JP2008296526A - 基材搬送システム及び印刷装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】少なくとも大気圧近傍の誘電体バリア放電を用いて基材上のインクを基材に定着させるインク定着手段に基材を搬送する、基材搬送手段を備え、前記基材搬送手段は、複数の吸引開口部を有するベルト部材を用いた搬送機構であることを特徴とする基材搬送システムである。
【選択図】図1
Description
その結果、基材と放電電極との衝突によるジャム発生確率が高く、詰まった基材の除去等、復帰作業に多くの時間を取られ、迅速な印刷業務の遂行を妨げる要因となっていた。
<1> 少なくとも大気圧近傍の誘電体バリア放電を用いて基材上のインクを基材に定着させるインク定着手段に基材を搬送する、基材搬送手段を備え、
前記基材搬送手段は、複数の吸引開口部を有するベルト部材を用いた搬送機構であることを特徴とする基材搬送システムである。
<2> ベルト部材が、比誘電率が5以下で、厚みが0.01〜0.5mmである<1>に記載の基材搬送システムである。
<3> ベルト部材が、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、アクリルゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、4フッ化エチレン、ポリアミド及びポリイミドから選択される少なくとも1種を含む<1>から<2>のいずれかに記載の基材搬送システムである。
<4> ベルト部材の開口面積率が、2%以上、10%未満である<1>から<3>のいずれかに記載の基材搬送システムである。
<5> ベルト部材が、インク定着手段が有する接地側電極上の誘電体表面に密着して配される<1>から<4>のいずれかに記載の基材搬送システムである。
<6> 基材をベルト部材の表面に真空吸着させるために減圧する減圧手段を更に備え、
前記減圧手段は、誘電体バリア放電により発生するオゾンをオゾン除去フィルターまで吸引するオゾン吸引手段を用いてなる<1>から<5>のいずれかに記載の基材搬送システムである。
<7> 誘電体バリア放電を制御する放電制御手段を更に備え、
前記放電制御手段は、前記誘電体バリア放電における放電を開始する制御と停止する制御とを、基材搬送手段の搬送速度が線速5cm/秒以上である間に行う<1>から<6>のいずれかに記載の基材搬送システムである。
<8> 大気圧近傍の誘電体バリア放電を用いて基材上のインクを基材に定着させるインク定着手段を更に備え、
前記インク定着手段は、誘電体で被覆された接地側電極と、前記接地側電極から隔てられた非接地側電極とを有し、
前記接地側電極は、厚みが0.1〜5mmで比誘電率が10以下の誘電体によって、少なくとも一部が絶縁被覆された電極板である<1>から<7>のいずれかに記載の基材搬送システムである。
<9> <1>から<8>のいずれかに記載の基材搬送システムを備えてなる印刷装置である。
図1に示すように、本発明の基材搬送システム1は、少なくとも大気圧近傍の誘電体バリア放電を用いて基材上のインクを基材に定着させるインク定着手段に基材を搬送する、基材搬送手段10を備え、更に必要に応じて、減圧手段20、基材の入力手段(図示せず)、基材の出力手段(図示せず)、基材に供給されたインクを基材上に定着させるインク定着手段30、ガス除去手段などの副産物の排出手段50、60、70、除電手段(図示せず)、インク定着手段の作動制御手段(図示せず)、インク定着手段の誘電体バリア放電のタイミングを制御する放電制御手段(図示せず)、インク供給手段(図示せず)、その他の手段を備えてなる。
なお、前記各構成要素は、副産物の外部への漏洩を防いだり、減圧手段20による効率的な減圧を行ったりするために、適宜筐体40に格納される。
また、前記基材搬送システム1は、面上に予めインクが供給された基材Pを導入する機構としてもよく、何らインクの供給されていない基材Pを基材搬送システム1に入力し、前記インク供給手段などにより、基材搬送システム1内で基材Pの面上にインクを供給する機構としてもよい。
前記基材Pとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、更紙、中質紙、上質紙、のし紙、封筒、薄紙、画用紙、はがき、軽量コート紙などが挙げられる。
前記基材搬送手段10の搬送機構としては、ベルト部材を用いた搬送機構であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ベルト搬送機構が挙げられる。
