KR100692450B1 - 유체 제어 밸브 및 액체 방울 토출 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기포가 내부에 체류하는 것을 방지하고, 하류측의 유체 기기가 기포에 기인하여 불량을 발생시키는 것을 방지한 유체 제어 밸브와, 이것을 사용한 액체 방울 토출 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명은 유체가 그 내부를 통과하여 흐르는 탱크(211)와, 탱크(211)에 유체를 유입시키는 유입구(212a)와, 탱크(211)로부터 유체가 유출하는 유출구(213a)와, 유입구(212a) 또는 유출구(213a)를 개폐하는 밸브체(222)와, 유입구(212a)에 연통하는 유입로(212)에 설치된 유입측 이음매 접속부(225)와, 유출구(213a)에 연통하는 유출로(213)에 설치된 유출측 이음매 접속부(226)를 구비하고, 유입측 이음매 접속부(225) 및 유출측 이음매 접속부(226)에 각각 이음매(1)를 거쳐서 배관이 접속되는 유체 제어 밸브(54(71))이다. 유입측 이음매 접속부(225) 및 유출측 이음매 접속부(226)에 이들과 이음매(1) 사이에 형성되는 유로(流路) 지름의 차이에 의한 단차(段差)를 보충하는 환(環)형상체(227)가 설치되어 있다.

유체 제어 밸브, 액체 방울 토출 장치

Description

유체 제어 밸브 및 액체 방울 토출 장치{FLUID CONTROL VALVE AND DROPLET EJECTION DEVICE}

도 1은 본 발명의 일 실시 형태로서의 액체 방울 토출 장치의 개략 구성도.

도 2는 도 1의 액체 방울 토출 장치에서의 도트 누락 검출·방지 유닛의 개략 구성도.

도 3은 도 1의 액체 방울 토출 장치에서의 액체 방울 토출 헤드의 개략 구성도.

도 4는 도 1의 액체 방울 토출 장치에서의 와이핑 유닛의 개략 구성도.

도 5는 헤드 기포 배제 밸브(유체 제어 밸브)의 개략 구성도를 나타내는 측단면도.

도 6은 도 5의 주요부 확대도.

도 7은 종래의 유체 제어 밸브의 이음매와의 접속 구조를 설명하기 위한 주요부 단면도.

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※

1 : 이음매

10 : 액체 방울 토출 장치

30B : 잉크 액체 방울 공급계(제1 공급 유로)

53 : 액체 방울 토출 헤드

54 : 헤드 기포 배제 밸브(유체 제어 밸브)

70 : 와이핑 유닛(세정 수단)

70A : 세정액 공급계(제2 공급 유로)

71 : 세정액 온/오프 전환 밸브(유체 제어 밸브)

77 : 세정액 공급부

118 : 노즐

211 : 탱크

212a : 유입구

213a : 유출구

222 : 밸브체

225 : 유입측 이음매 접속부

226 : 유출측 이음매 접속부

227 : 환(環)형상체

227a : 관통 구멍

본 발명은 이음매를 거쳐서 배관 내에 설치되는 유체 제어 밸브와, 이 유체 제어 밸브를 사용한 액체 방울 토출 장치에 관한 것이다.

종래, 유체의 흐름을 온 오프 제어하는 유체 제어 밸브로서, 여러가지 형식의 것이 제안되어 있다. 예를 들면, 유로에 형성된 밸브 시트와, 이 밸브 시트에 접촉 또는 이간(離間)하는 밸브체를 구비함으로써, 그 내부를 통과해 흐르는 유체의 흐름을 온 오프 제어하는 형식의 것이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

이러한 유체 제어 밸브에서는, 통상 그 유입측, 유출측에 각각 이음매를 부착하고, 이들 이음매를 거쳐서 각각에 배관을 접속함으로써, 이들 배관 내를 흐르는 유체 흐름의 온 오프 제어를 행하도록 하고 있다. 여기에서, 이음매의 부착에 대하여는 통상 도 7에 나타내는 바와 같이, 이 이음매(1)에 숫나사부(2)를 형성함과 동시에, 상기 유체 제어 밸브(3)에 이음매 접속부(4)를 형성하여 이 이음매 접속부(4) 내에 암나사부(5)를 형성해 두고, 이 암나사부(5)에 이음매(1)의 숫나사부(2)를 나사 결합함으로써 행하고 있다.

[특허문헌 1] 일본 공개 특허 공보 2002 - 310316호

그런데, 전술한 바와 같이 하여 유체 제어 밸브(3)의 이음매 접속부(4)에 이음매(1)를 부착하고 배관(도시 생략)을 접속한 경우에, 이하에 서술하는 결점이 있다.

이음매 접속부(4)는 통상 암나사부(5)를 탭으로 가공한 다음에, 그 안쪽에 암나사부(5)로 되지 않는 부위(6)가 형성된다. 따라서, 이음매 접속부(4)에 이음매(1)를 나사 결합했을 때, 이음매 접속부(4)에는 적어도 상기 부위(6)에까지는 이음 매(1)가 들어가지 않고, 그 때문에 이 부위(6)측과 이음매(1)의 유로(7) 사이에 유로 지름(안지름)의 큰 차이가 발생하고, 이것이 유로 내에 큰 단차(段差)(8)를 형성하게 되어 버린다.

이렇게 큰 단차(8)가 형성되면, 특히 유체 제어 밸브(3)의 유출구측에서는 도 7에 나타낸 바와 같이, 이 단차(8) 앞에서 유체에 동반된 기포(9)가 체류하기 쉬워진다. 그리고, 이렇게 기포(9)가 체류하면, 기포(9)끼리 합체하여 큰 기포로 되고, 마침내는 이음매(1)의 유로(7)를 통하여 배관으로 유출해 버린다. 그러면, 이 기포에 기인하여 배관 하류에 배치된 다른 유체 기기에 불량이 발생해 버리는 경우가 있다.

또한, 이러한 기포의 체류는 유체 제어 밸브(3)에 유체를 초기 충전했을 때, 유체 제어 밸브(3) 내에 유체가 완전하게 채워지지 않음으로써 대부분 일어나는 것으로 생각된다.

또, 전술한 유체 제어 밸브(3)를 액상체(잉크)를 액체 방울로 하여 기판 위에 토출하는 액체 방울 토출 장치의 잉크 및 세정액의 공급계에 적용한 경우에, 예를 들면 잉크 공급계에 구비된 유체 제어 밸브 내에 기포가 존재하면, 이 기포가 잉크와 함께 하류측으로 흘러 나가고, 액체 방울을 토출하는 액체 방울 토출 헤드의 내부로 유입한다. 그러면, 이 기포에 의해 액체 방울 토출 헤드의 토출 안정성이 손상되어 버려, 심한 경우에는 토출 불량이 일어나 버리는 경우가 있다.

