JP2005246743A - ヘッドカートリッジ及び液体吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 払拭部材の弾性変形量を一時的に増加させ、その復元動作に伴って発生する払拭部材の液体吸引力を利用して清掃手段の清掃能力を向上させたヘッドカートリッジ及び液体吐出装置を提供する。
【解決手段】 ノズル面１２ａのクリーニング方向Ａにてインク吐出ノズル１６の手前側の位置に備えた突起部１７により、クリーニングローラ２１に一時的に付与される弾性変形量（突起部１７の高さ）ｈは、クリーニングローラ２１の弾性変形の復元速度をＶｕ、クリーニングローラ２１の移動速度をＶｒ、クリーニングローラ２１の弾性変形の復元動作開始点Ｐ１から液体吐出ノズルの中心点までの移動距離をＬ、クリーニングローラ２１とノズル面１２ａとの接触幅をｎ、インク吐出ノズル１６の直径をφとしたとき、ｈ＞（Ｖｕ／Ｖｒ）（Ｌ＋ｎ／２−φ／２）の条件を満たすように設定したものである。
【選択図】 図４

Description

本発明は、吐出対象物に所定の液体を吐出するヘッドカートリッジ及び液体吐出装置に関し、詳しくは、液体を吐出するノズル面に圧接移動して清掃する清掃手段の払拭部材の弾性変形量を液体吐出ノズルの清掃方向手前側の位置で一時的に増加させ、この弾性変形の復元動作に伴って発生する払拭部材の液体吸引力を利用することにより清掃手段の清掃能力を向上させたヘッドカートリッジ及び液体吐出装置に係るものである。

従来、この種の液体吐出装置、例えばインクジェットプリンタは、ヘッドカートリッジのインク吐出ヘッドのノズル面に多孔質材料で円柱状に形成されたクリーニングローラを常時一定の圧力で接触させて相対的に移動し、インク吐出ノズル内及びその近傍部のインクを上記多孔質材料のセル（気孔室）で生じる毛細管力を利用して吸収しながら汚れや異物を払拭するようになっている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−２６６７１７号公報（第５頁、図６〜８）

しかし、このような従来のヘッドカートリッジにおいては、クリーニングローラをノズル面に常時一定の圧力で接触させて移動することにより、多孔質材料のセルで生じる毛細管力を利用してインクがクリーニングローラに自然に吸収されるようにしたものであり、インクを積極的に吸引して除去するようにしたものではなかった。したがって、毛細管力の吸収力が弱く、インク吐出ノズル内及びその近傍部に付着して増粘したインクを十分に除去することができないことがあった。

そこで、本発明は、このような問題点に対処し、払拭部材の弾性変形量を一時的に増加させ、その復元動作に伴って発生する払拭部材の液体吸引力を利用して清掃手段の清掃能力を向上させたヘッドカートリッジ及び液体吐出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明によるヘッドカートリッジは、ノズル面に形成された複数の液体吐出ノズルから所定の液体を吐出する液体吐出ヘッドと、前記ノズル面に多孔質の払拭部材を弾性変形を伴って相対的に圧接移動させて前記液体吐出ヘッドのノズル面を清掃する清掃手段と、を備えるヘッドカートリッジであって、前記液体吐出ノズルの清掃方向手前側の位置で前記払拭部材の弾性変形量を一時的に増加させる変形手段を備え、この変形手段により前記払拭部材に付与する弾性変形量ｈは、前記払拭部材の弾性変形の復元速度をＶｕ、前記払拭部材の移動速度をＶｒ、前記払拭部材の弾性変形の復元動作開始点から前記液体吐出ノズルの中心点までの移動距離をＬ、前記払拭部材と前記ノズル面との接触幅をｎ、前記液体吐出ノズルの直径をφとしたとき、ｈ＞（Ｖｕ／Ｖｒ）（Ｌ＋ｎ／２−φ／２）の条件を満たすように設定したものである。

このような構成により、多孔質の払拭部材を、弾性変形を伴って相対的に圧接移動して行うノズル面の清掃動作時に、液体吐出ノズルの清掃方向手前側の位置で変形手段により払拭部材に付与する弾性変形量を払拭部材が液体吐出ノズルを通過するまでの間、払拭部材の弾性変形の復元動作を持続させることができるように設定した弾性変形量ｈ分だけ一時的に増加させる。これにより、一時的に増加した弾性変形の復元動作に伴って発生する吸引力を利用して液体吐出ノズル内及びその近傍部に付着した増粘液体を吸収除去する。

また、本発明による液体吐出装置は、ノズル面に形成された複数の液体吐出ノズルから所定の液体を吐出する液体吐出ヘッドと、前記ノズル面に多孔質の払拭部材を弾性変形を伴って相対的に圧接移動させて前記液体吐出ヘッドのノズル面を清掃する清掃手段と、を有して成るヘッドカートリッジを備えた液体吐出装置であって、前記ヘッドカートリッジは、前記液体吐出ノズルの清掃方向手前側の位置で前記払拭部材の弾性変形量を一時的に増加させる変形手段を備え、この変形手段により前記払拭部材に付与する弾性変形量ｈは、前記払拭部材の弾性変形の復元速度をＶｕ、前記払拭部材の移動速度をＶｒ、前記払拭部材の弾性変形の復元動作開始点から前記液体吐出ノズルの中心点までの移動距離をＬ、前記払拭部材と前記ノズル面との接触幅をｎ、前記液体吐出ノズルの直径をφとしたとき、ｈ＞（Ｖｕ／Ｖｒ）（Ｌ＋ｎ／２−φ／２）の条件を満たすように設定したものである。

