JP2006297902A - 脱気方法及び脱気装置並びにインクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】気体のインクへの再溶解を防止し、溶存気体を除去したインクをインクジェットヘッドに供給する。
【解決手段】インクを収容するサブタンク１２と脱気装置１６を送液管１７により接続し、脱気装置とインクジェットヘッド３１を送液管２３により接続する。そして、送液管１７及びインクジェットヘッドをヒータ１８，４４により加温制御する。さらに、脱気装置内において、筐体内の雰囲気を加温制御しながら、筐体内に設けた中空子部材内にインクを送液させ、真空ポンプ２５を作動することにより中空子部材を介してインクに溶解している気体を吸引除去する。こうしてインクから溶解している気体が除去され、しかも吐出に適した温度に加温されたインクがインクジェットヘッドに供給される。
【選択図】図１

Description

本発明は、インクに溶解している気体を除去する脱気方法及び脱気装置並びにこの脱気装置を使用して溶存気体を除去したインクをインクジェットヘッドに送るようにしたインクジェット記録装置に関する。

従来、インクジェット記録装置では、圧力室のインクを加圧することによりノズルからインクをインク滴として吐出させ、ヘッドから一定距離にある記録媒体に付着させることで画像を形成するようにしている。

このようなインクジェット記録装置では、ノズルの目詰まりや圧力室内に発生する気泡により、ノズルからインクが吐出されない場合がある。ノズルからインクが吐出されないと、記録媒体への印字が不良になるという問題が生じる。ノズルの目詰まりについては、フィルタを使用することによりインク内に存在するゴミを除去することで防止できる。

また、圧力室内で気泡が発生すると、インクへの加圧力が低下し、この結果、インク滴の吐出性能が低下する。このため、インクジェットヘッドに供給するインク中から溶存気体を除去する必要がある。

このようにインク滴の吐出性能低下を防止するにはインク中から溶存気体を除去することが必要になる。例えば、液体を加熱することにより液体の溶存気体を除去する装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
また、脱気装置への配管を加温し、この加温された液体を脱気装置に導入させる方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
ＵＳＰ Ｎｏ．５，３４１，１６２ 特開平１１−１１４３０９号公報

しかしながら、特許文献１記載の装置は、加温により脱気能力を向上させているが、溶存気体を大気に放出させるため、密封型の脱気方法に比べて効率が悪いという問題がある。また、この特許文献１記載の装置では、ヒータ等の加温手段は直接液体内に入れられている。しかし、このようにすると、加温手段のメインテナンスが煩雑になるという問題がある。

また、特許文献２記載の装置は、加温された液体を脱気装置に導入させることにより脱気効率を向上させている。しかし、脱気装置から排出される液体は次の工程で加温前の温度まで冷却されることになる。一般に液体への気体の溶解度は温度の上昇に応じて小さくなり、温度の下降に応じて増加する。このため、脱気装置から排出された液体が冷却されることにより、気体が液体に溶解して溶存気体量が増加してしまうという問題があった。

本発明は、インクに溶解している気体を効果的に吸引除去できる脱気方法及び脱気装置を提供する。
また、本発明は、脱気装置を使用して気体のインクへの再溶解を防止することにより、溶存気体を除去したインクをインクジェットヘッドに供給することができるインクジェット記録装置を提供する。

本発明の一態様は、インクを収容するタンクと、このタンクに第１供給管を介して接続された脱気装置と、この脱気装置に第２供給管を介して接続されたインクジェットヘッドと、第１供給管及びインクジェットヘッドを加温する加温部材を具備し、脱気装置は、筐体と、この筐体内に設けられた中空子部材と、この筐体内の雰囲気を所定温度に加温する加温部と、中空子部材で形成された流路にインクを送液させながら中空子部材を介してインクに溶解している気体を吸引除去するように構成された真空ポンプを備えたインクジェット記録装置にある。

本発明によれば、インクに溶解している気体を効果的に吸引除去できる脱気方法及び脱気装置を提供できる。
また、本発明によれば、脱気装置を使用して気体のインクへの再溶解を防止することにより、溶存気体を除去したインクをインクジェットヘッドに供給することができるインクジェット記録装置を提供できる。

以下、本発明の一実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、この実施の形態はインクジェット記録装置について説明する。
図１において、１１はインクが収容されるメインタンクである。このメインタンク１１からインクが収容されるサブタンク１２間には送液管１３が配設されている。

前記送液管１３には、送液ポンプ１４が設けられている。前記サブタンク１２内のインク量を重量センサ１５で検出するようになっている。前記重量センサ１５で検出されたサブタンク１２内のインク量情報を制御部１９に送信している。

前記制御部１９は重量センサ１５で検出されたサブタンク１２内のインク量が所定量以下になると、送液ポンプ１４を駆動制御してメインタンク１１からサブタンク１２へインクを補給するようになっている。

前記サブタンク１２と脱気装置１６との間には第１供給管を構成する送液管１７が配設されている。前記脱気装置１６の詳細な説明は図２を参照して後述する。前記送液管１７における脱気装置１６の直前部分Ａの外周には加温部材を構成するヒータ１８が設けられている。このヒータ１８の温度制御は前記制御部１９により行うようになっている。

