JP2008068467A - ヘッドの維持回復装置、液体吐出装置、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】キャップ部材で吐出面をキャッピングして吸引を行うことで気泡を排出する場合に無駄に消費される液体の消費量を少なくする。
【解決手段】液体吐出ヘッド１の複数のノズル１５が並べて形成されたノズル列を有する吐出面１０をキャッピングするキャップ部材２１と、空気及び液体の透過を制限する（吸引されることで空気及び液体が透過する）透過性膜２２と、キャップ部材内２１を吸引して負圧を発生させるための吸引ポンプ２３とを備え、液体吐出ヘッド１の吐出面１０に透過性膜２２を密着させた状態で、キャップ部材２１によって透過性膜２２を介して吐出面１０をキャッピングし、吸引ポンプ２３によってノズル１５から透過性膜２２を介して液体を吸引する。
【選択図】図１

Description

本発明はヘッドの維持回復装置、液体吐出装置、画像形成装置に関する。

プリンタ、ファクシミリ、複写装置、これらの複合機等の画像形成装置として、例えば、記録液（液体）の液滴を吐出する液体吐出ヘッド（液滴吐出ヘッドともいう。）で構成した記録ヘッドを含む液体吐出装置を用いて、媒体（以下「用紙」ともいうが材質を限定するものではなく、また、被記録媒体、記録媒体、転写材、記録紙なども同義で使用する。）を搬送しながら、液体としての記録液（以下、インクともいう。）を用紙に付着させて画像形成（記録、印刷、印写、印字も同義語で用いる。）を行なうものがある。

なお、画像形成装置は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体に液体を吐出して画像形成を行う装置を意味し、また、「画像形成」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与することをも意味する。また、液体とは記録液、インクに限るものではなく、画像形成を行うことができる液体であれば特に限定されるものではない。また、液体吐出装置とは、液体吐出ヘッドから液体を吐出する装置を意味し、画像を形成するものに限らない。

このように液体吐出ヘッドから液滴を吐出する液体吐出装置、これを含む画像形成装置においては、ヘッドのノズル外面に増粘あるいは乾燥したインクやほこり、ごみなどの異物が付着することによって、ノズルに目詰まりを起こしたり、ノズルの内部では気泡の発生などによりエアーダンパー現象が発生したりするなどして、正常な吐出ができなくなることを防止するため、ヘッドの信頼性を維持回復するためのヘッドの維持回復機構（装置）が不可欠である。

このヘッドの維持回復機構は、ヘッドのノズル面（液滴を吐出する面）を密閉するキャップ（キャップ部材）を備えている。また、適宜、キャップ内に連通する吸引ポンプなどの吸引手段により、ノズルからヘッド内に充填されているインクを吸引する動作（ヘッド吸引又はノズル吸引）、ゴムなどの弾性部材を用いたワイパーブレードによるヘッド表面のワイピング動作、および、画像形成に寄与しないようにインクを吐出しノズル孔内部及び入り口付近にある増粘インクや混色インクを排出する空吐出動作（或いは予備吐出動作ともいう。）などを組み合わせて、液室内の気泡や増粘インク、付着したごみなどを取り除き、安定した液滴吐出を行なえる状態に保持する動作を行なうようにしている。

従来のキャップ部材やヘッドの維持回復装置として、特許文献１にはノズルから液滴を吐出する液滴吐出ヘッドのノズル面をキャップした状態で吸引するための吸引用キャップを備え、この吸引用キャップはチューブを介して吸引手段を接続し、吸引用キャップの短手方向に対しキャップ中央位置下方からチューブを這い回して接続している装置が記載されている。
特開２００５−１４４９１０号公報

特許文献２には吐出口面に付着したインク等の異物を拭き取り除去するためのインク吸収部材と、吐出口面に付着したインク等の異物を掃き取り除去するためのワイピング部材とを有し、インク吸収部材とワイピング部材を吐出口面に沿って吐出口の配列方向に移動させるものが記載されている。
特開２００５−０２２１９３号公報

特許文献３にはラインヘッドと、ラインヘッドの吐出口の不良を回復するヘッド回復処理を行うヘッド回復手段と、ラインヘッドをヘッド回復処理を行うための退避位置に移動させるヘッド退避手段と、記録媒体の搬送方向と略垂直な方向に移動可能な補助ヘッドとを備え、ラインヘッドに対し退避位置においてヘッド回復処理実行中に補助ヘッドにより画像記録を行うことを可能としたものが記載されている。
特開２００５−２３１３５２号公報

特許文献４には複数のノズルがなすノズル列をキャッピングするキャッピング手段と、キャッピング手段をノズル列に対して当接・非当接動作する駆動手段と、インクを吸引するための負圧を発生させる負圧発生手段とを備え、キャッピング手段には、負圧発生手段に通じ、ノズル列の方向に並ぶ複数の吸引口を設けたメンテナンス機構が記載されている。
特開２０００−２７２１４７号公報

特許文献５には液滴吐出ヘッドのノズルの周囲を覆って閉空間を形成するキャップと、閉空間をノズルが形成された面を壁面として含む第１の空間と閉鎖された第２の空間とに画定する、気体を透過可能で、液体の透過を吸引力により制御し得る透過性膜と、キャップの第２の空間を外部から吸引する減圧手段とを備える吸引装置が記載されている。
特開２００５−１３８３１２号公報

