液滴吐出制御装置及び液滴吐出制御方法
【課題】 様々な特性の液体を使用し、液滴の状態を適切に調整することの可能な液滴吐出制御装置及び液滴吐出制御方法を提供すること。
【解決手段】 吐出口から液滴を吐出させる駆動波形ＷＢを電気駆動素子に供給する。ユーザーが駆動波形ＷＢ自体のパラメータを入力することにより駆動波形ＷＢの編集を行う操作パネルと、パラメータを保持するパラメータ保持部と、駆動波形ＷＢの基本単位となる基本波形を蓄積する波形記憶部とを有する。繰返し周期ｔ１毎に基本波形を利用して駆動波形ＷＢを生成する波形生成部と、変更パラメータを波形生成部に反映させるタイミングの制御を行うタイミング制御部とを備える。繰返し周期ｔ１毎に駆動波形ＷＢが生成され、パラメータの変更が反映された駆動波形ＷＢが、パラメータの変更後に発生するいずれかの繰返し周期ｔ１に同期したタイミングで供給される。
【解決手段】 吐出口から液滴を吐出させる駆動波形ＷＢを電気駆動素子に供給する。ユーザーが駆動波形ＷＢ自体のパラメータを入力することにより駆動波形ＷＢの編集を行う操作パネルと、パラメータを保持するパラメータ保持部と、駆動波形ＷＢの基本単位となる基本波形を蓄積する波形記憶部とを有する。繰返し周期ｔ１毎に基本波形を利用して駆動波形ＷＢを生成する波形生成部と、変更パラメータを波形生成部に反映させるタイミングの制御を行うタイミング制御部とを備える。繰返し周期ｔ１毎に駆動波形ＷＢが生成され、パラメータの変更が反映された駆動波形ＷＢが、パラメータの変更後に発生するいずれかの繰返し周期ｔ１に同期したタイミングで供給される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吐出口から液滴を吐出させる駆動波形を電気駆動素子に供給するための液滴吐出制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上述の液滴吐出制御装置としては、例えばインクジェットプリンタのように液滴吐出装置と一体化したものが知られている。また、駆動波形を生成するに当たり、特許文献１に記載の如く、全ての時間領域において電圧を座標化して割り付け、これにより波形のプロフィルを詳細に決定している。インクジェットプリンタでは、使用される液体が条件の特定されたインクである。よって、印刷品質を向上させるために、特定のインクに対して細かな加圧条件を設定して固定し、その固定された条件の波形をユーザーの介入する余地なしに決められた繰返し周期で電気駆動素子に供給している。
【０００３】
一方、特許文献２に記載の発明では、インク吐出特性の違いに拘わらず最適な記録を行うことを目的とし、また、特許文献３に記載の発明では、ユーザーによりインクの吐出スピードをアップして印刷速度の改善を図ることを目的としている。そして、これらいずれの発明においても、固定的に準備された基本波形を選択信号により選択している。
【０００４】
このように、吐出される液体が限定されると共に駆動波形が固定化されたもののみからの選択に制限される条件下では、様々な特性の液体を使用することができなかった。これに対し、本願発明者らは、異なる種類の液体でも最適な液滴の飛翔を達成できるように、駆動波形のパラメータをユーザーが自ら調整することの可能な液滴吐出制御装置を開発した。
【０００５】
ところが、このようにユーザーが駆動波形のパラメータを変更したり、駆動波形の基本波形自身を切り替えるために電気駆動素子の駆動を停止すると、乾燥等によって液滴の飛翔状態が変化したり、吐出口の目づまりで液滴が吐出不能に陥る虞があり、更に、連続的なパラメータの変化に対する、液滴飛翔状態の変化過程が確認できない。また、駆動波形の供給中に、パラメータや基本波形の変更により、供給波形が変更されると、吐出口からの気泡巻き込み、電気駆動素子が機械的な歪みや特許文献４で指摘されるような温度上昇により破壊される虞がある。
【特許文献１】特開２００１−２６０３３０号
【特許文献２】特開２０００−２６３８１８号
【特許文献３】特開２００６− ９５７６４号
【特許文献４】特開２００３−２９１３４９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
かかる従来の実情に鑑みて、本発明の目的は、様々な特性の液体を使用し、液滴の状態を適切に調整することの可能な液滴吐出制御装置及び液滴吐出制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係る液滴吐出制御装置の特徴は、吐出口から液滴を吐出させる駆動波形を電気駆動素子に供給するための構成であって、
ユーザーが駆動波形自体のパラメータを入力することにより前記駆動波形の編集を行う編集用インターフェイスと、前記パラメータを保持するパラメータ保持部と、前記駆動波形の基本単位となる基本波形を蓄積する波形記憶部と、繰返し周期毎に前記基本波形を利用して前記駆動波形を生成する波形生成部と、前記編集用インターフェイスから入力され前記パラメータ保持部に保持された変更パラメータを前記波形生成部に反映させるタイミングの制御を行うタイミング制御部とを備え、繰返し周期毎に前記駆動波形が生成され、前記パラメータの変更が反映された前記駆動波形が、前記パラメータの変更後に発生するいずれかの繰返し周期に同期したタイミングで供給されることにある。
【０００８】
同特徴によれば、ある駆動波形の供給中にこの駆動波形に対してパラメータが変更されたり基本波形が変更になることがない。また、これらの変更が反映された新たな駆動波形の供給までに駆動波形が維持されるため、吐出口の吐出状態はこれらの変更に拘わらず維持され、電気駆動素子を破壊することがない。
【０００９】
望ましくは、前記パラメータが、駆動電圧及び／又は駆動周期よりなる。
そして、前記パラメータが、さらに駆動波形の繰返し周期を含んでもよい。これにより、駆動波形の繰返し周期を変更しつつ、駆動波形自体もそのパラメータの変更により編集が可能である。
【００１０】
さらに、前記パラメータ保持部は、通常吐出としての前記パラメータと予備吐出としての前記パラメータを個別に保持可能としてもよい。これにより、予備吐出のパラメータ条件により目詰まりを回復及び防止することができる。
【００１１】
前記波形記憶部及び前記波形生成部を複数組備え、ある波形生成部による駆動波形の供給中に他の波形生成部及び／又は他の波形記憶部より生じる駆動波形を新たに編集し、前記波形生成部を前記タイミングで切換えて新たに編集された駆動波形を供給することが望ましい。同構成によれば、基本波形自体を切り替えても、駆動波形を途絶えることなく供給することができる。
【００１２】
他の複数の液滴吐出制御装置との接続が可能であり、ひとつの装置からの前記駆動波形出力に同期して他の装置から前記駆動波形を出力することが可能とするように構成してもよい。同構成によれば、複数の吐出制御装置を同期させて液滴を複数箇所に同時に供給することができる。
【００１３】
また、液滴観察用のストロボ光源駆動部を備え、ストロボ光源駆動部の発光タイミング、発光ピーク値及び発光時間は記憶可能に構成してもよい。これにより、最適な発光状態で液滴の観察が可能となる。また、前記ストロボ光源駆動部は発光ピーク値及び発光時間よりなる光量を前記繰返し周期に連動させて変更可能とすることで、液滴の状態変化と観察時の発光条件とを連動させることができる。
