(57)【要約】      （修正有）【課題】液体タンクに添設された液柱体において、フォトセンサーが液体タンク内の機能液の液位を誤って検出することのない液体タンクの液柱体、液体タンクおよび液滴吐出装置を提供する。【解決手段】タンク本体（サブタンク本体５１）に添設され、タンク本体の液位をセンシングするためのフォトセンサー（液位検出機構６４）が臨む液体タンク（サブタンク３３）の液柱体（液柱パイプ５３）であって、透光性を有すると共に、内面が親液性を有している。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンク本体に添設され、前記タンク本体の液位をセンシングするためのフォトセンサーが臨む液体タンクの液柱体であって、
透光性を有すると共に、内面が親液性を有していることを特徴とする液体タンクの液柱体。
【請求項２】
親液性の材料で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の液体タンクの液柱体。
【請求項３】
親液性フィルムを前記内面に内張りして構成されていることを特徴とする請求項１に記載の液体タンクの液柱体。
【請求項４】
前記内面を親液性処理して構成されていることを特徴とする請求項１に記載の液体タンクの液柱体。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の液体タンクの液柱体と、
前記タンク本体と、
前記液柱体に臨むフォトセンサーと、を備えたことを特徴とする液体タンク。
【請求項６】
ワークに対し、インクジェット方式の機能液滴吐出ヘッドを相対的に移動させながら、前記機能液滴吐出ヘッドから機能液滴を吐出させて描画を行う描画手段と、
機能液を貯留すると共に、前記機能液滴吐出ヘッドに前記機能液を自然水頭で供給する請求項５に記載の液体タンクと、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、タンク本体に添設され、タンク本体の液位をセンシングするためのフォトセンサーが臨む液体タンクの液柱体、液体タンクおよび液滴吐出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の液柱体および液体タンクを備えた液滴吐出装置として、機能液滴吐出ヘッドに供給する機能液を貯留したサブタンク（液体タンク）と、サブタンクに貯留された機能液の液位を検出する液位検出手段が設置された液柱パイプ（液柱体）と、を備えた液滴吐出装置が知られている（特許文献１参照）。このサブタンクには、メインタンクからの機能液が圧送され、サブタンク手前に設けたバルブを開放することで、機能液のサブタンクへの補給が行われる。液位検出手段は上限センサーと下限センサーとを有し、この両センサー間にサブタンク内の機能液の液位を維持することにより、機能液滴吐出ヘッドとの間の水頭値を管理し、その吐出量を安定させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２３８１２５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、上記の液位検出手段には、一般的にフォトセンサーが用いられている。フォトセンサーは、発光素子と受光素子とで構成され、光の特性（センシング位置における光の屈折率）を利用して液面をセンシングするものである。具体的には、フォトセンサーのセンシング位置が空気中にある場合、発光素子が照射した光を受光素子が受けるが、センシング位置が液中にある場合、発光素子が照射した光が液中に放射され、光の屈折率が変化するため、受光素子は光を受けない。このような受光素子の出力変化によって、液体の有無、すなわち液面がセンシングされる。
しかしながら、上記の従来の液滴吐出装置におけるサブタンクに添設された液柱パイプは、その内面が撥液性を有しているため、付着した液体が液滴状になり易い。この液滴がフォトセンサーのセンシング位置に付着すると、液柱パイプの内面と付着した液滴との接触角が大きいため、発光素子からの光の屈折率に変化が生じて、これを液面として誤ってセンシングするおそれがある。これによって、液位検出において誤検出が発生するという問題があった。
【０００５】
本発明は、液体タンクに添設された液柱体においてフォトセンサーが誤検出を発生することのない液体タンクの液柱体、液体タンク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】
本発明の液体タンクの液柱体は、タンク本体に添設され、タンク本体の液位をセンシングするためのフォトセンサーが臨む液体タンクの液柱体であって、透光性を有すると共に、内面が親液性を有していることを特徴とする。
【０００７】
この場合、親液性の材料で構成されていること、或いは、親液性フィルムを内面に内張りして構成されていることが好ましい。もしくは、内面を親液性処理して構成されていることが好ましい。
【０００８】
