JP6581840B2 - 飲料用缶、飲料用缶の製造方法および画像形成システム - Google Patents

Description

本発明は、飲料用缶、飲料用缶の製造方法および画像形成システムに関する。

特許文献１には、印刷層および仕上げ層が形成された飲料用缶が開示されている。具体的には、印刷層および仕上げ層が形成されてなる印刷シームレス缶であって、印刷層が版式印刷による画像及びインクジェット印刷による画像から成り、且つ仕上げニス層によって被覆された印刷シームレス缶が開示されている。

特開２０１２−０８６８７０号公報

ところで、飲料用缶に対して紫外線硬化型インク等の活性放射線の照射により硬化するインクを用いて画像を形成する場合、飲料を飲む人の唇等にインクが直接触れるのを抑制するために、画像上に画像を被覆する被覆層を形成する場合がある。
しかしながら、活性放射線の照射により画像を形成するインクを完全に硬化させた後、画像上に被覆層を形成した場合、画像と被覆層との間で歪みが生じ、被覆層が剥がれるおそれがある。

本発明は、飲料用缶の外周面に活性放射線の照射により硬化するインクにより画像を形成する場合に、被覆層の剥がれを抑制することを目的とする。

本発明が適用される飲料用缶は、筒状に形成され且つ金属材料により形成された缶本体部と、前記缶本体部の外周面に形成され且つ活性放射線で硬化するインクにより形成され、硬化度が７０％以上９５％以下の範囲である画像層と、前記画像層上に形成され当該画像層を被覆する被覆層とを備える飲料用缶である。
本発明を飲料用缶の製造方法として捉えた場合、本発明が適用される飲料用缶の製造方法は、筒状に形成され且つ金属材料により形成された缶本体部の外周面に対して、複数のインク吐出口を有するインクジェットヘッドを用いて、活性放射線を照射することで硬化するインクを吐出してインク層を形成し、前記缶本体部の外周面に活性放射線を照射することで、硬化度が７０％以上９５％以下となるように、前記インク層を硬化させ、硬化度が７０％以上９５％以下の前記インク層上に、樹脂塗料を塗布することで当該インク層を覆う被覆層を形成する飲料用缶の製造方法である。
ここで、前記活性放射線は、紫外線であることを特徴とすることができる。この場合、例えば活性放射線として電子線を用いる場合と比較して、簡易な装置でインク層を硬化させることが可能となる。
また、前記缶本体部の外周面に活性放射線を１回照射することで、硬化度が７０％以上９５％以下となるように、前記インク層を硬化させることを特徴とすることができる。
本発明を画像形成システムとして捉えた場合、本発明が適用される画像形成システムは、筒状に形成され且つ金属材料に形成され飲料用缶に用いられる缶体への印刷を行う画像形成システムであって、複数のインク吐出口を有するインクジェットヘッドを用いて、前記缶体の外周面に活性放射線を照射することで硬化するインクを吐出するインク吐出手段と、前記インク吐出手段により吐出された前記インクの硬化度が７０％以上９５％以下となるように、前記缶体の外周面に活性放射線を照射する活性放射線照射手段と、前記活性放射線照射手段により硬化された前記インク上に、当該インクを被覆する被覆層を形成する被覆層形成手段とを備える画像形成システムである。
ここで、前記インク吐出手段は、前記缶体の外周面に紫外線を照射することで硬化する紫外線硬化型のインクを吐出し、前記活性放射線照射手段は、前記活性放射線として紫外線を照射することを特徴とすることができる。この場合、例えば活性放射線として電子線を用いる場合と比較して、簡易な装置でインク層を硬化させることが可能となる。
また、前記被覆層形成手段は、加熱により硬化する熱硬化型樹脂塗料を前記インク上に塗布することで前記被覆層を形成することを特徴とすることができる。この場合、例えば紫外線硬化型の樹脂塗料により被覆層を形成する場合と比較して、得られる飲料用缶の衛生性を向上させることができる。
さらに、前記被覆層を形成した缶体の外周面に遠赤外線を照射することで前記熱硬化型樹脂塗料を硬化させる遠赤外線照射手段をさらに備えることを特徴とすることができる。この場合、例えば熱硬化型樹脂塗料をガスオーブン等により加熱して硬化させる場合と比較して、短時間で熱硬化型樹脂塗料を硬化させることができ、エネルギー消費量を低減できる。
さらにまた、前記活性放射線照射手段は、前記インクの硬化度が７０％以上９５％以下となるように、前記缶体の外周面に前記活性放射線を１回照射することを特徴とすることができる。

本発明によれば、飲料用缶の外周面に活性放射線の照射により硬化するインクにより画像を形成する場合に、被覆層の剥がれを抑制することができる。

本実施の形態が適用される画像形成システムを上方から眺めた場合の図である。 （ａ）〜（ｂ）は、缶体の外周面に形成したインク層およびオーバーコート層の状態を示した図である。 インク層の硬化度を７０％以上９５％以下の範囲とすることによる作用を説明するための図である。 ＡＴＲ法により測定されたインク層のＦＴ−ＩＲスペクトルの一例を示した図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本実施の形態が適用される画像形成システム１００を上方から眺めた場合の図である。
本実施の形態における画像形成システム１００は、飲料缶に用いられる缶体（飲料用缶、缶本体部）１０に対してデジタルの画像情報に基づき画像を形成する。

