JP5250992B2 - 塗工装置およびその洗浄方法 - Google Patents

Description

本発明は、インキ吐出印刷装置、ダイコーター、スピンコータ、印刷装置等の液吐出部を有する塗工装置およびその洗浄方法に関する。詳しくは、少なくとも塗工液貯蔵タンクと、この塗工液貯蔵タンクに配管を介して接続されている液吐出部等を有する塗工装置と、その装置の塗工配管等を洗浄する塗工装置およびその洗浄方法に関する。

従来から塗工装置は広い分野で用いられている。また、塗工装置で製造するものとして、例えばカラーフィルタが例示できる。前記カラーフィルタは、通常、着色レジストの薄膜を形成し、フォトリソグラフィー法にパターン形成して製造される。また、上述した以外に塗工装置は、回路基板、薄膜トランジスタ、マイクロレンズ、バイオチップ等を製造することができる。

さらに、塗工装置を用いて製造される製造物として、例えば、エレクトロルミネセンス素子が例示できる。前記エレクトロルミネセンス素子の有機発光層が、インキ吐出印刷装置等を用いて形成される。

また、液吐出部としてインキ吐出部を有する塗工装置は、主にピエゾ方式、サーマル方式が主に用いられている。そして、用途に応じて適宜選択して用いられている。

また、インキ吐出部は、インキ吐出口を複数有するブロックを形成し、このブロックが用途・目的に合わせて配置されることで吐出パターンが形成されている。しかし、塗工液の粘度が変わったり、塗工の精度を一定に保つため、図２に示すようなインキ吐出口４１や、塗工液溜まり４０等の複雑な部分は長時間かけて洗浄し、調整している。

さらに、図３に示すように塗工液貯蔵タンク６からインキ吐出部５の供給口までの配管は、管の内径が小さく、且つ、複雑な配管経路となっている。

また、配管に使用される管は、樹脂製、ステンレス製、または内面に樹脂等が被覆された金属製管等が用いられている。そして、塗工液供給ポンプ２３または塗工液切り換えバルブ１０あるいは塗工液用フィルター８等が管と接続され配管されている。

また、塗工液の交換や定期的な清掃を実施する場合、塗工液を配管から抜き出した後、配管内部を溶剤で洗浄するか、または、次に使用する塗工液を用いて加圧圧送する。そして、前の塗工液を押し出して入れ替える方法が用いられている。

上記の場合、洗浄用の溶剤または次に使用する塗工液は、配管内部容積により、適宜の量が吐出され液の置換が行われるようになっている。また、インキ吐出部の内部など複雑な構造あるいは形状の部分は、人手により分解、清掃が行われている。

一方、塗工液の多様化に伴い、塗工液の切り換え時間を速くすることが特に要望されている。インキ吐出部の洗浄に非常に時間がかかり、さらに、異種塗工液の混合、塗工液と洗浄用溶剤が混ざり合った時に、塗工液に起因する凝集物やゲル状物が生じる現象であるソルベントショックが発生している。

上記現象を考慮して液吐出部としてダイヘッドを備える塗工装置の内部を容易に、かつ、効率よく洗浄することが可能なスリットノズルを持つ塗布ヘッドの洗浄方法（例えば、特許文献１参照。）が提案されている。

さらに、インクジェット用記録ヘッド内部の洗浄においてエアーと洗浄液とを交互に圧送して、交互圧送時間を一定時間で、繰り返し行うインクジェットプリンタにおける洗浄装置（例えば、特許文献２参照。）も知られている。

また、インクジェット用記録ヘッド内部の洗浄において、インクと親和性の高い洗浄媒体で置換、あるいは、気体で置換して洗浄を行うインクジェット記録装置および印字ヘッドの洗浄方法（例えば、特許文献３参照。）も知られている。

さらに、インクジェット用記録ヘッドの内部洗浄において、空気でインクを排出した後に、インク溶媒で洗浄を行い、そのインク溶媒も空気で排出してしまう洗浄方法も知られている。（例えば、特許文献４参照。）。

また、配管洗浄用にピグ（ＰＩＧ：金属の塊）を用いて圧縮気体によって配管内壁を移動する事により、塗工液が押し出され、配管洗浄時の塗工液ロスを低減するとともに、少量の洗浄液で短時間に効率よく洗浄できるダイコーター塗料洗浄装置（例えば、特許文献５参照。）も知られている。

