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

【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で描画を行なう機能液滴吐出ヘッド１４の液滴吐出に伴い、下流側機能液流路４８を介してサブタンク４６から機能液滴吐出ヘッド１４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１４の液滴吐出流量の増減に伴って変動する下流側機能液流路４８の圧力損失の影響を排除するように、サブタンク４６に導入する機能液供給圧力を可変することである。

【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であって、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、機能液タンクに導入する機能液供給圧力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、機能液タンク内の機能液供給圧力を調整する供給圧力調整手段と、供給圧力調整手段を制御し、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、機能液供給圧力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、供給圧力調整手段によって、機能液タンク内に導入する機能液供給圧力を高く調整することで、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、供給圧力調整手段によって、機能液タンク内に導入する機能液供給圧力を低く調整することで、供給流路の圧力損失の影響を排除する。すなわち、供給圧力調整手段によって、機能液タンク内に導入する機能液供給圧力を調整することにより、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ことができるため、機能液滴吐出ヘッドには、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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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に導入する機能液供給圧力を調整すれば、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。
【００１２】
この場合、供給圧力調整手段は、一端を機能液タンクの上部空間に連通すると共に他端を圧縮気体源に連通する圧縮気体流路と、圧縮気体流路に介設されたタンク内圧力調整手段と、を有していることが、好ましい。
【００１３】
この構成によれば、タンク内圧力調整手段を制御することで、機能液タンク内の内部圧力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。なお、機能液滴吐出ヘッドに対し機能液タンクが高い位置に設けられている場合には、圧縮気体を圧力調整しエジェクター等を用いて機能液タンクに負圧を供給し、機能液滴吐出ヘッドに対し機能液タンクが低い位置に設けられている場合には、圧縮気体を減圧調整して機能液タンクに正圧を供給する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】液滴吐出装置の斜視図である。
【図２】液滴吐出装置の平面図である。
【図３】液滴吐出装置の側面図である。
【図４】キャリッジの外観斜視図である。
【図５】機能液滴吐出ヘッドの表裏外観斜視図である。
【図６】機能液供給装置の模式図である。
【図７】サブタンク廻りの模式図である。
【図８】圧力損失および機能液供給圧力の関係を示したグラフである。
【図９】機能液供給圧力を調整するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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下流側機能液流路（供給流路）の圧力損失の影響を排除して、前記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。
【００１６】
