JP2008194966A - Inkjet recording device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インクジェットヘッドを利用したインクジェット記録装置に関し、より詳細には、インクの供給および脱気手段に関する。 The present invention relates to an ink jet recording apparatus using an ink jet head, and more particularly to ink supply and deaeration means.
インクジェット記録技術において、特に、インク吐出に圧電アクチュエータによる機械的動力を利用する場合、記録インクに所定量以上の溶存気体が含まれるとキャビテーションを生じ、吐出不良となる。そのため、記録インクの溶存気体量は所定量以下に調整されていなければならない。記録インクの溶存気体量の調整方法としては、インクカートリッジ作成段階で、インクパウチの封止前に真空炉において減圧することで脱気する方法が一般的である。 In the ink jet recording technique, in particular, when mechanical power by a piezoelectric actuator is used for ink ejection, cavitation occurs when recording gas contains a predetermined amount or more of dissolved gas, resulting in ejection failure. Therefore, the dissolved gas amount of the recording ink must be adjusted to a predetermined amount or less. As a method for adjusting the dissolved gas amount of recording ink, a method of degassing by reducing the pressure in a vacuum furnace before sealing the ink pouch at the ink cartridge preparation stage is general.
しかし近年、大判印刷の分野では、インクの消費量が膨大であり、2L以下の容量の汎用的なインクカートリッジの交換頻度は無視できない回数となっている。このため、インクの供給をカートリッジの形態ではなく、20〜50L程度の大容量のメインタンクを設置し、インクジェット記録装置上で脱気する形態に移行しつつある。これにより、カートリッジ交換頻度を低減できるほか、カートリッジ作製時の脱気工程が不要となることから、インク製造コストの低減につながる。 However, in recent years, in the field of large format printing, the amount of ink consumed is enormous, and the frequency of replacement of a general-purpose ink cartridge having a capacity of 2 L or less cannot be ignored. For this reason, the supply of ink is shifting to a form in which a main tank having a large capacity of about 20 to 50 L is installed and deaerated on the ink jet recording apparatus instead of in the form of a cartridge. As a result, the frequency of cartridge replacement can be reduced, and a degassing step at the time of cartridge production is not required, leading to a reduction in ink manufacturing cost.
インクジェット記録装置上で脱気する形態の従来例を図4に示す(例えば、特許文献1)。図4に示すインクジェット記録装置は、大容量のインクタンク1がインクジェットヘッド2にインク供給路3により連通しており、インク供給路内に、インク送液手段となる送液ポンプ4、インクの脱気手段となる脱気手段5、脱気インクを貯蔵するサブタンク6から構成され、図4のようなレイアウトとなっている。図4に図示していないが、脱気は真空ポンプにより減圧することで実施される。
A conventional example of deaeration on an ink jet recording apparatus is shown in FIG. 4 (for example, Patent Document 1). In the ink jet recording apparatus shown in FIG. 4, a large-
脱気手段としては、小サイズの真空炉を設置してもよいが、気体透過性の材料からなる中空糸束と減圧空間から構成される脱気モジュールを利用するのが小型化に適している他、安定した脱気品質が得られるため近年の普及しつつある(例えば、特許文献2)。
しかし、従来方法では、インクの溶存気体量を把握せず運用しているため、脱気モジュールの性能不良時に、溶存気体量が所定量に到達していないインクも、インクジェットヘッドへインクを導入してしまう場合がある。この場合、安定吐出が維持できないほか、インクジェットヘッド内に導入してしまったインクを一掃し溶存気体量が所定量以下であるインクを再充填しなければ、安定吐出を復帰することができない。すなわち、廃棄インクと復旧作業による費用が発生してしまう。 However, since the conventional method operates without knowing the amount of dissolved gas in the ink, even if the amount of dissolved gas does not reach the predetermined amount when the performance of the deaeration module is poor, ink is introduced into the inkjet head. May end up. In this case, stable ejection cannot be maintained, and stable ejection cannot be restored unless the ink that has been introduced into the inkjet head is wiped out and refilled with ink whose dissolved gas amount is equal to or less than a predetermined amount. That is, waste ink and cost for recovery work are generated.
