JP6059250B2 - 液滴吐出装置の吐出ノズル洗浄装置 - Google Patents

Description

本発明は、液滴吐出装置の吐出ノズルを洗浄液に浸して洗浄する液滴吐出装置の吐出ノズル洗浄装置に関する発明である。

液滴吐出装置（例えばインクジェット印刷装置、ディスペンサ等）は、吐出ノズルから液滴を吐出して描画するため、吐出ノズルが汚れていると、描画の精度が悪くなる。そこで、特許文献１（特開２００９−１１９３７１号公報）に記載されているように、洗浄槽内に洗浄液を流してオーバーフローさせながら、吐出ノズルを洗浄槽内の洗浄液に浸して洗浄するようにしたものがある。

特開２００９−１１９３７１号公報

しかし、上記特許文献１のように、洗浄槽内に洗浄液を流してオーバーフローさせる洗浄方式では、洗浄槽内の洗浄液の入れ替えがスムーズに行われず、洗浄槽内に汚れが滞留しやすい。その結果、汚れが比較的多く残留する洗浄液で吐出ノズルを洗浄することになってしまい、吐出ノズルの汚れをきれいに洗浄できない可能性がある。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、洗浄液による吐出ノズルの洗浄能力を高めることができる液滴吐出装置の吐出ノズル洗浄装置を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明は、液滴吐出装置の吐出ノズルを洗浄液で洗浄する液滴吐出装置の吐出ノズル洗浄装置において、洗浄ステージに形成された洗浄液流路と、前記洗浄液流路に洗浄液を供給する洗浄液供給装置と、前記洗浄液流路に供給した洗浄液に前記吐出ノズルを浸して洗浄する動作を制御する洗浄制御手段とを備え、前記洗浄ステージの上面に前記洗浄液流路から洗浄液が該上面に溢れ出すことを防止するための撥液処理が施されている、液滴吐出装置の吐出ノズル洗浄装置であって、前記洗浄ステージに設けられ、前記吐出ノズルの洗浄時に前記洗浄液流路に供給した洗浄液に超音波振動を付与する超音波発振器と、前記吐出ノズルの先端部を撮像するカメラと、前記カメラの撮像画像を処理して前記吐出ノズルの汚れ付着状況を画像認識する画像処理装置とを備え、前記洗浄制御手段は、前記洗浄制御手段は、前記吐出ノズルの洗浄前に前記画像処理装置で画像認識した前記吐出ノズルの汚れ付着状況に基づいて前記吐出ノズルの洗浄を行う洗浄時間と前記超音波発振器の超音波振動強度の少なくとも一方を変更して前記吐出ノズルを洗浄することを特徴とするものである。

本発明は、洗浄液流路に洗浄液を供給する構成であるため、洗浄液流路内の洗浄液の入れ替えがスムーズに行われ、吐出ノズルから洗い落とされた汚れが洗浄液流路内に滞留せずに、洗浄液の流れに乗ってスムーズに排出される。これにより、吐出ノズルをきれいな洗浄液で洗浄できるため、吐出ノズルの洗浄能力を高めることができる。しかも、洗浄ステージの上面に撥液処理が施されているため、洗浄液流路に供給した洗浄液が該洗浄液流路から洗浄ステージの上面へ溢れ出ることを防止できると共に、洗浄液の表面張力により洗浄液面を洗浄ステージの上面（撥液処理面）より盛り上がらせることが可能となり、吐出ノズルの先端部を洗浄液に浸しやすくなり、比較的少ない洗浄液で吐出ノズルを洗浄できる利点がある。

更に、本発明は、洗浄ステージに、洗浄液流路に供給した洗浄液に超音波振動を付与する超音波発振器を設けた構成としているため、洗浄液自体の洗浄効果と超音波洗浄との相乗効果によって吐出ノズルの汚れを効率良く除去することができる。

