(57)【要約】【課題】各噴射ノズルから吐出され飛翔中のインク滴をカメラで監視し、それら各インク滴の飛翔状態を噴射ノズルの駆動系にフィードバックして最適制御を行う。【解決手段】オンデマンド方式によるインクジェットヘッドの制御方法において、少なくとも２以上の噴射ノズルよりインク滴１５を滴下させ、それら飛翔中のインク滴１５をカメラで撮像し、その撮像画面内で特定された複数の噴射ノズルから滴下されるインク滴１５ａ〜１５ｃを標本として、その平均高さｈｏを求めるとともに、平均高さｈｏと各標本インク滴１５ａ〜１５ｃとの差分Δｈを算出し、その差分Δｈの絶対値の和が所定値以下となるように所定のパラメータ（例えば、駆動電圧）を制御する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクタンクに接続され所定量のインクを貯留する圧力室、上記圧力室内の圧力を変化させる電圧応答型の駆動素子および上記圧力室に連通された吐出孔を含む複数の噴射ノズルを備え、上記噴射ノズルの上記各駆動素子ごとに駆動電圧を印加して、上記噴射ノズルよりインク滴を滴下させて被印刷面に塗布するオンデマンド方式によるインクジェットヘッドの制御方法において、
少なくとも２以上の上記駆動素子に同時に駆動電圧を印加して上記噴射ノズルよりインク滴を滴下させ、それら飛翔中のインク滴をカメラで撮像し、その撮像画面内で特定された複数の上記噴射ノズルから滴下されるインク滴を標本として、その平均高さｈｏを求めるとともに、上記平均高さｈｏと各標本インク滴との差分Δｈを算出し、上記差分Δｈの絶対値の和が所定値以下となるように、上記インク滴の生成に関わる所定のパラメータを制御することを特徴とするインクジェットヘッドの制御方法。
【請求項２】
上記パラメータを上記駆動素子に印加される駆動電圧とする請求項１に記載のインクジェットヘッドの制御方法。
【請求項３】
上記パラメータを上記インクタンク内に貯留されているインクの温度とする請求項１に記載のインクジェットヘッドの制御方法。
【請求項４】
上記パラメータを上記圧力室内の貯留されているインクの温度とする請求項１に記載のインクジェットヘッドの制御方法。
【請求項５】
インクタンクに接続され所定量のインクを貯留する圧力室、上記圧力室内の圧力を変化させる電圧応答型の駆動素子および上記圧力室に連通された吐出孔を含む複数の噴射ノズルを備え、上記噴射ノズルの上記各駆動素子ごとに駆動電圧を印加して、上記噴射ノズルよりインク滴を滴下させて被印刷面に塗布するオンデマンド方式によるインクジェットヘッドの制御装置において、
上記各噴射ノズルから滴下され飛翔中の上記インク滴を撮像するカメラと、上記カメラから出力される撮像情報に基づいて少なくとも上記駆動素子に印加する駆動電圧を制御する制御部とを含み、
上記制御部は、少なくとも２以上の上記駆動素子に同時に駆動電圧を印加して上記噴射ノズルよりインク滴を滴下させ、上記カメラにて撮像された飛翔中のインク滴の中から特定された複数の上記噴射ノズルによるインク滴を標本として、その平均高さｈｏを求めるとともに、上記平均高さｈｏと各標本インク滴との差分Δｈを算出し、上記差分Δｈの絶対値の和が所定値以下となるように、上記駆動素子に印加する駆動電圧を制御することを特徴とするインクジェットヘッドの制御装置。
【請求項６】
上記インクタンク内に貯留されているインクの温度、粘度、表面張力の中から選択されるインクパラメータを測定する測定部をさらに備え、上記制御部は、上記インクパラメータを加味して上記駆動素子に印加する駆動電圧を制御する請求項５に記載のインクジェットヘッドの制御装置。
【請求項７】
上記圧力室内の貯留されているインクの温度を測定する温度測定部をさらに備え、上記制御部は、上記温度測定部から出力される温度データを加味して上記駆動素子に印加する駆動電圧を制御する請求項５に記載のインクジェットヘッドの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットヘッドの制御方法およびその装置に関し、さらに詳しく言えば、オンデマンド方式によるインクジェットヘッドから吐出されるインク滴の最適化をはかる技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンタのインクジェットヘッドは、多数の微細孔からなる噴射ノズルを備え、インクタンクから供給されるインクを各噴射ノズルより微細な液滴として被印刷面に非接触で塗布する。プリント時の騒音が極めて少なく、かつ、高速プリントが可能であるという利点がある。
【０００３】
