(57)【要約】【課題】インク中の気泡を除去して吐出不良を防止しつつ、クリーニング技術等との円滑な組合せによって吐出安定性の向上が図れ、かつ、ライン方式のインクジェットプリンタにも容易に適用可能な液体吐出装置及び液体吐出装置の制御方法を提供する。【解決手段】ノズル１８を形成したノズルシート１７と、全てのインク液室１２と連通する共通のインク流路２１とを備えるインクジェットプリンタに、インク流路２１内の気泡を含むインクをノズル１８以外より吸引して気泡を除去する気泡除去手段と、ノズルシート１７の液体吐出面にクリーニングローラ３１を接触させ、クリーニングローラ３１によって付着物を除去するクリーニング手段と、気泡除去手段及びクリーニング手段を作動させる制御手段とを備え、制御手段により、印画の終了後に、気泡除去手段及びクリーニング手段を作動させるようにした。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のエネルギー発生素子を一方向に配列したヘッドチップと、
液滴を吐出するためのノズルを形成したノズルシートと、
前記ヘッドチップの前記エネルギー発生素子の形成面と前記ノズルシートとの間に積層され、各前記ノズルに対応して液室を形成するための液室形成部材と、
前記ヘッドチップの全ての前記液室と連通する共通の液体流路を形成するための共通流路部材と
を備え、
前記エネルギー発生素子により、前記液室内の液体を液滴として前記ノズルから吐出し、被記録媒体に着弾させて印画する液体吐出装置であって、
前記共通流路部材と接続され、前記液体流路内の気泡を含む液体を前記ノズル以外より排出して、前記液体流路内の気泡を除去する気泡除去手段と、
前記ノズルシートの液体吐出面にクリーニング部材を接触させ、前記クリーニング部材によって付着物を除去するクリーニング手段と、
前記気泡除去手段及び前記クリーニング手段を作動させる制御手段と
を備え、
前記制御手段は、印画の終了後に、前記気泡除去手段及び前記クリーニング手段を作動させる
ことを特徴とする液体吐出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の液体吐出装置において、
前記制御手段は、被記録媒体に対する印画とは別に、前記エネルギー発生素子を駆動して、前記ノズルから液滴を予備吐出させる
ことを特徴とする液体吐出装置。
【請求項３】
請求項１に記載の液体吐出装置において、
前記気泡除去手段は、液体を吸引して前記液体流路内の気泡を含む液体を排出する
ことを特徴とする液体吐出装置。
【請求項４】
請求項３に記載の液体吐出装置において、
前記気泡除去手段による液体の吸引により、前記ノズル内の液体のメニスカスに作用する圧力は、メニスカスの毛管圧力よりも小さい
ことを特徴とする液体吐出装置。
【請求項５】
請求項１に記載の液体吐出装置において、
前記気泡除去手段によって前記液体流路内から排出された液体は、循環して再び前記液体流路内に戻る
ことを特徴とする液体吐出装置。
【請求項６】
請求項１に記載の液体吐出装置において、
前記クリーニング手段は、前記クリーニング部材により、前記ノズル内の液体を吸収する
ことを特徴とする液体吐出装置。
【請求項７】
請求項１に記載の液体吐出装置において、
前記クリーニング手段は、前記クリーニング部材を内部に収容し、前記ノズルシートの液体吐出面を保護するキャップ部材を備え、
前記キャップ部材は、前記ノズルシートと平行な方向に移動する
ことを特徴とする液体吐出装置。
【請求項８】
請求項７に記載の液体吐出装置において、
前記クリーニング部材は、断面が円形であり、前記キャップ部材が移動すると、前記ノズルシートの液体吐出面と接触しながら従動回転する
ことを特徴とする液体吐出装置。
【請求項９】
複数のエネルギー発生素子を一方向に配列したヘッドチップと、
液滴を吐出するためのノズルを形成したノズルシートと、
前記ヘッドチップの前記エネルギー発生素子の形成面と前記ノズルシートとの間に積層され、各前記ノズルに対応して液室を形成するための液室形成部材と、
前記ヘッドチップの全ての前記液室と連通する共通の液体流路を形成するための共通流路部材と、
前記共通流路部材と接続され、前記液体流路内の気泡を含む液体を前記ノズル以外より排出して、前記液体流路内の気泡を除去する気泡除去手段と、
前記ノズルシートの液体吐出面にクリーニング部材を接触させ、前記クリーニング部材によって付着物を除去するクリーニング手段と、
前記気泡除去手段及び前記クリーニング手段を作動させる制御手段と
を備え、
前記エネルギー発生素子により、前記液室内の液体を液滴として前記ノズルから吐出し、被記録媒体に着弾させて印画する液体吐出装置の制御方法であって、
前記制御手段は、印画の終了後に、前記気泡除去手段を作動させて前記液体流路内の気泡を除去するとともに、前記クリーニング手段を作動させて前記ノズルシートの液体吐出面の付着物を除去する
ことを特徴とする液体吐出装置の制御方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の液体吐出装置の制御方法において、
前記制御手段は、最初に前記気泡除去手段を作動させ、続いて前記クリーニング手段を作動させる
ことを特徴とする液体吐出装置の制御方法。
【請求項１１】
請求項９に記載の液体吐出装置の制御方法において、
前記制御手段は、被記録媒体に対する印画とは別に、前記エネルギー発生素子を駆動して、前記ノズルから液滴を予備吐出させる
ことを特徴とする液体吐出装置の制御方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の液体吐出装置の制御方法において、
前記制御手段は、印画の終了後に、前記エネルギー発生素子を駆動して、前記ノズルから液滴を予備吐出させる
ことを特徴とする液体吐出装置の制御方法。
【請求項１３】
請求項１１に記載の液体吐出装置の制御方法において、
