機能液供給システムおよびこれを備えた液滴吐出装置
【課題】複数の機能液滴吐出ヘッドに対し、単一の圧力調整弁から同一の圧力条件で機能液を供給することができる機能液供給システムおよびこれを備えた液滴吐出装置を提供する。
【解決手段】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の面を構成する受圧膜体により大気圧基準で開閉し、機能液供給装置４１から供給された機能液を、圧力調整して供給する単一の圧力調整弁２７と、２次室に連通し、圧力調整弁２７から機能液の供給を受けると共に同一の水平面内に配設した複数の機能液滴吐出ヘッド１４と、２次室と複数の機能液滴吐出ヘッド１４とを接続する流路ユニット５５と、を備え、流路ユニット５５は、２次室から各機能液滴吐出ヘッド１４に至る複数の流路が、同一の流量に対し同一の圧力損失となるように構成されているものである。
【解決手段】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の面を構成する受圧膜体により大気圧基準で開閉し、機能液供給装置４１から供給された機能液を、圧力調整して供給する単一の圧力調整弁２７と、２次室に連通し、圧力調整弁２７から機能液の供給を受けると共に同一の水平面内に配設した複数の機能液滴吐出ヘッド１４と、２次室と複数の機能液滴吐出ヘッド１４とを接続する流路ユニット５５と、を備え、流路ユニット５５は、２次室から各機能液滴吐出ヘッド１４に至る複数の流路が、同一の流量に対し同一の圧力損失となるように構成されているものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単一の圧力調整弁からインクジェット方式の複数の機能液滴吐出ヘッドに対し一括して機能液を供給する機能液供給システムおよびこれを備えた液滴吐出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の機能液供給装置（機能液供給システム）として、機能液を吐出する複数の機能液滴吐出ヘッドと、機能液を各機能液滴吐出ヘッドにそれぞれ減圧供給する、機能液滴吐出ヘッドと同数の圧力調整弁と、各機能液滴吐出ヘッドおよび各圧力調整弁をそれぞれ接続する複数のチューブ（流路ユニット）と、を有するものが知られている（特許文献１参照）。
この場合、機能液滴吐出ヘッドおよび圧力調整弁が、１対１で対応しており、圧力調整弁により、機能液滴吐出ヘッドに供給される機能液の圧力が常時一定圧力になるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−８２５３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような機能液供給装置では、各機能液滴吐出ヘッドに対応して圧力調整弁がそれぞれ設けられているため、機能液滴吐出ヘッドの数分の圧力調整弁が必要になり、結果的に装置が大型化すると共に、圧力調整弁には個体差があるため、機能液滴吐出ヘッド毎に機能液供給圧力が異なり、機能液滴吐出ヘッドからの機能液の吐出重量を均一化するためには、上記の圧力差を機能液滴吐出ヘッドへの印加電圧調整でキャンセルする必要があった。また、圧力調整弁は、機能液滴吐出ヘッドと共にキャリッジに搭載されるため、キャリッジの重量が増す問題があった。係る場合、複数の機能液滴吐出ヘッド宛て１つの圧力調整弁を設ければ、上記の問題が軽減される。例えば、太径パイプ状のマニホールドを介して、単一の圧力調整弁と複数の機能液滴吐出ヘッドとの間で流路分岐すればよい。しかし、この場合、圧力調整弁から各機能液滴吐出ヘッドに至る流路の長さが異なってしまうため、マニホールドを用いても、各流路の圧力損失を同一にすることができない。すなわち、１の圧力調整弁から機能液の供給を受ける複数の機能液滴吐出ヘッドの相互間において、吐出量にムラが生じない程度に圧力損失を同一にすることができない。
【０００５】
本発明は、複数の機能液滴吐出ヘッドに対し、単一の圧力調整弁から同一の圧力条件で機能液を供給することができる機能液供給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その課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の機能液供給システムは、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の面を構成する受圧膜体により大気圧基準で開閉し、機能液供給手段から１次室に供給された機能液を、圧力調整し２次室を介して供給する単一の圧力調整弁と、２次室に連通し、圧力調整弁から機能液の供給を受けると共に同一の水平面内に配設したインクジェット方式の複数の機能液滴吐出ヘッドと、２次室と複数の機能液滴吐出ヘッドとを接続する流路ユニットと、を備え、流路ユニットは、２次室から各機能液滴吐出ヘッドに至る複数の流路が、同一の流量に対し同一の圧力損失となるように構成されていることを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、複数の機能液滴吐出ヘッドから機能液が吐出されると、２次室の圧力が低下し、弁体が連通流路を開放することで、機能液が２次室を介して機能液滴吐出ヘッドに供給される。この際、圧力調整弁から各機能液滴吐出ヘッドに至る各流路が同一の流量に対し同一の圧力損失となるように構成されているため、圧力調整弁からの機能液は、同一の圧力で複数の機能液滴吐出ヘッドに供給される。すなわち、単一の圧力調整弁から同一の圧力条件で機能液を各機能液滴吐出ヘッドに供給することができる。なお、同一の流量に対し同一の圧力損失になればよく、必ずしも各流路の径および長さを同一にする必要はない。
【０００８】
この場合、流路ユニットは、２次室に接続した主流路と、主流路の下流端に接続され、主流路を複数分岐する分岐部と、分岐部から各機能液滴吐出ヘッドに至る複数本の分岐流路と、から構成されていることが、好ましい。
【０００９】
この構成によれば、主流路を流れてきた機能液は、分岐部で複数分岐し、各分岐流路を介して各機能液滴吐出ヘッドに供給される。また、分岐部において放射状に複数分岐し、且つ複数本の分岐流路を同径および同長とすることで、圧力損失を簡単に同一にすることができる。
【００１０】
この場合、複数の機能液滴吐出ヘッドは、４以上の偶数の機能液滴吐出ヘッドで構成され、流路ユニットは、２次室に接続した主流路と、主流路の下流端が、延在方向の中間位置に接続されたマニホールド様の分配流路と、分配流路の両外端部に接続され、それぞれが流路を複数分岐する一対の分岐部と、一対の分岐部から各機能液滴吐出ヘッドに至る複数本の分岐流路と、から構成されていることが、好ましい。
【００１１】
この構成によれば、主流路を流れてきた機能液は、マニホールド様の分配流路および分岐部で分流し、各分岐流路を経て機能液滴吐出ヘッドに供給される。したがって、主流路が中間位置に接続されたマニホールド様の分配流路によって、圧力調整弁からの圧力損失がほぼキャンセルされるため、各機能液滴吐出ヘッドに供給される機能液の圧力をさらに一定にすることができる。
【００１２】
この場合、各機能液滴吐出ヘッドは、複数の機能液導入口を有し、分岐流路は、複数本の２倍の本数で構成され、分岐部は、複数分岐の２倍に分岐することが、好ましい。
【００１３】
この構成によれば、機能液導入口が複数あった場合でも、一定の圧力で機能液を各機能液滴吐出ヘッドに供給することができる。
【００１４】
この場合、複数の機能液滴吐出ヘッドは、偶数の機能液滴吐出ヘッドで構成され、流路ユニットは、２次室から２分岐を繰り返して複数の機能液滴吐出ヘッドに至るツリー形式の流路で構成されていることが、好ましい。
【００１５】
この構成によれば、機能液は、２分岐を繰り返して複数の機能液滴吐出ヘッドに供給されるため、流路の分岐による圧力損失のばらつきを極力抑えることができ、各機能液滴吐出ヘッドに供給される機能液の圧力を精度よく一定にすることができる。
【００１６】
この場合、流路ユニットは、２次室に直接接続された、複数の機能液滴吐出ヘッドに対応する複数本の個別供給流路で構成されていることが、好ましい。
【００１７】
この場合、２次室には、各個別供給流路が接続される複数個の流出ポートが形成され、複数個の流出ポートは、２次室の中心に対し放射状に配設されていることが、好ましい。
【００１８】
これらの構成によれば、各個別供給流路は、２次室に直接接続しているため、流路の分岐による圧力損失を抑制することができると共に、各機能液滴吐出ヘッドに供給される機能液の圧力をさらに精度良く且つ簡単に同一にすることができる。
【００１９】
