JP2015131450A - Printing equipment, printing system, and printed matter manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、印刷装置、印刷システムおよび印刷物の製造方法に関する。 The present invention relates to a printing apparatus, a printing system, and a printed matter manufacturing method.
従来のインクジェット記録装置では、ヘッドが紙やフィルムに代表される記録媒体の幅方向に往復するシャトル方式が中心であるため、高速印刷によるスループットの向上が困難であった。そこで近年では、高速印刷に対応するために、記録媒体の幅全体を網羅するように複数のヘッドを並べて、一度に記録する１パス方式が提案されている。 In the conventional ink jet recording apparatus, since the shuttle system in which the head reciprocates in the width direction of a recording medium represented by paper or film is the center, it is difficult to improve the throughput by high-speed printing. Therefore, in recent years, in order to support high-speed printing, a one-pass method has been proposed in which a plurality of heads are arranged so as to cover the entire width of the recording medium and recording is performed at a time.
しかしながら、１パス方式は高速化には有利ではあるが、隣接ドットを打滴する時間的間隔が短く、先に打滴されたインクが記録媒体に浸透する前に隣接ドットが打滴されるため、隣接ドットの合一（以下、打滴干渉と呼ぶ）が起こり、画質が低下してしまうという、ビーディングやブリードなどの問題が存在した。 However, although the 1-pass method is advantageous for speeding up, the time interval for ejecting adjacent dots is short, and adjacent dots are ejected before the previously ejected ink penetrates the recording medium. However, there was a problem such as beading and bleeding, in which adjacent dots were coalesced (hereinafter referred to as droplet ejection interference) and the image quality deteriorated.
そこで本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、高品質な印刷物を製造することが可能な被処理物改質装置、印刷装置、印刷システムおよび印刷物の製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a processing object reforming apparatus, a printing apparatus, a printing system, and a printed matter manufacturing method capable of producing a high-quality printed matter. And
上記目的を達成するために、本発明にかかる印刷装置は、被処理物の表面にプラズマを照射して、前記被処理物表面に親水性の官能基を発生させ、前記被処理物の表面粗さを高くするプラズマ処理手段と、前記プラズマ処理手段によるプラズマ処理後の前記被処理物の表面にインクジェット記録を実行する記録手段と、を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a printing apparatus according to the present invention irradiates a surface of an object to be processed with plasma to generate hydrophilic functional groups on the surface of the object to be processed. Plasma processing means for increasing the height, and recording means for performing ink jet recording on the surface of the object to be processed after the plasma processing by the plasma processing means.
本発明にかかる印刷システムは、被処理物の表面にプラズマを照射して前記被処理物表面に親水性の官能基を発生させ、前記被処理物の表面粗さを高くするプラズマ処理手段と、前記プラズマ処理手段による粗面化後の前記被処理物表面にインクジェット記録を実行する記録手段と、を備えることを特徴とする。 The printing system according to the present invention includes plasma processing means for generating a hydrophilic functional group on the surface of the object to be processed by irradiating the surface of the object to be processed to increase the surface roughness of the object to be processed; Recording means for performing ink jet recording on the surface of the object to be processed after the surface roughening by the plasma processing means.
また、本発明にかかる印刷物の製造方法は、被処理物にインクジェット記録方式で画像が形成された印刷物を製造するための製造方法であって、被処理物の表面にプラズマを照射して前記被処理物表面に親水性の官能基を発生させ、前記被処理物の表面粗さを高くするプラズマ処理工程と、前記プラズマ処理工程による粗面化後の前記被処理物表面にインクジェット記録を実行する記録工程と、を含むことを特徴とする。 The printed material manufacturing method according to the present invention is a manufacturing method for manufacturing a printed material in which an image is formed on an object to be processed by an ink jet recording method. A plasma processing step for generating a hydrophilic functional group on the surface of the processing object to increase the surface roughness of the processing target, and ink jet recording on the surface of the processing target after the surface roughening by the plasma processing step And a recording step.
本発明によれば、高品質な印刷物を製造することが可能な印刷装置、印刷システムおよび印刷物の製造方法を実現することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the printing apparatus which can manufacture a high quality printed matter, a printing system, and the manufacturing method of printed matter are realizable.
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な実施形態であるので、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明によって不当に限定されるものではなく、また、本実施の形態で説明される構成の全てが本発明の必須の構成要件ではない。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The embodiments described below are preferred embodiments of the present invention, and thus various technically preferable limitations are given. However, the scope of the present invention is unduly limited by the following description. However, not all the configurations described in the present embodiment are essential constituent elements of the present invention.
以下の実施形態では、被処理物（記録媒体または印刷メディアともいう）にインクが着弾した直後にインク顔料の分散を防止しつつ顔料を凝集させるために、被処理物表面の濡れ性を向上させる。被処理物表面の濡れ性が向上することで、着弾したドットが素早く拡がるため、被処理物表面のインクを素早く乾燥させることが可能となる。その結果、インク顔料の分散が防止されつつ顔料が凝集するため、ビーディングやブリードなどの発生を抑制することが可能となる。 In the following embodiments, the wettability of the surface of the object to be processed is improved in order to aggregate the pigment while preventing the dispersion of the ink pigment immediately after the ink has landed on the object to be processed (also referred to as a recording medium or a print medium). . By improving the wettability of the surface of the object to be processed, the landed dots spread quickly, so that the ink on the surface of the object to be processed can be quickly dried. As a result, since the pigment aggregates while preventing the dispersion of the ink pigment, it is possible to suppress the occurrence of beading or bleeding.
一般的に、被処理物表面の濡れ性が高い場合、被処理物の表面粗さを増大させると被処理物表面の濡れ性がさらに向上し、被処理物表面の濡れ性が低い場合、被処理物の表面粗さを増大させると被処理物表面の濡れ性がさらに低下することが知られている。そこで、被処理物表面の濡れ性を向上させるための手段と、被処理物の表面粗さを増大させる手段（以下、粗面化手段という）を用いて被処理物表面の濡れ性をより向上させる。この方法としては、たとえばプラズマ処理を用いることができる。プラズマ処理では、プラズマで発生した酸素ラジカルや水酸ラジカル（−ＯＨ）、オゾンのような活性種によって表面の有機物が酸化反応し、親水性の官能基が形成されることが知られている。したがって、プラズマ処理を用いることで、被処理物表面の濡れ性（親水性）や凹凸（表面粗さ）を制御できるだけでなく、被処理物表面のｐＨ値も制御（酸性化）することが可能になる。すなわち、プラズマ処理を用いることで、インク顔料の凝集性や浸透性をコントロールしてインクドット（以下、単にドットという）の真円度を向上させるとともに、ドットの合一を防止してドットの鮮鋭度や色域を拡げることが可能である。その結果、ビーディングやブリードといった画像不良を解決して、高品質な画像が形成された印刷物を得ることができる。また、被処理物上の顔料の凝集厚みを薄く均一にすることにより、インク液滴量を削減して、インク乾燥エネルギーの低減および印刷コストの低減を図ることも可能になる。 In general, when the wettability of the workpiece surface is high, increasing the surface roughness of the workpiece further improves the wettability of the workpiece surface, and when the wettability of the workpiece surface is low, It is known that the wettability of the surface of the object to be processed further decreases when the surface roughness of the object to be processed is increased. Therefore, using the means for improving the wettability of the surface of the workpiece and the means for increasing the surface roughness of the workpiece (hereinafter referred to as roughening means), the wettability of the surface of the workpiece is further improved. Let As this method, for example, plasma treatment can be used. In the plasma treatment, it is known that surface organic substances are oxidized by active species such as oxygen radicals, hydroxyl radicals (—OH), and ozone generated in the plasma to form hydrophilic functional groups. Therefore, by using plasma treatment, not only the wettability (hydrophilicity) and unevenness (surface roughness) of the surface of the workpiece can be controlled, but also the pH value of the surface of the workpiece can be controlled (acidified). become. In other words, by using plasma treatment, the cohesiveness and penetrability of ink pigments are controlled to improve the roundness of ink dots (hereinafter simply referred to as dots), and the dot sharpness is prevented by preventing dot coalescence. It is possible to expand the degree and color gamut. As a result, it is possible to resolve image defects such as beading and bleed and obtain a printed matter on which a high-quality image is formed. Further, by making the aggregate thickness of the pigment on the object to be processed thin and uniform, it is possible to reduce the amount of ink droplets, thereby reducing the ink drying energy and the printing cost.
図１は、実施形態で採用されるプラズマ処理の概略を説明するための模式図である。図１に示すように、実施形態で採用されるプラズマ処理には、放電電極１１と、カウンター電極１４と、誘電体１２と、高周波高圧電源１５とを備えたプラズマ処理装置１０が用いられる。プラズマ処理装置１０において、誘電体１２は、放電電極１１とカウンター電極１４との間に配置される。高周波高圧電源１５は、放電電極１１とカウンター電極１４との間に高周波・高電圧のパルス電圧を印加する。このパルス電圧の電圧値は、たとえば約１０ｋＶ（キロボルト）（ｐ−ｐ）程度である。また、その周波数は、たとえば約２０ｋＨｚ（キロヘルツ）とすることができる。このような高周波・高電圧のパルス電圧を２つの電極間に供給することで、放電電極１１と誘電体１２との間に大気圧非平衡プラズマ１３が発生する。被処理物２０は、大気圧非平衡プラズマ１３の発生中に放電電極１１と誘電体１２との間を通過する。これにより、被処理物２０の放電電極１１側の表面がプラズマ処理される。 FIG. 1 is a schematic diagram for explaining an outline of plasma processing employed in the embodiment. As shown in FIG. 1, a plasma processing apparatus 10 including a discharge electrode 11, a counter electrode 14, a dielectric 12, and a high-frequency and high-voltage power supply 15 is used for the plasma processing employed in the embodiment. In the plasma processing apparatus 10, the dielectric 12 is disposed between the discharge electrode 11 and the counter electrode 14. The high frequency high voltage power source 15 applies a high frequency / high voltage pulse voltage between the discharge electrode 11 and the counter electrode 14. The voltage value of the pulse voltage is, for example, about 10 kV (kilovolt) (pp). Moreover, the frequency can be about 20 kHz (kilohertz), for example. By supplying such a high-frequency / high-voltage pulse voltage between the two electrodes, an atmospheric pressure non-equilibrium plasma 13 is generated between the discharge electrode 11 and the dielectric 12. The workpiece 20 passes between the discharge electrode 11 and the dielectric 12 while the atmospheric pressure non-equilibrium plasma 13 is generated. Thereby, the surface of the workpiece 20 on the discharge electrode 11 side is subjected to plasma treatment.
なお、図１に例示したプラズマ処理装置１０では、回転型の放電電極１１とベルトコンベア型の誘電体１２とが採用されている。被処理物２０は、回転する放電電極１１と誘電体１２との間で挟持搬送されることで、大気圧非平衡プラズマ１３中を通過する。これにより、被処理物２０の表面が大気圧非平衡プラズマ１３に接触し、これに一様なプラズマ処理が施される。 In the plasma processing apparatus 10 illustrated in FIG. 1, a rotating discharge electrode 11 and a belt conveyor type dielectric 12 are employed. The workpiece 20 passes through the atmospheric pressure non-equilibrium plasma 13 by being nipped and conveyed between the rotating discharge electrode 11 and the dielectric 12. As a result, the surface of the workpiece 20 comes into contact with the atmospheric pressure non-equilibrium plasma 13 and is subjected to uniform plasma processing.
