液体吐出装置および液体吐出ヘッドの回復方法
【課題】少ない液体の消費量で、吐出口の内部の気泡や塵の排出効果を高める。
【解決手段】液体吐出ヘッド７の回復方法として、まず、液体吐出ヘッド７の吐出口９が形成された吐出口面１０を、ヘッド対向部材３５のヘッド対向面３４と対向させる。次に、近接工程として、ヘッド対向面３４を液体吐出ヘッド７の吐出口面１０に接触させる。次に、排出工程として、吐出口９の内部のインクを排出することができる速度で、吐出口面１０とヘッド対向面３４との間隔を広げる。ヘッド対向面３４を急激に吐出口面１０から遠ざけることで、吐出口面１０とヘッド対向面３４との間の狭空間の体積が急激に広がる。これにより、狭空間は減圧され、吐出口９の内部のインクが、気泡とともに排出される。
【解決手段】液体吐出ヘッド７の回復方法として、まず、液体吐出ヘッド７の吐出口９が形成された吐出口面１０を、ヘッド対向部材３５のヘッド対向面３４と対向させる。次に、近接工程として、ヘッド対向面３４を液体吐出ヘッド７の吐出口面１０に接触させる。次に、排出工程として、吐出口９の内部のインクを排出することができる速度で、吐出口面１０とヘッド対向面３４との間隔を広げる。ヘッド対向面３４を急激に吐出口面１０から遠ざけることで、吐出口面１０とヘッド対向面３４との間の狭空間の体積が急激に広がる。これにより、狭空間は減圧され、吐出口９の内部のインクが、気泡とともに排出される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出装置及びその吐出状態の回復方法に関し、詳しくは、液体吐出ヘッドの吐出状態の回復処理手段及び回復方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プリンタ、複写機、ファクシミリ、ワードプロセッサなどの機器が広く普及している。これらの機器に用いられる液体吐出装置として、様々な記録方式を採用した装置が開発されている。
【０００３】
その中でも、液体を吐出して記録媒体に記録を行う液体吐出装置は、他の記録方式と比べて高精細化が容易である。さらに、液体吐出装置は、高速記録性および静粛性に優れ、かつ安価であるという優れた特徴を有している。
【０００４】
液体吐出装置は、ノズルが形成された液体吐出ヘッドを有している。液体吐出ヘッドの表面には複数の微細な吐出口が設けられており、この吐出口からノズル内の液体であるインクの小滴が飛翔する。液体吐出装置は、飛翔したインクを、紙やプラスチックシートなどのヘッド対向部材上の記録媒体に付着させて文字や画像等の記録を行う。
【０００５】
液体吐出装置においては、種々の要因で液体の吐出不良が生じることがある。例えば、ノズル内の吐出口近傍に、吐出口の径と同程度の大きさの気泡が滞留した場合、吐出不良が発生する。また、インク溶媒が揮発し、インクが増粘した場合も、吐出不良が発生する。さらに、インクの吐出を連続で行うと、吐出口が形成された面（以下、吐出口面と呼ぶ。）にインクが付着して、正常な吐出が妨げられることがある。
【０００６】
これらの吐出不良の発生を抑制するため、液体吐出装置では、ノズル内の気泡や増粘したインクを除去し、吐出状態を回復するための回復手段が必要である。
【０００７】
特許文献１には、回復手段の一例が記載されている。特許文献１に記載の液体吐出装置は、液体吐出ヘッドの吐出口面を覆い、密着状態にするためのキャップ手段を有している。さらにキャップ手段にはポンプが連結されており、キャップ手段の内部を吸引可能に構成されている。
【０００８】
特許文献１では、密着状態にあるキャップ手段と吐出口面とを部分的に離した状態で、ポンプによってノズル内のインクを吸引する。これにより、ノズルの内部の気泡や塵などを排出することができる。
【０００９】
また、特許文献２には、別の回復手段が記載されている。特許文献２に記載の液体吐出装置は、回復手段としてクリーニングローラを有している。図９は、クリーニングローラの模式的側面図である。さらに、図１０（ａ）〜（ｃ）は、特許文献２のクリーニングローラが吐出口面を清掃するステップを拡大して示した図である。
【００１０】
回復動作時に、クリーニングローラ５０は、液体吐出ヘッド５１の吐出口面５３に接触する。この状態で、クリーニングローラ５０は吐出口面５３に対して平行に移動する。この移動に伴い、クリーニングローラ５０が従動回転または強制的に回転する。
【００１１】
これにより、吐出口面５３に付着したインクを拭き取り清掃することができる。また、クリーニングローラ５０が吐出口５２を通過する際に、吐出口５２からインクが排出されるということも記載されている。
【特許文献１】特許第３０８３４０９号公報
【特許文献２】特開２００３−２６６７１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上述した回復手段では、以下に示す課題がある。
【００１３】
特許文献１に記載の回復手段は、インクの排出とともに、ノズルから増粘インクと気泡を除去することができる。しかし、液体吐出ヘッドに形成された全てのノズルからインクを排出させるため、強い圧力で、大量のインクを吸引する必要がある。
【００１４】
そのため、吐出状態の回復動作において、インクを大量に消費してしまう。また、インクを吸引するためのポンプや、ポンプを作動する装置などが必要であり、液体吐出装置の構成が複雑化する。
【００１５】
特許文献２に記載の回復手段は、吐出口面に付着したインクの拭き取り清掃には有効である。しかし、吐出口からインクを排出させる効果は低く、ノズル内の気泡、塵、増粘インクなどの排出が不十分になるという課題がある。
【００１６】
また、クリーニングローラを高速度で強制的に回転させた場合には、インクの排出効果は向上するが、吐出口面とクリーニングローラとの摩擦によって、吐出口面が破損する懸念がある。
【００１７】
本発明の目的は上記背景技術の課題の少なくとも一つを解決できる液体吐出装置、及び液体吐出装置の吐出状態の回復方法を提供することにある。その目的の一例は、少ない液体の消費量で、吐出口の内部の気泡や塵の排出効果を高める液体吐出装置、及び吐出状態の回復方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記課題の少なくとも１つを解決するため、本発明は、液体を吐出するための吐出口が形成された液体吐出ヘッドの吐出状態を回復するための回復手段を有する液体吐出装置において、前記回復手段は、前記液体吐出ヘッドの前記吐出口が形成された面である吐出口面が配置される位置と対向する面と、前記面を前記吐出口面と接触または近接させてから、前記吐出口の内部の前記液体を排出することができる速度で前記面と前記吐出口面との間隔を広げることが可能な機構と、を有することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明は、液体を吐出するための吐出口が形成された液体吐出ヘッドの吐出状態の回復方法であって、前記吐出口が形成された面である吐出口面に、前記吐出口面と対向する面を接触または近接させる近接工程と、前記吐出口の内部の前記液体を排出することができる速度で、前記面と前記吐出口面との間隔を広げる排出工程と、を有する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、少ない液体の消費量で、吐出口の内部の気泡や塵の排出効果を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。以下では、記録媒体として記録用紙を取り扱う液体吐出装置を例にとって説明するが、本発明は、記録用紙に限らず、プラスチックシートや記録ディスクなどのヘッド対向部材状の記録媒体に記録を行う装置全般に適用できる。
【００２２】
［第１の実施例］
図１は、本発明の第１の実施例に係る液体吐出装置の模式的斜視図である。図では、液体吐出装置の構成が概略的に示されており、記録媒体である記録用紙も示されている。
【００２３】
液体吐出装置は、液体吐出ヘッド７と、キャリッジ５と、吐出状態を回復する回復手段１９と、を有している。液体吐出ヘッド７には、ノズルと吐出口とが形成されている。液体吐出ヘッド７は、吐出口からノズル内の液体であるインクを吐出する。
【００２４】
液体吐出ヘッド７はキャリッジ５に搭載される。キャリッジ５は、ガイド軸６に移動可能に支持されている。すなわち、キャリッジ５はガイド軸６に沿った方向（図１中の矢印の方向であり、以下「主走査方向」と呼ぶ。）に移動可能となっている。キャリッジ５は、不図示のキャリッジモータの駆動力が、ベルト（不図示）を介して伝達されることによって駆動される。
【００２５】
次に、回復手段１９について説明する。回復手段１９は、キャリッジ５の移動範囲の端部に配置されている。回復手段１９は、気泡除去手段４０、キャップ手段２２、及びワイパ２１を有している。
【００２６】
