JP2008093945A - 液体吐出装置および液体吐出装置の清掃方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液体吐出ヘッドの液体吐出面の湿潤化を十分に行い、液体吐出面の清掃性を向上させることができる液体吐出装置および液体吐出装置の清掃方法を提供すること。
【解決手段】液体吐出装置において、シリアル方式の液体吐出ヘッドと、液体吐出ヘッド内の液体の圧力を調整する圧力調整手段と、液体吐出面を湿潤化する第１清掃部材と、第１清掃部材によって湿潤化した液体吐出面を払拭する第２清掃部材と、第１清掃部材が摺動する時には圧力調整手段により液体吐出ヘッド内の液体の圧力を液体吐出口のメニスカスが液体吐出口から吐出しない程度に凸形状となるような正圧の状態に維持し、第２清掃部材が摺動する時には圧力調整手段により液体吐出ヘッド内の液体の圧力を第１清掃部材が摺動する時よりも減圧した状態に維持する制御手段と、を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、液体を吐出する複数の液体吐出口が配置された液体吐出面を有する液体吐出装置、および、複数の液体吐出口が配置された液体吐出面を清掃する液体吐出面の清掃方法に関する。

従来、液体を吐出する液体吐出口と、液体吐出口に連通する圧力室と、液体吐出口から液体を吐出させるための圧力を圧力室内に発生させる圧力発生素子を有する液体吐出ヘッド（以下単に「ヘッド」という）を用いて、紙などの被吐出媒体に向けて液体を吐出する液体吐出装置が知られている。このような液体吐出装置を用いて、色材を含有するインクを被吐出媒体に向けて吐出し、被吐出媒体上に画像を形成する。

このような液体吐出装置のヘッドに対しては、インクの粘度の増大、インクの固着による液体吐出口の詰まり、液体吐出口に通じるインク流路内に発生した気泡やごみ等による目詰まりを回復及び防止するため、液体吐出口が設けられている液体吐出面のクリーニングが行われている。

ここで、このような液体吐出面のクリーニングについて、特許文献１には、エネルギー発生素子が発生するエネルギーを利用して吐出口から液体を吐出させた後にワイピングを行う液体吐出装置が開示されている。

また、特許文献２には、背圧調整機構を持ち、クリーニング前には背圧調整機構でノズルより強制的にインクを吐出させるインクジェットプリンタが開示されている。

また、特許文献３には、クリーニング装置位置検出手段によりクリーニング位置を検出し、その近傍のノズル開口からヘッド駆動手段によりインクを滲みださせる手段を持つインクジェット式記録装置が開示されている。
特開２００２−１６６５６０号公報 特開２００５−８１５７７号公報 特許３５３５８８５号公報

しかしながら、特許文献１の液体吐出装置では、エネルギー発生素子が発生するエネルギーを利用して吐出口から液体を吐出させるに過ぎず、吐出面のウェット化が不十分となるおそれがある。そのため、その後にワイピングをしても吐出面の清浄化が不十分となるおそれがある。

また、特許文献２のインクジェットプリンタでは、インク背圧の調整のみで吐出口から強制的にインクを排出しようとするに過ぎず、流路抵抗の大きなノズルからはインクが吐出されないおそれがある。そのため、ノズル面のウェット化が不十分となりクリーニングの効果が不十分になるおそれがある。特にノズル数の多いヘッドでは、ノズル間の流路抵抗差が大きく流路抵抗の大きなノズルも生じうる。

また、特許文献３のインクジェット式記録装置では、メニスカスに振動を与えるだけに過ぎずメニスカスの隆起量が小さくなり、一般に清掃部材として用いられるＥＰＤＭ等の非吸収体部材では十分なインクを滲ませることができないおそれがある。そのため、ノズルプレートの吐出面のウェット化が不十分になり、クリーニングの効果が不十分になるおそれがある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、液体吐出ヘッドの液体吐出面の湿潤化を十分に行い、液体吐出面の清掃性を向上させることができる液体吐出装置および液体吐出装置の清掃方法を提供すること、を目的とする。

前記目的を達成するために請求項１に係る発明は、液体吐出装置において、液体を吐出する複数の液体吐出口が配置された液体吐出面を備えるシリアル方式の液体吐出ヘッドと、前記液体吐出ヘッド内の液体の圧力を調整する圧力調整手段と、前記液体吐出ヘッドがスキャンすることにより前記液体吐出面上および前記液体吐出口上を摺動するものであって、前記液体吐出口のメニスカスに接触することより前記液体吐出面を湿潤化する第１清掃部材と、前記液体吐出面上および前記液体吐出口上を摺動するものであって、前記第１清掃部材によって湿潤化した前記液体吐出面を払拭する第２清掃部材と、前記第１清掃部材が前記液体吐出面上および前記液体吐出口上を摺動する時には前記圧力調整手段により前記液体吐出ヘッド内の液体の圧力を前記液体吐出口のメニスカスが前記液体吐出口から吐出しない程度に凸形状となるような正圧の状態に維持し、前記第２清掃部材が前記液体吐出面上および前記液体吐出口上を摺動する時には前記圧力調整手段により前記液体吐出ヘッド内の液体の圧力を前記第１清掃部材が摺動する時よりも減圧した状態に維持する制御手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、第１清掃部材が液体吐出面上および液体吐出口上を摺動する時には、圧力調整手段により液体吐出ヘッド内の液体の圧力を液体吐出口のメニスカスが液体吐出口から吐出しない程度に凸形状となるような正圧の状態に維持していることから、第１清掃部材が液体吐出口のメニスカスに接触することより液体が液体吐出面上に濡れ広がることとなり、液体吐出面の湿潤化を十分に図ることができる。そして、第２清掃部材が液体吐出面上および液体吐出口上を摺動する時には、圧力調整手段により液体吐出ヘッド内の液体の圧力を前記第１清掃部材が摺動する時よりも減圧した状態に維持するので、第２清掃部材が液体吐出面上を摺動しても液体吐出口のメニスカスを形成する液体が液体吐出面上で滲み出ることがないことから、液体吐出面の清掃性を向上させることができる。

