液滴吐出ヘッドのクリーニング方法
【課題】ノズル面に供給するインク等の機能液の供給量を微調整することができる液滴吐出ヘッドのクリーニング方法を提供する。
【解決手段】駆動素子に印加する駆動波形を制御してノズル２１ｂからノズル面２１ａに機能液Ｌを供給する機能液供給工程と、機能液供給工程の終了後、ノズル面２１ａをワイピングするワイピング工程と、を有する。
【解決手段】駆動素子に印加する駆動波形を制御してノズル２１ｂからノズル面２１ａに機能液Ｌを供給する機能液供給工程と、機能液供給工程の終了後、ノズル面２１ａをワイピングするワイピング工程と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出ヘッドのクリーニング方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、液滴吐出ヘッドのクリーニング方法として、液滴吐出ヘッドのノズル面にキャップを押し付けてインク等を吸引した後、ノズル面をワイパーにより擦り取る方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、ノズル面にキャップを押し付ける工程、キャップに負圧を供給する工程、キャップによりインクを吸引する工程、キャップをノズル面から離脱させる工程、ノズル面に付着したインク等をワイパーにより擦る取る工程、等の工程を順次実行している。
【０００３】
また、液滴吐出ヘッドの全ノズルから強制的にインク等を排出させる工程を備えたクリーニング方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２では、液滴吐出ヘッドのヘッド流路内の圧力が、液滴吐出ヘッドの全ノズルからインク等を強制的に排出させる強制排出圧力となるようにサブタンク内の圧力を加圧制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３９７８９５６号公報
【特許文献２】特許第４００７１６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のクリーニング方法は、ノズル面にキャップを押し付けてインク等を吸引する工程における工程数が多く、クリーニングに長時間を要するという課題がある。
一方、特許文献２のクリーニング方法によれば、吸引ポンプ等のクリーング専用の装置を設ける必要がなく、クリーニングに要する時間を短縮することができるという利点がある。しかし、全ノズルからインク等を強制的に排出する際に、サブタンク内の圧力を加圧制御する必要があるため、インク等の排出量の制御が困難であるという課題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、吸引工程を省略することができ、更にノズル面に供給するインク等の機能液の供給量を微調整することができる液滴吐出ヘッドのクリーニング方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明の液滴吐出ヘッドのクリーニング方法は、複数のノズルが設けられたノズル面と、前記ノズルの各々に対応して設けられた駆動素子とを有し、前記ノズルの各々から機能液の液滴を吐出する液滴吐出ヘッドのクリーニング方法であって、前記駆動素子に印加する駆動波形を制御して前記ノズルから前記ノズル面に前記機能液を供給する機能液供給工程と、前記機能液供給工程の終了後、前記ノズル面をワイピングするワイピング工程と、を有することを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、通常の液滴の吐出に用いる駆動素子を用いてノズル面に機能液を供給することができる。そのため、ノズル面に機能液を供給するためにサブタンク内の圧力を上昇させる必要が無い。
また、駆動素子に印加する駆動波形を制御することで、機能液をノズルによって飛散させ、ノズル面に付着させることができる。また、機能液をノズルから徐々に染み出させるようにしてノズル面に濡れ拡がらせることができる。これにより、従来の方法と比較してノズル面に供給する機能液の供給量を微調整することが可能になる。
したがって、従来のキャップによる吸引を省略してクリーニング時間を短縮し、生産性を向上させることができる。加えて、ノズル面に供給する機能液の供給量を微調整することで、従来よりも機能液の消費量を減少させ、製造コストを低減することができる。
【０００９】
また、本発明の液滴吐出ヘッドのクリーニング方法は、前記機能液供給工程では、前記ノズル面に前記機能液を飛散させて付着させる液滴飛散工程と、前記液滴飛散工程において前記ノズル面に付着させた前記機能液を成長させる液滴成長工程と、を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、駆動素子の駆動波形を制御することで、機能液の液滴をノズル面に飛散させ、通常の液滴吐出時よりもノズル面により多くの液滴を短時間に付着させることができる。更に、液滴成長工程ではノズルから徐々に染み出させた機能液を、ノズル面に付着させた液滴に供給して成長させることができる。すなわち、液滴成長工程では、ノズル面に付着した液滴を利用して、より短時間にノズル面に機能液を行き渡らせることができる。したがって、機能液供給工程においてより効率よくノズル面に機能液を供給することが可能になり、機能液供給工程の処理時間を短縮し、クリーニング工程全体を短縮することが可能になる。
【００１１】
また、本発明の液滴吐出ヘッドのクリーニング方法は、前記機能液供給工程では、前記駆動波形の振幅を前記機能液の液滴吐出時に印加する吐出波形の振幅の４０％以上かつ７０％以下とすることを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、駆動素子によって機能液をノズルから押し出す力が、通常の液滴吐出工程において液滴を吐出する場合よりも弱くなる。そのため、通常の吐出時の液滴の飛散方向と異なる様々な方向に液滴が飛散する。飛散した機能液の一部はノズル面に付着する。これを繰り返すことで、ノズル面に機能液を迅速に供給することができる。
【００１３】
また、本発明の液滴吐出ヘッドのクリーニング方法は、前記駆動波形は、電圧上昇部と定電圧部と電圧下降部とからなる台形波であり、前記電圧上昇部の幅は４．５μ秒、前記定電圧部の幅は３．０μ秒、前記電圧下降部の幅は３．２μ秒であることを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、駆動素子によって機能液をノズルからより効率よく押し出してノズルの近傍に飛散させ、機能液をノズル面により効率よく供給することができる。
【００１５】
また、本発明の液滴吐出ヘッドのクリーニング方法は、前記機能液供給工程では、前記駆動波形の振幅を前記吐出ヘッドに印加する微振動波形の振幅の７０％以上かつ１００％以下とすることを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、駆動素子の駆動波形を機能液の固化を防止する通常の微振動波形以下の振幅として制御する。これにより、ノズルから機能液の液滴を吐出させることなく、ノズルから機能液をノズル面に染み出させ、機能液をノズル面に濡れ広がらせることができる。
【００１７】
