(57)【要約】【課題】液滴吐出ヘッドの目詰まり、汚れ等を解消するための液滴吐出ヘッドの洗浄方法において、洗浄時のインクの排出量を低減すること。【解決手段】インクを液滴として吐出する液滴吐出ヘッドの洗浄方法であって、前記液滴吐出ヘッド内に前記インクが充填された状態で、前記液滴吐出ヘッドの先端部を洗浄液に浸す洗浄工程を有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを液滴として吐出する液滴吐出ヘッドの洗浄方法であって、
前記液滴吐出ヘッド内に前記インクが充填された状態で、前記液滴吐出ヘッドの先端部を洗浄液に浸す洗浄工程を有することを特徴とする液滴吐出ヘッドの洗浄方法。
【請求項２】
請求項１に記載の液滴吐出ヘッドの洗浄方法において、
前記洗浄工程では、
前記液滴吐出ヘッドの先端部を前記洗浄液に浸しながら、前記液滴吐出ヘッドに振動を印加することを特徴とする液滴吐出ヘッドの洗浄方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の液滴吐出ヘッドの洗浄方法において、
前記洗浄液は、前記インクの主溶媒を含むことを特徴とする液滴吐出ヘッドの洗浄方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドの洗浄方法において、
前記洗浄液は、酸化力を有する無機酸を含むことを特徴とする液滴吐出ヘッドの洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出ヘッドの洗浄方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、インク供給口と、前記インク供給口からインクが供給されるインク室と、圧力発生部を有し、インク室からインクが供給される圧力室と、前記圧力発生部による圧力室内での圧力の発生によって、前記圧力室内のインクを外部へ吐出するための吐出口（ノズル）と、圧力発生部を駆動する駆動回路部とを備えた液滴吐出ヘッドを有する液滴吐出装置が、広く知られている。このような液滴吐出装置では、インク供給口に取り付けられたインク貯留槽から、前記インク供給口及びインク室を介して、圧力室内にインクが供給される。この状態で、圧力発生部が駆動回路部によって駆動されて、圧力室内に圧力が発生し、この圧力に押し出されることによって、吐出口からインクが液滴として吐出される。この吐出された液滴によって、紙やフィルム等の記録対象に記録がなされる。
【０００３】
このような、液滴吐出装置において、液滴吐出ヘッドの吐出口や吐出面に異物が生じては、安定的なインクの吐出が得られない。最近、液滴吐出装置が、民生用やオフィス用だけでなく、例えば、プリント基板の導体パターン形成や、液晶パネルのカラーフィルター製造等のような、産業用として用いられることも多くなっている。ところで、産業用に用いる液滴吐出装置は、民生用とは異なるものであり、例えば、大量生産を行うため、大量の液滴を長時間にわたって連続で吐出することが求められる。また、産業用に用いるインクでは、プリンターに適用されるもの（民生用）で用いるインクに比べて、一般に、吐出時の液切れも悪く、液滴吐出ヘッドの吐出口や吐出面にインクが残存しやすい。例えば、プリント基板の導体パターン形成に用いるインク（産業用）は、プリンターに適用されるもの（民生用）で用いるインクに比べて、組成に制限が多く、乾燥性や再溶解性等の特性が十分ではなく、金属粒子等の固形分が析出、あるいは凝集することにより、液滴吐出ヘッドの吐出部の目詰まりを起こしやすく、液滴の飛行曲がりが頻発してしまう。
【０００４】
このような、吐出口の目詰まり解消の手段として、液滴吐出装置内に洗浄液を充填させた状態で、前記圧力発生部を駆動させることで、発生する高周波によって液滴吐出ヘッド内の異物を物理的に除去する方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１５０９３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の異物除去やノズルの目詰まり解消の手段では、液滴吐出ヘッド内に洗浄液を充填するため、それまで液滴吐出ヘッド内に充填されていたインクを排出する必要がある。このため、液滴吐出ヘッドを洗浄する度にインクのロスが発生してしまう、という課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００８】