以下に先行技術文献を示す。
特開平７−１３２２６７号公報 特開２００１−３０５１５号公報 特開２００１−２１９５７９号公報 特公昭６３−３４８３２号公報 特開平９−８５１５３号公報

上記特許文献１は液吐出部を洗浄する際、該塗布ヘッドにつながる塗工液供給管から塗布ヘッド内へ洗浄液を供給すると共に、この塗工液供給管を通過する洗浄液内に窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガスを吹き込む。

このため、洗浄液流が気泡流化し、この気泡による攪拌効果が増加し、微小な隙間等に付着している残留塗工液も洗い流せると記載されている。しかし、塗工液と相性のよくない洗浄液が使用された際に、ソルベントショックが発生するという問題がある。

さらに、特許文献１に記載の方法は、大型化する液吐出部の塗工液溜まりの内部あるいはスリットノズル等の内部を洗浄する為に、多量の洗浄溶剤が必要であるという問題がある。

次に、特許文献２に記載の手段は、エアーと洗浄液が交互に圧送されてくるものの、微細な気泡状態とすることは困難である。また、洗浄効果を上げていくには、交互回数が増えて時間と洗浄液量が増加するという問題がある。そして、十分な洗浄効果を得る事は困難であり、また、インクの種類が変更になった場合には、インクと洗浄液の反応によるソルベントショックが発生するという問題がある。

さらに、特許文献３は、インクジェット用記録ヘッド内部のインクを洗浄液、あるいは気体で置換する事が目的で、十分な洗浄効果を得る事は困難である。そして、洗浄効果を上げるには多量の洗浄液を使用する必要があるという問題があった。

特許文献４は、空気でインク排出を行う際に、インクの乾燥が発生する場合がある。さらに、インク溶媒を供給するだけでは、複雑な形状の部分は十分な洗浄効果が得られず、使用する洗浄液量も増加してしまうという問題がある。

また、特許文献５は、ピグが圧縮気体によって配管内壁を移動する事により、塗工液が洗浄されると記載されている。また、配管に使用されている管は、塗工装置あるいは塗工液等により樹脂製管あるいは内面にフッ素樹脂やシリコーン樹脂等が被覆された金属製の管等が用いられている。

このため、これらの管は、ピグにより内面が損傷あるいは凸凹となる場合がある。そして、塗工液がより付着しやすくなるという問題がある。さらに、液吐出口の幅が狭い場合、前記ピグが液吐出口に詰まることもあり、内部洗浄には不向きである。

本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、塗工装置の塗工配管の内壁や、塗工装置のダイヘッド、インキ吐出部等の液吐出部の内部を洗浄する際に、塗工液が洗浄用溶剤によりソルベントショックを発生することなく、短時間、且つ、少量の洗浄液でバラツキのない良好な洗浄が可能な洗浄機構を有する塗工装置およびその洗浄方法を提供することを目的とする。

次に、本発明の請求項１に係る発明は、
塗工液貯蔵タンクと、この塗工液貯蔵タンクに塗工液配管を介して接続されている液吐出部と、前記塗工液配管内に洗浄手段を設け、その洗浄手段が、少なくとも、乾燥用ガスを供給する乾燥用ガス供給手段と、複数の溶剤を供給する溶剤供給手段と、前記乾燥用ガスの流量を制御するガス制御手段と、前記複数の溶剤の流量を各々制御する溶剤制御手段と、
を備え、前記液吐出部がインキ吐出部である塗工装置の前記塗工液配管を洗浄する塗工装置の洗浄方法であって、
前記塗工液配管に洗浄用溶剤を導入する直前に、気液混合液発生ノズルを介して気体と溶剤を混合させて、大きい気泡を含んだ第１の気液混合液と、さらに、塗工液切り替えバルブ内で乱流を発生させ、より細かい気泡を含む第２の気泡混合液とした後に、前記塗工液配管内に送液し、塗工装置の前記塗工液配管を洗浄することを特徴とした塗工装置の洗浄方法である。

次に、本発明の請求項２に係る発明は、
前記塗工装置の前記塗工液配管の任意な箇所にバブル発生ハウジングを設け、前記より細かい気泡を含む第２の気泡混合液よりも、さらに、より気泡サイズの細かい第３のバブル洗浄液状態に変化させた後に、前記塗工液配管内に送液し、塗工装置の前記塗工液配管を洗浄することを特徴とする請求項１に記載の塗工装置の洗浄方法である。

