JP2005288983A - インクジェット印刷装置、インク供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高精度かつ安定的にインク吐出を行うことを可能とするインクジェット印刷装置、インク供給装置等を提供する。
【解決手段】インクジェット印刷装置１００は、制御装置１０１、メインインクタンク１０２、サブインクタンク１０３、インクジェットヘッド１０４、マイクロポンプ１０５等から構成される。インクジェット印刷装置１００は、吐出データ１１４のビットマップデータに基づいてインク供給情報１１５を作成し、吐出回数がインク供給情報１１５に示すインク供給のタイミングに該当する場合、マイクロポンプ１０５を起動してメインインクタンク１０２からサブインクタンク１０３にインクを供給する。
【選択図】図１

Description

本発明は、インクジェット方式により印刷を行うインクジェット印刷装置、所定のインクタンクにインクを供給するインク供給装置等に関する。

従来、基板上に液晶ディスプレイ、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）、有機ＥＬ（ｏｒｇａｎｉｃ ＥｌｅｃｔｒｏＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）等に用いるカラーフィルタのパターンを形成する方法として、染色法、顔料分散法、電着法、印刷法等の各種方法がある。

また、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色のインクをインクジェット方式により基板上に吐出して着色層パターンを形成するパターン形成装置が提案されている（例えば、［特許文献１］参照。）。
このインクジェット方式によれば、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色のパターン形成を一度の工程により行い、製造工程を簡素化することができるので、コストの低減、歩留まりの向上等を図ることができる。
また、流路やヘッド部内の気泡を除去することにより、高精細な印刷を可能とするインクジェット印刷装置が提案されている（例えば、［特許文献２］参照。）。

図６及び図７は、水頭差と吐出量との関係を示す図である。
インクタンク６０１のインク６０２とインクジェットヘッド６０４の高低位置関係により、水頭差６０３（ｈ１）が生じている。
インクタンク７０１のインク７０２とインクジェットヘッド７０４の高低位置関係により、水頭差７０３（ｈ２）が生じている。
図６及び図７に示すように、水頭差６０３（ｈ１）は、水頭差７０３（ｈ２）より小さく（ｈ１＜ｈ２）、吐出１回あたりの吐出量６０５（Ｑ１）は、吐出量７０５（Ｑ２）より小さくなる（Ｑ１＜Ｑ２）。

そこで、水頭差を無視できる高さのインクタンクを設け、残インク量が下限になった時点でインク供給を開始し、上限になった時点でインク供給を終了することにより、水頭差の影響による吐出１回あたりの吐出量の変化を抑制することができる。

特開２００２−３６１８５２号公報 特開２００２−３２６３７２号公報

しかしながら、従来のインク供給ではチューブポンプや圧空装置によるインクタンクからサブインクタンクへの押出送出が行われるが、送出量が大きく（例えば、チューブポンプの場合、１．４ｍｌ／回転）、また、チューブポンプや圧空装置の大きさによる設計上の制約が大きいという問題点がある。

また、高精度の吐出量制御を行うためには、インクタンクの高さを極力低くしてインク供給の回数を増加させる必要があるが、インク供給の際にインクタンク内の圧力が変化するので圧力制御が困難である。従って、インク供給時に吐出ができず、インクタンク容量を超える吐出データの塗布が困難であるという問題点がある。

図８は、従来のインクジェット印刷装置における、インクジェットヘッド位置とインク供給ポイントとの関係を示す図である。
インクジェットヘッド８０１が吐出帯８０４に位置する場合、インク吐出によりインクタンク内の圧力が変化しており、仮にこの時点でインク供給を行うと、さらにインクタンク内の圧力が不安定となり、吐出対象８０３へのインク吐出にムラが生じる。従って、圧力調整を行ってから吐出を再開する必要があり、インクジェットヘッド８０１が退避帯８０５に位置する時、例えば、インク供給ポイント８０２に位置する時にインクを供給せざるを得ない。

本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、高精度かつ安定的にインク吐出を行うことを可能とするインクジェット印刷装置、インク供給装置等を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するために第１の発明は、インクジェットヘッドと、前記インクジェットヘッドにインクを供給するサブインクタンクと、前記サブインクタンクに前記インクを供給するメインインクタンクと、前記サブインクタンクに前記インクを加圧供給するマイクロポンプと、を具備することを特徴とするインクジェット印刷装置である。

