(57)【要約】【課題】印刷エンジンにおいてインクによって印刷された媒体用紙へと保護コーティングを塗布する方法を提供する。【解決手段】複数のノズルを吐出のための垂直アレイに配置し、印刷エンジンからの印刷された媒体用紙を、前記アレイに隣接させて配置し、ノズルから媒体用紙の印刷済みの表面へとゲル状のコーティング材料を吐出し、コート済みの用紙を前記アレイから垂直に変位させた位置へと移動させ、コーティングを放射エネルギーで照射して、コーティングの硬化を達成し、コート済みの媒体用紙を、前記印刷エンジンの排出経路へと移動させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
印刷エンジンにおいてインクによって印刷された媒体用紙へと保護コーティングを塗布する方法であって、
（ａ）複数のノズルを吐出のための垂直アレイに配置し、
（ｂ）前記印刷エンジンからのインクによって印刷された媒体用紙を、前記アレイに隣接させて配置し、前記ノズルから媒体用紙の印刷済みの表面へとゲル状のコーティング材料を吐出し、
（ｃ）コート済みの媒体用紙を前記アレイから垂直に変位させた位置へと移動させ、コーティングを放射エネルギーで照射して、コーティングの硬化を達成し、
（ｄ）前記コート済みの媒体用紙を、前記印刷エンジンの排出経路へと移動させる、方法。
【請求項２】
前記コート済みの媒体用紙を垂直に変位させた位置へと移動させるステップは、前記コート済みの媒体用紙を多孔質のベルト上に配置し、前記ベルトの表面を通って真空状態とし、前記コート済みの媒体用紙を前記ベルトの表面へと固定することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
印刷および印刷後の印刷媒体のコーティングのためのシステムであって、
（ａ）選択された印刷媒体の表面へとデジタル画像を印刷するように動作する印刷エンジンと、
（ｂ）指向性の吐出ノズルの垂直アレイと、
（ｃ）印刷媒体の印刷済みの表面を、前記印刷エンジンから前記垂直アレイに隣接した位置へと運ぶように動作するキャリアと、
（ｄ）ゲル状材料を前記印刷済みの表面へ吐出するように動作するディスペンサを含むゲル状コーティング材料の供給源と、
（ｅ）前記ノズルのアレイから垂直方向に配置された放射エネルギー源と、
（ｆ）前記印刷済みの表面を前記垂直アレイに隣接した位置から前記放射エネルギー源に隣接した第２の位置へと移動させるように動作する搬送装置と、を備える、システム。
【請求項４】
前記キャリアが、多孔質のベルトと、前記印刷済みの媒体を前記ベルトの表面へと保持するように動作する真空源とを含む、請求項３に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、コピー機／プリンタにおいて静電的に印刷された用紙およびインクジェットで印刷された用紙について、用紙媒体上のインク印刷のための保護の提供に関する。
【背景技術】
【０００２】
これまでに、インクによるマーキングを保護して、印刷媒体のインク付きの表面の汚れまたは他の損傷を防止するために、印刷エンジンでのデジタル印刷から排出される用紙のインク印刷（とくには、カラーのインク印刷）を覆って固定剤コーティングを提供することが望まれている。例えば、印刷物を、印刷エンジンからの印刷済み用紙の搬送における摩耗から保護することが望まれている。インクによって印刷された媒体の表面を保護するために、水性のフレキソワニスの使用が試みられているが、そのような水性混合物は、水の含有量が多いためにかなりの量の乾燥を必要とし、結果として設備のサイズおよびコストを増大させるとともに、搬送の速度を遅くし、このプロセスを高速印刷の用途において実行不可能なものにしている。
【０００３】
印刷された印刷媒体に保護コーティングを設けるという課題は、普通紙およびデジタル印刷エンジンにおいて広く使用されているコート紙用紙素材の両方の印刷媒体に対応する必要があるために、さらに複雑になっている。
【０００４】
印刷された印刷媒体に水性フレキソワニスコーティングを塗布するための公知のプロセスは、非常に大きな空間を有する比較的長い設備モジュールを必要としており、したがって多くのデジタル印刷施設にとって現実的でない。さらに、用紙の体裁が変わるたびに可撓プレートの交換および清掃作業が必要であるため、このようなプロセスは、小さな印刷エンジン装置にとって扱いにくく、採用しにくい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００７−０１２０９１０号
