JP2006240158A - Liquid ejection method and apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、塗料、インク等の液体を適正量吐出するための液体吐出方法及び装置に関する。 The present invention relates to a liquid ejection method and apparatus for ejecting an appropriate amount of liquid such as paint or ink.
従来、液体吐出装置である大型インクジェットプリンタは、液状のインクをメインタンクからサブタンクへと送り、サブタンクからインク吐出ヘッドへと送り、インク吐出ヘッドのノズル孔から紙等の被塗布体に向ってインクの微細な液滴を吐出するようになっている。メインタンク、サブタンク及びインク吐出ヘッドは印刷色ごとに用意される。各色のインク吐出ヘッドのノズル孔に到達したインクは、所望の発射方式によりノズル孔から被塗布体に向って微小な液滴となって発射される。この液滴の発射が各色ごとに繰り返されることにより、インクが被塗布体に所望の絵柄、パターン等として印刷され、あるいは塗布される(例えば、特許文献1,2,3,4参照。)。
2. Description of the Related Art Conventionally, large-sized inkjet printers that are liquid ejection devices send liquid ink from a main tank to a sub-tank, send it from the sub-tank to an ink ejection head, and ink from a nozzle hole of the ink ejection head toward a coated object such as paper. The fine droplets are discharged. A main tank, a sub tank, and an ink discharge head are prepared for each printing color. The ink that has reached the nozzle holes of the ink discharge heads of the respective colors is ejected as fine droplets from the nozzle holes toward the coated body by a desired ejection method. By repeating the discharge of each droplet for each color, the ink is printed or applied as a desired pattern, pattern, or the like on the object (see, for example,
インクジェットプリンタでは、安定した印刷、塗布等を行うために、ノズル孔の適正位置にインクのメニスカスが形成されるようインクをサブタンクから吐出ヘッドへと供給する必要があるが、従来はノズル孔の毛細管力を利用したいわゆるインクの自己補給によりインクをノズル孔に供給している(例えば、特許文献1,2参照。)。 In an ink jet printer, in order to perform stable printing, coating, etc., it is necessary to supply ink from a sub tank to an ejection head so that an ink meniscus is formed at an appropriate position of the nozzle hole. Ink is supplied to the nozzle holes by so-called self-supply of ink using force (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
また、インクジェットプリンタには、インク吐出ヘッドの間近にインクタンクを配置し、インク吐出ヘッドとインクタンクとをケースで一体化したものがある。この場合、インク吐出ヘッドで記録をしていないときにインク吐出ヘッドからインクが流出しないよう、インク吐出ヘッドとインクタンクとに落差を設けてインク吐出ヘッドに供給するインクに負圧を発生させている(例えば、特許文献3参照。)。 Some inkjet printers have an ink tank disposed in the vicinity of the ink discharge head, and the ink discharge head and the ink tank are integrated in a case. In this case, a negative pressure is generated in the ink supplied to the ink discharge head by providing a drop between the ink discharge head and the ink tank so that the ink does not flow out from the ink discharge head when recording is not performed by the ink discharge head. (For example, refer to Patent Document 3).
また、インクジェットプリンタによれば、紙等の各種材料に印刷をすることができるが、近頃では液晶ディスプレイ装置等で用いられるカラーフィルタの製造にもインクジェット方式を用いることが提案されている(例えば、特許文献4参照。)。 In addition, according to the ink jet printer, it is possible to print on various materials such as paper, but recently it has been proposed to use an ink jet method for manufacturing a color filter used in a liquid crystal display device or the like (for example, (See Patent Document 4).
従来のインクジェットプリンタによれば、単にノズル孔の毛細管力を利用してインクをサブタンクからノズル孔の先端へと導いているに過ぎないので、高速(高周波数)でインクを塗布する場合はインク供給が追従できず、そのため低速で塗布せざるをえず、生産性が低下するという問題がある。これは大型のインクジェットプリンタの場合殊に顕著となる。毛細管を太くすることでこのような問題に対処することも考えられるが、その場合はインク吐出ヘッドが大型化するという問題が生じる。また、インク吐出ヘッドの近傍にインクタンクを設置することでインク供給を増やすことも考えられるが、その場合は、インクタンクの交換・メンテナンス性が悪くなる。また、インク吐出ヘッドを移動させてパターニングする場合はインクタンク内でインクの液面が揺れ、インクの吐出が不安定になり、パターンニングの品質が低下する。 According to the conventional ink jet printer, the ink is merely supplied from the sub tank to the tip of the nozzle hole by utilizing the capillary force of the nozzle hole, so that the ink is supplied when applying ink at a high speed (high frequency). However, there is a problem that productivity cannot be reduced because the coating cannot be performed at a low speed. This is particularly noticeable for large inkjet printers. It is conceivable to deal with such a problem by making the capillary tube thicker, but in this case, there arises a problem that the ink discharge head is enlarged. In addition, it is conceivable to increase the ink supply by installing an ink tank in the vicinity of the ink discharge head, but in this case, the replacement and maintenance of the ink tank deteriorates. Further, when patterning is performed by moving the ink ejection head, the ink level in the ink tank fluctuates, ink ejection becomes unstable, and patterning quality is degraded.
