WO2020066663A1 - プラズマ電子線処理インクジェット印刷装置 - Google Patents

プラズマ電子線処理インクジェット印刷装置 Download PDF

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WO2020066663A1
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WO
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plasma
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printing
ink jet
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PCT/JP2019/035915
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興範 中島
拓哉 明瀬
潤 金城
大悟 塩崎
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サカタインクス株式会社
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    • B41M7/0081—After-treatment of prints, e.g. heating, irradiating, setting of the ink, protection of the printed stock using electromagnetic radiation or waves, e.g. ultraviolet radiation, electron beams
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/2406—Generating plasma using dielectric barrier discharges, i.e. with a dielectric interposed between the electrodes

Definitions

  • the present invention relates to an ink jet printing apparatus.
  • the ink on the substrate to be printed immediately after inkjet printing is irradiated with ultraviolet light under a low oxygen concentration to polymerize the surface layer of the ink, and then the electron beam It is known to irradiate (hereinafter also referred to as “EB”) to polymerize a deep part and to cure the whole.
  • EB electron beam It is known to irradiate
  • the ink on the substrate to be printed immediately after inkjet printing is subjected to a corona discharge treatment in an atmosphere having an oxygen concentration of less than 20,000 ppm to polymerize the surface layer of the ink, and then the electron It is known to irradiate a ray to polymerize the deep part and harden the whole. According to these curing means, it is not necessary to mix a photopolymerization initiator in the ink, but an atmosphere having a low oxygen concentration is required.
  • the ink may contact the electrodes before the surface of the printed ink is cured, and printing may be disturbed.
  • the surface of a substrate to be printed such as paper to which no ink is attached is modified.
  • An object of the present invention is to provide an apparatus capable of performing printing without changing the surface of a substrate to be printed, even when printing is performed using an ink containing no photopolymerization initiator, while ensuring curing. is there.
  • An ink jet nozzle that moves in a direction perpendicular to the direction of movement of the substrate to be printed and parallel to the surface of the substrate to be printed; a plasma jet; and a substrate to be printed with respect to the ink jet nozzle and the plasma jet.
  • An ink jet printing apparatus having an electron beam irradiator on the downstream side in the material moving direction.
  • An ink jet nozzle that moves in a direction perpendicular to the direction of movement of the substrate to be printed and in parallel to the surface of the substrate to be printed, an ink jet printing section provided with a plasma ejection port, and 2.
  • the inkjet printing apparatus 1, further comprising an electron beam irradiator on a downstream side in a moving direction of the printing substrate. 3. 3. The ink jet printing apparatus according to 2, wherein the head having one or more ink jet nozzles has a plasma ejection port. 4. 4. The inkjet printing apparatus according to 2 or 3, wherein the inkjet printing apparatus is for multicolor printing, a head having inkjet nozzles is a head for each inkjet nozzle of each color, and each head is a head provided with a plasma ejection port. Ink jet printing device. 5. 5. The ink jet printing apparatus according to any one of 2 to 4, wherein the opening of the plasma ejection port is not directed toward the surface of the substrate to be printed. 6. 6.
  • the plasma discharge port according to any one of 2 to 5, wherein an opening of the plasma discharge port is directed in a moving direction of the substrate to be printed so that plasma ejected from the plasma port is directed to a direction in which the substrate to be printed moves.
  • Inkjet printing equipment 7.
  • a grounded, negatively charged or positively charged substrate is arranged on the opposite side of the substrate to be printed, as viewed from the plasma nozzle, in contact with the non-printing surface side of the substrate to be printed.
  • the inkjet printing apparatus according to any one of 6.
  • 8. The ink jet printing apparatus according to any one of 2 to 7, further comprising a cover for covering the plasma outlet. 9.
  • An ink jet printing unit having an ink jet nozzle that moves in a direction perpendicular to the direction of movement of the substrate to be printed, and in parallel with the surface of the substrate to be printed, and a cover that covers the ink jet printing unit.
  • the inkjet printing apparatus according to any one of 2 to 8, further comprising a plasma injection port, and further comprising an electron beam irradiating section downstream of the inkjet printing section in the moving direction of the substrate to be printed. 10.
  • the printing apparatus wherein the opening of the plasma ejection port is directed in the moving direction of the substrate to be printed so that the plasma ejected from the plasma ejection port is directed to the direction in which the substrate to be printed moves.
  • a grounded, negatively charged or positively charged substrate is arranged on the opposite side of the substrate to be printed, as viewed from the plasma nozzle, in contact with the non-printing surface side of the substrate to be printed. 12.
  • the ink-jet printing apparatus according to any one of items 11. 13.
  • An inkjet printing unit including an inkjet nozzle that moves in a direction perpendicular to the direction of movement of the substrate to be printed and parallel to the surface of the substrate to be printed, and movement of the substrate to be printed with respect to the inkjet printing unit 2.
  • An ink jet printing unit that discharges only one color ink, and one or more combinations of a plasma jet port provided on the downstream side in the moving direction of the substrate to be printed with respect to the ink jet printing unit. 13.
  • the inkjet printing apparatus wherein two or more combinations thereof are arranged in parallel to the moving direction of the substrate to be printed. 15. 15. The ink jet printing apparatus according to 13 or 14, wherein the opening of the plasma ejection port is not directed toward the surface of the substrate to be printed. 16. The opening of the plasma ejection port is directed in the moving direction of the substrate to be printed so that the plasma ejected from the plasma ejection port is directed to the direction in which the substrate to be printed moves. Inkjet printing equipment. 17. One of 13 to 16 in which a grounded, negatively charged or positively charged substrate is disposed on the opposite side of the substrate to be printed from the plasma ejection port, in contact with the non-printing surface side of the substrate to be printed, and in contact with the substrate.
  • An inkjet printing apparatus as described in the above. 18. 18. The ink jet printing apparatus according to any one of 13 to 17, further comprising a cover for covering the plasma outlet. 19. An ink jet printing apparatus having an ink jet nozzle provided with a line head type nozzle for printing one or more colors of ink, and a plasma jet port provided for each nozzle of each color on the downstream side in the moving direction of the substrate to be printed. 20. Ink jet nozzles provided with a line head type nozzle for printing one or more colors of ink, and for each nozzle for printing one or more colors, the moving direction of the substrate to be printed as viewed from the line head type nozzle An inkjet printing apparatus having a plasma ejection port on the downstream side.
  • the printing apparatus of the present invention in ink-jet printing, at least the surface of the dot of the ink printed by the atmospheric pressure plasma is cured, and thereafter, it is cured by irradiating an electron beam (EB). Both the surface and the inner surface of the dot are surely cured.
  • Another object of the present invention is to provide a device capable of obtaining a high-quality image by preventing the ink dots of each color from bleeding even when the ink dots of each color overlap because the surface of the ink dots is cured by atmospheric pressure plasma after printing of each color.
  • the ink is actively cured, and the trajectory of the ink is disturbed, and the shape of the ink once printed on the surface to be printed is disturbed by the air current. It is an object to obtain a device that does not have any problem.
  • the ink jet printing unit in the present invention a structure having various known ink jet nozzles and a structure having nozzles corresponding to a known ink jet system can be adopted.
  • the inkjet printing unit performs printing on a known substrate on which inkjet printing can be performed, such as coated paper, plain paper, various resin films, and a laminated film having a metal layer or a metal compound layer. And a known principle can be adopted.
  • an ink jet nozzle provided with an ink jet nozzle moving in a direction perpendicular to the direction of movement of the substrate to be printed and parallel to the surface of the substrate to be printed, or a line head
  • a fixed inkjet nozzle may be provided as in the system.
  • the substrate to be transferred to be transferred can be supported by the backup roll rotating at a constant speed, but the backup roll may not be provided.
  • the ink jet nozzle includes one or more nozzles corresponding to one or more colors. Calculate the printing data to determine the exact printing location (the location of ink ejection from each nozzle) for each color, and determine the timing of each color ink ejection from each inkjet nozzle so that printing can be performed at this printing location. Then, ink-jet printing is performed based on the calculation result.
  • the plasma injection port in the present invention introduces the atmospheric pressure plasma formed by the atmospheric pressure plasma generator 10 shown in FIG. 1 and cures the surface of the ink dot printed on the substrate to be printed. For irradiation.