また、本発明の液滴吐出ヘッドのクリーニング方法は、前記駆動波形は、電圧上昇部と定電圧部部と電圧下降部とからなる台形波であり、前記電圧上昇部の幅は７．０μ秒、前記定電圧部の幅は２．０μ秒、前記電圧下降部の幅は７．０μ秒であることを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、駆動素子によって機能液をノズルからより効率よく染み出させてノズル面に濡れ広がらせ、機能液をノズル面により効率よく供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態における液滴吐出装置の斜視図である。
【図２】図１に示す液滴吐出装置の液滴吐出ヘッドの平面図である。
【図３】図１に示す液滴吐出装置の液滴吐出ヘッドの部分断面図である。
【図４】図１に示す液滴吐出装置のステージの側面図である。
【図５】図３に示す液滴吐出ヘッドの駆動素子の駆動波形の一例である。
【図６】機能液供給工程（液滴飛散工程）の工程図である。
【図７】図３に示す液滴吐出ヘッドの駆動素子の駆動波形の一例である。
【図８】機能液供給工程（液滴成長工程）の工程図である。
【図９】図３に示す液滴吐出ヘッドの駆動素子の駆動波形のその他の例である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各図面では、各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、部材毎に縮尺を適宜変更している。以下では、基板の搬送方向をＸ軸方向、基板の上面に垂直な方向をＺ軸方向、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に直交する方向をＹ軸方向とする直交座標系を用いて説明する。
【００２１】
図１は、本実施形態に係る液滴吐出装置１の一例を示す斜視図である。
図１に示すように、液滴吐出装置１は、インク等の機能液の液滴を吐出する吐出ヘッド（液滴吐出ヘッド）２と、基板Ｐを載置するステージ３と、吐出ヘッド２を移動させる第１駆動ユニット４と、ステージ３を移動させる第２駆動ユニット５と、液滴吐出装置１全体の動作を制御する制御装置７とを備えている。
【００２２】
図２は、吐出ヘッド２を下方から見た平面図である。
吐出ヘッド２の下端には、図２に示すように、略長方形のノズルプレート２１が設けられている。ノズルプレート２１のノズル面２１ａには、インク等の液滴を吐出する複数のノズル２１ｂが設けられている。ノズル面２１ａは、ステージ３に載置された基板Ｐの上面（ＸＹ平面）と略平行になっている。ノズル２１ｂは、ノズル面２１ａの長手方向に沿って配列され、各々のノズル２１ｂからそれぞれインク等の機能液の液滴を吐出するようになっている。
【００２３】
図３は、吐出ヘッド２の断面図である。
吐出ヘッド２は、図３に示すように、主にノズルプレート２１と、共通インク室（リザーバー）２３と、振動板２４と、ヘッド本体２５と、ピエゾ素子（駆動素子）２６と、により構成されている。
【００２４】
ノズルプレート２１は、吐出ヘッド２の下端に共通インク室２３の下部を閉塞するように設けられている。ノズルプレート２１には複数のノズル２１ｂがノズルプレート２１を貫通するように設けられ、下面のノズル面２１ａにそれぞれ開口されている（図２参照）。
【００２５】
共通インク室２３は、例えばシリコン等により形成され、内部には複数のキャビティー２３ａが形成されている。キャビティー２３ａは、ノズル２１ｂの各々に対応して設けられ、ノズル２１ｂ毎に区画されている。共通インク室２３は、インク等の機能液を供給する機能液供給部（図示略）に接続されている。機能液供給部から共通インク室２３内に供給されたインク等の機能液は、共通インク室２３内のキャビティー２３ａの各々に貯留されるようになっている。
【００２６】
共通インク室２３上には可撓性の材料によって振動板２４が設けられ、振動板２４が上下に振動することで、共通インク室２３のキャビティー２３ａの容積が変化するようになっている。振動板２４上には、内部に収容室２５ａを有するヘッド本体２５が設けられている。収容室２５ａは、キャビティー２３ａに対応する位置に設けられ、内部にピエゾ素子２６が収容されている。ピエゾ素子２６の一端側は、収容室２５ａの内壁に固定され、他端側が振動板２４上に配置されている。ピエゾ素子２６は制御装置７からの駆動信号により上下方向（長手方向）に伸縮可能に設けられ、振動板２４を上下（共通インク室２３側及び収容室２５ａ側）に振動させるようになっている。
【００２７】
図１に示すように、第１駆動ユニット４は、吐出ヘッド２を支持する支持機構４Ａと、支持機構４Ａを介して吐出ヘッドを回転及び移動させるアクチュエータ４Ｂとを含む。第１駆動ユニット４は、吐出ヘッド２を、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各軸方向に移動させることができるようになっている。また、吐出ヘッド２をＺ軸回りに回転させることができるようになっている。
【００２８】
図４は、ステージ３の側面図である。
ステージ３は、図１及び図４に示すようにスライド部材３Ａとホルダ部材３Ｂとにより構成されている。スライド部材３Ａは、ベース部材１０上のＹ軸方向に延在するレール状のガイド部材８に沿ってスライド可能に設けられている。スライド部材３Ａ上には、基板Ｐを位置決めした状態で保持するホルダ部材３Ｂが設けらている。ホルダ部材３Ｂは、基板Ｐをその表面がＸＹ平面と略平行となるように保持する。
【００２９】
第２駆動ユニット５は、スライド部材３Ａをガイド部材８に沿ってスライドさせる第１駆動部５Ａと、ホルダ部材３Ｂをスライド部材３Ａ上で微動させる第２駆動部５Ｂとにより構成されている。第１駆動部５Ａは例えばリニアモータ等により構成されている。第２駆動部５Ｂは、例えばピエゾ素子等の複数のアクチュエータにより構成され、ホルダ部材３Ｂをスライド部材３Ａに対してＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各軸方向、及び各軸回りに微動させることができるようになっている。
制御装置７は、第１駆動ユニット４及び第２駆動ユニット５を制御することで、ステージ３上の所望の位置に吐出ヘッド２を配置させるようになっている。
【００３０】
液滴吐出装置１に液滴を吐出させて基板Ｐ上に配置させる液滴吐出工程では、制御装置７は、まず、不図示の機能液供給部からインク等の機能液を供給させ、図３に示すように、吐出ヘッド２の共通インク室２３のキャビティー２３ａを機能液Ｌによって満たした状態にする。制御装置７によって予め吐出ヘッド２を所定の位置に移動させる。
【００３１】
次に、制御装置７は各々のピエゾ素子２６に所定の電圧波形を吐出波形（駆動波形）として印加して、各々のピエゾ素子２６を吐出波形に応じて伸縮させる。これにより、振動板２４が振動し、キャビティー２３ａの容積が変化する。キャビティー２３ａの容積変化はキャビティー２３ａ内の圧力変化を生じさせる。この圧力変化に伴う各々のキャビティー２３ａ内の機能液Ｌの圧力上昇によって、各々のノズル２１ｂから機能液Ｌの液滴Ｄが吐出される。
【００３２】
各々のノズル２１ｂから吐出された機能液Ｌの液滴Ｄは、基板Ｐ上の所定の位置に着弾し、基板Ｐ上に機能液Ｌが配置される。制御装置７は、更に基板Ｐと吐出ヘッド２とを相対的に移動させながら吐出ヘッド２によって機能液Ｌの液滴Ｄを吐出させ、基板Ｐ上の所定の位置に機能液Ｌの液滴Ｄを配置していく。液滴Ｄの吐出時には、液滴Ｄの吐出に伴ってノズル２１ｂの周辺に機能液Ｌのミストが発生する。機能液Ｌのミストの一部はノズル面２１ａに付着して、溶媒や分散媒の蒸発により粘度が増加する。
