JP2010207736A - 液滴吐出装置および液状材料供給管 - Google Patents

Abstract

【課題】管体内での液状材料の光による変質、劣化等の不具合を防止し、高精度な液滴吐出を実現するとともに、管体内の液状材料の通液状態を良好に確認することができる液滴吐出装置、また、この液滴吐出装置に用いることができる液状材料供給管を提供すること。
【解決手段】本発明の液滴吐出装置は、液状材料Ｌを液滴として吐出するノズルを備える液滴吐出ヘッドと、液滴吐出ヘッドに液状材料を供給する管体８１と、管体８１内の流路を流れる液状材料Ｌの通液状態を検出する通液検出手段と、流路への外光を遮断する遮光手段とを有し、通液検出手段は、流路を介して対向する少なくとも１対の電極８２１、８２２と、１対の電極８２１、８２２間の静電容量に基づいて、管体８１内の液状材料Ｌの通液状態を決定する決定手段とを備える。
【選択図】図５

Description

本発明は、液滴吐出装置および液状材料供給管に関するものである。

液滴吐出装置は、液状材料を液滴として吐出する液滴吐出ヘッドを備えている（例えば、特許文献１参照）。そして、一般に、液滴吐出ヘッドは、液状材料を貯留するタンクに、供給管を介して接続されており、タンクから供給管を介して液状材料が供給される。
このような液滴吐出装置は、インクジェットプリンターのように民生用として用いられるだけでなく、産業用としても用いられている。産業用の液滴吐出装置では、例えば、液晶表示装置におけるカラーフィルタや有機ＥＬ装置等を製造したり、基板上に金属配線等の導体層や絶縁膜を形成したりするのに使用される。
特に産業用の液滴吐出装置では、液状材料として光硬化性を有するもの（例えばフォトレジスト液）を用いる場合がある。

従来、フォトレジスト液が配管内で硬化するのを防止するために、特許文献１に開示されているように、供給管として、吸光剤を含有する透明樹脂で構成された配管が知られている。
しかしながら、特許文献１にかかる配管では、配管内でのフォトレジスト液の硬化を防止できるようにすると、液状材料の配管の管壁の透明度が低くなり、配管内の視認性を良好なものとすること（配管内の通液状態を確認すること）ができない。
仮に、特許文献１にかかる配管において、液状材料の配管の管壁の透明度を上げようとすると、配管の厚さを薄くしたり、吸光剤の含有量を少なくしたりしなければならず、配管の管壁の遮光性か低下し、配管内でのフォトレジスト液の硬化を防止することができない。

特開２００４−３１４３４６号公報

本発明の目的は、管体内での液状材料の光による変質、劣化等の不具合を防止し、高精度な液滴吐出を実現するとともに、管体内の液状材料の通液状態を良好に確認することができる液滴吐出装置、また、この液滴吐出装置に用いることができる液状材料供給管を提供することにある。

このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の液滴吐出装置は、液状材料を液滴として吐出するノズルを備える液滴吐出ヘッドと、
前記液滴吐出ヘッドに前記液状材料を供給する管体と、
前記管体内の流路を流れる前記液状材料の通液状態を検出する通液検出手段と、
前記流路への外光を遮断する遮光手段とを有し、
前記通液検出手段は、前記流路を介して対向する少なくとも１対の電極と、該１対の電極間の静電容量に基づいて、前記管体内の前記液状材料の通液状態を決定する決定手段とを備えることを特徴とする。
これにより、管体内での液状材料の光による変質、劣化等の不具合を防止し、高精度な液滴吐出を実現するとともに、管体内の液状材料の通液状態を良好に確認することができる。

本発明の液滴吐出装置では、前記各電極は、前記管体の外周面上に設けられていることが好ましい。
これにより、１対の電極間の距離を管体の外周面により規制し、１対の電極間の距離の変動を防止することができる。そのため、管体内の液状材料の通液状態の変化に対する１対の電極間の静電容量の変化を高精度に対応させることができる。また、各電極を管体の内周面側等に設ける場合に比し、各電極の形成を容易なものとすることができる。
本発明の液滴吐出装置では、前記各電極は、前記管体の長手方向での略全域に亘って設けられていることが好ましい。
これにより、管体の長手方向での略全域に亘って管体内の液状材料の通液状態を確認することができる。

本発明の液滴吐出装置では、前記１対の電極は、前記管体の長手方向に並んで複数設けられていることが好ましい。
これにより、管体の長手方向における所定の範囲毎に、管体内の液状材料の通液状態を確認することができる。
本発明の液滴吐出装置では、前記各電極は、前記管体の長手方向に延びる帯状をなし、前記各電極の幅が前記流路の幅よりも大きいことが好ましい。
これにより、管体内の液状材料の通液状態をより確実に確認することができる。

