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JP-2026077139-A - インクジェット装置及びヘッドの洗浄方法

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Abstract

【課題】より好適にインクジェット装置のヘッドを洗浄する。 【解決手段】ノズル２１と、ノズル２１に連通する圧力室２２と、振動により圧力室２２の容積を増減させる圧電素子２３と、を含むヘッド２と、圧電素子２３を制御する制御部３と、ノズル２１の開口部２６が浸漬される洗浄液９４を貯留する洗浄トレイ４１と、を備え、制御部３は、圧電素子２３を振動させることで、圧力室２２に貯留されているインク９１を開口部２６から吐出させる吐出制御と、開口部２６が洗浄液９４に浸漬されている状態において、圧電素子２３を振動させることで、開口部２６からノズル２１の内部へ洗浄液９４を吸引させる吸引制御と、を実行する、インクジェット装置１。 【選択図】 図８

Inventors

  • 藤原 久嘉

Assignees

  • 東レエンジニアリング株式会社

Dates

Publication Date
20260513
Application Date
20241025

Claims (7)

  1. ノズルと、前記ノズルに連通する圧力室と、振動により前記圧力室の容積を増減させる圧電素子と、を含むヘッドと、 前記圧電素子を制御する制御部と、 前記ノズルの開口部が浸漬される洗浄液を貯留する洗浄トレイと、 を備え、 前記制御部は、 前記圧電素子を振動させることで、前記圧力室に貯留されているインクを前記開口部から吐出させる吐出制御と、 前記開口部が前記洗浄液に浸漬されている状態において、前記圧電素子を振動させることで、前記開口部から前記ノズルの内部へ前記洗浄液を吸引させる吸引制御と、 を実行する、 インクジェット装置。
  2. 前記吐出制御は、第１波形パターンにて前記圧電素子を振動させる制御を含み、 前記吸引制御は、前記第１波形パターンとは異なる第２波形パターンにて前記圧電素子を振動させる制御を含む、 請求項１に記載のインクジェット装置。
  3. 前記吸引制御は、前記第２波形パターンにて前記圧電素子を振動させた後に、前記第１波形パターンにて前記圧電素子を振動させる制御を含む、 請求項２に記載のインクジェット装置。
  4. 前記ヘッドは、複数の前記圧力室と連通する共通インク室を含み、 前記共通インク室と接続し、前記ノズルよりも流路断面積の大きい排液配管と、 前記吸引制御の後に、前記ノズルの内部に吸引された前記洗浄液を前記共通インク室から前記排液配管へ圧送する圧送部と、 をさらに備える、 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のインクジェット装置。
  5. 前記洗浄トレイに貯留される前記洗浄液へ超音波振動を付与する振動部、 をさらに備える、 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のインクジェット装置。
  6. 前記振動部は、前記吸引制御の際に、前記洗浄液にキャビテーションが生じる第１音圧よりも弱い音圧にて超音波振動を付与する、 請求項５に記載のインクジェット装置。
  7. ノズルと、前記ノズルに連通する圧力室と、振動により前記圧力室の容積を増減させる圧電素子と、を含むヘッドの洗浄方法であって、 前記ノズルの開口部が洗浄トレイに貯留された洗浄液に浸漬されている状態において、前記圧電素子を振動させることで、前記開口部から前記ノズルの内部へ前記洗浄液を吸引させる吸引工程、 を備える、ヘッドの洗浄方法。