【００３３】
制御装置７は、所定時間経過後、吐出ヘッド２のクリーニング工程を実行する。クリーニング工程では、液滴Ｄの吐出工程において吐出ヘッド２のノズル面２１ａに付着して粘度が増加した機能液を除去する。
本実施形態のクリーニング工程では、ノズル面２１ａに新たな機能液Ｌを供給する機能液供給工程と、機能液供給工程の終了後にノズル面２１ａの機能液Ｌをワイパーによって拭き取るワイピング工程とを有している。また、機能液供給工程は、機能液Ｌの液滴を飛散させる液滴飛散工程と、ノズル面２１ａに付着した機能液Ｌの液滴を成長させる液滴成長工程と、を有している。
以下、図５〜図８を用いて本実施形態の吐出ヘッド２のクリーニング工程について詳しく説明する。
【００３４】
図５は、機能液供給工程の液滴飛散工程においてピエゾ素子２６に印加する電圧波形である。
制御装置７は、クリーニング工程において、まず、機能液供給工程に含まれる液滴飛散工程を実行する。制御装置７は各々のピエゾ素子２６に、図５に示すように、液滴吐出時の吐出波形Ｗと同様の台形波を飛散波形（駆動波形）Ｗ１として印加する。飛散波形Ｗ１は、電圧上昇部Ｗ１ａと、定電圧部Ｗ１ｂと、電圧下降部Ｗ１ｃと、により形成されている。
【００３５】
ここで、飛散波形Ｗ１における電圧上昇部Ｗ１ａの幅Ｔ１ａは約４．５μｓｅｃであり、定電圧部Ｗ１ｂの幅Ｔ１ｂは約３．０μｓｅｃであり、電圧下降部Ｗ１ｃの幅Ｔ１ｃは約３．２μｓｅｃである。したがって、飛散波形Ｗ１の幅Ｔ１は、約１０．７μｓｅｃである。本実施形態では、飛散波形Ｗ１の各部の幅Ｔ１ａ〜Ｔ１ｃは、吐出波形Ｗの台形波の各部の幅と等しくなっている。
【００３６】
また、制御装置７は、吐出波形Ｗの定電圧部Ｗｂの電圧をＶとしたときに、飛散波形Ｗ１の定電圧部Ｗ１ｂの電圧Ｖ１が、０．４Ｖ≦Ｖ１≦０．７Ｖを満たすように定電圧部Ｗ１ｂの電圧Ｖ１を決定する。本実施形態では、吐出波形Ｗの定電圧部Ｗｂの電圧Ｖは、例えば約２７Ｖ程度であり、飛散波形Ｗ１の定電圧部の電圧Ｖ１は吐出波形Ｗの定電圧部Ｗｂの電圧Ｖの約６０％である。なお、Ｖの値は吐出ヘッド毎に異なり、約２４Ｖ〜約３４Ｖ程度である。
【００３７】
制御装置７は、液滴飛散工程において、図５に示す飛散波形Ｗ１をピエゾ素子２６に約１０ＫＨｚの周波数で約１０秒間印加する。このような飛散波形Ｗ１が図３に示すピエゾ素子２６に印加されると、液滴Ｄの吐出時と同様に、振動板２４が振動し、キャビティー２３ａの容積が変化し、キャビティー２３ａ内の圧力変化が生じる。
しかし、飛散波形Ｗ１は吐出波形Ｗの振幅の約４０％〜約７０％であることから、振動板２４の振幅が液滴吐出工程における液滴Ｄの吐出時よりも小さくなる。そのため、キャビティー２３ａ内の圧力変化も小さくなり、ノズル２１ｂから機能液Ｌを押し出す力も弱くなる。
【００３８】
図６（ａ）及び図６（ｂ）は、ノズル面２１ａ近傍の拡大側面図である。
ノズル２１ｂから機能液Ｌを押し出す力が弱くなると、図６（ａ）に示すように、機能液Ｌの液滴ｄの吐出方向が不安定になり、液滴吐出工程における液滴Ｄ（図３参照）の吐出方向に対して斜め方向や横方向に飛散する（液滴飛散工程）。斜め方向や横方向に飛散した機能液の液滴ｄは、図６（ｂ）に示すように、ノズル面２１ａに付着して、ノズル面２１ａの一部に機能液Ｌが供給される。
【００３９】
機能液Ｌの液滴ｄの一部はノズル面２１ａに付着せず、基板Ｐ側に飛散する。そのため、液滴飛散工程においては、ノズル面２１ａの近傍に、例えばキャップ等（図示略）を配置して、基板Ｐ側に飛散する液滴ｄを受け止めるようにする。
【００４０】
図７は、機能液供給工程の液滴成長工程において、ピエゾ素子２６に印加する電圧波形である。
液滴飛散工程の終了後、制御装置７は、図７に示すように、各々のピエゾ素子２６に、機能液の固化防止用の微振動波形ｗと同様の台形波である供給波形（駆動波形）Ｗ２を印加する。供給波形Ｗ２は、吐出波形Ｗ及び飛散波形Ｗ１と同様に、電圧上昇部Ｗ２ａと、定電圧部Ｗ２ｂと、電圧下降部Ｗ２ｃと、により形成されている。
【００４１】
ここで、供給波形Ｗ２における電圧上昇部Ｗ２ａの幅Ｔ２ａは約７．０μｓｅｃであり、定電圧部Ｗ２ｂの幅Ｔ２ｂは約２．０μｓｅｃであり、電圧下降部Ｗ２ｃの幅Ｔ２ｃは約７．０μｓｅｃである。したがって、供給波形Ｗ２の幅Ｔ２は、約１６μｓｅｃである。本実施形態では、供給波形Ｗ２の各部の幅Ｔ２ａ〜Ｔ２ｃは、微振動波形ｗの台形波の各部の幅と等しくなっている。
【００４２】
また、制御装置７は、吐出波形Ｗの定電圧部Ｗｂ及び微振動波形ｗの定電圧部ｗｂの電圧をＶとしたときに、供給波形Ｗ２の定電圧部Ｗ２ｂの電圧Ｖ２が、０．７Ｖ≦Ｖ２≦Ｖを満たすように定電圧部Ｗ２ｂの電圧Ｖ２を決定する。本実施形態では、吐出波形Ｗの定電圧部Ｗｂ及び微振動波形ｗの定電圧部ｗｂの電圧Ｖは、例えば約２７Ｖ程度であり、供給波形Ｗ２の定電圧部Ｗ２ｂの電圧Ｖ２は吐出波形Ｗの定電圧部Ｗｂ及び微振動波形ｗの定電圧部ｗｂの電圧Ｖの約８５％である。なお、電圧Ｖの値は吐出ヘッド毎に異なり、例えば約２４Ｖ〜約３４Ｖ程度である。
【００４３】
制御装置７は、液滴成長工程において、図７に示す２つの供給波形Ｗ２，Ｗ２をピエゾ素子２６に約１３．７ＫＨｚの周波数で約１０秒間印加する。２つの供給波形Ｗ２，Ｗ２の間隔Ｔｓは約９μｓｅｃである。このような供給波形Ｗ２が図３に示すピエゾ素子２６に印加されると、液滴Ｄの吐出時と同様に、振動板２４が振動し、キャビティー２３ａの容積が変化し、キャビティー２３ａ内の圧力に変化が生じる。
【００４４】
供給波形Ｗ２はノズル２１ｂから液滴を吐出させない微振動波形ｗの振幅の約７０％〜約１００％であることから、供給波形Ｗ２による振動板２４の振幅は、微振動波形ｗによる振幅と等しいかそれよりも小さくなる。しかし、２つの供給波形Ｗ２，Ｗ２を所定の間隔（幅Ｔｓ）でピエゾ素子２６に印加することで、振動板２４によってキャビティー２３ａ内の圧力が連続的に変化させられる。これにより、機能液Ｌがノズル２１ｂからノズル面２１ａへ染み出すように排出される。
【００４５】
図８（ａ）〜図８（ｃ）は、液滴成長工程における機能液Ｌの状態を説明するノズル面２１ａの拡大平面図である。
液滴飛散工程の終了後、ノズル面２１ａには、図６（ｂ）及び図８（ａ）に示すように、部分的に機能液Ｌが配置された状態となっている。この状態で、ピエゾ素子２６に上記のように供給波形Ｗ２を印加することで、機能液Ｌがノズル２１ｂから染み出すように供給される。これにより、図８（ｂ）に示すように、ノズル面２１ａに付着した機能液Ｌの液滴が成長し、徐々に拡大していく。そして、液滴成長工程の終了時には、図８（ｃ）に示すように、ノズル面２１ａの全面に機能液Ｌが配置された状態となる。
以上により、機能液供給工程が終了する。
【００４６】
機能液供給工程により新たにノズル面２１ａに供給された機能液Ｌは、通常の液滴吐出工程においてノズル面２１ａに付着して粘度が増加した機能液を低粘度化させる。
制御装置７は、機能液供給工程の終了後、ワイパー等により、低粘度化したノズル面２１ａの機能液Ｌを拭き取って除去する（ワイピング工程）。
以上により、本実施形態のクリーニング工程が終了する。
【００４７】
本実施形態の吐出ヘッド２のクリーング方法によれば、通常の液滴Ｄの吐出に用いるピエゾ素子２６を用いてノズル面２１ａに機能液Ｌを供給することができる。そのため、ノズル面２１ａに機能液Ｌを供給するためにサブタンク内の圧力を上昇させる必要が無い。