これらの構成によれば、液柱体の内面は親液性を有することから、付着した液体は液滴状にならずに内面に薄い膜状に拡がるため、フォトセンサーのセンシング位置において光の屈折率が変化することなく、精度良くセンシングすることができる。したがって、液体タンクに貯留されている液量を正確に把握し、液位を適切に管理することができる。なお、液柱体は、タンク本体の外側に設けた、いわゆる液柱パイプであってもよいし、タンク本体に形成した窓状のものであってもよい。
【０００９】
また、本発明の液体タンクは、上記の液体タンクの液柱体と、タンク本体と、液柱体に臨むフォトセンサーと、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、フォトセンサーの誤検出を発生させることなく、液体タンク内の液体の液位を精度良くセンシングすることができる。これによって、液体タンクの液量を適切に維持することができる。
【００１１】
また、本発明の液滴吐出装置は、ワークに対し、インクジェット方式の機能液滴吐出ヘッドを相対的に移動させながら、機能液滴吐出ヘッドから機能液滴を吐出させて描画を行う描画手段と、機能液を貯留すると共に、機能液滴吐出ヘッドに機能液を自然水頭で供給する上記の液体タンクと、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、フォトセンサーが液体タンクの液位を誤って検出することを防ぎ、液体タンクの液位を適切な高さに管理することができる。これによって、機能液滴吐出ヘッドの水頭値を安定に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態に係る液滴吐出装置の斜視図である。
【図２】ヘッドユニットの平面模式図である。
【図３】機能液滴吐出ヘッドの外観斜視図である。
【図４】機能液供給装置の配管系統図である。
【図５】サブタンク廻りを模式的に表した断面図である。
【図６】実施形態に係る液柱パイプを模式的に表した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付の図面を参照して、本発明の液柱体付の液体タンクを搭載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。また、液体タンクは、サブタンクとして、機能液滴吐出ヘッドに自然水頭で機能液を供給する。
【００１５】
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２参照）が搭載された１３個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３０（図４参照）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、ワークに所定の描画パターンが描画される。
【００１６】
また、液滴吐出装置１は、フラッシングユニット１２、吸引ユニット１３、ワイピングユニット１４、吐出性能検査ユニット１５を有するメンテナンス装置１０を備えており、これらユニットを機能液滴吐出ヘッド９の保守に供して、機能液滴吐出ヘッド９の機能維持・機能回復を図るようになっている。
【００１７】
フラッシングユニット１２は、機能液滴吐出ヘッド９の吐出直前や、ワークの載換え時等の描画処理休止時に行われる、機能液滴吐出ヘッド９の捨て吐出（フラッシング）を受ける。ワイピングユニット１４は、ワイピングシートを有し、吸引後の機能液滴吐出ヘッド９のノズル面２７を拭取る。吐出性能検査ユニット１５は、機能液滴吐出ヘッド９から吐出された機能液滴を画像認識し、機能液滴吐出ヘッド９の吐出性能（吐出の有無および飛行曲り）を検査する。吸引ユニット１３は、複数の分割吸引ユニット１３ａを有し、各機能液滴吐出ヘッド９の吐出ノズル２９から機能液を強制的に吸引すると共に、キャッピングを行う。
【００１８】
各キャリッジユニット７は、１２個の機能液滴吐出ヘッド９と、１２個の機能液滴吐出ヘッド９を６個ずつ２群に分けて支持するキャリッジプレート１６と、を有するヘッドユニット１７を備えている（図２参照）。また、各キャリッジユニット７は、一対のＹ軸支持ベース５上に掛け渡されたブリッジプレート５ａに吊設されている。各キャリッジユニット７は、ブリッジプレート５ａ上に配設されたサブタンク（液体タンク）３３から自然水頭を利用して各機能液滴吐出ヘッド９に機能液が供給されるようになっている。なお、キャリッジユニット７の個数および各キャリッジユニット７に搭載される機能液滴吐出ヘッド９の個数は任意である。
【００１９】
図３に示すように、機能液滴吐出ヘッド９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２１を有する機能液導入部２２と、機能液導入部２２の側方に連なる２連のヘッド基板２３と、ヘッド基板２３の下方に連なり、内部に機能液で満たされるヘッド本体２４と、を備えている。接続針２１は、機能液供給ユニット１１に接続され、機能液導入部２２に機能液を供給する。ヘッド本体２４は、キャビティ２６（ピエゾ圧電素子）と、多数の吐出ノズル２９が開口したノズル面２７を有するノズルプレート２５と、で構成されている。機能液滴吐出ヘッド９を吐出駆動すると、キャビティ２６のポンプ作用により、吐出ノズル２９から機能液滴が吐出される。
