液滴吐出ヘッドのクリーニング方法
【課題】ノズル内に滞留する気泡等を確実に除去し、液滴の吐出精度を向上させ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】キャップ部材を、複数のノズルを覆った状態でノズル面に当接させるキャッピング工程と、ノズル面とキャップ部材との間に形成される内側空間内に連通する吸引ポンプによって、内側空間内を負圧吸引する吸引工程と、ノズル内の負圧を大気圧まで復帰させる復帰工程とを有し、吸引工程と復帰工程とを交互に複数段行うことを特徴とする。
【解決手段】キャップ部材を、複数のノズルを覆った状態でノズル面に当接させるキャッピング工程と、ノズル面とキャップ部材との間に形成される内側空間内に連通する吸引ポンプによって、内側空間内を負圧吸引する吸引工程と、ノズル内の負圧を大気圧まで復帰させる復帰工程とを有し、吸引工程と復帰工程とを交互に複数段行うことを特徴とする。
【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、インクジェット方式で機能液の微小な液滴を吐出可能な液滴吐出ヘッドを用い、液晶表示装置や有機ＥＬ装置等のカラーフィルターに代表される各種の電気光学装置（フラットパネルディスプレイ：ＦＰＤ）を製造する液滴吐出装置が知られている。この液滴吐出装置は、液滴吐出ヘッドに設けられたノズルから記録媒体に向けて液滴が吐出される構成になっている。
【０００３】
上述した液滴吐出装置では、時間の経過に伴って気泡が成長したり、ノズル内の機能液が増粘したりすることで、液滴の吐出速度や吐出量が所望の値を超え、液滴の吐出不良が生じる場合がある。そこで、液滴吐出装置では、液滴の吐出特性を一定の特性に維持するために、液滴吐出ヘッドに対して定期的なクリーニング処理を行っている。
【０００４】
液滴吐出ヘッドのクリーニング方法としては、例えば特許文献１に示されるように、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。具体的に、特許文献１では、インクカートリッジと液滴吐出ヘッドとの間にバルブユニットが設けられており、キャップの内側空間に所定の負圧を印加した後、バルブユニットを閉弁してキャップの内側空間に負圧を蓄積させる。その後、バルブユニットを開弁することで、吸引される機能液の流速を増加させ、機能液とともに気泡等を除去するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３９５８８９３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した電気光学装置の膜形成等、特に工業用途に用いられる液滴吐出装置では、以下のような問題がある。
すなわち、膜材料となる工業用の機能液は樹脂成分を多く含んでおり、通常の民生品（画像印刷用）の機能液に比べて高粘度である。そのため、工業用の機能液は、通常の機能液に比べて乾燥し易く、また異物や気泡を含み易い。この場合、上述した特許文献１のようなクリーニング方法によりノズル内をクリーニングしても、ノズル内の気泡等を完全に除去することが難しい。具体的には、キャップの内側空間内を負圧吸引することで、比較的大きな気泡等は機能液とともにノズルから排出されるが、比較的小さな気泡等は、ノズル内（ノズルの開口縁近傍）に滞留して排出されない虞がある。
その結果、クリーニング後であっても、ノズルから吐出される液滴の量が減少したり、液滴の飛び散りや飛行曲がりが生じ、液滴が所望の位置に着弾しなかったり等、吐出精度が低下するという問題がある。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ノズル内に滞留する気泡等を確実に除去し、液滴の吐出精度を向上させ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ことを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記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、前記複数のノズルが配列されたノズル面に当接可能なキャップ部材を、前記複数のノズルを覆った状態で前記ノズル面に当接させるキャッピング工程と、前記ノズル面と前記キャップ部材との間に形成される内側空間内に連通する吸引手段によって、前記内側空間内を負圧吸引する吸引工程と、前記ノズル内の負圧を大気圧まで復帰させる復帰工程とを有し、前記吸引工程と前記復帰工程とを交互に複数段行うことを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、復帰工程と吸引工程を複数段に亘って行うことで、前段の吸引工程では除去しきれなかったノズル内の微小な気泡等を除去することができる。すなわち、吸引工程を複数段行うことで、内側空間内が再度減圧されるため、ノズル内の機能液がノズル内の開口縁近傍に存在した微小な気泡等とともに、ノズルから排出されることになる。
したがって、ノズル内に存在する気泡等を確実に除去することができるので、印刷時における液滴の飛行曲がりや吐出量のばらつきを防ぐことができ、液滴の吐出精度を向上させることができる。その結果、信頼性の高い液滴吐出ヘッドを提供することができる。その結果、製品不良を発生させず、不良率を低下させることができるので、製品のコストダウンを図ることができる。
また、吸引工程後に復帰工程を行い、ノズル内の圧力を大気圧まで一旦復帰させることで、ノズル内に残存している微小な気泡等をノズルの開口縁近傍に滞留させておくことができる。したがって、その後の吸引工程において、前段の吸引工程に比べて弱い負圧であっても、ノズル内の気泡等を除去し易くすることができる。
【００１０】
上記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、前記復帰工程では、前記吸引手段を停止して前記内側空間内の負圧を解消した後、前記キャップ部材を前記ノズル面から離間させることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、後段の吸引工程に先立って、一旦キャップ部材をノズル面から離間させておくことで、ノズル内を完全に大気圧に復帰させることができるので、ノズル内に残存している微小な気泡等をノズルの開口縁近傍に滞留させておくことができる。したがって、その後の吸引工程において、前段の吸引工程に比べて弱い負圧状態であっても、ノズル内の気泡等を除去し易くすることができる。
【００１２】
上記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、前記各吸引工程における前記内側空間内の負圧状態を、前段の前記吸引工程における前記内側空間内の負圧状態よりも弱くなるように設定することを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、各吸引工程における内側空間内の負圧状態を、前段の吸引工程における内側空間内の負圧状態に比べて弱く設定することで、クリーニング時に使用する機能液の使用量を抑制した上で、ノズル内の微小の気泡を確実に除去することができる。
【００１４】
上記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、最終の前記復帰工程の終了後において、前記ノズル面をワイピングするワイピング工程を有していることを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、吸引工程後にノズル面に残存する機能液を除去することができるので、液滴吐出ヘッドの印刷時や移動時等に余剰の機能液がノズル面から滴下することがなく、液滴吐出ヘッドの周辺の汚染を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【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】クリーニング部の概略構成を示す図であり、（ａ）はクリーニング部の平面構成図、（ｂ）はクリーニング部の斜視構成図、（ｃ）はクリーニング部の要部の概略断面構成を示す図である。
