(57)【要約】【課題】機能液の機種切替えに伴うメインタンク交換、装置全体のメンテナンス、装置の長期停止、および装置の設置場所変更等に伴う液抜き作業を容易に且つ短時間で行うことができる機能液供給装置および液滴吐出装置を提供する。【解決手段】メインタンク１３に貯留した機能液をサブタンク１２に圧力送液すると共に、サブタンク１２の機能液をインクジェット方式の機能液滴吐出ヘッド９に重力供給する機能液供給装置１０であって、メインタンク１３からサブタンク１２に至る１次側供給流路と、サブタンク１２から機能液滴吐出ヘッド９に至る２次側供給流路と、を備え、１次側供給流路がサブタンク１２からメインタンク１３に向って下り勾配に配管されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
メインタンクに貯留した機能液をサブタンクに圧力送液すると共に、前記サブタンクの機能液をインクジェット方式の機能液滴吐出ヘッドに重力供給する機能液供給装置であって、
前記メインタンクから前記サブタンクに至る１次側供給流路と、前記サブタンクから前記機能液滴吐出ヘッドに至る２次側供給流路と、を備え、
前記１次側供給流路が前記サブタンクから前記メインタンクに向って下り勾配に配管されていることを特徴とする機能液供給装置。
【請求項２】
前記サブタンクは、密閉タンクで構成され、
前記サブタンクには、大気に開放された大気開放配管が接続されていることを特徴とする請求項１に記載の機能液供給装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の機能液供給装置と、
前記機能液供給装置から機能液の供給を受けるインクジェット方式の機能液滴吐出ヘッドと、を備えたことを特徴とする液滴吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メインタンクに貯留した機能液をサブタンクに圧力送液すると共に、サブタンクの機能液をインクジェット方式の機能液滴吐出ヘッドに重力供給する機能液供給装置および液滴吐出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の機能液供給装置として、機能液滴吐出ヘッドに機能液を供給する複数のサブタンクと、複数のサブタンクに機能液を補給するメインタンクと、これら装置間を接続するインクチューブと、ポンプやバルブ等で構成され、インクチューブを介して各装置間で機能液を送液し、また送液を制御する送液手段と、を備えたものが知られている（特許文献１）。機能液滴吐出ヘッドから機能液滴が吐出され、サブタンクに貯留された機能液が少なくなると、メインタンクからサブタンクに機能液が補給される。一方、サブタンクが満液状態と判断されると補給動作を終了し、サブタンクからメインタンクに向けて機能液の逆送動作が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２４６３３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、機能液供給装置は、メインタンクの機能液の機種切替え、装置全体のメンテナンス、装置の長期停止、および装置の設置場所変更等に伴い、装置全体から機能液を抜く液抜き作業を行うことが必要である。しかしながら、上記のような機能液供給装置では、メインタンクからサブタンクまでの機能液流路が部分的に上下しながら配管されているため、液抜きの際に、流路内に機能液が残留する問題があった。このため、装置内の機能液を完全に液抜きすることができず、上記作業を効率良く行うことができなかった。
【０００５】
本発明は、メインタンクからサブタンクに至る流路の液抜きを、効率良く行うことができる機能液供給装置および液滴吐出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】
本発明の機能液供給装置は、メインタンクに貯留した機能液をサブタンクに圧力送液すると共に、サブタンクの機能液をインクジェット方式の機能液滴吐出ヘッドに重力供給する機能液供給装置であって、メインタンクからサブタンクに至る１次側供給流路と、サブタンクから機能液滴吐出ヘッドに至る２次側供給流路と、を備え、１次側供給流路がサブタンクからメインタンクに向って下り勾配に配管されていることを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、メインタンクからサブタンクに至る１次側供給流路の液抜き作業を行う場合、１次側供給流路がサブタンクからメインタンクに向って下り勾配に配管されているため、自然水頭を利用して液抜きを行うことができると共に、機能液が円滑に流れるため、１次側供給流路に機能液が残留することがない。これによって、機能液の機種切替えに伴うメインタンク交換、装置全体のメンテナンス、装置の長期停止、および装置の設置場所変更等に伴う液抜き作業を容易に且つ短時間で行うことができ、作業効率が向上する。なお、２次側供給流路の液抜きは、吸引装置を用いて機能液滴吐出ヘッドから機能液を吸引して行うことが、好ましい。
