JP2013193001A - 液体供給装置、液体吐出装置及び液体供給方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】微小な供給量で一定量の液体を供給することが可能な液体供給装置、液体吐出装置及び液体供給方法を提供する。
【解決手段】液体供給装置30は、シリンジ112と、ピストン113と、圧力調整室115に対して空気を供給及び圧力調整室115から空気を排出し、供給及び排出により圧力調整室115に対する空気圧を調整することで液体の液面を押圧する給排出手段と、圧力調整室115に対する空気圧を検知する圧力センサ121と、シリンジ112内においてピストン113を移動させる駆動部120と、圧力センサ121による空気圧の検知結果に基づいて押圧における圧力調整室115に対する空気圧の時間変化率を導出し、導出された時間変化率が所定の閾値より小さい場合に、駆動部120を制御することでピストン113を液体の液面に近付くように移動させる制御部122とを備える。
【選択図】図4
【解決手段】液体供給装置30は、シリンジ112と、ピストン113と、圧力調整室115に対して空気を供給及び圧力調整室115から空気を排出し、供給及び排出により圧力調整室115に対する空気圧を調整することで液体の液面を押圧する給排出手段と、圧力調整室115に対する空気圧を検知する圧力センサ121と、シリンジ112内においてピストン113を移動させる駆動部120と、圧力センサ121による空気圧の検知結果に基づいて押圧における圧力調整室115に対する空気圧の時間変化率を導出し、導出された時間変化率が所定の閾値より小さい場合に、駆動部120を制御することでピストン113を液体の液面に近付くように移動させる制御部122とを備える。
【選択図】図4
Description
本発明は、液体を押圧して液滴状に吐出する液体吐出ヘッドに液体を供給する液体供給装置、液体吐出装置及び液体供給方法に関する。
記録紙等に対してインクを液滴状に吐出するインクジェット技術が知られている。このインクジェット技術は、例えば、各種のデバイス製造過程におけるパターンの形成及び薄膜の形成等に応用されている。近年、このようなインクジェット技術は、例えば半導体デバイスの製造過程及び発光ダイオードの製造過程にも応用されようとしている。半導体デバイスの製造過程では、高粘度の熱硬化性樹脂を吐出する必要がある。また、発光ダイオードの製造過程では、固形の蛍光体が分散された液体を吐出する必要がある。
インクジェット技術には、液体を吐出する液体吐出ヘッドが用いられる。液体吐出ヘッドの一例が特許文献1に開示されている。特許文献1に記載の液体吐出ヘッドは、液体を供給するための供給孔と液体を吐出するための吐出孔とが連通状態で設けられた貯留室に吐出対象の液体を貯留し、貯留室の容積を短時間に減少させることで、吐出孔から液体を吐出するものである。このような構造の液体吐出ヘッドによれば、剛体同士が摩擦する部分が無く、液体に含まれる固体が剛体の間に侵入して剛体を傷つけることが無いため、固体を含む液体でも吐出することができる。また、貯留室の容積を縮める力が強いため、高い粘度の液体でも吐出することが可能である。
ところで、特許文献1の液体吐出ヘッドにおいては貯留室内に一定の供給量で液体を供給する必要があるが、貯留室の容積は小さいため、液体の供給量は小さくなる。従って、特許文献1の液体吐出ヘッドに液体を供給する液体供給装置においては、微小な供給量で一定量の液体を安定して供給することが求められる。しかしながら、一般的に用いられているような、液体が貯留されたシリンジ内にブランジャーを設け、機械的手段によりブランジャーを移動させて液体を押圧することでシリンジから液体を供給させる構造では、ブランジャーの移動量を細かく正確に制御することは困難である。従って、一般的な液体供給装置では、微小な供給量で一定量の液体を供給することは困難である。
ここで、特開平4−247261号公報には、液体が貯留されたシリンジ内に液体を押圧するブランジャーを設け、このブランジャーを空気圧によって加圧して移動させることにより、液体をシリンジから吐出させる液体吐出装置が開示されている。この液体吐出装置では、ブランジャーの移動に追従して移動するピストンをシリンジ内に設けることで、ブランジャーの空気圧を一定にしている。このような構造の液体吐出装置によれば、空気圧によって液体を押圧するため、微小量の液体を吐出させることができる。また、ブランジャーの空気圧を一定にしているため、液体の吐出量を一定とすることもできる。従って、この液体吐出装置を液体供給装置に適用することで、微小な供給量で一定量の液体を液体吐出ヘッドに供給することが考えられる。しかしながら、特開平4−247261号公報の液体吐出装置には、ブランジャーの移動に追従させてピストンを移動させるための具体的な構成が開示されていない。例えば、ブランジャーに位置センサを設ける等の機構を採用した場合には、液体供給装置の構成が複雑化してしまう。
本発明は、上述した従来の課題を解決するものであり、その目的は、微小な供給量で一定量の液体を供給することが可能な液体供給装置、液体吐出装置及び液体供給方法を提供することである。
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る液体供給装置は、液体を押圧して供給する液体供給装置であって、前記液体を貯留するシリンジと、前記シリンジ内において、前記液体の液面に対して、空気が給排気される第1空間にて隔てられるように配置されたピストンと、前記ピストンを介して前記第1空間と接続されて前記第1空間に対して空気を供給及び前記第1空間から空気を排出し、前記供給及び排出により前記第1空間に対する空気圧を調整することで前記液体の液面を押圧する給排出手段と、前記第1空間に対する空気圧を検知する圧力検知手段と、前記シリンジ内において前記ピストンを移動させる駆動手段と、前記圧力検知手段による前記空気圧の検知結果に基づいて前記押圧における前記第1空間に対する空気圧の時間変化率を導出し、導出された時間変化率が所定の閾値より小さい場合に、前記駆動手段を制御することで前記ピストンを前記液体の液面に近付くように移動させる制御手段とを備えることを特徴とする。
本態様によれば、液体の液面に対向する第1空間に対する空気圧により液体の液面を押圧するため、微小量の液体を供給することができる。このとき、液体の供給が進むにつれてシリンジ内の液体の貯留量が減少し、ピストンと液体の液面との間の距離が離れて第1空間の容積が大きくなる。従って、給排出手段による空気の給排出速度を一定とした場合、液体の供給が進むにつれて第1空間に対する空気圧の時間変化率が減少し、液体供給装置による液体の供給量が減少する。しかし、本態様によれば、第1空間に対する空気圧を検知し、第1空間に対する空気圧の時間変化率が減少するにつれてピストンが液体の液面に近付くため、液体の供給が進んでも第1空間の容積は大きく変化しない。従って、液体の供給量を一定とすることができる。その結果、微小な供給量で一定量の液体を供給することが可能な液体供給装置を実現することができる。
ここで、前記ピストンの内部には、前記給排出手段と連通された第2空間が形成され、
前記第1空間側の前記ピストンの前記液体の液面と対向する部位には、前記第2空間と前記第1空間とを連通する複数の貫通孔が形成されていてもよい。
前記第1空間側の前記ピストンの前記液体の液面と対向する部位には、前記第2空間と前記第1空間とを連通する複数の貫通孔が形成されていてもよい。