【００１４】
一方、本発明に係る液滴吐出制御方法の特徴は、吐出口から液滴を吐出させる駆動波形を電気駆動素子に供給する方法において、
ユーザーが駆動波形自体のパラメータを入力することにより前記駆動波形の編集を行う編集用インターフェイスと、前記パラメータを保持するパラメータ保持部と、前記駆動波形の基本単位となる基本波形を蓄積する波形記憶部と、繰返し周期毎に前記基本波形を利用して前記駆動波形を生成する波形生成部と、前記編集用インターフェイスから入力され前記パラメータ保持部に保持された変更パラメータを前記波形生成部に反映させるタイミングの制御を行うタイミング制御部とを備え、繰返し周期毎に前記駆動波形が生成され、前記パラメータの変更が反映された前記駆動波形を、前記パラメータの変更後に発生するいずれかの繰返し周期に同期したタイミングで供給することにある。
【００１５】
また、前記波形記憶部及び前記波形生成部を複数組備え、ある波形生成部による駆動波形の供給中に他の波形生成部及び／又は他の波形記憶部より生じる駆動波形を新たに編集し、前記波形生成部を前記タイミングで切換えて新たに編集された駆動波形を供給するとよい。
【発明の効果】
【００１６】
上記本発明の特徴によれば、ユーザー自身が液滴吐出のためのパラメータを変更でき、しかも、そのパラメータの変更を行うために液滴吐出が一定以上中断されて液滴の飛翔状態が定常と変わるようなことがなく、また、前記パラメータの変更により電気駆動素子を破壊することがない。したがって、様々な特性の液体を使用し、液滴の状態を適切に調整できる液滴吐出制御装置及び液滴吐出制御方法を提供することが可能となった。
【００１７】
本発明の他の目的、構成及び効果については、以下の発明の実施の形態の項から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、適宜添付図面を参照しながら、本発明をさらに詳しく説明する。
図１に示すように、本発明に係る液滴吐出システム１は、各ユニットＵ１〜３にそれぞれヘッド２，ＬＥＤ３，液滴吐出制御装置１０を備えている。各ユニットＵ１〜３は後述するように同期接続され、ヘッド２に設けられたノズル等の吐出口から液滴を同期して吐出する。ヘッド２に収納される電気駆動素子２ａは、本実施形態では、例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）を用いた圧電素子として構成され、ユーザーによりパラメータ入力される液滴吐出制御装置１０からの駆動波形を供給されて収縮・伸長する。これにより、図示しない圧力室の体積を増減させて、吐出口から液滴を所望の状態で吐出する。吐出する液体は着脱交換可能なカートリッジ２ｂから圧力室に供給され、各液体に適したパラメータや波形が選定される。観察装置４は顕微鏡やカメラであり、ＬＥＤ３との連携により液滴の飛翔状態を観察することが可能である。
【００１９】
図５に繰返し波形、駆動波形及びＬＥＤ点灯波形の関係を示すタイミングチャートを示す。駆動波形は本例では三角波であり、同じく三角波である基本波形のパラメータ設定により、繰返し波形(信号)ＷＡの繰返し周期ｔ１（繰返し周波数、パラメータＰ１）、駆動波形ＷＢの駆動周期ｔ２（駆動周波数、パラメータＰ２）及び駆動電圧ｈ１（パラメータＰ３）、ＬＥＤ点灯波形ＷＣの点灯関係時間がそれぞれ設定される。
【００２０】
繰返し周波数は「駆動波形間のパラメータ」であり、吐出の安定性を中心に調整し、駆動電圧は吐出速度及び液滴径などを中心に調整する。駆動周波数及び駆動電圧は「駆動波形自体のパラメータ」である。また、吐出回数は液滴の量を調整する。本実施形態では、駆動波形が立ち上がる圧力室の膨張時間ｔ２ａと、駆動波形が立ち下がる圧力室の収縮時間ｔ２ｂとを個別に設定可能としてもよい。繰返し周期ｔ１から駆動周期ｔ２を減じた時間は液体のメニスカス振動が収まる時間となる。なお、基本波形は数種類が保存され、各パラメータは相互に作用するため、基本波形に対応させて総合的に調整し、パラメータのセットとして記憶することにより液滴吐出状態を再現することが可能となる。
【００２１】
図２に液滴吐出制御装置１０のブロック図を示す。この液滴吐出制御装置１０は、メモリ１５，１９ａ，１９ｂと連携してプログラムを動作させ全体をコントロールするＣＰＵボード１１と、液晶ユニット１２及び編集用Ｉ／Ｆ１３の一例である操作パネル１３ａと、液滴をコントロールするパラメータ保持部２３，タイミング制御部２４，Ｄ／Ａコンバータ１６、電圧制御部１７及び出力増幅用アンプ１６ａと、ＬＥＤ３をコントロールするＬＥＤコントローラ１８及びその出力増幅用アンプ１８ａとよりなる。編集用Ｉ／Ｆ１３としては、他のＰＣ１３ｂや、シーケンサ、マイコン等のコントローラを用いることができる。以下の実施形態では操作パネル１３ａを例示するが、勿論他の種類のデバイスを用いてもよい。
【００２２】
ヘッド出力端子Ｔ１にはヘッド２が、ＬＥＤ出力端子Ｔ２にはＬＥＤ３が、外部同期出力端子Ｔ３及びＴ４にはストレートケーブル５ａ，クロスケーブル５ｂがそれぞれ接続される。波形メモリ用ワークＲＡＭ１５は高速ＲＡＭであり、フラッシュメモリ等により構成される基本波形保存用メモリ１９ａに保存された複数の基本波形を読み込み、駆動波形を生成する。また、パラメータメモリ１９ｂはパラメータを保存する。基本波形保存用メモリ１９ａ，パラメータメモリ１９ｂには外部メモリのデータを外部メモリカードＩ／Ｆ１９ｃを介して読み込み、また、書き出すことが可能である。
【００２３】
図３は波形生成のための構成を示すブロック図であり、各信号や波形との関係を図６を参照しつつ説明する。編集用Ｉ／Ｆ１３からのパラメータ入力は波形編集生成制御部１４で編集され、波形メモリ用ワークＲＡＭ１５から所望の駆動波形が送出される。波形編集生成制御部１４は、パラメータ保持部２３と、タイミング制御部２４と一対のメモリ制御部２６ａ，２６ｂとよりなる。
【００２４】
パラメータ保持部２３はパラメータラッチ保持回路２０とパラメータラッチ回路２１とよりなり、操作パネル１３ａから上記３種のパラメータＰ１〜Ｐ３が入力される。入力されたパラメータは、編集用Ｉ／Ｆ１３からパラメータ保持信号ＷＤが送信されることでパラメータラッチ回路２１に保持される。タイミング制御部２４はパラメータＰ１で入力された繰返し周期ｔ１に従った間隔でパラメータラッチ信号ＷＦをパラメータラッチ回路２１に送信し、このパラメータラッチ信号ＷＦによりパラメータＰ１〜Ｐ３をタイミング制御部２４又は電圧制御部１７にラッチする。
【００２５】
「波形生成部」として動作するメモリ制御部２６は２つのチャンネルを構成する第一、第二メモリ制御部２６ａ，２６ｂを備えている。また、先の波形メモリ用ワークＲＡＭ１５は２つのチャンネルを構成する第一、第二メモリ２７ａ，２７ｂを備える「波形記憶部」としてのメモリ２７と、第一、第二メモリ２７ａ，２７ｂを切り替える切替部２８を備えている。
【００２６】
第一チャンネルが選択されている状態では、タイミング制御部２４から第一メモリ制御部２６ａにトリガー信号ＴＧ１及び第一メモリ２７ａの加算オフセット値ＯＦＦＳＥＴ１とがパラメータラッチ信号ＷＦの周期で設定（ラッチ）される。図６に示すように、繰返し信号ＷＡはパラメータラッチ信号ＷＦから時間ｔ４だけ遅れて連動し、生成される。
