JP6708128B2 - インク供給装置、インクジェット記録装置及びインク供給方法 - Google Patents

Description

本発明は、インク供給装置、インクジェット記録装置及びインク供給方法に関する。

従来、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ノズルからインク滴を吐出させ、記録媒体上に画像を形成するインクジェット記録装置が知られている。

上記インクジェット記録装置にあっては、インクに気泡が含まれていると圧力発生室内の圧力が低下し、インク滴の吐出性能が低下する。このため、インクが溶存気体を含まないように工場等で十分に脱気して空気遮蔽袋に充填し、これをインクジェット記録装置に取り付けて使用していた。

一方、インクジェットヘッドのノズル数が多く、高速の印画を行うことで記録時に大量のインクを消費するインクジェット記録装置にあっては、インクを充填するインクタンクを備え、当該インクタンクとインクジェットヘッドとの間に脱気モジュールを備える構成が採用されている（例えば、特許文献１参照）。当該脱気モジュールは、インクが流通するインク流路と、脱気ポンプに接続されて気体が流通する気体流路とが、インク中の溶存気体を透過する透過部材により仕切られて構成される。より具体的には、脱気モジュールは、気体を透過させるが液体は透過させない程度の細かい穴が無数に開いたチューブ状の中空糸膜を有し、当該中空糸膜の内側又は外側が真空状態にされることで、当該中空糸膜の内側又は外側を流れるインク中から溶存気体を引き抜くように構成される。このような脱気モジュールを備えるインクジェット記録装置においては、脱気ポンプを動作させることで脱気モジュールの気体流路内を脱気し、インク流路内で中空糸膜に接触するインクを脱気し、脱気されたインクをインクジェットヘッドに送液して画像形成を行う。

上記インクジェット記録装置において、インクが導入される前の脱気モジュールやインクジェットヘッド等に対してインクを初期導入する際には、予め脱気ポンプを動作させて脱気モジュールの気体流路内を脱気し、当該気体流路内が所定の真空度に到達した後に、送液ポンプを動作させてインクを脱気モジュールへ導入していた。

特開２００７−１３６９５７号公報

しかしながら、脱気モジュールを構成する中空糸膜は、インクとの接触面積を増大させるべく無数に設けられ、これによりインク流路は複雑な形状を有している場合が多い。したがって、送液ポンプ等によりインクを脱気モジュール内へ強制的に導入させると、中空糸膜同士の間に残留した空気等の残留気体がインクに混ざり合ってしまうことでインク中の溶存気体量が増大してしまう。これにより、インクの脱気処理に長時間を要し、インクを初期導入してもすぐに画像形成を開始することができないといった問題があった。

そこで、本発明の課題は、脱気モジュール内に気体を残留させることなくインクを導入し、速やかに画像形成を開始させることのできるインク供給装置、インクジェット記録装置及びインク供給方法を提供することである。

以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、
インクジェットヘッドにインクを供給するインク供給装置であって、
インク供給源に接続されインクが流通するインク流路と、気体が流通する気体流路とが、インク中の溶存気体を透過可能な透過部材により仕切られた脱気モジュールと、
前記気体流路を脱気することで、前記脱気モジュール内を脱気する脱気ポンプと、
前記脱気ポンプにより前記気体流路内を脱気し、前記透過部材を介して前記インク流路内が脱気されて前記インク流路内が負圧になることでインクが流入され、前記インク流路内がインクで満たされた後、前記インクジェットヘッドへのインクの送液を開始させる制御部と、を備え、
前記脱気モジュールは、所定方向に延在し一端が閉塞した複数の中空糸膜を有する、外部還流型の中空糸膜脱気モジュールであり、
前記脱気モジュールは、前記インク流路へのインク流入口が、前記所定方向について前記複数の中空糸膜の閉塞端側に設けられており、前記気体流路のうち、前記脱気ポンプにより吸引される空気が流出する気体流出口が、前記所定方向について前記複数の中空糸膜の前記閉塞端側とは反対側に設けられていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のインク供給装置であって、
前記脱気モジュールは、前記インク流路のうち当該脱気モジュールの外部へのインク流出口が、前記所定方向について前記インク流入口と前記気体流出口との間に設けられていることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のインク供給装置であって、前記脱気モジュールは、外壁に穴が設けられた中心管を有し、前記複数の中空糸膜が前記中心管の周囲に配置されており、前記インク流入口から流入したインクが前記中心管の内部及び前記穴を通って前記複数の中空糸膜の間に供給されることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載のインク供給装置であって、
前記インク流路内がインクで満たされたことを検知する検知手段を更に備え、
前記制御部は、前記検知手段による検知結果に基づいて、前記インク流路内がインクで満たされたか否かを判定することを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のインク供給装置であって、前記検知手段は、前記複数の中空糸膜における前記気体流出口側の基端部同士の間に設けられていることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載のインク供給装置であって、
前記制御部は、前記脱気ポンプによる前記気体流路内の脱気開始時からの経過時間に基づいて、前記インク流路内がインクで満たされたか否かを判定することを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項１から６のいずれか一項に記載のインク供給装置であって、
前記インクジェットヘッドにインクを送液する送液ポンプを更に備え、
前記制御部は、前記インク流路内がインクで満たされた後、前記送液ポンプにより前記インクジェットヘッドにインクを送液することを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、インクジェット記録装置であって、
請求項１から７のいずれか一項に記載のインク供給装置と、
前記インク供給装置により供給されたインクを吐出するインクジェットヘッドと、を備えることを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、
インクジェットヘッドにインクを供給するインク供給方法であって、
インク供給源に接続されインクが流通するインク流路と、気体が流通する気体流路とが、インク中の溶存気体を透過可能な透過部材により仕切られた脱気モジュールにおいて、前記気体流路内を脱気する工程と、
前記気体流路が脱気されることで、前記透過部材を介して前記インク流路内が脱気されて前記インク流路内が負圧になることでインクが流入され、前記インク流路内がインクで満たされた後、前記インクジェットヘッドへのインクの送液を開始させる工程と、を有し、
前記脱気モジュールは、所定方向に延在し一端が閉塞した複数の中空糸膜を有する、外部還流型の中空糸膜脱気モジュールであり、
前記脱気モジュールは、前記インク流路へのインク流入口が、前記所定方向について前記複数の中空糸膜の閉塞端側に設けられており、前記気体流路のうち、脱気される空気が流出する気体流出口が、前記所定方向について前記複数の中空糸膜の前記閉塞端側とは反対側に設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、脱気モジュール内に気体を残留させることなくインクを導入し、速やかに画像形成を開始させることのできるインク供給装置、インクジェット記録装置及びインク供給方法を提供することができる。

