インクジェット描画装置およびこのインクジェット描画方法
【課題】ヘッドにおけるインクの不吐または漏れを抑制し、安定な状態とすることができるインクジェット描画装置を提供する。
【解決手段】本発明に係るインクジェット描画装置３０は、吐出対象へインクを吐出するためのヘッド１およびヘッド１を吐出対象に対し平行な方向に回転させるステージ回転部４を有しており、ヘッド１へ供給されるインクの経路となるインク供給管１１がヘッド１に連結されており、インク供給管１１にインクの供給量を制御するヘッド弁６が備えられており、ヘッド１とヘッド弁６とが一体として回転する構造である。
【解決手段】本発明に係るインクジェット描画装置３０は、吐出対象へインクを吐出するためのヘッド１およびヘッド１を吐出対象に対し平行な方向に回転させるステージ回転部４を有しており、ヘッド１へ供給されるインクの経路となるインク供給管１１がヘッド１に連結されており、インク供給管１１にインクの供給量を制御するヘッド弁６が備えられており、ヘッド１とヘッド弁６とが一体として回転する構造である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット描画装置およびインクジェット描画装置の動作方法に関し、詳細には、インクジェットヘッドを回転させるヘッド回転体を備えるインクジェット描画装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置や、液晶表示装置の製造工程においては、半導体ウェハやガラス基板上に機能性薄膜を形成する製膜プロセスがあり、そのプロセスを行う装置のひとつとしてインクジェット描画装置が用いられる。このインクジェット描画装置によれば、搬送される記録媒体の上方、かつ搬送方向に直行する方向に配置された数個のインクジェットヘッドから機能性インクが吐出されることによって機能性インクの描画がなされ、薄膜が形成される。
【０００３】
また、近年において、描画対象の記録媒体が大型化し、そのような大型の記録媒体に対して描画を行う場合、インクジェット描画装置に備えられる描画を行うヘッドの個数が増加する。すなわち、インクジェット描画装置に備えられるインク流路となるインク供給部、インクの流れを制御する弁、インクを一時的に貯留する小タンク、小タンクへインクを供給する大タンクなどの個数も増加する傾向にある。このため、インクジェットヘッドおよびその周囲の構造は複雑化することとなる。
【０００４】
このように部材が増加および複雑化する構成に対し、配管部を減らすことを目的とした塗布装置（インクジェット描画装置）が特許文献１に開示されている。特許文献１に開示された塗布装置は、溶液を供給する溶液タンクに主管路が接続され、この主管路は各ヘッドに接続されている複数の分配管と接続されており、配管部を減らすことができる。
【０００５】
また、特許文献２には、メンテナンス部材およびプラテンを備え、これらの配置を切り換える切り替え手段を備えるインクジェットプリンタ（インクジェット描画装置）が開示されている。このインクジェットプリンタによれば、装置全体の大型化を抑えることができる。
【０００６】
また、これら複数化が進むインクジェットヘッドに対し、描画ピッチを狭くする目的や、ヘッド取付け時の誤差を調整する目的で、処理媒体と平行な平面方向に回転させる回転ステージ（ヘッド回転体）が用いられる場合もある。
【０００７】
回転ステージは、回転がなされる回転ステージ回転部と、回転ステージ回転部を固定するステージ固定部（回転ステージ固定部）とから構成されている。搭載される搭載物は可能な限り小さく、少ない方が、回転ステージ回転部に掛かる負担が減少し、回転ステージ回転部が回転し易くなる。また回転ステージの外形寸法が小型化でき、ヘッド回転体周囲の設計自由度が増すために、ヘッドのみを回転ステージに搭載させる設計がなされることが一般的である。このような従来のインクジェット描画装置１３０を図３に示す。同図は、インクジェット描画装置１３０を示す断面図である。
【０００８】
同図に示すように、インクジェット描画装置１３０は、ヘッド（インクジェットヘッド）１０１がヘッド固定部１０２に固定されている。また、ステージ固定部１０３およびステージ回転部（回転ステージ回転部）１０４が一体とされており、ステージ固定部１０３が上側に設けられている。ヘッド固定部１０２はステージ回転部１０４に固定されている構成である。
【０００９】
さらに、ヘッド弁搭載部１０５にはヘッド弁１０６が搭載され、小タンク搭載部１０８には小タンク１０７が搭載されている。大タンク１１０と小タンク１０７との間にはインクの供給量を制御するための小タンク弁１０９がインク供給管１１３を介して設置されており、大タンク内に貯留されたインクは、インク供給管１１３を介して小タンク１０７へ、さらに、インク供給管１１２、インク供給管１１を介してヘッド１０１へ送液される。また、ヘッド弁１０６には、ヘッド弁１０６へ電力を供給する電磁弁端子を備える電磁弁端子台部１１６が、電磁弁配線１１７を介して接続されている。さらに、ヘッド１０１には、ヘッド１０１を制御する吐出用回路基板部１１４がヘッド配線１１５を介して接続されている。
【特許文献１】特開２００３−８８７７８号公報（平成１５年３月２５日公開）
【特許文献２】特開２００４−９５１３号公報（平成１６年１月１５日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記従来のステージ回転部を備えるインクジェット描画装置では、インクが不吐の状態となる、または、インクが漏れる状態となり、インクの吐出が不安定な状態となるという問題点を有している。
【００１１】
具体的には、インクジェット描画装置１３０では、インク供給管１１１はステージ固定部１０３またはステージ回転部１０４に固定されていない。このインクジェット描画装置１３０が回転した状態を図４に示す。図４は、図３に示すインクジェット描画装置１３０が回転した状態を示す全体図である。
【００１２】
インクジェット描画装置１３０では、破線で囲われた一体回転部１２０が回転されるが、一体回転部が矢印Ａの方向へ回転する際、ヘッド弁搭載部１０５とインク供給管１１１との位置関係は離れることとなり、さらに回転によってインク供給管１１１は回転される。このため、インク供給管１１１には捩れが生じる結果となる。捩れが生じた部分は被圧縮部１２１として表されている。
【００１３】
被圧縮部１２１からインク供給管１１１が圧力を受け、その内容積が減少し、押し出されたインクがヘッド１０１に到達する。ヘッド１０１におけるインクが乾燥し硬化することによって、ヘッド１０１を詰まらせ、インクの不吐が生じ得る。不吐が発生すると、描画するエリアにおいてライン状の欠陥となり、非常に大きな問題となっていた。
【００１４】
また、押し出されたインクがヘッド１０１において硬化することなく、ヘッド１０１から漏れる場合もある。通常、インクが吐出される記録媒体とヘッド１０１との間隔が狭いため、漏れ出したインクが記録媒体上で引きずられるなどの大きな問題が生じる。
【００１５】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、ヘッドにおけるインクの不吐または漏れを抑制し、安定な状態でインクの吐出ができるインクジェット描画装置およびこれを用いたインクジェット描画方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明のインクジェット描画装置は、上記課題を解決するために吐出対象へインクを吐出するためのインクジェットヘッドおよび上記インクジェットヘッドを吐出対象に対し平行な方向に回転させる回転ステージを有しており、上記インクジェットヘッドに、インクジェットヘッドへ供給されるインクの経路となるヘッド用インク供給管が連結されており、上記ヘッド用インク供給管にインクの供給量を制御するヘッド弁が備えられているインクジェット描画装置において、上記インクジェットヘッドとヘッド弁とが一体として回転する構造であることを特徴としている。
【００１７】
上記の発明によれば、インクジェットヘッドとヘッド弁とが一体として回転するので、両部材に備えられているヘッド用インク供給管をも一体として回転させることができる。すなわち、これらを同一回転体として配置し、回転させることができるのである。
【００１８】
このため、上記３つの部材が同一回転体として回転されるので、上記ヘッド用インク供給管の捩れが生じることが抑制される。したがって、インクジェットヘッド内のインクが不要な圧力を受けることを抑制することができる。結果として、インクジェットヘッドがインク不吐の状態となる、または、インクが漏れる状態等を生じ難くでき、インクの吐出を安定して行うことのできるインクジェット描画装置を提供することができる。