従って、本発明は上記問題点を解決することができる液体吐出方法及び装置を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a liquid ejection method and apparatus that can solve the above-described problems.
上記問題点を解決するため、請求項1に係る発明は、液体をメインタンク(1,2,3)からサブタンク(4,5,6)に送ってサブタンク(4,5,6)内に貯留し、サブタンク(4,5,6)から液体を吐出ヘッド(8)のノズル孔(7)へと送り、サブタンク(4,5,6)の液面(17)よりも上方に設定されたノズル孔(7)の先端から被塗布体(18)に向って液滴を吐出する液体吐出装置において、サブタンク(4,5,6)内に所定圧力の気体を送ることにより、サブタンク(4,5,6)からノズル孔(7)に液体を圧送する圧送手段(28)を設け、この圧送手段(28)から送られる気体の圧力によってノズル孔(7)の先端に液体のメニスカス(23a)を形成させるようにした液体吐出装置を採用する。 In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is configured such that liquid is sent from the main tank (1, 2, 3) to the sub tank (4, 5, 6) and stored in the sub tank (4, 5, 6). Then, the liquid is sent from the sub tank (4, 5, 6) to the nozzle hole (7) of the discharge head (8), and the nozzle set above the liquid level (17) of the sub tank (4, 5, 6). In the liquid ejection device that ejects liquid droplets from the tip of the hole (7) toward the coated body (18), by sending a gas of a predetermined pressure into the sub tank (4, 5, 6), the sub tank (4, 5 , 6) is provided with a pumping means (28) for pumping liquid to the nozzle hole (7), and a liquid meniscus (23a) is provided at the tip of the nozzle hole (7) by the pressure of the gas sent from the pumping means (28). A liquid discharge device that is formed is employed.
また、請求項2に係る発明は、請求項1に記載の液体吐出装置において、サブタンク(4,5,6)を液面(17)に垂直な方向で位置調整することにより、上記圧送手段(28)によって送られた液体のメニスカス(23a)をノズル孔(7)の先端に形成させる高さ調整手段(48)とを具備した液体吐出装置を採用する。 According to a second aspect of the present invention, in the liquid ejecting apparatus according to the first aspect, the position of the sub tank (4, 5, 6) is adjusted in a direction perpendicular to the liquid level (17), whereby the pressure feeding means ( A liquid ejection apparatus including a height adjusting means (48) for forming a liquid meniscus (23a) sent by (28) at the tip of the nozzle hole (7) is employed.
また、請求項3に係る発明は、請求項1又は請求項2に記載の液体吐出装置において、メインタンク(1,2,3)からサブタンク(4,5,6)へと液体を補給してサブタンク(4,5,6)内の液高を一定に保持する液高保持手段(16)を備えた液体吐出装置を採用する。 According to a third aspect of the present invention, in the liquid ejection device according to the first or second aspect, the liquid is supplied from the main tank (1, 2, 3) to the sub tank (4, 5, 6). A liquid ejection apparatus including a liquid height holding means (16) for holding the liquid height in the sub tanks (4, 5, 6) constant is employed.
また、請求項4に係る発明は、請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の液体吐出装置において、サブタンク(4,5,6)内の液体を循環させつつ濾過及び脱気の一方又は双方を行う循環手段(10)が設けられた液体吐出装置を採用する。 According to a fourth aspect of the present invention, in the liquid ejection device according to any one of the first to third aspects, either one of filtration and deaeration is performed while circulating the liquid in the sub tank (4, 5, 6). A liquid ejection device provided with a circulation means (10) for performing both is employed.
また、請求項5に係る発明は、請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の液体吐出装置において、一つのサブタンク(4,5又は6)から複数個の吐出ヘッド(8)に液体が供給されるようにした液体吐出装置を採用する。 According to a fifth aspect of the present invention, in the liquid ejection device according to any one of the first to fourth aspects, the liquid is supplied from one sub tank (4, 5 or 6) to the plurality of ejection heads (8). A liquid ejecting apparatus adapted to be supplied is adopted.