本発明の液滴吐出装置は、上記した機能液供給システムと、機能液供給手段と、を備え、ワークに対し複数の機能液滴吐出ヘッドを相対的に移動させながら、ワーク上に機能液を吐出して描画を行なうことを特徴とする。
【００２０】
この構成によれば、複数の機能液滴吐出ヘッドに対し、単一の圧力調整弁から同一の圧力条件で機能液を供給することができるため、液滴吐出装置を小型軽量化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】液滴吐出装置の斜視図である。
【図２】液滴吐出装置の平面図である。
【図３】液滴吐出装置の側面図である。
【図４】キャリッジの外観斜視図である。
【図５】機能液滴吐出ヘッドの表裏外観斜視図である。
【図６】機能液供給装置の模式図である。
【図７】圧力調整弁の平面図である。
【図８】圧力調整弁のＡ−Ａ断面図である。
【図９】第１実施形態に係る機能液供給システムの模式図である。
【図１０】第２実施形態に係る機能液供給システムの模式図である。
【図１１】第３実施形態に係る機能液供給システムの模式図である。
【図１２】第４実施形態に係る機能液供給システムの模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、添付の図面を参照して、本発明の一実施形態に係る機能液供給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一定圧力で導入した機能液滴吐出ヘッドを用い、液晶表示装置のカラーフィルタや有機ＥＬ装置の各画素となる発光素子等を形成するものである。また、機能液供給システムは、複数の機能液滴吐出ヘッドに対し機能液を、それぞれ一定圧力で一括して供給するものである。
【００２３】
図１ないし図３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１１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ＷをＸ軸方向に移動させるＸ軸テーブル２と、複数本の支柱１２を介してＸ軸テーブル２を跨ぐように架け渡された１対のＹ軸支持ベース１３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３と、Ｙ軸テーブル３に移動自在に吊設され、複数（１２個）の機能液滴吐出ヘッド１４が搭載された１３個のキャリッジユニット４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５と、チャンバ５を貫通して、機能液滴吐出ヘッド１４に機能液を供給する機能液供給ユニット６と、を備えている。また、チャンバ５の側壁の一部には、機能液を貯留するメインタンク５１等を収納するタンクキャビネット７が設けられている。液滴吐出装置１は、Ｘ軸テーブル２およびＹ軸テーブル３の駆動と同期して、機能液滴吐出ヘッド１４を吐出駆動させることにより、機能液供給ユニット６から供給された機能液を吐出させ、ワークＷに所定の描画パターンを描画する。
【００２４】
また、液滴吐出装置１は、フラッシングユニット１５、吸引ユニット１６、ワイピングユニット１７および吐出性能検査ユニット１８から成るメンテナンス装置８を備えており、これらユニットを機能液滴吐出ヘッド１４の保守に供して、機能液滴吐出ヘッド１４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２とＹ軸テーブル３とが交わる領域にキャリッジユニット４を臨ませてワークＷの描画を行い、Ｙ軸テーブル３とメンテナンス装置８（吸引ユニット１６、ワイピングユニット１７）が交わる領域にキャリッジユニット４を臨ませて、機能液滴吐出ヘッド１４の機能維持・機能回復を行う。
【００２５】
図２および図３に示すように、Ｘ軸テーブル２は、ワークＷを吸着セットすると共にθ軸方向に補正可能な機構を有するセットテーブル２１と、セットテーブル２１をＸ軸方向にスライド自在に支持するＸ軸第１スライダー２２と、上記したフラッシングユニット１５および吐出性能検査ユニット１８をＸ軸方向にスライド自在に支持するＸ軸第２スライダー２３と、Ｘ軸方向に延在し、Ｘ軸第１スライダー２２およびＸ軸第２スライダー２３をＸ軸方向に移動させる左右一対のＸ軸リニアモーター（図示省略）と、を備えている。
【００２６】
Ｙ軸テーブル３は、１３個のキャリッジユニット４をそれぞれ吊設した１３個のブリッジプレート２４と、各ブリッジプレート２４を両持ちで支持する１３組のＹ軸スライダー（図示省略）と、一対のＹ軸支持ベース１３上に設置され、ブリッジプレート２４をＹ軸方向に移動させる一対のＹ軸リニアモーター（図示省略）と、を備えている。また、Ｙ軸テーブル３は、各キャリッジユニット４を介して描画時に機能液滴吐出ヘッド１４を副走査するほか、機能液滴吐出ヘッド１４を吸引ユニット１６およびワイピングユニット１７に臨ませる。この場合、各キャリッジユニット４を独立させて個別に移動させることも可能であるし、１３個のキャリッジユニット４を一体として移動させることも可能である。
【００２７】
図４に示すように、各キャリッジユニット４は、Ｒ・Ｇ・Ｂの３色、各４個（計１２個）の機能液滴吐出ヘッド１４と、１２個の機能液滴吐出ヘッド１４を６個ずつ２群に分けて、各機能液滴吐出ヘッド１４が同一の水平面内に配設されるように支持するヘッドプレート２５と、から成るヘッドユニット２６を備えている。また、各キャリッジユニット４は、色毎の機能液滴吐出ヘッド１４に一括して機能液を送液する圧力調整弁２７（詳細は後述する。）と、ヘッドユニット２６をθ補正（θ回転）可能に支持するθ回転機構２８と、θ回転機構２８を介して、ヘッドユニット２６をブリッジプレート２４に支持させる吊設部材２９（共に図３参照）と、を備えている。加えて、各キャリッジユニット４は、機能液を一時的に貯留するサブタンク４６（図１参照）が配設されており（実際には、ブリッジプレート２４上に配設）、このサブタンク４６および圧力調整弁２７を有し、後述する機能液供給システム４８（図９参照）により、各機能液滴吐出ヘッド１４に対して一定圧力で機能液が供給されるようになっている。
【００２８】
図５に示すように、機能液滴吐出ヘッド１４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（機能液導入口）３４を有する機能液導入部３１と、機能液導入部３１に連なる２連のヘッド基板３２と、ヘッド基板３２の下方に連なり機能液を吐出するヘッド本体３３と、を備えている（図５（ａ）参照）。機能液導入部３１は、ノズル列３９の数に対応した２連の接続針３４を有しており、サブタンク４６からの機能液を、機能液供給システム４８を介して供給されるようになっている。また、ヘッド本体３３は、ピエゾ素子等で構成される２連のポンプ部３５と、複数の吐出ノズル３７が形成されたノズル面３８を有するノズルプレート３６と、を有している。ノズルプレート３６のノズル面３８に形成された多数の吐出ノズル３７は、相互に平行且つ半ノズルピッチ位置ズレして列設された２列のノズル列３９を構成しており、各ノズル列３９は、等ピッチで並べた１８０個の吐出ノズル３７で構成されている（図５（ｂ）参照）。ヘッド基板３２には、２連のコネクター４０が設けられており、各コネクター４０は、フレキシブルフラットケーブル１９（図４参照）を介して図外の制御装置に接続されている。そして、この制御装置から出力された駆動波形が各コネクター４０を介して各ポンプ部３５（圧電素子）に印加されることで、各吐出ノズル３７から機能液が吐出される。
【００２９】
次に、図６を参照して、機能液供給ユニット６について説明する。機能液供給ユニット６は、上記した３色に対応した３組の機能液供給装置（機能液供給手段）４１と、メインタンク５１およびサブタンク４６等に制御用の圧縮窒素ガスを供給する窒素ガス供給設備４２と、各種開閉弁の制御用の圧縮エアーを供給する圧縮エアー供給設備４３と、各部からガス排気を行うためのガス排気設備４４と、を備えている。３組の機能液供給装置４１は、それぞれ３色に対応した機能液滴吐出ヘッド１４に接続されており、これにより、各色の機能液滴吐出ヘッド１４には、対応する色の機能液が供給される。
【００３０】
各機能液供給装置４１は、機能液の供給源を構成する２つのメインタンク５１,５１を有するメインタンクユニット４５と、各キャリッジユニット４に対応した１３個のサブタンク４６と、メインタンクユニット４５および各サブタンク４６を接続する上流側機能液流路４７と、サブタンク４６からの機能液を複数の機能液滴吐出ヘッド１４に一括して供給する機能液供給システム４８と、各サブタンク４６および各機能液供給システム４８を接続する１３組の下流側機能液流路４９と、を備えている。各メインタンク５１内の機能液は、これに接続した窒素ガス供給設備４２からの圧縮窒素ガスにより加圧され、ガス排気設備４４を介して大気開放された１３個のサブタンク４６に上流側機能液流路４７を介して選択的に供給される。そして、サブタンク４６の機能液は、下流側機能液流路４９および機能液供給システム４８を介して、各機能液滴吐出ヘッド１４に供給される。