また、ピエゾ素子２６に印加する駆動波形を制御することで、機能液Ｌをノズル２１ｂによって飛散させ、ノズル面２１ａに付着させることができる。また、機能液Ｌをノズル２１ｂから徐々に染み出させるようにして、ノズル面２１ａに濡れ拡がらせることができる。
【００４８】
これにより、従来の方法と比較して、ノズル面２１ａに供給する機能液Ｌの供給量を微調整することが可能になる。したがって、従来のキャップによる吸引を省略してクリーニング時間を短縮し、生産性を向上させることができだけでなく、ノズル面２１ａに供給する機能液Ｌの供給量を微調整することで、従来よりも機能液Ｌの消費量を減少させ、製造コストを低減することができる。
【００４９】
また、液滴飛散工程では、ピエゾ素子２６の駆動波形を制御することで、機能液Ｌの液滴ｄをノズル面２１ａに飛散させ、通常の液滴Ｄの吐出時よりもノズル面２１ａにより多く液滴ｄを短時間に付着させることができる。更に、液滴成長工程ではノズル２１ｂから徐々に染み出させた機能液Ｌを、ノズル面２１ａに付着させた機能液Ｌの液滴に供給して成長させることができる。
【００５０】
すなわち、液滴成長工程では、ノズル面２１ａに付着した機能液Ｌの液滴を利用して、より短時間にノズル面２１ａの全面に機能液Ｌを行き渡らせることができる。したがって、ノズル２１ｂから機能液Ｌを染み出させる方法のみにより機能液Ｌを供給する場合よりも、ノズル面２１ａに機能液Ｌを効率よく供給することが可能になる。したがって、機能液供給工程の処理時間を短縮し、クリーニング工程全体を短縮することが可能になる。
【００５１】
また、液滴飛散工程では、ピエゾ素子２６によって機能液Ｌをノズル２１ｂから押し出す力が、通常の液滴吐出工程において液滴Ｄを吐出する場合よりも弱くなる。そのため、通常の吐出時の液滴Ｄの飛散方向と異なる様々な方向に液滴ｄが飛散する。飛散した機能液Ｌの一部はノズル面２１ａに付着する。これを繰り返すことで、ノズル面２１ａに機能液Ｌを迅速に供給することができる。
【００５２】
また、液滴飛散工程では、飛散波形Ｗ１の各部の幅Ｔ１ａ〜Ｔ１ｃを上記のように設定することで、ピエゾ素子２６によって機能液Ｌをノズル２１ｂからより効率よく押し出しすことができる。これにより、機能液Ｌをノズル２１ｂの近傍に飛散させ、機能液Ｌをノズル面２１ａにより効率よく供給することができる。
また、ピエゾ素子２６に飛散波形Ｗ１を１０ＫＨｚの周波数で約１０秒間印加することで、ピエゾ素子２６により振動板２４をおよそ１０万回程度振動させ、ノズル面２１ａに十分な機能液Ｌを供給することができる。
【００５３】
また、液滴成長工程では、ピエゾ素子２６の駆動波形を機能液Ｌの固化を防止する通常の微振動波形ｗの振幅以下の振幅として制御する。これにより、ノズル２１ｂから機能液Ｌの液滴を吐出させることなく、ノズル２１ｂから機能Ｌ液をノズル面２１ａに染み出させ、機能液Ｌをノズル面２１ａに濡れ広がらせることができる。
【００５４】
また、液滴成長工程では、供給波形Ｗ２の各部の幅Ｔ２ａ〜Ｔ２ｃを上記のように設定することで、機能液Ｌをより効率よくノズル２１ｂから染み出させることができる。したがって、機能液Ｌをノズル面２１ａにより効率よく濡れ広がらせ、機能液Ｌをノズル面２１ａにより効率よく供給することができる。
また、ピエゾ素子２６に２つの供給波形Ｗ２，Ｗ２を１３．７ＫＨｚの周波数で約１０秒間印加することで、ピエゾ素子２６により振動板２４およそ１０万回程度振動させ、ノズル面２１ａに十分な機能液Ｌを供給することができる。
【００５５】
以上説明したように、本実施形態の吐出ヘッド２のクリーニング方法によれば、特別な機構を設けることなくキャップによる吸引工程を省略し、微少量の機能液Ｌで迅速にクリーングを行うことができる。したがって、生産性の向上と製造コストを低減を実現することができる。
【００５６】
尚、本発明は上述した実施の形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、機能液供給工程では、ピエゾ素子の駆動波形を吐出波形の振幅の４０％以上かつ７０％以下とする液滴飛散工程のみを行ってもよい。また、ピエゾ素子の駆動波形を微振動波形の振幅の７０％以上かつ１００％以下とする液滴成長工程のみを行ってもよい。
【００５７】
また、ピエゾ素子の駆動波形の振幅及び各部の幅は特に限定されない。駆動波形は、例えば図９に示すような矩形波を用いることもできる。この場合には、矩形波の波長λを例えば１００μｓｅｃとし、１０Ｈｚ程度の周波数でピエゾ素子に印加することができる。また、振幅Ｖ３は微振動波形の振幅の７０％〜１００％程度に設定することができる。
また、クリーニング工程における駆動波形の振幅は、吐出波形、あるいは液滴の吐出が行われる限界（吐出限界）の振幅に応じて適宜調整することができる。
【符号の説明】
【００５８】
２ 吐出ヘッド、２１ａ ノズル面、２１ｂ ノズル、２６ ピエゾ素子（駆動素子）、Ｄ 液滴、Ｌ 機能液、Ｗ 吐出波形、ｗ 微振動波形、Ｗ１ 飛散波形（駆動波形）、Ｗ１ａ 電圧上昇部、Ｗ１ｂ 定電圧部、Ｗ１ｃ 電圧下降部、Ｗ２ 供給波形（駆動波形）、Ｗ２ａ 電圧上昇部、Ｗ２ｂ 定電圧部、Ｗ２ｃ 電圧下降部、Ｔ１ａ，Ｔ１ｂ，Ｔ１ｃ，Ｔ２ａ，Ｔ２ｂ，Ｔ２ｃ 幅、Ｖ，ｖ，Ｖ１，Ｖ２ 電圧（振幅）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出ヘッドのクリーニング方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、液滴吐出ヘッドのクリーニング方法として、液滴吐出ヘッドのノズル面にキャップを押し付けてインク等を吸引した後、ノズル面をワイパーにより擦り取る方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、ノズル面にキャップを押し付ける工程、キャップに負圧を供給する工程、キャップによりインクを吸引する工程、キャップをノズル面から離脱させる工程、ノズル面に付着したインク等をワイパーにより擦る取る工程、等の工程を順次実行している。
【０００３】
また、液滴吐出ヘッドの全ノズルから強制的にインク等を排出させる工程を備えたクリーニング方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２では、液滴吐出ヘッドのヘッド流路内の圧力が、液滴吐出ヘッドの全ノズルからインク等を強制的に排出させる強制排出圧力となるようにサブタンク内の圧力を加圧制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３９７８９５６号公報
【特許文献２】特許第４００７１６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のクリーニング方法は、ノズル面にキャップを押し付けてインク等を吸引する工程における工程数が多く、クリーニングに長時間を要するという課題がある。
