圧力調整弁のエアー抜きシステムおよびこれを備えた液滴吐出装置
【課題】簡単な構成で圧力調整弁内のエアーを排出することができる圧力調整弁のエアー抜きシステム等を提供する。
【解決手段】バルブハウジング６４内の１次室６７と２次室６８とを連通する連通流路に設けた弁体を、２次室６８の１の面を構成するダイヤフラムにより大気圧基準で開閉し、機能液供給手段から１次室６７に導入した機能液を、圧力調整して２次室６８を介して機能液滴吐出ヘッド２５に重力供給すると共に、２次室６８のエアーを排出するエアー抜きポート８３を有する圧力調整弁２７と、エアー抜きポート８３に連通し、２次室６８のエアーを吸引により排出するエアー抜き手段と、機能液滴吐出ヘッド２５に密接して機能液供給手段から機能液を吸引して、１次室６７および２次室６８に機能液を初期充填する吸引充填手段と、を備え、エアー抜き手段は、弾性変形可能な袋状部材９３を有している。
【解決手段】バルブハウジング６４内の１次室６７と２次室６８とを連通する連通流路に設けた弁体を、２次室６８の１の面を構成するダイヤフラムにより大気圧基準で開閉し、機能液供給手段から１次室６７に導入した機能液を、圧力調整して２次室６８を介して機能液滴吐出ヘッド２５に重力供給すると共に、２次室６８のエアーを排出するエアー抜きポート８３を有する圧力調整弁２７と、エアー抜きポート８３に連通し、２次室６８のエアーを吸引により排出するエアー抜き手段と、機能液滴吐出ヘッド２５に密接して機能液供給手段から機能液を吸引して、１次室６７および２次室６８に機能液を初期充填する吸引充填手段と、を備え、エアー抜き手段は、弾性変形可能な袋状部材９３を有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機能液滴吐出ヘッドに供給する機能液の圧力を大気圧基準で調整する圧力調整弁のエアー抜きシステムおよびこれを備えた液滴吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液滴吐出装置において、機能液タンクに接続した１次室と機能液滴吐出ヘッドに接続した２次室とを連通する連通流路に設けた弁体を大気圧基準で開閉し、機能液滴吐出ヘッドに対して機能液を重力供給すると共に、１次室および２次室のエアーを排出する１次室エアー抜き口および２次室エアー抜き口を有する圧力調整弁と、流路切替バルブ、真空ポンプおよび回収タンクを有し、圧力調整弁の各エアー抜き口に接続されたエアー吸引手段と、機能液滴吐出ヘッドのノズル面に密着した吸引キャップを介して、機能液滴吐出ヘッドから機能液を吸引する吸引ユニットと、を備えた機能液供給機構（エアー抜きシステム）が知られている（特許文献１参照）。
この機能液供給機構を有する液滴吐出装置では、吸引ユニットを駆動して機能液吐出ヘッドに機能液を充填した後、ワークに対し機能液滴吐出ヘッドから機能液を吐出して所定の描画処理を行う。所定回数の吐出後、機能液の吐出休止を確認した上で、真空ポンプを駆動して１次室および２次室に溜まったエアーを排出するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−０８２０６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、このような機能液供給機構（エアー抜きシステム）では、排出すべきエアーが微量であるにもかかわらず、各圧力調整弁内のエアーを排気・回収する真空ポンプや回収タンク、これらを連通するための流路系等、複雑且つ大掛かりな機構が必要になるという問題があった。
【０００５】
本発明は、簡単な構成で圧力調整弁内のエアーを排出することができる圧力調整弁のエアー抜きシステムおよびこれを備えた液滴吐出装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の圧力調整弁のエアー抜きシステムは、バルブハウジング内の１次室と２次室とを連通する連通流路に設けた弁体を、２次室の１の面を構成するダイヤフラムにより大気圧基準で開閉し、機能液供給手段から１次室に導入した機能液を、圧力調整して２次室を介して機能液滴吐出ヘッドに重力供給すると共に、２次室のエアーを排出するエアー抜きポートを有する圧力調整弁と、エアー抜きポートに連通し、２次室のエアーを吸引により排出するエアー抜き手段と、機能液滴吐出ヘッドに密接し、機能液滴吐出ヘッドを介して機能液供給手段から機能液を吸引して、１次室および２次室に機能液を初期充填する吸引充填手段と、を備え、エアー抜き手段は、弾性変形可能な袋状部材を有していることを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、袋状部材は、初期充填を開始すると次第に萎んで行き、初期充填が終了すると、その弾性力で膨らみ元の形状に戻る。つまり、スポイトと同様の原理で、２次室内に貯留した少量のエアーを吸い上げることができる。これにより、エアーを吸引排気するための真空ポンプや流路系等の複雑且つ大掛かりな機構を設けることなく、エアー抜き手段を、単純且つ小型に構成することができる。
【０００８】
この場合、エアー抜き手段は、エアー抜きポートと袋状部材との間に介設したエアー抜き弁を更に備えることが好ましい。
【０００９】
この構成によれば、２次室内に貯留した機能液と、袋状部材内に吸い上げたエアーとが接触することがない。これにより、機能液にエアーが溶け込むことがないため、機能液の品質、濃度等を均一に維持することができる。
【００１０】
この場合、エアー抜き弁は、初期充填終了後に時間差を存して閉塞するように構成されていることが好ましい。
【００１１】
この構成によれば、吸引充填手段を停止しても、エアー抜き弁が、開弁した状態を維持するため、２次室内のエアーを袋状部材に確実に吸引させることができる。
【００１２】
この場合、エアー抜きポートは、２次室の上端部に連通していることが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、通常、エアーは初期充填後に２次室の上側に貯留されるため、上端部に設けたエアー抜きポートから全てのエアーを円滑に排出することができる。
【００１４】
また、この場合、ダイヤフラムに面する２次室の他方の面は、ダイヤフラムの変形形態に倣ってテーパー形状に形成されていることが好ましい。
【００１５】
この構成によれば、連通流路から供給される機能液は、初期充填の際に２次室の壁面を伝わって流れるため、２次室内でのエアーと充填された機能液とが攪拌することがない。これにより、気泡の発生を抑制することができる。また、２次室の他方の面はダイヤフラムの変位形態と略同一形態に形成しているため、２次室を薄手に形成することができ、圧力調整弁をコンパクトに構成することができる。
【００１６】
本発明の液滴吐出装置は、ワークに対し、インクジェット方式の機能液滴吐出ヘッドを移動させながら、機能液滴吐出ヘッドから機能液滴を吐出させて描画を行なう描画手段と、上記した圧力調整弁のエアー抜きシステムと、を備えたことを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、２次室内のエアーを排除した状態で、機能液滴吐出ヘッドに気泡の生じていない機能液を供給することができるため、液滴吐出装置の吐出不良を適切に防止することができる。これにより、液滴吐出装置で製造する製品の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態に係る液滴吐出装置の斜視図である。
【図２】液滴吐出装置に搭載されたキャリッジユニット（ヘッドユニット）の斜視図（ａ）および機能液滴吐出ヘッドを搭載したヘッドユニットを模式的に表した平面図（ｂ）である。
【図３】機能液滴吐出ヘッドの表裏外観斜視図である。
