JP5593981B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は画像形成装置に関し、液滴を吐出する記録ヘッドを備える画像形成装置に関する。

プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、これらの複合機等の画像形成装置として、例えばインク液滴を吐出する記録ヘッドを用いた液体吐出記録方式の画像形成装置としてインクジェット記録装置などが知られている。この液体吐出記録方式の画像形成装置は、記録ヘッドからインク滴を、搬送される用紙に対して吐出して、画像形成（記録、印字、印写、印刷も同義語で使用する。）を行なうものであり、記録ヘッドが主走査方向に移動しながら液滴を吐出して画像を形成するシリアル型画像形成装置と、記録ヘッドが移動しない状態で液滴を吐出して画像を形成するライン型ヘッドを用いるライン型画像形成装置がある。

なお、本願において、「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インクを着弾させ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（単に液滴を媒体に着弾させること）をも意味する。また、「インク」とは、インクと称されるものに限らず、記録液、定着処理液、液体、樹脂などと称されるものなど、画像形成を行うことができるすべての液体の総称として用いる。また、「用紙」とは、材質を紙に限定するものではなく、上述したＯＨＰシート、布なども含み、インク滴が付着されるものの意味であり、被記録媒体、記録媒体、記録紙、記録用紙などと称されるものを含むものの総称として用いる。また、「画像」とは平面的なものに限らず、立体的に形成されたものに付与された画像、また立体自体を三次元的に造形して形成された像も含まれる。

ところで、液体吐出方式の画像形成装置において、記録ヘッドのノズルの吐出安定性を維持し、ノズル内のインク乾燥、ノズル内への埃混入防止のため、記録ヘッドのノズル面をキャッピングするキャップと、記録ヘッドのノズル面を払拭して清浄化するワイパ部材（ワイパブレード、ワイピングブレード、ブレードなどとも称される。）などを含む維持回復機構を備え、例えばノズルから増粘インクをキャップ内に排出した後、ノズル面をワイパ部材で払拭してノズルメニスカスを形成する回復動作などを行なう。

従来の維持回復機構として、キャップからの排出経路にチューブポンプからなる吸引ポンプを設け、１つの駆動源であるモータでキャップの移動とチューブポンプの回転を行う駆動力伝達機構を備え、モータの正方向回転で吸引ポンプを動作させ、逆方向回転でキャップの移動（昇降）を行うものが知られている（特許文献１）。

なお、従来の維持回復機構として、例えばキャップと吸引ポンプとの間に開閉弁を設けるものも知られている（特許文献２、３）。

特開２０１０−０００７８０号公報 特開２００７−１６０７９３号公報 特開２０１０−１２０２６６号公報

ところで、上述した特許文献１に開示されているような維持回復機構において、キャップをノズル面から離間させるとき、キャップ内は負圧になっているため、吸盤のようにキャップがノズル面に吸着されていることから、キャップをノズル面から離間するときにキャップ内の密閉空間の負圧を低下させる必要がある。

そこで、キャップをノズル面から離間させるためにモータを逆回転したときに、チューブポンプのチューブをしごくコロによるチューブの押圧が解除されるようにして、廃液排出側の大気とキャップ内とを連通して、キャップ内の負圧を低下させるようにする。

ところが、このようにチューブポンプのコロの押圧解除を行うと、廃液排出側からキャップ内に向かう圧力の流れが発生し、空気が侵入してキャップ内に気泡が発生することがある。

このように、キャップ内に気泡が発生し、成長すると、キャップ内に残っている排出インクがノズル面に付着することになる。

ところで、液体吐出方式の画像形成装置として、被記録媒体を鉛直方向に沿う方向又は鉛直方向に沿う方向に対して傾斜した方向に向けて搬送し、被記録媒体に対して水平方向又は水平方向に対して傾斜した方向に向けて液滴を吐出する記録ヘッドを往復移動させながら、記録ヘッドから液滴を吐出させて被記録媒体に画像を形成させる構成のもの、つまり、液滴を吐出するノズルが形成されたノズル面が垂直方向又は垂直方向に対して傾斜して配置され、水平方向又は水平方向に対して傾斜した方向に向けて液滴を吐出する記録ヘッドを有する構成のものがある。なお、被記録媒体を鉛直方向に沿う方向又は鉛直方向に沿う方向に対して傾斜した方向に向けて搬送し、被記録媒体に対して水平方向又は水平方向に対して傾斜した方向に向けて液滴を吐出する方式を「水平打ち方式」という。ここで、水平方向に対して傾斜した方向とは、例えば水平方向を基準として斜め下方向に４５°傾斜した位置から斜め上方向に４５°傾斜した範囲とし、この範囲を「水平方向」というものとする（鉛直方向に沿う方向に対する傾斜、「垂直方向」の意味も同様とする。）。なお、媒体搬送方向と滴吐出方向を上記と逆の関係にしたものを「垂直打ち方式」という。