特許文献６にはインクジェットヘッドのノズル面に対してワイピング動作を行うワイピング部と、インクジェットヘッドのノズル面に対して吸引動作を行う吸引部と、インクジェットヘッド、ワイピング部又は吸引部の動作停止状況を検出する検出手段と、検出手段により検出された動作停止状況に応じてワイピング部と吸引部とを選択的に駆動させる駆動手段とを備えるものが記載されている。
特開２００５−００７８６６号公報

特許文献７には記録ヘッドのノズル面にあるインクを吐出する複数の吐出口を覆うキャップが該キャップの外壁と該キャップの内部空間を分割する隔壁とで構成される部分キャップ群からなるキャップであり、部分キャップ群によりそれぞれ独立して記録ヘッドのノズル面の一部の吐出口群を覆い密封し、部分キャップごとに密封した吐出口群を加圧または／および吸引して吐出不良の回復動作を行うものが記載されている。
特開２００４−２１６８１８号公報

ところで、上述したヘッドの維持回復装置によってキャップ部材でヘッドの吐出面（ノズルが形成された面）をキャッピングしてノズルからインク（液体）の排出を行ってノズルを回復する場合、排出されるインクは廃棄されることになるため、維持回復に伴う無駄なインク消費はできる限り少なくすることが求められる。特に、多数のノズルが配置されるライン型ヘッドのような長尺ヘッドにあっては、回復動作によって多量にインクが無駄に消費されることになる。

また、ヘッドの維持回復装置による維持回復動作では確実のノズルの回復を行えることが求められるが、１つのノズル列を構成してノズル数が増加するに従って、キャップ部材でキャッピングして吸引を行っても、キャップ内に均一な負圧が発生せず、例えば両端部の吸引が相対的に弱くなって確実に吸引を行うことができない事態が生じている。

そこで、特許文献４に記載の装置では、透過性膜によってキャップ部材内にヘッドの吐出面側と吸引側とに第１、第２空間を形成することで、第１空間の体積にヘッドからの吸引量が制限されるようにして、維持回復に伴う無駄なインク消費を低減しようとするが、すべてのノズルから吸引が行われることに変わりないので、インク消費の低減効果は十分でなく、また均一な負圧を発生し得ないという課題も解決されていない。

この点、特許文献６に記載の装置ではキャップ部材を部分キャップ群によって構成することで、部分キャップごとに密封した吐出口群を加圧または／および吸引することできるので、無駄なインク消費の低減、負圧の均一化を図ることができる。

しかしながら、この特許文献６に記載の装置では、キャップ部材自体の構成が複雑になるとともに、部分キャップ群ごとに吸引を行うおうとすると、部分キャップ群毎に吸引手段に接続しなければならなくなって維持回復機構の構成が複雑になるという課題がある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、無駄な液体消費を抑えつつ均一な負圧を発生できて確実維持回復を行うことができるヘッドの維持回復装置、これを備える液体吐出装置、画像形成装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係るヘッドの維持回復装置は、液体を吐出する複数のノズルが並べて配置されているノズル列を有する液体吐出ヘッドのノズルから液体を吸引するヘッドの維持回復装置において、液体吐出ヘッドのノズルが形成された吐出面をキャッピングするキャップ部材と、空気及び液体の透過を制限する透過性膜と、キャップ部材内を吸引する吸引手段とを備え、液体吐出ヘッドの吐出面に透過性膜を密着させた状態で、キャップ部材によって透過性膜を介して吐出面をキャッピングし、吸引手段によってノズルから透過性膜を介して液体を吸引する構成とした。

ここで、透過性膜はノズル列のすべてのノズルを被覆可能で、キャップ部材はノズル列の内の一部のノズルをキャッピング可能である構成とできる。この場合、キャップ部材はノズルの並び方向に沿って移動可能に設けられている構成とでき、この場合、キャップ部材は所要のノズル位置で吐出面に対して進退可能に設けられている構成、キャップ部材は透過性膜を介して吐出面をキャッピングした状態でノズルの並び方向に移動可能に設けられている構成とできる。

また、透過性膜は孔径が０．５μｍないし５０μｍの範囲内のポーラスな膜である構成、透過性膜は可撓性を有する膜である構成、液体吐出ヘッドの不吐出のノズルを検知する手段を備え、この不吐出のノズルの検知結果に基づいてキャップ部材を移動させる構成とできる。

本発明に係る液体吐出装置、本発明に係る画像形成装置は、本発明に係るヘッドの維持回復装置を備えているものである。

本発明に係るヘッドの維持回復装置によれば、液体吐出ヘッドの吐出面に透過性膜を密着させた状態で、キャップ部材によって透過性膜を介して吐出面をキャッピングし、吸引手段によってノズルから透過性膜を介して液体を吸引する構成としたので、一部のノズルをキャッピングした状態で吸引することが可能になり、回復するノズルを選択的に吸引することで無駄な消費を低減し、キャップ部材内の負圧の均一化も図れて確実な回復を行うことができるようになる。

本発明に係る液体吐出装置によれば、本発明に係るヘッドの維持回復装置を備えているので、安定した滴吐出を行うことができる。本発明に係る画像形成装置によれば、本発明に係るヘッドの維持回復装置を備えているので、安定した滴吐出を行うことができ、安定した画像形成を行うことができる。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。本発明に係るヘッドの維持回復装置の一例について図１及び図２を参照して説明する。なお、図１は同装置の模式的構成説明図、図２はキャップ部材を密着させた状態での要部拡大断面説明図である。
液体吐出ヘッド１は、例えばサーマル型液体吐出ヘッドであり、電気熱変換素子１１を設けたアクチュエータ基板１２と、流路（液室）１３を形成する流路板１４と、液滴を吐出するノズル１５を形成したノズル板１６とを積層して構成され、電気熱変換素子１１を駆動することによって流路１３内の液体中に膜沸騰による気泡を発生させて流路１３内の液体を加圧することでノズル１５から液滴を吐出させる。各液室１３に液体を供給する共通液室（流路）、電気熱変換素子１１の保護膜や駆動電極ラインなどの図示は省略している。