画像形成システム１００には、缶体１０への印刷を行う印刷装置２００が設けられている。さらに、本実施の形態の画像形成システム１００には、缶体１０に対して遠赤外線を照射し、印刷装置２００にて缶体１０に塗布された塗料を硬化させる遠赤外線照射手段の一例としての遠赤外線照射装置５００が設けられている。なお、図１では、印刷装置２００については上方から眺めた場合の状態を示している。また、遠赤外線照射装置５００については、側方から眺めた状態を示している。

印刷装置２００には、円柱状に形成され、図中反時計回り方向へ間欠的に回転する旋回タレット２１０が設けられている。さらに、印刷装置２００には、旋回タレット２１０の外周面から突出するように設けられ、且つ放射状に配置され、缶体１０を支持する缶体支持部材２２０が設けられている。
本実施の形態の印刷装置２００では、旋回タレット２１０が、缶体１０を保持した状態で缶体１０の搬送を行う。

本実施の形態の印刷装置２００では、缶体支持部材２２０は、合計で１２個設けられ、旋回タレット２１０の回転方向において３０°おきに配置されている。さらに、各缶体支持部材２２０の先端には、円筒状のマンドレル２２５が設けられている。マンドレル２２５は、缶体１０の内部に挿入され、缶体１０の内側から缶体１０を支持する。

また、印刷装置２００には、缶体支持部材２２０へ缶体１０の投入が行われる缶体投入部２３０、缶体支持部材２２０からの缶体１０の排出が行われる缶体排出部２４０が設けられている。
缶体投入部２３０には、不図示の缶体供給装置が設けられ、この缶体供給装置によってマンドレル２２５への缶体１０の供給が行われる。
缶体排出部２４０には、不図示の缶体取り外し装置が設けられ、マンドレル２２５からの缶体１０（印刷済みの缶体１０）の取り外しが行われる。

さらに、本実施の形態の印刷装置２００では、缶体１０が移動していく移動経路の上に（鉛直方向における上方に）、インク吐出手段の一例である第１インクジェットヘッドＨ１〜第６インクジェットヘッドＨ６の６つのインクジェットヘッドＨが設けられている。
６つのインクジェットヘッドＨは、旋回タレット２１０の回転方向において、３０°おきに配置されている。インクジェットヘッドＨの各々は、下面に、複数のインク吐出口（不図示）を備え、このインク吐出口から下方の缶体１０に向けて下地またはインクを吐出し、缶体１０への下地またはインクの塗布を行う。

なお、第１インクジェットヘッドＨ１は、例えば、缶体１０の表面に下地層を形成するための下地を吐出する。また、第２インクジェットヘッドＨ２は、缶体１０の下地層上に、イエローのインクを吐出し、第３インクジェットヘッドＨ３は、マゼンタのインクを吐出し、第４インクジェットヘッドＨ４は、シアンのインクを吐出し、第５インクジェットヘッドＨ５は、黒のインクを吐出し、第６インクジェットヘッドＨ６は、白のインクを吐出する。

さらに、本実施の形態の印刷装置２００では、旋回タレット２１０の回転方向において、６つのインクジェットヘッドＨの下流側に、活性放射線照射手段の一例である紫外線照射装置３００が設置されている。
各インクジェットヘッドＨでは、紫外線硬化型の下地またはインクが、缶体１０の外周面へ吐出される。本実施の形態では、紫外線照射装置３００から缶体１０へ紫外線を照射することで、缶体１０の外周面に塗布された下地およびインクを硬化させる。
本実施の形態の紫外線照射装置３００としては、例えば、紫外線を出射するＵＶＬＥＤやＵＶランプを用いることができる。

さらにまた、本実施の形態の印刷装置２００では、旋回タレット２１０の回転方向において、紫外線照射装置３００の下流側には、インクジェットヘッドＨによる缶体１０への下地またはインクの塗布後、缶体１０の表面にオーバーコート層を形成するための樹脂塗料を塗布する被覆層形成手段の一例としての塗料塗布装置４００が設けられている。

続いて、画像形成システム１００（印刷装置２００）の動作を説明する。
缶体投入部２３０では、マンドレル２２５が待機しており、不図示の缶体供給装置によって、このマンドレル２２５に対して缶体１０が供給される。これにより、マンドレル２２５による缶体１０の保持が開始される。
マンドレル２２５による缶体１０の保持が開始されると、旋回タレット２１０の回転が開始され、マンドレル２２５は、第１インクジェットヘッドＨ１の下部に到達する。マンドレル２２５が第１インクジェットヘッドＨ１の下部に到達すると、旋回タレット２１０の回転は一旦停止される。

