液体吐出ヘッドのクリーニング方法および液体吐出装置
【課題】無駄な液体の消費を抑制しながら確実に吐出不良を解消できる液体吐出ヘッドのクリーニング方法を提案すること。
【解決手段】インクジェットプリンター１のクリーニング制御手段は、所定のタイミングでノズルチェックを行い、１つでも不良ノズルが検出されると、少ないインク量で確実に目詰まりを解消するためのクリーニングを行う。このため、ＣＬ経過時間を計時するタイマーの計時値、および、累積キャップ開放時間（累積印刷時間）を計時するタイマーの計時値を検出し、ＴＣＬテーブルを用いてクリーニング強度を決定する。具体的には、ＣＬ経過時間≧Ｔ１、および、累積キャップ開放時間≧Ｔ２の少なくともいずれかを満たす場合には、インク吐出量１ｇの強いインク吸引動作を行う。一方、ＣＬ経過時間＜Ｔ１、且つ、累積キャップ開放時間＜Ｔ２の場合には、インク吐出量０．１５ｇの微弱なインク吸引動作を行う。
【解決手段】インクジェットプリンター１のクリーニング制御手段は、所定のタイミングでノズルチェックを行い、１つでも不良ノズルが検出されると、少ないインク量で確実に目詰まりを解消するためのクリーニングを行う。このため、ＣＬ経過時間を計時するタイマーの計時値、および、累積キャップ開放時間（累積印刷時間）を計時するタイマーの計時値を検出し、ＴＣＬテーブルを用いてクリーニング強度を決定する。具体的には、ＣＬ経過時間≧Ｔ１、および、累積キャップ開放時間≧Ｔ２の少なくともいずれかを満たす場合には、インク吐出量１ｇの強いインク吸引動作を行う。一方、ＣＬ経過時間＜Ｔ１、且つ、累積キャップ開放時間＜Ｔ２の場合には、インク吐出量０．１５ｇの微弱なインク吸引動作を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットヘッドなどの液体吐出ヘッドにおける液体吐出ノズルの吐出不良を解消するためのクリーニング方法に関し、特に、クリーニングの際のインクの吐出量を削減可能なクリーニング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット式の印刷ヘッドを有するプリンターにおいては、印刷ヘッドのインク吐出用ノズルが、ノズル内に残っているインクの増粘や紙粉などの付着によって目詰まりしたり、あるいは気泡の混入によって正常にインクを吐出できなくなる場合がある。このような吐出不良が起きると印刷品位が低下するため、定期的にあるいは所定のタイミングでノズルの吐出不良の有無を検査し、この検査結果に基づき、吐出不良を解消するためのクリーニングを行うものがある。特許文献１には、この種のインクジェットプリンターが開示されている。
【０００３】
特許文献１のプリンターは、クリーニング実行指令が入力された場合には、まず、吐出不良状態のノズルを検出する処理を行う。そして、吐出不良状態のノズル（以下、不良ノズルという）が１つでも検出された場合にはクリーニングを実行する。このとき、実行するクリーニングの内容を、検出された不良ノズル数、および、プリンターが予め設定した不良ノズル多発条件を満たした状態であるか否かに基づいて決定する。不良ノズル多発条件とは、ノズルの目詰まりや気泡の混入が発生している可能性が高い状態か否かを判定するための条件である。このようにすると、インクジェットヘッドの状態に応じてクリーニングの強度を決定することができるため、効率的なクリーニングを行うことができる。
【０００４】
特許文献１では、プリンターに一定以上の衝撃が加わったことを検出した場合（衝撃検出フラグセット時）や、プリンターの開閉カバーを閉じるカバークローズ動作が行われた場合（カバークローズフラグセット時）に、不良ノズル多発条件に該当すると判断する。また、直近のインク吐出動作（印刷処理あるいはクリーニング処理）からの経過時間が所定の長さ以上となった場合（タイマーＡＩＤフラグセット時）や、クリーニングの実行タイミングとなったにも拘わらず、何らかの理由によってクリーニングの実行が保留された場合（ＡＩＤ保留フラグセット時）には、不良ノズル多発条件に該当すると判断する。更に、プリンターが起動してから１度もクリーニングが行われていない場合（起動フラグセット時）にも、不良ノズル多発条件に該当すると判断する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２０８４２０公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１のプリンターは、吸引用のポンプモータに接続されたヘッドキャップを備えており、クリーニングの実行時には、このヘッドキャップを印刷ヘッドのノズル面を封鎖する位置に移動させてポンプモータを作動させ、インクを吸引する。従って、クリーニングを行っていない期間であっても、印刷動作を行わない待機期間中にはこの吸引用ヘッドキャップでノズル面を密閉し、ノズル内のインクの水分の蒸発を抑制してインクの増粘を抑制することができる。
【０００７】
ここで、吸引用のヘッドキャップ内にはインク吸収材などが配置されている。ヘッドキャップに向けて吐出されたインクは、インク吸収材などに吸収されてキャップ内に溜まる。ヘッドキャップがキャッピングを行わない状態（キャップ開放状態）で長時間放置されると、キャップ内に溜まった吐出済みインクが外気に長時間さらされることになり、吐出済みインクからの水分の蒸発が進む。印刷ヘッドから吐出されるインクには保湿成分が含まれるため、キャップ内の吐出済みインクから水分が奪われると、その後にキャッピングを行ったときに、ノズル内のインクに含まれる水分が、吐出済みインク中の保湿成分によってキャップ側に奪われてしまう。つまり、ヘッドキャップの開放時間が長いと、キャッピングによってかえってノズル内のインクの増粘が促進され、増粘に起因する目詰まりが発生しやすい状況となる場合がある。
【０００８】
本願出願人は、不良ノズルが発生したとき、その原因がノズル内のインクの増粘であった場合には、強力なクリーニング（インク吐出量の多いクリーニング）を行わないと吐出不良を解消できないという知見を得た。一方、吐出不良の原因が紙粉の付着などの増粘以外の原因であった場合には、微弱なクリーニング（インク吐出量の少ないクリーニング）でも吐出不良を解消できるという知見を得た。そして、この知見に基づき、吐出不良の原因が増粘であるか否かを判断し、この判断結果に基づいてクリーニングの強度を決定すれば、微弱なクリーニングで済む場合にまで強力なクリーニングを行わないようにすることができ、少ないインク消費量でノズルを回復させることができるとの着想を得た。
【０００９】
特許文献１では、各種の不良ノズル多発条件を想定してこれに基づいてクリーニング強度を決定しているものの、キャッピング中に吐出済みインク中の保湿成分によって水分が奪われてインクの増粘が進むという事態については想定していなかった。また、特許文献１では、インクの増粘と他の吐出不良の発生原因とを同等に扱っており、インクの増粘による吐出不良の場合と他の原因による吐出不良の場合とで、吐出不良の解消に要するインク量が異なることを考慮していなかった。
【００１０】
本発明の課題は、この点に鑑みて、不良ノズルの発生時には、その発生原因がノズル内の液体の増粘によるものか否かを考慮してクリーニング強度を決定することにより、不必要に強いクリーニングの実行を抑制して無駄な液体の消費を抑制しながら、確実に吐出不良を解消できる液体吐出ヘッドのクリーニング方法および液体吐出装置を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために、本発明は、液体吐出動作を行わないときにはキャッピング部材によりノズル面をキャッピングするように構成された液体吐出ヘッドのクリーニング方法であって、
前記液体吐出ヘッドの各ノズルにおける吐出不良の有無を検査し、
吐出不良状態のノズルが予め設定された基準数以上検出された場合には、前記ノズルを吐出不良状態から回復させるためのクリーニングを行い、
当該クリーニングの内容を、直近のクリーニングからの経過時間、および、直近のクリーニング以降の前記キャッピング部材の外気への開放時間を累積した累積キャップ開放時間に基づいて決定することを特徴としている。
【００１２】
本発明は、このような構成により、ノズルの吐出不良が検出されたときに行うクリーニングの内容を、ノズル内で液体の増粘が起こっているか否かに基づいて決定できる。すなわち、増粘が確実に解消されたと推定される時点からの経過時間（直近のクリーニングからの経過時間）、および、キャッピング部材内に溜まった吐出済みインク中の水分が過度に奪われ、吐出済みインク中の保湿成分によって逆にノズル内の増粘を促進するような状態となっているか否か（直近のクリーニング以降のキャッピング部材の外気への開放時間の累積値）に基づいてクリーニングの内容を決定できる。このように、キャップ側の保湿成分に起因する増粘までも考慮することにより、増粘の有無を従来よりも正確に推定でき、増粘の有無に基づいてクリーニングの内容（液体の吐出量）を決定できる。例えば、吐出不良の原因が増粘であると推定されるときには、その回復に必要な強いクリーニングを行い、吐出不良の原因が増粘でないと推定されるときには、弱いクリーニングのみで吐出不良を回復させることができる。よって、従来よりも効率的にクリーニングを行うことができ、不必要に強いクリーニングを行うことなく確実に吐出不良を回復させることができる。
