(57)【要約】【課題】インクの供給における圧損を抑えてインク中の微小異物を分離可能なインク供給機構、該インク供給機構を用いたインク供給方法、液滴吐出装置を提供すること。【解決手段】インク供給機構８０は、一方の端側に設けられたインク流入口８２ａと、他方の端側に設けられ、液滴吐出ヘッド５０に繋がるインク排出口８２ｂとを有する開放型のインク容器８２と、インク容器８２の内部の他方の端側に取り付けられ、インクに溶解し難い気体からなる気泡を発生させる気泡発生部８３と、を備え、他方の端側が鉛直方向において下方に位置するようにインク容器８２が配置されることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴吐出ヘッドにインクを供給するインク供給機構であって、
一方の端側に設けられたインク流入口と、他方の端側に設けられ、前記液滴吐出ヘッドに繋がるインク排出口とを有する開放型のインク容器と、
前記インク容器の内部の前記他方の端側に取り付けられ、インクに溶解し難い気体からなる気泡を発生させる気泡発生部と、を備え、
前記他方の端側が鉛直方向において下方に位置するように前記インク容器が配置されることを特徴とするインク供給機構。
【請求項２】
前記インクは、有機溶媒を含み、
前記気体は、ヘリウムであることを特徴とする請求項１に記載のインク供給機構。
【請求項３】
前記インク容器には、充填されたインクの液面に浮上した前記気泡を吸引するための吸引口が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のインク供給機構。
【請求項４】
前記インク容器には、所定の液位までインクが充填され、
前記インク流入口は、前記所定の液位よりも下方の位置に設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のインク供給機構。
【請求項５】
前記気泡発生部は、前記気泡を排出する複数の孔を有し、鉛直方向と交差する面内において回転可能に取り付けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のインク供給機構。
【請求項６】
前記複数の孔は、回転中心に近いほど配置密度が高くなるように配置されていることを特徴とする請求項５に記載のインク供給機構。
【請求項７】
前記インク排出口と前記液滴吐出ヘッドとの間に圧力調整弁が設けられていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のインク供給機構。
【請求項８】
液滴吐出ヘッドにインクを供給するインク供給方法であって、
一方の端側に設けられたインク流入口と、他方の端側に設けられ、前記液滴吐出ヘッドに繋がるインク排出口とを有する開放型のインク容器と、
前記インク容器の内部の前記他方の端側に取り付けられ、インクに溶解し難い気体からなる気泡を発生させる気泡発生部と、を備え、
前記他方の端側が鉛直方向において下方に位置するように前記インク容器が配置されてなるインク供給機構を用い、
前記インク容器に充填されたインクに含まれる微小異物を前記気泡に付着させて浮上分離することを特徴とするインク供給方法。
【請求項９】
前記インクは、有機溶媒を含み、
前記気体は、ヘリウムであることを特徴とする請求項８に記載のインク供給方法。
【請求項１０】
前記インク容器に充填されたインクの液面に浮上した前記気泡を吸引することを特徴とする請求項８または９に記載のインク供給方法。
【請求項１１】
液滴吐出ヘッドと、
請求項１乃至７のいずれか一項に記載のインク供給機構と、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、機能性材料を含むインクを液滴吐出ヘッドに供給するためのインク供給機構、インク供給方法、液滴吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンターなどの液滴吐出装置は、インクをノズルから液滴として吐出する液滴吐出ヘッドを備えている。液滴吐出ヘッドのノズルからインクを安定的に吐出するために、インク中に含まれる異物などを除去する必要がある。
【０００３】
例えば、特許文献１には、一端がインクカートリッジに、他端がインクジェット式記録ヘッドに接続するインク供給路の途中に、インクジェット式記録ヘッド側が拡開した上部フィルター室と、インクカートリッジ側が拡開した複数の下部フィルター室とを設け、上部フィルター室と下部フィルター室との接合面にフィルター板を配置してなるインクジェット式記録装置が開示されている。
特許文献１のインクジェット式記録装置によれば、流路抵抗を可及的に小さくすると共に、気泡の停滞によっても印刷に不都合が来たさない程度にインクを供給できるとしている。ところが、インク中に含まれる、例えばサブミクロンの微小異物を除去しようとしてフィルター板の孔径を小さくすると、インク供給における圧力損失（以降、圧損と言う）が増大してインク供給が不安定となる。
【０００４】
それゆえに、フィルター板を用いずに微小異物を分離して除去することが望ましく、例えば、特許文献２あるいは特許文献３には、処理液中に気泡を発生させ、処理液中の分離対象物（不純物）を気泡に付着させて分離させる浮上分離装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２５８９９号公報
【特許文献２】特開２０００−２７９９４６号公報
