JP2003341083A - Deaerator and deaerating method for ink jet recorder - Google Patents
Deaerator and deaerating method for ink jet recorderInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、インク吐出量を高
精度に安定に制御するためのインクジェット記録装置用
の脱気装置及び脱気方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a degassing apparatus and a degassing method for an ink jet recording apparatus for stably controlling an ink discharge amount with high accuracy.
【0002】[0002]
【従来の技術】インクジェット記録方法においてインク
中に溶存している気体が吐出工程中に気泡に成長するこ
とがあり、その気泡が吐出状態の変動要因となることが
ある。そのため、インクを安定に吐出させるためには、
インクジェットヘッドに供給するインク中の溶存気体を
除去することが重要である。そこで、インクジェット記
録において特に吐出量の変動を抑える必要のあるものに
対して、インクジェットヘッドのインク供給経路の途中
に脱気装置を組み込みインク中の溶存気体を取り除く構
成が考えられている。2. Description of the Related Art In an ink jet recording method, a gas dissolved in ink may grow into bubbles during a discharge process, and the bubbles may cause a change in a discharge state. Therefore, in order to stably eject the ink,
It is important to remove the dissolved gas in the ink supplied to the inkjet head. Therefore, in inkjet recording, a structure has been considered in which a dissolved gas in the ink is removed by incorporating a degassing device in the middle of the ink supply path of the inkjet head, especially for the case where it is necessary to suppress the variation of the ejection amount.
【0003】例えば、インクジェット記録用インクの脱
気方法として、気体透過性のある膜を介して、インク中
の溶存酸素を外部へ透過させ除去する方法が、特開平5
−17712号公報に開示されている。これは、圧電素
子を用いてインク吐出エネルギーを得るインクジェット
記録装置においてインクの脱気を行うものであり、その
効果は圧縮室内のインクの急激な圧縮を繰り返し行って
もキャビテーションが発生せず、キャビテーションに起
因するインク不吐出などの印字不良が発生することがな
いということである。その具体的な脱気方法は、インク
の脱気装置として、気体透過性のある膜からなるチュー
ブ内をインクを通過させ、チューブ外の空間を真空に減
圧することにより、インク中の溶存気体をチューブ外除
去することによりインクを脱気するものである。For example, as a degassing method for ink jet recording ink, there is a method in which dissolved oxygen in the ink is permeated to the outside through a gas permeable film and is removed.
No. 17712. This is for deaeration of ink in an inkjet recording apparatus that obtains ink ejection energy by using a piezoelectric element, and the effect is that cavitation does not occur even when rapid compression of ink in the compression chamber is repeated, and cavitation This means that printing defects such as ink non-ejection due to the above do not occur. The specific degassing method is as a degassing device for the ink, in which the ink is passed through a tube made of a gas permeable film and the space outside the tube is depressurized to a vacuum to remove the dissolved gas in the ink. The ink is degassed by removing it outside the tube.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】従来のインクジェット
記録装置の脱気装置においては、脱気後のインクは全て
描画に使用されることはほとんど無く、循環したインク
は一端リザーバ(インクタンク)に保管される。リザー
バの多くは大気に開放されており、ここでインクは再び
気体を取り込んでしまう。そのため、吐出を安定に動作
させるためには再び脱気工程が必須となる。ヘッドはイ
ンク吐出エネルギーをどのような手法で実施させるもの
でも吐出を行う事によりヘッドの温度が上昇する。ヘッ
ド温度が上昇することにより、ヘッド特性及びインク粘
度低下により吐出特性が変化する。また、インクはヘッ
ドを通過させるためヘッド温度を一定温度に保つ役割も
持つため、インクの温度を一定に保ち、かつ流量を一定
以上にする事によりヘッド温度を一定に保つこともでき
る。そのため、インク吐出を安定に動作させるためには
脱気インクの処理量を増加させることが望まれている。In the deaerator of the conventional ink jet recording apparatus, the deaerated ink is rarely used for drawing, and the circulated ink is once stored in the reservoir (ink tank). To be done. Many of the reservoirs are open to the atmosphere, where the ink will take up gas again. Therefore, the degassing step is essential again in order to stably operate the discharge. The head temperature rises by ejecting whatever ink is used to eject ink. When the head temperature rises, the ejection characteristics change due to the decrease in the head characteristics and the ink viscosity. Further, since the ink passes through the head, it also has a role of keeping the head temperature at a constant temperature. Therefore, it is possible to keep the temperature of the ink constant and keep the head temperature constant by setting the flow rate to a certain level or more. Therefore, in order to stably operate the ink ejection, it is desired to increase the processing amount of the degassed ink.
