(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を押圧して供給する液体供給装置であって、
前記液体を貯留するシリンジと、
前記シリンジ内の前記液体を押圧する空間と接続されて前記空間への空気の供給と前記空間からの空気の排出を行う給排気手段とを備え、
前記給排気手段は、前記空気の供給及び排出により前記空間に対する空気圧を調整することで前記液体の液面を押圧し、
前記給排気手段は、前記空間から空気を排出するときの排気抵抗と、前記空間に空気を供給するときの給気抵抗との少なくともいずかを設定する給排気抵抗設定手段を有し、
前記給排気抵抗設定手段は、前記液体の供給時の前記空間に対する空気圧の圧力の立ち上り面積と立ち下り面積とが同様になるように前記排気抵抗及び前記給気抵抗の少なくともいずれかを設定する
液体供給装置。
【請求項２】
前記給排気抵抗設定手段は、前記液体の供給毎の前記空間に対する空気圧の圧力の積分値が同様になるように前記排気抵抗及び前記給気抵抗の少なくともいずれかを設定する
請求項１に記載の液体供給装置。
【請求項３】
液体を押圧して供給する液体供給装置であって、
前記液体を貯留するシリンジと、
前記シリンジ内の前記液体を押圧する空間と接続されて前記空間への空気の供給と前記空間からの空気の排出を行う給排気手段とを備え、
前記給排気手段は、前記空気の供給及び排出により前記空間に対する空気圧を調整することで前記液体の液面を押圧し、
前記給排気手段は、前記空間から空気を排出するときの排気抵抗と、前記空間に空気を供給するときの給気抵抗との少なくともいずかを設定する給排気抵抗設定手段を有し、
前記給排気抵抗設定手段は、前記液体の供給時の前記空間に対する空気圧が一定の値になるまでの時間上昇率と、前記液体の供給時の前記空間に対する空気圧が大気圧になるまでの時間減少率とが同様になるように前記排気抵抗及び前記給気抵抗の少なくともいずれかを設定する
液体供給装置。
【請求項４】
液体を押圧して供給する液体供給装置であって、
前記液体を貯留するシリンジと、
前記シリンジ内の前記液体を押圧する空間と接続されて前記空間への空気の供給と前記空間からの空気の排出を行う給排気手段とを備え、
前記給排気手段は、前記空気の供給及び排出により前記空間に対する空気圧を調整することで前記液体の液面を押圧し、
前記給排気手段は、前記空間から空気を排出するときの排気抵抗と、前記空間に空気を供給するときの給気抵抗との少なくともいずかを設定する給排気抵抗設定手段を有し
前記液体供給装置は、さらに、前記シリンジ内の空間と接続されて前記給排気手段により給気及び排気が行われるダミーエアー容量を備える
液体供給装置。
【請求項５】
前記液体供給装置は、さらに、前記シリンジ内の空間に対する空気圧を検知する検知手段を備える
請求項１〜４のいずれか１項に記載の液体供給装置。
【請求項６】
液体を押圧して液滴状に吐出する液体吐出ヘッドと、液体を押圧して前記液体吐出ヘッドに供給する液体供給装置とを備える液体吐出装置であって、
前記液体吐出ヘッドは、
液体を押圧する第１部材と、
前記第１部材に対向して配置され、前記第１部材とともに液体が貯留される貯留室を形成する第２部材と、
前記第１部材と前記第２部材との間に配置されて前記貯留室の外周部を規定し、前記第１部材により前記第２部材側に押圧されて弾性変形することによって前記貯留室の容積を増減させる弾性部材と、
前記第１部材を前記第２部材に対して近接及び離隔する押圧方向に相対的に変位させることにより、前記弾性部材を弾性変形させる作動部材と、を備え、
前記液体供給装置は、
前記液体を貯留するシリンジと、
前記シリンジ内の前記液体を押圧する空間と接続されて前記空間への空気の供給と前記空間からの空気の排出を行う給排気手段とを備え、
前記給排気手段は、前記空気の供給及び排出により前記空間に対する空気圧を調整することで前記液体の液面を押圧し、
前記給排気手段は、前記空間から空気を排出するときの排気抵抗と、前記空間に空気を供給するときの給気抵抗との少なくともいずかを設定する給排気抵抗設定手段を有し、
前記給排気抵抗設定手段は、前記液体の供給時の前記空間に対する空気圧の圧力の立ち上り面積と立ち下り面積とが同様になるように前記排気抵抗及び前記給気抵抗の少なくともいずれかを設定する
液体吐出装置。
【請求項７】
液体を押圧して供給する液体供給装置による液体供給方法であって、
前記液体を貯留するシリンジ内の前記液体を押圧する空間と接続された給排気手段により前記空間に空気を供給した後、供給された空気を前記空間から排出する一連の動作を１回の液体の供給動作とし、それぞれの液体の供給動作における液体の供給量が同じになるように、前記給排気手段の排気抵抗及び給気抵抗の少なくともいずかを設定する設定ステップと、
前記設定ステップで排気抵抗及び給気抵抗の少なくともいずかが設定された前記給排気手段により前記空気の供給及び排出を行い、前記空気の供給及び排出により前記空間に対する空気圧を調整することで前記液体の液面を押圧する押圧ステップとを含み、
前記設定ステップでは、１回の前記液体の供給動作における前記空間に対する空気圧の圧力の立ち上り面積と立ち下り面積とが同様になるように前記排気抵抗及び前記給気抵抗の少なくともいずれかを設定する
液体供給方法。
【請求項８】
前記設定ステップでは、前記液体の供給動作毎の前記空間に対する空気圧の圧力の積分値が同様になるように前記排気抵抗及び前記給気抵抗の少なくともいずれかを設定する
請求項７に記載の液体供給方法。
【請求項９】
液体を押圧して供給する液体供給装置による液体供給方法であって、
前記液体を貯留するシリンジ内の前記液体を押圧する空間と接続された給排気手段により前記空間に空気を供給した後、供給された空気を前記空間から排出する一連の動作を１回の液体の供給動作とし、それぞれの液体の供給動作における液体の供給量が同じになるように、前記給排気手段の排気抵抗及び給気抵抗の少なくともいずかを設定する設定ステップと、
前記設定ステップで排気抵抗及び給気抵抗の少なくともいずかが設定された前記給排気手段により前記空気の供給及び排出を行い、前記空気の供給及び排出により前記空間に対する空気圧を調整することで前記液体の液面を押圧する押圧ステップとを含み、
前記設定ステップでは、１回の前記液体の供給動作における前記空間に対する空気圧が一定の値になるまでの時間上昇率と、前記空間に対する空気圧が大気圧になるまでの時間減少率とが同様になるように前記排気抵抗及び前記給気抵抗の少なくともいずれかを設定する
液体供給方法。
【請求項１０】
液体を押圧して供給する液体供給装置による液体供給方法であって、
前記液体を貯留するシリンジ内の前記液体を押圧する空間と接続された給排気手段により前記空間に空気を供給した後、供給された空気を前記空間から排出する一連の動作を１回の液体の供給動作とし、それぞれの液体の供給動作における液体の供給量が同じになるように、前記給排気手段の排気抵抗及び給気抵抗の少なくともいずかを設定する設定ステップと、
前記設定ステップで排気抵抗及び給気抵抗の少なくともいずかが設定された前記給排気手段により前記空気の供給及び排出を行い、前記空気の供給及び排出により前記空間に対する空気圧を調整することで前記液体の液面を押圧する押圧ステップとを含み、
前記設定ステップでは、前記空間にダミーエアー容量を接続した状態での１回の液体の供給動作における液体の供給量と、前記空間にダミーエアー容量を接続しない状態での１回の液体の供給動作における液体の供給量とが同じになるように前記給排気手段の排気抵抗及び前記給気抵抗の少なくともいずれかを設定する
液体供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を押圧して液滴状に吐出する液体吐出ヘッドに液体を供給する液体供給装置、液体吐出装置及び液体供給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
記録紙等に対してインクを液滴状に吐出するインクジェット技術が知られている。このインクジェット技術は、例えば、各種のデバイス製造過程におけるパターンの形成及び薄膜の形成等に応用されている。近年、このようなインクジェット技術は、例えば半導体デバイス及び発光ダイオードの製造過程にも応用されようとしている。半導体デバイスの製造過程では、高粘度の熱硬化性樹脂を吐出する必要がある。また、発光ダイオードの製造過程では、固形の蛍光体が分散された液体を吐出する必要がある。
【０００３】
