JP3919112B2 - インクジェット記録装置 - Google Patents

Description

本発明は、インクなどの液体中に溶存する気体を脱気するために用いられる脱気装置を用いたインクジェット記録装置に関する。

インクジェット記録装置に使用されているインクジェットヘッドは、インク供給口、共通インク室、共通インク室に連通されて複数並設された圧力室、各圧力室に対応して設けられたノズル、各圧力室の圧力を変化させてインクを吐出させる圧力発生体等によって構成されている。

このようなインクジェットヘッドにおいて、ノズルからインクを吐出させために圧力室の圧力を高める方法としては、例えば、圧力室の少なくとも一部に圧電部材（圧力発生体）による変位可能部分を設け、電圧印加によってその圧電部材を変位させることにより圧力室内の容積を変化させて圧力室内の圧力を高める方法が知られている。

しかし、インク中に溶存気体が存在し、キャビテーションによってその溶存気体が気泡となった場合には、圧電部材を変位させることにより圧力室内の圧力を高めようとしても、圧力室の容積変化分が気泡に吸収されてしまい、圧力室内の圧力が上昇せず、インクの吐出不良が発生する。インク中での気泡の発生頻度、気泡が原因となるインクの吐出不良の発生頻度は、インク中の溶存気体が多いほど高くなる。

このため、脱気装置を用いてインク中の溶存気体を減らすことが試みられている（例えば、特許文献１参照）。

なお、脱気装置を用いて液体中の溶存気体を脱気する試みは、インクジェット記録装置のみならず他の分野、例えば、液体クロマトグラフィや液中粒子検出装置（パーティクルカウンター）においても行われている。

特開平５−１７７１２号公報

しかし、特許文献１に開示された発明の脱気装置は、構造が複雑であるとともに大掛かりな装置であり、高価である。このため、小型化、低価格化等の要望が高い装置、例えば、インクジェット記録装置等で使用することは困難である。

本発明の目的は、液体中の溶存気体の脱気を、小型で簡単な構造の装置で行えるようにすることである。

本発明のインクジェット記録装置は、インクを供給するインク供給部と、前記インク供給部から供給されたインクを収容する圧力室を有し、前記圧力室内のインクをインク滴として吐出させるインクジェットヘッドと、前記インク供給部から前記インクジェットヘッドに至るインク供給路の途中に設けられた脱気用部材と、負圧を発生させる気体排気手段と、を具備し、前記脱気用部材は、インクを透過させずに気体を透過させる材料により形成されて内部をインクが流れる内層チューブと、インク及び気体を透過させない材料により形成されて前記内層チューブを囲んで配置された外層チューブとを有し、これらの内層チューブの外周面と外層チューブの内周面との間に離間部材が設けられ、この離間部材によって内層チューブの外周面と外層チューブの内周面との間に内層チューブ及び外層チューブの長手方向に沿って連続した気体通路が形成されている。内層チューブの端部及び外層チューブの端部に継手が接続され、この継手には、外部から流入するインクを前記内層チューブの内部に導く液体流路と、前記気体排気手段により発生した負圧を前記気体通路に作用させる排気通路とが設けられている。

したがって、内層チューブ内に液体を流し、継手の排気通路に接続した気体排気手段を駆動させることにより気体通路内が負圧状態となり、内層チューブ内を流れる液体中の溶存気体は内層チューブを透過して気体通路に入り込む。気体通路内に入り込んだ気体は、気体通路と排気通路とを通して気体排気手段に吸引され、液体中の溶存気体が脱気される。

本発明によれば、二層構造の内層チューブと外層チューブ、これらのチューブの間に設けた離間部材、及び、これらのチューブの端部に接続された継手により構成されるので、小型で簡単な構造の脱気用部材を得ることができる。