【特許文献２】米国特許出願公開第２００７−０１２０９２５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、大型設備の施設を必要とせず、かつコピー／印刷作業の速度を下げる必要がない方法で、デジタル印刷作業において印刷された印刷媒体へ透明な保護コーティングを塗布する方法を提供することが望まれている。
【０００７】
本開示は、既存の印刷エンジン設備装置をわずかに拡大するだけでよい態様で、印刷された印刷媒体へと保護コーティングを塗布する改善された方法または手段を提供する。本開示の方法は、速度の低下および生産性の損失を必要とせずに、印刷エンジンの通常の印刷速度に対応することができる。さらに、本開示は、普通紙およびコート紙の両方の印刷面を保護する手段を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示のプロセスは、搬送ベルト上に配置された印刷済みの印刷媒体の用紙をコーティングするため、水平吐出のインクジェットノズルの垂直配置のアレイを提供し、放射エネルギー源が、このインクジェットアレイに垂直方向に隣接して配置され、ベルトが印刷済みの印刷媒体を印刷エンジン内の所定の経路を通って搬送するときに、コーティングの硬化を達成する。両面印刷済みの媒体の裏面へと保護コーティングを吐出するために、水平吐出のインクジェットノズルの別のアレイが、印刷媒体の搬送方向の下流に配置されており、第２の放射エネルギー源が、印刷媒体の裏面のコーティングの硬化を達成するために、このアレイに隣接して配置されている。用語「両面（ｄｕｐｌｅｘ）」は、デジタルのコピーおよび複製の産業において使用され、用語「両面（ｐｅｆｅｃｔｉｎｇ）」は、従来の印刷産業において使用される。どちらの用語も、用紙媒体の両面への印刷を指す。真空源が用意され、搬送ベルトを通って真空状態とされ、放射エネルギー源による硬化の際に印刷媒体を搬送ベルトに付着した状態に維持する。インクジェットノズルによって吐出される保護コーティングは、紫外線に反応する種類である。放射エネルギー源は、印刷済みの媒体に隣接して配置されるＵＶランプによって紫外スペクトルの放射エネルギーを生成する種類であり、ＵＶランプを冷却するために用意された水の循環を通過させる熱交換器を備える。本開示は、水平吐出のインクジェットノズルの概念を具現化している。この向きは、印刷エンジンの水平方向の拡大を最小限にするために選択される。しかしながら、インクジェットの他の機能的な向きも、利用可能である。普通紙への保護コーティングの塗布を可能にするゲルワニスが使用される。ゲルは、紙の表面に衝突したときに動かなくなり、普通紙の孔へと浸透して透き通しおよび不完全な硬化（どちらも、容認できない）を生じることがない。ゲルワニスは、インクで印刷されたコート紙のコーティングにおいても、満足できることが明らかになっている。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本開示による保護コーティングの塗布および硬化のために印刷エンジンを通過する印刷済み媒体の経路の概略図である。
【図２】両面印刷済みの媒体に保護コーティングを塗布して硬化させる本開示の一つの例であり、図１と類似の概略図である。
【図３】本開示の方法において使用されるインクジェットノズルの全幅アレイの不等角投影図である。
【図４】本開示において使用されるＵＶランプを冷却する水のための熱交換器の不等角分解図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１を参照すると、付加設備部分（全体が参照番号１０で示されている）が、既存の印刷エンジン（全体が参照番号１４で示されている）へと追加することができるキャビネット１２に収容されて設けられている。キャビネット部１２は、垂直方向において既存の構造体１４と同じ高さまで延びるように意図されており、したがってキャビネット１２は、既存の印刷エンジンの片側への追加であってよい。エンジン１４からの印刷用紙媒体の出力搬送経路が、印刷エンジン出力ステーション１５から生じる黒矢印の線１６によって示されており、キャビネット１２を通過して出力ステーション（全体が参照番号１８で示されている）へと直接的に延びることができる。しかしながら、インクで印刷された媒体用紙に保護コーティングを設けることが望まれる場合には、媒体の進路を、当分野で公知のとおり、適切なゲート（図示されていない）によって参照番号２０によって示されている下向きの経路へと変えることができる。