また、インクジェット印刷装置は、前記サブインクタンク内の圧力を制御する圧力制御装置を具備するようにしてもよい。
また、インクジェット印刷装置は、吐出データに基づいて吐出回数毎の吐出量を算出する吐出量算出手段と、前記吐出回数を計測する吐出回数計測手段と、前記算出した吐出回数毎の吐出量及び前記計測した吐出回数に基づいて前記サブインクタンク内の前記インクの減少量を算出する減少量算出手段と、前記減少量に応じて前記マイクロポンプを制御するマイクロポンプ制御手段と、を具備するようにしてもよい。

第１の発明のインクジェット印刷装置は、吐出データのビットマップデータに基づいてインク供給情報を作成し、吐出回数がインク供給情報に示すインク供給のタイミングに該当する場合、マイクロポンプを起動してメインインクタンクからサブインクタンクにインクを供給する。

第１の発明では、マイクロポンプによりインク供給を行うことにより、インク供給速度を低減してインクタンク内の容量変化、圧力変化を抑制し、ひいては、吐出量の急激な変化を抑制することができる。
また、吐出データからインクの使用量を推定し、リアルタイムでインク供給を行うことにより、連続的かつ高精度にインク吐出を行うことができる。

第２の発明は、インクジェットヘッドにインクを供給するサブインクタンクと、前記サブインクタンクに前記インクを供給するメインインクタンクと、前記サブインクタンクに前記インクを加圧供給するマイクロポンプと、を具備することを特徴とするインク供給装置である。

第２の発明は、第１の発明のインクジェット印刷装置に用いられるインク供給装置に関する発明である。

本発明によれば、高精度かつ安定的にインク吐出を行うことを可能とするインクジェット印刷装置、インク供給装置等を提供することができる。

以下、添付図面を参照しながら、本発明に係るインクジェット印刷装置等の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明及び添付図面において、略同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略することにする。

最初に、図１を参照しながら、本発明の実施の形態に係るインクジェット印刷装置１００の構成について説明する。
図１は、インクジェット印刷装置１００の概略構成図である。

図１に示すインクジェット印刷装置１００は、制御装置１０１、メインインクタンク１０２、サブインクタンク１０３、インクジェットヘッド１０４、マイクロポンプ１０５等から構成される。

インクジェット印刷装置１００は、インクジェット方式によりインクを吐出して印刷等を行う装置である。
制御装置１０１は、インクジェット印刷装置１００を構成する各種機器の動作を制御したり、演算処理等を行う装置であり、例えば、コンピュータ等である。制御装置１０１は、ＣＰＵ１１１、メモリ１１２、記憶装置１１３等を備える。

ＣＰＵ１１１は、記憶装置１１３、ＲＯＭ、記録媒体等に格納されるプログラムをメモリ１１２に呼び出して実行し、演算処理、動作制御等を行う。
メモリ１１２は、ＲＯＭ、ＲＡＭ等であり、恒久的あるいは一時的に各種情報を保持する。
記憶装置１１３は、ハードディスク等の記憶装置であり、吐出データ１１４、インク供給情報１１５等を保持する。吐出データ１１４、インク供給情報１１５については後述する。

メインインクタンク１０２は、インクを保持する容器である。メインインクタンク１０２は、インクカートリッジ等に相当する。
サブインクタンク１０３は、インクジェットヘッド１０４が必要とするインクを一時的に保持する容器である。サブインクタンク１０３は、ヘッドカートリッジ等に相当する。
尚、溶剤を使用する際、メインインクタンク１０２及びサブインクタンク１０３は、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）にて製作することが望ましい。
また、サブインクタンク１０３内のインクの液面とインクジェットヘッド１０４の吐出面で形成される水頭差は、吐出量に影響を与える（図６及び図７参照。）。

インクジェットヘッド１０４は、塗布対象にインクを吐出するノズル孔を有するヘッドである。インクジェットヘッド１０４は、ピエゾの駆動、瞬間的な高熱の付与等によりノズルから微小液滴を吐出する。例えば、ＳＰＥＣＴＲＡ社製ＳＥ−１２８の場合、ノズルピッチは０．５ｍｍ程度、ノズル数は１２８個である。

マイクロポンプ１０５は、微量の流体を搬送するポンプである。マイクロポンプ１０５としては、例えば、カセン商事社製マイクロトロコイダルポンプ、マイクロギアポンプ等を用いることができる。水の場合、前者は、１回転あたり０．０３０３ｍｌ、後者は、１回転あたり０．０００７８９ｍｌを搬送する。

流路１０６は、メインインクタンク１０２からサブインクタンク１０３に供給されるインクの流路である。流路１０６は、メインインクタンク１０２〜マイクロポンプ１０５、サブインクタンク１０３間に設けられる。
流路１０７は、サブインクタンク１０３からインクジェットヘッド１０４に供給されるインクの流路である。流路１０７は、サブインクタンク１０３〜インクジェットヘッド１０４間に設けられる。

