JP4864617B2 - 洗浄液及びノズルプレート洗浄方法 - Google Patents
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Description
本発明は、洗浄液及びノズルプレート洗浄方法に関し、特に、インクジェットヘッドのノズルプレートを洗浄する洗浄方法、及び、このノズルプレートの洗浄に適した洗浄液に関する。
下記特許文献１に記載されているように、インクジェットプリンタのインクジェットヘッドには、複数のノズルが形成されたノズルプレートが設けられている。このようなインクジェットプリンタでは、ノズルプレートのノズルからインク滴を噴射させて記録媒体に付着させることにより印刷を行っている。ノズルからインク滴が噴射された場合、インクの一部がノズルプレートの表面に付着するので、ノズルプレートの表面を定期的にクリーニングし、付着したインクを除去する必要がある。
特許文献１に記載されたインクジェットプリンタでは、ノズルプレートの表面にワイプ部材を当接させ、このワイプ部材をノズルプレートの表面に沿って移動させることにより付着したインクを拭き取っている。
特許文献１に記載されたインクジェットプリンタは民生用の機器であり、紙を主な記録媒体として使用される。このため、使用されるインクは、紙への浸透性を重視した成分であって、ノズルプレートの材料となる金属や樹脂に付着した場合には容易に拭き取ることが可能な成分により生成されている。したがって、特許文献１に記載されたように、ノズルプレートの表面に当接させたワイプ部材をノズルプレートの表面に沿って移動させることにより、付着したインクを拭き取ることができる。
特開２００５−１４５０５４号公報
しかしながら、上述した特許文献１に記載されたノズルプレートのクリーニング方法では、以下の点について配慮がなされていない。
工業用のインクジェットプリンタでは、記録媒体としてガラスや樹脂を対象としており、使用されるインクは、ガラスや樹脂に対する付着性が良好なものが使用されている。例えば、無機顔料や金属酸化物をポリマーに混合させたインクが使用されている。このため、このようなインクがノズルプレートに付着した場合、除去することが困難であるという問題がある。特に、ノズルプレートに付着したインクをワイプ部材を用いて拭き取ろうとすると、ノズルプレートへのインクの付着を抑制するためにインクプレートの表面に塗布してあるフッ素系樹脂からなる撥インク膜が磨耗する。この原因は、インク中に含まれる無機顔料や金属酸化物が、研磨剤と同じように作用するためと考えられる。
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、その目的は、無機顔料や金属酸化物をポリマーに混合させたインクを使用するインクジェットプリンタにおいて、ノズルプレートに付着したインクを洗浄する場合に使用する洗浄液及びこの洗浄液を使用して行うノズルプレートの洗浄方法を提供することである。
本発明の実施の形態に係る第１の特徴は、洗浄液において、ｐＨ８〜ｐＨ１２のＴＭＡＨ（トリメチルアンモニウムハイドライド）溶液に、ＴＭＡＨ炭酸塩が添加されていることである。
本発明の実施の形態に係る第２の特徴は、ノズルプレートの洗浄方法において、インクは、無機顔料と金属酸化物との少なくとも一方がポリマーに混合され、ポリマー溶解溶液を用いて前記インクが付着したノズルプレートを洗浄する第１ステップと、ポリエチレングリコールモノメチルエーテルアセテートとシクロヘキサンとを含む前記ポリマー溶解溶液による前記第１ステップの洗浄の後に、pH８〜pH１２の弱アルカリ性の洗浄液を使用して前記ノズルプレートを洗浄する第２ステップと、を備えることである。
本発明によれば、インクが付着したノズルプレートの洗浄を良好に行うことができる。
以下、本発明の一実施の形態を図面を用いて説明する。