インクジェットヘッドには、コンティニュアス方式（連続方式）と、オンデマンド方式とがある。このうち、オンデマンド方式は、コンティニュアス方式に比べてプリント速度は及ばないが、構造が簡単で、噴射ノズルを高密度に配置できる点が評価され、普及型の高速プリンタによく用いられている。
【０００４】
オンデマンド方式は、インクタンクに接続され所定量のインクを貯留する圧力室と、圧力室内の圧力を変化させる電圧応答型の駆動素子と、圧力室に連通された吐出孔を含む複数の噴射ノズルを備えている。駆動素子には、圧電素子や発熱素子などが用いられる。
【０００５】
ところで、有機ＥＬパネル作成用途のインクジェットヘッドには、インクとして例えばＰＥＤＯＴ−ＰＳＳなどの薄膜形成材料が用いられる。この種の薄膜形成材料は表面張力がきわめて高いため、パネル基板上に均一な膜を形成するには、各噴射ノズルから吐出されるインク滴が重量および形状等の点で均一であることが要求される。これは、各噴射ノズルから同時に吐出されたインク滴がパネル基板に同時に着弾しないと、パネル基板上での広がりが不均一になるからである。
【０００６】
オンデマンド方式によれば、各駆動素子に対する印加電圧を制御することにより、噴射ノズル単位でインク滴の重量を調整することが可能であるが、噴射ノズルが数百〜数千におよぶ場合、実際問題として個別調整は不可能である。
【０００７】
そこで、特許文献１に記載の発明では、複数の噴射ノズルを複数のブロックに分け、各ブロックにおける所定吐出回数当たりの全吐出量の合計値が目標値と等しくなるように吐出信号（駆動信号）を調整するようにしている。
【０００８】
これによれば、各噴射ノズルごとに印加する駆動信号を調整しなくても、インク滴の重量のバラツキを少なくでき、そのための回路も簡単にでき、また調整工程も短縮することができる。
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−２５４２１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、ブロックに分けられた複数の噴射ノズルから噴射されるインク滴の平均重量のみに着目して、この平均重量のバラツキを少なくするものであるので、インク滴個々の挙動が見逃されている。
【００１１】
各噴射ノズルより吐出されるインク滴の中には軽重があり、これとインク滴が受ける空気抵抗によりインク滴の落下速度が異なり、また、場合によっては、インク滴の後ろにサテライトと呼ばれる小さなインク滴が生ずることがあり、これらが塗布膜を不均一する一因となっている。
【００１２】
したがって、本発明の課題は、複数の噴射ノズルから吐出された飛翔中のインク滴を個別的に監視し、それらインク滴の飛翔状態を噴射ノズルの駆動系にフィードバックして最適なインク滴が得られるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するため、本発明は、請求項１に記載されているように、インクタンクに接続され所定量のインクを貯留する圧力室、上記圧力室内の圧力を変化させる電圧応答型の駆動素子および上記圧力室に連通された吐出孔を含む複数の噴射ノズルを備え、上記噴射ノズルの上記各駆動素子ごとに駆動電圧を印加して、上記噴射ノズルよりインク滴を滴下させて被印刷面に塗布するオンデマンド方式によるインクジェットヘッドの制御方法において、少なくとも２以上の上記駆動素子に同時に駆動電圧を印加して上記噴射ノズルよりインク滴を滴下させ、それら飛翔中のインク滴をカメラで撮像し、その撮像画面内で特定された複数の上記噴射ノズルから滴下されるインク滴を標本として、その平均高さｈｏを求めるとともに、上記平均高さｈｏと各標本インク滴との差分Δｈを算出し、上記差分Δｈの絶対値の和が所定値以下となるように、上記インク滴の生成に関わる所定のパラメータを制御することを特徴としている。
【００１４】
請求項２では、上記パラメータを上記駆動素子に印加される駆動電圧とし、請求項３では、上記パラメータを上記インクタンク内に貯留されているインクの温度とし、請求項４では、上記パラメータを上記圧力室内の貯留されているインクの温度とする。
【００１５】
また、本発明には、請求項５に記載されているように、インクタンクに接続され所定量のインクを貯留する圧力室、上記圧力室内の圧力を変化させる電圧応答型の駆動素子および上記圧力室に連通された吐出孔を含む複数の噴射ノズルを備え、上記噴射ノズルの上記各駆動素子ごとに駆動電圧を印加して、上記噴射ノズルよりインク滴を滴下させて被印刷面に塗布するオンデマンド方式によるインクジェットヘッドの制御装置において、上記各噴射ノズルから滴下され飛翔中の上記インク滴を撮像するカメラと、上記カメラから出力される撮像情報に基づいて少なくとも上記駆動素子に印加する駆動電圧を制御する制御部とを含み、上記制御部は、少なくとも２以上の上記駆動素子に同時に駆動電圧を印加して上記噴射ノズルよりインク滴を滴下させ、上記カメラにて撮像された飛翔中のインク滴の中から特定された複数の上記噴射ノズルによるインク滴を標本として、その平均高さｈｏを求めるとともに、上記平均高さｈｏと各標本インク滴との差分Δｈを算出し、上記差分Δｈの絶対値の和が所定値以下となるように、上記駆動素子に印加する駆動電圧を制御することを特徴とするインクジェットヘッドの制御装置が含まれる。
