(57)【要約】      （修正有）【課題】新旧機能液の置換を短時間で行うことができると共に、新機能液をエアーに接触させることなく充填することができる機能液供給装置の機能液置換方法および液滴吐出装置を提供する。【解決手段】メインタンク１８１からサブタンク１２１を経てインクジェット方式の機能液滴吐出ヘッド１７に至る機能液供給装置の機能液流路に機能液を充填したまま、機能液流路の機能液を新旧置換する機能液供給装置の機能液置換方法であって、メインタンク１８１を旧機能液のものから新機能液のものにシフトすると共に、機能液滴吐出ヘッド１７の吐出ノズルから機能液を吸引してサブタンク１２１から所定量の機能液を抜き取る抜取り工程、およびメインタンク１８１からサブタンク１２１に所定量の機能液を送液する送液工程から成る部分置換工程を、所定の繰返し回数繰り返して機能液を新旧置換すること。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機能液供給源からサブタンクを経てインクジェット方式の機能液滴吐出ヘッドに至る機能液供給装置の充填流路に機能液を充填したまま、前記充填流路の機能液を新旧置換する機能液供給装置の機能液置換方法であって、
前記機能液供給源を旧機能液のものから新機能液のものにシフトすると共に、
前記機能液滴吐出ヘッドの吐出ノズルから機能液を吸引して前記サブタンクから所定量の機能液を抜き取る抜取り工程、および前記機能液供給源から前記サブタンクに前記所定量の機能液を送液する送液工程から成る部分置換工程を、所定の繰返し回数繰り返して機能液を新旧置換することを特徴とする機能液供給装置の機能液置換方法。
【請求項２】
前記繰返し回数は、完全置換に相当する置換率になるように予め試験的に求めた回数であることを特徴とする請求項１に記載の機能液供給装置の機能液置換方法。
【請求項３】
前記サブタンクおよび前記機能液滴吐出ヘッドは、それぞれ複数設けられ、
前記充填流路は、前記機能液供給源から流路分岐部までの主充填流路と、前記流路分岐部から前記各サブタンクを経て前記各機能液滴吐出ヘッドに至る複数の個別充填流路と、から成り、
前記部分置換工程を、１以上の前記サブタンクを置換単位として全てのサブタンクについて一巡実施し、且つ前記一巡実施を前記繰返し回数繰り返すことを特徴とする請求項１または２に記載の機能液供給装置の機能液置換方法。
【請求項４】
前記主充填流路には、機能液中のマイクロバブルを経時的に除去する気泡除去手段が介設され、
前記置換単位で実施される１の前記送液工程を、前記気泡除去手段から送液される前記所定量の機能液のマイクロバブルが所定の除去率となる滞留時間を待って実施することを特徴とする請求項３に記載の機能液供給装置の機能液置換方法。
【請求項５】
機能液供給源からサブタンクを経てインクジェット方式の機能液滴吐出ヘッドに至る全流路に機能液を充填したまま、前記全流路の機能液を新旧置換するようにした液滴吐出装置であって、
新機能液の機能液供給源および旧機能液の機能液供給源となる２つのメインタンクと、
前記２つのメインタンクのタンク流路を切替える流路切替え手段と、
前記流路切替え手段とインクジェット方式の機能液滴吐出ヘッドとを接続する機能液流路と、
前記機能液流路に介設したサブタンクと、
前記機能液流路を介して、前記各メインタンクの機能液を前記サブタンクに送液する送液手段と、
前記機能液滴吐出ヘッドのノズル面に離接自在に密接し、前記機能液滴吐出ヘッドの吐出ノズルから機能液を吸引する吸引手段と、
前記流路切替え手段、前記送液手段および前記吸引手段を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記流路切替え手段を切り替えて、前記メインタンクを旧機能液のものから新機能液のものにシフトすると共に、
前記吸引手段を駆動し、前記機能液滴吐出ヘッドの吐出ノズルから機能液を吸引して前記サブタンクから所定量の機能液を抜き取る抜取り動作、および前記送液手段を駆動し、前記機能液供給源から前記サブタンクに前記所定量の機能液を送液する送液動作から成る部分置換動作を、所定の繰返し回数繰り返して前記機能液を新旧置換することを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項６】
前記繰返し回数は、完全置換に相当する置換率になるように予め試験的に求めた回数であることを特徴とする請求項５に記載の液滴吐出装置。
【請求項７】
前記サブタンクおよび前記機能液滴吐出ヘッドは、それぞれ複数設けられ、
前記機能液流路は、前記機能液供給源から流路分岐部までの主機能液流路と、前記流路分岐部から前記各サブタンクを経て前記各機能液滴吐出ヘッドに至る複数の個別機能液流路と、から成り、
前記制御手段は、
前記部分置換動作を、１以上の前記サブタンクを置換単位として全てのサブタンクについて一巡実施し、且つ前記一巡実施を前記繰返し回数繰り返すことを特徴とする請求項５または６に記載の液滴吐出装置。
【請求項８】
前記主機能液流路には、機能液中のマイクロバブルを経時的に除去する気泡除去手段が介設され、
前記制御手段は、
前記置換単位で実施される１の前記送液動作を、前記気泡除去手段から送液される前記所定量の機能液のマイクロバブルが所定の除去率となる滞留時間を待って実施させることを特徴とする請求項７に記載の液滴吐出装置。
【請求項９】
前記新旧機能液が、成分の異なる描画用のインク同士であることを特徴とする請求項５ないし８のいずれかに記載の液滴吐出装置。
【請求項１０】