このような構成により、ヘッドカートリッジに備える多孔質の払拭部材を、弾性変形を伴って相対的に圧接移動して行うノズル面の清掃動作時に、液体吐出ノズルの清掃方向手前側の位置で変形手段により払拭部材に付与する弾性変形量を払拭部材が液体吐出ノズルを通過するまでの間、払拭部材の弾性変形の復元動作を持続させることができるように設定した弾性変形量ｈ分だけ一時的に増加させる。これにより、一時的に増加した弾性変形の復元動作に伴って発生する吸引力を利用して液体吐出ノズル内及びその近傍部に付着した増粘液体を吸収除去する。

請求項１及び７に係る発明によれば、液体吐出ヘッドのノズル面の清掃動作時に、多孔質の払拭部材の弾性変形量を液体吐出ノズルの清掃方向手前側の位置で増加させるようにしたことにより、払拭部材の圧接部に通常発生する毛細管力に加えて、一時的に増加した弾性変形の復元動作に伴って吸引力を発生させ、払拭部材の液体吸収力を増すことができる。したがって、清掃手段の清掃能力を向上することができる。さらに、変形手段により払拭部材に付与する弾性変形量ｈを払拭部材が液体吐出ノズルを通過するまでの間、払拭部材の弾性変形の復元動作を持続させることができるように設定したことにより、払拭部材に発生する液体吸収力を液体吐出ノズル部分に作用させることができる。したがって、液体吐出ノズル内及びその近傍部に付着した増粘液体を効果的に除去して吐出性能を向上することができる。

また、請求項２及び８に係る発明によれば、払拭部材とノズル面との接触幅を液体吐出ノズルの直径よりも大きくしたことにより、払拭部材に発生する液体吸収力を液体吐出ノズル部分に的確に作用させることができる。したがって、液体吐出ノズル内及びその近傍部に付着した増粘液体を効果的に吸収して除去することができる。

さらに、請求項３及び９に係る発明によれば、変形手段として突起部を液体吐出ノズルの清掃方向手前側のノズル面に設けたことにより、払拭部材がノズル面に圧接移動して突起部を乗り越える際に、該突起部により払拭部材の弾性変形量を一時的に増加させることができる。したがって、突起部で受けた弾性変形の復元動作によって、払拭部材の圧接部に吸引力を発生させることができる。そして、この吸引力を液体吐出ノズル近傍部に作用させることができる。

また、請求項４及び１０に係る発明によれば、変形手段を液体吐出ノズルの清掃方向手前側の位置で払拭部材のノズル面に対する圧接量を一時的に増加させる手段としたことにより、増加した圧接量が減少する際に払拭部材の圧接部に吸引力を発生させることができる。したがって、この吸引力を液体吐出ノズル近傍部に作用させることができる。

さらに、請求項５及び１１に係る発明によれば、圧接量を一時的に増加させる手段を払拭部材の回転軸に設けた偏心カムで構成したことにより、清掃動作時に偏心カムで払拭部材を上昇させて圧接量を増加させることができる。

そして、請求項６及び１２に係る発明によれば、払拭部材をローラ形状に形成し、ノズル面を転動するようにしたことにより、払拭部材がノズル面に圧接して転動する際に、圧接状態が解除された部分にも吸引力を発生させることができる。したがって、払拭部材の液体吸収力をより一層増すことができる。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明による液体吐出装置の一例としてのインクジェットプリンタの実施形態を示す斜視図である。このインクジェットプリンタ１は、記録紙上にインク滴を吐出して画像を形成するもので、プリンタ本体部２と、ヘッドカートリッジ３（図２参照）と、記録紙トレイ４とを備えている。

図１に示すプリンタ本体部２は、記録紙トレイ４内に収納された吐出対象物としての記録紙を搬送するための図示省略の搬送機構や、記録紙に対して適正に印画を行わせるための図示省略の制御装置部を内部に収容したものであり、その前面下部に設けられたトレイ挿入口５に記録紙トレイ４が着脱可能状態に装着されている。なお、このトレイ挿入口５は、記録紙の排紙口も兼ねており、プリンタ本体部２で印画された記録紙が記録紙トレイ４の上面の排紙受け部４ａに排紙されるようになっている。また、このプリンタ本体部２の前面上部には、表示パネル（表示部）６が設けられており、インクジェットプリンタ１の全体動作の状態を表示するようになっている。

