JP2008229534A - 塗布装置および塗布装置制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 塗布材の粘度変化を生じさせず、気体の混入を防止し、しかも塗布材に加えられる圧力を一定に保持する。
【解決手段】 塗布材を収容するメインタンク（１）と、該メインタンク（１）から塗布材が上部部分に供給され、供給された塗布材を下部部分からインクジェットヘッド（５）に供給する、チューブ状の弾性体からなるサブタンク（４）と、メインタンク（１）とサブタンク（４）を連通する連通路（２）に介在された開閉バルブ（３）と、サブタンク（４）の上部部分に接続されたエア抜き部材（９）とサブタンク（４）に負圧を付加する為の負圧室を構成するケーシング部材（１０）とを備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、インクジェットヘッドを用いて塗布対象物に塗布材を供給する塗布装置、およびこの塗布装置を制御する方法に関する。

従来から、インクジェットヘッドを用いて塗布対象物に塗布材を供給する塗布装置が提案されている（特許文献１、特許文献２参照）。

特許文献１に記載された塗布装置は、メインタンクから、ポンプを介在させた連通路を通して非弾性体製のサブタンクにインクを供給し、供給されたインクをインクジェットヘッドに導くようにしたインク供給システムを有している。

特許文献２に記載された塗布装置は、インクを袋状のインクタンクに収容し、インクタンクのインクを、閉止弁を介在させたチューブを介してインクジェットヘッドに導くようにしたインク供給システムを有している。
特開２００６−１５６３７号公報 特開２００６−１９２７８５号公報

特許文献１に記載された塗布装置では、サブタンク内にインクの液面があり、空気などの気体と接しているので、カラーフィルタ用のインクのように沸点が低い溶剤を含むインクでは液面での粘度変化が生じ、また、サブタンクの壁面に付着したインクが固化して固体になってしまう。そして、粘度変化が生じたインク、固化したインクがインクジェットヘッドに導かれると、インクジェットヘッドの詰まりを生じてしまうという不都合がある。

また、サブタンク内に気体層が存在することで、塗布動作時等に発生する外力がサブタンクに印加された際、サブタンク内の液面が乱れインクジェットヘッドに印加される負圧が不安定になり、インクジェットヘッドの安定吐出ができなくなるという不都合がある。

特許文献２に記載された塗布装置では、インクタンクとインクジェットヘッドとの間に弁が散在しているので、弁の開閉時に圧力が瞬間的に解放され、インク供給路に伝わってインク供給を乱してしまうという不都合がある。また、袋状のインクタンクにインクを交換し、および充填するに当って、気体が混入し、泡となってインクジェットヘッドに導かれ、インクジェットヘッドの吐出不良を生じてしまうという不都合がある。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、塗布材の粘度変化を生じさせず、気体の混入を防止し、またサブタンクへの外力発生による影響も受けず、しかも塗布材に加えられる圧力を一定に保持することができる塗布装置、およびこの塗布装置を制御する方法を提供することを目的としている。

本発明の塗布装置は、塗布対象物に対してインクジェットヘッドから塗布材を供給するものであって、
塗布対象物に対してインクジェットヘッドから塗布材を供給する塗布装置であって、
塗布材を収容するメインタンクと、
該メインタンクから塗布材が上部部分に供給され、供給された塗布材を下部部分から前記インクジェットヘッドに供給する、チューブ状の弾性体からなるサブタンクと、
前記メインタンクと前記サブタンクを連通する連通路に介在された開閉バルブと、
前記サブタンクの上部部分に接続されたエア抜き部材と、
ケーシング部材と、
前記メインタンクから前記サブタンクへ塗布材を供給する送液装置、前記開閉バルブ開閉を駆動する駆動装置、圧力センサー、その圧力センサーに連動する圧力調整装置、およびそれらの制御装置とを備え、
前記サブタンクが包囲される前記ケーシング部材によって構成される負圧室に設置されているものである。