このような水平打ち方式の画像形成装置において、異なる色の液滴を吐出する複数のノズル列を有する１つの記録ヘッドを使用する場合、前述したように、キャップ内に排出された排出インクは混色状態にあるため、キャップ内で気泡が発生すると、混色した排出インクがノズル面に付着してノズル内に侵入し、混色を生じて画像品質が低下することになる。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、キャップ内の負圧低減時にキャップ内に気泡が発生することを防止して、気泡による混色の発生などを低減することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係る画像形成装置は、
液滴を吐出するノズルが形成されたノズル面を有する記録ヘッドと、
前記記録ヘッドのノズル面をキャッピングするキャップと、
前記キャップに接続された排出経路と、
前記排出経路に設けられたチューブポンプからなる吸引ポンプと、
前記キャップで前記ノズル面をキャッピングしたときに形成される密閉空間を大気に通じる大気開放経路と、前記大気開放経路を開閉する大気開放手段と、
前記記録ヘッドの維持回復動作を制御する手段と、を備え、
前記記録ヘッドは、
前記ノズル面が垂直方向又は垂直方向に対して傾斜して配置され、水平方向又は水平方向に対して傾斜した方向に向けて液滴を吐出し、
前記キャップは、前記記録ヘッドに合わせて垂直方向又は垂直方向に対して傾斜して配置され、
前記キャップの高さ方向で、前記キャップの底面に前記排出経路が接続され、
前記キャップの高さ方向で、前記キャップの上部には、前記大気開放経路が設けられ、
前記大気開放経路は前記キャップ内に排出される液面の高さよりも高い位置で前記キャップ内に連通し、
前記排出経路の前記吸引ポンプと前記キャップとの間に、前記吸引ポンプ側から前記キャップ側への流体の流れを阻止する逆止弁が設けられ、
前記維持回復動作を制御する手段は、
前記キャップで前記記録ヘッドのノズル面をキャッピングして密閉空間を形成した状態で、前記記録ヘッドのノズルから液体を前記密閉空間内に吸引する吸引動作を行い、
前記吸引動作後、前記記録ヘッドの内に液体を供給する加圧動作を行い、
前記加圧動作終了後、前記ノズル面をキャッピングした状態で、前記大気開放手段で前記大気開放経路を開いて前記密閉空間を大気に開放した状態で、前記キャップ内に残留している液体を排出するキャップ内排出動作を行い、
前記キャップ内排出動作終了後、前記記録ヘッド側に所要の負圧を形成する負圧形成動作を行い、
前記負圧形成動作終了後、前記キャップを前記記録ヘッドのノズル面から離間するデキャップ動作を行う、制御をする
構成とした。

本発明に係る画像形成装置によれば、キャップ内での気泡の発生を防止できて、気泡による混色などを低減して、画像品質を向上できる。

本発明に係る画像形成装置の機構部の側面説明図である。 図１を矢示Ａ方向から見た説明図である。 記録ヘッドの説明図である。 インク供給排出系の模式的説明図である。 制御部のブロック説明図である。 維持回復動作の説明に供するフロー図である。 同動作の説明に供するインク供給排出系の模式的説明図である。 同じくインク供給排出系の模式的説明図である。 本発明の第１実施形態における維持回復機構の模式的説明図である。 同じく吸引ポンプの説明に供する平面説明図である。 同じく逆止弁に説明に供する断面説明図及び横断面説明図である。 比較例１の説明に供する模式的説明図である。 同じく気泡の発生の説明に供する模式的説明図である。 比較例２の説明に供する模式的説明図である。 同じく気泡の発生の説明に供する模式的説明図である。 同実施形態の動作説明に供する模式的説明図である。 図１６に続く動作説明に供する模式的説明図である。 本発明の第２実施形態における維持回復機構の模式的説明図である。 同じく気泡の発生の説明に供する模式的説明図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。まず、本発明に係る画像形成装置について図１及び図２を参照して説明する。なお、図１は同画像形成装置の機構部の側面説明図、図２は図１を矢示Ａ方向から見た説明図である。

この画像形成装置は、シリアル型画像形成装置であり、装置本体の内部に画像形成部２、搬送機構部５等を有し、装置本体の下方側に被記録媒体である用紙１０を積載可能な給紙トレイ（給紙カセットを含み、給紙部の意味で使用する。）４を備え、この給紙トレイ４から給紙される用紙１０を取り込み、搬送機構５によって用紙１０を垂直方向（鉛直方向に沿う方向）に間歇的に搬送しながら、画像形成部２によって水平方向に液滴を吐出させて所要の画像を記録した後、排紙部６を通じて画像が形成された用紙１０を更に上方向に搬送して、装置本体の上方側に設けられた排紙トレイ７に用紙１０を排紙する。

また、両面印刷を行うときには、一面（表面）印刷終了後、排紙部６から反転部８内に用紙１０を取り込み、搬送機構部５によって用紙１０を逆方向（下方向）に搬送しながら反転させて他面（裏面）を印刷可能面として再度搬送機構５に送り込み、他面（裏面）印刷終了後排紙トレイ７に用紙１０を排紙する。

ここで、画像形成部２は、左右の側板１０１Ｌ、１０１Ｒ間に横架した主ガイド部材２１及び従ガイド部材２２で、記録ヘッド２４を搭載したキャリッジ２３を摺動自在に保持し、主走査モータ２５によって、駆動プーリ２６と従動プーリ２７間に渡したタイミングベルト２８を介して主走査方向に移動走査する。

