JP4813873B2 - Inkjet recording device - Google Patents
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Description
本発明は、インクジェットヘッドよりインク滴を吐出してイメージを被記録媒体に記録するインクジェット記録装置の、インク脱気装置に関するものである。 The present invention relates to an ink deaeration device of an ink jet recording apparatus that records an image on a recording medium by ejecting ink droplets from an ink jet head.
通常のインクジェット記録装置は、インク供給タンクからチューブを介してインクの供給を受けるインクジェットヘッドを被記録媒体の記録媒体幅方向に往復動作させてイメージを記録する。ところで、インクジェット記録装置は、インクジェットヘッド内の圧力発生室のインクを加圧してインク滴を吐出させるため、インクに気泡が含まれているとインクの加圧が低下し、インク滴の吐出性能も低下する。このためインク供給タンクとなるインクに溶存空気を含まないように工場で十分に脱気したインクを空気遮蔽袋に充填したインクカートリッジが商品として提供され、使用している。しかしながら、大判の記録媒体にイメージを記録するインクジェット記録装置にあっては、記録時に大量のインクを消費する。このため前記のインクカートリッジでは交換作業が煩雑になり作業効率が低下することから、インクジェットヘッドとインク供給タンク間のインク供給路に脱気装置が設けられる。脱気装置は、脱気モジュール、負圧(真空)ライン1、真空ポンプから構成される。真空ポンプが動作すると、負圧(真空)ラインを経由し脱気モジュールの内部において、真空部と接触するインクの表面で、インクから空気が除去され脱気される。このような脱気装置を用いたインクジェット記録装置が提案されている。(例えば、特許文献1、2参照)。また、脱気モジュールにここで示したような気体透過性のある中空糸を複数本束ねて、中空糸の中にインクを通過させ中空糸の外側から負圧(真空)引きすることによってインク中にとけ込んでいる気体を取り除く方法(中空繊維束フィルター)を用いた具体例が提案されている。(例えば、特許文献3、4参照)。一方、このような脱気方法で構成された脱気装置をインクジェット記録装置に組み込んだものも提案されている。(例えば、特許文献5、6参照)
近年、インクジェット記録装置はインクジェットヘッドの性能向上等により記録速度が速くなり、供給インク量が増えることで脱気処理能力も増え、上記のような脱気装置を使用した場合の中空繊維束からなる脱気モジュール形状が益々大きくなり、また、脱気装置を用いた場合は、真空ポンプにより脱気するため、インクジェット記録装置で使用するインク色ごとに脱気装置が必要となり負圧(真空)ラインも増えることで煩雑化すると共に装置内に設置する場所が制約されてしまう。しかしながら、インクジェットヘッドを被記録媒体の記録媒体幅方向に往復動作させるインクジェット記録装置は、インク供給タンクからチューブを介して接続されている。現時点において前記チューブは、チューブ本来の屈曲性等と気体透過性を兼ね備えたものはなく、脱気装置を通して脱気したインクはチューブ内に滞留することでインクの脱気率が経時的に低下してしまう。したがって、インクジェット記録装置停止時を考慮した場合、極力無駄となるインクを無くすにはインクジェットヘッドと脱気装置間を短くする必要がある。しかしながら従来の脱気装置では、前記配置・設置上の制約によりインクジェットヘッドと脱気装置間を短く配置することができない欠点があった。 そこで、本発明は、かかる短所を改善し、脱気装置の構成・脱気モジュールの配置効率をより向上させ、小型・軽量・設置性の向上を図ることができる脱気装置とそれを使用したインクジェット記録装置を提供することを目的としている。 In recent years, an inkjet recording apparatus has a higher recording speed due to an improvement in the performance of an inkjet head, etc., and a degassing capacity increases with an increase in the amount of ink supplied. The inkjet recording apparatus includes a hollow fiber bundle when the above deaeration apparatus is used. The shape of the deaeration module becomes larger and when a deaeration device is used, it is deaerated by a vacuum pump, so a deaeration device is required for each ink color used in the ink jet recording device, and a negative pressure (vacuum) line As the number increases, it becomes complicated and the installation place in the apparatus is restricted. However, an ink jet recording apparatus that reciprocates the ink jet head in the recording medium width direction of the recording medium is connected from an ink supply tank via a tube. At present, none of the tubes have the inherent flexibility and gas permeability of the tube, and the ink degassed through the degassing device stays in the tube, so that the ink degassing rate decreases with time. End up. Therefore, in consideration of when the ink jet recording apparatus is stopped, it is necessary to shorten the distance between the ink jet head and the deaeration device in order to eliminate wasted ink as much as possible. However, the conventional degassing apparatus has a drawback that the ink jet head and the degassing apparatus cannot be arranged short because of the above arrangement and installation restrictions. Therefore, the present invention has improved such disadvantages, further improved the configuration of the deaeration device and the arrangement efficiency of the deaeration module, and uses the deaeration device that can be improved in size, weight and installation. An object of the present invention is to provide an ink jet recording apparatus.
