JP2004267832A

JP2004267832A - 機能液充填装置およびこれを備えた液滴吐出装置、並びに電気光学装置の製造方法、電気光学装置および電子機器

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Publication number: JP2004267832A
Application number: JP2003058852A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Takano; 豊高野
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2003-03-05
Filing date: 2003-03-05
Publication date: 2004-09-30
Anticipated expiration: 2023-03-05
Also published as: CN1526557A; KR20040079841A; US6886607B2; KR100558644B1; JP4305009B2; CN100387430C; US20040250874A1; TW200422199A; TWI232809B

Abstract

【課題】本発明は、検出手段の検出子を機能液に直接接触させることで、機能液滴吐出ヘッドのヘッド内流路に機能液を正確に充填することができる機能液充填装置およびこれを備えた液滴吐出装置等を提供することを課題とする。
【解決手段】機能液タンク２３１内の機能液を、これに接続した機能液滴吐出ヘッド３１を経て機能液滴吐出ヘッド３１に接合したヘッドキャップ１０２側に通液する通液手段と、通液した機能液がヘッドキャップ１０２に達したことを検出する検出手段１６１と、検出手段１６１の検出結果に基づいて、通液手段の駆動を停止させる制御手段６と、を備え、検出手段１６１は、ヘッドキャップ１０２内および／または廃液管路内２５２に配設した水晶発振子３０１と、水晶発振子３０１の共振周波数の変化に基づいて機能液の有・無を検出する検出器３０３と、を有していることを特徴とする。
【選択図】図１２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、機能液タンク内の機能液を、機能液滴吐出ヘッドを経てヘッドキャップ側に通液することにより、機能液滴吐出ヘッドのヘッド内流路に機能液を充填する機能液充填装置およびこれを備えた液滴吐出装置、並びに電気光学装置の製造方法、電気光学装置および電子機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェットプリンタ（液滴吐出装置）のインクジェットヘッド（機能液滴吐出ヘッド）は、微小なインク滴（液滴）をドット状に精度良く吐出できることから、各種製品の製造分野への応用が期待されており、機能液滴吐出ヘッドに特殊なインクや感光性の樹脂液等の機能液を導入し、基板等のワークに対して機能液滴を精度良く吐出させる液滴吐出装置が考えられている。そして、装置の新設当初や、新たな機能液滴吐出ヘッドを導入した場合などには、ヘッドキャップを機能液滴吐出ヘッドに接合させてヘッドキャップに接続した吸引手段（吸引ポンプ）を駆動させる方法や、機能液タンクに接続された加圧送液手段を駆動させる方法などによりヘッド内流路に機能液を充填している。
【０００３】
例えば、吸引ポンプを用いる方法では、吸引ポンプを駆動し、機能液タンクから機能液滴吐出ヘッドおよびヘッドキャップを介して機能液を吸引し、ヘッドキャップの下流側直近に設けた検出手段により機能液を検出して、吸引ポンプを停止させるようにしている。この場合、検出手段として、ヘッドキャップの下流側に連なる透明導管の途中にフォトセンサーを設けて、フォトセンサーにより透明導管内を通過する機能液を外部から検出するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−９９５９２号公報（第２−３頁、第２図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなフォトセンサー等の光学的な検出手段では、光を透過する部材の管路内面に乾燥した機能液がこびりついていたり、管路外面にゴミなどが付着していると、誤作動が生じ、検出の信頼性が劣るという問題がある。
【０００６】
本発明は、検出手段の検出子を機能液に直接接触させることで、機能液滴吐出ヘッドのヘッド内流路に機能液を正確に充填することができる機能液充填装置およびこれを備えた液滴吐出装置、並びに電気光学装置の製造方法、電気光学装置および電子機器を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の機能液充填装置は、機能液タンクに接続した機能液滴吐出ヘッドに、廃液管路に連なるヘッドキャップを接合し、機能液タンク内の機能液を、機能液滴吐出ヘッドを経てヘッドキャップ側に通液することにより、機能液滴吐出ヘッドのヘッド内流路に機能液を充填する機能液充填装置であって、機能液タンク内の機能液を、機能液滴吐出ヘッドを経てヘッドキャップ側に通液する通液手段と、通液した機能液がヘッドキャップに達したことを検出する検出手段と、検出手段の検出結果に基づいて、通液手段の駆動を停止させる制御手段と、を備え、検出手段は、ヘッドキャップ内および／または廃液管路内に配設した水晶発振子と、水晶発振子の共振周波数の変化に基づいて機能液の有・無を検出する検出器と、を有していることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、通液手段により通液を開始すると、機能液タンク内の機能液は、機能液滴吐出ヘッドを経てヘッドキャップ側に流れ、機能液滴吐出ヘッドのヘッド内流路に充填される。一方、通液した機能液がヘッドキャップに達し、ヘッドキャップ内および／または廃液管路内に配設した検出手段の水晶発振子が機能液に接すると、検出手段の検出器が、水晶発振子の共振周波数の変化に基づいて機能液の有・無を検出する。そして、この検出結果に基づいて、制御手段は、通液手段の駆動を停止させる。このように、機能液がヘッドキャップに達したことを、ヘッドキャップ内および／または廃液管路内に配設した水晶発振子で検出するようにしているため、機能液を無駄に消費することがない。また、ヘッドキャップ内および／または廃液管路内において、水晶発振子を機能液と直接接触させるようにしているため、従来の光学的な検出手段のように光を透過する部材の内面に乾燥した機能液がこびりついたりすることによって検出結果が左右されることなく、機能液がヘッドキャップに達したことを正確に検出することができる。
【０００９】
この場合、制御手段は、検出手段による検出動作を開始した後、検出器の「有」信号が所定の時間継続したときに、通液手段の駆動を停止させることが好ましい。
【００１０】
またこの場合、制御手段は、通液手段の駆動を停止させる停止信号の出力を、所定の時間遅延させる遅延手段を、有していることが好ましい。
【００１１】
これらの構成によれば、ヘッドキャップに達した機能液が、気泡を含んでいても、ヘッド内流路から気泡を排出するに十分な時間が経過した後、制御動作を開始して通液手段の駆動を停止するので、機能液タンクから機能液滴吐出ヘッドに至る機能液の流路の気泡をヘッド内流路から確実に排出させることができる。
【００１２】
これらの場合、制御手段は、検出手段による検出動作を開始した後、検出器の「有」信号が所定の時間継続しないときに、その旨報知する報知手段を、有していることが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、検出器の「有」信号が所定の時間継続しないときには、何らかの原因で気泡の排出が不十分である判断できるため、異常を報知してオペレータに注意を喚起する。
【００１４】
これらの場合、通液手段は、機能液タンクに接続され機能液タンク内の機能液を加圧送液する加圧送液手段であることが好ましい。
【００１５】
この構成によれば、加圧送液手段により機能液滴吐出ヘッドに接続された機能液タンクを加圧することで、機能液を機能液滴吐出ヘッドのヘッド内流路に充填することができる。
【００１６】
同様に、通液手段は、廃液管路を介して機能液タンク内の機能液を吸引する吸引手段であることが好ましい。
【００１７】
この構成によれば、吸引手段によりヘッドキャップを介して機能液を機能液タンクから吸引することで、機能液を機能液滴吐出ヘッドのヘッド内流路に充填することができる。
【００１８】
