JP2010164722A - タンク装置および液滴吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液体タンク交換時の作業効率を向上させ得る共にタンク接続管の取廻しスペースを小さくすることができるタンク装置を提供する。
【解決手段】ボトル形状の液体タンクと、液体タンクの開口部に装着された配管接続用の口金ユニット４８と、液体タンクが載置され、液体タンクの重量を測定する重量測定手段と、口金ユニット４８を介して液体タンクに接続され、コイルチューブで構成されたタンク接続管４４と、タンク接続管４４を口金ユニット４８の略直上で支持する配管支持部材５２と、を備えたものである。
【選択図】図４

Description

本発明は、液体タンクに配管接続用の口金ユニットが設けられたタンク装置および液滴吐出装置に関するものである。

この種のタンク装置は、液量管理のために液体タンク内に貯留された液体の重量を測定する重量測定部と、貯留された液体を外部に供出するための配管パイプとを備えている。液体タンク本体に接続された配管パイプは、液体タンク本体との接合具合によっては、液体タンク内の重量測定に与える影響が大きい。そこで、液体タンク内の貯留液の重量測定を精度良く行うために、ステンレスの配管パイプを液体タンク本体に対して垂直方向にスパイラル状に配管したものが知られている（特許文献１）。この装置は、液体タンク本体と配管パイプとの接合上の歪みがスパイラル状の螺旋管に吸収されるため、液体タンク本体や配管パイプの高さを微調整する等の、重量測定を精度良く行うための面倒な作業を必要としない。

実開平６−８６０３３号公報

しかしながら、上述した従来のタンク装置の場合、螺旋状の配管パイプがステンレスで構成されているため、液体タンク交換における液体タンクの移動に際し、口金の取り付けおよび取り外しに配管パイプの剛性が作用して作業の妨げになり、作業効率が低くなる問題があった。特に、給液タンクの場合、口金に挿入パイプが設けられているため、挿入パイプの挿入および引抜きが不可能になってしまう。また、配管パイプを液体タンク本体と離れた位置で支持しているため、可撓性を持たせることはできるが、口金の取り付けおよび取り外しを繰り返すことで、配管パイプが支持部分において損傷しやすくなる問題があった。さらに、剛性の配管パイプに可撓性を持たせるべく大きく螺旋状に曲げて設置するため、直上に十分な設置スペースが必要であった。

本発明は、液体タンク交換時の作業効率を向上させ得ると共にタンク接続管の取廻しスペースを小さくすることができるタンク装置および液滴吐出装置を提供することを目的とする。

本発明のタンク装置は、ボトル形状の液体タンクと、液体タンクの開口部に装着された配管接続用の口金ユニットと、液体タンクが載置され、液体タンクの重量を測定する重量測定手段と、口金ユニットを介して液体タンクに接続され、コイルチューブで構成されたタンク接続管と、タンク接続管を口金ユニットの略直上で支持する配管支持部材と、を備えたことを特徴とする。

この構成によれば、タンク接続管がコイルチューブで構成されているため、液体タンク交換時に、口金ユニットの取付けおよび取外しを容易に行うことができ、口金ユニットおよびタンク接続管が作業の妨げにならない。さらに、タンク接続管は、配管支持部材によって液体タンクの略直上で支持されているため、タンク接続管の取廻しスペースを小さくすることができ、液体タンク廻りのスペース効率を向上させることができる。

この場合、タンク接続管は、いずれもコイルチューブで構成された液体供給管および気体供給管から成り、気体供給管から液体タンク内に圧縮気体を導入すると共に、この圧縮気体により液体タンク内の液体を、液体供給管を介して加圧供給することが好ましい。

さらに、液体タンクに装着した状態の口金ユニットの重量と、コイルチューブのばね力とが釣り合っていることが好ましい。

これらの構成によれば、コイルチューブのばね力によって液体供給管および気体供給管の重さが相殺される。このため、液体タンクの重量測定において、タンク接続管および口金ユニットの影響を排除することができ、液体タンクの重量測定、特に液体タンクの残量測定を精度良く行うことができる。