本発明の第１の実施の形態を図１ないし図９に基づいて説明する。図１は本発明の脱気用部材及び脱気装置を用いたカラーのインクジェット記録装置を示す模式図である。このインクジェット記録装置１は、それぞれ異なる色のインク（Ｂｋ；黒、Ｍ；マゼンタ、Ｙ；イエロー、Ｃ；シアン）をインク滴として吐出させるインクジェットヘッド２Ｂｋ、２Ｍ、２Ｙ、２Ｃがそれぞれ４個ずつ直線上に配列されている。なお、各インクジェットヘッド２Ｂｋ、２Ｍ、２Ｙ、２Ｃの構造は同じであり、吐出するインクの色のみが異なる。このため、以下の説明では必要に応じてＢｋ、Ｍ、Ｙ、Ｃの添え字は割愛する。

このインクジェット記録装置１には、各インクジェットヘッド２Ｂｋ、２Ｍ、２Ｙ、２Ｃに供給するインクが貯溜されているインク供給部であるインクタンク３Ｂｋ、３Ｍ、３Ｙ、３Ｃが設けられ、各インクタンク３Ｂｋ、３Ｍ、３Ｙ、３Ｃと各インクジェットヘッド２Ｂｋ、２Ｍ、２Ｙ、２Ｃとは、液体ポンプ４Ｂｋ、４Ｍ、４Ｙ、４Ｃ、液体フィルタ５Ｂｋ、５Ｍ、５Ｙ、５Ｃ、分岐継手６Ｂｋ、６Ｍ、６Ｙ、６Ｃを介して接続されている。なお、インクタンク３Ｂｋ、３Ｍ、３Ｙ、３Ｃ、液体ポンプ４Ｂｋ、４Ｍ、４Ｙ、４Ｃ、液体フィルタ５Ｂｋ、５Ｍ、５Ｙ、５Ｃ、分岐継手６Ｂｋ、６Ｍ、６Ｙ、６Ｃの各構造は同じであり、以下の説明では必要に応じてＢｋ、Ｍ、Ｙ、Ｃの添え字は割愛する。

インクタンク３からインクジェットヘッド２に至るインク供給路の途中であって分岐継手６より下流側の部分に、本実施の形態の特徴部分である脱気用部材、脱気装置が設けられている。これらの脱気用部材及び脱気装置については後述する。

図２はインクジェットヘッド２を示す縦断側面図、図３は図２におけるＡ−Ａ線断面図、図４は図２におけるＢ−Ｂ線断面図である。

インクジェットヘッド２は、隔壁７により仕切られて並列に配列された複数の圧力室８、各圧力室８に連通された共通インク室９、ノズル板１０に形成されて各圧力室８からインク滴を吐出させるノズル１１、インクタンク３から供給されたインクが共通インク室９に流入するインク流入パイプ１２、各圧力室８の一面を覆う位置に配置された振動板１３、振動板１３に積層されて各圧力室８に対応する位置に設けられた圧電部材１４、共通インク室９内のインク温度を検知する温度センサ１５等が設けられている。各圧電部材１４には、入力された画像データに応じた駆動電圧パルスを圧電部材１４に対して出力する駆動電圧発生手段１６が接続されている。

インクジェットヘッド２による画像形成時には、入力された画像データに応じて駆動電圧発生手段１６から圧電部材１４に対して駆動電圧パルスが選択的に出力される。圧電部材１４に対して駆動電圧パルスが出力されると、駆動電圧パルスが印加された圧電部材１４が積層されている部分の振動板１３が弾性変形し、この弾性変形によって圧力室８の容積が変化し、この容積変化に伴って圧力室８内の圧力が上昇し、圧力室８内のインクがインク滴となってノズル１１から吐出される。ノズル１１から吐出されたインク滴がノズル板１０に対向して位置する記録媒体Ｓに付着することにより画像形成が行われる。

このインクジェットヘッド２では、温度センサ１５からのインク温度の検知結果により駆動電圧発生手段１６から出力される駆動電圧パルスの波形が制御され、画像濃度の調整が行われる。

