液体配管のエアー抜き方法、液体配管のエアー抜き装置および液滴吐出装置
【課題】断続的な気泡をエアー抜きする場合であっても、液体を無駄に廃液することなく、確実にエアー抜きすることができる液体配管のエアー抜き方法、液体配管のエアー抜き装置および液滴吐出装置を提供すること。
【解決手段】Ｔ字継手１０１の流入側に接続された流入側液体主管１０２と、Ｔ字継手１０１の流出側に接続された流出側液体主管１０３と、Ｔ字継手１０１の分岐側に接続された上向きのエアー抜き配管１０４と、エアー抜き配管１０４に介設したエアー抜きバルブ１０５と、流入側液体主管１０２に臨む気泡検出センサ１０７と、を備え、気泡検出センサ１０７により検出した気泡Ｂが、流出側液体主管１０３に達する前にエアー抜きバルブ１０５を開放動作させて、流入側液体主管１０２から流出側液体主管１０３に流れてゆく気泡Ｂ混じりの機能液を、エアー抜き配管１０４に流すようにしたこと。
【解決手段】Ｔ字継手１０１の流入側に接続された流入側液体主管１０２と、Ｔ字継手１０１の流出側に接続された流出側液体主管１０３と、Ｔ字継手１０１の分岐側に接続された上向きのエアー抜き配管１０４と、エアー抜き配管１０４に介設したエアー抜きバルブ１０５と、流入側液体主管１０２に臨む気泡検出センサ１０７と、を備え、気泡検出センサ１０７により検出した気泡Ｂが、流出側液体主管１０３に達する前にエアー抜きバルブ１０５を開放動作させて、流入側液体主管１０２から流出側液体主管１０３に流れてゆく気泡Ｂ混じりの機能液を、エアー抜き配管１０４に流すようにしたこと。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体配管を流れる気泡混じりの液体から、エアー抜き配管を介して気泡を除去する液体配管のエアー抜き方法、液体配管のエアー抜き装置および液滴吐出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の液体配管のエアー抜き方法（気泡の排出方法）を行う装置として、インクを貯留したインクタンクと、上流端をインクタンクに接続され下流端をインクジェットヘッドに接続したインクチューブと、インクタンクの近傍に位置してインクチューブに介設され、インクタンクからインクジェットヘッドにインクを送液するポンプと、ポンプとインクジェットヘッドとの間のインクチューブに介設され、インクチューブ内の気泡を除去する泡抜き用分岐弁と、泡抜き用分岐弁の分岐側に接続された排出チューブと、を有するものが知られている（特許文献１参照）。
この装置を用いた気泡の排出方法は、インクチューブおよび排出チューブを連通させるように泡抜き用分岐弁を切換えた後、ポンプを駆動する。これにより、インクチューブ内の気泡が、インクタンクから供給されたインクによって押し出されるようにして排出チューブから排出される。そして、気泡排出後、ポンプを停止させ、泡抜き用分岐弁をインクチューブ側に切換えた後、再度ポンプを駆動することでインクをインクジェットヘッドに送液する。
【特許文献１】特開平１０−２３９５１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、このような従来の気泡の排出方法では、インクの初期充填時等のように気泡がインクに押されて連続的に流れてくる場合には、これを効率良く排出することができるが、気泡が徐々に流れてくる場合には、泡抜き用分岐弁の切替え操作が極めて煩雑になる。
かかる場合、泡抜き用分岐弁の上流側に気泡検出用のセンサを設け、このセンサの検出結果に基づいて、泡抜き用分岐弁を自動で開閉するようにすれば、上記の不具合は解消されると考えられる。
しかし、このようにすると、小さな気泡は、センシングできずそのままインクジェットヘッドに流れてしまうおそれがある。一方、小さな気泡をセンシング可能な高性能のセンサを設けると、その都度、泡抜き用分岐弁が排出チューブ側に切り替わり、インクと共に気泡を排除できるが、インクを無駄に廃液してしまうことが想定される。
【０００４】
そこで本発明は、断続的な気泡をエアー抜きする場合であっても、液体を無駄に廃液することなく、確実にエアー抜きすることができる液体配管のエアー抜き方法、液体配管のエアー抜き装置および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】
【０００５】
本発明の液体配管のエアー抜き方法は、分岐継手の流入側に接続された流入側液体主管と、分岐継手の流出側に接続された流出側液体主管と、分岐継手の分岐側に接続された上向きのエアー抜き配管と、エアー抜き配管に介設した第１流路開閉手段と、流入側液体主管に臨む気泡検出センサと、を備えた液体配管のエアー抜き方法であって、気泡検出センサにより検出した気泡が、流出側液体主管に達する前に第１流路開閉手段を開放動作させて、流入側液体主管から流出側液体主管に流れてゆく気泡混じりの液体を、エアー抜き配管に流すようにしたことを特徴とする。
【０００６】
本発明の液体配管のエアー抜き装置は、分岐継手と、分岐継手の流入側に接続された流入側液体主管と、分岐継手の流出側に接続された流出側液体主管と、分岐継手の分岐側に接続された上向きのエアー抜き配管と、エアー抜き配管に介設した第１流路開閉手段と、流入側液体主管に臨む気泡検出センサと、第１流路開閉手段を制御する制御手段と、を備え、制御手段は、気泡検出センサの検出結果に基づいて、検出した気泡が流出側液体主管に達する前に、第１流路開閉手段を開放動作させることを特徴とする。
【０００７】
これらの構成によれば、気泡のない液体が流れた場合、気泡検出センサは応答しないため、液体は流出側液体主管に流れ込む。また、液体中に気泡が混入していた場合、気泡検出センサが気泡を検出し、気泡が流出側液体主管に到達する前に、第１流路開閉手段を開放動作させるため、気泡（気泡混じりの液体）はエアー抜き配管に流れ込む。一方、気泡検出センサにより検出不能な気泡は、その浮力で、分岐継手の部分でエアー抜き配管側に浮上し、第１流路開閉手段のところにトラップされる。そして、このトラップされた気泡（エアー）は、気泡検出センサが気泡を検出して第１流路開閉手段を開放したときに、排出される。このため、液体を無駄に廃液することなく、液体中の気泡を確実にエアー抜きすることができる。
【０００８】
上記の液体配管のエアー抜き方法において、分岐継手の近傍に位置して流出側液体主管に介設した第２流路開閉手段を、更に備え、第１流路開閉手段の開放動作と同期して、第２流路開閉手段を閉塞動作させることが、好ましい。
【０００９】
上記の液体配管のエアー抜き装置において、分岐継手の近傍に位置して流出側液体主管に介設した第２流路開閉手段を、更に備え、制御手段は、第１流路開閉手段の開放動作と同期して、第２流路開閉手段を閉塞動作させることが、好ましい。
【００１０】
これらの構成によれば、気泡検出センサが気泡を検出したときに第２流路開閉手段を閉塞するようにしているため、気泡検出センサで検出した気泡が、液体の流れに乗って分岐継手を通過し流出側液体主管に流れることがなく、検出した気泡をエアー抜き配管に確実に導くことができる。
【００１１】
これらの場合、流入側液体主管は、分岐継手の近傍に位置して凸状に湾曲配管され、気泡検出センサは、湾曲配管された流入側液体主管の略頂部に臨んでいることが、好ましい。
【００１２】
この構成によれば、上流側から流れてきた気泡は、流入側液体主管の略頂部に達すると、その浮力により周囲の液体の流速より遅く流れることになる。このため、気泡の検出を確実に行うことができる。
【００１３】
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相対的に移動させながら、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う描画手段と、液体が機能液であり、流出側液体主管の下流端が機能液滴吐出ヘッドに接続された上記に記載の液体配管のエアー抜き装置と、を備えたことを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、気泡を除去した機能液を機能液滴吐出ヘッドに供給することができるため、機能液滴吐出ヘッドによる描画を良好に行なうことができる。
【００１５】
