(57)【要約】【課題】立体物への印刷を目的とするものである。非多孔質な表面を有するメディアに対しても良好な密着性を有する活性エネルギー線硬化型のインクジェットインキを用いる印刷方法に関する。また、十分な耐光性の向上も有する顔料のインクジェットインキの提供を目的とする。【解決手段】本発明は，複数の立体物を連続的に搬送し、搬送されている立体物に重合可能なモノマーを１０〜９０重量％含有する２５℃で、５〜１００ｍＰａ．ｓのインクジェットインキにより印字または印刷を行い、次いで電子線を照射して当該インキを硬化させることを特徴とする立体物への印刷方法。【選択図】　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の立体物を連続的に搬送し、搬送されている立体物に重合可能なモノマーを１０〜９０重量％含有する２５℃で、５〜１００ｍＰａ．ｓのインクジェットインキにより印字または印刷を行い、次いで電子線を照射して当該インキを硬化させることを特徴とする立体物への印刷方法。
【請求項２】
重合可能なモノマーが、１官能性モノマー、２官能性モノマーおよび３官能性モノマーからなる群から選ばれる１種もしくは２種以上の組み合わせである請求項１記載の印刷方法。
【請求項３】
電子線の照射は、真空管型電子線照射装置によってなされることを特徴とする請求項１ないし２記載の印刷方法。
【請求項４】
前記電子線の加速電圧が１０ｋＶ〜１５０ｋＶであることを特徴とする請求項３ないし４いずれか記載の印刷方法。
【請求項５】
立体物が飲料缶であることを特徴とする請求項１ないし４いずれか１項に記載の印刷方法。
【請求項６】
立体物が樹脂ラミネート缶であることを特徴とする請求項１ないし４いずれか１項に記載の印刷方法。
【請求項７】
着色剤、分散剤、重合可能モノマーからなり、光重合開始剤を含有しないインクジェットインキを用いる請求項１から６記載の印刷方法。
【請求項８】
請求項１から７記載の印刷方法で印刷された印刷物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、立体物への印刷を行う印刷方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プラスチック、ガラス、金属、等の立体成形品への印刷は、スクリーン印刷、ドライオフセット印刷、転写印刷、等の印刷方式により行われている。中でも、被印刷体の形状に制約が少ないこと、濃厚印刷が可能なこと、乾燥・硬化条件の異なる樹脂をバインダーとして用いることができるため多様なタイプの記録液を使用できること、印圧が低いので壊れやすいガラス等の被印刷体への印刷が可能等の特徴から、スクリーン印刷が広く行われている。
【０００３】
しかしながら、一般に成形品は多品種少量生産品が主流であることから、スクリーン製版はコスト高であること、容器の薄肉化に伴い、印圧により成形品に変形が生じスクリーン印刷では対応できない等の問題が発生している。このため、無版で、かつ、オンデマンドの無圧印刷システムが要望されている。この要望に対し、インクジェット方式による印刷が提案されている。
【０００４】
一般にインクジェットのインキは、インキの乾燥をおさえて、ノズルでのインキの乾きを防止するような構成のため、浸透性のない被印刷物では、乾燥が遅くて問題となる。インキの乾燥スピードを向上させるため、インキに熱をかけて乾燥性をあげる方法や、紫外線の照射によりインキの硬化を行う方法も考えられている。しかしながら、これらの方法は、記録媒体に熱がかかるものであり、熱に対して変形しやすい材料については、使用上の制限が有る。また、紫外線でインキを硬化させる場合には、インキの紫外線の透過性により硬化の速度が異なるため、墨のインキにおいては、光開始剤や増感剤を過剰に入れる必要があった。さらに、光開始剤や増感剤を過剰に入れたインキは、高価な材料を多く使用するため価格的に不利であり、インキから光開始剤や増感剤のマイグレーションが起こりやすくなる等の問題も心配される。
【０００５】