一方、この液体吐出ヘッド１の維持回復を行う維持回復装置２は、液体吐出ヘッド１の複数のノズル１５が並べて形成されたノズル列を有する吐出面１０をキャッピングするキャップ部材２１と、空気及び液体の透過を制限する（吸引されることで空気及び液体が透過する）透過性膜２２と、キャップ部材内２１を吸引して負圧を発生させるための吸引手段として吸引ポンプ２３とを備えている。

キャップ部材２１は、透過性膜２２を介して液体吐出ヘッド１の吐出面１０をキャッピングしたときに密閉空間を形成する凹部２１ａと、この凹部２１ａの底部に吸引ポンプ２３にチューブ２４を介して接続される排出口部２１ｂとを備えている。このキャップ部材２１は、スプリング２５を介してキャップホルダ２６に保持されている。

このキャップホルダ２６は昇降機構部２７に保持され、昇降機構部２７を駆動することによってキャップ部材２１を液体吐出ヘッド１の吐出面１０に対して矢示Ａ、Ｂ方向に進退させる（昇降させる）。この昇降機構部２７でキャップ部材２１が上昇されることで、キャップ部材２１は図２にも示すように透過性膜２２を介して液体吐出ヘッド１の吐出面１０に密着する。

また、昇降機構部２７は、装置フレーム２ａ、２ａに架け渡したガイドロッド２８に摺動自在に装着され、図示しない走査機構（例えば、所謂キャリッジの主走査機構と同様に、駆動モータ、駆動プーリ、従動プーリ、タイミングベルト等で構成される。）によって、液体吐出ヘッド１のノズル１５の並び方向（ノズル列に沿う方向）に移動可能としている。

透過性膜２２は、装置フレーム２ａ、２ａ間に保持され、キャップ部材２１と液体吐出ヘッド１との間に配置されている。この透過性膜２２は、キャップ部材２１が液体吐出ヘッド１に向って移動されることにより、キャップ部材２１で押圧されて液体吐出ヘッド１の吐出面１０に密着される。

この透過性膜２２としては、孔径が０．５μｍないし５０μｍの範囲内のポーラスな膜であることが好ましい。また、透過性膜２２としては可撓性を有する膜を用いることで、吐出面１０への密着性が向上し、吐出面１０に対する傷などのダメージを低減することができる。

ここで、透過成膜２３は液体吐出ヘッド１の吐出面１０に形成されたノズル列のすべてのノズル１５を被覆可能な長さを有している。これに対して、キャップ部材２１は、ノズル列の内一部のノズル１５をキャッピング可能な長さを有している。

吸引ポンプ２３は、昇降機構部２７に図示しない保持部材を介して保持されてキャップ部材２１とともにノズル列方向に移動する構成としているが、吸引ポンプ２３はノズル列方向に移動しないでチューブ２４を這い回している構成とすることもできる。

このように構成したヘッドの維持回復装置の作用について図３及び図４を参照して説明する。なお、図３は同装置の作用説明に供する模式的説明図、図４は液体吐出ヘッドを模式化した説明図である。
この図４では、液体吐出ヘッド１の各ノズル１５、液室１３及び電気熱変換素子１１などを含む部分を液体吐出部１８として示し、各液体吐出部１８の液室１３に液体を供給する部分を共通液室（共通流路）１９として示している。

この液体吐出ヘッド１の回復動作を行うときには、図３に示すように昇降機構部２７によってキャップ部材２１を上昇（矢示Ａ方向に移動）させてキャップ部材２１を、透過性膜２２を介して、液体吐出ヘッド１の吐出面１０に密着させてキャッピングする。つまり、透過性膜２２はキャップ部材２１の当接部２１ｃ（図２参照）と液体吐出ヘッド１の吐出面１０との間に密着されて、透過性膜２２と液体吐出ヘッド１の吐出面１０との間には空間が形成されない。

そこで、吸引ポンプ２３を駆動してキャップ部材２１の凹２１ａと透過性膜２２との間で形成される密閉空間の空気を吸引することで、密閉空間（凹部２１ａ内空間）を減圧する（負圧を発生させる）。このとき、透過性膜２２はキャップ部材２１の凹部に対向している領域では吸引によって液体及び空気が透過可能になるので、液体吐出ヘッド１の吐出面１０の内、キャップ部材２１の凹部２１ａに対向している領域内のノズル１５内の液体が透過性膜２２を通過して、キャップ部材２１内に吸引排出される（ノズル１５から液体を吸引することを「ノズル吸引」という。）。

したがって、液体吐出部１８のノズル１５や液室１３内に気泡３０が存在しているとき、気泡３０は吸引される液体とともに透過性膜２２を通過してキャップ部材２１内に排出されることになる。