前記制御手段は、印画の終了後に、最初に前記気泡除去手段を作動させ、続いて前記クリーニング手段を作動させ、その後さらに前記エネルギー発生素子を駆動して、前記ノズルから液滴を予備吐出させる
ことを特徴とする液体吐出装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットプリンタ等の液体吐出装置において、液体中に含まれる気泡を除去するとともに、液体の吐出面をクリーニングする液体吐出装置及び液体吐出装置の制御方法に係るものであり、詳しくは、印画の終了後に、気泡除去手段及びクリーニング手段を作動させることにより、印画品質の低下を防止する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンタの印画品質の低下を防止するために、従来から種々の技術が提案されている。
このような技術の１つとして、インク中の気泡を除去することにより、印画品質の低下を防止する技術が知られている。すなわち、インク中に気泡が含まれていると、その気泡がプリンタヘッドに運ばれ、インク液室内に残留するようになる。すると、インクの不吐出や不完全吐出等の吐出不良が生じ、印画品質が低下してしまう。そのため、インク中に含まれている気泡は、適宜除去する必要がある。そこで、例えば負圧発生手段を用いて、プリンタヘッドの液体吐出面側からインクを吸引することにより、インク液室内の気泡やゴミをインクとともに排出するのである。
【０００３】
具体的には、ノズル閉鎖部材と、インクポンプとを備え、インクポンプでインクを吸引するようにしたインクジェットプリンタが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
このインクジェットプリンタによれば、ノズルシートの液体吐出面をノズル閉鎖部材で覆って気密状態とし、インクポンプを用いて全ノズルからインクを吸引することにより、インクごと強制的に気泡やゴミを排出させることができる。したがって、吐出不良の要因となる気泡等をプリンタヘッド内から除去することができる。
【特許文献１】特開２０００−８５１５３号公報
【０００４】
また、ノズルシートの液体吐出面の汚れ、液体吐出面に付着したインク溜まり等によっても印画品質が低下する。特に、カラー対応のインクジェットプリンタの場合、既存のインクと異なる色のインク溜まりがノズルから入り込むと、既存のインクと混色を生じ、印画の際に、混色インクが吐出されて画質が低下する。そのため、ノズルシートの液体吐出面から汚れやインク溜まりを除去する必要がある。そこで、例えばゴム質のブレードやクリーニングローラ等のクリーニング部材でノズルシートの液体吐出面をワイプし、ノズル周辺の汚れやノズルシートに付着したインク溜まりを払拭する技術が知られている。
【０００５】
具体的には、ノズルシートの液体吐出面に、多孔質の弾性体からなるクリーニングローラを接触させつつ、回転させるようにしたインクジェットプリンタが開示されている（例えば、特許文献２参照）。
このインクジェットプリンタによれば、クリーニングローラが弾性変形して復帰する際に、多孔質体の各セルに毛細管力が発生するようになるので、ノズル内のインクを吸収しながら、汚れや異物を払拭することができる。そして、インクや異物等の再付着及びプリンタヘッド内への飛散を防止することにより、クリーニング効果を向上させることができる。
【特許文献２】特開平４−１８５４５０号公報
【０００６】
さらに、ノズルの目詰まり、ノズル内の不純物の存在によっても印画品質が低下する。そのため、使用頻度の低いノズルの目詰まりを防止したり、ノズル内の不純物を排出したりする必要がある。そこで、所定の時間間隔で自動的に、印画を目的とないインクの吐出を行ったり、使用者が必要に応じて回復ボタン等を押すことで、印画とは全く別にインクの吐出を行う予備吐出の技術が知られている。そして、この予備吐出は、電源投入時や印画動作中に、上述した気泡除去やクリーニングと組み合わせて行うことで、インクの吐出を一層安定させることができる。
【０００７】
さらにまた、クリーニングや予備吐出を実施するタイミングに関しては、例えばインクカートリッジの装填形態や、プリンタヘッドの回復動作を行った後の経過時間等に応じ、最適なクリーニング動作を実行するように構成した技術（例えば、特許文献３参照）や、使用者が要求するタイミングで、プリンタヘッドの各種メンテナンスを行うことを可能にした技術（例えば、特許文献４参照）が開示されている。
【特許文献３】特開２００１−２３９６７９号公報
【特許文献４】特開平７−１２５２２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記の特許文献１の技術では、気泡を含むインクをノズルから吸引できるように、ノズル閉鎖部材でノズルの周辺を密閉しておく必要がある。そのため、構造的に複雑化し、生産性及び経済性が悪くなるという問題がある。また、ノズル閉鎖部材による密閉状態が不十分であると、吸引ができないために気泡の除去ができないという問題もある。
【０００９】
特に、印画幅分のラインヘッドを形成するライン方式のプリンタの場合には、ヘッドを移動させて印画を行うシリアル方式のプリンタに比べ、ノズルの形成範囲が非常に広くなる。そのため、ノズル閉鎖部材が大型化し、構造上の問題が大きくなるだけでなく、気密性が維持できるようにノズルの周辺を密閉することは、実際上極めて困難である。
また、ノズル閉鎖部材でノズルの周辺を密閉することができたとしても、ノズルが非常に多いラインヘッドの場合、気泡の有無によって流路抵抗の差が非常に大きくなり、均一な圧力で吸引できないという問題が生じる。そのため、気泡除去の信頼性が低くなってしまう。
【００１０】
さらに、上記の特許文献１の技術では、インクの初期充填が気泡除去の開始基準となっており、初期充填時から一定時間経過後に気泡の除去が行われるので、インクの充填間隔が変われば、気泡除去の頻度も変わってしまう。すなわち、プリンタの動作状況や使用者の取扱い方の違い等に左右され、結果的に不定期に、気泡の除去が行われることとなる。この場合、気泡除去の間隔が短いときは問題ないが、間隔が長いときは、当然ながらインク中に含まれる気泡が多くなり、吐出安定性に悪影響を及ぼすことがある。そのため、プリンタの性能維持期間に差異が生じるという問題がある。
