特開2020-49827(P2020-49827A)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2020-49827(P2020-49827A)
(43)【公開日】2020年4月2日
(54)【発明の名称】液体を吐出する装置及び画像形成方法
(51)【国際特許分類】
   B41J 2/01 20060101AFI20200306BHJP
   B05D 7/24 20060101ALI20200306BHJP
   B05D 3/00 20060101ALI20200306BHJP
   B05D 1/38 20060101ALI20200306BHJP
   B05D 1/26 20060101ALI20200306BHJP
   B05D 3/06 20060101ALI20200306BHJP
   B05D 3/02 20060101ALI20200306BHJP
   B05D 5/06 20060101ALI20200306BHJP
   B05C 9/14 20060101ALI20200306BHJP
   B05C 5/00 20060101ALI20200306BHJP
   B05C 5/02 20060101ALN20200306BHJP
【FI】
   B41J2/01 125
   B41J2/01 123
   B41J2/01 401
   B41J2/01 129
   B05D7/24 303A
   B05D7/24 301T
   B05D3/00 D
   B05D1/38
   B05D1/26 Z
   B05D3/06 101Z
   B05D3/02 Z
   B05D5/06 104M
   B05C9/14
   B05C5/00 101
   B05D7/24 301L
   B05C5/02
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】OL
【全頁数】17
(21)【出願番号】特願2018-182294(P2018-182294)
(22)【出願日】2018年9月27日
(71)【出願人】
【識別番号】000006747
【氏名又は名称】株式会社リコー
(74)【代理人】
【識別番号】100090527
【弁理士】
【氏名又は名称】舘野 千惠子
(72)【発明者】
【氏名】▲高▼田 美樹子
(72)【発明者】
【氏名】臼井 祐馬
(72)【発明者】
【氏名】藤原 由貴男
【テーマコード(参考)】
2C056
4D075
4F041
4F042
【Fターム(参考)】
2C056EA13
2C056EC13
2C056EC43
2C056FD20
2C056HA42
2C056HA44
2C056HA46
2C056HA47
2C056HA60
4D075AA01
4D075AC02
4D075AC06
4D075AC09
4D075AC21
4D075AC88
4D075AC96
4D075AE03
4D075BB21Z
4D075BB33Z
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4D075BB91Z
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4D075CA47
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4D075DA06
4D075DB22
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4D075EB24
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4D075EC41
4F041AA02
4F041AB01
4F041BA01
4F041BA10
4F041BA13
4F042AA02
4F042AB00
4F042DB17
4F042DB41
4F042DB52
(57)【要約】
【課題】印刷物の耐候性や耐擦傷性を向上させ、印刷柄と同調したエンボス形成を実現できる液体を吐出する装置を提供することを目的とする。
【解決手段】基材1を搬送する搬送手段2と、基材1上に発泡剤を含む電子線硬化型樹脂4を付与する付与手段3と、電子線硬化型樹脂4上に前記発泡剤の発泡を抑制する第1の電子線硬化型インク6を吐出する第1の吐出手段5と、基材1の搬送方向における第1の吐出手段5よりも下流側に配置され、電子線硬化型樹脂4上に着色用の第2の電子線硬化型インク10を吐出する第2の吐出手段9と、第1の吐出手段5と第2の吐出手段9との間に配置され、電子線硬化型樹脂4の表面物性を制御する制御手段7と、基材1の搬送方向における第2の吐出手段9よりも下流側に配置され、電子線を照射する照射手段11と、基材1の搬送方向における照射手段11よりも下流側に配置された加熱手段12と、を備える。
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基材を搬送する搬送手段と、
前記基材上に発泡剤を含む電子線硬化型樹脂を付与する付与手段と、
前記電子線硬化型樹脂上に前記発泡剤の発泡を抑制する第1の電子線硬化型インクを吐出する第1の吐出手段と、
前記基材の搬送方向における前記第1の吐出手段よりも下流側に配置され、前記電子線硬化型樹脂上に着色用の第2の電子線硬化型インクを吐出する第2の吐出手段と、
前記第1の吐出手段と前記第2の吐出手段との間に配置され、前記電子線硬化型樹脂の表面物性を制御する制御手段と、
前記基材の搬送方向における前記第2の吐出手段よりも下流側に配置され、電子線を照射する照射手段と、
前記基材の搬送方向における前記照射手段よりも下流側に配置された加熱手段と、を備えることを特徴とする液体を吐出する装置。
【請求項2】
前記制御手段は、前記電子線硬化型樹脂の粘度を制御することを特徴とする請求項1に記載の液体を吐出する装置。