一方、本発明の他の機能液充填装置は、複数の供給管路を介して機能液タンクにそれぞれ接続した複数の機能液滴吐出ヘッドに、複数の廃液管路にそれぞれ連なる複数のヘッドキャップを接合し、機能液タンク内の機能液を、複数の機能液滴吐出ヘッドを経て複数のヘッドキャップ側に送液することにより、各機能液滴吐出ヘッドの各ヘッド内流路に機能液を充填する機能液充填装置において、機能液タンクに接続され、機能液タンク内の機能液を加圧送液する加圧送液手段と、複数の供給管路にそれぞれ介設された複数の管路閉塞手段と、送液した機能液が複数のヘッドキャップに達したことをそれぞれ検出する複数の検出手段と、複数の検出手段の検出結果に基づいて、機能液が達したヘッドキャップ順にヘッドキャップに対応する管路閉塞手段を閉塞動作させる制御手段と、を備え、各検出手段は、ヘッドキャップ内および／または廃液管路内に配設した水晶発振子と、水晶発振子の共振周波数の変化に基づいて機能液の有・無を検出する検出器とを有していることを特徴とする。
【００１９】
同様に、本発明の他の機能液充填装置は、複数の供給管路を介して機能液タンクにそれぞれ接続した複数の機能液滴吐出ヘッドに、複数の廃液管路にそれぞれ連なる複数のヘッドキャップを接合し、機能液タンク内の機能液を、複数の機能液滴吐出ヘッドを経て複数のヘッドキャップ側に吸引することにより、各機能液滴吐出ヘッドの各ヘッド内流路に機能液を充填する機能液充填装置において、廃液管路を介して機能液タンク内の機能液を吸引する吸引手段と、複数の廃液管路にそれぞれ介設された複数の管路閉塞手段と、吸引した機能液が複数のヘッドキャップに達したことをそれぞれ検出する複数の検出手段と、複数の検出手段の検出結果に基づいて、機能液が達したヘッドキャップ順にヘッドキャップに対応する管路閉塞手段を閉塞動作させる制御手段と、を備え、各検出手段は、ヘッドキャップ内および／または廃液管路内に配設した水晶発振子と、水晶発振子の共振周波数の変化に基づいて機能液の有・無を検出する検出器とを有していることを特徴とする。
【００２０】
この構成によれば、制御手段が、複数の検出手段の検出結果に基づいて、機能液が達したヘッドキャップ順にヘッドキャップに対応する管路閉塞手段を閉塞動作させるため、例えば単一の加圧送液手段或いは単一の吸引手段を用いても、各機能液滴吐出ヘッドのヘッド内流路に機能液を正確に充填することができ、且つ機能液を無駄に消費することがない。この場合、検出手段は、各ヘッドキャップ内および／または廃液管路内に配設した水晶発振子が機能液と直接接触することにより、光学的な検出手段のように光を透過する部材の内面に乾燥した機能液がこびりついたりすることによって検出結果が左右されることなく、機能液がヘッドキャップ内に達したことをキャップ毎に精度良く検出することができる。
【００２１】
これらの場合、制御手段は、各検出手段による検出動作を開始した後、検出器の「有」信号が所定の時間継続したときに、各管路閉塞手段を閉塞動作させることが好ましい。
【００２２】
またこの場合、制御手段は、各管路閉塞手段を閉塞動作させる閉塞信号の出力を、所定の時間遅延させる遅延手段を、有していることが好ましい。
【００２３】
これらの構成によれば、気泡の存在により検出器の「有」信号が断続的に出力される段階では管路閉塞手段を閉塞動作しない。すなわち、機能液滴吐出ヘッドのヘッド内流路から気泡を排出するに十分な時間が経過した後、制御動作を開始して閉塞手段を閉塞動作するので、気泡をヘッド内流路から確実に排出させることができる。
【００２４】
これらの場合、制御手段は、各検出手段による検出動作を開始した後、検出器の「有」信号が所定の時間継続しないときに、その旨報知する報知手段を、有していることが好ましい。
【００２５】
この構成によれば、検出手段による検出動作を開始した後所定の時間を経過しても機能液がヘッドキャップ内に達しない場合には、何らかの異常が発生していると考えられるので、これを報知するようにする。
【００２６】
これらの場合、機能液タンクに接続され、機能液タンクから廃液管路に至る機能液の全流路に洗浄液を通液して、全流路を洗浄する洗浄液供給手段を、さらに備えることが好ましい。
【００２７】
この構成によれば、機能液滴吐出ヘッドの交換時や機能液の交換時等において、洗浄液供給手段により、機能液タンクから廃液管路に至る機能液の全流路内に洗浄液を通液して、これを洗浄することができる。このため、上記の全流路において、機能液のこびりつき等を防止することができるだけでなく、機能液に直接接触する水晶発振子を適宜洗浄することができ、誤検出を防止することができる。
【００２８】
本発明の液滴吐出装置は、上記した機能液充填装置と、ワークに対し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を吐出させ、ワーク上に機能液滴による成膜部を形成する描画装置と、を備えたことを特徴とする。
【００２９】
この構成によれば、機能液滴吐出ヘッドのヘッド内流路に機能液を適切に充填できると共に、機能液充填時に消費する機能液を削減できる機能液充填装置を備えているので、液滴吐出装置のランニングコストを削減することができる。
【００３０】
本発明の電気光学装置の製造方法は、上記した液滴吐出装置を用い、ワーク上に機能液滴による成膜部を形成することを特徴とする。
【００３１】
また、本発明の電気光学装置は、上記した液滴吐出装置を用い、ワーク上に機能液滴による成膜部を形成したことを特徴とする。
【００３２】
この構成によれば、ワークに対し機能液の多彩な吐出を可能とする液滴吐出装置を用いて製造されるため、電気光学装置自体を効率よく製造することが可能となる。なお、電気光学装置（デバイス）としては、液晶表示装置、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）装置、電子放出装置、ＰＤＰ（ＰｌａｓｍａＤｉｓｐｌａｙＰａｎｅｌ）装置および電気泳動表示装置等が考えられる。なお、電子放出装置は、いわゆるＦＥＤ（ＦｉｅｌｄＥｍｉｓｓｉｏｎＤｉｓｐｌａｙ）装置を含む概念である。さらに、電気光学装置としては、金属配線形成、レンズ形成、レジスト形成および光拡散体形成等を包含する装置が考えられる。
【００３３】
本発明の電子機器は、上記した電気光学装置の製造方法により製造した電気光学装置または上記した電気光学装置を搭載したことを特徴とする。
【００３４】
この場合、電子機器としては、いわゆるフラットパネルディスプレイを搭載した携帯電話、パーソナルコンピュータの他、各種の電気製品がこれに該当する。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して、本発明の第１実施形態について説明する。図１は、本発明を適用した液滴吐出装置１の外観斜視図、図２は、本発明を適用した液滴吐出装置１の正面図、図３は、本発明を適用した液滴吐出装置１の右側面図である。詳細は後述するが、この液滴吐出装置１は、特殊なインクや発光性の樹脂液等の機能液を機能液滴吐出ヘッド３１に導入して、基板等のワークＷに機能液滴による成膜部を形成するものである。
【００３６】
図１ないし図３に示すように、液滴吐出装置１は、機能液を吐出するための吐出手段２（描画手段）と、吐出手段２のメンテナンスを行うメンテナンス手段３と、吐出手段２に機能液を供給すると共に不要となった機能液を回収する機能液供給回収手段４と、各手段を駆動・制御するための圧縮エアーを供給するエアー供給手段５（加圧送液手段）と、を備えている。そして、これらの各手段は、制御手段６により、相互に関連付けられて制御されている。図示は省略したが、この他にも、ワークＷの位置を認識するワーク認識カメラや、吐出手段２のヘッドユニット２１（後述する）の位置確認を行うヘッド認識カメラ、各種インジケータ等の付帯装置が設けられており、これらも制御手段６によりコントロールされている。
【００３７】
図１ないし３に示すように、吐出手段２およびメンテナンス手段３のフラッシングユニット９３（後述する）は、アングル材を方形に組んで構成した架台１１の上部に固定した石定盤１２の上に配設されており、機能液供給回収手段４およびエアー供給手段５の大部分は、架台１１に添設された機台１３に組み込まれている。機台１３には、大小２つの収容室が形成されており、大きいほうの収容室１４には機能液供給回収手段４のタンク類が収容され、小さいほうの収容室１５にはエアー供給手段５の主要部が収容されている。また、機台１３上には、後述する機能液供給回収手段４の給液タンク２３１（機能液タンク）を載置するタンクベース１７および機台１３の長手方向（すなわちＸ軸方向）にスライド自在に支持された移動テーブル１８が設けられており、移動テーブル１８上にはメンテナンス手段３の吸引ユニット９１（後述する）およびワイピングユニット９２（後述する）を載置する共通ベース１６が固定されている。