インクジェット技術には、液体を吐出する液体吐出ヘッドが用いられる。液体吐出ヘッドの一例が特許文献１に開示されている。特許文献１に記載の液体吐出ヘッドは、液体を供給するための供給孔と液体を吐出するための吐出孔とが連通状態で設けられた貯留室に吐出対象の液体を貯留し、貯留室の容積を短時間に減少させることで、吐出孔から液体を吐出するものである。このような構造の液体吐出ヘッドによれば、剛体同士が摩擦する部分が無く、液体に含まれる固体が剛体の間に侵入して剛体を傷つけることが無いため、固体を含む液体でも吐出することができる。また、貯留室の容積を縮める力が強いため、高い粘度の液体でも吐出することが可能である。
【０００４】
また、高粘度の液体を吐出する他の液体吐出装置としては、ディスペンサーの一例が特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−３０７４６６号公報
【特許文献２】特開平４−２４７２６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１の液体吐出ヘッドにおいては貯留室内に一定の供給量で液体を供給する必要があるが、貯留室の容積は小さいため、液体の供給量は小さくなる。従って、特許文献１の液体吐出ヘッドに液体を供給する液体供給装置においては、微小な供給量で一定量の液体を安定して供給することが求められる。しかしながら、一般的に用いられているような、液体が貯留されたシリンジ内にブランジャーを設け、機械的手段によりブランジャーを移動させて液体を押圧することでシリンジから液体を供給させる構造では、ブランジャーの移動量を細かく正確に制御することは困難である。従って、一般的な液体供給装置では、微小な供給量で一定量の液体を安定して供給することは困難である。
【０００７】
ここで、特許文献２には、液体が貯留されたシリンジ内に液体を押圧するブランジャーを設け、このブランジャーを空気圧によって加圧して移動させることにより、液体をシリンジから吐出させる液体吐出装置が開示されている。この液体吐出装置では、ブランジャーの移動に追従して移動するピストンをシリンジ内に設けることで、ブランジャーの空気圧を一定にしている。このような構造の液体吐出装置によれば、空気圧によって液体を押圧するため、微小量の液体を吐出させることができる。また、ブランジャーの空気圧を一定にしているため、液体の吐出量を一定とすることもできる。従って、この液体吐出装置を液体供給装置に適用することで、微小な供給量で一定量の液体を液体吐出ヘッドに供給することが考えられる。しかしながら、特許文献２の液体吐出装置には、ブランジャーの移動に追従させてピストンを移動させる構成が必要となるため、液体供給装置の構成が複雑化してしまう。
【０００８】
また、特許文献２のシリンジ内の液体を押圧するブランジャーの移動に追従して移動するピストンを設けなかった場合においては、シリンジ内の液体が吐出され、シリンジ内のエアー量に変化が生じてくると、シリンジ内からの液体の吐出量に変化が生じてしまい、微小な供給量での液体の供給は困難である。
【０００９】
本発明は、上述した従来の課題を解決するものであり、その目的は、微小な供給量で一定量の液体を供給することが可能な液体供給装置、液体吐出装置及び液体供給方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る液体供給装置は、液体を押圧して供給する液体供給装置であって、前記液体を貯留するシリンジと、前記シリンジ内の前記液体を押圧する空間と接続されて前記空間への空気の供給と前記空間からの空気の排出を行う給排気手段とを備え、前記給排気手段は、前記空気の供給及び排出により前記空間に対する空気圧を調整することで前記液体の液面を押圧し、前記給排気手段は、前記空間から空気を排出するときの排気抵抗と、前記空間に空気を供給するときの給気抵抗との少なくともいずかを設定する給排気抵抗設定手段を有することを特徴とする。
【００１１】
本態様によれば、シリンジ内の空間に対する空気圧により液体の液面を押圧するため、微小量の液体を押圧して供給することができる。また、排気抵抗及び給気抵抗の少なくともいずれかを設定することにより、シリンジ内の空間の容積によらず液体の吐出量を一定とすることもできる。従って、微小な供給量で一定量の液体を押圧して供給することが可能な液体供給装置を実現することができる。このとき、単に排気抵抗及び給気抵抗の少なくともいずれかを設定するだけであるので、装置の構成は複雑化しない。
【００１２】
ここで、前記給排気抵抗設定手段は、前記液体の供給毎の前記空間に対する空気圧の圧力の積分値が同様になるように前記排気抵抗及び前記給気抵抗の少なくともいずれかを設定してもよい。
【００１３】
また、前記給排気抵抗設定手段は、前記液体の供給時の前記空間に対する空気圧の圧力の立ち上り面積と立ち下り面積とが同様になるように前記排気抵抗及び前記給気抵抗の少なくともいずれかを設定してもよい。
【００１４】
本態様によれば、排気抵抗及び給気抵抗の少なくともいずれかの設定を、液体の供給毎のシリンジ内の空間に対する空気圧の圧力の積分値が同様になるように、あるいは、液体供給時のシリンジ内の空間に対する空気圧の立ち上り面積と立ち下り面積とが同様になるように設定することにより、シリンジ内の空間の容積によらず液体の吐出量を一定とすることができる。
【００１５】
また、前記給排気抵抗設定手段は、前記液体の供給時の前記空間に対する空気圧が一定の値になるまでの時間上昇率と、前記液体の供給時の前記空間に対する空気圧が大気圧になるまでの時間減少率とが同様になるように前記排気抵抗及び前記給気抵抗の少なくともいずれかを設定してもよい。
【００１６】
本態様によれば、排気抵抗及び給気抵抗の少なくともいずれかの設定を、液体供給時のシリンジ内の空間に対する空気圧が一定の値になるまでの時間上昇率と、シリンジ内の空間に対する空気圧が大気圧になるまでの時間減少率とが同様になるように設定することにより、シリンジ内の空間の容積によらず液体の吐出量を一定とすることができる。
【００１７】
また、前記液体供給装置は、さらに、前記シリンジ内の空間と接続されて前記給排気手段により給気及び排気が行われるダミーエアー容量を備えてもよい。
【００１８】
本態様によれば、ダミーエアー容量をシリンジ内の空間と接続することにより、シリンジ内の空間の空気の容積が増加した状態つまりシリンジ内の液体が減った状態を擬似的に作り出することができる。従って、実際にシリンジ内の液体の量を減らさなくても、ダミーエアー容量をシリンジ内の空間に接続した状態とダミーエアー容量をシリンジ内の空間に接続しない状態とで液体のシリンジからの供給量が同じになるように給気抵抗及び排気抵抗の少なくともいずれかを設定することで、給気抵抗及び排気抵抗の少なくともいずれかの設定を行うことができる。その結果、給気抵抗及び排気抵抗の少なくともいずれかの設定が容易な液体供給装置を実現することができる。
【００１９】
また、前記液体供給装置は、さらに、前記シリンジ内の空間に対する空気圧を検知する検知手段を備えてもよい。
【００２０】
本態様によれば、検知手段によりシリンジ内の空間に対する空気圧の時間変化を検知することができる。従って、液体の供給量を実際に測定しなくても、例えば空気圧の時間変化から液体の供給量を導出して給気抵抗及び排気抵抗の少なくともいずれかの設定を行うことができる。その結果、給気抵抗及び排気抵抗の少なくともいずれかの設定が容易な液体供給装置を実現することができる。
【００２１】
また、本発明の一態様に係る液体吐出装置は、液体を押圧して液滴状に吐出する液体吐出ヘッドと、液体を押圧して前記液体吐出ヘッドに供給する液体供給装置とを備える液体吐出装置であって、前記液体吐出ヘッドは、液体を押圧する第１部材と、前記第１部材に対向して配置され、前記第１部材とともに液体が貯留される貯留室を形成する第２部材と、前記第１部材と前記第２部材との間に配置されて前記貯留室の外周部を規定し、前記第１部材により前記第２部材側に押圧されて弾性変形することによって前記貯留室の容積を増減させる弾性部材と、前記第１部材を前記第２部材に対して近接及び離隔する押圧方向に相対的に変位させることにより、前記弾性部材を弾性変形させる作動部材と、を備え、前記液体供給装置は、前記液体を貯留するシリンジと、前記シリンジ内の前記液体を押圧する空間と接続されて前記空間への空気の供給と前記空間からの空気の排出を行う給排気手段とを備え、前記給排気手段は、前記空気の供給及び排出により前記空間に対する空気圧を調整することで前記液体の液面を押圧し、前記給排気手段は、前記空間から空気を排出するときの排気抵抗と、前記空間に空気を供給するときの給気抵抗との少なくともいずかを設定する給排気抵抗設定手段を有することを特徴とする。
【００２２】
本態様によれば、液体吐出ヘッドに微小な供給量で一定量の液体を押圧して供給することが可能な液体吐出装置を実現することができる。このとき、単に排気抵抗及び給気抵抗の少なくともいずれかを設定するだけであるので、装置の構成は複雑化しない。
