(57)【要約】      （修正有）【課題】装置の立ち上げ時間の長大化を抑制することができる液体吐出装置を提供する。【解決手段】吐出部１０が、液体材料が供給される供給口１１、供給口から供給された液体材料を吐出する吐出口１３、及び吐出されなかった液体材料を排出する排出口１２を含む。制御装置３０が、吐出口内の液体材料のメニスカス圧に依存する第１制御量、及び吐出口の圧力と排出口の圧力との差圧に依存する第２制御量が、それぞれ第１制御量の目標値である第１目標値、及び第２制御量の目標値である第２目標値に維持されるように制御する。制御装置は、第１制御量及び第２制御量が、それぞれ第１目標値及び第２目標値に近づくまでの期間において、第１制御量を第１目標値に近づける制御を、第２制御量を第２目標値に近づける制御に優先して実行する機能を持つ。【選択図】図１
2019043082.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体材料が供給される供給口、前記供給口から供給された前記液体材料を吐出する吐出口、及び吐出されなかった前記液体材料を排出する排出口を含む吐出部と、
前記吐出口内の前記液体材料のメニスカス圧に依存する第１制御量、及び前記吐出口の圧力と前記排出口の圧力との差圧に依存する第２制御量が、それぞれ前記第１制御量の目標値である第１目標値、及び前記第２制御量の目標値である第２目標値に維持されるように制御する制御装置と
を備え、
前記制御装置は、前記第１制御量及び前記第２制御量が、それぞれ前記第１目標値及び前記第２目標値に近づくまでの期間において、前記第１制御量を前記第１目標値に近づける制御を、前記第２制御量を前記第２目標値に近づける制御に優先して実行する機能を持つ液体材料吐出装置。
【請求項２】
前記制御装置は、
前記第１制御量を、前記第１目標値を含む第１目標範囲内に整定させる制御を行い、
その後、前記第２制御量を、前記第２目標値を含む第２目標範囲内に整定させる制御を行い、
その後、前記第１制御量及び前記第２制御量を、前記第１目標値及び前記第２目標値に維持する制御を行う請求項１に記載の液体材料吐出装置。
【請求項３】
さらに、
前記供給口に流入する前記液体材料の圧力を測定する第１の圧力センサと、
前記排出口から排出された前記液体材料の圧力を測定する第２の圧力センサと
を有し、
前記制御装置は、前記第１の圧力センサの測定値と前記第２の圧力センサの測定値との差に基づいて前記第２制御量を得る請求項１または２に記載の液体材料吐出装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記第１の圧力センサの測定値と前記第２の圧力センサの測定値との和、及び前記吐出口の位置の前記液体材料に加わる水頭圧に基づいて、前記第１制御量を得る請求項３に記載の液体材料吐出装置。
【請求項５】
さらに、
前記供給口に向けて前記液体材料を送り出す第１のポンプと、
前記排出口から前記液体材料を排出する第２のポンプと
を有し、
前記制御装置は、前記第１のポンプ及び前記第２のポンプの出力を制御することにより、前記第１制御量及び前記第２制御量を、それぞれ前記第１目標値及び前記第２目標値に近づける請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液体材料吐出装置。
【請求項６】
液体材料が供給される供給口、前記供給口から供給された前記液体材料を吐出する吐出口、及び吐出されなかった前記液体材料を排出する排出口を含む吐出部への、前記液体材料の供給と排出とを行う方法であって、