【請求項3】
前記制御手段は、前記電子線硬化型樹脂の粘度を25℃で5Pa・s以上にすることを特徴とする請求項2に記載の液体を吐出する装置。
【請求項4】
前記制御手段は、前記電子線硬化型樹脂に電子線を照射することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の液体を吐出する装置。
【請求項5】
前記制御手段は、前記電子線硬化型樹脂に第3の電子線硬化型インクを吐出し、更に温風を付与することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の液体を吐出する装置。
【請求項6】
前記制御手段は、前記電子線硬化型樹脂に紫外線硬化型インクを吐出し、更に紫外線を照射することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の液体を吐出する装置。
【請求項7】
前記第1の吐出手段及び前記第2の吐出手段は、インクジェットヘッドを用いることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の液体を吐出する装置。
【請求項8】
基材上に発泡剤を含む電子線硬化型樹脂を付与する付与工程と、
前記付与工程の後に、前記電子線硬化型樹脂上に前記発泡剤の発泡を抑制する第1の電子線硬化型インクを吐出する第1の吐出工程と、
前記第1の吐出工程の後に、前記電子線硬化型樹脂の表面物性を制御する制御工程と、
前記制御工程の後に、前記電子線硬化型樹脂上に着色用の第2の電子線硬化型インクを吐出する第2の吐出工程と、
前記第2の吐出工程の後に、電子線を照射する照射工程と、
前記照射工程の後に、加熱を行う加熱工程と、を含むことを特徴とする画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、液体を吐出する装置及び画像形成方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、屋内外空間の装飾性付与を目的として、化粧シート(木目や石目、抽象的な柄などをフィルムや紙などに印刷したもの)が利用されている。また化粧シートの中でも、発泡樹脂層を繊維質基材に積層した発泡積層シートは、消費者の要求する模様や色合いに加え、表面の凹凸付与による立体的な意匠から、豪華でユニークな装飾効果が得られ広く普及している。
【0003】
このような化粧シートは一般に、壁、天井、床、ドア、家具等で利用されるため、高い安全性が求められる。また温度や湿度、日光といった周囲環境に加えて、物や人が接触する環境下で利用されることから、傷や擦り傷が発生しやすく、耐候性や耐擦傷性(耐磨耗性)を併せ持つことが望ましいとされている。
【0004】
従来の化粧シートに関して、凹凸が付与されたPET(ポリエステル)やPP(ポリプロピレン)、PE(ポリエチレン)からなるエンボスフィルムを印刷層表面に貼合せたり、絵柄にあわせ紫外線硬化型樹脂を塗布したりすることで、凹凸による意匠とともに耐擦性、耐油性、耐薬品性、ガスバリア性などの機能を付与する技術がある。
しかしフィルムを貼合せる方法は、既にプリントされている絵柄と凹凸模様との同調が困難であり、また紫外線硬化型樹脂を用いる方法は安全性や耐候性に課題がある。
【0005】
特許文献1(US8235517B2)には、下記のステップからなるインクジェット印刷方法が開示されている。
i)基材に放射線硬化性プライマーを塗布してプライマーの層を形成する工程
ii)前記プライマーの層上に放射線硬化性インクをインクジェット印刷し、前記プライマーと前記インクを硬化させる工程とを含み、前記プライマーの粘度は、前記基材への塗布後に増加する。
【0006】
特許文献1では、光開始剤を必要としないEB(電子線)硬化性プライマーを基材へ塗布した後、プライマー上での印刷を容易にするために粘度を急激に増加させる(少なくとも100mPas以上)技術が開示されており、その粘度増加の手段として「例えばホットメルトインクと同様の要件」との記載がある。
しかしながら、特許文献1では、基材へ塗布した後のプライマーの粘度が急激に上昇するため、その後に続く印刷工程で安定した画質を得ることに課題がある。
【0007】
特許文献2(EP1493861A1)には、グラビア、フレキソ、スクリーンパッドなどのアナログ印刷において、下記のステップからなる印刷方法が開示されている。
i)基材に発泡剤含むPVCを塗布
ii)発泡剤が発泡しない温度において、PVCをゲル化
iii)ゲル化したPVCの上に、印刷柄用のUVインクを塗布
iv)UVインクの上に発泡抑制材インク(第2UVインクに抑制剤を混合させておく)を塗布
v)非UV硬化性の保護層とUV硬化性の保護層をこの順で塗布し、両方の保護層を熱でゲル化
vi)ゲル化した状態で機械エンボス
vii)機械エンボス後、UV硬化し塗膜を固めた後、熱を加えてPVC層を発泡させる。
【0008】
特許文献2では、エンボス形成の主な手段はインク層上に設けられた保護層の機械エンボス(型押し)であり、絵柄と透明シートに設けた凹凸模様との同調という問題は解消できていない。
【0009】
特許文献3では、基材に光発泡性薬剤を含む塗料を全面に塗布し、その上に透光性インキと遮光性インキにて絵柄を形成し、更にその上に表面樹脂層を設け、該表面樹脂層が固化又は硬化する前に光を照射することによって、透光性インキの下側の光発泡性薬剤のみを分解させて、該分解部分の上の表面樹脂層を凸部とすることが開示されている。
しかしながら、特許文献3では、インキの滲みが生じてしまい、優れた意匠性のある印刷物が得られない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
