JP5169550B2 - 吸引装置の制御方法、吸引装置および液滴吐出装置 - Google Patents

Description

本発明は、インクジェット方式の複数の機能液滴吐出ヘッドのノズル面に対し、離接自在に構成された複数のキャップを備えた吸引装置の制御方法、吸引装置およびこれを備えた液滴吐出装置に関するものである。

従来、１２個の機能液滴吐出ヘッドを搭載した７台のキャリッジユニットに対応して、１２個のヘッドキャップを搭載した７台の吸引ユニット（吸引装置）を備えた吸引システムが知られている（特許文献１参照）。
各吸引装置は、１２個のヘッドキャップをキャッププレートに搭載したキャップユニットと、キャッププレートを介して１２個のヘッドキャップを１２個の機能液滴吐出ヘッドに対し離接させる離接機構と、１２個のヘッドキャップに連なる廃液タンクと、二次側を廃液タンクに接続して廃液タンクに吸引圧力を作用させるエジェクタと、１２個のヘッドキャップと廃液タンクを接続する吸引流路と、を備えている。
各ヘッドキャップを各機能液滴吐出ヘッドに密接させておいて、一次側に圧縮エアーを導入するようにしてエジェクタを駆動すると、廃液タンクのタンク内および吸引流路が負圧になり、１２個のヘッドキャップを介してから１２個の機能液滴吐出ヘッドから機能液の吸引が行われる。また、各ヘッドキャップを各機能液滴吐出ヘッドから僅かに離間させておいて、各機能液滴吐出ヘッドの捨て吐出（フラッシング）を行わせながらエジェクタを駆動することで、捨て吐出を受け得るようになっている。このように、２つの機能により、１２個の機能液滴吐出ヘッドの機能維持および機能回復が行われる。
特開２００５−２５４７９８号公報

このような従来の吸引システムでは、７台の吸引装置（吸引ユニット）がそれぞれ独立しているため、廃液タンクおよびエジェクタも独立に設けられている。このため、スペース効率が悪化すると共に構造が複雑になる問題があった。この場合、７台の吸引装置の廃液タンクおよびエジェクタを単一のものに統合すれば、かかる問題は解消される。
しかし、多数の吐出ノズルから機能液を吸引する吸引圧力と、ヘッドキャップに吐出（捨て吐出）された機能液を吸引する吸引圧力とでは、前者が高く後者が低いため、上記の構成では、吸引を行う吸引装置と捨て吐出を受ける吸引装置とが混在する運転方法をとる場合、両作業を同時に実施することが不可能になってしまう。また、圧力を高低切り替えるようにしても、圧力が安定するまで時間を要するものとなる。
そこで、高圧用の吸引装置と低圧用の吸引装置を別々に設けることが考えられる。しかし、吸引量の多い高圧用の廃液タンクと、吸引量の少ない低圧用の廃液タンクとでは、満液になる時間が極端に異なるため、全体として廃液タンクの液抜き（廃液処理）の頻度が多くなり、また低圧用の廃液タンクでは汚れの付着が顕著になることが想定される。

本発明は、キャップユニット単位で、異なる吸引圧力による吸引処理を同時に行うことができると共に、異なる吸引圧力の装置稼動をバランス良く実施することができる吸引装置の制御方法、吸引装置および液滴吐出装置を提供することをその課題としている。

本発明の吸引装置の制御方法は、インクジェット方式の複数の機能液滴吐出ヘッドのノズル面に対し、キャップを介して機能液を吸引する吸引装置の制御方法であって、キャップから機能液を吸引する複数の吸引手段と、それぞれが１以上のキャップを搭載すると共に、それぞれが複数の吸引手段に接続された複数のキャップユニットと、を用い、複数の吸引手段の設定圧力を相互に異なる複数水準の吸引圧力にパターン設定すると共に、複数の吸引手段に対しパターン設定を定期的にまたは必要に応じて変更しつつ、キャップユニット単位で、任意の１の吸引手段を選択して吸引を行うことを特徴とする。

本発明の吸引装置は、インクジェット方式の複数の機能液滴吐出ヘッドのノズル面に対し、離接自在に構成された複数のキャップを備えた吸引装置であって、各キャップから機能液を吸引する複数の吸引手段と、それぞれが１以上のキャップを搭載すると共に、それぞれが複数の吸引手段に接続された複数のキャップユニットと、各キャップをキャップユニット単位で離接動作させる離接機構と、それぞれが、上流側を各キャップユニットに接続したキャップ側流路、および下流側を各吸引手段に接続した複数の吸引手段側流路から成る複数組の吸引流路と、各キャップ側流路と複数の吸引手段側流路との間に介設され、各吸引流路を任意の１の吸引手段に選択的に流路切換えする複数の流路切換え手段と、離接機構、複数の吸引手段および複数の流路切換え手段を制御する制御手段と、を備え、制御手段は、複数の吸引手段の設定圧力を相互に異なる複数水準の吸引圧力にパターン設定すると共に、複数の吸引手段に対しパターン設定を定期的にまたは必要に応じて変更しつつ、キャップユニット単位で、任意の１の吸引手段を選択して吸引を行わせることを特徴とする。

