特許 5817059 ＵＶインクの印刷方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5817059

(24)【登録日】2015年10月9日

(45)【発行日】2015年11月18日

(54)【発明の名称】ＵＶインクの印刷方法

(51)【国際特許分類】

   B05D 1/26 20060101AFI20151029BHJP

   B05D 7/24 20060101ALI20151029BHJP

【ＦＩ】

   B05D1/26 Z

   B05D7/24 301T

   B05D7/24 301M

【請求項の数】3

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2011-194186(P2011-194186)

(22)【出願日】2011年9月6日

(65)【公開番号】特開2013-52378(P2013-52378A)

(43)【公開日】2013年3月21日

【審査請求日】2014年7月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】000137823

【氏名又は名称】株式会社ミマキエンジニアリング

(74)【代理人】

【識別番号】100077621

【弁理士】

【氏名又は名称】綿貫 隆夫

(74)【代理人】

【識別番号】100146075

【弁理士】

【氏名又は名称】岡村 隆志

(74)【代理人】

【識別番号】100092819

【弁理士】

【氏名又は名称】堀米 和春

(74)【代理人】

【識別番号】100141634

【弁理士】

【氏名又は名称】平井 善博

(74)【代理人】

【識別番号】100141461

【弁理士】

【氏名又は名称】傳田 正彦

(72)【発明者】

【氏名】古旗 朝隆

(72)【発明者】

【氏名】大川 将勝

(72)【発明者】

【氏名】日置 渉

【審査官】 中尾 奈穂子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−０８５９２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３５８４６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０４３７４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２７０４０３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０５Ｄ １／００− ７／２６

Ｂ３２Ｂ １／００−４３／００

Ｂ４１Ｍ ５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基材に、粘着性を有するプライマーを、インクジェット記録装置によって印刷してプライマー層を形成し、
前記形成されたプライマー層に、硬化時に表面硬度が鉛筆硬度Ｈよりも硬いＵＶインクを、インクジェット記録装置によって印刷してＵＶインク被膜を形成する印刷方法であって、
ＵＶ硬化性を有し且つ耐溶剤性を有しない糊材を含むプライマーをインクジェット記録装置により印刷してプライマー層を形成するステップと、
前記プライマー層にＵＶ照射して、粘着力を残したまま硬化するステップと、
前記プライマー層の上面にＵＶインクをインクジェット記録装置により印刷するステップと、
前記印刷されたＵＶインクにＵＶ照射して、硬化するステップと、
を有し、
前記ＵＶインクはモノマーを含んでおり、前記耐溶剤性を有しない糊材を含むプライマー層の上面に吐出されることにより、前記ＵＶインクと前記プライマー層との間で溶融接着が行われることを特徴とするＵＶインクの印刷方法。

【請求項2】

前記ＵＶインク被膜は、前記プライマー層の形成範囲よりも広範囲に形成されていることを特徴とする請求項１記載のＵＶインクの印刷方法。

【請求項3】

前記インクジェット記録装置によるプライマー層の印刷は、
全打ち込み面積に対する比率が２０％〜５０％であることを特徴とする請求項２記載のＵＶインクの印刷方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、紫外線が照射されることで硬化するＵＶインクを固定するＵＶインクの印刷方法に関する。

【背景技術】

【0002】

紫外線が照射されることにより硬化するＵＶ（Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ）インクが様々な用途に用いられている。
例えば、特許文献１においては、ＵＶインクをインクジェットプリンタで使用した印刷方法が開示されている。この特許文献１によれば、インク非吸収性のメディアにＵＶインクを印刷する場合、プライマーを介して印刷することが記載されている。
特許文献１記載の技術では、プライマーを用いることで、ＵＶインク滴の濡れ性を一定にすることができるので、着弾されたＵＶインク滴の直径を安定化させることができ、印字品質の向上を図ることができる。

【0003】

また、特許文献２にも、プライマーを介してＵＶインクをインクジェットプリンタで印刷する方法が開示されている。
特許文献２では、プライマー処理したメディアに対してインクジェットプリンタで印刷を施すことが開示され、そしてメディアをプライマー処理することによって、様々な材質のメディアに対してＵＶインクを均質に付着させることができるとの技術思想が記載されている。また、プライマー層の厚さを調整することによって、基材表面のウェット性を確保し、またＵＶインクの付着性も向上できるものとしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００５−７５７７号公報