上記目的を達成するため本発明のインクジェット記録装置は、被記録媒体にインクを吐出するインクジェットヘッドと、インクジェットヘッドにインクを供給するインク供給タンクと、インクジェットヘッドとインク供給タンクをつなぐインク供給路と、インク供給路に設けられ、負圧の作用を受ける中空繊維束からなる2つ以上の脱気手段と脱気手段を内包する全体気密空間とからなる脱気装置と、から構成される。 In order to achieve the above object, an inkjet recording apparatus of the present invention includes an inkjet head that ejects ink onto a recording medium, an ink supply tank that supplies ink to the inkjet head, an ink supply path that connects the inkjet head and the ink supply tank, and And a deaeration device that is provided in the ink supply path and includes two or more deaeration means made of a hollow fiber bundle subjected to a negative pressure action and an entire airtight space containing the deaeration means.
上記の課題解決手段の作用は次の通りである。気密空間を複数の脱気手段で共通にしたことにより、装置の小型化が図れる。また、気密空間内に1つの脱気手段を配置する場合に比べて、脱気手段の表面積が大きくなり、効率よく脱気することが出来る。また、脱気手段ごとに異なる色のインクを供給した際にも、この全体気密空間を負圧引きすることで複数色のインクを同時に脱気することができる。 The operation of the above problem solving means is as follows. Since the airtight space is shared by a plurality of deaeration means, the apparatus can be reduced in size. Further, the surface area of the deaeration means is increased compared to the case where one deaeration means is arranged in the airtight space, and the deaeration can be performed efficiently. Further, even when different colors of ink are supplied for each deaeration means, the plurality of colors of ink can be degassed simultaneously by pulling the entire hermetic space under a negative pressure.
上述したように本発明の脱気装置は、インクジェット記録装置に搭載される複数インク色のインクに対応する脱気モジュール各中空繊維束外側から負圧(真空)引きされる空間を同一空間と形成することで脱気装置をコンパクト・軽量に且つ、負圧(真空)ラインを削減しうることで設置性の向上を図り、キャリッジ上に搭載されたインクジェットヘッド近傍に設置することができるインクジェット記録装置を実現することができる。 As described above, the deaeration device of the present invention forms the same space as the space where negative pressure (vacuum) is drawn from the outside of each hollow fiber bundle corresponding to the inks of a plurality of ink colors mounted on the inkjet recording apparatus This makes it possible to install the deaeration device in the vicinity of the ink jet head mounted on the carriage by reducing the negative pressure (vacuum) line in a compact and lightweight manner, thereby improving the installation property. Can be realized.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明のインクジェット記録装置のインク供給に係る基本的な構成について模式的に示す構成図である。図1において、インクはインク供給タンク1からポンプ2によってインクジェットヘッド6の一定水頭値に制御する機能を有するサブタンク3にインク供給チューブ2aを介して供給される。サブタンク3に供給されたインクは、インク供給チューブ3aを介して往復動作可能なキャリッジ4に配置された脱気装置5に送液され、前記脱気装置5で流入インクから所定空気が脱気されたインクがインク供給チューブ6aを介してインクジェットヘッド6へ供給される。前記のインク供給システムは、インクジェット記録装置に搭載されるインク色・種ごとに設けられ、本模式図では代表的に1色(種)の構成を示している。
