(57)【要約】【課題】Ｗ／Ｏエマルションインク等の印刷用インクの品質（例えば、印刷への使用が可能か否か等）の判定評価を適正に行えるようにする。【解決手段】一般に油相に用いられるオイル類の抵抗率は１０８〜１０９Ω・ｃｍであり、水相単独の抵抗率は１０２〜１０４Ω・ｃｍであるので、これらを混合させた印刷用のＷ／Ｏエマルションインクの場合、その抵抗率としては１０５〜１０７Ω・ｃｍ程度を示すことから、このような抵抗成分を含めた交流インピーダンスを交流インピーダンス測定回路４により測定して抵抗成分又は容量成分を検知することにより、当該Ｗ／Ｏエマルションインクの状態（水相の分散状態）が印刷に適するかどうかの品質を実使用時に適正に判定評価できるようにした。【選択図】        図４
2005010087.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検知対象となるインクの抵抗成分を含めた交流インピーダンスを測定する交流インピーダンス測定回路と、
この交流インピーダンス測定回路の測定結果に基づき前記インクの品質を判定評価する判定手段と、
を備えるインク評価装置。
【請求項２】
検知対象となるインクが、印刷用のＷ／Ｏエマルションインクである請求項１記載のインク評価装置。
【請求項３】
前記判定手段は、前記インクの抵抗率と前記インクの容量値との検知結果に基づき前記インクの品質を評価する請求項１又は２記載のインク評価装置。
【請求項４】
前記判定手段は、検知対象となる印刷用インクがＷ／Ｏエマルションインクの形態で、その交流インピーダンスを前記交流インピーダンス測定回路により測定した場合に、その直流抵抗率が１０６Ω・ｃｍ以上で、かつ、測定面積２．５ｃｍ２で電極間距離が２００μｍなる条件で測定した時の容量値が５ｎＦより小さい値であったときに、当該インクの品質を使用可能品と判定する請求項３記載のインク評価装置。
【請求項５】
請求項１ないし４の何れか一記載のインク評価装置を備える印刷装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、印刷用のＷ／Ｏエマルションインク等に対するインク評価装置及び孔版印刷装置、インクジェットプリンタ等の印刷装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
孔版印刷機等においては、印刷用インクとして、Ｗ／Ｏ（Ｗａｔｅｒ  ｉｎ  Ｏｉｌ）エマルションインクを用いたものがある。ここに、Ｗ／Ｏエマルションインクとは、油相中に水相を分散させたインクであり、熱力学的に不安定な性質を有する。このため、エマルションインクは、時間が経過すると状態変化（相変化）を起こし、水相の合一（水相同士が結合してしまう現象）が起こり、やがて油相と水相とに分離してしまう。図９は、製造直後から経時に伴うこのような相変化の様子を模式的に示したものであり、Ｗが水相、Ｏが油相を示している。ここに、印刷機において使用できるＷ／Ｏエマルションインクは、分離しない一定品質の範囲内にあるインクであり、従来にあっては、製造後からの使用期間を推奨期間（品質保証期間）として限定し、このような推奨期間内のインクのみを印刷に使用するように推奨している。推奨期間を過ぎたインクの場合、エマルションの油相の一部が分離し、印刷した場合に、その油相成分が印刷紙に広がり、滲みを起こして品質を低下させてしまうことが起こり得るからである。
【０００３】
ところが、このようなエマルションの分離反応は、時間と温度に依存しており、一定期間内であっても高い温度環境下で保管された場合には、油相と水相との分離が加速される。この結果、推奨期間内であっても印刷に使用できない状態になっている場合もあり得る。逆に、低温環境下で保管された場合には、油相と水相との分離が進まず、推奨期間を過ぎても印刷に何ら支障なく使用できる品質状態が続く場合もある。
【０００４】
