JP5047750B2 - 維持回復方法、維持回復装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は維持回復方法、維持回復装置及び画像形成装置に関し、印字印刷状態を良好に保持する技術に関する。

図１６は液体吐出装置における液滴吐出ヘッドの構成を示す概略断面図である。同図の（ａ）は液滴吐出ヘッドの液室長手方向に沿う概略断面図であり、同図の（ｂ）は液滴吐出ヘッドの液室短手方向に沿う概略断面図である。同図に示す液滴吐出ヘッド１００は、例えば単結晶シリコン基板を異方性エッチングして形成した流路板１０１と、この流路板１０１の下面に接合した例えばニッケル電鋳で形成した振動板１０２と、流路板１０１の上面に接合したノズル板１０３とを接合して積層し、これらによって液滴（インク滴）を吐出するノズル１０４が連通する流路であるノズル連通路１０５及び液室１０６、液室１０６にインクを供給するための共通液室１０７に連通するインク供給口１０８を含んで構成されている。また、振動板１０２を変形させて液室１０６内のインクを加圧するための圧力発生手段（アクチュエータ手段）である電気機械変換素子としての２列（図１６の（ｂ）では１列のみ図示している）の積層型圧電素子１０９と、この圧電素子１０９を接合固定するベース基板１１０とを具備している。なお、圧電素子１０９の間には支柱部１１１を設けている。この支柱部１１１は圧電素子部材を分割加工することで圧電素子１０９と同時に形成した部分であるが、駆動電圧を印加しないので単なる支柱となる。また、圧電素子１０９には図示しない駆動回路（駆動ＩＣ）を搭載したＦＰＣケーブル１１２を接続している。

そして、振動板１０２の周縁部をフレーム部材１１３に接合し、このフレーム部材１１３には、圧電素子１０９及びベース基板１１０などで構成されるアクチュエータユニットを収納する貫通部１１４及び共通液室１０７となる凹部、この共通液室１０７に外部からインクを供給するためのインク供給穴１１５を形成している。このフレーム部材１１３は、例えばエポキシ系樹脂などの熱硬化性樹脂或いはポリフェニレンサルファイトで射出成形により形成している。

ここで、流路板１０１は、例えば結晶面方位（１１０）の単結晶シリコン基板を水酸化カリウム水溶液（ＫＯＨ）などのアルカリ性エッチング液を用いて異方性エッチングすることで、ノズル連通路１０５、液室１０６となる凹部や穴部を形成したものであるが、単結晶シリコン基板に限られるものではなく、その他のステンレス基板や感光性樹脂などを用いることもできる。

また、振動板１０２は、ニッケルの金属プレートから形成したもので、例えばエレクトロフォーミング法（電鋳法）で作製しているが、この他、金属板や金属と樹脂板との接合部材などを用いることもできる。この振動板１０２に圧電素子１０９及び支柱部１１１を接着剤接合し、更にフレーム部材１１３を接着剤接合している。

更に、ノズル板１０３は各液室１０６に対応して直径１０〜３０μｍのノズル１０４を形成し、流路板１０１に接着剤接合している。このノズル板１０３は、金属部材からなるノズル形成部材の表面に所要の層を介して最表面に撥水層を形成したものである。なお、このノズル板１０３の表面がノズル面となる。

また、圧電素子１０９は、圧電材料１１６と内部電極１１７とを交互に積層した積層型圧電素子（ここではＰＺＴ）である。この圧電素子１０９の交互に異なる端面に引き出された各内部電極１１７には個別電極１１８及び共通電極１１９が接続されている。なお、圧電素子１０９の圧電方向としてｄ３３方向の変位を用いて液室１０６内インクを加圧する構成としているが、圧電素子１０９の圧電方向としてｄ３１方向の変位を用いて加圧液室１０６内インクを加圧する構成とすることもできる。また、１つの基板１１０に１列の圧電素子１０９が設けられる構造とすることもできる。

このように構成した液滴吐出ヘッドにおいては、例えば圧電素子１０９に印加する電圧を基準電位から下げることによって圧電素子１０９が収縮し、振動板１０２が下降して液室１０６の容積が膨張することで、液室１０６内にインクが流入し、その後圧電素子１０９に印加する電圧を上げて圧電素子１０９を積層方向に伸長させ、振動板１０２をノズル１０４方向に変形させて液室１０６の容積／体積を収縮させることにより、液室１０６内の記録液が加圧され、ノズル１０４から記録液の滴が吐出（噴射）される。

そして、圧電素子１０９に印加する電圧を基準電位に戻すことによって振動板１０２が初期位置に復元し、液室１０６が膨張して負圧が発生するので、このとき、共通液室１０７から液室１０６内に記録液が充填される。そこで、ノズル１０４のメニスカス面の振動が減衰して安定した後、次の液滴吐出のための動作に移行する。

なお、このヘッドの駆動方法については上記の例（引き−押し打ち）に限るものではなく、駆動波形の与えた方によって引き打ちや押し打ちなどを行なうこともできる。

ここで、一般的には低コスト化のために従来よりも安価な樹脂性部材を図１６の（ａ）の振動板１０２やノズル板１０３に適用するようになってきている。しかし、これらの樹脂性部品はその膜厚が数μｍから数十μｍ程度の薄膜であるため透湿性が高くなってしまい、水分を透過させやすくなってしまう。その結果、装置が停止状態で放置されると液室１０６にあるインク中の水分が樹脂性部材の振動板１０２やノズル板１０３を透過してインク中の水分量が減り、その結果図１７の（ａ）に示すように増粘してしまう。放置された環境が特に高温であると、更に透湿性が高くなってしまい増粘は加速的に進んでしまう。また、液室１０６にある増粘したインクは密度が通常インクよりも大きくなるので、図１７の（ｂ）に示すように放置期間の間に重力によりゆっくりと増粘インクＡや増粘インクＢなどのように移動する。一方、増粘インクＣはノズル裏に局所的に滞留することになる。ここでは例として樹脂性部品を代表的な部材を示したが、透湿性がある材料では一般的に起こりうる現象であるので樹脂性部品だけに限ったことではない。

