JP2017095815A - Liquid injection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インク等の液体を噴射する技術に関する。 The present invention relates to a technique for ejecting a liquid such as ink.
駆動信号の供給によりインク等の液体をノズルから噴射する液体噴射装置が従来から提案されている。例えば特許文献1には、相前後してノズルから噴射されたインクの複数の液滴(以下「インク滴」という)を、印刷用紙等の媒体への着弾前に合体させることで、噴射時のインクの尾引きに起因した霧状の微細な液滴(以下「ミスト」という)の発生を抑制する構成が開示されている。
Conventionally, a liquid ejecting apparatus that ejects a liquid such as ink from a nozzle by supplying a drive signal has been proposed. For example,
ところで、布帛等の繊維状の媒体の捺染に使用されるインクには、繊維内にインクを浸透させるための浸透溶剤が含有される。浸透溶剤を含有するインクは、印刷用紙の印刷に使用される一般的なインクと比較して噴射時に尾引きが発生し易いという傾向がある。したがって、相前後する複数のインク滴を着弾前に合体させるだけでは、ミストを充分に抑制できない可能性がある。以上の事情を考慮して、本発明は、捺染インクの噴射時におけるミストの発生を有効に抑制することを目的とする。 By the way, an ink used for printing a fibrous medium such as a fabric contains a penetrating solvent for allowing the ink to penetrate into the fiber. Ink containing a penetrating solvent tends to cause tailing at the time of ejection as compared with general ink used for printing on printing paper. Therefore, there is a possibility that mist cannot be sufficiently suppressed only by combining a plurality of ink droplets before and after landing. In view of the above circumstances, it is an object of the present invention to effectively suppress the generation of mist when jetting printing ink.
以上の課題を解決するために、本発明の液体噴射装置は、水/オクタノール分配係数logPが−0.5以上かつ0.5以下である浸透溶剤と、着色剤および水とを少なくとも含有する捺染インクを、ノズルから噴射する液体噴射ヘッドと、前記ノズルから噴射される第1インク滴と前記第1インク滴の噴射後に前記ノズルから噴射される第2インク滴とが媒体への着弾前に合体するように、前記液体噴射ヘッドを駆動する駆動部とを具備し、
前記第1インク滴と前記第2インク滴との合体後のインク滴の速度は、5m/s以上かつ9m/s以下である。以上の構成では、浸透溶剤を含有する捺染インクの第1インク滴と第2インク滴との合体後の速度が5m/s以上かつ9m/s以下に設定されるから、ミストの発生を有効に抑制するとともに着弾精度を確保することが可能である。
In order to solve the above problems, the liquid jet apparatus of the present invention is a textile printing containing at least a penetrating solvent having a water / octanol partition coefficient logP of −0.5 or more and 0.5 or less, a colorant and water. A liquid ejecting head that ejects ink from a nozzle, a first ink droplet ejected from the nozzle, and a second ink droplet ejected from the nozzle after ejecting the first ink droplet are combined before landing on the medium. And a drive unit for driving the liquid jet head,
The speed of the ink droplet after the combination of the first ink droplet and the second ink droplet is 5 m / s or more and 9 m / s or less. In the above configuration, since the speed after combining the first ink droplet and the second ink droplet of the printing ink containing the penetrating solvent is set to 5 m / s or more and 9 m / s or less, generation of mist is effectively performed. It is possible to suppress and ensure landing accuracy.
本発明の好適な態様において、合体後のインク滴の速度は、5.5m/s以上かつ8m/s以下である。以上の態様によれば、ミストの低減と着弾精度の確保とを高い水準で両立することが可能である。 In a preferred embodiment of the present invention, the speed of the ink droplet after coalescence is 5.5 m / s or more and 8 m / s or less. According to the above aspect, it is possible to achieve both a reduction in mist and securing of landing accuracy at a high level.
本発明の好適な態様において、液体噴射ヘッドにおけるノズルが設置された噴射面と媒体の表面との間隔は、2mm以上かつ5mm以下(さらに好適には2mm以上かつ4mm以下)である。以上の態様では、噴射面と媒体の表面との間に2mm以上の間隔を確保することで、例えば繊維状の媒体の表面に発生した毛羽と噴射面との接触の可能性を低減しながら、当該間隔を5mm以下に抑制することでミストの低減と着弾精度の確保とを両立することが可能である。 In a preferred aspect of the present invention, the interval between the ejection surface on which the nozzle in the liquid ejection head is installed and the surface of the medium is 2 mm or more and 5 mm or less (more preferably 2 mm or more and 4 mm or less). In the above aspect, by securing an interval of 2 mm or more between the ejection surface and the surface of the medium, for example, while reducing the possibility of contact between the fuzz generated on the surface of the fibrous medium and the ejection surface, By suppressing the interval to 5 mm or less, it is possible to achieve both reduction of mist and securing of landing accuracy.
本発明の好適な態様において、捺染インクにおける前記浸透溶剤の含有量は、1重量%以上かつ10重量%以下である。捺染インクにおける浸透溶剤の含有量が多いほどミストの発生量が増加するという傾向がある。浸透溶剤の含有量を1重量%以上かつ10重量%以下とした構成によれば、ノズルの直径を20μm以上かつ30μm以下とした本発明の構成によりミストの発生を有効に抑制することが可能である。 In a preferred embodiment of the present invention, the content of the penetrating solvent in the printing ink is 1% by weight or more and 10% by weight or less. There is a tendency that the amount of mist generated increases as the content of the permeation solvent in the textile printing ink increases. According to the configuration in which the content of the osmotic solvent is 1% by weight or more and 10% by weight or less, the generation of mist can be effectively suppressed by the configuration of the present invention in which the nozzle diameter is 20 μm or more and 30 μm or less. is there.