図２は、吐出データ１１４の一態様を示す図である。
吐出データ１１４は、インク吐出に関する情報である。図２に示す吐出データ１１４は、ビットマップデータである。ビットマップデータは、吐出対象に切られた個々のメッシュ毎に「吐出」「非吐出」を示す。尚、メッシュは、インクジェットヘッドの解像度に対応する。

図２に示す吐出データ１１４では、吐出対象の各メッシュは、インクジェットヘッド１０４のノズル孔２０３（ｎ）、吐出回２０４（パルスタイミング）（ｔ）に対応する。また、吐出領域２０１は、「■（斜線部）」で示され、非吐出領域２０２は、「□（空白部）」で示される。

図３は、インク供給情報１１５の一態様を示す図である。
図３に示すインク供給情報１１５は、インク供給回３０１、吐出回数（累積）３０２等の各フィールドを有する。
インク供給情報１１５は、メインインクタンク１０２からサブインクタンク１０３にインクを供給するタイミングを示す情報である。

制御装置１０１のＣＰＵ１１１は、吐出データ１１４に基づいて、所定の吐出量に達する吐出回数（パルスタイミング）を算出し、インク供給回と対応付け、インク供給情報１１５として保持する。
図３に示すインク供給情報１１５の場合、インクジェット印刷装置１００は、吐出回数（累積）が「５」「８」「１６」「２０」に達したら、それぞれ、メインインクタンク１０２からサブインクタンク１０３にインクを供給する。
尚、吐出回数３０２に関しては、累積回数を算出して保持するようにしてもよいし、マイクロポンプ１０５によるインク供給時に計測した吐出回数をリセットする場合には、累積回数に代えて、次回のインク供給迄の吐出回数を算出して保持するようにしてもよい。

次に、図４を参照しながら、インクジェット印刷装置１００の動作について説明する。
図４は、インクジェット印刷装置１００の動作を示すフローチャートである。

尚、インクジェット印刷装置１００の制御装置１０１は、ＣＰＵ１１１の制御の下、記憶装置１１３等に格納するプログラム（実行プログラム、ＯＳのプログラム等）、プログラム実行に必要な各種データ等をメモリ１１２上にロードして、以下の各ステップを実行する。

制御装置１０１は、吐出データ１１４が入力されると、ビットマップデータとして記憶装置１１３に保持する（ステップ４０１）。
制御装置１０１は、吐出データ１１４及び基準吐出量（インクジェットヘッド１０４の標準的な吐出量、仕様による吐出量）に基づいて、メインインクタンク１０２からサブインクタンク１０３にインク供給を行う吐出回（パルスタイミング）を算出し、インク供給情報１１５を作成し、記憶装置１１３に保持する（ステップ４０２）。

尚、制御装置１０１は、インクの消費量を類推し、供給するタイミング等を計算する。ＳＰＥＣＴＲＡ社製インクジェットヘッドＳＥ−１２８の場合、１滴あたりの吐出量は８０ｐｌであり、マイクロギアポンプによるインク供給の場合、９８６２滴の吐出毎に１回転させればよい。

制御装置１０１は、吐出データ１１４を参照して、インクジェットヘッド１０４を吐出位置に移動させてインクを吐出させる（ステップ４０３）。
制御装置１０１は、吐出回数を計測する（ステップ４０４）。

計測した吐出回数がインク供給情報１１５の吐出回数３０２に該当する場合（ステップ４０５のＹｅｓ）、制御装置１０１は、マイクロポンプ１０５を稼働させ、メインインクタンク１０２からサブインクタンク１０３へインクを供給させる（ステップ４０６）。

計測した吐出回数がインク供給情報１１５の吐出回数３０２に該当せず（ステップ４０５のＮｏ）、吐出データ１１４の処理が終了していない場合（ステップ４０７のＮｏ）、ステップ４０３からの処理を繰り返す。

以上の過程を経て、インクジェット印刷装置１００は、吐出データのビットマップデータに基づいてインク供給情報を作成し、吐出回数がインク供給情報に示すインク供給のタイミングに該当する場合、マイクロポンプを起動してメインインクタンクからサブインクタンクにインクを供給する。

