JP2002348514A - 高温溶融インクのペレットを製造する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高温溶融インクのペレットを製造する方法を
提供することであり、その方法ではインク材料が金型キ
ャビティの壁に付着する傾向を有していても、ペレット
を金型から確実にかつ繰り返して引き戻すことができ
る。 【解決手段】 （ａ）２つの成形用ダイ（２０、２２）
によって構成される金型（１０、１２、１４、１６、１
８）の中へ溶融インク（２６）を充填する段階と、
（ｂ）金型内でインクを冷却して凝固させる段階と、
（ｃ）金型を開いて、インクペレット（４６）を取り除
く段階、を備えた、冷却速度に依存した収縮率で凝固す
る高温溶融インクのペレット（４６）を製造する方法で
あって、段階（ｂ）において、成形用ダイ（２０、２
２）の少なくとも一つから凝固しているインクを剥離さ
せるのに十分な収縮をもたらす冷却速度で、インクが衝
撃冷却されることを特徴とする方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高温溶融インクの
ペレットを製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ある種のインクジェットプリンタは、い
わゆる高温溶融インク、すなわち、室温では固体であ
り、かつ、例えば、約１００°Ｃまたは１２０°Ｃの融
点を有するワックス状のインク材料を使用している。プ
リンタのプリントヘッド内で、インクは、その融点より
も高い温度に加熱され、液体インクの液滴はプリントヘ
ッドのノズルから吐出することができる。高い品質の印
刷画像を得るためには、粘度すなわちプリントヘッド内
で溶融したインクの温度が、一定に維持されなければな
らない。しかしながら、インクは、印刷プロセスで消費
され、プリントヘッド内に液体インクを収容するインク
容器は、限られた大きさしかないので、プリンタの動作
中に、固体インクを供給し、溶融させなければならず、
かつ、インクを溶融させるのに必要な潜熱は、インク容
器内の温度を下げようとする。このような理由から、イ
ンク容器へ供給される固体インクの量を正確に制御およ
び計量できることが望ましく、このために、予め定めら
れた寸法および形状を有するペレットとして、例えば、
小さな球形のピルとして、インクを供給することが有利
である。

【０００３】高温溶融インクは、熱可塑性材料であるの
で、熱可塑性樹脂から物品を製造することで知られてい
る射出成形プロセスに類似した成形プロセスによって、
所望の形状および寸法を有するペレットを製造すること
ができる。しかしながら、成形プロセスは、ある点にお
いて、熱可塑性合成樹脂の特性とは異なる高温溶融イン
クの固有の特性に適合しなければならない。高温溶融イ
ンクが凝固するときの収縮量は、比較的少なく、そし
て、成形されたインクペレットの最終的な外観は重要で
はないことから、ある程度の収縮は許容できるので、成
形プロセス中に、金型を閉じておくために、大きな締め
付け力を加えなくてもよい。一方、高温溶融インクは、
比較的に低い融点を有するので、金型キャビティの壁に
接触すると、すぐに凝固しようとする。この効果と、融
点以下に温度が下がったときでさえも、インクペレット
の表面が、ある程度粘着性があるという事実とが、ペレ
ットが金型キャビティの壁に付着しようとする傾向を増
大させる。それ故に、成形されたペレットを成形用ダイ
から確実にかつ繰り返して取り去るのをより困難なもの
にする。

【０００４】成形された製品と金型キャビティの壁との
付着力を減少させる剥離剤を使用することによって、成
形された製品をダイから取り去ることを容易にすること
ができることは良く知られている。しかしながら、剥離
剤の一部は、溶融材料内へ拡散しまたは希釈されるのは
避けがたく、インクの品質を劣化させるので、高温溶融
インクの場合には、これは許容できない。例えば、剥離
剤の微粒子は、インク内へ拡散すると、プリントヘッド
のきわめて細いノズルを塞ごうとする。

