JP2010211045A - 圧力調整弁およびこれを備えた液滴吐出装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】初期充填の際、2次室内に液体を円滑に充填させることができる共に、液体を2次室内全域に行き渡らせることできる。
【解決手段】2次室の内面壁185は、最大マイナス変形したダイヤフラム171が倣うように接触する形状に形成され、内面壁185には、中心部に開口した連通流路173の2次室側開口部186と、下部に開口し流出ポート190に連通する流出開口部187と、2次室側開口部186から上方に延びる上昇溝部222、および上昇溝部222の頂端から内面壁185の周縁部に倣って流出開口部187まで延びる下降溝部223から成る流路溝221と、が形成されている。
【選択図】図11
【解決手段】2次室の内面壁185は、最大マイナス変形したダイヤフラム171が倣うように接触する形状に形成され、内面壁185には、中心部に開口した連通流路173の2次室側開口部186と、下部に開口し流出ポート190に連通する流出開口部187と、2次室側開口部186から上方に延びる上昇溝部222、および上昇溝部222の頂端から内面壁185の周縁部に倣って流出開口部187まで延びる下降溝部223から成る流路溝221と、が形成されている。
【選択図】図11
Description
本発明は、流入ポートを介して1次室に供給した液体を、圧力調整して2次室から流出ポートを介して供給する圧力調整弁およびこれを備えた液滴吐出装置に関するものである。
従来、この種の圧力調整弁として、機能液タンクから機能液滴吐出ヘッドに機能液を減圧供給するものが知られている(特許文献1参照)。この圧力調整弁は、バルブハウジング内に形成された流入ポートに連通する1次室および流出ポートに連通する2次室と、1次室と2次室とを連通する連通流路と、連通流路を1次室側から開閉する弁体と、2次室の1の面を構成すると共に、弁体を大気圧基準で開閉するダイヤフラム(受圧膜体)と、弁体を閉弁方向に付勢する弁体ばねと、を備えている。
一方、弁体は、弁座に直接接触するバルブシールと、バルブシールを保持する保持部、および保持部から前方に延びる軸部から成る弁ホルダーと、を有している。そして、軸部は、連通流路を挿通してダイヤフラムに当接している。すなわち、ダイヤフラムと弁体ばねが拮抗した状態で、ダイヤフラムの挙動を受けて弁体が開閉するようになっている。
また、この圧力調整弁では、ダイヤフラムが最大マイナス変形したときに、連通流路から流出ポートに機能液が円滑に流れるように、2次室の内面壁に、連通流路の2次室側開口部から上下や十字に延設した溝部が形成されている。
一方、弁体は、弁座に直接接触するバルブシールと、バルブシールを保持する保持部、および保持部から前方に延びる軸部から成る弁ホルダーと、を有している。そして、軸部は、連通流路を挿通してダイヤフラムに当接している。すなわち、ダイヤフラムと弁体ばねが拮抗した状態で、ダイヤフラムの挙動を受けて弁体が開閉するようになっている。
また、この圧力調整弁では、ダイヤフラムが最大マイナス変形したときに、連通流路から流出ポートに機能液が円滑に流れるように、2次室の内面壁に、連通流路の2次室側開口部から上下や十字に延設した溝部が形成されている。
ところで、上記圧力調整弁の初期充填では、機能液滴吐出ヘッドを介して2次室から機能液を強制吸引して行われる。すなわち、2次室を減圧して受圧膜体を最大マイナス変形させて弁体を開放動作させ、内面壁に倣わせた状態で、連通流路(2次室側開口部)を介して1次室から2次室に液体を流入させて行われる。
しかしながら、上記圧力調整弁では、2次室側開口部から2次室内に流入した機能液が、上記の溝部を介して、吸引源に連なる流出ポートに向って下方に流れ(シートカット)、2次室内の上方に行き渡らないという問題があった。このように機能液がシートカットして2次室の上方に行き渡らないと、2次室の上部空間に空気が滞留し、当該圧力調整弁の圧力調整に不具合が生じてしまう。
また、これに対し、単に、内面壁に、2次室側開口部から上方のみに延びる溝部を形成することも考えられるが、かかる場合、ダイヤフラムの最大マイナス変形によって、2次室の流出開口部が塞がれてしまう。これによって、2次室内のエアーが流出ポートから排出されず、機能液が円滑に充填されないという問題がある。
しかしながら、上記圧力調整弁では、2次室側開口部から2次室内に流入した機能液が、上記の溝部を介して、吸引源に連なる流出ポートに向って下方に流れ(シートカット)、2次室内の上方に行き渡らないという問題があった。このように機能液がシートカットして2次室の上方に行き渡らないと、2次室の上部空間に空気が滞留し、当該圧力調整弁の圧力調整に不具合が生じてしまう。
また、これに対し、単に、内面壁に、2次室側開口部から上方のみに延びる溝部を形成することも考えられるが、かかる場合、ダイヤフラムの最大マイナス変形によって、2次室の流出開口部が塞がれてしまう。これによって、2次室内のエアーが流出ポートから排出されず、機能液が円滑に充填されないという問題がある。