また、必要最低限の液体により液体吐出面の湿潤化を図ることができ、無駄な液体を消費する必要がなくなる。また、吸引ポンプなどの機構なども不要であり、装置の小型化や低コスト化を図ることができる。

なお、第２清掃部材が液体吐出面上および液体吐出口上を摺動する時の液体吐出ヘッド内の圧力状態は、負圧に限らず正圧やゼロ圧（大気圧）も含む。

前記目的を達成するために請求項２に係る発明は、請求項１に記載の液体吐出装置において、前記液体吐出ヘッドに対して振動波形を与えるヘッド駆動手段を有し、前記第１清掃部材が前記液体吐出面上および前記液体吐出口上を摺動する時には、前記ヘッド駆動手段により前記液体吐出ヘッドに対して前記液体吐出口から液体が吐出しない程度に該液体吐出口のメニスカスを微振動させるメニスカス微振動波形を与えること、を特徴とする。

本発明によれば、第１清掃部材が液体吐出ヘッドの液体吐出面上および液体吐出口上を摺動する時には、ヘッド駆動手段により液体吐出ヘッドに対してメニスカス微振動波形を与えるので、液体吐出口から滲み出させた液体により確実に液体吐出面を湿潤化することができる。

前記目的を達成するために請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の液体吐出装置において、前記第２清掃部材は、前記液体吐出面上および前記前記液体吐出口上を前記液体吐出ヘッドのスキャン方向と略垂直な方向に摺動して払拭し、前記第１清掃部材は、液体との接触角が大きい第１部位と液体との接触角が低い第２部位とを有し、前記第１部位は前記第２清掃部材による払拭開始部分に相当する部分に配置され、前記第２部位は前記第２清掃部材が払拭する方向に前記第１部位と並んで配置されること、を特徴とする。

本発明によれば、第１清掃部材は、液体との接触角が大きい第１部位と液体との接触角が低い第２部位とを有し、第１部位は第２清掃部材による払拭開始部分に相当する部分に配置され、第２部位は第２清掃部材が払拭する方向に第１部位と並んで配置されるので、液体吐出面上にて第２清掃部材による払拭開始部分は湿潤量が多く、それ以外は少なくなる。そのため、第２清掃部材による払拭開始部分の液体を払拭終了部分側に押し流すことができるので、湿潤化に必要な液体の量を必要最小限に抑えることができる。

また、第１清掃部材は液体吐出ヘッドのスキャン方向と垂直な方向にわたって配置されるので、第１清掃部材を静止した状態であっても液体吐出ヘッドがスキャンするだけで、第１清掃部材が液体吐出面の全面にわたって摺動し湿潤化を図ることができる。そのため、新たな機構は要せず、装置の小型化や低コスト化を図ることができる。

前記目的を達成するために請求項４に係る発明は、請求項１乃至３のいずれか１つに記載の液体吐出装置において、前記第１清掃部材と前記第２清掃部材が同一材料により形成されていること、を特徴とする。

本発明によれば、第１清掃部材と第２清掃部材が同一材料により形成されているので、コストを抑制することができる。

前記目的を達成するために請求項５に係る発明は、液体吐出装置の清掃方法において、液体を吐出する複数の液体吐出口が配置された液体吐出面を備えるシリアル方式の液体吐出ヘッド内の液体の圧力を調整する圧力調整手段により、前記液体吐出ヘッド内の液体の圧力を前記液体吐出口のメニスカスが前記液体吐出口から吐出しない程度に凸形状となるような正圧の状態に維持するヘッド内正圧工程と、前記液体吐出ヘッドがスキャンすることによって、第１清掃部材が前記液体吐出面上および前記前記液体吐出口上を摺動することにより、前記液体吐出口のメニスカスに接触して前記液体吐出面を湿潤化する湿潤化工程と、前記圧力調整手段により前記液体吐出ヘッド内の液体の圧力を前記第１清掃部材が摺動する時よりも減圧した状態に維持するヘッド内減圧工程と、第２清掃部材が前記液体吐出面上および前記前記液体吐出口上を摺動することにより、前記第１清掃部材によって湿潤化した前記液体吐出面を払拭する払拭工程と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、第１清掃部材が液体吐出面上および液体吐出口上を摺動する時には、圧力調整手段により液体吐出ヘッド内の液体の圧力を液体吐出口のメニスカスが液体吐出口から吐出しない程度に凸形状となるような正圧の状態に維持していることから、第１清掃部材が液体吐出口のメニスカスに接触することより液体が液体吐出面上に濡れ広がることとなり、液体吐出面の湿潤化を十分に図ることができる。そして、第２清掃部材が液体吐出面上および液体吐出口上を摺動する時には、圧力調整手段により液体吐出ヘッド内の液体の圧力を前記第１清掃部材が摺動する時よりも減圧した状態に維持するので、第２清掃部材が液体吐出面上を摺動しても液体吐出口のメニスカスを形成する液体が液体吐出面上で滲み出ることがないことから、液体吐出面の清掃性を向上させることができる。

本発明によれば、液体吐出ヘッドの液体吐出面の湿潤化を十分に行い、液体吐出面の清掃性を向上させることができる。

以下添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。

〔液体吐出装置を構成するインクジェット記録装置の全体構成〕
図１は、本発明に係る液体吐出装置を構成する画像形成装置の一例として、インクジェット記録装置１０の全体構成を示すブロック図である。

図１において、インクジェット記録装置１０は、主として、ヘッド１７、第１清掃部３１、第２清掃部３２、通信インターフェース５１、システムコントローラ５２、メモリ５３、５４、搬送部５６、搬送駆動部５７、プリント制御部５８、タイマ５９、ヘッド駆動部６１、給液部６２、圧力調整部６３、清掃部移動部６４、および、清掃部材押し圧変更部６６を含んで構成されている。

ヘッド１７は、液体を吐出する複数のノズル２６（液体吐出口）が配置されたノズル面２８（液体吐出面）を有する。なお、本実施形態では、液体としてインクを吐出する場合について、以下説明する。例えば、インクジェット記録装置１０は、黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロ（Ｙ）の各インク色ごとにひとつずつ、合計で４つのヘッド１７を備えている。ヘッド１７の具体例は後に詳説する。