また、プリンタ本体部２の上面側には、上蓋７が開閉可能に取り付けられており、この上蓋７を開くと、プリンタ本体部２の上面側にヘッドカートリッジ３を収納する収納部８が形成されている。このプリンタ本体部２の収納部８には、ヘッドカートリッジ３が矢印Ｚのように収納されて、着脱可能な状態に保持されるようになっている。このヘッドカートリッジ３は、その筐体がプリンタ本体部２の幅方向、すなわち記録紙の幅方向に全幅にわたって細長く伸びており、例えばイエローＹ，マゼンタＭ，シアンＣ，ブラックＫの４色のインクを記録紙上に吐出して画像を形成するものであって、インクタンク９と、プリントヘッド１０と、ヘッドキャップ１１とを備えて構成されている。

次に、上記インクジェットプリンタに好適な本発明によるヘッドカートリッジの第１の実施形態を、図２〜６を参照して説明する。
図２は、図１に示すヘッドカートリッジ３の構成を示す一部断面側面図である。このヘッドカートリッジ３の内部には、四つのインクタンク９（９ｙ，９ｍ，９ｃ，９ｋ）が装填されている。このインクタンク９は、インクを貯蔵する液体容器となるもので、各インクタンク９内にＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの４色のインク（所定の液体）が収容されている。このインクタンク９は、その内部に収容されたインクを液体吐出ヘッドとしてのプリントヘッド１０内に供給するようになっている。このプリントヘッド１０は、インクタンク９から供給されたインクを記録紙の全幅に対応して吐出するフルライン型のプリントヘッドと呼ばれるものであって、図３に示すように、ノズル部材１２と、ヘッドチップ１３と、流路板１４と、ヘッドフレーム１５と、を備えている。

上記プリントヘッド１０の下面にはノズル面１２ａを構成するノズル部材１２が配設されている。また、このノズル部材１２には、その長手方向に液体吐出ノズルとしてのインク吐出ノズル１６の列が記録紙の全幅に対応して設けられ、さらに後述のクリーニングローラ２１によるノズル面１２ａのクリーニング（清掃）動作時におけるクリーニングローラ２１のクリーニング方向（図３中矢印Ａ方向）にて、インク吐出ノズル１６の手前側の位置でノズル面１２ａには突起部１７が設けられている。この突起部１７は、クリーニングローラ２１の弾性変形量を一時的に増加させて、その弾性変形の復元動作に伴って発生する吸引力によりノズル面１２ａに付着したインクをクリーニングローラ２１に吸収させるようにしたものであり、インク吐出ノズル１６の整列方向に平行に例えばディスペンサー等で例えば紫外線硬化樹脂を塗布し、紫外線を照射して硬化させて形成することができる。この場合、突起部１７は、樹脂の表面張力により横断面略半円形状となる。なお、この突起部１７は、クリーニングローラ２１がインク吐出ノズル１６を通過するまでの間、クリーニングローラ２１の弾性変形の復元動作を持続させるのに十分な大きさの変形量を付与するようにその高さｈが設定されている。

具体的には、突起部１７の高さｈは、図４に示すように、クリーニングローラ２１の受けた弾性変形の復元速度をＶｕ、クリーニングローラ２１の移動速度をＶｒ、弾性変形の復元動作開始点（吸引作用開始点）Ｐ１からインク吐出ノズル１６の中心点までの水平距離をＬ、クリーニングローラ２１とノズル面１２ａとの接触幅（ニップ幅）をｎ、インク吐出ノズル１６の直径をφとしたとき、
ｈ＞（Ｖｕ／Ｖｒ）（Ｌ＋ｎ／２−φ／２） …（１）
の条件を満たすように設定される。ただし、この場合、ｎ＞φである。また、突起部１７の高さｈは、クリーニングローラ２１が突起部１７によって受けた弾性変形量（一時的に増加した弾性変形量）に略一致する値であり、弾性変形の深さに相当する。なお、ここでは、突起部１７の高さｈを設定するようにしているが、これに限られず、いずれかのパラメータについて（１）式の関係を満たすように設定してもよい。

ここで、上記（１）式の導出について以下に詳細に説明する。
上述したように、突起部１７の高さｈは、クリーニングローラ２１の突起部１７に押圧されて増加した弾性変形量に略一致する値であるから、この弾性変形の復元速度をＶｕとすると、突起部１７に押圧されて弾性変形したクリーニングローラ２１が元の形状に復元するのに要する時間Ｔｕは、
Ｔｕ＝ｈ／Ｖｕ …（２）
で表される。なお、上記復元速度Ｖｕは、単位時間当たりの弾性変形の復元量であるので、クリーニングローラ２１と同質のカットサンプルを用いて容易に求めることができる。すなわち、図５に示すように、上記ニップ幅ｎに等しい幅で形成したカットサンプル３０に圧縮変形Ｈを与えた後、圧縮を解除したときから元の形状に復元するまでの時間ｔを計測すれば、復元速度Ｖｕは、Ｖｕ＝Ｈ／ｔとして求められる。

ところで、突起部１７の押圧により弾性変形したクリーニングローラ２１が復元する際に発生する吸引力をインク吐出ノズル１６部分に作用させるためには、上記時間Ｔｕ内にクリーニングローラ２１がインク吐出ノズル１６を通過できるようにすればよい。そのためには、クリーニングローラ２１が図４中に示す復元動作開始点（吸引作用開始点）Ｐ１からインク吐出ノズル通過点Ｐ２まで移動するのに要する時間をＴｒとすると、
Ｔｕ＞Ｔｒ …（３）
の関係が成立するようにすればよい。