このような構成の下、本実施の形態の特徴部分である脱気用部材及び脱気装置について順次説明する。

図６は脱気チューブ２１と継手２２とを接続して形成した脱気用部材２３を示す縦断正面図、図５は脱気用部材２３を形成する脱気チューブ２１と継手２２とを分離して示す縦断正面図である。図７は継手２２を図５における矢印Ｃ方向から見た側面図、図８は継手２２を図５における矢印Ｄ方向から見た側面図である。図９は脱気チューブ２１とインクジェットヘッド２のインク流入パイプ１２との接続構造を示す縦断正面図である。

脱気チューブ２１は、内層チューブ２４、外層チューブ２５、離間部材２６を備えている。

内層チューブ２４は、インクなどの液体を透過させずに気体を透過させる材料、例えばフッ素樹脂により形成されている。この内層チューブ２４の内部には、インクタンク３からインクジェットヘッド２に供給されるインクが流れる。

外層チューブ２５は、インクなどの液体及び気体を透過させない材料、例えば、フッ素樹脂や表面に金属蒸着膜が被覆された樹脂等により形成されている。外層チューブ２５は内層チューブ２４を囲んで配置され、外層チューブ２５の内径寸法は内層チューブ２４の外径寸法より大きく形成されている。

離間部材２６は、内層チューブ２４の外周面上に螺旋状に巻かれたコイル状部材であり、このコイル状の離間部材２６は隣接する部分が接触しない間隔をもって巻かれている。内層チューブ２４の外周面上に離間部材２６が螺旋状に巻かれ、螺旋状に巻かれた離間部材２６の外周を囲むように外層チューブ２５が配置されている。これにより、内層チューブ２４の外周面と外層チューブ２５の内周面との間には、内層チューブ２４及び外層チューブ２５の長手方向に沿って螺旋状に連続した気体通路２７が形成されている。離間部材２６の断面形状は、円形、角形、その他の形のいずれでもよい。

脱気チューブ２１の一端側は外層チューブ２５より内層チューブ２４が外方へ延出し（図５、図６参照）、脱気チューブ２１の他端側は内層チューブ２４の端部と外層チューブ２５の端部とが同一面上に位置している（図９参照）。

継手２２には、脱気チューブ２１の一端側（内層チューブ２４及び外層チューブ２５の一端側）と、分岐継手６で分岐されたインクチューブ６ａと、気体排気手段である真空ポンプ２８とが接続される（図１参照）。この継手２２には、脱気チューブ２１と接続された状態において、インクチューブ６ａを通ってインクタンク３から供給されたインクを内層チューブ２４の内部に導く液体流路２９と、脱気チューブ２１内の気体通路２７に連通されて真空ポンプ２８による気体吸引が行われる排気通路３０とが形成されている。脱気チューブ２１と継手２２とが接続されて脱気用部材２３が形成され、さらに、継手２２に真空ポンプ２８が接続されることにより、内層チューブ２４の内部を流れる液体中の溶存気体を脱気する脱気装置３１が構成されている。

継手２２には、脱気チューブ２１を接続することによりその一部（内層チューブ２４に覆われない部分）が液体流路２９となる大径の孔３２と、真空ポンプ２８による気体吸引をおこなうための小径の孔３３とが直交する向きに形成されている。さらに、継手２２には、脱気チューブ２１との接続側に位置するリング状の内側凸部３４、リング状の外側凸部３５とが形成されている。内側凸部３４の一部には切欠部３６が形成され、孔３２の内周面には切欠部３６と孔３３とを連通させる凹状溝３７が形成されている。

継手２２に脱気チューブ２１を接続した状態において、内層チューブ２４は外周面を孔３２の内周面に摺接させ、切欠部３６と凹状溝３７とを覆うとともに孔３２と孔３３との交差箇所を通過する位置まで侵入している。これにより、液体流路２９内を流れるインクが孔３３に流入することが防止され、液体流路２９内を流れるインクは内層チューブ２４の内部に導かれる。