【００２０】
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３０を備えている。図４に示すように、各機能液供給装置３０は、機能液の供給源を構成する２つのメインタンク３１, ３１を有するタンクユニット３２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（液体タンク）３３と、タンクユニット３２と１３個のサブタンク３３を接続する機能液流路３４と、各サブタンク３３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３５と、を備えている。３組の機能液供給装置３０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。
【００２１】
各メインタンク３１内の機能液は、これに接続している窒素ガス供給設備３６からの圧縮窒素ガスにより加圧され、機能液流路３４を介して１３個のサブタンク３３に選択的に供給される。その際、圧縮エアー供給設備３７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３３は、ガス排気設備３８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３３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３５を介して機能液滴吐出ヘッド９に供給される。なお、本実施形態では、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３３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３３の個数は任意である。
【００２２】
タンクユニット３２は、機能液の供給源となる一対のメインタンク３１, ３１と、一対のメインタンク３１, ３１に接続されると共に機能液流路３４に接続され、一対のメインタンク３１, ３１の切り替えを行う切替え機構３９と、を備えている。各メインタンク３１は、窒素ガス供給設備３６およびガス排気設備３８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。
【００２３】
機能液流路３４は、上流端をタンクユニット３２に接続した主機能液流路４１と、主機能液流路４１の下流端に接続され、各サブタンク３３に接続した１３分岐流路４２と、から構成されている。また、下流側機能液流路３５は、上流端を各サブタンク３３に接続し、下流端を各機能液滴吐出ヘッド９に接続した個別機能液流路４３で構成されている。また、各１３分岐流路４２には、各サブタンク３３の近傍に位置して第３開閉弁４５がそれぞれ介設されている。
【００２４】
ここで、図５を参照して、本実施形態に係るサブタンク（液体タンク）３３について詳細に説明する。サブタンク３３は、機能液を貯留するサブタンク本体（タンク本体）５１と、サブタンク本体５１に落し蓋様に浮かした蓋体フロート５２と、サブタンク本体５１の側方に配設された液柱パイプ（液柱体）５３（詳細は、後述する。）と、液柱パイプ５３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、を備えている。また、サブタンク３３の下方には、１３分岐流路４２に接続される流入ジョイント５４、および個別機能液流路４３に接続される流出ジョイント５５が設けられ、機能液は、サブタンク本体５１の下方から流入し、下方から流出するように構成されている。また、サブタンク本体５１の上部には、窒素ガス供給設備３６およびガス排気設備３８が接続されており（図４参照）、サブタンク本体５１の内部を、メインタンク３１からの送液の際の大気開放およびメインタンク３１への加圧制御可能に構成されている。
【００２５】
液位検出機構６４は、後述する液柱パイプ５３に臨んでおり、上限となる機能液の液位を検出する上限検出センサー５６と、上下中間位置に配設され、補給時の機能液の液位を検出する液位検出センサー５７と、下限となる機能液の液位を検出する下限検出センサー５８と、を備えている。上限検出センサー５６は、サブタンク３３のオーバーフローを防止すべく設けられており、上限検出センサー５６が上限液位を検出した場合には、メインタンク３１からの送液を停止させる。一方、下限検出センサー５８は、サブタンク３３が空になるのを防止すべく設けられており、下限検出センサー５８が下限液位を検出した場合には、現時点のワークの描画が終了したところで液滴吐出装置１を停止させる。
【００２６】