【００３８】
この液滴吐出装置１は、吐出手段２の機能液滴吐出ヘッド３１をメンテナンス手段３に保守させながら、機能液供給回収手段４の給液タンク２３１から機能液滴吐出ヘッド３１に機能液を供給すると共に、機能液滴吐出ヘッド３１からワークＷに機能液を吐出させるものである。以下、各手段について説明する。
【００３９】
吐出手段２は、機能液を吐出する機能液滴吐出ヘッド３１を複数有するヘッドユニット２１と、ヘッドユニット２１を支持するメインキャリッジ２２と、ワークＷを載置し、ワークＷを機能液滴吐出ヘッド３１に対して走査させるＸ・Ｙ移動機構２３と、を有している。
【００４０】
図４および図５に示すように、ヘッドユニット２１は、複数（１２個）の機能液滴吐出ヘッド３１と、複数の機能液滴吐出ヘッド３１を搭載するサブキャリッジ５１と、各機能液滴吐出ヘッド３１のノズル形成面４４（ノズル面）を下面に突出させてサブキャリッジ５１に取り付けるためのヘッド保持部材５２と、から構成されている。１２個の機能液滴吐出ヘッド３１は、６個ずつに二分され、ワークＷに対して機能液の十分な塗布密度を確保するために所定角度傾けてサブキャリッジ５１に配設されている。二分された６個の各機能液滴吐出ヘッド３１は、副走査方向（Ｙ軸方向）に対して相互に位置ずれして配設され、副走査方向において各機能液滴吐出ヘッド３１の吐出ノズル４２が連続（一部重複）するようになっている。なお、機能液滴吐出ヘッド３１を専用部品で構成するなどして、ワークＷに対して機能液の十分な塗布密度を確保できる場合は、機能液滴吐出ヘッド３１をあえて傾けてセットする必要はない。
【００４１】
図５に示すように、機能液滴吐出ヘッド３１は、いわゆる２連のものであり、２連の接続針３３を有する機能液導入部３２と、機能液導入部３２に連なる２連のヘッド基板３４と、機能液導入部３２の下方に連なり、内部に機能液で満たされるヘッド内流路が形成されたヘッド本体３５と、を備えている。各接続針３３は、配管アダプタ３６を介して機能液供給回収手段４の給液タンク２３１に接続されており、機能液導入部３２は、各接続針３３から機能液の供給を受けるようになっている。ヘッド本体３５は、２連のポンプ部４１と、多数の吐出ノズル４２を形成したノズル形成面４４を有するノズル形成プレート４３と、を有しており、機能液滴吐出ヘッド３１では、ポンプ部４１の作用により吐出ノズル４２から機能液滴を吐出するようになっている。なお、ノズル形成面４４には、多数の吐出ノズル４２から成る２列の吐出ノズル４２列が形成されている。
【００４２】
図４に示すように、サブキャリッジ５１は、一部が切り欠かれた本体プレート５３と、本体プレート５３の長辺方向の中間位置に設けた左右一対の基準ピン５４と、本体プレート５３の両長辺部分に取り付けた左右一対の支持部材５５と、を備えている。一対の基準ピン５４は、画像認識を前提として、サブキャリッジ５１（ヘッドユニット２１）をＸ軸、Ｙ軸、およびθ軸方向に位置決め（位置認識）するための基準となるものである。支持部材５５は、ヘッドユニット２１をメインキャリッジ２２に固定する際の固定部位となる。また、サブキャリッジ５１には、各機能液滴吐出ヘッド３１と給液タンク２３１を配管接続するための配管ジョイント５６が設けられている。配管ジョイント５６は、一端に各機能液滴吐出ヘッド３１（の接続針３３）と接続した配管アダプタ３６からのヘッド側配管部材を接続し、もう一端には給液タンク２３１からの装置側配管部材を接続するための１２個のソケット５７を有している。
【００４３】
図３に示すように、メインキャリッジ２２は、後述するブリッジプレート８２に下側から固定される外観「Ｉ」形の吊設部材６１と、吊設部材６１の下面に取り付けたθテーブル６２と、θテーブル６２の下方に吊設するよう取り付けたキャリッジ本体６３と、で構成されている。キャリッジ本体６３には、ヘッドユニット２１を遊嵌するための方形の開口を有しており、ヘッドユニット２１を位置決め固定するようになっている。なお、キャリッジ本体６３には、ワークＷを認識するためのワーク認識カメラが配設されている。
【００４４】
Ｘ・Ｙ移動機構２３は、図１ないし３に示すように、上記した石定盤１２に固定され、ワークＷを主走査（Ｘ軸方向）させると共にメインキャリッジ２２を介してヘッドユニット２１を副走査（Ｙ軸方向）させるものである。Ｘ・Ｙ移動機構２３は、石定盤１２の長辺に沿う中心線に軸線を合致させて固定されたＸ軸テーブル７１と、Ｘ軸テーブル７１を跨いで、石定盤１２の短辺に沿う中心線に軸線を合致させたＹ軸テーブル８１と、を有している。
【００４５】
Ｘ軸テーブル７１は、ワークＷをエアー吸引により吸着セットする吸着テーブル７２と、吸着テーブル７２を支持するθテーブル７３と、θテーブル７３をＸ軸方向にスライド自在に支持するＸ軸エアースライダ７４と、θテーブル７３を介して吸着テーブル７２上のワークＷをＸ軸方向に移動させるＸ軸リニアモータ（図示省略）と、Ｘ軸エアースライダ７４に併設したＸ軸リニアスケール７５とで構成されている。機能液滴吐出ヘッド３１の主走査は、Ｘ軸リニアモータの駆動により、基板Ｗを吸着した吸着テーブル７２およびθテーブル７３が、Ｘ軸エアースライダ７４を案内にしてＸ軸方向に往復移動することにより行われる。
【００４６】
Ｙ軸テーブル８１は、メインキャリッジ２２を吊設するブリッジプレート８２と、ブリッジプレート８２を両持ちで且つＹ軸方向にスライド自在に支持する一対のＹ軸スライダ８３と、Ｙ軸スライダ８３に併設したＹ軸リニアスケール８４と、一対のＹ軸スライダ８３を案内してブリッジプレート８２をＹ軸方向に移動させるＹ軸ボールねじ８５と、Ｙ軸ボールねじ８５を正逆回転させるＹ軸モータ（図示省略）とを備えている。Ｙ軸モータはサーボモータで構成されており、Ｙ軸モータが正逆回転すると、Ｙ軸ボールねじ８５を介してこれに螺合しているブリッジプレート８２が一対のＹ軸スライダ８３を案内にしてＹ軸方向に移動する。すなわち、ブリッジプレート８２の移動に伴い、メインキャリッジ２２（ヘッドユニット２１）がＹ軸方向の往復移動を行い、機能液滴吐出ヘッド３１の副走査が行われる。
【００４７】
ここで、吐出手段２の一連の動作を簡単に説明する。まず、機能液を吐出する前の準備として、ヘッド認識カメラによるヘッドユニット２１の位置補正が行われた後、ワーク認識カメラによって、吸着テーブル７２にセットされたワークＷの位置補正がなされる。次に、ワークＷをＸ・Ｙ移動機構２３（Ｘ軸テーブル７１）により主走査（Ｘ軸）方向に往復動させると共に、複数の機能液滴吐出ヘッド３１を駆動させてワークＷに対する機能液滴の選択的な吐出動作が行われる。そして、ワークＷを復動させた後、ヘッドユニット２１をＸ・Ｙ移動機構２３（Ｙ軸テーブル８１）により副走査（Ｙ軸）方向に移動させ、再度ワークＷの主走査方向への往復移動と機能液滴吐出ヘッド３１の駆動が行われる。なお、本実施形態では、ヘッドユニット２１に対して、ワークＷを主走査方向に移動させるようにしているが、ヘッドユニット２１を主走査方向に移動させる構成であってもよい。また、ヘッドユニット２１を固定とし、ワークＷを主走査方向および副走査方向に移動させる構成であってもよい。
【００４８】
次に、メンテナンス手段３について説明する。メンテナンス手段３は、機能液滴吐出ヘッド３１を保守して、機能液滴吐出ヘッド３１が適切に機能液を吐出できるようにするもので、吸引ユニット９１、ワイピングユニット９２、フラッシングユニット９３、流路クリーニングユニット９４を備えている。
【００４９】
図１に示すように、吸引ユニット９１は、上記した機台１３の共通ベース１６に載置されており、移動テーブル１８１を介して、機台１３の長手方向、すなわちＸ軸方向、にスライド自在に構成されている。吸引ユニット９１は、機能液滴吐出ヘッド３１を吸引することにより、機能液滴吐出ヘッド３１を保守するためのもので、ヘッドユニット２１（の機能液滴吐出ヘッド３１）に機能液の充填を行う場合や、機能液滴吐出ヘッド３１内で増粘した機能液を除去するための吸引（クリーニング）を行う場合に用いられる。図６および図１３を参照して説明すると、吸引ユニット９１は、１２個のヘッドキャップ１０２を有するキャップユニット１０１と、ヘッドキャップ１０２を介して機能液の吸引を行う機能液吸引ポンプ１４１と、各ヘッドキャップ１０２と機能液吸引ポンプ１４１を接続する吸引用チューブユニット１５１と、キャップユニット１０１を支持する支持部材１７１と、支持部材１７１を介してキャップユニット１０１を昇降させる昇降機構１８１（キャッピング手段）とを有している。
【００５０】