【００２７】
第一、第二メモリ制御部２６ａ，２６ｂはそれぞれ加算機を備え、加算オフセット値ＯＦＦＳＥＴ１、２により第一、第二メモリ２７ａ，２７ｂの駆動周期を設定し、トリガＴＧ１，２で加算を介して駆動信号を発生する。Ｄ／Ａコンバータ１６はデジタル信号を電気駆動素子（圧電素子）２ａ用のアナログ信号に変換し、駆動電圧信号２１ｘに基づき電圧制御部１７で先の駆動電圧ｈ１の出力電圧に出力を調整する。これらにより所望の波形、周期で駆動波形がＤ／Ａコンバータ１６及びアンプ１６ａを介してヘッドに出力される。第二チャンネルが選択されている状態では、第一チャンネル選択時と同様、第二メモリ制御部２６ｂにトリガー信号ＴＧ２及び第二メモリ２７ｂの加算オフセット値ＯＦＦＳＥＴ２とがパラメータラッチ信号ＷＦの周期で設定（ラッチ）される。
【００２８】
第一チャンネルの選択時におけるパラメータ編集の例を図６により説明する。初期状態ではパラメータａが設定されており、駆動波形ＷＢａが送信されている。ユーザーの編集用Ｉ／Ｆ１３の操作によりパラメータｂが入力されるとパラメータ保持信号ＷＤ１が送信される。その後、パラメータラッチ信号ＷＦ１の検出で、パラメータｂが有効となり、上記信号ＴＧ１、ＯＦＦＳＥＴ１が設定され駆動波形ＷＢｂが生成される。次のパラメータｃの編集完了によるパラメータ保持信号ＷＤ２は、パラメータラッチ信号ＷＦ２より遅いのでさらに次のパラメータラッチ信号ＷＦ３で有効となり、駆動波形ＷＢｃが生成される。これらはパラメータＰ１，２について行われるが、繰返し周期ｔ１自体を変更するパラメータＰ１についても同様のタイミングで行うことができる。
【００２９】
パラメータラッチ信号ＷＦは、装置の内部的な繰返し周期ｔ１の信号になるので、パラメータラッチ信号ＷＦ自らの周期パラメータも含めてラッチがなされる。その後、パラメータラッチ信号ＷＦでラッチされたパラメータを利用して、繰返し信号ＷＡ及びトリガＴＧ１，２は同一タイミングで出力される。また、ＯＦＦＳＥＴ１，２はパラメータラッチ信号ＷＦでラッチされた駆動周波数Ｐ２により、繰返し信号ＷＡ及びトリガＴＧ１，２の出力から利用され、駆動波形ＷＢが生成される。
【００３０】
図２，３，７に示すように、第一、第二メモリ２７ａ，２７ｂには、それぞれ基本波形保存用メモリ１９ａに保存される複数の基本波形から選択された基本波形を組み込むことができる。図７の当初の状態では、Ａ１波形を第一メモリ２７ａに組み込んだ状態で第一チャンネルが選択されている。第二メモリ２７ｂにＢ波形を組み込み、その組み込み又は／及びパラメータ変更という編集作業が完了すると、経路２４ｘより編集完了信号ＷＥが送信される。その後パラメータラッチ信号ＷＦ１の到来と共に切替部２８により第二チャンネルが選択され、Ｂ波形が生成される。この間、第一メモリ２７ａに対するＡ２波形の組み込み等による編集作業が完了すると、ＷＥ２，ＷＦ２の検出でＡ２波形が生成される。
【００３１】
このように、上記パラメータ保持部２３，タイミング制御部２４の制御より、パラメータの入力とその出力への反映が独立しているので、ある波形の使用中に急激に条件が変更されたり、出力が途切れたりすることもない。また、第一メモリ２７ａ，第二メモリ２７ｂと二系統のメモリを切り替えることにより、波形の変更が行われても、使用中の波形に他の波形が割り込むことなく、また、波形が途切れることもない。
【００３２】
図１，２，５に示すように、ＬＥＤ出力端子Ｔ２に接続されるＬＥＤ３の発光タイミングｔ６は、操作パネル１３ａ、波形編集生成制御部１４、パラメータメモリ１９ｂ、ＬＥＤコントローラ１８及びアンプ１８ａによって制御される。繰返し周波数が上がれば単位時間当たりの光量が多くなり、繰返し周波数が下がれば単位時間当たりの光量が少なくなる。したがって、繰返し周波数に対する光量変化に伴い、発光時間ｔ５又は発光ピーク値ｈ２を変化させることが必要となる。
【００３３】
液滴が観察装置４の視野内に位置する際に発光する必要があり、液滴の吐出は駆動波形ＷＢの頂部Ｐ０から開始するため、繰返し信号ＷＡの出力からＬＥＤ点灯波形ＷＣ開始までの発光タイミングｔ６は液滴のスピードと観察装置４の視野内の液滴位置とを勘案して定められる。
【００３４】
光量を上げるために発光時間を長くすると残像が多くなって液滴のエッジがぼやける。そこで、後続で映像を捕らえる場合は、発光時間を短くし、発光ピーク値ｈ２を高くして光量を獲得することが望ましい。
【００３５】
発光タイミングｔ６を既定時間に設定し、その条件での撮影時における液滴の吐出口からの距離を測定することで、吐出速度を求めることが可能となる。また、各繰返し周期ｔ１毎に発光タイミングｔ６をずらすことにより、連続的な飛翔状態の観察が可能となる。繰返し周波数に応じて発光時間ｔ５及び発光ピーク値ｈ２が連動して変化するように自動制御することも可能である。これら各発光パラメータは上記液滴の吐出パラメータと共に操作パネル１３ａを通じて入力・記憶が可能である。
【００３６】
図１，４に示すように、第一ユニットＵ１と第二ユニットＵ２及び第二ユニットＵ２と第三ユニットＵ３とは、それぞれストレートケーブル５ａにより接続される。また、第一ユニットＵ１と第三ユニットＵ３とはクロスケーブル５ｂにより終端接続される。これにより、第一ユニットＵ１は入出力切替部３０でマスター（出力）設定され、第二、第三ユニットＵ２，Ｕ３は入出力切替部３０でスレーブ（入力）設定され、第一ユニットＵ１の吐出タイミングに合わせて第二、第三ユニットＵ２，Ｕ３から同時に液滴が吐出される。各ユニット毎にパラメータの条件設定が可能であり、複数のヘッド２から多種・多条件の液滴を同時に吐出でき、特にステージを動かして複数箇所に同時に液滴を供給する場合に有用である。ネットワークコントローラ１１ａは相互に又は他のデバイスとの間でデータを交換するためのイーサネット（登録商標）等のネットワークをコントロールするためのものである。
【００３７】
使用に際しては、電源スイッチをＯＮにし、操作パネル１３ａから吐出及び発光のパラメータを入力することで、液滴がヘッド２から吐出され、ＬＥＤ３が駆動波形ＷＢに同期して発光する。パラメータは操作パネル１３ａからの入力のみならず、パラメータメモリ１９ｂまたは外部メモリカードＩ／Ｆ１９ｃに挿入した外部メモリ、外部ＰＣ１３ｂからも読み込んで利用することができる。ヘッド２は単独使用することもでき、また、第一〜第三ユニットＵ１〜Ｕ３の同期により、複数のヘッド２を同期させて複数箇所に液滴を供給することも可能である。
【００３８】
ところで、ヘッド２の吐出口周辺での液体乾燥や異物、気泡の混入により吐出不良が発生した場合に、通常吐出よりも大きな駆動電圧を加えることで、吐出状態が回復される場合がある。そこで、このような吐出不良を解消する駆動電圧及び駆動回数を設定し、予備吐出として別途パラメータメモリ１９ｂに記憶する。予備吐出のパラメータを設定する場合は、不良吐出になった状態から徐々に駆動電圧を上げ、吐出可能になった電圧を記録する。再度、通常の安定吐出の電圧に戻し、吐出の再現性を確認する。再現性に問題がある場合は、再度駆動電圧の微調整を行い、再現性を確保する。そして、通常吐出の前に予備吐出を選択可能とし、または、通常吐出後に一定時間以上の間隔が開いた場合に予備吐出を自動実行させることで、安定した液滴の吐出が可能となる。