本発明の液滴吐出装置では、前記決定手段は、前記１対の電極間の静電容量に基づいて、前記通液状態として、前記管体内に気泡が有るか否かを決定することが好ましい。
これにより、管体内に気泡があるか否かを確認することができる。
本発明の液滴吐出装置では、前記決定手段は、前記１対の電極間の静電容量に基づいて、前記通液状態として、前記管体内の長手方向での全域に前記液状材料が充填されているか否かを決定することが好ましい。
これにより、管体内の長手方向での全域に液状材料が充填されているか否かを確認することができる。

本発明の液滴吐出装置では、前記管体は、遮光性を有し、前記遮光手段を構成することが好ましい。
これにより、管体の可撓性を優れたものとしつつ、管体内での液状材料の光による変質、劣化等の不具合を防止することができる。
本発明の液滴吐出装置では、前記遮光手段は、前記管体の外周面上に設けられ、遮光性を有する遮光層を備えることが好ましい。
これにより、管体内での液状材料の光による変質、劣化等の不具合をより確実に防止することができる。
本発明の液滴吐出装置では、前記通液検出手段の検出結果を報知する報知手段を有することが好ましい。
これにより、操作者が管体内の液状材料の通液状態を良好に確認することができる。

本発明の液状材料供給管は、液状材料を流通させる管体と、
前記管体内の流路を介して対向する１対の電極とを有し、
前記１対の電極間の静電容量に基づいて、前記管体内の前記液状材料の通液状態を検出し得ることを特徴とする。
これにより、管体内での液状材料の光による変質、劣化等の不具合を防止し、高精度な液滴吐出を実現するとともに、管体内の液状材料の通液状態を良好に確認することができる。

本発明の第１実施形態にかかる液滴吐出装置の概略構成を示す斜視図である。 図１に示す液滴吐出装置の制御系を示すブロック図である。 図１に示す液滴吐出装置の液状材料供給系を示す図である。 図３に示す液状材料供給系の液滴吐出ヘッドの概略構成を示す分解斜視図である。 図３に示す液状材料供給系の供給管を示す斜視図である。 図５に示す供給管の拡大横断面図である。 本発明の第２実施形態にかかる供給管を示す斜視図である。

以下、本発明の液滴吐出装置の好適な実施形態について、添付図面に基づいて説明する。
＜第１実施形態＞
まず、本発明の第１実施形態を説明する。なお、以下では、産業用の液滴吐出装置に本発明を適用した場合を一例として説明するが、本発明は、インクジェットプリンターのような民生用の液滴吐出装置にも適用可能である。

図１は、本発明の第１実施形態にかかる液滴吐出装置の概略構成を示す斜視図、図２は、図１に示す液滴吐出装置に備えられた液滴吐出ヘッドの概略構成を示す分解斜視図、図３は、図１に示す液滴吐出装置の液状材料供給系を示す図、図４は、図３に示す液状材料供給系の液滴吐出ヘッドの概略構成を示す分解斜視図、図５は、図３に示す液状材料供給系の供給管を示す斜視図、図６は、図５に示す供給管の拡大横断面図である。
なお、以下では、説明の便宜上、図１中の上側を「上」、下側を「下」と言う。また、図１において、上下方向（鉛直方向）を「Ｚ方向」、Ｚ方向に垂直な（水平な）一方向を「Ｘ方向」、Ｚ方向およびＸ方向に直交する方向を「Ｙ方向」と言う。

（液滴吐出装置の概略構成）
図１に示すように、液滴吐出装置１は、装置本体１０と、ワークＷが載置されるステージ（テーブル）２０と、装置本体１０に対してステージ２０をＹ方向に移動させる第１の移動機構３０と、ワークＷに向けて液状材料を液滴として吐出する液滴吐出ヘッド４０と、装置本体１０に対して液滴吐出ヘッド４０をＸ方向に移動させる第２の移動機構５０と、液滴吐出装置１の各部の駆動を制御する制御手段６０とを有している。

このような液滴吐出装置１では、第１の移動機構３０および第２の移動機構５０の作動により液滴吐出ヘッド４０をワークＷに対してＸ方向およびＹ方向に相対的に移動させながら、液滴吐出ヘッド４０から液状材料を液滴として吐出し、その液滴をワークＷ上に付与（着弾）させる。
また、後に詳述するが、かかる液滴吐出装置１は、液状材料が貯留されたタンク７０と、タンク７０から液滴吐出ヘッド４０へ液状材料を供給する供給管（液状材料供給管）８０とを備えている（図３参照）。

