JP2023141126A - 液体吐出装置、液体吐出システム及び液体吐出装置の洗浄方法。 - Google Patents

Abstract

【課題】液体吐出ヘッドのノズル開口面の清掃性を高めることができる液体吐出装置を提供する。【解決手段】液体を吐出する液体吐出ノズルと、複数の液体吐出ノズルを保持するハウジングと、ハウジングを支持する支持部と、を備え、ハウジングは、複数の液体吐出ノズルの開口部により構成されるノズル列が複数配列された開口配列面を有し、支持部は、開口配列面の洗浄を行うときの固定姿勢としての洗浄姿勢でハウジングを固定し、開口部は、洗浄姿勢で固定されたときのハウジングの重力方向における位置関係が、開口配列面において、重なり合わないように形成されている、液体吐出装置による。【選択図】図１

Description

本発明は、液体吐出装置、液体吐出システム及び液体吐出装置の洗浄方法に関する。

媒体に液体を吐出する液体吐出装置が知られている。液体吐出装置は、液体吐出口（ノズル）から液体を吐出する液体吐出ヘッドを備える。液体吐出ヘッドが、液体を吐出したときに、ノズルやノズル周辺部分に液体の一部（残液）が付着することがある。この残液を放置したままにすると、ノズル部分の液体が乾燥によって増粘し、より乾燥が進むと固化し、それらの影響によって、次に液体を吐出するときの吐出性能に影響を及ぼすことになる。液体吐出装置の吐出性能を維持するために、液体吐出ヘッドを定期的に清掃して残液を取り除く洗浄処理を行う洗浄装置も知られている。

液体の吐出特性の低下を防止するための清掃処理を行う構成として、ノズル開口面が傾斜して設置された状態での清掃に対して、ワイピングでノズル開口面を払拭する第一清掃部と、傾斜状態のノズル開口面の下端を払拭可能な第二清掃部と、を有する構成が開示されている（特許文献１を参照）。

特許文献１に開示されている構成のように、ノズル開口面を清掃時に傾斜させた場合、残液を含んだ洗浄液がノズル開口面を伝って重力方向に流れる状態になる。この残液の流れによってノズル開口面が二次的に汚れるという課題がある。

本発明は、液体吐出ヘッドのノズル開口面の清掃性を高めることができる液体吐出装置等を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明は、液体吐出装置に関するものであって、液体を吐出する液体吐出ノズルと、複数の前記液体吐出ノズルを保持するハウジングと、前記ハウジングを支持する支持部と、を備え、前記ハウジングは、複数の前記液体吐出ノズルの開口部により構成されるノズル列が複数配列された開口配列面を有し、前記支持部は、前記開口配列面の洗浄を行うときの固定姿勢としての洗浄姿勢で前記ハウジングを固定し、前記開口部は、前記洗浄姿勢で固定されたときの前記ハウジングの重力方向における位置関係が、前記開口配列面において、重なり合わないように形成されている、ことを特徴とする。

本発明によれば、液体吐出ヘッドのノズル開口面の清掃性を高めることができる。

本発明の一実施形態に係る液体吐出システム及び液体吐出装置の斜視図。 本発明の一実施形態に係る液体吐出ヘッドの（ａ）斜視図、（ｂ）一部断面図。 本発明の一実施形態に係る液体吐出ヘッドの詳細斜視図。 本発明の一実施形態に係る液体吐出ヘッドの全体断面図。 上記液体吐出ヘッドの動作原理を説明する図。 上記液体吐出ヘッドの動作原理を説明する図。 上記液体吐出ヘッドにおけるノズル開口部周辺の汚れの例を示す図。 上記液体吐出ヘッドにおけるノズル開口部周辺の汚れの別例を示す図。 上記液体吐出ヘッドにおけるノズル開口部周辺の汚れの別例を示す図。 本発明の一実施形態に係る清掃装置の例を示す斜視図。 本発明の一実施形態に係る清掃装置の内部構成を示す図。 本発明の一実施形態に係る清掃装置の動作を示す図。 本発明の一実施形態に係る清掃装置の動作を示す図。 本発明の一実施形態に係る清掃装置が備えるエア供給構成図。 本発明の一実施形態に係る液体吐出ヘッドの洗浄時の固定状態を説明する図。 上記液体吐出ヘッドの洗浄時に生ずる二次汚れを説明する図。 本発明の一実施形態に係る液体吐出ヘッドのノズル配列の例を示す図。 本発明の一実施形態に係る液体吐出ヘッドのノズル配列により得られる効果を説明する図。 本発明の一実施形態に係る液体吐出ヘッドのノズル配列の別例を示す図。 本発明の一実施形態に係る清掃装置の別例を示す斜視図。 本発明の一実施形態に係る液体吐出ヘッドのノズル配列により得られる効果を説明する図。 上記液体吐出ヘッドの正常時に生ずる二次汚れの滞留位置を説明する図。 上記液体吐出ヘッドの正常時に生ずる二次汚れの滞留位置を説明する図。

以下、本発明に係る液体吐出装置及び液体吐出装置の清掃装置の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る液体吐出システムの実施形態の全体像を示す概略図である。図１に示すように、本実施形態に係る液体吐出システム１は、インクジェットヘッド１００と、ヘッド搬送ロボット１９０と、清掃ステーション２００と、を備える。

なお、以下の説明において、各構成の向きの説明に「方向」という語を用いることがあるが、その方向の定義について説明する。図１に示すように、水平面を構成する直交する二つの軸（Ｘ軸とＹ軸）、及び、これらのいずれにも直交するＺ軸を想定する。この場合、インクジェットヘッド１００に対するＹ軸の方向（Ｙ方向）に、媒体２が位置しているので、インクジェットヘッド１００が液体インクを吐出する方向は、Ｙ方向に相当する。また、インクジェットヘッド１００を支持するヘッド搬送ロボット１９０を基準にすると、Ｘ軸の方向（Ｘ方向）に清掃ステーション２００が配置されている。したがって、後述するように、インクジェットヘッド１００を洗浄するときに、インクジェットヘッド１００の向きはＸ方向に相当することになる。また、液体吐出システム１をＸ－Ｙ平面に設置したときの高さ方向がＺ軸の方向（Ｚ方向）になる。図１の各矢印の向きを正方向とすると、重力方向は－Ｚ方向に相当する。

