(57)【要約】【課題】基材と光硬化性インクの密着を向上できる印刷装置および印刷方法を提供する。【解決手段】光が透過される光透過性の基材に光硬化性インクを塗布して印刷を行う印刷装置１であって、ＵＶインクを基材１０に塗布する液滴吐出ヘッド２２を備える印刷部２０と、印刷部２０により塗布されたＵＶインクに紫外線を照射して硬化させるＵＶ光照射装置３０と、を有し、ＵＶ光照射装置３０が印刷部２０と対向せず、基材１０の配置位置を挟んで印刷部２０とは反対側に配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光が透過される光透過性の基材に光硬化性インクを塗布して印刷を行う印刷装置であって、
前記光硬化性インクを前記基材に塗布する印刷部と、
前記印刷部により塗布された前記光硬化性インクに前記光を照射する光照射部と、を有し、
前記光照射部が前記印刷部と対向せず、前記基材の配置位置を挟んで前記印刷部とは反対側に配置されていることを特徴とする印刷装置。
【請求項２】
請求項１に記載の印刷装置において、
前記光照射部に対向して前記印刷部が設けられる側に前記光を受ける光受容部を有し、該光受容部は凹部の一部に前記光を反射する光反射面を備えていることを特徴とする印刷装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の印刷装置において、
前記凹部の一部に光吸収面を備えていることを特徴とする印刷装置。
【請求項４】
光が透過される光透過性の基材に光硬化性インクを塗布して印刷を行う印刷方法であって、
前記光硬化性インクを前記基材に塗布するインク塗布工程と、
前記インク塗布工程で塗布した前記光硬化性インクに前記光を照射して前記光硬化性インクを硬化させるインク硬化工程と、を有し、
前記インク硬化工程において、前記基材の前記光硬化性インクを塗布した面とは反対の面から前記光を照射して前記光硬化性インクを硬化させることを特徴とする印刷方法。
【請求項５】
請求項４に記載の印刷方法において、
前記インク硬化工程で、前記基材を透過した前記光を反射させて前記光硬化性インクの表面に照射することを特徴とする印刷方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光硬化性インクを用いた印刷装置および印刷方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、紫外線硬化性インク（以下、ＵＶインクと称す）などの光硬化性インクを用いて記録媒体に印刷を行う印刷装置が知られている。
光硬化性インクは特定の波長の光を照射することで光硬化性インクが短時間で硬化するので記録媒体への裏写りなどの問題がない。そして、光硬化性インクでは、水性インクでは困難であった凹凸のある素材、立体曲面部、樹脂成型品にも高精細に印刷が可能であり、多方面に利用がなされている。
この光硬化性インクの硬化は、特許文献１に示すようなインクジェットプリンターでは、記録媒体（基材）にインクジェット方式を用いてＵＶインクを塗布し、塗布されたＵＶインクの上方（基材の表面）からＵＶ光（紫外線）を照射することで行われる。
【０００３】
図５は従来の印刷装置における印刷の状況を示す説明図である。
図５に示すように、従来のインクジェット方式を用いた印刷装置では、搬送方向Ａに搬送される基材１１０に、印刷部１２０のキャリッジ１２１に搭載された液滴吐出ヘッド１２２からＵＶインク液滴１２４が吐出されて、基材１１０にＵＶインク１２５が塗布される。そして、基材１１０に塗布されたＵＶインク１２５は、その上方のＵＶ光源１３０からＵＶ光１３１が照射されて硬化が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１３６６８８号公報（図１参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ＵＶインクを硬化させるために基材の表面側から紫外線を照射すると、ＵＶインクの硬化が表面から内部に進行し、この過程で発生するガスが基材とＵＶインクとの界面付近の硬化を阻害することがある。また、ＵＶインクの表面が硬化すると、紫外線の透過率が変化し内部のＵＶインクが硬化しにくくなり、基材とＵＶインクとの界面における密着強度が低下するおそれがある。