本発明の一実施形態であるインクジェット記録装置の主要構成を示す図である。 インクの経路について説明する図である。 インクの経路の一部を拡大して示した図である。 脱気モジュールの概略断面図である。 インクジェット記録装置の構成を示すブロック図である。 初期導入におけるインク供給処理を示すフローチャートである。 本発明及び従来技術のそれぞれについて、インク送液開始時からの経過時間に対して真空ポンプの真空排気時間の比率をプロットしたグラフである。 本発明及び従来技術のそれぞれについて、インク送液開始時からの経過時間に対して脱気モジュールの気体流路内の真空度をプロットしたグラフである。 本発明及び従来技術のそれぞれについて、インク送液開始直後の印字枚数に対してノズル欠の累積発生数をプロットしたグラフである。

以下、本発明の実施の形態に係るインク供給装置、インク供給方法及びインクジェット記録装置について、図面を用いて詳細に説明する。ただし、発明の範囲は図示例に限定されない。なお、以下の説明において、同一の機能及び構成を有するものについては、同一の符号を付し、その説明を省略する。

図１は、本発明の一実施形態であるインクジェット記録装置１の主要構成を示す図である。

インクジェット記録装置１は、給紙部１０、画像形成部２０、排紙部３０及び制御部４０（図５参照）を備える。インクジェット記録装置１は、制御部４０の制御下で、給紙部１０に格納された記録媒体Ｐを画像形成部２０に搬送し、画像形成部２０で記録媒体Ｐに画像を形成し、画像が形成された記録媒体Ｐを排紙部３０に排紙する。

給紙部１０は、記録媒体Ｐを格納する給紙トレー１１と、給紙トレー１１から画像形成部２０へ記録媒体Ｐを搬送する搬送部１２とを有する。

給紙トレー１１は、一又は複数の記録媒体Ｐを載置可能に設けられた板状の部材である。給紙トレー１１は、給紙トレー１１に載置された記録媒体Ｐの量に応じて上下動するよう設けられており、当該上下動方向について、最上の記録媒体Ｐが搬送部１２により搬送される位置で保持される。

搬送部１２は、内側が複数（例えば、２本）のローラー１２１、１２２により担持された輪状のベルト１２３を駆動してベルト１２３上の記録媒体Ｐを搬送する搬送機構や、給紙トレー１１上に載置された最上の記録媒体Ｐをベルト１２３上に受け渡す供給部を有する。搬送部１２は、当該供給部によりベルト１２３上に受け渡された記録媒体Ｐをベルト１２３に沿わせるように搬送する。

画像形成部２０は、円筒状の外周面に沿って記録媒体Ｐを担持する画像形成ドラム２１、給紙部１０の搬送部１２により搬送された記録媒体Ｐを画像形成ドラム２１に受け渡す受け渡しユニット２２、画像形成ドラム２１に担持された記録媒体Ｐを加熱する用紙加熱部２３、画像形成ドラム２１に担持された記録媒体Ｐにインクを吐出して画像を形成するヘッドユニット２４、記録媒体Ｐ上に吐出されたインクを硬化させるためのエネルギー線を照射する照射部２５、照射部２５の照射を受けた記録媒体Ｐを画像形成ドラム２１から排紙部３０に搬送するデリバリー部２６等を有する。

画像形成ドラム２１は、円筒状の外周面に沿って記録媒体Ｐを担持し、回転に伴って当該記録媒体Ｐを搬送する。画像形成ドラム２１の搬送面は、用紙加熱部２３、ヘッドユニット２４及び照射部２５と対向し、搬送される記録媒体Ｐに対して画像形成に係る処理を行う。

受け渡しユニット２２は、給紙部１０の搬送部１２と画像形成ドラム２１との間に介在する位置に設けられる。受け渡しユニット２２は、搬送部１２により搬送された記録媒体Ｐの一端を担持する爪部２２１や、爪部２２１に担持された記録媒体Ｐを誘導する円筒状の受け渡しドラム２２２等を有し、搬送部１２上の記録媒体Ｐを爪部２２１により取り上げて受け渡しドラム２２２の外周面に沿わせることで記録媒体Ｐを画像形成ドラム２１の外周面に沿う向きに誘導して画像形成ドラム２１に受け渡す。

用紙加熱部２３は、例えば、電熱線等を有し、通電に応じて発熱する。用紙加熱部２３は、画像形成ドラム２１の外周面の近傍であって、画像形成ドラム２１の回転による記録媒体Ｐの搬送方向についてヘッドユニット２４の上流側に位置するよう設けられる。用紙加熱部２３は、画像形成ドラム２１に担持されて用紙加熱部２３の近傍を通過する記録媒体Ｐが所定の温度となるようにその発熱を制御部４０により制御される。

