総説
特集「インクジェットの最先端（1）
」
UV
インクジェット，ワイドフォーマットプリンタの最新技
術動向
New Technological Trends in UV Ink-Jet and Wide-Format Printers
Akira TAKEUCHI*
武内 彬
*
*Element Technology, Develop Department Mimaki Engineering Corporation,
2182-3, Shigeno-otsu, Tomi-shi, Nagano, 389-0512 JAPAN
1
．はじめに
オンデマンドインクジェットプリンタは安価な出力機器 として家庭用，オフィス用として広く普及している．イン クジェットプリンタの用途は，当初は紙にプリントする用 途が専らであったが，普及するにつれ印刷と同様に多種多 様のメディアへのプリントの要望が広がりつつある．イン クジェットプリンタが印刷に近づくためには残された課題 は多い．しかし，デジタル（版レス），オンデマンド，非 接触といった多くの利点を生かし，特定の分野では着実に インクジェットがその適用分野を拡大しつつある． 特にワイドフォーマットインクジェットプリンタは屋外 サイン用途にソルベントインク対応機種が開発されたこ とに伴い，屋外用プリンタの分野では主流になっている． 近年，さらに様々なメディアに印刷が可能な UV インク ジェットプリンタも数々のメーカーから発表され，普及が 始まってきている． 本稿では，ワイドフォーマットインクジェットプリンタ と UV インクジェットプリンタの特徴と問題点を分析し， 現状と今後の課題について報告する．2
．各応用分野と各種プリンタ
サイン市場，ノベルティ印刷市場，工業印刷市場のそれ ぞれの分野について大判インクジェットプリンタおよび UV インクジェットプリンタが普及しつつある． サイン市場は特に大判インクジェットプリンタの普及が 進んでいる．サイン市場では短納期で小ロットの案件が多 くオンデマンドインクジェットプリンタのメリットを生か すことが出来る市場である． その他ノベルティ印刷や工業印刷の分野でも使用される 例が増えてきている．使用されているプリンタは大きく下 記の 5 分野に分けることができる． ① 水性インクジェットプリンタ ② 溶剤インクジェットプリンタ ③ UV インクジェットプリンタ ④ 昇華転写インクジェットプリンタ ⑤ 捺染インクジェットプリンタ 上記 5 種のプリンタはそれぞれの特徴を生かして様々な 分野で使用されている．各方式の特徴を整理し，現状の課 題について分析する．2.1
水性インクジェットプリンタ 水性インクジェットプリンタは染料と顔料があり，両イ * （株）ミマキエンジニアリング技術本部要素技術開発部 （〒 389-0512 長野県東御市滋野乙 2182-3）武
内
彬
Profile
2003年長野工業高等専門学校電子制御工学科 卒． 2004年（株）ミマキエンジニアリング入社． 大判溶剤インクジェットプリンタの電気設計 に従事． 2007年よりインクジェットヘッド－インク評 価の業務に従事．ンク共にインクを吸収するための受理層付の専用紙，もし くは普通紙への出力となり，専用紙出力の場合はにじみが なく発色のよい画像が得られる．用途としては CAD 出力 用途とグラフィック出力用途に分けられる．グラフィック 用途としては，ポスターや屋内サイン用途での使用が主で ある．オフセット印刷のプルーフ用途としても使用されて いる．屋外での使用の場合はラミネート処理などが必須と なる．Epson，HP，Canon 等が多くの機種を販売してい る
2.2