以下、このような液滴吐出装置１を構成する各部を順次詳細に説明する。
装置本体１０は、図１に示すように、基台１１と、基台１１上に設けられた１対の柱体１２とを有している。
基台１１上には、第１の移動機構３０を介してステージ２０が設けられている。
第１の移動機構３０は、Ｙ方向に沿って延在する１対のガイドレール３１と、この１対のガイドレール３１に沿って移動可能なスライダ３２と、スライダ３２を１対のガイドレール３１に沿って移動させるリニアモーター等の駆動手段（図示せず）とを有している。

スライダ３２の上面には、調整機構３３を介してステージ（載置部）２０が取り付けられている。
調整機構３３は、例えばモーターを含んで構成され、スライダ３２に対するステージ２０の位置および／または姿勢を調整し得るものである。より具体的には、調整機構３３は、スライダ３２に対してステージ２０をθｚ方向に（Ｚ方向に平行な軸線回りに）回転し得るものである。

ステージ２０は、液滴吐出（液滴付与）の対象となる基板等のワークＷを設置・保持するものである。
このステージ２０には、その上面（設置面）に開口する複数の穴２１が形成されている。この各穴２１には、図示しない吸引ポンプが接続されている。これにより、各穴２１を負圧にすることで、ワークＷをステージ２０上に吸着させ、ワークＷをステージ２０上に所望の位置および姿勢で保持することができる。
なお、ステージ２０上には、液滴吐出ヘッド４０が液状材料を捨打ちまたは試し打ち（予備吐出）するための予備吐出エリアが設けられていてもよい。
また、基台１１上には、キャッピングユニット１３と、クリーニングユニット１４とが設けられている。

キャッピングユニット１３は、後述する液滴吐出ヘッド４０のノズルの乾燥を防止するため、液滴吐出装置１の待機時にノズルを覆うものである。
また、クリーニングユニット１４は、液滴吐出ヘッド４０のノズルの目詰まりを取り除くため、ノズルの内部を吸引するものである。
一方、１対の柱体１２の上端部には、第２の移動機構５０を介して液滴吐出ヘッド４０が設けられている（架設されている）。
第２の移動機構５０は、Ｘ方向に沿って延在する１対のガイドレール５１と、この１対のガイドレール５１に沿って移動可能なスライダ５２と、このスライダ５２を１対のガイドレール５１に沿って移動させるリニアモーター等の駆動手段（図示せず）とを有している。

スライダ５２には、調整機構５３を介して液滴吐出ヘッド４０が取り付けられている。
調整機構５３は、例えば複数のモーターを含んで構成され、スライダ５２に対する液滴吐出ヘッド４０の位置および／または姿勢を調整し得るものである。より具体的には、調整機構５３は、スライダ５２に対して液滴吐出ヘッド４０をＺ方向に移動する機能と、スライダ５２に対して液滴吐出ヘッド４０をα方向（Ｚ方向に平行な軸線回りに）回動させる機能と、スライダ５２に対して液滴吐出ヘッド４０をβ方向（Ｙ方向に平行な軸線回りに）回動させる機能と、スライダ５２に対して液滴吐出ヘッド４０をγ方向（Ｘ方向に平行な軸線回りに）回動させる機能とを有するものである。
液滴吐出ヘッド４０は、液状材料をワークＷに向けて液滴として吐出するものである。なお、液滴吐出ヘッド４０の構成については、後に詳述する。
以上説明したような第１の移動機構３０、第２の移動機構５０および液滴吐出ヘッド４０は、制御手段６０により駆動制御される。また、制御手段６０は、後に詳述するが、供給管８０の１対の電極８２３、８８２間の静電容量を測定する測定部８４の測定結果に基づいて、供給管８０の管体８１内の液状材料Ｌの通液状態を決定する機能をも有する。

このような制御手段６０は、図２に示すように、入力バッファメモリ６１と、記憶手段６２と、処理部６３と、走査駆動部６４と、ヘッド駆動部６５と、ヘッド位置検出手段６７と、ステージ位置検出手段６８とを備えている。
入力バッファメモリ６１と処理部６３とは相互に通信可能に接続されている。処理部６３と記憶手段６２とは相互に通信可能に接続されている。処理部６３と走査駆動部６４とは相互に通信可能に接続されている。処理部６３とヘッド駆動部６５とは相互に通信可能に接続されている。また、走査駆動部６４は、第１の移動機構３０および第２の移動機構５０と相互に通信可能に接続されている。また、ヘッド駆動部６５は、複数の液滴吐出ヘッド４０のそれぞれと相互に通信可能に接続されている。