また、本発明は、吐出ノズルの先端部を撮像するカメラと、このカメラの撮像画像を処理して吐出ノズルの汚れ付着状況を画像認識する画像処理装置とを備えた構成としているため、吐出ノズルの洗浄前に画像処理装置で画像認識した吐出ノズルの汚れ付着状況に基づいて吐出ノズルの洗浄を行う洗浄時間と超音波発振器の超音波振動強度の少なくとも一方を変更して吐出ノズルを洗浄することが可能となる。また、例えば、吐出ノズルの洗浄前に吐出ノズルの汚れ付着状況を画像認識すれば、汚れ無しと画像認識した吐出ノズルについては、洗浄を行わないようにすることが可能となり、無駄な洗浄を行わずに済む。一方、吐出ノズルの洗浄後に吐出ノズルの汚れ付着状況を画像認識するようにすれば、汚れ有りと画像認識した吐出ノズルについては、再度、洗浄し直すことが可能となり、吐出ノズルの汚れをより確実に洗い落とすことができる。

更に、洗浄液流路に送風する送風装置を備え、吐出ノズルの洗浄後に前記送風装置を運転して洗浄液流路に送風して該洗浄液流路から洗浄液を排出するようにしても良い。このようにすれば、吐出ノズルの洗浄後に送風効果によって洗浄液流路から洗浄液を効率良く排出することができる。

また、洗浄液流路から洗浄液を吸引するポンプを備え、洗浄液流路から洗浄液を排出した後、前記ポンプを運転して洗浄液流路に残留した洗浄液を吸引するようにしても良い。このようにすれば、洗浄液の排出後に洗浄液流路に残留した洗浄液を効率良く取り除くことができる。

更に、ポンプを運転して洗浄液流路に残留した洗浄液を吸引した後、送風装置を運転して洗浄液流路に送風して該洗浄液流路の内面や吐出ノズルに付着した洗浄液を吹き飛ばすようにしても良い。このようにすれば、洗浄液流路の内面や吐出ノズルに付着した洗浄液をより確実に取り除くことができる。

また、本発明は、洗浄液流路の内面に、洗浄液を流れやすくするための親液処理を施すようにしても良い。このようにすれば、洗浄液流路への洗浄液の供給と排出をスムーズに行うことができる。

一般に、液滴吐出装置のヘッドには、複数の吐出ノズルが列設されている。この点を考慮して、本発明は、洗浄時に複数の吐出ノズルの配列を洗浄液流路と交差させて複数の吐出ノズルを個別に洗浄するようにしても良いし、或は、洗浄時に複数の吐出ノズルの配列を洗浄液流路と平行にして複数の吐出ノズルを一括して洗浄するようにしても良い。

図１は本発明の実施例１の吐出ノズル洗浄装置の正面図である。 図２は実施例１の吐出ノズル洗浄装置の平面図である。 図３は吐出ノズルの洗浄開始前の状態を示す吐出ノズル洗浄装置の正面図である。 図４は洗浄液溜まりを形成した状態を示す吐出ノズル洗浄装置の正面図である。 図５は吐出ノズルを洗浄液に浸した状態を示す吐出ノズル洗浄装置の正面図である。 図６は吐出ノズルを超音波洗浄するときの状態を示す吐出ノズル洗浄装置の正面図である。 図７は洗浄液流路から洗浄液を排出・回収するときの状態を示す吐出ノズル洗浄装置の正面図である。 図８は洗浄液流路内に残留する洗浄液をポンプで吸引するときの状態を示す吐出ノズル洗浄装置の正面図である。 図９は洗浄液流路内に送風するときの状態を示す吐出ノズル洗浄装置の正面図である。 図１０は本発明の実施例２の吐出ノズル洗浄装置の正面図である。 図２は実施例２の吐出ノズル洗浄装置の平面図である。