キャリッジ２３には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、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２４ａ、２４ｂ（区別しないときは上記のとおり「記録ヘッド２４」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、滴吐出方向を水平方向に向けて装着している。つまり、液滴を吐出するノズルが形成されたノズル面が垂直方向に配置され、水平方向に向けて液滴を吐出する記録ヘッド２４を備える水平打ち方式を採用している。

記録ヘッド２４は、図３に示すように、それぞれ複数の液滴を吐出するノズル１２４ｂが列設された２つのノズル列Ｎａ、Ｎｂを有し、記録ヘッド２４ａの一方のノズル列Ｎａはイエロー（Ｙ）の液滴を、他方のノズル列Ｎｂはマゼンタ（Ｙ）の液滴を、記録ヘッド２４ｂの一方のノズル列Ｎａはブラック（Ｋ）の液滴を、他方のノズル列Ｎｂはシアン（Ｃ）の液滴を、それぞれ吐出する。

なお、記録ヘッド２４を構成する液体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を発生する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２３には、インクと反応することでインクの定着性を高める定着液を吐出する液体吐出ヘッドなども搭載できる。

また、キャリッジ２３には、図示しないが、記録ヘッド２４の各ノズル列Ｎａ、Ｎｂ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２９が搭載され、このヘッドタンク２９には、装置本体に着脱自在に装着される各色のインクカートリッジ（メインタンク）からインクが供給される。

また、キャリッジ２３の主走査方向に沿って両側板１０１Ｌ、１０１Ｒ間に、所定のパターンを形成したエンコーダスケール１２１を張装し、キャリッジ２３にはエンコーダスケール１２１のパターンを読取る透過型フォトセンサからなるエンコーダセンサ１２２を設け、これらのエンコーダスケール１２１とエンコーダセンサ１２２によってキャリッジ２３の移動を検知するリニアエンコーダ（主走査エンコーダ）１２３を構成している。

また、キャリッジ２３の走査方向一方側の非印字領域には、記録ヘッド２４のノズル１２４ｂの状態を維持し、回復するための維持回復機構９を配置している。この維持回復機構９には、フレーム９０にて、記録ヘッド２４の各ノズル面１２４（図３参照）をキャピングするための吸引キャップ９２ａ及びキャップ９２ｂ（区別しないときは「キャップ９２」という。）と、ノズル面１２４を矢示方向に移動してワイピング（払拭）するワイパ部材（ワイパブレード）９３が保持され、また増粘したインクを排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる予備吐出（空吐出）を行うときの液滴を受ける空吐出受け９４などを備えている。吸引キャップ９２ａには後述する逆止弁１９６を介して吸引手段としてのチューブポンプからなる吸引ポンプ９６が接続され、吸引ポンプ９６は廃液タンク９７に通じている。また、吸引キャップ９２ａには、吸引キャップ９２ａで記録ヘッド２４のノズル面をキャッピングしたときに形成される密閉空間を大気に開放する開閉可能な大気開放弁９８を設けている。

給紙トレイ４の用紙１０は、給紙コロ（半月コロ）４３と分離パッド４４によって１枚ずつ分離されて装置本体内に給紙され、搬送ガイド部材４５に沿って、搬送機構部５の搬送ベルト５１と押えコロ４８との間に送り込まれ、搬送ベルト５１に吸着されて搬送される。

搬送機構部５は、駆動ローラである搬送ローラ５２と従動ローラ５３との間に掛け渡した無端状の搬送ベルト５１と、この搬送ベルト５１を帯電させるための帯電ローラ５４と、画像形成部２に対向する部分で搬送ベルト５１の平面性を維持するプラテン部材５５となどを有している。

搬送ベルト５１は、副走査モータ１５１によってタイミングベルト１５２及びタイミングプーリ１５３を介して搬送ローラ５２が回転駆動されることによって、ベルト搬送方向（副走査方向、用紙搬送方向）に周回移動する。この搬送ベルト５１のうち、画像形成部２に対向して用紙１０を吸着する搬送ローラ５２から従動ローラ５３までの領域を正搬送部分５１ａとし、従動ローラ５３から搬送ローラ５２までの領域を逆搬送部分５１ｂという。

また、搬送ローラ５２の軸５２ａにはコードホイール１５４を取り付け、このコードホイール１５４に形成したパターンを検出する透過型フォトセンサからなるエンコーダセンサ１５５を設けて、これらのコードホイール１５４とエンコーダセンサ１５５によって搬送ベルト５１の移動量及び移動位置を検出するロータリエンコーダ（副走査エンコーダ）１５６を構成している。

排紙部６は、排紙ガイド部材６１と、排紙搬送ローラ６２及び拍車６３と、排紙ローラ６４及び拍車６５とが配置され、画像が形成された用紙１０を排紙ローラ６３Ａ及び拍車６３Ｂ間から排紙トレイ７上にフェイスダウンで排紙する。