【００２３】
また、本発明の一態様に係る液体供給方法は、液体を押圧して供給する液体供給装置による液体供給方法であって、前記液体を貯留するシリンジ内の前記液体を押圧する空間と接続された給排気手段により前記空間に空気を供給した後、供給された空気を前記空間から排出する一連の動作を１回の液体の供給動作とし、それぞれの液体の供給動作における液体の供給量が同じになるように、前記給排気手段の排気抵抗及び給気抵抗の少なくともいずかを設定する設定ステップと、前記設定ステップで排気抵抗及び給気抵抗の少なくともいずかが設定された前記給排気手段により前記空気の供給及び排出を行い、前記空気の供給及び排出により前記空間に対する空気圧を調整することで前記液体の液面を押圧する押圧ステップとを含むことを特徴とする。
【００２４】
本態様によれば、微小な供給量で一定量の液体を押圧して供給することが可能な液体供給方法を実現することができる。このとき、単に排気抵抗及び給気抵抗の少なくともいずれかを設定するだけであるので、装置の構成は複雑化しない。
【００２５】
ここで、前記設定ステップでは、前記液体の供給動作毎の前記空間に対する空気圧の圧力の積分値が同様になるように前記排気抵抗及び前記給気抵抗の少なくともいずれかを設定してもよい。
【００２６】
また、前記設定ステップでは、１回の前記液体の供給動作における前記空間に対する空気圧の圧力の立ち上り面積と立ち下り面積とが同様になるように前記排気抵抗及び前記給気抵抗の少なくともいずれかを設定してもよい。
【００２７】
また、前記設定ステップでは、１回の前記液体の供給動作における前記空間に対する空気圧が一定の値になるまでの時間上昇率と、前記空間に対する空気圧が大気圧になるまでの時間減少率とが同様になるように前記排気抵抗及び前記給気抵抗の少なくともいずれかを設定してもよい。
【００２８】
本態様によれば、シリンジ内の空間の容積によらず液体の吐出量を一定とすることができる。
【００２９】
また、前記設定ステップでは、前記空間にダミーエアー容量を接続した状態での１回の液体の供給動作における液体の供給量と、前記空間にダミーエアー容量を接続しない状態での１回の液体の供給動作における液体の供給量とが同じになるように前記給排気手段の排気抵抗及び前記給気抵抗の少なくともいずれかを設定してもよい。
【００３０】
本態様によれば、排気抵抗及び給気抵抗の少なくともいずれかの設定が容易な液体供給方法を実現することができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、微小な供給量で一定量の液体を押圧して供給することが可能な液体供給装置、液体吐出装置及び液体供給方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る液体吐出装置の構成を示す斜視図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態に係る液体吐出ヘッドの外観を示す斜視図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態に係る液体吐出ヘッドを分解した状態で示す斜視図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態に係る液体吐出ヘッド及び液体供給装置の構成を示す断面図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態に係る液体供給装置における液体供給方法及び液体吐出ヘッドによる液体吐出方法を示すフローチャートである。
【図６Ａ】図６Ａは、本発明の実施の形態に係る液体供給装置の圧力調整室の空気圧の時間変化を示す図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、本発明の実施の形態に係る液体供給装置の圧力調整室の空気圧の時間変化を示す図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、本発明の実施の形態に係る液体供給装置の圧力調整室の空気圧の時間変化を示す図である。
【図７Ａ】図７Ａは、本発明の実施の形態に係る液体供給装置の圧力調整室の空気圧の時間変化のシミュレーション結果を示す図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、本発明の実施の形態に係る液体供給装置の圧力調整室の空気圧の時間変化のシミュレーション結果を示す図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、本発明の実施の形態に係る液体供給装置の圧力調整室の空気圧の時間変化のシミュレーション結果を示す図である。
【図７Ｄ】図７Ｄは、本発明の実施の形態に係る液体供給装置の圧力調整室の空気圧の時間変化のシミュレーション結果を示す図である。
【図７Ｅ】図７Ｅは、本発明の実施の形態に係る液体供給装置の圧力調整室の空気圧の時間変化のシミュレーション結果を示す図である。
【図７Ｆ】図７Ｆは、本発明の実施の形態に係る液体供給装置の圧力調整室の空気圧の時間変化のシミュレーション結果を示す図である。
【図７Ｇ】図７Ｇは、本発明の実施の形態に係る液体供給装置の圧力調整室の空気圧の時間変化のシミュレーション結果を示す図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態に係る液体供給装置の圧力調整室の空気圧の時間変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。本発明は、特許請求の範囲だけによって特定される。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、本発明の課題を達成するのに必ずしも必要ではないが、より好ましい形態を構成するものとして説明される。また、図面において、実質的に同一の構成、動作、および効果を表す要素については、同一の符号を付す。
【００３４】
図１は、本発明の実施の形態に係る液体吐出装置１０の構成を示す斜視図である。
【００３５】
この液体吐出装置１０は、装置基台１０１と、装置基台１０１に対して主走査方向（図１におけるＸ軸方向）に往復移動自在に支持されたヘッド１０２と、装置基台１０１に対して副走査方向（図１におけるＹ軸方向）に往復移動自在に支持されたステージ１０３とを備えている。
【００３６】
装置基台１０１には、ヘッド移動機構１０４が支持されている。このヘッド移動機構１０４は、主走査方向に延びるキャリッジ軸１０５と、キャリッジ軸１０５に往復移動自在にガイドされるキャリッジ１０６と、を含んでいる。キャリッジ１０６には、ヘッド１０２が支持されている。例えばモータ等の駆動源（図示せず）によりキャリッジ１０６がキャリッジ軸１０５上を往復移動することによって、ヘッド１０２は、装置基台１０１に対して主走査方向に往復移動される。なお、ヘッド１０２には、例えばシリコン樹脂等の液体を押圧して液滴状に吐出する液体吐出ヘッドとそれに液体を供給する液体供給装置が１個又は複数個設けられている。
【００３７】
また、装置基台１０１には、ステージ移動機構１０７が支持されている。このステージ移動機構１０７は、副走査方向に延び、且つ、間隔を置いて配置された一対のステージ軸１０８ａ，１０８ｂを含んでいる。一対のステージ軸１０８ａ，１０８ｂには、ステージ１０３が往復移動自在にガイドされている。ステージ１０３の上面には、例えばトレイに収納された部品や基板等の被吐出物１０９が支持されている。例えばモータ等の駆動源（図示せず）によりステージ１０３が一対のステージ軸１０８ａ，１０８ｂ上を往復移動することによって、ステージ１０３は、装置基台１０１に対して副走査方向に往復移動される。
【００３８】
液体吐出装置１０では、ヘッド１０２とステージ１０３上の被吐出物１０９とをそれぞれ装置基台１０１に対して相対的に移動させながら、ヘッド１０２から液体を被吐出物１０９に向けて液滴状に吐出する。これにより、被吐出物１０９上に液体がドット状に付着し、例えば被吐出物１０９上に所望のパターン又は薄膜等を形成することができる。
【００３９】
次に、図２〜図４を用いて、本実施の形態に係る液体吐出ヘッド２０及び液体供給装置３０の構成について説明する。
【００４０】
図２は、本実施の形態に係る液体吐出ヘッド２０の外観を示す斜視図である。図３は、液体吐出ヘッド２０を分解した状態で示す斜視図である。図４は、液体吐出ヘッド２０及び液体供給装置３０の構成を示す断面図である。
【００４１】
