WO2016104155A1 - 中空糸脱気モジュール及びインクジェットプリンタ - Google Patents

中空糸脱気モジュール及びインクジェットプリンタ Download PDF

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WO2016104155A1
WO2016104155A1 PCT/JP2015/084572 JP2015084572W WO2016104155A1 WO 2016104155 A1 WO2016104155 A1 WO 2016104155A1 JP 2015084572 W JP2015084572 W JP 2015084572W WO 2016104155 A1 WO2016104155 A1 WO 2016104155A1
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hollow fiber
ink
fiber membrane
hollow
membrane bundle
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洋平 菅沼
和美 大井
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Dic株式会社
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    • B41J2/175Ink supply systems ; Circuit parts therefor
    • B41J2/17596Ink pumps, ink valves

Definitions

  • the present invention relates to a hollow fiber degassing module for degassing a liquid and an ink jet printer provided with the hollow fiber degassing module.
  • An ink jet printer is a printing machine that uses a method of spraying fine droplets of ink directly onto a print medium.
  • an ink jet printer there is a possibility that the dissolved gas in the ink is gasified due to the pressure fluctuation inside the ink reservoir during printing and nozzle clogging occurs.
  • the risk of significantly reducing print quality This is noticeable during long-term use and high-speed operation.
  • it is effective to perform deaeration to remove dissolved gas and bubbles from the ink.
  • Patent Document 1 discloses that a hollow fiber deaeration module using a hollow fiber membrane is attached to an ink flow path from an ink reservoir to an inkjet head, and the ink is continuously deaerated. Is disclosed.
  • the hollow fiber deaeration module described in Patent Document 1 is an external perfusion type hollow fiber deaeration module, and a hollow fiber membrane bundle in which a plurality of hollow fiber membranes are bundled is housed in a cylinder. Then, ink is supplied to the outside of the hollow fiber membrane and the inside of the hollow fiber membrane is decompressed to degas the ink, and the degassed ink is discharged from the discharge port formed on the side wall of the cylindrical body.
  • Patent Document 2 proposes a method of manufacturing a hollow fiber deaeration module that does not include an ink distribution pipe in order to reduce ink pressure loss.
  • an object of one aspect of the present invention is to provide a hollow fiber deaeration module and an ink jet printer that can suppress a rapid increase in pressure loss.
  • the present inventors examined the cause of the rapid increase in pressure loss of the hollow fiber deaeration module.
  • the hollow fiber membrane swells with ink, thereby narrowing or closing the ink flow path, thereby rapidly increasing the pressure loss of the hollow fiber degassing module.
  • the findings Specifically, since both ends of the hollow fiber membrane bundle are fixed to the cylinder, when the hollow fiber membrane swells, the hollow fiber membrane is twisted and flattened. And the hollow part used as the flow path of an ink is formed in the radial inside of the hollow fiber membrane bundle.
  • the swollen hollow fiber membrane enters the hollow portion, thereby narrowing or closing the hollow portion.
  • the gap between the hollow fiber membranes also serves as an ink flow path, but the swollen hollow fiber membrane also narrows or closes the gap between the hollow fiber membranes.
  • the hollow fiber deaeration module includes a hollow fiber membrane bundle in which a plurality of hollow fiber membranes are bundled in a cylindrical shape, and a cylindrical body that accommodates the hollow fiber membrane bundle and extends in the axial direction.
  • a hollow fiber degassing module that degass the liquid by supplying liquid from the hollow portion of the hollow fiber membrane bundle to the gap between the hollow fiber membranes and depressurizing the inside of the hollow fiber membrane,
  • a support is provided in contact with the inner peripheral surface of the yarn membrane bundle.
  • the hollow fiber deaeration module according to one aspect of the present invention is an external perfusion type that supplies liquid to the outside of the hollow fiber membrane and degass the liquid by decompressing the inside of the hollow fiber membrane. For this reason, the pressure loss of the liquid can be kept low. And since this hollow fiber deaeration module is provided with the support body contact
  • the swollen hollow fiber membrane can be prevented from entering the hollow portion of the hollow fiber membrane bundle serving as a liquid flow path and narrowing or closing the hollow portion. Moreover, it can suppress that the swollen hollow fiber membrane narrows or closes the gap between the hollow fiber membranes. In this way, even if the hollow fiber membrane swells, it is possible to suppress the liquid flow path from being narrowed or blocked, so that the pressure loss of the hollow fiber degassing module is prevented from rapidly increasing. be able to.
  • the support may be cylindrical.
  • the support may be a net.
  • the support may be disposed between one end surface and the other end surface of the hollow fiber membrane bundle in the central axis direction of the hollow fiber membrane.
  • An ink jet printer is an ink jet printer in which ink stored in an ink storage portion is supplied to an ink jet head through an ink flow path, and any one of the hollow fiber degassing modules is an ink. It is attached to the flow path.
  • the hollow fiber degassing module is attached to the ink flow path, a rapid increase in pressure loss in the ink flow path can be suppressed, and ink can be removed for a long period of time. I can mind.
  • a rapid increase in pressure loss can be suppressed.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an inkjet printer according to an embodiment. It is a schematic sectional drawing of the hollow fiber deaeration module concerning an embodiment.
  • FIG. 3 is a partially enlarged view of the hollow fiber membrane bundle shown in FIG. 2.
  • FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV shown in FIG. 2.
  • It is a perspective view of a support body. It is a perspective view of a support body.
  • the hollow fiber degassing module of the present embodiment is an application of the hollow fiber degassing module of the present invention to a hollow fiber degassing module for degassing ink.
  • the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an inkjet printer according to an embodiment.
  • an inkjet printer 11 mainly includes an ink storage unit 12 such as an ink tank that stores ink, and an inkjet head 13 that directly sprays the atomized ink onto a print medium.
  • a hollow fiber deaeration module 1 according to an embodiment that is attached and deaerates ink, a suction pump 16 that performs vacuum suction, and an intake pipe 17 that connects the suction pump 16 and the hollow fiber deaeration module 1 are provided.
  • the first ink supply pipe 14 and the second ink supply pipe 15 are ink flow paths from the ink reservoir 12 to the inkjet head 13.
  • the ink used in the inkjet printer 11 is not particularly limited, and examples thereof include water-based ink, UV ink, solvent ink, and ceramic ink.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the hollow fiber deaeration module according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a partially enlarged view of the hollow fiber membrane bundle shown in FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV shown in FIG.
  • the hollow fiber deaeration module 1 includes a hollow fiber membrane bundle 3 in which a plurality of hollow fiber membranes 2 are bundled in a cylindrical shape, and an inner peripheral surface 3a of the hollow fiber membrane bundle 3.
  • a support body 10 to be brought into contact with and a housing 4 for housing the hollow fiber membrane bundle 3 are provided.
  • the hollow fiber degassing module 1 supplies ink from the hollow portion 3b of the hollow fiber membrane bundle 3 to the gap between the hollow fiber membranes 2 and depressurizes the inside of the hollow fiber membrane 2 to degas the ink.
  • the hollow portion 3b is a hollow portion located on the radially inner side of the hollow fiber membrane bundle 3 formed in a cylindrical shape.
  • each hollow fiber membrane 2 is described schematically and is different from an actual shape.
  • the hollow fiber membrane 2 is a hollow fiber membrane that allows gas to permeate but not liquid.
  • the hollow fiber membrane 2 has a property of swelling with ink.
  • the material, membrane shape, membrane form, etc. of the hollow fiber membrane 2 are not particularly limited.
  • Examples of the material of the hollow fiber membrane 2 include polyolefin resins such as polypropylene and poly (4-methylpentene-1), silicone resins such as polydimethylsiloxane and copolymers thereof, and fluorine resins such as PTFE and vinylidene fluoride. Resin.
  • the membrane shape (side wall shape) of the hollow fiber membrane 2 include a porous membrane, a microporous membrane, and a homogeneous membrane (non-porous membrane) having no porosity.
  • a symmetric membrane in which the chemical or physical structure of the entire membrane is homogeneous
  • an asymmetric membrane inhomogeneous in which the chemical or physical structure of the membrane varies depending on the membrane part.
  • An asymmetric membrane is a membrane having a non-porous dense layer and a porous structure. In this case, the dense layer may be formed anywhere in the membrane, such as the surface layer portion of the membrane or the inside of the porous membrane.
  • the heterogeneous film includes a composite film having a different chemical structure and a multilayer structure film such as a three-layer structure.
  • a heterogeneous film using poly (4-methylpentene-1) resin has a dense layer that blocks the liquid, and thus is particularly preferable for deaeration of liquids other than water, such as ink.