また、本実施の形態では、マンドレル２２５による缶体１０の保持が開始された後、ロータリエンコーダ付モータによりマンドレル２２５の回転（自転）が開始される。
具体的には、缶体支持部材２２０内には、ロータリエンコーダ付モータが設けられており、マンドレル２２５による缶体１０の保持が開始されると、このロータリエンコーダ付モータによりマンドレル２２５の回転が開始される。

このため、本実施の形態の印刷装置２００では、第１インクジェットヘッドＨ１の下部にマンドレル２２５に達した際、マンドレル２２５および缶体１０が周方向に回転（自転）している。そして、本実施の形態では、第１インクジェットヘッドＨ１から、鉛直方向における下向きに下地が吐出される。これにより、缶体１０の表面に下地層が形成される。
缶体１０が１回転すると、缶体１０の全周に亘って下地が塗布された状態となり、第１インクジェットヘッドＨ１による下地の塗布は終了する。

その後、本実施の形態では、旋回タレット２１０の回転が再び開始され、マンドレル２２５および缶体１０が、第２インクジェットヘッドＨ２の下部に達する。第２インクジェットヘッドＨ２の下部にマンドレル２２５が達した際、同様に、マンドレル２２５および缶体１０が周方向に回転している。そして、第２インクジェットヘッドＨ２から、鉛直方向における下向きにインクが吐出される。これにより、缶体１０の下地層上に画像が形成される。
缶体１０が１回転すると、缶体１０の全周に亘って画像が形成された状態となり、第２インクジェットヘッドＨ２によるインクの塗布は終了する。

なお、本実施の形態では、第１インクジェットヘッドＨ１により下地を塗布した後、下地を硬化させることなく、第２インクジェットヘッドＨ２によりインクを塗布している。言い換えると、本実施の形態では、未硬化状態（ウェット状態）の下地の上に、インクを塗布している。これにより、本実施の形態では、例えば下地を硬化させた後にインクを塗布する場合と比較して、下地層とインク層との密着性を向上させることが可能となる。

ここで、本実施の形態の印刷装置２００では、第２インクジェットヘッドＨ２がインクの吐出を開始したときの缶体１０の回転位置を、ロータリエンコーダを用いて検出し、制御部（不図示）に格納する。
なお、本実施の形態では、第１インクジェットヘッドＨ１が下地の吐出を開始したときの缶体１０の回転位置については、検出、格納を行っていない。

続いて、本実施の形態では、旋回タレット２１０の回転が再び開始され、缶体１０が、第３インクジェットヘッドＨ３の下部に到達する。そして、第３インクジェットヘッドＨ３からインクが吐出される。
より具体的には、缶体１０の回転位置が、制御部に格納された上記回転位置になると、第３インクジェットヘッドＨ３からのインクの吐出が開始される。そして、缶体１０が１回転すると、第３インクジェットヘッドＨ３によるインクの塗布は終了する。

次いで、旋回タレット２１０の回転が再び行われ、缶体１０が、第４インクジェットヘッドＨ４の下部に達し、第４インクジェットヘッドＨ４からのインクの吐出が開始される。そして、インクの吐出開始から缶体１０が１回転すると、第４インクジェットヘッドＨ４によるインクの塗布は終了する。

続いて、旋回タレット２１０の回転が再び行われ、缶体１０が、第５インクジェットヘッドＨ５の下部に達し、第５インクジェットヘッドＨ５からのインクの吐出が行われる。そして、インクの吐出開始から缶体１０が１回転すると、第５インクジェットヘッドＨ５によるインクの塗布は終了する。
同様に、旋回タレット２１０の回転が再び行われ、缶体１０が、第６インクジェットヘッドＨ６の下部に達し、第６インクジェットヘッドＨ６からのインクの吐出が行われる。そして、インクの吐出開始から缶体１０が１回転すると、第６インクジェットヘッドＨ６によるインクの塗布は終了する。
以上の工程により、第２インクジェットヘッドＨ２〜第６インクジェットヘッドＨ６により吐出されたインクによって缶体１０の外周面に、ＹＭＣＫ色のインクからなる画像が形成される。

なお、互いに隣接するインクジェットヘッドＨ間において、マンドレル２２５（缶体１０）は、継続して回転させてもよいし、停止や減速をさせてもよい。
マンドレル２２５（缶体１０）を停止または減速をさせる場合は、各インクジェットヘッドＨに缶体１０が到達する度に、マンドレル２２５の回転数を増加させ、回転数が予め定められた回転数になると、各インクジェットヘッドＨからのインクの吐出が開始される。

第６インクジェットヘッドＨ６でのインクの塗布が終了すると、缶体１０は、旋回タレット２１０の更なる回転に伴い、紫外線照射装置３００の下部に到達する。
この位置でも、缶体１０の回転（自転）が行われ、紫外線照射装置３００から出射される紫外線が缶体１０の外周面に照射される。これにより、缶体１０に塗布された下地およびインクが硬化し、缶体１０の外周面に下地層およびインク層が形成される。
なお、詳細については後述するが、本実施の形態の紫外線照射装置３００では、インク層の硬化度が、７０％以上９５％以下となるように、缶体１０に対して紫外線が照射される。

