JP2018001687A

JP2018001687A - Industrial inkjet drawing device

Info

Publication number: JP2018001687A
Application number: JP2016134728A
Authority: JP
Inventors: 矢代浩一; Koichi Yashiro; 高橋一義; Kazuyoshi Takahashi
Original assignee: Tritek Co Ltd
Current assignee: Tritek Co Ltd
Priority date: 2016-07-07
Filing date: 2016-07-07
Publication date: 2018-01-11
Anticipated expiration: 2036-07-07
Also published as: JP6362182B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inkjet drawing device capable of preventing an ink dropped from a nozzle from going-around or sticking to a peripheral component and suppressing generation of a difference in pressure in the nozzle during a cleaning operation in an inkjet head that executes printing by rotating a nozzle surface by 90 degrees in a nozzle row array direction so as to set an ink discharging direction in a horizontal direction when printing is carried out in the side surface of a large base material.SOLUTION: This industrial inkjet drawing device is provided with a rotation mechanism for changing a discharging direction angle by adjusting the angle of a head during printing and cleaning, the rotational center of the rotation mechanism is set to be a rough center in a nozzle array width in a nozzle array direction 35 mm or less from the nozzle surface of the head in a direction opposed to a discharging direction. During the cleaning, control is performed so as to set the nozzle surface to be roughly horizontal oppositely to the ink reception surface of a cleaning unit, maintain constant the heights of the liquid surface of a sub-tank for supplying inks and the rotational center of the head even when an angle is changed during printing, and maintain constant pressure in the sub-tank.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は産業用のインクジェット描画装置で、複数ノズルを有するインクジェットヘッドを例えば水平方向に対してノズル面が垂直となるよう90度縦向きにして配置し使用する場合において、ノズル内のインクを押し出してその後ふき取る動作、いわゆるノズル面のクリーニング動作時とノズルからインクを吐出させる印刷時における、ノズル内を一定の圧力に保つための方法および手段に関するものである。 The present invention is an industrial ink jet drawing apparatus, in which an ink jet head having a plurality of nozzles is used by, for example, extruding ink in nozzles when the nozzle surface is arranged 90 degrees vertically so that the nozzle surface is perpendicular to the horizontal direction. The present invention relates to a method and means for maintaining a constant pressure in the nozzle during a wiping operation, that is, a so-called nozzle surface cleaning operation and printing in which ink is ejected from the nozzle.

複数ノズルを有するインクジェットヘッドは、ノズル面が基材の印刷面に対向して水平となるよう配置され、インクジェットヘッドを水平方向に移動させて印刷を行うか、ノズル面が基材の印刷面に対向して水平となるようインクジェットヘッドを固定させ、印刷基材を移動させて印刷を行う方法が一般的である。 An inkjet head having a plurality of nozzles is arranged so that the nozzle surface is horizontal and faces the printing surface of the substrate, and printing is performed by moving the inkjet head in the horizontal direction, or the nozzle surface is placed on the printing surface of the substrate. In general, a method of performing printing by fixing an inkjet head so as to face each other and moving a printing substrate is used.

近年インクジェット技術をいろいろな分野の加飾や描画用途に応用する事例が多くみられる。いわゆる産業用インクジェットという分野である。近年ではエレクトロニクス、バイオロジー分野、建材、捺染用途などに広く展開され、一部は実用化されている。産業用インクジェット技術の利点は必要とされる場所に必要な量だけ塗布出来ることである。このため従来プロセスと比較すると材料の無駄が少なく、工程短縮などのメリットがある。 In recent years, there are many cases where inkjet technology is applied to decoration and drawing applications in various fields. This is the field of so-called industrial inkjet. In recent years, it has been widely deployed in the fields of electronics, biology, building materials, textile printing, and some have been put into practical use. The advantage of industrial inkjet technology is that it can be applied in the required amount where it is needed. For this reason, compared to the conventional process, there is less material waste and there are advantages such as process shortening.

