説明

紫外線硬化型印刷物の製造方法及びそれを用いた紫外線硬化型印刷物

【課題】 本発明の課題は、優れた表面硬度を有するとともに、紙質の基材との接着性にも優れる紫外線硬化型墨インキの画像を形成する工程を有する紫外線硬化型印刷物を製造する方法及び該製造方法で得られる紫外線硬化型印刷物を提供することにある。
【解決手段】 基材上にオフセット印刷で紫外線硬化型組成物の画像を形成する工程(工程1)、発光ダイオード(LED)で紫外線を照射する工程(工程2)及び紫外線ランプで紫外線を照射する工程(工程3)をこの順に有する紫外線硬化型印刷物の製造方法であって、基材が紙であり、紫外線硬化型組成物の画像を形成する工程(工程1)が、紫外線硬化型墨インキの画像を形成する工程を有する機能分離の照射方式を採用することを特徴とする紫外線硬化型印刷物の製造方法。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、紫外線光源として発光ダイオード(LED)及び紫外線ランプを併用した紫外線硬化型印刷物の製造方法及び該方法を用いた紫外線硬化型印刷物に関する。
【背景技術】
【0002】
紫外線硬化型印刷物の製造には、光源として低圧、高圧水銀灯、キセノンランプ、メタルハライドランプ等の紫外線ランプが硬化システムとして広く用いられてきた。
【0003】
近年、これら紫外線ランプに変わる硬化システムとして、発光ダイオード(LED)を光源とした紫外線装置が開発され(例えば、特許文献1参照)、インクジェット方式等の印刷分野において、LED光源に対応する印刷物の製造方法、それに用いるインキ組成が検討されてきた(例えば、特許文献2および特許文献3参照)。UV−LED光源は既存の紫外線ランプ方式と比較して光源寿命が長く、省エネルギー性において大きく優れていることから、UV−LED光源の実用化は印刷業界各社から強く要望されるものである。
【0004】
一方、UV−LED光源の短所として、紫外線ランプ光源と比較して紫外線硬化型組成物の皮膜乾燥性(硬化性)が大きく劣る点が挙げられ、特に紫外線硬化型墨インキに関しては、カーボン成分による紫外線エネルギー損失が大きいが為に、良好な皮膜強度を得ることが困難であり、本方式の普及が妨げられている。UV−LED光源は、特殊用途では発光ピーク波長200nm台も存在するものの発光強度が極めて弱く、印刷物の硬化用途に適用可能な発光強度を有する汎用のUV−LED光源は、発光波長域が365〜420nmに限られている。そのため、広域波長の紫外線を発する紫外線ランプ光源と比較して紫外線エネルギーの総量が小さく、光重合開始剤から生成するラジカルの発生量が少ない為に、重合反応が酸素阻害の影響を受けやすいことが挙げられる。また、相対的に短波長領域の紫外線エネルギー量が不足することから、LED照射により得られた紫外線組成物は、一般に皮膜表面の硬化性が劣る傾向が確認されている。
【0005】
一方、紫外線ランプ光源による紫外線乾燥方式は、硬化性は優れるが硬化時の皮膜収縮の影響により印刷基材への基材接着性が劣る傾向がある。特に紫外線硬化型墨インキに関しては、印刷皮膜に照射された紫外線エネルギーは、皮膜上層から下層にかけて急激に減衰することから、上層と下層における硬化反応時の体積収縮率に差が生じ、この層内収縮歪みに起因する接着不良が発生しやすいという問題があった。
【0006】
紫外線硬化型組成物に対して、UV−LED光源を照射させる例があるが、非常に広範に渡っており、その具体性と実用性が十分とは言えない(例えば、特許文献4参照)。
【0007】
また、酸素阻害による硬化阻害を防ぐ為に、光源としてUV−LEDと水銀UVランプを組み合わせる手法が知られている(例えば、非特許文献1参照)。例えば主として低波長域の紫外線を発する水銀ランプを組み合わせることで、特に紫外線硬化型組成物の皮膜表面における硬化反応を改善することが可能である。
【0008】
しかしながら、この水銀UVランプを組み合わせる手法は、これまで非特許文献1に示されるように、建材用途等におけるコーティングニスの硬化性向上の手段として提案されており、画像を形成する印刷用途とは技術分野が異なる。
【0009】
【特許文献1】特開2005−153193
【特許文献2】特開2006−176734
【特許文献3】特開2006−206875
【特許文献4】特表2006−511684
【非特許文献1】RADTECH REPORT MARCH/APRIL 2008 「UV−LED Curing It‘s Beginning to Look a Lot Like Christmas」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
