JP2008528777A - ホットメルトインクのペレットを製造する方法およびモールド - Google Patents

Abstract

ホットメルトインクのペレットを製造する方法およびモールドが開示される。特に、モールドキャビティおよび対応する充填ホールを画定し、互いに着脱可能な少なくとも３つの型を含む複合モールドが使用される。成形処理では、固化後に１つの型内に形成された充填開口内にインクがはみ出るように、キャビティは過剰に充填される。モールドキャビティからペレットを取り除く前に、はみ出しを含む型は、他の型から分離される。したがって、形成されたインクペレットは、ドースシステムで導入される場合、そのようなペレットのフリーフローを妨げるホールおよび／またははみ出しが実質的にない。

Description

本発明は、ホットメルトインクのペレットを製造する方法およびモールドに関する。

あるタイプのインクジェットプリンタは、いわゆるホットメルトインク、即ち、室温で固体であり、例えば、融点が１００℃〜１２０℃程度のワックス状のインク材料を使用する。プリンタの印刷ヘッドでは、インクは、その融点より上で加熱され、その結果、液体インクの小滴を印刷ヘッドのノズルを介して放出することができる。高い質の印刷された画像を得るためには、印刷ヘッド内の溶融インクの粘性、したがって、温度は、実質的に一定に保たれなくてはならない。しかし、インクが印刷処理中に消費され、印刷ヘッド内の液体インクを収容するインク貯蔵器は、制限された大きさにすぎないので、プリンタが作動している間に固体インクを供給し溶解することが必要であり、インクを溶解するために必要な潜熱は、インク貯蔵器中の温度を減少させる傾向がある。このため、インク貯蔵器に供給される固体インクの量を正確に制御し計量することができることが望ましく、このために、インクが、所定の大きさおよび形状を有するペレット、例えば、小さな球状の錠剤の形態で供給されることが有利である。

ホットメルトインクは、熱可塑性材料であるので、所望の形状および大きさを有するペレットは、熱可塑性樹脂から物品を製造するために知られている射出成形処理に類似する成形処理によって製造することができる。しかし、成形処理は、熱可塑性合成樹脂とはある面で異なるホットメルトインクの特定の特性に適合しなくてはならない。ホットメルトインクが固化するとなされる収縮量が比較的低く、成形されたインクペレットの最終的な外観は重要でないためにある収縮量を許容できるため、成形処理中にモールドを閉じたままにする高い型締め力を加えることは必要ではない。他方で、ホットメルトインクは、融点が比較的低いので、モールドキャビティの壁と接触すると直ちに固化する傾向がある。この効果、および温度が、融点より下に低下した場合でさえ、インクペレットの表面が多少べとつくことにより、ペレットがモールドキャビティの壁に接着する傾向を高める。これにより、モールドからペレットを確実に再現可能に取り除くことがより困難となる。

欧州特許第１２３６５７７号明細書は、ホットメルトインクのペレットを製造する方法およびモールドに関する。特に、モールドキャビティを画定する２つの型を含むモールドを開示する。上型は、インクがモールドキャビティに案内されるランナホールも画定する。モールドキャビティを過剰に充填する場合、インクを固化し、モールドからインクペレットを取り除いた後、インクペレットが、ランナホール内に、過剰に充填されたインクに起因するはみ出しを有する危険性がある。他方では、モールドキャビティが完全に充填されない場合、インクを固化し、それに伴って収縮した後、ホールがインクペレットに残るという危険性がある。ペレットの正確な形態は重要ではないが、ペレットがインクペレットドースシステムにおいてインクペレットのフリーフローを妨げる可能性があるので、ペレット内のより大きなホールおよびペレット上のはみ出しの両方は望ましくない。そのようなはみ出しまたはホールを回避するために、モールドキャビティの過剰充填または不完全充填を回避するためなどに、流し込み処理を注意深く制御することを選択することができる。しかし、実際には、流し込み処理に対して優れた制御を有するとしても、例えば、モールドキャビティの寸法変化および製造収率に不利益なインク粘性の変化のために、製造されたペレットのまだ一部が、あまりに大きなホールまたははみ出しを有することが観察された。また、はみ出しを有するペレットを必要以上の加工処理にさらすことを試みて、はみ出しを取り除く。これは、実質的にコストを増加することに加えて、そのようなペレットの大部分は、はみ出しが、単に部分的に取り除かれるので、またははみ出しを取り除くことによって、あまりにも大きなホールがペレット内に生成されるので、いまだに仕様外であることが観察される。