一方、電子線照射による硬化または架橋技術は、紫外線硬化と同様に地球的問題である環境問題の面から、省エネルギーかつ溶剤を放出しない環境に優しいプロセスとして注目を集めており、これまでに多くの検討がなされている。この方法は、真空中で電子を電圧にて加速し、この加速された電子を空気中等の常圧雰囲気中に取り出し、物体に対して電子線を照射する方法である。
【０００６】
電子線照射による硬化および架橋の利点としては、次のようなものが挙げられる。
（１）希釈剤として有機溶剤を含有させる必要がないので環境に優しい。
（２）硬化速度が速く生産性大で、冷却、エージング等が不要のため後加工がすぐにできる。
（３）熱乾燥よりも硬化作業面積が少なく、熱乾燥の際の温度管理などよりも作業管理しやすい。
（４）常温硬化のため基材の熱ダメージがない。
（５）開始剤、増感剤が不要のため、硬化物の耐候性や安定性が向上し、低臭気である。
（６）濃度の濃さに関係なく硬化できるため、高濃度印刷が可能。
しかしながら、従来の電子線照射装置は、加速電圧が通常３００ｋＶ〜１ＭＶと高く、２次Ｘ線のシールディングおよびイナーティングも大掛かりで、装置は非常に大型になり、また走査型と称するものも、電子線発生部にスキャンコイルを使用して電子線の方向を走査させるもので、容易に照射装置そのものを動かして利用するといったものでは到底ありえなかった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、立体物への印刷を目的とするものである。非多孔質な表面を有するメディアに対しても良好な密着性を有する活性エネルギー線硬化型のインクジェットインキを用いる印刷方法に関する。また、十分な耐光性の向上も有する顔料のインクジェットインキの提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
すなわち，本発明は，複数の立体物を連続的に搬送し、搬送されている立体物に重合可能なモノマーを１０〜９０重量％含有する２５℃で、５〜１００ｍＰａ．ｓのインクジェットインキにより印字または印刷を行い、次いで電子線を照射して当該インキを硬化させることを特徴とする立体物への印刷方法に関する。また、本発明は、重合可能なモノマーが、１官能性モノマー、２官能性モノマーおよび３官能性モノマーからなる群から選ばれる１種もしくは２種以上の組み合わせである上記印刷方法に関する。また、本発明は、電子線の照射は、真空管型電子線照射装置によってなされる上記印刷方法に関する。また、本発明は、上記電子線の加速電圧が１０ｋＶ〜１５０ｋＶである印刷方法に関する。また、本発明は、立体物が飲料缶である上記印刷方法に関する。また、本発明は、立体物が樹脂ラミネート缶である上記印刷方法に関する。また、本発明は、顔料、分散剤、重合可能モノマーからなり、光重合開始剤を含有しないインクジェットインキを用いる上記印刷方法に関する。また、本発明は、上記印刷方法で印刷された印刷物に関する。
【０００９】
立体物としては、具体的に、飲料缶、ラミネート缶、紙容器、ボトル、チューブ、あるいはプラスチック、ガラス、金属等の成形品が挙げられる。立体物の形状としては、円筒状，球状，箱状，不定形等を対象とするものである。この中でも特に缶の用途が多い。缶の材質としては、アルミ缶、スチール缶、ブリキ缶、樹脂フィルムラミネート缶等があるが特に限定は無い。缶の種類としては、２ピース缶、３ピース缶等があり特に限定はないが、特に２ピース缶の場合、円筒状に加工されたのちに印刷され、かつ、インキの硬化行程直後から生産ライン上を流れるため、本発明の効果が最大限発揮できる。
【００１０】
ビール等のアルコール飲料、ならびに炭酸飲料、ジュース、お茶およびコーヒー缶等のソフト飲料に使用されている２ピース缶、あるいはモノブロック状のエアゾール缶のような缶の製造においては、鋼板またはアルミニウム板から缶体に加工され、缶体の表面に印刷や塗装等が施され、さらに表面の印刷インキや塗料がオーブンにより焼付けられる。通常このような一連のプロセスは連続ラインにより行われており、複数の立体物を連続的に搬送する仕組みになっている。
【００１１】
