JP2015122259A - インク供給機構、液滴吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】インク中の微小異物の含有量を低減し、且つ圧力損失を抑えて液滴吐出ヘッドにインクを安定的に供給可能なインク供給機構、及び該インク供給機構を備えた液滴吐出装置を提供すること。【解決手段】インク供給機構８０は、充填されたインクを液滴吐出ヘッド５０に供給する開放型のインク容器８５と、インク容器８５にインクを送り込む分離流路８２と、を備え、分離流路８２は、インクが流入する上流側に配置された音波発信源８３と、インクが流出する下流側に配置された、第１の流路８２ｂと、第２の流路８２ｄとを有し、音波発信源８３から分離流路８２内のインクに対して定常波の腹が第１の流路８２ｂの延長線上に発生し、定常波の節が第２の流路８２ｄの延長線上に発生するように音波を発信させ、第１の流路８２ｂを通過したインクがインク容器８５に送り込まれ、第２の流路８２ｄを通過したインクが分離流路８２から排出される。【選択図】図１

Description

本発明は、機能性材料を含むインクを液滴吐出ヘッドに供給するためのインク供給機構、液滴吐出装置に関する。

インクジェットプリンターなどの液滴吐出装置は、インクをノズルから液滴として吐出する液滴吐出ヘッドを備えている。液滴吐出ヘッドのノズルからインクを安定的に吐出するために、インク中に含まれる異物などを除去する必要がある。

例えば、特許文献１には、一端がインクカートリッジに、他端がインクジェット式記録ヘッドに接続するインク供給路の途中に、インクジェット式記録ヘッド側が拡開した上部フィルター室と、インクカートリッジ側が拡開した複数の下部フィルター室とを設け、上部フィルター室と下部フィルター室との接合面にフィルター板を配置してなるインクジェット式記録装置が開示されている。
特許文献１のインクジェット式記録装置によれば、流路抵抗を可及的に小さくすると共に、気泡の停滞によっても印刷に不都合を来たさない程度にインクを供給できるとしている。

特開２００４−２５８９９号公報

上記特許文献１に記載のインクジェット式記録装置において、インク中に含まれる、例えばサブミクロン単位の微小異物を除去しようとしてフィルター板の孔径を小さくすると、インク供給における圧力損失（以降、圧損と言う）が増大してインク供給が不安定となるおそれがあるという課題があった。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例］本適用例に係るインク供給機構は、液滴吐出ヘッドにインクを供給するインク供給機構であって、充填されたインクを前記液滴吐出ヘッドに供給する開放型のインク容器と、前記インク容器にインクを送り込む分離流路と、を備え、前記分離流路は、インクが流入する上流側に配置された音波発信源と、インクが流出する下流側に配置された、第１の流路と、第２の流路とを有し、前記音波発信源から前記分離流路内のインクに対して定常波の腹が前記第１の流路の延長線上に発生し、定常波の節が前記第２の流路の延長線上に発生するように音波を発信させ、前記第１の流路を通過したインクが前記インク容器に送り込まれ、前記第２の流路を通過したインクが前記分離流路から排出されることを特徴とする。

本適用例によれば、音波発信源から発信させた音波の定常波の節には、インク中に含まれる微小異物が凝集する。これにより、定常波の腹には、分離流路に流入した時点のインクに比べて微小異物の含有量が低下したインクが存在することになる。したがって、分離流路の第１の流路とインク容器とを接続させ、第１の流路を通過し、微小異物の含有量が低下したインクをインク容器に充填できる。すなわち、インク中の微小異物を除去しようとして、孔径が小さいフィルターを用いる場合に比べて、微小異物を分離する際のインク供給の圧損を抑え、液滴吐出ヘッドに微小異物の含有量が低下したインクを供給可能なインク供給機構を提供できる。

上記適用例に記載のインク供給機構において、前記分離流路は、円筒状であって、前記第１の流路と前記第２の流路は、前記音波発信源を中心として同心円状に配置されているとしてもよい。
この構成によれば、分離流路の断面が多角形である場合に比べて、分離流路の内壁による音波の反射方向が一定となり、定常波を安定して発生させることができるので、分離流路内のインクに含まれる微小異物を効果的に分離することができる。

上記適用例に記載のインク供給機構において、前記インク容器と前記液滴吐出ヘッドとの間に、圧力調整弁が設けられていることが好ましい。
この構成によれば、インク容器におけるインクの水頭圧の影響を受け難くして、液滴吐出ヘッドにインクを過不足なく供給することができる。

上記適用例に記載のインク供給機構において、インクが貯留されるインク貯留部を備え、前記インク貯留部は、前記分離流路に対して着脱可能な状態で接続されていることが好ましい。
この構成によれば、インクの交換を容易に行うことができる。

