JP2005076868A - 流体制御弁および液滴吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 気泡が内部に滞留することを防止するとともに、下流に配置された他の流体機器が気泡に起因する不具合を発生することを防止することができる流体制御弁およびその流体制御弁を用いた液滴吐出装置を提供する。
【解決手段】 流体がその内部を流過するタンク２１１と、タンク２１１に流体が流入する流入口２１２ａと、タンク２１１から流体が流出する流出口２１３ａと、流入口２１２ａまたは流出口２１３ａを開閉する弁体２２２と、を備えた流体制御弁４７、７１であって、流入口２１２ａが流出口２１３ａよりも下方に設けられていることを特徴とする。
【選択図】 図５

Description

本発明は、流体制御弁および液滴吐出装置に関する。

従来、流体の流れをオンオフ制御する流体制御弁としてさまざまな形式の流体制御弁が提案されている。
例えば、上述した流体制御弁として、流路に形成された弁座と、その弁座と当接または離間する弁体と、によりその内部を流過する流体の流れをオンオフ制御する流体制御弁が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００２−３１０３１６号公報

上述したように、従来の流体制御弁においては、流体制御弁に流体を初期充填すると、流体制御弁内に流体が完全に満たされず、内部に気泡が残る恐れがあった。また、流体制御弁内に複数の気泡が滞留すると、気泡同士が合体して大きな気泡となる恐れがあった。
このような気泡が流体と共に下流に流れ出すと、流体制御弁の下流に配置された他の流体機器における不具合の原因になる恐れがあるという問題があった。

また、上述した流体制御弁を、各種基材へ溶液を吐出する液滴吐出装置におけるインクおよび洗浄液供給系に適用した場合、例えば、インク供給系に備えられた流体制御弁内に気泡が存在すると、その気泡が下流にインクと共に流れ出して、液滴を吐出する液滴吐出ヘッド内部に流入する。気泡が液滴吐出ヘッド内に侵入すると、気泡により液滴の吐出が不安定になる。
また、洗浄液供給系の流体制御弁内に滞留して大きくなった気泡が流路を塞ぐと、ヘッドクリーニング時の洗浄液の吐出量が不均一になり、十分に洗浄されず液滴吐出ヘッドのノズル部に汚れが残る恐れがある。
そのため、インク液滴の吐出時にインクが吐出されず描画抜けが発生したり、インクの飛行曲がりが発生したりして、液滴吐出ヘッドの初期吐出品質を確保できなくなってしまう問題があった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、気泡が内部に滞留することを防止するとともに、下流に配置された他の流体機器が気泡に起因する不具合を発生することを防止することができる流体制御弁およびその流体制御弁を用いた液滴吐出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の流体制御弁は、流体がその内部を流過するタンクと、タンクに流体が流入する流入口と、タンクから流体が流出する流出口と、流入口または流出口を開閉する弁体と、を備えた流体制御弁であって、流入口が流出口よりも下方に設けられていることを特徴とする。

すなわち、本発明の流体制御弁は、流入口が流出口よりも下方に設けられているため、流体制御弁に流体を初期充填すると、流出口より下方に設けられた流入口から流体が流入し、流入口より上方に設けられた流出口から空気が流出する。そのため、タンク内の空気は全て流出口から流出し、タンク内に気泡が滞留することがない。タンク内に気泡が滞留しないので、下流に気泡が流れ出ることがなく、下流に配置された他の流体機器が気泡に起因する不具合を発生することを防止することができる。

上記の構成を実現するために、流入口がタンクの最下部に設けられていることが望ましい。
この構成によれば、流入口がタンクの最下部に設けられているため、流体はタンクの最下部から流入するため、流入口よりも下方に向かう流体の流れがなくなる。そのため、
気泡が下方に向かう流れに乗ってタンク内を循環することがなくなるため、気泡はより流出口に向かって流れやすくなり、タンク内に気泡が滞留しにくくなる。

上記の構成を実現するために、より具体的には、タンクには外部から流体を流入口に導く流入流路が備えられ、流入流路がタンクに向かって水平方向から上向きになるように配置されていることが望ましい。
この構成によれば、流入流路がタンクに向かって水平方向から上向きになるように配置されているため、流入流路内に気泡が滞留することがなくなり、タンク内に気泡が滞留しにくくなる。