前記吐出口内の前記液体材料のメニスカス圧である第１制御量、及び前記吐出口の圧力と前記排出口の圧力との差圧である第２制御量が、それぞれ前記第１制御量の目標値である第１目標値、及び前記第２制御量の目標値である第２目標値に維持されるように、前記液体材料の供給及び排出を行う第１の制御モードによる制御と、
前記第１の制御モードによる制御の前に、前記第１制御量を前記第１目標値に近づける制御を、前記第２制御量を前記第２目標値に近づける制御に優先して実行する第２の制御モードによる制御と
を行う液体材料吐出方法。
【請求項７】
前記第１の制御モードにおいて、前記第１制御量を、前記第１目標値を含む第１目標範囲内に整定し、その後、前記第２制御量を、前記第２目標値を含む第２目標範囲内に整定する請求項６に記載の液体材料吐出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吐出口から液体を吐出する液体材料吐出装置及び液体材料吐出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記の特許文献１に、インクジェットヘッドに対し、サブタンクからインク循環路を介してインクを循環供給するインク供給システムが開示されている。このインク供給システムにおいては、インクジェットヘッドの上流側と下流側にそれぞれ圧力センサが配置されている。コントローラが、圧力センサの検出値に基づいてインクジェットヘッドのノズルの位置のインク圧力を算出し、圧力が所定値となるようにサブタンク内の圧力を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１５７３６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ノズルの位置のインク圧（ノズル内のインク圧）のみならず、インクジェットヘッドを流れるインクの流量を制御したい場合がある。例えば、インクを加温して循環させる構成を採用する場合、インクの温度を一定に保つためにインクの流量も一定に保つことが好ましい。このように、制御対象の物理量が２つで、２自由度を持つ制御系を構成した場合に、装置の立ち上げ時間が長大になってしまうという新たな課題が生じることが判明した。
【０００５】
本発明の目的は、装置の立ち上げ時間の長大化を抑制することができる液体材料吐出装置及び液体材料吐出方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一観点によると、
液体材料が供給される供給口、前記供給口から供給された前記液体材料を吐出する吐出口、及び吐出されなかった前記液体材料を排出する排出口を含む吐出部と、
前記吐出口内の前記液体材料のメニスカス圧に依存する第１制御量、及び前記吐出口の圧力と前記排出口の圧力との差圧に依存する第２制御量が、それぞれ前記第１制御量の目標値である第１目標値、及び前記第２制御量の目標値である第２目標値に維持されるように制御する制御装置と
を備え、
前記制御装置は、前記第１制御量及び前記第２制御量が、それぞれ前記第１目標値及び前記第２目標値に近づくまでの期間において、前記第１制御量を前記第１目標値に近づける制御を、前記第２制御量を前記第２目標値に近づける制御に優先して実行する機能を持つ液体材料吐出装置が提供される。
【０００７】
本発明の他の観点におると、
液体材料が供給される供給口、前記供給口から供給された前記液体材料を吐出する吐出口、及び吐出されなかった前記液体材料を排出する排出口を含む吐出部への、前記液体材料の供給と排出とを行う方法であって、