また、請求項6に係る発明は、請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の液体吐出装置において、吐出ヘッド(8)のノズル孔(7)の先端を観察するディスプレイ手段(45)が設けられた液体吐出装置を採用する。 According to a sixth aspect of the invention, in the liquid ejection device according to any one of the first to fifth aspects, the display means (45) for observing the tip of the nozzle hole (7) of the ejection head (8). The provided liquid discharge apparatus is employed.
また、請求項7に係る発明は、請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の液体吐出装置の吐出ヘッド(8)がXYプロッタに搭載され、XYプロッタの駆動に伴い吐出ヘッド(8)のノズル孔(7)から液体を被塗布体(18)に向って吐出することにより、被塗布体(18)の表面に所定のパターンを形成するようにした液体吐出装置を採用する。 According to a seventh aspect of the invention, the discharge head (8) of the liquid discharge apparatus according to any one of the first to sixth aspects is mounted on an XY plotter, and the discharge head (8) is driven by driving the XY plotter. A liquid ejection apparatus is employed in which a predetermined pattern is formed on the surface of the coated body (18) by ejecting the liquid from the nozzle hole (7) toward the coated body (18).
また、請求項8に係る発明は、液体をメインタンク(1,2,3)からサブタンク(4,5,6)に送ってサブタンク(4,5,6)内に貯留し、サブタンク(4,5,6)から液体を吐出ヘッド(8)のノズル孔(7)へと送り、サブタンク(4,5,6)の液面(17)よりも上方に設定されたノズル孔(7)の先端から被塗布体(18)に向って液滴を吐出する液体吐出方法において、サブタンク(4,5,6)内に所定圧力の気体を送ることにより、サブタンク(4,5,6)からノズル孔(7)に液体を圧送し、ノズル孔(7)の先端にこの液体のメニスカス(23a)を形成させるようにした液体吐出方法を採用する。
In the invention according to
また、請求項9に係る発明は、請求項8に記載の液体吐出方法において、サブタンク(4,5,6)を液面(17)に垂直な方向で位置調整することにより、液体のメニスカス(23a)をノズル孔(7)の先端に形成させる液体吐出方法を採用する。 According to a ninth aspect of the present invention, in the liquid ejection method according to the eighth aspect, the position of the sub tanks (4, 5, 6) is adjusted in a direction perpendicular to the liquid surface (17), whereby a liquid meniscus ( A liquid discharge method is adopted in which 23a) is formed at the tip of the nozzle hole (7).
また、請求項10に係る発明は、請求項8又は請求項9に記載の液体吐出方法において、メインタンク(1,2,3)からサブタンク(4,5,6)へと液体を補給してサブタンク(4,5,6)内の液高を一定に保持する液体吐出方法を採用する。
The invention according to
また、請求項11に係る発明は、請求項8乃至請求項10のいずれかに記載の液体吐出方法において、サブタンク(4,5,6)内の液体を循環させつつ濾過及び脱気の一方又は双方を行う液体吐出方法を採用する。
The invention according to
また、請求項12に係る発明は、請求項8乃至請求項11のいずれかに記載の液体吐出方法において、一つのサブタンク(4,5又は6)から複数個の吐出ヘッド(8)に液体を供給する液体吐出方法を採用する。 According to a twelfth aspect of the present invention, in the liquid discharge method according to any one of the eighth to eleventh aspects, liquid is supplied from one sub tank (4, 5 or 6) to a plurality of discharge heads (8). A liquid discharging method to be supplied is adopted.
請求項1又は請求項8に係る発明によれば、圧送手段(28)によりサブタンク(4,5,6)内の気体の圧力を加減することにより、ノズル孔(7)の先端に液体のメニスカス(23a)を形成させることができる。従って、毛細管力により吐出ヘッド(8)に供給する液体を常時ノズル孔(7)の先端まで正確に行き渡らせ、空気を巻き込むことなく常に適正な量の液体を被塗布体(18)に向って吐出し、被塗布体(18)上に塗膜を均一に精度良く形成することができるのはもちろんのこと、高速(高周波数)で液体を塗布、印刷する場合であっても、また広い面積に塗布、印刷する場合であっても、吐出ヘッドを大型化することなく液体の供給を確実に追従させることができ、従って生産性を高めることができる。また、吐出ヘッドの近傍に液体のタンクを設置することなく液体を吐出ヘッドに供給することができるので、液体の吐出が安定し塗膜の品質の低下が防止される。 According to the first or eighth aspect of the invention, the pressure of the gas in the sub-tank (4, 5, 6) is adjusted by the pressure feeding means (28), so that the liquid meniscus is formed at the tip of the nozzle hole (7). (23a) can be formed. Accordingly, the liquid supplied to the discharge head (8) by the capillary force is always accurately distributed to the tip of the nozzle hole (7), and an appropriate amount of liquid is always directed to the coated body (18) without involving air. It is possible to form a coated film uniformly and accurately on the substrate (18) by discharging, and even when applying and printing a liquid at high speed (high frequency), it also has a large area Even in the case of coating and printing, it is possible to reliably follow the supply of the liquid without increasing the size of the discharge head, and thus the productivity can be improved. Further, since the liquid can be supplied to the discharge head without installing a liquid tank in the vicinity of the discharge head, the discharge of the liquid is stabilized and the deterioration of the quality of the coating film is prevented.