【図３】液滴吐出ヘッドの概略構成図であり、（ａ）は液滴吐出ヘッドをワークステージ側から見た平面図、（ｂ）は液滴吐出ヘッドの部分斜視図、（ｃ）は液滴吐出ヘッドの１ノズル分の部分断面図である。
【図４】クリーニング方法（第１吸引工程）を説明するための図であり、液滴吐出ヘッド及びクリーニング部の概略断面図である。
【図５】各吸引工程において、吸引ポンプの動作時間に対する内側空間の圧力変化を示すグラフである。
【図６】クリーニング方法（第２吸引工程）を説明するための図であり、液滴吐出ヘッド及びクリーニング部の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施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。
【００１８】
（液滴吐出装置）
図１は、本実施形態に係る液滴吐出装置の概略構成図である。
この液滴吐出装置は、インクジェット法（液滴吐出法）により機能液Ｌの液滴Ｌ１（ともに図３（ｃ）参照）を被処理基板に配置するものである。配置される機能液Ｌは、膜材料等の固形分を含有しており、乾燥させると固形分が残留するものである。すなわち、ここでいう機能液Ｌは、固形分を分散媒に分散させた分散液や、固形分を溶媒に溶解させた溶液等を含むものである。機能液Ｌの具体例としては、顔料や染料等を含んだカラーフィルター材料や、ＵＶインク、金属配線等の導電膜パターンの形成材料である金属粒子を含んだコロイド溶液等が挙げられる。
【００１９】
本実施形態では、上述したような機能液Ｌを膜材料に用いる液滴吐出装置として、カラーフィルター基板（記録媒体）の所定領域上に機能液Ｌ（カラーフィルター材料）の液滴Ｌ１を吐出してカラーフィルター層を形成する装置を説明する。なお、以下の説明においては、図１中に示されたＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材について説明する。図１におけるＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸及びＹ軸がワークステージ２に対して平行となるよう設定され、Ｚ軸がワークステージ２に対して直交する方向に設定されている。図１中のＸＹＺ座標系は、実際にはＸＹ平面が水平面に平行な面に設定され、Ｚ軸が鉛直上方向に設定される。
【００２０】
図１に示されるように、液滴吐出装置ＩＪは、装置架台１、ワークステージ２、ステージ移動装置３、キャリッジ４、液滴吐出ヘッド５、キャリッジ移動装置６、チューブ７、第１タンク８、第２タンク９、第３タンク１０、制御装置１１、及びクリーニング部１５を備えている。
【００２１】
装置架台１は、ワークステージ２及びステージ移動装置３の支持台である。ワークステージ２は、装置架台１上においてステージ移動装置３によってＸ軸方向に移動可能に設置されており、上流側の搬送装置（図示せず）から搬送されるカラーフィルター基板Ｐ（以下、基板Ｐという）を、真空吸着機構によりＸＹ平面上に保持する。ステージ移動装置３は、ボールネジまたはリニアガイド等の軸受け機構を備え、制御装置１１から入力される、ワークステージ２のＸ座標を示すステージ位置制御信号に基づいて、ワークステージ２をＸ軸方向に移動させる。
【００２２】
キャリッジ４は、液滴吐出ヘッド５を搭載するものであり、キャリッジ移動装置６によってＹ軸方向及びＺ軸方向に移動可能に設けられている。液滴吐出ヘッド５は、後述する複数のノズルＮ（図３参照）を備えており、制御装置１１から入力される描画データや駆動制御信号に基づいて、機能液Ｌの液滴Ｌ１を吐出する。この液滴吐出ヘッド５は、機能液ＬのＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）に対応して設けられており、それぞれの液滴吐出ヘッド５はキャリッジ４を介してチューブ７と連結されている。そして、Ｒ（赤）に対応する液滴吐出ヘッド５はチューブ７を介して第１タンク８からＲ（赤）用の機能液Ｌの供給を受け、Ｇ（緑）に対応する液滴吐出ヘッド５はチューブ７を介して第２タンク９からＧ（緑）用の機能液Ｌの供給を受け、また、Ｂ（青）に対応する液滴吐出ヘッド５はチューブ７を介して第３タンク１０からＢ（青）用の機能液Ｌの供給を受けるようになっている。
【００２３】
キャリッジ移動装置６は、例えば装置架台１を跨ぐ橋梁構造をしており、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に対してボールネジまたはリニアガイド等の軸受け機構を備え、制御装置１１から入力される、キャリッジ４のＹ座標及びＺ座標を示すキャリッジ位置制御信号に基づいて、キャリッジ４をＹ軸方向及びＺ軸方向に移動させる。
【００２４】
チューブ７は、第１タンク８、第２タンク９及び第３タンク１０とキャリッジ４（液滴吐出ヘッド５）とを連結する機能液Ｌの供給用チューブである。第１タンク８は、Ｒ（赤）用の機能液Ｌを貯蔵するとともに、チューブ７を介してＲ（赤）に対応する液滴吐出ヘッド５にカラーフィルター材料を供給する。第２タンク９は、Ｇ（緑）用の機能液Ｌを貯蔵するとともに、チューブ７を介してＧ（緑）に対応する液滴吐出ヘッド５に機能液Ｌを供給する。第３タンク１０は、Ｂ（青）用の機能液Ｌを貯蔵するとともに、チューブ７を介してＢ（青）に対応する液滴吐出ヘッド５に機能液Ｌを供給する。
【００２５】
制御装置１１は、ステージ移動装置３にステージ位置制御信号を出力し、キャリッジ移動装置６にキャリッジ位置制御信号を出力するとともに、液滴吐出ヘッド５の駆動回路基板（不図示）に描画データ及び駆動制御信号を出力して、液滴吐出ヘッド５による液滴吐出動作、ワークステージ２の移動による基板Ｐの位置決め動作、キャリッジ４の移動による液滴吐出ヘッド５の位置決め動作の同期制御を行うことにより、基板Ｐ上の所定の位置に機能液Ｌの液滴Ｌ１（図３（ｃ）参照）を吐出する。
【００２６】
クリーニング部１５は、キャリッジ４に搭載された液滴吐出ヘッド５に対する種々のクリーニングを行うためのものである。クリーニング部１５は、液滴吐出ヘッド５におけるホームポジションに配設されている。このホームポジションは、非吐出動作時又は保管時等、液滴吐出装置ＩＪが吐出動作休止状態にあるときにキャリッジ４が配置される領域である。これに対して、液滴吐出ヘッド５から基板Ｐ上に液滴を吐出する際のキャリッジ４の位置を吐出ポジションと呼ぶ。すなわち、吐出ポジションにおいて、キャリッジ４はワークステージ２の上方に位置する。
【００２７】
（クリーニング部）
ここで、クリーニング部１５について具体的に説明する。図２はクリーニング部１５の概略構成を示す図である。具体的に、図２（ａ）はクリーニング部１５の平面構成図、図２（ｂ）はクリーニング部１５の斜視構成図、図２（ｃ）はクリーニング部１５の要部の概略断面構成を示す図である。なお、クリーニング部１５は、制御装置１１からの制御信号により駆動されるようになっている。
【００２８】
図２（ａ），（ｂ）に示すように、クリーニング部１５は、キャップ本体６７と、キャップ本体６７の上面に枠状に設けられ、ノズルプレート２１（図３参照）の表面（ノズル面２１ａ）に当接されるシール部材６２と、液滴吐出ヘッド５のノズルプレート２１のノズル面２１ａを払拭するワイピング工程時に用いられるワイプ部材６３と、これらキャップ本体６７及びワイプ部材６３を一体的に保持する筐体部６４と、を備えている。ワイプ部材６３は例えばエラストマー等の弾性部材から構成されるものである。また、キャップ本体６７は後述する各種クリーニングにおいて、液滴吐出ヘッド５から吐出される機能液Ｌの廃液を受ける受け部材として機能する。
なお，ワイプ部材６３は、エラストマー等の弾性部材に限らず、ポリエステル等、布状の材料を押し付ける等して使用してもよい。この場合は、特許第４０５８９６９号にあるような機構にて、布をロール状にして、機能液Ｌを拭き取りつつ、順次、新しい布の面がノズル面２１ａに当接するようすることが好ましい。
【００２９】
図２（ｃ）に示すように、キャップ本体６７の内側には、液滴吐出ヘッド５のノズルＮから排出された機能液Ｌを吸収する機能液吸収体６５が、キャップ本体６７の底部に沿って配置されている。機能液吸収体６５はスポンジ等の多孔質部材から構成されている。なお、機能液吸収体６５は単一のスポンジから構成してもよく、複数のスポンジを組み合わせることで形成してもよい。