図1に示すように、前記ベルト搬送機構(基材搬送手段10)は、例えば、ベルト部材11、駆動ローラー(図示せず)、プーリー12、従動プーリー13、テンショナープーリー14、ベルトガイド板15などにより構成される。そして、通常は、駆動ローラー、プーリー12及び従動プーリー13に巻かれたベルト部材11が駆動ローラーの回転によって移動し、前記ベルト部材11の上面に印刷面を上にして載置された基材Pが、前記ベルト部材11の移動に伴って搬送される。
図2に示すように、前記ベルト部材11は、複数の吸引開口部(適宜、「開口部」と称する。)11aを有する。
図2に示すように、前記吸引開口部11aは、ベルト部材11の厚さ方向に設けられた貫通孔を含んでなる。
前記吸引開口部11aの各開口の面積(孔面積)としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、φ2〜10mmが好ましく、φ3〜5mmが更に好ましい。前記面積が、φ2mm未満であると、基材をベルト面に固定する充分な吸着力が得られないことがある。前記面積が、φ10mmより大きいと、基材が開口部で凹み、定着処理が不均一なものとなることがある。
なお、前記各開口は、疎密の分布ができないように、例えば、千鳥配列などのレイアウトとすることが好ましい。
なお、前記開口面積率は、(孔面積×孔数)÷ベルト部材の面積×100により算出できる。
ここで、前記比誘電率は、アジレントテクノロジ(株)製 HP4194A、HP4284により測定することができる。
ここで、前記厚みは、(株)ミツトヨ製 ペーパーマイクロメータ PPM−25により測定することができる。
図1に示すように、前記基材搬送システム1における前記減圧手段20は、基材Pをベルト部材11の表面に真空吸着させるための減圧手段である。
前記減圧手段20としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ファンやポンプが挙げられる。
前記減圧手段20が配される場所としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することできるが、例えば、ベルト部材11の下面側(基材Pが載置される面とは反対)に前記減圧手段20を配する構成が挙げられる。
なお、前記基材搬送システム1が、ガス除去手段などの副産物の排出手段を有している場合には、前記副産物(例えば、オゾン)を除去フィルター(例えば、後記するオゾン除去フィルター50、60)まで吸引する吸引手段(例えば、後記するオゾン吸引手段70)を、前記基材Pをベルト部材11の表面に真空吸着させるための減圧手段20として兼用してもよい。このような構成とすることにより、大気や副産物の流路が単純化されて、基材Pをベルト部材11の表面に真空吸着させるためにより効率的に減圧でき、更に、前記副産物をより効率的に排出することができる。
前記入力手段は、基材搬送システム1に基材Pを導入する手段である。前記入力手段としては、特に制限はなく、従来公知の入力手段から目的に応じて適宜選択することができ、例えば、給紙トレイ、給紙バンク(箱)、ロール紙セット機構、ロール紙カット機構、基材供給台、基材供給トレイ、基材供給棚などが挙げられる。なお、前記基材搬送システム1は、印刷物の後処理装置であるので、印刷機の排紙部と前記入力手段とを結合させて利用したり、印刷機の排紙部そのものを前記入力手段として利用したりすることができる。
前記出力手段は、インク定着を完了した基材Pを基材搬送システム1から排出する手段である。前記出力手段としては、特に制限はなく、従来公知の出力手段から目的に応じて適宜選択することができ、例えば、収納トレイ、収納バンク(箱)、収納棚、巻き取り機構、折り重ね収納機構などが挙げられる。
前記インク定着手段30は、基材Pの面上に大気圧近傍の電極間放電(大気圧プラズマ放電)に伴う活性エネルギー線を付与するエネルギー線付与部を少なくとも有してなる。
前記インク定着手段30の構成については、特開2007−106105号公報に開示される技術を好適に適用することができる。以下、前記インク定着手段30について、具体的に説明する。
前記エネルギー線付与部は、基材の面上に大気圧近傍の電極間放電(大気圧プラズマ放電)に伴う活性エネルギー線を照射、接触などによって付与することにより、基材の面上へのインクの定着を確実に行うものである。基材の面上に大気圧近傍の電極間放電(大気圧プラズマ放電)に伴う活性エネルギー線を照射、接触などによって付与することにより、カルボキシル基を有する不揮発性有機化合物を少なくとも含み、かつ、光重合開始剤を含んでいないインクが硬化し、密着性、定着性に優れる定着が可能となる。