一方、特許文献２のクリーニング方法によれば、吸引ポンプ等のクリーング専用の装置を設ける必要がなく、クリーニングに要する時間を短縮することができるという利点がある。しかし、全ノズルからインク等を強制的に排出する際に、サブタンク内の圧力を加圧制御する必要があるため、インク等の排出量の制御が困難であるという課題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、吸引工程を省略することができ、更にノズル面に供給するインク等の機能液の供給量を微調整することができる液滴吐出ヘッドのクリーニング方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明の液滴吐出ヘッドのクリーニング方法は、複数のノズルが設けられたノズル面と、前記ノズルの各々に対応して設けられた駆動素子とを有し、前記ノズルの各々から機能液の液滴を吐出する液滴吐出ヘッドのクリーニング方法であって、前記駆動素子に印加する駆動波形を制御して前記ノズルから前記ノズル面に前記機能液を供給する機能液供給工程と、前記機能液供給工程の終了後、前記ノズル面をワイピングするワイピング工程と、を有することを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、通常の液滴の吐出に用いる駆動素子を用いてノズル面に機能液を供給することができる。そのため、ノズル面に機能液を供給するためにサブタンク内の圧力を上昇させる必要が無い。
また、駆動素子に印加する駆動波形を制御することで、機能液をノズルによって飛散させ、ノズル面に付着させることができる。また、機能液をノズルから徐々に染み出させるようにしてノズル面に濡れ拡がらせることができる。これにより、従来の方法と比較してノズル面に供給する機能液の供給量を微調整することが可能になる。
したがって、従来のキャップによる吸引を省略してクリーニング時間を短縮し、生産性を向上させることができる。加えて、ノズル面に供給する機能液の供給量を微調整することで、従来よりも機能液の消費量を減少させ、製造コストを低減することができる。
【０００９】
また、本発明の液滴吐出ヘッドのクリーニング方法は、前記機能液供給工程では、前記ノズル面に前記機能液を飛散させて付着させる液滴飛散工程と、前記液滴飛散工程において前記ノズル面に付着させた前記機能液を成長させる液滴成長工程と、を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、駆動素子の駆動波形を制御することで、機能液の液滴をノズル面に飛散させ、通常の液滴吐出時よりもノズル面により多くの液滴を短時間に付着させることができる。更に、液滴成長工程ではノズルから徐々に染み出させた機能液を、ノズル面に付着させた液滴に供給して成長させることができる。すなわち、液滴成長工程では、ノズル面に付着した液滴を利用して、より短時間にノズル面に機能液を行き渡らせることができる。したがって、機能液供給工程においてより効率よくノズル面に機能液を供給することが可能になり、機能液供給工程の処理時間を短縮し、クリーニング工程全体を短縮することが可能になる。
【００１１】
また、本発明の液滴吐出ヘッドのクリーニング方法は、前記機能液供給工程では、前記駆動波形の振幅を前記機能液の液滴吐出時に印加する吐出波形の振幅の４０％以上かつ７０％以下とすることを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、駆動素子によって機能液をノズルから押し出す力が、通常の液滴吐出工程において液滴を吐出する場合よりも弱くなる。そのため、通常の吐出時の液滴の飛散方向と異なる様々な方向に液滴が飛散する。飛散した機能液の一部はノズル面に付着する。これを繰り返すことで、ノズル面に機能液を迅速に供給することができる。
【００１３】
また、本発明の液滴吐出ヘッドのクリーニング方法は、前記駆動波形は、電圧上昇部と定電圧部と電圧下降部とからなる台形波であり、前記電圧上昇部の幅は４．５μ秒、前記定電圧部の幅は３．０μ秒、前記電圧下降部の幅は３．２μ秒であることを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、駆動素子によって機能液をノズルからより効率よく押し出してノズルの近傍に飛散させ、機能液をノズル面により効率よく供給することができる。
【００１５】
また、本発明の液滴吐出ヘッドのクリーニング方法は、前記機能液供給工程では、前記駆動波形の振幅を前記吐出ヘッドに印加する微振動波形の振幅の７０％以上かつ１００％以下とすることを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、駆動素子の駆動波形を機能液の固化を防止する通常の微振動波形以下の振幅として制御する。これにより、ノズルから機能液の液滴を吐出させることなく、ノズルから機能液をノズル面に染み出させ、機能液をノズル面に濡れ広がらせることができる。
【００１７】
また、本発明の液滴吐出ヘッドのクリーニング方法は、前記駆動波形は、電圧上昇部と定電圧部部と電圧下降部とからなる台形波であり、前記電圧上昇部の幅は７．０μ秒、前記定電圧部の幅は２．０μ秒、前記電圧下降部の幅は７．０μ秒であることを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、駆動素子によって機能液をノズルからより効率よく染み出させてノズル面に濡れ広がらせ、機能液をノズル面により効率よく供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態における液滴吐出装置の斜視図である。
【図２】図１に示す液滴吐出装置の液滴吐出ヘッドの平面図である。
【図３】図１に示す液滴吐出装置の液滴吐出ヘッドの部分断面図である。
【図４】図１に示す液滴吐出装置のステージの側面図である。
【図５】図３に示す液滴吐出ヘッドの駆動素子の駆動波形の一例である。
【図６】機能液供給工程（液滴飛散工程）の工程図である。
【図７】図３に示す液滴吐出ヘッドの駆動素子の駆動波形の一例である。
【図８】機能液供給工程（液滴成長工程）の工程図である。
【図９】図３に示す液滴吐出ヘッドの駆動素子の駆動波形のその他の例である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各図面では、各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、部材毎に縮尺を適宜変更している。以下では、基板の搬送方向をＸ軸方向、基板の上面に垂直な方向をＺ軸方向、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に直交する方向をＹ軸方向とする直交座標系を用いて説明する。
【００２１】
図１は、本実施形態に係る液滴吐出装置１の一例を示す斜視図である。
図１に示すように、液滴吐出装置１は、インク等の機能液の液滴を吐出する吐出ヘッド（液滴吐出ヘッド）２と、基板Ｐを載置するステージ３と、吐出ヘッド２を移動させる第１駆動ユニット４と、ステージ３を移動させる第２駆動ユニット５と、液滴吐出装置１全体の動作を制御する制御装置７とを備えている。
【００２２】
図２は、吐出ヘッド２を下方から見た平面図である。
吐出ヘッド２の下端には、図２に示すように、略長方形のノズルプレート２１が設けられている。ノズルプレート２１のノズル面２１ａには、インク等の液滴を吐出する複数のノズル２１ｂが設けられている。ノズル面２１ａは、ステージ３に載置された基板Ｐの上面（ＸＹ平面）と略平行になっている。ノズル２１ｂは、ノズル面２１ａの長手方向に沿って配列され、各々のノズル２１ｂからそれぞれインク等の機能液の液滴を吐出するようになっている。
【００２３】