本発明は、初期充填の際、2次室内に液体を円滑に充填させることができると共に、液体を2次室内全域に行き渡らせることができる圧力調整弁およびこれを備えた液滴吐出装置を提供することを課題としている。
本発明の圧力調整弁は、バルブハウジング内の1次室と2次室とを連通する連通流路に設けた弁体を、2次室の1の面を構成する受圧膜体により大気圧基準で開閉し、流入ポートを介して1次室に供給した液体を、圧力調整して2次室から流出ポートを介して供給する圧力調整弁であって、1の面を除いた2次室の内面壁は、最大マイナス変形した受圧膜体が倣うように接触する形状に形成され、内面壁には、中心部に開口した連通流路の2次室側開口部と、下部に開口し流出ポートに連通する流出開口部と、2次室側開口部から上方に延びる上昇溝部、および上昇溝部の頂端から内面壁の周縁部に倣って流出開口部まで延びる下降溝部から成る流路溝と、が形成されていることを特徴とする。
この構成によれば、流出ポート側から強制吸引を行って、いわゆる液体の初期充填を実施すると、液体は、2次室側開口部から上方に向って上昇溝部に流入する。この液体の2次室への流入に伴って、2次室内の圧力が高まり、その圧力バランスから上昇溝部のある上側から受圧膜体が後退してゆく。すなわち、2次室への液体の流入が進むにつれて、受圧膜体の後退がその上部から始まり、やがて全体が後退してゆく。これにより、液体の2次室への流入は、平面壁部に広がった後、上昇溝部を経て上部に広がり、さらに全体に行き渡って流出ポートに流れ込むことになる。このように、2次室側開口部から2次室に流入した液体が、上方に向かって延在した上昇溝部によって、2次室の上方から充填されていく。これにより、2次室全域に液体を行き渡らせることができる。ゆえに、当該圧力調整弁の圧力調整に不具合が生じることがない。また、受圧膜体が最大マイナス変形した際、2次室内の流路溝(上昇溝部および下降溝部)が流路となり、エアーが流路溝を介して流出開口部(流出ポート)から排出されるため、液体を円滑に2次室内に充填することができる。
この場合、上昇溝部は、2次室側開口部から鉛直方向に延在し、下降溝部は、上昇溝部の頂端から2分岐し、内面壁の周縁部に倣って円環状に延在することが好ましい。
この構成によれば、流路溝(上昇溝部および下降溝部)が左右対称に形成されているため、受圧膜体が上方から後退していく際、左右いずれかに偏って後退することがない。そのため、左右いずれかに液体が行き渡らないという事態を抑制することができ、ゆえに、より精度良く2次室全域に液体を行き渡らせることができる。
この場合、流入ポートを介して機能液供給手段から供給された機能液を、圧力調整し、流出ポートを介してインクジェット方式の機能液滴吐出ヘッドに供給することが好ましい。
2次室内にエアーが滞留した状態で、圧力調整弁から機能液滴吐出ヘッドに機能液を供給すると、2次室内のエアー(ガス)が機能液に含有されて供給されてしまう。かかる場合、機能液滴吐出ヘッドの吐出量に変化が生じてしまい、精度良く機能液を吐出することができない。
上記の構成によれば、2次室内にエアー(ガス)が滞留することがなく、機能液にエアー(ガス)が含有することがないため、精度良く機能液を吐出することができる。また、2次室内において機能液の脱気度が低下したり、2次室内のエアーが機能液滴吐出ヘッドに流れ吐出不良を生ずるのを防止することができる。
上記の構成によれば、2次室内にエアー(ガス)が滞留することがなく、機能液にエアー(ガス)が含有することがないため、精度良く機能液を吐出することができる。また、2次室内において機能液の脱気度が低下したり、2次室内のエアーが機能液滴吐出ヘッドに流れ吐出不良を生ずるのを防止することができる。
本発明の液滴吐出装置は、上記の圧力調整弁と、機能液供給手段と、機能液滴吐出ヘッドと、を備え、ワークに対し機能液滴吐出ヘッドを相対的に移動させながら、ワーク上に機能液を吐出して描画を行うことを特徴とする。
この構成によれば、機能液滴吐出ヘッドによる吐出を精度良く行うことができる圧力調整弁を用いることで、描画処理を精度良く行うことができる。
以下、添付の図面を参照して、本発明の圧力調整弁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(液体)を導入したインクジェット方式の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ーや有機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。特に、初期充填の際、機能液を円滑に充填できると共に2次室内全域に行き渡らせることができる圧力調整弁を備え、機能液滴吐出ヘッドへの圧力調整を精度良く行うことができる。
