(57)【要約】【課題】ゲル状異物を効率よく排出させる液滴吐出装置を提供する。【解決手段】機能液を液滴として吐出する液滴吐出ヘッドと、前記液滴吐出ヘッド内の機能液を吸引する吸引部と、前記液滴吐出ヘッドに対して前記機能液が供給される流路に設けられたフィルターと、前記フィルターを加温する加温部と、前記液滴吐出ヘッド内の機能液を吸引させる第１クリーニングモードと、前記フィルターを加温させながら前記液滴吐出ヘッド内の機能液を吸引させる第２クリーニングモードと、を選択的に切り替える制御部と、を備えた。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機能液を液滴として吐出する液滴吐出ヘッドと、
前記液滴吐出ヘッド内の前記機能液を吸引する吸引部と、
前記液滴吐出ヘッドに対して前記機能液が供給される流路に設けられたフィルターと、
前記フィルターを加温する加温部と、
前記液滴吐出ヘッド内の前記機能液を吸引させる第１クリーニングモードと、前記フィルターを加温させながら前記液滴吐出ヘッド内の前記機能液を吸引させる第２クリーニングモードと、を選択的に切り替える制御部と、を備えたことを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の液滴吐出装置において、
前記制御部では、
前記第２クリーニングモードを実行した後に、前記第１クリーニングモードを実行させることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の液滴吐出装置において、
前記制御部は、
前記流路における前記機能液の滞留状態に応じて、前記第２クリーニングモードを実行することを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の液滴吐出装置において、
前記液滴吐出ヘッドに供給する前記機能液を貯留する機能液貯留部を備え、
前記制御部は、
前記機能液を交換した後に、前記第２クリーニングモードを実行する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、液滴吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
機能液を液滴として吐出する液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置では、液滴吐出ヘッドのメンテナンスを行うメンテナンスユニット等を備えている。メンテナンスユニットは、液滴吐出ヘッド内の機能液を吸引する吸引部を含み、当該吸引部を駆動させることにより、液滴吐出ヘッド内の気泡や異物を排出させることができる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１６０７８８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、液滴吐出ヘッドの上流側の流路途中にフィルターが設けられている場合がある。当該フィルターは、機能液中に含まれる異物等を捕集する機能を有している。しかしながら、ゲル状異物の場合には、一旦はフィルターで捕集されるものの、ゲル状異物自体が柔軟性を有しているため、変形しながらフィルターを通過してしまう場合がある。この場合、液滴吐出ヘッド内への付着や堆積により吐出不良が発生してしまう、という課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］本適用例にかかる液滴吐出装置は、機能液を液滴として吐出する液滴吐出ヘッドと、前記液滴吐出ヘッド内の前記機能液を吸引する吸引部と、前記液滴吐出ヘッドに対して前記機能液が供給される流路に設けられたフィルターと、前記フィルターを加温する加温部と、前記液滴吐出ヘッド内の前記機能液を吸引させる第１クリーニングモードと、前記フィルターを加温させながら前記液滴吐出ヘッド内の前記機能液を吸引させる第２クリーニングモードと、を選択的に切り替える制御部と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、液滴吐出ヘッドの上流側にフィルターが設けられ、当該フィルターを加温する加温部が設けられている。そして、第１クリーニングモードと第２クリーニングモードとを選択的に切り替える制御部を有している。第１クリーニングモードでは、通常に液滴吐出ヘッドのクリーニングが行われる。この通常クリーニングにおいて、主に液滴吐出ヘッド内の気泡やノズル付近に高粘度化した機能液等を排出させることができる。そして、第２クリーニングモードでは、加温部を駆動させることによりフィルターを加温させた状態で液滴吐出ヘッド内の機能液を吸引する。このため、フィルターの加熱によって捕集されたゲル状異物の粘度が低下し、ゲル状異物はフィルターを通過しやすい状態となる。この状態で吸引することにより、ゲル状異物をフィルターから容易に通過させ、液滴吐出ヘッドから排出させることができる。これにより、液滴吐出ヘッド内からゲル状異物が排除され、液滴吐出性を向上させることができる。