【０００８】
この場合、サブタンクは、密閉タンクで構成され、サブタンクには、大気に開放された大気開放配管が接続されていることが好ましい。
【０００９】
この構成によれば、液抜き作業に際して、上流端に位置するサブタンクを大気開放することで、機能液をメインタンクに円滑に流下させることができる。
【００１０】
本発明の液滴吐出装置は、上記した機能液供給装置と、機能液供給装置から機能液の供給を受けるインクジェット方式の機能液滴吐出ヘッドと、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、機能液の機種切替えに伴うメインタンク交換、装置全体のメンテナンス、装置の長期停止、および装置の設置場所変更等に伴う液抜き作業を容易に且つ短時間で行うことができる液滴吐出装置を提供することができ、生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態に係る液滴吐出装置の斜視図である。
【図２】機能液供給装置の配管系統図である。
【図３】１次側供給流路および２次側供給流路の配管を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付の図面を参照して、本発明の機能液滴吐出ヘッドへの機能液供給装置を適用した液滴吐出装置について説明する。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。
【００１４】
図１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２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（主走査方向）に移動させるＸ軸テーブル３と、複数本の支柱４を介してＸ軸テーブル３を跨ぐように架け渡された１対（２つ）のＹ軸支持ベース５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６と、複数の機能液滴吐出ヘッド９（図２）が搭載された１３個（複数）のキャリッジユニット７と、から成り、１３個のキャリッジユニット７は、Ｙ軸テーブル６に吊設されている。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８と、チャンバ８を貫通して、チャンバ８の外部から内部の機能液滴吐出ヘッド９に機能液を供給する３組の機能液供給装置１０（図２）を有した機能液供給ユニット１１と、を備えている。Ｘ軸テーブル３およびＹ軸テーブル６の駆動と同期して機能液滴吐出ヘッド９を吐出駆動させることにより、機能液供給ユニット１１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が描画される。
【００１５】
機能液供給ユニット１１は、Ｒ・Ｇ・Ｂ３色に対応した３組の機能液供給装置１０を備えている。図２に示すように、各機能液供給装置１０は、機能液の供給源を構成する２つのメインタンク１３, １３を有するタンクユニット１４と、各キャリッジユニット７に対応して設けた１３個（複数）のサブタンク１２と、タンクユニット１４と１３個のサブタンク１２を接続する上流側機能液流路１５と、各サブタンク１２と各機能液滴吐出ヘッド９とを接続する１３組の下流側機能液流路１６と、を備えている。３組の機能液供給装置１０は、それぞれＲ・Ｇ・Ｂ３色に対応した機能液滴吐出ヘッド９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９には対応する色の機能液が供給される。なお、請求項における１次側供給流路とは、メインタンク１３からサブタンク１２に至るまでの上流側機能液流路１５を言い、２次側供給流路とは、サブタンク１２から機能液滴吐出ヘッド９に至るまでの下流側機能液流路１６を言う。
【００１６】
各メインタンク１３内の機能液は、これに接続している窒素ガス供給設備１７からの圧縮窒素ガスにより加圧され、上流側機能液流路１５を介して１３個のサブタンク１２に選択的に供給される。その際、圧縮エアー供給設備１８の圧縮エアーにより、各種開閉弁が開閉制御される。また同時に、各サブタンク１２は、ガス排気設備１９を介して大気開放され、必要量の機能液を受容する。各サブタンク１２の機能液は、これに連なる機能液滴吐出ヘッド９の駆動により、所定の水頭圧を維持しながら、下流側機能液流路１６を介して機能液滴吐出ヘッド９に供給される。なお、実施形態のものは、１３個のキャリッジユニット７とこれに対応して１３個のサブタンク１２を搭載しているが、キャリッジユニット７およびサブタンク１２の個数は任意である。