これらの構成によれば、各流路切換え手段により、各吸引流路を任意の１の吸引手段に選択的に流路切換えすることにより、複数のキャップユニットをキャップユニット単位で、相互に吸引圧力が異なる複数の吸引手段と連通させることができる。すなわち、吸引処理において、キャップを介して機能液滴吐出ヘッドに、キャップユニット単位で、吸引手段を選択的に作用させることができる。これにより、複数のキャップユニットに対し、同時並行的に異なる吸引圧力による吸引処理を行うことができる。また、圧力水準の異なる複数の吸引手段における吸引圧力のパターン設定を、定期的にまたは必要に応じて変更するようにしているため、複数の吸引手段の使用頻度を均一化することができる。これにより、例えば、機能液の吸引量が均一化し、廃液タンクの液抜き頻度を均一化することができ、全体として液抜き頻度を少なくすることができる。また、装置を停止させることなく、１の吸引手段のメンテナンスを行うことができる。

この場合、各キャップ側流路は、各キャップに接続した複数の個別吸引流路と、複数の個別吸引流路を、キャップユニット単位で合流させる一次マニホールドと、から成ることが、好ましい。

この構成によれば、複数の個別吸引流路が、一次マニホールドに接続されているため、複数の個別吸引流路の流路長および流路径を同一に構成すれば、各吸引手段による各キャップの吸引圧力を同一にすることができる。

この場合、複数組の吸引流路における複数の吸引手段側流路は、下流側を各吸引手段に接続した複数の主吸引流路と、各主吸引流路の上流側が接続された複数の二次マニホールドと、から成ることが、好ましい。

この構成によれば、各吸引手段がそれぞれ全キャップユニットと接続可能に構成されているため、複数のキャップユニットを異なる水準の吸引圧力により、それぞれ選択的に吸引動作させることができる。

この場合、各流路切換え手段は、各一次マニホールドと複数の二次マニホールドとを接続する複数の分配吸引流路と、各分配吸引流路に介設した複数の分配流路開閉バルブと、から成ることが、好ましい。

この構成によれば、分配流路開閉バルブを制御することにより、吸引する各キャップユニット単位で任意の１の吸引手段に対して、簡単に流路切換えすることができる。

この場合、各吸引手段は、吸引手段側流路の下流側が接続された廃液タンクと、一次側に圧縮エアーを導入すると共に二次側を廃液タンクの上部空間に接続したエジェクタと、を有していることが、好ましい。

この構成によれば、吸引手段の構造を単純化することができると共に、機能液に対する耐薬品性に優れた構造とすることができる。

この場合、各吸引手段は、一次側に圧縮エアーの圧力を調整する圧力調整手段、を更に有し、制御手段は、圧力調整手段を介して設定圧力を制御することが、好ましい。

この構成によれば、いずれのキャップユニット（キャップ）においても、吸引圧力を常に一定になるように制御することができる。

この場合、制御手段は、各キャップユニットにおける吸引圧力が一定になるように、複数の流路切換え手段のうちの開放している流路切換え手段の開放数に応じて、圧力調整手段を更に制御することが、好ましい。

上記した構成に加え、吸引時の各廃液タンクの圧力を検出する圧力検出手段を、更に備え、制御手段は、廃液タンク内の圧力が開放数に応じた所定の圧力になるように、圧力調整手段を更に制御することが、好ましい。

また、上記した構成に換えて、吸引により各廃液タンクに流入する機能液流量を検出する流量検出手段を、更に備え、制御手段は、廃液タンクに流入する機能液流量が開放数に応じた所定の流量になるように、圧力調整手段を更に制御することが、好ましい。

これらの構成によれば、まず、流路切換え手段の開放数に応じて吸引圧力を制御し、次に、圧力（あるいは流量）が流路切換え手段の開放数に応じた圧力となるよう吸引圧力を制御するため、いずれのキャップユニット（キャップ）においても、吸引圧力を常に一定になるように制御することができる。

この場合、複数の吸引手段は、２台の吸引手段で構成されており、パターン設定は、各キャップを各機能液滴吐出ヘッドに密接した状態で吸引する高圧水準の設定圧力と、各キャップを各機能液滴吐出ヘッドから離間させた状態で吸引する低圧水準の設定圧力と、から成ることが、好ましい。

この構成によれば、例えば一方の吸引手段を、機能液滴吐出ヘッドから機能液を吸引する機能回復用とし、他方の吸引手段を、機能液滴吐出ヘッドから捨て吐出（フラッシング）された機能液をキャップから吸引する機能維持用とすることができる。これにより、各機能液滴吐出ヘッドの目詰り等の状態により、吸引手段を使い分けることができる。

この場合、複数の機能液滴吐出ヘッドが、機能液の色別に複数組設けられ、これに対応して、各キャップユニットは、１以上のキャップを色別に複数組搭載していることが、好ましい。

この構成によれば、色別の複数の機能液滴吐出ヘッドに対し、複数のキャップユニットを介して、纏めて吸引処理を行うことができると共に、各色の機能液滴吐出ヘッドの機能維持および機能回復を行うことができる。

本発明の液滴吐出装置は、ワークに対し、インクジェット方式の複数の機能液滴吐出ヘッドを相対的に移動させながら、各機能液滴吐出ヘッドから機能液滴を吐出させて描画を行なう描画手段と、上記のいずれかに記載された吸引装置と、を備えたことを特徴とする。

この構成によれば、機能液滴吐出ヘッドの機能維持および機能回復を適切に行うことができ、ワーク処理における生産性を向上させることができる。

以下、添付の図面を参照して、本発明の吸引装置（吸引ユニット）を適用した液滴吐出装置について説明する。この液滴吐出装置は、フラットパネルディスプレイの製造ラインに組み込まれており、例えば、特殊なインクや発光性の樹脂液である機能液を導入した機能液滴吐出ヘッドを用い、有機ＥＬ装置の各画素となる発光層やカラーフィルタのフィルタエレメント等を形成するものである。