［適用例１］本適用例にかかる液滴吐出ヘッドの洗浄方法は、インクを液滴として吐出する液滴吐出ヘッドの洗浄方法であって、液滴吐出ヘッド内にインクが充填された状態で、前記液滴吐出ヘッドの先端部を洗浄液に浸す洗浄工程を含むことを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、洗浄時に前記液滴吐出ヘッド内部からインクを排出することなく、液滴吐出ヘッドの吐出口や吐出面の洗浄を実施することができる。従って、インクのロスを低減することができる。さらに、液滴吐出ヘッド内にインクが充填された状態であるため、インクの再充填を行う必要がなく、インクの吐出状態に素早く復帰させることができる。
【００１０】
［適用例２］上記適用例にかかる液滴吐出ヘッドの洗浄方法の前記洗浄工程では、前記液滴吐出ヘッドの先端部を前記洗浄液に浸しながら、前記液滴吐出ヘッドに振動を印加することを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、印加された振動によって液滴吐出ヘッドに付着した異物等を剥離させやすくすることができる。
【００１２】
［適用例３］上記適用例にかかる液滴吐出ヘッドの洗浄方法の前記洗浄液は、前記インクの主溶媒を含むことを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、例えば、液滴吐出ヘッドに付着したインク固形分等に対して、インクの主溶媒の再溶解性により、吐出口及び吐出面に付着したインク固形分等の汚れをより容易に除去することができる。
【００１４】
［適用例４］上記適用例にかかる液滴吐出ヘッドの洗浄方法の前記洗浄液は、酸化力を有する無機酸を含むことを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、吐出口及び吐出面に付着した汚れをより容易に酸化分解（インクが金属粒子を含む場合は、金属粒子の溶解）することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】液滴吐出装置の概略構成を示す斜視図。
【図２】液滴吐出ヘッドの概略構成を示す模式図。
【図３】洗浄工程における液滴吐出ヘッドの状態を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１８】
《液滴吐出装置》
まず、本発明の洗浄方法の説明に先立ち、本発明が適用される液滴吐出装置の好適な実施形態について説明する。図１は、液滴吐出装置（インクジェット装置）の好適な実施形態の一例を示す斜視図、図２は、図１の液滴吐出装置が備える液滴吐出ヘッド（インクジェットヘッド）の概略構成を説明するための模式図、図３は洗浄工程における図２の液滴吐出ヘッドの状態を示す模式図である。
【００１９】
図１に示すように、液滴吐出装置１００は、図２に示す液滴吐出ヘッド（インクジェットヘッド。以下、単にヘッドと呼ぶ）１１０と、ベース１３０と、テーブル１４０と、インク貯留槽１５０と、洗浄液貯留槽１６０と、テーブル位置決め手段１７０と、ヘッド位置決め手段１８０と、制御装置１９０等を有している。
【００２０】
この液滴吐出装置１００は、例えば、金属粒子が水系分散媒に分散した導体パターン形成用インクを吐出することにより、導体パターンを形成するのに用いられる装置である。
【００２１】
ベース１３０は、テーブル１４０、テーブル位置決め手段１７０、およびヘッド位置決め手段１８０等の液滴吐出装置１００の各構成部材を支持する台である。テーブル１４０は、テーブル位置決め手段１７０を介してベース１３０に設置されている。また、テーブル１４０は、基材Ｓ（本実施形態ではセラミックス成形体）を載置するものである。また、テーブル１４０の裏面には、ラバーヒーター（図示せず）が配設されている。テーブル１４０上に載置されたセラミックス成形体は、その上面全体がラバーヒーターにて所定の温度に加熱されるようになっている。
【００２２】
セラミックス成形体に着弾したインク（導体パターン形成用インク）１は、その表面側から水系分散媒の少なくとも一部が蒸発する。このとき、セラミックス成形体は加熱されているので、水系分散媒の蒸発が促進される。そして、セラミックス成形体に着弾したインク１は、乾燥とともにその表面の外縁から増粘し、つまり、中央部に比べて外周部における固形分（粒子）濃度が速く飽和濃度に達することから表面の外縁から増粘していく。外縁の増粘したインク１は、セラミックス成形体の面方向に沿う自身の濡れ広がりを停止するため、着弾径しいては線幅の制御が容易になる。
【００２３】