そして、一般的には装置がしばらく停止した後、印字を開始する際には、特許文献１〜３に記載されている図１８の（ａ）に示すような印字に関係ない吐出（空吐出）や図１８の（ｂ）に示すような吸引や加圧などの維持回復動作により、記録ヘッド内の気泡を含むインクを排出させることによって通常品質の印字ができるようにしている。
特開２００２−３６１９０８号公報 特開２００３−１４５７８２号公報 特開２００４−０６６４６３号公報

しかし、図１７に示すように、ノズル１０４とノズル連通路１０５の側壁との間に空間があると、図１７の（ａ）に示すように空吐出や吸引や加圧などの維持回復動作では除去できない滞留領域（図１７の（ａ）の点線で示す）ができてしまう。その結果、長期間使った場合やまして装置の停止期間が長かったりした場合では、ノズル連通路１０５内の滞留領域で増粘インクの比率が増加するので偶発的にノズル１０４近傍に存在する確率が高くなり、適正粘度で設計された吐出波形では粘度のミスマッチを起こして噴射曲がりや吐出ダウンなどの吐出異常が発生する確率も高くなる。その結果、印字印刷の品質が低下してしまうといった課題がある。これらの課題は上記特許文献１〜３による維持回復方法では解決できず、また新たな課題が生じてしまう。詳細には、上記特許文献１によれば、キャビテーションにより生じた気泡は浮力を受けて液室内に留まることがあり、その後の吸引動作をしてもノズル部から除去できずに吐出不良を誘発する要因となってしまう。また、上記特許文献２によれば、クリーニング不要なノズルからはインク射出を行わないため、クリーニング用インクの消費量を削減することができるが、そもそも超音波振動子の部品追加となり、ヘッド組立工程も複雑化してインクジェットプリンタヘッドのコストアップになってしまう。更に、上記特許文献３によれば、インク貯留部を介して記録ヘッド内に発生する気泡を吸引するだけでは上述した記録ヘッド内の増粘したインクの除去はできず、印字時に波形のミスマッチで吐出不良を起してしまう。

本発明はこれらの問題点を解決するためのものであり、記録ヘッド内に発生した増粘インクを残すことなく効率的に除去し、長期間に渡って安定した印字印刷を行うことのできる、維持回復方法、維持回復装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

前記問題点を解決するために、本発明の維持回復装置は、液滴吐出ヘッドのノズル面を覆うキャップ部材に連通し、キャップ部材を介して液滴吐出ヘッドの回復動作を行うために液滴吐出ヘッドのノズル側から吸引を行う吸引手段と、各サブタンクにメインタンクから記録液を供給すると共に、液滴吐出ヘッドのノズル面をキャップ部材で覆った状態で液滴吐出ヘッド内の所定量の記録液を吸引するインク供給吸引手段と、吸引手段及びインク供給吸引手段の動作を制御する制御手段とを有することに特徴がある。そして、本発明の維持回復装置における制御手段は、吸引手段を作動させてキャップ部材を介して液滴吐出ヘッドのノズルから所定量の記録液を吸引し、又は圧力発生手段によって液滴吐出ヘッド内の所定量の記録液を空吐出する前に、少なくとも液滴吐出ヘッドのノズル面をキャップ部材で覆った状態で、前記液滴吐出ヘッドのインク供給側から前記インク供給吸引手段によって前記液滴吐出ヘッド内の所定量の記録液を吸引するように前記吸引手段及び前記インク供給吸引手段並びに前記圧力発生手段の動作を制御する。よって、記録ヘッドの個別液室内インク滞留部にある増粘がかなり進んだインクを効率的に記録ヘッドから除去でき、増粘したインク起因の吐出異常がなくなり、安定した印字印刷が可能になる。

また、制御手段は、液滴吐出ヘッドのノズル面をキャップ部材で覆い、吸引手段を作動させてキャップ部材を介して液滴吐出ヘッドのノズルから所定量の記録液を吸引してキャップ部材内に所定量の記録液を保持し、液滴吐出ヘッドのノズル面をキャップ部材で覆った状態でインク供給吸引手段によって液滴吐出ヘッドのインク供給側から液滴吐出ヘッド内の所定量の記録液を吸引し、液滴吐出ヘッドのノズル面をキャップ部材で覆った状態で吸引手段を作動させてキャップ部材を介して液滴吐出ヘッドのノズルから所定量の記録液を吸引して排出するように、吸引手段及びインク供給吸引手段の動作を制御する。よって、キャップ部材をノズル面から離すことなしに連続して動作ができるので処理時間を短くできる。

更に、制御手段は、液滴吐出ヘッドによる記録液吐出動作の停止時間に応じて、インク供給吸引手段の吸引動作及び吸引手段の吸引動作を繰り返すように吸引手段及びインク供給吸引手段を制御することにより、記録ヘッド内に発生した増粘インクを残すことなく効率的にかつ完全に除去が可能となる。