【００３０】
キャップ本体６７の底部の中央部には、底部を厚さ方向に貫通するように吸引口４０が設けられている。吸引口４０には、チューブ４２の一端が接続されており、チューブ４２の他端には廃液タンク６１が接続されている。チューブ４２の途中にはチューブ４２内に負圧を発生させる吸引ポンプ（吸引手段）５０が設けられている。廃液タンク６１は、チューブ４２及び吸引ポンプ５０を介してキャップ本体６７に連通し、液滴吐出ヘッド５から排出された廃液を回収するためのものである。
【００３１】
そして、キャップ本体６７は、図示しない駆動手段によってＺ軸方向に沿って上下動可能とされており、液滴吐出ヘッド５がホームポジション側に配されている場合に、シール部材６２を介してノズル面２１ａに当接し、ノズルプレート２１をキャッピングするようになっている。このキャッピング状態において、キャップ本体６７の内側とノズルプレート２１との間には、キャップ本体６７によってノズル面２１ａが封止された内側空間Ｓ（図４参照）が形成される。なお、本実施形態のクリーニング部１５は、ワイプ部材６３も図示しない駆動手段によってＺ方向に沿って上下動可能とされており、液滴吐出ヘッド５がホームポジション側に配されている場合に、ノズル面２１ａにワイプ部材６３の先端が接触するようになっている。
【００３２】
（液滴吐出ヘッド）
図３は液滴吐出ヘッド５の概略構成図である。図３（ａ）は液滴吐出ヘッド５をワークステージ２側から見た平面図、図３（ｂ）は液滴吐出ヘッド５の部分斜視図、図３（ｃ）は液滴吐出ヘッド５の１ノズル分の部分断面図である。
【００３３】
図３（ａ）に示すように、液滴吐出ヘッド５は、Ｙ軸方向に配列された複数（例えば１８０個）のノズルＮを備えている。そして、複数のノズルＮによってノズル列ＮＡが形成されている。図３（ａ）では１列分のノズルを示したが、液滴吐出ヘッド５に設けるノズル数及びノズル列数は任意に変更可能であり、Ｙ軸方向に配列した１列分ノズルをＸ軸方向に複数列設けても良い。また、キャリッジ４内に配置する液滴吐出ヘッド５の数も任意に変更可能である。さらに、キャリッジ４をサブキャリッジ単位で複数設ける構成としても良い。
【００３４】
図３（ｂ）に示すように、液滴吐出ヘッド５は、チューブ７と連結される材料供給孔２０ａが設けられた振動板２０と、ノズルＮが設けられたノズルプレート２１と、振動板２０とノズルプレート２１との間に設けられたリザーバ２２と、複数の隔壁２３と、複数のキャビティ２４とを備えている。ノズルプレート２１は、例えばＳＵＳから構成されるものであり、吐出ポジションにおいて、ノズル面２１ａと基板Ｐとが対向するようになっている。振動板２０上には、各ノズルＮに対応して圧電素子（駆動素子）ＰＺが配置されている。圧電素子ＰＺは、例えばピエゾ素子である。
【００３５】
リザーバ２２には、材料供給孔２０ａを介して供給される液状の機能液Ｌが充填されるようになっている。キャビティ２４は、振動板２０と、ノズルプレート２１と、１対の隔壁２３とによって囲まれるようにして形成されおり、各ノズルＮに１対１に対応して設けられている。また、各キャビティ２４には、一対の隔壁２３の間に設けられた供給口２４ａを介して、リザーバ２２から機能液Ｌが導入されるようになっている。
【００３６】
図３（ｃ）に示すように、圧電素子ＰＺは、圧電材料２５を一対の電極２６で挟持したものであり、一対の電極２６に駆動信号を印加すると圧電材料２５が収縮するよう構成されたものである。そして、このような圧電素子ＰＺが配置されている振動板２０は、圧電素子ＰＺと一体になって同時に外側（キャビティ２４の反対側）へ撓曲するようになっており、これによってキャビティ２４の容積が増大するようになっている。したがって、キャビティ２４内に増大した容積分に相当する機能液Ｌが、リザーバ２２から供給口２４ａを介して流入する。また、このような状態から圧電素子ＰＺへの駆動信号の印加を停止すると、圧電素子ＰＺと振動板２０はともに元の形状に戻り、キャビティ２４も元の容積に戻ることから、キャビティ２４内の機能液Ｌの圧力が上昇し、ノズルＮから基板Ｐに向けて機能液Ｌの液滴Ｌ１が吐出される。
【００３７】
（クリーニング方法）
続いて、上述した液滴吐出装置ＩＪ（液滴吐出ヘッド５）のクリーニング方法について説明する。
図４は、本実施形態のクリーニング方法（第１吸引工程）を説明するための図であり、液滴吐出ヘッド５及びクリーニング部１５の概略断面図である。
図４（ａ）に示すように、まずキャップ本体６７をノズル面２１ａに当接させるキャッピング工程を行う。具体的には、基板Ｐ（ワークステージ２）上、すなわち吐出ポジションに位置するキャリッジ４をクリーニング部１５側（同図、−Ｙ方向）、すなわちホームポジションまで移動させる。そして、クリーニング部１５の駆動手段を駆動し、液滴吐出ヘッド５に向けて（Ｚ軸方向上方）キャップ本体６７を上昇させる。これにより、キャップ本体６７がシール部材６２を介して液滴吐出ヘッド５のノズル面２１ａに密着し、ノズルプレート２１のノズル列ＮＡがキャップ本体６７に覆われたキャッピング状態となる。このキャッピング状態において、キャップ本体６７とノズルプレート２１との間には、ノズル列ＮＡが封止された内側空間Ｓが形成される。
【００３８】
図５は、各吸引工程において、吸引ポンプ５０の動作時間に対する内側空間Ｓの圧力変化を示すグラフである。
次に、図４（ｂ），図５に示すように、キャップ本体６７のキャッピング状態において、ノズルＮ内の機能液Ｌを吸引する第１吸引工程を行う。具体的には、まず吸引ポンプ５０を駆動させる（図５中時間Ｔ１）。すると、内側空間Ｓ内の空気が、吸引口４０からチューブ４２を介して吸引ポンプ５０により吸引される。これにより、内側空間Ｓ内が減圧され、時間Ｔ２経過後には、内側空間Ｓが所定の負圧Ｐ１（例えば、大気圧に対して−６０〜−５０ｋＰａ程度）の負圧室となる。
【００３９】
すると、内側空間Ｓ内に印加された負圧Ｐ１が、ノズルＮからキャビティ２４まで印加され、ノズルＮ内に存在する気泡がノズルＮ内で増粘した機能液Ｌとともに、ノズルＮから内側空間Ｓへと排出される。そして、内側空間Ｓに排出された機能液Ｌは、機能液吸収体６５に吸収された後、吸引ポンプ５０によって負圧状態となったチューブ４２内に引き込まれる。そして、チューブ４２内に引き込まれた機能液Ｌは、チューブ４２の他端側に接続されている廃液タンク６１で回収される。これにより、ノズルＮ内の気泡や増粘した機能液Ｌが除去されていく。この状態で、内側空間Ｓ内の圧力を負圧Ｐ１の状態で所定時間保持（時間Ｔ２〜Ｔ３間：負圧保持時間）する。
【００４０】
次に、時間Ｔ３において、内側空間Ｓ内の圧力を大気圧まで復帰させる復帰工程を行う。まず、吸引ポンプ５０を停止させる。すると、内側空間Ｓ内の負圧によりノズルＮから内側空間Ｓ内に機能液Ｌが引き込まれ、機能液Ｌが内側空間Ｓ内に排出され続けるとともに、これに伴って内側空間Ｓ内の圧力が徐々に上昇していく。そして、所定時間Ｔ４経過後には、内側空間Ｓ内の圧力が大気圧と同等の圧力まで復帰する。このように、キャッピング状態のまま内側空間Ｓ内及びノズルＮの圧力を徐々に上昇させていくことで、負圧状態のノズルＮが大気に露出されないため、ノズルＮ内の負圧により再度ノズルＮ内へ気泡が侵入することを防いだ上で、内側空間Ｓ内を復帰することができる。
内側空間Ｓ内の圧力を復帰させた後、駆動手段を駆動させ、キャップ本体６７を下降させることで、キャップ本体６７をノズル面２１ａから離間させる。このように、後述する第２吸引工程に先立って、一旦キャップ本体６７をノズル面２１ａから離間させておくことで、ノズルＮ内を完全に大気圧に復帰させることができるので、ノズルＮ内に残存している微小な気泡等をノズルＮの開口縁近傍に滞留させておくことができる。
【００４１】
ところで、本実施形態のようなカラーフィルター材料となる工業用の機能液Ｌは樹脂成分を多く含んでおり、通常の機能液に比べて高粘度のものである。そのため、機能液Ｌは、通常の民生品（画像印刷用）の機能液に比べて乾燥し易く、また異物や気泡を含み易い。この場合、上述した第１吸引工程によって、比較的大きな気泡等は機能液ＬとともにノズルＮから排出されるが、比較的小さな気泡等は、ノズルＮ内（ノズルＮの開口縁近傍）に滞留して排出されない虞がある。
【００４２】
