(57)【要約】      （修正有）【課題】インクを用いて印刷が行われた基材を最適に乾燥させる。【解決手段】印刷および乾燥方法に関し、水と顔料とを含有するインク２を、インク方式印刷法で、初期水分１ａを有するとともに少なくともインクの水を吸収する基材上に印刷３し、これによって基材の水分を増加３ａさせ、まずは第１の乾燥ステップ５，５ａで、選択的に水分子に結合する放射線によって乾燥させ、次いで第２の乾燥ステップ６，６ａで、選択的に顔料に結合する放射線によって乾燥させ、両方の乾燥ステップ５，５ａ，６，６ａの完了７後、印刷されたインクの水がほぼ完全に蒸発していて、基材が再び実質的にその初期水分７ａを有するようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
印刷および乾燥方法であって、
水と顔料とを含有するインク（２）を、インク方式印刷法で、初期水分（１ａ）を有するとともに少なくともインクの水を吸収する基材（１）上に印刷（３）し、これによって前記基材の水分を増加（３ａ）させ、まずは第１の乾燥ステップ（５，５ａ）で、選択的に水分子に結合する放射線によって乾燥させ、次いで第２の乾燥ステップ（６，６ａ）で、選択的に顔料に結合する放射線によって乾燥させ、両方の前記乾燥ステップ（５，５ａ，６，６ａ）の完了（７）後、印刷されたインクの水はほぼ完全に蒸発していて、前記基材は、実質的に初期水分（７ａ）を再び有する、印刷および乾燥方法。
【請求項２】
まずは高周波の放射線（５）またはマイクロ波の放射線（５）を用いて乾燥させることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項３】
第１の所定の期間（ｔ1）の間に乾燥させることを特徴とする、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記第１の所定の期間（ｔ1）の間、インク塗布量が多い前記基材の部分（１５ａ）を、インク塗布量が少ない前記基材の部分（１５ｂ）と比べて、前者の水分が後者よりも迅速に取り除かれるように乾燥させることを特徴とする、請求項３記載の方法。
【請求項５】
続いて、紫外線（６）を用いて乾燥させることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
第２の所定の期間（ｔ2）の間に乾燥させることを特徴とする、請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記第２の所定の期間の間、インク塗布量が多い前記基材の部分（１６ａ）を、インク塗布量が少ない前記基材の部分（１６ｂ）と比べて、前者の水分が後者よりも迅速に取り除かれるように乾燥させることを特徴とする、請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記基材（１）を、少なくとも前記第１の乾燥ステップ（５，５ａ）の間にグリッパ（１２）を用いて搬送し、その際、非金属材料から成るグリッパフィンガ（１２ｂ）およびグリッパ支持部（１２ｃ）により前記基材を保持することを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
非金属材料から成るグリッパバー（１２ａ）を用いて搬送を行うことを特徴とする、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記搬送を、非金属材料から成るガイド手段（１８）によって補助することを特徴とする請求項９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１に記載の特徴を有する方法に関する。
【０００２】
技術分野および従来技術
