(57)【要約】【課題】本発明は、描画に伴って変動する２次側流路の圧力損失を吸収して、機能液滴吐出ヘッドへの機能液の供給圧力を精度良く一定にすることができる機能液供給装置を提供することを課題としている。【解決手段】インクジェット方式の機能液滴吐出ヘッドの内部流路の圧力が一定になるように、１次側流路を介して機能液供給手段から供給された機能液を、機能液滴吐出ヘッドの吐出量の変動に伴って変動する２次側流路の圧力損失を加味して、２次側圧力を調整するように構成された機能液供給装置を提供する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクジェット方式の機能液滴吐出ヘッドの内部流路の圧力が一定になるように、１次側流路を介して機能液供給手段から供給された機能液を、圧力調整弁により圧力調整し、２次側流路を介して前記機能液滴吐出ヘッドに供給する機能液供給装置であって、
前記圧力調整弁は、前記機能液滴吐出ヘッドの吐出量の変動に伴って変動する前記２次側流路の圧力損失を加味して、２次側圧力を調整するように構成されていることを特徴とする機能液供給装置。
【請求項２】
前記圧力調整弁は、
前記１次側流路に接続する１次室および前記２次側流路に接続する２次室と、
前記１次室内の液圧を受ける受圧部を有し、前記１次室と前記２次室とを連通する連通流路を前記１次室側から開閉する弁体と、
前記２次室の１の面を構成すると共に前記弁体を大気圧基準で開閉動作させる受圧膜体と、
前記弁体を閉弁方向に付勢する弁体付勢ばねと、
前記受圧膜体を前記大気圧に抗する方向に付勢する膜体付勢ばねと、を備え、
前記受圧部の受圧面積、前記受圧膜体の受圧面積、前記弁体付勢ばねの付勢特性および前記膜体付勢ばねの付勢特性、のうちの少なくとも１つによって前記２次側圧力を調整するように構成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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機能液供給手段から供給された機能液を、圧力調整弁により圧力調整した後、機能液滴吐出ヘッドに供給する機能液供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液滴吐出装置において、機能液吐出ヘッドに対し高い位置に配置された機能液タンクから１次側流路を介して供給された機能液を、圧力調整弁により大気圧基準で圧力調整し、２次側流路を介して機能液滴吐出ヘッドに重力供給する機能液供給装置が知られている（特許文献１参照）。
この機能液供給装置は、機能液滴吐出ヘッドの吐出圧力を安定させるため、機能液タンクの水頭がかかった機能液を、圧力調整弁により一定圧に減圧し、２次側流路を介して機能液滴吐出ヘッドに供給する。このとき圧力調整弁は、１次側流路に接続した１次室と、２次側流路に接続した２次室と、を連通する連通流路に設けた弁体を、２次室の１の面を構成すると共に外部に面したダイヤフラム（受圧膜体）によって大気圧基準で開閉動作させ、機能液を一定圧に圧力調整している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−０８２５３８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、この種の機能液供給装置において、機能液滴吐出ヘッドの複数のノズルから機能液滴が選択的に吐出されて描画が行なわれると、描画内容により２次側流路を流れる機能液流量が刻々変化し、同時に圧力調整弁によって圧力調節済みの機能液に対する、２次側流路による圧力損失が変化する。すなわち、液滴吐出流量の増減に伴って、２次側流路の圧力損失が変動することにより、機能液滴吐出ヘッドへの供給圧力が変化し、設定値通りに機能液滴が吐出されないという問題があった。
【０００５】