【特許文献2】特開２００４−５３２１４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上述した特許文献１及び特許文献２には、ともにＵＶインクをメディアに印刷する際に、プライマーを介して行うことが開示されている。ただし、これらの文献の中には、トップコート性のある、いわゆる表面硬度が高いＵＶインクを用いて印刷を行うことについては何ら記載がされていない。

【0006】

本発明者等は、表面硬度が高い（鉛筆硬度でＨ以上）のＵＶインクをメディア（以下、基材と称することもある）に付着させるために鋭意研究を行ったが、ＵＶインクの硬化時に、硬化収縮や温度変化等を原因とするＵＶインクの割れや、基材からのＵＶインクの剥離が生じるという問題を見いだした。

【0007】

このようなＵＶインクの割れや剥離については、ＵＶインク被膜と基材との間でＵＶインクが収縮した際に、その収縮に追従できるようなプライマー層を設けることで解決できるのではないかということを検討した。
しかし、単に柔らかいプライマーを用いただけでは、プライマーの性質によってはＵＶインクとの間の密着性が得られずに剥離が生じたり、ＵＶインク被膜に割れが生じてしまうといった課題があった。

【0008】

そこで、本発明は上記課題を解決すべくなされ、その目的とするところは、表面硬度の高いＵＶインクであっても、ＵＶインク被膜の割れや剥離を生じさせない印刷方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明にかかるＵＶインクの印刷方法によれば、基材に、粘着性を有するプライマーを、インクジェット記録装置によって印刷してプライマー層を形成し、前記形成されたプライマー層に、硬化時に表面硬度が鉛筆硬度Ｈよりも硬いＵＶインクを、インクジェット記録装置によって印刷してＵＶインク被膜を形成する印刷方法であって、ＵＶ硬化性を有し且つ耐溶剤性を有しない糊材を含むプライマーをインクジェット記録装置により印刷してプライマー層を形成するステップと、前記プライマー層にＵＶ照射して、粘着力を残したまま硬化するステップと、前記プライマー層の上面にＵＶインクをインクジェット記録装置により印刷するステップと、前記印刷されたＵＶインクにＵＶ照射して、硬化するステップと、を有し、前記ＵＶインクはモノマーを含んでおり、前記耐溶剤性を有しない糊材を含むプライマー層の上面に吐出されることにより、前記ＵＶインクと前記プライマー層との間で溶融接着が行われることを特徴としている。
この方法によれば、表面硬度が硬いＵＶインクを用いて印刷をする際に、粘着性を有するプライマー層によって、ＵＶインク被膜の硬化収縮に基づくＵＶインク被膜の割れや剥離を防止することができる。また、プライマー層の印刷とＵＶインクの印刷とを、共にインクジェット記録装置によって行うことによって、粘着性を有するプライマーを印刷する場合であっても、すぐにＵＶインクによってプライマー層の上に被覆がなされる。このため、粘着性を有するプライマー層が露出したまま他の部材に接着してしまうことを防止できる。
また、この方法では、プライマー層として粘着性を有しているものを採用することにより、ＵＶインクの硬化収縮に対応できる接着性を確保できる。一方で、プライマー層が厚い場合においては、室温の変化によってプライマー層の容積変化がＵＶインク被膜の容積変化よりも大きくなり、界面で発生する歪みによってＵＶインク被膜に割れが生じてしまうが、本発明者等は鋭意研究の結果、プライマー層の厚さを抑えることにより、すなわちプライマー層の容積を減らすことで界面に発生する歪みを少なくしてＵＶインク被膜に発生する割れを抑制できるということに想到した。そして、ＵＶインク被膜の硬化収縮に対応できるような接着性を有し、ＵＶインク被膜に発生する割れを抑制できる程度の厚さにプライマー層を設定することができれば、ＵＶインク被膜の硬化収縮に対応して剥離の防止と、ＵＶインク被膜に発生する割れの抑制とを両立できる。

