(57)【要約】【課題】  形状の変形しない異物のみならず、変形可能な異物もインクからろ過することが可能なインクろ過装置を提供する。【解決手段】  インクが流入されるインク流入口（１３）、インクが流出されるインク流出口（１４）、前記インク流出口側に設けられ、異物を捕獲するフィルタ（１１）、および、前記インク流入口側に設けられ、多孔質無機粒子（１５）を含む可変形異物除去部（１２）を具備することを特徴とする。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクが流入されるインク流入口、
インクが流出されるインク流出口、
前記インク流出口側に設けられ、異物を捕獲するフィルタ、および
前記インク流入口側に設けられ、多孔質無機粒子を含む可変形異物除去部
を具備することを特徴とするインクろ過装置。
【請求項２】
前記多孔質無機粒子は、無定形シリカであることを特徴とする請求項１に記載のインクろ過装置。
【請求項３】
前記フィルタのろ過精度は、前記多孔質無機粒子の最小粒子径より小さいことを特徴とする請求項１または２に記載のインクろ過装置。
【請求項４】
前記多孔質無機粒子を攪拌する攪拌器をさらに具備することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のインクろ過装置。
【請求項５】
前記インク流入口は底面側に設けられ、前記インク流出口は上面側に設けられたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のインクろ過装置。
【請求項６】
前記インク流入口の上流に設けられた着脱可能な第１の取り付け部材、および前記インク流出口の下流に設けられた着脱可能な第２の取り付け部材をさらに具備することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のインクろ過装置。
【請求項７】
前記第１の取り付け部材の上流に設けられた第１の圧力計、および前記第２の取り付け部材の下流に設けられた第２の圧力計をさらに具備することを特徴とする請求項６に記載のインクろ過装置。
【請求項８】
前記第２の取り付け部材の下流に設けられた流量計をさらに具備することを特徴とする請求項６に記載のインクろ過装置。
【請求項９】
色材粒子を含有するインクを、請求項１乃至８のいずれか１項に記載のインクろ過装置に導入して、異物および可変形異物を除去することを特徴とするインクろ過方法。
【請求項１０】
印字を行なうインクジェットヘッドと、インクを収容するインクタンクと、前記インクタンクから前記インクジェットヘッドにインクを供給するインク送液管とを具備し、前記送液管の途中に、請求項１乃至８のいずれか１項に記載のインクろ過装置を具備することを特徴とする印刷装置。
【請求項１１】
多孔質無機粒子が含有された容器内に収容されていることを特徴とするボトル入りインク。
【請求項１２】
前記多孔質無機粒子は、無定形シリカであることを特徴とする請求項１１に記載のボトル入りインク。
【請求項１３】
前記容器は、前記多孔質無機粒子を攪拌する攪拌手段をさらに具備することを特徴とする請求項１１または１２に記載のボトル入りインク。
【請求項１４】
印字を行なうインクジェットヘッドと、請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載のボトル入りインクと、前記ボトル入りインクをフィルタを介して前記インクジェットヘッドに供給するインク送液管とを具備することを特徴とする印刷装置。
【請求項１５】
前記フィルタのろ過精度は、前記多孔質無機粒子の最小粒子径より小さいことを特徴とする請求項１４に記載の印刷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクろ過装置、インクろ過方法、印刷装置、およびボトル入りインクに関する。
【背景技術】
【０００２】
液体のインクを小さな液滴として記録媒体上に吐出させて、記録ドットを形成し画像を形成する装置は、インクジェットプリンタとして実用化されている。インクジェットプリンタは、他の記録装置に比べて騒音が少なく、また記録媒体上に直接記録するので他の記録方式よりも少ない部品点数でプリンタを実現することができる。こうした点で有利であるため、インクジェットプリンタは記録技術として注目を集めている。
【０００３】
インクジェットプリンタの記録方式としては、発熱体の熱により発生する気泡の圧力によってインク滴を吐出させる方法や、圧電素子の歪みにより発生する体積変化に伴なう機械的な圧力によってインクを吐出させる方法が提案されている。
【０００４】