【００１６】
上記請求項５に記載のインクジェットヘッドの制御装置には、請求項６に記載されているように、上記インクタンク内に貯留されているインクの温度、粘度、表面張力の中から選択されるインクパラメータを測定する測定部をさらに備え、上記制御部は、上記インクパラメータを加味して上記駆動素子に印加する駆動電圧を制御する態様が含まれる。
【００１７】
また、請求項７に記載されているように、上記圧力室内の貯留されているインクの温度を測定する温度測定部をさらに備え、上記制御部は、上記温度測定部から出力される温度データを加味して上記駆動素子に印加する駆動電圧を制御する態様も含まれる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、インクタンクに接続され所定量のインクを貯留する圧力室、圧力室内の圧力を変化させる電圧応答型の駆動素子および圧力室に連通された吐出孔を含む複数の噴射ノズルを備え、噴射ノズルの各駆動素子ごとに駆動電圧を印加して、噴射ノズルよりインク滴を滴下させて被印刷面に塗布するオンデマンド方式によるインクジェットヘッドを制御するにあたって、少なくとも２以上の駆動素子に同時に駆動電圧を印加して噴射ノズルよりインク滴を滴下させ、それら飛翔中のインク滴をカメラで撮像し、その撮像画面（静止画）内で特定された複数の噴射ノズルから滴下されるインク滴を標本として、その平均高さｈｏを求めるとともに、平均高さｈｏと各標本インク滴との差分Δｈを算出し、その差分Δｈの絶対値の和が所定値以下となるように、インク滴の生成に関わる所定のパラメータ（駆動素子に印加される駆動電圧、インクタンク内に貯留されているインクの温度、粘度、表面張力、圧力室内の貯留されているインクの温度のいずれか一つもしくはそれらの組み合わせ）を制御するようにしたことにより、各噴射ノズルから重量および形状等がほぼ均一である最適化されたインク滴を吐出させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に、図１，図２により本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。図１はインクジェットヘッドおよびその制御系の概略的な構成を示す模式図、図２は各噴射ノズルより吐出された飛翔中のインク滴のカメラ画像（静止画）を示す模式図である。
【００２０】
図１を参照して、本発明により制御されるインクジェットヘッド１０はオンデマンド方式で、多数の噴射ノズル１１を備えているが、図１には、作図の都合上、３つの噴射ノズル１１ａ，１１ｂ，１１ｃのみを示す。各噴射ノズル１１ａ，１１ｂ，１１ｃは同一構成であり、それらを区別する必要がない場合には、総称として噴射ノズル１１と言う。
【００２１】
噴射ノズル１１は、電気絶縁体より形成される圧力室１２と、振動板のように弾性変形する隔壁を介して圧力室１２に隣接配置される駆動素子１３と、圧力室１２の底部に連通される吐出孔１４とを備える。噴射ノズル１１ａ，１１ｂ，１１ｃの吐出孔を１４ａ，１４ｂ，１４ｃとする。
【００２２】
圧力室１２はインクタンク２０に接続され、圧力室１２内には所定量のインクが貯留される。有機ＥＬパネル作成用途の場合、インクタンク２０には、そのインク材として例えばＰＥＤＯＴ−ＰＳＳなどの表面張力がきわめて高い薄膜形成材料が貯留される。この実施形態において、駆動素子１３には圧電素子が用いられており、以下、駆動素子１３を圧電素子として説明する。
【００２３】
圧電素子１３は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などの強誘電性圧電セラミックス材からなる圧電材料層と、上記圧電材料層の厚み方向に電界を発生させる電極とを備え、上記電極に印加される駆動電圧に応じて伸縮変形する。
【００２４】
この圧電素子１３の伸縮変形に伴って圧力室１２内の圧力が可変とされ、その圧力負荷時に、圧力室１２内のインクが吐出孔１４からインク滴として被印刷面である例えば有機ＥＬパネルのパネル基板３０に向けて吐出される。
【００２５】