【００３９】
最後に本発明の別実施形態の可能性について言及する。
上記実施形態では、駆動電圧ｈ１の調整を電圧制御部１７に対して行った。しかし、この電圧調整はＤ／Ａコンバータ１６後段のアンプ１６ａに対して行うことも可能である。また、発光ピーク値ｈ２の調整をＬＥＤコントローラ１８の後段のアンプ１８ａに対する電圧制御又はＬＥＤコントローラ１８の出力段における電流制御により行ってもよい。
【００４０】
上記実施形態では駆動波形ＷＢとして三角波を用いた。この駆動波形は台形波や他の形のものを用いてもよく、パラメータ設定と液滴の吐出との相関を取りやすい形にすることが望ましい。
【００４１】
上記実施形態では、電気駆動素子として圧電素子を用いた。しかし、電気駆動素子として、その他の種類の伸縮可能な素子の他、液体を沸騰させて吐出圧力を発生させる抵抗発熱素子を用いても構わない。伸縮可能な素子の場合は急激な条件変化による歪み破壊が防止される。抵抗発熱素子の場合は泡が大きくなってその表面に液体が接触せずに過度の昇温が発生することによる破壊が防止される。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、化学実験、バイオテクノロジー実験、医療診断、エレクトロニクス生産等に利用することができる。液体は多種類のものを用いることができる。例えば、ＤＮＡ・蛋白質・菌類等の生体材料、蛍光微粒子、導電体微粒子、樹脂微粒子、セラミック微粒子、顔料染料等、微粒子を含む液体を用いることができる。また、蒸留水等、表面張力の高い液体や、高価な液体を少量用いるのにも適している。印刷により線画等を描く他、例えば、電極形成やマイクロレンズを作成することができる。さらに、液滴を吐出させることで、例えば生体材料チップ等所定の複数箇所に液滴を配置させる他、分注、散布による匂い発生、吐出量調整による配合調整、成膜等に用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係る液滴吐出システムの概略図である。
【図２】液滴吐出制御装置のブロック図である。
【図３】図２のさらに詳細なブロック図である。
【図４】複数の液滴吐出装置の接続例を示す図である。
【図５】繰返し波形、駆動波形及びＬＥＤ点灯波形の関係を示すタイミングチャートである。
【図６】パラメータラッチの状況を示すタイミングチャートである。
【図７】波形メモリの切り替えを示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００４４】
１：液滴吐出システム、２：ヘッド、２ａ：電気駆動素子（圧電素子）、２ｂ：カートリッジ、３：ＬＥＤ、４：観察装置、５ａ：ストレートケーブル、５ｂ：クロスケーブル、１０：液滴吐出制御装置、１１：ＣＰＵボード、１１ａ：ネットワークコントローラ、１２：液晶ユニット、１３：編集用Ｉ／Ｆ、１３ａ：操作パネル、１３ｂ：外部ＰＣ、１４：波形編集生成制御部、１５：波形メモリ用ワークＲＡＭ、１６：Ｄ／Ａコンバータ、１６ａ：アンプ、１７：電圧制御部、１８：ＬＥＤコントローラ、１８ａ：アンプ、１９ａ：基本波形保存用メモリ、１９ｂ：パラメータメモリ、１９ｃ：外部メモリカードＩ／Ｆ、２０：パラメータラッチ保持回路、２１：パラメータラッチ回路、２１ｘ：駆動電圧信号、２３：パラメータ保持部、２４：タイミング制御部、２４ｘ：メモリ選択信号、２６：メモリ制御部（波形生成部）、２６ａ：第一メモリ制御部、２６ｂ：第二メモリ制御部、２７：メモリ（波形記憶部）、２７ａ：第一メモリ、２７ｂ：第二メモリ、２８：切替部、３０：入出力切替部、Ｔ１：ヘッド出力端子、Ｔ２：ＬＥＤ出力端子、Ｔ３：外部同期出力端子、Ｔ４：外部同期入力端子、Ｕ１〜Ｕ３：第一〜第三ユニット、ＷＡ：繰返し波形(信号)、ＷＢ：駆動波形、ＷＣ：ＬＥＤ点灯波形、ＷＤ：パラメータ保持信号、ＷＥ：編集完了信号、ＷＦ：パラメータラッチ信号、ｈ１：駆動電圧、ｈ２：発光ピーク値、ｔ１：繰返し周期、ｔ２：駆動周期、ｔ２ａ：膨張時間、ｔ２ｂ：収縮時間、ｔ５：発光時間、ｔ６：発光タイミング、Ｐ０：頂部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吐出口から液滴を吐出させる駆動波形を電気駆動素子に供給するための液滴吐出制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上述の液滴吐出制御装置としては、例えばインクジェットプリンタのように液滴吐出装置と一体化したものが知られている。また、駆動波形を生成するに当たり、特許文献１に記載の如く、全ての時間領域において電圧を座標化して割り付け、これにより波形のプロフィルを詳細に決定している。インクジェットプリンタでは、使用される液体が条件の特定されたインクである。よって、印刷品質を向上させるために、特定のインクに対して細かな加圧条件を設定して固定し、その固定された条件の波形をユーザーの介入する余地なしに決められた繰返し周期で電気駆動素子に供給している。
【０００３】
一方、特許文献２に記載の発明では、インク吐出特性の違いに拘わらず最適な記録を行うことを目的とし、また、特許文献３に記載の発明では、ユーザーによりインクの吐出スピードをアップして印刷速度の改善を図ることを目的としている。そして、これらいずれの発明においても、固定的に準備された基本波形を選択信号により選択している。
【０００４】
このように、吐出される液体が限定されると共に駆動波形が固定化されたもののみからの選択に制限される条件下では、様々な特性の液体を使用することができなかった。これに対し、本願発明者らは、異なる種類の液体でも最適な液滴の飛翔を達成できるように、駆動波形のパラメータをユーザーが自ら調整することの可能な液滴吐出制御装置を開発した。
【０００５】
ところが、このようにユーザーが駆動波形のパラメータを変更したり、駆動波形の基本波形自身を切り替えるために電気駆動素子の駆動を停止すると、乾燥等によって液滴の飛翔状態が変化したり、吐出口の目づまりで液滴が吐出不能に陥る虞があり、更に、連続的なパラメータの変化に対する、液滴飛翔状態の変化過程が確認できない。また、駆動波形の供給中に、パラメータや基本波形の変更により、供給波形が変更されると、吐出口からの気泡巻き込み、電気駆動素子が機械的な歪みや特許文献４で指摘されるような温度上昇により破壊される虞がある。
【特許文献１】特開２００１−２６０３３０号
【特許文献２】特開２０００−２６３８１８号
【特許文献３】特開２００６− ９５７６４号
【特許文献４】特開２００３−２９１３４９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
かかる従来の実情に鑑みて、本発明の目的は、様々な特性の液体を使用し、液滴の状態を適切に調整することの可能な液滴吐出制御装置及び液滴吐出制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係る液滴吐出制御装置の特徴は、吐出口から液滴を吐出させる駆動波形を電気駆動素子に供給するための構成であって、