【0010】

また、本発明にかかるＵＶインクの印刷方法において、前記ＵＶインク被膜は、前記プライマー層の形成範囲よりも広範囲に形成されていることが好ましい。
これによれば、粘着性を有するプライマー層をＵＶインク被膜で完全にコーティングすることとなる。このため、粘着性を有するプライマー層が露出し、他の箇所に接着してしまうことを防止することができる。

【0011】

また、本発明にかかるＵＶインクの印刷方法において、前記インクジェット記録装置によるプライマー層の印刷は、全打ち込み面積に対する比率が２０％〜５０％であることが好ましい。
すなわち、プライマー層のインクジェット記録装置による打ち込みが全打ち込み面積に対して２０％より小さい場合には、良好な接着性が得られず、また５０％よりも大きい場合には割れが生じてしまうため、このような範囲でプライマーを基材に着弾させることが好ましい。

【発明の効果】

【0012】

本発明のＵＶインクの印刷方法によれば、表面硬度の高いＵＶインクであっても、ＵＶインク被膜の剥離及び割れを生じさせないようにすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】ＵＶインク固定構造の概略断面図である。

【図2】インクジェット記録装置の概略構成図である。

【図3】本発明にかかるＵＶインクの印刷方法を説明するフローチャートである。

【図4】プライマーの吐出量について説明する説明図である。

【図5】プライマーの吐出量と、ＵＶインクの剥離及び割れの発生との関係について示す表である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の好適な実施形態を、図面に基づいて説明する。
図１は、ＵＶインクの固定構造の一例を示している。
本実施形態のＵＶインク固定構造１０では、基材１１に、プライマー層１２を設け、そのプライマー層１２の上にＵＶインク被膜１６が形成された構造となっている。また、プライマー層１２は、ＵＶインク被膜１６によって完全に覆われており、露出しないように設けられている。

【0015】

基材１１としては、特に何らかの材料に限定するものではない。例えば、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、アクリル樹脂などの合成樹脂を採用することができる。アクリル樹脂としては、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル樹脂）がある。
合成樹脂の他には、例えばステンレス、アルミニウム、黄銅、真鍮等の金属を挙げることができる。さらには、無機物である、セラミック、陶器、ガラス等も採用することができる。

【0016】

ＵＶインク被膜１６を構成するＵＶインクとしては、紫外線が照射されることによって重合反応を起こし硬化するタイプのインクである。
さらに詳細に説明すると、ＵＶインクの成分としては、光重合性のオリゴマー、モノマー、触媒としての光重合開始剤、顔料、その他消泡剤等の補助剤とを含んでおり、紫外線が照射されることで、光重合開始剤がラジカルを発生し、このラジカルがオリゴマーの重合を開始させる。このような重合反応によってＵＶインクは樹脂状となり印刷された状態として対象物に定着する。なお、光重合開始剤としては、様々な種類が存在しているが、ベンゾフェノン系、ベンゾイン系、アセトフェノン系、チオキサントン系、アシルフォスフィンオキサイド系等が一般的に用いられている。

【0017】

本実施形態で用いられているＵＶインクとしては、硬化時の表面硬度が高いものを採用している。ここで表面硬度が高いとは、鉛筆硬度Ｈ以上のものである。
例えば、出願人の製造するＵＶインクにおいて、ＬＦ１４０（商品名）はプライマーを用いずに硬化した場合には鉛筆硬度３Ｈであり、プライマー層を基材との間に設けた場合には鉛筆硬度Ｈとなる。また、ＬＨ１００（商品名）においては、プライマーを用いずに硬化した場合には鉛筆硬度６Ｈであり、プライマー層を基材との間に設けた場合には鉛筆硬度３Ｈとなる。

【0018】

なお、本発明のプライマー層１２には、粘着性を有するプライマーが用いられている。
プライマーとしては、基材１１とＵＶインク被膜１６を接合させるための性質があればどのようなものであってもよい。
ただし、本実施形態としては、ＵＶ硬化性を有する糊材を採用することにより、粘着力を確保することができる。またＵＶ硬化性を有することにより、インクジェット記録装置によってこのプライマーを吐出させ、硬化させることができる。
さらに、プライマーとしては、耐溶剤性が無いことが好ましい。耐溶剤性が無いことにより、プライマー層１２の上面に吐出されたＵＶインクとの間での溶融接着が行われ、接着能力を高めることができるためである。