本発明は、印刷物の耐候性や耐擦傷性を向上させ、印刷柄と同調したエンボス形成を実現できる液体を吐出する装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
上記課題を解決するために、本発明の液体を吐出する装置は、基材を搬送する搬送手段と、前記基材上に発泡剤を含む電子線硬化型樹脂を付与する付与手段と、前記電子線硬化型樹脂上に前記発泡剤の発泡を抑制する第1の電子線硬化型インクを吐出する第1の吐出手段と、前記基材の搬送方向における前記第1の吐出手段よりも下流側に配置され、前記電子線硬化型樹脂上に着色用の第2の電子線硬化型インクを吐出する第2の吐出手段と、前記第1の吐出手段と前記第2の吐出手段との間に配置され、前記電子線硬化型樹脂の表面物性を制御する制御手段と、前記基材の搬送方向における前記第2の吐出手段よりも下流側に配置され、電子線を照射する照射手段と、前記基材の搬送方向における前記照射手段よりも下流側に配置された加熱手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、印刷物の耐候性や耐擦傷性を向上させ、印刷柄と同調したエンボス形成を実現できる液体を吐出する装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
図1】本発明に係る液体を吐出する装置及び画像形成方法の一例を説明するための模式図である。
図2】本発明に係る液体を吐出する装置及び画像形成方法の他の例を説明するための模式図である。
図3】本発明に係る液体を吐出する装置及び画像形成方法の他の例を説明するための模式図である。
図4】本発明に係る液体を吐出する装置及び画像形成方法の他の例を説明するための模式図である。
図5】本発明に係る液体を吐出する装置及び画像形成方法の他の例を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明に係る液体を吐出する装置及び画像形成方法について図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
【0015】
本発明の液体を吐出する装置は、基材を搬送する搬送手段と、前記基材上に発泡剤を含む電子線硬化型樹脂を付与する付与手段と、前記電子線硬化型樹脂上に前記発泡剤の発泡を抑制する第1の電子線硬化型インクを吐出する第1の吐出手段と、前記基材の搬送方向における前記第1の吐出手段よりも下流側に配置され、前記電子線硬化型樹脂上に着色用の第2の電子線硬化型インクを吐出する第2の吐出手段と、前記第1の吐出手段と前記第2の吐出手段との間に配置され、前記電子線硬化型樹脂の表面物性を制御する制御手段と、前記基材の搬送方向における前記第2の吐出手段よりも下流側に配置され、電子線を照射する照射手段と、前記基材の搬送方向における前記照射手段よりも下流側に配置された加熱手段と、を備えることを特徴とする。
【0016】
本発明の画像形成方法は、基材上に発泡剤を含む電子線硬化型樹脂を付与する付与工程と、前記付与工程の後に、前記電子線硬化型樹脂上に前記発泡剤の発泡を抑制する第1の電子線硬化型インクを吐出する第1の吐出工程と、前記第1の吐出工程の後に、前記電子線硬化型樹脂の表面物性を制御する制御工程と、前記制御工程の後に、前記電子線硬化型樹脂上に着色用の第2の電子線硬化型インクを吐出する第2の吐出工程と、前記第2の吐出工程の後に、電子線を照射する照射工程と、前記照射工程の後に、加熱を行う加熱工程と、を含むことを特徴とする。
【0017】
本発明者らは、耐候性や耐擦傷性といった機能付与と、エンボスと絵柄の同調による高意匠付与を同時に実現する構成について鋭意検討した。
本発明では、基材に、発泡剤を含む電子線硬化型樹脂を付与し、電子線硬化型樹脂上にエンボスパターニング用の電子線硬化型インク及び着色用の電子線硬化型インクをこの順に吐出する。更に、エンボスパターニング用の電子線硬化型インクを吐出後、着色用の電子線硬化型インクを吐出する前に、電子線硬化型樹脂の表面物性を制御する。
エンボスパターニング用の電子線硬化型インクを吐出した後に、電子線硬化型樹脂の表面物性を制御することにより、カラー印刷時にインク滲みのない高画質な印刷柄を付与することが可能となる。これにより、印刷柄と凹凸が同調した印刷物を提供することができる。また、本発明では、機械エンボスなしで意匠性の高い凹凸差を実現することができる。
【0018】
耐候性や耐擦傷性といった機能付与は、UV硬化型材料と比べて材料自由度の高い電子線硬化型材料を吐出し、特にインクジェット方式を適用することで、より優れた状態で実現することができる。また、エンボスと絵柄の同調による意匠性の付与は、発泡剤を含む樹脂がエンボスを形成し、その表面に、エンボス位置に合わせて着色用の電子線硬化型インクを吐出し、特にインクジェットで絵柄を形成することで、より優れた状態で実現することができる。そのため、インクジェット方式を適用したインクジェット装置であることが特に好ましい。
【0019】
また、本発明よれば、印刷物の耐候性や耐擦傷性を向上させ、印刷柄と同調したエンボス形成を実現できる画像形成方法を提供することができ、更には、壁紙、床材、家具材等の建装材の製造方法を提供することができる。
【0020】
以下、本発明の液体を吐出する装置及び画像形成方法の概要を説明するための一例を示す。本例を説明するための図を図1に示す。なお、図中、黒矢印は処理の流れを示すものであり、白矢印は基材の搬送方向を示す(以下の実施形態でも同様である)。
【0021】
示されるように、基材1が基材搬送経路内の搬送手段2により搬送され、次いで、発泡剤を含む電子線硬化型樹脂4を付与手段3により基材1上に付与する(図1(A)及び図1(B))。
【0022】
次いで、電子線硬化型樹脂4上に、発泡剤の発泡を抑制する第1の電子線硬化型インク6を第1の吐出手段5により吐出する(図1(C))。第1の電子線硬化型インク6が吐出され、エンボスのパターニングが行われる。
【0023】