【０００６】
また、インクジェット方式でＵＶインクを基材１１０に塗布したときには、図６に示すように基材１１０に塗布されたＵＶインク１２５は略半球状の形状が連続して並び、表面が凹凸形状となる。このとき、ＵＶインク１２５の表面側から照射されるＵＶ光１３１はＵＶインク１２５の表面で反射、ＵＶインク１２５内を透過、または屈折して透過するなどの進行方向となる。このため、ＵＶインク１２５が受ける光の強度がむらとなり、ＵＶインクの硬化が充分に行われない部分が生じ、基材とＵＶインクとの密着強度が低下する不具合となる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００８】
［適用例１］本適用例の印刷装置は、光が透過される光透過性の基材に光硬化性インクを塗布して印刷を行う印刷装置であって、前記光硬化性インクを前記基材に塗布する印刷部と、前記印刷部により塗布された前記光硬化性インクに前記光を照射する光照射部と、を有し、前記光照射部が前記印刷部と対向せず、前記基材の配置位置を挟んで前記印刷部とは反対側に配置されていることを特徴とする。
【０００９】
この構成の印刷装置によれば、光透過性の基材に光硬化性インクを塗布して印刷を行う印刷装置と、光硬化性インクに光を照射して硬化させる光照射部とを備え、光硬化性インクを塗布した光透過性の基材の裏面から光を照射することを可能としている。
光硬化性インクの硬化において、基材を透過した光は基材と光硬化性インクとの界面に進行し、光硬化性インクが光エネルギーを受けて光化学反応を起こし硬化が開始する。そして、光が光硬化性インク内を通過していくに従い光硬化性インクの表面に向かって硬化が進行していく。
このように、本適用例の印刷装置によれば、最初に基材と光硬化性インクとの界面において光硬化性インクの硬化が始まることから、硬化の過程で発生するガスが基材と光硬化性インクとの界面付近の硬化を阻害することがない。このことから、基材と硬化した光硬化性インクとの密着強度を良好に保つ印刷装置を提供できる。
【００１０】
［適用例２］上記適用例にかかる印刷装置において、前記光照射部に対向して前記印刷部が設けられる側に前記光を受ける光受容部を有し、該光受容部は凹部の一部に前記光を反射する光反射面を備えていることが望ましい。
【００１１】
この構成の印刷装置によれば、光照射部から照射され基材および光硬化性インクを透過する光を受ける光受容部に、この光を反射する光反射面を備えている。
このことから、光受容部の光反射面にて光を反射させ、基材に塗布された光硬化性インクの表面に光を照射することができる。このようにして、基材および光硬化性インクを透過して放散される光を利用することができ、エネルギーの有効利用が図られる。そして、光硬化性インクの基材との界面および表面の両側から光硬化性インクの硬化を行えることから、硬化時間の短縮が可能である。
【００１２】
［適用例３］上記適用例にかかる印刷装置において、前記凹部の一部に光吸収面を備えていることが望ましい。
【００１３】
この構成の印刷装置によれば、光受容部の凹部の一部に光吸収面を備えている。
このようにすれば、光硬化性インクの硬化に関係しない方向に光が反射することを防ぐことができる。
【００１４】
［適用例４］本適用例の印刷方法は、光が透過される光透過性の基材に光硬化性インクを塗布して印刷を行う印刷方法であって、前記光硬化性インクを前記基材に塗布するインク塗布工程と、前記インク塗布工程で塗布した前記光硬化性インクに光を照射して前記光硬化性インクを硬化させるインク硬化工程と、を有し、前記インク硬化工程において、前記基材の前記光硬化性インクを塗布した面とは反対の面から光を照射して前記光硬化性インクを硬化させることを特徴とする。
【００１５】
この印刷方法によれば、基材に塗布した光硬化性インクを基材の裏面から光を照射して硬化を行う。
光硬化性インクの硬化において、基材を透過した光は基材と光硬化性インクとの界面に進行し、光硬化性インクが光エネルギーを受けて光化学反応を起こし硬化が開始する。そして、光が光硬化性インク内を通過していくに従い光硬化性インクの表面に向かって硬化が進行していく。