上記の構成を実現するために、より具体的には、流出口がタンク上面の略中央部に設けられていることが望ましい。
この構成によれば、流出口がタンク上面の略中央部に設けられているため、タンク上面に集まった気泡が流体の流れによって流出口に集まりやすくなる。そのため、気泡がタンクから流出しやすくなり、タンク内に気泡が滞留しにくくなる。

上記の構成を実現するために、より具体的には、タンク上面の形状が流出口に向けて上方に傾斜するテーパ形状に形成されていることが望ましい。
この構成によれば、タンク上面の形状が流出口に向けて上方に傾斜するテーパ形状に形成されているため、タンク内の気泡がタンク上面の傾斜に沿って上昇し流出口近傍に集まりやすくなる。そのため、気泡がタンクから流出しやすくなり、タンク内に気泡が滞留しにくくなる。

上記の構成を実現するために、より具体的には、タンク内部の面は親液処理が施されていることが望ましい。
この構成によれば、タンク内部の面は親液性が高くなっているため、液体が容易に付着できる。そのため、気泡は逆にタンク内部の面に付着しにくくなり、タンク内に気泡が滞留しにくくなる。

上記の構成を実現するために、より具体的には、タンク内部の面には、化学研磨が施されていることが望ましい。
この構成によれば、タンク内部の面には化学研磨が施されているため、タンク内部の面に加工による損傷や加工目等の凹凸がなくなる。そのため、気泡がタンク内部の面に引っかかって付着しにくくなり、タンク内に気泡が滞留しにくくなる。

上記目的を達成するために、本発明の液滴吐出装置は、流動性を有した液状体を吐出する複数のノズルが設けられた液滴吐出ヘッドと、ノズル周辺部をクリーニングする洗浄手段と、洗浄手段に洗浄液を吐出する洗浄液供給部と、液状体を液滴吐出装置に供給する第１供給流路と、洗浄液を前記洗浄液供給部に供給する第２供給流路と、第１供給流路を流れる液状体および第２供給流路を流れる洗浄液の流れを制御する流体制御弁と、を備えた液滴吐出装置であって、流体制御弁は上記本発明の流体制御弁を用いることを特徴とする。

すなわち、本発明の液滴吐出装置は、上記本発明の流体制御弁を用いることにより、液滴吐出ヘッドおよび洗浄液供給部に流体制御弁内に滞留した気泡が流入することを防止することができる。そのため、液滴吐出ヘッドからの液状体吐出不良や、洗浄液供給部からの洗浄液吐出不良によるノズル周辺部のクリーニング不足を防止することができる。その結果、液状体の吐出不良による描画抜けや、ノズル周辺部のクリーニング不足による液状体の飛行曲がりを防止することができ、液滴吐出ヘッドの初期吐出品質を確保することができる。
また、流体制御弁内の気泡の滞留を防止することができるため、気泡を取り除く工程が不要となり、メンテナンス時間が削減でき生産性が向上する。

以下、本発明における実施の形態について図１から図６を参照して説明する。
図１は本実施の形態における液滴吐出装置の概略構成図である。図２は、本実施の形態における液滴吐出装置のドット抜け検出・防止ユニットの概略構成図である。
液滴吐出装置１０は、図１および図２に示すように、液滴吐出ユニット３０と、キャップユニット６０と、ワイピングユニット（洗浄手段）７０と、ドット抜け検出・防止ユニット１５０とから概略構成されている。
液滴吐出ユニット３０は、液滴吐出ヘッド５３からインク液滴Ｒを基板（ガラス基板。以下、ウェハＷｆと称する）上の所定の位置に吐出、着弾させるユニットである。
液滴吐出ユニット３０は、図１に示すように、所定圧力の不活性ガスを供給する加圧系３０Ａと、インク液滴を液滴吐出ヘッドに導くインク液滴供給系（第１供給流路）３０Ｂと、インク液滴を吐出する液滴吐出ヘッド５３とから概略構成されている。