【００１３】
この場合に、前記累積キャップ開放時間を、直近のクリーニング以降に前記液体吐出ヘッドが液体吐出動作を行った時間を累積した累積吐出時間に基づいて把握することができる。液体吐出動作の際には液体吐出ヘッドをキャッピングしていないことは確実であるため、キャップ内の保湿剤が外気と接触している時間は、液体吐出動作の時間を累積した時間と同一、あるいは、これ以上となる。従って、累積吐出時間に基づき、累積キャップ開放時間を把握することができる。
【００１４】
本発明において、予め、強および弱の２段階のクリーニング強度を設定しておき、前記経過時間が予め設定した基準経過時間以上であるか、もしくは、前記累積吐出時間が予め設定した基準累積時間以上であった場合には、前記クリーニング強度を強に設定して前記クリーニングを行い、前記経過時間が前記基準経過時間未満であり、且つ、前記累積吐出時間が前記基準累積時間未満であった場合には、前記クリーニング強度を弱に設定して前記クリーニングを行うように構成することができる。このようにすると、吐出不良の原因が増粘ではないと保証できる時間領域を設定して、その範囲ではクリーニング強度を弱にすることができるため、吐出不良ノズル数が多い場合においても、弱いクリーニングで吐出不良を回復させることができる。
【００１５】
このとき、前記クリーニング強度を強に設定した場合には、各ノズルからの液体の吐出量の多い前記クリーニングを行い、前記クリーニング強度を弱に設定した場合には、各ノズルからの液体の吐出量の少ない前記クリーニングを行う構成にすることができる。このような構成では、従来よりも少ない液体消費量で有効なクリーニングを行うことができ、少ない液体消費量で、確実に吐出不良を回復させることができる。
【００１６】
ここで、前記液体吐出ヘッドがインクジェットヘッドである場合には、前記累積吐出時間として、直近のクリーニング以降に前記インクジェットヘッドが印刷動作を行った時間を累積した累積印刷時間を用いることができる。
【００１７】
また、前記クリーニングとして、前記キャッピング部材により前記液体吐出ヘッドのノズル面の周囲に密閉空間を形成し、当該密閉空間を減圧することにより各ノズル内の液体を吸引して前記キャッピング部材内に吐出させる吸引動作を行うことができる。この場合には、吸引動作の強度を制御して所望の量の液体を吐出させることができる。従って、増粘の有無に応じた強度のクリーニングを行うことができ、少ない液体消費量で確実に吐出不良を回復させることができる。
【００１８】
次に、本発明の液体吐出装置は、
液体吐出ヘッドと、
液体吐出動作を行わないときに前記液体吐出ヘッドをキャッピングすると共に、前記液体吐出ヘッドのメンテナンス時に前記液体吐出ヘッドから吐出されたインクを受けるキャッピング部材と、
前記液体吐出ヘッドの各ノズルにおける吐出不良の有無を検査するためのノズルチェック手段と、
前記液体吐出ヘッドのノズルを吐出不良状態から回復させるためのクリーニングを行うクリーニング手段とを有し、
上記のクリーニング方法によって前記液体吐出ヘッドのクリーニングを行うことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ノズルの吐出不良が検出されたときに行うクリーニングの内容を、ノズル内で液体の増粘が起こっているか否かに着目して決定できる。すなわち、増粘が確実に解消されたと推定される時点からの経過時間（直近のクリーニングからの経過時間）、および、キャッピング部材内に溜まった吐出済みインク中の水分が過度に奪われ、吐出済みインク中の保湿成分によって逆にノズル内の増粘を促進するような状態となっているか否か（直近のクリーニング以降のキャッピング部材の外気への開放時間の累積値）に基づいてクリーニングの内容を決定できる。このように、キャップ側の保湿成分に起因する増粘までも考慮することにより、増粘の有無を従来よりも正確に推定でき、増粘の有無に基づいてクリーニングの内容（液体の吐出量）を決定できる。よって、従来よりも効率的にクリーニングを行うことができ、不必要に強いクリーニングを行うことなく確実に吐出不良を回復させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施形態のインクジェットプリンターの主要部分を示す概略斜視図である。
【図２】ヘッドメンテナンスユニットを示す斜視図である。
【図３】ヘッドキャップおよびインクジェットヘッドが正対している状態を示す部分断面図である。
【図４】クリーニング強度の設定に用いるＴＣＬテーブルの説明図である。
【図５】ノズルチェックおよびクリーニングの実行処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、図面を参照して、本発明の液体吐出装置の実施の形態であるインクジェットプリンターおよびインクジェットヘッドのクリーニング方法を説明する。
【００２２】
（インクジェットプリンターの全体構成）
図１はインクジェットプリンターの主要部分を示す概略斜視図である。インクジェットプリンター１（液体吐出装置）は、複数種類のカラーインクを用いて記録紙にカラー印刷を行うものであり、全体として直方体形状をしたプリンターケース２を備えている。プリンターケース２の前面中央部分には記録紙排出口３が形成され、記録紙排出口３の下部には記録紙排出ガイド４及び開閉蓋５が取り付けられている。開閉蓋５の左側には、プリンター前後方向に延びる縦長の長方形断面のインクカートリッジ装着部６が設けられ、このインクカートリッジ装着部６にインクカートリッジ７が装着されている。不図示のボタンを操作すると、ロックが解除されてインクカートリッジ７がばね力によって前方に押し出され、インクカートリッジ７を引き抜くことが可能となっている。
【００２３】
プリンターケース２の内部には、プリンター機構部１０が配置されている。プリンター機構部１０における記録紙排出口３の後方には、印刷領域を規定しているプラテン１１がプリンター幅方向に架け渡されており、このプラテン１１の上側には、インクジェットヘッド１２（液体吐出ヘッド）およびこれを搭載したキャリッジ１３が配置されている。インクジェットヘッド１２は、シアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの４色のインクのそれぞれが供給されるヘッド内流路と、このヘッド内流路から供給された各色のインクを吐出するためのノズルを備えている。インクジェットヘッド１２は、各ノズルが開口するノズル面１２ａ（図３参照）がプラテン１１の側を向くように配置されている。インクジェットヘッド１２の各ヘッド内流路は、プリンター機構部１０の後方に配置された可撓性インクチューブ１４ａ〜１４ｄを介して、インクカートリッジ７の側に連通している。
【００２４】
キャリッジ１３は、プリンター幅方向に架け渡したキャリッジガイド軸１３ａに沿って、プラテン１１から右側に外れた図１において実線で示すホームポジションＨＰから、プラテン１１の左側に外れた図１において想像線で示すアウェイポジションＡＰまでの間を往復移動する。インクジェットプリンター１は、不図示の記録紙搬送機構によって記録紙をプラテン１１の表面に沿って搬送し、この搬送動作と連動してキャリッジ１３を走査しながら記録紙に向けてインクジェットヘッド１２のノズルからインクを吐出することにより、記録紙への印刷を行う。
【００２５】
インクカートリッジ７から供給されるインクは、保湿剤（保湿成分）および水分を含有している。保湿剤としては、グリセリンやジエチレングリコール等の多価アルコール類が用いられる。多価アルコール類は、吸湿性を有するため、インクに含有させることで、インクノズル内でのインクの増粘を抑制してノズルの目詰まりを抑制することができる。インクにおける水分と保湿剤の含有量は、例えば、水分が５５〜７０％程度、保湿剤が１５〜２０％程度とすることができる。また、これらの含有量は、インクの色によっても異なる。例えば、マゼンダインクは、４色のインクの中で、水分および保湿剤の含有量が最も少ないインクである。
【００２６】
（ヘッドメンテナンスユニット）
図２はヘッドメンテナンスユニットを示す斜視図である。ヘッドメンテナンスユニット２０（ノズルチェック手段／クリーニング手段）は、キャリッジ１３のホームポジションＨＰの下側の部位に配置されている。ヘッドメンテナンスユニット２０は、全体としてプリンター前後方向に細長い直方体形状をしたユニットケース２１を備えている。このユニットケース２１の前側部分の上端に、インクジェットヘッド１２のノズル面１２ａをキャッピングするためのヘッドキャップ２２（キャッピング部材）が配置されている。ヘッドキャップ２２の下側にはヘッドキャップ昇降機構（図示せず）が組み込まれている。
【００２７】
図３はヘッドキャップおよびインクジェットヘッドが正対している状態を示す部分断面図である。この図に示すように、ヘッドキャップ２２は上方に開口した矩形断面のものである。キャリッジ１３がホームポジションＨＰにある状態でヘッドキャップ２２を上昇させると、インクジェットヘッド１２のノズル面１２ａがヘッドキャップ２２により下側からキャッピングされた状態となる。