【0019】

上述してきたように、粘着性を有するプライマー層１２を構成することによって、ＵＶインクの硬化収縮に対応して、プライマー層１２が収縮でき、プライマー層１２とＵＶインク被膜１６との間の密着性も確保できる。
なお、プライマー層１２が薄いと、接着性が悪くＵＶインク被膜１６の剥離が生じるが、プライマー層１２が厚いとＵＶインク被膜の温度変化に伴う容積変化よりも、プライマーの温度変化に伴う容積変化の方が大きくなってしまい、このためＵＶインク被膜に割れが生じる。このため、粘着性を有するプライマー層１２の厚さの調整を行うことで、ＵＶインク被膜１６の剥離及び割れの抑制の両立を図ることができる。

【0020】

続いて、図２にＵＶインクを印刷する装置としてのインクジェット記録装置の概略構成を示す。
本実施形態の印刷方法では、インクジェット記録装置３０によって、プライマー及びＵＶインクを基材１１に対して印刷する。
インクジェット記録装置３０は、プラテン３６の上に配置された基材１１に、インクジェットにより印刷を施す装置である。ＵＶインクは、各色毎の複数の吐出ノズルを有して走査方向に往復動する記録ヘッド３２から吐出される。また、プライマーも記録ヘッド３２から吐出される。

【0021】

インクジェット記録装置３０には、ＵＶ硬化用の光源３５がキャリッジに搭載されている。光源３５は、紫外線を照射する照射手段であって、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）を採用することができる。ＬＥＤを採用することで、熱の発生を抑え、省エネにも寄与できる。
ただし、光源３５としてはＬＥＤだけでなく、メタルハライドランプ（metal halide lamp）を採用することもできる。メタルハライドランプとは、ハロゲン化金属を水銀と共に封入したランプであって、紫外線硬化用のメタルハライドランプとしては、例えば２５０ｎｍから４５０ｎｍの範囲で連続して紫外線を出力することができる。
さらに、光源３５としては、高圧水銀ランプを採用してもよい。

【0022】

次に、図３に基づいて本実施形態の、インクジェット記録装置による印刷方法について説明する。
まず、プラテン３６上面に配置された基材１１に、プライマーを記録ヘッド３２から吐出して印刷を施す（ステップＳ１）。なお、プライマー印刷時におけるプライマーの塗布量は、塗布対象の基材１１の全打ち込み面積に対する比率を２０％〜５０％とする。
図４に、プライマーの塗布量制御の概念図について示すが、ここでは格子の交点部分がプライマーの打ち込み想定箇所であるとする。全打ち込み面積に対して１００％の塗布量ということであれば、格子の交点部分全てにプライマーを打ち込み、着弾させる。ここでの例として、プライマーの塗布量を全打ち込み面積の３０％とする場合には、格子の全交点部分の３０％にあたる交点部分にプライマーを打ち込み、着弾させている。

【0023】

なお、本実施形態におけるインクジェット記録装置３０では、印刷対象に構成されるプライマー又はインクの１ドットは３ショットで構成されるように制御されている。すなわち、記録ヘッド３２から３回同一位置にプライマー又はインクを吐出し、３回吐出されたプライマー又はインクによって１つのドットが構成されるということである。
プライマーの塗布量を、全打ち込み面積に対して３０％とする場合であっても、１ドットは３ショットで構成される。また、本実施形態のインクジェット記録装置３０では、プライマー及びインクの１ドットは２３ｐｌ±３ｐｌとなるように構成されている。
なお、本実施形態では１ドットを形成するのに３回のショットを行う構成であったが、これに限定されるものではなく、１ドットを形成するのに１〜２ショットでもよく、また３ショット以上であってもよい。

【0024】

次に、プライマーの吐出量を、全打ち込み面積に対して１０％から１０％ずつ１００％まで増加させた場合の、密着性向上効果と、基材がアクリルの場合の割れの有無と、基材がステンレスの場合の割れの有無について実験を行った。
この結果を図５に示す。
なお、密着性の試験は、ＪＩＳ Ｋ ５６００に基づくクロスカットテープ法によって行った。割れ試験は、印刷物を室温から６０℃の環境に静置し、１時間経過後に目視により表面の観察を行った。