【００１９】
また、本発明に係るインクジェット描画装置では、上記回転ステージは、回転ステージ回転部と、回転ステージ回転部の取付け部材である回転ステージ固定部とによって構成されており、回転ステージ回転部が固定される回転ステージ固定部とによって構成されており、上記回転ステージ回転部は鉛直方向上側に配置されており、上記回転ステージ固定部は鉛直方向下側に配置されていることが好ましい。
【００２０】
回転力を生じさせる回転ステージ回転部が鉛直方向上側に配置されていることによって、回転の安定性が増し、より安定してインクの吐出が可能なインクジェット描画装置を提供できる。
【００２１】
また、本発明に係るインクジェット描画装置では、上記回転ステージの水平方向における回転角度を、０°を越えて４５°以下の範囲内に制御する制御部を備えることが好ましい。
【００２２】
回転ステージの回転角度が最大４５°とし、回転ステージの回転角度を所定範囲に留めることによって、第１タンク用インク供給管が捩れることをさらに抑制できるため、インクジェットヘッド内のインクへの圧力変動を低減させることができる。
【００２３】
また、本発明に係るインクジェット描画装置では、インクを貯留する第１タンクを備え、上記第１タンクは、ヘッド弁用インク供給管によって上記ヘッド弁に連結されており、上記第１タンクが上記回転ステージ回転部に備えられていることが好ましい。
【００２４】
これにより、第１タンクも回転ステージと一体として回転させることができるので、ヘッド弁用インク供給管において捩れが生じることをさらに抑制することができる。このため、ヘッド回転体が回転した際、回転による圧力を受ける部分は、インクジェットヘッドからさらに遠ざけられるため、インクジェットヘッド内のインクへ不要な圧力を生じさせることをさらに低減させることができる。
【００２５】
また、本発明に係るインクジェット描画装置では、上記回転ステージ回転部に、さらに、インクを吐出させる吐出信号をインクジェットヘッドへ送信する吐出用回路基板部が備えられていることが好ましい。
【００２６】
インクジェットヘッドへ送信される吐出信号（電気信号）によるノイズを生じにくくするため、上記吐出用回路基板部はインクジェットヘッドと共に設置されることが好ましい。上記の構成によれば、吐出用回路基板は、インクジェットヘッドと共にヘッド回転体に備えられるので、吐出用回路基板部をインクジェットヘッドと共に配置できる。
【００２７】
また、本発明に係るインクジェット描画装置では、上記回転ステージ回転部に、さらに、上記ヘッド弁へ電力を供給する電磁弁端子台部が備えられていることが好ましい。
【００２８】
これにより、上記電磁弁端子台部とヘッド弁とは回転ステージ回転部に備えられ、回転ステージ回転部の回転時には、これらを一体として回転させることができ、電磁弁端子台部およびヘッド弁間の接続安定性が向上する。
【００２９】
また、本発明に係るインクジェット描画装置では上記第１タンクにインクを供給する第２タンクが備えられており、第１タンクと第２タンクとは第１タンク用インク供給管によって連結されており、第１タンク用インク供給管には、第１タンク用弁が備えられていることが好ましい。
【００３０】
第２タンクが備えられていることによって、インクジェットヘッドへのインクの補充量を増加させることができるため、インクの補充頻度を抑えることができる。
【００３１】
本発明に係るインクジェット描画装置のインクジェット描画方法は、回転ステージ回転部に電磁弁端子台部が備えられているインクジェット描画装置のインクジェット描画方法であって、第１タンク用弁を閉弁状態とした後に、上記ステージ回転部を回転させることを特徴とするインクジェット描画方法である。
【００３２】
上記インクジェット描画装置は、回転ステージ回転部に第１タンク弁が備えられており、第１タンク弁から、第１タンク、ヘッド弁、インクジェットヘッドまでの間においてインク供給管に捩れが生じることを抑制することができるものである。インク供給管における捩れは、第１タンク用インク供給管において生じ得るが、上記インクジェット描画方法によれば、第１タンク用インク供給管に捩れが生じたとしても、第１タンク用弁を閉弁状態とすることによって、インクの圧力変動がインクジェットヘッド内のインクに伝わることを抑制できる。これにより、インクジェットヘッド内のインクの状態を安定に保つことができ、インクジェット描画装置による安定したインクの吐出を実現することができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明のインクジェット描画装置は、以上のように、上記インクジェットヘッドとヘッド弁とが一体として回転する構造であるものである。
【００３４】
それゆえ、インクジェットヘッドとヘッド弁とが一体として回転するので、両部材に備えられているヘッド用インク供給管をも一体として回転させることができる。このため、インクジェットヘッドを回転させた場合にヘッド用インク供給管に捩れが生じることが抑制される。したがって、インクジェットヘッド内のインクが不要な圧力を受けることを抑制することができる。結果として、インクジェットヘッドがインク不吐の状態となる、または、インクが漏れる状態等を生じ難くでき、インクの吐出を安定して行うことのできるインクジェット描画装置を提供することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
本発明の一実施形態について図１および図２に基づいて説明すれば、以下の通りである。図１は、本実施の形態に係るインクジェット描画装置３０の斜視図を示している。
【００３６】
同図に示すように、インクジェット描画装置３０においては、ヘッド（インクジェットヘッド）１がヘッド固定部２に固定されている。また、ステージ固定部（回転ステージ固定部、回転ステージ）３およびステージ回転部（回転ステージ回転部、回転ステージ）４が一体とされており、ステージ固定部３が鉛直方向下側の面に設けられている。また、ヘッド固定部２は回転伝達部２ａに固定されており、回転伝達部２ａはステージ回転部４に固定されている構成となっている。なお、ヘッド１およびヘッド固定部２はステージ固定部３には固定されていない。ステージ回転部４には、ヘッド弁搭載部５、ヘッド弁６、吐出用回路基板部１４および電磁弁端子台部１６が配置される構成となっており、ステージ回転部４に掛かる負担が小さくなるよう設計されている。
【００３７】
さらに、ヘッド弁搭載部５にはヘッド弁６が搭載され、小タンク搭載部８には小タンク（第１タンク）７が搭載されている。大タンク（第２タンク）１０と小タンク７との間にはインクの供給量を制御するための小タンク弁９が設置されており、多量のインクを貯留するための大タンク１０内に貯留されたインクは、インク供給管（第１タンク用インク供給管）１３を介して小タンク７へ、さらに、インク供給管（ヘッド弁用インク供給管）１２、インク供給管（ヘッド用インク供給管）１１を介してヘッド１へ送液される。また、ヘッド弁６には、ヘッド弁６へ電力を供給する電磁弁端子を備える電磁弁端子台部１６が電磁弁配線１７を介して接続されている。さらに、ヘッド１には、ヘッド１を制御する吐出用回路基板部１４がヘッド配線１５を介して接続されている。
【００３８】
ヘッド１は、インクが吐出される部材であり、インクが吐出される部分であるノズルを複数備えている。説明の便宜上、ヘッド１が１つのみ備えられている構成としているが、ヘッド１は複数個備えられていてもよく、ノズルの形成数も特に限定されるものではない。
【００３９】
ヘッド１の下方には吐出媒体（図示されず）が配置され、吐出媒体に対してヘッド１のノズルからインクが吐出されることとなる。吐出媒体としては、特に限定されるものではないが、インクジェット描画装置１３０が、プリンターに備えられる場合には、紙媒体を挙げることができ、液晶、有機ＥＬなどのパネル生産装置に備えられる場合には、パネル用基板を挙げることができる。さらに、ＤＮＡチップなどの基板を挙げることもできる。用いられるインクとしては、吐出対象の用途に応じて適宜変更すればよく、印刷用のインク、発光体インク、検査試薬などの試薬などが挙げられる。
【００４０】