図６はクリーニング方法（第２吸引工程）を説明するための図であり、液滴吐出ヘッド５及びクリーニング部１５の概略断面図である。
ここで、本実施形態では、復帰工程の後、図６（ａ）に示すように、再びキャッピング工程を行い、液滴吐出ヘッド５のノズル面２１ａにシール部材６２を介してキャップ本体６７を密着させる。
【００４３】
そして、キャッピング状態において、内側空間Ｓ内を負圧吸引する第２吸引工程を行う。具体的には、上述した第１吸引工程と同様に、吸引ポンプ５０を駆動させ（図５中時間Ｔ５）、内側空間Ｓ内を減圧する。これにより、時間Ｔ６経過後に、内側空間Ｓが所定の負圧Ｐ２（例えば、大気圧に対して−３０〜−２０ｋＰａ程度）の負圧室となる。なお、第２吸引工程においては、ノズルＮの開口縁近傍に残存する微小の気泡等を除去するのみなので、内側空間Ｓ内の圧力を減圧し過ぎる必要はない。すなわち、第２吸引工程における内側空間Ｓ内の負圧状態は、上述した第１吸引工程における内側空間Ｓ内の負圧状態よりも弱く設定することが好ましい。具体的には、第２吸引工程における内側空間Ｓ内の負圧Ｐ２が、第１吸引工程における内側空間Ｓ内の負圧Ｐ１の半分以下になるように設定することが好ましい（Ｐ２≦（Ｐ１）／２）。
【００４４】
その後、図６（ｂ）に示すように、所定時間Ｔ６経過後に、ノズルＮからキャビティ２４まで負圧Ｐ２が印加されると、ノズルＮ内の開口縁近傍に存在した機能液Ｌが、ノズルＮ内の開口縁近傍に存在した微小な気泡等とともに、ノズルＮから染み出すようにして供給される。そして、この状態で内側空間Ｓ内の圧力を負圧Ｐ２の状態で所定時間保持（時間Ｔ６〜Ｔ７間：負圧保持時間）する。
【００４５】
次に、上述した第１吸引工程後と同様に、内側空間Ｓ内の圧力を復帰させる復帰工程を行う。まず、時間Ｔ７において、吸引ポンプ５０を停止させる。すると、内側空間Ｓ内の負圧によりノズルＮから内側空間Ｓ内に機能液Ｌが引き込まれ、機能液Ｌが内側空間Ｓ内に排出され続けるとともに、これに伴い内側空間Ｓ内の圧力が徐々に上昇していき、所定時間Ｔ８経過後には内側空間Ｓ内の圧力が大気圧と同等の圧力まで復帰する。また、ノズルＮから供給された機能液Ｌは、ノズル面２１ａ上に濡れ広がり、徐々に拡大していったり、下方へ滴下したりする。その後、駆動手段を駆動させ、キャップ本体６７を下降させることで、キャップ本体６７をノズル面２１ａから離間させる。これにより、ノズルＮ内が完全に大気圧に復帰する。
【００４６】
そして、図６（ｃ）に示すように、第２吸引工程の終了後、ノズル面２１ａ上には、第２吸引工程で吸引しきれなかった機能液Ｌが付着して残存していることがある。そこで、ノズル面２１ａ上に残存した機能液Ｌを除去するためのワイピング工程を行う。具体的には、まずワイプ部材６３を不図示の駆動機構により上昇させることで、ノズルプレート２１とワイプ部材６３とが接触する位置までワイプ部材６３を移動させる。その後、液滴吐出ヘッド５をホームポジションから吐出ポジションへ移動させると（図６（ｃ）中矢印参照）、液滴吐出ヘッド５がワイプ部材６３の上方を通過する際に、ワイプ部材６３の先端によりノズル面２１ａが払拭される。これにより、吸引工程後にノズル面２１ａに残存する機能液Ｌを除去することができるので、液滴吐出ヘッド５の印刷時や移動時等に余剰の機能液Ｌがノズル面２１ａから滴下することがなく、液滴吐出ヘッド５の周辺の汚染を防止することができる。なお、ワイプ部材６３により払拭された機能液Ｌは、キャップ本体６７に受け止められるようになっている。
以上により、本実施形態の液滴吐出ヘッド５のクリーニングが終了する。
【００４７】
このように、本実施形態では、液滴吐出ヘッド５のクリーニング工程において、復帰工程を間に挟んで吸引工程を複数段（例えば、２段）設ける構成とした。
この構成によれば、復帰工程後に第２吸引工程を行うことで内側空間Ｓ内が再び減圧されるため、第１吸引工程では除去しきれなかったノズルＮ内の微小な気泡等を除去することができる。すなわち、第２吸引工程を行うことで、ノズルＮ内の開口縁近傍に存在する機能液Ｌが、ノズルＮ内の開口縁近傍に存在した微小な気泡等とともに、ノズルＮから染み出すようにして排出される。
したがって、ノズルＮ内に存在する気泡等を確実に除去することができるので、印刷時における液滴Ｌ１の飛行曲がりや吐出量のばらつきを防ぐことができ、液滴Ｌ１の吐出精度を向上させることができる。その結果、信頼性の高い液滴吐出装置ＩＪを提供することができる。よって、製品不良を発生させず、不良率を低下させることができるので、製品のコストダウンを図ることができる。
【００４８】
また、第１吸引工程後に復帰工程を行い、ノズルＮ内の圧力を大気圧まで一旦復帰させることで、ノズルＮ内に残存している微小な気泡等をノズルＮの開口縁近傍に滞留させておくことができる。したがって、その後の第２吸引工程において、第１吸引工程に比べて弱い負圧状態で吸引したとしても、ノズルＮ内の気泡等を除去し易くすることができる。
また、第２吸引工程における内側空間Ｓ内の負圧状態を第１吸引工程における内側空間Ｓ内の負圧状態に比べて弱く設定することで、クリーニング時に使用する機能液Ｌの使用量を抑制した上で、ノズルＮ内の微小の気泡を確実に除去することができる。したがって、液滴吐出ヘッド５のメンテナンス性を向上させることができる。
【００４９】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能である。
例えば、液滴吐出ヘッド５と各タンク８〜１０とを連結するチューブ７に、機能液の供給を制御するバルブユニットを設ける構成としてもよい。この場合、各吸引工程において、所定の負圧に達した時点でバルブユニットを閉弁することで、ノズルＮからキャビティ２４までの間が速やかに負圧状態となる。その後、吸引ポンプ５０を停止した状態で、バルブユニットを開弁することで、ノズルＮから機能液Ｌを供給することができる。そのため、吸引ポンプ５０の作動時間を短縮することができ、更なるコストダウンを図ることができる。
【００５０】
また、上述した実施形態では吸引工程を２段行う場合について説明したが、これに限らず２段以上行ってもよい。
さらに、各吸引工程における内側空間Ｓの圧力は適宜設定することが可能であり、各吸引工程において同程度の圧力に設定しても構わない。
【００５１】
また、キャップ本体６７に大気開放弁を設けるような構成にしてもよい。この場合、復帰工程において、吸引ポンプ５０を停止して所定時間保持した後、大気開放弁を開弁することで、キャップ本体６７をノズル面２１ａから離間させることなく、内側空間Ｓ内を速やかに大気圧まで復帰させることができる。
【符号の説明】
【００５２】
５…液滴吐出ヘッド ２１…ノズル面 ５０…吸引ポンプ（吸引手段） ６７…キャップ本体（キャップ部材） Ｌ…機能液 Ｌ１…液滴 Ｎ…ノズル Ｓ…内側空間
【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、インクジェット方式で機能液の微小な液滴を吐出可能な液滴吐出ヘッドを用い、液晶表示装置や有機ＥＬ装置等のカラーフィルターに代表される各種の電気光学装置（フラットパネルディスプレイ：ＦＰＤ）を製造する液滴吐出装置が知られている。この液滴吐出装置は、液滴吐出ヘッドに設けられたノズルから記録媒体に向けて液滴が吐出される構成になっている。
【０００３】
上述した液滴吐出装置では、時間の経過に伴って気泡が成長したり、ノズル内の機能液が増粘したりすることで、液滴の吐出速度や吐出量が所望の値を超え、液滴の吐出不良が生じる場合がある。そこで、液滴吐出装置では、液滴の吐出特性を一定の特性に維持するために、液滴吐出ヘッドに対して定期的なクリーニング処理を行っている。
【０００４】
液滴吐出ヘッドのクリーニング方法としては、例えば特許文献１に示されるように、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。具体的に、特許文献１では、インクカートリッジと液滴吐出ヘッドとの間にバルブユニットが設けられており、キャップの内側空間に所定の負圧を印加した後、バルブユニットを閉弁してキャップの内側空間に負圧を蓄積させる。その後、バルブユニットを開弁することで、吸引される機能液の流速を増加させ、機能液とともに気泡等を除去するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３９５８８９３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した電気光学装置の膜形成等、特に工業用途に用いられる液滴吐出装置では、以下のような問題がある。
