JP5588145B2 - 放射硬化性インクを用いた印刷方法 - Google Patents

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Description

本件は、放射硬化性インクを用いた印刷に関する。
従来の印刷装置は、インクを印刷用紙へ塗布するのに画像レセプター(受容体）を用いる。しかし、上述のようなインクが印刷用紙その他の記録媒体(substrate)上に直接塗布できるようなシステムがあるとすれば、それが望ましい。そのようなシステムへの、実用上での一つの挑戦では、そのようなインクが、室温では「マヨネーズ」粘稠度を持つ傾向を持つが、噴出に伴って加熱されると低粘度の液体に変化する。典型的なインクジェット印刷プロセスでは、インクが液体になるまで加熱し、その後インクの液滴を圧電プリントヘッドから記録媒体上へと直接に発射する。射出されたインクが記録媒体に当たると、インクは液体からより粘性のある濃度の状態へと相変化し、これにより多孔質の媒体の中へのインクの浸透を低減している。このインクがＵＶ（紫外線）放射に曝されると、インク内の光開始剤（photoinitiator）がＵＶ放射により照射され、入射フラックスがインク内に存在するモノマーを橋架けポリマーマトリクス(cross linked polymer matrix)へと変換し、用紙上に非常に固く耐久性の高いマークを形成する。
米国特許出願公開第２００７／０１２０９３０号明細書 米国特許出願公開第２００８／０１２２９１４号明細書
しかし、ＵＶ硬化させる前にインクを均したいという要望がある。このようにする理由は、光沢がより均一になり、本来の位置から外れたジェットを隠すことができ、梱包などのある種の応用分野では厚みが比較的均一な薄い層であることが必要であるからである。これらのインクはマヨネーズの粘稠性を持つので、硬化する前は粘着強度がきわめて低い。更に、インクは、一般に、多くの素材に対して良好な親和性を持つように設計されている。このことはインクの層を平坦化するための従来の方法は失敗しがちであることを意味する。なぜなら、インクは***し、電子写真方式においてよく知られた従来の定着ロールのようなインクを平坦化しようとする装置の後方に、画像の大部分を取り残してしまうからである。この明細書はこの問題を解決するための方法を提案する。
一つの側面では、記録媒体上に印刷するための方法であって、記録媒体の主表面上に画像データに従ってインクを付加し、放射エネルギーを実質的に透過するウェブ(巻き取りシート)を前記記録媒体の主表面に当接させ、前記ウェブ及び前記記録媒体に対してあらかじめ定められた強度の圧力を加え、前記ウェブ及び前記記録媒体に対して放射エネルギーを加えて前記インクを硬化させることにより、前記ウェブを前記記録媒体に付着させる、という方法を提供する。
実施形態に対応する、例えば大型の印刷装置で見られるような定着装置の単純化した正面図である。 実施形態で用いることができるスプレッダー(広げ器）の一例の平面図である。
図１は、印刷システムの単純化した正面図である。用紙その他、その上に画像が印刷される用紙その他の記録媒体Ｓが、ロール１０から巻き出される。記録媒体Ｓは、処理方向Ｐに沿って、一連のインクジェットプリントヘッド２０のところへと導かれ、それらプリントヘッド２０はそれぞれ異なる色版を形成するように制御され、記録媒体Ｓの主表面上に、入力デジタルデータに従った所望のフルカラー画像を形成する。（図では、記録媒体Ｓ上のインクをＩと示している。）「紙に直接(インクを付ける）」構成のプリントヘッド２０を図示したが、別の例(図示省略）では、プリントヘッドが、インクを画像に合わせてまずドラムなどの中間部材に噴射し、次にその中間部材が完全なカラー画像を記録媒体Ｓ上に転写するようにしてもよい。
この実施形態では、インクＩは、紫外線（ＵＶ）硬化型インクを含んでいる。このようなインクの一例は、１又は複数のコモノマー(共重合用単量体）とゲル化剤とを含んでいる。あらかじめ定められた周波数の放射(電磁波等）に曝されると、これらのコモノマーは重合化し、様々なタイプの表面に結合する。実際の応用では、このようなインクは室温で粘性の高いが、画像形成のために記録媒体上へ噴射するために加熱されるとより液体的になる。
処理方向Ｐに沿ってプリントヘッド２０の下流に、インクＩをあらかじめ定められた温度にするためのヒーター２２を配置してもよい。この温度の正確な値は、インクＩの組成と、後続のプロセスで要求される粘度その他のインクの特性とによって決まる。
インクＩを所望の温度に調整した後で、記録媒体Ｓのインクを担持する側の表面に対し、ウェブ(巻き取りシート)３０を当接する。図示のように、ウェブ３０はスプールから繰り出される。ウェブ３０と記録媒体Ｓとが接触する点で，又はその近傍で、スプレッダー３２(この例ではニップを形成する２つのロールを備える）があらかじめ定められた大きさの圧力をウェブ３０と記録媒体Ｓとに加え、インクＩがウェブ３０と記録媒体Ｓとの間で押しつぶされるようにするとともに、ウェブ３０と記録媒体Ｓとの間に入り込んだ空気を除去する。
ウェブ３０は明確な物理的特性を有する。ウェブ３０は、高表面エネルギーの親油性の表面をインクＩに対して提供する。実施例についての材料の組み合わせによって、ウェブ３０が親水性の表面を提供することが求められる場合もあり得る。ウェブ３０は、放射エネルギー、特にこの実施形態では紫外線を透過するものでなければならない。ウェブ３０におおむね適切な材料としては、ポリイミド、ポリプロピレン、DuPont Teijin Films U.S. Limited Partnershipから入手可能なMelinex(登録商標）として知られた前処理されたポリエステルフィルム、などがある。