この塗布装置では、インクジェットヘッドの休止中にメインタンクから開閉バルブを介在させた連通路を通してサブタンクに塗布材を供給する。この状態において、サブタンクに気泡が混入していれば、エア抜き部材によって気泡を排除することができる。また、サブタンク内の塗布材は、インクジェットヘッドを動作させて塗布材を吐出する毎に減少するが、この減少に合わせてサブタンクが変形し、サブタンク内の塗布材の圧力を、インクジェットヘッドから塗布材を吐出するための適正な圧力範囲に収めることができる。さらに、サブタンクにおいて塗布材が気体と接することを排除しているので、塗布材の粘度変化、およびインクの固化を防止することができる。

この結果、インクジェットヘッドの詰まり、エアー混入による吐出不良を排除して、塗布対象物に対する良好な塗布材の供給を達成することができる。

ここで、前記サブタンクの変形を検出する検出手段をさらに備えることが好ましく、検出されたサブタンクの変形から塗布材が所定の量以下になった状態、塗布材が満充填された状態などを検出することができる。

本発明の塗布装置制御方法は、メインタンクから、開閉バルブを介在させた連通路を通してチューブ状の弾性体からなるサブタンクに塗布材を供給し、該サブタンクと連通されたインクジェットヘッドを動作させて塗布対象物に塗布材を供給する塗布装置を制御するに当たって、前記開閉バルブを閉じた状態で、前記サブタンクと連通された前記インクジェットヘッドを動作させて前記塗布対象物に塗布材を供給し、前記インクジェットヘッドを停止させた状態で、前記開閉バルブを開いて前記メインタンクから前記サブタンクに塗布材を供給し、前記サブタンクに塗布材が充填されたことを検出手段で検出したことに応答して前記開閉バルブを閉じる。

したがって、前記開閉バルブを開いて前記メインタンクから前記サブタンクに塗布材を供給する、或いは塗布材の充填中にサブタンクに混入した気体を排出し、必要な量の塗布材の供給を行う場合のサブタンク内の塗布材の圧力の変動が生じている状態において前記インクジェットヘッドを停止させることにより、塗布材の供給のばらつきを未然に排除し、しかも、前記開閉バルブを閉じた状態で前記インクジェットヘッドを動作させることにより、塗布材の吐出・塗布によるサブタンクからの微量の塗布材の減少に追随したサブタンクの微小変形という一定の圧力変化内でインクジェットの動作による塗布材の安定な吐出動作を行うことができ、前記インクジェットヘッドの吐出不良の要因を排除して塗布対象物に対する良好な塗布材の供給を達成することができる。

本発明の塗布装置は、塗布材の粘度変化を生じさせず、気体の混入を防止し、しかも塗布材に加えられる圧力を略一定に保持することができ、ひいては高品質の塗布を達成することができ、またサブタンクへの塗布材の供給量を最適に維持するという特有の効果を奏する。

本発明の塗布装置制御方法は、インクジェットヘッドの吐出不良の要因を排除して塗布対象物に対する良好な塗布材の供給を達成することができるという特有の効果を奏する。

以下、添付図面を参照して、本発明の塗布装置、および塗布装置制御方法の実施の形態を詳細に説明する。

図１は本発明の塗布装置の一実施形態を示す概略図である。

この塗布装置は、インクなどの塗布材を収容するメインタンク１と、メインタンク１から塗布材を導出する連通路２と、連通路２に介在され、開閉駆動装置で開閉されるた開閉バルブ３と、連通路２を介して上部に塗布材が供給されるサブタンク４と、サブタンク４の下部から塗布材が導かれるインクジェットヘッド５とで塗布材の供給経路が形成されている。送液装置としては開閉バルブ６を介在させた連通路７を通してメインタンク１に圧力を加える圧力制御ユニット８がありと、サブタンク４の上部に連通されたエア抜きバルブ９が配され不必要な気体が排出できる。と、サブタンク４の上部および下部と連結されるとともに、サブタンク４を包囲して負圧室を形成するケーシング部材１０を有している。

