(57)【要約】【課題】描画に伴って変動する供給流路の圧力損失を吸収して、機能液滴吐出ヘッドへの機能液の供給圧力を精度良く一定にすることができるインクジェット装置の制御方法およびインクジェット装置を提供することである。【解決手段】本発明の液滴吐出装置１の制御方法は、インクジェット方式の機能液滴吐出ヘッド６の液滴吐出に伴い、供給流路４３を介して機能液タンク４１から機能液滴吐出ヘッド６に機能液を供給する液滴吐出装置１の制御方法であって、機能液滴吐出ヘッド６の吐出量の増減に伴って変動する供給流路４３の圧力損失をの影響を排除するように、機能液タンク４１の絶対液位を可変することである。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクジェット方式で描画を行なう機能液滴吐出ヘッドの液滴吐出に伴い、供給流路を介して機能液タンクから前記機能液滴吐出ヘッドに機能液を供給するインクジェット装置の制御方法であって、
前記機能液滴吐出ヘッドの液滴吐出流量の増減に伴って変動する前記供給流路の圧力損失の影響を排除するように、前記機能液タンクに貯留した機能液の絶対液位を可変することを特徴とするインクジェット装置の制御方法。
【請求項２】
前記機能液タンクを昇降させることで、前記機能液の絶対液位を可変することを特徴とする請求項１に記載のインクジェット装置の制御方法。
【請求項３】
前記液滴吐出流量は、前記機能液滴吐出ヘッドを駆動するための描画データに基づいて、算出されることを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェット装置の制御方法。
【請求項４】
インクジェット方式で描画を行なう機能液滴吐出ヘッドの液滴吐出に伴って、前記機能液滴吐出ヘッドに機能液を供給する機能液タンクと、
前記機能液タンクと前記機能液滴吐出ヘッドとを接続する前記機能液の供給流路と、
前記機能液タンクに貯留した機能液の絶対液位を可変する絶対液位可変手段と、
前記絶対液位可変手段を制御し、前記機能液滴吐出ヘッドの液滴吐出流量の増減に伴って変動する前記供給流路の圧力損失の影響を排除するように、前記機能液の絶対液位を可変する制御手段と、を備えたことを特徴とするインクジェット装置。
【請求項５】
前記絶対液位可変手段は、前記機能液タンクを昇降することを特徴とする請求項４に記載のインクジェット装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記機能液滴吐出ヘッドを駆動するための描画データに基づいて前記液滴吐出流量を算出する吐出量算出手段を、有していることを特徴とする請求項４または５に記載のインクジェット装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット方式で描画を行なう機能液滴吐出ヘッドの液滴吐出に伴い、供給流路を介して機能液タンクから機能液滴吐出ヘッドに機能液を供給するインクジェット装置の制御方法およびインクジェット装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のインクジェット装置の制御方法として、所定の高さ位置に設置したサブタンク（機能液タンク）からの自然水頭を利用し、機能液滴吐出ヘッドに機能液を供給するものが知られている（特許文献１参照）。
この場合、圧力送液装置によってメインタンクからサブタンクに送液された機能液は、サブタンクにより圧力的に縁切りされたあと、機能液的吐出ヘッドの液滴吐出（描画）に伴うポンプ作用により、チューブを介してサブタンクから機能液滴吐出ヘッドに重力供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３２０３０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、このような機能液の供給方法では、機能液滴吐出ヘッドの複数のノズルから機能液滴が選択的に吐出されて描画が行なわれるため、描画内容によりチューブを流れる機能液流量が刻々変化し、同時にチューブによる圧力損失が変化する。すなわち、液滴吐出流量の増減に伴って、チューブの圧力損失が変動することにより、機能液滴吐出ヘッドへの供給圧力が変化し、設定値通りに機能液が吐出されないという問題があった。