  • a dense layer is formed on the outer surface of the hollow fiber.
  • the hollow fiber membrane bundle 3 can be formed by, for example, a hollow fiber membrane sheet (not shown) in which a plurality of hollow fiber membranes 2 are woven in a hook shape.
  • the hollow fiber membrane bundle 3 can be formed by a hollow fiber membrane sheet composed of 30 to 90 hollow fiber membranes 2 per inch.
  • a hollow portion 3b serving as an ink flow path is formed on the radially inner side of the hollow fiber membrane bundle 3.
  • the hollow portion 3 b is defined by the inner peripheral surface 3 a of the hollow fiber membrane bundle 3.
  • the support 10 is a member that contacts the inner peripheral surface 3 a of the hollow fiber membrane bundle 3 and supports the hollow fiber membrane 2 from the inside in the radial direction of the hollow fiber membrane bundle 3. .
  • the support 10 is formed in a cylindrical shape (pipe shape).
  • the outer diameter of the support 10 is substantially the same as the inner diameter of the hollow fiber membrane bundle 3.
  • the thickness of the support 10 can be appropriately set, for example, within a range in which the pressure loss of ink passing through the inside of the support 10 in the radial direction does not increase.
  • the thickness of the support body 10 can be suitably set in the range which can support the swollen hollow fiber membrane 2, for example.
  • the support 10 is formed in a net shape.
  • the net shape refers to a shape in which a plurality of linear portions 101 extending in different directions are connected and a mesh 102 is formed by the plurality of linear portions 101.
  • the support body 10 does not have the function of distributing ink evenly over the entire hollow fiber membrane bundle 3 as in a conventional water supply pipe.
  • Examples of the shape of the mesh 102 include a square, a rectangle, a pentagon, a hexagon, a circle, and an ellipse.
  • the porosity of the support 10 can be, for example, 10% or more, preferably 20% or more and 80% or less, and more preferably 30% or more and 60% or less. . Note that the porosity of the support 10 refers to the ratio of the mesh 102 to the area of the outer peripheral surface of the support 10 including the mesh 102.
  • the support 10 shown in FIG. 5 has a plurality of first linear portions 101a that extend in a direction parallel to the axial direction of the support 10 and are arranged in a circle, and a circle centered on the axis of the support 10.
  • the plurality of second linear portions 101b extending and connected to the first linear portions 101a.
  • the shape of the mesh 102 of the support 10 shown in FIG. 5 is a square.
  • the support 10 shown in FIG. 6 includes a plurality of first linear portions 101 a extending in a direction inclined by a predetermined angle with respect to the axial direction of the support 10, and the first linear portions with respect to the axial direction of the support 10.
  • a plurality of second linear portions 101b extending in a direction inclined by a predetermined angle in the opposite direction to 101a and connected to the first linear portions 101a.
  • the shape of the mesh 102 of the support 10 shown in FIG. 6 is a rhombus.
  • the support 10 is preferably made of a resin from the viewpoint of ease of manufacture.
  • the resin used for the support 10 include polypropylene and polyethylene, preferably ultrahigh molecular weight polyethylene and high density polyethylene.
  • the support 10 is disposed between the one end face 3c and the other end face 3d of the hollow fiber membrane bundle 3 in the direction of the central axis L1 of the hollow fiber membrane bundle 3. That is, the support 10 is accommodated in the hollow fiber membrane bundle 3 without protruding from the one end surface 3c and the other end surface 3d of the hollow fiber membrane bundle 3.
  • the support 10 is preferably the same length as the hollow fiber membrane bundle 3 in the central axis L1 direction, but may be shorter than the hollow fiber membrane bundle 3.
  • the support 10 and the hollow fiber membrane bundle 3 have the same length, and both end surfaces of the support 10 are positioned on the one end surface 3 c and the other end surface 3 d of the hollow fiber membrane bundle 3. Is shown.
  • the housing 4 includes a cylindrical body 5, a first lid portion 6, and a second lid portion 7.
  • the cylinder 5 is a part in which the hollow fiber membrane bundle 3 is accommodated.
  • the cylindrical body 5 is formed in a cylindrical shape extending in the axial direction L, and both ends of the cylindrical body 5 are open.
  • a first lid portion 6 is attached to one side opening end portion 5 a that is an opening end portion on one side of the cylindrical body 5, and on the other side opening end portion 5 b that is an opening end portion on the other side of the cylindrical body 5.
  • the second lid portion 7 is attached.
  • the first lid portion 6 and the second lid portion 7 can be attached to the cylindrical body 5 by, for example, screwing, fitting, adhesion, or the like.
  • the first lid portion 6 is formed in a tapered shape with a smaller diameter as the distance from the cylindrical body 5 increases.
  • a supply port 6 a for supplying ink into the first lid 6 is formed at the tip of the first lid 6.
  • the supply port 6 a is a circular opening and is formed on the central axis L ⁇ b> 2 of the cylinder 5.
  • a connecting portion 6b for detachably connecting the first ink supply pipe 14 extends along the axial direction L from the supply port 6a.
  • the connecting portion 6b is formed in a cylindrical shape, and a female screw 6c into which the first ink supply pipe 14 is screwed is formed on the inner peripheral surface of the connecting portion 6b.
  • the connection between the connecting portion 6b and the first ink supply pipe 14 is not limited to screwing, and may be performed by fitting, for example.
  • the second lid portion 7 is formed in a tapered shape with a smaller diameter as the distance from the cylindrical body 5 increases.
  • An air inlet 7 a for sucking gas from inside the housing 4 is formed at the tip of the second lid portion 7.
  • the air inlet 7 a is a circular opening and is formed on the central axis L ⁇ b> 2 of the cylinder 5.
  • a connection portion 7b for detachably connecting the intake pipe 17 extends along the axial direction L from the intake port 7a.
  • the connecting portion 7b is formed in a cylindrical shape, and a female screw 7c into which the intake pipe 17 is screwed is formed on the inner peripheral surface of the connecting portion 7b.
  • the connection between the connection portion 7b and the intake pipe 17 is not limited to screwing, and may be performed by fitting, for example.
  • a discharge port 5 d for discharging ink from the inside of the housing 4 is formed in the side wall 5 c of the cylindrical body 5.
  • the discharge port 5d is a circular opening.
  • the discharge port 5d is formed on the other open end 5b side from the center in the axial direction L of the cylindrical body 5.
  • a connecting portion 5e for detachably connecting the second ink supply pipe 15 extends from the discharge port 5d along a direction orthogonal to the axial direction L.
  • the connecting portion 5e is formed in a cylindrical shape, and a female screw 5f into which the second ink supply pipe 15 is screwed is formed on the inner peripheral surface of the connecting portion 5e.
  • the connection between the discharge port 5d and the second ink supply pipe 15 is not limited to screwing, and may be performed by fitting, for example.
  • the cylindrical body 5, the first lid portion 6 and the second lid portion 7 are preferably made of resin from the viewpoint of ease of manufacture.
  • the cylindrical body 5, the first lid portion 6, and the second lid portion 7 can be manufactured by injection molding.
  • the cylinder 5, the 1st cover part 6, and the 2nd cover part 7 are the color which does not permeate
  • the one side membrane bundle end part 3e of the hollow fiber membrane bundle 3 is being fixed to the one side opening end part 5a of the cylinder 5 by the sealing part 8
  • the other side membrane bundle end part of the hollow fiber membrane bundle 3 3 f is fixed to the other open end 5 b of the cylinder 5 by the sealing portion 9.
  • the sealing portion 8 is made of resin.
  • the resin used for the sealing portion 8 include epoxy resins, urethane resins, ultraviolet curable resins, and polyolefin resins such as polyethylene and polypropylene.
  • the sealing portion 8 is filled in the entire region other than the hollow portion 3 b. That is, the sealing part 8 is filled with the sealing part 8 only between the hollow fiber membranes 2, inside the hollow fiber membranes 2, and between the hollow fiber membrane bundle 3 and the inner wall of the cylindrical body 5. (See FIG. 3 (a)).
  • the communication port 8a which connects the hollow part 3b and the cylinder 5 exterior is formed. For this reason, the ink supplied from the supply port 6 a into the first lid portion 6 is supplied into the cylinder 5 only from the communication port 8 a and is supplied to the outside of the hollow fiber membrane 2 in the cylinder 5.
  • the sealing part 9 is formed of the same resin as the sealing part 8.