液位検出センサー５７は、機能液滴吐出ヘッド９の理想の水頭値を考慮した液位を検出するものであり、液位検出センサー５７により機能液の液位が検出されると、制御部（図示省略）との協働により、満液もしくは減液と判断される。すなわち、液位検出センサー５７より上に液位がある状態から、吐出動作により機能液が減り、液位検出センサー５７により液位が検出されることで減液と判断される。また、液位検出センサー５７より下に液位がある状態から、補給動作により機能液が増え、液位検出センサー５７により液位が検出された後、一定時間経過すると満液と判断される。このような液位検出センサー５７により、サブタンク３３内の機能液の液位が上下中間部位置に制御されている。
【００２７】
ここで、機能液供給源であるメインタンク３１からサブタンク３３への機能液の補給動作について説明する。サブタンク３３内の機能液が一定量減り、上述した液位検出機構６４によって減液状態であると判断されると、第３開閉弁４５を開弁すると共に、ガス排気設備３８を駆動してメインタンク３１からサブタンク３３に機能液を補給する。メインタンク３１は加圧されているため、第３開閉弁４５を開弁し、サブタンク３３内の大気を開放することでメインタンク３１の機能液が自動的にサブタンク３３に送液される。サブタンク３３内の機能液が一定量貯まり、液位検出機構６４によってサブタンク３３内が満液状態であると判断されると、第３開閉弁４５を閉弁して補給動作を終了する。
【００２８】
このように液位検出センサー５７および制御部により、サブタンク３３内の機能液の液位が上下中間部位置に制御されている。機能液の液位をサブタンク本体５１の上下中間部位置に制御することにより、サブタンク３３は、その略上半部に十分な気体容量を有することとなる。このサブタンク本体５１の略半分の容量を有した気体空間により、上流側で発生した機能液の脈動が吸収される。すなわち、気体空間が、いわゆるエアーダンパーとなり機能液の脈動を吸収することができる。これにより、サブタンク３３の下流側、特に機能液滴吐出ヘッド９に脈動が伝わることを抑えることができ、機能液滴吐出ヘッド９の吐出不良を抑えることができる。
【００２９】
次に、図６を参照して、本実施形態の特徴部分である、サブタンク３３に添設された液柱パイプ５３について説明する。
液柱パイプ５３は、サブタンク本体５１に添設されたパイプ本体５９が、上部連通部６１および下部連通部６２においてサブタンク本体５１と連通しており、パイプ本体５９には、上記の液位検出機構６４が臨んで設置されている。上記の液位検出機構６４はフォトセンサーによってサブタンク本体５１の液位をセンシングするため、パイプ本体５９は、透光性を有すると共に、少なくとも内面が親液性の材料で構成されている。これによって、液位の昇降により内面に付着した機能液は、液滴状にならずに内面に薄い膜状に拡がる。なお、液柱パイプ５３の内面は、親液性フィルムを内面に内張りすること、または内面を親液性処理すること、などによって親液性を持たせてもよい。
【００３０】
ここで、液柱パイプ５３に臨んで設置された液位検出機構６４による、サブタンク本体５１の液位センシングについて説明する。
上述したように、液位検出機構６４は、上限となる機能液の液位を検出する上限検出センサー５６と、上下中間位置に配設され、補給時の機能液の液位を検出する液位検出センサー５７と、下限となる機能液の液位を検出する下限検出センサー５８と、から構成されており、これらは検出部における光の屈折率によって液位を検出するフォトセンサーである。発光素子と受光素子とから構成されるフォトセンサーは、センシング位置が空気中にある場合、発光素子が照射した光を受光素子が受け、一方、センシング位置が液中にある場合、発光素子が照射した光が液中に放射され、光の屈折率が変化するため、受光素子は光を受けない。この受光素子の出力変化によって、液面がセンシングされる。このように、フォトセンサーは、光の特性を利用してサブタンク３３内の液面をセンシングする。このとき、液柱パイプ５３の内面で液滴状となった機能液がセンシング位置に付着すると、液滴中に光が放射されることによって、液面を検出する場合と同様に受光素子の出力変化が生じ、誤って液面として検出してしまうことがある。そこで、本実施形態の液柱パイプ５３は、その内面を親液性の材料で構成することによって、機能液が液滴状にならずに内面に薄い膜状に拡がる（図６参照）ようにした。したがって、フォトセンサーのセンシング位置において、発光素子が照射した光の屈折率が変化しないため、誤検出の発生を防ぐことができる。
【００３１】
以上の構成によれば、液柱パイプ５３の内面が親液性を有することによって、機能液の液位の誤検出を防ぐことができる。これによって、サブタンク３３内の機能液量を正確に認識することができ、適切な液位を維持することができる。
【符号の説明】
【００３２】
１…液滴吐出装置  ９…機能液滴吐出ヘッド  ３３…サブタンク  ５１…サブタンク本体  ５３…液柱パイプ  ６４…液位検出機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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