図２（ａ）は気泡除去手段４０の模式的平面図である。ここで、図２（ａ）は液体吐出ヘッドの吐出口面と対向する方向から見た平面図であり、図の見易さのため、後述のヘッド対向部材は透視的に描かれている。また、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面を、矢印の方向から見た断面図である。
【００２７】
気泡除去手段４０は、液体吐出ヘッド７の吐出口が形成された吐出口面が配置される位置（以下、回復処理位置と呼ぶ。）と対向する面（以下、ヘッド対向面３４と呼ぶ。）を備えたヘッド対向部材３５を有している。また、気泡除去手段４０は、ヘッド対向面３４を吐出口面と接触させた状態から、吐出口の内部の液体を排出することができる速度でヘッド対向面３４と吐出口面との間隔を広げることが可能な機構を有している。
【００２８】
この機構は、可動部３６とバネ３７とを有している。可動部３６はヘッド対向面３４を備えたヘッド対向部材３５を支持しており、回復処理位置に対して移動可能に構成されている。つまり、ヘッド対向部材３５と吐出口面との間隔は可変に構成されている。
【００２９】
本実施例では、ヘッド対向面３４は平面であるが、ヘッド対向面３４は平面に限定されない。ヘッド対向面３４は吐出口面と密着可能な形状を持つことが好ましい。これにより、吐出口の内部の液体を、より効果的に排出することができる。
【００３０】
バネ３７は、ヘッド対向面３４を回復処理位置から遠ざかる方向に付勢している。本実施例ではバネ３７を用いたが、バネ３７を、ヘッド対向部材３５を付勢することが可能な弾性体で置き換えても良い。
【００３１】
ヘッド対向部材３５の裏面には、ヘッド対向部材３５の主面と略垂直な方向に沿って立てられた４本の第１の柱状部材４６と、ヘッド対向部材３５の主面と略垂直な方向沿って立てられた第２の柱状部材４８が固定されている。
【００３２】
可動部３６は、不図示の駆動部によって、液体吐出ヘッド７の吐出口面から遠ざかる方向へ移動可能となっている。
【００３３】
また、可動部３６には、４つの第１の開口部３８と、第２の開口部３９と、が形成されている。そして、第１の柱状部材４６は、第１の開口部３８を通って可動部３６の反対側の領域まで延びている。また、第２の柱状部材４８は、第２の開口部３９を通って可動部３６の反対側の領域まで延びている。
【００３４】
バネ３７は、第２の柱状部材４８の先端側に巻かれている。第２の柱状部材４８の先端部４８ａ（ヘッド対向部材３５とは反対側の端部）は、バネ３７が保持されるように、バネ３７の径より大きくなっている。
【００３５】
また、気泡除去手段４０を組み立てる際に、バネ３７を第２の柱状部材４８に取り付けることができるように、第２の柱状部材の先端部４８ａには、切り欠きが形勢されている。これにより、先端部４８ａの径が細く歪むことができるように構成されている。
【００３６】
バネ３７は、可動部３６と第１の柱状部材の先端部４８ａとの間に挟まれることで、弾性エネルギーを蓄積している。これにより、ヘッド対向部材３５は、可動部３６が設けられている方向、つまり吐出口面から遠ざかる方向に付勢されている。
【００３７】
第１の柱状部材４６の中央部近傍には、規制部４６ａである凸状の爪部が形成されている。気泡除去手段４０が作動してないとき、この規制部４６ａは、第１の開口部３８近傍の可動部３６と接触している。このようにして、規制部４６ａは、バネ３７に弾性エネルギーが蓄積された状態でヘッド対向面３４が回復処理位置から遠ざかる方向へ移動しないように規制している。
【００３８】
また、第１の柱状部材４６は撓むことができるように構成されている。規制部４６ａと可動部３６との間に働く力以上の力が印加されることで、第１の柱状部材４６は撓み、規制部４６ａが第１の開口部３８を通過する。
【００３９】
規制部４６ａと可動部３６との間に働く力は、バネ３７の復元力よりも十分大きい。つまり、ヘッド対向面３４に所定の大きさの力が印加されることで、ヘッド対向部材３５は可動部３６に対して移動する。つまり、可動部３６が回復処理位置に向けて移動し、ヘッド対向面３４を回復処理位置における吐出口面に押しつけることによって、規制部４６ａによって規制された状態が解除される。
【００４０】
規制部４６ａが解除されると、バネ３７の復元力によって、ヘッド対向部材３５は、ヘッド対向面３４が回復処理位置から遠ざかる方向に、急激に移動する。
【００４１】
また、可動部３６には、ヘッド対向部材３５側、つまり吐出口面側にむけて延びた突出部３６ａが形成されている。この突出部３６ａは、液体吐出ヘッド７の回復処理の工程中に、液体吐出ヘッド７の所定の位置と接触する。また、第２の柱状部材の先端部４８ａ側には、回復手段１９のフレーム部２３が位置している。
【００４２】
次に、上記の構成の気泡除去手段４０の動作について説明する。図３（ａ）〜（ｄ）は気泡除去手段の動作を説明するためのステップ図である。また、図４は、気泡除去手段４０の動作中において、可動部３６に形成された突出部３６ａの位置の変化と、ヘッド対向面３４の位置の変化と、を示すグラフである。
【００４３】
まず、図３（ａ）のように、気泡除去手段４０を動作させる前に、予め、液体吐出ヘッド７の吐出口面１０をヘッド対向部材３５のヘッド対向面３４と対向させておく（図４の状態Ａ）。このとき、バネ３７は、弾性エネルギーを最も蓄積した状態になっている。本実施例では、この状態におけるバネの弾性力が０．９８Ｎ（１００ｇｆ）となるように、気泡除去手段４０を構成した。
【００４４】
次に、可動部３６を液体吐出ヘッド７の吐出口面１０の方向へ移動させ、ヘッド対向部材３５のヘッド対向面３４を吐出口面１０と接触させる。図３（ｂ）に示すように、この状態で可動部３６がさらに移動することで、第１の柱状部材４６は撓み、規制部４６ａが可動部３６に形成された第１の開口部３８を通過し始める（図４の状態Ｂ）。
【００４５】
そして図３（ｃ）のように、規制部４６ａが第１の開口部３８を通過し終え、規制が解除される（図４の状態Ｃ）。これにより、ヘッド対向部材３５は、バネ３７の弾性力によって、ヘッド対向面３４が液体吐出ヘッド７から遠ざかる方向に急激に移動する。このヘッド対向面３４の急激な移動によって、吐出口面１０近傍の圧力が低下し、ノズルの内部からインクが排出される。
【００４６】
そして図３（ｄ）のように、可動部３６の突出部３６ａが液体吐出ヘッド７の所定の位置に接触して、可動部３６が停止する（図４の状態Ｄ）。突出部３６ａは、液体吐出ヘッド７の損傷を防ぐために、ノズルの近傍には接触しないように構成されている。
【００４７】
この後、可動部３６を液体吐出ヘッド７から退避する方向へ移動させる。この可動部３６の移動に伴い、第２の柱状部材の先端部４８ａは、回復手段１９のフレーム部２３に押圧する。この状態で、可動部３６をさらに移動させることで、再び、第１の柱状部材４６の規制部４６ａが、第１の開口部３８を通過する。このようにして、気泡除去手段４０は、再び規制部によって規制された状態（図４の状態Ａ）となる。
【００４８】
以下、上記の気泡除去手段４０を用いて、液体吐出ヘッド７の回復方法について、図５（ａ）〜（ｄ）を参照して説明する。
【００４９】
液体吐出ヘッド７の回復方法として、まず、液体吐出ヘッド７の吐出口９が形成された吐出口面１０を、ヘッド対向部材３５のヘッド対向面３４と対向させる。なお、図５（ａ）では、吐出口面１０にインク４４が付着しており、さらにノズル３３の内部に気泡４３が発生した状態の液体吐出ヘッド７が示されている。
【００５０】
ノズル３３の内部に発生した気泡４３は、インクの発泡による吐出方式の液体吐出ヘッド７では、特にインク不吐出の原因となる。
【００５１】
次に、近接工程として、ヘッド対向面３４を液体吐出ヘッド７の吐出口面１０に接触させる（図５（ｂ）参照。）。実際には、ヘッド対向面３４及び吐出口面１０は完全に密着されず、非接触領域が存在すると考えられる。つまり、ヘッド対向面３４と吐出口面１０との間には、狭空間が形成される。図５（ｂ）では、この狭空間が形成された領域を示している。
【００５２】
この狭空間の体積を低減するために、ヘッド対向面３４は別の弾性体で形成されていることが好ましい。当該弾性体としては、例えば硬度（デュロメータ硬さ（JIS K 6253準拠））６０、厚さ１．０ｍｍのウレタンゴム材を用いることが出来る。
【００５３】
狭空間は、吐出口面１０に付着していたインク４４で満たされる。なお、本実施例の回復方法において、狭空間がインク４４で完全に満たされる必要は無い。
【００５４】
また近接工程において、ヘッド対向面３４を吐出口面１０に完全に接触させる必要は無い。ヘッド対向面３４は、後述の排出工程において、吐出口９からインクを吐出することができる程度に接近させれば良い。
【００５５】
次に、排出工程として、吐出口９の内部のインクを排出することができる速度で、吐出口面１０とヘッド対向面３４との間隔を広げる（図５（ｃ）参照。）。ヘッド対向面３４を急激に吐出口面１０から遠ざけることで、吐出口面１０とヘッド対向面３４との間の狭空間の体積が急激に広がる。これにより、狭空間は減圧され、吐出口９の内部のインクが、気泡とともに排出される（図５（ｄ）参照。）。
【００５６】