また、用紙加熱部２３の近傍には図示しない温度センサーが設けられている。制御部４０は、当該温度センサーにより検知された用紙加熱部２３付近の温度に基づいて、画像形成ドラム２１に担持されて用紙加熱部２３の近傍を通過する記録媒体Ｐが所定の温度となるよう用紙加熱部２３の動作を制御する。

ヘッドユニット２４は、画像形成ドラム２１に担持された記録媒体Ｐに対してインクを吐出し、画像を形成する。ヘッドユニット２４は、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｋ（ブラック）の各色についてそれぞれ設けられている。図１では、画像形成ドラム２１の回転に伴い搬送される記録媒体Ｐの搬送方向に対して上流からＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色に対応したヘッドユニット２４が順番に設けられている。
本実施形態のヘッドユニット２４は、記録媒体Ｐの搬送方向に垂直な方向（幅方向）について記録媒体Ｐの全体をカバーする長さ（幅）で設けられている。すなわち、インクジェット記録装置１は、ワンパス方式のラインヘッド型インクジェット記録装置である。ヘッドユニット２４は、複数のインクジェットヘッド２４ａが配列されて構成されている。

照射部２５は、例えば、低圧水銀ランプ等の蛍光管を有し、当該蛍光管の発光により紫外線等のエネルギー線を照射する。照射部２５は、画像形成ドラム２１の外周面の近傍であって、画像形成ドラム２１の回転による記録媒体Ｐの搬送方向についてヘッドユニット２４の下流側に位置するよう設けられる。照射部２５は、画像形成ドラム２１に担持されてインクが吐出された記録媒体Ｐに対してエネルギー線を照射して当該エネルギー線の作用により記録媒体Ｐ上のインクを硬化させる。

なお、紫外線を発する蛍光管は低圧水銀ランプに限らず、数百Ｐａ〜１ＭＰａ程度の動作圧力を有する水銀ランプ、殺菌灯として利用可能な光源、冷陰極管、紫外線レーザー光源、メタルハライドランプ、発光ダイオード等が挙げられるが、紫外線をより高照度で照射可能であって省電力な光源（例えば、発光ダイオード等）であることが望ましい。また、エネルギー線は紫外線に限らず、インクの性質に応じてインクを硬化させる性質を有するエネルギー線であれば良く、光源もエネルギー線に応じて置換される。

デリバリー部２６は、内側が複数（例えば、２本）のローラー２６１、２６２により担持された輪状のベルト２６３を駆動してベルト２６３上の記録媒体Ｐを搬送する搬送機構や、記録媒体Ｐを画像形成ドラム２１から当該搬送機構に受け渡す円筒状の受け渡しローラー２６４等を有する。デリバリー部２６は、受け渡しローラー２６４によりベルト２６３上に受け渡された記録媒体Ｐをベルト２６３に沿わせるように搬送して排紙部３０に送り出す。

排紙部３０は、デリバリー部２６により画像形成部２０から送り出された記録媒体Ｐが載置される板状の排紙トレー３１等を有し、画像形成後の記録媒体Ｐがユーザーにより取り出されるまで格納する。

ここで、本発明のインクジェット記録装置１に用いられるインクとしては、特には限られるものではないが、例えば、紫外線（ＵＶ）硬化型のインクが用いられる。このＵＶ硬化型インクは、ＵＶが照射されない状態では、温度に応じてゲル状態と液体（ゾル）状態との間で相変化するゲル状インクである。このインクは、所定の温度、例えば４０〜１００℃程度の相変化温度を有し、この相変化温度以上に加熱上昇されることで一様に液化（ゾル化）する。一方、このインクは、通常の室温程度（０〜３０℃）を含む当該所定の温度以下ではゲル化する。
なお、本発明のインク供給装置６０及びインクジェット記録装置１に用いられるインクとしては、上記のようなゲル状インクに限られるものではなく、水性インクやその他の物性を有するインクであっても良い。

図２は、本実施形態のインクジェット記録装置１におけるインクの経路を説明する図である。また、図３は、当該インクの経路の一部を拡大して示した図である。

本実施形態のインクジェット記録装置１では、インク供給部５０のインクタンク５１から供給ポンプ５３により汲み出されたインクは、インク経路２４ｂを介して各インクジェットヘッド２４ａへ供給される。また、各インクジェットヘッド２４ａで吐出されなかったインクをインク経路２４ｂに戻すことが可能な構成となっている。

インク経路２４ｂ中には、第２サブタンク（インク供給源）２４１と、脱気モジュール２４２と、送液ポンプ２４３と、逆止弁２４４と、第１サブタンク２４５等が設けられている。これらは、特に限定されるものではないが、例えば中空の円環状のチューブ構造の部材で繋がれている。

また、脱気モジュール２４２に対して並列に循環ポンプ２４６が設けられ、脱気モジュール２４２の両端に接続された循環経路２４ｃを介し、脱気モジュール２４２から流出したインクを脱気モジュール２４２のインク流入口２４２２手前に戻すことが可能となっている。

これらインクジェットヘッド２４ａ、インク経路２４ｂ及び循環経路２４ｃは、ヒーターやヒーターからの熱を伝える伝熱部材等のインク加熱部２７０によって加熱、保温されて、インクの温度が適切な温度に保たれるようになっている。このインク加熱部２７０のヒーターとしては、例えば、電熱線が用いられ、通電されることによりジュール熱を生じる。伝熱部材としては、熱伝導率の高い部材、例えば、各種金属（合金）で形成された熱伝導板が用いられ、インク経路２４ｂや循環経路２４ｃの配管を覆ったり、第２サブタンク２４１や第１サブタンク２４５の側壁に接触させたりして設けられる。

