(57)【要約】【課題】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。【解決手段】液体供給装置３０は、シリンジ１１２と、ピストン１１３と、圧力調整室１１５に対して空気を供給及び圧力調整室１１５から空気を排出し、供給及び排出により圧力調整室１１５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給排出手段と、圧力調整室１１５に対する空気圧を検知する圧力センサ１２１と、シリンジ１１２内においてピストン１１３を移動させる駆動部１２０と、圧力センサ１２１による空気圧の検知結果に基づいて押圧における圧力調整室１１５に対する空気圧の時間変化率を導出し、導出された時間変化率が所定の閾値より小さい場合に、駆動部１２０を制御することでピストン１１３を液体の液面に近付くように移動させる制御部１２２とを備える。【選択図】図４
2013193001.tif 000002
【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、
前記シリンジ内において、前記液体の液面に対して、空気が給排気される第１空間にて隔てられるように配置されたピストンと、
前記ピストンを介して前記第１空間と接続されて前記第１空間に対して空気を供給及び前記第１空間から空気を排出し、前記供給及び排出により前記第１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給排出手段と、
前記第１空間に対する空気圧を検知する圧力検知手段と、
前記シリンジ内において前記ピストンを移動させる駆動手段と、
前記圧力検知手段による前記空気圧の検知結果に基づいて前記押圧における前記第１空間に対する空気圧の時間変化率を導出し、導出された時間変化率が所定の閾値より小さい場合に、前記駆動手段を制御することで前記ピストンを前記液体の液面に近付くように移動させる制御手段とを備える
液体供給装置。
【請求項２】
前記ピストンの内部には、前記給排出手段と連通された第２空間が形成され、
前記第１空間側の前記ピストンの前記液体の液面と対向する部位には、前記第２空間と前記第１空間とを連通する複数の貫通孔が形成されている
請求項１記載の液体供給装置。
【請求項３】
前記複数の貫通孔の開口は、前記ピストンの前記液体の液面と対向する面の外周に少なくとも沿って配置されている
請求項２記載の液体供給装置。
【請求項４】
前記圧力検知手段は、前記給排出手段により前記第１空間に対して空気が供給されている第１期間において前記第１空間に対する空気圧を検知し、
前記制御手段は、前記第１期間の前記第１空間に対する空気圧の検知結果に基づいて前記押圧における前記第１空間に対する空気圧の時間上昇率を導出し、導出された時間上昇率が所定の閾値より小さい場合に、前記駆動手段の制御を行う
請求項１〜３のいずれか１項に記載の液体供給装置。
【請求項５】
前記圧力検知手段は、前記給排出手段により前記第１空間から空気が排出されている第２期間において前記第１空間に対する空気圧を検知し、
前記制御手段は、前記第２期間の前記第１空間に対する空気圧の検知結果に基づいて前記押圧における前記第１空間に対する空気圧の時間減少率を導出し、導出された時間減少率が所定の閾値より小さい場合に、前記駆動手段の制御を行う
請求項１〜３のいずれか１項に記載の液体供給装置。
【請求項６】
前記第１空間は、前記ピストン及び前記液体の液面と接している
請求項１〜５のいずれか１項に記載の液体供給装置。
【請求項７】
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され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、
前記シリンジ内において、前記液体の液面に対して、空気が給排気される第１空間にて隔てられるように配置されたピストンと、
前記ピストンを介して前記第１空間と接続されて前記第１空間に対して空気を供給及び前記第１空間から空気を排出し、前記供給及び排出により前記第１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給排出手段と、
前記第１空間に対する空気圧を検知する圧力検知手段と、
前記シリンジ内において前記ピストンを移動させる駆動手段と、
前記圧力検知手段による前記空気圧の検知結果に基づいて前記押圧における前記第１空間に対する空気圧の時間変化率を導出し、導出された時間変化率が所定の閾値より小さい場合に、前記駆動手段を制御することで前記ピストンを前記液体の液面に近付くように移動させる制御手段とを備える
液体吐出装置。
【請求項８】
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、前記シリンジ内において、前記液体の液面に対して、空気が給排気される第１空間にて隔てられるように配置されたピストンとを備え、
前記液体供給方法は、
前記第１空間に対して空気を供給及び前記第１空間から空気を排出し、前記供給及び排出により前記第１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、
前記押圧における前記第１空間に対する空気圧の時間変化率を導出し、導出された時間変化率が所定の閾値より小さい場合に、前記シリンジ内において前記ピストンを前記液体の液面に近付くように移動させる移動ステップとを含む