実際に測定した結果では、吐出口面１０とヘッド対向面３４との距離が約２０μｍ程度で、インク４４を介した接触状態は終わる。したがって、近接工程において、ヘッド対向面３４と吐出口面１０との間隔を２０μｍ以下にすることが好ましい。また、ノズル３３から引き出された気泡４３は、ヘッド対向面３４に排出されたインク４４内に存在していることが確認された。
【００５７】
本実施例で述べた回復方法は、気泡４３の除去に限らず、ノズル３３内に混入した塵や、吐出口近傍の増粘インクなども好適に除去することができる。
【００５８】
上記のように、本発明に係る液体吐出装置では、簡便な機構でノズル３３内のインク４４を排出することができる。このとき消費されるインク４４は、液体吐出ヘッド７と気泡除去手段４０との間の狭空間の体積以下である。したがって、特許文献１に記載されたポンプによるインクの吸引と比較して、インクの消費量は大幅に低下する。つまり、インク消費量を抑えつつ液体吐出ヘッド７の回復を行うことができる。
【００５９】
以下、ヘッド対向面３４が吐出口面１０から遠ざかる速度について説明する。図６（ａ），（ｂ）は、ヘッド対向部材３５の速度を説明するための概略図である。ここで、図６（ａ）は、バネ３７が最も圧縮された状態（図４の状態Ｃ）の気泡除去手段４０をモデル化したものであり、図６（ｂ）は、ヘッド対向部材３５が吐出口面１０から距離ｈだけ遠ざかった状態をモデル化したものである。
【００６０】
図６（ａ）に示す状態と図６（ｂ）に示す状態との間には、下記数１に示すエネルギー保存則が成り立つ。
【００６１】
【数１】
【００６２】
ここで、ヘッド対向部材３５は鉛直下向きに移動したものとした。また、ｍはヘッド対向部材３５と第１及び第２の柱状部材４６，４８との合計の質量であり、ｌ0はバネ３７の自然長であり、ｌ1は蓄勢時におけるバネ３７の長さであり、ｋはバネ定数であり、ｖはヘッド対向部材３５の速度であり、ｇは重力加速度である。
【００６３】
数１から求めたヘッド対向部材３５の速度ｖは、下記数２で与えられる。
【００６４】
【数２】
【００６５】
つまり、バネ３７の弾性力を大きくすることで、ヘッド対向部材３５の速度を早くすることができる。本実施例では、蓄勢された状態のバネ３７の弾性力を０．９８Ｎ（１００ｇｆ）とし、ヘッド対向部材３５と第１及び第２の柱状部材４６，４８との合計の質量を約１０ｇとした。
【００６６】
次に、本発明に係る気泡除去手段４０との比較のため、比較例として、特許文献２に記載のクリーニングローラ５０の移動速度について説明する。ここで、クリーニングローラ５０は液体吐出ヘッドと接触した状態で従動回転するものとする。
【００６７】
図１０（ｃ）のように、特許文献２に記載のクリーニングローラ５０が、液体吐出ヘッド５１に対して速さＶで移動したとする。つまり、クリーニングローラ５０の外縁部は速度Ｖで回転している。吐出口面５３から距離Ｈだけ離れた場所における外縁部の、吐出口面５３と垂直な方向の速さｖrは、下記数３によって与えられる。
【００６８】
【数３】
【００６９】
ここで、Ｒはクリーニングローラ５０の直径である。また比較例において、クリーニングローラ５０の直径を１０ｍｍ、速度Ｖを３０ｍｍ／ｓとした。
【００７０】
次に、数２で与えられた速さｖと、数３で与えられた速さｖrとを比較した結果を、図７を参照して説明する。図７は、実施例における速さｖと、比較例における速さｖrとをプロットしたグラフである。
【００７１】
実施例において、ヘッド対向部材３５が吐出口面１０から遠ざかる速度ｖは、比較例における速度ｖrよりも大きい。このように、バネ３７の弾性力によって、ヘッド対向部材３５を吐出口面１０から急激に遠ざけることが出来る。これにより、ヘッド対向部材３５と吐出口面１０との間の空間の体積が急激に増加し、当該空間の圧力は低下する。したがって、ノズル３３内のインクが効果的に排出されるため、気泡や塵や増粘インクの排出効果を高まる。
【００７２】
実施例において、距離ｈが２０μｍにおいて速度ｖが１ｍｍ／ｓ以上のときに、気泡の除去が可能であることを確認した。また、バネ３７の弾性力が０．９８Ｎ（１００ｇｆ）のときに、数式１とほぼ等しい速度に達することを確認した。
【００７３】
比較例のクリーニングローラ５０では、液体吐出ヘッド５１からの距離が２０μｍの位置において、１ｍｍ／ｓの速度であっても、ノズル５４内の気泡が残留することがあることを見出した。
【００７４】
気泡の残留を防ぐためには、クリーニングローラ５０の径を小さくして回転速度を上げることが考えられる。しかし、直径の小さいクリーニングローラ５０では、液体吐出ヘッド５１とクリーニングローラ５０との間の空間の体積が小さくなる。この体積の減少によって、吐出口５２近傍の圧力変化も低下し、気泡を除去する機能も低下する。
【００７５】
また、特許文献２に記載のクリーニングローラ５０において、クリーニングローラ５０を強制的に回転させて、回転速度を上げることも考えられる。しかし、クリーニングローラ５０の回転速度を上げると、激しく摩擦によって吐出口面５３が損傷するという懸念がある。したがって、特許文献２に記載のクリーニングローラ５０と比較すると、本発明の気泡除去手段４０は、ノズルの内部の気泡を除去する効果が向上する。
【００７６】
次に、本実施例における回復手段１９の他の構成要素について、図１を参照して説明する。
【００７７】
ワイパ２１は、ゴム状の弾性体からなるブレードであり、ワイパホルダ２０に取り付けられている。ワイパホルダ２０は往復移動可能となっている。ワイパホルダ２０の往復移動に伴い、ワイパ２１は液体吐出ヘッド７の吐出口面に接触する。これにより、吐出口面に付着したインクを拭き取り清掃することができる。
【００７８】
キャップ手段２２は、液体吐出ヘッド７の吐出口面を被うことができるように構成されている。これにより、吐出口の内部のインクの乾燥を防ぐことが出来る。また、キャップ手段２２には、ポンプ（不図示）が取り付けられていても良い。ポンプは、吐出口の内部のインクを強制的に吸引することができる。
【００７９】
キャップ手段２２と気泡除去手段４０は、それぞれを選択して利用することができる。液体吐出ヘッド７の状態や使用状況などにより、キャップ手段２２と気泡除去手段４０とを使い分けることで、より効果的に液体吐出ヘッド７のメンテナンスを行うことができる。
【００８０】
次に、液体吐出装置の他の構成について、図１を参照して説明する。液体吐出装置は、搬送ローラ１と排送ローラ１７とをさらに有している。搬送ローラ１は、記録動作時に、不図示の給紙装置から搬送された記録用紙３を、液体吐出ヘッド７の吐出口面と対向する位置へ搬送する。吐出口面と対向する位置には、プラテン４が設けられている。プラテン４は、搬送された記録用紙３を保持する。
【００８１】
搬送ローラ１は、不図示の紙送りモータから伝達される駆動力によって回転駆動される。また、搬送ローラ１に圧接し、搬送ローラ１と従動回転するピンチローラ２が設けられている。記録用紙３は、搬送ローラ１とピンチローラ２によって、プラテン４に搬送される。
【００８２】
また、排送ローラ１７に圧接し、排送ローラ１７と従動回転する拍車１８が設けられている。排送ローラ１７と拍車１８によって、記録用紙３は液体吐出装置の外部へ排出される。
【００８３】
キャリッジ５には、液体であるインクを貯留している複数の液体貯留部８が着脱可能に搭載されている。本実施例では、ブラック（Ｂｋ）インクの液体貯留部、イエロー（Ｙ）インクの液体貯留部、マゼンタ（Ｍ）インクの液体貯留部、シアン（Ｃ）インクの液体貯留部が搭載されている。しかしながら、液体貯留部８に貯留されるインクは、どのようなものでも良い。また、インクに限らず、様々な液体が貯留されていても良い。
【００８４】
液体吐出ヘッド７は、記録用紙３の搬送方向（副走査方向）に複数のノズルが並んでいる。本実施例では、一例として、ブラックインクを吐出する吐出口の列、イエローインクを吐出する吐出口の列、マゼンタインクを吐出する吐出口の列、およびシアンインクを吐出する吐出口の列が、液体吐出ヘッド７に形成されている。
【００８５】
キャリッジ５は、記録用紙３の搬送方向と直交する方向（主走査方向）に移動する。このキャリッジ５の移動に伴って、液体吐出ヘッド７の吐出口から記録データに応じて、記録用紙３に向けてインクを吐出する。これにより、文字や画像などの記録が行われる。
【００８６】
本実施例における液体吐出ヘッド７は、電気熱変換体を用いたヒータが発生する熱エネルギーによってインクに気泡を生じさせる。この気泡の圧力によって、液体吐出ヘッド７はインクを吐出する。すなわち、液体吐出ヘッド７は、熱エネルギーを利用してインクに気泡を生じさせ、その気泡の圧力によってインクを吐出する。
【００８７】
［第２の実施例］
次に、第２の実施例に係る液体吐出ヘッドの回復方法について述べる。本実施例に係る液体吐出装置の構成は、第１の実施例の液体吐出装置と同様である。ただし、本実施例の気泡除去手段では、ヘッド対向部材の表面に弾性体が形成されている必要は無い。
【００８８】