図1は、本発明の好適な形態に係る液体噴射装置100の部分的な構成図である。本実施形態の液体噴射装置100は、布帛等の繊維状の媒体22の捺染に好適なインク(以下「捺染インク」という)を噴射するインクジェット方式の印刷装置である。捺染インクを貯留する液体容器24が液体噴射装置100に固定される。例えば液体噴射装置100に着脱可能なカートリッジ、可撓性のフィルムで形成された袋状のインクパック、または捺染インクを補充可能なインクタンクが液体容器24として利用され得る。相異なる色彩の複数種の捺染インクが液体容器24に貯留される。
FIG. 1 is a partial configuration diagram of a liquid ejecting
捺染インクは、着色剤と浸透溶剤と水とを含有する。着色剤(色材)は、特定の色彩の染料または顔料である。浸透溶剤は、媒体22の繊維に対する捺染インクの浸透を促進するための水溶性の溶剤である。図2は、捺染インクに使用され得る浸透溶剤を例示した図表である。図2には、水/オクタノール分配係数logPが浸透溶剤の種類毎に併記されている。水/オクタノール分配係数logPは、水分中の物質濃度Cwに対する1-オクタノール中の物質濃度Coの比Co/Cwの常用対数であり、物質の親水性または疎水性の指標として使用される。
The textile printing ink contains a colorant, a penetrating solvent, and water. The colorant (coloring material) is a dye or pigment having a specific color. The penetrating solvent is a water-soluble solvent for promoting the penetration of the printing ink into the fibers of the
本実施形態の捺染インクは、水/オクタノール分配係数logPが−0.5以上かつ0.5以下(−0.5≦logP≦0.5)である浸透溶剤を含有する。具体的には、図2の符号αで示される通り、1,2-ブタンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,2-ペンタンジオール、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、1,2-ヘキサンジオールから選択された1種類以上の物質が浸透溶剤として捺染インクに含有される。捺染インクにおける浸透溶剤の含有量(捺染インクが複数種の浸透溶剤を含有する場合には合計の含有量)は、例えば1重量%以上かつ10重量%以下である。なお、以上に例示した成分(着色剤,浸透溶剤,水)以外の成分を含有する捺染インクを使用することも可能である。例えば顔料を着色剤として使用した捺染インクには、顔料を固着させるための接合剤が含有される。 The textile printing ink of this embodiment contains a penetrating solvent having a water / octanol distribution coefficient log P of −0.5 or more and 0.5 or less (−0.5 ≦ log P ≦ 0.5). Specifically, as indicated by symbol α in FIG. 2, 1,2-butanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,2-pentanediol, triethylene glycol One or more substances selected from monobutyl ether and 1,2-hexanediol are contained in the textile printing ink as a penetrating solvent. The content of the penetrating solvent in the printing ink (the total content when the printing ink contains plural kinds of penetrating solvents) is, for example, 1% by weight or more and 10% by weight or less. It is also possible to use textile printing inks containing components other than the components exemplified above (colorant, penetrating solvent, water). For example, a printing ink using a pigment as a colorant contains a bonding agent for fixing the pigment.
図1に例示される通り、液体噴射装置100は、制御ユニット10と搬送機構32と移動機構34と液体噴射ユニット40とを具備する。制御ユニット10は、例えばCPU(Central Processing Unit)またはFPGA(Field Programmable Gate Array)等の制御装置と半導体メモリ等の記録装置とを含んで構成され(図示略)、記憶装置に記憶されたプログラムを制御装置が実行することで液体噴射装置100の各要素を統括的に制御する。
As illustrated in FIG. 1, the
搬送機構32は、制御ユニット10による制御のもとで媒体22をY方向に搬送する。本実施形態の搬送機構32は、供給ローラー322と排出ローラー324とを包含する。供給ローラー322は、排出ローラー324の上流側(Y方向の負側)に設置されて媒体22を排出ローラー324側に搬送し、排出ローラー324は、供給ローラー322から供給される媒体22を下流側(Y方向の正側)に搬送する。なお、搬送機構32の構造は以上の例示に限定されない。
The
移動機構34は、制御ユニット10による制御のもとで液体噴射ユニット40をX方向に往復させる機構である。液体噴射ユニット40が往復するX方向は、媒体22が搬送されるY方向に交差(典型的には直交)する方向である。本実施形態の移動機構34は、キャリッジ342と搬送ベルト344とを具備する。キャリッジ342は、液体噴射ユニット40を支持する略箱形の構造体であり、搬送ベルト344に固定される。搬送ベルト344は、X方向に長尺に架設された無端ベルトである。制御ユニット10による制御のもとで搬送ベルト344が回転することで液体噴射ユニット40がキャリッジ342とともにX方向に往復する。なお、移動機構34の構造は以上の例示に限定されない。また、液体容器24を液体噴射ユニット40とともにキャリッジ342に搭載することも可能である。