【特許文献３】特開２００４−９８０３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献２や上記特許文献３には、発生させる気泡の大きさについての詳しい説明はないが、上記特許文献２によれば上記特許文献３が採用しているベンチュリー型のジェット噴射ノズルは、数ミクロンから数十ミクロン程度の気泡を発生させることができると述べられている。一方で、このような微小な気泡を発生させると、気泡の一部が被処理液に溶解することが上記特許文献２に記載されている。
しかしながら、被処理液によっては、被処理液を実際に使用する際に、気体が溶解していることを好まないこともある。例えば、被処理液をインクとして液滴吐出ヘッドから吐出する場合、インクに溶解していた気体が気泡となって液滴の吐出を阻害したり、吐出された後に気泡が発生して、安定した膜形状の薄膜が得られなくなるといった課題が挙げられる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述の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、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００８】
［適用例］本適用例に係るインク供給機構は、液滴吐出ヘッドにインクを供給するインク供給機構であって、一方の端側に設けられたインク流入口と、他方の端側に設けられ、前記液滴吐出ヘッドに繋がるインク排出口とを有する開放型のインク容器と、前記インク容器の内部の前記他方の端側に取り付けられ、インクに溶解し難い気体からなる気泡を発生させる気泡発生部と、を備え、前記他方の端側が鉛直方向において下方に位置するように前記インク容器が配置されることを特徴とする。
【０００９】
本適用例によれば、インクに対する気体の溶解を抑えつつ、インク容器中のインクに発生させた気泡に微小異物を付着させて分離することができる。したがって、微小異物の含有量を低減したインクを液滴吐出ヘッドに供給可能なインク供給機構を提供できる。
【００１０】
上記適用例に記載のインク供給機構において、前記インクは、有機溶媒を含み、前記気体は、ヘリウムであることが好ましい。
これによれば、気体として例えば窒素などの不活性ガスを用いる場合に比べて、インクへの気体の溶解を確実に抑えることができる。
【００１１】
上記適用例に記載のインク供給機構において、前記インク容器には、充填されたインクの液面に浮上した前記気泡を吸引するための吸引口が設けられていることが好ましい。
この構成によれば、インクの液面に浮上した気泡を吸引することで、気泡に付着した微小異物を取り除くことができる。
【００１２】
上記適用例に記載のインク供給機構において、前記インク容器には、所定の液位までインクが充填され、前記インク流入口は、前記所定の液位よりも下方の位置に設けられていることが好ましい。
インク容器において所定の液位のインクの液面には浮上した気泡、つまり微小異物が付着した気泡が存在することになる。
この構成によれば、インク流入口は、所定の液位よりも下方に位置しているので、新たにインク流入口から流入したインクが気泡に付着した微小異物によって汚染されることを抑制できる。
【００１３】
上記適用例に記載のインク供給機構において、前記気泡発生部は、前記気泡を排出する複数の孔を有し、鉛直方向と交差する面内において回転可能に取り付けられていることが好ましい。
この構成によれば、気泡発生部から発生させた気泡をインク容器中のインクに行き渡らせることができる。
【００１４】
上記適用例に記載のインク供給機構において、前記複数の孔は、回転中心に近いほど配置密度が高くなるように配置されていることが好ましい。
気泡発生部を回転させると発生させた気泡は遠心力の影響を受けて回転中心から外側に広がり易い。つまり、気泡の浮上において偏りが生じ易いが、本適用例によれば、回転中心に近いほど気泡を発生させる孔の密度が高いので、インク容器中のインクに万遍なく気泡を行き渡らせて浮上させることができる。つまり、インク中の微小異物を効率的に気泡に付着させて分離することが可能となる。
【００１５】
上記適用例に記載のインク供給機構において、前記インク排出口と前記液滴吐出ヘッドとの間に圧力調整弁が設けられていることが好ましい。
この構成によれば、微小異物の含有量が低減されたインクを、液滴吐出ヘッドに対して過不足なく供給できる。
【００１６】
［適用例］本適用例に係るインク供給方法は、液滴吐出ヘッドにインクを供給するインク供給方法であって、一方の端側に設けられたインク流入口と、他方の端側に設けられ、前記液滴吐出ヘッドに繋がるインク排出口とを有する開放型のインク容器と、前記インク容器の内部の前記他方の端側に取り付けられ、インクに溶解し難い気体からなる気泡を発生させる気泡発生部と、を備え、前記他方の端側が鉛直方向において下方に位置するように前記インク容器が配置されてなるインク供給機構を用い、前記インク容器に充填されたインクに含まれる微小異物を前記気泡に付着させて浮上分離することを特徴とする。
【００１７】
本適用例によれば、微小異物の含有量を低減したインクを液滴吐出ヘッドに安定的に供給可能なインク供給方法を提供できる。
【００１８】
上記適用例に記載のインク供給方法において、前記インクは、有機溶媒を含み、前記気体は、ヘリウムであることが好ましい。
この方法によれば、微小異物の含有量を低減し、且つ気体の溶解が確実に抑えられたインクを供給することができる。
【００１９】
上記適用例に記載のインク供給方法において、前記インク容器に充填されたインクの液面に浮上した前記気泡を吸引することが好ましい。
この方法によれば、インク中の微小異物を付着させてインクの液面に浮上した気泡を吸引するので、微小異物を取り除くことができる。
【００２０】
