(57)【要約】【課題】インク消費量を抑えつつ、ノズルの開口端に付着した固化物を良好に除去できる、液滴吐出ヘッドのクリーニング方法を提供する。【解決手段】機能液を吐出するノズル１１１と、ノズル１１１に連通される流路部Ｎとを備えた液滴吐出ヘッド２０のクリーニング方法である。ノズル１１１及び流路部Ｎ内を、少なくともノズル１１１の開口径よりも小さい直径を有する固体粉体６２を含有する洗浄液６１で洗浄する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機能液を吐出するノズルと、前記ノズルに連通される流路部とを備えた液滴吐出ヘッドのクリーニング方法において、
前記ノズル及び前記流路部内を、少なくとも前記ノズルの開口径よりも小さい直径を有する固体粉体を含有する洗浄液で洗浄する洗浄工程を有することを特徴とする液滴吐出ヘッドのクリーニング方法。
【請求項２】
前記洗浄工程は、前記ノズルから前記流路部内に前記洗浄液を引き込む第１のステップと、前記ノズルから前記洗浄液を排出させる第２のステップとを含むことを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッドのクリーニング方法。
【請求項３】
前記洗浄工程において、前記第１のステップ及び前記第２のステップを複数回繰り返すことを特徴とする請求項２に記載の液滴吐出ヘッドのクリーニング方法。
【請求項４】
前記固体粉体として、前記機能液に分散されている物質を用いることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドのクリーニング方法。
【請求項５】
前記固体粉体として、前記液滴吐出ヘッドに供給する前記機能液中に含まれる異物を除去する際に用いられる異物除去手段のメッシュ部よりも直径が小さいものを用いることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドのクリーニング方法。
【請求項６】
前記固体粉体の直径は、２μｍ以下であることを特徴とする請求項５に記載の液滴吐出ヘッドのクリーニング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出ヘッドのクリーニング方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から液滴吐出装置は、画像を形成するプリンタやデバイス製造用の成膜装置として幅広い分野で用いられている。一般に、液滴吐出装置は液滴吐出ヘッドを備えている。液滴吐出ヘッドは、液状体の貯留部、貯留部に通じるノズルが形成されたノズルプレート、液状体を加圧してノズルから液滴を押し出すピエゾ素子等を備えている。
【０００３】
近年、液滴吐出法による成膜技術が注目されている。液滴吐出法によれば、膜の形成材料を含んだ微小なインク滴を所望の位置に配置することが可能である。これにより、微細な膜パターンを形成することができ、フォトリソグラフィ法を用いる場合よりもパターニングが容易になる。また、膜の形成材料のムダを少なくできるので、製造コストを低くすることができる。このような液滴吐出ヘッドにおいては、噴射特性を維持或いは回復させる手段として定期クリーニング（例えば、吸引処理又はワイピング処理）が行われている。
【０００４】
ところで、基板上に液滴を吐出する場合、液滴吐出ヘッドのノズルプレートには必ずミストが付着してしまう。特に、複数の基板に対して連続的に液滴を吐出する場合、ノズルプレートにミストが長時間付着した状態とされるため、ノズルの開口端に固化物が付着してしまう。すると、固化物の付着によってノズル径が狭まりノズルから吐出されるインク滴の量が減少したり、ノズルの開口形状が歪むことでインク滴の飛び散りや飛行曲がりによってインク滴が所望の位置に着弾しないといった問題が生じる可能性があった。しかしながら、上記定期クリーニングでは、ノズルの開口端に付着した固化物を良好に除去することができなかった。
【０００５】