このように、Ｗ／Ｏエマルションインクでは、製造後の保管温度によって分離する反応の進行に大きな差異が生ずるが、印刷への使用に際して、インクの外観目視だけでは印刷に使用できる品質であるかどうかを正確に判断することは極めて困難である。よって、メーカ側では推奨期間として十分に余裕を持った期間を設定することで対処している。逆にいえば、十分に使用できる品質状態のインクであっても、推奨期間が経過した場合には客先でトラブルが起きては困るので、一律に破棄させるようにしているのが実情である。
【０００５】
また、印刷機において、このようなインクを検知するための回路構成として、従来、図１０に示すような構成が一般的である。即ち、インクを収納したインク箱１００中に発振及び検知回路１０１の電極を挿入し、インクを容量成分と見做し、その容量値の変化を発振回路の周波数変化として検知し、この検知結果に基づきインク有無判定回路１０２で判定して出力するようにしている。
【０００６】
ちなみに、インクの容量変化に着目したインクの残量検知に関する提案例は種々ある（例えば、特許文献１〜４等参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−１０１６８０号公報
【特許文献２】
特開平９−３０００５号公報
【特許文献３】
特開２００１−１２１６８１公報
【特許文献４】
特開平９−３１４８５６号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、メーカ推奨の推奨期間に頼る方式は、曖昧な判断基準によるものであって、使用しようとする時点のインクの実際の状態に即していないため、適正な対応策とは言い難い。
【０００９】
また、図１０に示したようなインク＝容量成分に着目した検知方式の場合、Ｗ／Ｏエマルションインクにあっては、実際には、その等価回路は図２中に示すように、容量成分Ｃと抵抗値成分Ｒｆとの並列回路として表されるので、必ずしも適正な検知方法とはいえないものである。即ち、図２のように示されるインクの等価回路において、抵抗値成分Ｒｆの抵抗率が良好なインク状態時の抵抗率である１ＭΩ・ｃｍ（＝１０６Ω・ｃｍ）以上の大きな抵抗率であれば（図２（ａ）参照）、この抵抗成分の影響が少ないので、インク全体を容量成分Ｃと見做すことができ、図１０に示したような検知方式に適用可能となるが、経時等に伴い、油相と水相とが分離したインクの場合には、抵抗率がｋΩ・ｃｍ（＝１０５Ω・ｃｍ）程度以下に小さくなってしまい（図２（ｂ）参照）、かつ、容量成分もμＦオーダの大きさになってしまう。このように経時的に劣化したインクに関して、図１０のようにインクを容量成分と見做して検知する方式に適用した場合、抵抗値成分が小さくなると、発振回路としての正常な動作が行われなくなってしまう。これは、容量成分に並列に抵抗値の小さい抵抗値成分が存在すると、Ｑの低いコンデンサと等価となり、発振回路として動作しなくなることによる。また、例え動作したとしても、発振回路の時定数が非常に大きくなってしまい、検知動作に非常に長い時間がかかってしまい、通常の検知サイクルでは誤検知してしまうこともある。
【００１０】
結局、図１０等に示される検知方式は、前述の特許文献１〜４の場合も同様であるが、インク残量検知方式としては有効であっても、インク箱内などに存在するインクの印刷への使用が可能か否か等の品質評価のための検知には適しているとは言い難いものである。
【００１１】
本発明の目的は、印刷用インク、特にＷ／Ｏエマルションインク等のインクの品質（例えば、印刷への使用が可能か否か等）の判定評価を適正に行えるようにすることである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明のインク評価装置は、検知対象となるインクの抵抗成分を含めた交流インピーダンスを測定する交流インピーダンス測定回路と、この交流インピーダンス測定回路の測定結果に基づき前記インクの品質を判定評価する判定手段と、を備える。
【００１３】
従って、インクの容量成分のみに基づく検知ではなく、インクが有する抵抗成分も考慮することで、インクを容量成分と抵抗成分との並列回路と見做し、検知対象となるインクのこれらの交流インピーダンスを測定して抵抗成分又は容量成分を検知することにより、当該インクの状態が印刷に適するか否か等の品質を適正に判定評価することが可能となる。