図３は、吐出ヘッド２の断面図である。
吐出ヘッド２は、図３に示すように、主にノズルプレート２１と、共通インク室（リザーバー）２３と、振動板２４と、ヘッド本体２５と、ピエゾ素子（駆動素子）２６と、により構成されている。
【００２４】
ノズルプレート２１は、吐出ヘッド２の下端に共通インク室２３の下部を閉塞するように設けられている。ノズルプレート２１には複数のノズル２１ｂがノズルプレート２１を貫通するように設けられ、下面のノズル面２１ａにそれぞれ開口されている（図２参照）。
【００２５】
共通インク室２３は、例えばシリコン等により形成され、内部には複数のキャビティー２３ａが形成されている。キャビティー２３ａは、ノズル２１ｂの各々に対応して設けられ、ノズル２１ｂ毎に区画されている。共通インク室２３は、インク等の機能液を供給する機能液供給部（図示略）に接続されている。機能液供給部から共通インク室２３内に供給されたインク等の機能液は、共通インク室２３内のキャビティー２３ａの各々に貯留されるようになっている。
【００２６】
共通インク室２３上には可撓性の材料によって振動板２４が設けられ、振動板２４が上下に振動することで、共通インク室２３のキャビティー２３ａの容積が変化するようになっている。振動板２４上には、内部に収容室２５ａを有するヘッド本体２５が設けられている。収容室２５ａは、キャビティー２３ａに対応する位置に設けられ、内部にピエゾ素子２６が収容されている。ピエゾ素子２６の一端側は、収容室２５ａの内壁に固定され、他端側が振動板２４上に配置されている。ピエゾ素子２６は制御装置７からの駆動信号により上下方向（長手方向）に伸縮可能に設けられ、振動板２４を上下（共通インク室２３側及び収容室２５ａ側）に振動させるようになっている。
【００２７】
図１に示すように、第１駆動ユニット４は、吐出ヘッド２を支持する支持機構４Ａと、支持機構４Ａを介して吐出ヘッドを回転及び移動させるアクチュエータ４Ｂとを含む。第１駆動ユニット４は、吐出ヘッド２を、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各軸方向に移動させることができるようになっている。また、吐出ヘッド２をＺ軸回りに回転させることができるようになっている。
【００２８】
図４は、ステージ３の側面図である。
ステージ３は、図１及び図４に示すようにスライド部材３Ａとホルダ部材３Ｂとにより構成されている。スライド部材３Ａは、ベース部材１０上のＹ軸方向に延在するレール状のガイド部材８に沿ってスライド可能に設けられている。スライド部材３Ａ上には、基板Ｐを位置決めした状態で保持するホルダ部材３Ｂが設けらている。ホルダ部材３Ｂは、基板Ｐをその表面がＸＹ平面と略平行となるように保持する。
【００２９】
第２駆動ユニット５は、スライド部材３Ａをガイド部材８に沿ってスライドさせる第１駆動部５Ａと、ホルダ部材３Ｂをスライド部材３Ａ上で微動させる第２駆動部５Ｂとにより構成されている。第１駆動部５Ａは例えばリニアモータ等により構成されている。第２駆動部５Ｂは、例えばピエゾ素子等の複数のアクチュエータにより構成され、ホルダ部材３Ｂをスライド部材３Ａに対してＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各軸方向、及び各軸回りに微動させることができるようになっている。
制御装置７は、第１駆動ユニット４及び第２駆動ユニット５を制御することで、ステージ３上の所望の位置に吐出ヘッド２を配置させるようになっている。
【００３０】
液滴吐出装置１に液滴を吐出させて基板Ｐ上に配置させる液滴吐出工程では、制御装置７は、まず、不図示の機能液供給部からインク等の機能液を供給させ、図３に示すように、吐出ヘッド２の共通インク室２３のキャビティー２３ａを機能液Ｌによって満たした状態にする。制御装置７によって予め吐出ヘッド２を所定の位置に移動させる。
【００３１】
次に、制御装置７は各々のピエゾ素子２６に所定の電圧波形を吐出波形（駆動波形）として印加して、各々のピエゾ素子２６を吐出波形に応じて伸縮させる。これにより、振動板２４が振動し、キャビティー２３ａの容積が変化する。キャビティー２３ａの容積変化はキャビティー２３ａ内の圧力変化を生じさせる。この圧力変化に伴う各々のキャビティー２３ａ内の機能液Ｌの圧力上昇によって、各々のノズル２１ｂから機能液Ｌの液滴Ｄが吐出される。
【００３２】
各々のノズル２１ｂから吐出された機能液Ｌの液滴Ｄは、基板Ｐ上の所定の位置に着弾し、基板Ｐ上に機能液Ｌが配置される。制御装置７は、更に基板Ｐと吐出ヘッド２とを相対的に移動させながら吐出ヘッド２によって機能液Ｌの液滴Ｄを吐出させ、基板Ｐ上の所定の位置に機能液Ｌの液滴Ｄを配置していく。液滴Ｄの吐出時には、液滴Ｄの吐出に伴ってノズル２１ｂの周辺に機能液Ｌのミストが発生する。機能液Ｌのミストの一部はノズル面２１ａに付着して、溶媒や分散媒の蒸発により粘度が増加する。
【００３３】
制御装置７は、所定時間経過後、吐出ヘッド２のクリーニング工程を実行する。クリーニング工程では、液滴Ｄの吐出工程において吐出ヘッド２のノズル面２１ａに付着して粘度が増加した機能液を除去する。
本実施形態のクリーニング工程では、ノズル面２１ａに新たな機能液Ｌを供給する機能液供給工程と、機能液供給工程の終了後にノズル面２１ａの機能液Ｌをワイパーによって拭き取るワイピング工程とを有している。また、機能液供給工程は、機能液Ｌの液滴を飛散させる液滴飛散工程と、ノズル面２１ａに付着した機能液Ｌの液滴を成長させる液滴成長工程と、を有している。
以下、図５〜図８を用いて本実施形態の吐出ヘッド２のクリーニング工程について詳しく説明する。
【００３４】
図５は、機能液供給工程の液滴飛散工程においてピエゾ素子２６に印加する電圧波形である。
制御装置７は、クリーニング工程において、まず、機能液供給工程に含まれる液滴飛散工程を実行する。制御装置７は各々のピエゾ素子２６に、図５に示すように、液滴吐出時の吐出波形Ｗと同様の台形波を飛散波形（駆動波形）Ｗ１として印加する。飛散波形Ｗ１は、電圧上昇部Ｗ１ａと、定電圧部Ｗ１ｂと、電圧下降部Ｗ１ｃと、により形成されている。
【００３５】
ここで、飛散波形Ｗ１における電圧上昇部Ｗ１ａの幅Ｔ１ａは約４．５μｓｅｃであり、定電圧部Ｗ１ｂの幅Ｔ１ｂは約３．０μｓｅｃであり、電圧下降部Ｗ１ｃの幅Ｔ１ｃは約３．２μｓｅｃである。したがって、飛散波形Ｗ１の幅Ｔ１は、約１０．７μｓｅｃである。本実施形態では、飛散波形Ｗ１の各部の幅Ｔ１ａ〜Ｔ１ｃは、吐出波形Ｗの台形波の各部の幅と等しくなっている。
【００３６】
また、制御装置７は、吐出波形Ｗの定電圧部Ｗｂの電圧をＶとしたときに、飛散波形Ｗ１の定電圧部Ｗ１ｂの電圧Ｖ１が、０．４Ｖ≦Ｖ１≦０．７Ｖを満たすように定電圧部Ｗ１ｂの電圧Ｖ１を決定する。本実施形態では、吐出波形Ｗの定電圧部Ｗｂの電圧Ｖは、例えば約２７Ｖ程度であり、飛散波形Ｗ１の定電圧部の電圧Ｖ１は吐出波形Ｗの定電圧部Ｗｂの電圧Ｖの約６０％である。なお、Ｖの値は吐出ヘッド毎に異なり、約２４Ｖ〜約３４Ｖ程度である。
【００３７】
制御装置７は、液滴飛散工程において、図５に示す飛散波形Ｗ１をピエゾ素子２６に約１０ＫＨｚの周波数で約１０秒間印加する。このような飛散波形Ｗ１が図３に示すピエゾ素子２６に印加されると、液滴Ｄの吐出時と同様に、振動板２４が振動し、キャビティー２３ａの容積が変化し、キャビティー２３ａ内の圧力変化が生じる。
