JP4885563B2 - インクジェット記録装置用インク脱気装置およびインクジェット記録装置 - Google Patents

Description

本発明は、インクジェット記録に使用されるインクの脱気装置、および脱気方法に関する。

インクジェット記録、特にインク吐出に圧電アクチュエータ等の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しなければならない。

脱気方法の一つとして、密閉ではない容器にインクを充填し、外部環境を減圧することで脱気する方法がある。また、インクによっては、この方法では発泡が生じ計量が困難となる他、開放系での減圧するため溶剤成分まで揮発してしまいインク物性が安定しないといった課題が生じる場合がある。この場合の別の脱気方法として、気体透過性のある膜（以下、気体透過膜と記述する）を利用した脱気方法がある。気体透過膜とは、液体は遮断するが気体は透過する機能材料である。この気体透過膜を中空糸状に成形し、中空糸内部にインクを通液し、中空糸外部を減圧することで、連続的にインクの脱気を行うことができる。この中空糸を数千〜数万規模で束ねることで（以下、これを中空糸束と呼ぶ）、大量のインクの脱気処理が可能となる。

図5に中空糸束の一例を示す。図5に示した中空糸束は、複数の中空糸束部11と中空糸を束ね、また、構造を維持するためのケーシング部12からなり、ケーシング付近で中空糸はエポキシ接着剤等で封止されている。封止部分以外の中空糸は固定されておらず、中空糸外部の表面は露出しており、減圧環境時には、この露出表面を通じて脱気過程が進行する。脱気したいインクの入出力は、中空糸束の端面より行う。中空糸を構成する材料は、インクにより選定するが、オレフィン系材料を用いるのが一般的である。

図6に中空糸束を用いた脱気装置の一例を示す。図6に示した脱気装置は、図5に示した中空糸束が気密容器21に内包されており、また、中空糸束端面にインクを導入するための通液ポート22が設けられている。また、排気口23が設けられており、真空ポンプによる排気により、気密容器内が減圧できるようになっている。気密容器の材料としては、通常ステンレス等の金属が用いられるが、使用するインクや真空度に対する耐性が十分であれば、プラスティックを用いてもよい。

次に図6の脱気装置を用いての脱気の手順について説明する。まず、真空ポンプ等により、気密容器内の減圧を行う。真空度は、目的とするインクの溶存気体濃度による。目的の真空度に到達したところで、通液ポートを通じ中空糸束へインクの通液を行う。通液の原動力は、チューブポンプ等を用いるのが簡易である。通液速度は、目的とするインクの溶存気体濃度、および処理量により設定する。一例として、粘度10cp程度のインク、-95kPaの真空度、250mL/minの通液速度、2.4m2の気体透過膜の露出面積、以上のような設定条件で、溶存酸素量8.8mg/L程度を1.0mg/L以下に脱気処理することができる。
特開平5-17712号公報 特開2003-341083号公報

しかし、従来構造では、以下に示すいくつかの課題がある。

第1に、中空糸束は、前述のように数千〜数万規模からなるが、品質ばらつきにより、〜十本中空糸の欠陥が含まれ、使用時にそれらが破損する場合がある。この場合、中空糸束1つに対し、通液ポートは1つであることから、〜十本の破損であっても、そこからインクリークが発生してしまうため、装置全体として機能しなくなってしまう。その結果、中空糸束を新規中空糸束に交換しなければならなくなりダウンタイムが発生するほか、Fコストにもなる。

第2に、中空糸束1つに対し、1つの通液ポートしか持たないため、中空糸束1つに対し、1種類のインクしか処理することができない。中空糸束は、一般的に〜十万円程度とフィルター部品として高価なほか、ある程度の表面積を必要とするため（サイズが〜十L程度）、プリンター部品としてはサイズが大きい。そのため、中空糸束が占めるコスト、およびサイズの低減が求められている。

上記課題を解決するため、本発明では、気体透過膜からなる中空糸を複数束ねて形成した中空糸束と、前記中空糸束中の一部の中空糸との連通および取り外しが可能であり、前記一部の中空糸中にインクの導入を行う通液ポート対と、前記中空糸束を内包する気密容器と、からなるインクジェット記録装置用インク脱気装置とした。

本発明では上記解決手段で述べたとおり、通液ポート対のサイズが中空糸束よりも小さいので、中空糸束全体を一度に使用することがなく、未使用部分が発生する。そのため、使用領域に中空糸の欠陥が含まれる場合や使用中に中空糸が破損した場合など、通液ポートの位置を不良部位から移動することで、早期に機能復帰することができる。結果、ダウンタイムが低減できる他、中空糸束全体が不良となるまでは、同一の中空糸束で対応できるので、中空糸束自体の交換頻度が低減されるため設備費用も改善される。また、上記通液ポートを複数設けることで、同時に複数種のインクを処理することも可能となり、低コスト、省スペースで、処理能力の拡張を計ることが可能となる。