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の製造過程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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−３０７４６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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供給することは困難である。
【０００６】
ここで、特開平４−２４７２６１号公報には、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、特開平４−２４７２６１号公報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ための具体的な構成が開示されていない。例えば、ブランジャーに位置センサを設ける等の機構を採用した場合には、液体供給装置の構成が複雑化してしまう。
【０００７】
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】
【０００８】
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、前記シリンジ内において、前記液体の液面に対して、空気が給排気される第１空間にて隔てられるように配置されたピストンと、前記ピストンを介して前記第１空間と接続されて前記第１空間に対して空気を供給及び前記第１空間から空気を排出し、前記供給及び排出により前記第１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給排出手段と、前記第１空間に対する空気圧を検知する圧力検知手段と、前記シリンジ内において前記ピストンを移動させる駆動手段と、前記圧力検知手段による前記空気圧の検知結果に基づいて前記押圧における前記第１空間に対する空気圧の時間変化率を導出し、導出された時間変化率が所定の閾値より小さい場合に、前記駆動手段を制御することで前記ピストンを前記液体の液面に近付くように移動させる制御手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
本態様によれば、液体の液面に対向する第１空間に対する空気圧により液体の液面を押圧するため、微小量の液体を供給することができる。このとき、液体の供給が進むにつれてシリンジ内の液体の貯留量が減少し、ピストンと液体の液面との間の距離が離れて第１空間の容積が大きくなる。従って、給排出手段による空気の給排出速度を一定とした場合、液体の供給が進むにつれて第１空間に対する空気圧の時間変化率が減少し、液体供給装置による液体の供給量が減少する。しかし、本態様によれば、第１空間に対する空気圧を検知し、第１空間に対する空気圧の時間変化率が減少するにつれてピストンが液体の液面に近付くため、液体の供給が進んでも第１空間の容積は大きく変化しない。従って、液体の供給量を一定とすることができる。その結果、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。
【００１０】
ここで、前記ピストンの内部には、前記給排出手段と連通された第２空間が形成され、
前記第１空間側の前記ピストンの前記液体の液面と対向する部位には、前記第２空間と前記第１空間とを連通する複数の貫通孔が形成されていてもよい。
【００１１】
本態様によれば、給排出手段により供給された空気が、一旦、ピストンの第２空間に供給され、その後、複数の貫通孔を通って液体の液面に対向する第１空間に供給されるため、大量の空気が一度に第１空間に供給されることが抑えられる。従って、給排出手段による空気の給排出に対する液体の押圧の応答性を高めるために、第１空間の容積を小さくし、液体の液面とピストンとの間の距離を狭めた場合でも、給排出手段による空気の供給により液体の液面が波立って液体に空気が巻き込まれることが抑えられる。また、空気圧の時間変化量が大きくなり過ぎて液体の供給量がばらつき易くなることが抑えられる。
【００１２】
また、前記複数の貫通孔の開口は、前記ピストンの前記液体の液面と対向する面の外周に少なくとも沿って配置されていてもよい。
【００１３】
本態様によれば、給排出手段により供給される空気により押圧される液体の液面がさらに波立ち難くなるので、液体に空気が巻き込まれることがさらに抑えられる。
【００１４】
また、前記圧力検知手段は、前記給排出手段により前記第１空間に対して空気が供給されている第１期間において前記第１空間に対する空気圧を検知し、前記制御手段は、前記第１期間の前記第１空間に対する空気圧の検知結果に基づいて前記押圧における前記第１空間に対する空気圧の時間上昇率を導出し、導出された時間上昇率が所定の閾値より小さい場合に、前記駆動手段の制御を行ってもよい。
【００１５】
本態様によれば、第１空間に対する空気圧の時間上昇率に基づいてピストンを移動させるため、第１空間に対する空気圧の時間変化率を常に測定する必要がなくなり、液体供給装置の負荷を軽減することができる。
【００１６】
また、前記圧力検知手段は、前記給排出手段により前記第１空間から空気が排出されている第２期間において前記第１空間に対する空気圧を検知し、前記制御手段は、前記第２期間の前記第１空間に対する空気圧の検知結果に基づいて前記押圧における前記第１空間に対する空気圧の時間減少率を導出し、導出された時間減少率が所定の閾値より小さい場合に、前記駆動手段の制御を行ってもよい。
【００１７】
本態様によれば、第１空間に対する空気圧の時間減少率に基づいてピストンを移動させるため、第１空間に対する空気圧の時間変化率を常に測定する必要がなくなり、液体供給装置の負荷を軽減することができる。
【００１８】
また、前記第１空間は、前記ピストン及び前記液体の液面と接していてもよい。
【００１９】