  • the sealing portion 9 is filled in the entire region other than the inside of the hollow fiber membrane 2 in a cross section perpendicular to the axial direction L of the cylindrical body 5. That is, the sealing portion 9 is not filled inside the hollow fiber membrane 2 but only between the hollow fiber membranes 2, between the hollow fiber membrane bundle 3 and the inner wall of the cylindrical body 5, and only in the hollow portion 3 b. (See FIG. 3B).
  • the support body 10 is arrange
  • the sealing part 9 is filled.
  • the ink supplied to the cylinder 5 is prevented from flowing into the second lid portion 7 beyond the sealing portion 9. Further, since the inside of the hollow fiber membrane 2 and the inside of the second lid portion 7 are communicated with each other, the inside of the hollow fiber membrane 2 is decompressed by sucking air from the air inlet 7a by the suction pump 16.
  • the sealing portion 8 is, for example, one side of the hollow fiber membrane bundle 3 such that the central axis L1 of the one side membrane bundle end 3e of the hollow fiber membrane bundle 3 and the central axis L2 of the cylindrical body 5 are at the same position.
  • the film bundle end portion 3e is fixed to the cylindrical body 5.
  • the sealing portion 9 is formed of the hollow fiber membrane bundle 3 such that, for example, the central axis L1 of the other membrane bundle end 3f of the hollow fiber membrane bundle 3 and the central axis L2 of the cylindrical body 5 are at the same position.
  • the other side membrane bundle end 3 f is fixed to the cylinder 5.
  • the sealing portion 9 is, for example, a position where the central axis L1 of the other membrane bundle end portion 3f of the hollow fiber membrane bundle 3 is eccentric to the opposite side of the discharge port 5d with respect to the central axis L2 of the cylindrical body 5.
  • the other membrane bundle end 3 f of the hollow fiber membrane bundle 3 may be fixed to the cylindrical body 5.
  • the ratio of the inner diameter D of the cylindrical body 5 to the length in the axial direction L of the hollow fiber membrane bundle 3 is preferably 1: 1 to 1: 6.
  • the ink supplied from the ink reservoir 12 to the first ink supply pipe 14 is supplied into the first lid 6 from the supply port 6a.
  • the ink supplied into the first lid portion 6 is supplied to the hollow portion 3b through the communication port 8a.
  • the ink supplied to the hollow portion 3 b passes through the mesh 102 of the support 10, is supplied to the gap between the hollow fiber membranes 2, and further flows to the outside in the radial direction of the cylinder 5 through the gap. That is, the ink supplied to the hollow portion 3 b is supplied to the outside of the hollow fiber membrane 2 in the cylindrical body 5.
  • the inside of the hollow fiber membrane 2 is depressurized by operating the suction pump 16 to suck in the housing 4 from the air inlet 7a.
  • the ink passes between the hollow fiber membranes 2, dissolved gas and bubbles are drawn from the ink to the inside of the hollow fiber membrane 2. Thereby, the ink is deaerated.
  • the degassed ink flows into the second ink supply pipe 15 from the discharge port 5d, and is supplied from the second ink supply pipe 15 to the inkjet head 13.
  • the hollow fiber membrane 2 swells with ink over time.
  • the speed and degree of swelling of the hollow fiber membrane 2 varies depending on the material, membrane shape, membrane form, etc. of the hollow fiber membrane 2, and also varies depending on the type of ink. For example, when a polyolefin resin is used as the material of the hollow fiber membrane 2 and a ceramic ink in which ceramic powder is dispersed in a solvent is used as the ink, the swelling speed and the degree of swelling of the hollow fiber membrane 2 are particularly increased. Then, the swollen hollow fiber membrane 2 tends to twist and flatten, and tries to enter the hollow portion 3b.
  • the solvent used in the ceramic ink is not particularly limited as long as it does not impair the effects of the present invention, and may be a known one, but specific examples include ethylene glycol and diethylene glycol.
  • Glycols such as triethylene glycol, glycol monoalkyl ethers such as 3-methoxy-3-methylbutanol and 3-methoxybutanol, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol methyl ethyl ether, diethylene glycol methyl butyl ether, triethylene glycol methyl butyl ether, tetra Glycol dialkyl ethers such as ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether Glycol monoacetates such as cetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, glycol diacetates, alcohols such as ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, 2-
  • Aromatic hydrocarbons such as hydrogen, benzene, toluene, xylene Terpenes, ethers, cyclic imides, 3-methyl-2-oxazolidinones, 3-alkyl-2-oxazolidinones, such as 3-alkyl-2-oxazolidinones, N-methyl-2-pyrrolidone, N-ethyl-2-pyrrolidone N-alkylpyrrolidone such as ⁇ -butyrolactone, lactone such as ⁇ -caprolactone, and nitrogen-containing solvents such as ⁇ -alkoxypropionamide.
  • Aromatic hydrocarbons such as hydrogen, benzene, toluene, xylene Terpenes, ethers, cyclic imides, 3-methyl-2-oxazolidinones, 3-alkyl-2-oxazolidinones, such as 3-alkyl-2-oxazolidinones, N-methyl-2-pyrrolidone, N-eth
  • the support 10 is in contact with the inner peripheral surface 3a of the hollow fiber membrane bundle 3 that defines the hollow portion 3b, the swollen hollow fiber membrane 2 is suppressed from being twisted and flattened. At the same time, entry into the hollow portion 3b is suppressed. As a result, in the hollow fiber deaeration module 1, even if the hollow fiber membrane 2 swells, it is possible to suppress the ink flow path from being narrowed or blocked, thereby suppressing a rapid increase in ink pressure loss. can do.
  • the hollow fiber deaeration module 1 is an external perfusion type that supplies ink to the outside of the hollow fiber membrane 2 and degass the ink by decompressing the inside of the hollow fiber membrane 2. .
  • the pressure loss of ink can be suppressed low.
  • the hollow fiber degassing module 1 is mounted on the ink jet printer 11 that supplies ink from the ink reservoir 12 to the ink jet head 13 by the weight of the ink, the ink can be appropriately supplied to the ink jet head 13. it can.
  • each hollow fiber membrane 2 is supported from the radial direction center side of the hollow fiber membrane bundle 3. Supported by the body 10. For this reason, even if the hollow fiber membrane 2 swells with ink, it can suppress that the hollow fiber membrane 2 twists. That is, it is possible to suppress the swollen hollow fiber membrane 2 from entering the hollow portion 3b of the hollow fiber membrane bundle 2 serving as the ink flow path and narrowing or closing the hollow portion 3b. Moreover, it can suppress that the swollen hollow fiber membrane 2 narrows or closes the gap between the hollow fiber membranes 2. In this way, even if the hollow fiber membrane 2 swells, it is possible to suppress the ink flow path from being narrowed or blocked, so that the pressure loss of the hollow fiber deaeration module 1 is rapidly increased. Can be suppressed.
  • the support 10 is cylindrical, the inner peripheral surface 3a of the hollow fiber membrane bundle 3 can be supported as a whole.
  • the support 10 is net-like, it is possible to suppress an increase in pressure loss when the ink passes through the support 10. Thereby, it can suppress that the initial pressure of a hollow fiber deaeration module rises.
  • the initial pressure of a hollow fiber deaeration module raises by making the aperture ratio of the support body 10 or more 10%, and the aperture ratio of the support body 10 is 80% or less. By doing, it can suppress that the supporting force of the hollow fiber membrane 2 by the support body 10 falls too much.
  • the support 10 is disposed between the one end face 3 c and the other end face 3 d of the hollow fiber membrane bundle 3, the support 10 can be accommodated in the cylinder 5. Thereby, since it becomes easy to produce the hollow fiber deaeration module 1, the manufacturing cost of the hollow fiber deaeration module 1 can be suppressed.
  • the hollow fiber degassing module 1 is attached to the ink flow path including the first ink supply pipe 14 and the second ink supply pipe 15, so that the pressure loss in the ink flow path
  • the ink can be deaerated over a long period of time.
  • the support has been described as having a cylindrical shape.
  • the support has any shape. May be.
  • the support has been described as having a net-like shape.
  • the support may not have a net-like shape.
  • ink is exemplified as the liquid to be deaerated.
  • the liquid to be deaerated may be a liquid other than the ink.
  • the ink is supplied from the supply port 6a into the housing 4 and the ink in the housing 4 is discharged from the discharge port 5d.
  • the ink inlet and the outlet may be reversed. . That is, the ink may be supplied from the discharge port 5d into the housing 4 and the ink in the housing 4 may be discharged from the supply port 6a.