  • the atmospheric pressure plasma generator 10 shown in FIG. 1 is insulated so as to face a discharge space having an outlet and an interval of about 0.5 to 5.0 mm in order to generate an electric field in the discharge space.
  • a plasma processing apparatus including a pair of discharge electrodes 11 having a body 12 is used.
  • a plasma generation gas G is supplied to the discharge space, the pressure in the discharge space is maintained near the atmospheric pressure, and a voltage is applied to the pair of electrodes 11 for the discharge.
  • a discharge is generated in the discharge space by exceeding the start voltage, an atmospheric pressure plasma P is generated in the discharge space.
  • the plasma injection port for performing the atmospheric pressure plasma irradiation can be provided on the same head as the inkjet nozzle, or provided separately from the inkjet head, and can be arbitrarily moved. And so on. Further, a plasma injection port for injecting atmospheric pressure plasma can be provided integrally with a line head type inkjet nozzle.
  • a certain color ink jet nozzle and a plasma injection port are provided on the same head, and a plurality of such heads can be provided for each color. .
  • the ink jet nozzles N and the plasma injection ports 21 of a plurality of colors can be provided in the same head.
  • a plasma jet port 21 may be provided for each color on the downstream side of the nozzle N for each color of CMYK.
  • a plasma injection port 21 is provided downstream of the inkjet nozzles so that they can be collectively processed by the atmospheric pressure plasma P.
  • the arrangement shown in FIGS. 2-2 and 2-3 can be provided for both the serial head system and the line head system.
  • the line head system a plurality of ink jet nozzles N and a plasma are formed above the substrate S to be printed so as to cross the width direction of the substrate to be printed, as viewed from obliquely below in FIG.
  • the structure provided with the injection port 21 is provided.
  • a cover C that covers the plasma injection port 21 may be provided, and the plasma injection port may be provided toward the inside of the cover so as to increase the concentration of the atmospheric pressure plasma in the atmosphere in the cover.
  • the atmospheric pressure plasma used in the present invention includes all gases in which a raw material gas is modified by plasma.
  • the plasma ejection port itself is provided between or near the nozzles of each color for inkjet printing, and when moved integrally with these nozzles, the ink immediately after printing is irradiated with the atmospheric pressure plasma.
  • Irradiation with atmospheric pressure plasma may be employed for a diameter of preferably 1 to 10 mm, more preferably 1 to 5 mm.
  • the ink jet nozzle during printing can be reciprocated with respect to the surface of the substrate to be printed.
  • a nozzle for ejecting atmospheric pressure plasma may be provided between the nozzles of each color of the plurality of printing ink jet nozzles.
  • not only nozzles of each color but also nozzles for injecting one atmospheric pressure plasma are provided further outside (outside in the width direction of the printing substrate) located at both ends of the arranged nozzles of each color. Is also good.
  • the inkjet nozzle is provided in the line head method, after printing between the nozzles of each color of the multi-color ink jet nozzle or after printing with the multi-color ink, the multi-color ink is applied to the multi-color ink.
  • FIG. 3A is a cross-sectional view of the apparatus of FIG.
  • the plasma injection port 21 is provided so that the atmospheric pressure plasma is injected in the same direction as the inkjet nozzle N. Printing and curing can be sufficiently performed even with an apparatus having such a structure. Note that a cover C that covers the plasma outlet 21 can be provided. However, it is necessary that the cured ink does not accumulate at the opening of the inkjet nozzle N due to the atmospheric pressure plasma ejected from the plasma ejection port 21 that ejects the atmospheric pressure plasma.
  • the atmospheric-pressure plasma ejected from the plasma ejection port 21 that ejects the atmospheric-pressure plasma is applied to the uncured ink attached to the surface of the substrate S to be printed, and is prevented from contacting the inkjet nozzle N. It is necessary to be injected from a plasma outlet 21 for atmospheric pressure plasma provided as shown in A or B below.
  • the plasma jet port 21 for jetting the atmospheric pressure plasma is applied to the ink jet nozzle N so that the atmospheric pressure plasma is jetted in the same direction as the moving direction of the substrate to be printed. It is arranged on the upstream side in the moving direction of the printing base material S and at a position similar to or closer to the inkjet nozzle N with respect to the printing base material S.
  • the plasma jetting port 21 for jetting the atmospheric pressure plasma emits the atmospheric pressure plasma with respect to the ink that has just been printed and has a positional relationship that is not opposed to the ink jet nozzle N because the ink jet nozzle N has moved. Can be provided in the direction of injecting.
  • the plasma ejection port 21 for ejecting the atmospheric pressure plasma is connected to the inkjet nozzle N so that the atmospheric pressure plasma is ejected in a direction opposite to the moving direction of the substrate S to be printed. It is arranged on the downstream side in the moving direction of the substrate to be printed S, and at a position similar to or closer to the inkjet nozzle N with respect to the substrate to be printed S.
  • the plasma jetting port 21 for jetting the atmospheric pressure plasma emits the atmospheric pressure plasma with respect to the ink that has just been printed and has a positional relationship that is not opposed to the ink jet nozzle N because the ink jet nozzle N has moved. Can be provided in the direction of injecting.
  • the ink of any color adheres to the substrate to be printed in accordance with the movement of the inkjet nozzle N and the ejection of the ink of any color.
  • the atmospheric pressure plasma can be irradiated, and the atmospheric pressure plasma does not contact the inkjet nozzle N, so that the cured ink does not adhere to or accumulate on the inkjet nozzle N.
  • the atmospheric pressure plasma can be applied to the ink of each color immediately after the ejection before the ejection of the next color ink.
  • inkjet nozzles N of all colors used for printing are provided in the print head, and a plurality of plasma jets 21 corresponding to each color can be provided in the same print head.
  • one or more ink nozzles of a plurality of colors such as three or four colors are provided in one head, and a plasma ejection port 21 is provided to cure the ink of those colors, and one such head is further provided.
  • the plasma ejection port can be provided separately from the head of the inkjet nozzle.
  • one or more heads for printing only one color are arranged along the moving direction of the substrate to be printed.
  • one or more plasma ejecting apparatuses are provided downstream of each head corresponding to each head.
  • an ink jet nozzle N ejects one color ink.
  • the inkjet nozzles N are provided with nozzles of the required number of colors downstream of the arrow indicating the moving direction of the substrate S to be printed.
  • FIG. 4 is a view showing only one of the colors, and an inkjet nozzle N is provided at a position facing a backup roller R provided as necessary.
  • the ink is transferred to the downstream atmospheric pressure plasma processing apparatus 40 similar to the plasma processing apparatus shown in FIG.
  • an atmospheric pressure plasma generation gas G is introduced, a discharge port is provided, and a discharge space formed by the insulating material 42 and about 0.5 to 5.0 mm in order to generate an electric field in the discharge space.
  • a plasma processing apparatus including a discharge electrode 41 so as to face each other at an interval of is used.
  • a plasma generation gas G is supplied to the discharge space, the pressure in the discharge space is maintained near atmospheric pressure, and a voltage is applied to the discharge electrode 41 to reduce a discharge starting voltage.
  • a discharge is generated in the discharge space by exceeding the pressure
  • an atmospheric pressure plasma P is generated in the discharge space.
  • the generated atmospheric pressure plasma P is irradiated to the ink on the substrate to be printed through the plasma ejection pipe 43.
  • the cover 45 by providing the cover 45, the concentration of the atmospheric pressure plasma in the cover 45 can be increased.
  • a plasma processing apparatus can be provided downstream of each head for printing one color ink of the line head method, and two or more colors of ink can be provided.
  • a plasma processing apparatus can be provided downstream of each head for printing.
  • a plasma processing apparatus is provided on the downstream side, and the atmospheric pressure plasma can be ejected to the inks of all colors. Further, a backup roll 44 is provided on the opposite side to the plasma jetting tube 43, and this backup roll is grounded, or a charge opposite to that of the atmospheric pressure plasma is applied to the surface of the substrate S under atmospheric pressure.
  • the plasma can be present at a high concentration.
  • FIG. 5 shows an apparatus for injecting atmospheric pressure plasma through an atmospheric pressure plasma introducing pipe 103 and a nozzle 102 provided at the tip thereof, thereby processing ink on a printing substrate 104 on a roller 105.