以下、本実施例に係る液体吐出ヘッドの回復方法について、図８（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。図８（ａ）〜（ｃ）は、液体吐出ヘッドの回復方法を示すステップ図である。
【００８９】
本実施例に係る液体吐出ヘッド７の回復方法は、液体付着工程と、近接工程と、排出工程と、を有する。
【００９０】
まず、液体吐出ヘッド７の吐出口９が形成された吐出口面１０を、ヘッド対向部材３５のヘッド対向面３４と対向させる。なお、図８（ａ）では、ノズル３３の内部に気泡４３が発生した状態の液体吐出ヘッド７が示されている。
【００９１】
次に、液体付着工程として、ヘッド対向面３４に液体を付着させる。本工程は、液体吐出ヘッド７からヘッド対向面３４に向けてインク４４を吐出することで容易に実施できる（図８（ａ）参照。）。インクの予備吐出により、ヘッド対向面３４にインク４４が付着する（図８（ｂ）参照。）。
【００９２】
液体付着工程は、後述の近接工程が終わる前までに実施しておけば良い。また、付着させる液体は、液体吐出ヘッド７から吐出される液体に限定されない。
【００９３】
液体付着工程において、予備吐出を行うことで、図８（ｃ）に示すように、液体吐出ヘッド７とヘッド対向面３４との間の空間を液体で満たすことができる。予備吐出のインク量は、液体吐出ヘッド及び気泡除去手段の形状や外部環境などによって適宜決定する。
【００９４】
次に、近接工程として、ヘッド対向部材３５を液体吐出ヘッド７の吐出口面１０に近接させる（図８（ｃ）参照。）。これにより、液体吐出ヘッド７とヘッド対向面３４との間の空間を、インク４４で満たすことができる。
【００９５】
次に、排出工程を実施する。排出工程は、第１の実施例と同様に実施される（図５（ｃ），（ｄ）参照）。本実施例では、液体吐出ヘッド７とヘッド対向面３４との間の空間をインク４４で満たすことにより、排出工程において、インク４４の排出効果が向上する。これにより、より効果的に気泡４３や増粘インクや塵を除去することができる。
【００９６】
本発明に係る液体吐出装置では、簡便な機構でノズル３３内のインクを排出することができる。このとき消費されるインク４４は、液体吐出ヘッド７と気泡除去手段４０との間の狭空間の体積以下である。したがって、インク４４の消費量を低減することができる。つまり、インクの消費量を抑えると伴に、液体吐出ヘッド７の回復を行うことができる。
【００９７】
このようにして、安定して高い印字品位を実現する液体吐出装置を提供することができる。
【００９８】
以上、本発明の望ましい実施形態について提示し、詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない限り、さまざまな変更及び修正が可能であることを理解されたい。
【００９９】
例えば、本発明に係る気泡除去手段４０は、キャップ手段の内部に構成されていても良い。特に、気泡除去手段４０が有するヘッド対向部材３５が、キャップ手段の内部に構成されていることが好ましい。
【０１００】
キャップ手段は、液体吐出ヘッド７の吐出口面１０を覆うように構成されており、吐出口９の内部の液体の乾燥を防ぐ。したがって、液体吐出ヘッド７の吐出口面１０を覆った状態で、本発明の回復方法を実施することができる。
【０１０１】
また、上記の実施例では、ヘッド対向部材３５が移動可能に構成されているが、ヘッド対向部材３５は固定されていても良い。この場合、液体吐出ヘッド７をヘッド対向部材３５に対して移動可能に構成すれば良い。つまり、吐出口９の内部の液体を排出することができる速度で、ヘッド対向面３４と吐出口面１０との間隔を広げることが可能であれば良い。
【０１０２】
上記の実施例では、液体吐出ヘッド７が吐出する液体がインクの場合について詳細に説明したが、液体はインクに限定されない。本発明の液体吐出ヘッド及び液体吐出装置は、医療分野において液状薬剤を霧状として肺吸入させる際に使用される吸入装置などで液体を微小な液滴として噴霧吐出するヘッドにも好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】本発明の一実施例に係る液体吐出装置の模式的斜視図。
【図２】（ａ）は図１に示された気泡除去手段の模式的平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った気泡除去手段の断面矢視図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は、気泡除去手段の動作を説明するためのステップ図。
【図４】気泡除去手段の動作中において、可動部に形成された突出部の位置の変化と、ヘッド対向部材の位置の変化と、を示すグラフである。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第１の実施例に係る液体吐出ヘッドの回復方法を示すステップ図である。
【図６】（ａ）及び（ｂ）は、ヘッド対向部材の移動速度を説明するための概略図である。
【図７】実施例におけるヘッド対向部材の吐出口面と垂直な方向の移動速度と、比較例におけるクリーニングローラの吐出口面と垂直な方向の移動速度と、を示すグラフ。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第２の実施例に係る液体吐出ヘッドの回復方法を示すステップ図である。
【図９】特許文献２に記載のクリーニングローラの模式的側面図。
【図１０】（ａ）〜（ｃ）は、図９に記載のクリーニングローラが吐出口面を清掃するステップを拡大して示した図。
【符号の説明】
【０１０４】
７ 液体吐出ヘッド
９ 吐出口
１０ 吐出口面
１９ 回復手段
２２ キャップ手段
２３ フレーム部
３３ ノズル
３４ ヘッド対向面
３５ ヘッド対向部材
３６ 可動部
３６ａ 突出部
３７ バネ
３８ 第１の開口部
３９ 第２の開口部
４０ 気泡除去手段
４３ 気泡
４４ インク
４６ 第１の柱状部材
４６ａ 規制部
４８ 第２の柱状部材
４８ａ 先端部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出装置及びその吐出状態の回復方法に関し、詳しくは、液体吐出ヘッドの吐出状態の回復処理手段及び回復方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プリンタ、複写機、ファクシミリ、ワードプロセッサなどの機器が広く普及している。これらの機器に用いられる液体吐出装置として、様々な記録方式を採用した装置が開発されている。
【０００３】
その中でも、液体を吐出して記録媒体に記録を行う液体吐出装置は、他の記録方式と比べて高精細化が容易である。さらに、液体吐出装置は、高速記録性および静粛性に優れ、かつ安価であるという優れた特徴を有している。
【０００４】
液体吐出装置は、ノズルが形成された液体吐出ヘッドを有している。液体吐出ヘッドの表面には複数の微細な吐出口が設けられており、この吐出口からノズル内の液体であるインクの小滴が飛翔する。液体吐出装置は、飛翔したインクを、紙やプラスチックシートなどのヘッド対向部材上の記録媒体に付着させて文字や画像等の記録を行う。
【０００５】
液体吐出装置においては、種々の要因で液体の吐出不良が生じることがある。例えば、ノズル内の吐出口近傍に、吐出口の径と同程度の大きさの気泡が滞留した場合、吐出不良が発生する。また、インク溶媒が揮発し、インクが増粘した場合も、吐出不良が発生する。さらに、インクの吐出を連続で行うと、吐出口が形成された面（以下、吐出口面と呼ぶ。）にインクが付着して、正常な吐出が妨げられることがある。
【０００６】
これらの吐出不良の発生を抑制するため、液体吐出装置では、ノズル内の気泡や増粘したインクを除去し、吐出状態を回復するための回復手段が必要である。
【０００７】
特許文献１には、回復手段の一例が記載されている。特許文献１に記載の液体吐出装置は、液体吐出ヘッドの吐出口面を覆い、密着状態にするためのキャップ手段を有している。さらにキャップ手段にはポンプが連結されており、キャップ手段の内部を吸引可能に構成されている。
【０００８】
特許文献１では、密着状態にあるキャップ手段と吐出口面とを部分的に離した状態で、ポンプによってノズル内のインクを吸引する。これにより、ノズルの内部の気泡や塵などを排出することができる。
【０００９】
また、特許文献２には、別の回復手段が記載されている。特許文献２に記載の液体吐出装置は、回復手段としてクリーニングローラを有している。図９は、クリーニングローラの模式的側面図である。さらに、図１０（ａ）〜（ｃ）は、特許文献２のクリーニングローラが吐出口面を清掃するステップを拡大して示した図である。
【００１０】
回復動作時に、クリーニングローラ５０は、液体吐出ヘッド５１の吐出口面５３に接触する。この状態で、クリーニングローラ５０は吐出口面５３に対して平行に移動する。この移動に伴い、クリーニングローラ５０が従動回転または強制的に回転する。
【００１１】
これにより、吐出口面５３に付着したインクを拭き取り清掃することができる。また、クリーニングローラ５０が吐出口５２を通過する際に、吐出口５２からインクが排出されるということも記載されている。
