JP2023124417A - Printer and printing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、印刷装置および印刷方法に関する。 The present invention relates to a printing apparatus and printing method.
従来、連帳の基材をロールtoロール方式で搬送しつつ、吐出ヘッドから基材の表面にインクを吐出することによって、基材に画像を形成する印刷装置が知られている。この種の印刷装置では、一般的に、インクの粘度管理が重要となっている。 2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a printing apparatus that forms an image on a substrate by ejecting ink from an ejection head onto the surface of the substrate while conveying the substrate in a continuous form by a roll-to-roll method. In this type of printing apparatus, ink viscosity management is generally important.
例えば、インクの温度が低下した場合、粘度が増大することによって、吐出ムラが発生することで、インクの着弾位置のずれ、または、スジの発生などの不具合が発生する。このため、インク温度を一定にする目的で、インクを加熱する機構が設けられる場合がある。 For example, when the temperature of the ink drops, the viscosity increases, which causes ejection unevenness, resulting in problems such as displacement of the ink landing position and the occurrence of streaks. Therefore, in some cases, a mechanism for heating the ink is provided for the purpose of keeping the ink temperature constant.
例えば、特許文献1では、吐出ヘッドに接続された循環経路内でインクが循環されるとともに、当該循環経路を流れるインクが温水ユニットで加熱される。
For example, in
しかしながら、吐出ヘッド内のインクの温度は、未使用のインクを貯蔵するインクタンクから吐出ヘッドへ流入するインクの量に応じて、不規則に変動し得る。このため、吐出ヘッド内のインクを一様に加熱するだけでは、インクの温度変動幅が大きくなるおそれがあった。 However, the temperature of the ink in the ejection head can fluctuate irregularly according to the amount of ink flowing into the ejection head from an ink tank storing unused ink. For this reason, there is a possibility that the temperature fluctuation range of the ink may become large only by uniformly heating the ink in the ejection head.
本発明の目的は、吐出ヘッドに流入するインクの量が変動しても、吐出ヘッド内のインクの温度変動幅を小さくすることができる技術を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a technique capable of reducing the range of temperature fluctuations of ink in an ejection head even if the amount of ink flowing into the ejection head fluctuates.
上記課題を解決するため、第1態様は、印刷装置であって、基材の表面にインクを吐出する吐出ヘッドと、前記インクを貯蔵可能なインクタンクと、前記インクタンクから前記吐出ヘッドへ前記インクを供給するインク供給部と、前記インクタンクから前記吐出ヘッドへ流れるインクを加熱するヒータ部と、現時点から所定時間後に、前記インクタンクから前記吐出ヘッドへ流れるインクの流量を予測する流量予測部と、前記流量予測部によって予測される流量に基づいて、前記ヒータ部を制御する第1ヒータ制御部と、前記ヒータ部から前記吐出ヘッドへ流れるインクの温度を計測する第1温度計測部と、前記第1温度計測部によって計測される温度と、予め設定される目標温度との差に基づいて、前記ヒータ部を制御する第2ヒータ制御部とを備える。 In order to solve the above problems, a first aspect is a printing apparatus, comprising: an ejection head for ejecting ink onto a surface of a substrate; an ink tank capable of storing the ink; An ink supply unit that supplies ink, a heater unit that heats the ink flowing from the ink tank to the ejection head, and a flow rate prediction unit that predicts the flow rate of the ink that will flow from the ink tank to the ejection head after a predetermined time from the present time. a first heater control unit that controls the heater unit based on the flow rate predicted by the flow rate prediction unit; a first temperature measurement unit that measures the temperature of ink flowing from the heater unit to the ejection head; A second heater control section for controlling the heater section based on a difference between the temperature measured by the first temperature measurement section and a preset target temperature.
第2態様は、第1態様の印刷装置であって、前記流量予測部は、前記吐出ヘッドにおけるインクの吐出量を示す吐出情報に基づいて流量を予測する。 A second aspect is the printing apparatus according to the first aspect, wherein the flow rate prediction unit predicts the flow rate based on ejection information indicating the amount of ink ejected from the ejection head.
第3態様は、第2態様の印刷装置であって、印刷データに基づいて前記吐出ヘッドを制御する吐出制御部、をさらに備え、前記吐出情報は、前記印刷データを含む。 A third aspect is the printing apparatus of the second aspect, further comprising an ejection control section that controls the ejection head based on print data, and the ejection information includes the print data.
第4態様は、第1態様から第3態様のいずれか1つの印刷装置であって、前記インクタンク内のインクの温度を計測する第2温度計測部、をさらに備え、前記第1ヒータ制御部は、前記第2温度計測部によって計測される温度と、予め設定される目標温度との差に基づいて、前記ヒータ部を制御する。 A fourth aspect is the printing apparatus according to any one of the first aspect to the third aspect, further comprising a second temperature measurement section that measures the temperature of the ink in the ink tank, and the first heater control section controls the heater section based on the difference between the temperature measured by the second temperature measurement section and a preset target temperature.