  • the plasma ejection tube 43 is fixed, and has a slit-shaped nozzle opening so as to be able to process the entire width of the substrate to be moved. Can be.
  • the movement of the inkjet nozzle N in the width direction of the substrate to be printed is delayed by the time required for the substrate to be printed to move from the inkjet nozzle N to the downstream atmospheric pressure plasma processing apparatus 40, and the plasma
  • the atmospheric pressure plasma may be radiated mainly to the ink printed by the ink jet nozzle N.
  • printing with the inkjet ink using the inkjet nozzle N shown in FIG. 4 and surface hardening of the ink after printing by the downstream atmospheric pressure plasma processing apparatus 40 are one set. As a result, the same number of sets as the number of colors required for the entire printing is provided.
  • a pretreatment plasma processing apparatus 30 can be provided upstream of the inkjet nozzle N.
  • plasma processing is performed on the surface of the substrate to be printed before printing.
  • plasma species remain on the surface of the substrate to be printed during printing. Therefore, when performing the inkjet printing by the inkjet nozzle N, the charged group by the plasma treatment remains, and after printing, the inside of the printing unit can be slightly cured.
  • the pretreatment atmospheric pressure plasma processing apparatus 30 has the same basic configuration as the downstream atmospheric pressure plasma processing apparatus 40, has an atmospheric pressure plasma generation gas G introduced therein, has an outlet, and has an insulating material 32.
  • a plasma processing apparatus having a discharge space 31 and a discharge electrode 31 facing each other at an interval of about 0.5 to 5.0 mm is used.
  • a plasma generation gas G is supplied to the discharge space, the pressure in the discharge space is maintained near atmospheric pressure, and a voltage is applied to the discharge electrode 31 to reduce a discharge starting voltage.
  • an atmospheric pressure plasma P is generated in the discharge space.
  • the generated atmospheric pressure plasma P is irradiated to the ink on the substrate to be printed through the plasma ejection pipe 33.
  • the concentration of the atmospheric pressure plasma in the cover 36 can be increased.
  • a backup roll 34 is provided on the opposite side of the plasma jetting tube 33, and this backup roll is grounded, or a charge opposite to the atmospheric pressure plasma is applied to the surface of the substrate S to be subjected to atmospheric pressure.
  • the plasma can be present at a high concentration.
  • a backup roll or bar that supports the non-printing surface of the printing substrate can be provided at a position facing the inkjet nozzle and / or the nozzle that ejects the atmospheric pressure plasma with the printing substrate interposed therebetween. Then, the backup roll or bar is grounded or charged to a polarity opposite to the polarity of the plasma particles, so that the plasma ejected from the plasma ejection port changes its direction and is on the substrate to be printed. Atmospheric pressure plasma can be attracted to impinge on the ink to apply a charge that increases the plasma density on the ink surface on the non-printing substrate.
  • a small cover is provided to surround the uncured ink on the printing substrate and the substrate to be printed, and plasma is ejected inside the cover to move the plasma inside the cover toward the substrate to be printed. Can be done.
  • the dots and contours of the ink can be expanded by directing the airflow including the plasma on the uncured ink on the substrate to be printed without directly applying the ink to the ink. Performance can be reduced.
  • the density of the atmospheric pressure plasma in the ink jet nozzle and the surrounding atmosphere can be reduced at the same time. As a result, it is possible to prevent the cured ink from adhering and depositing on the inkjet nozzle.
  • Atmospheric pressure plasma generator As a plasma generator for supplying plasma to the plasma ejection port, a remote atmospheric pressure plasma generator can be employed.
  • Plasma is a gas having a high energy, and when a high voltage is applied between the electrodes, a discharge is generated.
  • Atmospheric pressure plasma is plasma generated under atmospheric pressure, and is usually used for the purpose of hydrophilizing the surface of a substance.
  • a discharge space having an outlet is provided so as to face each other at an interval of about 0.5 to 5.0 mm in order to generate an electric field in the discharge space.
  • a plasma processing apparatus including a discharge electrode is used.
  • a plasma generation gas G is supplied to the discharge space, the pressure in the discharge space is maintained near atmospheric pressure, and a voltage is applied to the discharge electrode 31 to reduce a discharge starting voltage.
  • a discharge is generated in the discharge space by exceeding, plasma is generated in the discharge space.
  • the plasma processing can be performed by blowing out the gas flow P including the plasma from the blowing port and spraying it on the molded body.
  • a plasma generator include an RT series and an APT series manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd., an appropriate plasma processing apparatus provided by Yamato Materials Co., Ltd., Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-207145, and Japanese Patent Application Laid-Open No. It is also possible to use a plasma generator used for the apparatus described in JP-A-260597 or JP-A-3-219082. Air, oxygen, nitrogen, or the like can be used as the gas used for the atmospheric pressure plasma.
  • an electric field such as a high frequency, a pulse wave, or a microwave is applied to the electrode to generate plasma.
  • the time required for the rise and fall of the electric field (the rise and fall is that the voltage continuously increases or decreases) is short.
  • the time required for the rise and fall of the electric field at this time is preferably 10 ⁇ s or less, more preferably 50 ns to 5 ⁇ s.
  • the intensity of the electric field generated between the electrodes in the plasma generator is 1 kV / cm or more, preferably 20 kV / cm or more, and / or 1000 kV / cm or less, preferably 300 kV / cm or less.
  • the frequency is preferably 0.5 kHz or more, preferably about 10 to 20 MHz, or about 50 to 150 MHz. Further, the electric power between the electrodes is 40 W / cm or less, preferably 30 W / cm or less.
  • ⁇ In order to obtain a stable plasma discharge, it is better not to directly contact the above electrodes with gas. Therefore, it is desirable to cover the surface of the electrode by coating it with an insulating film by any known means.
  • an insulating film include glassy materials such as quartz and alumina, and ceramic materials.
  • a dielectric having a dielectric constant of 2000 or less, such as barium titanate, silicon oxide, aluminum nitride, silicon nitride, silicon carbide, or the like can be used.
  • Such a remote type atmospheric pressure plasma irradiation curing unit is, for example, a unit including an atmospheric pressure plasma generation unit, a plasma irradiation nozzle, and the like, and a power supply unit among the above-described known devices.
  • a plurality of parts for injecting atmospheric pressure plasma are arranged in the width direction, or the shape of the nozzle is slit-shaped. And so on.
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of a cross section of such a remote-type atmospheric pressure plasma generation unit 1.
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of a cross section of such a remote-type atmospheric pressure plasma generation unit 1.
  • FIG. 1 shows that the air flow including the atmospheric pressure plasma P directly hits the surface of the printed substrate S, the atmospheric pressure plasma may not be directly applied.
  • the printing surface of the base material supplied to the ink jet nozzle may be previously irradiated with the atmospheric pressure plasma ejected from the nozzle for ejecting the atmospheric pressure plasma.
  • the atmospheric pressure plasma can be left on the printing surface of the substrate to be printed for a short time, and the ink jet printing can be performed in the state where the plasma remains.
  • the ink adhering to the surface of the substrate to be printed can be hardened at the adhering portion, albeit slightly.
  • the function of the electron beam irradiator in the present invention is to use, in the upstream thereof, a plasma jet provided integrally with the ink jet nozzle, or a plasma jet provided separately from the ink jet nozzle, to perform ink jet printing. At the same time, or thereafter, the inside and outside of the ink whose surface is cured by irradiation with atmospheric pressure plasma are completely cured.
  • the inkjet ink composition does not need to contain a polymerization initiator or an auxiliary agent thereof. Can be. Further, an image with high contrast can be formed without blurring the border between adjacent colors.
  • a known device can be adopted as the electron beam generator constituting the electron beam irradiation unit. Then, an introduction / irradiation device for irradiating the ink on the substrate to be printed with the electron beam generated by the electron beam generator is provided. In addition, it is preferable to use an atmosphere of an inert gas such as nitrogen or a rare gas as the atmosphere when irradiating the electron beam in order to smoothly promote curing. Then, it is necessary to pass the printing substrate through the electron beam irradiation unit so that the electron beam generated by the electron beam generator is uniformly irradiated on the ink on the surface of the printing substrate.