  • the test circuit connects the first ink supply pipe 22 inserted into the ink tank 21 in which the ink is stored to the supply port of the hollow fiber degassing module.
  • a pump 23 for feeding the ink in the first ink supply pipe 22 to the hollow fiber degassing module side and an inlet pressure gauge 24 for measuring the pressure of the ink in the first ink supply pipe 22 were attached.
  • the test circuit connects the second ink supply pipe 25 inserted into the ink tank 21 to the discharge port of the hollow fiber degassing module, and connects the ink in the second ink supply pipe 25 to the second ink supply pipe 25.
  • An outlet pressure gauge 26 for measuring the pressure was attached.
  • Example 1 The hollow fiber deaeration module of Example 1 was produced as follows.
  • Example 1 a SEPAREL EF-G5 hollow fiber degassing module manufactured by DIC Corporation was used as a base module.
  • a die planetron sheet (mesh size (3 mm ⁇ 3 mm), thickness (1.4 mm)) manufactured by Dainippon Plastic Co., Ltd. is used on the inner peripheral surface of the hollow fiber membrane bundle.
  • a hollow fiber membrane module of Example 1 was obtained by contacting a support wound in a cylindrical shape so as to be 14 mm. Specifically, a hollow fiber membrane having an inner diameter of 100 ⁇ m and an outer diameter of 180 ⁇ m having a heterogeneous side wall (membrane) made of poly-4 methylpentene-1 was produced.
  • a large number of hollow fiber membranes arranged in the same row were woven in a hook shape with warps so that there were 61 hollow fiber membranes per inch, and a hollow fiber membrane sheet having a predetermined length was produced.
  • a hollow fiber membrane sheet was wound around a cylindrical support to produce a cylindrical hollow fiber membrane bundle.
  • the hollow fiber membrane bundle is inserted into the cylindrical body of the housing, the one side membrane bundle end of the hollow fiber membrane bundle is fixed to the one side open end of the cylindrical body by the sealing portion, and the hollow fiber membrane bundle The other side membrane bundle end of was fixed to the other side opening end of the cylindrical body by the sealing part.
  • the hollow cover deaeration module of Example 1 was produced by attaching a 2nd cover part to the other side opening end part of a cylinder.
  • Table 1 shows the main conditions of the hollow fiber degassing module of Example 1.
  • Example 2 As a support, a netron pipe (PX-225-2000, BK, outer diameter (14.6 mm), inner diameter (13.6 mm), pitch (extrusion 10 mm, width reference value 0.8 mm) manufactured by Moriroku Chemicals Co., Ltd. Pipe diameter ⁇ (14 mm) was used. Other conditions were the same as in Example 1, and a hollow fiber degassing module of Example 2 was produced. Table 1 shows the main conditions of the hollow fiber degassing module of Example 2.
  • Example 3 As a support, a netron pipe (PX-225-2000, BK, outer diameter (14.6 mm), inner diameter (13.6 mm), pitch (extrusion (10 mm), width reference value (0. 8 mm)) and pipe diameter ⁇ (10 mm) The other conditions were the same as in Example 1. A hollow fiber deaeration module of Example 3 was produced. The main conditions are shown in Table 1.
  • Comparative Example 1 A hollow fiber deaeration module of Comparative Example 1 was produced in the same manner as in Example 2 except that the support was removed from the hollow fiber membrane bundle after the resin in the sealing portion was cured. That is, as the hollow fiber degassing module of Comparative Example 1, a SEPAREL EF-G5 hollow fiber degassing module manufactured by DIC Corporation was used. Table 1 shows the main conditions of the hollow fiber degassing module of Comparative Example 1.
  • Example 2 In the experiment, a ceramic ink containing a hydrocarbon solvent (“Exxsol (registered trademark) D130” manufactured by ExxonMobil Corporation (Hydrocarbones, C14-C18, n-alkanes, iso-alkanes, cyclics, aromatics, etc.)) is used.
  • the set temperature of the ink was 45 ° C.
  • the ink is circulated at a set flow rate of ink of 200 g / min, and the difference between the inlet pressure measured by the inlet pressure gauge 24 and the outlet pressure measured by the outlet pressure gauge 26 is calculated as a pressure loss.
  • the flow rate of ink was measured with a flow meter (not shown).
  • (2) the ink is circulated at a set ink flow rate of 1000 g / min, and the difference between the inlet pressure measured by the inlet pressure gauge 24 and the outlet pressure measured by the outlet pressure gauge 26 is calculated as a pressure loss.
  • the ink flow rate was measured with a flow meter (not shown).
  • the pressure loss calculated in (1) and (2) was used as the initial value.
  • the ink set flow rate was set to 1000 g / min and left for an arbitrary time. Thereafter, (4) the ink is circulated at a set flow rate of 200 g / min, and the difference between the inlet pressure measured by the inlet pressure gauge 24 and the outlet pressure measured by the outlet pressure gauge 26 is calculated as a pressure loss. The flow rate of ink was measured with a flow meter (not shown). Next, (5) the ink is circulated at a set ink flow rate of 1000 g / min, and the difference between the inlet pressure measured by the inlet pressure gauge 24 and the outlet pressure measured by the outlet pressure gauge 26 is calculated as a pressure loss. The ink flow rate was measured with a flow meter (not shown). In addition, the leaving time of (3) was 23 hours in Example 1, two kinds of 24 hours and 47 hours in Example 2, and two kinds of 23 hours and 47 hours in Example 3.
  • the ratio of the pressure loss calculated in (1) and (2) to the pressure loss calculated in (4) and (5) was calculated as the rate of increase in pressure loss.
  • the experimental results of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 are shown in Table 2.
  • FIG. 8 shows a graph of the experimental result of Example 1
  • FIG. 9 shows a graph of the experimental result of Example 2
  • FIG. 10 shows a graph of the experimental result of Example 3.
  • FIG. 11 shows a graph of the experimental results of Comparative Example 1. (Evaluation 1)
  • Table 2 and FIGS. 8 to 10 in all of Examples 1 to 3, no rapid increase in pressure loss was observed. From this result, it was found that an effect of suppressing a rapid increase in pressure loss can be obtained by providing the support.
  • the hollow fiber membrane can be supported if the thickness of the support is about 1 mm. It was also found that the pipe diameter ⁇ of the support did not change greatly even when it was 10 mm or 14 mm. It was also found that in all of Examples 1 to 3, the pressure loss did not fluctuate greatly after the ink was circulated for about one day.