本発明の目的は、形成されるインクペレットは、ドースシステムで導入される場合そのようなペレットのフリーフローを妨げるホールおよび／またははみ出しが実質的にない、ホットメルトインクのペレットを製造するための方法およびモールドを提供することである。

本発明のさらなる目的は、インク材料がモールドキャビティの壁に接着する傾向がある場合でさえ、ペレットがモールドから確実に再現可能に離される、ホットメルトインクのペレットを製造するために方法およびモールドを提供することである。

これらの目的を満足するために、請求項に記載されるように、ホットメルトインクのペレットを製造するための方法およびモールドが提供される。特に、本発明の第１の態様では、以下のステップを含むホットメルトインクのペレットの製造のための方法を開示する。

モールドの第１の型内に形成された充填ホールを介して、モールドの少なくとも第２の型および第３の型によって画定されたモールドキャビティ内に、モールドキャビティを過剰に充填するように溶融インクを流し込むステップであり、第１の型、第２の型および第３の型は、互いに着脱可能であるステップと、
インクを冷却して、モールド内で固化するステップと、
第１の型を第２の型および第３の型から分離して、過剰に充填された固化インクを取り除き、第２の型の充填開口を露出するステップと、
第２の型および第３の型を分離して、インクペレットをそれらから取り除くステップとを含む。モールドキャビティは、実質的な球形を有することが好ましい。典型的なホットメルトインクは、欧州特許出願第０８５６５６５号明細書、第０９７８５４８号明細書、第１０６７１５７号明細書および第１２２１４６７号明細書から特に分かる。

本発明によれば、モールドキャビティは、液体インクで過剰に充填される。その結果、インクが固化する場合、付随の収縮にもかかわらず、通常、インクの一部は、第１の型内の充填開口内で固化する。モールドキャビティからインクペレットを取り除くことに先立って、モールドキャビティを画定する型から第１の型を分離する場合、充填開口内にモールドキャビティから出るインクは、同時に取り除かれる。はみ出しとキャビティ内のインクペレットとの間の分離界面は、第１の型と第２の型との間の接触面によって良好に画定される。したがって、形成されたインクペレットは、例えば、ドースシステムで導入される場合、そのようなペレットのフリーフローを妨げるホールおよび／またははみ出しが実質的にない。

本発明の実施形態では、充填ホールの最小直径は、モールドキャビティの直径の１０％〜３０％の範囲である。充填ホールの最小直径があまりにも小さいと、充填処理を妨げることとなり、一方、最小直径があまりにも大きいと、ペレットの流動性には不利である、あまりにも大きな平坦面を有するペレットをもたらすこととなる。充填ホールは実質的な円錐形状を有してもよい。その利点は、例えば、イジェクターノズルまたはピンを使用して充填ホール内のインクのはみ出しに作用することにより、第１の型に残るインクのはみ出しを、他の型からの分離後、容易に取り除くことができるということである。

さらに、第１の型を他の型から分離する場合、第２の型の充填開口、したがって、インクペレット表面の一部が露出される。第２の型を第３の型から分離する場合、インクペレットは、第２の型に接着する可能性がある。そのような場合、インクペレットは、イジェクターノズルまたはピンによって充填開口を介してインクペレットに作用することにより、第２の型からそれを放出することにより取り除くことができる。または、ペレットは、この型を振動させることにより、第２の型または第３の型から分離することができる。