セラミックス成形体の加熱温度としては、例えば、４０℃以上１００℃以下で行うのが好ましく、５０℃以上７０℃以下で行うのがより好ましい。このような条件とすることにより、水系分散媒が蒸発した際に、クラックが発生するのをより効果的に防止することができる。
【００２４】
テーブル位置決め手段１７０は、第１移動手段１７１と、モーター１７２とを有している。テーブル位置決め手段１７０は、ベース１３０におけるテーブル１４０の位置を決定し、これにより、ベース１３０におけるセラミックス成形体の位置を決定する。第１移動手段１７１は、Ｙ方向と略平行に設けられた２本のレールと、当該レール上を移動する支持台とを有している。第１移動手段１７１の支持台は、モーター１７２を介してテーブル１４０を支持している。そして、支持台がレール上を移動することにより、基材Ｓを載置するテーブル１４０は、Ｙ方向に移動および位置決めされる。モーター１７２は、テーブル１４０を支持しており、θｚ方向にテーブル１４０を揺動および位置決めする。
【００２５】
ヘッド位置決め手段１８０は、第２移動手段１８１と、リニアモーター１８２と、モーター１８３、１８４、１８５とを有している。ヘッド位置決め手段１８０は、ヘッド１１０の位置を決定する。第２移動手段１８１は、ベース１３０から立設する２本の支持柱と、当該支持柱同士の間に当該支持柱に支持されて設けられ、２本のレールを有するレール台と、レールに沿って移動可能でヘッド１１０を支持する支持部材（図示せず）とを有している。そして、支持部材がレールに沿って移動することにより、ヘッド１１０は、Ｘ方向に移動および位置決めされる。リニアモーター１８２は、支持部材付近に設けられており、ヘッド１１０のＺ方向の移動および位置決めをすることができる。モーター１８３、１８４、１８５は、ヘッド１１０を、それぞれα，β，γ方向に揺動および位置決めする。
【００２６】
以上のようなテーブル位置決め手段１７０およびヘッド位置決め手段１８０と、により、インクジェット装置１００は、ヘッド１１０のインク吐出面１１５Ｐと、テーブル１４０上の基材Ｓとの相対的な位置および姿勢を、正確にコントロールできるようになっている。
【００２７】
ヘッド１１０は、図２に示すように、インクジェット方式（液滴吐出方式）によってインク１をノズル（吐出部）１１８から吐出するものである。本実施形態では、ヘッド１１０は、圧電体素子としてのピエゾ素子１１３を用いてインクを吐出させるピエゾ方式を用いている。ピエゾ方式は、インク１に熱を加えないため、材料の組成に影響を与えないなどの利点を有する。
【００２８】
ヘッド１１０は、ヘッド本体１１１と、振動板１１２と、ピエゾ素子１１３とを有している。
【００２９】
ヘッド本体１１１は、本体１１４と、その下端面にノズルプレート１１５とを有している。そして、本体１１４を板状のノズルプレート１１５と振動板１１２とが挟み込むことにより、空間としてのリザーバー１１６およびリザーバー１１６から分岐した複数のインク室１１７が形成されている。
【００３０】
リザーバー１１６には、後述するインク貯留槽１５０よりインク１が供給される。リザーバー１１６は、各インク室１１７にインク１を供給するための流路を形成している。
【００３１】
また、ノズルプレート１１５は、本体１１４の下端面に装着されており、インク吐出面１１５Ｐを構成している。このノズルプレート１１５には、インク１を吐出する複数のノズル１１８が、各インク室１１７に対応して開口されている。そして、各インク室１１７から対応するノズル１１８に向かって、インク流路が形成されている。
【００３２】
振動板１１２は、ヘッド本体１１１の上端面に装着されており、各インク室１１７の壁面を構成している。振動板１１２は、ピエゾ素子１１３の振動に応じて振動可能となっている。
【００３３】
ピエゾ素子１１３は、その振動板１１２のヘッド本体１１１と反対側に、各インク室１１７に対応して設けられている。ピエゾ素子１１３は、水晶等の圧電材料を一対の電極（不図示）で挟持したものである。その一対の電極は、駆動回路１９１に接続されている。そして、駆動回路１９１からピエゾ素子１１３に電気信号を入力すると、ピエゾ素子１１３が膨張変形または収縮変形する。ピエゾ素子１１３が収縮変形すると、インク室１１７の圧力が低下して、リザーバー１１６からインク室１１７にインク１が流入する。また、ピエゾ素子１１３が膨張変形すると、インク室１１７の圧力が増加して、ノズル１１８からインク１が吐出される。なお、印加電圧を変化させることにより、ピエゾ素子１１３の変形量を制御することができる。また、印加電圧の周波数を変化させることにより、ピエゾ素子１１３の変形速度を制御することができる。すなわち、ピエゾ素子１１３への印加電圧を制御することにより、インク１の吐出条件を制御し得るようになっている。