【図４】機能液供給ユニットを模式的に示した系統図である。
【図５】キャップユニットの平面図（ａ）および吸引ユニットの側面図（ｂ）である。
【図６】吸引ユニットの配管系統図である。
【図７】キャリッジユニットに搭載された圧力調整弁の外観側面図である。
【図８】圧力調整弁の流入口側の縦断面図（ａ）および流出口側の縦断面図（ｂ）である。
【図９】エアー抜き機構によるエアー抜き動作を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、添付図面を参照して、本発明の一実施形態に係る圧力調整弁のエアー抜きシステムを備えた液滴吐出装置について説明する。この液滴吐出装置は、フラットパネルディスプレイの製造ラインに組み込まれており、例えば、特殊なインクや発光性の樹脂液である機能液を導入した機能液滴吐出ヘッドを用い、有機ＥＬ装置の各画素となる発光層やカラーフィルタのフィルタエレメント等を形成するものである。
【００２０】
図１に示すように、液滴吐出装置１は、石定盤に支持されたＸ軸支持ベース１２ａ上に配設され、主走査方向となるＸ軸方向に延在してワークをＸ軸方向に移動させるＸ軸テーブル１２と、複数本の支柱１１を介してＸ軸テーブル１２を跨ぐように架け渡された１対のＹ軸支持ベース１３ａ上に配設され、副走査方向となるＹ軸方向に延在するＹ軸テーブル１３と、Ｙ軸テーブル１３に移動自在に吊設され、複数（１２個）の機能液滴吐出ヘッド２５が搭載された１３個のキャリッジユニット１４と、から構成されている。さらに、液滴吐出装置１は、これらの装置を、温度および湿度が管理された雰囲気内に収容するチャンバー１５と、チャンバー１５を貫通して機能液滴吐出ヘッド２５に機能液を供給する機能液供給ユニット１６（機能液供給手段）と、を備えており、チャンバー１５の側壁の一部には、機能液供給ユニット１６の主要部を為すメインタンク４０等を収納するタンクキャビネット５０が設けられている。この液滴吐出装置１は、制御装置１７により装置全体が統括制御され、Ｘ軸テーブル１２およびＹ軸テーブル１３の駆動と同期して機能液滴吐出ヘッド２５を吐出駆動させることにより、機能液供給ユニット１６から供給された６色の機能液滴を吐出させ、ワークに所定の描画パターンが描画される。
【００２１】
また、液滴吐出装置１は、フラッシングユニット２１、吸引ユニット２２、ワイピングユニット２３、吐出性能検査ユニット２４から成るメンテナンス装置１８を備えており、これらユニットを機能液滴吐出ヘッド２５の保守に供して、機能液滴吐出ヘッド２５の機能維持・機能回復を図るようになっている。本実施形態の液滴吐出装置１では、Ｘ軸テーブル１２とＹ軸テーブル１３とが交わる部分にキャリッジユニット１４を臨ませてワークの描画を行い、Ｙ軸テーブル１３とメンテナンス装置１８（吸引ユニット２２、ワイピングユニット２３）が交わる部分にキャリッジユニット１４を臨ませて、機能液滴吐出ヘッド２５の機能維持・機能回復を行う。
【００２２】
図２に示すように、各キャリッジユニット１４は、Ｒ・Ｇ・Ｂ・Ｃ・Ｍ・Ｙの６色、各２個（計１２個）の機能液滴吐出ヘッド２５と、１２個の機能液滴吐出ヘッド２５を６個ずつ２群に分けて支持するヘッドプレート２６と、機能液滴吐出ヘッド２５に機能液を大気圧基準で供給する圧力調整弁２７と、を有するヘッドユニット１９を備えている。各キャリッジユニット１４は、一対のＹ軸支持ベース１３ａに掛け渡されたブリッジプレート１３ｂに吊設されている（図１参照）。各キャリッジユニット１４は、ブリッジプレート１３ｂ上に配設されたサブタンク４１から自然水頭を利用し、かつ圧力調整弁２７を介して各機能液滴吐出ヘッド２５に機能液が供給されるようになっている（図４参照）。なお、キャリッジユニット１４の個数および各キャリッジユニット１４に搭載される機能液滴吐出ヘッド２５の個数は任意である。
【００２３】
図３に示すように、機能液滴吐出ヘッド２５は、いわゆる２連のインクジェットヘッドであり、２連の接続針３４を有する機能液導入部３１と、機能液導入部３１の側方に連なる２連のヘッド基板３２と、ヘッド基板３２の下方に連なる２連のポンプ部３３と、ポンプ部３３に連なるノズルプレート３５と、を備えている。機能液導入部３１には、後述する２本の２次側チューブ４３ｂが接続され、ノズルプレート３５のノズル面ＮＦには、２列のノズル列ＮＬが相互に平行に列設されており、各ノズル列ＮＬは、等ピッチで並べた１８０個の吐出ノズル３６で構成されている。ヘッド基板３２は、フレキシブルフラットケーブル（図示省略）を介して上記の制御装置１７が接続されており、制御装置１７から出力された駆動波形が各ポンプ部３３（の圧電素子）に印加されることで、各吐出ノズル３６から機能液が吐出される。
【００２４】
図１および図４に示すように、機能液供給ユニット１６は、チャンバー１５に併設のタンクキャビネット５０に収容された６個（６色）のメインタンク４０と、各ブリッジプレート１３ｂ上に配設された複数（１３個）のサブタンク４１と、メインタンク４０と複数のサブタンク４１とを接続するタンク側チューブ４２と、各サブタンク４１と各機能液滴吐出ヘッド２５を接続する複数のヘッド側チューブ４３と、を備えている。各ヘッド側チューブ４３には、機能液滴吐出ヘッド２５と共にキャリッジユニット１４に搭載された圧力調整弁２７が介設されており、ヘッド側チューブ４３は、サブタンク４１と圧力調整弁２７とを接続する１次側チューブ４３ａと、圧力調整弁２７と機能液滴吐出ヘッド２５とを接続する２次側チューブ４３ｂと、を有している。
【００２５】
メインタンク４０から送液された機能液は、タンク側チューブ４２を通って各サブタンク４１に貯留される。各サブタンク４１の機能液は、各機能液滴吐出ヘッド２５の駆動に応じ、ヘッド側チューブ４３および圧力調整弁２７を介して、機能液滴吐出ヘッド２５に自然水頭で供給される。一方、キャリッジユニット１４（ヘッドユニット１９）を交換する場合には、１次側チューブ４３ａに介設された開閉バルブ４３ｃを閉弁した後、１次側チューブ４３ａを圧力調整弁２７から接続を解除（離脱）し、この状態で交換が行われる。
【００２６】
図１に示すように、フラッシングユニット２１は、一対の描画前フラッシングユニット２１ａと、定期フラッシングユニット２１ｂと、を有し、描画処理直前や、ワークの載換え時等の描画処理休止時に行われる、機能液滴吐出ヘッド２５の捨て吐出を受ける。吸引ユニット２２は、１３台のキャップユニット４４を有し、各機能液滴吐出ヘッド２５の吐出ノズル３６から機能液を強制的に吸引すると共に、キャッピングを行う。ワイピングユニット２３は、吸引後の機能液滴吐出ヘッド２５のノズル面ＮＦを拭取る。吐出性能検査ユニット２４は、機能液滴吐出ヘッド２５の吐出の有無および飛行曲りを検査する。
【００２７】
次に、図５および図６を参照して、吸引ユニット２２について説明する。吸引ユニット２２は、１２個の機能液滴吐出ヘッド２５に対応する１２個のヘッドキャップ４４ａをキャッププレート４４ｂに配置した１３台のキャップユニット４４と、支持部材４５ａを介して各キャップユニット４４を昇降させる１３台の昇降機構４５と、各キャップユニット４４に連なると共に機能液の流路を有する１３個の吸引流路系４６と、各吸引流路系４６に連なると共に２つの圧力水準の異なる（高圧・低圧）２つのエジェクター５８に対応した２つの廃液タンク５５を有する吸引機構４７と、を備えている。また、吸引ユニット２２は、吸引機構４７等に制御用の圧縮エアーを供給する圧縮エアー供給設備４８と、各部から排気を行うための排気設備４９と、を備えている。
【００２８】
