JP5399053B2 - インクジェット塗布装置のノズルヘッド洗浄装置、これを備えたインクジェット塗布装置のノズルワイピング装置 - Google Patents

Description

本発明は、インクジェット吐出孔、面に付着した吐出液をメカ部材を用いることなく、洗浄液のみにて、確実、超高速にクリーニングするインクジェット塗布装置のラインヘッドワイピング装置に関する。

近年、インクジェット技術の用途は産業分野にも進出しており、例えば大型カラーインクジェットプリンタ（布地用）としてデジタルテキスタイルプリンタ等と称し、スクリーン捺染に変わる多品種小ロット生産に最適なインクジェット捺染システムや、ＬＣＤ（液晶）用のカラーフィルター形成や回路基板の配線用のプリンタが開発されている。

ところで、インクジェットプリンタに一般的に使われる方式には、サーマル方式とピエゾ方式の２種類があり、近年はピエゾ方式に注目が集まっているが、いずれにしても一般用から工業用まで多様な用途と各種特性のインクに対応するインクヘッドが提案されている。これらについて問題となるのは、ノズルヘッドのヘッド面やノズル孔（本明細書ではこれらを洗浄対象として以下に説明するが、特に必要が無ければ単にヘッド面を洗浄するものとして説明する。ただし、ノズル孔を洗浄する場合を除外するものではないことは勿論である。）

このようなインクジェットプリンタに用いられるノズルヘッドに関しては、現状では効率よく洗浄することが望まれている。すなわち、非接触式又はノズル周辺での接触式で、機械的なものではなく、コンパクトで、溶剤使用をベースにかつ溶剤使用量の少量化を図り、溶剤の供給方式、短時間での処理（例えば目標としては１秒以下）が可能で、さらにはノズル面の乾燥を考慮したものの開発が希求されている。

そこで、本発明は上記の諸点を満足し得るインクジェット塗布装置のノズルヘッド洗浄装置、これを備えたインクジェット塗布装置のノズルワイピング装置を提供することを目的とする。

本発明のインクジェット塗布装置のノズルヘッド洗浄装置のうち請求項１に係るものは、洗浄ヘッドが、前記インクジェット塗布装置のノズルヘッドが直線状に備えるインク吐出ヘッドが外部へ臨む面を装入可能な洗浄溝と、該洗浄溝内で前記インク吐出ヘッド面を洗浄するための薬液や、前記インク吐出ヘッド面を乾燥させるための空気や気泡を前記洗浄溝の一方側から該洗浄溝内へ注入させる供給口及び供給手段と、前記供給口から注入された前記薬液や空気、気泡を前記洗浄溝外へ排出する排出口及び排出手段とを備えてなることを特徴とする。

請求項２に係るものは、請求項１のインクジェット塗布装置のノズルヘッド洗浄装置において、前記第１の注入経路、第２の注入経路の順に、あるいはその逆の順に、または両経路から同時に前記洗浄溝内へ薬液、空気、気泡のいずれかを注入可能としてなることを特徴とする。

請求項３に係るものは、請求項１または２のインクジェット塗布装置のノズルヘッド洗浄装置において、前記洗浄溝の底面に、前記薬液、空気、気泡の流れる方向と角度をなす凹凸部を設け、前記洗浄溝内で前記薬液、空気、気泡の流れを乱すようにしてなることを特徴とする。

請求項４に係る画像形成装置は、請求項３のインクジェット塗布装置のノズルヘッド洗浄装置において、前記凹凸部が薬液、空気、気泡の流れる方向と直角あるいは略直角をなすように配してなることを特徴とする。

請求項５に係るものは、請求項１から４のいずれかのインクジェット塗布装置のノズルヘッド洗浄装置であって、前記インク吐出ヘッドが外部へ臨む面と前記洗浄ヘッドの上面との間に所要のスペースを形成するためのスペーサを備え、該スペーサが前記洗浄ヘッドの前記洗浄溝に対応する部位を開口させてなることを特徴とする。