インクジェット方式としては，ドロップオンデマンド（ピエゾ方式、バブルジェット（登録商標）方式，サーマルジェット方式）、連続噴射（ヘルツ方式，ミード方式，スウィート方式）等の方式が挙げられる。インクジェット方式にて画像を記録された立体物は、電子線にて硬化定着して印刷物を作成する。
【００１２】
本発明においてインクジェットインキは、電子線により硬化する電子線硬化性のインキであり、電子線硬化性化合物、熱重合禁止剤、着色剤、粘度調整用の溶剤等の成分を適宜配合し、吐出方式の特性に応じて調整したものである。本発明で用いるインキは、紫外線により硬化するインキと異なり、光開始剤や増感剤は含まない。連続噴射式装置においては、伝導度調整用の添加剤を必要に応じ添加する。着色剤としては、染料および顔料のいずれも使用できるが、耐光性を始めとする諸耐性の向上の点からは、顔料を使用することが好ましい。
【００１３】
着色剤としては具体的に、染料と顔料が挙げられる。染料としては、重合性のモノマーに溶解性があり、耐水性、耐光性の発揮できる油溶性の染料が好ましい。硬化する樹脂との相溶性から塩基性染料、分散染料、酸性染料等も用いることができる。顔料としては、酸化チタン、チタンブラック、酸化鉄、カーボンブラック、炭酸カルウム等の無機顔料、およびキナクリドン系有機顔料、フタロシアニン系有機顔料、ベンズイミダゾロン系有機顔料、イソインドリノン系有機顔料、アゾ系有機顔料等の有機顔料を使用できる。吐出の安定性および記録液の安定性、色彩の透明性や鮮明性を得るため、インキ中の顔料の平均粒径は、１０〜３００ｎｍであることが好ましい。着色剤は、インキ中に固形分で０．１〜１５重量％含まれることが好ましく、インキの粘度は５〜１００ｍＰａ．ｓ（２５℃）が好ましい。
【００１４】
電子線硬化性化合物としては、エチレン性不飽和二重結合を有するモノマー、オリゴマー、プレポリマー等を用いることができる。電子線硬化性化合物として具体的には、２−フェノキシエチルアクリレート、イソボロニルアクリレート、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、エチレングリコールジアクリレート、ジエチ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（メタ）アクリレート、エトキシ化１、６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、プロポキシ化１、６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジアクリレート、エトキシ化ネオペンチルグリコールジアクリレート、プロポキシ化ネオペンチル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アクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、プロポキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート等が挙げられる。これらの電子線硬化性化合物は、一種または必要に応じて二種以上用いてもよい。
【００１５】
インキには、必要な物性に応じて、電子線硬化性化合物との相溶性に優れた熱硬化性または熱可塑性樹脂を用いることができる。熱硬化性または熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリ（メタ）アクリル酸エステル、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、セルロース誘導体（例えば、エチルセルロース、酢酸セルロース、ニトロセルロース）、塩ビ−酢ビ共重合体、ポリアマイド樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ブタジエンーアクリルニトリル共重合体のような合成ゴム等が挙げられる。これらの樹脂は、一種または二種以上用いることができる。
【００１６】