図１ないし図３に示すように、液滴吐出装置１は、石定盤に支持されたＸ軸支持ベース２１上に配設され、主走査方向となるＸ軸方向に延在してワークＷをＸ軸方向に移動させるＸ軸テーブル２と、複数本の支柱１１を介してＸ軸テーブル２を跨ぐように架け渡された１対のＹ軸支持ベース３１上に配設され、副走査方向となるＹ軸方向に延在するＹ軸テーブル３と、Ｙ軸テーブル３に移動自在に吊設され、複数（１２個）の機能液滴吐出ヘッド１３が搭載された１３個のキャリッジユニット４と、から構成されている。さらに、液滴吐出装置１は、これらの装置を、温度および湿度が管理された雰囲気内に収容するチャンバ５と、チャンバ５を貫通して、機能液滴吐出ヘッド１３に機能液を供給する機能液供給ユニット６と、を備えており、チャンバ５の側壁の一部には、機能液供給ユニット６の主要部を為すメインタンク６０等を収納するタンクキャビネット５０が設けられている。液滴吐出装置１は、Ｘ軸テーブル２およびＹ軸テーブル３の駆動と同期して機能液滴吐出ヘッド１３を吐出駆動させることにより、機能液供給ユニット６から供給された６色の機能液滴を吐出させ、ワークＷに所定の描画パターンが描画される。

また、液滴吐出装置１は、フラッシングユニット１５、吸引ユニット１６、ワイピングユニット１７、吐出性能検査ユニット１８から成るメンテナンス装置７を備えており、これらユニットを機能液滴吐出ヘッド１３の保守に供して、機能液滴吐出ヘッド１３の機能維持・機能回復を図るようになっている。本実施形態の液滴吐出装置１では、Ｘ軸テーブル２とＹ軸テーブル３とが交わる部分にキャリッジユニット４を臨ませてワークＷの描画を行い、Ｙ軸テーブル３とメンテナンス装置７（吸引ユニット１６、ワイピングユニット１７）が交わる部分にキャリッジユニット４を臨ませて、機能液滴吐出ヘッド１３の機能維持・機能回復を行う。

図２および図３に示すように、Ｘ軸テーブル２は、ワークＷを吸着セットすると共にθ軸方向に補正可能な機構を有するセットテーブル２２と、セットテーブル２２をＸ軸方向にスライド自在に支持するＸ軸第１スライダ２３と、上記のフラッシングユニット１５および吐出性能検査ユニット１８をＸ軸方向にスライド自在に支持するＸ軸第２スライダ２４と、Ｘ軸方向に延在し、Ｘ軸第１スライダ２３およびＸ軸第２スライダ２４をＸ軸方向に移動させる左右一対のＸ軸リニアモータ（図示省略）と、を備えている。

Ｙ軸テーブル３は、１３個のキャリッジユニット４をそれぞれ吊設した１３個のブリッジプレート３２と、１３個のブリッジプレート３２を両持ちで支持する１３組のＹ軸スライダ（図示省略）と、一対のＹ軸支持ベース３１上に設置され、ブリッジプレート３２をＹ軸方向に移動させる一対のＹ軸リニアモータ（図示省略）と、を備えている。また、Ｙ軸テーブル３は、各キャリッジユニット４を介して描画時に機能液滴吐出ヘッド１３を副走査するほか、機能液滴吐出ヘッド１３を吸引ユニット１６およびワイピングユニット１７に臨ませる。この場合、各キャリッジユニット４を独立させて個別に移動させることも可能であるし、１３個のキャリッジユニット４を一体として移動させることも可能である。なお、請求項に言う描画手段とは、Ｘ軸テーブル２、Ｙ軸テーブル３およびキャリッジユニット４（機能液滴吐出ヘッド１３およびヘッドユニット４２）から構成されている。

各キャリッジユニット４は、Ｒ・Ｇ・Ｂ・Ｃ・Ｍ・Ｙの６色、各２個（計１２個）の機能液滴吐出ヘッド１３と、１２個の機能液滴吐出ヘッド１３を６個ずつ２群に分けて支持するヘッドプレート４１と、から成るヘッドユニット４２を備えている（図４参照）。また、各キャリッジユニット４は、ヘッドユニット４２をθ補正（θ回転）可能に支持するθ回転機構４３と、θ回転機構４３を介して、ヘッドユニット４２をブリッジプレート３２に支持させる吊設部材４４と、を備えている。加えて、各キャリッジユニット４は、その上部にサブタンク４５が配設されており（実際には、ブリッジプレート３２上に配設）、このサブタンク４５から自然水頭を利用し、かつ圧力調整弁を介して各機能液滴吐出ヘッド１３に機能液が供給されるようになっている。なお、本実施形態においては、キャリッジユニット４の個数および各キャリッジユニット４に搭載される機能液滴吐出ヘッド１３の個数は任意である。

図５に示すように、機能液滴吐出ヘッド１３は、いわゆる２連のインクジェットヘッドであり、２連の接続針５４を有する機能液導入部５１と、機能液導入部５１に連なる２連のヘッド基板５２と、ヘッド基板５２の下方に連なり機能液を吐出するヘッド本体５３と、を備えている（図５（ａ）参照）。