前記新旧機能液が、描画用のインクと洗浄液とであることを特徴とする請求項５ないし８のいずれかに記載の液滴吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機能液供給源から機能液滴吐出ヘッドに至る充填流路に機能液を充填したまま、充填流路の機能液を新旧置換するようにした機能液供給装置の機能液置換方法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、機能液供給装置の機能液置換方法ではないが、送液と吸引とを併用して液滴吐出ヘッドのヘッド内流路に機能液の充填を行う液滴吐出ヘッドの機能液充填方法が知られている（特許文献１参照）。この機能液充填方法は、主に液滴吐出ヘッドの交換時に実施するものであり、密閉式の給液サブタンクに圧縮エアーを供給して、給液サブタンク内の機能液を液滴吐出ヘッドに送液し、液滴吐出ヘッドのヘッド内流路に機能液を充填する加圧送液工程と、加圧送液工程の後、吸引ユニットを駆動し、液滴吐出ヘッドのノズルから機能液を吸引する吸引工程と、を備えている。このように、液滴吐出ヘッドに対し、機能液の送液による充填動作と、続く機能液の吸引動作とを実施することにより、初期充填を可能とすると共にヘッド内流路に気泡が残留するのを防止している。
【特許文献１】特開２００４−１８８４１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、機能液滴吐出ヘッドに機能液を供給する機能液供給装置に異なる機能液を導入しようとする場合、上記従来の機能液充填方法に倣えば、その時点で機能液供給装置の充填流路（全流路）に充填されている旧機能液を全て液抜きし、その後、新機能液を上記の充填動作と吸引動作とを用いて充填することになる。すなわち、充填流路からいったん旧機能液を抜いてから上記の充填動作を行うことになる。このため、新旧機能液の置換作業に、時間を要することになり作業の効率化が損なわれるおそれがある。また、新機能液は充填流路内でエアーに接することとなり、変質するおそれがある。さらに、充填流路の内壁がエアーに接して濡れ性が低下し、内壁に気泡（エアー）が付着して残り易くなるおそれがある。
【０００４】
本発明は、新旧機能液の置換を短時間で行うことができると共に、新機能液をエアーに接触させることなく充填することができる機能液供給装置の機能液置換方法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】
【０００５】
本発明の機能液供給装置の機能液置換方法は、機能液供給源からサブタンクを経てインクジェット方式の機能液滴吐出ヘッドに至る機能液供給装置の充填流路に機能液を充填したまま、充填流路の機能液を新旧置換する機能液供給装置の機能液置換方法であって、機能液供給源を旧機能液のものから新機能液のものにシフトすると共に、機能液滴吐出ヘッドの吐出ノズルから機能液を吸引してサブタンクから所定量の機能液を抜き取る抜取り工程、および機能液供給源からサブタンクに所定量の機能液を送液する送液工程から成る部分置換工程を、所定の繰返し回数繰り返して機能液を新旧置換することを特徴とする。
【０００６】
この場合、繰返し回数は、完全置換に相当する置換率になるように予め試験的に求めた回数であることが、好ましい。
【０００７】
これらの構成によれば、サブタンクに対する抜取り工程および送液工程（部分置換工程）を繰り返すと、充填流路を満たしている旧機能液は、機能液滴吐出ヘッドから徐々に抜き取られる一方、新機能液は、旧機能液と界面を接した状態で機能液供給源からサブタンクに送られてゆく。サブタンクでは、界面が消失して新機能液と旧機能液とが混合するが、部分置換工程を繰り返すことにより、徐々に新機能液に置換されてゆく。そして、所定の繰返し回数、部分置換工程を繰り返すと、最終的にサブタンクは元より、機能液滴吐出ヘッドのヘッド内流路においても、旧機能液が新機能液に所定の置換率（完全置換に相当する置換率）まで置換される。このように、旧機能液の液抜きと新機能液の充填とが同時進行で実施されるため、新旧機能液の置換を短時間で行うことができる。また、充填流路において、新機能液は旧機能液に接し或いは混合した状態で、新旧機能液を置換することができ、新機能液の充填に際し、新機能液がエアーに接するのを極力阻止することができる。したがって、エアーによる新機能液の変質や充填流路内への気泡（エアー）の残留を有効に防止することができる。
なお、「充填流路」の語は、機能液供給源からサブタンクに至る機能液の流路およびサブタンクから機能液滴吐出ヘッドに至る機能液の流路は元より、サブタンクにおける機能液の貯留部分および機能液滴吐出ヘッドの内部流路を含む概念である。一方、抜取り工程と送液工程とにおいて、抜取り工程を先行させることが好ましいが、サブタンクに十分な容量があれば、送液工程を先行させるようにしてもよい。また、抜取り工程を先行させる場合において機能液供給源のシフトは、第１回目の部分置換工程の前に行うことが好ましいが、第１回目の抜取り工程の後であって第１回目の送液工程の前に行うようにしてもよい。
【０００８】
この場合、サブタンクおよび機能液滴吐出ヘッドは、それぞれ複数設けられ、充填流路は、機能液供給源から流路分岐部までの主充填流路と、流路分岐部から各サブタンクを経て各機能液滴吐出ヘッドに至る複数の個別充填流路と、から成り、部分置換工程を、１以上のサブタンクを置換単位として全てのサブタンクについて一巡実施し、且つ一巡実施を上記繰返し回数繰り返すことが、好ましい。
【０００９】
この構成によれば、充填流路の全体における新旧機能液の置換が、徐々に進行して最終的に置換完了となる。このため、例えば流路分岐部に残っている旧機能液が置換完了しているサブタンク側に流れ込むような不具合が発生することがなく、新旧機能液の置換を好適に実施することができる。また、部分置換工程が、１以上のサブタンクを置換単位として実施されるため、サブタンク（機能液滴吐出ヘッド）の個数が増減しても、機能液の置換動作（シーケンス）の極端な変更を要することがない。