第１清掃部３１および第２清掃部３２は、複数のノズル２６が配置されているヘッド１７のノズル面２８上を清掃する際に用いるものであり、それぞれ第１清掃部３１はノズル面２８上を湿潤化し、第２清掃部３２はノズル面２８上を清掃するものである。この第１清掃部３１および第２清掃部３２の具体例は後に詳説する。

通信インターフェース５１は、ホストコンピュータ６７から送信される画像データを受信する。通信インターフェース５１には、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）、ＩＥＥＥ１３９４などの有線、又は、無線のインターフェースを適用することができる。この通信インターフェース５１によってインクジェット記録装置１０に取り込まれた画像データは、画像データ記憶用の第１のメモリ５３に一旦記憶される。

システムコントローラ５２は、マイクロコンピュータ及びその周辺回路等から構成されており、所定のプログラムに従ってインクジェット記録装置１０の全体を制御する。すなわち、システムコントローラ５２は、通信インターフェース５１、搬送駆動部５７、プリント制御部５８等の各部を制御する。

搬送部５６は、紙などの被吐出媒体を搬送するためのローラ（図示を省略）と、このローラに動力を与えるモータ（図示を省略）を含んで構成されている。搬送部５６によって、被吐出媒体とヘッド１７とが相対的に移動される。搬送駆動部５７は、システムコントローラ５２からの指示に従って搬送部５６を駆動する回路を含んで構成されている。

プリント制御部５８は、マイクロコンピュータ及びその周辺回路等から構成され、所定のプログラムに従って、タイマ５９、ヘッド駆動部６１、給液部６２、圧力調整部６３、および、清掃部移動部６４を制御する。

プリント制御部５８は、インクジェット記録装置１０に入力される画像データに基づいて、ヘッド１７が被吐出媒体に向けて吐出（打滴）を行って被吐出媒体上にドットを形成するために必要なデータ（ドットデータ）を生成する。すなわち、プリント制御部５８は、システムコントローラ５２の制御に従い、第１のメモリ５３内の画像データから打滴用のドットデータを生成し、生成したドットデータをヘッド駆動部６１に供給する。プリント制御部５８には第２のメモリ５４が付随しており、プリント制御部５８における画像処理時にドットデータ等が第２のメモリ５４に一時的に格納される。

ヘッド駆動部６１は、プリント制御部５８の指示に従って、プリント制御部５８から与えられるドットデータ（実際には第２のメモリ５４に記憶されたドットデータである）に基づき、ヘッド１７のノズル２６（図４および図５参照）からインクを吐出させるための駆動信号（以下「液体吐出駆動波形」と称する）を生成して、ヘッド１７の圧電素子３８に与える。

また、ヘッド駆動部６１は、プリント制御部５８の指示に従って、ヘッド１７の各ノズル２６からインクが吐出しない程度に各ノズル２６のメニスカスを微振動させる駆動信号（以下「メニスカス微振動波形」と称する）を生成して、ヘッド１７の圧電素子３８に与える。ヘッド駆動部６１は、液体吐出駆動波形とメニスカス微振動波形とを選択的にヘッド１７に与える。

給液部６２は、プリント制御部５８の指示に従い、インクをヘッド１７へ供給するものである。給液部６２の具体例については後に詳説する。

圧力調整部６３は、プリント制御部５８の指示に従い、ヘッド１７の内部の圧力（背圧）を調整するものである。この圧力調整部６３の具体例については後に詳説する。

清掃部移動部６４は、後述のプリント制御部５８の指示に従い第１清掃部３１および第２清掃部３２を移動させるものである。具体的には、清掃部移動部６４は、第１清掃部３１および第２清掃部３２の移動用のモータを含む周知の機構および駆動回路（いずれも図示を省略）を含んで構成され、ヘッド１７のノズル面２８に対して垂直方向において第１清掃部３１および第２清掃部３２を移動させ、平行方向において第２清掃部３２を移動させる。

清掃部移動部６４の平行方向の移動機構としては、具体的には、ラック＆ピニオン・ギアとレール（いずれも図示省略）を用い、第２清掃部３２をノズル面２８に対して平行な方向に移動させる。ベルトまたはワイヤ（いずれも図示省略）に第２清掃部３２を固定して、モータ（図示省略）の回転運動によってベルトまたはワイヤを巻き取って直線運動に変える機構としてもよい。あるいは、リニアモータやボールネジ（いずれも図示省略）によって第２清掃部３２を直接移動させる機構としてもよい。

清掃部移動部６４の垂直移動機構としては、具体的には、カムとリンク（いずれも図示省略）によって、第１清掃部３１および第２清掃部３２をノズル面２８に対して垂直な方向に移動させる。また、ソレノイド（図示省略）をオンおよびオフすることで、第１清掃部３１および第２清掃部３２の位置を変えるようにしてもよい。空圧や油圧を用いてもよい。

清掃部材押し圧変更部６６は、第１清掃部３１の第１清掃部材１９および第２清掃部３２の第２清掃部材２０をヘッド１７のノズル面２８に押し当てる圧力（押し圧）を変更するものである。

プリント制御部５８は、給液部６２を用いてヘッド１７へインクを供給する給液制御、圧力調整部６３を用いてヘッド１７の背圧（ヘッド１７の内部の圧力）を調整する圧力調整制御、および、清掃部移動部６４を用いて第１清掃部３１および第２清掃部３２をヘッド１７に対して相対移動させる清掃部材移動制御を行う。これらの給液制御、圧力調整制御、清掃部材移動制御については、後に詳説する。

タイマ５９は、インク滲み出し量の切換タイミングを生成するための第１清掃部材１９および第２清掃部材２０の摺動開始からの経過時間の計時、待ち時間（ウエイトタイム）の計時等に用いられる。なお、プリント制御部５８が計時機能を有している場合には、タイマ５９を省略してもよい。