溶剤インクジェットプリンタ 溶剤インクジェットプリンタはサイン市場で水性インク ジェットプリンタに次いで普及が進んでいるプリンタであ る．理由としてノンコートメディアへの直接印刷が可能で あり，水性プリンタで印刷し，ラミネート処理を行う場合 と比較し低コスト化が可能であること．プリンタやインク も高画質な製品が比較的低コストで販売されていることな どが上げられる． 主な使用メディアは柔軟な塩化ビニルシート，ターポリ ン（機械的強度を増すために布を織り込み，塩ビ樹脂を含 浸させたもの）等であり，水性プリンタと同様に，ロール 状に巻かれたメディアを巻きほぐしながら印刷し，再度 ロール上に巻き取るロール to ロール方式のメディア搬送 が一般的である．メディアの長手方向の連続印刷が可能で あり，ビル側面等への大型長尺サイン出力に適している． 屋外への掲示が多いため，インクに高耐候性が要求され る．受理層の代わりとして，塩ビ樹脂を溶解させて定着す るため，顔料を有機溶剤中に分散させたインクが使用され る． 塩ビシートへの定着，滲み，印刷後の乾燥を向上させる ためにメディア加熱用のヒータがプリンタに内蔵され，メ ディアを 35 ～ 50 ℃程度に加熱し，印刷を行う．乾燥後は インク中の樹脂と顔料成分のみが残ることから，平滑度が 高く，高光沢の画質を得る事が出来る．（図1
） プリンタとしてはミマキエンジニアリング，ローランド DG，武藤工業，SII 等から大判プリンタが比較的安価で販 売されており，幅も 75 cm ～ 3. 2 m，とバリエーションが ある．中には印刷画像の輪郭カットが可能なカッターも備 えたモデルもあり，少量のラベル生産や POP の作成に使 用されている．（図2
）また，白やシルバーといったイン クも発売され，表現の範囲が一段と広がっている．（図3
） 課題としては，各社共にインクの改良が進み，臭気が低 く抑えられ，有機溶剤取扱い規則（有機則）非該当の溶剤 インクが現在販売され使用されているが，有機溶剤である ことに変わりはなく VOC，環境負荷の点では課題となっ ている． また，印刷可能なメディアも塩ビ系樹脂のメディアに限 られ，メディア適正も広いとは決して言えない． さらに乾燥プロセスが有機溶剤の蒸発プロセスによるこ とから，高生産性のプリンタを実現しようとした場合は滲 み，印刷後の乾燥性が問題となる．また，屋外長期用途と なるサイン出力においてはラミネート処理が必要となる ケースがある．この場合は有機溶剤が完全に蒸発していな いとラミネート後にメディアとの間にガスが発生し，施工 後のトラブルとなるといった印刷後，すぐに施工できない 課題がある． 図2
ミマキカッター付溶剤プリンタ
CJV30
図3
シルバーインク作図サンプル 図1
溶剤インクの浸透プロセス2.3
UV
インクジェットプリンタ スクリーン印刷等では以前よりあった，UV 硬化型方式 がヘッド，インク，ランプの改良でインクジェットでも可 能になってきたことから，多くの製品が販売されてきてい る． UV 硬化型インクを使用し，UV ランプにて硬化，定着 させるプリンタであり，ほとんどのメーカーでラジカル重 合型のインクを使用している．ソルベントと比較すると下 記の特徴がある ① メディア適正が広い 塩ビメディアに限らず，フィルムやプラスチック， 金属にも印刷可能である ② 乾燥時間が不要 UV ランプにて硬化させるため，高速印刷でも滲み がなく，印刷後の乾燥時間も不要である ノンコートメディアでも比較的高精細な画質が得ら れる 多くの重ね塗りができ，高濃度印刷ができる ③ VOC 発生がなく，環境負荷が小さい 有機溶剤を使用していないため，VOC の発生がない 上記の特徴を有するために様々な種類のプリンタが販売 され，各用途で使用されている．2.3.1
高生産性WF
プリンタ 乾燥時間が不要で高速印刷が可能なことから高生産性の 大型機（3 ～ 5 m）が HP，EFI，Agfa，Durst など各社か ら販売され，サイン業界の大手出力センター等で使用され ている．（図4
）2.3.2
大判フラットベッド，ベルト搬送プリンタ アルミ複合版やフォームボードなどへ直接印刷が可能 なために，フラットベッドタイプや，ベルト搬送方式の ニーズがある．プリンタとしてはミマキエンジニアリング， Oce，HP，EFI，Agfa 等，各社から多く販売されている． UV プリンタの中では最も多くのラインナップがある分野 である．（図5