【０００５】溶融インクが付着しにくいシリコンゴムの
ような材料からできた金型を使用することも考えられ
る。しかしながら、これらの材料は、同様に、溶融イン
ク内へある程度希釈され、そのために、インクを汚染す
るという問題を解決しない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、高温
溶融インクのペレットを製造し、その際、インク材料が
金型キャビティの壁に付着する傾向を有していても、ペ
レットを金型から確実にかつ繰り返して回収することが
できる方法を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的は、請求項１に
記載の方法によって達成される。

【０００８】本発明によれば、インクは、少なくとも一
つの成形用ダイから凝固しているインクを剥離させるの
に十分な収縮をもたらす冷却速度で衝撃冷却される。

【０００９】上述したように、高温溶融インクの収縮量
は、比較的に小さいとはいえ、そのようなインクは、凝
固するとき、ある程度の収縮効果を呈する。よく使用さ
れる高温溶融インク組成の場合、収縮量は、インクを凝
固させる冷却速度に依存することがわかった。より急速
に冷却すれば、凝固するインクは、より少数ではあるが
より大きな結晶粒を形成する傾向にあり、これが、凝固
したインクがより高い密度を有する結晶構造をもたら
し、そのために、より大きく収縮する。金型からインク
ペレットを取り出すのを容易にするために、この収縮効
果を利用できることがわかった。溶融インクが、金型キ
ャビティの中へ注入されると、インクの熱は、金型の壁
を介して放散され、凝固プロセスが、金型キャビティの
内壁から開始し、そして、ペレットの内部へ進行する。
したがって、金型の温度が、インクの温度よりも十分に
低い場合、インクは、金型キャビティの壁により強固に
付着しようとすることが予想される。しかしながら、上
述した収縮効果は、ペレットの内部にボイドを形成する
のではなく、むしろ、ペレットを全体的に比較的に均一
に収縮させることがわかった。したがって、金型キャビ
ティ内で凝固するペレットの収縮は、インク材料の外層
が金型の壁面から引き戻され剥離することを強いる。そ
の結果、収縮量を適切に制御することによって、すなわ
ち、凝固プロセスが実行される冷却速度を適切に調整す
ることによって、金型からのペレットの除去を容易にす
ることができる。これは、比較的速い冷却プロセスを意
味し、本出願においては「衝撃冷却」と呼ばれる。

【００１０】一般的には、冷却速度を増大させること
は、ペレットをより容易にかつより確実に金型から除去
する効果を有する。しかしながら、インクの非晶質凝固
を引き起こす、極端に早い冷却速度を用いることは避け
るべきである。ある種の高温溶融インクの組成では、あ
まりに早い冷却速度が、インク材料内に大きな熱応力を
発生させることもあり、インクペレットを壊す可能性が
増大する。さらに、早い冷却速度は、通常、より強力な
冷却装置を必要とし、電力を大量に消費する。これらを
考慮すれば、最適な冷却速度は、高温溶融インクの固有
の組成に依存し、実験によって、決定することができ
る。典型的な高温溶融インクは、とりわけ、欧州特許出
願第ＥＰ０８５６５６５号、第ＥＰ０９７８５４８号、
および、第ＥＰ１０６７１５７号、および、未公開のオ
ランダ特許出願第１０１７０４９号から知ることができ
る。

【００１１】本発明のより詳細な特徴が、従属クレーム
に記載されている。

【００１２】本発明が意味する衝撃冷却は、溶融インク
を充填した金型を、適切な低い温度に維持された環境内
に、例えば、冷却室内に配置することによって好都合に
実現することができる。例えば、＋３０°Ｃから−３０
°Ｃまでの範囲にあり、例えば、約−１０°Ｃの冷却室
内の温度は、インクの種類に依存して、冷却速度を決定
する。

【００１３】より好ましくは、金型は、溶融インクを充
填する前に、冷却室内に配置される。そして、溶融イン
クが充填される前に、すでに、金型の壁は、ほぼ冷却室
の温度にまで冷却されており、溶融インクの熱は、金型
の壁によって素早く吸収される。これに関連して、金型
が、例えば、大きな熱伝導率および大きな熱容量を有す
る金属のような材料からできていれば有利である。金型
の熱容量を増大させ、冷却速度を増大させるためには、
比較的厚い壁を有する金型が有利である場合がある。