キャップユニット１０１は、図６に示すように、ヘッドユニット２１に搭載された１２個の機能液滴吐出ヘッド３１の配置に対応させて、１２個のヘッドキャップ１０２をキャップベース１０３に配設したものであり、対応する各機能液滴吐出ヘッド３１に各ヘッドキャップ１０２を密着可能に構成されている。
【００５１】
図８に示すように、ヘッドキャップ１０２は、キャップ本体１１１と、キャップホルダ１１２と、で構成されている。キャップ本体１１１は、２つのばね１１３で上方に付勢され、かつわずかに上下動可能な状態でキャップホルダ１１２に保持されている。キャップ本体１１１の上面には、機能液滴吐出ヘッド３１の２列の吐出ノズル４２列を包含する凹部１２１が形成され、凹部１２１の周縁部にはシールパッキン１２２が取り付けられている。そして、凹部１２１の底部には、吸収材１２３が押え枠１２４によって押し付けられた状態で敷設されている。機能液滴吐出ヘッド３１を吸引する際には、機能液滴吐出ヘッド３１のノズル形成面４４にシールパッキン１２２を押し付けて密着させ、２列の吐出ノズル４２列を包含するようにノズル形成面４４を封止する。また、凹部１２１の底部には小孔１２５が形成されており、この小孔１２５が、後述する各吸引分岐チューブ１５３に接続するＬ字継手に連通している。
【００５２】
また、各ヘッドキャップ１０２には、大気開放弁１３１が設けられており、凹部１２１の底面側で大気開放できるようになっている（図８参照）。大気開放弁１３１は、ばね１３２で上方の閉じ側に付勢されており、大気開放弁１３１が後述する操作プレート１７６を介して開閉される。そして、機能液の吸引動作の最終段階で、大気開放弁１３１の操作部１３３を、操作プレート１７６を介して引き下げ、開弁することにより、吸収材１２３に含浸されている機能液も吸引できるようになっている。なお、詳細は後述するが、各ヘッドキャップ１０２には、検出手段１６１が設けられている。検出手段１６１は、これに流下した機能液の有無を検出する。
【００５３】
機能液吸引ポンプ１４１は、各ヘッドキャップ１０２を介して機能液滴吐出ヘッド３１に吸引力を作用させるもので、メンテナンス性を考慮してピストンポンプで構成されている。
【００５４】
図１３に示すように、吸引用チューブユニット１５１は、機能液吸引ポンプ１４１に接続される機能液吸引チューブ１５２と、各ヘッドキャップ１０２に接続される複数（１２本）の吸引分岐チューブ１５３と、機能液吸引チューブ１５２と吸引分岐チューブ１５３とを接続するためのヘッダパイプ１５４、とで構成されている。すなわち、機能液吸引チューブ１５２および吸引分岐チューブ１５３により、ヘッドキャップ１０２と機能液吸引ポンプ１４１とを接続する機能液流路が形成されている。そして、同図に示すように、各吸引分岐チューブ１５３には、ヘッドキャップ１０２側から順に、キャップ側圧力センサ１６２、および吸引用開閉バルブ１６３が設けられている。キャップ側圧力センサ１６２は、吸引分岐チューブ１５３内の圧力を検出するものである。また、吸引用開閉バルブ１６３は、吸引分岐チューブ１５３を閉塞させるものである。なお、本実施形態では、検出手段１６１は、各ヘッドキャップ１０２内に設けられているが、各吸引分岐チューブ１５３内に設けられていてもよい。また、各ヘッドキャップ１０２内および各吸引分岐チューブ１５３内のいずれにも設けられている構成であってもよい（詳細は後述する）。
【００５５】
図７に示すように、支持部材１７１は、上端にキャップユニット１０１を支持する支持プレート１７３を有する支持部材本体１７２と、支持部材本体１７２を上下方向にスライド自在に支持するスタンド１７４とを備えている。支持プレート１７３の長手方向の両側下面には、一対のエアーシリンダ１７５が固定されており、この一対のエアーシリンダ１７５により操作プレート１７６が昇降する。そして、操作プレート１７６上には、各ヘッドキャップ１０２の大気開放弁１３１の操作部１３３に係合するフック１７７が取り付けられており、操作プレート１７６の昇降に伴って、フック１７７が操作部１３３を上下させることにより、上記した大気開放弁１３１は開閉される。
【００５６】
図７に示すように、昇降機構１８１は、エアーシリンダ１７５からなる２つの昇降シリンダ、すなわちスタンド１７４のベース部に立設した下段の昇降シリンダ１８２と、下段の昇降シリンダ１８２により昇降する昇降プレート１８４上に立設した上段の昇降シリンダ１８３と、を備えており、支持プレート１７３上には、上段の昇降シリンダ１８３のピストンロッドが連結されている。両昇降シリンダのストロークは互いに異なっており、両昇降シリンダの選択作動でキャップユニット１０１の上昇位置を比較的高い第１位置と比較的低い第２位置とに切換え自在としている。キャップユニット１０１が第１位置にあるときは、各機能液滴吐出ヘッド３１に各ヘッドキャップ１０２が密着し、キャップユニット１０１が第２位置にあるときは、各機能液滴吐出ヘッドと各ヘッドキャップ１０２との間に僅かな間隙が生じるようになっている。
【００５７】
なお、詳細は後述するが、キャップユニット１０１の各ヘッドキャップ１０２は、機能液非吐出時における機能液滴吐出ヘッド３１のフラッシング（予備吐出）により吐出された機能液を受ける液滴受けを兼ねている。昇降機構１８１は、機能液を機能液滴吐出ヘッド３１のヘッド内流路に充填するときや、機能液滴吐出ヘッド３１のクリーニングを行うときのように、各ヘッドキャップ１０２を介して機能液滴吐出ヘッド３１を吸引する場合には、第１位置にキャップユニット１０１を移動させて、各ヘッドキャップ１０２を各機能液滴吐出ヘッド３１に密着させ、機能液滴吐出ヘッド３１がフラッシングを行う場合には、第２位置にキャップユニット１０１を移動させる。
【００５８】
ワイピングユニット９２は、機能液滴吐出ヘッド３１の吸引（クリーニング）等により、機能液が付着して汚れた各機能液滴吐出ヘッド３１のノズル形成面４４を拭き取るものであり、共通ベース１６上に突き合わせた状態で配設された巻き取りユニット１９１と拭き取りユニット１９２とから構成されている（図１および図３参照）。例えば、機能液滴吐出ヘッド３１のクリーニングが完了すると、ワイピングユニット９２は、上記した移動テーブル１８により機能液滴吐出ヘッド３１に臨む位置まで移動させられる。そして、ワイピングユニット９２は、機能液滴吐出ヘッド３１に十分近接した状態で、巻き取りユニット１９１からワイピングシート（図示省略）を繰り出し、拭き取りユニット１９２の拭き取りローラ（図示省略）を用いて、繰り出したワイピングシートで機能液滴吐出ヘッド３１のノズル形成面４４を拭き取っていく。なお、繰り出されたワイピングシートには、後述する洗浄液供給系２１３から洗浄液が供給されており、機能液滴吐出ヘッド３１に付着した機能液を効率よくふき取れるようになっている。
【００５９】
フラッシングユニット９３は、（ワークＷに対する）液滴吐出時に、複数（１２個）の機能液滴吐出ヘッド３１のフラッシング動作（予備吐出）により順に吐出される機能液を受けるためのものである。フラッシングユニット９３は、Ｘ軸テーブル７１の吸着テーブル７２を挟んで、θテーブル７３に固定された１対のフラッシングボックス２０１（片側のみ図示）を備えている（図１参照）。フラッシングボックス２０１は、θテーブル７３と共に主走査時に移動するので、ヘッドユニット２１等をフラッシング動作のために移動させることがない。すなわち、フラッシングボックス２０１はワークＷと共にヘッドユニット２１へ向かって移動していくので、フラッシングボックス２０１に臨んだ機能液滴吐出ヘッドの吐出ノズル４２から順次フラッシング動作を行うことができる。なお、フラッシングボックス２０１で受けた機能液は、後述する廃液タンク２７１に貯留される。
【００６０】
フラッシング動作は、全ての機能液滴吐出ヘッド３１の全吐出ノズル４２から機能液を吐出するもので、時間の経過に伴い、機能液滴吐出ヘッド３１に導入した機能液が乾燥により増粘して、機能液滴吐出ヘッド３１の吐出ノズル４２に目詰りを生じさせることを防止するために定期的に行われる。フラッシング動作は、機能液の吐出時だけではなく、ワークＷの入れ替え時等、機能液の吐出が一時的に休止される機能液非吐出時（待機中）にも行う必要がある。係る場合、ヘッドユニット２１は、クリーニング位置、すなわち吸引ユニット９１のキャップユニット１０１の直上部、まで移動した後、各機能液滴吐出ヘッド３１は、対応する各ヘッドキャップ１０２に向けてフラッシングを行う。
【００６１】