また、脱気モジュール２４２には、逆止弁２４７と、トラップ２４８と、真空ポンプ（脱気ポンプ）２４９等が直列に接続されて、脱気装置が構成されている。

第２サブタンク２４１は、供給ポンプ５３によりインクタンク５１から汲み出されたインクを貯留する一又は複数のインク室である。第２サブタンク２４１の容量は、通常、インクタンク５１より小さい。第２サブタンク２４１には、フロートセンサー２４１ａが設けられ、当該フロートセンサー２４１ａによる液面位置の検出データに基づいて制御部４０が供給ポンプ５３を動作させることにより所定量のインクが貯留されるようになっている。

脱気モジュール２４２は、流入したインクから空気等の気体を取り除く脱気処理を行い、当該脱気されたインクを排出する。本実施形態の脱気モジュール２４２は、外部還流型の中空糸膜脱気モジュールである。また、本実施形態の脱気モジュール２４２は、通常、１回の脱気でインクの吐出に悪影響を及ぼさないレベルまでインク中の空気濃度を低下させることができるが、複数回脱気を行うことで、更に空気濃度を低下させることができる。

図４は、円筒状の脱気モジュール２４２の中心軸を通る面で切断した概略断面図である。
脱気モジュール２４２は、外殻２４２１の内部において、中心管２４２４の周囲を多数の中空糸膜（透過部材）２４２６が覆う形状になっている。中心管２４２４の一端は、インク流入口２４２２に繋がり、他方は、プラグ２４２４ａで封止されている。中心管２４２４の外壁には、無数の細穴２４２４ｂ（ミシン穴）が設けられており、インク流入口２４２２から中心管２４２４に流入したインクは、これら細穴２４２４ｂから周囲に流出して、中空糸膜２４２６の間を抜けてインク流出口２４２３から流出する。これらインク流入口２４２２、中心管２４２４の内部、中心管２４２４の外側であって多数の中空糸膜２４２６の間、インク流出口２４２３等によりインク流路２４２８が構成されている。

中空糸膜２４２６は、一端が閉塞した多数の中空状の微細糸構造をなし、その膜面は、気体透過性を有する。中空糸膜２４２６の微細糸構造の他端は、気体流出口２４２５に繋がっており、真空ポンプ２４９で空気が吸引されることにより中空糸膜２４２６の微細糸構造内部が減圧される。この状態で、中空糸膜２４２６の膜面にインクが接触することで、インク中の空気等の気体のみが選択的に膜面を透過してインクが脱気される。これら中空糸膜２４２６の微細糸構造内部、気体流出口２４２５等により気体流路２４２９が構成されている。

ここで、本実施形態の脱気モジュール２４２は、中空糸膜２４２６の内側が脱気されて当該中空糸膜２４２６の外側にインクが流通される外部還流型の中空糸膜脱気モジュールである。外部還流型の場合、中空糸膜は収縮する方向に圧力がかかるため、中空糸膜の外側が脱気されて当該中空糸膜の内側にインクが流通される内部還流型と比べて、中空糸膜の糸切れ等の不具合を起こしにくい。その一方で、外部還流型はインク流路が複雑に入り組んでいるため、インクの初期導入時に当該インク流路に空気が残留しやすいが、本発明によれば外部還流型であっても空気を残留させることなくインクの初期導入を行うことができる。
ここで、本発明において初期導入とは、脱気モジュール２４２やインクジェットヘッド２４ａ等のインク経路２４ｂ内にインクが充填されておらず、空気等の気体が存在している状態のインクジェット記録装置１のインク供給系に対してインクを導入することをいう。

また、脱気モジュール２４２のインク流路２４２８内であって、インク流入口２４２２から流入したインクが最も到達しにくい位置には、インク流路２４２８内がインクで満たされたことを検知するセンサー（検知手段）２４２７が設けられている。インク流路２４２８内においてインクが最も到達しにくい位置とは、その位置にインクが到達したならばインク流路２４２８内の全領域がインクで満たされたといえる位置であり、例えば、多数の中空糸膜２４２６の基端部同士の間や、インク流入口２４２２から最も離間し且つインク流出口２４２３からも離間した位置等が挙げられる。センサー２４２７が設けられた位置においてインクが到達したことを検知したときに、その検知結果を制御部４０に出力する。

送液ポンプ２４３は、脱気モジュール２４２のインク流出口２４２３から流出したインクを第１サブタンク２４５へ送る。送液ポンプ２４３と第１サブタンク２４５の間には、逆止弁２４４が設けられており、一度第１サブタンク２４５へ送られたインクが逆流することを防止している。
なお、送液ポンプ２４３は、脱気モジュール２４２と第１サブタンク２４５との間に設けられるものとしたが、これに限られるものではなく、第２サブタンク２４１と脱気モジュール２４２との間に設けられるものとしても良い。

第１サブタンク２４５は、脱気モジュール２４２で脱気されたインクが一時的に貯留される小型のインク室であり、特には限られないが、第２サブタンク２４１と略同一程度の容量である。第１サブタンク２４５は、各インクジェットヘッド２４ａのインレット２４０ａに接続されて、ノズルから吐出されるインク量に応じたインクがこの第１サブタンク２４５から各インクジェットヘッド２４ａに供給される。第１サブタンク２４５には、フロートセンサー２４５ａが設けられ、当該フロートセンサー２４５ａによる液面位置の検出データに基づいて制御部４０が送液ポンプ２４３を動作させることにより所定量のインクが貯留されるようになっている。また、第１サブタンク２４５には、浮き蓋２４５ｂが設けられて、脱気されたインクの表面を覆っている。第１サブタンク２４５は、大気に対して開放されているので、浮き蓋２４５ｂにより大気と脱気済みインクとの接触面積を小さくすることで、再度インクに空気が混入するのを防いでいる。なお、工業用途で用いられるインクジェット記録装置１では、連続的な画像形成等により脱気されたインクが第１サブタンク２４５で長時間貯留されないので、再度混入する空気の量は少ない場合が多い。したがって、第１サブタンク２４５は、この浮き蓋２４５ｂを有しない構成であっても良い。