次いで、制御手段7により電子線硬化型樹脂4の表面物性を制御する(図1(D))。なお、表面物性が制御された電子線硬化型樹脂を符号4’で示している。
次いで、制御手段7で表面物性が制御された電子線硬化型樹脂4上に、着色用の第2の電子線硬化型インク10を第2の吐出手段9により吐出する(図1(E))。
【0024】
次いで、照射手段11により電子線20aを照射する(図1(F))。電子線20aを照射することにより、電子線硬化型樹脂4、第1の電子線硬化型インク6、第2の電子線硬化型インク10が硬化する。
【0025】
次いで、加熱手段12により加熱を行い、電子線硬化型樹脂4に含まれる発泡剤を発泡させる(図1(G))。これにより、エンボス13が形成され、印刷物が得られる。なお、加熱された電子線硬化型樹脂を符号4’’で示している。
【0026】
(第1の実施形態)
本発明に係る液体を吐出する装置及び画像形成方法の一実施形態について説明する。本実施形態を説明するための図を図2に示す。
【0027】
<搬送手段及び搬送工程>
図示されるように、基材1が基材搬送経路内の搬送手段2により搬送される(図2(A)及び図2(B))。
【0028】
搬送手段2としては、特に制限されるものではなく、公知のものを用いることができる。例えば公知の搬送部材を用いて基材1を搬送させる。
【0029】
基材1としては、特に制限されるものではなく、例えば紙(天然紙、合成紙)、プラスチック、樹脂フィルム、ガラス、セラミック、金属、木材、不織布、布、皮や、これらが2層以上に積層されてなる積層体(例えば、木板と紙又は樹脂フィルムなどの積層体)等が挙げられる。
【0030】
また基材の形状は、特に制限されるものではなく、連続した帯状であってもよいし、所定の長さを有するものであってもよい。
【0031】
<付与手段及び付与工程>
付与工程では、付与手段3により、発泡剤を含む電子線硬化型樹脂4を基材1上に付与する。
【0032】
付与手段3としては、特に制限されるものではなく、適宜変更することができる。例えば、中粘度〜高粘度の樹脂を連続した帯状基材へ塗工する方法としては、ダイコーター塗工、スロットコーター塗工、ロールコーター塗工等の接触式の塗工法を用いることが好ましい。なお、図1に示される例はロールコーター3aにより塗工する場合の例であり、図2示される例はダイコーター3bにより塗工する場合の例である。
【0033】
また、基材が連続した帯状ではなく、所定の長さを有するシート状の場合は、高速対応性の面においてもスリットダイ塗工や、面状に塗布できるスロットスプレー塗工、カーテンスプレー塗工等を用いることが好ましい。
【0034】
−電子線硬化型樹脂−
電子線硬化型樹脂4は、例えばアクリロイル基又はメタクリロイル基を分子構造中に有する単官能モノマーを主成分とする材料からなることが好ましい。
また、ポリウレタントリ(メタ)アクリレート、ポリウレタンテトラ(メタ)アクリレート、ポリウレタンペンタ(メタ)アクリレート、ポリウレタンポリ(メタ)アクリレートや、これらを水に分散させた水性EB(電子線硬化型)ポリウレタンアクリレート等も好適に用いることができる。
【0035】
発泡剤としては、一般的に使用されているものであれば特に限定されないが、化学発泡剤や物理発泡剤を単独又は組み合わせて使用することができる。
【0036】
化学発泡剤としては、無機系発泡剤や有機系発泡剤が挙げられる。
無機系発泡剤としては、例えば炭酸水素ナトリウムなどの無機炭酸塩などが挙げられる。
有機系発泡剤としては、例えばアゾジカルボン酸アミド(ADCA)、アゾビスイソブチルニトリル(AIBN)、p,p’−オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド(OBSH)、ジニトロソペンタメチレンテトラミン(DPT)等が好適に用いられる。
【0037】
また、物理発泡剤として、炭化水素を熱可塑性樹脂のカプセルでくるんだ熱膨張性マイクロカプセルなどが好適に用いられる。
【0038】
発泡剤は、電子線硬化型樹脂4中、10〜30質量%含まれることが好ましい。
【0039】
その他の成分としては、意匠性や機能性等を高めることを目的として、必要に応じて色材、蛍光剤、光沢剤(金、銀、パールなど)、あるいは安定化剤(例えば酸化防止剤や紫外線吸収剤、脱臭剤、抗菌剤など)を添加してもよい。
このうち紫外線吸収剤については、従来の紫外線硬化樹脂と比べて多用することが可能であり、これにより印刷物の耐候性を向上させることが可能となる。
【0040】
付与手段3から付与される電子線硬化型樹脂の粘度としては、25℃で5Pa・s以下であることが好ましく、0.5Pa・s以上であることが好ましい。この場合、基材に付与された電子線硬化型樹脂に、発泡剤の発泡を抑制する第1の電子線硬化型インクが浸透しやすくなるため、凹凸差のあるエンボスを形成することができる。
【0041】
なお、上記粘度は、東機産業株式会社製コーンプレート型回転粘度計VISCOMETER TVE−22Lにより、コーンロータ(1°34'×R24)を使用し、回転数50rpm、恒温循環水の温度を20℃〜65℃の範囲で適宜設定して測定することができる。循環水の温度調整にはVISCOMATE VM−150IIIを用いることができる。
【0042】
<第1の吐出手段及び第1の吐出工程>
第1の吐出工程では、電子線硬化型樹脂4上に、電子線硬化型樹脂4に含まれる発泡剤の発泡を抑制する第1の電子線硬化型インク6を第1の吐出手段5により吐出する(図2(C))。第1の吐出手段5は、インクジェットヘッドにより吐出することが好ましい。第1の電子線硬化型インク6が吐出され、エンボスのパターニングが行われる。
【0043】
−第1の電子線硬化型インク−