以下、本発明を実施するための形態を具体化した２つの実施例１，２を説明する。

本発明の実施例１を図１乃至図９に基づいて説明する。
まず、図１及び図２に基づいて本実施例１の吐出ノズル洗浄装置の構成を説明する。

洗浄ステージ１１には、洗浄液を流す洗浄液流路１２が形成されていると共に、該洗浄液流路１２の上面を部分的に開口する洗浄口１３が形成されている。洗浄液流路１２の入口側には、流路切換え装置１４を介して洗浄液供給装置１５と送風装置１６が並設され、流路切換え装置１４の弁１４ａにより送風装置１６側の流路１２ａを閉鎖して洗浄液供給装置１５側の流路１２ｂを開放して該洗浄液供給装置１５から洗浄液を洗浄液流路１２に供給する洗浄液供給モードと、流路切換え装置１４の弁１４ｂ（図３、図５等参照）により洗浄液供給装置１５側の流路１２ｂを閉鎖して送風装置１６側の流路１２ａを開放して該送風装置１６から洗浄液流路１２内へ送風する送風モードと、流路切換え装置１４の弁１４ａ，１４ｂの両方を閉鎖して送風装置１６側の流路１２ａと洗浄液供給装置１５側の流路１２ｂの両方を閉鎖する入口側閉鎖モードとを洗浄動作制御プログラムに従って切り換えるようになっている。

洗浄液流路１２の出口側には、流路切換え装置１８を介して廃液回収装置１９とポンプ２０が並設され、流路切換え装置１８の弁１８ａにより廃液回収装置１９側の流路１２ｃを閉鎖してポンプ２０側の流路１２ｄを開放して洗浄液流路１２内に残留する洗浄液をポンプ２０で吸引する洗浄液吸引モードと、流路切換え装置１８の弁１８ｂによりポンプ２０側の流路１２ｄを閉鎖して廃液回収装置１９側の流路１２ｃを開放して洗浄液流路１２内の洗浄液（廃液）を回収する廃液回収モードと、流路切換え装置１８の弁１８ａ，１８ｂの両方を閉鎖して廃液回収装置１９側の流路１２ｃとポンプ２０側の流路１２ｄの両方を閉鎖する出口側閉鎖モードとを洗浄動作制御プログラムに従って切り換えるようになっている。

また、洗浄ステージ１１の上面には、洗浄液流路１２の洗浄口１３から洗浄液が該洗浄ステージ１１の上面に溢れ出すことを防止するための撥液処理膜２１が形成されている。この撥液処理膜２１は、必ずしも洗浄ステージ１１の上面全体に形成する必要はなく、少なくとも、洗浄口１３の周囲を取り囲むように形成すれば良く、要は、洗浄液流路１２の洗浄口１３から洗浄液が溢れ出すことを防止できるように撥液処理膜２１の面積や幅を設定すれば良い。洗浄液流路１２に供給した洗浄液の量が満杯になると、撥液処理膜２１の撥液性によって洗浄口１３内の洗浄液面が表面張力で洗浄ステージ１１の上面（撥液処理膜２１）より盛り上がって洗浄液溜まりが形成された状態となる。

尚、洗浄液流路１２の内面に、洗浄液を流れやすくするための親液処理を施すようにしても良い。このようにすれば、洗浄液流路１２への洗浄液の供給と排出をスムーズに行うことができる。

また、洗浄ステージ１１には、洗浄液流路１２に供給した洗浄液に超音波振動を付与する超音波発振器２３が設けられている。更に、吐出ノズル３２（図５参照）の先端部を下方又は側方から撮像するカメラ２５が設けられている。

以上説明した構成の吐出ノズル洗浄装置の洗浄動作は、洗浄制御装置２６（洗浄制御手段）によって洗浄動作制御プログラムに従って制御される。この洗浄制御装置２６は、画像処理装置としても機能し、カメラ２５で吐出ノズル３２の先端部を撮像して、その撮像画像を処理して吐出ノズル３２の汚れ付着状況を画像認識する。例えば、吐出ノズル３２の洗浄前に吐出ノズル３２の汚れ付着状況を画像認識すれば、汚れ無しと画像認識した吐出ノズル３２については、洗浄を行わないようにすることが可能となり、無駄な洗浄を行わずに済む。一方、吐出ノズル３２の洗浄後に吐出ノズル３２の汚れ付着状況を画像認識するようにすれば、汚れ有りと画像認識した吐出ノズル３２については、再度、洗浄し直すことが可能となり、吐出ノズル３２の汚れをより確実に洗い落とすことができる。或は、吐出ノズル３２の汚れ付着度合を画像認識して、その汚れ付着度合に応じて洗浄時間を変更したり、超音波洗浄の振動強度を変更するようにしても良い。