The
液体噴射ユニット40は、液体容器24から供給される捺染インクを制御ユニット10による制御のもとで媒体22に噴射する。搬送機構32による媒体22の搬送とキャリッジ342の反復的な往復とに並行して液体噴射ユニット40が媒体22に捺染インクを噴射することで媒体22に所望の画像が形成される。
The
図3は、液体噴射装置100の機能的な構成図である。搬送機構32や移動機構34等の図示は便宜的に省略した。図3に例示される通り、本実施形態の制御ユニット10は、駆動信号COMを生成する駆動信号生成部12として機能する。駆動信号COMは液体噴射ユニット40に捺染インクを噴射させるための信号である。図4に例示される通り、本実施形態の駆動信号COMは、時間軸上で相前後する駆動パルスW1および駆動パルスW2を所定の周期毎に含む電圧信号である。駆動パルスW1および駆動パルスW2の各々は、捺染インクを噴射させるためのパルス信号である。
FIG. 3 is a functional configuration diagram of the liquid ejecting
図4では、駆動信号COMの電圧の最小値(E1_L,E2_L)を0%として最大値(E2_H)を100%としたときの電圧が縦軸に表記されている。図4の電圧E0(60%)は、駆動信号COMの電圧の基準となる所定の電圧(以下「基準電圧」という)である。図4に例示される通り、駆動パルスW1の電圧は、基準電圧E0から低位側の電圧E1_L(E1_L<E0)まで低下し、所定時間にわたる保持後に当該電圧E1_Lから基準電圧E0の高位側の電圧E1_H(E1_H>E0)まで上昇し、所定時間にわたる保持後に電圧E1_Hから基準電圧E0まで低下する。駆動パルスW2は、駆動パルスW1の直後のパルスである。具体的には、駆動パルスW1の終点から所定の時間(例えば10μs程度)δが経過した時点で駆動パルスW2が開始する。駆動パルスW2の電圧は、基準電圧E0から低位側の電圧E2_L(E2_L<E0)まで低下し、所定時間にわたる保持後に当該電圧E2_Lから高位側の電圧E2_H(E2_H>E0)まで上昇し、所定時間にわたる保持後に電圧E2_Hから基準電圧E0まで低下する。本実施形態では、駆動パルスW1の電圧E1_Lと駆動パルスW2の電圧E2_Lとは同電圧であり、駆動パルスW2の電圧E2_Hは駆動パルスW1の電圧E1_Hを上回る。したがって、駆動パルスW2の振幅A2は駆動パルスW1の振幅A1を上回る(A2>A1)。例えば、電圧E1_Hは、電圧E2_H(100%)の75%に設定される。なお、駆動パルスW1および駆動パルスW2の波形は適宜に変更され得る。 In FIG. 4, the voltage when the minimum value (E1_L, E2_L) of the drive signal COM is 0% and the maximum value (E2_H) is 100% is shown on the vertical axis. The voltage E0 (60%) in FIG. 4 is a predetermined voltage (hereinafter referred to as “reference voltage”) that serves as a reference for the voltage of the drive signal COM. As illustrated in FIG. 4, the voltage of the drive pulse W1 decreases from the reference voltage E0 to the lower voltage E1_L (E1_L <E0), and after holding for a predetermined time, the voltage E1_L is higher than the reference voltage E0. It rises to E1_H (E1_H> E0), and drops from the voltage E1_H to the reference voltage E0 after holding for a predetermined time. The drive pulse W2 is a pulse immediately after the drive pulse W1. Specifically, the drive pulse W2 starts when a predetermined time (for example, about 10 μs) δ elapses from the end point of the drive pulse W1. The voltage of the driving pulse W2 decreases from the reference voltage E0 to the lower voltage E2_L (E2_L <E0), and after holding for a predetermined time, increases from the voltage E2_L to the higher voltage E2_H (E2_H> E0) for a predetermined time. The voltage E2_H drops to the reference voltage E0 after the voltage is held. In the present embodiment, the voltage E1_L of the drive pulse W1 and the voltage E2_L of the drive pulse W2 are the same voltage, and the voltage E2_H of the drive pulse W2 exceeds the voltage E1_H of the drive pulse W1. Therefore, the amplitude A2 of the drive pulse W2 exceeds the amplitude A1 of the drive pulse W1 (A2> A1). For example, the voltage E1_H is set to 75% of the voltage E2_H (100%). The waveforms of the drive pulse W1 and the drive pulse W2 can be changed as appropriate.
図3に例示される通り、本実施形態の液体噴射ユニット40は駆動部42と液体噴射ヘッド44とを具備する。駆動部42は、制御ユニット10による制御のもとで液体噴射ヘッド44を駆動する。駆動信号生成部12が生成した駆動信号COMと、印刷画像の内容に応じて捺染インクの噴射の有無(噴射/非噴射)をノズル毎に指示する印刷信号SIとが、制御ユニット10から駆動部42に供給される。