［適用例］本適用例に係る液滴吐出装置は、液滴吐出ヘッドと、上記適用例に記載のインク供給機構と、を備えたことを特徴とする。

本適用例によれば、液滴吐出ヘッドからワークに対して、微小異物の含有量が低下したインクを安定的に吐出可能な液滴吐出装置を提供できる。

上記適用例に記載の液滴吐出装置において、複数の前記液滴吐出ヘッドが搭載されたキャリッジを備え、前記インク供給機構のうち少なくとも前記インク容器及び前記圧力調整弁が前記キャリッジに取り付けられ、前記圧力調整弁に複数の前記液滴吐出ヘッドが接続されていることが好ましい。
この構成によれば、複数の液滴吐出ヘッドに対して同時に微小異物の含有量が低下したインクを供給できると共に、キャリッジごと交換することで、複数の液滴吐出ヘッドとインク供給機構の構成の一部とを同時にメンテナンスすることができる。

第１実施形態のインク供給機構の構成を示す模式図。 インク供給機構における分離流路の構成を示す概略斜視図。 （ａ）及び（ｂ）は分離流路におけるインク中の微小異物の分離方法を示す図。 （ａ）は第２実施形態のインク供給機構における分離流路の構成を示す概略斜視図、（ｂ）は分離流路における振動子、孔、仕切り板の相対的な位置を示す概略平面図。 液滴吐出装置の構成を示す概略斜視図。 （ａ）は液滴吐出ヘッドの構成を示す概略斜視図、（ｂ）はノズル面における複数のノズルの配置状態を示す平面図。 液滴吐出装置における制御系を示すブロック図。 キャリッジにおけるインク容器、圧力調整弁、液滴吐出ヘッドの配置を示す概略斜視図。

以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。なお、使用する図面は、説明する部分が認識可能な状態となるように、適宜拡大または縮小して表示している。

（第１実施形態）
＜インク供給機構＞
本実施形態のインク供給機構について、図１〜図３を参照して説明する。図１は第１実施形態のインク供給機構の構成を示す模式図、図２はインク供給機構における分離流路の構成を示す概略斜視図、図３（ａ）及び（ｂ）は分離流路におけるインク中の微小異物の分離方法を示す図である。なお、図１はインク供給機構に関連する液滴吐出ヘッドや吸引装置についても合わせて表記している。

図１に示すように、本実施形態のインク供給機構８０は、機能性材料を含む液体（インク）を液滴吐出ヘッド５０に供給する機構である。液滴吐出ヘッド５０のノズル５２から該液体（インク）を膜形成領域に吐出して固化することにより、機能性材料からなる薄膜を形成する。該薄膜としては、例えば、有機エレクトロルミネッセンス材料からなる発光層などを挙げることができる。該液体（インク）中にサブミクロン単位の微小異物が含まれていると、膜厚がナノメートル単位の発光層において膜厚が変動したり、電流が流れなくなる部分が生じてダークスポット（暗点）となることが知られている。
本実施形態のインク供給機構８０は、フィルターを使わずに該液体（インク）中のサブミクロン単位の微小異物を分離することが可能な構成となっている。以降、機能性材料を含む液体を総称して「インク」と呼ぶこととする。

インク供給機構８０は、インクが１次的に貯留されるインク貯留部８１と、インク貯留部８１と液滴吐出ヘッド５０との間で、インクが２次的に貯留される開放型のインク容器８５と、インク貯留部８１とインク容器８５との間に設けられ、インク中の微小異物を分離可能な分離流路８２と、を含んで構成されている。

インク貯留部８１は、交換が可能な例えばカートリッジ方式のインクタンクであって、本実施形態では、２つのインク貯留部８１ａ，８１ｂのそれぞれが２つの開閉バルブ８１ｃ，８１ｄのそれぞれを介して分離流路８２に接続されている。つまり、２つのインク貯留部８１ａ，８１ｂのそれぞれは、分離流路８２に対して着脱可能な状態で接続されている。

分離流路８２は、上流側に設けられたインク流入口８２ａと、下流側に設けられた第１の排出口８２ｃ及び第２の排出口８２ｅとを有する管状体である。分離流路８２の上流側の側面に音波発信源８３が取り付けられている。音波発信源８３は、分離流路８２の内部の上流側に流入するインクに対して音波を発信する。詳しくは後述するが、音波発信源８３は、単一周波数の音波を発信して、インク中に定常波を発生させる。

分離流路８２の内部の下流側には、第１の流路８２ｂと第２の流路８２ｄとが設けられている。第１の流路８２ｂ及び第２の流路８２ｄは、分離流路８２の上流から下流に向う第１の方向に沿って延在している。また、詳しくは後述するが、第１の流路８２ｂ及び第２の流路８２ｄは、上記第１の方向に直交する第２の方向に交互に配置されている。

複数の第１の流路８２ｂは第１の排出口８２ｃに接続され、複数の第２の流路８２ｄは第２の排出口８２ｅに接続されている。第２の排出口８２ｅは回収タンク８４に接続されている。

インク容器８５は、例えばステンレスなどの材料からなる円筒形（筒状）のインクタンクであって、側面に設けられたインク流入口８５ａと、底面に設けられたインク排出口８５ｂと、上面に設けられた通気口８５ｃとを有している。通気口８５ｃは常に開放されている。インク容器８５は、鉛直方向において通気口８５ｃが上方に位置するように配置されて用いられる開放型のインクタンクである。