液体吐出ヘッド２０は、液体を押圧して液滴状に吐出するヘッドであり、液体を押圧する第１部材２０５と、第１部材２０５に対向して配置され、第１部材２０５とともに液体が貯留される貯留室２１３を形成する第２部材２０６と、第１部材２０５と第２部材２０６との間に配置されて貯留室２１３の外周部を規定し、第１部材２０５により第２部材２０６側に押圧されて弾性変形することによって貯留室２１３の容積を増減させる弾性部材２０７と、第１部材２０５を第２部材２０６に対して近接及び離隔する押圧方向に相対的に変位させることにより、弾性部材２０７を弾性変形させる作動部材２１８とを備えている。
【００４２】
以下、液体吐出ヘッド２０について詳細に説明する。
【００４３】
この液体吐出ヘッド２０は、ヘッド本体２０１を備えている。ヘッド本体２０１は、相互に締結された保持体２０２及び蓄熱体２０３を有している。
【００４４】
蓄熱体２０３は、上面が開口された箱形状に構成されている。蓄熱体２０３の底部には、第２部材２０６の吐出孔２１４を外部に露出させるための開口部２０３ａが設けられている。蓄熱体２０３は、熱伝導性の高い材質、例えば銅やステンレス等で構成されている。蓄熱体２０３の内面には、蓄熱体２０３を加熱するための加熱部材２０４が取り付けられている。加熱部材２０４は、例えば電気ヒータ及びセラミックスヒータ等で構成される。加熱部材２０４からの熱が蓄熱体２０３に伝達されることによって、蓄熱体２０３が所定の温度（例えば、３０〜８０℃）に保たれる。
【００４５】
保持体２０２は、蓄熱体２０３の上面の開口を覆うようにして、蓄熱体２０３の上面に取り付けられている。この保持体２０２には、第１部材２０５が挿入される開口部２０２ａが設けられている。保持体２０２は、剛性を有する材質、例えばステンレス等で構成されている。
【００４６】
ヘッド本体２０１の内部には、第１部材２０５、第２部材２０６、弾性部材２０７、付勢部材２１６、電極２１７及び作動部材２１８が設けられている。
【００４７】
第１部材２０５の上端部は例えばパイプ状に構成され、その内部には、ヘッド本体２０１の外部より液体が供給される供給流路２０９が設けられている。第２部材２０６側に位置する第１部材２０５の下端部は、貯留室２１３の上面側を規定し、貯留室２１３に液体を供給する供給孔２１０を有する。第２部材２０６側の下端部からより離れる側に位置する第１部材２０５の上端部は、保持体２０２の開口部２０２ａを通してヘッド本体２０１の外部に延びている。第１部材２０５には、供給流路２０９の下流側端部と連通されたオリフィス状の供給孔２１０が形成されている。押圧方向に直交する貯留室２１３の一端側に液体を供給する供給孔２１０の直径は、供給流路２０９の直径よりも小さく構成されている。第１部材２０５の下端部には、供給孔２１０と貯留室２１３とを相互に接続する供給側凹部が形成されている。供給側凹部は、その断面積が貯留室２１３に向けて漸増するテーパ状に構成されている。
【００４８】
なお、第１部材２０５は、シリコンゴムやフッ素ゴム等の弾性と耐薬品性とを有する部材で構成される弾性部材２０７に対して剛性の高い材質、例えばステンレス鋼で構成されている。第１部材２０５に関する寸法として、例えば、パイプ状の第１部材２０５の外形の直径は約５ｍｍ、オリフィス状の供給孔２１０の直径は約０．１５ｍｍ、供給孔２１０の長さは約１ｍｍ、供給孔２１０に液体を供給する供給流路２０９の直径は約１．５ｍｍ、供給孔２１０と貯留室２１３とを相互に接続する供給側凹部の直径の最大値は約０．５ｍｍに構成されている。
【００４９】
第２部材２０６は、第１部材２０５の下端面と対向するようにして、蓄熱体２０３の底部に取り付けられている。第２部材２０６の上面には、例えば円形状の貯留室形成用凹部が形成されている。第１部材２０５の下端面と第２部材２０６の貯留室形成用凹部とが協働することによって、液体が貯留される貯留室２１３が形成される。第１部材２０５の下端面（供給側凹部を含む）は、貯留室２１３の上面を規定し、第２部材２０６の貯留室形成用凹部（吐出側凹部を含む）は、貯留室２１３の下面を規定する。第２部材２０６の内部には、貯留室２１３と連通され、押圧方向に直交する貯留室２１３の他端側より液体を吐出する吐出孔２１４が形成されている。この吐出孔２１４は、蓄熱体２０３の開口部２０３ａを通して外部に露出されている。第２部材２０６の上端部には、吐出孔２１４と貯留室２１３とを相互に接続する吐出側凹部が形成されている。吐出側凹部は、その断面積が貯留室２１３に向けて漸増するテーパ状に構成されている。
【００５０】
なお、第２部材２０６は、熱伝導性の高い材質、例えばステンレス鋼及びセラミック材等で構成されている。第２部材２０６は、蓄熱体２０３と熱的に接続されている。これにより、加熱部材２０４により加熱された蓄熱体２０３の熱が、第２部材２０６を介して吐出孔２１４に充填される液体に伝達される。
【００５１】
第２部材２０６に関する寸法として、例えば、吐出孔２１４の直径は約０．１５ｍｍ、吐出孔２１４の長さは０．０３〜０．５ｍｍ、吐出孔２１４と貯留室２１３とを相互に接続する吐出側凹部の直径の最大値は約１ｍｍに構成されている。
【００５２】
また、貯留室２１３の直径は、第１部材２０５の供給側凹部の直径の最大値及び第２部材２０６の吐出側凹部の直径の最大値よりも大きく構成されている。
【００５３】
弾性部材２０７は、薄い板状、且つ、押圧方向のＸＹ平面視でリング状に構成されている。この弾性部材２０７は、第１部材２０５と第２部材２０６との間に配置されている。この弾性部材２０７は、貯留室形成用凹部の外周部に配置されることによって、押圧方向に対して直交する方向において貯留室２１３の外周部を規定する。押圧方向に対して直交する方向を含む平面における貯留室２１３の断面形状は、円形状で構成されている。後述するように、弾性部材２０７が第１部材２０５により第２部材２０６側に押圧されて弾性変形した際には、弾性部材２０７の径方向外側への弾性変形が貯留室形成用凹部の外周部によって規制される。なお、この弾性部材２０７は、貯留室２１３内の液体が外部に漏れるのを防止するシール機能をも有している。弾性部材２０７の寸法として、例えば、厚みｔは０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍ、外径は５．２〜７ｍｍ、内径は０．２〜４．８ｍｍに構成されている。
【００５４】
作動部材２１８は、例えば積層型の圧電素子で構成されたアクチュエータである。作動部材２１８の中央部には貫通孔が設けられ、この貫通孔には第１部材２０５が挿入されている。これにより、作動部材２１８は、第１部材２０５の周囲を取り囲むようにして、ヘッド本体２０１の内部に配設されている。作動部材２１８の上端部は、第１部材２０５の外周面に接着剤等により強固に固定されている。作動部材２１８の下端部は、第２部材２０６の上面に弾性部材２０７の一部を介して接触されている。作動部材２１８の上端部と保持体２０２の下面との間には皿ばね等で構成された付勢部材２１６が配置されており、この付勢部材２１６の付勢力によって、作動部材２１８の下端部が第２部材２０６の上面に押し当てられる。付勢部材２１６が作動部材２１８の上端部を押圧する力は、例えば約２０ｋｇｆである。
【００５５】
作動部材２１８の外周部には、電極２１７が配設されている。この電極２１７に電圧が印加されたときには、作動部材２１８は全体として、Ｚ軸方向に伸長される伸長状態に保持される。このとき、第１部材２０５は、作動部材２１８の伸長力によって、押圧方向において第２部材２０６に離隔する向きに変位される。電極２１７への電圧の印加が解除されたときには、作動部材２１８は全体として、Ｚ軸方向に収縮される収縮状態に保持される。このとき、第１部材２０５は、作動部材２１８の収縮及び付勢部材２１６の付勢力によって、押圧方向において第２部材２０６から相対的に近接する向きに変位される。なお、作動部材２１８が伸長又は収縮した際における、第１部材２０５の押圧方向における変位量は、例えば約１０μｍである。
【００５６】
図４に示すように、本実施の形態の液体吐出装置１０は、さらに、大気圧以上の圧力を有する液体を押圧して液体吐出ヘッド２０の供給流路２０９に液体を供給する液体供給装置３０と、液体吐出ヘッド２０の作動部材２１８の動作を制御する作動制御部１１１と、を備えている。
【００５７】
作動制御部１１１は、作動部材２１８の電極２１７に印加される電圧を制御する。液体吐出ヘッド２０から液体を吐出するときには、作動制御部１１１は、電極２１７に印加された電圧を解除する。液体吐出ヘッド２０から液体を吐出しないときには、作動制御部１１１は、電極２１７に電圧を印加する。従って、作動制御部１１１が所定のサイクルで作動部材２１８の電極２１７に対する電圧の印加と解除とを繰り返すことにより、液体吐出ヘッド２０からの液体の吐出が上記所定のサイクルで行われる。
【００５８】