以上説明したように、本発明の実施の形態によれば、マイクロポンプによりインク供給を行うことにより、インク供給速度を低減してインクタンク内の容量変化、圧力変化を抑制し、ひいては、吐出量の急激な変化を抑制することができる。
また、吐出データからインクの使用量を推定し、リアルタイムでインク供給を行うことにより、連続的かつ高精度にインク吐出を行うことができる。
また、インクタンクの容量に関わらず、吐出データの大きさによる制約を受けることがない。
また、インクジェット印刷装置は、マイクロポンプを回転数を変化させつつ常時作動させることにより、インクタンクを小さくすることができるので、設計上の制約を受けることがない。

図５は、サブインクタンク１０３に設けられる圧力制御装置を示す図である。
図５に示すように、サブインクタンク１０３に、マイクロポンプ１０５と共に、圧力制御装置（圧力センサ５０１、圧空装置５０２、真空装置５０３等）を設けてもよい。
この場合、マイクロポンプにより水頭差による吐出量の変化を抑制すると共に、圧力制御装置によりサブインクタンク内の気圧変動を抑制することができるので、より安定的、高精度なインク吐出を実現することができる。

尚、このインク供給システムは大気開放系に限らず、密封式のサブタンクインクにも応用可能であり、密封式にこのシステムを採用することによりサブタンクインクと吐出部の水頭差を検討する必要がなくなり設計上の自由度が大きくなる。

以上、添付図面を参照しながら、本発明にかかるインクジェット印刷装置、インク供給装置等の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

インクジェット印刷装置１００の概略構成図 吐出データ１１４の一態様を示す図 インク供給情報１１５の一態様を示す図 インクジェット印刷装置１００の動作を示すフローチャート サブインクタンク１０３に設けられる圧力制御装置を示す図 水頭差と吐出量との関係を示す図 水頭差と吐出量との関係を示す図 従来のインクジェット印刷装置における、インクジェットヘッド位置とインク供給ポイントとの関係を示す図

符号の説明

１００………インクジェット印刷装置
１０１………制御装置
１０２………メインインクタンク
１０３………サブインクタンク
１０４………インクジェットヘッド
１０５………マイクロポンプ
１０６、１０７………流路
１１１………ＣＰＵ
１１２………メモリ
１１３………記憶装置
１１４………吐出データ
１１５………インク供給情報
２０１………吐出領域
２０２………非吐出領域
２０３………ノズル孔
２０４………吐出回（パルスタイミング）
５０１………圧力センサ
５０２………圧空装置
５０３………真空装置

Claims (8)

1. インクジェットヘッドと、
   前記インクジェットヘッドにインクを供給するサブインクタンクと、
   前記サブインクタンクに前記インクを供給するメインインクタンクと、
   前記サブインクタンクに前記インクを加圧供給するマイクロポンプと、
   を具備することを特徴とするインクジェット印刷装置。
2. 前記サブインクタンク内の圧力を制御する圧力制御装置を具備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印刷装置。
3. 吐出データ及び吐出回数に基づいて前記サブインクタンク内の前記インクの減少量を算出する減少量算出手段と、
   前記減少量に応じて前記マイクロポンプを制御するマイクロポンプ制御手段と、
   を具備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印刷装置。
4. 吐出データに基づいて吐出回数毎の吐出量を算出する吐出量算出手段と、
   前記吐出回数を計測する吐出回数計測手段と、
   前記算出した吐出回数毎の吐出量及び前記計測した吐出回数に基づいて前記サブインクタンク内の前記インクの減少量を算出する減少量算出手段と、
   前記減少量に応じて前記マイクロポンプを制御するマイクロポンプ制御手段と、
   を具備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印刷装置。
5. インクジェットヘッドにインクを供給するサブインクタンクと、
   前記サブインクタンクに前記インクを供給するメインインクタンクと、
   前記サブインクタンクに前記インクを加圧供給するマイクロポンプと、
   を具備することを特徴とするインク供給装置。
6. 前記サブインクタンク内の圧力を制御する圧力制御装置を具備することを特徴とする請求項５に記載のインク供給装置。
7. 吐出データ及び吐出回数に基づいて前記サブインクタンク内の前記インクの減少量を算出する減少量算出手段と、
   前記減少量に応じて前記マイクロポンプを制御するマイクロポンプ制御手段と、
   を具備することを特徴とする請求項５に記載のインク供給装置。
8. 吐出データに基づいて吐出回数毎の吐出量を算出する吐出量算出手段と、
   前記吐出回数を計測する吐出回数計測手段と、
   前記算出した吐出回数毎の吐出量及び前記計測した吐出回数に基づいて前記サブインクタンク内の前記インクの減少量を算出する減少量算出手段と、
   前記減少量に応じて前記マイクロポンプを制御するマイクロポンプ制御手段と、
   を具備することを特徴とする請求項５に記載のインク供給装置。

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