上記の構成に加え、流入側液体主管の上流端には、機能液を貯留した一対の液体タンクと、一対の液体タンクと流入側液体主管とを選択的に連通する流路切替え手段と、が接続されていることが、好ましい。
【００１６】
この構成によれば、一方の液体タンクから他方の液体タンクに流路切替えした際に、流入側液体主管に気泡が混入した場合であっても、これを確実に除去することができ、気泡を除去した機能液を機能液滴吐出ヘッドに供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、添付の図面を参照して、本発明の一実施形態にかかる液体配管のエアー抜き方法（以下、単に「エアー抜き方法」という。）およびエアー抜き装置を適用し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、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。
【００１８】
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２１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１１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３１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１３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１３に機能液を供給する機能液供給ユニット６と、を備えており、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（液体タンク）８１等を収納するタンクキャビネット１４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１３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６色の機能液滴を吐出させ、ワークＷに所定の描画パターンが描画される。
【００１９】
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、吐出性能検査ユニット１８から成るメンテナンス装置７を備えており、これらユニットを機能液滴吐出ヘッド１３の保守に供して、機能液滴吐出ヘッド１３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とが交わる部分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７（吸引ユニット１６、ワイピングユニット１７）が交わる部分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１３の機能維持・機能回復を行う。
【００２０】
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２２と、セットテーブル２２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２３と、上記の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２４と、Ｘ軸方向に延在し、Ｘ軸第１スライダ２３およびＸ軸第２スライダ２４をＸ軸方向に移動させる左右一対のＸ軸リニアモータ（図示省略）と、を備えている。
【００２１】
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３２と、１３個のブリッジプレート３２を両持ちで支持する１３組のＹ軸スライダ（図示省略）と、一対のＹ軸支持ベース３１上に設置され、ブリッジプレート３２をＹ軸方向に移動させる一対のＹ軸リニアモータ（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１３を副走査するほか、機能液滴吐出ヘッド１３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。なお、請求項に言う描画手段とは、Ｘ軸テーブル２、Ｙ軸テーブル３およびキャリッジユニット４（機能液滴吐出ヘッド１３およびヘッドユニット４２）から構成されている。
【００２２】
各キャリッジユニット４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１３と、１２個の機能液滴吐出ヘッド１３を６個ずつ２群に分けて支持するヘッドプレート４１と、から成るヘッドユニット４２を備えている（図４参照）。また、各キャリッジユニット４は、ヘッドユニット４２をθ補正（θ回転）可能に支持するθ回転機構４３と、θ回転機構４３を介して、ヘッドユニット４２をブリッジプレート３２に支持させる吊設部材４４と、を備えている。加えて、各キャリッジユニット４は、その上部にサブタンク７２が配設されており（実際には、ブリッジプレート３２上に配設）、このサブタンク７２から自然水頭を利用し、かつ圧力調整弁１１５を介して各機能液滴吐出ヘッド１３に機能液が供給されるようになっている。なお、本実施形態においては、キャリッジユニット４の個数および各キャリッジユニット４に搭載される機能液滴吐出ヘッド１３の個数は任意である。
【００２３】
図５に示すように、機能液滴吐出ヘッド１３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５４を有する機能液導入部５１と、機能液導入部５１に連なる２連のヘッド基板５２と、ヘッド基板５２の下方に連なり機能液を吐出するヘッド本体５３と、を備えている（図５（ａ））。
【００２４】
機能液導入部５１は、一対の接続針５４を有しており、サブタンク７２から機能液の供給を受けるようになっている。また、ヘッド本体５３は、ピエゾ素子等で構成される２連のポンプ部５５と、複数の吐出ノズル５７が形成されたノズル面５８を有するノズルプレート５６と、を有している。ノズルプレート５６のノズル面５８に形成された多数の吐出ノズル５７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ＮＬを構成しており、各ノズル列ＮＬは、等ピッチで並べた１８０個の吐出ノズル５７で構成されている（図５（ｂ）参照）。制御装置１１４から出力された駆動波形がヘッド基板５２を介して各ポンプ部５５（圧電素子）に印加されることで、各吐出ノズル５７から機能液が吐出される。
【００２５】
次に、図１および図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、Ｒ・Ｇ・Ｂ・Ｃ・Ｍ・Ｙの６色に対応した６組の機能液供給装置６１を備えている。また、機能液供給ユニット６は、メインタンク８１およびサブタンク７２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６２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６３と、各部からガス排気を行うためのガス排気設備６４と、を備えている。６組の機能液供給装置６１は、それぞれＲ・Ｇ・Ｂ・Ｃ・Ｍ・Ｙの６色に対応した機能液滴吐出ヘッド１３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１３には対応する色の機能液が供給される。
【００２６】
各機能液供給装置６１は、機能液の供給源を構成する一対のメインタンク８１を有するメインタンクユニット７１と、各キャリッジユニット４に対応して設けた１３個のサブタンク７２と、メインタンクユニット７１と各サブタンク７２を接続する上流側機能液流路７３と、各サブタンク７２と各機能液滴吐出ヘッド１３とを接続する１３組の下流側機能液流路７４と、を備えている。各メインタンク８１内の機能液は、これに接続して窒素ガス供給設備６２からの圧縮窒素ガスにより加圧され、上流側機能液流路７３を介して１３個のサブタンク７２に選択的に供給される。また同時に、各サブタンク７２は、ガス排気設備６４を介して大気開放され、必要量の機能液を受容する。そして、各サブタンク７２の機能液は、これに連なる機能液滴吐出ヘッド１３の駆動により、所定の水頭圧を維持しながら、下流側機能液流路７４を介して機能液滴吐出ヘッド１３に供給される。なお、上流側機能液流路７３および下流側機能液流路７４は、気体非透過性の樹脂チューブで構成されている。