また、インクの初期溶存気体量はロットによりばらつきがあり、脱気モジュールによる脱気レベルは、導入時のインク溶存気体量に依存する。具体的には、導入時の溶存気体量が少ないほど、所定量以下への到達時間が短くてすむ。このため、従来方法では、初期の溶存気体量のばらつきの最大値を基準に、インクの送液速度を設定して運用している。すなわち、脱気処理方法として効率的ではない。 The initial dissolved gas amount of ink varies depending on the lot, and the deaeration level by the deaeration module depends on the ink dissolved gas amount at the time of introduction. Specifically, the smaller the amount of dissolved gas at the time of introduction, the shorter the time required to reach a predetermined amount or less. For this reason, in the conventional method, the ink feeding speed is set and operated on the basis of the maximum value of the initial variation in dissolved gas amount. That is, it is not efficient as a degassing treatment method.
上記課題を解決するために、本発明では、電気信号に応じてインク滴を吐出するインクジェットヘッドと、インクが蓄えられたインクタンクと、前記インクジェットヘッドと前記インクタンクを連通するインク供給路と、前記インク供給路内に設置された脱気手段と、前記インク供給路内に設置された送液手段と、前記インク供給路内かつ前記インクジェットヘッドに最も近い位置に設置されたインクを一時貯蔵可能なサブタンクと、からなるインクジェット記録装置において、前記サブタンクと前記脱気手段の間に設置された第一の溶存気体センサーと、前記インクタンクと前記脱気手段の間に設置された第二の溶存気体センサーと、を具備することを特徴とするインクジェット記録装置とした。 In order to solve the above problems, in the present invention, an inkjet head that ejects ink droplets in response to an electrical signal, an ink tank that stores ink, an ink supply path that communicates the inkjet head and the ink tank, Temporary storage of degassing means installed in the ink supply path, liquid feeding means installed in the ink supply path, and ink installed in the ink supply path and closest to the inkjet head An ink jet recording apparatus comprising: a first sub-tank; a first dissolved gas sensor installed between the sub-tank and the degassing means; and a second dissolved gas sensor installed between the ink tank and the degassing means. An ink jet recording apparatus comprising: a gas sensor.
また、電気信号に応じてインク滴を吐出するインクジェットヘッドと、インクが蓄えられたインクタンクと、前記インクジェットヘッドと前記インクタンクを連通するインク供給路と、前記インク供給路内に設置された脱気手段と、前記インク供給路内に設置された送液手段と、前記インク供給路内かつ前記インクジェットヘッドに最も近い位置に設置されたインクを一時貯蔵可能なサブタンクと、からなるインクジェット記録装置において、前記インクタンクと前記脱気手段の間に、溶存気体センサーを具備することを特徴とするインクジェット記録装置とした。 In addition, an ink jet head that discharges ink droplets in response to an electrical signal, an ink tank that stores ink, an ink supply path that communicates the ink jet head and the ink tank, and a plug installed in the ink supply path. In an ink jet recording apparatus comprising: air means; liquid feeding means installed in the ink supply path; and a sub tank capable of temporarily storing ink installed in the ink supply path and at a position closest to the ink jet head An ink jet recording apparatus comprising a dissolved gas sensor between the ink tank and the deaeration means.