こうしたインクジェットプリンタに用いられるインクの色材としては、染料および顔料が挙げられる。顔料は、一般的に耐光性を有して色あせしにくいといった利点があるため、工業用として多く用いられている。顔料インクは、分散剤などを用いて色材粒子を分散させることにより調製され、主溶媒中を色材同士が凝集することなく安定に分散されている。しかしながら、顔料インクは、時間経過とともに、分散剤が色材粒子から分離してしまう場合がある。この結果、色材粒子同士がインク中で凝集してしまうことになる。
【０００５】
インクジェットインクの補給は、例えばカートリッジやボトルの交換によって行なわれ、大気開放部分から埃等の異物がインク中に混入することがある。色材粒子の凝集物や異物がインクジェットヘッドに供給された場合には、インク吐出が不安定になったり、インクジェットヘッド流路内で目詰まりが発生する。その結果、印字品質の劣化が引き起こされるという問題がある。
【０００６】
こうした問題を解決するために、インク供給路にろ過手段としてフィルタを設けた方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この方法によれば、ろ過されたインクがインクジェットヘッドに供給され、異物がインクジェットヘッドに供給されることはない。このため、安定したインク吐出を実現することができる。
【特許文献１】特開２００１−１０５６２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
インク中に存在している異物で、その形状が変形しないものであれば、フィルタで捕獲して異物のないインクをインクジェットヘッドに供給することが可能である。しかしながら、インク中に存在する異物が半固体状でその形状が変形可能である場合には、変形してフィルタの網目を通り抜けてしまう。こうした異物は、インクジェットヘッドまで到達して、安定したインク吐出を妨げる原因となる。
【０００８】
そこで本発明は、形状の変形しない異物のみならず、形状の変形可能な異物もインクからろ過することが可能なインクろ過装置およびインクろ過方法を提供することを目的とする。また本発明は、抜けのない印字を行なって、高品質な印刷物が得られる印刷装置を提供することを目的とする。さらに本発明は、こうした印刷装置を構成するためのボトル入りインクを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様にかかるインクろ過装置は、インクが流入されるインク流入口、
インクが流出されるインク流出口、
前記インク流出口側に設けられ、異物を捕獲するフィルタ、および
前記インク流入口側に設けられ、多孔質無機粒子を含む可変形異物除去部
を具備することを特徴とする。
【００１０】
本発明の一態様にかかるインクろ過方法は、色材粒子を含有するインクを、前述のインクろ過装置に導入して、異物および可変形異物を除去することを特徴とする。
【００１１】
本発明の一態様にかかる印刷装置は、印字を行なうインクジェットヘッドと、インクを収容するインクタンクと、前記インクタンクから前記インクジェットヘッドにインクを供給するインク送液管とを具備し、前記送液管の途中に、前述のインクろ過装置を具備することを特徴とする。
【００１２】
本発明の一態様にかかるボトル入りインクは、多孔質無機粒子が含有された容器内に収容されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明の他の態様にかかる印刷装置は、印字を行なうインクジェットヘッドと、前述のボトル入りインクと、前記ボトル入りインクをフィルタを介して前記インクジェットヘッドに供給するインク送液管とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の態様によれば、形状の変形しない異物のみならず、形状の変形可能な異物もインクからろ過することが可能なインクろ過装置およびインクろ過方法が提供される。本発明の他の態様によれば、抜けのない印字を行なって、高品質な印刷物が得られる印刷装置が提供される。本発明のさらに他の態様によれば、こうした印刷装置を構成するためのボトル入りインクが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を説明する。
【００１６】
図面を参照にしながら、本発明の一実施形態にかかるろ過装置の実施例を説明する。
【００１７】
図１は、インクジェットプリンタにおけるインク供給系の概念図である。
【００１８】
インクボトル６内に収容されたインク３は、ポンプ８の作用によりチューブ（インク送液管）２内を流れて、インクタンク５に供給される。さらに、インクタンク５からチューブ２、ろ過装置１を経由してインクジェットヘッド４に供給される。