そこで、このようなノズル内に残存する固化物を除去するクリーニング方法として、超音波振動を用いた技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。この超音波振動を用いたクリーニング方法は上記定期クリーニングとは別個に実行されるものである。
【特許文献１】特開２００３−１４５７８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述のような超音波振動を用いた場合でも、ノズルの開口端に付着した固化物を完全に除去することはできなかった。また、超音波振動によるクリーニングは、定期クリーニングとは別個に実行されることから、クリーニングによって多量のインク（機能液）が消費されてしまうという問題もある。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、機能液の消費量を抑えつつ、ノズルの開口端に付着した固化物を良好に除去できる、液滴吐出ヘッドのクリーニング方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の液滴吐出ヘッドのクリーニング方法は、機能液を吐出するノズルと、前記ノズルに連通される流路部とを備えた液滴吐出ヘッドのクリーニング方法において、前記ノズル及び前記流路部内を、少なくとも前記ノズルの開口径よりも小さい直径を有する固体粉体を含有する洗浄液で洗浄する洗浄工程を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明の液滴吐出ヘッドのクリーニング方法によれば、洗浄液内に含まれる固体粉体によって流路部及びノズル内に付着している異物を確実に除去することができる。特に、従来の方法では完全に除去することが難しかったノズルの開口端に付着してしまう固化物も確実に除去することができる。このとき、ノズルの開口端に付着する固化物を除去するために特別な処理（超音波振動）を用いる必要がなくなるので、機能液の無駄な消費を抑えることができる。したがって、機能液の消費量を抑えつつ、ノズルの開口端に付着した固化物を良好に除去することができる。
【００１０】
また、上記液滴吐出ヘッドのクリーニング方法においては、前記洗浄工程は、前記ノズルから前記流路部内に前記洗浄液を引き込む第１のステップと、前記ノズルから前記洗浄液を排出させる第２のステップとを含むのが好ましい。
この構成によれば、洗浄液がノズルの開口端を少なくとも複数回通過するようになる。よって、ノズルの開口端に付着している固化物を確実に除去することができる。
さらに、前記洗浄工程において、前記第１のステップ及び前記第２のステップを複数回繰り返すのがより望ましい。
これによりノズルの開口端に付着している固化物をより確実に除去することができる。
【００１１】
また、上記液滴吐出ヘッドのクリーニング方法においては、前記固体粉体として、前記機能液に分散されている物質を用いるのが好ましい。
洗浄工程の後、ノズル及び流路部内に洗浄液が完全に残らないようにすることは難しい。そこで、本発明を採用すれば、機能液内に分散されている物質を固体粉体として用いるので、ノズル及び流路部内に残留した固体粉体によってノズルから吐出される機能液の品質が低下するといった不具合が発生するのを防止できる。
【００１２】
また、上記液滴吐出ヘッドのクリーニング方法においては、前記固体粉体として、前記液滴吐出ヘッドに供給する前記機能液中に含まれる異物を除去する際に用いられる異物除去手段のメッシュ部よりも直径が小さいものを用いるのが好ましい。このとき、前記固体粉体の直径は、２μｍ以下であるのが望ましい。
このようにすれば、洗浄液の供給経路内に異物除去手段が設けられている場合であっても、固体粉体をノズル及び流路部内に良好に送り込むことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態を説明するが、本発明の技術範囲は以下の実施形態に限定されるものではない。以降の説明では図面を用いて各種の構造を例示するが、構造の特徴的な部分を見やすくするために、構造の寸法や縮尺を実際の構造と適宜異ならせて図示する。