なお、プリント制御部５８は、所定のプログラムに従って、ヘッド１７のノズル面２８の清掃処理等を実行する。このような清掃処理の際、プリント制御部５８は、ヘッド１７のノズル面２８上で第１清掃部材１９を摺動させる第１の摺動および第１の摺動に続き第２清掃部材２０をヘッド１７のノズル面２８上で摺動させる第２の摺動を制御する。第１の摺動は、圧力調整部６３によってヘッド１７内を加圧してヘッド１７のノズル２６のメニスカスに正圧を印加した状態で行わせる。第２の摺動は、圧力調整部６３によってヘッド１７内を減圧してヘッド１７のノズル２６のメニスカスに第１の摺動の時の圧力（正圧）よりも低い圧力を印加した状態で行わせる。この清掃処理の方法の詳細については、後に詳説する。

キャリッジ駆動部６８は、プリント制御部５８の指示に従い、キャリッジ１２の往復動作のための駆動信号をキャリッジ１２へ与えるものである。キャリッジ１２の往復動作の詳細については、後に詳説する。

なお、図１ではシステムコントローラ５２とプリント制御部５８とを分けて表したが、１つのマイクロコンピュータによって構成されていてもよい。

〔液体吐出装置の全体構成〕
図２と図３は本発明の液体吐出装置の全体構成図であり、図２が平面図、図３が正面図である。図２と図３に示すように、本発明の液体吐出装置はサブタンク１１、キャリッジ１２、ヘッド１７、第１清掃部３１、第２清掃部３２、主走査ガイド１６などから構成されている。

キャリッジ１２には、黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色インクに対応するインク収納部（不図示）を備えるサブタンク１１およびヘッド１７が搭載されており、これらはキャリッジ１２に対して着脱自在に構成されており、キャリッジ１２と一体的に主走査方向に走査可能となっている。

なお本例では、ＫＣＭＹの標準色（４色）の構成を例示したが、インク色や色数の組み合わせについては本実施形態には限定されず、必要に応じて淡インク、濃インクを追加してもよい。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタ等のライト系インクを吐出するヘッドを備えるサブタンクを追加する構成も可能である。

また、後述するメインタンク１３（図１１参照）に繋がれた供給チューブ４８、サブタンク１１内部の気体を加減圧可能なポンプなどの圧力調整機構（不図示）、ダイアフラムの変形量に応じて圧力を検知する圧力計などの圧力検知手段（不図示）なども備えている。さらに、清掃部材離間の際のインク飛び散りを防止する吸収部材２３も備えている。
ヘッド１７は、キャリッジ１２に対して着脱自在に構成されており、キャリッジ１２と一体的に主走査方向に走査可能であるシリアル方式である。また、それぞれ各インク収納部（不図示）につながっており、さらに、インクが吐出されるノズル２６が形成されたノズルエリアを備えるノズル面２８が設けられている。

図４はヘッド１７のノズル面２８を示した説明図である。同図に示すように、ヘッド１７には多数のノズル２６が千鳥状に設けられており、副走査方向のノズル密度（ノズル間ピッチｈ）は１インチあたり３００個（３００ノズル／インチ）である。尚、少しずつメディアをずらして吐出することにより、本実施形態のインクジェット記録装置１０の記録解像度（ドットピッチ）は副走査方向及び主走査方向のいずれも１インチあたり１２００ドット（１２００ドット／インチ［１２００ｄｐｉ］）となる。

本例では、ノズル２６を千鳥状に配置する態様を示したが、ノズル２６を副走査方向に沿って一列に並べる態様やノズル２６を二次元状に並べる態様（副走査方向に沿う行方向と副走査方向と直交しない所定の角度を有する列方向とに沿ってノズルを配列する態様）など、千鳥状配置以外のノズル配置を適用してもよい。

ヘッド１７を構成するひとつの吐出素子４７について、図４中の５−５線に沿った断面図を図５に示す。なお、図５では、吐出素子４７をひとつだけ示ししているのでノズル面２８にノズル２６がひとつだけ配置されているが、実際には、図４に示すようにヘッド１７には多数の吐出素子４７が二次元配列されており、ノズル面２８には多数のノズル２６が二次元配列されている。

図５に示すように、各圧力室４１は液体供給口４２を介して共通液室４３と連通している。共通液室４３は、サブタンク１１を介してインク供給源としてのメインタンク１３（図１１参照）と連通している。言い換えると、メインタンク１３からサブタンク１１を介して供給されるインクが、共通液室４３を介して各圧力室４１に分配供給される。

圧力室４１の天面を構成する振動板４４の上には圧電体３８ａが配置され、この圧電体３８ａの上には個別電極４６が配置されている。振動板４４は、接地されており、共通電極として機能する。これらの振動板４４、個別電極４６および圧電体３８ａによって、圧力室４１内に圧力を発生させる手段としての圧電素子３８が構成されている。

図１のヘッド駆動部６１によって生成された液体吐出駆動波形が圧電素子３８に与えられると、すなわち、圧電素子３８の個別電極４６にインク吐出用の駆動電圧が印加されることにより、圧電体３８ａが変形して圧力室４１の容積が変化し、これに伴う圧力室４１内の圧力の変化によって、ノズル２６からインクが吐出される。インクの吐出にともなって、共通液室４３から液体供給口４２を通って新しいインクが圧力室４１に供給される。

また、図１のヘッド駆動部６１によって生成されたメニスカス微振動波形が圧電素子３８に与えられると、すなわち、圧電素子３８の個別電極４６にメニスカス微振動用の駆動電圧が印加されることにより、圧電体３８ａが変形して圧力室４１内のインクが微振動し、もって圧力室４１に連通しているノズル２６のメニスカスが微振動する。

なお、図４および図５に示す吐出素子４７は、一例であって、このような場合に特に限定されない。例えば、圧力室４１よりも下（すなわち圧力室４１よりもノズル面２８側）に共通液室４３を配置する代りに、圧力室４１よりも上（すなわちノズル面２８とは反対側）に共通液室４３を配置してもよい。

図２と図３に示すように、記録紙２７への印字を行うためキャリッジ１２が往復動作を行う印字領域１０１の外側には、第１清掃部３１、第２清掃部３２などを備えるメンテステーション１０２を設けている。

第１清掃部３１は、第１清掃部材１９や吸収部材２１などを備えている。図２に示すように、第１清掃部材１９は、インクとの接触角の高い領域である高接触角エリア１９ａと接触角の小さい領域である低接触角エリア１９ｂを備えている。そして、キャリッジ１２が印字領域１０１から第１清掃部３１を通過してメンテステーション１０２へ移動する際に、第１清掃部材１９がノズル面２８を摺動してインクによるウェット化を施す。そしてこの時、吸収部材２１は、第１清掃部材１９により掃き取ったインクを吸収する。