本発明は、描画に伴って変動する２次側流路の圧力損失を吸収して、機能液滴吐出ヘッドへの機能液の供給圧力を精度良く一定にすることができる機能液供給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、インクジェット方式の機能液滴吐出ヘッドの内部流路の圧力が一定になるように、１次側流路を介して機能液供給手段から供給された機能液を、圧力調整弁により圧力調整し、２次側流路を介して機能液滴吐出ヘッドに供給する機能液供給装置であって、圧力調整弁は、機能液滴吐出ヘッドの吐出量の変動に伴って変動する２次側流路の圧力損失を加味して、２次側圧力を調整するように構成されていることを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、圧力調整弁により、機能液滴吐出ヘッドの吐出量の変動に伴って変動する２次側流路の圧力損失を相殺するように２次側圧力を微調整可能にしているため、変動する２次側流路の圧力損失に関わらず、機能液供給手段から供給された機能液を、一定の圧力で機能液吐出ヘッドに供給することができる。
【０００８】
この場合、圧力調整弁は、１次側流路に接続する１次室および２次側流路に接続する２次室と、１次室内の液圧を受ける受圧部を有し、１次室と２次室とを連通する連通流路を１次室側から開閉する弁体と、２次室の１の面を構成すると共に弁体を大気圧基準で開閉動作させる受圧膜体と、弁体を閉弁方向に付勢する弁体付勢ばねと、受圧膜体を大気圧に抗する方向に付勢する膜体付勢ばねと、を備え、受圧部の受圧面積、受圧膜体の受圧面積、弁体付勢ばねの付勢特性および膜体付勢ばねの付勢特性、のうちの少なくとも１つによって２次側圧力を調整するように構成されていることが好ましい。
【０００９】
この構成によれば、既存の圧力調整弁の一部の部品を取り替えることによって、一定圧の機能液を機能液滴吐出ヘッドに供給可能な圧力調整弁を実現できるため、専用の装置等を用いることなく、機能液の供給圧力を一定にすることができ、コストアップを抑制することができる。
なお、２次側流路内の圧力損失を相殺するためには、吐出流量に略比例させて圧力調整弁の２次側圧力を高める必要がある。これを達成すべく、受圧部の受圧面積、受圧膜体の受圧面積、弁体付勢ばねの付勢特性および膜体付勢ばねの付勢特性を個々に、或いは組み合わせにより試験的に求めることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態に係る機能液供給装置の配管系統図である。
【図２】機能液供給ユニットを模式的に示した系統図である。
【図３】圧力調整弁の流入口側の縦断面図（ａ）および流出口側の縦断面図（ｂ）である。
【図４】圧力調整弁の弁体廻りの拡大図である。
【図５】２次側流路の圧力損失と圧力調整弁の２次側圧力の関係を表した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付した図面を参照し、本発明に係る機能液供給装置について説明する。この機能液供給装置は、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液滴吐出装置において、インクジェット方式の機能液滴吐出ヘッドに特殊なインクや発光性の樹脂液である機能液を供給するものである。
【００１２】
図１は、本実施形態の液滴吐出装置に搭載された、Ｒ・Ｇ・Ｂ３色のうちの任意の１の機能液を供給する機能液供給装置１であり、各色の機能液供給装置１は、複数のキャリッジ宛て各４個の機能液滴吐出ヘッド９に機能液を供給する。各機能液供給装置１は、機能液の供給源を構成する２つのメインタンク１０を有するタンクユニット１１と、複数の機能液滴吐出ヘッド９に対応して設けたサブタンク１２と、タンクユニット１１と複数のサブタンク１２を接続するタンク側流路１３と、各サブタンク１２と各機能液滴吐出ヘッド９とを接続する複数のヘッド側流路１４と、を備えている。各ヘッド側流路１４には、圧力調整弁１５が介設されている。以下、サブタンク１２、ヘッド側流路１４および圧力調整弁１５を、機能液供給ユニット２０と称する。
【００１３】