【０００５】
本発明は、描画に伴って変動する供給流路の圧力損失を吸収して、機能液滴吐出ヘッドへの機能液の供給圧力を精度良く一定にすることができるインクジェット装置の制御方法およびインクジェット装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のインクジェット装置の制御方法は、インクジェット方式の機能液滴吐出ヘッドの液滴吐出に伴い、供給流路を介して機能液タンクから機能液滴吐出ヘッドに機能液を供給するインクジェット装置の制御方法であって、機能液滴吐出ヘッドの吐出量の増減に伴って変動する供給流路の圧力損失を相殺するように、機能液タンクの絶対液位を可変することを特徴とする。
【０００７】
本発明のインクジェット装置は、インクジェット方式で描画を行なう機能液滴吐出ヘッドの液滴吐出に伴って、機能液滴吐出ヘッドに機能液を供給する機能液タンクと、機能液タンクと機能液滴吐出ヘッドとを接続する機能液の供給流路と、機能液タンクに貯留した機能液の絶対液位を可変する絶対液位可変手段と、絶対液位可変手段を制御し、機能液滴吐出ヘッドの液滴吐出流量の増減に伴って変動する供給流路の圧力損失の影響を排除するように、機能液の絶対液位を可変する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
これらの構成によれば、例えば、機能液滴吐出ヘッドの液滴吐出流量が多くなる場合には、絶対液位可変手段によって、機能液タンクの絶対液位を高く可変することで、自然水頭（圧力）を高くして供給流路の圧力損失の影響を排除する。また、機能液滴吐出ヘッドの液滴吐出流量が少なくなる場合には、絶対液位可変手段によって、機能液タンクの絶対液位を低く可変することで、自然水頭（圧力）を低くして供給流路の圧力損失の影響を排除する。すなわち、機能液タンクに貯留した機能液の絶対液位を可変することによって、液滴吐出により生じる供給流路の圧力損失の影響を排除するようにしているため、機能液滴吐出ヘッドには、駆動状態（ノズルの選択的吐出）に係らず一定圧力で機能液が供給され、設定値通りに機能液を吐出することができる。なお、絶対液位可変手段は、機能液タンク自体を昇降させるものの他、例えば機能液タンク内の機能液に、棒状の浸漬物を深く或いは浅く差し入れる構成（浸漬した体積により絶対液位可変）のものであってもよい。
【０００９】
この場合、機能液タンクを昇降させることで、機能液タンクの絶対液位を可変することが、好ましい。
【００１０】
この場合、絶対液位可変手段は、機能液タンクを昇降することが、好ましい。
【００１１】
これらの構成によれば、機能液タンクを昇降させることで、機能液タンク内の絶対液位を簡単に制御することができ、機能液滴吐出ヘッドへの供給圧力を簡単且つ精度良く制御することができる。
【００１２】
この場合、液滴吐出流量は、機能液滴吐出ヘッドを駆動するための描画データに基づいて、算出されることが、好ましい。
【００１３】
この場合、制御手段は、機能液滴吐出ヘッドを駆動するための描画データに基づいて液滴吐出流量を算出する吐出量算出手段を、有していることが、好ましい。
【００１４】
これらの構成によれば、機能液の液滴吐出流量は、描画データに基づいて算出される（吐出量算出手段）ため、算出された液滴吐出流量に基づいて機能液タンクの絶対液位を可変すれば、制御上の応答性が問題となることがなく、高精度に機能液滴吐出ヘッドへの供給圧力を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】液滴吐出装置の平面図である。
【図２】機能液滴吐出ヘッドの表裏外観斜視図である。
【図３】機能液供給装置の模式図である。
【図４】圧力損失および設定液位の関係を示したグラフである。
【図５】機能液タンクの絶対液位を可変するためのフローチャートである。