図９に示すように、流路クリーニングユニット９４は、給液タンク２３１から回収用チューブ２５２に至る機能液の全流路に洗浄液を通液して全流路をクリーニングするためのものである。流路クリーニングユニット９４は、洗浄液供給チューブ２６２（後述する）を介して洗浄液タンク２６１（後述する）に接続された流路クリーニング給液チューブ２８１と、洗浄液供給チューブ２６２と流路クリーニング給液チューブ２８１とを接続する三方弁２８２と、を備えている。三方弁２８２は、通常時には、ワイピングユニット９２側となっているが、流路クリーニング時には、給液タンク２３１側に切り替えられることにより、流路クリーニング給液チューブ２４１に洗浄液が供給され、機能液の全流路に洗浄液が通液される。洗浄液タンク２６１は、エアー供給手段５に連なるエアー供給チューブ２９２が接続され洗浄液が加圧送液されるようになっている。なお、洗浄液タンク２６１に代えて、流路クリーニングユニット９４用の専用タンクを設けてもよい。
【００６２】
次に、機能液供給回収手段４について説明する。液体供給回収手段は、ヘッドユニット２１の各機能液滴吐出ヘッド３１に機能液を供給する機能液供給系２１１（機能液供給装置）と、メンテナンス手段３の吸引ユニット９１で吸引した機能液を回収する機能液回収系２１２と、ワイピングユニット９２や流路クリーニングユニット９４に機能材料の溶剤を洗浄用として供給する洗浄液供給系２１３と、フラッシングユニット９３で受けた機能液を回収する廃液回収系２１４と、で構成されている。そして、図３に示すように、機台１３の大きいほうの収容室１４には、図示右側から順に機能液供給系２１１の加圧タンク２２１、機能液回収系２１２の再利用タンク２５１、洗浄液供給系２１３の洗浄液タンク２６１が横並びに配設されている。そして、再利用タンク２５１および洗浄液タンク２６１の近傍には、小型に形成した廃液回収系２１４の廃液タンク２７１が設けられている。
【００６３】
図９および図１３に示すように、機能液供給系２１１は、大量（３Ｌ）の機能液を貯留する加圧タンク２２１と、加圧タンク２２１から送液された機能液を貯留すると共に、各機能液滴吐出ヘッド３１に機能液を供給する給液タンク２３１（機能液タンク）と、給液管路を形成してこれらを配管接続する給液チューブ２４１と、で成り立っている。加圧タンク２２１は、エアー供給手段５（後述する）に連なるエアー供給チューブ２９２が接続され機能液が加圧送液されるようになっている。なお、給液タンク２３１には、大気開放弁２４４が設けられ、給液タンク２４１内の圧力を大気開放するようになっている。
【００６４】
給液タンク２３１は、図１０に示すように上記した機台１３のタンクベース１７上に固定されており、両側に液位窓２３４を有すると共に、加圧タンク２２１からの機能液を貯留するタンク本体２３３と、両液位窓２３４に臨んで機能液の液位（水位）を検出する液位検出器２３５と、タンク本体２３３が載置されるパン２３６と、パン２３６を介してタンク本体２３３を支持するタンクスタンド２３２と、を備えている。
【００６５】
図１０に示すように、タンク本体２３３（の蓋体）の上面には、加圧タンク２２１に連なる給液チューブ２４１が繋ぎこまれており、またヘッドユニット２１側に延びる給液チューブ２４１用の６つの給液用コネクタ２３７が設けられている。液位検出器２３５は、機能液の上限、すなわちオーバーフロー、を検出する上限レベル検出器２３９、および適切な水頭圧を維持するために機能液の管理液位を検出する管理液位レベル検出器２４０から成り立っている。そして、加圧タンク２２１に接続された給液チューブ２４１には、液位調節バルブ２４３が介設されており、液位調節バルブ２４３を開閉制御することにより、タンク本体２３３に貯留する機能液の液位が、常に液位検出器２３５の検出範囲内にあるように調整されている。
【００６６】
図９および図１３に示すように、給液タンク２３１には、機能液滴吐出ヘッド３１に延びる６本の各給液チューブ２４１が接続されている。また、これらの給液チューブ２４１は、それぞれＴ字継手２４７を介して２本に分岐され、計１２本の給液分岐チューブ２４２（分岐供給管路）が形成されている。１２本の給液分岐チューブ２４２は、装置側配管部材としてヘッドユニット２１に設けた配管ジョイント５６の１２個のソケット５７に接続している。
【００６７】
図９に示すように、機能液回収系２１２は、吸引ユニット９１で吸引した機能液を貯留するためのもので、吸引した機能液を貯留する再利用タンク２５１と、機能液吸引ポンプ１４１に接続され、吸引した機能液を再利用タンク２５１へ導く回収用チューブ２５２と、を有している。
【００６８】
図９に示すように、洗浄液供給系２１３は、ワイピングユニット９２のワイピングシートや流路クリーニングユニット９４の流路クリーニング給液チューブ２８１に洗浄液を供給するためのもので、洗浄液を貯留する洗浄液タンク２６１と、洗浄液タンク２６１の洗浄液を供給するための洗浄液供給チューブ２６２とを有している。なお、洗浄液の供給は加圧供給であり、エアー供給チューブ２９２を介して、洗浄液タンク２６１にエアー供給手段５から圧縮気体（窒素ガス）を導入することにより為される。また、洗浄液には比較的揮発性の高い溶剤が用いられる。
【００６９】
図９に示すように、廃液回収系２１４は、フラッシングユニット９３に吐出した機能液を回収するためのもので、回収した機能液を貯留する廃液タンク２７１と、フラッシングユニット９３に接続され、廃液タンク２７１にフラッシングユニット９３へ吐出された機能液を導く廃液用チューブ２７２および廃液ポンプ２７３とを有している。
【００７０】
次に、エアー供給手段５について説明する。図９および図１３に示すように、エアー供給手段５は、例えば加圧タンク２２１、洗浄液タンク２６１等の各部に不活性ガス（Ｎ_２）を圧縮した圧縮エアーを供給するもので、不活性ガスを圧縮するエアーポンプ２９１と、エアーポンプ２９１によって圧縮された圧縮エアーを各部に供給するためのエアー供給チューブ２９２（加圧用管路）と、を備えている。そして、エアー供給チューブ２９２には、圧縮エアーの供給先に応じて圧力を所定の一定圧力に保つためのレギュレータ２９３が設けられている。なお、エアー供給手段５の各部の構成は、図１３では省略したが、図１４に示す第２実施形態に係るエアー供給手段５の構成と同様のものである。
【００７１】
一方、ヘッドキャップ１０２内に配設された検出手段１６１は、機能液がヘッドキャップ１０２内に達したことを検出するものであり、図１１に示すように、水晶発振子３０１と、水晶発振子３０１を安定的に発振させるための発振回路３０２と、水晶発振子３０１の発振周波数を測定する周波数カウンタ３０３と、を備えている。周波数カウンタ３０３は、制御手段６に接続され、制御されている。
【００７２】
図１１に示すように、水晶発振子３０１は、ＡＴカットされた水晶片３１１と、その両面に取り付けられた電極３１２、３１３と、を備えている。また、リード線３１４、３１５が電極３１２、３１３とそれぞれ電気的に接続されている。電極３１２は、機能液による腐食を考慮し、耐食性の高い金や銀等で構成されている。電極３１２の反応部分３１６は機能液に曝されるようになっている。なお、電極３１２の反応部分３１６以外の部分、および他方の電極３１３は、機能液に曝されないように保護部３１７（モールド樹脂等）によって覆われている。
【００７３】
図１１に示すように、水晶発振子３０１は、リード線３１４、３１５を介して発振回路３０２に接続され、さらに、発振回路３０２は、周波数カウンタ３０３に接続されている。発振回路３０２は、電源に接続されており、水晶発振子３０１の電極３１２、３１３に電圧を印加することにより、水晶発振子３０１に連続的な発振をさせている。
【００７４】
このように構成された水晶発振子３０１は、図１２に示すように、ヘッドキャップ１０２内の側壁部分に配設されている。水晶発振子３０１の共振周波数は、非常に安定しているが、電極３１２の反応部分３１６に機能液が付着すると、その機能液の重量で共振周波数が減少する。すなわち、水晶発振子３０１の共振周波数の変化を検出することにより、水晶発振子３０１が機能液に浸漬されているか否か、を検出し、ヘッドキャップ１０２内の機能液の充填状況を把握することができる。
【００７５】
周波数カウンタ３０３は、水晶発振子３０１の共振周波数の変化を測定し、機能液が付着していない場合の共振周波数と比較して共振周波数が一定の値以上減少した場合に、制御手段６に機能液検出信号を送信する。
【００７６】