タンクユニット１１は、機能液の供給源となる一対のメインタンク１０と、一対のメインタンク１０の重量（厳密には残量）をそれぞれ測定する一対の重量測定装置７と、一対のメインタンク１０に接続されると共にタンク側流路１３に接続され、一対のメインタンク１０の切り替えを行う切替え機構８と、を備えている。タンク側流路１３は、タンク側から、タンクユニット１１に接続された主流路１３ａと、主流路１３ａに接続されたマニホールド形式の分岐流路１３ｂと、分岐流路１３ｂから各サブタンク１２に接続された複数の枝流路１３ｃと、を備えている。メインタンク１０には加圧窒素が導入され、機能液は、メインタンク１０から各サブタンク１２に加圧送液されるようになっている。すなわち、タンクユニット１１から主流路１３ａを介して供給された機能液は、分岐流路１３ｂにより分流し、枝流路１３ｃを介して各サブタンク１２に供給される。
【００１４】
次に、図１および２を参照し、機能液供給ユニット２０について説明する。上記のように、機能液供給ユニット２０は、サブタンク１２、機能液滴吐出ヘッド９、およびサブタンク１２と機能液滴吐出ヘッド９とを接続するヘッド側流路１４を備えており、ヘッド側流路１４には、圧力調整弁１５が介設されている。ヘッド側流路１４は、サブタンク１２から圧力調整弁１５に接続された１次側流路１４ａと、圧力調整弁１５から機能液滴吐出ヘッド９に接続された２次側流路１４ｂと、を有している。実施形態のサブタンク１２は、機能液滴吐出ヘッド９に対し十分に高い位置に配設されており、圧力調整弁１５によりサブタンク１２から供給される機能液を減圧し、適正圧力で機能液滴吐出ヘッド９に供給するようになっている。
【００１５】
図２に示すように、機能液供給ユニット２０は、高位置から順に、サブタンク１２、圧力調整弁１５、機能液滴吐出ヘッド９が配置されており、メインタンク１０から供給されサブタンク１２に貯留された機能液は、機能液滴吐出ヘッド９の駆動に応じ、ヘッド側流路１４および圧力調整弁１５を介して、機能液滴吐出ヘッド９に重力供給される。ところで、機能液滴吐出ヘッド９が駆動し所定の描画を実施する場合、機能液滴吐出ヘッド９の多数の吐出ノズルは、描画データに基づいて選択的に機能液吐出を行う。すなわち、描画を実施すると、ヘッド側流路１４を流れる機能液の流量が経時的に刻々と変化する。このことは同時に、ヘッド側流路１４による機能液の圧力損失が刻々と変化することを意味し、特に圧力調整後の２次側流路１４ｂの圧力損失は、機能液滴吐出ヘッド９の液滴吐出量に影響を及ぼす。そこで、本実施形態では、圧力調整弁１５を、２次側流路１４ｂ内を流れる機能液の圧力損失を相殺するように設計している。すなわち、圧力調整弁１５は、圧力調整弁１５と機能液滴吐出ヘッド９を接続する２次側流路１４ｂ内を流れる機能液の圧力損失を相殺するように、機能液の圧力を自動調整し、２次側流路１４ｂを介して機能液滴吐出ヘッド９に供給する。これにより、機能液滴吐出ヘッド９に対する機能液の供給圧力が一定（液滴吐出量一定）となるようになっている（詳しくは後述する）。
【００１６】
次に、図３を参照して、圧力調整弁１５について詳細に説明する。圧力調整弁１５は、主要部を成す調整弁本体６０と、調整弁本体６０の流入側に差込み接合した流入コネクター６１と、調整弁本体６０の流出側に差込み接合した流出コネクター６２と、を備えている。そして、流入コネクター６１には、サブタンク１２に連なる１次側流路１４ａが接続され、他方、流出コネクター６２には、機能液滴吐出ヘッド９に連なる２次側流路１４ｂが接続されている。
【００１７】
調整弁本体６０は、略円板状で、かつ前面および後面の中央部が凹型形成されたバルブハウジング６４と、バルブハウジング６４と共に１次室４１を画成する蓋体６５と、バルブハウジング６４に受圧膜体４３（ダイヤフラム）を固定することでバルブハウジング６４と共に２次室４２を画成するドーナツ状の膜体押え部材６６と、で構成されている。バルブハウジング６４の中心部には、１次室４１および２次室４２を連通する調整弁連通流路６９が形成されている。なお、バルブハウジング６４、蓋体６５および膜体押え部材６６は、ステンレス等の耐食性材料で形成されている。
【００１８】