すなわち、膜材料となる工業用の機能液は樹脂成分を多く含んでおり、通常の民生品（画像印刷用）の機能液に比べて高粘度である。そのため、工業用の機能液は、通常の機能液に比べて乾燥し易く、また異物や気泡を含み易い。この場合、上述した特許文献１のようなクリーニング方法によりノズル内をクリーニングしても、ノズル内の気泡等を完全に除去することが難しい。具体的には、キャップの内側空間内を負圧吸引することで、比較的大きな気泡等は機能液とともにノズルから排出されるが、比較的小さな気泡等は、ノズル内（ノズルの開口縁近傍）に滞留して排出されない虞がある。
その結果、クリーニング後であっても、ノズルから吐出される液滴の量が減少したり、液滴の飛び散りや飛行曲がりが生じ、液滴が所望の位置に着弾しなかったり等、吐出精度が低下するという問題がある。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ノズル内に滞留する気泡等を確実に除去し、液滴の吐出精度を向上させ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ことを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記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、前記複数のノズルが配列されたノズル面に当接可能なキャップ部材を、前記複数のノズルを覆った状態で前記ノズル面に当接させるキャッピング工程と、前記ノズル面と前記キャップ部材との間に形成される内側空間内に連通する吸引手段によって、前記内側空間内を負圧吸引する吸引工程と、前記ノズル内の負圧を大気圧まで復帰させる復帰工程とを有し、前記吸引工程と前記復帰工程とを交互に複数段行うことを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、復帰工程と吸引工程を複数段に亘って行うことで、前段の吸引工程では除去しきれなかったノズル内の微小な気泡等を除去することができる。すなわち、吸引工程を複数段行うことで、内側空間内が再度減圧されるため、ノズル内の機能液がノズル内の開口縁近傍に存在した微小な気泡等とともに、ノズルから排出されることになる。
したがって、ノズル内に存在する気泡等を確実に除去することができるので、印刷時における液滴の飛行曲がりや吐出量のばらつきを防ぐことができ、液滴の吐出精度を向上させることができる。その結果、信頼性の高い液滴吐出ヘッドを提供することができる。その結果、製品不良を発生させず、不良率を低下させることができるので、製品のコストダウンを図ることができる。
また、吸引工程後に復帰工程を行い、ノズル内の圧力を大気圧まで一旦復帰させることで、ノズル内に残存している微小な気泡等をノズルの開口縁近傍に滞留させておくことができる。したがって、その後の吸引工程において、前段の吸引工程に比べて弱い負圧であっても、ノズル内の気泡等を除去し易くすることができる。
【００１０】
上記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、前記復帰工程では、前記吸引手段を停止して前記内側空間内の負圧を解消した後、前記キャップ部材を前記ノズル面から離間させることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、後段の吸引工程に先立って、一旦キャップ部材をノズル面から離間させておくことで、ノズル内を完全に大気圧に復帰させることができるので、ノズル内に残存している微小な気泡等をノズルの開口縁近傍に滞留させておくことができる。したがって、その後の吸引工程において、前段の吸引工程に比べて弱い負圧状態であっても、ノズル内の気泡等を除去し易くすることができる。
【００１２】
上記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、前記各吸引工程における前記内側空間内の負圧状態を、前段の前記吸引工程における前記内側空間内の負圧状態よりも弱くなるように設定することを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、各吸引工程における内側空間内の負圧状態を、前段の吸引工程における内側空間内の負圧状態に比べて弱く設定することで、クリーニング時に使用する機能液の使用量を抑制した上で、ノズル内の微小の気泡を確実に除去することができる。
【００１４】
上記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、最終の前記復帰工程の終了後において、前記ノズル面をワイピングするワイピング工程を有していることを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、吸引工程後にノズル面に残存する機能液を除去することができるので、液滴吐出ヘッドの印刷時や移動時等に余剰の機能液がノズル面から滴下することがなく、液滴吐出ヘッドの周辺の汚染を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【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】クリーニング部の概略構成を示す図であり、（ａ）はクリーニング部の平面構成図、（ｂ）はクリーニング部の斜視構成図、（ｃ）はクリーニング部の要部の概略断面構成を示す図である。
【図３】液滴吐出ヘッドの概略構成図であり、（ａ）は液滴吐出ヘッドをワークステージ側から見た平面図、（ｂ）は液滴吐出ヘッドの部分斜視図、（ｃ）は液滴吐出ヘッドの１ノズル分の部分断面図である。
【図４】クリーニング方法（第１吸引工程）を説明するための図であり、液滴吐出ヘッド及びクリーニング部の概略断面図である。
【図５】各吸引工程において、吸引ポンプの動作時間に対する内側空間の圧力変化を示すグラフである。
【図６】クリーニング方法（第２吸引工程）を説明するための図であり、液滴吐出ヘッド及びクリーニング部の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施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。
【００１８】
（液滴吐出装置）
図１は、本実施形態に係る液滴吐出装置の概略構成図である。
この液滴吐出装置は、インクジェット法（液滴吐出法）により機能液Ｌの液滴Ｌ１（ともに図３（ｃ）参照）を被処理基板に配置するものである。配置される機能液Ｌは、膜材料等の固形分を含有しており、乾燥させると固形分が残留するものである。すなわち、ここでいう機能液Ｌは、固形分を分散媒に分散させた分散液や、固形分を溶媒に溶解させた溶液等を含むものである。機能液Ｌの具体例としては、顔料や染料等を含んだカラーフィルター材料や、ＵＶインク、金属配線等の導電膜パターンの形成材料である金属粒子を含んだコロイド溶液等が挙げられる。
【００１９】
本実施形態では、上述したような機能液Ｌを膜材料に用いる液滴吐出装置として、カラーフィルター基板（記録媒体）の所定領域上に機能液Ｌ（カラーフィルター材料）の液滴Ｌ１を吐出してカラーフィルター層を形成する装置を説明する。なお、以下の説明においては、図１中に示されたＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材について説明する。図１におけるＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸及びＹ軸がワークステージ２に対して平行となるよう設定され、Ｚ軸がワークステージ２に対して直交する方向に設定されている。図１中のＸＹＺ座標系は、実際にはＸＹ平面が水平面に平行な面に設定され、Ｚ軸が鉛直上方向に設定される。
【００２０】