センサ２２が、印刷媒体用紙の存在／通過を検出するように配置され、仮付けローラ２４への媒体用紙の搬送を表わす信号を出力リード２１、２３にもたらす。仮付けローラ２４は、用紙をエンドレスベルト２６へと静電的に付着させる。ベルト２６は電動であり、媒体用紙を運んで、以下でさらに詳しく説明されるコーティングユニット（全体が参照番号３０で示されている）にわずかに離れて隣接している固定プラテン２８を越えて通過させるべく動作する。センサ２２は、用紙媒体の存在だけでなく、位置および角度姿勢も検出し、したがってインクジェットコーティング装置が、正確に用紙媒体へとコーティングを分配でき、過剰な被覆または被覆不足を最小限にすることができる。
【００１１】
図１および図３を参照すると、全体が参照番号３０で示されているコーティングユニットは、図３に参照符号Ｗによって示されているとおり印刷媒体の全幅にわたって広がることができる複数のインクジェット印刷ヘッドモジュール３２、３４、３６、３８を備える。現時点の実務では、それぞれの印刷ヘッドがＷの方向に約３インチの長さを有することが充分であると分かっており、したがって４つのそのようなモジュールで、１２インチの幅を有する印刷用紙素材に対応できる。典型的な用途においては、モジュール３２、３４、３６、および３８は、それらの端部までは有効でない可能性があり、したがってモジュールを、完全な被覆のためにわずかな量の横方向の重なり合いにて千鳥配置のアレイに配置する必要がある。現時点の実務では、適切なコーティング被覆のために、２列のアレイを垂直方向に隣接配置して設けることが充分であると分かっている。現時点の実務では、印刷ヘッドモジュールが、コーティング材料を１分間につき最大７０枚（７０ｐｐｍ）の速度で、１インチ当たり３００×１２００のドット（３００×１２００ｄｐｉ）を含むマトリクスにて付着させ、かつ１回の通過にてコーティングで全体を被覆することができるために充分なノズル４０を有している。約１４０〜１５０ｐｐｍという、より高い印刷エンジンの速度においては、１回の通過で全体の被覆をもたらすべく６００×６００ｄｐｉまたは６００×１２００ｄｐｉのマトリクスにてコーティングを付着させるために、第１組の印刷モジュールに対して離間した第２組の印刷モジュールが必要なこともある。現時点の実務では、図３に示したただ１つの印刷ヘッド機構が、約８インチの垂直高さまたは厚さを有しており、結果として、２列の印刷ヘッドモジュールは、約１６インチの垂直高さまたは奥行きを有する。２つのアレイが必要とされる高速印刷においては、垂直高さまたは奥行きが、それぞれが２列のモジュールを有している２つのアレイのそれぞれについて、約１６インチとなる。用紙媒体が両面にコーティングを必要とする場合、用紙媒体の進路を、適切なゲート（図示されていない）によって、左方へと向かう経路６７へと向け、次いで行き止まりの経路６８へと向けることができる。次いで、用紙媒体は、両矢印によって示されるとおり反対の移動方向に再出発し、適切なゲート（図示されていない）を通過し、水平な経路６９を移動し、次いで垂直な経路７５を移動する。垂直な経路７５は、用紙媒体が経路６４に従ってコーティングステーションを再び横断できるようにするゲート（図示されていない）に続いている。経路６８は、用紙について装置の動作の対象となる面を切り換えるために使用されるため、一般に「反転器」と呼ばれる。
【００１２】
図１の構成において上述した両面印刷は、通常は、反転に必要とされる時間が媒体の搬送速度を制限するため、比較的低速な印刷作業において使用される。
【００１３】
現時点での実務において、開始剤および賦形剤（ｖｅｈｉｃｌｅ）を含む透明な保護用ゲル状コーティングであって、上記賦形剤が、（ａ）少なくとも１つのラジカル硬化型モノマー化合物、および（ｂ）以下の化学式の化合物を含む、透明な保護用ゲル状コーティングを使用することが充分であることが分かっている。
【００１４】
【化１】
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【００１５】
ここで、Ｒ１は、アルキレン、アリーレン、アリールアルキレン、またはアルキルアリーレン基であり、Ｒ２およびＲ２’はそれぞれ、互いに別個独立にアルキレン、アリーレン、アリールアルキレン、またはアルキルアリーレン基であり、Ｒ３およびＲ３’はそれぞれ、互いに別個独立に（ａ）光開始基、あるいは（ｂ）アルキル、アリール、アリールアルキル、またはアルキルアリール基であり（ただし、Ｒ３およびＲ３’の少なくとも一方は、光開始基）、ＸおよびＸ’はそれぞれ、互いに別個独立に酸素原子または化学式−ＮＲ４−の基（ここで、Ｒ４は、水素原子、アルキル基、アリール基、アリールアルキル基、またはアルキルアリール基）である。
