JP2007008103A - 洗浄保持装置、印刷装置、印刷部材の保持方法、及び印刷方法 - Google Patents

Abstract

【課題】インク吐出性を低下させずに、吐出口を洗浄保持する装置と方法を提供する。
【解決手段】
洗浄部１０は収容容器２１と、収容容器２１の開口２３の周囲を取り囲むパッキング部材３０を有しており、印刷部材１５はパッキング部材３０に押し当てられ、吐出口１７が配置された領域が収容容器２１の内部空間２９に露出する状態で、印刷部材１５がパッキング部材３０密着して内部空間２９が密閉される。収容容器２１内部に配置された噴出ノズル２９から溶剤を霧状に噴霧すると、その内部空間２９には溶剤の微小液滴が充満すると共に、該液滴の一部はノズルプレート１６表面の付着物を洗い流す。
【選択図】図３

Description

本発明はインクジェットプリンターのノズルを洗浄する洗浄保持装置と、印刷部材の保持方法、及び印刷方法に関する。

従来より、液晶表示素子のカラーフィルター、配向膜、有機ＥＬ表示素子の発光層、プラズマ表示素子の配線等、ＦＰＤ分野の製造、実装配線基板の製造等にはインクジェットプリンタが用いられている。

インクジェットプリンタは、吐出口が設けられたノズルプレートを有し、該吐出口からインクを吐出することで印刷を行うが、印刷を長時間行うと、吐出口の周囲にインクやインクの固形分が付着して吐出性が低下するので、その場合は印刷を中止し、ノズルプレートを洗浄した後、再び印刷を開始する。

ノズルプレートの洗浄方法としては、洗浄液をノズルプレートに噴出する方法がある（特許文献１、２を参照）。しかしながら、洗浄液をノズルプレートに噴出すると、洗浄液が吐出口からノズルプレート内部に大量に入り込んでしまう。

ノズルプレートの内部にはインクが保持されており、洗浄液が大量に入り込むと、インクの組成が変わるだけでなく、インクの液面状態（メニスカス）が乱れ、印刷を再開したときにインクの吐出状態が不安定になってしまう。

また、洗浄液が収容されたキャッピング機構を印刷ヘッドに装着する方法があるが（特許文献３を参照）、この方法ではノズルプレートに付着したインクを除去できず、吐出口のインク吐出性を復活させることは困難であった。
特開昭６１−１９３８５７ 特開平４−３９０５５ 特開平１−２１０３５０

本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、印刷部材の吐出口のインク詰まりを効果的に防止し、インクの吐出性を安定させることにある。

上記課題を解決するために請求項１記載の発明は、収容容器と、前記収容容器の開口の周囲に配置されたパッキング部材と、前記収容容器内に配置された噴出ノズルとを有し、前記吐出口からインクを吐出可能な印刷部材を、前記パッキング部材と密着させ、前記収容容器内の空間を、前記収容容器の外部の空間から遮断した状態で、前記噴出ノズルから溶剤を霧状にして噴霧すると、前記収容容器内の空間が前記霧状の溶剤で充満されるように構成された洗浄保持装置である。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の洗浄保持装置であって、前記収容容器には、前記印刷部材から落下した前記溶剤を回収する回収装置が接続された洗浄保持装置である。
請求項３記載の発明は、印刷部材と、洗浄保持装置とを有し、前記印刷部材は、インクを吐出可能な吐出口を有し、前記洗浄保持装置は、収容容器と、前記収容容器の開口の周囲に配置されたパッキング部材と、前記収容容器内に配置された噴出ノズルとを有し、前記印刷部材を前記パッキング部材と密着させ、前記収容容器内の空間を、前記収容容器の外部の空間から遮断した状態で、前記噴出ノズルから溶剤を霧状にして噴霧すると、前記収容容器内の空間が前記霧状の溶剤で充満されるように構成された印刷装置である。
請求項４記載の発明は、開口周囲にパッキング部材が配置された収容容器の、前記パッキング部材に印刷部材を押し当てて前記収容容器内の空間を密閉し、前記開口から前記収容容器内に前記印刷部材の吐出口を露出させ、前記収容容器内に溶剤の霧を噴霧して、前記収容容器内に前記溶剤の霧を充満させ、前記印刷部材を洗浄した後、前記霧の噴霧を停止し、前記収容容器の密閉を維持した状態で、前記印刷部材を前記開口上に存置させる印刷部材の保持方法である。
請求項５記載の発明は、請求項４記載の保持方法であって、前記溶剤には前記インクに含有された溶剤と同じものを用いる保持方法である。
請求項６記載の発明は、請求項４又は請求項５のいずれか１項記載の保持方法であって、前記洗浄の際に、前記印刷部材を洗浄した前記溶剤を収容容器内部から回収する保持方法である。
請求項７記載の発明は、印刷対象物にインクを吐出した後、前記インクの吐出を再開する前に、請求項４乃至請求項６のいずれか１項記載の保持方法で前記印刷部材を保持する印刷方法である。