この場合、重量測定手段がロードセルであることが好ましい。

この構成によれば、単純な構造で液体タンクの重量、ひいては液体タンクの残量を測定することができる。

この場合、液体タンクが、インクジェット方式の機能液滴吐出ヘッドに機能液を重力供給するサブタンクに対し、機能液を加圧供給するメインタンクであることが好ましい。

この構成によれば、液体タンクの交換を円滑に行うことができるため、生産性を向上させることができる。

本発明の液滴吐出装置は、上記したタンク装置と、機能液滴吐出ヘッドと、を備えたことを特徴とする。

この構成によれば、液体タンクの交換時における作業効率を向上させることができると共に、タンク装置の設置スペースを極力小さくすることができる。

実施形態に係る液滴吐出装置の斜視図である。 機能液供給装置の配管系統図である。 タンクキャビネットの正面図である。 メインタンク廻りの斜視図である。 口金ユニットの縦断面図である。

以下、添付の図面を参照して、本発明のタンク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。

図１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２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（主走査方向）に移動させるＸ軸テーブル３と、複数本の支柱４を介してＸ軸テーブル３を跨ぐように架け渡された１対（２つ）のＹ軸支持ベース５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６と、複数の機能液滴吐出ヘッド９（図２）が搭載された１３個（複数）のキャリッジユニット７と、から成り、１３個のキャリッジユニット７は、Ｙ軸テーブル６に吊設されている。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８と、チャンバ８を貫通して、チャンバ８の外部から内部の機能液滴吐出ヘッド９に機能液を供給する３組の機能液供給装置１０（図２）を有した機能液供給ユニット１１と、を備えている。Ｘ軸テーブル３およびＹ軸テーブル６の駆動と同期して機能液滴吐出ヘッド９を吐出駆動させることにより、機能液供給ユニット１１から供給されたＲ・Ｇ・Ｂ３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。

機能液供給ユニット１１は、Ｒ・Ｇ・Ｂ３色に対応した３組の機能液供給装置１０を備えている。図２に示すように、各機能液供給装置１０は、機能液の供給源を構成する２つのメインタンク１３, １３を有するタンクユニット（タンク装置）１４と、各キャリッジユニット７に対応して設けた１３個（複数）のサブタンク１２と、タンクユニット１４と１３個のサブタンク１２を接続する上流側機能液流路１５と、各サブタンク１２と各機能液滴吐出ヘッド９とを接続する１３組の下流側機能液流路１６と、を備えている。３組の機能液供給装置１０は、それぞれＲ・Ｇ・Ｂ３色に対応した機能液滴吐出ヘッド９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９には対応する色の機能液が供給される。

各メインタンク１３内の機能液は、これに接続している窒素ガス供給設備１７からの圧縮窒素ガスにより加圧され、上流側機能液流路１５を介して１３個のサブタンク１２に選択的に供給される。その際、圧縮エアー供給設備１８の圧縮エアーにより、各種開閉弁が開閉制御される。また同時に、各サブタンク１２は、ガス排気設備１９を介して大気開放され、必要量の機能液を受容する。各サブタンク１２の機能液は、これに連なる機能液滴吐出ヘッド９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１６を介して機能液滴吐出ヘッド９に供給される。なお、実施形態のものは、１３個のキャリッジユニット７とこれに対応して１３個のサブタンク１２を搭載しているが、キャリッジユニット７およびサブタンク１２の個数は任意である。

タンクユニット１４は、機能液の供給源となる一対のメインタンク１３, １３と、一対のメインタンク１３, １３の重量をそれぞれ測定する一対の重量測定装置（重量測定手段）２１, ２１と、一対のメインタンク１３, １３に接続されると共に上流側機能液流路１５に接続され、一対のメインタンク１３, １３の切り替えを行う切替え機構２２と、を備えている。各メインタンク１３は、気体タンク流路２３を介して窒素ガス供給設備１７およびガス排気設備１９に切替え可能に接続されており、機能液を圧送する場合の加圧制御および機能液を逆送する場合の負圧制御（大気開放に相当）可能に構成されている。

各重量測定装置２１は、防水パンを介して各メインタンク１３の重量を測定するロードセルで構成されている（図４）。各メインタンク１３は重量測定装置２１に載置され、貯留された機能液が消費されて所定の重量になると、交換を促す警報を発するようになっている。また、各メインタンク１３と上記の切替え機構２２とを接続する各液体タンク流路２５には、気泡検出センサ２６（２つの光センサで構成されている）が設けられており、一方のメインタンク１３が所定の重量になった後、この気泡検出センサ２６が気泡を検出したところで、他方のメインタンク１３に流路切替えする（自動または手動）。

