(57)【要約】      （修正有）【課題】水性インクを脱気する際に、溶け込んでいるガスとともに、水も水蒸気の形態で除去されてしまうために、インクの粘度が上昇してしまう。【解決手段】インク貯蔵部１がガス透過性膜２および接続部分を介して負圧発生器（ポンプ）と接続されており、これによって、障害となるガスが除去される。ここで、脱気中に接続部分に水蒸気が供給される。この方法の間、インク貯蔵部内の水性インクの粘度が実質的に一定に保たれる。この方法は、有利には継続的に、インクジェット印刷機内で実施される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水性インクが入ったインク貯蔵部を準備し、
前記インク貯蔵部は、ガス透過性膜を介し、少なくとも１つの接続部分を介して、負圧を生成する少なくとも１つの負圧発生器と接続されており、前記水性インク内に溶け込んでいるガスを、前記ガス透過性膜を通じて前記少なくとも１つの接続部分を介して少なくとも部分的に前記水性インクから除去する方法であって、
少なくとも１つの水蒸気源が設けられており、前記少なくとも１つの水蒸気源から前記少なくとも１つの接続部分に水蒸気を供給し、前記インク貯蔵部内の前記水性インクの粘度が実質的に一定に保たれる
ことを特徴とする、水性インクを脱気する方法。
【請求項２】
前記少なくとも１つの水蒸気源は、加熱可能な水貯蔵部として構成されている、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記少なくとも１つの接続部分は、チューブとして構成されており、
前記少なくとも１つの負圧発生器は、ポンプとして構成されている、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記インク貯蔵部内の前記水性インクの粘度は、３０℃で円錐平板粘度計によって測定されて、１〜３０ｍＰａ・ｓの範囲にある、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記ガス透過性膜での水蒸気の分圧は、前記少なくとも１つの接続部分における水蒸気の分圧と等しい、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
前記ガス透過性膜に加えられている圧力は、５０〜１５０ｍｂａｒの範囲にある、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
前記水蒸気の供給を、前記ガス透過性膜と前記少なくとも１つの負圧発生器との間の水蒸気圧力差の測定によって制御する、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
前記水蒸気圧力差を、容量性水蒸気センサを用いて測定する、請求項７記載の方法。
【請求項９】
インク貯蔵部と少なくとも１つの水蒸気源とを有し、
前記インク貯蔵部は、ガス透過性膜を通じ少なくとも１つの接続部分を介して、少なくとも１つの負圧発生器と接続されており、
前記少なくとも１つの水蒸気源から、前記少なくとも１つの接続部分に水蒸気が供給可能である、
水性インクを脱気する装置。
【請求項１０】
印刷機における、請求項９記載の装置の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水性インクを脱気する方法、水性インクを脱気する装置および印刷機、特にインクジェット印刷機におけるこのような装置の使用に関する。
【０００２】
インクジェット印刷機では、既知のように、水性インクが使用され、水性インクは１つまたは複数のインクジェット印刷ヘッドによって被印刷材料上に塗布される。この際に、使用されている水性インク内に、ガス、特に空気が溶け込んでいるのが障害となることが判明している。これによって、被印刷材料上の画像生成に関する問題、特に、欠陥を伴う印刷画像が生じ得る。
【０００３】
