JP2005140257A - 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し、下流側の流体機器が気泡に起因して不具合を生じるのを防止した流体制御弁と、これ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に流体を流入させる流入口２１２ａと、タンク２１１から流体が流出する流出口２１３ａと、流入口２１２ａ又は流出口２１３ａを開閉する弁体２２２と、流入口２１２ａに連通する流入路２１２に設けられた流入側継手接続部２２５と、流出口２１３ａに連通する流出路２１３に設けられた流出側継手接続部２２６とを備え、流入側継手接続部２２５及び流出側継手接続部２２６にそれぞれ継手１を介して配管が接続される流体制御弁５４（７１）である。流入側継手接続部２２５及び流出側継手接続部２２６に、これらと継手１との間に形成される流路径の差による段差を埋める環状体２２７が設けられている。
【選択図】 図５

Description

本発明は、継手を介して配管中に設けられる流体制御弁と、この流体制御弁を用いた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、さまざまな形式のものが提案されている。例えば、流路に形成された弁座と、この弁座に当接または離間する弁体とを備えることにより、その内部を流過する流体の流れをオンオフ制御する形式のものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

このような流体制御弁では、通常その流入側、流出側にそれぞれ継手を取り付け、これら継手を介してそれぞれに配管を接続することにより、これら配管中を流れる流体の流れのオンオフ制御を行うようにしている。ここで、継手の取り付けについては、通常、図７に示すようにこの継手１に雄螺子部２を形成するとともに、前記流体制御弁３に継手接続部４を形成してこの継手接続部４内に雌螺子部５を形成しておき、この雌螺子部５に継手１の雄螺子部２を螺合することで行っている。
特開２００２−３１０３１６号公報

ところで、前述したようにして流体制御弁３の継手接続部４に継手１を取り付け、配管（図示せず）を接続した場合に、以下に述べる不都合がある。
継手接続部４は、通常、雌螺子部５をタップで加工するうえで、その奥側に雌螺子部５とならない箇所６が形成される。したがって、継手接続部４に継手１を螺合した際、継手接続部４には少なくとも前記の箇所６にまでは継手１が入り込まず、そのためこの箇所６側と継手１の流路７との間に流路径（内径）の大きな差が生じ、これが流路中に大きな段差８を形成することになってしまう。

このように大きな段差８が形成されると、特に流体制御弁３の流出口側では、図７に示したようにこの段差８の前で流体に同伴された気泡９が滞留し易くなる。そして、このように気泡９が滞留すると、気泡９同士が合体して大きな気泡となり、ついには継手１の流路７を通って配管に流出してしまう。すると、このこの気泡に起因して、配管の下流に配置された他の流体機器に不具合が生じてしまうことがある。
なお、このような気泡の滞留は、流体制御弁３に流体を初期充填した際、流体制御弁３内に流体が完全に満たされないことにより、多く起こると考えられる。

また、前述した流体制御弁３を、液状体（インク）を液滴として基板上に吐出する液滴吐出装置のインクおよび洗浄液の供給系に適用した場合に、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、この気泡がインクと共に下流側に流れ出し、液滴を吐出する液滴吐出ヘッドの内部に流入する。すると、この気泡によって液滴吐出ヘッドの吐出安定性が損なわれてしまい、甚だしい場合には吐出不良が起きてしまうことがある。
また、洗浄液供給系の流体制御弁内に気泡が滞留し、これが大きくなってその流路を塞ぐと、液滴吐出ヘッドをクリーニングした際の洗浄液の吐出量が不均一になり、これによって液滴吐出ヘッドのノズル部が十分に洗浄されず、ノズル部に汚れが残ってしまうことがある。そして、このようにノズル部に汚れが残ってしまうと、インクが吐出されずに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することにより、液滴吐出ヘッドの初期吐出品質が十分に確保されなくなってしまう。