図７に示すようなプラズマ処理装置１０を用いたプラズマ処理では、被処理物２０に大気中のプラズマ照射を行うことによって、被処理物２０表面の高分子を反応させ、親水性の官能基を形成する。詳細には、図２に示すように、放電電極から放出された電子ｅが電界中で加速されて、大気中の原子や分子を励起・イオン化する。イオン化された原子や分子からも電子が放出され、高エネルギーの電子が増加し、その結果、ストリーマ放電（プラズマ）が発生する。このストリーマ放電による高エネルギーの電子によって、被処理物２０（たとえばコート紙）表面の高分子結合（コート紙のコート層２１は炭酸カルシウムとバインダとして澱粉で固められているが、その澱粉が高分子構造を有している）が切断され、気相中の酸素ラジカルＯ＊や水酸ラジカル（―ＯＨ）、オゾンＯ３と再結合する。これにより、被処理物２０の表面に水酸基やカルボキシル基等の極性官能基が形成される。その結果、被処理物２０の表面に親水性や酸性が付与される。それにより、カルボキシル基が増加すると、被処理物２０表面が酸性化（ｐＨ値の低下）する。 In the plasma processing using the plasma processing apparatus 10 as shown in FIG. 7, the polymer on the surface of the processing object 20 is reacted by irradiating the processing object 20 with plasma in the atmosphere, so that the hydrophilic functional group is formed. Form. Specifically, as shown in FIG. 2, electrons e emitted from the discharge electrode are accelerated in an electric field to excite and ionize atoms and molecules in the atmosphere. Electrons are also emitted from ionized atoms and molecules, increasing the number of high-energy electrons, and as a result, streamer discharge (plasma) is generated. Due to the high energy electrons generated by the streamer discharge, polymer bonds on the surface of the object to be treated 20 (for example, coated paper) (the coated layer 21 of the coated paper is hardened with starch as calcium carbonate and a binder. And is recombined with oxygen radical O * , hydroxyl radical (—OH), and ozone O 3 in the gas phase. Thereby, polar functional groups, such as a hydroxyl group and a carboxyl group, are formed on the surface of the workpiece 20. As a result, hydrophilicity and acidity are imparted to the surface of the workpiece 20. Thereby, when a carboxyl group increases, the to-be-processed object 20 surface will acidify (pH value fall).
ここで、本実施形態におけるプラズマ処理と被処理物の表面粗さとの関係について、図面を用いて説明する。図３〜図５は、プラズマ処理を施した白塩ビシートのＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）写真を示す。なお、図３はプラズマ処理をしなかった場合（プラズマエネルギー＝０Ｊ／ｃｍ２）の白塩ビシートの表面状態を示し、図４はプラズマエネルギーを２．０Ｊ／ｃｍ２とした場合の白塩ビシートの表面状態を示し、図５はプラズマエネルギーを５．６Ｊ／ｃｍ２とした場合の白塩ビシートの表面状態を示す。また、図６に、プラズマエネルギーと表面粗さＲａとの関係を示す。 Here, the relationship between the plasma processing and the surface roughness of the workpiece in this embodiment will be described with reference to the drawings. 3 to 5 show SEM (Scanning Electron Microscope) photographs of the white PVC sheet subjected to the plasma treatment. 3 shows the surface state of the PVC sheet when the plasma treatment is not performed (plasma energy = 0 J / cm 2 ), and FIG. 4 shows the PVC sheet when the plasma energy is 2.0 J / cm 2. FIG. 5 shows the surface state of the PVC sheet when the plasma energy is 5.6 J / cm 2 . FIG. 6 shows the relationship between plasma energy and surface roughness Ra.
図３〜図５および図６に示すように、プラズマエネルギーが０Ｊ／ｃｍ２（プラズマ処理をしない場合）から２Ｊ／ｃｍ２程度の範囲では、プラズマエネルギーを増やすに従って処理面の表面粗さＲａが低下する。これは、処理面（すなわち、被処理物２０表面）における比較的大きな凹凸が減少するためと考えられる。一方、プラズマエネルギーが２Ｊ／ｃｍ２程度を超えた範囲では、プラズマエネルギーを増やすに従って処理面の表面粗さＲａが増加する。これは、処理面に比較的細かい凹凸が形成され、その結果、表面が粗面化するためと考えられる。なお、プラズマエネルギーが２Ｊ／ｃｍ２程度を超えた範囲では、プラズマエネルギーを０Ｊ／ｃｍ２とした場合（プラズマ処理をしない場合）よりも、処理面の表面粗さＲａが高く（粗く）なった。 As shown in FIGS. 3 to 5 and 6, the plasma energy in the range of 0 J / cm 2 (when not plasma treated) of about 2J / cm 2, the surface roughness Ra of the treated surface in accordance with increasing the plasma energy descend. This is presumably because relatively large irregularities on the processing surface (that is, the surface of the workpiece 20) are reduced. On the other hand, in the range where the plasma energy exceeds about 2 J / cm 2 , the surface roughness Ra of the treated surface increases as the plasma energy increases. This is presumably because relatively fine irregularities are formed on the treated surface, and as a result, the surface becomes rough. In the range where the plasma energy exceeds 2J / cm 2 degree, than when the plasma energy and 0 J / cm 2 (when not plasma treated), the surface roughness Ra of the treated surface is higher (rough) .
また、本説明における酸性化とは、インクに含まれる顔料が凝集するｐＨ値まで印刷媒体表面のｐＨ値を下げることを意味する。ｐＨ値を下げるとは、物体中の水素イオンＨ＋濃度を上昇させることである。被処理物表面に触れる前のインク中の顔料はマイナスに帯電し、ビヒクル中で顔料が分散している。図７に、インクのｐＨ値とインクの粘度との関係の一例を示す。図７に示すように、インクは、そのｐＨ値が低いほど、その粘度が上昇する。これは、インクの酸性度が高くなるほど、インクのビヒクル中でマイナスに帯電している顔料が電気的に中和され、その結果、顔料同士が凝集するためである。したがって、たとえば図７に示すグラフにおいてインクのｐＨ値が必要な粘度と対応する値となるように印刷媒体表面のｐＨ値を下げることで、インクの粘度を上昇させることが可能である。これは、インクが酸性である印刷媒体表面に付着した際、顔料が印刷媒体表面の水素イオンＨ＋によって電気的に中和された結果、顔料同士が凝集するためである。それにより、隣接したドット間の混色を防止するとともに、顔料が印刷媒体の奥深く（さらには裏面まで）浸透するのを防止することが可能となる。ただし、必要な粘度と対応するｐＨ値となるようにインクのｐＨ値を下げるためには、印刷媒体表面のｐＨ値を必要な粘度と対応するインクのｐＨ値よりも低くしておく必要がある。 Further, the acidification in the present description means that the pH value of the print medium surface is lowered to a pH value at which the pigment contained in the ink aggregates. Lowering the pH value means increasing the hydrogen ion H + concentration in the object. The pigment in the ink before touching the surface of the object to be processed is negatively charged, and the pigment is dispersed in the vehicle. FIG. 7 shows an example of the relationship between the ink pH value and the ink viscosity. As shown in FIG. 7, the viscosity of the ink increases as the pH value decreases. This is because as the acidity of the ink increases, the negatively charged pigment in the ink vehicle is electrically neutralized, resulting in aggregation of the pigments. Therefore, for example, in the graph shown in FIG. 7, it is possible to increase the viscosity of the ink by lowering the pH value of the print medium surface so that the pH value of the ink becomes a value corresponding to the required viscosity. This is because when the ink adheres to the acidic print medium surface, the pigments aggregate as a result of the electrical neutralization of the pigment by hydrogen ions H + on the print medium surface. Accordingly, it is possible to prevent color mixing between adjacent dots and to prevent the pigment from penetrating deeply into the printing medium (and further to the back surface). However, in order to lower the pH value of the ink so as to obtain a pH value corresponding to the required viscosity, the pH value of the surface of the printing medium needs to be lower than the pH value of the ink corresponding to the required viscosity. .
また、インクを必要な粘度とするためのｐＨ値は、インクの特性によって異なる。すなわち、図７のインクＡに示すように、比較的中性に近いｐＨ値で顔料が凝集して粘度が上がるインクもあれば、インクＡとは異なる特性を持つインクＢに示すように、顔料を凝集させるためにインクＡよりも低いｐＨ値が必要なインクも存在する。 Further, the pH value for making the ink have a necessary viscosity varies depending on the characteristics of the ink. That is, as shown in ink A in FIG. 7, there is an ink in which the pigment aggregates and the viscosity increases at a pH value relatively close to neutrality, and as shown in ink B having characteristics different from ink A, the pigment In some inks, a pH value lower than that of the ink A is required in order to cause aggregation.
着色剤がドット内で凝集する挙動や、ビヒクルの乾燥速度や被処理物内への浸透速度は、ドットの大きさ（小滴、中滴、大滴）によって変わる液滴量や、被処理物の種類などによって異なる。そこで以下の実施形態では、プラズマ処理におけるプラズマエネルギーを、被処理物の種類や印刷モード（液滴量）などに応じて最適な値に制御してもよい。 The behavior of the colorant agglomerating within the dots, the drying speed of the vehicle and the penetration speed into the object to be treated are the amount of droplets that change depending on the size of the dots (small droplets, medium droplets, large droplets) It depends on the type. Therefore, in the following embodiments, the plasma energy in the plasma processing may be controlled to an optimum value according to the type of the object to be processed and the printing mode (droplet amount).
ここで、図８〜図１１を用いて、実施形態にかかるプラズマ処理を施した場合と施していない場合との印刷物の違いを説明する。図８は、実施形態にかかるプラズマ処理を施していない被処理物に対してインクジェット記録処理を行うことで得られた印刷物の画像形成面を撮像して得られた画像の拡大図であり、図９は、図８に示す印刷物における画像形成面に形成されたドットの例を示す模式図である。図１０は、実施形態にかかるプラズマ処理を施した被処理物に対してインクジェット記録処理を行うことで得られた印刷物の画像形成面を撮像して得られた画像の拡大図であり、図１１は、図１０に示す印刷物における画像形成面に形成されたドットの例を示す模式図である。なお、図８および図１０に示す印刷物を得るにあたり、デスクトップ型のインクジェット記録装置を用いた。また、被処理物２０には、コート層２１（図１参照）を備える一般的なコート紙を用いた。 Here, the difference in printed matter between the case where the plasma treatment according to the embodiment is performed and the case where the plasma treatment is not performed will be described with reference to FIGS. FIG. 8 is an enlarged view of an image obtained by imaging an image forming surface of a printed material obtained by performing an inkjet recording process on an object to be processed that has not been subjected to the plasma processing according to the embodiment. 9 is a schematic diagram illustrating an example of dots formed on the image forming surface of the printed matter illustrated in FIG. 8. FIG. 10 is an enlarged view of an image obtained by imaging an image forming surface of a printed matter obtained by performing an inkjet recording process on a workpiece subjected to the plasma treatment according to the embodiment. FIG. 11 is a schematic diagram illustrating an example of dots formed on an image forming surface in the printed matter illustrated in FIG. 10. In order to obtain the printed matter shown in FIGS. 8 and 10, a desktop type ink jet recording apparatus was used. Moreover, the general coated paper provided with the coating layer 21 (refer FIG. 1) was used for the to-be-processed object 20. FIG.