【００１１】
さらにまた、安定的にインクを吐出して、印画品質の低下を防止するためには、上述した各種の技術を組み合わせることが効果的であるが、上記の特許文献１の技術では、ノズル閉鎖部材がノズルシートの液体吐出面を覆うので、上記の特許文献２のようなクリーニング技術や、予備吐出の技術を円滑に組み合わせることができない。
そして、上記の特許文献３及び特許文献４に記載されたタイミングでクリーニング等を行う際にも、ノズル閉鎖部材が邪魔になる場合がある。
【００１２】
しかも、本件出願人は、未開示の先願技術である特願２００３−３７３４３、特願２００２−３６０４０８、及び特願２００３−５５２３６等により、ノズルから吐出するインク液滴の吐出方向を複数の方向に可変とすることで、高品位な印画を可能とした技術を、既に提案している。
このように、ノズルから吐出するインク液滴の吐出方向を積極的に変化させる技術を用いる場合には、その前提として、特に、インク液滴の吐出安定性が優れていることが要求される。
【００１３】
また、本件出願人は、未開示の先願技術である特願２００３−３６４９３９、特願２００３−３６４９４０、特願２００３−３６４９４１、及び特願２００３−３６４９４２により、インク流路内に負圧を発生させ、インク流路内のインクをインクタンクとの間で循環させることで、循環時のノズルからのインク漏れを防止しつつ、インクに含まれる気泡を除去する技術を、既に提案している。
しかし、インクの循環前にインク液室内に入ってしまった気泡は、インク液室内の流路抵抗が大きい上に、インク液室の側壁が障害となることから、インク液室内に停滞して除去できないことも考えられる。そのため、印画品質の低下を防止するためには、さらなる改良の余地がある。
【００１４】
したがって、本発明が解決しようとする課題は、常に高画質で印画できるように、インク中の気泡を除去して吐出不良を防止しつつ、生産性及び経済性に優れ、クリーニング技術等との円滑な組合せによって吐出安定性の向上が図れ、かつ、ライン方式のインクジェットプリンタにも容易に適用可能な液体吐出装置及び液体吐出装置の制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、以下の解決手段によって、上述の課題を解決する。
本発明の１つである請求項１に記載の発明は、複数のエネルギー発生素子を一方向に配列したヘッドチップと、液滴を吐出するためのノズルを形成したノズルシートと、前記ヘッドチップの前記エネルギー発生素子の形成面と前記ノズルシートとの間に積層され、各前記ノズルに対応して液室を形成するための液室形成部材と、前記ヘッドチップの全ての前記液室と連通する共通の液体流路を形成するための共通流路部材とを備え、前記エネルギー発生素子により、前記液室内の液体を液滴として前記ノズルから吐出し、被記録媒体に着弾させて印画する液体吐出装置であって、前記共通流路部材と接続され、前記液体流路内の気泡を含む液体を前記ノズル以外より排出して、前記液体流路内の気泡を除去する気泡除去手段と、前記ノズルシートの液体吐出面にクリーニング部材を接触させ、前記クリーニング部材によって付着物を除去するクリーニング手段と、前記気泡除去手段及び前記クリーニング手段を作動させる制御手段とを備え、前記制御手段は、印画の終了後に、前記気泡除去手段及び前記クリーニング手段を作動させることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の他の１つである請求項９に記載の発明は、上記の請求項１の液体吐出装置の制御方法であって、前記制御手段は、印画の終了後に、前記気泡除去手段を作動させて前記液体流路内の気泡を除去するとともに、前記クリーニング手段を作動させて前記ノズルシートの液体吐出面の付着物を除去することを特徴とする。
【００１７】
上記の発明においては、全ての液室と連通する共通の液体流路内の気泡は、気泡除去手段によって除去される。そのため、気泡の量は、常に一定の基準値以下となり、吐出安定性が向上する。
また、ノズルシートの液体吐出面の付着物は、クリーニング部材によって除去される。そのため、液体吐出面の汚れやインク溜まり等に起因する印画品質の低下も防止することができる。
【００１８】
ここで、気泡除去手段は、液体流路を形成するための共通流路部材と接続されており、液体流路内の気泡を含む液体を排出する。ただし、ノズルを塞ぐ必要がないので、気泡の除去が、ノズルシートの液体吐出面のクリーニングに対する直接的な妨げとなることはない。そのため、気泡を除去する動作と、クリーニングの動作とを円滑に組み合わせることができる。
【００１９】
また、気泡除去手段及びクリーニング手段は、制御手段により、印画の終了後に作動するようになっている。そのため、次回の印画に対する事前準備となるだけでなく、液体吐出装置の待機中の状態が良好に保たれることとなり、ノズルシートの液体吐出面に付着したインク溜まり等の固着が防止されるとともに、液体流路内の気泡の発生や成長を低減することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の液体吐出装置及び液体吐出装置の制御方法は、液体流路内の気泡を含む液体をノズル以外より排出して、液体流路内の気泡を除去する気泡除去手段を備えるので、ノズルからインクが流出せず、ノズルシートの液体吐出面やノズルシートの周辺をインクで汚すことがない。
また、気泡除去のためにノズルを塞がないので、気泡除去手段と、付着物を除去するクリーニング手段とを円滑に組み合わせることができる。
【００２１】
そして、本発明の液体吐出装置及び液体吐出装置の制御方法によれば、印画の終了後に、気泡除去手段及びクリーニング手段を作動させるので、印画中に発生又は成長した気泡や、ノズルシートの液体吐出面に付着したインク溜まり等を除去することができるだけでなく、印画の終了時に、一時的に負圧状態となった液室の内部に液体吐出面のインク溜まりが引き込まれ、生成された混色インクまで効果的に除去することができる。