請求項2又は請求項9に係る発明によれば、圧送手段(28)により吐出ヘッド(8)のノズル孔(7)内に所定量の液体を圧送し、そのうえで高さ調整手段(48)によりサブタンク(4,5,6)を液面に垂直な方向に移動させて液体のメニスカス(23a)をノズル孔(7)の先端に形成させることができる。従って、メニスカス(23a)の位置をより簡易に調節することができる。また、複数種の液体を吐出する場合は、一つの圧送手段(28)で圧力調整した気体をすべての液体のサブタンク(4,5,6)に送り、液体の粘度等の相違に起因するメニスカス(23a)の位置のズレは高さ調整手段(48)による液高の調整によって解消し、これによりすべての液体のメニスカス(23a)をノズル孔(7)の先端に形成させることができる。従って、複数種の液体を吐出する場合、高価な圧力調整機器は一基だけ設けることで足り、液体吐出装置を簡素化、低廉化することができる。
According to the invention of
請求項3又は請求項10に係る発明によれば、サブタンク(4,5,6)内の液体の消費にかかわらず液高を常時一定に保持することができる。従って、液体のメニスカス(23a)を吐出ヘッド(8)のノズル孔(7)の先端に適正に形成させることができる。
According to the invention which concerns on
請求項4又は請求項11に係る発明によれば、液体中の塵埃等の異物を除去してノズル孔(7)の目詰まりを防止することができ、また、液体中の気泡を除去してノズル孔(7)からの液体の吐出量が変動しないようにすることができる。
According to the invention of
請求項5又は請求項12に係る発明によれば、被塗布体(18)に対して同種類の液体を広い範囲にわたって塗布する場合であっても、複数個の吐出ヘッド(8)を使用してこれらから同時に同量の液体を吐出することができる。
According to the invention which concerns on
請求項6に係る発明によれば、ノズル孔(7)の先端に形成される液体のメニスカス(23a)の位置及び状態を観察しつつ、圧送手段(28)の圧力調整又はサブタンク(4,5,6)の高さ調整を適正に行うことができる。
According to the invention of
請求項7に係る発明によれば、インクジェットプリンタ等のパターン形成装置によって紙、板等の被塗布体(18)の表面に所望のパターンを精度よく形成することができる。 According to the invention which concerns on Claim 7, a desired pattern can be accurately formed in the surface of to-be-coated bodies (18), such as paper and a board, by pattern formation apparatuses, such as an inkjet printer.
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
この液体吐出方法を実施する装置は、例えば液晶ディスプレイ装置のカラーフィルタの製造に使用されるもので、図1乃至図3に示すように、液状の赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の各色インクを貯留したメインタンク1,2,3と、各メインタンク1,2,3から送られるインクをそれぞれ貯留する各色ごとのサブタンク4,5,6と、各サブタンク4,5,6から送られるインクを吐出するノズル孔7を有した吐出ヘッド8とを具備する。
An apparatus for carrying out this liquid ejection method is used, for example, for manufacturing a color filter of a liquid crystal display device. As shown in FIGS. 1 to 3, liquid red (R), green (G), blue ( B)
メインタンク1,2,3は液状の各色インクで満たされる。各メインタンク1,2,3には液面の下限を検知する液面センサ9が着脱自在に装着される。液面センサ9がメインタンク1,2,3内の液面の下限を検知すると、インクがメインタンク1,2,3内に補充され、又はインクで満たされた他のメインタンク1,2,3と交換される。なお、液面センサを固定し、メインタンクを昇降させるようにしてもよい。
The
各サブタンク4,5,6には、サブタンク4,5,6内のインクを常時循環させる循環路10が連結される。循環路10は例えばチューブで形成される。
A
なお、図1では、Rインク用の循環路、サブタンク等しか図示していないが、他のG,Bインクについても同様に設けられる。 In FIG. 1, only the circulation path for R ink, the sub tank, and the like are shown, but other G and B inks are also provided in the same manner.