また、電気信号に応じてインク滴を吐出するインクジェットヘッドと、インクが蓄えられたインクタンクと、前記インクジェットヘッドと前記インクタンクを連通するインク供給路と、前記インク供給路内に設置された脱気手段と、前記インク供給路内に設置された送液手段と、前記インク供給路内かつ前記インクジェットヘッドに最も近い位置に設置されたインクを一時貯蔵可能なサブタンクと、からなるインクジェット記録装置において、前記サブタンクと前記脱気手段の間に設置された第一の溶存気体センサーと、前記インクタンクと前記脱気手段の間に設置された第二の溶存気体センサーと、を具備することを特徴とするインクジェット記録装置とした。 In addition, an ink jet head that discharges ink droplets in response to an electrical signal, an ink tank that stores ink, an ink supply path that communicates the ink jet head and the ink tank, and a plug installed in the ink supply path. In an ink jet recording apparatus comprising: air means; liquid feeding means installed in the ink supply path; and a sub tank capable of temporarily storing ink installed in the ink supply path and at a position closest to the ink jet head A first dissolved gas sensor installed between the sub tank and the degassing means, and a second dissolved gas sensor installed between the ink tank and the degassing means. Inkjet recording apparatus.
また、前記溶存気体センサーによる測定値と、前記脱気手段とインクの脱気特性を基準として、前記送液手段の送液スピードを可変する制御機構を具備することを特徴とする請求項1から3に記載のインクジェット記録装置とした。
2. The apparatus according to
また、前記脱気手段が気体透過性のある中空糸束と減圧空間から構成される脱気モジュールからなることを特徴とする前記インクジェット記録装置とした。 Further, the ink jet recording apparatus is characterized in that the deaeration means comprises a deaeration module comprising a gas permeable hollow fiber bundle and a decompression space.
また、前記溶存気体センサーが溶存酸素計であることを特徴とする前記インクジェット記録装置とした。 The ink jet recording apparatus is characterized in that the dissolved gas sensor is a dissolved oxygen meter.
以上の手段により、溶存気体量が所定量に到達していないインクをインクジェットヘッドに導入してしまうエラーを回避できるほか、導入時の溶存気体量に応じた送液速度で脱気処理が可能となるため、脱気処理の時間短縮を図ることができる。 By the above means, it is possible to avoid an error that introduces ink whose dissolved gas amount does not reach the predetermined amount to the inkjet head, and it is possible to perform deaeration processing at a liquid feeding speed according to the dissolved gas amount at the time of introduction. Therefore, the time for the deaeration process can be shortened.
以下、本発明の実施例について説明する。ただし、本発明は、以下に説明する実施例に限定されるものではない。 Examples of the present invention will be described below. However, the present invention is not limited to the examples described below.
(実施例1)
図1に、本発明の実施例1のインクジェット記録装置の構成概要図を示す。図1に示すインクジェット記録装置は、従来と同様、大容量のインクタンク1がインクジェットヘッド2にインク供給路3により連通しており、インク供給路内に、インク送液手段となる送液ポンプ4、インクの脱気手段となる脱気手段5、脱気インクを貯蔵するサブタンク6から構成され、図4のようなレイアウトとなっている。ここで、サブタンクと脱気手段との間に溶存気体センサー8を具備している。
(Example 1)
FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of an ink jet recording apparatus according to a first embodiment of the present invention. In the ink jet recording apparatus shown in FIG. 1, a large-
また、溶存気体センサーの計測機能と送液ポンプのスピード制御機能を有するコントローラー9を具備している。脱気手段は、本実施例では、気体透過性の中空糸束からなる脱気モジュールを使用した。この脱気手段は小型の真空炉でもよい。また、溶存気体センサーには溶存酸素計を使用した。これは溶存窒素計等、インクの溶存気体量をモニターできる溶存気体センサーであれば、検知ガスの種類に規定はない。また、溶存酸素計は種々の方式が市販されているが、使用するインク対する耐性があればポーラロ式、蛍光式のいずれの方式でもよい。ここで、溶存気体センサーの設置場所は、脱気後の脱気レベルをできるだけ早期に検出するため、脱気手段にできるだけ近接させるのがよい。最近の蛍光式溶存酸素計などでは、光ファイバーサイズの極細形態も市販されているため、局所領域への設置も容易となってきている。
Moreover, the