液体供給装置３０は、液体を押圧して液体吐出ヘッド２０に供給する装置であって、液体を貯留するシリンジ１１２と、シリンジ１１２内の液体を押圧する空間としての圧力調整室１１３に接続されて圧力調整室１１３への圧縮空気の供給と圧力調整室１１３からの圧縮空気の排出とを行う給排気手段としての切替弁１２２、エアー源１１７、給気抵抗設定部１１８、切替弁１２２及び排気抵抗設定部１１９とを備え、給排気手段は、圧縮空気の供給及び排出により圧力調整室１１３に対する空気圧を調整することで液体の液面を押圧し、給排気手段は、圧力調整室１１３から圧縮空気を排出するときの排気抵抗を設定する排気抵抗設定部１１９と、圧力調整室１１３に圧縮空気を供給するときの給気抵抗を設定する給気抵抗設定部１１８とを給排気抵抗設定手段として有する。
【００５９】
排気抵抗設定部１１９は、液体の供給毎の圧力調整室１１３に対する空気圧の圧力の積分値が同様になるように排気抵抗を設定する。
【００６０】
給気抵抗設定部１１８は、液体の供給毎の圧力調整室１１３に対する空気圧の圧力の積分値が同様になるように給気抵抗を設定する。
【００６１】
液体供給装置３０は、さらに、シリンジ１１２内の圧力調整室１１３と接続されて給排気手段により給気及び排気が行われるダミーエアー容量１２０を備える。
【００６２】
液体供給装置３０は、さらに、シリンジ１１２内の圧力調整室１１３に対する空気圧を検知する検知手段としての圧力センサ１２１を備える。
【００６３】
以下、液体供給装置３０について詳細に説明する。
【００６４】
液体供給装置３０は、シリンジ１１２と、ピストン１１５と、エアー源１１７と、給気抵抗設定部１１８と、排気抵抗設定部１１９と、ダミーエアー容量１２０と、圧力センサ１２１と、切替弁１２２及び１２３とを備える。シリンジ１１２と、エアー源１１７と、給気抵抗設定部１１８と、排気抵抗設定部１１９と、ダミーエアー容量１２０と、圧力センサ１２１と、切替弁１２２及び切替弁１２３は、エアパイプ等のエア経路により互いに接続されている。
【００６５】
シリンジ１１２は、円筒状の容器であり、その内部には、液体吐出ヘッド２０に供給される液体が貯留されている。シリンジ１１２の下端部には、シリンジ１１２内の液体が吐出される吐出孔が設けられている。この吐出孔は接続チューブを介して液体吐出ヘッド２０の第１部材２０５の供給流路２０９に接続されている。
【００６６】
ピストン１１５は、円柱状で剛体状のフロートであり、シリンジ１１２の内部に摺動自在に設けられており、シリンジ１１２内の液体を押し出す。このピストン１１５によって区画されたシリンジ１１２の内部の空間のうちシリンジ１１２の吐出孔と連通された下部空間は、液体が充填された液体室１１４となっている。一方、ピストン１１５によって区画されたシリンジ１１２の内部の空間のうち液体室１１４と反対側の上部空間は、圧縮空気が供給及び排出されて空気圧が調整される圧力調整室１１３となっている。圧力調整室１１３に対する空気圧によりピストン１１５が押圧される。
【００６７】
液体室１１４には、予め液体が充填されており、シリンジ１１２の吐出孔が連通されている。圧力調整室１１３には、エアー源１１７より供給された圧縮空気が充填される。液体室１１４の液体は、その液面がピストン１１２により押圧されることによりシリンジ１１２の吐出孔から吐出され、シリンジ１１２の吐出孔から吐出された液体室１１４の液体は、供給流路２０９に供給される。
【００６８】
なお、図４では、シリンジ１１２は、液体吐出ヘッド２０より高い位置に配置されているが、液体吐出ヘッド２０より低い位置に配置されていてもよい。これにより、液体供給装置３０から液体吐出ヘッド２０への液体の大気圧以上での加圧供給が容易なことや、液体吐出ヘッド２０より液体が吐出される吐出孔２１４の液だれを防止するために、負圧源（図示せず）から圧力調整室１１５への負圧の印加を不要とすることが可能である。
【００６９】
エアー源１１７は、エアーコンプレッサや工場正圧エアー源からなり、給気抵抗設定部１１８及び切替弁１２２を介して圧力調整室１１３と接続されており、圧縮空気を圧力調整室１１３に供給している。給気抵抗設定部１１８は、切替弁１２２を介して圧力調整室１１３と接続されている。
【００７０】
エアー源１１７は、圧力調整室１１３に対する空気圧が所定の一定圧になるまで一定圧の圧縮空気を圧力調整室１１３に供給し、圧力調整室１１３に対する空気圧が所定の一定圧になるように供給する。圧力調整室１１３に供給された圧縮空気の圧力によって、ピストン１１５が液体室１１４に向かって摺動し、この摺動によって液体室１１４内の液体が加圧され、液体の圧力は大気圧よりも大きい一定の圧力となる。このように大気圧以上の圧力を有する液体は、接続チューブを通して第１部材２０５の供給流路２０９に供給される。
【００７１】
給気抵抗設定部１１８は、切替弁１２２と接続されたエア経路（給気経路）に取り外し可能な状態で設けられ、長さ及び径を設定可能なチューブや、給気経路に接続され、給気の径を設定可能なしぼり弁、並びに給気経路に接続され、給気の径が可変なしぼり弁等である。給気抵抗設定部１１８は、エアー源１１７による圧縮空気の供給に対して抵抗（負荷）となる給気抵抗（流路抵抗）として働き、圧力調整室１１３への圧縮空気の供給速度及び供給量を所定の値に設定している。例えば、給気抵抗設定部１１８が長さを設定可能なチューブである場合、給気抵抗設定部１１８の給気抵抗を高くするためにチューブの長さが長くされる。
【００７２】
排気抵抗設定部１１９は、切替弁１２２を介して圧力調整室１１３と接続されている。排気抵抗設定部１１９は、大気開放のエア経路（排気経路）と接続されており、圧力調整室１１３からの圧縮空気は排気抵抗設定部１１９を介して排出される。
【００７３】
排気抵抗設定部１１９は、切替弁１２２と接続されたエア経路（排気経路）に取り外し可能な状態で設けられ、長さ及び径を設定可能なチューブ、排気経路に接続され、排気の径を設定可能なしぼり弁、並びに排気経路に接続され、排気の径が可変なしぼり弁等である。排気抵抗設定部１１９は、圧力調整室１１３からの圧縮空気の排出に対して抵抗（負荷）となる排気抵抗（流路抵抗）として働き、圧力調整室１１３からの圧縮空気の排出速度及び排出量を所定の値に設定している。例えば、排気抵抗設定部１１９が長さを設定可能なチューブである場合、排気抵抗設定部１１９の排気抵抗を高くするためにチューブの長さが長くされる。
【００７４】
ここで、エアー源１１７及び給気抵抗設定部１１８により圧力調整室１１３に圧縮空気を供給した後、切替弁１２２及び排気抵抗設定部１１９により供給された圧縮空気を圧力調整室１１３から排出する一連の動作を１回の液体の供給動作とする。言い換えると、圧力調整室１１３に対する空気圧が大気圧から上昇して一定の空気圧となり、一定の空気圧が維持された後、再び大気圧に戻ることにより、液体室１１４の液体の液面を押圧して液体供給装置３０から供給させる動作を１回の液体の供給動作とする。このとき、給気抵抗設定部１１８の給気抵抗（給気抵抗値）及び排気抵抗設定部１１９の排気抵抗（排気抵抗値）は、それぞれの液体の供給動作における液体の供給量が同じになるように設定される。例えば、給気抵抗及び排気抵抗は、次のように設定が行われる。すなわち、まず液体供給装置３０により液体がシリンジ１１２の液体室１１４に最初に貯留している量の状態（液体の初期貯留量）で最初に供給されるときの液体の供給量（初期供給量）、つまり圧力調整室１１３の容積が小さいときの液体の供給量が導出される。また、液体供給装置３０により複数回の液体の供給が行われた後で（シリンジ１１２の液体室１１４に液体が最後に貯留している量の状態（液体の最後貯留量）で）最後に液体を供給するときの液体の供給量（最後供給量）、つまり圧力調整室１１３の容積が大きいときの液体の供給量が導出される。そして、これら圧力調整室１１３の容積が小さいときの液体の供給量と圧力調整室１１３の容積が大きいときの液体の供給量とが同じになるように、給気抵抗及び排気抵抗が設定される。なお、給気抵抗及び排気抵抗の設定では、エアー源１１７による給気の条件（圧縮空気の供給速度及び供給量）と、大気開放のエア経路の排気の条件（圧縮空気の排気速度及び排気量）とが一定であることが前提とされる。
【００７５】
切替弁１２２は、エアー源１１７及び給気抵抗設定部１１８と圧力調整室１１３とを接続し、かつ排気抵抗設定部１１９とシリンジ１１２の圧力調整室１１３とを接続するエア経路に設けられる弁体である。切替弁１２２は、圧力調整室１１３に圧縮空気を導入するか否か、圧力調整室１１３の圧縮空気を排出するか否かを弁の開閉で制御できるものとなっている。切替弁１２２は、３ポート弁となっており、エアー源１１７及び給気抵抗設定部１１８と圧力調整室１１３とを接続するか、又は排気抵抗設定部１１９と圧力調整室１１３とを接続するかを選択的に切り替えている。切替弁１２２を閉の状態とすれば、エアー源１１７から圧力調整室１１３に供給される圧縮空気が遮断されるとともに、圧力調整室１１３が排気抵抗設定部１１９と連通して圧力調整室１１３の圧縮空気が排気抵抗設定部１１９を介して大気開放される。一方、切替弁１２２を開の状態とすれば、圧縮空気の大気開放の経路が遮断されるとともに、圧力調整室１１３がエアー源１１７及び給気抵抗設定部１１８と連通して圧力調整室１１３に圧縮空気が供給される。
