JPWO2012029335A1 - 液体供給装置、および気体調整素子の交換時期判定方法 - Google Patents

Abstract

インクタンク２０１内のインクが溶存気体調整フィルタ２０３を経てプリンタヘッドＰＨに供給される。気体圧力変更機構２０６が気体圧力調整タンク２０４内を減圧することにより、溶存気体調整フィルタ２０３によってインクに溶存していた気体が除去される。気体圧力タンク調整２０４内の気圧は、気体圧力変更機構２０６によって減圧された気圧と、液体中から除去された気体の圧力との和となる。気体圧力測定部２０５はそれらの和を気体圧力調整タンク２０４内の気圧として測定する。そして、コントローラ１０は、気体圧力調整タンク２０４内の気体圧力変化の傾き量の大小によって、溶存気体調整フィルタ２０３が交換時期に達しているかいないかを判定する。

Description

所望の機構に供給系を介して供給される液体中の溶存気体を処理するための溶存気体処理手段を有する液体供給装置、および液体に溶存する気体量を調整する供給系に備えられた気体調整素子の交換時期判定方法に関する。

液体中から溶存する気体を除去する脱気技術が様々な分野で使用されている。例えば、ボイラの錆防止、配管の錆防止、精密洗浄用水の生成のために、水(H2O)に溶存している酸素を除去することが一般的に行なわれている。あるいはインクジェットプリンタのインクとしての染料や顔料の溶媒として水を用いている場合、多量の微細な気泡として気体が溶存しているとインクジェットヘッドの毛細管を詰らせるために吐出不良が生じる原因となるため、液体の脱気技術は重要な要件となっている。

一方で、液体中に気体を溶存させるための技術も使用されている。例えば、半導体製造装置において使用される洗浄液として超純水に二酸化炭素を溶存させたものを用いる場合があり、大気中の二酸化炭素を超純水に給気することにより、所望の液体をえることができる。

液体からの脱気、あるいは液体への給気を行なうために、従来は液体に対する加熱・沸騰処理や、あるいは液体を真空乃至低圧下に曝露することによる処理などが行なわれてきた。最近では、液体の供給系に溶存気体調整用のフィルタを付設し、該フィルタに対する圧力を制御することで、液体に溶存している気体の除去、あるいは付加を行なう技術が周知である。

このような溶存気体調整用フィルタとしては、中空糸膜を使用したメンブレンフィルタが利用されることが多い。メンブレンフィルタに使用される中空糸膜は、直径が180〜240μm、肉厚が25〜50μm程度の、文字どおり中心部に空隙を有する糸を集積することにより構成されている。中空糸膜による脱気は、液体が中空糸の内部に浸透した状態で、中空糸の外殻が接する気体の圧力を減少すると、液体中に溶存していた気体分子が中空糸の外殻の隙間から圧力が減少した方向に移動することにより行なわれる。逆に、中空糸の外殻が液体に接した状態で、中空糸の内部を減圧することにより、液体に溶存した気体分子が中空糸内部へ移動するような構成であっても、脱気は可能である。

給気は、脱気とは逆に、中空糸の外殻に接する気体の圧力を増加することで、中空糸の内部に浸透した液体に気体分子が移動することにより実現される。あるいは、中空糸の内部を加圧することにより、中空糸の外殻に接した液体に気体分子が移動することで、給気を行なうことができる。

溶存気体調整用フィルタとしては、液体分子は通さないが気体分子は通す程度の微小孔が多数存在している構成を有する素材が使用可能であり、中空糸膜の他に積層多孔薄膜やセラミックス、焼結金属粉などで溶存気体調整用フィルタを実現するようにしてもよい。

さて、溶存気体調整用フィルタに限らず、一般的にフィルタは使用により目詰まりが生じるため、ある一定の期間で交換しなければフィルタ機能の保証が行なわれないことになる。

溶存気体調整用フィルタとしては、新品であれば、例えば所定時間内に液体内の溶存気体濃度を6.5mg/Lまで減少させることが可能である。しかし、目詰まりが生じることにより、所定時間で減少させた溶存気体濃度が10.8mg/L以上となった場合にはフィルタ機能が失われたものとして、交換の必要がある。