【００１９】
インクボトル６においては、インクタンク５に設けられたインクタンクセンサ７によりポンプ８を駆動させることによって、インクタンク５の液面が実質的に一定に保たれる。
【００２０】
インクセンサ７は、例えばインクタンク５の重量を検知して、所定の重量に達していない場合には、インクタンク５が所定重量になるように制御する。あるいは、インクセンサ７はインクタンク５の液面を検知し、常に一定の液面位置を確保するための制御を行なってもよい。さらには、インクセンサ７はインクタンク５内の内圧を管理し、常に一定の内圧を維持するようになっていてもよく、またこの限りではない。
【００２１】
インクセンサ７により、規定液面より低いと判断された場合は、ポンプ８を駆動させてインクボトル６からインクタンク５内にインク３を補充し、一定位置になった時点でインクの補充は停止される。このとき規定位置とは、インクジェットヘッド４に適度な負圧がかかる状態をさし、一般的に−６００Ｐａ〜−８００Ｐａ程度である。水頭差ｈは、水頭圧Ｐ（Ｐａ）、インク比重ρ（ｋｇ／ｍ3）、および重力加速度ｇ（Ｎ／ｋｇ）を用いて、下記数式（１）で表わされる。
【００２２】
ｈ＝Ｐ／（ρｇ）      （１）
したがって、比重１（ｇ／ｃｍ3）のインクであれば、６１〜８２ｍｍとなる。このときのインクは、アクリルモノマーを主成分とする紫外線硬化型の顔料インクである。
【００２３】
インクジェットヘッド４からインク３を吐出することで消費されたインク３は、インクタンクセンサ７により検知され、ポンプ８を駆動することで補充され、常に適切な負圧を確保することで安定な印字ができる。
【００２４】
ろ過装置１の詳細を、図２に示す。ろ過装置１はインク中の異物を除去する作用を有し、その異物には、形状の変形しない異物（固体異物）と、形状の変形可能な異物（半固体状異物）とが含まれる。図示する例においては、ろ過装置１は、フィルタ１１と、この上流側に設けられた可変形異物除去部１２とによって構成され、図中の矢印方向にインクが供給される。インクは、インク流入口１３から可変形異物除去部１２およびフィルタ１１を通過して、異物が除去されたインクがインク流出口１４から流出する。
【００２５】
フィルタ１１としては、メンブレンフィルタを用いることができ、例えばポリプロピレン（ＰＰ）製で３μｍのろ過精度のものを採用することができる。なお、フィルタの材質としては、ニトロセルロース等を用いてもよい。フィルタ１１によって、インク中の異物が捕獲される。インク中に含有される異物の大きさは、通常、最大でも１００μｍ程度であるので、フィルタのろ過精度は、除去が目的とされる異物の大きさに応じて１〜５μｍの範囲で適宜選択すればよい。つまり、ノズル孔径の１／１０程度にろ過精度を設定すればよく、例えばノズル孔径が２７μｍの場合には、およそ３μｍ以下のサイズの異物は許容されることになる。
【００２６】
形状の変形しない異物は、フィルタで捕獲することができるものの、色材の凝集物などの形状が変形してフィルタの網目を通過する異物（可変形異物）は、フィルタでは完全には除去することができない。本発明の実施形態におけるろ過装置１では、可変形異物除去部１２を設けたので、こうした可変形異物もインク中から実質的除去することが可能となった。
【００２７】
可変形異物除去部１２には、多孔質無機粒子１５が充填されており、可変形異物は、この粒子表面の微小な空隙に吸着してインク中から除去される。使用し得る粒子は、酸化珪素（無定形シリカ）、酸化アルミニウム、酸化鉄、酸化チタン、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、および酸化ソーダといった酸化物粒子の少なくとも１種を含むことができる。こうした酸化物の例としては、例えばセライト（ＣＥＬＩＴＥ：米国セライト社製）が挙げられ、より具体的には、平均粒径８〜１０μｍのＨＹＦＬＯ  ＳＵＰＥＲ  ＣＥＬＬを用いることができる。なお、多孔質無機粒子は、その粒径が小さいほど吸収性も高められる。
【００２８】
多孔質無機粒子１５を可変形異物除去部１２から外部に出さないために、無機粒子１５の粒径よりも小さなろ過精度のフィルタが用いられる。したがって、フィルタは、インク中の異物を捕獲するという機能と、多孔質無機粒子１５を可変形異物除去部１２内部にとどめておくという機能とを有する。
【００２９】
一般的に、無定形シリカの比重は２前後であり、インクジェットインクの比重（１〜１．１）より大きいため沈降してしまう。この場合、無定形シリカに接触する可変形異物の量は制限されるので、吸着される可変形異物の量にも限界がある。インク中の可変形異物と無定形シリカとの接触を促進することによって、可変形異物の吸着量も高めることが可能となる。