ユーザーが駆動波形自体のパラメータを入力することにより前記駆動波形の編集を行う編集用インターフェイスと、前記パラメータを保持するパラメータ保持部と、前記駆動波形の基本単位となる基本波形を蓄積する波形記憶部と、繰返し周期毎に前記基本波形を利用して前記駆動波形を生成する波形生成部と、前記編集用インターフェイスから入力され前記パラメータ保持部に保持された変更パラメータを前記波形生成部に反映させるタイミングの制御を行うタイミング制御部とを備え、繰返し周期毎に前記駆動波形が生成され、前記パラメータの変更が反映された前記駆動波形が、前記パラメータの変更後に発生するいずれかの繰返し周期に同期したタイミングで供給されることにある。
【０００８】
同特徴によれば、ある駆動波形の供給中にこの駆動波形に対してパラメータが変更されたり基本波形が変更になることがない。また、これらの変更が反映された新たな駆動波形の供給までに駆動波形が維持されるため、吐出口の吐出状態はこれらの変更に拘わらず維持され、電気駆動素子を破壊することがない。
【０００９】
望ましくは、前記パラメータが、駆動電圧及び／又は駆動周期よりなる。
そして、前記パラメータが、さらに駆動波形の繰返し周期を含んでもよい。これにより、駆動波形の繰返し周期を変更しつつ、駆動波形自体もそのパラメータの変更により編集が可能である。
【００１０】
さらに、前記パラメータ保持部は、通常吐出としての前記パラメータと予備吐出としての前記パラメータを個別に保持可能としてもよい。これにより、予備吐出のパラメータ条件により目詰まりを回復及び防止することができる。
【００１１】
前記波形記憶部及び前記波形生成部を複数組備え、ある波形生成部による駆動波形の供給中に他の波形生成部及び／又は他の波形記憶部より生じる駆動波形を新たに編集し、前記波形生成部を前記タイミングで切換えて新たに編集された駆動波形を供給することが望ましい。同構成によれば、基本波形自体を切り替えても、駆動波形を途絶えることなく供給することができる。
【００１２】
他の複数の液滴吐出制御装置との接続が可能であり、ひとつの装置からの前記駆動波形出力に同期して他の装置から前記駆動波形を出力することが可能とするように構成してもよい。同構成によれば、複数の吐出制御装置を同期させて液滴を複数箇所に同時に供給することができる。
【００１３】
また、液滴観察用のストロボ光源駆動部を備え、ストロボ光源駆動部の発光タイミング、発光ピーク値及び発光時間は記憶可能に構成してもよい。これにより、最適な発光状態で液滴の観察が可能となる。また、前記ストロボ光源駆動部は発光ピーク値及び発光時間よりなる光量を前記繰返し周期に連動させて変更可能とすることで、液滴の状態変化と観察時の発光条件とを連動させることができる。
【００１４】
一方、本発明に係る液滴吐出制御方法の特徴は、吐出口から液滴を吐出させる駆動波形を電気駆動素子に供給する方法において、
ユーザーが駆動波形自体のパラメータを入力することにより前記駆動波形の編集を行う編集用インターフェイスと、前記パラメータを保持するパラメータ保持部と、前記駆動波形の基本単位となる基本波形を蓄積する波形記憶部と、繰返し周期毎に前記基本波形を利用して前記駆動波形を生成する波形生成部と、前記編集用インターフェイスから入力され前記パラメータ保持部に保持された変更パラメータを前記波形生成部に反映させるタイミングの制御を行うタイミング制御部とを備え、繰返し周期毎に前記駆動波形が生成され、前記パラメータの変更が反映された前記駆動波形を、前記パラメータの変更後に発生するいずれかの繰返し周期に同期したタイミングで供給することにある。
【００１５】
また、前記波形記憶部及び前記波形生成部を複数組備え、ある波形生成部による駆動波形の供給中に他の波形生成部及び／又は他の波形記憶部より生じる駆動波形を新たに編集し、前記波形生成部を前記タイミングで切換えて新たに編集された駆動波形を供給するとよい。
【発明の効果】
【００１６】
上記本発明の特徴によれば、ユーザー自身が液滴吐出のためのパラメータを変更でき、しかも、そのパラメータの変更を行うために液滴吐出が一定以上中断されて液滴の飛翔状態が定常と変わるようなことがなく、また、前記パラメータの変更により電気駆動素子を破壊することがない。したがって、様々な特性の液体を使用し、液滴の状態を適切に調整できる液滴吐出制御装置及び液滴吐出制御方法を提供することが可能となった。
【００１７】
本発明の他の目的、構成及び効果については、以下の発明の実施の形態の項から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、適宜添付図面を参照しながら、本発明をさらに詳しく説明する。
図１に示すように、本発明に係る液滴吐出システム１は、各ユニットＵ１〜３にそれぞれヘッド２，ＬＥＤ３，液滴吐出制御装置１０を備えている。各ユニットＵ１〜３は後述するように同期接続され、ヘッド２に設けられたノズル等の吐出口から液滴を同期して吐出する。ヘッド２に収納される電気駆動素子２ａは、本実施形態では、例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）を用いた圧電素子として構成され、ユーザーによりパラメータ入力される液滴吐出制御装置１０からの駆動波形を供給されて収縮・伸長する。これにより、図示しない圧力室の体積を増減させて、吐出口から液滴を所望の状態で吐出する。吐出する液体は着脱交換可能なカートリッジ２ｂから圧力室に供給され、各液体に適したパラメータや波形が選定される。観察装置４は顕微鏡やカメラであり、ＬＥＤ３との連携により液滴の飛翔状態を観察することが可能である。
【００１９】
図５に繰返し波形、駆動波形及びＬＥＤ点灯波形の関係を示すタイミングチャートを示す。駆動波形は本例では三角波であり、同じく三角波である基本波形のパラメータ設定により、繰返し波形(信号)ＷＡの繰返し周期ｔ１（繰返し周波数、パラメータＰ１）、駆動波形ＷＢの駆動周期ｔ２（駆動周波数、パラメータＰ２）及び駆動電圧ｈ１（パラメータＰ３）、ＬＥＤ点灯波形ＷＣの点灯関係時間がそれぞれ設定される。
【００２０】
繰返し周波数は「駆動波形間のパラメータ」であり、吐出の安定性を中心に調整し、駆動電圧は吐出速度及び液滴径などを中心に調整する。駆動周波数及び駆動電圧は「駆動波形自体のパラメータ」である。また、吐出回数は液滴の量を調整する。本実施形態では、駆動波形が立ち上がる圧力室の膨張時間ｔ２ａと、駆動波形が立ち下がる圧力室の収縮時間ｔ２ｂとを個別に設定可能としてもよい。繰返し周期ｔ１から駆動周期ｔ２を減じた時間は液体のメニスカス振動が収まる時間となる。なお、基本波形は数種類が保存され、各パラメータは相互に作用するため、基本波形に対応させて総合的に調整し、パラメータのセットとして記憶することにより液滴吐出状態を再現することが可能となる。
【００２１】
図２に液滴吐出制御装置１０のブロック図を示す。この液滴吐出制御装置１０は、メモリ１５，１９ａ，１９ｂと連携してプログラムを動作させ全体をコントロールするＣＰＵボード１１と、液晶ユニット１２及び編集用Ｉ／Ｆ１３の一例である操作パネル１３ａと、液滴をコントロールするパラメータ保持部２３，タイミング制御部２４，Ｄ／Ａコンバータ１６、電圧制御部１７及び出力増幅用アンプ１６ａと、ＬＥＤ３をコントロールするＬＥＤコントローラ１８及びその出力増幅用アンプ１８ａとよりなる。編集用Ｉ／Ｆ１３としては、他のＰＣ１３ｂや、シーケンサ、マイコン等のコントローラを用いることができる。以下の実施形態では操作パネル１３ａを例示するが、勿論他の種類のデバイスを用いてもよい。