또, 세정액 공급계의 유체 제어 밸브 내에 기포가 체류하고, 이것이 커져서 그 유로를 막으면, 액체 방울 토출 헤드를 클리닝했을 때의 세정액의 토출량이 불 균일하게 되고, 이에 따라 액체 방울 토출 헤드의 노즐부가 충분히 세정되지 않고 노즐부에 얼룩이 남아버리는 경우가 있다. 그리고, 이렇게 노즐부에 얼룩이 남아버리면, 잉크가 토출되지 않고 묘화 누락이 발생하거나, 잉크의 비행 굴곡이 발생하거나 함으로써, 액체 방울 토출 헤드의 초기 토출 품질이 충분히 확보되지 않게 되어버린다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적으로 하는 바는 기포가 내부에 체류하는 것을 방지하고, 이에 따라 하류에 배치되는 다른 유체 기기가 기포에 기인하여 불량을 발생시키는 것을 방지한 유체 제어 밸브와, 이 유체 제어 밸브를 사용한 액체 방울 토출 장치를 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 유체 제어 밸브는 유체가 그 내부를 통과해 흐르는 탱크와, 그 탱크에 유체를 유입시키는 유입구와, 상기 탱크로부터 유체가 유출하는 유출구와, 상기 유입구 또는 상기 유출구를 개폐하는 밸브체와, 상기 유입구에 연통하는 유입로에 설치된 유입측 이음매 접속부와, 상기 유출구에 연통하는 유출로에 설치된 유출측 이음매 접속부를 구비하고, 상기 유입측 이음매 접속부 및 유출측 이음매 접속부에 각각 이음매를 거쳐서 배관이 접속되는 유체 제어 밸브로서, 상기 유입측 이음매 접속부 및 유출측 이음매 접속부에 이들 유입측 이음매 접속부 또는 유출측 이음매 접속부와 상기 이음매 사이에 형성되는 유로 지름의 차이에 의한 단차를 보충하는 환형상체를 설치한 것을 특징으로 하고 있다.

이 유체 제어 밸브에 의하면, 유입측 이음매 접속부 및 유출측 이음매 접속 부에 이들과 이음매 사이에 형성되는 유로 지름의 차이에 의한 단차를 보충하는 환형상체를 설치하였기 때문에, 이 환형상체에 의해 단차부에서 기포가 체류하는 것이 방지되고, 따라서 기포끼리 합체하여 큰 기포가 되어, 유출해 버리는 것이 방지된다.

또, 상기 유체 제어 밸브에서는 상기 환형상체가 합성 수지로 이루어져 있는 것이 바람직하다.

이렇게 하면, 합성 수지로서 특히 내약품성이 우수한 것을 사용함으로써, 이 유체 제어 밸브가 사용 가능한 유체의 종류가 증가하고, 범용성이 우수한 것으로 된다. 또, 예를 들면 금속에 비하여 탄성이 높아지므로, 스페이서로서의 기능에 부가하여 밀봉재로서의 기능도 발휘하는 것으로 된다.

또, 상기 유체 제어 밸브에서는 상기 환형상체는 그 근방에 위치하는 상기 유입로 또는 유출로의 유로 지름과, 그 환형상체가 설치된 유입측 이음매 접속부 또는 유출측 이음매 접속부에 부착되는 이음매의 유로의 유로 지름 사이에 차이가 있을 경우에, 그 환형상체의 관통 구멍이 상기 유로 사이에 단차를 형성하지 않고 연속적으로 지름을 확대 또는 축소하도록 테이퍼(taper) 형상으로 형성되어 있는 것이 바람직하다.

이렇게 하면, 유입로 또는 유출로와 이음매의 유로 사이가 환형상체에 의해 그 유로 지름에 단차를 발생시키지 않고 연속적으로 지름을 확대 또는 축소하므로, 유입측 이음매 접속부 및 유출측 이음매 접속부에서 단차에 기인하여 기포가 체류하는 것이 확실하게 방지된다.

또, 상기 유체 제어 밸브에서는 상기 유입구가 상기 유출구보다도 하방(下方)에 설치되어 있는 것이 바람직하다.

이렇게 하면, 특히 유체 제어 밸브에 유체를 초기 충전했을 때, 유출구보다 하방에 설치된 유입구로부터 유체가 유입하기 때문에, 탱크 내에 존재하고 있던 공기 등의 가스가 유입구보다 상방(上方)에 설치된 유출구로부터 유출하고, 탱크 내에 기포가 체류하지 않게 된다. 따라서, 체류한 기포가 합체하여 큰 기포로 되어 유출함에 따른 결점이 방지된다.

또, 상기 유체 제어 밸브에서는 상기 유입구가 상기 탱크의 최하부에 설치되어 있는 것이 바람직하다.

이렇게 하면, 유체가 탱크의 최하부로부터 유입하기 때문에, 유입구보다도 하방으로 향하는 유체의 흐름이 없어지고, 따라서 기포가 하방으로 향하는 흐름에 실려서 탱크 내를 순환하는 일이 없어진다. 따라서, 기포가 보다 유출구로 향하여 흐르기 쉬워지고, 탱크 내에 기포가 체류하기 어려워진다.

또한, 이 유체 제어 밸브에서는 상기 유입로가 상기 탱크를 향하여 위로 향하도록 경사져서 배치되어 있는 것이 바람직하다.

이렇게 하면, 유입로 내에 기포가 체류하는 일이 없어지고, 탱크 내에 기포가 체류하기 어려워진다.

또, 상기 유체 제어 밸브에서는 상기 유출구가 상기 탱크 상면의 대략 중앙부에 설치되어 있는 것이 바람직하다.

이렇게 하면, 탱크 상면에 모인 기포가 유체의 흐름에 의해 유출구에 모이기 쉬워지기 때문에, 기포가 탱크로부터 유출하기 쉬워지고, 따라서 탱크 내에 기포가 체류하기 어려워진다.

또한, 이 유체 제어 밸브에서는 상기 탱크 상면의 형상이 상기 유출구를 향하여 상방으로 경사지는 테이퍼 형상으로 형성되어 있는 것이 바람직하다.

이렇게 하면, 탱크 내의 기포가 탱크 상면의 경사를 따라 상승하여, 유출구 근방에 모이기 쉬워지고, 따라서 기포가 탱크로부터 유출하기 쉬워지기 때문에, 탱크 내에 기포가 체류하기 어려워진다.

또, 상기 유체 제어 밸브에서는 상기 탱크 내부의 면에는 친액(親液) 처리가 실시되어 있는 것이 바람직하다.

이렇게 하면, 탱크 내부의 면의 친액성이 높아져 있기 때문에, 여기에 액체가 용이하게 부착하게 되고, 따라서 반대로 기포는 이 탱크 내부의 면에 부착하기 어려워진다.

따라서, 탱크 내에 기포가 체류하기 어려워진다.

또, 상기 유체 제어 밸브에서는 상기 탱크 내부의 면에는 화학 연마가 실시되어 있는 것이 바람직하다.

이렇게 하면, 화학 연마에 의해 탱크 내부의 면에 가공에 의한 손상이나 가공눈(加工目) 등의 요철이 없어지고, 기포가 이러한 요철에 걸려서 부착하는 일이 없어지기 때문에, 탱크 내에 기포가 체류하기 어려워진다.

본 발명의 액체 방울 토출 장치는 액상체를 토출하는 노즐이 설치된 액체 방울 토출 헤드와, 상기 노즐 주변부를 클리닝하는 세정 수단과, 상기 세정 수단에 세정액을 토출하는 세정액 공급부와, 상기 액상체를 상기 액체 방울 토출 헤드에 공급하는 제1 공급 유로와, 상기 세정액을 상기 세정액 공급부에 공급하는 제2 공급 유로와, 상기 제1 공급 유로를 흐르는 액상체 및 상기 제2 공급 유로를 흐르는 세정액의 흐름을 제어하는 유체 제어 밸브를 구비한 액체 방울 토출 장치로서, 상기 유체 제어 밸브가 상기의 유체 제어 밸브인 것을 특징으로 하고 있다.