例えば建材など大判基材の側面を印刷する場合、垂直方向に基材を立てて印刷することは難しい。そこで、インクジェットノズルから吐出されるインクの方向が水平方向となるよう、インクジェットヘッドのノズル面をノズル列方向に90度回転させ印刷する必要があるが、２．のノズル面のクリーニング動作をそのままの角度で実施すると、図１の３．の垂れたインクの回り込みの様にノズルから垂れたインクがインクジェットヘッドのノズル面以外のところに回り込み、インクジェットヘッドの周辺部品にインクが付着して部品が劣化したり破損したりという問題があることから、一たん水平方向にしてからノズル面のクリーニング動作を行う必要がある。 For example, when printing the side surface of a large-sized base material such as a building material, it is difficult to print the base material in the vertical direction. Therefore, it is necessary to rotate the nozzle surface of the inkjet head by 90 degrees in the nozzle row direction so that the direction of the ink ejected from the inkjet nozzle is the horizontal direction. When the nozzle surface cleaning operation is carried out at the same angle as shown in FIG. The ink dripping from the nozzle, like the sneaking of the dripping ink, wraps around the area other than the nozzle surface of the ink jet head and the ink adheres to the peripheral parts of the ink jet head, causing the parts to deteriorate or break. Therefore, it is necessary to perform the cleaning operation of the nozzle surface after making it horizontal once.

この場合、クリーニング時とヘッドの角度を変えた印刷時において、インクを一時的にためておくサブタンク内のインク液面とノズル面の高さが変わることにより、ノズル内の圧力が一定にならず、安定した印刷が困難となる問題があった。また、例えば、インクジェットヘッドのノズル面をノズル列方向に90度回転させ縦向きにして印刷を行う際に、インクジェットヘッドの総ノズル幅が広い場合、ノズル列の先頭と後端で高さに差が生じるため、ノズル内の圧力に差が生じる。その差が大きくなると安定した吐出が困難になるという問題があった。 In this case, the pressure in the nozzle does not become constant due to the change in the height of the ink liquid surface and the nozzle surface in the sub-tank where the ink is temporarily stored during cleaning and printing with the head angle changed. There is a problem that stable printing becomes difficult. Also, for example, when printing with the nozzle surface of the inkjet head rotated 90 degrees in the nozzle row direction and oriented vertically, if the total nozzle width of the inkjet head is wide, there is a difference in height between the head and the rear end of the nozzle row. As a result, a difference occurs in the pressure in the nozzle. When the difference increases, there is a problem that stable ejection becomes difficult.

上記の問題点を解決するために下記のような手段を提案する。
（１）印刷時とノズル面クリーニング時とでインクジェットヘッドの角度を調整することにより吐出方向の角度を変える回転機構を備える。
（２）回転機構の回転中心を、インクジェットヘッドのノズル面から吐出方向と反対方向に35ｍｍ以下にし、且つノズル列方向のノズル列幅における略中心とする。
（３）ノズル面クリーニング時は、ノズル面がクリーニングユニットのインク受け面に対向して略水平になるようにし、印刷時は角度を変えても、インク供給のためのサブタンクの液面とインクジェットヘッドの回転中心の高さが一定となるようにし、尚且つその際のサブタンク内の圧力が一定となるように制御を行う。
（４）インクジェットヘッドの角度を変えて印刷する際の印刷に使用するノズル列の先頭位置と使用ノズル領域を変更し、個々のノズル内の圧力が安定して吐出が可能な範囲を使用ノズル領域とする。 In order to solve the above problems, the following means are proposed.
(1) A rotation mechanism is provided that changes the angle of the ejection direction by adjusting the angle of the inkjet head during printing and during nozzle surface cleaning.
(2) The rotation center of the rotation mechanism is set to 35 mm or less in the direction opposite to the ejection direction from the nozzle surface of the inkjet head, and is substantially the center in the nozzle row width in the nozzle row direction.
(3) At the time of nozzle surface cleaning, the nozzle surface is substantially horizontal facing the ink receiving surface of the cleaning unit, and at the time of printing, even if the angle is changed, the liquid level of the sub tank for supplying ink and the inkjet head Control is performed so that the height of the rotation center of the sub-tank is constant and the pressure in the sub-tank at that time is constant.
(4) When changing the angle of the inkjet head, the head position of the nozzle row used for printing and the used nozzle area are changed, and the range in which the pressure in each nozzle can be stably ejected is used. And