本態様によれば、液体の液面とピストンとの間の距離を狭めて空気により押圧される液体の液面に対向する第１空間の容積を小さくできるので、給排出手段による空気の給排出に対する液体の押圧の応答性を高めることができる。
【００２０】
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され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、前記シリンジ内において、前記液体の液面に対して、空気が給排気される第１空間にて隔てられるように配置されたピストンと、前記ピストンを介して前記第１空間と接続されて前記第１空間に対して空気を供給及び前記第１空間から空気を排出し、前記供給及び排出により前記第１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給排出手段と、前記第１空間に対する空気圧を検知する圧力検知手段と、前記シリンジ内において前記ピストンを移動させる駆動手段と、前記圧力検知手段による前記空気圧の検知結果に基づいて前記押圧における前記第１空間に対する空気圧の時間変化率を導出し、導出された時間変化率が所定の閾値より小さい場合に、前記駆動手段を制御することで前記ピストンを前記液体の液面に近付くように移動させる制御手段とを備えることを特徴とする。
【００２１】
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。
【００２２】
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、前記シリンジ内において、前記液体の液面に対して、空気が給排気される第１空間にて隔てられるように配置されたピストンとを備え、前記液体供給方法は、前記第１空間に対して空気を供給及び前記第１空間から空気を排出し、前記供給及び排出により前記第１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、前記押圧における前記第１空間に対する空気圧の時間変化率を導出し、導出された時間変化率が所定の閾値より小さい場合に、前記シリンジ内において前記ピストンを前記液体の液面に近付くように移動させる移動ステップとを含むことを特徴とする。
【００２３】
本態様によれば、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方法を実現することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、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実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【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５Ａ】図５Ａは、本発明の実施の形態に係る液体供給装置のピストンの押圧方向の平面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本発明の実施の形態に係る液体供給装置のピストンの押圧方向の平面図である。
【図６】図６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７】図７は、本発明の実施の形態に係る液体供給装置の第１空間に対する空気圧の時間変化を示す図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態に係る液体供給装置の第１空間に対する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】
【００２６】
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限定される。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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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、例えば記録紙等の被吐出物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。
【００３１】
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。
【００３２】
次に、図２〜図５Ｂ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。
【００３３】
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。図５Ａ及び図５Ｂは、液体供給装置３０のピストン１１３の平面図（下面図）である。
【００３４】
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され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。
【００３５】
以下、液体吐出ヘッド２０について詳細に説明する。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