また、制御手段は、液滴吐出ヘッドのノズル面をキャップ部材で覆い、吸引手段を作動させてキャップ部材を介して液滴吐出ヘッドのノズルから所定量の記録液を吸引してキャップ部材内に所定量の記録液を保持し、液滴吐出ヘッドのノズル面をキャップ部材で覆った状態でインク供給吸引手段によって液滴吐出ヘッド内の所定量の記録液を吸引し、液滴吐出ヘッドのノズル面からキャップ部材を外し、圧力発生手段によって液滴吐出ヘッド内の所定量の記録液を液滴吐出ヘッドのノズルから空吐出するように、吸引手段及びインク供給吸引手段並びに圧力発生手段の動作を制御する。よって、排出するインク量を少なくできる。

更に、制御手段は、液滴吐出ヘッドによる記録液吐出動作の停止時間に応じて、インク供給吸引手段の吸引動作及び圧力発生手段による空吐出動作を繰り返すようにインク供給吸引手段及び圧力発生手段の動作を制御することにより、記録ヘッド内に発生した増粘インクを残すことなく効率的にかつ完全に除去が可能となる。

また、別の発明としての画像形成装置は、上記維持回復装置を有することに特徴がある。よって、長期間に渡って安定した印字印刷を行うことのできる画像形成装置を提供することができる。

本発明の画像形成装置によれば、液滴吐出ヘッドによる記録液吐出動作の停止の間に記録ヘッドのインクが直接接触する構成部材から透湿し、乾燥増粘したインクが液滴吐出ヘッドの個別液室内インク滞留部に流入し、またはその場で生成した場合でもその増粘したインクを効率的に液滴吐出ヘッドから除去できるので増粘したインク起因の吐出異常がなくなり、安定した印字印刷が可能になる。

図１は本発明の画像形成装置の構成を示す斜視図である。同図に示す本発明の画像形成装置は、維持回復装置を具備する液滴吐出装置を含んで構成されている。本発明の画像形成装置は、装置本体１０と、装置本体１０に装着した用紙を装填するための給紙トレイ１１と、装置本体１０に装着され画像が記録（形成）された用紙をストックするための排紙トレイ１２とを備えている。更に、装置本体１０の前面１３の一端部側には、前面１３から前方側に突き出し、上面１４よりも低くなったカートリッジ装填部１５を有し、このカートリッジ装填部１５の上面に操作キーや表示器などの操作部１６を配置している。カートリッジ装填部１５には、液体補充手段としての液体保管用のメインタンクであるインクカートリッジ１７が交換可能に装着され、また開閉可能な前カバー１８を有している。

図２は本発明の画像形成装置の全体構成を示す概略断面図である。また、図３は本発明の画像形成装置の要部構成を示す概略平面図である。両図に示すように、本発明の画像形成装置は、フレーム１９を構成する左右の側板１９ａ、１９ｂに横架したガイド部材であるガイドロッド２０とステー２１とでキャリッジ２２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図３で矢示方向（キャリッジ走査方向：主走査方向）に移動走査する。このキャリッジ２２には、記録液の液滴（インク滴）を吐出するための液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッドからなる複数の記録ヘッド２３を複数のノズルを主走査方向と交叉する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。

ここで、記録ヘッド２３は、例えばイエロー（Ｙ）の液滴を吐出する記録ヘッド２３ｙ、マゼンタ（Ｍ）の液滴を吐出する記録ヘッド２３ｍ、シアン（Ｃ）の液滴を吐出する記録ヘッド２３ｃ、ブラック（Ｂｋ）の液滴を吐出する記録ヘッド２３ｂｋで構成している。

なお、記録ヘッド２３と称すときは色を区別しないものとする。また、ヘッド構成は、これらの例に限るものではなく、１つ又は複数の色の液滴を吐出する１つ又は複数のノズル列を有する記録ヘッドを１つ又は複数用いて構成することもできる。更に、記録ヘッド２３を構成する液滴吐出ヘッドとしては、圧電素子などの圧電アクチュエータ、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いて液体の膜沸騰による相変化を利用するサーマルアクチュエータ、温度変化による金属相変化を用いる形状記憶合金アクチュエータ、静電力を用いる静電アクチュエータなどを、液滴を吐出するための圧力発生手段として備えたものなどを使用できる。

また、キャリッジ２２には、各記録ヘッド２３にそれぞれ各色の記録液を供給するための各色のサブタンク２４ｙ、２４ｍ、２４ｃ、２４ｂｋ（色を区別しない場合はサブタンク２４と称す）を搭載している。このサブタンク２４には各色の記録液供給チューブ２５を介して前述した各色のインクカートリッジ１７（各色を区別する場合には、インクカートリッジ１７ｙ、１７ｍ、１７ｃ、１７ｂｋと称す）から記録液を供給するようにしている。

ここで、インクカートリッジ１７は、図３にも示すように、カートリッジ装填部１５に収納され、このカートリッジ装填部１５にはインクカートリッジ１７内の記録液の送液と吸引を行うためのチュービングポンプ２６Ａを有する供給ポンプユニット２６が設けられている。また、インクカートリッジ装填部１５からサブタンク２４に至るまでの記録液供給チューブ２５は這い回しの途中でフレーム１９を構成する後板１９Ｃに本体側ホルダ２７にて固定保持されている。更に、キャリッジ２２上でも固定リブ２８にて固定されている。

一方、給紙トレイ１１の用紙積載部（底板）２９上に積載した用紙２９を給紙するための給紙部として、用紙積載部２９から用紙３０を１枚ずつ分離給送する半月コロの給紙コロ３１、及び給紙コロ３１に対向し摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド３２を備え、この分離パッド３２は給紙コロ３１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３０を記録ヘッド２３の下方側で搬送するための搬送部として、用紙３０を静電吸着して搬送するための搬送ベルト３３と、給紙部からガイド３４を介して送られる用紙３０を搬送ベルト３３との間で挟んで搬送するためのカウンタローラ３５と、略鉛直上方に送られる用紙３０を略９０°方向転換させて搬送ベルト３３上に倣わせるための搬送ガイド３６と、押さえ部材３７で搬送ベルト３３側に付勢された先端加圧コロ３８とを備えている。また、搬送ベルト３３の表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ３９を備えている。