本発明では、クリーニング動作の実施後に印刷動作を行うインクジェット装置の一連の流れにおいて、印刷時のインクジェットヘッドをノズル列方向に90度回転させ、ノズルからのインク吐出方向を水平方向としても、安定した吐出が可能な産業用インクジェット装置が出来た。また、クリーニング時に垂れたインクがヘッド側面に回り込む問題も回避出来た。 In the present invention, in a series of flows of the ink jet apparatus that performs the printing operation after the cleaning operation, the ink jet head at the time of printing is rotated 90 degrees in the nozzle row direction, and the ink ejection direction from the nozzle is stable even when the horizontal direction is set to the horizontal direction. An industrial inkjet device capable of ejection was made. In addition, the problem of ink dripping around the head side during cleaning could be avoided.

クリーニング時のインク垂れInk dripping during cleaning サブタンク内の圧力と安定吐出可否Pressure in sub tank and availability of stable discharge サブタンク内の圧力と安定吐出可否測定環境Subtank pressure and stable discharge availability measurement environment インクジェットヘッドの回転中心と水頭差の関係Relationship between rotation center of ink jet head and water head difference 回転機構とサブタンクの構成例印刷時Example of rotating mechanism and sub tank configuration 回転機構とサブタンクの構成例クリーニング時Example of rotating mechanism and sub tank configuration 実施例側面図Example side view 実施例キャリッジ移動Example carriage movement 実施例基材移動Example Substrate transfer

図７は、本発明の実施例で１ａ．のインクジェットヘッドのノズル面をノズル列方向に対して90度回転させた状態を側面から見た構成図で、４２．の基材の４３．の基材の印刷面に印刷を行い、４７．の回転機構でノズル面が水平方向となるよう回転させた後、４１．のクリーニングユニットでノズル面をクリーニングするための全体構成を示したものである。 FIG. 7 shows an embodiment of the present invention with 1a. 42 is a configuration diagram of the state in which the nozzle surface of the inkjet head of FIG. 43 of the base material. Printing on the printing surface of the substrate of 47. 47. After rotating the nozzle surface in the horizontal direction with the rotation mechanism of No. 41, 41. 2 shows an overall configuration for cleaning the nozzle surface with the cleaning unit.

図８は、本発明の実施例で１ａ．のインクジェットヘッドのノズル面をノズル列方向に対して90度回転させた状態を上面から見た構成図で、４０．のインクジェットヘッドキャリッジ部を４４．のX軸の搭載し、３４．の様にインクジェットキャリッジ部を左右に移動させて、４２．の基材の４３．の基材の印刷面に印刷するインクジェット装置の全体構成を示すものである。 FIG. 8 shows an embodiment of the present invention with 1a. FIG. 40 is a configuration diagram in which the nozzle surface of the inkjet head of FIG. Ink jet head carriage section of 44. Of X axis, 34. As shown in FIG. 43 of the base material. The whole structure of the inkjet apparatus printed on the printing surface of the base material of this is shown.

図９は、本発明の実施例で１ａ．のインクジェットヘッドのノズル面をノズル列方向に対して90度回転させた状態を上面から見た構成図で、４０．のインクジェットヘッドキャリッジ部は移動せずに、４２．の基材が４６．の基材搬送部により移動し、４３．の基材の印刷面に印刷するインクジェット装置の全体構成を示すものである。 FIG. 9 shows an embodiment of the present invention with 1a. FIG. 40 is a configuration diagram in which the nozzle surface of the inkjet head of FIG. Ink jet head carriage part does not move. The base material is 46. The base material transport unit moves the The whole structure of the inkjet apparatus printed on the printing surface of the base material of this is shown.

図２は、インクジェットヘッドのノズル面が水平となるよう配置した場合の、インクジェットヘッドにインクを供給するために一たんインクをためておくサブタンク内の圧力とノズル抜け数と安定吐出が可能な範囲の例を示したものである。 FIG. 2 shows the pressure, the number of missing nozzles, and the range in which stable ejection is possible when the ink is supplied to the inkjet head when the nozzle surface of the inkjet head is horizontal. This is an example.