FIG. 1 is a configuration diagram schematically showing a basic configuration relating to ink supply of the ink jet recording apparatus of the present invention. In FIG. 1, ink is supplied from an
上述のインク供給システムを有するインクジェット記録装置での記録を説明する。キャリッジ4は、インクジェットヘッド6を搭載し、インクジェットヘッド6下部に配した図示しない被記録媒体上を被記録媒体の搬送方向と直交する主走査方向に往復動作可能に図示しないガイド部材で支持されている。また、主走査方向の非印字領域外にインクジェットヘッド6の洗浄等を行なうサービスステーションが設けられており、このサービスステーションには、インクジェットヘッド6のノズル形成面を封止するキャッピング部7が配設されている。このキャッピング部7には、吸引ポンプ8により負圧を印加することができ、また更にキャッピング部7の負圧状態を開放可能なように大気開放弁9も設けられている。このように構成することにより、インクジェットヘッド6内に堆積したゴミ等の除去(クリーニング動作)、及び装置内へのインクの初期充填動作が実行可能となっている。上述の装置構成において、インクジェットヘッド6へのインク供給・インク吐出準備が整うと外部ホストからの印字信号が図示しない制御基板を介し、図示しないキャリッジ4駆動系・インクジェットヘッド6に伝達、印字信号に対応してインク滴を被記録媒体上に吐出し、イメージ画像を形成する。
Recording with an ink jet recording apparatus having the above ink supply system will be described. The carriage 4 is mounted with an
図2〜図8は、上記インクジェット記録装置のインク供給システム上に配置される本発明の脱気装置を説明するもので、図2は、本発明の脱気装置の実施形態に係る概観斜視図である。図3は本発明実施形態の図2のAA方向より断面とした要部断面を示す図である。図4は本発明実施形態の図2のBB方向より断面とした要部断面を示す図である。 2 to 8 illustrate the deaeration device of the present invention disposed on the ink supply system of the ink jet recording apparatus, and FIG. 2 is an overview perspective view according to the embodiment of the deaeration device of the present invention. It is. FIG. 3 is a view showing a cross-section of the main part taken from the AA direction of FIG. 2 of the embodiment of the present invention. FIG. 4 is a view showing a cross-section of the main part taken from the BB direction of FIG. 2 of the embodiment of the present invention.
図5は他実施形態の脱気装置の実施形態に係る概観斜視図である。図6は他の実施形態図5のCC方向より断面とした要部断面を示す図である。図7は他の実施形態図5のFF方向より断面とした要部断面を示す図である。また、図8は、本発明の脱気装置に装填される中空繊維束フィルターで構成された脱気モジュールの概観斜視図である。 FIG. 5 is an overview perspective view according to an embodiment of a deaeration device of another embodiment. FIG. 6 is a view showing a cross-section of the main part taken as a cross-section from the CC direction of FIG. 5 in another embodiment. FIG. 7 is a view showing a cross-section of the main part taken as a cross-section from the FF direction of another embodiment of FIG. FIG. 8 is a schematic perspective view of a deaeration module including a hollow fiber bundle filter loaded in the deaeration device of the present invention.