【特許文献１】特許第３０８３４０９号公報
【特許文献２】特開２００３−２６６７１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上述した回復手段では、以下に示す課題がある。
【００１３】
特許文献１に記載の回復手段は、インクの排出とともに、ノズルから増粘インクと気泡を除去することができる。しかし、液体吐出ヘッドに形成された全てのノズルからインクを排出させるため、強い圧力で、大量のインクを吸引する必要がある。
【００１４】
そのため、吐出状態の回復動作において、インクを大量に消費してしまう。また、インクを吸引するためのポンプや、ポンプを作動する装置などが必要であり、液体吐出装置の構成が複雑化する。
【００１５】
特許文献２に記載の回復手段は、吐出口面に付着したインクの拭き取り清掃には有効である。しかし、吐出口からインクを排出させる効果は低く、ノズル内の気泡、塵、増粘インクなどの排出が不十分になるという課題がある。
【００１６】
また、クリーニングローラを高速度で強制的に回転させた場合には、インクの排出効果は向上するが、吐出口面とクリーニングローラとの摩擦によって、吐出口面が破損する懸念がある。
【００１７】
本発明の目的は上記背景技術の課題の少なくとも一つを解決できる液体吐出装置、及び液体吐出装置の吐出状態の回復方法を提供することにある。その目的の一例は、少ない液体の消費量で、吐出口の内部の気泡や塵の排出効果を高める液体吐出装置、及び吐出状態の回復方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記課題の少なくとも１つを解決するため、本発明は、液体を吐出するための吐出口が形成された液体吐出ヘッドの吐出状態を回復するための回復手段を有する液体吐出装置において、前記回復手段は、前記液体吐出ヘッドの前記吐出口が形成された面である吐出口面が配置される位置と対向する面と、前記面を前記吐出口面と接触または近接させてから、前記吐出口の内部の前記液体を排出することができる速度で前記面と前記吐出口面との間隔を広げることが可能な機構と、を有することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明は、液体を吐出するための吐出口が形成された液体吐出ヘッドの吐出状態の回復方法であって、前記吐出口が形成された面である吐出口面に、前記吐出口面と対向する面を接触または近接させる近接工程と、前記吐出口の内部の前記液体を排出することができる速度で、前記面と前記吐出口面との間隔を広げる排出工程と、を有する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、少ない液体の消費量で、吐出口の内部の気泡や塵の排出効果を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。以下では、記録媒体として記録用紙を取り扱う液体吐出装置を例にとって説明するが、本発明は、記録用紙に限らず、プラスチックシートや記録ディスクなどのヘッド対向部材状の記録媒体に記録を行う装置全般に適用できる。
【００２２】
［第１の実施例］
図１は、本発明の第１の実施例に係る液体吐出装置の模式的斜視図である。図では、液体吐出装置の構成が概略的に示されており、記録媒体である記録用紙も示されている。
【００２３】
液体吐出装置は、液体吐出ヘッド７と、キャリッジ５と、吐出状態を回復する回復手段１９と、を有している。液体吐出ヘッド７には、ノズルと吐出口とが形成されている。液体吐出ヘッド７は、吐出口からノズル内の液体であるインクを吐出する。
【００２４】
液体吐出ヘッド７はキャリッジ５に搭載される。キャリッジ５は、ガイド軸６に移動可能に支持されている。すなわち、キャリッジ５はガイド軸６に沿った方向（図１中の矢印の方向であり、以下「主走査方向」と呼ぶ。）に移動可能となっている。キャリッジ５は、不図示のキャリッジモータの駆動力が、ベルト（不図示）を介して伝達されることによって駆動される。
【００２５】
次に、回復手段１９について説明する。回復手段１９は、キャリッジ５の移動範囲の端部に配置されている。回復手段１９は、気泡除去手段４０、キャップ手段２２、及びワイパ２１を有している。
【００２６】
図２（ａ）は気泡除去手段４０の模式的平面図である。ここで、図２（ａ）は液体吐出ヘッドの吐出口面と対向する方向から見た平面図であり、図の見易さのため、後述のヘッド対向部材は透視的に描かれている。また、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面を、矢印の方向から見た断面図である。
【００２７】
気泡除去手段４０は、液体吐出ヘッド７の吐出口が形成された吐出口面が配置される位置（以下、回復処理位置と呼ぶ。）と対向する面（以下、ヘッド対向面３４と呼ぶ。）を備えたヘッド対向部材３５を有している。また、気泡除去手段４０は、ヘッド対向面３４を吐出口面と接触させた状態から、吐出口の内部の液体を排出することができる速度でヘッド対向面３４と吐出口面との間隔を広げることが可能な機構を有している。
【００２８】
この機構は、可動部３６とバネ３７とを有している。可動部３６はヘッド対向面３４を備えたヘッド対向部材３５を支持しており、回復処理位置に対して移動可能に構成されている。つまり、ヘッド対向部材３５と吐出口面との間隔は可変に構成されている。
【００２９】
本実施例では、ヘッド対向面３４は平面であるが、ヘッド対向面３４は平面に限定されない。ヘッド対向面３４は吐出口面と密着可能な形状を持つことが好ましい。これにより、吐出口の内部の液体を、より効果的に排出することができる。
【００３０】
バネ３７は、ヘッド対向面３４を回復処理位置から遠ざかる方向に付勢している。本実施例ではバネ３７を用いたが、バネ３７を、ヘッド対向部材３５を付勢することが可能な弾性体で置き換えても良い。
【００３１】
ヘッド対向部材３５の裏面には、ヘッド対向部材３５の主面と略垂直な方向に沿って立てられた４本の第１の柱状部材４６と、ヘッド対向部材３５の主面と略垂直な方向沿って立てられた第２の柱状部材４８が固定されている。
【００３２】
可動部３６は、不図示の駆動部によって、液体吐出ヘッド７の吐出口面から遠ざかる方向へ移動可能となっている。
【００３３】
また、可動部３６には、４つの第１の開口部３８と、第２の開口部３９と、が形成されている。そして、第１の柱状部材４６は、第１の開口部３８を通って可動部３６の反対側の領域まで延びている。また、第２の柱状部材４８は、第２の開口部３９を通って可動部３６の反対側の領域まで延びている。
【００３４】
バネ３７は、第２の柱状部材４８の先端側に巻かれている。第２の柱状部材４８の先端部４８ａ（ヘッド対向部材３５とは反対側の端部）は、バネ３７が保持されるように、バネ３７の径より大きくなっている。
【００３５】
また、気泡除去手段４０を組み立てる際に、バネ３７を第２の柱状部材４８に取り付けることができるように、第２の柱状部材の先端部４８ａには、切り欠きが形勢されている。これにより、先端部４８ａの径が細く歪むことができるように構成されている。
【００３６】
バネ３７は、可動部３６と第１の柱状部材の先端部４８ａとの間に挟まれることで、弾性エネルギーを蓄積している。これにより、ヘッド対向部材３５は、可動部３６が設けられている方向、つまり吐出口面から遠ざかる方向に付勢されている。
【００３７】
第１の柱状部材４６の中央部近傍には、規制部４６ａである凸状の爪部が形成されている。気泡除去手段４０が作動してないとき、この規制部４６ａは、第１の開口部３８近傍の可動部３６と接触している。このようにして、規制部４６ａは、バネ３７に弾性エネルギーが蓄積された状態でヘッド対向面３４が回復処理位置から遠ざかる方向へ移動しないように規制している。
【００３８】
また、第１の柱状部材４６は撓むことができるように構成されている。規制部４６ａと可動部３６との間に働く力以上の力が印加されることで、第１の柱状部材４６は撓み、規制部４６ａが第１の開口部３８を通過する。
【００３９】
規制部４６ａと可動部３６との間に働く力は、バネ３７の復元力よりも十分大きい。つまり、ヘッド対向面３４に所定の大きさの力が印加されることで、ヘッド対向部材３５は可動部３６に対して移動する。つまり、可動部３６が回復処理位置に向けて移動し、ヘッド対向面３４を回復処理位置における吐出口面に押しつけることによって、規制部４６ａによって規制された状態が解除される。
【００４０】
規制部４６ａが解除されると、バネ３７の復元力によって、ヘッド対向部材３５は、ヘッド対向面３４が回復処理位置から遠ざかる方向に、急激に移動する。
【００４１】
また、可動部３６には、ヘッド対向部材３５側、つまり吐出口面側にむけて延びた突出部３６ａが形成されている。この突出部３６ａは、液体吐出ヘッド７の回復処理の工程中に、液体吐出ヘッド７の所定の位置と接触する。また、第２の柱状部材の先端部４８ａ側には、回復手段１９のフレーム部２３が位置している。
【００４２】