基本的には、上述の問題を低減するために、水性インクをインクジェット印刷前に脱気することが既知である。一度脱気されたインクに新たにガスが溶け込むことがあるので、例えば、印刷機の比較的長い停止時間の後には、通常、脱気を複数回繰り返すことが必要である。従来技術から基本的には、ガス透過性膜によってインクを脱気することも既知である。ここでは、水性インクと接触している膜に負圧が加えられる。その結果、ガスが膜を通じて除去され、ひいては障害となる、水性インク内のガス含有量が低減される。
【０００４】
米国特許出願公開第２０１３／００８３０９９号明細書は、インクジェットインクのための脱気装置を開示しており、ここでは、インク内に溶け込んでいるガスが、膜を通じて、ポンプを用いて除去される。
【０００５】
従来技術に記載されている、ガス透過性膜を用いて水性インクを脱気する方法には、欠点が伴う。溶け込んでいるガスとともに、常に、水も、水蒸気の形態で、ガス透過性膜を通じて除去されてしまう。これによって水性インクの水分含有量が低減し、ひいては不所望な、インクの粘度上昇が生じてしまう。これはインクの劣化とも称され、印刷に用いる際に障害となることが判明し得る。過度に多くの水分がインクから除去されると、最終的には、印刷に用いることが全くできなくなってしまう。このような問題は、従来技術においては通常、より低い負圧だけが印加され、このような負圧が短い時間だけ保持されることによって取り除かれる。
【０００６】
本発明の課題は、障害となる粘度上昇の問題を低減し、水性インクを問題無く印刷に用いることを可能にする、ガス透過性膜によって水性インクを脱気する方法を提示することである。この方法は、効果的な脱気を可能にするはずである。この方法は、気密に閉じられていないインク供給システムにおいても有利に使用可能であるべきである。この方法はさらに、問題無く、継続的に実施可能である。
【０００７】
驚くべきことに、脱気の間に、除去されたガスに水蒸気を供給することによって、容易に、水性インクを効率的に脱気することができ、この際に、その粘度を一定に保つことができることが見出された。有利な方法の実施の際には、インクから除去される水蒸気と除去されたガスに供給される水蒸気との間で均衡が取られる。
【０００８】
本発明の方法は有利には、気密に閉じられていないインク供給システムにおいても使用可能であり、すなわち長い非中断期間にわたって継続的に実施されてもよい。この際に、障害となる、インクの粘度上昇は生じない。この方法が継続的に実施される場合、これに伴い、有利には印刷機の準備時間がより短くなる。なぜなら、従来技術においては通常である、印刷過程の比較的長い中断の後ごとに行われる脱気が、もはや不要だからである。本発明の方法では、比較的低い絶対圧力が脱気時に調整されてもよく、これによって効果的な脱気が保証される。それにもかかわらず、この際に、水性インクの粘度が、障害となる程度に高くなってしまうことはない。
【０００９】
これに相応して、本発明は、水性インクを脱気する方法に関する。ここでは、水性インクが入ったインク貯蔵部を準備する。インク貯蔵部はガス透過性膜を介して、少なくとも１つの接続部分を介して、少なくとも１つの負圧発生器と接続されており、この負圧発生器によって負圧を生成し、水性インク内に溶け込んでいるガスを、ガス透過性膜を通じて、少なくとも１つの接続部分を介して、少なくとも部分的に水性インクから除去する。ここで少なくとも１つの水蒸気源が設けられており、少なくとも１つの水蒸気源から少なくとも１つの接続部分に水蒸気を供給し、インク貯蔵部内の水性インクの粘度が実質的に一定に保たれる。
【００１０】
有利な実施形態では、少なくとも１つの水蒸気源は、加熱可能な水貯蔵部として構成されている。加熱可能な水貯蔵部はここで少なくとも１つの加熱装置、有利には電気的な加熱装置を有している。通常、このような加熱可能な水貯蔵部は付加的に、温度測定装置と制御ユニットとを有しているので、水貯蔵部内の水の温度は所望の値に調整可能である。さらに、水貯蔵部は水槽と接続されていてよく、この水槽によって、水を加熱可能な水貯蔵部に後から供給することができる。
【００１１】
本発明の方法では、インク貯蔵部を提供し、このインク貯蔵部は、ガス透過性膜を介して、少なくとも１つの接続部分を介して、少なくとも１つの負圧発生器と接続されている。