この場合、キャップ部材２１が密着している範囲は液体吐出ヘッド１の吐出面１０に形成されたノズル１５の列の一部分であるが、透過性膜２２は液体吐出ヘッド１の吐出面１０に形成されたノズル１５の列の全体を被覆している。そして、キャップ部材２１でキャッピングしている一部のノズル１５についてノズル吸引を行った場合、液室１５や共通液室１９を介して、他のキャッピングされていないノズル１５についてもある程度の吸引力が作用するものの、透過性膜２３が空気を通過する程度の吸引力は作用しないので、透過性膜２３を介して外部からキャッピングされていないノズル１５に空気が流入することはない（図４の矢印の先端部に×を付して例示している。）。これによって、ノズル列よりも短いキャップ部材２１によって所要範囲内のノズルについてのみキャッピングして吸引を行うこともできるようになる。

これに対して、図５に示すように、透過性膜２２がない場合、キャップ部材２１でキャッピングしている一部のノズル１５について吸引を行った場合、液室１５や共通液室１９を介して、他のキャッピングされていないノズル１５に対して吸引力が作用し、キャッピングされていないノズル１５については空気の透過を阻害するものがないので、同図に矢印で示すように、外部から空気が流入することになり、キャップ部材２１でキャッピングしている一部のノズル１５について作用する吸引力がほとんど増加しないので、気泡３０を排出することができなくなる。

この点について、図６をも参照して説明する。図６は、ヘッドの吐出面（ノズル面）にキャップ部材を密着し、キャップ部材内を減圧した場合の圧力（Ｐ）と液体（インク）の流出流量の関係を示している。
ここで、図５に示すようにノズル面１０に直接キャップ部材２１を当てて吸引した場合には、図６に線ａで示すように、比較的低い吸引圧（ヘッド内の流体抵抗Ｐｒ）でインクの流出が始まり、吸引圧の増大とともにインク流量も増加する。

これに対して、図４に示すようにノズル面１０に透過性膜２２を介してキャップ部材２１を当てて吸引した場合には、図６に線ｂで示すように、流体抵抗Ｐｒに加え、透過性膜２２の抵抗により吸引圧をより高くしないとインク流出が始まらない（キャップ部材２１内の負圧を高くしていった場合に流出開始する圧力をＰｉと記してある）。また、一旦流出が始まると、吸引圧を流出開始圧Ｐｉより低くしても、引き続きインク流出は止まらない。すなわち、キャップ部材２１内の負圧を小さくしていく場合にインク流出が止まる圧Ｐｔは、流出開始圧Ｐｉよりも大幅に低い圧力となる。

したがって、図５に示すように、液体吐出ヘッド１のノズル面１０に、当該ノズル列の一部のみを被覆するようなキャップ部材２１を密着し、キャップ部材２１内を減圧した場合においては、ヘッド１内からのインク流出とともに、キャップ部材２１近傍におけるキャップ部材２１で被覆されていないノズル１５から空気がヘッド１内に吸入される。これは、ヘッド１内の流路を通ってインクが流入する抵抗（Ｐｒ）よりも、近傍のノズル１５から空気が流入する抵抗が小さいためと考えられる。このため、当該ノズル１５に気泡が入り込むことになり、その後のインク吐出を阻害することになる。

これに対し、図４に示す本発明の構成のように、液体吐出ヘッド１のノズル面１０に、ノズル列の一部のみを被覆するようなキャップ部材２１を透過性膜２２を介して密着し、キャップ部材２１内を減圧した場合においては、キャップ部材２１内の圧力が、インクが吸引される圧力Ｐｉに達した時点でインクがキャップ部材２１内に流入し、キャップ部材２１内の圧力が流出開始圧Ｐｉより低くなるが、インク流出が止まる圧力Ｐｔ以上であれば、ヘッド１内からインクが吸引され続ける。

この時点において、ヘッド１内の流路からインクが流入する圧力（Ｐｒ）よりも吸引圧が高いため、インクはキャップ部材２１内に吸引されると同時に、透過性膜２２を通して近傍のノズル１５から空気が入り込むには、流出開始圧Ｐｉ相当の圧力が必要であるため、空気が近傍のノズル１５内に入り込むことはない。すなわち、透過性膜２２の抵抗により、外部から、近傍のノズル１５を通して空気が吸入されることがなく、キャップ部材２１によって被覆された部分のノズル１５からのみノズル吸引が可能となるのである。

そこで、キャップ部材２１による吸引及びキャップ部材２１の移動制御の異なる例について説明する。
先ず、図７に示すように、気泡３０ａ、３０ｂ、３０ｃによる不吐出ノズルがある場合に不吐出ノズルを検出する検出手段を備えている場合の第１例について図８のフロー図を参照して説明する。
この場合には、昇降機構部２７をガイドロッド２８に沿って移動させてキャップ部材２１を対象となる不吐出ノズル（対象ノズル）をキャッピング可能な位置に移動させ、昇降機構部２７によってキャップホルダ２６を介してキャップ部材２１を上昇させ、キャップ部材２１によって透過性膜２２を介してヘッド１の吐出面１０の内対象ノズルを含む部分をキャッピングする。

そして、吸引ポンプ２３を駆動して前述したようにノズル吸引を行って対象ノズルから液体及び気泡を排出させ、吸引ポンプ２３の駆動を停止してノズル吸引を停止し、キャップ部材２１を下降する。

その後、次の吸引対象となるノズル（不吐出ノズル）があるか否かを判別し、対象ノズルがあれば、上述したようにキャップ部材２１を所定の位置へ移動させ、キャッピング、吸引、吸引停止、下降の動作を行い、対象ノズルがなくなるまで同様の処理を繰り返し、対象ノズルがなくなれば、この処理を抜ける。