【００１４】
（第１の実施形態）
本実施形態で述べる液滴吐出ヘッドは液滴吐出法により機能液を被処理基板に配置する液滴吐出装置に用いられるものである。ヘッドから吐出される機能液は、膜材料等の固形分を含有しており、乾燥させると固形分が残留するものである。すなわち、ここでいう機能液は、固形分を分散媒（溶媒）に分散（溶解）させた分散液（溶液）等である。機能液の具体例としては、顔料や染料等を含んだカラーフィルタ材料や、ＵＶインク、金属配線等の導電膜パターンの形成材料である金属粒子を含んだコロイド溶液等が挙げられる。
【００１５】
まず、本実施形態に係る液滴吐出ヘッドのクリーニング方法を説明するに先んじて、液滴吐出ヘッドの構造について説明する。
図１は液滴吐出ヘッドの分解斜視図を示すものである。また、図２は液滴吐出ヘッドの主要部の一部を示す図である。
【００１６】
図１、２に示されるように、液滴吐出ヘッド２０は、ノズル板１１０、圧力室基板１２０、振動板１３０、及び筐体１４０を含んで構成されている。圧力室基板１２０は、キャビティ１２１、側壁１２２、リザーバ１２３、及び連通部１２４を備えている。キャビティ１２１は、圧力室であってシリコン等の基板をエッチングすることにより形成されるものである。側壁１２２は、キャビティ１２１間を仕切るよう構成され、リザーバ１２３は、各キャビティ１２１に機能液を充填する時に機能液を供給可能な共通路として構成されている。連通部１２４は、各キャビティ１２１に機能液を導入可能に構成されている。なお、キャビティ１２１、リザーバ１２３、連通部１２４は機能液に対する流路部（図４参照）を構成するものである。
【００１７】
振動板１３０は、圧力室基板１２０の一方の面に貼り合わせ可能に構成されている。振動板１３０には圧力発生素子としての圧電体素子１５０が設けられている。また、振動板１３０には、リザーバ１２３内に機能液を供給するための供給口１３１が形成されている。この供給口１３１には後述するチューブＴによって貯留タンク５０内から機能液が供給されるようになっている。
【００１８】
圧電体素子１５０は、ペロブスカイト構造を持つ強誘電体の結晶であり、振動板１３０上に所定の形状で形成されて構成されている。この圧電体素子１５０は、制御装置２６から供給される駆動信号に対応して体積変化を生ずることが可能に構成されている。ノズル板１１０は、圧力室基板１２０に複数設けられたキャビティ（圧力室）１２１の各々に対応する位置にそのノズル１１１が配置されるよう、圧力室基板１２０に貼り合わせられている。ノズル板１１０を貼り合わせた圧力室基板１２０は、筐体１４０に嵌められることで液滴吐出ヘッド２０を構成している。
【００１９】
液滴吐出ヘッド２０から液滴を吐出するには、まず、制御装置２６が液滴を吐出させるための駆動信号を液滴吐出ヘッド２０に供給する。機能液は液滴吐出ヘッド２０のキャビティ１２１に流入しており、駆動信号が液滴吐出ヘッド２０に供給されると液滴吐出ヘッド２０に設けられた圧電体素子１５０がその駆動信号に応じた体積変化を生ずる。この体積変化は振動板１３０を変形させ、キャビティ１２１の体積を変化させる。この結果、そのキャビティ１２１のノズル１１１から液滴が吐出される。液滴が吐出されたキャビティ１２１には吐出によって減った機能液が新たに貯留タンク５０（図３参照）から供給される。
【００２０】
具体的には、圧電体素子１５０がキャビティ１２１の容積を膨張させる方に撓んでキャビティ１２１に負圧が発生する。これによって、機能液がリザーバ１２３からキャビティ１２１に供給される。また、ノズル１１１における機能液も僅かにキャビティ１２１内部方向へ引き込まれることで、メニスカスがノズル１１１の開口内に引き込まれる。そして、一定時間キャビティ１２１の容積を膨張した状態に保持した後、圧電体素子１５０が急速にキャビティ１２１の容積を収縮させる方向に撓み、キャビティ１２１に正圧を発生させる。これにより、ノズル１１１から液滴Ｄが吐出される。
【００２１】