【0005】一般に、ある一定以上の脱気処理を行うた
めの脱気装置の能力は限られており単位時間に通過させ
るインクの量を増加させるためには、脱気装置を並列あ
るいは直列に接続することが考えられている。あるい
は、特開平11−28307号記載の一つの脱気装置内
のチャンバー内に2つ以上の脱気エレメントを付けてそ
れをシリーズに接続する方法も考えられている。しか
し、これらの方法は、脱気装置が大きくなってしまった
り、複雑になる等の問題を含んでいる。Generally, the capacity of the deaerator for performing deaeration treatment above a certain level is limited, and in order to increase the amount of ink to be passed in a unit time, the deaerator is connected in parallel or in series. It is thought to do. Alternatively, a method of attaching two or more deaerating elements in a chamber in one deaerator described in JP-A No. 11-28307 and connecting them in series has been considered. However, these methods have problems that the deaerator becomes large and complicated.
【0006】本発明は、現状の脱気装置を簡単に脱気能
力をあげるインク記録装置用の脱気装置および脱気方法
を提供するものである。The present invention provides a degassing apparatus and a degassing method for an ink recording apparatus which can easily improve the degassing ability of the existing degassing apparatus.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決して、本発明の目的を達成すべく、鋭意検討を重ねた
結果、完成に至ったものである。The present invention has been completed as a result of intensive studies to solve the above problems and achieve the object of the present invention.
【0008】すなわち本発明は、(1)気体透過性のあ
る膜を介してインクと対向する空間を大気圧以下に減圧
することによりインク中の溶存気体を除去可能な脱気装
置であって、気体透過性のある膜を加熱できる加熱機構
を具備することを特徴とするインクジェット記録装置用
の脱気装置、(2)上記(1)において、前記気体透過
性のある膜の温度を制御する機構を具備することを特徴
とするインクジェット記録装置用の脱気装置、(3)上
記(1)において、前記気密透過性のある膜を含む脱気
エレメントからインクジェットヘッドのインク流路チュ
ーブの一部を冷却する冷却機構を具備することを特徴と
するインクジェット記録装置用の脱気装置、である。That is, the present invention is (1) a degassing apparatus capable of removing dissolved gas in ink by depressurizing a space facing the ink through a gas-permeable film to atmospheric pressure or less, A degassing device for an inkjet recording apparatus, comprising a heating mechanism capable of heating a gas-permeable film, (2) In the above (1), a mechanism for controlling the temperature of the gas-permeable film. (3) In the degassing device for an ink jet recording apparatus, comprising: (3) In the above (1), a part of the ink flow tube of the ink jet head is removed from the degassing element including the airtight and permeable membrane. A deaerator for an inkjet recording apparatus, comprising a cooling mechanism for cooling.
【0009】(4)気体透過性のある膜を介してインク
と対向する空間を大気圧以下に減圧することによりイン
ク中の溶存気体を除去可能な脱気装置であって、気体透
過性のある膜を加熱することを特徴とするインクジェッ
ト記録装置用の脱気方法、(5)上記(4)において、
前記気体透過性のある膜の温度を制御することを特徴と
するインクジェット記録装置用の脱気方法、(6)上記
(4)において、前記気密透過性のある膜を含む脱気エ
レメントからインクジェットヘッドのインク流路チュー
ブの一部を冷却することを特徴とするインクジェット記
録装置用の脱気方法、である。(4) A degassing device capable of removing dissolved gas in ink by depressurizing the space facing the ink via the gas permeable film to atmospheric pressure or less, which is gas permeable. A degassing method for an inkjet recording device, characterized in that the film is heated, (5) In the above (4),
A degassing method for an ink jet recording apparatus, characterized in that the temperature of the gas permeable film is controlled. (6) In the above (4), a degassing element including the airtight permeable film is used for an ink jet head. The method for degassing an ink jet recording apparatus, wherein a part of the ink flow path tube is cooled.