【００１２】
インク貯蔵部として、本発明の方法では、有利には、２つのチャンバを有する容器を使用する。これらのチャンバは、ガス透過性膜によって相互に分けられている。２つのチャンバのうちの一方には水性インクが充填されており、かつ有利には、インクジェット印刷ヘッドへの接続線路を有している。２つのチャンバのうちの他方は、少なくとも１つの接続部分を介して、少なくとも１つの負圧発生器と接続されている。
【００１３】
基本的に、従来技術において、インク脱気に対して既知の全ての膜がガス透過性膜として適している。これらの膜は通常、液体、特に水は通さないが、両方の側に向かって、ガス、特に水蒸気および空気は通す。
【００１４】
少なくとも１つの接続部分として、有利には、水蒸気を通さない材料から成る管またはチューブが使用される。これは例えばプラスチックチューブまたはゴムチューブである。少なくとも１つの接続部分がチャンバを含んでいてもよく、これによって、インク貯蔵部と少なくとも１つの負圧発生器との間の容積を拡張することができる。
【００１５】
少なくとも１つの負圧発生器として、有利な実施形態では、ポンプが使用される。
【００１６】
別の有利な実施形態では、少なくとも１つの接続部分は管またはチューブとして、例えばプラスチックチューブまたはゴムチューブとして構成されており、少なくとも１つの負圧発生器はポンプとして構成されている。
【００１７】
本発明では、水性インクの全質量を基準にして少なくとも１０質量％、特に少なくとも２０質量％の水分含有量を有しているインク、特にインクジェット印刷に適しているインクが水性インクとして解される。このようなインクは通常、水性インクの全質量を基準にして、３０〜９０質量％の範囲、有利には４０〜８０質量％の範囲、特に有利には５０〜７０質量％の範囲の水分含有量を有している。
【００１８】
本発明の方法では、様々な粘度を有する水性インクが使用可能である。有利には、水性インクの粘度は、３０℃で円錐平板粘度計によって測定されて、１〜３０ｍＰａ・ｓの範囲、特に有利には２〜１５ｍＰａ・ｓの範囲、極めて有利には３〜１０ｍＰａ・ｓの範囲にある。
【００１９】
本発明の方法では、水性インクの粘度は、脱気の間、実質的に一定に保たれる。これは、脱気中の粘度値の変化が、脱気開始前の粘度値を基準にして、３０％を下回る、特に２０％を下回る、とりわけ１０％を下回ることを意味している。
【００２０】
脱気中のインク貯蔵部内の水性インクの温度は、有利には２０〜４０℃の範囲、特に有利には２５〜３５℃の範囲にある。
【００２１】
少なくとも１つの負圧発生器によって、本発明の方法では、低減された圧力を、ガス通過性膜および少なくとも１つの接続部分に調整する。有利には、膜での、および少なくとも１つの接続部分における絶対圧力は、５０〜１５０ｍｂａｒの範囲、特に有利には７０〜１３０ｍｂａｒの範囲、極めて有利には８０〜１２０ｍｂａｒの範囲にある。
【００２２】
本発明の方法では、水蒸気を、少なくとも１つの水蒸気源から少なくとも１つの接続部分に供給する。
【００２３】
有利な実施形態では、少なくとも１つの水蒸気源からの水蒸気のこのような流れを、少なくとも１つの接続部分へと案内し、インク貯蔵部からガス透過性膜を通って少なくとも１つの接続部分へ達する水蒸気と、少なくとも１つの接続部分からガス透過性膜を通ってインク貯蔵部へと達する水蒸気との間で均衡が取られる。このような実施形態では、ガス透過性膜での水蒸気の分圧は、少なくとも１つの接続部分における水蒸気の分圧と等しい。
【００２４】
有利な実施形態では、少なくとも１つの水蒸気源から少なくとも１つの接続部分への水蒸気の供給を、有利には電子センサ、例えば容量性水蒸気センサを用いた、ガス透過性膜での測定値と少なくとも１つの接続部分での測定値との間の水蒸気圧力差の測定によって制御する。
【００２５】
少なくとも１つの接続部分への水蒸気の供給をコントロールするための別の有利な測定方法は、インク貯蔵部における水性インクの粘度の測定、インク貯蔵部における水性インクの体積変化の測定および脱気装置における流動する水の総体積の測定に基づいている。