したがって、次回の印画時におけるインクの吐出不良が防止され、常に高画質で印画することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
本発明における液体吐出装置は、下記実施形態では、印画幅分のラインヘッド１０を形成したライン方式のインクジェットプリンタに相当する。そして、このインクジェットプリンタは、Ａ４サイズのカラー対応のものとなっている。
【００２３】
また、下記実施形態において、吐出する液体はインクであり、インクを収容する液室がインク液室１２で、ノズル１８から吐出される微少量（例えば数ピコリットル）のインクがインク液滴である。さらに、下記実施形態では、エネルギー発生素子として発熱抵抗体１３を使用しており、この発熱抵抗体１３は、インク液室１２の一面（底壁部分）をも構成している。さらにまた、下記実施形態において、液室形成部材は、インク液室１２の側壁を構成しているバリア層１５に相当する。
【００２４】
そして、下記実施形態におけるインクジェットプリンタのラインヘッド１０は、Ａ４サイズのカラー対応であるから、インク液室１２、発熱抵抗体１３及びノズル１８は、各色ごとに、Ａ４サイズの印画幅相当数だけある。ただし、同色のインクを収容する全てのインク液室１２は、共通流路部材２０によって形成された共通のインク流路２１（本発明の液体流路に相当）で連通している。
【００２５】
図１は、本実施形態のインクジェットプリンタを示す断面図である。
図１に示すように、インクジェットプリンタのプリンタ本体５１は、被記録媒体である印画紙の給紙トレイや排紙トレイ、印画紙の搬送装置等を備えている。そして、プリンタ本体５１内には、カラー対応のラインヘッド１０が装着されている。
【００２６】
ここで、ラインヘッド１０は、４色のインクを吐出する。すなわち、ノズルシート１７の内面には、複数のヘッドチップが配置され、４個のインクカートリッジ４１からインクが供給される。各のインクカートリッジ４１には、それぞれＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、及びＫ（ブラック）の４色のインクが充填されており、インクは、各インクカートリッジ４１の底面部から液体流路（図示せず）を通ってヘッドチップに至る。なお、各インクカートリッジ４１は、プリンタ本体５１からそれぞれ着脱自在となっている。
【００２７】
また、ラインヘッド１０には、ヘッドキャップユニット３０（本発明のキャップ部材に相当）が装着されている。このヘッドキャップユニット３０は、ノズルシート１７の外側に配置してインク吐出面を保護するものであり、上面が開口した浅い箱状となっている。そして、モータ等の移動手段により、図１の左右方向であって、ノズルシート１７と平行な方向に移動し、図１の左方向に移動したところで、ノズルシート１７のインク吐出面を保護する。なお、ヘッドキャップユニット３０は、図１の右方向に移動した状態でラインヘッド１０から取り外すことができ、図１の左方向に戻った状態で再びラインヘッド１０に装着される。
【００２８】
図１に示す本実施形態のインクジェットプリンタで印画するには、最初に、図１の右方向にヘッドキャップユニット３０を移動させて、ノズルシート１７のインク吐出面を開ける。そして、給紙トレイから印画紙を搬送する。続いて、印画情報に基づいて、ラインヘッド１０の下側で印画紙を精密に紙送りしながら、ノズルシート１７のノズルから４色のインク液滴を適宜吐出する。すると、印画紙上に、文字や画像等がカラーで印画されることとなる。
【００２９】
一方、インクジェットプリンタの停止中は、ヘッドキャップユニット３０が図１の左方向に移動し、ノズルシート１７のインク吐出面を全面的に覆うように閉じる。そのため、ノズルシート１７のインク吐出面が保護され、埃が付着したり傷が付くようなことがなくなり、ノズルの乾燥や目詰まりも防止される。
【００３０】
また、ヘッドキャップユニット３０の内部には、クリーニングローラ３１（本発明のクリーニング部材に相当）が収容されている（図１中のヘッドキャップユニット詳細図参照）。このクリーニングローラ３１は、断面が円形で、弾性変形が可能な多孔質体（例えばウレタン系やポリエチレン系のスポンジ等）からなるもので、ノズルシート１７の長手方向と平行に取り付けられている。そして、ヘッドキャップユニット３０が図１の右方向に移動してノズルシート１７のインク吐出面を開くと、クリーニングローラ３１がノズルシート１７のインク吐出面に適度な圧力で接触しながら従動回転する。そのため、ノズルシート１７に付着したインクや汚れは、クリーニングローラ３１によって除去される。
【００３１】
なお、クリーニングローラ３１に界面活性剤を含浸させておけば、インクが馴染んで吸収されやすくなるので、クリーニング効果が一段と向上する。また、クリーニングローラ３１は、回転しないように、ヘッドキャップユニット３０に固定されていても良く、ブレーキ機構等によって回転を制限し、ノズルシート１７を擦りつつ回転するようにしても良い。
【００３２】
このように、図１に示すインクジェットプリンタのラインヘッド１０は、ヘッドキャップユニット３０の内部にクリーニングローラ３１が収容され、これがクリーニング手段を構成している。そして、ヘッドキャップユニット３０によってノズルシート１７のインク吐出面に対する埃の付着や傷付きが防止され、ヘッドキャップユニット３０内のクリーニングローラ３１によってノズルシート１７に付着したインクや汚れが除去される。
【００３３】
図２は、図１に示すインクジェットプリンタのラインヘッド１０の分解斜視図であり、プリンタ本体５１（図１参照）の正面側（図１の右側）から見た図である。