［液体吐出システムの実施形態の概要］
液体吐出システム１は、媒体２に対して液体インクなどを吐出し、媒体２の表面の塗装や、画像を形成するなどの画像形成処理にも利用される。なお、媒体２は、立体物、平面物を問わないが、例えば、車両などの立体物でもよい。

本実施形態に係るインクジェットヘッド１００は、本発明に係る液体吐出ヘッドの実施形態の一例であって、媒体２に対して液体インクを吐出する吐出機構を備える。インクジェットヘッド１００の吐出機構の詳細は後述する。

ヘッド搬送ロボット１９０は、インクジェットヘッド１００を支持する支持部が、複数の軸を有する。それぞれの軸を中心にした回転方向は、異なる方向である。したがって、ヘッド搬送ロボット１９０は、各軸の回転を組み合わせることでインクジェットヘッド１００を三次元空間（Ｘ－Ｙ－Ｚ空間）において自在に移動して、所定の状態で保持することができる多軸可動支持部に相当する。すなわち、インクジェットヘッド１００からの液体インクの吐出方向は、ヘッド搬送ロボット１９０の支持によって、立体的に変更される。ヘッド搬送ロボット１９０は、例えば、六軸ロボットであって、立体物である媒体２の立体面に対して液体インクを吐出するときに、所定の方向に液体インクの吐出方向が立体面に向かうように、インクジェットヘッド１００の姿勢を支持できる。

清掃ステーション２００は、インクジェットヘッド１００が液体インクを吐出したときに、吐出口（ノズル１０２）の周囲等に液体インクの残り（残液）が付着するので、この残液を清掃するための洗浄処理を行う洗浄装置である。清掃ステーション２００は、洗浄液４をノズル１０２に向けて噴射して残液を洗い流し、洗浄時にノズル１０２に付着した洗浄液４を払拭するために気体を吹き付ける機能を備える。清掃ステーション２００の詳細については、後述する。

液体吐出システム１は、インクジェットヘッド１００の吐出動作と、ヘッド搬送ロボット１９０の動作と、及び清掃ステーション２００の動作を制御する制御部を備える。なお、液体吐出システム１が備える制御部の詳細については説明を省略する。

液体吐出システム１における洗浄処理は、インクジェットヘッド１００における吐出動作が終了したとき、又は、吐出動作の使用回数や累積動作時間が所定の閾値を経過したときに、インクジェットヘッド１００のノズル板１０１の洗浄処理を実行する。この洗浄処理を実行するときには、制御部の制御によって、ヘッド搬送ロボット１９０がインクジェットヘッド１００のノズル板１０１の位置を、清掃ステーション２００に対する所定の位置に移動させる。そして移動先の位置でインクジェットヘッド１００のノズル板１０１を固定した状態で洗浄処理を実行する。

［液体吐出装置の実施形態の概要］
ここで、本発明に係る液体吐出装置の実施形態について説明する。本実施形態に係る液体吐出装置１０は、液体吐出ヘッドの実施形態としてのインクジェットヘッド１００と、インクジェットヘッド１００を清掃ステーション２００に対する所定の位置へと移動させて固定するヘッド搬送ロボット１９０と、を少なくとも備えて構成される。

液体吐出装置１０は、後述するとおり、インクジェットヘッド１００が備えるノズル１０２とノズル板１０１が洗浄されるときにノズル１０２の配列が特定の配列になるように形成されていることに特徴を有する。すなわち、液体吐出装置１０は、インクジェットヘッド１００の洗浄時に、ノズル１０２が特定の配列状態になるように形成されているノズル板１０１を備えている。

［液体吐出ヘッドの実施形態の概要］
次に、液体吐出ヘッドの実施形態としてのインクジェットヘッド１００の構成について図２を用いて説明する。図２は、図１に示した状態のインクジェットヘッド１００について説明する図である。図２（ａ）は、インクジェットヘッド１００を概略的に例示する斜視図である。図２（ｂ）は、インクジェットヘッド１００のハウジング１１０の一部断面図である。図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、インクジェットヘッド１００は、ハウジング１１０の一部に相当するノズル板１０１と、ノズル板１０１に形成される複数のノズル１０２と、一つのノズル１０２から液体インクを吐出するために動作するニードル弁１３１と、を少なくとも備える。なお、ニードル弁１３１は、ノズル保持部としてのハウジング１１０によって保持されている。ハウジング１１０は、ニードル弁１３１によって吐出される液体インクの吐出方向が図２（ｂ）における黒塗り矢印方向になるように、ニードル弁１３１を含む液体吐出機構を保持する。ここでは、吐出方向はＹ方向に相当する。

図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、ノズル保持部としてのハウジング１１０は、複数のノズル１０２を有し、ノズル１０２の開口部としてのノズル開口１０３がハウジング１１０の一の面に複数配列されている。このノズル開口１０３が複数配列されている面が開口配列面に相当する。したがって、ノズル板１０１の表面が開口配列面に相当する。

また、ハウジング１１０には、ニードル弁１３１によって液体インクを液滴として吐出するための液体吐出口としてのノズル１０２が複数配列されている。ノズル１０２は、ハウジング１１０の一部を構成するノズル開口面であって、ノズル配列面を構成するノズル板１０１において複数形成されている。ノズル１０２とニードル弁１３１は一対一の関係になっているので、特定のニードル弁１３１が動作すると、これに対応するノズル１０２から液滴が吐出される。