図１に示すインクジェットプリンタ１は、無機顔料と金属酸化物との少なくとも一方をポリマーに混合させたインクを使用する工業用のインクジェットプリンタであり、ベース２と、支持体３と、移動機構４と、洗浄ユニット５とを備えている。支持体３と移動機構４と洗浄ユニット５とは、ベース２上に設置されている。
支持体３は、横軸３ａと横軸３ａの両端に設けられた一対の脚部３ｂとを有する門型に形成され、移動機構４を跨ぐ位置に配置されている。支持体３には可動部材６が取付けられ、この可動部材６にインクジェットヘッド７が取付けられている。可動部材６は、Ｚ軸方向（上下方向）に昇降可能に取付けられ、及び、支持体３の横軸３ａに沿ってＸ軸方向（左右方向）に移動可能に取付けられている。
移動機構４は、Ｙ軸方向ガイド板８と、Ｙ軸方向移動テーブル９と、Ｘ軸方向移動テーブル１０と、基板保持テーブル１１とを有している。
Ｙ軸方向ガイド板８は、ベース２の上面に固定されている。Ｙ軸方向ガイド板８の上面には、Ｙ軸方向に延出するガイド溝８ａが形成されている。
Ｙ軸方向移動テーブル９は、Ｙ軸方向ガイド板８の上に配置され、Ｙ軸方向移動テーブル９の下面にはガイド溝８ａにスライド可能に係合する凸部（図示せず）が形成されている。Ｙ軸方向移動テーブル９は、送りネジと駆動モータとを用いた送り機構（図示せず）により、ガイド溝８ａに沿ってＹ軸方向へスライド可能とされている。Ｙ軸方向移動テーブル９の上面には、Ｘ軸方向に延出するガイド溝９ａが形成されている。
Ｘ軸方向移動テーブル１０は、Ｙ軸方向移動テーブル９の上に配置され、Ｘ軸方向移動テーブル１０の下面にはガイド溝９ａにスライド可能に係合する凸部（図示せず）が形成されている。Ｘ軸方向移動テーブル１０は、送りネジと駆動モータとを用いた送り機構（図示せず）により、ガイド溝９ａに沿ってＸ軸方向へ移動可能とされている。
基板保持テーブル１１は、Ｘ軸方向移動テーブル１０の上面に固定されている。基板保持テーブル１１の上面には、インクが塗付される基板１２が載せ降ろし可能に載置されている。基板保持テーブル１１の上面に載置された基板１２は、基板保持テーブル１１に設けられた吸着機構（図示せず）により吸着され、位置固定に保持されている。なお、基板保持テーブル１１は、Ｘ軸方向移動テーブル１０及びＹ軸方向移動テーブル９と共にＹ軸方向ガイド板８上をＹ軸方向に移動可能とされている。Ｙ軸方向へ移動する基板保持テーブル１１は、基板保持テーブル１１上に載置された基板１２がインクジェットヘッド７の下方に位置してインク滴の塗布が行われる位置（図１に示す位置）と、基板保持テーブル１１がインクジェットヘッド７の下方位置から外れて基板保持テーブル１１上への基板１２の載せ降ろしを行える位置とに移動可能とされている。
洗浄ユニット５は、インクジェットヘッド７の一部を構成する後述するノズルプレートを洗浄する部位である。洗浄ユニット５は、洗浄用の液体が注入される洗浄槽５ａと、洗浄槽５ａ内に洗浄用の液体を出し入れする機構（図示せず）と、洗浄槽５ａ内の洗浄用の液体に対して超音波振動を印加する超音波振動装置（図示せず）とを備えている。
インクジェットヘッド７は、図２に示すように、無機顔料と金属酸化物との少なくとも一方をポリマーに混合させたインクをインクタンク（図示せず）から供給される複数のインク室１３と、各インク室１３の壁の一部を形成するダイヤフラム１４と、各インク室１３に対応してダイヤフラム１４に当接する位置に設けられた複数の圧電素子１５と、各インク室１３の壁の一部を形成するノズルプレート１６とを備えている。ノズルプレート１６には、各インク室１３に連通する複数のノズル１７が形成されている。