また、第１清掃部３１は上下機構（不図示）を備えており、キャリッジ１２が印字領域１０１から第１清掃部３１を通過するタイミングに合わせて駆動させることにより、第１清掃部材１９をヘッド１７のノズル面２８に当接させることができる。

第２清掃部３２は、第２清掃部材２０、吸収部材２２、レール２４、キャップ１４などを備えている。第２清掃部材２０は、レール２４に沿って移動することによりノズル面２８を摺動して余剰インクや付着物を除去する。そしてこの時、吸収部材２２は、第２清掃部材２０により掃き取ったインクを吸収する。キャップ１４は、非印字のノズル面２８の保護、メニスカスの乾燥防止、パージの際の廃インク受けの役割を果たすものであり、また、吸引ポンプ（不図示）とつなげるとヘッド１７内部におけるインクの除去も可能になる。

〔清掃方法の説明〕
図６は、本発明の液体吐出装置による清掃方法のフローチャート図である。そこで、図６をもとに本発明の液体吐出装置による清掃方法を説明する。

まず、ユーザによる指示や一定量吐出後などのタイミングで清掃モードに移行し、本発明の液体吐出装置による清掃方法を開始する（ステップＳ１）。次に、キャリッジ１２や清掃部（移動部）等の位置の初期化を行なう（ステップＳ２）。具体的には、キャリッジ１２がキャップ位置（ヘッド１７がキャップ１４と係合可能な位置）にない場合、キャリッジ１２をキャップ位置まで移動する。清掃部材移動部は、清掃部材がヘッドと摺動しない位置に、キャリッジ１２をメンテステーション１０２の領域内から領域外へ退避させる（ステップＳ３）。

次に、第１清掃部３１の上下機構を駆動し、第１清掃部材１９がヘッド１７のノズル面２８を摺動することができる位置（ワイピング位置）まで移動させる（ステップＳ４）。

次に、圧力調整部６３を駆動し、ノズル２６からメニスカスが吐出しない程度でヘッド１７内部の圧力が正圧になるようにサブタンク１１内部を加圧する（ステップＳ５）。これにより、ノズル２６のメニスカスが凸状態となりメニスカスがノズル面２８より盛り上がる。なお、ヘッド１７内部の圧力が高いとメニスカス隆起量が大きくウェット量が多くなり、第１清掃部材１９で払拭後のインクの染み出しも多くなる。一方、ヘッド１７内部の圧力が低いとメニスカス隆起量が小さくウェット量が少なくなり、第１清掃部材１９で払拭後のインクのしみだしも少なくなる。

汚れの状況により、ノズル２６の近傍のみ清掃する場合は背圧を小さくし、ノズル面２８の全体を払拭する場合は背圧を大きくすることにより、無駄インクの削減と清掃性の向上を両立できる。不吐出ノズル検出（テストパターンでユーザがチェックする物を含む）や使用状況に応じて切り換えてもよい。即ち、不吐出や方向性不良ノズルが閾値より多い場合は、圧力を高くしてしみだし量を多くする。また、長期間放置した場合や、ＪＡＭ直後、連続通紙直後と圧力を高くしてしみだし量を多くする。

なお、背圧が大きい場合や、背圧を印加してから長い時間が経過した場合には、ノズル２６からインクの垂れが生じキャリッジ１２の搬送路を汚してしまうおそれがある。そのため望ましくは、圧力調整部６３を駆動しヘッド１７内部の圧力が正圧になるようにサブタンク１１内部を加圧した直後に、第１清掃部材１９で払拭することが望ましい。

また、このとき、ヘッド１７に備わり圧力室５２内に圧力を発生させる手段である圧電素子３８に対し、ノズル２６からインクが吐出しない程度の振動波形（メニスカス微振動波形）を印加してメニスカスを振動させる。すると、メニスカスの隆起量が増えてノズル面２８を均一にウェット化することが可能となる。これは、振動波形を印加することによりインクがノズル面２８に滲み出すきっかけを与えているものであり、ノズル２６間の流路抵抗差により滲み出しにくいノズル２６からもインクの滲み出しを可能とするものである。なお、このような振動波形の印加は、第１清掃部材１９で払拭する前に０．１〜１０ｓｅｃ程度行うことにより十分な効果を得ることができる。

次に、キャリッジ１２をメンテステーション１０２の領域内に移動させる（ステップＳ６）。すると、移動途中において第１清掃部材１９がノズル面２８を摺動する。そしてこの時、隆起したメニスカスと第１清掃部材１９が接触するので、メニスカスが壊されてインクがノズル面２８に滲み出す。そのため、キャリッジ１２をメンテステーション１０２の領域内に移動させた後はノズル面２８がウェット化される。

このノズル面２８がウェット化について、図７（Ａ）〜（Ｆ）に示す模式図を用いて、さらに詳細に説明する。

図７（Ａ）に示すように、ヘッド１７の背圧を正圧に設定してメニスカス１１１を凸形状にするとともに、圧電素子３８にメニスカス微振動波形を印加して凸形状のメニスカス１１１を微振動させることにより、ノズル２６から滲み出したインクからなるメニスカス１１１が、ノズル２６の直径よりも若干広がっていく。一方で、第１清掃部材１９がノズル２６に近づき、図７（Ｂ）に示すように、ノズル２６上に来ると、ノズル２６の周縁２６ａと第１清掃部材１９との間で、メニスカス１１１が少し盛り上がる。

詳細には、図中に符号１１２、１１３で示すクリップポイントの間で、メニスカス１１１の盛り上がりが生じ、図７（Ｃ）に示すように、やがて、メニスカス１１１の周縁としてのクリップポイント１１２がノズル２６の周縁２６ａに対して、さらに広がっていく。図７（Ｄ）に示すように、メニスカス１１１が壊れて微量のインクが第１清掃部材１９の斜面に沿って流れ落ちていく。一方で、図７（Ｅ）、図７（Ｆ）および図７（Ｇ）に示すように、第１清掃部材１９の先端部１９ａに付着していたインクがノズル２６の周辺に広がっていく。図７（Ｈ）に示すように、ノズル２６の周辺に広がったインクは、ヘッド１７の正圧により、ノズル２６内へ逆流することはない。

