JP3195924U - 中空糸脱気モジュール及びインクジェットプリンタ - Google Patents

Abstract

【課題】圧力損失が低く、且つ、長寿命化を図ることができる中空糸脱気モジュール及びインクジェットプリンタを提供する。【解決手段】複数本の中空糸膜２が円筒状に束ねられた中空糸膜束３と、中空糸膜束３が収容されて軸線方向Ｌに延びる筒体５と、を備え、中空糸膜２の外側に液体を供給するとともに中空糸膜２の内側を減圧することで、液体を脱気する中空糸脱気モジュール１であって、筒体５の側壁に、脱気された液体を排出する排出口５ｄが形成されており、筒体５の軸線方向Ｌと垂直かつ排出口５ｄを通る基準断面Ａにおいて、中空糸膜束３が偏芯している。【選択図】図２

Description

本考案は、液体を脱気する中空糸脱気モジュール及び当該中空糸脱気モジュールを備えたインクジェットプリンタに関する。

インクジェットプリンタは、微滴化したインクを被印字媒体に対して直接吹き付ける方式を用いた印刷機である。このようなインクジェットプリンタでは、印字中に、インク貯留部内部の圧力変動によりインク内の溶存気体がガス化し、ノズル詰まりを発生する可能性がある。その結果、著しく印刷品質を低下させるリスクがある。これは、長期使用時及び高速運転時に顕著に見られる。このような問題を解決するために、インクから溶存気体及び気泡を除去する脱気を行うことが有効である。インクを効果的に脱気する方法として、特許文献１には、インク貯留部からインクジェットヘッドに至るインク流路に中空糸膜を用いた中空糸脱気モジュールを取り付け、連続的にインクを脱気することが開示されている。

特許文献１に記載された中空糸脱気モジュールは、外部灌流型の中空糸脱気モジュールであり、複数本の中空糸膜を束ねた中空糸膜束が筒体に収納されている。そして、中空糸膜の外側にインクを供給するとともに中空糸膜の内側を減圧することでインクを脱気し、筒体の側壁に形成された排出口から、脱気されたインクを排出する。

国際公開第２００７／０６３７２０号

このような中空糸脱気モジュールをインクジェットプリンタに組み込むためには、圧力損失が低く、且つ、長寿命であることが求められる。この点、中空糸脱気モジュールを外部灌流型とすることで、圧力損失を低く抑えることが可能である。しかしながら、本考案者らが従来の中空糸脱気モジュールを用いてインクを脱気していたところ、中空糸膜の膜寿命に至る前に、中空糸脱気モジュールが液漏れする場合があることを発見した。

そこで、本考案者らが従来の中空糸脱気モジュールについて鋭意研究を行ったところ、インクの流速が高くなるほど、又はインクの粘度が高くなるほど、インクの流れにより、中空糸膜束を構成する中空糸膜の一部が排出口内に引き込まれて切断されやすくなる、との知見を得た。

そこで、本考案は、圧力損失が低く、且つ、長寿命化を図ることができる中空糸脱気モジュール及びインクジェットプリンタを提供することを課題とする。

本考案に係る中空糸脱気モジュールは、複数本の中空糸膜が円筒状に束ねられた中空糸膜束と、中空糸膜束が収容されて軸線方向に延びる筒体と、を備え、中空糸膜の外側に液体を供給するとともに中空糸膜の内側を減圧することで、液体を脱気する中空糸脱気モジュールであって、筒体の側壁に、脱気された液体を排出する排出口が形成されており、筒体の軸線方向と垂直かつ排出口を通る基準断面において、中空糸膜束が偏芯している。

本考案に係る中空糸脱気モジュールは、中空糸膜の外側に液体を供給するとともに中空糸膜の内側を減圧することで液体を脱気する外部灌流型である。このため、液体の圧力損失を低く抑えることができる。そして、筒体の軸線方向と垂直かつ排出口を通る基準断面において、中空糸膜束が偏芯している。このため、中空糸膜束を構成する中空糸膜が、液体の流れに乗って排出口に引き込まれるのを抑制することができる。これにより、中空糸膜の切断による液漏れの発生を抑制できるため、中空糸脱気モジュールの長寿命化を図ることができる。