また、反転部８は、排紙トレイ７に一部を排出した用紙１０をスイッチバック方式で反転して搬送ベルト５１と押えコロ４８との間に送り込むため、排紙経路と反転経路を切り替える切替爪８１と、反転ガイド部材８２と、反転ローラ８３及び反転コロである拍車８４と、従動ローラ５３に対向する従動補助ローラ８５と、搬送ベルト５１の逆送部分５１ｂと、搬送ベルト５１の逆送部分５１ｂから分離された用紙１０を、帯電ローラ５４を迂回させて、搬送ベルト５１と押えコロ４８との間に案内する迂回ガイド部材８６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４から用紙１０が１枚ずつ分離給紙され、帯電された搬送ベルト５１に用紙１０が静電吸着され、搬送ベルト５１の周回移動によって用紙１０が垂直方向に搬送される。そこで、キャリッジ２３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド２４を駆動することにより、停止している用紙１０にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙１０を所定量搬送後、次の行の記録を行い、記録が終了した用紙１０を排紙トレイ７に排紙する。

そして、記録ヘッド２４のノズルの維持回復を行うときには、キャリッジ２３をホーム位置である維持回復機構９に対向する位置に移動して、吸引キャップ９２ａによるキャッピングを行ってノズル１２４ｂからの吸引排出を行うノズル吸引、画像形成に寄与しない液滴を吐出する空吐出などの維持回復動作を行うことにより、安定した液滴吐出による画像形成を行うことができる。

また、両面印刷を行う場合には、第１面印刷は上述したとおりの動作を行い、用紙１０の後端が反転部分岐（切替爪８１）を通過すると、排紙ローラ６４が反転駆動されて用紙１０がスイッチバックされ、反転ガイド部材８２側に案内され、反転ローラ８３と拍車８４の間で搬送され、搬送ベルト５１の逆搬送部分５１ｂと搬送補助ローラ８５との間へと用紙１０が送り込まれる。

これにより、用紙１０は搬送ベルト５１に吸着され、搬送ベルト５１の周回移動によって搬送され、搬送ローラ５２側で搬送ベルト５１から分離されて、迂回ガイド部材８６で案内され（迂回パスを経由し）、再度搬送ベルト５１の正搬送部分５１ａと押圧コロ４８との間に送り込まれて搬送ベルト５１に吸着され、再度記録ヘッド２４による画像形成領域に吸着搬送されることで第２面印刷が行われた後、排紙トレイ７に排紙される。

ここで、帯電ローラ５４は、反転時の迂回パスの内側（迂回ガイド部材８６の内側）に配置されているため、用紙１０は常に新規に帯電された状態の搬送ベルト５１上に吸着されることになる。

次に、この画像形成装置のインク供給排出系について図４の模式的説明図を参照して説明する。
メインタンク（インクカートリッジ）１１は、記録ヘッド２４から吐出されるインクが収容され、装置本体に対して着脱自在に装着される。メインタンク１１とヘッドタンク２９との間は供給チューブ（供給経路）１２を介して接続され、供給経路１２には可逆型ポンプからなる供給ポンプ１３が設けられている。供給ポンプ１３は、例えば正転時にはメインタンク１１からヘッドタンク２９に向けてインクが供給され、逆転時にはヘッドタンク２９からメインタンク１１に向けてインクが戻される。

記録ヘッド２４とヘッドタンク２９とは図示しないフィルタユニットを介して連結されている。記録ヘッド２４にはヘッドタンク２９から共通液室１２４ａにインクが供給され、共通液室１２４ａから図示しない個別液室にインクが供給され、個別液室内のインクが加圧されてノズル１２４ｂから液滴が吐出される。上述した供給ポンプ１３を逆転してヘッドタンク２９側からメインタンク１１側にインクを戻すことによって、ヘッドタンク２９に負圧が形成される。

一方、記録ヘッド２４のノズル面１２４をキャッピングする吸引キャップ９２ａは、記録ヘッド２４に合わせて垂直方向に配置され、後述するキャップ移動機構５３１によって記録ヘッド２４に対して進退される。吸引キャップ９２ａは、高さ方向で底面１９２ａに廃液タンク９７に通じる排出経路１９１が接続され、排出経路１９１にチューブポンプからなる吸引ポンプ９６が設けられ、吸引キャップ９２ａと吸引ポンプ９６との間には、吸引ポンプ９６側から吸引キャップ９２ａ側への流体の流れを阻止する逆止弁１９６が設けられている。また、吸引キャップ９２ａの高さ方向で上部には、キャッピング時に形成される密閉空間１９４を大気に通じる大気開放経路１９３が設けられ、大気開放経路１９３を開閉する大気開放弁９８が設けられている。

次に、この画像形成装置の制御部の概要について図５のブロック説明図を参照して説明する。
この制御部５００は、この装置全体の制御を司るＣＰＵ５０１と、ＣＰＵ５０１に本発明に係る制御（処理）を実行させるプログラムを含む各種プログラム、その他の固定データを格納するＲＯＭ５０２と、画像データ等を一時格納するＲＡＭ５０３と、装置の電源が遮断されている間もデータを保持するための書き換え可能な不揮発性メモリ５０４と、画像データに対する各種信号処理、並び替え等を行う画像処理やその他装置全体を制御するための入出力信号を処理するＡＳＩＣ５０５などを備えている。

また、記録ヘッド２４を駆動制御するためのデータ転送手段、駆動信号発生手段を含む印刷制御部５０８と、キャリッジ２３側に設けた記録ヘッド２４を駆動するためのヘッドドライバ（ドライバＩＣ）５０９と、キャリッジ２３を移動走査する主走査モータ２５、搬送ベルト５１を周回移動させる副走査モータ１５１を駆動するためのモータ駆動部５１０、５１１と、帯電ローラ５４にＡＣバイアスを供給するＡＣバイアス供給部５１２などを備えている。