第5態様は、第1態様から第4態様のいずれか1つの印刷装置であって、前記インクタンク外の温度を計測する第3温度計測部、をさらに備え、前記第1ヒータ制御部は、前記第3温度計測部によって計測される温度に基づいて、前記ヒータ部を制御する。 A fifth aspect is the printing apparatus according to any one of the first aspect to the fourth aspect, further comprising a third temperature measurement section for measuring a temperature outside the ink tank, wherein the first heater control section The heater section is controlled based on the temperature measured by the third temperature measurement section.
第6態様は、第1態様から第5態様のいずれか1つの印刷装置であって、前記インクタンクから前記吐出ヘッドへ供給されるインクの流量を計測する流量計測部、をさらに備え、前記第1ヒータ制御部は、前記流量計測部によって計測される流量に基づいて、前記ヒータ部を制御する。 A sixth aspect is the printing apparatus according to any one of the first aspect to the fifth aspect, further comprising a flow rate measuring section for measuring a flow rate of ink supplied from the ink tank to the ejection head, The 1-heater control section controls the heater section based on the flow rate measured by the flow rate measurement section.
第7態様は、印刷方法であって、a)現時点から所定時間後にインクタンクから吐出ヘッドへ流れるインクの流量を予測する予測工程と、b)前記インクタンクから前記吐出ヘッドへ流れる前記インクを、ヒータ部で加熱する工程と、c)前記ヒータ部から前記吐出ヘッドへ流れるインクの温度を計測する工程とを含み、前記工程b)は、b-1)前記工程a)によって予測される流量に基づいて、前記ヒータ部を制御する工程と、b-2)前記c)によって計測される温度と、予め設定される目標温度との差に基づいて、前記ヒータ部を制御する工程とを含む。 A seventh aspect is a printing method comprising: a) a prediction step of predicting the flow rate of ink flowing from the ink tank to the ejection head after a predetermined time from the current time; and c) measuring the temperature of the ink flowing from the heater to the ejection head. and b-2) controlling the heater unit based on the difference between the temperature measured in c) and a preset target temperature.
第1態様から第6態様の印刷装置によれば、吐出ヘッドへ流れるインクの流量の予測値に基づいてヒータ部を制御することによって、温度変動幅を小さくすることができる。 According to the printing apparatuses of the first to sixth aspects, the temperature fluctuation width can be reduced by controlling the heater section based on the predicted value of the flow rate of the ink flowing to the ejection head.
第2態様の印刷装置によれば、インクの吐出量に基づいて、流量を精度良く予測できる。 According to the printing apparatus of the second aspect, the flow rate can be accurately predicted based on the ink ejection amount.
第3態様の印刷装置によれば、印刷データに基づいて、流量を精度良く予測できる。 According to the printing device of the third aspect, the flow rate can be predicted with high accuracy based on the print data.
第4態様の印刷装置によれば、目標温度とインクタンク内のインクの温度との温度差に基づいてヒータ部を制御することによって、吐出ヘッド内のインクの温度を適切に調節できる。 According to the printing apparatus of the fourth aspect, by controlling the heater section based on the temperature difference between the target temperature and the temperature of the ink in the ink tank, the temperature of the ink in the ejection head can be appropriately adjusted.
第5態様の印刷装置によれば、インクタンク外の温度に基づいてヒータ部を制御することによって、吐出ヘッド内のインクの温度を適切に調節できる。 According to the printing apparatus of the fifth aspect, the temperature of the ink inside the ejection head can be appropriately adjusted by controlling the heater section based on the temperature outside the ink tank.
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、この実施形態に記載されている構成要素はあくまでも例示であり、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。図面においては、理解容易のため、必要に応じて各部の寸法や数が誇張又は簡略化して図示されている場合がある。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the constituent elements described in this embodiment are merely examples, and are not intended to limit the scope of the present invention only to them. In the drawings, for ease of understanding, the dimensions and numbers of each part may be exaggerated or simplified as necessary.