이 액체 방울 토출 장치에 의하면, 상기 유체 제어 밸브를 사용함으로써, 체류한 기포끼리 합체하여 발생한 큰 기포가 액체 방울 토출 헤드 및 세정액 공급부에 유입하는 것이 방지되고 있으므로, 액체 방울 토출 헤드의 토출 불량이나 세정액 공급부의 세정액 토출 불량에 의한 노즐 주변부의 클리닝 부족이 방지된다.

따라서, 액상체의 토출 불량에 의한 묘화 누락이나, 노즐 주변부의 클리닝 부족에 의한 액상체의 비행 굴곡이 방지되고, 액체 방울 토출 헤드의 초기 토출 품질이 충분히 확보되게 된다.

(실시 형태)

이하, 본 발명을 그 실시 형태에 의거하여 상세하게 설명한다.

우선, 본 발명의 액체 방울 토출 장치의 일 실시 형태를 설명한다. 도 1은 본 실시 형태에서의 액체 방울 토출 장치의 개략적인 구성도이고, 도 2는 도 1에 나타낸 액체 방울 토출 장치에서의 도트 누락 검출·방지 유닛의 개략적인 구성도이다.

액체 방울 토출 장치(10)는 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 액체 방울 토출 유닛(30)과, 캡 유닛(60)과, 와이핑 유닛(세정 수단)(70)과, 도트 누락 검출 ·방지 유닛(150)으로 개략적으로 구성되어 있다.

액체 방울 토출 유닛(30)은 액체 방울 토출 헤드(53)로부터 잉크 액체 방울(R)을 기판(유리 기판, 이하, 웨이퍼(Wf)라고 칭함) 위의 소정 위치에 토출, 착탄(着彈)시키는 유닛이다. 이 액체 방울 토출 유닛(30)은 도 1에 나타내는 바와 같이, 소정 압력의 불활성 가스를 공급하는 가압계(30A)와, 잉크 액체 방울을 액체 방울 토출 헤드(53)에 인도하는 잉크 액체 방울 공급계(제1 공급 유로)(30B)와, 잉크 액체 방울을 토출하는 액체 방울 토출 헤드(53)로 개략적으로 구성되어 있다.

이 액체 방울 토출 유닛(30)에서는 가압계(30A)로 불활성 가스(g)(예를 들면, 질소 가스 등)를 소정 압력으로 조압(調壓)하고, 조압된 불활성 가스(g)를 잉크 액체 방울 공급계(30B)에 공급하고 있다.

우선, 이 가압계(30A)에 관하여 설명한다.

가압계(30A)에는 불활성 가스(g) 내에 포함되는 먼지 등의 이물을 제거하는 에어 필터(31, 36)와, 미스트를 제거하는 미스트 세퍼레이터(32)와, 압력을 적절히 조압하는 잉크 액체 방울 압송 압력 조정 밸브(33, 33) 및 세정액 압송 압력 조정 밸브(39)와, 잉크 액체 방울측 잔압 배기 밸브(34, 34) 및 세정액측 잔압 배기 밸브(40)와, 불활성 가스(g)의 압력을 측정하는 불활성 가스 압력 검출 센서(37)가 구비되어 있다.

이러한 구성으로 이루어지는 가압계(30A)에서는 우선, 질소 가스 등의 불활성 가스(g)가 에어 필터(31)에 공급되고, 불활성 가스(g) 내에 포함되는 이물이 제거된다. 그 후, 불활성 가스(g)는 미스트 세퍼레이터(32)에서 그 안에 포함되는 미 스트가 제거된다.

이물 및 미스트가 제거된 불활성 가스(g)는 액체 방울 토출 장치(10)의 작업 내용에 따라 잉크 액체 방울 공급계(30B)와, 후술하는 세정액 공급계(제2 공급 유로)(70A) 중 어느 한 쪽으로 보내어진다. 이 잉크 액체 방울 공급계(30B)와 세정액 공급계(70A)의 전환에는 후술하는 잉크액 압송 온/오프 전환 밸브(유체 제어 밸브)(47)와, 세정액 온/오프 전환 밸브(유체 제어 밸브)(71)를 교대로 온/오프 전환함으로써 행해진다. 본 실시 형태에서는, 이들 전환 밸브 중, 특히 세정액 온/오프 전환 밸브(71)와, 후술하는 헤드 기포 배제 밸브(54)에는 본 발명의 유체 제어 밸브가 온/오프 전환 밸브로서 사용되고 있다. 또한, 잉크액 압송 온/오프 전환 밸브(47)에도 본 발명의 유체 제어 밸브를 적용할 수 있는 것은 물론이다.

잉크액 압송 온/오프 전환 밸브(47)를 온, 세정액 온/오프 전환 밸브(71)를 오프로 하여, 잉크 액체 방울 공급계(30B)에 불활성 가스(g)를 압송하는 경우, 불활성 가스(g)는 액체 방울 압송 압력 조정 밸브(33)에 공급되고, 소정의 압력으로 조압된다. 조압된 불활성 가스(g)는 잉크 액체 방울측 잔압 배기 밸브(34), 에어 필터(36)를 통과해 흐르고, 불활성 가스 압력 검출 센서(37)에서 공급압 체크 된 후, 잉크액 가압 탱크(38)에 공급된다.

한편, 잉크액 압송 온/오프 전환 밸브(47)를 오프, 세정액 온/오프 전환 밸브(71)를 온으로 하여, 세정액 공급계(70A)에 불활성 가스(g)를 압송하는 경우, 불활성 가스(g)는 세정액 압송 압력 조정 밸브(390에 공급되고, 소정의 압력으로 조압된다. 조압된 불활성 가스(g)는 세정액측 잔압 배기 밸브(40)를 통과해 흐르고, 세정액 압송 탱크(73)에 공급되며, 또한 불활성 가스 압력 검출 센서(72)에서 공급 압 체크된다.

다음으로, 잉크 공급계(30B)에 관하여 설명한다.

잉크 액체 방울 공급계(30B)는 잉크 액체 방울을 저장하는 잉크액 가압 탱크(38) 및 메인 탱크(48)와, 잉크 액체 방울의 압력을 측정하는 잉크액 압송 압력 검출 센서(46)와, 잉크 액체 방울의 압송을 제어하는 잉크액 압송 온/오프 전환 밸브(47)와, 액체 방울 토출 헤드(53) 내의 기포를 배제할 때 사용하는 헤드 기포 배제 밸브(54)로 개략적으로 구성되어 있다.

잉크액 가압 탱크(38)에는 탱크 내의 과잉 압력을 해제해주는 탱크 배압(排壓) 밸브(44)와, 잉크 액체 방울의 액면 위치를 검출함으로써 잉크 액체 방울이 소정량 있는지 없는지를 확인하는 잉크액 유무 검출 센서(45)가 구비되어 있다. 이에 따라, 예를 들면 잉크액 가압 탱크(38) 내의 잉크액 잔량이 소정 레벨을 하회(下回)한 경우에는, 잉크액 유무 검출 센서(45)가 이를 검지(檢知)하고, 이 검지 신호에 의거하여 잉크액 가압 탱크(38)에 잉크액이 보급된다.

메인 탱크(48)에는 에어 필터(50)와, 메인 탱크부 상한 검출 센서(51)와, 잉크 액면 제어용 검출 센서(52)가 구비되어 있다. 이에 따라, 예를 들면 메인 탱크(48) 내의 잉크 액면이 소정 레벨을 넘은 경우에는 메인 탱크부 상한 검출 센서(51)가 이를 검출하고, 이 검지 신호에 의거하여 메인 탱크(48)에의 잉크 액체 방울의 공급이 멈추어진다. 또, 잉크 액면 제어용 검출 센서(52)는 복수의 액체 방울 토출 헤드(53)의 각 노즐면(53a)에 대한 메인 탱크(48) 내의 잉크 액체 방울 액면 의 수두치(水頭値, head)를 소정의 범위(예를 들면, 25mm ± 0.5mm) 내로 조정하기 위한 검출 센서이다.