本発明は、グラフィックアート産業の技術分野にあり、特に水と顔料とを含有するインクの消費および乾燥の範囲、したがっていわゆるインクジェット印刷の範囲にある。
【０００３】
従来技術において、基材上のインクを処理する、特に乾燥させるまたは硬化させる様々な方法が知られている。たとえば：赤外線、熱風、紫外線、高周波またはマイクロ波を用いた処理である。
【０００４】
２つの文献、欧州特許出願公開第３０１２１１０号明細書（EP 3 012 110 A1）および欧州特許出願公開第３０３４３０９号明細書（EP 3 034 309 A1）において、それぞれ乾燥機を有するインクジェット印刷機が公知であり、この印刷機では、基材の、印刷が行われた部分と印刷が行われない部分とを均一に、つまり基材を伸縮差なく乾燥させることを目的として、高周波と赤外線（または熱風）とが組み合わされた処理が開示されている。しかしこの場合、基材に伸縮差がなくかつ基材がカール（「コックリング」）を有しないが、最適には乾燥されないという問題が生じ得る。
【０００５】
課題
したがって本発明の課題は、特にインクを用いて印刷が行われた基材を最適に乾燥させることを可能にする、従来技術に対して改善された技術的解決手段を提供することである。
【０００６】
この課題を解決するための、大規模な印刷実験室における試験の範囲内で、基材が実質的に再びその初期水分（含水インクを用いて処理する前の含水量）を有するときに最適な乾燥が達成されることが見出された。これに対して、より低い含水量となるまでの乾燥が最適であるとは認識されなかった。
【０００７】
発明による解決手段
この課題は、本発明によれば、請求項１の特徴を有する方法によって解決される。本発明の好適な、したがって有利な改良形は、従属請求項、明細書および図面から明らかである。本発明の特徴、本発明の改良形および本発明の実施の形態は、相互に組み合わせても本発明の好適な改良形を成す。
【０００８】
本発明に係る印刷および乾燥方法は、水と顔料とを含有するインクを、インク方式印刷法で、初期水分を有するとともに少なくともインクの水を吸収する基材、たとえば紙または厚紙上に印刷し、これによって基材の水分を増加させ、まずは第１の乾燥ステップで、選択的に水分子に結合する放射線、たとえばＨＦまたはＭＷによって乾燥させ、次いで第２の乾燥ステップで、選択的に顔料に結合する放射線、たとえばＵＶによって乾燥させ、両方の乾燥ステップの完了後、印刷されたインクの水がほぼ完全に蒸発していて、基材が再び実質的にその初期水分を有するようにする、方法である。
【０００９】
本発明は、好適には、インクを用いて印刷が行われた基材を、最適に乾燥させることができる。
【００１０】
本発明は、２つの選択的に作用する乾燥ステップの好適な組合せを使用する：第１の乾燥ステップは、選択的に、よって主に水または水分子に結合し、第２の乾燥ステップは、選択的に、よって主に顔料に結合する。この場合「結合」は、その都度の乾燥ステップで提供されるエネルギが、少なくともその都度の乾燥にとって充分な程度に、水分子または顔料に伝達されることを意味している。
【００１１】
本発明に係る方法の実施は、好適には、印刷が行われた基材が再びその初期水分を有するように、基材を最適に乾燥させることを可能にする。この場合、「初期水分」とは、含水インクを用いて印刷を行う前に基材が有していた水分量を意味している。この場合、好適には、相互に異なる含水量を有する、印刷が行われた基材の部分、つまりたとえば印刷が行われた部分および印刷が行われない部分または印刷が行われた部分および多少の印刷が行われた部分（つまり多少のインク塗布量または水塗布量を有する）が、そのような部分が乾燥または乾燥ステップの完了後にそれぞれ再びその初期水分を有するように均一に乾燥させられる。基材は、本発明に係る乾燥の後では収縮差なく、好適にはより小さく（収縮）もなくより大きく（膨潤）もなく、基材の繊維は、存在する場合には、好適には支障なく完全に乾燥されていて、したがってたとえば折り畳みなどの後続加工において破断し易いこともない。