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Abstract

 複数本の中空糸膜が円筒状に束ねられた中空糸膜束と、前記中空糸膜束が収容されて軸線方向に延びる筒体と、を備え、前記中空糸膜束の中空部から前記中空糸膜間の隙間に液体を供給するとともに前記中空糸膜の内側を減圧することで、前記液体を脱気する中空糸脱気モジュールであって、前記中空糸膜束の内周面に当接される支持体を備える。

Description

中空糸脱気モジュール及びインクジェットプリンタ
 本発明は、液体を脱気する中空糸脱気モジュール及び当該中空糸脱気モジュールを備えたインクジェットプリンタに関する。
 インクジェットプリンタは、微滴化したインクを被印字媒体に対して直接吹き付ける方式を用いた印刷機である。このようなインクジェットプリンタでは、印字中に、インク貯留部内部の圧力変動によりインク内の溶存気体がガス化し、ノズル詰まりを発生する可能性がある。その結果、著しく印刷品質を低下させるリスクがある。これは、長期使用時及び高速運転時に顕著に見られる。このような問題を解決するために、インクから溶存気体及び気泡を除去する脱気を行うことが有効である。インクを効果的に脱気する方法として、特許文献1には、インク貯留部からインクジェットヘッドに至るインク流路に中空糸膜を用いた中空糸脱気モジュールを取り付け、連続的にインクを脱気することが開示されている。特許文献1に記載された中空糸脱気モジュールは、外部灌流型の中空糸脱気モジュールであり、複数本の中空糸膜を束ねた中空糸膜束が筒体に収納されている。そして、中空糸膜の外側にインクを供給するとともに中空糸膜の内側を減圧することでインクを脱気し、筒体の側壁に形成された排出口から、脱気されたインクを排出する。
 また、インクジェットプリンタの多くは、インクの自重によりインク貯留部からインクジェットヘッドにインクを供給している。このため、中空糸脱気モジュールにおいては、インクの圧力損失を更に抑えることが求められている。ところが、一般的な中空糸脱気モジュールは、中空糸膜束の半径方向内側に、筒体を貫通するインク分配管が配置されている。このインク分配管は、インクを中空糸膜束全体に均等に分配するために、所定箇所に複数の穴が形成されている。しかしながら、インク分配管を通してインクを中空糸膜束に供給すると、インクの圧力損失が高くなる。そこで、特許文献2では、インクの圧力損失を低減するために、インク分配管を設けない中空糸脱気モジュールの製造方法が提案されている。
国際公開第2007/063720号 特許第4730483号
 近年、インクジェットプリンタに用いるインクとして、有機溶媒にセラミック粉末を分散させたセラミックインクが用いられるようになってきた。ところが、特許文献2に記載された中空糸脱気モジュールを用いてセラミックインクを脱気すると、数日でインクが送液不良になるケースが発生した。そこで、本発明者らは、かかる原因を検討した結果、インクの脱気に伴い中空糸脱気モジュールの圧力損失が急激に上昇し、これによりインクの送液不良が発生していることが分かった。
 そこで、本発明の一側面は、圧力損失の急激な上昇を抑制できる中空糸脱気モジュール及びインクジェットプリンタを提供することを目的とする。
 本発明者らは、上記目的を達成するために、中空糸脱気モジュールの圧力損失が急激に上昇する原因を検討した。その結果、中空糸脱気モジュールにインクを流すと、中空糸膜がインクで膨潤することによりインクの流路を狭め又は閉塞することにより、中空糸脱気モジュールの圧力損失を急激に上昇させるとの知見を見出した。具体的に説明すると、中空糸膜束の両端部は筒体に固定されているため、中空糸膜が膨潤すると、中空糸膜が捩れて扁平する。そして、中空糸膜束の半径方向内側に、インクの流路となる中空部が形成されている。このため、膨潤した中空糸膜は、この中空部に入り込むことで、中空部を狭め又は閉塞する。また、中空糸膜間の隙間もインクの流路となるが、膨潤した中空糸膜は、この中空糸膜間の隙間も狭め又は閉塞する。本発明は、このような知見に基づき完成するに至った。
 すなわち、本発明の一側面に係る中空糸脱気モジュールは、複数本の中空糸膜が円筒状に束ねられた中空糸膜束と、中空糸膜束が収容されて軸線方向に延びる筒体と、を備え、中空糸膜束の中空部から中空糸膜間の隙間に液体を供給するとともに中空糸膜の内側を減圧することで、液体を脱気する中空糸脱気モジュールであって、中空糸膜束の内周面に当接される支持体を備える。
 本発明の一側面に係る中空糸脱気モジュールは、中空糸膜の外側に液体を供給するとともに中空糸膜の内側を減圧することで液体を脱気する外部灌流型である。このため、液体の圧力損失を低く抑えることができる。そして、この中空糸脱気モジュールでは、中空糸膜束の内周面に当接される支持体を備えるため、中空糸膜束の半径方向中心側から各中空糸膜が支持体により支持される。このため、中空糸膜が液体により膨潤しても、中空糸膜が捩れるのを抑制することができる。つまり、膨潤した中空糸膜が、液体の流路となる中空糸膜束の中空部に入り込んで、当該中空部を狭め又は閉塞するのを抑制することができる。また、膨潤した中空糸膜が、中空糸膜間の隙間を狭め又は閉塞するのを抑制することができる。このように、中空糸膜が膨潤しても、液体の流路が狭められ又は閉塞されるのを抑制することができるため、中空糸脱気モジュールの圧力損失が急激に上昇するのを抑制することができる。
 上記の中空糸膜モジュールにおいて、支持体は、円筒状であってもよい。
 上記の中空糸膜モジュールにおいて、支持体は、網状であってもよい。
 上記の中空糸膜モジュールにおいて、支持体は、中空糸膜の中心軸線方向において、中空糸膜束の一方側端面と他方側端面との間に配置されていてもよい。
 本発明の一側面に係るインクジェットプリンタは、インク貯留部に貯留されたインクがインク流路を通ってインクジェットヘッドに供給されるインクジェットプリンタであって、上記の何れかの中空糸脱気モジュールがインク流路に取り付けられている。
 本発明の一側面に係るインクジェットプリンタでは、上記中空糸脱気モジュールがインク流路に取り付けられているため、インク流路における圧力損失の急激な上昇を抑えることができるとともに、長期にわたってインクを脱気することができる。
 本発明の一側面によれば、圧力損失の急激な上昇を抑制できる。
実施形態に係るインクジェットプリンタの概略構成図である。 実施形態に係る中空糸脱気モジュールの概略断面図である。 図2に示す中空糸膜束の一部拡大図である。 図2に示すIV-IV線における断面図である。 支持体の斜視図である。 支持体の斜視図である。 試験回路の概略構成図である。 実施例1の実験結果をグラフ化した図である。 実施例2の実験結果をグラフ化した図である。 実施例3の実験結果をグラフ化した図である。 比較例1の実験結果をグラフ化した図である。
 以下、図面を参照して、実施形態の中空糸脱気モジュール及びインクジェットプリンタについて詳細に説明する。本実施形態の中空糸脱気モジュールは、本発明の中空糸脱気モジュールを、インクを脱気する中空糸脱気モジュールに適用したものである。なお、全図中、同一または相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
 図1は、実施形態に係るインクジェットプリンタの概略構成図である。図1に示すように、実施形態に係るインクジェットプリンタ11は、主に、インクを貯留するインクタンク等のインク貯留部12と、微滴化したインクを被印字媒体に対して直接吹き付けるインクジェットヘッド13と、インク貯留部12からインクが供給される第一インク供給管14と、インクジェットヘッド13にインクを供給する第二インク供給管15と、第一インク供給管14及び第二インク供給管15に取り付けられてインクを脱気する実施形態に係る中空糸脱気モジュール1と、真空吸引する吸引ポンプ16と、吸引ポンプ16及び中空糸脱気モジュール1を接続する吸気管17と、を備える。なお、第一インク供給管14及び第二インク供給管15は、インク貯留部12からインクジェットヘッド13に至るインク流路である。インクジェットプリンタ11で用いられるインクとしては、特に限定されるものではなく、例えば、水性インク、UVインク、溶媒インク及びセラミックインクが挙げられる。
 図2は、実施形態に係る中空糸脱気モジュールの概略断面図である。図3は、図2に示す中空糸膜束の一部拡大図である。図4は、図2に示すIV-IV線における断面図である。図1~図4に示すように、中空糸脱気モジュール1は、複数本の中空糸膜2が円筒状に束ねられた中空糸膜束3と、中空糸膜束3の内周面3aに当接される支持体10と、中空糸膜束3を収容するハウジング4と、を備えている。中空糸脱気モジュール1は、中空糸膜束3の中空部3bから中空糸膜2間の隙間にインクを供給するとともに中空糸膜2の内側を減圧することで、インクを脱気する。中空部3bは、円筒状に形成された中空糸膜束3の半径方向内側に位置する中空の部分である。なお、図4において、各中空糸膜2は、概略的に記載しており、実際の形状と異なる。