【００１０】
この場合、主充填流路には、機能液中のマイクロバブルを経時的に除去する気泡除去手段が介設され、置換単位で実施される１の送液工程を、気泡除去手段から送液される所定量の機能液のマイクロバブルが所定の除去率となる滞留時間を待って実施することが、好ましい。
【００１１】
この構成によれば、新旧機能液の置換に際して充填流路に、いわゆる脱気した新機能液を充填することができる。すなわち、機能液供給源に脱気した新機能液を用意しなくても、機能液滴吐出ヘッドに脱気した新機能液を供給することができる。
【００１２】
本発明の液滴吐出装置は、機能液供給源からサブタンクを経てインクジェット方式の機能液滴吐出ヘッドに至る全流路に機能液を充填したまま、全流路の機能液を新旧置換するようにした液滴吐出装置であって、新機能液の機能液供給源および旧機能液の機能液供給源となる２つのメインタンクと、２つのメインタンクのタンク流路を切替える流路切替え手段と、流路切替え手段とインクジェット方式の機能液滴吐出ヘッドとを接続する機能液流路と、機能液流路に介設したサブタンクと、機能液流路を介して、各メインタンクの機能液をサブタンクに送液する送液手段と、機能液滴吐出ヘッドのノズル面に離接自在に密接し、機能液滴吐出ヘッドの吐出ノズルから機能液を吸引する吸引手段と、流路切替え手段、送液手段および吸引手段を制御する制御手段と、を備え、制御手段は、流路切替え手段を切り替えて、メインタンクを旧機能液のものから新機能液のものにシフトすると共に、吸引手段を駆動し、機能液滴吐出ヘッドの吐出ノズルから機能液を吸引してサブタンクから所定量の機能液を抜き取る抜取り動作、および送液手段を駆動し、機能液供給源からサブタンクに所定量の機能液を送液する送液動作から成る部分置換動作を、所定の繰返し回数繰り返して機能液を新旧置換することを特徴とする。
【００１３】
この場合、繰返し回数は、完全置換に相当する置換率になるように予め試験的に求めた回数であることが、好ましい。
【００１４】
これらの構成によれば、サブタンクに対する抜取り動作および送液動作（部分置換動作）を繰り返すと、全流路を満たしている旧機能液は、機能液滴吐出ヘッドから徐々に抜き取られる一方、新機能液は、旧機能液と界面を接した状態で機能液供給源からサブタンクに送られてゆく。サブタンクでは、界面が消失して新機能液と旧機能液とが混合するが、部分置換動作を繰り返すことにより、徐々に新機能液に置換されてゆく。そして、所定の繰返し回数、部分置換動作を繰り返すと、最終的にサブタンクは元より、機能液滴吐出ヘッドのヘッド内流路においても、旧機能液が新機能液に所定の置換率（完全置換に相当する置換率）まで置換される。このように、旧機能液の液抜きと新機能液の充填とが同時進行で実施されるため、新旧機能液の置換を短時間で行うことができる。また、全流路において、新機能液は旧機能液に接し或いは混合した状態で、新旧機能液を置換することができ、新機能液の充填に際し、新機能液がエアーに接するのを極力阻止することができる。したがって、エアーによる新機能液の変質や全流路内への気泡（エアー）の残留を有効に防止することができる。
なお、「全流路」の語は、機能液供給源からサブタンクに至る機能液の流路およびサブタンクから機能液滴吐出ヘッドに至る機能液の流路は元より、サブタンクにおける機能液の貯留部分および機能液滴吐出ヘッドの内部流路を含む概念である。一方、抜取り動作と送液動作とにおいて、抜取り動作を先行させることが好ましいが、サブタンクに十分な容量があれば、送液動作を先行させるようにしてもよい。また、抜取り動作を先行させる場合において機能液供給源のシフトは、第１回目の部分置換動作の前に行うことが好ましいが、第１回目の抜取り動作の後であって第１回目の送液動作の前に行うようにしてもよい。
【００１５】
この場合、サブタンクおよび機能液滴吐出ヘッドは、それぞれ複数設けられ、機能液流路は、機能液供給源から流路分岐部までの主機能液流路と、流路分岐部から各サブタンクを経て各機能液滴吐出ヘッドに至る複数の個別機能液流路と、から成り、制御手段は、部分置換動作を、１以上のサブタンクを置換単位として全てのサブタンクについて一巡実施し、且つ一巡実施を上記繰返し回数繰り返すことが、好ましい。
【００１６】
この構成によれば、全流路における新旧機能液の置換が、徐々に進行して最終的に置換完了となる。このため、例えば流路分岐部に残っている旧機能液が置換完了しているサブタンク側に流れ込むような不具合が発生することがなく、新旧機能液の置換を好適に実施することができる。また、部分置換動作が、１以上のサブタンクを置換単位として実施されるため、サブタンク（機能液滴吐出ヘッド）の個数が増減しても、機能液の置換動作（シーケンス）の極端な変更を要することがない。
【００１７】
この場合、主機能液流路には、機能液中のマイクロバブルを経時的に除去する気泡除去手段が介設され、制御手段は、置換単位で実施される１の送液動作を、気泡除去手段から送液される所定量の機能液のマイクロバブルが所定の除去率となる滞留時間を待って実施させることが、好ましい。
【００１８】
この構成によれば、新旧機能液の置換に際して全流路に、いわゆる脱気した新機能液を充填することができる。すなわち、機能液供給源に脱気した新機能液を用意しなくても、機能液滴吐出ヘッドに脱気した新機能液を供給することができる。
【００１９】
一方、新旧機能液が、成分の異なる描画用のインク同士であること、或いは新旧機能液が、描画用のインクと洗浄液とであることが、好ましい。
【００２０】