そこで、このようなフィルタの交換時期を確認するため、特許文献１および特許文献２に開示されるような技術が存在する。

特開２００２−４８７７６号公報 特開２００４−３０１９７８号公報

溶存気体調整用フィルタについても、交換時期を判定する手法として、例えば脱気処理を行なった液体の溶存酸素濃度を所定時間測定し、その経時変化に基づいて溶存気体調整用フィルタが交換時期に達したか否かを判定することが可能ではある。

しかし、溶存酸素濃度を測定する溶存酸素濃度計は正確な測定を行なうために、定期的に校正を行なう必要がある。

また、溶存酸素濃度計は高価であるため、比較的小型な装置であるインクジェットプリンタに搭載することが困難である。

定期的に溶存気体調整用フィルタを交換することでフィルタ機能の保証を行なうことも可能ではあるが、この場合交換時期に達していないフィルタを交換することも発生するので、フィルタ機能維持にかかるコストが比較的高価になるという問題もある。

そこで、本発明は、比較的低コストで、気体調整素子が交換時期に達したか否かを判定することができる液体供給装置、および液体に溶存する気体量を調整する供給系に備えられた気体調整素子の交換時期を判定する方法を提供することを目的とする。

かかる課題を解決する為に、第１の態様に係る液体供給装置は、所定の機構に供給系を介して液体を供給する液体供給装置であって、前記液体中の溶存気体を処理する溶存気体処理手段を備え、前記溶存気体処理手段は、前記供給系に設けられ、作用する気体の圧力によって前記液体に溶存する気体量を調整する気体調整素子と、前記気体調整素子に作用する気体の圧力を調整する圧力調整部と、前記圧力調整部内の気体圧力を変更する気体圧力変更手段と、前記気体圧力変更手段による気体圧力の変更と前記気体調整素子による前記液体に溶存する気体量の調整とに基づく前記圧力調整部内の気体圧力の変化を測定する気体圧力測定手段と、前記気体圧力測定手段による気体圧力変化の測定結果が所定値以下となった場合に前記気体調整素子の交換を示唆する気体調整素子交換示唆手段と、を有することを特徴とする。

また、第２の態様に係る液体供給装置は、第１の態様に係る液体供給装置であって、前記気体調整素子が中空糸膜を含むことを特徴とする。

さらに、第３の態様に係る液体供給装置は、第１の態様に係る液体供給装置が、所定の時期に前記溶存気体処理手段を含む装置のメンテナンスを行なうメンテナンスシーケンス実行手段をさらに備え、前記気体圧力測定手段は、前記メンテナンスシーケンス実行手段によるメンテナンス動作の間に、前記圧力調整部内の気体圧力変化の測定を行ない、前記気体調整素子交換示唆手段は、前記気体圧力測定手段による気体圧力変化の測定結果が所定値以下となった場合に前記気体調整素子の交換を示唆することを特徴とする。

加えて、第４の態様に係る液体供給装置は、第１の態様に係る液体供給装置であって、前記気体圧力変更手段による前記圧力調整部に対する気体圧力の変更が減圧であることを特徴とする。

また、第５の態様に係る液体供給装置は、第１の態様に係る液体供給装置であって、液体を供給する前記所定の機構はインクジェットプリンタのプリンタヘッドであることを特徴とする。

第６の態様に係る気体調整素子の交換時期判定方法は、液体に溶存する気体量を調整する供給系に備えられ、作用する気体の圧力によって前記液体に溶存する気体量を調整する気体調整素子の交換時期判定方法であって、前記気体調整素子に作用する気体の圧力を調整する圧力調整部内に印加された気体圧力の変更と前記気体調整素子による前記液体に溶存する気体量の調整とに基づく前記圧力調整部内の気体圧力の変化を所定時間測定する測定工程と、前記測定工程にて測定された気体圧力変化の測定結果が所定値以下となった場合に前記気体調整素子の交換時期であると判定して交換を示唆する判定工程と、を有することを特徴とする。

第１の態様に係る液体供給装置は、気体圧力変更手段による気体圧力の変更と気体調整素子による液体に溶存する気体量の調整とに基づいて圧力調整部内の気体圧力の変化を所定時間測定する。気体調整素子が交換時期に達していない場合、圧力による気体の移動量が多いため、気体圧力は急峻な変化を示すので、気体圧力の測定結果から急峻な変化量を取得することができる。一方、交換時期を迎えた気体調整素子は目詰まりを起こしているので圧力による気体の移動量は少なくなり、気体圧力が緩やかに変化する測定結果からは緩やかな変化量を取得することができる。従って、気体圧力変化の測定結果における変化量が所定値以下となった場合、気体調整素子が交換時期に達したものであると判定して交換を示唆するので、高価な溶存気体計測機器を備えずとも通常備えられている気体圧力測定手段の測定結果のみで気体調整素子の交換時期を知ることができる。

