(57)【要約】【課題】酸性、アルカリ性、もしくは油性のインクを用いても信頼性の高い印刷装置及び印刷装置用インクの脱気方法を提供する。【解決手段】インクノズルを備え、該インクノズルからインクを吐出する印刷ヘッドと、インクタンク３と、該インクタンク３から前記印刷ヘッド１までインクを輸送するインク輸送路５と、該インク輸送路５に設けられ、前記インク中に含まれる気体を外部空間へ移動させるための脱気装置７とを有する印刷装置において、前記脱気装置７が、多孔質支持体９と、該多孔質支持体９の表面に形成されたセラミック分離膜１１とを備えたものである。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクノズルを備え、該インクノズルからインクを吐出する印刷ヘッドと、インクタンクと、該インクタンクから前記印刷ヘッドまでインクを輸送するインク輸送路と、該インク輸送路に設けられ、前記インク中に含まれる気体を外部空間へ移動させるための脱気装置とを有する印刷装置において、前記脱気装置が、多孔質支持体と、該多孔質支持体の表面に形成したセラミック分離膜とを備えたものであることを特徴とする印刷装置。
【請求項２】
前記セラミック分離膜の平均細孔径が１〜１００ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載の印刷装置。
【請求項３】
前記セラミック分離膜が、アルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニアの少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１又は２記載の印刷装置。
【請求項４】
前記脱気装置における前記多孔質支持体と前記セラミック分離膜との間に中間層を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の印刷装置。
【請求項５】
多孔質支持体が中空円筒状であり、セラミック分離膜が前記多孔質支持体の外側の側面に形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の印刷装置。
【請求項６】
多孔質支持体の外部空間側を減圧状態としたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の印刷装置。
【請求項７】
インク中の溶存気体を、気体透過性のあるセラミック分離膜を介して、透過、除去することを特徴とする印刷装置用インクの脱気方法。
【請求項８】
インク中の溶存気体が、減圧された外部空間に排出されることを特徴とする請求項７記載の印刷装置用インクの脱気方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、印刷装置及びその脱気方法に関し、特に、インクを用いて文字や画像を印刷する各種プリンタ、コピア、ファクシミリ、およびそれらの複合機、各種記録計、或いはまた、捺染分野や窯業分野で文様形成などに用いられる印刷装置、その他微細配線パターンを形成するため等工業用印刷機に適した印刷装置及び印刷装置用インクの脱気方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
近年、マルチメディアの浸透に伴い、インパクト方式の印刷装置に代わって、インクジェット方式や熱転写方式を利用したノンインパクト方式の印刷装置が開発され、その利用範囲が各種産業分野および一般家庭分野において広がりつつある。かかるノンインパクト方式の印刷装置のなかでも、インクジェット方式を利用した印刷装置は、多階調化やカラー化が容易で、ランニングコストが低いことから将来性が注目されている。
【０００３】
かかるインクジェット方式の印刷装置には、インクジェット記録用の印刷ヘッドが搭載されており、この種の印刷ヘッドには、インクが充填されたインク流路内に加圧手段としてのヒーターを備え、ヒーターによりインクを加熱、沸騰させ、インク流路内に発生する気泡によってインクを加圧し、インク吐出孔より、インク流として吐出させるサーマルヘッド方式と、インクが充填されるインク流路の一部の壁を圧電素子によって屈曲変位させ、機械的にインク流路内のインクを加圧し、インク吐出孔よりインク流として吐出させる圧電方式が一般的に知られている。このようなインクジェット方式の印刷装置にはインク中に溶け込んだ気体、即ち溶存気体が印刷ヘッド内で気泡となり、インクの吐出不足やばらつきの原因となり、その結果ドット抜けや印刷不良を発生させ、インクジェット方式の印刷方法の信頼性を低下させる一因となっていた。
【０００４】
