JP2003508279A - 大量の顔料を含有するインクのためのインク噴射印刷装置及び該装置を用いるインク噴射印刷方法 - Google Patents

大量の顔料を含有するインクのためのインク噴射印刷装置及び該装置を用いるインク噴射印刷方法

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JP2003508279A
JP2003508279A JP2001521554A JP2001521554A JP2003508279A JP 2003508279 A JP2003508279 A JP 2003508279A JP 2001521554 A JP2001521554 A JP 2001521554A JP 2001521554 A JP2001521554 A JP 2001521554A JP 2003508279 A JP2003508279 A JP 2003508279A
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エル． ハッド，アラン
エム． エバンス，クリストファー
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    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
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Abstract

(57)【要約】 連続インク噴射印刷装置が記載され、該印刷装置は、拡散撹拌手段と加熱されたインク供給及び印刷ヘッドと所望の加熱されたろ過装置との組合せからなっている。この組合せの使用は始動時に“おだやかな沈殿”を呈する非磁性顔料を含有するインクの印刷を可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は大量の顔料を含有するインクのためのインク噴射印刷装置に関し、該
印刷装置は連続印刷のためのインク噴射印刷ヘッドと、インク貯蔵器と、前記印
刷ヘッドにインクを貯蔵器から供給し流路のインクを印刷ヘッドから貯蔵器に戻
す供給回路とを具備している。本発明はさらに高密度の多量の含有物を有するイ
ンクのためのインク噴射印刷方法に関する。
【０００２】 顔料を含有するインクの印刷において関心が高まっている。しかしインクが高
密度の顔料を含んでいる時この高密度は顔料をインク噴射のインクの中に組込む
ことを困難にすることが良く知られている。希薄な溶液の中の粒子のブラウン運
動は重力に打ち勝つには十分ではなく、粒子はインクから沈殿し固まるようにな
る。連続インク噴射印刷産業は１０年間にわたってこの問題に対して苦闘してき
た。この産業においては顔料を含むインクがインク噴射に工合良く適用されるた
めには拡散が安定していなければならないということが依然として広く信ぜられ
ている。この要求は、インクの化学的性質に、さらに詳しくはインクが大量の顔
料を含有しもしくは室温で１２CPs を超える粘性の組成物を有している時又はイ
ンクが螢光顔料のような保安上の特徴を含み連続インク噴射印刷技術に適用され
る時に、非常に厳しい要求をつきつけるものとなる。
【０００３】 本発明の目的はこの問題に対する解決法を提供することである。
【０００４】 この目的のため本出願人によって行われた実験は、本発明の装置の利用を介し
て一定の最小限度の拡散安定性を有し“おだやかな沈殿”と称される現象を呈す
るインクが単一ノズルの連続インク噴射印刷装置に工合良く流れかつ印刷するこ
とができることを示した。
【０００５】 おだやかな沈殿を呈する拡散は顔料が始動時拡散物を沈殿させるが軽い撹拌又
は揺動を与えることにより容易に再度拡散されるようなものである。厳しい沈殿
分散は始動後一定時間容易に分散することのできないものである。
【０００６】 本発明はしたがって、大量の顔料を含有するインクのためのインク噴射印刷装
置に関し、該印刷装置は、連続する印刷のためのインク噴射印刷ヘッドと、イン
ク貯蔵器と、前記印刷ヘッドにインクを貯蔵器から供給しかつ流路のインクを印
刷ヘッドから貯蔵器に戻す供給回路とを具備し、さらに一方においてインクを貯
蔵器から取出しこのインクを貯蔵に戻す混合手段を有する再循環回路と貯蔵器に
収容されたインクのための撹拌装置とを有する２段階の混合装置を具備し、さら
にまたインクを加熱しインクの温度が周囲の温度より高い所定の温度に保持され
るのを保証する手段を具備している。
【０００７】 好ましい実施態様によれば、少なくとも５個の静的ミキサーが装置の内部の主
要箇所に組込まれ、印刷ヘッド供給回路が印刷ヘッドの上流側の２つの静的ミキ
サーの間に置かれたフィルターと、該フィルターの中のインクの温度が印刷ヘッ
ド供給導管の他の場所よりも高くなるように配置されたフィルター加熱手段とを