本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、気泡が内部に滞留することを防止し、これによって下流に配置される他の流体機器が気泡に起因して不具合を生じるのを防止した流体制御弁と、この流体制御弁を用いた液滴吐出装置を提供することにある。

前記目的を達成するため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、該タンクに流体を流入させる流入口と、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、前記流入口に連通する流入路に設けられた流入側継手接続部と、前記流出口に連通する流出路に設けられた流出側継手接続部とを備え、前記流入側継手接続部および流出側継手接続部にそれぞれ継手を介して配管が接続される流体制御弁であって、前記流入側継手接続部および流出側継手接続部に、これら流入側継手接続部あるいは流出側継手接続部と前記継手との間に形成される流路径の差による段差を埋める環状体を設けたことを特徴としている。
この流体制御弁によれば、流入側継手接続部および流出側継手接続部に、これらと継手との間に形成される流路径の差による段差を埋める環状体を設けたので、この環状体によって段差部で気泡が滞留するのが防止され、したがって気泡同士が合体して大きな気泡になり、流出してしまうことが防止される。

また、前記流体制御弁においては、前記環状体が、合成樹脂からなっているのが好ましい。
このようにすれば、合成樹脂として特に耐薬品性に優れたものを用いることにより、この流体制御弁が使用可能な流体の種類が増加し、汎用性に優れたものとなる。また、例えば金属に比べて弾性が高くなるので、スペーサーとしての機能に加え、シーリング材としての機能も発揮するものとなる。

また、前記流体制御弁においては、前記環状体は、その近傍に位置する前記流入路あるいは流出路の流路径と、該環状体が設けられた流入側継手接続部あるいは流出側継手接続部に取り付けられる継手の流路の流路径との間に差がある場合に、該環状体の貫通孔が、前記流路間に段差を形成することなく連続的に拡径あるいは縮径するようテーパ状に形成されているのが好ましい。
このようにすれば、流入路あるいは流出路と継手の流路との間が、環状体によってその流路径に段差を生じることなく連続的に拡径あるいは縮径するので、流入側継手接続部および流出側継手接続部において段差に起因して気泡が滞留することが確実に防止される。

また、前記流体制御弁においては、前記流入口が前記流出口よりも下方に設けられているのが好ましい。
このようにすれば、特に流体制御弁に流体を初期充填した際、流出口より下方に設けられた流入口から流体が流入することから、タンク内に存在していた空気等のガスが流入口より上方に設けられた流出口から流出し、タンク内に気泡が滞留しないようになる。したがって、滞留した気泡が合体し、大きな気泡となって流出することによる不都合が防止される。

また、前記流体制御弁においては、前記流入口が前記タンクの最下部に設けられているのが好ましい。
このようにすれば、流体が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り、したがって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。よって、気泡がより流出口に向かって流れ易くなり、タンク内に気泡が滞留しにくくなる。

なお、この流体制御弁においては、前記流入路が、前記タンクに向かって上向きとなるよう傾斜して配置されているのが好ましい。
このようにすれば、流入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。

また、前記流体制御弁においては、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のが好ましい。
このようにすれば、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ことから、気泡がタンクから流出しやすくなり、したがってタンク内に気泡が滞留しにくくなる。

なお、この流体制御弁においては、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のが好ましい。
このようにすれば、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り、したがって気泡がタンクから流出しやすくなることから、タンク内に気泡が滞留しにくくなる。

また、前記流体制御弁においては、前記タンク内部の面には、親液処理が施されているのが好ましい。
このようにすれば、タンク内部の面の親液性が高くなっているため、ここに液体が容易に付着するようになり、したがって逆に気泡はこのタンク内部の面に付着しにくくなる。よって、タンク内に気泡が滞留しにくくなる。

また、前記流体制御弁においては、前記タンク内部の面には、化学研磨が施されているのが好ましい。
このようにすれば、化学研磨によって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り、気泡がこのような凹凸に引っかかって付着するといったことがなくなることから、タンク内に気泡が滞留しにくくなる。