ヘッド１は、ヘッド固定部２の側面に備えられている。ヘッド固定部２は、円筒形であるステージ固定部３の中央部分に配置されている。ステージ固定部３はステージ回転部４の取付け部材である。すなわち、ステージ回転部４が取り付けられ、これを支持する役割を果たしている。ステージ固定部３の上部には、回転力を生じさせるステージ回転部４が配置されており、ステージ回転部４には回転伝達部２ａが備えられている。回転伝達部２ａはステージ回転部４と共に一体として回転可能な構成である。ステージ回転部４が回転することによって、回転伝達部２ａを回転させ、ひいてはヘッド固定部２およびヘッド１を回転させることができる。なお、ステージ固定部３は回転しない構成となっている。
【００４１】
ステージ回転部４は水平方向に回転可能な構造となっており、記録媒体に対して平行な面方向にヘッド１を回転させる部材である。また、ステージ回転部４には、図示しない駆動機構が備えられている。この駆動機構によって、吐出対象に対して、鉛直方向、記録媒体が移動される主走査方向、または、主走査方向に平行して直行する副走査方向へヘッド１が移動され、インクが吐出される点にヘッド１のノズルを移動させることができる。なお、駆動機構はステージ回転部４の回転を制御するインク吐出制御部（制御部）（図示せず）からの制御信号を受信し駆動する。インク吐出制御部としては、ＣＰＵなどの公知の制御手段を用いることができる。
【００４２】
ステージ回転部４が回転することによって、ヘッド１は水平方向に回転可能であるが、その回転角度は、回転前の位置を基準として、０°を越えて４５°以下であることが好ましい。インクジェット描画装置３０では、一体回転部２０の外部にも、インク供給管１２を介して小タンク７等が設置されており、ステージ回転部４が回転するとインク供給管１２には被圧縮部２１が生じることとなる。ステージ回転部４の回転角度が上記の範囲内であることによって、被圧縮部２１にて生じる応力の程度を低減させることができる。これにより、インク供給管１２が破損するなどの不具合を未然に防ぐことができる。
【００４３】
ステージ回転部４およびステージ固定部３は、ステージ回転部４がステージ固定部３の上方（鉛直方向上側）に配置されていることが好ましい。上記の構成によれば、ステージ回転部４がステージ固定部３の下方に配置されている場合に比べ、ステージ回転部４の回転運動をヘッド固定部２に伝達する必要が生じるものの、ステージ回転部４に搭載される搭載物による荷重はステージ回転部４を押し付ける方向に働くため、ステージ回転部４の回転信頼性を向上させることができる。
【００４４】
また、ヘッド弁搭載部５はヘッド弁６を、小タンク搭載部８は小タンク７を搭載し、インクの供給路となるものである。ヘッド弁６および小タンク７がステージ回転部４と一体となっているなど、これらの固定の必要がない場合等には、ヘッド弁搭載部５および小タンク搭載部８は必ずしも必要とはされない。
【００４５】
ヘッド１が複数備えられている場合には、ヘッド弁搭載部５およびヘッド弁６を複数備える構成としてもよいし、１組のヘッド弁搭載部５およびヘッド弁６と複数のヘッド１とを連結させてもよい。また、弁であるヘッド弁６および小タンク弁９としては、特に限定されるものでなく、インクジェット描画装置３０においては電磁弁が用いられている。
【００４６】
小タンク７は、比較的少量のインクを貯留するためのタンクである。また、大タンク１０は、小タンク７に供給するための比較的多量のインクを貯留するためのタンクである。インクジェット描画装置３０では、小タンク７、すなわち、インク貯留量の少ないタンクをヘッド１の側に設置しているが、小タンク７および大タンク１０の設置箇所はこれに限られず、両タンクの配置を変更してもよいし、両タンクのインク貯留量を同等としてももちろんよい。大タンク１０は必須の部材ではないが、大タンク１０が備えられていることによって、ヘッド１へのインクの補充量を増加させることができ、インクの補充頻度を低減させることができる。小タンク７および大タンク１０の構造としては、特に限定されるものではないが、可撓性を有する高分子フィルム等で構成されていることが好ましい。
【００４７】
吐出用回路基板部１４は、図示しないインク吐出制御部から制御信号を受信し、ヘッド配線１５を介してヘッド１へ吐出信号を送信し、ヘッド１からインクを適切なタイミングで吐出させるものである。吐出用回路基板部１４はノイズを生じにくくするため、ヘッド１の近傍に備えられることが好ましい。
【００４８】
また、電磁弁端子台部１６は、ヘッド弁６へ電力を供給する役割を果たしている。また、上記インク吐出制御部から制御信号を受信し、電磁弁配線１７を介して、ヘッド弁６を適切なタイミングで開閉する部材でもある。なお、図示しないが、小タンク弁９は、以下に示す電磁弁端子台部を独自に備えており、動作される構成となっているが、電磁弁端子台部１６に配線を介して連結されており、これから制御信号を受信できるよう構成されていてもよい。
【００４９】
インクジェット描画装置３０は、矢印Ａの方向へ回転した状態で示されている。上述したように、図４に示す通常のインクジェット描画装置１３０では、一体回転部１２０内において被圧縮部１２１が生じるため、ヘッド１０１において、インクの不吐または漏れが発生していた。また、ヘッド配線１１５においても被圧縮部１２１が生じ、捩れによって図示しない基板部分のコネクタが外れ易くなる状態が生じていた。
【００５０】
一方、インクジェット描画装置３０では、ステージ回転部４上に、ヘッド弁搭載部５、ヘッド弁６、吐出用回路基板部１４および電磁弁端子台部１６が搭載物として備えられている。ここで、搭載物とは、ステージ回転部４に備えられている部材を総称するものとする。インクジェット描画装置１３０では、上記搭載物はステージ固定部３またはステージ回転部４に備えられておらず、インク供給管によってヘッド１０１と連結されているのみである。
【００５１】
インクジェット描画装置３０の構成によれば、ステージ回転部４が回転すると、回転伝達部２ａを介してヘッド固定部２およびヘッド１が回転され、すなわち、破線で囲まれている一体回転部２０の部分が一体として回転することができる。このため、インク供給管１１およびヘッド配線１５は捩れることがなく、これらにおいて被圧縮部２１は生じない。回転による負荷は、インク供給管１２にかかることとなり、インク供給管１２において被圧縮部２１が生じる。
【００５２】
このため、被圧縮部２１から生じるインクの圧力変動は小タンク７およびヘッド弁６に伝わることとなる。このため、従来のインクジェット描画装置１３０に比べ、被圧縮部２１からヘッド１までの距離が大きくなるので、ヘッド１内のインクが受ける不要な圧力変動を小さくすることができる。すなわち、ノズル先端におけるインクのメニスカスの状態が安定に保持され、ヘッド１のノズルがインク不吐の状態となる、または、ノズルからインクが漏れる状態等を生じ難くでき、インクの吐出を安定して行うことのできる稼動安定性の高いインクジェット描画装置を提供することができる。
【００５３】
また、ステージ回転部４には、吐出用回路基板部１４も搭載物として備えられている。吐出用回路基板部１４がステージ回転部４に備えられていることによって、吐出用回路基板部１４およびヘッド１の間に配設されたヘッド配線１５がステージ回転部４の回転によって捩れを生じ難くすることができる。すなわち、ヘッド配線１５が外れる等することによって、ヘッド１へ吐出信号が送られない状態を回避することができるというメリットがある。
【００５４】
ヘッド配線１５は、通常、フラットケーブルが用いられ、吐出用回路基板部１４に差し込まれるコネクタは抜き差し動作の耐久性が低い。一方、吐出用回路基板部１４に配設される一体回転部２０の外部から吐出用回路基板部１４に接続される図示しない配線は、多芯ケーブルである場合が多く、捩れ等の応力に対する耐久性が比較的高い。本構成によれば、ステージ回転部４が回転した際、被圧縮部２１はヘッド配線１５では生じず、一体回転部２０の外部に位置する多芯ケーブルにおいて生じるため、配線が外れる等により断線が生じる等の不具合を低減することができる。
【００５５】
また、ステージ回転部４には、電磁弁端子台部１６も搭載物として備えられている。これにより、電磁弁端子台部１６およびヘッド弁６の間に配設されている電磁弁配線１７に捩れが生じるおそれを低減させることができる。電磁弁配線１７は比較的細いケーブルが用いられることが多く、このケーブルは捩れによる応力に弱いため、捩れによって接続が断たれる場合が生じ得る。このため、本構成は電磁弁配線１７の接続不良を抑制することができるため、非常に効果的であるといえる。
【００５６】
インクジェット描画装置３０の動作としては、図示しない吐出用制御部から、ステージ回転部４および電磁弁端子台部１６へ制御信号が、吐出用回路基板部１４へ吐出信号が送られ、ステージ回転部４の回転、ヘッド弁６の開閉およびヘッド１からのインク吐出が制御される。なお、ステージ回転部４は、上下方向、主走査方向または副走査方向へ移動されることももちろん可能である。