또, 잉크액 압송 온/오프 전환 밸브(47)와 메인 탱크(48) 사이에는 정전기를 방전하기 위한 유로부 접지 이음매(49)가 배치되고, 메인 탱크(48)와 헤드 기포 배제 밸브(54) 사이에는 동일하게 정전기를 방전하기 위한 유로부 접지 이음매(55)가 배치되어 있다.

이러한 구성 하에, 잉크 액체 방울 공급계(30B)의 잉크액 가압 탱크(38)에 불활성 가스(g)가 공급되면, 불활성 가스(g)에 의해 잉크 액면이 하방으로 가압되고, 잉크액이 잉크액 가압 탱크(38)로부터 압송된다. 압송된 잉크액은 잉크액 압송 압력 검출 센서(46)에서 측압(測壓)되어, 잉크액 압송 온/오프 전환 밸브(47)를 통과해 흘러서 메인 탱크(48)에 공급된다.

메인 탱크(48)에 공급된 잉크액은 메인 탱크(48)로부터 다시 헤드 기포 배제 밸브(54)를 거쳐 액체 방울 토출 헤드(53)에 공급된다.

헤드 기포 배제 밸브(54)는 액체 방울 토출 헤드(53)의 상류측 유로를 폐쇄함으로써, 그 액체 방울 토출 헤드(53) 내의 잉크액을 후술하는 캡 유닛(60)에서 흡인할 때에 그 흡인 유속을 높이고, 액체 방울 토출 헤드(53) 내의 기포가 보다 빠르게 배기되도록 한 것이다.

다음으로, 액체 방울 토출 헤드(53)에 관하여 설명한다.

도 3(a), (b)는 액체 방울 토출 헤드의 개략적인 구성도이다.

본 실시 형태에서는 액체 방울 토출법으로서 특히 잉크젯법이 사용되고 있 다. 이 잉크젯법은 액체 방울 토출 헤드(53)로서, 예를 들면 도 3(a)에 나타내는 바와 같이 스테인레스제의 노즐 플레이트(112)와 진동판(113)을 구비하고, 양자를 구획 부재(리저버 플레이트)(114)를 거쳐서 접합한 것을 사용한다. 노즐 플레이트(112)와 진동판(113) 사이에는 구획 부재(114)에 의해 복수의 캐비티(cavity)(115…)와 리저버(116)가 형성되어 있고, 이들 캐비티(115…)와 리저버(116)는 유로(117)를 거쳐서 연통하고 있다.

각 캐비티(115)와 리저버(116)의 내부는 토출하기 위한 액상체(잉크액)로 채워지도록 되어 있고, 이들 사이의 유로(117)는 리저버(116)로부터 캐비티(115)에 액상체를 공급하는 공급구로서 기능하도록 되어 있다. 또, 노즐 플레이트(112)에는 캐비티(115)로부터 액상체를 분사하기 위한 구멍 모양의 노즐(118)이 종횡(縱橫)으로 정렬한 상태로 복수 형성되어 있다. 한편, 진동판(113)에는 리저버(116) 내에 개구(開口)하는 구멍(119)이 형성되어 있고, 이 구멍(119)에는 상기 헤드 기포 배제 밸브(54)에 접속된 배관(도시 생략)이 접속되도록 되어 있다.

또, 진동판(113)의 캐비티(115)로 향하는 면과 반대측의 면 위에는 도 3(b)에 나타내는 바와 같이, 압전 소자(피에조 소자)(120)가 접합되어 있다. 이 압전 소자(120)는 한 쌍의 전극(121, 121) 사이에 끼여져, 통전에 의해 외측으로 돌출하도록 하여 휘어지도록 구성된 것으로, 본 발명에서의 토출 수단으로서 기능하는 것이다.

이러한 구성 하에 압전 소자(120)가 접합된 진동판(113)은 압전 소자(120)와 일체가 되어 동시에 외측으로 휘어지고, 이에 따라 캐비티(115)의 용적을 증대시킨 다.

그러면, 캐비티(115) 내와 리저버(116) 내가 연통하고 있어, 리저버(116) 내에 액상체가 충전되어 있는 경우에는 캐비티(115) 내에 증대한 용적분에 상당하는 액상체가 리저버(116)로부터 유로(117)를 거쳐서 유입한다.

그리고, 이러한 상태로부터 압전 소자(120)에의 통전을 해제하면, 압전 소자(120)와 진동판(113)은 함께 원래의 형상으로 되돌아간다. 따라서, 캐비티(115)도 원래의 용적으로 되돌아가기 때문에, 캐비티(115) 내부의 액상체의 압력이 상승하고, 노즐(118)로부터 액상체의 액체 방울(122)이 토출된다.

또한, 액체 방울 토출 헤드의 토출 수단으로서는 상기 압전 소자(피에조 소자)(120)를 사용한 전기 기계 변환체 이외라도 좋고, 예를 들면 에너지 발생 소자로서 전기 열 변환체를 사용한 방식이나 대전 제어형, 가압 진동형과 같은 연속 방식, 정전 흡인 방식, 또한 레이저 등의 전자파를 조사하여 발열시켜, 이 발열에 의한 작용으로 액상체를 토출시키는 방식을 채용할 수도 있다.

다음으로, 캡 유닛(60)에 관하여 설명한다.

캡 유닛(60)은 도 1에 나타내는 바와 같이, 액체 방울 토출 헤드(53)에 압접되는 캡(61)과, 잉크액을 흡인하는 액 흡인 펌프(62)와, 흡인된 잉크액을 저장하는 액 재이용 탱크(65)와, 흡인 압력을 조절하기 위하여 사용되는 니들 밸브(63) 및 액체 방울 흡인압 검출 센서(64)로 개략적으로 구성되어 있다.

액 재이용 탱크(65)에는 재이용 탱크 상한 검출 센서(66)가 구비되어 있다. 예를 들면, 액 재이용 탱크(65) 내의 액면 높이가 소정 레벨을 넘으면 재이용 탱크 상한 검출 센서(66)에 검출되고, 이 검출 신호에 의거하여 액 재이용 탱크(65) 내의 잉크 액체 방울은 재이용 공정으로 이송된다.

이러한 캡 유닛(60)에 의하면, 우선, 각 액체 방울 토출 헤드(53)로부터의 액체 방울(R)의 토출 개시 전에, 각 액체 방울 토출 헤드(53)의 노즐면(53a)에 대하여 바로 아래로부터 캡(61)을 압접한다. 그리고, 액 흡인 펌프(62)의 흡인력을 이용하여 액체 방울 토출 헤드(53)의 각 노즐에 부압(負壓)을 가하여 노즐면(53a)까지 액체 방울을 충전시키거나, 각 노즐의 막힘을 없애기 위하여 각 액체 방울 토출 헤드(53)의 각 노즐에 부압을 가하여 흡인하거나, 또는 제조를 행하지 않는 대기시에 각 노즐 내의 액체 방울이 건조하는 일이 없도록 캡(61)으로 노즐면(53a)을 덮어서 보습하거나 한다.

다음으로, 와이핑 유닛(70)에 관하여 설명한다.

도 4는 와이핑 유닛의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.