ここで、搬送ベルト３３は、無端状ベルトであり、搬送ローラ４０とテンションローラ４１との間に掛け渡されて、図３のベルト搬送方向に周回するように構成している。帯電ローラ３９は、搬送ベルト３３の表層に接触し、搬送ベルト３３の回動に従動して回転するように配置され、加圧力として軸の両端に各２．５Ｎをかけている。

また、搬送ベルト３３の裏側には、記録ヘッド２３による印写領域に対応してガイド部材４２を配置している。このガイド部材４２は、上面が搬送ベルト３３を支持する２つのローラ（搬送ローラ４０とテンションローラ４１）の接線よりも記録ヘッド２３側に突出している。これにより、搬送ベルト３３は印写領域ではガイド部材４２の上面にて押し上げられてガイドされるので、高精度な平面性を維持される。

更に、記録ヘッド２３で記録された用紙３０を排紙するための排紙部として、搬送ベルト３３から用紙３０を分離するための分離爪４３と、排紙ローラ４４及び排紙コロ４５とを備え、排紙ローラ４４の下方に排紙トレイ１２を備えている。ここで、排紙ローラ４４と排紙コロ４５との間から排紙トレイ１２までの高さは排紙トレイ１２にストックできる量を多くするためにある程度高くしている。

また、装置本体１０の背面部には両面給紙ユニット４６が着脱自在に装着されている。この両面給紙ユニット４６は搬送ベルト３３の逆方向回転で戻される用紙３０を取り込んで反転させて再度カウンタローラ３５と搬送ベルト３３との間に給紙する。また、この両面給紙ユニット４６の上面には手差し給紙部４７を設けている。

更に、図３に示すように、キャリッジ２２の走査方向の一方側の非印字領域には、記録ヘッド２３のノズルの状態を維持し、回復するための本発明に係る液体吐出装置の維持回復装置５０を配置している。

この維持回復装置５０には、記録ヘッド２２の各ノズル面をキャピングするための各キャップ部材５１ａ〜５１ｄ（区別しないときは、キャップ部材５１と称す）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５２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５３及びこの空吐出受け５３に一体形成され、ワイパーブレード５２に付着した記録液を除去するための清掃部材であるワイパークリーナ５４と、ワイパーブレード５２のクリーニング時にワイパーブレード５２をワイパークリーナ５４側に押し付けるクリーナ手段を構成するクリーナコロ５６などを備えている。

また、図３に示すように、キャリッジ２２の走査方向の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空吐出受け５７を配置し、この空吐出受け５７には記録ヘッド２３のノズル列方向に沿った開口５８などを備えている。

このような構成を有する液体吐出装置においては、給紙トレイ１１から用紙３０が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙３０はガイド３４で案内され、搬送ベルト３３とカウンタローラ３５との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド３６で案内されて先端加圧コロ３８で搬送ベルト３３に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。

このとき、図示しない制御回路によって高圧電源から帯電ローラ３９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３３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３３上に用紙３０が給送されると、用紙３０が搬送ベルト３３に静電的に吸着され、搬送ベルト３３の周回移動によって用紙３０が副走査方向に搬送される。そこで、キャリッジ２２を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド２３を駆動することにより、停止している用紙３０にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙３０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３０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３０を排紙トレイ１２に排紙する。

また、印字（記録）待機中にはキャリッジ２２は維持回復装置５０側に移動されて、キャップ部材５１で記録ヘッド２３がキャッピングされて、ノズルを湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、キャップ部材５１で記録ヘッド２３をキャッピングした状態でノズルから記録液を吸引し、増粘した記録液や気泡を排出する回復動作を行う。また、記録開始前、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出する空吐出動作を行う。これによって、記録ヘッド２３の安定した吐出性能を維持する。

そこで、本発明に係る維持回復装置の構成の概要について図４〜図６を参照して説明する。なお、図４は本発明の維持回復装置の要部構成を示す平面図、図５は本発明の維持回復装置の機構構成を示す概略側面図、図６は図４の右側面図である。

本発明の維持回復装置５０におけるフレーム５９には、キャップ保持機構である２つのキャップホルダ６０ａ、６０ｂ（区別しないときはキャップホルダ６０と称す）と、清浄化手段としての弾性体を含むワイピング部材であるワイパーブレード５２と、キャリッジロック６１とがそれぞれ昇降可能（上下動可能）に保持されている。また、ワイパーブレード５２とキャップホルダ６０ａとの間には空吐出受け５３が配置され、ワイパーブレード５２のクリーニングを行うために、フレーム５８の外側からワイパーブレード５２を空吐出受け５３の清掃部材であるワイパークリーナ５４側に押し付けるための清掃部材であるクリーナコロ５４を含むクリーナ手段であるワイパークリーナ５４が揺動可能に保持されている。また、キャップホルダ６０ａ、６０ｂには、それぞれ、２つの記録ヘッド２２のノズル面をそれぞれキャッピングする２つのキャップ部材５１ａと５１ｂ、キャップ部材５１ｃと５１ｄを保持している。