具備している。さらに、再循環回路が２つの静的ミキサーの間に配置された再循
環ポンプを具備している。
【０００８】 第２の形態によれば、本発明は液体の中の粒子の拡散で形成されたインクでイ
ンク噴射印刷する方法に関する。
【０００９】 本発明装置の実施態様が方法と一例とともに図面を参照して以下に記載される
。
【００１０】 図面を参照すると、符号１はインク貯蔵器を示す。この貯蔵器の形状は好まし
くはインクの効果的な撹拌が促進されるようにすべきである。“無用”の容積を
全く含まないようにすべきである。丸くされた底縁を備えた円筒形状が満足でき
るものであることが示されている。また貯蔵器の半球形状が満足できるものとな
る。この概念の１つの実験的な実施は貯蔵器としてねじ込み蓋を備えた５００ml
の円形ジャー（タンク）を用いた。
【００１１】 インクは貯蔵器において供給導管２を通って取出され第１の静的ミキサー３を
通過する。静的ミキサーは真直ぐなチューブ部分の内部に配置された一連の左巻
きと右巻きのらせん要素からなる周知の装置である。いくつかの会社がこの型の
ミキサーを製造している。米国ニュージャージーのＴＡＨインダストリー会社に
よって製造されたものと英国チエシャイアのＳｔａｔｉｆｌｏインターナショナ
ル会社によって製造されたものとが有用であることが知られている。
【００１２】 インク取出し導管２がポンプ組立体１７とインク供給制御装置１６とに供給す
る。
【００１３】 符号４から８は装置の重要部分を構成するインク再循環回路を示す。インクは
タンク１から第２の静的ミキサー４を通って取出されステンレス鋼チューブ６を
通過し、好ましくは蠕動ポンプである再循環ポンプ７を通過し、次にもう１つの
ステンレス鋼チューブ６を通過し第３の静的ミキサー８を通って貯蔵器１に戻さ
れる。両方のステンレス鋼チューブ６は加熱手段が設けられた同一のアルミニウ
ムブロック５の内部に並列して沈められ、ステンレス鋼チューブ６が一定温度に
保持されるようにする。再循環回路を通過する流速は装置の印刷側を通るインク
の流れよりも数倍速い速度に保持される。
【００１４】 タンク１は最後にインク制御装置１６を出て第４の静的ミキサー９を通過す
る戻り導管２９を具備している。前記第４のミキサー９はしかし随意のものであ
る。満足な結果はこれがなくても得られた。
【００１５】 タンク１は磁気的撹拌器１１の頂上に配置され磁気的撹拌ビード１８を収容し
ている。したがって２つの独立した撹拌手段、すなわち再循環回路４〜８と付加
された撹拌器１１及び１８とが提供される。後者の撹拌器はまた回転する機械的
な撹拌器とすることができる。
【００１６】 インク制御ブロック１６はここでは一対の別々の吸込みポンプと放出ポンプを
介して象徴されるポンプ組立体１７を含んでいる。しかしこの象徴例は一例とし
て与えられたにすぎない。インク制御ブロックはさらに、詳細には示されずイン
クの圧力と組成の制御を保証する多数の連結部と弁と制御手段を含み、すなわち
、インク供給源、溶剤供給源、粘性の測定部、流量制御部等と洗浄液体の供給部
とを含んでいる。この装置はインク形成貯蔵器、溶剤貯蔵器等を含むことができ
る。
【００１７】 もう１つの導管がインクを制御ブロック１６から印刷ヘッド１５に供給する。
この導管は第５及び第６の静的ミキサー１３及び１４と、静的ミキサー１３と１
４との間に設けられたフィルター１２とを具備している。ミキサー１２の出口で
インクは単一ノズルの加熱された印刷ヘッドである印刷ヘッド１５に流入する。
印刷ヘッド１５の流路はインク制御ブロック１６に導管１０を通って戻されそこ
からインク貯蔵器１に静的ミキサー９を通って戻される。
【００１８】 上記の装置の作動状態が以下に記載される。
【００１９】 上記のように、本装置の目的は顔料を拡散させるのが困難なインクで連続イン
ク噴射印刷装置が作動できるようにすることである。インクの粘性を増加させる
ことは顔料が容易に沈殿できることを減少させることにより拡散の安定性を増大
させる。しかし現在知られている連続インク噴射印刷装置は２．５CPs と１０CP
s の間、好ましくは２．８CPs と４CPs の間の粘性のインクで作動するよう設計
されている。しかし、ここに記載された装置によれば、室温粘性が１２CPs を超
えるインク形態が印刷されることが可能となる。これは大量の顔料を含有する又
は大量の重合体の安定剤を含有するインクの使用を可能にする。
【００２０】 上記の加熱インク分配装置は重要な特徴である。したがって例えば試験が、印
刷ヘッドの温度を５０℃に設定したにもかかわらず３５℃が得られる最高温度で
あることを示した。インク供給源の温度が回路４〜８のインクの通過を介して例
えば４５〜５０℃に上昇された時所望の加熱温度が達成できた。したがって加熱
された印刷ヘッドと加熱されたインク分配装置の両者が必要である。