<1. 実施形態>
図1は、実施形態に係る印刷装置1の構成を示す図である。印刷装置1は、インクジェット方式で印刷を行う装置である。より詳細には、印刷装置1は、複数の搬送ローラ12で長尺帯状の基材Wを搬送しつつ、複数の吐出ヘッド21―24から基材Wへインクを吐出することにより、基材Wの表面に画像を記録する。基材Wは、例えば柔軟性を有する媒体であって、例えば、印刷用紙、樹脂製フィルム、段ボールまたは金属薄膜である。
<1. embodiment>
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a
図1に示すように、印刷装置1は、搬送機構10、印刷部20、供給部30、エンコーダ60、カメラ70、複数の各種センサ80、および制御部9を備えている。
As shown in FIG. 1 , the
搬送機構10は、所定の搬送経路に沿って、基材Wの長手方向に沿う搬送方向に、基材Wを搬送する。搬送機構10は、巻出ローラ11、複数の搬送ローラ12および巻取ローラ13を有する。基材Wは、これらのローラに掛け渡される。また、基材Wは、巻出ローラ11から繰り出され、複数の搬送ローラ12に支持されつつ、所定の搬送経路に沿って搬送される。各搬送ローラ12は、搬送方向に対して垂直な方向に延びる軸を中心として回転することにより、基材Wを搬送経路の下流側へ案内する。複数の搬送ローラ12によって搬送された基材Wは、巻取ローラ13に巻き取られる。基材Wには、搬送方向の張力が掛けられている。これにより、搬送中における基材Wの弛みや皺が抑制される。
The
搬送機構10は、一部のローラ(以下、「駆動ローラ」と称する)を回転させるモータ14をさらに有する。搬送機構10は、複数のモータ14を備えていてもよい。モータ14は、制御部9と電気的に接続されている。モータ14の駆動時には、制御部9から、モータ14を回転駆動させるための指令値が各モータ14へ入力される。そうすると、モータ14が、指令値に応じて駆動し、駆動ローラが回転する。この結果、巻出ローラ11から巻取ローラ13へ向けて、基材Wが搬送される。
The
印刷部20は、搬送機構10により搬送される基材Wに対して、インクの液滴(以下「インク滴」と称する)を吐出する処理部である。印刷部20は、複数(本例では、4つ)吐出ヘッド21―24を有する。吐出ヘッド21―24は、互いに同じ構造を有する。また、吐出ヘッド21―24は、基材Wの搬送方向に沿って、間隔をあけて配列されている。なお、基材Wは、複数の吐出ヘッド21―24の下方において、複数の吐出ヘッド21―24の配列方向と略平行に移動する。このとき、基材Wの表面(印刷面)は、上方(各吐出ヘッド21―24側)に向いている。
The
また、吐出ヘッド21―24はそれぞれ、インクを貯蔵可能な内部空間と、複数のノズル(不図示)とを有する。複数のノズルは、各吐出ヘッド21―24の下面において、基材Wの幅方向と平行に配列されている。また、複数のノズルはそれぞれ、図示を省略した圧力発生素子としてのピエゾ素子と、各吐出ヘッド21―24の内部空間に連通する吐出口とを有する。インク吐出時には、上記内部空間から吐出口付近へインクが流下する。そして、ピエゾ素子の作用により、吐出口付近のインクが加圧されることにより、吐出口から液滴状のインクが吐出される。なお、インクの吐出方式は、圧力発生素子としてヒータを用いることにより、吐出口付近のインクを加熱して泡を発生させる、いわゆるサーマル方式であってもよい。 Each of the ejection heads 21-24 has an internal space capable of storing ink and a plurality of nozzles (not shown). A plurality of nozzles are arranged in parallel with the width direction of the substrate W on the lower surface of each of the ejection heads 21-24. Further, each of the plurality of nozzles has a piezo element as a pressure generating element (not shown) and an ejection port communicating with the internal space of each of the ejection heads 21-24. During ink ejection, the ink flows down from the internal space to the vicinity of the ejection port. Then, the ink in the vicinity of the ejection port is pressurized by the action of the piezo element, thereby ejecting droplets of ink from the ejection port. The ink ejection method may be a so-called thermal method in which a heater is used as a pressure generating element to heat the ink in the vicinity of the ejection port to generate bubbles.
各吐出ヘッド21―24は、複数のノズルから基材Wの上面へ向けて、多色画像の色成分となるK(ブラック)、C(シアン)、M(マゼンタ)、Y(イエロー)の各色のインク滴を、それぞれ吐出する。すなわち、吐出ヘッド21は、搬送経路上の処理位置である第1印刷位置P1において、基材Wの上面に、処理物質としてのK色のインク滴を吐出する。吐出ヘッド22は、第1印刷位置P1よりも下流側の処理位置である第2印刷位置P2において、基材Wの上面に、処理物質としてのC色のインク滴を吐出する。吐出ヘッド23は、第2印刷位置P2よりも下流側の処理位置である第3印刷位置P3において、基材Wの上面に、処理物質としてのM色のインク滴を吐出する。吐出ヘッド24は、第3印刷位置P3よりも下流側の処理位置である第4印刷位置P4において、基材Wの上面に、処理物質としてのY色のインク滴を吐出する。
Each of the ejection heads 21 to 24 directs from a plurality of nozzles toward the upper surface of the base material W, each of K (black), C (cyan), M (magenta), and Y (yellow), which are color components of a multicolor image. of ink droplets are respectively ejected. That is, the
本実施形態では、第1印刷位置P1、第2印刷位置P2、第3印刷位置P3、および第4印刷位置P4は、基材Wの搬送方向に沿って、等間隔に配列されている。吐出ヘッド21―24は、インク滴を吐出することによって、基材Wの上面に、それぞれ単色画像を記録する。そして、4つの単色画像の重ね合わせにより、基材Wの上面に、多色画像が形成される。また、各吐出ヘッド21―24は、インク滴を吐出することによって、基材Wの上面に、印字を行うこともできる。 In this embodiment, the first printing position P1, the second printing position P2, the third printing position P3, and the fourth printing position P4 are arranged at equal intervals along the transport direction of the base material W. The ejection heads 21 to 24 respectively record monochromatic images on the top surface of the substrate W by ejecting ink droplets. Then, a multicolor image is formed on the upper surface of the substrate W by superimposing the four monochromatic images. Further, each of the ejection heads 21 to 24 can print on the upper surface of the base material W by ejecting ink droplets.