【００１４】この分野では良く知られているように、金
型は、下部ダイおよびランナーホールを有する上部ダイ
から構成されてもよい。金型からペレットを除去するた
めに、成形用ダイは、垂直方向へお互いに引き離されて
もよい。金型キャビティが、例えば、球形である場合に
は、金型を開いた後、ペレットが上部ダイに付着しよう
とする傾向がしばしば見られる。その理由は、ランナー
ホール内に残った少量のインクは、収縮効果の影響をほ
んのわずかしか受けず、そのために、上部ダイに付着
し、従って、ペレット全体が、上部ダイに付着するから
である。この効果は、金型キャビティの中へ注入される
インクの量を慎重に制御することによって、除去するこ
とができる。一方、この効果は、ペレットが上部ダイに
付着するのを積極的に保証するために使用されてもよ
い。そして、上部ダイを振動させ、圧縮空気を注入し、
あるいは、ランナーホールから排出ピンを挿入すること
によって、ペレットを上部ダイから剥離させてもよい。
そうすると、ペレットは、上部ダイから簡単に落下し、
容易に集めることができ、シュートなどを通して排出さ
れる。

【００１５】ここで、添付の図面を参照して、本発明の
好ましい実施形態を説明する。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１は、いくつかの金型１０、１
２、１４、１６、１８を示し、金型のそれぞれは、上部
ダイ２０および下部ダイ２２を備え、ダイのそれぞれ
は、半球形カップの形状を有し、一体となって、高温溶
融インク２６を充填した金型キャビティ２４を画定す
る。上部ダイ２０は、上部フランジ２８と一体で構成さ
れ、フランジ２８の中央に形成されたランナーホール３
０を有し、ノズル３２を介して金型キャビティ２４の中
へ溶融インクを注入することができる。

【００１７】下部ダイ２２は、基本的に、上部ダイ２０
と面対称をなし、一体で構成された底部３４を有する。
上部ダイ２０の下端および下部ダイ２２の上端は、円周
フランジ３６、３８によって取り囲まれ、フランジ３
６、３８は、お互いにしっかりと係合した状態で固定さ
れ、金型キャビティ２４を密閉する。

【００１８】金型の下部ダイ２２は、下部ダイ２２のフ
ランジ３６を支持するベルト型コンベヤ４０の収容開口
へ挿入される。コンベヤ４０は、図１にほんの一部分し
か示されていない細長いトンネル状の冷却室４２の中を
通って矢印Ａの方向へ金型１０から１４を間欠的に送り
込む。冷却室４２は、断熱壁を有し、この冷却室の内部
は、この分野では良く知られており、ここでは説明しな
い、いかなる適切な形態の冷却手段によって、例えば、
−１０°Ｃの一定温度に維持される。

【００１９】金型１０から１８は、例えば、アルミニウ
ムのような金属から、または、大きな熱伝導率および比
較的に薄い壁を有するその他の材料から製造される。し
たがって、金型１０が、冷却室４２の中を通って、ノズ
ル３２の位置へ向かって搬送される間に、金型１０は、
すでに冷却室の温度にまで冷却されている。図１に示さ
れる金型１２のように、金型が、ノズル３２の位置で停
止すると、ノズル３２は、ランナーホール３０に接続さ
れ、溶融インク２６が、金型キャビティの中へ充填され
る。溶融インクが、ノズル３２内で早期に凝固するのを
防止するために、ノズル３２は、断熱シース４４によっ
て取り囲まれる。

【００２０】金型キャビティ２４が、完全に充填されて
しまえば、ノズル３２は、金型の上部フランジ２８から
わずかに持ち上げられ、コンベヤ４０が、１ステップだ
け先へ移動し、次の金型１０をノズル３２の位置に配置
し、充填プロセスが、反復される。