ノズル１０２は、微小な孔であって、ノズル板１０１において二次元の配列状態で形成されている。

ここで、インクジェットヘッド１００の詳細な構造について図３及び図４を用いて説明する。図３は、インクジェットヘッド１００の一例を示す全体斜視図である。

インクジェットヘッド１００は、ハウジング１１０、コネクタ１５０、供給ポート１１１および回収ポート１１３を主に備える。ハウジング１１０は、金属材料または樹脂材料からなる。コネクタ１５０は、電気信号を伝送するための端子であり、本実施形態ではハウジング１１０の上部にコネクタ１５０を設けている。

供給ポート１１１と回収ポート１１３は、ハウジング１１０の左右に位置し、供給ポート１１１は液体をヘッド内に供給する。また、回収ポート１１３は液体インクをインクジェットヘッド１００から排出する。

図４は、図３のＡ－Ａ線矢視断面図である。ハウジング１１０は、その上部に電気信号を伝送するためのコネクタ１５０を備えており、下部には液体を吐出するノズル１０２が配列されて形成されている開口配列面としてのノズル板１０１を保持している。また、ハウジング１１０は、供給ポート１１１側からの液体を、ノズル板１０１上を経て回収ポート１１３側へ送る流路１１２を備えている。ここで、ノズル板１０１は「ノズル部材」の一例である。

供給ポート１１１と回収ポート１１３との間には、流路１１２内の液体インクをノズル１０２から吐出するための液体吐出ノズルとしての液体吐出モジュール１３０を配置している。液体吐出モジュール１３０は、ノズル１０２の数に対応しており、図４では一列に並べた八個のノズル１０２に対応する八個の液体吐出モジュール１３０を備えた構成を示している。

なお、ノズル１０２および液体吐出モジュール１３０の数および配列は上記に限るものではない。例えば、ノズル１０２および液体吐出モジュール１３０の数は、９個以上でもよいし、または複数ではなく１個であってもよい。また、ノズル１０２および液体吐出モジュール１３０の配列は、１列ではなく複数列で配置してもよい。

上記の構成により、供給ポート１１１は加圧した状態の液体インクを外部から取り込み、液体インクを矢印ａ１方向へ送り、液体インクを流路１１２に供給する。流路１１２は、供給ポート１１１からの液体インクを矢印ａ２方向へ送る。そして、回収ポート１１３は、流路１１２に沿って配置したノズル１０２から吐出しなかった液体インクを矢印ａ３方向へ排出する。

液体吐出モジュール１３０は、ノズル１０２を開閉するニードル弁１３１と、ニードル弁１３１を駆動する圧電素子１３２を備える。ハウジング１１０は、圧電素子１３２の上端部と対向する位置に規制部材１３４を備えている。この規制部材１３４は、圧電素子１３２の上端部に当接しており、圧電素子１３２の固定点をなしている。ここで、ニードル弁１３１は液体インクを吐出する吐出部の一例であり、圧電素子１３２は、アクチュエータの一例である。

［液体インクの吐出原理の概要］
ここで、インクジェットヘッド１００における液体インクの吐出動作の概要を図５及び図６を用いて説明する。図５に示すように、ニードル弁１３１の先端がノズル１０２に密着している場合は、加圧液体として液体インクがノズル１０２から吐出されない状態となる。

上記構成において圧電素子１３２を作動し、ニードル弁１３１が図６において右方向へ変位すると、ニードル弁１３１によって閉じていたノズル１０２が開いた状態になり、ノズル１０２から液体インクが吐出液滴３として吐出される。また、圧電素子１３２を作動し、ニードル弁１３１が左方向へ変位すると、図５の状態に戻るので、ニードル弁１３１の先端部がノズル１０２に当接してノズル１０２が閉じた状態になる。すなわち、ノズル１０２から液体が吐出しなくなる。

圧電素子１３２の作動サイクルは一分間に数千回に及ぶので、その作動サイクルに応じてニードル弁１３１がノズル１０２を閉じる状態と開ける状態の位置でのピストン動作をする。このノズル１０２の開閉動作に応じて、一滴ずつの液体インクが、ノズル１０２から吐出される。

［ノズル１０２の汚れについて］
次に、本実施形態に係るインクジェットヘッド１００において生ずる液体インクの残り（残液）による汚れについて説明する。図７、図８及び図９は、それぞれノズル１０２の周囲の汚れの様子を例示している。

図７や図８に示すように、吐出動作が終了した際に、ノズル１０２およびノズル開口面としてのノズル板１０１には増粘した液体である増粘残液３１が残ることがある。

また、図９に示すように吐出時に発生するミストによってノズル板１０１のノズル１０２の周囲に残液が固着して、固化残液３２となる場合がある。

ノズル１０２の周囲やノズル板１０１に増粘残液３１や固化残液３２があると、次の吐出時に吐出抵抗となる。この吐出抵抗によって、吐出曲がりが発生したり、増粘が大きい場合には不吐出が発生したりする。吐出品質を維持する場合には、これらの増粘残液３１や固化残液３２を取り除く必要がある。

［清掃ステーション２００の概要］
次に、液体吐出システム１が備える洗浄装置の実施形態としての清掃ステーション２００について図１０に示す。図１０に示すように、清掃ステーション２００は、清掃ステーション筐体２１０、ベース板２２０、ヘッド保持部としての密閉部材２３０などから構成される。

ノズル１０２およびノズル板１０１の洗浄は、清掃ステーション２００にて実施される。したがって、インクジェットヘッド１００の洗浄時には、ヘッド搬送ロボット１９０によってインクジェットヘッド１００が清掃ステーション２００に接近して、後に説明するような状態にて清掃ステーション２００に接触した状態で固定される。

［清掃ステーション２００の内部構造］
図１１は、洗浄部としての清掃ステーション２００の内部構造を例示している。図１２は、ノズル板１０１を洗浄するときの状態を概略的に例示している。図１３は、ノズル板１０１に対する洗浄動作の後において洗浄液４を除去する時の状態を概略的に例示している。