また、基準断面において、排出口側における中空糸膜束と筒体との間隔をＧとし、筒体の内径をＤとした場合、Ｇ≧０．０８Ｄであってもよい。この中空糸脱気モジュールによれば、排出口側における中空糸膜束と筒体との間隔と筒体の内径とを上記関係とすることで、中空糸膜が液体の流れに乗って排出口に引き込まれるのを適切に抑制することができる。

また、基準断面において、排出口側における中空糸膜束と筒体との間隔は、２．５ｍｍ以上であってもよい。この中空糸脱気モジュールによれば、排出口側における中空糸膜束と筒体との間隔を上記寸法とすることで、中空糸膜が液体の流れに乗って排出口に引き込まれるのを適切に抑制することができる。
また、前記筒体の前記軸線方向と垂直かつ前記排出口を通る基準断面において、前記中空糸膜束が前記排出口の反対側に偏芯してもよい。これにより、排出口のエッジ部分と中空糸膜との接触による糸切れを更に防止することができる。

本考案に係るインクジェットプリンタは、インク貯留部に貯留されたインクがインク流路を通ってインクジェットヘッドに供給されるインクジェットプリンタであって、上記の何れかの中空糸脱気モジュールがインク流路に取り付けられている。

本考案に係るインクジェットプリンタでは、上記中空糸脱気モジュールがインク流路に取り付けられているため、インク流路におけるインクの圧力損失を低く抑えることができるとともに、長期にわたってインクを脱気することができる。

本考案によれば、圧力損失が低く、且つ、長寿命化を図ることができる。

本考案に係るインクジェットプリンタの概略構成である。 本考案に係る中空糸脱気モジュールの概略断面図である。 図２に示す中空糸膜束の一部拡大図である。 図２に示すＩＶ−ＩＶ線における断面図である。 図２に示す基準断面Ａを示す図である。

以下、図面を参照して、実施形態の中空糸脱気モジュール及びインクジェットプリンタについて詳細に説明する。本実施形態の中空糸脱気モジュールは、本考案の中空糸脱気モジュールを、インクを脱気する中空糸脱気モジュールに適用したものである。なお、全図中、同一または相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本考案に係るインクジェットプリンタの概略構成である。図１に示すように、本考案に係るインクジェットプリンタ１１は、主に、インクを貯留するインクタンク等のインク貯留部１２と、微滴化したインクを被印字媒体に対して直接吹き付けるインクジェットヘッド１３と、インク貯留部１２からインクが供給される第一インク供給管１４と、インクジェットヘッド１３にインクを供給する第二インク供給管１５と、第一インク供給管１４及び第二インク供給管１５に取り付けられてインクを脱気する本考案に係る中空糸脱気モジュール１と、真空吸引する吸引ポンプ１６と、吸引ポンプ１６及び中空糸脱気モジュール１を接続する吸気管１７と、を備える。なお、第一インク供給管１４及び第二インク供給管１５は、インク貯留部１２からインクジェットヘッド１３に至るインク流路である。

図２は、本考案に係る中空糸脱気モジュールの概略断面図である。図３は、図２に示す中空糸膜束の一部拡大図である。図４は、図２に示すＩＶ−ＩＶ線における断面図である。図５は、図２に示す基準断面Ａを示す図である。図１〜図５に示すように、中空糸脱気モジュール１は、複数本の中空糸膜２が円筒状に束ねられた中空糸膜束３と、中空糸膜束３を収容するハウジング４と、を備えている。中空糸脱気モジュール１は、中空糸膜２の外側にインクを供給するとともに中空糸膜２の内側を減圧することで、インクを脱気する。