【００２１】 一定の水性基剤のインクはここに記載された印刷装置と共に用いられた時、特
に上昇された印刷ヘッド温度で作動した時電荷電極に凝縮を生じる。最終的には
印刷装置の作動停止をひき起こすこの凝縮物の形成は電荷電極に僅かに正圧力の
空気を好ましくは低い加熱を付与することを介して加えることにより、阻止する
ことができる。
【００２２】 （ａ）タンクの中の収容インクを磁気的な又は他の回転撹拌手段を介して混合
することと（ｂ）静的ミキサーを有する回路の中の一定の再循環とを含む２つの
異なった混合技術が必要でありまたおだやかな沈殿拡散を与えることのできるこ
とが見出された。おだやかな沈殿拡散は顔料又はインクにさらなる機能性を付加
するようにした添加材料を拡散する困難性を伴って行われることができる。
【００２３】 上記の装置の使用は印刷装置が作動している時に均質な拡散を保持するだけで
なくまた印刷装置が一定時間の間（例えば夜間）停止した後の顔料の効果的な再
度の拡散ができるようにする。機械の再始動時には混合装置を順次始動させ印刷
を開始する前の短い時間にわたって運転することだけが必要である。この再拡散
工程は上記したように“無用の”容積を含まない貯蔵器の形状を利用することに
より助けられる。
【００２４】 相互からできるだけ近くで、フィルターの直前と直後に配置された静的ミキサ
ーを備えた加熱フィルターと加熱印刷ヘッドとを結合することは本発明の重要な
要素である。
【００２５】 加熱されたろ過装置は優れた流れ特性を達成する。フィルターを通る流れの純
度は改良され満足できる流速を達成するのに少しの圧力しか必要としない。高い
粘性に高い圧力を用いることはフィルターの保守にとって不利である。さらに、
インクを加熱することにより粘性が減少しインクのろ過特性を向上させる。
【００２６】 粘性の減少は望ましくない顔料の沈殿速度を増大させる。したがってインクを
インク供給導管の他の場所よりもフィルターの領域で高い温度に加熱することは
ろ過特性を向上させしかも印刷装置の他の場所の沈殿速度を最小にする。
【００２７】 最後にフィルターの入口への静的ミキサーがインクの不均質な流れによってひ
き起こされる詰まりや負荷をなくする。フィルターの出口の静的ミキサーはフィ
ルターを出るインクが均質となるのを保証する。これは、インクの均質であるこ
とが確実な滴の形成と噴射とにとって重要な必要条件であるため、ノズルの直前
に特に重要である。
【００２８】 試験 上記の印刷装置によって行われた試験は次の結果を示した。
【００２９】 １．５．６CPs の粘性を有するインクが周囲の条件のもとに印刷された。イン
ク再循環装置は加熱されなかった。印刷ヘッドとインクの両方の記録された温度
は２７℃であった。ポンプ圧力と調整電圧はそれぞれ２９００mbar（２９０００
０Pa）と４００ボルトに設定された。印刷の品質は良好であった。
【００３０】 ２．１２．５CPs の粘性を有するインクが次に上記と同じ条件で作動するイン
ク噴射印刷装置で印刷された（印刷ヘッドとインクの温度は２７℃）。印刷は不
可能であった。
【００３１】 ３．試験２と同じインクがインクの温度を４４℃に上昇させ印刷ヘッドを３５
℃で運転して印刷された。ポンプ圧力と調整電圧とはそれぞれ２８１５mbar（２
８１５００Pa）と６００ボルトに設定された。満足できる印刷が得られた。電荷
電極は１０Ｗ輻射加熱源により加熱し上記のような凝縮物の形成をなくすことに
よりこの試験の間約６０℃の温度に保持された。 このインクは磁気的撹拌器と再循環回路とを止めた時に立上りの１時間以内で
沈殿するのが見られ、インクの温度は２５℃に保持された。
【００３２】 ４．約１３CPs の粘性のインクがインク貯蔵器の中に置かれそして磁気的撹拌
器と上記の再循環回路４〜８とを用いて混合された。インクのサンプルは時間的
な間隔をおいて貯蔵器から取出されまたその粘性が測定された。 時間（分） ０ ３０ ６０ ９０ １２０ 粘性（CPs) １３．３ １３．９ １３．７ １３．６ １３．４
【００３３】 したがって安定した拡散は両方の混合技術が用いられた時に保持される。粘性
は３０rpm で測定された。
【００３４】 ５．２時間の間の混合の後、再循環回路と磁気的撹拌器とが止められインクは
撹拌なしで始動された。
【００３５】 撹拌の停止の約１０分以内で顕著な沈殿停止が目で観察された。 撹拌停止後時間 ３０分 １５時間 測定された粘性（CPs) １１．３ １１．４
【００３６】 したがって撹拌を加えないで用いられた時は、拡散物は容易に沈殿する。
【００３７】 保守工程 上記の異なった作動段階に加えて、以下の保守工程が用いられさらにこの装置
の信頼性を向上させることができる。
【００３８】 この装置は清浄なろ過された洗浄流体を収容する別体の洗い流し装置を有する
。これは補充流体を付加するものとなる。
【００３９】 停止時、インクはヘッドとパイプから排出され内部のインク容器に戻される。