ここで、印字領域に最も近い側のキャップホルダ６０ａに保持したキャップ部材５１ａには可撓性チューブ６２を介して吸引手段であるチュービングポンプ（吸引ポンプ）６３を接続し、その他のキャップ部材５１ｂ、５１ｃ、５１ｄはチュービングポンプ６３を接続していない。すなわち、キャップ部材５１ａのみを吸引（回復）及び保湿用キャップとし、その他のキャップ部材５１ｂ、５１ｃ、５１ｄはいずれも単なる保湿用キャップとしている。したがって、記録ヘッド２３の回復動作を行うときには、回復動作を行う記録ヘッド２３をキャップ部材５１ａによってキャッピング可能な位置に選択的に移動させる。

また、これらのキャップホルダ６０ａ、６０ｂの下方にはフレーム５９に回転自在に支持したカム軸６４を配置し、このカム軸６４にはキャップホルダ６０ａ、６０ｂを昇降させるためのキャップカム６５ａ、６５ｂと、ワイパーブレード５２を昇降させるためのワイパーカム６６、キャリッジロック６１をキャリッジロックアーム６７を介して昇降させるためのキャリッジロックカム６８と、空吐出受け５３内で空吐出される液滴がかかる空吐出着弾部材である回転体としてのコロ６９と、ワイパークリーナ５５を揺動させるためのクリーナカム７０をそれぞれ設けている。

ここで、キャップ部材５１はキャップカム６５ａ、６５ｂにより昇降させられる。ワイパーブレード５２はワイパーカム６６により昇降させられ、下降時にワイパークリーナ５５が進出して、このワイパークリーナ５５のクリーナコロ５６と空吐出受け５３のワイパークリーナ５５とに挟まれながら下降することで、ワイパーブレード５２に付着したインクが空吐出受け５３内に掻き落とされる。また、キャリッジロック６１は図示しない圧縮バネによって上方（ロック方向）に付勢されて、キャリッジロックカム６８で駆動されるキャリッジロックアーム６７を介して昇降させられる。

そして、チュービングポンプ６３及びカム軸６４を回転駆動するために、モータ７１の回転をモータ軸７１ａに設けたモータギヤ７２に、チュービングポンプ６３のポンプ軸６３ａに設けたポンプギヤ７３を噛み合わせ、更にこのポンプギヤ７３と一体の中間ギヤ７４に中間ギヤ７５を介して一方向クラッチ７６付きの中間ギヤ７７を噛み合わせ、この中間ギヤ７７と同軸の中間ギヤ７８に中間ギヤ７９を介してカム軸６４に固定したカムギヤ８０を噛み合わせている。なお、クラッチ７６付きの中間ギヤ７７、７８の回転軸である中間軸８１はフレーム５９にて回転可能に保持している。

また、カム軸６４にはホームポジションを検出するためのホームポジションセンサ用カム８２を設け、この維持回復装置５０に設けた図示しないホームポジションセンサにてキャップ部材５１が最下端に来たときにホームポジションレバー（不図示）を作動させ、センサが開状態になってモータ７１（チュービングポンプ６３以外）のホームポジションを検知する。なお、電源オン時には、キャップ部材５１（キャップホルダ６０）の位置に関係なく上下（昇降）し、移動開始までは位置検出を行わず、キャップ部材５１のホーム位置（上昇途中）を検知した後に、定められた量を移動して最下端へ移動する。その後、キャリッジが左右に移動して位置検知後キャップ位置に戻り、記録ヘッド２３がキャッピングされる。

次に、キャップの保持機構及び昇降機構の詳細について、図５及びキャップ保持昇降機構部の側面図を示す図７を用いて説明する。
キャップ保持機構の構成部材の一つであるキャップホルダ６０ａは、キャップ５１ａ、キャップ５１ｂ（これらを併せてキャップ５１Ａと称す）を昇降可能に保持するホルダ８４と、ホルダ８４の底面とキャップ５１Ａの底部との間に介装されてキャップ５１Ａを上方に付勢するスプリング８５と、ホルダ８４を前後方向（記録ヘッド２３のノズルの並び方向）に移動可能に保持するスライダ８６とを有している。キャップ５１Ａは両端部に設けたガイドピン８３ａをホルダ８４の図示しないガイド溝に上下動可能に、底面に設けたガイド軸８３ｂをホルダ８４に上下動可能に挿通して、ホルダ８４に対して上下動可能に装着している。キャップ５１Ａとホルダ８４との間に介装したスプリング８５はキャップ５１ａ、５１ｂを上方向（キャッピング時にノズル面側に押圧する方向）に付勢している。スライダ８６は、前後端に設けたガイドピン８７、８８をフレーム５９に形成したガイド溝８９に摺動可能に嵌め合わせることで、スライダ８６及びホルダ８４並びにキャップ５１Ａ全体が上下動できる構成としている。

そして、スライダ８６の下面に設けたカムピン９０をキャップカム６５ａの図示しないカム溝に嵌め合わせて、モータ７１の回転が伝達されるカム軸６４の回転に同動するキャップカム６５ａの回転によってスライダ８６、ホルダ８４及びキャップ５１Ａが上下動するようにしている。

更に、吸引用のキャップ５１ａにはスライダ８６及びホルダ８４を挿通して、キャップ５１ａの短手方向に対してキャップ中央位置の下方からチューブ６２を這い回して接続している。

なお、キャップ５１ｃ、５１ｄ（これらを併せてキャップ５１Ｂと称す）を保持するキャップホルダ６０ｂ及びこれを上下動させる構成も上記と同様であるので説明を省略する。ただし、キャップ５１ｃ、５１ｄにはチューブ６２は接続されていない。