中空糸膜２は、気体は透過するが液体は透過しない中空糸状の膜である。中空糸膜２の素材、膜形状、膜形態等は、特に制限されない。中空糸膜２の素材としては、例えば、ポリプロピレン、ポリ（４−メチルペンテン−１）などのポリオレフィン系樹脂、ポリジメチルシロキサンその共重合体などのシリコン系樹脂、ＰＴＦＥ、フッ化ビニリデンなどのフッ素系樹脂、が挙げられる。中空糸膜２の膜形状（側壁の形状）としては、例えば、多孔質膜、微多孔膜、多孔質を有さない均質膜（非多孔膜）、が挙げられる。中空糸膜２の膜形態としては、例えば、膜全体の化学的あるいは物理的構造が均質な対称膜（均質膜）、膜の化学的あるいは物理的構造が膜の部分によって異なる非対称膜（不均質膜）、が挙げられる。非対称膜（不均質膜）は、非多孔質の緻密層と多孔質とを有する膜である。この場合、緻密層は、膜の表層部分又は多孔質膜内部等、膜中のどこに形成されていてもよい。不均質膜には、化学構造の異なる複合膜、３層構造のような多層構造膜も含まれる。特にポリ（４−メチルペンテン−１）樹脂を用いた不均質膜は、液体を遮断する緻密層を有するため、水以外の液体、例えばインクの脱気に特に好ましい。また、外部灌流型に用いる中空糸の場合は、緻密層が中空糸外表面に形成されていることが好ましい。

中空糸膜束３は、例えば、複数の中空糸膜２が簾状に織られた中空糸膜シート（不図示）により形成することができる。この場合、例えば、中空糸膜シートを筒状の仮芯に巻き付けて円筒状に束ね、円筒状に束ねられた中空糸膜シートの両端部を固定し、両端部が固定された中空糸膜シートから仮芯を抜く。これにより、中空糸膜束３の半径方向中心側に位置する膜束中空部３ｃに、中心パイプの無い中空糸脱気モジュール１を作成することができる。この場合、例えば、１インチ当たり３０本〜９０本の中空糸膜２で構成される中空糸膜シートにより中空糸膜束３を形成することで、中空糸膜束３の半径方向中心側に位置する膜束中空部３ｃに中心パイプが無くても、インクを偏流させずに流すことが可能となる。

ハウジング４は、筒体５と、第一蓋部６と、第二蓋部７と、を備えている。

筒体５は、中空糸膜束３が収容される部位である。筒体５は、軸線方向Ｌに延びる円筒状に形成されており、筒体５の両端部は、開口している。筒体５の一方側の開口端部である一方側開口端部５ａに、第一蓋部６が取り付けられており、筒体５の他方側の開口端部である他方側開口端部５ｂに、第二蓋部７が取り付けられている。筒体５に対する第一蓋部６及び第二蓋部７の取り付けは、例えば、螺合、嵌合、接着等により行うことができる。

第一蓋部６は、筒体５から離れるに従い小径化するテーパ状に形成されている。第一蓋部６の先端部には、インクを第一蓋部６内に供給するための供給口６ａが形成されている。供給口６ａは、円形の開口であって、筒体５の中心軸線上に形成されている。供給口６ａからは、第一インク供給管１４を脱着可能に接続するための接続部６ｂが、軸線方向Ｌに沿って延びている。接続部６ｂは、円筒状に形成されており、接続部６ｂの内周面には、第一インク供給管１４がねじ込まれる雌ネジ６ｃが形成されている。なお、接続部６ｂと第一インク供給管１４との接続は、螺合に限定されるものではなく、例えば、嵌合により行ってもよい。

第二蓋部７は、筒体５から離れるに従い小径化するテーパ状に形成されている。第二蓋部７の先端部には、ハウジング４内から気体を吸引するための吸気口７ａが形成されている。吸気口７ａは、円形の開口であって、筒体５の中心軸線上に形成されている。吸気口７ａからは、吸気管１７を脱着可能に接続するための接続部７ｂが、軸線方向Ｌに沿って延びている。接続部７ｂは、円筒状に形成されており、接続部７ｂの内周面には、吸気管１７がねじ込まれる雌ネジ７ｃが形成されている。なお、接続部７ｂと吸気管１７との接続は、螺合に限定されるものではなく、例えば、嵌合により行ってもよい。