【図６】第２実施形態に係る機能液タンクの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付した図面を参照して、本発明の一実施形態に係る液滴吐出装置（インクジェット装置）の制御方法および液滴吐出装置について説明する。この液滴吐出装置の制御方法は、インクジェット方式の機能液滴吐出ヘッドによる液滴吐出に伴い変動する供給流路の圧力損失の影響を排除して、機能液滴吐出ヘッドに機能液を一定圧力で供給する方法である。また、この液滴吐出装置は、フラットパネルディスプレイの製造ラインに組み込まれており、例えば、特殊なインクや発光性の樹脂液である機能液を導入した機能液滴吐出ヘッドを用い、液晶表示装置のカラーフィルターや有機ＥＬ装置の各画素となる発光素子等を形成するものである。そこで、まず、液滴吐出装置について説明する。
【００１７】
図１に示すように、液滴吐出装置１は、ベースとなる機台２と、機台２上の全域に広く載置され、機能液滴吐出ヘッド６により機能液を吐出して、ワークＷに所定の描画パターンを描画する描画装置３と、機台２上の端部に設置され、機能液滴吐出ヘッド６の機能維持・回復を行うメンテナンス装置４と、描画装置３の近傍に配設され、機能液滴吐出ヘッド６に機能液を供給する機能液供給装置５と、を備えている。液滴吐出装置１は、メンテナンス装置４により機能液滴吐出ヘッド６の機能維持・回復を定期的に行うと共に、機能液供給装置５から供給された機能液を機能液滴吐出ヘッド６により吐出させてワークＷに描画する。
【００１８】
描画装置３は、主走査方向となるＸ軸方向にワークＷを移動させるＸ軸テーブル１１と、Ｘ軸テーブル１１に直交し、副走査方向となるＹ軸方向に延在するＹ軸テーブル１２と、Ｙ軸テーブル１２に移動自在に吊設され、機能液滴吐出ヘッド６が搭載されたヘッドユニット１４を垂設したキャリッジ１３と、を有している。なお、図示のヘッドユニット１４には、１個の機能液滴吐出ヘッド６が搭載されているが、複数個搭載されていてもよい。
【００１９】
Ｘ軸テーブル１１は、ワークＷを吸着セットするセットテーブル１５と、ワークＷをθ軸方向に回転させる第１θ軸テーブル１６と、セットテーブル１５および第１θ軸テーブル１６をＸ軸方向にスライド自在に支持するＸ軸スライダー１７と、を備えている。また、Ｙ軸テーブル１２は、機能液滴吐出ヘッド６を搭載したキャリッジ１３と、キャリッジ１３をθ軸方向に回転させる第２θ軸テーブル１８と、キャリッジ１３および第２θ軸テーブル１８をＹ軸方向にスライド自在に支持するＹ軸スライダー１９と、を備えている。すなわち、描画装置３は、Ｘ軸テーブル１１によってワークＷをＸ軸方向に主走査させると共に、Ｙ軸テーブル１２によってキャリッジ１３（機能液滴吐出ヘッド６）をＹ軸方向に副走査させ、且つ主走査に同期して、描画データに基づく機能液滴吐出ヘッド６の吐出駆動を行って、ワークＷに所定の描画パターンを描画するようになっている。
【００２０】
メンテナンス装置４は、吐出ノズル３７の乾燥を防止する保管ユニット２１と、主に機能液滴吐出ヘッド６内で経時的に増粘した機能液を吐出ノズル３７側から吸引する吸引ユニット２２と、機能液滴吐出ヘッド６のノズルプレート３６（図２参照）を払拭するワイピングユニット２３と、これらユニット２１，２２，２３を搭載し、Ｘ軸テーブル１１と平行に配設されたメンテナンステーブル２４と、を有している。メンテナンステーブル２４は、これらユニット２１，２２，２３を載置する共通ベース２５と、共通ベース２５をＸ軸方向にスライド自在に支持する一対のガイドレール２６と、図外のＸ軸移動機構とを備えており、共通ベース２５上に載置されたユニット２１，２２，２３を適宜、Ｘ軸方向に移動させる。
【００２１】
この場合、Ｘ軸テーブル１１は、機台２上に直接支持されており、Ｙ軸テーブル１２は、Ｘ軸テーブル１１およびメンテナンステーブル２４を跨ぐように、機台２上に立設した一対の支柱２７，２７に支持されている。本実施形態の液滴吐出装置１では、Ｙ軸テーブル１２によって、Ｘ軸テーブル１１およびＹ軸テーブル１２が交わる描画エリアにヘッドユニット１４を臨ませてワークＷに描画を行う。また、Ｙ軸テーブル１２によって、メンテナンステーブル２４およびＹ軸テーブル１２が交わるメンテナンスエリアにヘッドユニット１４を臨ませると共に、メンテナンステーブル２４によって、使用するユニット２１（２２，２３）をメンテナンスエリアに臨ませて機能液滴吐出ヘッド６の機能維持・回復を行う。
【００２２】