前記吐出口内の前記液体材料のメニスカス圧である第１制御量、及び前記吐出口の圧力と前記排出口の圧力との差圧である第２制御量が、それぞれ前記第１制御量の目標値である第１目標値、及び前記第２制御量の目標値である第２目標値に維持されるように、前記液体材料の供給及び排出を行う第１の制御モードによる制御と、
前記第１の制御モードによる制御の前に、前記第１制御量を前記第１目標値に近づける制御を、前記第２制御量を前記第２目標値に近づける制御に優先して実行する第２の制御モードによる制御と
を行う液体材料吐出方法が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
第１制御量及び第２制御量を、それぞれ第１目標値及び第２目標値に近づける時間が短くなる。これにより、装置の立ち上げ時間の長大化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施例による液体材料吐出装置の概略図である。
【図２】図２は、メニスカス圧Ｐｍａ及び差圧Ｐｄａを制御する制御系の概略制御ブロック図である。
【図３】図３は、図２に示した制御方法で制御を行ったときのメニスカス圧Ｐｍａ及び差圧Ｐｄａの時間変化の一例を示すグラフである。
【図４】図４は、実施例による液体材料吐出方法のフローチャートである。
【図５】図５は、ステップＳ１で実行される制御の一例を示す制御ブロック図である。
【図６】図６は、ステップＳ３で実行される制御の一例を示す制御ブロック図である。
【図７】図７は、実施例による液体材料吐出方法を用いてメニスカス圧Ｐｍａ及び差圧Ｐｄａを整定させたときのメニスカス圧Ｐｍａ及び差圧Ｐｄａの時間変化の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１〜図７を参照して、本願発明の実施例による液体材料吐出装置について説明する。
図１は、実施例による液体材料吐出装置の概略図である。サブタンク２０内に液体材料であるインクが収容されている。サブタンク２０内にヒータ３５が配置されており、ヒータ３５がサブタンク２０内のインクを加温する。
【００１１】
サブタンク２０内のインクが、供給経路５１を通ってインクジェットヘッド（吐出部）１０の供給口１１に供給される。インクジェットヘッド１０内に、供給口１１から排出口１２まで至るインク室が設けられている。インクジェットヘッド１０は、インク室内のインクを複数の吐出口（ノズル）１３から液滴として吐出する。吐出制御装置３１が、インクジェットヘッド１０からのインクの吐出を制御する。
【００１２】
インクジェットヘッド１０に供給され、吐出口１３から吐出されなかったインクが、排出口１２から排出される。排出口１２から排出されたインクは、回収経路５２を通ってサブタンク２０に回収される。
【００１３】
供給経路５１に、第１のポンプ２１が挿入されている。第１のポンプ２１は、サブタンク２０内のインクをインクジェットヘッド１０の供給口１１に向けて送り出す。第１のポンプ２１とインクジェットヘッド１０との間の供給経路５１に第１のバッファタンク２２が挿入されている。第１のバッファタンク２２は、第１のポンプ２１から送り出されたインクの脈動を抑制する。
【００１４】
第１のバッファタンク２２と供給口１１との間の供給経路５１に第１の圧力センサ２３が取り付けられている。第１の圧力センサ２３は、供給口１１に流入するインクの圧力を測定し、測定値Ｐｓａを得る。
【００１５】
回収経路５２に、第２のポンプ２４が挿入されている。第２のポンプ２４は、インクジェットヘッド１０から排出口１２を通してインクを排出し、サブタンク２０に向けて送り出す。第２のポンプ２４とインクジェットヘッド１０との間の回収経路５２に第２のバッファタンク２５が挿入されている。第２のバッファタンク２５は、第２のポンプ２４で吸引されるインクの脈動を抑制する。