【0010】(作用)本発明のインクジェットの脱気装
置及び脱気方法によれば、真空に保持された脱気装置を
加熱することにより、脱気装置内の気体透過性のある膜
の気体透過性を向上することができる。それにより、脱
気能力を向上することができるため、単位時間の脱気処
理可能なインク量を増加させることができ、インクの吐
出を安定に動作することができる。(Operation) According to the degassing apparatus and degassing method of the present invention, the gas permeation of the gas permeable membrane in the degassing apparatus is achieved by heating the degassing apparatus held in vacuum. It is possible to improve the property. As a result, since the deaeration capacity can be improved, the amount of ink that can be deaerated in a unit time can be increased, and stable ink ejection can be performed.
【0011】(発明の構成)図1は、本実施例に用いた
インクジェット記録用の脱気装置である。(Constitution of the Invention) FIG. 1 shows a degassing apparatus for ink jet recording used in this embodiment.
【0012】図中、1はインクジェットヘッドであり、
2はインク内の溶存気体を除去するための脱気ユニッ
ト、3は脱気ユニットを真空に保持するための排気ポン
プである。5はインクを貯蔵するためのタンクであり、
4はタンク中のインクをインク循環系に送液するための
送液ポンプである。In the figure, 1 is an ink jet head,
Reference numeral 2 is a degassing unit for removing dissolved gas in the ink, and 3 is an exhaust pump for keeping the degassing unit in vacuum. 5 is a tank for storing ink,
Reference numeral 4 denotes a liquid feed pump for feeding the ink in the tank to the ink circulation system.
【0013】まず、インクはタンク5に貯蔵され、ポン
プ4によって脱気ユニット2に送られる。図2は脱気ユ
ニットの一実施例を示す断面図である。この発明で使用
される脱気ユニット2は真空チャンバー11のアダプタ
ー12に脱気エレメント10を挿通させることによって
構成される。脱気エレメント10は複数の気体透過性の
ある膜から構成されている。真空チャンバー11には系
内を減圧状態にするための真空ポンプ3が連結される排
気コネクター13が形成されている。First, the ink is stored in the tank 5 and sent to the deaeration unit 2 by the pump 4. FIG. 2 is a sectional view showing an embodiment of the degassing unit. The degassing unit 2 used in the present invention is constructed by inserting the degassing element 10 into the adapter 12 of the vacuum chamber 11. The degassing element 10 is composed of a plurality of gas permeable membranes. The vacuum chamber 11 is formed with an exhaust connector 13 to which the vacuum pump 3 for reducing the pressure inside the system is connected.
【0014】ここで、気体透過性チューブとしては例え
ば非多孔質で気体透過性を有する材質から形成されるも
のが、液体を透過させにくいため良く使用される。非多
孔質のものを用いることにより処理液の組成、濃度等の
変化を最小限に抑えながら、処理液中に溶解されている
気体を効率よく除去することができる。本実施例では、
気体透過性チューブとしてフッ素樹脂(四フッ化エチレ
ン)を採用したが、これに限定されるものではない。Here, as the gas permeable tube, for example, a tube made of a material which is non-porous and has gas permeability is often used because it is difficult for a liquid to pass therethrough. By using a non-porous material, it is possible to efficiently remove the gas dissolved in the treatment liquid while minimizing changes in the composition, concentration, etc. of the treatment liquid. In this embodiment,
Although a fluororesin (tetrafluoroethylene) is used as the gas permeable tube, the tube is not limited to this.