【００１７】
タンクユニット１４は、機能液の供給源となる一対のメインタンク１３, １３と、一対のメインタンク１３, １３の重量をそれぞれ測定する一対の重量測定装置２１, ２１と、一対のメインタンク１３, １３に接続されると共に上流側機能液流路１５に接続され、一対のメインタンク１３, １３の切り替えを行う切替え機構２２と、を備えている。各メインタンク１３は、気体タンク流路２３を介して窒素ガス供給設備１７およびガス排気設備１９に切替え可能に接続されており、機能液を圧送する場合の加圧制御および機能液を逆送する場合の負圧制御（大気開放に相当）可能に構成されている。
【００１８】
各重量測定装置２１は、防水パンを介して各メインタンク１３の重量を測定するロードセルで構成されている。各メインタンク１３は重量測定装置２１に載置され、貯留された機能液が消費されて所定の重量になると、交換を促す警報を発するようになっている。また、各メインタンク１３と上記の切替え機構２２とを接続する各液体タンク流路２５には、気泡検出センサ２６（２つの光センサで構成されている）が設けられており、一方のメインタンク１３が所定の重量になった後、この気泡検出センサ２６が気泡を検出したところで、他方のメインタンク１３に流路切替えする（自動または手動）。
【００１９】
上流側機能液流路１５は、上流側から、上流側をタンクユニット１４に接続した主流路２７と、上流側を主流路２７に接続した１３分岐流路（分岐流路）２４と、上流側を１３分岐流路２４に接続され、下流側をサブタンク１２に接続した１３本の枝流路２８と、を備えている。タンクユニット１４から供給された機能液は、１３分岐流路２４により１３本に分流して各サブタンク１２に供給される。また、主流路２７には、上流側から気泡除去ユニット２９、第１開閉弁３１、エアー抜きユニット３２、第２開閉弁３３がそれぞれ介設されている。また、各１３分岐流路２４には、各サブタンク１２の近傍に位置して第３開閉弁３４がそれぞれ介設されている。
【００２０】
各サブタンク１２は、機能液を貯留するサブタンク本体と、サブタンク本体に落し蓋様に浮かした蓋体フロートと、サブタンク本体の側方に配設された透明なバイパスチューブと、バイパスチューブに臨み、貯留された機能液の液位を検出する液位検出機構と、サブタンク本体の側方下部に配設された液圧センサと、を備えている（図示省略）。また、サブタンク１２は、サブタンク本体の上部には、窒素ガス供給設備１７およびガス排気設備１９が接続されており（図２）、サブタンク本体内部を、メインタンク１３からの送液の際の大気開放およびメインタンク１３への加圧制御可能に構成されている。
【００２１】
下流側機能液流路１６は、上流側から、上流側を各サブタンク１２に接続したヘッド側主流路６６と、上流側をヘッド側主流路６６に接続した４分岐流路３５と、上流側を４分岐流路３５に接続した複数の個別流路３６と、により構成されている。これにより、機能液は、各サブタンク１２から４分岐流路３５および個別流路３６を介して、それぞれの機能液滴吐出ヘッド９に供給される。すなわち、上流側機能液流路１５の１３分岐と、下流側機能液流路１６の４分岐により、１３×４個の機能液滴吐出ヘッド９に機能液が供給されている。加えて、機能液供給ユニット１１は、Ｒ・Ｇ・Ｂで３組の機能液供給装置１０を有しているため、１３×１２個の機能液滴吐出ヘッド９に機能液が供給される。更に、ヘッド側主流路６６には、第４開閉弁（ヘッド流路開閉手段）３７および減圧弁３８が介設されている。
【００２２】
各機能液供給装置１０のタンクユニット１４から１３分岐流路２４までの各構成要素は、チャンバ８の側壁に配設されたタンクキャビネット３９に収納されている。タンクキャビネット３９は、各タンクユニット１４が収納されたメインタンク収納部と、メインタンク収納部の上方に配設され、各気泡除去ユニット２９が収納されたユニット収納部と、ユニット収納部に隣設され、各１３分岐流路２４が収納された分岐流路収納部と、を備えている（図示省略）。
【００２３】
さらに、液滴吐出装置１は、各部に接続され、液滴吐出装置１全体の制御を行う制御部（送液制御手段および液位制御手段）を備えている。
【００２４】