上流側機能液流路１５は、上流側から、上流側をタンクユニット１４に接続した主流路２７と、上流側を主流路２７に接続した１３分岐流路２４（分岐流路）と、上流側を１３分岐流路２４に接続され、下流側をサブタンク１２に接続した１３本の枝流路２８と、を備えている。タンクユニット１４から供給された機能液は、１３分岐流路２４により１３本に分流して各サブタンク１２に供給される。また、主流路２７には、上流側から気泡除去ユニット２９、第１開閉弁３１、エアー抜きユニット３２、第２開閉弁３３がそれぞれ介設されている。また、各１３分岐流路２４には、各サブタンク１２の近傍に位置して第３開閉弁３４がそれぞれ介設されている。

一方、各下流側機能液流路１６は、上流側から、上流側を各サブタンク１２に接続したヘッド側主流路６６と、上流側をヘッド側主流路６６に接続した４分岐流路３５と、上流側を４分岐流路３５に接続した複数の個別流路３６と、により構成されている。これにより、機能液は、各サブタンク１２から４分岐流路３５および個別流路３６を介して、それぞれの機能液滴吐出ヘッド９に供給される。すなわち、上流側機能液流路１５の１３分岐と、下流側機能液流路１６の４分岐により、１３×４個の機能液滴吐出ヘッド９に機能液が供給されている。加えて、機能液供給ユニット１１は、Ｒ・Ｇ・Ｂで３組の機能液供給装置１０を有しているため、１３×１２個の機能液滴吐出ヘッド９に機能液が供給される。更に、ヘッド側主流路６６には、第４開閉弁３７（ヘッド流路開閉手段）および減圧弁３８が介設されている。

各機能液供給装置１０のタンクユニット１４から１３分岐流路２４までの各構成要素は、チャンバ８の側壁に配設されたタンクキャビネット３９に収納されている（図１）。図３に示すように、タンクキャビネット３９は、各タンクユニット１４が収納されたメインタンク収納部３０と、メインタンク収納部３０の上方に配設され、各気泡除去ユニット２９が収納されたユニット収納部４１と、ユニット収納部４１に隣設され、各１３分岐流路２４が収納された分岐流路収納部４０と、を備えている。

メインタンク収納部３０は、その開閉扉４２がチャンバ８の外側に開閉し、図示しないがユニット収納部４１および分岐流路収納部４０の開閉扉は、それぞれチャンバ８の内側に開閉する。すなわち、各気泡除去ユニット２９および各１３分岐流路２４は、チャンバ８内に配設され、各タンクユニット１４は、チャンバ８外に配設されている。したがって、タンクユニット１４は、チャンバ８内を大気置換することなく、そのメインタンク１３を交換可能に構成されている。このように、チャンバ８外にタンクユニット１４を配設することにより、メインタンク１３の交換の際に、チャンバ８を開放する必要がない。これにより、メインタンク１３の交換の都度にチャンバ８内の雰囲気が破壊されることがない。

さらに、液滴吐出装置１は、各部に接続され、液滴吐出装置１全体の制御を行う制御部（送液制御手段および液位制御手段）を備えている。

次に、本実施形態のタンクユニット１４（タンク装置）について詳細に説明する。機能液供給装置１０におけるタンクユニット１４は、上述したように、機能液の供給源となる一対のメインタンク１３, １３と、各メインタンク１３の重量を測定する一対の重量測定装置２１，２１と、一対のメインタンク１３,１３に接続されると共に、上流側機能液流路１５に接続した切替え機構２２と、を備えている。また、下流端を切替え機構２２に接続した上記の各液体タンク流路２５は、その上流端を液体継手４３を介して後述するタンク接続管４４（機能液供給管４５）を介して各メインタンク１３に接続されている。