本発明の塗工装置およびその洗浄方法は以上の構成からなるので塗工液配管を洗浄する為の洗浄液量が削減できる。

さらに、複雑な塗工液配管でも、洗浄効果をあげて、効率良く、短時間で洗浄することができる。

また、本発明の塗工装置およびその洗浄方法は気液混合液発生ノズルを介して大きい気泡を含んだ第１の気液混合液を送液することにより、気体と溶剤の比率を１：１〜１：２に制御する。このため、溶剤使用量を１／２〜１／３に削減することができる。

さらに、塗工液切り替えバルブを介して、より細かい気泡を含む第２の気泡混合液とした後にこの細かい連続的な気泡を塗工液配管内に送液することにより、この気泡効果で洗浄効果を上げることが可能である。

また、本発明の塗工装置およびその洗浄方法は、上記の第１の気液混合液を複数の種類の溶剤に対して適応させ、順次溶剤を変更させながら塗工液配管に第１の気液混合液を送液する。このため、種々の塗工液に対してソルベントショック等の異物化の影響を発生させることがない。そして、より良好な洗浄状態を保つ事ができる。

前記複数の溶剤を使用する場合、その溶剤の粘度、比重に併せてより最適な溶剤流量および混合ガス側の最適な圧力、流量を維持するために、自動制御可能な圧力計、流量計を使用する。このため、自動化による洗浄時間の短縮化と、洗浄品質の安定性を保つ事ができる。

また、通常、塗工装置等を洗浄する際には、安全性の為に、より低圧で溶剤、ガスを使用することが求められている。本発明の塗工装置およびその洗浄方法は、溶剤粘度が２０ｃｐｓ以下で溶剤、ガスともに２００ｋＰａ以内の圧力で十分な混合状態と、洗浄効果が得られる。

上述した大きい気泡を含んだ第１の気液混合液は溶剤流量を決定した後、不活性ガスの圧力設定値が溶剤の圧力設定値に対して±２０％の範囲において良好な気泡サイズの制御が可能である。そして、溶剤と不活性ガスの比率を最適値に設定する事が容易にできる。

上述した大きい気泡を含んだ第１の気液混合液は気泡サイズが連続した２０〜５０ｍｍ程度の気泡である。また、塗工液切り替えバルブ内部で乱流を発生させ、より細かい気泡を含む第２の気泡混合液の気泡サイズが連続した５〜２０ｍｍ程度にすることで、塗工液配管内の配管内部、バルブ、ポンプ内の複雑な形状、あるいは容積の大きい形状に対しても細かい気泡による洗浄効果を得ることができる。

また、塗工液配管内の任意な箇所にバブル発生ハウジングを設ける事により、より細かい気泡の気泡混合液をより気泡サイズの細かい第３のバブル洗浄液状態に変化させることができる。

そして、細かい第３のバブル洗浄液でバブル洗浄を行い、インキ吐出部周辺のより複雑
な形状部の洗浄効果を高めることができる。さらに、ダイヘッドのように内部容積の大きい吐出部に対しても少ない液量で、広範囲に均一な洗浄を行うことができる。

上述したバブル発生ハウジングは微細な空壁を設けたメディアが設置されており、通常の塗工液の送液には影響の無い形状になっている。さらに、より細かい気泡の第２の気泡混合液を送液させたときに一定の送液圧力において、バブル状態にすることができる。

また、前記バブル発生ハウジングより発生した第３のバブル洗浄液のバブルは連続した密度の高い状態となっている。そして、気泡サイズが２ｍｍ以下程度の泡状の送液となり、塗工液配管内の隅々まで第３のバブル洗浄液で洗浄することができる。

本発明の本発明の塗工装置およびその洗浄方法を実施の形態に沿って以下に図面を参照にしながら詳細に説明する。

図１は本発明の塗工装置の一実施例の概略を説明するための概略図である。

図１に示すように、本実施例の塗工装置は塗工ユニット部１と、溶剤貯蔵部３と乾燥ガスユニット部２が設けられている洗浄処理部４を備えている。

前記塗工ユニット部１は図３に示すように、塗工する塗工液が貯蔵される塗工液貯蔵タンク６と、該塗工液貯蔵タンク６から塗工液をインキ吐出部５に供給する。その際、複数のインキ吐出口（インキ吐出ヘッドノズル）等から塗工液が同時に吐出される。