【００５７】
図２は、本発明に係るインクジェット描画装置の変形例を示す断面図である。同図に示すインクジェット描画装置４０では、上述したインクジェット描画装置３０とは異なり、小タンク７、小タンク搭載部８および小タンク弁９がステージ回転部４に搭載物としてさらに備えられている構成である。なお、これらの部材の配置が異なるが、各部材の構成については同じであり、説明を省略する。
【００５８】
上記の構成であれば、小タンク弁９を小タンク７の近傍の小タンク搭載部８に配置することができ、これらを含め一体回転部２０として、ステージ回転部４によって回転させることが可能である。インクジェット描画装置４０を矢印Ａ方向に回転させた場合、小タンク搭載部８と大タンク１０との間のインク供給管１３において、被圧縮部２１が生じることとなる。インクジェット描画装置４０では、インクジェット描画装置３０の構成に比べ、さらに被圧縮部２１をヘッド１から遠ざけることができ、被圧縮部２１から生じる圧力変化がヘッド１内のインクにまで影響を与え難い構成である。本構成によれば、インクの不吐またはインクの漏れを最小限に抑えることができ、インクジェット描画装置４０による非常に安定したインク吐出を実現することができる。
【００５９】
インクジェット描画装置４０の動作は、図示しないインク吐出制御部によって、ステージ回転部４が回転され、図示しない電磁弁端子台部からの制御信号によって小タンク弁９が開閉されるが、小タンク弁９が閉弁された後に、ステージ回転部４を回転させる動作手順であることが好ましい。具体的には、インク吐出制御部から制御信号がステージ回転部４に送信されることによって、上記動作がなされることができる。このようなインクジェット描画方法によれば、ステージ回転部４の回転により生じた被圧縮部２１によるインクを伝わる圧力が小タンク弁９において伝播することを遮断することが可能である。このため、ヘッド１内のインクへ不要な圧力変動が伝播することを非常に効率よく抑制できる。
【００６０】
通常、インクジェット描画装置が、複数のヘッド１を備える場合には、それに伴いインク供給管１１およびヘッド配線１５等の数も増えるため、ステージ回転部４の回転により悪影響を受けるヘッド１の数が増えることとなるが、特に、インクジェット描画装置４０の構成を採用することにより、ステージ回転部４の回転によるヘッド１への悪影響を低減させることができ、インクジェット描画装置のインク吐出における信頼性を大幅に向上させることができる。
【００６１】
以下に、上記のインクジェット描画装置３０、インクジェット描画装置４０および従来のインクジェット描画装置１３０を用いてインクの吐出を行った結果を示す。インクジェットのノズル数は全てのインクジェット描画装置において６４数とし、試験回数ｎは３回とし、得られた試験結果を表１に示す。不吐率はノズルからインクで吐出されなくなった不吐数から以下の式１に基づき算出した。
不吐率（％）＝不吐数／６４×１００・・・（式１）
各インクジェット描画装置の描画方法としては、矢印Ａの方向に４０°回転させた後に吐出、矢印Ａの反対方向へ３５°回転させて吐出という動作を１０時間の間繰り返しながら行った。ノズルの直径は０．０５ｍｍであり、インクとしてはジエチレングリコールと水の１：１混合液で吐出を行った。
【００６２】
なお、インクジェット描画装置４０においては、小タンク弁９を閉弁した後に、ステージ回転部４を回転させ、ヘッド１からインクを吐出させた。すなわち、被圧縮部２１からの圧力変動がヘッド１内部のインクへ伝播しないようインクジェット描画装置４０を動作させた。
【００６３】
【表１】
【００６４】
表１に示すように、ステージ回転部１０４を有するインクジェット描画装置１３０において、不吐率は最低でも１４．１％の結果が得られ、インクの不吐の問題は明確に示されている。すなわち、ヘッド１０１内のインクへ過度の圧力がかかっているものと考えられる。これに対し、インクジェット描画装置３０では、不吐数を非常に効率良く低減させることに成功していることが明確に示されている。また、インクジェット描画装置４０においては、被圧縮部２１をヘッド１からさらに遠ざけることによって、全ての試験において不吐数が０という非常に良好な結果を得ることができた。これらの試験結果から、本発明に係るインクジェット描画装置が安定したインクの吐出を行う上で優れていることが分かる。
【００６５】
なお、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明によれば、インクジェットヘッドが有するノズルにおけるインクの不吐またはインクの漏れを低減させることができるため、インクの吐出を安定して行うことのできるインクジェット描画装置を提供できる。本インクジェット描画装置は、民生用および業務用プリンタ、液晶用および有機ＥＬ用等のパネル生産装置、ＤＮＡチップなどの基板等の製造に広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明におけるインクジェット描画装置の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】本発明におけるインクジェット描画装置の実施の一実施形態示す斜視図である。
【図３】従来のインクジェット描画装置を示す斜視図である。
【図４】図３における従来のインクジェット描画装置の回転した状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００６８】
１ ヘッド（インクジェットヘッド）
２ａ 回転伝達部
３ ステージ固定部（回転ステージ、回転ステージ回転部）
４ ステージ回転部（回転ステージ、回転ステージ回転部）
６ ヘッド弁
７ 小タンク（第１タンク）
９ 小タンク弁（第１タンク弁）
１０ 大タンク（第２タンク）
１１ インク供給管（ヘッド用インク供給管）
１２ インク供給管（ヘッド弁用インク供給管）
１３ インク供給管（第１タンク用インク供給管）
１４ 吐出用回路基板部
１６ 電磁弁端子台部
３０・４０ インクジェット描画装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット描画装置およびインクジェット描画装置の動作方法に関し、詳細には、インクジェットヘッドを回転させるヘッド回転体を備えるインクジェット描画装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置や、液晶表示装置の製造工程においては、半導体ウェハやガラス基板上に機能性薄膜を形成する製膜プロセスがあり、そのプロセスを行う装置のひとつとしてインクジェット描画装置が用いられる。このインクジェット描画装置によれば、搬送される記録媒体の上方、かつ搬送方向に直行する方向に配置された数個のインクジェットヘッドから機能性インクが吐出されることによって機能性インクの描画がなされ、薄膜が形成される。
【０００３】
また、近年において、描画対象の記録媒体が大型化し、そのような大型の記録媒体に対して描画を行う場合、インクジェット描画装置に備えられる描画を行うヘッドの個数が増加する。すなわち、インクジェット描画装置に備えられるインク流路となるインク供給部、インクの流れを制御する弁、インクを一時的に貯留する小タンク、小タンクへインクを供給する大タンクなどの個数も増加する傾向にある。このため、インクジェットヘッドおよびその周囲の構造は複雑化することとなる。
【０００４】
このように部材が増加および複雑化する構成に対し、配管部を減らすことを目的とした塗布装置（インクジェット描画装置）が特許文献１に開示されている。特許文献１に開示された塗布装置は、溶液を供給する溶液タンクに主管路が接続され、この主管路は各ヘッドに接続されている複数の分配管と接続されており、配管部を減らすことができる。
【０００５】
また、特許文献２には、メンテナンス部材およびプラテンを備え、これらの配置を切り換える切り替え手段を備えるインクジェットプリンタ（インクジェット描画装置）が開示されている。このインクジェットプリンタによれば、装置全体の大型化を抑えることができる。
【０００６】
また、これら複数化が進むインクジェットヘッドに対し、描画ピッチを狭くする目的や、ヘッド取付け時の誤差を調整する目的で、処理媒体と平行な平面方向に回転させる回転ステージ（ヘッド回転体）が用いられる場合もある。
【０００７】