As illustrated in FIG. 3, the
液体噴射ヘッド44は、液体容器24から供給される捺染インクを複数のノズルから媒体22に噴射する。図5は、液体噴射ヘッド44のうち媒体22に対向する表面(以下「噴射面」という)Fの平面図である。図5に例示される通り、噴射面Fには複数のノズルNが形成される。具体的には、相異なる色彩の捺染インクに対応する複数のノズル列がX方向に相互に間隔をあけて設置され、複数のノズル列の各々はY方向に配列する複数のノズルNで構成される。なお、任意の1個のノズル列をノズルNの複数列(例えば千鳥配列またはスタガ配列)とすることも可能である。
The
図3に例示される通り、液体噴射ヘッド44は、相異なるノズルNに対応する複数の噴射部46を包含する。各噴射部46は、駆動部42から供給される信号に応じて捺染インクを噴射する。本実施形態の駆動部42は、複数の噴射部46のうち印刷信号SIが噴射を指示する各噴射部46に対し、駆動パルスW1と駆動パルスW2とを含む駆動信号COMを供給し、印刷信号SIが非噴射を指示する各噴射部46には基準電圧E0を供給する。駆動信号COMの供給により噴射部46は捺染インクをノズルNから噴射する。なお、波形が相違する複数の駆動信号COMを選択的に噴射部46に供給することも可能である。
As illustrated in FIG. 3, the
図6は、液体噴射ヘッド44のうち任意の1個の噴射部46に着目した断面図である。図6に例示される通り、液体噴射ヘッド44は、流路基板71の一方側に圧力室基板72と振動板73と圧電素子74支持体75とが配置されるとともに他方側にノズル板76が配置された構造体である。流路基板71と圧力室基板72とノズル板76とは例えばシリコンの平板材で形成され、支持体75は例えば樹脂材料の射出成形で形成される。
FIG. 6 is a cross-sectional view focusing on an arbitrary one of the liquid ejecting heads 44. As illustrated in FIG. 6, in the
複数のノズルNがノズル板76に形成される。ノズル板76のうち流路基板71とは反対側の表面が噴射面Fに相当する。噴射面Fと媒体22の表面とは間隔(以下「作業間隔」という)Gをあけて相互に対向する。媒体22の表面に毛羽が形成された状況では、毛羽を除外した媒体22の表面と噴射面Fとの距離が作業間隔(ワーキングギャップ)Gに相当する。図6に拡大して図示される通り、1個のノズルNは、平面視で(すなわちX-Y平面に垂直な方向からみて)直径φの円形状の貫通孔である。ノズルNの直径φは、例えば20μm以上かつ30μm以下(更に好適には24μm以上かつ28μm以下)に設定される。例えば直径φを27μmとした構成が好適である。なお、図6では直管状のノズルNを例示したが、ノズル板76の板厚の方向に沿ってノズルNの直径を変化させることも可能である。直径φは、噴射面Fと同一面内におけるノズルNの直径(すなわちノズルNのうち軸方向で最も媒体22側に位置する部分の直径)である。
A plurality of nozzles N are formed on the
流路基板71には、開口部712と分岐流路(絞り流路)714と連通流路716とが形成される。分岐流路714および連通流路716はノズルN毎に形成された貫通孔であり、開口部712は複数のノズルNにわたり連続する開口である。支持体75に形成された収容部(凹部)752と流路基板71の開口部712とを相互に連通させた空間は、支持体75の導入流路754を介して液体容器24から供給される捺染インクを貯留する共通液室(リザーバー)SRとして機能する。
In the
圧力室基板72には開口部722がノズルN毎に形成される。振動板73は、圧力室基板72のうち流路基板71とは反対側の表面に設置された弾性変形可能な平板材である。圧力室基板72の各開口部722の内側で振動板73と流路基板71とに挟まれた空間は、共通液室SRから分岐流路714を介して供給される捺染インクが充填される圧力室(キャビティ)SCとして機能する。各圧力室SCは、流路基板71の連通流路716を介してノズルNに連通する。
An
振動板73のうち圧力室基板72とは反対側の表面にはノズルN毎に圧電素子74が形成される。各圧電素子74は、第1電極742と第2電極746との間に圧電体744を介在させた駆動素子である。図3に例示した1個の噴射部46は、圧電素子74と振動板73と圧力室SCとノズルNとを包含する部分である。圧電素子74の第1電極742および第2電極746の一方に駆動部42の出力信号(駆動信号COMまたは基準電圧E0)が供給され、基準電圧E0が他方に供給される。駆動信号COMの供給により圧電素子74が変形することで振動板73が振動すると、圧力室SC内の圧力が変動して圧力室SC内の捺染インクがノズルNから噴射される。具体的には、基準電圧E0を下回る電圧の供給時に圧力室SCの体積が増加し(減圧)、基準電圧E0を上回る電圧の供給時に圧力室SCの体積が減少する(加圧)ように、本実施形態の圧電素子74は動作する。
A piezoelectric element 74 is formed for each nozzle N on the surface of the
図7は、任意の1個のノズルNからインクが噴射される様子の説明図である。図7に例示される通り、駆動信号COMのうち駆動パルスW1を圧電素子74に供給することでノズルNからインク滴(第1インク滴)D1が噴射され、直後に駆動パルスW2を圧電素子74に供給することで当該ノズルNからインク滴(第2インク滴)D2が噴射される。すなわち、相互に別個のインク滴D1およびインク滴D2が1個のノズルNから相前後して噴射される。 FIG. 7 is an explanatory diagram showing how ink is ejected from an arbitrary nozzle N. FIG. As illustrated in FIG. 7, by supplying a drive pulse W1 of the drive signal COM to the piezoelectric element 74, an ink droplet (first ink droplet) D1 is ejected from the nozzle N, and immediately after that, the drive pulse W2 is applied to the piezoelectric element 74. Ink droplets (second ink droplets) D2 are ejected from the nozzle N. That is, ink droplets D1 and D2 that are separate from each other are ejected from one nozzle N one after another.
