特開 2024-136740 容器への印刷方法及び印刷装置

(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】P2024136740

(43)【公開日】2024-10-04

(54)【発明の名称】容器への印刷方法及び印刷装置

(51)【国際特許分類】

   B05D 3/06 20060101AFI20240927BHJP

   B05D 7/00 20060101ALI20240927BHJP

   B05D 7/24 20060101ALI20240927BHJP

【ＦＩ】

B05D3/06 Z

B05D7/00 K

B05D7/00 N

B05D7/24 302Z

B05D7/24 301M

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023047954

(22)【出願日】2023-03-24

(71)【出願人】

【識別番号】000253503

【氏名又は名称】キリンホールディングス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099645

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 晃司

(72)【発明者】

【氏名】山口 菜穂

(72)【発明者】

【氏名】王 蕾蕾

【テーマコード（参考）】

4D075

【Ｆターム（参考）】

4D075AC06

4D075AC71

4D075AC74

4D075AC76

4D075AC88

4D075BB41Z

4D075BB42Z

4D075BB43Z

4D075BB46Z

4D075BB53Z

4D075BB57Z

4D075BB65Z

4D075BB91Z

4D075BB93Z

4D075CA07

4D075CA47

4D075CA48

4D075DA15

4D075DA20

4D075DB48

4D075DC41

4D075EA05

4D075EA21

4D075EA33

4D075EA41

4D075EB24

(57)【要約】

【課題】容器の表面への印刷処理時におけるモノマーの残存に対して適切な対策を施す。
【解決手段】容器２の表面の印刷領域に放射線硬化型のインクを塗布する印刷工程Ｓ１と、インクが塗布された印刷領域に対して放射線を照射してインクを硬化させる硬化工程Ｓ２とを含む印刷方法において、硬化工程Ｓ２を経た容器２の印刷領域に残存するモノマーを除去する除去工程Ｓ３を設ける。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

容器の表面の印刷領域に放射線硬化型のインクを塗布する印刷工程と、
前記インクが塗布された印刷領域に対して放射線を照射して前記インクを硬化させる硬化工程と、
前記硬化工程を経た容器の前記印刷領域に残存するモノマーを除去する除去工程と、
を含む容器への印刷方法。

【請求項2】

前記除去工程では、前記容器の前記印刷領域に向けて液体及び気体の少なくともいずれか一方を供給して前記モノマーを除去する請求項１に記載の容器への印刷方法。

【請求項3】

前記除去工程では、前記印刷領域に向けて前記容器の温度よりも高温の液体及び気体の少なくともいずれか一方を供給して前記モノマーを除去する請求項１に記載の容器への印刷方法。

【請求項4】

容器の表面の印刷領域に放射線硬化型のインクを塗布する印刷部と、
前記インクが塗布された印刷領域に対して放射線を照射して前記インクを硬化させる硬化部と、
前記硬化部を経た容器の前記印刷領域に残存するモノマーを除去する除去部と、
を備えた容器への印刷装置。

【請求項5】

前記除去部は、前記容器の前記印刷領域に向けて液体及び気体の少なくともいずれか一方を供給して前記モノマーを除去するように設けられている請求項４に記載の容器への印刷装置。

【請求項6】

前記除去部は、前記印刷領域に向けて前記容器の温度よりも高温の液体及び気体の少なくともいずれか一方を供給して前記モノマーを除去するように設けられている請求項４に記載の容器への印刷装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、容器の表面に表示物を印刷するための方法及び装置に関する。

【背景技術】

【0002】

飲料ボトル等の容器の表面にラベル等の表示物を直接的に形成する手法として、紫外線の照射によって硬化するインクを容器に塗布し、続いて、塗布されたインクに向けて紫外線を照射することによりインクを迅速に硬化させる印刷手法が提案されている（特許文献１参照）。この種の印刷手法を用いる場合、例えば紫外線の照射に伴ってオゾンが発生するといったように処理過程で何らかの物質が生じ、その物質への対策が必要となることがある。特許文献１に記載の印刷装置では、紫外線の照射装置を処理室内に収容するとともに、処理室の搬入口及び搬出口に開閉可能なドアを設置し、処理室の密閉性を高めてオゾンの外部への拡散を防止し得る構成が採用されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０１７／０８４８６５号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