回転ステージは、回転がなされる回転ステージ回転部と、回転ステージ回転部を固定するステージ固定部（回転ステージ固定部）とから構成されている。搭載される搭載物は可能な限り小さく、少ない方が、回転ステージ回転部に掛かる負担が減少し、回転ステージ回転部が回転し易くなる。また回転ステージの外形寸法が小型化でき、ヘッド回転体周囲の設計自由度が増すために、ヘッドのみを回転ステージに搭載させる設計がなされることが一般的である。このような従来のインクジェット描画装置１３０を図３に示す。同図は、インクジェット描画装置１３０を示す断面図である。
【０００８】
同図に示すように、インクジェット描画装置１３０は、ヘッド（インクジェットヘッド）１０１がヘッド固定部１０２に固定されている。また、ステージ固定部１０３およびステージ回転部（回転ステージ回転部）１０４が一体とされており、ステージ固定部１０３が上側に設けられている。ヘッド固定部１０２はステージ回転部１０４に固定されている構成である。
【０００９】
さらに、ヘッド弁搭載部１０５にはヘッド弁１０６が搭載され、小タンク搭載部１０８には小タンク１０７が搭載されている。大タンク１１０と小タンク１０７との間にはインクの供給量を制御するための小タンク弁１０９がインク供給管１１３を介して設置されており、大タンク内に貯留されたインクは、インク供給管１１３を介して小タンク１０７へ、さらに、インク供給管１１２、インク供給管１１を介してヘッド１０１へ送液される。また、ヘッド弁１０６には、ヘッド弁１０６へ電力を供給する電磁弁端子を備える電磁弁端子台部１１６が、電磁弁配線１１７を介して接続されている。さらに、ヘッド１０１には、ヘッド１０１を制御する吐出用回路基板部１１４がヘッド配線１１５を介して接続されている。
【特許文献１】特開２００３−８８７７８号公報（平成１５年３月２５日公開）
【特許文献２】特開２００４−９５１３号公報（平成１６年１月１５日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記従来のステージ回転部を備えるインクジェット描画装置では、インクが不吐の状態となる、または、インクが漏れる状態となり、インクの吐出が不安定な状態となるという問題点を有している。
【００１１】
具体的には、インクジェット描画装置１３０では、インク供給管１１１はステージ固定部１０３またはステージ回転部１０４に固定されていない。このインクジェット描画装置１３０が回転した状態を図４に示す。図４は、図３に示すインクジェット描画装置１３０が回転した状態を示す全体図である。
【００１２】
インクジェット描画装置１３０では、破線で囲われた一体回転部１２０が回転されるが、一体回転部が矢印Ａの方向へ回転する際、ヘッド弁搭載部１０５とインク供給管１１１との位置関係は離れることとなり、さらに回転によってインク供給管１１１は回転される。このため、インク供給管１１１には捩れが生じる結果となる。捩れが生じた部分は被圧縮部１２１として表されている。
【００１３】
被圧縮部１２１からインク供給管１１１が圧力を受け、その内容積が減少し、押し出されたインクがヘッド１０１に到達する。ヘッド１０１におけるインクが乾燥し硬化することによって、ヘッド１０１を詰まらせ、インクの不吐が生じ得る。不吐が発生すると、描画するエリアにおいてライン状の欠陥となり、非常に大きな問題となっていた。
【００１４】
また、押し出されたインクがヘッド１０１において硬化することなく、ヘッド１０１から漏れる場合もある。通常、インクが吐出される記録媒体とヘッド１０１との間隔が狭いため、漏れ出したインクが記録媒体上で引きずられるなどの大きな問題が生じる。
【００１５】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、ヘッドにおけるインクの不吐または漏れを抑制し、安定な状態でインクの吐出ができるインクジェット描画装置およびこれを用いたインクジェット描画方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明のインクジェット描画装置は、上記課題を解決するために吐出対象へインクを吐出するためのインクジェットヘッドおよび上記インクジェットヘッドを吐出対象に対し平行な方向に回転させる回転ステージを有しており、上記インクジェットヘッドに、インクジェットヘッドへ供給されるインクの経路となるヘッド用インク供給管が連結されており、上記ヘッド用インク供給管にインクの供給量を制御するヘッド弁が備えられているインクジェット描画装置において、上記インクジェットヘッドとヘッド弁とが一体として回転する構造であることを特徴としている。
【００１７】
上記の発明によれば、インクジェットヘッドとヘッド弁とが一体として回転するので、両部材に備えられているヘッド用インク供給管をも一体として回転させることができる。すなわち、これらを同一回転体として配置し、回転させることができるのである。
【００１８】
このため、上記３つの部材が同一回転体として回転されるので、上記ヘッド用インク供給管の捩れが生じることが抑制される。したがって、インクジェットヘッド内のインクが不要な圧力を受けることを抑制することができる。結果として、インクジェットヘッドがインク不吐の状態となる、または、インクが漏れる状態等を生じ難くでき、インクの吐出を安定して行うことのできるインクジェット描画装置を提供することができる。
【００１９】
また、本発明に係るインクジェット描画装置では、上記回転ステージは、回転ステージ回転部と、回転ステージ回転部の取付け部材である回転ステージ固定部とによって構成されており、回転ステージ回転部が固定される回転ステージ固定部とによって構成されており、上記回転ステージ回転部は鉛直方向上側に配置されており、上記回転ステージ固定部は鉛直方向下側に配置されていることが好ましい。
【００２０】
回転力を生じさせる回転ステージ回転部が鉛直方向上側に配置されていることによって、回転の安定性が増し、より安定してインクの吐出が可能なインクジェット描画装置を提供できる。
【００２１】
また、本発明に係るインクジェット描画装置では、上記回転ステージの水平方向における回転角度を、０°を越えて４５°以下の範囲内に制御する制御部を備えることが好ましい。
【００２２】
回転ステージの回転角度が最大４５°とし、回転ステージの回転角度を所定範囲に留めることによって、第１タンク用インク供給管が捩れることをさらに抑制できるため、インクジェットヘッド内のインクへの圧力変動を低減させることができる。
【００２３】
また、本発明に係るインクジェット描画装置では、インクを貯留する第１タンクを備え、上記第１タンクは、ヘッド弁用インク供給管によって上記ヘッド弁に連結されており、上記第１タンクが上記回転ステージ回転部に備えられていることが好ましい。
【００２４】
これにより、第１タンクも回転ステージと一体として回転させることができるので、ヘッド弁用インク供給管において捩れが生じることをさらに抑制することができる。このため、ヘッド回転体が回転した際、回転による圧力を受ける部分は、インクジェットヘッドからさらに遠ざけられるため、インクジェットヘッド内のインクへ不要な圧力を生じさせることをさらに低減させることができる。
【００２５】
また、本発明に係るインクジェット描画装置では、上記回転ステージ回転部に、さらに、インクを吐出させる吐出信号をインクジェットヘッドへ送信する吐出用回路基板部が備えられていることが好ましい。
【００２６】
インクジェットヘッドへ送信される吐出信号（電気信号）によるノイズを生じにくくするため、上記吐出用回路基板部はインクジェットヘッドと共に設置されることが好ましい。上記の構成によれば、吐出用回路基板は、インクジェットヘッドと共にヘッド回転体に備えられるので、吐出用回路基板部をインクジェットヘッドと共に配置できる。
【００２７】
また、本発明に係るインクジェット描画装置では、上記回転ステージ回転部に、さらに、上記ヘッド弁へ電力を供給する電磁弁端子台部が備えられていることが好ましい。
【００２８】
これにより、上記電磁弁端子台部とヘッド弁とは回転ステージ回転部に備えられ、回転ステージ回転部の回転時には、これらを一体として回転させることができ、電磁弁端子台部およびヘッド弁間の接続安定性が向上する。
【００２９】
また、本発明に係るインクジェット描画装置では上記第１タンクにインクを供給する第２タンクが備えられており、第１タンクと第２タンクとは第１タンク用インク供給管によって連結されており、第１タンク用インク供給管には、第１タンク用弁が備えられていることが好ましい。
【００３０】
第２タンクが備えられていることによって、インクジェットヘッドへのインクの補充量を増加させることができるため、インクの補充頻度を抑えることができる。
【００３１】