 中空糸膜2は、気体は透過するが液体は透過しない中空糸状の膜である。中空糸膜2は、インクにより膨潤する性質を有する。中空糸膜2の素材、膜形状、膜形態等は、特に制限されない。中空糸膜2の素材としては、例えば、ポリプロピレン、ポリ(4-メチルペンテン-1)などのポリオレフィン系樹脂、ポリジメチルシロキサンその共重合体などのシリコン系樹脂、PTFE、フッ化ビニリデンなどのフッ素系樹脂、が挙げられる。中空糸膜2の膜形状(側壁の形状)としては、例えば、多孔質膜、微多孔膜、多孔質を有さない均質膜(非多孔膜)、が挙げられる。中空糸膜2の膜形態としては、例えば、膜全体の化学的あるいは物理的構造が均質な対称膜(均質膜)、膜の化学的あるいは物理的構造が膜の部分によって異なる非対称膜(不均質膜)、が挙げられる。非対称膜(不均質膜)は、非多孔質の緻密層と多孔質とを有する膜である。この場合、緻密層は、膜の表層部分又は多孔質膜内部等、膜中のどこに形成されていてもよい。不均質膜には、化学構造の異なる複合膜、3層構造のような多層構造膜も含まれる。特にポリ(4-メチルペンテン-1)樹脂を用いた不均質膜は、液体を遮断する緻密層を有するため、水以外の液体、例えばインクの脱気に特に好ましい。また、外部灌流型に用いる中空糸の場合は、緻密層が中空糸外表面に形成されていることが好ましい。
 中空糸膜束3は、例えば、複数の中空糸膜2が簾状に織られた中空糸膜シート(不図示)により形成することができる。この場合、例えば、1インチ当たり30本~90本の中空糸膜2で構成される中空糸膜シートにより中空糸膜束3を形成することができる。中空糸膜束3の半径方向内側には、インクの流路となる中空部3bが形成されている。中空部3bは、中空糸膜束3の内周面3aにより画成される。
 図5及び図6は、支持体の斜視図である。図2~図6に示すように、支持体10は、中空糸膜束3の内周面3aに当接して、中空糸膜2を中空糸膜束3の半径方向内側から支持する部材である。支持体10は、円筒状(パイプ状)に形成されている。支持体10の外径は、中空糸膜束3の内径と略同じ寸法となっている。支持体10の厚みは、例えば、支持体10の半径方向内側を通るインクの圧力損失が高くならない範囲で適宜設定することができる。また、支持体10の厚みは、例えば、膨潤した中空糸膜2を支持できる範囲で適宜設定することができる。
 支持体10は、網状に形成されている。網状とは、異なる方向に延びる複数の線状部101が接続されるとともに、複数の線状部101により網目102が形成された形状をいう。このため、支持体10は、従来の給水パイプのようにインクを中空糸膜束3全体に均等に分配する機能を備えない。網目102の形状としては、例えば、正方形、矩形、五角形、六角形、円形、楕円形等が挙げられる。支持体10の開孔率は、例えば、10%以上の範囲とすることができ、20%以上80%以下の範囲とすることが好ましく、30%以上60%以下の範囲とすることが更に好ましい。なお、支持体10の開孔率とは、網目102を含む支持体10の外周面の面積に対する網目102の割合をいう。
 図5に示す支持体10は、支持体10の軸線方向と平行な方向に延びて円状に配列される複数の第一線状部101aと、支持体10の軸線を中心とした円状に延びて各第一線状部101aと接続された複数の第二線状部101bと、により構成されている。図5に示す支持体10の網目102の形状は、正方形となっている。図6に示す支持体10は、支持体10の軸線方向に対して所定角度だけ傾斜した方向に延びる複数の第一線状部101aと、支持体10の軸線方向に対して第一線状部101aとは反対方向に所定角度だけ傾斜した方向に延びて各第一線状部101aと接続された複数の第二線状部101bと、により構成されている。図6に示す支持体10の網目102の形状は、菱形となっている。
 線状部101の断面形状としては、例えば、多角形断面、円形断面等とすることができる。また、線状部101の線径は、例えば、膨潤した中空糸膜2を支持できる程度に適宜設定することができる。支持体10は、例えば、製造容易性の観点から樹脂製であることが好ましい。支持体10に用いられる樹脂としては、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、好ましくは超高分子量ポリエチレン、高密度ポリエチレンが挙げられる。
 そして、支持体10は、中空糸膜束3の中心軸線L1方向において、中空糸膜束3の一方側端面3cと他方側端面3dとの間に配置されている。つまり、支持体10は、中空糸膜束3の一方側端面3c及び他方側端面3dから突出することなく、中空糸膜束3内に収まっている。この場合、支持体10は、中心軸線L1方向において、中空糸膜束3と同じ長さであることが好ましいが、中空糸膜束3よりも短くてもよい。なお、図2では、支持体10と中空糸膜束3とが同じ長さとなっており、中空糸膜束3の一方側端面3c及び他方側端面3dに支持体10の両端面が位置する場合を示している。
 ハウジング4は、筒体5と、第一蓋部6と、第二蓋部7と、を備えている。
 筒体5は、中空糸膜束3が収容される部位である。筒体5は、軸線方向Lに延びる円筒状に形成されており、筒体5の両端部は、開口している。筒体5の一方側の開口端部である一方側開口端部5aに、第一蓋部6が取り付けられており、筒体5の他方側の開口端部である他方側開口端部5bに、第二蓋部7が取り付けられている。筒体5に対する第一蓋部6及び第二蓋部7の取り付けは、例えば、螺合、嵌合、接着等により行うことができる。
 第一蓋部6は、筒体5から離れるに従い小径化するテーパ状に形成されている。第一蓋部6の先端部には、インクを第一蓋部6内に供給するための供給口6aが形成されている。供給口6aは、円形の開口であって、筒体5の中心軸線L2上に形成されている。供給口6aからは、第一インク供給管14を脱着可能に接続するための接続部6bが、軸線方向Lに沿って延びている。接続部6bは、円筒状に形成されており、接続部6bの内周面には、第一インク供給管14がねじ込まれる雌ネジ6cが形成されている。なお、接続部6bと第一インク供給管14との接続は、螺合に限定されるものではなく、例えば、嵌合により行ってもよい。
 第二蓋部7は、筒体5から離れるに従い小径化するテーパ状に形成されている。第二蓋部7の先端部には、ハウジング4内から気体を吸引するための吸気口7aが形成されている。吸気口7aは、円形の開口であって、筒体5の中心軸線L2上に形成されている。吸気口7aからは、吸気管17を脱着可能に接続するための接続部7bが、軸線方向Lに沿って延びている。接続部7bは、円筒状に形成されており、接続部7bの内周面には、吸気管17がねじ込まれる雌ネジ7cが形成されている。なお、接続部7bと吸気管17との接続は、螺合に限定されるものではなく、例えば、嵌合により行ってもよい。
 筒体5の側壁5cには、ハウジング4内からインクを排出する排出口5dが形成されている。排出口5dは、円形の開口である。排出口5dは、筒体5の軸線方向Lにおける中央よりも他方側開口端部5b側に形成されている。排出口5dからは、第二インク供給管15を脱着可能に接続するための接続部5eが、軸線方向Lと直交する方向に沿って延びている。接続部5eは、円筒状に形成されており、接続部5eの内周面には、第二インク供給管15がねじ込まれる雌ネジ5fが形成されている。なお、排出口5dと第二インク供給管15との連結は、螺合に限定されるものではなく、例えば、嵌合により行ってもよい。
 筒体5、第一蓋部6及び第二蓋部7は、製造容易性の観点から、樹脂製であることが好ましい。この場合、筒体5、第一蓋部6及び第二蓋部7を、射出成型により製造することができる。また、筒体5、第一蓋部6及び第二蓋部7は、インクとしてUVインクを使用する場合を考慮して、紫外線を透過しない色、例えば黒色であることが好ましい。
 そして、中空糸膜束3の一方側膜束端部3eが、封止部8により筒体5の一方側開口端部5aに固定されており、中空糸膜束3の他方側膜束端部3fが、封止部9により筒体5の他方側開口端部5bに固定されている。
 封止部8は、樹脂により形成されている。封止部8に用いる樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、紫外線硬化型樹脂、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂が挙げられる。封止部8は、筒体5の軸線方向Lと垂直な断面において、中空部3b以外の全域に充填されている。つまり、封止部8は、中空糸膜2間と、中空糸膜2の内側と、中空糸膜束3と筒体5の内壁との間と、にのみ封止部8が充填されている(図3(a)参照)。そして、封止部8には、中空部3bと筒体5外部とを連通する連通口8aが形成されている。このため、供給口6aから第一蓋部6内に供給されたインクは、連通口8aからのみ筒体5内に供給され、筒体5内において、中空糸膜2の外側に供給される。
 封止部9は、封止部8と同様の樹脂により形成されている。封止部9は、筒体5の軸線方向Lと垂直な断面において、中空糸膜2の内側以外の全域に充填されている。つまり、封止部9は、中空糸膜2の内側には充填されておらず、中空糸膜2間、中空糸膜束3と筒体5の内壁との間、中空部3b、にのみ充填されている(図3(b)参照)。なお、中空糸膜束3の他方側膜束端部3fにも支持体10が配置されている場合は、中空糸膜束3と支持体10との間、支持体10の網目102、にも封止部9が充填されている。このため、筒体5に供給されたインクは、封止部9を超えて第二蓋部7側に流れ込むのが阻止される。また、中空糸膜2の内側と第二蓋部7の内側とが連通されているため、吸引ポンプ16により吸気口7aから吸気することで、中空糸膜2の内側が減圧される。