実施形態にかかるプラズマ処理を施していないコート紙は、コート紙表面にあるコート層２１の濡れ性が悪い。そのため、プラズマ処理を施していないコート紙に対してインクジェット記録処理にて形成した画像では、たとえば図８および図９に示すように、ドットの着弾時にコート紙の表面に付着したドットの形状（ビヒクルＣＴ１の形状）が歪になる。また、ドットの乾燥が十分でない状態で近接ドットを形成すると、図８および図９に示すように、コート紙への近接ドットの着弾時にビヒクルＣＴ１およびＣＴ２同士が合一し、これによりドット間で顔料Ｐ１およびＰ２の移動（混色）が起き、その結果、ビーディング等による濃度ムラが生じてしまう場合がある。 In the coated paper not subjected to the plasma treatment according to the embodiment, the wettability of the coated layer 21 on the coated paper surface is poor. For this reason, in an image formed by inkjet recording processing on coated paper that has not been subjected to plasma processing, for example, as shown in FIGS. 8 and 9, the shape of the dots (vehicle) attached to the surface of the coated paper when the dots land The shape of CT1 is distorted. Further, when the proximity dots are formed in a state where the dots are not sufficiently dried, as shown in FIGS. 8 and 9, when the proximity dots land on the coated paper, the vehicles CT1 and CT2 are united with each other. Movement (mixed color) of the pigments P1 and P2 occurs, and as a result, density unevenness due to beading or the like may occur.
一方、実施形態にかかるプラズマ処理を施したコート紙は、コート紙表面にあるコート層２１の濡れ性が改善されている。そのため、プラズマ処理を施したコート紙に対してインクジェット記録処理にて形成した画像では、たとえば図１０に示すように、ビヒクルＣＴ１がコート紙の表面に比較的平坦な真円状に広がる。これにより、図１１のようにドットが平坦な形状となる。また、プラズマ処理で形成された極性官能基によってコート紙表面が酸性になるため、インク顔料が電気的に中和され、顔料Ｐ１が凝集してインクの粘性が上がる。これにより、図１１のようにビヒクルＣＴ１およびＣＴ２が合一した場合でも、ドット間の顔料Ｐ１およびＰ２の移動（混色）が抑制される。さらに、コート層２１内部にも極性官能基が生成されるため、ビヒクルＣＴ１の浸透性が上がる。これにより比較的短時間で乾燥することが出来る。濡れ性向上により真円状に広がったドットが、浸透しながら凝集することにより、顔料Ｐ１が高さ方向に均等に凝集され、ビーディング等による濃度ムラの発生を抑えることが可能となる。なお、図９、図１１は模式図であり、実際には図１１の場合にも顔料は層になって凝集している。 On the other hand, the coated paper subjected to the plasma treatment according to the embodiment has improved wettability of the coated layer 21 on the surface of the coated paper. Therefore, in an image formed by inkjet recording processing on coated paper that has been subjected to plasma processing, for example, as shown in FIG. 10, the vehicle CT1 spreads in a relatively flat circular shape on the surface of the coated paper. As a result, the dots have a flat shape as shown in FIG. Further, since the coated paper surface becomes acidic due to the polar functional group formed by the plasma treatment, the ink pigment is electrically neutralized, and the pigment P1 is aggregated to increase the viscosity of the ink. Accordingly, even when the vehicles CT1 and CT2 are united as shown in FIG. 11, the movement (color mixing) of the pigments P1 and P2 between the dots is suppressed. Furthermore, since polar functional groups are also generated inside the coat layer 21, the permeability of the vehicle CT1 is increased. Thereby, it can dry in a comparatively short time. Dots that spread in a perfect circle due to improved wettability aggregate while penetrating, whereby the pigment P1 is evenly aggregated in the height direction, and density unevenness due to beading or the like can be suppressed. FIGS. 9 and 11 are schematic diagrams. Actually, in the case of FIG. 11 as well, the pigment is agglomerated in layers.
このように、実施形態にかかるプラズマ処理を施した被処理物２０では、プラズマ処理によって被処理物２０の表面に親水性の官能基が生成されて濡れ性が改善される。さらに、プラズマ処理によって被処理物２０の表面粗さが大きくなり、その結果、被処理物２０表面の濡れ性がさらに向上する。また、プラズマ処理によって極性官能基が形成された結果、被処理物２０表面が酸性になる。それらにより、着弾したインクが被処理物２０表面で均一に拡がりつつ、マイナスに帯電した顔料が被処理物２０表面で中和されることで凝集して粘性が上がり、結果的にドットが合一したとしても顔料の移動を抑制することが可能となる。また、被処理物２０表面に形成されたコート層２１内部にも極性官能基が生成されることで、ビヒクルが速やかに被処理物２０内部に浸透し、これにより乾燥時間を短縮することが出来る。つまり、濡れ性が上がることで真円状に広がったドットは、凝集によって顔料の移動が抑えられた状態で浸透することで、真円に近い形状を保つことが可能となる。 As described above, in the workpiece 20 subjected to the plasma treatment according to the embodiment, hydrophilic functional groups are generated on the surface of the workpiece 20 by the plasma treatment, and wettability is improved. Furthermore, the surface roughness of the workpiece 20 is increased by the plasma treatment, and as a result, the wettability of the surface of the workpiece 20 is further improved. Moreover, as a result of the polar functional group being formed by the plasma treatment, the surface of the workpiece 20 becomes acidic. As a result, the landed ink spreads uniformly on the surface of the object to be processed 20, and the negatively charged pigment is neutralized on the surface of the object to be processed 20, thereby agglomerating and increasing the viscosity. Even if it does, it becomes possible to suppress a movement of a pigment. Further, the polar functional group is also generated inside the coating layer 21 formed on the surface of the object to be processed 20, so that the vehicle quickly penetrates into the object to be processed 20, thereby shortening the drying time. . In other words, the dots spreading in a perfect circle shape due to the increase in wettability can permeate in a state where the movement of the pigment is suppressed by agglomeration, thereby maintaining a shape close to a perfect circle.
図１２は、実施形態にかかるプラズマエネルギーと被処理物表面の濡れ性、ビーディング、ｐＨ値および浸透性との関係を示すグラフである。図１２では、被処理物２０としてコート紙へ印刷した場合の表面特性（濡れ性、ビーディング、ｐＨ値、浸透性（吸液特性））がプラズマエネルギーに依存してどのように変化するかが示されている。なお、図１２に示す評価を得るにあたり、インクには、顔料が酸により凝集する特性の水性顔料インク（マイナスに帯電した顔料が分散されているアルカリ性インク）を使用した。 FIG. 12 is a graph showing the relationship between plasma energy and wettability, beading, pH value, and permeability of the surface of the workpiece according to the embodiment. In FIG. 12, how the surface characteristics (wetting, beading, pH value, permeability (liquid absorption characteristics)) when printed on the coated paper as the object to be treated 20 change depending on the plasma energy. It is shown. In obtaining the evaluation shown in FIG. 12, an aqueous pigment ink (an alkaline ink in which a negatively charged pigment is dispersed) having a characteristic that the pigment aggregates with an acid was used as the ink.
図１２に示すように、コート紙表面の濡れ性は、プラズマエネルギーが低い値（たとえば０．２Ｊ／ｃｍ２程度以下）で急激に良くなり、それ以上エネルギーを増加させてもあまり改善はしない。一方、コート紙表面のｐＨ値は、ある程度まではプラズマエネルギーを高めることにより低下していく。ただし、プラズマエネルギーがある値（たとえば４Ｊ／ｃｍ２程度）を超えたところで飽和状態になる。また、浸透性（吸液特性）は、ｐＨの低下が飽和したあたり（たとえば４Ｊ／ｃｍ２程度）から急激に良くなっている。ただし、この現象は、インクに含まれている高分子成分に依存して異なる。 As shown in FIG. 12, the wettability of the coated paper surface improves sharply when the plasma energy is low (for example, about 0.2 J / cm 2 or less), and does not improve much even if the energy is increased further. On the other hand, the pH value of the coated paper surface decreases to a certain extent by increasing the plasma energy. However, when the plasma energy exceeds a certain value (for example, about 4 J / cm 2 ), it becomes saturated. Further, the permeability (liquid absorption characteristic) has been improved rapidly from the point where the decrease in pH is saturated (for example, about 4 J / cm 2 ). However, this phenomenon differs depending on the polymer component contained in the ink.
この結果として、浸透性（吸液特性）がよくなり始めて（例えば４Ｊ／ｃｍ２程度）からビーディング（粒状度）の値が非常に良い状態となっている。ここでのビーディング（粒状度）とは、画像のざらつき感を数値で表したものであり、濃度のばらつきを平均濃度の標準偏差で表したものである。図１２では、２色以上のドットからなる色のベタ画像の濃度を複数サンプリングし、その濃度の標準偏差をビーディング（粒状度）として表している。このように実施形態にかかるプラズマ処理を施したコート紙に吐出されたインクが真円上に広がりかつ凝集しながら浸透するため、画像のビーディング（粒状度）が改善される。 As a result, the value of beading (granularity) is in a very good state since the permeability (liquid absorption characteristic) starts to improve (for example, about 4 J / cm 2). The beading (granularity) here is a numerical value representing the roughness of the image, and is a standard deviation of the average density. In FIG. 12, a plurality of solid image densities of two or more dots are sampled, and the standard deviation of the densities is represented as beading (granularity). As described above, since the ink ejected onto the coated paper subjected to the plasma treatment according to the embodiment spreads in a perfect circle and penetrates while being aggregated, image beading (granularity) is improved.
上述したように、被処理物２０表面の特性と画像品質との関係では、表面の濡れ性が向上することにより、ドットの真円度が向上している。この理由としては、プラズマ処理による表面粗さの増加および生成された親水性の極性官能基によって被処理物２０表面の濡れ性が向上するとともにこれが均一化したことが考えられる。また、被処理物２０表面のゴミや油分や炭酸カルシウムなどの撥水要因がプラズマ処理によって除外されることも１つの要因と考えられる。すなわち、被処理物２０表面の濡れ性が向上しつつ被処理物２０表面の不安定要因が取り除かれた結果、液滴が円周方向に均等に拡がり、ドットの真円度が向上すると考えられる。 As described above, in the relationship between the characteristics of the surface of the workpiece 20 and the image quality, the roundness of the dots is improved by improving the wettability of the surface. The reason is considered that the wettability of the surface of the workpiece 20 is improved and uniformized by the increase in surface roughness due to the plasma treatment and the generated hydrophilic polar functional group. Further, it is considered that one of the factors is that water repellent factors such as dust, oil and calcium carbonate on the surface of the workpiece 20 are excluded by the plasma treatment. That is, it is considered that as the wettability of the surface of the object to be processed 20 is improved and the instability factor on the surface of the object to be processed 20 is removed, the droplets are spread evenly in the circumferential direction and the roundness of the dots is improved. .