本発明に係るインクジェット描画装置のインクジェット描画方法は、回転ステージ回転部に電磁弁端子台部が備えられているインクジェット描画装置のインクジェット描画方法であって、第１タンク用弁を閉弁状態とした後に、上記ステージ回転部を回転させることを特徴とするインクジェット描画方法である。
【００３２】
上記インクジェット描画装置は、回転ステージ回転部に第１タンク弁が備えられており、第１タンク弁から、第１タンク、ヘッド弁、インクジェットヘッドまでの間においてインク供給管に捩れが生じることを抑制することができるものである。インク供給管における捩れは、第１タンク用インク供給管において生じ得るが、上記インクジェット描画方法によれば、第１タンク用インク供給管に捩れが生じたとしても、第１タンク用弁を閉弁状態とすることによって、インクの圧力変動がインクジェットヘッド内のインクに伝わることを抑制できる。これにより、インクジェットヘッド内のインクの状態を安定に保つことができ、インクジェット描画装置による安定したインクの吐出を実現することができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明のインクジェット描画装置は、以上のように、上記インクジェットヘッドとヘッド弁とが一体として回転する構造であるものである。
【００３４】
それゆえ、インクジェットヘッドとヘッド弁とが一体として回転するので、両部材に備えられているヘッド用インク供給管をも一体として回転させることができる。このため、インクジェットヘッドを回転させた場合にヘッド用インク供給管に捩れが生じることが抑制される。したがって、インクジェットヘッド内のインクが不要な圧力を受けることを抑制することができる。結果として、インクジェットヘッドがインク不吐の状態となる、または、インクが漏れる状態等を生じ難くでき、インクの吐出を安定して行うことのできるインクジェット描画装置を提供することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
本発明の一実施形態について図１および図２に基づいて説明すれば、以下の通りである。図１は、本実施の形態に係るインクジェット描画装置３０の斜視図を示している。
【００３６】
同図に示すように、インクジェット描画装置３０においては、ヘッド（インクジェットヘッド）１がヘッド固定部２に固定されている。また、ステージ固定部（回転ステージ固定部、回転ステージ）３およびステージ回転部（回転ステージ回転部、回転ステージ）４が一体とされており、ステージ固定部３が鉛直方向下側の面に設けられている。また、ヘッド固定部２は回転伝達部２ａに固定されており、回転伝達部２ａはステージ回転部４に固定されている構成となっている。なお、ヘッド１およびヘッド固定部２はステージ固定部３には固定されていない。ステージ回転部４には、ヘッド弁搭載部５、ヘッド弁６、吐出用回路基板部１４および電磁弁端子台部１６が配置される構成となっており、ステージ回転部４に掛かる負担が小さくなるよう設計されている。
【００３７】
さらに、ヘッド弁搭載部５にはヘッド弁６が搭載され、小タンク搭載部８には小タンク（第１タンク）７が搭載されている。大タンク（第２タンク）１０と小タンク７との間にはインクの供給量を制御するための小タンク弁９が設置されており、多量のインクを貯留するための大タンク１０内に貯留されたインクは、インク供給管（第１タンク用インク供給管）１３を介して小タンク７へ、さらに、インク供給管（ヘッド弁用インク供給管）１２、インク供給管（ヘッド用インク供給管）１１を介してヘッド１へ送液される。また、ヘッド弁６には、ヘッド弁６へ電力を供給する電磁弁端子を備える電磁弁端子台部１６が電磁弁配線１７を介して接続されている。さらに、ヘッド１には、ヘッド１を制御する吐出用回路基板部１４がヘッド配線１５を介して接続されている。
【００３８】
ヘッド１は、インクが吐出される部材であり、インクが吐出される部分であるノズルを複数備えている。説明の便宜上、ヘッド１が１つのみ備えられている構成としているが、ヘッド１は複数個備えられていてもよく、ノズルの形成数も特に限定されるものではない。
【００３９】
ヘッド１の下方には吐出媒体（図示されず）が配置され、吐出媒体に対してヘッド１のノズルからインクが吐出されることとなる。吐出媒体としては、特に限定されるものではないが、インクジェット描画装置１３０が、プリンターに備えられる場合には、紙媒体を挙げることができ、液晶、有機ＥＬなどのパネル生産装置に備えられる場合には、パネル用基板を挙げることができる。さらに、ＤＮＡチップなどの基板を挙げることもできる。用いられるインクとしては、吐出対象の用途に応じて適宜変更すればよく、印刷用のインク、発光体インク、検査試薬などの試薬などが挙げられる。
【００４０】
ヘッド１は、ヘッド固定部２の側面に備えられている。ヘッド固定部２は、円筒形であるステージ固定部３の中央部分に配置されている。ステージ固定部３はステージ回転部４の取付け部材である。すなわち、ステージ回転部４が取り付けられ、これを支持する役割を果たしている。ステージ固定部３の上部には、回転力を生じさせるステージ回転部４が配置されており、ステージ回転部４には回転伝達部２ａが備えられている。回転伝達部２ａはステージ回転部４と共に一体として回転可能な構成である。ステージ回転部４が回転することによって、回転伝達部２ａを回転させ、ひいてはヘッド固定部２およびヘッド１を回転させることができる。なお、ステージ固定部３は回転しない構成となっている。
【００４１】
ステージ回転部４は水平方向に回転可能な構造となっており、記録媒体に対して平行な面方向にヘッド１を回転させる部材である。また、ステージ回転部４には、図示しない駆動機構が備えられている。この駆動機構によって、吐出対象に対して、鉛直方向、記録媒体が移動される主走査方向、または、主走査方向に平行して直行する副走査方向へヘッド１が移動され、インクが吐出される点にヘッド１のノズルを移動させることができる。なお、駆動機構はステージ回転部４の回転を制御するインク吐出制御部（制御部）（図示せず）からの制御信号を受信し駆動する。インク吐出制御部としては、ＣＰＵなどの公知の制御手段を用いることができる。
【００４２】
ステージ回転部４が回転することによって、ヘッド１は水平方向に回転可能であるが、その回転角度は、回転前の位置を基準として、０°を越えて４５°以下であることが好ましい。インクジェット描画装置３０では、一体回転部２０の外部にも、インク供給管１２を介して小タンク７等が設置されており、ステージ回転部４が回転するとインク供給管１２には被圧縮部２１が生じることとなる。ステージ回転部４の回転角度が上記の範囲内であることによって、被圧縮部２１にて生じる応力の程度を低減させることができる。これにより、インク供給管１２が破損するなどの不具合を未然に防ぐことができる。
【００４３】
ステージ回転部４およびステージ固定部３は、ステージ回転部４がステージ固定部３の上方（鉛直方向上側）に配置されていることが好ましい。上記の構成によれば、ステージ回転部４がステージ固定部３の下方に配置されている場合に比べ、ステージ回転部４の回転運動をヘッド固定部２に伝達する必要が生じるものの、ステージ回転部４に搭載される搭載物による荷重はステージ回転部４を押し付ける方向に働くため、ステージ回転部４の回転信頼性を向上させることができる。
【００４４】
また、ヘッド弁搭載部５はヘッド弁６を、小タンク搭載部８は小タンク７を搭載し、インクの供給路となるものである。ヘッド弁６および小タンク７がステージ回転部４と一体となっているなど、これらの固定の必要がない場合等には、ヘッド弁搭載部５および小タンク搭載部８は必ずしも必要とはされない。
【００４５】
ヘッド１が複数備えられている場合には、ヘッド弁搭載部５およびヘッド弁６を複数備える構成としてもよいし、１組のヘッド弁搭載部５およびヘッド弁６と複数のヘッド１とを連結させてもよい。また、弁であるヘッド弁６および小タンク弁９としては、特に限定されるものでなく、インクジェット描画装置３０においては電磁弁が用いられている。
【００４６】
小タンク７は、比較的少量のインクを貯留するためのタンクである。また、大タンク１０は、小タンク７に供給するための比較的多量のインクを貯留するためのタンクである。インクジェット描画装置３０では、小タンク７、すなわち、インク貯留量の少ないタンクをヘッド１の側に設置しているが、小タンク７および大タンク１０の設置箇所はこれに限られず、両タンクの配置を変更してもよいし、両タンクのインク貯留量を同等としてももちろんよい。大タンク１０は必須の部材ではないが、大タンク１０が備えられていることによって、ヘッド１へのインクの補充量を増加させることができ、インクの補充頻度を低減させることができる。小タンク７および大タンク１０の構造としては、特に限定されるものではないが、可撓性を有する高分子フィルム等で構成されていることが好ましい。