【００３４】
制御装置１９０は、インクジェット装置１００の各部位を制御する。例えば、駆動回路１９１で生成する印加電圧の波形を調節してインク１の吐出条件を制御したり、ヘッド位置決め手段１８０およびテーブル位置決め手段１７０を制御することにより基材Ｓへのインク１の吐出位置を制御する。
【００３５】
また、インク貯留槽１５０は、インク１を貯留する。インク貯留槽１５０は、搬送路１５１を介して、リザーバー１１６に接続されており、インク貯留槽１５０に貯留されたインク１は、液滴吐出時等における必要に応じてリザーバー１１６に供給される。
【００３６】
洗浄液貯留槽１６０は、ヘッド１１０に付着した異物等を除去するための洗浄液Ｗを貯留するものである。そして、洗浄液貯留槽１６０の一部には、ヘッド１１０の先端部が貯留された洗浄液中に浸漬可能な程度の開口部が設けられている。
【００３７】
《液滴吐出装置の洗浄方法》
次に、本発明の液滴吐出装置の洗浄方法の好適な実施形態について説明する。本実施形態では、上述したような液滴吐出装置１００を洗浄する洗浄方法を代表的に説明するが、本発明は、上述したような液滴吐出装置１００に限定されるものではない。
【００３８】
洗浄は、いかなるときに行ってもよいが、例えば、液滴吐出の休止時、インクジェット装置１００を作動させる前後等に行うことができる。このような期間に定期的に洗浄液による洗浄を行うことにより、ノズルプレート１１５における汚れの付着、ノズル１１８の目詰まりを確実に防止することができる。
【００３９】
液滴吐出装置の洗浄方法では、ヘッド１１０内にインク１が充填された状態で、ヘッド１１０の先端部を洗浄液に浸す洗浄工程を含む。本実施形態では、図３に示すように、ヘッド１１０の洗浄時においては、ヘッド本体１１１を洗浄液貯留槽１６０の上方へ移動させ、ノズルプレート１１５を洗浄液中へ浸漬する。洗浄時間（ヘッド１１０の洗浄液への浸漬時間）は、使用するインクの種類、ヘッドの使用状況等に応じて適宜設定することができる。例えば、数十秒から数分の間、洗浄液に浸せばよい。このように洗浄液貯留槽１６０を有することにより、より簡便に、またインク１のロスを低減してノズル１１８及びノズルプレート１１５を洗浄することができる。このように本実施形態では、リザーバー１１６およびリザーバー１１６から分岐した複数のインク室１１７（以下、単にヘッド内）にインク１が充填された状態で、洗浄工程を実施する点に特徴を有している。このような特徴を有することにより、液滴吐出装置から排出されるインク１の排出量を低減させることができる。また、液滴吐出装置内のインク１を洗浄液Ｗへ置換しないため、洗浄後、即座にインク１の吐出（生産活動）に移行することが可能な液滴吐出装置の洗浄方法を提供することができる。すなわち、主としてインク１の主溶媒で構成された洗浄液Ｗ中へ、ノズルプレート１１５を浸漬させることで、ノズル１１８及びノズルプレート１１５に付着したインク起因の汚れを除去することができる。
【００４０】
本明細書において、「インク１の主溶媒」とは、水および／または水との相溶性に優れる液体（例えば、２５℃における水１００ｇに対する溶解度が３０ｇ以上の液体）で構成されたもののことを指す。このように、インク１の主溶媒は、水および／または水との相溶性に優れる液体で構成されたものであるが、主として水で構成されたものであるのが好ましく、特に、水の含有率が７０ｗｔ％以上のものであるのが好ましく、９０ｗｔ％以上のものであるのがより好ましい。
【００４１】
また、洗浄液Ｗは、使用される（既にヘッド１１０内に充填されている）インクの主溶媒を含むことが好ましい。これより、再溶解性が発揮され、より効果的に洗浄効果を得ることができる。
【００４２】
主溶媒の具体例としては、例えば、水、メタノール、エタノール、ブタノール、プロパノール、イソプロパノール等のアルコール系溶媒、１，４−ジオキサン、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）等のエーテル系溶媒、ピリジン、ピラジン、ピロール等の芳香族複素環化合物系溶媒、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡ）等のアミド系溶媒、アセトニトリル等のニトリル系溶媒、アセトアルデヒド等のアルデヒド系溶媒等が挙げられ、これらのうち、１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００４３】