【0015】8は脱気エレメントを加熱するためのヒー
タである。脱気エレメントの温度は熱電対9でモニター
している。フィードスルー14により脱気装置内の熱電
対9と温度コントローラ(不図示)とを接続している。
ヒータ8は温度コントローラに接続している。温度コン
トローラは、熱電対の温度9をある一定温度に制御する
ように、ヒータを制御している。Reference numeral 8 is a heater for heating the degassing element. The temperature of the degassing element is monitored by thermocouple 9. The feedthrough 14 connects the thermocouple 9 in the deaerator and a temperature controller (not shown).
The heater 8 is connected to the temperature controller. The temperature controller controls the heater so that the temperature 9 of the thermocouple is controlled to a certain constant temperature.
【0016】図1中、6はインク中の溶存酸素量を測定
するための溶存酸素計である。In FIG. 1, 6 is a dissolved oxygen meter for measuring the amount of dissolved oxygen in the ink.
【0017】[0017]
【発明の実施の形態】以下に実施例により、さらに本発
明を説明する。但し、この発明は以下の実施例に限定さ
れたものではない。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be further described below with reference to Examples. However, the present invention is not limited to the following embodiments.
【0018】(実施例1)本実施例では図1の脱気装置
を用い、インク種として純水を使用した。流量を50m
l/min.とした。まず、真空チャンバー11を大気
圧状態にして、脱気ユニット2において脱気工程をさせ
ない初期の純水の溶存酸素量を測定しておく。その後、
図1中の真空チャンバーに接続されているヒータ8及び
熱電対9及び温度コントローラにより脱気エレメントを
40℃に加熱制御した。40℃に制御した後、真空チャ
ンバー内を真空ポンプで真空状態にし、脱気を行った。
真空チャンバーの圧力は圧力計(不図示)で、40to
rrであった。脱気開始後30min.後の純水中の溶
存酸素量を測定した。脱気効率を以下の式で算出した。Example 1 In this example, the degassing apparatus shown in FIG. 1 was used, and pure water was used as the ink species. Flow rate 50m
l / min. And First, the vacuum chamber 11 is brought to an atmospheric pressure state, and the amount of dissolved oxygen in the initial deionized water in the degassing unit 2 is measured. afterwards,
The deaeration element was heated to 40 ° C. by the heater 8, the thermocouple 9, and the temperature controller connected to the vacuum chamber in FIG. After controlling at 40 ° C., the inside of the vacuum chamber was evacuated by a vacuum pump to perform deaeration.
The pressure in the vacuum chamber is 40 ton with a pressure gauge (not shown).
It was rr. 30 minutes after starting degassing. Then, the amount of dissolved oxygen in pure water was measured. The degassing efficiency was calculated by the following formula.
【0019】脱気効率(%)=(初期の溶存酸素量−脱
気30min.後の溶存酸素量)/初期の溶存酸素量×
100
(比較例1)脱気装置図4を使用して、インク種及び流
量は同一条件で行い、脱気エレメントを室温状態で同様
の測定を行い脱気効率を算出した。Degassing efficiency (%) = (initial dissolved oxygen amount−dissolved oxygen amount after degassing for 30 min) / initial dissolved oxygen amount ×
100 (Comparative Example 1) Degassing apparatus Using FIG. 4, the same kind of ink and flow rate were used, and the same measurement was performed with the degassing element at room temperature to calculate the degassing efficiency.
【0020】実施例1と比較例1の脱気効率を表1に示
す。Table 1 shows the degassing efficiency of Example 1 and Comparative Example 1.
【0021】[0021]
【表1】 [Table 1]
【0022】本実施例の脱気効率が向上し、効果は明白
である。The degassing efficiency of this embodiment is improved and the effect is clear.