第２の態様に係る液体供給装置は、液体溶存気体の調整を行なう中空糸膜であっても、第１の態様と同じ効果を実現することができる。

第３の態様に係る液体供給装置は、液体供給装置に関するメンテナンス動作の一環として気体調整素子の交換時期を判定している。このため、気体調整素子の交換について別途作業工程を実施する必要がない。

第４の態様に係る液体供給装置は、減圧することにより液体に溶存する気体を脱気するものであっても、第１の態様と同様の効果を実現することができる。

第５の態様に係る液体供給装置は、比較的小型な装置であるインクジェットプリンタに使用されても、第１の態様と同様の効果を実現することができる。

第６の態様に係る気体調整素子の交換時期判定方法は、圧力調整部内に印加された気体圧力の変更と気体調整素子による液体に溶存する気体量の調整とに基づいて圧力調整部内の気体圧力の変化を所定時間測定する。気体調整素子が交換時期に達していない場合、圧力による気体の移動量が多いため、気体圧力は急峻な変化を示すので、気体圧力の測定結果から急峻な変化量を取得することができる。一方、交換時期を迎えた気体調整素子は目詰まりを起こしているので圧力による気体の移動量は少なくなり、気体圧力が緩やかに変化する測定結果からは緩やかな変化量を取得することができる。従って、気体圧力変化の測定結果における変化量が所定値以下となった場合、気体調整素子が交換時期に達したものであると判定して交換を示唆するので、高価な溶存気体計測機器を備えずとも通常備えられている気体圧力測定手段の測定結果のみで気体調整素子の交換時期を知ることができる。

図１は、本発明に関わるインクジェット印刷装置を説明するための図である。 図２は、本発明に関わるコントローラおよびプリンタの主要部を説明するための図である。 図３は、本発明の原理を説明するための図である。 図４は、図２で示したインクジェット印刷装置に、主要部におけるインクの流れ、および気体の流れを加えた説明図である。 図５は、液体に給気を行なうコントローラおよび液体供給装置の主要部を説明するための図である。

以下、図面を利用しながら、本発明を実施形態について、説明を行なう。

〈第１の実施形態〉
図１は、本発明に関わるインクジェット印刷装置１を説明するための図である。インクジェット印刷装置１は、インクジェット印刷装置１全体を制御するコントローラ１０と、基材に対して印刷を行なうプリンタ２０とを備える。コントローラ１０とプリンタ２０とは、通信線ＴＬで電気的に接続されており、コントローラ１０による制御情報に基づいてプリンタ２０が動作することにより、インクジェット印刷装置１は所望の印刷物を生産することができる。

なお、ここでは、コントローラ１０とプリンタ２０とが別体であるよう説明を行なっているが、コントローラ１０とプリンタ２０とが一体であるインクジェット印刷装置１であってもよい。

図２は、本発明に関わるコントローラ１０およびプリンタ２０の主要部を説明するための図である。コントローラ１０は、演算処理部１０１、入力部１０２、表示部１０３を備える。

演算処理部１０１は、所定の演算処理を行ってインクジェット印刷装置１全体を制御する。特に、演算処理部１０１は、後述するプロセスによって溶存気体調整フィルタ２０３の交換時期を判定する。

入力部１０２は、インクジェット印刷装置１を制御するための情報を入力するための機能を有し、例えばマウス、キーボードなどで実現される。特に、入力部１０２は、後述するプロセスによってインクに溶存する気体の量の調整を行なうための圧力調整を入力する際に使用される。また、インクジェット印刷装置１に対してメンテナンスシーケンスを実行させる入力を行なう際にも使用される。

表示部１０３は、インクジェット印刷装置１の状態などを表示するための機能を有し、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイなどで実現される。特に、表示部１０３は、後述するプロセスによって溶存気体調整フィルタが交換時期になっていることを表示する。