第１部材２０５は例えばパイプ状に構成され、第１部材２０５の上端部の内部には、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。供給流路２０９の中心軸線は、供給孔２１０の中心軸線と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の中心軸線との間に配置されている。供給流路２０９の中心軸線及び供給孔２１０の中心軸線は、押圧方向に直交する方向に互いにずれて、且つ、第１部材２０５の押圧方向に対して略平行に延びている。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。供給孔２１０の中心軸線に対する第１部材２０５の供給側凹部の傾斜角度は、例えば約４５度である。
【００４１】
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、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。
【００４２】
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と連通された吐出孔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。吐出孔２１４の中心軸線に対する吐出側凹部の傾斜角度は、例えば約４５度である。
【００４３】
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。ここで、「熱的に接続される」とは、蓄熱体２０３と第２部材２０６とが直接又は間接的に接触し、蓄熱体２０３の熱を第２部材２０６に十分に伝達できる程度に接続されている状態をいう。また、「間接的に接触」とは、蓄熱体２０３と第２部材２０６との間に、例えば熱伝導性の高い部材が配置されている状態をいう。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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された際には、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。
【００４７】
供給孔２１０は、押圧方向に対して直交する方向の貯留室２１３の一端側に連通され、吐出孔２１４は、押圧方向に対して直交する方向の貯留室２１３の他端側に連通されている。供給孔２１０は、押圧方向に直交する方向において吐出孔２１４からずれた位置に配置されている。供給孔２１０と吐出孔２１４との押圧方向に直交する方向における配置間隔は、例えば１．０〜３．６ｍｍに構成されている。
【００４８】
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２１８ａ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２１８ａ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が支持部２０５ａを押圧する力は、例えば約２０ｋｇｆである。
【００４９】
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から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に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。
【００５０】
以上のように、液体吐出ヘッド２０では、第１部材２０５の供給孔２１０は押圧方向に直交する方向の貯留室２１３の一端側に連通され、第２部材２０６の吐出孔２１４は押圧方向に直交する方向の貯留室２１３の他端側に連通されている。そして、供給孔２１０の中心軸線は、吐出孔２１４の中心軸線からずれた位置に配置されている。このような構成によって、供給孔２１０より貯留室２１３に供給された液体は、押圧方向に直交する方向の貯留室２１３の一端側から他端側に向けて流れる。これにより、液体は、貯留室２１３内の空気を吐出孔２１４に押しやりながら流れるので、貯留室２１３内に空気溜まりが生じるのが抑制され、効率的に貯留室２１３内における液体の充填性を高めることができる。
【００５１】
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。
【００５２】
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、作動部材２１８の電極２１７に電圧を印加する。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に印加された電圧を解除する。従って、作動制御部１１１が所定のサイクルで電極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。
【００５３】
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内において、液体の液面に対して、空気が給排気される第１空間としての圧力調整室１１５にて隔てられるように配置されたピストン１１３と、ピストン１１３を介して圧力調整室１１５と接続されて圧力調整室１１５に対して空気を供給及び圧力調整室１１５から空気を排出し、供給及び排出により圧力調整室１１５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給排出手段としてのエアー源１１７、エアパイプ１１９及びリーク弁（図示せず）と、圧力調整室１１５に対する空気圧を検知する圧力検知手段としての圧力センサ１２１と、シリンジ１１２内においてピストン１１３を移動させる駆動手段としての駆動部１２０と、圧力センサ１２１による空気圧の検知結果に基づいて押圧における圧力調整室１１５に対する空気圧の時間変化率を導出し、導出された時間変化率が所定の閾値より小さい場合に、駆動部１２０を制御することでピストン１１３を液体の液面に近付くように移動させる制御手段としての制御部１２２とを備える。