さらに、継手２２に脱気チューブ２１を接続した状態において、内側凸部３４が気体通路２７内に挿入されて内層チューブ２４の外周面と外層チューブ２５の内周面とに密着され、外側凸部３５が外層チューブ２５の外周面に密着して嵌合される。これにより、切欠部３６と凹状溝３７と孔３３とにより上述した排気通路３０が形成され、この排気通路３０が気体通路２７と連通される。気体通路２７内に挿入された内側凸部３４が離間部材２６に当接したとき、離間部材２６は内側凸部３４に押されて気体通路２７内を移動できる程度の力で内層チューブ２４の外周に巻かれている。

継手２２と脱気チューブ２１との接続部分には、外側凸部３５の外周にチューブ押えバインダを取り付け、脱気チューブ２１と継手２２とを強固に固定するようにしてもよい。

脱気チューブ２１の他端側は、図９に示すように、インクジェットヘッド２のインク流入パイプ１２に接続されている。この接続部分には、気体通路２７内にリング状の封止部材３８が圧入され、内層チューブ２４の内周部にインク流入パイプ１２が挿入されている。

このような構成において、インクジェット記録装置１で画像形成を行うことによりインクジェットヘッド２でインクが消費されると、その消費量に応じた量のインクがインクタンク３から供給される。インクタンク３から供給されるインクは液体フィルタ５で浄化され、脱気用部材２３内を通ってインクジェットヘッド２の各圧力室８へ供給される。

インクタンク３から供給されるインクが脱気チューブ２１内をインクジェットヘッド２へ向けて流れているときに真空ポンプ２８が駆動されることにより、真空ポンプ２８の駆動により発生した負圧が排気通路３０を介して気体通路２７に作用し、気体通路２７内が負圧になる。これにより、インク中の溶存気体が内層チューブ２４を透過して気体通路２７内に入り込み、気体通路２７内に入り込んだ気体は排気通路３０内を通って真空ポンプ２８により吸引され、排気される。

したがって、内層チューブ２４と外層チューブ２５とを二層構造とした脱気チューブ２１と、この脱気チューブ２１の端部に接続した継手２２と、継手２２に接続した真空ポンプ２８とからなる小型で簡単な構造の脱気装置３１により、インクジェットヘッド２に供給されるインクの脱気を行うことができる。

脱気チューブ２１は、インクタンク３から供給されたインクがインクジェットヘッド２に至るまでの長い範囲に設けられており、また、そのような長い範囲に設けることは設置スペース上の何らの問題を生じないので、インク中から脱気性能を十分に高めることができる。

また、内層チューブ２４と外層チューブ２５との間に離間部材２６を設けることにより、気体通路２７が負圧状態となっても内層チューブ２４の外周面と外層チューブ２５の外周面とが密着して脱気不能となることを防止でき、脱気性能を良好に維持することができる。

なお、本実施の形態では、図２に示した構造のインクジェットヘッド２を例に挙げて説明したが、本発明が適用できるインクジェットヘッドは図２に示した形式のものに限定されるもではなく、他の形式のインクジェットヘッドにも適用することができる。

また、本実施の形態の脱気用部材２３及び脱気装置３１の適用範囲は、インクジェット記録装置１におけるインクからの脱気に限られるものではなく、液体中からの脱気を必要とする各種の装置、例えば、液体クロマトグラフィや液中粒子検出装置（パーティクルカウンター）においても適用することができる。

本発明の第２の実施の形態を図１０に基づいて説明する。なお、図１ないし図９において説明した部分と同じ部分は同じ符号で示し、説明も省略する（以下の実施の形態でも同じ）。