供給部30は、インクを吐出ヘッド21―24に供給するユニットである。供給部30は、複数(本例では、4つ)のインク供給系統31を有する。複数のインク供給系統31は、吐出ヘッド21―24にそれぞれ接続されており、対応する色のインクを吐出ヘッド21―24にそれぞれ供給する。以下、吐出ヘッド21にインクを供給するインク供給系統31について説明する。
The
インク供給系統31は、インクタンク311と、配管321と、ポンプ331と、流量計341と、ヒータ部351と、タンク内温度センサ361と、出口温度センサ371と、液面センサ381を有する。
The
インクタンク311は、未使用のインクを貯蔵する。配管321の一端は、吐出ヘッド21の内部空間に接続されている。配管321の他端は、インクタンク311に接続されている。ポンプ331は、配管321に設置されている。ポンプ331は、インクタンク311から吐出ヘッド21へと向かうインクの流れを発生させる。ポンプ331は、例えばブラシレスモータが搭載されたポンプである。配管321およびポンプ331は、インクタンク311から吐出ヘッド21へインクを供給する「インク供給部」の一例である。なお、インクタンク311内を加圧する加圧機構によって、インクタンク311のインクが吐出ヘッド21へ送られてもよい。この場合、加圧機構が「インク供給部」として機能する。
The
流量計341は、配管321に設置されている。流量計341は、配管321内を流れるインクの流量を計測する。流量計341は、計測した流量値を示す信号を、制御部9へ送信する。
A
吐出ヘッド21から基材Wへ向けてインク滴が吐出されると、吐出ヘッド21内のインク量が減少する。制御部9は、吐出ヘッド21内のインク量の減少に応じて、ポンプ331に対して駆動値が入力される。これにより、ポンプ331が駆動値に応じて駆動し、吐出ヘッド21内のインクの減少量に応じた量のインクが、インクタンク311から吐出ヘッド21へ供給される。他の吐出ヘッド22―24についても、吐出ヘッド21と同様に、対応するインク供給系統31からインクがそれぞれ供給される。
When ink droplets are ejected from the
ヒータ部351は、吐出ヘッド21に供給されるインクを加熱する。ヒータ部351は、配管321に設置されている。ヒータ部351は、ポンプ331と流量計341との間に位置する。ヒータ部351は、配管321を流れるインクを加熱する。
The
タンク内温度センサ361(第2温度計測部)は、インクタンク311内に設置されている。タンク内温度センサ361は、インクタンク311内に貯蔵されているインクの温度を計測する。タンク内温度センサ361は、計測した温度を示す信号を制御部9へ送信する。
An in-tank temperature sensor 361 (second temperature measuring unit) is installed inside the
出口温度センサ371(第1温度計測部)は、配管321に設置されている。出口温度センサ371は、ヒータ部351と吐出ヘッド21との間に位置する。出口温度センサ371は、ヒータ部351から配管321を介して吐出ヘッド21に流れるインクの温度を計測する。本例では、出口温度センサ371は、ヒータ部351の出口位置に設けられている。このため、ヒータ部351を通過した直後のインクの温度を計測する。ただし、出口温度センサ371は、ヒータ部351よりも吐出ヘッド21に近くに位置していてもよい。出口温度センサ371は、計測した温度を示す信号を制御部9へ送信する。
An outlet temperature sensor 371 (first temperature measurement unit) is installed in the
液面センサ381は、吐出ヘッド21内のインク量を計測するためのセンサであり、吐出ヘッド21内におけるインクの液面の高さを計測する。液面センサ381は、例えば、超音波を用いて液面の高さを検出する非接触式のセンサである。液面センサ381は、計測した液面の高さを示す信号を、制御部9に送信する。
The
供給部30は、外気温度センサ39(第3温度計測部)を有する。外気温度センサ39は、インクタンク311外に位置し、インクタンク311外の外気温度を計測する。
The
エンコーダ60は、複数の搬送ローラ12のうちの1つ(図1の例では、搬送ローラ121)の軸芯に取り付けられる。エンコーダ60は、搬送ローラ121の回転を検出し、搬送ローラ121の回転に同期した連続パルス信号を、制御部9へ出力する。連続パルス信号は、搬送ローラ121を含む複数の搬送ローラ12によって搬送される基材Wの搬送速度の経時変化を反映したデータである。
The
カメラ70は、印刷部20を通過した基材Wの印刷面(表面)を撮影する撮像装置である。カメラ70は、4つの吐出ヘッド21―24よりも搬送経路の下流側の撮影位置P5において、基材Wの印刷面に対向して配置される。カメラ70は、例えば、CCDやCMOS等の撮像素子が、幅方向に複数配列されたラインセンサを有する。搬送機構10により基材Wが搬送されている間、カメラ70は、基材Wの印刷面を所定周期で撮影することにより、印刷済みの基材Wの画像データを取得する。カメラ70は、得られた画像データを、制御部9へ送信する。
The
複数の各種センサ80は、上記に挙げられたものの他に、基材Wの搬送状態を計測する計測器である。複数の各種センサ80は、基材Wの搬送経路上の複数の計測箇所に設けられている。各種センサ80は、各計測箇所において、それぞれ計測値を取得する。各種センサ80の計測項目には、例えば、基材Wの上下変位(基材Wに対して垂直な方向の変位量)、基材Wに掛かる張力、基材Wのエッジの幅方向の位置、等を含めることができる。なお、同一の項目を計測する各種センサ80が、搬送経路の複数の位置に配置されていてもよい。搬送機構10により基材Wが搬送されている間、複数の各種センサ80は、各計測箇所の状態を、常に計測する。そして、各種センサ80は、得られた計測値を示す信号を、制御部9へ送信する。
A plurality of
図2は、制御部9と印刷装置1の各部との接続を示すブロック図である。制御部9は、印刷装置1の動作を制御する。制御部9は、CPUなどで構成されるプロセッサ901と、RAMまたはハードディスクなどで構成される記憶部903と、を有する。記憶部903は、プログラム90Pおよび各種データを記憶する。