このように、本適用例の印刷方法は、最初に基材と光硬化性インクとの界面において光硬化性インクの硬化が始まることから、硬化の過程で発生するガスが基材と光硬化性インクとの界面付近の硬化を阻害することがない。このことから、基材と硬化した光硬化性インクとの密着強度を良好に保つことができる。
【００１６】
［適用例５］上記適用例にかかる印刷方法において、前記インク硬化工程で、前記基材を透過した前記光を反射させて前記光硬化性インクの表面に照射することが望ましい。
【００１７】
この印刷方法によれば、基材を透過した光を反射させ、基材に塗布された光硬化性インクの表面に光を照射する。
このようにして、基材および光硬化性インクを透過して放散される光を利用することができ、エネルギーの有効利用が図られる。そして、光硬化性インクの基材との界面および表面の両側から光硬化性インクの硬化を行えることから、硬化時間の短縮が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１の実施形態における印刷装置の概略構成を示す説明図。
【図２】第１の実施形態の印刷装置の印刷状態を示す説明図。
【図３】第１の実施形態のＵＶインクへのＵＶ光の透過状況を示す説明図。
【図４】第２の実施形態における印刷装置の印刷状態を示す説明図。
【図５】従来の印刷装置における印刷状況を示す説明図。
【図６】従来のＵＶインクへのＵＶ光の透過状況を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の寸法の割合を適宜変更している。
（第１の実施形態）
【００２０】
図１は本実施形態の印刷装置の概略構成を示す説明図であり、基材へのインクの塗布にインクジェット方式を採用した一例を示す。
印刷装置１は、基材１０を搬送する搬送ローラー１６，１７と、基材１０に光硬化性インクとしてのＵＶインクを塗布する印刷部２０と、光照射部として基材１０にＵＶ光を照射するＵＶ光照射装置３０と、を備えている。
【００２１】
さらに、ロール状に巻かれたシート状の基材１０をセットするスピンドル１５が設けられ、基材１０が搬送ローラー１６を通って、印刷部２０、ＵＶ光照射装置３０を通過し、さらに搬送ローラー１７によって搬送される搬送経路が搬送方向Ａに沿って形成されている。
なお、基材１０はＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ＰＥＴ樹脂、アクリル樹脂、などの光が透過される材料のものが用いられる。
【００２２】
搬送ローラー１６，１７は、印刷部２０により基材１０にＵＶインクの塗布が行われる前後の位置に距離を隔てて配置されている。この搬送ローラー１６，１７は同方向に回転駆動され、搬送ローラー１６，１７の間の基材１０が弛みなく搬送方向Ａに搬送できるように構成されている。
【００２３】
印刷部２０は、インクジェット方式の液滴吐出ヘッド２２と、液滴吐出ヘッド２２を保持するキャリッジ２１とを備え、印刷装置１の本体に固定されている。液滴吐出ヘッド２２には、シアン（Ｃ）、マジェンダ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｂ）などのＵＶインクがインクカートリッジなどのインク供給源から供給される。
液滴吐出ヘッド２２からは液滴２４としてＵＶインクを吐出して、基材１０にＵＶインクを塗布することができる。
【００２４】
ＵＶインクは、ＵＶ光（紫外線）の光エネルギーで光化学反応を起こし、液体から固体へ硬化するインクであり、樹脂材料、光重合開始剤、溶媒を主材料とし、この主材料に顔料または染料の色素、表面改質材料などが添加されている。
樹脂材料としては、常温で液状であり、重合させることによりポリマーとなる材料であれば特に限定されない。光重合開始剤はポリマーの架橋性基に作用して架橋反応を進行させる添加剤であり、溶媒は樹脂材料の粘度を調整するものである。
【００２５】
印刷部２０から基材１０の進行方向Ａへ向かって離れた位置に、ＵＶ光３１を照射するＵＶ光照射装置３０が印刷装置１の本体に固定されている。