図１１に示すように、清掃ステーション２００の内部には、洗浄液噴射部としての洗浄ノズル２４０と、気体噴射部としてのエアノズル２５０と、洗浄ノズル２４０に洗浄液４を供給するため洗浄液供給チューブ２４１と、エアノズル２５０に気体を供給するためのエア供給チューブ２５１と、を少なくとも備える。そして、洗浄液供給チューブ２４１とエア供給チューブ２５１は、ノズル支持棒２６０によって所定の位置で支持される。

図１１は、インクジェットヘッド１００を洗浄するときの状態を例示している。すなわち、洗浄時において、インクジェットヘッド１００のノズル板１０１は密閉部材２３０に密着した状態で固定される。これによって、洗浄液４が清掃ステーション２００から漏れ出ることを防止する。

洗浄時におけるインクジェットヘッド１００は、開口配列面としてのノズル板１０１の表面が水平面（Ｘ－Ｙ平面）に向かず、水平面と平行する方向に向けられて固定されている。すなわち、開口配列面が水平面に対して傾斜面になるように固定されている。図１１の例では、開口配列面を有するノズル板１０１は、水平面に対して９０度を形成する状態に傾斜している状態に相当する。すなわち、洗浄時の姿勢である洗浄姿勢のままでインクジェットヘッド１００が液体インクを吐出したとき、各ノズル１０２から吐出される吐出液滴３の吐出方向は、重力方向（－Ｚ方向）ではなく、重力方向に交差する方向（Ｘ方向）である。

したがって、インクジェットヘッド１００を洗浄する際、水平面に対して傾斜した状態（例えば垂直状態）で固定されたノズル板１０１に対して洗浄液４が噴射される。その結果、後述するように、洗浄液４も、洗浄液４によって洗浄された増粘残液３１や固化残液３２も、ノズル板１０１の表面に沿って重力方向に流動する。

図１２は、ノズル板１０１及びノズル１０２を洗浄するときの様子を例示している。図１２に示すように、ノズル板１０１及びノズル１０２を洗浄するときは、ハウジング１１０を洗浄位置に移動し、ノズル板１０１を密閉部材２３０に接触させて固定してから、洗浄液４を洗浄ノズル２４０から噴射する。洗浄ノズル２４０は、密閉部材２３０に対して所定の位置でインクジェットヘッド１００が密着して固定した後に、洗浄液４を噴射する。したがって、液体吐出システム１が備える制御部は、インクジェットヘッド１００が密閉部材２３０に対して固定されたこと検知するセンサからの信号に基づいて、インクジェットヘッド１００の固定状態を判定し、洗浄ノズル２４０からの噴射の開始を制御する。

洗浄ノズル２４０からの洗浄液４の噴射は、予め設定された閾値時間を経過するまで継続するか、また、インクジェットヘッド１００の洗浄の状態を検知するセンサからの検知信号に基づいて制御される。

ノズル板１０１に対して洗浄液４を噴射した際に、清掃ステーション２００の外側に洗浄液４が飛散しないように、ノズル板１０１とベース板２２０の間は密閉部材２３０によってシールされている。

なお、ノズル板１０１に洗浄液４を噴射することで、ノズル板１０１の表面や、ノズル１０２に付着している残液を除去することはできる。しかし、ノズル板１０１に洗浄液４が付着した状態になる。洗浄液４が付着したまま、媒体２への吐出を再開すると媒体２に洗浄液４が付着する可能性があり、液体インクが媒体２に対して付着する状態に悪影響を与えることになる。

これを防ぐために、図１２に示すようにノズル板１０１に洗浄液４を噴射した後に、エアノズル２５０から洗浄液除去エア５を噴射する。この洗浄液除去エア５の噴射によって、ノズル板１０１に付着した洗浄液４を除去する。エアノズル２５０からの洗浄液除去エア５の噴射は、予め設定された閾値時間を経過するまで継続するか、また、インクジェットヘッド１００における洗浄液４の残置状態を検知するセンサからの検知信号に基づいて制御される。洗浄液除去エア５を噴射するときも、ノズル板１０１は重力方向に沿う状態で固定されている、したがって、洗浄液除去エア５によってノズル板１０１を移動した残液は、重力方向（－Ｚ方向）へと流れて除去される。

［洗浄液およびエアの配線模式図］
次に清掃ステーション２００が備える洗浄ノズル２４０とエアノズル２５０のそれぞれにおける噴出動作を可能にする洗浄液４の供給構成と洗浄液除去エア５の供給構成について説明する。図１４は、洗浄液４および洗浄液除去エア５の供給構成２７０を模式的に示す図である。

清掃ステーション２００が設置される場所において、予め使用可能になっている設備等のエア源である設備エア２９０から加圧された気体（エア）が供給される。そして、一次レギュレータ２７１により圧力が調整された後に、一次継手２７２によって二系統に分岐されてエアが供給される。

一次継手２７２によって分岐されたエアの一方はさらに二次継手２７３によって分岐されて、洗浄液噴射用のエアと洗浄液除去エア５に分けられる。

一次継手２７２によって分岐されたエアの他方は、ソレノイドバルブ２７９に運ばれて、洗浄液４および洗浄液除去エア５のＯＮ／ＯＦＦの制御に使用される。

二次継手２７３で分岐された気体のうち、洗浄液４を噴射させるためのエアは、洗浄液４を所定の圧力で噴射するために、加圧タンク２７５に運ばれる。加圧タンク２７５の直前には加圧タンク２７５の圧力を調整可能にする液圧調整レギュレータ２７４が設置されている。加圧タンク２７５には洗浄液４が注入されており、加圧タンク２７５で所定の圧力に加圧された洗浄液４が洗浄ノズル２４０まで運ばれる。

洗浄ノズル２４０と加圧タンク２７５の間には洗浄液ＯＮ／ＯＦＦバルブ２７６が配置されており、ソレノイドバルブ２７９で分岐されたエアが入力される。ソレノイドバルブ２７９は制御ＰＣ２８０によって制御されており、洗浄液ＯＮ／ＯＦＦバルブ２７６へのエアの入力を制御することが可能となる。