【0023】(実施例2)本実施例は、図3に示す脱気
装置を用いた。図中15はインクを冷却するための冷却
機構である。なお、インクの温度を23℃に設定し、制
御した。本実施例では、インク種としてクリアインクを
採用した。クリアインクの成分は、純水70wt%/ジ
エチレングリコール30wt%である(但し、染料
無)。流量を30ml/min.に設定。まず、真空チ
ャンバー11を大気圧状態にして、脱気エレメントにお
いて脱気工程をさせない初期の純水の溶存酸素量を測定
しておく。その後、図1中の真空チャンバーに接続され
ているヒータ8及び熱電対9及び温度コントローラによ
り脱気エレメントを40℃に加熱制御した。40℃に制
御した後、真空チャンバー内を真空ポンプで真空状態に
し、脱気を行った。真空チャンバーの圧力は圧力計(不
図示)で、40torrであった。脱気開始後30mi
n.後のクリアインク中の溶存酸素量を測定した。Example 2 In this example, the deaerator shown in FIG. 3 was used. Reference numeral 15 in the drawing is a cooling mechanism for cooling the ink. The ink temperature was set to 23 ° C. and controlled. In this embodiment, clear ink is used as the ink type. The component of the clear ink is pure water 70 wt% / diethylene glycol 30 wt% (however, without dye). Flow rate of 30 ml / min. Set to. First, the vacuum chamber 11 is set to the atmospheric pressure state, and the amount of dissolved oxygen in the initial deionized water that is not subjected to the degassing step in the degassing element is measured. Then, the heater 8 and the thermocouple 9 connected to the vacuum chamber in FIG. 1 and the temperature controller controlled the deaeration element to 40 ° C. by heating. After controlling at 40 ° C., the inside of the vacuum chamber was evacuated by a vacuum pump to perform deaeration. The pressure in the vacuum chamber was 40 torr using a pressure gauge (not shown). 30 mi after starting degassing
n. The amount of dissolved oxygen in the subsequent clear ink was measured.
【0024】なお、本実施例ではヘッド1に熱電対(不
図示)を接続し、ヘッド温度をモニターした。ヘッド
は、脱気開始30min.後に吐出を開始した。吐出開
始前の温度及び吐出開始30min.後のヘッド温度を
測定した。また、吐出開始1min.後と吐出開始30
min.後の50ドットの平均のインク主滴の速度を測
定した。また、吐出開始20min.後の200ドット
の吐出速度のバラツキも測定した。一般に、吐出速度と
吐出量は相関があり速度が増すと吐出量も増加する。そ
のため、吐出量変動を吐出速度で間接的に計測できる。In this example, a thermocouple (not shown) was connected to the head 1 to monitor the head temperature. The head starts degassing for 30 min. The discharge was started later. Temperature before starting discharge and starting discharge for 30 min. The subsequent head temperature was measured. In addition, discharge start 1 min. After and start discharging 30
min. The average 50-dot average drop velocity was measured. In addition, discharge start 20 min. The variation in the ejection speed of 200 dots after that was also measured. Generally, there is a correlation between the ejection speed and the ejection amount, and the ejection amount increases as the velocity increases. Therefore, the variation of the ejection amount can be indirectly measured by the ejection speed.
【0025】(比較例2)脱気装置図4を用いて、イン
ク種及び流量は同一条件で行い、測定項目も同様に行っ
た。Comparative Example 2 Deaeration Device Using FIG. 4, the same kind of ink and same flow rate were used, and the measurement items were also measured in the same manner.
【0026】(比較例3)脱気装置図4を使用して、イ
ンク種も同一条件で行い、流量を実施例1の脱気後の溶
存酸素量と同一になるように少なくした。実際には、流
量は21ml/min.となった。測定項目は、実施例
2と同様に行った。(Comparative Example 3) Degassing apparatus Using FIG. 4, the same kind of ink was used, and the flow rate was reduced so as to be the same as the dissolved oxygen amount after degassing in Example 1. Actually, the flow rate is 21 ml / min. Became. The measurement items were the same as in Example 2.
【0027】実施例2と比較例2、3の脱気効率及びヘ
ッド温度及び吐出速度を表2に示す。Table 2 shows the degassing efficiency, head temperature and ejection speed of Example 2 and Comparative Examples 2 and 3.