図2、図5に示す脱気装置5は、本発明においては脱気インクの特性を十分確保するためインクジェットヘッド6近傍のキャリッジ4上に配置されているが、インク滞留時の特性を議論しなければインクジェット記録装置上のインク供給タンク1より下流のインク供給システム上に配置してもよい。図2、図5において脱気装置5は、ユニット的な構成として中空繊維束フィルターで構成された脱気手段である脱気モジュール50a、51a、52a、前記脱気モジュール50a、51a、52aの所定外層を負圧(真空)引きする真空ポンプ10、前記真空ポンプ10と脱気モジュール50a、51a、52aを接続する負圧(真空)ライン10aにより構成される。図8での脱気モジュール50aは、インク供給方向(E)に気体透過性のあるファイバを一端が他端に連通する通孔を備えた中空繊維を束ね、これら両端部50c・中間部50dをプラスチック材料にて結束構成し、モジュール化している。前記両端部50cには開口部がなく、外気との接触は図れず前記中空繊維束を上下端で強固に保持している。中間部50dには、中空繊維束を保持すると共に外気との接触が可能なように部分的な開口部が設けられている。本脱気モジュール50aの脱気方法は、インク供給方向(E)に前記中空繊維束をインクが流動する際、外気との接触可能な中間部50dを負圧(真空)にすることによって流動インクに溶け込んだ気体(空気)を除去し脱気を行う。次に上記脱気モジュール50aと、同様の構成の脱気モジュール50b、51a、52aとを脱気装置5として形成した実施形態での説明を行う。
The
図2〜図4、図8において、サブタンク3に貯留したインクは、インク供給路であるインク供給チューブ3a、3b、3cを介して脱気装置5に導かれる。脱気装置5には流入口としてインク供給チューブ3a、3b、3cを圧入接続可能な竹の子形状を有する接続部が、排出口としてインクチューブ6a、6b、6cに接続される前記同接続部が気密設置される。本実施形態では1つの脱気装置5に対し前記インク供給路を3経路接続可能な構成としたが、設計的には接続経路数を限定するものではない。脱気装置5は、耐インク性あるプラスチック材質で図3、図4に示すように上下二体に着脱分離可能で、上下二体のカバー接合部には気密性を確保するために耐インク性を有するゴム製のシール部材21が設置・構成されている。前記上下カバーを図示しない固定部材で固定することで脱気装置5の上下カバー内の空間は気密性が保持される。
2 to 4 and 8, the ink stored in the
前記気密空間に脱気モジュール50a、51a、52aが中空繊維束の通孔・鉛直方向の所定位置に配置される。各脱気モジュール50a、51a、52aの上下両端部50c、51c、52cには前記脱気装置5の上下カバーの各々に所定気密空間を保持するための耐インク性を有するゴム製のシール部材22が設置構成され、各脱気モジュールごとの各脱気モジュールを介した上下インク供給路に前記脱気装置5の上下カバーとに閉鎖された気密空間が構成される。前記気密空間はインクが流動する際、インク流入・排出での流線の拡大/縮小による圧力損失となるため本実施形態では実験結果をもとにした所定空間形状とした。上記構成により、各インク供給路に配置された各々の脱気モジュールは各インク供給路において中空繊維束の通孔方向に対し気密性が保持されることになる。前記各脱気モジュール50a、51a、52aの中間部50d、51d、52dと脱気装置5の上下カバー内の空間は、各々気密空間50e、51e、52eを形成している。これらの気密空間50e、51e、52eは、共通気密空間5fによって連通されて、1つの全体気密空間5gを形成している。ここで、共通気密空間5fは、脱気モジュール5内空間の上端付近に設けられている。ここで全体気密空間5gは、気相的には同一の共通空間であるが、液相的には異なる。つまり、気密空間50e、51e、52eは各脱気モジュール50a、51a、52aごとに壁で仕切られた隔離空間を構成する。前記隔離された各気密空間50e、51e、52eの脱気モジュール50a、51a、52a下端部50c、51c、52c近傍には図示しない排出用の開閉弁にチューブ接続される竹の子形状を有する接続部(矢印D)が気密設置され、所定距離離れた上部には、図示しない液面センサにチューブ接続される竹の子形状を有する接続部(矢印S2)が気密設置される。本例では前記液面センサには市販の非接触型圧力センサを用い液体の有無の検出を行う。
Deaeration modules 50a, 51a, 52a are disposed in the airtight space at predetermined positions in the through hole / vertical direction of the hollow fiber bundle. In the upper and
また、前記気相的に共通気密空間5fの脱気装置5下カバー部の一部には圧入接続可能な竹の子形状を有する接続部が気密設置され、負圧(真空)ライン10aから真空ポンプ10までの気密空間ラインが形成される。本実施形態では、前記真空ポンプ10は小型・軽量化の観点より市販のチューブポンプ方式を選定したが、ポンプ方式については効率良く負圧(真空)を掛けられれば限定するものではない。
Further, a connecting portion having a bamboo shoot shape that can be press-fitted and connected is hermetically installed in a part of the lower cover portion of the
上記構成において真空ポンプ10が動作し、全体気密空間5gが所定の負圧(真空)環境下となるとインクジェットヘッド6へのインク流入動作が開始され、脱気装置5流入口3a、3b、3cから流入したインクが矢印E方向に脱気モジュール50a、51a、52aの断面50b、51b、52bを介し中空繊維束に流れ込み脱気装置5上部の排出口6a、6b、6cへと流れる。流れ込んだインクは、各脱気モジュール50a、51a、52aの中間部50d、51d、52dに作用している負圧(真空)の作用を受け、溶存している空気を分離され、真空ポンプ10により大気排出される。本実施形態では、インク初期充填時の脱気モジュール50a、51a、52a内に初期的に滞留する空気の空気除去を効率的に行うために、インクの流出入を矢印E方向(鉛直方向)の下入れ・上出しの方向とした。今、この真空ポンプ10により大気排出する際、本脱気モジュール50a、51a、52aの性能上で排出空気と一緒に微量の脱気インクが脱気モジュール50a、51a、52a中間部50d、51d、52dより全体気密空間5gに染み出してくる。