【００１６】
第２のバッファタンク２５と排出口１２との間の回収経路５２に第２の圧力センサ２６が取り付けられている。第２の圧力センサ２６は、排出口１２から排出されたインクの圧力を測定し測定値Ｐｒａを得る。
【００１７】
サブタンク２０内のインクが減少すると、メインタンク４０からサブタンク２０にインクが補充される。サブタンク２０にドレン管５５が設けられている。液体材料吐出装置のインクの経路を洗浄するときに、サブタンク２０からドレン管５５を通してインクが排出される。
【００１８】
コントローラ（制御装置）３０が、第１の圧力センサ２３及び第２の圧力センサ２６の測定値Ｐｓａ、Ｐｒａに基づいて、第１のポンプ２１及び第２のポンプ２４の出力を制御する。コントローラ３０は、例えばプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）で実現することができる。吐出口１３から安定してインクを吐出するために、吐出口１３の位置におけるインクのメニスカス圧（吐出口１３内にインクのメニスカスが形成される際の吐出口１３におけるインクの圧力）を適切な負圧（大気圧以下の圧力）に制御することが好ましい。また、循環するインクの温度を一定に維持するために、インクの流量を適切な範囲に制御することが好ましい。
【００１９】
メニスカス圧は、第１の圧力センサ２３の測定値Ｐｓａ、第２の圧力センサ２６の測定値Ｐｒａ、第１の圧力センサ２３の取り付け位置から供給口１１までの流路抵抗Ｒｓ、排出口１２から第２の圧力センサ２６の取り付け位置までの流路抵抗Ｒｒ、及び吐出口１３からサブタンク２０内のインクの液面までの高さＨに基づく水頭圧Ｐｈに依存する。例えば、メニスカス圧Ｐｍａは、以下の式で表すことができる。
Pma=(Rr/(Rs+Rr))Psa+(Rs/(Rs+Rr))Pra+Ph ・・・（１）
【００２０】
サブタンク２０、供給経路５１、インクジェットヘッド１０、及び回収経路５２を循環するインクの流量は、第１の圧力センサ２３の測定値Ｐｓａと第２の圧力センサ２６の測定値Ｐｒａとの差に依存する。以下、Ｐｓａ−Ｐｒａを単に差圧Ｐｄａという。
【００２１】
循環するインクの温度を目標値に維持し、かつインクを安定して吐出させるためには、メニスカス圧Ｐｍａ及びインクの流量を、それぞれ目標値に維持するようにすればよい。本実施例では、メニスカス圧Ｐｍａを第１制御量とし、差圧Ｐｄａを第２制御量として、メニスカス圧Ｐｍａ（第１制御量）及び差圧Ｐｄａ（第２制御量）が、それぞれメニスカス圧目標値Ｐｍｃ（第１目標値）及び差圧目標値Ｐｄｃ（第２目標値）に維持されるような制御を行う。この制御は、例えば、第１のポンプ２１及び第２のポンプ２４の出力を制御することにより行うことができる。
【００２２】
図２は、メニスカス圧Ｐｍａ及び差圧Ｐｄａを制御する制御系の概略制御ブロック図である。図２では、ゲイン、時間遅延、ローパスフィルタ、平均化フィルタ等の機能の表示は省略している。メニスカス圧目標値Ｐｍｃとメニスカス圧Ｐｍａとの偏差ＰｍｅがＰＩＤ制御ブロックに入力され、メニスカス圧操作量Ｐｍｏが出力される。差圧目標値Ｐｄｃと差圧Ｐｄａとの偏差Ｐｄｅが他のＰＩＤ制御ブロックに入力され、差圧操作量Ｐｄｏが出力される。
【００２３】
メニスカス圧操作量Ｐｍｏの非反転値と差圧操作量Ｐｄｏの非反転値とに基づいて、第１のポンプ指令値Ｐｓｃが決定される。第１のポンプ指令値Ｐｓｃによって、第１のポンプ２１の出力が制御される。メニスカス圧操作量Ｐｍｏの反転値と、差圧操作量Ｐｄｏの非反転値とに基づいて、第２のポンプ指令値Ｐｒｃが決定される。第２のポンプ指令値Ｐｒｃによって第２のポンプ２４の出力が制御される。