紫外線照射装置３００での下地およびインクの硬化が終了し、缶体１０の表面に下地層およびインク層が形成されると、缶体１０は、旋回タレット２１０の更なる回転に伴い、塗料塗布装置４００に到達する。
この位置でも、缶体１０の回転（自転）が行われ、缶体１０に形成されたインク層上に、オーバーコート層を形成するための塗料が塗布される。本実施の形態の塗料塗布装置４００では、コーターにより缶体１０に塗料が塗布される。また、塗料塗布装置４００では、塗料として、熱により硬化する熱硬化型の樹脂塗料が用いられる。
その後、旋回タレット２１０の回転に伴い、缶体１０は、缶体排出部２４０に到達する。

缶体排出部２４０では、マンドレル２２５からの缶体１０の取り外しが行われる。
取り外された缶体１０は、後の工程へ移送される。なお、缶体１０が取り外された後のマンドレル２２５は、缶体投入部２３０に再び到達し、缶体投入部２３０では、このマンドレル２２５に対して新たな缶体１０が供給される。

缶体排出部２４０から排出された缶体１０は、遠赤外線照射装置５００に搬送される。
遠赤外線照射装置５００では、缶体１０に対して遠赤外線が照射される。これにより、缶体１０の表面に塗布された熱硬化型の樹脂塗料が加熱されて硬化し、オーバーコート層が形成される。

ここで、本実施の形態の画像形成システム１００では、缶体１０の表面に塗布された樹脂塗料を、遠赤外線照射装置５００により硬化させている。具体的に説明すると、本実施の形態では、缶体１０の表面の樹脂塗料に対して遠赤外線を照射している。これにより、樹脂塗料の熱振動が遠赤外線によって直接、励起され、樹脂塗料を加熱することが可能となる。この場合、遠赤外線によって樹脂塗料のみが加熱され、缶体１０を構成するアルミニウム缶や、遠赤外線照射装置５００の筐体等は、加熱されない。
この結果、本実施の形態では、例えばガスの熱により加熱するガスオーブン等を用いて樹脂塗料を硬化させる場合と比較して、効率的に樹脂塗料を硬化させることが可能となる。

続いて、本実施の形態の画像形成システム１００（印刷装置２００）において画像の形成に用いる紫外線硬化型のインクの組成について説明する。
本実施の形態に用いるインクは、紫外線の照射により硬化するものであれば特に限定されるものではないが、例えば、紫外線重合性のビヒクル、光重合開始剤及び着色剤を含み、さらに必要に応じて樹脂粒子、有機溶剤および添加剤等を含む。

本実施の形態のインクに用いる紫外線重合性のビヒクル成分としては、分子内にラジカル重合可能な不飽和二重結合を有する化合物が挙げられる。
このような化合物として具体的には、不飽和ポリエステル系樹脂、不飽和アクリル系樹脂、不飽和ウレタン系樹脂、不飽和エポキシ系樹脂、不飽和ポリアミド系樹脂、あるいはこれらの樹脂とエチレン系不飽和基を有する反応性希釈剤との混合物等が挙げられる。これらの中でも、耐候性、密着性等に優れたアクリルウレタンオリゴマーを用いることが好ましい。

アクリルウレタンオリゴマーとしては、分子中にウレタン結合を有し、且つラジカル重合可能な不飽和二重結合を有する平均分子量数百〜数万程度の、常温で粘調状のものが広く包含される。
このようなアクリルウレタンオリゴマーとしては、例えば、ポリイソシアネートと水酸基を有する（メタ）アクリル酸エステルとの反応によって得られるオリゴマー、ポリエーテル系アクリルウレタンオリゴマー、ポリエステル系アクリルウレタンオリゴマー、ポリブタジエン系アクリルウレタンオリゴマー等が挙げられる。

具体的には、トルエンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、キシレンジイソシアネート、これらの異性体、あるいは過剰のポリイソシアネートとポリエステルポリオール、ポリオキシメチレングリコール、ポリオキシエチレングリコール、ポリオキシプロピレングリコール、カプロラクトンポリオール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等の多価アルコールとの反応生成物であるイソシアネート末端を有する化合物等のポリイソシアネートと水酸基および不飽和基を有する化合物との反応生成物等が挙げられる。
水酸基および不飽和基を有する化合物としては、ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、グリシジル（メタ）アクリレート等が挙げられる。

また、上述したアクリルウレタンオリゴマーの希釈に用いる反応性希釈剤としては、例えば２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、イソボルニル（メタ）アクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジアクレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジトリメチロールプロパンペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、酢酸ビニル、Ｎ−ビニルピロリドン、ジメチル（メタ）アクリルアミド、ビニルトルエン、ジビニルベンゼン等が代表的なものとして挙げられる。
これらの反応性希釈剤は、アクリルウレタンオリゴマー１００重量部に対し、１０重量部〜３００重量部配合することが好ましい。