循環路10上には、インクを一方向に送るチューブポンプ等のポンプ11、インク中の異物を除去するフィルタ12、インク中の気泡を除去する脱気フィルタ13a等が配置される。循環路10におけるポンプ11の上流側には、上記メインタンク1,2,3から引き出された導管14が連結される。導管14も循環路10と同様なチューブで形成される。導管14が循環路10に繋がることによる三叉路の各チューブ上には電磁弁等の弁15a,15b,15cが設けられる。循環路10上の第一と第二の弁15a,15bが開き、導管14上の第三の弁15cが閉じ、ポンプ11が駆動すると、各サブタンク4,5,6内のインキが各循環路10内を矢印方向に流れて常時循環し、これによりインキ内の異物がフィルタ12により除去され、また、インキ内の気泡が脱気フィルタ13aにより除去される。この結果、吐出ヘッド8のノズル孔7の異物による目詰まりが防止され、また、ノズル孔7への気泡の混入が防止される。
On the
図1に示すように、この液体吐出装置は、サブタンク4,5,6内の液高を一定に保持する液高保持手段を備える。液高保持手段は各サブタンク4,5,6に取り付けられた液面センサ16を有する。サブタンク4内のインクが吐出ヘッド8から吐出され消費されサブタンク4内で液面17が降下すると、液面センサ16からの信号により循環路10上の第一の弁15aが閉じ、第二と第三の弁15b,15cが開き、メインタンク1内のインキがポンプ11によってサブタンク4内に補充される。サブタンク4内のインキの液面17が所定の高さに到達すると、液面センサ16からの信号により循環路10上の第一の弁15aが開き、第三の弁15cが閉じ、メインタンク1からのインキの流れが遮断される。このように、メインタンク1からサブタンク4へとインクの液面17が低下するたびにインクが補給されサブタンク4内の液高が一定に保持される。他のサブタンク5,6についても同様に操作され、各サブタンク5,6内のインクの液高が一定に保持される。
As shown in FIG. 1, the liquid ejection apparatus includes a liquid height holding unit that keeps the liquid height in the
吐出ヘッド8は、一つのサブタンク4に対し一つだけ設けることもできるが、この実施の形態では複数基具体的には五基設けられている。この五基の吐出ヘッド8がカラーフィルタのガラス基板18を横断するように配置される。サブタンク4からは各吐出ヘッド8に向ってチューブからなる導管19が伸びている。これにより、カラーフィルタのガラス基板18のような広い面積を有する被塗布体に対し同種類の液体が全面にわたって塗布される。サブタンク4から各吐出ヘッドに向って伸びる各導管19上には電磁弁20が設けられる。これらの電磁弁20が開くことによりサブタンク4内からインクが吐出ヘッド8のノズル孔7へと供給される。他のサブタンク5,6についても同様に吐出ヘッドが割り当てられる。
Although only one
図3(A)に示すように、各吐出ヘッド8には、トンネル状の液溜り室21と、液溜り室21に通じる注入口22と、同じく液溜り室21に通じる多数のノズル孔7とが形成される。注入口22にサブタンク4から伸びる導管19が接続され、サブタンク4から導管19を通って来たインクが液溜り室21内に充満する。ノズル孔7は例えば一つの吐出ヘッド8につき128本形成され、図3(B)に示すように、インク23がノズル孔7内に溜まり、ノズル孔7の先端においてメニスカス23aを形成する。図3(B)は正常なメニスカス23aの位置及び形状を示し、このメニスカス23aがノズル孔7の先端から球状に突出するときはインク23の吐出量が過剰となり、ノズル孔7の先端から奥まった箇所に形成されるときは吐出量が不足することになる。ノズル孔7内に溜まったインク23は、この液体吐出装置の図示しない制御部からの信号によりノズル孔7の先端から微小な液滴となって発射される。インク23を発射する手段としてはピエゾ方式、サーマルインクジェット方式等があるが、所望の発射方式が採用される。
As shown in FIG. 3A, each
図3(B)に示す位置及び形状でインク23のメニスカス23aが形成されるように、図1に示すごとく、吐出ヘッド8はそのノズル孔7の先端がサブタンク4内のインクの液面17から高さHの位置に来るように配置されると共に、サブタンク4内に所定圧力の気体である空気を送って高さHのヘッド(水頭)差を解消する圧送手段が設けられる。この場合、すべての色インクに関し、上記高さHが揃えられる。
As shown in FIG. 1, the