【００１６】
２００７年５月３１日公開のＰ．Ｇ．Ｏｄｅｌｌらの「Ｐｈａｓｅ  Ｃｈａｎｇｅ  Ｉｎｋｓ  Ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ  Ｐｈｏｔｏｉｎｉｔｉａｔｏｒ  Ｗｉｔｈ  Ｐｈａｓｅ  Ｃｈａｎｇｅ  Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  Ａｎｄ  Ｇｅｌｌａｎｔ  Ａｆｆｉｎｉｔｙ」という名称の米国特許出願公開第２００７−０１２０９１０号には、着色剤を省略することによって、印刷された印刷媒体に満足できる透明な保護コーティングをもたらす、上述のインク組成物が記載されている。
【００１７】
保護用ゲル状コーティングは、開始剤と、少なくとも１つのラジカル硬化型モノマー化合物および以下の化学式の化合物を含む相変化担体とを含むこともできる。
【００１８】
【化２】
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【００１９】
２００７年５月３１日公開のＪ．  Ｌ．  Ｂｅｌｅｌｉｅらの「Ｒａｄｉａｔｉｏｎ  Ｃｕｒａｂｌｅ  Ｉｎｋ  Ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ  Ａ  Ｃｕｒａｂｌｅ  Ｗａｘ」という名称の米国特許出願公開第２００７−０１２０９２５号には、上記の、印刷された媒体のために満足できる透明な保護コーティングをもたらすために、着色剤を省略することによって得られる放射線硬化性インクを記載している。
【００２０】
本明細書においては、ゲル状コーティングが説明されているが、他の非ゲルのコーティング材料も、本方法において使用することができると考えられる。
【００２１】
ノズルアレイ３０によるコーティングが完了すると、印刷媒体用紙は、取り外しユニット４２を通過して下方へと移動し、取り外しユニット４２が、印刷媒体の帯電を解消させて、印刷媒体を第２のエンドレスベルト４４へと移動させることができるようにし、第２のエンドレスベルト４４が、多孔質の固定プラテン４６の上方を通過する。プラテン４６は、導管４８を介して真空ポンプ５０へと接続されており、真空ポンプ５０が、プラテン４６およびベルト４４の多孔性によって、用紙素材をプラテン４６に付着させて、プラテン４６上で垂直位置に保つ。
【００２２】
放射エネルギー源５２がプラテン４６に近接して配置されており、放射エネルギー源５２に隣接して位置している印刷媒体上のコーティングの硬化を達成するために、リード５４、５６経由の電気エネルギーによって適切な放射エネルギーを発するべく動作する。放射エネルギー源５２は、現時点の実務では、紫外スペクトルのエネルギーを放射するランプであり、ランプは、外部の冷却剤供給源（図示されていない）へと接続されて外部の冷却剤供給源を通って循環するように構成された管５８、６０によって水冷される。放射エネルギー源５２によってコーティングの硬化が完了すると、コート済みの印刷媒体は、経路６２に沿って下方へと移動し、再度のコーティングのために経路６４を再び巡るように上方へと案内され、あるいは経路６６に沿って出力ステーション１８を通過して外へと案内される。
【００２３】
図４を参照すると、全体が参照番号５２で示されている放射エネルギー源が、分解図にて示されており、リード５４、５６へと接続されたバルブ１６８を熱交換器ハウジング１７０に収容して備えており、熱交換器ハウジング１７０が、バルブ１６８からの放射エネルギーをハウジング１７０から出すことができるようにする細長いスロット１７２を有している。ハウジング１７０は、管１７４などの循環する冷却剤の管を備えており、これらの管が、導入金具１７６ならびに出口金具または戻り金具１７８へと接続されており、導入金具１７６および戻り金具１７８がそれぞれ、バルブ６８の過熱を防止すべくハウジング７０を通って冷却剤を循環させるために、図１に示した管５８、６０へと接続されている。
【００２４】
図２を参照すると、本開示の技法の別の実施形態が、参照番号７０で示され、既存の印刷エンジン１４へと取り付けることができるキャビネット７２を有しており、キャビネット７２が、既存の印刷エンジン１４の印刷エンジン出力ステーション７３から印刷済みの媒体を受け取り、この媒体を、図１の実施形態と類似の構成で、経路７４に沿って出力ステーション（全体が参照番号７６で示されている）へと運ぶ。