FIG. 2 is a block diagram showing connections between the
プログラム90Pは、記録媒体Mによって提供される。プログラム90Pは、記録媒体Mに、コンピュータである制御部9によって読取可能に記録されている。記録媒体Mは、例えば、USB(Universal Serial Bus)メモリ、DVD(Digital Versatile Disc)などの光学ディスク、または、磁気ディスクである。
制御部9は、搬送機構10のモータ14と、印刷部20の吐出ヘッド21―24と、供給部30のポンプ331、流量計341、ヒータ部351、タンク内温度センサ361、出口温度センサ371、液面センサ381および外気温度センサ39と、通信可能に接続されている。また、制御部9は、エンコーダ60と、カメラ70と、各種センサ80と、通信可能に接続されている。
The
図2に示す吐出制御部90、第1ヒータ制御部91、第2ヒータ制御部92、流量予測部93、および学習部94は、プロセッサ901がプログラム90Pを実行することによって実現される機能である。吐出制御部90は、基材Wに印刷する画像を示す印刷データに基づいて、吐出ヘッド21―24からのインクの吐出を制御する。第1ヒータ制御部91および第2ヒータ制御部92は、ヒータ部351を制御する。第1ヒータ制御部91、第2ヒータ制御部92、流量予測部93および学習部94の機能については、図3を参照しつつ説明する。
The
<ヒータ部の制御>
図3は、ヒータ部351を制御するための制御ブロック線図である。以下の説明では、吐出ヘッド21に接続されているインク供給系統31のヒータ部351を制御する場合について主に説明する。吐出ヘッド22―24に接続されるインク供給系統31においても、図3に示す制御と同様の制御が行われる。
<Control of heater part>
FIG. 3 is a control block diagram for controlling the
第1ヒータ制御部91および第2ヒータ制御部92は、それぞれヒータ指令値CV1,CV2をヒータ部351に出力する。一例として、ヒータ指令値CV1,CV2は、ヒータ部351が備えるヒータに付与される電力値を示す値である。ヒータ部351は、入力されたヒータ指令値CV1,CV2の合計値に応じて、ヒータの加熱を行う。
The first
第1ヒータ制御部91は、フィードフォワード(FF)制御を実行する。第1ヒータ制御部91は、吐出ヘッド21内のインクの温度が、所定時間後(例えば、数秒後あるいは数十秒後)に、予め設定された目標温度Ttgとなるように、ヒータ指令値CV1を出力する。
The first
具体的には、第1ヒータ制御部91は、流量予測部93によって予測される流量に基づいて、ヒータ部351を制御する。流量予測部93は、流量予測モデル931を用いて、所定時間後に吐出ヘッド21に流入するインクの流量Fp1を予測する。流量Fp1は、将来の一時点における流量であってもよいし、流量の時間変動を示す流量変動波形であってもよい。流量予測モデル931は、記憶部903に保存されている。流量予測モデル931は、入力変数Viから、所定時間後の流量Fp1を出力する。
Specifically, the first
入力変数Viは、印刷データが示す印刷パターン、制御部9が吐出ヘッド21を駆動するために吐出ヘッド21に出力するヘッド駆動波形、インク吐出カウント、液面センサ381によって計測される吐出ヘッド21内のインク液面高さ、または、これらの情報の組合せである。印刷パターンを示す印刷データ、ヘッド駆動波形、インク吐出カウントおよびインク液面高さは、吐出ヘッド21におけるインクの吐出量を示す吐出情報である。吐出情報を入力変数Viとすることによって、所定時間後の流量を精度良く予測できる。特に、印刷データが示す印刷パターンを入力変数Viに含めることによって、所定時間後の流量を精度良く予測できる。
The input variables Vi are the print pattern indicated by the print data, the head driving waveform output to the
学習部94は、流量予測モデル931を構築するための機械学習を行う。制御部9は、流量計341によって計測された流量を、記憶部903に保存する。学習部94は、入力変数Viと、その入力変数Viに対応する時刻から所定時間後に流量計341が計測した流量との関係を、教師あり機械学習アルゴリズムに基づいて学習することにより、流量予測モデル931を構築する。
The
学習部94において使用される機械学習アルゴリズムは、単純な回帰アルゴリズム、
決定木モデル(ランダムフォレストまたは勾配ブースティングなど)、深層学習アルゴリズム(畳み込みニューラルネットワーク)でもよい。また、使用されるインクの種類または特性に応じて、適切な機械学習アルゴリズムまたは入力変数Viの組合せが選定されてもよい。また、学習部94は、定期的、または、ユーザからの指示入力に基づいて、機械学習を行うことによって、流量予測モデル931を更新してもよい。これにより、流量予測モデル931が更新されることによって、流量予測モデル931の劣化を抑制できる。
The machine learning algorithms used in learning
It may be a decision tree model (random forest or gradient boosting, etc.), a deep learning algorithm (convolutional neural network). Appropriate machine learning algorithms or combinations of input variables Vi may also be selected depending on the type or characteristics of the ink used. Also, the
印刷パターンを使用する場合、流量予測部93は、画像データが示す各色の濃度情報からインク吐出量(消費量)を中間データとして生成してもよい。そして、流量予測モデル931は、この中間データを入力変数Viとして、流量Fp1を出力するように構成されてもよい。また、流量予測モデル931は、画像データを入力変数Viとして、流量Fp1を出力するように構築されてもよい。この場合、教師あり学習の深層学習アルゴリズムによって、流量予測モデル931が構築されてもよい。
