技術概要

インクジェットとは

インクジェット技術とは、微小な液滴を対象物に非接触で、ダイレクトに印刷する技術です。
非接触で印字できるため、印刷可能な対象物が多く、一般用から産業用途まで様々な分野への応用が始まっています。
印字ヘッドと走査機構を組み合わせたシンプルな構造のため、機器コストを安く抑えられるというメリットもあり、また版が不要なため、従来の有版の印刷方式(スクリーン印刷など)と比較して印刷工程(ワークフロー)が大幅に短縮できます。

スキャン方式とシングルパス方式

インクジェットプリンターの印刷方式には、スキャン方式とシングルパス方式と呼ばれる2つの方式があります。
スキャン方式は、ヘッドキャリッジを副走査方向(用紙に対して、横方向)に往復運動をさせ、何回かのパスによって画像を完成させる方式で、写真のような高精細な印刷に向いています。
シングルパス方式は、ヘッドキャリッジを固定したまま、搬送している用紙に1回で印字を完成させる方式です。
高速印刷が可能となり、高い生産性が求められる産業分野への実用化が始まっています。

シェアモード型圧電素子インクジェットヘッド

3サイクル駆動ヘッド

コニカミノルタのオンデマンドピエゾヘッドは、省エネ効果のある3サイクル駆動技術を採用しています。この技術は、すべてのノズルを3つの群に分けて、時分割射出制御します。この方式は高密度化しやすい構造ですので、高画質ヘッドの開発の際に有利です。


コニカミノルタヘッドの構造図


ヘッド構造図(インクチャネル面)

3サイクル駆動ヘッドの原理


まず、Aのチャネルから、インクを射出し、画像の一部を形成する。


次に、Aのチャネル射出した後に、Bのチャネルから、インクを射出し、画像を形成。


Bのチャネル射出の後に、Cのチャネルから、インクを射出し、画像が完成。

消費電力を50%低減しました。

昨年新発売しましたKM1024シリーズは、従来のKM512シリーズに比べ、ノズル数を2倍に高密度化し、消費電力を約50%低減しました。新アクチュエーターの開発により、インクチャネル長を短く、容積を小さくすることで、大幅に消費電力を低減することに成功しました。ピエゾ方式の特長である、省エネをさらに改良しました。


現行アクチュエータ(左)と新アクチュエータ(右)構造比較

産業用途に適した高耐久性

高耐久性が求められる産業用途では、様々な種類のインクの利用が要求されます。
水系インクのような低粘度インクから、UV硬化インクのような高粘度インクまで対応するように、耐久性のある部品、最適な材料を選定しています。

すぐれた精密加工、組立技術

コニカミノルタのコア技術のひとつである精密加工技術(レーザー加工、ダイシング加工、材料加工等)により、ヘッドの主要部品、部材を、精密に加工・組立します。また射出性能の全自動・全ノズル検査技術により高品質な製品を量産し、またスピーディーに供給する生産体制を確立しています。

小液滴化、高速化、高駆動効率化を達成したヘッド

一般用から工業用まで多様な用途と各種特性のインクに対応するインクヘッドです。シェアモードタイプの圧電素子を用いているので低電力駆動が可能。多チャネル化も容易です。インクを小液滴化して噴射することで高画質な画像と高速化、高駆動効率を実現しました。

また、微細構造であるため実測が難しいヘッドの特性について、コンピュータシミュレーションを用いた解析を行い、その結果に基づいた高精度な設計・開発を行なっています。アクチュエータ(圧力室壁)の特性についての構造解析・電界解析をベースに、低電圧で大きな変位が得られるヘッド構造を開発。インクチャネル (圧力室)やノズルを含む流路についても、流体運動解析や気泡排出性解析のデータに基づき形状やサイズを最適化しています。

インクヘッドの構造図
Comparison of new (right) and existing (left) architectures

インク噴射のしくみ

圧電材料で形成されたアクチュエータ(圧力室壁)に電圧をかけ、チャネルの内圧が上がる方向に変形させることにより、ノズルからインクが液滴として噴射されます。
ノズル内の減少したインクは毛管力によりインク室から補給され、その後の噴射が可能になります。

液滴射出シミュレーション

*
赤が加圧、青が減圧の状態を示す。

アクチュエータの動作

チャネル内のインクの圧力変化のシミュレーション結果

超微粒子インクジェットインク

テキスタイルプリンター用インク(染料インク)

テキスタイルプリンターNassengerシリーズ専用に開発されたインク。
綿、シルク、ポリエステルなど様々な繊維に染色でき、環境や人体への影響に配慮した安全性の高いインクです。
水難溶性染料を独自技術により分散した保存安定性に優れる分散染料インクと、繊維の水酸基と共有結合を形成する反応染料インクなどを用意しています。

  綿 レーヨン シルク ウール ナイロン ポリエステル アセテート
分散染料インク            
反応染料インク    
酸性インク          

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