第1の電子線硬化型インク6としては、例えば、多官能アクリレート、多官能メタクリレート、ウレタンアクリレートオリゴマー、エポキシアクリレートオリゴマー、ポリエステルアクリレートオリゴマー等のいずれかを含むことが好ましく、膨張阻害作用のある低沸点のアルコール、エステル系、ケトン系溶剤などの有機溶剤型インクなども適宜用いることができる。また、必要に応じて、色材等のその他の成分を含んでいてもよい。
【0044】
第1の電子線硬化型インク6の粘度は、用途や適用手段に応じて適宜調整すればよく、特に限定されないが、例えば、当該組成物をノズルから吐出させるような吐出手段を適用する場合には、20℃から65℃の範囲における粘度、望ましくは25℃における粘度が3〜40mPa・sが好ましく、5〜15mPa・sがより好ましく、6〜12mPa・sが特に好ましい。また当該粘度範囲を、上記有機溶媒を含まずに満たしていることが特に好ましい。なお、粘度は上記と同様にして測定することができる。
【0045】
<制御手段及び制御工程>
制御工程では、制御手段7により電子線硬化型樹脂4の表面物性を制御する(図2(D))。なお、表面物性が制御された電子線硬化型樹脂を符号4’で示している。
表面物性の制御としては、電子線硬化型樹脂4の粘度を制御することが挙げられ、電子線硬化型樹脂4の粘度を25℃で5Pa・s以上にすることが好ましい。また、25℃で25Pa・s以下であることが好ましい。
【0046】
本実施形態では、電子線照射手段7bにより電子線20bを照射することで、電子線硬化型樹脂4の表面から少なくとも10μm以上の領域の物性を制御する。
照射する電子線の強度としては、表面から少なくとも10μm以上の領域を制御できる条件を満たすよう材料構成などにより適宜変更することが可能であるが、電子線照射手段7bにおいては電子線硬化型樹脂4は完全に硬化させない状態であることが重要であるため、後述の照射手段及び照射工程よりも弱い強度で電子線を照射することが好ましい。
電子線照射手段7bとしては、適宜変更することが可能であり、例えば岩崎電気製の電子線照射装置(EC300/30/30mA)等を用いることができる。
【0047】
<第2の吐出手段及び第2の吐出工程>
第2の吐出工程では、制御手段7により物性が制御された電子線硬化型樹脂4上に、着色用、例えばカラー印字用の第2の電子線硬化型インク10を第2の吐出手段9により吐出する(図2(E))。第2の吐出手段9は、インクジェットヘッドにより吐出することが好ましい。また、第2の吐出手段9は、異なる色のインクを吐出することが可能であり、インクジェットヘッドを複数有していてもよい。
【0048】
−第2の電子線硬化型インク−
第2の電子線硬化型インク10は、多官能モノマーとしてアクリロイル基又はメタクリロイル基を分子構造中に2つ以上有するものを主成分とすることが好ましく、適宜単官能モノマーを併用しても良い。上記多官能モノマーに電子線を照射し架橋点の多い3次元構造を形成させることで、耐擦傷性をより向上させることができる。
【0049】
着色に用いられる色材としては、目的や要求特性に応じて、ブラック、ホワイト、マゼンタ、シアン、イエロー、グリーン、オレンジ、金や銀等の光沢色、などを付与する種々の顔料や染料を用いることができる。色材の含有量は、所望の色濃度やインク中における分散性等を考慮して適宜決定すればよく、特に限定されないが、インクの総質量(100質量%)に対して、0.1〜40質量%であることが好ましい。
顔料としては、無機顔料又は有機顔料を使用することができ、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
無機顔料としては、例えば、ファーネスブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、チャネルブラック等のカーボンブラック(C.I.ピグメントブラック7)類、酸化鉄、酸化チタンを使用することができる。
有機顔料としては、例えば、不溶性アゾ顔料、縮合アゾ顔料、アゾレーキ、キレートアゾ顔料等のアゾ顔料、フタロシアニン顔料、ペリレン及びペリノン顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、ジオキサン顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフタロン顔料等の多環式顔料、染料キレート(例えば、塩基性染料型キレート、酸性染料型キレート等)、染色レーキ(塩基性染料型レーキ、酸性染料型レーキ)、ニトロ顔料、ニトロソ顔料、アニリンブラック、昼光蛍光顔料が挙げられる。
また、顔料の分散性をより良好なものとするため、分散剤をさらに含んでもよい。分散剤としては、特に限定されないが、例えば、高分子分散剤などの顔料分散物を調製するのに慣用されている分散剤が挙げられる。
染料としては、例えば、酸性染料、直接染料、反応性染料、及び塩基性染料が使用可能であり、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0050】
また、第2の電子線硬化型インク10の粘度は、用途や適用手段に応じて適宜調整すればよく、特に限定されないが、例えば、当該組成物をノズルから吐出させるような吐出手段を適用する場合には、20℃から65℃の範囲における粘度、望ましくは25℃における粘度が3〜40mPa・sが好ましく、5〜15mPa・sがより好ましく、6〜12mPa・sが特に好ましい。また当該粘度範囲を、上記有機溶媒を含まずに満たしていることが特に好ましい。なお、粘度は上記と同様にして測定することができる。
【0051】
<照射手段及び照射工程>
照射工程では、照射手段11により電子線20aを照射する(図2(F))。電子線20aを照射することにより、塗膜を硬化させる。これにより、電子線硬化型樹脂4、第1の電子線硬化型インク6及び第2の電子線硬化型インク10を同時に硬化させることができる。
【0052】
照射手段、照射工程においては、硬化する膜の膜厚と密度、また選定した材料の硬化に必要な照射量と処理速度等に基づき、最適な加速電圧、電流量の仕様を選定することが好ましい。処理速度や電流量の間には、次式のような関係あり、必要処理速度、dose量により適宜選択する。