【００３１】
上流側機能液流路４７は、上流端がメインタンクユニット４５に接続されており、１３分岐流路５２を介して、下流端がサブタンク４６にそれぞれ接続されている。また、上流側機能液流路４７には、上流側から、機能液中の気泡を除去する気泡除去ユニット５３と、上流側の上流側機能液流路４７内に混入した気泡を除去するエアー抜きユニット５４と、が介設されている。メインタンクユニット４５から供給された機能液は、１３分岐流路５２により１３個に分流して各サブタンク４６に供給される。
【００３２】
上述のように、各キャリッジユニット４には、Ｒ・Ｇ・Ｂの３色に対応する３個のサブタンク４６が設けられ、また各キャリッジユニット４には、Ｒ・Ｇ・Ｂの３色、各４個（計１２個）の機能液滴吐出ヘッド１４が搭載されている。したがって、各色の機能液は、それぞれ対応するサブタンク４６から下流側機能液流路４９を経て対応する機能液供給システム４８に供給される。また、各色の機能液供給システム４８に供給された機能液は、同色単一の圧力調整弁２７から同色の４個の機能液滴吐出ヘッド１４に供給される。
【００３３】
ここで、図６ないし図９を参照して、各機能液供給システム４８について説明する。各機能液供給システム４８は、上記した複数（４個）の機能液滴吐出ヘッド１４と、機能液滴吐出ヘッド１４に機能液を大気圧基準で減圧供給する単一の圧力調整弁２７と、圧力調整弁２７および複数の機能液滴吐出ヘッド１４を接続する流路ユニット５５と、を備えている。
【００３４】
図７に示すように、圧力調整弁２７は、主要部を成す調整弁本体６１と、調整弁本体６１の流入側に差込み接合した流入コネクター６２と、調整弁本体６１の流出側に差込み接合した流出コネクター６３と、を備えている。そして、流入コネクター６２には、流入側押えナット６４を介して、サブタンク４６に接続した下流側機能液流路４９が接続され、同様に流出コネクター６３には、流出側押えナット６５を介して、機能液滴吐出ヘッド１４に連なる流路ユニット５５が接続されている。なお、詳細は後述するが、実施形態の流出コネクター６３は、流路ユニット５５の主流路１０１およびＴ字継手１０２を兼ねている。
【００３５】
図７および図８に示すように、調整弁本体６１（圧力調整弁２７）は、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７１と、バルブハウジング７１と共に１次室７５を画成する蓋体７２と、バルブハウジング７１に受圧膜体７３を固定することでバルブハウジング７１と共に２次室７６を画成する膜体押え部材７４と、で構成されている。また、１次室７５および２次室７６は、バルブハウジング７１の一部を構成する隔壁７７を隔てて同軸上に配設されており、隔壁７７の中心部（軸心）には、１次室７５および２次室７６を連通する連通流路７８が貫通形成されている。
【００３６】
１次室７５は、隔壁７７を主体とするバルブハウジング７１の後面および蓋体７２により形成されている。また、１次室７５の上部には、１次室７５から径方向斜めに延びる流入ポート８１が形成され、中心部には、連通流路７８に連なる１次室側開口部８２が開口している。そして、この１次室側開口部８２には、１次室７５側から連通流路７８を開閉する弁体８４が臨む一方、これに対応して、１次室側開口部８２の周縁部により、弁体８４が離接する弁座８３が構成されている。また、弁体８４は、これと蓋体７２との間に介設した弁体付勢ばね８５によって、閉弁方向（２次室７６側）に弱い力で付勢されている。
【００３７】
２次室７６は、バルブハウジング７１の前面および受圧膜体７３により形成されている。また、２次室７６の下部には、真下に延びる流出ポート８６が形成され、中心部には、連通流路７８に連なる２次室側開口部８７が開口している。そして、この２次室側開口部８７の周縁部と受圧膜体７３との間には、受圧膜体７３を前方向に向かって付勢する膜体付勢ばね８８が介設されている。
【００３８】
受圧膜体７３は、樹脂フィルムで構成した膜体本体９１と、膜体本体９１の中央部に接着した樹脂製の受圧板９２と、で構成されている。受圧板９２は、膜体本体９１と同心の円板状に、且つ膜体本体９１に対し十分に小さい径に形成されており、その中央に弁体８４が離接するようになっている。
【００３９】
弁体８４は、弁体本体を構成する環状のＯリング９３と、Ｏリング９３を保持する弁体ホルダー９４と、を備えており、組み込まれたＯリング９３は、受圧膜体７３による大気圧基準で、弁座８３（１次室側開口部８２の周縁部）に離接することで１次室７５から２次室７６に間欠的に機能液を流入する。
【００４０】
このように構成された圧力調整弁２７では、例えば機能液滴吐出ヘッド１４の液滴吐出により２次室７６の圧力が下がってゆくと、大気圧により受圧膜体７３が凹変形してゆき、受圧板９２が弁体８４を１次室７５側に押圧する。これにより、弁体８４が開弁し、連通流路７８を介して１次室７５から２次室７６に機能液が流入する。機能液の流入がすすむと、やがて２次室７６の圧力が高まってゆき、受圧膜体７３が外部に向かって凸変形してゆく。これにより、受圧板９２が弁体８４から離れるように前進し、同時に弁体付勢ばね８５により弁体８４が前進して閉弁状態となる。
【００４１】
すなわち、圧力調整弁２７は、大気圧と機能液滴吐出ヘッド１４に連なる２次室７６との内部圧力のバランスにより受圧膜体７３が変形することで連通流路７８を開閉する。その際、弁体付勢ばね８５および膜体付勢ばね８８に力が分散して作用し、且つＯリング９３の弾性力により、弁体８４は極めてゆっくり開閉動作する。このため、弁体８４の開閉による圧力変動（キャビテーション）が抑制され、機能液滴吐出ヘッド１４の吐出駆動に影響を与えないようになっている。もちろん、１次室７５側で発生する脈動等も、弁体８４で縁切りされるため、これを吸収（ダンパー機能）することができる。
【００４２】
次に、図９を参照して、各流路ユニット５５について説明する。流路ユニット５５は、上記したように、単一の圧力調整弁２７から同色の複数（本実施形態では４つ）の機能液滴吐出ヘッド１４に同一圧力で一括して機能液を供給するための流路であり、圧力調整弁２７の２次室７６（流出ポート８６）に接続した主流路１０１と、主流路１０１の下流端にＴ字継手１０２（２分岐継手）を介して接続されたマニホールド様の分配流路１０３と、分配流路１０３の両外端部に接続され、それぞれが流路を複数分岐する一対の分岐部１０４と、一対の分岐部１０４から各機能液滴吐出ヘッド１４に至る複数本（図示のものでは、それぞれ４本）の分岐流路１０５と、から構成されている。
【００４３】
分配流路１０３は、主流路１０１や分岐流路１０５に比して太径に形成されており、その中間位置に上記の主流路１０１がＴ字継手１０２を介して接続されている。実施形態の主流路１０１およびＴ字継手１０２は、実際には上記の流出コネクター６３を兼ねており、流出コネクター６３として、圧力調整弁２７の流出ポート８６に直結されている。主流路１０１から流れてきた機能液は、分配流路１０３に流れ込むことで、その圧力損失がほぼキャンセルされる。各分岐部１０４は、分配流路１０３の両外端部に接続された特殊な継手であり、分配流路１０３から流れてきた機能液を放射状に４方向に分岐する４分岐継手で構成されている。
【００４４】
各分岐流路１０５は、上流端が分岐部１０４に接続されており、下流端が機能液滴吐出ヘッド１４の各接続針３４に接続されている。また、計８本の分岐流路１０５は、同一径で且つ同一長さに形成されており、圧力調整弁２７から各機能液滴吐出ヘッド１４に至る流路の圧力損失が同一になるように構成されている。すなわち、２次室７６から供給された機能液は、分配流路１０３により２つに分流され、分岐部１０４でさらに分流された後、各接続針３４を介して４つの機能液滴吐出ヘッド１４の２つのノズル列３９に同一の圧力で供給される。
【００４５】
なお、本実施形態においては、機能液滴吐出ヘッド１４の接続針３４が２連に構成されているため、分配流路１０３の下流端で４分岐継手（分岐部１０４）を用いたが、接続針３４、すなわちノズル列３９の数に応じて分岐部１０４の分岐数は決定される。また、２連の各機能液滴吐出ヘッド１４に対し、分岐部１０４から２分岐させるのではなく、各機能液滴吐出ヘッド１４の近傍において、Ｙ字分岐或いはＴ字分岐させるようにしてもよい（図１０ないし図１２参照）。さらに、単一の圧力調整弁２７から減圧供給する機能液滴吐出ヘッド１４の数は、４つに限定されるものではなく、偶数個であればこれより多くても構わない。
【００４６】