インク容器８５の底面側の側面には、圧力センサー８６が取り付けられている。圧力センサー８６は、圧力検出部がインク容器８５の内部に露出するように取り付けられており、インク容器８５に充填されたインクの液圧を電気信号に変換して出力する。これにより、インク容器８５内のインクの高さ、すなわち液位が所定の範囲内に収まるように、インク容器８５に充填されるインクの量が制御されている。つまり、インク容器８５におけるインクの水頭圧が所定の範囲に納まるように制御されている。

インク容器８５のインク流入口８５ａには、分離流路８２の第１の排出口８２ｃに繋がるインク供給経路８８が接続されている。インク排出口８５ｂには、圧力調整弁８７を介して液滴吐出ヘッド５０が接続されている。
圧力調整弁８７は、例えばダイヤフラム方式の自己封止バルブであり、インク容器８５から液滴吐出ヘッド５０に供給されるインクの水頭圧を調整して、過不足なくインクを液滴吐出ヘッド５０に供給できる。

インク貯留部８１から分離流路８２を経てインク容器８５にインクを充填する方法は、例えば、鉛直方向においてインク貯留部８１を分離流路８２やインク容器８５よりも上方に配置して、貯留されたインクを自然に流下させる方法や、インク貯留部８１内を加圧して貯留されたインクを送り出す方法が挙げられる。

詳しくは後述するが、分離流路８２では、流入するインクに音波を発信し、インク中に含まれる微小異物を凝集させ、凝集させた微小異物を含むインクを第２の流路８２ｄに導いて第２の排出口８２ｅから回収タンク８４に排出する。その一方で、微小異物が凝集することで、流入時のインクよりも微小異物の含有量が低下したインクは、第１の流路８２ｂに導かれて第１の排出口８２ｃからインク供給経路８８を経てインク容器８５に送り込まれる。そして、インク容器８５から圧力調整弁８７を経て液滴吐出ヘッド５０に微小異物の含有量が低下したインクが供給される。

ここで、図１を参照して吸引装置９０について説明する。
吸引装置９０は、液滴吐出ヘッド５０のノズル面５１aを封止（キャッピング）して、ノズル５２から液滴吐出ヘッド５０内のインクや気泡を吸引することにより、ノズル５２の目詰まりなどを回復させる装置である。吸引装置９０は、ノズル面５１ａを封止するキャップ９１と、吸引したインクを回収する回収タンク９２と、回収タンク９２内の圧力を負圧にすることができる負圧手段９４とを備えている。負圧手段９４は例えばロータリーポンプなどを採用することができる。キャップ９１は、ゴムなどの弾性部材からなる当接部材がノズル面５１ａにおける複数のノズル５２を周回するように配置された受け皿状になっている。キャップ９１と回収タンク９２との間に開閉バルブ９３が設けられている。
このような吸引装置９０は、ノズル面５１ａを封止して吸引する動作だけでなく、ノズル面５１ａを封止せずに液滴吐出ヘッド５０の複数のノズル５２から予備的に吐出されたインクを受ける動作も可能である。

次に、分離流路８２について、図２を参照してさらに詳しく説明する。なお、図２は、分離流路の内部構造が分かるように図示している。
図２に示すように、分離流路８２は、中空の直方体であり、図中の上面にインク流入口８２ａが設けられている。分離流路８２の長手方向に延在する側面の１つにおいて上流側に音波発信源８３が取り付けられている。また、図中の底面に等間隔で複数（９つ）の孔ｈ１〜ｈ９が設けられている。複数の孔ｈ１〜ｈ９の順は、音波発信源８３から遠い順に符番されている。分離流路８２の下流側の内部において、複数の孔ｈ１〜ｈ９のそれぞれを仕切る複数（８つ）の仕切り板８２ｆが設けられている。複数の仕切り板８２ｆは、分離流路８２の長手方向におけるほぼ半分の位置まで延在して設けられている。分離流路８２の長手方向において、上流側のほぼ半分の領域に対応して音波発信源８３が取り付けられ、下流側のほぼ半分の領域に対応して仕切り板８２ｆが設けられている。

底面に設けられた複数の孔ｈ１〜ｈ９のうち、孔ｈ１，ｈ３，ｈ５，ｈ７，ｈ９が第１の排出口８２ｃに接続されている。また、複数の孔ｈ１〜ｈ９のうち、孔ｈ２，ｈ４，ｈ６，ｈ８が第２の排出口８２ｅに接続されている。つまり、複数の仕切り板８２ｆによって仕切られ、孔ｈ１，ｈ３，ｈ５，ｈ７，ｈ９に導かれる流路が第１の流路８２ｂであり、孔ｈ２，ｈ４，ｈ６，ｈ８に導かれる流路が第２の流路８２ｄである。