図３は、図２測定時のサブタンク液面とインクジェットヘッドのノズル面の高さ関係を示したものである。１ａ．のインクジェットヘッドに１０．のサブタンクから５．のインクチューブを通して１２．のインクを供給し、１０．のサブタンクは、１３．の圧力制御部によって、一定の圧力を維持している。その際の２ａ．のノズル面は水平に配置し、６．のサブタンク液面と、２ａ．のノズル面との高さの差は200ｍｍとした。 FIG. 3 shows the height relationship between the sub-tank liquid surface and the nozzle surface of the inkjet head during the measurement of FIG. 1a. 10. Ink jet head From the sub-tank 12. through the ink tube 10 ink, The sub-tank is 13. A constant pressure is maintained by the pressure control unit. 2a. Nozzle surface of is arranged horizontally, 6. Sub-tank liquid level of 2a. The height difference from the nozzle surface was 200 mm.

図２の安定吐出が可能な範囲は、サブタンク液面との差が200ｍｍであった場合、マイナス2.2kpaからマイナス2.8ｋpaであることがわかる。その範囲の幅は、0.6kpaで、水頭差に変換すると約61.2ｍｍＨ２Ｏである。このことから、インクジェットヘッドをノズル列方向に回転させた場合でも、先頭ノズルから後端ノズルまでの長さと、印刷時及び、クリーニング時においても高さの差を61.2ｍｍ以内とすることで安定的な吐出が可能である。この安定的に吐出が可能な範囲は、インクジェットヘッドやインクにより異なるため、インクジェットヘッドやインクが変わった場合は、その都度測定が必要である。 The range in which stable discharge is possible in FIG. 2 is found to be from minus 2.2 kpa to minus 2.8 kpa when the difference from the sub tank liquid level is 200 mm. The width of the range is 0.6 kpa, which is about 61.2 mmH2O when converted to a hydraulic head difference. Therefore, even when the inkjet head is rotated in the nozzle row direction, the difference between the length from the first nozzle to the rear nozzle and the height during printing and cleaning is stable within 61.2 mm. Discharge is possible. The range in which stable ejection can be performed varies depending on the inkjet head and ink, and therefore measurement is required each time the inkjet head or ink changes.

図４は、インクジェットヘッドを回転させた場合のノズル面から回転中心までの距離と、ノズル列方向の先頭ノズルから後尾ノズルまでの位置関係を表したものである。
例えば、１ａ．のインクジェットヘッドを１ｂ．の90度回転の様にノズル列方向に回転させた場合、３１．の回転中心と２ａ．のノズル面までの距離を35ｍｍ以下とし、２１．のノズル先端から２３．のノズル後尾の略中心とする事で、回転後の２１ａ．の先頭ノズルから２ａ．のノズル面までの距離をできるだけ離すことなく回転が可能であり、２１ａ．の様に先頭ノズル位置を変更し、２２．の使用ノズル長を例えば50ｍｍとすることで、２ａ．のノズル面に対して１ａ．のインクジェットヘッドを90度回転させたとしても、先頭ノズルの先端と水平方向の時のノズル面との距離の差は、32．の水平状態でのノズル面からと変更後のノズル先端との差が示すように60ｍｍとなり、上記で示した、水頭差61.2ｍｍ以内にすることが可能である。 FIG. 4 shows the distance from the nozzle surface to the center of rotation when the inkjet head is rotated and the positional relationship from the first nozzle to the rear nozzle in the nozzle row direction.
For example, 1a. 1b. When rotated in the nozzle row direction as in the case of 90 ° rotation, 31. Of rotation and 2a. 21. The distance to the nozzle surface is 35 mm or less. 23. from the nozzle tip. 21a. 2a. Can be rotated with as little distance to the nozzle surface as possible, 21a. Change the top nozzle position as shown in FIG. By using a nozzle length of 50 mm, for example, 2a. 1a. Even if the inkjet head is rotated 90 degrees, the difference in distance between the tip of the top nozzle and the nozzle surface in the horizontal direction is 32. As shown in the difference between the nozzle surface in the horizontal state and the nozzle tip after the change, the difference is 60 mm, and the above-mentioned water head difference can be within 61.2 mm.