次に、洗浄制御装置２６によって制御される吐出ノズル洗浄装置の洗浄動作を、図３乃至図９を用いて説明する。

洗浄開始前は、図３に示すように、洗浄液流路１２の入口側の流路切換え装置１４の弁１４ａ，１４ｂと出口側の流路切換え装置１８の弁１８ａ，１８ｂを全て閉鎖した状態（入口側閉鎖モード、出口側閉鎖モード）に維持される。

この後、図４に示すように、入口側の流路切換え装置１４の弁１４ｂのみを開放して該洗浄液供給装置１５から洗浄液を洗浄液流路１２に供給する洗浄液供給モードに切り換え、洗浄液流路１２に洗浄液を供給し、洗浄液流路１２内の洗浄液の量が満杯になった時点で、洗浄液の供給を終了する。これにより、洗浄ステージ１１の上面の撥液処理膜２１の撥液性によって洗浄口１３内の洗浄液面が表面張力で洗浄ステージ１１の上面（撥液処理膜２１）より盛り上がって、洗浄口１３に洗浄液溜まりが形成された状態となる。尚、洗浄液は、吐出ノズル３２から吐出するインクの溶剤（例えば、水、有機溶剤等）と同種の液を使用すれば良い。

洗浄液の供給を終了した後、図５に示すように、入口側の流路切換え装置１４の弁１４ｂを閉鎖して洗浄液流路１２の入口側と出口側の両方を閉鎖した状態にした上で、液滴吐出装置（例えばインクジェット印刷装置、ディスペンサ等）のヘッド３１を洗浄ステージ１１の洗浄口１３の真上へ移動させて下降させ、該ヘッド３１の吐出ノズル３２の先端部を洗浄口１３内の洗浄液に浸して、吐出ノズル３２の先端部に付着した汚れを洗浄液に溶解させる。

この際、図６に示すように、超音波発振器２３を動作させて洗浄液流路１２内の洗浄液に超音波振動を付与して、吐出ノズル３２の先端部を超音波洗浄する。

超音波洗浄の終了後に、図７に示すように、入口側の流路切換え装置１４の弁１４ａを開放すると共に、出口側の流路切換え装置１８の弁１８ａを開放した後、送風装置１６を所定時間運転して送風装置１６から洗浄液流路１２内へ送風して、洗浄液流路１２から洗浄液（廃液）を排出して廃液回収装置１９内に回収する。

送風装置１６の運転終了後に、図８に示すように、入口側の流路切換え装置１４の弁１４ａを閉鎖すると共に、出口側の流路切換え装置１８の弁１８ａを閉鎖し、弁１８ｂを開放してポンプ２０を所定時間運転する。これにより、洗浄液流路１２に残留した洗浄液や汚れを吸引すると共に、吐出ノズル３２に付着した洗浄液や汚れを吸引する。

ポンプ２０の運転終了後に、図９に示すように、出口側の流路切換え装置１８の弁１８ｂを閉鎖して、洗浄液流路１２の出口側を閉鎖すると共に、入口側の流路切換え装置１４の弁１４ａを開放して送風装置１６を所定時間運転して送風装置１６から洗浄液流路１２内へ送風する。これにより、洗浄液流路１２の内面や吐出ノズル３２に付着した洗浄液の滴を吹き飛ばす。

液滴吐出装置のヘッド３１に複数本の吐出ノズル３２が列設されている場合は、洗浄時に複数の吐出ノズル３２の配列を洗浄液流路１２と直角に交差させて、複数本の吐出ノズル３２を、１本ずつ（又は洗浄口１３内に同時に入る本数ずつ）、上述した図３から図９までの工程を繰り返して洗浄するようにしても良い。

尚、図３から図９までの工程の順序は一例であり、必ずしも、この順序で行う必要はなく、工程の順序を入れ替えたり、一部の工程を省略したり、別の工程を追加しても良いことは言うまでもない。