本発明は上記のように構成されており、吐出口からのインクの吐出状態が不安定になり、ノズルプレートのクリーニングが必要と判断される時や、インクの吐出を長時間停止する時には、印刷部材をパッキング部材に押し当てて収容容器の内部空間を密閉し、噴出ノズルから霧状の液滴を噴霧する。

収容容器の内部空間には液滴が霧状に充満するから、その空間に含まれる溶剤の量は、液滴の霧が存在しない場合よりも液量が多い。

収容容器の内部空間に浮遊する液滴は、時間の経過と共に減少するが、その内部空間は密閉され、溶剤やその蒸気が外部に漏出しないので、該内部空間の溶剤含有量は、その空間で溶剤が飽和蒸気圧にされた時の溶剤含有量よりも小さくならない。従って、吐出口内のインクの蒸発量は平衡状態であり、インクは乾燥せず、その粘度は上昇しない。

ノズルプレート内のインクのメニスカスを乱さずに、吐出口を洗浄可能でありインクの粘度も上昇しないので、インクの吐出が安定して行われる。

図１（ａ）の符号１は本発明の印刷装置の一例を示しており、この印刷装置１は印刷部１０と、洗浄部（洗浄保持装置）２０とを有している。印刷部１０は台１１と、台１１上に配置された印刷部材１５とを有している。

印刷部材１５は保持体１３を有しており、保持体１３の一面には複数の印刷ヘッド１４が千鳥状に配置されている（図２）。
各印刷ヘッド１４はノズルプレート１６を有しており、各ノズルプレート１６には複数の吐出口１７が設けられている。

各印刷ヘッド１４の吐出口１７は印刷ヘッド１４が並べられた直線上に並べられており、従って各印刷ヘッド１４の吐出口１７は互いに平行な二直線上に配置されている。

図１（ａ）は台１１上に配置された不図示の移動手段（例えばＸＹテーブル）に印刷対象物１９が保持された状態を示しており、移動手段によって印刷対象物１９を印刷部材１５を印刷対象物１９の下方に向かって移動させる。

各印刷ヘッド１４は不図示のインク供給系に接続されており、インク供給系から供給されるインクを各吐出口１７から吐出しながら、印刷対象物１９を吐出口１７が並べられた直線と略直交する方向に移動させ、印刷部材１５の下方位置を通過させれば、印刷対象物１９の表面にはその移動方向の一端から他端までインクが塗布される。

尚、印刷ヘッド１４の配置は千鳥状にせずに、直線状にしてもよいし、また各印刷ヘッド１４を制御手段に接続し、予め決められたパターンに沿って吐出を行い、所定パターンにインクを塗布してもよい。

インクの塗布終了後、インクの吐出を停止して印刷を終了し、印刷対象物１９を台１１上から取り除き、印刷部材１５を洗浄部２０上に移動させる。
洗浄部２０は印刷ヘッド１４の数と同じ数の収容容器２１を有しており、各収容容器２１は台１１の側方に台１１と離間して配置されている。

各収容容器２１は開口２３を上側に向けており、その開口２３の周囲にはパッキング部材３０が配置されている。
印刷ヘッド１４はノズルプレート１６が開口２３やパッキング部材３０よりも上方に位置している。