なお、入力部１０２、表示部１０３は、タッチパネルなどの一体型構成であってもよい。また、入力部１０２あるいは表示部１０３がコントローラ１０の外部にあるような構成であってもよい。

プリンタ２０は、インクタンク２０１、インク供給機構２０２、溶存気体調整フィルタ２０３、気体圧力調整タンク２０４、気体圧力測定部２０５、気体圧力変更機構２０６を備えている。

インクタンク２０１は、インク配管ＩＨで接続されたプリンタヘッドＰＨに供給するためのインクを蓄積している。インクタンク２０１は、オープンタンク方式、あるいはカートリッジ方式のいずれの方式をも選択することができる。

インク供給機構２０２は、インク送液ポンプと送液弁とを有している。インク供給機構２０２は、通信線ＴＬで電気的に接続されたコントローラ１０からの制御信号に基づいて、インク送液ポンプを駆動し、送液弁を開放することにより、インクタンク２０１に蓄積されたインクをインク配管ＩＨに送液する。

溶存気体調整フィルタ２０３は、インクに溶存している気体量を調整するためのフィルタである。溶存気体調整フィルタ２０３は、インク配管ＩＨに接続されており、溶存気体調整フィルタ２０３内部にはインクが浸透している。一方、溶存気体調整フィルタ２０３の外部は気体配管ＫＨによって被覆されている。後述するプロセスで気体配管ＫＨを介して行なわれる気圧調整によって、溶存気体調整フィルタ２０３はインクに対して脱気を行なうか、あるいは給気を行なう。

また、溶存気体調整フィルタ２０３の外部がインク配管ＩＨで被覆されており、溶存気体調整フィルタ２０３の内部が気体配管ＫＨに接続されるようにしてもよい。

溶存気体調整フィルタ２０３は、中空糸膜を使用したメンブレンフィルタである。なお、溶存気体調整フィルタ２０３は、積層多孔薄膜やセラミックス、焼結金属粉などで構成されていても良く、気体分子は透過するが液体分子は透過しない構成を有するフィルタであればよい。

気体圧力調整タンク２０４は、気体配管ＫＨを介して溶存気体調整フィルタ２０３に作用させる気体圧力を調整するためのバッファを行なうタンクである。気体圧力調整タンク２０４には、気体圧力測定部２０５が付設されている。

気体圧力測定部２０５は、気体圧力調整タンク２０４内の気圧を測定する気圧計であり、信号線ＴＬで電気的に接続されたコントローラ１０に測定した気圧を送信する。気体圧力測定部２０５の気圧計としては、一般的に使用されている気圧計を使用することができる。

気体圧力変更機構２０６は、気体調整ポンプと気体弁とを有しており、通信線ＴＬで電気的に接続されたコントローラ１０からの制御信号に基づいて、気体調整ポンプを駆動し、気体弁を開放することにより、気体圧力調整タンク２０４内の気圧を調整する。

気体圧力変更機構２０６による気体圧力の調整は、気体調整ポンプによって気体圧力調整タンク２０４内の気体を吸引する減圧、あるいは気体圧力調整タンク２０４内に気体を圧送する加圧である。インクジェット印刷装置１の場合、インクに溶存した気体によるプリントヘッドＰＨ内の毛細管の詰りを防止するため、気体圧力変更機構２０６は通常減圧を行なう。

図３は、本発明の原理を説明するための図である。気体圧力変更機構２０６が気体圧力調整タンク２０４内を減圧することにより、溶存気体調整フィルタ２０３に負圧が作用する。その結果、溶存気体調整フィルタ２０３によって液体中（第１の実施形態ではインク）に溶存していた気体が除去されると、除去された気体は気体配管ＫＨを介して気体圧力調整タンク２０４へ移動する。気体圧力タンク調整２０４内の気圧は、気体圧力変更機構２０６によって減圧された気圧と、溶存気体調整フィルタ２０３によって液体中から除去された気体の圧力との和となる。気体圧力測定部２０５はそれらの和を気体圧力調整タンク２０４内の気圧として測定する。

ここで、溶存気体調整フィルタ２０３が交換時期に達していない場合はフィルタに目詰まり等が生じていないので、減圧による液体中からの溶存気体の除去はスムーズに行なわれる。このため、図３に示しているように、気体圧力調整タンク２０４内の気圧が、例えば-96kPaから-95kPaまで低下する時間は短時間であることから、気体圧力変化の傾き量ΔPは「大」である。なお、本明細書において、気体圧力変化の傾き量の大小は、その絶対値での比較である。