【００２８】
ヘッドキャップ２２の底部にはインク吸収材２３が保持されている。ヘッドキャップ２２によりノズル面１２ａを封止すると、インク吸収材２３がヘッドキャップ２２内に吐出されたインクを吸収する。また、ヘッドキャップ２２の底部には、インク吸収材２３と電気的に導通するように導電材２４が取り付けられている。導電材２４を流れた電気信号は配線などによって取り出され、インクジェットプリンター１の制御部に入力される。ヘッドキャップ２２と対峙しているノズル面１２ａの各ノズルから帯電したインクを吐出すると、吐出された各インク液滴がインク吸収材２３に着弾する際に生じる電流変化の信号を取り出すことができる。ノズルからインクを吐出させたにも関わらず、この信号が所定の閾値以下の場合、ノズルの吐出不良と判断することができる。
【００２９】
このように、導電材２４を流れた電気信号に基づいてノズル面１２ａにおける不良ノズルの位置および数を検出するノズルチェックを行うときには、インク吸収材２３とノズル面１２ａとの隙間が所定の寸法になるようにヘッドキャップ２２を位置決めし、この状態で、インクジェットヘッド１２とヘッドキャップ２２が所定のしきい値以上の電位差になるように電圧を印加した状態で行う。これにより、インク液滴の吐出状態を精度良く検査することができる。
【００３０】
ヘッドキャップ２２には、チューブポンプ２５（図２参照）および廃インクチューブ２６（図２参照）が接続されている。チューブポンプ２５は、ユニットケース２１の後側の部分に組み込まれている。ヘッドキャップ２２内に吐出あるいは吸引された廃インクは、インク吸収材２３に保持される。この廃インクは、チューブポンプ２５を駆動することにより、廃インクチューブ２６を通ってインクカートリッジ装着部６に装着されているインクカートリッジ７内の廃インク収納部に回収される。
【００３１】
ヘッドメンテナンスユニット２０は、吐出不良ノズルを解消させるためのクリーニング動作として、ヘッドキャップ２２によりノズル面１２ａをキャッピングした状態において印刷とは無関係にインク液滴を吐出させるフラッシングを行うことができる。また、この状態でチューブポンプを駆動することにより、キャッピングされたノズル面１２ａの各ノズルからインクを吸引して排出させるインク吸引動作を行うことができる。
【００３２】
（制御系）
インクジェットプリンター１の制御系は、ＣＰＵおよびＲＯＭ、ＲＡＭなどの記憶領域を備えた制御部を中心に構成されている。制御部はホスト装置などと接続されており、ホスト装置から受信する印刷データやコマンドに基づいてインクジェットプリンター１の各部を制御する。制御部は、受信した印刷データに基づいて不図示の記録紙搬送機構を駆動して、プラテン１１の表面に沿って記録紙を搬送する。そして、この搬送動作と連動してキャリッジ駆動機構１３ｂを駆動してキャリッジ１３を走査しながら記録紙に向けてインクジェットヘッド１２からインクを吐出することにより、記録紙への印刷を行う。そして、印刷終了後は、キャリッジ１３をホームポジションＨＰに移動させて待機させる。このとき、制御部は、ヘッドキャップ２２を上昇させ、インクジェットヘッド１２をキャッピングした状態で待機させる。
【００３３】
制御部はクリーニング制御手段を備えており、クリーニング制御手段は、クリーニング動作として、上記のインク吸引動作を行うようにプリンター機構部１０の各部を制御する。また、クリーニング制御手段は、クリーニング動作として、インク吸引動作とフラッシングのどちらか、あるいは両方を適宜組み合わせて行うように、プリンター機構部１０の各部を制御することもできる。
【００３４】
クリーニング制御手段は、クリーニングコマンドを受信すると、当該コマンドにおいて指定されている内容のクリーニングを実行する。あるいは、予め設定したクリーニング実施条件を満たした場合に、実施条件に対応する内容のクリーニングを実行する。クリーニング制御手段は、予め設定された様々な強度でクリーニングを実行することができる。例えば、インク吸引動作を行う場合には、チューブポンプ２５のモーターの回転数や回転時間を制御することにより、クリーニングの強度（吸引によるインクの吐出量）を制御する。また、フラッシング動作を行う場合には、吐出させるインク量を制御することにより、クリーニングの強度を制御する。
【００３５】
クリーニング制御手段は、直近に行ったクリーニングからの経過時間（以下、ＣＬ経過時間という）を計るための計時手段を備えている。例えば、クリーニングを行う毎に計時値がリセットされるタイマーにより、任意のタイミングでＣＬ経過時間を把握する。また、クリーニング制御手段は、ヘッドメンテナンスユニット２０のヘッドキャップ２２が、直近に行ったクリーニング以後に、ノズル面１２ａをキャッピングしない状態（開放状態）で放置された時間を累積した値（累積キャップ開放時間）を計るためのタイマーなどの計時手段を備えている。クリーニング制御手段は、これらのＣＬ経過時間および累積キャップ開放時間に基づき、クリーニング強度の設定を行う。
【００３６】
ここで、インクジェットプリンター１では、印刷中は必ずヘッドキャップ２２が開放状態となっていることを考慮すると、累積キャップ開放時間は、インクジェットヘッド１２が印刷動作（インク吐出動作／液体吐出動作）を行った時間を累積した値（累積印刷時間／累積吐出時間）と一致するか、もしくは、少なくとも累積印刷時間以上の値となる。本実施形態では、インクジェットヘッド１２の印刷動作中のみタイマーの計時値を進めるように構成すると共に、このタイマーをクリーニングを行う毎にリセットすることにより、印刷動作を行った時間の累積値である累積印刷時間を把握する。そして、この累積印刷時間を累積キャップ開放時間として処理する。なお、印刷中以外にキャップを開放することが想定される場合には、この印刷中以外の開放時間を累積印刷時間に加えた時間を算出し、これを累積キャップ開放時間として処理することもできる。
【００３７】
（クリーニング方法）
クリーニング制御手段は、上述したヘッドメンテナンスユニット２０を用いて、不良ノズルの位置および数を検出するノズルチェックを行った場合に、この結果に基づいてクリーニングの要否を判断する。本実施形態では、ノズルチェックにおいて吐出不良ノズルが１つでも検出された場合にはクリーニングが必要であると判断し、クリーニングを実行する。このとき、実行するクリーニングの強度を、図４に示すタイマークリーニングテーブル（以下、ＴＣＬテーブルという）に基づいて設定する。
【００３８】
図４はクリーニング強度の設定に用いるＴＣＬテーブルの説明図である。インクジェットプリンター１の制御部における所定の記憶領域には、このＴＣＬテーブルが記憶されている。ＴＣＬテーブルの横軸は、上述したＣＬ経過時間（直近に行ったクリーニングから現時点（ノズルチェックの実行時点）までの経過時間）である。また、ＴＣＬテーブルの縦軸は、上述した累積キャップ開放時間（直近に行ったクリーニング以降に、ヘッドキャップ２２がノズル面１２ａをキャッピングしない状態（開放状態）で放置された時間）である。ＴＣＬテーブルには、これらのＣＬ経過時間および累積キャップ開放時間の２つの指標値の組み合わせに応じて、クリーニング強度を「強」に設定するための強領域Ｒ１、および、クリーニング強度を「弱」に設定するための弱領域Ｒ２が設定されている。
【００３９】
ＴＣＬテーブルにおける強領域Ｒ１は、ＣＬ経過時間≧Ｔ１（基準経過時間）、および、累積キャップ開放時間≧Ｔ２（基準累積時間）、の少なくともいずれかの条件式を満たす領域である。また、弱領域Ｒ２は、ＣＬ経過時間＜Ｔ１、且つ、累積キャップ開放時間＜Ｔ２の両方の条件式を満たす領域である。Ｔ１、Ｔ２の値は実験等によって予め設定しておくことができる。
【００４０】
Ｔ１（基準経過時間）は、インクの吐出を行わない状態が続いたときに、吐出不良を引き起こすほどの増粘状態が発生しないと保証できる最長の経過時間である。本実施形態では、クリーニングを行うと確実に増粘が解消されるように構成しているため、直近のクリーニングからの経過時間であるＣＬ経過時間がＴ１以上のときは、ノズルの吐出不良の原因は増粘である可能性が高いと判断できる。一方、ＣＬ経過時間がＴ１未満のときは、ノズルの吐出不良の原因は、少なくとも長時間クリーニングを行っていないことに起因する増粘によるものではないと判断できる。
【００４１】
一方、Ｔ２（基準累積時間）は、ヘッドキャップ２２内の吐出済みインクが、キャッピング時にノズル内のインクから水分を奪って増粘させるほどには乾燥していないと保証できる最長の累積キャップ開放時間である。従って、累積キャップ開放時間がＴ２以上のときは、ノズルの吐出不良の原因は増粘である可能性が高いと判断できる。一方、累積キャップ開放時間がＴ２未満のときは、ノズルの吐出不良の原因は、少なくともヘッドキャップ２２内の吐出済みインクに含有される保湿成分に起因する増粘によるものではないと判断できる。
【００４２】