なお、図3に示すように、前記誘電体バリア放電を行う場合のインク定着手段30は、誘電体31aで被覆された接地側電極31と、前記接地側電極31から隔てられた非接地側電極32を有してなる。また、前記誘電体バリア放電とは、一対の導電性の電極間に誘電体などの絶縁物を挿入して高電圧を印加したときに、電極間にストリーマと呼ばれる過渡的な微細放電柱がランダムに形成される現象を意味する。
本発明で使用するインクの構成成分は、カルボキシル基を有する不揮発性有機化合物が含まれ、かつ、光重合開始剤を含んでいないものであるが、これは大気圧近傍の電極間放電(大気圧プラズマ放電)中の電子又は荷電粒子が、強い電界によって加速されたのちに、前記インク含有成分として存在するカルボキシル基を有する不揮発性有機化合物に衝突することで、化学的反応(詳細には、脱水縮合反応によってエステル結合する反応)を生じ、基材上で液体成分が固化した、即ち蝋状の物質に化学変化したと考えられる。
前記インク定着前後の状態を、FTIR(フーリエ変換赤外分光)測定によって調べたところ、定着前には存在していなかったエステル結合のピークが、定着処理後に強く観測されたことから、上記のようなことが考えられる。
この場合の大気圧中の誘電体31aを挟んだ電極間放電とは、電極間に印加された高電圧によって、多数の微細なプラズマ柱(ストリーマとも言う)が電極間に生じたことによるものであるが、基材上のインクを広範に定着させるためにはそのプラズマ柱(ストリーマとも言う)が一点集中して発生しないように電極構造を工夫する必要がある。細い針状の電極で放電を一点集中させて発生させ、それを基材面上を高速スキャンさせる方法も可能であるが、定着速度の低下、効率の低下、信頼性の低下を招くため実用的ではないと判断される。
前記電極板31bを構成する部材としては、本発明の効果を損なわない限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、金属板、金属板以外の導電性部材などが挙げられる。
前記金属薄膜に用いる金属としては、例えば、金、銀、白金、銅、アルミニウム、クロムなどが挙げられる。
前記導電性窒化物薄膜としては、例えば、窒化チタン(TiN)、窒化ジルコニウム(TiZr)、窒化ハフニウム(HfN)、などが挙げられる。
前記導電性ホウ化薄膜としては、例えば、ホウ化ランタン(LaB6)、などが挙げられる。
前記導電性薄膜の形成方法としては、特に制限はなく、公知の方法を用いることができ、例えば、スパッタ法にて形成することができる。
前記電極棒を構成する部材としては、本発明の効果を損なわない限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、金属、金属以外の導電性部材などが挙げられる。また、凹凸のある電極板による構成としてもよく、いずれにしても、対向する接地側電極31との前記対向側に、複数の突起部を有することが好ましい。
非接地側電極32の非放電部分を除いた金属又は導体における単位面積当たり(1cm2当たり)の投入電力は最大約70Wであり、これを超えて電力を加えてもインク定着に寄与する放電は得られない。
放電電極面積を変えないでインク定着に寄与する放電を増やそうとすると、電源周波数を高くしなければならないが、高圧で100kHz以上を与える電源は、電源自体が非常に大きなものとなってしまい、実用的でない。
本発明の基材搬送システム1で使用されるインクとしては、構成成分としてカルボキシル基を有する不揮発性有機化合物が含まれ、かつ、光重合開始剤を含んでいないインクであれば特に制限はなく、目標とする色相に応じて適宜材料を選択することができる。
前記樹脂としては、特に制限はなく、目標とする色相に応じて適宜選択することができ、例えば、アルキド樹脂、ロジン;重合ロジン、水素化ロジン、ロジンエステル、ロジンポリエステル樹脂、水素化ロジンエステル等のロジン系樹脂;ロジン変性アルキド樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、ロジン変性フェノール樹脂等のロジン変性樹脂;マレイン酸樹脂;フェノール樹脂;石油樹脂;環化ゴム等のゴム誘導体樹脂;テルペン樹脂;重合ひまし油、などが挙げられ、これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、アルキド樹脂が特に好ましい。