図4を参照して前述した通り、駆動パルスW2の振幅A2は駆動パルスW1の振幅A1を上回る(A2>A1)ため、ノズルNから噴射されたインク滴D2の速度V2はインク滴D1の速度V1を上回る(V2>V1)。したがって、図7に例示される通り、インク滴D1およびインク滴D2が媒体22の表面に着弾する以前に、インク滴D2がインク滴D1に追付き、噴射面Fと媒体22との間の空間でインク滴D1とインク滴D2とが合体(すなわち空中合体)する。具体的には、噴射面Fから0.5mm程度の区間QA内でインク滴D1とインク滴D2とが合体する。合体後のインク滴Dmは、速度V1と速度V2とに応じた速度Vmで進行して媒体22の表面に着弾し、繊維内部に浸透および定着(乾燥)する。なお、インク滴D2の重量はインク滴D1の重量を上回る。 As described above with reference to FIG. 4, since the amplitude A2 of the drive pulse W2 exceeds the amplitude A1 of the drive pulse W1 (A2> A1), the velocity V2 of the ink droplet D2 ejected from the nozzle N is the velocity of the ink droplet D1. It exceeds V1 (V2> V1). Therefore, as illustrated in FIG. 7, before the ink droplet D1 and the ink droplet D2 land on the surface of the medium 22, the ink droplet D2 follows the ink droplet D1, and the space between the ejection surface F and the medium 22. As a result, the ink droplet D1 and the ink droplet D2 are combined (that is, in the air). Specifically, the ink droplet D1 and the ink droplet D2 coalesce within a section QA of about 0.5 mm from the ejection surface F. The combined ink droplets Dm travel at a speed Vm corresponding to the speed V1 and the speed V2 and land on the surface of the medium 22, and penetrate and fix (dry) inside the fiber. Note that the weight of the ink droplet D2 exceeds the weight of the ink droplet D1.
以上の説明では、駆動パルスW2を駆動パルスW1と比較して大きい振幅A2に設定した場合を例示したが、インク滴D1を上回る速度V2でインク滴D2を進行させるための構成は以上の例示に限定されない。例えば、駆動パルスW1および駆動パルスW2の電圧の変化率(勾配)を相違させることで、インク滴D1よりも速い速度V2でインク滴D2を進行させることも可能である。また、駆動パルスW1と駆動パルスW2との間隔δにもインク滴D2の速度V2は依存するから、インク滴D2の速度V2がインク滴D1の速度V1を上回るように間隔δを調整することも可能である。以上の説明から理解される通り、本実施形態の駆動部42は、ノズルNから噴射されるインク滴D1とインク滴D1の噴射後に当該ノズルNから噴射されるインク滴D2とが媒体22への着弾前に合体するように、液体噴射ヘッド44を駆動する要素として機能する。
In the above description, the case where the drive pulse W2 is set to have a larger amplitude A2 compared to the drive pulse W1 has been illustrated, but the configuration for causing the ink droplet D2 to proceed at a velocity V2 exceeding the ink droplet D1 is illustrated above. It is not limited. For example, the ink droplet D2 can be advanced at a speed V2 faster than the ink droplet D1 by making the voltage change rates (gradients) of the driving pulse W1 and the driving pulse W2 different. Further, since the velocity V2 of the ink droplet D2 also depends on the interval δ between the driving pulse W1 and the driving pulse W2, the interval δ may be adjusted so that the velocity V2 of the ink droplet D2 exceeds the velocity V1 of the ink droplet D1. Is possible. As understood from the above description, the
以上の例示のように、相前後して噴射される複数のインク滴(インク滴D1およびインク滴D2)が各々の着弾前に合体する構成では、例えばインク滴D1の尾引きに起因したミストが後続のインク滴D2とともにインク滴D1に合体する。したがって、単体のインク滴を媒体22に着弾させる構成と比較してミストの発生を抑制することが可能である。 As described above, in a configuration in which a plurality of ink droplets (ink droplet D1 and ink droplet D2) ejected one after the other are combined before each landing, for example, mist due to tailing of the ink droplet D1 is generated. The ink droplet D1 is combined with the subsequent ink droplet D2. Therefore, generation of mist can be suppressed as compared with a configuration in which a single ink droplet is landed on the medium 22.
ただし、本実施形態で使用する捺染インクのように浸透溶剤を含有するインクは、印刷用紙の印刷に使用される一般的なインクと比較してミストが発生し易いという傾向がある。したがって、合体後のインク滴Dmの速度Vmが過度に速い場合には特に、インク滴D1とインク滴D2とを合体させる構成でもミストが発生する可能性がある。ノズルNの周囲にミストが付着してインクが堆積する(例えばノズルNの周縁に付着したインクがノズルNを部分的に閉塞する)と、インク滴の進行方向や噴射量等の噴射特性に誤差が発生する場合がある。また、累積的に付着したミストによりノズルNが部分的または全体的に閉塞され、結果的にインク滴を噴射できない可能性もある。すなわち、ミストは、噴射特性の誤差や噴射不能等の噴射不良の原因となり得る。 However, an ink containing a penetrating solvent, such as a textile printing ink used in the present embodiment, tends to generate mist more easily than a general ink used for printing on printing paper. Therefore, particularly when the velocity Vm of the combined ink droplet Dm is excessively high, mist may be generated even in the configuration in which the ink droplet D1 and the ink droplet D2 are combined. When mist adheres to the periphery of the nozzle N and ink is deposited (for example, ink attached to the periphery of the nozzle N partially blocks the nozzle N), there is an error in the ejection characteristics such as the ink droplet traveling direction and ejection amount. May occur. In addition, the nozzle N may be partially or wholly blocked by the accumulated mist, and as a result, ink droplets may not be ejected. In other words, the mist can cause an injection failure such as an error in injection characteristics or inability to inject.