なお、本実施形態では、図１２に示すように、水晶発振子３０１をヘッドキャップ１０２内の側壁部分に、吸収材１２３を水晶発振子３０１の形状にくり抜いて、配設しているが、仮想線で示すように、ヘッドキャップ１０２内の底面部分に配設してもよい。また、仮想線で示すように、水晶発振子３０１を各ヘッドキャップ１０２に接続された吸引分岐チューブ１５３内に配設してもよい。この場合、吸引分岐チューブ１５３の内壁に配設してもよいが、機能液に気泡が含まれている場合に気泡の存在を確実に検出できるようにするため、吸引分岐チューブ１５３の流路内に継手１５５を設け、この継手１５５にメッシュサイズが細かいＳＵＳフィルター１５６を組み込み、その上面に配設してもよい。ただし、詳細は後述するが、フラッシングによりキャップ内に溜まった機能液を検出するために、本実施形態のように、水晶発振子３０１をヘッドキャップ１０２内に配設していることが好ましい。もちろん、水晶発振子３０１をヘッドキャップ１０２内および吸引分岐チューブ１５３内の両方に設けて、機能液を確実に検出できるようにしてもよい。
【００７７】
次に制御手段６について説明する。制御手段６は、各手段の動作を制御するための制御部を備えており、制御部は、制御プログラムや制御データを記憶していると共に、各種制御処理を行うための作業領域を有している。そして、制御手段６は、上記した各手段と接続され、装置全体を制御している。
【００７８】
ここで、制御手段６による制御の例として、給液タンク２３１から機能液滴吐出ヘッド３１のヘッド内流路に機能液を充填する場合について説明する。
【００７９】
上述したように、本実施形態の液滴吐出装置１では、機能液滴吐出ヘッド３１と給液タンク２３１との間に僅かな水頭圧差を生じさせていると共に、機能液滴吐出ヘッド３１のポンプ作用によって給液タンク２３１から機能液を供給する構成である。したがって、機能液滴吐出ヘッド３１を新たに導入した場合等のように、機能液滴吐出ヘッド３１のヘッド内流路に機能液を充填する場合には、機能液を強制的に送液する必要があるため、給液タンク２３１の機能液を機能液滴吐出ヘッド３１を介して機能液吸引ポンプ１４１で吸引する構成となっている。これにより、給液タンク２３１から機能液滴吐出ヘッド３１に至るまでの機能液流路の気泡を機能液滴吐出ヘッド３１から排出すると共に、給液タンク２３１から機能液を機能液滴吐出ヘッド３１のヘッド内流路に機能液を充填している。
【００８０】
図１３を参照して説明すると、まず、制御手段６は、機能液滴吐出ヘッド３１（ヘッドユニット２１）を吸引ユニット９１の直上部に移動させる。そして、吸引ユニット９１の昇降機構１８１を駆動して、ヘッドキャップ１０２を第１位置に移動させ、機能液滴吐出ヘッド３１にヘッドキャップ１０２を密着させる。ここで吸引ポンプ１４１を駆動し機能液を吸引する。これにより、給液タンク２３１内の機能液が各機能液滴吐出ヘッド３１を通って吸引され各機能液滴吐出ヘッド３１のヘッド内流路に充填される。
【００８１】
機能液滴吐出ヘッド３１のヘッド内流路に機能液が充填されると、ヘッドキャップ１０２の内部に設けた水晶発振子３０１に機能液が達し、機能液が水晶発振子３０１に接する（浸漬する）ことにより検出手段１６１から機能液検出信号が制御手段６に送られる。ヘッド内流路のすべてが機能液により満たされている場合、検出手段１６１からの信号は図１５の（１）ようになる。すなわち、機能液検出信号が所定時間継続して制御手段６に送信されることにより、ヘッド内流路に気泡が存在せず、すべて機能液により満たされたことが検出される。この場合、制御手段６は、検出手段１６１による検出動作を開始した後第１の所定の時間（図１５中Ｔ１）内に、全ての検出手段１６１から機能液検出信号が第２の所定の時間（図１５中Ｔ２）継続して送られると、停止信号を出力し、この停止信号をディレイ回路（遅延手段）により遅延させて吸引手段の駆動の停止タイミングを生成し、このタイミングにより吸引ポンプの駆動を停止させて機能液の充填を終了させる。
【００８２】
一方、ヘッド内流路に気泡が存在する場合は、図１５の（２）に示すように気泡が存在する部分に応じて機能液検出信号が断続的に制御手段６に送られる。また、機能液タンクから機能液が供給されない機能液切れの場合にはヘッド内流路のインクがなくなるため、検出手段１６１からの信号は図１５の（３）に示すようになる。制御手段６は、検出手段１６１による検出動作を開始した後第１の所定の時間（図１５中Ｔ１）内に、これらの場合のように機能液検出信号が第２の所定の時間（図１５中Ｔ２）継続しないときに、エラー状態である旨の報知を行う。この報知は、液滴吐出装置１に設けられる表示部への表示や音声により行われるものである。
【００８３】
なお、機能液流路における流路抵抗の相違から、機能液滴吐出ヘッド３１毎に機能液の充填にかかる所要時間が異なることがある。かかる場合には、検出手段１６１毎に、これに対応する供給バルブ２４６を開閉制御することにより、機能液が充填された機能液滴吐出ヘッド３１（のヘッド内流路）から機能液を無駄に消費することを防止することができる。具体的には、制御手段６は、検出手段１６１による検出動作を開始した後第１の所定の時間（図１５中Ｔ１）内に、検出手段１６１から機能液検出信号が第２の所定の時間（図１５中Ｔ２）継続して送られると、管路閉塞信号を出力し、この停止信号をディレイ回路（遅延手段）により遅延させて吸引バルブの閉塞タイミングを生成し、このタイミングにより機能液検出信号を送ってきた検出手段１６１に対応する吸引バルブ１６３のみを閉弁させる。これを全ての検出手段１６１毎に行うことで、すなわち検出手段１６１に機能液が達した順に対応する吸引バルブ１６３を閉弁させることで、機能液が充填された機能液滴吐出ヘッド３１に機能液が吸引され続けることを防止することができ、機能液の消費量を削減することができる。
【００８４】
なお、第１実施形態では、フラッシングによりヘッドキャップ１０２内に機能液が溜まった場合にも、制御手段６により機能液の排出を制御することが可能である。すなわち。フラッシングにより機能液滴吐出ヘッド３１からヘッドキャップ１０２に向けて吐出された機能液は、ヘッドキャップ１０２内に収容された吸収材１２３より一時的に保持されるが、吸収材１２３が保持しきれなかった機能液は、ヘッドキャップ１０２内の側壁部分に配設された水晶発振子３０１に接することになる。その場合、制御手段６は、検出手段１６１の機能液検出信号を受信して、吸引ポンプ１４１を駆動する。すなわち、ヘッドキャップ１０２内に溜まった機能液が吸引されてヘッドキャップ１０２内から排出されるため、機能液が長期間放置されてヘッドキャップ１０２内で凝固してしまうことがない。
【００８５】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態の液滴吐出装置７では、第１実施形態の液滴吐出装置１と略同様の構成であり、ここでは、第１実施形態の液滴吐出装置と異なる点について説明する。機能液滴吐出ヘッド３１に延びる６本の各給液チューブ２４１には、後述する圧力コントローラ２９４に接続されたヘッド側圧力センサ２４５（圧力検出手段）が機能液滴吐出ヘッド３１近傍に介設されている。ヘッド側圧力センサ２４５に基づいて給液タンク２３１を加圧する構成となっており、給液タンク２３１に接続されるエアー供給チューブ２９２には、ヘッド側圧力センサ２４５に接続された圧力コントローラ２９４と大気開放ポートを有する三方弁２４４とが介設されている。圧力コントローラ２９４は、レギュレータ２９３から送られた圧縮エアーを適宜減圧して給液タンク２３１に送ると共に、三方弁２４４を開閉制御することにより、給液タンク２３１への加圧力を調節可能となっている。
【００８６】
図１４を参照して説明すると、まず、制御手段６は、機能液滴吐出ヘッド３１（ヘッドユニット２１）を吸引ユニット９１の直上部に移動させる。そして、吸引ユニット９１の昇降機構１８１を駆動して、ヘッドキャップ１０２を第１位置に移動させ、機能液滴吐出ヘッド３１にヘッドキャップ１０２を密着させる。一方、制御手段６は、吸引ポンプの駆動と同期させて三方弁２４４を切替え、大気開放ポートを閉弁すると共にエアー供給チューブ２９２の閉塞を開放する。これに伴い、エアーポンプ２９１から給液タンク２３１に圧縮エアーが供給され、給液タンク２３１内部が加圧される。
【００８７】
したがって、給液タンク２３１の加圧により生じた機能液滴吐出ヘッド３１との圧力差により、給液タンク２３１に貯留されている機能液は、機能液滴吐出ヘッド３１に向かって（加圧）送液される。各給液分岐チューブ２４２には、分岐給液通路を閉塞するための供給用バルブ２４６が介設されており、制御手段６により開閉制御されている。
【００８８】