図1、図2および図3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11と、複数本の支柱4を介してX軸テーブル11を跨ぐように架け渡された1対(2つ)のY軸支持ベース3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12と、複数の機能液滴吐出ヘッド17が搭載された10個のキャリッジユニット51と、から成り、10個のキャリッジユニット51は、Y軸テーブル12に移動自在に吊設されている。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ー6と、チャンバー6を貫通して、チャンバー6の外部から内部の機能液滴吐出ヘッド17に機能液を供給する3組の機能液供給装置101を有した機能液供給ユニット7と、各ユニットを制御する制御装置(図示省略)と、を備えている。X軸テーブル11およびY軸テーブル12の駆動と同期して機能液滴吐出ヘッド17を吐出駆動させることにより、機能液供給ユニット7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。
また、液滴吐出装置1は、フラッシングユニット14、吸引ユニット15、ワイピングユニット16および吐出性能検査ユニット18から成るメンテナンス装置5を備えており、これらユニットによって、機能液滴吐出ヘッド17の保守に供して、機能液滴吐出ヘッド17の機能維持・機能回復を図るようになっている。なお、メンテナンス装置5を構成する各ユニットのうち、フラッシングユニット14および吐出性能検査ユニット18は、X軸テーブル11に搭載され、吸引ユニット15およびワイピングユニット16は、X軸テーブル11から直角に延び、かつY軸テーブル12によりキャリッジユニット51が移動可能である位置に配設された架台上に配設されている。
図2または図3に示すように、X軸テーブル11は、ワークWを吸着セットするセットテーブル21と、セットテーブル21をX軸方向にスライド自在に支持するX軸第1スライダー22と、上記のフラッシングユニット14および吐出性能検査ユニット18をX軸方向にスライド自在に支持するX軸第2スライダー23と、X軸第1スライダー22およびX軸第2スライダー23をX軸方向に移動させる左右一対のX軸リニアモーター(図示省略)と、を備えている。
Y軸テーブル12は、10個の各キャリッジユニット51をそれぞれ吊設した10個のブリッジプレート52と、10個のブリッジプレート52を両持ちで支持する10組のY軸スライダー(図示省略)と、上記した一対のY軸支持ベース3上に設置され、10組のY軸スライダーを介してブリッジプレート52をY軸方向に移動させる一対のY軸リニアモーター(図示省略)と、を備えている。また、Y軸テーブル12は、各キャリッジユニット51を介して描画時に機能液滴吐出ヘッド17を副走査するほか、機能液滴吐出ヘッド17をメンテナンス装置5(吸引ユニット15およびワイピングユニット16)に臨ませる。なお、Y軸リニアモーターの駆動を制御することにより、各キャリッジユニット51を独立させて個別に移動させることも可能であるし、10個のキャリッジユニット51を一体として移動させることも可能である。
各キャリッジユニット51は、12個の機能液滴吐出ヘッド17と、12個の機能液滴吐出ヘッド17を6個ずつのヘッド群54に分けて支持するヘッドプレート53と、から成るヘッドユニット13を備えている(図4参照)。また、各キャリッジユニット51は、ヘッドユニット13をθ補正(θ回転)可能に支持するθ回転機構61と、θ回転機構61を介して、ヘッドユニット13をY軸テーブル12(各ブリッジプレート52)に支持させる吊設部材62と、を備えている。加えて、各キャリッジユニット51は、その上部に後述するサブタンク121が配設されている(実際には、ブリッジプレート52上のタンクケース55内に配設)。
図5に示すように、機能液滴吐出ヘッド17は、いわゆる2連のものであり、2連の接続針92を有する機能液導入部91と、機能液導入部91に連なる2連のヘッド基板93と、機能液導入部91の下方に連なり、内部に機能液で満たされるヘッド内流路が形成されたヘッド本体94と、を備えている。接続針92は、機能液供給ユニット7(機能液供給装置101)に接続され、機能液導入部91に機能液を供給する。ヘッド本体94は、キャビティ95(ピエゾ圧電素子)と、多数の吐出ノズル98が開口したノズル面97を有するノズルプレート96と、で構成されている。機能液滴吐出ヘッド17を吐出駆動すると(ピエゾ圧電素子に電圧が印加され)、キャビティ95のポンプ作用により、吐出ノズル98から機能液滴が吐出される。
ノズル面97には、多数の吐出ノズル98からなる2つのノズル列99が相互に平行に形成されている。そして、2つのノズル列99同士は、相互に半ノズルピッチ分位置ずれしている。