紫外線硬化型のインクに含まれる光重合開始剤としては、特に限定されるものではないが、例えば、ベンゾフェノン、アセトフェノン、ジエトキシアセトフェノン、クロロアセトフェノン、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン、プロピオフェノン、チオキサントン、ベンゾイン、ベンジル、アントラキノン、ベンジルケタール、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ジメトキシフェニルアセトフェノン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、アシルフォスフィンオキサイド化合物等が挙げられる。

紫外線硬化型のインクに含まれる着色剤としては、特に限定されるものではないが、例えば、Solvent Black 22、27、28、29、Solvent Red 83の１、125、132、Solvent Blue 48、47、Solvent Yellow 88、89等の可溶性染料や酸化チタン、カーボンブラック、硫化亜鉛、油煙、黄鉛、ベンガラ、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、ブリリアントカーミン6B、レーキレッドＣ、ウォッチングレッド、ジスアゾエロー等の無機もしくは有機顔料が代表的なものとして挙げられる。

紫外線硬化型のインクに含まれる樹脂粒子としては、特に限定されるものではないが、例えば、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリウレタン樹脂、塩化ビニル樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。これらの樹脂粒子は、インク中での分散性を良くするために、必要に応じて、シランカップリング剤等で表面改質したものが用いられる。

有機溶剤は、インクの粘度を調整するために使用されるものであり、特に限定されるものではないが、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、メタノール、エタノール、イソプロパノール等のアルコール類、セロソルブ、ブチルセロソルブ等のエーテル類等が挙げられる。

また、本実施の形態で用いる紫外線硬化型のインクには、必要に応じて、電導度調整剤、界面活性剤、酸化防止剤等の添加剤を含んでいてもよい。

ところで、缶体１０の表面に紫外線硬化型のインクを用いて画像を形成する場合、以下の理由により、缶体１０に形成された画像の表面に熱硬化型の樹脂塗料等からなるオーバーコート層を設ける必要がある。

具体的に説明すると、紫外線硬化型のインクには、光重合開始剤やラジカル重合可能なモノマーが含まれる。そして、紫外線硬化型のインクは、紫外線の照射により硬化させた後であっても、未反応の光重合開始剤やモノマー等がインク層に残存する場合がある。
そして、紫外線硬化型のインクに用いられる光重合開始剤やモノマーには、人体に摂取された場合における安全性が低いものが存在する。このため、紫外線硬化型のインクにより形成された画像が、缶体１０に充填された飲料物を飲む人の唇等に直接触れることを防止する必要がある。
また、インク層に未反応の光重合開始剤やモノマーが残存した場合、これらに起因した臭気が発生する場合がある。
したがって、缶体１０に対して紫外線硬化型のインクを用いて画像を形成する場合には、衛生上の観点から、インク層上にオーバーコート層を形成する必要がある。

さらにまた、インクジェット方式の印刷装置では、通常、インクの流れ性を高くしてインクジェットヘッドにおけるインクの詰まりを抑制するために、インクの粘度を低くする。このような粘度の低い紫外線硬化型のインクを用いて缶体１０の表面に画像を形成する場合、紫外線照射装置にてインクを硬化した場合であっても、インク層の硬度が不十分となる場合がある。そして、オーバーコート層を設けない場合には、例えば缶体１０の製造時や輸送時、缶体１０に対する飲料の充填時等に、缶体１０同士が衝突することでインク層に剥がれや傷等が生じ、缶体１０の外観不良が生じるおそれがある。
したがって、缶体１０に対してインクジェット方式により画像を形成する場合には、缶体１０の外観上の観点から、インク層上にオーバーコート層を形成する必要がある。

一方、缶体１０においてインク層上にオーバーコート層を形成した場合、以下のような問題が生じる場合がある。図２（ａ）〜（ｂ）は、缶体１０の外周面に形成したインク層１２およびオーバーコート層１３の状態を示した図である。図２（ａ）は、紫外線照射装置３００により、インク層１２を完全硬化させた状態で、インク層１２上にオーバーコート層１３を形成した場合を示している。また、図２（ｂ）は、インク層１２を硬化させない未硬化状態で、インク層１２上にオーバーコート層１３を形成した場合を示している。

図２（ａ）に示すように、インク層１２を完全硬化させた後、インク層１２上にオーバーコート層１３を形成した場合、インク層１２とオーバーコート層１３との界面で歪みが生じる場合がある。具体的には、例えばオーバーコート層１３を硬化する工程で、インク層１２を構成する紫外線硬化型のインクとオーバーコート層１３を構成する樹脂塗料との熱膨張率等の差により、インク層１２とオーバーコート層１３との界面で歪みが生じる場合がある。
そして、インク層１２とオーバーコート層との界面で歪みが生じた場合、オーバーコート層１３がインク層１２から剥離する場合がある。言い換えると、オーバーコート層１３の界面剥離が生じる場合がある。