【0053】
K×I=D×S
K:定数(機械の仕様と関連)[kGy*(m/min)/mA]
I:イービームの電流[mA]
D:照射量(Dose)[kGy]
S:処理速度[m/min]
【0054】
<加熱手段及び加熱工程>
加熱工程では、加熱手段12により加熱を行い、電子線硬化型樹脂4に含まれる発泡剤を発泡させる(図2(G))。これにより、エンボス13が形成され、印刷物が得られる。なお、加熱された電子線硬化型樹脂を符号4’’で示している。
【0055】
加熱手段12としては、特に制限されるものではなく、例えば熱風乾燥機などのオーブンの熱風雰囲気(空気)下に放置(保存)する方法や、(遠)赤外線を照射する方法など、一般的な加温装置を用いることができる。
加熱温度としては、適宜変更することが可能であり、発泡剤の発泡温度以上にすればよい。
【0056】
(第2の実施形態)
次に、本発明に係る液体を吐出する装置及び画像形成方法のその他の実施形態を説明する。上記実施形態と共通する事項については説明を省略する。
本実施形態を説明するための図を図3に示す。
【0057】
図示されるように、本実施形態では、制御手段及び制御工程が上記実施形態と異なっている。本実施形態では、第3の電子線硬化型インク15を第3の吐出手段7cにより吐出し、更に温風付与手段7dにより温風を付与することで、電子線硬化型樹脂4の表面物性の制御を行う。これにより、上記実施形態と同様に、カラー印刷時にインク滲みのない高画質な印刷柄を付与することが可能となる。
【0058】
なお、本実施形態では安定した画像品質を得るため、第3の電子線硬化型インク15は(例えば電子線硬化型インク15の表面張力を高くするなどの方法によって)電子線硬化型樹脂4に浸透させないことが好ましい。また、第3の吐出手段7cとしては、第1の吐出手段5と同様の構成とすることができる。
【0059】
−第3の電子線硬化型インク−
第3の電子線硬化型インク15は、水分散型ポリウレタン樹脂を含むことが好ましく、水分散型ポリウレタン樹脂を主成分とすることがより好ましい。その他の成分は上記実施形態と同様の構成とすることができる。
ここで、水分散型ポリウレタン樹脂を主成分とするとは、第3の電子線硬化型インク15中、水分散型ポリウレタン樹脂を15質量%以上含むことを意味し、30質量%以上含むことがより好ましい。
【0060】
水分散型ポリウレタン樹脂を含むことにより、電子線硬化型樹脂4との密着性を向上させることができ、エンボス形成時のひび割れ等を防ぐことができる。また、水分散型ポリウレタン樹脂の含有量が上記の範囲を満たすことにより、このような効果がより向上する。
【0061】
水分散型ポリウレタン樹脂としては、適宜変更することが可能であるが、例えば、ポリカーボネート系、ポリエステル系、ポリエーテル系、シリコーン系あるいはフッ素系の水分散型ポリウレタン樹脂が挙げられる。また、これらを組み合わせた共重合体を用いることが可能であるが、特に限定されるものではない。
【0062】
(第3の実施形態)
次に、本発明に係る液体を吐出する装置及び画像形成方法のその他の実施形態を説明する。上記実施形態と共通する事項については説明を省略する。
本実施形態を説明するための図を図4に示す。
【0063】
図示されるように、本実施形態では、制御手段及び制御工程が上記実施形態と異なっている。本実施形態では、電子線硬化型樹脂4に紫外線硬化型インク16を第4の吐出手段7eにより吐出し、更に紫外線21を紫外線照射手段7fにより照射することで、電子線硬化型樹脂4の表面物性の制御を行う。これにより、上記実施形態と同様に、カラー印刷時にインク滲みのない高画質な印刷柄を付与することが可能となる。
【0064】
なお、本実施形態においても安定した画像品質を得るため、紫外線硬化型インク16は電子線硬化型樹脂4に浸透させないことが好ましい。また、第4の吐出手段7eとしては、第1の吐出手段5と同様の構成とすることができ、紫外線照射手段7fとしては、公知の方法を用いることができる。
【0065】
−紫外線硬化型インク−
紫外線硬化型インク16の材料としては、例えばアクリロイル基又はメタクリロイル基を分子構造中に有する単官能モノマーを主成分とする材料からなることが好ましい。
例えばポリウレタントリ(メタ)アクリレート、ポリウレタンテトラ(メタ)アクリレート、ポリウレタンペンタ(メタ)アクリレート、ポリウレタンポリ(メタ)アクリレートを好適に用いることができるが、単官能モノマーを主成分とする構成であれば公知の紫外線硬化型インクを用いることができる。
【0066】
紫外線硬化型インク16は、重合開始剤を含有していてもよい。重合開始剤としては、紫外線によって、ラジカルやカチオンなどの活性種を生成し、重合性化合物(モノマーやオリゴマー)の重合を開始させることが可能なものであればよい。このような重合開始剤としては、公知のラジカル重合開始剤やカチオン重合開始剤、塩基発生剤等を、1種単独もしくは2種以上を組み合わせて用いることができ、中でもラジカル重合開始剤を使用することが好ましい。また、重合開始剤は、十分な硬化速度を得るために、組成物の総質量(100質量%)に対し、5〜20質量%含まれることが好ましい。
ラジカル重合開始剤としては、例えば、芳香族ケトン類、アシルフォスフィンオキサイド化合物、芳香族オニウム塩化合物、有機過酸化物、チオ化合物(チオキサントン化合物、チオフェニル基含有化合物など)、ヘキサアリールビイミダゾール化合物、ケトオキシムエステル化合物、ボレート化合物、アジニウム化合物、メタロセン化合物、活性エステル化合物、炭素ハロゲン結合を有する化合物、及びアルキルアミン化合物などが挙げられる。