収容容器２１は、印刷ヘッド１４と印刷ヘッド１４の間隔と同じ間隔を空けて並べられており、印刷ヘッド１４の並びと収容容器２１の並びとを一致させ、各ノズルプレート１６が開口２３上に位置するように印刷部材１５を配置する（図１（ｂ））。

パッキング部材３０の内周は、ノズルプレート１６の外周よりも小さく、かつ、各ノズルプレート１６の吐出口１７が形成された領域よりは大きくされており、吐出口１７が並べられた領域が、パッキング部材３０の内側に位置する状態で、印刷部材１５を下降させると、吐出口１７とその周囲の部分はパッキング部材３０に接触しないが、ノズルプレート１６の吐出口１７が配置された領域よりも外側の部分はパッキング部材３０に接触する。

パッキング部材３０は弾性材料で構成されているので、印刷部材１５でパッキング部材３０を押圧すると、パッキング部材３０が弾性変形し、パッキング部材３０の表面がノズルプレート１６の表面に密着して、収容容器２１の内部空間が外部雰囲気から密閉される。

各印刷ヘッド１４はそれぞれ同じ構造を有しており、各収容容器２１もそれぞれ同じ構造を有している。１つの印刷ヘッド１４と１つの収容容器２１を例にとって、それらの構造をより詳細に説明すると、収容容器２１の内部には１又は複数の噴出ノズル２５が配置されている（図３）。

各噴出ノズル２５は不図示の溶剤供給源に接続されている。この噴出ノズル２５は、噴出口２４から液体を霧状に噴霧するように構成されており、吐出口１７からのインクの吐出を停止したまま、溶剤供給源から供給される溶剤を霧状に噴出する。

ここでは、各噴出ノズル２５は気体供給系に接続されており、噴出ノズル２５に溶剤供給源から溶剤を供給すると共に、気体供給系から圧縮気体（例えば圧縮空気）を供給すると、溶剤は圧縮気体で吹き飛ばされ、溶剤が霧状に噴霧される。ただし、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば溶剤の中に気体を噴出するバルブを浸漬し、溶剤中で気体を噴出することで、溶剤の霧を作成してもよい。

開口２３の中央にはノズルプレート１６の吐出口１７が配置された領域が位置しており、噴出口２４は吐出口１７が配置された領域に向けられている。
溶剤の霧は、微小な溶剤の液滴で構成されており、噴出口２４はその液滴を広がりを持って噴霧するように構成され、噴出口２４から噴出された液滴の一部はノズルプレート１６方向に向かって飛行し、収容容器２１の内部空間２９に充満して、その内部で霧状に漂う。図３の符号２７は噴出口２４から放出された液滴の広がり状態を模式的に示している。

噴出口２４から噴出された液滴は吐出口１７の径よりも小さくされており、ノズルプレート１６方向に向かった液滴の一部は、吐出口１７からノズルプレート１６の内部に入り、他の液滴はノズルプレート１６の表面に付着する。

図４はノズルプレート１６の吐出口１７が設けられた部分の拡大断面図を示している。ノズルプレート１６の内部にはインク４が保持されており、ノズルプレート１６の内部に液滴が入り込んでも、その液滴を構成する溶剤の量は少量であるから、インク４の液面１８部分の組成は大きく変わらず、液面１８の状態（メニスカス）は乱れない。

吐出口１７は、金属粒子が溶剤に分散されたインクや、染料や顔料が溶剤に溶解されたインクや、有機ＥＬ素子の有機層を構成する有機材料が溶剤に溶解されたインクや、スペーサ粒子が溶剤に分散されたインク等を吐出可能であって、多くの印刷対象物１９に印刷を行うと、溶剤に溶解された顔料や染料、又は溶剤に分散されたスペーサ粒子や金属粒子がノズルプレート１６の表面に付着物として残留している。