そこで、気泡発生の原因となる溶存気体をインク中から除去するために、インクを中空糸状の気体透過膜の内部を通過させ、気体透過膜の外部を真空状態にしてインク中の気体を外部に吸引するように気体透過膜を透過させることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−１７７１２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１で用いられた気体透過膜は、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂等の樹脂を用いており、このような樹脂製の気体透過膜は、耐アルカリ性又は耐溶剤性に乏しく、特に、油性インクに対して膨潤しやすいことから使用寿命が短いという問題があった。
【０００７】
また、樹脂製の気体透過膜は、変形しやすく、特に、７０℃を越える温度ではその変形量が大きく、インクが漏れたり、気体が透過しにくくなるという問題があった。
【０００８】
従って、本発明は、アルカリ性、もしくは油性のインクを用いても信頼性の高い印刷装置及び印刷装置用インクの脱気方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記のような課題について鋭意検討した結果、印刷装置を構成する脱気装置として、その表面にセラミック分離膜を形成した多孔質支持体を用いることにより、酸性、アルカリ性、もしくは油性のインクを用いても長寿命の印刷ができ、特に、インクを加熱した場合でも変形が無く、インクの漏れや気体の透過力の低下を防止できることを見いだした。
【００１０】
即ち、本発明の印刷装置は、インクノズルを備え、該インクノズルからインクを吐出する印刷ヘッドと、インクタンクと、該インクタンクから前記印刷ヘッドまでインクを輸送するインク輸送路と、該インク輸送路に設けられ、前記インク中に含まれる気体を外部空間へ移動させるための脱気装置とを有する印刷装置において、前記脱気装置が、多孔質支持体と、該多孔質支持体の表面に形成したセラミック分離膜とを備えたものであることを特徴とする。
【００１１】
そして、このセラミック分離膜の平均細孔径は１〜１００ｎｍであることが望ましく、また、その材質として、アルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニアの少なくとも１種を含むものであることが望ましい。
【００１２】
また、上記印刷装置では、脱気装置における多孔質支持体とセラミック分離膜との間に中間層を設けたものであることが望ましく、また、多孔質支持体が中空円筒状であり、セラミック分離膜が前記多孔質支持体の外側の側面に形成されていることが好ましい。上記印刷装置では、脱気装置をこのような構成とした上で、気体が透過する外部空間側を減圧状態として脱気するものである。
【００１３】
つまり、本発明の印刷装置用インクの脱気方法は、インク中の溶存気体を気体透過性のあるセラミック分離膜を介して、透過、除去する際に、少なくともセラミック分離膜を介して、減圧された外部空間に排出するものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の印刷装置について詳細に説明する。図１は本発明の印刷装置を示す模式図である。図２は脱気装置を構成するセラミック分離膜を形成した多孔質支持体の断面図である。
【００１５】
本発明の印刷装置はインクノズルからインクを吐出する印刷ヘッド１と、インクタンク３と、このインクタンク３から印刷ヘッド１までインクを輸送するインク輸送路５と、このインク輸送路５に設けられ、インク中に含まれる気体を外部空間へ移動させるための脱気装置７とから構成されており、この脱気装置７が、多孔質支持体９と、この多孔質支持体９の表面に形成されたセラミック分離膜１１とを備えたものであることが重要である。
【００１６】
ここで、セラミック分離膜１１の平均細孔径は１〜１００ｎｍ、特に、溶存酸素低下率および耐久性が高いという理由から、２〜１０μｍであることがより好ましく、また、セラミック分離膜１１が、アルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニアの少なくとも１種、特に、Ｓｉ−Ｏ−で表される環状のシロキサン結合によって形成される細孔を複数有することがより好ましい。また、耐酸化性、耐アルカリ性、並びに、耐油性を高めるために、Ｓｉの一部をＺｒで置換したシロキサン結合を含むことが好ましい。このセラミックス分離膜１１の膜厚は、強度、分離性能の向上の点で０．０１〜５μｍであることが望ましい。
【００１７】
また、本発明の脱気装置７では、セラミック分離膜１１へのインクの浸入を防止しつつ気体の透過を良くするという点で、多孔質支持体９とセラミック分離膜１１との間に中間層１３を設けることが望ましく、その中間層１３の材質はアルミナやシリカから構成され、その平均細孔径は多孔質支持体９とセラミック分離膜１１との中間の値であることが好ましい。このように中間層１３を設けることによりセラミックス分離膜１１の厚みを薄く形成でき、気体分離の処理速度を高めることができる。中間層の材質としてはγ−アルミナが好ましい。