この液滴吐出ユニット３０では、加圧系３０Ａで不活性ガスｇ（例えば、窒素ガスなど）を所定圧力に調圧し、調圧された不活性ガスｇをインク液滴供給系３０Ｂに供給している。
まず、加圧系３０Ａについて説明する。
加圧系３０Ａには、不活性ガスｇ中に含まれる塵埃などの異物を除去するエアフィルタ３１、３６と、ミストを除去するミストセパレータ３２と、圧力を適切に調圧するインク液滴圧送圧力調整弁３３、３３および洗浄液圧送圧力調整弁３９と、インク液滴側残圧排気弁３４、３４および洗浄液側残圧排気弁４０と、不活性ガスｇの圧力を測定する不活性ガス圧力検出センサ３７と、が備えられている。
加圧系３０Ａにおいては、まず、窒素ガス等の不活性ガスｇがエアフィルタ３１に供給され、不活性ガスｇ中に含まれる異物が除去される。その後、不活性ガスｇはミストセパレータ３２において、その中に含まれるミストが除去される。
異物およびミストが除去された不活性ガスｇは、液滴吐出装置１０の作業内容に応じて、インク液滴供給系３０Ｂと、後述する洗浄液供給系（第２供給流路）７０Ａとのどちらか一方に送られる。このインク液滴供給系３０Ｂと、洗浄液供給系７０Ａとの切替には、後述するインク液圧送ＯＮ／ＯＦＦ切替弁（流体制御弁）４７と、洗浄液ＯＮ／ＯＦＦ切替弁（流体制御弁）７１とを交互にＯＮ／ＯＦＦ切り替えることによって行われる。これらインク液圧送ＯＮ／ＯＦＦ切替弁４７、洗浄液ＯＮ／ＯＦＦ切替弁７１の２つのＯＮ／ＯＦＦ切替弁およびヘッド気泡排除弁５４には、本発明のＯＮ／ＯＦＦ切替弁（流体制御弁）が用いられている。

すなわち、インク液圧送ＯＮ／ＯＦＦ切替弁４７をＯＮ、洗浄液ＯＮ／ＯＦＦ切替弁７１をＯＦＦにして、インク液滴供給系３０Ｂに不活性ガスｇを圧送する場合、不活性ガスｇは液滴圧送圧力調整弁３３に供給され、所定の圧力に調圧される。調圧された不活性ガスｇは、インク液滴側残圧排気弁３４、エアフィルタ３６を流過し、不活性ガス圧力検出センサ３７において供給圧チェックされてから、インク液滴加圧タンク３８へと供給される。

一方、インク液圧送ＯＮ／ＯＦＦ切替弁４７をＯＦＦ、洗浄液ＯＮ／ＯＦＦ切替弁７１をＯＮにして、洗浄液供給系７０Ａに不活性ガスｇを圧送する場合、不活性ガスｇは洗浄液圧送圧力調整弁３９に供給され、所定の圧力に調圧される。調圧された不活性ガスｇは、洗浄液側残圧排気弁４０、エアフィルタ７１を流過し、不活性ガス圧力検出センサ７２において供給圧チェックされ、洗浄液圧送タンク７３へと供給される。

次に、インク供給系３０Ｂについて説明する。
インク液滴供給系３０Ｂは、図１に示すように、インク液滴を貯溜するインク液滴加圧タンク３８およびメインタンク４８と、インク液滴の圧力を測定するインク液圧送圧力検出センサ４６と、インク液滴の圧送を制御するインク液圧送ＯＮ／ＯＦＦ切替弁４７と、液滴吐出ヘッド５３内の気泡を排除する際に使用するヘッド部気泡排除弁５４とから概略構成されている。
インク液滴加圧タンク３８には、タンク内の過剰な圧力を逃がすタンク排圧弁４４と、インク液滴の液面位置を検出することにより、インク液滴が所定量あるかないかを確認するインク液滴有無検出センサ４５と、が備えられている。これにより、例えば、インク液滴加圧タンク３８内のインク液滴残量が所定レベルを下回った場合には、インク液滴有無検出センサ４５がこれを検知し、この検知信号に基づいて、インク液滴加圧タンク３８にインク液滴が補給される。
メインタンク４８には、エアフィルタ５０と、メインタンク部上限検出センサ５１と、インク液滴液面制御用検出センサ５２と、が備えられている。これにより、例えば、メインタンク４８内のインク液滴液面が所定レベルを超えた場合には、メインタンク部上限検出センサ５１がこれを検出し、この検知信号に基づいて、メインタンク４８へのインク液滴の供給が止められる。また、インク液滴液面制御用検出センサ５２は、複数の液滴吐出ヘッド５３の各ノズル面５３ａに対するメインタンク４８内のインク液滴液面の水頭値ｈｅａｄを所定の範囲（例えば２５mm±０．５mm）内に調整するための検出センサである。
また、インク液圧送ＯＮ／ＯＦＦ切替弁４７とメインタンク４８との間には静電気を逃がすための流路部アース継手４９が配置され、メインタンク４８とヘッド部気泡排除弁５４との間には同じく静電気を逃がすための流路部アース継手５５が配置されている。