【０００８】
［適用例２］上記適用例にかかる液滴吐出装置の前記制御部では、前記第２クリーニングモードを実行した後に、前記第１クリーニングモードを実行させることを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、第２クリーニングモードの実行後において、フィルターから液滴吐出ヘッドまでの間に存在するゲル状異物を確実に排出させることができる。
【００１０】
［適用例３］上記適用例にかかる液滴吐出装置の前記制御部は、前記流路における前記機能液の滞留状態に応じて、前記第２クリーニングモードを実行することを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、例えば、機能液の滞留状態が長期間続いた場合に、ゲル状異物が発生する傾向にある。このため、機能液の滞留時間等を管理して、第２クリーニングモードを実施することにより、ゲル状異物を適時に排出させることができる。
【００１２】
［適用例４］上記適用例にかかる液滴吐出装置は、前記液滴吐出ヘッドに供給する前記機能液を貯留する機能液貯留部を備え、前記制御部は、前記機能液を交換した後に、前記第２クリーニングモードを実行することを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、機能液交換時に、機能液が空気に接触する機会がある。この場合、ゲル状異物が発生する傾向にあるため、このような場合に、第２クリーニングモードを実施することにより、ゲル状異物を適時に排出させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】液滴吐出装置の構成を示す斜視図。
【図２】液滴吐出装置の一部構成を示す概略図。
【図３】液滴吐出ヘッドの構成を示す断面図。
【図４】液滴吐出装置の制御部の構成を示すブロック図。
【図５】液滴吐出装置の制御方法を示すフローチャート。
【図６】液滴吐出装置の動作を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。なお、各図面における各部材は、各図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材ごとに縮小を異ならせて図示している。
【００１６】
（液滴吐出装置の構成）
液滴吐出装置の構成について説明する。なお、本実施形態にかかる液滴吐出装置は、例えば、カラーフィルター、ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）発光部材、シリカガラス前駆体、金属化合物等の導電部材、誘電体部材の製造に適宜適用することができる。図１は、液滴吐出装置の構成を示す斜視図である。図１において、液滴吐出装置３０は、機能液を液滴として吐出する液滴吐出ヘッド５０を有するヘッド機構部３２と、液滴吐出ヘッド５０から吐出された液滴の吐出対象である基材１０を載置するワーク機構部３３と、液滴吐出ヘッド５０に液状体を供給する材料供給部３４と、液滴吐出ヘッド５０の保守を行うメンテナンス機構部３５と、これら各機構部および供給部を統括的に制御する制御部３６等を備えている。
【００１７】
液滴吐出装置３０は、床上に設置された複数の支持脚４１と、支持脚４１の上側に設置された定盤４２を備えている。定盤４２の上側には、ワーク機構部３３が定盤４２の長手方向（Ｘ軸方向）に延在するように配置されている。ワーク機構部３３の上方には、定盤４２に固定された２本の支持柱５２で支持されているヘッド機構部３２が、ワーク機構部３３と直交する方向（Ｙ軸方向）に延在して配置されている。また、定盤４２の一方の端部には、ヘッド機構部３２の液滴吐出ヘッド５０から連通して液状体を供給する材料供給部３４が配置されている。そして、ヘッド機構部３２の一方の支持柱５２近傍には、メンテナンス機構部３５がワーク機構部３３と並んでＸ軸方向に延在するように配置されている。さらに、定盤４２の下側には、制御部３６が備えられている。
【００１８】
ヘッド機構部３２は、機能液を吐出する液滴吐出ヘッド５０と、液滴吐出ヘッド５０を懸架したヘッドキャリッジ５１と、ヘッドキャリッジ５１のＹ軸方向への移動をガイドするＹ軸ガイド５３と、Ｙ軸ガイド５３の側方にＹ軸ガイド５３と平行に設置されたＹ軸リニアモーター５４等を備えている。
【００１９】