容器の搬入及び搬出に合わせてドアを開閉する場合、容器の高速搬送への追従性が制限される虞がある。そのため、印刷処理の過程で生じる物質の種類や性状等によっては、他に適切な対策を検討すべき場合がある。発明者らの検討によれば、放射線硬化型のインクを用いて印刷する場合には、インクに照射する放射線の光量が不足すると未反応のモノマーが容器の表面に残存し、これが臭気の原因となるといった不都合をもたらすことが判明している。しかしながら、モノマーの残存への対策はこれまで検討されていない。

【0005】

そこで、本発明は、容器の表面への印刷処理時におけるモノマーの残存に対して適切な対策を施した印刷方法及び印刷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】

【0006】

本発明の一態様に係る容器への印刷方法は、容器の表面の印刷領域に放射線硬化型のインクを塗布する印刷工程と、前記インクが塗布された印刷領域に対して放射線を照射して前記インクを硬化させる硬化工程と、前記硬化工程を経た容器の前記印刷領域に残存するモノマーを除去する除去工程と、を含むものである。

【0007】

本発明の一態様に係る容器への印刷装置は、容器の表面の印刷領域に放射線硬化型のインクを塗布する印刷部と、前記インクが塗布された印刷領域に対して放射線を照射して前記インクを硬化させる硬化部と、前記硬化部を経た容器の前記印刷領域に残存するモノマーを除去する除去部と、を備えたものである。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の一形態に係る印刷装置の概略構成を示す図。

【図2】除去部における構成の一例を示す図。

【図3】容器に残存するモノマーの除去効果を確認するために実施した官能評価試験の結果を示す図。

【図4】印刷装置の変形例を示す図。

【図5】印刷装置の他の変形例を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

添付図面を参照して、本発明の一形態に係る容器への印刷装置を説明する。図１は本形態に係る印刷装置１の概略構成を示す。印刷装置１には、容器の一例としてのボトル２の搬送ライン３に沿って、印刷部１０、硬化部２０及び除去部３０が設けられている。ボトル２は、一例としてＰＥＴ樹脂（ポリエチレンテレフタレート樹脂の略称である。）を素材とする樹脂製ボトルである。ボトル２は、例えば飲料等の内容液が充填され、かつ図２に示すようにキャップ２ａにて密封された状態で搬送ライン３により搬送される。ただし、ボトル２は、内容液が充填される前の空容器の状態であってもよい。搬送ライン３は、図１に矢印Ｆで示すように、ボトル２を印刷部１０、硬化部２０、及び除去部３０の順に搬送する。搬送ライン３は、一例として、ボトル２を例えば口部が上向きとなるように立てた正立状態で搬送するように設けられる。搬送ライン３は、ボトル２を搬送方向に沿って一列で搬送してもよいし、複数列で搬送してもよい。搬送ライン３上でのボトル２の姿勢は、上述した正立状態に限らず、口部を水平方向に向けた横倒し状態であってもよいし、口部を下に向けた倒立状態であってもよい。

【0010】

印刷部１０では、放射線硬化型インクの一例としての紫外線硬化型インクを用いてボトル２へのラベル等の表示物の印刷工程Ｓ１が実施される。印刷部１０は、一例として、搬送手段としてのロータリーテーブル１１と、ロータリーテーブル１１の外周に設けられた印刷ユニット１２とを備えている。ロータリーテーブル１１は、旋回中心ＣＬ１の回りに所定の速度で回転することにより、上流側の搬送ライン３から搬入されるボトル２を１本ずつ円弧状の搬送経路に沿って搬送して下流側の搬送ライン３に搬出する。なお、図１ではロータリーテーブル１１上の一部のボトル２のみが示されている。