また、被処理物２０表面を酸性化（ｐＨの低下）させることにより、インク顔料の凝集、浸透性の向上、ビヒクルのコート層内部への浸透などが生じる。これらにより、被処理物２０表面の顔料濃度が上昇するため、ドットが合一したとしても、顔料の移動を抑えることが可能となり、その結果、顔料の混濁が抑制し、顔料を均一に被処理物表面に沈降凝集させることが可能となる。ただし、顔料混濁の抑制効果は、インクの成分やインクの滴量に依存して異なる。たとえばインクの適量が小滴の場合、大滴の場合に比べて、ドットの合一による顔料の混濁は発生し難い。それは、ビヒクル量が小滴の場合の方が、ビヒクルがより早く乾燥・浸透するためであり、少しのｐＨ反応で顔料を凝集することができるためである。なお、プラズマ処理の効果は、被処理物２０の種類や環境（湿度など）によって変動する。そこで、プラズマ処理におけるプラズマエネルギーを、液滴の量や被処理物２０の種類、環境などに応じて最適な値に制御してもよい。その結果、被処理物２０の表面改質効率が向上し、さらなる省エネを達成することが可能な場合が存在する。 Further, by acidifying the surface of the object to be treated 20 (decreasing pH), aggregation of the ink pigment, improvement of permeability, penetration of the vehicle into the coating layer, and the like occur. As a result, the pigment concentration on the surface of the object to be treated 20 increases, so that even if the dots are united, it is possible to suppress the movement of the pigment. It becomes possible to settle and aggregate on the surface of the object. However, the effect of suppressing the pigment turbidity varies depending on the ink components and the ink droplet amount. For example, when the appropriate amount of ink is small droplets, pigment turbidity due to coalescence of dots is less likely to occur than when large droplets are used. This is because when the amount of the vehicle is small droplets, the vehicle dries and penetrates faster, and the pigment can be aggregated with a little pH reaction. Note that the effect of the plasma treatment varies depending on the type and environment (humidity, etc.) of the workpiece 20. Therefore, the plasma energy in the plasma processing may be controlled to an optimum value according to the amount of droplets, the type of the object 20 to be processed, the environment, and the like. As a result, there are cases where the surface modification efficiency of the workpiece 20 is improved and further energy saving can be achieved.
また、図１３は、実施形態にかかるプラズマエネルギーとｐＨとの関係を示すグラフである。通常、ｐＨは溶液中で測定するのが一般的であるが、近年では、固体表面のｐＨの測定が可能である。その測定器としては、たとえば堀場製作所製のｐＨメーターＢ−２１１やｐＨテスターペン、等が存在する。 FIG. 13 is a graph showing the relationship between plasma energy and pH according to the embodiment. Usually, the pH is generally measured in a solution, but in recent years, the pH of a solid surface can be measured. Examples of the measuring device include a pH meter B-211 manufactured by HORIBA, and a pH tester pen.
図１３において、実線はコート紙のｐＨ値のプラズマエネルギー依存性を示し、点線はＰＥＴフィルムのｐＨ値のプラズマエネルギー依存性を示す。図１３に示すように、コート紙と比べてＰＥＴフィルムは、少ないプラズマエネルギーで酸性化する。ただし、コート紙においても、酸性化する際のプラズマエネルギーは３Ｊ／ｃｍ２程度以下であった。そして、ｐＨ値が５以下となった被処理物２０にアルカリ性の水性顔料インクを吐出するインクジェット処理装置で画像記録した場合、形成された画像のドットは真円に近い形状となった。また、ドットの合一による顔料の混濁もなく、にじみのない良好な画像が得られた（図１０参照）。 In FIG. 13, the solid line indicates the plasma energy dependency of the pH value of the coated paper, and the dotted line indicates the plasma energy dependency of the pH value of the PET film. As shown in FIG. 13, the PET film is acidified with less plasma energy than the coated paper. However, also in the coated paper, the plasma energy when acidifying was about 3 J / cm 2 or less. When an image was recorded on the workpiece 20 having a pH value of 5 or less using an inkjet processing apparatus that discharges alkaline aqueous pigment ink, the dots of the formed image had a shape close to a perfect circle. Moreover, there was no turbidity of the pigment due to coalescence of dots, and a good image without blur was obtained (see FIG. 10).
つぎに、本発明の実施形態にかかる印刷装置、印刷システムおよび印刷物の製造方法について、図面を参照して詳細に説明する。 Next, a printing apparatus, a printing system, and a printed matter manufacturing method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
なお、本実施形態では、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）及びイエロー（Ｙ）の４色の吐出ヘッド（記録ヘッド、インクヘッド）を有する画像形成装置を説明するが、これらの吐出ヘッドに限定されない。すなわち、グリーン（Ｇ）、レッド（Ｒ）及びその他の色に対応する吐出ヘッドを更に有してもよいし、ブラック（Ｋ）のみの吐出ヘッドを有していてもよい。ここで、以後の説明において、Ｋ、Ｃ、Ｍ及びＹは、ブラック、シアン、マゼンタ及びイエローの夫々に対応するものとする。 In this embodiment, an image forming apparatus having four color ejection heads (recording head and ink head) of black (K), cyan (C), magenta (M), and yellow (Y) will be described. It is not limited to the discharge head. That is, you may have further the discharge head corresponding to green (G), red (R), and another color, and you may have the discharge head only of black (K). In the following description, K, C, M, and Y correspond to black, cyan, magenta, and yellow, respectively.
また、本実施形態では、被処理物として、ロール状に巻かれた連続紙（以下、ロール紙という）を用いるが、これに限定されものではなく、たとえばカット紙など、画像を形成できる記録媒体であればよい。そして、紙の場合その種類としては例えば、普通紙、上質紙、再生紙、薄紙、厚紙、コート紙等を用いることができる。また、ＯＨＰシート、合成樹脂フィルム、金属薄膜及びその他表面にインク等で画像を形成することができるものも被処理物として用いることができる。紙がコート紙のような非浸透、緩浸透紙の場合、本発明はより効果を発する。ここで、ロール紙は、切断可能なミシン目が所定間隔で形成された連続紙（連帳紙、連続帳票）であってよい。その場合、ロール紙におけるページ（頁）とは、例えば所定間隔のミシン目で挟まれる領域とする。 In this embodiment, continuous paper wound in a roll shape (hereinafter referred to as roll paper) is used as an object to be processed. However, the present invention is not limited to this. For example, a recording medium that can form an image such as cut paper. If it is. In the case of paper, for example, plain paper, high-quality paper, recycled paper, thin paper, thick paper, coated paper, and the like can be used. In addition, an OHP sheet, a synthetic resin film, a metal thin film, and other materials capable of forming an image with ink or the like on the surface can also be used as an object to be processed. The present invention is more effective when the paper is a non-penetrating, slow-penetrating paper such as a coated paper. Here, the roll paper may be continuous paper (continuous form paper, continuous form) in which cuttable perforations are formed at predetermined intervals. In this case, the page (page) on the roll paper is, for example, an area sandwiched between perforations at a predetermined interval.
図１４は、本実施形態にかかる印刷装置（システム）の概略構成を示す模式図である。図１４に示すように、印刷装置（システム１）は、被処理物２０（ロール紙）を搬送経路Ｄ１に沿って搬入（搬送）する搬入部３０と、搬入された被処理物２０に対して前処理としてのプラズマ処理を施すプラズマ処理装置１００と、プラズマ処理された被処理物２０の表面に画像を形成する画像形成部４０とを有する。プラズマ処理装置１００とインクジェット記録装置１７０との間には、プラズマ処理などの前処理済の被処理物２０のインクジェット記録装置１７０への送り量を調節するためのバッファ部８０が設けられている。また、画像形成部４０は、プラズマ処理された被処理物２０にインクジェット処理により画像を形成するインクジェット記録装置１７０を含む。画像形成部４０は、画像が形成された被処理物２０を後処理する後処理部７０をさらに含んでもよい。 FIG. 14 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a printing apparatus (system) according to the present embodiment. As shown in FIG. 14, the printing apparatus (system 1) is configured to carry in (convey) the object to be processed 20 (roll paper) along the conveyance path D <b> 1 and to the object to be processed 20 carried in. It has a plasma processing apparatus 100 that performs plasma processing as preprocessing, and an image forming unit 40 that forms an image on the surface of the processing target 20 that has been subjected to plasma processing. Between the plasma processing apparatus 100 and the ink jet recording apparatus 170, a buffer unit 80 is provided for adjusting the feed amount of the pre-processed object 20 such as plasma processing to the ink jet recording apparatus 170. Further, the image forming unit 40 includes an inkjet recording apparatus 170 that forms an image on the workpiece 20 that has been plasma-treated by inkjet processing. The image forming unit 40 may further include a post-processing unit 70 that post-processes the workpiece 20 on which an image is formed.
なお、印刷装置（システム１）は、後処理された被処理物２０を乾燥する乾燥部５０と、画像形成された（場合によってはさらに後処理された）被処理物２０を搬出する搬出部６０とを有してもよい。また、印刷装置（システム１）は、被処理物２０に対して前処理を施す前処理部として、プラズマ処理装置１００の他に、被処理物２０表面に高分子材料を含む先塗り剤と呼ばれる処理液を塗布する先塗り処理部（不図示）をさらに備えてもよい。さらに、プラズマ処理装置１００と画像形成部４０との間には、プラズマ処理装置１００による前処理後の被処理物２０表面のｐＨ値を検出するためのｐＨ検出部１８０が設けられてもよい。 The printing apparatus (system 1) includes a drying unit 50 that dries the post-processed object 20 and a carry-out unit 60 that carries out the image-formed (or further post-processed) the object 20 to be processed. You may have. In addition to the plasma processing apparatus 100, the printing apparatus (system 1) is called a pre-coating agent that includes a polymer material on the surface of the object to be processed 20 as a pre-processing unit that performs pre-processing on the object to be processed 20. You may further provide the pre-coating process part (not shown) which apply | coats a process liquid. Further, a pH detection unit 180 for detecting the pH value of the surface of the workpiece 20 after the pretreatment by the plasma processing apparatus 100 may be provided between the plasma processing apparatus 100 and the image forming unit 40.
さらにまた、印刷装置（システム１）は、各部の動作を制御する制御部（不図示）を有する。この制御部は、たとえば印刷対象の画像データからラスタデータを生成する印刷制御装置に接続されてもよい。印刷制御装置は、印刷装置（システム）１の内部に設けられても、インターネットやＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）などのネットワークを介した外部に設けられてもよい。 Furthermore, the printing apparatus (system 1) includes a control unit (not shown) that controls the operation of each unit. This control unit may be connected to a print control device that generates raster data from image data to be printed, for example. The print control apparatus may be provided inside the printing apparatus (system) 1 or may be provided outside via a network such as the Internet or a LAN (Local Area Network).
実施形態では、図１４に示す印刷装置（システム）１において、上述したように、インクジェット記録処理の前に、被処理物２０の表面に対してプラズマ処理が実行される。このプラズマ処理には、たとえば誘電体バリア放電を利用した大気圧非平衡プラズマ処理を採用することができる。大気圧非平衡プラズマによるプラズマ処理は、電子温度が極めて高く、ガス温度が常温付近であるため、記録媒体などの被処理物に対するプラズマ処理方法として好ましい方法の１つである。 In the embodiment, as described above, in the printing apparatus (system) 1 illustrated in FIG. 14, the plasma process is performed on the surface of the workpiece 20 before the inkjet recording process. For this plasma treatment, for example, atmospheric pressure non-equilibrium plasma treatment using dielectric barrier discharge can be employed. Plasma processing using atmospheric pressure non-equilibrium plasma is one of the preferable plasma processing methods for an object to be processed such as a recording medium because the electron temperature is extremely high and the gas temperature is around room temperature.