図１に示されるように、液滴吐出装置ＩＪは、装置架台１、ワークステージ２、ステージ移動装置３、キャリッジ４、液滴吐出ヘッド５、キャリッジ移動装置６、チューブ７、第１タンク８、第２タンク９、第３タンク１０、制御装置１１、及びクリーニング部１５を備えている。
【００２１】
装置架台１は、ワークステージ２及びステージ移動装置３の支持台である。ワークステージ２は、装置架台１上においてステージ移動装置３によってＸ軸方向に移動可能に設置されており、上流側の搬送装置（図示せず）から搬送されるカラーフィルター基板Ｐ（以下、基板Ｐという）を、真空吸着機構によりＸＹ平面上に保持する。ステージ移動装置３は、ボールネジまたはリニアガイド等の軸受け機構を備え、制御装置１１から入力される、ワークステージ２のＸ座標を示すステージ位置制御信号に基づいて、ワークステージ２をＸ軸方向に移動させる。
【００２２】
キャリッジ４は、液滴吐出ヘッド５を搭載するものであり、キャリッジ移動装置６によってＹ軸方向及びＺ軸方向に移動可能に設けられている。液滴吐出ヘッド５は、後述する複数のノズルＮ（図３参照）を備えており、制御装置１１から入力される描画データや駆動制御信号に基づいて、機能液Ｌの液滴Ｌ１を吐出する。この液滴吐出ヘッド５は、機能液ＬのＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）に対応して設けられており、それぞれの液滴吐出ヘッド５はキャリッジ４を介してチューブ７と連結されている。そして、Ｒ（赤）に対応する液滴吐出ヘッド５はチューブ７を介して第１タンク８からＲ（赤）用の機能液Ｌの供給を受け、Ｇ（緑）に対応する液滴吐出ヘッド５はチューブ７を介して第２タンク９からＧ（緑）用の機能液Ｌの供給を受け、また、Ｂ（青）に対応する液滴吐出ヘッド５はチューブ７を介して第３タンク１０からＢ（青）用の機能液Ｌの供給を受けるようになっている。
【００２３】
キャリッジ移動装置６は、例えば装置架台１を跨ぐ橋梁構造をしており、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に対してボールネジまたはリニアガイド等の軸受け機構を備え、制御装置１１から入力される、キャリッジ４のＹ座標及びＺ座標を示すキャリッジ位置制御信号に基づいて、キャリッジ４をＹ軸方向及びＺ軸方向に移動させる。
【００２４】
チューブ７は、第１タンク８、第２タンク９及び第３タンク１０とキャリッジ４（液滴吐出ヘッド５）とを連結する機能液Ｌの供給用チューブである。第１タンク８は、Ｒ（赤）用の機能液Ｌを貯蔵するとともに、チューブ７を介してＲ（赤）に対応する液滴吐出ヘッド５にカラーフィルター材料を供給する。第２タンク９は、Ｇ（緑）用の機能液Ｌを貯蔵するとともに、チューブ７を介してＧ（緑）に対応する液滴吐出ヘッド５に機能液Ｌを供給する。第３タンク１０は、Ｂ（青）用の機能液Ｌを貯蔵するとともに、チューブ７を介してＢ（青）に対応する液滴吐出ヘッド５に機能液Ｌを供給する。
【００２５】
制御装置１１は、ステージ移動装置３にステージ位置制御信号を出力し、キャリッジ移動装置６にキャリッジ位置制御信号を出力するとともに、液滴吐出ヘッド５の駆動回路基板（不図示）に描画データ及び駆動制御信号を出力して、液滴吐出ヘッド５による液滴吐出動作、ワークステージ２の移動による基板Ｐの位置決め動作、キャリッジ４の移動による液滴吐出ヘッド５の位置決め動作の同期制御を行うことにより、基板Ｐ上の所定の位置に機能液Ｌの液滴Ｌ１（図３（ｃ）参照）を吐出する。
【００２６】
クリーニング部１５は、キャリッジ４に搭載された液滴吐出ヘッド５に対する種々のクリーニングを行うためのものである。クリーニング部１５は、液滴吐出ヘッド５におけるホームポジションに配設されている。このホームポジションは、非吐出動作時又は保管時等、液滴吐出装置ＩＪが吐出動作休止状態にあるときにキャリッジ４が配置される領域である。これに対して、液滴吐出ヘッド５から基板Ｐ上に液滴を吐出する際のキャリッジ４の位置を吐出ポジションと呼ぶ。すなわち、吐出ポジションにおいて、キャリッジ４はワークステージ２の上方に位置する。
【００２７】
（クリーニング部）
ここで、クリーニング部１５について具体的に説明する。図２はクリーニング部１５の概略構成を示す図である。具体的に、図２（ａ）はクリーニング部１５の平面構成図、図２（ｂ）はクリーニング部１５の斜視構成図、図２（ｃ）はクリーニング部１５の要部の概略断面構成を示す図である。なお、クリーニング部１５は、制御装置１１からの制御信号により駆動されるようになっている。
【００２８】
図２（ａ），（ｂ）に示すように、クリーニング部１５は、キャップ本体６７と、キャップ本体６７の上面に枠状に設けられ、ノズルプレート２１（図３参照）の表面（ノズル面２１ａ）に当接されるシール部材６２と、液滴吐出ヘッド５のノズルプレート２１のノズル面２１ａを払拭するワイピング工程時に用いられるワイプ部材６３と、これらキャップ本体６７及びワイプ部材６３を一体的に保持する筐体部６４と、を備えている。ワイプ部材６３は例えばエラストマー等の弾性部材から構成されるものである。また、キャップ本体６７は後述する各種クリーニングにおいて、液滴吐出ヘッド５から吐出される機能液Ｌの廃液を受ける受け部材として機能する。
なお，ワイプ部材６３は、エラストマー等の弾性部材に限らず、ポリエステル等、布状の材料を押し付ける等して使用してもよい。この場合は、特許第４０５８９６９号にあるような機構にて、布をロール状にして、機能液Ｌを拭き取りつつ、順次、新しい布の面がノズル面２１ａに当接するようすることが好ましい。
【００２９】
図２（ｃ）に示すように、キャップ本体６７の内側には、液滴吐出ヘッド５のノズルＮから排出された機能液Ｌを吸収する機能液吸収体６５が、キャップ本体６７の底部に沿って配置されている。機能液吸収体６５はスポンジ等の多孔質部材から構成されている。なお、機能液吸収体６５は単一のスポンジから構成してもよく、複数のスポンジを組み合わせることで形成してもよい。
【００３０】
キャップ本体６７の底部の中央部には、底部を厚さ方向に貫通するように吸引口４０が設けられている。吸引口４０には、チューブ４２の一端が接続されており、チューブ４２の他端には廃液タンク６１が接続されている。チューブ４２の途中にはチューブ４２内に負圧を発生させる吸引ポンプ（吸引手段）５０が設けられている。廃液タンク６１は、チューブ４２及び吸引ポンプ５０を介してキャップ本体６７に連通し、液滴吐出ヘッド５から排出された廃液を回収するためのものである。
【００３１】
そして、キャップ本体６７は、図示しない駆動手段によってＺ軸方向に沿って上下動可能とされており、液滴吐出ヘッド５がホームポジション側に配されている場合に、シール部材６２を介してノズル面２１ａに当接し、ノズルプレート２１をキャッピングするようになっている。このキャッピング状態において、キャップ本体６７の内側とノズルプレート２１との間には、キャップ本体６７によってノズル面２１ａが封止された内側空間Ｓ（図４参照）が形成される。なお、本実施形態のクリーニング部１５は、ワイプ部材６３も図示しない駆動手段によってＺ方向に沿って上下動可能とされており、液滴吐出ヘッド５がホームポジション側に配されている場合に、ノズル面２１ａにワイプ部材６３の先端が接触するようになっている。
【００３２】
（液滴吐出ヘッド）
図３は液滴吐出ヘッド５の概略構成図である。図３（ａ）は液滴吐出ヘッド５をワークステージ２側から見た平面図、図３（ｂ）は液滴吐出ヘッド５の部分斜視図、図３（ｃ）は液滴吐出ヘッド５の１ノズル分の部分断面図である。
【００３３】
図３（ａ）に示すように、液滴吐出ヘッド５は、Ｙ軸方向に配列された複数（例えば１８０個）のノズルＮを備えている。そして、複数のノズルＮによってノズル列ＮＡが形成されている。図３（ａ）では１列分のノズルを示したが、液滴吐出ヘッド５に設けるノズル数及びノズル列数は任意に変更可能であり、Ｙ軸方向に配列した１列分ノズルをＸ軸方向に複数列設けても良い。また、キャリッジ４内に配置する液滴吐出ヘッド５の数も任意に変更可能である。さらに、キャリッジ４をサブキャリッジ単位で複数設ける構成としても良い。
【００３４】