インク液滴供給系３０Ｂのインク液滴加圧タンク３８に不活性ガスｇが供給されると、不活性ガスｇによりインク液滴液面が下方に押圧され、インク液滴加圧タンク３８から圧送される。圧送されたインク液滴はインク液圧送圧力検出センサ４６において測圧され、インク液圧送ＯＮ／ＯＦＦ切替弁４７を流過し、メインタンク４８に供給される。

メインタンク４８に供給されたインク液滴は、メインタンク４８からさらにヘッド部気泡排除弁５４を経て、液滴吐出ヘッド５３に供給される。
ヘッド部気泡排除弁５４は、液滴吐出ヘッド５３の上流側流路を閉じることにより、該液滴吐出ヘッド５３内の液滴を後述のキャップユニット６０で吸引する際の吸引流速を高め、液滴吐出ヘッド５３内の気泡を速く排気することができるようになっている。

次に、液滴吐出ヘッド５３について説明する。
図３（ａ）、（ｂ）は液滴吐出ヘッドの概略構成図である。
本実施形態では、液滴吐出法としてインクジェット法を用いることにする。このインクジェット法は、液滴吐出ヘッド５３として、例えば図３（ａ）に示すようにステンレス製のノズルプレート１１２と振動板１１３とを備え、両者を仕切部材（リザーバプレート）１１４を介して接合したものを用いる。ノズルプレート１１２と振動板１１３との間には、仕切部材１１４によって複数のキャビティ１１５…とリザーバ１１６とが形成されており、これらキャビティ１１５…とリザーバ１１６とは流路１１７を介して連通している。

各キャビティ１１５とリザーバ１１６の内部とは吐出するための液状体（レンズ材料）で満たされるようになっており、これらの間の流路１１７はリザーバ１１６からキャビティ１１５に液状体を供給する供給口として機能するようになっている。また、ノズルプレート１１２には、キャビティ１１５から液状体を噴射するための孔状のノズル１１８が縦横に整列した状態で複数形成されている。一方、振動板１１３には、リザーバ１１６内に開口する孔１１９が形成されており、この孔１１９には液状体タンク（図示せず）がチューブ（図示せず）を介して接続されるようになっている。

また、振動板１１３のキャビティ１１５に向く面と反対の側の面上には、図３（ｂ）に示すように圧電素子（ピエゾ素子）１２０が接合されている。この圧電素子１２０は、一対の電極１２１、１２１間に挟持され、通電により外側に突出するようにして撓曲するよう構成されたもので、本発明における吐出手段として機能するものである。

このような構成のもとに圧電素子１２０が接合された振動板１１３は、圧電素子１２０と一体になって同時に外側へ撓曲し、これによりキャビティ１１５の容積を増大させる。すると、キャビティ１１５内とリザーバ１１６内とが連通しており、リザーバ１１６内に液状体が充填されている場合には、キャビティ１５内に増大した容積分に相当する液状体が、リザーバ１１６から流路１１７を介して流入する。
そして、このような状態から圧電素子１２０への通電を解除すると、圧電素子１２０と振動板１１３はともに元の形状に戻る。よって、キャビティ１１５も元の容積に戻ることから、キャビティ１１５内部の液状体の圧力が上昇し、ノズル１１８から液状体の液滴１２２が吐出される。

なお、液滴吐出ヘッドの吐出手段としては、前記の圧電素子（ピエゾ素子）１２０を用いた電気機械変換体以外でもよく、例えば、エネルギー発生素子として電気熱変換体を用いた方式や、帯電制御型、加圧振動型といった連続方式、静電吸引方式、さらにはレーザなどの電磁波を照射して発熱させ、この発熱による作用で液状体を吐出させる方式を採用することもできる。