各キャップユニット４４は、各色２個、計１２個の機能液滴吐出ヘッド２５に対応したヘッドキャップ４４ａと、これらを一括して搭載したキャッププレート４４ｂと、から成り、１２個のヘッドキャップ４４ａは、１２個の機能液滴吐出ヘッド２５と同じ並びで且つ同じ傾き姿勢で、キャッププレート４４ｂに搭載されている（図５（ａ）参照）。各昇降機構４５は、支持部材４５ａを介してヘッドキャップ４４ａを直接昇降させる昇降シリンダ４５ｂと、昇降シリンダ４５ｂによる昇降をガイドする一対のリニアガイド４５ｃと、これらを支持するベース部４５ｄと、を有している（図５（ｂ）参照）。昇降機構４５は、吸引用の密接位置と、フラッシング用の離間位置と、ヘッドユニット１９の交換やキャップユニット４４の消耗品交換（メンテナンス）用の交換位置との間でキャップユニット４４を３段階に昇降させる。
【００２９】
図６に示すように、各吸引流路系４６は、各キャップユニット４４に連なるキャップ側流路５１と、キャップ側流路５１に連なるタンク側流路５３と、から構成されている。キャップ側流路５１は、１２個のヘッドキャップ４４ａに接続され、機能液の色別に合流して計６本になり、その各下流端で一次マニホールド５２に接続されている。タンク側流路５３は、上流端を一次マニホールド５２に接続し、２つの圧力水準に対応した各二次マニホールド５４を介して、各廃液タンク５５に接続されている。
【００３０】
吸引機構４７の廃液タンク５５は、高圧（第１水準）で使用する第１廃液タンク５５ａと、低圧（第２水準）で使用する第２廃液タンク５５ｂとで構成されている。さらに、第２廃液タンク５５ｂには、上記したフラッシングユニット２１が、フラッシング流路５６を介して接続されている。また、エジェクター５８は、圧縮エアー供給設備４８から一次側に圧縮エアーを導入すると共に、二次側に連通流路５７を介して接続した廃液タンク５５から、排気設備４９にエアーを排気することで連通流路５７内を減圧する。
【００３１】
本実施形態における液滴吐出装置１の稼動停止時には、Ｙ軸テーブル１３により１３個のキャリッジユニット１４が１３台の吸引ユニット２２の位置まで移動し、キャップユニット４４を密接位置に上昇させ、全機能液滴吐出ヘッド２５に対し、いわゆるキャッピングが行われる。一方、稼動開始時には、全機能液滴吐出ヘッド２５に対し、キャッピングされた状態でエジェクター５８を駆動して吸引処理が行なわれ（初期充填）、続いてキャリッジユニット１４単位でワイピング処理が行なわれる。そして、１３台のキャリッジユニット１４は順次、Ｘ軸テーブル１２にセットされたワーク上に移動する。
【００３２】
次に、図７および図８を参照して、圧力調整弁２７について説明する。圧力調整弁２７は、主要部を成す調整弁本体６０と、調整弁本体６０の流入側に差込み接合した流入コネクター６１と、調整弁本体６０の流出側に差込み接合した流出コネクター６２と、調整弁本体６０内の気泡（エアー）を排気するためのエアー抜き機構６３（エアー抜き手段）と、を備えている。そして、流入コネクター６１には、サブタンク４１に連なる１次側チューブ４３ａが接続され、他方、流出コネクター６２には、機能液滴吐出ヘッド２５に連なる２次側チューブ４３ｂが接続されている。
【００３３】
調整弁本体６０は、略円板状で、かつ前面および後面の中央部が凹型形成されたバルブハウジング６４と、バルブハウジング６４と共に１次室６７を画成する蓋体６５と、バルブハウジング６４に受圧膜体８４（ダイヤフラム）を固定することでバルブハウジング６４と共に２次室６８を画成するドーナツ状の膜体押え部材６６と、で構成されており、バルブハウジング６４の中心部には、１次室６７および２次室６８を連通する調整弁連通流路６９が形成されている。なお、バルブハウジング６４、蓋体６５および膜体押え部材６６は、ステンレス等の耐食性材料で形成されている。
【００３４】
蓋体６５および膜体押え部材６６は、円形の受圧膜体８４の中心を通る軸線と同心円となる外形を有しており、バルブハウジング６４を前後方向から挟み込むようにネジ止めされている（図示省略）。また、蓋体６５および膜体押え部材６６は、バルブハウジング６４に対し、各々シールリングＳを挟込み込んで相互に固定され、１次室６７および２次室６８を液密に構成している。
【００３５】
１次室６７は、受圧膜体８４と同心となる略円柱形状に形成され、１次室６７の上部には、１次室６７から径方向斜めに延びる流入ポート７１が形成されている。また、１次室６７の中心部には、調整弁連通流路６９が開口している。そして、調整弁連通流路６９の１次室６７側には、調整弁連通流路６９の開口周縁部を弁座として、調整弁連通流路６９を開閉する弁体７０が臨んでいる。また、弁体７０は、これと蓋体６５との間に介設した弁体付勢ばね７２によって、閉弁方向（２次室６８側）に弱い力で付勢されている。
【００３６】
図８（ａ）に示すように、流入ポート７１は、流入コネクター６１が差込み接合される流入接合受け部７３と、流入接合受け部７３に連なるフィルター７５を収容するフィルター収容部７４と、フィルター収容部７４と１次室６７とを連通する流入流路部７６と、から構成されている。流入接合受け部７３には、流入コネクター６１の流入接続口部６１ａが差し込み接合される。フィルター収容部７４には、フィルター７５が、流入コネクター６１との間に介設した押えばね７７に付勢された状態で収容されている。
【００３７】
２次室６８は、受圧膜体８４が膜体押え部材６６によりバルブハウジング６４に取り付けられ、バルブハウジング６４に凹型形成した内面壁６８ａと受圧膜体８４とによって、全体として受圧膜体８４を底面とする円錐台形状に形成されている。すなわち、内面壁６８ａは、テーパー部位６８ｂを有する有底すり鉢状に形成されている。
【００３８】
２次室６８の下部には、２次室６８から真下に延びる流出ポート８１（の流出流路部８６）が、テーパー部位６８ｂに開口しており、他方、２次室６８の上部には、２次室６８から真上に延びるエアー抜きポート８３（のエアー抜き流路部８８）が、テーパー部位６８ｂに開口している（いずれも図８（ｂ）参照）。また、２次室６８の中心部には、上記した調整弁連通流路６９が開口しており、調整弁連通流路６９の２次室６８側の周縁部と受圧膜体８４との間には、受圧膜体８４を前方向に向かって付勢する膜体付勢ばね８２が介設されている。
【００３９】
受圧膜体８４（ダイヤフラム）は、樹脂フィルムで構成した膜体本体８４ａと、膜体本体８４ａの中央部に接着した樹脂製の受圧板８４ｂとで構成されている。受圧板８４ｂは、膜体本体８４ａと同心の円板状に、且つ膜体本体８４ａに対し十分に小さい径に形成されており、その中央に上記の弁体７０が離接するようになっている。
【００４０】
図８（ｂ）に示すように、流出ポート８１は、流入ポート７１と同様の形態を有しており、流出コネクター６２が差込み接合される流出接合受け部８５と、流出接合受け部８５と２次室６８とを連通する流出流路部８６と、から構成されている。流出接合受け部８５には、流出コネクター６２の流出接続口部６２ａが差し込み接合される。なお、流入ポート７１および流出ポート８１は、機能液の流れ方向とフィルター７５の有無とにおいて異なるが、接合部分の基本形態は同一である。
【００４１】
エアー抜きポート８３は、上記した流出ポート８１とほぼ同様の形態を有しており、エアー抜き機構６３が差込み接合されるエアー抜き接合受け部８７と、エアー抜き接合受け部８７と２次室６８とを連通するエアー抜き流路部８８と、から構成されている。エアー抜き接合受け部８７には、エアー抜き機構６３のエアー抜き接続口部９２が差し込み接合される。エアー抜き流路部８８は、２次室６８内上部のテーパー部位６８ｂに開口して、後方（１次室６７）に向かって形成されており、前後方向、略中央でエアー抜き接合受け部８７に連通している。
【００４２】