大気圧非平衡プラズマを広範囲に安定して発生させるには、ストリーマ絶縁破壊形式の誘電体バリア放電を採用した大気圧非平衡プラズマ処理を実行するとよい。ストリーマ絶縁破壊形式の誘電体バリア放電は、たとえば誘電体で被覆された電極間に交番する高電圧が印加することで得ることが可能である。 In order to stably generate the atmospheric pressure non-equilibrium plasma in a wide range, it is preferable to execute an atmospheric pressure non-equilibrium plasma treatment employing a streamer dielectric breakdown type dielectric barrier discharge. Streamer dielectric breakdown type dielectric barrier discharge can be obtained, for example, by applying an alternating high voltage between electrodes coated with a dielectric.
なお、大気圧非平衡プラズマを発生させる方法としては、上述したストリーマ絶縁破壊形式の誘電体バリア放電以外にも、種々の方法を用いることができる。たとえば、電極間に誘電体等の絶縁物を挿入する誘電体バリア放電、細い金属ワイヤ等に著しい不平等電界を形成するコロナ放電、短パルス電圧を印加するパルス放電などを適用することが可能である。また、これらの方法を２つ以上組み合わせることも可能である。また、本実施形態におけるプラズマ処理は、大気中で実施されているが、これに限らず、窒素や酸素、アルゴン、あるいは複数のガスを用いる等のガス雰囲気下で実施されてもよい。 As a method for generating atmospheric pressure non-equilibrium plasma, various methods can be used in addition to the above-described streamer dielectric breakdown type dielectric barrier discharge. For example, it is possible to apply a dielectric barrier discharge in which an insulator such as a dielectric is inserted between electrodes, a corona discharge that forms a significant non-uniform electric field on a thin metal wire, or a pulse discharge that applies a short pulse voltage. is there. It is also possible to combine two or more of these methods. In addition, the plasma treatment in the present embodiment is performed in the atmosphere, but is not limited thereto, and may be performed in a gas atmosphere such as nitrogen, oxygen, argon, or a plurality of gases.
つづいて、図１４に示す印刷装置（システム）１におけるプラズマ処理装置１００からインクジェット記録装置１７０までの構成を、図１５に抜粋して示す。図１５に示すように、印刷装置（システム）１は、被処理物２０の表面をプラズマ処理するプラズマ処理装置１００と、被処理物２０表面のｐＨ値を測定するｐＨ検出部１８０と、被処理物２０にインクジェット記録にて画像を形成するインクジェット記録装置１７０と、印刷装置（システム）１全体を制御する制御部１６０とを含む。また、印刷装置（システム）１は、被処理物２０を搬送経路Ｄ１に沿って搬送するための搬送ローラ１９０を備える。搬送ローラ１９０は、たとえば制御部１６０からの制御にしたがって回転駆動することで、被処理物２０を搬送経路Ｄ１に沿って搬送する。 Next, the configuration from the plasma processing apparatus 100 to the inkjet recording apparatus 170 in the printing apparatus (system) 1 shown in FIG. 14 is extracted and shown in FIG. As shown in FIG. 15, the printing apparatus (system) 1 includes a plasma processing apparatus 100 that performs plasma processing on the surface of the workpiece 20, a pH detection unit 180 that measures a pH value of the surface of the workpiece 20, and a processing target. An inkjet recording apparatus 170 that forms an image on the product 20 by inkjet recording and a control unit 160 that controls the entire printing apparatus (system) 1 are included. Further, the printing apparatus (system) 1 includes a transport roller 190 for transporting the workpiece 20 along the transport path D1. The conveyance roller 190 is rotationally driven according to control from the control unit 160, for example, and conveys the workpiece 20 along the conveyance path D1.
プラズマ処理装置１００は、図７に示す大気圧非平衡プラズマ処理装置１０と同様に、放電電極１１０と、カウンター電極１４１と、高周波高圧電源１５０と、電極間に挟まれた誘電体ベルト１２１とを備える。ただし、図１５では、放電電極１１０が５つの放電電極１１１〜１１５で構成され、これらの放電電極１１１〜１１５と誘電体ベルト１２１を挟んで対向する範囲全体にカウンター電極１４１が設けられている。また、高周波高圧電源１５０は、放電電極１１１〜１１５の数に応じて５つの高周波高圧電源１５１〜１５５より構成されている。 As in the atmospheric pressure non-equilibrium plasma processing apparatus 10 shown in FIG. 7, the plasma processing apparatus 100 includes a discharge electrode 110, a counter electrode 141, a high-frequency and high-voltage power supply 150, and a dielectric belt 121 sandwiched between the electrodes. Prepare. However, in FIG. 15, the discharge electrode 110 is composed of five discharge electrodes 111 to 115, and the counter electrode 141 is provided in the entire range facing these discharge electrodes 111 to 115 across the dielectric belt 121. Moreover, the high frequency high voltage power supply 150 is comprised from five high frequency high voltage power supplies 151-155 according to the number of the discharge electrodes 111-115.
誘電体ベルト１２１には、被処理物２０を搬送する用途を兼ねるために、無端のベルトが用いられるとよい。そこで、プラズマ処理装置１００は、誘電体ベルト１２１を巡回させて被処理物２０を搬送するための回転ローラ１２２をさらに備える。回転ローラ１２２は、制御部１６０からの指示に基づいて回転駆動することで、誘電体ベルト１２１を巡回させる。これにより、被処理物２０が搬送経路Ｄ１に沿って搬送される。 For the dielectric belt 121, an endless belt may be used in order to serve the purpose of conveying the object 20 to be processed. Therefore, the plasma processing apparatus 100 further includes a rotating roller 122 for circulating the dielectric belt 121 and conveying the workpiece 20. The rotating roller 122 is rotated based on an instruction from the control unit 160 to rotate the dielectric belt 121. Thereby, the to-be-processed object 20 is conveyed along the conveyance path | route D1.
制御部１６０は、高周波高圧電源１５１〜１５５を個別にオン／オフすることが可能である。また、制御部１６０は、各高周波高圧電源１５１〜１５５が各放電電極１１１〜１１５へ供給する高周波・高電圧パルスのパルス強度を調整することもできる。 The controller 160 can individually turn on / off the high-frequency and high-voltage power supplies 151 to 155. In addition, the control unit 160 can adjust the pulse intensity of the high frequency / high voltage pulse supplied from the high frequency high voltage power sources 151 to 155 to the discharge electrodes 111 to 115.
たとえば印刷命令ごとに印刷速度が異なる場合、制御部１６０は、上位の印刷制御装置等から入力された印刷速度情報に応じて高周波高圧電源１５１〜１５５の駆動個数を選択してもよい。また、被処理物２０の種類によって必要なプラズマエネルギーが異なる場合には、制御部１６０は、被処理物２０の種類に応じて選択的に放電電極１１１〜１１５からプラズマを発生させてもよい。 For example, when the printing speed is different for each printing command, the control unit 160 may select the number of high-frequency and high-voltage power supplies 151 to 155 to be driven according to the printing speed information input from a higher-level printing control device or the like. Further, when the necessary plasma energy differs depending on the type of the object to be processed 20, the control unit 160 may selectively generate plasma from the discharge electrodes 111 to 115 according to the type of the object to be processed 20.
ｐＨ検出部１８０は、たとえばｐＨセンサ１８１と、その駆動部１８２とを含む。このｐＨ検出部１８０は、プラズマ処理装置１００よりも下流に配置され、プラズマ処理装置１００による前処理が施された被処理物２０表面のｐＨ値を検出して制御部１６０に入力してもよい。これに対し、制御部１６０は、ｐＨ検出部１８０から入力されたｐＨ値に基づいてプラズマ処理装置１００をフィードバック制御することで、前処理後の被処理物２０表面のｐＨ値を調整してもよい。 The pH detection unit 180 includes, for example, a pH sensor 181 and a driving unit 182 thereof. The pH detection unit 180 may be disposed downstream of the plasma processing apparatus 100, detect the pH value of the surface of the workpiece 20 that has been pre-processed by the plasma processing apparatus 100, and input the detected pH value to the control unit 160. . On the other hand, the control unit 160 adjusts the pH value of the surface of the workpiece 20 after pretreatment by performing feedback control of the plasma processing apparatus 100 based on the pH value input from the pH detection unit 180. Good.
なお、プラズマ処理に要したプラズマエネルギーは、たとえば各高周波高圧電源１５１〜１５５から各放電電極１１１〜１１５へ供給した高周波・高電圧パルスの電圧値および印加時間と、その際に被処理物２０に流れた電流とから求めることができる。なお、プラズマ処理に要したプラズマエネルギーは、放電電極１１１〜１１５ごとではなく、放電電極１１０全体でのエネルギー量として制御されてよい。 The plasma energy required for the plasma treatment is, for example, the voltage value and application time of the high-frequency / high-voltage pulses supplied from the high-frequency high-voltage power supplies 151 to 155 to the discharge electrodes 111 to 115 and the workpiece 20 at that time. It can be determined from the flowing current. Note that the plasma energy required for the plasma treatment may be controlled not as the discharge electrodes 111 to 115 but as the energy amount of the discharge electrode 110 as a whole.
被処理物２０は、プラズマ処理装置１００においてプラズマが発生している最中に放電電極１１０と誘電体ベルト１２１との間を通過することでプラズマ処理が施される。それにより、被処理物２０の表面が粗面化する。また、同じくプラズマ処理により被処理物２０表面のバインダ樹脂の鎖が破壊され、さらに気相中の酸素ラジカルやオゾンが高分子と再結合することで、被処理物２０表面に極性官能基が生成される。その結果、被処理物２０表面に親水性および酸性化が付与される。なお、本例ではプラズマ処理を大気中で行っているが、窒素や希ガス等のガス雰囲気中で実施してもよい。 The workpiece 20 is subjected to plasma processing by passing between the discharge electrode 110 and the dielectric belt 121 while plasma is being generated in the plasma processing apparatus 100. Thereby, the surface of the workpiece 20 is roughened. Similarly, the binder resin chain on the surface of the workpiece 20 is broken by the plasma treatment, and oxygen radicals and ozone in the gas phase are recombined with the polymer to generate polar functional groups on the surface of the workpiece 20. Is done. As a result, hydrophilicity and acidification are imparted to the surface of the workpiece 20. In this example, the plasma treatment is performed in the air, but it may be performed in a gas atmosphere such as nitrogen or a rare gas.
また、複数の放電電極１１１〜１１５を備えることは、被処理物２０の表面を均一に粗面化および酸性化する点においても有効である。すなわち、たとえば同じ搬送速度（または印刷速度）とした場合、１つの放電電極でプラズマ処理を行う場合よりも複数の放電電極でプラズマ処理を行う場合の方が、被処理物２０がプラズマの空間を通過する時間を長くすることが可能となる。その結果、より均一に被処理物２０の表面にプラズマ処理を施すことが可能となる。 In addition, providing the plurality of discharge electrodes 111 to 115 is also effective in uniformly roughening and acidifying the surface of the workpiece 20. That is, for example, when the same conveyance speed (or printing speed) is used, the object to be processed 20 has more space in the plasma when the plasma treatment is performed with a plurality of discharge electrodes than when the plasma treatment is performed with one discharge electrode. It is possible to lengthen the passing time. As a result, the surface of the workpiece 20 can be more uniformly subjected to plasma treatment.