【００７６】
圧力センサ１２１は、切替弁１２２と圧力調整室１１３との間に接続されており、圧力調整室１１３に対する空気圧を測定する。液体供給装置３０による液体の供給量は、圧力センサ１２１による圧力調整室１１３に対する空気圧の時間変化の測定結果から求められ、例えば圧力調整室１１３に対する空気圧を時間積分して導出される。
【００７７】
ダミーエアー容量１２０は、例えば空気を貯留可能な容器等であり、エアー源１１７より供給された圧縮空気が充填される。ダミーエアー容量１２０は、大気開放のためのリーク弁が接続されており、液体が初期に供給される際の、液体室１１４に初期に貯留している液体の容積である液体室１１４の初期容積と略同一の容積を持っている。ダミーエアー容量１２０は、切替弁１２３を介して圧力調整室１１３と接続されている。
【００７８】
なお、ダミーエアー容量１２０の容積は、液体室１１４の初期容積と略同一の容積であるとしたが、液体供給装置３０で液体の供給による液体室１１４の液体の最大減少量が想定されている場合には、その最大減少量に対応する容積（液体が最後に供給される前に液体室１１４に最後に貯留している液体の容積である液体室１１４の最後容積）と略同一であるようにされてもよい。例えば、液体供給装置３０による液体の供給が行われていない最初の状態で、液体室１１４の液体の量が５ｃｃであり、液体の供給により最大１ｃｃまで液体室１１４の液体の量が減る場合、ダミーエアー容量１２０の容積は４ｃｃに対応する容積とされてもよい。
【００７９】
切替弁１２３は、ダミーエアー容量１２０と圧力調整室１１３とを接続するエア経路に設けられる弁体であり、ダミーエアー容量１２０に圧縮空気を導入するか否かを弁の開閉で制御できるものとなっている。切替弁１２３は、２ポート弁となっており、ダミーエアー容量１２０と、圧力調整室１１３とともに、エアー源１１７、給気抵抗設定部１１８及び排気抵抗設定部１１９とを接続するか否かを選択的に切り替えている。切替弁１２２を開の状態にして圧力調整室１１３とエアー源１１７とを連通させた状態において、切替弁１２３を閉の状態とすれば、エアー源１１７からダミーエアー容量１２０に供給される圧縮空気が遮断される。一方、切替弁１２２を開の状態とすれば、ダミーエアー容量１２０が圧力調整室１１３とともに、エアー源１１７及び給気抵抗設定部１１８と連通してエアー源１１７からダミーエアー容量１２０に圧縮空気が供給される。
【００８０】
ここで、ダミーエアー容量１２０は、液体供給装置３０で液体が供給されていない状態において、擬似的に複数回の液体の供給が行われた状態（液体室１１４が押圧されて最後の液体がシリンジ１１２より吐出されて供給される前のシリンジ１１２の液体の貯留量に相当する液体室１１４の容積である最後容積における状態）を作るために用いられる。この擬似的状態は、切替弁１２２によりダミーエアー容量１２０を圧力調整室１１３と接続することにより実現される。これにより、液体供給装置３０のシリンジ１１２で最後の液体供給時の液体が供給されていない状態においてでも、簡易に給気抵抗設定部１１８の給気抵抗及び排気抵抗設定部１１９の排気抵抗を設定することが可能になる。ダミーエアー容量１２０を用いた設定では、まずダミーエアー容量１２０を圧力調整室１１３と接続した状態での１回の液体の供給動作における液体の供給量が導出される。また、ダミーエアー容量１２０を圧力調整室１１３に接続しない状態での１回の液体の供給動作における液体の供給量が導出される。そして、これらダミーエアー容量１２０を接続した状態での供給量とダミーエアー容量１２０を接続しない状態での供給量とが同じになるように、給気抵抗及び排気抵抗が設定される。
【００８１】
なお、切替弁１２３は、給気抵抗及び排気抵抗の設定において使用されるものであり、応答性は要求されないため、流量の大きいものとすることができる。
【００８２】
次に、本実施の形態の液体供給装置３０による液体供給方法について説明する。図５は、液体供給装置３０における液体供給方法及び液体吐出ヘッド２０による液体吐出方法を示すフローチャートである。図６Ａ〜図６Ｃは、液体供給装置３０の圧力調整室１１３に対する空気圧の時間変化を示す図である。
【００８３】
液体供給装置３０による液体供給方法は、エアー源１１７及び給気抵抗設定部１１８により、圧力調整室１１３に圧縮空気を供給した後、切替弁１２２及び排気抵抗設定部１１９により供給された圧縮空気を圧力調整室１１３から排出する一連の動作を１回の液体の供給動作とし、それぞれの液体の供給動作における液体の供給量が同じになるように、排気抵抗設定部１１９の排気抵抗と給気抵抗設定部１１８の給気抵抗とを設定する設定ステップ（ステップＳ１）と、設定ステップにて、給気抵抗が設定された給気抵抗設定部１１８及び排気抵抗が設定された排気抵抗設定部１１９とにより圧縮空気の供給及び排出を行い、圧縮空気の供給及び排出により圧力調整室１１３に対する空気圧を調整することで液体の液面を押圧する押圧ステップ（ステップＳ２，Ｓ３）とを含む。
【００８４】
ここで、設定ステップでは、圧力調整室１１３にダミーエアー容量１２０を接続した状態での１回の液体の供給動作における液体の供給量と、圧力調整室１１３にダミーエアー容量１２０を接続しない状態での１回の液体の供給動作における液体の供給量とが同様になるように排気抵抗設定部１１９の排気抵抗と給気抵抗設定部１１８の給気抵抗とを設定する。
【００８５】
以下、液体供給装置３０による液体供給方法について詳細に説明する。
【００８６】
まず、液体供給装置３０において、液体吐出ヘッド２０への液体の供給が開始される前に、排気抵抗設定部１１９の排気抵抗と給気抵抗設定部１１８の給気抵抗とを設定する（ステップＳ１）。このとき設定される排気抵抗及び給気抵抗と、圧力調整室１１３の容積と、エアー源１１７による圧縮空気の供給条件と、リーク弁の排気条件とに応じて、液体供給装置３０での１回の供給動作における微小量（例えば５００ｎｌ以下、好ましくは０．１ｎｌ〜２００ｎｌ）の液体供給の液体の供給量が変化する。
【００８７】
ここで、排気抵抗及び給気抵抗は、液体供給装置３０で液体の供給が進んで液体室１１４の液体の量が減り、相対的に圧力調整室１１３の容積が大きくなっても液体の供給量が変化しないように設定される。具体的には、ダミーエアー容量１２０を圧力調整室１１３に接続した状態での液体の供給量とダミーエアー容量１２０を圧力調整室１１３に接続しない状態での液体の供給量とが同様になるように、給気抵抗及び排気抵抗が設定される。そして、設定された給気抵抗及び排気抵抗は、液体供給装置３０で複数回の液体の供給が行われている期間にわたってそのままの値で維持される。例えば、圧力調整室１１３に対する空気圧が設定値に到達する最大のときの圧力値を１（１００ｋＰａ）とし、大気圧のときの圧力値を０として、ダミーエアー容量１２０を圧力調整室１１３に接続した状態（図６Ａ及び図６Ｂの実線）とそうでない状態（図６Ａ及び図６Ｃの破線）とで液体を押圧する空間である圧力調整室１１３に対する空気圧が図６Ａ〜図６Ｃに示すような時間変化を示し、その圧力の立ち上りや立ち下りが調整されて、実線と破線の圧力の面積（積分値Ｘ０、Ｘ１）が同様になるように給気抵抗及び排気抵抗が設定される。図６Ａ〜図６Ｃにおいて、実線と破線とで積分値Ｘ０、Ｘ１は略等しいため、図６Ａ〜図６Ｃは、ダミーエアー容量１２０を圧力調整室１１３に接続した状態とそうでない状態とで液体供給装置３０のシリンジ１１２からの液体の供給量が略等しいことを示している。
【００８８】
なお、液体供給装置３０により供給される液体が蛍光体の沈降等により粘度増加し易いものであることも考えられる。この場合には、ダミーエアー容量１２０を圧力調整室１１３に接続した状態での液体の供給量がダミーエアー容量１２０を圧力調整室１１３に接続しない状態での液体の供給量に比較して、時間経過による液体の粘度の増加を考慮し、少し多くなるように（相対的に多くなるように）、給気抵抗及び排気抵抗が設定されることが好ましい。
【００８９】
また、給気抵抗及び排気抵抗の設定において、圧力調整室１１３に対する空気圧の時間変化が導出されるが、液体の自重を考慮して空気圧の時間変化を導出してもよい。例えば、ダミーエアー容量１２０を圧力調整室１１３に接続しない状態では空気圧の実測値をそのまま用いて時間変化を導出し、ダミーエアー容量１２０を圧力調整室１１３に接続した状態では実測値より低くした空気圧を用いて時間変化を導出してもよい。