また、インキの経時での安定性、記録装置内での安定性を得るため、インキは必要に応じて熱重合防止剤を０．０１〜５重量％含むことができる。熱重合防止剤としては、ハイドロキノン、ｐ−メトキシフェノール、ｔ−ブチルカテコール、ピロガロール等の芳香族誘導体が用いられるが、芳香族以外の化合物を併用しても差し支えない。インキは、電子線硬化性化合物、熱重合禁止剤、着色剤を含む濃縮状態の分散液をあらかじめ分散させたのち、添加剤を加えて希釈し、孔径３μｍ以下、さらには０．５μｍ以下のフィルターにて濾過して製造することが好ましい。
【００１７】
本発明における電子線照射としては、基材へのダメージを少なくする必要があり、加速電圧として、通常の大型電子線照射装置とはエネルギーの程度が異なったものが好ましく、加速電圧として１５０ｋＶ未満、好ましくは１０〜１５０ｋＶ、より好ましくは３０〜１３０ｋＶとなるものが良い。上記加速電圧にすることで、基材をいためることなく密着性の向上が図れる。
【００１８】
本発明における真空管型電子線照射装置は、従来のドラム型の電子線照射装置のごとく、電子線発生部であるドラム内を常に真空引きしながら電子線を照射するタイプの装置と異なり、電子線発生部を真空引きする必要がないため、小型で、移動可能とできる装置である。なお、真空管型電子線照射装置としては、通常、円柱状の形状を有する照射管を用いるものであり、１本ないし複数本の照射管を使用した装置である。このような構成の照射管を有する装置は、米国特許第５、４１４、２６７号に開示されており、Ｕｓｈｉｏ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ（ＵＩＴ）社によりＭｉｎ−ＥＢ装置として知られている。この装置においては、低加速電圧でも電子線の透過力の低下が小さく、有効に電子線を取り出すことができる。これによって、低深度で電子線を作用させることが可能となり、基材への悪影響なく被記録体や被記録体上の記録液を効率的に処理または硬化させることができる。また、低加速電圧、低エネルギーにより２次電子線の発生量を低下させることができるようになり、大がかりなシールド構造を必要としない。
【００１９】
【実施例】
以下、実施例に基づき本発明を説明する。
（電子線硬化型インキの作成）
インクジェットヘッドの後部に電子線照射装置を装着した装置により、連続的に搬送される立体物に印字を行い記録物を作成した。以下に示す組成の電子線硬化型インキを作成した。なお、例中「部」は重量％を表す。
顔料：カーボンブラック（「Ｐｒｉｎｔｅｘ　１５０Ｔ」デグサ社製）　　　２部
トリメチロールプロパントリアクリレート（「ＫＳ−ＴＭＰＴＡ」日本化薬社製）　　５５部
Ｎ−ビニルホルムアミド（ビームセット７７０）荒川化学社製）　　　　　　４０部
脂肪族変性系分散剤（「ソルスパーズ２４０００」アビシア社製）　　　　　０．５部
顔料分散剤（「ソルスパーズ５０００」アビシア社製）　　　　　　　　　　０．０５部
上記各成分を混合し、サンドミルで４時間分散を行った後３μのメンブランフィルターにて加圧ろ過を行い、粘度２０ｍＰａ．ｓ（２５℃）の電子線硬化型インキを調整した。
〔実施例１〕成型された飲料缶表面に試作したインクジェットインキを用い、ピエゾ型ヘッドを有し直径４０μｍのノズルを持つインクジェットプリンターで印字し、加速電圧７０ＫＶの電子線照射装置にてインキを硬化、密着させた。得られた記録画像は，所望の画質を十分再現していた。
〔実施例２〕成型されたポリエチレンテレフタレート樹脂ラミネート缶に，試作したインクジェットインキを用いピエゾ型ヘッドを有し直径４０μｍのノズルを持つインクジェットプリンターにてコンピューター画面上にて形成したデザインを記録させた。記録画像は，所望の画質を十分再現していた。
〔実施例３〕成型されたガラス容器に，試作したインクジェットインキを用いピエゾ型ヘッドを有し直径４０μｍのノズルを持つインクジェットプリンターにてコンピューター画面上にて形成したデザインを記録させた。記録画像は，所望の画質を十分再現していた。
【００２０】
【発明の効果】本発明により，立体成型物にもインキジェットにて画像が形成できるようになった。さらに，コンピューター画面上でデザインされたバリアブルナな画像を，電子線硬化性インキを用いたインクジェット記録システムを用いて立体物に形成できるため，個人の嗜好に応じた商品イメージを容易に満足させることができる。