本態様によれば、給排出手段により供給された空気が、一旦、ピストンの第2空間に供給され、その後、複数の貫通孔を通って液体の液面に対向する第1空間に供給されるため、大量の空気が一度に第1空間に供給されることが抑えられる。従って、給排出手段による空気の給排出に対する液体の押圧の応答性を高めるために、第1空間の容積を小さくし、液体の液面とピストンとの間の距離を狭めた場合でも、給排出手段による空気の供給により液体の液面が波立って液体に空気が巻き込まれることが抑えられる。また、空気圧の時間変化量が大きくなり過ぎて液体の供給量がばらつき易くなることが抑えられる。
また、前記複数の貫通孔の開口は、前記ピストンの前記液体の液面と対向する面の外周に少なくとも沿って配置されていてもよい。
本態様によれば、給排出手段により供給される空気により押圧される液体の液面がさらに波立ち難くなるので、液体に空気が巻き込まれることがさらに抑えられる。
また、前記圧力検知手段は、前記給排出手段により前記第1空間に対して空気が供給されている第1期間において前記第1空間に対する空気圧を検知し、前記制御手段は、前記第1期間の前記第1空間に対する空気圧の検知結果に基づいて前記押圧における前記第1空間に対する空気圧の時間上昇率を導出し、導出された時間上昇率が所定の閾値より小さい場合に、前記駆動手段の制御を行ってもよい。
本態様によれば、第1空間に対する空気圧の時間上昇率に基づいてピストンを移動させるため、第1空間に対する空気圧の時間変化率を常に測定する必要がなくなり、液体供給装置の負荷を軽減することができる。
また、前記圧力検知手段は、前記給排出手段により前記第1空間から空気が排出されている第2期間において前記第1空間に対する空気圧を検知し、前記制御手段は、前記第2期間の前記第1空間に対する空気圧の検知結果に基づいて前記押圧における前記第1空間に対する空気圧の時間減少率を導出し、導出された時間減少率が所定の閾値より小さい場合に、前記駆動手段の制御を行ってもよい。
本態様によれば、第1空間に対する空気圧の時間減少率に基づいてピストンを移動させるため、第1空間に対する空気圧の時間変化率を常に測定する必要がなくなり、液体供給装置の負荷を軽減することができる。
また、前記第1空間は、前記ピストン及び前記液体の液面と接していてもよい。
本態様によれば、液体の液面とピストンとの間の距離を狭めて空気により押圧される液体の液面に対向する第1空間の容積を小さくできるので、給排出手段による空気の給排出に対する液体の押圧の応答性を高めることができる。
また、本発明の一態様に係る液体吐出装置は、液体を押圧して液滴状に吐出する液体吐出ヘッドと、液体を押圧して前記液体吐出ヘッドに供給する液体供給装置とを備える液体吐出装置であって、前記液体吐出ヘッドは、液体を押圧する第1部材と、前記第1部材に対向して配置され、前記第1部材とともに液体が貯留される貯留室を形成する第2部材と、前記第1部材と前記第2部材との間に配置されて前記貯留室の外周部を規定し、前記第1部材により前記第2部材側に押圧されて弾性変形されることによって前記貯留室の容積を増減させる弾性部材と、前記第1部材を前記第2部材に対して近接及び離隔する押圧方向に相対的に変位させることにより、前記弾性部材を弾性変形させる作動部材と、を備え、前記液体供給装置は、前記液体を貯留するシリンジと、前記シリンジ内において、前記液体の液面に対して、空気が給排気される第1空間にて隔てられるように配置されたピストンと、前記ピストンを介して前記第1空間と接続されて前記第1空間に対して空気を供給及び前記第1空間から空気を排出し、前記供給及び排出により前記第1空間に対する空気圧を調整することで前記液体の液面を押圧する給排出手段と、前記第1空間に対する空気圧を検知する圧力検知手段と、前記シリンジ内において前記ピストンを移動させる駆動手段と、前記圧力検知手段による前記空気圧の検知結果に基づいて前記押圧における前記第1空間に対する空気圧の時間変化率を導出し、導出された時間変化率が所定の閾値より小さい場合に、前記駆動手段を制御することで前記ピストンを前記液体の液面に近付くように移動させる制御手段とを備えることを特徴とする。
本態様によれば、液体吐出ヘッドに微小な供給量で一定量の液体を供給することが可能な液体吐出装置を実現することができる。
また、本発明の一態様に係る液体供給方法は、液体を押圧して供給する液体供給装置による液体供給方法であって、前記液体供給装置は、前記液体を貯留するシリンジと、前記シリンジ内において、前記液体の液面に対して、空気が給排気される第1空間にて隔てられるように配置されたピストンとを備え、前記液体供給方法は、前記第1空間に対して空気を供給及び前記第1空間から空気を排出し、前記供給及び排出により前記第1空間に対する空気圧を調整することで前記液体の液面を押圧する押圧ステップと、前記押圧における前記第1空間に対する空気圧の時間変化率を導出し、導出された時間変化率が所定の閾値より小さい場合に、前記シリンジ内において前記ピストンを前記液体の液面に近付くように移動させる移動ステップとを含むことを特徴とする。
本態様によれば、微小な供給量で一定量の液体を供給することが可能な液体供給方法を実現することができる。
本発明によれば、微小な供給量で一定量の液体を供給することが可能な液体供給装置、液体吐出装置及び液体供給方法を実現することができる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。本発明は、特許請求の範囲だけによって限定される。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、本発明の課題を達成するのに必ずしも必要ではないが、より好ましい形態を構成するものとして説明される。また、図面において、実質的に同一の構成、動作、および効果を表す要素については、同一の符号を付す。
図1は、本発明の実施の形態に係る液体吐出装置10の構成を示す斜視図である。
この液体吐出装置10は、装置基台101と、装置基台101に対して主走査方向(図1におけるX軸方向)に往復移動自在に支持されたヘッド102と、装置基台101に対して副走査方向(図1におけるY軸方向)に往復移動自在に支持されたステージ103と、を備えている。
装置基台101には、ヘッド移動機構104が支持されている。このヘッド移動機構104は、主走査方向に延びるキャリッジ軸105と、キャリッジ軸105に往復移動自在にガイドされるキャリッジ106と、を含んでいる。キャリッジ106には、ヘッド102が支持されている。例えばモータ等の駆動源(図示せず)によりキャリッジ106がキャリッジ軸105上を往復移動することによって、ヘッド102は、装置基台101に対して主走査方向に往復移動される。なお、ヘッド102には、例えばシリコン樹脂等の液体を押圧して液滴状に吐出する液体吐出ヘッドとそれに液体を供給する液体供給装置が1個又は複数個設けられている。
また、装置基台101には、ステージ移動機構107が支持されている。このステージ移動機構107は、副走査方向に延び、且つ、間隔を置いて配置された一対のステージ軸108a,108bを含んでいる。一対のステージ軸108a,108bには、ステージ103が往復移動自在にガイドされている。ステージ103の上面には、例えば記録紙等の被吐出物109が支持されている。例えばモータ等の駆動源(図示せず)によりステージ103が一対のステージ軸108a,108b上を往復移動することによって、ステージ103は、装置基台101に対して副走査方向に往復移動される。