この圧力調整弁２７では、機能液の吐出等により２次室６８の圧力が低くなると、受圧膜体８４が後方（内側）に変形し、受圧板８４ｂが弁体７０を前方に押して開弁し、１次室６７から２次室６８に機能液が流入する。機能液の流入が進み２次室６８の圧力が高まると、受圧膜体８４が前方（外側）に変形し、弁体７０が閉弁する。すなわち、圧力調整弁２７は、大気圧と２次室６８の内部圧力とのバランスにより受圧膜体８４が変形することで調整弁連通流路６９を開閉する。
【００４３】
次に、図８および図９を参照して、エアー抜き機構６３（エアー抜き手段）について詳細に説明する。エアー抜き機構６３は、エアー抜きポート８３に接続されるエアー抜き接続口部９２を有するコネクター９１と、コネクター９１に連なり、２次室６８内の気泡（エアー）を回収する袋状部材９３と、から構成されている。
【００４４】
コネクター９１には、エアー抜きポート８３と袋状部材９３とを連通するエアー連通流路９４が形成されており、エアー連通流路９４には、エアー抜き弁９５が介設されている。エアー連通流路９４は、エアー抜き弁９５の上側に接続され袋状部材９３に連通する上側連通流路９４ａと、エアー抜き弁９５の下側に接続されエアー抜きポート８３に連通する下側連通流路９４ｂと、から構成されている。
【００４５】
エアー抜き弁９５は、上側連通流路９４ａの開閉を行うエアー抜き弁体９６と、エアー抜き弁体９６を上方に付勢する開閉弁ばね９７と、開閉弁ばね９７およびエアー抜き弁体９６を収容する弁室９８と、から構成されている。
【００４６】
エアー抜き弁体９６は、耐食性に優れるステンレス製（ＳＵＳ３１６等）で球形に形成されており、後述するテーパー状に形成された弁室９８の天面に開口した上側連通流路９４ａの開口周縁部を弁座としてエアー抜き弁体９６が離接することで上側連通流路９４ａが開閉される。
【００４７】
弁室９８は、エアー連通流路９４より僅かに大径に形成されており、弁室９８の底面および天面のそれぞれの中心部には、下側連通流路９４ｂおよび上側連通流路９４ａが、それぞれ開口している。また、弁室９８の上側は、上側連通流路９４ａの開口に向かってテーパー状に形成されたテーパー面９９を有している。
【００４８】
開閉弁ばね９７は、弁室９８の底面に開口した下側連通流路９４ｂの開口周縁部を受けにして、エアー抜き弁体９６を、弁座となるテーパー面９９（上側連通流路９４ａの開口周縁部）に対して付勢している。このテーパー面９９にエアー抜き弁体９６が密着することでエアー連通流路９４（上側連通流路９４ａ）が封止（閉弁）される。
【００４９】
袋状部材９３は、ポリプロピレン等の伸縮可能な弾性部材であり、吸引ユニット２２による吸引中には縮み、吸引を停止すると膨らみながら２次室６８内に存するエアー（または機能液中の気泡）を回収する。また、袋状部材９３は、エアー（気泡）を完全に収容するに十分な容量を持っている。なお、この吸引ユニット２２による吸引は、描画前に機能液滴吐出ヘッド２５に対して機能液を充填（初期充填）するときや、吐出性能検査ユニット２４による検査で不良と判断されたときに行われるが、２次室６８内のエアーは、初期充填のときに発生し易い。
【００５０】
次に、図９を参照してエアー抜き機構６３によるエアー吸引（エアー抜き）について説明する。先ず、昇降機構４５を駆動して、キャップユニット４４を吸引用の密接位置に上昇させ、各ヘッドキャップ４４ａを機能液滴吐出ヘッド２５のノズル面ＮＦに密着させる。そして、吸引機構４７を駆動して、機能液供給ユニット１６から圧力調整弁２７を介して機能液滴吐出ヘッド２５に供給された機能液を吐出ノズル３６から強制的に吸引する。これにより、機能液滴吐出ヘッド２５内に機能液が充填される（初期充填）。この初期充填では、同時に圧力調整弁２７の２次室６８内にも機能液を充填しているが、機能液の流速や流れ方の偏りに起因して、この部分にエアーが溜まる場合がある。
【００５１】
本実施形態のものでは、初期充填のための吸引を行っている間には、流入ポート７１から流出ポート８１へと機能液が流れ続けるため、２次室６８内が負圧となる。これにより、エアー抜き弁体９６は、開閉弁ばね９７に抗して押し下げられ開弁（全開）し、袋状部材９３内のエアーが機能液と共に吸引（排出）されて袋状部材９３が萎む（図９（ａ）参照）。
【００５２】
そして、初期充填が完了すると、袋状部材９３は、その弾性力により膨らみ、袋状部材９３内部が２次室６８内に比して負圧となり（スポイトと同じ原理）、２次室６８内に残ったエアーを吸い出して回収する（図９（ｂ）参照）。このとき、調整弁本体６０の弁体付勢ばね７２および膜体付勢ばね８２に力が分散して作用し、且つ弁体７０の弾性力により、弁体７０は極めてゆっくり開閉動作する。このため、溜まったエアーが袋状部材９３に回収されると共に、回収されたエアーの分だけ機能液が２次室６８に流入する。
【００５３】
袋状部材９３が膨らみ切るとエアー抜き弁体９６が閉弁し、エアーの回収が終了する（図９（ｃ）参照）。これにより、２次室６８は、エアー溜まりを生じることなく機能液で満たされ、適正な自然水頭圧を維持することができるため、安定した液滴吐出を行うことができる。なお、請求項に言う「エアー抜きシステム」とは、圧力調整弁２７（エアー抜き機構６３）および吸引ユニット２２を指す。
【００５４】
以上の構成によれば、袋状部材９３は、初期充填を開始すると次第に萎んで行き、初期充填が終了すると、その弾性力により、スポイトと同様の原理で膨らみ元の形状に戻る。この際、２次室６８内に貯留した少量のエアーを吸い上げることができる。これにより、エアーを吸引排気するためのエアー抜き機構６３を、単純且つ小型に構成することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１：液滴吐出装置、１６：機能液供給ユニット、２２：吸引ユニット、２５：機能液滴吐出ヘッド、２７：圧力調整弁、６３：エアー抜き機構、６４：バルブハウジング、６７：１次室、６８：２次室、８３：エアー抜きポート、８４：受圧膜体、９３：袋状部材、９５：エアー抜き弁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機能液滴吐出ヘッドに供給する機能液の圧力を大気圧基準で調整する圧力調整弁のエアー抜きシステムおよびこれを備えた液滴吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液滴吐出装置において、機能液タンクに接続した１次室と機能液滴吐出ヘッドに接続した２次室とを連通する連通流路に設けた弁体を大気圧基準で開閉し、機能液滴吐出ヘッドに対して機能液を重力供給すると共に、１次室および２次室のエアーを排出する１次室エアー抜き口および２次室エアー抜き口を有する圧力調整弁と、流路切替バルブ、真空ポンプおよび回収タンクを有し、圧力調整弁の各エアー抜き口に接続されたエアー吸引手段と、機能液滴吐出ヘッドのノズル面に密着した吸引キャップを介して、機能液滴吐出ヘッドから機能液を吸引する吸引ユニットと、を備えた機能液供給機構（エアー抜きシステム）が知られている（特許文献１参照）。
この機能液供給機構を有する液滴吐出装置では、吸引ユニットを駆動して機能液吐出ヘッドに機能液を充填した後、ワークに対し機能液滴吐出ヘッドから機能液を吐出して所定の描画処理を行う。所定回数の吐出後、機能液の吐出休止を確認した上で、真空ポンプを駆動して１次室および２次室に溜まったエアーを排出するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−０８２０６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、このような機能液供給機構（エアー抜きシステム）では、排出すべきエアーが微量であるにもかかわらず、各圧力調整弁内のエアーを排気・回収する真空ポンプや回収タンク、これらを連通するための流路系等、複雑且つ大掛かりな機構が必要になるという問題があった。