  • an inert gas such as nitrogen or a rare gas
  • an electron beam can be irradiated on the printing surface of the substrate to be printed in a curtain shape.
  • the acceleration voltage of the electron beam can be changed as appropriate according to the specific gravity and the film pressure of the ink, but is preferably 20 kV to 300 kV.
  • the irradiation amount of the electron beam is preferably in the range of 0.1 to 20 Mrad.
  • a polyethylene terephthalate film having a width of 21 cm was supplied to a line-type inkjet printing apparatus at a printing speed of 12 m / min, and printing was performed using the compositions of Examples and Comparative Examples shown in Table 1 below.
  • the composition was cured under the conditions shown in Examples and Comparative Examples.
  • the amounts of the compositions in the table are by mass.
  • the presence of the inter-color plasma curing gas type N2 means that each time printing is performed with the inkjet printing ink of each color, the atmospheric pressure plasma in which the gas type is nitrogen gas is irradiated from the slit having a width of 300 m at a gas flow rate of 30 L / min. Show.
  • the EB irradiation of 30 kGray 90 kV indicates that the ink was irradiated with an electron beam generated at a voltage of 90 kV to 30 kGray in an atmosphere purged with nitrogen gas after printing all colors.
  • the apparatus of the present invention makes it possible to obtain a print in which no bleeding between colors occurs at a point where different colors come into contact with each other, and the coating film is not removed or the tackiness is low.
  • Comparative Examples 1 to 3 and 5 in which the inter-color plasma hardening was not performed, bleeding occurred between different colors in contact with each other.
  • Comparative Example 4 in which EB irradiation was not performed, the coating film was removed, and the print had tackiness.

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Abstract

光重合開始剤を含有しないインクを用いて印刷する場合であっても、確実に硬化させると共に、被印刷基材表面を変性させることがない印刷を行える装置を得ること、また、各色の印刷後に大気圧プラズマによってインクのドットの表面を硬化させているので、各色のインクのドットが重なっても滲むことがなく、高品質の画像が得られる装置を得ることを課題とする。解決手段として、被印刷基材（Ｓ）の移動方向に対して垂直方向、かつ被印刷基材（Ｓ）表面に対して平行に移動するインクジェット用ノズル（Ｎ）、及びプラズマ噴出口（２１）を備えたインクジェット印刷部、及び該インクジェット印刷部に対して被印刷基材（Ｓ）の移動方向下流側に電子線照射部を有するインクジェット印刷装置を提供する。

Description

プラズマ電子線処理インクジェット印刷装置
　本発明はインクジェット印刷装置に関する。
　特許文献１に記載されているように、インクジェット印刷直後の被印刷基材上のインクに対して、低酸素濃度下での紫外線照射を行ってインクの表層を高分子化した後、次いで電子線(以下「ＥＢ」ともいう)を照射して深部を高分子化して、全体を硬化させることは知られている。
　また特許文献２に記載されているように、インクジェット印刷直後の被印刷基材上のインクに対して、酸素濃度２００００ｐｐｍ未満の雰囲気でコロナ放電処理を行ってインクの表層を重合した後、次いで電子線を照射して深部を重合して、全体を硬化させることは知られている。
　これらの硬化手段によれば、インク中に光重合開始剤を配合させる必要がないとされているが、酸素濃度が低い雰囲気を必要とする。
　上記の背景技術によれば、光重合開始剤を含有しないエネルギー線硬化型のインクに対して、結果的に確実に硬化させることができるものの、酸素濃度が特に低下した領域を形成させることが必要であった。特に特許文献１に記載の発明のように、結果的に紫外線の照射が必要なときがあり、現実には光重合開始剤を含有しないエネルギー線硬化型インクの表層を硬化させることが困難であった。
　さらにコロナ放電処理による場合には、電極間の距離を数ミリ程度に十分に狭くしないと安定して処理を行うことが困難であった。このときには印刷用紙の厚さと移動する印刷用紙の上下動の程度によっては、印刷されたインク表面が硬化する前に、そのインクが電極に接触して印刷が乱れるおそれがある。また、コロナ放電処理の強度によっては、インクが付着していない、紙等の被印刷基材表面が変性する可能性がある。
特開２０１７－１３２８９５号公報 特許第６３５３６１８号公報
　本発明は、光重合開始剤を含有しないインクを用いて印刷する場合であっても、確実に硬化させると共に、被印刷基材表面を変性させることがない印刷を行える装置を得ることが課題である。
　本発明者らは、上記の課題を解決するために鋭意検討した結果、以下の発明を完成するに至った。
１．　被印刷基材の移動方向に対して垂直方向、かつ被印刷基材表面に対して平行に移動するインクジェット用ノズル、及びプラズマ噴出口及び該インクジェット用ノズルと該プラズマ噴出口に対して被印刷基材の移動方向下流側に電子線照射部を有するインクジェット印刷装置。
２．　被印刷基材の移動方向に対して垂直方向、かつ被印刷基材表面に対して平行に移動するインクジェット用ノズル、及びプラズマ噴出口を備えたインクジェット印刷部、及び該インクジェット印刷部に対して被印刷基材の移動方向下流側に電子線照射部を有する１に記載のインクジェット印刷装置。
３．　１つ以上のインクジェット用ノズルを備えたヘッドが、プラズマ噴出口を有する２に記載のインクジェット印刷装置。
４．　インクジェット印刷装置が多色印刷用であって、インクジェット用ノズルを備えたヘッドが各色それぞれのインクジェット用ノズル毎にヘッドとされ、各ヘッドはプラズマ噴出口を設けたヘッドである２又は３に記載のインクジェット印刷装置。
５．　プラズマ噴出口の開口部が被印刷基材の表面方向に向いていない２～４のいずれかに記載のインクジェット印刷装置。　