【００５４】
ここで、ピストン１１３の内部には、エアパイプ１１９と連通された第２空間としての容積調整室１１３ａが形成され、圧力調整室１１５側のピストン１１３の液体の液面と対向する部位には、容積調整室１１３ａと圧力調整室１１５とを連通する複数の貫通孔１１３ｂが形成されている。
【００５５】
また、複数の貫通孔１１３ｂの開口は、ピストン１１３の液体の液面と対向する面の外周に少なくとも沿って配置されている。
【００５６】
また、圧力センサ１２１は、給排出手段により圧力調整室１１５に対して空気が供給されている第１期間において圧力調整室１１５に対する空気圧を検知し、制御部１２２は、第１期間の圧力調整室１１５に対する空気圧の検知結果に基づいて押圧における圧力調整室１１５に対する空気圧の時間上昇率を導出し、導出された時間上昇率が所定の閾値より小さい場合に、駆動部１２０の制御を行ってもよい。
【００５７】
また、圧力センサ１２１は、給排出手段により圧力調整室１１５から空気が排出されている第２期間において圧力調整室１１５に対する空気圧を検知し、制御部１２２は、第２期間の圧力調整室１１５に対する空気圧の検知結果に基づいて押圧における圧力調整室１１５に対する空気圧の時間減少率を導出し、導出された時間減少率が所定の閾値より小さい場合に、駆動部１２０の制御を行ってもよい。
【００５８】
また、圧力調整室１１５は、ピストン１１３及び液体の液面と接している。
【００５９】
以下、液体供給装置３０について詳細に説明する。
【００６０】
液体供給装置３０は、シリンジ１１２と、ピストン１１３と、液体供給源１１６と、エアー源１１７と、Ｏリング１１８と、エアパイプ１１９と、リーク弁（図示せず）と、駆動部１２０と、圧力センサ１２１と、制御部１２２とを備える。
【００６１】
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。
【００６２】
ピストン１１３は、円柱状の剛体であり、シリンジ１１２の内部に摺動自在に設けられている。このピストン１１３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には、液体が充填された液体室１１４と、圧縮空気が密閉される圧力調整室１１５とが設けられている。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。液体室１１４の液面に対して空気が給排気される圧力調整室１１５は、ピストン１１３の下面と液体室１１４との間に形成されており、圧力調整室１１５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は、接続チューブを介して第１部材２０５の供給流路２０９と連通されており、圧力調整室１１５の圧縮空気により液体室１１４の液面が押圧されてシリンジ１１２の吐出孔から吐出された液体は供給流路２０９に供給される。
【００６３】
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。
【００６４】
ピストン１１３の内部には、容積調整室１１３ａが形成されている。ピストン１１３の圧力調整室１１５と接する液体室１１４側の部位（下部）には、容積調整室１１３ａと容積調整室１１３ａとを連通させる複数の貫通孔１１３ｂが形成されている。一方、ピストン１１３の液体室１１４と反対側の部位（上部）には、エアパイプ１１９と容積調整室１１３ａとを連通させる供給孔が形成されている。
【００６５】
シリンジ１１２の内面と接するピストン１１３の外周部には、周方向に連続する凹部が形成されており、その凹部内にはＯリング１１８が設けられている。Ｏリング１１８は、弾性体から構成され、ピストン１１３の外周部とシリンジ１１２の内面との隙間を埋めており、ピストン１１３の外周部とシリンジ１１２の内面との隙間から圧力調整室１１５に対する圧縮空気が漏れるのを抑制している。
【００６６】
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、圧力調整室１１５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エアパイプ１１９、ピストン１１３及び圧力調整室１１５に供給し、圧力調整室１１５に対する空気圧が所定の一定圧になるように供給する。そして、圧力調整室１１５に対する空気圧が再び所定の一定圧から低下してきたときに、圧縮空気の供給を再開する。これにより、圧力調整室１１５に対する空気圧が一定圧に維持される。
【００６７】
エアパイプ１１９は、エアー源１１７より供給された圧縮空気をピストン１１３の容積調整室１１３ａに導く圧縮空気の流路である。エアパイプ１１９は、ピストン１１３によって区画されたシリンジ１１２の内部空間のうちシリンジ１１２の下部空間と反対側の上部空間に配置されている。エアパイプ１１９により導かれた圧縮空気は、まず容積調整室１１３ａに流入し、その後、貫通孔１１３ｂを通って圧力調整室１１５に流入する。圧力調整室１１５に供給された圧縮空気の圧力によって、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。
【００６８】
エアパイプ１１９には、圧力センサ１２１と、リーク弁とが接続されている。圧力センサ１２１は、エアパイプ１１９内の空気圧を測定することで圧力調整室１１５に対する空気圧を測定する。リーク弁は、エアパイプ１１９内つまり圧力調整室１１５内の圧縮空気を外部にリークすることでエアパイプ１１９内の空気圧つまり圧力調整室１１５に対する空気圧を調整する。
【００６９】