前記樹脂の重量平均分子量は、定着性及び印刷適性から8,000〜16万が好ましく、3万〜8万がより好ましい。
前記樹脂の重量平均分子量が低い場合及び含有量が少ない場合には、定着性への効果が小さいことがあり、一方、重量平均分子量が高すぎたり、樹脂の含有量が多い場合にはインクの粘度が高くなり、インクが漏れるなどの印刷適性の問題が生じることがある。
前記樹脂の前駆体としては、特に制限はなく、目標とする色相に応じて適宜選択することができ、例えば、モノマー、オリゴマー、分散体ポリマーなどが挙げられる。
前記モノマーとしては、取り扱いの安全性などを考慮して、単官能イミドアクリレート(HHPI−A)、二官能アクリレート(NDDA、TEGDA、TCDDA、NPG・PO・DA、TPGDA、A−BPE4)、多官能アクリレート(TMPTA、PETA、THEIC−TA、DTMPTA、DPHA、TMP・EO・TA)、などが挙げられる。
前記オリゴマーとしては、ポリエステル・アクリレート、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、などが挙げられる。
前記樹脂の前駆体のインクにおける含有量としては、10〜50質量%が好ましく、20〜45質量%がより好ましい。
前記油脂とは、脂肪酸とグリセリンがエステル結合したものである。前記油脂としては、特に制限はなく、公知のものの中から目的に応じて適宜選択することができ、植物油脂、動物油脂、石油精製油脂、などが挙げられる。
前記植物油脂としては、例えば、アポカド油、アルモンド油(アーモンド油)、アルガン油、オリーブ油(オリブ油)、カロット油(キャロット油)、キューカンバー油、ククイナッツ油(キャンドルナッツ油)、グレープシード油(プドウ油)、ゴマ油、小麦胚芽油、コメ胚芽油(オリザオイル)、コメヌカ油(コメ油)、コーン油、サフラワー油、シアバター(シア脂)、シソ油、大豆油、茶油(茶実油、茶種子油)、月見草油、ツパキ油、トウモロコシ胚芽油(マゾラ油)、ナタネ油、パーシック油(杏仁油、桃仁油)、ハトムギ油、パーム油、パーム核油、ヒマシ油、硬化ヒマシ油(カスターワックス)、ヒマワリ油、サンフラワー油、へーゼルナッツ油、ポピー油、ボラジ油、マカデミアナッツ油、メドウホーム油、綿実油、モクロウ、ヤシ油、落花生油(ピーナツ油)、リンシード油、ローズヒップ油、などが挙げられる。
前記石油精製油脂としては、鉱油、合成油などが挙げられる。
これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記油脂のインクにおける含有量としては、5〜30質量%が好ましく、10〜20質量%がより好ましい。
前記ロウ類は、高級脂肪酸と高級アルコールのエステルである。前記ロウ類としては、特に制限はなく、公知のものの中から目的に応じて適宜選択することができ、例えば、カルナウバロウ、鯨ロウ、セラック、ホホバ油、ミツロウ、サラシミツロウ(白ロウ)、モンタンロウ(モンタンワックス)、ラノリン、ラノリン誘導体、還元ラノリン、硬質ラノリン、吸着精製ラノリン、硬化油、などが挙げられる。
これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記ロウ類のインクにおける含有量としては、5〜20質量%が好ましく、5〜10質量%がより好ましい。
前記炭化水素は、炭素と水素のみからなる化合物である。前記炭化水素としては、特に制限はなく、公知のものの中から目的に応じて適宜選択することができ、例えば、α−オレフィンオリゴマー、α−メチルナフタレン、β−メチルアンスラセン、n−オクタデシルベンゼン、ジ−2−エチルヘキシルセバケート、ジシクロヘキシル、ジフェニルメタン、スクワラン、植物性スクワラン、CDスクワラン、セレシン(地ロウ)、テトライソブチレン、テトラリン、デカリン、トリメチロールプロパンエステル、m−ビス(m−フェノキシフェノキシ)ベンゼン、パラフィン系炭化水素(固形パラフィン)、ヒドロポリイソブチレン、n−ヘキサン、n−ヘキサデシルベンゼン、n−デカン、o−キシレン、1,1−ジフェニルヘキサデカン、ナフタレン、ナフテン系炭化水素、芳香族炭化水素、プリスタン、ポリイソブチレン、ポリエチレン末、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、マイクロクリスタリンワックス、流動パラフイン、ワセリン、などが挙げられる。
これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記炭化水素のインクにおける含有量としては、0.5〜10質量%が好ましく、2〜5質量%がより好ましい。
前記高級脂肪酸とは、天然の油脂及びロウの構成成分であり、一般式RCOOHなどで表される化合物である。前記高級脂肪酸としては、特に制限はなく、公知のものの中から目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アラキドン酸、イソステアリン酸、ウンデシレン酸、オレイン酸、ステアリン酸、パルミチン酸、ベヘニン酸、ミリスチン酸、ラウリン酸、ラノリン脂肪酸、硬質ラノリン脂肪酸、軟質ラノリン脂肪酸、リノール酸、リノレン酸、などが挙げられる。
これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記炭化水素のインクにおける含有量としては、15〜65質量%が好ましく、20〜45質量%がより好ましい。
前記高級アルコールとは、炭素原子数6以上の一価アルコールである。前記高級アルコールとしては、特に制限はなく、公知のものの中から目的に応じて適宜選択することができ、例えば、イソステアリルアルコール、オレイルアルコール、オクチルドデカノール、キミルアルコール(グリセリルモノセチルエーテル)、コレステロール(コレステリン)、シトステロール(シトステリン)、ステアリルアルコール、セタノール(セチルアルコール、パルミチルアルコール)、セトステアリルアルコール、セラキルアルコール(モノオレイルグリセリルエーテル)、デシルテトラデカノール、バチルアルコール(グリセリルモノステアリルエーテル)、フィトステロール(フィトステリン)、ヘキシルデカノール、ベヘニルアルコール、ラウリルアルコール、ラノリンアルコール、水素添加ラノリンアルコール、などが挙げられる。
これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記高級アルコールのインクにおける含有量としては、0.5〜10質量%が好ましく、2〜5質量%がより好ましい。
前記エステルとは、酸とアルコールとから脱水して得られる有機化合物であり、前記酸としては、脂肪酸、多塩基酸、ヒドロキシ酸などが挙げられ、前記アルコールとしては、低級アルコール、高級アルコール、多価アルコールなどが挙げられる。
これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記エステルのインクにおける含有量としては、0.5〜10質量%が好ましく、2〜5質量%がより好ましい。
前記排出手段は、エネルギー線付与部による活性エネルギー線付与で生じる副産物を排出するものである。前記副産物としては、特に制限はなく、電極間放電の際に生じるガス、電子線、光、基材からの脱ガス、インク定着時の反応などに伴って発生する種々のガスなどが挙げられる。なお、前記インク定着手段30によれば、低エネルギーで有害物質の発生の少ないインク定着が可能となるため、前記排出手段を設けていても、従来の基材搬送システムで必要とされた空冷ファン、熱排気ダクト、シャッター機構、UV光の漏れ防止遮断板などに比べて、コンパクトで簡易な構成の排出手段とすることができる。
以下、副産物がガスであって、前記排出手段としてガス除去手段を用いる場合について、詳細に説明する。
前記ガス除去手段の対象となるガスとしては、特に制限はなく、例えば、前記電極間放電の際に生じるガス、基材からの脱ガス、インク定着の際に生じるガスとして、例えば、オゾンガス、NOxガス、VOCガス(揮発性有機化合物ガス)などが挙げられる。これらのガスは、人体や環境に影響を与えたり、人体に軽重を問わず刺激を与える可能性がある。
前記ガス除去手段としては、ガスを除去又は低減できる限り、特に制限はなく、例えば、ガス排気手段、ガス吸着手段、ガス分解手段などが挙げられる。
特に、NOxガスは、光触媒、ゼオライト、活性炭繊維の組み合わせによるガス吸着手段によって効果的に除去でき、NOxガスの優れた除去効果が得られる。また、この吸着されたNOxガスは、光触媒効果によって、効率的にNO3イオンに分解することができる。
また、前記ガス排気手段によれば、装置からの排気を簡易的なダクトによって屋外へ排出すことができるので、ガスに対して過敏に反応する作業者がいて、かつ、ガス吸着手段やガス分解手段だけではガスを除去することが不十分である場合には、特に好適である。