一方、図２（ｂ）に示すように、インク層１２を硬化させない未硬化状態で、インク層１２上にオーバーコート層１３を形成した場合には、インク層１２とオーバーコート層１３との界面で、インク層１２を構成するインクとオーバーコート層１３を構成する樹脂塗料との対流（混ざり合い）が生じる。この場合、インク層を構成する紫外線硬化型のインクが、オーバーコート層１３の表面まで浮上する場合がある。
そして、紫外線硬化型のインクがオーバーコート層１３の表面まで浮上した場合には、缶体１０に充填された飲料物を飲む人の唇等に紫外線硬化型のインクが接触するおそれがある。

これに対し、本実施の形態の印刷装置２００では、インク層１２の硬化度を７０％以上９５％以下の範囲としている。言い換えると、本実施の形態では、紫外線の照射後のインク層の硬化度が７０％以上９５％以下の範囲となるように、紫外線照射装置３００により缶体１０に対して紫外線を照射している。
図３は、インク層１２の硬化度を７０％以上９５％以下の範囲とすることによる作用を説明するための図であり、本実施の形態の印刷装置２００にて画像の印刷が行われた後の缶体１０の外周面を示した断面拡大図である。

図３に示すように、本実施の形態では、印刷装置２００により、缶体１０の外周面に、下地層１１、インク層（画像層）１２およびオーバーコート層（被覆層）１３が順に積層される。ここで、上述したように、下地層１１は、紫外線硬化型の下地により構成され、インク層１２は、紫外線硬化型のインクにより構成される。さらに、オーバーコート層１３は、熱硬化型の樹脂塗料により構成される。

本実施の形態では、インク層１２の硬化度を７０％以上９５％以下の範囲とすることで、インク層１２とオーバーコート層１３との界面での歪みの発生が抑制される。さらに、インク層１２を構成する紫外線硬化型のインクとオーバーコート層１３を構成する樹脂塗料との対流が抑制され、紫外線硬化型のインクがオーバーコート層１３の表面まで浮上することが抑制される。

具体的に説明すると、インク層１２の硬化度が７０％以上９５％以下の範囲である場合、インク層１２が完全硬化している場合（言い換えると、インク層１２の硬化度が１００％である場合）と比較して、インク層１２の柔軟性が高くなっている。このため、インク層１２に紫外線を照射した後、オーバーコート層１３を構成する樹脂塗料をインク層１２上に積層した場合に、オーバーコート層１３を構成する樹脂塗料との間の相互作用が起こり、インク層１２と樹脂塗料との密着性が向上する。

そして、遠赤外線照射装置５００により樹脂塗料を硬化してオーバーコート層１３を形成する際には、樹脂塗料の硬化に伴うオーバーコート層１３の変形に応じてインク層１２の表面が変形する。この結果、オーバーコート層１３を硬化した後のインク層１２とオーバーコート層１３との間の歪みの発生が抑制される。これにより、インク層１２とオーバーコート層１３との間の界面剥離が抑制される。

また、インク層１２の硬化度が７０％以上９５％以下の範囲である場合、例えばインク層１２の硬化度が７０％未満である場合と比較して、インク層１２を構成するインクとオーバーコート層１３を構成する樹脂塗料との対流が起こりにくい。
具体的には、インク層１２に紫外線を照射した後、オーバーコート層１３を構成する樹脂塗料をインク層１２上に積層した場合、インク層１２とオーバーコート層１３との界面近傍で対流が起こるものの、インク層１２の硬化度が７０％未満である場合と比較して対流の発生量は少ない。
このため、遠赤外線照射装置５００により遠赤外線を照射した場合に、インク層１２を構成するインクが対流によってオーバーコート層１３の表面に浮上する前に、オーバーコート層１３を構成する樹脂塗料が硬化される。

これにより、本実施の形態では、インク層１２を構成する紫外線硬化型のインクが、オーバーコート層１３の表面に露出することが抑制され、紫外線硬化型のインクに含まれる光重合開始剤やモノマー等が人の唇等に直接接触することが抑制される。
また、インク層１２を構成する紫外線硬化型のインクがオーバーコート層１３の表面に露出することが抑制されることで、紫外線硬化型のインクに含まれる光重合開始剤やモノマー等に起因する臭気の発生が抑制される。

ここで、本実施の形態におけるインク層１２の「硬化度」とは、缶体１０上に形成されたインク層１２について全反射（ＡＴＲ；Attenuated Total Reflectance）法により測定されたフーリエ変換赤外（ＦＴ−ＩＲ）スペクトルから算出されるインク層１２の相対硬化度を意味する。以下、本実施の形態で用いられるインク層１２の硬化度の測定・算出方法の一例について説明する。

ＡＴＲ法とは、表面状態を測定する方法である。具体的には、ＡＴＲ法では、赤外スペクトルの測定対象であるインク層１２の表面に対して、入射角が臨界角よりも大きくなるように検出光である赤外光を照射する。インク層１２の表面では、赤外光が全反射するとともに、インク層１２の表面からインク層１２の内部に電場（エバネッセント波）が染み出す。ＡＴＲ法では、インク層１２に染み出した電場の吸収を利用して、インク層１２のＦＴ−ＩＲスペクトルを得る。なお、赤外領域における電場の染み出し深さは、通常１μｍ程度である。これにより、ＡＴＲ法では、インク層１２の表面におけるＦＴ−ＩＲスペクトルが、非破壊で測定される。