６．　プラズマ噴出口から噴出されるプラズマが、被印刷基材が移動する方向に向くように、プラズマ噴出口の開口部が被印刷基材の移動方向に向けられてなる２～５のいずれかに記載のインクジェット印刷装置。
７．　インクジェット印刷部において、プラズマ噴出口からみて被印刷基材の反対側に、被印刷基材の非印刷面側に接して、接地、負に帯電あるいは正に帯電させた基材を配置した２～６のいずれかに記載のインクジェット印刷装置。
８．　該プラズマ噴出口を覆うカバーを有する２～７のいずれかに記載のインクジェット印刷装置。
９．　被印刷基材の移動方向に対して垂直方向、かつ被印刷基材表面に対して平行に移動するインクジェット用ノズルを備えたインクジェット印刷部、及び該インクジェット印刷部を覆うカバーを設け、該カバー内にプラズマ噴射口を設け、さらに、該インクジェット印刷部に対して被印刷基材の移動方向下流側に電子線照射部を有する２～８のいずれかに記載のインクジェット印刷装置。
１０．　プラズマ噴出口の開口部が被印刷基材の表面方向に向いていない９に記載の印刷装置。
１１．　プラズマ噴出口から噴出されるプラズマが、被印刷基材が移動する方向に向くように、プラズマ噴出口の開口部が被印刷基材の移動方向に向けられてなる１０に記載の印刷装置。
１２．　インクジェット印刷部において、プラズマ噴出口からみて被印刷基材の反対側に、被印刷基材の非印刷面側に接して、接地、負に帯電あるいは正に帯電させた基材を配置した２～１１のいずれかに記載のインクジェット印刷装置。
１３．　被印刷基材の移動方向に対して垂直方向、かつ被印刷基材表面に対して平行に移動するインクジェット用ノズルを備えたインクジェット印刷部、及び該インクジェット印刷部に対して被印刷基材の移動方向下流側にプラズマ噴出口を設け、さらに該プラズマ噴出口に対して被印刷基材の移動方向下流側に電子線照射部を有する１に記載のインクジェット印刷装置。
１４．　１色のみのインクを吐出するインクジェット印刷部と、該インクジェット印刷部に対して被印刷基材の移動方向下流側に設けたプラズマ噴出口との組合せを１つ以上有し、２つ有する場合には、その２つ以上の組合せを被印刷基材の移動方向に平行に並べてなる１３に記載のインクジェット印刷装置。
１５．　プラズマ噴出口の開口部が被印刷基材の表面方向に向いていない１３又は１４に記載のインクジェット印刷装置。　
１６．　プラズマ噴出口から噴出されるプラズマが、被印刷基材が移動する方向に向くように、プラズマ噴出口の開口部が被印刷基材の移動方向に向けられてなる１３～１５のいずれかに記載のインクジェット印刷装置。
１７．　プラズマ噴出口からみて被印刷基材の反対側に、被印刷基材の非印刷面側に接して、接地、負に帯電あるいは正に帯電させた基材を配置した１３～１６のいずれかに記載のインクジェット印刷装置。
１８．　該プラズマ噴出口を覆うカバーを有する１３～１７のいずれかに記載のインクジェット印刷装置。
１９．　１色以上のインクを印刷するためのラインヘッド方式のノズルを備えたインクジェット用ノズルと、各色のノズル毎に、被印刷基材の移動方向下流側に設けたプラズマ噴出口を有するインクジェット印刷装置。
２０．　１色以上のインクを印刷するためのラインヘッド方式のノズルを備えたインクジェット用ノズルと、その１色以上を印刷するためのノズル毎に、ラインヘッド方式のノズルからみて被印刷基材の移動方向下流側にプラズマ噴出口を有するインクジェット印刷装置。
　本発明の印刷装置によれば、インクジェット印刷において、大気圧プラズマによって印刷されたインクのドットの少なくとも表面を硬化させること、及び、その後に電子線（ＥＢ）を照射して硬化することにより、該ドットの表面及び内面を共に確実に硬化させるものである。
　また、各色の印刷後に大気圧プラズマによってインクのドットの表面を硬化させるので、各色のインクのドットが重なっても滲むことがなく、高品質の画像が得られる装置を得ることを課題とする。
　加えて、大気圧プラズマを照射することにより、積極的にインクの硬化を行うと共に、インクの軌道が乱されたり、一旦印刷されたインクの被印刷面上での形状が気流により乱されたりすることがない装置を得ることを課題とする。
リモート型大気圧プラズマ発生部の断面の模式図 インクジェット用ノズルとプラズマ噴射口を一体に設けた場合の図 インクジェット用ノズルとプラズマ噴射口を一体に設けた場合の図 インクジェット用ノズルとプラズマ噴射口を一体に設けた場合の図 インクジェット用ノズルとプラズマ噴射口を一体に設けた場合の図 インクジェット用ノズルとプラズマ噴射口を一体に設けた場合の図 インクジェット用ノズルとプラズマ噴射口を一体に設けた場合の図 インクジェット用ノズルとプラズマ噴射口を一体に設けた場合の図 インクジェット用ノズルとプラズマ噴射口を別体に設けた場合の図 インクジェット用ノズルとプラズマ噴射口を別体に設けた場合のプラズマ噴射装置のみを示した図
１０・・・大気圧プラズマ発生装置
１１・・・一対の電極
１２・・・絶縁体
２１・・・プラズマ噴出口
３０・・・前処理用大気圧プラズマ処理装置
３１・・・放電用電極
３２・・・絶縁材料
３３・・・プラズマ噴出管
３４・・・バックアップロール
３６・・・カバー
４０・・・下流用大気圧プラズマ処理装置
４１・・・放電用電極
４２・・・絶縁材料
４３・・・プラズマ噴出管
４４・・・バックアップロール
４５・・・カバー
Ｇ・・・大気圧プラズマ生成用ガス
Ｐ・・・大気圧プラズマ
Ｓ・・・被印刷基材
Ｎ・・・インクジェット用ノズル
　以下、本発明の装置に関して詳細に説明する。
＜インクジェット印刷部＞
　本発明中のインクジェット印刷部としては、各種の公知のインクジェット用ノズルを備えた構造、及び公知のインクジェット方式に対応したノズルを備えた構造を採用できる。
　そしてインクジェット印刷部は、塗工紙、普通紙、各種樹脂フィルム、及び金属層や金属化合物層を有する積層フィルム等、インクジェット印刷を行うことが可能な公知の被印刷基材を対象に印刷を行うものであり、公知の原理のものを採用できる。
　このようなインクジェット印刷部としては、インクジェット用ノズルを、被印刷基材の移動方向に対して垂直方向、かつ被印刷基材表面に対して平行に移動するように備えてなるもの、又はラインヘッド方式のように固定したインクジェット用ノズルを備えてもよい。
　なお、このとき、移送される被印刷基材を、一定の速度で回転するバックアップロールにより支持できるが、バックアップロールを設けなくてもよい。
　インクジェット用ノズルは、１色以上の色に対応した１つ以上のノズルから構成される。印刷用データを演算して、色毎に正確な印刷個所（各ノズルからのインキの噴出の場所）を求め、この印刷場所に印刷できるように各インクジェット用ノズルからの各色インキの噴出のタイミングを求めて、この演算結果にもとづいて、インクジェット印刷を行う。
（プラズマ噴射口（インクジェット用ノズルと一体に設けた場合））
　本発明におけるプラズマ噴射口は、図１に示す大気圧プラズマ発生装置１０により形成した大気圧プラズマを導入し、被印刷基材上に印刷されたインクのドットの表面を硬化するために大気圧プラズマを照射するためのものである。
　図１に示される大気圧プラズマ発生装置１０は、吹き出し口を有する放電空間と、この放電空間に電界を発生させるために、０．５～５．０ｍｍ程度の間隔で互いに対向するように、絶縁体１２を有する放電用の一対の電極１１とを備えるプラズマ処理装置を用いる。このプラズマ処理装置では、前記放電空間にプラズマ生成用ガスＧを供給すると共にこの放電空間内の圧力を大気圧近傍に維持し、更に前記放電用も一対の電極１１に電圧を印加して、放電開始電圧を超えることで放電空間に放電を発生させると、放電空間内で大気圧プラズマＰが生成する。
　この大気圧プラズマ照射を行うためのプラズマ噴射口は、シリアルヘッド方式の場合には、インクジェット用ノズルと同じヘッドに設けられることもでき、またインクジェット用ヘッドとは別体に設けられ、任意に移動等させることができる。またラインヘッド方式のインクジェット用ノズルに、大気圧プラズマを噴射するプラズマ噴射口を一体に設けることもできる。
　シリアルヘッド方式及びラインヘッド方式共に、インクジェット用ノズルと同じヘッドに設けるときには、ある１色のインクジェット用ノズルとプラズマ噴射口を同じヘッドに設け、このようなヘッドを色毎に複数設置することができる。また、図２－１に示すように、複数色のそれぞれのインクジェット用ノズルＮとプラズマ噴射口２１を同じヘッドに設けることもできる。例えば、図２－２に示すように、ＣＭＹＫの各色のノズルＮの下流側に、色毎にプラズマ噴出口２１を設けても良い。