本発明の課題は、優れた表面硬度を有するとともに、紙質の基材との接着性にも優れる紫外線硬化型墨インキの画像を形成する工程を有する紫外線硬化型印刷物を製造する方法及び該製造方法で得られる紫外線硬化型印刷物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明者らは、まず第一に基材である用紙上にオフセット印刷で紫外線硬化型墨インキを画像形成した後、第一の紫外線光源としてのUV−LED照射で用紙との接着性を確保し、第二の紫外線光源としての紫外線ランプ照射で塗膜の硬度を得るという、機能分離の照射方式を採用することで、上記課題を達成できることを見出し、本発明に至った。
【0012】
本発明では、基材上にオフセット印刷で紫外線硬化型組成物の画像を形成する工程(工程1)、発光ダイオード(LED)で紫外線を照射する工程(工程2)及び紫外線ランプで紫外線を照射する工程(工程3)をこの順に有する紫外線硬化型印刷物の製造方法であって、基材が紙であり、紫外線硬化型組成物の画像を形成する工程(工程1)が、紫外線硬化型墨インキの画像を形成する工程を有することを特徴とする紫外線硬化型印刷物の製造方法を提供する。
【0013】
すなわち、本発明は、第一に基材である用紙上にオフセット印刷で紫外線硬化型墨インキによる網点等によるドット及び、又は線画で形成する画像を形成する工程(工程1)、発光ダイオード(LED)で紫外線を照射する工程(工程2)及び紫外線ランプで紫外線を照射する工程(工程3)をこの順に有することを特徴とする紫外線硬化型印刷物の製造方法を提供する。
【0014】
本発明は、第二に、前記した紫外線硬化型印刷物の製造方法によって得られる印刷物を提供する。
【発明の効果】
【0015】
本発明により、用紙の表面に紫外線硬化型組成物の層を形成し、紫外線光源として第一にUV−LEDを用いることで、用紙との接着性を確保でき、その後に、第二の紫外線光源と紫外線ランプ照射で、塗膜に十分な硬度を得ることができる。本発明を採用することにより、特にカーボンの紫外線エネルギー損失が大きい紫外線硬化型墨インキにおいても、紫外線照射光源としてUV−LED、紫外線ランプ両方を併用することで、硬化・接着共に優れる印刷物を得ることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【0016】
本発明の製造方法は、用紙上にオフセット印刷で紫外線硬化型組成物である紫外線硬化型墨インキによる画像を形成する工程(工程1)、発光ダイオード(LED)で紫外線を照射する工程(工程2)及び紫外線ランプで紫外線を照射する工程(工程3)をこの順に有することを特徴とする紫外線硬化型印刷物の製造工程を有する。
【0017】
すなわち、本発明の紫外線硬化型印刷物の製造方法は、第一に用紙上にオフセット印刷で紫外線硬化型墨インキによる網点等によるドット及び、又は線画で形成する画像を形成し、発光ピーク波長350〜420nm、発光ダイオード(LED)による紫外線積算光量が5〜50mJ/cm、照射強度が500mW/cm以上の発光ダイオード(LED)で紫外線を照射する工程及び紫外線ランプによる紫外線積算光量が10〜100mJ/cmの範囲で紫外線を照射する工程を有する。
尚、本発明は本例に限定されるものではない。
【0018】
本発明の印刷物の製造に用いられる印刷インキとしては、紫外線硬化型墨インキのみならず、プロセスカラーインキ、特練インキ等による多重重ねの際も効果的であり、印刷濃度が高くなる絵柄においても有効である。
【0019】
本発明の全構成図を図1に示す。印刷用紙1はフィーダー部より印刷ユニット2に供給される。印刷ユニット2は複数の印刷ユニットを備えており、例えば通常のプロセスカラー印刷であれば墨色UVインキ、藍色UVインキ、紅色UVインキ、黄色UVインキを用いるので4ユニットを要する。また色数を付加する特色UVインキを加える構成である、もしくはUVOPニスを重ねる構成であれば、これに応じた数の印刷ユニットが必要と成る。通例では印刷ユニットの総数は1〜10程度である。
【0020】
印刷ユニット2により印刷された印刷用紙1は、設置されたUV−LED照射機3の下部を通過する際に紫外線照射を受け、続けて設置された紫外線UVランプ4の下部を通過する際にも紫外線を受けることで印刷されたUVインキ層が硬化する。
【0021】