図７の例では気泡３０ａがあるノズル１５の位置でキャッピング、ノズル吸引、吸引停止、下降の動作を行い、次いで、キャップ部材２１を気泡３０ｂがあるノズル１５の位置へ移動してキャッピング、ノズル吸引、吸引停止、下降の動作を行い、次いで、ャップ部材２１を気泡３０ｃがあるノズル１５の位置へ移動してキャッピング、ノズル吸引、吸引停止、下降の動作を行なう。したがって、キャップ部材２１が不必要に透過性膜２２に摺接することがなく、透過性膜２２との接触による傷などの損傷を抑えることができる。

次に、同様に不吐出ノズルを検出する検出手段を備えている場合の第２例について図９のフロー図を参照して説明する。
この場合には、昇降機構部２７をガイドロッド２８に沿って移動させてキャップ部材２１を対象となる不吐出ノズル（対象ノズル）をキャッピング可能な位置に移動させ、昇降機構部２７によってキャップホルダ２６を介してキャップ部材２１を上昇させ、キャップ部材２１によって透過性膜２２を介してヘッド１の吐出面１０の内対象ノズルを含む部分をキャッピングする。

そして、吸引ポンプ２３を駆動して前述したようにノズル吸引を行って対象ノズルから液体及び気泡を排出させ、吸引ポンプ２３の駆動を停止してノズル吸引を停止し、そのまま、つまりキャップ部材２１が透過性膜２２を介して吐出面１０をキャッピングしている状態で、次の吸引対象となるノズル（不吐出ノズル）があるか否かを判別し、対象ノズルがあれば、キャップ部材２１を所定の位置へ移動させ、ノズル吸引を行い、対象ノズルがなくなるまで同様の処理を繰り返し、対象ノズルがなくなれば、この処理を抜ける。

図７の例では気泡３０ａがあるノズル１５の位置でキャッピング、ノズル吸引、吸引停止を行ない、そのままキャップ部材２１を気泡３０ｂがあるノズル１５の位置へ移動してノズル吸引、吸引停止の動作を行い、次いで、ャップ部材２１を気泡３０ｃがあるノズル１５の位置へ移動してノズル吸引、吸引停止を行った後、キャップ部材２４を下降する。したがって、キャップ部材２１の上昇下降動作が上記の第１例の場合より少なく、特に対象ノズルが多い場合でも速やかに目的とするノズルからノズル吸引を行うことができる。

次に、不吐出ノズルに関係なくすべてのノズルからノズル吸引を行う場合の第３例について図１０を参照して説明する。
この場合には、昇降機構部２７によってキャップホルダ２６を介してキャップ部材２１を上昇させ、キャップ部材２１によって透過性膜２２を介してヘッド１の吐出面１０の内一端部側のノズル１５を含む部分をキャッピングし、吸引ポンプ２３を駆動して前述したようにノズル吸引を行って液体及び気泡を排出させるノズル吸引を行う。

そして、吸引ポンプ２３に駆動を継続したまま、昇降機構部２７をガイドロッド２７に沿って移動させてキャップ部材２１を透過性膜２２に密着させた状態で、吐出面１０の他端部側まで走査（移動）させ、走査が終了すれば、吸引ポンプ２３を停止し、キャップ部材２３を下降させる。

この場合にはヘッド１の吐出面１０に形成されたすべてノズル１５からノズル吸引が行われ、その間、吸引ポンプ２３の駆動及び停止の切替やキャップ部材２１の上げ下げを行わないので、より短時間で駆動機構に対する動作切替負荷もなくノズル吸引を行うことができる。

次に、本発明に係るヘッドの維持回復装置の他の異なる例について図１１及び図１２を参照して説明する。
これらの例は液体吐出ヘッド３１がライン型液体吐出ヘッドである場合であり、図１１の構成では、透過性膜２２を固定として、液体吐出ヘッド３１の吐出面１０に透過性膜２２を介してキャップ部材２１を密着させた状態で、キャップ部材２１を矢示方向に移動させて、ライン型液体吐出ヘッド３１のすべてのノズル１５についてノズル吸引を行うようにしている。

また、図１２の構成では、透過性膜２２をベルト状に形成してキャップ部材２１と密着している（当接している）状態でキャップ部材２１を移動させることによって透過性膜２２が矢示方向に周回移動するように配設している。これにより、液体吐出ヘッド３１の吐出面１０に透過性膜２２を介してキャップ部材２１を密着させた状態で、キャップ部材２１を矢示方向に移動させることで、透過性膜２２とキャップ部材２１は相互に摺接することなくすべてのノズル１５についてノズル吸引を行うことができる。

ここで、具体例について説明する。
〔実施例１〕
透過性膜２２としてテフロン（登録商標）製のフィルタ（ゴアテックス製）を用いて、液体吐出ヘッド１のノズル列長さの１／５の長さを有するキャップ部材２１を用いて気泡排出を実施したところ、気泡排出に要した液体の排出量は、０．０１ｍｌであった。

〔実施例２〕
実施例１と同様な透過性膜２２及びキャップ部材２１を用いて、図８に示すように複数の箇所に気泡３０が存在して不吐出状態となっている液体吐出ヘッド１に対して、キャップ部材２１をノズル面１０に密着させた状態で、吸引しながらノズル面１０を走査させることによって、全てのノズル１５から液体の吸引を実施した。このとき、液体の排出量０．１ｍｌで気泡を排出することができた。