　さらに、図２－３に示すように、ＣＭＹＫの複数のインクジェット用ノズルによる印刷の後に、まとめて大気圧プラズマＰにより処理できるように、それらのインクジェット用ノズルの下流にプラズマ噴射口２１を設けることもできる。
　なお、図２－２及び２－３に示す配置は、シリアルヘッド方式及びラインヘッド方式共に設けることができる。
　ここでラインヘッド方式は、図２－４にて斜め下方から見たように、被印刷基材Ｓの上方に、被印刷基材の幅方向を横切るように、複数のインクジェッ用ノズルＮとプラズマ噴射口２１を設けてなる構造を基本とする。
　さらに、プラズマ噴射口２１を覆うカバーＣを設け、そのカバー内の雰囲気中の大気圧プラズマの濃度を高めるように、カバー内に向けてプラズマ噴射口を設けることもできる。
　また、本発明に使用する大気圧プラズマは、原料ガスがプラズマ化により変性したすべてのガスを含む。
　プラズマ噴射口自体が、インクジェット印刷用の各色のノズルの間、または近傍に設けられ、これらのノズルと一体となって移動されるときには、印刷直後のインクに対して大気圧プラズマを照射するのであり、直径が好ましくは１～１０ｍｍの範囲、さらに好ましくは１～５ｍｍの範囲に対して大気圧プラズマを照射するものを採用できる。
　印刷中のインクジェット用ノズルは被印刷基材表面に対して往復運動させることもできる。このときには、複数色の印刷用インクジェット用ノズルの各色のノズルの間に大気圧プラズマを噴射するノズルを設けても良い。さらに各色のノズルだけではなく、配列した各色のノズルの両端に位置するノズルのさらに外側（被印刷基材の幅方向外側）にも、それぞれ１つずつの大気圧プラズマを噴射するノズルを設けても良い。
　ラインヘッド方式でインクジェット用ノズルが設けられるときにも同様に、複数色の印刷用インクジェット用ノズルの各色のノズルの間、又は複数色のインクにて印刷をしたあとに、その複数色のインクに対して大気圧プラズマを噴射できるように、プラズマ噴射口を設けても良い。
　図３－１は図２－１の装置を横から見るようにした断面図である。図３ではプラズマ噴射口２１はインクジェット用ノズルＮと同じ向きに大気圧プラズマが噴射されるように設けられている。このような構造の装置でも十分に印刷及び硬化させることができる。なお、プラズマ噴出口２１を覆うカバーＣを設けることができる。
　しかしながら、さらに、大気圧プラズマを噴射するプラズマ噴出口２１から噴射された大気圧プラズマによって、インクジェット用ノズルＮの開口部に硬化されたインクが堆積しないことが必要である。このため、大気圧プラズマを噴射するプラズマ噴出口２１から噴射される大気圧プラズマは、被印刷基材Ｓの表面に付着した未硬化のインクに当てられると共に、インクジェット用ノズルＮに接触しないように、下記Ａ又はＢのように設けた大気圧プラズマ用のプラズマ噴出口２１から噴射されることが必要である。
　Ａ．図３－２に示すように、大気圧プラズマが被印刷基材の移動方向と同じ方向に噴射されるように、大気圧プラズマを噴射するプラズマ噴出口２１を、インクジェット用ノズルＮに対して被印刷基材Ｓの移動方向の上流側で、かつ、被印刷基材Ｓに対して、インクジェット用ノズルＮと同程度又はより近い位置に配置する。そして大気圧プラズマを噴射するプラズマ噴出口２１は、印刷直後であって、かつインクジェット用ノズルＮが移動したために、インクジェット用ノズルＮに対して対向しない位置関係となったインクに対して大気圧プラズマを噴射する向きに設けられることができる。
　Ｂ．図３－３に示すように、大気圧プラズマが被印刷基材Ｓの移動方向と逆方向に噴射されるように、大気圧プラズマを噴射するプラズマ噴出口２１を、インクジェット用ノズルＮに対して被印刷基材Ｓの移動方向の下流側で、かつ、被印刷基材Ｓに対して、インクジェット用ノズルＮと同程度又はより近い位置に配置する。そして大気圧プラズマを噴射するプラズマ噴出口２１は、印刷直後であって、かつインクジェット用ノズルＮが移動したために、インクジェット用ノズルＮに対して対向しない位置関係となったインクに対して大気圧プラズマを噴射する向きに設けられることができる。
　上記図３－２及び図３－３の装置を採用した場合、インクジェット用ノズルＮの移動と、任意の色のインクの吐出に応じて、その任意の色のインクが被印刷基材に付着した直後に大気圧プラズマを照射することができ、かつ大気圧プラズマがインクジェット用ノズルＮに接触しないので、インクジェット用ノズルＮに硬化したインクが付着・堆積することがない。
　上記図３－２及び図３－３の場合には、噴射直後の各色のインクに対して、次の色のインクが噴射される前のタイミングで、大気圧プラズマを当てることができる。
　その結果として、次の色のインクが噴射されても、大気圧プラズマにより、少なくとも表面がある程度硬化された前の色のインクと混色することがなく、印刷の輪郭をより鮮明なものにすることができる。
　なおインクジェット印刷装置として、図２に示すように、印刷に使用する全色のインクジェット用ノズルＮを印刷ヘッドに設け、さらに各色に対応した複数のプラズマ噴出口２１も同じ印刷ヘッドに設けることができ、または３色や４色等の一部の複数色のインクノズルを１つのヘッドに設け、それらの色のインクを硬化させるために、プラズマ噴射口２１を設け、そのようなヘッドをさらに１つ以上、かつインクの色は別の色であるようなヘッドも設けて、全体として全色のインク噴射でき、それぞれのインクの表面をプラズマによって硬化させるようにしてもよい。
（プラズマ噴射口（インクジェット用ノズルと別体に設けた場合））
　本発明において、プラズマ噴出口は、インクジェット用ノズルのヘッドとは別に設けることができる。このときには、１色のみを印刷する１つ以上のヘッドを被印刷基材の移動方向に沿って配置する。さらに各ヘッドの下流側に各ヘッドそれぞれに対応して１つのプラズマ噴射装置を1つ以上設けることになる。
　図４において、インクジェット用ノズルＮは1色のインクを噴射するものである。多色印刷を行う場合には、このインクジェット用ノズルＮを被印刷基材Ｓの移動方向を示す矢印の下流に必要な色の数だけのノズルを設けることになる。図４は、そのうちの１色のみを示す図であり、必要により設けたバックアップローラＲに対向する位置にインクジェット用ノズルＮを設けている。
　このインクジェット用ノズルＮにより１色目のインキが印刷された後に、図１に示すプラズマ処理装置と同様の下流用大気圧プラズマ処理装置４０に移送される。ここでは、大気圧プラズマ生成用ガスＧが導入され、吹き出し口を有し、絶縁材料４２により形成される放電空間と、この放電空間に電界を発生させるために、０．５～５．０ｍｍ程度の間隔で互いに対向するように放電用電極４１とを備えるプラズマ処理装置を用いる。このプラズマ処理装置では、前記放電空間にプラズマ生成用ガスＧを供給すると共にこの放電空間内の圧力を大気圧近傍に維持し、更に前記放電用電極４１に電圧を印加して、放電開始電圧を超えることで放電空間に放電を発生させると、放電空間内で大気圧プラズマＰが生成する。
　そして生成した大気圧プラズマＰはプラズマ噴出管４３を通じて被印刷基材上のインクに照射される。このときカバー４５を設けて、カバー４５内の大気圧プラズマの濃度を高くすることができる。
　ラインヘッド方式でインクジェットジェット印刷を行う場合には、そのラインヘッド方式の１色のインクを印刷するためのヘッド毎に、その下流側にプラズマ処理装置を設けることができ、また２色以上のインクを印刷するためのヘッド毎に、その下流側にプラズマ処理装置を設けることができる。そして全色のインクを印刷した後に、その下流側にプラズマ処理装置を設けて、すべての色のインクに対して大気圧プラズマを噴射することができる。
　またプラズマ噴出管４３に対して、反対側にバックアップロール４４を設けて、このバックアップロールを接地したり、大気圧プラズマとは逆の電荷を印加して、被印刷基材Ｓの表面に大気圧プラズマを高濃度に存在させたりすることができる。
　なお図５において、大気圧プラズマ導入管１０３とその先端に設けたノズル１０２により大気圧プラズマを噴射し、これによりローラー１０５上の被印刷基材１０４上のインクを処理する装置が示され、そのような装置の構成を採用して、プラズマ噴出管４３は固定されたものとし、かつ移動される被印刷基材の幅を全てに渉って処理できるようにスリット状のノズル開口部とすることができる。