液体吐出装置10では、ヘッド102とステージ103上の被吐出物109とをそれぞれ装置基台101に対して相対的に移動させながら、ヘッド102から液体を被吐出物109に向けて液滴状に吐出する。これにより、被吐出物109上に液体がドット状に付着し、例えば被吐出物109上に所望のパターン又は薄膜等を形成することができる。
次に、図2〜図5Bを用いて、本実施の形態に係る液体吐出ヘッド20及び液体供給装置30の構成について説明する。
図2は、本実施の形態に係る液体吐出ヘッド20の外観を示す斜視図である。図3は、液体吐出ヘッド20を分解した状態で示す斜視図である。図4は、液体吐出ヘッド20及び液体供給装置30の構成を示す断面図である。図5A及び図5Bは、液体供給装置30のピストン113の平面図(下面図)である。
液体吐出ヘッド20は、液体を押圧して液滴状に吐出するヘッドであり、液体を押圧する第1部材205と、第1部材205に対向して配置され、第1部材205とともに液体が貯留される貯留室213を形成する第2部材206と、第1部材205と第2部材206との間に配置されて貯留室213の外周部を規定し、第1部材205により第2部材206側に押圧されて弾性変形されることによって貯留室213の容積を増減させる弾性部材207と、第1部材205を第2部材206に対して近接及び離隔する押圧方向に相対的に変位させることにより、弾性部材207を弾性変形させる作動部材218とを備えている。
以下、液体吐出ヘッド20について詳細に説明する。
この液体吐出ヘッド20は、ヘッド本体201を備えている。ヘッド本体201は、相互に締結された保持体202及び蓄熱体203を有している。
蓄熱体203は、上面が開口された箱形状に構成されている。蓄熱体203の底部には、第2部材206の吐出孔214を外部に露出させるための開口部203aが設けられている。蓄熱体203は、熱伝導性の高い材質、例えば銅やステンレス等で構成されている。蓄熱体203の内面には、蓄熱体203を加熱するための加熱部材204が取り付けられている。加熱部材204は、例えば電気ヒータ及びセラミックスヒータ等で構成される。加熱部材204からの熱が蓄熱体203に伝達されることによって、蓄熱体203が所定の温度(例えば、30〜80℃)に保たれる。
保持体202は、蓄熱体203の上面の開口を覆うようにして、蓄熱体203の上面に取り付けられている。この保持体202には、第1部材205が挿入される開口部202aが設けられている。保持体202は、剛性を有する材質、例えばステンレス等で構成されている。
ヘッド本体201の内部には、第1部材205、第2部材206、弾性部材207、付勢部材216、電極217及び作動部材218が設けられている。
第1部材205は例えばパイプ状に構成され、第1部材205の上端部の内部には、ヘッド本体201の外部より液体が供給される供給流路209が設けられている。第2部材206側に位置する第1部材205の下端部は、貯留室213の上面側を規定し、貯留室213に液体を供給する供給孔210を有する。第2部材206側の下端部からより離れる側に位置する第1部材205の上端部は、保持体202の開口部を通してヘッド本体201の外部に延びている。第1部材205には、供給流路209の下流側端部と連通されたオリフィス状の供給孔210が形成されている。押圧方向に直交する貯留室213の一端側に液体を供給する供給孔210の直径は、供給流路209の直径よりも小さく構成されている。供給流路209の中心軸線は、供給孔210の中心軸線と押圧方向に直交する貯留室213の他端側より液体を吐出する吐出孔214の中心軸線との間に配置されている。供給流路209の中心軸線及び供給孔210の中心軸線は、押圧方向に直交する方向に互いにずれて、且つ、第1部材205の押圧方向に対して略平行に延びている。第1部材205の下端部には、供給孔210と貯留室213とを相互に接続する供給側凹部が形成されている。供給側凹部は、その断面積が貯留室213に向けて漸増するテーパ状に構成されている。供給孔210の中心軸線に対する第1部材205の供給側凹部の傾斜角度は、例えば約45度である。
なお、第1部材205は、シリコンゴムやフッ素ゴム等の弾性と耐薬品性とを有する部材で構成される弾性部材207に対して剛性の高い材質、例えばステンレス鋼で構成されている。第1部材205に関する寸法として、例えば、第1部材205の外形の直径は約5mm、オリフィス状の供給孔210の直径は約0.15mm、供給孔210の長さは約1mm、供給孔210に液体を供給する供給流路209の直径は約1.5mm、供給孔210と貯留室213とを相互に接続する供給側凹部の直径の最大値は約0.5mmに構成されている。
第2部材206は、第1部材205の下端面と対向するようにして、蓄熱体203の底部に取り付けられている。第2部材206の上面には、例えば円形状の貯留室形成用凹部が形成されている。第1部材205の下端面と第2部材206の貯留室形成用凹部とが協働することによって、液体が貯留される貯留室213が形成される。第1部材205の下端面(供給側凹部を含む)は、貯留室213の上面を規定し、第2部材206の貯留室形成用凹部(吐出側凹部を含む)は、貯留室213の下面を規定する。第2部材206の内部には、貯留室213と連通された吐出孔214が形成されている。この吐出孔214は、蓄熱体203の開口部203aを通して外部に露出されている。第2部材206の上端部には、吐出孔214と貯留室213とを相互に接続する吐出側凹部が形成されている。吐出側凹部は、その断面積が貯留室213に向けて漸増するテーパ状に構成されている。吐出孔214の中心軸線に対する吐出側凹部の傾斜角度は、例えば約45度である。
なお、第2部材206は、熱伝導性の高い材質、例えばステンレス鋼及びセラミック材等で構成されている。第2部材206は、蓄熱体203と熱的に接続されている。これにより、加熱部材204により加熱された蓄熱体203の熱が、第2部材206を介して吐出孔214に充填される液体に伝達される。ここで、「熱的に接続される」とは、蓄熱体203と第2部材206とが直接又は間接的に接触し、蓄熱体203の熱を第2部材206に十分に伝達できる程度に接続されている状態をいう。また、「間接的に接触」とは、蓄熱体203と第2部材206との間に、例えば熱伝導性の高い部材が配置されている状態をいう。
第2部材206に関する寸法として、例えば、吐出孔214の直径は約0.15mm、吐出孔214の長さは0.03〜0.5mm、吐出孔214と貯留室213とを相互に接続する吐出側凹部の直径の最大値は約1mmに構成されている。
また、貯留室213の直径は、第1部材205の供給側凹部の直径の最大値及び第2部材206の吐出側凹部の直径の最大値よりも大きく構成されている。
弾性部材207は、薄い板状、且つ、押圧方向のXY平面視でリング状に構成されている。この弾性部材207は、第1部材205と第2部材206との間に配置されている。この弾性部材207は、貯留室形成用凹部の外周部に配置されることによって、押圧方向に対して直交する方向において貯留室213の外周部を規定する。押圧方向に対して直交する方向を含む平面における貯留室213の断面形状は、円形状で構成されている。後述するように、弾性部材207が第1部材205により第2部材206側に押圧されて弾性変形された際には、弾性部材207の径方向外側への弾性変形が貯留室形成用凹部の外周部によって規制される。なお、この弾性部材207は、貯留室213内の液体が外部に漏れるのを防止するシール機能をも有している。弾性部材207の寸法として、例えば、厚みtは0.05mm〜0.5mm、外径は5.2〜7mm、内径は0.2〜4.8mmに構成されている。