図５はインクジェットヘッドと４７．の回転機構、１０．のサブタンクの構成図で、図６の１ａ．のインクジェットヘッドの角度が変わっても、サブタンクは、回転機構とは別の場所に固定されており回転中心とサブタンクの液面との位置関係は、一定である。 FIG. 10. Rotation mechanism of The sub-tank of FIG. Even if the angle of the inkjet head changes, the sub tank is fixed at a location different from the rotation mechanism, and the positional relationship between the rotation center and the liquid level of the sub tank is constant.

１ａ．インクジェットヘッド
１ｂ．９０度ノズル列方向に回転されたインクジェットヘッド
２ａ．ノズル面
２ｂ．点線部の拡大
３．垂れたインクの回り込み
１０．サブタンク
１１．インクチューブ
１２．インク
１３．圧力制御部
２１．先頭ノズル位置
２１ａ．使用ノズル領域を限定した場合の先頭ノズル位置
２２．使用ノズル領域
２３．後尾ノズル
２３ａ．使用ノズル領域を限定した場合の後尾ノズル位置
３０．使用ノズル領域の略中心から回転中心までの距離
３１．回転中心
３２．水平状態における先頭ノズル位置と回転後の先頭ノズル位置の高さの差
３３．回転方向
３４．キャリッジ移動方向（左右）
３５．基材搬送方向
４０．キャリッジ
４１．クリーニングユニット
４２．印刷基材
４３．基材の印刷面
４４．X軸
４５．Z軸
４６．基材搬送部
４７．回転機構 1a. Inkjet head 1b. Inkjet head rotated 90 degrees in nozzle row direction
2a. Nozzle surface 2b. 2. Enlarged dotted line 10. Dripping ink wraparound Sub tank 11. Ink tube 12. Ink 13. Pressure control unit 21. Lead nozzle position 21a. 21. Top nozzle position when the used nozzle area is limited Use nozzle area 23. Rear nozzle 23a. Rear nozzle position when the used nozzle area is limited 30. Distance from the approximate center of the used nozzle area to the center of rotation 31. Center of rotation 32. Difference in height between head nozzle position in horizontal state and head nozzle position after rotation 33. Direction of rotation 34. Carriage movement direction (left / right)
35. Substrate transport direction 40. Carriage 41. Cleaning unit 42. Printing substrate 43. Print surface 44 of the substrate. X axis 45. Z axis 46. Substrate transport unit 47. Rotating mechanism

Claims

複数ノズルを有するインクジェットヘッドを少なくとも1つ以上搭載したキャリッジ部が該インクジェットヘッドのノズル列方向に回転する機構を有し、該インクジェットヘッドの印刷時における印刷動作と、該インクジェットヘッドのノズル面のクリーニング時におけるクリーニング動作をそれぞれ違う角度で実施することを特徴とする。 A carriage section on which at least one inkjet head having a plurality of nozzles is mounted has a mechanism that rotates in the nozzle row direction of the inkjet head, and a printing operation during printing of the inkjet head and cleaning of the nozzle surface of the inkjet head The cleaning operation at the time is performed at different angles.

前記請求項１において、該インクジェットヘッドの回転中心がノズル面から吐出方向と反対方向に35ｍｍ以下の位置にあり、ノズル列方向にノズル列幅の略中央であることを特徴とする。 2. The ink jet head according to claim 1, wherein the rotation center of the inkjet head is located at a position of 35 mm or less in the direction opposite to the ejection direction from the nozzle surface, and is approximately the center of the nozzle row width in the nozzle row direction.

前記請求項１において、該インクジェットヘッドにインクを供給するためにインクを一たん貯めておくサブタンクが一定の圧力で制御されており、該サブタンクと、該インクジェットヘッドの回転中心との高さが一定であることを特徴とする。 2. The subtank for storing ink once to supply ink to the ink jet head is controlled at a constant pressure, and the height between the sub tank and the rotation center of the ink jet head is constant. It is characterized by being.

複数ノズルを有するインクジェットヘッドを少なくとも1つ以上搭載したヘッドキャリッジ部が該インクジェットヘッドのノズル列方向に角度を変えて印刷するときに、使用するノズル領域の先頭ノズルの位置と使用するノズル領域を変えることができることを特徴とする。 When the head carriage section on which at least one inkjet head having a plurality of nozzles is mounted is printed at a different angle in the nozzle row direction of the inkjet head, the position of the first nozzle and the nozzle area to be used are changed. It is characterized by being able to.