　または、インクジェット用ノズルＮが被印刷基材の幅方向に移動される動きを、インクジェット用ノズルＮから下流用大気圧プラズマ処理装置４０に被印刷基材が移動する時間分だけ遅延して、プラズマ噴出管４３をインクジェット用ノズルＮと同様に動かすことにより、インクジェット用ノズルＮにより印刷されたインクを重点的に対象として大気圧プラズマを照射してもよい。
　そして図示はしていないが、このような図４に示すインクジェット用ノズルＮを用いたインクジェット用インキによる印刷と、下流用大気圧プラズマ処理装置４０による印刷後のインキの表面硬化を、１つのセットとして、全体の印刷に必要な色の数と同じセット数を設けることになる。
　図４において、インクジェット用ノズルＮの上流に、前処理用プラズマ処理装置３０を設けることができる。この前処理用大気圧プラズマ処理装置３０により、印刷前の被印刷基材表面に対してプラズマ処理を行うことになる。このような前処理用大気圧プラズマ処理装置３０による処理の結果、印刷時において、被印刷基材表面にはプラズマ種が残存している。そのため、インクジェット用ノズルＮによってインクジェット印刷を行う際には、そのプラズマ処理による荷電された基が残存することになり、印刷後において、印刷部の内部も若干硬化させることができる。
　前処理用大気圧プラズマ処理装置３０は、その基本的構成は下流用大気圧プラズマ処理装置４０と共通しており、大気圧プラズマ生成用ガスＧが導入され、吹き出し口を有し、絶縁材料３２により形成される放電空間と、この放電空間に電界を発生させるために、０．５～５．０ｍｍ程度の間隔で互いに対向するように放電用電極３１とを備えるプラズマ処理装置を用いる。
このプラズマ処理装置では、前記放電空間にプラズマ生成用ガスＧを供給すると共にこの放電空間内の圧力を大気圧近傍に維持し、更に前記放電用電極３１に電圧を印加して、放電開始電圧を超えることで放電空間に放電を発生させると、放電空間内で大気圧プラズマＰが生成する。
　そして生成した大気圧プラズマＰはプラズマ噴出管３３を通じて被印刷基材上のインクに照射される。このときカバー３６を設けて、カバー３６内の大気圧プラズマの濃度を高くすることができる。
　またプラズマ噴出管３３に対して、反対側にバックアップロール３４を設けて、このバックアップロールを接地したり、大気圧プラズマとは逆の電荷を印加して、被印刷基材Ｓの表面に大気圧プラズマを高濃度に存在させたりすることができる。
（接地又は荷電のための装置の設置）
　インクジェット用ノズル及び／又は大気圧プラズマを噴射するノズルに対して、被印刷基材を挟んで対向する位置に、被印刷基材の非印刷面を支持するバックアップロール又はバーを設けることができる。そして、このバックアップロール又はバーは接地されるか、又はプラズマ粒子の極性と逆の極性に帯電させておくことにより、プラズマ噴出口から噴出されたプラズマが、方向を変えて被印刷基材上のインクに当たるように大気圧プラズマを引き寄せて、非印刷基材上のインク表面のプラズマ密度を向上させるような電荷を印加することができる。
　またプラズマ噴出口と被印刷基材上の硬化前のインクを囲むように小さいカバーを設け、その内部にプラズマを噴出して、カバー内に存在するプラズマを、被印刷基材上に向けて移動させることができる。
　このようにして、プラズマを含む気流を直接インクに当てないようにして、被印刷基材上の硬化前のインクに対して気流が当たることにより、インクの１つ１つのドットや輪郭が拡がる可能性を削減できる。
　また、このようなバックアップロール又はバーを設けることにより、同時にインクジェット用ノズル及びその周囲の雰囲気における大気圧プラズマの密度を低下させることができる。その結果として、インクジェット用ノズルに硬化したインクが付着・堆積することを防止することができる。
（大気圧プラズマ発生装置）
　プラズマ噴出口にプラズマを供給するプラズマ発生装置としては、リモート式大気圧プラズマ発生装置を採用できる。プラズマとはエネルギーの高い気体の状態で、電極間に高電圧を印加すると放電が生じ生成される。大気圧プラズマは大気圧下にて生成させたプラズマであり、通常は物質の表面を親水化する等の目的のために使用される。
このような装置として、例えば図１に示されるような、吹き出し口を有する放電空間と、この放電空間に電界を発生させるために、０．５～５．０ｍｍ程度の間隔で互いに対向するように放電用電極とを備えるプラズマ処理装置を用いる。このプラズマ処理装置では、前記放電空間にプラズマ生成用ガスＧを供給すると共にこの放電空間内の圧力を大気圧近傍に維持し、更に前記放電用電極３１に電圧を印加して、放電開始電圧を超えることで放電空間に放電を発生させると、放電空間内でプラズマが生成する。
　このプラズマを含むガス流Ｐを吹き出し口から吹き出して成形体に吹き付けることによって、プラズマ処理を行うことができる。このようなプラズマ発生装置としては、例えば積水化学工業株式会社製のＲＴシリーズ、ＡＰＴシリーズ、ヤマトマテリアル株式会社などから提供されている適宜のプラズマ処理装置、特開２００４－２０７１４５号公報、特開平１１－２６０５９７号公報又は特開平３－２１９０８２号公報に記載の装置に使用されるプラズマ発生装置を用いることもできる。
また大気圧プラズマに使用するガスとしては、空気、酸素、窒素等を採用できる。
　なお、上記の電極の間隔は印加する電圧にも関連するが、その電極には、高周波、パルス波、マイクロ波等の電界が印加されてプラズマが発生する。
　中でも電界の立ち上がり及び立ち下がりに要する時間（立ち上がり及び立ち下がりとは、電圧が連続して増加又は減少することである。）が短いことが好ましいことを考慮してパルス波を印加することが好ましい。このときの電界の立ち上がりや立ち下がりに要する時間としては１０μｓ以下が好ましく、さらに好ましくは５０ｎｓ～５μｓである。
　プラズマ発生装置において電極間に発生する電界強度は１ｋＶ／ｃｍ以上、好ましくは２０ｋＶ／ｃｍ以上、及び／又は１０００ｋＶ／ｃｍ以下、好ましくは３００ｋＶ／ｃｍ以下である。
　またパルス波により電界をかけるときには、その周波数として０．５ｋＨｚ以上が好ましく、１０～２０ＭＨｚ程度でも良く、５０～１５０ＭＨｚ程度でも良い。
　さらに電極間に係る電力としては、４０Ｗ／ｃｍ以下、好ましくは３０Ｗ／ｃｍ以下である。
　上記の電極は、安定したプラズマ放電を得るために、ガスに直接接しない方が良い。そのため、電極の表面に任意の公知の手段により絶縁性被膜でコーティングする等して覆うことが望ましい。このような絶縁性被膜としては、石英、アルミナ等のガラス質材料やセラミック材料等を挙げられる。また場合により、チタン酸バリウム、酸化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素等の誘電率が２０００以下の誘電体を採用することもできる。
　このようなリモート型大気圧プラズマ照射硬化部は、例えば上記の公知の装置のうち、大気圧プラズマ発生部、プラズマ照射ノズル等からなるユニットと電源部からなるものである。この装置を基礎として、さらに、被印刷物基材を幅方向に均一に処理するために、大気圧プラズマを噴射する部分を、その幅方向に複数並べてなるものであったり、ノズルの形状をスリット状としたりするものである。
　そのようなリモート型大気圧プラズマ発生部１の断面の模式図を図１に示す。図１では一方が接地されて、表面に絶縁体１２等による層が形成された一対の電極１１の間を大気圧プラズマ生成用ガスＧが通過し、その通過時において、電極間にて印加された電圧によりガスＧがプラズマ化される。図１では大気圧プラズマＰを含む気流が印刷された被印刷基材Ｓの表面に直接当たるように示されているが、大気圧プラズマを直接当てないこともできる。
　なお、インクジェット用ノズルの上流側において、インクジェット用ノズルに対して供給される被印刷基材の印刷面に予め、大気圧プラズマを噴射するノズルから噴射された大気圧プラズマを照射することもできる。この場合には、被印刷基材の印刷面表面に、大気圧プラズマを短時間の間残留させることができ、その残留した状態において、インクジェット印刷を行うことができる。この結果、被印刷基材表面に付着したインクがその付着部において若干ではあっても硬化をさせることができる。
＜電子線照射部＞