【０００５】
本発明は、簡単な構成で圧力調整弁内のエアーを排出することができる圧力調整弁のエアー抜きシステムおよびこれを備えた液滴吐出装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の圧力調整弁のエアー抜きシステムは、バルブハウジング内の１次室と２次室とを連通する連通流路に設けた弁体を、２次室の１の面を構成するダイヤフラムにより大気圧基準で開閉し、機能液供給手段から１次室に導入した機能液を、圧力調整して２次室を介して機能液滴吐出ヘッドに重力供給すると共に、２次室のエアーを排出するエアー抜きポートを有する圧力調整弁と、エアー抜きポートに連通し、２次室のエアーを吸引により排出するエアー抜き手段と、機能液滴吐出ヘッドに密接し、機能液滴吐出ヘッドを介して機能液供給手段から機能液を吸引して、１次室および２次室に機能液を初期充填する吸引充填手段と、を備え、エアー抜き手段は、弾性変形可能な袋状部材を有していることを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、袋状部材は、初期充填を開始すると次第に萎んで行き、初期充填が終了すると、その弾性力で膨らみ元の形状に戻る。つまり、スポイトと同様の原理で、２次室内に貯留した少量のエアーを吸い上げることができる。これにより、エアーを吸引排気するための真空ポンプや流路系等の複雑且つ大掛かりな機構を設けることなく、エアー抜き手段を、単純且つ小型に構成することができる。
【０００８】
この場合、エアー抜き手段は、エアー抜きポートと袋状部材との間に介設したエアー抜き弁を更に備えることが好ましい。
【０００９】
この構成によれば、２次室内に貯留した機能液と、袋状部材内に吸い上げたエアーとが接触することがない。これにより、機能液にエアーが溶け込むことがないため、機能液の品質、濃度等を均一に維持することができる。
【００１０】
この場合、エアー抜き弁は、初期充填終了後に時間差を存して閉塞するように構成されていることが好ましい。
【００１１】
この構成によれば、吸引充填手段を停止しても、エアー抜き弁が、開弁した状態を維持するため、２次室内のエアーを袋状部材に確実に吸引させることができる。
【００１２】
この場合、エアー抜きポートは、２次室の上端部に連通していることが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、通常、エアーは初期充填後に２次室の上側に貯留されるため、上端部に設けたエアー抜きポートから全てのエアーを円滑に排出することができる。
【００１４】
また、この場合、ダイヤフラムに面する２次室の他方の面は、ダイヤフラムの変形形態に倣ってテーパー形状に形成されていることが好ましい。
【００１５】
この構成によれば、連通流路から供給される機能液は、初期充填の際に２次室の壁面を伝わって流れるため、２次室内でのエアーと充填された機能液とが攪拌することがない。これにより、気泡の発生を抑制することができる。また、２次室の他方の面はダイヤフラムの変位形態と略同一形態に形成しているため、２次室を薄手に形成することができ、圧力調整弁をコンパクトに構成することができる。
【００１６】
本発明の液滴吐出装置は、ワークに対し、インクジェット方式の機能液滴吐出ヘッドを移動させながら、機能液滴吐出ヘッドから機能液滴を吐出させて描画を行なう描画手段と、上記した圧力調整弁のエアー抜きシステムと、を備えたことを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、２次室内のエアーを排除した状態で、機能液滴吐出ヘッドに気泡の生じていない機能液を供給することができるため、液滴吐出装置の吐出不良を適切に防止することができる。これにより、液滴吐出装置で製造する製品の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態に係る液滴吐出装置の斜視図である。
【図２】液滴吐出装置に搭載されたキャリッジユニット（ヘッドユニット）の斜視図（ａ）および機能液滴吐出ヘッドを搭載したヘッドユニットを模式的に表した平面図（ｂ）である。
【図３】機能液滴吐出ヘッドの表裏外観斜視図である。
【図４】機能液供給ユニットを模式的に示した系統図である。
【図５】キャップユニットの平面図（ａ）および吸引ユニットの側面図（ｂ）である。
【図６】吸引ユニットの配管系統図である。
【図７】キャリッジユニットに搭載された圧力調整弁の外観側面図である。
【図８】圧力調整弁の流入口側の縦断面図（ａ）および流出口側の縦断面図（ｂ）である。
【図９】エアー抜き機構によるエアー抜き動作を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、添付図面を参照して、本発明の一実施形態に係る圧力調整弁のエアー抜きシステムを備えた液滴吐出装置について説明する。この液滴吐出装置は、フラットパネルディスプレイの製造ラインに組み込まれており、例えば、特殊なインクや発光性の樹脂液である機能液を導入した機能液滴吐出ヘッドを用い、有機ＥＬ装置の各画素となる発光層やカラーフィルタのフィルタエレメント等を形成するものである。
【００２０】
図１に示すように、液滴吐出装置１は、石定盤に支持されたＸ軸支持ベース１２ａ上に配設され、主走査方向となるＸ軸方向に延在してワークをＸ軸方向に移動させるＸ軸テーブル１２と、複数本の支柱１１を介してＸ軸テーブル１２を跨ぐように架け渡された１対のＹ軸支持ベース１３ａ上に配設され、副走査方向となるＹ軸方向に延在するＹ軸テーブル１３と、Ｙ軸テーブル１３に移動自在に吊設され、複数（１２個）の機能液滴吐出ヘッド２５が搭載された１３個のキャリッジユニット１４と、から構成されている。さらに、液滴吐出装置１は、これらの装置を、温度および湿度が管理された雰囲気内に収容するチャンバー１５と、チャンバー１５を貫通して機能液滴吐出ヘッド２５に機能液を供給する機能液供給ユニット１６（機能液供給手段）と、を備えており、チャンバー１５の側壁の一部には、機能液供給ユニット１６の主要部を為すメインタンク４０等を収納するタンクキャビネット５０が設けられている。この液滴吐出装置１は、制御装置１７により装置全体が統括制御され、Ｘ軸テーブル１２およびＹ軸テーブル１３の駆動と同期して機能液滴吐出ヘッド２５を吐出駆動させることにより、機能液供給ユニット１６から供給された６色の機能液滴を吐出させ、ワークに所定の描画パターンが描画される。
【００２１】
また、液滴吐出装置１は、フラッシングユニット２１、吸引ユニット２２、ワイピングユニット２３、吐出性能検査ユニット２４から成るメンテナンス装置１８を備えており、これらユニットを機能液滴吐出ヘッド２５の保守に供して、機能液滴吐出ヘッド２５の機能維持・機能回復を図るようになっている。本実施形態の液滴吐出装置１では、Ｘ軸テーブル１２とＹ軸テーブル１３とが交わる部分にキャリッジユニット１４を臨ませてワークの描画を行い、Ｙ軸テーブル１３とメンテナンス装置１８（吸引ユニット２２、ワイピングユニット２３）が交わる部分にキャリッジユニット１４を臨ませて、機能液滴吐出ヘッド２５の機能維持・機能回復を行う。
【００２２】
図２に示すように、各キャリッジユニット１４は、Ｒ・Ｇ・Ｂ・Ｃ・Ｍ・Ｙの６色、各２個（計１２個）の機能液滴吐出ヘッド２５と、１２個の機能液滴吐出ヘッド２５を６個ずつ２群に分けて支持するヘッドプレート２６と、機能液滴吐出ヘッド２５に機能液を大気圧基準で供給する圧力調整弁２７と、を有するヘッドユニット１９を備えている。各キャリッジユニット１４は、一対のＹ軸支持ベース１３ａに掛け渡されたブリッジプレート１３ｂに吊設されている（図１参照）。各キャリッジユニット１４は、ブリッジプレート１３ｂ上に配設されたサブタンク４１から自然水頭を利用し、かつ圧力調整弁２７を介して各機能液滴吐出ヘッド２５に機能液が供給されるようになっている（図４参照）。なお、キャリッジユニット１４の個数および各キャリッジユニット１４に搭載される機能液滴吐出ヘッド２５の個数は任意である。