圧送手段は、図2に示すエア回路装置24を有する。エア回路装置24は、コンプレッサ等の圧空源25から送られフィルタ26で濾過された圧縮空気をレギュレータ27で所定範囲内に減圧し、圧力コントローラ28で微調整して更に減圧して全サブタンク4,5,6内に送るようになっている。圧力コントローラ28は、サーボ弁等で構成される。この圧力コントローラ28によれば、0〜20kPaの範囲において0.1kPa(10mm水柱)以内の精度で圧力調整が可能である。圧力コントローラ28は、各色(R,G,B)のインクのサブタンク4,5,6ごとに設けることも可能であるが、この実施の形態では一基のみ設けられ、この一基の圧力コントローラ28から導管29,30,31が各サブタンク4,5,6へと分岐している。圧力コントローラ28から各サブタンク4,5,6へと向う各導管29,30,31上にはバッファタンク32及び電磁弁33,34が設けられる。
The pumping means has an
その他、エア回路装置24内には、図2に示すように、圧力コントローラ28の上流側から、圧力コントローラ28、バッファタンク32等を迂回してサブタンク4,5,6に至る迂回導管35,36,37が設けられ、迂回導管35,36,37が分岐する前の上流側に電空変換器38が設けられ、各迂回導管35,36,37上に、電磁弁39,40が設けられる。この迂回導管35,36,37は各サブタンク4,5,6から吐出ヘッド8のノズル孔7内にインクを初期充填する際に使用される。また、エア回路装置24内には、上記脱気フィルタ13a,13b,13cから脱気するための真空ポンプ41が設けられる。脱気フィルタ13a,13b,13cから真空ポンプ41に至る吸引管42上にはレギュレータ43、トラップ44等が設けられる。なお、脱気フィルタ13b,13cはそれぞれGインク、Bインクの脱気用である。
In addition, in the
図2に示すエア回路装置24において、上記迂回導管35,36,37上の電磁弁39が開き、圧力コントローラ28からの導管29,30,31上の電磁弁33が閉じ、電磁弁34が開いて、電空変換器38を介し圧空源25から高圧の圧縮空気が各サブタンク4,5,6内に流入すると、各サブタンク4,5,6からインクが各吐出ヘッド8へと急速に流れ、ノズル孔7内に流れ込むと同時にノズル孔7内の空気をノズル孔7の先端から排出する。次に、迂回導管35,36,37上の電磁弁39が閉じ、電磁弁40が開いて迂回導管35,36,37内の高圧空気を大気中に排気し、圧力コントローラ28側の導管29,30,31上の電磁弁33が開き、圧力コントローラ28で圧力調整された比較的低圧の空気がサブタンク4,5,6内に送られる。この低圧空気によってサブタンク4,5,6内のインクが図1に示す高さHだけ上昇し、吐出ヘッド8のノズル孔7内に流入し、図3(B)のごとくノズル孔7の先端でメニスカス23aを形成する。
In the
図3(B)に示すようにノズル孔7の先端にメニスカス23aを形成するために、この液体吐出装置は、図1に示すごとく吐出ヘッド8のノズル孔7の先端を観察するディスプレイ装置45が設けられる。ディスプレイ装置45は吐出ヘッド8におけるノズル孔7の一部又は全部の先端を撮影するカメラ46とモニタ47とを具備する。操作者がモニタ47上でノズル孔7の先端を観察しつつ圧力コントローラ28で圧力調整し、図3(B)のごときメニスカス23aが形成されたところで圧力調整を完了する。
In order to form the
上記圧送手段のみによってはメニスカス23aをノズル孔7の先端に形成し難い場合がある。殊に、一基の圧力コントローラ28によって得た圧縮空気を全サブタンク4,5,6に供給する場合、ある色のインクはノズル孔7の先端にメニスカス23aを形成することができたが、他の色のインクについてはノズル孔7の奥まった箇所にメニスカス23aが形成されることがある。このような現象はインクの粘度、濃度等の相違により発生するものと考えられる。この液体吐出装置は、圧送手段によって適正位置にメニスカス23aを形成することができない場合に、メニスカス23aをノズル孔7の先端まで移動させることができるようにするための手段として、図1に示すような高さ調整装置48を備える。
It may be difficult to form the
この高さ調整装置48は、各サブタンク4,5,6に略水平に固定されたアーム49と、このアーム49の図示しない雌ネジに螺合する垂直方向に伸びた送りネジ棒50とを具備する。送りネジ棒50はこの液体吐出装置の図示しないフレームに回動可能に保持される。送りネジ棒50をいずれかの向きに回すと、サブタンク4が液面17に垂直な方向で上昇又は下降し、これにより、上記圧送手段によって送られたインクのメニスカス23aがノズル孔7内を移動する。操作者が上記モニタ46上でノズル孔7の先端を観察しつつ送りネジ棒50を回してサブタンク4の高さを調節し、図3(B)のごとくメニスカス23aがノズル孔7の先端に到達したところで圧力調整を完了する。このような高さ調整が、メニスカス23aに位置不良が生じたすべてのインクのサブタンク4,5,6について行われる。
The height adjusting device 48 includes an
次に、上記構成の液体吐出装置の作用について説明する。 Next, the operation of the liquid ejection apparatus having the above configuration will be described.