When a print pattern is used, the flow
また、液面センサ381によって計測される液面高さの変位を使用する場合、流量予測モデル931は、印刷中に計測される液面高さの変位からインクの減り方の傾き(微分値)を算出し、当該傾きを入力変数Viとしてもよい。
In addition, when using the liquid level height displacement measured by the
流量予測モデル931を構築する際、モデルに汎用性を持たせるために、インクの特性(粘性、比熱または熱伝導率など)を含めてモデル化してもよい。この場合、1つのモデルで様々な特性を持つインクに対応できる。また、装置構成(例えば、吐出ヘッド21内の容積など)に関する情報を含めてモデル化してもよい。この場合、1つのモデルで様々な装置構成に対応できる。 When constructing the flow rate prediction model 931, the ink characteristics (viscosity, specific heat, thermal conductivity, etc.) may be included in the modeling in order to make the model versatile. In this case, one model can handle inks with various characteristics. Also, the model may include information about the device configuration (for example, the volume inside the ejection head 21). In this case, one model can correspond to various device configurations.
第1ヒータ制御部91には、目標温度Ttgと、タンク内温度センサ361によって計測されるタンク内温度Te1との温度差DT1(=Ttg-Te1)が入力される。第1ヒータ制御部91は、この温度差DT1と、流量予測部93が出力する流量Fp1とに基づいて、流量変動による温度低下に備えて、予めヒータ部351が温まるように、ヒータ指令値CV1を出力する。
A temperature difference DT1 (=Ttg−Te1) between the target temperature Ttg and the tank internal temperature Te1 measured by the tank
第1ヒータ制御部91は、流量Fp1および温度差DT1と、ヒータ指令値CV1との関係を規定したルックアップテーブルに基づいて、ヒータ指令値CV1を決定してもよい。また、第1ヒータ制御部91は、流量Fp1および温度差DT1を入力とし、ヒータ指令値CV1を出力とする推論モデルを用いて、ヒータ指令値CV1を決定してもよい。この推論モデルは、上記の流量予測モデル931と同様の機械学習アルゴリズムを用いて構築してもよい。
The first
図3に示すように、第1ヒータ制御部91は、外気温度センサ39によって計測される外気温度Te2に基づいて、ヒータ指令値CV1を出力してもよい。タンク内温度Te1は、インクタンク311外の温度の影響を強く受ける。このため、外気温度Te2を考慮してヒータ指令値CV1が決定されることによって、インクを適切に加熱できる。
As shown in FIG. 3 , the first
図3に示すように、第1ヒータ制御部91は、流量計341によって計測される流量Fc1に基づいて、ヒータ指令値CV1を出力してもよい。この場合、第1ヒータ制御部91は、現時点から所定時間経過後までに発生し得る流量の変動に応じて、ヒータ指令値CV1を決定できるため、インクを適切に加熱できる。
As shown in FIG. 3 , the first
第1ヒータ制御部91は、インクの熱特性(比熱または熱伝導率など)に基づいて、ヒータ指令値CV1を出力してもよい。インクの熱特性は、ユーザの入力に基づいて第1ヒータ制御部91に与えられる。インクの熱特性は、与えるべき熱量に大きく関与し得る。このため、インクの熱特性を考慮してヒータ指令値CV1が決定されることにより、インクを適切に加熱できる。
The first
第1ヒータ制御部91は、予測される流量Fp1が減少する場合、負のヒータ指令値VC1を出力してもよい。この場合、ヒータ部351に与えられるヒータ指令値VC2の値を減らすことができるため、予測される流量Fp1の減少に応じて、ヒータ部351の加熱量を小さくする(あるいは、ゼロにする)ことができる。これにより、吐出ヘッド21―24へのインクの流量が減少する場合に、インクが必要以上に加熱されることを抑制できる。
The first
第2ヒータ制御部92は、フィードバック(FB)制御を実行する。FB制御は、好ましくはPID制御である。ただし、FB制御は、PI制御であってもよい。第2ヒータ制御部92は、目標温度Ttgと、出口温度センサ371が計測した出口位置におけるインクの温度Te3との差分値DT2(=Ttg-Te3)に基づいて、ヒータ指令値CV2をヒータ部351に出力する。第2ヒータ制御部92は、出口位置におけるインクの温度Te3が目標温度Ttgに近づけるように、ヒータ指令値CV2を決定する。
The second
図4は、ヒータ部351の出口位置におけるインクの温度変動を示す図である。図4中、横軸は時間を示しており、縦軸は出口温度センサ371で計測される温度を示している。図4中、波形G11は、第2ヒータ制御部92によるFB制御のみを行う場合の温度変化を示す。また、波形G12は、FB制御に加えて第1ヒータ制御部91によるFF制御を行う場合の温度変化を示す。また、図4において波形G2は、流量計341で計測されるインクの流量Fc1の変動を示す。
FIG. 4 is a diagram showing temperature fluctuations of ink at the exit position of the