次に、図３を参照して、インクに含まれる微小異物の分離方法について説明する。
前述したように、インクとして、例えば有機エレクトロルミネッセンス材料を含む液体を用いた場合、サブミクロン単位の微小異物がインク中に含まれていてもダークスポットなどの欠陥となるおそれがある。それゆえに、インク貯留部８１にインクを充填する際には、まずミクロン単位の異物が予め除去される。ミクロン単位の異物の除去方法としては、例えばメンブレン方式やカートリッジ方式のフィルターを用いることができる。
インク貯留部８１は前述したように交換が可能なカートリッジ方式である。また、液滴吐出ヘッド５０もインクの吐出において回復不能な不具合が生ずれば交換される。インク貯留部８１と液滴吐出ヘッド５０との間のインク供給経路には、例えばインク貯留部８１や液滴吐出ヘッド５０の交換時に微小異物が混入するおそれがある。

インク容器８５のインク排出口８５ｂと液滴吐出ヘッド５０との間に、微小異物を含むインクが存在していたとしても、前述したように、吸引装置９０によって液滴吐出ヘッド５０のノズル５２から吸引して除去することが可能である。インクをできるだけ無駄にしないという観点では、インク排出口８５ｂと液滴吐出ヘッド５０とを繋ぐインク供給経路の長さは、できるだけ短いほうがよい。

インク貯留部８１から分離流路８２までのインク供給経路のインクに含まれる微小異物の分離方法としては、図３（ａ）に示すように、音波発信源８３から音波を発信する。発信した音波は、分離流路８２の対向する内壁で反射して音波発信源８３側に戻ってくる。発信した音波と反射した音波とにより、分離流路８２に流入したインク１に定常波３を発生させる。定常波３は、波長、振幅、周期、伝搬速度が同じで進む方向が逆の音波により形成されるものであり、定常波３の腹（音波の振幅が最大となる部分）３ｂが第１の流路８２ｂの延長線上に位置し、定常波３の節（音波の振幅が最小となる部分）３ａが第２の流路８２ｄの延長線上に位置するように、定常波３を発生させる。
言い換えれば、定常波３の腹３ｂの位置が第１の流路８２ｂに対応し、定常波３の節３ａの位置が第２の流路８２ｄに対応するように、音波発信源８３から音波の周波数を調整して発信する。したがって、図３（ｂ）に示すように、定常波３の波長λの１／２の長さが、複数の第２の流路８２ｄの配置間隔Ｌ１に相当するものである。音波の周波数は一定の値に固定されるものではなく、分離流路８２の構成やインクの物性などによって調整が必要となる。

このように定常波３を発生させると、定常波３の節３ａにインク１に含まれる微小異物４が凝集する。その一方で、定常波３の腹３ｂのインク１における微小異物４の含有量は低下する。分離流路８２においてインク１が上流から下流に向って流れるように、インク流入口８２ａからインク１を注入すれば、第１の排出口８２ｃから微小異物４の含有量が低下したインク１が排出される。また、第２の排出口８２ｅから凝集した微小異物４を含むインク１が排出される。つまり、インク１に含まれる微小異物４が分離される。

インク１に含まれるサブミクロン単位の微小異物４を効率的に分離する観点から、複数の第２の流路８２ｄの配置間隔Ｌ１は、数ｍｍ以下であることが望ましい。言い換えれば、定常波３の波長λの１／２の長さは、数ｍｍ以下であることが望ましい。

なお、第２の排出口８２ｅから排出され、回収タンク８４に回収された微小異物４を含むインク１は、そのまま廃棄してもよいが、インク１が高価であれば、微小異物４をフィルターで濾過して再利用することが好ましい。

上記第１実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１）インク供給機構８０によれば、フィルターを用いずにインク１に含まれる微小異物４を分離流路８２で分離することができるので、微小異物４の分離に伴う圧損が生ずることなく、液滴吐出ヘッド５０に微小異物４の含有量が低減されたインク１を供給することができる。
（２）微小異物４の含有量が低減されたインク１が充填されるインク容器８５と液滴吐出ヘッド５０との間には圧力調整弁８７が設けられているので、インク容器８５における水頭圧が調整されて、インク１を過不足なく液滴吐出ヘッド５０に供給することができる。

（第２実施形態）
＜他のインク供給機構＞
次に、第２実施形態のインク供給機構について、図４を参照して説明する。
第２実施形態のインク供給機構は、第１実施形態のインク供給機構８０における分離流路８２の形態を異ならせたものであり、他のインク貯留部８１、インク容器８５、圧力調整弁８７などの構成は同じである。したがって、第１実施形態と同じ構成には同じ符号を付して詳細な説明は省略する。図４（ａ）は第２実施形態のインク供給機構における分離流路の構成を示す概略斜視図、図４（ｂ）は分離流路における振動子、孔、仕切り板の相対的な位置を示す概略平面図である。なお、図４も図２と同様に分離流路の内部構造が分かるように図示している。

図４（ａ）に示すように、第２実施形態におけるインク供給機構の分離流路８２は、中空の円筒状であり、図中の上面にインク流入口８２ａが設けられている。図中の底面側に音波発信源８３が取り付けられている。音波発信源８３から分離流路８２の内部に棒状の振動子８３ａが突出している。

図４（ｂ）に示すように、分離流路８２の底面の中心に振動子８３ａが位置している。底面には、振動子８３ａを中心にして複数（５つ）の孔ｈ１〜ｈ５が所定の間隔をおいて設けられている。孔ｈ１〜ｈ５の順は、中心から遠い順に符番されている。また、複数（５つ）の孔ｈ１〜ｈ５のそれぞれを仕切るように、振動子８３ａを中心にして複数（４つ）の仕切り板８２ｆが同心円状に設けられている。