以上説明の液滴吐出ユニット３０に続き、キャップユニット６０について説明する。
キャップユニット６０は、図１に示すように、液滴吐出ヘッド５３に押し当てられるキャップ６１と、液滴を吸引する液滴吸引ポンプ６２と、吸引された液滴を貯溜する液滴再利用タンク６５と、吸引圧力を調節するために使用されるニードルバルブ６３および液滴吸引圧検出センサ６４と、から概略構成されている。
液滴再利用タンク６５には再利用タンク上限検出センサ６６が備えられている。例えば、液滴再利用タンク６５内の液面高さが所定レベルを超えると再利用タンク上限検出センサ６６に検出され、この検出信号に基づき、液滴再利用タンク６５内のインク液滴は再利用工程に移される。

上述したキャップユニット６０によれば、まず、各液滴吐出ヘッド５３からの液滴Ｒの吐出開始前に、各液滴吐出ヘッド５３のノズル面５３ａに対して真下よりキャップ６１を押し当てる。そして、液滴吸引ポンプ６２の吸引力を利用して、液滴吐出ヘッド５３の各ノズルに負圧を加えてノズル面５３ａまで液滴を充填させたり、各ノズルの目詰まりを取るために各液滴吐出ヘッド５３の各ノズルに負圧を加えて吸引したり、または製造を行わない待機時に、各ノズル内の液滴が乾燥することのないようにキャップ６１でノズル面５３を覆って保湿したりする。

以上説明のキャップユニット６０に続き、ワイピングユニット７０について説明する。
図４は、ワイピングユニットの概略構成を示す図である。
図１および図４に示すワイピングユニット７０は、定期的あるいは随時に、前記各液滴吐出ヘッド５３の各ノズル面５３ａを一括清掃するものである。
また、ワイピングユニット７０は、図１および図４に示すように、洗浄液を供給する洗浄液供給系７０Ａと、ノズル面５３ａを洗浄するノズル面洗浄系７０Ｂとから概略構成されている。

洗浄液供給系７０Ａは、洗浄液を蓄える洗浄液タンク７３と、洗浄液の流れを制御する洗浄液ＯＮ／ＯＦＦ切替弁７１と、後述するワイピングシート７５に洗浄液を吹き付ける洗浄液供給部７７と、から構成されている。洗浄液ＯＮ／ＯＦＦ切替弁７１と洗浄液供給部７７との間には、流路から静電気を逃がすための流路部アース継手７２が備えられている。
また、洗浄液タンク７３には、洗浄液の液面位置を検出することにより、洗浄液が所定量あるかないかを確認する洗浄液有無検出センサ７４と、タンク内の過剰な圧力を逃がすタンク排圧弁８０が備えられている。例えば、洗浄液タンク７３内の洗浄液残量が所定レベルを下回ると、洗浄液有無検出センサ７４がこれを検知し、この検知信号に基づいて、洗浄液タンク７３に洗浄液が補給される。

ノズル面洗浄系７０Ｂは、図４に示すように、各ノズル面５３ａを拭うワイピングシート７５と、ワイピングシート７５を各ノズル面５３ａに向けて押し付けるローラ７６と、ワイピングシート７５を供給する巻き出しローラ７８と、各ノズル面５３ａを拭った後のワイピングシート７５を巻き取る巻取りローラ７９と、巻取りローラ７９を回転駆動する電動モータ１５３とを備えて構成されている。
なお、ワイピングシート７５としては、例えばポリエステル１００％の織布が好適に用いられる。また、ローラ７６はゴムローラであり、その周面に対する押圧力に対して反発する弾性を備えている。

このワイピングユニット７０の洗浄液供給系７０Ａによれば、上述したように、洗浄液圧送タンク７３に調圧された不活性ガスｇが供給される。そのため、洗浄液圧送タンク７３内が加圧され、内部に貯留されている洗浄液が洗浄液ＯＮ／ＯＦＦ切替弁７１を流過して洗浄液供給部７７へと圧送され、ワイピングシート７５に吹き付けられる。
また、上述したノズル面洗浄系７０Ｂによれば、巻き出しローラ７８から巻き出されるワイピングシート７５を各ノズル面５３ａに向かって供給しながらローラ７６で押し付けることができ、ワイピングシート７５の新しい清掃面を絶えず各ノズル面５３ａに対して供給することができる。しかも、ローラ７６の押し付け力によりワイピングシート７５を各ノズル面５３ａに押し付ける構成であるため、各ノズル面５３ａに対して清掃面を確実に当てることもできる。