他方、速度Vmを低下させた場合(すなわちインク滴Dmの運動エネルギーが小さい場合)、ミストの発生は抑制されるが、捺染インクの増粘や気流の影響が相対的に増大する。したがって、媒体22の表面においてインク滴Dmが着弾する位置の精度(以下「着弾精度」という)が低下するという問題がある。以上の事情を背景として、本願発明者は、浸透溶剤を含有する捺染インクを使用する環境でもミストの低減と着弾精度の確保とを高い水準で両立し得るインク滴Dmの速度Vmを検討した。 On the other hand, when the speed Vm is decreased (that is, when the kinetic energy of the ink droplet Dm is small), the generation of mist is suppressed, but the thickening of the printing ink and the influence of the airflow are relatively increased. Therefore, there is a problem in that the accuracy of the position where the ink droplet Dm lands on the surface of the medium 22 (hereinafter referred to as “landing accuracy”) decreases. Against the background described above, the inventor of the present application examined the velocity Vm of the ink droplet Dm that can achieve both a reduction in mist and securing of landing accuracy at a high level even in an environment in which a printing ink containing a penetrating solvent is used.
図8は、ミストの発生の程度(以下「ミスト発生量」という)と着弾精度とを、速度Vmおよび作業間隔G(噴射面Fと媒体22の表面との距離)を相違させた複数の場合の各々について観測した結果である。図8では、合体後のインク滴Dmの重量が18ngとなるように酸性のイエローの捺染インクを120分にわたり16kHzで噴射した場合が想定されている。 FIG. 8 shows a plurality of cases where the degree of mist generation (hereinafter referred to as “mist generation amount”) and the landing accuracy are different in speed Vm and work interval G (distance between the ejection surface F and the surface of the medium 22). It is the result observed about each of. In FIG. 8, it is assumed that acidic yellow textile printing ink is ejected at 16 kHz over 120 minutes so that the weight of the combined ink droplet Dm is 18 ng.
速度Vmは、噴射面Fに対して0.5mmから1mmまでの図7の区間QBにおけるインク滴Dmの平均速度(m/s)である。前述の通り、区間QBと噴射面Fとの間の区間QA内でインク滴D1とインク滴D2とは合体するから、区間QB内では合体後のインク滴Dmが媒体22に向けて進行する。 The velocity Vm is an average velocity (m / s) of the ink droplet Dm in the section QB in FIG. 7 from 0.5 mm to 1 mm with respect to the ejection surface F. As described above, since the ink droplet D1 and the ink droplet D2 are merged in the interval QA between the interval QB and the ejection surface F, the combined ink droplet Dm advances toward the medium 22 in the interval QB.
ミスト発生量および着弾精度の観測結果は3段階(良好/普通/不良)で表記されている。ミスト発生量について、記号“○”は、噴射面Fに対するミストの付着が少なく、かつ、ミストに起因した噴射不良も発生していない「良好」の状態を意味する。記号“△”は、噴射不良までは発生しないものの噴射面Fに相応のミストが付着した「普通」の状態を意味する。記号“×”は、噴射面Fに多量のミストが付着し、かつ、噴射不良(ここでは捺染インクを噴射できない状態)も発生した「不良」の状態である。 The observation results of the mist generation amount and the landing accuracy are expressed in three stages (good / normal / bad). Regarding the amount of mist generated, the symbol “◯” means a “good” state in which there is little mist adhering to the ejection surface F and no ejection failure due to mist has occurred. The symbol “Δ” means a “normal” state in which a corresponding mist adheres to the injection surface F, although it does not occur until the injection failure. The symbol “x” indicates a “bad” state in which a large amount of mist adheres to the ejection surface F and ejection failure (here, a state in which printing ink cannot be ejected) also occurs.
他方、着弾精度に関する記号“○”は、着弾位置の誤差が目視では殆ど確認できない程度に高精度にインク滴が着弾した「良好」の状態を意味する。記号“△”は、風景等の自然物を被写体とした画像の印刷時に限定すれば目視では着弾位置の誤差を殆ど確認できないが、罫線等の規則的な画像の印刷時には着弾位置の誤差を確認できる「普通」の状態を意味する。記号“×”は、画質の低下が目視でも顕著に確認できる程度に着弾精度が低い「不良」の状態を意味する。 On the other hand, the symbol “◯” relating to the landing accuracy means a “good” state in which the ink droplet has landed with high accuracy to such an extent that an error in the landing position can hardly be visually confirmed. The symbol “Δ” indicates that the landing position error can hardly be confirmed by visual inspection if it is limited to printing an image of a natural object such as a landscape, but the landing position error can be confirmed when a regular image such as a ruled line is printed. It means “normal” state. The symbol “x” means a “bad” state in which the landing accuracy is low enough that the deterioration of the image quality can be confirmed visually.
前述の通り、速度Vmが速いほどミストが発生し易く、速度Vmが遅いほど着弾精度が低下する、という傾向がある。図8から理解される通り、作業間隔Gを3mmとした環境では、速度Vmが9m/sを上回る場合にミスト発生量が「不良」となり、速度Vmが5m/sを下回る場合に着弾精度が「普通」となる。また、作業間隔Gを4mmとした環境では、速度Vmが9m/sを上回る場合にミスト発生量が「普通」となり、速度Vmが5m/sを下回る場合に着弾精度が「不良」となる。以上の結果を考慮して、本実施形態では、速度Vmが5m/s以上かつ9m/s以下となるように(5m/s≦Vm≦9m/s)、駆動信号COMの波形を選定する。具体的には、速度Vmが5m/s以上かつ9m/s以下となるように、駆動信号COMの電圧(E1_L,E1_H,E2_L,E2_H)、駆動パルスW1および駆動パルスW2の電圧の変化率(勾配)、および、駆動パルスW1と駆動パルスW2との間隔δの少なくともひとつが選定される。 As described above, the higher the speed Vm, the easier the mist is generated, and the lower the speed Vm, the lower the landing accuracy. As can be understood from FIG. 8, in an environment where the work interval G is 3 mm, the amount of mist generated becomes “bad” when the speed Vm exceeds 9 m / s, and the landing accuracy is improved when the speed Vm is less than 5 m / s. “Normal”. Also, in an environment where the work interval G is 4 mm, the amount of mist generated becomes “normal” when the speed Vm exceeds 9 m / s, and the landing accuracy becomes “bad” when the speed Vm falls below 5 m / s. Considering the above results, in this embodiment, the waveform of the drive signal COM is selected so that the velocity Vm is 5 m / s or more and 9 m / s or less (5 m / s ≦ Vm ≦ 9 m / s). Specifically, the rate of change of the voltages of the drive signal COM (E1_L, E1_H, E2_L, E2_H), the drive pulse W1 and the drive pulse W2 (the voltage Vm is 5 m / s or more and 9 m / s or less). Gradient) and at least one of the interval δ between the drive pulse W1 and the drive pulse W2 is selected.