入力バッファメモリ６１は、図示しない外部情報処理装置から、液状材料Ｌの液滴を吐出する位置に関するデータ、すなわち描画パターンデータを受け取る。入力バッファメモリ６１は、この描画パターンデータを処理部６３に入力し、処理部６３は、描画パターンデータを記憶手段６２に格納する。記憶手段６２は、ＲＡＭ、磁気記録媒体、光磁気記録媒体等で構成される。

ヘッド位置検出手段６７は、液滴吐出ヘッド４０のＸ方向での位置（移動距離）を検出し、その検出信号を処理部６３へ入力する。
ステージ位置検出手段６８は、ステージ２０（およびワークＷ）のＹ方向での位置（移動距離）を検出し、その検出信号を処理部６３へ入力する。
ヘッド位置検出手段６７およびステージ位置検出手段６８は、それぞれ、例えばリニアエンコーダ、レーザー測長器等で構成される。

処理部６３は、ヘッド位置検出手段６７およびステージ位置検出手段６８の検出信号に基づき、走査駆動部６４を介して、第１の移動機構３０および第２の移動機構５０の作動を制御（クローズドループ制御）する。これにより、液滴吐出ヘッド４０とワークＷとのＸ方向およびＹ方向での相対位置関係および相対移動速度を制御する。
また、処理部６３は、上記の描画パターンデータに基づいて、後述する液滴吐出ヘッド４０の各ノズル４１１に対応する所定時間間隔の吐出タイミング毎の液滴吐出のオン・オフを指定する選択信号をヘッド駆動部６５へ与える。ヘッド駆動部６５は、上記の選択信号に基づいて、液状材料Ｌの吐出に必要な吐出信号を液滴吐出ヘッド４０に与える。この結果、液滴吐出ヘッド４０における対応するノズル４１１から、液状材料Ｌが液滴として吐出される。
制御手段６０は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを含んだコンピュータである。この場合には、前述したような制御手段６０の機能は、コンピュータによって実行されるソフトウェアプログラムを用いることによって実現することができる。もちろん、制御手段６０は、専用の回路（ハードウェア）であってもよい。

（液滴吐出装置の液状材料供給系）
ここで、前述したような液滴吐出装置１の液状材料供給系について、詳述する。
図３に示すように、液滴吐出装置１は、液状材料が貯留されたタンク７０と、タンク７０から液滴吐出ヘッド４０へ液状材料を供給する供給管（液状材料供給管）８０とを備えている。

液滴吐出ヘッド４０は、ピエゾ素子を用いたピエゾ方式を採用し、図４に示すように、ノズル基板４１と、キャビティ基板４２と、振動板４３と、複数の圧電素子４４と、カバー基板４５とを有している。
ここで、ノズル基板４１と振動板４３とは、キャビティ基板４２を介して接合されている。
そして、キャビティ基板４２には、厚さ方向に貫通する異形孔が形成され、これにより、ノズル基板４１と振動板４３との間には、複数のキャビティ４２１と、この複数のキャビティ４２１と連通するリザーバ４２２とが形成されている。

また、ノズル基板４１には、前述した複数のキャビティ４２１に対応して、複数のノズル（ノズル孔）４１１が形成されている。
一方、振動板４３のキャビティ基板４２側とは反対側の面には、前述した複数のキャビティ４２１に対応して、複数の圧電素子４４が接合されている。この各圧電素子４４は、前述した制御手段６０によって駆動制御される。
また、振動板４３のキャビティ基板４２側とは反対側の面には、カバー基板４５が接合されている。このカバー基板４５には、複数の圧電素子４４を収納するように凹部が形成され、その縁部が振動板４３に接合されている。また、カバー基板４５には、前述したリザーバ４２２に連通する供給孔４５１が形成されている。

このように構成された液滴吐出ヘッド４０では、各圧電素子４４を駆動することにより、駆動する圧電素子４４に対応する振動板４３の部分を変形（振動）させる。これにより、駆動する圧電素子４４に対応するキャビティ４２１の容積（圧力）を変化させ、キャビティ４２１内からノズル４１１を通じて、液状材料Ｌが液滴Ｄとして吐出される（押し出される）。
なお、液滴吐出ヘッド４０は、ピエゾ方式のものに限定されず、例えば、液状材料を加熱して発生した泡（バブル）により液滴として吐出する方式、振動板４３を静電引力により振動させる静電駆動方式等であってもよい。

このような液滴吐出ヘッド４０の供給孔４５１には、図３に示すように、供給管（液状材料供給管）８０を介して、タンク７０が接続されている。これにより、タンク７０から供給管８０を介して液滴吐出ヘッド４０のリザーバ４２２に液状材料Ｌが供給される。
タンク７０は、液状材料Ｌを貯留する貯留部７１を有している。
貯留部７１は、後述する供給管８０の管体８１を介して液滴吐出ヘッド４０に接続され、液状材料Ｌを貯留する。
液状材料Ｌとしては、液滴吐出装置１の用途等によって決定されるものであり、特に限定されず、有機材料を溶媒に溶解した各種溶液、有機材料や無機材料を分散質とし分散媒に分散した各種分散液を用いることができる。