）2.3.3
小型ローエンドプリンタ ソルベントと比較すると UV ランプや UV インクが使 用可能なヘッドが必要なことから装置本体のコストが高く なりがちであったが，UV-LED を採用した，小さく，低 コストなプリンタがミマキエンジニアリング，ローランド DG 等から販売されてきている．（図6
）2.3.4
使用用途 UV インクジェットは様々なメディアに印刷できること から，様々な用途で使用されている． ● サイングラフィックス ロールメディア（塩ビ，ターポリン，PET など） リジットメディア（アルミ複合版，フォームボードなど） ● 成型品への印刷 ● ノベルティ印刷 ● 工業印刷 ● プルーフ（フィルム，コート紙等） フラットベッドタイプではリジットメディアへの印刷で 使用されるケースが多い．これはソルベントプリンタ等で 印刷し，カッティングした塩ビフィルム等を貼り付ける手 間やコストを省くことができるためである．主なメディア としてはフォームボードやアルミ複合版が上げられる． 図4
5m
幅UV
プリンタEFI-Vutek GS5000
図5
ミマキ大判フラットベッドUV-LED
プリンタJFX-1631
図6
ミマキUV-LED
搭載A3
サイズフラットベッドプリンタUJF-3042
また，フラットベッドタイプではフィルムメディア，定 型紙などロール to ロール機では搬送が難しいメディアへ の対応ができることから軟包装用フィルムやコート紙など へ印刷し，オフセット印刷やスクリーン印刷のプルーフ用 途や少量生産などでも使用されている．フィルム素材など の透明素材に印刷する場合には白インクが有効である．こ こでも UV のメリットである高濃度印刷が生かされてい る．（図
7
） フラットベッドタイプでは厚物の印刷が可能な装置も多 くあり，ある程度の立体物へ印刷することが可能である． 装置パネルなどの工業印刷分野や，ノベルティ印刷の市場 などで使用される例が増えてきている． 意匠性を高めるために UV インクの特徴である厚盛り印 刷をクリアインクで行い，テクスチャーの表現や，高い隠 蔽性を持った白インクなどを使用し付加価値の高い印刷物 を提供できるようになってきている．（図8
） 工業印刷の分野では柔軟なインクを使用してメンブレン スイッチの印刷や，成型品へロゴなどの印刷で使用されて いる．（図9
） この時に課題となるのが UV ランプである．多く採用さ れているメタルハライドランプでは UV 光とともに多くの 熱を発生するため，メディアを熱により傷めてしまう場合 があった．そのため，近年では UV 光源としてメディアを 加熱しない UV-LED を採用したプリンタも販売されてき ている．UV-LED を光源とした場合には比較的長波長（405 ～ 385 nm 程度）の単一発光波長のため（図10
），インク が硬化しづらく，インクもランプに合わせた対応が必要と なる．表1
に 2 種の光源の比較表を示す． 図7
白インクを使用した軟包装フィルム印刷サンプルと 携帯電話カバー印刷サンプル 図9
柔軟UV
インクを用いたメンブレンスイッチサンプル 図8
クリアUV
インクでのテクスチャー表現 図10
2
種の光源の発光スペクトル比較 表1
UV
光源比較 光源 メリット デメリット メタル ハライド・ 幅広い波長の発光が可能 ・照射強度が高い ・ 被照射物を加熱してし まう ・ クーリングタイム，発 光までに時間がかかる ・短寿命（3000 ～ 6000h） ・消費電力が大きい ・オゾン発生の場合有 UV-LED ・消費電力が小さい ・小型化が可能 ・ 被照射物を加熱しない ・ON/OFF が自在 ・ 光量を自由に変更可能 ・長寿命（10000h ～） ・オゾンレス ・単一スペクトル発光 （ 385nm, 395nm, 405nm 等） ・照射強度が弱い課題 上述したように UV インクには多くのメリットがあり， 普及してきているが，更なる適用市場の拡大には下記のよ うな課題を解決していく必要がある． ① 光沢 ② さらなるメディアフリー ③ 安全性 ① の光沢であるが，UV インクは厚盛りでき，重ね塗 りが可能で濃度を高くできるのが特徴であるが，同時にイ ンクが立体的にメディア上につくことから，光沢感が出に くく，マット調に仕上がりやすい． 図