前記除電手段は、基材搬送手段10の搬送路の終了点において、基材をベルト部材11の表面から引き剥がしやすくするために、帯電状態の基材を除電するものである。前記除電手段としては、特に制限はなく、例えば、除電ブラシ、除電用のイオナイザーなどが挙げられる。
前記作動制御手段は、前記インク定着手段30の作動を制御するもので、例えば、基材の面上の未定着インクを検知又は検出し、未定着インクが存在する場合のみ、インク定着手段30を作動させることにより、不必要なエネルギーの消費を防止して、エネルギー効率を向上させることが可能となり、維持運営の更なる低コスト化を可能とするものである。
また、このような作動制御手段を備えることにより、比較的小さい被照射物、マーキング、線などの未定着インクに対して、効率よく活性エネルギー線を付与することができ、未定着インクを確実かつ効率的に硬化し定着させることができる。
前記電気的な非接触センサーは、静電容量センサーなどを用いて基材の静電容量を検出し、基材及びインク材料の有する比誘電率の違いにより生じる前記静電容量の変化により、基材面上の未定着インクを検知する。
前記磁気的な非接触センサーは、インクに含まれる微量な磁性体による磁力線の強度変化を検出することにより、基材面上の未定着インクを検知する。
前記光学的な非接触センサーは、インクの光に対する反射率又は吸収率の差異を検出することにより、基材面上の未定着インクを検知する。
前記放電制御手段は、インク定着手段30の誘電体バリア放電のタイミングを制御するものである。例えば、前記放電制御手段は、前記誘電体バリア放電における放電を開始する制御と停止する制御とを、基材搬送手段10の搬送速度が線速5cm/秒以上である間に行う。このような構成とすることにより、基材搬送手段10におけるベルト部材11の、部分的な劣化や熱変形を防止することができる。
前記放電制御手段の構成としては、特に制限はなく、例えば、基材搬送手段10の搬送速度をモニタする磁気エンコーダ、光学エンコーダや、所定の回路を、インク定着手段30の電極に電気的に接続することで構成することができる。前記所定の回路としては、例えば、前記モニタされた搬送速度が線速5cm/秒以上であるか否かを判定し、線速5cm/秒未満であると判定した場合には、放電を開始する制御又は放電を停止する制御を、線速5cm/秒以上となるまで待機するように構成されたプログラムを備えた演算装置などが挙げられる。
前記インク供給手段は、基材の面上にインクを供給するものである。
前記インク供給手段により、基材の面上にインクを供給した後、前記インク定着手段30を用いて、前記インクに対してエネルギー線付与部により活性エネルギー線を付与し、インクを定着するものであってもよく、定着性に優れるインクの定着が可能となる。
また、予め印刷がされ、未定着インクが残留する可能性のある基材に対して、前記インク定着手段30を用いて、活性エネルギー線を付与して前記未定着インクを定着させた後、前記インク供給手段により、新たな印刷を行うものであってもよく、先の印刷と後の印刷とのインクの混色を防止して、にじみのない鮮明な印刷が可能となる。
前記インク供給手段としては、特に制限はなく、公知のものの中から目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、孔版、平版、凸版、凹版、及びインクジェット方式などが挙げられる。特に、インクジェット方式によるものであれば、オフセット印刷、スクリーン印刷に比べて、インク供給手段をコンパクトに形成することができる。
図5は、本発明の要件を満たす条件で発生する放電の状態であって、基材上で広範囲に沿面放電が広がっている。この場合には、効率良く定着処理がなされる。
以下、本発明の要件を満たさない基材搬送システムにおける、好ましくない放電の状態について説明する。
本発明の印刷装置は、前記基材搬送システム1を少なくとも有してなり、更に必要に応じてインク供給手段、インク転写手段、その他の手段を有してなる。
前記インク定着手段30は、印刷装置によるインク転写プロセス直後に、未定着・未乾燥のインクが乗った基材を連続して受け取り、順次定着処理するために好適なものである。そして、本発明の印刷装置は、前記基材搬送システム1を有することにより、基材上のインクが一切接触されることなく、基材を前記インク定着手段30に搬送できるという、優れた効果を奏することができる。
前記印刷装置は、エネルギー効率、作業性に優れ、装置がコンパクトで簡易であり、インクの定着性に優れ、人体や環境への安全性に優れたインクの定着が可能で、低コストで高画質画像が得られため、孔版印刷装置、インクジェット印刷装置、凸版印刷装置、オフセット印刷装置などに好適に用いられる。