機能液滴吐出ヘッド３１のヘッド内流路に機能液が充填されると、ヘッドキャップ１０２の内部に設けた水晶発振子３０１に機能液が達し、機能液が水晶発振子３０１に接することにより検出手段１６１から機能液検出信号が制御手段６に送られる。ヘッド内流路がすべて機能液により満たされている場合、検出手段１６１からの信号は図１５の１）ようになる。すなわち、機能液検出信号が所定時間継続して制御手段６に送信されることにより、ヘッド内流路に気泡が存在せず、すべて機能液により満たされたことを知ることができる。制御手段６は、検出手段１６１による検出動作を開始した後第１の所定の時間（図１５中Ｔ１）内に、全ての検出手段１６１から機能液検出信号が第２の所定の時間（図１５中Ｔ２）継続して送られると、停止信号を出力し、この停止信号をディレイ回路（遅延手段）により遅延させて加圧手段の駆動の停止タイミングを生成し、このタイミングにより三方弁２４４を大気開放ポートに切替えて、エアー供給チューブ２９２を閉塞すると共に給液タンク２３１内の圧力を大気開放させて機能液の充填を終了させる。
【００８９】
一方、ヘッド内流路に気泡が存在する場合は、図１５の２）に示すように気泡が存在する部分に応じて機能液検出信号が断続的に制御手段６に送られる。また、機能液タンクから機能液が供給されない機能液切れの場合にはヘッド内流路のインクがなくなるため、検出手段１６１からの信号は図１５の３）に示すようになる。制御手段６は、検出手段１６１による検出動作を開始した後第１の所定の時間内に、これらの場合のように機能液検出信号が第２の所定の時間継続しないときに、エラー状態である旨の報知を行う。この報知は、液滴吐出装置７に設けられる表示部への表示や音声により行われるものである。
【００９０】
なお、機能液流路における流路抵抗の相違から、機能液滴吐出ヘッド３１毎に機能液の充填にかかる所要時間が異なることがある。かかる場合には、検出手段１６１毎に、これに対応する供給バルブ２４６を開閉制御することにより、機能液が充填された機能液滴吐出ヘッド３１（のヘッド内流路）から機能液を無駄に消費することを防止することができる。具体的には、制御手段６は、検出手段１６１による検出動作を開始した後第１の所定の時間内に、検出手段１６１から機能液検出信号が第２の所定の時間継続して送られると、管路閉塞信号を出力し、この停止信号をディレイ回路（遅延手段）により遅延させて供給バルブ２４６の閉塞タイミングを生成し、このタイミングにより機能液検出信号を送ってきた検出手段１６１に対応する供給バルブ２４６のみを閉弁させる。これを全ての検出手段１６１毎に行うことで、すなわち検出手段１６１に機能液が達した順に対応する供給バルブ２４６を閉弁させることで、機能液が充填された機能液滴吐出ヘッド３１に機能液が送液され続けることを防止することができ、機能液の消費量を削減することができる。
【００９１】
なお、第１実施形態の液滴吐出装置１では、吸引ポンプによる吸引のみを、第２実施形態の液滴吐出装置７では、給液タンク２３１の加圧のみを、行って機能液を通液しているが、吸引ポンプによる吸引と給液タンク２３１の加圧とを併せて行う構成であってもよい。
【００９２】
ここで、上記の液滴吐出装置１を液晶表示装置の製造に適用した場合について、説明する。図１６は、液晶表示装置３２１の断面構造を表している。同図に示すように、液晶表示装置３２１は、ガラス基板３４１を主体として対向面に透明導電膜（ＩＴＯ膜）３４２および配向膜３４３を形成した上基板３３１および下基板３３２と、この上下両基板３３１、３３２間に介設した多数のスペーサ３５１と、上下両基板３３１、３３２間を封止するシール材３５２と、上下両基板３３３１、３３２間に充填した液晶３５３とで構成されると共に、上基板３３１の背面に位相基板３６１および偏光板３６２ａを積層し、且つ下基板３３２の背面に偏光板３６２ｂおよびバックライト３６３を積層して、構成されている。
【００９３】
通常の製造工程では、それぞれ透明導電膜３４２のパターニングおよび配向膜３４３の塗布を行って上基板３３１および下基板３３２を別々に作製した後、下基板３３２にスペーサ３５１およびシール材３５２を作り込み、この状態で上基板３３１を貼り合わせる。次いで、シール材３５２の注入口から液晶３５３を注入し、注入口を閉止する。その後、位相基板３６１、両偏光板３６２ａ，３６２ｂおよびバックライト３６３を積層する。
【００９４】
実施形態の液滴吐出装置１１は、例えば、スペーサ３５１の形成や、液晶３５３の注入に利用することができる。具体的には、機能液としてセルギャップを構成するスペーサ材料（例えば、紫外線硬化樹脂や熱硬化樹脂）や液晶を導入し、これらを所定の位置に均一に吐出（塗布）させていく。先ずシール材３５２を環状に印刷した下基板３３２を吸着テーブル７２にセットし、この下基板３３２上にスペーサ材料を粗い間隔で吐出し、紫外線照射してスペーサ材料を凝固させる。次に、下基板３３２のシール材３５２の内側に、液晶３５３を所定量だけ均一に吐出して注入する。その後、別途準備した上基板３３１と、液晶を所定量塗布した下基板３３２を真空中に導入して貼り合わせる。
【００９５】
このように、上基板３３１と下基板３３２とを貼り合わせる前に、液晶３５３をセルの中に均一に塗布（充填）するようにしているため、液晶３５３がセルの隅など細部に行き渡らない等の不具合を解消することができる。
【００９６】
なお、機能液（シール材用材料）として紫外線硬化樹脂或いは熱硬化樹脂を用いることで、上記のシール材３５２の印刷をこの液滴吐出装置１１で行うことも可能である。同様に、機能液（配向膜材料）としてポリイミド樹脂を導入することで、配向膜３４３を液滴吐出装置１１で作成することも可能である。
【００９７】
以上のように、液滴吐出装置１１を用いて液晶表示装置３２１を製造する場合、上記した液滴吐出装置１１では、機能液の充填時に機能液流路における機能液の流速を高速化することにより、機能液流路（ヘッド内流路）から効率的に気泡を排出することができるので、機能液を充填する際に消費する機能液量を削減して、効率的に液晶表示装置３２１を製造することができる。
【００９８】
ところで、このように構成された液滴吐出装置１１は、携帯電話やパーソナルコンピュータ等の電子機器に搭載される上記の液晶表示装置３２１の他、各種の電気光学装置（デバイス）の製造に用いることが可能である。すなわち、有機ＥＬ装置、ＦＥＤ装置、ＰＤＰ装置および電気泳動表示装置等の製造に適用することができる。
【００９９】
有機ＥＬ装置の製造に、上記した液滴吐出装置１１を応用した例を簡単に説明する。有機ＥＬ装置は、図１７に示すように、有機ＥＬ装置４０１は、基板４２１、回路素子部４２２、画素電極４２３、バンク部４２４、発光素子４２５、陰極４２６（対向電極）、および封止用基板４２７から構成された有機ＥＬ素子４１１に、フレキシブル基板（図示省略）の配線および駆動ＩＣ（図示省略）を接続したものである。回路素子部４２２は基板４２１上に形成され、複数の画素電極４２３が回路素子部４２２上に整列している。そして、各画素電極４２３間にはバンク部４２４が格子状に形成されており、バンク部４２４により生じた凹部１２１開口４３１に、発光素子４２５が形成されている。陰極４２６は、バンク部４２４および発光素子４２５の上部全面に形成され、陰極４２６の上には、封止用基板４２７が積層されている。
【０１００】
有機ＥＬ装置４０１の製造工程では、予め回路素子部４２２上および画素電極４２３が形成されている基板４２１（ワークＷ）上の所定の位置にバンク部４２４が形成された後、発光素子４２５を適切に形成するためのプラズマ処理が行われ、その後に発光素子４２５および陰極４２６（対向電極）を形成される。そして、封止用基板４２７を陰極４２６上に積層して封止して、有機ＥＬ素子４１１を得た後、この有機ＥＬ素子４１１の陰極４２６をフレキシブル基板の配線に接続すると共に、駆動ＩＣに回路素子部４２２の配線を接続することにより、有機ＥＬ装置４０１が製造される。
【０１０１】
液滴吐出装置１１は、発光素子４２５の形成に用いられる。具体的には、機能液滴吐出ヘッド３１に発光素子材料（機能液）を導入し、バンク部４２４が形成された基板４２１の画素電極４２３の位置に対応して、発光素子材料を吐出させ、これを乾燥させることで発光素子４２５を形成する。なお、上記した画素電極４２３や陰極４２６の形成等においても、それぞれに対応する液体材料を用いることで、液滴吐出装置１１を利用して作成することも可能である。
【０１０２】
また、他の電気光学装置としては、金属配線形成、レンズ形成、レジスト形成および光拡散体形成等を包含する装置が考えられる。上記した液滴吐出装置１１を各種の電気光学装置（デバイス）の製造に用いることにより、機能液充填時における機能液の消費量を削減できるので、製造コストを削減することが可能である。