【００１２】
本発明に係る方法は、含水印刷インク、たとえばフレキソ印刷用の印刷インクの処理（乾燥）においても相応に使用可能である。
【００１３】
本発明の改良形
本発明の好適な改良形は、以下のように特徴付けることができる。
−まずはたとえば好適には２７．１２メガヘルツでの高周波の放射線を用いて、またはたとえば好適には２．４５ギガヘルツでのマイクロ波の放射線を用いて乾燥させる；
−第１の所定の期間の間、たとえば好適には０．５〜３秒の間、乾燥させる；
−第１の所定の期間の間、基材の、インク塗布量が多い部分を、基材の、インク塗布量が少ない部分と比べて、前者の水分が後者よりも迅速に取り除かれるように乾燥させる；
−続いて、紫外線を用いて、たとえば好適には３８５ナノメートルの波長で乾燥させる；
−第２の所定の期間の間、たとえば好適には０．１〜３秒の間、乾燥させる；
−第２の所定の期間の間、基材の、インク塗布量が多い部分を、基材の、インク塗布量が少ない部分と比べて、前者の水分が後者よりも迅速に取り除かれるように乾燥させる；
−基材を、少なくとも第１の乾燥ステップの間、グリッパを用いて搬送し、その際、非金属材料から成るグリッパフィンガおよびグリッパ支持部により基材を保持する；
−非金属材料から成るグリッパバーを用いて搬送を行う；
−搬送を、非金属材料から成るガイド手段によって補助する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る方法の好適な実施の形態のフローチャートを示す図である。
【図２】乾燥ステップにおける乾燥経過を示す図である。
【図３】インク方式印刷機を示す図である。
【図４】搬送システムのグリッパを示す図である。
【図５】グリッパの代替例を示す図である。
【図６ａ】ＨＦ乾燥の乾燥経過を示す図である。
【図６ｂ】ＵＶ乾燥の乾燥経過を示す図である。
【００１５】
図面および発明の実施の形態
以下、本発明および本発明の好適な改良形を、図面、つまり図１〜図６ｂに関して、少なくとも１つの好適な実施の形態に基づいて詳しく説明する。その際、それぞれ対応する特徴には同一の符号が付されている。図１〜図６ｂは、本発明における技術的解決手段の少なくとも１つの好適な実施の形態を示している。
【００１６】
図１は、本発明に係る方法の好適な実施の形態のフローチャートを示している。
【００１７】
ステップ１ａにおいて、たとえばインク方式印刷機８のデリバリにおいてスタックされた、紙から成るシートとしての、たとえば３％〜６％の相対初期水分を有する、印刷が行われるべき基材１が提供される（以下、方法を実施する際のインク方式印刷機８を示す図３も参照）。
【００１８】
ステップ２において、たとえばインク方式印刷機８のインク方式印刷ステーション９のためのインク供給システムを用いて、基材１に印刷を行うためのインクが提供される。たとえば色ＣＭＹＫまたはＣＭＹＯＧＶＫのための複数の異種のインクが提供されてもよい。少なくとも１種のインクは、水（またはいわゆる水ベースのもしくは水性のインク）と１種のまたは複数の異種の顔料とを含む。
【００１９】
ステップ３または３ａにおいて、インク方式印刷法（好適には：ドロップオンデマンド）で、基材１に、水と顔料とを含む少なくとも１種のインクを用いて、デジタル印刷画像に応じて印刷が行われる。その際、水が基材に達し、基材の水分量が増加する。基材が吸収性の基材、好適には紙または厚紙であるとき、基材は、水を少なくとも部分的に基材自体にまたは基材の繊維束において吸収する。
【００２０】