以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。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。

図1に本発明における脱気装置の一つの実施形態を示す。図1に示す脱気装置は、基本構成は、従来と同様、中空糸束11と、前記中空糸束と連通する通液ポート対22と、前記中空糸束を内包する気密容器21からなる。図2にこの脱気装置をインクジェット記録ヘッドに接続した形態の一例を示す。この脱気装置は、被記録媒体にインク吐出を行うインクジェット記録ヘッド31と、インクを貯留するインク貯留部32と、インク貯留部とインクジェット記録ヘッドとの間に設けられインクジェット記録ヘッドにインクを供給するインク供給路33とを有するインクジェット記録装置の、インク供給路中に設けられている。

そして、本発明の脱気装置では、前記通液ポート対22の断面積の大きさが、前記中空糸束径よりも小さくなっている。そのため、中空糸束１１中の一部の中空糸のみと通液ポート対２２が連通することとなり、従来では中空糸束全域が使用領域となっていたが、本実施例においては、使用領域と未使用領域の2種類に区分されることになる。これにより、使用領域において欠陥のある中空糸があった場合、別の領域に通液ポート対２２を移動することが可能となり、早期に欠陥のない領域を選択することができるようになる。また、この欠陥の回避行為は、中空糸束１１の全領域に渡って未使用領域がなくなるまで実施することができ、概ね、（中空糸束断面の全領域サイズ）/（通液ポート断面のサイズ）の回数実施することができる。また、細かくは、この欠陥の回避行為は、欠陥部のみを回避すればよいので、完全に未使用領域に移動させる必要はない。すなわち、欠陥部が含まれなければ、使用領域が重複してもよい。

1対の通液ポート同士は、必ず中空糸束中の同一領域の中空糸を共有しなければならない。共有されない領域がある場合、インク通液の際、その領域からインクが気密容器内にリークしてしまうからである。中空糸束１１と通液ポート対２２との接続は、Oリング等を介して接触させるのが簡易である。Oリングの潰し量だけ、位置精度も緩和されるからである。また、通液ポート対２２の位置精度が確保できない場合は、図3に示すように、あらかじめ封止剤4１を用いて中空糸束１１を通液ポート対２２のサイズ以下の小中空糸束に区画することで、小中空糸束を所定間隔を空けて複数並べることができ、位置精度を緩和することができる。

図4に本発明における脱気装置の他の実施形態を示す。図4に示す脱気装置は、基本構成は実施例1の場合と同様であるが、前記通液ポート対22が複数設けられている。複数の通液ポート対22は、中空糸束１１の両端で対向する通液ポート同士が1対となっており、中空糸束中の同一領域を共有している。通液ポート対２２の接続形態としては、実施例1と同様であるが、複数種のインクを処理する場合は、リークした場合におけるインク混合を避けるため、中空糸束１１の使用領域は各通液ポート対２２ごとに分割した方が確実である。

以上のように複数の通液ポート対２２を設けることで、複数種のインクを同時に処理することが可能となる。但し、複数の通液ポート対２２に対し、同一インクを流してもよい。この場合、欠陥の生じた通液ポート対２２をクローズすることで、即座に脱気装置全体としてのダウンを回避することができるメリットもある。本実施例では、脱気装置において、通液ポート対数を増やしただけであり、脱気装置全体のサイズや中空糸束に変更はないので、低コスト化、省スペース化にも繋がる。

本発明における脱気装置の構成図 本発明におけるインクジェット記録装置の模式図 本発明における中空糸束の断面図 本発明における脱気装置において通液ポートを複数有する場合の構成図 従来の中空糸束の斜視図 従来の脱気装置の断面図

符号の説明

11中空糸束
12ケーシング部
21 機密容器
22 通液ポート対
23排気ポート
31 インクジェット記録ヘッド
32 インク貯留部
33 インク供給路
41 封止剤

Claims (3)

1. 気体透過膜からなる中空糸を複数束ねて形成した中空糸束と、
   前記中空糸束に接続される断面積が前記中空糸束の径より小さい通液ポート対であって、前記中空糸束を使用する領域と使用しない領域に区分し、前記使用領域の中空糸のみとの連通および取り外しが可能であり、前記使用領域の中空糸中にインクの導入を行う通液ポート対と、
   前記中空糸束を内包する気密容器と、
   からなるインクジェット記録装置用インク脱気装置。
2. 前記通液ポート対を複数設けたことを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置用インク脱気装置。
3. 被記録媒体にインク吐出を行うインクジェット記録ヘッドと、
   インクを貯留するインク貯留部と、
   前記インク貯留部と前記インクジェット記録ヘッドとの間に設けられ、前記インクジェット記録ヘッドにインクを供給するインク供給路と、
   前記インク供給路中に設けられた、請求項１又は２に記載のインクジェット記録装置用インク脱気装置と、
   からなるインクジェット記録装置。

Images