【００９０】
次に、液体室１１４内の液体を液体供給装置３０から吐出させて液体供給装置３０による液体吐出ヘッド２０への液体の供給を開始する（ステップＳ２）。液体供給装置３０による液体の供給は、圧力調整室１１３に圧縮空気が供給され、圧力調整室１１３の空気圧が高まり、液体室１１４内の液体の液面が押圧されることにより行われる。そして、このときの押圧は、給気抵抗設定部１１８及び切替弁１２２を介してエアー源１１７から所定の圧力の圧縮空気を圧力調整室１１３に供給し、一定期間維持した後、排気抵抗設定部１１９及びリーク弁を通じて圧力調整室１１３の圧縮空気をリークさせることにより行われる。つまり、所定の圧力の圧縮空気を圧力調整室１１３に供給し、圧力調整室１１３に対する空気圧を上昇させて一定の空気圧とし、その一定の空気圧で一定期間維持した後、圧力調整室１１３の圧縮空気をリークさせて再び大気圧に戻すことにより行われる。なお、液体供給装置３０による液体の供給では、切替弁１２３は閉の状態とされており、エアー源１１７からの圧縮空気はダミーエアー容量１２０に供給されない。また、空気圧を上昇させて一定の空気圧とし、その一定空気圧で一定期間維持するとしたが、必ずしもこれに限定されず、例えば所定の空気圧の圧縮空気を圧力調整室１１３に一定期間供給した後、圧力調整室１１３の圧縮空気をリークさせて再び大気圧に戻すことにより行われるものであってもよい。
【００９１】
次に、液体吐出ヘッド２０による貯留室２１３内の液体の吐出を開始する（ステップＳ３）。液体吐出ヘッド２０による液体の吐出は、次の動作により実現される。まず、作動制御部１１１が作動部材２１８の電極２１７への電圧の印加を解除することにより、作動部材２１８は、付勢部材２１６の付勢力を受けて伸長状態から収縮状態に変位される。これにより、第１部材２０５は、作動部材２１８の収縮力によって弾性部材２０７を介して第２部材２０６側に向けて押圧されるので、第１部材２０５は、第２部材２０６に対して押圧方向の近接する向きに所定の変位量（例えば、約１０μｍ）だけ相対的に変位される。この状態では、弾性部材２０７は、第１部材２０５により第２部材２０６側に押圧されて弾性変形し、第１部材２０５は、貯留室２１３内の液体を押圧する。これにより、貯留室２１３の容積が減少するので、貯留室２１３内の液体に圧力が加わり、貯留室２１３内の液体が吐出孔２１４より液滴状に吐出される。次に、液体の吐出が完了した際には、作動制御部１１１による作動部材２１８の電極２１７に電圧を印加することにより、作動部材２１８は、収縮状態から伸長状態に変位される。これにより、第１部材２０５は、付勢部材２１６の付勢力に抗して第２部材２０６に対して押圧方向の離隔する向きに相対的に変位され、第１部材２０５による液体の吐出のための弾性部材２０７の押圧が解除される。弾性部材２０７の弾性変形が復元されることにより、貯留室２１３の容積が増大する。これにより、貯留室２１３内の液体に作用する圧力が低下し、供給流路２０９内の液体が第１部材２０５の供給孔２１０を通して貯留室２１３に供給される。液体吐出ヘッド２０による液体の吐出では、上記した貯留室２１３からの液体の吐出及び貯留室２１３への液体の供給動作が繰り返される。これにより、液体が被吐出物１０９上にドット状に付着し、例えば被吐出物１０９上に所望のパターン（形状）又は薄膜等を形成することができる。
【００９２】
なお、液体吐出ヘッド２０による液体の吐出が所定回数（例えば１万回）行われた後、液体室１１４内の液体を液体供給装置３０から吐出させて液体供給装置３０から液体吐出ヘッド２０への２回目の液体の供給が行われる。液体供給装置３０による２回目の液体の供給は、ステップＳ２と同様に液体室１１４内の液体の液面を押圧することにより行われる。その後、再び所定回数の液体の吐出が行われた後で液体の供給が行われ、以降この液体の吐出及び供給が繰り替えされる。なお、液体吐出ヘッド２０に対して液体供給装置３０が液体を供給するタイミングは、液体吐出ヘッド２０で吐出が１回行われる毎であってもよい。
【００９３】
次に、排気抵抗設定部１１９の排気抵抗及び給気抵抗設定部１１８の給気抵抗と、液体供給装置３０による液体の供給量との関係について、図７Ａ〜図７Ｇを用いて説明する。
【００９４】
図７Ａ〜図７Ｇは、液体供給装置３０の圧力調整室１１３に対する空気圧の時間変化のシミュレーション結果（実験値）を示す図である。
【００９５】
なお、図７Ａ〜図７Ｇでは、シリンジ１１２に液体が満タンな状態（液体の初期貯留量）で圧力調整室（シリンジエアー量）１１３の容積が１ｃｃであり、シリンジ１１２に液体がほとんど無い状態（液体の最後貯留量）で圧力調整室１１３の容積が６ｃｃであり、それらの中間の状態で圧力調整室１１３の容積が３．５ｃｃであるとして各状態での時間変化を個別に示している。そして、図７Ａ〜図７Ｇの図中の面積計算は、それぞれ圧力調整室１１３の容積が１ｃｃの状態での空気圧の時間変化の時間積分値である面積を１として、圧力調整室１１３の容積が３．５ｃｃの状態の面積及び圧力調整室１１３の容積が６ｃｃの状態の面積を示し、液体供給装置３０のシリンジ１１２より圧力調整室１１３のエアーの圧力により押圧されて吐出される液体の供給量を示している。従って、異なる図における１の面積は同じ面積を示していない。
【００９６】
また、図７Ａは給気抵抗が１／０．５、排気抵抗が１／０．５のときの時間変化を示している。同様に、図７Ｂは給気抵抗が１／０．５、排気抵抗が１／０．２５のとき、図７Ｃは給気抵抗が１／０．５、排気抵抗が１のとき、図７Ｄは給気抵抗が１／０．２５、排気抵抗が１／０．５のとき、図７Ｅは給気抵抗が１、排気抵抗が１のとき、図７Ｆは給気抵抗が１／０．３５、排気抵抗が１／０．３５のとき、図７Ｇは給気抵抗が１／０．２５、排気抵抗が１／０．２５のときの時間変化を示している。このときの給気抵抗及び排気抵抗の値は、例えば１／０．５という値が圧力差１００ｋｐａの時に時間１ｍｓの間に０．１ｃｃのエアーが流れるものとして示している。
【００９７】
図７Ａ〜図７Ｇから、給気抵抗と排気抵抗とをバランスしているときには、圧力調整室１１３の容積つまりシリンジ１１２のエアー容量が変化しても液体の供給量は同様になるが、そうでないときには、シリンジ１１２のエアー容量の変化に伴い液体の供給量が変化することが分かる。具体的に、図７Ｂのように給気抵抗に対して排気抵抗を大きくしたとき、シリンジ１１２のエアー容量の増加に伴い液体の供給量が増加するが、図７Ｃのように給気抵抗に対して排気抵抗を小さくしたとき、シリンジ１１２のエアー容量の増加に伴い液体の供給量が減少することが分かる。
【００９８】
また、図７Ｄから、給気抵抗を大きくし過ぎると、空気圧が到達目標値まで届かなくなり、シリンジ１１２のエアー容量が大きくなると、液体の供給量が減少することが分かる。これは給気抵抗と排気抵抗とをバランスしているときでも同様であり、それは図７Ａ、図７Ｅ〜図７Ｇからも明らかである。つまり、給気抵抗と排気抵抗とをバランスしているときでも、給気抵抗及び排気抵抗を絞り過ぎると、空気圧が到達目標値まで届かなくなり、シリンジ１１２のエアー容量が大きいと、液体の供給量が減少することが分かる。
【００９９】
以上より、給気抵抗と排気抵抗とを絞り過ぎることなく、同一の値とすることで、圧力調整室１１３（シリンジエアー量）の容積の変化に対して液体の供給量（面積計算：圧力の時間積分値）を一定できることが分かる。
【０１００】
以上のように、本実施の形態の液体供給装置３０によれば、圧力調整室１１３に対する空気圧によってシリンジ１１２の液体室１１４の液体の液面を押圧するため、微小量（例えば５００ｎｌ以下、好ましくは０．１ｎｌ〜２００ｎｌ）の液体をシリンジ１１２より供給することができる。また、排気抵抗及び給気抵抗を設定することにより、圧力調整室１１３の容積によらず液体の吐出量を一定とするもできる。従って、微小な供給量で一定量の液体を供給することが可能な液体供給装置を実現することができる。このとき、単に給気抵抗設定部１１８及び排気抵抗設定部１１９を設けるだけであるので、装置の構成は複雑化しない。
【０１０１】
また、本実施の形態の液体供給装置３０によれば、ダミーエアー容量１２０を圧力調整室１１３と接続することにより、圧力調整室１１３の容積が増加した状態つまりシリンジ１１２内の液体の量が減った状態を擬似的に作り出することができる。従って、実際にシリンジ１１２内の液体の量を減らさなくても、ダミーエアー容量１２０を空間に接続した状態とダミーエアー容量１２０を空間に接続しない状態とでシリンジ１１２からの液体の供給量が同じになるように給気抵抗及び排気抵抗を設定することで、給気抵抗及び排気抵抗の設定を行うことができる。その結果、給気抵抗及び排気抵抗の設定が容易な液体供給装置を実現することができる。
【０１０２】