ここで、脱気モジュールでの脱気特性について説明する。図2に脱気モジュールにおけるインク脱気レベルとインク流量の特性の一例を示す。図2は、中空糸束の表面積である膜面積1.2m2の脱気モジュールで、初期の溶存酸素量が5.0〜7.0mg/l程度の水性顔料インクを、真空度-96kPa程度で減圧して脱気した測定結果である。図2に示すように、インクの脱気レベルはインクの流量と初期の溶存酸素量それぞれにたいし、ほぼ比例関係があることがわかる。また、脱気モジュールは、直径〜200μm程度の中空糸を〜10000本結束した構造からなるが、これら全ての中空糸にたいし、10cp程度の高粘度であり、かつ界面活性剤等の成分により気泡が発生しやすいインクを気密充填することは困難であり、実際の充填率にはばらつきが生じる。その結果、脱気レベルもばらつくことになる。 Here, the deaeration characteristic in the deaeration module will be described. FIG. 2 shows an example of ink degassing level and ink flow rate characteristics in the degassing module. FIG. 2 shows a degassing module having a membrane area of 1.2 m 2 which is the surface area of a hollow fiber bundle, and an aqueous pigment ink having an initial dissolved oxygen amount of about 5.0 to 7.0 mg / l is applied with a vacuum degree of about −96 kPa. It is the measurement result which deaerated by depressurizing with. As shown in FIG. 2, it can be seen that the ink deaeration level is approximately proportional to the ink flow rate and the initial dissolved oxygen amount. The deaeration module has a structure in which 10000 hollow fibers having a diameter of about 200 μm are bundled, and has a high viscosity of about 10 cp for all of these hollow fibers, and depends on a component such as a surfactant. It is difficult to airtightly fill ink that easily generates bubbles, and the actual filling rate varies. As a result, the deaeration level also varies.
以上のように、脱気モジュール通過後のインクの溶存酸素量は、脱気モジュールに導入するインク状態や脱気モジュール状態により大きくばらつく。 As described above, the amount of dissolved oxygen in the ink after passing through the deaeration module varies greatly depending on the state of the ink introduced into the deaeration module and the state of the deaeration module.
本発明では前述のように、脱気モジュール直後に溶存気体センサーを設置したので、常時脱気モジュール直後でのインクの溶存気体量を監視することができる。そして、吐出安定性が低下する溶存気体量の閾値を設定し、監視するインクの溶存気体量が閾値を超えた場合、次のような制御を実施すればよい。例えば、脱気手段に極端な性能劣化がある場合は脱気手段に致命的な損傷等が考えられるため、直ちに送液を停止し、脱気手段の交換またはメンテナンス後、運転を再開する。また、性能劣化が段階的であり脱気手段の寿命的な劣化と考えられる場合は、送液速度を減速させることで、脱気レベルの微調整が可能であることから、モニターする脱気レベルに応じた送液速度の調整を常時フィードバックかければよい。また、インクの脱気手段への溶存気体量のばらつきにより、閾値を超える場合などは、前述同様、モニターする脱気レベルに応じた送液速度の調整を常時フィードバックかければよい(この際、脱気レベルは図2に示すような特性があるため、使用するインクの脱気レベル特性を事前に把握しておけば、その特性に合わせた流量速度の調整を積極的に実施することができる)。以上のような制御方法により、インクジェットヘッドへの閾値を超えるインクの流入を回避することができる。 In the present invention, as described above, since the dissolved gas sensor is installed immediately after the deaeration module, the dissolved gas amount of ink immediately after the deaeration module can be monitored. Then, a threshold value of the dissolved gas amount that lowers the ejection stability is set, and when the dissolved gas amount of the ink to be monitored exceeds the threshold value, the following control may be performed. For example, when the deaeration means has an extreme performance deterioration, the deaeration means may be fatally damaged. Therefore, the liquid feeding is immediately stopped, and the operation is resumed after replacement or maintenance of the deaeration means. In addition, if the performance deterioration is gradual and the life of the deaeration means is considered to be long-lasting, the deaeration level can be finely adjusted by reducing the liquid feed speed, so the deaeration level to be monitored What is necessary is just to always feed back the adjustment of the liquid feeding speed according to. In addition, when the threshold value is exceeded due to variations in the amount of dissolved gas in the ink degassing means, the adjustment of the liquid feeding speed according to the degassing level to be monitored may be constantly fed back as described above (in this case, degassing). Since the air level has the characteristics shown in FIG. 2, if the deaeration level characteristic of the ink to be used is known in advance, the flow rate can be adjusted actively in accordance with the characteristic) . By the control method as described above, it is possible to avoid the inflow of ink exceeding the threshold value to the inkjet head.