図１ないし図３に示すように、液滴吐出装置１は、石定盤に支持されたＸ軸支持ベース１１上に配設され、主走査方向となるＸ軸方向に延在してワークＷをＸ軸方向に移動させるＸ軸テーブル２と、複数本の支柱１２を介してＸ軸テーブル２を跨ぐように架け渡された１対のＹ軸支持ベース１３上に配設され、副走査方向となるＹ軸方向に延在するＹ軸テーブル３と、Ｙ軸テーブル３に移動自在に吊設され、複数（１２個）の機能液滴吐出ヘッド１４が搭載された１３個のキャリッジユニット４と、から構成されている。さらに、液滴吐出装置１は、これらの装置を温度および湿度が管理された雰囲気内に収容するチャンバ５と、チャンバ５を貫通して、機能液滴吐出ヘッド１４に機能液を供給する機能液供給ユニット６と、を備えている。また、チャンバ５の側壁の一部には、機能液を貯留するメインタンク４９等を収納するタンクキャビネット７が設けられている。液滴吐出装置１は、Ｘ軸テーブル２およびＹ軸テーブル３の駆動と同期して、描画データに基づいて機能液滴吐出ヘッド１４を吐出駆動させることにより、機能液供給ユニット６から供給されたＲ・Ｇ・Ｂ３色の機能液滴を吐出させ、ワークＷに所定の描画パターンを描画する。
【００１７】
また、液滴吐出装置１は、フラッシングユニット１５、吸引ユニット１６、ワイピングユニット１７および吐出性能検査ユニット１８から成るメンテナンス装置８を備えており、これらユニットを機能液滴吐出ヘッド１４の保守に供して、機能液滴吐出ヘッド１４の機能維持・機能回復を図るようになっている。本実施形態の液滴吐出装置１では、Ｘ軸テーブル２とＹ軸テーブル３とが交わる領域にキャリッジユニット４を臨ませてワークＷの描画を行い、Ｙ軸テーブル３とメンテナンス装置８（吸引ユニット１６、ワイピングユニット１７）が交わる領域にキャリッジユニット４を臨ませて、機能液滴吐出ヘッド１４の機能維持・機能回復を行う。
【００１８】
図２および図３に示すように、Ｘ軸テーブル２は、ワークＷを吸着セットするセットテーブル２１と、セットテーブル２１をＸ軸方向にスライド自在に支持するＸ軸第１スライダー２２と、上記したフラッシングユニット１５および吐出性能検査ユニット１８をＸ軸方向にスライド自在に支持するＸ軸第２スライダー２３と、Ｘ軸方向に延在し、Ｘ軸第１スライダー２２およびＸ軸第２スライダー２３をＸ軸方向に移動させる左右一対のＸ軸リニアモーター（図示省略）と、を備えている。
【００１９】
Ｙ軸テーブル３は、１３個のキャリッジユニット４をそれぞれ吊設した１３個のブリッジプレート２４と、各ブリッジプレート２４を両持ちで支持する１３組のＹ軸スライダー（図示省略）と、一対のＹ軸支持ベース１３上に設置され、ブリッジプレート２４をＹ軸方向に移動させる一対のＹ軸リニアモーター（図示省略）と、を備えている。また、Ｙ軸テーブル３は、各キャリッジユニット４を介して描画時に機能液滴吐出ヘッド１４を副走査するほか、機能液滴吐出ヘッド１４を吸引ユニット１６およびワイピングユニット１７に臨ませる。この場合、各キャリッジユニット４を独立させて個別に移動させることも可能であるし、１３個のキャリッジユニット４を一体として移動させることも可能である。
【００２０】
図４に示すように、各キャリッジユニット４は、Ｒ・Ｇ・Ｂの３色、各４個（計１２個）の機能液滴吐出ヘッド１４と、１２個の機能液滴吐出ヘッド１４を６個ずつ２群に分けて支持するヘッドプレート２５と、から成るヘッドユニット２６を備えている。また、各キャリッジユニット４は、ヘッドユニット２６をθ補正（θ回転）可能に支持するθ回転機構２８と、θ回転機構２８を介して、ヘッドユニット２６をブリッジプレート２４に支持させる吊設部材２９（共に図３参照）と、を備えている。加えて、各キャリッジユニット４には、機能液を一時的に貯留するサブタンク４６（機能液タンク：図１参照）が配設されており（実際には、ブリッジプレート２４上に配設）、上記した描画データに基づいて、サブタンク４６内に導入する圧縮窒素ガスの圧力（機能液供給圧力）を調整することにより、各機能液滴吐出ヘッド１４に対して一定の負圧で機能液が供給されるようになっている（詳細は、後述する。）。
【００２１】
図５に示すように、機能液滴吐出ヘッド１４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５（ａ）参照）。機能液導入部３１は、ノズル列３９の数に対応した２連の接続針３４を有しており、サブタンク４６からの機能液を、後述する下流側機能液流路４８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５（ｂ）参照）。機能液滴吐出ヘッド１４を吐出駆動すると、キャビティー３５のポンプ作用により、機能液滴が吐出ノズル３７から、描画データに基づいて描画パターンとなるように吐出される。すなわち、各機能液滴吐出ヘッド１４から吐出される機能液吐出量は、描画データにより刻々と変化する。
【００２２】