液滴吐出装置1の描画動作は、ワークWに対し機能液滴吐出ヘッド17を相対的に移動させながら、ワークW上に機能液を吐出して行う。具体的には、まず、ワークWをX軸テーブル11により、X軸方向で移動させながら、第1描画動作(往動パス)を行う。その後、ヘッドユニット13を2ヘッド分Y軸方向に移動(副走査)させて、改めて、ワークWをX軸方向で移動させながら、第2描画動作(復動パス)を行う。そして、再度ヘッドユニット13を2ヘッド分副走査し、もう一度、ワークWをX軸方向で移動させながら、第3描画動作(往動パス)を行う。このような描画動作により、R・G・B3色の描画処理を効率良く行っている。
フラッシングユニット14は、一対の描画前フラッシングユニット71,71と、定期フラッシングユニット72とを有し、機能液滴吐出ヘッド17の吐出直前や、ワークWの載換え時等の描画処理休止時に行われる、機能液滴吐出ヘッド17の捨て吐出(フラッシング)を受ける。吸引ユニット15は、各機能液滴吐出ヘッド17の吐出ノズル98から機能液を強制的に吸引すると共に、各機能液滴吐出ヘッド17のキャッピングを行う。ワイピングユニット16は、ワイピングシート75を有し、吸引後の機能液滴吐出ヘッド17のノズル面97を拭取る。吐出性能検査ユニット18は、機能液滴吐出ヘッド17の吐出性能(吐出の有無および飛行曲り)を検査する。
図2および図3に示すように、吸引ユニット15は、複数のヘッドキャップ85をそれぞれ搭載すると共に10個のキャリッジユニット51に対応した10台のキャップユニット86と、キャップユニット86ごとに、複数のヘッドキャップ85を昇降させる10台の昇降機構87と、キャップユニット86ごとに、複数のヘッドキャップ85を吸引する10台の吸引機構88(図10参照)と、を備えている。各キャップユニット86は、12個の機能液滴吐出ヘッド17に対応した12個のヘッドキャップ85と、12個のヘッドキャップ85を搭載するキャッププレート89とから成る。
昇降機構87は、Y軸テーブル12によって、キャリッジユニット51を吸引ユニット15に臨ませた状態において、12個のヘッドキャップ85を上昇させて、各ヘッドキャップ85を各機能液滴吐出ヘッド17に密着させると共に、12個のヘッドキャップ85を降下させて、各ヘッドキャップ85を各機能液滴吐出ヘッド17から離間させる。吸引機構88は、イジェクターやポンプ等で構成されており、各ヘッドキャップ85を個別に吸引可能に構成されている。
次に、図1および図6を参照して機能液供給ユニット7について説明する。機能液供給ユニット7は、R・G・B3色の機能液を供給する3組の機能液供給装置101を備えている。3組の機能液供給装置101は、それぞれR・G・B3色に対応した機能液滴吐出ヘッド17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17には対応する色の機能液が供給される。
図6に示すように、各色の機能液供給装置101は、機能液の供給源を構成する2つのメインタンク111,111を有するタンクユニット122と、各キャリッジユニット51に対応して設けた10個のサブタンク(機能液供給手段)121と、タンクユニット122と10個のサブタンク121を接続する上流側機能液流路126と、各サブタンク121と各機能液滴吐出ヘッド17とを接続する10組の下流側機能液流路127と、を備えている。
各メインタンク111,111内の機能液は、これに接続した窒素ガス供給設備102からの圧縮窒素ガスにより加圧され、上流側機能液流路126を介して10個のサブタンク121に選択的に供給される。その際、各種開閉弁に接続した圧縮エアー供給設備103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121は、これに接続したガス排気設備104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121の機能液は、これに連なる機能液滴吐出ヘッド17の駆動により、下流側機能液流路127を介して機能液滴吐出ヘッド17に供給される。
タンクユニット122は、機能液の供給源となる一対のメインタンク111,111と、一対のメインタンク111,111に接続されると共に、上流側機能液流路126に接続した切換え機構113と、を備えている。各メインタンク111には、窒素ガス供給設備102に接続されており、機能液を圧送する際に加圧制御可能に構成されている。なお、タンクユニット122は、チャンバー6の側壁の一部に設けられたタンクキャビネット84に収納されている。
上流側機能液流路126は、上流側をタンクユニット122に接続したタンク側主流路131と、タンク側主流路131から10方に分流し、下流側を各サブタンク121に接続した10本の枝流路133と、を備えている。各下流側機能液流路127は、上流側を各サブタンク121に接続したヘッド側主流路146と、ヘッド側主流路146から4方に分流し、下流側を各機能液滴吐出ヘッド17に接続した4本のヘッド側枝流路148と、を備えている。すなわち、上流側機能液流路126の10分岐と、下流側機能液流路127の4分岐により、タンクユニット122から10×4個の機能液滴吐出ヘッド17に機能液が供給される。加えて、機能液供給ユニット7は、R・G・Bで3組の機能液供給装置101を有しているため、10×12個の機能液滴吐出ヘッド17に機能液が供給される。そして、各ヘッド側枝流路148には、各機能液滴吐出ヘッド17への供給圧力を調整する圧力調整弁150がそれぞれ介設されている。