　本発明にける電子線照射部の機能は、その上流において、インクジェット用ノズルと一体に設けたプラズマ噴出口を使用、又はインクジェット用ノズルと別体に設けたプラズマ噴出口を使用して、インクジェット印刷と共に、またはその後に、大気圧プラズマの照射により各色のインクの表面が硬化されてなるインクに対して、その内部及び外部の全体を完全に硬化させることである。このよう電子線照射部を採用することにより、大気圧プラズマを噴射させることを採用したことと併せてインクジェット用インク組成物が重合開始剤やその助剤等を含有する必要がないものとすることができる。さらに隣接する各色の境界が滲むことがなく、コントラストが高い画像を形成させることができる。
　電子線照射部を構成する電子線発生装置としては公知の装置を採用することができる。そして電子線発生装置で発生した電子線を被印刷基材上のインクに照射するための導入・照射装置を設けることになる。　
　また電子線を照射する際の雰囲気としては、窒素や希ガス等の不活性ガスによる雰囲気とすることが、硬化を円滑に進める上で好ましい。
　そしてこの電子線発生装置により発生した電子線が、被印刷基材表面のインクに対して均一に照射されるように、被印刷基材を電子線照射部に通過させることが必要である。電子線照射部内では、例えば電子線をカーテン状に被印刷基材の印刷面に照射させることができる。なお、電子線の加速電圧は、インクの比重と膜圧により適時変化させることができるが、２０ｋＶ～３００ｋＶが適当である。電子線の照射量は０．１～２０Ｍｒａｄの範囲が好ましい。
　このような電子線照射部により、大気圧プラズマを照射することと併せて、エネルギー線硬化型のインクジェット用印刷インクを硬化させることができる。さらに、重合開始剤、硬化剤、重合開始助剤等をインク内に配合しておく必要がない。これらの成分をインキ内部に配合させなくても十分に硬化させることができる。
　ライン型インクジェット印刷装置に、幅２１ｃｍのポリエチレンテレフタレートフィルムを印刷速度が１２ｍ／ｍｉｎとなるように供給し、下記表１に示す実施例及び比較例の組成物を用いて印刷を行い、それぞれの実施例及び比較例として示す条件にて硬化した。表中の組成物の配合量は質量である。
　なお、色間プラズマ硬化ガス種Ｎ２ありは、各色のインクジェット用印刷インクにより印刷する毎にガス種が窒素ガスである大気圧プラズマを、幅３００ｍのスリットからガス流速３０Ｌ／ｍｉｎで照射したことを示す。ＥＢ照射３０ｋＧｒａｙ９０ｋＶありは、全色の印刷後に、窒素ガスによりパージした雰囲気下で、インクに対して９０ｋＶの電圧下により発生した電子線を３０ｋＧｒａｙとなるように照射したことを示す。
（色間滲み）
　○：目視により隣接する異色間で滲みが発生せず、輪郭が明確であった。
　×：目視により隣接する異色間で滲みの発生を確認した。　　　　　　　　　　　
（塗膜取られ）
　○：塗膜を綿棒で１０回擦っても塗膜が取れない。
　×：塗膜を綿棒で１０回擦ると塗膜が取れた。
（タック性）
　○：塗膜表面を指蝕して、その塗膜表面の状態を目視してタックがなかった。
　×：塗膜表面を指蝕して、その塗膜表面の状態を目視してタックがあった。　　　　
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　上記の実施例によれば、本発明の装置により、異なる色が互いに接触する点において色間滲みが発生せず、かつ塗膜取られや、タック性がない印字とすることができる。
　これに対して、色間プラズマ硬化を行わない比較例１～３及び５によれば、互いに接触する異なる色において色間に滲みを生じた。またＥＢ照射を行わない比較例４によれば塗膜取られと、タック性を有する印字となった。

Claims (20)

  1. 　被印刷基材の移動方向に対して垂直方向、かつ被印刷基材表面に対して平行に移動するインクジェット用ノズル、
    及びプラズマ噴出口
    及び該インクジェット用ノズルと該プラズマ噴出口に対して被印刷基材の移動方向下流側に電子線照射部を有するインクジェット印刷装置。
  2. 　被印刷基材の移動方向に対して垂直方向、かつ被印刷基材表面に対して平行に移動するインクジェット用ノズル、及びプラズマ噴出口を備えたインクジェット印刷部、及び該インクジェット印刷部に対して被印刷基材の移動方向下流側に電子線照射部を有する請求項１に記載のインクジェット印刷装置。
  3. 　１つ以上のインクジェット用ノズルを備えたヘッドが、プラズマ噴出口を有する請求項２に記載のインクジェット印刷装置。
  4. 　インクジェット印刷装置が多色印刷用であって、インクジェット用ノズルを備えたヘッドが各色それぞれのインクジェット用ノズル毎にヘッドとされ、各ヘッドはプラズマ噴出口を設けたヘッドである請求項２又は３に記載のインクジェット印刷装置。
  5. 　プラズマ噴出口の開口部が被印刷基材の表面方向に向いていない請求項２～４のいずれかに記載のインクジェット印刷装置。　
  6. 　プラズマ噴出口から噴出されるプラズマが、被印刷基材が移動する方向に向くように、プラズマ噴出口の開口部が被印刷基材の移動方向に向けられてなる請求項２～５のいずれかに記載のインクジェット印刷装置。
  7. 　インクジェット印刷部において、プラズマ噴出口からみて被印刷基材の反対側に、被印刷基材の非印刷面側に接して、接地、負に帯電あるいは正に帯電させた基材を配置した請求項２～６のいずれかに記載のインクジェット印刷装置。
  8. 　該プラズマ噴出口を覆うカバーを有する請求項２～７のいずれかに記載のインクジェット印刷装置。
  9. 　被印刷基材の移動方向に対して垂直方向、かつ被印刷基材表面に対して平行に移動するインクジェット用ノズルを備えたインクジェット印刷部、
    及び該インクジェット印刷部を覆うカバーを設け、該カバー内にプラズマ噴射口を設け、
    さらに、該インクジェット印刷部に対して被印刷基材の移動方向下流側に電子線照射部を有する請求項２～８のいずれかに記載のインクジェット印刷装置。
  10. 　プラズマ噴出口の開口部が被印刷基材の表面方向に向いていない請求項９に記載の印刷装置。
  11. 　プラズマ噴出口から噴出されるプラズマが、被印刷基材が移動する方向に向くように、プラズマ噴出口の開口部が被印刷基材の移動方向に向けられてなる請求項１０に記載の印刷装置。
  12. 　インクジェット印刷部において、プラズマ噴出口からみて被印刷基材の反対側に、被印刷基材の非印刷面側に接して、接地、負に帯電あるいは正に帯電させた基材を配置した請求項２～１１のいずれかに記載のインクジェット印刷装置。
  13. 　被印刷基材の移動方向に対して垂直方向、かつ被印刷基材表面に対して平行に移動するインクジェット用ノズルを備えたインクジェット印刷部、
    及び該インクジェット印刷部に対して被印刷基材の移動方向下流側にプラズマ噴出口を設け、
    さらに該プラズマ噴出口に対して被印刷基材の移動方向下流側に電子線照射部を有する請求項１に記載のインクジェット印刷装置。
  14. 　１色のみのインクを吐出するインクジェット印刷部と、該インクジェット印刷部に対して被印刷基材の移動方向下流側に設けたプラズマ噴出口との組合せを１つ以上有し、２つ有する場合には、その２つ以上の組合せを被印刷基材の移動方向に平行に並べてなる請求項１３に記載のインクジェット印刷装置。
  15. 　プラズマ噴出口の開口部が被印刷基材の表面方向に向いていない請求項１３又は１４に記載のインクジェット印刷装置。　
  16. 　プラズマ噴出口から噴出されるプラズマが、被印刷基材が移動する方向に向くように、プラズマ噴出口の開口部が被印刷基材の移動方向に向けられてなる請求項１３～１５のいずれかに記載のインクジェット印刷装置。
  17. 　プラズマ噴出口からみて被印刷基材の反対側に、被印刷基材の非印刷面側に接して、接地、負に帯電あるいは正に帯電させた基材を配置した請求項１３～１６のいずれかに記載のインクジェット印刷装置。
  18. 　該プラズマ噴出口を覆うカバーを有する請求項１３～１７のいずれかに記載のインクジェット印刷装置。
  19. 　１色以上のインクを印刷するためのラインヘッド方式のノズルを備えたインクジェット用ノズルと、各色のノズル毎に、被印刷基材の移動方向下流側に設けたプラズマ噴出口を有するインクジェット印刷装置。
  20. 　１色以上のインクを印刷するためのラインヘッド方式のノズルを備えたインクジェット用ノズルと、その１色以上を印刷するためのノズル毎に、ラインヘッド方式のノズルからみて被印刷基材の移動方向下流側にプラズマ噴出口を有するインクジェット印刷装置。
     
     
     
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