【００２２】
ヘッド出力端子Ｔ１にはヘッド２が、ＬＥＤ出力端子Ｔ２にはＬＥＤ３が、外部同期出力端子Ｔ３及びＴ４にはストレートケーブル５ａ，クロスケーブル５ｂがそれぞれ接続される。波形メモリ用ワークＲＡＭ１５は高速ＲＡＭであり、フラッシュメモリ等により構成される基本波形保存用メモリ１９ａに保存された複数の基本波形を読み込み、駆動波形を生成する。また、パラメータメモリ１９ｂはパラメータを保存する。基本波形保存用メモリ１９ａ，パラメータメモリ１９ｂには外部メモリのデータを外部メモリカードＩ／Ｆ１９ｃを介して読み込み、また、書き出すことが可能である。
【００２３】
図３は波形生成のための構成を示すブロック図であり、各信号や波形との関係を図６を参照しつつ説明する。編集用Ｉ／Ｆ１３からのパラメータ入力は波形編集生成制御部１４で編集され、波形メモリ用ワークＲＡＭ１５から所望の駆動波形が送出される。波形編集生成制御部１４は、パラメータ保持部２３と、タイミング制御部２４と一対のメモリ制御部２６ａ，２６ｂとよりなる。
【００２４】
パラメータ保持部２３はパラメータラッチ保持回路２０とパラメータラッチ回路２１とよりなり、操作パネル１３ａから上記３種のパラメータＰ１〜Ｐ３が入力される。入力されたパラメータは、編集用Ｉ／Ｆ１３からパラメータ保持信号ＷＤが送信されることでパラメータラッチ回路２１に保持される。タイミング制御部２４はパラメータＰ１で入力された繰返し周期ｔ１に従った間隔でパラメータラッチ信号ＷＦをパラメータラッチ回路２１に送信し、このパラメータラッチ信号ＷＦによりパラメータＰ１〜Ｐ３をタイミング制御部２４又は電圧制御部１７にラッチする。
【００２５】
「波形生成部」として動作するメモリ制御部２６は２つのチャンネルを構成する第一、第二メモリ制御部２６ａ，２６ｂを備えている。また、先の波形メモリ用ワークＲＡＭ１５は２つのチャンネルを構成する第一、第二メモリ２７ａ，２７ｂを備える「波形記憶部」としてのメモリ２７と、第一、第二メモリ２７ａ，２７ｂを切り替える切替部２８を備えている。
【００２６】
第一チャンネルが選択されている状態では、タイミング制御部２４から第一メモリ制御部２６ａにトリガー信号ＴＧ１及び第一メモリ２７ａの加算オフセット値ＯＦＦＳＥＴ１とがパラメータラッチ信号ＷＦの周期で設定（ラッチ）される。図６に示すように、繰返し信号ＷＡはパラメータラッチ信号ＷＦから時間ｔ４だけ遅れて連動し、生成される。
【００２７】
第一、第二メモリ制御部２６ａ，２６ｂはそれぞれ加算機を備え、加算オフセット値ＯＦＦＳＥＴ１、２により第一、第二メモリ２７ａ，２７ｂの駆動周期を設定し、トリガＴＧ１，２で加算を介して駆動信号を発生する。Ｄ／Ａコンバータ１６はデジタル信号を電気駆動素子（圧電素子）２ａ用のアナログ信号に変換し、駆動電圧信号２１ｘに基づき電圧制御部１７で先の駆動電圧ｈ１の出力電圧に出力を調整する。これらにより所望の波形、周期で駆動波形がＤ／Ａコンバータ１６及びアンプ１６ａを介してヘッドに出力される。第二チャンネルが選択されている状態では、第一チャンネル選択時と同様、第二メモリ制御部２６ｂにトリガー信号ＴＧ２及び第二メモリ２７ｂの加算オフセット値ＯＦＦＳＥＴ２とがパラメータラッチ信号ＷＦの周期で設定（ラッチ）される。
【００２８】
第一チャンネルの選択時におけるパラメータ編集の例を図６により説明する。初期状態ではパラメータａが設定されており、駆動波形ＷＢａが送信されている。ユーザーの編集用Ｉ／Ｆ１３の操作によりパラメータｂが入力されるとパラメータ保持信号ＷＤ１が送信される。その後、パラメータラッチ信号ＷＦ１の検出で、パラメータｂが有効となり、上記信号ＴＧ１、ＯＦＦＳＥＴ１が設定され駆動波形ＷＢｂが生成される。次のパラメータｃの編集完了によるパラメータ保持信号ＷＤ２は、パラメータラッチ信号ＷＦ２より遅いのでさらに次のパラメータラッチ信号ＷＦ３で有効となり、駆動波形ＷＢｃが生成される。これらはパラメータＰ１，２について行われるが、繰返し周期ｔ１自体を変更するパラメータＰ１についても同様のタイミングで行うことができる。
【００２９】
パラメータラッチ信号ＷＦは、装置の内部的な繰返し周期ｔ１の信号になるので、パラメータラッチ信号ＷＦ自らの周期パラメータも含めてラッチがなされる。その後、パラメータラッチ信号ＷＦでラッチされたパラメータを利用して、繰返し信号ＷＡ及びトリガＴＧ１，２は同一タイミングで出力される。また、ＯＦＦＳＥＴ１，２はパラメータラッチ信号ＷＦでラッチされた駆動周波数Ｐ２により、繰返し信号ＷＡ及びトリガＴＧ１，２の出力から利用され、駆動波形ＷＢが生成される。
【００３０】
図２，３，７に示すように、第一、第二メモリ２７ａ，２７ｂには、それぞれ基本波形保存用メモリ１９ａに保存される複数の基本波形から選択された基本波形を組み込むことができる。図７の当初の状態では、Ａ１波形を第一メモリ２７ａに組み込んだ状態で第一チャンネルが選択されている。第二メモリ２７ｂにＢ波形を組み込み、その組み込み又は／及びパラメータ変更という編集作業が完了すると、経路２４ｘより編集完了信号ＷＥが送信される。その後パラメータラッチ信号ＷＦ１の到来と共に切替部２８により第二チャンネルが選択され、Ｂ波形が生成される。この間、第一メモリ２７ａに対するＡ２波形の組み込み等による編集作業が完了すると、ＷＥ２，ＷＦ２の検出でＡ２波形が生成される。
【００３１】
このように、上記パラメータ保持部２３，タイミング制御部２４の制御より、パラメータの入力とその出力への反映が独立しているので、ある波形の使用中に急激に条件が変更されたり、出力が途切れたりすることもない。また、第一メモリ２７ａ，第二メモリ２７ｂと二系統のメモリを切り替えることにより、波形の変更が行われても、使用中の波形に他の波形が割り込むことなく、また、波形が途切れることもない。
【００３２】
図１，２，５に示すように、ＬＥＤ出力端子Ｔ２に接続されるＬＥＤ３の発光タイミングｔ６は、操作パネル１３ａ、波形編集生成制御部１４、パラメータメモリ１９ｂ、ＬＥＤコントローラ１８及びアンプ１８ａによって制御される。繰返し周波数が上がれば単位時間当たりの光量が多くなり、繰返し周波数が下がれば単位時間当たりの光量が少なくなる。したがって、繰返し周波数に対する光量変化に伴い、発光時間ｔ５又は発光ピーク値ｈ２を変化させることが必要となる。
【００３３】
液滴が観察装置４の視野内に位置する際に発光する必要があり、液滴の吐出は駆動波形ＷＢの頂部Ｐ０から開始するため、繰返し信号ＷＡの出力からＬＥＤ点灯波形ＷＣ開始までの発光タイミングｔ６は液滴のスピードと観察装置４の視野内の液滴位置とを勘案して定められる。
【００３４】
光量を上げるために発光時間を長くすると残像が多くなって液滴のエッジがぼやける。そこで、後続で映像を捕らえる場合は、発光時間を短くし、発光ピーク値ｈ２を高くして光量を獲得することが望ましい。
【００３５】