次に、図7ないし図9を参照して、圧力調整弁150について説明する。図7に示すように、圧力調整弁150は、ヘッド側枝流路148に介設されており、流入側の継手を構成すると共に、流入ポート175に連なる流入コネクタ161(ユニオン継手)と、流出側の継手を構成すると共に、流出ポート190に連なる流出コネクタ162(ユニオン継手)と、を有している。なお、図7および図9においては、図中紙面の上側を圧力調整弁150の上側とし、図中紙面の下側を圧力調整弁150の下側として説明する。すなわち、圧力調整弁150は、流入コネクタ161側を上側とし、流出コネクタ162側を下側として立設されている。
図7および図8に示すように、圧力調整弁150は、本体ケーシング166と、本体ケーシング166と共に内部に1次室167を形成する蓋ケーシング168と、本体ケーシング166と共に内部に2次室169を形成し本体ケーシング166にダイヤフラム(受圧膜体)171を固定するリングプレート170との3部材でバルブケーシング(バルブハウジング)が構成されており、いずれもステンレス等の耐食性材料で形成されている。また、本体ケーシング166には、その中心位置に1次室167および2次室169を連通する連通流路173が形成されている。
蓋ケーシング168およびリングプレート170は、本体ケーシング166に対し、前後からリングプレート170および蓋ケーシング168を重ね、複数本の段付平行ピン(図示省略)でそれぞれ位置決めした後、ねじ止めして組み立てられており、いずれも円形のダイヤフラム171の中心を通る軸線と同心円となる円形あるいは多角形(8角形)の外観を有している。そして、蓋ケーシング168および本体ケーシング166は、パッキン172を介して相互に気密に突合せ接合され、本体ケーシング166およびリングプレート170は、ダイヤフラム171の縁部およびパッキン172を挟み込んで相互に気密に突合せ接合されている。
本体ケーシング166と蓋ケーシング168とで形成された1次室167は、ダイヤフラム171と同心となる略円柱形状に形成されており、その開放端を蓋ケーシング168により閉蓋されている。また、本体ケーシング166の1次室167側背面上部に形成した上部ボス部の左部には1次室167から径方向斜めに延びる流入ポート175が形成されている。流入ポート175には上記の流入コネクタ161が接続されている。
図8に示すように、流入ポート175は、本体ケーシング166の外周面に開口した流入口176と、フィルター181を収容するフィルター収容部177と、フィルター収容部177と1次室167の内周面とを連通する流入経路178とから成り、流入口176に対し流入経路178は、1次室167側に偏心して形成されている。流入口176には、流入コネクタ161が螺合(テーパネジ)される。なお、フィルター181と、螺合した流入コネクタ161との間にはフィルター181の押えばね182が収容される。
図8および図9に示すように、2次室169は、ダイヤフラム171と、本体ケーシング166に形成した内面壁185とによって、全体としてダイヤフラム171を底面とする円錐台形状に形成されている。ダイヤフラム171は、鉛直姿勢を為して配設され、2次室169の1の面を構成している。また、内面壁185は、2次室169のダイヤフラム171の面(1の面)を除いた各面で構成されている。
内面壁185は、略円錐台形状の頂面となる円形の平面壁部185aと、平面壁部185aの外側に連なる環状テーパー壁部185bと、から構成されている。平面壁部185aには、ダイヤフラム171と同心となるように、その中心部に連通流路173の2次室側開口部186が開口し、環状テーパー壁部185bには、その下部に、後述する流出流路193の流出開口部187が形成されている。なお、内面壁185(平面壁部185aおよび環状テーパー壁部185b)は、後述する最大マイナス変形したダイヤフラム171が倣うように接触する形状に形成されている。また、詳細は後述するが、内面壁185(平面壁部185aおよび環状テーパー壁部185b)には、回り込むように2次室側開口部186から流出開口部187まで延びる流路溝221が形成されている。
図9に示すように流出ポート190は、本体ケーシング166の下部に位置する傾斜ボス部191に形成されており、傾斜ボス部191の下部に開口した流出口192と、2次室169の流出開口部187と、これらを連通する流出流路193とで構成されている。流出流路193は、内面壁185の環状テーパー壁部185bから斜めに延びて下向きの流出口192に連通している。流出口192には、流出流路193の軸線方向から流出コネクタ162が螺合している。2次室169から流出する機能液は、流出開口部187から流出流路193の勾配に従って斜めに流下し、機能液滴吐出ヘッド17側に流出する。