図３（ｂ）に示すように、液滴吐出ヘッド５は、チューブ７と連結される材料供給孔２０ａが設けられた振動板２０と、ノズルＮが設けられたノズルプレート２１と、振動板２０とノズルプレート２１との間に設けられたリザーバ２２と、複数の隔壁２３と、複数のキャビティ２４とを備えている。ノズルプレート２１は、例えばＳＵＳから構成されるものであり、吐出ポジションにおいて、ノズル面２１ａと基板Ｐとが対向するようになっている。振動板２０上には、各ノズルＮに対応して圧電素子（駆動素子）ＰＺが配置されている。圧電素子ＰＺは、例えばピエゾ素子である。
【００３５】
リザーバ２２には、材料供給孔２０ａを介して供給される液状の機能液Ｌが充填されるようになっている。キャビティ２４は、振動板２０と、ノズルプレート２１と、１対の隔壁２３とによって囲まれるようにして形成されおり、各ノズルＮに１対１に対応して設けられている。また、各キャビティ２４には、一対の隔壁２３の間に設けられた供給口２４ａを介して、リザーバ２２から機能液Ｌが導入されるようになっている。
【００３６】
図３（ｃ）に示すように、圧電素子ＰＺは、圧電材料２５を一対の電極２６で挟持したものであり、一対の電極２６に駆動信号を印加すると圧電材料２５が収縮するよう構成されたものである。そして、このような圧電素子ＰＺが配置されている振動板２０は、圧電素子ＰＺと一体になって同時に外側（キャビティ２４の反対側）へ撓曲するようになっており、これによってキャビティ２４の容積が増大するようになっている。したがって、キャビティ２４内に増大した容積分に相当する機能液Ｌが、リザーバ２２から供給口２４ａを介して流入する。また、このような状態から圧電素子ＰＺへの駆動信号の印加を停止すると、圧電素子ＰＺと振動板２０はともに元の形状に戻り、キャビティ２４も元の容積に戻ることから、キャビティ２４内の機能液Ｌの圧力が上昇し、ノズルＮから基板Ｐに向けて機能液Ｌの液滴Ｌ１が吐出される。
【００３７】
（クリーニング方法）
続いて、上述した液滴吐出装置ＩＪ（液滴吐出ヘッド５）のクリーニング方法について説明する。
図４は、本実施形態のクリーニング方法（第１吸引工程）を説明するための図であり、液滴吐出ヘッド５及びクリーニング部１５の概略断面図である。
図４（ａ）に示すように、まずキャップ本体６７をノズル面２１ａに当接させるキャッピング工程を行う。具体的には、基板Ｐ（ワークステージ２）上、すなわち吐出ポジションに位置するキャリッジ４をクリーニング部１５側（同図、−Ｙ方向）、すなわちホームポジションまで移動させる。そして、クリーニング部１５の駆動手段を駆動し、液滴吐出ヘッド５に向けて（Ｚ軸方向上方）キャップ本体６７を上昇させる。これにより、キャップ本体６７がシール部材６２を介して液滴吐出ヘッド５のノズル面２１ａに密着し、ノズルプレート２１のノズル列ＮＡがキャップ本体６７に覆われたキャッピング状態となる。このキャッピング状態において、キャップ本体６７とノズルプレート２１との間には、ノズル列ＮＡが封止された内側空間Ｓが形成される。
【００３８】
図５は、各吸引工程において、吸引ポンプ５０の動作時間に対する内側空間Ｓの圧力変化を示すグラフである。
次に、図４（ｂ），図５に示すように、キャップ本体６７のキャッピング状態において、ノズルＮ内の機能液Ｌを吸引する第１吸引工程を行う。具体的には、まず吸引ポンプ５０を駆動させる（図５中時間Ｔ１）。すると、内側空間Ｓ内の空気が、吸引口４０からチューブ４２を介して吸引ポンプ５０により吸引される。これにより、内側空間Ｓ内が減圧され、時間Ｔ２経過後には、内側空間Ｓが所定の負圧Ｐ１（例えば、大気圧に対して−６０〜−５０ｋＰａ程度）の負圧室となる。
【００３９】
すると、内側空間Ｓ内に印加された負圧Ｐ１が、ノズルＮからキャビティ２４まで印加され、ノズルＮ内に存在する気泡がノズルＮ内で増粘した機能液Ｌとともに、ノズルＮから内側空間Ｓへと排出される。そして、内側空間Ｓに排出された機能液Ｌは、機能液吸収体６５に吸収された後、吸引ポンプ５０によって負圧状態となったチューブ４２内に引き込まれる。そして、チューブ４２内に引き込まれた機能液Ｌは、チューブ４２の他端側に接続されている廃液タンク６１で回収される。これにより、ノズルＮ内の気泡や増粘した機能液Ｌが除去されていく。この状態で、内側空間Ｓ内の圧力を負圧Ｐ１の状態で所定時間保持（時間Ｔ２〜Ｔ３間：負圧保持時間）する。
【００４０】
次に、時間Ｔ３において、内側空間Ｓ内の圧力を大気圧まで復帰させる復帰工程を行う。まず、吸引ポンプ５０を停止させる。すると、内側空間Ｓ内の負圧によりノズルＮから内側空間Ｓ内に機能液Ｌが引き込まれ、機能液Ｌが内側空間Ｓ内に排出され続けるとともに、これに伴って内側空間Ｓ内の圧力が徐々に上昇していく。そして、所定時間Ｔ４経過後には、内側空間Ｓ内の圧力が大気圧と同等の圧力まで復帰する。このように、キャッピング状態のまま内側空間Ｓ内及びノズルＮの圧力を徐々に上昇させていくことで、負圧状態のノズルＮが大気に露出されないため、ノズルＮ内の負圧により再度ノズルＮ内へ気泡が侵入することを防いだ上で、内側空間Ｓ内を復帰することができる。
内側空間Ｓ内の圧力を復帰させた後、駆動手段を駆動させ、キャップ本体６７を下降させることで、キャップ本体６７をノズル面２１ａから離間させる。このように、後述する第２吸引工程に先立って、一旦キャップ本体６７をノズル面２１ａから離間させておくことで、ノズルＮ内を完全に大気圧に復帰させることができるので、ノズルＮ内に残存している微小な気泡等をノズルＮの開口縁近傍に滞留させておくことができる。
【００４１】
ところで、本実施形態のようなカラーフィルター材料となる工業用の機能液Ｌは樹脂成分を多く含んでおり、通常の機能液に比べて高粘度のものである。そのため、機能液Ｌは、通常の民生品（画像印刷用）の機能液に比べて乾燥し易く、また異物や気泡を含み易い。この場合、上述した第１吸引工程によって、比較的大きな気泡等は機能液ＬとともにノズルＮから排出されるが、比較的小さな気泡等は、ノズルＮ内（ノズルＮの開口縁近傍）に滞留して排出されない虞がある。
【００４２】
図６はクリーニング方法（第２吸引工程）を説明するための図であり、液滴吐出ヘッド５及びクリーニング部１５の概略断面図である。
ここで、本実施形態では、復帰工程の後、図６（ａ）に示すように、再びキャッピング工程を行い、液滴吐出ヘッド５のノズル面２１ａにシール部材６２を介してキャップ本体６７を密着させる。
【００４３】
そして、キャッピング状態において、内側空間Ｓ内を負圧吸引する第２吸引工程を行う。具体的には、上述した第１吸引工程と同様に、吸引ポンプ５０を駆動させ（図５中時間Ｔ５）、内側空間Ｓ内を減圧する。これにより、時間Ｔ６経過後に、内側空間Ｓが所定の負圧Ｐ２（例えば、大気圧に対して−３０〜−２０ｋＰａ程度）の負圧室となる。なお、第２吸引工程においては、ノズルＮの開口縁近傍に残存する微小の気泡等を除去するのみなので、内側空間Ｓ内の圧力を減圧し過ぎる必要はない。すなわち、第２吸引工程における内側空間Ｓ内の負圧状態は、上述した第１吸引工程における内側空間Ｓ内の負圧状態よりも弱く設定することが好ましい。具体的には、第２吸引工程における内側空間Ｓ内の負圧Ｐ２が、第１吸引工程における内側空間Ｓ内の負圧Ｐ１の半分以下になるように設定することが好ましい（Ｐ２≦（Ｐ１）／２）。
【００４４】
その後、図６（ｂ）に示すように、所定時間Ｔ６経過後に、ノズルＮからキャビティ２４まで負圧Ｐ２が印加されると、ノズルＮ内の開口縁近傍に存在した機能液Ｌが、ノズルＮ内の開口縁近傍に存在した微小な気泡等とともに、ノズルＮから染み出すようにして供給される。そして、この状態で内側空間Ｓ内の圧力を負圧Ｐ２の状態で所定時間保持（時間Ｔ６〜Ｔ７間：負圧保持時間）する。
【００４５】
次に、上述した第１吸引工程後と同様に、内側空間Ｓ内の圧力を復帰させる復帰工程を行う。まず、時間Ｔ７において、吸引ポンプ５０を停止させる。すると、内側空間Ｓ内の負圧によりノズルＮから内側空間Ｓ内に機能液Ｌが引き込まれ、機能液Ｌが内側空間Ｓ内に排出され続けるとともに、これに伴い内側空間Ｓ内の圧力が徐々に上昇していき、所定時間Ｔ８経過後には内側空間Ｓ内の圧力が大気圧と同等の圧力まで復帰する。また、ノズルＮから供給された機能液Ｌは、ノズル面２１ａ上に濡れ広がり、徐々に拡大していったり、下方へ滴下したりする。その後、駆動手段を駆動させ、キャップ本体６７を下降させることで、キャップ本体６７をノズル面２１ａから離間させる。これにより、ノズルＮ内が完全に大気圧に復帰する。
【００４６】
