JP2006240158A - 液体吐出方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 インクジェットプリンタ等においてインクのメニスカスを適正位置に形成する。
【解決手段】 液体をメインタンク（１，２，３）からサブタンク（４）に送ってサブタンク内に貯留し、サブタンクから液体を吐出ヘッド（８）のノズル孔へと送り、サブタンクの液面（１７）よりも上方に設定されたノズル孔の先端から被塗布体（１８）に向って液滴を吐出する。サブタンク内に所定圧力の気体を送ることにより、サブタンクからノズル孔に液体を圧送する圧送手段を設け、この圧送手段から送られる気体の圧力によってノズル孔の先端に液体のメニスカスを形成させる。圧送手段によりサブタンク内の気体の圧力を加減することにより、ノズル孔の先端に液体のメニスカスを形成させる。
【選択図】 図１

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。

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。）。

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。）。

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。）。

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。）。

特開平７−５２３９８号公報 特開平１０−６５２１号公報 特開平８−１４２３４２号公報 特開２０００−２２１３２０号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

次に、上記構成の液体吐出装置の作用について説明する。

（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。

（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。

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。

（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。

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。

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。

（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。

（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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

本発明に係る液体吐出装置の一例を示す概略ブロック図である。 図１に示す液体吐出装置の圧送手段におけるエア回路の一例を示すブロック図である。 図（Ａ）は、吐出ヘッドの模式縦断面図、図（Ｂ）は図（Ａ）中Ｂ部拡大図であり、一つのノズル孔内にメニスカスが適正な位置及び形状に形成された状態を示す。 本発明に係る液体吐出装置を備えたパターン形成装置の斜視図である。

符号の説明

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

Claims (12)

1. 液体をメインタンクからサブタンクに送ってサブタンク内に貯留し、サブタンクから液体を吐出ヘッドのノズル孔へと送り、サブタンクの液面よりも上方に設定されたノズル孔の先端から被塗布体に向って液滴を吐出する液体吐出装置において、サブタンク内に所定圧力の気体を送ることにより、サブタンクからノズル孔に液体を圧送する圧送手段を設け、この圧送手段から送られる気体の圧力によってノズル孔の先端に液体のメニスカスを形成させるようにしたことを特徴とする液体吐出装置。
2. 請求項１に記載の液体吐出装置において、サブタンクを液面に垂直な方向で位置調整することにより、上記圧送手段によって送られた液体のメニスカスをノズル孔の先端に形成させる高さ調整手段とを具備したことを特徴とする液体吐出装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の液体吐出装置において、メインタンクからサブタンクへと液体を補給してサブタンク内の液高を一定に保持する液高保持手段を備えたことを特徴とする液体吐出装置。
4. 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が設けられたことを特徴とする液体吐出装置。
5. 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、一つのサブタンクから複数個の吐出ヘッドに液体が供給されるようにしたことを特徴とする液体吐出装置。
6. 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、吐出ヘッドのノズル孔の先端を観察するディスプレイ手段が設けられたことを特徴とする液体吐出装置。
7. 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のノズル孔から液体を被塗布体に向って吐出することにより、被塗布体の表面に所定のパターンを形成するようにしたことを特徴とする液体吐出装置。
8. 液体をメインタンクからサブタンクに送ってサブタンク内に貯留し、サブタンクから液体を吐出ヘッドのノズル孔へと送り、サブタンクの液面よりも上方に設定されたノズル孔の先端から被塗布体に向って液滴を吐出する液体吐出方法において、サブタンク内に所定圧力の気体を送ることにより、サブタンクからノズル孔に液体を圧送し、ノズル孔の先端にこの液体のメニスカスを形成させるようにしたことを特徴とする液体吐出方法。
9. 請求項８に記載の液体吐出方法において、サブタンクを液面に垂直な方向で位置調整することにより、液体のメニスカスをノズル孔の先端に形成させることを特徴とする液体吐出方法。
10. 請求項８又は請求項９に記載の液体吐出方法において、メインタンクからサブタンクへと液体を補給してサブタンク内の液高を一定に保持することを特徴とする液体吐出方法。
11. 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ことを特徴とする液体吐出方法。
12. 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、一つのサブタンクから複数個の吐出ヘッドに液体を供給することを特徴とする液体吐出方法。

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