ここで、Ｔｒは、クリーニングローラ２１の半径をｒ、クリーニングローラ２１の転動時の角速度をωとすると、図４から
Ｔｒ＝（Ｌ＋ｎ／２−φ／２）／ｒω
＝（Ｌ＋ｎ／２−φ／２）／Ｖｒ …（４）
として求めることができる。したがって、上記（２）及び（４）式を（３）式に代入して整理すれば、前記（１）式が導出される。

また、上記ノズル部材１２の上面には、図３に示すようにヘッドチップ１３が設けられている。このヘッドチップ１３は、印画信号に基づいてインク吐出を制御する図示省略のロジック回路及び後述の発熱抵抗体１８を駆動するトランジスタを設けたものであり、インク吐出ノズル１６に対向して発熱抵抗体１８を備え、該発熱抵抗体１８に発生する熱でインク吐出ノズル１６に直結して形成したインク加圧室１９内のインクに吐出エネルギーを付与し、インク吐出ノズル１６からインクを吐出させるようになっている。

さらに、上記ヘッドチップ１３の上面には流路板１４が設けられており、インクタンク９からインク加圧室１９へインクを供給するためのインク流路２０を形成している。なお、図３においては、流路板１４は、図中左右に分離して示されているが、互いに連結されて一体構造を成すものである。そして、上記流路板１４の両側方には、ノズル部材１２を支持するヘッドフレーム１５がノズル部材１２上に立設されている。

また、プリントヘッド１０の下面側には、図２に示すようにヘッドキャップ１１が着脱可能に装着されている。このヘッドキャップ１１は、プリントヘッド１０に対し相対的に移動し、装着状態で該プリントヘッド１０のノズル面１２ａを保護すると共に、ノズル面１２ａをクリーニングする清掃手段を構成している。具体的には、図６に示すように、四周に立ち上り片を有する細長い箱状に形成され、その全体が硬質樹脂等でできており、その内側にクリーニングローラ２１とスクレーパ２２とが設けられ、その底面部にはインク受部材２３が敷設されている。

図２及び図６に示すクリーニングローラ２１は、プリントヘッド１０のノズル面１２ａに圧接して移動しながら増粘付着したインクのかすやゴミをワイプする払拭部材となると共に、プリントヘッド１０のノズル面１２ａに界面活性剤を塗布する塗布手段となるもので、円柱状に形成されており、ヘッドキャップ１１内の一側部にて該ヘッドキャップ１１の長手方向に取り付けられ、プリントヘッド１０のノズル面１２ａの長手方向と平行となっている。このクリーニングローラ２１は、弾性力を有すると共に液体を吸収する気孔室２１ａ（図７（ｂ）参照）を有する多孔質の例えばスポンジやフェルト等でできており、界面活性剤溶液が含浸されている。

また、図２及び図６に示すように、上記クリーニングローラ２１の外周面の一側面に接触する位置には、スクレーパ２２が設けられている。このスクレーパ２２は、クリーニングローラ２１の表面に付着したインクのかすやゴミを擦り落とすものである。また、図６に示すインク受部材２３は、上記プリントヘッド１０のインク吐出ノズル１６から予備吐出されたインク滴を受けるもので、吸湿性を有する部材、例えばスポンジ等からできており、ヘッドキャップ１１の底面の全体にて予備吐出されたインク滴を受けるようになっている。これにより、プリントヘッド１０のインク吐出ノズル１６から予備吐出されたインクの跳ね返りを防止すると共に、そのインクがヘッドキャップ１１の底面に溜まらないように吸収することができる。したがって、予備吐出インクがインク受部材２３で跳ね返ってノズル面１２ａに再付着するのが防止される。

このように構成されたヘッドキャップ１１は、図２に示すように、プリントヘッド１０のノズル面１２ａの長手方向に直交する方向に、矢印Ａ，Ｂのように移動し、矢印Ａ方向に移動した状態でプリントヘッド１０から外され、矢印Ｂ方向に戻った状態で再びプリントヘッド１０に装着されてノズル面１２ａを保護するようになっている。そして、クリーニングローラ２１は、ヘッドキャップ１１が開く動作（同図中矢印Ａ方向への移動）に伴ってプリントヘッド１０のノズル面１２ａをクリーニングするようになっている。また、適宜の使用期間の経過後に、予備吐出されたインクを吸収したインク受部材２３を取り外して新しいインク受部材２３を敷設することにより、ヘッドキャップ１１内に予備吐出されたインクの清掃を簡単に行うことができる。

次に、このように構成された第１の実施形態に係るヘッドカートリッジのクリーニング動作を、図７〜９を参照して説明する。
先ず、図１において、プリンタ本体部２の収納部８にヘッドカートリッジ３が矢印Ｚのように収納されて固定状態で保持される。さらに、トレイ挿入口５に記録紙トレイ４が収納される。そして、この状態において、例えばプリント動作開始前にヘッドキャップ１１の開動作に伴ってプリントヘッド１０のノズル面１２ａのクリーニングが行われる。このクリーニング動作は、図２に示すヘッドキャップ１１が図中矢印Ａ方向に移動するのに伴って、クリーニングローラ２１をノズル面１２ａに圧接させて行われる。このとき、クリーニングローラ２１は、図７（ａ）中矢印Ｃ方向に回転しながら矢印Ａ方向に移動する。