このため、ゴミなどの異物を取り除くための塗工液用フィルター８と、さらに塗工液を塗工液貯蔵タンク６から移送させるための塗工液供給ポンプ２３と、インキ吐出口５と、さらに該インキ吐出部５から落ちる塗工液を受け止める塗工液受け皿１３と、該塗工液受け皿１３に落ちた塗工液と、インキ吐出部５に供給され余分の塗工液を貯める廃液槽７から形成されている。

そして、前記インキ吐出部５と塗工液受け皿１３を除いて、前記各部分が樹脂製パイプ、あるいはステンレス製パイプ、または金属製パイプ等の内面樹脂加工等に施したパイプで配管されている。

さらに、溶剤貯蔵部３は、ソルベントショックを防止するために２種類以上の溶剤を貯えることができる２個以上の溶剤タンク１６が設けられている。

また、前記各々の溶剤タンク１６は、塗工液と相溶性のあるものから順次洗浄性の高い溶剤へと切り換えていくために、溶剤タンク１６の上側方向に、三方コップ型のタンク切り換え用バルブ１８が設けられている。さらに、洗浄のバラツキをなくすために溶剤の重量制御をおこなうロードセル１９が溶剤タンク１６の底部に設けられている。

また、本発明の塗工装置に使用されるタンク切り換え用バルブ１８は、外部からの操作信号か、人手による操作のいずれかによって流路の切り換えを行うか、いずれかの方法を用いることにより行うことができる。

前記切り替えは、洗浄機構と塗工装置等の仕様によって外部からの操作信号で作動するバルブか、人手により作動するバルブを用いるか適宜選択される。

さらに、溶剤タンク１６から移送される溶剤の洗浄バラツキをなくすために、溶剤の流
速を制御するための溶剤流量制御バルブ２１が設けられている。そして、さらに前記溶剤流量制御バルブ２１の吐出方向に溶剤の流量を計測する流量計１７が施されている。

また、前記流量計１７を通過した溶剤は、溶剤の中の異物等を取るための溶剤用フィルター２０を通過し、乾燥ガスユニット部２からのガスと交わる第１切り換えバルブ２２が設けられている場所に到達する。

さらに、洗浄時には、塗工ユニット部１の塗工液切り換えバルブ１０から洗浄するための溶剤が移送され、前記塗工ユニット部１の配管、あるいはインキ吐出部内部を順次相溶性のある溶剤により洗浄される。

そして、洗浄時に溶剤と窒素等の乾燥用ガスとを混合して塗工ユニット部１に送り込み、塗工ユニット部１の配管、あるいはインキ吐出部５を洗浄することもできる。

また、乾燥ガスユニット部２は、配管あるいはインキ吐出部５の内部を乾燥させるためのガスを貯蔵する乾燥用ガスタンク２６と、ガスの流速を制御するための乾燥用ガス流量制御バルブ２７、および該ガス流量制御バルブ２７を通過したガスの流量を計測する乾燥用ガス流量計２８からなっている。

また、乾燥用ガス流量計２８を通過したガスは、溶剤タンク１６から移送された溶剤と交わる第１切り換えバルブ２２に到達する。そして、さらに、洗浄時には、塗工ユニット部１の塗工液切り換えバルブ１０から、乾燥させるためのガスが移送して、塗工ユニット部１の配管、あるいはインキ吐出部５内部の溶剤による洗浄後の乾燥が施される。

ここで、気液混合液を送液する時に、第１切り換えバルブ２２と塗工液切り替えバルブの中間点に気液混合液発生ノズル３１を設置し、混合用ガス配管３０と接続された、混合用ガス圧力制御バルブ４２、混合用ガス流量制御バルブ４３で制御された混合用不活性ガスが気液混合液発生ノズル３１に接続され、混合用ガスを導入する事により第１段階の気液混合液を発生させる。ここで気体圧力と各洗浄用溶剤圧力は２００ｋＰａ未満での可変式対応となる。