以上説明した本実施例１では、洗浄液流路１２に洗浄液を供給する構成であるため、洗浄液流路１２内の洗浄液の入れ替えがスムーズに行われ、吐出ノズル３２から洗い落とされた汚れが洗浄液流路１２内に滞留せずに、洗浄液の流れに乗ってスムーズに排出される。これにより、吐出ノズル３２をきれいな洗浄液で洗浄できるため、吐出ノズル３２の洗浄能力を高めることができる。しかも、洗浄ステージ１１の上面に撥液処理が施されているため、洗浄液流路１２に供給した洗浄液が該洗浄液流路１２から洗浄ステージ１１の上面へ溢れ出ることを防止できると共に、洗浄液の表面張力により洗浄液面を洗浄ステージ１１の上面（撥液処理膜２１）より盛り上がらせることが可能となり、吐出ノズル３２の先端部を洗浄液に浸しやすくなり、比較的少ない洗浄液で吐出ノズル３２を洗浄できる利点がある。しかも、吐出ノズル３２を非接触で洗浄できるため、吐出ノズル３２を損傷させることなく洗浄できる。

また、液滴吐出装置のヘッド３１と比べて洗浄ステージ１１の洗浄口１３を小さめに形成（例えば吐出ノズル３２の洗浄に必要最小限の大きさに形成）すれば、ヘッド３１の下面の接着層等に洗浄液が付着することを回避又は最小限にとどめることができ、ヘッド３１にダメージの少ない洗浄が可能となる。

次に、図１０及び図１１を用いて本発明の実施例２を説明する。但し、上記実施例１と実質的に同じ部分は同一符号を付して説明を省略又は簡略化し、主として異なる部分を説明する。

本実施例２では、洗浄ステージ４１を液滴吐出装置のヘッドの幅以上の長さ（ヘッドの複数の吐出ノズルの配列の長さ以上）に形成して、洗浄時に複数の吐出ノズルの配列を、洗浄ステージ４１に形成した洗浄液流路４２と平行にして複数の吐出ノズルを一括して洗浄するようにしている。

この場合、洗浄ステージ４１の上面に溝を形成して洗浄液流路４２を設けても良いし、洗浄ステージ４１の上面のうちの洗浄液流路４２の部分に溝を形成せずに親液処理を施して、親液処理膜のみで洗浄液流路４２を形成しても良い。勿論、洗浄液流路４２は、溝を形成して、その内面に親液処理を施しても良いことは言うまでもない。洗浄ステージ４１の上面には、洗浄液流路４２から洗浄液が該洗浄ステージ４１の上面に溢れ出すことを防止するための撥液処理膜４３が形成されている。この撥液処理膜４３は、必ずしも洗浄ステージ４１の上面全体に形成する必要はなく、少なくとも、洗浄液流路４２の両側を挟むように形成すれば良く、要は、洗浄液流路４２から洗浄液が溢れ出すことを防止できるように撥液処理膜４３の面積や幅を決めれば良い。

また、洗浄液流路４２の入口側に洗浄液供給装置１５が配置され、洗浄液流路４２の出口側に廃液回収装置１９が配置されている。その他の箇所は、前記実施例１と同様に構成しても良い。

以上説明した本実施例２では、洗浄時に複数の吐出ノズルの配列を、洗浄ステージ４１の洗浄液流路４２と平行にして複数の吐出ノズルを一括して洗浄するようにしているため、複数の吐出ノズルの洗浄を能率良く行うことができる。

尚、本発明は、上記実施例１，２に限定されず、例えば、超音波発振器２３、ポンプ２０、カメラ２５、送風装置１６のうちのいずれか１つ又は２つ以上を省略しても良い等、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できることは言うまでもない。

１１…洗浄ステージ、１２…洗浄液流路、１３…洗浄口、１４…流路切換え装置、１５…洗浄液供給装置、１６…送風装置、１８…流路切換え装置、１９…廃液回収装置、２０…ポンプ、２１…撥液処理膜、２３…超音波発振器、２５…カメラ、２６…洗浄制御装置（洗浄制御手段）、３１…ヘッド、３２…吐出ノズル、４１…洗浄ステージ、４２…洗浄液流路、４３…撥液処理膜

Claims (10)