機能液導入部５１は、一対の接続針５４を有しており、サブタンク４５から機能液の供給を受けるようになっている。また、ヘッド本体５３は、ピエゾ素子等で構成される２連のポンプ部５５と、複数の吐出ノズル５７が形成されたノズル面５８を有するノズルプレート５６と、を有している。ノズルプレート５６のノズル面５８に形成された多数の吐出ノズル５７は、相互に平行且つ半ノズルピッチ位置ズレして列設された２列のノズル列ＮＬを構成しており、各ノズル列ＮＬは、等ピッチで並べた１８０個の吐出ノズル５７で構成されている（図５（ｂ）参照）。ヘッド基板５２には、２連のコネクタ５９が設けられており、各コネクタ５９は、フレキシブルフラットケーブル（図示省略）を介して上記の制御装置に接続されている。そして、この制御装置から出力された駆動波形が各コネクタ５９を介して各ポンプ部５５（圧電素子）に印加されることで、各吐出ノズル５７から機能液が吐出される。

図１ないし図３に示すように、フラッシングユニット１５は、一対の描画前フラッシングユニット６１,６１と、定期フラッシングユニット６２とを有し、描画処理直前や、ワークＷの載換え時等の描画処理休止時に行われる、機能液滴吐出ヘッド１３の捨て吐出を受ける。吸引ユニット１６は、１３台のキャップユニット７１を有し、各機能液滴吐出ヘッド１３の吐出ノズル５７から機能液を強制的に吸引すると共に、キャッピングを行う。ワイピングユニット１７は、吸引後の機能液滴吐出ヘッド１３のノズル面５８を拭取る。吐出性能検査ユニット１８は、機能液滴吐出ヘッド１３の吐出の有無および飛行曲りを検査する。

定期フラッシングユニット６２は、機能液を受ける定期フラッシングボックス６４と、上記のＸ軸第２スライダ２４に搭載され、定期フラッシングユニット６２の両端を高さ調整可能に支持する一対のボックス支柱部材６５と、を有している。定期フラッシングユニット６２は、ワークＷの載換え時等のように、描画処理を一時的に休止される時に、ヘッドユニット４２の全機能液滴吐出ヘッド１３を吐出駆動して行われる定期フラッシングの機能液を受けるためのものである。これにより、描画休止時の機能液滴吐出ヘッド１３の乾燥およびノズル詰まりを防止することができる。

描画前フラッシングユニット６１は、機能液を受ける一対の描画前フラッシングボックス６３と、一対の各描画前フラッシングボックス６３をセットテーブル２２に支持させる一対のボックス支持部材（図示省略）と、で構成されている。描画前フラッシングユニット６１は、ワークＷに機能液を吐出させる直前にヘッドユニット４２の全機能液滴吐出ヘッド１３を吐出駆動して行う、描画前フラッシングの機能液を受けるためのものである。これにより、描画直前の機能液滴吐出ヘッド１３の吐出を安定させることができ、ワークＷに対して精度良い描画処理を行うことができる。

次に、図６および図７を参照して、吸引ユニット（吸引装置）１６について詳細に説明する。吸引ユニット１６は、１２個の機能液滴吐出ヘッド１３に対応する１２個のヘッドキャップ８１をキャッププレート８２に配置した１３台のキャップユニット７１と、支持部材８３を介して各キャップユニット７１を昇降させる１３台の昇降機構（離接機構）７３と、各キャップユニット７１に連なると共に機能液の吸引流路を有する１３個の吸引流路系７４と、各吸引流路系７４に連なると共に２つの圧力水準に対応した２つの廃液タンク１０１を有する吸引機構７５（図８参照）と、を備えている。また、吸引ユニット１６は、後述する圧力制御機構１０２等に制御用の圧縮エアーを供給する圧縮エアー供給設備７６と、各部から排気を行うための排気設備７７と、廃液タンク１０１に接続され、貯留された機能液を廃液する機能液廃液設備７８と、を備えている。

図７に示すように、キャップユニット７１は、各色２個、計１２個の機能液滴吐出ヘッド１３に対応したヘッドキャップ８１と、これらを搭載したキャッププレート８２と、から成り、１２個のヘッドキャップ８１は、１２個の機能液滴吐出ヘッド１３と同じ並びで且つ同じ傾き姿勢で、キャッププレート８２に搭載されている。

図６に示すように、昇降機構７３は、支持部材８３を介してヘッドキャップ８１を直接昇降させる昇降シリンダ８４と、昇降シリンダ８４による昇降をガイドする一対のリニアガイド８５と、これらを支持するベース部８６と、を有している。支持部材８３は、上端にキャップユニット７１を支持する支持フレーム７２を有する支持部材８３本体と、１２個のヘッドキャップ８１の大気開放弁（図示省略）を一括して開放するための大気開放フレーム８８と、大気開放フレーム８８を下動させる一対のエアーシリンダ８９，８９と、を有している。昇降機構７３は、吸引用の密接位置と、フラッシング用の離間位置と、ヘッドユニット４２の交換やキャップユニット７１の消耗品交換（メンテナンス）用の交換位置との間でキャップユニット７１を３段階に昇降させる。

図８に示すように、各吸引流路系７４は、各キャップユニット７１に連なるキャップ側流路系９０と、キャップ側流路系９０に連なるタンク側流路系９１と、から構成されている。キャップ側流路系９０は、上流端を各ヘッドキャップ８１に接続した同種流路９２と、同種流路９２の下流側を合流継手１０８を介して機能液の色別に合流させた個別吸引流路９３と、合流させた個別吸引流路９３の下流端が接続される一次マニホールド９４と、から構成されている。すなわち、上記の６色、各２個（計１２個）の機能液滴吐出ヘッド１３に対応する１２個のヘッドキャップ８１に接続された各２本の同種流路９２が合流継手１０８を介して合流し、計６本の個別吸引流路９３に接続され、この６本の個別吸引流路９３が、その各下流端で一次マニホールド９４に接続されている。また、下流側において合流した個別吸引流路９３には、機能液の色別に個別吸引流路９３を開閉する個別流路開閉バルブ９５が介設されている。