印刷ユニット2に塗工機5を加え、UVインキ層の上面にUVコーティングニス層を形成する場合の印刷構成図を図2に示すが、この印刷構成においても本発明で述べる印刷方法が適用でき、効果が得られることは勿論である。塗工機5は、チャンバー6、アニロックスロール7、ブランケット胴8及び圧胴9から構成されている。UVコーティングニスはチャンバー6内に収容され、アニロックスロール7とブランケット胴8を介して印刷用紙1上のUVインキ層の上面に塗布され、UVコーティングニス層が形成される。UVコーティングニスを、チャンバー方式では無く、ロール方式により塗布する場合においても、同様に本発明で述べる印刷方法が適用でき、効果を得ることが可能である。ロール方式ではニス渡しロール間におけるロール間隔の調整により供給するニス量をコントロールすることが可能であるが、温度等、諸印刷条件によるニス供給量のフレが発生しにくい点においては、ニスの供給量をより均一に保つ点に優れるチャンバー方式を採用することが特に望ましい。
【0022】
本発明の印刷物で使用する印刷用紙としては、特に限定は無く、例えば、上質紙、コート紙、アート紙、模造紙、薄紙、厚紙、マットコート紙、ミラーコート紙等の塗工紙や微塗工紙、非塗工紙に加え、インクジェット用紙、昇華熱転写紙、ノンカーボン紙等の特殊用紙といった多様な用紙に対して本発明の効果を得ることが可能である。
【0023】
本発明の印刷物の製造に用いられる印刷インキとしては、紫外線発光ダイオードもしくは紫外線ランプより発せられる紫外線に対して硬化する組成物であれば特に限定は無く、公知公用のUV−LEDインキ、UVインキを用いることが可能であり、例えば印刷方式に応じて、オフセット、水無し、グラビア、フレキソ、シルクスクリーン、インクジェット、その他従来から印刷用途に使用されているUV硬化性インキを採用することが可能である。
【0024】
本発明で述べる印刷物を製造する際の濃度値管理に用いる濃度計(分光濃度計、分光光度計、光学濃度計、反射濃度計)には特に限定は無く、印刷分野で使用される公知公用の製品を利用することが可能であり、例えばX−Rite社(GretagMacbeth社)、FAG Graphic Systems社、TECHKON社、伊原電子工業社、等の製品が挙げられる。
【0025】
本発明に利用出来る紫外線硬化型墨インキとしては、公知公用の紫外線硬化型墨インキを用いることが可能であり、例えばダイキュアインキシリーズ(DICグラフィックス社製)が挙げられる。
【0026】
本発明の印刷物を製造するために使用する紫外線発光ダイオード光源より発せられる紫外線の発光波長としては、例えば、発光ピーク波長が350〜420nm程度であるものが好ましい。
【0027】
本発明の印刷物を製造するために使用する紫外線発光ダイオード光源より紫外線硬化型組成物へ照射される紫外線の積算光量値(mJ/cm)に関しては、印刷用紙上の紫外線硬化型墨インキの種別や印刷層の厚み等により異なる為、厳密には特定出来ず、適宜好ましい条件を選択するものであるが、例えば、積算光量値が3〜100mJ/cm程度であり、より好ましくは、5〜200mJ/cm程度である。
【0028】
本発明の印刷物を製造するために使用する紫外線発光ダイオード光源より印刷用紙上の紫外線硬化型組成物へ照射される紫外線の照射強度(mW/cm)に関しては、印刷方向に並べる紫外線発光ダイオード光源の個数、光源から組成物までの照射距離等の諸条件によっても適切な照射強度範囲が変動することから厳密には特定出来ず、適宜好ましい条件を選択するものであるが、例えば、500mW/cm以上であることが好ましい。
【0029】
本発明の印刷物を製造するために使用する紫外線ランプ光源としては、公知公用のものを利用することが出来、メタルハライドランプ、水銀ランプ、キセノンランプ、エキシマランプ、等が挙げられる。
【0030】
本発明の印刷物を製造するために使用する紫外線ランプ光源より紫外線硬化型組成物へ照射される紫外線の積算光量値に関しては、印刷用紙上の紫外線硬化型組成物の種別や印刷層の厚み等により異なる為、厳密には特定出来ず、適宜好ましい条件を選択するものであるが、例えば、積算光量値が5〜200mJ/cm程度であり、より好ましくは、10〜100mJ/cm程度である。
【0031】
積算光量値が上述の範囲を大幅に下回る条件では良好な皮膜硬化性が得られず、一方上述の範囲を大幅に上回る条件は、省エネルギー性の観点から好ましいとはいえない。
【0032】
次に実施例により更に具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものでは無い。
【0033】