次に、図１０を参照して、第２実施形態に係る機能液供給システム４８について説明する。なお、重複した記載を避けるべく、第１実施形態と異なる部分を主として説明する。この機能液供給システム４８は、上記した圧力調整弁２７と、偶数個（図示のものでは４個）の上記した機能液滴吐出ヘッド１４と、２次室７６から２分岐を繰り返して複数の機能液滴吐出ヘッド１４に至るツリー形式の流路ユニット５５と、で構成されている。そして、この場合の流出コネクター６３は、第１実施形態と異なり、ユニオン形式の継手（ハーフユニオン）で構成されている。
【００４７】
具体的に流路ユニット５５は、上記した主流路１０１と、主流路１０１の下流端から第１分岐部１１１を介して２分岐（Ｔ字分岐）した第１分岐流路１１２と、第１分岐流路１１２の下流端からそれぞれ第２分岐部１１３を介して２分岐（Ｔ字分岐）した第２分岐流路１１４と、第２分岐流路１１４の下流端からそれぞれ第３分岐部１１５を介して２分岐（Ｙ字分岐）した第３分岐流路１１６と、から構成されている。言い換えれば、流路ユニット５５は、１本の主流路１０１、２本の第１分岐流路１１２、４本の第２分岐流路１１４、８本の第３分岐流路１１６および各流路を分岐する各分岐部１１１，１１３，１１５から構成されており、各第３分岐流路１１６は、各接続針３４にそれぞれ接続されている。また、各第１分岐流路１１２、各第２分岐流路１１４および各第３分岐流路１１６は、それぞれ同一径で且つ同一長さに形成されており、圧力調整弁２７から各機能液滴吐出ヘッド１４に至る流路の圧力損失が同一になるように構成されている。すなわち、２次室７６から供給された機能液は２分岐を３回繰り返すことで８つに分流されて、各接続針３４を介して複数の機能液滴吐出ヘッド１４に同一圧力で供給される。
【００４８】
次に、図１１を参照して、第３実施形態に係る機能液供給システム４８について説明する。この機能液供給システム４８は、複数個（図示のものでは４個）の流出ポート８６を有するものに改良した圧力調整弁２７と、複数個（図示のものでは４個）の機能液滴吐出ヘッド１４と、２次室７６に直接接続され、複数の機能液滴吐出ヘッド１４に対応する複数本（図示のものでは４本）の個別供給流路１２１で構成された流路ユニット５５と、を備えている。
【００４９】
具体的には、圧力調整弁２７の２次室７６を構成するバルブハウジング７１の下部には、ユニオン形式（ハーフユニオン）の４個の流出コネクター６３が差込み接合された複数の流出ポート８６が形成されており、この各流出ポート８６は、２次室７６の中心に対して放射状に且つ周方向に等間隔になるように配設されている。各個別供給流路１２１は、上流端が各流出コネクター６３にそれぞれ接続されており、下流側で２分岐（Ｙ字分岐）して、各接続針３４に接続されている。また、各個別供給流路１２１は、それぞれ同一径で且つ同一長さに形成されており、圧力調整弁２７から各機能液滴吐出ヘッド１４に至る流路の圧力損失が同一になるようになっている。すなわち、機能液は、２次室７６から直接４本に分流して供給され、下流側で２分岐した後、各接続針３４を介して各機能液滴吐出ヘッド１４に同一圧力で供給される。
【００５０】
次に、図１２を参照して、第４実施形態に係る機能液供給システム４８について説明する。この機能液供給システム４８は、上記した複数個（図示のものでは４個）の機能液滴吐出ヘッド１４と、単一の流出ポート８６が形成された上記した圧力調整弁２７と、圧力調整弁２７に接続されると共に、複数分岐して各機能液滴吐出ヘッド１４に接続される流路ユニット５５と、を備えている。
【００５１】
具体的に流路ユニット５５は、流出ポート８６に差込み接合されたユニオン形式（ハーフユニオン）の流出コネクター６３に接続した上記の主流路１０１と、主流路１０１の下流端に接続され、主流路１０１を複数分岐する分岐部１０４と、分岐部１０４から各機能液滴吐出ヘッド１４に至る複数本の分岐流路１０５と、から構成されている。この場合、分岐部１０４は、主体を為す分岐部本体１０８と、上流側に接続され、機能液が流入する流入分岐ポート１０６と、下流側に接続され、機能液が流出する流出分岐ポート１０７と、を有する円筒状のマニホールドで構成されており、主流路１０１から流れてきた機能液を４つに分岐する。各分岐流路１０５は、分岐部１０４にそれぞれ接続されており、下流側で２分岐（Ｙ字分岐）して、各接続針３４に接続されている。
【００５２】
また、各分岐流路１０５は、それぞれ同一径で且つ同一長さに形成されており、圧力調整弁２７から各機能液滴吐出ヘッド１４に至る流路の圧力損失が同一になるようになっている。すなわち、機能液は、分岐部１０４で４本に分流して供給され、下流側で２分岐した後、各接続針３４を介して各機能液滴吐出ヘッド１４に同一圧力で供給される。なお、第４実施形態において、主流路１０１を太径に形成してマニホールドに機能を持たせ、円筒状のマニホールドに代えて、４分岐の継手を設けるようにしてもよい（図示省略）。
【００５３】
以上の構成によれば、圧力調整弁２７から各機能液滴吐出ヘッド１４に至る各流路が同一の流量に対し同一の圧力損失となるように構成されているため、単一の圧力調整弁２７から同一の圧力条件で機能液を各機能液滴吐出ヘッド１４に供給することができる。
【００５４】
なお、本実施形態においてＲ・Ｇ・Ｂの３色の機能液を用いる場合について示したが、Ｒ・Ｇ・Ｂに加えＣ・Ｍ・Ｙの３色を加えた計６色の機能液を用いる場合でも、同様に圧力調整弁２７から各機能液滴吐出ヘッド１４に至るまでの流路の圧力損失を同じになるようにすればよい。
【符号の説明】
【００５５】
１…液滴吐出装置 １４…機能液滴吐出ヘッド ２７…圧力調整弁 ３４…接続針 ４１…機能液供給装置 ４８…機能液供給システム ５５…流路ユニット ７１…バルブハウジング ７３…受圧膜体 ７５…１次室 ７６…２次室 ７８…連通流路 ８４…弁体 ８６…流出ポート １０１…主流路 １０３…分配流路 １０４…分岐部 １０５…分岐流路 １２１…個別供給流路 Ｗ…ワーク
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単一の圧力調整弁からインクジェット方式の複数の機能液滴吐出ヘッドに対し一括して機能液を供給する機能液供給システムおよびこれを備えた液滴吐出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の機能液供給装置（機能液供給システム）として、機能液を吐出する複数の機能液滴吐出ヘッドと、機能液を各機能液滴吐出ヘッドにそれぞれ減圧供給する、機能液滴吐出ヘッドと同数の圧力調整弁と、各機能液滴吐出ヘッドおよび各圧力調整弁をそれぞれ接続する複数のチューブ（流路ユニット）と、を有するものが知られている（特許文献１参照）。
この場合、機能液滴吐出ヘッドおよび圧力調整弁が、１対１で対応しており、圧力調整弁により、機能液滴吐出ヘッドに供給される機能液の圧力が常時一定圧力になるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−８２５３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような機能液供給装置では、各機能液滴吐出ヘッドに対応して圧力調整弁がそれぞれ設けられているため、機能液滴吐出ヘッドの数分の圧力調整弁が必要になり、結果的に装置が大型化すると共に、圧力調整弁には個体差があるため、機能液滴吐出ヘッド毎に機能液供給圧力が異なり、機能液滴吐出ヘッドからの機能液の吐出重量を均一化するためには、上記の圧力差を機能液滴吐出ヘッドへの印加電圧調整でキャンセルする必要があった。また、圧力調整弁は、機能液滴吐出ヘッドと共にキャリッジに搭載されるため、キャリッジの重量が増す問題があった。係る場合、複数の機能液滴吐出ヘッド宛て１つの圧力調整弁を設ければ、上記の問題が軽減される。例えば、太径パイプ状のマニホールドを介して、単一の圧力調整弁と複数の機能液滴吐出ヘッドとの間で流路分岐すればよい。しかし、この場合、圧力調整弁から各機能液滴吐出ヘッドに至る流路の長さが異なってしまうため、マニホールドを用いても、各流路の圧力損失を同一にすることができない。すなわち、１の圧力調整弁から機能液の供給を受ける複数の機能液滴吐出ヘッドの相互間において、吐出量にムラが生じない程度に圧力損失を同一にすることができない。
【０００５】