蓋体６５および膜体押え部材６６は、円形の受圧膜体４３の中心を通る軸線と同心円となる外形を有しており、バルブハウジング６４を前後方向から挟み込むようにネジ止めされている。また、蓋体６５および膜体押え部材６６は、バルブハウジング６４に対し、各々シールリングＳを挟み込んで相互に固定され、１次室４１および２次室４２を液密に構成している。
【００１９】
１次室４１は、受圧膜体４３と同心となる略円柱形状に形成され、１次室４１の上部には、１次室４１から径方向斜めに延びる流入ポート７１が形成されている。また、１次室４１の中心部には、調整弁連通流路６９が開口している。そして、調整弁連通流路６９の１次室４１側には、調整弁連通流路６９の開口周縁部を弁座として、調整弁連通流路６９を開閉する弁体７０が臨んでいる。また、弁体７０は、これと蓋体６５との間に配設された弁体付勢ばね４４によって、閉弁方向（２次室４２側）に付勢されている。
【００２０】
図３（ａ）に示すように、流入ポート７１は、流入コネクター６１が差込み接合される流入接合受け部７３と、流入接合受け部７３に連なるフィルター７５を収容するフィルター収容部７４と、フィルター収容部７４と１次室４１とを連通する流入流路部７６と、から構成されている。流入接合受け部７３には、流入コネクター６１が差し込み接合される。フィルター収容部７４には、フィルター７５が、流入コネクター６１との間に介設した押えばね７７に付勢された状態で収容されている。
【００２１】
２次室４２は、受圧膜体４３が膜体押え部材６６によりバルブハウジング６４に取り付けられ、バルブハウジング６４に凹型形成した内面壁６８と受圧膜体４３とによって、全体として受圧膜体４３を底面とする円錐台形状に形成されている。また、２次室４２の下部には、２次室４２から真下に延びる流出ポート８１（の流出流路部８６）が、２次室４２の内面壁６８に開口している（いずれも図３（ｂ）参照）。２次室４２の中心部には、上記した調整弁連通流路６９が開口しており、調整弁連通流路６９の２次室４２側の周縁部と受圧膜体４３との間には、受圧膜体４３を前方向に向かって付勢する膜体付勢ばね４５が介設されている。
【００２２】
受圧膜体４３（ダイヤフラム）は、樹脂フィルムで構成した膜体本体４３ａと、膜体本体４３ａの中央部に接着した樹脂製の受圧板４３ｂとで構成されている。受圧板４３ｂは、膜体本体４３ａと同心の円板状に、且つ膜体本体４３ａに対し十分に小さい径に形成されており、その中央に上記の弁体７０が離接するようになっている。
【００２３】
弁体７０は弾性材で構成され、弁の機能を奏するリング状の弁体本体１０１と、弁体本体１０１を保持する弁ホルダ１０２と、を有している。弁体本体１０１は、弁座となる調整弁連通流路６９の１次室４１側の開口周縁部に離接することで調整弁連通流路６９を開閉する。また、弁ホルダ１０２は、円盤状を成し１次室４１の液圧を受ける受圧部１０３と、円柱状を成し受圧部１０３の中央から２次室４２側に延びる軸部１０４を有している（図４参照）。軸部１０４は、調整弁連通流路６９を挿通して延在しており、軸部１０４の先端部が上記の受圧板４３ｂに当接し、受圧板４３ｂにより開閉動作するようになっている。
【００２４】
図３（ｂ）に示すように、流出ポート８１は、流入ポート７１と同様の形態を有しており、流出コネクター６２が差込み接合される流出接合受け部８５と、流出接合受け部８５と２次室４２とを連通する流出流路部８６と、から構成されている。流出接合受け部８５には、流出コネクター６２が差し込み接合される。なお、流入ポート７１および流出ポート８１は、機能液の流れ方向とフィルター７５の有無とにおいて異なるが、接合部分の基本形態は同一である。
【００２５】
この圧力調整弁１５では、機能液の吐出等により２次室４２の圧力が低くなると、受圧膜体４３が大気圧に抗して働く膜体付勢ばね４５の付勢力に打ち勝って後方（内側）に変形し、受圧板４３ｂが弁体７０および弁体７０を閉弁方向に付勢する弁体付勢ばね４４を後方に押して開弁し、１次室４１から２次室４２に機能液が流入する。機能液の流入が進み２次室４２の圧力が高まると、受圧膜体４３が、膜体付勢ばね４５の付勢力も伴って、前方（外側）に変形し、弁体７０は、受圧部１０３から１次室４１の液圧を受けると共に弁体付勢ばね４４の付勢力により閉弁する。すなわち、圧力調整弁１５は、大気圧と２次室４２の内部圧力とのバランスにより受圧膜体４３が変形することで調整弁連通流路６９を開閉する。