(1)カラーフィルタの製造にあたり、まず、図2に示すエア回路装置24において、迂回導管35,36,37上の電磁弁39を開き、電空変換器38を介して圧空源25から高圧の圧縮空気を全サブタンク4,5,6内に供給する。この圧縮空気により、各サブタンク4,5,6からインクが図3(A)に示す各吐出ヘッド8へと急速に流れる。インクは各吐出ヘッド8において注入口22から液溜り室21内へと流入した後さらに多数のノズル孔7内に流入し、同時にノズル孔7内から空気を排除する。
(1) In manufacturing the color filter, first, in the
(2)迂回導管35,36,37上の電磁弁39を閉じ、電磁弁40を開いて高圧の圧縮空気を大気中に逃した後、圧力コントローラ28側の導管29,30,31上の電磁弁33を開き、圧力コントローラ28で圧力調整した比較的低圧の空気を全サブタンク4,5,6内に送る。この低圧空気によってサブタンク4,5,6内のインクが図1に示す高さHだけ上昇し、吐出ヘッド8のノズル孔7内に流入し、図3(B)のごとくノズル孔7の先端でメニスカス23aを形成する。
(2) The
このメニスカス23aをノズル孔7の先端に形成する際、図1に示すごとく吐出ヘッド8のノズル孔7の先端をディスプレイ装置45により観察する。この時、カラーフィルタのガラス基板18はまだ供給されていない。操作者がモニタ47上でノズル孔7の先端を観察しつつ図2に示す圧力コントローラ28で圧力調整し、図3(B)のごとくメニスカス23aがノズル7の先端に形成されたところで圧力調整を完了する。
When the
(3)圧力コントローラ28により調圧した空気のみによってはメニスカス23aをノズル孔7の先端に形成しえない場合があり、ある色のインクはノズル孔7の先端にメニスカス23aを形成することができたが、他の色のインクについてはノズル孔7の奥まった箇所にメニスカス23aが形成されることがある。その場合は、図1に示す高さ調整装置50を操作することによりメニスカス23aをノズル孔7の先端へと移動させる。
(3) The
すなわち、操作者がモニタ47上でノズル孔7の先端を観察しつつ送りネジ棒50を回してサブタンク4,5,6の高さを調節し、図3(B)のごとくメニスカス23aがノズル孔7の先端に到達したところで送りネジ棒50の回転を止め圧力調整を完了する。このような高さ調整を、メニスカス23aに位置不良が生じたすべてのインクのサブタンク4,5,6について行う。
That is, the operator turns the
以上でカラーフィルタのガラス基板18に対する各インクの印刷又は塗布の準備が完了する。
Thus, the preparation for printing or applying each ink on the
(4)図1に示すように吐出ヘッド8のノズル孔7にカラーフィルタのガラス基板18を正対させ、吐出ヘッド8とガラス基板18を相対的に移動させつつ、吐出ヘッド8からインクの微細な液滴をガラス基板18に対して発射する。吐出ヘッド8の各ノズル孔7において、インクがノズル孔7の先端にメニスカス23aを形成するように供給されるので、ノズル孔7の先端からインクが空気を巻き込むことなく適正量の液滴となって被塗布体であるガラス基板18に向って吐出される。これにより、ガラス基板18上にR,G,Bのインクからなる塗膜が均一に精度良く形成される。
(4) As shown in FIG. 1, the
(5)また、各吐出ヘッド8からインクを発射する最中、サブタンク4,5,6内のインクが図1に示す循環路10上をポンプ11の駆動により矢印方向に流れて常時循環し、循環する途中でインキ内の異物がフィルタ12により除去され、また、インキ内の気泡が脱気フィルタ13a,13b,13cにより除去される。これにより、吐出ヘッド8のノズル孔7の目詰まりが防止され、また、ノズル孔7への気泡の混入が防止される。
(5) In addition, while the ink is ejected from each
(6)また、各吐出ヘッド8からインクを発射することにより、サブタンク4,5,6内のインクが消費され液面17が降下するが、この液面17の降下を液面センサ16が検知する。この液面センサ16からの信号により循環路10上の第一の弁15aが閉じ、第二と第三の弁15b,15cが開き、メインタンク1,2,3内のインキをポンプ11によってサブタンク4,5,6内に補充する。サブタンク4,5,6内のインキの液面17が所定の高さに到達すると、液面センサ16からの信号により循環路10上の第一の弁15aが開き、第三の弁15cが閉じ、メインタンク1,2,3からのインキの流れを遮断する。これにより、サブタンク4,5,6内の液高が常時一定に保持され、吐出ヘッド8内においてメニスカス23aが常に正常な位置に形成される。
(6) Also, by ejecting ink from each
上記吐出ヘッド8は、パターン形成装置である例えば図4に示すインクジェットプリンタ式XYプロッタに搭載され、XYプロッタ内に配置された被塗布体であるガラス基板18上をXY方向に走査しつつ、図7に示すノズル孔7からインクをガラス基板18に向って吐出し、ガラス基板18の表面にカラーフィルタ等のパターンを形成する。
The