インクジェットプリンター１の制御部における所定の記憶領域には、上記の「強」「弱」の２段階のクリーニング強度に対応するクリーニング手段（ヘッドメンテナンスユニット２０等）の制御値が記憶されている。本実施形態では、クリーニング強度を「強」にした場合には、インクの吐出量が１ｇとなるようなインク吸引動作を行う。このクリーニング強度は、増粘に起因する吐出不良を確実に解消できる最小限の強度である。一方、クリーニング強度を「弱」にした場合には、インクの吐出量が０．１５ｇとなるようなインク吸引動作を行う。このクリーニング強度は、増粘以外の要因（紙粉の付着など）に起因する吐出不良を確実に解消できる最小限の強度である。
【００４３】
図５は、ノズルチェックおよびクリーニングの実行処理のフローチャートである。インクジェットプリンター１の制御部は、タイマーで設定されたタイミングや、インクジェットプリンター１が予め設定されたノズルチェックを実行すべき状態になったタイミング、あるいは、ホスト装置からノズルチェック実行コマンドを受信したタイミングなどの各種のタイミングで、このフローチャートの処理を開始する。
【００４４】
クリーニング制御手段は、まず、ステップＳ１において、インクジェットヘッド１２のノズルチェックを実行する。具体的には、上述したように、ノズル面１２ａをヘッドキャップ２２で封止して各ノズルから所定量のインクを吐出し、インク液滴の着弾時の電流変化に基づき、正常にインクを吐出できない不良ノズルの有無を検査する。
【００４５】
次に、クリーニング制御手段は、ステップＳ２において、ノズルチェックにおいて不良ノズルが検出されたか否かを判定する。不良ノズルが１つでも検出された場合には、ステップＳ３に進む。一方、不良ノズルが１つも検出されない場合には、この時点で処理を終了する。
【００４６】
続いて、クリーニング制御手段は、ステップＳ３において、ＴＣＬテーブルを用いて、実行するクリーニングの強度を決定する。具体的には、ＣＬ経過時間を計時するタイマーの計時値を検出し、検出した計時値（ＣＬ経過時間）とＴ１との比較判定を行う。また、累積キャップ開放時間と同一の値として扱う累積印刷時間を計時するタイマーの計時値を検出し、検出した計時値（累積キャップ開放時間）とＴ２との比較判定を行う。そして、クリーニング制御手段は、ＣＬ経過時間≧Ｔ１、および、累積キャップ開放時間（累積印刷時間）≧Ｔ２、の少なくともいずれかの条件式を満たす場合にはステップＳ４に進む。一方、その他の場合、すなわち、ＣＬ経過時間＜Ｔ１、且つ、累積キャップ開放時間（累積印刷時間）＜Ｔ２の両方の条件式を満たす場合には、ステップＳ５に進む。
【００４７】
ステップＳ４に進んだ場合には、クリーニング制御手段は、クリーニング強度を「強」に設定してクリーニングを実行する。具体的には、ノズル面１２ａをヘッドキャップ２２で封止してチューブポンプ２５を駆動し、インクの吐出量が１ｇとなるような強いインク吸引動作を行う。そして、クリーニングが終了すると、ステップＳ６に進む。一方、ステップＳ５に進んだ場合には、クリーニング制御手段は、クリーニング強度を「弱」に設定してクリーニングを実行する。具体的には、ノズル面１２ａをヘッドキャップ２２で封止してチューブポンプ２５を駆動し、インクの吐出量が０．１５ｇとなるような微弱なインク吸引動作を行う。そして、クリーニングが終了すると、ステップＳ６に進む。そして、ステップＳ６では、ＣＬ経過時間を計時するタイマーおよび累積キャップ開放時間（累積印刷時間）を計時するタイマーをリセットする。そして、クリーニングを終了する。
【００４８】
以上のように、本実施形態では、不良ノズルが１つでも検出されたときにクリーニング行い、確実に不良ノズルを回復させるためのクリーニングを行う。そのために、実行するクリーニングの内容を、ノズル内で液体の増粘が起こっているか否かに着目して決定する。すなわち、増粘が確実に解消されたと推定される時点からの経過時間であるＣＬ経過時間、および、キャッピング部材内の吐出済みインクの状態に対応する指標値である累積キャップ開放時間に基づいて増粘の有無を正確に推定する。そして、この推定結果に基づいて、増粘が発生していないと保証できる状態（ＴＣＬテーブルの弱領域Ｒ２）のときには、少ない量のインクを吐出する微弱なクリーニングを行う。また、増粘が発生していないと保証できない状態（ＴＣＬテーブルの強領域Ｒ１）のときには、多量のインクを吐出する強いクリーニングを行う。これにより、増粘による目詰まりを確実に解消しながら、増粘によらない目詰まりを不必要にインク吐出量の多いクリーニングを行わずに解消することができる。つまり、少ないインク消費量で有効なクリーニングを行い、無駄なインク消費を行うことなく確実に吐出不良を回復させることができる。
【００４９】
（改変例）
上記実施形態では、弱領域Ｒ２に該当する状態のときは微弱なインク吸引動作を行い、強領域Ｒ１に該当する状態のときは強力なインク吸引動作を行っていたが、強領域Ｒ１および弱領域Ｒ２で行うクリーニングの内容は、このようなものに限定されない。例えば、強領域Ｒ１では強いインク吸引動作を実行し、弱領域Ｒ２ではインク吐出量の少ないフラッシングを行っても良い。また、各領域で、インク吸引動作とフラッシングを適宜組み合わせて行っても良い。
【００５０】
（他の実施形態）
上記実施形態は、本発明をインクジェットプリンター１のクリーニング方法に適用した例であったが、本発明は、インク以外の液体を吐出する他の液体吐出装置における液体吐出ヘッドのクリーニング方法にも適用できる。例えば、試薬溶液や液状の試料などを液体吐出ヘッドから吐出するための液体吐出装置、液状塗料や液状材料を液体吐出ヘッドから吐出して印刷により塗布するための液体吐出装置、などにも適用可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１…インクジェットプリンター（液体吐出装置）、２…プリンターケース、３…記録紙排出口、４…記録紙排出ガイド、５…開閉蓋、６…インクカートリッジ装着部、７…インクカートリッジ、１０…プリンター機構部、１１…プラテン、１２…インクジェットヘッド（液体吐出ヘッド）、１２ａ…ノズル面、１３…キャリッジ、１３ａ…キャリッジガイド軸、１３ｂ…キャリッジ駆動機構、１４ａ〜１４ｄ…可撓性インクチューブ、２０…ヘッドメンテナンスユニット（ノズルチェック手段／クリーニング手段）、２１…ユニットケース、２２…ヘッドキャップ（キャッピング部材）、２３…インク吸収材、２４…導電材、２５…インク吸収材、２５…チューブポンプ、２６…廃インクチューブ、ＡＰ…アウェイポジション、ＨＰ…ホームポジション、Ｒ１…強領域、Ｒ２…弱領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットヘッドなどの液体吐出ヘッドにおける液体吐出ノズルの吐出不良を解消するためのクリーニング方法に関し、特に、クリーニングの際のインクの吐出量を削減可能なクリーニング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット式の印刷ヘッドを有するプリンターにおいては、印刷ヘッドのインク吐出用ノズルが、ノズル内に残っているインクの増粘や紙粉などの付着によって目詰まりしたり、あるいは気泡の混入によって正常にインクを吐出できなくなる場合がある。このような吐出不良が起きると印刷品位が低下するため、定期的にあるいは所定のタイミングでノズルの吐出不良の有無を検査し、この検査結果に基づき、吐出不良を解消するためのクリーニングを行うものがある。特許文献１には、この種のインクジェットプリンターが開示されている。
【０００３】
特許文献１のプリンターは、クリーニング実行指令が入力された場合には、まず、吐出不良状態のノズルを検出する処理を行う。そして、吐出不良状態のノズル（以下、不良ノズルという）が１つでも検出された場合にはクリーニングを実行する。このとき、実行するクリーニングの内容を、検出された不良ノズル数、および、プリンターが予め設定した不良ノズル多発条件を満たした状態であるか否かに基づいて決定する。不良ノズル多発条件とは、ノズルの目詰まりや気泡の混入が発生している可能性が高い状態か否かを判定するための条件である。このようにすると、インクジェットヘッドの状態に応じてクリーニングの強度を決定することができるため、効率的なクリーニングを行うことができる。
【０００４】
特許文献１では、プリンターに一定以上の衝撃が加わったことを検出した場合（衝撃検出フラグセット時）や、プリンターの開閉カバーを閉じるカバークローズ動作が行われた場合（カバークローズフラグセット時）に、不良ノズル多発条件に該当すると判断する。また、直近のインク吐出動作（印刷処理あるいはクリーニング処理）からの経過時間が所定の長さ以上となった場合（タイマーＡＩＤフラグセット時）や、クリーニングの実行タイミングとなったにも拘わらず、何らかの理由によってクリーニングの実行が保留された場合（ＡＩＤ保留フラグセット時）には、不良ノズル多発条件に該当すると判断する。更に、プリンターが起動してから１度もクリーニングが行われていない場合（起動フラグセット時）にも、不良ノズル多発条件に該当すると判断する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２０８４２０公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１のプリンターは、吸引用のポンプモータに接続されたヘッドキャップを備えており、クリーニングの実行時には、このヘッドキャップを印刷ヘッドのノズル面を封鎖する位置に移動させてポンプモータを作動させ、インクを吸引する。従って、クリーニングを行っていない期間であっても、印刷動作を行わない待機期間中にはこの吸引用ヘッドキャップでノズル面を密閉し、ノズル内のインクの水分の蒸発を抑制してインクの増粘を抑制することができる。