筒体５の側壁５ｃには、ハウジング４内からインクを排出する排出口５ｄが形成されている。排出口５ｄは、円形の開口である。排出口５ｄは、筒体５の軸線方向Ｌにおける中央よりも他方側開口端部５ｂ側に形成されている。排出口５ｄからは、第二インク供給管１５を脱着可能に接続するための接続部５ｅが、軸線方向Ｌと直交する方向に沿って延びている。接続部５ｅは、円筒状に形成されており、接続部５ｅの内周面には、第二インク供給管１５がねじ込まれる雌ネジ５ｆが形成されている。なお、排出口５ｄと第二インク供給管１５との連結は、螺合に限定されるものではなく、例えば、嵌合により行ってもよい。

筒体５、第一蓋部６及び第二蓋部７は、製造容易性の観点から、樹脂製であることが好ましい。この場合、筒体５、第一蓋部６及び第二蓋部７を、射出成型により製造することができる。また、筒体５、第一蓋部６及び第二蓋部７は、紫外線の照射により硬化するＵＶインクを使用する場合を考慮して、紫外線を透過しない色、例えば黒色であることが好ましい。

そして、中空糸膜束３の一方側膜束端部３ａが、封止部８により筒体５の一方側開口端部５ａに固定されており、中空糸膜束３の他方側膜束端部３ｂが、封止部９により筒体５の他方側開口端部５ｂに固定されている。

封止部８は、樹脂により形成されている。封止部８に用いる樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、紫外線硬化型樹脂、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂が挙げられる。封止部８は、筒体５の軸線方向Ｌと垂直な断面において、膜束中空部３ｃ以外の全域に充填されている。つまり、封止部８は、中空糸膜２間と、中空糸膜２の内側と、中空糸膜束３と筒体５の内壁との間と、にのみ封止部８が充填されている（図３（ａ）参照）。そして、封止部８には、膜束中空部３ｃと筒体５外部とを連通する連通口８ａが形成されている。このため、供給口６ａから第一蓋部６内に供給されたインクは、連通口８ａからのみ筒体５内に供給され、筒体５内において、中空糸膜２の外側に供給される。

封止部９は、封止部８と同様の樹脂により形成されている。封止部９は、筒体５の軸線方向Ｌと垂直な断面において、中空糸膜２の内側以外の全域に充填されている。つまり、封止部９は、中空糸膜２の内側には充填されておらず、中空糸膜２間、中空糸膜束３と筒体５の内壁との間、膜束中空部３ｃ、にのみ充填されている（図３（ｂ）参照）。このため、筒体５に供給されたインクは、封止部９を超えて第二蓋部７側に流れ込むのが阻止される。また、中空糸膜２の内側と第二蓋部７の内側とが連通されているため、吸引ポンプ１６により吸気口７ａから吸気することで、中空糸膜２の内側が減圧される。

そして、筒体５の軸線方向Ｌと垂直かつ排出口５ｄを通る基準断面Ａにおいて、中空糸膜束３が偏芯している。具体的に説明すると、封止部８は、中空糸膜束３の一方側膜束端部３ａの中心軸線と筒体５の中心軸線とが同じ位置となるように、中空糸膜束３の一方側膜束端部３ａを筒体５に固定している。一方、封止部９は、中空糸膜束３の他方側膜束端部３ｂの中心軸線が筒体５の中心軸線に対して偏芯した位置となるように、中空糸膜束３の他方側膜束端部３ｂを筒体５に固定している。偏芯する位置は、特に限定されないが、排出口５ｄのエッジ部分と中空糸膜との接触による糸切れを防止する観点から、封止部９において、他方側膜束端部３ｂの中心軸線が筒体５の中心軸線に対して排出口５ｄの反対側に偏芯していることが好ましい。これにより、基準断面Ａでは、中空糸膜束３が排出口５ｄの反対側に偏芯した状態となる。なお、基準断面Ａは、筒体５の軸線方向Ｌと垂直かつ排出口５ｄを通る断面であれば、如何なる位置の断面であってもよい。例えば、排出口５ｄは、軸線方向Ｌにおいて所定の長さを有するが、基準断面Ａは、排出口５ｄの軸線方向Ｌにおける如何なる位置を通る断面であってもよい。