図６に示すように、機能液供給ユニット６は、上記３色に対応した３組の機能液供給装置４１を備えている。また、機能液供給ユニット６は、メインタンク４９およびサブタンク４６等に制御用の圧縮窒素ガスを供給する窒素ガス供給設備（気体供給源）４２と、各種開閉弁に制御用の圧縮エアーを供給する圧縮エアー供給設備４３と、各部からガス排気を行うためのガス排気設備４４と、を備えている。３組の機能液供給装置４１は、それぞれＲ・Ｇ・Ｂ３色に対応した機能液滴吐出ヘッド１４に接続されており、これにより、各色の機能液滴吐出ヘッド１４には、対応する色の機能液が供給される。
【００２３】
各機能液供給装置４１は、機能液の供給源を構成する２つのメインタンク４９，４９を有するタンクユニット４５と、各キャリッジユニット４に対応して設けた１３個のサブタンク４６と、タンクユニット４５および各サブタンク４６を接続する上流側機能液流路４７と、各サブタンク４６および各機能液滴吐出ヘッド１４を接続する下流側機能液流路（供給流路）４８と、を備えている。各メインタンク４９内の機能液は、これに接続した窒素ガス供給設備４２からの圧縮窒素ガスにより加圧され、上流側機能液流路４７を介して１３個のサブタンク４６に選択的に供給される。その際、各種開閉弁は、圧縮エアー供給設備４３からの圧縮エアーにより開閉制御される。また、各サブタンク４６は、ガス排気設備４４を介して大気開放されて機能液を受容する。そして、各サブタンク４６の機能液は、サブタンク４６内に導入する圧縮窒素ガスの圧力を調整することで、一定圧力で機能液滴吐出ヘッド１４に供給される。
【００２４】
上流側機能液流路４７は、上流端をタンクユニット４５に接続した主上流側流路５１と、上流端を主上流側流路５１に接続した１３分岐流路５２と、上流端を１３分岐流路５２に接続し、下流端をサブタンク４６に接続した１３本の枝流路５３と、から構成されている。タンクユニット４５から供給された機能液は、１３分岐流路５２により１３分岐して、各サブタンク４６に供給される。下流側機能液流路４８は、上流端をサブタンク４６に接続した主下流側流路５４と、上流端を主下流側流路５４に接続した４分岐流路５５と、上流側を４分岐流路５５に接続し、下流端を機能液滴吐出ヘッド１４に接続した４本の個別流路５６と、から構成されている。サブタンク４６からの機能液は、４分岐流路５５により４分岐して、各機能液滴吐出ヘッド１４に供給される。
【００２５】
図７に示すように、サブタンク４６は、機能液を一時的に貯留するサブタンク本体６１と、サブタンク本体６１に落し蓋様に浮かした蓋体フロート６２と、サブタンク本体６１の側方に接続された透明な液柱パイプ６３と、液柱パイプ６３に臨み、貯留された機能液の液位を検出する液位検出機構６４と、サブタンク本体６１の側方下部に配設された液圧センサー６５と、を備えている。また、サブタンク４６には、窒素ガス供給設備４２およびガス排気設備４４が、通気用チューブ６６を介して接続されており、サブタンク本体６１内部を、メインタンク４９からの送液時における大気開放および機能液供給時における圧力制御可能に構成されている。
【００２６】
通気用チューブ６６は、一端をサブタンク本体６１の上部空間に連通した主通気用チューブ７１と、主通気用チューブ７１に連なり２分岐継手７４を介して、窒素ガス供給設備４２に連通した供給チューブ７２と、ガス排気設備４４に連通した排気チューブ７３と、から構成されている。排気チューブ７３には排気開閉弁７５が介設されており、供給チューブ７２には供給開閉弁７６と、窒素ガス供給設備４２に接続したエジェクター７７と、エジェクター７７に送られる圧縮窒素ガス量を調整するレギュレーター（タンク内圧力調整手段）７８と、が介設されている。実施形態のものでは、機能液滴吐出ヘッド１４に対しサブタンク４６が十分に高い位置に設置されているため、主にレギュレーター７８で圧力調整された窒素ガスを１次側流体とするエジェクター７７を介して、２次側、すなわち負圧をサブタンク４６に印加することになる。また、排気開閉弁７５、供給開閉弁７６およびレギュレーター７８は、液滴吐出装置１全体を制御する制御装置７９に接続されており、この制御装置７９により制御されるようになっている。なお、請求項にいう圧縮気体流路は、主通気用チューブ７１および供給チューブ７２から構成されている。
【００２７】
サブタンク４６から機能液滴吐出ヘッド１４へ機能液を供給する際には、排気開閉弁７５を閉弁すると共に、供給開閉弁７６を開弁して、窒素ガス供給設備４２からの圧縮窒素ガス量をレギュレーター７８により調整することで、機能液滴吐出ヘッド１４による液滴吐出に伴って下流側機能液流路４８に生じる圧力損失の影響を排除するようにしている。なお、請求項にいう供給圧力調整手段は、液圧センサー６５と、エジェクター７７と、レギュレーター７８と、から構成されている。
【００２８】