インクジェットヘッド７では、圧電素子１５に電圧が印加されることにより圧電素子１５が縮む方向に変形し、この変形によりダイヤフラム１４がインク室１３の容積を大きくする方向に撓む。容積が大きくなったインク室１３内にインクが流入し、インク室１３内に収容されるインク量が増える。その後、電圧の印加を遮断することにより縮んでいた圧電素子１５を復元させ、インク室１３の容積を復元させるとともにインク室１３内のインクの一部をノズル１７からインク滴Ｅとして噴射させる。ノズル１７から噴射されたインク滴Ｅは、基板１２上の目的とする位置に塗布される。
ノズル１７からのインク滴Ｅの噴射を繰り返すうち、ノズルプレート１６の表面におけるノズル１７の周辺部分には、インクが付着する。ノズルプレート１６の表面に付着したインクの洗浄は、洗浄ユニット５において行う。洗浄ユニット５においてインクジェットヘッド７を洗浄する場合は、インクジェットヘッド７を可動部材６と共に支持体３の横軸３ａに沿って洗浄ユニット５の上方に移動させる。ついで、インクジェットヘッド７を下降させて洗浄槽５ａの中に位置させ、洗浄槽５ａ内でポリマー溶解溶液による洗浄と、弱アルカリ溶液による洗浄とを２段階に行う。
なお、この洗浄作業は、プログラムに従って自動的に行うようにしてもよく、又は、オペレータのスイッチ操作によって行うようにしてもよい。プログラムに従って行う場合としては、例えば、一日の作業終了後に行うようにしてもよく、又は、ノズルプレート１６の汚れ状態を検知するセンサの検知結果に基づいて行うようにしてもよい。
ノズルプレート１６の洗浄作業工程を図３に示す。ノズルプレート１６の洗浄作業は２工程に分けて行われ、まず、ポリマー溶解溶液による洗浄が行われる。ポリマー溶解溶液としては、例えば、ＰＧＭＥＡ（ポリエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート）とＣHＮ（シクロヘキサン）とを混合した溶液を用いることができる。ＰＧＭＥＡとＣHＮとの混合比は、例えば、１：１の重量比とすることができる。ＣＨＮはインクを構成しているポリマーを溶解する働きがあり、ＰＧＭＥＡはポリマー間の隙間に入り込む働きがある。ＰＧＭＥＡとＣHＮとを混合したポリマー溶解溶液を洗浄槽５ａに注入し、このポリマー溶解溶液中にインクジェットヘッド７のノズルプレート１６を浸漬し、超音波洗浄を設定時間（例えば、３分）行う。
ポリマー溶解溶液による洗浄（超音波洗浄）を行うことにより、インクを構成しているポリマーが溶解され、ノズルプレート１６の表面にはインクを構成している無機顔料や金属酸化物が残留する状態となる。
つぎに、洗浄槽５ａ内からポリマー溶解溶液を排出し、洗浄槽５ａ内にｐＨ８〜ｐＨ１２の弱アルカリ性の洗浄液を注入し、超音波洗浄を設定時間（例えば、３分）行う。この弱アルカリ性の洗浄液を用いた洗浄（超音波洗浄）を行うことにより、ノズルプレート１６上に残留している無機顔料や金属酸化物、及び、その他の塵埃などが除去される。弱アルカリ性の洗浄液は、ノズルプレート１６の表面に塗布してあるフッ素系樹脂からなる撥インク膜を傷めることなく無機顔料や金属酸化物を除去することができる。
インクが付着したノズルプレート１６の洗浄を、ポリマー溶解溶液による洗浄と、弱アルカリ性の洗浄液による洗浄との２段階に分けて行うことにより、無機顔料や金属酸化物をポリマーに混合させて生成され、ガラスや樹脂に対する付着性が良好なインクをノズルプレート１６から確実に除去することができる。しかも、ノズルプレート１６の表面に塗布してあるフッ素系樹脂からなる撥インク膜を傷めることなくインクを除去することができる。
洗浄作業の２番目の工程で使用する弱アルカリ性の洗浄液は、ｐＨ８〜ｐＨ１２の弱アルカリ溶液に、５ｐｐｍ〜１％の炭酸塩を添加することにより生成されている。例えば、ＴＭＡH（トリメチルアンモニウムハイドライド）のｐＨ１１溶液に、２００ｐｐｍのＴＭＡH炭酸塩を添加することにより生成されている。弱アルカリ溶液は、空気中の二酸化炭素を吸収してｐＨ値が下がり易いが、炭酸塩を添加することにより、緩衝作用によってｐＨ値が変動しにくくなり、洗浄液として適したｐＨ値を維持することができる。