以上説明のワイピングユニット７０に続き、ドット抜け検出・防止ユニット１５０について説明する。
図２に示すこのドット抜け検出・防止ユニット１５０は、各ノズルユニット５３の各ノズルの目詰まりを調べ、防止するためのものである。
ドット抜け検出・防止ユニット１５０は、図２に示すように、ドット抜け検出部１５１と、ドット抜け防止部１６１と、ドット抜け検出部１５１およびドット抜け防止部１６１に接続された吸引ポンプ１７１と、吸引ポンプ１７１に吸引されたインク液滴を貯める廃液タンク１７２と、から概略構成されている。
ドット抜け検出部１５１には、その内部にレーザ光を出射するレーザ装置（図示せず）と、出射されたレーザ光を検知するレーザ検出部（図示せず）と、が備えられている。
ドット抜け防止部１６１は、ウェハＷｆをその上に載置するテーブル１６２と、テーブル１６２の端部に設けられた予備吐出部１６３とから概略構成されている。

このドット抜け検出・防止ユニット１５０のドット抜け検出部１５１によれば、ドット抜け検出部１５１上方に各液滴吐出ヘッド５３を移動させ、レーザ装置（図示せず）から出射されるレーザ光を遮るようにして各液滴吐出ヘッド５３からインク液滴を捨て撃ちさせて検査を行うことができる。
例えば、捨て撃ちの指示をしたにもかかわらずレーザ検出部（図示せず）がレーザ光を検出し続ければ、ノズルが目詰まりを起こして液滴が出ておらず、製造品にドット抜けが生じる恐れがあると判断される。そして、前記キャップユニット６０により問題となっている液滴吐出ヘッド５３のノズルが吸引・目詰まり除去されるようになっている。

また、ドット抜け防止部１６１によれば、ウェハＷｆにインク液滴を吐出させる前に、予備吐出部１６３上方に各液滴吐出ヘッド５３を移動させ、各液滴吐出ヘッド５３からインク液滴を予備吐出（フラッシング）させることができる。つまり、インク液滴の飛行が不安定な吐出初期には、予備吐出部１６３にインク液滴を予備吐出させ、インク液滴の飛行が安定してから、ウェハＷｆ上にインク液滴を吐出させることができ、その結果、ドット抜けを防止することができる。

次に本実施の形態の特徴部分であるインク液圧送ＯＮ／ＯＦＦ切替弁、洗浄液ＯＮ／ＯＦＦ切替弁およびヘッド気泡排除弁５４について説明する。
図５は、インク液圧送ＯＮ／ＯＦＦ切替弁のＯＮ時の概略構成図である。図６は、インク液圧送ＯＮ／ＯＦＦ切替弁のＯＦＦ時の概略構成図である。
なお、インク液圧送ＯＮ／ＯＦＦ切替弁４７、洗浄液ＯＮ／ＯＦＦ切替弁７１および
ヘッド気泡排除弁５４の構成および作用、効果は略同一であるため、ここではインク液圧送ＯＮ／ＯＦＦ切替弁４７について説明し、洗浄液ＯＮ／ＯＦＦ切替弁７１およびヘッド気泡排除弁５４の説明は省略する。

インク液圧送ＯＮ／ＯＦＦ切替弁４７は、図５および図６に示すように、例えばステンレス材からなる上部筐体２１０と、下部筐体２２０とを組み合わせることにより概略構成されている。上部筐体２１０には、下部筐体２２０に向けて開口しているタンク２１１と、タンク２１１の側面最下部に接続する流入流路２１２と、タンク２１１の上面略中央部に接続する流出流路２１３とが形成されている。
下部筐体２２０には、上部筐体２１０に向けて開口している凹部２２１と、ダイヤフラム２１６を押し上げ弁座２１４と当接、離間する弁体２２２と、弁体２２２がその内部をスライド移動する弁体収納部２２３と、弁体収納部２２３の下面に設けられ弁体２２２を下方に向けて付勢するバネ２２４と、弁体収納部２２３に弁体２２２駆動用のエアを供給するエア供給部（図示せず）が設けられている。