【0011】

印刷ユニット１２は、ロータリーテーブル１１による搬送経路に沿って並べられた複数の印刷ヘッド１３を備える。各印刷ヘッド１３は、ボトル２の例えば胴部に設定された印刷領域に向けて紫外線硬化型のインクを塗布する。印刷ヘッド１３によるインクの塗布のパターンが目標とする表示物に応じて制御されることにより、表示物がボトル２上に印刷される。図１の例では４つの印刷ヘッド１３が設けられているが、印刷ヘッド１３の個数は印刷に用いるべき色数に応じて設定されてよい。印刷部１０には、インクの塗布に先行して、インクの剥離性を高めるための紫外線硬化型のプライマーをボトル２に塗布するプレコートユニットが設けられてもよい。さらに、印刷部１０には、インク、又はプライマー及びインク（以下、インク等と称することがある。）をそれらの塗布の直後に仮硬化させるための紫外線を照射する仮硬化ユニットが設けられてもよい。

【0012】

硬化部２０では、ボトル２の印刷領域に向けて紫外線が照射されることにより、印刷部１０にてボトル２に塗布されたインク等を本硬化させる硬化工程Ｓ２が実施される。硬化部２０は、一例として、搬送手段としてのロータリーテーブル２１と、ロータリーテーブル２１の外周に設けられた照射ユニット２２とを備えている。ロータリーテーブル２１は、旋回中心ＣＬ２の回りに所定の速度で回転することにより、上流側の搬送ライン３から搬入されるボトル２を１本ずつ円弧状の搬送経路に沿って搬送して下流側の搬送ライン３に搬出する。なお、図１ではロータリーテーブル２１上の一部のボトル２のみが示されている。照射ユニット２２は、インク等が塗布されたボトル２の印刷領域に対して紫外線を照射してインク等を硬化させる。

【0013】

印刷部１０にて塗布される紫外線硬化型のインクは、紫外線の照射によって光重合反応が生じて樹脂皮膜が即時に形成され、かつボトル２のリサイクル時にはアルカリ溶液によってボトル２から容易に剥離し、比重分離によって回収可能となる利点を有する。一方、紫外線硬化型のインクは、紫外線の光量不足が生じると、モノマー同士の結合が十分に進行せず、未結合のモノマーがボトル２上に残存することがある。以下では、そのようなモノマーを残存モノマーと称する。残存モノマーは臭気等の原因となるため、その対策が必要である。そこで、印刷装置１では、硬化部２０に続いて除去部３０が設けられている。除去部３０では、硬化工程Ｓ２を経たボトル２の印刷領域に残存するモノマーを除去する除去工程Ｓ３が実施される。

【0014】

除去部３０における残存モノマーの除去は、ボトル２の印刷領域に向けて液体又は気体を供給することによって行われる。例えば、図２に示したように、ボトル２の周囲に設けられたノズル３１から洗浄液を図中の破線で示すごとくボトル２に向けて供給することにより、印刷領域２ｂの残存モノマーを洗い流すようにして除去工程Ｓ３が実施される。図２では、ボトル２の上方及び側方にノズル３１が配置された例を示しているが、ノズル３１は、ボトル２の上方、側方及び下方の少なくとも一部の位置から洗浄液を供給するように設けられてよい。図２の印刷領域２ｂは一例であって、その位置、形状、大きさ等の仕様は適宜に変更されてよい。

【0015】

図１に戻って、除去部３０は、洗浄液の飛散を防止し、かつ洗浄液を回収するための処理室３２と、ボトル２を処理室３２の搬入口３２ａから搬出口３２ｂまで搬送する搬送装置３３とが設けられる。ノズル３１は処理室３２内の適宜の位置に設けられる。搬送装置３３は、ボトル２を残存モノマーの除去に必要な時間長に亘って処理室３２内で移動させることができるように設けられる。搬送装置３３は、ボトル２を一列で搬送するように設けられてもよいし、複数列に分けて搬送するように設けられてもよい。図１では搬送装置３３にて搬送されるボトル２の図示が省略されている。