In the above configuration, when the
この染み出してくる脱気インクが、脱気モジュール50a、51a、52a中間部50d、51d、52dの負圧(真空)との接触する面を覆うことで脱気効率の低下を引き起こすと共に、染み出してくる脱気インクは流入インクの特徴を有し、色種等が異なると全体気密空間5gの底部で混色(混合)が生じ、インクジェットヘッド6に供給されるインクに機能上の問題を引き起こすことになる。本実施形態では前記機能障害を回避するため、気相的に共通である全体気密空間gの中で、各脱気モジュール50a、51a、52aの下部に液層的に隔離された気密空間50e、51e、52eを形成することで染み出して底部に溜まってくる所定量の脱気インクにおいて混色(混合)が生じない構成とした。
The deaeration ink that oozes out covers the surface of the degassing modules 50a, 51a, 52a
また、本実施形態においては、脱気モジュール50a、51a、52aにそれぞれ色の異なるインクを供給したが、同色のインクを供給することも可能である。 In the present embodiment, inks of different colors are supplied to the deaeration modules 50a, 51a, and 52a, but it is also possible to supply inks of the same color.
また、前記各気密空間50e、51e、52eには、染み出してくる脱気インクの液面レベルを検出する液面センサが接続部(矢印S1〜S3)上に設けられており、各液面センサで染み出してくる脱気インクを検出すると、前記接続部(矢印D)に接続された開閉弁を動作することで染み出し脱気インクを共通気密空間5fに達する前に排出することができる。本実施形態では前記排出用の配管流路を1経路にまとめ、流路集結した箇所に開閉弁を1つ設け、手動動作としたが市販の電磁弁等を活用することで自動的に行うことは可能である。このように保守的な動作を行うことで前記機能障害を回避することができ、本実施形態では、真空ポンプ10を0.1atm以下に負圧(真空)にすることでインクを1分間に50ml流した時、インク中の空気は飽和状態の20%以下に脱気し、維持することが可能となった。
Further, in each of the airtight spaces 50e, 51e, 52e, a liquid level sensor for detecting the liquid level of the deaerating ink that oozes out is provided on the connecting portion (arrows S1 to S3). When the sensor detects the deaerated ink that oozes out, the on-off valve connected to the connecting portion (arrow D) is operated to allow the bleed out ink to be discharged before reaching the common
つぎに、本発明の他の実施形態を図5〜図7、図8に基づいて説明する。本実施形態は、図5〜図7に示すように脱気モジュール50a、51a、52aを構成する構成部材、動作は基本的に同一である。本実施形態での狙いは、脱気モジュール50a、51a、52aの部材構成の利点を最大限に利用し、前記実施形態での接続部(矢印S1〜S3)、接続部(矢印D)をより簡略化を図り、本発明の効果を更に向上を図ったものである。本実施形態においては、脱気モジュール50a、51a、52aごとに気密空間50e、51e、52eが設けられることはなく、全ての脱気モジュール50a、51a、52aがひとつの全体気密空間5gに収まっている。 Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In this embodiment, as shown in FIGS. 5 to 7, constituent members and operations constituting the deaeration modules 50 a, 51 a, 52 a are basically the same. The aim in the present embodiment is to make the best use of the advantages of the member configuration of the deaeration modules 50a, 51a, 52a, and to make the connection part (arrows S1 to S3) and the connection part (arrow D) in the embodiment more useful. This simplifies and further improves the effects of the present invention. In the present embodiment, the airtight spaces 50e, 51e, 52e are not provided for each of the deaeration modules 50a, 51a, 52a, and all the deaeration modules 50a, 51a, 52a are accommodated in one whole airtight space 5g. Yes.