本発明によれば、以下のような効果がある。すなわち、
・薬液を効率よくインクジェット塗布装置のノズルヘッド面にあてられる
・薬液洗浄中、薬液の飛散がない
・吸引効果の調整が容易になる
・微細な隙間でも薬液通過が可能な薬液流路効果で薬液を帯状に保ちやすい
・余分な機械的な部材がない
・したがって、非接触あるいはノズル周囲だけでの接触でのノズルヘッドの洗浄が可能となる。

また洗浄溝内へ少なくとも薬液を少量注入可能な第２の注入経路を備えることで、
・小粒子洗浄機構追加により、薬液等の必要量を少なくすることが可能となる。

さらに、洗浄溝の底面に凹凸部を設けることで、
・薬液の流路をなす洗浄溝内で、薬液を乱流にし、ノズルヘッド面に効率よく当てることができ、しかも薬液を帯状に広げられ、省レジ化が可能になる。

またさらに、ノズルヘッド洗浄装置を上昇させてノズルヘッドに対して近接させた際に、隙間を０．１ｍｍ以下に保つことで、省スペース化が図れる
・周囲からの大気流入により、薬液の飛散防止、薬液との衝突により気泡ができ、洗浄効果が増大するとともに、ノズル面の乾燥もいっそう容易にできるようになる。

本発明は、ノズルヘッドを、雁形状や直線状に並べたインクジェット塗布装置のラインヘッド面に、洗浄用のノズルを近接させ、そこに刻まれた溝に真空吸引を利用し、薬液、空気、気泡を流入させ、ノズルヘッド面をワイピングし乾燥させるようにしたインクジェットヘッドワイピング装置であり、洗浄用のヘッドをノズルヘッドに適度な間隔をおいて配置し、自動昇降により平行に近接させて洗浄のためのワイピング姿勢と、ノズルヘッドから離れて位置する待機姿勢とに自動的に移動可能にしたものである。

以下本発明を実施するための最良の形態を、図に示す実施例を参照して説明する。なお本発明は以下に説明し、図示する実施例に限定されるものではなく、本明細書において開示したものと均等な部材、装置、手段等々を用いたものをも含み、また洗浄対象もインクジェット塗布装置のラインヘッドに限定されず、類似のものをも対象とするものである。

図１は本発明に係るインクジェット塗布装置のノズルヘッド洗浄装置の実施例１を示す斜視図（Ａ）と、洗浄対象であるノズルヘッドのノズル面を示す図（Ｂ）である。図中１はノズルヘッド、２はそのノズル面、３はノズル孔（例えばΦ０．０４ｍｍ、２５６個ｘ２列：本来のサイズで図示できないので、図の左側に数個だけ拡大表示してある）、４はノズル孔３を設けた部位（本発明で洗浄対象となる部位：例えば長さＬ＝４５ｍｍ、幅Ｗ＝３．７ｍｍ）である。このノズルヘッド１の構造、機構等は周知であるので説明を省略する。なおノズル孔３を構成する素材については後述する洗浄で使用する薬液による影響を避け得る素材を用い、あるいは薬液の影響から保護できる構造を有するものとすることが望ましい。

また図中１０はノズルヘッド洗浄装置で、ベース台１１上に、装着溝１２を備え、ノズルヘッド１のノズル面２と洗浄ヘッド２０の上面との間にスペースを形成するスペース板１３を取り付け、スペース板１３の下部に洗浄ヘッド２０を取り付けて構成してある。

スペース板１３の装着溝１２は、ノズルヘッド１のノズル面２とその上方の部位が若干入り込むようにして嵌め、ノズル孔３を設けた部位４が洗浄ヘッド２０に設けた洗浄溝２１に対向するよう、図示の例では細長い凹状のものになっている。もちろん、この装着溝１２の形状は主としてノズルヘッド１のノズル面２の形状に対応させるものである。

なお詳細は後述するが、本実施例装置の洗浄ヘッド２０内には薬液等の流路が形成してあり、洗浄用の薬液を供給するための薬液洗浄電磁弁２２と薬液収納部２３、小流量の薬液を供給して捨て撃ちしたインクを予備的に洗浄をするための小流量薬液電磁弁２４と薬液収納部２５、流路内の薬液等を吸引して排出するための真空吸引用の電磁弁２６と吸引した薬液を入れる薬液収納部２７を備えている。図中２８・・はそれぞれ薬液配管である。なお、小流量薬液電磁弁２４と薬液収納部２５とを備えない形態の洗浄ヘッドでもかまわないが、本実施例では備える構成のものとして実施例を説明する。