【００２７】
メインタンクユニット７１は、機能液の供給源となる一対のメインタンク（液体タンク）８１，８１と、一対のメインタンク８１の重量をそれぞれ測定する一対の重量測定装置８２，８２と、メインタンク８１に貯留されている機能液の液位が減少することで吸い上げた気泡Ｂを検出する一対の気泡センサ８３，８３と、気泡Ｂ検出の結果に基づいて、上流側機能液流路７３への連通状態を一方のメインタンク８１から他方のメインタンク８１に切替える切替え機構（流路切替え手段）８４と、を備えている。
【００２８】
重量測定装置８２は、例えばロードセル等で構成され、機能液滴吐出ヘッド１３に機能液を送液することで、メインタンク８１内の機能液の液位が徐々に減少し、一方のメインタンク８１が所定の重量まで減量すると警告を発するようになっている。気泡センサ８３は、いわゆる光センサであり、上記の警告後、さらに機能液の送液を続けることで、その液位がメインタンク８１の底面付近まで挿入されたタンク配管８５の先端より下側に移行した場合に、タンク配管８５から吸い上げた気泡Ｂを検出する。この際、検出された気泡Ｂは、後述する第１エアー抜きユニット９３によって除去され、機能液滴吐出ヘッド１３に送られることはない。
【００２９】
切替え機構８４は、一対のメインタンク８１に接続した一対のタンク流路８６,８６と、上流側が一対のタンク流路８６,８６に接続されると共に、下流側が上流側機能液流路７３に接続されたタンク流路継手８７と、各タンク流路８６,８６に介設されたタンク開閉弁８８と、を備えている。上記の気泡センサ８３が気泡Ｂを検出すると、一方のタンク開閉弁８８を閉弁し、他方のタンク開閉弁８８を開弁することにより、他方のメインタンク８１に流路切替えが行われる（自動または手動）。
【００３０】
上流側機能液流路７３は、上流端をタンク流路８６に接続され、下流端を１３分岐流路９０に接続した機能液主管（液体主管）９１と、上流端を１３分岐流路９０に接続され下流端を各サブタンク７２に接続した１３本の機能液分岐管９２と、で構成されている。そして、機能液主管９１には、上流側から、主にメインタンク８１の交換時に流入した気泡Ｂを除去（エアー抜き）する第１エアー抜きユニット（エアー抜き装置）９３と、気体通過膜を介して機能液中に溶け込んでいる気泡Ｂ（この場合は、主にマイクロバブル）を除去する気泡除去ユニット９４と、主に初期充填時に使用され、機能液主管９１内のエアーを除去する第２エアー抜きユニット９５と、が順に介設されている。すなわち、機能液主管９１には、気泡Ｂを取り除く３つのユニット９３，９４，９５が介設されており、これらを用いて、描画に支障を生じないレベルまで気泡Ｂを除去した機能液をサブタンク７２に供給する。
【００３１】
次に、図６および図７を参照して、第１エアー抜きユニット９３について説明する。第１エアー抜きユニット９３は、メインタンクユニット７１の近傍において機能液主管９１に介設されたＴ字継手１０１と、Ｔ字継手１０１の流入側に接続された流入側液体主管（機能液主管９１のＴ字継手１０１より上流側）１０２と、Ｔ字継手１０１の流出側に接続された流出側液体主管（機能液主管９１のＴ字継手１０１より下流側）１０３と、Ｔ字継手１０１の分岐側に接続されたエアー抜き配管１０４と、Ｔ字継手１０１の近傍においてエアー抜き配管１０４に介設したエアー抜きバルブ（第１流路開閉手段）１０５と、Ｔ字継手１０１の近傍において流出側液体主管１０３に介設した開閉バルブ（第２流路開閉手段）１０６と、流入側液体主管１０２に臨む気泡検出センサ１０７と、エアー抜き配管１０４の下流端が接続した廃液タンク１０８と、から構成されている。また、両バルブ１０５，１０６および気泡検出センサ１０７は、上記の制御装置１１４に接続されている。
【００３２】
Ｔ字継手１０１は、流入側液体主管１０２が接続される流入ポート１１１と、流出側液体主管１０３が接続される流出ポート１１２と、エアー抜き配管１０４が接続されるエアー抜きポート１１３と、を備えている。また、Ｔ字継手１０１は、分岐ポートであるエアー抜きポート１１３が鉛直に向く、エアー抜きの一般的な設置状態から、全体として略４５°の角度傾いて配設されている。すなわち、このＴ字継手１０１では、分岐部を基点として、流入ポート１１１が斜め上向き略４５°の角度で、流出ポート１１２が斜め下向き略４５°の角度で、さらにエアー抜きポート１１３が鉛直から略４５°の角度で、それぞれ配設されている。これに対応して、樹脂チューブで構成された流入側液体主管１０２は４５°の角度で流入ポート１１１に接続され、同様に、流出側液体主管１０３は４５°の角度で流出ポート１１２に、エアー抜き配管１０４は４５°の角度でエアー抜きポート１１３に接続されている。流入側液体主管１０２を流れてきた気泡Ｂは、エアー抜きポート１１３に向って、その浮力により浮上し、エアー抜き配管１０４にエアー抜きされる。
【００３３】
流入側液体主管１０２は、上流端がタンク流路８６に接続されており、この下流端（下方）からループ状に配管（凸状に湾曲配管）され、斜め下向き略４５°の角度で流入ポート１１１に接続されている。これにより流入側液体主管１０２を屈曲させ或いは別途継手を用いることなく、流入側液体主管１０２をＴ字継手１０１に繋ぎ込むことができるため、流体の圧力損失を極力少なくすることができる。そして、流入側液体主管１０２のループ状部分の頂部近傍（Ｔ字継手１０１寄りの位置）には、機能液と共に流入側液体主管１０２を流れる気泡Ｂを検出する気泡検出センサ１０７が、外側から臨んでいる。頂部に達した気泡Ｂは、その浮力により機能液に比して流れる速度が遅くなるため、気泡検出センサ１０７により容易に検出される。
【００３４】
一方、Ｔ字継手１０１の近傍に位置して流出側液体主管１０３には、流出側液体主管１０３を開閉する開閉バルブ１０６が設けられている。詳細は後述するが、エアー抜きを実施する場合には、この開閉バルブ１０６を「閉」とし、上記のエアー抜きバルブ１０５を「開」として、機能液混じりの気泡Ｂがエアー抜き配管１０４に導かれる一方、流出側液体主管１０３に流れないようにする。
【００３５】
また、Ｔ字継手１０１近傍に位置してエアー抜き配管１０４には、エアー抜き配管１０４を開閉するエアー抜きバルブ１０５が設けられている。気泡検出センサ１０７により検出されなかった小さな気泡Ｂ等は、エアー抜きポート１１３部分に差し掛かったときにその浮力で上昇し、エアー抜きバルブ１０５の下側に溜まるようになっている。このエアー抜きバルブ１０５の下側に溜まった気泡Ｂは、エアー抜きバルブ１０５が開放されたときに除去されることになる。エアー抜き配管１０４の下流端は、気泡Ｂをトラップする廃液タンク１０８に接続されており、廃液タンク１０８に達した気泡Ｂ混じりの機能液は、ここで気−液分離される。なお、廃液タンク１０８は、廃液処理を容易に行えるようにチャンバ５外、例えば上記のタンクキャビネット１４に収容することが、好ましい。
【００３６】
次に、図８および図９を参照して、エアー抜き方法について説明する。このエアー抜き方法は、主に、メインタンク８１の交換時に吸い上げられた気泡Ｂをエアー抜きする場合に用いられる。メインタンク８１から流入側液体主管１０２に気泡Ｂ混じりの機能液が送られてくると、この気泡Ｂを気泡検出センサ１０７が検出する（図８（ａ）参照）。この検出信号は制御装置（バルブ制御手段）１１４に出力され、制御装置１１４は、エアー抜きバルブ１０５を「開」とすると同時に、開閉バルブ１０６を「閉」とし、流入側液体主管１０２とエアー抜き配管１０４とを連通（以下、単に「エアー抜き制御」という。）する（図８（ｂ）参照）。これにより、気泡Ｂ混じりの機能液は、エアー抜き配管１０４に送り込まれる。この場合の、エアー抜き制御のタイミングは、予め気泡Ｂが気泡検出センサ１０７から流出ポート１１２に到達する通過時間を求めておき、気泡Ｂが検出されてから通過時間経過直前に、両バルブ１０５，１０６を制御するようにしている。もっとも、開閉バルブ１０６の「閉」のタイミングが遅れ、気泡Ｂが流出ポート１１２に達することがあっても、開閉バルブ１０６が「閉」となったところで、気泡Ｂはその浮力で流出ポート１１２の天面を伝わってエアー抜き配管１０４に流れ込む。
【００３７】