複数の貫通孔１１３ｂは、図５Ａに示されるように、ピストン１１３の下面にピストン１１３（容積調整室１１３ａ）の周方向に沿って配置されている。なお、複数の貫通孔１１３ｂは、図５Ｂに示されるように、ピストン１１３の下面に行列状に配置されていてもよい。
【００７０】
駆動部１２０は、プッシャー及び送りネジ（ボールネジや台形ネジ等）等により構成され、ピストン１１３を送り方向に摺動させることでシリンジ１１２におけるピストン１１３の位置（高さ）を決定する。駆動部１２０は、シリンジ１１２の上部空間に配置されている。駆動部１２０は、ピストン１１３の上面に直接又は間接的に連結され、ピストン１１３を移動させることによりピストン１１３の位置（高さ）を決定する。駆動部１２０がピストン１１３を下降させることにより、ピストン１１３は液体室１１４の液面に近付き、圧力調整室１１５の容積は減少する。一方、駆動部１２０がピストン１１３を上昇させることにより、ピストン１１３は液体室１１４の液面から離れ、圧力調整室１１５の容積は増加する。
【００７１】
制御部１２２は、圧力センサ１２１による圧力調整室１１５に対する空気圧の測定結果に基づいて駆動部１２０を制御する。具体的に、制御部１２２は、液体室１１４の液面への圧縮空気による押圧によりシリンジ１１２から液体吐出ヘッド２０への液体の供給が進んで液体室１１４の液体量が減少し、圧力調整室１１５の容積が大きくなったときに、駆動部１２０によりピストン１１３を下降させて圧力調整室１１５の容積を小さくする。つまり、制御部１２２は、圧力調整室１１５の容積が実質的に一定となるように駆動部１２０を制御する。
【００７２】
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６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。
【００７３】
液体供給装置３０による液体供給方法は、圧力調整室１１５に対して空気を供給及び圧力調整室１１５から空気を排出し、供給及び排出により圧力調整室１１５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Ｓ５）と、押圧における圧力調整室１１５に対する空気圧の時間変化率を導出し、導出された時間変化率が所定の閾値より小さい場合（空気圧の上昇速度が遅い）に、シリンジ１１２内においてピストン１１３を液体の液面に近付くように移動させる移動ステップ（ステップＳ６，Ｓ７）とを含む。
【００７４】
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。
【００７５】
まず、液体が貯留されたシリンジ１１２において、液体供給装置３０が液体の供給を開始する前に、液体室１１４の液面に対して圧力調整室１１５により所望の間隔をとるようにピストン１１３の位置を設定し、ピストン１１３の初期位置を設定する（ステップＳ１）。このとき設定される液体室１１４の液面とピストン１１３との間の距離つまり圧力調整室１１５の容積と、エアー源１１７による圧縮空気の供給速度とに応じて、１回の供給動作における液体供給装置３０による液体の供給量が変化する。なお、１回の供給動作とは、貯留室２１３の空気圧が例えば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示している。
【００７６】
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への液体の供給を行う（ステップＳ２）。液体供給装置３０による液体の供給は、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。そして、このときの押圧は、エアパイプ１１９、並びにピストン１１３の容積調整室１１３ａ及び貫通孔１１３ｂを介してエアー源１１７からの圧縮空気を圧力調整室１１５に供給し、供給を停止してこの状態を一定期間維持した後、リーク弁を通じて圧力調整室１１５の圧縮空気をリーク（排気）させることにより行われる。つまり、圧縮空気を圧力調整室１１５に供給し、圧力調整室１１５に対する空気圧を上昇させて一定の同じ空気圧とし、その一定の空気圧で一定期間維持した後、圧力調整室１１５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、圧力調整室１１５に対するエアー源１１７からの圧縮空気の供給停止はエアー源１１７側で行い、圧縮空気のリークをリーク弁で行うとしたが、エアー源１１７から圧力調整室１１５への圧縮空気の供給停止及び排気動作を１つの動作弁としての給排切替弁である３ポート弁等（図示せず）で行ってもよい。
【００７７】
次に、ステップＳ２の液体供給装置３０による液体の供給における圧力調整室１１５に対する空気圧の時間変化率を導出し、導出された値を保持する（ステップＳ３）。時間変化率の導出は、圧縮空気の供給又は排出している期間において、制御部１２２が圧力センサ１２１による圧力調整室１１５に対する空気圧の測定を監視することにより行われ、導出された時間変化率は時間変化率の初期値（基準値）として記憶部（メモリ）に保持される。例えば、圧力調整室１１５の供給された空気圧が最大（設定値）のときの一定値を圧力値１００％とし、大気圧のときを圧力値０％として、圧力調整室１１５に対する空気圧が図７に示すような時間変化を示す場合を考える。この場合、例えば、圧縮空気の供給を行っている期間において、圧力調整室１１５に対する空気圧が圧力値１０％から圧力値９０％になるまでの時間ｔ１で圧力値の差８０％を除して算出される第１時間上昇率が時間変化率として導出される。あるいは、圧縮空気の排出を行っている期間において、圧力調整室１１５に対する空気圧が圧力値９０％から圧力値１０％になるまでの時間ｔ３で圧力値の差８０％を除して算出される第１時間減少率が時間変化率として導出される。