図8および図9に示すように、本体ケーシング166には、1次室167と2次室169とを連通する連通流路173が形成されている。連通流路173は、主流路201と、主流路201に対し大径に形成されると共にこれに連なる2次室側開口部186とで構成されている。これら1次室167、2次室169および連通流路173は、いずれもダイヤフラム171と同心の円形断面を有している。ただし、主流路201は、後述する弁体211の軸部213がスライド自在に収容される円形断面の軸遊挿部202と、軸遊挿部202から径方向四方に延びる十字状断面の流路部203とで構成されている(図7(b)参照)。
ダイヤフラム171は、樹脂フィルムで構成したダイヤフラム本体206と、ダイヤフラム本体206の内側に貼着した樹脂製の受圧板207とで構成されている。受圧板207は、ダイヤフラム本体206と同心の円板状に、且つダイヤフラム本体206に対し十分に小さい径に形成されており、その中央に後述する弁体211の軸部213が当接する。ダイヤフラム本体206は、耐熱PP(ポリプロピレン)と特殊PPとシリカを蒸着したPET(ポリエチレンテレフタレート)とを積層して構成されており、本体ケーシング166の前面と同径の円形に形成されている。
弁体211は、円板状の弁体本体212と、弁体本体212の中心から断面横「T」字状を為すように一方向に延びる軸部213と、軸部213の基端部側(弁体本体212側)に設けた(取り付けた)環状のOリング214とで構成されている。弁体本体212および軸部213は、ステンレス等の耐食材料で一体に形成されている。Oリング214は、特殊なゴムで環状に形成されている。このため、弁体211の閉弁時には、弁座となる連通流路173の開口縁にOリング214が当接して、連通流路173が1次室167側から液密に閉塞される。
軸部213は、連通流路173(の主流路201)にスライド自在に遊嵌され、閉弁状態でその先端(前端)が中立位置にあるダイヤフラム171の受圧板207に当接する。すなわち、ダイヤフラム171が外部に向かって膨出するプラス変形の状態では、軸部213の前端と受圧板207との間には所定の間隙が生じており、この状態からダイヤフラム171がマイナス側に変形してゆくと、中立状態で軸部213の前端と受圧板207が当接し、さらにダイヤフラム171のマイナス変形がすすむと、受圧板207が軸部213を介して弁体本体212を押し開弁させることになる。なお、最大マイナス変形したダイヤフラム171は、平面壁部185aおよび環状テーパー壁部185bに倣うように接触する。厳密には、最大マイナス変形したダイヤフラム171は、ダイヤフラム本体206が環状テーパー壁部185bに倣うように接触すると共に、受圧板207が平面壁部185aに接触して、2次室側開口部186を覆うように配設されている。
弁体211の背面と1次室167の壁体216との間には、弁体211を2次室169側、すなわち閉弁方向に付勢する弁体付勢ばね217が介設されている。同様に、受圧板207と内面壁185(厳密には、2次室側開口部186の底面)との間には、受圧板207を介してダイヤフラム本体206を外部に向かって付勢する受圧板付勢ばね218が介設されている。この場合、弁体付勢ばね217は、弁体211の背面に加わるサブタンク121の水頭を補完するものであり、サブタンク121の水頭とこの弁体付勢ばね217のばね力により、弁体211が閉塞方向に押圧される。一方、受圧板付勢ばね218は、ダイヤフラム171のプラス変形を補完するものであり、大気圧に対し2次室169が負圧になるように作用する。
圧力調整弁150は、大気圧と機能液滴吐出ヘッド17に連なる2次室169との圧力バランスによりダイヤフラム171(およびこれが当接する弁体211)が変形(進退)することで開閉し、2次室169側を所定の圧力まで減圧するようにしている。その際、弁体付勢ばね217および受圧板付勢ばね218に力が分散して作用し、且つ特殊なゴムのOリング214(の弾性力)により、弁体211は極めてゆっくり開閉動作する。このため、弁体211の開閉による圧力変動(キャビテーション)が抑制され、機能液滴吐出ヘッド17の吐出駆動に影響を与えないようになっている。
次に図7ないし図9を参照して、2次室169の内面壁185(平面壁部185aおよび環状テーパー壁部185b)に形成した流路溝221について説明する。図7ないし図9に示すように、流路溝221は、2次室側開口部186から鉛直方向上方に延びる直線状の上昇溝部222と、上昇溝部222の頂端から2分岐し、内面壁185の周縁部に倣って円環状に延在すると共に流出開口部187まで延びる下降溝部223と、2次室側開口部186から水平方向両側に延在すると共に下降溝部223まで延びる左右一対の横溝部224と、から成る。上昇溝部222、下降溝部223および横溝部224は、1面を開口した断面方形の形状を有しており、最大マイナス変形したダイヤフラム171(ダイヤフラム本体206および受圧板207)によって当該開口部が覆われることで、エアーや機能液を、2次室側開口部186から流出開口部187まで流す流路として機能する。上昇溝部222および一対の横溝部224は、最大マイナス変形したダイヤフラム171の受圧板207を越えて延在している。下降溝部223は、内面壁185と同心円上に形成されている。上昇溝部222は、初期充填の際、2次室169内上方から機能液を充填させて、2次室169内全域を充填させる役割を担っている。一方、下降溝部223は、ダイヤフラム171が最大マイナス変形した際、上昇溝部222と供して、2次室側開口部186から流出開口部187までの流路を確保する役割を担っている。