インクジェットヘッド２４ａのノズルから吐出されなかったインクは、アウトレット２４０ｂから回収路２４１ｂ及びバルブ２４１ｃを介して第２サブタンク２４１に戻すことが可能となっている。インクジェットヘッド２４ａのメンテナンス時等にインクジェットヘッド２４ａからインクを抜く必要がある場合、バルブ２４１ｃを開放することで、インクジェットヘッド２４ａのインクを無駄にせず回収することが可能となる。

脱気モジュール２４２と真空ポンプ２４９の間には、逆止弁２４７を介してトラップ２４８が設けられている。中空糸膜２４２６は、通常、液体のインクを透過させないが、真空ポンプ２４９による負圧の程度によっては、微量のインクが透過する場合がある。この透過したインクが真空ポンプ２４９に到達すると、真空ポンプ２４９が劣化するので、トラップ２４８は、その前に当該インクを回収する。トラップ２４８により回収されたインクは、トラップ２４８に接続された図示略のバルブを開放して抜き取ることができる。

上述したように、このインクジェット記録装置１では、脱気モジュール２４２がインクタンク５１からインクジェットヘッド２４ａへの通常のインク流路の途中に設けられて、少なくとも一回インクが脱気モジュール２４２を通過する構成となっている。すなわち、インクタンク５１から供給されたインクに対する脱気処理と脱気されたインクのインクジェットヘッド２４ａへの供給とは、切り替えられることなく一連の動作として行われる。そして、この脱気モジュール２４２に並列に循環ポンプ２４６及び循環経路２４ｃが設けられて、必要に応じて複数回脱気モジュール２４２にインクを流入させることができるので、画像形成が中断されている場合や、インク使用量が少なく、余裕がある場合などには、複数回脱気を行って脱気度を上昇させることができる。また、インクジェット記録装置１の電源投入時などに、低下していたインクの脱気度を速やかに上昇、回復させることができる。また、上述のように、第１サブタンク２４５でのインクの滞留による脱気度の低下は、ほとんど問題にならないが、インクの吐出量が少ないことで第１サブタンク２４５内でのインクの滞留時間が比較的長くなる場合に、脱気モジュール２４２でインクの脱気度を上げておくことで、第１サブタンク２４５全体でのインクの脱気度を保つ効果も得られる。

循環ポンプ２４６の流量は、制御部４０によって適宜調節することが可能である。例えば、送液ポンプ２４３と循環ポンプ２４６の流量の和が一定となるようにインクジェットヘッド２４ａでのインク吐出量に応じて循環ポンプ２４６の流量を制御しても良い。又は、単純に送液ポンプ２４３の動作中には循環ポンプ２４６をオフし、循環ポンプ２４６が動作していない場合（又は、インク流量が所定の値以下の場合）には循環ポンプ２４６をオンすることとしても良い。或いは、循環ポンプ２４６の流量を固定しておき、送液ポンプ２４３の流量変化に応じてインクタンク５１からのインク供給量を変化させることも可能である。
なお、循環ポンプ２４６の最大流量は、インク経路２４ｂの最大流量以下とされる。インク経路２４ｂの最大流量より大きい流量が設定されても脱気モジュール２４２は、十分なインクを循環経路２４ｃに流入させることができず、特に、逆止弁２４４が設けられていない場合には、インクを第１サブタンク２４５から逆流させてしまうことになって、インクジェットヘッド２４ａにおけるインクの吐出に問題が生じる。
また、上述のように、送液ポンプ２４３の流量の増加に対して循環ポンプ２４６の流量を減少させるのではなく、インク経路２４ｂの最大流量以下の範囲内において、送液ポンプ２４３の流量に対して所定の比率の流量で循環ポンプ２４６を動作させることで、常に所定の割合のインクが循環するように調整しても良い。

ここで、上述のように、インク経路２４ｂのインクは、インク加熱部２７０により加熱保温される。特に、脱気モジュール２４２には、電熱線２７１（加熱部）が設けられている。脱気モジュール２４２の内部には外側を覆うヒーターや伝熱板などからの熱が伝わり難いので、このように別途加熱を行って内部まで熱伝導させておくことで、通常のインク経路２４ｂ内よりもインクの滞留時間が長い脱気モジュール２４２の内部においてより効率的にインクが加熱される。また、本実施形態のインクジェット記録装置１では、インクジェットヘッド２４ａへのインクの供給が停止されているときも、循環ポンプ２４６によって適宜脱気モジュール２４２内のインクを循環させることで、脱気モジュール２４２や循環経路２４ｃを流れるインク全体を、適切且つバランス良くインクが加熱、保温される。また、インクジェット記録装置１の電源投入時などにインクが冷えてしまっている場合でも、速やかにインクを加熱させて適切な温度で循環、吐出可能とすることができる。

上記した各構成のうち、第２サブタンク２４１、送液ポンプ２４３、真空ポンプ２４９、センサー２４２７及び制御部４０等により、本発明のインク供給装置６０が構成されている。

図５は、インクジェット記録装置１の内部構成を示すブロック図である。
制御部４０は、図５に示すように、上記インクジェット記録装置１を構成する各部と接続されており、インクジェット記録装置１を構成する各部を制御する。制御部４０は、ＣＰＵ４１、ＲＡＭ４２及びＲＯＭ４３等を有する。ＣＰＵ４１は、ＲＯＭ４３等の記憶装置から処理内容に応じた各種のプログラムやデータ等を読み出して実行し、実行された処理内容に応じてインクジェット記録装置１の各部の動作を制御する。ＲＡＭ４２は、ＣＰＵ４１により処理される各種のプログラムやデータ等を一時的に記憶する。ＲＯＭ４３は、ＣＰＵ４１等により読み出される各種のプログラムやデータ等を記憶する。