このクリーニングローラ２１は、多孔質部材で形成したものであるため、クリーニングローラ２１がノズル面１２ａに圧接されると、図７（ｂ）に示すようにクリーニングローラ２１の圧接された部分は、気孔室２１ａが押しつぶされて小さくなり、他の部分よりも大きな同図中矢印Ｄ方向の毛細管力Ｑｎが発生する。そして、ノズル面１２ａに付着したインク２４が染み込みやすくなる。また、同時にクリーニングローラ２１の転動に伴って、ノズル面１２ａに対する圧接状態が解除された部分では、弾性変形が復元し、押しつぶされた気孔室２１ａが元の状態に復帰しようとするため、当該部分に同図中矢印Ｅ方向の吸引力Ｑｒが発生する。これにより、上記毛細管力Ｑｎと吸引力Ｑｒとを加算した液体吸収力（Ｑｎ＋Ｑｒ）がノズル面１２ａに作用し、クリーニングローラ２１でノズル面１２ａに付着したインク２４の吸収除去が可能となる。なお、上記毛細管力Ｑｎと吸引力Ｑｒとは、クリーニングローラ２１がノズル面１２ａに一定の圧力で圧接して移動する通常のクリーニング動作において、クリーニングローラ２１に発生する吸収力と同じものである。

さらに、クリーニングローラ２１がノズル面１２ａを図７（ａ）中矢印Ａ方向に転動し、図８に示すように矢印Ａ方向にて、インク吐出ノズル１６の手前側の位置に設けた突起部１７上に達すると、クリーニングローラ２１は、該突起部１７に押圧されて表面がへ込むように弾性変形する。

クリーニングローラ２１は、上記突起部１７を乗り越えて図８中矢印Ａ方向になおも転動して行く。このとき、突起部１７により押圧されて弾性変形したクリーニングローラ２１の当該変形部分に対する押圧が解除され、この変形部分は元の形状に復元しようとする。このようなクリーニングローラ２１の弾性変形の復元動作により、クリーニングローラ２１には、ポンプ作用と同様の図９に示すような内から外に向かう矢印Ｆ方向の吸引力が発生する。同時に、クリーニングローラ２１の圧接部にも略同じ大きさの吸引力Ｑｔが同図中矢印Ｇ方向に発生する。これにより、上記毛細管力Ｑｎと吸引力Ｑｒとポンプ作用による吸引力Ｑｔとが相互に加算されてクリーニングローラ２１の液体吸収力は（Ｑｎ＋Ｑｒ＋Ｑｔ）となり、吸引力Ｑｔ分だけ液体吸収力が増強される。

ところで、突起部１７の高さｈ（又はクリーニングローラ２１の一時的に増加した弾性変形量）は、前述の（１）式で示す条件を満たすように設定されているので、クリーニングローラ２１が図４に示す復元動作開始点（吸引作用開始点）Ｐ１からインク吐出ノズル通過点Ｐ２まで移動する間、クリーニングローラ２１の復元動作は持続している。したがって、クリーニングローラ２１がインク吐出ノズル１６を通過するとき、上記クリーニングローラ２１の増強された液体吸収力がインク吐出ノズル１６部分に作用することになる。これにより、インク吐出ノズル１６内及びその近傍部に付着して増粘したインクが吸収されて除去される。

このように、本発明の第１の実施形態のヘッドカートリッジ３によれば、クリーニング方向にてインク吐出ノズル１６の手前側のノズル面１２ａに突起部１７を設けて、該突起部１７で押圧されて弾性変形したクリーニングローラ２１の形状が復元する動作により吸引力Ｑｔを発生させるようにしたことにより、クリーニングローラ２１の転動に伴って通常発生する毛細管力Ｑｎ及び吸引力Ｑｒに上記吸引力Ｑｔが加わり、液体吸引力が増してクリーニングローラ２１による清掃能力を向上することができる。これにより、インク吐出ノズル１６近傍部のノズル面１２ａに付着して増粘したインクを効果的に除去することができる。

また、クリーニングローラ２１がインク吐出ノズル１６を通過するまでの間、クリーニングローラ２１の弾性変形の復元動作を持続させるようにしたことにより、この復元動作に伴う吸引力Ｑｔが加算されて増強された液体吸収力をインク吐出ノズル１６部分に作用させることができ、インク吐出ノズル１６内及びその近傍部に付着した増粘インクを効果的に除去して吐出性能を向上することができる。したがって、印画品質の向上を図ることができる。

なお、本第１の実施形態においては、円柱状のクリーニングローラ２１を適用した例を説明してきたが、クリーニングローラ２１は円柱状に限られず、例えば角柱状のものであってもよい。この場合、クリーニングローラ２１はノズル面１２ａを転動しないため、前述の転動に伴って圧接状態が解除された部分に発生する吸引力Ｑｒは存在しないが、突起部１７で受けた弾性変形の復元動作に伴って発生する吸引力Ｑｔが毛細管力Ｑｎに加算されるため、この場合も上記円柱状のクリーニングローラ２１と同様に液体吸収力が増して清掃能力を向上させることができる。