도 1 및 도 4에 나타내는 와이핑 유닛(70)은 정기적 또는 수시로 상기 각 액체 방울 토출 헤드(53)의 각 노즐면(53a)을 일괄 청소하는 것으로, 세정액을 공급하는 세정액 공급계(70A)와, 노즐면(53a)을 세정하는 노즐면 세정계(70B)로 개략적으로 구성되어 있다.

세정액 공급계(70A)는 세정액을 축적하는 세정액 탱크(73)와, 세정액의 흐름을 제어하는 세정액 온/오프 전환 밸브(71)와, 후술하는 와이핑 시트(75)에 세정액을 내뿜는 세정액 공급부(77)로 구성되어 있다. 세정액 온/오프 전환 밸브(71)와 세정액 공급부(77) 사이에는 유로로부터 정전기를 방전하기 위한 유로부 접지 이음 매(72)가 구비되어 있다. 세정액 탱크(73)에는 세정액의 액면 위치를 검출함으로써, 세정액이 소정량 있는지 없는지를 확인하는 세정액 유무 검출 센서(74)와, 탱크 내의 과잉 압력을 해제해주는 탱크 배압 밸브(80)가 구비되어 있다. 예를 들면, 세정액 탱크(73) 내의 세정액 잔량이 소정 레벨을 하회하면, 세정액 유무 검출 센서(74)가 이것을 검지하고, 이 검지 신호에 의거하여 세정액 탱크(73)에 세정액이 보급된다.

노즐면 세정계(70B)는 도 4에 나타내는 바와 같이, 각 노즐면(53a)을 닦는 와이핑 시트(75)와, 와이핑 시트(75)를 각 노즐면(53a)을 향하여 압접하는 롤러(76)와, 와이핑 시트(75)를 공급하는 권출(卷出, unwinding) 롤러(78)와, 각 노즐면(53a)을 닦은 후의 와이핑 시트(75)를 감는 권취(卷取, winding) 롤러(79)와, 권취 롤러(79)를 회전 구동하는 전동 모터(153)를 구비하여 구성되어 있다.

또한, 와이핑 시트(75)로서는, 예를 들면 폴리에스테르 100%의 직포가 바람직하게 사용될 수 있다. 또, 롤러(76)는 고무 롤러로서, 그 주면(周面)에 대한 압압력(押壓力)에 대하여 반발하는 탄성을 구비하고 있다.

이 와이핑 유닛(70)의 세정액 공급계(70A)에 의하면, 전술한 바와 같이 세정액 압송 탱크(73)에 조압된 불활성 가스(g)가 공급된다. 그 때문에, 세정액 압송 탱크(73) 내가 가압되고, 내부에 저장되어 있는 세정액이 세정액 온/오프 전환 밸브(71)를 통과해 흘러서 세정액 공급부(77)로 압송되어 와이핑 시트(75)에 분출된다.

또, 전술한 노즐면 세정계(70B)에 의하면, 권출 롤러(78)로부터 권출되는 와 이핑 시트(75)를 각 노즐면(53a)을 향하여 공급하면서 롤러(76)로 압접할 수 있고, 와이핑 시트(75)의 새로운 청소면을 끊임없이 각 노즐면(53a)에 대하여 공급할 수 있다. 또한, 롤러(76)의 압접력에 의해 와이핑 시트(75)를 각 노즐면(53a)에 압접하는 구성이기 때문에, 각 노즐면(53a)에 대하여 청소면을 확실하게 맞닿게 할 수도 있다.

다음으로, 도트 누락 검출·방지 유닛(150)에 관하여 설명한다.

도트 누락 검출·방지 유닛(150)은 각 액체 방울 토출 헤드(53)의 각 노즐의 막힘을 조사하여 방지하기 위한 것으로, 도 2에 나타내는 바와 같이 도트 누락 검출부(151)와, 도트 누락 방지부(161)와, 도트 누락 검출부(151) 및 도트 누락 방지부(161)에 접속된 흡인 펌프(171)와, 흡인 펌프(171)에 흡인된 잉크액을 저장하는 폐액(廢液) 탱크(172)로 개략적으로 구성되어 있다.

도트 누락 검출부(151)에는 그 내부에 레이저 광을 출사(出射)하는 레이저 장치(도시 생략)와, 출사된 레이저 광을 검지하는 레이저 검출부(도시 생략)가 구비되어 있다.

도트 누락 방지부(161)는 웨이퍼(Wf)를 그 위에 재치하는 테이블(162)과 테이블(162)의 단부(端部)에 설치된 예비 토출부(163)로 개략적으로 구성되어 있다.

이 도트 누락 검출·방지 유닛(150)의 도트 누락 검출부(151)에 의하면, 도트 누락 검출부(151) 상방으로 각 액체 방울 토출 헤드(53)를 이동시키고, 레이저 장치(도시 생략)로부터 출사되는 레이저 광을 차단하도록 하여 각 액체 방울 토출 헤드(53)로부터 잉크 액체 방울을 사격(捨擊)시킴으로써, 도트 누락의 검사를 행할 수 있다.

예를 들면, 사격 지시를 했음에도 불구하고 레이저 검출부(도시 생략)가 레이저 광을 계속하여 검출하면, 노즐이 막힘을 일으켜서 액체 방울이 토출되지 않고, 제조품에 도트 누락이 발생할 우려가 있다고 판단된다. 그리고, 도트 누락의 우려가 있다고 판단된 노즐에 대하여는 상기 캡 유닛(60)에 의해 흡인·막힘 제거의 처리가 되도록 되어 있다.

또, 도트 누락 방지부(161)에 의하면, 웨이퍼(Wf)에 잉크 액체 방울을 토출시키기 전에, 예비 토출부(163) 상방으로 각 액체 방울 토출 헤드(53)를 이동시키고, 각 액체 방울 토출 헤드(53)로부터 잉크 액체 방울을 예비 토출(flashing)시킬 수 있다. 즉, 잉크 액체 방울의 비행이 불안정한 토출 초기에는 예비 토출부(163)에 잉크 액체 방울을 예비 토출시켜 잉크 액체 방울의 비행이 안정되고 나서, 웨이퍼(Wf) 위에 잉크 액체 방울을 토출시킬 수 있고, 그 결과 도트 누락이나 비행 굴곡을 방지할 수 있다.

다음으로, 본 실시 형태의 특징 부분인 세정액 온/오프 전환 밸브(71), 및 헤드 기포 배제 밸브(54)에 관하여 설명한다. 단, 세정액 온/오프 전환 밸브(71)의 구성 및 작용, 효과는 헤드 기포 배제 밸브(54)와 거의 동일하기 때문에, 여기에서는 헤드 기포 배제 밸브(54)에 대해서만 설명하고, 세정액 온/오프 전환 밸브(71)에 대하여는 그 설명을 생략한다.

도 5는 헤드 기포 배제 밸브(54)의 개략적인 구성도로서, 도 5 내에서 밸브체(222)를 실선으로 나타낸 상태는 헤드 기포 배제 밸브(54)가 오프인 때의 상태를 나타내고, 2점 쇄선으로 나타낸 상태는 헤드 기포 배제 밸브(54)가 온인 때의 상태를 나타내고 있다.

이 헤드 기포 배제 밸브(54)는, 예를 들면 SUS 316 등의 스테인레스재(材)로 이루어지는 상부 하우징(210)과, 하부 하우징(220)이 조합되어 구성된 것이다. 상부 하우징(210)에는 하부 하우징(220)을 향하여 개구하고 있는 탱크(211)와, 탱크(211)의 측면 최하부, 즉 탱크(211)로서 유체(액상체)를 유동시킬 수 있는 경로로 되는 공간의 측면 최하부에 연통하는 유입로(212)와, 탱크(211)의 상면 대략 중앙부에 연통하는 유출로(213)가 형성되어 있다.