フレキソ印刷で一般に知られているようなコロナ処理を、ウェブ３０の記録媒体Ｓへの付着性を高めるのに用いてもよい。また、この代わりに、ウェブ３０を、ポリウレタン又はニトロセルロースの薄い層で処理してもよい。
スプレッダー３２にてウェブ３０が記録媒体Ｓに対して押し当てられると、インクＩは、ＵＶ硬化ステーション３４の作用などにより、紫外光などの放射エネルギーの照射を受けることにより、硬化する。一つの例では、硬化ステーション３４は、ＵＶ又はその他の放射エネルギーを発するＬＥＤアレイ又はＬＥＤランプを備えていてもよい。ウェブ３０は放射エネルギーを透過するので、硬化ステーション３４からのＵＶ又はその他の放射エネルギーはウェブ３０を透過して記録媒体Ｓ上のインクＩを硬化させる。別の例では、スプレッダー３２と硬化ステーション３４の機能を組み合わせて１つの装置にしてもよい。第２のヒーター３６を設け、ウェブ３０と記録媒体Ｓの温度を硬化の後で必要な温度まで調節してもよい。
上述の硬化ステップの後で結果として得られる「サンドイッチ」物体は、つまり、ラミネート印刷物である。ラミネート印刷物は符号４０で示すようなブレードにより切断されて印刷シートへと分けられるか、あるいは図示しない巻き取りリールにより巻き取られる。
図２は、上述したようなスプレッダー３２の一例の平面図である。この例における実用上の懸案事項は、記録媒体Ｓとウェブ３０とを処理の間中、互いに対して見当が合った状態とし、記録媒体Ｓとウェブ３０との間の、画像の乱れをもたらすような相対的な動きをなくすことである。スプレッダー３２内のロール５０，５２が、図示のように、ウェブ／記録媒体の「サンドイッチ」のなかに湾曲が形成されるように、輪郭形状を持つ(profiled)ものであれば、そのサンドイッチの増強された強度により記録媒体Ｓとウェブ３０との間の相対的な動きの傾向を低減することができる。（ここで用いたように、「輪郭形状を持つ」とは１つのロールが単純な円筒形状以外の形状をもっていることを意味するものとする。）図示例では、ウェブ側のロール５０は、凹状の輪郭(断面)形状を持ち、記録媒体側のロール５２は、凸状の輪郭形状を持つ。ただし、これらロールの形状は、実装上の条件に適合させることができる。いずれかのロールの実質的な形状を、一方のロールの他方のロールに対する相対的な硬さによって形成するようにしてもよい。このように輪郭形状が形成されたロールは、図示のようなスプレッダー３２や、記録媒体Ｓとウェブ３０とが互いに接触するいかなる場所のどのロール対に用いてもよい。
更に、それらロールの形状にかかわらず、記録媒体Ｓとウェブ３０とが図２に示したように異なる幅を持っている場合には、サンドイッチ構造がローラー対を通り過ぎる際に、記録媒体Ｓとウェブ３０とのうちの少なくとも一方との間の正の摩擦を維持することができる。
他の例では、スプレッダー３は、又は他のどのようなローラー対でも、ロール対の代わりに、ロール又はベルトを用いた真空搬送システムを備えていてもよい。図示の例では垂直噴射式のプリントヘッドと水平な記録媒体経路とを示したが、装置が水平噴射式のプリントヘッドと垂直な記録媒体経路とを備えるように構成してもよい。また、装置の動作部分が大きなドラムの周の一部分に沿って配置されるようにしてもよい。
更に他の例では、所望の出力結果を達成するために圧力及び／又は放射エネルギーを印加するために、スプレッダー３２及び／又は硬化ステーション３４を複数直列につなげてもよい。なお、「Ａ及び／又はＢ」という表現は、Ａのみ、Ｂのみ、ＡとＢの両方、のうちのどれでもよいことを示す。例えば、空気泡の除去が特に懸案である場合には複数のスプレッダーを設けることが望まれるであろうし、インクが大量の放射エネルギーを必要とする場合には複数の硬化ステーションを設けることが有益であろう。また、様々な種類のステーションを複数も受けることで、単に処理速度を非常に高速にできるようにしてもよい。
１０ ロール、２０ プリントヘッド、２２ ヒーター、３０ ウェブ、３２ スプレッダー、３４ 硬化ステーション、３６ 第２のヒーター、４０ ブレード、Ｉ 画像(インク）、Ｐ 処理方向、Ｓ 記録媒体。

Claims (4)

  1. 記録媒体上に印刷する印刷方法であって、
    記録媒体の主表面上に画像データに従ってインクを付加するステップと、
    放射エネルギーを実質的に透過するウェブを前記記録媒体の主表面に当接させるステップと、
    前記ウェブ及び前記記録媒体に対してあらかじめ定められた強度の圧力を加えるステップと、
    前記ウェブ及び前記記録媒体に対して放射エネルギーを加えて前記インクを硬化させることにより、前記ウェブを前記記録媒体に付着させるステップと、
    を含む印刷方法。
  2. 請求項１に記載の印刷方法であって、前記インクはＵＶ硬化可能なインクであることを特徴とする印刷方法。
  3. 請求項１に記載の印刷方法であって、前記インクを付加するステップの後、前記ウェブを前記記録媒体の主表面に当接させるステップの前に、前記インクをあらかじめ定められた温度にするステップを更に含むことを特徴とする印刷方法。
  4. 請求項１に記載の印刷方法であって、前記圧力を加えるステップは、スプレッダーにより実行されることを特徴とする印刷方法。
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