本発明は、複数の機能液滴吐出ヘッドに対し、単一の圧力調整弁から同一の圧力条件で機能液を供給することができる機能液供給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その課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の機能液供給システムは、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の面を構成する受圧膜体により大気圧基準で開閉し、機能液供給手段から１次室に供給された機能液を、圧力調整し２次室を介して供給する単一の圧力調整弁と、２次室に連通し、圧力調整弁から機能液の供給を受けると共に同一の水平面内に配設したインクジェット方式の複数の機能液滴吐出ヘッドと、２次室と複数の機能液滴吐出ヘッドとを接続する流路ユニットと、を備え、流路ユニットは、２次室から各機能液滴吐出ヘッドに至る複数の流路が、同一の流量に対し同一の圧力損失となるように構成されていることを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、複数の機能液滴吐出ヘッドから機能液が吐出されると、２次室の圧力が低下し、弁体が連通流路を開放することで、機能液が２次室を介して機能液滴吐出ヘッドに供給される。この際、圧力調整弁から各機能液滴吐出ヘッドに至る各流路が同一の流量に対し同一の圧力損失となるように構成されているため、圧力調整弁からの機能液は、同一の圧力で複数の機能液滴吐出ヘッドに供給される。すなわち、単一の圧力調整弁から同一の圧力条件で機能液を各機能液滴吐出ヘッドに供給することができる。なお、同一の流量に対し同一の圧力損失になればよく、必ずしも各流路の径および長さを同一にする必要はない。
【０００８】
この場合、流路ユニットは、２次室に接続した主流路と、主流路の下流端に接続され、主流路を複数分岐する分岐部と、分岐部から各機能液滴吐出ヘッドに至る複数本の分岐流路と、から構成されていることが、好ましい。
【０００９】
この構成によれば、主流路を流れてきた機能液は、分岐部で複数分岐し、各分岐流路を介して各機能液滴吐出ヘッドに供給される。また、分岐部において放射状に複数分岐し、且つ複数本の分岐流路を同径および同長とすることで、圧力損失を簡単に同一にすることができる。
【００１０】
この場合、複数の機能液滴吐出ヘッドは、４以上の偶数の機能液滴吐出ヘッドで構成され、流路ユニットは、２次室に接続した主流路と、主流路の下流端が、延在方向の中間位置に接続されたマニホールド様の分配流路と、分配流路の両外端部に接続され、それぞれが流路を複数分岐する一対の分岐部と、一対の分岐部から各機能液滴吐出ヘッドに至る複数本の分岐流路と、から構成されていることが、好ましい。
【００１１】
この構成によれば、主流路を流れてきた機能液は、マニホールド様の分配流路および分岐部で分流し、各分岐流路を経て機能液滴吐出ヘッドに供給される。したがって、主流路が中間位置に接続されたマニホールド様の分配流路によって、圧力調整弁からの圧力損失がほぼキャンセルされるため、各機能液滴吐出ヘッドに供給される機能液の圧力をさらに一定にすることができる。
【００１２】
この場合、各機能液滴吐出ヘッドは、複数の機能液導入口を有し、分岐流路は、複数本の２倍の本数で構成され、分岐部は、複数分岐の２倍に分岐することが、好ましい。
【００１３】
この構成によれば、機能液導入口が複数あった場合でも、一定の圧力で機能液を各機能液滴吐出ヘッドに供給することができる。
【００１４】
この場合、複数の機能液滴吐出ヘッドは、偶数の機能液滴吐出ヘッドで構成され、流路ユニットは、２次室から２分岐を繰り返して複数の機能液滴吐出ヘッドに至るツリー形式の流路で構成されていることが、好ましい。
【００１５】
この構成によれば、機能液は、２分岐を繰り返して複数の機能液滴吐出ヘッドに供給されるため、流路の分岐による圧力損失のばらつきを極力抑えることができ、各機能液滴吐出ヘッドに供給される機能液の圧力を精度よく一定にすることができる。
【００１６】
この場合、流路ユニットは、２次室に直接接続された、複数の機能液滴吐出ヘッドに対応する複数本の個別供給流路で構成されていることが、好ましい。
【００１７】
この場合、２次室には、各個別供給流路が接続される複数個の流出ポートが形成され、複数個の流出ポートは、２次室の中心に対し放射状に配設されていることが、好ましい。
【００１８】
これらの構成によれば、各個別供給流路は、２次室に直接接続しているため、流路の分岐による圧力損失を抑制することができると共に、各機能液滴吐出ヘッドに供給される機能液の圧力をさらに精度良く且つ簡単に同一にすることができる。
【００１９】
本発明の液滴吐出装置は、上記した機能液供給システムと、機能液供給手段と、を備え、ワークに対し複数の機能液滴吐出ヘッドを相対的に移動させながら、ワーク上に機能液を吐出して描画を行なうことを特徴とする。
【００２０】
この構成によれば、複数の機能液滴吐出ヘッドに対し、単一の圧力調整弁から同一の圧力条件で機能液を供給することができるため、液滴吐出装置を小型軽量化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】液滴吐出装置の斜視図である。
【図２】液滴吐出装置の平面図である。
【図３】液滴吐出装置の側面図である。
【図４】キャリッジの外観斜視図である。
【図５】機能液滴吐出ヘッドの表裏外観斜視図である。
【図６】機能液供給装置の模式図である。
【図７】圧力調整弁の平面図である。
【図８】圧力調整弁のＡ−Ａ断面図である。
【図９】第１実施形態に係る機能液供給システムの模式図である。
【図１０】第２実施形態に係る機能液供給システムの模式図である。
【図１１】第３実施形態に係る機能液供給システムの模式図である。
【図１２】第４実施形態に係る機能液供給システムの模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、添付の図面を参照して、本発明の一実施形態に係る機能液供給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一定圧力で導入した機能液滴吐出ヘッドを用い、液晶表示装置のカラーフィルタや有機ＥＬ装置の各画素となる発光素子等を形成するものである。また、機能液供給システムは、複数の機能液滴吐出ヘッドに対し機能液を、それぞれ一定圧力で一括して供給するものである。
【００２３】
図１ないし図３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１１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ＷをＸ軸方向に移動させるＸ軸テーブル２と、複数本の支柱１２を介してＸ軸テーブル２を跨ぐように架け渡された１対のＹ軸支持ベース１３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３と、Ｙ軸テーブル３に移動自在に吊設され、複数（１２個）の機能液滴吐出ヘッド１４が搭載された１３個のキャリッジユニット４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５と、チャンバ５を貫通して、機能液滴吐出ヘッド１４に機能液を供給する機能液供給ユニット６と、を備えている。また、チャンバ５の側壁の一部には、機能液を貯留するメインタンク５１等を収納するタンクキャビネット７が設けられている。液滴吐出装置１は、Ｘ軸テーブル２およびＹ軸テーブル３の駆動と同期して、機能液滴吐出ヘッド１４を吐出駆動させることにより、機能液供給ユニット６から供給された機能液を吐出させ、ワークＷに所定の描画パターンを描画する。
【００２４】
また、液滴吐出装置１は、フラッシングユニット１５、吸引ユニット１６、ワイピングユニット１７および吐出性能検査ユニット１８から成るメンテナンス装置８を備えており、これらユニットを機能液滴吐出ヘッド１４の保守に供して、機能液滴吐出ヘッド１４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２とＹ軸テーブル３とが交わる領域にキャリッジユニット４を臨ませてワークＷの描画を行い、Ｙ軸テーブル３とメンテナンス装置８（吸引ユニット１６、ワイピングユニット１７）が交わる領域にキャリッジユニット４を臨ませて、機能液滴吐出ヘッド１４の機能維持・機能回復を行う。
【００２５】
図２および図３に示すように、Ｘ軸テーブル２は、ワークＷを吸着セットすると共にθ軸方向に補正可能な機構を有するセットテーブル２１と、セットテーブル２１をＸ軸方向にスライド自在に支持するＸ軸第１スライダー２２と、上記したフラッシングユニット１５および吐出性能検査ユニット１８をＸ軸方向にスライド自在に支持するＸ軸第２スライダー２３と、Ｘ軸方向に延在し、Ｘ軸第１スライダー２２およびＸ軸第２スライダー２３をＸ軸方向に移動させる左右一対のＸ軸リニアモーター（図示省略）と、を備えている。
【００２６】