前記サブタンク４は、チューブ状の弾性体からなるとともに、上下方向に延びるように配置されたものであり、上部、下部の少なくとも一方が扁平な断面形状を有している。ここで、弾性体としては、塗布材の微小な減少に伴う容積変化に追従応答が可能であり、使用する塗布材に対して十分な耐性をもつ樹脂材料またはゴム材料が例示でき、扁平な断面形状は、塗布材の減少による容積変化に追従応答し易くすること、および負圧を印加することを可能にするために、扁平方向の剛性が低くなるように設定すればよい。具体的には、横断面形状が楕円形状であるとともに、長径側が厚肉で、短径側が薄肉であり、薄肉部分から厚肉部分に向かって肉厚が徐々に変化する形状｛図３中（Ａ）参照｝、横断面形状が長方形形状の短辺部分を外向きに湾曲させた扁平形状である形状｛図３中（Ｂ）参照｝、または、図３中（Ｂ）に示す横断面形状を所定角度間隔で３個一体的に形成している（一方の短辺部分を切除し、この部分で３個を一体化している）とともに、一体化部分が厚肉で、短辺部分側が薄肉であり、薄肉部分から厚肉部分に向かって肉厚が徐々に変化する形状｛図３中（Ｃ）参照｝が例示できる。ただし、一体化する個数を３個以外の任意の数に設定することが可能である。

送液を行う前記圧力制御ユニット８は、メインタンク１に圧力を加えることができるものであればよく、真空ポンプ、エジェクター、電空レギュレータ、機械式レギュレータが例示できる。ただし、メインタンク１の高さ位置を制御するものであってもよく、高さ位置に応じた圧力（位置エネルギー）を与えることができる。

また、インクジェットヘッド５の入り口圧力は、塗布材吐出時には、−０．５ｋＰａ以上、かつ０．０ｋＰａ以下であり、塗布材吐出を行わず、メニスカスを維持するときには、−３．０ｋＰａ以上、かつ０．０ｋＰａ以下であることが好ましい。

そして、インクジェットの吐出動作に適切な上記の圧力を実現するために、サブタンクを覆うケーシングの内圧を制御する圧力調整装置としては、真空ポンプ１１と連通されて負圧室の負圧を制御する電空レギュレータ１２と、負圧室の負圧を計測して電空レギュレータ１２を制御するコントロールユニット１３とを有し、これら真空ポンプ１１、電空レギュレータ１２、およびコントロールユニット１３で圧力制御ユニットを構成している。

ただし、印加負圧と使用インクによるサブタンク４内の負圧の特性を予め取得しておき、上記の圧力制御ユニットに代わる真空ポンプ、またはエジェクターからなる固定圧力維持ユニットによって負圧室の負圧を制御することも可能である。

また、サブタンク４の変形の程度を検出する検出装置（図示せず）を有している。ここで、検出装置としては、例えば、光電式、重量計測方式のものが例示できる。

上記の塗布装置の動作を、図２のフローチャートを参照して説明する。

ステップＳＰ１において、検出装置によってサブタンク４の変形の程度を検出して、サブタンク４内に存在している塗布材の量を検出する。そして、ステップＳＰ２において、検出された塗布材の量が第１所定量（塗布材の補給を行うべきことを指示する限界量）以上であるか否かを判定する。

ステップＳＰ２において検出された塗布材の量が所定量以上であると判定された場合には、ステップＳＰ３において、開閉バルブ３を閉じ、ステップＳＰ４において、インクジェットヘッド５を動作させて塗布対象物に対して塗布材を供給し、再びステップＳＰ２の判定を行う。

逆に、ステップＳＰ２において検出された塗布材の量が第１所定量以上ではないと判定された場合には、ステップＳＰ５において、インクジェットヘッド５を停止させ、ステップＳＰ６において、開閉バルブ６を開いて圧空レギュレータ８によりメインタンク１に圧力を加え、ステップＳＰ７において、メインタンク１に加えられた圧力が第１所定圧力（塗布材をサブタンク４へ供給するのに十分な圧力であり、例えば、５ｋＰａ）以上になるまで待ち、ステップＳＰ８において、開閉バルブ３を開いてサブタンク４への塗布材の供給を行い、ステップＳＰ９において、検出装置によってサブタンク４の変形の程度を検出して、サブタンク４内に存在している塗布材の量を検出する。そして、ステップＳＰ１０において、検出された塗布材の量が第２所定量（満充填状態に対応する量）に達したか否かを判定する。