なお、第１清掃部材１９の材質を変えて第１清掃部材１９とインクとの接触角を変えることにより、ノズル面２８におけるウェット状態（ウェット量など）を調整することができる。

本実施形態では第１清掃部材１９において、インクとの接触角が大きくなる高接触角エリア１９ａとインクとの接触角が小さくなる低接触角エリア１９ｂが設けられている。そのため、第１清掃部材１９の高接触角エリア１９ａで摺動された部分は、インクと第１清掃部材１９の接触角が大きいため、ノズル面２８と第１清掃部材１９間のインクたまり（図７（ｃ）のメニスカス１１１）が大きくなり、その結果インクの滲み出しは多くなる。一方、第１清掃部材１９の低接触角エリア１９ｂで摺動された部分は、インクと第１清掃部材１９の接触角が小さいため、ノズル面２８と第１清掃部材１９間のインクたまり（図７（ｃ）のメニスカス１１１）は小さくなり、その結果インクの滲み出しは少なくなる。

本実施形態では特に、図２に示すように、第２清掃部材２０の拭き始め部分（主走査ガイド１６側の部分）に相当する部分を高接触角エリア１９ａとし、それ以外を低接触角エリア１９ｂとした。そのため、第２清掃部材２０の拭き始めはウェット量が多く、それ以外は少なくなる。したがって、第２清掃部材の拭き始め部分のインクを第２清掃部材で下流に押し流すことが可能となり、拭き始め部分以外のウェット化に使うインク量を削減できる。

また、第１清掃部材１９でノズル面２８を摺動した後は、キャリッジ１２は常にメンテステーション１０２の領域に位置する。摺動によるウェット化の際、万が一インクの垂れ等が起っても、メンテメンテステーション１０２の領域にインクが垂れるのみで被害を最小限に抑えることができ、搬送路を汚すおそれがない。

また、キャリッジ１２の移動速度を変えることでも滲み出すインクの量を調整することが出来る。清掃部材１９がメニスカスとの接触時間が長くなるようにキャリッジ１２の移動速度を遅くすればウェット量を増加させ、一方、メニスカスとの接触時間が短くなるようにキャリッジ１２の移動速度を速くすれば滲み出すインクの量を減少させることができる。

次に、タイマ５９で設定した時間、キャリッジ１２を待機させる（ステップＳ７）。タイマ５９の設定時間を長くすれば、ノズル面２８にインクが十分に滲みわたり滲み出すインクの量を増加させることができ、一方、タイマ５９の設定時間を短くすれば、ノズル面２８に必要最小限のインクが滲みわたり滲み出すインクの量を低減させることができる。

なお、不吐出検出と組み合わせてタイマ５９を可変に制御することにより、清掃性の向上と無駄インクの削減の両立効果がより向上する。そのため、ノズル面２８を滲み出したインクで確実にウェット化することができ、ノズル面２８に付着していたインク由来の固形物が軟化・溶解、ごみなどはノズル面２８より浮遊することになり、確実に除去することができる。

次に、 圧力調整部６３を駆動し、ヘッド１７内部の圧力が負圧になるようにサブタンク１１内部を減圧する（ステップＳ８）。

次に、第２清掃部３２における第２清掃部材２０をノズル面２８に摺動させてワイピングを行う（ステップＳ９）。この時、第２清掃部材２０はノズル列方向に払拭することにより、ノズル面２８に滲み出てウェット化しているインクを押し流す効果を得ることができる。そのため、ノズル面２８に付着している固形物の溶解したインク、浮遊したごみを含むインクはワイプにより払拭される。その一方で、ヘッド１７内部の圧力が負圧になっているので、第２清掃部材２０をノズル面２８に摺動させてワイピングを行ってもノズル２６内のインクがノズル面２８に滲み出るおそれはない。

なお、本実施形態では、第２清掃部材２０はノズル列方向（ヘッド１７のスキャン方向と垂直な方向）に払拭しているが、ノズル列方向と垂直な方向（ヘッド１７のスキャン方向に水平な方向）に払拭してもよい。

また、圧力調整部６３を駆動してサブタンク１１内部を減圧した後、第２清掃部材２０でワイピングを行うまでの時間が長い場合（たとえば、ノズル列方向に長いヘッド１７の場合などの場合）は、ヘッド１７内部の圧力を第１清掃部材１９で払拭時のものより小さくかつ正圧とすることが望ましい。その理由は、第１清掃部材１９で滲み出したインクが、ノズル２６内部に逆流するのを防止するためである。

次に、第１清掃部３１の上下機構を駆動し、第１清掃部材１９をノズル面２８を摺動することができる位置から待機位置まで移動させる（ステップＳ１０）。

次に、キャリッジ１２をメンテステーション１０２の領域外に退避させる（ステップＳ１１）。

次に、第２清掃部３２の上下機構を駆動し、第２清掃部材２０をノズル面２８を摺動することができる位置から待機位置まで移動させる（ステップＳ１２）。

次に、必要に応じて、キャリッジ１２を再びメンテステーション１０２の領域内に移動させて（ステップＳ１３）、パージを行い（ステップＳ１４）、キャップ１４を被せて（ステップＳ１５）、一連の動作を終了する（ステップＳ１６）。

なお、第１清掃部材１９と第２清掃部材２０は同一材料からなるものであっても良く、これによりコストダウンが可能である。第２清掃部材２０はヘッド１７ごとに独立した形状にしておくと、ノズル面２８に他のヘッド１７のインクが押し込まれるおそれがなくなり、清掃後のパージが簡略化できる（第１清掃部３１は正圧を印加しているためノズル面２８に押し込まれるおそれがない）。

〔圧力調整機構の他の実施形態の説明〕
圧力調整機構としては、前記のようにポンプを使用すること以外にも以下の実施形態を考えることができる。

図８〜図１０は、圧力調整機構についてポンプ以外の他の実施形態を採用した場合の本発明の液体吐出装置の全体構成図であり、図８がつめとアームが係合していない時の平面図、図９がつめとアームが係合していない時の正面図、図１０がつめとアームが係合している時の平面図である。