−基材搬送手段−
−−ベルト部材の作製−−
ポリイミドフィルムは、日東電工(株)より入手した。そして、前記ポリイミドフィルムを、ハトメ抜き工具(φ3mm)を用いて孔開け加工し、ベルト部材を作製した。前記ベルト部材は、比誘電率3.0、厚み0.1mm、開口面積率5%であった。
なお、前記比誘電率は、アジレントテクノロジ(株)製 HP4194A、HP4284により測定した。前記厚みは、ノギスにより測定した。前記開口面積率は、(孔面積×孔数)÷フィルム面積×100により算出した。
減圧手段としては、図1の符号20に示す部分に、DCブラシレスブロアを配置した。
−−接地側電極の作製−−
誘電体としては、比誘電率5、厚さ1mmのパイレックス(登録商標)ガラスを用いた。そして、アルミ板に前記ガラスを載せてテープで固定することにより、アルミ板接地側電極を作製した。
なお、前記比誘電率は、アジレントテクノロジ(株)製 HP4194A、HP4284により測定した。前記ガラスの厚みは、ノギスにより測定した。
なお、前記ベルト部材と前記接地側電極(接地側電極を被覆するガラス)とが密着するように、基材搬送手段とインク定着手段とを配置した。
印刷機としてはデジタル孔版印刷機を用いた。前記印刷機を用いて、普通紙に、W/O型黒色エマルションインクをベタパターンで転写し、これを基材として用いた。
そして、前記ベルト搬送機構により、線速50cm/秒で、印刷機からインク定着手段を通過するまで基材を搬送した。搬送の際には、前記DCブラシレスブロアにより、基材をベルト部材に真空吸着させながら搬送した。インク定着手段では、出力300Wの誘電体バリア放電により、インク定着処理を行った。
実施例1において、ベルト部材の開口面積率を、5%に代えて、0%としたことと、搬送方法を、真空吸着搬送に代えて、帯電吸着搬送とした以外は、実施例1と同様にして基材のインク定着処理を行った。
実施例1において、ベルト部材をポリイミドフィルムに代えてウレタンフィルムとすることにより、ベルト部材の比誘電率を、3.0に代えて、6.0とした以外は、実施例1と同様にして基材のインク定着処理を行った。
なお、ウレタンフィルムは、日本バルカー工業(株)により入手した。また、ベルト搬送機構を構築するに際しては、前記ウレタンフィルムの端部を両面テープで接着することでベルト形状とした。
実施例1において、ベルト部材の厚みを、0.1mmに代えて、0.01mmとした以外は、実施例1と同様にして基材のインク定着処理を行った。
実施例1において、ベルト部材の厚みを、0.1mmに代えて、0.5mmとした以外は、実施例1と同様にして基材のインク定着処理を行った。
実施例1において、アルミ板接地側電極の表面を覆う部材をパイレックス(登録商標)ガラスに代えてアルミナセラミック板とすることにより、アルミ板接地側電極の表面を覆う部材の比誘電率を、5に代えて、10とした以外は、実施例1と同様にして基材のインク定着処理を行った。
実施例1において、アルミ板接地側電極の表面を覆う部材(ガラス)の厚さを、1mmに代えて、0.1mmとした以外は、実施例1と同様にして基材のインク定着処理を行った。
実施例1において、アルミ板接地側電極の表面を覆う部材(ガラス)の厚さを、1mmに代えて、5mmとした以外は、実施例1と同様にして基材のインク定着処理を行った。
実施例1において、真空吸着搬送の線速を、50cm/秒に代えて、5cm/秒とした以外は、実施例1と同様にして基材のインク定着処理を行った。
実施例1において、ベルト部材の開口面積率を、5%に代えて、2%とした以外は、実施例1と同様にして基材のインク定着処理を行った。
実施例1において、ベルト部材の孔開け加工を追加で行い、ベルト部材の開口面積率を、5%に代えて、10%とした以外は、実施例1と同様にして基材のインク定着処理を行った。
実施例1において、基材を、アルミ板接地側電極に密着した状態(より詳細には、前記アルミ板接地側電極を被覆するガラスに密着した状態)に代えて、アルミ板接地側電極から0.5mm浮かせた状態とした以外は、実施例1と同様にして基材のインク定着処理を行った。
実施例1において、真空吸着搬送における真空吸着のための減圧作用を、1つのオゾン除去用吸引ファン(オゾン吸引手段)で兼用させて基材のインク定着処理を行ったこと以外は、実施例1と同様にして基材のインク定着処理を行った(図1参照)。