この構成によれば、新旧の描画インクの置換は元より、新旧描画インクの置換の間に洗浄工程を実施する場合にも、新描画インクをエアーに接触させることなく充填することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、添付の図面を参照して、本発明の一実施形態に係る機能液供給装置の機能液置換方法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（インク）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。
【００２２】
図１、図２および図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１１と、複数本の支柱４を介してＸ軸テーブル１１を跨ぐように架け渡された１対（２つ）のＹ軸支持ベース３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１２と、複数の機能液滴吐出ヘッド１７（図示省略）が搭載された１０個のキャリッジユニット５１と、から成り、１０個のキャリッジユニット５１は、Ｙ軸テーブル１２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６と、チャンバ６を貫通して、チャンバ６の外部から内部の機能液滴吐出ヘッド１７に機能液を供給する３組の機能液供給装置１０１を有した機能液供給ユニット７と、を備えている。Ｘ軸テーブル１１およびＹ軸テーブル１２の駆動と同期して機能液滴吐出ヘッド１７を吐出駆動させることにより、機能液供給ユニット７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。
【００２３】
また、液滴吐出装置１は、フラッシングユニット１４、吸引ユニット（吸引装置）１５、ワイピングユニット１６、吐出性能検査ユニット１８から成るメンテナンス装置５を備えており、これらユニットを機能液滴吐出ヘッド１７の保守に供して、機能液滴吐出ヘッド１７の機能維持・機能回復を図るようになっている。なお、メンテナンス装置５を構成する各ユニットのうち、フラッシングユニット１４および吐出性能検査ユニット１８は、Ｘ軸テーブル１１に搭載され、吸引ユニット１５およびワイピングユニット１６は、Ｘ軸テーブル１１から直角に延び、かつＹ軸テーブル１２によりキャリッジユニット５１が移動可能である位置に配設された架台上に配設されている（厳密には、吐出性能検査ユニット１８は、ステージユニット７７がＸ軸テーブル１１に搭載され、カメラユニット７８がＹ軸支持ベース３に支持されている。）。
【００２４】
吸引ユニット１５は、キャリッジユニット５１に対応した複数（１０台）の分割吸引ユニット７４と、複数の分割吸引ユニット７４に対し選択的に吸引を実施する図外のＲ・Ｇ・Ｂ色別の３台の吸引機構１５ａ（図９参照）と、で構成されている。また、各分割吸引ユニット７４は、後述するヘッドユニット１３に対応するキャップユニットと、キャップユニットを昇降（機能液滴吐出ヘッド１７に離接）させる昇降機構と、で構成されている（いずれも図示省略）。この場合、吸引ユニット１５は、ヘッドユニット１３の単位で且つ色別に機能液滴吐出ヘッド１７の吐出ノズル９８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。
【００２５】
次に、液滴吐出装置１の構成要素について簡単に説明する。図２または図３に示すように、Ｘ軸テーブル１１は、ワークＷを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２２と、上記のフラッシングユニット１４およびステージユニット７７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２３と、Ｘ軸方向に延在し、Ｘ軸第１スライダ２２を介してセットテーブル２１（ワークＷ）をＸ軸方向に移動させると共に、Ｘ軸第２スライダ２３を介してフラッシングユニット１４およびステージユニット７７をＸ軸方向に移動させる左右一対のＸ軸リニアモータ（図示省略）と、Ｘ軸リニアモータに並設され、Ｘ軸第１スライダ２２およびＸ軸第２スライダ２３の移動を案内する一対（２本）のＸ軸共通支持ベース２４と、を備えている。
【００２６】
セットテーブル２１は、ワークＷを吸着セットする吸着テーブル３１と、吸着テーブル３１を支持し、吸着テーブル３１にセットしたワークＷの位置をθ軸方向に補正するためのθテーブル３２等を有している。また、セットテーブル２１のＹ軸方向と平行な一対の辺には、それぞれ上記の描画前フラッシングユニット７１が添設されている。
【００２７】
Ｙ軸テーブル１２は、１０個の各キャリッジユニット５１をそれぞれ吊設した１０個のブリッジプレート５２と、１０個のブリッジプレート５２を両持ちで支持する１０組のＹ軸スライダ（図示省略）と、上記した一対のＹ軸支持ベース３上に設置され、１０組のＹ軸スライダを介してブリッジプレート５２をＹ軸方向に移動させる一対のＹ軸リニアモータ（図示省略）と、を備えている。また、Ｙ軸テーブル１２は、各キャリッジユニット５１を介して描画時に機能液滴吐出ヘッド１７を副走査するほか、機能液滴吐出ヘッド１７をメンテナンス装置５（吸引ユニット１５及びワイピングユニット１６）に臨ませる。
【００２８】
一対のＹ軸リニアモータを（同期して）駆動すると、各Ｙ軸スライダが一対のＹ軸支持ベース３を案内にして同時にＹ軸方向を平行移動する。これにより、ブリッジプレート５２がＹ軸方向を移動し、これと共にキャリッジユニット５１がＹ軸方向に移動する。なお、この場合、Ｙ軸リニアモータの駆動を制御することにより、各キャリッジユニット５１を独立させて個別に移動させることも可能であるし、１０個のキャリッジユニット５１を一体として移動させることも可能である。
【００２９】
また、Ｙ軸テーブル１２の両脇には、これに平行にケーブル坦持体８１が配設されている。両ケーブル坦持体８１は、一端がＹ軸支持ベース３に固定されると共に他端が各ブリッジプレート５２の１つに固定されている。このケーブル坦持体８１には、各キャリッジユニット５１用のケーブル類、エアーチューブ類および機能液流路等が収容されている。