【００７８】
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Ｓ４）。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され、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又は薄膜等を形成することができる。
【００７９】
次に、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への液体の供給を行う（ステップＳ５）。液体供給装置３０による液体の供給は、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。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。
【００８０】
次に、ステップＳ５の液体供給装置３０による液体の供給における圧力調整室１１５に対する空気圧の時間変化率を導出し、導出した時間変化率を、ステップＳ３で記憶部に保持された初期値に所定の値を加算した値（所定の閾値）と比較し、導出した時間変化率が所定の閾値より小さいか否かを求める（ステップＳ６）。時間変化率の導出は、圧縮空気の供給又は排出している期間において、制御部１２２が圧力センサ１２１による圧力調整室１１５に対する空気圧の測定を監視することにより行われる。例えば、圧力調整室１１５の供給された空気圧が最大（設定値）のときの一定値を圧力値１００％とし、大気圧のときを圧力値０％として、圧力調整室１１５に対する空気圧が図８に示すような時間変化を示す場合を考える。この場合、例えば、圧縮空気の供給を行っている期間において、圧力調整室１１５に対する空気圧が圧力値１０％から圧力値９０％になるまでの時間ｔ２で圧力値の差８０％を除して算出される第２時間上昇率が時間変化率として導出される。あるいは、圧縮空気の排出を行っている期間において、圧力調整室１１５に対する空気圧が圧力値９０％から圧力値１０％になるまでの時間ｔ４で圧力値の差８０％を除して算出される第２時間減少率が時間変化率として導出される。そして、比較は、閾値を考慮し、第２時間上昇率が第１時間上昇率（初期値（基準値））に所定の値を加算した値より小さいか否か、又は第２時間減少率が第１時間減少率（初期値（基準値））に所定の値を加算した値より小さいか否かを求めることにより行われる。
【００８１】
このとき、圧力調整室１１５に対する空気圧を時間積分して導出される積分値は液体供給装置３０による液体の供給量に比例している。そして、圧力調整室１１５に対する空気圧の時間変化率が大きいほど、短時間で圧力調整室１１５に対する空気圧が最大値に達して上記積分値は大きくなる。よって、液体の供給量は圧力調整室１１５に対する空気圧の時間変化率に比例することになる。従って、時間変化率が所定の閾値より小さいか否か（ピストン１１３と液面との距離が大きくなり、圧力調整室１１５の容積が大きくなり過ぎていないか否か）を求めることにより、液体供給装置３０による液体の供給量が許容範囲を超えて小さく（圧力調整室１１５の容積が大きく）なり過ぎていないかを判断することができる。なお、閾値導出の際に時間変化率の初期値（基準値）に加算される所定の値は、液体の粘度等により空気圧の時間変化率の変化に対して液体供給装置３０からの液体の供給量が大きく変化しない場合には大きく設定され、逆に大きく変化する場合には小さく設定される。
【００８２】
次に、圧力調整室１１５に対する空気圧の時間変化率が所定の閾値以上であると判定された場合（ステップＳ６でＮｏ）、液体吐出ヘッド２０による液体の吐出が所定回数行われた後、液体供給装置３０による液体の供給を行う。このとき、液体供給装置３０においてピストン１１３の位置は変更しない。
【００８３】
一方、圧力調整室１１５に対する空気圧の時間変化率が所定の閾値より小さい（圧力調整室１１５の容積が大きい）と判定された場合（ステップＳ６でＹｅｓ）、ピストン１１３を液体室１１４の液面に近付くように送り方向に移動させる（ステップＳ７）。その後、ステップＳ６でＮｏの場合と同様に、液体吐出ヘッド２０による液体の吐出が所定回数行われた後、液体供給装置３０による液体の供給を行う。ピストン１１３の移動は、制御部１２２が駆動部１２０を制御してピストン１１３を予め設定された所定量だけ下降させることにより行われる。これにより、シリンジ１１２の液体室１１４からの液体の供給により圧力調整室１１５が大きくなり過ぎ、圧力調整室１１５に対する空気圧の時間変化率が小さくなり過ぎている、ピストン１１３を移動させる前の状態と比べて、圧力調整室１１５の容積は小さくなるため、圧力調整室１１５に対する空気圧の時間変化率は大きくなる。
【００８４】
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１１５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、微小量の液体をシリンジ１１２より供給することができる。このとき、液体の供給が進むにつれてシリンジ１１２内の液体の貯留量が減少し、ピストン１１３と液体室１１４の液面との間の距離が離れて圧力調整室１１５の容積が大きくなる。従って、圧縮空気の給排出速度を一定とした場合、液体の供給が進むにつれて圧力調整室１１５に対する空気圧の時間変化率が減少（時間が増大）し、液体供給装置３０による所定吐出時間内の液体の供給量が減少する。しかし、本実施の形態の液体供給装置３０によれば、圧力調整室１１５に対する空気圧の時間変化率が許容範囲を超えて小さくなった場合、ピストン１１３が液体室１１４の液面に近付くため、液体の供給が進んでも圧力調整室１１５の容積は許容範囲を超えて大きくならない。従って、液体の供給量が許容範囲を超えて小さくなることを抑えることができる。その結果、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。