図４（ａ）に示すように、振動子８３ａは分離流路８２の下流から上流に掛けて配置されており、同心円状の複数の仕切り板８２ｆは、分離流路８２の下流側のほぼ半分の領域に設けられている。

複数の仕切り板８２ｆによって仕切られ、孔ｈ１，ｈ３，ｈ５に導かれる流路が第１の流路８２ｂとなっている。また、孔ｈ２，ｈ４に導かれる流路が第２の流路８２ｄとなっている。

図４（ｂ）に示すように、音波発信源８３により振動子８３ａを振動させて音波を発信して、定常波３を発生させる。定常波３の節３ａが第２の流路８２ｄの延長線上に位置し、定常波３の腹３ｂが第１の流路８２ｂの延長線上に位置するように、音波発信源８３により振動子８３ａを振動させて音波を発信する。

上記第２実施形態によれば、第１実施形態の効果（１）、（２）に加えて以下の効果が得られる。
（３）分離流路８２は円筒状であり、振動子８３ａが底面の中心に位置し、振動子８３ａを中心にして第１の流路８２ｂと第２の流路８２ｄとが交互に同心円状に配置されている。したがって、分離流路８２の内壁による音波の反射方向が一定（中心に位置する振動子８３ａに向う方向）となり、定常波３が安定して発生するので、分離流路８２内のインクに含まれる微小異物を効果的に分離することができる。

（第３実施形態）
＜液滴吐出装置＞
次に、上記インク供給機構８０が適用された液滴吐出装置について、図５〜図８を参照して説明する。図５は液滴吐出装置の構成を示す概略斜視図である。

図５に示すように、本実施形態の液滴吐出装置１０は、複数のノズルを有する液滴吐出ヘッド５０（図６参照）から機能性材料を含むインクを、被吐出物である例えば平板状のワークＷに吐出する装置である。液滴吐出装置１０は、ワークＷを主走査方向（Ｙ軸方向）に移動させるワーク移動機構２０と、キャリッジ８を主走査方向に直交する副走査方向（Ｘ軸方向）に移動させるキャリッジ移動機構３０とを備えている。液滴吐出ヘッド５０はキャリッジ８のヘッドユニット９に搭載されている。

ワーク移動機構２０は、一対のガイドレール２１と、一対のガイドレール２１に沿って移動する移動台２２と、移動台２２上に回転機構６を介して配設されたワークＷを載置するステージ５とを備えている。

移動台２２は、ガイドレール２１の内部に設けられたエアスライダーとリニアモーター（図示省略）により主走査方向（Ｙ軸方向）に移動する。移動台２２には、タイミング信号生成部としてのエンコーダー１２（図７参照）が設けられている。

エンコーダー１２は、移動台２２の主走査方向（Ｙ軸方向）への相対移動に伴って、ガイドレール２１に並設されたリニアスケール（図示省略）の目盛を読み取って、タイミング信号としてのエンコーダーパルスを生成する。なお、エンコーダー１２の配設は、これに限らず、例えば、移動台２２を回転軸に沿って主走査方向（Ｙ軸方向）に相対移動するように構成し、回転軸を回転させる駆動部を設けた場合には、エンコーダー１２を駆動部に設けてもよい。駆動部としては、サーボモーターなどが挙げられる。

ステージ５はワークＷを吸着固定可能であると共に、回転機構６によってワークＷ内の基準軸を正確に主走査方向（Ｙ軸方向）、副走査方向（Ｘ軸方向）に合わせることが可能となっている。
また、ワークＷ上においてインクが吐出される吐出領域（膜形成領域とも呼ぶ）の配置に応じて、ワークＷを例えば９０度回転させることも可能である。

キャリッジ移動機構３０は、一対のガイドレール３１と、一対のガイドレール３１に沿って移動する移動台３２とを備えている。移動台３２には、回転機構７を介して吊設されたキャリッジ８が設けられている。

キャリッジ８には、複数の液滴吐出ヘッド５０（図６参照）がヘッドプレート９ａに搭載されたヘッドユニット９が取り付けられている。
また、キャリッジ８には、液滴吐出ヘッド５０にインクを供給するためのインク供給機構８０の一部（図８参照）と、複数の液滴吐出ヘッド５０の電気的な駆動制御を行うためのヘッドドライバー７２（図７参照）とが設けられている。
移動台３２がキャリッジ８を副走査方向（Ｘ軸方向）に移動させてヘッドユニット９をワークＷに対して対向配置する。

液滴吐出装置１０は、上記構成の他にも、ヘッドユニット９に搭載された複数の液滴吐出ヘッド５０のメンテナンスを行うメンテナンス機構を備えている。メンテナンス機構としては、ノズル５２の目詰まりを解消させる吸引装置９０（図１、図７参照）、ノズル面の異物や汚れの除去を行うワイピング装置（図示省略）が挙げられる。
また、液滴吐出装置１０は、メンテナンス機構として、液滴吐出ヘッド５０のノズル５２から吐出されたインクを受けて、吐出されたインクの重量を計測する重量測定装置（図示省略）や、吐出されたインクの着弾状態を観察できる観察装置（図示省略）を備えていてもよい。そして、これらの構成を統括的に制御する制御部４０を備えている。なお、図５では、上記メンテナンス機構を図示していない。