【００３０】
各キャリッジユニット５１は、１２個の機能液滴吐出ヘッド１７と、１２個の機能液滴吐出ヘッド１７を６個ずつ２群に分けて支持するキャリッジプレート５３と、から成るヘッドユニット１３を備えている（図４参照）。また、各キャリッジユニット５１は、ヘッドユニット１３をθ補正（θ回転）可能に支持するθ回転機構６１と、θ回転機構６１を介して、ヘッドユニット１３をＹ軸テーブル１２（各ブリッジプレート５２）に支持させる吊設部材６２と、を備えている。加えて、各キャリッジユニット５１は、その上部に後述するサブタンク１２１が配設されており（実際には、ブリッジプレート５２上に配設）、このサブタンク１２１から各機能液滴吐出ヘッド１７に機能液が供給されるようになっている。
【００３１】
図５に示すように、機能液滴吐出ヘッド１７は、いわゆる２連のものであり、２連の接続針９２を有する機能液導入部９１と、機能液導入部９１に連なる２連のヘッド基板９３と、機能液導入部９１の下方に連なり、内部に機能液で満たされるヘッド内流路が形成されたヘッド本体９４と、を備えている。接続針９２は、機能液供給ユニット７に接続され、機能液導入部９１に機能液を供給する。ヘッド本体９４は、キャビティ９５（ピエゾ圧電素子）と、多数の吐出ノズル９８が開口したノズル面９７を有するノズルプレート９６と、で構成されている。機能液滴吐出ヘッド１７を吐出駆動すると、キャビティ９５のポンプ作用により、吐出ノズル９８から機能液滴が吐出される。
【００３２】
なお、ノズル面９７には、多数の吐出ノズル９８からなる２つのノズル列９８ｂが相互に平行に形成されている。そして、２つのノズル列９８ｂ同士は、相互に半ノズルピッチ分位置ずれしている。
【００３３】
次に、図６ないし図８を参照して機能液供給ユニット７について説明する。機能液供給ユニット７は、Ｒ・Ｇ・Ｂ３色に対応した３組の機能液供給装置１０１を備えている。また、機能液供給ユニット７は、メインタンク（機能液供給源）１８１およびサブタンク１２１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８５と、各種開閉弁の制御用の圧縮エアーを供給する圧縮エアー供給設備８６と、各部からガス排気を行うためのガス排気設備８７と、後述する気泡除去ユニット（気泡除去手段）１３５に接続された真空設備８９と、を備えている。３組の機能液供給装置１０１は、それぞれＲ・Ｇ・Ｂ３色に対応した機能液滴吐出ヘッド１７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１７には対応する色の機能液が供給される。
【００３４】
各機能液供給装置１０１は、機能液の供給源を構成する２つのメインタンク１８１,１８１を有するタンクユニット１２２と、各キャリッジユニット５１に対応して設けた１０個のサブタンク１２１と、タンクユニット１２２および各機能液滴吐出ヘッド１７とを接続する機能液流路（充填流路）１２３と、を備えている。各メインタンク１８１内の機能液は、これに接続して窒素ガス供給設備８５からの圧縮窒素ガスにより加圧され、機能液流路１２３を介して１０個のサブタンク１２１に選択的に供給される。その際、圧縮エアー供給設備８６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１２１は、ガス排気設備８７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１２１の機能液は、これに連なる機能液滴吐出ヘッド１７の駆動により、所定の水頭圧を維持しながら、機能液流路１２３を介して機能液滴吐出ヘッド１７に供給される。
【００３５】
タンクユニット１２２は、機能液の供給源となる一対のメインタンク１８１,１８１と、一対のメインタンク１８１,１８１の重量をそれぞれ測定する一対の重量測定装置１８２,１８２と、機能液流路１２３への連通状態を一方のメインタンク１８１から他方のメインタンク１８１に切替える切替え機構（流路切換え手段）１８３と、を備えている。
【００３６】
各メインタンク１８１には、機能液を圧送するための加圧制御および機能液を逆送するための負圧制御（大気開放に相当）を行うべく、窒素ガス供給流路２１０を介して窒素ガス供給設備８５およびガス排気設備８７に接続されている。窒素ガス供給流路２１０には、各メインタンク１８１内に供給される圧縮窒素ガスの流量をコントロールする電空レギュレータ２１１が介設されており、電空レギュレータ２１１は、後述する制御部１９７によって制御され、各メインタンク１８１内に供給する圧縮窒素ガスの流量をコントロールすることで、各メインタンク１８１からサブタンク１２１へ向けて送液される機能液の流量を自在にコントロールしている。
【００３７】
切替え機構１８３は、一対のメインタンク１８１,１８１に接続した一対のタンク流路１８６,１８６と、上流側に一対のタンク流路１８６,１８６が接続されると共に、下流側に機能液流路１２３が接続されたタンク流路継手１８７と、各タンク流路１８６,１８６に介設されたタンク開閉弁１８８と、を備えている。一方のタンク開閉弁１８８を閉弁し、他方のタンク開閉弁１８８を開弁することにより、機能液流路１２３への接続が、一対のメインタンク１８１,１８１の間で交互に切替えが行われる。
【００３８】
重量測定装置１８２は、例えばロードセル等で構成され、メインタンク１８１内の機能液が消費され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、各タンク流路１８６には、気泡検出センサ１８９（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１８１が所定の重量になった後、この気泡検出センサ１８９が気泡を検出したところで、他方のメインタンク１８１に流路切替えする（自動または手動）。