11
にソルベントインクで印刷した表面と UV インク で印刷した表面の差を示す．UV の方が立体的であること がわかる．立体的であるために反射光が乱反射し，マット 調に視認される． UV 光の露光タイミングやインクの改良等で改善されて きてはいるが水性やソルベント並みの高光沢の画質を得る ことはできていない． ② のさらなるメディアフリーであるが，工業印刷の分 野では様々な基材が使用されており，それらすべてに既存 の UV インクでは良好な密着性を示すことはできていな い．スクリーン印刷で使用されているインキと比較しても 密着性は劣ることが多く，インクジェットで使用できる範 囲も限られてしまっている． アンダーコートやオーバーコートなどを塗布することに よって密着性や印刷物の擦過性などを向上させる工夫が取 られているが，まだ十分とは言いがたく今後も技術開発が 進んでいくと思われる． また印刷後に曲げたり，加熱成型をするなどの用途では， 硬化後の皮膜特性に柔軟性や伸びを期待されている．現在 でも伸びるインクは販売されているが，さらなる特性改善 が進んでいくと思われる ③ の安全性であるが，UV インクは顔料，モノマー， 光重合開始剤，その他，の構成が多いが，このうちモノマー や光重合開始剤が皮膚刺激性をもつものなど安全性を疑問 視されている物質を使用する場合がある．理由として，ス クリーン印刷等と比較するとインクジェットで塗布するた めに粘度が 20 ～ 100 cp 前後と低く，安全性に難がある物 質を使用せざるを得ないケースがある． 工業製品や玩具等で使用する場合には高い安全性が求め られるのは当然であるが，欧州での REACH 規制が始まっ ていることから，今後さらに安全性への要求が強くなって いくと思われ，インクメーカー各社でも安全性の高いイン クの開発が今後加速していくと思われる．2.4
昇華転写インクジェットプリンタ 昇華転写プリントは基本的にはポリエステル布地へ印刷 する技術であり，のぼり旗やフラッグ，ユニホームなどへ の印刷，特殊用途してはポリエステルコーティングを施し た鋼板やマグカップへの転写を行っている場合もある．イ ンクは昇華染料を使用し，150 ～ 200 ℃の熱を掛けると染 料が昇華し，ポリエステル樹脂を染色する． 実施形態には大きく 2 種類がある．一方は転写紙といわ れる特殊な紙に昇華染料インクで印刷し，転写紙を加熱プ レスすることでメディアへ転写する方法である．もう一方 は滲み防止の前処理を施したポリエステル布へ直接昇華染 料インクで印刷し，加熱することで染色する方法である． 前者は紙に印刷することから高濃度の印刷が可能で布以 外のポリエステルコーティングした素材への使用も可能で ある．ユニホームなどのスポーツウェアやマグカップなど のノベルティに使用されている．後者は布地へ直接印刷す ることで，紙を使用しないため，低コスト化が可能である． 図11
印刷物表面11-1
印刷データ11-2
UV
11-3
ソルベント11-1
11-2
11-3
のぼり旗やフラッグなどのサイン業界で使用されることが 多い． 布地を使用したサインはソフトサインと呼ばれることも あり，メリットとして，塩ビメディア等と比較すると軽量 であり，施工時の負担が小さいことや，ポリエステル布は リサイクル可能な素材であり環境負荷が小さいことから以 前よりあったのぼり旗のほかにもターポリンの代替などと して使用される例が増えてきている．（図