具体例として、インクジェットヘッドの仕様やインク物性にもよるが、例えば溶存酸素量で全体の溶存気体量がモニターできる水性インクの場合、溶存酸素量が3.0mg/l程度になる。即ち、溶存酸素量が3.0mg/l以下であると安定吐出が確保され、3.0mg/l以上では安定吐出が確保できない。従ってこの場合は、前述の閾値を3.0mg/lと設定して実施すればよい。 As a specific example, depending on the specifications of the ink jet head and the ink physical properties, for example, in the case of water-based ink in which the total dissolved gas amount can be monitored by the dissolved oxygen amount, the dissolved oxygen amount is about 3.0 mg / l. That is, when the amount of dissolved oxygen is 3.0 mg / l or less, stable discharge is secured, and when it is 3.0 mg / l or more, stable discharge cannot be secured. Therefore, in this case, the above-described threshold value may be set to 3.0 mg / l.
(実施例2)
図3に、本発明の実施例2のインクジェット記録装置の構成概要図を示す。基本構成は実施例1と同一のため重複事項の説明は省略するが、実施例1との違いは、溶存気体センサー8が脱気手段5の上流に設置されていることである。これにより、脱気手段への導入前にインクの脱気レベルを監視することができるようになる。その結果、あらかじめ脱気手段とインクとの脱気性能の特性がわかっていれば、閾値を超えない最大の送液速度で脱気処理を実施することができる。その結果、脱気処理の時間短縮が可能となる。
(Example 2)
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the ink jet recording apparatus according to the second embodiment of the present invention. Since the basic configuration is the same as that of the first embodiment, the description of overlapping items is omitted, but the difference from the first embodiment is that the dissolved
具体例として、図2に示したような脱気モジュールとインクの脱気特性の場合、溶存酸素量の閾値を3.0mg/lとすると、初期の溶存酸素量が5.0mg/lと7.0mg/lの場合、閾値を超えない最大流量はそれぞれ500ml/min、190ml/minとなる。従来方法の場合は、いずれの条件下においても溶存酸素量の閾値を超えない条件を一義的に設定しなければならないため、図2のような場合は、必然的に190ml/minとなる。しかし、本発明の場合は、常時、脱気手段に導入前の溶存気体量をモニターし、その時の溶存気体量に応じた閾値を超えない最大流量を設定することができるので、図2のような特性条件で、初期の溶存酸素量が5.0mg/lで、閾値が3.0mg/lの場合は、最大で500ml/minまで、インク流量を設定することができる。その結果、従来よりも2倍以上処理速度を向上させることができる。 As a specific example, in the case of the deaeration characteristics of the deaeration module and ink as shown in FIG. 2, if the dissolved oxygen amount threshold is 3.0 mg / l, the initial dissolved oxygen amount is 5.0 mg / l and 7 In the case of 0.0 mg / l, the maximum flow rates not exceeding the threshold value are 500 ml / min and 190 ml / min, respectively. In the case of the conventional method, the condition that does not exceed the threshold value of the dissolved oxygen amount under any condition must be uniquely set. Therefore, in the case of FIG. 2, the condition is inevitably 190 ml / min. However, in the case of the present invention, the amount of dissolved gas before being introduced to the degassing means can be monitored at all times, and the maximum flow rate not exceeding the threshold according to the amount of dissolved gas at that time can be set. When the initial dissolved oxygen amount is 5.0 mg / l and the threshold value is 3.0 mg / l under various characteristic conditions, the ink flow rate can be set up to 500 ml / min at the maximum. As a result, the processing speed can be improved by a factor of two or more compared to the conventional case.