【００３９】
機能液流路１２３は、上流端がタンクユニット１２２に接続された主機能液流路（主充填流路）１２４と、主機能液流路１２４の下流端に接続され、主機能液流路１２４を１０分岐する１０分岐継手（流路分岐部）１３２と、１０分岐継手１３２および各機能液滴吐出ヘッド１７を接続する個別機能液流路（個別充填流路）１２７と、から構成されている。なお、１０分岐継手１３２は、複数の２分岐継手と複数の短管をツリーの形式で組んだもの、或いはマニホールドで構成することが、好ましい。
【００４０】
主機能液流路１２４には、気体通過膜を介して機能液中のマイクロバルブを経時的に除去する気泡除去ユニット（気泡除去手段）１３５と、機能液供給装置１０１に機能液を初期充填するときに使用され、機能液流路１２３内のエアーを除去するエアー抜きユニット１３７と、がそれぞれ介設されている。
【００４１】
気泡除去ユニット１３５には、上記の真空設備８９が接続されており、気体透過膜で隔てられた内部流路を真空引きし、気体透過膜を介して内部流路の機能液から気泡を透過させ除去する。つまり、気泡除去ユニット１３５に流入した機能液は、内部流路を脱気されながらゆっくり流れ（経時的に）、脱気された状態でサブタンク１２１に送液される。詳細は後述するが、新旧機能液の置換動作では、内部流路での滞留時間を稼ぐべく、内部流路に流入した機能液が流動と停止を複数回（８回）繰り返してから流出する。なお、本実施形態のものでは、気泡除去ユニット１３５より送液される機能液の溶存気体の濃度（除去率）が、３０ｐｐｍになるように滞留時間（６０分）が調整されている。このような気泡除去ユニット１３５を備えることにより、機能液内のマイクロバブルによる大きな気泡の発生を抑えることができる。なお、気泡除去ユニット１３５は消耗品であるため、交換を迅速に行えるように、予備の気泡除去ユニット１３５を用意しておくことが、好ましい（図６参照）。
【００４２】
個別機能液流路１２７は、上流端を１０分岐継手１３２に接続したタンク側流路１４６と、上流側をサブタンク１２１に接続したヘッド側流路１２７ａと、上流側をヘッド側流路１２７ａに接続した４分岐流路１４７と、上流側を４分岐流路１４７に接続した複数の個別流路１４８と、により構成されている。これにより、機能液が各サブタンク１２１から４方に分岐して、それぞれの機能液滴吐出ヘッド１７に接続されている。すなわち、機能液流路１２３の１０分岐と、個別機能液流路１２７の４分岐により、１０×４個の機能液滴吐出ヘッド１７に機能液が供給されている。加えて、機能液供給ユニット７は、Ｒ・Ｇ・Ｂで３組の機能液供給装置１０１を有しているため、１０×１２個の機能液滴吐出ヘッド１７に機能液が供給される。
【００４３】
図７に示すように、サブタンク１２１は、機能液を貯留するサブタンク本体１７１と、サブタンク本体１７１に落し蓋様に浮かした蓋体フロート１７２と、サブタンク本体１７１の側方に配設された透明なバイパスチューブ１７６と、バイパスチューブ１７６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１７３と、サブタンク本体１７１の側方下部に配設された液圧センサ１７４と、を備えている。また、サブタンク１２１は、サブタンク本体１７１の上部には、窒素ガス供給設備８５およびガス排気設備８７が接続されており（図６参照）、サブタンク本体１７１の内部を、メインタンク１８１からの送液の際の大気開放およびメインタンク１８１への加圧制御可能に構成されている。加えて、サブタンク本体１７１の下方には、枝流路１３３が接続される流入ジョイント１６３、およびタンク側流路１４６が接続される流出ジョイント１６４が設けられており、機能液は、サブタンク本体１７１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。
【００４４】
液位検出機構１７３は、バイパスチューブ１７６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１７８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１７７と、下限となる機能液の液位を検出する下限検出センサ１７９と、を備えている。上限検出センサ１７８は、サブタンク１２１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１７８が上限液位を検出した場合には、メインタンク１８１からの送液を停止させる。一方、下限検出センサ１７９は、サブタンク１２１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１７９が下限液位を検出した場合には、現時点のワークＷ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。
【００４５】
液位検出センサ１７７は、機能液滴吐出ヘッド１７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１７７により機能液の液位が検出されると、後述する制御部１９７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１７７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１７７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１７７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１７７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１７７により、サブタンク１２１内の機能液の液位が上下中間部位置に制御されている。