タンク側流路系９１は、上流端を一次マニホールド９４に接続した複数の分配吸引流路９６と、複数の分配吸引流路９６の下流端が接続した２つの二次マニホールド９７と、上流端を各二次マニホールド９７に接続し、下流端を各廃液タンク１０１に接続した主吸引流路９８と、から構成されている。また、分配吸引流路９６は、２つの圧力水準に対応して、各キャップユニット７１当たり、２本ずつ接続されており、各分配吸引流路９６には、２つの圧力水準を選択的に切り換える分配流路開閉バルブ９９が介設されている。各主吸引流路９８には、各廃液タンク１０１に流入する機能液の流量を検出する流量計（流量検出手段）１００が介設されており、主吸引流路９８の下流端は、廃液タンク１０１の底面近傍まで深く挿入されている。なお、個別流路開閉バルブ９５および分配流路開閉バルブ９９は、単なる開閉弁であり、一方を「開」、他方を「閉」とすることで、流路切換えができるものである。

一次マニホールド９４および二次マニホールド９７は、上端を円板状の蓋体により閉塞されたロート状に形成された円盤状マニホールドで構成されている。この場合、一次マニホールド９４では、６本の個別吸引流路９３の下流端が、円盤状マニホールドの周方向に均等配置するように、蓋体に接続されている。同様に、二次マニホールド９７では、１３本の分配吸引流路９６の下流端は、円盤状マニホールドの周方向に均等配置するように、或いは周方向に２重に且つ均等配置するように蓋体に接続されている。

吸引機構７５は、吸引した機能液を廃液する２つの廃液タンク１０１と、各廃液タンク１０１の内部圧力を制御する一対の圧力制御機構１０２と、を備えており、圧力制御機構１０２により、廃液タンク１０１の内部圧力が個別に調整され、分配吸引流路９６を介して各ヘッドキャップ８１が負圧（吸引）に制御される。

廃液タンク１０１は、高圧（第１水準）で使用する第１廃液タンク１０３と、低圧（第２水準）で使用する第２廃液タンク１０４とで構成されている。両タンク１０３，１０４は、いわゆる密閉タンクで構成されたタンク本体１０５と、タンク本体１０５の上部空間に接続され、内部圧力を検出する圧力計（圧力検出手段）１０６と、タンク本体１０５の側方に配設され、貯留された機能液の液位を検出する液位検出手段１０７と、を備えている。液位検出手段１０７は、上限液位を検出すると、機能液廃液設備７８側の流路に介設された廃液開閉弁７９を開放し機能液廃液設備７８に機能液を廃液する。一方、下限液位を検出すると、廃液開閉弁７９を閉弁する。また、廃液タンク１０１には、貯留した機能液を廃液する機能液廃液設備７８が接続されている。さらに、第２廃液タンク１０４には、上記した定期フラッシングユニット６２および描画前フラッシングユニット６１が、フラッシング流路６６を介して接続されている。なお、フラッシング流路６６は、流路切替バルブ６７を介して第１廃液タンク１０３および第２廃液タンク１０４の両タンクに、それぞれ接続されていてもよい（図８中の２点鎖線参照）。

圧力制御機構１０２は、上流側をタンク本体１０５の上部空間に接続した連通流路１０９と、連通流路１０９、圧縮エアー供給設備７６および排気設備７７に接続されたエジェクタ１１０と、エジェクタ１１０と圧縮エアー供給設備７６の間の流路に介設され、エジェクタ１１０に供給される圧縮エアーの圧力を調整する電空レギュレータ（圧力調整手段）１１１と、電空レギュレータ１１１に隣接して介設された流量センサ１１２と、を備えている。すなわち、エジェクタ１１０は、圧縮エアー供給設備７６から一次側に圧縮エアーを導入すると共に、二次側を廃液タンク１０１の上部空間に接続している。電空レギュレータ１１１により圧力が調整され、エジェクタ１１０に供給された圧縮エアーの随伴流によって、連通流路１０９中のエアーが排気設備７７側に引っ張られる形で、タンク本体１０５の内部が減圧制御される。これにより、各廃液タンク１０１は、圧力制御機構１０２により個別に適正吸引圧力に圧力調整される。

ここで、適正吸引圧力の算出方法について説明する。圧力制御機構１０２による適正吸引圧力は、分配流路開閉バルブ９９の開放数および圧力計１０６の検出値に基づいて行われる。分配流路開閉バルブ９９の開放数から、予め実験で得られた係数テーブルにより適正吸引圧力を求める。その後、圧力計１０６により検出した廃液タンク１０１の圧力が適正吸引圧力となるように電空レギュレータ１１１を制御する（フィードバック制御）。

このように、分配流路開閉バルブ９９の開放数に応じて、電空レギュレータ１１１を制御することで、各キャップユニット７１（ヘッドキャップ８１）における吸引圧力を一定にすることができる。これにより、吸引処理を行う機能液滴吐出ヘッド１３の数に関係なく、各キャップユニット７１（ヘッドキャップ８１）の吸引流量を一定量とすることができる。また、圧力計１０６の検出値に基づいて電空レギュレータ１１１を制御することにより、いずれのキャップユニット７１（ヘッドキャップ８１）においても、吸引圧力が常に一定になるように制御することができる。なお、係数テーブルは、ヘッドキャップ８１の数に加え、機能液の粘性に基づいて適正吸引圧力が設定されていることが好ましい。