［適用例］本適用例に係る液滴吐出装置は、液滴吐出ヘッドと、上記適用例に記載のインク供給機構と、を備えたことを特徴とする。
本適用例によれば、ワークに対して微小異物の含有量が低減されたインクを吐出して、薄膜を安定的に形成可能な液滴吐出装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】インク供給機構の構成を示す模式図。
【図２】インク容器の構成を示す概略断面図。
【図３】インク中の微小異物を取り除く方法を説明する図。
【図４】（ａ）は気泡発生部の概略平面図、（ｂ）は気泡発生部の他の例を示す概略平面図。
【図５】液滴吐出装置の構成を示す概略斜視図。
【図６】（ａ）は液滴吐出ヘッドの構成を示す概略斜視図、（ｂ）はノズル面における複数のノズルの配置状態を示す平面図。
【図７】液滴吐出装置における制御系を示すブロック図。
【図８】変形例の気泡発生部における複数の孔の配置を示す概略平面図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
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、使用する図面は、説明する部分が認識可能な状態となるように、適宜拡大または縮小して表示している。
【００２３】
＜インク供給機構＞
本実施形態のインク供給機構について、図１〜図２を参照して説明する。図１はインク供給機構の構成を示す模式図、図２はインク容器の構成を示す概略断面図である。
なお、図１には、インク供給機構に関連する液滴吐出ヘッドや吸引装置についても合わせて表記している。
【００２４】
図１に示すように、本実施形態のインク供給機構８０は、機能性材料を含む液体（インク）を液滴吐出ヘッド５０に供給する機構である。液滴吐出ヘッド５０のノズル５２から該液体（インク）を膜形成領域に吐出して固化することにより、機能性材料からなる薄膜を形成する。該薄膜としては、例えば、有機エレクトロルミネッセンス材料からなる発光層などを挙げることができる。該液体（インク）中にサブミクロン単位の微小異物が含まれていると、膜厚がナノメートル単位の発光層において膜厚が変動したり、電流が流れなくなる部分が生じてダークスポット（暗点）となることが知られている。
本実施形態のインク供給機構８０は、フィルターを使わずに該液体（インク）中のサブミクロン単位の微小異物を分離して取り除くことが可能な構成となっている。以降、機能性材料を含む液体を総称して「インク」と呼ぶこととする。
【００２５】
インク供給機構８０は、インクが１次的に貯留されるインク貯留部８１と、インク貯留部８１と液滴吐出ヘッド５０との間で、インクが２次的に貯留される開放型のインク容器８２とを含んで構成されている。
【００２６】
インク貯留部８１は、交換が可能な例えばカートリッジ方式のインクタンクであって、本実施形態では、２つのインク貯留部８１ａ，８１ｂのそれぞれが２つの開閉バルブ８１ｃ，８１ｄのそれぞれを介してインク供給経路８７の一方の端部に接続されている。
【００２７】
インク容器８２は、例えばステンレスなどの材料からなる円筒形（筒状）のインクタンクであって、側面に設けられたインク流入口８２ａと、底面に設けられたインク排出口８２ｂと、上面に設けられた通気口８２ｃとを有している。通気口８２ｃは常に開放されている。
【００２８】
インク容器８２のインク流入口８２ａには、インク貯留部８１に繋がるインク供給経路８７の他方の端部が接続されている。インク排出口８２ｂには、インク供給経路８８ａと圧力調整弁８９とを介して液滴吐出ヘッド５０が接続されている。
圧力調整弁８９は、例えばダイヤフラム方式の自己封止バルブであり、インク供給経路８８ａに設けることにより、インク容器８２から液滴吐出ヘッド５０に供給されるインクの圧力を調整して、過不足なくインクを液滴吐出ヘッド５０に供給できる。
インク貯留部８１からインク容器８２へのインクの供給は、例えば、鉛直方向においてインク貯留部８１をインク容器８２よりも上方に配置して、貯留されたインクを自然に流下させる方法や、インク貯留部８１内を加圧して貯留されたインクを送り出す方法が挙げられる。
【００２９】
インク容器８２の内部の底面側には、気泡発生部８３が設けられている。気泡発生部８３には、気体が圧縮されて充填されたボンベ８６がレギュレーター８５と気体供給経路８８ｂとを介して接続されている。
【００３０】
また、インク容器８２の側面の上面に近い側に、吸引口８４が設けられている。吸引口８４は管状であって、一方の端部がインク容器８２の内部に突出し、外部において他方の端部が一方の端部よりも上方に位置するように、インク容器８２の側面に対して斜めに挿入されている。
【００３１】
ここで、図１を参照して、吸引装置９０について説明する。
吸引装置９０は、液滴吐出ヘッド５０のノズル面５１aを封止（キャッピング）して、ノズル５２から液滴吐出ヘッド５０内のインクや気泡を吸引することにより、ノズル５２の目詰まりなどを回復させる装置である。吸引装置９０は、ノズル面５１ａを封止するキャップ９１と、吸引したインクを回収する回収タンク９２と、回収タンク９２内の圧力を負圧にすることができる負圧手段９４とを備えている。負圧手段９４は例えばロータリーポンプなどを採用することができる。キャップ９１は、ゴムなどの弾性部材からなる当接部材がノズル面５１ａにおける複数のノズル５２を周回するように配置された受け皿状になっている。キャップ９１と回収タンク９２との間に開閉バルブ９３が設けられている。
このような吸引装置９０は、ノズル面５１ａを封止して吸引する動作だけでなく、ノズル面５１ａを封止せずに液滴吐出ヘッド５０の複数のノズル５２から予備的に吐出されたインクを受ける動作も可能である。
【００３２】