このようなタンク７０は、通常、貯留部７１の容量が比較的大きく、前述した装置本体１０に対して固定的に設置される。なお、貯留部７１の容量が比較的小さい場合には、液滴吐出ヘッド４０とともにＸ方向に移動するように構成することも可能である。この場合、貯留部７１に液状材料Ｌを供給する大型のタンクを別途設け、この大型のタンクを装置本体１０に対して固定的に設置する。このように、タンク７０は、液滴吐出ヘッド４０と大型のタンクとの間に設置した小型の予備タンク（液溜まり）として用いることもできる。

供給管（液状材料供給管）８０は、その一端がタンク７０の貯留部７１内にもたらされ、他端が液滴吐出ヘッド４０の供給孔４５１に接続されている。
このような供給管８０は、管体８１と、この管体８１の外周面上に設けられた１対の電極８２１、８２２と、この１対の電極８２１、８２２の外周面側を覆うように設けられた被覆層８３とを有している。

管体８１は、その内腔部（流路）に液状材料Ｌが流れるものである。
また、管体８１は、可撓性を有している。これにより、供給管８０全体を可撓性を有するものとし、第２の移動機構３０による液滴吐出ヘッド４０の移動に伴って、供給管８０全体を曲げ変形させることができる。そのため、第２の移動機構３０によって液滴吐出ヘッド４０が移動しても、タンク７０から供給管８０を介して液滴吐出ヘッド４０に液状材料を供給することができる。

また、管体８１（管体８１の管壁）は、遮光性を有している。これにより、管体８１の可撓性を優れたものとしつつ、管体８１内での液状材料Ｌの光による変質、劣化等の不具合を防止することができる。ここで、管体８１は、管体８１内の流路への外光を遮断する遮光手段を構成する。なお、後述する被覆層８３が遮光性を有する場合には、管体８１は遮光性を有していなくてもよい。

このような管体８１の構成材料としては、管体８１が前述したような可撓性を有するものであれば、特に限定されず、樹脂材料、エラストマー材料、ゴム材料等を用いることができるが、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）等のフッ素系樹脂、ナイロン、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリイミドエーテル、ポリエーテルケトン、ポリベンゾオキサゾール等の樹脂材料が好適に用いられ、特に、フッ素系樹脂を用いるのが好ましい。

また、管体８１の構成材料としては、上述したような樹脂材料に、黒色または暗色の着色剤（染料または顔料）を添加したものを用いるのが好ましい。これにより、管体８１の管壁の遮光性を優れたものとすることができる。
なお、管体８１の構成材料としては、用いる液状材料Ｌ（溶媒または分散媒）に対して耐性を有するのが好ましいが、管体８１の構成材料自体が液状材料Ｌに対して耐性を有していなくても、管体８１の内周面上に液状材料Ｌに対して耐性を有する被膜を形成すればよい。また、管体８１には、上記の樹脂材料以外の材料が含まれていてもよい。

このような管体８１の外周面上には、１対の電極８２１、８２２が設けられている。
この１対の電極８２１、８２２は、管体８１を介して互いに対向している。したがって、１対の電極８２１、８２２は、管体８１内の流路を介して対向している。
また、各電極８２１、８２２は、帯状をなし、管体８１の長手方向での略全域に亘って設けられている。
この１対の電極８２１、８２２は、管体８１内の静電容量を測定するためのものである。後に詳述するが、１対の電極８２１、８２２間の静電容量は、管体８１内の液状材料Ｌの充填状況に応じて変化する。したがって、１対の電極８２１、８２２間の静電容量に基づいて、管体８１内の液状材料Ｌの通液状態を検出することができる。

本実施形態では、各電極８２１、８２２が管体８１の外周面上に設けられているので、１対の電極８２１、８２２間の距離が管体８１の外周面により規制され、１対の電極８２１、８２２間の距離の変動を防止することができる。そのため、管体８１内の液状材料Ｌの通液状態の変化に対する１対の電極８２１、８２２間の静電容量の変化を高精度に対応させることができる。また、各電極８２１、８２２を管体８１の内周面側等に設けることも可能であるが、このような場合に比し、本実施形態では、各電極８２１、８２２の形成を容易なものとすることができる。