図１０は、本発明による第２の実施形態のヘッドカートリッジの要部を示す断面側面図である。図１０に示すように、ヘッドカートリッジ３のプリントヘッド１０下面側に備えたヘッドキャップ１１内の一側部には、クリーニングローラ２１が収容されている。このクリーニングローラ２１は、回転軸２５を一体的に備えて、この回転軸２５により、ヘッドキャップ１１の長手方向に対向してその底面に立設した軸受部２６に回転可能状態に保持されている。

さらに、上記回転軸２５には、偏心カム２７が一体的に設けられている。この偏心カム２７は、図１０に示す摺接面２７ｂの半周面を回転半径が同一となるように形成し、残りの半周面を外方に突出させて回転半径が異なるように形成しており、軸受部２６に設けた固定部２８上面に摺接面２７ｂを接触させてクリーニングローラ２１の転動に伴って固定部２８上で偏心回転し、クリーニング方向（図１０中矢印Ａ方向）のインク吐出ノズル１６の手前側の位置でクリーニングローラ２１を上昇させ、クリーニングローラ２１の弾性変形量を増加させるようになっている。そして、クリーニングローラ２１がインク吐出ノズル１６を通過するまでの間、クリーニングローラ２１の弾性変形の復元動作を持続させるのに十分な大きさの変形を付与するようにクリーニングローラ２１の最大上昇量ｈ（図１１参照）が決められている。このクリーニングローラ２１の最大上昇量ｈは、偏心カム２７の頂部２７ａの突出量（高さ）に一致し、クリーニングローラ２１が偏心カム２７によって受けた弾性変形量（一時的に増加した弾性変形量）に略一致する値である。この場合、図１１に示すように、クリーニングローラ２１が最大に上昇した点を復元動作開始点（吸引作用開始点）Ｐ１とし、各パラメータを第１の実施形態と同様に定めれば、前述の（１）式がそのまま適用できる。したがって、クリーニングローラ２１の最大上昇量ｈを、前述の（１）式の条件を満たすように設定すれば、クリーニングローラ２１がインク吐出ノズル１６を通過するまでの間、クリーニングローラ２１の弾性変形の復元動作を持続させることができる。

また、軸受部２６には、図１０に示すように上下方向に長い長円形状の軸受孔２９が設けられており、クリーニングローラ２１の回転軸２５を上下動自由にしている。なお、軸受部２６は、軸受孔２９の上端部にスリット２９ａを形成して、該スリット２９ａを通してクリーニングローラ２１の回転軸２５を着脱自在に構成し、クリーニングローラ２１の交換を可能にしている。

次に、このように構成された第２の実施形態に係るヘッドカートリッジのクリーニング動作を、図１０〜１３を参照して説明する。
クリーニング動作時には、ヘッドキャップ１１は、クリーニングローラ２１をプリントヘッド１０のノズル面１２ａに圧接させた状態で図１０中矢印Ａ方向に移動する。これに伴って、クリーニングローラ２１が回転軸２５をヘッドキャップ１１に設けた軸受部２６に保持されて同図中矢印Ｃ方向に回転しながら矢印Ａ方向に移動する。このとき、クリーニング動作の最初の段階は、回転軸２５と一体的に設けた偏心カム２７が摺接面２７ｂの同一の回転半径を成す半周面を軸受部２６の固定部２８に接触させて回転することになる。したがって、クリーニングローラ２１は、この段階はノズル面１２ａと一定の圧接量を保って、いわゆる通常のクリーニング動作を行う。そして、この段階では、図７（ｂ）に示したようにクリーニングローラ２１とノズル面１２ａとの圧接部において同図中矢印Ｄ方向の毛細管力Ｑｎが発生し、またクリーニングローラ２１の転動に伴ってノズル面１２ａに対する圧接状態が解除された部分には矢印Ｅ方向の吸引力Ｑｒが発生する。これにより、上記毛細管力Ｑｎと吸引力Ｑｒとを加算した液体吸収力（Ｑｎ＋Ｑｒ）がノズル面１２ａに作用し、クリーニングローラ２１でノズル面１２ａに付着したインク２４の吸収除去が可能となる。

さらに、クリーニングローラ２１の転動に伴って偏心カム２７が回転し、固定部２８と摺接面２７ｂの同一の回転半径を成す半周面との接触状態が終わると偏心カム２７の回転半径が徐々に増して行く。これに伴ってクリーニングローラ２１は、図１２中矢印Ｉ方向に徐々に押し上げられ、ノズル面１２ａとの圧接量を増して行く。

そして、図１２に示すように偏心カム２７の頂部２７ａが固定部２８と当接したとき、クリーニングローラ２１は最上部に押し上げられる（上昇量ｈ）。これにより、クリーニングローラ２１とノズル面１２ａとの圧接量が最大となり、クリーニングローラ２１の弾性変形量が最大となる。なお、この状態は、クリーニングローラ２１の中心線が図１１に示す復元動作開始点（吸引作用開始点）Ｐ１に一致した状態である。