一方、溶存気体調整フィルタ２０３が交換時期に達した場合、フィルタに生じた目詰まり等が吸気抵抗となるため、減圧による液体中からの溶存気体の除去はスムーズに行なわれない。その結果、気体圧力調整タンク２０４内の気圧が、例えば-96kPaから-95kPaまで低下する時間は長時間となることから、気体圧力変化の傾き量ΔPは「小」となる。

従って、気体圧力調整タンク２０４内の気体圧力変化の傾き量ΔPの大小によって、溶存気体調整フィルタ２０３が交換時期に達しているかいないかを判定することができる。気体圧力変化の傾き量ΔPは、気体圧力測定部２０５が所定の時間測定した気体圧力調整タンク２０４内の気圧変化に基づいてコントローラ１０が算出する。

液体中に溶存している酸素を除去することによる気体圧力調整タンク２０４内の気圧変化について、図４を参照しつつ説明する。図４は、図２で示したインクジェット印刷装置１に、主要部におけるインクの流れ、および気体の流れを加えた説明図である。

まず、インクジェット印刷装置１で使用するインクが初期に含む溶存酸素濃度、すなわちインクタンク２０１から送液されるインクの溶存酸素濃度をd0(mg/L)とする。次に、インク供給機構２０２によってインク配管ＩＨを流れるインクの流量をF1(L/min)として、溶存気体調整フィルタ２０３によって脱気される溶存酸素の変化量をΔd(mg/L)とし、脱気後のインクの溶存酸素濃度をd1(mg/L)とした場合、d1は次の式で示される。

d1=d0-Δd ……(1)
インク流量は前述のとおりF1なので、減圧により溶存気体調整フィルタ２０３によってインクから除去される単位時間あたりの酸素の量ΔO(mg/min)は、次のような変化量として得られる。

ΔO=Δd×F1 ……(2)
空気における酸素の重量比が23.01%であり、空気の平均分子量が28.966(g/mol)であることから、インクから除去される空気の変化量Δn(mol/min)は、次の式で示される。

Δn=(ΔO×0.001×(100/23.01))/28.966=0.1500×10^-3×ΔO ……(3)
一方、気体圧力調整タンク２０４の初期状態として、内部圧力をP0、容積をV、空気の物質量をn、空気の熱力学温度をTとした場合、理想気体の状態方程式より、次の式が得られる。なお、式(4)においてRは気体定数である。

P0・V=n・R・T ……(4)
気体圧力変更機構２０６が気体圧力調整タンク２０４内を減圧すると、インク配管ＩＨを流れるインクから溶存気体調整フィルタ２０３が除去した気体は、気体配管ＫＨを介して気体圧力調整タンク２０４に流入する。その結果、気体圧力調整タンク２０４内の気体状態が変化し、式(4)からは次の式(5)が得られる。

(P0+ΔP)×V=(n+Δn)×R×T ……(5)
式(5)において、ΔPは溶存気体調整フィルタ２０３が除去した気体が気体圧力調整タンク２０４に流入したことによる内部圧力の変化量であり、上述した気体圧力調整タンク２０４内における気体圧力変化の傾き量と同義である。また、Δnはインクから除去される空気の変化量である。なお、圧力変化にともなう温度変化は極めて微量であるため考慮していない。式(4)、式(5)から、溶存気体調整フィルタ２０３が除去した気体が流入した後の気体圧力調整タンク２０４における気体圧力変化の傾き量ΔPは、次式となる。

ΔP=(Δn・R・T)/V ……(6)
従って、式(1)、(2)、(3)、(6)をまとめると、気体圧力変化の傾き量ΔP(Pa/min)は、
ΔP=(0.1500×10^-3×Δd×F1×R×T)/V ……(7)
となる。

ここで、気体の熱力学的温度Tは重要なファクターではないので、例えばT=300(K)という一定値として取り扱う。あるいはインクジェット印刷装置１が周辺環境温度を測定する構成を有することで、気体の熱力学的温度Tを実測値にて取り扱うようにしても良い。