前記ヒータ１８は、制御部１９により前記脱気装置１６に流入されるインクの粘度が６〜１１cpsとなるように温度が制御される。例えば、ヒータ１８により加温されるインクの温度は後述する吐出適正温度Ｔａ以上とされる。

次に、図２を参照して脱気装置１６の構成について詳細に説明する。
図２において、２１は脱気装置１６の筐体２０に設けられたインク取り入れ口、２２は脱気装置１６の筐体２０に設けられたインク取り出し口である。

前記インク取り入れ口２１には送液管１７の一端が連結されている。また、前記インク取り出し口２２には第２供給管を構成する送液管２３の一端が連結されている。そして、前記筐体２０内においてインク取り入れ口２１とインク取り出し口２２との間には、気体透過性を有する中空子を複数束ねた中空子部材２４を設けている。

また、前記筐体２０内には真空ポンプ２５の吸い込み口が接続されている。この真空ポンプ２５により脱気装置１６内が真空に保たれる。インク中に溶存されている気体は前記真空ポンプ２５により中空子部材２４を介して中空子部材２４の外側に吸引される。

さらに、前記筐体２０内には加温部を構成する遠赤外線ヒータ２６が設けられている。この遠赤外線ヒータ２６による筐体２０内の温度制御は前記制御部１９により行うようになっている。前記筐体２０内の温度は中空子部材２４に流れるインクの温度に略等しく、前記遠赤外線ヒータ２６により筐体２０内の中空子部材２４を流れるインクの温度を吐出適正温度Ｔａに保っている。

なお、吐出適正温度Ｔａとは、後述する共通インク室３２に充填されたインクの粘度を６〜１１cpsにするのに適した温度である。例えば、吐出適正温度Ｔａとして４０℃が設定される。また、遠赤外線ヒータ２６を用いる理由は、真空中においても中空子部材２４を通過するインクを温めることができるためである。

ところで、インクの温度とインクに溶存している気体の関係は、温度が高いほど飽和溶解度が下がる。すなわち、インクの温度が高いほど、インクの中に溶け込むことができる気体の量は減少する。そこで、脱気装置１６にインクを取り込む前に、前記ヒータ１８でインクを温めておくことにより、溶存気体の少ないインクを脱気装置１６に取込む。脱気装置１６の脱気能力が一定であれば、インクの温度が高い方が効果的に溶存気体を除去することができる。

次に、インクの圧力と気体との関係について説明する。
インクの圧力が高いほど気体が溶融しやすく、インクの圧力が低いほどインク中に溶存されている気体は外部に気体となって発生する。脱気装置１６のインク取り入れ口２１では、細い中空子部材２４の一端が接続されているため、インク取り入れ口２１を介してインクが中空子部材２４に移動するとインクの圧力が増大する。一方、脱気装置１６のインク取り出し口２２では、チューブの径が太くなるため、インクの圧力が下がる。

しかし、脱気装置１６にインクが取り込まれる前に、ヒータ１８でインクを温めているので、インクの粘度が下がり、インクはインク取り入れ口２１から中空子部材２４内にスムーズに流れ込むようになる。このことにより、インク取り入れ口２１及びインク取り出し口２２で発生する圧力の増減を極力小さくできる。

脱気装置１２のインク取り出し口２２に接続される送液管２３の他端はインクジェットヘッド３１の共通インク室３２に接続されている。この送液管２３には送液ポンプ３３が設けられている。この送液ポンプ３３の駆動により脱気装置１６から取り出されたインクは共通インク室３２に送られる。

前記共通インク室３２に送り込むインクの温度としては、吐出適正温度Ｔａより若干Ｔｂだけ低い温度が好ましい。すなわち、インクジェットヘッド３１が駆動されると、発熱する。このため、インクジェットヘッド３１の共通インク室３２に送り込まれるインクの温度は上昇する。

もし、共通インク室３２に送り込まれるインクの温度を吐出適正温度Ｔａに設定すると、インクジェットヘッド３１の駆動によってインクの温度がＴａ＋Ｔｂに上昇することになる。なお、Ｔｂは吐出駆動に伴う平均温度上昇値で、例えば５℃である。そして、共通インク室３２のインクの温度が吐出適正温度Ｔａより上昇してしまうと、インクの吐出が不安定になる。これを防止するために共通インク室３２に送り込むインクの温度を、吐出適正温度Ｔａより若干低い温度に設定する。

ところで、サブタンク１２は大気開放状態であり、その内部に貯留したインクの液面とインクジェットヘッド３１のノズルとの水頭差ｈが生じる。この水頭差ｈによってノズル内のインクに負圧が作用する。この負圧の作用により、ノズルからのインクの漏れ出しが防止される。

前記インクジェットヘッド３１には、複数のノズルが略一直線上に並べて形成されるノズルプレート４１、複数のノズルにそれぞれ連通する複数の圧力室４２、これら圧力室４２に連通する共通インク室３２、その共通インク室３２にインクを供給するためのインク供給口４３、共通インク室３２内のインクを温める加温部材を構成するヒータ４４が設けられている。