洗浄液には、酸化力のある無機酸が含まれていることが、より好ましい。無機酸を含む洗浄液を用いることにより、インク１が付着した汚れ（特に金属粒子の凝集の場合）を容易に除去することができる。この結果、ノズル１１８及びノズルプレート１１５をより効果的に洗浄することができる。
【００４４】
無機酸としては、塩酸、臭化水素酸、フッ化水素酸、ヨウ化水素酸、硝酸、亜硝酸、硫酸、亜硫酸、リン酸、亜リン酸、クロム酸、二クロム酸、過マンガン酸、酸化第二鉄水溶液、および、これらの塩等が挙げられる。
【００４５】
このように、無機酸が酸化力を有することにより、ノズル及びノズルプレートに付着した汚れ（特に金属粒子の凝集）をより容易に酸化分解（金属粒子の場合は溶解）することができる。この結果、ノズル１１８及びノズルプレート１１５をより確実に洗浄することができる。
【００４６】
具体的には、無機酸の酸化還元電位Ｅ（Ｖ）は、０．８≦Ｅ≦２．０５であることが好ましく、０．８６≦Ｅ≦１．５５であることがより好ましい。これにより、洗浄液の洗浄性をより高いものとすることができるとともに、ヘッド１１０を構成する部材を劣化させることを防止することができる。
【００４７】
また、無機酸としては、上述した中でも、硝酸、硝酸第二鉄水溶液、または無水クロム酸と硫酸の混合液を用いることが好ましく、硝酸を用いることがより好ましい。これにより、ヘッド１１０に付着した汚れ（特に金属粒子の凝集）をより確実に除去することができ、ノズル１１８及びノズルプレート１１５をさらに効果的に洗浄することができる。
【００４８】
洗浄工程後には、洗浄液中から引き上げたインク吐出面１１５Ｐをワイピングすることが好ましく、さらにワイピング後、インク１を任意回数吐出することがより好ましい。これにより、洗浄液へ浸漬中に、毛管力によってノズル１１８内へ混在した洗浄液を排出することができる。
【００４９】
洗浄工程後には、インク１を吐出して、吐出液滴の着弾精度を測定する検査工程を有することが好ましい。これにより、ノズル１１８及びノズルプレート１１５の汚れに起因する液滴の飛行曲がりが解消され、洗浄効果が得られていることを確認できる。
【００５０】
従って、上記の実施形態によれば、以下に示す効果がある。
【００５１】
ヘッド１１０内にインク１が充填された状態で、ヘッド１１０の先端部を洗浄液に浸した。これにより、ヘッド１１０内のインクをロスさせることなく、ヘッド１１０の洗浄を行うことができる。
【００５２】
なお、上記の実施形態に限定されるものでなく、以下のような変形例が挙げられる。
【００５３】
（変形例１）上記の実施形態では、ヘッド１１０の先端部を洗浄液Ｗに浸漬させたが、ヘッド１１０を洗浄液Ｗに浸しながら、さらに、ヘッド１１０に振動を印加させてもよい。この場合、例えば、ヘッド１１０のピエゾ素子１１３を駆動させればよい。これにより、発生した高周波がインク１を伝わってノズル１１８内の異物を物理的に剥離し、より効果的に洗浄効果を得ることができる。ただし、この際にインク１はノズル１１８より吐出されないようにピエゾ素子１１３の駆動を制御する。
【００５４】
（変形例２）上記の実施形態では、液滴吐出装置１００に洗浄液貯留槽１６０を備えたが、これに限定されない。例えば、液滴吐出装置１００とは別個に洗浄液貯留槽１６０を設けてもよい。このようにしても、上記同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００５５】
１…導体パターン形成用インク（インク）、１００…インクジェット装置（液滴吐出装置）、１１０…インクジェットヘッド（液滴吐出ヘッド、ヘッド）、１１１…ヘッド本体、１１２…振動板、１１３…ピエゾ素子、１１４…本体、１１５…ノズルプレート、１１５Ｐ…インク吐出面、１１６…リザーバー、１１７…インク室、１１８…ノズル（吐出部）、１３０…ベース、１４０…テーブル、１５０…インク貯留槽、１５１…搬送路、１６０…洗浄液貯留槽、１７０…テーブル位置決め手段、１７１…第１移動手段、１７２…モーター、１８０…ヘッド位置決め手段、１８１…第２移動手段、１８２…リニアモーター、１８３、１８４、１８５…モーター、１９０…制御装置、１９１…駆動回路、Ｗ…洗浄液、Ｓ…基材。
【図１】
2012040502.tif 000003
【図２】
2012040502.tif 000004
【図３】
2012040502.tif 000005