図４は、ＡＴＲ法により測定されたインク層１２のＦＴ−ＩＲスペクトルの一例を示した図である。図４には、紫外線照射装置３００により紫外線を照射する前のインク層１２のＦＴ−ＩＲスペクトルと、紫外線照射装置３００により紫外線を照射した後のインク層１２のＦＴ−ＩＲスペクトルとを示している。

図４に示す例では、インク層１２のＦＴ−ＩＲスペクトルは、８１０ｃｍ^-1と１７２０ｃｍ^-1にピークを有している。ここで、８１０ｃｍ^-1のピークは、アクリレートモノマーに帰属されるものであり、図４に示すように、インク層１２に対する紫外線の照射によるインク層１２の硬化に伴いピーク強度が低下する。これに対し、１７２０ｃｍ^-1のピークは、インク層１２の硬化に無関係なピークであり、図４に示すように、インク層１２に対する紫外線の照射によってはピーク強度がほとんど変化しない。

したがって、本実施の形態では、インク層１２に対する紫外線の照射による８１０ｃｍ^-1のピーク強度の減少度を測定することで、インク層１２の硬化度を推定することができる。言い換えると、インク層１２に対する紫外線の照射による、１７２０ｃｍ^-1のピーク強度に対する８１０ｃｍ^-1のピーク強度の比の減少度を算出することで、インク層１２の硬化度を推定することができる。

以下、実施例を用いて、インク層１２の硬化度（相対硬化度）についてより具体的に説明する。
（インク層１２の形成）
洗浄処理を施した容量３５０ｍｌ用の円筒状のアルミニウム缶からなる缶体１０に対して、上述した印刷装置２００を用いて、インク層１２を形成した。具体的には、印刷装置２００の第５インクジェットヘッドＨ５を用いて、紫外線硬化型の黒色のインクにより、缶体１０の外周面に対して円周方向に連続した画像を形成した。

（インク層１２に対する紫外線の照射）
続いて、紫外線硬化型のインクにより画像を形成した缶体１０に対して、紫外線照射装置３００により紫外線を照射し、インクを硬化させた。
紫外線照射装置３００としては、京セラ株式会社製ＬＥＤ−ＵＶランプ ＫＶＬ−Ｓ０５Ｅ−Ｇ３型（波長３８５ｎｍ、照射幅１１０ｍｍ、最大消費電力１．５ｋＷ）を用いた。紫外線照射装置３００における紫外線の出射位置と缶体１０（インク層１２）の表面までの距離は、１０ｍｍとした。また、紫外線照射装置３００による紫外線の照射は、缶体１０を回転（自転）した状態で、缶体１０が２回転するまでの時間行った。

また、ここでは、紫外線照射装置３００による紫外線の強度および照射時間（缶体１０の回転速度）を異ならせて、缶体１０に対する紫外線の照射を行った。具体的に説明すると、以下の照射条件１〜照射条件４に示すそれぞれの条件にて、紫外線照射装置３００により缶体１０に対して紫外線を照射した。
照射条件１：ＵＶランプの調光度（出力）２５％、照射時間０．２５秒
照射条件２：ＵＶランプの調光度（出力）２５％、照射時間０．５秒
照射条件３：ＵＶランプの調光度（出力）１００％、照射時間０．２５秒
照射条件４：ＵＶランプの調光度（出力）１００％、照射時間０．５秒

なお、照射条件１〜照射条件４では、缶体１０（インク層１２）の表面に与えられる単位面積当たりの紫外線のエネルギー（紫外線の照射度）は、低いほうから、照射条件１、照射条件２、照射条件３、照射条件４の順となっている。

（ＡＴＲ法によるＦＴ−ＩＲスペクトルの測定）
続いて、上述したＡＴＲ法により、照射条件１〜照射条件４にて紫外線を照射したインク層１２のＦＴ−ＩＲスペクトルをそれぞれ測定した。そして、得られたＦＴ−ＩＲスペクトルから、インク層１２に対する紫外線の照射による、１７２０ｃｍ^-1のピーク強度（Ｐ₁₇₂₀）に対する８１０ｃｍ^-1のピーク強度（Ｐ₈₁₀）の比の減少度を以下の式により算出した。
減少度＝（Ｐ₈₁₀（照射前）−Ｐ₈₁₀（照射後））／Ｐ₁₇₂₀ ×１００

（測定結果）
照射条件１〜照射条件４にて紫外線を照射したインク層１２のＦＴ−ＩＲスペクトルから得られた減少度を、以下に示す。
照射条件１：４２．１
照射条件２：５０．８
照射条件３：５４．８
照射条件４：５７．９

