JP5597381B2 - 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、インクは分裂し、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、前記ウェブと前記記録媒体とを分離する、という方法を提供する。この方法において、圧力を加える処理は、スプレッダーにより実行され、スプレッダーは２つのロールを有し、それら２つのロールの間に形成されるニップを前記記録媒体及び前記ウェブが通過し、前記２つのロールのうち一方が凹状の輪郭形状を有し、他方が凸上の輪郭形状を有することで、前記ニップを通る前記記録媒体及び前記ウェブをそれらロールの軸の方向に沿って湾曲させることを特徴とする。
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。また別の例では、オフセットフレキソ印刷などの他の基本的な印刷技術を、記録媒体Ｓにインクを付けるのに用いることもできる。
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。
ウェブ３０は明確な物理的特性を有する。ウェブ３０は、低表面エネルギーの疎水性の表面をインク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が疎油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（ＵＶ）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、薄いMylar(登録商標)や、ＵＶ透過性のポリイミドなどがある。この目的でのいくつかの望ましい特性を呈する他の材料としては、屋内日焼け装置での利用のために市場に供されているCYRO industries 社のACRYLITE(登録商標)などのＵＶ透過アクリルシートがある。材料は、複数回の使用についての費用や物理的な耐久性等を考慮して選択することになる。
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。
処理方向Ｐに沿って更に進むと、ウェブ３０は、分離ロール４０のところで、記録媒体Ｓから分離される。ウェブ３０は、低表面エネルギー且つ疎水性及び／又は疎油性(疎水性であるか、又は疎油性であるか、又は疎水性且つ疎油性かのいずれか）なので、またインクIは記録媒体Ｓの表面上で硬化済みであるので、ウェブ３０を分離するときに硬化したインクＩがどのようにずれることも避けつつ、ウェブ３０を機械的に除去することがきわめて効率的に実行できる。この例では、除去されたウェブ３０は巻き取りスプール４２へと向かい、記録媒体Ｓは巻き取りスプール４８により集められる。しかし、スプレッダー３２の背後で再び記録媒体Ｓに当接できるように、ウェブ３０を連続的なベルトの形態としてもよい。いずれにせよ、分離の後のウェブ３０を清掃するためのクリーニングロール４４を、ウェブ３０を再利用するときに有益ないくつかの種類の剥離剤(release agent)をウェブ３０に加えるための「剥離リフレッシャー」４６とともに、設けてもよい。このような場合に使用できる剥離剤の例としては、フルオロカーボンの薄片又は粒子をスプレー吹きつけしたものや、シリコーンオイルの薄膜などがある。
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。
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 分離ロール、４２ 巻き取りスプール、４４ クリーニングロール、４６ 剥離リフレッシャー、４８ 巻き取りスプール、Ｉ 画像(インク）、Ｐ 処理方向、Ｓ 記録媒体。

Claims (3)

  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るステップと、
    前記ウェブと前記記録媒体とを分離するステップと、
    を含み、
    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、
    スプレッダーは２つのロールを有し、それら２つのロールの間に形成されるニップを前記記録媒体及び前記ウェブが通過し、前記２つのロールのうち一方が凹状の輪郭形状を有し、他方が凸上の輪郭形状を有することで、前記ニップを通る前記記録媒体及び前記ウェブをそれらロールの軸の方向に沿って湾曲させることを特徴とする印刷方法。
  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。
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