具体的には、制御部４０は、インクジェット記録装置１に対してインクを初期導入する際に、次のような処理を行う。
すなわち、制御部４０は、真空ポンプ２４９により気体流路２４２９内を脱気し、中空糸膜２４２６を介してインク流路２４２８内が脱気されてインク流路２４２８内にインクが流入され、インク流路２４２８内がインクで満たされた後、送液ポンプ２４３によりインクジェットヘッド２４ａへインクを送液する。また、制御部４０は、センサー２４２７による検知結果に基づいて、インク流路２４２８内がインクで満たされたか否かを判定する。

次に、上記のように構成されたインク供給装置６０及びインクジェット記録装置１において、初期導入時のインク供給処理の一例について、図６を参照して以下説明する。図６は、初期導入時のインク供給処理の一例を示すフローチャートである。

まず、制御部４０は、真空ポンプ２４９により脱気モジュール２４２の気体流路２４２９内の脱気を開始する（ステップＳ１０１）。このとき、制御部４０は、送液ポンプ２４３及び循環ポンプ２４６の動作は開始させていない。

真空ポンプ２４９により気体流路２４２９内が一定以上脱気されると、中空糸膜２４２６を介してインク流路２４２８内に存在する空気等の気体が除去され始め、インク流路２４２８内が脱気されていく。インク流路２４２８内が脱気され負圧になるにつれて、インク経路２４ｂ内における第２サブタンク２４１とインク流入口２４２２との間の領域も脱気されて、送液ポンプ２４３を用いずとも第２サブタンク２４１からインク流路２４２８内にインクが自然に引き込まれる。同様に、インク経路２４ｂ内におけるインク流出口２４２３と第１サブタンク２４５との間の領域も脱気されるが、逆止弁２４４が設けられているため、第１サブタンク２４５からインク流路２４２８内にインクが引き込まれることはない。また、上記した通り送液ポンプ２４３は動作を開始していないので、インク流路２４２８内に流入したインクはインク流出口２４２３から流出することなくインク流路２４２８内に充満していく。第２サブタンク２４１よりインク流路２４２８内に引き込まれたインクは、インク流路２４２８内に充満していく間に、中空糸膜２４２６に接触している部分から溶存気体が除去される。

次に、制御部４０は、センサー２４２７による検知結果に基づいて、インク流路２４２８内がインクで満たされたか否かを判定する（ステップＳ１０２）。上記した通りセンサー２４２７はインク流路２４２８内の最もインクが到達しにくい位置に設けられているため、センサー２４２７がインクを検知した場合には、インク流路２４２８内がインクで充満されたものとみなすことができる。

インク流路２４２８内がインクで満たされていないと判定されると（ステップＳ１０２；ＮＯ）、制御部４０は、再度ステップＳ１０２の処理を行う。
一方、インク流路２４２８内がインクで満たされたと判定されると（ステップＳ１０２；ＹＥＳ）、制御部４０は、送液ポンプ２４３によりインクジェットヘッド２４ａへのインクの送液を開始する（ステップＳ１０３）。
このようにして、初期導入時のインク供給処理を行う。

なお、上記インク供給処理では、制御部４０が、センサー２４２７による検知結果に基づいてインク流路２４２８内がインクで満たされたか否かを判定するものとしたが、これに限られるものではない。例えば、制御部４０は、真空ポンプ２４９による気体流路２４２９内の脱気開始とともに計時を開始し、脱気開始時からの経過時間に基づいて、インク流路２４２８内がインクで満たされたか否かを判定するものとしても良い。この場合には、制御部４０は、脱気開始時からインク流路２４２８内にインクが満たされるまでの時間を予め記憶しておき、実測された時間が、予め記憶された時間に到達した時に、インク流路２４２８内がインクで満たされたと判定する。

図７〜図９を参照して、本発明のインク供給装置６０の作用及び効果について説明する。
図７〜図９は、本発明のインク供給装置６０によりインクの初期導入を行った場合（図７〜図９中、実線Ａ）と、従来技術のインク供給装置によりインクの初期導入を行った場合（図７〜図９中、破線Ｂ）とを比較したグラフである。
ここで、従来技術のインク供給装置は、真空ポンプにより脱気モジュール内の気体流路を脱気し、当該気体流路内が所定の真空度に到達したら、送液ポンプにより脱気モジュール内のインク流路及びインクジェットヘッドにインクを送液するように構成されている。従来技術のインク供給装置を構成する各部材は、上記した本発明のインク供給装置６０を構成する各部材と略同一に構成されているものとし、インクが脱気モジュール内に流入するタイミングが異なっている。

図７は、インクの送液開始時からの経過時間を横軸に、真空ポンプの真空排気時間の比率を縦軸にとったグラフである。ここで、真空ポンプは、制御部により動作が開始されると、気体流路内が予め設定された所定の真空度未満である場合には真空排気を行い、気体流路内が当該設定された圧力以上である場合には真空排気を停止する。真空ポンプの真空排気時間の比率とは、図７のグラフにおける各プロット間の時間に対して、真空ポンプが実際に真空排気を行っている時間の割合をいう。
また、図８は、インクの送液開始時からの経過時間を横軸に、各経過時間の時点における脱気モジュールの気体流路内の真空度を縦軸にとったグラフである。縦軸に示す真空度は、大気圧を０Ｐａとしたときのゲージ圧で示している。
なお、図７及び図８では、横軸の「０ｍｉｎ」は、上記した通りインクの送液開始時を示すものであって、本発明に係る実線Ａでは、センサー２４２７によりインク流路２４２８内がインクで満たされたことを検知した時を示し、従来技術に係る破線Ｂでは、脱気モジュールの気体流路内が所定の真空度に到達した時を示している。したがって、図７及び図８における横軸「０ｍｉｎ」の時点において、本発明のインク供給装置６０と従来技術のインク供給装置とでは、真空ポンプによる脱気開始時点からの経過時間は異なっているものである。具体的には、本発明のインク供給装置６０の方が、従来技術のインク供給装置よりも３０秒程度長く真空ポンプ２４９による脱気を行っている。