しかし、飛散波形Ｗ１は吐出波形Ｗの振幅の約４０％〜約７０％であることから、振動板２４の振幅が液滴吐出工程における液滴Ｄの吐出時よりも小さくなる。そのため、キャビティー２３ａ内の圧力変化も小さくなり、ノズル２１ｂから機能液Ｌを押し出す力も弱くなる。
【００３８】
図６（ａ）及び図６（ｂ）は、ノズル面２１ａ近傍の拡大側面図である。
ノズル２１ｂから機能液Ｌを押し出す力が弱くなると、図６（ａ）に示すように、機能液Ｌの液滴ｄの吐出方向が不安定になり、液滴吐出工程における液滴Ｄ（図３参照）の吐出方向に対して斜め方向や横方向に飛散する（液滴飛散工程）。斜め方向や横方向に飛散した機能液の液滴ｄは、図６（ｂ）に示すように、ノズル面２１ａに付着して、ノズル面２１ａの一部に機能液Ｌが供給される。
【００３９】
機能液Ｌの液滴ｄの一部はノズル面２１ａに付着せず、基板Ｐ側に飛散する。そのため、液滴飛散工程においては、ノズル面２１ａの近傍に、例えばキャップ等（図示略）を配置して、基板Ｐ側に飛散する液滴ｄを受け止めるようにする。
【００４０】
図７は、機能液供給工程の液滴成長工程において、ピエゾ素子２６に印加する電圧波形である。
液滴飛散工程の終了後、制御装置７は、図７に示すように、各々のピエゾ素子２６に、機能液の固化防止用の微振動波形ｗと同様の台形波である供給波形（駆動波形）Ｗ２を印加する。供給波形Ｗ２は、吐出波形Ｗ及び飛散波形Ｗ１と同様に、電圧上昇部Ｗ２ａと、定電圧部Ｗ２ｂと、電圧下降部Ｗ２ｃと、により形成されている。
【００４１】
ここで、供給波形Ｗ２における電圧上昇部Ｗ２ａの幅Ｔ２ａは約７．０μｓｅｃであり、定電圧部Ｗ２ｂの幅Ｔ２ｂは約２．０μｓｅｃであり、電圧下降部Ｗ２ｃの幅Ｔ２ｃは約７．０μｓｅｃである。したがって、供給波形Ｗ２の幅Ｔ２は、約１６μｓｅｃである。本実施形態では、供給波形Ｗ２の各部の幅Ｔ２ａ〜Ｔ２ｃは、微振動波形ｗの台形波の各部の幅と等しくなっている。
【００４２】
また、制御装置７は、吐出波形Ｗの定電圧部Ｗｂ及び微振動波形ｗの定電圧部ｗｂの電圧をＶとしたときに、供給波形Ｗ２の定電圧部Ｗ２ｂの電圧Ｖ２が、０．７Ｖ≦Ｖ２≦Ｖを満たすように定電圧部Ｗ２ｂの電圧Ｖ２を決定する。本実施形態では、吐出波形Ｗの定電圧部Ｗｂ及び微振動波形ｗの定電圧部ｗｂの電圧Ｖは、例えば約２７Ｖ程度であり、供給波形Ｗ２の定電圧部Ｗ２ｂの電圧Ｖ２は吐出波形Ｗの定電圧部Ｗｂ及び微振動波形ｗの定電圧部ｗｂの電圧Ｖの約８５％である。なお、電圧Ｖの値は吐出ヘッド毎に異なり、例えば約２４Ｖ〜約３４Ｖ程度である。
【００４３】
制御装置７は、液滴成長工程において、図７に示す２つの供給波形Ｗ２，Ｗ２をピエゾ素子２６に約１３．７ＫＨｚの周波数で約１０秒間印加する。２つの供給波形Ｗ２，Ｗ２の間隔Ｔｓは約９μｓｅｃである。このような供給波形Ｗ２が図３に示すピエゾ素子２６に印加されると、液滴Ｄの吐出時と同様に、振動板２４が振動し、キャビティー２３ａの容積が変化し、キャビティー２３ａ内の圧力に変化が生じる。
【００４４】
供給波形Ｗ２はノズル２１ｂから液滴を吐出させない微振動波形ｗの振幅の約７０％〜約１００％であることから、供給波形Ｗ２による振動板２４の振幅は、微振動波形ｗによる振幅と等しいかそれよりも小さくなる。しかし、２つの供給波形Ｗ２，Ｗ２を所定の間隔（幅Ｔｓ）でピエゾ素子２６に印加することで、振動板２４によってキャビティー２３ａ内の圧力が連続的に変化させられる。これにより、機能液Ｌがノズル２１ｂからノズル面２１ａへ染み出すように排出される。
【００４５】
図８（ａ）〜図８（ｃ）は、液滴成長工程における機能液Ｌの状態を説明するノズル面２１ａの拡大平面図である。
液滴飛散工程の終了後、ノズル面２１ａには、図６（ｂ）及び図８（ａ）に示すように、部分的に機能液Ｌが配置された状態となっている。この状態で、ピエゾ素子２６に上記のように供給波形Ｗ２を印加することで、機能液Ｌがノズル２１ｂから染み出すように供給される。これにより、図８（ｂ）に示すように、ノズル面２１ａに付着した機能液Ｌの液滴が成長し、徐々に拡大していく。そして、液滴成長工程の終了時には、図８（ｃ）に示すように、ノズル面２１ａの全面に機能液Ｌが配置された状態となる。
以上により、機能液供給工程が終了する。
【００４６】
機能液供給工程により新たにノズル面２１ａに供給された機能液Ｌは、通常の液滴吐出工程においてノズル面２１ａに付着して粘度が増加した機能液を低粘度化させる。
制御装置７は、機能液供給工程の終了後、ワイパー等により、低粘度化したノズル面２１ａの機能液Ｌを拭き取って除去する（ワイピング工程）。
以上により、本実施形態のクリーニング工程が終了する。
【００４７】
本実施形態の吐出ヘッド２のクリーング方法によれば、通常の液滴Ｄの吐出に用いるピエゾ素子２６を用いてノズル面２１ａに機能液Ｌを供給することができる。そのため、ノズル面２１ａに機能液Ｌを供給するためにサブタンク内の圧力を上昇させる必要が無い。
また、ピエゾ素子２６に印加する駆動波形を制御することで、機能液Ｌをノズル２１ｂによって飛散させ、ノズル面２１ａに付着させることができる。また、機能液Ｌをノズル２１ｂから徐々に染み出させるようにして、ノズル面２１ａに濡れ拡がらせることができる。
【００４８】
これにより、従来の方法と比較して、ノズル面２１ａに供給する機能液Ｌの供給量を微調整することが可能になる。したがって、従来のキャップによる吸引を省略してクリーニング時間を短縮し、生産性を向上させることができだけでなく、ノズル面２１ａに供給する機能液Ｌの供給量を微調整することで、従来よりも機能液Ｌの消費量を減少させ、製造コストを低減することができる。
【００４９】
また、液滴飛散工程では、ピエゾ素子２６の駆動波形を制御することで、機能液Ｌの液滴ｄをノズル面２１ａに飛散させ、通常の液滴Ｄの吐出時よりもノズル面２１ａにより多く液滴ｄを短時間に付着させることができる。更に、液滴成長工程ではノズル２１ｂから徐々に染み出させた機能液Ｌを、ノズル面２１ａに付着させた機能液Ｌの液滴に供給して成長させることができる。
【００５０】
すなわち、液滴成長工程では、ノズル面２１ａに付着した機能液Ｌの液滴を利用して、より短時間にノズル面２１ａの全面に機能液Ｌを行き渡らせることができる。したがって、ノズル２１ｂから機能液Ｌを染み出させる方法のみにより機能液Ｌを供給する場合よりも、ノズル面２１ａに機能液Ｌを効率よく供給することが可能になる。したがって、機能液供給工程の処理時間を短縮し、クリーニング工程全体を短縮することが可能になる。
【００５１】
また、液滴飛散工程では、ピエゾ素子２６によって機能液Ｌをノズル２１ｂから押し出す力が、通常の液滴吐出工程において液滴Ｄを吐出する場合よりも弱くなる。そのため、通常の吐出時の液滴Ｄの飛散方向と異なる様々な方向に液滴ｄが飛散する。飛散した機能液Ｌの一部はノズル面２１ａに付着する。これを繰り返すことで、ノズル面２１ａに機能液Ｌを迅速に供給することができる。
【００５２】
また、液滴飛散工程では、飛散波形Ｗ１の各部の幅Ｔ１ａ〜Ｔ１ｃを上記のように設定することで、ピエゾ素子２６によって機能液Ｌをノズル２１ｂからより効率よく押し出しすことができる。これにより、機能液Ｌをノズル２１ｂの近傍に飛散させ、機能液Ｌをノズル面２１ａにより効率よく供給することができる。
また、ピエゾ素子２６に飛散波形Ｗ１を１０ＫＨｚの周波数で約１０秒間印加することで、ピエゾ素子２６により振動板２４をおよそ１０万回程度振動させ、ノズル面２１ａに十分な機能液Ｌを供給することができる。
【００５３】