Ｙ軸テーブル３は、１３個のキャリッジユニット４をそれぞれ吊設した１３個のブリッジプレート２４と、各ブリッジプレート２４を両持ちで支持する１３組のＹ軸スライダー（図示省略）と、一対のＹ軸支持ベース１３上に設置され、ブリッジプレート２４をＹ軸方向に移動させる一対のＹ軸リニアモーター（図示省略）と、を備えている。また、Ｙ軸テーブル３は、各キャリッジユニット４を介して描画時に機能液滴吐出ヘッド１４を副走査するほか、機能液滴吐出ヘッド１４を吸引ユニット１６およびワイピングユニット１７に臨ませる。この場合、各キャリッジユニット４を独立させて個別に移動させることも可能であるし、１３個のキャリッジユニット４を一体として移動させることも可能である。
【００２７】
図４に示すように、各キャリッジユニット４は、Ｒ・Ｇ・Ｂの３色、各４個（計１２個）の機能液滴吐出ヘッド１４と、１２個の機能液滴吐出ヘッド１４を６個ずつ２群に分けて、各機能液滴吐出ヘッド１４が同一の水平面内に配設されるように支持するヘッドプレート２５と、から成るヘッドユニット２６を備えている。また、各キャリッジユニット４は、色毎の機能液滴吐出ヘッド１４に一括して機能液を送液する圧力調整弁２７（詳細は後述する。）と、ヘッドユニット２６をθ補正（θ回転）可能に支持するθ回転機構２８と、θ回転機構２８を介して、ヘッドユニット２６をブリッジプレート２４に支持させる吊設部材２９（共に図３参照）と、を備えている。加えて、各キャリッジユニット４は、機能液を一時的に貯留するサブタンク４６（図１参照）が配設されており（実際には、ブリッジプレート２４上に配設）、このサブタンク４６および圧力調整弁２７を有し、後述する機能液供給システム４８（図９参照）により、各機能液滴吐出ヘッド１４に対して一定圧力で機能液が供給されるようになっている。
【００２８】
図５に示すように、機能液滴吐出ヘッド１４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（機能液導入口）３４を有する機能液導入部３１と、機能液導入部３１に連なる２連のヘッド基板３２と、ヘッド基板３２の下方に連なり機能液を吐出するヘッド本体３３と、を備えている（図５（ａ）参照）。機能液導入部３１は、ノズル列３９の数に対応した２連の接続針３４を有しており、サブタンク４６からの機能液を、機能液供給システム４８を介して供給されるようになっている。また、ヘッド本体３３は、ピエゾ素子等で構成される２連のポンプ部３５と、複数の吐出ノズル３７が形成されたノズル面３８を有するノズルプレート３６と、を有している。ノズルプレート３６のノズル面３８に形成された多数の吐出ノズル３７は、相互に平行且つ半ノズルピッチ位置ズレして列設された２列のノズル列３９を構成しており、各ノズル列３９は、等ピッチで並べた１８０個の吐出ノズル３７で構成されている（図５（ｂ）参照）。ヘッド基板３２には、２連のコネクター４０が設けられており、各コネクター４０は、フレキシブルフラットケーブル１９（図４参照）を介して図外の制御装置に接続されている。そして、この制御装置から出力された駆動波形が各コネクター４０を介して各ポンプ部３５（圧電素子）に印加されることで、各吐出ノズル３７から機能液が吐出される。
【００２９】
次に、図６を参照して、機能液供給ユニット６について説明する。機能液供給ユニット６は、上記した３色に対応した３組の機能液供給装置（機能液供給手段）４１と、メインタンク５１およびサブタンク４６等に制御用の圧縮窒素ガスを供給する窒素ガス供給設備４２と、各種開閉弁の制御用の圧縮エアーを供給する圧縮エアー供給設備４３と、各部からガス排気を行うためのガス排気設備４４と、を備えている。３組の機能液供給装置４１は、それぞれ３色に対応した機能液滴吐出ヘッド１４に接続されており、これにより、各色の機能液滴吐出ヘッド１４には、対応する色の機能液が供給される。
【００３０】
各機能液供給装置４１は、機能液の供給源を構成する２つのメインタンク５１,５１を有するメインタンクユニット４５と、各キャリッジユニット４に対応した１３個のサブタンク４６と、メインタンクユニット４５および各サブタンク４６を接続する上流側機能液流路４７と、サブタンク４６からの機能液を複数の機能液滴吐出ヘッド１４に一括して供給する機能液供給システム４８と、各サブタンク４６および各機能液供給システム４８を接続する１３組の下流側機能液流路４９と、を備えている。各メインタンク５１内の機能液は、これに接続した窒素ガス供給設備４２からの圧縮窒素ガスにより加圧され、ガス排気設備４４を介して大気開放された１３個のサブタンク４６に上流側機能液流路４７を介して選択的に供給される。そして、サブタンク４６の機能液は、下流側機能液流路４９および機能液供給システム４８を介して、各機能液滴吐出ヘッド１４に供給される。
【００３１】
上流側機能液流路４７は、上流端がメインタンクユニット４５に接続されており、１３分岐流路５２を介して、下流端がサブタンク４６にそれぞれ接続されている。また、上流側機能液流路４７には、上流側から、機能液中の気泡を除去する気泡除去ユニット５３と、上流側の上流側機能液流路４７内に混入した気泡を除去するエアー抜きユニット５４と、が介設されている。メインタンクユニット４５から供給された機能液は、１３分岐流路５２により１３個に分流して各サブタンク４６に供給される。
【００３２】
上述のように、各キャリッジユニット４には、Ｒ・Ｇ・Ｂの３色に対応する３個のサブタンク４６が設けられ、また各キャリッジユニット４には、Ｒ・Ｇ・Ｂの３色、各４個（計１２個）の機能液滴吐出ヘッド１４が搭載されている。したがって、各色の機能液は、それぞれ対応するサブタンク４６から下流側機能液流路４９を経て対応する機能液供給システム４８に供給される。また、各色の機能液供給システム４８に供給された機能液は、同色単一の圧力調整弁２７から同色の４個の機能液滴吐出ヘッド１４に供給される。
【００３３】
ここで、図６ないし図９を参照して、各機能液供給システム４８について説明する。各機能液供給システム４８は、上記した複数（４個）の機能液滴吐出ヘッド１４と、機能液滴吐出ヘッド１４に機能液を大気圧基準で減圧供給する単一の圧力調整弁２７と、圧力調整弁２７および複数の機能液滴吐出ヘッド１４を接続する流路ユニット５５と、を備えている。
【００３４】
図７に示すように、圧力調整弁２７は、主要部を成す調整弁本体６１と、調整弁本体６１の流入側に差込み接合した流入コネクター６２と、調整弁本体６１の流出側に差込み接合した流出コネクター６３と、を備えている。そして、流入コネクター６２には、流入側押えナット６４を介して、サブタンク４６に接続した下流側機能液流路４９が接続され、同様に流出コネクター６３には、流出側押えナット６５を介して、機能液滴吐出ヘッド１４に連なる流路ユニット５５が接続されている。なお、詳細は後述するが、実施形態の流出コネクター６３は、流路ユニット５５の主流路１０１およびＴ字継手１０２を兼ねている。
【００３５】
図７および図８に示すように、調整弁本体６１（圧力調整弁２７）は、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７１と、バルブハウジング７１と共に１次室７５を画成する蓋体７２と、バルブハウジング７１に受圧膜体７３を固定することでバルブハウジング７１と共に２次室７６を画成する膜体押え部材７４と、で構成されている。また、１次室７５および２次室７６は、バルブハウジング７１の一部を構成する隔壁７７を隔てて同軸上に配設されており、隔壁７７の中心部（軸心）には、１次室７５および２次室７６を連通する連通流路７８が貫通形成されている。
【００３６】
１次室７５は、隔壁７７を主体とするバルブハウジング７１の後面および蓋体７２により形成されている。また、１次室７５の上部には、１次室７５から径方向斜めに延びる流入ポート８１が形成され、中心部には、連通流路７８に連なる１次室側開口部８２が開口している。そして、この１次室側開口部８２には、１次室７５側から連通流路７８を開閉する弁体８４が臨む一方、これに対応して、１次室側開口部８２の周縁部により、弁体８４が離接する弁座８３が構成されている。また、弁体８４は、これと蓋体７２との間に介設した弁体付勢ばね８５によって、閉弁方向（２次室７６側）に弱い力で付勢されている。
【００３７】
２次室７６は、バルブハウジング７１の前面および受圧膜体７３により形成されている。また、２次室７６の下部には、真下に延びる流出ポート８６が形成され、中心部には、連通流路７８に連なる２次室側開口部８７が開口している。そして、この２次室側開口部８７の周縁部と受圧膜体７３との間には、受圧膜体７３を前方向に向かって付勢する膜体付勢ばね８８が介設されている。
【００３８】
受圧膜体７３は、樹脂フィルムで構成した膜体本体９１と、膜体本体９１の中央部に接着した樹脂製の受圧板９２と、で構成されている。受圧板９２は、膜体本体９１と同心の円板状に、且つ膜体本体９１に対し十分に小さい径に形成されており、その中央に弁体８４が離接するようになっている。
【００３９】