〔比較例２〕
図１３に示すように液体吐出ヘッド１のノズル列長さ相当分の長さを有するキャップ部材４１を用いて気泡排出を行った。気泡が確実に排出できるための最低条件は、減圧値０．７５気圧で、気泡排出に要した液体の排出量は、０．３ｍｌであった。

これらのことから本発明に係るヘッドの回復装置を用いることで、少ない液体消費量で気泡排出を行えることが分かる。

なお、液体吐出ヘッドなしで、透過性膜２２にキャップ部材２１を密着させて吸引を行いながらキャップ部材２１を走査すれば、透過性膜２２自体を清掃することもできる。

次に、本発明に係るヘッドの維持回復装置を備える液体吐出装置を含む画像形成装置の一例について図１４を参照して説明する。なお、図１０は同装置の機構部の全体構成を説明する概略構成図である。
この画像形成装置は、媒体の印字領域幅以上の長さのノズル列（ノズル４を並べたもの）を有するフルライン型ヘッドからなる記録ヘッドを搭載したライン型画像形成装置である。

この画像形成装置は、例えばブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色の液滴を吐出する、フルライン型の４個の液体吐出ヘッドで構成した記録ヘッド１０１ｋ、１０１ｃ、１０１ｍ、１０１ｙ（色を区別しないときには「記録ヘッド１０１）という。）を備え、各記録ヘッド１０１はノズル４を形成した面を下方に向けて図示しないヘッドホルダに装着している。また、各記録ヘッド１０１に対応して本発明に係るヘッドの維持回復装置（機構）１０２を備えている。この維持回復装置１０２には、上述した吸引用のキャップ部材の他、保湿用のキャップ部材、ワイピング部材なども備えている。

なお、ここでは、記録ヘッド１０１は、用紙搬送方向上流側から、ブラック、シアン、マゼンダ、イエローの順に各色の液滴を吐出する配置としているが、配置及び色数はこれに限るものではない。また、ライン型ヘッドとしては、各色の液滴を吐出する複数のノズル列を所定間隔で設けた１又は複数のヘッドを用いることもできるし、ヘッドとこのヘッドに記録液を供給する記録液カートリッジを一体とすることも別体とすることもできる。

給紙トレイ１０３は、用紙１０４を載置する底板１０５と、用紙１０４を給送するための給紙コロ（半月コロ）１０６を備えている。底板１０５はベース１０８に取り付けられた回転軸１０９を中心に回転可能であって、加圧ばね１１０によって給紙コロ１０６側に付勢されている。なお、給紙コロ１０６に対向して、用紙１０４の重送を防止するため、人工皮、コルク材等の摩擦係数の大きい材質からなる図示しない分離パッドが設けられている。また、底板１０５と給紙コロ１０６の当接を解除する図示しないリリースカムが設けられている。

そして、この給紙トレイ１０３から給紙された用紙１０４を搬送ローラ１１２とピンチローラ１１３との間に送り込むために用紙１０４を案内するガイド部材１１０、１１１を設けている。

搬送ローラ１１２は、図示しない駆動源によって回転されて、送り込まれる用紙１０４を記録ヘッド１０１に対向して配置したプラテン１１５に向けて搬送する。プラテン１１５は、記録ヘッド１０１と用紙１０４とのギャップを維持することができるものであれば、剛体構造体でもよいし、搬送ベルトなどを用いることもできる。

プラテン１１５の下流側には、画像が形成された用紙１０４を排紙するための排紙ローラ１１６及びこれに対向する拍車１１７を配置し、排紙ローラ１１６によって画像が形成された用紙１０４を排紙トレイ１１８に排紙する。

また、排紙トレイ１１８と反対側には、用紙１０４を手差し給紙するための手差しトレイ１２１と、手差しトレイ１２１に載置された用紙１０４を給紙する給紙コロ１２２を配置している。この手差しトレイ１２１から給紙される用紙１０４はガイド部材１１１に案内されて搬送ローラ１１２とピンチローラ１１３との間に送り込まれる。

この画像形成装置においては、待機状態では、リリースカムが給紙トレイ１０３底板１０５を所定位置まで押し下げ、底板１０５と給紙コロ１０６との当接を解除している。そして、この状態で、搬送ローラ１１２が回転されることによって、この回転駆動力が図示しないギア等により給紙コロ１０６及び図示しないリリースカムに伝達されて、リリースカムが底板１０５から離れて底板１０５が上昇し、給紙コロ１０６と用紙１０４が当接し、給紙コロ１０６の回転に伴って用紙１０４がピックアップされて給紙が開始され、図示しない分離爪によって一枚ずつ分離される。

そして、給送コロ１０６の回転によって用紙１０４がガイド部材１１０、１１１に案内されて搬送ローラ１１２とピンチローラ１１３との間に送り込まれ、搬送ローラ１１２によって用紙１０４がプラテン１１５上に送り出される。その後、用紙１０４の後端は給紙コロ１０６のＤカット部に対向して当接が解除され、搬送ローラ１１２によってプラテン１１５上に搬送される。なお。給紙コロ１０６と搬送ローラ１１２との間に、補助的に、搬送回転対を設けることもできる。

このようにしてプラテン１１５上を搬送される用紙１０４に対して、記録ヘッド１から液滴を吐出して画像を形成し、画像が形成された用紙１０４は排紙ローラ１１６によって排紙トレイ１１８に排紙される。なお、画像形成時における紙搬送の速度と液滴吐出のタイミングは図示しない制御部によって制御される。