【００３０】
図３には、こうしたろ過装置の例を示す。図示するろ過装置１７においては、攪拌装置１６を内部に設けて多孔質無機粒子１５を攪拌しつつ、この多孔質無機粒子１５にインク中の可変形異物を吸着させる。攪拌器１６としては、例えばマグネチックスターラーを用いることができる。攪拌を行なうことによって、多孔質無機粒子１５は、インク流入口１３から可変形異物除去部１２に流入したインク中に均一に分散する。インク中の可変形異物は、多孔質無機粒子１５と十分に接触して可変形異物除去部１２で吸着除去され、フィルタ１１においてはインク中の異物が除去される。こうして、実質的に異物を含まないインクが、インク流出口１４よりヘッドに供給される。
【００３１】
インク流入口の高さを変更することによって、攪拌と同様の効果を得ることもできる。図４には、その例を示す。図示するろ過装置１８においては、インク流入口１３が可変形異物除去部１２の底面近傍に設けられ、インク流出口１４は上面近傍に設けられているため、可変形異物除去部１２内におけるインクの流れが下方から上方に向けられる。その結果、インクが流れる際に多孔質無機粒子１５とインクとの接触が高められて、図３に示したような攪拌器１６を設けた場合と同様の効果が得られる。
【００３２】
インク中の可変形異物は、多孔質無機粒子を被覆するような状態で捕獲されるため、この可変形異物が多孔質無機粒子に吸着された後には粒子の見かけの粒径が増大して、インクの流れが悪くなる。また、粒子の表面が被覆されることによって、インク中の可変形異物がろ過されないまま通過してしまうことになる。このように、多孔質無機粒子１５が充填された可変形異物除去部１２における異物捕獲力は、インク通過量が増加するにしたがって低下する。多孔質無機粒子が飽和した後には、ろ過装置を新たなものに交換することによって、常に一定の捕獲力を維持することができる。
【００３３】
図５には、こうしたろ過装置の他の例を示す。図示するろ過装置は、カートリッジ方式であり、第１および第２の取り付け部材２３および２４によってインク流路２５に着脱可能に取り付けられている。使用し得る取り付け部材２３，２４としては、例えば、カップリング（Ｃｏｌｄｅｒ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ社製）が挙げられ、ろ過装置の規模やインクの流量に応じて、適切なサイズを選択すればよい。さらに、第１の取り付け部材２３の上流および第２の取り付け部材２４の下流には、第１の圧力計２１および第２の圧力計２２がそれぞれ設けられる。第１の圧力計２１により、インク流入口１３に流入するインクの圧力Ｐiが検出され、第２の圧力計２２により、インク流出口１４から流出したインクの圧力Ｐoが検出される。
【００３４】
ＰiとＰoとの差を示す差圧（Ｐi−Po）は、図６のグラフに示されるようにインク流量とともに大きくなる。したがって、この差圧から多孔質シリカの寿命を検知し、ろ過装置の交換時期を判断することができる。例えば、初期の段階での差圧はＰiniとし、この値が３倍になったときに交換時期を設定することができる。
【００３５】
ろ過装置の交換は、カップリング２３，２４からはずして、新しいものを装着することで容易に行なうことができる。このように脱着可能とすることで、インク中の可変形異物を常にろ過することが可能となる。また、圧力計２１，２２を設けてインク流入口１３とインク流出口１４とにおけるインクの圧力の差をみることで、交換時期を簡便に検知することができる。
【００３６】
なお、ろ過装置の交換時期は、インク流量により判断することも可能である。この場合のろ過装置を、図７に示す。図示するろ過装置２７は、第２の取り付け部材２４の下流に流量計２８が設けられている以外は、図５に示したろ過装置２０と同様の構成である。流量計２８が示す流量（単位時間当たりの流量）は、図８のグラフに示されるように、インク流量（インクが可変形異物除去部１２を流れた量）とともに低下する。一定の圧力でインク流入口１３からインクを送液した場合、その流量に基づいてろ過装置２７の交換時期を判断することができる。
【００３７】
図９には、インク流量でろ過装置の交換時期を判断する場合のインク供給系を示す。図示するインク供給系は、ポンプ３０および通気管３１が設けられている以外は、基本的には図１に示したインク供給系と同様の構成である。ろ過装置としては、図７に示した構成の流量計２８を有する脱着可能なものが配置される。インクタンク５に空気の流入口を設けてポンプ３０により空気を導入し、加圧してインクジェットヘッド４からインクを押し出す動作を定期的に行なう。これは、装置を稼動させる前にインクジェットヘッド４内のインクをリフレッシュさせるために用いられる。この際にインクの流量を測定することによって、流量計２８で交換時期を容易に判断することができる。