次に、インク容器８２の構成について、図２を参照してさらに詳しく説明する。図２に示すように、インク容器８２は、円筒形（筒状）の本体の長手方向が鉛直方向に向くように配置されて用いられる。インク容器８２は、上面に通気口８２ｃが設けられた開放型の容器である。側面にはインク流入口８２ａが設けられ、前述したインク貯留部８１からインク１が供給されてインク容器８２に充填される。インク容器８２内におけるインク１の液面の位置（以降、液位と呼ぶ）は所定の高さの範囲内に位置するように管理されている。具体的には、インク１は、インク流入口８２ａよりも上方で、吸引口８４の一方の端部よりも下方の所定の液位の範囲に位置するように充填されている。また、インク排出口８２ｂからインク１が排出されても、上記所定の液位の範囲が維持されるように、インク流入口８２ａからインク１が充填される。このようなインク１の液位の管理は、例えばインク容器８２に液位を圧力として検出可能な圧力センサーや、液面に光を照射して液面から反射する光を検出可能な光学センサーなどを用いることで実現できる。なお、インク１として例えば紫外線などの光により変質し易い有機エレクトロルミネッセンス材料を含む液体を用いた場合にも問題なく液位を検出可能な圧力センサーを用いることが好ましい。
【００３３】
気泡発生部８３は、インク容器８２の鉛直方向と交差する面内において回転可能な状態でインク容器８２の底面側に取り付けられている。また、気泡発生部８３と気体供給経路８８ｂとの間には、気泡発生部８３側から気体供給経路８８ｂにインク１が浸入しないように、逆止弁８３ｂが設けられている。
【００３４】
＜インク供給方法＞
次に、本実施形態のインク供給方法としてのインク中に含まれる微小異物の分離及び除去の方法について、図３及び図４を参照して説明する。図３はインク中の微小異物を取り除く方法を説明する図、図４（ａ）は気泡発生部の概略平面図、図４（ｂ）は気泡発生部の他の例を示す概略平面図である。
【００３５】
前述したように、インク１として、例えば有機エレクトロルミネッセンス材料を含む液体を用いた場合、サブミクロン単位の微小異物がインク１中に含まれていてもダークスポットなどの欠陥となるおそれがある。それゆえに、インク貯留部８１にインク１を充填する際には、まずミクロン単位の異物が予め除去される。ミクロン単位の異物の除去方法としては、例えばメンブレン方式やカートリッジ方式のフィルターを用いることができる。
インク貯留部８１は前述したように交換が可能なカートリッジ方式である。また、液滴吐出ヘッド５０もインク１の吐出において回復不能な不具合が生ずれば交換される。インク貯留部８１と液滴吐出ヘッド５０との間のインク供給経路には、例えばインク貯留部８１や液滴吐出ヘッド５０の交換時に微小異物が混入するおそれがある。
【００３６】
インク容器８２のインク排出口８２ｂと液滴吐出ヘッド５０との間に、微小異物を含むインク１が存在していたとしても、前述したように、吸引装置９０によって液滴吐出ヘッド５０のノズル５２から吸引して除去することが可能である。インク１をできるだけ無駄にしないという観点では、インク排出口８２ｂと液滴吐出ヘッド５０とを繋ぐインク供給経路８８ａ（図１参照）の長さは、できるだけ短いほうがよい。
【００３７】
インク容器８２に充填されたインク１に含まれる微小異物の分離及び除去の方法としては、図３に示すように、まず、底面側に配置された気泡発生部８３からインク１中に気泡３を発生させる。気泡３は底面側からインク１の液面まで浮上してゆく。インク１中に含まれる微小異物４は、浮上する気泡３の表面に付着して、気泡３と共に液面に浮上分離される。次に、インク１の液面に浮上した気泡３は、吸引口８４からインク容器８２の内部の空気を吸引することで、吸引された空気と一緒に外部に排出される。
【００３８】
気泡発生部８３から所定の時間に亘って、インク１に気泡３を発生させることにより、インク容器８２に充填されたインク１に含まれるサブミクロン単位の微小異物４が分離及び除去される。上記所定の時間が経過した後に、液滴吐出ヘッド５０を駆動すれば、微小異物４の含有量が低減されたインク１がノズル５２から液滴として吐出される。
【００３９】
気泡発生部８３は、図４（ａ）に示すように、平面視で円盤状であって、一方の表面に気泡３を発生させる複数の孔８３ａが設けられた内部が中空の構造体である。複数の孔８３ａは、気泡発生部８３の回転中心に対して同心円上に配置され、回転中心に近いほど配置密度が高くなるように配置されている。例えば、回転中心を通る線上において、回転中心に近いほど、隣り合う孔８３ａの配置ピッチを小さくしたり、回転中心に近い同心円ほど同心円上に設けられる孔８３ａの数を多くしたりする方法が挙げられる。これにより、気泡発生部８３を回転させたときに、遠心力の作用で気泡３がインク容器８２の内壁側に向って拡散しても、インク容器８２内における気泡３の偏りを防いで、むら無く気泡３を行き渡らせることが可能となる。つまり、インク容器８２内に気泡３を行き渡らせて、インク１に含まれる微小異物４を効率よく気泡３に付着させ、浮上分離させることができる。
【００４０】
インク１中に含まれるサブミクロン単位の微小異物４を気泡３に効率よく付着させる観点から、気泡３は大きくてもｍｍ単位が望ましい。したがって、気泡発生部８３に設けられる孔８３ａの大きさは、導入される気体の圧力を考慮すると、１ｍｍ未満が望ましい。
【００４１】