溶剤の液滴がノズルプレート１６の表面に付着すると、付着物が溶剤で濡れた状態になり、溶剤は付着物を溶解又は分散して収容容器２１の底部に落下し、その底部に溶剤が溜まる。収容容器２１には回収装置５１が接続されており、収容容器２１の底部に溜まった溶剤は、その溶剤中に溶解又は分散した付着物と一緒に、収容容器２１から回収装置５１に排出される。

ノズルプレート１６の表面が十分に洗浄されたところで、収容容器２１の内部空間２９を密閉したまま、溶剤の噴霧を停止し、洗浄工程を終了する。洗浄工程を終了した時には、内部空間２９は液滴が浮遊した状態で維持され、収容容器２１の内壁やノズルプレート１６の表面は溶剤で濡れている。収容容器２１の内部空間２９は密閉されているので、その内部空間２９に浮遊した液滴が無くなった後も、溶剤の飽和蒸気圧が維持される
各吐出口１７は溶剤の飽和蒸気圧が維持された内部空間２９と面するので、ノズルプレート１６内部のインク４が乾燥せず、その粘度は上昇しない。従って、印刷ヘッド１４をパッキング部材３０から離し、印刷部材１５を台１１上に戻して印刷を再開した時には、インクは各吐出口１７から安定して吐出される。

溶剤であるデカリンに銀粒子が分散されたＡｇナノメタルインク（真空冶金（株）社製）を用い、スペクトラ社製の商品名「ＳＸ−１２８」（吐出口の数、１２８個）を印刷部材１５として用い、噴出ノズル２５から噴霧する溶剤としてインクと同じ溶剤であるデカリンを用い、下記に示す「吐出試験」を行った。

＜吐出試験＞
印刷部材１５でインクの吐出を行った後（初期状態）、上述した工程で収容容器２１の内部空間２９を密閉して溶剤を噴霧し、噴霧を停止してから内部空間２９を１時間又は２時間密閉した後、再び印刷を開始し、インクを吐出可能な吐出口１７の数を数えた（実施例）。更に、上記初期状態でインクの吐出を行った後、洗浄部２０で洗浄せずに、大気雰囲気に吐出口１７を曝したまま、１時間又は２時間放置し、印刷を再開してインクを吐出可能な吐出口１７の数を数えた（比較例）。その結果を下記表１に記載する。

実施例では休止１時間後、２時間後共に、初期状態と変わらず１２８個全ての吐出口１７からインクを吐出可能であった。これに対し、吐出口１７を大気に曝した比較例では、吐出口１７内のインク４の液面１８から溶剤が蒸発し、液面部分のインク４の粘度が上昇したため、吐出可能な吐出口１７の数が時間が経つほど減少していた。

以上は１つの収容容器２１で１つの印刷ヘッド１４を洗浄する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。吐出口１７が収容容器２１の内部空間２９に露出し、印刷部材１５で収容容器２１の内部空間が密閉されるのであれば、１つの収容容器２１に２つ以上の開口２３を設けて、各開口２３上にそれぞれ印刷ヘッド１４を配置して洗浄を行ってもよいし、また、収容容器２１に大径の開口を設け、その開口上に２つ以上の印刷ヘッド１４を配置して、印刷ヘッド１４を一緒に洗浄してもよい。

各収容容器２１の配置場所や開口２３の向きも特に限定されるものではない。収容容器２１の底部に溜まった溶剤は回収装置５１に排出せずに、収容容器２１の内部に残してもよい。

パッキング部材３０に密着させる部材はノズルプレート１６で無くても良く、例えばパッキング部材３０を、印刷ヘッド１４のノズルプレート１６以外の部分に押し当ててもよいし、またパッキング部材３０を保持体１３に密着させてもよい。要するに、吐出口１７が収容容器２１の内部空間２９に露出する状態で、その内部空間２９が密閉されるのであれば、パッキング部材３０を印刷部材１５のどの場所に密着させてもよい。