【００１４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のインク評価装置において、検知対象となるインクが、印刷用のＷ／Ｏエマルションインクである。
【００１５】
従って、一般に油相に用いられるオイル類の抵抗率は１０８〜１０９Ω・ｃｍであり、また、水相単独の抵抗率は１０２〜１０４Ω・ｃｍであるので、これらを混合させた印刷用のＷ／Ｏエマルションインクの場合、その抵抗率としては１０５〜１０７Ω・ｃｍ程度を示すので、このようなインクの抵抗成分を含めた交流インピーダンスを測定して抵抗成分又は容量成分を検知することにより、当該Ｗ／Ｏエマルションインクの状態（水相の分散状態）が印刷に適するかどうかの品質を実使用時に適正に判定評価することができる。即ち、当該Ｗ／Ｏエマルションインクの製造日（推奨期間）に頼ることなく、実際に当該インクが使用可能か否かを基準に品質を評価できるので、印刷品質の確保、使用できるインクの無駄な廃棄を回避し実際に使用不適なインクのみの廃棄の確保を達成できる。
【００１６】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載のインク評価装置において、前記判定手段は、前記インクの抵抗率と前記インクの容量値との検知結果に基づき前記インクの品質を評価する。
【００１７】
従って、抵抗率と容量値との双方に基づきインクの品質を評価することにより、インクの品質に関して、より適正な評価が可能となる。
【００１８】
請求項４記載の発明は、請求項３記載のインク評価装置において、前記判定手段は、検知対象となる印刷用インクがＷ／Ｏエマルションインクの形態で、その交流インピーダンスを前記交流インピーダンス測定回路により測定した場合に、その直流抵抗率が１０６Ω・ｃｍ以上で、かつ、測定面積２．５ｃｍ２で電極間距離が２００μｍなる条件で測定した時の容量値が５ｎＦより小さい値であったときに、当該インクの品質を使用可能品と判定する。
【００１９】
従って、印刷用として使用可能なインクの品質を適正に判定することができる。
【００２０】
請求項５記載の発明の印刷装置は、請求項１ないし４の何れか一記載のインク評価装置を備える。
【００２１】
従って、請求項１ないし４の何れか一記載のインク評価装置を備えるので、当該インクの製造日（推奨期間）に頼ることなく、実際に当該インクが使用可能か否かを基準に品質を評価できるので、印刷品質の確保、使用できるインクの無駄な廃棄の回避を達成できる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の第一の実施の形態を図１ないし図５に基づいて説明する。本実施の形態のインク評価装置は例えば印刷装置に内蔵して用いられるが、当該印刷装置としては、インクジェットプリンタ、孔版印刷装置等の印刷用インクを用いる機種に適用可能であり、特に、本実施の形態では、Ｗ／Ｏエマルションインクを印刷用インクとして用いる孔版印刷装置への適用例を示す。
【００２３】
まず、このようなＷ／Ｏエマルションインクの特性及び本実施の形態の測定原理について説明する。Ｗ／Ｏエマルションインクは、例えば図１に示すように、油相Ｏ内に水相Ｗが分散した構造であり、図１（ａ）は製造直後であって印刷用として使用できる状態を示し、図１（ｂ）は経時変化後であって印刷用として使用できない状態を示している。一般に、油相Ｏに用いるオイル類の直流抵抗値（抵抗率）は１０８〜１０９Ω・ｃｍ程度であり、一方、水相Ｗ単独の直流抵抗値（抵抗率）は１０２〜１０４Ω・ｃｍ程度であり、これらの油相Ｏと水相Ｗとを混合させたＷ／Ｏエマルションインクは、その抵抗成分（抵抗率）としては１０５〜１０７Ω・ｃｍ程度を示すことになる。よって、このようなＷ／Ｏエマルションインクの抵抗成分を含む交流インピーダンスを測定し、その直流抵抗分或いは容量分、或いは、その両方をチェックすることにより、当該Ｗ／Ｏエマルションインクのその時点での状態が印刷に適しているか否かを判定評価することができる。例えば、図１（ａ）は抵抗成分（抵抗率）が１０７Ω・ｃｍの状態、図１（ｂ）は抵抗成分（抵抗率）が１０４Ω・ｃｍの状態を示している。