【００２３】
図３に示すように、機能液滴吐出ヘッド２５は、いわゆる２連のインクジェットヘッドであり、２連の接続針３４を有する機能液導入部３１と、機能液導入部３１の側方に連なる２連のヘッド基板３２と、ヘッド基板３２の下方に連なる２連のポンプ部３３と、ポンプ部３３に連なるノズルプレート３５と、を備えている。機能液導入部３１には、後述する２本の２次側チューブ４３ｂが接続され、ノズルプレート３５のノズル面ＮＦには、２列のノズル列ＮＬが相互に平行に列設されており、各ノズル列ＮＬは、等ピッチで並べた１８０個の吐出ノズル３６で構成されている。ヘッド基板３２は、フレキシブルフラットケーブル（図示省略）を介して上記の制御装置１７が接続されており、制御装置１７から出力された駆動波形が各ポンプ部３３（の圧電素子）に印加されることで、各吐出ノズル３６から機能液が吐出される。
【００２４】
図１および図４に示すように、機能液供給ユニット１６は、チャンバー１５に併設のタンクキャビネット５０に収容された６個（６色）のメインタンク４０と、各ブリッジプレート１３ｂ上に配設された複数（１３個）のサブタンク４１と、メインタンク４０と複数のサブタンク４１とを接続するタンク側チューブ４２と、各サブタンク４１と各機能液滴吐出ヘッド２５を接続する複数のヘッド側チューブ４３と、を備えている。各ヘッド側チューブ４３には、機能液滴吐出ヘッド２５と共にキャリッジユニット１４に搭載された圧力調整弁２７が介設されており、ヘッド側チューブ４３は、サブタンク４１と圧力調整弁２７とを接続する１次側チューブ４３ａと、圧力調整弁２７と機能液滴吐出ヘッド２５とを接続する２次側チューブ４３ｂと、を有している。
【００２５】
メインタンク４０から送液された機能液は、タンク側チューブ４２を通って各サブタンク４１に貯留される。各サブタンク４１の機能液は、各機能液滴吐出ヘッド２５の駆動に応じ、ヘッド側チューブ４３および圧力調整弁２７を介して、機能液滴吐出ヘッド２５に自然水頭で供給される。一方、キャリッジユニット１４（ヘッドユニット１９）を交換する場合には、１次側チューブ４３ａに介設された開閉バルブ４３ｃを閉弁した後、１次側チューブ４３ａを圧力調整弁２７から接続を解除（離脱）し、この状態で交換が行われる。
【００２６】
図１に示すように、フラッシングユニット２１は、一対の描画前フラッシングユニット２１ａと、定期フラッシングユニット２１ｂと、を有し、描画処理直前や、ワークの載換え時等の描画処理休止時に行われる、機能液滴吐出ヘッド２５の捨て吐出を受ける。吸引ユニット２２は、１３台のキャップユニット４４を有し、各機能液滴吐出ヘッド２５の吐出ノズル３６から機能液を強制的に吸引すると共に、キャッピングを行う。ワイピングユニット２３は、吸引後の機能液滴吐出ヘッド２５のノズル面ＮＦを拭取る。吐出性能検査ユニット２４は、機能液滴吐出ヘッド２５の吐出の有無および飛行曲りを検査する。
【００２７】
次に、図５および図６を参照して、吸引ユニット２２について説明する。吸引ユニット２２は、１２個の機能液滴吐出ヘッド２５に対応する１２個のヘッドキャップ４４ａをキャッププレート４４ｂに配置した１３台のキャップユニット４４と、支持部材４５ａを介して各キャップユニット４４を昇降させる１３台の昇降機構４５と、各キャップユニット４４に連なると共に機能液の流路を有する１３個の吸引流路系４６と、各吸引流路系４６に連なると共に２つの圧力水準の異なる（高圧・低圧）２つのエジェクター５８に対応した２つの廃液タンク５５を有する吸引機構４７と、を備えている。また、吸引ユニット２２は、吸引機構４７等に制御用の圧縮エアーを供給する圧縮エアー供給設備４８と、各部から排気を行うための排気設備４９と、を備えている。
【００２８】
各キャップユニット４４は、各色２個、計１２個の機能液滴吐出ヘッド２５に対応したヘッドキャップ４４ａと、これらを一括して搭載したキャッププレート４４ｂと、から成り、１２個のヘッドキャップ４４ａは、１２個の機能液滴吐出ヘッド２５と同じ並びで且つ同じ傾き姿勢で、キャッププレート４４ｂに搭載されている（図５（ａ）参照）。各昇降機構４５は、支持部材４５ａを介してヘッドキャップ４４ａを直接昇降させる昇降シリンダ４５ｂと、昇降シリンダ４５ｂによる昇降をガイドする一対のリニアガイド４５ｃと、これらを支持するベース部４５ｄと、を有している（図５（ｂ）参照）。昇降機構４５は、吸引用の密接位置と、フラッシング用の離間位置と、ヘッドユニット１９の交換やキャップユニット４４の消耗品交換（メンテナンス）用の交換位置との間でキャップユニット４４を３段階に昇降させる。
【００２９】
図６に示すように、各吸引流路系４６は、各キャップユニット４４に連なるキャップ側流路５１と、キャップ側流路５１に連なるタンク側流路５３と、から構成されている。キャップ側流路５１は、１２個のヘッドキャップ４４ａに接続され、機能液の色別に合流して計６本になり、その各下流端で一次マニホールド５２に接続されている。タンク側流路５３は、上流端を一次マニホールド５２に接続し、２つの圧力水準に対応した各二次マニホールド５４を介して、各廃液タンク５５に接続されている。
【００３０】
吸引機構４７の廃液タンク５５は、高圧（第１水準）で使用する第１廃液タンク５５ａと、低圧（第２水準）で使用する第２廃液タンク５５ｂとで構成されている。さらに、第２廃液タンク５５ｂには、上記したフラッシングユニット２１が、フラッシング流路５６を介して接続されている。また、エジェクター５８は、圧縮エアー供給設備４８から一次側に圧縮エアーを導入すると共に、二次側に連通流路５７を介して接続した廃液タンク５５から、排気設備４９にエアーを排気することで連通流路５７内を減圧する。
【００３１】
本実施形態における液滴吐出装置１の稼動停止時には、Ｙ軸テーブル１３により１３個のキャリッジユニット１４が１３台の吸引ユニット２２の位置まで移動し、キャップユニット４４を密接位置に上昇させ、全機能液滴吐出ヘッド２５に対し、いわゆるキャッピングが行われる。一方、稼動開始時には、全機能液滴吐出ヘッド２５に対し、キャッピングされた状態でエジェクター５８を駆動して吸引処理が行なわれ（初期充填）、続いてキャリッジユニット１４単位でワイピング処理が行なわれる。そして、１３台のキャリッジユニット１４は順次、Ｘ軸テーブル１２にセットされたワーク上に移動する。
【００３２】
次に、図７および図８を参照して、圧力調整弁２７について説明する。圧力調整弁２７は、主要部を成す調整弁本体６０と、調整弁本体６０の流入側に差込み接合した流入コネクター６１と、調整弁本体６０の流出側に差込み接合した流出コネクター６２と、調整弁本体６０内の気泡（エアー）を排気するためのエアー抜き機構６３（エアー抜き手段）と、を備えている。そして、流入コネクター６１には、サブタンク４１に連なる１次側チューブ４３ａが接続され、他方、流出コネクター６２には、機能液滴吐出ヘッド２５に連なる２次側チューブ４３ｂが接続されている。
【００３３】
調整弁本体６０は、略円板状で、かつ前面および後面の中央部が凹型形成されたバルブハウジング６４と、バルブハウジング６４と共に１次室６７を画成する蓋体６５と、バルブハウジング６４に受圧膜体８４（ダイヤフラム）を固定することでバルブハウジング６４と共に２次室６８を画成するドーナツ状の膜体押え部材６６と、で構成されており、バルブハウジング６４の中心部には、１次室６７および２次室６８を連通する調整弁連通流路６９が形成されている。なお、バルブハウジング６４、蓋体６５および膜体押え部材６６は、ステンレス等の耐食性材料で形成されている。