【００８５】
また、本実施の形態の液体供給装置３０によれば、エアー源１１７から供給された圧縮空気は、一旦、容積調整室１１３ａに供給され、その後、貫通孔１１３ｂを通って圧力調整室１１５に供給される。よって、貫通孔１１３ｂを複数で小さく設定することにより、大量の圧縮空気が一度に集中して圧力調整室１１５に供給されることが抑えられる。従って、圧力調整室１１５への圧縮空気の給排出に対する液体室１１４の液体の押圧の応答性を高めるために、圧力調整室１１５の容積を小さくし、液体室１１４の液面とピストン１１３との間の距離を狭めた場合でも、圧縮空気の供給により液体室１１４の液面が波立って液体に空気が巻き込まれることが抑えられる。また、空気圧の時間変化量が大きくなり過ぎて液体の供給量がばらつき易くなることが抑えられる。なお、貫通孔１１３ｂの形成は、多孔質材で行ってもよい。
【００８６】
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。
【００８７】
例えば、上記実施の形態では、圧力調整室１１５における空気圧の差分（圧力値の差）を時間で除して時間変化率を導出したが、圧力調整室１１５への圧縮空気の供給を開始してから所定の空気圧になるまでの時間、又は所定の時間における空気圧を時間変化率として導出してもよい。
【００８８】
また、上記実施の形態では、圧力調整室１１５に対する空気圧の時間上昇率又は時間減少率に基づいてピストン１１３を移動させるとしたが、圧力調整室１１５に対する空気圧の時間上昇率及び時間減少率の両方に基づいてピストン１１３を移動させてもよい。この場合には、制御部１２２は、圧力調整室１１５に対する空気圧の時間上昇率及び時間減少率の両方又は少なくともいずれか一方が所定の閾値より小さくなったときにピストン１１３を移動させる。時間上昇率及び時間減少率のいずれかのみに基づいてピストン１１３を移動させる場合には、液体供給装置３０の負荷を軽減することができるという利点がある。一方、時間上昇率及び時間減少率の双方に基づいてピストン１１３を移動させる場合には、液体の供給量の変化に敏感に対応することができるという利点がある。
【００８９】
また、上記実施の形態では、ピストン１１３の移動量は固定値であり、一定であるとしたが、圧力調整室１１５に対する空気圧の時間変化率と所定の閾値との差分が大きくなる（液体室１１４の量やシリンジ１１２内での液体の経過時間（粘度変化等）等を考慮）に従って移動量が大きくなるようにピストン１１３の移動量を変化させてもよい。この場合には、上記差分の量とピストン１１３の移動量との対応関係を示す対応テーブルが記憶部に格納される。移動量が固定値である場合には、液体供給装置３０の構成を簡素にできるという利点があるが、移動量を変化させる場合には、液体の供給量の変化に正確に対応することができるという利点がある。
【００９０】
また、上記実施の形態では、最初の液体の供給における圧力調整室１１５に対する空気圧の時間変化率に基づいて時間変化率の閾値を導出したが、予め設定した時間変化率を用いてもよい。この場合には、時間変化率の閾値を導出するステップを除くことができるため、液体供給装置３０の負荷を軽減することができるという利点がある。時間変化率を予め設定するときは、液体のロット毎に設定する時間変化率が変化するようにしてもよい。また、ピストン１１３内の液体が全て供給されるまで供給動作を予め行っておき、そのときに得られた圧力調整室１１５に対する空気圧の時間変化と供給量との関係を基に設定する時間変化率を導出してもよい。
【００９１】
また、上記実施の形態では、圧力調整室１１５に対する空気圧の時間変化率と閾値との比較は、液体供給装置３０による液体の供給が行われる毎に行われるとしたが、所定の複数回数（例えば１０回の供給）の供給が行われる毎、又は所望のタイミングでのみ行われてもよい。この場合には、液体供給装置３０の負荷を軽減することができるという利点がある。
【００９２】
また、上記実施の形態では、付勢部材を皿ばねで構成したが、押圧部材を例えば強い弾性を有する板バネ等で構成することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
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体を発光ダイオードの発光部に吐出することにより、青色発光ダイオードから白色光を発光させる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】
【００９４】
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    ピストン
１１３ａ    容積調整室（第２空間）
１１３ｂ    貫通孔
１１４    液体室
１１５    圧力調整室（第１空間）
１１６    液体供給源
１１７    エアー源
１１８    Ｏリング
１１９    エアパイプ
１２０    駆動部
１２１    圧力センサ
１２２    制御部
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】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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