【００２１】図１に示される金型１４のように、溶融イ
ンクが充填された金型が、ノズル３２の下流側に冷却室
４２の部分の中を通って間欠的に搬送される間に、イン
クの熱は、金型の薄い壁を介して急速に放散され、イン
クは、衝撃冷却され、金型キャビティ内で凝固し、球形
のインクペレット４６を形成する。インクが凝固する冷
却速度は、インク材料を十分に収縮させるほど大きなも
のである。この収縮のために、インクペレット４６の外
周面は、金型キャビティの内壁から剥離する。

【００２２】金型１４に関して図１に示されるように、
金型キャビティは、金型のランナーホール３０内にイン
クの小さなプラグ４８が形成される程度に充填される。
このプラグ４８は、ほんのわずかしか収縮しないので、
プラグは、ランナーホールの壁に付着し、そのために、
インクペレット４６は、上部ダイ２０の上部にかろうじ
て付着したままである。

【００２３】インクペレット４６が、完全に凝固すれ
ば、金型は、冷却室４２から出る。そして、金型１６お
よび１８に関して示されるように、上部ダイ２０は、吊
り上げコンベヤ５０によって掴まれ、インクペレット４
６とともに、下部ダイ２２から持ち上げられ遠ざけられ
る。インクペレットを金型１８から完全に取り除くため
に、ノズル５２が、ランナーホール３０上に配置され、
インクペレット４６が、圧縮空気によって吹き出され
る。そして、上部ダイ２０から落下するインクペレット
は、集められ、そして、シュート５４に沿って排出され
る。

【００２４】上部ダイ２０のランナーホールから圧縮空
気を吹きつける代わりに、上部ダイをわずかに振動させ
て、その上部ダイからインクペレット４６を取り除くこ
とも可能である。

【００２５】そして、下部ダイ２２および上部ダイ２０
は、冷却室４２の上流側へ戻され、金型が冷却室４２の
中へ再び入る前に、再び閉じられる。

【００２６】図示された例においては、コンベヤ４０
は、上部ダイ２０を下部ダイ２２に位置合わせして保持
するのを助けるラグ５６を有する。コンベヤ４０が、エ
ンドレスベルトであり、かつ、ベルトの横の両側部分だ
けを支持するガイドローラ（図示しない）上で牽引され
る場合、下部ダイ２２は、ベルトに固定されてもよい。
この場合には、下部ダイ２２が冷却室４２の上流側へ戻
されるとき、その下部ダイ２２は裏返され、そして、下
部ダイ２２内にインクペレットが残されたままであれ
ば、インクペレットは簡単に落下し、そして、集めるこ
とができる。インクペレットが下部ダイ２２に少し付着
していれば、振動手段またはそれに類似する機械的手段
が提供されて、下部ダイからペレットを取り除いてもよ
い。

【００２７】わかりやすいように、プラグ４８の寸法
は、図１では誇張されていることに注意されたい。ま
た、金型キャビティ２４と比較したインクペレット４６
の収縮量も誇張されている。実際には、収縮量は、体積
で考えて１から３％程度になるであろう。

【００２８】上述した方法は、本発明の原理を説明する
ためのほんの一例にすぎず、様々に変更できることを理
解されたい。例えば、金型１０から１８を冷却室４２の
中を通過させる代わりに、十分な冷却速度を達成するた
めに、金型に冷気を吹きつけ、あるいは、金型を冷却液
の中に浸けることも可能である。

【００２９】連続製造プロセスの代わりに、バッチプロ
セスを使用することも可能である。そして、好ましく
は、例が図２に示される複数型金型５８を使用する。金
型５８は、ブロック状の複数の上部ダイ６０および下部
ダイ６２を有し、共に、複数の金型キャビティ２４を画
定する。上部ダイ６０および下部ダイ６２を構成する金
属ブロックは、大きな熱容量を有するので、溶融インク
を金型キャビティの中へ充填する前に、金型５８を適切
な温度にまで予冷することによって、簡単に衝撃冷却効
果を実現することができる。