コントローラ１０は、所定のタイミングで気体圧力変化の傾き量ΔPを算出する。例えば、溶存気体調整フィルタ２０３を交換した際には、コントローラ１０が必ず気体圧力の変化量ΔPを算出することで、交換直後の気体圧力の変化量ΔPを取得することができる。そして、所望のタイミングで、インクジェット印刷装置１のオペレータが気体圧力変化の傾き量ΔPの算出指示を入力部１０２によって行なうと、コントローラ１０はその時点での気体圧力変化の傾き量ΔPを算出し、その算出した傾き量ΔPを溶存気体調整フィルタ２０３の交換時期に達したとされる傾き量の閾値と比較する。比較の結果、気体圧力変化の傾き量ΔPが所定の閾値以下であった場合、コントローラ１０は溶存気体調整フィルタ２０３の交換が必要であることを表示部１０３に表示する。

また、コントローラ１０は、オペレータからの算出指示に基づいて算出した気体圧力変化の傾き量ΔPと、溶存気体調整フィルタ２０３の交換直後に算出した気体圧力の変化量ΔPとを比較するようにしても良い。この場合、気体圧力の変化量ΔPの差分（つまり、変化量ΔPの低下量）が所定値よりも大きくなった場合に、コントローラ１０は溶存気体調整フィルタ２０３の交換が必要であることを表示部１０３に表示する。

あるいは、コントローラ１０が、定期的にインクジェット印刷装置１全体のメンテナンスを実行するメンテナンスシーケンサとして機能し、このメンテナンスごとにコントローラ１０が気体圧力変化の傾き量ΔPを算出するようにしても良い。そして、コントローラ１０は、メンテナンス動作の間に算出した気体圧力変化の傾き量ΔPが上記所定の閾値以下となった場合に、溶存気体調整フィルタ２０３の交換が必要であることを表示部１０３に表示するようにすれば良い。また、コントローラ１０は、前回メンテナンス時の気体圧力変化の傾き量ΔPと今回メンテナンス時の気体圧力変化の傾き量ΔPとを比較し、比較の結果、気体圧力の変化量ΔPの差分が所定値よりも大きくなった場合に、溶存気体調整フィルタ２０３の交換が必要であることを表示部１０３に表示するようにしてもよい。

従って、このような気体圧力変化の傾き量ΔPを算出することにより、溶存気体調整用フィルタ２０３の交換時期を容易に判定し、交換を示唆することができる。

〈第２の実施形態〉
これまでの説明では、気体圧力変化の傾き量ΔPを算出するに際して、通常大気中の酸素重量比に基づいていたが、溶存気体調整フィルタ２０３によって溶存する気体を除去する場合、実用上は水蒸気についても無視することができない。

そこで、式(3)を次のように変形して、インクから除去される水蒸気を多く含んだ空気の変化量を算出するようにしてもよい。

Δn=(ΔO×0.001×(100+a)/23.01)/(28.966+b) ……(3')
ここで、aは空気における水蒸気の重量比である。bは、水蒸気の分子量であり、通常は18(g/mol)である。aについては、JIS規格(Japanese Industrial Standard)における常湿45〜85%に基づいて、水蒸気の重量比を定数扱いしてもよい。あるいは、インクジェット印刷装置１の周辺湿度を取得する構成を追加することにより、水蒸気の重量比を取得するようにしてもよい。

また、液体への溶解度が高い二酸化炭素等を考慮して、次のように式(3)を変形してもよい。

Δn=(ΔO×0.001×(A/23.01))/B……(3'')
ここで、Aは二酸化炭素等を多く含んだ気体が液体から除去された場合における、その気体と酸素との重量比であり、Bはそのときの当該気体の平均分子量である。

このような気体圧力変化の傾き量ΔPを算出する場合であっても、溶存気体調整用フィルタ２０３の交換時期を容易に判定し、交換を示唆することができる。

あるいは、液体中に溶存する酸素ではなく、別の溶存気体を対象にして式(3)を書き直すと、
Δn=(Δw×0.001)/C……(3''')
となる。ここで、Δwは対象となる気体のインクから除去された量(mg/L)であり、Cは対象となる気体の平均分子量である。

〈第３の実施形態〉
これまでの説明では、液体からの脱気に関わる溶存気体調整フィルタ２０３の交換時期の判定について説明を行なってきたが、本発明に係る技術は液体に対して給気を行なう溶存気体調整用フィルタの交換時期の判定についても適用することができる。