ワーク機構部３３は、ヘッド機構部３２の下方に位置し、ヘッド機構部３２とほぼ同様の構成でＸ軸方向に延在するように配置されており、基材１０を載置している載置台６１と、載置台６１の移動をガイドするＸ軸ガイド６３と、Ｘ軸ガイド６３の側方にＸ軸ガイド６３と平行に設置されたＸ軸リニアモーター６４等を備えている。
【００２０】
これらの構成により、液滴吐出ヘッド５０と基材１０とは、それぞれＹ軸方向およびＸ軸方向に往復自在に移動することができる。最初に、液滴吐出ヘッド５０の移動について説明する。液滴吐出ヘッド５０を懸架したヘッドキャリッジ５１は、Ｙ軸ガイド５３に移動可能に取り付けられている。図示しないが、ヘッドキャリッジ５１からＹ軸リニアモーター５４側へ張り出している突起部が、Ｙ軸リニアモーター５４と係合して駆動力を得ることにより、ヘッドキャリッジ５１がＹ軸ガイド５３に沿って任意の位置に移動する。同様に、載置台６１に搭載された基材１０もＸ軸方向に自在に移動する。
【００２１】
このように、液滴吐出ヘッド５０は、Ｙ軸方向の吐出位置まで移動して停止し、下方にある基材１０のＸ軸方向の移動に同調して、液滴を吐出する構成となっている。Ｘ軸方向に移動する基材１０と、Ｙ軸方向に移動する液滴吐出ヘッド５０とを相対的に制御することにより、基材１０上に機能液を吐出することができる。
【００２２】
液滴吐出ヘッド５０に液状体を供給する材料供給部３４は、機能液貯留部としてのメインタンク７５と、サブタンク７６と、メインタンク７５とサブタンク７６とを接続する流路チューブ７７と、サブタンク７６と液滴吐出ヘッド５０とを接続する流路としての流路チューブ７８を備えている。
【００２３】
図２は、液滴吐出装置の一部構成を示す概略図である。具体的には、サブタンク７６から液滴吐出ヘッド５０までの構成を示している。図２に示すように、本実施形態における液滴吐出装置３０では、機能液を液滴として吐出する液滴吐出ヘッド５０と、液滴吐出ヘッド５０に対して機能液が供給される流路としての流路チューブ７８に設けられたフィルター２００と、フィルター２００を加温する加温部２１０を備えている。さらに、フィルター２００の温度を取得する温度取得部としての第１温度センサー２２１を備えている。フィルター２００は、サブタンク７６から液滴吐出ヘッド５０に供給される機能液に含まれる異物等を捕集するものである。これにより、液滴吐出ヘッド５０における吐出安定性を維持することができる。加温部２１０は、フィルター２００を加温するものであり、例えば、ヒーター等を用いることができる。本実施形態における加温部２１０は、フィルター２００の加温状態を維持するため、フィルター２００を覆うチャンバー２１０ａとチャンバー２１０ａ内に設置されたヒーター２１０ｂ等で構成されている。このように構成することにより、ヒーター２１０ｂを駆動させると、フィルター２００の全体を均等に加温させることができる。
【００２４】
図３は、液滴吐出ヘッドの構成を示す断面図である。図３に示すように、液滴吐出ヘッド５０は、ノズルプレート１１５を備え、ノズルプレート１１５には、ノズル１２０が形成されている。ノズルプレート１１５の上側であってノズル１２０と相対する位置には、ノズル１２０に連通するキャビティ１１１が形成されている。そして、キャビティ１１１には、材料供給部３４から機能液が供給される。
【００２５】
キャビティ１１１の上側には、上下方向（Ｚ方向：縦振動）に振動して、キャビティ１１１内の容積を拡大縮小する振動板１１４と、上下方向に伸縮して振動板１１４を振動させる加圧手段としての圧電素子１１３が配設されている。そして、液滴吐出ヘッド５０が圧電素子１１３を制御駆動するための駆動信号を受けると、圧電素子１１３が伸張して、振動板１１４がキャビティ１１１内の容積を縮小する。その結果、ノズル１２０から縮小した容積分の機能液が液滴１２１として吐出される。なお、本実施形態では、加圧手段として、縦振動型の圧電素子１１３を用いたが、特に、これに限定されず、例えば、下電極と圧電体層と上電極とを積層形成した撓み変形型の圧電素子を用いてもよい。また、圧力発生手段として、振動板と電極との間に静電気を発生させて、静電気力によって振動板を変形させてノズルから液滴を吐出させるいわゆる静電式アクチュエーターなどを使用してもよい。さらには、発熱体を用いてノズル内に泡を発生させ、その泡によって機能液を液滴として吐出させる構成を有する吐出ヘッドであってもよい。
【００２６】
図１に戻り、次に、メンテナンス機構部３５について説明する。メンテナンス機構部３５は、吸引部としてのキャッピングユニット８６、ワイピングユニット８７、およびフラッシングユニット８８のメンテナンスユニットを備えている。さらに、メンテナンスユニットを載置するメンテキャリッジ８１と、メンテキャリッジ８１の移動をガイドするメンテキャリッジガイド８２と、メンテキャリッジ８１と一体の螺合部８５と、螺合部８５が螺合するボールねじ８４と、ボールねじ８４を回転させるメンテモーター８３とを備えている。これにより、メンテモーター８３が正逆回転すると、ボールねじ８４が回転し、螺合部８５を介してメンテキャリッジ８１が、Ｘ軸方向に移動する。メンテキャリッジ８１が液滴吐出ヘッド５０のメンテナンスのために移動するときには、Ｙ軸ガイド５３に沿って液滴吐出ヘッド５０が移動して、メンテナンスユニットの直上部に臨んでいる。