また、各電極８２１、８２２は、管体８１の長手方向での略全域に亘って設けられている。これにより、管体８１の長手方向での略全域に亘って管体８１内の液状材料Ｌの通液状態を確認することができる。
また、管体８１の長手方向に延びる帯状をなす各電極８２１、８２２の幅が管体８１の流路の幅よりも大きいので、例えば、図６における管体８１内の流路の左端や右端に気泡が生じた場合であっても、管体８１内の液状材料の状態を検出することができる。これにより、管体８１内の液状材料Ｌの通液状態をより確実に確認することができる。
また、各電極８２１、８２２の幅Ｗは、管体８１内の内径ｄ（流路の幅）よりも大きい。本実施形態では、１対の電極８２１、８２２は、互いに同じ幅で形成されている。

このような１対の電極８２１、８２２の外周面上には、これらを覆うように被覆層８３が設けられている。
この被覆層８３は、前述した各電極８２１、８２２等を保護する機能を有する。
また、この被覆層８３は、遮光性を有しているのが好ましい。これにより、管体８１内での液状材料Ｌの光による変質、劣化等の不具合をより確実に防止することができる。この場合、被覆層８３は、管体８１内の流路への外光を遮断する遮光手段を構成する。

このような被覆層８３の構成材料としては、前述したような機械的強度を有するものであれば、特に限定されず、各種有機材料、各種無機材料を用いることができる。
また、被覆層８３の厚さは、特に限定されないが、例えば、０．１〜３ｍｍであるのが好ましい。
なお、被覆層８３は、省略してもよい。また、被覆層８３は、各電極８２１、８２２が遮光性を有する場合、管体８１の外周面のうち電極８２１、８２２が形成されていない領域のみを覆うように設けられていてもよい。

このような１対の電極８２１、８２２には、図３および図４に示すように、測定部８４が電気的に接続されている。
この測定部８４は、１対の電極８２１、８２２間の静電容量を測定するものである。
測定部８４としては、１対の電極８２１、８２２間の静電容量を測定することができれば、特に限定されないが、例えば、１対の電極８２１、８２２間に直流または交流の電圧を印加する電源（電圧印加手段）と、この電源と電極８２１または電極８２２との間の電流またはインピーダンスに基づいて、１対の電極８２１、８２２間の静電容量を算出（演算）する演算部とで構成することができる。

このような測定部８４は、制御手段６０に接続されている。
制御手段６０は、測定部８４の測定結果に基づいて、管体８１内の液状材料の通液状態を決定する機能を有する。ここで、制御手段６０および測定部８４は、１対の電極８２１、８２２間の静電容量に基づいて、管体８１内の液状材料の通液状態を決定する決定手段８６を構成する。また、前述した１対の電極８２１、８２２と測定部８４と制御手段６０とは、管体８１内の液状材料Ｌの通液状態を検出する通液検出手段を構成する。

ここで、通液検出手段による通液状態の検出原理について、簡単に説明する。なお、以下の説明では、説明を簡略化するため、１対の電極８２１、８２２が平行平板であり、管体８１の管壁の厚さがゼロであるものとして説明する。
管体８１内の長手方向での全域が空である（液状材料Ｌが充填されていない）場合の１対の電極８２１、８２２間の静電容量をＣ_０とし、各電極８２１、８２２の幅をＷとし、１対の電極８２１、８２２間の距離（管体８１の内径）をｄとし、管体８１の全長（１対の電極８２１、８２２の長さ）をＬとし、空気の誘電率をε_ａｉｒとしたとき、
Ｃ_０＝（ε_ａｉｒ・Ｌ・Ｗ）／ｄ
となる。

一方、管体８１内の長手方向での全域に液状材料Ｌが充填されている（満たされている）場合の１対の電極８２１、８２２間の静電容量をＣ_１とし、液状材料Ｌの誘電率をε_ｉｎｋとしたとき、
Ｃ_１＝（ε_ｉｎｋ・Ｌ・Ｗ）／ｄ
となる。

また、管体８１内の長手方向での長さａに液状材料Ｌが満たされ、長さｂが空である場合（ただし、Ｌ＝ａ＋ｂ）、測定部８４で測定される１対の電極８２１、８２２間の静電容量をＣとし、管体８１内の液状材料が満たされている部分（長さａ）における１対の電極８２１、８２２間の静電容量をＣ_ｉｎｋとし、管体８１内の液状材料が満たされていない部分（長さｂ）における１対の電極８２１、８２２間の静電容量をＣ_ａｉｒとしたとき、
Ｃ＝Ｃ_ｉｎｋ＋Ｃ_ａｉｒ
＝（ε_ｉｎｋ・ａ・Ｗ）／ｄ＋（ε_ａｉｒ・ｂ・Ｗ）／ｄ
＝（ε_ｉｎｋ・ａ＋ε_ａｉｒ・ｂ）Ｗ／ｄ
となる。