Description

本発明は、インクジェット装置及びヘッドの洗浄方法に関する。 インクジェット装置のヘッドにインクが付着して固まると、ヘッドにおけるインクの不吐出などの不具合が生じる。このため、ヘッドに付着したインクを洗浄する技術が知られている。例えば、特許文献１には、キャップ部に洗浄液を溜め、インクジェットヘッドのノズル面を当該洗浄液に浸漬させる技術が開示されている。 特許文献１では、ヘッドの内部に洗浄液を導入するために、廃液タンクとヘッドとを接続する第１流路に設けられる第１ポンプを動作させて、キャップ部に貯留される洗浄液をノズル開口からヘッド内へ吸い上げる。 また、特許文献１では、キャップ部の外周又は内部に超音波振動子を配置し、洗浄液をヘッド内へ導入した状態で、キャップ部に貯留される洗浄液とヘッド内の洗浄液とに超音波振動を付与する。 特開２０１５－０８５６６０号公報 実施形態に係るインクジェット装置を例示する模式図である。インクジェット装置の内部構成を例示する模式図である。インクジェット装置の動作を例示するフローチャートである。浸漬工程中のインクジェット装置の様子を示す模式図である。圧電素子が変位する様子を例示する模式図である。吐出制御を行う際の圧電素子の波形パターンを例示するグラフである。吸引制御を行う際の圧電素子の波形パターンを例示するグラフである。吸引工程中のインクジェット装置の様子を示す模式図である。排液工程中のインクジェット装置の様子を示す模式図である。 ＜本発明の実施形態の概要＞ 以下、本発明の実施形態の概要を列記して説明する。 （１）本発明に係るインクジェット装置は、ノズルと、前記ノズルに連通する圧力室と、振動により前記圧力室の容積を増減させる圧電素子と、を含むヘッドと、前記圧電素子を制御する制御部と、前記ノズルの開口部が浸漬される洗浄液を貯留する洗浄トレイと、を備え、前記制御部は、前記圧電素子を振動させることで、前記圧力室に貯留されているインクを前記開口部から吐出させる吐出制御と、前記開口部が前記洗浄液に浸漬されている状態において、前記圧電素子を振動させることで、前記開口部から前記ノズルの内部へ前記洗浄液を吸引させる吸引制御と、を実行する、インクジェット装置である。 本発明に係るインクジェット装置では、圧電素子の振動によって洗浄液を吸引するため、ヘッド内への洗浄液の吸引量を少量に抑えることができる。これにより、吸引に伴うノズル等の破損、多量の洗浄液に浸漬されることに起因するヘッド内部の劣化を抑制することができる。このため、例えばポンプによる負圧で多量の洗浄液をヘッドに導入する特許文献１の技術と比べ、より好適にインクジェット装置のヘッドを洗浄することができる。 （２）上記（１）のインクジェット装置において、前記吐出制御は、第１波形パターンにて前記圧電素子を振動させる制御を含み、前記吸引制御は、前記第１波形パターンとは異なる第２波形パターンにて前記圧電素子を振動させる制御を含んでもよい。 このように圧電素子を振動させることで、圧電素子が通常の吐出波形とは異なるパターンにて動作することで、ノズルの開口部から液体を吸引することができる。 （３）上記（２）のインクジェット装置において、前記吸引制御は、前記第２波形パターンにて前記圧電素子を振動させた後に、前記第１波形パターンにて前記圧電素子を振動させる制御を含んでもよい。 このように振動させることで、ノズル内に洗浄液が吸引された後、少量だけノズルから洗浄トレイへ洗浄液が吐出されるため、開口部付近の固着インクをヘッドから離れやすくすることができる。また、吸引と吐出を繰り返すことで、吸引量を微調整しながらノズル内に洗浄液を吸引することができるため、ヘッドへの洗浄液の吸引量を少量に抑えることができる。 （４）上記（１）から（３）のインクジェット装置において、前記ヘッドは、複数の前記圧力室と連通する共通インク室を含み、前記共通インク室と接続し、前記ノズルよりも流路断面積の大きい排液配管と、前記吸引制御の後に、前記ノズルの内部に吸引された前記洗浄液を前記共通インク室から前記排液配管へ圧送する圧送部と、をさらに備えてもよい。 例えば、開口部から吸引した洗浄液等を、同じく開口部から排出させると、洗浄により洗浄液等に浮遊している異物によってノズルが詰まるおそれがある。上記のように、洗浄液等の大部分を排液配管から排出させることで、異物も排液配管から排出されるため、ノズルの詰まりを回避することができる。 （５）上記（１）から（３）のインクジェット装置において、前記洗浄トレイに貯留される前記洗浄液へ超音波振動を付与する振動部をさらに備えてもよい。 振動部によって付与される洗浄液の振動により、固着インクの洗浄液への溶解を促進し、固着インクをヘッドの内壁やノズル面から離れやすくすることができる。 （６）上記（５）のインクジェット装置において、前記振動部は、前記吸引制御の際に、前記洗浄液にキャビテーションが生じる第１音圧よりも弱い音圧にて超音波振動を付与してもよい。 これにより、キャビテーションに起因する衝撃によりヘッドにダメージが生じることを抑制しつつ、洗浄液を揺らすことができるため、固着インクが洗浄液に溶解してヘッドの内壁やノズル面から離れることを促進することができる。 （７）本発明に係るヘッドの洗浄方法は、ノズルと、前記ノズルに連通する圧力室と、振動により前記圧力室の容積を増減させる圧電素子と、を含むヘッドの洗浄方法であって、前記ノズルの開口部が洗浄トレイに貯留された洗浄液に浸漬されている状態において、前記圧電素子を振動させることで、前記開口部から前記ノズルの内部へ前記洗浄液を吸引させる吸引工程、を備える、ヘッドの洗浄方法である。 本発明に係るヘッドの洗浄方法では、圧電素子の振動によって洗浄液を吸引するため、ヘッド内への洗浄液の吸引量を少量に抑えることができる。これにより、吸引に伴うノズル等の破損、多量の洗浄液に浸漬されることに起因するヘッド内部の劣化を抑制することができる。このため、例えばポンプによる負圧で多量の洗浄液をヘッドに導入する特許文献１の技術と比べ、より好適にヘッドを洗浄することができる。 ＜本発明の実施形態の詳細＞ 以下、本発明の実施形態の詳細を説明する。 〔インクジェット装置１の概略構成〕 図１は、実施形態に係るインクジェット装置１を例示する模式図である。 図２は、インクジェット装置１の内部構成を例示する模式図である。 インクジェット装置１は、ヘッド２と、制御部３と、洗浄部４と、排液部５と、塗布部６と、供給部７と、移動機構８と、を備える。図１及び図２は模式図であり、各部のサイズ関係について、説明のために適宜強調して記載しており、実際のサイズ関係とは相違する場合がある。インクジェット装置１は、例えばカラー液晶ディスプレイ等のフラットパネルディスプレイに用いられるカラーフィルタを製造する装置であってもよいし、コピー用紙等の紙面上に文字や写真等を描画する装置であってもよい。 ヘッド２は、複数のノズル２１と、複数のノズル２１にそれぞれ連通する複数の圧力室２２と、振動により複数の圧力室２２の容積をそれぞれ増減させる複数の圧電素子２３と、複数の圧力室２２と連通する共通インク室２４と、を含む。ヘッド２は、例えば、溝や孔を設けた複数の部材を接着剤によって積層することで形成されている。 ノズル２１は、ヘッド２の下面（鉛直方向下側の面）に形成されているノズル面２５にて開口している。当該開口を「開口部２６」と称す。圧力室２２は、ノズル２１よりも容積の大きい空間を形成しており、圧力室２２の一部の壁面に圧電素子２３が設けられている。圧電素子２３（ピエゾ）は、電圧の印加によって変形する材料により構成されている。圧電素子２３は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を含む。