タンク２１１の上面には、流出流路２１３の流出口２１３ａ周辺に後述する弁体２２２と当接する弁座２１４が形成され、弁座２１４に向かって上方に傾斜するテーパ面２１５が形成されている。タンク２１１の側面最下部には流入流路２１２の流入口２１２ａが形成されている。タンク２１１の下部筐体２２０側の開口部には、この開口部を塞ぐように可撓性を持つダイヤフラム２１６が設けられている。また、タンク２１１の内面には、上部筐体２１０の材質（本実施例においてはステンレス）を溶かす化学薬品による化学研磨が施され、タンク２１１内面の加工目のような凹凸が除去されている。
なお、流入通路２１２は、本実施の形態においては略水平方向に設けられているが、タンク２１１に向かって上方に傾斜して設けられてもよい。このように流入流路２１２を上方に傾斜して設けることで、流入流路２１２内に気泡が滞留することを防止することができる。また、タンク２１１内面に親水性の被膜を形成したり、タンク２１１内面自体に親水性を持たせる処理を行ったりしてもよい。このような処理を行うことにより、タンク２１１内部の面の親液性が高くなり液体が容易に付着することができる。そのため、気泡は逆にタンク内部の面に付着しにくくなり、タンク内に気泡が滞留しにくくなる。
流出流路２１３は、まずタンク２１１から略垂直上方に設けられ、その後略水平方向に設けられているが、略水平方向に限られることなく、タンク２１１から外側に向かって上方に傾斜して設けられてもよい。このように流出流路２１３を上方に傾斜して設けることで、流出流路２１３内に気泡が滞留することを防止することができる。

上述したインク液圧送ＯＮ／ＯＦＦ切替弁４７がＯＮ状態になると、図５に示すように、弁体収納部２２３へのエア供給が停止され、バネ２２４により弁体２２２が下方に引き寄せられる。すると、弁座２１４と弁体２２２とが離間し、インク液滴は弁座２１４と弁体２２２との間隙を流過して流出流路２１３に流入する。
また、インク液圧送ＯＮ／ＯＦＦ切替弁４７がＯＦＦ状態になると、図６に示すように、弁体収納部２２３へのエアが供給され、エアの圧力により弁体２２２が上方へ押し上げられる。すると、弁座２１４と弁体２２２とがダイヤフラム２１６を介して当接し、タンク２１１内のインク液滴の流出流路２１３への流入が止められる。

上記の構成のインク液圧送ＯＮ／ＯＦＦ切替弁４７によれば、流入口２１２ａが流出口２１３ａよりも下方に設けられているため、インク液圧送ＯＮ／ＯＦＦ切替弁４７にインク液滴を初期充填する際には、流入口２１２ａからインク液滴が流入し、流出口２１３ａから空気が流出する。そのため、タンク２１１内の空気は全て流出口２１３ａから流出し、タンク内に気泡が滞留することがない。タンク２１１内に気泡が滞留しないので、下流に気泡が流れ出ることがなく、下流に配置された液滴吐出ヘッド５３が気泡に起因する不具合を発生することを防止することができる。

また、流入口２１２ａがタンク２１１の最下部に設けられているため、インク液滴はタンク２１１の最下部から流入し、流入口２１２ａよりも下方に向かうインク液滴の流れがなくなる。そのため、気泡が下方に向かう流れに乗ってタンク２１１内を循環することがなくなり、気泡はより流出口に向かって流れやすくなるため、タンク２１１内に気泡が滞留しにくくなる。

流出口２１３ａがタンク２１１上面の略中央部に設けられ、かつタンク２１１上面の形状が流出口２１３ａに向けて上方に傾斜するテーパ形状に形成されているため、タンク２１１内の気泡が流出口近傍に集まりやすくなっている。そのため、気泡がタンク２１１から流出しやすくなり、タンク２１１内に気泡が滞留しにくくなる。

タンク２１１内部の面が化学研磨により滑らかに仕上げ加工されているため、気泡がタンク２１１内部の面における加工目のような凹凸がなくなる。上記凹凸がなくなっているため、気泡がタンク２１１内部の面に付着しにくくなり、タンク２１１内に気泡が滞留しにくくなる。