また、制御部５００には、この装置に必要な情報の入力及び表示を行うための操作パネル５１４が接続されている。

そして、制御部５００は、ホスト側とのデータ、信号の送受を行うためのＩ／Ｆ５０６を持っていて、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置、イメージスキャナなどの画像読み取り装置、デジタルカメラなどの撮像装置などのホスト６００側から、ケーブル或いはネットワークを介してＩ／Ｆ５０６で受信する。

そして、制御部５００のＣＰＵ５０１は、Ｉ／Ｆ５０６に含まれる受信バッファ内の印刷データを読み出して解析し、ＡＳＩＣ５０５にて必要な画像処理、データの並び替え処理等を行い、この画像データを印刷制御部５０８からヘッドドライバ５０９に転送する。なお、画像出力するためのドットパターンデータの生成はホスト６００側のプリンタドライバ６０１で行っている。

印刷制御部５０８は、上述した画像データをシリアルデータで転送するとともに、この画像データの転送及び転送の確定などに必要な転送クロックやラッチ信号、制御信号などをヘッドドライバ５０９に出力する以外にも、ＲＯＭに格納されている駆動パルスのパターンデータをＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器及び電圧増幅器、電流増幅器等で構成される駆動信号生成部を含み、１の駆動パルス或いは複数の駆動パルスで構成される駆動信号をヘッドドライバ５０９に対して出力する。

ヘッドドライバ５０９は、シリアルに入力される記録ヘッド２４の１行分に相当する画像データに基づいて印刷制御部５０８から与えられる駆動信号を構成する駆動パルスを選択的に記録ヘッド２４の液滴を吐出させるエネルギーを発生する駆動素子（例えば圧電素子）に対して印加することで記録ヘッド２４を駆動する。このとき、駆動信号を構成する駆動パルスを選択することによって、例えば、大滴、中滴、小滴など滴量の異なる液滴を吐出させて大きさの異なるドットを打ち分けることができる。

Ｉ／Ｏ部５１３は、主走査エンコーダ１２３、副走査エンコーダ１５６、装置に装着されている各種のセンサ群５１５からの情報を取得し、プリンタの制御に必要な情報を抽出し、印刷制御部５０８やモータ駆動部５１０、５１１、ＡＣバイアス供給部５１１の制御に使用する。センサ群５１５は、用紙の位置を検出するためのキャリッジ２３に設けられた光学センサ（用紙センサ）５２１や、機内の温度、湿度を監視するためのサーミスタ、帯電ベルトの電圧を監視するセンサ、カバーの開閉を検出するためのインターロックスイッチなどがあり、Ｉ／Ｏ部５１３は様々のセンサ情報を処理することができる。

例えば、ＣＰＵ５０１は、主走査エンコーダ１２３を構成するエンコーダセンサ１２２からの検出パルスをサンプリングして得られる速度検出値及び位置検出値と、予め格納した速度・位置プロファイルから得られる速度目標値及び位置目標値とに基づいて主走査モータ２５に対する駆動出力値（制御値）を算出してモータ駆動部２１０を介して主走査モータ２５を駆動する。同様に、副走査エンコーダ１５６を構成するエンコーダセンサ１５５からの検出パルスをサンプリングして得られる速度検出値及び位置検出値と、予め格納した速度・位置プロファイルから得られる速度目標値及び位置目標値とに基づいて副走査モータ１５１対する駆動出力値（制御値）を算出してモータ駆動部２１１を介して副走査モータ１５１を駆動する。

また、制御部５００は、維持回復駆動部５３４を介して、維持回復機構９を駆動して、キャップ９２を記録ヘッド２４のノズル面に対して進退移動させ、ワイパ部材９４を移動させ、吸引ポンプ９６を駆動する。また、ポンプ駆動部５３５を介して供給ポンプ１３を駆動する。

次に、この画像形成装置における維持回復動作について図６のフロー図を参照して説明する。
記録ヘッド２４のノズル１２４ｂの目詰まりが発生した場合やヘッドタンク２９の負圧が保たれずにノズル１２４ｂのメニスカスが破壊された場合、その他予め定めた所定のタイミングなどで維持回復動作を行なう。

維持回復動作では、記録ヘッド２４を吸引キャップ９２ａに対向する主走査位置にしてキャップ移動機構５３１を駆動して吸引キャップ９２ａを移動させ、キャップ９２ａで記録ヘッド２４のノズル面１２４をキャッピングする。このとき、大気開放弁９８は閉じられている。

そして、吸引ポンプ９６を駆動して密閉空間１９４内を負圧にすることで、記録ヘッド２４のノズル１２４ｂからインクを吸引キャップ９２ａ内に吸引排出する吸引動作（ノズル吸引）を行う。これにより、図７に示すように、吸引キャップ９２ａにインク３００が排出され、記録ヘッド２４及び吸引キャップ９２ａが垂直方向に配置されていることから、インク３００は密閉空間１９４の底面１９２ａ側から溜まって行くことになる。