次に、図１２の状態から、ヘッドキャップ１１が矢印Ａ方向に移動すると、クリーニングローラ２１は、インク吐出ノズル１６の部分を転動しながら通過をして行く。同時に、クリーニングローラ２１の転動に伴って偏心カム２７が固定部２８上で回転し、偏心カム２７は、回転半径を徐々に減じて行く。これにより、クリーニングローラ２１は、図１３中矢印Ｊ方向に徐々に下降し、クリーニングローラ２１とノズル面１２ａとの圧接量は次第に減少して行く。そして、クリーニングローラ２１の転動とともに偏心カム２７がさらに回転して図１３に示す状態になったとき、圧接量は図１０と同じ通常状態に復帰する。

このように、図１２に示す状態から図１３に示す状態への移行段階において、クリーニングローラ２１の圧接量が減じる際に当該圧接部では弾性変形の復元動作が行われ、この復元動作に伴ってクリーニングローラ２１に吸引力Ｑｔが発生する。しかも、クリーニングローラ２１がインク吐出ノズル１６を通過するまでの間、クリーニングローラ２１の弾性変形の復元動作が持続できるようにクリーニングローラ２１の最大上昇量ｈ（又は偏心カム２７の頂部２７ａの高さ若しくはクリーニングローラ２１の一時的に増加した弾性変形量）が設定されているので、クリーニングローラ２１がインク吐出ノズル１６を通過する際にも弾性変形の復元動作が継続している。したがって、この復元動作に伴って発生する吸引力がインク吐出ノズル１６部分に作用することになる。これにより、インク吐出ノズル１６内及びその近傍部には、クリーニングローラ２１の転動に伴って通常に発生する毛細管力Ｑｎ及び吸引力Ｑｒに上記吸引力Ｑｔが加算されて増強された液体吸収力（Ｑｎ＋Ｑｒ＋Ｑｔ）が作用し、クリーニングローラ２１による清掃能力が向上する。

このように、本発明の第２の実施形態のヘッドカートリッジによれば、クリーニング動作時に、クリーニングローラ２１を上下動させて圧接量を変化させるようにしたことにより、クリーニングローラ２１が下降して圧接量が減じる際に吸引力Ｑｔが発生し、この吸引力Ｑｔがクリーニングローラ２１の転動に伴って通常発生する毛細管力Ｑｎ及び吸引力Ｑｒに加わってより大きな液体吸収力をノズル面１２ａに作用させることができる。したがって、クリーニングローラ２１による清掃能力を向上することができる。これにより、ノズル面１２ａに付着して増粘したインクを効果的に除去することができる。

また、クリーニングローラ２１がインク吐出ノズル１６を通過するまでの間、クリーニングローラ２１の弾性変形の復元動作を持続させるようにしたことにより、復元動作に伴う吸引力Ｑｔが加算されて増強された液体吸収力をインク吐出ノズル１６部分に作用させることができ、インク吐出ノズル１６内及びその近傍部に付着した増粘インクを効果的に除去して吐出性能を向上することができる。したがって、印画品質の向上を図ることができる。

そして、ノズル面１２ａに突起部が存在しないため、ノズル面１２ａをインクや汚れが付着しにくいものにすることができる。

なお、ヘッドカートリッジ３がカラー印画用である場合には、偏心カム２７の頂部２７ａを各色に対応して四つ設けるとよい。この場合、クリーニング動作方向にて、各色のインク吐出ノズル１６の手前側の位置でクリーニングローラ２１の上昇量をそれぞれ最大とさせるように各頂部２７ａを設ける。そして、クリーニングローラ２１が各色のインク吐出ノズル１６を通過するまでの間、クリーニングローラ２１の弾性変形の復元動作を持続させるように上記各頂部２７ａの高さｈを、それぞれ、前述の（１）式を満たすように設定する。

以上の説明においては、インクジェットプリンタに適用された例について述べたが、本発明はこれに限らず、所定の液体を液体吐出ノズルから液滴として吐出するものであればどのようなものでもよい。例えば、記録方式がインクジェット方式のファクシミリ装置や複写機等の画像形成装置についても適用可能である。

また、液体吐出ノズルから吐出される液体はインクに限られず、液体吐出ヘッドを駆動して所定の液体を吐出しドット又はドット列を形成するものであるならば、他の液体の吐出装置にも適用することができる。例えば、ＤＮＡ鑑定などにおいてＤＮＡ含有液をパレット上に吐出するための液体吐出装置、或いはプリント配線基板の配線パターンを形成するための導電性粒子を含む液体を吐出するための液体吐出装置等にも適用することができる。

本発明によるインクジェットプリンタの実施形態を示す斜視図である。 本発明によるヘッドカートリッジの第１の実施形態の概略構成を示す側面図である。 プリンターヘッドの要部を拡大して示す断面図である。 突起部の高さを設定する条件式の導出について説明する図である。 クリーニングローラの形状復元速度の計測について説明する図である。 清掃手段の構成を示す断面図である。 上記ヘッドカートリッジのクリーニング動作を示す説明図である。 上記ヘッドカートリッジのクリーニング動作において、クリーニングローラが突起部に達した状態を示す説明図である。 上記ヘッドカートリッジのクリーニング動作において、クリーニングローラが突起部を乗り越えた状態を示す説明図である。 本発明によるヘッドカートリッジの第２の実施形態の要部を拡大して示す断面図である。 偏心カムの頂部の高さの設定について説明する図である。 上記ヘッドカートリッジのクリーニング動作を示す図であり、クリーニングローラとノズル面との最大圧接状態を示す説明図である。 上記ヘッドカートリッジのクリーニング動作において、通常の圧接状態に復帰した状態を示す説明図である。