次に、上記の構成の気泡除去手段４０の動作について説明する。図３（ａ）〜（ｄ）は気泡除去手段の動作を説明するためのステップ図である。また、図４は、気泡除去手段４０の動作中において、可動部３６に形成された突出部３６ａの位置の変化と、ヘッド対向面３４の位置の変化と、を示すグラフである。
【００４３】
まず、図３（ａ）のように、気泡除去手段４０を動作させる前に、予め、液体吐出ヘッド７の吐出口面１０をヘッド対向部材３５のヘッド対向面３４と対向させておく（図４の状態Ａ）。このとき、バネ３７は、弾性エネルギーを最も蓄積した状態になっている。本実施例では、この状態におけるバネの弾性力が０．９８Ｎ（１００ｇｆ）となるように、気泡除去手段４０を構成した。
【００４４】
次に、可動部３６を液体吐出ヘッド７の吐出口面１０の方向へ移動させ、ヘッド対向部材３５のヘッド対向面３４を吐出口面１０と接触させる。図３（ｂ）に示すように、この状態で可動部３６がさらに移動することで、第１の柱状部材４６は撓み、規制部４６ａが可動部３６に形成された第１の開口部３８を通過し始める（図４の状態Ｂ）。
【００４５】
そして図３（ｃ）のように、規制部４６ａが第１の開口部３８を通過し終え、規制が解除される（図４の状態Ｃ）。これにより、ヘッド対向部材３５は、バネ３７の弾性力によって、ヘッド対向面３４が液体吐出ヘッド７から遠ざかる方向に急激に移動する。このヘッド対向面３４の急激な移動によって、吐出口面１０近傍の圧力が低下し、ノズルの内部からインクが排出される。
【００４６】
そして図３（ｄ）のように、可動部３６の突出部３６ａが液体吐出ヘッド７の所定の位置に接触して、可動部３６が停止する（図４の状態Ｄ）。突出部３６ａは、液体吐出ヘッド７の損傷を防ぐために、ノズルの近傍には接触しないように構成されている。
【００４７】
この後、可動部３６を液体吐出ヘッド７から退避する方向へ移動させる。この可動部３６の移動に伴い、第２の柱状部材の先端部４８ａは、回復手段１９のフレーム部２３に押圧する。この状態で、可動部３６をさらに移動させることで、再び、第１の柱状部材４６の規制部４６ａが、第１の開口部３８を通過する。このようにして、気泡除去手段４０は、再び規制部によって規制された状態（図４の状態Ａ）となる。
【００４８】
以下、上記の気泡除去手段４０を用いて、液体吐出ヘッド７の回復方法について、図５（ａ）〜（ｄ）を参照して説明する。
【００４９】
液体吐出ヘッド７の回復方法として、まず、液体吐出ヘッド７の吐出口９が形成された吐出口面１０を、ヘッド対向部材３５のヘッド対向面３４と対向させる。なお、図５（ａ）では、吐出口面１０にインク４４が付着しており、さらにノズル３３の内部に気泡４３が発生した状態の液体吐出ヘッド７が示されている。
【００５０】
ノズル３３の内部に発生した気泡４３は、インクの発泡による吐出方式の液体吐出ヘッド７では、特にインク不吐出の原因となる。
【００５１】
次に、近接工程として、ヘッド対向面３４を液体吐出ヘッド７の吐出口面１０に接触させる（図５（ｂ）参照。）。実際には、ヘッド対向面３４及び吐出口面１０は完全に密着されず、非接触領域が存在すると考えられる。つまり、ヘッド対向面３４と吐出口面１０との間には、狭空間が形成される。図５（ｂ）では、この狭空間が形成された領域を示している。
【００５２】
この狭空間の体積を低減するために、ヘッド対向面３４は別の弾性体で形成されていることが好ましい。当該弾性体としては、例えば硬度（デュロメータ硬さ（JIS K 6253準拠））６０、厚さ１．０ｍｍのウレタンゴム材を用いることが出来る。
【００５３】
狭空間は、吐出口面１０に付着していたインク４４で満たされる。なお、本実施例の回復方法において、狭空間がインク４４で完全に満たされる必要は無い。
【００５４】
また近接工程において、ヘッド対向面３４を吐出口面１０に完全に接触させる必要は無い。ヘッド対向面３４は、後述の排出工程において、吐出口９からインクを吐出することができる程度に接近させれば良い。
【００５５】
次に、排出工程として、吐出口９の内部のインクを排出することができる速度で、吐出口面１０とヘッド対向面３４との間隔を広げる（図５（ｃ）参照。）。ヘッド対向面３４を急激に吐出口面１０から遠ざけることで、吐出口面１０とヘッド対向面３４との間の狭空間の体積が急激に広がる。これにより、狭空間は減圧され、吐出口９の内部のインクが、気泡とともに排出される（図５（ｄ）参照。）。
【００５６】
実際に測定した結果では、吐出口面１０とヘッド対向面３４との距離が約２０μｍ程度で、インク４４を介した接触状態は終わる。したがって、近接工程において、ヘッド対向面３４と吐出口面１０との間隔を２０μｍ以下にすることが好ましい。また、ノズル３３から引き出された気泡４３は、ヘッド対向面３４に排出されたインク４４内に存在していることが確認された。
【００５７】
本実施例で述べた回復方法は、気泡４３の除去に限らず、ノズル３３内に混入した塵や、吐出口近傍の増粘インクなども好適に除去することができる。
【００５８】
上記のように、本発明に係る液体吐出装置では、簡便な機構でノズル３３内のインク４４を排出することができる。このとき消費されるインク４４は、液体吐出ヘッド７と気泡除去手段４０との間の狭空間の体積以下である。したがって、特許文献１に記載されたポンプによるインクの吸引と比較して、インクの消費量は大幅に低下する。つまり、インク消費量を抑えつつ液体吐出ヘッド７の回復を行うことができる。
【００５９】
以下、ヘッド対向面３４が吐出口面１０から遠ざかる速度について説明する。図６（ａ），（ｂ）は、ヘッド対向部材３５の速度を説明するための概略図である。ここで、図６（ａ）は、バネ３７が最も圧縮された状態（図４の状態Ｃ）の気泡除去手段４０をモデル化したものであり、図６（ｂ）は、ヘッド対向部材３５が吐出口面１０から距離ｈだけ遠ざかった状態をモデル化したものである。
【００６０】
図６（ａ）に示す状態と図６（ｂ）に示す状態との間には、下記数１に示すエネルギー保存則が成り立つ。
【００６１】
【数１】
【００６２】
ここで、ヘッド対向部材３５は鉛直下向きに移動したものとした。また、ｍはヘッド対向部材３５と第１及び第２の柱状部材４６，４８との合計の質量であり、ｌ0はバネ３７の自然長であり、ｌ1は蓄勢時におけるバネ３７の長さであり、ｋはバネ定数であり、ｖはヘッド対向部材３５の速度であり、ｇは重力加速度である。
【００６３】
数１から求めたヘッド対向部材３５の速度ｖは、下記数２で与えられる。
【００６４】
【数２】
【００６５】
つまり、バネ３７の弾性力を大きくすることで、ヘッド対向部材３５の速度を早くすることができる。本実施例では、蓄勢された状態のバネ３７の弾性力を０．９８Ｎ（１００ｇｆ）とし、ヘッド対向部材３５と第１及び第２の柱状部材４６，４８との合計の質量を約１０ｇとした。
【００６６】
次に、本発明に係る気泡除去手段４０との比較のため、比較例として、特許文献２に記載のクリーニングローラ５０の移動速度について説明する。ここで、クリーニングローラ５０は液体吐出ヘッドと接触した状態で従動回転するものとする。
【００６７】
図１０（ｃ）のように、特許文献２に記載のクリーニングローラ５０が、液体吐出ヘッド５１に対して速さＶで移動したとする。つまり、クリーニングローラ５０の外縁部は速度Ｖで回転している。吐出口面５３から距離Ｈだけ離れた場所における外縁部の、吐出口面５３と垂直な方向の速さｖrは、下記数３によって与えられる。
【００６８】
【数３】
【００６９】
ここで、Ｒはクリーニングローラ５０の直径である。また比較例において、クリーニングローラ５０の直径を１０ｍｍ、速度Ｖを３０ｍｍ／ｓとした。
【００７０】
次に、数２で与えられた速さｖと、数３で与えられた速さｖrとを比較した結果を、図７を参照して説明する。図７は、実施例における速さｖと、比較例における速さｖrとをプロットしたグラフである。
【００７１】
実施例において、ヘッド対向部材３５が吐出口面１０から遠ざかる速度ｖは、比較例における速度ｖrよりも大きい。このように、バネ３７の弾性力によって、ヘッド対向部材３５を吐出口面１０から急激に遠ざけることが出来る。これにより、ヘッド対向部材３５と吐出口面１０との間の空間の体積が急激に増加し、当該空間の圧力は低下する。したがって、ノズル３３内のインクが効果的に排出されるため、気泡や塵や増粘インクの排出効果を高まる。
【００７２】
実施例において、距離ｈが２０μｍにおいて速度ｖが１ｍｍ／ｓ以上のときに、気泡の除去が可能であることを確認した。また、バネ３７の弾性力が０．９８Ｎ（１００ｇｆ）のときに、数式１とほぼ等しい速度に達することを確認した。
【００７３】
比較例のクリーニングローラ５０では、液体吐出ヘッド５１からの距離が２０μｍの位置において、１ｍｍ／ｓの速度であっても、ノズル５４内の気泡が残留することがあることを見出した。
【００７４】
気泡の残留を防ぐためには、クリーニングローラ５０の径を小さくして回転速度を上げることが考えられる。しかし、直径の小さいクリーニングローラ５０では、液体吐出ヘッド５１とクリーニングローラ５０との間の空間の体積が小さくなる。この体積の減少によって、吐出口５２近傍の圧力変化も低下し、気泡を除去する機能も低下する。