ここで、基準断面Ａにおいて、排出口５ｄ側における中空糸膜束３と筒体５との間隔をＧとし、筒体５の内径をＤとする。なお、間隔Ｇは、排出口５ｄ側における中空糸膜束３と筒体５との間の隙間の寸法である。この場合、次の式（１）の関係を満たすように、筒体５に対する中空糸膜束３の位置が特定されることが好ましい。
Ｇ≧０．０８Ｄ …（１）

また、基準断面Ａにおいて、排出口５ｄ側における中空糸膜束３と筒体５との間の間隔Ｇは、２．５ｍｍ以上であることが好ましい。２．５ｍｍ以上とすることで、排出口５ｄのエッジ部分と中空糸膜との接触による糸切れを防止することが可能となり、インク等の、ハウジング内を灌流する流体の流速を上昇させることができる。一方、間隔Ｇは、十分な膜面積を確保する観点から、４．０ｍｍ以下であることがより好ましい。

なお、筒体５の内径Ｄと、中空糸膜束３の軸線方向Ｌにおける長さと比は、１：１〜１：６であることが好ましい。

次に、中空糸脱気モジュール１によるインクの脱気方法について説明する。

インク貯留部１２から第一インク供給管１４に供給されたインクは、供給口６ａから第一蓋部６内に供給される。第一蓋部６内に供給されたインクは、連通口８ａを通って膜束中空部３ｃに供給される。膜束中空部３ｃに供給されたインクは、中空糸膜束３を構成する各中空糸膜２の間を通って筒体５の半径方向外側に流れていく。つまり、膜束中空部３ｃに供給されたインクは、筒体５内において、中空糸膜２の外側に供給される。このとき、吸引ポンプ１６を作動させて吸気口７ａからハウジング４内を吸気することで、中空糸膜２の内側が減圧される。すると、インクが中空糸膜２間を通過する際に、インクから溶存気体及び気泡が中空糸膜２の内側に引き込まれる。これにより、インクの脱気が行われる。

そして、脱気されたインクは、排出口５ｄから第二インク供給管１５に流れ込み、第二インク供給管１５からインクジェットヘッド１３に供給される。このとき、中空糸膜束３を構成する各中空糸膜２は、排出口５ｄから第二インク供給管１５に流れ込むインクの流れに乗って、排出口５ｄ側に引っ張られる。しかしながら、基準断面Ａにおいて中空糸膜束３偏芯しているため、中空糸膜２が排出口５ｄに引き込まれ難くなる。

このように、本実施形態に係る中空糸脱気モジュール１は、中空糸膜２の外側にインクを供給するとともに中空糸膜２の内側を減圧することでインクを脱気する外部灌流型である。このため、インクの圧力損失を低く抑えることができる。これにより、例えば、インクの自重によりインク貯留部１２からインクジェットヘッド１３にインクを供給するインクジェットプリンタ１１に中空糸脱気モジュール１を搭載しても、適切にインクジェットヘッド１３にインクを供給することができる。

そして、筒体５の軸線方向Ｌと垂直かつ排出口５ｄを通る基準断面Ａにおいて、中空糸膜束３が偏芯している。このため、中空糸膜束３を構成する中空糸膜２が、インクの流れに乗って排出口５ｄに引き込まれるのを抑制することができる。これにより、中空糸膜２の切断による液漏れの発生を抑制できるため、中空糸脱気モジュール１の長寿命化を図ることができる。この場合、基準断面Ａにおいて、中空糸膜束３が排出口４ａの反対側に偏芯することにより、排出口４ａのエッジ部分と中空糸膜２との接触による糸切れを更に防止することができる。