従って、弱アルカリ性の洗浄液として、炭酸塩を添加した洗浄液を用いることにより、この洗浄液のｐＨ値を長期間に亘って弱アルカリ性の状態に維持することができる。これにより、準備した弱アルカリ性の洗浄液のｐＨ値が時間の経過に伴って中性側に変化するということを防止することができ、準備した弱アルカリ性の洗浄液のｐＨ値を長期間に亘って弱アルカリ性に維持することができ、この洗浄液の洗浄性能を長期間に亘って維持することができる。なお、添加する炭酸塩の量は、洗浄液の弱アルカリのｐＨ値を維持したい期間によって変えればよく、ｐＨ値を維持したい期間が長くなる程炭酸塩の量を増加させる。
図４は、炭酸塩を添加したｐＨ１１の弱アルカリ洗浄液と、炭酸塩を添加しないｐＨ１１の弱アルカリ洗浄液とのｐＨ値の変動を測定した結果を示すグラフである。炭酸塩を添加しない場合は、測定を開始してから２０日程度でｐＨ値が８以下となり、洗浄液として機能しなくなることが判明した。これと比較して、炭酸塩を添加した場合は、測定を開始してから６０日を経過してもｐＨ８以上に維持され、洗浄液として機能することが判明した。
これにより、ノズルプレート１６の洗浄に炭酸塩を添加した弱アルカリ洗浄液を用いることにより、弱アルカリ洗浄液が洗浄液として機能できる期間を延ばすことができ、使用している弱アルカリ洗浄液が経時変化してｐＨ値が下がり、ノズルプレート１６の洗浄が不十分になるという事態の発生を防止することができる。
なお、本実施の形態では、炭酸塩を添加した弱アルカリ洗浄液として、ノズルプレート１６の洗浄に使用する場合を例に挙げて説明したが、この洗浄液の用途としてはノズルプレート１６の洗浄用に限定されるものではない。
１６ ノズルプレート
Claims (9)
- ｐＨ８〜ｐＨ１２のＴＭＡＨ（トリメチルアンモニウムハイドライド）溶液に、ＴＭＡＨ炭酸塩が添加されていることを特徴とする洗浄液。
- インクは、無機顔料と金属酸化物との少なくとも一方がポリマーに混合され、ポリマー溶解溶液を用いて前記インクが付着したノズルプレートを洗浄する第１ステップと、
ポリエチレングリコールモノメチルエーテルアセテートとシクロヘキサンとを含む前記ポリマー溶解溶液による前記第１ステップの洗浄の後に、pH８〜pH１２の弱アルカリ性の洗浄液を使用して前記ノズルプレートを洗浄する第２ステップと、
を備えることを特徴とするノズルプレート洗浄方法。 - 前記弱アルカリ性の洗浄液に、炭酸塩が添加されていることを特徴とする請求項２記載のノズルプレート洗浄方法。
- 前記第１ステップの後に、ポリマーを溶解されたインクの無機顔料と金属酸化物との両方又は一方がノズルプレートの表面に残っていることを特徴とする請求項２記載のノズルプレート洗浄方法。
- 前記第１ステップは、超音波洗浄によって行われることを特徴とする請求項２記載のノズルプレート洗浄方法。
- 前記第２ステップは、超音波洗浄によって行われることを特徴とする請求項２記載のノズルプレート洗浄方法。
- 前記無機顔料と前記金属酸化物との両方又は一方は、前記第２ステップにおいて前記ノズルプレートから除去されることを特徴とする請求項２記載のノズルプレート洗浄方法。
- 前記弱アルカリ性の洗浄液は、前記ノズルプレートの表面を覆っているフッ素系樹脂からなる撥インク膜を傷めることなく前記無機顔料と前記金属酸化物との両方又は一方を除去することを特徴とする請求項２記載のノズルプレートの洗浄方法。
- 前記第２ステップにおいて使用される前記弱アルカリ性の洗浄液は、pH８〜pH１２の前記弱アルカリ溶液に５ｐｐｍ〜１％の炭酸塩を添加したものであることを特徴とする請求項２記載のノズルプレートの洗浄方法。
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