このように、ライン型画像形成装置において、本発明に係るヘッドの維持回復装置を備えることによって、無駄な記録液消費を抑えつつノズル吸引を行ってヘッドの性能を維持、回復することができる。

次に、本発明に係るヘッドの維持回復装置を備える液体吐出装置を含む画像形成装置の他の例について図１５及び図１６を参照して説明する。なお、図１５は同装置の機構部の全体構成を説明する概略構成図、図１６は同機構部の要部平面説明図である。
この画像形成装置はシリアル型画像形成装置であり、左右の側板２０１Ａ、２０１Ｂに横架したガイド部材である主従のガイドロッド２３１、２３２でキャリッジ２３３を主走査方向に摺動自在に保持し、図示しない主走査モータによってタイミングベルトを介して矢示方向（キャリッジ主走査方向）に移動走査する。

このキャリッジ２３３には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色のインク滴を吐出するための液体吐出ヘッドからなる記録ヘッド２３４ａ、２３４ｂ（区別しないときは「記録ヘッド２３４」という。）を複数のノズルからなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。

記録ヘッド２３４は、それぞれ２つのノズル列を有し、記録ヘッド２３４ａの一方のノズル列はブラック（Ｋ）の液滴を、他方のノズル列はシアン（Ｃ）の液滴を、記録ヘッド２３４ｂの一方のノズル列はマゼンタ（Ｍ）の液滴を、他方のノズル列はイエロー（Ｙ）の液滴を、それぞれ吐出する。

また、キャリッジ２３３には、記録ヘッド２３４のノズル列に対応して各色のインクを供給するためのヘッドタンク２３５ａ、２３５ｂ（区別しないときは「ヘッドタンク３５」という。）を搭載している。このサブタンク２３５には各色の供給チューブ３６を介して、各色のインクカートリッジ２１０から各色のインクが補充供給される。

一方、給紙トレイ２０２の用紙積載部（圧板）２４１上に積載した用紙２４２を給紙するための給紙部として、用紙積載部２４１から用紙２４２を１枚ずつ分離給送する半月コロ（給紙コロ）２４３及び給紙コロ２４３に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド２４４を備え、この分離パッド２４４は給紙コロ２４３側に付勢されている。

そして、この給紙部から給紙された用紙２４２を記録ヘッド２３４の下方側に送り込むために、用紙２４２を案内するガイド部材２４５と、カウンタローラ２４６と、搬送ガイド部材２４７と、先端加圧コロ２４９を有する押さえ部材２４８とを備えるとともに、給送された用紙２４２を静電吸着して記録ヘッド２３４に対向する位置で搬送するための搬送手段である搬送ベルト２５１を備えている。

この搬送ベルト２５１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ２５２とテンションローラ２５３との間に掛け渡されて、ベルト搬送方向（副走査方向）に周回するように構成している。また、この搬送ベルト２５１の表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ２５６を備えている。この帯電ローラ２５６は、搬送ベルト２５１の表層に接触し、搬送ベルト２５１の回動に従動して回転するように配置されている。この搬送ベルト２５１は、図示しない副走査モータによってタイミングを介して搬送ローラ２５２が回転駆動されることによってベルト搬送方向に周回移動する。

さらに、記録ヘッド２３４で記録された用紙２４２を排紙するための排紙部として、搬送ベルト２５１から用紙２４２を分離するための分離爪２６１と、排紙ローラ２６２及び排紙コロ２６３とを備え、排紙ローラ２６２の下方に排紙トレイ２０３を備えている。

また、装置本体１の背面部には両面ユニット２７１が着脱自在に装着されている。この両面ユニット２７１は搬送ベルト２５１の逆方向回転で戻される用紙２４２を取り込んで反転させて再度カウンタローラ２４６と搬送ベルト２５１との間に給紙する。また、この両面ユニット２７１の上面は手差しトレイ２７２としている。

さらに、キャリッジ２３３の走査方向一方側の非印字領域には、記録ヘッド２３４のノズルの状態を維持し、回復するための本発明に係るヘッドの維持回復装置である維持回復機構２８１を配置している。

この維持回復機構２８１には、記録ヘッド２３４の各ノズル面（吐出面）を保湿のためにキャピングするための各キャップ部材（以下「キャップ」という。）２８２ａ、２８２ｂ（区別しないときは「キャップ２８２」という。）と、記録ヘッド２３４の各ノズル面（吐出面）を吸引（ノズル吸引）のためにキャッピングする吸引用キャップ部材２８２及び透過性膜２８５と、ノズル面をワイピングするためのブレード部材であるワイパーブレード２８３と、増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け２８４などを備えている。

また、キャリッジ２３３の走査方向他方側の非印字領域には、記録中などに増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける液体回収容器であるインク回収ユニット（空吐出受け）２８８を配置し、このインク回収ユニット２８８には記録ヘッド２３４のノズル列方向に沿った開口部２８９などを備えている。

このように構成したこの画像形成装置においては、給紙トレイ２０２から用紙２４２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙２４２はガイド２４５で案内され、搬送ベルト２５１とカウンタローラ２４６との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド２３７で案内されて先端加圧コロ２４９で搬送ベルト２５１に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。

このとき、帯電ローラ２５６に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように、つまり交番する電圧が印加され、搬送ベルト２５１が交番する帯電電圧パターン、すなわち、周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電されたものとなる。このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト２５１上に用紙２４２が給送されると、用紙２４２が搬送ベルト２５１に吸着され、搬送ベルト２５１の周回移動によって用紙２４２が副走査方向に搬送される。