この吸引動作の終了後、供給ポンプ１３を正転駆動して、メインタンク１１からヘッドタンク２９にインクを供給し、ヘッドタンク２９及び記録ヘッド２４内の負圧レベルを低くする、又は正圧とする加圧動作を行う。

この加圧動作終了後、大気開放弁９８が開いて、密閉空間１９４が大気に開放される。このとき、吸引ポンプ９６の駆動を継続していることで、或いは、吸引ポンプ９６を再駆動することで、吸引キャップ９２ａに排出されて残留しているインク３００は排出経路１９１を通じて廃液タンク９７に排出される（キャップ内排出動作）。

この排出動作終了後、供給ポンプ１３を逆転駆動して、ヘッドタンク２９内のインクをメインタンク１１側に戻すことにより、ヘッドタンク２９及び記録ヘッド２４側に所要の負圧を形成する（負圧形成動作）。

そして、図８に示すように、キャップ移動機構５３１を駆動してキャップ９２ａを記録ヘッド２４のノズル面から離間させる（デキャップ動作）。その後、記録ヘッド２４のノズル面１２４をワイパ部材９３によってワイピングして清浄化する。

その後、空吐出受け９４に向けて画像形成に寄与しない液滴を吐出する空吐出動作を行なう。

このような回復動作の作用効果について説明する。
この画像形成装置においては、記録ヘッド２４はノズル面１２４を垂直に（ノズル列Ｎａ、Ｎｂを垂直に）配置しているため、記録ヘッド２４からインクを吸引したとき、前述した図７に示すように、吸引後のインク３００は吸引キャップ９２ａ内の下部に残留することになる。そして、１つの記録ヘッド２４の２つのノズル列Ｎａ、Ｎｂから異なる色のインクを吐出する構成であることから、吸引キャップ９２ａ内の残留インク３００は混色した状態になる。

一方、記録ヘッド２４内及びヘッドタンク２９内はインクが吸引排出されているために負圧レベルが高くなっている。

そのため、この状態で吸引キャップ９２ａ内の残留インク３００を排出するために大気開放弁９８を開くと、吸引キャップ９２ａ内の混色した残留インク３００がノズル１２４ｂ内へ逆流してしまい、次の印字時に混色したインクが吐出されて画像品質が低下することになる。

この場合、混色した残留インク３００の逆流を防止するために、吸引キャップ９２ａ内のインクを残したままデキャップすると、吸引キャップ９２ａが水平方向に向いて開口しているために、吸引キャップ９２ａ内のインクが垂れ装置内を汚してしまうことになる。

そこで、本実施形態では、吸引動作終了後に供給ポンプ１３でインクをヘッドタンク２９側へ供給して、ヘッドタンク２９及び記録ヘッド２４内の負圧レベルを低くする、又は正圧とすることで、吸引キャップ９２ａ内の残留インクがノズル１２４ｂ内に逆流することを防止でき、その後大気開放弁９８を開いて密閉空間１９４を大気開放し、吸引キャップ９２ａ内のインクを吸引排出することで、インクが装置内に垂れることもない。

次に、本発明の第１実施形態における維持回復機構９の詳細について図９を参照して説明する。
吸引キャップ９２ａは、キャップホルダ２０１にばね２０２を介して保持されている。吸引キャップ９２ａの高さ方向で上部には密閉空間１９４を大気に開放する大気開放経路（ここでは、大気開放口）１９３が形成され、キャップホルダ２０１には大気開放口１９３を開閉する大気開放弁（ここでは、弁体という。）９８が設けられている。ここで、吸引キャップ９２ａの大気開放口１９３は、吸引キャップ９２ａをノズル面１２４から離間させるときに、キャップホルダ２０１が吸引キャップ９２ａに先行して後退し、弁体９８がキャップホルダ２０１に伴って移動することで開放される、つまり吸引キャップ９２ａの離間動作に連動して大気開放手段が開放される構成としている。

吸引ポンプ９６を構成するチューブポンプは、例えば図１０に示すように、モータから駆動力が伝達される回転軸４０１にカム板４０２が取り付けられ、カム板４０２には偏心溝４０３が形成され、偏心溝４０３には図示しないポンプハウジング内に這いまわされたチューブ４０４を押し潰すコロ４０５が係合されている。このチューブポンプは、例えば図１０（ａ）に示すようにカム板４０２が矢示Ａ方向に回転するときにコロ４０５が偏心溝４０３によって外側に移動してチューブ４０４を押し潰して扱くことによりポンプ作用を行い、図１０（ｂ）に示すようにカム板４０２が矢示Ｂ方向に回転するときにコロ４０５が偏心溝４０３によって内側に移動してチューブ４０４の押圧を解除する。

そして、図９に戻って、これらの吸引キャップ９２ａの進退動作及び吸引ポンプ９６の駆動を行うための駆動機構５３１は、１つの駆動モータ２１０を有し、この駆動モータ２１０の回転をモータギヤ２１０ａに噛み合うギヤ２１１、駆動モータ２１０の逆方向回転のみを伝達するワンウエイクラッチ２１２、及び、ワンウエイクラッチ２１２から逆方向回転が伝達されるギヤ２１３からなる駆動力伝達機構を介して、キャップカム２１４に伝達する。このキャップカム２１４のカム溝２１４ａにはキャップホルダ２０１のピン部材２１５が連結され、キャップカム２１４の回転によって吸引キャップ９２ａがノズル面１２４に対して進退する。