そして、気泡Ｂ（気泡Ｂ混じりの機能液）をエアー抜きした後に、エアー抜きバルブ１０５を「閉」とすると同時に、開閉バルブ１０６を「開」とし、流入側液体主管１０２および流出側液体主管１０３を連通（以下、単に「復帰制御」という。）して、エアー抜きを終了する（図８（ｃ）参照）。なお、復帰制御のタイミングは、気泡検出センサ１０７による気泡Ｂの検出時間に対応させるようにするか、一定時間経過後に行うようにしてもよい。
【００３８】
ところで、上記した方法によってエアー抜きが終了した場合であっても、タンク配管８５の先端などに付着した気泡Ｂが、メインタンク８１内の機能液によって、徐々に押し出されて断続的に送られてくる場合がある。この場合にも、気泡検出センサ１０７が気泡Ｂを検出する度にエアー抜きを行う。すなわち、気泡検出センサ１０７が気泡Ｂを検出すると、両バルブ１０５，１０６をエアー抜き制御し、エアー抜きした後、両バルブ１０５，１０６を復帰制御する。これを気泡Ｂごとに繰り返すことで、機能液を無駄に廃液することなく、機能液中の気泡Ｂを確実にエアー抜きすることができる。なお、復帰制御前に気泡検出センサ１０７が、次に流れてきた気泡Ｂを検出した場合には、次の気泡Ｂをエアー抜きした後、復帰制御を行うようにしてもよい。
【００３９】
また、気泡Ｂが、気泡検出センサ１０７で検出されずに機能液の流れに乗って流出ポート１１２に達した場合であっても（図９（ａ）参照）、気泡Ｂは、その浮力でエアー抜きポート１１３に向って浮上し（図９（ｂ）参照）、エアー抜きバルブ１０５のところにトラップされる。トラップされた気泡Ｂは、上記のエアー抜き制御のときに、検出された気泡Ｂ（気泡Ｂ混じりの機能液）と共に、タンク１０８に排出される（図９（ｃ）参照）。また、小さな気泡Ｂが流入側液体主管１０２の頂部に貯留してしまった場合であっても、小さな気泡Ｂは、経時的にその頂部に集まるため、やがて大きな気泡Ｂとなり、気泡検出センサ１０７で検出され、エアー抜きされる（図示省略）。
【００４０】
なお、上記したエアー抜き方法は、機能液の機能液滴吐出ヘッド１３への機能液の初期充填時に用いてもよい。その際、流出ポート１１２に気泡Ｂが残った場合であっても、その気泡Ｂは、機能液により押し上げられ（浮上）て、エアー抜きバルブ１０５のところに貯留して、最終的にエアー抜きされた際にエアー抜きポート１１３に流れ込む（図示省略）。
【００４１】
以上の構成によれば、機能液中に気泡Ｂが混入していた場合、気泡検出センサ１０７が気泡Ｂを検出し、エアー抜きバルブ１０５を開放動作することで、気泡Ｂ混じりの機能液はエアー抜き配管１０４に流れ込む。一方、気泡検出センサ１０７により検出不能な気泡Ｂは、その浮力で、Ｔ字継手１０１の部分でエアー抜き配管１０４側に浮上し、エアー抜きバルブ１０５のところにトラップされ、エアー抜き動作と共に、排出される。このため、機能液を無駄に廃液することなく、機能液中の気泡Ｂを確実にエアー抜きすることができる。
【００４２】
次に、図１０を参照して、第２実施形態に係る第１エアー抜きユニット９３について説明する。この第１エアー抜きユニット９３は、Ｔ字継手１０１に代えて、Ｙ字継手１３０を上下反転して用いられているところが第１実施形態と異なる。すなわち、エアー抜きポート１１３を鉛直上向きとし、流入ポート１１１および流出ポート１１２を斜め下向きになるように、Ｙ字継手１３０を配置する。この場合でも、気泡Ｂは、エアー抜きポート１１３に向って、その浮力により浮上し、エアー抜き配管１０４にエアー抜きされる。特に、エアー抜きポート１１３が配管の頂部に位置するため、全ての気泡Ｂは、浮力により上昇してエアー抜きポート１１３に集まり、気泡検出センサ１０７により検出されない場合であっても、効率よくトラップされる。
【００４３】
上記実施形態の変形例として、流出ポート１１２が斜め下向きで、エアー抜きポート１１３が上向きであれば、Ｙ字継手１３０を横に倒すようにして使用してもよい。この場合、エアー抜きポート１１３を斜め上向きとし、流入ポート１１１を横（水平）向きとし、流出ポート１１２を斜め下向きになるように、Ｙ字継手１３０を配置する。この場合でも、気泡Ｂは、エアー抜き配管１０４にエアー抜きされる。
【００４４】
なお、気泡Ｂ混じりの機能液が流れる流速が遅い場合には、気泡Ｂは、浮力によりエアー抜きポート１１３に向って上昇するため、開閉バルブ１０６の閉塞動作を行う必要がなく、開閉バルブ１０６を省略してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施形態に係る液滴吐出装置の斜視図である。
【図２】液滴吐出装置の平面図である。
【図３】液滴吐出装置の側面図である。
【図４】ヘッドユニットの平面模式図である。
【図５】機能液滴吐出ヘッドの表裏外観斜視図である。
【図６】機能液供給装置の配管系統図である。
【図７】第１エアー抜きユニット廻りの配管図である。
【図８】エアー抜き方法（１）を説明するための説明図である。
【図９】エアー抜き方法（２）を説明するための説明図である。
【図１０】第２実施形態に係る第１エアー抜きユニット廻りの配管図である。
【符号の説明】
【００４６】
１…液滴吐出装置 ２…Ｘ軸テーブル ３…Ｙ軸テーブル ４…キャリッジ １３…機能液滴吐出ヘッド ８１…メインタンク ８４…切替え機構 ８６…タンク流路 ８７…タンク流路継手 ８８…タンク開閉弁 ９３…第１エアー抜きユニット １０１…Ｔ字継手 １０２…流入側液体主管 １０３…流出側液体主管 １０４…エアー抜き配管 １０５…エアー抜きバルブ １０６…開閉バルブ １０７…気泡検出センサ １１４…制御装置 １３０…Ｙ字継手 Ｗ…ワーク
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体配管を流れる気泡混じりの液体から、エアー抜き配管を介して気泡を除去する液体配管のエアー抜き方法、液体配管のエアー抜き装置および液滴吐出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の液体配管のエアー抜き方法（気泡の排出方法）を行う装置として、インクを貯留したインクタンクと、上流端をインクタンクに接続され下流端をインクジェットヘッドに接続したインクチューブと、インクタンクの近傍に位置してインクチューブに介設され、インクタンクからインクジェットヘッドにインクを送液するポンプと、ポンプとインクジェットヘッドとの間のインクチューブに介設され、インクチューブ内の気泡を除去する泡抜き用分岐弁と、泡抜き用分岐弁の分岐側に接続された排出チューブと、を有するものが知られている（特許文献１参照）。
この装置を用いた気泡の排出方法は、インクチューブおよび排出チューブを連通させるように泡抜き用分岐弁を切換えた後、ポンプを駆動する。これにより、インクチューブ内の気泡が、インクタンクから供給されたインクによって押し出されるようにして排出チューブから排出される。そして、気泡排出後、ポンプを停止させ、泡抜き用分岐弁をインクチューブ側に切換えた後、再度ポンプを駆動することでインクをインクジェットヘッドに送液する。
【特許文献１】特開平１０−２３９５１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、このような従来の気泡の排出方法では、インクの初期充填時等のように気泡がインクに押されて連続的に流れてくる場合には、これを効率良く排出することができるが、気泡が徐々に流れてくる場合には、泡抜き用分岐弁の切替え操作が極めて煩雑になる。
かかる場合、泡抜き用分岐弁の上流側に気泡検出用のセンサを設け、このセンサの検出結果に基づいて、泡抜き用分岐弁を自動で開閉するようにすれば、上記の不具合は解消されると考えられる。
しかし、このようにすると、小さな気泡は、センシングできずそのままインクジェットヘッドに流れてしまうおそれがある。一方、小さな気泡をセンシング可能な高性能のセンサを設けると、その都度、泡抜き用分岐弁が排出チューブ側に切り替わり、インクと共に気泡を排除できるが、インクを無駄に廃液してしまうことが想定される。
【０００４】
そこで本発明は、断続的な気泡をエアー抜きする場合であっても、液体を無駄に廃液することなく、確実にエアー抜きすることができる液体配管のエアー抜き方法、液体配管のエアー抜き装置および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】