制御装置７９は、図８および図９に示すように、上記した描画データに基づいて、圧縮窒素ガスの圧力を調整することで、サブタンク４６に導入する負圧を調整する。具体的には、制御装置７９は、描画データから各機能液滴吐出ヘッド１４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下流側機能液流路４８（サブタンク４６から各機能液滴吐出ヘッド１４（キャビティー３５）に至るまでの流路（チューブおよび継手を含む））における圧力損失（図８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サブタンク４６内の調整圧力（Ｓ３）を求め、サブタンク４６内への調整圧力を加味した導入圧力（図８二点鎖線参照）を算出する（Ｓ４）。すなわち、制御装置７９は、描画データの進行に同期させ、算出した導入圧力となるようにレギュレーター７８を調整する。上記のように、レギュレーター７８の調整は、サブタンク４６に印加する導入圧力の負圧の強弱調整となる（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１４に一定圧力（図８破線参照）で機能液が供給される。すなわち、制御装置７９は、描画データに基づいて、機能液滴吐出ヘッド１４の非駆動時における理想の供給圧力（図８破線参照）が、吐出駆動している機能液滴吐出ヘッド１４に対して常に印加されるように、サブタンク４６に導入する圧縮窒素ガスの圧力を調整する。
【００２９】
さらに、液圧センサー６５により調整後のサブタンク４６内の圧力を検出して、レギュレーター７８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、さらに高精度に調整圧力を調整することができる（なお、本実施形態のものでは、機能液滴吐出ヘッド１４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、サブタンク４６に導入する圧縮窒素ガス圧は、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１４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。
【００３０】
以上の構成によれば、サブタンク４６に導入する圧縮窒素ガスの圧力を調整することにより、下流側機能液流路４８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１４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。
【００３１】
なお、本実施形態では、サブタンク４６が機能液滴吐出ヘッド１４より十分に高い位置に設けられているが、機能液滴吐出ヘッド１４に対してサブタンク４６が低い位置に設けられている場合には、エジェクター７７を省略し且つ圧縮窒素ガスをサブタンク４６に直接導入し、レギュレーター７８によりサブタンク４６内の圧力を調整することで機能液滴吐出ヘッド１４への供給圧力を調整する。係る場合における請求項の供給圧力調整手段は、レギュレーター７８により構成されており、正圧をサブタンク４６に印加することになる。
【００３２】
また、本発明の供給圧力調整手段を、サブタンク本体６１の上部空間に接続された小型のシリンダー機構で構成してもよい（図示省略）。係る場合には、シリンダーに対してピストンを、制御装置７９に接続されたアクチュエーターにより進退させることで、サブタンク４６内の圧力を調整する（圧力損失を排除）。
【符号の説明】
【００３３】
１…液滴吐出装置１４…機能液滴吐出ヘッド４６…サブタンク４８…下流側機能液流路６５…液圧センサー７１…主通気用チューブ７２…供給チューブ７７…エジェクター７８…レギュレーター７９…制御装置

【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導入する機能液供給圧力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に記載のインクジェット装置の制御方法。
【請求項３】
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、
前記機能液タンク内の機能液供給圧力を調整する供給圧力調整手段と、
前記供給圧力調整手段を制御し、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、前記機能液供給圧力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４】
前記供給圧力調整手段は、一端を機能液タンクの上部空間に連通すると共に他端を圧縮気体源に連通する圧縮気体流路と、
前記圧縮気体流路に介設されたタンク内圧力調整手段と、を有していることを特徴とする請求項３に記載のインクジェット装置。
【請求項５】
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３または４に記載のインクジェット装置。

【図１】