また、速度Vmを8m/s以下に設定した場合には、作業間隔Gが4mm以下の環境のもとで、ミスト発生量および着弾精度の双方が「良好」となる。また、速度Vmを5.5m/s以上に設定した場合にも、作業間隔Gが4mm以下の環境のもとで、ミスト発生量および着弾精度の双方が「良好」となる。以上の結果を考慮すると、速度Vmを5.5m/s以上かつ8m/sの範囲内の数値(5.5m/s≦Vm≦8m/s)に設定した構成が好適であり、速度Vmを6m/s以上かつ7m/s以下とした構成が更に好適である。例えば速度Vmが6.5m/sとなるように駆動信号COMの波形が選定される。 Further, when the speed Vm is set to 8 m / s or less, both the mist generation amount and the landing accuracy are “good” in an environment where the work interval G is 4 mm or less. Even when the speed Vm is set to 5.5 m / s or more, both the amount of mist generation and the landing accuracy are “good” in an environment where the work interval G is 4 mm or less. Considering the above results, a configuration in which the speed Vm is set to a numerical value in the range of 5.5 m / s or more and 8 m / s (5.5 m / s ≦ Vm ≦ 8 m / s) is preferable, and the speed Vm is A configuration of 6 m / s or more and 7 m / s or less is more preferable. For example, the waveform of the drive signal COM is selected so that the speed Vm is 6.5 m / s.
作業間隔Gの数値毎(G=3,4,5)の測定結果の対比で把握される通り、作業間隔Gを縮小するとミストの発生や着弾精度の低下は抑制される。一方、繊維状の媒体22を噴射対象とする場合には、媒体22の表面の毛羽が噴射面Fに接触しないように2mm以上の作業間隔Gを確保することが望ましい。以上の事情を考慮すると、作業間隔Gを2mm以上かつ5mm以下の範囲内に設定した構成(2mm≦G≦5mm)が望ましく、2mm以上かつ4mm以下の範囲(2mm≦G≦4mm)内の作業間隔Gが更に好適である。以上の構成によれば、媒体22と噴射面Fとの接触の可能性を低減しながらミストの低減と着弾精度の確保とを両立できるという利点がある。
As can be understood from the comparison of the measurement results for each numerical value (G = 3,4,5) of the work interval G, when the work interval G is reduced, the occurrence of mist and a decrease in landing accuracy are suppressed. On the other hand, when the
なお、図9は、液体噴射ヘッド44が単体のインク滴(重量:18ng)を噴射および着弾させる構成(以下「対比例」という)における観測結果である。すなわち、対比例では複数のインク滴を合体させない。図9の速度Vmは単体のインク滴の速度である。ミスト発生量および着弾精度の双方が「良好」となる速度Vmを対比例では見出せないことが図9から確認できる。
FIG. 9 shows an observation result in a configuration in which the
以上に説明した通り、本実施形態では、浸透溶剤を含有する捺染インクのインク滴D1とインク滴D2との合体後の速度Vmが5m/s以上かつ9m/s以下に設定されるから、図9からも理解される通り、ミストの低減と着弾精度の確保とを高い水準で両立することが可能である。本実施形態では特に、速度Vmが5.5m/s以上かつ8m/s以下に設定されるから、ミストの低減と着弾精度の確保とを両立できるという効果は格別に顕著である。ミストの低減により、噴射特性の誤差や噴射不能等の噴射不良を抑制することが可能である。なお、速度Vmが過度に遅い場合には、ノズルNの内部における捺染インクの増粘の影響が顕著となり、間欠能力(長時間にわたる放置後にも適正な噴射特性を維持する能力)の確保が困難になるという問題もある。本実施形態では、速度Vmが適切な範囲内の数値に設定されるから、間欠能力を有効に確保できるという利点もある。 As described above, in this embodiment, the speed Vm after the combination of the ink droplet D1 and the ink droplet D2 of the printing ink containing the penetrating solvent is set to 5 m / s or more and 9 m / s or less. As can be understood from FIG. 9, it is possible to achieve both a reduction in mist and securing of landing accuracy at a high level. Particularly in this embodiment, since the speed Vm is set to 5.5 m / s or more and 8 m / s or less, the effect that it is possible to achieve both reduction of mist and ensuring of landing accuracy is particularly remarkable. By reducing the mist, it is possible to suppress injection failures such as errors in injection characteristics and inability to inject. When the speed Vm is excessively slow, the influence of the thickening of the printing ink inside the nozzle N becomes significant, and it is difficult to ensure intermittent capability (ability to maintain proper ejection characteristics even after being left for a long time). There is also the problem of becoming. In this embodiment, since the speed Vm is set to a numerical value within an appropriate range, there is an advantage that the intermittent capability can be effectively secured.