ハウジング１１０が清掃ステーション２００に移動し、固定されたと判断されると、ソレノイドバルブ２７９から洗浄液ＯＮ／ＯＦＦバルブ２７６へのエアがＯＮされ、洗浄ノズル２４０から洗浄液４がノズル板１０１に向けて噴射される。既定の時間を経過するとソレノイドバルブ２７９から洗浄液ＯＮ／ＯＦＦバルブ２７６へのエアをＯＦＦし、洗浄液４の噴射を終了する。

二次継手２７３で分岐されたエアのうち洗浄液除去エア５を噴射させるためのエアは、必要なエア圧に調整するためのエア圧調整レギュレータ２７８とエアＯＮ／ＯＦＦバルブ２７７を経てエアノズル２５０に運ばれる。エアＯＮ／ＯＦＦバルブ２７７には、ソレノイドバルブ２７９で分岐されたエアが入力されており、ソレノイドバルブ２７９を制御ＰＣ２８０によって制御することで、エアＯＮ／ＯＦＦバルブ２７７へのエアの入力を制御することが可能となる。

ノズル板１０１への洗浄液４の噴射が終了し、ソレノイドバルブ２７９から洗浄液ＯＮ／ＯＦＦバルブ２７６へのエアをＯＦＦされると、エアＯＮ／ＯＦＦバルブ２７７へのエアをＯＮし、エアノズル２５０から洗浄液除去エア５を噴射する。既定の時間が経過するとソレノイドバルブ２７９からエアＯＮ／ＯＦＦバルブ２７７へのエアをＯＦＦし、洗浄液除去エア５の噴射を終了する。

［インクジェットヘッド１００の洗浄時における従来の課題］
ここで、清掃ステーション２００を用いてインクジェットヘッド１００を洗浄する時に生ずる課題についても、図を用いて説明する。

図１５は、清掃ステーション２００に固定されている密閉部材２３０に対して、インクジェットヘッド１００のハウジング１１０が固定された状態を、ノズル１０２の開口側から見た図である。図１５の例では、ノズル１０２が長手方向において所定の間隔を開けて配列されたものが縦方向に三つ並んで配置された状態になっている。このノズル１０２の配列は、ハウジング１１０によって保持されている。したがって、ハウジング１１０が清掃ステーション２００に対して固定された状態によっては、図面視における縦方向と横方向の識別が異なる場合も想定されるが、本明細書の説明では、図に正対した状態で上下方向（Ｚ方向）をインクジェットヘッド１００の縦方向と称し、左右方向（Ｘ方向）をインクジェットヘッドの横方向と称する。そして、図１５に示すインクジェットヘッド１００の縦方向を重力方向として、説明をする。

言い換えると、図１５に示すように、インクジェットヘッド１００は平面視の形状が矩形であるノズル板１０１に、平面状に、複数のノズル１０２が形成されている。このノズル１０２が形成されているノズル板１０１の表面（開口配列面）の輪郭は、四つ辺で構成される。この四つ辺のうちの、対向する二つの長辺（長手方向）に沿うように、所定の間隔を空けてノズル１０２が形成されている。そして、長手方向に沿って形成された複数のノズル１０２をノズル列とし、ノズル板１０１の短手方向に、複数のノズル列が配置されている。すなわち、ノズル板１０１の表面としての開口配列面には、複数のノズル１０２を配列したノズル列が、複数配列されている。なお、各ノズル列は、ノズル板１０１の短手方向において、所定の間隔を空けて形成されている。以上のとおり、清掃ステーション２００に固定されているとき、インクジェットヘッド１００は、開口配列面において、重力方向に沿うように、複数のノズル１０２を有している状態になる。

図１５に例示するようなノズル１０２の配列状態の場合、すなわち、ハウジング１１０が密閉部材２３０に固定されたときのノズル１０２の配列が図１５に例示する配列状態になる場合で、ノズル１０２の洗浄を行うと想定する。この場合、吹き付けられた洗浄液４は、図１６に示す洗浄後残液３０のように、重力方向（－Ｚ方向）へと流れることになる。このとき、洗浄液４によって洗い落とされた増粘残液３１や固化残液３２も、洗浄後残液３０と一緒に、ノズル板１０１の表面を伝って重力方向に流れることになる。

図１６に例示するような状態で洗浄後残液３０が流れた場合、重力方向の最上位置にあるノズル１０２から洗い流された洗浄後残液３０は、中位置にあるノズル１０２に向かって流れることになる。また、重力方向の中位置から洗い流された洗浄後残液３０は、最上位置からの洗浄後残液３０と一緒に最下位置にあるノズル１０２へと流れる。このように、重力方向において、上から下へと洗浄後残液３０は流れるので、下位置に配置されているノズル１０２であればあるほど、上位置から流れ出た洗浄後残液３０による二次汚染の可能性が高くなる。また、最下位置のノズル１０２及びこれの近傍のノズル板１０１の表面は、洗浄液４による洗浄の効果が低くなり、増粘残液３１や固化残液３２の洗い残しが生ずる可能性が高くなる。

また、洗浄液除去エア５の吹き付けによって、吹き飛ばされずにノズル板１０１の表面に残った洗浄後残液３０も、上記と同様に、重力方向へと移動するので、最下位置に当たるノズル１０２に再付着する可能性もある。その状態で乾燥すると、再度、増粘残液３１や固化残液３２がノズル板１０１の表面やノズル開口１０３に残ることになり、吐出曲がりや不吐出などの不具合を起こす可能性がある。

［第一実施形態］
次に、本発明に係る液体吐出装置が備える液体吐出ヘッドの第一実施形態について説明する。本実施形態に係るインクジェットヘッド１００は、上記にて説明したような課題を解決し、インクジェットヘッド１００による吐出性能を維持し、吐出曲がりや不吐出などの不具合の発生を防止することができるものである。