【０１０３】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明の液滴吐出装置によれば、機能液滴吐出ヘッドのヘッド内流路に機能液を充填するときに、水晶発振子からなる検出手段を用いて機能液がキャップ内に達したことを検出しているため、機能液をヘッド内流路に確実に充填することができると共に、機能液充填時における機能液の無駄な消費を極力少なくすることができる。
【０１０４】
また、本発明の電気光学装置の製造方法、電気光学装置、電子機器では、上記した液滴吐出装置を用いて製造されているため、機能液を適切に充填することができ、効率的な製造が可能である。そして、機能液を充填するために必要な機能液量を削減することができるので、製造コストを削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態における液滴吐出装置の外観斜視図である。
【図２】本実施形態における液滴吐出装置の正面図である。
【図３】本実施形態における液滴吐出装置の右側面図である。
【図４】ヘッドユニットの平面図である。
【図５】（ａ）は機能液滴吐出ヘッドの外観斜視図、（ｂ）は機能液滴吐出ヘッドを配管アダプタに装着したときの断面図である。
【図６】吸引ユニットの外観斜視図である。
【図７】吸引ユニットの正面図である。
【図８】キャップ廻りの断面図である。
【図９】機能液供給系、機能液回収系、洗浄液供給系および廃液回収系を模式的に表した系統図である。
【図１０】給液タンク廻りの外観斜視図である。
【図１１】（ａ）は水晶発振子、発振回路、周波数カウンタおよび制御手段を模式的に表した系統図、（ｂ）は水晶発振子の平面図、（ｃ）は水晶発振子の断面図である。
【図１２】水晶発振子をヘッドキャップに配設したときの断面図である。
【図１３】本発明の第１実施形態に係る機能液滴吐出ヘッド、これに接続される機能液供給系、エアー供給手段、および吸引ユニットの模式図である。
【図１４】本発明の第２実施形態に係る機能液滴吐出ヘッド、これに接続される機能液供給系、エアー供給手段、および吸引ユニットの模式図である。
【図１５】検出手段により送信される機能液検出信号のタイムチャートである。
【図１６】本発明の製造方法を用いて製造した液晶表示装置の断面図である。
【図１７】本発明の製造方法を用いて製造した有機ＥＬ装置の断面図である。
【符号の説明】
１第１実施形態の液滴吐出装置２吐出手段
３メンテナンス手段４機能液供給回収手段
５エアー供給手段６制御手段
７第２実施形態の液滴吐出装置３１機能液滴吐出ヘッド
４２吐出ノズル４４ノズル形成面（ノズル面）
９１吸引ユニット９３フラッシングユニット
１０１キャップユニット１０２ヘッドキャップ
１４１機能液吸引ポンプ１５２機能液吸引チューブ
１５３吸引分岐チューブ１６１検出手段
１６２キャップ側圧力センサ１８１昇降機構
２０１フラッシングボックス２１１機能液供給系
２１２機能液回収系２２１加圧タンク
２３１給液タンク２４１給液チューブ
２４２給液分岐チューブ３０１水晶発振子
３２１液晶表示装置４０１有機ＥＬ装置
Ｗワーク

Claims

機能液タンクに接続した機能液滴吐出ヘッドに、廃液管路に連なるヘッドキャップを接合し、前記機能液タンク内の機能液を、前記機能液滴吐出ヘッドを経て前記ヘッドキャップ側に通液することにより、前記機能液滴吐出ヘッドのヘッド内流路に機能液を充填する機能液充填装置であって、
前記機能液タンク内の機能液を、前記機能液滴吐出ヘッドを経て前記ヘッドキャップ側に通液する通液手段と、
通液した機能液が前記ヘッドキャップに達したことを検出する検出手段と、
前記検出手段の検出結果に基づいて、前記通液手段の駆動を停止させる制御手段と、を備え、
前記検出手段は、前記ヘッドキャップ内および／または前記廃液管路内に配設した水晶発振子と、前記水晶発振子の共振周波数の変化に基づいて機能液の有・無を検出する検出器と、を有していることを特徴とする機能液充填装置。
前記制御手段は、前記検出手段による検出動作を開始した後、前記検出器の「有」信号が所定の時間継続したときに、前記通液手段の駆動を停止させることを特徴とする請求項１に記載の機能液充填装置。
前記制御手段は、前記通液手段の駆動を停止させる停止信号の出力を、所定の時間遅延させる遅延手段を、有していることを特徴とする請求項２に記載の機能液充填装置。
前記制御手段は、前記検出手段による検出動作を開始した後、前記検出器の「有」信号が所定の時間継続しないときに、その旨報知する報知手段を、有していることを特徴とする請求項１、２または３に記載の機能液充填装置。
前記通液手段は、前記機能液タンクに接続され前記機能液タンク内の機能液を加圧送液する加圧送液手段であ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機能液充填装置。
前記通液手段は、前記廃液管路を介して前記機能液タンク内の機能液を吸引する吸引手段であ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機能液充填装置。
複数の供給管路を介して機能液タンクにそれぞれ接続した複数の機能液滴吐出ヘッドに、複数の廃液管路にそれぞれ連なる複数のヘッドキャップを接合し、前記機能液タンク内の機能液を、前記複数の機能液滴吐出ヘッドを経て前記複数のヘッドキャップ側に送液することにより、前記各機能液滴吐出ヘッドの各ヘッド内流路に機能液を充填する機能液充填装置において、
前記機能液タンクに接続され、前記機能液タンク内の機能液を加圧送液する加圧送液手段と、
前記複数の供給管路にそれぞれ介設された複数の管路閉塞手段と、
送液した機能液が前記複数のヘッドキャップに達したことをそれぞれ検出する複数の検出手段と、
前記複数の検出手段の検出結果に基づいて、機能液が達した前記ヘッドキャップ順に当該ヘッドキャップに対応する前記管路閉塞手段を閉塞動作させる制御手段と、を備え、
前記各検出手段は、前記ヘッドキャップ内および／または前記廃液管路内に配設した水晶発振子と、前記水晶発振子の共振周波数の変化に基づいて機能液の有・無を検出する検出器とを有していることを特徴とする機能液充填装置。
複数の供給管路を介して機能液タンクにそれぞれ接続した複数の機能液滴吐出ヘッドに、複数の廃液管路にそれぞれ連なる複数のヘッドキャップを接合し、前記機能液タンク内の機能液を、前記複数の機能液滴吐出ヘッドを経て前記複数のヘッドキャップ側に吸引することにより、前記各機能液滴吐出ヘッドの各ヘッド内流路に機能液を充填する機能液充填装置において、
前記廃液管路を介して機能液タンク内の機能液を吸引する吸引手段と、
前記複数の廃液管路にそれぞれ介設された複数の管路閉塞手段と、
吸引した機能液が前記複数のヘッドキャップに達したことをそれぞれ検出する複数の検出手段と、
前記複数の検出手段の検出結果に基づいて、機能液が達した前記ヘッドキャップ順に当該ヘッドキャップに対応する前記管路閉塞手段を閉塞動作させる制御手段と、を備え、
前記各検出手段は、前記ヘッドキャップ内および／または前記廃液管路内に配設した水晶発振子と、前記水晶発振子の共振周波数の変化に基づいて機能液の有・無を検出する検出器とを有していることを特徴とする機能液充填装置。
前記制御手段は、前記各検出手段による検出動作を開始した後、前記検出器の「有」信号が所定の時間継続したときに、前記各管路閉塞手段を閉塞動作させることを特徴とする請求項７または８に記載の機能液充填装置。
前記制御手段は、前記各管路閉塞手段を閉塞動作させる閉塞信号の出力を、所定の時間遅延させる遅延手段を、有していることを特徴とする請求項９に記載の機能液充填装置。
前記制御手段は、前記各検出手段による検出動作を開始した後、前記検出器の「有」信号が所定の時間継続しないときに、その旨報知する報知手段を、有していることを特徴とする請求項７ないし１０のいずれかに記載の機能液充填装置。
前記機能液タンクに接続され、前記機能液タンクから前記廃液管路に至る機能液の全流路に洗浄液を通液して、前記全流路を洗浄する洗浄液供給手段を、さらに備えたことを特徴とする請求項１ないし１１のいずれかに記載の機能液充填装置。
請求項１ないし１２のいずれかに記載の機能液充填装置と、ワークに対し前記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を吐出させ、ワーク上に機能液滴による成膜部を形成する描画装置と、を備えたことを特徴とする液滴吐出装置。
請求項１３に記載の液滴吐出装置を用い、ワーク上に機能液滴による成膜部を形成することを特徴とする電気光学装置の製造方法。
請求項１３に記載の液滴吐出装置を用い、ワーク上に機能液滴による成膜部を形成したことを特徴とする電気光学装置。
請求項１４に記載の電気光学装置の製造方法により製造した電気光学装置または請求項１５に記載の電気光学装置を搭載したことを特徴とする電子機器。