本発明の液滴吐出装置は、 液状体を吐出する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、前記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ヘッドに供給する第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、前記流体制御弁が、前記の流体制御弁であることを特徴としている。
この液滴吐出装置によれば、前記の流体制御弁を用いたことにより、滞留した気泡同士が合体して生じた大きな気泡が、液滴吐出ヘッドおよび洗浄液供給部に流入することが防止されているので、液滴吐出ヘッドの吐出不良や、洗浄液供給部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が防止される。
したがって、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が防止され、液滴吐出ヘッドの初期吐出品質が十分に確保されるようになる。

以下、本発明をその実施形態に基づいて詳しく説明する。
まず、本発明の液滴吐出装置の一実施形態を説明する。図１は本実施形態における液滴吐出装置の概略構成図、図２は図１に示した液滴吐出装置におけるドット抜け検出・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。この液滴吐出ユニット３０は、図１に示したように、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５３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、この加圧系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。

このような構成からなる加圧系３０Ａでは、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。本実施形態では、これら切替弁のうち、特に洗浄液ＯＮ／ＯＦＦ切替弁７１と、後述するヘッド気泡排除弁５４には、本発明の流体制御弁がＯＮ／ＯＦＦ切替弁として用いられている。なお、インク液圧送ＯＮ／ＯＦＦ切替弁４７にも本発明の流体制御弁を適用できるのはもちろんである。

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を流過し、洗浄液圧送タンク７３に供給され、さらに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、インク液滴を貯溜するインク液加圧タンク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気泡排除弁５４とから概略構成されている。
インク液加圧タンク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、例えばインク液加圧タンク３８内のインク液残量が所定レベルを下回った場合には、インク液有無検出センサ４５がこれを検知し、この検知信号に基づいてインク液加圧タンク３８にインク液が補給される。

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。

このような構成のもとに、インク液滴供給系３０Ｂのインク液加圧タンク３８に不活性ガスｇが供給されると、不活性ガスｇによりインク液面が下方に押圧され、インク液がインク液加圧タンク３８から圧送される。圧送されたインク液は、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内のインク液を後述するキャップユニット６０で吸引する際にその吸引流速を高め、液滴吐出ヘッド５３内の気泡がより速く排気されるようにしたものである。

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、液滴吐出法として特にインクジェット法が用いられている。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（インク液）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には前記ヘッド気泡排除弁５４に接続された配管（図示せず）が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。

次に、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に示したように、液滴吐出ヘッド５３に押し当てられるキャップ６１と、インク液を吸引する液吸引ポンプ６２と、吸引されたインク液を貯溜する液再利用タンク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、液再利用タンク６５内のインク液滴は再利用工程に移送される。

このようなキャップユニット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なくす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。

次に、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、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。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、前述したように、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、前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。

次に、ドット抜け検出・防止ユニット１５０について説明する。
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り、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ることにより、ドット抜けの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吐出されておらず、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、ドット抜けの恐れがあると判断されたノズルについては、前記キャップユニット６０によって吸引・目詰まり除去の処理がな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、ドット抜けや飛行曲がりを防止することができる。

次に、本実施形態の特徴部分である洗浄液ＯＮ／ＯＦＦ切替弁７１、およびヘッド気泡排除弁５４について説明する。ただし、洗浄液ＯＮ／ＯＦＦ切替弁７１の構成および作用、効果は、ヘッド気泡排除弁５４と略同一であるため、ここではヘッド気泡排除弁５４についてのみ説明し、洗浄液ＯＮ／ＯＦＦ切替弁７１についてはその説明を省略する。
図５はヘッド気泡排除弁５４の概略構成図であり、図５中において弁体２２２を実線で示した状態はヘッド気泡排除弁５４がＯＦＦ時の状態を示し、二点鎖線で示した状態はヘッド気泡排除弁５４がＯＮ時の状態を示している。