また、液滴成長工程では、ピエゾ素子２６の駆動波形を機能液Ｌの固化を防止する通常の微振動波形ｗの振幅以下の振幅として制御する。これにより、ノズル２１ｂから機能液Ｌの液滴を吐出させることなく、ノズル２１ｂから機能Ｌ液をノズル面２１ａに染み出させ、機能液Ｌをノズル面２１ａに濡れ広がらせることができる。
【００５４】
また、液滴成長工程では、供給波形Ｗ２の各部の幅Ｔ２ａ〜Ｔ２ｃを上記のように設定することで、機能液Ｌをより効率よくノズル２１ｂから染み出させることができる。したがって、機能液Ｌをノズル面２１ａにより効率よく濡れ広がらせ、機能液Ｌをノズル面２１ａにより効率よく供給することができる。
また、ピエゾ素子２６に２つの供給波形Ｗ２，Ｗ２を１３．７ＫＨｚの周波数で約１０秒間印加することで、ピエゾ素子２６により振動板２４およそ１０万回程度振動させ、ノズル面２１ａに十分な機能液Ｌを供給することができる。
【００５５】
以上説明したように、本実施形態の吐出ヘッド２のクリーニング方法によれば、特別な機構を設けることなくキャップによる吸引工程を省略し、微少量の機能液Ｌで迅速にクリーングを行うことができる。したがって、生産性の向上と製造コストを低減を実現することができる。
【００５６】
尚、本発明は上述した実施の形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、機能液供給工程では、ピエゾ素子の駆動波形を吐出波形の振幅の４０％以上かつ７０％以下とする液滴飛散工程のみを行ってもよい。また、ピエゾ素子の駆動波形を微振動波形の振幅の７０％以上かつ１００％以下とする液滴成長工程のみを行ってもよい。
【００５７】
また、ピエゾ素子の駆動波形の振幅及び各部の幅は特に限定されない。駆動波形は、例えば図９に示すような矩形波を用いることもできる。この場合には、矩形波の波長λを例えば１００μｓｅｃとし、１０Ｈｚ程度の周波数でピエゾ素子に印加することができる。また、振幅Ｖ３は微振動波形の振幅の７０％〜１００％程度に設定することができる。
また、クリーニング工程における駆動波形の振幅は、吐出波形、あるいは液滴の吐出が行われる限界（吐出限界）の振幅に応じて適宜調整することができる。
【符号の説明】
【００５８】
２ 吐出ヘッド、２１ａ ノズル面、２１ｂ ノズル、２６ ピエゾ素子（駆動素子）、Ｄ 液滴、Ｌ 機能液、Ｗ 吐出波形、ｗ 微振動波形、Ｗ１ 飛散波形（駆動波形）、Ｗ１ａ 電圧上昇部、Ｗ１ｂ 定電圧部、Ｗ１ｃ 電圧下降部、Ｗ２ 供給波形（駆動波形）、Ｗ２ａ 電圧上昇部、Ｗ２ｂ 定電圧部、Ｗ２ｃ 電圧下降部、Ｔ１ａ，Ｔ１ｂ，Ｔ１ｃ，Ｔ２ａ，Ｔ２ｂ，Ｔ２ｃ 幅、Ｖ，ｖ，Ｖ１，Ｖ２ 電圧（振幅）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノズルが設けられたノズル面と、前記ノズルの各々に対応して設けられた駆動素子とを有し、前記ノズルの各々から機能液の液滴を吐出する液滴吐出ヘッドのクリーニング方法であって、
前記駆動素子に印加する駆動波形を制御して前記ノズルから前記ノズル面に前記機能液を供給する機能液供給工程と、
前記機能液供給工程の終了後、前記ノズル面をワイピングするワイピング工程と、
を有することを特徴とする液滴吐出ヘッドのクリーニング方法。
【請求項２】
前記機能液供給工程では、前記ノズル面に前記機能液を飛散させて付着させる液滴飛散工程と、前記液滴飛散工程において前記ノズル面に付着させた前記機能液を成長させる液滴成長工程と、を有することを特徴とする請求項１記載の液滴吐出ヘッドのクリーニング方法。
【請求項３】
前記機能液供給工程では、前記駆動波形の振幅を前記機能液の液滴吐出時に印加する吐出波形の振幅の４０％以上かつ７０％以下とすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液滴吐出ヘッドのクリーニング方法。
【請求項４】
前記駆動波形は、電圧上昇部と定電圧部と電圧下降部とからなる台形波であり、
前記電圧上昇部の幅は４．５μ秒、前記定電圧部の幅は３．０μ秒、前記電圧下降部の幅は３．２μ秒であることを特徴とする請求項３に記載の液滴吐出ヘッドのクリーニング方法。
【請求項５】
前記機能液供給工程では、前記駆動波形の振幅を前記吐出ヘッドに印加する微振動波形の振幅の７０％以上かつ１００％以下とすることを特徴とする請求項１ないし請求項４に記載の液滴吐出ヘッドのクリーニング方法。
【請求項６】
前記駆動波形は、電圧上昇部と定電圧部と電圧下降部とからなる台形波であり、
前記電圧上昇部の時間幅は７．０μ秒、前記定電圧部の幅は２．０μ秒、前記電圧下降部の幅は７．０μ秒であることを特徴とする請求項５に記載の液滴吐出ヘッドのクリーニング方法。
【請求項１】
複数のノズルが設けられたノズル面と、前記ノズルの各々に対応して設けられた駆動素子とを有し、前記ノズルの各々から機能液の液滴を吐出する液滴吐出ヘッドのクリーニング方法であって、
前記駆動素子に印加する駆動波形を制御して前記ノズルから前記ノズル面に前記機能液を供給する機能液供給工程と、
前記機能液供給工程の終了後、前記ノズル面をワイピングするワイピング工程と、
を有することを特徴とする液滴吐出ヘッドのクリーニング方法。
【請求項２】
前記機能液供給工程では、前記ノズル面に前記機能液を飛散させて付着させる液滴飛散工程と、前記液滴飛散工程において前記ノズル面に付着させた前記機能液を成長させる液滴成長工程と、を有することを特徴とする請求項１記載の液滴吐出ヘッドのクリーニング方法。
【請求項３】
前記機能液供給工程では、前記駆動波形の振幅を前記機能液の液滴吐出時に印加する吐出波形の振幅の４０％以上かつ７０％以下とすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液滴吐出ヘッドのクリーニング方法。
【請求項４】
前記駆動波形は、電圧上昇部と定電圧部と電圧下降部とからなる台形波であり、
前記電圧上昇部の幅は４．５μ秒、前記定電圧部の幅は３．０μ秒、前記電圧下降部の幅は３．２μ秒であることを特徴とする請求項３に記載の液滴吐出ヘッドのクリーニング方法。
【請求項５】
前記機能液供給工程では、前記駆動波形の振幅を前記吐出ヘッドに印加する微振動波形の振幅の７０％以上かつ１００％以下とすることを特徴とする請求項１ないし請求項４に記載の液滴吐出ヘッドのクリーニング方法。
【請求項６】
前記駆動波形は、電圧上昇部と定電圧部と電圧下降部とからなる台形波であり、
前記電圧上昇部の時間幅は７．０μ秒、前記定電圧部の幅は２．０μ秒、前記電圧下降部の幅は７．０μ秒であることを特徴とする請求項５に記載の液滴吐出ヘッドのクリーニング方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−１８８５９６（Ｐ２０１０−１８８５９６Ａ）
【公開日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−３４８９９（Ｐ２００９−３４８９９）
【出願日】平成２１年２月１８日（２００９．２．１８）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月１８日（２００９．２．１８）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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