図６（ａ）は液滴吐出ヘッドの構成を示す概略斜視図、図６（ｂ）はノズル面における複数のノズルの配置状態を示す平面図である。

図６（ａ）に示すように、液滴吐出ヘッド５０は、所謂２連のものであり、２連の接続針５４を有するインクの導入部５３と、導入部５３に積層されたヘッド基板５５と、ヘッド基板５５上に配置され内部にインクのヘッド内流路が形成されたヘッド本体５６とを備えている。接続針５４は、前述したインク供給機構８０に接続され、インクをヘッド内流路に供給する。ヘッド基板５５には、フレキシブルフラットケーブル（図示省略）を介してヘッドドライバー７２（図７参照）に接続される２連のコネクター５８が設けられている。

ヘッド本体５６は、駆動手段（アクチュエーター）としての圧電素子で構成されたキャビティを有する加圧部５７と、ノズル面５１ａに２つのノズル列５２ａ，５２ｂが相互に平行に形成されたノズルプレート５１とを有している。

図６（ｂ）に示すように、２つのノズル列５２ａ，５２ｂは、それぞれ複数（１８０個）のノズル５２がピッチＰ１でほぼ等間隔に並べられており、互いにピッチＰ１の半分のピッチＰ２ずれた状態でノズル面５１ａに配設されている。本実施形態において、ピッチＰ１は、例えばおよそ１４１μｍである。よって、２つのノズル列５２ａ，５２ｂにより構成されるノズル列５２ｃに直交する方向から見ると３６０個のノズル５２がおよそ７０．５μｍのノズルピッチで配列した状態となっている。また、ノズル５２の径は、およそ２７μｍである。

液滴吐出ヘッド５０は、ヘッドドライバー７２から電気信号としての駆動信号が圧電素子に印加されると加圧部５７のキャビティの体積変動が起こり、これによるポンプ作用でキャビティに充填されたインクが加圧され、ノズル５２からインクを液滴として吐出することができる。

液滴吐出ヘッド５０においてノズル５２ごとに設けられる駆動手段（アクチュエーター）は、圧電素子に限らない。アクチュエーターとしての振動板を静電吸着により変位させる電気機械変換素子や、インクを加熱してノズル５２から液滴として吐出させる電気熱変換素子でもよい。

このような液滴吐出ヘッド５０を用いて、ノズル５２から液滴をワークＷの膜形成領域に着弾させて固化し、膜形成領域にインクに含まれる機能性材料からなる薄膜を形成する方法は、液滴吐出法（インクジェット法）と呼ばれている。液滴吐出法では、膜形成領域に所定量のインクを液滴として安定的に塗布する必要がある。本実施形態におけるインク供給機構８０は、前述したように液滴吐出ヘッド５０に対してサブミクロン単位の微小異物の含有量が低減されたインクを適正な水頭圧で供給可能な構成となっている。

次に液滴吐出装置１０の制御系について図７を参照して説明する。図７は液滴吐出装置における制御系を示すブロック図である。図７に示すように、液滴吐出装置１０の制御系は、ワーク移動機構２０、キャリッジ移動機構３０、液滴吐出ヘッド５０、インク供給機構８０、吸引装置９０などのメンテナンス機構を駆動する各種ドライバーを有する駆動部７０と、駆動部７０を含め液滴吐出装置１０を統括的に制御する制御部４０とを備えている。

駆動部７０は、ワーク移動機構２０及びキャリッジ移動機構３０の各リニアモーターをそれぞれ駆動制御する移動用ドライバー７１と、液滴吐出ヘッド５０を駆動制御するヘッドドライバー７２と、インク供給機構８０を駆動制御するインク供給用ドライバー７３と、メンテナンス機構を駆動制御するメンテナンス用ドライバー７４とを備えている。

制御部４０は、ＣＰＵ４１と、ＲＯＭ４２と、ＲＡＭ４３と、Ｐ−ＣＯＮ４４とを備え、これらは互いにバス４５を介して接続されている。Ｐ−ＣＯＮ４４には、上位コンピューター１１が接続されている。ＲＯＭ４２は、ＣＰＵ４１で処理する制御プログラムなどを記憶する制御プログラム領域と、描画動作や液滴吐出ヘッド５０へのインク供給、液滴吐出ヘッド５０のメンテナンス処理などを行うための制御データなどを記憶する制御データ領域とを有している。