共通インク室２４は、圧力室２２よりも容積の大きい空間を形成しており、供給部７及び排液部５と連通している。 供給部７からヘッド２内にインク９１が供給され、共通インク室２４、圧力室２２及びノズル２１がインク９１に満たされている状態で、圧電素子２３が適宜に振動することで、ノズル２１の開口部２６からインク９１の液滴が吐出される。 洗浄部４は、ヘッド２を洗浄する。ヘッド２を使用すると、ノズル面２５やヘッド２の内部（例えば、圧力室２２の内壁、共通インク室２４の内壁）にインク９１が固着することがある。このインク固着に起因して、インク９１の不吐出や吐出方向の曲がり等の吐出不良が生じるおそれがあるため、固着したインク９１を除去する「ヘッド２の洗浄」が必要となる。 洗浄部４は、洗浄液９４を貯留する洗浄トレイ４１と、洗浄トレイ４１に洗浄液９４を供給する洗浄液タンク４２と、洗浄トレイ４１と洗浄液タンク４２とを接続している洗浄液配管４３と、開放状態と遮断状態とに切り替わることで、洗浄液配管４３の流通を制御する第１バルブ４４と、洗浄トレイ４１に貯留される洗浄液９４へ超音波振動を付与する振動部４５と、洗浄トレイ４１と後述の排液タンク５１とを接続している排液配管４６と、開放状態と遮断状態とに切り替わることで、排液配管４６の流通を制御する第２バルブ４７と、洗浄トレイ４１の液体を排液配管４６を通して排液タンク５１に圧送するポンプ４８と、を含む。 洗浄液９４は、インク９１に用いられる溶剤と同じ成分を含む液体である。例えば、インク９１に有機溶剤としてアセトンが含まれる場合、洗浄液９４はアセトンである。洗浄トレイ４１は、上方に開放されたボウル型の形状を有し、その内部にノズル面２５を収容することができる。 洗浄液タンク４２は、洗浄トレイ４１に貯留される前の未使用の洗浄液９４を貯留する。洗浄液タンク４２は、例えば洗浄トレイ４１よりも高い位置に設けられている。第１バルブ４４を開放状態とすることで、重力により、洗浄液タンク４２から洗浄液配管４３を通って、洗浄トレイ４１に洗浄液９４が供給される。洗浄トレイ４１にて洗浄液９４が所定の液面まで貯留されると、第１バルブ４４を遮断状態とすることで、洗浄液タンク４２から洗浄トレイ４１への洗浄液９４の供給が停止される。 振動部４５は、例えば洗浄トレイ４１の外部底面に設けられている、ランジュバン型振動子等の超音波振動子である。洗浄液９４は、上記のとおり溶剤であるため、振動部４５が洗浄液９４に浸漬すると振動部４５を構成する部材が溶ける等により、振動部４５が劣化するおそれがある。振動部４５は、洗浄トレイ４１の外側（底面、側面等）に取り付けられることで、振動部４５が洗浄液９４に浸かることを防止しつつ、洗浄液９４に超音波振動を付与することができる。 なお、振動部４５から洗浄トレイ４１内部の洗浄液９４に超音波振動が伝わりやすいように、洗浄トレイ４１のうち振動部４５が設けられている領域について、他の領域よりも壁の厚みを薄くしたり、ダイアフラムのように屈伸しやすい部材により構成したりしてもよい。 後述の排液タンク５１は、例えば洗浄トレイ４１よりも低い位置に設けられている。第２バルブ４７を開放状態とすることで、重力により、洗浄トレイ４１から排液配管４６を通って、排液タンク５１に洗浄液９４が廃棄される。また、第２バルブ４７を開放状態とし、かつポンプ４８を駆動させることで、重力に加えて、ポンプ４８により洗浄トレイ４１に加えられる負圧により、洗浄液９４が積極的に洗浄トレイ４１から排出される。 排液部５は、ヘッド２及び洗浄部４から送られる使用後のインク９１及び洗浄液９４を排液９６として貯留する。排液部５は、排液９６を貯留する排液タンク５１と、共通インク室２４と排液タンク５１とを接続している排液配管５２と、開放状態と遮断状態とに切り替わることで、排液配管５２の流通を制御する第３バルブ５３と、ノズル２１の開口部２６から吐出される排液９６を受ける排液トレイ５５（図９）