【００４７】
吐出用回路基板部１４は、図示しないインク吐出制御部から制御信号を受信し、ヘッド配線１５を介してヘッド１へ吐出信号を送信し、ヘッド１からインクを適切なタイミングで吐出させるものである。吐出用回路基板部１４はノイズを生じにくくするため、ヘッド１の近傍に備えられることが好ましい。
【００４８】
また、電磁弁端子台部１６は、ヘッド弁６へ電力を供給する役割を果たしている。また、上記インク吐出制御部から制御信号を受信し、電磁弁配線１７を介して、ヘッド弁６を適切なタイミングで開閉する部材でもある。なお、図示しないが、小タンク弁９は、以下に示す電磁弁端子台部を独自に備えており、動作される構成となっているが、電磁弁端子台部１６に配線を介して連結されており、これから制御信号を受信できるよう構成されていてもよい。
【００４９】
インクジェット描画装置３０は、矢印Ａの方向へ回転した状態で示されている。上述したように、図４に示す通常のインクジェット描画装置１３０では、一体回転部１２０内において被圧縮部１２１が生じるため、ヘッド１０１において、インクの不吐または漏れが発生していた。また、ヘッド配線１１５においても被圧縮部１２１が生じ、捩れによって図示しない基板部分のコネクタが外れ易くなる状態が生じていた。
【００５０】
一方、インクジェット描画装置３０では、ステージ回転部４上に、ヘッド弁搭載部５、ヘッド弁６、吐出用回路基板部１４および電磁弁端子台部１６が搭載物として備えられている。ここで、搭載物とは、ステージ回転部４に備えられている部材を総称するものとする。インクジェット描画装置１３０では、上記搭載物はステージ固定部３またはステージ回転部４に備えられておらず、インク供給管によってヘッド１０１と連結されているのみである。
【００５１】
インクジェット描画装置３０の構成によれば、ステージ回転部４が回転すると、回転伝達部２ａを介してヘッド固定部２およびヘッド１が回転され、すなわち、破線で囲まれている一体回転部２０の部分が一体として回転することができる。このため、インク供給管１１およびヘッド配線１５は捩れることがなく、これらにおいて被圧縮部２１は生じない。回転による負荷は、インク供給管１２にかかることとなり、インク供給管１２において被圧縮部２１が生じる。
【００５２】
このため、被圧縮部２１から生じるインクの圧力変動は小タンク７およびヘッド弁６に伝わることとなる。このため、従来のインクジェット描画装置１３０に比べ、被圧縮部２１からヘッド１までの距離が大きくなるので、ヘッド１内のインクが受ける不要な圧力変動を小さくすることができる。すなわち、ノズル先端におけるインクのメニスカスの状態が安定に保持され、ヘッド１のノズルがインク不吐の状態となる、または、ノズルからインクが漏れる状態等を生じ難くでき、インクの吐出を安定して行うことのできる稼動安定性の高いインクジェット描画装置を提供することができる。
【００５３】
また、ステージ回転部４には、吐出用回路基板部１４も搭載物として備えられている。吐出用回路基板部１４がステージ回転部４に備えられていることによって、吐出用回路基板部１４およびヘッド１の間に配設されたヘッド配線１５がステージ回転部４の回転によって捩れを生じ難くすることができる。すなわち、ヘッド配線１５が外れる等することによって、ヘッド１へ吐出信号が送られない状態を回避することができるというメリットがある。
【００５４】
ヘッド配線１５は、通常、フラットケーブルが用いられ、吐出用回路基板部１４に差し込まれるコネクタは抜き差し動作の耐久性が低い。一方、吐出用回路基板部１４に配設される一体回転部２０の外部から吐出用回路基板部１４に接続される図示しない配線は、多芯ケーブルである場合が多く、捩れ等の応力に対する耐久性が比較的高い。本構成によれば、ステージ回転部４が回転した際、被圧縮部２１はヘッド配線１５では生じず、一体回転部２０の外部に位置する多芯ケーブルにおいて生じるため、配線が外れる等により断線が生じる等の不具合を低減することができる。
【００５５】
また、ステージ回転部４には、電磁弁端子台部１６も搭載物として備えられている。これにより、電磁弁端子台部１６およびヘッド弁６の間に配設されている電磁弁配線１７に捩れが生じるおそれを低減させることができる。電磁弁配線１７は比較的細いケーブルが用いられることが多く、このケーブルは捩れによる応力に弱いため、捩れによって接続が断たれる場合が生じ得る。このため、本構成は電磁弁配線１７の接続不良を抑制することができるため、非常に効果的であるといえる。
【００５６】
インクジェット描画装置３０の動作としては、図示しない吐出用制御部から、ステージ回転部４および電磁弁端子台部１６へ制御信号が、吐出用回路基板部１４へ吐出信号が送られ、ステージ回転部４の回転、ヘッド弁６の開閉およびヘッド１からのインク吐出が制御される。なお、ステージ回転部４は、上下方向、主走査方向または副走査方向へ移動されることももちろん可能である。
【００５７】
図２は、本発明に係るインクジェット描画装置の変形例を示す断面図である。同図に示すインクジェット描画装置４０では、上述したインクジェット描画装置３０とは異なり、小タンク７、小タンク搭載部８および小タンク弁９がステージ回転部４に搭載物としてさらに備えられている構成である。なお、これらの部材の配置が異なるが、各部材の構成については同じであり、説明を省略する。
【００５８】
上記の構成であれば、小タンク弁９を小タンク７の近傍の小タンク搭載部８に配置することができ、これらを含め一体回転部２０として、ステージ回転部４によって回転させることが可能である。インクジェット描画装置４０を矢印Ａ方向に回転させた場合、小タンク搭載部８と大タンク１０との間のインク供給管１３において、被圧縮部２１が生じることとなる。インクジェット描画装置４０では、インクジェット描画装置３０の構成に比べ、さらに被圧縮部２１をヘッド１から遠ざけることができ、被圧縮部２１から生じる圧力変化がヘッド１内のインクにまで影響を与え難い構成である。本構成によれば、インクの不吐またはインクの漏れを最小限に抑えることができ、インクジェット描画装置４０による非常に安定したインク吐出を実現することができる。
【００５９】
インクジェット描画装置４０の動作は、図示しないインク吐出制御部によって、ステージ回転部４が回転され、図示しない電磁弁端子台部からの制御信号によって小タンク弁９が開閉されるが、小タンク弁９が閉弁された後に、ステージ回転部４を回転させる動作手順であることが好ましい。具体的には、インク吐出制御部から制御信号がステージ回転部４に送信されることによって、上記動作がなされることができる。このようなインクジェット描画方法によれば、ステージ回転部４の回転により生じた被圧縮部２１によるインクを伝わる圧力が小タンク弁９において伝播することを遮断することが可能である。このため、ヘッド１内のインクへ不要な圧力変動が伝播することを非常に効率よく抑制できる。
【００６０】
通常、インクジェット描画装置が、複数のヘッド１を備える場合には、それに伴いインク供給管１１およびヘッド配線１５等の数も増えるため、ステージ回転部４の回転により悪影響を受けるヘッド１の数が増えることとなるが、特に、インクジェット描画装置４０の構成を採用することにより、ステージ回転部４の回転によるヘッド１への悪影響を低減させることができ、インクジェット描画装置のインク吐出における信頼性を大幅に向上させることができる。
【００６１】
以下に、上記のインクジェット描画装置３０、インクジェット描画装置４０および従来のインクジェット描画装置１３０を用いてインクの吐出を行った結果を示す。インクジェットのノズル数は全てのインクジェット描画装置において６４数とし、試験回数ｎは３回とし、得られた試験結果を表１に示す。不吐率はノズルからインクで吐出されなくなった不吐数から以下の式１に基づき算出した。
不吐率（％）＝不吐数／６４×１００・・・（式１）
各インクジェット描画装置の描画方法としては、矢印Ａの方向に４０°回転させた後に吐出、矢印Ａの反対方向へ３５°回転させて吐出という動作を１０時間の間繰り返しながら行った。ノズルの直径は０．０５ｍｍであり、インクとしてはジエチレングリコールと水の１：１混合液で吐出を行った。
【００６２】
なお、インクジェット描画装置４０においては、小タンク弁９を閉弁した後に、ステージ回転部４を回転させ、ヘッド１からインクを吐出させた。すなわち、被圧縮部２１からの圧力変動がヘッド１内部のインクへ伝播しないようインクジェット描画装置４０を動作させた。
【００６３】
【表１】
【００６４】