印刷物の製造方法
〔実施例1〕
表1に示すインキ、UV−LED照射条件、紫外線ランプ照射条件にて印刷物を製造した。UVインキとしてダイキュアアビリオSE EPプロセス墨インキ(DICグラフィックス社製)0.150mlを用い、簡易展色機(RIテスター、豊栄精工社製)を使用して、OK特アートポスト+(定量186g/m、王子製紙製)上、約220cmの面積範囲に印刷した。紫外線発光ダイオード光源として、発光波長ピークが385nmである紫外線発光ダイオード照射装置(パナソニック電工社製、ANUD8002T01)を使用し、UVインキを印刷したOK特アートポスト+に対して、紫外線発光ダイオード光源の直下を通過させるよう、照射距離1センチ、出力100%、1灯、ラインスピード120m/min.にて紫外線照射を施した。UNIMETER UIT−150−A(ウシオ電機社製)を用いてUV−LED光源より印刷物に照射された積算光量値及び照射強度を測定したところ、22mJ/cm、999.9mW/cm以上(測定器の検出限界以上の数値)であった。続けて紫外線ランプ光源として、メタルハライドランプ(アイグラフィックス社製)を用い、印刷物に対して、紫外線ランプ光源の真下を通過させるよう、照射距離11センチ、出力120W/cm、1灯、ラインスピード120m/min.にて紫外線照射を施した。UNIMETER UIT−150−A(ウシオ電機社製)を用いて紫外線ランプ光源より印刷物に照射された積算光量値を測定したところ、23mJ/cmであった。この印刷物の墨濃度をFAG Graphic Systems社製FAG VIPDENS 400P光学濃度計にて測定したところ、墨濃度値は2.6であった。
【0034】
〔実施例2〜4〕
表1に示すインキ、UV−LED照射条件、紫外線ランプ照射条件にて印刷物を製造した。インキは実施例1と同方法にてOK特アートポスト+上に印刷し、紫外線照射を実施した。UVインキとしてはダイキュアアビリオSE EPプロセス墨インキ(DICグラフィックス社製)を用いた。実施例2については、実施例1と同様のインキ盛り量0.150ml、墨濃度を2.6とし、実施例3,4については、インキ盛り量を0.175ml、墨濃度を2.8に調整した。実施例2,4においてはUV−LED照射について、照射距離1センチ、出力50%、1灯、ラインスピード120m/min.にて紫外線照射を実施し、実施例1と同方法で積算光量値及び照射強度を測定したところ、12mJ/cm、809mW/cmであった。実施例3においては、実施例1と同条件の22mJ/cm、999.9mW/cm以上(測定器の検出限界以上の数値)のUV−LED紫外線照射を実施した。実施例2〜4について、UV−LED紫外線照射に続けて、実施例1と同様の照射条件である紫外線ランプ紫外線照射(23mJ/cm)を実施した。
【0035】
〔比較例1〜4〕
表2に示すインキ、UV−LED照射条件、紫外線ランプ照射条件にて印刷物を製造した。インキは実施例1と同方法にてOK特アートポスト+上に印刷し、紫外線照射を実施した。UVインキとしてはダイキュアアビリオSE EPプロセス墨インキ(DICグラフィックス社製)を用いた。比較例1,2については、インキ盛り量を0.150ml、墨濃度を2.6とし、比較例3,4については、インキ盛り量を0.175ml、墨濃度を2.8に調整した。比較例1,3においては紫外線ランプ照射のみを実施し、照射距離11センチ、出力120W/cm、2灯、ラインスピード120m/min.にて紫外線照射を施し、実施例1と同方法で積算光量値を測定したところ、46mJ/cmであった。比較例2,4においてはUV−LED照射のみを実施し、照射距離1センチ、出力100%、2灯、ラインスピード120m/min.にて紫外線照射を施し、実施例1と同方法で積算光量値及び照射強度を測定したところ、44mJ/cm、999.9mW/cm以上(測定器の検出限界以上の数値)であった。
【0036】
〔印刷物の評価方法〕
紫外線照射後における印刷物の乾燥性(硬化性)の評価方法としては、爪スクラッチテストによりインキの乾燥状態を確認し、次の5段階で評価した。
5・・・完全に乾燥しており、強い力で擦っても皮膜に傷が発生しない
4・・・ほぼ乾燥しており、強い力で擦ると皮膜に僅かに傷が発生する
3・・・ほぼ乾燥しており、強い力で擦ると皮膜に明確に傷が発生する
2・・・僅かに乾燥しており、弱い力でも皮膜に明確に傷が発生する
1・・・全く乾燥していない
【0037】