하부 하우징(220)에는 가요성(可撓性)의 개폐부(216)를 동반하여 밸브 시트(214)와 접촉, 이간하는 밸브체(222)와, 이 밸브체(222)가 그 내부를 슬라이드 이동하는 밸브체 수납부(223)와, 밸브체 수납부(223)의 하면에 설치되어 밸브체(222)를 하방을 향하여 인장 방향으로 부세(付勢)하는 스프링(224)과, 밸브체 수납부(223)에 밸브체(222) 구동용의 에어를 공급하는 에어 공급부(도시 생략)가 설치되어 있다.

탱크(211)의 상면에는 유출로(213)의 유출구(213a) 주변에 밸브체(222)와 접촉하는 밸브 시트(214)가 형성되어 있고, 이 밸브 시트(214)의 주위에는 그 밸브 시트(214)를 향하여 상방으로 경사지는 테이퍼 면(215)이 형성되어 있다. 또, 탱크(211)의 측면 최하부에는 유입로(212)의 유입구(212a)가 형성되어 있다. 이 유입구(212a)는 후술하는 바와 같이, 밸브체(222)의 승강에 따르는 개폐부(216)의 승강 동작에 의해 그 개폐가 이루어지도록 되어 있다. 또, 탱크(211)의 내면에는 상부 하우징(210)의 재질(본 실시예에서는 스테인레스)을 녹이는 화학 약품에 의한 화학 연마(전해 연마)가 실시되고, 탱크(211) 내면의 가공눈과 같은 요철이 제거되어 있다.

또한, 유입로(212)는 본 실시 형태에서는 수평 방향으로 연장하여 형성되어 있지만, 탱크(211)에 대하여 위로 향하도록 상방으로 경사져서 형성되어 있어도 좋다. 이렇게 유입로(212)를 상방으로 경사져서 형성함으로써, 유입로(212) 내에 기포가 체류하는 것을 방지할 수 있다.

또, 탱크(211) 내면에 친수성의 피막을 형성하거나, 탱크(211) 내면 자체에 친수성을 갖게 하는 처리를 행하거나 하여도 좋다. 이러한 처리를 행함으로써, 탱크(211) 내부의 면의 친액성이 높아져서 액상체에 대한 습윤성이 높아진다. 그 때문에, 기포는 탱크 내부의 면에 대하여 상대적으로 부착되기 어려워져 탱크(211) 내에 체류하기 어려워진다.

유출로(213)는 탱크(211)에서 상방으로 연장되고, 그 후 수평 방향으로 절곡(折曲)하여 설치되어 있다. 다만, 절곡하는 방향으로서는 수평 방향으로 하지 않고, 탱크(211)로부터 외측을 향하여 상방으로 경사져서 형성해도 좋다. 이렇게 유출로(213)를 상방으로 경사져서 형성함으로써, 유출로(213) 내에 기포가 체류하는 것을 방지할 수 있다.

밸브체(222)는 불소 수지 등으로 이루어지는 기둥형상(柱狀)의 것으로, 그 측면에 개폐부(216)를 일체로 설치한 것이다. 이 밸브체(222)는 공지의 승강 기구에 의해 승강함으로써, 그 선단면(상단면)에서 유출구(213a)의 개폐를 행하도록 되 어 있다. 또한, 본 예에서는 승강 기구로서 상기 에어 공급부에 의한 에어 실린더 기구가 채용된다. 즉, 밸브체 수납부(223)에 도시하지 않은 유로를 거쳐서 에어 공급부로부터 에어를 유입하고, 이에 따라 밸브체(222)를 상승시켜, 도 5 내의 2점 쇄선으로 나타낸 바와 같이 유출구(213a)를 밸브체(222)로 막음과 동시에, 개폐부(216)로 유입구(212a)도 막는다. 또, 이 상태에서 에어의 공급을 정지해 에어를 배출시킴으로써, 스프링(224)의 부세력으로 밸브체(222)를 끌어내리고, 도 5 내의 실선으로 나타낸 바와 같이 유출구(213a)를 개방함과 동시에 유입구(212a)도 개방한다.

유입로(212)의 외측, 즉 유입구(212a)와 반대 측에는 유입측 이음매 접속부(225)가 형성되고, 유출로(213)의 외측, 즉 유출구(213a)와 반대 측에는 유출측 이음매 접속부(226)가 형성되어 있다. 이들 유입측 이음매 접속부(225), 유출측 이음매 접속부(226)에는 종래와 마찬가지로 어느 쪽에나 이음매(1)가 나사 결합에 의해 부착되도록 되어 있어, 이들 이음매(1)를 거쳐서 배관(도시 생략)이 접속되도록 되어 있다.

여기에서, 이들 유입측 이음매 접속부(225), 유출측 이음매 접속부(226)와 이음매(1) 사이에는 도 6에 나타내는 바와 같이, 전술한 이유에 의해 이음매(1)의 선단(先端)이 유입측 이음매 접속부(225), 유출측 이음매 접속부(226)의 속에까지 들어가지 않음으로써, 이음매(1)의 유로(7)의 유로 지름(b)과는 크게 다른 안지름(유로 지름)의 공간부(8a)가 형성되고, 이에 따라 유입측 이음매 접속부(225), 유출측 이음매 접속부(226)와 이음매(1)의 유로(7) 사이에는 큰 단차(8)가 형성되어 있 다. 그래서, 본 발명에서는 이 단차(8)를 보충하기 위해 상기 공간부(8a)에 환형상체(227)를 배열 설치하고 있다. 또한, 상기 공간부(8a)는 전술한 바와 같이 가공상의 이유로 암나사부(5)로 되지 않는 부위(6)와, 암나사(5)가 형성되어 있지만 이음매(1)가 들어가지 않는 것으로 형성된 공간부를 합친 공간이다.

환형상체(227)는 상기 공간부(8a)에 거의 간극없이 끼워맞춤되도록 미리 설계된 것으로, 공간부(8a)에 대응하여 원통 모양으로 형성된 것이다. 이 환형상체(227)는 그 재질로서는 특별히 한정되지 않고, 합성 수지나 고무, 금속 등이 사용가능하지만, 특히 내약품성이나 밀봉성을 고려했을 경우, 합성 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 합성 수지로서는 특히 내약품성이 우수하다는 점에서, 폴리테트라 플루오로 에틸렌 등의 불소 수지나 폴리아세탈(POM), 폴리페닐렌 설파이드(PPS) 등이 바람직하게 사용된다. 또한, 이러한 합성 수지를 사용했을 경우, 밀봉성을 고려하여, 즉 패킹으로서의 기능도 갖도록 하기 위하여 비교적 연질로 탄성 변형 가능한 것을 사용하는 것이 바람직하다.

또, 이 환형상체(227)에 대하여는, 적어도 그 관통 구멍(227a)의 이음매(1)측의 개구 지름(안지름)을 이음매(1)의 유로(7)의 유로 지름(b)과 거의 같게 형성하면, 이들 사이에 단차가 발생하지 않고, 따라서 기포 체류를 방지할 수 있지만, 나아가 이 관통 구멍(227a)을 테이퍼 형상으로 하는 것이 이하의 이유에 의해 보다 바람직하다.