(実施例3)
図4に、本発明の実施例3のインクジェット記録装置の構成概要図を示す。基本構成は実施例1、2と同一のため、詳細説明は省略するが、実施例1、2との違いは、溶存気体センサー8が脱気手段5の上流と下流の両方にそれぞれ設置されていることである。これにより、実施例1、2の機能を同時に満たすことが可能となる。また、脱気手段前後での脱気レベルが常時で監視できるため、あらかじめ、脱気手段の性能が把握されていれば、本来の脱気手段の性能からのズレ量により、脱気手段の寿命変化をモニターすることができ、脱気手段の寿命交換の判断基準とすることができる。ここで、脱気手段前後のどちらか一方の脱気レベルの検出だけでは、脱気手段単独の脱気性能を監視することができない。
(Example 3)
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of the ink jet recording apparatus according to the third embodiment of the present invention. Since the basic configuration is the same as in the first and second embodiments, detailed description is omitted. However, the difference from the first and second embodiments is that the dissolved
1 インクタンク
2 インクジェットヘッド
3 インク供給路
4 送液ポンプ
5 脱気手段
6 真空ポンプ
7 インク
8 溶存気体センサー
9 コントローラ
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記サブタンクと前記脱気手段の間の前記インク供給路に、溶存気体センサーを設けたことを特徴とするインクジェット記録装置。 An ink jet head that ejects ink droplets in response to an electrical signal, an ink tank in which ink is stored, an ink supply path that communicates the ink jet head and the ink tank, and a deaeration unit installed in the ink supply path An ink jet recording apparatus comprising: a liquid feeding means installed in the ink supply path; and a subtank capable of temporarily storing ink installed in the ink supply path and at a position closest to the ink jet head. ,
An ink jet recording apparatus, wherein a dissolved gas sensor is provided in the ink supply path between the sub tank and the deaeration means.
前記インクタンクと前記脱気手段の間の前記インク供給路に、溶存気体センサーを設けたことを特徴とするインクジェット記録装置。 An ink jet head that ejects ink droplets in response to an electrical signal, an ink tank in which ink is stored, an ink supply path that communicates the ink jet head and the ink tank, and a deaeration unit installed in the ink supply path An ink jet recording apparatus comprising: a liquid feeding means installed in the ink supply path; and a subtank capable of temporarily storing ink installed in the ink supply path and at a position closest to the ink jet head. ,
An ink jet recording apparatus, wherein a dissolved gas sensor is provided in the ink supply path between the ink tank and the deaeration means.
前記サブタンクと前記脱気手段の間の前記インク供給路に第一の溶存気体センサーを設け、前記インクタンクと前記脱気手段の間の前記インク供給路に第二の溶存気体センサーを設けたことを特徴とするインクジェット記録装置。 An ink jet head that ejects ink droplets in response to an electrical signal, an ink tank in which ink is stored, an ink supply path that communicates the ink jet head and the ink tank, and a deaeration unit installed in the ink supply path An ink jet recording apparatus comprising: a liquid feeding means installed in the ink supply path; and a subtank capable of temporarily storing ink installed in the ink supply path and at a position closest to the ink jet head. ,
A first dissolved gas sensor is provided in the ink supply path between the sub tank and the degassing means, and a second dissolved gas sensor is provided in the ink supply path between the ink tank and the degassing means. An ink jet recording apparatus.
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