洗浄配管２９に合流された大きい気泡を含んだ第１の気液混合液は、塗工液切り替えバルブ１０で、第２塗工液配管１５と合流されるが、このときに塗工液切り替えバルブ１０内の乱流を利用して、より細かい気泡を含んだ第２の気泡混合液として合流し、塗工液配管内を洗浄する。

さらに、塗工液挿入バルブ１１とインキ吐出部の間に、バブル発生ハウジング３２を設け、気泡サイズの細かい泡状の第３のバルブ洗浄液状態として複雑な形状の吐出部５の内部を洗浄する。

また、洗浄機構を有する塗工装置に使用される洗浄用溶剤は、特に限定されるものではないが、塗工液と相溶性が良いものが適宜選択される。例えば、一実施例においては、塗工液に用いられているメイン溶剤がシクロヘキサノン溶剤の場合は、シクロヘキサノン溶剤で２０ｋＰａ〜１００ｋＰａの範囲の押し出し圧力で洗浄する。そして、さらに２―ブタノン溶剤を用いて３０ｋＰａ〜１００ｋＰａの範囲の押し出し圧力で洗浄される。

本発明の本発明の塗工装置およびその洗浄方法は塗工装置の洗浄方法として優れていることはもとより、印刷機械や粘着加工機、顔料加工機等の色替えや材料替えが必要とされる加工機、加工器機分野、または建築関連機器分野等にも使用できる素晴らしい発明である。

本発明の塗工装置の一実施例の概略を説明するための概略図である。 本発明の塗工装置のインキ吐出部の概略を説明するための概略図である。 本発明の塗工装置の塗工ユニットの概略を説明するための概略図である。

符号の説明

１…塗工ユニット部
２…乾燥ガスユニット部
３…溶剤貯蔵部
４…洗浄処理部
５…インキ吐出部
６…塗工液貯蔵タンク
７…廃液槽
８…塗工液用フィルター
９…廃液缶
１０…塗工液切り換えバルブ（気泡混合液バルブ）
１１…塗工液挿入バルブ
１２…オーバーフロー用切り換えバルブ
１３…塗工液受け皿
１４…第１塗工液配管
１５…第２塗工液配管
１６…溶剤タンク
１７…溶剤用流量計
１８…溶剤送り出しバルブ
１９…ロードセル
２０…溶剤用フィルター
２１…溶剤流量制御バルブ
２２…第１切り換えバルブ
２３…塗工液供給ポンプ
２４…第１廃棄用バルブ
２５…第２廃棄用バルブ
２６…乾燥用ガスタンク
２７…乾燥ガス用流量制御バルブ
２８…乾燥ガス用流量計
２９…洗浄配管
３０…乾燥用バルブ
３１…気液混合液発生ノズル
３２…バブル発生ハウジング
３３…混合ガス用バルブ
４０…塗工液溜まり
４１…インキ吐出口
４２・・・混合用ガス圧力制御バルブ
４３・・・混合用ガス流量制御バルブ

Claims (2)

1. 塗工液貯蔵タンクと、この塗工液貯蔵タンクに塗工液配管を介して接続されている液吐出部と、前記塗工液配管内に洗浄手段を設け、その洗浄手段が、少なくとも、乾燥用ガスを供給する乾燥用ガス供給手段と、複数の溶剤を供給する溶剤供給手段と、前記乾燥用ガスの流量を制御するガス制御手段と、前記複数の溶剤の流量を各々制御する溶剤制御手段と、
   を備え、前記液吐出部がインキ吐出部である塗工装置の前記塗工液配管を洗浄する塗工装置の洗浄方法であって、
   前記塗工液配管に洗浄用溶剤を導入する直前に、気液混合液発生ノズルを介して気体と溶剤を混合させて、大きい気泡を含んだ第１の気液混合液とし、さらに、塗工液切り替えバルブ内で乱流を発生させ、より細かい気泡を含む第２の気泡混合液とした後に、前記塗工液配管内に送液し、塗工装置の前記塗工液配管を洗浄することを特徴とした塗工装置の洗浄方法。
2. 前記塗工装置の前記塗工液配管の任意な箇所にバブル発生ハウジングを設け、前記より細かい気泡を含む第２の気泡混合液よりも、さらに、より気泡サイズの細かい第３のバブル洗浄液状態に変化させた後に、前記塗工液配管内に送液し、塗工装置の前記塗工液配管を洗浄することを特徴とする請求項１に記載の塗工装置の洗浄方法。

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