図4に示すように、流量Fc1が増加した場合、波形G11,G12のいずれにおいても、温度Te3が瞬間的に低下した後、温度Te3が上昇する。しかしながら、波形G11に示すように、FB制御のみの場合、ヒータ部351の加熱が遅れるため、温度変動幅(加熱オンオフの1サイクル間における最大温度と最小温度の差)が大きくなる(具体的には、約1.4℃)。これに対して、波形G12に示すように、FB制御にFF制御を加えることによって、温度変動幅が、FB制御のみの場合よりも、小さくなる(具体的には、約0.8℃)。また、波形G11は、許容温度範囲(ここでは、32℃±0.5℃)を外れているのに対して、波形G12は許容温度範囲にほぼ入っている。このように、予測される流量Fp1に基づくFF制御を行うことにより、温度変動幅を小さくすることができる。
As shown in FIG. 4, when the flow rate Fc1 increases, the temperature Te3 momentarily drops and then rises in both waveforms G11 and G12. However, as shown in the waveform G11, in the case of only the FB control, the heating of the
図5は、ヒータ部351の入口位置におけるインクの温度と、温度変動幅との対応関係を示す図である。図5中、横軸は入口位置におけるインクの温度(すなわち、ヒータ部351に加熱される前のインクの温度。以下、「ヒータ入口位置温度」と称する。)を示し、縦軸は温度変動幅を示す。図5中、グラフG31は、第2ヒータ制御部92によるFB制御のみを行う場合の対応関係を示し、グラフG32は、FB制御に加えて第1ヒータ制御部91によるFF制御を行う場合の対応関係を示す。
FIG. 5 is a diagram showing the correspondence relationship between the temperature of the ink at the inlet position of the
グラフG31に示すように、FB制御のみの場合、目標温度変動幅(例えば、1℃)を達成するためには、ヒータ入口位置温度を比較的高い温度(例えば、約23℃以上)に設定する必要がある。これに対して、グラフG32に示すように、FB制御にFF制御を加えることによって、ヒータ入口位置温度が比較的低い温度(例えば、約16℃以上)で、目標温度変動幅を達成できる。すなわち、第1ヒータ制御部91によるFF制御と、第2ヒータ制御部92によるFB制御とを組み合わせることによって、ヒータ入口位置温度の条件を大幅に緩和できる。これにより、インクタンク311内においてインクを加熱するヒータを省略するなど、温度調節システムを簡素化できる。ただし、インクタンク311にヒータを設けることは妨げられない。
As shown in graph G31, in the case of only FB control, in order to achieve the target temperature fluctuation width (eg, 1° C.), the heater inlet position temperature is set to a relatively high temperature (eg, approximately 23° C. or higher). There is a need. On the other hand, as shown in graph G32, by adding FF control to FB control, the target temperature fluctuation range can be achieved at a relatively low heater inlet temperature (for example, about 16° C. or higher). That is, by combining the FF control by the first
<2.変形例>
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。
<2. Variation>
Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment.
例えば、上記実施形態では、供給部30から各吐出ヘッド21―24へ、インクが一方向に供給されている。しかしながら、供給部30と各吐出ヘッド21―24との間でインクを循環させる循環経路が設けられていてもよい。また、吐出ヘッド21―24内においてインクを循環させる循環経路が設けられていてもよい。また、循環経路上にインクを加熱するヒータ部が設けられ、第1ヒータ制御部91および第2ヒータ制御部92が当該ヒータ部を制御してもよい。
For example, in the above embodiment, ink is supplied in one direction from the
この発明は詳細に説明されたが、上記の説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。上記各実施形態及び各変形例で説明した各構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わせたり、省略したりすることができる。 Although the present invention has been described in detail, the above description is, in all aspects, illustrative and not intended to limit the present invention. It is understood that numerous variations not illustrated can be envisioned without departing from the scope of the invention. Each configuration described in each of the above embodiments and modifications can be appropriately combined or omitted as long as they do not contradict each other.