【００２７】
メンテナンスユニットのキャッピングユニット８６は、液滴吐出装置３０が稼動していない時に、液滴吐出ヘッド５０に密着してキャッピングし、機能液が乾燥してノズル１２０が詰まるなどの不具合が生じないようにする。さらに、キャッピングユニット８６は、液滴吐出ヘッド５０に密着してキャッピングした後、図示しないポンプを駆動させて、キャッピングされた内部を負圧状態とし、液滴吐出ヘッド５０内の機能液を強制的に吸引する。これにより、液滴吐出ヘッド５０内の気泡や異物を排出させることができる。ワイピングユニット８７は、液状体の連続吐出後やキャッピング時にノズル１２０に付着した液状体などを、洗浄液を含むワイピング布で拭い、全ノズルの清浄な状態を維持する。フラッシングユニット８８は、液滴吐出装置３０の稼動開始時や基材１０への加工前に、ノズル１２０から吐出（フラッシング）される機能液を受け、ノズル１２０の吐出状態（メニスカス）を常に良好な状態にする。
【００２８】
これらのメンテナンスユニットにより、液滴吐出装置３０の非稼動時や基材１０を交換載置している加工待ち時などに、液滴吐出ヘッド５０の状態を保全して良好な吐出状態を保つことができる。
【００２９】
次に、以上述べた構成を制御する制御部３６の構成について説明する。図４は、制御部３６の構成を示すブロック図である。制御部３６は、指令部１３０と駆動部１４０とを備え、指令部１３０は、ＣＰＵ１３２、記憶手段としてのＲＯＭ１３３、ＲＡＭ１３４および入出力インターフェイス１３１からなり、ＣＰＵ１３２が入出力インターフェイス１３１を介して入力される各種信号を、ＲＯＭ１３３、ＲＡＭ１３４のデータに基づき処理し、入出力インターフェイス１３１を介して駆動部１４０へ制御信号を出力する。
【００３０】
駆動部１４０は、ヘッドドライバー１４１、モータードライバー１４２、第１温度センサードライバー１４３、メンテドライバー１４５及びヒータードライバー１４６を備えている。モータードライバー１４２は、指令部１３０の制御信号により、Ｘ軸リニアモーター６４、Ｙ軸リニアモーター５４を制御し、基材１０、液滴吐出ヘッド５０の移動を制御する。さらに、メンテモーター８３を制御してメンテナンス機構部３５の必要なユニットをメンテナンス位置へ移動させる。ヘッドドライバー１４１は、液滴吐出ヘッド５０からの液状体の吐出を制御し、モータードライバー１４２の制御と同調して、基材１０上の所定位置に吐出などが行えるようにする。第１温度センサードライバー１４３は、第１温度センサー２２１を制御する。メンテドライバー１４５は、メンテナンス機構部３５のキャッピングユニット８６、ワイピングユニット８７およびフラッシングユニット８８を制御する。そして、ヒータードライバー１４６は、ヒーター２１０ｂを制御する。
【００３１】
そして、本実施形態における液滴吐出装置３０の制御部３６では、液滴吐出ヘッド５０内の機能液を吸引させる第１クリーニングモードと、フィルター２００を加温させながら液滴吐出ヘッド５０内の機能液を吸引させる第２クリーニングモードとを選択的に切り替える。ここで、第１クリーニングモードを実施する目的としては、液滴吐出ヘッド５０内の気泡等を排出させることにある。しかしながら、ゲル状異物は、フィルター２００で捕集されるため、第１クリーニングモードでは排出しにくい。そこで、第２クリーニングモードを実施する目的としては、フィルター２００で捕集されたゲル状異物を排出することにある。なお、ゲル状異物は、常にフィルター２００に存在する訳ではなく、例えば、液滴吐出装置３０が長期的に待機している場合、すなわち、流路において機能液が滞留する場合や、機能液を交換した場合などで、ゲル状異物が発生する傾向にあるため、このような場合に、第２クリーニングモードを実行することが好ましい。以下、第１クリーニングモード及び第２クリーニングモードにかかる液滴吐出装置の制御方法について具体的に説明する。
【００３２】
図５は、液滴吐出装置の制御方法を示すフローチャートであり、図６は、液滴吐出装置の動作を示した説明図である。
【００３３】
まず、図５に示すように、ステップＳ１１では、第１クリーニングモードを選択するか否かを判断する。判断方法としては、例えば、流路チューブ７８における機能液の滞留状態や、機能液の交換の有無によって判断する。すなわち、ゲル異物が発生しやすい状態にあるか否かを判断し、ゲル状異物の発生が無い場合には、第１クリーニングモードを選択し（ＹＥＳ）、ステップＳ１６に移行する。一方、ゲル状異物が発生し得る場合には、ＮＯを選択し、ステップＳ１２に移行する。これにより、第２クリーニングモードを選択することになる。