表１に示すように、ステージ回転部１０４を有するインクジェット描画装置１３０において、不吐率は最低でも１４．１％の結果が得られ、インクの不吐の問題は明確に示されている。すなわち、ヘッド１０１内のインクへ過度の圧力がかかっているものと考えられる。これに対し、インクジェット描画装置３０では、不吐数を非常に効率良く低減させることに成功していることが明確に示されている。また、インクジェット描画装置４０においては、被圧縮部２１をヘッド１からさらに遠ざけることによって、全ての試験において不吐数が０という非常に良好な結果を得ることができた。これらの試験結果から、本発明に係るインクジェット描画装置が安定したインクの吐出を行う上で優れていることが分かる。
【００６５】
なお、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明によれば、インクジェットヘッドが有するノズルにおけるインクの不吐またはインクの漏れを低減させることができるため、インクの吐出を安定して行うことのできるインクジェット描画装置を提供できる。本インクジェット描画装置は、民生用および業務用プリンタ、液晶用および有機ＥＬ用等のパネル生産装置、ＤＮＡチップなどの基板等の製造に広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明におけるインクジェット描画装置の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】本発明におけるインクジェット描画装置の実施の一実施形態示す斜視図である。
【図３】従来のインクジェット描画装置を示す斜視図である。
【図４】図３における従来のインクジェット描画装置の回転した状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００６８】
１ ヘッド（インクジェットヘッド）
２ａ 回転伝達部
３ ステージ固定部（回転ステージ、回転ステージ回転部）
４ ステージ回転部（回転ステージ、回転ステージ回転部）
６ ヘッド弁
７ 小タンク（第１タンク）
９ 小タンク弁（第１タンク弁）
１０ 大タンク（第２タンク）
１１ インク供給管（ヘッド用インク供給管）
１２ インク供給管（ヘッド弁用インク供給管）
１３ インク供給管（第１タンク用インク供給管）
１４ 吐出用回路基板部
１６ 電磁弁端子台部
３０・４０ インクジェット描画装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吐出対象へインクを吐出するためのインクジェットヘッドおよび上記インクジェットヘッドを吐出対象に対し平行な方向に回転させる回転ステージを有しており、
上記インクジェットヘッドに、インクジェットヘッドへ供給されるインクの経路となるヘッド用インク供給管が連結されており、
上記ヘッド用インク供給管にインクの供給量を制御するヘッド弁が備えられているインクジェット描画装置において、
上記インクジェットヘッドとヘッド弁とが一体として回転する構造であることを特徴とするインクジェット描画装置。
【請求項２】
上記回転ステージは、回転ステージ回転部と、回転ステージ回転部の取付け部材である回転ステージ固定部とによって構成されており、
回転ステージ回転部が固定される回転ステージ固定部とによって構成されており、
上記回転ステージ回転部は鉛直方向上側に配置されており、
上記回転ステージ固定部は鉛直方向下側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット描画装置。
【請求項３】
上記回転ステージの水平方向における回転角度を、０°を越えて４５°以下の範囲内に制御する制御部を備えることを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェット描画装置。
【請求項４】
インクを貯留する第１タンクを備え、
上記第１タンクは、ヘッド弁用インク供給管によって上記ヘッド弁に連結されており、
上記第１タンクが上記回転ステージ回転部に備えられていることを特徴とする請求項２に記載のインクジェット描画装置。
【請求項５】
上記回転ステージ回転部に、さらに、インクを吐出させる吐出信号をインクジェットヘッドへ送信する吐出用回路基板部が備えられていることを特徴とする請求項２に記載のインクジェット描画装置。
【請求項６】
上記回転ステージ回転部に、さらに、上記ヘッド弁へ電力を供給する電磁弁端子台部が備えられていることを特徴とする請求項２に記載のインクジェット描画装置。
【請求項７】
上記第１タンクにインクを供給する第２タンクが備えられており、
第１タンクと第２タンクとは第１タンク用インク供給管によって連結されており、
第１タンク用インク供給管には、第１タンク用弁が備えられていることを特徴とする請求項４に記載のインクジェット描画装置。
【請求項８】
請求項７に記載のインクジェット描画装置のインクジェット描画方法であって、
第１タンク用弁を閉弁状態とした後に、上記回転ステージ回転部を回転させることを特徴とするインクジェット描画方法。
【請求項１】
吐出対象へインクを吐出するためのインクジェットヘッドおよび上記インクジェットヘッドを吐出対象に対し平行な方向に回転させる回転ステージを有しており、
上記インクジェットヘッドに、インクジェットヘッドへ供給されるインクの経路となるヘッド用インク供給管が連結されており、
上記ヘッド用インク供給管にインクの供給量を制御するヘッド弁が備えられているインクジェット描画装置において、
上記インクジェットヘッドとヘッド弁とが一体として回転する構造であることを特徴とするインクジェット描画装置。
【請求項２】
上記回転ステージは、回転ステージ回転部と、回転ステージ回転部の取付け部材である回転ステージ固定部とによって構成されており、
回転ステージ回転部が固定される回転ステージ固定部とによって構成されており、
上記回転ステージ回転部は鉛直方向上側に配置されており、
上記回転ステージ固定部は鉛直方向下側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット描画装置。
【請求項３】
上記回転ステージの水平方向における回転角度を、０°を越えて４５°以下の範囲内に制御する制御部を備えることを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェット描画装置。
【請求項４】
インクを貯留する第１タンクを備え、
上記第１タンクは、ヘッド弁用インク供給管によって上記ヘッド弁に連結されており、
上記第１タンクが上記回転ステージ回転部に備えられていることを特徴とする請求項２に記載のインクジェット描画装置。
【請求項５】
上記回転ステージ回転部に、さらに、インクを吐出させる吐出信号をインクジェットヘッドへ送信する吐出用回路基板部が備えられていることを特徴とする請求項２に記載のインクジェット描画装置。
【請求項６】
上記回転ステージ回転部に、さらに、上記ヘッド弁へ電力を供給する電磁弁端子台部が備えられていることを特徴とする請求項２に記載のインクジェット描画装置。
【請求項７】
上記第１タンクにインクを供給する第２タンクが備えられており、
第１タンクと第２タンクとは第１タンク用インク供給管によって連結されており、
第１タンク用インク供給管には、第１タンク用弁が備えられていることを特徴とする請求項４に記載のインクジェット描画装置。
【請求項８】
請求項７に記載のインクジェット描画装置のインクジェット描画方法であって、
第１タンク用弁を閉弁状態とした後に、上記回転ステージ回転部を回転させることを特徴とするインクジェット描画方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−１２５７２７（Ｐ２００９−１２５７２７Ａ）
【公開日】平成２１年６月１１日（２００９．６．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３０６６３４（Ｐ２００７−３０６６３４）
【出願日】平成１９年１１月２７日（２００７．１１．２７）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月１１日（２００９．６．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月２７日（２００７．１１．２７）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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