図７及び図８に示すように、本発明のインク供給装置６０においては、インクの送液を開始してから時間が経過しても、真空ポンプ２４９の真空排気時間の比率及び気体流路２４２９内の真空度が一定であり、脱気モジュール２４２の気体流路２４２９内の真空度に大きな変動がないことが分かる。
これに対し、従来技術のインク供給装置においては、図７に示すように、インクの送液開始時（０ｍｉｎ）において真空ポンプ２４９の真空排気時間の比率が高い値を示しており、時間の経過と共に徐々に低下している。また、図８に示すように、インクの送液開始時（０ｍｉｎ）から所定時間が経過する毎に、脱気モジュールの気体流路内の真空度が低下している。
これは、従来技術のインク供給装置は、脱気モジュールの気体流路内が所定の真空度に到達した時点でインクの送液を開始しているため、脱気モジュールのインク流路内に空気が残留しており、インクが流入されることでインクと残留空気が混ざり合ってしまうためと考えられる。これにより、インクから当該残留空気が徐々に引き抜かれることで脱気モジュールの気体流路内の真空度が低下し、真空ポンプの真空排気時間の比率が増大しているものと考えられる。

したがって、従来技術のインク供給装置においては、インクに混ざり合った残留空気が除去されるまでの間、インクに当初から含まれている溶存気体を除去することができない。図７及び図８に示す通り、従来技術のインク供給装置は、インクに混ざり合った残留空気が除去されるまで４．５ｍｉｎ程度を要する。
これに対し、本発明のインク供給装置６０は、インク送液開始前に従来技術のインク供給装置よりも３０秒程度長く脱気しているが、インク送液開始時にインク流路２４２８内には空気が残留しておらずインクに混ざり合うことがないため、インクの送液開始時にはインク中の溶存気体を除去できる状態となっている。また、インク送液開始前において、脱気されたインク流路２４２８内にインクが流入している間も、中空糸膜２４２６に接触するインクから溶存気体の除去が進行しているものである。
よって、図７及び図８から、本発明のインク供給装置６０は、脱気モジュール２４２内に気体を残留させることなく従来技術のインク供給装置よりも短時間でインクを初期導入できるといえる。

図９は、インクの送液開始直後にインクジェット記録装置による画像形成を開始した場合の印字枚数を横軸に、各印字枚数の画像形成を行った時点におけるノズル欠の累積発生数を縦軸にとったグラフである。

図９に示すように、本発明のインク供給装置６０においては、画像形成開始から６００枚の画像形成を行ってもノズル欠が一度も発生していないことが分かる。
これに対し、従来技術のインク供給装置においては、所定枚数の画像形成を行う毎に、ノズル欠が発生していることが分かる。これは、上記の通り、従来技術のインク供給装置は、脱気モジュールの気体流路内が所定の真空度に到達した時点でインクの送液を開始しているため、脱気モジュールのインク流路内に空気が残留しており、インクが流入されることでインクと残留空気が混ざり合ってしまうためと考えられる。これにより、残留空気が混ざり合い且つ当初から含まれる溶存気体が除去されていないインクがインクジェットヘッド内に供給されることで、多数のノズル欠が発生してしまうものと考えられる。

したがって、従来技術のインク供給装置においては、ノズル欠を発生させないためには、インクに混ざり合った残留空気及び当初から含有されている溶存気体が除去されるまでの間、インクをインクジェットヘッドに送液することができず、速やかに画像形成を開始させることができない。
上記した通り本発明のインク供給装置６０は、従来技術のインク供給装置よりも３０秒程度長く脱気しているものであるが、インクの送液開始直後から画像形成を行ってもノズル欠が発生しない。したがって、本発明のインク供給装置６０によれば、インクジェットヘッドに速やかに画像形成を開始させることができるといえる。

以上、上記した実施形態によれば、インクジェットヘッド２４ａにインクを供給するインク供給装置６０が、第２サブタンク２４１に接続されインクが流通するインク流路２４２８と気体が流通する気体流路２４２９とがインク中の溶存気体を透過可能な中空糸膜２４２６により仕切られた脱気モジュール２４２と、気体流路２４２９を脱気することで脱気モジュール２４２内を脱気する真空ポンプ２４９と、真空ポンプ２４９により気体流路２４２９内を脱気し、中空糸膜２４２６を介してインク流路２４２８内が脱気されてインク流路２４２８内が負圧になることでインクが流入され、インク流路２４２８内がインクで満たされた後、インクジェットヘッド２４ａにインクを送液する制御部４０と、を備えるので、インク流路２４２８内に存在する空気等の気体と混ざり合わさることなく、インクをインク流路２４２８内に流入させることができる。インク流路２４２８内に存在する気体がインクと混ざり合わないため、当該気体を脱気モジュール２４２内に残留させることなく確実に除去することができるとともに、当該インク中に溶存する溶存気体を速やかに除去することができる。また、これにより、真空ポンプ２４９による脱気を開始してから短時間でインクをインクジェットヘッドに供給でき、速やかに画像形成を開始させることができる。

また、脱気モジュール２４２が、インク初期導入時にインク流路２４２８内に空気等の気体が残留しやすい外部還流型の中空糸膜脱気モジュールであっても、上記したように中空糸膜２４２６を介してインク流路２４２８内が脱気されることで、インク流路２４２８内にインクが流入するため、インク流路２４２８内に空気等の気体を残留させることなく確実に除去することができる。