インクジェット記録装置１７０は、インクジェットヘッドを備える。インクジェットヘッドは、たとえば印刷速度の高速化のために、複数の同色ヘッド（たとえば４色×４ヘッド）を備えている。また、高速で高解像度（たとえば１２００ｄｐｉ）の画像形成を達成するために、各色のヘッドのインク吐出ノズルは、間隔を補正するようにずらして固定されている。さらに、インクジェットヘッドは、各ノズルから吐出されるインクのドット（液滴）が大／中／小滴と呼ばれる３種類の容量に対応するように、複数の駆動周波数で駆動可能となっている。 The ink jet recording apparatus 170 includes an ink jet head. The inkjet head is provided with a plurality of the same color heads (for example, 4 colors × 4 heads) in order to increase the printing speed, for example. Further, in order to achieve high-speed and high-resolution (for example, 1200 dpi) image formation, the ink discharge nozzles of the heads of the respective colors are fixed while being shifted so as to correct the interval. Furthermore, the ink jet head can be driven at a plurality of drive frequencies so that the ink dots (droplets) ejected from each nozzle correspond to three types of capacities called large / medium / small droplets.
インクジェットヘッド１７１は、被処理物２０の搬送経路上においてプラズマ処理装置１００よりも下流に配置される。インクジェット記録装置１７０は、制御部１６０からの制御のもと、プラズマ処理装置１００による前処理が施された被処理物２０に対してインクを吐出することで画像形成を行う。 The ink jet head 171 is disposed downstream of the plasma processing apparatus 100 on the transport path of the workpiece 20. The ink jet recording apparatus 170 forms an image by ejecting ink to the workpiece 20 that has been pre-processed by the plasma processing apparatus 100 under the control of the control unit 160.
図１５に示すように、インクジェット記録装置１７０のインクジェットヘッドとしては、複数の同色ヘッド（４色×４ヘッド）を備えてもよい。これにより、インクジェット記録処理の高速化が可能になる。その際、たとえば高速で１２００ｄｐｉの解像度を達成するためには、インクジェットヘッドにおける各色のヘッドは、インクを吐出するノズルとノズルとの間隔を補正するようにずらして固定されている。さらに、各色のヘッドには、そのノズルから吐出されるインクのドットが大／中／小滴と呼ばれる３種類の容量に対応するように、いくつかのバリエーションを持った駆動周波数の駆動パルスが入力される。 As shown in FIG. 15, the inkjet head of the inkjet recording apparatus 170 may include a plurality of the same color heads (4 colors × 4 heads). This makes it possible to speed up the inkjet recording process. At this time, for example, in order to achieve a resolution of 1200 dpi at high speed, the heads of the respective colors in the inkjet head are fixed while being shifted so as to correct the interval between the nozzles that eject ink. Furthermore, each color head is supplied with drive pulses with several variations so that the ink dots ejected from the nozzle correspond to three types of capacities called large / medium / small droplets. Is done.
以上のようなプラズマ処理装置１００は、被処理物２０の種類に応じて予め定めておいた適正プラズマエネルギーでプラズマ処理を実行してもよい。その後、印刷装置（システム）１では、プラズマ処理後の処理状態が検出および確認された後、インクジェット記録装置１７０にて印刷が実行され、印刷後の被処理物２０が排出される。なお、プラズマ処理装置１００における駆動する放電電極の本数（以下、使用電極本数という）、放電電圧（高周波・高電圧のパルス電圧。プラズマエネルギーであってもよい）、および、放電の周波数とは、手動で設定されてもよいし、被処理物２０の種類や使用インクの種類や印刷速度情報等に応じて制御部１６０が自動で設定してもよい。 The plasma processing apparatus 100 as described above may perform plasma processing with appropriate plasma energy determined in advance according to the type of the workpiece 20. Thereafter, in the printing apparatus (system) 1, after the processing state after the plasma processing is detected and confirmed, printing is performed by the ink jet recording apparatus 170, and the processed object 20 after printing is discharged. Note that the number of discharge electrodes to be driven in the plasma processing apparatus 100 (hereinafter referred to as the number of used electrodes), the discharge voltage (high-frequency / high-voltage pulse voltage; may be plasma energy), and the discharge frequency are: It may be set manually, or may be automatically set by the control unit 160 according to the type of the processing object 20, the type of ink used, printing speed information, and the like.
また、上述したように、本実施形態では、被処理物２０に流れた電流からプラズマエネルギーを算出している。被処理物２０に対するプラズマエネルギーの最適条件を求める手段としては、各被処理物２０に対してプラズマエネルギーを連続的に変化させた後、実際にインクジェット記録を行って形成した画像を比較する方法が考えられる。この比較における評価項目としては、目視評価以外に、印刷濃度、ドット径、真円度および粒状度に加え、定着性も測定するとよい。ただし、これらの項目は使用インクやインクジェット記録の設定条件等に左右される。そこで、補助的に基本特性として、プラズマ処理した被処理物２０のｐＨ値、および、被処理物２０と純水とが形成する接触角も測定した。これらの結果から、各被処理物２０の種類に対するプラズマエネルギーの最適条件を求め、インクジェット記録装置の制御に反映するとよい。以下の検討では、基本的に、プラズマエネルギーを０．１〜１０．０Ｊ／ｃｍ２の範囲で変化させた。 Further, as described above, in the present embodiment, the plasma energy is calculated from the current that flows through the workpiece 20. As a means for obtaining the optimum condition of the plasma energy for the object to be processed 20, there is a method of comparing the images formed by actually performing ink jet recording after continuously changing the plasma energy for each object 20 to be processed. Conceivable. As evaluation items in this comparison, in addition to visual evaluation, in addition to print density, dot diameter, roundness and granularity, fixability may be measured. However, these items depend on the ink used, ink jet recording setting conditions, and the like. Thus, as a basic characteristic, the pH value of the plasma-treated workpiece 20 and the contact angle formed between the workpiece 20 and pure water were also measured. From these results, the optimum conditions of the plasma energy for the type of each object to be processed 20 may be obtained and reflected in the control of the ink jet recording apparatus. In the following examination, the plasma energy was basically changed in the range of 0.1 to 10.0 J / cm 2 .
プラズマエネルギーの最適化制御では、プラズマ処理後の被処理物２０表面の状態が確認される。プラズマ処理後の被処理物２０表面の状態を確認する手段の一つとしては、接触角に関連した表面張力を測定する方法を挙げることができる。表面張力の測定には、市販されている濡れ試薬を利用することができる。たとえばプラズマ処理が不十分の場合、塗布した濡れ試薬がはじかれてドーム状になる。そこで、プラズマ処理後の被処理物２０に定期的に濡れ試薬を塗布し、その液滴の形状を測定することで、定期的に濡れ性をチェックすることが可能となる。 In the optimization control of the plasma energy, the state of the surface of the workpiece 20 after the plasma processing is confirmed. As one of means for confirming the state of the surface of the workpiece 20 after the plasma treatment, a method of measuring the surface tension related to the contact angle can be mentioned. A commercially available wetting reagent can be used for measuring the surface tension. For example, when the plasma treatment is insufficient, the applied wet reagent is repelled to form a dome shape. Therefore, it is possible to periodically check the wettability by periodically applying a wet reagent to the workpiece 20 after the plasma treatment and measuring the shape of the droplet.
液滴の形状を測定する方法としては、たとえば、被処理物２０上の液滴の高さを光学的に測る方法や、試薬の色の濃度差を光学的に測る方法などが考えられる。また、塗布量を測定する方法としては、たとえば、光沢度を測定する方法や、処理液に含まれる物質の特定吸収波長を使った吸光度測定法が考えられる。 As a method for measuring the shape of the droplet, for example, a method of optically measuring the height of the droplet on the object to be processed 20 or a method of optically measuring a difference in color density of the reagent can be considered. Further, as a method for measuring the coating amount, for example, a method for measuring glossiness and a method for measuring absorbance using a specific absorption wavelength of a substance contained in the treatment liquid can be considered.
以上のような最適化制御を定期的に行うことで、プラズマエネルギーの最適条件とすることが可能となるため、被処理物２０に最適なプラズマ処理を安定して実施することが可能となる。ただし、たとえば想定外の種類の被処理物が使用された際などでは、最適化制御で得られた最適条件が現実の最適条件から外れる場合が考えられる。そのような場合、最適化制御におけるプラズマ処理後の被処理物２０表面の状態の確認によって得られた結果に基づいて、被処理物２０を再度プラズマ処理してもよい。また、その際に得られた情報（たとえば被処理物２０の種類およびプラズマエネルギーの最適条件等）は、所定の記憶領域に記憶され、以降の最適化制御において反映してもよい。 By performing the optimization control as described above periodically, it is possible to achieve the optimum conditions for the plasma energy, and thus it is possible to stably perform the optimum plasma treatment for the workpiece 20. However, for example, when an unexpected type of workpiece is used, the optimum condition obtained by the optimization control may be deviated from the actual optimum condition. In such a case, the object to be processed 20 may be plasma-treated again based on the result obtained by checking the state of the surface of the object to be processed 20 after the plasma processing in the optimization control. Further, information obtained at that time (for example, the type of workpiece 20 and the optimum condition of plasma energy) may be stored in a predetermined storage area and reflected in the subsequent optimization control.
なお、最適化制御での検査対象は、被処理物２０である。ただし、実際に描画される画像の最適化を考えた場合、実際の印刷結果を検査することがより好ましいと考えられる。実際の印刷結果を検査する方法の一つとしては、印刷した基準パターン、例えばベタや網点画像を反射濃度計で測定する方法が考えられる。この方法では、たとえば反射濃度計を備えたインクジェット記録装置を用い、被処理物２０に対してプラズマエネルギーを連続的に変化させつつ、基準となる印刷パターンをインクジェット記録で印刷し、形成された印刷パターン（基準パターン）の印刷濃度を反射濃度計で測定する。そして、最も高い印刷濃度が得られた処理条件が最適条件として採用する最適化制御を実行しつつインクジェット記録が実行される。これにより、プラズマ処理後の被処理物２０表面の状態を短時間で測定して処理条件の変更を行うことが可能となるため、インクジェット記録を迅速に行うことが可能となる。また、反射濃度計で得られた濃度情報をその際の印刷条件とともに記憶しておくことで、被処理物２０に対する処理条件をデータベースとして蓄積することができる。データベースに蓄積された情報は、以降の最適化制御において活用することが可能である。 Note that the inspection target in the optimization control is the workpiece 20. However, when the optimization of the actually drawn image is considered, it is considered that it is more preferable to inspect the actual print result. As a method for inspecting an actual print result, a method of measuring a printed reference pattern, for example, a solid or halftone dot image with a reflection densitometer is conceivable. In this method, for example, an ink jet recording apparatus provided with a reflection densitometer is used, and a print pattern to be a reference is printed by ink jet recording while continuously changing plasma energy to the object 20 to be processed. The printing density of the pattern (reference pattern) is measured with a reflection densitometer. Then, inkjet recording is executed while executing optimization control that is adopted as the optimum condition by the processing condition that provides the highest printing density. Accordingly, it is possible to change the processing conditions by measuring the surface state of the workpiece 20 after the plasma processing in a short time, and thus it is possible to perform ink jet recording quickly. Further, by storing the density information obtained by the reflection densitometer together with the printing conditions at that time, the processing conditions for the workpiece 20 can be accumulated as a database. Information stored in the database can be used in the subsequent optimization control.