任意選択的なステップ４において、印刷が行われた基材１は、搬送経路に沿って、たとえば図３に示された、印刷ステーション９の下流側に配置された搬送胴を用いて、または代替的にいわゆるトレーまたは１つもしくは複数のベルトを用いて搬送される。各々の搬送システムは、好適にはグリッパ１２を有するかつ／または吸引空気を用いて基材を保持する。
【００２１】
ステップ５または５ａにおいて、好適にはＨＦ（電磁高周波の放射線）または好適にはＭＷ（電磁マイクロ波の放射線）を使用して第１の乾燥ステップが行われる。そのような放射線は、選択的に、塗布されたインクの水または水分子に結合する。そのために電磁放射線の周波数が、相応に、たとえば好適には２７．１２メガヘルツの高周波の放射線が選択されるまたは調整される。図３には、搬送経路に沿った少なくとも１つのＨＦ乾燥機１０が例示されている。
【００２２】
ステップ６または６ａにおいて、好適にはＵＶ（電磁紫外線）を使用して第２の乾燥ステップが行われる。そのような放射線は、選択的に、塗布されたインクの１種または複数の種類の顔料に結合する。そのために電磁放射線の波長は、相応に、たとえば好適には約３００ナノメートル〜４００ナノメートル、特に３８５ナノメートルに選択されるまたは顔料に合わせて調整される。約３００ナノメートルの場合、異なる色のインクが、つまり異種の顔料を含むインクが、ほぼ同一の高さレベル（８２％〜８９％）で吸収する。しかし、波長が３００ナノメートルのＬＥＤ乾燥機は、現状ではその製造が高価である。３８５ナノメートルの場合、種々のインクの吸収は、すでに７０％〜８８％で変動するが、対応するＬＥＤ乾燥機は、妥当なコストで製造可能である。白い紙は、４００ナノメートル未満の波長ではほとんど吸収しない。図３には、搬送経路に沿った少なくとも１つのＵＶ乾燥機１１が例示されている。
【００２３】
ステップ７または７ａにおいて、両方の乾燥ステップ５および６が終了し（乾燥の終了）、乾燥した基材１は、ステップ１ａにおける初期水分にほぼ相当する水分を有する。基材は、最終的に、たとえばインク方式印刷機８のデリバリにおいて排出スタック上に排出して積み重ねられる。
【００２４】
図２は、両方の乾燥ステップ５および６の間の乾燥経過を示している。横軸は、たとえば秒を単位とする時間軸（ｔ）であり、縦軸は、たとえば％値であって、紙の相対水分（Ｈ2Ｏ）に対応している。第１の乾燥ステップ５または５ａは、第１の時間区分ｔ0〜ｔ1で行われ、第２の乾燥ステップ６または６ａは、第２の時間区分ｔ1〜ｔ2で行われる。水平の破線は、好適には室内環境における基材１の初期水分１ａに対応している。
【００２５】
図２には、２つの曲線経過が示されている：上側の曲線経過１５ａおよび１６ａは、多量のインクが塗布されたまたは多量の水分が導入された例を明示し、下側の曲線経過１５ｂおよび１６ｂは、少量のインクが塗布されたまたは少量の水分が導入された例を明示している。この場合、「多」および「少」は、相対的なものと理解されるべきである。
【００２６】
乾燥は、時点ｔ0で始まる。時点ｔ1でのＨＦ（または代替的にＭＷ）乾燥５からＵＶ乾燥６への移行は、上側の曲線では１７ａで、下側の曲線では１７ｂで示されている。時点ｔ2で乾燥の終了７または７ａも示されている。
【００２７】
図４には、基材１、好適には枚葉紙のための搬送システムのグリッパ１２が示されている。グリッパ（または複数のそのようなグリッパ）は、搬送経路に沿って可動のグリッパバー１２ａに配置されているとともに、少なくとも１つのグリッパフィンガ１２ｂと、保持する、好適には把持するためにグリッパフィンガ１２ｂと協動する少なくとも１つのグリッパ支持部１２ｃとを有する。
【００２８】