気泡発生部８３は、図４（ａ）に示すように平面視で円盤状であることに限定されない。例えば、図４（ｂ）に示すように、平面視で回転中心から延びるように、十字状に設けられた部分に複数の孔８３ａが設けられた構成（気泡発生部８３Ｃ）としてもよい。複数の孔８３ａは、図４（ａ）と同様に回転中心に近いほど配置密度が高くなるように配置されている。これによれば、気泡発生部８３Ｃを回転させることで、複数の孔８３ａから気泡３を万遍なく発生させるだけでなく、十字状に延びた部分でインク容器８２内のインク１を攪拌することもできる。したがって、より効率的に気泡３に微小異物４を付着させることが可能となる。なお、複数の孔８３ａが設けられる部分は、十字状に限定されず、回転中心から放射状に延びる部分をさらに増やしてもよい。
【００４２】
本実施形態において、インク１は例えば前述したように有機エレクトロルミネッセンス材料を含む液体である。したがって、微小異物４を分離するために、インク１中に気泡３を発生させたときに、気泡３つまり気体がインク１に溶解することは好ましくない。なぜならば、インク１中に溶解した気体が後に液滴吐出ヘッド５０内の流路で発泡してノズル５２の目詰まりが生じたり、ワークＷ（図５参照）に吐出した後に発泡して機能性材料からなる薄膜の膜厚がばらついたりするおそれがあるからである。それゆえに、インク１の溶媒組成を考慮して気泡３となる気体を選定する必要がある。本実施形態では、インク１に有機溶媒が用いられているので、インク供給機構８０のボンベ８６に充填される気体として、有機溶媒に対して溶解度が小さいヘリウムが用いられている。
【００４３】
有機エレクトロルミネッセンス材料を溶解可能な有機溶媒としては、液滴吐出ヘッド５０を用いたときに、ノズル５２内で自然乾燥して目詰まりが生じ難い沸点が２００℃以上３５０℃以下の有機溶媒が好ましい。例えば、1,3-Dipropoxybenzenne（沸点２５１℃）、4-Methoxybenzaldehyde-Dimethyl-Acetal（沸点２５３℃）、4,4'-Difluorodiphenylmethane（沸点２５８℃）、Diphenylether（沸点２５９℃）、1,2-Dimethoxy-4-（1-propenyl）benzene（沸点２６４℃）、ＭＤＰＥ（2-Phenoxytoluene；沸点２６５℃）、Diphenylmethane（沸点２６５℃）、2-Phenylpyridine（沸点２６８℃）、ＤＭＤＰＥ（Dimethyl-benzyl-ether；沸点２７０℃）、3-Phenoxytoluene（沸点２７２℃）、3-Phenylpyridine（沸点２７２℃）、2-Phenylanisole（沸点２７４℃）、2-Phenoxytetrahydropuran（沸点２７５℃）、ＮＰＢＰ（1-Propyl-4-phenyl-benzene；沸点２８０℃）、２５ＤＭＤＰＥ（2-Phenoxy-1,4-dimethyl-benzene；沸点２８０℃）、Ethyl-2-Naphtyl-Ether（沸点２８２℃）、２２５ＴＭＤＰＥ（2,2,5-Tri-methy-diphenyl-ether；沸点２９０℃）、Dibenzyl-Ether（沸点２９５℃）、２３５ＴＭＤＰＥ（2,3,5-Tri-methy-diphenyl-ether；沸点２９５℃）、N-Methyldiphenylamine（沸点２９７℃）、4-Isopropylbiphenyl（沸点２９８℃）、α，α-Dichlorodiphenylmethane（沸点３０５℃）、4-（3-phenylpropyl）pyridine（沸点３２２℃）、Benzyl-Benzoate（沸点３２４℃）、1,1-Bis（3,4-Dimethylphenyl）ethane（沸点３３３℃）などの芳香族系有機溶媒が挙げられる。
【００４４】
また、例えば、Diethyleneglycol-buthylmethyl-ether（沸点２１２℃）、Triprophyleneglycol-dimethyl-ether（沸点２１５℃）、Triethyleneglycol-dimethyl-ether（沸点２１６℃）、Diethyleneglycol-monobuthyl-ether（沸点２３０℃）、Diethyleneglycol-dibuthyl-ether（沸点２５６℃）、Diethyleneglycol-buthylmethyl-ether（沸点２６１℃）、Tetraethyleneglycol-dimethyl-ether（沸点２７５℃）などの脂肪族エーテル系有機溶媒が挙げられる。インク１を液滴として吐出する観点から、脂肪族系エーテル系有機溶媒は、芳香族系有機溶媒よりも表面張力を小さくできる点で好ましい。
これらの有機溶媒に対してヘリウムは常温ではほとんど溶解しない。
なお、有機溶媒は、芳香族系有機溶媒と脂肪族エーテル系有機溶媒とを混ぜ合わせた混合溶媒であってもよい。
【００４５】
＜液滴吐出装置＞
次に、上記インク供給機構８０が適用された液滴吐出装置について、図５〜図７を参照して説明する。図５は液滴吐出装置の構成を示す概略斜視図である。
【００４６】
図５に示すように、本実施形態の液滴吐出装置１０は、複数のノズルを有する液滴吐出ヘッド５０（詳しくは図６参照）から機能性材料を含むインクを、被吐出物である例えば平板状のワークＷに吐出する装置である。液滴吐出装置１０は、ワークＷを主走査方向（Ｙ軸方向）に移動させるワーク移動機構２０と、キャリッジ８を主走査方向に直交する副走査方向（Ｘ軸方向）に移動させるキャリッジ移動機構３０とを備えている。液滴吐出ヘッド５０はキャリッジ８のヘッドユニット９に搭載されている。
【００４７】
ワーク移動機構２０は、一対のガイドレール２１と、一対のガイドレール２１に沿って移動する移動台２２と、移動台２２上に回転機構６を介して配設されたワークＷを載置するステージ５とを備えている。
【００４８】