また、前記インクジェットヘッド３１内の基板には共通インク室３２内のインクの温度を検出する温度センサ４５が設けられている。なお、４６は送液管２３から共通インク室３２に送り込まれるインク中から不純物を取り除くためのフィルタである。

前記ヒータ４４の温度制御は前記制御部１９により行なわれる。すなわち、前記制御部１９は、ヒータ４４を制御することにより共通インク室３２内の温度をＴａ−Ｔｂに保つようにしている。

前記インクジェットヘッド３１は、このような構成によってインク供給口４３から共通インク室３２を介して複数の圧力室４２に充填されたインクを各ノズルからインク滴として吐出させる。ノズルプレート４１の外面はノズル面として機能する。

このように、脱気装置１６の上流側に設けられた送液管１７をヒータ１８により温めることにより、脱気装置１６に送り込むインクを温めておくことができる。その結果、脱気装置１６に送り込むインクの粘度を低下させることができ、中空子部材２４内にインクをスムーズに流すことができる。

また、インクジェットヘッド３１のヒータ４４により共通インク室３２に送り込まれたインクの温度を吐出適正温度ＴａよりＴｂだけ低い温度に保つようにしている。その結果、インクの吐出を安定させることができる。

本実施の形態では、圧電素子（例えば、ピエゾ素子）を利用する圧電式のインクジェットヘッドを使用したがこれに限るものではない。例えば、発熱体を利用したサーマルインクジェット方式のインクジェットヘッドでも良い。

なお、インクジェットヘッド３１が使用される環境により送液管２３を介してインクが共通インク室３２に送り込まれる前に、インクの温度がＴａ−Ｔｂより低くなる場合には、図１の一点鎖線で示すように送液管２３の外周にヒータ３４を取り付けて、インクの温度がＴａ−Ｔｂより低くならないように制御するようにしても良い。

また、本実施の形態では、サブタンク１２内のインク量を重量センサ１５で検出するようにしたが、液面センサを用いて検出するようにしても良い。
なお、本実施の形態において、ヒータ１８、遠赤外線ヒータ２６の温度制御に必要な温度センサを適宜設けるようにしても良い。
さらに、本実施の形態では、ヒータ１８、４４でインクを温めるようにしたが、ヒータの代わりに温水パイプを用いても良い。

本発明の一実施の形態に係るインクジェット記録装置の全体構成を示す図。 同実施の形態に係る脱気装置の構成を示す図。

符号の説明

１１…タンク、１６…脱気装置、１７…送液管（第１供給管）、２３…送液管（第２供給管）、２４…中空子部材、２５…真空ポンプ、２６…遠赤外線ヒータ（加温部）、３１…インクジェットヘッド、１８，４４…ヒータ（加温部材）。

Claims (8)

1. 筐体内部に中空子部材で形成された流路を収納するとともに前記筐体内部雰囲気を所定温度に保つように加温制御し、前記流路にインクを送液させながら真空ポンプを作動することにより前記中空子部材を介してインクに溶解している気体を吸引除去することを特徴とする脱気方法。
2. 所定温度は、インクジェットヘッドから吐出するインクの吐出適正温度Ｔａであることを特徴とする請求項１記載の脱気方法。
3. 筐体と、
   この筐体内に設けられた中空子部材と、
   前記筐体内の雰囲気を所定温度に加温する加温部と、
   前記中空子部材で形成された流路にインクを送液させながら前記中空子部材を介してインクに溶解している気体を吸引除去する真空ポンプと、
   を備えたことを特徴とする脱気装置。
4. 所定温度は、インクジェットヘッドから吐出するインクの吐出適正温度Ｔａであることを特徴とする請求項３記載の脱気装置。
5. インクを収容するタンクと、
   このタンクに第１供給管を介して接続された脱気装置と、
   この脱気装置に第２供給管を介して接続されたインクジェットヘッドと、
   前記第１供給管及び前記インクジェットヘッドを加温する加温部材を具備し、
   前記脱気装置は、筐体と、この筐体内に設けられた中空子部材と、この筐体内の雰囲気を所定温度に加温する加温部と、前記中空子部材で形成された流路にインクを送液させながら前記中空子部材を介してインクに溶解している気体を吸引除去する真空ポンプを備えたことを特徴とするインクジェット記録装置。
6. 加温部が加温する所定温度は、インクジェットヘッドから吐出されるインクの吐出適正温度Ｔａであることを特徴とする請求項５記載のインクジェット記録装置。
7. 加温部が加温する所定温度は、第１供給管を加温する加温部材の温度より低く、第２供給管の温度以上であることを特徴とする請求項６記載のインクジェット記録装置。
8. 更に、第２供給管の外周に加温部材を設け、インクの吐出動作に伴う平均温度上昇値をＴｂとしたとき、前記加温部材を温度制御することにより前記第２供給管を介して送液されるインクの温度が、Ｔａ−Ｔｂより低くならないように制御することを特徴とする請求項６記載のインクジェット記録装置。

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