1. 液滴吐出装置の吐出ノズルを洗浄液で洗浄する液滴吐出装置の吐出ノズル洗浄装置において、
   洗浄ステージに形成された洗浄液流路と、
   前記洗浄液流路に洗浄液を供給する洗浄液供給装置と、
   前記洗浄液流路に供給した洗浄液に前記吐出ノズルを浸して洗浄する動作を制御する洗浄制御手段とを備え、
   前記洗浄ステージの上面に前記洗浄液流路から洗浄液が該上面に溢れ出すことを防止するための撥液処理が施されている、液滴吐出装置の吐出ノズル洗浄装置であって、
   前記洗浄ステージに設けられ、前記吐出ノズルの洗浄時に前記洗浄液流路に供給した洗浄液に超音波振動を付与する超音波発振器と、
   前記吐出ノズルの先端部を撮像するカメラと、
   前記カメラの撮像画像を処理して前記吐出ノズルの汚れ付着状況を画像認識する画像処理装置とを備え、
   前記洗浄制御手段は、前記吐出ノズルの洗浄前に前記画像処理装置で画像認識した前記吐出ノズルの汚れ付着状況に基づいて前記吐出ノズルの洗浄を行う洗浄時間と前記超音波発振器の超音波振動強度の少なくとも一方を変更して前記吐出ノズルを洗浄することを特徴とする液滴吐出装置の吐出ノズル洗浄装置。
2. 前記吐出ノズルは、複数本列設され、
   前記洗浄制御手段は、前記複数本の吐出ノズルの洗浄前に前記画像処理装置で画像認識した前記各吐出ノズルの汚れ付着状況に基づいて、汚れ無しと画像認識した前記吐出ノズルについては洗浄を行わず、汚れ有りと画像認識した前記吐出ノズルについてのみ洗浄することを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出装置の吐出ノズル洗浄装置。
3. 前記複数本の吐出ノズルの配列を前記洗浄液流路と交差させて、前記複数本の吐出ノズルを１本ずつ前記洗浄液流路内の洗浄液に浸して洗浄するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の液滴吐出装置の吐出ノズル洗浄装置。
4. 前記洗浄液流路に送風する送風装置を備え、
   前記洗浄制御手段は、前記吐出ノズルの洗浄後に前記送風装置を運転して前記洗浄液流路に送風して該洗浄液流路から洗浄液を排出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の液滴吐出装置の吐出ノズル洗浄装置。
5. 前記洗浄液流路から洗浄液を吸引するポンプを備え、
   前記洗浄制御手段は、前記洗浄液流路から洗浄液を排出した後、前記ポンプを運転して前記洗浄液流路に残留した洗浄液を吸引することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の液滴吐出装置の吐出ノズル洗浄装置。
6. 前記洗浄液流路に送風する送風装置と、
   前記洗浄液流路から洗浄液を吸引するポンプとを備え、
   前記洗浄制御手段は、前記吐出ノズルの洗浄後に前記送風装置を運転して前記洗浄液流路に送風して該洗浄液流路から洗浄液を排出した後、前記ポンプを運転して前記洗浄液流路に残留した洗浄液を吸引することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の液滴吐出装置の吐出ノズル洗浄装置。
7. 前記洗浄制御手段は、前記ポンプを運転して前記洗浄液流路に残留した洗浄液を吸引した後、前記送風装置を運転して前記洗浄液流路に送風して該洗浄液流路の内面や前記吐出ノズルに付着した洗浄液を吹き飛ばすことを特徴とする請求項６に記載の液滴吐出装置の吐出ノズル洗浄装置。
8. 前記洗浄液流路の内面に、洗浄液を流れやすくするための親液処理が施されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の液滴吐出装置の吐出ノズル洗浄装置。
9. 前記液滴吐出装置のヘッドには複数の吐出ノズルが列設され、
   前記洗浄制御手段は、洗浄時に前記複数の吐出ノズルの配列を前記洗浄液流路と交差させて前記複数の吐出ノズルを個別に洗浄することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の液滴吐出装置の吐出ノズル洗浄装置。
10. 前記液滴吐出装置のヘッドには複数の吐出ノズルが列設され、
    前記洗浄制御手段は、洗浄時に前記複数の吐出ノズルの配列を前記洗浄液流路と平行にして前記複数の吐出ノズルを一括して洗浄することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の液滴吐出装置の吐出ノズル洗浄装置。

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