ステップＳＰ１０において、検出された塗布材の量が第２所定量に達していないと判定された場合には、再びステップＳＰ９の処理を行う。

逆に、ステップＳＰ１０において、検出された塗布材の量が第２所定量に達したと判定された場合には、ステップＳＰ１１において、エア抜きバルブ９を一時的に動作させて塗布材中の気泡などを排除し、再びステップＳＰ３の処理を行う。

また、以上の一連の処理を行っている間、真空ポンプ１１と、コントロールユニット１３により制御される電空レギュレータ１２とによって、ケーシング部材１０によってサブタンク４の周囲に形成される負圧室の負圧はインクジェットヘッドのメニスカスを維持可能な範囲に設定しておく。

したがって、メインタンク１からサブタンク４に塗布材を供給する場合を除いて、開閉バルブ３からインクジェットヘッド５までを密閉系にすることができ、塗布材の粘度変化、塗布材の固化を確実に防止して、インクジェットヘッド５の詰まりを未然に阻止し、塗布対象物への良好な塗布材の供給を達成することができる。

また、サブタンク４の内部の塗布材に加えられる負圧をサブタンク４の周囲に形成される負圧室の負圧によって規定することができるので、吐出量を一定に維持することができ、しかも、塗布材吐出を行わない場合におけるメニスカス維持を達成することができる。

本発明の塗布装置の一実施形態を示す概略図である。 図１の塗布装置の動作を説明するフローチャートである。 サブタンクの横断面形状の例を示す図である。

符号の説明

１ メインタンク
２ 連通路
３ 開閉バルブ
４ サブタンク
５ インクジェットヘッド
９ エア抜きバルブ
１０ ケーシング部材

Claims (3)

1. 塗布対象物に対してインクジェットヘッド（５）から塗布材を供給する塗布装置であって、
   塗布材を収容するメインタンク（１）と、
   該メインタンク（１）から塗布材が上部部分に供給され、供給された塗布材を下部部分から前記インクジェットヘッド（５）に供給する、チューブ状の弾性体からなるサブタンク（４）と、
   前記メインタンク（１）と前記サブタンク（４）を連通する連通路（２）に介在された開閉バルブ（３）と、
   前記サブタンク（４）の上部部分に接続されたエア抜き部材（９）と、
   ケーシング部材（１０）と、
   前期メインタンク（１）から前記サブタンク（４）へ塗布材を供給する送液装置、前記開閉バルブ（３）開閉を駆動する駆動装置、圧力センサー、その圧力センサーに連動する圧力調整装置、およびそれらの制御装置とを備え、
   前記サブタンク（４）が包囲される前記ケーシング部材（１０）によって構成される負圧室に設置されていることを特徴とする塗布装置。
   
2. 前記サブタンク（４）の変形を検出する検出手段をさらに備える請求項１に記載の塗布装置。
   
3. メインタンク（１）から、開閉バルブ（３）を介在させた連通路（２）を通してチューブ状の弾性体からなるサブタンク（４）に塗布材を供給し、該サブタンク（４）と連通されたインクジェットヘッド（５）を動作させて塗布対象物に塗布材を供給する塗布装置を制御する方法であって、
   前記開閉バルブ（３）を閉じた状態で、前記サブタンク（４）と連通された前記インクジェットヘッド（５）を動作させて前記塗布対象物に塗布材を供給し、
   前記インクジェットヘッド（５）を停止させた状態で、前記開閉バルブ（３）を開いて前記メインタンク（１）から前記サブタンク（４）に塗布材を供給し、前記サブタンク（４）に塗布材が充填されたことを検出手段で検出したことに応答して前記開閉バルブ（３）を閉じる
   ことを特徴とする塗布装置制御方法。
   

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