供給孔210は、押圧方向に対して直交する方向の貯留室213の一端側に連通され、吐出孔214は、押圧方向に対して直交する方向の貯留室213の他端側に連通されている。供給孔210は、押圧方向に直交する方向において吐出孔214からずれた位置に配置されている。供給孔210と吐出孔214との押圧方向に直交する方向における配置間隔は、例えば1.0〜3.6mmに構成されている。
作動部材218は、例えば積層型の圧電素子で構成されたアクチュエータである。作動部材218の中央部には貫通孔が設けられ、この貫通孔には第1部材205が挿入されている。これにより、作動部材218は、第1部材205の周囲を取り囲むようにして、ヘッド本体201の内部に配設されている。作動部材218の上端部218aは、第1部材205の外周面に接着剤等により強固に固定されている。作動部材218の下端部は、第2部材206の上面に弾性部材207の一部を介して接触されている。作動部材218の上端部218aと保持体202の下面との間には皿ばね等で構成された付勢部材216が配置されており、この付勢部材216の付勢力によって、作動部材218の下端部が第2部材206の上面に押し当てられる。付勢部材216が支持部205aを押圧する力は、例えば約20kgfである。
作動部材218の外周部には、電極217が配設されている。この電極217に電圧が印加されたときには、作動部材218は全体として、Z軸方向に伸長される伸長状態に保持される。このとき、第1部材205は、作動部材218の伸長力によって、押圧方向において第2部材206から離隔する向きに変位される。電極217への電圧の印加が解除されたときには、作動部材218は全体として、Z軸方向に収縮される収縮状態に保持される。このとき、第1部材205は、作動部材218の収縮及び付勢部材216の付勢力によって、押圧方向において第2部材206に相対的に近接する向きに変位される。なお、作動部材218が伸長又は収縮した際における、第1部材205の押圧方向における変位量は、例えば約10μmである。
以上のように、液体吐出ヘッド20では、第1部材205の供給孔210は押圧方向に直交する方向の貯留室213の一端側に連通され、第2部材206の吐出孔214は押圧方向に直交する方向の貯留室213の他端側に連通されている。そして、供給孔210の中心軸線は、吐出孔214の中心軸線からずれた位置に配置されている。このような構成によって、供給孔210より貯留室213に供給された液体は、押圧方向に直交する方向の貯留室213の一端側から他端側に向けて流れる。これにより、液体は、貯留室213内の空気を吐出孔214に押しやりながら流れるので、貯留室213内に空気溜まりが生じるのが抑制され、効率的に貯留室213内における液体の充填性を高めることができる。
図4に示すように、本実施の形態の液体吐出装置10は、さらに、大気圧以上の圧力を有する液体を押圧して液体吐出ヘッド20の供給流路209に液体を供給する液体供給装置30と、液体吐出ヘッド20の作動部材218の動作を制御する作動制御部111と、を備えている。
作動制御部111は、作動部材218の電極217に印加される電圧を制御する。液体吐出ヘッド20から液体を吐出するときには、作動制御部111は、作動部材218の電極217に電圧を印加する。液体吐出ヘッド20から液体を吐出しないときには、作動制御部111は、電極217に印加された電圧を解除する。従って、作動制御部111が所定のサイクルで電極217に対する電圧の印加と解除とを繰り返すことにより、液体吐出ヘッド20からの液体の吐出が上記所定のサイクルで行われる。
液体供給装置30は、液体を押圧して液体吐出ヘッド20に供給する装置であって、液体を貯留するシリンジ112と、シリンジ112内において、液体の液面に対して、空気が給排気される第1空間としての圧力調整室115にて隔てられるように配置されたピストン113と、ピストン113を介して圧力調整室115と接続されて圧力調整室115に対して空気を供給及び圧力調整室115から空気を排出し、供給及び排出により圧力調整室115に対する空気圧を調整することで液体の液面を押圧する給排出手段としてのエアー源117、エアパイプ119及びリーク弁(図示せず)と、圧力調整室115に対する空気圧を検知する圧力検知手段としての圧力センサ121と、シリンジ112内においてピストン113を移動させる駆動手段としての駆動部120と、圧力センサ121による空気圧の検知結果に基づいて押圧における圧力調整室115に対する空気圧の時間変化率を導出し、導出された時間変化率が所定の閾値より小さい場合に、駆動部120を制御することでピストン113を液体の液面に近付くように移動させる制御手段としての制御部122とを備える。
ここで、ピストン113の内部には、エアパイプ119と連通された第2空間としての容積調整室113aが形成され、圧力調整室115側のピストン113の液体の液面と対向する部位には、容積調整室113aと圧力調整室115とを連通する複数の貫通孔113bが形成されている。
また、複数の貫通孔113bの開口は、ピストン113の液体の液面と対向する面の外周に少なくとも沿って配置されている。
また、圧力センサ121は、給排出手段により圧力調整室115に対して空気が供給されている第1期間において圧力調整室115に対する空気圧を検知し、制御部122は、第1期間の圧力調整室115に対する空気圧の検知結果に基づいて押圧における圧力調整室115に対する空気圧の時間上昇率を導出し、導出された時間上昇率が所定の閾値より小さい場合に、駆動部120の制御を行ってもよい。
また、圧力センサ121は、給排出手段により圧力調整室115から空気が排出されている第2期間において圧力調整室115に対する空気圧を検知し、制御部122は、第2期間の圧力調整室115に対する空気圧の検知結果に基づいて押圧における圧力調整室115に対する空気圧の時間減少率を導出し、導出された時間減少率が所定の閾値より小さい場合に、駆動部120の制御を行ってもよい。
また、圧力調整室115は、ピストン113及び液体の液面と接している。
以下、液体供給装置30について詳細に説明する。
液体供給装置30は、シリンジ112と、ピストン113と、液体供給源116と、エアー源117と、Oリング118と、エアパイプ119と、リーク弁(図示せず)と、駆動部120と、圧力センサ121と、制御部122とを備える。
シリンジ112は、円筒状の容器であり、その内部には、液体吐出ヘッド20に供給される液体が貯留されている。シリンジ112の下端部には、シリンジ112内の液体が吐出される吐出孔が設けられている。この吐出孔は接続チューブを介して液体吐出ヘッド20の第1部材205の供給流路209に接続されている。
ピストン113は、円柱状の剛体であり、シリンジ112の内部に摺動自在に設けられている。このピストン113によって区画されたシリンジ112の内部の空間のうちシリンジ112の吐出孔と連通された下部空間には、液体が充填された液体室114と、圧縮空気が密閉される圧力調整室115とが設けられている。液体室114には、予め液体が充填されており、シリンジ112の吐出孔が連通されている。液体室114の液面に対して空気が給排気される圧力調整室115は、ピストン113の下面と液体室114との間に形成されており、圧力調整室115には、エアー源117より供給された圧縮空気が充填される。液体室114は、接続チューブを介して第1部材205の供給流路209と連通されており、圧力調整室115の圧縮空気により液体室114の液面が押圧されてシリンジ112の吐出孔から吐出された液体は供給流路209に供給される。