そして、図６（ｃ）に示すように、第２吸引工程の終了後、ノズル面２１ａ上には、第２吸引工程で吸引しきれなかった機能液Ｌが付着して残存していることがある。そこで、ノズル面２１ａ上に残存した機能液Ｌを除去するためのワイピング工程を行う。具体的には、まずワイプ部材６３を不図示の駆動機構により上昇させることで、ノズルプレート２１とワイプ部材６３とが接触する位置までワイプ部材６３を移動させる。その後、液滴吐出ヘッド５をホームポジションから吐出ポジションへ移動させると（図６（ｃ）中矢印参照）、液滴吐出ヘッド５がワイプ部材６３の上方を通過する際に、ワイプ部材６３の先端によりノズル面２１ａが払拭される。これにより、吸引工程後にノズル面２１ａに残存する機能液Ｌを除去することができるので、液滴吐出ヘッド５の印刷時や移動時等に余剰の機能液Ｌがノズル面２１ａから滴下することがなく、液滴吐出ヘッド５の周辺の汚染を防止することができる。なお、ワイプ部材６３により払拭された機能液Ｌは、キャップ本体６７に受け止められるようになっている。
以上により、本実施形態の液滴吐出ヘッド５のクリーニングが終了する。
【００４７】
このように、本実施形態では、液滴吐出ヘッド５のクリーニング工程において、復帰工程を間に挟んで吸引工程を複数段（例えば、２段）設ける構成とした。
この構成によれば、復帰工程後に第２吸引工程を行うことで内側空間Ｓ内が再び減圧されるため、第１吸引工程では除去しきれなかったノズルＮ内の微小な気泡等を除去することができる。すなわち、第２吸引工程を行うことで、ノズルＮ内の開口縁近傍に存在する機能液Ｌが、ノズルＮ内の開口縁近傍に存在した微小な気泡等とともに、ノズルＮから染み出すようにして排出される。
したがって、ノズルＮ内に存在する気泡等を確実に除去することができるので、印刷時における液滴Ｌ１の飛行曲がりや吐出量のばらつきを防ぐことができ、液滴Ｌ１の吐出精度を向上させることができる。その結果、信頼性の高い液滴吐出装置ＩＪを提供することができる。よって、製品不良を発生させず、不良率を低下させることができるので、製品のコストダウンを図ることができる。
【００４８】
また、第１吸引工程後に復帰工程を行い、ノズルＮ内の圧力を大気圧まで一旦復帰させることで、ノズルＮ内に残存している微小な気泡等をノズルＮの開口縁近傍に滞留させておくことができる。したがって、その後の第２吸引工程において、第１吸引工程に比べて弱い負圧状態で吸引したとしても、ノズルＮ内の気泡等を除去し易くすることができる。
また、第２吸引工程における内側空間Ｓ内の負圧状態を第１吸引工程における内側空間Ｓ内の負圧状態に比べて弱く設定することで、クリーニング時に使用する機能液Ｌの使用量を抑制した上で、ノズルＮ内の微小の気泡を確実に除去することができる。したがって、液滴吐出ヘッド５のメンテナンス性を向上させることができる。
【００４９】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能である。
例えば、液滴吐出ヘッド５と各タンク８〜１０とを連結するチューブ７に、機能液の供給を制御するバルブユニットを設ける構成としてもよい。この場合、各吸引工程において、所定の負圧に達した時点でバルブユニットを閉弁することで、ノズルＮからキャビティ２４までの間が速やかに負圧状態となる。その後、吸引ポンプ５０を停止した状態で、バルブユニットを開弁することで、ノズルＮから機能液Ｌを供給することができる。そのため、吸引ポンプ５０の作動時間を短縮することができ、更なるコストダウンを図ることができる。
【００５０】
また、上述した実施形態では吸引工程を２段行う場合について説明したが、これに限らず２段以上行ってもよい。
さらに、各吸引工程における内側空間Ｓの圧力は適宜設定することが可能であり、各吸引工程において同程度の圧力に設定しても構わない。
【００５１】
また、キャップ本体６７に大気開放弁を設けるような構成にしてもよい。この場合、復帰工程において、吸引ポンプ５０を停止して所定時間保持した後、大気開放弁を開弁することで、キャップ本体６７をノズル面２１ａから離間させることなく、内側空間Ｓ内を速やかに大気圧まで復帰させることができる。
【符号の説明】
【００５２】
５…液滴吐出ヘッド ２１…ノズル面 ５０…吸引ポンプ（吸引手段） ６７…キャップ本体（キャップ部材） Ｌ…機能液 Ｌ１…液滴 Ｎ…ノズル Ｓ…内側空間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノズル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、
前記複数のノズルが配列されたノズル面に当接可能なキャップ部材を、前記複数のノズルを覆った状態で前記ノズル面に当接させるキャッピング工程と、
前記ノズル面と前記キャップ部材との間に形成される内側空間内に連通する吸引手段によって、前記内側空間内を負圧吸引する吸引工程と、
前記ノズル内の負圧を大気圧まで復帰させる復帰工程とを有し、
前記吸引工程と前記復帰工程とを交互に複数段行う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】
前記復帰工程では、前記吸引手段を停止して前記内側空間内の負圧を解消した後、前記キャップ部材を前記ノズル面から離間させ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】
前記各吸引工程における前記内側空間内の負圧状態を、前段の前記吸引工程における前記内側空間内の負圧状態よりも弱くなるように設定することを特徴とする請求項１または請求項２記載の液滴吐出ヘッドのクリーニング方法。
【請求項４】
最終の前記復帰工程の終了後において、前記ノズル面をワイピングするワイピング工程を有していることを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れか１項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、
前記複数のノズルが配列されたノズル面に当接可能なキャップ部材を、前記複数のノズルを覆った状態で前記ノズル面に当接させるキャッピング工程と、
前記ノズル面と前記キャップ部材との間に形成される内側空間内に連通する吸引手段によって、前記内側空間内を負圧吸引する吸引工程と、
前記ノズル内の負圧を大気圧まで復帰させる復帰工程とを有し、
前記吸引工程と前記復帰工程とを交互に複数段行う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】
前記復帰工程では、前記吸引手段を停止して前記内側空間内の負圧を解消した後、前記キャップ部材を前記ノズル面から離間させ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】
前記各吸引工程における前記内側空間内の負圧状態を、前段の前記吸引工程における前記内側空間内の負圧状態よりも弱くなるように設定することを特徴とする請求項１または請求項２記載の液滴吐出ヘッドのクリーニング方法。
【請求項４】
最終の前記復帰工程の終了後において、前記ノズル面をワイピングするワイピング工程を有していることを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れか１項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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−２４０５４８（Ｐ２０１０−２４０５４８Ａ）
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−９０８０４（Ｐ２００９−９０８０４）
【出願日】平成２１年４月３日（２００９．４．３）
【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１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月３日（２００９．４．３）
【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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