ＵＶ光照射装置３０は、基材１０の配置位置を挟んで印刷部２０とは反対側に配置され、印刷部２０の液滴吐出ヘッド２２に直接にＵＶ光が照射されないように印刷部２０とは対向しない位置に配置されている。また、ＵＶ光照射装置３０は基材１０の幅方向の印刷範囲を照射できるように配置されている。
なお、ＵＶ光を照射する手段としてランプまたはＬＥＤなどの光源が用いられている。ＬＥＤは瞬時点灯が可能であり、長寿命な光源として省エネルギー化が可能である。
【００２６】
次に、本実施形態の印刷装置１において、基材１０の供給から基材１０に印刷が行われて排出されるまでの動作について説明する。
ロール状に巻かれたシート状の基材１０をスピンドル１５にセットし、搬送ローラー１６へ誘導し定位置に位置決めする。そして、搬送方向Ａに従い、基材１０が印刷部２０の下方に搬送される。そして、印刷部２０の液滴吐出ヘッド２２により、基材１０へＵＶインクの塗布が行われる。
【００２７】
図２は本実施形態の印刷状態を示す説明図である。
印刷部２０の液滴吐出ヘッド２２からＵＶインクの液滴２４が基材１０に向けて吐出され、基材１０へＵＶインク２５の塗布が行われる。このとき、基材１０は搬送方向Ａに移動しながらＵＶインク２５の塗布が行われることになる。
【００２８】
そして、ＵＶインク２５の塗布が行われた基材１０はＵＶ光照射装置３０の上方に搬送され、ＵＶ光照射装置３０からＵＶ光３１が基材１０に照射される。本実施形態では、ＵＶ光３１は基材１０の裏面（ＵＶインク２５を塗布した面と反対の面）から照射される。
図３はＵＶインクへのＵＶ光の透過状況を示す説明図である。
液滴のＵＶインクを基材１０に塗布したときには、基材１０に塗布されたＵＶインク２５は略半球状の形状が連続して並び表面が凹凸形状となる。
【００２９】
ＵＶ光照射装置３０から照射されたＵＶ光３１は、基材１０の裏面から入射して基材１０を透過する。
そして、基材１０とＵＶインク２５との界面に進行し、ＵＶインク２５が光エネルギーを受けて光化学反応を起こし硬化が開始する。続いて、ＵＶ光３１がＵＶインク２５内を通過していくに従いＵＶインク２５の表面に向かって硬化が進行していく。
【００３０】
なお、ここでのＵＶインク２５の硬化はＵＶインク２５を充分に硬化させずに仮硬化として行い、後工程でＵＶ光を長時間照射するなどして充分に硬化させる本硬化を実施してもよい。このように、基材１０の裏面から仮硬化を行った場合、本硬化は基材１０の裏面および表面のどちらからのＵＶ光の照射であってもよい。
そして、図１に戻り、基材１０に塗布されたＵＶインク２５を硬化後、基材１０は搬送ローラー１７により搬送方向Ａに沿って搬送されて排出される。
【００３１】
このように、印刷装置１におけるＵＶインク２５の硬化において、最初に基材１０とＵＶインク２５との界面から硬化が始まるので、硬化の過程で発生するガスが基材１０とＵＶインク２５との界面付近の硬化を阻害することがない。このことから、基材１０と硬化したＵＶインク２５との密着強度を良好に保つ印刷装置１を提供できる。
【００３２】
特に、インクジェット方式でＵＶインク２５を基材１０に塗布したときには、基材１０に塗布されたＵＶインク２５の表面が凹凸形状となる。このようなＵＶインク２５の表面側からＵＶ光３１を照射した場合にはＵＶ光３１が表面で反射、ＵＶインク２５内を透過、または屈折してＵＶインク２５が受ける光の強度がむらとなる。これに対して、基材１０の裏面からＵＶ光３１を照射することで光の強度がむらとなることがなく、インクジェット方式で塗布したＵＶインク２５の硬化には有効である。
（第２の実施形態）
【００３３】
次に第２の実施形態として、他の印刷装置について説明する。本実施形態の印刷装置は、第１の実施形態の印刷装置に基材を透過したＵＶ光を受け取る光受容部を備えた印刷装置である。このため、以下の説明では要部のみ説明し、第１の実施形態の印刷装置と同様な構成については同符号を付し詳細な説明は省略する。
【００３４】
図４は本実施形態における印刷装置の印刷状態を示す説明図である。
印刷装置２は基材１０を搬送する搬送ローラー（図示せず）と、基材１０に光硬化性インクとしてのＵＶインクを塗布する印刷部２０と、光照射部としてＵＶ光を基材１０に照射するＵＶ光照射装置３０と、ＵＶ光照射装置３０から照射され基材１０およびＵＶインクを透過したＵＶ光を受け取る光受容部４０と、を備えている。