このインクジェットプリンタ式XYプロッタは、カラーフィルタの製造装置であり、図4に示すように、土台部51上に定盤52を備え、定盤52上に互いに平行に伸びる2本のX軸レール53,53を備える。これらX軸レール53,53上には、移動テーブル54が取り付けられ、この移動テーブル54は図示しないステージ駆動機構を駆動させることによりX軸レール53,53に沿って往復移動可能に構成される。
This ink jet printer type XY plotter is a color filter manufacturing apparatus. As shown in FIG. 4, two
移動テーブル54上には、回転テーブル55及びステージ56が上方へ順次積み重ねられ、回転テーブル55を図示しない回転駆動機構を駆動して回転させることにより移動テーブル54に対してステージ56が回転可能となる。このステージ56上には、例えば2m角のガラス基板18が載置されている。なお、ステージ56は、図示しないバキューム機構を備えており、その上に載置されるガラス基板18を吸引することができる。
A rotating table 55 and a
したがって、ガラス基板18は、上記ステージ駆動機構を駆動させることによりX軸レール53,53に沿って往復移動可能であり、回転テーブル55を図示しない回転駆動機構を駆動して回転させることにより移動テーブル54に対して回転可能である。
Therefore, the
また、定盤52上には、X軸レール53,53、移動テーブル54、回転テーブル55、ステージ56及びガラス基板18を跨ぐように門形の支持アーム57が設置される。この支持アーム57の上端の水平部57aには、X軸レール53,53に対し直交方向に伸びる2本のY軸レール58が固着される。
A gate-shaped
このY軸レール58には、Y方向ステージ駆動機構59が取り付けられ、Y方向ステージ駆動機構59の下に回転部60を介し上記R,G,Bの各色インクの吐出ヘッド8が支持される。吐出ヘッド8はY方向ステージ駆動機構59によりY軸方向に移動可能であり、回転部60の駆動により水平面上で回動可能である。
A Y-direction
吐出ヘッド8には、R,G,B3色のインクを供給するためのインク供給チューブである導管19の一端が連結され、導管19の他端がR,G,B3色のインクをそれぞれ貯留するサブタンク4,5,6に連結される。吐出ヘッド8は、例えばピエゾ駆動型であり、サブタンク4,5,6から導管19を通して供給されたインクが吐出ヘッド8から吐出される。
One end of a
移動テーブル54内には、X方向ステージ駆動機構、各種センサが設けられ、移動テーブル54は信号線61を通して制御ユニット62と接続される。
An X direction stage drive mechanism and various sensors are provided in the moving table 54, and the moving table 54 is connected to the
上記構成のインクジェットプリンタ式XYプロッタにより、ガラス基板18はXY方向に搬送され、この搬送されるガラス基板18の表面に吐出ヘッド8からインクが吐出され、ガラス基板18の表面にカラーフィルタ等の所定のパターンが形成される。
The
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、上記実施の形態では三色の液状インクをカラーフィルタの基板に塗布する場合について説明したが、本発明は一色又は四色以上のインクを塗布、印刷する場合、インク以外の液体を塗布、印刷する場合、カラーフィルタの基板以外の被塗布材に塗布、印刷する場合等についても適用可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment. In the above-described embodiment, the case where three color liquid inks are applied to the substrate of the color filter has been described. However, the present invention is not limited to one color or four colors or more. The present invention can also be applied to the case of applying and printing ink, the case of applying and printing a liquid other than ink, and the case of applying and printing on an applied material other than the substrate of the color filter.
1,2,3…メインタンク
4,5,6…サブタンク
7…ノズル孔
8…吐出ヘッド
10…循環路
16…液面センサ
17…液面
18…ガラス基板
23a…メニスカス
28…圧力コントローラ
45…ディスプレイ装置
48…高さ調整装置
DESCRIPTION OF
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