また、上記重合開始剤に加え、重合促進剤(増感剤)を併用することもできる。重合促進剤としては、特に限定されないが、例えば、トリメチルアミン、メチルジメタノールアミン、トリエタノールアミン、p−ジエチルアミノアセトフェノン、p−ジメチルアミノ安息香酸エチル、p−ジメチルアミノ安息香酸−2−エチルヘキシル、N,N−ジメチルベンジルアミンおよび4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノンなどのアミン化合物が好ましく、その含有量は、使用する重合開始剤やその量に応じて適宜設定すればよい。
【0067】
紫外線硬化型インク16は、有機溶媒を含んでもよいが、可能であれば含まない方が好ましい。有機溶媒、特に揮発性の有機溶媒を含まない(VOC(Volatile Organic Compounds)フリー)組成物であれば、当該組成物を扱う場所の安全性がより高まり、環境汚染防止を図ることも可能となる。なお、「有機溶媒」とは、例えば、エーテル、ケトン、キシレン、酢酸エチル、シクロヘキサノン、トルエンなどの一般的な非反応性の有機溶媒を意味するものであり、反応性モノマーとは区別すべきものである。また、有機溶媒を「含まない」とは、実質的に含まないことを意味し、0.1質量%未満であることが好ましい。
【0068】
紫外線硬化型インク16は、必要に応じて更にその他の公知の成分を含んでもよい。その他成分としては、特に制限されないが、例えば、従来公知の、界面活性剤、重合禁止剤、レべリング剤、消泡剤、蛍光増白剤、浸透促進剤、湿潤剤(保湿剤)、定着剤、粘度安定化剤、防黴剤、防腐剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、キレート剤、pH調整剤、及び増粘剤などが挙げられる。また、上述の色材を含んでいてもよい。
【0069】
紫外線硬化型インク16の粘度は、用途や適用手段に応じて適宜調整すればよく、特に限定されないが、例えば、当該組成物をノズルから吐出させるような吐出手段を適用する場合には、20℃から65℃の範囲における粘度、望ましくは25℃における粘度が3〜40mPa・sが好ましく、5〜15mPa・sがより好ましく、6〜12mPa・sが特に好ましい。また当該粘度範囲を、上記有機溶媒を含まずに満たしていることが特に好ましい。
【0070】
(第4の実施形態)
次に、本発明に係る液体を吐出する装置及び画像形成方法のその他の実施形態を説明する。上記実施形態と共通する事項については説明を省略する。
本実施形態を説明するための図を図5に示す。
【0071】
図示されるように、本実施形態では、制御手段及び制御工程が上記実施形態と異なっている。本実施形態は、第3の電子線硬化型インク15をインク付与手段7gにより付与し、更に温風付与手段7dにより温風を付与する点で上記第2の実施形態に似ているが、第3の電子線硬化型インク15を付与する方法が異なっている。本実施形態では、図示されるように、第3の電子線硬化型インク15をスプレーガン(インク付与手段7g)で塗布している。本実施形態においても、電子線硬化型樹脂4の表面物性を制御することができ、上記実施形態と同様に、カラー印刷時にインク滲みのない高画質な印刷柄を付与することが可能となる。
【実施例】
【0072】
以下、実施例及び比較例を示して本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
【0073】
(実施例1)
本実施例は上記第1の実施形態の構成(図2)とした。
基材1としてべニア合板(Veneer plywood)を用意した。
基材搬送経路内の搬送手段2により、付与手段3へ搬送した合板の表面に、ダイコーター3bにより電子線硬化型樹脂4を厚さ100μm付与した。
【0074】
なお、電子線硬化型樹脂4は、単官能のアクリルモノマーを主成分(85質量%)とする樹脂で、高発泡倍率が見込めるマイクロスフィア型発泡剤(クレハ社製H750)を予め10質量%分散させ、かつ25℃における粘度が2Pa・sとなるように調整したものを用いた。
【0075】
次いで、第1の吐出手段5として、インクジェットヘッド(リコープリンティングシステムズ社製MH2420)を用い、所望とするエンボスの凹部となる位置に、官能基数2以上の多官能アクリルモノマーを主成分(10質量%)とする第1の電子線硬化型インク6を吐出した。
【0076】
その後、制御手段7(電子線照射手段7b)により、90kVで加速した電子線を線量15kGy照射し、電子線硬化型樹脂4の表面粘度を20Pa・sに調整した。
なお、電子線照射手段7bは、岩崎電気製の電子線照射装置(EC300/30/30mA)を利用し、酸素濃度が500ppm以下の雰囲気化で実施した。
【0077】
その後、下記に示される着色用の第2の電子線硬化型インク10(電子線硬化型樹脂4には浸透させないよう高表面張力(35mN/m、25℃)に調整)を、上記と同様のインクジェットヘッドで吐出し、エンボス柄に合わせた絵柄を形成した。
【0078】
着色用の電子線硬化型インク10としては、以下の処方とした。
ブラック、シアン、マゼンタ、イエローのインクにそれぞれ以下の樹脂と着色剤を使用した。
・アクリロイルモルフォリン:40質量部
・ベンジルアクリレート:20質量部
・1,9−ノナンジオールジアクリレート:20質量部
・着色剤:40質量部
【0079】
また、ブラックヘッド用インク、シアンヘッド用インク、マゼンタヘッド用インク、イエローヘッド用インクの着色剤はそれぞれ以下を使用した。
・IRGALITE BLUE GLVO(シアン顔料、BASFジャパン社製)
・SPECIAL BLACK 250(ブラック顔料、BASFジャパン社製)
・CINQUASIA MAGENTA RT−355−D(マゼンタ顔料、BASFジャパン社製)
・NOVOPERM YELLOW H2G(イエロー顔料、クラリアント社製)
【0080】
次いで、照射手段11において150kV以上に加速させた電子線30kGyを照射することで塗膜を完全に硬化させた。