このように、１つの駆動源であるモータ７１を駆動することによって１つの軸であるカム軸６４が回転し、このカム軸６４の回転によってカム軸６４に固定したカム６５ａ、６５ｂが回転して、キャップ５１Ａ及びキャップ５１Ｂが上下動する構成としている。

次に、本発明の維持回復装置のシーケンス動作について当該動作フローを示す図８及び当該動作における記録ヘッド内のインクの流れを示す図９〜図１１に従って説明する。ここではブラックの記録ヘッドを例にして説明するものとする。

図９に示すように、ヘッド回復動作を実施する記録ヘッド２３ｂｋを吸引用のキャップ５１ａまで移動させ、移動完了後キャップ５１ａを前述の昇降機構を用いてノズル面に密着させる（ステップＳ１０１）。その後、図示しない制御部からの制御信号に従ってチュービングポンプ６３により記録ヘッド２３ｂｋのノズルからインクを吸引し（ステップＳ１０２）、吸引キャップ５１ａ容量にほぼ近い量までになったらチュービングポンプ６３を停止させ（ステップＳ１０３）、その状態を保持し安定するのを待つ。次に、図示しない制御部からの制御信号に従って供給ポンプユニット２６のチュービングポンプ２６Ａを用いて図１０のように、記録ヘッド２３ｂｋのインク供給側からサブタンク２４を介して吸引を行う（ステップＳ１０４，Ｓ１０５）。この吸引時にインク流れが生じることが重要なのでチュービングポンプ２６Ａの経路を大気開放して吸引用のキャップ５１ａ容量以下の吸引量を吸引することでインク流れを生じさせることが可能になる。そして、ノズル連通路及び液室内にインク流れを生じさせることによって増粘インクＡ，Ｂ，Ｃが図中矢印方向に移動、拡散する。そして、画像記録装置が乾燥しやすい環境に長時間放置された場合などのように、増粘が進んで拡散後の粘度が通常の粘度よりも高粘度になることがあり、図示しない制御部からの制御信号に従って図１１のようにチュービングポンプ６３により、ノズルから吸引してノズル連通路及び液室内から増粘したインクを排出することで通常粘度に戻すことができる（ステップＳ１０６，Ｓ１０７）。このときの吸引動作時にサブタンク内のインクが無くならないように必要に応じて事前にインク残量を調整することも重要である。その後、吸引用のキャップ５１ａをデキャップ（キャッピングを解除）し（ステップＳ１０８）、吸引用のキャップ５１ａ内のインクを吸引して空にした後ノズル面についたインクをワイピングした後、上述した圧力発生手段による空吐出を行う（ステップＳ１０９〜Ｓ１１１）。そうすることによって印刷に使われるインクは標準粘度となり、吐出が安定する。

また、上述したように回復させるヘッドがブラックの場合、吸引用のキャップ５１ａは通常様々な色で吸引するため、各色が混ざったインクが付着（通常はブラック）である場合が多いが、回復させるブラックであれば他の色で混色を気にせずに回復動作を実施できる。また、ブラックはモノクロ印刷を行う機会が多いビジネス用途ではモノクロ印刷品質を確保することは重要であり、本発明の効果は製品価値を維持することを可能にする。また、他ブラック以外の色の品質を維持するときは吸引用のキャップ５１ａに相当する各色毎のキャップ手段を備えることで可能になる。

次に、本発明の維持回復装置の別のシーケンス動作について当該動作フローを示す図１２及び当該動作における記録ヘッド内のインクの流れを示す図９、図１０、図１３に従って説明する。ここでもブラックの記録ヘッドを例にして説明するものとする。

図９に示すように、ヘッド回復動作を実施する記録ヘッド２３ｂｋを吸引用のキャップ５１ａまで移動させ、移動完了後キャップ５１ａを前述の昇降機構を用いてノズル面に密着させる（ステップＳ２０１）。その後、図示しない制御部からの制御信号に従ってチュービングポンプ６３により記録ヘッド２３ｂｋのノズルからインクを吸引し（ステップＳ２０２）、ノズルからインクを吸引用のキャップ５１ａ容量にほぼ近い量までになったらチュービングポンプ６３を停止させ（ステップＳ２０３）、その状態を保持する。次に、図示しない制御部からの制御信号に従って供給ポンプユニット２６のチュービングポンプ２６Ａを用いて図１０のように、記録ヘッド２３ｂｋのインク供給側からサブタンク２４を介して吸引を行う（ステップＳ２０４，Ｓ２０５）。この吸引時にインク流れが生じることが重要なのでチュービングポンプ２６Ａの経路を大気開放して吸引キャップ５１ａ容量以下の吸引量を吸引することでインク流れを生じさせることが可能になる。そして、画像記録装置が放置された場合など、増粘が進んで拡散後の粘度が通常の粘度よりも高粘度になることがあるが、図８に示す前述の実施の形態の場合よりも増粘が進んでいない場合は、図１３のように吸引用のキャップ５１ａをデキャップ（キャッピングを解除）し（ステップＳ２０６）、吸引用のキャップ５１ａ内のインクを廃液タンクの方へ流出させた後、ノズル面についたインクをワイピングして除去する。そしてノズルから吸引用のキャップ５１ａまたは空吐出受けにインクを吐出させてノズル連通路及び液室内から増粘したインクを排出させる（ステップＳ２０７〜Ｓ２０９）。図８に示す前述の実施の形態の場合よりも増粘が進んでいない場合のように増粘の進み具合が少量の時はインクを吐出させ、または空吐出させることでインク吸引時よりも少量の排出量で通常粘度に戻すことができる。