図３は液滴吐出ヘッド２０における機能液の供給系の構成を示す図である。図３に示されるように、液滴吐出ヘッド２０は、液滴吐出装置内において、機能液を貯留する貯留タンク５０にチューブＴを介して接続された状態とされており、貯留タンク５０を例えば不図示の加圧手段によって加圧することで液滴吐出ヘッド２０側に機能液５１が供給されるようになっている。具体的に本実施形態では、機能液５１として顔料を含んだカラーフィルタ材料が貯留タンク５０内に貯留されている。
また、本実施形態においては、チューブＴの途中に貯留タンク５０から供給される機能液５１中に含まれる異物を除去する異物除去手段５４が設けられている。この異物除去手段５４は、例えば約５μｍのメッシュ構造を有する部材からなっている。
【００２２】
液滴吐出法により液滴を吐出する場合、図４に示すように浮遊ミストがノズル板１１０に付着し、ノズル１１１の開口端１１１ａに固化物Ｘ１を生じさせる。固化物Ｘ１はノズル１１１の開口径を狭めることでノズル１１１から吐出される液滴量を減少させたり、ノズル１１１の開口形状を歪めることで液滴の飛び散りや飛行曲がりによる着弾位置異常等の不具合を生じさせる。また、液滴吐出ヘッド２０は、経時的にノズル１１１内及び流路部Ｎの内壁面に異物Ｘ２が付着してしまう。
【００２３】
本実施形態に係る液滴吐出ヘッド２０のクリーニング方法は、液滴吐出ヘッド２０における液体噴射特性を回復或いは維持させるために従来から行われているフラッシング動作やワイピング動作等の定期クリーニング処理とは別に行われるものであって、後述するように開口端１１１ａに異物として付着する固化物Ｘ１、経時的に流路部Ｎ（図４参照）の内壁面に付着する異物Ｘ２を良好に除去できるものである。
【００２４】
以下、本実施形態に係る液滴吐出ヘッド２０のクリーニング方法について説明する。
まず、図５（ａ）に示すように、チューブＴに接続されている機能液貯留タンク５０を洗浄液貯留タンク６０に交換する。これにより、洗浄液貯留タンク６０は、チューブＴを介して液滴吐出ヘッド２０に接続されたものとなる。そして、洗浄液貯留タンク６０を不図示の加圧手段によって押圧することで洗浄液６１を、チューブＴを介して液滴吐出ヘッド２０側に送り込む。
【００２５】
具体的に本実施形態に係る液滴吐出ヘッドのクリーニング方法では、液滴吐出ヘッド２０のノズル１１１及び流路部Ｎ内に少なくともノズル１１１の開口径よりも小さい直径を有する固体粉体６２を含有する洗浄液６１を供給する洗浄工程を有している（図５（ｂ）〜（ｄ）参照）。固体粉体６２としては上記機能液貯留タンク５０内に貯留されていた機能液中に分散されている物質から構成するのが望ましい。具体的に本実施形態では、機能液５１内に分散されている顔料を固体粉体６２として用いた。また、固体粉体６２としては上記異物除去手段５４が有するメッシュ構造を透過可能な直径となっている。具体的に本実施形態では、固体粉体６２として、直径が２μｍ以下のものを用いた。これにより、洗浄液６１中の固体粉体６２が上記異物除去手段５４によって遮られることが防止され、固体粉体６２をノズル１１１及び流路部Ｎ内に良好に供給することができる。
【００２６】
すると、チューブＴに接続された供給口１３１を介し、洗浄液６１が図５（ｂ）に示されるように流路部Ｎ内に流れ込む。流路部Ｎ内に流れ込んだ洗浄液６１中の固体粉体６２は流路部Ｎの内壁面に接触するようになる。よって、固体粉体６２との接触によって流路部Ｎ内に付着している異物Ｘ２を良好に除去することができる。このようにして除去された異物は洗浄液６１内に分散した状態となる。
【００２７】
そして、洗浄液６１は流路部Ｎに連通するノズル１１１内にも流れ込む。これによりノズル１１１の内壁面に付着している異物、或いは上述の浮遊ミストを原因としてノズル１１１の開口端１１１ａに付着している固化物Ｘ１を除去することができる。本実施形態では、ノズル１１１から排出された洗浄液６１を収容する受け部６３をノズル板１１０に密着させるようにしている。これにより、図５（ｃ）に示されるようにノズル１１１から洗浄液６１が受け部６３内に排出されるようになっている（第２のステップ）。