【００１８】
多孔質支持体９としては、α―アルミナや安定化ジルコニアを主成分とするセラミックスやシリカ系ガラス等によって形成できるが、耐酸性、耐アルカリ性並びに耐油性が高いこと、容易に作製できること、コストの点でα−アルミナが好ましい。肉厚は、気体透過性と機械的強度を高めるために、０．１〜１ｍｍ、特に、０．３〜０．６ｍｍが好ましい。気孔率は、これも気体透過性と機械的強度を高めるために、２０〜５５％、特に４０〜５０％がより好ましい。
【００１９】
さらに、本発明の脱気装置７では、多孔質支持体９が中空円筒状であり、セラミック分離膜１１が、この多孔質支持体９の外側の側面に形成されていることが好ましい。脱気装置７をこのような形状とすると、気体が透過する外側の空間側を減圧状態としたうえで、中空円筒の内部にインクを通過させながら、同時に中空円筒の外部に気体を移動させることができ、例えば、インクの流れる方向に遮蔽板のように脱気装置を配置したものに比較して多孔質支持体９やセラミック分離膜１１の表面のインクとの接触面積を大きくとることができ、このため気体を除去する速度を速めかつ長寿命化できる。
【００２０】
即ち、本発明の印刷装置用インクの脱気方法は、インク中の溶存気体を気体透過性のあるセラミック分離膜１１を介して、透過、除去することを特徴とするものであり、特に、インク中の溶存気体が、減圧された外部空間に排出されるものである。こうして、本発明の印刷装置では、インク中の溶存気体を１ｐｐｍ以下にまで低減でき、インク中の気泡を完全に除去することができる。
【００２１】
【実施例】
まず、内径３ｍｍ、肉厚０．４ｍｍ、長さ２５０ｍｍ、気孔率４０％を有する中空円筒状のα−アルミナ質からなる多孔質支持体を作製した。次に、この多孔質支持体の外側の表面にγ−アルミナからなる中間層を５００℃で熱処理して形成した。次に、Ｓｉを含むアルコキシド溶液を用いて前記中間層の表面に塗布し、４００℃に加熱して、多孔質支持体上に中間層およびセラミック分離膜を形成した。
【００２２】
次に、このセラミックス分離膜を有する多孔質支持体を用いて脱気装置を作製し、印刷装置に組み込んで、脱気および印刷試験を行った。脱気圧力は多孔質支持体の外部空間側を０．０１ＭＰａとし、処理温度は常温および７０℃とした。脱気装置の評価では、水溶性インクとしてアルカリ性のイソプロピルアミンを、油性インクとしてメチルエチルケトンを用い、まず、溶存酸素濃度計を用いて、初期（１時間後）の脱気前後の溶存酸素濃度を求めた。次に、耐久性について１００時間後での溶存酸素濃度を求めた。
【００２３】
比較例として、従来の、ポリエチレン樹脂製の分離膜を装着した脱気装置を作製し、本発明と同様の評価を行った。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
表１から明らかなように、多孔質支持体の表面にセラミック分離膜を形成した本発明の脱気装置を用いた試料Ｎｏ．３〜５では、水溶性インク並びに油性インクについて、常温および７０℃においても、初期の溶存酸素濃度低下率が７０％以上、１００時間後での耐久性も良好であった。特に、セラミック分離膜の細孔径を３ｎｍとした試料Ｎｏ．４では、常温、初期の溶存酸素濃度低下率が９０％以上、試料Ｎｏ．５の７０℃、初期においても８０％以上であった。１００時間後での耐久性も良好であった。
【００２６】
一方、従来の、ポリエチレン樹脂製の分離膜を装着した脱気装置では、常温にて評価した試料Ｎｏ．１では、溶存酸素濃度低下率は本発明品と同等であったが、試料Ｎｏ．２が示すように、７０℃での溶存酸素濃度低下率は２０％以下であった。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、印刷装置を構成する脱気装置として、その表面にセラミック分離膜を形成した多孔質支持体を用いることにより、酸性及びアルカリ性のインクを用いても長寿命の印刷ができ、特に、インクを加熱した場合でも変形が無く、インクの漏れや気体の透過力の低下を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の印刷装置を示す斜視図である。
【図２】図２は脱気装置を構成するセラミック分離膜を形成した多孔質支持体の断面図である
【符号の説明】
１  印刷ヘッド
３  インクタンク
５  インク輸送路
７  脱気装置
９  多孔質支持体
１１  セラミック分離膜
１３  中間層
【図１】
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【図２】
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