また、駆動モータ２１０の回転はモータギヤ２１０ａに噛み合うギヤ２１５を介して吸引ポンプ９６の回転軸４０１に伝達される。吸引ポンプ９６は、駆動モータ２１０が正方向に回転するときに、カム板４０２が図１０（ａ）の矢示Ａ方向に回転してコロ４０５がチューブ４０４を押し潰して扱きながら回転することでポンピングを行い、駆動モータ２１０が逆方向に回転するときに、カム板４０２が図１０（ｂ）の矢示Ｂ方向に回転して、コロ４０５によるチューブ４０４の押圧が解除される。

逆止弁１９６は、図１１に示すように、ホルダ４５１内に形成された流路４５２を開閉する弁体４５３を有し、スプリング保持部４５４と弁体４５３との間に、弁体４５３を常時閉じる方向に付勢するスプリング４５５を介装している。弁体４５３は、ゴムなどの弾性部材で形成して弱い力でシール性を確保することができるようにし、また、インクの付着を低減するために表面に撥水処理を施している。スプリング保持部４５４はスプリング４５５を受ける部分以外は流路４５６が形成されている。

次に、上記実施形態の作用効果を明らかにするために比較例について説明する。なお、図の符号については上記実施形態と同様の符号を用い、駆動機構についても上記実施形態と同様に１つの駆動モータの正転、逆転でキャップ移動、吸引ポンプ駆動を行なうものとする。

まず、比較例１としてノズル面が水平に配置される垂直打ち方式の場合について図１２及び図１３を参照して説明する。
図１２（ａ）に示すように、図示しない駆動モータを逆転してキャップ９２ａで記録ヘッド２４のノズル面１２４ａをキャッピングした状態（吸引ポンプ９６のコロ４０５は解除された状態にある）から、同図（ｂ）に示すように、駆動モータを正転して吸引ポンプ９６を駆動して記録ヘッド２４のノズルから吸引キャップ９２ａ内にインク３００を吸引排出させる。

そして、図１２（ｃ）に示すように、駆動モータを逆転することで、吸引ポンプ９６のコロ４０５の押圧が解除され、吸引キャップ９２ａ内はチューブ４０４（排出経路）を介して排出側の大気に通じ、吸引キャップ９２ａ内の密閉空間の負圧を低減（緩和）される。この状態から駆動モータの逆転を継続することで、同図（ｄ）に示すように、吸引キャップ９２ａがノズル面１２４から離間（デキャップ）し、その後、同図（ｅ）に示すように、駆動モータを正転駆動することで、吸引キャップ９２ａ内の排出インク３００が図示しない廃液タンクに排出される。

ここで、図１３（ａ）に示すようにノズル吸引が完了した状態から、前述したように駆動モータを逆転して吸引ポンプ９６のコロ４０５によるチューブ４０４の押圧が解除し、吸引キャップ９２ａ内の負圧を低減するとき、同図（ｂ）に示すように、廃液タンク側（排出経路の排出口側）から吸引キャップ９２ａ内の圧力の流れが発生し、チューブ４０４（排出経路）を介して空気３３０が侵入し、排出インク３００が溜まっている吸引キャップ９２ａ内に気泡Ｂｂが発生することがある。そして、同図（ｃ）に示すように、吸引キャップ９２ａ内で発生した気泡Ｂｕがノズル面１２４に接触すると、排出インク３００は前述したように混色したインクであるので、混色した排出インクがノズルから侵入するなどして、滴吐出時に混色が発生し、画像品質が低下することになる。

まず、比較例２としてノズル面が垂直に配置される水平打ち方式の場合について図１４及び図１５を参照して説明する。なお、各図は要部模式的説明図とともにキャップ内圧力の変化を示している。
図１４（ａ）に示すように、吸引キャップ９２ａで記録ヘッド２４のノズル面１２４をキャッピングした状態で、同図（ｂ）に示すように、吸引ポンプ９６を駆動してノズルからインク３００を吸引キャップ９２ａ内に排出する。ここで、吸引ポンプ９２ａの駆動を停止しても、同図（ｃ）に示すように、徐々にインク３００が吸引キャップ９２ａ内に流れる。その後、大気開放弁９８を開くことで吸引キャップ９２ａ内を大気に通じたとき、同図（ｄ）に示すように、吸引キャップ９２ａ内は直ぐに大気圧には戻らない。

その後、図１５（ａ）に示すように吸引ポンプ９６を駆動して吸引キャップ９２ａ内の排出インク３００を排出経路１９１から排出し、同図（ｂ）に示すように吸引ポンプ９６を停止して、同図（ｃ）に示すように吸引ポンプ９６のコロによるチューブの押圧が解除されたとき、吸引キャップ９２ａ内の残負圧によって排出経路１９１から空気が流入して吸引キャップ９２ａ内に気泡Ｂｕが発生し、同図（ｄ）に示すように、気泡Ｂｕが吸引キャップ９２ａの内壁面を伝ってノズル面１２４に付着し、デキャップしても気泡Ｂｕはノズル面１２４側に残る。このとき、前述したように、排出インク３００は混色したインクであるので、混色した排出インクがノズルから侵入するなどして、滴吐出時に混色が発生し、画像品質が低下することになる。