【００２６】
上記のようにして、圧力調整弁１５は、サブタンク１２から供給された機能液を圧力調整した後、２次側流路１４ｂを介して機能液を機能液滴吐出ヘッド９に供給する。このとき、機能液滴吐出ヘッド９の液滴吐出量に伴って変動する２次側流路１４ｂ内の圧力損失を相殺するように（圧力損失を加味して）、すなわち、２次側流路１４ｂの送液量に略反比例して低下する２次側流路１４ｂの内部圧力を補うように、圧力調整弁１５において、弁体７０の受圧部１０３の受圧面積と、２次室４２の受圧膜体４３の受圧面積と、弁体付勢ばね４４および膜体付勢ばね４５の付勢特性と、のうち少なくとも１つを調節することにより、圧力調整する機能液の量（圧力損失）に略比例して２次側の調整圧力を高めるように設計されている。
【００２７】
実際には、流量の多少に係らず２次側の調整圧力が一定となるように設計した圧力調整弁（既存の圧力調整弁）において、２次側の調整圧力に影響を及ぼす主要部品を調整することで適正化を図ることが好ましい。主要部品の調整としては、例えば受圧部１０３の受圧面積の大小、受圧膜体４３の受圧面積の大小、弁体付勢ばね４４のばね荷重の大小、膜体付勢ばね４５のばね荷重の大小、等における少なくとも１つのパラメーターを部品交換により調整し、試験により適正化を図るようにする。このような、パラメーター調節の組み合わせによって、圧力調整弁１５は、２次側流路１４ｂの圧力損失を相殺するように、圧力調整されている。
【００２８】
ここで、図５を参照し、本実施形態に係る機能液供給装置１の圧力調整弁１５の圧力調整と２次側流路１４ｂ内の圧力損失の関係について説明する。同図の横軸は２次側流路１４ｂの機能液の流量を、縦軸は機能液の圧力を示している。（Ａ）は、２次側流路１４ｂの内部圧力を示し、送液量（機能液流量）が増加すると、２次側流路１４ｂ内の圧力損失が大きくなるため、機能液滴吐出ヘッド９への機能液の供給圧力は低くなる。一方、（Ｂ）は、圧力調整弁１５の２次側の調整圧力を示しており、２次側流路１４ｂの送液量に比例させて圧力を高めるようにしている。すなわち、機能液滴吐出ヘッド９への機能液の供給量（機能液流量）が増加すると、圧力調整弁１５の調整圧力が高くなり、機能液流量が減少すると、圧力調整弁１５の調整圧力が低くなるように、圧力調整弁１５が設計されている。（Ｃ）は、２次側流路１４ｂ内の圧力と圧力調整弁１５の調整圧力の合成圧力を示している。図示のように、２次側流路１４ｂの送液量が増減しても、合成圧力、すなわち機能液滴吐出ヘッド９への機能液供給圧力（厳密には機能液滴吐出ヘッド９のキャビティにおける圧力）が略一定になるようにしている。
【００２９】
上記の構成により、圧力調整弁１５は、２次側流路１４ｂ内の圧力損失を相殺するように２次側の機能液を圧力調整するため、機能液滴吐出ヘッド９の吐出量が変化しても、機能液滴吐出ヘッド９への機能液の供給圧力を略一定に保つことができる。すなわち、機能液滴吐出ヘッド９から設定値通りに機能液滴を吐出させることができる。
【００３０】
また、上記の構成によれば、既存の圧力調整弁の一部の部品、すなわち、弁体７０、受圧膜体４３、弁体付勢ばね４４および膜体付勢ばね４５のうちの少なくとも１つを交換、もしくは改良すれば、機能液滴吐出ヘッド９への機能液の供給圧力を略一定に保つことのできる圧力調整弁を実現できるため、コストアップを抑制することができる。
【符号の説明】
【００３１】
１：機能液供給装置  １２：サブタンク  １４ａ：１次側流路  １４ｂ：２次側流路  １５：圧力調整弁  ４３：受圧膜体  ４４：弁体付勢ばね  ４５：膜体付勢ばね  ７０：弁体  １０３：受圧部
【図１】
2010279869.tif 000003
【図２】
2010279869.tif 000004
【図３】
2010279869.tif 000005
【図４】
2010279869.tif 000006
【図５】
2010279869.tif 000007