最後に加熱手段12に基材を搬送し、発泡剤の発泡温度以上の温風で電子線硬化型樹脂4内の発泡剤を発泡させ、最終的な印刷物を得た。
【0081】
実施例1で得られた印刷物は、エンボスと絵柄が同調した高意匠な印刷物となっており、サンシャインウェザーメーターによる耐候性試験(60℃65%RH、200時間毎に2000時間まで照射)後の印刷物の褪色(色差、光沢、ヘーズ)に関して良好な結果が得られた。
また、印刷物をカッターにより表面を引っかいた後、水、エタノール、アセトンを拭きつけ12時間放置した後でも、基材への染み込みによる画像劣化が発生しなかった。
【0082】
(実施例2)
本実施例は上記第2の実施形態の構成(図3)とした。
基材1としてべニア合板(Veneer plywood)を用意した。
基材搬送経路内の搬送手段2により、付与手段3へ搬送した合板の表面に、ダイコーター3bにより電子線硬化型樹脂4を厚さ100μm付与した。
【0083】
なお、電子線硬化型樹脂4は、実施例1と同様に単官能のアクリルモノマーを主成分とする樹脂で、高発泡倍率が見込めるマイクロスフィア型発泡剤を予め10質量%分散させ、かつ25℃における粘度が2Pa・sとなるよう調整したものを用いた。
【0084】
次いで、第1の吐出手段5として、インクジェットヘッド(リコープリンティングシステムズ社製MH2420)を用いて、所望とするエンボスの凹部となる位置に実施例1と同様の第1の電子線硬化型インク6を吐出した。
【0085】
実施例2では、制御手段7において、第1の吐出手段5と同様のインクジェットヘッド(第3の吐出手段7c)と、温風付与手段7dを用意し、第1の電子線硬化型インク6が吐出された電子線硬化型樹脂4の全面に、水系のPUD(ポリウレタンディスパージョン)を主成分とする第3の電子線硬化型インク15を吐出した。
次いで、100℃の温風をあてて、表面の第3の電子線硬化型インク15の粘度が20Pa・s以上となるように調整した。
【0086】
その後、実施例1と同様に、着色用の第2の電子線硬化型インク10をインクジェットヘッドで吐出し、エンボス柄に合わせた絵柄を形成した。次いで、照射手段11において150kV以上に加速させた電子線30kGyを照射することで塗膜を完全に硬化させた。
【0087】
最後に加熱手段12に基材を搬送し、発泡剤の発泡温度以上の温風で電子線硬化型樹脂4内の発泡剤を発泡させ、最終的な印刷物を得た。
【0088】
実施例2で得られた印刷物は、同様にエンボスと絵柄が同調した高意匠な印刷物となっており、サンシャインウェザーメーターによる耐候性試験(60℃65%RH、200時間毎に2000時間まで照射)後の印刷物の褪色(色差、光沢、ヘーズ)に関して良好な結果が得られた。
また、印刷物をカッターにより表面を引っかいた後、水、エタノール、アセトンを拭きつけ12時間放置した後でも、基材への染み込みによる画像劣化が発生しなかった。
【0089】
(実施例3)
本実施例は上記第3の実施形態の構成(図4)とした。
実施例3では、制御手段7において、第1の吐出手段5と同様のインクジェットヘッド(第4の吐出手段7e)と、紫外線照射手段7fを用意し、第1の電子線硬化型インク6が吐出された電子線硬化型樹脂4の全面に、紫外線硬化型インク16をインクジェットで吐出した。
【0090】
なお、紫外線硬化型インク16としては、光重合開始剤を含む電子線硬化型樹脂4に類似の組成を処方して用いた。
【0091】
その後、紫外線を照射して表面の粘度が20Pa・s以上となるように調整した以外は、実施例2と同様にして印刷物を作製した。
【0092】
実施例3で得られた印刷物は、同様にエンボスと絵柄が同調した高意匠な印刷物となっており、サンシャインウェザーメーターによる耐候性試験(50℃65%RH、200時間毎に1000時間まで照射)後の印刷物の褪色(色差、光沢、ヘーズ)に関して良好な結果が得られた。
また、印刷物をカッターにより表面を引っかいた後、水、エタノール、アセトンを拭きつけ12時間放置した後でも、基材への染み込みによる画像劣化が発生しなかった。
【0093】
(実施例4)
本実施例は上記第4の実施形態の構成(図5)とした。
実施例4では、制御手段7において、スプレーガン(インク付与手段7g)と温風付与手段7dを用意し、第1の電子線硬化型インク6が吐出された電子線硬化型樹脂4の全面に、実施例2と同様の第3の電子線硬化型インク15をスプレーガンで厚さ50μm塗布した。
その後、100℃の温風をあてて、表面の第3の電子線硬化型インク15の粘度が10Pa・s以上となるように調整した以外は、実施例2と同様にして印刷物を作製した。
【0094】
実施例4では、エンボスと絵柄が同調し、かつフェザリングのない高意匠な印刷物が得られ、サンシャインウェザーメーターによる耐候性試験(60℃65%RH、200時間毎に2000時間まで照射)後の印刷物の褪色(色差、光沢、ヘーズ)も良好な結果が得られた。
また、印刷物をカッターにより表面を引っかいた後、水、エタノール、アセトンを拭きつけ12時間放置した後でも、基材への染み込みによる画像劣化が発生しなかった。
【符号の説明】
【0095】
1 基材
2 搬送手段
3 付与手段
3a ロールコーター
3b ダイコーター
4、4’、4’’ 電子線硬化型樹脂
5 第1の吐出手段
6 第1の電子線硬化型インク
7、7a 制御手段
7b 電子線照射手段
7c 第3の吐出手段
7d 温風付与手段
7e 第4の吐出手段
7f 紫外線照射手段
7g インク付与手段
9 第2の吐出手段
10 第2の電子線硬化型インク
11 照射手段
12 加熱手段
13 エンボス
15 第3の電子線硬化型インク
16 紫外線硬化型インク
20a、20b 電子線
21 紫外線
【先行技術文献】
【特許文献】
【0096】
【特許文献1】米国特許第8235517号明細書
【特許文献2】欧州特許出願公開第1493861号明細書
【特許文献3】特許第昭62−27377号公報
図1
図2
図3
図4
図5