したがって、予め静電容量Ｃ_０および／または静電容量Ｃ_１を測定しておき、測定部８４で測定される１対の電極８２１、８２２間の静電容量Ｃと静電容量Ｃ_０および／または静電容量Ｃ_１との差を求めることで、管体８１内の液状材料Ｌの通液状態を検出することができる。
より具体的には、制御手段６０（決定手段）は、１対の電極８２１、８２２間の静電容量に基づいて、通液状態として、管体内に気泡が有るか否かを決定したり、管体８１内の長手方向での全域に液状材料Ｌが充填されているか否かを決定したりする。
これにより、管体内に気泡があるか否かを確認したり、管体８１内の長手方向での全域に液状材料Ｌが充填されているか否かを確認したりすることができる。

例えば、制御手段６０は、静電容量Ｃと静電容量Ｃ_１との差が所定範囲内である（Ｃ／Ｃ_１が０．９９以上である）ときに、管体８１内の長手方向全域に液状材料Ｌが充填されている（満たされている）と判断する。また、制御手段６０は、静電容量Ｃと静電容量Ｃ_１との差が所定範囲内である（Ｃ／Ｃ_１が０．９９９以上である）ときに、管体８１内に気泡が存在していないと判断する。

一方、制御手段６０は、静電容量Ｃと静電容量Ｃ_１との差が上記所定範囲内でない（Ｃ／Ｃ_１が０．９９未満である）ときに、管体８１内の長手方向全域への液状材料Ｌの充填が完了していないと判断する。
また、制御手段６０は、管体８１内の長手方向全域に液状材料Ｌが充填されている（満たされている）と判断した場合であっても、静電容量Ｃと静電容量Ｃ_１との差が所定範囲内（Ｃ／Ｃ_１が０．９９９未満）であるときに、管体８１内に気泡が存在していると判断する。
なお、実際には、測定される１対の電極８２１、８２２間の静電容量には、管体８１の管壁等の静電容量が加わる。

以上説明したようにして、管体８１内の液状材料Ｌの通液状態を検出することができる。
また、制御手段６０は、図３に示すように、報知手段８５に接続されている。
この報知手段８５は、前述した制御手段６０の判断結果（通液検出手段の検出結果）を報知するものである。
この報知手段８５としては、特に限定されないが、例えば、液晶表示パネル等の表示部、ＬＥＤ等の発光素子、スピーカ等を用いることができる。すなわち、報知手段８５は、前述した決定結果（通液検出結果）を映像、文字、光等によって報知してもよいし、音声によって報知してもよい。これにより、操作者が管体８１内の液状材料Ｌの通液状態を良好に確認することができる。

以上説明したような第１実施形態にかかる液滴吐出装置１によれば、１対の電極８２１、８２２間の静電容量に基づいて管体８１内の液状材料Ｌの通液状態を検出することができるので、遮光性を有する管体８１を用いて、管体８１内での液状材料Ｌの光による変質、劣化等の不具合を防止し、高精度な液滴吐出を実現するとともに、管体８１内の液状材料Ｌの通液状態を良好に確認することができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の液滴吐出装置の第２実施形態について説明する。
図６は、本発明の第２実施形態にかかる供給管の拡大横断面図である。
本実施形態にかかる液滴吐出装置は、供給管の電極の構成が異なる以外は、前述した第１実施形態にかかる液滴吐出装置と同様である。
なお、以下の説明では、第２実施形態の液滴吐出装置に関し、第１実施形態の液滴吐出装置との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。

本実施形態の液滴吐出装置に備えられた供給管８０Ａは、図７に示すように、管体８１の外周面上に設けられた複数対の電極８２１Ａ、８２２Ａを有している。
この複数対の電極８２１Ａ、８２２Ａは、管体８１の長手方向に並んで設けられている。
そして、この各対の電極８２１Ａ、８２２Ａは、測定部８４に電気的に接続されている。本実施形態では、測定部８４は、各対の電極８２１Ａ、８２２Ａ間の静電容量を測定する。そして、制御手段６０は、各対の電極８２１Ａ、８２２Ａ間の静電容量に基づいて、管体８１の長手方向での所定区間毎（例えば各対の電極８２１Ａ、８２２Ａに対応する区間毎）に、液状材料Ｌの通液状態を検出する。
このように、複数対の電極８２１Ａ、８２２Ａが管体８１の長手方向に並んで設けられていると、管体８１の長手方向における所定の範囲毎に、管体８１内の液状材料Ｌの通液状態を確認することができる。より具体的には、管体８１内で空の部分や気泡を生じている部分を特定することができる。