パッキング部材３０は収容容器２１に設ける場合に限定されるものではなく、各吐出口１７が収容容器２１の内部空間２９に露出する状態で、印刷部材１５と収容容器２１がパッキング部材３０を挟んで密着し、収容容器２１の内部空間２９が密閉されるのであれば、収容容器２１にパッキング部材３０を設けず、印刷部材１５にパッキング部材３０を設けてもよいし、収容容器２１と印刷部材１５の両方にパッキング部材３０を設けてもよいし、更に、収容容器２１と印刷部材１５のいずれにもパッキング部材３０を設けず、印刷部材１５と収容容器２１の間にパッキング部材３０を配置して、印刷部材１５と収容容器２１でパッキング部材３０を挟み込んでもよい。
パッキング部材３０を構成する弾性材料も特に限定されず、合成ゴム、天然ゴム等種々のものを用いることができる。

霧状に噴霧する溶剤は、上記顔料、染料、有機材料、金属粒子、スペーサ粒子等インクに含有される固形分や、インクの溶剤と化学的に反応しないものであって、インクの固形分を溶解又は分散するものであれば、インクの溶剤と同じものでなくても構わない。

本発明でノズルプレート１６の洗浄を行うときのタイミングは特に限定されず、１つの印刷対象物１９への印刷を終了するたびに洗浄を行ってもよいし、複数枚の印刷対象物１９への印刷を終了した後に洗浄を行ってもよいし、更に１つの印刷対象物１９に印刷を行っている途中に、インクの吐出を停止して洗浄を行い、洗浄後は再び同じ印刷対象物１９への印刷を再開してもよい。

（ａ）、（ｂ）：本発明の印刷装置の一例を説明する平面図 印刷部材の一例を示す平面図 収容容器と印刷ヘッドとを説明する断面図 ノズルプレートの拡大断面図

符号の説明

１……印刷装置 １０……印刷部 １４……印刷ヘッド １５……印刷部材 １６……ノズルプレート １７……吐出口 ２０……洗浄部（洗浄保持装置） ２１……収容容器 ２３……開口 ２４……噴出口 ２５……噴出ノズル ３０……パッキング部材 ５１……回収装置

Claims (7)

1. 収容容器と、前記収容容器の開口の周囲に配置されたパッキング部材と、前記収容容器内に配置された噴出ノズルとを有し、
   前記吐出口からインクを吐出可能な印刷部材を、前記パッキング部材と密着させ、前記収容容器内の空間を、前記収容容器の外部の空間から遮断した状態で、前記噴出ノズルから溶剤を霧状にして噴霧すると、前記収容容器内の空間が前記霧状の溶剤で充満されるように構成された洗浄保持装置。
2. 前記収容容器には、前記印刷部材から落下した前記溶剤を回収する回収装置が接続された請求項１記載の洗浄保持装置。
3. 印刷部材と、洗浄保持装置とを有し、
   前記印刷部材は、インクを吐出可能な吐出口を有し、
   前記洗浄保持装置は、収容容器と、前記収容容器の開口の周囲に配置されたパッキング部材と、前記収容容器内に配置された噴出ノズルとを有し、
   前記印刷部材を前記パッキング部材と密着させ、前記収容容器内の空間を、前記収容容器の外部の空間から遮断した状態で、前記噴出ノズルから溶剤を霧状にして噴霧すると、前記収容容器内の空間が前記霧状の溶剤で充満されるように構成された印刷装置。
4. 開口周囲にパッキング部材が配置された収容容器の、前記パッキング部材に印刷部材を押し当てて前記収容容器内の空間を密閉し、前記開口から前記収容容器内に前記印刷部材の吐出口を露出させ、前記収容容器内に溶剤の霧を噴霧して、前記収容容器内に前記溶剤の霧を充満させ、前記印刷部材を洗浄した後、前記霧の噴霧を停止し、前記収容容器の密閉を維持した状態で、前記印刷部材を前記開口上に存置させる印刷部材の保持方法。
5. 前記溶剤には前記インクに含有された溶剤と同じものを用いる請求項４記載の保持方法。
6. 前記洗浄の際に、前記印刷部材を洗浄した前記溶剤を収容容器内部から回収する請求項４又は請求項５のいずれか１項記載の保持方法。
7. 印刷対象物にインクを吐出した後、前記インクの吐出を再開する前に、請求項４乃至請求項６のいずれか１項記載の保持方法で前記印刷部材を保持する印刷方法。

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