ペレットが第３の型に接着することを回避するために、欧州特許第１２６０５６２号明細書を参照して、モールドキャビティ内のインクは、固化するインクを少なくとも第３の型から分離させるのに十分な収縮をもたらす冷却速度で冷却されてもよい。これは、冷却ガス、例えば、空気、または冷却液を、例えば、第３の型内に形成された経路を介して案内することにより、または、冷却体と熱接触して、または冷却室内でモールド全体の位置を決めることによってなされてもよい。上述するように、ホットメルトインクの収縮量は、比較的低いが、そのようなインクは、固化される場合、ある収縮効果を示す。一般に使用されるホットメルトインキ組成物については、収縮量は、インクが固化される冷却速度に依存することが分かっている。溶融インクが、モールドキャビティに流し込まれる場合、インクの熱は、モールドの壁を介して消散され、モールドキャビティの内部壁で固化処理がスタートし、次いで、ペレットの内部の方へ進む。ペレット内部の空隙の形成に対してよりはむしろ、全体としてペレットの比較的均一の収縮に対して収縮効果が観察される。したがって、モールドキャビティ内で固化するペレットの収縮は、インク材料の外層をモールドの壁面から引き離し、分離させる。その結果、モールドからのペレットの除去は、適切に収縮量を制御することにより、即ち、固化処理が起こる冷却速度を適切に調節することによって促進することができる。

ペレットが第３の型に接着することを回避するために、欧州特許第１２３６５７７号明細書を参照して、第２の型と３の型を分離する前に、固化されたインクペレットは、モールドの少なくとも一部を加熱することによりモールドキャビティの壁から分離され、その結果、ペレットの表層は再び溶解される。これは、非常に短時間で達成することができる。したがって、モールドキャビティからペレットを、効率的に、明確な方法で取り除くことが可能である。分離剤を使用する必要がないので、ホットメルトインクの質は低下されないこととなる。モールドの第３の型が、第２の型および第３の型が分離される前に、加熱される場合、ペレットが加熱されない第２の型に接着する傾向があることを利用して、第３の型から確実にペレットを解放して引き離すことが可能である。次いで、ペレットは、前の実施形態で検討したように、任意の適切な手段によって、第２の型から解放されてもよい。

本発明の他の実施形態では、インクペレットを製造する方法は、４つの型を含むモールドを使用する。特に、モールドは、実質的に平坦な接触面を有する第３の型に着脱可能である第４の型を含む。この実行では、モールドキャビティは、充填ホールと連通する第２の型内のホール、第２の型内のホールと連通する第３の型内のホール、および放出開口を介する第４の表面の接触面によって画定される。方法は、第２の型および第３の型を分離する前に、さらに、第２の型および第３の型から第４の型を分離して、第３の型の放出開口を露出するステップを含む。一旦、型を分離すれば、インクペレットは、充填開口または放出開口を介してインクペレットにそれぞれイジェクターノズルまたはピンを作用することによって、ペレットが接着する型に依存して、第２の型または第３の型から放出することにより取り除くことができる。その利点は、ペレットが接着する傾向があるモールドキャビティの壁にかかわらず、ペレットは、モールドから確実に再現可能に引き離されることができる。

本発明によれば、モールド型は、複数のモールドキャビティおよび対応する複数の充填ホールを有する複合モールドを形成してもよい。

本発明の第２の態様では、ホットメルトインクのペレットを製造するモールドを開示し、モールドは、第１の型、および少なくとも第２の型、第３の型を含み、各型は、互いに着脱可能であり、第１の型は、第２の型および第３の型によって画定された対応するモールドキャビティと連通する充填ホールを有する。画定されたモールドキャビティは、実質的に球状であることが好ましい。モールドキャビティは、第１の型内の充填ホールと連通する第２の型内のホールおよび第２の型内のホールと連通する第３の型内のホールによって画定されてもよい。第１の代替案として、モールドは、さらに、第３の型に着脱可能の第４の型を含み、モールドキャビティが、第２の型、第３の型および第４の型によって画定されるように、第３の型内のキャビティは、第４の型の表面と連通するホールであってもよい。この場合、第３の型に接触する第４の型の表面は、実質的に平面である。第２の代替案として、モールドは、さらに、第３の型に着脱可能の第４の型を含み、モールドキャビティが、第２の型、第３の型、および第４の型によって画定されるように、第３の型内のキャビティは、第４の型内に形成されたキャビティと連通するホールであってもよい。