【００７５】
また、特許文献２に記載のクリーニングローラ５０において、クリーニングローラ５０を強制的に回転させて、回転速度を上げることも考えられる。しかし、クリーニングローラ５０の回転速度を上げると、激しく摩擦によって吐出口面５３が損傷するという懸念がある。したがって、特許文献２に記載のクリーニングローラ５０と比較すると、本発明の気泡除去手段４０は、ノズルの内部の気泡を除去する効果が向上する。
【００７６】
次に、本実施例における回復手段１９の他の構成要素について、図１を参照して説明する。
【００７７】
ワイパ２１は、ゴム状の弾性体からなるブレードであり、ワイパホルダ２０に取り付けられている。ワイパホルダ２０は往復移動可能となっている。ワイパホルダ２０の往復移動に伴い、ワイパ２１は液体吐出ヘッド７の吐出口面に接触する。これにより、吐出口面に付着したインクを拭き取り清掃することができる。
【００７８】
キャップ手段２２は、液体吐出ヘッド７の吐出口面を被うことができるように構成されている。これにより、吐出口の内部のインクの乾燥を防ぐことが出来る。また、キャップ手段２２には、ポンプ（不図示）が取り付けられていても良い。ポンプは、吐出口の内部のインクを強制的に吸引することができる。
【００７９】
キャップ手段２２と気泡除去手段４０は、それぞれを選択して利用することができる。液体吐出ヘッド７の状態や使用状況などにより、キャップ手段２２と気泡除去手段４０とを使い分けることで、より効果的に液体吐出ヘッド７のメンテナンスを行うことができる。
【００８０】
次に、液体吐出装置の他の構成について、図１を参照して説明する。液体吐出装置は、搬送ローラ１と排送ローラ１７とをさらに有している。搬送ローラ１は、記録動作時に、不図示の給紙装置から搬送された記録用紙３を、液体吐出ヘッド７の吐出口面と対向する位置へ搬送する。吐出口面と対向する位置には、プラテン４が設けられている。プラテン４は、搬送された記録用紙３を保持する。
【００８１】
搬送ローラ１は、不図示の紙送りモータから伝達される駆動力によって回転駆動される。また、搬送ローラ１に圧接し、搬送ローラ１と従動回転するピンチローラ２が設けられている。記録用紙３は、搬送ローラ１とピンチローラ２によって、プラテン４に搬送される。
【００８２】
また、排送ローラ１７に圧接し、排送ローラ１７と従動回転する拍車１８が設けられている。排送ローラ１７と拍車１８によって、記録用紙３は液体吐出装置の外部へ排出される。
【００８３】
キャリッジ５には、液体であるインクを貯留している複数の液体貯留部８が着脱可能に搭載されている。本実施例では、ブラック（Ｂｋ）インクの液体貯留部、イエロー（Ｙ）インクの液体貯留部、マゼンタ（Ｍ）インクの液体貯留部、シアン（Ｃ）インクの液体貯留部が搭載されている。しかしながら、液体貯留部８に貯留されるインクは、どのようなものでも良い。また、インクに限らず、様々な液体が貯留されていても良い。
【００８４】
液体吐出ヘッド７は、記録用紙３の搬送方向（副走査方向）に複数のノズルが並んでいる。本実施例では、一例として、ブラックインクを吐出する吐出口の列、イエローインクを吐出する吐出口の列、マゼンタインクを吐出する吐出口の列、およびシアンインクを吐出する吐出口の列が、液体吐出ヘッド７に形成されている。
【００８５】
キャリッジ５は、記録用紙３の搬送方向と直交する方向（主走査方向）に移動する。このキャリッジ５の移動に伴って、液体吐出ヘッド７の吐出口から記録データに応じて、記録用紙３に向けてインクを吐出する。これにより、文字や画像などの記録が行われる。
【００８６】
本実施例における液体吐出ヘッド７は、電気熱変換体を用いたヒータが発生する熱エネルギーによってインクに気泡を生じさせる。この気泡の圧力によって、液体吐出ヘッド７はインクを吐出する。すなわち、液体吐出ヘッド７は、熱エネルギーを利用してインクに気泡を生じさせ、その気泡の圧力によってインクを吐出する。
【００８７】
［第２の実施例］
次に、第２の実施例に係る液体吐出ヘッドの回復方法について述べる。本実施例に係る液体吐出装置の構成は、第１の実施例の液体吐出装置と同様である。ただし、本実施例の気泡除去手段では、ヘッド対向部材の表面に弾性体が形成されている必要は無い。
【００８８】
以下、本実施例に係る液体吐出ヘッドの回復方法について、図８（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。図８（ａ）〜（ｃ）は、液体吐出ヘッドの回復方法を示すステップ図である。
【００８９】
本実施例に係る液体吐出ヘッド７の回復方法は、液体付着工程と、近接工程と、排出工程と、を有する。
【００９０】
まず、液体吐出ヘッド７の吐出口９が形成された吐出口面１０を、ヘッド対向部材３５のヘッド対向面３４と対向させる。なお、図８（ａ）では、ノズル３３の内部に気泡４３が発生した状態の液体吐出ヘッド７が示されている。
【００９１】
次に、液体付着工程として、ヘッド対向面３４に液体を付着させる。本工程は、液体吐出ヘッド７からヘッド対向面３４に向けてインク４４を吐出することで容易に実施できる（図８（ａ）参照。）。インクの予備吐出により、ヘッド対向面３４にインク４４が付着する（図８（ｂ）参照。）。
【００９２】
液体付着工程は、後述の近接工程が終わる前までに実施しておけば良い。また、付着させる液体は、液体吐出ヘッド７から吐出される液体に限定されない。
【００９３】
液体付着工程において、予備吐出を行うことで、図８（ｃ）に示すように、液体吐出ヘッド７とヘッド対向面３４との間の空間を液体で満たすことができる。予備吐出のインク量は、液体吐出ヘッド及び気泡除去手段の形状や外部環境などによって適宜決定する。
【００９４】
次に、近接工程として、ヘッド対向部材３５を液体吐出ヘッド７の吐出口面１０に近接させる（図８（ｃ）参照。）。これにより、液体吐出ヘッド７とヘッド対向面３４との間の空間を、インク４４で満たすことができる。
【００９５】
次に、排出工程を実施する。排出工程は、第１の実施例と同様に実施される（図５（ｃ），（ｄ）参照）。本実施例では、液体吐出ヘッド７とヘッド対向面３４との間の空間をインク４４で満たすことにより、排出工程において、インク４４の排出効果が向上する。これにより、より効果的に気泡４３や増粘インクや塵を除去することができる。
【００９６】
本発明に係る液体吐出装置では、簡便な機構でノズル３３内のインクを排出することができる。このとき消費されるインク４４は、液体吐出ヘッド７と気泡除去手段４０との間の狭空間の体積以下である。したがって、インク４４の消費量を低減することができる。つまり、インクの消費量を抑えると伴に、液体吐出ヘッド７の回復を行うことができる。
【００９７】
このようにして、安定して高い印字品位を実現する液体吐出装置を提供することができる。
【００９８】
以上、本発明の望ましい実施形態について提示し、詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない限り、さまざまな変更及び修正が可能であることを理解されたい。
【００９９】
例えば、本発明に係る気泡除去手段４０は、キャップ手段の内部に構成されていても良い。特に、気泡除去手段４０が有するヘッド対向部材３５が、キャップ手段の内部に構成されていることが好ましい。
【０１００】
キャップ手段は、液体吐出ヘッド７の吐出口面１０を覆うように構成されており、吐出口９の内部の液体の乾燥を防ぐ。したがって、液体吐出ヘッド７の吐出口面１０を覆った状態で、本発明の回復方法を実施することができる。
【０１０１】
また、上記の実施例では、ヘッド対向部材３５が移動可能に構成されているが、ヘッド対向部材３５は固定されていても良い。この場合、液体吐出ヘッド７をヘッド対向部材３５に対して移動可能に構成すれば良い。つまり、吐出口９の内部の液体を排出することができる速度で、ヘッド対向面３４と吐出口面１０との間隔を広げることが可能であれば良い。
【０１０２】
上記の実施例では、液体吐出ヘッド７が吐出する液体がインクの場合について詳細に説明したが、液体はインクに限定されない。本発明の液体吐出ヘッド及び液体吐出装置は、医療分野において液状薬剤を霧状として肺吸入させる際に使用される吸入装置などで液体を微小な液滴として噴霧吐出するヘッドにも好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】本発明の一実施例に係る液体吐出装置の模式的斜視図。
【図２】（ａ）は図１に示された気泡除去手段の模式的平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った気泡除去手段の断面矢視図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は、気泡除去手段の動作を説明するためのステップ図。