なお、図4では、シリンジ112は、液体吐出ヘッド20より高い位置に配置されているが、液体吐出ヘッド20より低い位置に配置されていてもよい。これにより、液体供給装置30から液体吐出ヘッド20への液体の大気圧以上での加圧供給が容易なことや、液体吐出ヘッド20より液体が吐出される吐出孔214の液だれを防止するために、負圧源(図示せず)から圧力調整室115への負圧の印加を不要とすることが可能である。
ピストン113の内部には、容積調整室113aが形成されている。ピストン113の圧力調整室115と接する液体室114側の部位(下部)には、容積調整室113aと容積調整室113aとを連通させる複数の貫通孔113bが形成されている。一方、ピストン113の液体室114と反対側の部位(上部)には、エアパイプ119と容積調整室113aとを連通させる供給孔が形成されている。
シリンジ112の内面と接するピストン113の外周部には、周方向に連続する凹部が形成されており、その凹部内にはOリング118が設けられている。Oリング118は、弾性体から構成され、ピストン113の外周部とシリンジ112の内面との隙間を埋めており、ピストン113の外周部とシリンジ112の内面との隙間から圧力調整室115に対する圧縮空気が漏れるのを抑制している。
エアー源117は、エアーコンプレッサや工場正圧エアー源からなり、圧力調整室115に対する空気圧が所定の一定圧になるまで一定圧の圧縮空気をエアパイプ119、ピストン113及び圧力調整室115に供給し、圧力調整室115に対する空気圧が所定の一定圧になるように供給する。そして、圧力調整室115に対する空気圧が再び所定の一定圧から低下してきたときに、圧縮空気の供給を再開する。これにより、圧力調整室115に対する空気圧が一定圧に維持される。
エアパイプ119は、エアー源117より供給された圧縮空気をピストン113の容積調整室113aに導く圧縮空気の流路である。エアパイプ119は、ピストン113によって区画されたシリンジ112の内部空間のうちシリンジ112の下部空間と反対側の上部空間に配置されている。エアパイプ119により導かれた圧縮空気は、まず容積調整室113aに流入し、その後、貫通孔113bを通って圧力調整室115に流入する。圧力調整室115に供給された圧縮空気の圧力によって、液体室114内の液体が加圧され、液体の圧力は大気圧よりも大きい一定の圧力となる。このように大気圧以上の圧力を有する液体は、接続チューブを通して第1部材205の供給流路209に供給される。
エアパイプ119には、圧力センサ121と、リーク弁とが接続されている。圧力センサ121は、エアパイプ119内の空気圧を測定することで圧力調整室115に対する空気圧を測定する。リーク弁は、エアパイプ119内つまり圧力調整室115内の圧縮空気を外部にリークすることでエアパイプ119内の空気圧つまり圧力調整室115に対する空気圧を調整する。
複数の貫通孔113bは、図5Aに示されるように、ピストン113の下面にピストン113(容積調整室113a)の周方向に沿って配置されている。なお、複数の貫通孔113bは、図5Bに示されるように、ピストン113の下面に行列状に配置されていてもよい。
駆動部120は、プッシャー及び送りネジ(ボールネジや台形ネジ等)等により構成され、ピストン113を送り方向に摺動させることでシリンジ112におけるピストン113の位置(高さ)を決定する。駆動部120は、シリンジ112の上部空間に配置されている。駆動部120は、ピストン113の上面に直接又は間接的に連結され、ピストン113を移動させることによりピストン113の位置(高さ)を決定する。駆動部120がピストン113を下降させることにより、ピストン113は液体室114の液面に近付き、圧力調整室115の容積は減少する。一方、駆動部120がピストン113を上昇させることにより、ピストン113は液体室114の液面から離れ、圧力調整室115の容積は増加する。
制御部122は、圧力センサ121による圧力調整室115に対する空気圧の測定結果に基づいて駆動部120を制御する。具体的に、制御部122は、液体室114の液面への圧縮空気による押圧によりシリンジ112から液体吐出ヘッド20への液体の供給が進んで液体室114の液体量が減少し、圧力調整室115の容積が大きくなったときに、駆動部120によりピストン113を下降させて圧力調整室115の容積を小さくする。つまり、制御部122は、圧力調整室115の容積が実質的に一定となるように駆動部120を制御する。
次に、本実施の形態の液体供給装置30による液体供給方法について説明する。図6は、液体供給装置30における液体供給方法及び液体吐出ヘッド20による液体吐出方法を示すフローチャートである。
液体供給装置30による液体供給方法は、圧力調整室115に対して空気を供給及び圧力調整室115から空気を排出し、供給及び排出により圧力調整室115に対する空気圧を調整することで液体の液面を押圧する押圧ステップ(ステップS5)と、押圧における圧力調整室115に対する空気圧の時間変化率を導出し、導出された時間変化率が所定の閾値より小さい場合(空気圧の上昇速度が遅い)に、シリンジ112内においてピストン113を液体の液面に近付くように移動させる移動ステップ(ステップS6,S7)とを含む。
以下、液体供給装置30による液体供給方法について詳細に説明する。
まず、液体が貯留されたシリンジ112において、液体供給装置30が液体の供給を開始する前に、液体室114の液面に対して圧力調整室115により所望の間隔をとるようにピストン113の位置を設定し、ピストン113の初期位置を設定する(ステップS1)。このとき設定される液体室114の液面とピストン113との間の距離つまり圧力調整室115の容積と、エアー源117による圧縮空気の供給速度とに応じて、1回の供給動作における液体供給装置30による液体の供給量が変化する。なお、1回の供給動作とは、貯留室213の空気圧が例えば大気圧から上昇して一定の空気圧となり、一定の空気圧が維持された後、再び大気圧に戻ることにより、液体室114の液体の液面を押圧して液体供給装置30から供給させる動作を示している。
次に、液体室114内の液体を液体供給装置30から吐出させて液体供給装置30による液体吐出ヘッド20への液体の供給を行う(ステップS2)。液体供給装置30による液体の供給は、液体室114内の液体の液面を押圧することにより行われる。そして、このときの押圧は、エアパイプ119、並びにピストン113の容積調整室113a及び貫通孔113bを介してエアー源117からの圧縮空気を圧力調整室115に供給し、供給を停止してこの状態を一定期間維持した後、リーク弁を通じて圧力調整室115の圧縮空気をリーク(排気)させることにより行われる。つまり、圧縮空気を圧力調整室115に供給し、圧力調整室115に対する空気圧を上昇させて一定の同じ空気圧とし、その一定の空気圧で一定期間維持した後、圧力調整室115の圧縮空気をリークさせて再び大気圧に戻すことにより行われる。なお、圧力調整室115に対するエアー源117からの圧縮空気の供給停止はエアー源117側で行い、圧縮空気のリークをリーク弁で行うとしたが、エアー源117から圧力調整室115への圧縮空気の供給停止及び排気動作を1つの動作弁としての給排切替弁である3ポート弁等(図示せず)で行ってもよい。