図４に示すように、各メインタンク１３は、上部に口金キャップ（図示せず）をプロテクトすると共に手持ち部位となるリング部４６を有するボトル形状のタンク本体４７と、口金キャップに代えてタンク本体４７に装着された口金ユニット４８を備えており、口金ユニット４８には複数本（図示では２本）のタンク接続管４４が接続されている。タンク接続管４４は、液体継手４３を介して上記の液体タンク流路２５に接続した機能液供給管４５と、気体継手４９を介して気体タンク流路２３に接続した気体供給管５１から成り、いずれもコイルチューブで構成されている。また、機能液供給管４５および気体供給管５１は、それぞれ液体継手４３および気体継手４９の近傍において、口金ユニット４８の略真上に配設した配管支持部材５２に支持されている。

一方、タンク本体４７は、上述のように、防水パンを介してロードセルで構成された重量測定装置２１上に載置されている。重量測定装置２１は、主としてタンク本体４７に貯留されている機能液の残量を測定するものであり、機能液の残量が所定の量になったときに、これを報知しメインタンク１３の交換を促す。一対のメインタンク１３, １３の交換は、上記の報知等に基づいて、切替え機構２２を用いた流路の切り替えを行った後、要交換側のメインタンク１３から口金ユニット４８を外し、これを満タンのメインタンク１３と入れ替えることにより、行われる。そして、図４では省略したが、各メインタンク１３の近傍には、外した口金ユニット４８を仮置きしておく筒体が配設されている。ところで、メインタンク１３に残った機能液は、廃棄処分とされる。よって、本実施形態では、可能な限り重量測定装置２１の測定精度を高め、機能液の残量を極力少なくするようにしている。

図５に示すように、口金ユニット４８は、タンク本体４７の中央部（口の部分）に、口金キャップに代えて着脱自在に装着される口金本体５３と、取付けブロック６５を介して口金本体５３に気密に取り付けた配管接続ユニット５４と、を備えている。口金本体５３は、タンク本体４７の口の部分に接続すべく略筒状に形成され、その上端部の内周面には、抜止め状態で取付けブロック６５が装填されている。配管接続ユニット５４は、シール材５５を介在させた状態で、口金本体５３の上端部に接合され、取付けブロック６５にねじ止めされることにより、口金本体５３に固定されている。

口金本体５３には、開口部に配管接続ユニット５４を係合させるための取付けブロック６５が設けられている。取付けブロック６５は、上端部にＯリング５６を備えることによって、上から差し込まれた配管接続ユニット５４の挿入短管５９と気密に接続されるようになっている。

配管接続ユニット５４には、シール材５５を介して口金本体５３に装着されるカップ状のユニット本体５７と、ユニット本体５７に取り付けられ、機能液供給管４５を接続するための液体供給管継手５８と、口金本体５３内に挿入されると共に液体供給管継手５８に接続した挿入短管５９と、ユニット本体５７に取り付けられ、気体供給管５１を接続するための気体供給管継手６１と、を有している。挿入短管５９の下部には、一対のＯリング５６を介して挿入パイプ６２が接続されており、図示では省略したが、挿入パイプ６２の下端は、タンク本体４７の底部近傍まで延在している。また、ユニット本体５７および取付けブロック６５には、気体供給管継手６１に連通する連通流路が穿孔されている。

気体供給管継手６１および連通流路を介して、メインタンク１３内に上記の窒素ガス供給設備１７から圧縮窒素が供給されると、メインタンク１３内の圧力が上昇し、貯留している機能液が、挿入パイプ６２、挿入短管５９および液体供給管継手５８を介して、サブタンク１２に供給される。なお、配管接続ユニット５４は、取替え自在であり、必要に応じて様々なタイプのものを口金本体５３に接続して使用することができるようになっている。

タンク接続管４４を構成する機能液供給管４５および気体供給管５１は、例えばテフロン（登録商標）製のコイルチューブでそれぞれ構成されており、タンク本体４７に対する口金ユニット４８の取付け・取外しを容易にしている。また、機能液供給管４５および気体供給管５１は、コイルチューブとして所定のばね性を有している。機能液供給管４５および気体供給管５１は、上端部で配管支持部材５２に支持されており、両供給管（機能液供給管４５および気体供給管５１）の合算したばね力と口金ユニット４８の重量とが釣り合うようになっている。これにより、タンク接続管４４および口金ユニット４８の重さが、タンク本体４７に加わることがなく、メインタンク１３の重量測定、特に残量測定を精度良く行うことができる。