【００３４】
ステップＳ１１において、第１クリーニングモードを選択（ＹＥＳ）した場合には、ステップＳ１６に移行する。ステップＳ１６（第２吸引）では、液滴吐出ヘッド５０内の機能液を吸引する。具体的には、図６（ａ）に示すように、キャッピングユニット８６を駆動させ、まず、キャップ部８６ａを液滴吐出ヘッド５０のノズル面に密着させることによりキャッピングする。そして、図示しないポンプを駆動させて、キャッピングされた内部を負圧状態とし、液滴吐出ヘッド５０内の機能液を強制的に吸引する。その後、必要に応じてワイピングユニット８７を駆動させ、液滴吐出ヘッド５０のノズル面をワイピング布で拭う。
【００３５】
一方、ステップＳ１１において、第１クリーニングモードを選択しない（ＮＯ）場合には、ステップＳ１２に移行する。ステップＳ１２では、フィルター２００を加温する。具体的には、図６（ａ）に示すように、加温部２１０のヒーター２１０ｂを駆動させ、フィルター２００を加温する。ヒーター２１０ｂの駆動により、チャンバー２１０ａ内の温度が上昇するとともに、フィルター２００が温められる。これに伴い、フィルター２００を通過する機能液の温度が上昇し、機能液が低粘度化するとともに、ゲル状異物の粘度も低下する。
【００３６】
次いで、ステップＳ１３では、フィルター２００の温度が所定の温度に達したか否かを判断する。判断方法としては、例えば、フィルター２００の温度を取得する温度センサーの値を読み取って判断する。そして、フィルター２００が所定の温度に達した場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ１４に移行し、所定の温度に達しない場合（ＮＯ）には、ステップＳ１２に移行する。
【００３７】
次いで、ステップＳ１４では、液滴吐出ヘッド５０内の機能液を吸引（第１吸引）する。具体的には、図６（ａ）に示すように、キャッピングユニット８６を駆動させ、まず、キャップ部８６ａを液滴吐出ヘッド５０のノズル面に密着させることによりキャッピングする。そして、図示しないポンプを駆動させて、キャッピングされた内部を負圧状態とし、液滴吐出ヘッド５０内の機能液を強制的に吸引する。すなわち、フィルター２００を加温させた状態で、機能液を吸引する。そうすると、図６（ｂ）に示すように、低粘度化されたゲル状異物３００がフィルター２００を通過する。そして、液滴吐出ヘッド５０からゲル状異物３００を排出させることができる。その後、必要に応じてワイピングユニット８７を駆動させ、液滴吐出ヘッド５０のノズル面をワイピング布で拭う。
【００３８】
次いで、ステップＳ１５では、フィルター２００の加温を停止する。具体的には、加温部２１０のヒーター２１０ｂの駆動を停止させる。
【００３９】
次いで、ステップＳ１６では、液滴吐出ヘッド５０内の機能液を吸引（第２吸引）する。具体的には、図６（ａ）に示すように、キャッピングユニット８６を駆動させ、まず、キャップ部８６ａを液滴吐出ヘッド５０のノズル面に密着させることによりキャッピングする。そして、図示しないポンプを駆動させて、キャッピングされた内部を負圧状態とし、液滴吐出ヘッド５０内の機能液を強制的に吸引する。すなわち、フィルター２００を加温させていない状態で、機能液を吸引する。換言すれば、第２クリーニングモードを実行した後に、第１クリーニングモードを実行する。これにより、例えば、フィルター２００から液滴吐出ヘッド５０に存在するゲル状異物を排出することができる。その後、必要に応じてワイピングユニット８７を駆動させ、液滴吐出ヘッド５０のノズル面をワイピング布で拭う。
【００４０】
従って、上記の実施形態によれば、以下に示す効果がある。
【００４１】
第１クリーニングモードと第２クリーニングモードを機能液の状態に応じて適宜選択して実行することにより、効率よく異物等を排出させることができる。また、第２クリーニングモードでは、フィルター２００に付着したゲル状異物を容易に排出でき、液滴吐出性能を向上させることができる。
【符号の説明】
【００４２】
３０…液滴吐出装置、３６…制御部、５０…液滴吐出ヘッド、８６…キャッピングユニット、８６ａ…キャップ部、８７…ワイピングユニット、８８…フラッシングユニット、１１３…圧電素子、１４３…第１温度センサードライバー、２００…フィルター、２１０…加温部、２１０ａ…チャンバー、２１０ｂ…ヒーター、２２１…第１温度センサー。
【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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