ただし、プラズマエネルギーの最適条件は、インクの成分および種類や被処理物２０の種類に応じて変化する。たとえば、コート紙などの浸透性し難いメディアと普通紙などの浸透し易いメディアとでは、最適条件が異なる。そこで、インクの成分および種類や被処理物２０の種類と最適条件との対応関係を印刷装置（システム）１に記憶しておき、使用インクや使用メディアに応じて適宜条件変更するように構成することで、出力される印刷物の品質を安定化させることが可能となる。 However, the optimum conditions for the plasma energy vary depending on the component and type of ink and the type of the object 20 to be processed. For example, optimal conditions differ between media that are difficult to penetrate, such as coated paper, and media that are easy to penetrate, such as plain paper. In view of this, the correspondence between the ink components and types and the types of the objects to be processed 20 and the optimum conditions is stored in the printing apparatus (system) 1, and the conditions are appropriately changed according to the ink used and the medium used. As a result, the quality of the printed matter to be output can be stabilized.
さらに、プラズマ処理前に例えば被処理物２０の電気抵抗を測定して被処理物２０の厚さや性状をある程度特定しておき、この結果を上記の最適化処理に反映させてもよい。 Further, for example, the electrical resistance of the workpiece 20 may be measured before plasma processing to specify the thickness and properties of the workpiece 20 to some extent, and the result may be reflected in the above optimization processing.
さらにまた、被処理物２０がカット紙である場合、プラズマ処理装置１００の下流側にプラズマ処理後の被処理物２０表面の状態（たとえばｐＨ値）を確認するためのセンサ（たとえばｐＨ検出部１８０）を設けておき、このセンサでの検出結果に基づいて、必要に応じて別の搬送経路を経由して再度プラズマ処理を行うように構成してもよい。また、センサで得られた情報を制御部１６０等へ送信し、制御部１６０等で処理条件を変更するように構成してもよい。 Furthermore, when the object to be processed 20 is a cut sheet, a sensor (for example, a pH detector 180) for confirming the state (for example, pH value) of the surface of the object to be processed 20 after the plasma processing on the downstream side of the plasma processing apparatus 100. ) May be provided, and the plasma processing may be performed again via another conveyance path as necessary based on the detection result of this sensor. Further, the information obtained by the sensor may be transmitted to the control unit 160 or the like, and the processing condition may be changed by the control unit 160 or the like.
つづいて、被処理物２０に非浸透系メディアを使用した場合のプラズマ処理の効果について説明する。これを説明するにあたり、次のような実験を行った。すなわち、この実験では、被処理物２０としての非浸透系メディアに、白塩ビシートを用いた。ただし、一部の実験については、ターポリンでも実施した。なお、ターポリンとは、ポリエステル系の繊維を合成樹脂で挟んで作製されたシートである。 Next, the effect of plasma processing when a non-penetrable medium is used for the workpiece 20 will be described. In order to explain this, the following experiment was conducted. That is, in this experiment, a polyvinyl chloride sheet was used for the non-penetrable medium as the workpiece 20. However, some experiments were also conducted on tarpaulins. Tarpaulin is a sheet produced by sandwiching polyester fibers with synthetic resin.
図１６に、各種非浸透系メディアをプラズマ処理したときの純水の接触角を示す。図１６において、横軸はプラズマエネルギーを示し、縦軸は接触角を示す。図１６に示すように、プラズマ処理することにより、非浸透系メディアの親水性が改善される。水性インクは、純水よりも表面張力が低いことから、より濡れ易くなると考えられる。これらのことから、プラズマ処理によって水性インクを薄く濡れ拡げることが可能となり、その結果、水分の蒸発に有利な表面状態が得られる。なお、ここでは白塩ビシートについて説明したが、本結果の通り、ポリエステルやアクリル等の熱可塑性樹脂からなる非浸透系メディアを用いた場合でも効果を得ることができた。 FIG. 16 shows the contact angle of pure water when various non-penetrating media are subjected to plasma treatment. In FIG. 16, the horizontal axis indicates the plasma energy, and the vertical axis indicates the contact angle. As shown in FIG. 16, the hydrophilicity of the non-penetrable medium is improved by the plasma treatment. A water-based ink has a lower surface tension than pure water, and is thus considered to be more easily wetted. For these reasons, it is possible to thinly spread the water-based ink by plasma treatment, and as a result, a surface state advantageous for moisture evaporation can be obtained. In addition, although the white PVC sheet | seat was demonstrated here, the effect was able to be acquired even when the non-penetration type medium which consists of thermoplastic resins, such as polyester and an acryl, was used as this result.
つづいて、プラズマ処理後の被処理物２０に対してインクジェット記録を行った結果について説明する。インクジェット記録装置１７０としては、株式会社ミマキエンジニアリング（登録商標）製のＪＶ４００を用いた。より好適には、プラズマ処理装置１００をインクジェットヘッドの上流側に配置して一連の工程とすることであるが、本実験ではプラズマ処理とインクジェット記録とを別々に行った。なお、通常の印刷処理では、インクジェット記録の直前にプラズマ処理が連続作業として実施される。その際、小型のプラズマ処理装置を用いた場合には、そのプラズマ処理装置をインクジェットヘッドに組み込んで一体化することが可能である。 Next, the result of ink jet recording performed on the workpiece 20 after plasma processing will be described. As the ink jet recording apparatus 170, JV400 manufactured by Mimaki Engineering (registered trademark) was used. More preferably, the plasma processing apparatus 100 is arranged on the upstream side of the inkjet head to form a series of steps. In this experiment, plasma processing and inkjet recording were performed separately. In normal printing processing, plasma processing is performed as a continuous operation immediately before ink jet recording. At that time, when a small plasma processing apparatus is used, the plasma processing apparatus can be integrated into an ink jet head.
また、使用インクとしては、有機溶媒に、着色剤を約３ｗｔ％、エーテル系およびジオール系溶剤を約５０ｗｔ％、界面活性剤を少量、および、粒径１００〜３００ｎｍのスチレン・アクリル樹脂を約５ｗｔ％、加えて分散させ、表面張力を２１〜２４Ｎ／ｍ、粘度を８〜１１ｍＰａ・ｓに調製した水性顔料インクを使用した。 The ink used is an organic solvent, about 3 wt% of a colorant, about 50 wt% of an ether and diol solvent, a small amount of a surfactant, and about 5 wt of a styrene acrylic resin having a particle size of 100 to 300 nm. %, And an aqueous pigment ink having a surface tension of 21 to 24 N / m and a viscosity of 8 to 11 mPa · s was used.
スチレン・アクリル系樹脂以外の好適な例としては、アクリル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、スチレン−ブタジエン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ブタジエン系樹脂、スチレン系樹脂など、疎水性の樹脂を挙げることができる。ただし、いずれの場合でも分子量が比較的低く、エマルジョンを形成することが好ましい。 Suitable examples other than styrene / acrylic resins include hydrophobic resins such as acrylic resins, vinyl acetate resins, styrene-butadiene resins, vinyl chloride resins, butadiene resins, and styrene resins. it can. However, in any case, the molecular weight is relatively low, and it is preferable to form an emulsion.
ノズルの目詰まりを更に有効に防止する方法としては、グリコール類を添加する方法が存在する。グリコール類の添加物の例としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、分子量が６００以下のポリエチレングリコール、１，３−プロピレングリコール、イソプロピレングリコール、イソブチレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，３−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、グリセリン、メソエリスリトール、ペンタエリスリトール等が挙げられる。その他には、他のチオジグリコール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、２−メチル−２，４−ペンタンジオール、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン等の単体または混合物等を挙げることができる。 As a method for more effectively preventing nozzle clogging, there is a method of adding glycols. Examples of glycol additives include ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, tripropylene glycol, polyethylene glycol having a molecular weight of 600 or less, 1,3-propylene glycol, isopropylene glycol, isobutylene Examples include glycol, 1,4-butanediol, 1,3-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, glycerin, mesoerythritol, pentaerythritol and the like. In addition, other thiodiglycol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, propylene glycol, dipropylene glycol, tripropylene glycol, neopentyl glycol, 2-methyl- A single substance or a mixture of 2,4-pentanediol, trimethylolpropane, trimethylolethane and the like can be exemplified.
有機溶媒の好ましい例としては、エタノール、メタノール、ブタノール、プロパノール、イソプロパノール等の炭素数１〜４のアルキルアルコール類、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−ｎ−プロピルエーテル、エチレングリコールモノ−ｉｓｏ−プロピルエーテル、ジエチレングリコールモノ−ｉｓｏ−プロピルエーテル、エチレングリコールモノ−ｎ−ブチルエーテル、エチレングリコールモノ−ｔ−ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−ｔ−ブチルエーテル、１−メチル−１−メトキシブタノール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノ−ｔ−ブチルエーテル、プロピレングリコールモノ−ｎ−プロピルエーテル、プロピレングリコールモノ−ｉｓｏ−プロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノ−ｎ−プロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノ−ｉｓｏ−プロピルエーテル等のグリコールエーテル類、ホルムアミド、アセトアミド、ジメチルスルホキシド、ソルビット、ソルビタン、アセチン、ジアセチン、トリアセチン、スルホラン、ピロリドン、Ｎ−メチルピロリドン等が挙げられる。 Preferred examples of the organic solvent include C1-C4 alkyl alcohols such as ethanol, methanol, butanol, propanol, and isopropanol, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, and ethylene glycol monomethyl ether acetate. , Diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol mono-n-propyl ether, ethylene glycol mono-iso-propyl ether, diethylene glycol mono-iso-propyl ether, ethylene glycol mono-n-butyl ether, ethylene glycol mono-t-butyl ether , Diethylene glycol mono-t-butyl ether, 1- Til-1-methoxybutanol, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol mono-t-butyl ether, propylene glycol mono-n-propyl ether, propylene glycol mono-iso-propyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, Glycol ethers such as dipropylene glycol monoethyl ether, dipropylene glycol mono-n-propyl ether, dipropylene glycol mono-iso-propyl ether, formamide, acetamide, dimethyl sulfoxide, sorbit, sorbitan, acetin, diacetin, triacetin, sulfolane , Pyrrolidone, N-methylpyrrolidone and the like.
より製品に近いインクにするために、防腐剤、防かび剤、ｐＨ調整剤、染料溶解助剤または酸化防止剤、導電率調整剤、表面張力調整剤、酸素吸収剤等を加えてもよい。 In order to make the ink closer to a product, a preservative, a fungicide, a pH adjuster, a dye dissolution aid or an antioxidant, a conductivity adjuster, a surface tension adjuster, an oxygen absorber and the like may be added.