【０００５】
本発明の液体配管のエアー抜き方法は、分岐継手の流入側に接続された流入側液体主管と、分岐継手の流出側に接続された流出側液体主管と、分岐継手の分岐側に接続された上向きのエアー抜き配管と、エアー抜き配管に介設した第１流路開閉手段と、流入側液体主管に臨む気泡検出センサと、を備えた液体配管のエアー抜き方法であって、気泡検出センサにより検出した気泡が、流出側液体主管に達する前に第１流路開閉手段を開放動作させて、流入側液体主管から流出側液体主管に流れてゆく気泡混じりの液体を、エアー抜き配管に流すようにしたことを特徴とする。
【０００６】
本発明の液体配管のエアー抜き装置は、分岐継手と、分岐継手の流入側に接続された流入側液体主管と、分岐継手の流出側に接続された流出側液体主管と、分岐継手の分岐側に接続された上向きのエアー抜き配管と、エアー抜き配管に介設した第１流路開閉手段と、流入側液体主管に臨む気泡検出センサと、第１流路開閉手段を制御する制御手段と、を備え、制御手段は、気泡検出センサの検出結果に基づいて、検出した気泡が流出側液体主管に達する前に、第１流路開閉手段を開放動作させることを特徴とする。
【０００７】
これらの構成によれば、気泡のない液体が流れた場合、気泡検出センサは応答しないため、液体は流出側液体主管に流れ込む。また、液体中に気泡が混入していた場合、気泡検出センサが気泡を検出し、気泡が流出側液体主管に到達する前に、第１流路開閉手段を開放動作させるため、気泡（気泡混じりの液体）はエアー抜き配管に流れ込む。一方、気泡検出センサにより検出不能な気泡は、その浮力で、分岐継手の部分でエアー抜き配管側に浮上し、第１流路開閉手段のところにトラップされる。そして、このトラップされた気泡（エアー）は、気泡検出センサが気泡を検出して第１流路開閉手段を開放したときに、排出される。このため、液体を無駄に廃液することなく、液体中の気泡を確実にエアー抜きすることができる。
【０００８】
上記の液体配管のエアー抜き方法において、分岐継手の近傍に位置して流出側液体主管に介設した第２流路開閉手段を、更に備え、第１流路開閉手段の開放動作と同期して、第２流路開閉手段を閉塞動作させることが、好ましい。
【０００９】
上記の液体配管のエアー抜き装置において、分岐継手の近傍に位置して流出側液体主管に介設した第２流路開閉手段を、更に備え、制御手段は、第１流路開閉手段の開放動作と同期して、第２流路開閉手段を閉塞動作させることが、好ましい。
【００１０】
これらの構成によれば、気泡検出センサが気泡を検出したときに第２流路開閉手段を閉塞するようにしているため、気泡検出センサで検出した気泡が、液体の流れに乗って分岐継手を通過し流出側液体主管に流れることがなく、検出した気泡をエアー抜き配管に確実に導くことができる。
【００１１】
これらの場合、流入側液体主管は、分岐継手の近傍に位置して凸状に湾曲配管され、気泡検出センサは、湾曲配管された流入側液体主管の略頂部に臨んでいることが、好ましい。
【００１２】
この構成によれば、上流側から流れてきた気泡は、流入側液体主管の略頂部に達すると、その浮力により周囲の液体の流速より遅く流れることになる。このため、気泡の検出を確実に行うことができる。
【００１３】
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相対的に移動させながら、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う描画手段と、液体が機能液であり、流出側液体主管の下流端が機能液滴吐出ヘッドに接続された上記に記載の液体配管のエアー抜き装置と、を備えたことを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、気泡を除去した機能液を機能液滴吐出ヘッドに供給することができるため、機能液滴吐出ヘッドによる描画を良好に行なうことができる。
【００１５】
上記の構成に加え、流入側液体主管の上流端には、機能液を貯留した一対の液体タンクと、一対の液体タンクと流入側液体主管とを選択的に連通する流路切替え手段と、が接続されていることが、好ましい。
【００１６】
この構成によれば、一方の液体タンクから他方の液体タンクに流路切替えした際に、流入側液体主管に気泡が混入した場合であっても、これを確実に除去することができ、気泡を除去した機能液を機能液滴吐出ヘッドに供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、添付の図面を参照して、本発明の一実施形態にかかる液体配管のエアー抜き方法（以下、単に「エアー抜き方法」という。）およびエアー抜き装置を適用し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、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。
【００１８】
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２１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１１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３１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１３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１３に機能液を供給する機能液供給ユニット６と、を備えており、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（液体タンク）８１等を収納するタンクキャビネット１４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１３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６色の機能液滴を吐出させ、ワークＷに所定の描画パターンが描画される。
【００１９】
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、吐出性能検査ユニット１８から成るメンテナンス装置７を備えており、これらユニットを機能液滴吐出ヘッド１３の保守に供して、機能液滴吐出ヘッド１３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とが交わる部分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７（吸引ユニット１６、ワイピングユニット１７）が交わる部分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１３の機能維持・機能回復を行う。
【００２０】
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２２と、セットテーブル２２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２３と、上記の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２４と、Ｘ軸方向に延在し、Ｘ軸第１スライダ２３およびＸ軸第２スライダ２４をＸ軸方向に移動させる左右一対のＸ軸リニアモータ（図示省略）と、を備えている。
【００２１】
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３２と、１３個のブリッジプレート３２を両持ちで支持する１３組のＹ軸スライダ（図示省略）と、一対のＹ軸支持ベース３１上に設置され、ブリッジプレート３２をＹ軸方向に移動させる一対のＹ軸リニアモータ（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１３を副走査するほか、機能液滴吐出ヘッド１３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。なお、請求項に言う描画手段とは、Ｘ軸テーブル２、Ｙ軸テーブル３およびキャリッジユニット４（機能液滴吐出ヘッド１３およびヘッドユニット４２）から構成されている。