【0025】

これによると、プライマーの吐出量が３０％以上の場合には、ＵＶインク被膜１６の剥離が無く、密着性を有することが確認できた。ただし、２０％以下の場合には、ＵＶインク被膜１６の剥離が見つかった。
基材をアクリルとした場合、プライマーの吐出量が３０％以下では、割れは生じておらず、４０％以上では割れが生じた。
基材をステンレスとした場合、プライマーの吐出量が５０％以下では、割れは生じておらず、６０％以上では、割れが生じた。
すなわち、プライマーの吐出量が少ないと、接着性が悪くＵＶインク被膜の剥離が生じるが、プライマーの吐出量が多いとＵＶインク被膜の温度変化に伴う容積変化よりも、プライマーの温度変化に伴う容積変化の方が大きくなってしまい、このためＵＶインク被膜に割れが生じることが判明した。

【0026】

したがって、プライマーの吐出量としては、全打ち込み面積に対して２０％〜５０％の範囲が好ましい範囲であり、さらに好ましくは、吐出量は３０％とすべきである。
なお、プライマーを全打ち込み面積に対して打ち込まなくても、プライマーが着弾しなかった部位は隙間が生じるのではなく、所定位置に着弾したプライマーのドットが広がって、隣接するドットと一体化するものであると考えられる。

【0027】

続いて図３の説明に戻る。
上記のように、全打ち込み面積に対して所定の割合の範囲でプライマーを吐出しつつ、記録ヘッド３２がプライマーを吐出しつつ走査方向に移動すると、光源３５が紫外線を照射し、プライマーを硬化させる（ステップＳ２）。
ただし、プライマーは粘着力を残したまま硬化されるので、次に吐出されるＵＶインクとの密着性が阻害されることはない。

【0028】

プライマーが吐出され、紫外線によって硬化された後、ＵＶインクの吐出が行われる（ステップＳ３）。
ＵＶインクの吐出は、プライマーが露出しないよう、基材１１の全打ち込み面積に吐出されるように制御される。そして、記録ヘッド３２がＵＶインクを吐出しつつ走査方向に移動すると、光源３５が紫外線を照射し、ＵＶインクを硬化させ、ＵＶインク被膜１６を形成する（ステップＳ４）。

【0029】

なお、上述した印刷方法では、まず基材１１の印刷対象範囲の全面にプライマー層１２を形成し、その後プライマー層１２に重ねてＵＶインク被膜１６を形成する方法について説明した。
しかし、本発明の印刷方法としては、プライマーに重ねてＵＶインクをマルチパス方式で印刷する方法であってもよい。マルチパス方式とは、例えば基材の搬送方向に対して記録ヘッドを２列に設け、２つの記録ヘッドを同時に走査させることで、印刷時間を短縮するように設けた構成である。このような記録ヘッドの配列をスタガ配列とも言う。
例えば、スタガ配列の記録ヘッドによれば、プライマーを第１列目（上流側）の記録ヘッドから吐出し、ＵＶインクを第２列目（下流側）の記録ヘッドから吐出させることができる。このため粘着性のあるプライマーを露出させておく時間を短縮することができる。

【0030】

なお、ＵＶインク固定構造において、ＵＶインク被膜１６は、プライマー層１２の形成範囲よりも広範囲に形成されていることにより、粘着性を有するプライマー層１２をＵＶインク被膜１６で完全にコーティングすることとなる。このため、粘着性を有するプライマー層１２が露出して他の箇所に接着してしまうことを防止することができる。

【0031】

また、上記のようにインクジェット記録装置３０によるプライマー層１２の印刷は、全打ち込み面積に対する比率が２０％〜５０％とすることによって、プライマー層１２のインクジェット記録装置３０による打ち込みが全打ち込み面積に対して２０％より小さい場合には、良好な接着性が得られず、また５０％よりも大きい場合には割れが生じてしまうため、このような範囲でプライマーを基材１１に着弾させてＵＶインクの割れや剥離を防止できる。

【符号の説明】

【0032】

１０ ＵＶインク固定構造
１１ 基材
１２ プライマー層
１６ インク被膜
３０ インクジェット記録装置
３２ 記録ヘッド
３５ 光源
３６ プラテン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】