本実施の形態は、第１の実施の形態で説明した離間部材２６を、構造の異なる離間部材４１に変更したものである。他の構成は第１の実施の形態と同じである。この離間部材４１は、第１の実施の形態で説明した離間部材２６と同じように内層チューブ２４の外周面に螺旋状に巻かれ、内層チューブ２４の外周面と外層チューブ２５の内周面との間には、内層チューブ２４及び外層チューブ２５の長手方向に沿って螺旋状に連続した気体通路２７が形成されている。さらに、この離間部材４１には、離間部材４１における外層チューブ２５の内周面に接する側に、複数の凹部４２が間欠的に形成されている。凹部４２は、気体通路２７における離間部材４１の両側の領域を連通している。

このような構成において、真空ポンプ２８を駆動して気体通路２７内に入り込んだ気体を吸引する場合、内層チューブ２４の外周面を離間部材４１に沿って螺旋状に流れる気体の流れに加え、凹部４２を通って脱気チューブ２１の長手方向に流れる気体の流れが発生し、真空ポンプ２８による吸引性能がアップする。

本発明の第３の実施の形態を図１１に基づいて説明する。本実施の形態は、第１の実施の形態で説明した離間部材２６に代えて、球状の離間部材４３を用いたものである。この離間部材４３は、内層チューブ２４の外周面に樹脂を吹付けることにより形成され、内層チューブ２４の外周面に多数個が点在している。球状の離間部材４３を形成した内層チューブ２４の外周に外層チューブ２５を設けることにより、内層チューブ２４の外周面と外層チューブ２５の内周面との間に気体通路２７が形成されている。

このような構成において、真空ポンプ２８を駆動して気体通路２７内に入り込んだ気体を吸引する場合、気体の流れは脱気チューブ２１の長手方向に沿った流れとなり、真空ポンプ２８による吸引性能がアップする。

本発明の第１の実施の形態のインクジェット記録装置を示す模式図である。 インクジェットヘッドを示す縦断側面図である。 図２におけるＡ−Ａ線断面図である。 図２におけるＢ−Ｂ線断面図である。 脱気用部材を形成する脱気チューブと継手とを分離して示す縦断正面図である。 脱気チューブと継手とを接続して形成した脱気用部材を示す縦断正面図である。 継手を図５における矢印Ｃ方向から見た側面図である。 継手を図５における矢印Ｄ方向から見た側面図である。 脱気チューブとインクジェットヘッドの流入パイプとの接続構造を示す縦断正面図である。 本発明の第２の実施の形態における離間部材の構造を示す縦断正面図である。 本発明の第３の実施の形態における離間部材の構造を示す縦断側面図である。

符号の説明

２ インクジェットヘッド
３ インク供給部
８ 圧力室
２２ 継手
２３ 脱気用部材
２４ 内層チューブ
２５ 外層チューブ
２６ 離間部材
２７ 気体通路
２８ 気体排気手段
２９ 液体流路
３０ 排気通路
３１ 脱気装置
４１ 離間部材
４３ 離間部材

Claims (1)

1. インクを供給するインク供給部と、
   前記インク供給部から供給されたインクを収容する圧力室を有し、前記圧力室内のインクをインク滴として吐出させるインクジェットヘッドと、
   前記インク供給部から前記インクジェットヘッドに至るインク供給路の途中に設けられた脱気用部材と、
   負圧を発生させる気体排気手段と、
   を具備し、
   前記脱気用部材は、
   インクを透過させずに気体を透過させる材料により形成され、内部をインクが流れる内層チューブと、
   インク及び気体を透過させない材料により形成され、前記内層チューブを囲んで配置された外層チューブと、
   前記内層チューブの外周面と前記外層チューブの内周面との間に設けられ、これらの内層チューブの外周面と外層チューブの内周面との間に前記内層チューブ及び前記外層チューブの長手方向に沿って連続した気体通路を形成する離間部材と、
   前記内層チューブ及び前記外層チューブの端部に接続され、外部から流入するインクを前記内層チューブの内部に導く液体流路と前記気体排気手段により発生した負圧を前記気体通路に作用させる排気通路とを有する継手と、
   を具備する、
   インクジェット記録装置。

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