1 印刷装置
9 制御部
21―24 吐出ヘッド
39 外気温度センサ
90 吐出制御部
91 第1ヒータ制御部
92 第2ヒータ制御部
93 流量予測部
95 モータ駆動部
311 インクタンク
321 配管
331 ポンプ
341 流量計
351 ヒータ部
361 タンク内温度センサ
371 出口温度センサ
931 流量予測モデル
W 基材
1
Claims (7)
基材の表面にインクを吐出する吐出ヘッドと、
前記インクを貯蔵可能なインクタンクと、
前記インクタンクから前記吐出ヘッドへ前記インクを供給するインク供給部と、
前記インクタンクから前記吐出ヘッドへ流れるインクを加熱するヒータ部と、
現時点から所定時間後に、前記インクタンクから前記吐出ヘッドへ流れるインクの流量を予測する流量予測部と、
前記流量予測部によって予測される流量に基づいて、前記ヒータ部を制御する第1ヒータ制御部と、
前記ヒータ部から前記吐出ヘッドへ流れるインクの温度を計測する第1温度計測部と、
前記第1温度計測部によって計測される温度と、予め設定される目標温度との差に基づいて、前記ヒータ部を制御する第2ヒータ制御部と、
を備える、印刷装置。 A printing device,
an ejection head for ejecting ink onto the surface of a substrate;
an ink tank capable of storing the ink;
an ink supply unit that supplies the ink from the ink tank to the ejection head;
a heater unit that heats the ink flowing from the ink tank to the ejection head;
a flow rate prediction unit that predicts the flow rate of ink flowing from the ink tank to the ejection head after a predetermined time from the current time;
a first heater control unit that controls the heater unit based on the flow rate predicted by the flow rate prediction unit;
a first temperature measurement unit that measures the temperature of ink flowing from the heater unit to the ejection head;
a second heater control unit that controls the heater unit based on the difference between the temperature measured by the first temperature measurement unit and a preset target temperature;
A printing device, comprising:
前記流量予測部は、前記吐出ヘッドにおけるインクの吐出量を示す吐出情報に基づいて流量を予測する、印刷装置。 The printing device according to claim 1, wherein
The printing apparatus, wherein the flow rate prediction unit predicts the flow rate based on ejection information indicating the amount of ink ejected from the ejection head.
印刷データに基づいて前記吐出ヘッドを制御する吐出制御部、
をさらに備え、
前記吐出情報は、前記印刷データを含む、印刷装置。 The printing device according to claim 2,
an ejection control unit that controls the ejection head based on print data;
further comprising
A printing apparatus, wherein the ejection information includes the print data.
前記インクタンク内のインクの温度を計測する第2温度計測部、
をさらに備え、
前記第1ヒータ制御部は、前記第2温度計測部によって計測される温度と、予め設定される目標温度との差に基づいて、前記ヒータ部を制御する、印刷装置。 The printing apparatus according to any one of claims 1 to 3,
a second temperature measuring unit that measures the temperature of the ink in the ink tank;
further comprising
The printing apparatus, wherein the first heater control section controls the heater section based on a difference between the temperature measured by the second temperature measurement section and a preset target temperature.
前記インクタンク外の温度を計測する第3温度計測部、
をさらに備え、
前記第1ヒータ制御部は、前記第3温度計測部によって計測される温度に基づいて、前記ヒータ部を制御する、印刷装置。 The printing apparatus according to any one of claims 1 to 4,
a third temperature measuring unit that measures the temperature outside the ink tank;
further comprising
The printing apparatus, wherein the first heater control section controls the heater section based on the temperature measured by the third temperature measurement section.
前記インクタンクから前記吐出ヘッドへ供給されるインクの流量を計測する流量計測部、
をさらに備え、
前記第1ヒータ制御部は、前記流量計測部によって計測される流量に基づいて、前記ヒータ部を制御する、印刷装置。 The printing apparatus according to any one of claims 1 to 5,
a flow rate measurement unit that measures the flow rate of ink supplied from the ink tank to the ejection head;
further comprising
The printing apparatus, wherein the first heater control section controls the heater section based on the flow rate measured by the flow rate measurement section.
a) 現時点から所定時間後にインクタンクから吐出ヘッドへ流れるインクの流量を予測する予測工程と、
b) 前記インクタンクから前記吐出ヘッドへ流れる前記インクを、ヒータ部で加熱する工程と、
c) 前記ヒータ部から前記吐出ヘッドへ流れるインクの温度を計測する工程と
を含み、
前記工程b)は、
b-1) 前記工程a)によって予測される流量に基づいて、前記ヒータ部を制御する工程と、
b-2) 前記c)によって計測される温度と、予め設定される目標温度との差に基づいて、前記ヒータ部を制御する工程と、
を含む、印刷方法。 A printing method comprising:
a) a prediction step of predicting the flow rate of ink flowing from the ink tank to the ejection head after a predetermined time from the current time;
b) heating the ink flowing from the ink tank to the ejection head with a heater;
c) measuring the temperature of the ink flowing from the heater section to the ejection head;
Said step b) is
b-1) controlling the heater unit based on the flow rate predicted by the step a);
b-2) controlling the heater unit based on the difference between the temperature measured in c) and a preset target temperature;
printing methods, including;
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