次に、ステップS2の液体供給装置30による液体の供給における圧力調整室115に対する空気圧の時間変化率を導出し、導出された値を保持する(ステップS3)。時間変化率の導出は、圧縮空気の供給又は排出している期間において、制御部122が圧力センサ121による圧力調整室115に対する空気圧の測定を監視することにより行われ、導出された時間変化率は時間変化率の初期値(基準値)として記憶部(メモリ)に保持される。例えば、圧力調整室115の供給された空気圧が最大(設定値)のときの一定値を圧力値100%とし、大気圧のときを圧力値0%として、圧力調整室115に対する空気圧が図7に示すような時間変化を示す場合を考える。この場合、例えば、圧縮空気の供給を行っている期間において、圧力調整室115に対する空気圧が圧力値10%から圧力値90%になるまでの時間t1で圧力値の差80%を除して算出される第1時間上昇率が時間変化率として導出される。あるいは、圧縮空気の排出を行っている期間において、圧力調整室115に対する空気圧が圧力値90%から圧力値10%になるまでの時間t3で圧力値の差80%を除して算出される第1時間減少率が時間変化率として導出される。
次に、液体吐出ヘッド20による貯留室213内の液体の吐出を開始する(ステップS4)。液体吐出ヘッド20による液体の吐出は、次の動作により実現される。まず、作動制御部111が作動部材218の電極217への電圧の印加を解除することにより、作動部材218は、付勢部材216の付勢力を受けて伸長状態から収縮状態に変位される。これにより、第1部材205は、作動部材218の収縮力によって弾性部材207を介して第2部材206側に向けて押圧されるので、第1部材205は、第2部材206に対して押圧方向の近接する向き所定の変位量(例えば、約10μm)だけ相対的に変位される。この状態では、弾性部材207は、第1部材205により第2部材206側に押圧されて弾性変形され、第1部材205は、貯留室213内の液体を押圧する。これにより、貯留室213の容積が減少するので、貯留室213内の液体に圧力が加わり、貯留室213内の液体が吐出孔214より液滴状に吐出される。次に、液体の吐出が完了した際には、作動制御部111による作動部材218の電極217に電圧を印加することにより、作動部材218は、収縮状態から伸長状態に変位される。これにより、第1部材205は、付勢部材216の付勢力に抗して第2部材206に対して押圧方向の離隔する向きに相対的に変位され、第1部材205による弾性部材207の押圧が解除される。弾性部材207の弾性変形が復元されることにより、貯留室213の容積が増大する。これにより、貯留室213内の液体に作用する圧力が低下し、供給流路209内の液体が第1部材205の供給孔210を通して貯留室213に供給される。液体吐出ヘッド20による液体の吐出では、上記した貯留室213からの液体の吐出及び貯留室213への液体の供給動作が繰り返される。これにより、液体が被吐出物109上にドット状に付着し、例えば被吐出物109上に所望のパターン又は薄膜等を形成することができる。
次に、液体吐出ヘッド20による液体の吐出が所定回数(例えば1万回)行われた後、液体室114内の液体を液体供給装置30から吐出させて液体供給装置30から液体吐出ヘッド20への液体の供給を行う(ステップS5)。液体供給装置30による液体の供給は、ステップS2と同様に液体室114内の液体の液面を押圧することにより行われる。なお、液体吐出ヘッド20に対して液体供給装置30が液体を供給するタイミングは、液体吐出ヘッド20で吐出が1回行われる毎であってもよい。
次に、ステップS5の液体供給装置30による液体の供給における圧力調整室115に対する空気圧の時間変化率を導出し、導出した時間変化率を、ステップS3で記憶部に保持された初期値に所定の値を加算した値(所定の閾値)と比較し、導出した時間変化率が所定の閾値より小さいか否かを求める(ステップS6)。時間変化率の導出は、圧縮空気の供給又は排出している期間において、制御部122が圧力センサ121による圧力調整室115に対する空気圧の測定を監視することにより行われる。例えば、圧力調整室115の供給された空気圧が最大(設定値)のときの一定値を圧力値100%とし、大気圧のときを圧力値0%として、圧力調整室115に対する空気圧が図8に示すような時間変化を示す場合を考える。この場合、例えば、圧縮空気の供給を行っている期間において、圧力調整室115に対する空気圧が圧力値10%から圧力値90%になるまでの時間t2で圧力値の差80%を除して算出される第2時間上昇率が時間変化率として導出される。あるいは、圧縮空気の排出を行っている期間において、圧力調整室115に対する空気圧が圧力値90%から圧力値10%になるまでの時間t4で圧力値の差80%を除して算出される第2時間減少率が時間変化率として導出される。そして、比較は、閾値を考慮し、第2時間上昇率が第1時間上昇率(初期値(基準値))に所定の値を加算した値より小さいか否か、又は第2時間減少率が第1時間減少率(初期値(基準値))に所定の値を加算した値より小さいか否かを求めることにより行われる。
このとき、圧力調整室115に対する空気圧を時間積分して導出される積分値は液体供給装置30による液体の供給量に比例している。そして、圧力調整室115に対する空気圧の時間変化率が大きいほど、短時間で圧力調整室115に対する空気圧が最大値に達して上記積分値は大きくなる。よって、液体の供給量は圧力調整室115に対する空気圧の時間変化率に比例することになる。従って、時間変化率が所定の閾値より小さいか否か(ピストン113と液面との距離が大きくなり、圧力調整室115の容積が大きくなり過ぎていないか否か)を求めることにより、液体供給装置30による液体の供給量が許容範囲を超えて小さく(圧力調整室115の容積が大きく)なり過ぎていないかを判断することができる。なお、閾値導出の際に時間変化率の初期値(基準値)に加算される所定の値は、液体の粘度等により空気圧の時間変化率の変化に対して液体供給装置30からの液体の供給量が大きく変化しない場合には大きく設定され、逆に大きく変化する場合には小さく設定される。
次に、圧力調整室115に対する空気圧の時間変化率が所定の閾値以上であると判定された場合(ステップS6でNo)、液体吐出ヘッド20による液体の吐出が所定回数行われた後、液体供給装置30による液体の供給を行う。このとき、液体供給装置30においてピストン113の位置は変更しない。
一方、圧力調整室115に対する空気圧の時間変化率が所定の閾値より小さい(圧力調整室115の容積が大きい)と判定された場合(ステップS6でYes)、ピストン113を液体室114の液面に近付くように送り方向に移動させる(ステップS7)。その後、ステップS6でNoの場合と同様に、液体吐出ヘッド20による液体の吐出が所定回数行われた後、液体供給装置30による液体の供給を行う。ピストン113の移動は、制御部122が駆動部120を制御してピストン113を予め設定された所定量だけ下降させることにより行われる。これにより、シリンジ112の液体室114からの液体の供給により圧力調整室115が大きくなり過ぎ、圧力調整室115に対する空気圧の時間変化率が小さくなり過ぎている、ピストン113を移動させる前の状態と比べて、圧力調整室115の容積は小さくなるため、圧力調整室115に対する空気圧の時間変化率は大きくなる。