グリッパフィンガ１２ｂおよびグリッパ支持部１２ｃは、非金属材料、すなわち低い誘電損失係数を有する材料から製作されていて、したがって問題なく、つまり支障なく、電磁場、特にＨＦ場１３（代替的：ＭＷ場）を通ってガイドすることが可能である。電磁場は、電極１４によって生成される。グリッパバー１２ａは、場の外側でガイドされ、したがって金属材料から製作されてよい。
【００２９】
図５は、グリッパバー１２ａも非金属材料から製作されていて、したがって同様に問題なく場１３を通ってガイドすることが可能であるグリッパ１２を有する代替例を示している。さらに図５には、場１３の領域に問題なく配置することが可能である、非金属材料から成るガイド装置１８が示されている。
【００３０】
図６ａおよび図６ｂは、図２と同様に、２つの乾燥経過（多量または少量のインク）を、ただしそれぞれ１種の放射線だけを使用した場合において示している：図６ａは、ＨＦ乾燥を示していて、図６ｂは、ＵＶ乾燥を示している。時点ｔ3またはｔ4での基材１のそれぞれの乾燥の終了時に、基材１は、部分的に過度に強く、つまり基材１の初期水分未満に乾燥されているという意味で、ＨＦだけによる乾燥およびＵＶだけによる乾燥は、それぞれ最適な乾燥結果をもたらさないことが看取される。
【００３１】
図６ａは、ＨＦ乾燥における紙の水分の経過を示している。ＨＦは、インクの水に結合し、双極子とイオンとを回転および振動させ、これによって摩擦熱が生じる。インクおよび水が多量の部分は、開始時に最大の水分を有する。この場合、ＨＦ場では、特に多くのエネルギが結合し、インクが特に強く加温される。したがって時間の経過とともに、乾燥時の水分損失は、特に大きくなっている（曲線は急に下降する）。蒸発する水が増加するにつれ、結合されるエネルギは減少し、したがって水分損失は、いずれかの時点で水の不足に基づきプロセスが停止するまでよりゆっくりと進行する。この場合、その部分でも紙は熱伝導によって熱を受けるので、紙の水分は最終的に室温における元来の自然の紙の水分よりもさらに低くなる。
【００３２】
インクが少量の部分は、ＨＦ場がこの部分ではそれほど集中可能ではなく、存在する吸収性の材料が少量であるので、吸収するエネルギが極めて少量である。その部分は、低温の基材上でより不良に加熱することしかできない。ゆえに時間の経過とともに水分損失はより少なく、インクが多量の部分のようには高温とならないどころか、ＨＦ場における乾燥は、インクが多量の部分よりも極めて長く続きさえする。
【００３３】
基材を長時間乾燥機にさらすと、いずれかの時点ではインク塗布量が多い部分のようにインク塗布量が少ない部分も乾燥するであろう。そのための時間は約１０秒であり、これは、極めて長い滞留時間または非常に長い乾燥区間を成していて、ひいては不経済である。
【００３４】
印刷が行われていない基材は、実質的にエネルギを吸収しない。ここでは加温が生じず、基材水分は維持される。
【００３５】
印刷が行われた全ての領域が初期水分以下の水分に達すると、乾燥の終了も成されていることが示されている。
【００３６】
原則として、マイクロ波を用いた乾燥も、ここでも主に水が励起されるので、同様に進行する。しかしながら、基材、たとえば紙は、より高い周波数ではより多くのエネルギを吸収し、これにより印刷が行われていない部分は、ＨＦの場合よりもいくぶんかより大きく加温される。
【００３７】
図６ｂは、ＵＶ（たとえば３８５ｎｍの波長で）を照射したときの乾燥経過を示している。その際、乾燥エネルギは、顔料によって吸収される。インクが次第に乾いても、乾燥プロセス中の吸収能力が一定であるようにするために、乾燥中の顔料粒子の数は一定のままである。基材の水分損失は、広い範囲にわたって時間の経過とともに線形に行われる。インクの水がすでに蒸発しており、それにもかかわらずＵＶによって引き続き照射されるとき、乾燥した顔料は、引き続きエネルギを吸収し、基材は、ＨＦのときよりもその初期水分よりはるかに下回って乾燥する。
【００３８】