本発明の実施形態では、モールドキャビティを画定するモールドのエッジは、０．６μｍ以下の表面粗さＲａを有する。その利点は、ペレットが、重力、放出または振動によって容易に取り除かれることができるように、ペレットがエッジに接着する傾向がある力がかなり低いということである。この状況では、モールドは、高い熱伝導率を有する材料、例えば、鋼またはアルミニウムなどの金属から作られる場合も好ましい。

次いで、添付の図面と共に本発明が詳細に説明される。いくつかの実施形態が開示される。しかし、当業者は、本発明を実行する他のいくつかの対応する実施形態または他の方法を想像することができ、本発明の範囲は、添付の請求項によってのみ限定されることは明らかである。

図１は、複数のモールドキャビティおよび対応する複数の充填ホールを有する複合モールドの線ＡＡ’に沿った上面図および横断面図を示す。複合モールドおよび成形処理を説明するために、４つのモールドキャビティ（１）および４つの対応する充填ホール（２）が示される。複合モールドは、例えば、ねじ（図示せず）などの接続手段によって、堅くではあるが互いに着脱可能な４つの型から作られる。実際には、数百または数千のモールドキャビティが提供されてもよい。４つの全ての型は、実質的に箱形を有し、鋼から構成される。また、例えば、アルミニウムなどの他の金属が使用されてもよい。また、例えば、プラスチックなどの他の材料は、高い熱伝導率を有し、変形することなく約１５０℃までの温度に耐えることができる限り使用されてもよい。第１の型（３）では、平坦な円錐形の穿孔が形成されている。これらの穿孔は、充填ホール（２）と称する。充填ホールは、モールドキャビティに対して充填開口（７）を画定する第２の型との界面でその最小直径を有する。第２の型（４）は、部分的にモールドキャビティを画定する実質的に半球状のカップ形状の穿孔されたキャビティを備える。キャビティの中心に形成されたこれらの穿孔は、充填開口（７）で充填ホールと整列され一致する。第３の型（５）も、部分的にモールドキャビティを画定する実質的に半球状のカップ形状の穿孔されたキャビティを備える。第２の型および第３の型に形成されたキャビティは、それぞれ、実質的に鏡対称である。第３の型のキャビティの中心にある穿孔は、第４の型（６）との界面で放出開口（８）を画定する。第３の型と接触する第４の型の表面は、実質的に平面である。

インクペレットを製造するために、図２および図３で説明するように、溶融ホットメルトインク（１０）は、インク供給経路（１３）を介して複合モールドに運ばれ、ここで、インクは、充填ホール（２）を介してノズル（９）によってモールドキャビティ（１）に流し込まれる。溶融インクが充填ホールを部分的に充填し、平均寸法を有するモールドキャビティが過剰に充填されるように、充填処理が調整される。充填処理は、全てのモールドキャビティが、同時に充填されることができるとは限らないように複合モールド内に設けられたモールドキャビティより利用可能なノズルが少ない連続処理であってもよい。そのような場合、モールドキャビティの第１の部分が、過剰に充填された場合、ノズルを備えたインク供給経路は、複合モールドの隣の部分をノズルの位置にもたらすように、複合モールドに対して移動されてもよく、すると充填処理が繰り返される。または、キャビティが全て同時に充填されることができるように、利用可能なノズルの数は、モールドキャビティの数と少なくとも同じくらいであってもよい。溶融インクがノズルまたはインク供給経路内で早まって固化することを防ぐために、ノズルおよびインク供給経路は、断熱材料によって囲まれてもよい。充填処理後、モールドキャビティおよび充填ホール内のインクは、冷却され固化されることが可能である。その結果、実質的に球状のペレット（１１）が形成され、その大多数は、充填ホール（２）内に延在するはみ出し（１２）を有する。固化処理は、冷却速度およびインキ組成物に依存するインクの収縮と同時に起こってもよい。インクペレットの外面がモールドキャビティを画定するそれぞれの型のエッジから分離されるような収縮であってもよい。この収縮は、かなり限定される。実際には、収縮は、合計でおよそ１体積％〜３体積％であってもよい。