液体に給気を行なう例として、例えば半導体製造装置における洗浄液があり、これは超純水に対して二酸化炭素を給気して作成する。また、人造炭酸泉を作成する場合なども、液体に二酸化炭素を給気することによって製造されることが多い。

このような給気に関わる溶存気体調整用フィルタについては、給気を行なう気体中のダストが該フィルタの目詰まりを起こすため、長期間の使用によって給気効率が低下する。このため、液体に給気を行なう際に使用される溶存気体調整用フィルタについても交換時期を判定する必要がある。

図５は、液体に給気を行なうコントローラ５０および液体供給装置６０の主要部を説明するための図である。コントローラ５０の演算処理部５０１は、後述するプロセスによって溶存気体調整フィルタ６０３の交換時期を判定する。コントローラ５０の入力部５０２、表示部５０３の機能については、図２の入力部１０２、表示部１０３とほぼ同様なので説明を省略する。

液体供給装置６０は、液体タンク６０１、液体供給機構６０２、溶存気体調整フィルタ６０３、気体圧力調整タンク６０４、気体圧力測定部６０５、気体圧力変更機構６０６を備えている。なお、気体圧力変更機構６０６を除く構成については、図２に示したプリンタ２０のインクタンク２０１、インク供給機構２０２、溶存気体調整フィルタ２０３、気体圧力調整タンク２０４、気体圧力測定部２０５とほぼ同様なので説明を省略する。

気体圧力変更機構６０６は、給気気体タンクと気体調整ポンプと気体弁とを有している。気体圧力変更機構６０６は、通信線ＴＬで電気的に接続されたコントローラ５０からの制御信号に基づいて、気体調整ポンプを駆動し、気体弁を開放し、給気気体タンクに蓄積された気体を気体圧力調整タンク６０４へ送り込むことで、気体圧力調整タンク６０４内の気圧を調整する。

気体圧力変更機構６０６が気体圧力調整タンク６０４を加圧することにより、溶存気体調整フィルタ６０３によって液体中に気体が溶かし込まれる。そうすると、気体圧力タンク調整６０４内の気圧は、気体圧力変更機構６０６によって加圧された気圧と、溶存気体調整フィルタ６０３によって液体中に溶け込んだ気体の圧力との差となる。気体圧力測定部６０５は該差を気体圧力調整タンク６０４内の気圧として測定する。

ここで、溶存気体調整フィルタ６０３が交換時期に達していない場合はフィルタに目詰まり等が生じていないので、加圧による液体への気体溶かし込みはスムーズに行なわれる。このため、気体圧力変化の傾き量ΔPはやはり「大」となる。なお、第１の実施形態と同じく、気体圧力変化の傾き量の大小は、その絶対値での比較である。

一方、溶存気体調整フィルタ６０３が交換時期に達した場合、フィルタに生じた目詰まり等が給気抵抗となるため、加圧による液体への気体溶かし込みはスムーズに行なわれない。その結果、気体圧力調整タンク６０４内の気体圧力変化の傾き量ΔPが「小」となる。

従って、気体圧力調整タンク６０４内の気体圧力変化の傾き量ΔPの大小によって、溶存気体調整フィルタ６０３が交換時期に達しているかいないかを判定することができる。気体圧力変化の傾き量ΔPは、第１の実施形態と同様に、気体圧力測定部６０５が所定の時間測定した気体圧力調整タンク６０４内の気圧変化に基づいてコントローラ５０が算出する。

液体に気体を溶かし込むことによる気体圧力調整タンク６０４内の気圧変化について、説明を行なう。

まず、液体供給装置６０で使用する液体が初期に含む溶存酸素濃度をd0(mg/L)とする。次に、液体供給機構６０２によって液体配管ＥＨを流れる液体の流量をF1(L/min)として、溶存気体調整フィルタ６０３によって給気される気体酸素の変化量をΔd(mg/L)とし、給気後の液体の溶存酸素濃度をd1(mg/L)とした場合、d1は次の式で示される。

d1=d0+Δd ……(10)
以降、式(10)と式(2)、(3)、(6)をまとめると、気体圧力変化の傾き量ΔP(Pa/min)は、
ΔP=(0.1500×10^-3×Δd×F1×R×T)/V ……(70)
となる。すなわち、式(7)と同様の数式であり、減圧であっても加圧であっても、溶存気体調整用フィルタの交換時期を判定するに際して気体圧力変化の傾き量ΔPを利用することができることは明らかである。