図２に示すように、機能液滴吐出ヘッド６は、いわゆる２連のインクジェットヘッドであり、２連の接続針３４を有する機能液導入部３１と、機能液導入部３１に連なる２連のヘッド基板３２と、ヘッド基板３２に連なり機能液を吐出するヘッド本体３３と、を備えている（図２（ａ）参照）。機能液導入部３１は、機能液タンク４１からの機能液を、後述する供給流路４３を介して供給されるようになっている。また、ヘッド本体３３は、ピエゾ素子等で構成される２連のキャビティー３５と、複数の吐出ノズル３７が形成されたノズル面３８を有するノズルプレート３６と、を有している。ノズルプレート３６のノズル面３８に形成された多数の吐出ノズル３７は、相互に平行且つ半ノズルピッチ位置ズレして列設された２列のノズル列３９を構成しており、各ノズル列３９は、等ピッチで並べた１８０個の吐出ノズル３７で構成されている（図２（ｂ）参照）。
【００２３】
機能液滴吐出ヘッド６を吐出駆動すると、キャビティー３５のポンプ作用により、吐出ノズル３７から機能液滴が吐出される。実際の描画では、描画データに基づいて機能液滴吐出ヘッド６の多数の吐出ノズル３７から選択的に液滴吐出が行われる。また同時に、この選択的な液滴吐出伴って、機能液供給装置５から機能液滴吐出ヘッド６に機能液が供給される。
【００２４】
図３に示すように、機能液供給装置５は、機能液を貯留する機能液タンク４１と、機能液タンク４１を昇降するタンク昇降機構（絶対液位可変手段）４２と、機能液タンク４１と機能液滴吐出ヘッド６とを接続する供給流路（チューブ）４３と、を備えている。機能液タンク４１は、いわゆるサブタンクであり、図外のメインタンクから機能液の供給を受け、自然水頭で機能液滴吐出ヘッド６に機能液を供給する。すなわち、機能液タンク４１には図外の液位センサーが設けられており、液位センサーの検出結果に基づいてメインタンクから機能液が供給され、機能液タンク４１の液位（相対液位）が一定に維持されるようになっている。詳細は後述するが、上記のタンク昇降機構４２により機能液タンク４１の絶対液位が可変され、供給流路４３を介して一定圧力で機能液滴吐出ヘッド６に機能液が供給されるようになっている。なお、図３では、１組の機能液供給装置５のみ図示しているが、Ｒ・Ｇ・Ｂ３色の機能液を用いて描画を行う場合には、３組の機能液供給装置５が必要であり、それに対応して、３の倍数個の機能液滴吐出ヘッド６が必要となる。
【００２５】
供給流路４３は、機能液タンク４１と２連の機能液滴吐出ヘッド６とを接続する供給チューブ４４と、供給チューブ４４における機能液タンク４１側とヘッドユニット１４側とを接続するユニオン継手４５と、機能液滴吐出ヘッド６の近傍において供給チューブ４４を分岐する逆Ｙ字継手４６と、供給チューブ４４の下流端を機能液滴吐出ヘッド６に繋ぎ込むための接続プラグ４７と、を有している。
【００２６】
機能液タンク４１は、機能液滴吐出ヘッド６に供給する機能液を貯留するタンク本体５１と、タンク本体５１の側方下部に配設され、機能液タンク４１の液圧を測定する液圧センサー５２と、を備えている。また、機能液タンク４１は、その相対液位による水頭が機能液滴吐出ヘッド６の適正圧力となるように配設されている。これにより、機能液滴吐出ヘッド６の吐出ノズル３７からの機能液だれが防止されると共に、各吐出ノズル３７から所定量の機能液滴が吐出される。
【００２７】
タンク昇降機構４２は、タンク本体５１を支持するフレーム５３と、フレーム５３に固定した雌ねじ部材５４と、雌ねじ部材５４に螺合するボールねじ５５と、ボールねじ５５に連結した昇降モーター５６と、フレーム５３の昇降をガイドする昇降ガイド（図示省略）と、から構成されている。昇降モーター５６は、液滴吐出装置１を統括的に制御する制御装置（制御手段）５７に接続されており、制御装置５７により昇降モーター５６を正逆駆動すると、ボールねじ５５を介して機能液タンク４１が微少に昇降する。
【００２８】
ところで、メインタンクからの機能液の補給により、機能液タンク４１内の相対液位を一定に維持していても、描画により、機能液滴吐出ヘッド６への機能液の供給流量（液滴吐出流量）が変化すると、供給流路４３に生じる圧力損失が変動し、機能液滴吐出ヘッド６に一定圧力の機能液を供給することができなくなる。そこで、本実施形態では、描画時の液滴吐出流量に応じて、機能液タンク４１を微小に昇降させ、すなわち、機能液タンク４１に貯留した機能液の絶対液位を可変させ、供給流路４３に生じる圧力損失の影響を排除するようにしている。