【００２４】
メニスカス圧演算ブロック６１が、第１の圧力センサ２３の測定値Ｐｓａ、第２の圧力センサ２６の測定値Ｐｒａ、及び水頭圧Ｐｈに基づきメニスカス圧Ｐｍａを出力する。メニスカス圧Ｐｍａの導出には、例えば上述の式（１）を使用するとよい。差圧演算ブロック６２が、第１の圧力センサ２３の測定値Ｐｓａ、及び第２の圧力センサ２６の測定値Ｐｒａに基づいて、差圧Ｐｄａを出力する。例えば、差圧Ｐｄａは、以下の式により算出するとよい。
Pda=Psa-Pra  ・・・（２）
【００２５】
メニスカス圧Ｐｍａがメニスカス圧目標値Ｐｍｃより小さくなると、第１のポンプ２１の出力を高め、第２のポンプ２４の出力を低下させる方向の制御が行われる。その結果、メニスカス圧Ｐｍａが上昇する。メニスカス圧Ｐｍａがメニスカス圧目標値Ｐｍｃより大きくなると、その逆の制御が行われ、その結果、メニスカス圧Ｐｍａが低下する。
【００２６】
差圧Ｐｄａが差圧目標値Ｐｄｃより小さくなると、第１のポンプ２１及び第２のポンプ２４の両方の出力を高める制御が行われる。その結果、差圧Ｐｄａが大きくなる。差圧Ｐｄａが差圧目標値Ｐｄｃより大きくなると、その逆の制御が行われ、その結果、差圧Ｐｄａが小さくなる。
【００２７】
次に、実施例による液体材料吐出方法について説明する前に、メニスカス圧Ｐｍａ及び差圧Ｐｄａがそれぞれメニスカス圧目標値Ｐｍｃ及び差圧目標値Ｐｄｃに整定されるまでの期間における課題について説明する。この課題は、本願発明者が実際に液体材料吐出装置を動作させて新たに発見したものである。ここで、「整定」とは、メニスカス圧Ｐｍａ及び差圧Ｐｄａ等の制御量が、その目標値を含む目標範囲内に収まることを意味する。
【００２８】
図２に示した制御ブロック図では、差圧操作量Ｐｄｏとメニスカス圧操作量Ｐｍｏとの差に基づいて第２のポンプ指令値Ｐｒｃが設定される。このため、制御開始直後の初期状態や、整定途中の状態によっては、差圧操作量Ｐｄｏとメニスカス圧操作量Ｐｍｏとが打ち消し合って第２のポンプ指令値Ｐｒｃが微小になってしまう場合がある。このため、メニスカス圧Ｐｍａ及び差圧Ｐｄａが整定されるまでに要する時間が長大になってしまう場合が生じ得る。
【００２９】
図３は、図２に示した制御方法で制御を行ったときのメニスカス圧Ｐｍａ及び差圧Ｐｄａの時間変化の一例を示すグラフである。横軸は経過時間を表し、縦軸は圧力を任意単位で表す。図３の太い実線及び細い実線が、それぞれメニスカス圧Ｐｍａ及び差圧Ｐｄａの時間変化を示す。
【００３０】
時刻０で制御を開始すると、メニスカス圧Ｐｍａ及び差圧Ｐｄａが、それぞれメニスカス圧目標値Ｐｍｃ及び差圧目標値Ｐｄｃに徐々に近づく。ここで、メニスカス圧目標値Ｐｍｃは、ゲージ圧で負になる。この方法では、制御開始から整定完了まで約１５００秒を要した。このため、装置の立ち上げからインクの吐出動作まで少なくとも１５００秒待たなければならない。以下に説明する実施例では、整定時間を短縮することができる。
【００３１】
図４は、実施例による液体材料吐出方法のフローチャートである。このフローチャートの各処理は、コントローラ３０（図１）によって実行される。制御が開始されると、まず、差圧Ｐｄａを差圧目標値Ｐｄｃに近づける制御を行うことなく、メニスカス圧Ｐｍａをメニスカス圧目標値Ｐｍｃに近づける制御を行う（ステップＳ１）。例えば、メニスカス圧Ｐｍａを、メニスカス圧目標値Ｐｍｃを含む目標範囲内に整定させる制御を行う。ステップＳ１の制御モードを、「メニスカス圧整定モード」という。すなわち、メニスカス圧Ｐｍａをメニスカス圧目標値Ｐｍｃに近づける制御を、差圧Ｐｄａの制御に優先して行う。
【００３２】