【００２２】
各キャリッジユニット４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１３と、１２個の機能液滴吐出ヘッド１３を６個ずつ２群に分けて支持するヘッドプレート４１と、から成るヘッドユニット４２を備えている（図４参照）。また、各キャリッジユニット４は、ヘッドユニット４２をθ補正（θ回転）可能に支持するθ回転機構４３と、θ回転機構４３を介して、ヘッドユニット４２をブリッジプレート３２に支持させる吊設部材４４と、を備えている。加えて、各キャリッジユニット４は、その上部にサブタンク７２が配設されており（実際には、ブリッジプレート３２上に配設）、このサブタンク７２から自然水頭を利用し、かつ圧力調整弁１１５を介して各機能液滴吐出ヘッド１３に機能液が供給されるようになっている。なお、本実施形態においては、キャリッジユニット４の個数および各キャリッジユニット４に搭載される機能液滴吐出ヘッド１３の個数は任意である。
【００２３】
図５に示すように、機能液滴吐出ヘッド１３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５４を有する機能液導入部５１と、機能液導入部５１に連なる２連のヘッド基板５２と、ヘッド基板５２の下方に連なり機能液を吐出するヘッド本体５３と、を備えている（図５（ａ））。
【００２４】
機能液導入部５１は、一対の接続針５４を有しており、サブタンク７２から機能液の供給を受けるようになっている。また、ヘッド本体５３は、ピエゾ素子等で構成される２連のポンプ部５５と、複数の吐出ノズル５７が形成されたノズル面５８を有するノズルプレート５６と、を有している。ノズルプレート５６のノズル面５８に形成された多数の吐出ノズル５７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ＮＬを構成しており、各ノズル列ＮＬは、等ピッチで並べた１８０個の吐出ノズル５７で構成されている（図５（ｂ）参照）。制御装置１１４から出力された駆動波形がヘッド基板５２を介して各ポンプ部５５（圧電素子）に印加されることで、各吐出ノズル５７から機能液が吐出される。
【００２５】
次に、図１および図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、Ｒ・Ｇ・Ｂ・Ｃ・Ｍ・Ｙの６色に対応した６組の機能液供給装置６１を備えている。また、機能液供給ユニット６は、メインタンク８１およびサブタンク７２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６２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６３と、各部からガス排気を行うためのガス排気設備６４と、を備えている。６組の機能液供給装置６１は、それぞれＲ・Ｇ・Ｂ・Ｃ・Ｍ・Ｙの６色に対応した機能液滴吐出ヘッド１３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１３には対応する色の機能液が供給される。
【００２６】
各機能液供給装置６１は、機能液の供給源を構成する一対のメインタンク８１を有するメインタンクユニット７１と、各キャリッジユニット４に対応して設けた１３個のサブタンク７２と、メインタンクユニット７１と各サブタンク７２を接続する上流側機能液流路７３と、各サブタンク７２と各機能液滴吐出ヘッド１３とを接続する１３組の下流側機能液流路７４と、を備えている。各メインタンク８１内の機能液は、これに接続して窒素ガス供給設備６２からの圧縮窒素ガスにより加圧され、上流側機能液流路７３を介して１３個のサブタンク７２に選択的に供給される。また同時に、各サブタンク７２は、ガス排気設備６４を介して大気開放され、必要量の機能液を受容する。そして、各サブタンク７２の機能液は、これに連なる機能液滴吐出ヘッド１３の駆動により、所定の水頭圧を維持しながら、下流側機能液流路７４を介して機能液滴吐出ヘッド１３に供給される。なお、上流側機能液流路７３および下流側機能液流路７４は、気体非透過性の樹脂チューブで構成されている。
【００２７】
メインタンクユニット７１は、機能液の供給源となる一対のメインタンク（液体タンク）８１，８１と、一対のメインタンク８１の重量をそれぞれ測定する一対の重量測定装置８２，８２と、メインタンク８１に貯留されている機能液の液位が減少することで吸い上げた気泡Ｂを検出する一対の気泡センサ８３，８３と、気泡Ｂ検出の結果に基づいて、上流側機能液流路７３への連通状態を一方のメインタンク８１から他方のメインタンク８１に切替える切替え機構（流路切替え手段）８４と、を備えている。
【００２８】
重量測定装置８２は、例えばロードセル等で構成され、機能液滴吐出ヘッド１３に機能液を送液することで、メインタンク８１内の機能液の液位が徐々に減少し、一方のメインタンク８１が所定の重量まで減量すると警告を発するようになっている。気泡センサ８３は、いわゆる光センサであり、上記の警告後、さらに機能液の送液を続けることで、その液位がメインタンク８１の底面付近まで挿入されたタンク配管８５の先端より下側に移行した場合に、タンク配管８５から吸い上げた気泡Ｂを検出する。この際、検出された気泡Ｂは、後述する第１エアー抜きユニット９３によって除去され、機能液滴吐出ヘッド１３に送られることはない。
【００２９】
切替え機構８４は、一対のメインタンク８１に接続した一対のタンク流路８６,８６と、上流側が一対のタンク流路８６,８６に接続されると共に、下流側が上流側機能液流路７３に接続されたタンク流路継手８７と、各タンク流路８６,８６に介設されたタンク開閉弁８８と、を備えている。上記の気泡センサ８３が気泡Ｂを検出すると、一方のタンク開閉弁８８を閉弁し、他方のタンク開閉弁８８を開弁することにより、他方のメインタンク８１に流路切替えが行われる（自動または手動）。
【００３０】
上流側機能液流路７３は、上流端をタンク流路８６に接続され、下流端を１３分岐流路９０に接続した機能液主管（液体主管）９１と、上流端を１３分岐流路９０に接続され下流端を各サブタンク７２に接続した１３本の機能液分岐管９２と、で構成されている。そして、機能液主管９１には、上流側から、主にメインタンク８１の交換時に流入した気泡Ｂを除去（エアー抜き）する第１エアー抜きユニット（エアー抜き装置）９３と、気体通過膜を介して機能液中に溶け込んでいる気泡Ｂ（この場合は、主にマイクロバブル）を除去する気泡除去ユニット９４と、主に初期充填時に使用され、機能液主管９１内のエアーを除去する第２エアー抜きユニット９５と、が順に介設されている。すなわち、機能液主管９１には、気泡Ｂを取り除く３つのユニット９３，９４，９５が介設されており、これらを用いて、描画に支障を生じないレベルまで気泡Ｂを除去した機能液をサブタンク７２に供給する。
【００３１】
次に、図６および図７を参照して、第１エアー抜きユニット９３について説明する。第１エアー抜きユニット９３は、メインタンクユニット７１の近傍において機能液主管９１に介設されたＴ字継手１０１と、Ｔ字継手１０１の流入側に接続された流入側液体主管（機能液主管９１のＴ字継手１０１より上流側）１０２と、Ｔ字継手１０１の流出側に接続された流出側液体主管（機能液主管９１のＴ字継手１０１より下流側）１０３と、Ｔ字継手１０１の分岐側に接続されたエアー抜き配管１０４と、Ｔ字継手１０１の近傍においてエアー抜き配管１０４に介設したエアー抜きバルブ（第１流路開閉手段）１０５と、Ｔ字継手１０１の近傍において流出側液体主管１０３に介設した開閉バルブ（第２流路開閉手段）１０６と、流入側液体主管１０２に臨む気泡検出センサ１０７と、エアー抜き配管１０４の下流端が接続した廃液タンク１０８と、から構成されている。また、両バルブ１０５，１０６および気泡検出センサ１０７は、上記の制御装置１１４に接続されている。
【００３２】