そこで、キャリッジ２３３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド２３４を駆動することにより、停止している用紙２４２にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙２４２を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙２４２の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙２４２を排紙トレイ２０３に排紙する。

このようなシリアル型画像形成装置であっても、本発明に係るヘッドの維持回復装置を備えることによって、無駄な記録液消費を抑えつつノズル吸引を行ってヘッドの性能を維持、回復することができる。

また、上記各実施形態では本発明に係る画像形成装置としてプリンタ構成で説明したが、これに限るものではなく、例えば、プリンタ／ファックス／コピア複合機などの画像形成装置に適用することができる。また、インク以外の液体である記録液や定着処理液などを用いる画像形成装置、その他の液滴、例えばＤＮＡ試料、レジストなどの液体を吐出する液体吐出装置、画像形成装置にも適用することができる。

本発明に係るヘッドの維持回復装置の一例を示す模式的説明図である。 同じく同装置のキャップ部材を密着させた状態での要部拡大断面説明図である。 同装置の作用説明に供する模式的構成説明図である。 同じく液体吐出ヘッドを模式化して示す作用説明図である。 透過性膜を有しない場合の説明に供する模式的説明図である。 透過性膜の有無と吸引圧、排出される流量の関係の説明に供する説明図である。 キャップ部材による吸引及びキャップ部材の移動制御の説明に供する模式的説明図である。 同じく第１例の説明に供するフロー図である。 同じく第２例の説明に供するフロー図である。 同じく第３例の説明に供するフロー図である。 本発明に係るヘッドの維持回復装置の他の例の説明に供する模式的説明図である。 同じく更に他の例の説明に供する模式的説明図である。 比較例のキャップ部材を用いた場合の説明に供する模式的説明図である。 本発明に係るヘッドの維持回復装置を含む液体吐出装置を備えた本発明に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 本発明に係るヘッドの維持回復装置を含む画像形成装置の他の例を示す概略構成図である。 同じく要部平面説明図である。

符号の説明

１…液体吐出ヘッド
１０…吐出面（ノズル面）
１５…ノズル
２１…キャップ部材
２２…透過性膜
２３…吸引ポンプ
２７…昇降機構部
２８…ガイドロッド
３１…ライン型液体吐出ヘッド
１０１ｋ、１０１ｃ、１０１ｍ、１０１ｙ…記録ヘッド（液体吐出ヘッド）
１０２ｋ、１０２ｃ、１０２ｍ、１０２ｙ…維持回復機構
２３４ａ、２３４ｂ…記録ヘッド（液体吐出ヘッド）
２８１…維持回復機構
２８２ｃ…キャップ部材
２８５…透過性膜

Claims (11)

1. 液体を吐出する複数のノズルが並べて配置されているノズル列を有する液体吐出ヘッドのノズルから液体を吸引するヘッドの維持回復装置において、
   前記液体吐出ヘッドのノズルが形成された吐出面をキャッピングするキャップ部材と、空気及び液体の透過を制限する透過性膜と、前記キャップ部材内を吸引する吸引手段とを備え、
   前記液体吐出ヘッドの吐出面に前記透過性膜を密着させた状態で、前記キャップ部材によって前記透過性膜を介して前記吐出面をキャッピングし、前記吸引手段によって前記ノズルから前記透過性膜を介して液体を吸引する
   ことを特徴とするヘッドの維持回復装置。
2. 請求項１に記載のヘッドの維持回復装置において、前記透過性膜は前記ノズル列のすべてのノズルを被覆可能で、前記キャップ部材はノズル列の内の一部のノズルをキャッピング可能であることを特徴とするヘッドの維持回復装置。
3. 請求項２に記載のヘッドの維持回復装置において、前記キャップ部材は前記ノズルの並び方向に沿って移動可能に設けられていることを特徴とするヘッドの維持回復装置。
4. 請求項３に記載のヘッドの維持回復装置において、前記キャップ部材は所要のノズル位置で前記吐出面に対して進退可能に設けられていることを特徴とするヘッドの維持回復装置。
5. 請求項３又は４に記載のヘッドの維持回復装置において、前記キャップ部材は前記透過性膜を介して前記吐出面をキャッピングした状態で前記ノズルの並び方向に移動可能に設けられていることを特徴とするヘッドの維持回復装置。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載のヘッドの維持回復装置において、前記透過性膜は孔径が０．５μｍないし５０μｍの範囲内のポーラスな膜であることを特徴とするヘッドの維持回復装置。
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載のヘッドの維持回復装置において、前記透過性膜は可撓性を有する膜であることを特徴とするヘッドの維持回復装置。
8. 請求項１ないし７のいずれかに記載のヘッドの維持回復装置において、前記液体吐出ヘッドの不吐出のノズルを検知する手段を備え、この不吐出のノズルの検知結果に基づいて前記キャップ部材を移動させることを特徴とするヘッドの維持回復装置。
9. 液体吐出ヘッドから液滴を吐出する液体吐出装置において、前記請求項１ないし８のいずれかに記載のヘッドの維持回復装置を備えていることを特徴とする液体吐出装置。
10. 液体吐出ヘッドから液滴を吐出して画像を形成する画像形成装置において、前記請求項１ないし８のいずれかに記載のヘッドの維持回復装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。
11. 請求項１０に記載の画像形成装置において、前記液体吐出ヘッドがライン型ヘッドであることを特徴とする画像形成装置。

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