次いで、図４で示すように、第１の型を上げ、第４の型を下げ、充填開口（７）および放出開口（８）の両方を露出することによって、第１の型および第４の型は、第２の型および第３の型から分離される。結果として、充填ホール内のインクのはみ出し（１２）も、モールドキャビティ内のインクペレットから分離される。分離界面は良好に画定されるので、ペレットは、充填開口の円形領域によって画定された円形領域を備えたその上部に実質的に平坦面を有する。この場合、この領域の直径は、インクペレットの直径の約２５％である。インクペレットの直径は、１２ｃｍである。本発明は、確かにそれに限定されないが、インクペレットは、一般的に、７ｃｍ〜１５ｃｍの範囲の所定の直径を有する。ペレットは、また、ペレットが、第４の型の平坦面と接触する放出開口の円形領域によって画定された円形領域を備えるその下部に実質的に平坦面を有する。この場合、この領域の直径は、インクペレットの直径の約２５％である。

続いて、図５に示すように、モールドの第２の型および第３の型は、互いに分離される。ペレットの一部は、第２の型（４）に接着してもよく、一方、他のペレットは、下の第３の型（５）上に残っている。他のペレットは、第３の型に接着している、または型１２からすでに分離されているので、下型１４から取り出される。型にすでに接着しているペレットは、それらが、収縮にさらされ、モールドキャビティを画定する第２の型および第３の型のエッジが約０．５の低い表面粗さ値（Ｒａ）を有するので、それらに部分的にわずかにだけ接着する。第２の型および第３の型にそれぞれ接着するペレットは、充填開口および放出開口を介してそれぞれピンを挿入することによりそこから取り除かれ、それによって、破損することなくペレットを放出する。ピンを挿入する代わりに、ノズルが、それぞれ充填開口に位置され、放出開口は、圧縮空気でペレットを放出してもよい。型から取り除かれたインクペレットは集められる。

このようにして、ペレット（１１）を製造する成形処理が終了される。第１の型からのはみ出し（１２）を取り除いた後、例えば、上述したピンまたはノズルを使用して、全ての型は、他の成形サイクルでの使用のために再循環されてもよい。

本発明の他の実施形態によれば、図１から図５に開示される類似成形処理は、図６から図９に開示され、変形された複合モールドを使用し、わずかに異なる形状のペレットを生成する。以下の記載では、主として、前の実施形態に対する違いが強調され、したがって、前の実施形態の教示は、以下の記載と組み合わせて考えられることとなる。図６は、複数のモールドキャビティおよび対応する複数の充填ホールを有する複合モールドの線ＡＡ’に沿った横断面図を示す。４つのモールドキャビティ（１）および対応する４つの充填ホール（２）が示される。複合モールドは、例えば、ねじ（図示せず）などの接続手段によって、堅くではあるが互いに着脱可能な４つの型から作られる。４つの全ての型は、実質的に箱形を有し、鋼から構成される。第１の型（３）は、充填ホール（２）を含み、充填開口（７）を画定する。第２の型（４）は、部分的にモールドキャビティを画定する実質的に半球状のカップ形状の穿孔されたキャビティを備える。第３の型（５）は、部分的にモールドキャビティを画定する球面の部分を各々画定する穿孔されたキャビティを備える。第３の型のキャビティの中心にある穿孔は、第４の型（６）との界面で放出開口（８）を画定する。第４の型（６）は、部分的にモールドキャビティを画定する球面の部分を画定するキャビティを備える。第３の型内の穿孔されたキャビティおよび第４の型内の対応するキャビティによって形成された結合キャビティは、実質的に半球状のカップ形状である。第２の型、および結合された第３の型および第４の型内に形成されたキャビティは、それぞれ、本質的に鏡対称である。図７から図９で説明される成形処理の連続ステップは、図２から図５で説明されるステップと外見上類似している。図には、明らかに、これを視覚化するための十分な詳細性がないが、違いは、生じるペレットが、一方側で、即ち、前の実施形態に記載するような両側の代わりに充填開口で、平らになるだけであるということである。