発光タイミングｔ６を既定時間に設定し、その条件での撮影時における液滴の吐出口からの距離を測定することで、吐出速度を求めることが可能となる。また、各繰返し周期ｔ１毎に発光タイミングｔ６をずらすことにより、連続的な飛翔状態の観察が可能となる。繰返し周波数に応じて発光時間ｔ５及び発光ピーク値ｈ２が連動して変化するように自動制御することも可能である。これら各発光パラメータは上記液滴の吐出パラメータと共に操作パネル１３ａを通じて入力・記憶が可能である。
【００３６】
図１，４に示すように、第一ユニットＵ１と第二ユニットＵ２及び第二ユニットＵ２と第三ユニットＵ３とは、それぞれストレートケーブル５ａにより接続される。また、第一ユニットＵ１と第三ユニットＵ３とはクロスケーブル５ｂにより終端接続される。これにより、第一ユニットＵ１は入出力切替部３０でマスター（出力）設定され、第二、第三ユニットＵ２，Ｕ３は入出力切替部３０でスレーブ（入力）設定され、第一ユニットＵ１の吐出タイミングに合わせて第二、第三ユニットＵ２，Ｕ３から同時に液滴が吐出される。各ユニット毎にパラメータの条件設定が可能であり、複数のヘッド２から多種・多条件の液滴を同時に吐出でき、特にステージを動かして複数箇所に同時に液滴を供給する場合に有用である。ネットワークコントローラ１１ａは相互に又は他のデバイスとの間でデータを交換するためのイーサネット（登録商標）等のネットワークをコントロールするためのものである。
【００３７】
使用に際しては、電源スイッチをＯＮにし、操作パネル１３ａから吐出及び発光のパラメータを入力することで、液滴がヘッド２から吐出され、ＬＥＤ３が駆動波形ＷＢに同期して発光する。パラメータは操作パネル１３ａからの入力のみならず、パラメータメモリ１９ｂまたは外部メモリカードＩ／Ｆ１９ｃに挿入した外部メモリ、外部ＰＣ１３ｂからも読み込んで利用することができる。ヘッド２は単独使用することもでき、また、第一〜第三ユニットＵ１〜Ｕ３の同期により、複数のヘッド２を同期させて複数箇所に液滴を供給することも可能である。
【００３８】
ところで、ヘッド２の吐出口周辺での液体乾燥や異物、気泡の混入により吐出不良が発生した場合に、通常吐出よりも大きな駆動電圧を加えることで、吐出状態が回復される場合がある。そこで、このような吐出不良を解消する駆動電圧及び駆動回数を設定し、予備吐出として別途パラメータメモリ１９ｂに記憶する。予備吐出のパラメータを設定する場合は、不良吐出になった状態から徐々に駆動電圧を上げ、吐出可能になった電圧を記録する。再度、通常の安定吐出の電圧に戻し、吐出の再現性を確認する。再現性に問題がある場合は、再度駆動電圧の微調整を行い、再現性を確保する。そして、通常吐出の前に予備吐出を選択可能とし、または、通常吐出後に一定時間以上の間隔が開いた場合に予備吐出を自動実行させることで、安定した液滴の吐出が可能となる。
【００３９】
最後に本発明の別実施形態の可能性について言及する。
上記実施形態では、駆動電圧ｈ１の調整を電圧制御部１７に対して行った。しかし、この電圧調整はＤ／Ａコンバータ１６後段のアンプ１６ａに対して行うことも可能である。また、発光ピーク値ｈ２の調整をＬＥＤコントローラ１８の後段のアンプ１８ａに対する電圧制御又はＬＥＤコントローラ１８の出力段における電流制御により行ってもよい。
【００４０】
上記実施形態では駆動波形ＷＢとして三角波を用いた。この駆動波形は台形波や他の形のものを用いてもよく、パラメータ設定と液滴の吐出との相関を取りやすい形にすることが望ましい。
【００４１】
上記実施形態では、電気駆動素子として圧電素子を用いた。しかし、電気駆動素子として、その他の種類の伸縮可能な素子の他、液体を沸騰させて吐出圧力を発生させる抵抗発熱素子を用いても構わない。伸縮可能な素子の場合は急激な条件変化による歪み破壊が防止される。抵抗発熱素子の場合は泡が大きくなってその表面に液体が接触せずに過度の昇温が発生することによる破壊が防止される。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、化学実験、バイオテクノロジー実験、医療診断、エレクトロニクス生産等に利用することができる。液体は多種類のものを用いることができる。例えば、ＤＮＡ・蛋白質・菌類等の生体材料、蛍光微粒子、導電体微粒子、樹脂微粒子、セラミック微粒子、顔料染料等、微粒子を含む液体を用いることができる。また、蒸留水等、表面張力の高い液体や、高価な液体を少量用いるのにも適している。印刷により線画等を描く他、例えば、電極形成やマイクロレンズを作成することができる。さらに、液滴を吐出させることで、例えば生体材料チップ等所定の複数箇所に液滴を配置させる他、分注、散布による匂い発生、吐出量調整による配合調整、成膜等に用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係る液滴吐出システムの概略図である。
【図２】液滴吐出制御装置のブロック図である。
【図３】図２のさらに詳細なブロック図である。
【図４】複数の液滴吐出装置の接続例を示す図である。
【図５】繰返し波形、駆動波形及びＬＥＤ点灯波形の関係を示すタイミングチャートである。
【図６】パラメータラッチの状況を示すタイミングチャートである。
【図７】波形メモリの切り替えを示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００４４】
１：液滴吐出システム、２：ヘッド、２ａ：電気駆動素子（圧電素子）、２ｂ：カートリッジ、３：ＬＥＤ、４：観察装置、５ａ：ストレートケーブル、５ｂ：クロスケーブル、１０：液滴吐出制御装置、１１：ＣＰＵボード、１１ａ：ネットワークコントローラ、１２：液晶ユニット、１３：編集用Ｉ／Ｆ、１３ａ：操作パネル、１３ｂ：外部ＰＣ、１４：波形編集生成制御部、１５：波形メモリ用ワークＲＡＭ、１６：Ｄ／Ａコンバータ、１６ａ：アンプ、１７：電圧制御部、１８：ＬＥＤコントローラ、１８ａ：アンプ、１９ａ：基本波形保存用メモリ、１９ｂ：パラメータメモリ、１９ｃ：外部メモリカードＩ／Ｆ、２０：パラメータラッチ保持回路、２１：パラメータラッチ回路、２１ｘ：駆動電圧信号、２３：パラメータ保持部、２４：タイミング制御部、２４ｘ：メモリ選択信号、２６：メモリ制御部（波形生成部）、２６ａ：第一メモリ制御部、２６ｂ：第二メモリ制御部、２７：メモリ（波形記憶部）、２７ａ：第一メモリ、２７ｂ：第二メモリ、２８：切替部、３０：入出力切替部、Ｔ１：ヘッド出力端子、Ｔ２：ＬＥＤ出力端子、Ｔ３：外部同期出力端子、Ｔ４：外部同期入力端子、Ｕ１〜Ｕ３：第一〜第三ユニット、ＷＡ：繰返し波形(信号)、ＷＢ：駆動波形、ＷＣ：ＬＥＤ点灯波形、ＷＤ：パラメータ保持信号、ＷＥ：編集完了信号、ＷＦ：パラメータラッチ信号、ｈ１：駆動電圧、ｈ２：発光ピーク値、ｔ１：繰返し周期、ｔ２：駆動周期、ｔ２ａ：膨張時間、ｔ２ｂ：収縮時間、ｔ５：発光時間、ｔ６：発光タイミング、Ｐ０：頂部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吐出口から液滴を吐出させる駆動波形を電気駆動素子に供給するための液滴吐出制御装置であって、
ユーザーが駆動波形自体のパラメータを入力することにより前記駆動波形の編集を行う編集用インターフェイスと、
前記パラメータを保持するパラメータ保持部と、
前記駆動波形の基本単位となる基本波形を蓄積する波形記憶部と、
繰返し周期毎に前記基本波形を利用して前記駆動波形を生成する波形生成部と、