【００２５】
両面印刷において保護コーティングを塗布するために、用紙素材の進路が、経路７４からセンサ８６を通過する経路７８に沿って下方へと変えられ、センサ８６が、リード８２、８４に沿ってコントローラ（図示されていない）へと電気信号を出力する。媒体用紙は、センサ８６を過ぎると、仮付けローラ８８の上方を通過し、エンドレスベルト９０の表面に配置される。ベルト９０が印刷済みの媒体用紙を、コーティングユニット９４からわずかに離れて垂直配置された固定プラテン９２へと通す。コーティングユニット９４は、図１において説明され、図３に関して説明したとおりの印刷ヘッドを使用するユニット３０と同様であってよい。
【００２６】
ユニット９４の印刷ヘッドによるコーティングが完了すると、ベルト９０が、媒体用紙を、仮付けローラ８８によって加えられた帯電を取り除くべく、取り外しユニット９６を通過して下方へと移動させ、多孔質である第２のエンドレスベルト９８へと移動させる。ベルト９８が用紙を、やはり多孔質であって、導管１０４を通ってポンプ１０２による真空が加えられている固定プラテン１００へと通す。この真空によって、媒体用紙がプラテン１００上の所定の位置に保持される。第１の放射エネルギー源１０６が、プラテン１００に近接して配置されているが、紫外線を放射して印刷媒体上のコーティングを硬化させるための放射エネルギー源５２と同様であってよい。放射エネルギー源１０６は、放射エネルギー源１０６へと接続された管１０８、１１０を通過する水の循環によって冷却される。ユニット１０６による印刷媒体上のコーティングの硬化が完了すると、印刷媒体は、ベルト９８によって下方へと動かされ、ベルト９８から離れて経路１１２に沿って運ばれ、次いで第２の仮付けローラ１１６へと経路１１４に沿って上方に運ばれる。用紙素材の存在が、仮付けローラ１１６においてセンサ１１７によって検出され、センサ１１７が、電気リード１１８、１２０に沿ってコントローラ（図示されていない）へと電気信号をもたらし、媒体用紙の存在を知らせる。
【００２７】
次いで、印刷媒体は、仮付けローラ１１６から第２のエンドレスベルト１２２へと動かされ、固定プラテン１２４を通過するため、および固定プラテン１２４への隣接配置のために、エンドレスベルト１２２へと静電的に引き付けられる。次いで、コーティングユニット１２６によって印刷媒体へと保護コーティングが塗布されるが、これは、理解されるとおり、ユニット９４によって印刷済み媒体の反対面の印刷へと塗布されるコーティングと同様である。印刷媒体の裏面へのコーティングの塗布の後、媒体は、ベルト１２２によって取り外しユニット１２８を過ぎて移動し、そこからコーティングユニット１２６の垂直上方に位置する第２のエンドレスベルト１３０へと運ばれる。ベルト１３０が、導管１３４を介して真空ポンプ１３６へと接続された固定の多孔質プラテン１３２を通過し、印刷媒体が、多孔質のプラテン１３２およびベルト１３０の材料の孔を通って加えられる吸引によってベルト１３０に引き付けられる。放射エネルギー源１３８が、プラテン１３２に近接配置されており、図４の放射エネルギー源５２と同様の紫外源を備える。紫外源は、放射エネルギー源１３８内の紫外ランプを冷却すべく水を循環させるために、管１０８、１１０へとそれぞれ接続された冷却剤循環管１４０、１４２へと接続されている。コーティングユニット１２６による印刷媒体の裏面のコーティングの硬化が完了すると、印刷媒体は、経路１４４に沿って上方に動かされ、出力ステーション７６へと外向きに動かされる。用紙媒体が、裏面のコーティングを必要としない場合、経路を適切なゲート（図示されていない）によって経路１１２から経路１４５へと連絡させて、出力ステーション７６へと直接運ぶことができる。このように、図２の構成は、連続的な印刷媒体の搬送を使用しており、２枚の用紙の異なる面についてコーティングおよび硬化を同時に達成するほか、反転をなくしているため、比較的高速な印刷作業において使用することが可能である。
【００２８】
このように、本開示において、既存の印刷エンジンへの最小限の追加によってデジタル印刷エンジンの印刷済みの媒体に保護コーティングを迅速に塗布する独創的かつ新規な方法であり、そのような追加が比較的小型であり、生産性を低下させることなく印刷エンジンを通常の速度で動作させることができる方法を説明した。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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