照射条件４にて紫外線を照射して硬化したインク層１２では、紫外線硬化型のインクが十分に硬化しており、紫外線の照射時間や出力を照射条件４より増加させた場合であってもインク層１２のＦＴ−ＩＲスペクトルに変化が見られなかった。このことから、照射条件４によるインク層１２の硬化度を１００％とし、上述した減少度から、照射条件４のインク層１２に対する照射条件１〜照射条件３のインク層１２の相対硬化度を求めた。
それぞれの照射条件におけるインク層１２の相対硬化度を以下に示す。
照射条件１：７２．７（％）
照射条件２：８７．８（％）
照射条件３：９４．６（％）
照射条件４：１００（％）

（オーバーコート層１３の形成および評価）
続いて、それぞれの照射条件にてインク層１２を硬化させた缶体１０に対して、塗料塗布装置４００により樹脂塗料を塗布し、遠赤外線照射装置５００により樹脂塗料を硬化させて、オーバーコート層１３を形成した。
ここで、硬化度（相対硬化度）が７０％以上９５％以下の範囲である、照射条件１〜照射条件３の缶体１０では、インク層１２からのオーバーコート層１３の剥離が発生しないことが確認された。

なお、この例では、ＡＴＲ法により得られたインク層１２のＦＴ−ＩＲスペクトルのううち、８１０ｃｍ^-1のピークと１７２０ｃｍ^-1のピークとを用いて、インク層１２の硬化度（相対硬化度）を算出している。
しかしながら、インク層１２に用いるインクの種類等によって、得られるＦＴ−ＩＲスペクトルの形状が異なる場合がある。このような場合には、上述した例と同様に、インク層１２の硬化に無関係なピークと、インク層１２の硬化に伴い強度が変化するピークとの比により、インク層１２の硬化度（相対硬化度）を算出することができる。
なお、インク層１２の硬化度の算出方法は、ＦＴ−ＩＲスペクトルを用いた方法に限られるものではない。

また、本実施の形態では、インク層１２として、紫外線の照射により硬化する紫外線硬化型のインクを用いたが、例えば遠紫外線や電子線等の他の活性放射線により硬化するインクを用いてもよい。

１０…缶体、１１…下地層、１２…インク層、１３…オーバーコート層、１００…画像形成システム、２００…印刷装置、３００…紫外線照射装置、４００…塗料塗布装置、５００…遠赤外線照射装置

Claims (9)

1. 筒状に形成され且つ金属材料により形成された缶本体部と、
   前記缶本体部の外周面に形成され且つ活性放射線で硬化するインクにより形成され、硬化度が７０％以上９５％以下の範囲である画像層と、
   前記画像層上に形成され当該画像層を被覆する被覆層と
   を備える飲料用缶。
2. 飲料用缶の製造方法であって、
   筒状に形成され且つ金属材料により形成された缶本体部の外周面に対して、複数のインク吐出口を有するインクジェットヘッドを用いて、活性放射線を照射することで硬化するインクを吐出してインク層を形成し、
   前記缶本体部の外周面に活性放射線を照射することで、硬化度が７０％以上９５％以下となるように、前記インク層を硬化させ、
   硬化度が７０％以上９５％以下の前記インク層上に、樹脂塗料を塗布することで当該インク層を覆う被覆層を形成する飲料用缶の製造方法。
3. 前記活性放射線は、紫外線であることを特徴とする請求項２に記載の飲料用缶の製造方法。
4. 前記缶本体部の外周面に活性放射線を１回照射することで、硬化度が７０％以上９５％以下となるように、前記インク層を硬化させることを特徴とする請求項２に記載の飲料用缶の製造方法。
5. 筒状に形成され且つ金属材料に形成され飲料用缶に用いられる缶体への印刷を行う画像形成システムであって、
   複数のインク吐出口を有するインクジェットヘッドを用いて、前記缶体の外周面に活性放射線を照射することで硬化するインクを吐出するインク吐出手段と、
   前記インク吐出手段により吐出された前記インクの硬化度が７０％以上９５％以下となるように、前記缶体の外周面に活性放射線を照射する活性放射線照射手段と、
   前記活性放射線照射手段により硬化された前記インク上に、当該インクを被覆する被覆層を形成する被覆層形成手段と
   を備える画像形成システム。
6. 前記インク吐出手段は、前記缶体の外周面に紫外線を照射することで硬化する紫外線硬化型のインクを吐出し、
   前記活性放射線照射手段は、前記活性放射線として紫外線を照射することを特徴とする請求項５に記載の画像形成システム。
7. 前記被覆層形成手段は、加熱により硬化する熱硬化型樹脂塗料を前記インク上に塗布することで前記被覆層を形成することを特徴とする請求項５に記載の画像形成システム。
8. 前記被覆層を形成した缶体の外周面に遠赤外線を照射することで前記熱硬化型樹脂塗料を硬化させる遠赤外線照射手段をさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の画像形成システム。
9. 前記活性放射線照射手段は、前記インクの硬化度が７０％以上９５％以下となるように、前記缶体の外周面に前記活性放射線を１回照射することを特徴とする請求項５に記載の画像形成システム。

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