【0016】

搬送装置３３が搬入口３２ａから搬出口３２ｂまでボトル２を搬送するに要する時間長は、残存モノマーの除去に必要な時間長以上に確保されていればよい。搬送の時間長を確保するため、搬送装置３３の搬送経路を前後、左右あるいは上下に折り返し、又は蛇行させるといったように、搬送経路に適宜の変化が与えられてもよい。処理室３２の搬入口３２ａ及び搬出口３２ｂは洗浄液の飛散を抑えられる限りにおいて常時開放であってよい。ただし、印刷装置１の生産効率に支障が生じなければ、搬入口３２ａ及び搬出口３２ｂをボトル２の通過に同期して開閉する構成が採用されてもよい。

【0017】

除去部３０には、各ノズル３１に対して洗浄液を供給するための供給装置３４がさらに設けられる。供給装置３４は、タンク３５に蓄えられた洗浄液をポンプ３６にて汲み上げて各ノズル３１に圧送する。残存モノマーは揮発性を帯びているため、ボトル２の温度よりも高温の洗浄液をボトル２に供給すれば、ボトル２と同温以下の洗浄液を供給する場合と比較して残存モノマーの除去の効率を高めることが可能である。したがって、供給装置３４には、洗浄液をボトル２よりも高温となるように加温するヒータ３７がさらに設けられてもよい。図１では、ポンプ３６からノズル３１に向かう洗浄液を加温するようにヒータ３７が設けられた例を示している。ヒータ３７は、タンク３５内の洗浄液を加温するように設けられてもよい。なお、残存モノマーを十分に除去できる限り、洗浄液は必ずしもボトル２より高温であることを要しない。

【0018】

除去部３０にてボトル２に供給する洗浄液は、ボトル２に印刷されたインク層を剥離させる作用を持つアルカリ性の溶液を除いて適宜に選択可能である。例えば、水、次亜塩酸水、過酸化水素水等が洗浄液として用いられてよい。洗浄液に代えて、ノズル３１からボトル２に向けて気体を吹き付けて残存モノマーを除去してもよい。気体は、ボトル２よりも高温の温風としてもよく、その場合も温水等を洗浄液として供給する場合と同じく除去効率の向上を図り得る。さらに、洗浄液の供給と気体の供給とを適宜に組み合わせて残存モノマーを除去してもよい。洗浄液を用いる場合、ノズル３１からの供給に代えて、又は加えて、洗浄液が収容された洗浄槽にボトル２を浸漬して残存モノマーを除去してもよい。

【0019】

図３は、除去工程における洗浄の効果を確認するために実施した官能試験の結果を示す。官能試験では、印刷工程にて白色及び黒色のインクを用いたモノクロ印刷を実施し、硬化工程では残存モノマーが生じる程度に紫外線を照射し、その後に除去工程を実施した。除去工程では、３６°Ｃに加温された洗浄水をボトルに対して２８分間供給してボトルを洗浄した。ボトル１本あたりの洗浄水の流量は０．０３～０．０６ｍ^３／時間の範囲であった。硬化工程の実施後、除去工程における洗浄を実施したボトルと、除去工程を省略した未洗浄のボトルとを評価対象のサンプルとして調製し、各サンプルの調整後、１日及び４日が経過した時点での臭気の程度を評価した。臭気の程度は、複数段階に区分して点数化し、各段階の基準となるサンプルを用意して評価者間における評価のばらつきを抑えるよう配慮した。そして、各評価者の評価点数の平均を求めることにより、評価結果を取得した。

【0020】

図３から明らかなように、洗浄を実施しなかった場合には、１日後の時点で臭気が感じ取られ、４日後には臭気が増している。これに対して、洗浄を実施した場合には１日後、４日後のいずれでも臭気が感じ取れなかった。したがって、洗浄の実施により残存モノマーを除去できることが確認された。