前記編集用インターフェイスから入力され前記パラメータ保持部に保持された変更パラメータを前記波形生成部に反映させるタイミングの制御を行うタイミング制御部とを備え、
繰返し周期毎に前記駆動波形が生成され、前記パラメータの変更が反映された前記駆動波形が、前記パラメータの変更後に発生するいずれかの繰返し周期に同期したタイミングで供給される液滴吐出制御装置。
【請求項２】
前記パラメータが、駆動電圧及び／又は駆動周期よりなる請求項１記載の液滴吐出制御装置。
【請求項３】
前記パラメータが、さらに駆動波形の繰返し周期を含む請求項１記載の液滴吐出制御装置。
【請求項４】
前記パラメータ保持部は、通常吐出としての前記パラメータと予備吐出としての前記パラメータを個別に保持可能である請求項１記載の液滴吐出制御装置。
【請求項５】
前記波形記憶部及び前記波形生成部を複数組備え、ある波形生成部による駆動波形の供給中に他の波形生成部及び／又は他の波形記憶部より生じる駆動波形を新たに編集し、前記波形生成部を前記タイミングで切換えて新たに編集された駆動波形を供給する請求項１記載の液滴吐出制御装置。
【請求項６】
他の複数の液滴吐出制御装置との接続が可能であり、ひとつの装置からの前記駆動波形出力に同期して他の装置から前記駆動波形を出力することが可能である請求項１記載の液滴吐出制御装置。
【請求項７】
液滴観察用のストロボ光源駆動部を備え、ストロボ光源駆動部の発光タイミング、発光ピーク値及び発光時間は記憶可能である請求項１記載の液滴吐出制御装置。
【請求項８】
前記ストロボ光源駆動部は発光ピーク値及び発光時間よりなる光量を前記繰返し周期に連動させて変更可能である請求項７記載の液滴吐出制御装置。
【請求項９】
吐出口から液滴を吐出させる駆動波形を電気駆動素子に供給する液滴吐出制御方法であって、
ユーザーが駆動波形自体のパラメータを入力することにより前記駆動波形の編集を行う編集用インターフェイスと、
前記パラメータを保持するパラメータ保持部と、
前記駆動波形の基本単位となる基本波形を蓄積する波形記憶部と、
繰返し周期毎に前記基本波形を利用して前記駆動波形を生成する波形生成部と、
前記編集用インターフェイスから入力され前記パラメータ保持部に保持された変更パラメータを前記波形生成部に反映させるタイミングの制御を行うタイミング制御部とを備え、
繰返し周期毎に前記駆動波形が生成され、前記パラメータの変更が反映された前記駆動波形を、前記パラメータの変更後に発生するいずれかの繰返し周期に同期したタイミングで供給する液滴吐出制御方法。
【請求項１０】
前記波形記憶部及び前記波形生成部を複数組備え、ある波形生成部による駆動波形の供給中に他の波形生成部及び／又は他の波形記憶部より生じる駆動波形を新たに編集し、前記波形生成部を前記タイミングで切換えて新たに編集された駆動波形を供給する請求項９記載の液滴吐出制御方法。
【請求項１】
吐出口から液滴を吐出させる駆動波形を電気駆動素子に供給するための液滴吐出制御装置であって、
ユーザーが駆動波形自体のパラメータを入力することにより前記駆動波形の編集を行う編集用インターフェイスと、
前記パラメータを保持するパラメータ保持部と、
前記駆動波形の基本単位となる基本波形を蓄積する波形記憶部と、
繰返し周期毎に前記基本波形を利用して前記駆動波形を生成する波形生成部と、
前記編集用インターフェイスから入力され前記パラメータ保持部に保持された変更パラメータを前記波形生成部に反映させるタイミングの制御を行うタイミング制御部とを備え、
繰返し周期毎に前記駆動波形が生成され、前記パラメータの変更が反映された前記駆動波形が、前記パラメータの変更後に発生するいずれかの繰返し周期に同期したタイミングで供給される液滴吐出制御装置。
【請求項２】
前記パラメータが、駆動電圧及び／又は駆動周期よりなる請求項１記載の液滴吐出制御装置。
【請求項３】
前記パラメータが、さらに駆動波形の繰返し周期を含む請求項１記載の液滴吐出制御装置。
【請求項４】
前記パラメータ保持部は、通常吐出としての前記パラメータと予備吐出としての前記パラメータを個別に保持可能である請求項１記載の液滴吐出制御装置。
【請求項５】
前記波形記憶部及び前記波形生成部を複数組備え、ある波形生成部による駆動波形の供給中に他の波形生成部及び／又は他の波形記憶部より生じる駆動波形を新たに編集し、前記波形生成部を前記タイミングで切換えて新たに編集された駆動波形を供給する請求項１記載の液滴吐出制御装置。
【請求項６】
他の複数の液滴吐出制御装置との接続が可能であり、ひとつの装置からの前記駆動波形出力に同期して他の装置から前記駆動波形を出力することが可能である請求項１記載の液滴吐出制御装置。
【請求項７】
液滴観察用のストロボ光源駆動部を備え、ストロボ光源駆動部の発光タイミング、発光ピーク値及び発光時間は記憶可能である請求項１記載の液滴吐出制御装置。
【請求項８】
前記ストロボ光源駆動部は発光ピーク値及び発光時間よりなる光量を前記繰返し周期に連動させて変更可能である請求項７記載の液滴吐出制御装置。
【請求項９】
吐出口から液滴を吐出させる駆動波形を電気駆動素子に供給する液滴吐出制御方法であって、
ユーザーが駆動波形自体のパラメータを入力することにより前記駆動波形の編集を行う編集用インターフェイスと、
前記パラメータを保持するパラメータ保持部と、
前記駆動波形の基本単位となる基本波形を蓄積する波形記憶部と、
繰返し周期毎に前記基本波形を利用して前記駆動波形を生成する波形生成部と、
前記編集用インターフェイスから入力され前記パラメータ保持部に保持された変更パラメータを前記波形生成部に反映させるタイミングの制御を行うタイミング制御部とを備え、
繰返し周期毎に前記駆動波形が生成され、前記パラメータの変更が反映された前記駆動波形を、前記パラメータの変更後に発生するいずれかの繰返し周期に同期したタイミングで供給する液滴吐出制御方法。
【請求項１０】
前記波形記憶部及び前記波形生成部を複数組備え、ある波形生成部による駆動波形の供給中に他の波形生成部及び／又は他の波形記憶部より生じる駆動波形を新たに編集し、前記波形生成部を前記タイミングで切換えて新たに編集された駆動波形を供給する請求項９記載の液滴吐出制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−１３２７７２（Ｐ２００８−１３２７７２Ａ）
【公開日】平成２０年６月１２日（２００８．６．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２７７８８５（Ｐ２００７−２７７８８５）
【出願日】平成１９年１０月２５日（２００７．１０．２５）
【出願人】（５９７０６７４０４）クラスターテクノロジー株式会社 (17)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月１２日（２００８．６．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月２５日（２００７．１０．２５）
【出願人】（５９７０６７４０４）クラスターテクノロジー株式会社 (17)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]