このヘッド気泡排除弁５４は、例えばＳＵＳ３１６等のステンレス材からなる上部筐体２１０と、下部筐体２２０とが組み合わされて構成されたものである。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、すなわち、タンク２１１として流体（液状体）を流動させ得る経路となる空間の側面最下部に連通する流入路２１２と、タンク２１１の上面略中央部に連通する流出路２１３とが形成されている。
下部筐体２２０には、可撓性の開閉部２１６を同伴して弁座２１４と当接、離間する弁体２２２と、この弁体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の下面に設けられて弁体２２２を下方に向けて引っ張る方向に付勢するバネ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）とが設けられている。

タンク２１１の上面には、流出路２１３の流出口２１３ａ周辺に弁体２２２と当接する弁座２１４が形成されており、この弁座２１４の周囲には、該弁座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。また、タンク２１１の側面最下部には流入路２１２の流入口２１２ａが形成されている。この流入口２１２ａは、後述するように弁体２２２の昇降に伴う開閉部２１６の昇降動作により、その開閉がなされるうようになっている。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（電解研磨）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、流入路２１２は、本実施形態においては水平方向に延びて形成されているが、タンク２１１に対して上向きとなるよう上方に傾斜して形成されていてもよい。このように流入路２１２を上方に傾斜して形成することで、流入路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って液状体に対する濡れ性が高くなる。そのため、気泡はタンク内部の面に対して相対的に付着しにくくなり、タンク２１１内に滞留しにくくなる。
流出路２１３は、タンク２１１から上方に延び、その後水平方向に折曲して設けられている。ただし、折曲する方向としては、水平方向とすることなく、タンク２１１から外側に向かって上方に傾斜して形成してもよい。このように流出路２１３を上方に傾斜して形成することにより、流出路２１３内に気泡が滞留するのを防止することができる。

弁体２２２は、フッ素樹脂等からなる柱状のもので、その側面に開閉部２１６を一体に設けたものである。この弁体２２２は、公知の昇降機構によって昇降することにより、その先端面（上端面）で流出口２１３ａの開閉をなすようになっている。なお、本例においては、昇降機構として前記エア供給部によるエアシリンダ機構が採用される。すなわち、弁体収容部２２３に図示しない流路を介してエア供給部からエアーを流入し、これによって弁体２２２を上昇させ、図５中二点鎖線で示したように流出口２１３ａを弁体２２２で塞ぐと同時に、開閉部２１６で流入口２１２ａをも塞ぐ。また、この状態からエアーの供給を停止しエアーを排出させることにより、バネ２２４の付勢力で弁体２２２を引き下げ、図５中実線で示したように流出口２１３ａを開放すると同時に、流入口２１２ａをも開放する。

流入路２１２の外側、すなわち流入口２１２ａと反対の側には、流入側継手接続部２２５が形成され、流出路２１３の外側、すなわち流出口２１３ａと反対の側には、流出側継手接続部２２６が形成されている。これら流入側継手接続部２２５、流出側継手接続部２２６には、従来と同様、いずれにも継手１が螺合によって取り付けられるようになっており、これら継手１を介して配管（図示せず）が接続されるようになっている。

ここで、これら流入側継手接続部２２５、流出側継手接続部２２６と継手１との間には、図６に示すように、前述した理由によって継手１の先端が流入側継手接続部２２５、流出側継手接続部２２６の奥にまで入り込まないことにより、継手１の流路７の流路径ｂとは大きく異なる内径（流路径）の空間部８ａが形成され、これによって流入側継手接続部２２５、流出側継手接続部２２６と継手１の流路７との間には大きな段差８が形成されている。そこで、本発明においては、この段差８を埋めるべく、前記空間部８ａに環状体２２７を配設している。なお、前記空間部８ａは、前述したように加工上の理由で雌螺子部５とならない箇所６と、雌螺子５が形成されているものの継手１が入り込まないことで形成された空間部とを合わせた空間である。