【００３４】
蓋体６５および膜体押え部材６６は、円形の受圧膜体８４の中心を通る軸線と同心円となる外形を有しており、バルブハウジング６４を前後方向から挟み込むようにネジ止めされている（図示省略）。また、蓋体６５および膜体押え部材６６は、バルブハウジング６４に対し、各々シールリングＳを挟込み込んで相互に固定され、１次室６７および２次室６８を液密に構成している。
【００３５】
１次室６７は、受圧膜体８４と同心となる略円柱形状に形成され、１次室６７の上部には、１次室６７から径方向斜めに延びる流入ポート７１が形成されている。また、１次室６７の中心部には、調整弁連通流路６９が開口している。そして、調整弁連通流路６９の１次室６７側には、調整弁連通流路６９の開口周縁部を弁座として、調整弁連通流路６９を開閉する弁体７０が臨んでいる。また、弁体７０は、これと蓋体６５との間に介設した弁体付勢ばね７２によって、閉弁方向（２次室６８側）に弱い力で付勢されている。
【００３６】
図８（ａ）に示すように、流入ポート７１は、流入コネクター６１が差込み接合される流入接合受け部７３と、流入接合受け部７３に連なるフィルター７５を収容するフィルター収容部７４と、フィルター収容部７４と１次室６７とを連通する流入流路部７６と、から構成されている。流入接合受け部７３には、流入コネクター６１の流入接続口部６１ａが差し込み接合される。フィルター収容部７４には、フィルター７５が、流入コネクター６１との間に介設した押えばね７７に付勢された状態で収容されている。
【００３７】
２次室６８は、受圧膜体８４が膜体押え部材６６によりバルブハウジング６４に取り付けられ、バルブハウジング６４に凹型形成した内面壁６８ａと受圧膜体８４とによって、全体として受圧膜体８４を底面とする円錐台形状に形成されている。すなわち、内面壁６８ａは、テーパー部位６８ｂを有する有底すり鉢状に形成されている。
【００３８】
２次室６８の下部には、２次室６８から真下に延びる流出ポート８１（の流出流路部８６）が、テーパー部位６８ｂに開口しており、他方、２次室６８の上部には、２次室６８から真上に延びるエアー抜きポート８３（のエアー抜き流路部８８）が、テーパー部位６８ｂに開口している（いずれも図８（ｂ）参照）。また、２次室６８の中心部には、上記した調整弁連通流路６９が開口しており、調整弁連通流路６９の２次室６８側の周縁部と受圧膜体８４との間には、受圧膜体８４を前方向に向かって付勢する膜体付勢ばね８２が介設されている。
【００３９】
受圧膜体８４（ダイヤフラム）は、樹脂フィルムで構成した膜体本体８４ａと、膜体本体８４ａの中央部に接着した樹脂製の受圧板８４ｂとで構成されている。受圧板８４ｂは、膜体本体８４ａと同心の円板状に、且つ膜体本体８４ａに対し十分に小さい径に形成されており、その中央に上記の弁体７０が離接するようになっている。
【００４０】
図８（ｂ）に示すように、流出ポート８１は、流入ポート７１と同様の形態を有しており、流出コネクター６２が差込み接合される流出接合受け部８５と、流出接合受け部８５と２次室６８とを連通する流出流路部８６と、から構成されている。流出接合受け部８５には、流出コネクター６２の流出接続口部６２ａが差し込み接合される。なお、流入ポート７１および流出ポート８１は、機能液の流れ方向とフィルター７５の有無とにおいて異なるが、接合部分の基本形態は同一である。
【００４１】
エアー抜きポート８３は、上記した流出ポート８１とほぼ同様の形態を有しており、エアー抜き機構６３が差込み接合されるエアー抜き接合受け部８７と、エアー抜き接合受け部８７と２次室６８とを連通するエアー抜き流路部８８と、から構成されている。エアー抜き接合受け部８７には、エアー抜き機構６３のエアー抜き接続口部９２が差し込み接合される。エアー抜き流路部８８は、２次室６８内上部のテーパー部位６８ｂに開口して、後方（１次室６７）に向かって形成されており、前後方向、略中央でエアー抜き接合受け部８７に連通している。
【００４２】
この圧力調整弁２７では、機能液の吐出等により２次室６８の圧力が低くなると、受圧膜体８４が後方（内側）に変形し、受圧板８４ｂが弁体７０を前方に押して開弁し、１次室６７から２次室６８に機能液が流入する。機能液の流入が進み２次室６８の圧力が高まると、受圧膜体８４が前方（外側）に変形し、弁体７０が閉弁する。すなわち、圧力調整弁２７は、大気圧と２次室６８の内部圧力とのバランスにより受圧膜体８４が変形することで調整弁連通流路６９を開閉する。
【００４３】
次に、図８および図９を参照して、エアー抜き機構６３（エアー抜き手段）について詳細に説明する。エアー抜き機構６３は、エアー抜きポート８３に接続されるエアー抜き接続口部９２を有するコネクター９１と、コネクター９１に連なり、２次室６８内の気泡（エアー）を回収する袋状部材９３と、から構成されている。
【００４４】
コネクター９１には、エアー抜きポート８３と袋状部材９３とを連通するエアー連通流路９４が形成されており、エアー連通流路９４には、エアー抜き弁９５が介設されている。エアー連通流路９４は、エアー抜き弁９５の上側に接続され袋状部材９３に連通する上側連通流路９４ａと、エアー抜き弁９５の下側に接続されエアー抜きポート８３に連通する下側連通流路９４ｂと、から構成されている。
【００４５】
エアー抜き弁９５は、上側連通流路９４ａの開閉を行うエアー抜き弁体９６と、エアー抜き弁体９６を上方に付勢する開閉弁ばね９７と、開閉弁ばね９７およびエアー抜き弁体９６を収容する弁室９８と、から構成されている。
【００４６】
エアー抜き弁体９６は、耐食性に優れるステンレス製（ＳＵＳ３１６等）で球形に形成されており、後述するテーパー状に形成された弁室９８の天面に開口した上側連通流路９４ａの開口周縁部を弁座としてエアー抜き弁体９６が離接することで上側連通流路９４ａが開閉される。
【００４７】
弁室９８は、エアー連通流路９４より僅かに大径に形成されており、弁室９８の底面および天面のそれぞれの中心部には、下側連通流路９４ｂおよび上側連通流路９４ａが、それぞれ開口している。また、弁室９８の上側は、上側連通流路９４ａの開口に向かってテーパー状に形成されたテーパー面９９を有している。
【００４８】
開閉弁ばね９７は、弁室９８の底面に開口した下側連通流路９４ｂの開口周縁部を受けにして、エアー抜き弁体９６を、弁座となるテーパー面９９（上側連通流路９４ａの開口周縁部）に対して付勢している。このテーパー面９９にエアー抜き弁体９６が密着することでエアー連通流路９４（上側連通流路９４ａ）が封止（閉弁）される。
【００４９】
袋状部材９３は、ポリプロピレン等の伸縮可能な弾性部材であり、吸引ユニット２２による吸引中には縮み、吸引を停止すると膨らみながら２次室６８内に存するエアー（または機能液中の気泡）を回収する。また、袋状部材９３は、エアー（気泡）を完全に収容するに十分な容量を持っている。なお、この吸引ユニット２２による吸引は、描画前に機能液滴吐出ヘッド２５に対して機能液を充填（初期充填）するときや、吐出性能検査ユニット２４による検査で不良と判断されたときに行われるが、２次室６８内のエアーは、初期充填のときに発生し易い。
【００５０】
次に、図９を参照してエアー抜き機構６３によるエアー吸引（エアー抜き）について説明する。先ず、昇降機構４５を駆動して、キャップユニット４４を吸引用の密接位置に上昇させ、各ヘッドキャップ４４ａを機能液滴吐出ヘッド２５のノズル面ＮＦに密着させる。そして、吸引機構４７を駆動して、機能液供給ユニット１６から圧力調整弁２７を介して機能液滴吐出ヘッド２５に供給された機能液を吐出ノズル３６から強制的に吸引する。これにより、機能液滴吐出ヘッド２５内に機能液が充填される（初期充填）。この初期充填では、同時に圧力調整弁２７の２次室６８内にも機能液を充填しているが、機能液の流速や流れ方の偏りに起因して、この部分にエアーが溜まる場合がある。