【００３５】
光受容部４０は凹部４１を有し、基材１０を挟んでＵＶ光照射装置３０に対向して配置されている。
光受容部４０の凹部４１は、基材１０に対してほぼ平行な底面４１ａと、その周りの側面４１ｂとを有している。この凹部４１の底面４１ａにはミラーなどの反射部材が取り付けられ、光反射面４５が形成されている。また、凹部４１の側面４１ｂには紫外線吸収材が塗布されて光吸収面４６が形成されている。
【００３６】
このような印刷装置２における印刷は、まず、印刷装置２の印刷部２０の液滴吐出ヘッド２２からＵＶインクの液滴２４が基材１０に向けて吐出され、基材１０へＵＶインク２５の塗布が行われる。
そして、ＵＶインク２５の塗布が行われた基材１０はＵＶ光照射装置３０の上方に搬送され、ＵＶ光照射装置３０からＵＶ光３１が基材１０に照射される。ＵＶ光３１は基材１０の裏面（ＵＶインク２５を塗布した面と反対の面）から照射される。
【００３７】
図３で説明したように、ＵＶ光３１は基材１０とＵＶインク２５との界面に進行し、ＵＶインク２５が光エネルギーを受けて光化学反応を起こし硬化が開始する。続いて、ＵＶ光３１がＵＶインク２５内を通過していくに従いＵＶインク２５の表面に向かって硬化が進行していく。
【００３８】
基材１０およびＵＶインク２５を透過したＵＶ光３１は、ＵＶ光照射装置３０に対向して設けられた光受容部４０の凹部４１に進行する。この凹部４１の底面４１ａに入射したＵＶ光３１は光反射面４５で反射されて、基材１０に塗布されたＵＶインク２５の表面に照射し、ＵＶインク２５の硬化に寄与する。また、凹部４１の側面４１ｂに入射したＵＶ光は光吸収面４６で吸収され、硬化に必要のないところにＵＶ光３１が反射するのを防止している。
【００３９】
このように、印刷装置２のＵＶインク２５の硬化において、最初に基材１０とＵＶインク２５との界面から硬化が始まるので、硬化の過程で発生するガスが基材１０とＵＶインク２５との界面付近の硬化を阻害することがない。このことから、基材１０と硬化したＵＶインク２５との密着強度を良好に保つ印刷装置２を提供することができる。
さらに、光受容部４０の光反射面４５にてＵＶ光３１を反射させ、基材１０に塗布されたＵＶインク２５の表面に光を照射することができる。このようにして、基材１０およびＵＶインク２５を透過して放散されるＵＶ光３１を利用することができ、エネルギーの有効利用が図られる。そして、ＵＶインク２５の基材との界面および表面の両側からＵＶインク２５の硬化を行えることから、硬化時間の短縮が可能である。
【００４０】
以上、上記実施形態では光硬化性インクとしてＵＶ光（紫外線）の照射により硬化するＵＶインクを例に説明を行ったが、他に、電子線、放射線などを放射することで硬化する光硬化性インクを用いて実施することも可能である。
また基材は、ロール状、カットシート状、板状その他の形態を有するものであってもよい。材質としては、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ＰＥＴ樹脂、アクリル樹脂、などの他に、ガラス、水晶、石英などの光透過性を有するものであってもよい。
さらに、基材へのＵＶインクなどの光硬化性インクの塗布はインクジェット方式に限らず、スクリーン印刷、フレキソ印刷などの方法を用いて基材への光硬化性インクを塗布してもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１，２…印刷装置、１０…基材、１５…スピンドル、１６，１７…搬送ローラー、２０…印刷部、２１…キャリッジ、２２…液滴吐出ヘッド、２４…ＵＶインクの液滴、２５…ＵＶインク、３０…光照射部としてのＵＶ光照射装置、３１…光としてのＵＶ光、４０…光受容部、４１…凹部、４５…光反射面、４６…光吸収面。
【図１】
2011051299.tif 000003
【図２】
2011051299.tif 000004
【図３】
2011051299.tif 000005
【図４】
2011051299.tif 000006
【図５】
2011051299.tif 000007
【図６】
2011051299.tif 000008