弁体８４は、弁体本体を構成する環状のＯリング９３と、Ｏリング９３を保持する弁体ホルダー９４と、を備えており、組み込まれたＯリング９３は、受圧膜体７３による大気圧基準で、弁座８３（１次室側開口部８２の周縁部）に離接することで１次室７５から２次室７６に間欠的に機能液を流入する。
【００４０】
このように構成された圧力調整弁２７では、例えば機能液滴吐出ヘッド１４の液滴吐出により２次室７６の圧力が下がってゆくと、大気圧により受圧膜体７３が凹変形してゆき、受圧板９２が弁体８４を１次室７５側に押圧する。これにより、弁体８４が開弁し、連通流路７８を介して１次室７５から２次室７６に機能液が流入する。機能液の流入がすすむと、やがて２次室７６の圧力が高まってゆき、受圧膜体７３が外部に向かって凸変形してゆく。これにより、受圧板９２が弁体８４から離れるように前進し、同時に弁体付勢ばね８５により弁体８４が前進して閉弁状態となる。
【００４１】
すなわち、圧力調整弁２７は、大気圧と機能液滴吐出ヘッド１４に連なる２次室７６との内部圧力のバランスにより受圧膜体７３が変形することで連通流路７８を開閉する。その際、弁体付勢ばね８５および膜体付勢ばね８８に力が分散して作用し、且つＯリング９３の弾性力により、弁体８４は極めてゆっくり開閉動作する。このため、弁体８４の開閉による圧力変動（キャビテーション）が抑制され、機能液滴吐出ヘッド１４の吐出駆動に影響を与えないようになっている。もちろん、１次室７５側で発生する脈動等も、弁体８４で縁切りされるため、これを吸収（ダンパー機能）することができる。
【００４２】
次に、図９を参照して、各流路ユニット５５について説明する。流路ユニット５５は、上記したように、単一の圧力調整弁２７から同色の複数（本実施形態では４つ）の機能液滴吐出ヘッド１４に同一圧力で一括して機能液を供給するための流路であり、圧力調整弁２７の２次室７６（流出ポート８６）に接続した主流路１０１と、主流路１０１の下流端にＴ字継手１０２（２分岐継手）を介して接続されたマニホールド様の分配流路１０３と、分配流路１０３の両外端部に接続され、それぞれが流路を複数分岐する一対の分岐部１０４と、一対の分岐部１０４から各機能液滴吐出ヘッド１４に至る複数本（図示のものでは、それぞれ４本）の分岐流路１０５と、から構成されている。
【００４３】
分配流路１０３は、主流路１０１や分岐流路１０５に比して太径に形成されており、その中間位置に上記の主流路１０１がＴ字継手１０２を介して接続されている。実施形態の主流路１０１およびＴ字継手１０２は、実際には上記の流出コネクター６３を兼ねており、流出コネクター６３として、圧力調整弁２７の流出ポート８６に直結されている。主流路１０１から流れてきた機能液は、分配流路１０３に流れ込むことで、その圧力損失がほぼキャンセルされる。各分岐部１０４は、分配流路１０３の両外端部に接続された特殊な継手であり、分配流路１０３から流れてきた機能液を放射状に４方向に分岐する４分岐継手で構成されている。
【００４４】
各分岐流路１０５は、上流端が分岐部１０４に接続されており、下流端が機能液滴吐出ヘッド１４の各接続針３４に接続されている。また、計８本の分岐流路１０５は、同一径で且つ同一長さに形成されており、圧力調整弁２７から各機能液滴吐出ヘッド１４に至る流路の圧力損失が同一になるように構成されている。すなわち、２次室７６から供給された機能液は、分配流路１０３により２つに分流され、分岐部１０４でさらに分流された後、各接続針３４を介して４つの機能液滴吐出ヘッド１４の２つのノズル列３９に同一の圧力で供給される。
【００４５】
なお、本実施形態においては、機能液滴吐出ヘッド１４の接続針３４が２連に構成されているため、分配流路１０３の下流端で４分岐継手（分岐部１０４）を用いたが、接続針３４、すなわちノズル列３９の数に応じて分岐部１０４の分岐数は決定される。また、２連の各機能液滴吐出ヘッド１４に対し、分岐部１０４から２分岐させるのではなく、各機能液滴吐出ヘッド１４の近傍において、Ｙ字分岐或いはＴ字分岐させるようにしてもよい（図１０ないし図１２参照）。さらに、単一の圧力調整弁２７から減圧供給する機能液滴吐出ヘッド１４の数は、４つに限定されるものではなく、偶数個であればこれより多くても構わない。
【００４６】
次に、図１０を参照して、第２実施形態に係る機能液供給システム４８について説明する。なお、重複した記載を避けるべく、第１実施形態と異なる部分を主として説明する。この機能液供給システム４８は、上記した圧力調整弁２７と、偶数個（図示のものでは４個）の上記した機能液滴吐出ヘッド１４と、２次室７６から２分岐を繰り返して複数の機能液滴吐出ヘッド１４に至るツリー形式の流路ユニット５５と、で構成されている。そして、この場合の流出コネクター６３は、第１実施形態と異なり、ユニオン形式の継手（ハーフユニオン）で構成されている。
【００４７】
具体的に流路ユニット５５は、上記した主流路１０１と、主流路１０１の下流端から第１分岐部１１１を介して２分岐（Ｔ字分岐）した第１分岐流路１１２と、第１分岐流路１１２の下流端からそれぞれ第２分岐部１１３を介して２分岐（Ｔ字分岐）した第２分岐流路１１４と、第２分岐流路１１４の下流端からそれぞれ第３分岐部１１５を介して２分岐（Ｙ字分岐）した第３分岐流路１１６と、から構成されている。言い換えれば、流路ユニット５５は、１本の主流路１０１、２本の第１分岐流路１１２、４本の第２分岐流路１１４、８本の第３分岐流路１１６および各流路を分岐する各分岐部１１１，１１３，１１５から構成されており、各第３分岐流路１１６は、各接続針３４にそれぞれ接続されている。また、各第１分岐流路１１２、各第２分岐流路１１４および各第３分岐流路１１６は、それぞれ同一径で且つ同一長さに形成されており、圧力調整弁２７から各機能液滴吐出ヘッド１４に至る流路の圧力損失が同一になるように構成されている。すなわち、２次室７６から供給された機能液は２分岐を３回繰り返すことで８つに分流されて、各接続針３４を介して複数の機能液滴吐出ヘッド１４に同一圧力で供給される。
【００４８】
次に、図１１を参照して、第３実施形態に係る機能液供給システム４８について説明する。この機能液供給システム４８は、複数個（図示のものでは４個）の流出ポート８６を有するものに改良した圧力調整弁２７と、複数個（図示のものでは４個）の機能液滴吐出ヘッド１４と、２次室７６に直接接続され、複数の機能液滴吐出ヘッド１４に対応する複数本（図示のものでは４本）の個別供給流路１２１で構成された流路ユニット５５と、を備えている。
【００４９】
具体的には、圧力調整弁２７の２次室７６を構成するバルブハウジング７１の下部には、ユニオン形式（ハーフユニオン）の４個の流出コネクター６３が差込み接合された複数の流出ポート８６が形成されており、この各流出ポート８６は、２次室７６の中心に対して放射状に且つ周方向に等間隔になるように配設されている。各個別供給流路１２１は、上流端が各流出コネクター６３にそれぞれ接続されており、下流側で２分岐（Ｙ字分岐）して、各接続針３４に接続されている。また、各個別供給流路１２１は、それぞれ同一径で且つ同一長さに形成されており、圧力調整弁２７から各機能液滴吐出ヘッド１４に至る流路の圧力損失が同一になるようになっている。すなわち、機能液は、２次室７６から直接４本に分流して供給され、下流側で２分岐した後、各接続針３４を介して各機能液滴吐出ヘッド１４に同一圧力で供給される。
【００５０】
次に、図１２を参照して、第４実施形態に係る機能液供給システム４８について説明する。この機能液供給システム４８は、上記した複数個（図示のものでは４個）の機能液滴吐出ヘッド１４と、単一の流出ポート８６が形成された上記した圧力調整弁２７と、圧力調整弁２７に接続されると共に、複数分岐して各機能液滴吐出ヘッド１４に接続される流路ユニット５５と、を備えている。
【００５１】
具体的に流路ユニット５５は、流出ポート８６に差込み接合されたユニオン形式（ハーフユニオン）の流出コネクター６３に接続した上記の主流路１０１と、主流路１０１の下流端に接続され、主流路１０１を複数分岐する分岐部１０４と、分岐部１０４から各機能液滴吐出ヘッド１４に至る複数本の分岐流路１０５と、から構成されている。この場合、分岐部１０４は、主体を為す分岐部本体１０８と、上流側に接続され、機能液が流入する流入分岐ポート１０６と、下流側に接続され、機能液が流出する流出分岐ポート１０７と、を有する円筒状のマニホールドで構成されており、主流路１０１から流れてきた機能液を４つに分岐する。各分岐流路１０５は、分岐部１０４にそれぞれ接続されており、下流側で２分岐（Ｙ字分岐）して、各接続針３４に接続されている。
【００５２】