以上のように、本実施の形態の液体供給装置30によれば、圧力調整室115に対する空気圧によってシリンジ112の液体室114の液体の液面を押圧するため、微小量の液体をシリンジ112より供給することができる。このとき、液体の供給が進むにつれてシリンジ112内の液体の貯留量が減少し、ピストン113と液体室114の液面との間の距離が離れて圧力調整室115の容積が大きくなる。従って、圧縮空気の給排出速度を一定とした場合、液体の供給が進むにつれて圧力調整室115に対する空気圧の時間変化率が減少(時間が増大)し、液体供給装置30による所定吐出時間内の液体の供給量が減少する。しかし、本実施の形態の液体供給装置30によれば、圧力調整室115に対する空気圧の時間変化率が許容範囲を超えて小さくなった場合、ピストン113が液体室114の液面に近付くため、液体の供給が進んでも圧力調整室115の容積は許容範囲を超えて大きくならない。従って、液体の供給量が許容範囲を超えて小さくなることを抑えることができる。その結果、微小な供給量で一定量の液体を供給することが可能な液体供給装置を実現することができる。
また、本実施の形態の液体供給装置30によれば、エアー源117から供給された圧縮空気は、一旦、容積調整室113aに供給され、その後、貫通孔113bを通って圧力調整室115に供給される。よって、貫通孔113bを複数で小さく設定することにより、大量の圧縮空気が一度に集中して圧力調整室115に供給されることが抑えられる。従って、圧力調整室115への圧縮空気の給排出に対する液体室114の液体の押圧の応答性を高めるために、圧力調整室115の容積を小さくし、液体室114の液面とピストン113との間の距離を狭めた場合でも、圧縮空気の供給により液体室114の液面が波立って液体に空気が巻き込まれることが抑えられる。また、空気圧の時間変化量が大きくなり過ぎて液体の供給量がばらつき易くなることが抑えられる。なお、貫通孔113bの形成は、多孔質材で行ってもよい。
以上、本発明の液体供給装置、液体吐出装置及び液体供給方法について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲内で当業者が思いつく各種変形を施したものも本発明の範囲内に含まれる。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、複数の変形例における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。
例えば、上記実施の形態では、圧力調整室115における空気圧の差分(圧力値の差)を時間で除して時間変化率を導出したが、圧力調整室115への圧縮空気の供給を開始してから所定の空気圧になるまでの時間、又は所定の時間における空気圧を時間変化率として導出してもよい。
また、上記実施の形態では、圧力調整室115に対する空気圧の時間上昇率又は時間減少率に基づいてピストン113を移動させるとしたが、圧力調整室115に対する空気圧の時間上昇率及び時間減少率の両方に基づいてピストン113を移動させてもよい。この場合には、制御部122は、圧力調整室115に対する空気圧の時間上昇率及び時間減少率の両方又は少なくともいずれか一方が所定の閾値より小さくなったときにピストン113を移動させる。時間上昇率及び時間減少率のいずれかのみに基づいてピストン113を移動させる場合には、液体供給装置30の負荷を軽減することができるという利点がある。一方、時間上昇率及び時間減少率の双方に基づいてピストン113を移動させる場合には、液体の供給量の変化に敏感に対応することができるという利点がある。
また、上記実施の形態では、ピストン113の移動量は固定値であり、一定であるとしたが、圧力調整室115に対する空気圧の時間変化率と所定の閾値との差分が大きくなる(液体室114の量やシリンジ112内での液体の経過時間(粘度変化等)等を考慮)に従って移動量が大きくなるようにピストン113の移動量を変化させてもよい。この場合には、上記差分の量とピストン113の移動量との対応関係を示す対応テーブルが記憶部に格納される。移動量が固定値である場合には、液体供給装置30の構成を簡素にできるという利点があるが、移動量を変化させる場合には、液体の供給量の変化に正確に対応することができるという利点がある。
また、上記実施の形態では、最初の液体の供給における圧力調整室115に対する空気圧の時間変化率に基づいて時間変化率の閾値を導出したが、予め設定した時間変化率を用いてもよい。この場合には、時間変化率の閾値を導出するステップを除くことができるため、液体供給装置30の負荷を軽減することができるという利点がある。時間変化率を予め設定するときは、液体のロット毎に設定する時間変化率が変化するようにしてもよい。また、ピストン113内の液体が全て供給されるまで供給動作を予め行っておき、そのときに得られた圧力調整室115に対する空気圧の時間変化と供給量との関係を基に設定する時間変化率を導出してもよい。
また、上記実施の形態では、圧力調整室115に対する空気圧の時間変化率と閾値との比較は、液体供給装置30による液体の供給が行われる毎に行われるとしたが、所定の複数回数(例えば10回の供給)の供給が行われる毎、又は所望のタイミングでのみ行われてもよい。この場合には、液体供給装置30の負荷を軽減することができるという利点がある。
また、上記実施の形態では、付勢部材を皿ばねで構成したが、押圧部材を例えば強い弾性を有する板バネ等で構成することもできる。
本発明は、各種のデバイスの製造過程において、種々のパターン及び薄膜を形成するための液体供給装置、液体吐出装置及び液体供給方法として適用することができる。また、本発明は、例えば発光ダイオードの製造過程において、固形の蛍光体が分散された液体を発光ダイオードの発光部に吐出することにより、青色発光ダイオードから白色光を発光させる膜を形成するための液体供給装置、液体吐出装置及び液体供給方法としても適用することができる。
10 液体吐出装置
20 液体吐出ヘッド
101 装置基台
102 ヘッド
103 ステージ
104 ヘッド移動機構
105 キャリッジ軸
106 キャリッジ
107 ステージ移動機構
108a,108b ステージ軸
109 被吐出物
30 液体供給装置
111 作動制御部
112 シリンジ
113 ピストン
113a 容積調整室(第2空間)
113b 貫通孔
114 液体室
115 圧力調整室(第1空間)
116 液体供給源
117 エアー源
118 Oリング
119 エアパイプ
120 駆動部
121 圧力センサ
122 制御部
201 ヘッド本体
202 保持体
202a,203a 開口部
203 蓄熱体
204 加熱部材
205 第1部材
206 第2部材
207 弾性部材
209 供給流路
210 供給孔
213 貯留室
214 吐出孔
216 付勢部材
217 電極
218 作動部材
20 液体吐出ヘッド
101 装置基台
102 ヘッド
103 ステージ
104 ヘッド移動機構
105 キャリッジ軸
106 キャリッジ
107 ステージ移動機構
108a,108b ステージ軸
109 被吐出物
30 液体供給装置
111 作動制御部
112 シリンジ
113 ピストン
113a 容積調整室(第2空間)
113b 貫通孔
114 液体室
115 圧力調整室(第1空間)
116 液体供給源
117 エアー源
118 Oリング
119 エアパイプ
120 駆動部
121 圧力センサ
122 制御部
201 ヘッド本体
202 保持体
202a,203a 開口部
203 蓄熱体
204 加熱部材
205 第1部材
206 第2部材
207 弾性部材
209 供給流路
210 供給孔