以上説明したような第２実施形態にかかる液滴吐出装置によっても、前述した第１実施形態の液滴吐出装置１と同様の効果を発揮することができる。なお、本実施形態では、電極８２１Ａ同士および電極８２２Ａ同士は、それぞれ、管体８１の周方向での同一位置に設けられているが、互いに隣接する１対の電極８２１Ａ、８２２同士は管体８１の周方向にずれて設けられていてもよい。この場合、例えば、互いに隣接する１対の電極８２１Ａ、８２２同士が管体８１の周方向に９０°ずれて設けられていると、互いに隣接する１対の電極８２１Ａ、８２２同士を管体８１の長手方向に重複して設けることができる。

以上、本発明の液滴吐出装置および液状材料供給管について、図示の各実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
また、本発明の液滴吐出装置および液状材料供給管では、各部の構成は、同様の機能を発揮する任意の構成のものに置換することができ、また、任意の構成を付加することもできる。

また、例えば、本発明の液滴吐出装置および液状材料供給管は、前述した各実施形態の任意の構成同士を組み合わせるようにしてもよい。
また、前述した実施形態では、帯状をなす各電極８２１、８２２の幅が管体８１の流路の幅よりも大きい場合について説明したが、帯状をなす各電極８２１、８２２の幅が管体８１の流路の幅よりも小さくてもよい。

１……液滴吐出装置 １０……装置本体 １１……基台 １２……柱体 １３……キャッピングユニット １４……クリーニングユニット ２０……ステージ ２１…穴 ３０……第１の移動機構 ３１……ガイドレール ３２……スライダ ３３……調整機構 ４０……液滴吐出ヘッド ４１……ノズル基板 ４１１……ノズル ４２……キャビティ基板 ４２１……キャビティ ４２２……リザーバ ４３……振動板 ４４……圧電素子 ４５……カバー基板 ４５１……供給孔 ５０……第２の移動機構 ５１……ガイドレール ５２……スライダ ５３……調整機構 ６０……制御手段 ６１……入力バッファメモリ ６２……記憶手段 ６３……処理部 ６４……走査駆動部 ６５……ヘッド駆動部 ６７……ヘッド位置検出手段 ６８……ステージ位置検出手段 ７０……タンク ７１……貯留部 ８０、８０Ａ……供給管 ８１……管体（遮光手段） ８２１、８２１Ａ、８２２、８２２Ａ……電極 ８３……被覆層 ８４……測定部 ８５……報知手段 ８６……決定手段 Ｌ……液状材料 Ｄ……液滴

Claims (11)

1. 液状材料を液滴として吐出するノズルを備える液滴吐出ヘッドと、
   前記液滴吐出ヘッドに前記液状材料を供給する管体と、
   前記管体内の流路を流れる前記液状材料の通液状態を検出する通液検出手段と、
   前記流路への外光を遮断する遮光手段とを有し、
   前記通液検出手段は、前記流路を介して対向する少なくとも１対の電極と、該１対の電極間の静電容量に基づいて、前記管体内の前記液状材料の通液状態を決定する決定手段とを備えることを特徴とする液滴吐出装置。
2. 前記各電極は、前記管体の外周面上に設けられている請求項１に記載の液滴吐出装置。
3. 前記各電極は、前記管体の長手方向での略全域に亘って設けられている請求項１または２に記載の液滴吐出装置。
4. 前記１対の電極は、前記管体の長手方向に並んで複数設けられている請求項１または２に記載の液滴吐出装置。
5. 前記各電極は、前記管体の長手方向に延びる帯状をなし、前記各電極の幅が前記流路の幅よりも大きい請求項２ないし４のいずれか１項に記載の液滴吐出装置。
6. 前記決定手段は、前記１対の電極間の静電容量に基づいて、前記通液状態として、前記管体内に気泡が有るか否かを決定する請求項１ないし５のいずれか１項に記載の液滴吐出装置。
7. 前記決定手段は、前記１対の電極間の静電容量に基づいて、前記通液状態として、前記管体内の長手方向での全域に前記液状材料が充填されているか否かを決定する請求項１ないし６のいずれか１項に記載の液滴吐出装置。
8. 前記管体は、遮光性を有し、前記遮光手段を構成する請求項１ないし７のいずれか１項に記載の液滴吐出装置。
9. 前記遮光手段は、前記管体の外周面上に設けられ、遮光性を有する遮光層を備える請求項１ないし８のいずれか１項に記載の液滴吐出装置。
10. 前記通液検出手段の検出結果を報知する報知手段を有する請求項１ないし９のいずれか１項に記載の液滴吐出装置。
11. 液状材料を流通させる管体と、
    前記管体内の流路を介して対向する１対の電極とを有し、
    前記１対の電極間の静電容量に基づいて、前記管体内の前記液状材料の通液状態を検出し得ることを特徴とする液状材料供給管。

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