配管支持部材５２は、支持プレート６３と、平面視したときにΩ型になるように支持プレート６３に設置された一対のＵ字型の支持バンド６４とで構成されている。配管支持部材５２は、上述した通り、メインタンク収納部３０において、タンク本体４７および口金ユニット４８の真上の位置に設けられている。コイルチューブで構成された各タンク接続管４４（機能液供給管４５および気体供給管５１）は、図４に示すように支持バンド６４にまとめて保持され、支持プレート６３に固定される。このように、メインタンク１３の上方空間を利用して、タンク接続管４４を配管することにより、タンク接続管４４の取廻しスペースを小さくすることができ、メインタンク収納部３０のスペース効率を向上させることができる。また、タンク接続管４４が支持バンド６４に保持されることから、タンク接続管４４自体の重さがキャンセルされ、重量測定装置２１に与える影響を少なくすることができる。

次に、上流側機能液流路１５に接続されたメインタンク１３において、機能液が無くなった際の対処動作について説明する。サブタンク１２への補給動作を繰り返すと、メインタンク１３内の機能液が減り、対応した重量測定装置２１により、メインタンク１３が要交換であると判断される。メインタンク１３が要交換であると判断されると、切替え機構２２により上流側機能液流路１５への接続を、要交換のメインタンク１３から他方のメインタンク１３（満タン状態のメインタンク１３）に切り替える。そして、他方のメインタンク１３によりサブタンク１２への補給動作が行われる。

先ず、口金ユニット４８とタンク本体４７との接合を解除する。次に、タンク本体４７から口金ユニット４８を抜き出して、一時的に仮置きする筒体（図示省略）に一旦置く。そして、要交換のメインタンク１３のタンク本体４７を水平方向にスライドさせて取り出し、代わりに新たなタンク本体４７をメインタンク収納部３０に収納する。収納された新たなメインタンク１３から口金キャップを外し、筒体から外した口金ユニット４８を装着して、交換作業が終了する。このような一連の交換作業において、タンク接続管４４は口金ユニット４８の移動に伴って自在に移動することができ、作業効率を著しく向上させる。

以上のような構成によれば、タンク接続管４４がメインタンク１３の交換作業の妨げにならないため、作業を迅速に且つ容易に行うことができる。また、メインタンク１３の重量を測定する際に、タンク接続管４４の重量が影響を与えることがないため、正確にメインタンク１３内の機能液の重量を測定することができる。これにより、機能液残量を正確に把握することができる。

１…液滴吐出装置 ９…機能液滴吐出ヘッド １２…サブタンク １３…メインタンク ２１…重量測定装置 ４４…タンク接続管 ４５…機能液供給管 ４８…口金ユニット ５１…気体供給管 ５２…配管支持部材

Claims (6)

1. ボトル形状の液体タンクと、
   前記液体タンクの開口部に装着された配管接続用の口金ユニットと、
   前記液体タンクが載置され、前記液体タンクの重量を測定する重量測定手段と、
   前記口金ユニットを介して前記液体タンクに接続され、コイルチューブで構成されたタンク接続管と、
   前記タンク接続管を前記口金ユニットの略直上で支持する配管支持部材と、を備えたことを特徴とするタンク装置。
2. 前記タンク接続管は、いずれもコイルチューブで構成された液体供給管および気体供給管から成り、
   前記気体供給管から前記液体タンク内に圧縮気体を導入すると共に、この圧縮気体により前記液体タンク内の液体を、前記液体供給管を介して加圧供給することを特徴とする請求項１に記載のタンク装置。
3. 前記液体タンクに装着した状態の前記口金ユニットの重量と、前記コイルチューブのばね力とが釣り合っていることを特徴とする請求項１または２に記載のタンク装置。
4. 前記重量測定手段が、ロードセルで構成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のタンク装置。
5. 前記液体タンクが、インクジェット方式の機能液滴吐出ヘッドに機能液を重力供給するサブタンクに対し、機能液を加圧供給するメインタンク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タンク装置。
6. 請求項５に記載のタンク装置と、前記機能液滴吐出ヘッドと、を備えたことを特徴とする液滴吐出装置。

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