また、排出口５ｄ側における中空糸膜束３と筒体５との間隔Ｇと筒体５の内径ＤとをＧ≧０．０８Ｄの関係とすることで、中空糸膜２がインクの流れに乗って排出口５ｄに引き込まれるのを適切に抑制することができる。

また、排出口５ｄ側における中空糸膜束３と筒体５との間隔Ｇを２．５ｍｍ以上とすることで、中空糸膜２がインクの流れに乗って排出口５ｄに引き込まれるのを適切に抑制することができる。

また、本実施形態に係るインクジェットプリンタ１１では、第一インク供給管１４及び第二インク供給管１５を備えるインク流路に中空糸脱気モジュール１が取り付けられているため、インク流路におけるインクの圧力損失を低く抑えることができるとともに、長期にわたってインクを脱気することができる。これにより、例えば、インクの自重によりインク貯留部１２からインクジェットヘッド１３にインクを供給するインクジェットプリンタ１１であっても、適切にインクジェットヘッド１３にインクを供給することができる。

以上、本考案の好適な実施形態について説明したが、本考案は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、間隔Ｇと内径Ｄとの関係及び間隔Ｇの寸法を具体的に示したが、これらは当該関係及び寸法に限定されるものではない。また、上記実施形態では、膜束中空部３ｃに中心パイプを備えないものとして説明したが、膜束中空部３ｃに中心パイプを備えるものであってもよい。また、上記実施形態では、脱気する液体としてインクを例示して説明したが、脱気する液体はインク以外の液体であってもよい。

１…中空糸脱気モジュール、２…中空糸膜、３…中空糸膜束、３ａ…一方側膜束端部、３ｂ…他方側膜束端部、３ｃ…膜束中空部、４…ハウジング、４ａ…排出口、５…筒体、５ａ…一方側開口端部、５ｂ…他方側開口端部、５ｃ…側壁、５ｄ…排出口、５ｅ…接続部、５ｆ…雌ネジ、６…第一蓋部、６ａ…供給口、６ｂ…接続部、６ｃ…雌ネジ、７…第二蓋部、７ａ…吸気口、７ｂ…接続部、７ｃ…雌ネジ、８…封止部、８ａ…連通口、９…封止部、１１…インクジェットプリンタ、１２…インク貯留部、１３…インクジェットヘッド、１４…第一インク供給管、１５…第二インク供給管、１６…吸引ポンプ、１７…吸気管、Ａ…基準断面、Ｄ…内径、Ｇ…間隔、Ｌ…軸線方向。

Claims (5)

1. 複数本の中空糸膜が円筒状に束ねられた中空糸膜束と、前記中空糸膜束が収容されて軸線方向に延びる筒体と、を備え、前記中空糸膜の外側に液体を供給するとともに前記中空糸膜の内側を減圧することで、前記液体を脱気する中空糸脱気モジュールであって、
   前記筒体の側壁に、脱気された前記液体を排出する排出口が形成されており、
   前記筒体の前記軸線方向と垂直かつ前記排出口を通る基準断面において、前記中空糸膜束が偏芯している、
   中空糸脱気モジュール。
2. 前記基準断面において、前記排出口側における前記中空糸膜束と前記筒体との間隔をＧとし、前記筒体の内径をＤとした場合、
   Ｇ≧０．０８Ｄである、
   請求項１に記載の中空糸脱気モジュール。
3. 前記基準断面において、前記排出口側における前記中空糸膜束と前記筒体との間隔は、２．５ｍｍ以上である、
   請求項１又は２に記載の中空糸脱気モジュール。
4. 前記筒体の前記軸線方向と垂直かつ前記排出口を通る基準断面において、前記中空糸膜束が前記排出口の反対側に偏芯している、
   請求項１〜３の何れか一項に記載の中空糸脱気モジュール。
5. インク貯留部に貯留されたインクがインク流路を通ってインクジェットヘッドに供給されるインクジェットプリンタであって、
   請求項１〜４の何れか一項に記載の中空糸脱気モジュールが前記インク流路に取り付けられている、
   インクジェットプリンタ。

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