本実施形態に係るインクジェットヘッド１００は、洗浄時に固定される際に、ハウジング１１０に保持される複数のノズル１０２が、少なくとも、重力方向において隣接する位置に当たるノズル１０２の位置は、重力方向において重なり合わない位置になるように形成されているものである。例えば、図１７に示すように、ノズル板１０１の表面（開口配列面）におけるノズル１０２のうち、重力方向における最上位置に形成されているノズル１０２と、最下位置に形成されているノズル１０２とは、重力方向において重なり合わない位置に形成されている。かつ、中位置に形成されているノズル１０２は、最上位置に形成されているノズル１０２と重力方向において重なり合わない位置であって、最下位置に形成されているノズル１０２とも重力方向において重なり合わない位置に形成されている。

インクジェットヘッド１００は、洗浄時に清掃ステーション２００に固定されると、ノズル板１０１が、水平方向に向く状態で固定される。すなわち、ノズル１０２（ノズル開口１０３）は、ノズル板１０１が水平面に対して垂直（傾斜の一例）になる姿勢で固定されたときに、重力方向で相互に隣接する位置にある当たるノズル１０２（ノズル開口１０３）の位置関係が、重力方向に沿う方向では相互に重なり合わない位置関係になるように、ノズル板１０１に形成されている。

言い換えると、複数のノズル１０２の配列状態における相互の位置関係が、ヘッド搬送ロボット１９０によって密閉部材２３０に対してノズル板１０１が密着した状態で固定されたときに成立するように、ノズル板１０１に対してノズル１０２が形成されている。

図１７に示した本実施形態に係るインクジェットヘッド１００に対する洗浄処理を実行したときの様子を図１８に例示する。図１８に示すように、ノズル１０２の相互の位置関係は、重力方向において重なり合わない位置に形成されているので、洗浄後残液３０は、上位置から下位置に向かって流れるので、上位置から流れた洗浄後残液３０が中位置のノズル１０２に流れる可能性を低減でき、さらに、上位置と中位置からの洗浄後残液３０が下位置のノズル１０２に流れる可能性を低減できる。

また、洗浄液除去エア５を吹き付けた後にわずかな残った洗浄後残液３０が重力方向の下位置に流れたときも、下位置に形成されているノズル１０２に再付着する可能性を低減できる。したがって、洗浄後残液３０がノズル板１０１に仮に残った状態で乾燥したとしても、ノズル１０２及びノズル１０２近傍において増粘残液３１や固化残液３２になることを防止できる。すなわち、二次汚れによる吐出曲がりや不吐出などの不具合を起こす可能性を抑制することができる。

インクジェットヘッド１００は、重力方向を含む多方向に液体を吐出可能な液体吐出ヘッドの実施形態であって、インクジェットヘッド１００における吐出液滴３の吐出方向は、ヘッド搬送ロボット１９０によって制御される。すなわち、洗浄処理も、ヘッド搬送ロボット１９０により支持されて所定の姿勢で固定された状態で実行される。この洗浄処理の実行時において、ノズル１０２の配列の位置関係が重力方向においては重なり合わない状態になるように、ノズル１０２を形成して用いる。

すなわち、本実施形態に係るインクジェットヘッド１００は、吐出液滴３の吐出方向が重力方向ではないときに生じうる課題（吐出曲がりや不吐出の発生）を防止する効果を発揮しうる。すなわち、本実施形態は、インクジェットヘッド１００の洗浄時の姿勢が、吐出液滴３の吐出方向を重力方向とするような姿勢ではなく、例えば、重力方向に直交する方向とするような姿勢であるときに生ずる課題を解決し得るものである。

［第一実施形態の変形例］
なお、図１９に示すように、重力方向におけるノズル１０２の配列数（ノズル列数）は、図１７に例示した数よりも多くてもよい。図１７では、インクジェットヘッド１００のハウジング１１０が保持するニードル弁１３１を重力方向において三列並べた構成であるので、重力方向において三列のノズル列が形成されているものを例示している。この点、液体を吐出して画像を形成する一連の生産性を向上させるため、及び塗装品質を向上させるために、インクジェットヘッド１００で保持するノズル１０２の数（ノズル列数）を、図１７の例よりも増やすこともある。その場合、ハウジング１１０を形成するノズル板１０１の表面（開口配列面）に、三列以上のノズル列を重力方向に配置する。すなわち、重力方向に沿うように、ニードル弁１３１を並べる数を増やすことになる。

図１７で例示したように、ハウジング１１０を清掃ステーション２００に固定した状態において、ノズル１０２が重力方向において相互に重ならない位置に形成されていたとしても、ノズル板１０１に形成するノズル１０２の数が多くなれば、その重力方向における位置関係が、一部重なる状態になる可能性はある。その例を図１９に示す。ノズル１０２の配列数を二次元的に増やした場合、洗浄時の固定状態での、ノズル１０２の重力方向の位置関係は、最上位置と最下位置で重なり合う位置関係になりうる。また、図１９の例よりもさらに多くノズル１０２を形成した場合、洗浄時の固定状態での位置関係が、重力方向で重なる数が多くなることが考えられる。

そこで、少なくとも、重力方向におけるノズル１０２の相互の位置関係のうち、最上位置に形成されているノズル１０２と、最下位置に形成されているノズル１０２の、位置は重なり合うことを許容し、これ以外の相互の位置関係は、重力方向において重なり合わない位置になるように形成する。すなわち、図１９に示すように、ノズル１０２が重力方向で重なる場合のノズル間距離をできるだけ遠く設定する。これによって、二次汚れが生ずる可能性を抑制することができる。

図１９に示すインクジェットヘッド１００は、重力方向において、ノズル板１０１に形成された位置の内の最上位に相当するノズル１０２と、最下位に相当するノズル１０２が重力方向において重なる位置関係になっている。一方、それ以外のノズル１０２は重力方向において重なり合わない位置関係になっている。

［第二実施形態］
次に本発明に係る液体吐出装置の第二実施形態について説明する。第一実施形態は、清掃ステーション２００にハウジング１１０が固定された状態において、ノズル１０２の重力方向の相対的な位置関係が、相互に重なり合わない配列になるように構成したものであった。