【００５１】
本実施形態のものでは、初期充填のための吸引を行っている間には、流入ポート７１から流出ポート８１へと機能液が流れ続けるため、２次室６８内が負圧となる。これにより、エアー抜き弁体９６は、開閉弁ばね９７に抗して押し下げられ開弁（全開）し、袋状部材９３内のエアーが機能液と共に吸引（排出）されて袋状部材９３が萎む（図９（ａ）参照）。
【００５２】
そして、初期充填が完了すると、袋状部材９３は、その弾性力により膨らみ、袋状部材９３内部が２次室６８内に比して負圧となり（スポイトと同じ原理）、２次室６８内に残ったエアーを吸い出して回収する（図９（ｂ）参照）。このとき、調整弁本体６０の弁体付勢ばね７２および膜体付勢ばね８２に力が分散して作用し、且つ弁体７０の弾性力により、弁体７０は極めてゆっくり開閉動作する。このため、溜まったエアーが袋状部材９３に回収されると共に、回収されたエアーの分だけ機能液が２次室６８に流入する。
【００５３】
袋状部材９３が膨らみ切るとエアー抜き弁体９６が閉弁し、エアーの回収が終了する（図９（ｃ）参照）。これにより、２次室６８は、エアー溜まりを生じることなく機能液で満たされ、適正な自然水頭圧を維持することができるため、安定した液滴吐出を行うことができる。なお、請求項に言う「エアー抜きシステム」とは、圧力調整弁２７（エアー抜き機構６３）および吸引ユニット２２を指す。
【００５４】
以上の構成によれば、袋状部材９３は、初期充填を開始すると次第に萎んで行き、初期充填が終了すると、その弾性力により、スポイトと同様の原理で膨らみ元の形状に戻る。この際、２次室６８内に貯留した少量のエアーを吸い上げることができる。これにより、エアーを吸引排気するためのエアー抜き機構６３を、単純且つ小型に構成することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１：液滴吐出装置、１６：機能液供給ユニット、２２：吸引ユニット、２５：機能液滴吐出ヘッド、２７：圧力調整弁、６３：エアー抜き機構、６４：バルブハウジング、６７：１次室、６８：２次室、８３：エアー抜きポート、８４：受圧膜体、９３：袋状部材、９５：エアー抜き弁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バルブハウジング内の１次室と２次室とを連通する連通流路に設けた弁体を、前記２次室の１の面を構成するダイヤフラムにより大気圧基準で開閉し、機能液供給手段から前記１次室に導入した機能液を、圧力調整して前記２次室を介して機能液滴吐出ヘッドに重力供給すると共に、前記２次室のエアーを排出するエアー抜きポートを有する圧力調整弁と、
前記エアー抜きポートに連通し、前記２次室のエアーを吸引により排出するエアー抜き手段と、
前記機能液滴吐出ヘッドに密接し、前記機能液滴吐出ヘッドを介して前記機能液供給手段から機能液を吸引して、前記１次室および前記２次室に機能液を初期充填する吸引充填手段と、を備え、
前記エアー抜き手段は、弾性変形可能な袋状部材を有していることを特徴とする圧力調整弁のエアー抜きシステム。
【請求項２】
前記エアー抜き手段は、前記エアー抜きポートと前記袋状部材との間に介設したエアー抜き弁を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の圧力調整弁のエアー抜きシステム。
【請求項３】
前記エアー抜き弁は、前記初期充填終了後に時間差を存して閉塞するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の圧力調整弁のエアー抜きシステム。
【請求項４】
前記エアー抜きポートは、前記２次室の上端部に連通していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の圧力調整弁のエアー抜きシステム。
【請求項５】
前記ダイヤフラムに面する前記２次室の他方の面は、前記ダイヤフラムの変形形態に倣ってテーパー形状に形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の圧力調整弁のエアー抜きシステム。
【請求項６】
ワークに対し、インクジェット方式の機能液滴吐出ヘッドを移動させながら、前記機能液滴吐出ヘッドから機能液滴を吐出させて描画を行なう描画手段と、
請求項１ないし５のいずれかに記載の圧力調整弁のエアー抜きシステムと、を備えたことを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項１】
バルブハウジング内の１次室と２次室とを連通する連通流路に設けた弁体を、前記２次室の１の面を構成するダイヤフラムにより大気圧基準で開閉し、機能液供給手段から前記１次室に導入した機能液を、圧力調整して前記２次室を介して機能液滴吐出ヘッドに重力供給すると共に、前記２次室のエアーを排出するエアー抜きポートを有する圧力調整弁と、
前記エアー抜きポートに連通し、前記２次室のエアーを吸引により排出するエアー抜き手段と、
前記機能液滴吐出ヘッドに密接し、前記機能液滴吐出ヘッドを介して前記機能液供給手段から機能液を吸引して、前記１次室および前記２次室に機能液を初期充填する吸引充填手段と、を備え、
前記エアー抜き手段は、弾性変形可能な袋状部材を有していることを特徴とする圧力調整弁のエアー抜きシステム。
【請求項２】
前記エアー抜き手段は、前記エアー抜きポートと前記袋状部材との間に介設したエアー抜き弁を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の圧力調整弁のエアー抜きシステム。
【請求項３】
前記エアー抜き弁は、前記初期充填終了後に時間差を存して閉塞するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の圧力調整弁のエアー抜きシステム。
【請求項４】
前記エアー抜きポートは、前記２次室の上端部に連通していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の圧力調整弁のエアー抜きシステム。
【請求項５】
前記ダイヤフラムに面する前記２次室の他方の面は、前記ダイヤフラムの変形形態に倣ってテーパー形状に形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の圧力調整弁のエアー抜きシステム。
【請求項６】
ワークに対し、インクジェット方式の機能液滴吐出ヘッドを移動させながら、前記機能液滴吐出ヘッドから機能液滴を吐出させて描画を行なう描画手段と、
請求項１ないし５のいずれかに記載の圧力調整弁のエアー抜きシステムと、を備えたことを特徴とする液滴吐出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−１６２４７２（Ｐ２０１０−１６２４７２Ａ）
【公開日】平成２２年７月２９日（２０１０．７．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−６２９２（Ｐ２００９−６２９２）
【出願日】平成２１年１月１５日（２００９．１．１５）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月２９日（２０１０．７．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月１５日（２００９．１．１５）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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