移動台２２は、ガイドレール２１の内部に設けられたエアスライダーとリニアモーター（図示省略）により主走査方向（Ｙ軸方向）に移動する。移動台２２には、タイミング信号生成部としてのエンコーダー１２（図７参照）が設けられている。
【００４９】
エンコーダー１２は、移動台２２の主走査方向（Ｙ軸方向）への相対移動に伴って、ガイドレール２１に並設されたリニアスケール（図示省略）の目盛を読み取って、タイミング信号としてのエンコーダーパルスを生成する。なお、エンコーダー１２の配設は、これに限らず、例えば、移動台２２を回転軸に沿って主走査方向（Ｙ軸方向）に相対移動するように構成し、回転軸を回転させる駆動部を設けた場合には、エンコーダー１２を駆動部に設けてもよい。駆動部としては、サーボモーターなどが挙げられる。
【００５０】
ステージ５はワークＷを吸着固定可能であると共に、回転機構６によってワークＷ内の基準軸を正確に主走査方向（Ｙ軸方向）、副走査方向（Ｘ軸方向）に合わせることが可能となっている。
また、ワークＷ上においてインクが吐出される吐出領域（膜形成領域とも呼ぶ）の配置に応じて、ワークＷを例えば９０度回転させることも可能である。
【００５１】
キャリッジ移動機構３０は、一対のガイドレール３１と、一対のガイドレール３１に沿って移動する移動台３２とを備えている。移動台３２には、回転機構７を介して吊設されたキャリッジ８が設けられている。
【００５２】
キャリッジ８には、複数の液滴吐出ヘッド５０（図６参照）がヘッドプレート９ａに搭載されたヘッドユニット９が取り付けられている。
また、キャリッジ８には、液滴吐出ヘッド５０にインクを供給するためのインク供給機構８０の一部（圧力調整弁８９）と、複数の液滴吐出ヘッド５０の電気的な駆動制御を行うためのヘッドドライバー７２（図７参照）とが設けられている。
移動台３２がキャリッジ８を副走査方向（Ｘ軸方向）に移動させてヘッドユニット９をワークＷに対して対向配置する。
【００５３】
液滴吐出装置１０は、上記構成の他にも、ヘッドユニット９に搭載された複数の液滴吐出ヘッド５０のメンテナンスを行うメンテナンス機構を備えている。メンテナンス機構としては、ノズル５２の目詰まりを解消させる吸引装置９０（図１、図７参照）、ノズル面の異物や汚れの除去を行うワイピング装置（図示省略）が挙げられる。
また、液滴吐出装置１０は、メンテナンス機構として、液滴吐出ヘッド５０のノズル５２から吐出されたインクを受けて、吐出されたインクの重量を計測する重量測定装置（図示省略）や、吐出されたインクの着弾状態を観察できる観察装置（図示省略）を備えていてもよい。そして、これらの構成を統括的に制御する制御部４０を備えている。なお、図５では、上記メンテナンス機構を図示していない。
【００５４】
図６（ａ）は液滴吐出ヘッドの構成を示す概略斜視図、図６（ｂ）はノズル面における複数のノズルの配置状態を示す平面図である。
【００５５】
図６（ａ）に示すように、液滴吐出ヘッド５０は、所謂２連のものであり、２連の接続針５４を有するインクの導入部５３と、導入部５３に積層されたヘッド基板５５と、ヘッド基板５５上に配置され内部にインクのヘッド内流路が形成されたヘッド本体５６とを備えている。接続針５４は、前述したインク供給機構８０に接続され、インクをヘッド内流路に供給する。ヘッド基板５５には、フレキシブルフラットケーブル（図示省略）を介してヘッドドライバー７２（図７参照）に接続される２連のコネクター５８が設けられている。
【００５６】
ヘッド本体５６は、駆動手段（アクチュエーター）としての圧電素子で構成されたキャビティを有する加圧部５７と、ノズル面５１ａに２つのノズル列５２ａ，５２ｂが相互に平行に形成されたノズルプレート５１とを有している。
【００５７】
図６（ｂ）に示すように、２つのノズル列５２ａ，５２ｂは、それぞれ複数（１８０個）のノズル５２がピッチＰ１でほぼ等間隔に並べられており、互いにピッチＰ１の半分のピッチＰ２ずれた状態でノズル面５１ａに配設されている。本実施形態において、ピッチＰ１は、例えばおよそ１４１μｍである。よって、２つのノズル列５２ａ，５２ｂにより構成されるノズル列５２ｃに直交する方向から見ると３６０個のノズル５２がおよそ７０．５μｍのノズルピッチで配列した状態となっている。また、ノズル５２の径は、およそ２７μｍである。
【００５８】
液滴吐出ヘッド５０は、ヘッドドライバー７２から電気信号としての駆動信号が圧電素子に印加されると加圧部５７のキャビティの体積変動が起こり、これによるポンプ作用でキャビティに充填されたインクが加圧され、ノズル５２からインクを液滴として吐出することができる。
【００５９】
液滴吐出ヘッド５０においてノズル５２ごとに設けられる駆動手段（アクチュエーター）は、圧電素子に限らない。アクチュエーターとしての振動板を静電吸着により変位させる電気機械変換素子や、インクを加熱してノズル５２から液滴として吐出させる電気熱変換素子でもよい。
【００６０】
このような液滴吐出ヘッド５０を用いて、ノズル５２から液滴をワークＷの膜形成領域に着弾させて固化し、膜形成領域にインクに含まれる機能性材料からなる薄膜を形成する方法は、液滴吐出法（インクジェット法）と呼ばれている。液滴吐出法では、膜形成領域に所定量のインクを液滴として安定的に塗布する必要がある。本実施形態におけるインク供給機構８０は、液滴吐出ヘッド５０に対してサブミクロン単位の微小異物の含有量が低減されたインクを適正な水頭圧で供給可能な構成となっている。
【００６１】
次に液滴吐出装置１０の制御系について図７を参照して説明する。図７は液滴吐出装置における制御系を示すブロック図である。図７に示すように、液滴吐出装置１０の制御系は、ワーク移動機構２０、キャリッジ移動機構３０、液滴吐出ヘッド５０、インク供給機構８０、吸引装置９０などのメンテナンス機構を駆動する各種ドライバーを有する駆動部７０と、駆動部７０を含め液滴吐出装置１０を統括的に制御する制御部４０とを備えている。