また、各分岐流路１０５は、それぞれ同一径で且つ同一長さに形成されており、圧力調整弁２７から各機能液滴吐出ヘッド１４に至る流路の圧力損失が同一になるようになっている。すなわち、機能液は、分岐部１０４で４本に分流して供給され、下流側で２分岐した後、各接続針３４を介して各機能液滴吐出ヘッド１４に同一圧力で供給される。なお、第４実施形態において、主流路１０１を太径に形成してマニホールドに機能を持たせ、円筒状のマニホールドに代えて、４分岐の継手を設けるようにしてもよい（図示省略）。
【００５３】
以上の構成によれば、圧力調整弁２７から各機能液滴吐出ヘッド１４に至る各流路が同一の流量に対し同一の圧力損失となるように構成されているため、単一の圧力調整弁２７から同一の圧力条件で機能液を各機能液滴吐出ヘッド１４に供給することができる。
【００５４】
なお、本実施形態においてＲ・Ｇ・Ｂの３色の機能液を用いる場合について示したが、Ｒ・Ｇ・Ｂに加えＣ・Ｍ・Ｙの３色を加えた計６色の機能液を用いる場合でも、同様に圧力調整弁２７から各機能液滴吐出ヘッド１４に至るまでの流路の圧力損失を同じになるようにすればよい。
【符号の説明】
【００５５】
１…液滴吐出装置 １４…機能液滴吐出ヘッド ２７…圧力調整弁 ３４…接続針 ４１…機能液供給装置 ４８…機能液供給システム ５５…流路ユニット ７１…バルブハウジング ７３…受圧膜体 ７５…１次室 ７６…２次室 ７８…連通流路 ８４…弁体 ８６…流出ポート １０１…主流路 １０３…分配流路 １０４…分岐部 １０５…分岐流路 １２１…個別供給流路 Ｗ…ワーク
【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の面を構成する受圧膜体により大気圧基準で開閉し、機能液供給手段から前記１次室に供給された機能液を、圧力調整し前記２次室を介して供給する単一の圧力調整弁と、
前記２次室に連通し、前記圧力調整弁から機能液の供給を受けると共に同一の水平面内に配設したインクジェット方式の複数の機能液滴吐出ヘッドと、
前記２次室と前記複数の機能液滴吐出ヘッドとを接続する流路ユニットと、を備え、
前記流路ユニットは、前記２次室から前記各機能液滴吐出ヘッドに至る複数の流路が、同一の流量に対し同一の圧力損失となるように構成されていることを特徴とする機能液供給システム。
【請求項２】
前記流路ユニットは、前記２次室に接続した主流路と、
前記主流路の下流端に接続され、前記主流路を複数分岐する分岐部と、
前記分岐部から前記各機能液滴吐出ヘッドに至る複数本の分岐流路と、から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の機能液供給システム。
【請求項３】
前記複数の機能液滴吐出ヘッドは、４以上の偶数の機能液滴吐出ヘッドで構成され、
前記流路ユニットは、前記２次室に接続した主流路と、
前記主流路の下流端が、延在方向の中間位置に接続されたマニホールド様の分配流路と、
前記分配流路の両外端部に接続され、それぞれが流路を複数分岐する一対の分岐部と、
前記一対の分岐部から前記各機能液滴吐出ヘッドに至る複数本の分岐流路と、から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の機能液供給システム。
【請求項４】
前記各機能液滴吐出ヘッドは、複数の機能液導入口を有し、
前記分岐流路は、前記複数本の２倍の本数で構成され、
前記分岐部は、前記複数分岐の２倍に分岐することを特徴とする請求項２または３に記載の機能液供給システム。
【請求項５】
前記複数の機能液滴吐出ヘッドは、偶数の機能液滴吐出ヘッドで構成され、
前記流路ユニットは、前記２次室から２分岐を繰り返して前記複数の機能液滴吐出ヘッドに至るツリー形式の流路で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の機能液供給システム。
【請求項６】
前記流路ユニットは、前記２次室に直接接続された、前記複数の機能液滴吐出ヘッドに対応する複数本の個別供給流路で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の機能液供給システム。
【請求項７】
前記２次室には、前記各個別供給流路が接続される複数個の流出ポートが形成され、
前記複数個の流出ポートは、前記２次室の中心に対し放射状に配設されていることを特徴とする請求項６に記載の機能液供給システム。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかに記載の機能液供給システムと、
前記機能液供給手段と、を備え、
ワークに対し前記複数の機能液滴吐出ヘッドを相対的に移動させながら、前記ワーク上に機能液を吐出して描画を行なう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の面を構成する受圧膜体により大気圧基準で開閉し、機能液供給手段から前記１次室に供給された機能液を、圧力調整し前記２次室を介して供給する単一の圧力調整弁と、
前記２次室に連通し、前記圧力調整弁から機能液の供給を受けると共に同一の水平面内に配設したインクジェット方式の複数の機能液滴吐出ヘッドと、
前記２次室と前記複数の機能液滴吐出ヘッドとを接続する流路ユニットと、を備え、
前記流路ユニットは、前記２次室から前記各機能液滴吐出ヘッドに至る複数の流路が、同一の流量に対し同一の圧力損失となるように構成されていることを特徴とする機能液供給システム。
【請求項２】
前記流路ユニットは、前記２次室に接続した主流路と、
前記主流路の下流端に接続され、前記主流路を複数分岐する分岐部と、
前記分岐部から前記各機能液滴吐出ヘッドに至る複数本の分岐流路と、から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の機能液供給システム。
【請求項３】
前記複数の機能液滴吐出ヘッドは、４以上の偶数の機能液滴吐出ヘッドで構成され、
前記流路ユニットは、前記２次室に接続した主流路と、
前記主流路の下流端が、延在方向の中間位置に接続されたマニホールド様の分配流路と、
前記分配流路の両外端部に接続され、それぞれが流路を複数分岐する一対の分岐部と、
前記一対の分岐部から前記各機能液滴吐出ヘッドに至る複数本の分岐流路と、から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の機能液供給システム。
【請求項４】
前記各機能液滴吐出ヘッドは、複数の機能液導入口を有し、
前記分岐流路は、前記複数本の２倍の本数で構成され、
前記分岐部は、前記複数分岐の２倍に分岐することを特徴とする請求項２または３に記載の機能液供給システム。
【請求項５】
前記複数の機能液滴吐出ヘッドは、偶数の機能液滴吐出ヘッドで構成され、
前記流路ユニットは、前記２次室から２分岐を繰り返して前記複数の機能液滴吐出ヘッドに至るツリー形式の流路で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の機能液供給システム。
【請求項６】
前記流路ユニットは、前記２次室に直接接続された、前記複数の機能液滴吐出ヘッドに対応する複数本の個別供給流路で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の機能液供給システム。
【請求項７】
前記２次室には、前記各個別供給流路が接続される複数個の流出ポートが形成され、
前記複数個の流出ポートは、前記２次室の中心に対し放射状に配設されていることを特徴とする請求項６に記載の機能液供給システム。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかに記載の機能液供給システムと、
前記機能液供給手段と、を備え、
ワークに対し前記複数の機能液滴吐出ヘッドを相対的に移動させながら、前記ワーク上に機能液を吐出して描画を行なう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１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１０−１８８２５９（Ｐ２０１０−１８８２５９Ａ）
【公開日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−３４１２８（Ｐ２００９−３４１２８）
【出願日】平成２１年２月１７日（２００９．２．１７）
【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９月２日（２０１０．９．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月１７日（２００９．２．１７）
【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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