従って、このような気体圧力変化の傾き量ΔPを算出することにより、溶存気体調整用フィルタ６０３の交換時期を容易に判定し、交換を示唆することができる。

〈変形例〉
これまでの説明では、インクジェット印刷装置１におけるインクについて脱気を行なう溶存気体調整フィルタ２０３の交換時期判定について説明を行なってきたが、本発明における気体の溶媒となる液体はインクに限るものではない。

例えば、ボイラなどに使用する水に対しての脱気処理に関わる溶存気体調整フィルタであっても、本発明を適用可能である。

また、液体は水溶性であることに限定されず、有機溶媒であってもよい。

また、気体圧力調整タンク２０４内の気体圧力変化を測定するのに代えて、気体配管ＫＨ内を直接に気体圧力変更機構２０６によって加圧または減圧し、その気体配管ＫＨ内の気体圧力変化を測定して判定を行うようにしても良い。

１ インクジェット印刷装置
１０、５０ コントローラ
２０ プリンタ
６０ 液体供給装置
１０１、５０１ 演算処理部
１０２、５０２ 入力部
１０３、５０３ 表示部
２０１ インクタンク
２０２ インク供給機構
２０３、６０３ 溶存気体調整フィルタ
２０４、６０４ 気体圧力調整タンク
２０５、６０５ 気体圧力測定部
２０６、６０６ 気体圧力変更機構
６０１ 液体タンク
６０２ 液体供給機構
ＥＨ 液体配管
ＩＨ インク配管
ＫＨ 気体配管
ＴＬ 通信線

Claims (6)

1. 所定の機構に供給系を介して液体を供給する液体供給装置であって、
   前記液体中の溶存気体を処理する溶存気体処理手段を備え、
   前記溶存気体処理手段は、
   前記供給系に設けられ、作用する気体の圧力によって前記液体に溶存する気体量を調整する気体調整素子と、
   前記気体調整素子に作用する気体の圧力を調整する圧力調整部と、
   前記圧力調整部内の気体圧力を変更する気体圧力変更手段と、
   前記気体圧力変更手段による気体圧力の変更と前記気体調整素子による前記液体に溶存する気体量の調整とに基づく前記圧力調整部内の気体圧力の変化を測定する気体圧力測定手段と、
   前記気体圧力測定手段による気体圧力変化の測定結果が所定値以下となった場合に前記気体調整素子の交換を示唆する気体調整素子交換示唆手段と、
   を有することを特徴とする液体供給装置。
2. 請求項１に記載の液体供給装置であって、
   前記気体調整素子が中空糸膜を含むことを特徴とする液体供給装置。
3. 請求項１に記載の液体供給装置であって、
   所定の時期に前記溶存気体処理手段を含む装置のメンテナンスを行なうメンテナンスシーケンス実行手段をさらに備え、
   前記気体圧力測定手段は、前記メンテナンスシーケンス実行手段によるメンテナンス動作の間に、前記圧力調整部内の気体圧力変化の測定を行ない、
   前記気体調整素子交換示唆手段は、前記気体圧力測定手段による気体圧力変化の測定結果が所定値以下となった場合に前記気体調整素子の交換を示唆することを特徴とする液体供給装置。
4. 請求項１に記載の液体供給装置であって、
   前記気体圧力変更手段による前記圧力調整部に対する気体圧力の変更が減圧であることを特徴とする液体供給装置。
5. 請求項１に記載の液体供給装置であって、
   液体を供給する前記所定の機構はインクジェットプリンタのプリンタヘッドであることを特徴とする液体供給装置。
6. 液体に溶存する気体量を調整する供給系に備えられ、作用する気体の圧力によって前記液体に溶存する気体量を調整する気体調整素子の交換時期判定方法であって、
   前記気体調整素子に作用する気体の圧力を調整する圧力調整部内に印加された気体圧力の変更と前記気体調整素子による前記液体に溶存する気体量の調整とに基づく前記圧力調整部内の気体圧力の変化を所定時間測定する測定工程と、
   前記測定工程にて測定された気体圧力変化の測定結果が所定値以下となった場合に前記気体調整素子の交換時期であると判定して交換を示唆する判定工程と、
   を有することを特徴とする気体調整素子の交換時期判定方法。

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