実施例1において、真空吸着搬送における真空吸着のための減圧作用を、1つのオゾン除去用吸引ファン(オゾン吸引手段)とは別に、新たに1つ設けた真空吸着用吸引ファン(減圧手段)を用いて基材のインク定着処理を行ったこと以外は、実施例1と同様にして基材のインク定着処理を行った(図4参照)。
実施例1、2及び比較例1〜12の基材搬送システムを用いた基材の搬送及びインク定着処理について、下記の評価を行った。
定着試験は、搬送定着処理直後の印刷用紙のベタインクパターン面にメンディングテープを貼り付け、そのテープを剥がした時の粘着面に転写されたインク濃度をマクベス濃度計で計測し、インクの定着レベルを下記の基準に従って5段階で評価した。
〔評価基準〕
定着レベル 剥離テープ粘着面濃度(Id)
5 0〜0.1
4 0.11〜0.2
3 0.21〜0.3
2 0.31〜0.4
1 0.41以上
基材搬送手段における運転状態を、目視により評価した。
オゾン濃度測定試験は、基材搬送システムを1立方メートルのアクリルボックス内で稼働させ、10分運転後のボックス内オゾン濃度を測定することで行った。なお、オゾン濃度測定試験は、実施例2と比較例12についてのみ行った。
なお、オゾン濃度は、(株)ガステック製 気体検知管 No.18L(オゾン用)により測定した。
総合評価の判断基準は、以下の通りである。
〔評価基準〕
○:実用化に問題がないレベル
△:利用条件によっては実用化可能なレベル
×:実用化の可能性が無いレベル
実施例1では、安定な用紙搬送により、問題無く定着処理が行われることが確認された。また、基材上で広範囲に沿面放電が広がり、効率良く定着処理がなされた(図5参照)。これは、従来に無い手段により構成された基材搬送システムが放電インク定着方法に最も適していることを示すものである。
10 基材搬送手段
11 ベルト部材
12 プーリー
13 従動プーリー
14 テンショナープーリー
15 ベルトガイド板
20 減圧手段
30 インク定着手段
31 接地側電極
31a 誘電体
31b 電極板
32 非接地側電極
40 筐体
50 二酸化マンガンフィルター(オゾン除去フィルター)
60 活性炭フィルター(オゾン除去フィルター)
70 オゾン吸引手段
P 基材
Claims (9)
- 少なくとも大気圧近傍の誘電体バリア放電を用いて基材上のインクを基材に定着させるインク定着手段に基材を搬送する、基材搬送手段を備え、
前記基材搬送手段は、複数の吸引開口部を有するベルト部材を用いた搬送機構であることを特徴とする基材搬送システム。 - ベルト部材が、比誘電率が5以下で、厚みが0.01〜0.5mmである請求項1に記載の基材搬送システム。
- ベルト部材が、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、アクリルゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、4フッ化エチレン、ポリアミド及びポリイミドから選択される少なくとも1種を含む請求項1から2のいずれかに記載の基材搬送システム。
- ベルト部材の開口面積率が、2%以上、10%未満である請求項1から3のいずれかに記載の基材搬送システム。
- ベルト部材が、インク定着手段が有する接地側電極上の誘電体表面に密着して配される請求項1から4のいずれかに記載の基材搬送システム。
- 基材をベルト部材の表面に真空吸着させるために減圧する減圧手段を更に備え、
前記減圧手段は、誘電体バリア放電により発生するオゾンをオゾン除去フィルターまで吸引するオゾン吸引手段を用いてなる請求項1から5のいずれかに記載の基材搬送システム。 - 誘電体バリア放電を制御する放電制御手段を更に備え、
前記放電制御手段は、前記誘電体バリア放電における放電を開始する制御と停止する制御とを、基材搬送手段の搬送速度が線速5cm/秒以上である間に行う請求項1から6のいずれかに記載の基材搬送システム。 - 大気圧近傍の誘電体バリア放電を用いて基材上のインクを基材に定着させるインク定着手段を更に備え、
前記インク定着手段は、誘電体で被覆された接地側電極と、前記接地側電極から隔てられた非接地側電極とを有し、
前記接地側電極は、厚みが0.1〜5mmで比誘電率が10以下の誘電体によって、少なくとも一部が絶縁被覆された電極板である請求項1から7のいずれかに記載の基材搬送システム。 - 請求項1から8のいずれかに記載の基材搬送システムを備えてなる印刷装置。
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