JP6362182B2 - 産業用インクジェット描画装置 - Google Patents

Description

本発明は、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など、インクジェットヘッドを回転させてノズル面の角度を変更して印刷する場合において、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を備えたインクジェット描画装置に関する。

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平行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平行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。

特許第４７１０６８６号

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。

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大判基材の側面を水平の状態に配置し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度回転させるなどの方法を用いて、インクジェットヘッドを回転させることで、インクジェットヘッドのノズル面を、インクジェットヘッドのノズル面が印刷基材の印刷面に対向して略平行となるよう調整して印刷する必要があるが、２ａ．のノズル面のクリーニング動作を印刷時の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、インクジェットヘッドのノズル面を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。

この場合、クリーニング時とインクジェット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度回転させるなど、インクジェットヘッドの角度を変えた印刷を行う際に、インクジェットヘッドのノズル面の総ノズル幅が広い場合、ノズル面における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。

本発明は、上記従来技術の問題点を解決し、インクジェットヘッドのノズルから吐出されるインクの方向が略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約９０度回転させて印刷する場合など、インクジェットヘッドを回転させてインクジェットヘッドの角度を変えて印刷する場合に、印刷時とクリーニング時とでインクジェットヘッドの向きを回転させたとしても、インクジェットヘッド内の圧力を一定に保ち、安定した印刷を行うことのできるインクジェット描画装置を提供することを課題とする。

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、且つノズル面の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面の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。

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描画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にして印刷するなど、インクジェットヘッドを回転させてインクジェットヘッドの角度を変えて印刷しても、安定した吐出が可能な産業用インクジェット描画装置が出来た。また、クリーニング時に垂れたインクがインクジェットヘッド側面に回り込む問題も回避出来た。

クリーニング時のインク垂れ サブタンク内の圧力と安定吐出可否 サブタンク内の圧力と安定吐出可否測定環境 インクジェットヘッドの回転中心と水頭差の関係 回転機構とサブタンクの構成例印刷時 回転機構とサブタンクの構成例クリーニング時 実施例側面図 実施例キャリッジ移動 実施例基材移動

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。

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が搭載されたキャリッジ部を４４．のX軸の搭載し、３４．の様にインクジェットヘッドが搭載された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描画装置の全体構成を示すものである。

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が搭載された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描画装置の全体構成を示すものである。

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。

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１１．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、１２．のサブタンク内のインクの液面と、２ａ．のノズル面との高さの差は200ｍｍとした。

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。

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。

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。

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

Claims (3)

1. 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を有するインクジェット描画装置において、該キャリッジ部が、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該インクジェットヘッドのノズル列方向への回転機構を有し、該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該ノズル領域を変えることができることを特徴とするインクジェット描画装置。
2. 該回転機構は、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請求項１に記載のインクジェット描画装置。
3. 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時的に貯めておくためのサブタンク内の圧力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請求項１から２のいずれかに記載のインクジェット描画装置。
   

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