【００３０】とりわけ、図１に示されるような薄い壁で
囲まれた金型の場合には、金属金型の代わりに、合成樹
脂からできた金型を使用することも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】高温溶融インクペレットを成形し、それらを金
型キャビティから取り除くための連続プロセスを説明す
る図である。

【図２】本発明の変形の実施形態に基づいた成形プロセ
スに使用可能な複数型金型の断面図である。

【符号の説明】

１０、１２、１４、１６、１８、５８ 金型 ２０、６０ 上部ダイ ２２、６２ 下部ダイ ２４ 金型キャビティ ２６ 高温溶融インク ２８ 上部フランジ ３０ ランナーホール ３２、５２ ノズル ３４ 底部 ３６、３８ 円周フランジ ４０ コンベヤ ４２ 冷却室 ４４ 断熱シース ４６ インクペレット ４８ プラグ ５０ 吊り上げコンベヤ ５４ シュート ５６ ラグ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウイルヘルムス・アントニウス・マリア・ スリエオールス オランダ国、5935・ベー・アー・テーヘレ ン、ケンゼンストラート・９ Ｆターム(参考） 2C056 FC04 FD02 4J039 CA09 DA00 DA08

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ａ）２つの成形用ダイ（２０、２２；
   ６０、６２）を備えた金型（１０、１２、１４、１６、
   １８；５８）の中へ溶融したインク（２６）を充填する
   段階と、（ｂ）金型内でインクを冷却して凝固させる段
   階と、（ｃ）金型を開いて、インクペレット（４６）を
   取り去る段階と、を備えた、冷却速度に依存した収縮率
   で凝固する高温溶融インクのペレット（４６）を製造す
   る方法であって、 段階（ｂ）において、成形用ダイ（２０、２２；６０、
   ６２）の少なくとも一つから凝固しているインクを剥離
   させるのに十分な収縮をもたらす冷却速度で、インクが
   衝撃冷却されることを特徴とする方法。
2. 【請求項２】 所定の温度に維持された環境（４２）内
   に金型を配置することによって、段階（ｂ）が実行され
   る請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】 溶融したインク（２６）が充填される前
   に、金型（１０、１２、１４、１６、１８；５８）が、
   所定の温度にまで冷却される請求項１または２のいずれ
   かに記載の方法。
4. 【請求項４】 前記所定の温度が、室温よりも低い請求
   項２または３のいずれかに記載の方法。
5. 【請求項５】 前記所定の温度が、１０°Ｃよりも低
   く、好ましくは、０°Ｃよりも低い請求項４に記載の方
   法。
6. 【請求項６】 前記成形用ダイ（２０、２２；６０、６
   ２）が金属製である、請求項１から５のいずれか一項に
   記載の方法。
7. 【請求項７】 前記成形用ダイ（６０、６２）が、大き
   な熱伝導率および大きな熱容量を有する材料からできて
   いる重たいブロックである請求項１から６のいずれか一
   項に記載の方法。
8. 【請求項８】 前記成形用ダイ（６０、６２）が、複数
   の金型キャビティ（２４）を有する複数型金型（５８）
   を構成する請求項７に記載の方法。
9. 【請求項９】 前記金型（１０、１２、１４、１６、１
   ８；５８）が、上部ダイ（２０；６０）および下部ダイ
   （２２；６２）を有し、ランナーホール（３０）が、上
   部ダイ（２０；６０）に形成され、溶融したインク（２
   ６）が、ランナーホール（３０）内に形成されるインク
   のプラグ（４８）がインクペレット（４６）を上部ダイ
   （２０；６０）に付着させる程度に金型の中へ充填され
   る請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
10. 【請求項１０】 インクペレット（４６）が、ランナー
    ホール（３０）を介してインクペレット（４６）に作用
    する突出しノズル（５２）またはピンによって、上部ダ
    イ（２０；６０）から突き出される請求項９に記載の方
    法。