なお、実験で使用したインクジェット記録装置（株式会社ミマキエンジニアリング（登録商標）製ＪＶ４００）には、加熱乾燥装置が搭載されている。水性インクは、溶剤インクのような揮発性を有していない。そのため、非浸透系メディアに水性インクで印刷する場合、加熱乾燥装置を用いることが好ましい。さらに、非浸透系メディアは、インクの着色剤を表面に固定する能力を有していない（普通紙なら繊維の中へ入り込んで固定される）。そのため、ドットの乾燥と共に顔料をメディアへ定着させるためには、インク中に合成樹脂を加え、着色剤を熱融着させることが好ましい。実験に使用したインクジェット記録装置は、記録前の予熱ヒータ（第１加熱手段）、インクジェットヘッド下部に設けられた印刷中ヒータ（第２加熱手段）、および、記録後の印刷後ヒータ（第３加熱手段）の３つの加熱乾燥装置を搭載している。 The ink jet recording apparatus (JM400 manufactured by Mimaki Engineering (registered trademark)) used in the experiment is equipped with a heat drying apparatus. Water-based inks are not as volatile as solvent inks. Therefore, when printing on non-penetrating media with aqueous ink, it is preferable to use a heat drying apparatus. Further, non-penetrating media does not have the ability to fix the ink colorant to the surface (if it is plain paper, it is fixed inside the fiber). Therefore, in order to fix the pigment to the medium as the dots are dried, it is preferable to add a synthetic resin into the ink and heat-seal the colorant. The ink jet recording apparatus used in the experiment includes a preheating heater (first heating means) before recording, a heater during printing (second heating means) provided under the ink jet head, and a post printing heater (third heating) after recording. The three heating / drying devices are mounted.
また、実験において、白塩ビシートに対してプラズマ処理を行わない場合では、３箇所のヒータを５０℃以上に加熱した。一方、白塩ビシートに対するプラズマ処理を行った場合では、印刷後ヒータのみを使用した。その際のプラズマエネルギーを５．６Ｊ／ｃｍ２とした。さらに、比較対象として、プラズマ処理を行わずに印刷後ヒータを使用した場合も測定した。 In the experiment, when the plasma treatment was not performed on the polyvinyl chloride sheet, three heaters were heated to 50 ° C. or higher. On the other hand, when the plasma treatment was performed on the PVC sheet, only the heater after printing was used. The plasma energy at that time was 5.6 J / cm 2 . Further, as a comparison object, measurement was also performed when a post-printing heater was used without performing plasma treatment.
以下の表１は、白塩ビシートに対する実験条件を示す表である。なお、表１では、プラズマ処理を行わすに３箇所のヒータを使用する条件が“Ｒｅｆ．”で示され、プラズマ処理を行わずに印刷後ヒータのみを使用する条件が“０Ｊ／ｃｍ２”で示され、５．６Ｊ／ｃｍ２のプラズマエネルギーでプラズマ処理を行い且つ印刷中ヒータを使用する条件が“５．６Ｊ／ｃｍ２”で示されている。
図１７は、同じ大きさのインク滴を非浸透系メディアである白塩ビシート表面に滴下した際のドット径を示すグラフである。また、図１８は、同じ大きさのインク滴を同じく非浸透系メディアであるターポリン表面に滴下した際のドット径を示すグラフである。図１７および図１８に示すように、プラズマ処理を施した場合（５．６Ｊ／ｃｍ２）では、プラズマ処理を施さない場合（Ｒｅｆ．）およびプラズマ処理を施さずに使用ヒータ数を減らした場合（０Ｊ／ｃｍ２）と比較して、ドット径が１．２〜１．３倍に広がった。これは、上述のように、プラズマ処理を施した場合（５．６Ｊ／ｃｍ２）では、メディア表面に着弾したインクを素早く乾燥させることができることを意味している。 FIG. 17 is a graph showing the dot diameter when ink droplets of the same size are dropped on the surface of a PVC sheet that is a non-penetrable medium. FIG. 18 is a graph showing the dot diameter when ink droplets of the same size are dropped on the surface of a tarpaulin which is also a non-penetrable medium. As shown in FIGS. 17 and 18, when plasma treatment is performed (5.6 J / cm 2 ), when plasma treatment is not performed (Ref.) And when the number of heaters used is reduced without performing plasma treatment Compared with (0 J / cm < 2 >), the dot diameter spread 1.2 to 1.3 times. This means that, as described above, when the plasma treatment is performed (5.6 J / cm 2 ), the ink that has landed on the media surface can be quickly dried.
図１９は、同じ大きさのインク滴を非浸透系メディア（白塩ビシート）表面に滴下した際に実際にメディア表面に形成されたインクドットを示す画像である。なお、図１９では、左側が黒インクのインクドットを示し、右側がシアンインクのインクドットを示す。また、図１９では、それぞれの条件について４回のドット形成を行った。図１９に示すように、プラズマ処理を施した場合（５．６Ｊ／ｃｍ２）では、プラズマ処理を施さない場合（Ｒｅｆ．）およびプラズマ処理を施さずに使用ヒータ数を減らした場合（０Ｊ／ｃｍ２）と比較して、ドット径が広がっていることがわかる。また、プラズマ処理を施した場合（５．６Ｊ／ｃｍ２）では、プラズマ処理を施さない場合（Ｒｅｆ．）およびプラズマ処理を施さずに使用ヒータ数を減らした場合（０Ｊ／ｃｍ２）と比較して、ドットの真円性も向上していることがわかる。 FIG. 19 is an image showing ink dots actually formed on the surface of the medium when ink droplets of the same size are dropped on the surface of the non-penetrable medium (white vinyl chloride sheet). In FIG. 19, the left side shows black ink dots, and the right side shows cyan ink dots. Further, in FIG. 19, four dots were formed for each condition. As shown in FIG. 19, when the plasma treatment is performed (5.6 J / cm 2 ), when the plasma treatment is not performed (Ref.) And when the number of heaters used is reduced without performing the plasma treatment (0 J / cm 2 ). It can be seen that the dot diameter is widened compared to cm 2 ). In addition, the plasma treatment (5.6 J / cm 2 ) is compared with the case where the plasma treatment is not performed (Ref.) And the number of heaters used without the plasma treatment (0 J / cm 2 ). It can be seen that the roundness of the dots is also improved.
図２０は、非浸透系メディアである白塩ビシートに対してそれぞれの条件でベタ印刷した際に得られる画像濃度を示すグラフである。図２１は、非浸透系メディアであるターポリンに対してそれぞれの条件でベタ印刷した際に得られる画像濃度を示すグラフである。図２０および図２１に示すように、プラズマ処理を施した場合（５．６Ｊ／ｃｍ２）では、プラズマ処理を施さない場合（Ｒｅｆ．）およびプラズマ処理を施さずに使用ヒータ数を減らした場合（０Ｊ／ｃｍ２）と比較して、画像濃度が上がっていることがわかる。これは、プラズマ処理を施すことで、インク滴量を減らしてもプラズマ処理を施さない場合と同じ濃度が得られることを示している。 FIG. 20 is a graph showing the image density obtained when solid printing is performed on each condition for a PVC sheet that is a non-penetrable medium. FIG. 21 is a graph showing the image density obtained when solid printing is performed under various conditions on tarpaulin which is a non-penetrable medium. As shown in FIG. 20 and FIG. 21, when plasma processing is performed (5.6 J / cm 2 ), when plasma processing is not performed (Ref.) And when the number of heaters used is reduced without performing plasma processing It can be seen that the image density is higher than (0 J / cm 2 ). This indicates that by performing the plasma treatment, the same density as that in the case where the plasma treatment is not performed can be obtained even if the ink droplet amount is reduced.
なお、上述のように、たとえばインクに合成樹脂を添加した場合、印刷後ヒータによって画像形成された被処理物２０を加熱することでインク中の合成樹脂を一時的に溶融することが可能となるため、表面に形成した画像をメディアに密着させることが可能となる。その結果、形成画像が剥がれ難くなり、また、定着性も向上することができる。 As described above, for example, when a synthetic resin is added to the ink, the synthetic resin in the ink can be temporarily melted by heating the workpiece 20 on which the image is formed by the heater after printing. Therefore, the image formed on the surface can be brought into close contact with the medium. As a result, the formed image is hardly peeled off, and the fixability can be improved.
以上、本発明者によってなされた発明を好適な実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例で説明したものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。 The invention made by the present inventor has been specifically described based on the preferred embodiments. However, the present invention is not limited to that described in the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. It goes without saying that it is possible.
１ 印刷装置（システム）
１０ 大気圧非平衡プラズマ処理装置
１１、１１０、１１１〜１１５ 放電電極
１２、１２１ 誘電体ベルト
１３ 大気圧非平衡プラズマ
１４、１４１ 接地電極
１５、１５０、１５１〜１５５ 高周波高圧電源
２０ 被処理物
３０ 搬入部
４０ 画像形成部
５０ 乾燥部
６０ 搬出部
７０ 後処理部
１００ プラズマ処理装置
１２２ 回転ローラ
１６０ 制御部
１７０ インクジェット記録部
１７１ インクジェットヘッド
１７２、１７３ インクタンク
１７４ 切替弁
１８０ ｐＨ検出部
１８１ ｐＨセンサ
１８２ 駆動部
１９０ 搬送ローラ
Ｄ１ 搬送経路
1 Printing device (system)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Atmospheric pressure non-equilibrium plasma processing apparatus 11, 110, 111-115 Discharge electrode 12, 121 Dielectric belt 13 Atmospheric pressure non-equilibrium plasma 14, 141 Ground electrode 15, 150, 151-155 High frequency high voltage power supply 20 Processed object 30 Carrying in Unit 40 image forming unit 50 drying unit 60 carry-out unit 70 post-processing unit 100 plasma processing device 122 rotating roller 160 control unit 170 inkjet recording unit 171 inkjet head 172, 173 ink tank 174 switching valve 180 pH detection unit 181 pH sensor 182 drive unit 190 Conveyance roller D1 Conveyance path
Claims (10)
前記プラズマ処理手段によるプラズマ処理後の前記被処理物の表面にインクジェット記録を実行する記録手段と、
を備えることを特徴とする印刷装置。 A plasma processing means for irradiating the surface of the workpiece with plasma to generate hydrophilic functional groups on the surface of the workpiece and increasing the surface roughness of the workpiece;
Recording means for performing ink jet recording on the surface of the workpiece after plasma processing by the plasma processing means;
A printing apparatus comprising:
前記プラズマ処理手段による粗面化後の前記被処理物表面にインクジェット記録を実行する記録手段と、
を備えることを特徴とする印刷システム。 Plasma processing means for generating a hydrophilic functional group on the surface of the object to be processed by irradiating the surface of the object to be processed to increase the surface roughness of the object to be processed;
Recording means for performing ink jet recording on the surface of the workpiece after roughening by the plasma processing means;
A printing system comprising:
被処理物の表面にプラズマを照射して前記被処理物表面に親水性の官能基を発生させ、前記被処理物の表面粗さを高くするプラズマ処理工程と、
前記プラズマ処理工程による粗面化後の前記被処理物表面にインクジェット記録を実行する記録工程と、
を含むことを特徴とする印刷物の製造方法。 A manufacturing method for manufacturing a printed material in which an image is formed on an object to be processed by an inkjet recording method,
A plasma treatment step of generating a hydrophilic functional group on the surface of the object to be treated by irradiating the surface of the object to be treated to increase the surface roughness of the object to be treated;
A recording step of performing inkjet recording on the surface of the object to be processed after the surface roughening by the plasma processing step;
A method for producing a printed material, comprising:
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- 2014-01-14 JP JP2014004648A patent/JP2015131450A/en active Pending
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