Ｔ字継手１０１は、流入側液体主管１０２が接続される流入ポート１１１と、流出側液体主管１０３が接続される流出ポート１１２と、エアー抜き配管１０４が接続されるエアー抜きポート１１３と、を備えている。また、Ｔ字継手１０１は、分岐ポートであるエアー抜きポート１１３が鉛直に向く、エアー抜きの一般的な設置状態から、全体として略４５°の角度傾いて配設されている。すなわち、このＴ字継手１０１では、分岐部を基点として、流入ポート１１１が斜め上向き略４５°の角度で、流出ポート１１２が斜め下向き略４５°の角度で、さらにエアー抜きポート１１３が鉛直から略４５°の角度で、それぞれ配設されている。これに対応して、樹脂チューブで構成された流入側液体主管１０２は４５°の角度で流入ポート１１１に接続され、同様に、流出側液体主管１０３は４５°の角度で流出ポート１１２に、エアー抜き配管１０４は４５°の角度でエアー抜きポート１１３に接続されている。流入側液体主管１０２を流れてきた気泡Ｂは、エアー抜きポート１１３に向って、その浮力により浮上し、エアー抜き配管１０４にエアー抜きされる。
【００３３】
流入側液体主管１０２は、上流端がタンク流路８６に接続されており、この下流端（下方）からループ状に配管（凸状に湾曲配管）され、斜め下向き略４５°の角度で流入ポート１１１に接続されている。これにより流入側液体主管１０２を屈曲させ或いは別途継手を用いることなく、流入側液体主管１０２をＴ字継手１０１に繋ぎ込むことができるため、流体の圧力損失を極力少なくすることができる。そして、流入側液体主管１０２のループ状部分の頂部近傍（Ｔ字継手１０１寄りの位置）には、機能液と共に流入側液体主管１０２を流れる気泡Ｂを検出する気泡検出センサ１０７が、外側から臨んでいる。頂部に達した気泡Ｂは、その浮力により機能液に比して流れる速度が遅くなるため、気泡検出センサ１０７により容易に検出される。
【００３４】
一方、Ｔ字継手１０１の近傍に位置して流出側液体主管１０３には、流出側液体主管１０３を開閉する開閉バルブ１０６が設けられている。詳細は後述するが、エアー抜きを実施する場合には、この開閉バルブ１０６を「閉」とし、上記のエアー抜きバルブ１０５を「開」として、機能液混じりの気泡Ｂがエアー抜き配管１０４に導かれる一方、流出側液体主管１０３に流れないようにする。
【００３５】
また、Ｔ字継手１０１近傍に位置してエアー抜き配管１０４には、エアー抜き配管１０４を開閉するエアー抜きバルブ１０５が設けられている。気泡検出センサ１０７により検出されなかった小さな気泡Ｂ等は、エアー抜きポート１１３部分に差し掛かったときにその浮力で上昇し、エアー抜きバルブ１０５の下側に溜まるようになっている。このエアー抜きバルブ１０５の下側に溜まった気泡Ｂは、エアー抜きバルブ１０５が開放されたときに除去されることになる。エアー抜き配管１０４の下流端は、気泡Ｂをトラップする廃液タンク１０８に接続されており、廃液タンク１０８に達した気泡Ｂ混じりの機能液は、ここで気−液分離される。なお、廃液タンク１０８は、廃液処理を容易に行えるようにチャンバ５外、例えば上記のタンクキャビネット１４に収容することが、好ましい。
【００３６】
次に、図８および図９を参照して、エアー抜き方法について説明する。このエアー抜き方法は、主に、メインタンク８１の交換時に吸い上げられた気泡Ｂをエアー抜きする場合に用いられる。メインタンク８１から流入側液体主管１０２に気泡Ｂ混じりの機能液が送られてくると、この気泡Ｂを気泡検出センサ１０７が検出する（図８（ａ）参照）。この検出信号は制御装置（バルブ制御手段）１１４に出力され、制御装置１１４は、エアー抜きバルブ１０５を「開」とすると同時に、開閉バルブ１０６を「閉」とし、流入側液体主管１０２とエアー抜き配管１０４とを連通（以下、単に「エアー抜き制御」という。）する（図８（ｂ）参照）。これにより、気泡Ｂ混じりの機能液は、エアー抜き配管１０４に送り込まれる。この場合の、エアー抜き制御のタイミングは、予め気泡Ｂが気泡検出センサ１０７から流出ポート１１２に到達する通過時間を求めておき、気泡Ｂが検出されてから通過時間経過直前に、両バルブ１０５，１０６を制御するようにしている。もっとも、開閉バルブ１０６の「閉」のタイミングが遅れ、気泡Ｂが流出ポート１１２に達することがあっても、開閉バルブ１０６が「閉」となったところで、気泡Ｂはその浮力で流出ポート１１２の天面を伝わってエアー抜き配管１０４に流れ込む。
【００３７】
そして、気泡Ｂ（気泡Ｂ混じりの機能液）をエアー抜きした後に、エアー抜きバルブ１０５を「閉」とすると同時に、開閉バルブ１０６を「開」とし、流入側液体主管１０２および流出側液体主管１０３を連通（以下、単に「復帰制御」という。）して、エアー抜きを終了する（図８（ｃ）参照）。なお、復帰制御のタイミングは、気泡検出センサ１０７による気泡Ｂの検出時間に対応させるようにするか、一定時間経過後に行うようにしてもよい。
【００３８】
ところで、上記した方法によってエアー抜きが終了した場合であっても、タンク配管８５の先端などに付着した気泡Ｂが、メインタンク８１内の機能液によって、徐々に押し出されて断続的に送られてくる場合がある。この場合にも、気泡検出センサ１０７が気泡Ｂを検出する度にエアー抜きを行う。すなわち、気泡検出センサ１０７が気泡Ｂを検出すると、両バルブ１０５，１０６をエアー抜き制御し、エアー抜きした後、両バルブ１０５，１０６を復帰制御する。これを気泡Ｂごとに繰り返すことで、機能液を無駄に廃液することなく、機能液中の気泡Ｂを確実にエアー抜きすることができる。なお、復帰制御前に気泡検出センサ１０７が、次に流れてきた気泡Ｂを検出した場合には、次の気泡Ｂをエアー抜きした後、復帰制御を行うようにしてもよい。
【００３９】
また、気泡Ｂが、気泡検出センサ１０７で検出されずに機能液の流れに乗って流出ポート１１２に達した場合であっても（図９（ａ）参照）、気泡Ｂは、その浮力でエアー抜きポート１１３に向って浮上し（図９（ｂ）参照）、エアー抜きバルブ１０５のところにトラップされる。トラップされた気泡Ｂは、上記のエアー抜き制御のときに、検出された気泡Ｂ（気泡Ｂ混じりの機能液）と共に、タンク１０８に排出される（図９（ｃ）参照）。また、小さな気泡Ｂが流入側液体主管１０２の頂部に貯留してしまった場合であっても、小さな気泡Ｂは、経時的にその頂部に集まるため、やがて大きな気泡Ｂとなり、気泡検出センサ１０７で検出され、エアー抜きされる（図示省略）。
【００４０】
なお、上記したエアー抜き方法は、機能液の機能液滴吐出ヘッド１３への機能液の初期充填時に用いてもよい。その際、流出ポート１１２に気泡Ｂが残った場合であっても、その気泡Ｂは、機能液により押し上げられ（浮上）て、エアー抜きバルブ１０５のところに貯留して、最終的にエアー抜きされた際にエアー抜きポート１１３に流れ込む（図示省略）。
【００４１】
以上の構成によれば、機能液中に気泡Ｂが混入していた場合、気泡検出センサ１０７が気泡Ｂを検出し、エアー抜きバルブ１０５を開放動作することで、気泡Ｂ混じりの機能液はエアー抜き配管１０４に流れ込む。一方、気泡検出センサ１０７により検出不能な気泡Ｂは、その浮力で、Ｔ字継手１０１の部分でエアー抜き配管１０４側に浮上し、エアー抜きバルブ１０５のところにトラップされ、エアー抜き動作と共に、排出される。このため、機能液を無駄に廃液することなく、機能液中の気泡Ｂを確実にエアー抜きすることができる。
【００４２】
次に、図１０を参照して、第２実施形態に係る第１エアー抜きユニット９３について説明する。この第１エアー抜きユニット９３は、Ｔ字継手１０１に代えて、Ｙ字継手１３０を上下反転して用いられているところが第１実施形態と異なる。すなわち、エアー抜きポート１１３を鉛直上向きとし、流入ポート１１１および流出ポート１１２を斜め下向きになるように、Ｙ字継手１３０を配置する。この場合でも、気泡Ｂは、エアー抜きポート１１３に向って、その浮力により浮上し、エアー抜き配管１０４にエアー抜きされる。特に、エアー抜きポート１１３が配管の頂部に位置するため、全ての気泡Ｂは、浮力により上昇してエアー抜きポート１１３に集まり、気泡検出センサ１０７により検出されない場合であっても、効率よくトラップされる。
【００４３】
上記実施形態の変形例として、流出ポート１１２が斜め下向きで、エアー抜きポート１１３が上向きであれば、Ｙ字継手１３０を横に倒すようにして使用してもよい。この場合、エアー抜きポート１１３を斜め上向きとし、流入ポート１１１を横（水平）向きとし、流出ポート１１２を斜め下向きになるように、Ｙ字継手１３０を配置する。この場合でも、気泡Ｂは、エアー抜き配管１０４にエアー抜きされる。
【００４４】