【００４６】
次に、図８を参照して、液滴吐出装置１の主制御系について説明する。同図に示すように、液滴吐出装置１は、ヘッドユニット１３（機能液滴吐出ヘッド１７）を有する液滴吐出部１９１と、Ｘ軸テーブル１１、を有し、ワークＷをＸ軸方向へ移動させるためのワーク移動部１９２と、Ｙ軸テーブル１２を有し、ヘッドユニット１３をＹ軸方向へ移動させるヘッド移動部１９３と、メンテナンス手段の各ユニットを有するメンテナンス部１９４と、機能液供給ユニット７を有し、機能液滴吐出ヘッド１７に機能液を供給する機能液供給部１９８と、各種センサを有し、各種検出を行う検出部１９５と、各部を駆動制御する各種ドライバを有する駆動部１９６と、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１９７と、を備えている。
【００４７】
制御部１９７には、各手段を接続するためのインタフェース２０１と、一時的に記憶可能な記憶領域を有し、制御処理のための作業領域として使用されるＲＡＭ２０２と、各種記憶領域を有し、制御プログラムや制御データを記憶するＲＯＭ２０３と、ワークＷに所定の描画パターンを描画するための描画データや、各手段からの各種データ等を記憶すると共に、各種データを処理するためのプログラム等を記憶するハードディスク２０４と、ＲＯＭ２０３やハードディスク２０４に記憶されたプログラム等に従い、各種データを演算処理するＣＰＵ２０５と、これらを互いに接続するバス２０６と、が備えられている。
【００４８】
そして、制御部１９７は、各手段からの各種データを、インタフェース２０１を介して入力すると共に、ハードディスク２０４に記憶された（または、ＣＤ−ＲＯＭドライブ等により順次読み出される）プログラムに従ってＣＰＵ２０５に演算処理させ、その処理結果を、駆動部１９６（各種ドライバ）を介して各手段に出力する。
【００４９】
ここで、上記の制御部１９７による機能液滴吐出ヘッド１７への機能液供給動作について説明する。この動作は、各メインタンク１８１および各サブタンク１２１に機能液が貯液され、且つ各流路に機能液が充液されている状態にて行われる。加えて、窒素ガス供給設備８５により、機能液流路１２３に接続された一方のメインタンク１８１が加圧されているものとする。まず、サブタンク１２１の上流側に介設された第３開閉弁１３９を閉弁した状態で、機能液滴吐出ヘッド１７を駆動して機能液滴の吐出を行う。第３開閉弁１３９が閉弁されているため、メインタンク１８１からの圧力は縁切りされ、機能液滴吐出ヘッド１７のポンプ作用により、機能液が各サブタンク１２１から各機能液滴吐出ヘッド１７に送液される。なお、機能液滴吐出ヘッド１７のノズル面９７における水頭値は、個別機能液流路１２７に介設された圧力調整弁１５０により最終調整されている。
【００５０】
次に、サブタンク１２１への機能液の補給動作について説明する。サブタンク１２１内の機能液が一定量減り、液位検出機構１７３によって減液状態であると判断されると、第３開閉弁１３９を開弁すると共に、ガス排気設備８７を駆動してメインタンク１８１からサブタンク１２１に機能液を補給する。メインタンク１８１は加圧されているため、第３開閉弁１３９を開弁し、サブタンク１２１内の大気を開放することでメインタンク１８１の機能液が自動的にサブタンク１２１に送液される。サブタンク１２１内の機能液が一定量貯まり、液位検出機構１７３によってサブタンク１２１内が満液状態であると判断されると、第３開閉弁１３９を閉弁して補給動作を終了する。なお、請求項にいう送液手段は、窒素ガス供給設備８５、第３開閉弁１３９およびガス排気設備８７から構成されている。
【００５１】
次に、図９および図１０を参照して、機能液供給装置１０１（機能液供給ユニット７）の機能液置換方法について説明する。この機能液置換方法は、機能液供給装置１０１（の全流路）に充填されている機能液（旧機能液）を抜き取り、これと成分の異なる機能液（新機能液）を充填するものであり、この抜取りと充填とを同時進行で行うものである。言うまでもないが、一方のメインタンク１８１には、旧機能液が残っており、新機能液を充填した他方のメインタンク１８１がセットされている状態（待機状態）から機能液置換のシーケンスがスタートする。そして、機能液滴吐出ヘッド１７の吐出ノズル９８から機能液を吸引してサブタンク１２１から所定量の機能液を抜き取る抜取り工程（Ｓ１〜Ｓ６）と、メインタンク１８１からサブタンク１２１機能液を送液する送液工程（Ｓ８〜Ｓ１０）と、を所定の回数繰り返すようにしている。
【００５２】
まず、切替え機構１８３により、現在使用している旧機能液のメインタンク１８１から、新機能液が充填されているメインタンク１８１に流路切替えする。すなわち、Ｒ・Ｇ・Ｂそれぞれのメインタンク１８１について、この流路切替えを実施する（図９参照）。次に、吸引ユニット１５を駆動して、サブタンク１２１の抜取り工程（Ｓ１〜Ｓ６）を実施する。具体的には、第１のサブタンク１２１の下限検出センサ１７９が減液を検出するまで、機能液滴吐出ヘッド１７を介してサブタンク１２１内の旧機能液を液抜きする。この場合も、Ｒ・Ｇ・Ｂそれぞれの第１のサブタンク１２１について、この液抜き動作を実施する。但し、この液抜き動作は、順に行ってもよいし、同時に行ってもよい。
【００５３】