図８に示すように、本実施形態における特徴点として、サブタンク１１の外側には回転可能なアーム７１と、アーム７１の先端にあって可撓性膜７２を押圧する押し部材７３などが設けられている。

一方、キャリッジ１２に対して主走査ガイド１６を挟んで反対側には、つめ７４を備えるソレノイド７６が配置されている。つめ７４は、ソレノイド７６をオンしたとき、第１清掃部材１９の摺動運動と連動してアーム７１と接触するように配置されている。そして、つめ７４がアーム７１に接触した場合には、アーム７１が回転支点を中心に回転してアーム７１の先端にある押し部材７３が可撓性膜７２を押圧する。
このような構成からなる本実施形態は、以下のような作用がなされる。

図８と図９に示すように、通常時（印字時、待機時など）において押し部材７３が可撓性膜７２に押圧されないようにアーム７１が待機状態にある。そして、メンテナンスにあたり、キャリッジ１２を印字領域１０１からメンテステーション１０２に移動させるに際して、第１清掃部材１９によりノズル面２８を摺動する前にソレノイド７６を駆動させて、つめ７４をアーム７１と接触可能な位置に移動させる。

すると、図１０に示すように、キャリッジ１２の移動に伴ってつめ７４がアーム７１に接触し、アーム７１が回転支点を中心に回転する。そして、アーム７１の先端に設けられている押し部材７３が、可撓性膜７２を押圧する。これにより、ノズル２６におけるメニスカスに正圧を印加することが出来る。なお、つめ７４の幅はキャリッジ１２の移動速度をもとに、第１清掃部材１９が１つのヘッド１７のノズル面を摺動する時間分の幅としても良いし、十分長いつめ幅としておきソレノイドをＯＮ／ＯＦＦすることで制御しても良い。

また、メインタンク１３（図１１参照）からサブタンク１１間に弁を設け、アーム押し圧のタイミングで弁を閉じて流路を封止すれば、アーム７１の変位量が少なくても、メニスカスに大きな正圧をかけることが出来る。

さらに、ソレノイド７６には電源ＯＦＦの状態で、図８や図９の状態になるものを選択すれば、万が一、正圧を印加した状態のときにキャリッジ１２が止まっても、瞬時に電源を切ることでメニスカスにかかる背圧を負圧に戻すことが出来るので、インクの漏れ等を防止できるメリットがある。

〔インクジェット記録装置の全体構成〕
図１１は前記の液体吐出装置を有するインクジェット記録装置１０の全体構成図である。このインクジェット記録装置１０は、各色インクに対応するインク収納部を備えるサブタンク１１を備える本発明の液体吐出装置を有する印字部２９と、各インク収納部に供給するインクを貯蔵しておくメインタンク１３と、記録紙２７を供給する給紙部８１と、記録紙２７のカールを除去するデカール処理部８２と、印字部２９のノズル面（インク吐出面）に対向して配置され、記録紙２７の平面性を保持しながら記録紙２７を搬送する吸着ベルト搬送部８３と、印画済みの記録紙（プリント物）を外部に排紙する排紙部８４と、を備えている。

ロール紙を使用する装置構成の場合、図１１のように、裁断用のカッター８６が設けられており、該カッター８６によってロール紙は所望のサイズにカットされる。カッター８６は、記録紙２７の搬送路幅以上の長さを有する固定刃８６Ａと、該固定刃８６Ａに沿って移動する丸刃８６Ｂとから構成されており、印字裏面側に固定刃８６Ａが設けられ、搬送路を挟んで印字面側に丸刃８６Ｂが配置されている。

給紙部８１から送り出される記録紙２７はマガジンに装填されていたことによる巻き癖が残り、カールする。このカールを除去するために、デカール処理部８２においてマガジンの巻き癖方向と逆方向に加熱ドラム８７で記録紙２７に熱を与える。

デカール処理後、カットされた記録紙２７は、吸着ベルト搬送部８３へと送られる。吸着ベルト搬送部８３は、ローラ８８、８９間に無端状のベルト９０が巻き掛けられた構造を有し、少なくとも印字部２９のノズル面２８に対向する部分が平面をなすように構成されている。

ベルト９０は、記録紙２７の幅よりも広い幅寸法を有しており、ベルト面には多数の吸引孔（不図示）が形成されている。図９に示したとおり、ローラ８８、８９間に掛け渡されたベルト９０の内側において印字部２９のノズル面２８に対向する位置には吸着チャンバ１３４が設けられており、この吸着チャンバ９１をファン９２で吸引して負圧にすることによってベルト９０上の記録紙２７が吸着保持される。印字部２９の領域では、サブタンク１１と一体化されたヘッド１７が往復走査される。

ベルト９０が巻かれているローラ８８、８９の少なくとも一方にモータ（不図示）の動力が伝達されることにより、ベルト９０は図１１において、時計回り方向に駆動され、ベルト９０上に保持された記録紙２７は搬送される。

縁無しプリント等を印字するとベルト９０上にもインクが付着するので、ベルト９０の外側の所定位置（印字領域以外の適当な位置）にベルト清掃部９３が設けられている。吸着ベルト搬送部８３により形成される用紙搬送路上において印字部２９の上流側には、加熱ファン９４が設けられている。加熱ファン９４は、印字前の記録紙２７に加熱空気を吹きつけ、記録紙２７を加熱する。印字直前に記録紙２７を加熱しておくことにより、インクが着弾後乾き易くなる。

メインタンク１３は、本発明の液体吐出装置のサブタンク１１内の各インク収納部に対応する各ヘッド１７の色のインクを貯蔵するタンクを有する。また、メインタンク１３は、インク残量が少なくなるとその旨を報知する報知手段（表示手段、警告音発生手段等）を備えるとともに、色間の誤装填を防止するための機構を有している。

印字部２９の後段には、後乾燥部９６が設けられている。後乾燥部９６は、印字された画像面を乾燥させる手段であり、例えば、加熱ファンが用いられる。

後乾燥部９６の後段には、加熱・加圧部９７が設けられている。加熱・加圧部９７は、画像表面の光沢度を制御するための手段であり、画像面を加熱しながら所定の表面凹凸形状を有する加圧ローラ９８で加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。