【００２４】
図２はこのようなＷ／Ｏエマルションインクの等価回路を示す説明図であり、基本的には、容量成分Ｃと抵抗成分Ｒｆとの並列回路と見做すことができる。ここに、図２（ａ）は印刷用として使用できる状態例であって、抵抗成分（抵抗率）が１０７Ω・ｃｍの状態を示し、図２（ｂ）は印刷用として使用できない状態例であって、抵抗成分（抵抗率）が１０５Ω・ｃｍの状態を示している。従って、Ｗ／Ｏエマルションインクにおいては、その水相分散状態を交流インピーダンスの測定により測定・評価することができる。よって、Ｗ／Ｏエマルションインクが印刷用として使用可能か否かの判定評価を、従来のようなインク製造日を基準とした推奨期間に頼ることなく、その時点で実際に当該インクが使用できるか否かを基準に行えることとなる。つまり、従来のような曖昧な判断基準を大幅に改善できる。
【００２５】
図３はこのようなＷ／Ｏエマルションインクの抵抗成分を含む等価回路の交流インピーダンスの周波数特性を示す特性図である。図３中、縦軸はイマジナリー成分（虚数成分）−ｊＸを示し、横軸はリアル成分（実数成分＝抵抗成分）Ｒｆを示している。ここに、容量成分のみであれば（或いは、抵抗成分が非常に大きい場合）、図３中のａのような特性を示すが、抵抗成分がある場合には、ｂのような特性を示す。本実施の形態においては、このような交流インピーダンスの差の大きい周波数のところで、交流インピーダンスを測定し、抵抗成分のあるインピーダンスとの違いを明確にして検知するものである。この際、計測周波数は１箇所だけでなく、数箇所設定してもよい。
【００２６】
図４は孔版印刷装置１に内蔵されたこのような測定原理のインク評価装置２の概略構成例を示すブロック図である。このインク評価装置２は印刷用インクとしてＷ／Ｏエマルションインクを収容して版胴（図示せず）内のインク溜り等に適宜このインクを供給するように適宜箇所に配設されたＷ／Ｏインク箱３に対して、そのインク中に挿入された一対の電極等を有する交流インピーダンス測定回路４が設けられている。この交流インピーダンス測定回路４は、印刷用インクとしてのＷ／Ｏエマルションインクを上述した如く容量と抵抗との並列回路と見做し、抵抗成分を含めたこれらの交流インピーダンスを測定する回路であり、その出力側には、インピーダンス測定結果に基づき、例えば、抵抗値が１ＭΩ以上又は容量値が０．５〜５ｎＦ（ただし、測定面積２．５ｃｍ２で電極間距離が２００μｍなる条件で測定した時の容量値）の範囲内にあれば、当該Ｗ／Ｏエマルションインクは印刷用として使用可能品であると判定評価する判定手段としての判定回路５が接続されている。この判定回路５の出力信号は当該孔版印刷装置の動作制御部等に出力され、印刷動作の可否等に供される。
【００２７】
ここに、交流インピーダンス測定回路４としては、従来のアナログ方式であるインピーダンスブリッジ回路、位相弁別回路、リサージュ法などによる回路構成を利用することにより実現できる。或いは、従来のデジタル方式であるＦＲＡ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｒｅｓｐｏｎｃｅ  Ａｎａｌｙｚｅｒ）やＦＦＴ（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）による方法を利用することで、計測時間を短くすることができる（例えば、逢坂著「電気化学法ＩＩ章」講談社サイエンティフィク参照）。ちなみに、デジタル方式は従前にあっては大掛かりな回路であったが、本実施の形態では、抵抗値と容量値とが単一周波数で或る閾値を超えるか否かを判定するだけでよいので、回路構成は簡単なものとなり、最近のＬＳＩを駆使することにより小型化も可能である。
【００２８】