次に、第３開閉弁１３９を開弁して、サブタンク１２１への送液工程（Ｓ８〜Ｓ１０）を実施する。具体的には、第１のサブタンク１２１の上限検出センサ１７８が満液を検出するまで、第３開閉弁１３９を開弁状態とし、第１のサブタンク１２１に機能液を補給する。この場合も、Ｒ・Ｇ・Ｂそれぞれの第１のサブタンク１２１について、この補給動作を実施する。以上の工程により、第１回目の部分置換工程（Ｓ１〜Ｓ１２）が終了する。なお、サブタンク１２１の一回の液抜き量は、上限検出センサ１７８および下限検出センサ１７９の検出結果によらず、第３開閉弁１３９の開弁時間で制御してもよい。
【００５４】
続いて、第２のサブタンク１２１について、上記の抜取り工程および送液工程（部分置換工程）を実施するが、その際、気泡除去ユニット１３５から脱気された新機能液が送液される必要がある。この場合、実施形態のサブタンク１２１の交換容量が７０ｃｃ（上限検出センサ１７８と下限検出センサ１７９との間の容量）であり、気泡除去ユニット１３５の容量（内部流路の容量）が５６０ｃｃであるため、５６０÷７０＝８となり、気泡除去ユニット１３５内で８回の流動と停止を繰り返している間に、所望の脱気度となっている必要がある。また、所望の脱気度を得るため、気泡除去ユニット１３５内での機能液の滞留時間は６０分が必要となるため、６０÷８で各停止に対して、約８分の停止時間が必要となる。すなわち、脱気された新機能液をサブタンク１２１に送り込むために、第１回目の送液工程から８分の待ち時間を経て、第２回目の送液工程に移行することとなる。言い換えれば、この８分の間に、第２回目の抜取り工程が実施される（抜取り工程は、Ｒ・Ｇ・Ｂ合わせて約３分で終了する。）。
【００５５】
このように適宜時間を置いて、第２のサブタンク１２１への部分置換工程を実施し、これを更に、第３のサブタンク１２１から第１０のサブタンク１２１まで実施する。このように、第１ないし第１０のサブタンク１２１への部分置換工程を実施することで、一巡目の部分置換工程を終了する。一巡目の部分置換工程終了後、第１ないし第１０のサブタンク１２１に対して、二巡目の部分置換工程を行う。そして、この部分置換工程を複数回繰り返す（複数サイクル）ことで、メインタンク１８１から機能液滴吐出ヘッド１７までの流路全体の機能液置換を終了する。なお、この繰返し回数は、機能液滴吐出ヘッド１７から吸引した機能液が、完全置換に相当する置換率（９９．８％）になるための回数であり、この繰返し回数は、当置換率になるように予め試験的に求めた回数を用いることが好ましく、実施形態では１４回に設定されている。
【００５６】
以上の構成によれば、旧機能液の液抜きと新機能液の充填とが同時進行で実施されるため、機能液供給装置１０１における新旧機能液の置換を短時間で行うことができる。また、新機能液は、旧機能液に接し或いは混合した状態で置換することができ、新機能液がエアーに接するのを極力阻止することができる。このため、エアーによる新機能液の変質や機能液流路１２３内への気泡の残留を有効に防止することができる。さらに、サブタンク１２１に対して、時間待ちしながら部分置換工程（抜取り工程および送液工程）を繰り返すことで、脱気された新機能液を機能液供給装置１０１に充填することができる。しかも、上記のシーケンス制御は、部分置換工程の繰返しとなるため、サブタンク１２１の個数、すなわちキャリッジユニット５１の個数が増減しても、大掛かりな変更を要しない。
【００５７】
なお、本実施形態では、１のサブタンク１２１を置換単位として機能液置換を行っているが、２以上のサブタンク１２１を置換単位として機能液置換を行ってもよい。この場合、気泡除去ユニット１３５の滞留時間の関係で、上記の待ち時間は長くなるが、２台以上の気泡除去ユニット１３５を並列に接続すれば、待ち時間を同一にすることができる。
【００５８】
また、本実施形態においては、第１のサブタンク１２１から順に部分置換工程を行っているが、１のサブタンク１２１に対して連続して部分置換工程を行い、所定の置換率に到達した後に、他のサブタンク１２１に対して同様に部分置換工程を行うようにしてもよい。
【００５９】
さらに、新機能液がメインタンク１８１から機能液滴吐出ヘッド１７に至る流路全体を洗浄する洗浄液であってもよい。この場合、洗浄液として機能液の溶媒を用いれば、上記の繰返し回数を極端に少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】実施形態に係る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】ヘッドユニットの平面図である。
【図５】機能液滴吐出ヘッドの外観斜視図である。
【図６】機能液供給装置の配管系統図である。
【図７】サブタンク廻りを模式的に表した断面図である。
【図８】液滴吐出装置の主制御系について説明したブロック図である。
【図９】機能液供給装置の簡易な配管系統図である。
【図１０】機能液置換方法のフローチャートである。
【符号の説明】
【００６１】
１…液滴吐出装置  １５…吸引ユニット  １７…機能液滴吐出ヘッド  ８５…窒素ガス供給設備  ８７…ガス排気設備  ９８…吐出ノズル  １０１…機能液供給装置  １２１…サブタンク  １２３…機能液流路（充填流路）  １２４…主機能液流路（主充填流路）  １２７…個別機能液流路（個別充填流路）  １３５…気泡除去ユニット  １３９…第３開閉弁  １８１…メインタンク  １８３…切替え機構  １９７…制御部
【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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【図７】
2010029802.tif 000009
【図８】
2010029802.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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