図５は、メニスカス整定モードの制御の一例を示す制御ブロック図である。差圧操作量Ｐｄｏは、第１のポンプ２１及び第２のポンプ２４のいずれの制御にも利用されない。このため、差圧Ｐｄａを差圧目標値Ｐｄｃに近づける制御は行われない。メニスカス圧操作量Ｐｍｏの反転値に基づいて、第２のポンプ２４に対する第２のポンプ指令値Ｐｒｃが決定される。
【００３３】
第１のポンプ指令値Ｐｓｃは、第１のポンプ２１を出力下限値で動作させる指令値ＰｓｃＬに固定される。これにより、第１のポンプ２１は出力下限値で駆動される。メニスカス圧操作量Ｐｍｏが第２のポンプ２４の出力制御にフィードバックされるため、この制御によってメニスカス圧Ｐｍａがメニスカス圧目標値Ｐｍｃに近づく。
【００３４】
メニスカス圧Ｐｍａがメニスカス圧目標値Ｐｍｃに近づいたか否かをコントローラ３０が判定する（ステップＳ２）。メニスカス圧Ｐｍａが、メニスカス圧目標値Ｐｍｃを含む目標範囲内に整定されていれば、ステップＳ３を実行する。この目標範囲は、液体材料の吐出を行うときにメニスカス圧Ｐｍａを整定させる目標範囲より広くてもよい。ステップＳ３では、メニスカス圧Ｐｍａの発散を防止しつつ、差圧Ｐｄａを差圧目標値Ｐｄｃに近づける制御を行う。例えば、差圧Ｐｄａを、差圧目標値Ｐｄｃを含む目標範囲内に整定させる制御を行う。ステップＳ３の制御モードを「差圧整定モード」という。
【００３５】
図６は、差圧整定モードの制御の一例を示す制御ブロック図である。第１のポンプ指令値Ｐｓｃが、差圧操作量Ｐｄｏの非反転値に基づいて決定される。この制御は、差圧Ｐｄａが差圧目標値Ｐｄｃより小さくなると第１のポンプ２１の出力を上昇させる方向に作用し、差圧Ｐｄａが差圧目標値Ｐｄｃより大きくなると第１のポンプ２１の出力を低下させる方向に作用する。
【００３６】
第２のポンプ指令値Ｐｒｃは、メニスカス圧操作量Ｐｍｏを反転させた値、及び差圧操作量Ｐｄｏを反転させた値に基づいて決定される。メニスカス圧操作量Ｐｍｏを反転させた値をフィードバック制御に用いるのは、ステップＳ１（図４）でメニスカス圧目標値Ｐｍｃに近づいたメニスカス圧Ｐｍａを発散させないためである。また、図２に示した定常状態における制御では、差圧操作量Ｐｄｏの非反転値に基づいて、第２のポンプ指令値Ｐｒｃを決定していた。ステップＳ３において差圧操作量Ｐｄｏを反転させるのは、メニスカス圧操作量Ｐｍｏと差圧操作量Ｐｄｏとが打ち消し合うことを避けるためである。
【００３７】
この制御は、差圧Ｐｄａが差圧目標値Ｐｄｃより小さくなると、第１のポンプ２１の出力を上昇させ、第２のポンプ２４の出力を低下させる方向に作用する。差圧Ｐｄａが差圧目標値Ｐｄｃより大きくなると、第１のポンプ２１の出力を低下させ、第２のポンプ２４の出力を上昇させる方向に作用する。
【００３８】
差圧Ｐｄａが差圧目標値Ｐｄｃより小さいときに、第１のポンプ２１の出力を上昇させる制御は、差圧Ｐｄａを大きくする方向に作用するが、第２のポンプ２４の出力を低下させる制御は、逆に、差圧Ｐｄａを小さくする方向に作用する。このため、差圧Ｐｄａを大きくする方向に作用する大きさと、差圧Ｐｄａを小さくする方向に作用する大きさとが釣り合うと、差圧Ｐｄａが差圧目標値Ｐｄｃに近づかないようにも思える。
【００３９】
次に、上記制御によって差圧Ｐｄａが差圧目標値Ｐｄｃに近づく理由について説明する。制御モードが差圧整定モードであるとき、図６に示すようにメニスカス圧操作量Ｐｍｏが第２のポンプ２４のみに接続されている。差圧操作量Ｐｄｏによって第１のポンプ２１の出力が上昇した影響で、メニスカス圧操作量Ｐｍｏにより第２のポンプ２４の出力が上昇し、排出口１２から排出されるインクの圧力が低下する。これにより、差圧Ｐｄａについての釣り合いが崩れ、差圧Ｐｄａが差圧目標値Ｐｄｃに近づく。