【０００７】
ここで、吸引用のヘッドキャップ内にはインク吸収材などが配置されている。ヘッドキャップに向けて吐出されたインクは、インク吸収材などに吸収されてキャップ内に溜まる。ヘッドキャップがキャッピングを行わない状態（キャップ開放状態）で長時間放置されると、キャップ内に溜まった吐出済みインクが外気に長時間さらされることになり、吐出済みインクからの水分の蒸発が進む。印刷ヘッドから吐出されるインクには保湿成分が含まれるため、キャップ内の吐出済みインクから水分が奪われると、その後にキャッピングを行ったときに、ノズル内のインクに含まれる水分が、吐出済みインク中の保湿成分によってキャップ側に奪われてしまう。つまり、ヘッドキャップの開放時間が長いと、キャッピングによってかえってノズル内のインクの増粘が促進され、増粘に起因する目詰まりが発生しやすい状況となる場合がある。
【０００８】
本願出願人は、不良ノズルが発生したとき、その原因がノズル内のインクの増粘であった場合には、強力なクリーニング（インク吐出量の多いクリーニング）を行わないと吐出不良を解消できないという知見を得た。一方、吐出不良の原因が紙粉の付着などの増粘以外の原因であった場合には、微弱なクリーニング（インク吐出量の少ないクリーニング）でも吐出不良を解消できるという知見を得た。そして、この知見に基づき、吐出不良の原因が増粘であるか否かを判断し、この判断結果に基づいてクリーニングの強度を決定すれば、微弱なクリーニングで済む場合にまで強力なクリーニングを行わないようにすることができ、少ないインク消費量でノズルを回復させることができるとの着想を得た。
【０００９】
特許文献１では、各種の不良ノズル多発条件を想定してこれに基づいてクリーニング強度を決定しているものの、キャッピング中に吐出済みインク中の保湿成分によって水分が奪われてインクの増粘が進むという事態については想定していなかった。また、特許文献１では、インクの増粘と他の吐出不良の発生原因とを同等に扱っており、インクの増粘による吐出不良の場合と他の原因による吐出不良の場合とで、吐出不良の解消に要するインク量が異なることを考慮していなかった。
【００１０】
本発明の課題は、この点に鑑みて、不良ノズルの発生時には、その発生原因がノズル内の液体の増粘によるものか否かを考慮してクリーニング強度を決定することにより、不必要に強いクリーニングの実行を抑制して無駄な液体の消費を抑制しながら、確実に吐出不良を解消できる液体吐出ヘッドのクリーニング方法および液体吐出装置を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために、本発明は、液体吐出動作を行わないときにはキャッピング部材によりノズル面をキャッピングするように構成された液体吐出ヘッドのクリーニング方法であって、
前記液体吐出ヘッドの各ノズルにおける吐出不良の有無を検査し、
吐出不良状態のノズルが予め設定された基準数以上検出された場合には、前記ノズルを吐出不良状態から回復させるためのクリーニングを行い、
当該クリーニングの内容を、直近のクリーニングからの経過時間、および、直近のクリーニング以降の前記キャッピング部材の外気への開放時間を累積した累積キャップ開放時間に基づいて決定することを特徴としている。
【００１２】
本発明は、このような構成により、ノズルの吐出不良が検出されたときに行うクリーニングの内容を、ノズル内で液体の増粘が起こっているか否かに基づいて決定できる。すなわち、増粘が確実に解消されたと推定される時点からの経過時間（直近のクリーニングからの経過時間）、および、キャッピング部材内に溜まった吐出済みインク中の水分が過度に奪われ、吐出済みインク中の保湿成分によって逆にノズル内の増粘を促進するような状態となっているか否か（直近のクリーニング以降のキャッピング部材の外気への開放時間の累積値）に基づいてクリーニングの内容を決定できる。このように、キャップ側の保湿成分に起因する増粘までも考慮することにより、増粘の有無を従来よりも正確に推定でき、増粘の有無に基づいてクリーニングの内容（液体の吐出量）を決定できる。例えば、吐出不良の原因が増粘であると推定されるときには、その回復に必要な強いクリーニングを行い、吐出不良の原因が増粘でないと推定されるときには、弱いクリーニングのみで吐出不良を回復させることができる。よって、従来よりも効率的にクリーニングを行うことができ、不必要に強いクリーニングを行うことなく確実に吐出不良を回復させることができる。
【００１３】
この場合に、前記累積キャップ開放時間を、直近のクリーニング以降に前記液体吐出ヘッドが液体吐出動作を行った時間を累積した累積吐出時間に基づいて把握することができる。液体吐出動作の際には液体吐出ヘッドをキャッピングしていないことは確実であるため、キャップ内の保湿剤が外気と接触している時間は、液体吐出動作の時間を累積した時間と同一、あるいは、これ以上となる。従って、累積吐出時間に基づき、累積キャップ開放時間を把握することができる。
【００１４】
本発明において、予め、強および弱の２段階のクリーニング強度を設定しておき、前記経過時間が予め設定した基準経過時間以上であるか、もしくは、前記累積吐出時間が予め設定した基準累積時間以上であった場合には、前記クリーニング強度を強に設定して前記クリーニングを行い、前記経過時間が前記基準経過時間未満であり、且つ、前記累積吐出時間が前記基準累積時間未満であった場合には、前記クリーニング強度を弱に設定して前記クリーニングを行うように構成することができる。このようにすると、吐出不良の原因が増粘ではないと保証できる時間領域を設定して、その範囲ではクリーニング強度を弱にすることができるため、吐出不良ノズル数が多い場合においても、弱いクリーニングで吐出不良を回復させることができる。
【００１５】
このとき、前記クリーニング強度を強に設定した場合には、各ノズルからの液体の吐出量の多い前記クリーニングを行い、前記クリーニング強度を弱に設定した場合には、各ノズルからの液体の吐出量の少ない前記クリーニングを行う構成にすることができる。このような構成では、従来よりも少ない液体消費量で有効なクリーニングを行うことができ、少ない液体消費量で、確実に吐出不良を回復させることができる。
【００１６】
ここで、前記液体吐出ヘッドがインクジェットヘッドである場合には、前記累積吐出時間として、直近のクリーニング以降に前記インクジェットヘッドが印刷動作を行った時間を累積した累積印刷時間を用いることができる。
【００１７】
また、前記クリーニングとして、前記キャッピング部材により前記液体吐出ヘッドのノズル面の周囲に密閉空間を形成し、当該密閉空間を減圧することにより各ノズル内の液体を吸引して前記キャッピング部材内に吐出させる吸引動作を行うことができる。この場合には、吸引動作の強度を制御して所望の量の液体を吐出させることができる。従って、増粘の有無に応じた強度のクリーニングを行うことができ、少ない液体消費量で確実に吐出不良を回復させることができる。
【００１８】
次に、本発明の液体吐出装置は、
液体吐出ヘッドと、
液体吐出動作を行わないときに前記液体吐出ヘッドをキャッピングすると共に、前記液体吐出ヘッドのメンテナンス時に前記液体吐出ヘッドから吐出されたインクを受けるキャッピング部材と、
前記液体吐出ヘッドの各ノズルにおける吐出不良の有無を検査するためのノズルチェック手段と、
前記液体吐出ヘッドのノズルを吐出不良状態から回復させるためのクリーニングを行うクリーニング手段とを有し、
上記のクリーニング方法によって前記液体吐出ヘッドのクリーニングを行うことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ノズルの吐出不良が検出されたときに行うクリーニングの内容を、ノズル内で液体の増粘が起こっているか否かに着目して決定できる。すなわち、増粘が確実に解消されたと推定される時点からの経過時間（直近のクリーニングからの経過時間）、および、キャッピング部材内に溜まった吐出済みインク中の水分が過度に奪われ、吐出済みインク中の保湿成分によって逆にノズル内の増粘を促進するような状態となっているか否か（直近のクリーニング以降のキャッピング部材の外気への開放時間の累積値）に基づいてクリーニングの内容を決定できる。このように、キャップ側の保湿成分に起因する増粘までも考慮することにより、増粘の有無を従来よりも正確に推定でき、増粘の有無に基づいてクリーニングの内容（液体の吐出量）を決定できる。よって、従来よりも効率的にクリーニングを行うことができ、不必要に強いクリーニングを行うことなく確実に吐出不良を回復させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施形態のインクジェットプリンターの主要部分を示す概略斜視図である。
【図２】ヘッドメンテナンスユニットを示す斜視図である。
【図３】ヘッドキャップおよびインクジェットヘッドが正対している状態を示す部分断面図である。