図１４は印刷停止時間とインク増粘との関係を示す特性図である。同図に示すように、印刷停止時間が長くなるとともにインク乾燥が進み、その結果インクが増粘する。また、装置内のヘッド周囲の環境温度が高い場合（図１４中の破線）は前述のように透湿性を持つ材料はその透湿性が高く（水分を透過させやすい）なり、低い場合（図１４中の実線）はその透湿性が低く（水分を透過させにくく）なる。ここで、インク増粘領域を便宜的に３つに分けて増粘領域１、増粘領域２、増粘領域３とした場合、図１４中の実線を基にすると、印刷停止時間Ｔ１とＴ２とでインク増粘領域を定めることができる。一方、インク増粘の回復強度（増粘したインクを通常に戻す効果の度合い）は、図１２に示したヘッド回復処理（以下ヘッド回復処理Ａと称す）から、図８に示したヘッド回復処理（以下ヘッド回復処理Ｂと称す）に向かって強くなる。また、本発明の維持回復装置の別のシーケンス動作フローである図１５に示すように、インク増粘の回復強度がより一層高い場合は、図示しない制御部からの制御信号に従って図１０に示す供給ポンプユニット２６のチュービングポンプ２６Ａを用いた吸引と図１１に示すチュービングポンプ６３を用いた吸引を所定回数繰り返すヘッド回復処理（以下ヘッド回復処理Ｃと称す）を行う（ステップＳ３０４〜Ｓ３０８）ように、回復処理時間も強度が強いほど長くなる。よって、下記の表１にように関係させることによって無駄な時間を掛けずに処理を行うことが可能になり、いつも安定した印字印刷が可能になる。

なお、本発明は上記各実施の形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載であれば多種の変形や置換可能であることは言うまでもない。

本発明の画像形成装置の構成を示す斜視図である。 本発明の画像形成装置の全体構成を示す概略断面図である。 本発明の画像形成装置の要部構成を示す概略平面図である。 本発明の維持回復装置の要部構成を示す平面図である。 本発明の維持回復装置の機構構成を示す概略側面図である。 図４の右側面図である。 キャップ保持昇降機構部を示す側面図である。 本発明の維持回復装置のシーケンス動作を示すフローチャートである。 本発明の維持回復装置のシーケンス動作における記録ヘッド内のインクの流れを示す概略断面図である。 本発明の維持回復装置のシーケンス動作における記録ヘッド内のインクの流れを示す概略断面図である。 本発明の維持回復装置のシーケンス動作における記録ヘッド内のインクの流れを示す概略断面図である。 本発明の維持回復装置の別のシーケンス動作を示すフローチャートである。 本発明の維持回復装置の別のシーケンス動作における記録ヘッド内のインクの流れを示す概略断面図である。 印刷停止時間とインク増粘との関係を示す特性図である。 本発明の維持回復装置の別のシーケンス動作を示すフローチャートである。 液体吐出装置における液滴吐出ヘッドの構成を示す概略断面図である。 液滴吐出ヘッド内のインクの流れを示す概略断面図である。 従来の維持回復装置のシーケンス動作における液滴吐出ヘッド内のインクの流れを示す概略断面図である。

符号の説明

１７；インクカートリッジ、２３；記録ヘッド、２４；サブタンク、
２６Ａ，６３；チュービングポンプ、５０；維持回復装置、
５１；キャップ部材。

Claims (11)