213 貯留室
214 吐出孔
216 付勢部材
217 電極
218 作動部材
Claims (8)
- 液体を押圧して供給する液体供給装置であって、
前記液体を貯留するシリンジと、
前記シリンジ内において、前記液体の液面に対して、空気が給排気される第1空間にて隔てられるように配置されたピストンと、
前記ピストンを介して前記第1空間と接続されて前記第1空間に対して空気を供給及び前記第1空間から空気を排出し、前記供給及び排出により前記第1空間に対する空気圧を調整することで前記液体の液面を押圧する給排出手段と、
前記第1空間に対する空気圧を検知する圧力検知手段と、
前記シリンジ内において前記ピストンを移動させる駆動手段と、
前記圧力検知手段による前記空気圧の検知結果に基づいて前記押圧における前記第1空間に対する空気圧の時間変化率を導出し、導出された時間変化率が所定の閾値より小さい場合に、前記駆動手段を制御することで前記ピストンを前記液体の液面に近付くように移動させる制御手段とを備える
液体供給装置。 - 前記ピストンの内部には、前記給排出手段と連通された第2空間が形成され、
前記第1空間側の前記ピストンの前記液体の液面と対向する部位には、前記第2空間と前記第1空間とを連通する複数の貫通孔が形成されている
請求項1記載の液体供給装置。 - 前記複数の貫通孔の開口は、前記ピストンの前記液体の液面と対向する面の外周に少なくとも沿って配置されている
請求項2記載の液体供給装置。 - 前記圧力検知手段は、前記給排出手段により前記第1空間に対して空気が供給されている第1期間において前記第1空間に対する空気圧を検知し、
前記制御手段は、前記第1期間の前記第1空間に対する空気圧の検知結果に基づいて前記押圧における前記第1空間に対する空気圧の時間上昇率を導出し、導出された時間上昇率が所定の閾値より小さい場合に、前記駆動手段の制御を行う
請求項1〜3のいずれか1項に記載の液体供給装置。 - 前記圧力検知手段は、前記給排出手段により前記第1空間から空気が排出されている第2期間において前記第1空間に対する空気圧を検知し、
前記制御手段は、前記第2期間の前記第1空間に対する空気圧の検知結果に基づいて前記押圧における前記第1空間に対する空気圧の時間減少率を導出し、導出された時間減少率が所定の閾値より小さい場合に、前記駆動手段の制御を行う
請求項1〜3のいずれか1項に記載の液体供給装置。 - 前記第1空間は、前記ピストン及び前記液体の液面と接している
請求項1〜5のいずれか1項に記載の液体供給装置。 - 液体を押圧して液滴状に吐出する液体吐出ヘッドと、液体を押圧して前記液体吐出ヘッドに供給する液体供給装置とを備える液体吐出装置であって、
前記液体吐出ヘッドは、
液体を押圧する第1部材と、
前記第1部材に対向して配置され、前記第1部材とともに液体が貯留される貯留室を形成する第2部材と、
前記第1部材と前記第2部材との間に配置されて前記貯留室の外周部を規定し、前記第1部材により前記第2部材側に押圧されて弾性変形されることによって前記貯留室の容積を増減させる弾性部材と、
前記第1部材を前記第2部材に対して近接及び離隔する押圧方向に相対的に変位させることにより、前記弾性部材を弾性変形させる作動部材と、を備え、
前記液体供給装置は、
前記液体を貯留するシリンジと、
前記シリンジ内において、前記液体の液面に対して、空気が給排気される第1空間にて隔てられるように配置されたピストンと、
前記ピストンを介して前記第1空間と接続されて前記第1空間に対して空気を供給及び前記第1空間から空気を排出し、前記供給及び排出により前記第1空間に対する空気圧を調整することで前記液体の液面を押圧する給排出手段と、
前記第1空間に対する空気圧を検知する圧力検知手段と、
前記シリンジ内において前記ピストンを移動させる駆動手段と、
前記圧力検知手段による前記空気圧の検知結果に基づいて前記押圧における前記第1空間に対する空気圧の時間変化率を導出し、導出された時間変化率が所定の閾値より小さい場合に、前記駆動手段を制御することで前記ピストンを前記液体の液面に近付くように移動させる制御手段とを備える
液体吐出装置。 - 液体を押圧して供給する液体供給装置による液体供給方法であって、
前記液体供給装置は、前記液体を貯留するシリンジと、前記シリンジ内において、前記液体の液面に対して、空気が給排気される第1空間にて隔てられるように配置されたピストンとを備え、
前記液体供給方法は、
前記第1空間に対して空気を供給及び前記第1空間から空気を排出し、前記供給及び排出により前記第1空間に対する空気圧を調整することで前記液体の液面を押圧する押圧ステップと、
前記押圧における前記第1空間に対する空気圧の時間変化率を導出し、導出された時間変化率が所定の閾値より小さい場合に、前記シリンジ内において前記ピストンを前記液体の液面に近付くように移動させる移動ステップとを含む
液体供給方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012060517A JP2013193001A (ja) | 2012-03-16 | 2012-03-16 | 液体供給装置、液体吐出装置及び液体供給方法 |
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JP2012060517A JP2013193001A (ja) | 2012-03-16 | 2012-03-16 | 液体供給装置、液体吐出装置及び液体供給方法 |
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JP2013193001A true JP2013193001A (ja) | 2013-09-30 |
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ID=49392606
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JP2012060517A Pending JP2013193001A (ja) | 2012-03-16 | 2012-03-16 | 液体供給装置、液体吐出装置及び液体供給方法 |
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JP (1) | JP2013193001A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103736628A (zh) * | 2014-01-09 | 2014-04-23 | 无锡威孚力达催化净化器有限责任公司 | 涂胶装置 |
CN106475281A (zh) * | 2016-12-01 | 2017-03-08 | 广东技术师范学院 | 一种智能伺服驱动器cpu板喷涂装置 |
CN112076946A (zh) * | 2020-08-28 | 2020-12-15 | 苏州涂典电子科技有限公司 | 一种点胶机用电动开关阀及其控制*** |
JP7180916B1 (ja) * | 2021-09-30 | 2022-11-30 | 株式会社ナカリキッドコントロール | 液体供給装置及び液体吐出装置 |
-
2012
- 2012-03-16 JP JP2012060517A patent/JP2013193001A/ja active Pending
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