図２は洗浄ヘッド２０の一例を示す斜視図（Ａ）と、捨て撃ちインク洗浄用の部分を示す側面図（Ｂ）である。この例の洗浄ヘッド２０は、図示のように、ほぼ直方体形状を有し、内部には薬液等の流路２９、３０、３１が形成してあり、上面中央には薬液の流路となる洗浄溝２１（例えば深さ０．５ｍｍ）を設け、その両端に流路２９に連なって開口する薬液供給口３３（例えばΦ４ｍｍ）と、流路３１に連なって開口する真空吸引口３４（例えばΦ４ｍｍ）を備えている。なお、薬液供給口３３と真空吸引口３４とは必ずしも同径である必要はない。なお図中３５、３６は、薬液配管２８の洗浄ヘッド２０本体への接続端部である。また捨て撃ちインク洗浄用の薬液を流すための流路３０は、流路２９への接続部分が図２（Ｂ）に詳細に示すように細く絞って（例えばΦ０．５ｍｍ）あり、注入する薬液の流速を上げ得るようにしてある。

図３は洗浄ヘッド２０の上面の洗浄溝２１を示す斜視図（Ａ）と、洗浄溝２１の一部を拡大して示す平面図（Ｂ）である。洗浄溝２１には、薬液を流す方向と直交する方向に縦溝３７（例えば幅Ｗ＝９ｍｍに、例えば間隔ｗ＝１ｍｍおきに溝幅一杯まで、例えば深さは０．３ｍｍで形成する）を設けて凹凸形状を構成し、洗浄溝２１内における薬液の流れを乱流化し、洗浄溝２１の乱流化した薬液が溝幅一面に広がるようにするとともに、ノズルヘッド１のノズル面２のノズル孔３を設けた部位４全面に薬液が接触し得るようにしてある。

本実施例での洗浄は、薬液の溶解性（液浸等）、流速による衝撃、空気流入による気泡、空気等の要素が一体となり、例えば１秒以下の時間で洗浄、乾燥を完了させるというものである。この種の洗浄は、ワイピング等と称されるが、どのようなものであっても、ノズルヘッド１のノズル面２の洗浄に適するものであれば採用可能である。

図４は、ノズルヘッド１のノズル孔３からインクを吐出した後の状態の一例を示す拡大底面図である。ノズル孔３を設けた部位４のあちらこちらにインク滴３９が残存している状態を示す。このような状態が本発明に係る装置での洗浄対象状態である。

図５は、ノズルヘッド１のノズル孔３からインク４０を捨て撃ちするのと同時に、小流量薬液電磁弁２４を作動させて薬液収納部２５から少量の薬液４１を流路３０から流路２９、開口３３を経てノズルヘッド１のノズル面２と洗浄ヘッド２０の上面と洗浄溝２１の間のスペースＳ（例えば０．０５ｍｍ）へ注入して捨て撃ちで残ったインク滴３９を洗浄する状態を模式的に示す概念的断面図である。一例としては、流路３０から注入する薬液４１は断続的に０．４ｃｃ、あるいは一気に０．４ｃｃとする。なおこのテストでは流路２９を大気に開放し薬液４１の注入とともに大気が吸入されるようにして行ったが、これ以外の方式、例えば薬液配管２８に切換弁を設け、大気開放と薬液収納部２３への接続とを切り替える方式や、同じく切換弁を設け、エアの注入手段と薬液収納部２３への接続とを切り替える方式等、種々採用できる。また、スペースＳの値を種々変更することでスペースＳの内圧を調整し、洗浄効果を種々変更できる。