環状体２２７は、前記空間部８ａにほぼ隙間なく嵌合するよう予め設計されたもので、空間部８ａに対応して円筒状に形成されたものである。この環状体２２７は、その材質としては特に限定されることなく、合成樹脂やゴム、金属等が使用可能であるものの、特に耐薬品性やシーリング性を考慮した場合、合成樹脂を用いるのが好ましい。合成樹脂としては、特に耐薬品性に優れていることから、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂や、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）などが好適に用いられる。なお、このような合成樹脂を用いた場合、シーリング性を考慮して、すなわちパッキンとしての機能も持たせるため、比較的に軟質で弾性変形可能ななものを用いるのが好ましい。

また、この環状体２２７については、少なくともその貫通孔２２７ａの継手１側の開口径（内径）を、継手１の流路７の流路径ｂにほぼ等しく形成すれば、これらの間に段差が生じることなく、したがって気泡滞留を防止できるものの、さらに、この貫通孔２２７ａをテーパ状にするのが、以下の理由により好ましい。
ヘッド気泡排除弁５４や洗浄液ＯＮ／ＯＦＦ切替弁７１となる流体制御弁は、一般にはその流入路２１２や流出路２１３の流路径ａ（内径）が、取り付けられる継手１の流路径ｂとは異なって形成されている。これは、継手１の種類についてはこれに接続される配管によって適宜選択されるため、予め継手１の流路径ｂに合わせて流入路２１２や流出路２１３の流路径ａを決定し、流体制御弁を製造しておくのが困難だからである。

このように流入路２１２や流出路２１３の流路径ａ（内径）と、取り付けられる継手１の流路径ｂとが異なっている場合、環状体２２７の貫通孔２２７ａを一般的な単一径によるものとした場合、少なくともこの環状体２２７の貫通孔２２７ａと流入路２１２や流出路２１３との間か、あるいは貫通孔２２７ａと継手１の流路７との間に段差が形成されてしまう。そこで、本実施形態の環状体２２７では、前述したようにその貫通孔２２７ａを、その流入路２１２あるいは流出路２１３側の開口径をａとし、かつ継手１側の開口径をｂとし、これらの間が連続的に拡径（あるいは縮径）するテーパ形状としている。このような構成により、流入路２１２あるいは流出路２１３と継手１の流路７との間には段差が形成されることなく、その流路が連続的に拡径あるいは縮径するのみとなる。

このような構成からなるヘッド気泡排除弁５４（洗浄液ＯＮ／ＯＦＦ切替弁７１）にあっては、これをＯＮにすると、前述したように弁体収容部２２３へのエアーの供給が停止されて弁体２２２が引き下げられ、図５中実線で示したように流出口２１３ａから弁体２２２が離間することで流出口３１３ａが開放され、さらにこれと同時に流入口２１２ａも開放される。これにより、インク液は流入側継手接続部２２５、流入路２１２を流過しさらに弁座２１４と弁体２２２との間隙を流過して流出路２１３に至り、流出側継手接続部２２６を経て継手１に接続された配管に流入する。

このとき、流入側継手接続部２２５や流出側継手接続部２２６では、これらと継手１との間に形成される流路径の差による段差が環状体２２７によって埋められているので、従来のようにこのような流路径の差による段差部で気泡が滞留してしまうのが防止される。また、環状体２２７の貫通孔２２７ａを前述したようなテーパ状にしたので、流入路２１２あるいは流出路２１３と継手１の流路７との間が、その流路径に段差を生じることなく連続的に拡径あるいは縮径したものとなり、したがって、流入側継手接続部２２５および流出側継手接続部２２６では段差に起因する気泡の滞留が確実に防止される。

ここで、前記環状体２２７を設けない場合では、液滴吐出ヘッド５３側を負圧にしてヘッド気泡排除弁５４に滞留している気泡を強制的に吸引した際、流出側に配置された内径３ｍｍの配管に長さ２ｃｍ程度の気泡が流出したのに対し、前述したように環状体２２７を設けることにより、長さ２ｍｍ程度の気泡が一つだけ流出するのみとなった。したがって、流入側継手接続部２２５や流出側継手接続部２２６での気泡の滞留が、環状体２２７によって防止されることが確認された。