また、本実施の形態の液体供給装置３０によれば、圧力センサ１２１により圧力調整室１１３に対する空気圧の時間変化を検知することができる。従って、液体供給装置３０による液体の供給量を実際に測定しなくても、例えば液体を押圧する空間である圧力調整室１１３に対する空気圧の時間変化から液体の供給量を導出して給気抵抗及び排気抵抗の設定を行うことができる。その結果、給気抵抗及び排気抵抗の設定が容易な液体供給装置を実現することができる。
【０１０３】
以上、本発明の液体供給装置、液体吐出装置及び液体供給方法について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲内で当業者が思いつく各種変形を施したものも本発明の範囲内に含まれる。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、複数の変形例における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。
【０１０４】
例えば、上記実施の形態では、給気抵抗設定部１１８及び排気抵抗設定部１１９の両方が設けられるとしたが、いずれか１つだけが設けられてもよい。例えば、給気抵抗設定部１１８及び排気抵抗設定部１１９のいずれかが、切替弁１２２と接続され、一定の流路抵抗を持つエアパイプに置き換えられてもよい。この場合、エアー源１１７が給気抵抗設定部１１８を介さずに切替弁１２２と接続される、又は切替弁１２２が排気抵抗設定部１１９を介さずに大気開放される。
【０１０５】
また、上記実施の形態では、液体供給装置３０で液体の供給量を導出するために圧力センサ１２１が設けられるとしたが、液体の供給量を実測する場合、圧力センサ１２１は設けられなくてもよい。この場合、図５のステップＳ１の排気抵抗及び給気抵抗の設定において、液体供給装置３０の液体の供給量が実測される。
【０１０６】
また、上記実施の形態では、液体供給装置３０で液体が供給されていない状態において、擬似的に複数回の液体の供給が行われた状態を作るために、ダミーエアー容量１２０及び切替弁１２３が設けられるとした。しかし、図５のステップＳ１の排気抵抗及び給気抵抗の設定において、液体供給装置３０で実際に複数回の液体の供給を行って複数回の液体の供給が行われた状態を作る場合には、ダミーエアー容量１２０及び切替弁１２３が設けられなくてもよい。この場合、液体供給装置３０でまず液体が供給されていない状態での１回の液体の供給動作における液体の供給量が導出される。また、複数回の液体の供給が行われた状態での１回の液体の供給動作における液体の供給量が導出される。そして、導出された２つの液体の供給量が同じになるように、給気抵抗及び排気抵抗の少なくともいずれかが設定される。
【０１０７】
また、上記実施の形態では、液体供給装置３０で液体の供給量を導出することにより排気抵抗及び給気抵抗を設定した。しかし、それぞれの１回の液体の供給動作において、液体の供給時の圧力調整室１１３に対する空気圧が一定の値（空気圧目標値もしくは空気圧目標領域）になるまでの時間上昇率と、液体の供給時の圧力調整室１１３に対する空気圧が大気圧になるまでの時間減少率とが同様になるように、排気抵抗及び給気抵抗の少なくともいずれかが設定されてもよい。つまり、図６の実線の立ち上りにおける時間変化率と、立ち下りにおける時間変化率とが等しく、かつ図６の破線の立ち上りにおける時間変化率と、立ち下りにおける時間変化率とが等しくなるように排気抵抗及び給気抵抗の少なくともいずれかが設定されてもよい。これにより、液体が供給されていない状態において、圧力調整室１１３に対する空気圧が一定の値（空気圧目標値もしくは空気圧目標領域）になるまでの時間上昇率と、圧力調整室１１３に対する空気圧が例えば大気圧になるまでの時間減少率とが同様になるように、排気抵抗及び給気抵抗の少なくともいずれかが設定される。さらに、複数回の液体の供給が行われた状態において、圧力調整室１１３に対する空気圧が一定の値（空気圧目標値もしくは空気圧目標領域）になるまでの時間上昇率と、圧力調整室１１３に対する空気圧が例えば大気圧になるまでの時間減少率とが同様になるように、排気抵抗及び給気抵抗の少なくともいずれかが設定される。
【０１０８】
また、上記実施の形態では、排気抵抗設定部１１９及び給気抵抗設定部１１８は、図８に示されるように、液体の供給時の圧力調整室１１３に対する空気圧の圧力の立ち上り面積（図８の面積Ａ）と立ち下り面積（図８の面積Ｂ）とが同様になるように排気抵抗及び給気抵抗の少なくともいずれかを設定してもよい。言い換えると、設定ステップで、１回の液体の供給動作における圧力調整室１１３に対する空気圧の圧力の立ち上り面積（図８の面積Ａ）と立ち下り面積（図８の面積Ｂ）とが同様になるように排気抵抗及び給気抵抗の少なくともいずれかを設定してもよい。
【０１０９】
また、上記実施の形態では、ダミーエアー容量１２０は、切替弁１２３から取り外し可能であってもよい。この場合、排気抵抗及び給気抵抗の設定が終わった後、切替弁１２３を閉の状態にしてダミーエアー容量１２０が取り外される。
【０１１０】
また、上記実施の形態では、エアー源１１７及び給気抵抗設定部１１８と圧力調整室１１３とを接続するエア経路（給気経路）と、排気抵抗設定部１１９と圧力調整室１１３とを接続するエア経路（排気経路）とで３ポート弁として１つの切替弁１２２を共用するとした。これにより、切替弁１２２による給気経路と排気経路とでの流路抵抗差を低減することができる。しかし、切替弁１２２による流路抵抗差が小さい場合、切替弁１２２を２ポート弁として給気経路と排気経路とに別々に設けてもよい。
【０１１１】
また、上記実施の形態では、液体に揮発成分が含まれていないような場合、ピストン１１５を用いずに圧縮空気等により直接に液体を加圧し液体を第１部材２０５の供給流路２０９に供給するものであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１１２】
本発明は、各種のデバイスの製造過程において、種々のパターン及び薄膜を形成するための液体供給装置、液体吐出装置及び液体供給方法として適用することができる。また、本発明は、例えば発光ダイオードの製造過程において、固形の蛍光体が分散された液状樹脂を発光ダイオードの発光部（ＬＥＤチップ）に吐出することにより、発光ダイオードから白色光を発光させる蛍光体膜を形成するための液体供給装置、液体吐出装置及び液体供給方法としても適用することができる。
【符号の説明】
【０１１３】
１０    液体吐出装置
２０    液体吐出ヘッド
１０１    装置基台
１０２    ヘッド
１０３    ステージ
１０４    ヘッド移動機構
１０５    キャリッジ軸
１０６    キャリッジ
１０７    ステージ移動機構
１０８ａ，１０８ｂ    ステージ軸
１０９    被吐出物
３０    液体供給装置
１１１    作動制御部
１１２    シリンジ
１１３    圧力調整室（上部空間）
１１４    液体室
１１５    ピストン
１１７    エアー源
１１８    給気抵抗設定部
１１９    排気抵抗設定部
１２０    ダミーエアー容量
１２１    圧力センサ
１２２，１２３    切替弁
２０１    ヘッド本体
２０２    保持体
２０２ａ，２０３ａ    開口部
２０３    蓄熱体
２０４    加熱部材
２０５    第１部材
２０６    第２部材
２０７    弾性部材
２０９    供給流路
２１０    供給孔
２１３    貯留室
２１４    吐出孔
２１６    付勢部材
２１７    電極
２１８    作動部材
【図１】
0005853164.tif 000002
【図２】
0005853164.tif 000003
【図３】
0005853164.tif 000004
【図４】
0005853164.tif 000005
【図５】
0005853164.tif 000006
【図６Ａ】
0005853164.tif 000007
【図６Ｂ】
0005853164.tif 000008
【図６Ｃ】
0005853164.tif 000009
【図７Ａ】
0005853164.tif 000010
【図７Ｂ】
0005853164.tif 000011
【図７Ｃ】
0005853164.tif 000012
【図７Ｄ】
0005853164.tif 000013
【図７Ｅ】
0005853164.tif 000014
【図７Ｆ】
0005853164.tif 000015
【図７Ｇ】
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【図８】
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