図６は、図５に示し、上述した捨て撃ち洗浄テストのテスト前のノズルヘッド１の拡大底面図（Ａ）と、テスト後の拡大底面図（Ｂ）である。なお図６（Ａ）は、図４の状態といわば同じ状態である。この形態で洗浄テストを行ったところ、図６（Ｂ）のようにノズル孔３を設けた部位４に残存、付着していたインク滴３９をきれいに洗浄、除去できた。なお、詳細な図示、説明は省略するが、本願発明者の行った実験では、ノズル孔３の出口近傍に残存したインクについても同様の洗浄を行えた。

すなわち本実施例では、流路３０から注入されたごく少量の薬液４１が先端のノズル状部分からΦ０．５ｍｍよりも小粒子化されて注入のために生じる気流４２によって加速され、微粒小化し、微粒子が衝撃を持って残留しているインクに衝突し、インクも微粒子化させるために、小流量でも十分な洗浄、乾燥効果を奏するものと考えられる。

なお、上述した小流量薬液電磁弁２４、薬液収納部２５を何らかの理由で使用できない場合は、もともとそれらを持たない洗浄ヘッドの場合、図７に示すように、薬液洗浄電磁弁２２と薬液収納部２３とを用いてやはり０．４ｃｃの薬液を流路２９から注入し、洗浄する。これによっても上述の場合と同等の洗浄効果を得られる。ただし、気流による加速効果があまり得られないことが考えられるので、薬液は一気に注入し、それによって薬液の移動速度を上げるようにすることが好ましいと考えられる。

図８は、本発明に係るインクジェット塗布装置のノズルワイピング装置の一実施例を示す斜視図である。本実施例は、複数のノズルヘッド１を雁形状（図示しないが他には例えば直線状）に並べたインクジェット塗布装置のラインヘッド５０を、ベルト・移動テーブル５１を用いて搬送し、ノズルヘッド１の配置形態に対応させて洗浄ノズル２０を配置した洗浄装置５２を昇降装置５３により上昇させて近接させ、上述の実施例１と同様にしてノズルヘッド１のノズル面２を洗浄しようというものである。

図９は、図８に示した昇降装置５３とその上に搭載した洗浄装置５２とを詳細に示した斜視図である。昇降装置５３は、モータ５４により洗浄装置５２のテーブル５５を昇降駆動するもので、周知の昇降装置であってかまわない。図示の例では、複数のリニアウェイ５６・・・、くさび５７、ボールネジ５８、センサ５９、ベース６０、モータブラケット６１、手動用ノブ６２等を備えている。そして、洗浄ノズル２０を複数個搭載した洗浄装置５２のノズル搭載テーブル６３をノズルヘッド１に対して自動昇降により平行に近接させて洗浄するためのワイピング姿勢と、ノズルヘッド１から離れて位置する待機姿勢とに自動的に移動可能にしてある。

図１０は本発明に係るインクジェット塗布装置のノズルワイピング装置の他の実施例を示す斜視図である。本実施例は、インクジェット塗布装置のラインヘッド５０と、昇降装置５３に搭載した洗浄装置５２の周囲環境の温湿度管理、インク飛散防止、安全対策を考慮し、恒温、恒湿、クリーンエアーの注入用のフード６５でラインヘッド５０と昇降装置５３を覆ったものである。なお、例えばフード６５を昇降させるようにするなどして、図８の実施例と同様に搬送装置と組み合わせることも可能である。

本発明に係るインクジェット塗布装置のノズルヘッド洗浄装置の実施例１を示す斜視図（Ａ）と、洗浄対象であるノズルヘッドのノズル面を示す図（Ｂ） 洗浄ヘッドの一例を示す斜視図（Ａ）と、捨て撃ちインク洗浄用の部分を示す側面図（Ｂ） 洗浄ヘッドの上面の薬液流路溝を示す斜視図（Ａ）と、薬液流路溝の一部を拡大して示す平面図（Ｂ） ノズルヘッドのノズル孔からインクを吐出した後の状態の一例を示す拡大底面図 図１の実施例装置によって、捨て撃ちで残ったインク滴を洗浄する状態を模式的に示す概念的断面図 捨て撃ち洗浄テストのテスト前のノズルヘッド１の拡大底面図（Ａ）と、テスト後の拡大底面図（Ｂ） 捨て撃ち洗浄テストの他の形態を模式的に示す概念的断面図 本発明に係るインクジェット塗布装置のノズルワイピング装置の一実施例を示す斜視図 図８に示した昇降装置とその上に搭載した洗浄装置とを詳細に示した斜視図 本発明に係るインクジェット塗布装置のノズルワイピング装置の他の実施例を示す斜視図