また、ヘッド気泡排除弁５４（洗浄液ＯＮ／ＯＦＦ切替弁７１）をＯＦＦにすると、前述したように弁体収容部２２３にエアーが流入し、これによって弁体２２２が上昇することにより、図５中二点鎖線で示したように弁座２１４に弁体２２２が当接して流出口２１３ａが弁体２２２で塞がれ、さらにこれと同時に流入口２１２ａも開閉部２１６によって塞がれるようになる。これにより、タンク２１１内へのインク液の流入、およびタンク２１１内のインク液の流出路２１３への流出が停止される。

このような構成のヘッド気泡排除弁５４（洗浄液ＯＮ／ＯＦＦ切替弁７１）にあっては、前述したように流入側継手接続部２２５および流出側継手接続部２２６に環状体２２７を設け、流路径の差による段差部で気泡が滞留してしまうのを防止したので、気泡同士が合体して大きな気泡になり、流出してしまうことを防止することができる。よって、例えば液滴吐出ヘッド５３をクリーニングした際の洗浄液の吐出量が不均一になり、これによって液滴吐出ヘッド５３のノズル部が十分に洗浄されず、ノズル部に汚れが残ってしまい、インクが吐出されずに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するといった不都合を防止することができる。

また、環状体２２７を耐薬品性に優れた合成樹脂とすることにより、前記のヘッド気泡排除弁５４や洗浄液ＯＮ／ＯＦＦ切替弁７１に適用される流体制御弁は使用可能な流体の種類が増加し、これによって汎用性に優れたものとなる。また、例えば金属に比べて弾性が高くなるので、シーリング材としての機能も発揮するものとなる。すなわち、流入側継手接続部２２５や流出側継手接続部２２６に継手１を取り付けた際に、継手１で環状体２２７を押圧することによってこれを弾性変形させれば、この環状体２２７の弾性復帰による付勢力で流入側継手接続部２２５や流出側継手接続部２２６と継手１との間の密着性が高まり、これによってその接続部における液密性（シーリング性）が高まる。

また、前述したように環状体２２７の貫通孔２２７ａをテーパ状にしたことにより、流入側継手接続部２２５および流出側継手接続部２２６での段差に起因する気泡の滞留を確実に防止したので、気泡同士が合体した大きな気泡が流出してしまうのを確実に防止し、これにより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確実に防止することができる。

さらに、前記の流体制御弁（ヘッド気泡排除弁５４、洗浄液ＯＮ／ＯＦＦ切替弁７１）にあっては、流入口２１２ａを流出口２１３ａよりも下方に設けたので、特に流体を初期充填した際、流出口２１３ａより下方に設けられた流入口２１２ａから流体が流入することにより、タンク２１１内に存在していた空気等のガスが流入口２１２ａより上方に設けられた流出口２１３ａから流出し、タンク２１１内に気泡が滞留しないようになる。したがって、滞留した気泡が合体し、大きな気泡となって流出することによる前述したような不都合を防止することができる。

また、流入口２１２ａをタンク２１１の最下部に設けたので、流体がタンク２１１の最下部から流入するようになり、したがって流入口２１２ａよりも下方に向かう流体の流れがなくなる。よって、気泡が下方に向かう流れに乗ってタンク２１１内を循環することをなくし、気泡をより流出口２１３ａに向けて流れ易くすることにより、タンク２１１内での気泡の滞留を確実に防止することができる。そして、このようにタンク２１１内での気泡の滞留を防止したので、前述したように流入側継手接続部２２５および流出側継手接続部２２６での気泡の滞留防止と合わせて、流体制御弁全体での気泡の滞留を確実に防止することができる。