헤드 기포 배제 밸브(54)나 세정액 온/오프 전환 밸브(71)로 되는 유체 제어 밸브는, 일반적으로는 그 유입로(212)나 유출로(213)의 유로 지름(a)(안지름)이 부 착되는 이음매(1)의 유로 지름(b)과는 다르게 형성되어 있다. 이것은 이음매(1)의 종류에 대하여는 이것에 접속되는 배관에 의해 적절하게 선택되기 때문에, 미리 이음매(1)의 유로 지름(b)에 합쳐서 유입로(212)나 유출로(213)의 유로 지름(a)을 결정하여, 유체 제어 밸브를 제조해 두는 것이 곤란하기 때문이다.

이렇게 유입로(212)나 유출로(213)의 유로 지름(a)(안지름)과 부착되는 이음매(1)의 유로 지름(b)이 다를 경우, 환형상체(227)의 관통 구멍(227a)을 일반적인 단일 지름에 의한 것으로 한 경우, 적어도 이 환형상체(227)의 관통 구멍(227a)과 유입로(212)나 유출로(213) 사이나, 또는 관통 구멍(227a)과 이음매(1)의 유로(7) 사이에 단차가 형성되어 버린다. 그래서, 본 실시 형태의 환형상체(227)에서는 전술한 바와 같이, 그 관통 구멍(227a)을 그 유입로(212) 또는 유출로(213) 측의 개구 지름을 a로 하고, 또한 이음매(1) 측의 개구 지름을 b로 하여, 이들 사이가 연속적으로 지름 확대(또는 지름 축소)하는 테이퍼 형상으로 하고 있다. 이러한 구성에 의해, 유입로(212) 또는 유출로(213)와 이음매(1)의 유로(7) 사이에는 단차가 형성되지 않고, 그 유로가 연속적으로 지름이 확대되거나 또는 축소하는 것으로만 된다.

이러한 구성으로 이루어지는 헤드 기포 배제 밸브(54)(세정액 온/오프 전환 밸브(71))에서는, 이것을 온으로 하면, 전술한 바와 같이 밸브체 수납부(223)에의 에어의 공급이 정지되어 밸브체(222)가 끌어 내려지고, 도 5 내의 실선으로 나타낸 바와 같이 유출구(213a)로부터 밸브체(222)가 이간함으로써, 유출구(213a)가 개방되고, 또한 이것과 동시에 유입구(212a)도 개방된다. 이에 따라, 잉크액은 유입측 이음매 접속부(225), 유입로(212)를 통과해 흐르고, 또한 밸브 시트(214)와 밸브체(222)의 간극을 통과해 흘러서 유출로(213)에 이르고, 유출측 이음매 접속부(226)를 거쳐서 이음매(1)에 접속된 배관으로 유입한다.

이 때, 유입측 이음매 접속부(225)나 유출측 이음매 접속부(226)에서는 이들과 이음매(1) 사이에 형성되는 유로 지름의 차이에 의한 단차가 환형상체(227)에 의해 메워져 있으므로, 종래와 같이 이러한 유로 지름의 차이에 의한 단차부에서 기포가 체류해 버리는 것이 방지된다.

또, 환형상체(227)의 관통 구멍(227a)을 전술한 바와 같은 테이퍼 형상으로 했으므로, 유입로(212) 또는 유출로(213)와 이음매(1)의 유로(7) 사이가 그 유로 지름에 단차를 발생하지 않고 연속적으로 지름을 확대 또는 축소한 것으로 되고, 따라서, 유입측 이음매 접속부(225) 및 유출측 이음매 접속부(226)에서는 단차에 기인하는 기포의 체류가 확실하게 방지된다.

여기에서, 상기 환형상체(227)를 설치하지 않는 경우에는 액체 방울 토출 헤드(53)측을 부압으로 하여, 헤드 기포 배제 밸브(54)에 체류하고 있는 기포를 강제적으로 흡인했을 때, 유출측에 배치된 안지름 3mm의 배관에 길이 2cm 정도의 기포가 유출한 것에 대해, 전술한 바와 같이 환형상체(227)를 설치함으로써, 길이 2mm 정도의 기포가 하나만 유출하는 것만으로 되었다. 따라서, 유입측 이음매 접속부(225)나 유출측 이음매 접속부(226)에서의 기포의 체류가 환형상체(227)에 의해 방지되는 것이 확인되었다.

또, 헤드 기포 배제 밸브(54)(세정액 온/오프 전환 밸브(71))를 오프로 하 면, 전술한 바와 같이 밸브체 수납부(223)에 에어가 유입하고, 이에 따라 밸브체(222)가 상승함으로써, 도 5 내의 2점 쇄선으로 나타낸 바와 같이 밸브 시트(214)에 밸브체(222)가 접촉하여 유출구(213a)가 밸브체(222)로 막아지고, 또한 이와 동시에 유입구(212a)도 개폐부(216)에 의해 막아지게 된다. 이에 따라, 탱크(211) 내로의 잉크액의 유입, 및 탱크(211) 내의 잉크액의 유출로(213)로의 유출이 정지된다.

이러한 구성의 헤드 기포 배제 밸브(54)(세정액 온/오프 전환 밸브(71))에 서는, 전술한 바와 같이 유입측 이음매 접속부(225) 및 유출측 이음매 접속부(226)에 환형상체(227)를 설치하고, 유로 지름의 차이에 의한 단차부에서 기포가 체류해 버리는 것을 방지했으므로, 기포끼리 합체하여 큰 기포가 되어 유출해 버리는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 예를 들면 액체 방울 토출 헤드(53)를 클리닝했을 때의 세정액의 토출량이 불균일하게 되고, 이에 따라 액체 방울 토출 헤드(53)의 노즐부가 충분하게 세정되지 않고, 노즐부에 얼룩이 남아버리고, 잉크가 토출되지 않아 묘화(描畵) 누락이 발생하거나, 잉크의 비행 굴곡이 발생하거나 하는 결점을 방지할 수 있다.

또, 환형상체(227)를 내약품성이 우수한 합성 수지로 함으로써, 상기 헤드 기포 배제 밸브(54)나 세정액 온/오프 전환 밸브(71)에 적용되는 유체 제어 밸브는 사용 가능한 유체의 종류가 증가하고, 이에 따라 범용성이 우수한 것으로 된다.

또, 예를 들면 금속에 비하여 탄성이 높아지므로, 밀봉재로서의 기능도 발휘하는 것으로 된다. 즉, 유입측 이음매 접속부(225)나 유출측 이음매 접속부(226)에 이음매(1)를 부착했을 때에 이음매(1)로 환형상체(227)를 가압함으로써 이것을 탄성 변형시키면, 이 환형상체(227)의 탄성 복귀에 의한 부세력으로 유입측 이음매 접속부(225)나 유출측 이음매 접속부(226)와 이음매(1) 사이의 밀착성이 높아지고, 이에 따라 그 접속부에서의 액밀성(液密性)(밀봉성)이 높아진다.

또, 전술한 바와 같이 환형상체(227)의 관통 구멍(227a)을 테이퍼 형상으로 함으로써, 유입측 이음매 접속부(225) 및 유출측 이음매 접속부(226)에서의 단차에 기인하는 기포의 체류를 확실하게 방지했으므로, 기포끼리 합체한 큰 기포가 유출해버리는 것을 확실하게 방지하고, 이에 따라 액상체의 토출 불량에 의한 묘화 누락이나, 노즐 주변부의 클리닝 부족에 의한 액상체의 비행 굴곡을 확실하게 방지할 수 있다.