符号の説明

１：ノズルヘッド
２：ノズルヘッドのノズル面
３：ノズル孔
４：ノズル孔を設けた部位
１０：ノズルヘッド洗浄装置
１１：ベース台
１２：装着溝
１３：スペース板
２０：洗浄ヘッド
２１：洗浄溝
２２：薬液洗浄電磁弁
２３：薬液収納部
２４：小流量薬液電磁弁
２５：薬液収納部
２６：真空吸引用の電磁弁
２７：薬液収納部
２８：薬液配管
２９、３０、３１：薬液等の流路
３３：薬液供給口
３４：真空吸引口
３５、３６：接続端部
３７：縦溝
３９：インク滴
４０：インク
４１：薬液
５０：インクジェット塗布装置のラインヘッド
５１：ベルト・移動テーブル
５２：洗浄装置
５３：昇降装置
５４：モータ
５５：テーブル
５６：リニアウェイ
５７：くさび
５８：ボールネジ
５９：センサ
６０：ベース
６１：モータブラケット
６２：手動用ノブ
６３：ノズル搭載テーブル
６５：恒温、恒湿、クリーンエアーの注入用のフード
Ｓ：スペース

Claims (5)

1. インクジェット塗布装置のノズルヘッド洗浄装置であって、
   洗浄ヘッドが、
   前記インクジェット塗布装置のノズルヘッドが直線状に備えるインク吐出ヘッドが外部へ臨む面を装入可能な洗浄溝と、
   該洗浄溝内で前記インク吐出ヘッド面を洗浄するための薬液や、前記インク吐出ヘッド面を乾燥させるための空気や気泡を前記洗浄溝の一方側から該洗浄溝内へ注入させる供給口及び供給手段と、
   前記供給口から注入された前記薬液や空気、気泡を前記洗浄溝外へ排出する排出口及び排出手段と、
   を備え、
   前記洗浄ヘッドの前記供給口が、
   少なくとも薬液を多量に注入可能な第１の注入経路と、
   該第１の注入経路の途中から又は前記第１の注入経路とは別途に、前記洗浄溝内へ少 なくとも薬液を少量注入可能な第２の注入経路と、
   該第２の注入経路に接続して前記洗浄溝内へ薬液、空気、気泡のいずれかを注入する 第２の供給手段と、
   を備えてなることを特徴とするインクジェット塗布装置のノズルヘッド洗浄装置。
2. 請求項１のインクジェット塗布装置のノズルヘッド洗浄装置において、
   前記第１の注入経路、第２の注入経路の順に、あるいはその逆の順に、または両経路か ら同時に前記洗浄溝内へ薬液、空気、気泡のいずれかを注入可能としてなることを特徴とするインクジェット塗布装置のノズルヘッド洗浄装置。
3. 請求項１または２のインクジェット塗布装置のノズルヘッド洗浄装置において、
   前記洗浄溝の底面に、前記薬液、空気、気泡の流れる方向と角度をなす凹凸部を設け、 前記洗浄溝内で前記薬液、空気、気泡の流れを乱すようにしてなることを特徴とするインクジェット塗布装置のノズルヘッド洗浄装置。
4. 請求項３のインクジェット塗布装置のノズルヘッド洗浄装置において、
   前記凹凸部が薬液、空気、気泡の流れる方向と直角あるいは略直角をなすように配してなることを特徴とするインクジェット塗布装置のノズルヘッド洗浄装置。
5. 請求項１から４のいずれかのインクジェット塗布装置のノズルヘッド洗浄装置であって、
   前記インク吐出ヘッドが外部へ臨む面と前記洗浄ヘッドの上面との間に所要のスペース を形成するためのスペーサを備え、
   該スペーサが前記洗浄ヘッドの前記洗浄溝に対応する部位を開口させてなることを特徴とするインクジェット塗布装置のノズルヘッド洗浄装置。