ＲＡＭ４３は、ワークＷに描画を行うための描画データを記憶する描画データ記憶領域、ワークＷ及び液滴吐出ヘッド５０（実際には、ノズル列５２ｃ）の位置データを記憶する位置データ記憶領域などの各種記憶領域を有し、制御処理のための各種作業領域として使用される。Ｐ−ＣＯＮ４４には、駆動部７０の各種ドライバーなどが接続されており、ＣＰＵ４１の機能を補うと共に、周辺回路とのインタフェース信号を取り扱うための論理回路が構成されて組み込まれている。このため、Ｐ−ＣＯＮ４４は、上位コンピューター１１からの各種指令などをそのままあるいは加工してバス４５に取り込むと共に、ＣＰＵ４１と連動して、ＣＰＵ４１などからバス４５に出力されたデータや制御信号を、そのままあるいは加工して駆動部７０に出力する。

そして、ＣＰＵ４１は、ＲＯＭ４２内の制御プログラムに従って、Ｐ−ＣＯＮ４４を介して各種検出信号、各種指令、各種データなどを入力し、ＲＡＭ４３内の各種データなどを処理した後、Ｐ−ＣＯＮ４４を介して駆動部７０などに各種の制御信号を出力することにより、液滴吐出装置１０全体を制御している。例えば、ＣＰＵ４１は、液滴吐出ヘッド５０、ワーク移動機構２０及びキャリッジ移動機構３０を制御して、キャリッジ８（ヘッドユニット９）とワークＷとを対向配置させる。そして、キャリッジ８（ヘッドユニット９）とワークＷとの相対移動に同期して、ヘッドユニット９に搭載された各液滴吐出ヘッド５０の複数のノズル５２からワークＷにインクを液滴として吐出するようにヘッドドライバー７２に制御信号を送出する。本実施形態では、Ｙ軸方向へのワークＷの移動に同期してインクを吐出することを主走査と呼び、主走査に対してＸ軸方向にキャリッジ８を移動させることを副走査と呼ぶ。本実施形態の液滴吐出装置１０は、主走査と副走査とを組み合わせて複数回繰り返すことによりインクをワークＷに吐出することができる。主走査は、液滴吐出ヘッド５０に対して一方向へのワークＷの移動に限らず、ワークＷを往復させて行うこともできる。

エンコーダー１２は、ヘッドドライバー７２に電気的に接続され、主走査に伴ってエンコーダーパルスを生成する。主走査では、所定の移動速度で移動台２２を移動させるので、エンコーダーパルスが周期的に発生する。

例えば、主走査における移動台２２の移動速度を２００ｍｍ／ｓｅｃ、液滴吐出ヘッド５０を駆動する駆動周波数（言い換えれば、連続して液滴を吐出する場合の吐出タイミング）を２０ｋＨｚとすると、主走査方向における液滴の吐出分解能は、移動速度を駆動周波数で除することにより得られるので、１０μｍとなる。すなわち、１０μｍのピッチで液滴をワークＷ上に配置することが可能である。実際の液滴の吐出タイミングは、周期的に発生するエンコーダーパルスをカウントして生成されるラッチ信号に基づいている。

上位コンピューター１１は、制御プログラムや制御データなどの制御情報を液滴吐出装置１０に送出する。また、ワークＷ上の膜形成領域ごとに所定量のインクを液滴として配置する吐出制御データとしての配置情報を生成する配置情報生成部の機能を有している。配置情報は、膜形成領域における液滴の吐出位置（言い換えれば、ワークＷとノズル５２との相対位置）、液滴の配置数（言い換えれば、ノズル５２ごとの吐出数）、主走査における複数のノズル５２のＯＮ／ＯＦＦすなわちノズル５２の選択／非選択、吐出タイミングなどの情報を、例えば、ビットマップとして表したものである。上位コンピューター１１は、上記配置情報を生成するだけでなく、ＲＡＭ４３に一旦格納された上記配置情報を修正することも可能である。

また、上位コンピューター１１は、ＲＯＭ４２に格納されたインク供給用プログラムに基づいて、インク供給機構８０から液滴吐出ヘッド５０にインクを供給する。

また、上位コンピューター１１は、ＲＯＭ４２に格納されたメンテナンス用プログラムに基づいて、液滴吐出ヘッド５０を吸引装置９０に対向する位置に配置させ、吸引装置９０を駆動して、液滴吐出ヘッド５０の複数のノズル５２から液滴吐出ヘッド５０に充填されたインクを吸引させる。これにより、複数のノズル５２（ノズル列５２ｃ）の目詰まりを解消させることができる。

次に、図８を参照してキャリッジ８とインク供給機構８０との関係について説明する。図８はキャリッジにおけるインク容器、圧力調整弁、液滴吐出ヘッドの配置を示す概略斜視図である。
図８に示すように、インク容器８５、圧力調整弁８７はキャリッジ８に取り付けられている。インク容器８５に付随する圧力センサー８６もまたキャリッジ８に取り付けられている。

インク容器８５と圧力調整弁８７とを繋ぐインク供給経路８９ａ、圧力調整弁８７と液滴吐出ヘッド５０とを繋ぐインク供給経路８９ｂはいずれも可撓性の例えばポリエチレンテレフタレートなどのチューブが用いられている。また、本実施形態では、インクとして例えば有機エレクトロルミネッセンス材料を含むものや、紫外線硬化型のインクを用いた場合でも、インクが変質したり、劣化するなどの不具合が生じないように、遮光性を有するチューブが用いられている。