또한, 상기 유체 제어 밸브(헤드 기포 배제 밸브(54), 세정액 온/오프 전환 밸브(71))에서는 유입구(212a)를 유출구(213a)보다도 하방에 설치하였기 때문에, 특히 유체를 초기 충전했을 때, 유출구(213a)보다 하방에 설치된 유입구(212a)로부터 유체가 유입함으로써, 탱크(211) 내에 존재하고 있던 공기 등의 가스가 유입구(212a)보다 상방에 설치된 유출구(213a)로부터 유출하고, 탱크(211) 내에 기포가 체류하지 않게 된다. 따라서, 체류한 기포가 합체하여 큰 기포가 되어서 유출하는 것에 의한 전술한 바와 같은 결점을 방지할 수 있다.

또, 유입구(212a)를 탱크(211)의 최하부에 설치하였기 때문에, 유체가 탱크(211)의 최하부로부터 유입하게 되고, 따라서 유입구(212a)보다도 하방으로 향하는 유체의 흐름이 없어진다. 따라서, 기포가 하방으로 향하는 흐름에 실려 탱크(211) 내를 순환하는 것을 없애고, 기포를 보다 유출구(213a)로 향하여 흐르기 쉽게 함으로써, 탱크(211) 내에서의 기포의 체류를 확실하게 방지할 수 있다. 그리고, 이렇게 탱크(211) 내에서의 기포의 체류를 방지했으므로, 전술한 바와 같이 유입측 이음매 접속부(225) 및 유출측 이음매 접속부(226)에서의 기포의 체류 방지와 합쳐서, 유체 제어 밸브 전체에서의 기포의 체류를 확실하게 방지할 수 있다.

또, 유출구(213a)를 탱크(211) 상면의 대략 중앙부에 설치하였기 때문에, 탱크(211)의 상면에 모인 기포를 유체의 흐름에 의해 유출구(213a)에 모이기 쉽게 할 수 있고, 따라서 기포를 탱크(211)로부터 유출하기 쉽게 하여 탱크(211) 내에 체류하기 어렵게 할 수 있다.

또, 이러한 유체 제어 밸브(헤드 기포 배제 밸브(54), 세정액 온/오프 전환 밸브(71))를 구비한 액체 방울 토출 장치(10)에서는, 전술한 바와 같이 이 유체 제어 밸브가 유입측 이음매 접속부(225) 및 유출측 이음매 접속부(226)에 환형상체(227)를 설치함으로써 유로 지름의 차이에 의한 단차부에서 기포가 체류하는 것이 방지되고 있으므로, 액체 방울 토출 헤드(53)에서의 액상체의 토출 불량에 의한 묘화 누락이나, 노즐 주변부의 클리닝 부족에 의한 액상체의 비행 굴곡이 방지되어, 액체 방울 토출 헤드(53)의 초기 토출 품질이 충분하게 확보된 것으로 된다.

또, 이렇게 유체 제어 밸브에의 기포의 체류를 방지할 수 있기 때문에, 기포의 강제 제거 공정이 불필요하게 되고, 따라서 메인터넌스 시간 등을 삭감하여 생산성의 향상을 도모할 수 있다.

또한, 본 발명의 기술 범위는 상기 실시 형태에 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러가지 변경을 가하는 것이 가능하다.

예를 들면, 환형상체(227)의 관통 구멍(227a)에 대하여는 유입로(212)나 유출로(213)의 유로 지름(a)(안지름)과 부착되는 이음매(1)의 유로 지름(b)이 동일 지름인 경우, 당연한 일로서 테이퍼 형상으로 하지 않고, 유로 지름(a(=b))과 동일한 단일 지름으로 형성한다.

또, 상기 실시 형태에서는 본 발명의 유체 제어 밸브를 액체 방울 토출 장치에 적용한 예를 나타냈지만, 본 발명의 유체 제어 밸브는 액체 방울 토출 장치에 한정되지 않고, 기타 각종 유체 제어 장치에 적용할 수도 있다.

본 발명에 의하면, 기포가 내부에 체류하는 것을 방지하고, 하류측의 유체 기기가 기포에 기인하여 불량을 발생시키는 것을 방지한 유체 제어 밸브와, 이것을 사용한 액체 방울 토출 장치를 제공할 수 있다.

Claims (11)

1. 유체가 그 내부를 통과해 흐르는 탱크와, 그 탱크에 유체를 유입시키는 유입구와, 상기 탱크로부터 유체가 유출하는 유출구와, 상기 유입구 또는 상기 유출구를 개폐하는 밸브체와, 상기 유입구에 연통하는 유입로에 설치된 유입측 이음매(繼手, joint) 접속부와, 상기 유출구에 연통하는 유출로에 설치된 유출측 이음매 접속부를 구비하고, 상기 유입측 이음매 접속부 및 유출측 이음매 접속부에 각각 이음매를 거쳐서 배관이 접속되는 유체 제어 밸브로서,

   상기 유입측 이음매 접속부 및 유출측 이음매 접속부에, 이들 유입측 이음매 접속부 또는 유출측 이음매 접속부와 상기 이음매 사이에 형성되는 유로(流路) 지름의 차이에 의한 단차(段差)를 보충하는 환(環)형상체를 설치한 것을 특징으로 하는 유체 제어 밸브.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 환형상체는 합성 수지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유체 제어 밸브.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 환형상체는 그 근방에 위치하는 상기 유입로 또는 유출로의 유로 지름과, 상기 환형상체가 설치된 유입측 이음매 접속부 또는 유출측 이음매 접속부에 부착되는 이음매의 유로의 유로 지름 사이에 차이가 있는 경우에, 그 환형상체의 관통 구멍이 상기 유로 사이에 단차를 형성하지 않고 연속적으로 지름을 확대 또는 축소하도록 테이퍼(taper) 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유체 제어 밸브.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 유입구가 상기 유출구보다도 하방(下方)에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 유체 제어 밸브.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 유입구가 상기 탱크의 최하부에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 유체 제어 밸브.
6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,

   상기 유입로가 상기 탱크를 향하여 위로 향하도록 경사져서 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 유체 제어 밸브.
7. 제 4 항에 있어서,

   상기 유출구가 상기 탱크 상면의 중앙부에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 유체 제어 밸브.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 탱크 상면의 형상이 상기 유출구를 향하여 상방(上方)으로 경사지는 테이퍼 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유체 제어 밸브.
9. 제 4 항에 있어서,

   상기 탱크 내부의 면에는 친액(親液) 처리가 실시되어 있는 것을 특징으로 하는 유체 제어 밸브.
10. 제 4 항에 있어서,

    상기 탱크 내부의 면에는 화학 연마가 실시되어 있는 것을 특징으로 하는 유체 제어 밸브.
11. 액상체(液狀體)를 토출하는 노즐이 설치된 액체 방울 토출 헤드와,

    상기 노즐 주변부를 클리닝하는 세정 수단과,

    상기 세정 수단에 세정액을 토출하는 세정액 공급부와,

    상기 액상체를 상기 액체 방울 토출 헤드에 공급하는 제1 공급 유로와,

    상기 세정액을 상기 세정액 공급부에 공급하는 제2 공급 유로와,

    상기 제1 공급 유로를 흐르는 액상체 및 상기 제2 공급 유로를 흐르는 세정액의 흐름을 제어하는 유체 제어 밸브를 구비한 액체 방울 토출 장치로서,

    상기 유체 제어 밸브가 제 1 항에 기재된 유체 제어 밸브인 것을 특징으로 하는 액체 방울 토출 장치.

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