また、流出口２１３ａをタンク２１１上面の略中央部に設けたので、タンク２１１の上面に集まった気泡を流体の流れによって流出口２１３ａに集まりやすくすることができ、したがって気泡をタンク２１１から流出しやすくしてタンク２１１内に滞留しにくくすることができる。

また、このような流体制御弁（ヘッド気泡排除弁５４、洗浄液ＯＮ／ＯＦＦ切替弁７１）を備えた滴吐出装置１０にあっては、前述したようにこの流体制御弁が、流入側継手接続部２２５および流出側継手接続部２２６に環状体２２７を設けたことによって流路径の差による段差部で気泡が滞留するのが防止されているので、液滴吐出ヘッド５３での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が防止され、液滴吐出ヘッド５３の初期吐出品質が十分に確保されたものとなる。
また、このように流体制御弁への気泡の滞留を防止することができるため、気泡の強制除去工程が不要となり、したがってメンテナンス時間等を削減して生産性の向上を図ることができる。

なお、本発明の技術範囲は前記実施形態に限定されることなく、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、環状体２２７の貫通孔２２７ａについては、流入路２１２や流出路２１３の流路径ａ（内径）と取り付けられる継手１の流路径ｂとが同一径の場合、当然ながらテーパ形状にすることなく、流路径ａ（＝ｂ）と同一の単一径に形成する。
また、前記の実施形態では本発明の流体制御弁を液滴吐出装置に適用した例を示したが、本発明の流体制御弁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用することもできる。

本発明の一実施形態としての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。 ヘッド気泡排除弁（流体制御弁）の概略構成図を示す側断面図である。 図５の要部拡大図である。 従来の流体制御弁の、継手との接続構造を説明するための要部断面図である。

符号の説明

１…継手、１０…液滴吐出装置、３０Ｂ…インク液滴供給系（第１供給流路）、
５３…液滴吐出ヘッド、５４…ヘッド気泡排除弁（流体制御弁）、
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、２２５…流入側継手接続部、２２６…流出側継手接続部、
２２７…環状体、２２７ａ…貫通孔

Claims (11)

1. 流体がその内部を流過するタンクと、該タンクに流体を流入させる流入口と、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、前記流入口に連通する流入路に設けられた流入側継手接続部と、前記流出口に連通する流出路に設けられた流出側継手接続部とを備え、前記流入側継手接続部および流出側継手接続部にそれぞれ継手を介して配管が接続される流体制御弁であって、
   前記流入側継手接続部および流出側継手接続部に、これら流入側継手接続部あるいは流出側継手接続部と前記継手との間に形成される流路径の差による段差を埋める環状体を設けたことを特徴とする流体制御弁。
2. 前記環状体は、合成樹脂からなることを特徴とすることを特徴とする請求項１記載の流体制御弁。
3. 前記環状体は、その近傍に位置する前記流入路あるいは流出路の流路径と、該環状体が設けられた流入側継手接続部あるいは流出側継手接続部に取り付けられる継手の流路の流路径との間に差がある場合に、該環状体の貫通孔が、前記流路間に段差を形成することなく連続的に拡径あるいは縮径するようテーパ状に形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の流体制御弁。
4. 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請求項１〜３のいずれか一項に記載の流体制御弁。
5. 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４記載の流体制御弁。
6. 前記流入路が、前記タンクに向かって上向きとなるよう傾斜して配置されていることを特徴とする請求項４又は５記載の流体制御弁。
7. 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４〜６のいずれか一項に記載の流体制御弁。
8. 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７記載の流体制御弁。
9. 前記タンク内部の面には、親液処理が施されていることを特徴とする請求項４〜８のいずれか一項に記載の流体制御弁。
10. 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４〜８のいずれか一項に記載の流体制御弁。
11. 液状体を吐出する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、
    前記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ヘッドに供給する第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、
    前記流体制御弁が、請求項１〜１０のいずれか一項に記載した流体制御弁であることを特徴とする液滴吐出装置。

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