また、インク流路２４２８内がインクで満たされたことを検知するセンサー２４２７を更に備え、制御部４０が、センサー２４２７による検知結果に基づいて、インク流路２４２８内がインクで満たされたか否かを判定するので、簡易な構成でより確実にインク流路２４２８内がインクで満たされたことを検知することができる。

また、制御部４０が、真空ポンプ２４９による気体流路２４２９内の脱気開始時からの経過時間に基づいて、インク流路２４２８内がインクで満たされたか否かを判定する場合には、上記センサー２４２７を備える必要がないため、更に簡易な構成でインク流路２４２８内がインクで満たされたことを検知することができる。

なお、上記した実施形態では、インク供給装置６０が、インクジェット記録装置１の構成の一部であるものとしたが、インクジェット記録装置１とは別個に構成された装置であっても良い。

また、上記した実施形態では、脱気モジュール２４２が、外部還流型の中空糸膜脱気モジュールであるものとしたが、これに限られるものではなく、例えば、内部還流型の中空糸膜脱気モジュール、又はその他の構造の脱気モジュールであっても良い。

また、上記した実施形態では、脱気モジュール２４２のインク流路２４２８から第１サブタンク２４５にインクを送液するものとしたが、第１サブタンク２４５が設けられていなくても良く、インク流路２４２８からインクジェットヘッド２４ａに直接インクを送液するものとしても良い。

本発明は、インク供給装置、インクジェット記録装置及びインク供給方法に利用することができる。

１ インクジェット記録装置
２４ａ インクジェットヘッド
４０ 制御部
６０ インク供給装置
２４１ 第２サブタンク（インク供給源）
２４２ 脱気モジュール
２４３ 送液ポンプ
２４９ 真空ポンプ（脱気ポンプ）
２４２６ 中空糸膜（透過部材）
２４２７ センサー
２４２８ インク流路
２４２９ 気体流路
Ｐ 記録媒体

Claims (9)

1. インクジェットヘッドにインクを供給するインク供給装置であって、
   インク供給源に接続されインクが流通するインク流路と、気体が流通する気体流路とが、インク中の溶存気体を透過可能な透過部材により仕切られた脱気モジュールと、
   前記気体流路を脱気することで、前記脱気モジュール内を脱気する脱気ポンプと、
   前記脱気ポンプにより前記気体流路内を脱気し、前記透過部材を介して前記インク流路内が脱気されて前記インク流路内が負圧になることでインクが流入され、前記インク流路内がインクで満たされた後、前記インクジェットヘッドへのインクの送液を開始させる制御部と、を備え、
   前記脱気モジュールは、所定方向に延在し一端が閉塞した複数の中空糸膜を有する、外部還流型の中空糸膜脱気モジュールであり、
   前記脱気モジュールは、前記インク流路へのインク流入口が、前記所定方向について前記複数の中空糸膜の閉塞端側に設けられており、前記気体流路のうち、前記脱気ポンプにより吸引される空気が流出する気体流出口が、前記所定方向について前記複数の中空糸膜の前記閉塞端側とは反対側に設けられていることを特徴とするインク供給装置。
2. 前記脱気モジュールは、前記インク流路のうち当該脱気モジュールの外部へのインク流出口が、前記所定方向について前記インク流入口と前記気体流出口との間に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のインク供給装置。
3. 前記脱気モジュールは、外壁に穴が設けられた中心管を有し、前記複数の中空糸膜が前記中心管の周囲に配置されており、前記インク流入口から流入したインクが前記中心管の内部及び前記穴を通って前記複数の中空糸膜の間に供給されることを特徴とする請求項１又は２に記載のインク供給装置。
4. 前記インク流路内がインクで満たされたことを検知する検知手段を更に備え、
   前記制御部は、前記検知手段による検知結果に基づいて、前記インク流路内がインクで満たされたか否かを判定することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のインク供給装置。
5. 前記検知手段は、前記複数の中空糸膜における前記気体流出口側の基端部同士の間に設けられていることを特徴とする請求項４に記載のインク供給装置。
6. 前記制御部は、前記脱気ポンプによる前記気体流路内の脱気開始時からの経過時間に基づいて、前記インク流路内がインクで満たされたか否かを判定することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のインク供給装置。
7. 前記インクジェットヘッドにインクを送液する送液ポンプを更に備え、
   前記制御部は、前記インク流路内がインクで満たされた後、前記送液ポンプにより前記インクジェットヘッドにインクを送液することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のインク供給装置。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載のインク供給装置と、
   前記インク供給装置により供給されたインクを吐出するインクジェットヘッドと、を備えることを特徴とするインクジェット記録装置。
9. インクジェットヘッドにインクを供給するインク供給方法であって、
   インク供給源に接続されインクが流通するインク流路と、気体が流通する気体流路とが、インク中の溶存気体を透過可能な透過部材により仕切られた脱気モジュールにおいて、前記気体流路内を脱気する工程と、
   前記気体流路が脱気されることで、前記透過部材を介して前記インク流路内が脱気されて前記インク流路内が負圧になることでインクが流入され、前記インク流路内がインクで満たされた後、前記インクジェットヘッドへのインクの送液を開始させる工程と、を有し、
   前記脱気モジュールは、所定方向に延在し一端が閉塞した複数の中空糸膜を有する、外部還流型の中空糸膜脱気モジュールであり、
   前記脱気モジュールは、前記インク流路へのインク流入口が、前記所定方向について前記複数の中空糸膜の閉塞端側に設けられており、前記気体流路のうち、脱気される空気が流出する気体流出口が、前記所定方向について前記複数の中空糸膜の前記閉塞端側とは反対側に設けられていることを特徴とするインク供給方法。

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