また、インク液圧送ＯＮ／ＯＦＦ切替弁４７、洗浄液ＯＮ／ＯＦＦ切替弁７１およびヘッド気泡排除弁５４を用いた滴吐出装置１０によれば、液滴吐出ヘッド５３および洗浄液供給部７７にインク液圧送ＯＮ／ＯＦＦ切替弁４７、洗浄液ＯＮ／ＯＦＦ切替弁７１およびヘッド気泡排除弁５４内に滞留した気泡が流入することを防止することができる。そのため、液滴吐出ヘッド５３からのインク液滴吐出不良や、洗浄液供給部７７からの洗浄液吐出不良によるノズル１１８周辺部のクリーニング不足を防止することができる。
その結果、インク液滴の吐出不良による描画抜けや、ノズル１１８周辺部のクリーニング不足によるインク液滴の飛行曲がりを防止することができ、液滴吐出ヘッド５３の初期吐出品質を確保することができる。
また、インク液圧送ＯＮ／ＯＦＦ切替弁４７、洗浄液ＯＮ／ＯＦＦ切替弁７１およびヘッド気泡排除弁５４内の気泡の滞留を防止することができるため、気泡を取り除く工程が不要となり、メンテナンス時間が削減でき生産性が向上する。

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記の実施の形態においては、この発明を液滴吐出装置に適応して説明したが、この発明は液滴吐出装置に限られることなく、その他各種の流体制御装置に適応できるものである。

本発明の実施の形態における液滴吐出装置の概略構成図である。 同、ドット抜け検出・防止ユニットの概略構成図である。 同、液滴吐出ヘッドの概略構成図である。 同、ワイピングユニットの概略構成図である。 同、インク液圧送ＯＮ／ＯＦＦ切替弁の概略構成図である。 同、インク液圧送ＯＮ／ＯＦＦ切替弁の概略構成図である。

符号の説明

１０・・・液滴吐出装置、 ３０Ｂ・・・インク液滴供給系（第１供給流路）、 ４７・・・インク液圧送ＯＮ／ＯＦＦ切替弁（流体制御弁）、 ５３・・・液滴吐出ヘッド、 ７０・・・ワイピングユニット（洗浄手段）、 ７０Ａ・・・洗浄液供給系（第２供給流路）、 ７１・・・洗浄液ＯＮ／ＯＦＦ切替弁（流体制御弁）、 ７７・・・洗浄液供給部、 １１８・・・ノズル、 ２１１・・・タンク、 ２１２ａ・・・流入口、 ２１３ａ・・・流出口、 ２２２・・・弁体

Claims (8)

1. 流体がその内部を流過するタンクと、該タンクに流体が流入する流入口と、前記タンクから流体が流出する流出口と、前記流入口または前記流出口を開閉する弁体と、を備えた流体制御弁であって、
   前記流入口が前記流出口よりも下方に設けられていることを特徴とする流体制御弁。
2. 前記流入口が前記タンクの最下部に設けられていることを特徴とする請求項１記載の流体制御弁。
3. 前記タンクには、外部から流体を前記流入口に導く流入流路が備えられ、
   該流入流路が、前記タンクに向かって水平方向から上向きになるように配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の流体制御弁。
4. 前記流出口が前記タンク上面の略中央部に設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の流体制御弁。
5. 前記タンク上面の形状が、前記流出口に向けて上方に傾斜するテーパ形状に形成されていることを特徴とする請求項４記載の流体制御弁。
6. 前記タンク内部の面は、親液処理が施されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の流体制御弁。
7. 前記タンク内部の面には、化学研磨が施されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の流体制御弁。
8. 流動性を有した液状体を吐出する複数のノズルが設けられた液滴吐出ヘッドと、
   前記ノズル周辺部をクリーニングする洗浄手段と、
   該洗浄手段に洗浄液を吐出する洗浄液供給部と、
   前記液状体を前記液滴吐出装置に供給する第１供給流路と、
   前記洗浄液を前記洗浄液供給部に供給する第２供給流路と、
   前記第１供給流路を流れる液状体および前記第２供給流路を流れる洗浄液の流れを制御する流体制御弁と、
   を備えた液滴吐出装置であって、
   前記流体制御弁は請求項１から７のいずれかに記載の流体制御弁を用いることを特徴とする液滴吐出装置。

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