図２に示すように、ラインヘッド１０は、ヘッドチップ１９を千鳥状に複数個並設し、これらのヘッドチップ１９の下部を、１枚のノズルシート１７の内面側に貼り合わせて形成される。ここで、ノズルシート１７に形成された各ノズル１８は、全てのヘッドチップ１９の各インク液室（図示せず）に対応する位置にあり、各ノズル１８の相互の間隔は、千鳥状に隣接する部分を含め、全て等間隔となっている。
【００３４】
また、千鳥状に並べたヘッドチップ１９の列は４列あり、各列ごとに、ヘッドフレーム１６の収容空間１６ａの内部に配置されるようになっている。そして、ヘッドチップ１９の背面であって、ヘッドフレーム１６の収容空間１６ａには、各列ごとに、共通流路部材（図示せず）が取り付けられ、４個のインクカートリッジ４１（図１参照）からヘッドチップ１９の各列に、それぞれ異なる色のインクが供給される。
【００３５】
ここで、ヘッドフレーム１６は、ノズルシート１７の上面に貼り付けられる支持部材であり、１枚でＡ４サイズに対応する幅広のノズルシート１７に、剛性を付与している。なお、ヘッドフレーム１６は、厚さが約５ｍｍでノズルシート１７に対応するサイズとなっており、各ヘッドチップ１９の各列の各収容空間１６ａの長さを、Ａ４サイズの横幅（約２１ｃｍ）に合わせている。また、ノズルシート１７の下方には、ノズルシート１７のインク吐出面を全面的に覆うヘッドキャップユニット３０が配置されており、矢印の方向に往復移動する。
【００３６】
このように、図２に示すラインヘッド１０は、ヘッドチップ１９の各列の各インク液室と、１枚のノズルシート１７に形成された各ノズル１８とが対応している。そして、各インク液室内のインクは、ヘッドチップ１９に配列された発熱抵抗体により、インク液滴として各ノズル１８から吐出され、Ａ４サイズの印画紙上に文字や画像等がカラーで印画される。
【００３７】
図３は、図２に示すラインヘッド１０のインク液室１２周辺を拡大して示す図であり、図３（ａ）は、その斜視図、図３（ｂ）は、その断面図である。
図３に示すように、ヘッドチップ１９の基板には、複数の発熱抵抗体１３が一定間隔で一方向に配列されている。また、ノズルシート１７には、各発熱抵抗体１３と対応する位置に、それぞれノズル１８が形成されている。そして、ヘッドチップ１９とノズルシート１７との間には、バリア層１５が積層されている。
【００３８】
ここで、ヘッドチップ１９を構成する基板は、シリコン、ガラス、セラミックス等からなる半導体基板である。そして、発熱抵抗体１３は、この基板の一方の面に、半導体や電子デバイス製造技術用の微細加工技術を用いて析出形成されている。なお、この発熱抵抗体１３は、基板上に形成された導体部（図示せず）を介して外部回路と電気的に接続される。
【００３９】
また、バリア層１５は、ヘッドチップ１９を構成する基板の発熱抵抗体１３側に形成されたものである。すなわち、バリア層１５は、基板の上面全体に感光性樹脂を塗布し、しかるべき形状のパターンを描いたフォトマスクを介して、感光性樹脂を感光するに最適な波長帯の放射光を持った露光機による露光を行った後、露光した感光性樹脂層を所定の現像液で現像し、未露光部分を除去することにより、発熱抵抗体１３の周辺を除く基板上にパターニング形成してある。
【００４０】
さらに、ノズルシート１７は、例えばＮｉ（ニッケル）による電鋳技術によって形成されたものであり、ノズルシート１７には、複数のノズル１８が配列されている。そして、図３に示すように、バリア層１５を積層したヘッドチップ１９は、各ノズル１８の位置と各発熱抵抗体１３の位置とが合うように、すなわち、各ノズル１８が各発熱抵抗体１３に対向するように、精密に位置決めがなされ、バリア層１５を下にして、ノズルシート１７上に配置される。
【００４１】
したがって、図３（ａ）に示すように、インク液室１２は、発熱抵抗体１３を囲むようにして、ヘッドチップ１９の基板とバリア層１５とノズルシート１７とで構成される。すなわち、ヘッドチップ１９の基板及び発熱抵抗体１３は、図３（ａ）中、インク液室１２の上壁を構成し、バリア層１５は、インク液室１２の３つの横壁を構成し、ノズルシート１７は、インク液室１２の下壁を構成する。
【００４２】
また、インク液室１２は、図３（ａ）中、右下方向に開口領域を有しており、この開口領域が共通のインク流路２１と連通する。すなわち、図３（ｂ）に示すように、ヘッドチップ１９の上側には共通流路部材２０が配置されており、共通流路部材２０によって形成された共通のインク流路２１が全てのインク液室１２と連通している。したがって、インクカートリッジ（図示せず）内のインクは、共通のインク流路２１を流れ、全てのインク液室１２に供給されることとなる。
【００４３】
そして、インク液室１２にインクが満たされた状態で、制御手段（図示せず）からの指令によって発熱抵抗体１３に短時間、例えば１〜３μｓｅｃの間、パルス電流が流されると、発熱抵抗体１３が急速に加熱される。その結果、発熱抵抗体１３と接する部分に気相のインク気泡が発生し、そのインク気泡の膨張によって、所定の体積のインクが押しのけられる（インクが沸騰する）。すると、これが吐出圧力となり、押しのけられたインクと同等の体積のインクがインク液滴としてノズル１８から吐出され、印画紙上に着弾することとなる。
【００４４】
図４は、図３に示すインク液室１２の周辺に、気泡や、異なる色のインクが混入した状態を示す斜視図である。
上述したように、インクは、インク流路２１からインク液室１２に供給されるが、インク流路２１内のインクに気泡が含まれていると、気泡がインク液室１２の開口領域に滞留したり、インク液室１２内に入り込むことがある。また、プリンタ本体５１（図１参照）内に飛散した微細なインクミストや、ノズル１８から溢れたインクやインクミストが蓄積してノズルシート１７上に付着し、インク溜まりができる。そして、印画の終了時に、一時的に負圧状態となったインク液室１２の内部に、ノズル１８からインク溜まりが入り込むことがある。
【００４５】