脱気モジュール50aの下端部50cは、プラスチック材料にて結束構成され、脱気装置5の下ケースとの気密設置も前記実施形態と同一であるため、脱気モジュール50aの主構成である中空繊維束とも気密隔離される。つまり、脱気により染み出してくるインクが、全体気密空間5gの底に溜まった場合にも、脱気モジュール50a、51a、52aの中間部50d、51d、52dの最下部の開口部まで到達しないうちは、混色は生じない。前記気密隔離された空間は、前記実施形態で液相的に隔離された気密空間50e、51e、5eと同一の機能を有することになる。したがって、前記脱気モジュール5a下端部5cと脱気装置5の下ケースで形成される気密空間に前記実施形態での接続部(矢印S1)、接続部(矢印D)を設け、各接続部上に図示しない液面センサと排出用開閉弁を設けることで前記実施形態から更に構成部材の簡略が図れる。
Since the
以上のことにより、小型・軽量・設置性が良く且つ、インク脱気効率を安定的に維持することのできる脱気装置5をキャリッジ4上に設置することでインク液滴を安定して吐出することの出来る安定性の高いインクジェット記録装置を実現することが出来る。
As described above, ink droplets can be stably ejected by installing the
1 インク供給タンク
3 サブタンク
3a インク供給チューブ
4 キャリッジ
5 脱気装置
50a 脱気モジュール(脱気手段)
50c 脱気モジュール両端部
50d 脱気モジュール中間部
50e 気密空間
5f 共通気密空間
5g 全体気密空間
6 インクジェットヘッド
6a インク供給チューブ
10 真空ポンプ
10a 負圧(真空)ライン
DESCRIPTION OF
50c Deaeration module both ends 50d Deaeration module middle part
Claims (7)
前記インクジェットヘッドにインクを供給するインク供給タンクと、
前記インクジェットヘッドと前記インク供給タンクをつなぐインク供給路と、を有するインクジェット記録装置であって、
前記インク供給路に設けられ、負圧の作用を受ける中空繊維束からなる2つ以上の脱気手段と前記脱気手段を内包する全体気密空間と、
前記全体気密空間の空気を吸引するポンプに連通する吸引口と、
前記全体気密空間の鉛直方向下側を前記脱気手段ごとに分割する分割手段と、
前記脱気手段から漏洩したインクの有無を検出するインク検出手段と、
漏洩したインクを前記全体気密空間の外部へ排出するインク排出手段と、からなる脱気装置を有し、
前記インク検出手段と前記インク排出手段は、前記分割手段の鉛直方向最上部より鉛直方向下側に位置することを特徴とするインクジェット記録装置。 An inkjet head that ejects ink onto a recording medium;
An ink supply tank for supplying ink to the inkjet head;
An ink jet recording apparatus comprising: an ink supply path connecting the ink jet head and the ink supply tank;
Two or more deaeration means comprising a bundle of hollow fibers which are provided in the ink supply path and receive an action of negative pressure, and an overall airtight space containing the deaeration means;
A suction port communicating with a pump for sucking air in the entire hermetic space;
A dividing unit that divides the lower side of the whole hermetic space in the vertical direction for each deaeration unit;
Ink detection means for detecting the presence or absence of ink leaked from the deaeration means;
An ink discharging means for discharging the leaked ink to the outside of the entire hermetic space, and a deaeration device,
The ink jet recording apparatus, wherein the ink detection unit and the ink discharge unit are located on a lower side in a vertical direction than an uppermost portion in a vertical direction of the dividing unit.
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