【００２８】
続いて、不図示の吸引手段によってチューブＴ内を負圧状態とし、受け部６３内の洗浄液６１をチューブＴ側に吸引する。これにより、流路部Ｎ、及びノズル１１１内には図５（ｄ）に示されるように、洗浄液６１が引き込まれる（第１のステップ）。このとき洗浄液６１内の固体粉体６２は、再度ノズル１１１の開口端１１１ａに付着している固化物と、ノズル１１１及び流路部Ｎ内に付着している異物を除去することができる。
【００２９】
このように本実施形態においては、洗浄液６１がノズル１１１の開口端１１１ａを少なくとも複数回通過するようにしている。これにより、ノズル１１１の開口端１１１ａに付着している固化物を確実に除去することができる。
【００３０】
また、本実施形態においては、図５（ｄ）に示したようにノズル１１１内に洗浄液６１を引き込んだ後、再度、図５（ｃ）に示したようにノズル１１１から洗浄液６１が受け部６３内に排出されるようにしてもよい。すなわち、ノズル１１１から洗浄液６１を引き込むステップと、ノズル１１１から洗浄液６１を排出させるステップとを複数回繰り返すようにしてもよい。このようにすれば、ノズル１１１及び流路部Ｎ内の異物、或いはノズル１１１の開口端１１１ａに付着している固化物をより確実に除去することができる。
【００３１】
洗浄工程の終了後、異物を含んだ洗浄液６１を収容した受け部６３を回収することで液滴吐出ヘッド２０におけるクリーニングが終了となる。なお、洗浄後の洗浄液６１を洗浄液貯留タンク６０内に回収し、洗浄液貯留タンク６０をチューブＴから取り外すことでクリーニングを終了させるようにしてもよい。
【００３２】
なお、洗浄工程の後、ノズル１１１及び流路部Ｎ内に洗浄液６１が完全に残らないようにすることは難しい。これに対し、本実施形態では、上述のように機能液５１内に分散されている顔料を固体粉体６２として用いるので、ノズル１１１及び流路部Ｎ内に残留した固体粉体６２により洗浄工程後にノズル１１１から吐出される機能液５１の品質が低下するといった不具合が発生するのを防止できる。
【００３３】
以上述べたように、本実施形態によれば、洗浄液６１内に含まれる固体粉体６２によって流路部Ｎ及びノズル１１１内に付着している異物を確実に除去することができる。特に、従来の方法では完全に除去することが難しかったノズル１１１の開口端１１１ａに付着した固化物Ｘ１も確実に除去することができる。このとき、ノズル１１１の開口端１１１ａに付着する固化物Ｘ１を除去するために特別な処理（超音波振動）を用いる必要がなくなるので、機能液の消費量を抑えることができる。したがって、機能液の消費量を抑えつつ、ノズル１１１の開口端１１１ａに付着している固化物Ｘ１を良好に除去することができる。なお、本実施形態によれば、ヘッドの初期組立時に流路部Ｎ内に付着した異物を排出する場合も有効である。
【００３４】
（第２の実施形態）
続いて、本実施形態に係る液滴吐出ヘッド２０のクリーニング方法について説明する。本実施形態と第１の実施形態との違いは、液滴吐出ヘッド２０に対する洗浄液の供給方法が異なる点である。なお、第１の実施形態と共通の構成及び部材については同一の符号を付し、その説明については省略若しくは簡略する。
【００３５】
本実施形態では図６（ａ）に示すように、洗浄液貯留タンク６０の洗浄液６１内に液滴吐出ヘッド２０のノズル板１１０を浸漬した状態で不図示の吸引手段によってチューブＴ内を負圧状態とし、ノズル１１１及び流路部Ｎ内を負圧状態とする。これにより、洗浄液６１はノズル１１１から流路部Ｎ内へと引き込まれる（第１のステップ）。このとき洗浄液６１内の固体粉体６２は、図６（ｂ）に示すように、ノズル１１１の開口端１１１ａに付着している固化物Ｘ１と、ノズル１１１及び流路部Ｎ内に付着している異物Ｘ２とに接触するようになる。
【００３６】