第二実施形態では、図２０に示すように、洗浄時におけるインクジェットヘッド１００のハウジング１１０自体の姿勢を傾斜姿勢で固定するように、清掃ステーション２００ａが備えるベース板２２０ａ及び密閉部材２３０ａを水平面に対して傾斜させる。

洗浄の際、インクジェットヘッド１００のノズル板１０１は密閉部材２３０ａに密着して洗浄液４が清掃ステーション２００ａから漏れ出ないように固定される。この固定状態において、ノズル板１０１は、長手方向が水平面に対して傾斜して固定される。この水平方向に対する傾斜は、所定の傾斜角度θであって、傾斜角度θは清掃ステーション筐体２１０ａに設けられたベース板２２０ａと密閉部材２３０ａによって既定される。これによって、洗浄の際に、どのノズル１０２も重力方向で重なっていない状態を作り出すことができる。

図２１は、本実施形態に係る清掃ステーション２００ａに対し、洗浄時に保持されるインクジェットヘッド１００の固定姿勢の例を示す図である。清掃ステーション２００ａを用いてインクジェットヘッド１００の洗浄を行う際に、インクジェットヘッド１００が固定される部分が水平面に対して傾斜角度θをもって傾けられている。そのため、図２１に示すように、ハウジング１１０のノズル板１０１の輪郭を構成する辺のうち、長手方向の辺は水平面に対して傾斜角度θで傾いた状態になっていて、この状態でインクジェットヘッド１００が清掃ステーション２００に固定されることになる。

ハウジング１１０を含むインクジェットヘッド１００は、図１に示したようにヘッド搬送ロボット１９０において多数備わる軸の軸方向において回動可能な支持部に支持されている。したがって、インクジェットヘッド１００の向きは可動軸の回転に応じて自在に可変させることができる。そのため、清掃ステーション２００ａに対する固定姿勢において、ハウジング１１０の長手方向を水平面に対し傾斜角度θで傾けた姿勢保つことが可能となる。

すなわち、第二実施形態に係るインクジェットヘッド１００によれば、清掃ステーション２００ａに固定されるときのノズル保持部としてのハウジング１１０の姿勢を傾斜角度θで傾けた状態で保持する。この傾斜状態によって、ハウジング１１０の長手方向が水平面と平行なときには重力方向におけるノズル１０２の相互の位置関係が重なり合うものであっても（図１５参照）、洗浄の際には、重力方向において重なり合わない状態にできる。

すなわち、図２１に例示するように、ノズル板１０１の長手方向の辺が水平面に対して傾斜角度θを形成する状態で固定されて洗浄されるので、上位のノズル１０２を洗浄した際に生ずる洗浄後残液３０が下位のノズル１０２に流れる可能性を抑制できる。その結果、洗い残しのリスクを低減することが可能となる。

また、洗浄液除去エア５を吹き付けた後にわずかな洗浄液滴がのこった場合には、重力方向の下側に移動するが、重力方向にノズル１０２は存在しないので、二次汚れを防ぐことが可能となり、洗浄性が向上する。

なお、第一実施形態において説明したことと同様に、第二実施形態においても、ノズル１０２の数が増えた場合には重力方向でノズル１０２が重ならない状態を作ることが困難となる。その場合は、インクジェットヘッド１００を清掃ステーション２００に対して固定するときの傾斜角度θを、ヘッド搬送ロボット１９０によって調整する。この調整は、ノズル１０２が重力方向で重なる場合のノズル間距離ができるだけ遠くなる角度とすることで、二次汚れの可能性を小さくすることができる。

図２２及び図２３に、インクジェットヘッド１００を清掃ステーション２００に固定したときに、ノズル板１０１の辺が水平面と平行になる姿勢のときと傾斜角度θを形成する姿勢のときで、洗浄後残液３０が溜まりやすい箇所の違いを説明する。

図２２に示すように、インクジェットヘッド１００のハウジング１１０を清掃ステーション２００に固定した際（洗浄の際）に、ノズル板１０１の長手方向を水平面と平行になるように固定したときには、洗浄後残液３０が密閉部材２３０の下端に残留する。図２２及び図２３において、洗浄後残液３０の残留位置３５を破線円で例示している。

一方、図２３に例示するように、ノズル板１０１の長手方向を水平面に対して傾斜角度θを形成する状態で固定したときには、洗浄後残液３０は密閉部材２３０の角部部分に残留する。

ノズル板１０１に洗浄液４や洗浄後残液３０が残っていると、吐出不良の原因となるので、ノズル板１０１に残留する洗浄後残液３０は可能な限り除去する必要がある。この場合、図２２の例のように、ノズル板１０１の長手方向を水平面と平行に固定したときは、密閉部材２３０の下端全体の広範囲を注意する必要がある。しかし、図２３に例示したように、傾斜角度θを形成する姿勢で固定した場合は、密閉部材２３０の角部のみに注意すればよく、ノズル板１０１から洗浄後残液３０を除去することが容易となる。

［その他］
以上説明した第一実施形態及び第二実施形態に係るインクジェットヘッド１００の洗浄方法では、ノズル１０２及びノズル板１０１に洗浄液４を吹き付ける方法であった。しかし、本発明に係る液体吐出装置において適用可能な洗浄方法は、これに限定されるものではない。

例えば、ワイパ部材を用いた払拭方式においても同様の効果が得られる。なお、払拭方式を適用した場合でも、上記にて説明したように、ノズル１０２及びノズル板１０１を効率よく清掃するためには、洗浄液４を塗布する必要があるので、ノズル板１０１を払拭した後に、洗浄後残液３０が重力方向に垂れる可能性がある。

第一実施形態及び第二実施形態において説明したように、清掃ステーション２００にノズル保持部を固定する際に、ノズル１０２が重力方向に重ならないように制御することによって、ワイパ払拭方式においても二次汚れのリスクを低減することが可能となり、洗浄性を向上することが可能となる。

なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、その技術的要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であり、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項の全てが本発明の対象となる。上記実施形態は、好適な例を示したものであるが、当業者であれば、開示した内容から様々な変形例を実現することが可能である。そのような変形例も、特許請求の範囲に記載された技術的範囲に含まれる。

１ ：液体吐出システム
１０ ：液体吐出装置
１００ ：インクジェットヘッド
１０１ ：ノズル板
１０２ ：ノズル
１１０ ：ハウジング
１３１ ：ニードル弁
１９０ ：ヘッド搬送ロボット
２００ ：清掃ステーション
２１０ ：清掃ステーション筐体
２２０ ：ベース板
２３０ ：密閉部材
２８０ ：制御ＰＣ

特開２０２０－１８９４４６号公報

Claims (10)

1. 液体を吐出する液体吐出ノズルと、
   複数の前記液体吐出ノズルを保持するハウジングと、
   前記ハウジングを支持する支持部と、
   を備え、
   前記ハウジングは、複数の前記液体吐出ノズルの開口部により構成されるノズル列が複数配列された開口配列面を有し、
   前記支持部は、前記開口配列面の洗浄を行うときの固定姿勢としての洗浄姿勢で前記ハウジングを固定し、
   前記開口部は、前記洗浄姿勢で固定されたときの前記ハウジングの重力方向における位置関係が、前記開口配列面において、重なり合わないように形成されている、
   ことを特徴とする液体吐出装置。
2. 前記洗浄姿勢は、前記開口配列面が水平面に対し傾斜する状態の姿勢であって、
   前記開口部は、前記洗浄姿勢の開口配列面において、重力方向の相互に隣接する位置が重なり合わない位置関係になるように形成されている、
   請求項１に記載の液体吐出装置。
3. 前記洗浄姿勢は、前記開口配列面が水平面に対し傾斜する状態の姿勢であって、
   前記開口部は、前記洗浄姿勢の開口配列面において、重力方向における最上位置に相当する開口部と最下位置に相当する開口部の位置が、重力方向において相互に重なり合わず、かつ、重力方向における相互に隣接する開口同士も重なり合わない位置関係になるように形成されている、
   請求項１に記載の液体吐出装置。
4. 液体を吐出する液体吐出ノズルと、
   複数の前記液体吐出ノズルを保持するハウジングと、
   前記ハウジングを支持する支持部と、
   を備え、
   前記ハウジングは、複数の前記液体吐出ノズルの開口部により構成されるノズル列が複数配列された開口配列面を有し、
   前記支持部は、前記開口配列面の洗浄を行うときの固定姿勢としての洗浄姿勢で前記ハウジングを固定し、
   前記開口部は、前記洗浄姿勢で固定されたときの位置関係であって、前記開口配列面を形成する複数のノズル列のうち、最上位置に相当するノズル列を構成する開口部と最下位置に相当するノズル列を構成する開口部の位置関係は重力方向において重なり合い、これら以外のノズル列を構成する開口部の相互の位置関係は、重力方向において重なり合わないように形成されている、
   ことを特徴とする液体吐出装置。
5. 前記洗浄姿勢は、前記開口配列面が水平面に対し傾斜し、かつ、当該開口配列面の輪郭を構成する辺も水平面に対して傾斜する状態の姿勢であって、
   前記開口部は、当該洗浄姿勢で固定されたときの前記ハウジングの重力方向における位置関係が、前記開口配列面において、重なり合わないように形成されている、
   請求項１に記載の液体吐出装置。
6. 前記支持部は、複数の軸を有し、当該軸を中心にそれぞれ異なる方向に回転することで前記ハウジングを多軸で支持する多軸可動支持部であって、
   前記開口配列面の洗浄を行うときに、前記開口配列面の姿勢を前記洗浄姿勢で保持する、
   請求項１乃至５のいずれか一項に記載の液体吐出装置。
7. 前記多軸可動支持部は、前記開口配列面の洗浄の際に前記ハウジングを当該開口配列面に垂直な軸方向で回転させて固定する、
   請求項６に記載の液体吐出装置。
8. 液体吐出ヘッドを備える液体吐出装置と、当該液体吐出ヘッドを清掃する清掃装置と、を備える液体吐出システムであって、
   前記液体吐出装置は、
   液体を吐出する液体吐出ノズルと、
   複数の前記液体吐出ノズルを保持し、複数の前記液体吐出ノズルの開口部により構成されるノズル列が複数配列された開口配列面を有するハウジングと、
   前記開口配列面の洗浄を行うときの固定姿勢としての洗浄姿勢で前記ハウジングを固定する支持部と、
   を備え、
   前記清掃装置は、
   前記開口部及び前記開口配列面を洗浄する洗浄部と、
   前記洗浄部による洗浄の際に前記ハウジングを固定姿勢としての洗浄姿勢で保持するヘッド保持部と、
   を備え、
   前記開口部は、前記洗浄姿勢で固定されたときの前記ハウジングの重力方向における位置関係が、前記開口配列面において、重なり合わないように形成されている、
   ことを特徴とする液体吐出システム。
9. 前記洗浄部は、
   前記開口部及び当該開口配列面を洗浄する洗浄液を噴射可能な洗浄液噴射部と
   前記開口部及び当該開口配列面に気体を噴射可能な気体噴射部と、
   を備える請求項８に記載の液体吐出システム。
10. 液体を吐出する複数の液体吐出ノズルを備える液体吐出装置の洗浄方法であって、
    複数の前記液体吐出ノズルの開口部により構成されるノズル列が複数配列された開口配列面を洗浄位置に移動し、
    前記開口配列面を水平面に対して傾斜する姿勢で固定して、
    前記開口部の重力方向における位置関係が前記開口配列面において、重なり合わない状態にしてから、
    前記開口配列面に洗浄液を噴射して洗浄する、
    ことを特徴とする液体吐出装置の洗浄方法。