【００２９】
図４および図５に示すように、制御装置５７は、上記した描画データに基づいて、機能液タンク４１を昇降することで、機能液タンク４１に貯留した機能液の絶対液位を可変する。具体的には、制御装置５７は、描画データから各機能液滴吐出ヘッド６が吐出する機能液の液滴吐出流量を算出する（吐出量算出手段）（Ｓ１）。次に、算出した液滴吐出流量に対応する供給流路４３（機能液タンク４１から各機能液滴吐出ヘッド６（キャビティー３５）に至るまでの流路（供給チューブ４４および継手等を含む））における圧力損失（図４実線参照）を算出する（Ｓ２）。そして、この圧力損失の影響を排除するために必要な機能液タンク４１の調整液位（Ｓ３）を求め、機能液タンク４１の調整液位を加味した設定液位（図４二点鎖線参照）を算出する（Ｓ４）。すなわち、制御装置５７は、描画データの進行に同期させ、算出した設定液位となるように昇降モーター５６を駆動する（Ｓ５）。この工程を、描画データが終了するまで経時的に連続して行う（Ｓ６）。これにより、機能液滴吐出ヘッド６に一定圧力（図４破線参照）で機能液が供給される。すなわち、制御装置５７は、描画データに基づいて、機能液滴吐出ヘッド６の非駆動時における理想の供給圧力（図４破線参照）が、吐出駆動している機能液滴吐出ヘッド６に対して常に印加されるように、機能液タンク４１の絶対液位を可変する。
【００３０】
さらに、制御装置５７に接続された液圧センサー５２により調整後の機能液タンク４１内の圧力を検出して、昇降モーター５６をフィードバック制御（補正）するようにしてもよい（Ｓ７およびＳ８）。これにより、さらに高精度に機能液タンク４１の絶対液位を可変することができる（なお、本実施形態のものでは、機能液滴吐出ヘッド６への理想の供給圧力が−２５ｍｍＨｇとなるように調整されている。）。また、機能液タンク４１の絶対液位は、予め描画データに基づいて制御テーブルを作成しておき、機能液滴吐出ヘッド６の吐出駆動に合わせて制御テーブルに従って調整するようにしてもよい。
【００３１】
以上の構成によれば、機能液タンク４１に貯留した機能液の絶対液位を可変することにより、供給流路４３の圧力損失の影響を排除することができるため、機能液滴吐出ヘッド６には、一定圧力で機能液が供給され、設定値通りに機能液を吐出することができる。また、液滴吐出装置１においては、高精度に設定値通りに機能液が吐出されるため、描画精度を向上させることができる。
【００３２】
なお、本実施形態では、機能液タンク４１が機能液滴吐出ヘッド６より低い位置に設けられているが、機能液滴吐出ヘッド６に対して機能液タンク４１が高い位置に設けられている場合には、機能液タンク４１の上部空間を負圧にして機能液滴吐出ヘッド６に一定の負圧で機能液を供給する。係る場合も、本実施形態と同様に機能液タンク４１の絶対液位を可変することで、供給流路４３の圧力損失の影響を排除して、機能液を機能液滴吐出ヘッド６に対して一定の負圧で機能液を供給することができる。
【００３３】
また、絶対液位可変手段は、本実施形態のように機能液タンク４１自体を昇降させるものの他、例えば機能液タンク４１内の機能液に、棒状の浸漬物６３を深く或いは浅く差し入れる構成として、浸漬した体積により絶対液位を可変（圧力損失を相殺）するものであってもよい。
具体的には、タンク本体５１の上面にモーター６１を下向きに設置すると共に、タンク本体５１の内部に、昇降ガイド６２にガイドさせるようにして棒状の浸漬物６３を吊下し、モーター６１の主軸に連結したリードねじ６４を、浸漬物６３に軸方向から螺合するようにする（図６参照）。この構成では、モーター６１を正逆回転させることで浸漬物６３が昇降し、液面下の浸漬物６３の体積分、タンク本体５１の液位（絶対液位）が変化する。
【符号の説明】
【００３４】
１…液滴吐出装置  ６…機能液滴吐出ヘッド  ４２…タンク昇降機構  ４３…供給流路  ４６…機能液タンク  ５７…制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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