符号の説明

１…インクジェットプリンタ（液体吐出装置）
３…ヘッドカートリッジ
１０…プリントヘッド（液体吐出ヘッド）
１１…ヘッドキャップ（清掃手段）
１２…ノズル部材
１２ａ…ノズル面
１６…インク吐出ノズル（液体吐出ノズル）
１７…突起部
２１…クリーニングローラ（払拭部材）
２５…回転軸
２７…偏心カム
２７ａ…頂部
Ｐ１…復元動作開始点
Ｐ２…インク吐出ノズル通過点

Claims (12)

1. ノズル面に形成された複数の液体吐出ノズルから所定の液体を吐出する液体吐出ヘッドと、前記ノズル面に多孔質の払拭部材を弾性変形を伴って相対的に圧接移動させて前記液体吐出ヘッドのノズル面を清掃する清掃手段と、を備えるヘッドカートリッジであって、
   前記液体吐出ノズルの清掃方向手前側の位置で前記払拭部材の弾性変形量を一時的に増加させる変形手段を備え、
   この変形手段により前記払拭部材に付与する弾性変形量ｈは、前記払拭部材の弾性変形の復元速度をＶｕ、前記払拭部材の移動速度をＶｒ、前記払拭部材の弾性変形の復元動作開始点から前記液体吐出ノズルの中心点までの移動距離をＬ、前記払拭部材と前記ノズル面との接触幅をｎ、前記液体吐出ノズルの直径をφとしたとき、
   ｈ＞（Ｖｕ／Ｖｒ）（Ｌ＋ｎ／２−φ／２）
   の条件を満たすように設定したことを特徴とするヘッドカートリッジ。
2. 前記払拭部材に付与する弾性変形量ｈの条件式において、
   ｎ＞φ
   としたことを特徴とする請求項１記載のヘッドカートリッジ。
3. 前記変形手段は、前記液体吐出ヘッドのノズル面にて、前記液体吐出ノズルの清掃方向手前側の位置に設けた突起部であることを特徴とする請求項１記載のヘッドカートリッジ。
4. 前記変形手段は、前記液体吐出ノズルの清掃方向手前側の位置で前記払拭部材の前記ノズル面に対する圧接量を一時的に増加させる手段であることを特徴とする請求項１記載のヘッドカートリッジ。
5. 前記圧接量を一時的に増加させる手段は、前記払拭部材の回転軸に設けた偏心カムであることを特徴とする請求項４記載のヘッドカートリッジ。
6. 前記払拭部材は、ローラ形状を成しており、前記ノズル面への圧接により弾性変形しながら転動するようにしたことを特徴とする請求項１記載のヘッドカートリッジ。
7. ノズル面に形成された複数の液体吐出ノズルから所定の液体を吐出する液体吐出ヘッドと、前記ノズル面に多孔質の払拭部材を弾性変形を伴って相対的に圧接移動させて前記液体吐出ヘッドのノズル面を清掃する清掃手段と、を有して成るヘッドカートリッジを備えた液体吐出装置であって、
   前記ヘッドカートリッジは、前記液体吐出ノズルの清掃方向手前側の位置で前記払拭部材の弾性変形量を一時的に増加させる変形手段を備え、
   この変形手段により前記払拭部材に付与する弾性変形量ｈは、前記払拭部材の弾性変形の復元速度をＶｕ、前記払拭部材の移動速度をＶｒ、前記払拭部材の弾性変形の復元動作開始点から前記液体吐出ノズルの中心点までの移動距離をＬ、前記払拭部材と前記ノズル面との接触幅をｎ、前記液体吐出ノズルの直径をφとしたとき、
   ｈ＞（Ｖｕ／Ｖｒ）（Ｌ＋ｎ／２−φ／２）
   の条件を満たすように設定したことを特徴とする液体吐出装置。
8. 前記払拭部材に付与する弾性変形量ｈの条件式において、
   ｎ＞φ
   としたことを特徴とする請求項７記載の液体吐出装置。
9. 前記変形手段は、前記液体吐出ヘッドのノズル面にて、前記液体吐出ノズルの清掃方向手前側の位置に設けた突起部であることを特徴とする請求項７記載の液体吐出装置。
10. 前記変形手段は、前記液体吐出ノズルの清掃方向手前側の位置で前記払拭部材の前記ノズル面に対する圧接量を一時的に増加させる手段であることを特徴とする請求項７記載の液体吐出装置。
11. 前記圧接量を一時的に増加させる手段は、前記払拭部材の回転軸に設けた偏心カムであることを特徴とする請求項１０記載の液体吐出装置。
12. 前記払拭部材は、ローラ形状を成しており、前記ノズル面への圧接により弾性変形しながら転動するようにしたことを特徴とする請求項７記載の液体吐出装置。

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