もっとも、このような交流インピーダンス測定回路４としては、図５に示すような簡易的な構成例であってもよい。即ち、発振回路６の発振周波数を、前述したような抵抗、容量値の違いが判定可能な周波数に設定して、例えば、Ｗ／Ｏインク箱３中のＷ／Ｏインク７に対して微小電流を流し、その電流値、或いは、抵抗８等を介して電圧値として検出し、比較回路９において基準値Ｒｅｆと比較することにより、インピーダンスの差異を検知するように構成した例を示している。単一の周波数だけではこのような差異を検知できない場合には、発振回路６の発振周波数としてｆ１，ｆ２等で示すような複数の周波数を用いて検知するようにしてもよい。
【００２９】
何れにしても、Ｗ／Ｏエマルションインクの抵抗成分を含む交流インピーダンスの測定は、これらの例示した方式に限られることなく、適宜、他の方式を利用することができる。
【００３０】
本発明の第二の実施の形態を図６ないし図８に基づいて説明する。第一の実施の形態で示した部分と同一部分は同一符号を用いて示し、説明も省略する。
【００３１】
本実施の形態のインク評価装置１１は、基本的には、第一の実施の形態に示したインク評価装置２に準ずるが、本実施の形態にあっては、対象となるＷ／Ｏエマルションインクの抵抗値（抵抗率）と容量値との双方を測定検知する交流インピーダンス測定回路１２と、当該交流インピーダンス測定回路１２のこれらの測定結果に基づき当該印刷用インクの品質が予め設定された要求閾値の範囲内にあるか否かを判定評価する判定手段としての判定回路１３とにより構成されている。
【００３２】
ここに、Ｗ／Ｏエマルションインクの抵抗値と容量値との各々を測定検知する交流インピーダンス測定回路１２の構成例としては、例えば、図７に示すように、Ｗ／Ｏインク７にダイオード１４を介して高周波パルスを印加するパルス発振器１５を備え、その蓄積電圧曲線の違いから、各々の比較回路１６，１７で各々の基準値Ｒｅｆの比較の下に、抵抗値、容量値を検知するように構成すればよい。
【００３３】
例えば、Ｗ／Ｏインク７に対してパルス電圧を印加した時のインク電圧の特性（蓄積電圧曲線）を示すと、その時の容量値Ｃ、抵抗値Ｒｆの大中小に応じて図８のようになる。図８では、Ｃ小・Ｒｆ大、Ｃ中・Ｒｆ中、Ｃ大・Ｒｆ小の３種類の場合を例示している。このように、容量値Ｃ、抵抗値Ｒｆの大中小に応じて飽和時電圧Ｖｍ１，Ｖｍ２，Ｖｍ３と各々の立上り電圧Ｖｃ１，Ｖｃ２，Ｖｃ３が異なるので、その差を利用して検知すればよい。
【００３４】
このような交流インピーダンス測定回路１２に対応させて、判定回路１３は、例えば、比較回路１６からの抵抗値出力に基づきその抵抗値が１ＭΩ以上であるか否かを判定する抵抗値判定回路１８と、比較回路１７からの容量値出力に基づきその容量値（ただし、測定面積２．５ｃｍ２で電極間距離が２００μｍなる条件で測定した時の容量値）が０．５〜５ｎＦの範囲内であるか否かを判定する容量値判定回路１９と、これらの判定回路１８，１９の出力結果に基づき抵抗値が１ＭΩ以上であって、かつ、容量値が０．５〜５ｎＦの範囲内にあるかを判定する合成判定回路２０と、により構成されている。
【００３５】
なお、具体的な構成例としては、このような構成例に限られることなく、これ以外の方法を適宜利用することができる。また、図示例の比較又は判定回路としては、１個のオペアンプ構成例として示したが、これは、或る基準値に対する抵抗値や容量値を判定することを例示したものであり、具体的には、交流インピーダンス測定回路１２中に抵抗値や容量値の範囲として上述したような所定値や所定範囲を認識する回路構成を持たせるようにしてもよい。
【００３６】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、インクの容量成分のみに基づく検知ではなく、インクが有する抵抗成分も考慮し、インクを容量成分と抵抗成分との並列回路と見做し、検知対象となるインクのこれらの交流インピーダンスを測定して抵抗成分又は容量成分を検知するようにしたので、当該インクの状態が印刷に適するか否か等の品質を適正に判定評価することができる。