【0028】[0028]
【表2】 [Table 2]
【0029】同一インク流量では、本実施例の脱気効率
が向上し、短期的吐出状態の変動も抑制できることがわ
かる。また、同一脱気効率では、流量が増やせるため長
期変動を抑制できることもわかる。これは、ヘッド温度
上昇が抑えることができたことの効果と考えられる。It can be seen that, at the same ink flow rate, the degassing efficiency of this embodiment is improved, and short-term fluctuations in the ejection state can be suppressed. It is also understood that the same degassing efficiency can suppress the long-term fluctuation because the flow rate can be increased. This is considered to be an effect of suppressing the head temperature rise.
【0030】[0030]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、真空に保持された脱気ユニット内の気体透過
性のある膜を加熱することにより、気体透過性のある膜
の気体透過性を向上することができる。それにより、脱
気能力を向上することができるため、単位時間の脱気処
理可能なインク量を増加させることができ、インクの吐
出を安定に動作することが可能である。As is apparent from the above description, according to the present invention, the gas of the gas permeable film is heated by heating the gas permeable film in the deaeration unit held in vacuum. The permeability can be improved. As a result, since the deaeration capacity can be improved, the amount of ink that can be deaerated in a unit time can be increased, and stable ink ejection can be performed.
【図1】本実施例の脱気装置。FIG. 1 is a deaerator of this embodiment.
【図2】本実施例に用いた脱気ユニットの断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view of a degassing unit used in this example.
【図3】本実施例の脱気装置。FIG. 3 is a deaerator of this embodiment.
【図4】従来例の脱気装置。FIG. 4 is a conventional degassing device.
1 インクジェットヘッド 2 脱気ユニット 3 真空ポンプ 4 送液ポンプ 5 インクタンク 6 溶存酸素計 7 加熱機構 8 ヒータ 9 熱電対 10 脱気エレメント 11 真空チャンバー 12 アダプター 13 排気コネクター 14 熱電対用フィードスルー 1 inkjet head 2 degassing unit 3 vacuum pump 4 Liquid feed pump 5 ink tank 6 Dissolved oxygen meter 7 heating mechanism 8 heater 9 thermocouple 10 Degassing element 11 vacuum chamber 12 Adapter 13 Exhaust connector 14 Thermocouple feedthrough
Claims (6)
向する空間を大気圧以下に減圧することによりインク中
の溶存気体を除去可能な脱気装置であって、 気体透過性のある膜を加熱できる加熱機構を具備するこ
とを特徴とするインクジェット記録装置用の脱気装置。1. A degassing device capable of removing dissolved gas in ink by depressurizing a space facing ink through the gas permeable film to atmospheric pressure or less, the gas permeable film. A degassing device for an ink jet recording apparatus, comprising a heating mechanism capable of heating.
ることを特徴とするインクジェット記録装置用の脱気装
置。2. The deaerator for an inkjet recording apparatus according to claim 1, further comprising a mechanism for controlling a temperature of the gas permeable film.
クジェットヘッドのインク流路チューブの一部を冷却す
る冷却機構を具備することを特徴とするインクジェット
記録装置用の脱気装置。3. The inkjet recording apparatus according to claim 1, further comprising a cooling mechanism for cooling a part of the ink flow path tube of the inkjet head from the degassing element including the airtight and permeable film. Deaerator.
向する空間を大気圧以下に減圧することによりインク中
の溶存気体を除去可能な脱気装置であって、 気体透過性のある膜を加熱することを特徴とするインク
ジェット記録装置用の脱気方法。4. A degassing device capable of removing dissolved gas in ink by depressurizing the space facing the ink through the gas permeable film to atmospheric pressure or less, the film having gas permeable property. A degassing method for an ink jet recording apparatus, which comprises heating.
するインクジェット記録装置用の脱気方法。5. The degassing method for an inkjet recording device according to claim 4, wherein the temperature of the gas-permeable film is controlled.
クジェットヘッドのインク流路チューブの一部を冷却す
ることを特徴とするインクジェット記録装置用の脱気方
法。6. The degassing method for an inkjet recording apparatus according to claim 4, wherein a part of the ink flow path tube of the inkjet head is cooled from the degassing element including the airtight and permeable film.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002157531A JP2003341083A (en) | 2002-05-30 | 2002-05-30 | Deaerator and deaerating method for ink jet recorder |
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