紫外線照射後における印刷物の接着性の評価方法としては、テープ剥離テストにより確認した。セロハン粘着テープを紫外線照射後のインキ皮膜に強く押し付け、素早く垂直方向に引き上げて剥がすことにより、インキ皮膜の用紙上への接着状態を、次の5段階で評価した。
5・・・完全に接着しており、ほぼ全ての面積が剥離せず残っている
4・・・ほぼ接着しており、半分を超える面積が剥離せず残っている
3・・・ほぼ接着しており、約半分の面積が剥離せず残っている
2・・・僅かに接着しており、半分を超える面積が剥離する
1・・・全く接着していない、ほぼ全ての面積が剥離する
尚、セロハン粘着テープを剥がした際に、用紙表面が破断して用紙ごとインキ皮膜が剥離した場合に関しては、インキ皮膜が用紙上に完全に接着している(段階:5)ものと判定した。
【0038】
【表1】

【0039】
【表2】

【0040】
表1及び表2中の数値は積算光量値であり、単位は(mJ/cm)である。
【0041】
実施例1〜4の結果において、UV−LED照射と紫外線ランプ照射を併用することで乾燥性、接着性共に実用上問題無い状態(3以上)にあることを確認した。
【0042】
比較例1〜4の結果において、UV−LED照射のみ、もしくは紫外線ランプ照射のみの条件では、乾燥性もしくは接着性が不足する状態(2以下)にあることを確認した。
【産業上の利用可能性】
【0043】
本発明の紫外線硬化型印刷物の製造方法およびそれを用いた紫外線硬化型印刷物は、紫外線硬化による印刷が求められるグラフィックイメージの印刷、印字図形、プラスチック電子材料などにおいて、好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【0044】
【図1】本発明である紫外線硬化型印刷物をUVインキ或いはUVOPニスで印刷する工程を説明する工程図である。
【図2】本発明である紫外線硬化型印刷物をUVインキ或いはUVOPニスで印刷し、加えて塗工機でUVコーティングニスを塗工する工程を説明する工程図である。
【符号の説明】
【0045】
1・・・印刷用紙
2・・・印刷機(UVインキ、UVOPニスを印刷)
3・・・紫外線LED照射装置
4・・・紫外線ランプ照射装置
5・・・塗工機(UVコーティングニスを塗布)
6・・・チャンバー
7・・・アニロックスロール
8・・・ブランケット胴
9・・・圧胴

【特許請求の範囲】
【請求項1】
基材上にオフセット印刷で紫外線硬化型組成物の画像を形成する工程(工程1)、発光ダイオード(LED)で紫外線を照射する工程(工程2)及び紫外線ランプで紫外線を照射する工程(工程3)をこの順に有する紫外線硬化型印刷物の製造方法であって、基材が紙であり、紫外線硬化型組成物の画像を形成する工程(工程1)が、紫外線硬化型墨インキの画像を形成する工程を有することを特徴とする紫外線硬化型印刷物の製造方法。
【請求項2】
前記した紫外線硬化型組成物の画像を形成する工程(工程1)が、紫外線硬化型墨インキの画像を形成する工程及び紫外線硬化型インキに依る多色重ね刷り工程を有する請求項1に記載の紫外線硬化型印刷物の製造方法。
【請求項3】
前記した発光ダイオード(LED)が、発光ピーク波長350〜420nmの発光ダイオード(LED)である請求項1又は2に記載の紫外線硬化型印刷物の製造方法。
【請求項4】
前記した発光ダイオード(LED)による紫外線積算光量が3〜100mJ/cmの範囲にあり、紫外線ランプによる紫外線積算光量が5〜200mJ/cmの範囲にある請求項1〜3の何れかに記載の紫外線硬化型印刷物の製造方法。
【請求項5】
前記した発光ダイオード(LED)の照射強度が500mW/cm以上である請求項1〜4の何れかに記載の紫外線硬化型印刷物の製造方法。
【請求項6】
請求項1〜5の何れかに記載の紫外線硬化型印刷物の製造方法によって得られることを特徴とする紫外線硬化型印刷物。
【請求項7】
前記した紫外線硬化型印刷物が、紫外線硬化型墨インキの画像もしくは紫外線硬化型墨インキを含む多色重ね刷り画像における分光光度計で測定した墨濃度値が2.2〜2.9の範囲である請求項6に記載の紫外線硬化型印刷物。

【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2012−35437(P2012−35437A)
【公開日】平成24年2月23日(2012.2.23)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−175332(P2010−175332)
【出願日】平成22年8月4日(2010.8.4)
【出願人】(310000244)DICグラフィックス株式会社 (27)
【Fターム(参考)】