【００２６】
本発明の方法を実施することができる装置も本発明の構成要件である。これに相応して、本発明の別の構成要件は、水性インクを脱気する装置であって、この装置は、インク貯蔵部と少なくとも１つの水蒸気源とを有しており、インク貯蔵部は、ガス透過性膜を通じて、少なくとも１つの接続部分を介して、少なくとも１つの負圧発生器と接続されており、少なくとも１つの水蒸気源から、少なくとも１つの接続部分に水蒸気が供給可能である。本明細書において、本発明の方法に関して有利であると挙げられるものが、インク貯蔵部、ガス透過性膜、少なくとも１つの接続部分、少なくとも１つの負圧発生器および少なくとも１つの水蒸気源として有利である。
【００２７】
本発明の別の構成要件は、印刷機、特にインクジェット印刷機におけるこのような装置の使用である。したがって本発明は、印刷機、特にインクジェット印刷機における、水性インクを脱気する装置の使用にも関する。ここでこの装置は、インク貯蔵部と少なくとも１つの水蒸気源とを有しており、インク貯蔵部は、ガス透過性膜を通じて、少なくとも１つの接続部分を介して、少なくとも１つの負圧発生器と接続されており、少なくとも１つの水蒸気源から、少なくとも１つの接続部分に水蒸気が供給可能である。
【００２８】
本発明の方法によって、障害となる粘度変更を伴わずに、水性インクを脱気することができる。脱気は、比較的低い圧力のもとで有利に実行されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の脱気装置を概略的に示す。
【図２】有利な実施形態での本発明の脱気方法を概略的に示す。
【００３０】
図１は、本発明の脱気装置を概略的に示している。ガス透過性膜（２）と２つのチャンバ（３）と（４）とを有しているインク貯蔵部（１）は、管路（８）を介して、インクジェット印刷機のインクジェット印刷ヘッドと接続されており、チューブ（５）を介して加熱可能な水貯蔵部（６）および真空ポンプ（７）と接続されている。ここでこの真空ポンプは、排気チューブ（９）を有している。２つのチャンバのうち１つのチャンバ（４）には水性インクが充填されている。
【００３１】
図２は、有利な実施形態での本発明の脱気方法を概略的に示しており、これは電気的な水蒸気センサとその電気的な抵抗を用いて行われる。水性インク（１０）から水蒸気が、負圧発生器（１４）の方向において、水蒸気流（１７）を介して引き出される。水蒸気流（１７）の水分含有量は、抵抗（１１）を伴う電気的な水蒸気センサを介して測定される。水蒸気源（１２）から、水蒸気流（１８）が、負圧発生器（１４）の方向へ流れる。水蒸気流（１８）の水分含有量は、抵抗（１３）を伴う電気的な水蒸気センサを介して測定される。結合点（１６）で、水蒸気流（１７）と水蒸気流（１８）とが合流し、結果として水蒸気流（１９）となり、これは、抵抗（１５）を伴う電気的な水蒸気センサを介して測定される。このような有利な実施形態では、抵抗値（１１）および（１５）は有利には等しく、かつ脱気の経過において一定に保たれる。
【符号の説明】
【００３２】
１  インク貯蔵部
２  ガス透過性膜
３  チャンバ
４  水性インクが充填されているチャンバ
５  チューブ
６  加熱可能な水貯蔵部
７  真空ポンプ
８  線路
９  排気チューブ
１０  水性インク
１１  インクからの水蒸気流の抵抗
１２  水蒸気源
１３  水蒸気源からの水蒸気流の抵抗
１４  負圧発生器
１５  インクと水蒸気源から結果として生じる水蒸気流の抵抗
１６  結合点
１７  インクからの水蒸気流
１８  水蒸気源からの水蒸気流
１９  インクおよび水蒸気源から結果として生じる水蒸気流
【図１】
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【図２】
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【外国語明細書】
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