なお、上記吸引処理例では、制御方法として、圧力計１０６の検出値に基づいて、電空レギュレータ１１１を制御する方法を用いたが、次のような制御方法を用いても良い。他の制御方法では、流量計１００を用いて電空レギュレータ１１１の制御を行う。適正流量を求め、廃液タンク１０１に流入する機能液流量が適正流量になるよう電空レギュレータ１１１の圧力制御を調整する（フィードバック制御）。この構成によれば、流量計１００に基づいて電空レギュレータ１１１の制御をすることにより、圧力計１０６を用いた場合と同様、いずれのキャップユニット７１（ヘッドキャップ８１）においても、吸引圧力が常に一定になるように制御することができ、機能液の種別を考慮しつつ機能液滴吐出ヘッド１３に対する吸引処理を適切に行うことができる。

次に、図９を参照して、液滴吐出装置１の主制御系について説明する。同図に示すように、液滴吐出装置１は、ヘッドユニット４２を有する液滴吐出部１９１と、Ｘ軸テーブル２を有し、ワークＷをＸ軸方向へ移動させるためのワーク移動部１９２と、Ｙ軸テーブル３を有し、ヘッドユニット４２をＹ軸方向へ移動させるヘッド移動部１９３と、メンテナンス装置７の各ユニットを有するメンテナンス部１９４と、機能液供給ユニット６を有し、機能液滴吐出ヘッド１３に機能液を供給する機能液供給部１９８と、各種センサを有し、各種検出を行う検出部１９５と、各部を駆動制御する各種ドライバを有する駆動部１９６と、各部に接続され、液滴吐出装置１全体の制御を行う制御部（制御手段）１９７と、を備えている。

制御部１９７には、各手段を接続するためのインタフェース２０１と、一時的に記憶可能な記憶領域を有し、制御処理のための作業領域として使用されるＲＡＭ２０２と、各種記憶領域を有し、制御プログラムや制御データを記憶するＲＯＭ２０３と、ワークＷに所定の描画パターンを描画するための描画データや、各手段からの各種データ等を記憶すると共に、各種データを処理するためのプログラム等を記憶するハードディスク２０４と、ＲＯＭ２０３やハードディスク２０４に記憶されたプログラム等に従い、各種データを演算処理するＣＰＵ２０５と、これらを互いに接続するバス２０６と、が備えられている。

そして、制御部１９７は、各手段からの各種データを、インタフェース２０１を介して入力すると共に、ハードディスク２０４に記憶されたプログラムに従ってＣＰＵ２０５に演算処理させ、その処理結果を、駆動部１９６を介して各手段に出力する。これにより、装置全体が制御され、液滴吐出装置１の各種処理が行われる。

また、本実施形態において制御部１９７は、上記の圧力制御機構１０２を介して、第１廃液タンク１０３および第２廃液タンク１０４を、前者を高圧吸引とし後者を低圧吸引として、固定的に運転させる場合と、第１廃液タンク１０３および第２廃液タンク１０４を、高圧・低圧の交互運転させる場合と、の２種類の運転方法を実施できるようになっている。この場合の交互運転は、一方のタンクのメンテナンス等、必要に応じて実施する場合と、所定の運転時間や所定のワーク処理枚数等を基準に定期的に実施する場合等がある。

ここで、上記した適正吸引圧力を用い、上記した吸引ユニット１６による第１の機能液の吸引処理について説明する。この吸引処理は、機能液滴吐出ヘッド１３に機能液を初期充填する際の吸引シークエンスであり、初期段階では高圧（第１水準）で吸引し、終期段階では低圧（第２水準）で吸引して機能液を充填するものである。ここでは、全キャリッジユニット４に対して、高圧で吸引した後、低圧で吸引する場合を例に挙げて説明する。

まず、対応するキャップユニット７１を昇降機構７３により密接位置に上昇させ、分配流路開閉バルブ９９を制御して、キャップユニット７１と、第１廃液タンク１０３と、を連通させる。そして、高圧および低圧の両圧力制御機構１０２を駆動させ、高圧で初期充填を開始する。

高圧による吸引後、第１廃液タンク１０３に接続した分配流路開閉バルブ９９を「閉」にすると共に、第２廃液タンク１０４に接続した分配流路開閉バルブ９９を「開」にする。これにより、キャップユニット７１と第２廃液タンク１０４とを連通させ、低圧での充填を行なう。

このように、２つの分配流路開閉バルブ９９，９９を切換えることにより、主吸引流路９８を任意の１の廃液タンク１０１に選択的に流路切換えすることで、複数のキャップユニット７１をキャップユニット７１単位で、相互に吸引圧力が異なる廃液タンク１０１と連通させることができる。これにより、分配流路開閉バルブ９９を制御するだけで、吸引する圧力を高圧から低圧に切換えることができる。したがって、圧力水準が１つの場合と比して、高圧から低圧に切換えた際の圧力の安定待ち時間を短縮することができる。

次に、上記した吸引ユニット１６による第２の機能液の吸引処理について説明する。この吸引処理は、吸引圧力を同一水準として、各吸引機構７５を交互に使用して機能液滴吐出ヘッド１３から機能液を吸引するものである。ここでは、奇数番号の各ヘッドユニット４２を第１廃液タンク１０３に吸引した後に、偶数番号の各ヘッドユニット４２を第２廃液タンク１０４に吸引する場合について説明する。まず、分配流路開閉バルブ９９を制御して、奇数番号のヘッドキャップ８１と、第１廃液タンク１０３と、を連通させて吸引する。