【0021】

本発明は上述した形態に限定されず、適宜の変形又は変更が施された形態にて実施されてよい。例えば、印刷部１０及び硬化部２０の構成は一例であり、それらの構成は適宜に変更されてよい。一例として、図１に示したロータリーテーブル１１、２１を省略し、図４に示した印刷装置１Ａのように、搬送ラインとしてのベルトコンベア式の搬送装置３Ａを搬送手段として利用するように印刷部１０Ａ及び硬化部２０Ａが構成されてもよい。この場合、印刷部１０Ａの印刷ヘッド１３は搬送装置３Ａの搬送方向Ｆに沿って配置されてよく、硬化部２０Ａの照射ユニット２２も搬送方向Ｆに沿って配置されてよい。さらに、搬送ラインは、例えば図５に示した印刷装置１Ｂのように、ボトル２を、そのネックリングを利用して吊り下げつつ搬送するネック搬送式の搬送装置３Ｂとして構成されてもよい。搬送装置３Ａ、３Ｂの搬送方向は直線的に設定される例に限らず、適宜の湾曲、蛇行等の変化を含むように設定されてもよい。

【0022】

除去部３０も、例えばノズル３１の配置や個数、処理室３２の有無、搬送装置３３の構成等に関し、残存モノマーの除去に必要な程度の液体又は気体をボトル２に供給できる限りにおいて適宜の変更が可能である。

【0023】

上記の形態ではＰＥＴ樹脂等の樹脂製ボトルを容器の例に挙げたが、樹脂以外の素材を用いた容器、例えばガラス製や金属製の容器であっても、その表面に放射線硬化型インクを用いて表示物を直接印刷する場合には、本発明が適用可能である。容器は口部が絞られたボトル状に形成される例に限らず、筒型、箱型等の適宜の形状に形成された容器も本発明の対象となり得る。

【0024】

上述した実施の形態及び変形例のそれぞれから導き出される本発明の各種の態様を以下に記載する。なお、以下の説明では、本発明の各態様の理解を容易にするために添付図面に図示された対応する構成要素を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。

【0025】

本発明の一態様に係る容器への印刷方法は、容器（２）の表面の印刷領域（２ｂ）に放射線硬化型のインクを塗布する印刷工程（Ｓ１）と、前記インクが塗布された印刷領域に対して放射線を照射して前記インクを硬化させる硬化工程（Ｓ２）と、前記硬化工程を経た容器の前記印刷領域に残存するモノマーを除去する除去工程（Ｓ３）と、を含むものである。

【0026】

本発明の一態様に係る容器への印刷装置は、容器（２）の表面の印刷領域（２ｂ）に放射線硬化型のインクを塗布する印刷部（１０）と、前記インクが塗布された印刷領域に対して放射線を照射して前記インクを硬化させる硬化部（２０）と、前記硬化部を経た容器の前記印刷領域に残存するモノマーを除去する除去部（３０）と、を備えたものである。

【0027】

上記態様によれば、インクを硬化させる過程で光量不足によって未結合のモノマーが残存しても、これを除去する処理が行われることにより、印刷済の容器に臭気等の原因となるモノマーが残存する虞を低減し、又は解消することができる。

【0028】

上記態様において、前記除去工程では、前記容器の前記印刷領域に向けて液体及び気体の少なくともいずれか一方を供給して前記モノマーを除去してもよい。あるいは、前記除去部は、前記容器の前記印刷領域に向けて液体及び気体の少なくともいずれか一方を供給して前記モノマーを除去するように設けられてもよい。これによれば、残存するモノマーを液体又は気体の供給によって除去することが可能である。

【0029】

上記態様において、前記除去工程では、前記印刷領域に向けて前記容器の温度よりも高温の液体及び気体の少なくともいずれか一方を供給して前記モノマーを除去してもよい。あるいは、前記除去部は、前記印刷領域に向けて前記容器の温度よりも高温の液体及び気体の少なくともいずれか一方を供給して前記モノマーを除去するように設けられてもよい。インクを硬化させる際に生じる残存モノマーは揮発性を帯びている。そのため、容器の温度よりも高温の液体や気体を用いてモノマーを除去すれば、その除去の効率を高めることが可能である。

【符号の説明】

【0030】

１、１Ａ、１Ｂ 印刷装置
２ ボトル
２ｂ 印刷領域
１０、１０Ａ 印刷部
２０、２０Ａ 硬化部
３０ 除去部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】