次に、本実施形態の特徴部分について説明する。図３に示すように、上流側機能液流路１５は、メインタンク１３から各キャリッジユニット７に搭載した１３個のサブタンク１２まで延びており、このサブタンク１２からメインタンク１３に至る全ての流路および開閉弁や継手等の部品が上流側（メインタンク１３側）に向けて一定の下り勾配をつけて配管されている。実施形態の上流側機能液流路１５は、チューブで構成されているが、チューブ支持部材を多用することで、サブタンク１２からメインタンク１３に向って一定の下り勾配となるように配管されている。この下り勾配は、１／２０（５０／１０００）以上が好ましいが、装置全体のレイアウト上の制約がなければ、下り勾配はより大きい方が好ましい。この勾配は、後述する液抜き動作において、上流側機能液流路１５の流路に残留する機能液を最小限に抑えることができる。
【００２５】
ここで、図２を用いて機能液滴吐出ヘッド９への機能液供給動作について説明する。この動作は、機能液がメインタンク１３からサブタンク１２に至る上流側機能液流路１５（１次側供給流路）と、サブタンク１２から機能液滴吐出ヘッド９に至る下流側機能液流路１６（２次側供給流路）と、を満たして送液され、機能液滴吐出ヘッド９から機能液が吐出されるまでの一連の動作である。
メインタンク１３に窒素ガス供給設備１７から圧縮窒素ガスが供給されると、メインタンク１３内の機能液が加圧され、上流側機能液流路１５を介して各サブタンク１２に機能液補給が可能となる。一方、機能液滴吐出ヘッド９が駆動して機能液滴の吐出を行うと、サブタンク１２内の機能液が目減りしてゆく。各サブタンク１２において減液がセンシングされると、第３開閉弁３４が開弁し、上流側機能液流路１５から機能液がサブタンク１２に送液（補給）される。
【００２６】
次に、装置全体から機能液を抜く液抜き動作について説明する。
先ず、メインタンク１３への加圧を解除した後、空のメインタンク１３或いはメインタンク１３に代えて空の廃液タンクを、上流側機能液流路１５に接続しておく。次に、上流側機能液流路１５に介設されている全ての開閉弁を開弁すると共に、サブタンク１２を大気開放する。これにより、サブタンク１２内の機能液および上流側機能液流路１５内の機能液は、メインタンク１３に向かって一定の下り勾配に配管されている上流側機能液流路１５を逆流し、バルブ内や流路途中に溜まることなくメインタンク１３に流下する。なお、このように自然水頭を利用して、液抜きを行う他、サブタンク１２内を加圧して機能液を逆流させ、強制的に液抜きを行うようにしてもよい。
【００２７】
一方、サブタンク１２側の液抜きは、吸引ユニット４１を用いて、各機能液滴吐出ヘッド９および下流側機能液流路１６内の機能液を、各機能液滴吐出ヘッド９を介して吸引する。この場合も、サブタンク１２内を大気開放して行うが、サブタンク１２内への加圧を併用してもよい。このような一連の動作によって、機能液の液抜きが行われる。
【００２８】
上述のように、上流側機能液流路１５は、サブタンク１２からメインタンク１３に向って、１／２０（５０／１０００）以上の所定の下り勾配をつけて配管されていることが好ましい（図３参照）。詳細に説明すると、所定の下り勾配は、Ａ：液体（機能液）と接触している配管との摩擦力、Ｂ：その場に留まろうとする液体の表面張力、Ｃ：メインタンク１３に戻ろうとする液体の表面張力、およびＤ：勾配による重力、の４つの指標を用いて決められる。液抜き動作時に、機能液がメインタンク１３に戻ろうとする場合、（Ｃ＋Ｄ）＞（Ａ＋Ｂ）の場合には、配管内に液滴が残らないが、（Ｃ＋Ｄ）＜（Ａ＋Ｂ）の場合には、配管内に液滴が残留する。
【００２９】
なお、上流側機能液流路１５の下り勾配は全て一定であることが好ましい。下り勾配が一定でない場合、流路内に機能液が残留するおそれがある。すなわち、流路の切返し点において急な下り勾配から緩やかな下り勾配に変化した場合、その地点で機能液の流れる速度が低下するため、流れが滞って機能液が溜まりやすくなる。同様に、緩やかな勾配から急な勾配に変化した場合も流路内に機能液が溜まりやすい。したがって、配管レイアウト上の問題から、勾配をつけて配管するスペースを確保できない場合には、一部にコイルチューブ等を用いて流路を螺旋状に形成し、一定の勾配を保つことが好ましい。
【００３０】
以上説明したように、本実施形態の機能液供給装置１は、メインタンク１３からサブタンク１２に至る１次側供給流路に一定の下り勾配をつけて配管することによって、機能液を流路内に残さずに液抜き動作を容易且つ迅速に行うことができる。
【符号の説明】
【００３１】
１…液滴吐出装置  ９…機能液滴吐出ヘッド  １０…機能液供給装置  １２…サブタンク  １３…メインタンク  １５…上流側機能液流路  １６…下流側機能液流路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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