インクが多量の、ひいては顔料が多量の部分では、インクが少量の部分よりもいくぶんか多くのエネルギが吸収され、したがってそこでは時間当たりより多くの水分が失われる。しかし、インクが少量の部分も少量の水を有するので、それにもかかわらずその部分は、より迅速に乾いている（ＨＦに対して）。
【００３９】
印刷が行われていない部分は、ＵＶを吸収せず、ひいては印刷が行われていない部分では初期水分が維持される。
【００４０】
したがってＨＦだけでもＵＶだけでも、多少のインクを有する、印刷が行われた部分を、最終的に全ての部分で基材が元来の水分を有するように乾燥させることはできない。
【００４１】
したがって本発明は、図２に示されているような２つの選択的な乾燥方法の組合せを使用する：ＨＦ乾燥による乾燥プロセスが開始される（時点ｔ0で）。とりわけインクまたは水が多量の部分では、まず水分が急速に減少させられるまたは取り除かれる、つまりそのような部分では、インクまたは水が少量の部分よりも時間単位当たりより多くの水分（水量）が取り除かれる。インクが多量の部分の水分曲線とインクが少量の部分の水分曲線とが交わる直前に、ＨＦによる乾燥が終了される（時点ｔ1）。インクが多量の部分の水分は、すでに大幅に減少していて、インクが少量の部分よりわずかに上に位置する。その時点でＵＶ乾燥が投入される（同様に時点ｔ1）。インクおよび顔料が多量の部分は、その時点でインクまたは顔料が少量の部分よりも、より迅速に水分を失う、つまりそのような部分では、時間単位当たりより多くの水分（水量）が取り除かれ、したがって水分曲線がより急に下降する。その際、ｔ0とｔ1との間では、水分の除去は、ｔ1とｔ2との間よりも、より迅速に（つまり時間単位当たりより多くの水量）行われる。ＨＦ乾燥からＵＶ乾燥への移行が的確に選択されていると、インクが多量の乾燥曲線とインクが少量の乾燥曲線とは、正確に初期水分において交わる。その時点ではＵＶ乾燥も終了され（時間ｔ2）、基材の全ての部分で再び初期水分が達成されている。
【００４２】
最適な時点ｔ1〜ｔ3は、インク（様々な水量、様々な顔料、様々な顔料量）と基材（たとえば様々な紙種および／または様々な紙厚）との組合せの変化に対して、事前に試験運転（印刷、乾燥および乾燥結果の評価）で特定して、本発明に係る乾燥に提供することが可能である。そのためにデジタル演算装置に、乾燥機を制御するまたは乾燥機の制御に関連するデジタルメモリが設けられてよい。
【符号の説明】
【００４３】
１  基材
１ａ  初期水分を含む基材の提供
２  インクの提供
３  印刷
３ａ  基材の水分の増加
４  基材の搬送
５  乾燥の第１のステップ（ＨＦ／ＭＷ）
５ａ  基材の水分の減少
６  乾燥の第２のステップ（ＵＶ）
６ａ  基材の水分の減少
７  乾燥の終了
７ａ  基材の初期水分への到達
８  印刷機
９  印刷ステーション
１０  第１の乾燥機（ＨＦ／ＭＷ）
１１  第２の乾燥機（ＵＶ）
１２  グリッパ
１２ａ  グリッパバー
１２ｂ  グリッパフィンガ
１２ｃ  グリッパ支持部
１３  ＨＦ場
１４  電極
１５ａ  水分経過（ＨＦ／ＭＷ、インク多量）
１５ｂ  水分経過（ＨＦ／ＭＷ、インク少量）
１６ａ  水分経過（ＵＶ、インク多量）
１６ｂ  水分経過（ＵＶ、インク少量）
１７ａ  水分経過の移行部
１７ｂ  水分経過の移行部
１８  ガイド装置
ｔ0  時点：第１の乾燥の開始
ｔ1  時点：第１の乾燥の終了／第２の乾燥の開始
ｔ2  時点：第２の乾燥の終了
ｔ3  時点：ＨＦ乾燥の終了
ｔ4  時点：ＵＶ乾燥の終了
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【外国語明細書】
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