乾燥および／または固化させる工程を、加熱、送風、減圧、光照射、電子線照射のいずれか１又は２以上の組合せによっておこなうことを特徴とする請求項６に記載の画像形成方法。
【請求項８】
前記インクジェットヘッドのノズルによるインクの吐出工程と、前記突起上に供給されたインクを乾燥および／または固化させる工程とを１つの突起に対して交互に複数回行ってインク層を形成し、インクを乾燥および／または固化させることを特徴とする請求項６または７のいずれかに記載の画像形成方法。
【請求項９】
前記インクジェットヘッドにインクを供給するインク供給経路において、インクが少なくともインク循環ポンプとインクジェットヘッド内を循環しており、かつ、インクの循環経路において均熱部によりインクの温度が一定に保たれていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の画像形成方法。
【請求項１０】
複数のインクジェットヘッドのインクとして、２種類以上のインクを供給し、前記突起に対し該２種類以上のインクを吐出し供給することを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の画像形成方法。
【請求項１１】
前記突起及び突起上に形成されたインク層に対し、表面に保護層を形成させる事を特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の画像形成方法。
【請求項１】
少なくとも基材と、この基材の片面上に配置された複数の突起と、前記複数の突起上に被膜されたインク層を備えた画像形成方法であって、複数のノズルを備えたインクジェットヘッドを前記突起に対して相対的に走査し、前記基材の複数の突起に対し、インクを吐出して供給し、インク層を形成する工程、を含むことを特徴とする画像形成方法。
【請求項２】
少なくとも基材と、この基材の片面上に配置された複数の突起と、前記複数の突起上に皮膜されたインク層を備えた画像形成方法であって、複数のノズルを備えたインクジェットヘッドを前記突起に対して相対的に走査し、前記基材の１つの突起に対して２箇所以上にインクを吐出して供給し、インク層を形成する工程、を含むことを特徴とする請求項１記載の画像形成方法。
【請求項３】
少なくとも基材と、この基材の片面上の配置された２種以上の高さを持つ複数の突起と、前記複数の突起上に皮膜されたインク層を備えた画像形成方法であって、複数のノズルを備えたインクジェットヘッドを前記突起に対して相対的に走査し、前記基材の複数の突起に対し、インクを吐出して供給し、インク層を形成する工程、を含むことを特徴とする請求項１及び２のいずれかに記載の画像形成方法。
【請求項４】
前記インクジェットヘッドの隣り合うノズルの距離のうちインクジェットヘッドを突起に対して相対的に走査する際の走査方向に垂直な成分を、前記基材の隣り合う突起の距離のうちインクジェットヘッドの主走査方向に垂直な成分の整数分の１となるように、インクジェットヘッドの向きを前記走査方向に対してインクジェットヘッドを傾けて配置し、前記突起にインクを吐出して供給することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の画像形成方法。
【請求項５】
前記インクジェットヘッドは多相分割駆動であり、前記複数のノズルは周期性を有する複数の相を割り当てられており、前記ノズルからインクを吐出して供給する工程は、前記複数の相のうちの一部の特定相に限定しておこなうことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の画像形成方法。
【請求項６】
前記基材上の複数の複数の突起に対しインクを吐出して供給した後、前記突起上のインクを乾燥および／または固化しインク層を形成することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の画像形成方法。
【請求項７】
前記突起上に供給されたインクを乾燥および／または固化させる工程を、加熱、送風、減圧、光照射、電子線照射のいずれか１又は２以上の組合せによっておこなうことを特徴とする請求項６に記載の画像形成方法。
【請求項８】
前記インクジェットヘッドのノズルによるインクの吐出工程と、前記突起上に供給されたインクを乾燥および／または固化させる工程とを１つの突起に対して交互に複数回行ってインク層を形成し、インクを乾燥および／または固化させることを特徴とする請求項６または７のいずれかに記載の画像形成方法。
【請求項９】
前記インクジェットヘッドにインクを供給するインク供給経路において、インクが少なくともインク循環ポンプとインクジェットヘッド内を循環しており、かつ、インクの循環経路において均熱部によりインクの温度が一定に保たれていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の画像形成方法。
【請求項１０】
複数のインクジェットヘッドのインクとして、２種類以上のインクを供給し、前記突起に対し該２種類以上のインクを吐出し供給することを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の画像形成方法。
【請求項１１】
前記突起及び突起上に形成されたインク層に対し、表面に保護層を形成させる事を特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の画像形成方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−７１４４１（Ｐ２０１３−７１４４１Ａ）
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１４５８１（Ｐ２０１１−２１４５８１）
【出願日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ケーブルベア
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ケーブルベア
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
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