洗浄溶液が次に装置全体にわたって吸い出されインクを厳密に取除く。休止状態
を通して印刷装置はシールされたままにされ、清浄なろ過された洗浄流体を収容
する。
【００４０】 始動過程の間、インク容器内部のインクは強く撹拌され、洗浄流体が装置から
吸い出されそしてインクは脈動圧力装置により導入される。
【００４１】 作動中の保守は装置全体にわたってインクの周期的な洗い流しを必要とし沈殿
が起きないのを保証する。これはこの装置にインクを印刷作業の間に簡単に加え
ることにより達成される。
【００４２】 空気の制御は例えば負圧又は気体抜きのもとに作動することにより、重要とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の特徴を組込んだ印刷装置を示す概略図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，Ｃ Ａ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ， ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，Ｋ Ｅ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ， ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 エバンス，クリストファー エム． イギリス国，エセックス シービー10 １ キューアール，グレイト チェスターフォ ード，アッシュ グリーン 14 Ｆターム(参考） 2C056 EA26 EC21 EC29 EC45 EC46 FA05 KB26 KC30 KD10

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 大量の顔料を含有するインクのためのインク噴射印刷装置で
    あって、連続印刷のためのインク噴射印刷ヘッド（１５）と、インク貯蔵器（１
    ）と、前記印刷ヘッドにインクを貯蔵器から供給し流路のインクを印刷ヘッドか
    ら貯蔵器に戻す供給回路（２，１０）とを具備しているインク噴射印刷装置にお
    いて、さらに一方においてインクを貯蔵器から取り出し該インクを貯蔵器に戻す
    混合手段（４，８）を有する再循環回路（５，６，７）と、貯蔵器に収容された
    インクのための撹拌装置（１１，１８）とを具備する２段階混合装置を具備し、
    他方においてインクを加熱しインクの温度が周囲の温度より高い所定の温度に保
    持されるのを保証する手段を具備していることを特徴とする顔料を含有するイン
    クのインク噴射印刷装置。
  2. 【請求項２】 少なくとも５個の静的ミキサー（３，４，８，１３，１４）
    が撹拌装置の内部の主要箇所に組込まれていることを特徴とする請求項１に記載
    の印刷装置。
  3. 【請求項３】 印刷ヘッド供給回路が印刷ヘッドの上流側の２つの静的ミキ
    サー（１３，１４）の間に配置されたフィルター（１２）と、フィルターの中の
    インクの温度が印刷ヘッド供給導管の他の場所より高くなるように配設されたフ
    ィルター加熱手段とを具備していることを特徴とする請求項２に記載の印刷装置
    。
  4. 【請求項４】 再循環回路が２つの静的ミキサー（４，８）の間に配置され
    た再循環ポンプ（７）を具備していることを特徴とする請求項２に記載の印刷装
    置。
  5. 【請求項５】 再循環ポンプが蠕動ポンプであることを特徴とする請求項４
    に記載の印刷装置。
  6. 【請求項６】 再循環ポンプが加熱されたブロックに沈められた入口及び出
    口チューブ部分（６）と組合され印刷装置の主要部のインクの温度の高さを保持
    するようにしていることを特徴とする請求項４に記載の印刷装置。
  7. 【請求項７】 貯蔵器内部のインクのための前記撹拌手段が磁気的撹拌装置
    又は機械的回転撹拌器からなっていることを特徴とする請求項２に記載の印刷装
    置。
  8. 【請求項８】 高密度の顔料の大量の含有物を有するインクのためのインク
    噴射印刷方法であって、“おだやかな沈殿”の現象を呈するインクが用意され、
    該インクが請求項１から７のうちの１項に記載の印刷装置のインク貯蔵器を充填
    するのに用いられることを特徴とするインク噴射印刷方法。
JP2001521554A 1999-09-09 2000-09-08 大量の顔料を含有するインクのためのインク噴射印刷装置及び該装置を用いるインク噴射印刷方法 Pending JP2003508279A (ja)

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