4DFF発表報告「家庭用プリンターに対するインク粘度調整用ヒーター搭載の試み」

2020年10月15、16日に開催された Conference on 4D and Functional Fabrication 2020(4DFF)にて、エレファンテックは3件の発表を行いました。4DFFは 4D&ファンクショナル・ファブリケーションであり、3Dプリンティングによるファブリケーション(ものづくり)の未来について考える会議と位置づけられています。

エレファンテックAMCはAM技術の発展を目指しているので、毎年このコミュニティーでの情報交換を進めております。

今回は、森が発表した内容についての概要と聴講者からの反応を紹介します。

SC-08 「家庭用プリンターに対するインク粘度調整用ヒーター搭載の試み」

本検討では、家庭用インクジェットプリンターにヒーターを搭載することでインクの加熱を可能にし、高粘度インクであるPEDOTインクを吐出する実験を行い報告しました。一般的に高粘度なインクを印刷する場合は専用のプリンターを用意する必要がありますが、このような方法によって印刷が可能になれば専用プリンターの導入の必要がなくなります。改造に際しては、部品類は大手通販サイトなどで購入が可能であるような入手性の良いものを選定し、専門的な知識や設備が無くても可能な範囲での改造を行いました。

実験結果としては、今回使用したPEDOTインクの場合では加熱せずには印刷できなかったものが加熱することで印刷できるようになったことが確認できました。しかし、ヒーター温度をかなり上げて試験をしていたのですが、印刷試験を行った翌日に再度印刷しようとしたところ、インク流路内でインクがゲル状に変化して詰まりを引き起こしていたことも確認されました。
実験用インクの粘度は常温では約9mPa・sで、プリンタのメーカー純正黒色インクの粘度が約4mPa・sでした。印刷試験はプリンタドライバに設定されているノズルチェックパターンの印刷を以て行ったのですが、常温環境下ではチェックパターンに多くの抜けが見られました。実験用インクは65℃まで加熱することで粘度を4mPa・sまで下げられるとのデータがあったため65℃に加熱して再度印刷試験を行ったところ、チェックパターンにはほとんど欠けが見られない結果となりました。また、更に温度を上げて85℃の条件でも試験をしたところ、65℃の場合と同様に問題無く印刷ができました。
インク詰まりを検証するため、流路内のシーリング材を取り出して常温下で簡易的なマテコン試験も行いました。しかしゲル化は発生しなかったため、材質ではなく温度が条件となっている可能性があります。

改造前のインクタンク改造前のインクタンク
タンク側面のパネルにヒーターを設置した様子タンク側面のパネルにヒーターを設置した様子
改造したインクタンクを用いての印刷の様子改造したインクタンクを用いての印刷の様子

質疑の概要をお伝えします。

 寄せられた質問は詰まりに関してのものや、実際のノズル先端の温度についてなどがありました。詰まりに関してはヘッド内部の流路だけでなくヘッド清掃パーツとの反応があった可能性や、インク特性を事前に調査すべきとの指摘がありました。また、今回の改造でヒーターを設置した箇所がインクタンクであり、ノズル先端の温度ではないという点についても注目がありました。温度の精度と改造の難易度や規模のバランスが難しいという印象を持たれていたようです。

4DFFでの発表報告は、3本まとめてこちらからダウンロードいただけます。
ご質問などあれば、お気軽にお問合せ下さい。

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