なお、図１および図２において、各噴射ノズル１１ａ〜１１ｃよりそれぞれ吐出されるインク滴を参照符号１５ａ〜１５ｃとしているが、説明するうえで、特に各インク滴を区別する必要がない場合には、総称としてインク滴１５とする。
【００２６】
ところで、例えば有機ＥＬパネルの形成材料に用いられる上記薄膜材料は、均一な膜厚に塗布されることが要求されるため、各噴射ノズル１１ａ〜１１ｃから吐出されるインク滴１５ａ〜１５ｃが、一粒単位で重量および形状の点で、ほぼ同一とする必要がある（最適制御）。
【００２７】
そのため本発明では、その制御系として、カメラ４０，制御部５０およびヘッド駆動部６０を備える。カメラ４０には例えばＣＣＤカメラが用いられ、各噴射ノズル１１から吐出された飛翔中のインク滴１５を撮像し、その静止画（図２参照）を制御部５０に送る。
【００２８】
この実施形態において、制御部５０は画像処理部を備え、上記静止画から各インク滴１５の平均高さｈｏを求めるとともに、その平均高さｈｏと各インク滴１５との差分Δｈを算出してヘッド駆動部６０を制御する。ヘッド駆動部６０は、各噴射ノズル１１の圧電素子１３に対して駆動電圧を印加する。なお、画像処理部をカメラ４０側に備えさせてもよい。
【００２９】
具体的に説明すると、制御部５０は、ヘッド駆動部６０より各噴射ノズル１１の圧電素子１３に対して同時に駆動電圧を印加させる。これにより、各噴射ノズル１１から同時にインク滴１５が吐出される。
【００３０】
カメラ４０は、飛翔中のインク滴１５を撮像し、その静止画を制御部５０に送る。制御部５０は、あらかじめ決めていた噴射ノズル１１から吐出されるインク滴を標本インク滴として最適制御を行う。
【００３１】
この実施形態の説明において、噴射ノズル１１ａ〜１１ｃからそれぞれ吐出されるインク滴１５ａ〜１５ｃが標本インク滴であり、制御部５０は、図２に示すように、インク滴１５ａ〜１５ｃの平均高さｈｏを求めたのち、平均高さｈｏと各インク滴１５ａ〜１５ｃとの差分Δｈを絶対値として算出する。
【００３２】
ここで、インク滴１５ａの高さをｈａ，インク滴１５ｂの高さをｈｂ，インク滴１５ｃの高さをｈｃとすると、インク滴１５ａの平均高さｈｏに対する差分Δｈａは|ｈｏ−ｈａ|，インク滴１５ｂの平均高さｈｏに対する差分Δｈｂは|ｈｏ−ｈｂ|，インク滴１５ｃの平均高さｈｏに対する差分Δｈｃは|ｈｏ−ｈｃ|となる。
【００３３】
制御部５０は、ヘッド駆動部６０から出力される駆動電圧（電圧値および／または周期）をスイープし、各差分Δｈａ，Δｈｂ，Δｈｃの和（|ｈｏ−ｈａ|＋|ｈｏ−ｈｂ|＋|ｈｏ−ｈｃ|）が所定値以下（最小）となる駆動電圧を探しだし、その駆動電圧を最適制御の駆動電圧とする。
【００３４】
なお、噴射ノズル１１から吐出されるインク滴１５の形状，重さ等は、インクタンク２０内に貯留されているインクの温度、粘度、表面張力や、圧力室１２内の貯留されているインクの温度にも依存する。
【００３５】
そこで、インクタンク２０にセンサ２１を付設して、インクタンク２０内に貯留されているインクの温度、粘度、表面張力の各データを制御部５０に与え、また、各噴射ノズル１１に温度センサ１６を付設し、圧力室１２内の貯留されているインクの温度データを制御部５０に与え、これらを制御パラメータとすることが好ましい。
【００３６】
例えば、インクタンク２０および圧力室１２に図示しないヒータを設け、制御部５０により、それら各ヒータの加熱温度をスイープして各差分Δｈａ，Δｈｂ，Δｈｃの和が所定値以下（最小）となる温度を探しだし、その加熱温度を最適制御の温度とすることもできる。
【００３７】
以上説明したように、本発明によれば、各噴射ノズルより吐出された飛翔中のインク滴を観察して最適制御を行うようにしたことにより、信頼性の高い最適制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】インクジェットヘッドおよびその制御系の概略的な構成を示す模式図。
【図２】各噴射ノズルより吐出された飛翔中のインク滴のカメラ画像（静止画）を示す模式図。
【符号の説明】
【００３９】
１０  インクジェットヘッド
１１（１１ａ〜１１ｃ）  噴射ノズル
１２  圧力室
１３  駆動素子
１４（１４ａ〜１４ｃ）  吐出孔
１５（１５ａ〜１５ｃ）  インク滴
２０  インクタンク
３０  パネル基板（被印刷面）
４０  カメラ  
５０  制御部
６０  ヘッド駆動部
【図１】
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【図２】
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