【００４０】
差圧Ｐｄａが差圧目標値Ｐｄｃに近づいたか否かをコントローラ３０が判定する（ステップＳ４）。差圧Ｐｄａが、差圧目標値Ｐｄｃを含む目標範囲内に整定されていれば、ステップＳ５を実行する。この目標範囲は、液体材料の吐出を行うときに差圧Ｐｄａを整定させる目標範囲より広くてもよい。ステップＳ５では、メニスカス圧Ｐｍａと差圧Ｐｄａとの両方を、それぞれメニスカス圧目標値Ｐｍｃ及び差圧目標値Ｐｄｃに維持する制御を行う。ステップＳ５においては、図２に示した制御ブロック図による制御が行われる。ステップＳ５の制御モードを「精密整定モード」という。
【００４１】
メニスカス圧Ｐｍａ及び差圧Ｐｄａが整定目標幅に収まった状態で、液体材料の吐出を行う。液体材料の吐出中は、精密整定モードの制御を継続して実行する。吐出処理を終了する場合には、この制御を終了する（ステップＳ６）。
【００４２】
次に、図７を参照して、上記実施例による液体材料吐出方法が持つ優れた効果について説明する。
【００４３】
図７は、実施例による液体材料吐出方法を用いてメニスカス圧Ｐｍａ及び差圧Ｐｄａを整定させたときのメニスカス圧Ｐｍａ及び差圧Ｐｄａの時間変化の一例を示すグラフである。横軸は経過時間を表し、縦軸は圧力を任意単位で表す。図３の太い実線及び細い実線が、それぞれメニスカス圧Ｐｍａ及び差圧Ｐｄａの時間変化を示す。
【００４４】
図７の期間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３が、それぞれ図４のメニスカス圧整定モード（ステップＳ１）、差圧整定モード（ステップＳ３）、精密整定モード（ステップＳ５）の制御期間に対応する。期間Ｔ１においては、メニスカス圧Ｐｍａの制御を行っているため、メニスカス圧Ｐｍａがメニスカス圧目標値Ｐｍｃに近づいている。ところが、差圧Ｐｄａの制御は行っていないため、差圧Ｐｄａは差圧目標値Ｐｄｃに殆ど近づいていない。期間Ｔ２においては、差圧Ｐｄａの制御を行っているため、期間Ｔ１と比べて差圧Ｐｄａが差圧目標値Ｐｄｃにより速く近づいている。メニスカス圧Ｐｍａは、一旦、メニスカス圧目標値Ｐｍｃから離れる方向に変化するが発散してしまうことはなく、緩やかにメニスカス圧目標値Ｐｍｃに近づいている。
【００４５】
期間Ｔ３においては、メニスカス圧Ｐｍａ及び差圧Ｐｄａが、一旦、メニスカス圧目標値Ｐｍｃ及び差圧目標値Ｐｄｃから離れる期間が発生するが、その後は、メニスカス圧目標値Ｐｍｃ及び差圧目標値Ｐｄｃに急速に近づいている。メニスカス圧Ｐｍａ及び差圧Ｐｄａのいずれも、制御開始から約９０秒後には整定された。
【００４６】
ステップＳ２及びＳ４（図４）の制御を行わない場合は、例えば、図３に示したように整定までに約１５００秒を要した。これに対し、実施例による方法では、整定までに要する時間を例えば９０秒まで短縮することができた。これにより、液体材料吐出装置の稼働率の向上を図ることができる。さらに、インクの加温時間が短縮されることから、省エネルギ効果も得られる。
【００４７】
上記実施例では、ステップＳ１（図４）において、第１のポンプ２１を出力下限値で動作させ、第２のポンプ２４の出力を変化させることにより、メニスカス圧Ｐｍａを制御している。第１のポンプ２１が出力下限値で動作しているため、第２のポンプ２４の出力を出力下限値よりやや大きくすることにより、メニスカス圧Ｐｍａを迅速に負圧にすることができる。
【００４８】
これに対し、図３に示した例では、制御開始からメニスカス圧Ｐｍａが負圧になるまでの時間が約７５０秒である。メニスカス圧Ｐｍａが負圧になるまでは、インクジェットヘッド１０の吐出口１３からのインク垂れが生じ易い。上記実施例による方法では、メニスカス圧Ｐｍａを短時間で負圧にすることができるため、インクジェットヘッド１０の吐出口１３からのインク垂れが生じ難い。