【図４】気泡除去手段の動作中において、可動部に形成された突出部の位置の変化と、ヘッド対向部材の位置の変化と、を示すグラフである。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第１の実施例に係る液体吐出ヘッドの回復方法を示すステップ図である。
【図６】（ａ）及び（ｂ）は、ヘッド対向部材の移動速度を説明するための概略図である。
【図７】実施例におけるヘッド対向部材の吐出口面と垂直な方向の移動速度と、比較例におけるクリーニングローラの吐出口面と垂直な方向の移動速度と、を示すグラフ。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第２の実施例に係る液体吐出ヘッドの回復方法を示すステップ図である。
【図９】特許文献２に記載のクリーニングローラの模式的側面図。
【図１０】（ａ）〜（ｃ）は、図９に記載のクリーニングローラが吐出口面を清掃するステップを拡大して示した図。
【符号の説明】
【０１０４】
７ 液体吐出ヘッド
９ 吐出口
１０ 吐出口面
１９ 回復手段
２２ キャップ手段
２３ フレーム部
３３ ノズル
３４ ヘッド対向面
３５ ヘッド対向部材
３６ 可動部
３６ａ 突出部
３７ バネ
３８ 第１の開口部
３９ 第２の開口部
４０ 気泡除去手段
４３ 気泡
４４ インク
４６ 第１の柱状部材
４６ａ 規制部
４８ 第２の柱状部材
４８ａ 先端部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出するための吐出口が形成された液体吐出ヘッドの吐出状態を回復するための回復手段を有する液体吐出装置において、
前記回復手段は、前記液体吐出ヘッドの前記吐出口が形成された面である吐出口面が配置される位置と対向する面と、
前記面を前記吐出口面と接触または近接させてから、前記吐出口の内部の前記液体を排出することができる速度で前記面と前記吐出口面との間隔を広げることが可能な機構と、を有することを特徴とする、液体吐出装置。
【請求項２】
前記面は前記吐出口面と密着可能な形状を持つことを特徴とする、請求項１に記載の液体吐出装置。
【請求項３】
前記機構は、前記面と前記吐出口面との間隔を広げるとき、弾性エネルギーを蓄積させた弾性体の復元力を用いることを特徴とする、請求項１または２に記載の液体吐出装置。
【請求項４】
前記機構は、
前記面を支持し、且つ、前記位置に対して移動可能である可動部と、
前記面を前記位置から遠ざかる方向に付勢する弾性体と、
前記弾性体に弾性エネルギーが蓄積された状態で前記面が前記方向へ移動しないように規制する規制部であって、前記可動部を前記位置に向けて移動し、前記面を前記位置における前記吐出口面に押しつけることで前記状態を解除して、前記面を前記位置から遠ざかる方向に移動させる規制部と、
を有する、請求項１から３のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
【請求項５】
前記弾性体がバネであることを特徴とする、請求項３または４に記載の液体吐出装置。
【請求項６】
前記面が別の弾性体で形成されていることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
【請求項７】
前記液体吐出ヘッドの前記吐出口面を覆い、前記吐出口の内部の前記液体の乾燥を防ぐためのキャップ手段をさらに有し、
前記面は、前記キャップ手段に設けられていることを特徴とする、請求項１から６のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
【請求項８】
前記速度は、前記位置における前記吐出口面と前記面との距離が２０μｍのときに、１ｍｍ／ｓ以上であることを特徴とする、請求項１から７のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
【請求項９】
液体を吐出するための吐出口が形成された液体吐出ヘッドの吐出状態の回復方法であって、
前記吐出口が形成された面である吐出口面に、前記吐出口面と対向する面を接触または近接させる近接工程と、
前記吐出口の内部の前記液体を排出することができる速度で、前記面と前記吐出口面との間隔を広げる排出工程と、を有する、液体吐出ヘッドの回復方法。
【請求項１０】
前記近接工程が終わる前に、前記面に液体を付着させる液体付着工程をさらに実施する、請求項９に記載の液体吐出ヘッドの回復方法。
【請求項１１】
前記液体は前記液体吐出ヘッドが吐出する液体である、請求項１０に記載の液体吐出ヘッドの回復方法。
【請求項１２】
前記近接工程において、前記吐出口面と前記面との距離を２０μｍ以下にする、請求項９から１１のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの回復方法。
【請求項１】
液体を吐出するための吐出口が形成された液体吐出ヘッドの吐出状態を回復するための回復手段を有する液体吐出装置において、
前記回復手段は、前記液体吐出ヘッドの前記吐出口が形成された面である吐出口面が配置される位置と対向する面と、
前記面を前記吐出口面と接触または近接させてから、前記吐出口の内部の前記液体を排出することができる速度で前記面と前記吐出口面との間隔を広げることが可能な機構と、を有することを特徴とする、液体吐出装置。
【請求項２】
前記面は前記吐出口面と密着可能な形状を持つことを特徴とする、請求項１に記載の液体吐出装置。
【請求項３】
前記機構は、前記面と前記吐出口面との間隔を広げるとき、弾性エネルギーを蓄積させた弾性体の復元力を用いることを特徴とする、請求項１または２に記載の液体吐出装置。
【請求項４】
前記機構は、
前記面を支持し、且つ、前記位置に対して移動可能である可動部と、
前記面を前記位置から遠ざかる方向に付勢する弾性体と、
前記弾性体に弾性エネルギーが蓄積された状態で前記面が前記方向へ移動しないように規制する規制部であって、前記可動部を前記位置に向けて移動し、前記面を前記位置における前記吐出口面に押しつけることで前記状態を解除して、前記面を前記位置から遠ざかる方向に移動させる規制部と、
を有する、請求項１から３のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
【請求項５】
前記弾性体がバネであることを特徴とする、請求項３または４に記載の液体吐出装置。
【請求項６】
前記面が別の弾性体で形成されていることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
【請求項７】
前記液体吐出ヘッドの前記吐出口面を覆い、前記吐出口の内部の前記液体の乾燥を防ぐためのキャップ手段をさらに有し、
前記面は、前記キャップ手段に設けられていることを特徴とする、請求項１から６のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
【請求項８】
前記速度は、前記位置における前記吐出口面と前記面との距離が２０μｍのときに、１ｍｍ／ｓ以上であることを特徴とする、請求項１から７のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
【請求項９】
液体を吐出するための吐出口が形成された液体吐出ヘッドの吐出状態の回復方法であって、
前記吐出口が形成された面である吐出口面に、前記吐出口面と対向する面を接触または近接させる近接工程と、
前記吐出口の内部の前記液体を排出することができる速度で、前記面と前記吐出口面との間隔を広げる排出工程と、を有する、液体吐出ヘッドの回復方法。
【請求項１０】
前記近接工程が終わる前に、前記面に液体を付着させる液体付着工程をさらに実施する、請求項９に記載の液体吐出ヘッドの回復方法。
【請求項１１】
前記液体は前記液体吐出ヘッドが吐出する液体である、請求項１０に記載の液体吐出ヘッドの回復方法。
【請求項１２】
前記近接工程において、前記吐出口面と前記面との距離を２０μｍ以下にする、請求項９から１１のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの回復方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００９−２９８０２６（Ｐ２００９−２９８０２６Ａ）
【公開日】平成２１年１２月２４日（２００９．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１５５２０２（Ｐ２００８−１５５２０２）
【出願日】平成２０年６月１３日（２００８．６．１３）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月２４日（２００９．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月１３日（２００８．６．１３）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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