次に図10および図11を参照して、機能液の初期充填作業について説明する。機能液の初期充填作業は、機能液滴吐出ヘッド17を上記の吸引ユニット15で吸引した状態でサブタンク121から機能液を通液し、サブタンク121から機能液滴吐出ヘッド17にいたる機能液の流路に機能液を充填するものである。
図10および図11に示すように、機能液の初期充填作業は、機能液滴吐出ヘッド17にヘッドキャップ85を密着させた後、吸引機構88を駆動してヘッド吸引することにより開始する。ヘッド吸引が開始されると、圧力調整弁150の2次室169内のエアーが、流出開口部187から排出(エアー抜き)されていく(図10(a)参照)。これにより、2次室169内が大気圧に対し負圧(所定の作動圧力)となり、ダイヤフラム171が大気圧に押されて2次室169の内面壁185に当接するように、マイナス変形(最大マイナス変形)する。その結果、マイナス変形したダイヤフラム171が、2次室側開口部186、流出開口部187および流路溝221を覆う形となる。また、同時に、受圧板207によって弁体211が押され圧力調整弁150を開弁状態とする。
この開弁状態において、1次室167および連通流路173内のエアーが、流路溝221によって、2次室側開口部186から流出開口部187まで流れて排出されると共に、1次室167および連通流路173内に機能液が流入し充填される(図10(b)参照)。このように、ダイヤフラム171が最大マイナス変形されている状態(2次室側開口部186および流出開口部187がダイヤフラム171によって覆われている状態)であっても、流路溝221によって2次室側開口部186から流出開口部187までの流路を確保される。
2次室側開口部186内が充填されたら、続いて、流路溝221内のエアーが流出開口部187から排出されると共に、2次室側開口部186の上方に延びる上昇溝部222、および2次室側開口部186の左右に延びる一対の横溝部224に機能液が流入する。(図10(c)参照)。その後、上昇溝部222および一対の横溝部224に機能液が満たされると、2次室側開口部186、上昇溝部222および各横溝部224内の機能液によって圧力が高まる。結果、大気圧に勝って、受圧板207が押し出され、後退していく(図11(d)参照)。かかる際、上昇溝部222によって、押圧の重心が受圧板207の中心から鉛直方向上方にずれているため、上側が倒れこむような形で後退していく。すなわち、2次室169への機能液の流入が進むにつれて、ダイヤフラム171の後退が上部から始まり、やがて全体が後退していく。これにより、液体の2次室169への流入は、流路溝221を経て上部に広がり、さらに全体に行き渡って流出ポート190に流れ込むことになる。このように圧力調整弁150全体に機能液が充填される(図11(e)参照)。
以上のような構成によれば、上記のような流路溝221を設けることにより、2次室側開口部186から2次室169に流入した機能液が、上方に向かって延在した上昇溝部222によって、2次室169の上方から充填されていく。これにより、2次室169全域に機能液を行き渡らせることができる。ゆえに、圧力調整弁150の圧力調整に不具合が生じることがない。また、ダイヤフラム171が最大マイナス変形した際、2次室169内の流路溝221が流路となり、エアーが流路溝221を介して流出開口部187(流出ポート190)から排出されるため、液体を円滑に2次室169内に充填することができる。
また、上昇溝部222が2次室側開口部186から鉛直方向に延在すると共に、下降溝部223が上昇溝部222の頂端から2分岐し、内面壁185の周縁部に倣って円環状に延在する構成とすることにより、流路溝221(上昇溝部222および下降溝部223)が左右対称に形成されているため、ダイヤフラム171が上方から後退していく際、(特に受圧板207が)左右いずれかに偏って後退することがない。そのため、左右いずれかに機能液が行き渡らないという事態を抑制することができ、ゆえに、より精度良く2次室169全域に液体を行き渡らせることができる。また、一対の横溝部224を形成することにより、受圧板207を更に左右バランス良く後退させることができる。なお、更に精度良く2次室169全域に液体を行き渡らせるために、下降溝部223が、内面壁185の周縁部に沿って延在する構成としても良い。また、当該作用効果は得られないが、上昇溝部222が2次室側開口部186から上方に延びると共に、下降溝部223が上昇溝部222の頂端から内面壁185の周縁部に倣って流出開口部187まで延びる構成であれば、例えば、上昇溝部222が、左右いずれかに傾く、もしくは湾曲した形状であっても良いし、上昇溝部222が、2以上に分岐した形状であっても良い。また、下降溝部223が、左右一方のみに延在する構成であっても良い。