本発明の実施形態によるホットメルトインクペレットを成形し、モールドキャビティからペレットを取り除くための処理を概略的に示す。 本発明の実施形態によるホットメルトインクペレットを成形し、モールドキャビティからペレットを取り除くための処理を概略的に示す。 本発明の実施形態によるホットメルトインクペレットを成形し、モールドキャビティからペレットを取り除くための処理を概略的に示す。 本発明の実施形態によるホットメルトインクペレットを成形し、モールドキャビティからペレットを取り除くための処理を概略的に示す。 本発明の実施形態によるホットメルトインクペレットを成形し、モールドキャビティからペレットを取り除くための処理を概略的に示す。 本発明の実施形態によるホットメルトインクペレットを成形し、モールドキャビティからペレットを取り除くための処理を概略的に示す。 本発明の実施形態によるホットメルトインクペレットを成形し、モールドキャビティからペレットを取り除くための処理を概略的に示す。 本発明の実施形態によるホットメルトインクペレットを成形し、モールドキャビティからペレットを取り除くための処理を概略的に示す。 本発明の実施形態によるホットメルトインクペレットを成形し、モールドキャビティからペレットを取り除くための処理を概略的に示す。

Claims (14)

1. ホットメルトインクのペレットを製造する方法であって、
   モールドの第１の型内に形成された充填ホールを介して、モールドの少なくとも第２の型および第３の型によって画定されたモールドキャビティ内に、モールドキャビティを過剰に充填するように溶融インクを流し込むステップを含み、第１の型、第２の型および第３の型は、互いに着脱可能であり、さらに方法は
   インクを冷却して、モールド内で固化するステップと、
   第１の型を第２の型および第３の型から分離して、過剰に充填された固化インクを取り除き、第２の型の充填開口を露出するステップと、
   第２の型および第３の型を分離して、インクペレットをそれらから取り除くステップとを含む、方法。
2. モールドキャビティが、実質的球形を有する、請求項１に記載の方法。
3. 充填ホールが、実質的円錐形状を有する、請求項１および２に記載の方法。
4. 充填ホールの最小直径が、モールドキャビティの直径の１０％〜３０％の範囲である、請求項３に記載の方法。
5. インクペレットが、イジェクターノズルまたはピンを充填開口を介してインクペレットに作用することにより、第２の型から放出することにより取り除かれる、請求項１から４のいずれかに記載の方法。
6. モールドが、実質的に平坦な接触面を有する第４の型を含み、
   第４の型が、第３の型に着脱可能であり、
   モールドキャビティは、充填ホールと連通する第２の型内のホール、第２の型内のホールと連通する第３の型内のホール、および放出開口を介する第４の表面の接触面によって画定され、
   さらに、第４の型を第２の型および第３の型から分離して、第３の型の放出開口を露出し、次いで、第２の型および第３の型を分離するステップを含む、請求項１から５のいずれかに記載の方法。
7. インクペレットが、イジェクターノズルまたはピンを放出開口を介してインクペレットに作用することにより、第３の型から放出することにより取り除かれる、請求項６に記載の方法。
8. 前記モールドの型が、複数のモールドキャビティおよび対応する複数の充填ホールを有する複合モールドを形成する、請求項１から７のいずれかに記載の方法。
9. ホットメルトインクのペレットを製造するモールドであって、
   モールドが、第１の型、および少なくとも第２の型、第３の型を含み、
   各型が、互いに着脱可能であり、
   第１の型が、第２の型および第３の型によって画定された対応するモールドキャビティと連通する充填ホールを有する、モールド。
10. モールドキャビティが、実質的に球状である、請求項９に記載のモールド。
11. モールドキャビティが、第１の型内の充填ホールと連通する第２の型内のホールおよび第２の型内のホールと連通する第３の型内のキャビティによって画定されている、請求項９および１０に記載のモールド。
12. さらに、第３の型に着脱可能の第４の型を含み、
    モールドキャビティが、第２の型、第３の型および第４の型によって画定されるように、第３の型内のキャビティが、第４の型の表面と連通するホールである、請求項９から１１に記載のモールド。
13. さらに、第３の型に着脱可能の第４の型を含み、
    モールドキャビティが、第２の型、第３の型および第４の型によって画定されるように、第３の型内のキャビティが、第４の型に形成されたキャビティと連通するホールである、請求項９から１１に記載のモールド。
14. モールドキャビティを画定するモールドのエッジが、０．６μｍ以下の表面粗さＲａを有する、請求項９から１３に記載のモールド。

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