図４に示すように、気泡がインク液室１２の開口領域に滞留すると、インク流れの障害となり得る。そのため、インク液室１２内で、インクが供給不足となったり、気泡が吐出圧力に対するダンパーとなったりする。すると、たとえノズルシート１７に付着したインク溜まりをクリーニングローラ３１によって除去したとしても、インクの不吐出や不完全吐出等の吐出不良が生じてしまう。
【００４６】
また、カラー対応のラインヘッド１０の場合、既存のインクと異なる色のインク溜まりがインク液室１２内に入り込むと、既存のインクと混色を生じ、混色インクとなってインク流路２１にまで拡散することがある。そして、このような状態で印画すると、混色インクが吐出されることとなり、濃度変化、色相ずれ、筋むら等の画質低下を引き起こす。
【００４７】
したがって、インク流路２１内の気泡を除去し、吐出不良を防止するための気泡除去手段が必要となる。また、インク液室１２内の混色インクを除去し、画質の低下を防止するためのクリーニング手段が必要となる。
そこで、以下、制御手段によって気泡除去手段を作動させ、インク流路２１内の気泡を含むインクを排出して、インク流路２１内の気泡を除去するとともに、クリーニング手段を作動させ、インク液室１２内の混色インクをクリーニングローラ３１で吸収することができるようにした本実施形態のインクジェットプリンタについて説明する。
【００４８】
図５は、本実施形態のインクジェットプリンタにおける気泡除去手段を示す概念図である。
図５に示すように、ノズル１８が形成されたノズルシート１７の上方には、共通流路部材２０が配置されており、共通流路部材２０によって形成された共通のインク流路２１がヘッドチップの全てのインク液室１２（図３及び図４参照）と連通している。また、共通流路部材２０の中央部は、インクカートリッジ４１の供給口４２と接続されている。したがって、インクカートリッジ４１内のインクは、供給口４２から共通流路部材２０内に入り、インク流路２１を流れて各インク液室１２（図３及び図４参照）に供給され、印画の際にノズル１８から吐出される。なお、ノズルシート１７の下方には、ヘッドキャップユニット３０が配置されている。
【００４９】
ここで、共通流路部材２０の両端部には、インク流路２１内に溜まった気泡をインクとともに排出するための気泡吸引口２２が設けられ、インクを吸引するポンプ２３の吸入口２４と樹脂チューブで接続されている。また、ポンプ２３の排出口２５は、インクカートリッジ４１の循環口４３と樹脂チューブで接続されている。したがって、図５に示すインクジェットプリンタは、共通流路部材２０の気泡吸引口２２と、ポンプ２３の吸入口２４及び排出口２５と、インクカートリッジ４１の循環口４３との間が循環流路２６で接続され、これが気泡除去手段を構成している。
【００５０】
また、制御手段２７は、気泡除去手段を構成するポンプ２３を作動させるものである。そして、この制御手段２７は、クリーニング手段を構成するヘッドキャップユニット３０の移動や、発熱抵抗体１３（図３参照）の加熱も制御している。すなわち、制御手段２７は、気泡の除去、クリーニング、インク液滴の吐出の全てに関係し、あらかじめ決定されたアルゴリズムに基づいて、ポンプ２３の運転、ヘッドキャップユニット３０の開閉、発熱抵抗体１３の加熱等を行う。
【００５１】
ここで、ポンプ２３の作動による気泡の除去や、ヘッドキャップユニット３０の移動によるクリーニングは、印画の終了後に行われる。すなわち、常に高画質で印画することができるように、印画中に発生又は成長した気泡や、ノズルシート１７の液体吐出面に付着したインク溜まり等を印画終了後に除去し、次回の印画時におけるインクの吐出不良を事前に防止することができるようになっている。
【００５２】
図６は、印画の終了後に、図５に示すインクジェットプリンタの気泡除去手段によって気泡を除去し、クリーニング手段を構成するクリーニングローラ３１によってクリーニングを行う経過を示す斜視図である。すなわち、図６（ａ）は、気泡除去手段の作動中の状態を示し、図６（ｂ）は、クリーニング手段の作動中の状態を示している。なお、気泡除去及びクリーニング前の状態は、図４に示す通りであり、図４及び図６に示す一連の経過は、後述する図７のフローチャートに基づくものである。
【００５３】
図４に示す状態で、図５に示すように、初めに気泡除去手段を構成するポンプ２３を運転すると、インク流路２１内の気泡を含むインクが吸引され、気泡吸引口２２から排出される。すると、図６（ａ）に示すように、矢印で示すようにインクが流れ、インクの流れに乗って、インク流路２１内から気泡が除去される。また、同時に、インク流路２１内の混色インクも除去される。
【００５４】
ここで、図５に示すように、気泡吸引口２２から排出された気泡を含むインクは、ポンプ２３により、循環流路２６を流れてインクカートリッジ４１内に戻されるので、再びインク流路２１に供給されるインクには、もはや気泡は含まれない。また、混色インクは希釈されるので、インクカートリッジ４１に戻されても、実質的な影響はない。そして、このようなインクの循環は、インクのリサイクルにもなり、インクの無駄な消費が抑制されることとなる。
【００５５】
ところが、インクの吸引前にインク液室１２内に入ってしまった気泡は、図６（ａ）に示すように、インク液室１２の側壁が障害となり、インク液室１２内に停滞して除去できないことがある。また、インク液室１２内の混色インクも、同様に、完全に除去できないことがある。そのため、インク液室１２内の気泡や混色インクは、ノズルシート１７に付着したインク溜まりとともに、クリーニング手段によってノズル１８から除去する。
【００５６】
インク溜まりを除去するには、ヘッドキャップユニット３０（図１参照）を移動させ、図６（ｂ）に示すように、ノズルシート１７のインク吐出面に接触しているクリーニングローラ３１を従動回転させる。すると、クリーニングローラ３１により、インク吐出面が矢印のようにワイプされる。また、クリーニングローラ３１は、弾性変形が可能な多孔質体からなるので、従動回転によって多孔質体の各セルに毛細管力が発生し、ノズル１８内のインクを吸収する。すると、インク液室１２内の混色インクや気泡がノズル１８を通って除去される。