 封止部8は、例えば、中空糸膜束3の一方側膜束端部3eの中心軸線L1と筒体5の中心軸線L2とが同じ位置となるように、中空糸膜束3の一方側膜束端部3eを筒体5に固定している。また、封止部9は、例えば、中空糸膜束3の他方側膜束端部3fの中心軸線L1と筒体5の中心軸線L2とが同じ位置となるように、中空糸膜束3の他方側膜束端部3fを筒体5に固定している。なお、封止部9は、例えば、中空糸膜束3の他方側膜束端部3fの中心軸線L1が筒体5の中心軸線L2に対して排出口5dの反対側に偏芯した位置となるように、中空糸膜束3の他方側膜束端部3fを筒体5に固定してもよい。
 なお、筒体5の内径Dと、中空糸膜束3の軸線方向Lにおける長さと比は、1:1~1:6であることが好ましい。
 次に、中空糸脱気モジュール1によるインクの脱気方法について説明する。
 インク貯留部12から第一インク供給管14に供給されたインクは、供給口6aから第一蓋部6内に供給される。第一蓋部6内に供給されたインクは、連通口8aを通って中空部3bに供給される。中空部3bに供給されたインクは、支持体10の網目102を通って、中空糸膜2間の隙間に供給され、更に、当該隙間を通って筒体5の半径方向外側に流れていく。つまり、中空部3bに供給されたインクは、筒体5内において、中空糸膜2の外側に供給される。このとき、吸引ポンプ16を作動させて吸気口7aからハウジング4内を吸気することで、中空糸膜2の内側が減圧される。すると、インクが中空糸膜2間を通過する際に、インクから溶存気体及び気泡が中空糸膜2の内側に引き込まれる。これにより、インクの脱気が行われる。そして、脱気されたインクは、排出口5dから第二インク供給管15に流れ込み、第二インク供給管15からインクジェットヘッド13に供給される。
 このとき、中空糸膜2は、経時的にインクにより膨潤していく。なお、中空糸膜2が膨潤する速度及び程度は、中空糸膜2の素材、膜形状、膜形態等によって変わり、また、インクの種類によっても変わる。例えば、中空糸膜2の素材として、ポリオレフィン系樹脂を用い、インクとして、セラミック粉末が溶媒に分散されたセラミックインクを用いた場合は、特に中空糸膜2の膨潤速度及び膨潤程度が大きくなる。そして、膨潤した中空糸膜2は、捩れて扁平しようとするとともに、中空部3bに入り込もうとする。
 ここで、セラミックインクに用いられる溶媒としては、本発明の効果を損ねるものでなければ特に限定されることなく、公知のものであってよいが、具体的に例示するならば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール等のグリコール類、3-メトキシ-3-メチルブタノール、3-メトキシブタノール等のグリコールモノアルキルエーテル類、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルブチルエーテル、トリエチレングリコールメチルブチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル等のグリコールジアルキルエーテル類、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のグリコールモノアセテート類、グリコールジアセテート類、エタノール、 n-プロパノール、イソプロパノール、n-ブタノール、2-ブタノール、2-メチル-1-プロパノール等のアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン、メチル-n-プロピルケトン、メチルイソプロピルケトン、メチル-n-ブチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチル-n-アミルケトン、メチルイソアミルケトン、ジエチルケトン、エチル-n-プロピルケトン、エチルイソプロピルケトン、エチル-n-ブチルケトン、エチルイソブチルケトン、ジ-n-プロピルケトン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、イソホロン等のケトン類、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸-n-プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸-n-ブチル、酢酸イソブチル、酢酸ヘキシル、酢酸オクチル、酢酸-2-メチルプロピル、酢酸-3-メチルブチル等の酢酸エステル類、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ブチル等の乳酸エステル類、n-ヘキサン、イソヘキサン、n-ノナン、イソノナン、ドデカン、イソドデカン等の飽和炭化水素類、1-ヘキセン、1-ヘプテン、1-オクテン等の不飽和炭化水素類、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、シクロデカン、デカリン等の環状飽和炭化水素類、シクロヘキセン、シクロヘプテン、シクロオクテン、1,1,3,5,7-シクロオクタテトラエン、シクロドデセン等の環状不飽和炭化水素類、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、テルペン類、エーテル類、環状イミド、3-メチル-2-オキサゾリジノン、3-エチル-2-オキサゾリジノン等の3-アルキル-2-オキサゾリジノン、N-メチル-2-ピロリドン、N-エチル-2-ピロリドン等のN-アルキルピロリドン、γ-ブチロラクトン、ε-カプロラクトン等のラクトン、β-アルコキシプロピオンアミド等の含窒素溶剤が挙げられる。
 しかしながら、中空部3bを画成する中空糸膜束3の内周面3aには、支持体10が当接されているため、膨潤した中空糸膜2は、捩れて扁平するのが抑制されるとともに、中空部3bに入り込むのが抑制される。その結果、中空糸脱気モジュール1では、中空糸膜2が膨潤しても、インクの流路が狭められ又は閉塞されるのを抑制できるため、インクの圧力損失が急激に上昇するのを抑制することができる。
 このように、本実施形態に係る中空糸脱気モジュール1は、中空糸膜2の外側にインクを供給するとともに中空糸膜2の内側を減圧することでインクを脱気する外部灌流型である。このため、インクの圧力損失を低く抑えることができる。これにより、例えば、インクの自重によりインク貯留部12からインクジェットヘッド13にインクを供給するインクジェットプリンタ11に中空糸脱気モジュール1を搭載しても、適切にインクジェットヘッド13にインクを供給することができる。
 そして、中空糸脱気モジュール1では、中空糸膜束3の内周面3aに当接される支持体10を備えるため、中空糸膜束3の半径方向中心側から各中空糸膜2が支持体10により支持される。このため、中空糸膜2がインクにより膨潤しても、中空糸膜2が捩れるのを抑制することができる。つまり、膨潤した中空糸膜2が、インクの流路となる中空糸膜束2の中空部3bに入り込んで、当該中空部3bを狭め又は閉塞するのを抑制することができる。また、膨潤した中空糸膜2が、中空糸膜2間の隙間を狭め又は閉塞するのを抑制することができる。このように、中空糸膜2が膨潤しても、インクの流路が狭められ又は閉塞されるのを抑制することができるため、中空糸脱気モジュール1の圧力損失が急激に上昇するのを抑制することができる。
 また、支持体10が円筒状であるため、中空糸膜束3の内周面3aを全体的に支持することができる。
 また、支持体10が網状であるため、インクが支持体10を通過する際の圧力損失が上昇するのを抑制することができる。これにより、中空糸脱気モジュールの初期圧が上昇するのを抑制することができる。
 また、支持体10の開孔率を10%以上とすることで、中空糸脱気モジュールの初期圧が上昇するのを適切に抑制することができ、支持体10の開孔率を80%以下とすることで、支持体10による中空糸膜2の支持力が低下しすぎるのを抑制することができる。
 また、支持体10が中空糸膜束3の一方側端面3cと他方側端面3dとの間に配置されているため、支持体10を筒体5内に収容することができる。これにより、中空糸脱気モジュール1が作製しやすくなるため、中空糸脱気モジュール1の製造コストを抑制することができる。
 また、本実施形態に係るインクジェットプリンタ11では、第一インク供給管14及び第二インク供給管15を備えるインク流路に中空糸脱気モジュール1が取り付けられているため、インク流路における圧力損失の急激な上昇を抑えることができるとともに、長期にわたってインクを脱気することができる。これにより、例えば、インクの自重によりインク貯留部12からインクジェットヘッド13にインクを供給するインクジェットプリンタ11であっても、適切にインクジェットヘッド13にインクを供給することができる。
 以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、支持体が円筒状であるものとして説明したが、中空糸膜を支持して中空糸膜が中空部に入り込むのを抑制することができれば、支持体は如何なる形状であってもよい。また、上記実施形態では、支持体が網状であるものとして説明したが、中空糸膜を支持して中空糸膜が中空部に入り込むのを抑制することができれば、支持体は網状でなくてもよい。また、上記実施形態では、脱気する液体としてインクを例示して説明したが、脱気する液体はインク以外の液体であってもよい。また、上記実施形態では、供給口6aからハウジング4内にインクを供給し、排出口5dからハウジング4内のインクを排出するものとして説明したが、インクの入口と出口とを反転させてもよい。つまり、排出口5dからハウジング4内にインクを供給し、供給口6aからハウジング4内のインクを排出するものとしてもよい。