【００４９】
上記実施例では、式（１）で定義されたメニスカス圧Ｐｍａを第１制御量とし、式（２）で定義された差圧Ｐｄａを第２制御量として、フィードバック制御を行った。その他の構成として、メニスカス圧Ｐｍａ自体ではなくメニスカス圧Ｐｍａに依存する物理量を第１制御量とし、差圧Ｐｄａに依存する物理量を第２制御量としてもよい。例えば、式（１）に示した水頭圧Ｐｈが一定である場合には、式（１）の右辺第１項と第２項との和を第１制御量としてもよい。さらに、流路抵抗Ｒｓと流路抵抗Ｒｒとが等しい場合には、メニスカス圧Ｐｍａは、以下の式で表される。
Pma=(Psa+Pra)/2+Ph・・・（３）
【００５０】
従って、水頭圧Ｐｈが一定のとき、Ｐｓａ＋Ｐｒａを第１制御量としてもよい。特に、メニスカス圧Ｐｍａに依存し、メニスカス圧と１対１の対応関係にある物理量を第１制御量とするとよい。同様に、差圧Ｐｄａに依存し、差圧Ｐｄａと１対１の対応関係にある物理量を第２制御量とするとよい。
【００５１】
次に、上記実施例の変形例について説明する。
上記実施例では、メニスカス整定モード（ステップＳ１）において、第１のポンプ２１を出力下限値で動作させ、第２のポンプ２４の出力を変化させた。その他の方法として、例えば、第２のポンプ２４を出力上限値で動作させ、第１のポンプ２１の出力を変化させてもよい。
【００５２】
上記実施例では、メニスカス圧Ｐｍａの制御を、差圧Ｐｄａの制御よりも時間的に優先させ、差圧Ｐｄａの制御よりも前にメニスカス圧Ｐｍａの制御を行った。時間的に優先させる構成に代えて、メニスカス圧Ｐｍａのフィードバック量を差圧Ｐｄａのフィードバック量より大きくすることにより、メニスカス圧Ｐｍａの制御を優先させてもよい。この場合にも、制御開始時点からの初期段階では、メニスカス圧Ｐｍａがメニスカス圧目標値Ｐｍｃに近づく速さが、差圧Ｐｄａが差圧目標値Ｐｄｃに近づく速さより速くなる期間が現れる。
【００５３】
上記実施例では、２台のポンプの出力を変化させることにより、メニスカス圧Ｐｍａ及び差圧Ｐｄａを制御した。２台のポンプの出力を変化させる代わりに、メニスカス圧Ｐｍａ及び差圧Ｐｄａに影響を与える少なくとも２つの操作量を変化させてもよい。変化させる操作量として、ポンプの出力、流路抵抗、サブタンク２０内の圧力等のうちいずれか２つを選択することができる。
【００５４】
上記実施例は例示であり、本発明は上述の実施例に制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【符号の説明】
【００５５】
１０  インクジェットヘッド（吐出部）
１１  供給口
１２  排出口
１３  吐出口
２０  サブタンク
２１  第１のポンプ
２２  第１のバッファタンク
２３  第１の圧力センサ
２４  第２のポンプ
２５  第２のバッファタンク
２６  第２の圧力センサ
３０  コントローラ（制御装置）
３１  吐出制御装置
３５  ヒータ
４０  メインタンク
５１  供給経路
５２  回収経路
５５  ドレン管
６１  メニスカス圧演算ブロック
６２  差圧演算ブロック
【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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【図７】
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