【００３８】
図１０は、インクジェットプリンタにおけるインク供給系の他の例を表わす概念図である。
【００３９】
図示するインク供給系においては、ボトル入りインク３３をインク供給源として用いて、インクタンク５にインクを供給する。ボトル入りインク３３は、多孔質無機粒子１５を含有する容器内に収容されたインクであり、これらは攪拌器１６によって攪拌することができる。攪拌されることによって、インク３中の可変形異物は、インクタンク５に供給される前に多孔質無機粒子１５に吸着して除去される。
【００４０】
インクタンク５にインク３を供給するためのチューブ２の先端にはフィルタ３２が配置され、多孔質無機粒子１５が混入することは防止される。フィルタ３２としては、ろ過装置１の場合と同様の材質、ろ過精度のものを用いることができる。可変形異物が除去されたインク３は、ポンプ８の作用によりチューブ２内を流れて、インクタンク５に供給される。さらに、インクタンク５からチューブ２、フィルタ１１を経由してインクジェットヘッド４に供給される。インク中に異物が残留していても、フィルタ１１を通過する際に捕獲されるので、インクジェットヘッド４に供給されるインク中には実質的に異物は含まれない。フィルタ１１は、すでに説明したようなろ過装置に置き換えることもでき、この場合には、異物の除去効果をよりいっそう高められる。
【００４１】
図１０に示したインク供給系は、図１１に示すように変更することができる。図示するインク供給系において、ボトル入りインク３３の容器はフィルタ３２により隔てられた二重管構造であり、その外周領域にインク３とともに多孔質無機粒子１５が収容されている。フィルタ３２としては、すでに説明したようなものが用いられ、フィルタ３２の内側領域にチューブ２が達している。多孔質無機粒子１５と接触して可変形異物が除去されたインク３は、上述したように、チューブ２、インクタンク５、チューブ、およびフィルタ１１を経由してインクジェットヘッド４に供給される。この場合、ボトル入りインク３３を交換する際にフィルタ３２も交換することができる。
【００４２】
図１０、１１で説明したようなボトル入りインク３３中の多孔質無機粒子１５は、予め容器内に収容しておくことができ、場合によってはインク供給源の交換時に容器内に加えてもよい。
【００４３】
可変形異物除去部を使用することによって、顔料の凝集物や異物のみならず、従来のろ過装置をすり抜けてしまうような可変形異物を確実に捕獲することが可能となった。また、インクタンクに供給する前のインク中から可変形異物を除去することも可能であり、このように可変形異物を除去することによって、印字抜け等による劣化を防いで、高品質な印刷物が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施形態にかかる印刷装置におけるインク供給系の概念図。
【図２】ろ過装置の一例を表わす概略図。
【図３】ろ過装置の他の例を表わす断面図。
【図４】ろ過装置の他の例を表わす概略図。
【図５】ろ過装置の他の例を表わす概略図。
【図６】インク流量と圧力差との関係を表わすグラフ図。
【図７】ろ過装置の他の例を表わす概略図。
【図８】可変形異物除去部を流れたインク流量と、インク流出口から流出するインク流量との関係を表わすグラフ図。
【図９】本発明の他の実施形態にかかる印刷装置におけるインク供給系の概念図。
【図１０】本発明の他の実施形態にかかる印刷装置におけるインク供給系の概念図。
【図１１】本発明の他の実施形態にかかる印刷装置におけるインク供給系の概念図。
【符号の説明】
【００４５】
１，１７，１８，２０，２７…ろ過装置；  ２…チューブ；  ３…インク
４…インクジェットヘッド；  ５…インクタンク；  ６…インクボトル
７…インクタンクセンサ；  ８…ポンプ；  １１…フィルタ
１２…可変形異物除去部；  １３…インク流入口；  １４…インク流出口
１５…多孔質無機粒子；  １６…攪拌器；  ２１…第１の圧力計
２２…第２の圧力計；  ２３，２４…取り付け部材；  ２５…インク流路
２８…流量計；  ３０…ポンプ；  ３１…通気管；  ３２…フィルタ
３３…ボトル入りインク。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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