【図４】クリーニング強度の設定に用いるＴＣＬテーブルの説明図である。
【図５】ノズルチェックおよびクリーニングの実行処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、図面を参照して、本発明の液体吐出装置の実施の形態であるインクジェットプリンターおよびインクジェットヘッドのクリーニング方法を説明する。
【００２２】
（インクジェットプリンターの全体構成）
図１はインクジェットプリンターの主要部分を示す概略斜視図である。インクジェットプリンター１（液体吐出装置）は、複数種類のカラーインクを用いて記録紙にカラー印刷を行うものであり、全体として直方体形状をしたプリンターケース２を備えている。プリンターケース２の前面中央部分には記録紙排出口３が形成され、記録紙排出口３の下部には記録紙排出ガイド４及び開閉蓋５が取り付けられている。開閉蓋５の左側には、プリンター前後方向に延びる縦長の長方形断面のインクカートリッジ装着部６が設けられ、このインクカートリッジ装着部６にインクカートリッジ７が装着されている。不図示のボタンを操作すると、ロックが解除されてインクカートリッジ７がばね力によって前方に押し出され、インクカートリッジ７を引き抜くことが可能となっている。
【００２３】
プリンターケース２の内部には、プリンター機構部１０が配置されている。プリンター機構部１０における記録紙排出口３の後方には、印刷領域を規定しているプラテン１１がプリンター幅方向に架け渡されており、このプラテン１１の上側には、インクジェットヘッド１２（液体吐出ヘッド）およびこれを搭載したキャリッジ１３が配置されている。インクジェットヘッド１２は、シアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの４色のインクのそれぞれが供給されるヘッド内流路と、このヘッド内流路から供給された各色のインクを吐出するためのノズルを備えている。インクジェットヘッド１２は、各ノズルが開口するノズル面１２ａ（図３参照）がプラテン１１の側を向くように配置されている。インクジェットヘッド１２の各ヘッド内流路は、プリンター機構部１０の後方に配置された可撓性インクチューブ１４ａ〜１４ｄを介して、インクカートリッジ７の側に連通している。
【００２４】
キャリッジ１３は、プリンター幅方向に架け渡したキャリッジガイド軸１３ａに沿って、プラテン１１から右側に外れた図１において実線で示すホームポジションＨＰから、プラテン１１の左側に外れた図１において想像線で示すアウェイポジションＡＰまでの間を往復移動する。インクジェットプリンター１は、不図示の記録紙搬送機構によって記録紙をプラテン１１の表面に沿って搬送し、この搬送動作と連動してキャリッジ１３を走査しながら記録紙に向けてインクジェットヘッド１２のノズルからインクを吐出することにより、記録紙への印刷を行う。
【００２５】
インクカートリッジ７から供給されるインクは、保湿剤（保湿成分）および水分を含有している。保湿剤としては、グリセリンやジエチレングリコール等の多価アルコール類が用いられる。多価アルコール類は、吸湿性を有するため、インクに含有させることで、インクノズル内でのインクの増粘を抑制してノズルの目詰まりを抑制することができる。インクにおける水分と保湿剤の含有量は、例えば、水分が５５〜７０％程度、保湿剤が１５〜２０％程度とすることができる。また、これらの含有量は、インクの色によっても異なる。例えば、マゼンダインクは、４色のインクの中で、水分および保湿剤の含有量が最も少ないインクである。
【００２６】
（ヘッドメンテナンスユニット）
図２はヘッドメンテナンスユニットを示す斜視図である。ヘッドメンテナンスユニット２０（ノズルチェック手段／クリーニング手段）は、キャリッジ１３のホームポジションＨＰの下側の部位に配置されている。ヘッドメンテナンスユニット２０は、全体としてプリンター前後方向に細長い直方体形状をしたユニットケース２１を備えている。このユニットケース２１の前側部分の上端に、インクジェットヘッド１２のノズル面１２ａをキャッピングするためのヘッドキャップ２２（キャッピング部材）が配置されている。ヘッドキャップ２２の下側にはヘッドキャップ昇降機構（図示せず）が組み込まれている。
【００２７】
図３はヘッドキャップおよびインクジェットヘッドが正対している状態を示す部分断面図である。この図に示すように、ヘッドキャップ２２は上方に開口した矩形断面のものである。キャリッジ１３がホームポジションＨＰにある状態でヘッドキャップ２２を上昇させると、インクジェットヘッド１２のノズル面１２ａがヘッドキャップ２２により下側からキャッピングされた状態となる。
【００２８】
ヘッドキャップ２２の底部にはインク吸収材２３が保持されている。ヘッドキャップ２２によりノズル面１２ａを封止すると、インク吸収材２３がヘッドキャップ２２内に吐出されたインクを吸収する。また、ヘッドキャップ２２の底部には、インク吸収材２３と電気的に導通するように導電材２４が取り付けられている。導電材２４を流れた電気信号は配線などによって取り出され、インクジェットプリンター１の制御部に入力される。ヘッドキャップ２２と対峙しているノズル面１２ａの各ノズルから帯電したインクを吐出すると、吐出された各インク液滴がインク吸収材２３に着弾する際に生じる電流変化の信号を取り出すことができる。ノズルからインクを吐出させたにも関わらず、この信号が所定の閾値以下の場合、ノズルの吐出不良と判断することができる。
【００２９】
このように、導電材２４を流れた電気信号に基づいてノズル面１２ａにおける不良ノズルの位置および数を検出するノズルチェックを行うときには、インク吸収材２３とノズル面１２ａとの隙間が所定の寸法になるようにヘッドキャップ２２を位置決めし、この状態で、インクジェットヘッド１２とヘッドキャップ２２が所定のしきい値以上の電位差になるように電圧を印加した状態で行う。これにより、インク液滴の吐出状態を精度良く検査することができる。
【００３０】
ヘッドキャップ２２には、チューブポンプ２５（図２参照）および廃インクチューブ２６（図２参照）が接続されている。チューブポンプ２５は、ユニットケース２１の後側の部分に組み込まれている。ヘッドキャップ２２内に吐出あるいは吸引された廃インクは、インク吸収材２３に保持される。この廃インクは、チューブポンプ２５を駆動することにより、廃インクチューブ２６を通ってインクカートリッジ装着部６に装着されているインクカートリッジ７内の廃インク収納部に回収される。
【００３１】
ヘッドメンテナンスユニット２０は、吐出不良ノズルを解消させるためのクリーニング動作として、ヘッドキャップ２２によりノズル面１２ａをキャッピングした状態において印刷とは無関係にインク液滴を吐出させるフラッシングを行うことができる。また、この状態でチューブポンプを駆動することにより、キャッピングされたノズル面１２ａの各ノズルからインクを吸引して排出させるインク吸引動作を行うことができる。
【００３２】
（制御系）
インクジェットプリンター１の制御系は、ＣＰＵおよびＲＯＭ、ＲＡＭなどの記憶領域を備えた制御部を中心に構成されている。制御部はホスト装置などと接続されており、ホスト装置から受信する印刷データやコマンドに基づいてインクジェットプリンター１の各部を制御する。制御部は、受信した印刷データに基づいて不図示の記録紙搬送機構を駆動して、プラテン１１の表面に沿って記録紙を搬送する。そして、この搬送動作と連動してキャリッジ駆動機構１３ｂを駆動してキャリッジ１３を走査しながら記録紙に向けてインクジェットヘッド１２からインクを吐出することにより、記録紙への印刷を行う。そして、印刷終了後は、キャリッジ１３をホームポジションＨＰに移動させて待機させる。このとき、制御部は、ヘッドキャップ２２を上昇させ、インクジェットヘッド１２をキャッピングした状態で待機させる。
【００３３】
制御部はクリーニング制御手段を備えており、クリーニング制御手段は、クリーニング動作として、上記のインク吸引動作を行うようにプリンター機構部１０の各部を制御する。また、クリーニング制御手段は、クリーニング動作として、インク吸引動作とフラッシングのどちらか、あるいは両方を適宜組み合わせて行うように、プリンター機構部１０の各部を制御することもできる。
【００３４】
クリーニング制御手段は、クリーニングコマンドを受信すると、当該コマンドにおいて指定されている内容のクリーニングを実行する。あるいは、予め設定したクリーニング実施条件を満たした場合に、実施条件に対応する内容のクリーニングを実行する。クリーニング制御手段は、予め設定された様々な強度でクリーニングを実行することができる。例えば、インク吸引動作を行う場合には、チューブポンプ２５のモーターの回転数や回転時間を制御することにより、クリーニングの強度（吸引によるインクの吐出量）を制御する。また、フラッシング動作を行う場合には、吐出させるインク量を制御することにより、クリーニングの強度を制御する。
【００３５】