本実施形態では、１つの圧力調整弁８７に対して４つの液滴吐出ヘッド５０がインク供給経路８９ｂを介して繋がれている。インク供給経路８９ｂの長さはそれぞれほぼ同一である。図８には図示していないが、実際には、キャリッジ８に、例えば１２個の液滴吐出ヘッド５０が搭載されている。したがって、図８は、キャリッジ８に搭載された複数（１２個）の液滴吐出ヘッド５０に対して３種のインクを種類ごとに４つの液滴吐出ヘッド５０に供給できる構成を示している。ゆえに、図８には図示していないが、１２個の液滴吐出ヘッド５０に対してインクを供給するため、キャリッジ８には３つのインク容器８５と、３つの圧力調整弁８７とが取り付けられている。
３つのインク容器８５のそれぞれに異なる種類のインクが充填されていてもよいし、同じ種類のインクが充填されていてもよい。また、３つのインク容器８５のうち１つに他と異なるインクを充填することもできる。もちろん、前述したように、３つのインク容器８５のそれぞれに対して分離流路８２が接続されている。

上記第３実施形態のインク供給機構８０を備えた液滴吐出装置１０によれば、液滴吐出ヘッド５０からワークＷに対して微小異物４の含有量が低減されたインク１を吐出することができるので、膜形成領域に吐出されたインク１を固化することにより、歩留まりよく機能性材料からなる薄膜を形成することができる。とりわけ機能性材料として有機エレクトロルミネッセンス材料を用いた場合には、有機エレクトロルミネッセンス素子におけるダークスポットの発生を低減することができる。なお、液滴吐出装置１０は、上記第２実施形態のインク供給機構を備えるとしてもよい。

また、キャリッジ８には、複数の液滴吐出ヘッド５０だけでなく、インク供給機構８０の一部であるインク容器８５や圧力調整弁８７が搭載されているので、複数の液滴吐出ヘッド５０のメンテナンスのためにキャリッジ８を交換するとき、これらのインク供給機構８０の構成の一部についても同時にメンテナンスすることができる。

本発明は、上記した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うインク供給機構及び該インク供給機構を適用する液滴吐出装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。上記実施形態以外にも様々な変形例が考えられる。以下、変形例を挙げて説明する。

（変形例１）分離流路８２における第１の流路８２ｂや第２の流路８２ｄの数は、これに限定されるものではなく、分離流路８２における定常波３の発生のさせ方に応じて決めることができる。

（変形例２）液滴吐出装置１０に搭載されるキャリッジ８の数は、１つに限定されず、ワークＷの大きさに応じて複数搭載されていてもよい。また、キャリッジ８に搭載される液滴吐出ヘッド５０の数は１２個に限定されない。さらに、キャリッジ８に搭載されるインク供給機構８０の一部として、分離流路８２を含んでいてもよい。

１…インク、３…定常波、３ａ…定常波の節、３ｂ…定常波の腹、４…微小異物、８…キャリッジ、１０…液滴吐出装置、５０…液滴吐出ヘッド、８０…インク供給機構、８１…インク貯留部、８２…分離流路、８２ａ…インク流入口、８２ｂ…第１の流路、８２ｃ…第１の排出口、８２ｄ…第２の流路、８２ｅ…第２の排出口、８３…音波発信源、８３ａ…振動子、８４…回収タンク、８５…インク容器、８７…圧力調整弁。

Claims (6)

1. 液滴吐出ヘッドにインクを供給するインク供給機構であって、
   充填されたインクを前記液滴吐出ヘッドに供給する開放型のインク容器と、
   前記インク容器にインクを送り込む分離流路と、を備え、
   前記分離流路は、インクが流入する上流側に配置された音波発信源と、
   インクが流出する下流側に配置された、第１の流路と、第２の流路とを有し、
   前記音波発信源から前記分離流路内のインクに対して定常波の腹が前記第１の流路の延長線上に発生し、定常波の節が前記第２の流路の延長線上に発生するように音波を発信させ、前記第１の流路を通過したインクが前記インク容器に送り込まれ、前記第２の流路を通過したインクが前記分離流路から排出されることを特徴とするインク供給機構。
2. 前記分離流路は、円筒状であって、前記第１の流路と前記第２の流路は、前記音波発信源を中心として同心円状に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のインク供給機構。
3. 前記インク容器と前記液滴吐出ヘッドとの間に、圧力調整弁が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のインク供給機構。
4. インクが貯留されるインク貯留部を備え、
   前記インク貯留部は、前記分離流路に対して着脱可能な状態で接続されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のインク供給機構。
5. 液滴吐出ヘッドと、
   請求項１乃至４のいずれか一項に記載のインク供給機構と、を備えたことを特徴とする液滴吐出装置。
6. 複数の前記液滴吐出ヘッドが搭載されたキャリッジを備え、
   前記インク供給機構のうち少なくとも前記インク容器及び前記圧力調整弁が前記キャリッジに取り付けられ、
   前記圧力調整弁に複数の前記液滴吐出ヘッドが接続されていることを特徴とする請求項５に記載の液滴吐出装置。

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