したがって、図６（ｂ）に示すように、ノズルシート１７の内外面がともにリフレッシュされることとなり、インクの不吐出や、混色インクの吐出が防止される。
【００５７】
なお、図６（ａ）に示すようなインクの吸引の際には、ノズル１８のメニスカスが壊れて空気を巻き込んでしまうことがないようにする必要がある。そこで、インクの吸引のためにポンプ２３（図５参照）が発生する負圧は、ノズル１８内に形成されるインクのメニスカスが維持される範囲内とする。すなわち、ノズル１８内のインクのメニスカスにかかる圧力を、メニスカスの毛管圧力よりも小さくなるようにしておけば、ノズル１８内のメニスカスが破壊されることはなく、ノズル１８から逆に気泡が混入してしまうことを防止できる。
【００５８】
このように、本実施形態のインクジェットプリンタによれば、図５に示すように、印画の終了後にポンプ２３でインクを吸引し、共通流路部材２０の気泡吸引口２２から気泡を含むインクを排出することができる。また、その際、図６（ａ）に示すように、ノズル１８を塞ぐことなく気泡を除去することができるので、図６（ｂ）に示すように、気泡除去に続けてクリーニングを行うことができる。
したがって、気泡を除去する動作と、クリーニングの動作とを円滑に組み合わせることができる。
【００５９】
また、インク液室１２内に、混色インクや気泡が多量に存在する場合等は、クリーニング手段による除去が不十分となることも考えられる。そこで、このような場合には、インクの予備吐出を行う。すなわち、クリーニングローラ３１によるワイプ後に、印画とは全く別のインクの吐出を行い、インク液室１２内の混色インクや気泡を排出する。なお、予備吐出の際に、ヘッドキャップユニット３０（図１参照）を閉じておけば、ヘッドキャップユニット３０が予備吐出されたインクに対する受け皿となる。
【００６０】
図７は、気泡を除去し、クリーニングを行うとともに、インクを予備吐出するフローチャートの一例を示す図である。
図７に示すフローチャートは、制御手段２７（図５参照）により、印画の終了後に、最初に気泡除去手段を作動させ、続いてクリーニング手段を作動させ、その後さらにインクの予備吐出を行うようになっている。
【００６１】
図７に示すフローチャートによれば、最初に、制御手段２７（図５参照）によって印画処理の終了の有無が判断され、印画処理が終了していれば、ヘッドキャップユニット３０（図１参照）を閉じる。そして、インクカートリッジ４１（図１参照）の装着の確認が行われる。ここで、インクカートリッジ４１が正しく装着されていない場合には、警告表示がなされる。また、インク量の確認が行われ、インクの量が基準値以上でない場合には、警告表示がなされる。
【００６２】
インク量までの確認が終了すると、気泡除去手段による気泡の除去が行われる。すなわち、ポンプ２３（図５参照）を作動させて気泡の除去を開始する。ここで、ポンプ２３の運転は、インクに含まれる気泡の量を測定しつつ制御され、気泡の量が基準値以下になるまで作動し、基準値以下になったら停止する。なお、インクカートリッジ４１の装着の確認からポンプ２３の停止までが気泡吸引シーケンスであり、この時点で、図６（ａ）に示すように、インク流路２１内の混色インクも除去される。
【００６３】
このように、ポンプ２３を作動させて気泡を除去したところで、クリーニング手段によるクリーニングが行われる。すなわち、ヘッドキャップユニット３０（図１参照）を開いて、図６（ｂ）に示すように、クリーニングローラ３１によってインク吐出面をワイプする。これにより、インク溜まりが除去されるとともに、インク液室１２内に残留した混色インクや気泡があっても除去される。
【００６４】
ワイプ後は、さらにインクの予備吐出を行い、インク液室１２内の混色インクや気泡を完全に排出するようにしてリフレッシュ効果を増大させる。この予備吐出により、その後の吐出安定性が向上する。なお、予備吐出によって少量のインクが消費されるので、再度のインク量の確認を行い、インクの量が基準値以上でない場合には、警告表示をする。
【００６５】
このように、図７に示すフローチャートによれば、印画処理の終了後、最初に気泡の除去が行われ、続いてクリーニングをし、さらに予備吐出を行う。
これら一連の動作により、インク液室１２（図６参照）内の気泡の量を基準値以下に低減するとともに、印画の終了後に残存する気泡の成長を妨げることができ、その結果、吐出不良を解消することができる。また、混色インクが排除され、混色インクの吐出が防止される。そして、印画の終了後に気泡除去とクリーニングが行われるので、次回の印画時におけるインクの吐出不良を事前に防止することができる。
【００６６】
図８は、図６とは逆に、クリーニング手段を構成するクリーニングローラ３１によってクリーニングを行い、気泡除去手段によって気泡を除去する経過を示す斜視図である。すなわち、図８（ａ）は、クリーニング手段の作動中の状態を示し、図８（ｂ）は、気泡除去手段の作動中の状態を示している。なお、クリーニング及び気泡除去前の状態は、図４に示す通りである。
【００６７】
図８（ａ）に示すように、クリーニングローラ３１によってノズルシート１７のインク吐出面をワイプすると、ノズルシート１７に付着したインク溜まり（図示せず）等が除去される。また、ノズル１８内のインクを吸収し、インク液室１２内の混色インクや気泡がノズル１８を通って除去される。
【００６８】
ところが、インク流路２１内のインクに気泡が多量に含まれている場合や、混色インクがインク流路２１にまで拡散している場合には、クリーニングローラ３１によってインクがノズル１８から吸引されると、インク液室１２の周辺のインク流路２１に存在する気泡や混色インクが引き込まれ、インク液室１２内に入り込むことがある。そして、このようにしてインク液室１２内に入ってしまった気泡や混色インクは、その後、図８（ｂ）に示すように、気泡除去手段によってインク流路２１内の気泡を含むインクを吸引したとしても、インク液室１２の側壁が障害となり、インク液室１２内に停滞して除去できないことがある。
【００６９】