クリーニング制御手段は、直近に行ったクリーニングからの経過時間（以下、ＣＬ経過時間という）を計るための計時手段を備えている。例えば、クリーニングを行う毎に計時値がリセットされるタイマーにより、任意のタイミングでＣＬ経過時間を把握する。また、クリーニング制御手段は、ヘッドメンテナンスユニット２０のヘッドキャップ２２が、直近に行ったクリーニング以後に、ノズル面１２ａをキャッピングしない状態（開放状態）で放置された時間を累積した値（累積キャップ開放時間）を計るためのタイマーなどの計時手段を備えている。クリーニング制御手段は、これらのＣＬ経過時間および累積キャップ開放時間に基づき、クリーニング強度の設定を行う。
【００３６】
ここで、インクジェットプリンター１では、印刷中は必ずヘッドキャップ２２が開放状態となっていることを考慮すると、累積キャップ開放時間は、インクジェットヘッド１２が印刷動作（インク吐出動作／液体吐出動作）を行った時間を累積した値（累積印刷時間／累積吐出時間）と一致するか、もしくは、少なくとも累積印刷時間以上の値となる。本実施形態では、インクジェットヘッド１２の印刷動作中のみタイマーの計時値を進めるように構成すると共に、このタイマーをクリーニングを行う毎にリセットすることにより、印刷動作を行った時間の累積値である累積印刷時間を把握する。そして、この累積印刷時間を累積キャップ開放時間として処理する。なお、印刷中以外にキャップを開放することが想定される場合には、この印刷中以外の開放時間を累積印刷時間に加えた時間を算出し、これを累積キャップ開放時間として処理することもできる。
【００３７】
（クリーニング方法）
クリーニング制御手段は、上述したヘッドメンテナンスユニット２０を用いて、不良ノズルの位置および数を検出するノズルチェックを行った場合に、この結果に基づいてクリーニングの要否を判断する。本実施形態では、ノズルチェックにおいて吐出不良ノズルが１つでも検出された場合にはクリーニングが必要であると判断し、クリーニングを実行する。このとき、実行するクリーニングの強度を、図４に示すタイマークリーニングテーブル（以下、ＴＣＬテーブルという）に基づいて設定する。
【００３８】
図４はクリーニング強度の設定に用いるＴＣＬテーブルの説明図である。インクジェットプリンター１の制御部における所定の記憶領域には、このＴＣＬテーブルが記憶されている。ＴＣＬテーブルの横軸は、上述したＣＬ経過時間（直近に行ったクリーニングから現時点（ノズルチェックの実行時点）までの経過時間）である。また、ＴＣＬテーブルの縦軸は、上述した累積キャップ開放時間（直近に行ったクリーニング以降に、ヘッドキャップ２２がノズル面１２ａをキャッピングしない状態（開放状態）で放置された時間）である。ＴＣＬテーブルには、これらのＣＬ経過時間および累積キャップ開放時間の２つの指標値の組み合わせに応じて、クリーニング強度を「強」に設定するための強領域Ｒ１、および、クリーニング強度を「弱」に設定するための弱領域Ｒ２が設定されている。
【００３９】
ＴＣＬテーブルにおける強領域Ｒ１は、ＣＬ経過時間≧Ｔ１（基準経過時間）、および、累積キャップ開放時間≧Ｔ２（基準累積時間）、の少なくともいずれかの条件式を満たす領域である。また、弱領域Ｒ２は、ＣＬ経過時間＜Ｔ１、且つ、累積キャップ開放時間＜Ｔ２の両方の条件式を満たす領域である。Ｔ１、Ｔ２の値は実験等によって予め設定しておくことができる。
【００４０】
Ｔ１（基準経過時間）は、インクの吐出を行わない状態が続いたときに、吐出不良を引き起こすほどの増粘状態が発生しないと保証できる最長の経過時間である。本実施形態では、クリーニングを行うと確実に増粘が解消されるように構成しているため、直近のクリーニングからの経過時間であるＣＬ経過時間がＴ１以上のときは、ノズルの吐出不良の原因は増粘である可能性が高いと判断できる。一方、ＣＬ経過時間がＴ１未満のときは、ノズルの吐出不良の原因は、少なくとも長時間クリーニングを行っていないことに起因する増粘によるものではないと判断できる。
【００４１】
一方、Ｔ２（基準累積時間）は、ヘッドキャップ２２内の吐出済みインクが、キャッピング時にノズル内のインクから水分を奪って増粘させるほどには乾燥していないと保証できる最長の累積キャップ開放時間である。従って、累積キャップ開放時間がＴ２以上のときは、ノズルの吐出不良の原因は増粘である可能性が高いと判断できる。一方、累積キャップ開放時間がＴ２未満のときは、ノズルの吐出不良の原因は、少なくともヘッドキャップ２２内の吐出済みインクに含有される保湿成分に起因する増粘によるものではないと判断できる。
【００４２】
インクジェットプリンター１の制御部における所定の記憶領域には、上記の「強」「弱」の２段階のクリーニング強度に対応するクリーニング手段（ヘッドメンテナンスユニット２０等）の制御値が記憶されている。本実施形態では、クリーニング強度を「強」にした場合には、インクの吐出量が１ｇとなるようなインク吸引動作を行う。このクリーニング強度は、増粘に起因する吐出不良を確実に解消できる最小限の強度である。一方、クリーニング強度を「弱」にした場合には、インクの吐出量が０．１５ｇとなるようなインク吸引動作を行う。このクリーニング強度は、増粘以外の要因（紙粉の付着など）に起因する吐出不良を確実に解消できる最小限の強度である。
【００４３】
図５は、ノズルチェックおよびクリーニングの実行処理のフローチャートである。インクジェットプリンター１の制御部は、タイマーで設定されたタイミングや、インクジェットプリンター１が予め設定されたノズルチェックを実行すべき状態になったタイミング、あるいは、ホスト装置からノズルチェック実行コマンドを受信したタイミングなどの各種のタイミングで、このフローチャートの処理を開始する。
【００４４】
クリーニング制御手段は、まず、ステップＳ１において、インクジェットヘッド１２のノズルチェックを実行する。具体的には、上述したように、ノズル面１２ａをヘッドキャップ２２で封止して各ノズルから所定量のインクを吐出し、インク液滴の着弾時の電流変化に基づき、正常にインクを吐出できない不良ノズルの有無を検査する。
【００４５】
次に、クリーニング制御手段は、ステップＳ２において、ノズルチェックにおいて不良ノズルが検出されたか否かを判定する。不良ノズルが１つでも検出された場合には、ステップＳ３に進む。一方、不良ノズルが１つも検出されない場合には、この時点で処理を終了する。
【００４６】
続いて、クリーニング制御手段は、ステップＳ３において、ＴＣＬテーブルを用いて、実行するクリーニングの強度を決定する。具体的には、ＣＬ経過時間を計時するタイマーの計時値を検出し、検出した計時値（ＣＬ経過時間）とＴ１との比較判定を行う。また、累積キャップ開放時間と同一の値として扱う累積印刷時間を計時するタイマーの計時値を検出し、検出した計時値（累積キャップ開放時間）とＴ２との比較判定を行う。そして、クリーニング制御手段は、ＣＬ経過時間≧Ｔ１、および、累積キャップ開放時間（累積印刷時間）≧Ｔ２、の少なくともいずれかの条件式を満たす場合にはステップＳ４に進む。一方、その他の場合、すなわち、ＣＬ経過時間＜Ｔ１、且つ、累積キャップ開放時間（累積印刷時間）＜Ｔ２の両方の条件式を満たす場合には、ステップＳ５に進む。
【００４７】
ステップＳ４に進んだ場合には、クリーニング制御手段は、クリーニング強度を「強」に設定してクリーニングを実行する。具体的には、ノズル面１２ａをヘッドキャップ２２で封止してチューブポンプ２５を駆動し、インクの吐出量が１ｇとなるような強いインク吸引動作を行う。そして、クリーニングが終了すると、ステップＳ６に進む。一方、ステップＳ５に進んだ場合には、クリーニング制御手段は、クリーニング強度を「弱」に設定してクリーニングを実行する。具体的には、ノズル面１２ａをヘッドキャップ２２で封止してチューブポンプ２５を駆動し、インクの吐出量が０．１５ｇとなるような微弱なインク吸引動作を行う。そして、クリーニングが終了すると、ステップＳ６に進む。そして、ステップＳ６では、ＣＬ経過時間を計時するタイマーおよび累積キャップ開放時間（累積印刷時間）を計時するタイマーをリセットする。そして、クリーニングを終了する。
【００４８】
以上のように、本実施形態では、不良ノズルが１つでも検出されたときにクリーニング行い、確実に不良ノズルを回復させるためのクリーニングを行う。そのために、実行するクリーニングの内容を、ノズル内で液体の増粘が起こっているか否かに着目して決定する。すなわち、増粘が確実に解消されたと推定される時点からの経過時間であるＣＬ経過時間、および、キャッピング部材内の吐出済みインクの状態に対応する指標値である累積キャップ開放時間に基づいて増粘の有無を正確に推定する。そして、この推定結果に基づいて、増粘が発生していないと保証できる状態（ＴＣＬテーブルの弱領域Ｒ２）のときには、少ない量のインクを吐出する微弱なクリーニングを行う。また、増粘が発生していないと保証できない状態（ＴＣＬテーブルの強領域Ｒ１）のときには、多量のインクを吐出する強いクリーニングを行う。これにより、増粘による目詰まりを確実に解消しながら、増粘によらない目詰まりを不必要にインク吐出量の多いクリーニングを行わずに解消することができる。つまり、少ないインク消費量で有効なクリーニングを行い、無駄なインク消費を行うことなく確実に吐出不良を回復させることができる。
【００４９】
（改変例）