1. 異なる色の液滴を吐出する複数のノズル列に連通した圧力室の容積を変化させてノズルから液滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、該液滴吐出ヘッドに各色の記録液を供給・吸引可能なインク供給吸引手段とを備える画像形成装置であって、前記液滴吐出ヘッドの性能を維持回復する維持回復方法において、
   前記液滴吐出ヘッドのノズル面をキャップ部材で覆った状態で、該キャップ部材に連通して前記キャップ部材を介して前記液滴吐出ヘッドのノズルから所定量の記録液を吸引手段により吸引する維持回復工程、又は圧力室の容積を変化させることによって前記液滴吐出ヘッド内の所定量の記録液を空吐出する空吐出工程のいずれかの工程を行う前に、前記液滴吐出ヘッドのノズル面を前記キャップ部材で覆った状態で前記液滴吐出ヘッドのインク供給側から前記インク供給吸引手段によって前記液滴吐出ヘッド内の所定量の記録液を吸引する供給側吸引工程を行うことを特徴とする維持回復方法。
2. 前記液滴吐出ヘッドのノズル面を前記キャップ部材で覆い、前記吸引手段を作動させて前記キャップ部材を介して前記液滴吐出ヘッドのノズルから所定量の記録液を吸引して前記キャップ部材内に所定量の記録液を保持する吐出側吸引工程と、
   前記吐出側吸引工程終了後に、前記液滴吐出ヘッドのノズル面を前記キャップ部材で覆った状態で前記液滴吐出ヘッドのインク供給側から前記インク供給吸引手段によって前記液滴吐出ヘッド内の所定量の記録液を吸引する前記供給側吸引工程と、
   前記供給側吸引工程終了後に、前記液滴吐出ヘッドのノズル面を前記キャップ部材で覆った状態で前記吸引手段を作動させて前記キャップ部材を介して前記液滴吐出ヘッドのノズルから所定量の記録液を吸引して排出する前記維持回復工程とを有することを特徴とする請求項１記載の維持回復方法。
3. 前記液滴吐出ヘッドによる記録液吐出動作の停止時間に応じて、前記供給側吸引工程及び前記維持回復工程を繰り返すことを特徴とする請求項２記載の維持回復方法。
4. 前記液滴吐出ヘッドのノズル面を前記キャップ部材で覆い、前記吸引手段を作動させて前記キャップ部材を介して前記液滴吐出ヘッドのノズルから所定量の記録液を吸引して前記キャップ部材内に所定量の記録液を保持する吐出側吸引工程と、
   前記吐出側吸引工程終了後に、前記液滴吐出ヘッドのノズル面を前記キャップ部材で覆った状態で前記液滴吐出ヘッドのインク供給側から前記インク供給吸引手段によって前記液滴吐出ヘッド内の所定量の記録液を吸引する前記供給側吸引工程と、
   前記供給側吸引工程終了後に、前記液滴吐出ヘッドのノズル面から前記キャップ部材を外し、圧力室の容積を変化させることによって前記液滴吐出ヘッド内の所定量の記録液を前記液滴吐出ヘッドのノズルから空吐出する前記空吐出工程と
   を有することを特徴とする請求項１記載の維持回復方法。
5. 前記液滴吐出ヘッドによる記録液吐出動作の停止時間に応じて、前記供給側吸引工程及び前記空吐出工程を繰り返すことを特徴とする請求項４記載の維持回復方法。
6. 異なる色の液滴を吐出する複数のノズル列と、該ノズル列に連通した圧力室と、該圧力室の容積を変化させる圧力発生手段を有する液滴吐出ヘッドと、前記液滴吐出ヘッドに各色の記録液を供給する複数のサブタンクとを備え、各サブタンクにメインタンクから記録液を供給するようにした画像形成装置であって、前記液滴吐出ヘッドの性能を維持回復する維持回復装置を備え、
   前記維持回復装置は、
   前記液滴吐出ヘッドのノズル面を覆うキャップ部材に連通し、前記キャップ部材を介して前記液滴吐出ヘッドの回復動作を行うために前記液滴吐出ヘッドのノズル側から吸引を行う吸引手段と、
   各サブタンクにメインタンクから記録液を供給すると共に、前記液滴吐出ヘッドのノズル面を前記キャップ部材で覆った状態で前記液滴吐出ヘッド内の所定量の記録液を吸引するインク供給吸引手段と、
   前記吸引手段及び前記インク供給吸引手段並びに前記圧力発生手段の動作を制御する制御手段とを有し、
   前記制御手段は、前記吸引手段を作動させて前記キャップ部材を介して前記液滴吐出ヘッドのノズルから所定量の記録液を吸引し、又は前記圧力発生手段によって前記液滴吐出ヘッド内の所定量の記録液を空吐出する前に、少なくとも前記液滴吐出ヘッドのノズル面を前記キャップ部材で覆った状態で、前記液滴吐出ヘッドのインク供給側から前記インク供給吸引手段によって前記液滴吐出ヘッド内の所定量の記録液を吸引するように前記吸引手段及び前記インク供給吸引手段並びに前記圧力発生手段の動作を制御することを特徴とする維持回復装置。
7. 前記制御手段は、前記液滴吐出ヘッドのノズル面を前記キャップ部材で覆い、前記吸引手段を作動させて前記キャップ部材を介して前記液滴吐出ヘッドのノズルから所定量の記録液を吸引して前記キャップ部材内に所定量の記録液を保持し、前記液滴吐出ヘッドのノズル面を前記キャップ部材で覆った状態で前記インク供給吸引手段によって前記液滴吐出ヘッドのインク供給側から前記液滴吐出ヘッド内の所定量の記録液を吸引し、前記液滴吐出ヘッドのノズル面を前記キャップ部材で覆った状態で前記吸引手段を作動させて前記キャップ部材を介して前記液滴吐出ヘッドのノズルから所定量の記録液を吸引して排出するように、前記吸引手段及び前記インク供給吸引手段の動作を制御することを特徴とする請求項６記載の維持回復装置。
8. 前記制御手段は、前記液滴吐出ヘッドによる記録液吐出動作の停止時間に応じて、前記インク供給吸引手段の吸引動作及び前記吸引手段の吸引動作を繰り返すように、前記吸引手段及び前記インク供給吸引手段の動作を制御することを特徴とする請求項７記載の維持回復装置。
9. 前記制御手段は、前記液滴吐出ヘッドのノズル面を前記キャップ部材で覆い、前記吸引手段を作動させて前記キャップ部材を介して前記液滴吐出ヘッドのノズルから所定量の記録液を吸引して前記キャップ部材内に所定量の記録液を保持し、前記液滴吐出ヘッドのノズル面を前記キャップ部材で覆った状態で前記インク供給吸引手段によって前記液滴吐出ヘッド内の所定量の記録液を吸引し、前記液滴吐出ヘッドのノズル面から前記キャップ部材を外し、前記圧力発生手段によって前記液滴吐出ヘッド内の所定量の記録液を前記液滴吐出ヘッドのノズルから空吐出するように、前記吸引手段及び前記インク供給吸引手段並びに前記圧力発生手段の動作を制御することを特徴とする請求項６記載の維持回復装置。
10. 前記制御手段は、前記液滴吐出ヘッドによる記録液吐出動作の停止時間に応じて、前記インク供給吸引手段の吸引動作及び前記圧力発生手段による空吐出動作を繰り返すように、前記インク供給吸引手段及び前記圧力発生手段の動作を制御することを特徴とする請求項９記載の維持回復装置。
11. 異なる色の液滴を吐出する複数のノズル列と、該ノズル列に連通した圧力室と、該圧力室の容積を変化させる圧力発生手段を有する液滴吐出ヘッドと、前記液滴吐出ヘッドに各色の記録液を供給する複数のサブタンクとを備え、各サブタンクにメインタンクから記録液を供給するようにした画像形成装置であって、請求項６〜１０のいずれか１項に記載の維持回復装置を有することを特徴とする画像形成装置。

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