【００３７】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載のインク評価装置において、一般に油相に用いられるオイル類の抵抗率は１０８〜１０９Ω・ｃｍであり、また、水相単独の抵抗率は１０２〜１０４Ω・ｃｍであるので、これらを混合させた印刷用のＷ／Ｏエマルションインクの場合、その抵抗率としては１０５〜１０７Ω・ｃｍ程度を示すことから、このようなインクの抵抗成分を含めた交流インピーダンスを測定して抵抗成分又は容量成分を検知することにより、当該Ｗ／Ｏエマルションインクの状態（水相の分散状態）が印刷に適するかどうかの品質を実使用時に適正に判定評価することができる。即ち、当該Ｗ／Ｏエマルションインクの製造日（推奨期間）に頼ることなく、実際に当該インクが使用可能か否かを基準に品質を評価できるので、印刷品質の確保、使用できるインクの無駄な廃棄を回避し実際に使用不適なインクのみの廃棄の確保を達成することができる。
【００３８】
請求項３記載の発明によれば、請求項１又は２記載のインク評価装置において、前記判定手段は、前記インクの抵抗率と前記インクの容量値との検知結果に基づき前記インクの品質を評価することにより、抵抗率と容量値との双方に基づきインクの品質を評価することにより、インクの品質に関して、より適正に評価することができる。
【００３９】
請求項４記載の発明によれば、請求項３記載のインク評価装置において、前記判定手段は、検知対象となる印刷用インクがＷ／Ｏエマルションインクの形態で、その交流インピーダンスを前記交流インピーダンス測定回路により測定した場合に、その直流抵抗率が１０６Ω・ｃｍ以上で、かつ、測定面積２．５ｃｍ２で電極間距離が２００μｍなる条件で測定した時の容量値が５ｎＦより小さい値であったときに、当該インクの品質を使用可能品と判定するようにしたので、印刷用として使用可能なインクの品質を適正に判定することができる。
【００４０】
請求項５記載の発明の印刷装置によれば、請求項１ないし４の何れか一記載のインク評価装置を備えるので、当該インクの製造日（推奨期間）に頼ることなく、実際に当該インクが使用可能か否かを基準に品質を評価することができ、よって、印刷品質の確保、使用できるインクの無駄な廃棄の回避を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態に関してＷ／Ｏエマルションインクの構造と抵抗変化の様子を示す模式図である。
【図２】Ｗ／Ｏエマルションインクの構造と等価回路と対応関係を示す説明図である。
【図３】等価回路の交流インピーダンス特性図である。
【図４】インク評価装置の構成例を示す概略ブロック図である。
【図５】交流インピーダンス測定回路の変形例を示す概略ブロック図である。
【図６】本発明の第二の実施の形態のインク評価装置の構成例を示す概略ブロック図である。
【図７】その交流インピーダンス測定回路の構成例を示す概略ブロック図である。
【図８】動作原理を説明するための電圧特性図である。
【図９】Ｗ／Ｏエマルションインクの一般的な経時特性を示す模式図である。
【図１０】従来例を示す概略ブロック図である。
【符号の説明】
２      インク評価装置
４      交流インピーダンス測定回路
５      判定手段
７      Ｗ／Ｏインク
１１      インク評価装置
１２      交流インピーダンス測定回路
１３      判定手段
【図１】
2005010087.tif 000003
【図２】
2005010087.tif 000004
【図３】
2005010087.tif 000005
【図４】
2005010087.tif 000006
【図５】
2005010087.tif 000007
【図６】
2005010087.tif 000008
【図７】
2005010087.tif 000009
【図８】
2005010087.tif 000010
【図９】
2005010087.tif 000011
【図１０】
2005010087.tif 000012