また、インク滴D1とインク滴D2とが合体する結果、各々が個別に飛翔する場合と比較して慣性力が増加する。したがって、インク滴Dmの飛翔を安定させることが可能である。例えば、噴射面Fと媒体22との間の空間に発生する気流やノズルNの近傍における捺染インクの増粘(または乾燥)の影響でインク滴の方向が変動する可能性が低減される。したがって、例えば単体のインク滴を媒体22に着弾させる前述の対比例と比較して着弾精度を改善することが可能である。 Further, as a result of the combination of the ink droplet D1 and the ink droplet D2, the inertial force is increased as compared with the case where each of the droplets individually fly. Therefore, it is possible to stabilize the flight of the ink droplet Dm. For example, the possibility that the direction of the ink droplet fluctuates due to the influence of the airflow generated in the space between the ejection surface F and the medium 22 or the thickening (or drying) of the printing ink in the vicinity of the nozzle N is reduced. Therefore, for example, it is possible to improve the landing accuracy as compared with the above-described comparison in which a single ink droplet is landed on the medium 22.
<変形例>
以上に例示した形態は多様に変形され得る。具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された2以上の態様は、相互に矛盾しない範囲で適宜に併合され得る。
<Modification>
The form illustrated above can be variously modified. Specific modifications are exemplified below. Two or more aspects arbitrarily selected from the following examples can be appropriately combined as long as they do not contradict each other.
(1)前述の形態では、インク滴D1およびインク滴D2の2個を合体させたが、3個以上のインク滴を噴射面Fと媒体22との間の空間(作業間隔G)で合体させることも可能である。合体させるインク滴の個数に関わらず、合体後のインク滴の速度Vmが5m/s以上かつ9m/s以下(更に好適には5.5m/s以上かつ8m/s以下)とした構成が好適である。 (1) In the above-described embodiment, two ink droplets D1 and D2 are combined, but three or more ink droplets are combined in the space (working interval G) between the ejection surface F and the medium 22. It is also possible. Regardless of the number of ink droplets to be combined, a configuration in which the velocity Vm of the combined ink droplets is 5 m / s or more and 9 m / s or less (more preferably 5.5 m / s or more and 8 m / s or less) is preferable. It is.
(2)前述の形態では、液体噴射ユニット40を搭載したキャリッジ342がX方向に移動するシリアルヘッドを例示したが、複数の液体噴射ユニット40をX方向に配列したラインヘッドにも本発明を適用することが可能である。
(2) In the above-described embodiment, the serial head in which the
(3)圧力室SCの内部に圧力を付与する要素(駆動素子)は、前述の各形態で例示した圧電素子74に限定されない。例えば、加熱により圧力室SCの内部に気泡を発生させて圧力を変動させる発熱素子を駆動素子として利用することも可能である。以上の例示から理解される通り、駆動素子は、液体を噴射するための要素(典型的には圧力室SCの内部に圧力を付与する要素)として包括的に表現され、動作方式(圧電方式/熱方式)や具体的な構成の如何は不問である。 (3) The element (driving element) that applies pressure to the inside of the pressure chamber SC is not limited to the piezoelectric element 74 exemplified in the above-described embodiments. For example, a heating element that generates bubbles in the pressure chamber SC by heating to change the pressure can be used as the driving element. As understood from the above examples, the drive element is comprehensively expressed as an element for ejecting liquid (typically, an element that applies pressure to the inside of the pressure chamber SC), and an operation method (piezoelectric method / The heat system) and the specific configuration are not questioned.
100…液体噴射装置、10…制御ユニット、12…駆動信号生成部、22…媒体、24…液体容器、32…搬送機構、322…供給ローラー、324…排出ローラー、34…移動機構、342…キャリッジ、344…搬送ベルト、40…液体噴射ユニット、42…駆動部、44…液体噴射ヘッド、46…噴射部、F…噴射面、N…ノズル、71…流路基板、72…圧力室基板、73…振動板、74…圧電素子、75…支持体、76…ノズル板。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記ノズルから噴射される第1インク滴と前記第1インク滴の噴射後に前記ノズルから噴射される第2インク滴とが媒体への着弾前に合体するように、前記液体噴射ヘッドを駆動する駆動部とを具備し、
前記第1インク滴と前記第2インク滴との合体後のインク滴の速度は、5m/s以上かつ9m/s以下である
液体噴射装置。 A liquid ejecting head for ejecting a printing ink containing at least a penetrating solvent having a water / octanol distribution coefficient log P of −0.5 or more and 0.5 or less, a colorant and water from a nozzle;
Drive for driving the liquid ejecting head so that the first ink droplet ejected from the nozzle and the second ink droplet ejected from the nozzle after ejection of the first ink droplet are combined before landing on the medium. And comprising
The liquid ejecting apparatus, wherein a speed of the ink droplet after the first ink droplet and the second ink droplet are combined is 5 m / s or more and 9 m / s or less.
請求項1の液体噴射装置。 The liquid ejecting apparatus according to claim 1, wherein the speed of the ink droplets after coalescence is 5.5 m / s or more and 8 m / s or less.
請求項1または請求項2の液体噴射装置。 3. The liquid ejecting apparatus according to claim 1, wherein a distance between an ejection surface on which the nozzle is installed in the liquid ejecting head and a surface of the medium is 2 mm or more and 5 mm or less.
請求項1から請求項3の何れかの液体噴射装置。
4. The liquid ejecting apparatus according to claim 1, wherein a content of the penetrating solvent in the textile printing ink is 1% by weight or more and 10% by weight or less.
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- 2015-11-19 JP JP2015226332A patent/JP2017095815A/en active Pending
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