なお、気泡Ｂ混じりの機能液が流れる流速が遅い場合には、気泡Ｂは、浮力によりエアー抜きポート１１３に向って上昇するため、開閉バルブ１０６の閉塞動作を行う必要がなく、開閉バルブ１０６を省略してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施形態に係る液滴吐出装置の斜視図である。
【図２】液滴吐出装置の平面図である。
【図３】液滴吐出装置の側面図である。
【図４】ヘッドユニットの平面模式図である。
【図５】機能液滴吐出ヘッドの表裏外観斜視図である。
【図６】機能液供給装置の配管系統図である。
【図７】第１エアー抜きユニット廻りの配管図である。
【図８】エアー抜き方法（１）を説明するための説明図である。
【図９】エアー抜き方法（２）を説明するための説明図である。
【図１０】第２実施形態に係る第１エアー抜きユニット廻りの配管図である。
【符号の説明】
【００４６】
１…液滴吐出装置 ２…Ｘ軸テーブル ３…Ｙ軸テーブル ４…キャリッジ １３…機能液滴吐出ヘッド ８１…メインタンク ８４…切替え機構 ８６…タンク流路 ８７…タンク流路継手 ８８…タンク開閉弁 ９３…第１エアー抜きユニット １０１…Ｔ字継手 １０２…流入側液体主管 １０３…流出側液体主管 １０４…エアー抜き配管 １０５…エアー抜きバルブ １０６…開閉バルブ １０７…気泡検出センサ １１４…制御装置 １３０…Ｙ字継手 Ｗ…ワーク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分岐継手の流入側に接続された流入側液体主管と、前記分岐継手の流出側に接続された流出側液体主管と、前記分岐継手の分岐側に接続された上向きのエアー抜き配管と、前記エアー抜き配管に介設した第１流路開閉手段と、前記流入側液体主管に臨む気泡検出センサと、を備えた液体配管のエアー抜き方法であって、
前記気泡検出センサにより検出した気泡が、前記流出側液体主管に達する前に前記第１流路開閉手段を開放動作させて、
前記流入側液体主管から前記流出側液体主管に流れてゆく気泡混じりの液体を、前記エアー抜き配管に流すようにしたことを特徴とする液体配管のエアー抜き方法。
【請求項２】
前記分岐継手の近傍に位置して前記流出側液体主管に介設した第２流路開閉手段を、更に備え、
前記第１流路開閉手段の開放動作と同期して、前記第２流路開閉手段を閉塞動作させることを特徴とする請求項１に記載の液体配管のエアー抜き方法。
【請求項３】
分岐継手と、
前記分岐継手の流入側に接続された流入側液体主管と、
前記分岐継手の流出側に接続された流出側液体主管と、
前記分岐継手の分岐側に接続された上向きのエアー抜き配管と、
前記エアー抜き配管に介設した第１流路開閉手段と、
前記流入側液体主管に臨む気泡検出センサと、
前記第１流路開閉手段を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記気泡検出センサの検出結果に基づいて、検出した気泡が前記流出側液体主管に達する前に、前記第１流路開閉手段を開放動作させることを特徴とする液体配管のエアー抜き装置。
【請求項４】
前記分岐継手の近傍に位置して前記流出側液体主管に介設した第２流路開閉手段を、更に備え、
前記制御手段は、前記第１流路開閉手段の開放動作と同期して、前記第２流路開閉手段を閉塞動作させることを特徴とする請求項３に記載の液体配管のエアー抜き装置。
【請求項５】
前記流入側液体主管は、前記分岐継手の近傍に位置して凸状に湾曲配管され、
前記気泡検出センサは、前記湾曲配管された前記流入側液体主管の略頂部に臨んでいることを特徴とする請求項３または４に記載の液体配管のエアー抜き装置。
【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相対的に移動させながら、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う描画手段と、
前記液体が前記機能液であり、前記流出側液体主管の下流端が前記機能液滴吐出ヘッドに接続された請求項３ないし５のいずれかに記載の液体配管のエアー抜き装置と、を備えたことを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項７】
前記流入側液体主管の上流端には、前記機能液を貯留した一対の液体タンクと、
前記一対の液体タンクと前記流入側液体主管とを選択的に連通する流路切替え手段と、が接続されていることを特徴とする請求項６に記載の液滴吐出装置。
【請求項１】
分岐継手の流入側に接続された流入側液体主管と、前記分岐継手の流出側に接続された流出側液体主管と、前記分岐継手の分岐側に接続された上向きのエアー抜き配管と、前記エアー抜き配管に介設した第１流路開閉手段と、前記流入側液体主管に臨む気泡検出センサと、を備えた液体配管のエアー抜き方法であって、
前記気泡検出センサにより検出した気泡が、前記流出側液体主管に達する前に前記第１流路開閉手段を開放動作させて、
前記流入側液体主管から前記流出側液体主管に流れてゆく気泡混じりの液体を、前記エアー抜き配管に流すようにしたことを特徴とする液体配管のエアー抜き方法。
【請求項２】
前記分岐継手の近傍に位置して前記流出側液体主管に介設した第２流路開閉手段を、更に備え、
前記第１流路開閉手段の開放動作と同期して、前記第２流路開閉手段を閉塞動作させることを特徴とする請求項１に記載の液体配管のエアー抜き方法。
【請求項３】
分岐継手と、
前記分岐継手の流入側に接続された流入側液体主管と、
前記分岐継手の流出側に接続された流出側液体主管と、
前記分岐継手の分岐側に接続された上向きのエアー抜き配管と、
前記エアー抜き配管に介設した第１流路開閉手段と、
前記流入側液体主管に臨む気泡検出センサと、
前記第１流路開閉手段を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記気泡検出センサの検出結果に基づいて、検出した気泡が前記流出側液体主管に達する前に、前記第１流路開閉手段を開放動作させることを特徴とする液体配管のエアー抜き装置。
【請求項４】
前記分岐継手の近傍に位置して前記流出側液体主管に介設した第２流路開閉手段を、更に備え、
前記制御手段は、前記第１流路開閉手段の開放動作と同期して、前記第２流路開閉手段を閉塞動作させることを特徴とする請求項３に記載の液体配管のエアー抜き装置。
【請求項５】
前記流入側液体主管は、前記分岐継手の近傍に位置して凸状に湾曲配管され、
前記気泡検出センサは、前記湾曲配管された前記流入側液体主管の略頂部に臨んでいることを特徴とする請求項３または４に記載の液体配管のエアー抜き装置。
【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相対的に移動させながら、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う描画手段と、
前記液体が前記機能液であり、前記流出側液体主管の下流端が前記機能液滴吐出ヘッドに接続された請求項３ないし５のいずれかに記載の液体配管のエアー抜き装置と、を備えたことを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項７】
前記流入側液体主管の上流端には、前記機能液を貯留した一対の液体タンクと、
前記一対の液体タンクと前記流入側液体主管とを選択的に連通する流路切替え手段と、が接続されていることを特徴とする請求項６に記載の液滴吐出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−２２９５６（Ｐ２０１０−２２９５６Ａ）
【公開日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１８８３８９（Ｐ２００８−１８８３８９）
【出願日】平成２０年７月２２日（２００８．７．２２）
【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２月４日（２０１０．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月２２日（２００８．７．２２）
【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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