 次に、本発明の実施例を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
 実施例1~3の中空糸脱気モジュールと、比較例1及び2の中空糸脱気モジュールと、を作製し、図7に示す試験回路において、インクを循環させることによる圧力損失の上昇について計測した。
(試験回路)
 図7に示すように、試験回路は、インクが貯留されているインクタンク21に挿入された第一インク供給管22を、中空糸脱気モジュールの供給口に接続し、第一インク供給管22に、第一インク供給管22内のインクを中空糸脱気モジュール側に送液するポンプ23と、第一インク供給管22内のインクの圧力を計測する入口圧力計24と、を取り付けた。また、試験回路は、インクタンク21に挿入された第二インク供給管25を、中空糸脱気モジュールの排出口に接続し、第二インク供給管25に、第二インク供給管25内のインクの圧力を計測する出口圧力計26を取り付けた。
(実施例1)
 実施例1の中空糸脱気モジュールは、次の通り作製した。
 実施例1では、ベースモジュールとして、DIC株式会社製のSEPAREL EF-G5の中空糸脱気モジュールを用いた。そして、このベースモジュールにおいて、中空糸膜束の内周面に、大日本プラスチック株式会社製のダイプラネトロンシート(網目の大きさ(3mm×3mm)、厚み(1.4mm))を、パイプ径φが14mmとなるように円筒状に巻いた支持体を当接させたものを、実施例1の中空糸膜モジュールとした。具体的に説明すると、ポリ-4メチルペンテン-1を素材とした不均質構造の側壁(膜)を有する内径100μm、外径180μmの中空糸膜を作製した。次に、1インチ当たりに中空糸膜が61本となるように、同列に並ぶ多数の中空糸膜を経糸により簾状に織り、所定長さの中空糸膜シートを作製した。次に、円筒状の支持体に中空糸膜シートを巻き付けて、円筒状の中空糸膜束を作製した。次に、中空糸膜束をハウジングの筒体に挿入し、中空糸膜束の一方側膜束端部を、封止部により筒体の一方側開口端部に固定するとともに、中空糸膜束の他方側膜束端部を、封止部により筒体の他方側開口端部に固定した。そして、筒体の一方側開口端部に第一蓋部を取り付けるとともに、筒体の他方側開口端部に第二蓋部を取り付けることで、実施例1の中空糸脱気モジュールを作製した。実施例1の中空糸脱気モジュールの主な条件を表1に示す。
(実施例2)
 支持体として、森六ケミカルズ株式会社製のネトロンパイプ(PX-225-2000、BK、外径(14.6mm)、内径(13.6mm)、ピッチ(押出10mm、幅 参考値 0.8mm)、パイプ径φ(14mm))を用いた。その他の条件は、実施例1と同様にして、実施例2の中空糸脱気モジュールを作製した。実施例2の中空糸脱気モジュールの主な条件を表1に示す。
(実施例3)
 支持体として、森六ケミカルズ株式会社製のネトロンパイプ(PX-225-2000、BK、外径(14.6mm)、内径(13.6mm)、ピッチ(押出(10mm)、幅 参考値(0.8mm))、パイプ径φ(10mm)を用いた。その他の条件は、実施例1と同様にして、実施例3の中空糸脱気モジュールを作製した。実施例3の中空糸脱気モジュールの主な条件を表1に示す。
(比較例1)
 封止部の樹脂が硬化した後に中空糸膜束から支持体を抜いた他は、実施例2と同様にして、比較例1の中空糸脱気モジュールを作製した。つまり、比較例1の中空糸脱気モジュールとして、DIC株式会社製のSEPAREL EF-G5の中空糸脱気モジュールを用いた。比較例1の中空糸脱気モジュールの主な条件を表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
(実験)
 実験では、炭化水素溶媒(エクソンモービル株式会社製「Exxsol(登録商標) D130」(Hydrocarbones, C14-C18, n-alkanes, iso-alkanes, cyclics, aromatics等))を含有するセラミックインクを使用し、インクの設定温度を45℃とした。
 そして、(1)インクの設定流量を200g/minにしてインクを循環させ、入口圧力計24で計測した入口圧力と出口圧力計26で計測した出口圧力との差を圧力損失として算出するとともに、図示しない流量計によりインクの流量を計測した。次に、(2)インクの設定流量を1000g/minにしてインクを循環させ、入口圧力計24で計測した入口圧力と出口圧力計26で計測した出口圧力との差を圧力損失として算出するとともに、図示しない流量計によりインクの流量を計測した。なお、(1)及び(2)で算出した圧力損失を初期値とした。
 次に、(3)インクの設定流量を1000g/minにして任意の時間放置した。その後、(4)インクの設定流量を200g/minにしてインクを循環させ、入口圧力計24で計測した入口圧力と出口圧力計26で計測した出口圧力との差を圧力損失として算出するとともに、図示しない流量計によりインクの流量を計測した。次に、(5)インクの設定流量を1000g/minにしてインクを循環させ、入口圧力計24で計測した入口圧力と出口圧力計26で計測した出口圧力との差を圧力損失として算出するとともに、図示しない流量計によりインクの流量を計測した。なお、(3)の放置時間としては、実施例1では23時間とし、実施例2では24時間及び47時間の二種類とし、実施例3では23時間及び47時間の二種類とした。
 そして、(4)及び(5)で算出した圧力損失に対する(1)及び(2)で算出した圧力損失の割合を、圧力損失の上昇率として算出した。実施例1~3及び比較例1の実験結果を表2に示す。また、実施例1の実験結果をグラフ化したものを図8に示し、実施例2の実験結果をグラフ化したものを図9に示し、実施例3の実験結果をグラフ化したものを図10に示し、比較例1の実験結果をグラフ化したものを図11に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
(評価1)
 表2及び図8~図10に示すように、実施例1~3の何れも、圧力損失の急激な上昇は見られなかった。この結果から、支持体を備えることで、圧力損失の急激な上昇を抑制する効果が得られることが分かった。また、支持体の厚みが1mm程度あれば中空糸膜を支持できることも分かった。また、支持体のパイプ径φは10mmでも14mmでも大きく変わらないことが分かった。また、実施例1~3の何れも、1日程度インク循環させた後は、圧力損失が大きく変動しないことも分かった。
(評価2)
 表2、図9及び図11に示すように、実施例2と比較例1とを比較した結果、実施例2では、圧力損失の急激な上昇は見られなかったのに対し、比較例1では、1日も経過しないうちに、圧力損失が急激に上昇したことが分かった。特に、インクの設定流量を1000g/minにした際の圧力損失の上昇率が顕著に見られた。この結果から、支持体を備えない場合比べて、支持体を備えることで、圧力損失の急激な上昇を抑制する効果が得られることが分かった。なお、比較例1においても、1日程度インクを循環させた後は、圧力損失が大きく変動しないことも分かった。
 1…中空糸脱気モジュール、2…中空糸膜、3…中空糸膜束、3a…内周面、3b…中空部、3c…一方側端面、3d…他方側端面、3e…一方側膜束端部、3f…他方側膜束端部、4…ハウジング、5…筒体、5a…一方側開口端部、5b…他方側開口端部、5c…側壁、5d…排出口、5e…接続部、5f…雌ネジ、6…第一蓋部、6a…供給口、6b…接続部、6c…雌ネジ、7…第二蓋部、7a…吸気口、7b…接続部、7c…雌ネジ、8…封止部、8a…連通口、9…封止部、10…支持体、101…線状部、101a…第一線状部、101b…第二線状部、102…網目、11…インクジェットプリンタ、12…インク貯留部、13…インクジェットヘッド、14…第一インク供給管、15…第二インク供給管、16…吸引ポンプ、17…吸気管、21…インクタンク、22…第一インク供給管、23…ポンプ、24…入口圧力計、25…第二インク供給管、26…出口圧力計、L…軸線方向、L1…中空糸膜束の中心軸線、L2…筒体の中心軸線。

Claims (5)

  1.  複数本の中空糸膜が円筒状に束ねられた中空糸膜束と、前記中空糸膜束が収容されて軸線方向に延びる筒体と、を備え、前記中空糸膜束の中空部から前記中空糸膜間の隙間に液体を供給するとともに前記中空糸膜の内側を減圧することで、前記液体を脱気する中空糸脱気モジュールであって、
     前記中空糸膜束の内周面に当接される支持体を備える、
    中空糸脱気モジュール。
  2.  前記支持体は、円筒状である、
    請求項1に記載の中空糸脱気モジュール。
  3.  前記支持体は、網状である、
    請求項1又は2に記載の中空糸脱気モジュール。
  4.  前記支持体は、前記中空糸膜の中心軸線方向において、前記中空糸膜束の一方側端面と他方側端面との間に配置されている、
    請求項1~3の何れか一項に記載の中空糸脱気モジュール。
  5.  インク貯留部に貯留されたインクがインク流路を通ってインクジェットヘッドに供給されるインクジェットプリンタであって、
     請求項1~4の何れか一項に記載の中空糸脱気モジュールが前記インク流路に取り付けられている、
    インクジェットプリンタ。
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