【００６２】
駆動部７０は、ワーク移動機構２０及びキャリッジ移動機構３０の各リニアモーターをそれぞれ駆動制御する移動用ドライバー７１と、液滴吐出ヘッド５０を駆動制御するヘッドドライバー７２と、インク供給機構８０を駆動制御するインク供給用ドライバー７３と、メンテナンス機構を駆動制御するメンテナンス用ドライバー７４とを備えている。
【００６３】
制御部４０は、ＣＰＵ４１と、ＲＯＭ４２と、ＲＡＭ４３と、Ｐ−ＣＯＮ４４とを備え、これらは互いにバス４５を介して接続されている。Ｐ−ＣＯＮ４４には、上位コンピューター１１が接続されている。ＲＯＭ４２は、ＣＰＵ４１で処理する制御プログラムなどを記憶する制御プログラム領域と、描画動作や液滴吐出ヘッド５０へのインク供給、液滴吐出ヘッド５０のメンテナンス処理などを行うための制御データなどを記憶する制御データ領域とを有している。
【００６４】
ＲＡＭ４３は、ワークＷに描画を行うための描画データを記憶する描画データ記憶領域、ワークＷ及び液滴吐出ヘッド５０（実際には、ノズル列５２ｃ）の位置データを記憶する位置データ記憶領域などの各種記憶領域を有し、制御処理のための各種作業領域として使用される。Ｐ−ＣＯＮ４４には、駆動部７０の各種ドライバーなどが接続されており、ＣＰＵ４１の機能を補うと共に、周辺回路とのインタフェース信号を取り扱うための論理回路が構成されて組み込まれている。このため、Ｐ−ＣＯＮ４４は、上位コンピューター１１からの各種指令などをそのままあるいは加工してバス４５に取り込むと共に、ＣＰＵ４１と連動して、ＣＰＵ４１などからバス４５に出力されたデータや制御信号を、そのままあるいは加工して駆動部７０に出力する。
【００６５】
そして、ＣＰＵ４１は、ＲＯＭ４２内の制御プログラムに従って、Ｐ−ＣＯＮ４４を介して各種検出信号、各種指令、各種データなどを入力し、ＲＡＭ４３内の各種データなどを処理した後、Ｐ−ＣＯＮ４４を介して駆動部７０などに各種の制御信号を出力することにより、液滴吐出装置１０全体を制御している。例えば、ＣＰＵ４１は、液滴吐出ヘッド５０、ワーク移動機構２０及びキャリッジ移動機構３０を制御して、キャリッジ８（ヘッドユニット９）とワークＷとを対向配置させる。そして、キャリッジ８（ヘッドユニット９）とワークＷとの相対移動に同期して、ヘッドユニット９に搭載された各液滴吐出ヘッド５０の複数のノズル５２からワークＷにインクを液滴として吐出するようにヘッドドライバー７２に制御信号を送出する。本実施形態では、Ｙ軸方向へのワークＷの移動に同期してインクを吐出することを主走査と呼び、主走査に対してＸ軸方向にキャリッジ８を移動させることを副走査と呼ぶ。本実施形態の液滴吐出装置１０は、主走査と副走査とを組み合わせて複数回繰り返すことによりインクをワークＷに吐出することができる。主走査は、液滴吐出ヘッド５０に対して一方向へのワークＷの移動に限らず、ワークＷを往復させて行うこともできる。
【００６６】
エンコーダー１２は、ヘッドドライバー７２に電気的に接続され、主走査に伴ってエンコーダーパルスを生成する。主走査では、所定の移動速度で移動台２２を移動させるので、エンコーダーパルスが周期的に発生する。
【００６７】
例えば、主走査における移動台２２の移動速度を２００ｍｍ／ｓｅｃ、液滴吐出ヘッド５０を駆動する駆動周波数（言い換えれば、連続して液滴を吐出する場合の吐出タイミング）を２０ｋＨｚとすると、主走査方向における液滴の吐出分解能は、移動速度を駆動周波数で除することにより得られるので、１０μｍとなる。すなわち、１０μｍのピッチで液滴をワークＷ上に配置することが可能である。実際の液滴の吐出タイミングは、周期的に発生するエンコーダーパルスをカウントして生成されるラッチ信号に基づいている。
【００６８】
上位コンピューター１１は、制御プログラムや制御データなどの制御情報を液滴吐出装置１０に送出する。また、ワークＷ上の膜形成領域ごとに所定量のインクを液滴として配置する吐出制御データとしての配置情報を生成する配置情報生成部の機能を有している。配置情報は、膜形成領域における液滴の吐出位置（言い換えれば、ワークＷとノズル５２との相対位置）、液滴の配置数（言い換えれば、ノズル５２ごとの吐出数）、主走査における複数のノズル５２のＯＮ／ＯＦＦすなわちノズル５２の選択／非選択、吐出タイミングなどの情報を、例えば、ビットマップとして表したものである。上位コンピューター１１は、上記配置情報を生成するだけでなく、ＲＡＭ４３に一旦格納された上記配置情報を修正することも可能である。
【００６９】
また、上位コンピューター１１は、ＲＯＭ４２に格納されたインク供給用プログラムに基づいて、インク供給機構８０から液滴吐出ヘッド５０にインクを供給する。
【００７０】
また、上位コンピューター１１は、ＲＯＭ４２に格納されたメンテナンス用プログラムに基づいて、液滴吐出ヘッド５０を吸引装置９０に対向する位置に配置させ、吸引装置９０を駆動して、液滴吐出ヘッド５０の複数のノズル５２から液滴吐出ヘッド５０に充填されたインクを吸引させる。これにより、複数のノズル５２（ノズル列５２ｃ）の目詰まりを解消させることができる。
【００７１】
上記実施形態の効果は、以下の通りである。
（１）インク供給機構８０及びこれを用いたインク供給方法は、開放型のインク容器８２に充填されたインク１に対して気泡発生部８３からインク１に溶解し難い気体（ヘリウム）からなる気泡３を発生させ、インク容器８２内を気泡３が浮上する間に、インク１に含まれるサブミクロン単位の微小異物４を気泡３に付着させて分離する。したがって、インク排出口８２ｂから液滴吐出ヘッド５０に微小異物４の含有量が低減されたインク１を供給することができる。また、サブミクロン単位の微小異物４を除去しようとして孔径を小さくしたフィルターを用いる場合と比べて、インク供給における圧損が生じないので、液滴吐出ヘッド５０に対してインク１を安定的に供給することができる。