上記実施形態では、弱領域Ｒ２に該当する状態のときは微弱なインク吸引動作を行い、強領域Ｒ１に該当する状態のときは強力なインク吸引動作を行っていたが、強領域Ｒ１および弱領域Ｒ２で行うクリーニングの内容は、このようなものに限定されない。例えば、強領域Ｒ１では強いインク吸引動作を実行し、弱領域Ｒ２ではインク吐出量の少ないフラッシングを行っても良い。また、各領域で、インク吸引動作とフラッシングを適宜組み合わせて行っても良い。
【００５０】
（他の実施形態）
上記実施形態は、本発明をインクジェットプリンター１のクリーニング方法に適用した例であったが、本発明は、インク以外の液体を吐出する他の液体吐出装置における液体吐出ヘッドのクリーニング方法にも適用できる。例えば、試薬溶液や液状の試料などを液体吐出ヘッドから吐出するための液体吐出装置、液状塗料や液状材料を液体吐出ヘッドから吐出して印刷により塗布するための液体吐出装置、などにも適用可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１…インクジェットプリンター（液体吐出装置）、２…プリンターケース、３…記録紙排出口、４…記録紙排出ガイド、５…開閉蓋、６…インクカートリッジ装着部、７…インクカートリッジ、１０…プリンター機構部、１１…プラテン、１２…インクジェットヘッド（液体吐出ヘッド）、１２ａ…ノズル面、１３…キャリッジ、１３ａ…キャリッジガイド軸、１３ｂ…キャリッジ駆動機構、１４ａ〜１４ｄ…可撓性インクチューブ、２０…ヘッドメンテナンスユニット（ノズルチェック手段／クリーニング手段）、２１…ユニットケース、２２…ヘッドキャップ（キャッピング部材）、２３…インク吸収材、２４…導電材、２５…インク吸収材、２５…チューブポンプ、２６…廃インクチューブ、ＡＰ…アウェイポジション、ＨＰ…ホームポジション、Ｒ１…強領域、Ｒ２…弱領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体吐出動作を行わないときにはキャッピング部材によりノズル面をキャッピングするように構成された液体吐出ヘッドのクリーニング方法であって、
前記液体吐出ヘッドの各ノズルにおける吐出不良の有無を検査し、
吐出不良状態のノズルが予め設定された基準数以上検出された場合には、前記ノズルを吐出不良状態から回復させるためのクリーニングを行い、
当該クリーニングの内容を、直近のクリーニングからの経過時間、および、直近のクリーニング以降の前記キャッピング部材の外気への開放時間を累積した累積キャップ開放時間に基づいて決定することを特徴とする液体吐出ヘッドのクリーニング方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記累積キャップ開放時間を、直近のクリーニング以降に前記液体吐出ヘッドが液体吐出動作を行った時間を累積した累積吐出時間に基づいて把握することを特徴とする液体吐出ヘッドのクリーニング方法。
【請求項３】
請求項２において、
予め、強および弱の２段階のクリーニング強度を設定しておき、
前記経過時間が予め設定した基準経過時間以上であるか、もしくは、前記累積吐出時間が予め設定した基準累積時間以上であった場合には、前記クリーニング強度を強に設定して前記クリーニングを行い、
前記経過時間が前記基準経過時間未満であり、且つ、前記累積吐出時間が前記基準累積時間未満であった場合には、前記クリーニング強度を弱に設定して前記クリーニングを行うことを特徴とする液体吐出ヘッドのクリーニング方法。
【請求項４】
請求項３において、
前記クリーニング強度を強に設定した場合には、各ノズルからの液体の吐出量の多い前記クリーニングを行い、
前記クリーニング強度を弱に設定した場合には、各ノズルからの液体の吐出量の少ない前記クリーニングを行うことを特徴とする液体吐出ヘッドのクリーニング方法。
【請求項５】
請求項２ないし４のいずれかの項において、
前記液体吐出ヘッドはインクジェットヘッドであり、
前記累積吐出時間は、直近のクリーニング以降に前記インクジェットヘッドが印刷動作を行った時間を累積した累積印刷時間であることを特徴とする液体吐出ヘッドのクリーニング方法。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかの項において、
前記クリーニングとして、前記キャッピング部材により前記液体吐出ヘッドのノズル面の周囲に密閉空間を形成し、当該密閉空間を減圧することにより各ノズル内の液体を吸引して前記キャッピング部材内に吐出させる吸引動作を行うことを特徴とする液体吐出ヘッドのクリーニング方法。
【請求項７】
液体吐出ヘッドと、
液体吐出動作を行わないときに前記液体吐出ヘッドをキャッピングすると共に、前記液体吐出ヘッドのメンテナンス時に前記液体吐出ヘッドから吐出されたインクを受けるキャッピング部材と、
前記液体吐出ヘッドの各ノズルにおける吐出不良の有無を検査するためのノズルチェック手段と、
前記液体吐出ヘッドのノズルを吐出不良状態から回復させるためのクリーニングを行うクリーニング手段とを有し、
請求項１ないし６のいずれかの項に記載のクリーニング方法によって前記液体吐出ヘッドのクリーニングを行うことを特徴とする液体吐出装置。
【請求項１】
液体吐出動作を行わないときにはキャッピング部材によりノズル面をキャッピングするように構成された液体吐出ヘッドのクリーニング方法であって、
前記液体吐出ヘッドの各ノズルにおける吐出不良の有無を検査し、
吐出不良状態のノズルが予め設定された基準数以上検出された場合には、前記ノズルを吐出不良状態から回復させるためのクリーニングを行い、
当該クリーニングの内容を、直近のクリーニングからの経過時間、および、直近のクリーニング以降の前記キャッピング部材の外気への開放時間を累積した累積キャップ開放時間に基づいて決定することを特徴とする液体吐出ヘッドのクリーニング方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記累積キャップ開放時間を、直近のクリーニング以降に前記液体吐出ヘッドが液体吐出動作を行った時間を累積した累積吐出時間に基づいて把握することを特徴とする液体吐出ヘッドのクリーニング方法。
【請求項３】
請求項２において、
予め、強および弱の２段階のクリーニング強度を設定しておき、
前記経過時間が予め設定した基準経過時間以上であるか、もしくは、前記累積吐出時間が予め設定した基準累積時間以上であった場合には、前記クリーニング強度を強に設定して前記クリーニングを行い、
前記経過時間が前記基準経過時間未満であり、且つ、前記累積吐出時間が前記基準累積時間未満であった場合には、前記クリーニング強度を弱に設定して前記クリーニングを行うことを特徴とする液体吐出ヘッドのクリーニング方法。
【請求項４】
請求項３において、
前記クリーニング強度を強に設定した場合には、各ノズルからの液体の吐出量の多い前記クリーニングを行い、
前記クリーニング強度を弱に設定した場合には、各ノズルからの液体の吐出量の少ない前記クリーニングを行うことを特徴とする液体吐出ヘッドのクリーニング方法。
【請求項５】
請求項２ないし４のいずれかの項において、
前記液体吐出ヘッドはインクジェットヘッドであり、
前記累積吐出時間は、直近のクリーニング以降に前記インクジェットヘッドが印刷動作を行った時間を累積した累積印刷時間であることを特徴とする液体吐出ヘッドのクリーニング方法。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかの項において、
前記クリーニングとして、前記キャッピング部材により前記液体吐出ヘッドのノズル面の周囲に密閉空間を形成し、当該密閉空間を減圧することにより各ノズル内の液体を吸引して前記キャッピング部材内に吐出させる吸引動作を行うことを特徴とする液体吐出ヘッドのクリーニング方法。
【請求項７】
液体吐出ヘッドと、
液体吐出動作を行わないときに前記液体吐出ヘッドをキャッピングすると共に、前記液体吐出ヘッドのメンテナンス時に前記液体吐出ヘッドから吐出されたインクを受けるキャッピング部材と、
前記液体吐出ヘッドの各ノズルにおける吐出不良の有無を検査するためのノズルチェック手段と、
前記液体吐出ヘッドのノズルを吐出不良状態から回復させるためのクリーニングを行うクリーニング手段とを有し、
請求項１ないし６のいずれかの項に記載のクリーニング方法によって前記液体吐出ヘッドのクリーニングを行うことを特徴とする液体吐出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−９６３６７（Ｐ２０１２−９６３６７Ａ）
【公開日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４３３００（Ｐ２０１０−２４３３００）
【出願日】平成２２年１０月２９日（２０１０．１０．２９）
【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２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２９日（２０１０．１０．２９）
【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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