このようにして生成されたプリント物は、排紙部８４から排出される。本来プリントすべき本画像（目的の画像を印刷したもの）とテスト印字とは分けて排出することが好ましい。このインクジェット記録装置１０では、本画像のプリント物と、テスト印字のプリント物とを選別してそれぞれの排出部８４Ａ、８４Ｂへと送るために排紙経路を切り換える選別手段（不図示）が設けられている。

なお、大きめの用紙に本画像とテスト印字とを同時に並列に形成する場合は、カッター（第２のカッター）９９によってテスト印字の部分を切り離す。カッター９９は、排紙部８４の直前に設けられており、画像余白部にテスト印字を行った場合に、本画像とテスト印字部を切断するためのものである。カッター９９の構造は前述した第１のカッター８６と同様であり、固定刃９９Ａと丸刃９９Ｂとから構成されている。

以上、本発明の液体吐出装置および液体吐出装置の清掃方法について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。

本発明に係る液体吐出装置を構成する一例としてのインクジェット記録装置の全体構成を示すブロック図である。 本発明の液体吐出装置の全体構成図（平面図）である。 本発明の液体吐出装置の全体構成図（正面図）である。 ヘッドのノズル面を示した説明図である。 図４中の５−５線に沿った断面図である。 本発明の液体吐出装置による清掃方法のフローチャート図である。 ノズル面のウェット化についての模式図である。 圧力調整機構についてポンプ以外の他の実施形態を採用した場合の液体吐出装置の全体構成図（つめとアームが係合していない時の平面図）である。 圧力調整機構についてポンプ以外の他の実施形態を採用した場合の液体吐出装置の全体構成図（つめとアームが係合していない時の正面図）である。 圧力調整機構についてポンプ以外の他の実施形態を採用した場合の液体吐出装置の全体構成図（つめとアームが係合している時の平面図）である。 インクジェット記録装置の全体構成図である。

符号の説明

１０…インクジェット記録装置、１１…サブタンク、１２…キャリッジ、１３…メインタンク、１４…キャップ、１６…主走査ガイド、１７…ヘッド、１９…第１清掃部材、２０…第２清掃部材、２１…吸収部材（第１清掃部）、２２…吸収部材（第２清掃部）、２３…吸収部材（キャリッジ）、２６…ノズル、２７…記録紙、２８…ノズル面、３１…第１清掃部、３２…第２清掃部、３８…圧電素子、５８…プリント制御部、６１…ヘッド駆動部、６３…圧力調整部、１０１…印字領域、１０２…メンテステーション

Claims (5)

1. 液体を吐出する複数の液体吐出口が配置された液体吐出面を備えるシリアル方式の液体吐出ヘッドと、
   前記液体吐出ヘッド内の液体の圧力を調整する圧力調整手段と、
   前記液体吐出ヘッドがスキャンすることにより前記液体吐出面上および前記液体吐出口上を摺動するものであって、前記液体吐出口のメニスカスに接触することより前記液体吐出面を湿潤化する第１清掃部材と、
   前記液体吐出面上および前記液体吐出口上を摺動するものであって、前記第１清掃部材によって湿潤化した前記液体吐出面を払拭する第２清掃部材と、
   前記第１清掃部材が前記液体吐出面上および前記液体吐出口上を摺動する時には前記圧力調整手段により前記液体吐出ヘッド内の液体の圧力を前記液体吐出口のメニスカスが前記液体吐出口から吐出しない程度に凸形状となるような正圧の状態に維持し、前記第２清掃部材が前記液体吐出面上および前記液体吐出口上を摺動する時には前記圧力調整手段により前記液体吐出ヘッド内の液体の圧力を前記第１清掃部材が摺動する時よりも減圧した状態に維持する制御手段と、
   を有することを特徴とする液体吐出装置。
2. 請求項１に記載の液体吐出装置において、
   前記液体吐出ヘッドに対して振動波形を与えるヘッド駆動手段を有し、
   前記第１清掃部材が前記液体吐出面上および前記液体吐出口上を摺動する時には、前記ヘッド駆動手段により前記液体吐出ヘッドに対して前記液体吐出口から液体が吐出しない程度に該液体吐出口のメニスカスを微振動させるメニスカス微振動波形を与えること、
   を特徴とする液体吐出装置。
3. 請求項１または２に記載の液体吐出装置において、
   前記第２清掃部材は、前記液体吐出面上および前記前記液体吐出口上を前記液体吐出ヘッドのスキャン方向と略垂直な方向に摺動して払拭し、
   前記第１清掃部材は、液体との接触角が大きい第１部位と液体との接触角が低い第２部位とを有し、前記第１部位は前記第２清掃部材による払拭開始部分に相当する部分に配置され、前記第２部位は前記第２清掃部材が払拭する方向に前記第１部位と並んで配置されること、
   を特徴とする液体吐出装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１つに記載の液体吐出装置において、
   前記第１清掃部材と前記第２清掃部材が同一材料により形成されていること、
   を特徴とする液体吐出装置。
5. 液体を吐出する複数の液体吐出口が配置された液体吐出面を備えるシリアル方式の液体吐出ヘッド内の液体の圧力を調整する圧力調整手段により、前記液体吐出ヘッド内の液体の圧力を前記液体吐出口のメニスカスが前記液体吐出口から吐出しない程度に凸形状となるような正圧の状態に維持するヘッド内正圧工程と、
   前記液体吐出ヘッドがスキャンすることによって、第１清掃部材が前記液体吐出面上および前記前記液体吐出口上を摺動することにより、前記液体吐出口のメニスカスに接触して前記液体吐出面を湿潤化する湿潤化工程と、
   前記圧力調整手段により前記液体吐出ヘッド内の液体の圧力を前記第１清掃部材が摺動する時よりも減圧した状態に維持するヘッド内減圧工程と、
   第２清掃部材が前記液体吐出面上および前記前記液体吐出口上を摺動することにより、前記第１清掃部材によって湿潤化した前記液体吐出面を払拭する払拭工程と、
   を有することを特徴とする液体吐出装置の清掃方法。

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