奇数番号のヘッドユニット４２から機能液を吸引後、第１廃液タンク１０３に接続した分配流路開閉バルブ９９を「閉」にし、第２廃液タンク１０４に接続した分配流路開閉バルブ９９を「開」にすると共に、奇数番号のヘッドユニット４２に対応する個別流路開閉バルブ９５を「閉」にすると共に、偶数番号のヘッドユニット４２に対応する個別流路開閉バルブ９５を「開」にする。これにより、偶数番号のヘッドユニット４２と、第２廃液タンク１０４と、を連通させて吸引する。例えば、第２廃液タンク１０４を有する吸引機構７５で吸引処理を実行している間に、第１廃液タンク１０３が満水であれば、第１廃液タンク１０３に貯留した廃液（機能液）を廃棄することができる。したがって、吸引機構７５が１つの場合には、吸引処理を一時停止させて、廃液を廃棄し、再度吸引する必要があったが、本実施形態では、吸引処理を止めることなく、吸引処理を続行することができるため、吸引処理の時間を短縮することができる。また、同一水準の圧力で交互に吸引することで、第１廃液タンク１０３および第２廃液タンク１０４の廃液の貯留量を等しくすることができる。

最後に、上記した吸引ユニット１６による第３の機能液の吸引処理について説明する。この吸引処理は、吸引ユニット１６による吸引と、フラッシング用の吸引と、を同時に行うものである。なお、吸引用の吸引は高圧で行い、フラッシング用の吸引は低圧で行う。ここでは、５個のキャリッジユニット４に対しフラッシングを行い、残りの８個のキャリッジユニット４に対し吸引を行う場合を例に挙げて説明する。

吸引用の吸引処理を行うキャリッジユニット４では、対応するキャップユニット７１を昇降機構７３により、密接位置に上昇させ、分配流路開閉バルブ９９を制御して、キャップユニット７１と、第１廃液タンク１０３とを連通させる。フラッシング用の吸引処理を行うキャリッジユニット４では、対応するキャップユニット７１を昇降機構７３により、離間位置に上昇させ、分配流路開閉バルブ９９を制御して、ヘッドキャップ８１と、第２廃液タンク１０４を連通させる。これらの状態で、同時並行吸引処理を行う。このように、一対の分配流路開閉バルブ９９の制御により、複数のキャップユニット７１に対し、同時並行的に異なる吸引圧力による吸引処理を行うことができる。また、各吸引機構７５は、複数のキャップユニット７１の吸引処理を行う構成であるため、キャップユニット７１単位で吸引手段を設ける場合に比して、その数を少なくすることができ、スペース効率の向上および構造の単純化を図ることができる。

そして、この第３の機能液の吸引処理においても、例えば、１日置きに第１廃液タンク１０３および第２廃液タンク１０４を、高圧・低圧の交互運転とし、第１廃液タンク１０３および第２廃液タンク１０４の廃液の貯留量を等しくすることが、好ましい。また、この交互運転に対応すべく、フラッシングユニット１５のフラッシング流路６６が、流路切替バルブ６７を介して第１廃液タンク１０３および第２廃液タンク１０４の両タンクに、それぞれ接続されていることが好ましい。流路切替バルブ６７には、任意の１のフラッシング流路６６を選択可能な流路切替機構が備わっており、圧力水準に変更（パターン設定の変更）があっても、フラッシングユニット１５が、圧力水準が低い廃液タンク１０１に接続されるように切り替えられる。

なお、上記した２種類の吸引処理のように、ヘッドユニット４２毎に吸引処理を行うことも可能であるが、吸引する機能液滴吐出ヘッド１３毎に行うことも可能である。なお、この場合、ヘッドキャップ８１は、キャップユニット７１単位で機能液滴吐出ヘッド１３と離接するため、個別吸引流路９３に設けられた個別流路開閉バルブ９５を制御することで、任意の機能液滴吐出ヘッド１３のみに対して、吸引処理することができる。さらに、吸引機構７５（廃液タンク１０１）を、高圧および低圧の他、中圧等、必要に応じ複数で構成してもよい。

また、本実施形態においては、Ｒ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンダ）、Ｙ（イエロー）の６色の機能液が供給される機能液滴吐出ヘッド１３を用いたものを使用しているが、供給される機能液の色数、色種は任意である。

以上の構成によれば、複数のキャップユニット７１に対し、同時並行的に異なる吸引圧力による吸引処理を行うことができる。また、２つの高低の吸引機構７５を交互運転するようにしているため、２つの吸引機構７５の使用頻度を均一化することができる。これにより、第１廃液タンク１０３および第２廃液タンク１０４の廃液の貯留量を均一にすることができ、全体として液抜き頻度を少なくすることができる。また、装置を停止させることなく、１の吸引機構７５のメンテナンスを行うことができる。

本発明の実施形態に係る液滴吐出装置の斜視図である。 本発明の実施形態に係る液滴吐出装置の平面図である。 本発明の実施形態に係る液滴吐出装置の側面図である。 機能液滴吐出ヘッドを搭載したヘッドユニットを模式的に表した平面図である。 機能液滴吐出ヘッドの表裏外観斜視図である。 吸引ユニットの側面図である。 キャップユニットの平面図である。 吸引ユニットの配管系統図である。 液滴吐出装置の主制御系について説明したブロック図である。