なお、本実施形態においては、流路溝221として、上昇溝部222、下降溝部223および横溝部224を形成したが、図12に示すように、上昇溝部222および下降溝部223のみを形成しても良い。
また、本実施形態においては、上昇溝部222が、最大マイナス変形したダイヤフラム171の受圧板207を越えて延在し、ダイヤフラム171が最大マイナス変形した際、上昇溝部222の頂部を除く大部分が受圧板207に覆われ、上昇溝部222の頂部および下降溝部223がダイヤフラム本体206に覆われるように配設したが、上昇溝部222全体および下降溝部223が、受圧板207に覆われるように配設しても良い。なお、横溝部224においても同様である。
さらに、本実施形態においては、機能液滴吐出ヘッド17側を固定とし、ワークW側(セットテーブル21側)を移動して、描画動作(主走査動作)を実施したが、ワークW側を固定とし、機能液滴吐出ヘッド17側を移動して、描画動作を実施しても良い。
またさらに、本実施形態においては、液滴吐出装置1に、本発明の圧力調整弁150を適用したが、例えば、キャリッジユニット51ごとに各種検査を行うキャリッジ検査装置に、上記圧力調整弁150を適用しても良い。
1:液滴吐出装置、 17:機能液滴吐出ヘッド、 121:サブタンク、 150:圧力調整弁、 166:本体ケーシング、 167:1次室、 168:蓋ケーシング、 169:2次室、 170:リングプレート、 171:ダイヤフラム、 173:連通流路、 175:流入ポート、 185:内面壁、 186:2次室側開口部、 187:流出開口部、 190:流出ポート、 211:弁体、 221:流路溝、 222:上昇溝部、 223:下降溝部、 W:ワーク
Claims (4)
- バルブハウジング内の1次室と2次室とを連通する連通流路に設けた弁体を、前記2次室の1の面を構成する受圧膜体により大気圧基準で開閉し、流入ポートを介して前記1次室に供給した液体を、圧力調整して前記2次室から流出ポートを介して供給する圧力調整弁であって、
前記1の面を除いた前記2次室の内面壁は、最大マイナス変形した前記受圧膜体が倣うように接触する形状に形成され、
前記内面壁には、中心部に開口した前記連通流路の2次室側開口部と、下部に開口し前記流出ポートに連通する流出開口部と、前記2次室側開口部から上方に延びる上昇溝部、および前記上昇溝部の頂端から前記内面壁の周縁部に倣って前記流出開口部まで延びる下降溝部から成る流路溝と、が形成されていることを特徴とする圧力調整弁。 - 前記上昇溝部は、前記2次室側開口部から鉛直方向に延在し、
前記下降溝部は、前記上昇溝部の頂端から2分岐し、前記内面壁の周縁部に倣って円環状に延在することを特徴とする請求項1に記載の圧力調整弁。 - 前記流入ポートを介して機能液供給手段から供給された機能液を、圧力調整し、前記流出ポートを介してインクジェット方式の機能液滴吐出ヘッドに供給することを特徴とする請求項1または2に記載の圧力調整弁。
- 請求項3に記載の圧力調整弁と、
前記機能液供給手段と、
前記機能液滴吐出ヘッドと、を備え、
ワークに対し前記機能液滴吐出ヘッドを相対的に移動させながら、前記ワーク上に機能液を吐出して描画を行うことを特徴とする液滴吐出装置。
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JP2009058225A JP2010211045A (ja) | 2009-03-11 | 2009-03-11 | 圧力調整弁およびこれを備えた液滴吐出装置 |
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EP2432013A2 (en) | 2010-09-21 | 2012-03-21 | Daishinku Corporation | Sealing member for electronic component package and electronic component package |
JP7454878B2 (ja) | 2013-03-13 | 2024-03-25 | カティーバ, インコーポレイテッド | 補助エンクロージャを利用するガスエンクロージャシステムおよび方法 |
-
2009
- 2009-03-11 JP JP2009058225A patent/JP2010211045A/ja not_active Withdrawn
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