【００７２】
（２）インク容器８２内のインク１の液面に浮上した気泡３は、吸引口８４から吸引されて排出される。したがって、微小異物４が付着した気泡３をインク容器８２内で滞留させないで済む。また、インク流入口８２ａは、インク容器８２内のインク１の液面よりも下方に位置するようにインク容器８２の側面に配置されている。ゆえに、インク流入口８２ａから新たに流入したインク１が液面に滞留した気泡３に付着する微小異物によって汚染されることを防ぐことができる。
【００７３】
（３）気泡発生部８３は、インク容器８２の底面側において回転可能に取り付けられている。また、気泡発生部８３は、回転中心に近いほど配置密度が高くなるように配置された複数の孔８３ａを有している。したがって、気泡発生部８３を回転させながら複数の孔８３ａから気泡３を発生させれば、インク容器８２に充填されたインク１に対して万遍なく気泡３を行き渡らせることができる。つまり、インク１中の微小異物４を気泡３に効率的に付着させて分離することができる。
（４）インク供給機構８０を備えた液滴吐出装置１０は、液滴吐出ヘッド５０からワークＷに対して微小異物４の含有量が低減されたインク１を吐出することができるので、膜形成領域に吐出されたインク１を固化することにより、歩留まりよく機能性材料からなる薄膜を形成することができる。とりわけ機能性材料として有機エレクトロルミネッセンス材料を用いた場合には、有機エレクトロルミネッセンス素子におけるダークスポットの発生を低減することができる。
【００７４】
本発明は、上記した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うインク供給機構及びインク供給方法並びに該インク供給機構を適用する液滴吐出装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。上記実施形態以外にも様々な変形例が考えられる。以下、変形例を挙げて説明する。
【００７５】
（変形例１）インク供給機構８０における気泡発生部８３の複数の孔８３ａは、図４（ａ）及び（ｂ）に示したように、回転中心に近いほど配置密度が高くなるように配置されることに限定されない。図８は変形例の気泡発生部における複数の孔の配置を示す概略平面図である。図８に示すように、変形例の気泡発生部８３Ｄは、円盤状の中空構造体であって、その表面には、複数の孔８３ａ−１〜８３ａ−７が設けられている。複数の孔８３ａ−１〜８３ａ−７のそれぞれは、回転中心に対して半径が異なる同心円上にそれぞれ２個ずつ対称に配置されている。複数の孔８３ａ−１〜８３ａ−７は、回転中心から近い順に符番されている。孔８３ａ−２は、孔８３ａ−１が設けられた同心円と、孔８３ａ−３が設けられた同心円との間に位置する同心円上に配置されている。同じく、孔８３ａ−４は、孔８３ａ−３が設けられた同心円と、孔８３ａ−５が設けられた同心円との間に位置する同心円上に配置されている。孔８３ａ−６は、孔８３ａ−５が設けられた同心円と、孔８３ａ−７が設けられた同心円との間に位置する同心円上に配置されている。したがって、変形例の気泡発生部８３Ｄを回転させれば、孔８３ａ−１，８３ａ−３，８３ａ−５，孔８３ａ−７から発生する気泡の間に、孔８３ａ−２，８３ａ−４，８３ａ−６から発生する気泡を浮上させることができる。ゆえに、回転中心を通る直線上に多くの孔８３ａを形成しなくても、インク容器８２に充填されたインクに万遍なく気泡を行き渡らせることができる。なお、変形例の気泡発生部８３Ｄは、円盤状であることに限定されず、図４（ｂ）に示したように、回転中心から放射状に延びる部分に、上記複数の孔８３ａ−１〜８３ａ−７が設けられていてもよい。
【００７６】
（変形例２）インク供給機構８０において、気泡発生部８３は、インク容器８２に対して回転可能に取り付けられていることに限定されない。例えば、回転させなくても、気泡を万遍なく発生させることができるように複数の孔８３ａの配置を工夫してもよい。
【００７７】
（変形例３）インク供給機構８０において、気泡発生部８３は、複数の孔８３ａが形成された構造体であることに限定されず、例えば、気体が通気可能な多孔質体であってもよい。
【００７８】
（変形例４）インク供給機構８０は、１つの液滴吐出ヘッド５０に対して１つ設けられることに限定されず、複数の液滴吐出ヘッド５０に対して１つのインク供給機構８０からインクを供給する構成としてもよい。
【符号の説明】
【００７９】
１…インク、３…気泡、４…微小異物、１０…液滴吐出装置、５０…液滴吐出ヘッド、８０…インク供給機構、８１…インク貯留部、８２…インク容器、８２ａ…インク流入口、８２ｂ…インク排出口、８２ｃ…通気口、８３…気泡発生部、８３ａ…孔、８４…インク吸引口、８９…圧力調整弁。
【図１】
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【図２】
2015120131.tif 000004
【図３】
2015120131.tif 000005
【図４】
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【図５】
2015120131.tif 000007
【図６】
2015120131.tif 000008
【図７】
2015120131.tif 000009
【図８】
2015120131.tif 000010