したがって、気泡を除去する動作と、クリーニングの動作との順序関係は、気泡除去動作を先に行い、クリーニング動作を後に行う図６及び図７に示す順序が好ましい。
ただし、図８に示すような逆の順序であっても、インク液室１２内に気泡や混色インクが残留している場合には、最終的に予備吐出を行うことによって気泡や混色インクを排出することが可能である。そのため、予備吐出は、気泡除去動作及びクリーニング動作よりも後に行うことが好ましい。
【００７０】
以上、説明したように、本実施形態のインクジェットプリンタによれば、印画の終了後に、気泡除去手段により、インク流路内の気泡を含むインクや混色インクが排出され、ノズルからのインク液滴の吐出に妨げとなる気泡が除去されるとともに、画質低下の原因となる混色インクが除去される。また、クリーニング手段により、ノズルシートに付着したインク溜まりが除去されるとともに、混色インクや気泡も除去される。さらに、インクの予備吐出により、混色インクや気泡の除去が完全になる。
【００７１】
したがって、本実施形態のインクジェットプリンタは、印画終了後に、自動的に気泡や混色インクの除去が開始され、次回の印画時には、常にリフレッシュされた状態となっている。すなわち、インクジェットプリンタは、印画枚数、稼働時間、放置時間等が長くなるほどインクの状態や吐出環境が悪化し、画質が低下する傾向にあるが、本実施形態のインクジェットプリンタによれば、常に高画質で印画することができる。
【００７２】
また、本実施形態のインクジェットプリンタは、気泡の除去後にヘッドキャップユニットを開くので、ヘッドキャップユニットに付着していたインクがノズルシートに再付着する恐れがない。
さらに、ノズルの露出時間が最小限となることから、乾燥による目詰りや、インクの変質を防止することができる。
【００７３】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、以下のような種々の変形等が可能である。すなわち、
（１）本実施形態では、カラー対応のインクジェットプリンタとしたが、モノクロ用にも適用できる。また、カラー対応であっても、４色一体型に限るものではなく、一色一色独立した構成のものにも適用できる。さらに、本実施形態では、多数のヘッドを被記録媒体の幅方向に並べて配置し、印画幅分のラインヘッドを形成したライン方式のインクジェットプリンタとしたが、ヘッドを被記録媒体の幅方向に移動させて印画を行うシリアル方式にも適用可能である。
【００７４】
（２）本実施形態は、エネルギー発生素子として発熱抵抗体を用いたサーマル方式としたが、発熱抵抗体等の発熱素子に代えて、振動板と、この振動板の下側に空気層を介した２つの電極を設け、両電極間に電圧を印加して振動板をたわませた後、静電気力を開放して振動板を元に戻し、その際の弾性力を利用してインク液滴を吐出させる静電吐出方式にも適用可能である。また、両面に電極を有するピエゾ素子と振動板との積層体を用い、圧電効果によって振動板を変形させてインク液滴を吐出させるピエゾ方式にも適用可能である。
【００７５】
（３）本実施形態では、クリーニング手段を構成するヘッドキャップユニットを開いた際に、クリーニングローラによってノズルシートのインク吐出面をワイプするようにしたが、逆に、ヘッドキャップユニットを閉じる際に、インク吐出面をワイプするようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明の液体吐出装置及び液体吐出装置の制御方法は、インクジェットプリンタに適用して特に好適なものであるが、被記録媒体は印画紙に限ることなく、例えばフィルムに対して液体を吐出する医療用の液体吐出装置等に適用したり、染め物に対して染料を吐出する液体吐出装置等に適用したりすることもできる。
また、生体試料を検出するためのＤＮＡ含有溶液を吐出する液体吐出装置等に適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】実施形態のインクジェットプリンタを示す断面図である。
【図２】図１に示すインクジェットプリンタのラインヘッドの分解斜視図である。
【図３】図２に示すラインヘッドのインク液室周辺を拡大して示す斜視図及び断面図である。
【図４】図３に示すインク液室の周辺に、気泡や、異なる色のインクが混入した状態を示す斜視図である。
【図５】実施形態のインクジェットプリンタにおける気泡除去手段を示す概念図である。
【図６】図５に示すインクジェットプリンタの気泡除去手段によって気泡を除去し、クリーニング手段を構成するクリーニングローラによってクリーニングを行う経過を示す斜視図である。
【図７】印画終了後、気泡を除去し、クリーニングを行うとともに、インクを予備吐出するフローチャートの一例を示す図である。
【図８】図６とは逆に、クリーニング手段を構成するクリーニングローラによってクリーニングを行い、気泡除去手段によって気泡を除去する経過を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００７８】
１０  ラインヘッド
１２  インク液室（液室）
１３  発熱抵抗体（エネルギー発生素子）
１５  液室形成部材（バリア層）
１７  ノズルシート
１８  ノズル
１９  ヘッドチップ
２０  共通流路部材
２１  インク流路（液体流路）
２３  ポンプ（気泡除去手段）
２６  循環流路（気泡除去手段）
３０  ヘッドキャップユニット（キャップ部材）
３１  クリーニングローラ（クリーニング部材）
【図１】
2005225182.tif 000003
【図２】
2005225182.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005225182.tif 000006
【図５】
2005225182.tif 000007
【図６】
2005225182.tif 000008
【図７】
2005225182.tif 000009
【図８】
2005225182.tif 000010