続いて、ノズル１１１及び流路部Ｎ内から洗浄液６１を排出させる。本実施形態では液滴吐出装置に設けられるキャッピング装置７０を利用することで洗浄液６１の排出動作を行うようにしている。キャッピング装置７０は、液滴吐出ヘッド２０の吐出特性を維持或いは回復させるためのフラッシング処理や吸引処理時（定期クリーニング）に用いられるものである。キャッピング装置７０は、ノズル板１１０に当接する当接部材７１と、チューブを介して当接部材７１に接続される吸引ポンプ７３と、を備えている。
【００３７】
具体的には、図６（ｃ）に示すように、キャッピング装置７０をノズル板１１０に当接させ、吸引ポンプ７３を駆動し、キャッピング装置７０とノズル板１１０との間に形成された密閉空間を負圧状態にする。これにより、ノズル１１１及び流路部Ｎ内の洗浄液６１が当接部材７１内に排出される。このとき洗浄液６１内の固体粉体６２は、ノズル１１１の開口端１１１ａに付着している固化物Ｘ１と、ノズル１１１及び流路部Ｎ内に付着している異物Ｘ２を除去することができる。
【００３８】
また、本実施形態においては、図６（ｃ）に示したようにキャッピング装置７０内に洗浄液６１を排出した後、再度、図６（ａ）に示したようにノズル１１１から洗浄液６１を流路部Ｎ内に引き込むようにしてもよい。すなわち、ノズル１１１から洗浄液６１を引き込むステップと、ノズル１１１から洗浄液６１を排出させるステップとを複数回繰り返すようにしてもよい。このようにすれば、ノズル１１１及び流路部Ｎ内に付着している異物Ｘ２、或いはノズル１１１の開口端１１１ａに付着している固化物Ｘ１をより確実に除去することができる。
したがって、第１の実施形態と同様、機能液の消費量を抑えつつ、ノズル１１１の開口端１１１ａに付着している固化物Ｘ１及びノズル１１１及び流路部Ｎ内に付着している異物Ｘ２を良好に除去できる。
【００３９】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されることはなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
例えば、上記実施形態では、光照射機構１３が紫外線を照射する場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、ノズル内に付着している樹脂に対し、ノズル内壁から容易に脱落可能とする程度のエネルギを付与できる光であれば紫外線以外の高いに限定されることはない。
【００４０】
例えば、第１の実施形態では、チューブＴに接続されている機能液貯留タンク５０を洗浄液貯留タンク６０に交換する場合を例にあげて説明したが、図７に示されるようにチューブＴの主部Ｔ１から分岐した分岐部Ｔ２に洗浄液貯留タンク６０を予め接続した状態で液滴吐出装置内に洗浄液貯留タンク６０を搭載した構成であってもよい。機能液貯留タンク５０から液滴吐出ヘッド２０に機能液が供給される場合、分岐部Ｔ２の途中に設けられたバルブＢ１を閉じるとともに、チューブＴの主部Ｔ１に設けられたバルブＢ２を開いておく。一方、ヘッドの洗浄工程時には、上記バルブＢ１を開くとともに上記バルブＢ２を閉じておく。これにより、洗浄液貯留タンク６０内の洗浄液６１を液滴吐出ヘッド２０のノズル１１１及び流路部Ｎに良好に供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】液滴吐出ヘッドの分解斜視図を示すものである。
【図２】液滴吐出ヘッドの主要部の一部を示す図である。
【図３】液滴吐出ヘッドにおける機能液の供給系の構成を示す図である。
【図４】ノズル内に付着する固化物を示す図である。
【図５】液滴吐出ヘッドのクリーニング方法についての説明図である。
【図６】第２の実施形態に係る液滴吐出ヘッドのクリーニング方法の説明図である。
【図７】液滴吐出装置の変形例に係る構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
Ｎ…流路部、２０…液滴吐出ヘッド、５４…異物除去手段、６１…洗浄液、６２…固体粉体、１１１…ノズル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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