符号の説明

１：液滴吐出装置、１３：機能液滴吐出ヘッド、１５：フラッシングユニット、１６：吸引ユニット、５８：ノズル面、７１：キャップユニット、７６：圧縮エアー供給設備、８１：ヘッドキャップ、９３：個別吸引流路、９４：一次マニホールド、９５：個別流路開閉バルブ、９６：分配吸引流路、９７：二次マニホールド、９８：主吸引流路、９９：分配流路開閉バルブ、１００：流量計、１０１廃液タンク、１０３：第１廃液タンク、１０４：第２廃液タンク、１０６：圧力計、１１０：エジェクタ、１１１：電空レギュレータ、Ｗ：ワーク

Claims (13)

1. インクジェット方式の複数の機能液滴吐出ヘッドのノズル面に対し、キャップを介して機能液を吸引する吸引装置の制御方法であって、
   前記キャップから機能液を吸引する複数の吸引手段と、
   それぞれが１以上の前記キャップを搭載すると共に、それぞれが前記複数の吸引手段に接続された複数のキャップユニットと、を用い、
   前記複数の吸引手段の設定圧力を相互に異なる複数水準の吸引圧力にパターン設定すると共に、前記複数の吸引手段に対し前記パターン設定を定期的にまたは必要に応じて変更しつつ、前記キャップユニット単位で、任意の１の前記吸引手段を選択して吸引を行うことを特徴とする吸引装置の制御方法。
2. インクジェット方式の複数の機能液滴吐出ヘッドのノズル面に対し、離接自在に構成された複数のキャップを備えた吸引装置であって、
   前記各キャップから機能液を吸引する複数の吸引手段と、
   それぞれが１以上の前記キャップを搭載すると共に、それぞれが前記複数の吸引手段に接続された複数のキャップユニットと、
   前記各キャップを前記キャップユニット単位で離接動作させる離接機構と、
   それぞれが、上流側を前記各キャップユニットに接続したキャップ側流路、および下流側を前記各吸引手段に接続した複数の吸引手段側流路から成る複数組の吸引流路と、
   前記各キャップ側流路と前記複数の吸引手段側流路との間に介設され、前記各吸引流路を任意の１の前記吸引手段に選択的に流路切換えする複数の流路切換え手段と、
   前記離接機構、前記複数の吸引手段および前記複数の流路切換え手段を制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記複数の吸引手段の設定圧力を相互に異なる複数水準の吸引圧力にパターン設定すると共に、前記複数の吸引手段に対し前記パターン設定を定期的にまたは必要に応じて変更しつつ、前記キャップユニット単位で、任意の１の前記吸引手段を選択して吸引を行わせることを特徴とする吸引装置。
3. 前記各キャップ側流路は、
   前記各キャップに接続した複数の個別吸引流路と、
   前記複数の個別吸引流路を、前記キャップユニット単位で合流させる一次マニホールドと、から成ることを特徴とする請求項２に記載の吸引装置。
4. 前記複数組の吸引流路における前記複数の吸引手段側流路は、
   下流側を前記各吸引手段に接続した複数の主吸引流路と、
   前記各主吸引流路の上流側が接続された複数の二次マニホールドと、から成ることを特徴とする請求項３に記載の吸引装置。
5. 前記各流路切換え手段は、
   前記各一次マニホールドと前記複数の二次マニホールドとを接続する複数の分配吸引流路と、
   前記各分配吸引流路に介設した複数の分配流路開閉バルブと、から成ることを特徴とする請求項４に記載の吸引装置。
6. 前記各吸引手段は、前記吸引手段側流路の下流側が接続された廃液タンクと、一次側に圧縮エアーを導入すると共に二次側を前記廃液タンクの上部空間に接続したエジェクタと、を有していることを特徴とする請求項２ないし５のいずれかに記載の吸引装置。
7. 前記各吸引手段は、前記一次側に圧縮エアーの圧力を調整する圧力調整手段、を更に有し、
   前記制御手段は、前記圧力調整手段を介して前記設定圧力を制御することを特徴とする請求項６に記載の吸引装置。
8. 前記制御手段は、前記各キャップユニットにおける吸引圧力が一定になるように、前記複数の流路切換え手段のうちの開放している前記流路切換え手段の開放数に応じて、前記圧力調整手段を更に制御することを特徴とする請求項７に記載の吸引装置。
9. 吸引時の前記各廃液タンクの圧力を検出する圧力検出手段を、更に備え、
   前記制御手段は、前記廃液タンク内の圧力が前記開放数に応じた所定の圧力になるように、前記圧力調整手段を更に制御することを特徴とする請求項８に記載の吸引装置。
10. 吸引により前記各廃液タンクに流入する機能液流量を検出する流量検出手段を、更に備え、
    前記制御手段は、前記廃液タンクに流入する機能液流量が前記開放数に応じた所定の流量になるように、前記圧力調整手段を更に制御することを特徴とする請求項８に記載の吸引装置。
11. 前記パターン設定は、前記各キャップを前記各機能液滴吐出ヘッドに密接した状態で吸引する高圧水準の設定圧力と、前記各キャップを前記各機能液滴吐出ヘッドから離間させた状態で吸引する低圧水準の設定圧力と、から成ることを特徴とする請求項２ないし１０のいずれかに記載の吸引装置。
12. 前記複数の機能液滴吐出ヘッドが、前記機能液の色別に複数組設けられ、
    これに対応して、前記各キャップユニットは、１以上の前記キャップを色別に複数組搭載していることを特徴とする請求項２ないし１１のいずれかに記載の吸引装置。
13. ワークに対し、インクジェット方式の複数の機能液滴吐出ヘッドを相対的に移動させながら、前記各機能液滴吐出ヘッドから機能液滴を吐出させて描画を行なう描画手段と、
    請求項２ないし１２のいずれかに記載された吸引装置と、を備えたことを特徴とする液滴吐出装置。

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