ここで、上述した垂直打ち方式では、吸引キャップ内に気泡が発生してもノズル面に達しない大きさの気泡であれば、吸引キャップが水平に配設されているためにさほど大きな問題にならない。これに対し、水平打ち方式では、吸引キャップが垂直に配設されているために、気泡は吸引キャップの内壁を伝ってノズル面に付着（転移）しやすいため、垂直打ち方式に比べて、気泡の発生を抑える必要性が高くなる。

そこで、本実施形態の動作について図１６及び図１７を参照して説明する。
まず、図１６（ａ）に示すように、記録ヘッド２４のノズル面１２４を吸引キャップ９２ａでキャッピングし、同図（ｂ）に示すように、駆動モータ２１０を正方向に回転させて吸引ポンプ９６を正方向に回転させる。このとき、逆止弁１９６は弁体４５３がばね４５５の付勢力に抗して吸引ポンプ９６側に移動して開状態になるので、吸引キャップ９２ａ内（密閉空間内）が負圧になって記録ヘッド２４のノズルからインク３００が排出される。なお、キャップカム２１４は駆動モータ２１０の正方向回転ではワンウエイクラッチ２１２の作用により回転しない。その後、吸引ポンプ９６を停止すると、同図（ｃ）に示すように、吸引作用がなくなることで、逆止弁１９６の弁体４５３がばね４５５に付勢力で戻されて閉状態になる。

そして、駆動モータ２１０を逆回転することによってカム２１４が回転して、キャップホルダ２０１が記録ヘッド２４に対して後退し、キャップホルダ２０１の移動に伴って弁体９８も移動するので吸引キャップ９２ａの大気開放口１９３が開かれ、吸引キャップ９２ａ内が大気開放される。このとき、吸引ポンプ９６のコロはチューブの押圧を解除するが、逆止弁１９６が閉状態にあるため、排出経路１９１から空気が侵入しても逆止弁１９６で止められ、吸引キャップ９２ａ内まで流れない。これによって、吸引キャップ９２ａ内に気泡が発生することが防止される。

その後、図１７（ａ）に示すように、吸引ポンプ９６を正転駆動することよって逆止弁１９６が開いて、吸引キャップ９２ａ内に排出されたインク３００が排出経路１９１を通じて図示しない廃液タンクに排出される。そして、吸引ポンプ９６を停止すると、同図（ｂ）に示すように、逆止弁１９６が閉じる。その後、同図（ｃ）に示すように、駆動モータ２１０を逆回転駆動することにより、吸引キャップ９２ａがノズル面１２４から離間する（デキャップ）。

このように、キャップでノズル面をキャッピングしたときに形成される密閉空間を大気に開放する大気開放手段を備え、大気開放手段はキャップ内に排出される液面の高さよりも高い位置で前記キャップ内に連通し、排出経路には吸引ポンプ側からキャップ側への流体の流れを阻止する逆止弁が設けられている構成とすることで、キャップ内での気泡の発生を防止できて、気泡による混色などを低減して、画像品質を向上できる。

次に、本発明の第２実施形態における維持回復機構９の詳細について図１８及び図１９を参照して説明する。
本実施形態は、垂直打ち方式に適用した例であり、吸引キャップ９２ａが水平方向（開口部が高さ方向で上方を向いて）配設されている。その余の構成は前記第１実施形態と同様であるので説明を省略する。

本実施形態においても、まず、図１８（ａ）に示すように、記録ヘッド２４のノズル面１２４を吸引キャップ９２ａでキャッピングし、同図（ｂ）に示すように、駆動モータ２１０を正方向に回転させて吸引ポンプ９６を正方向に回転させる。このとき、逆止弁１９６は弁体４５３がばね４５５の付勢力に抗して吸引ポンプ９６側に移動して開状態になるので、吸引キャップ９２ａ内（密閉空間内）が負圧になって記録ヘッド２４のノズルからインク３００が排出される。なお、キャップカム２１４は駆動モータ２１０の正方向回転ではワンウエイクラック２１２の作用により回転しない。その後、吸引ポンプ９６を停止すると、同図（ｃ）に示すように、吸引作用がなくなることで、逆止弁１９６の弁体４５３がスプリング４５５の付勢力で戻されて閉状態になる。

そして、駆動モータ２１０を逆回転することによってカム２１４が回転して、キャップホルダ２０１が記録ヘッド２４に対して後退し、キャップホルダ２０１の移動に伴って弁体９８も移動するので吸引キャップ９２ａの大気開放口１９３が開かれ、吸引キャップ９２ａ内が大気開放される。このとき、吸引ポンプ９６のコロはチューブの押圧を解除するが、逆止弁１９６が閉状態にあるため、排出経路１９１から空気が侵入しても逆止弁１９６で止められ、吸引キャップ９２ａ内まで流れない。これによって、吸引キャップ９２ａ内に気泡が発生することが防止される。

その後、図１９（ａ）に示すように、吸引ポンプ９６を正転駆動することよって逆止弁１９６が開いて、吸引キャップ９２ａ内に排出されたインク３００が排出経路１９１を通じて図示しない廃液タンクに排出される。そして、吸引ポンプ９６を停止すると、同図（ｂ）に示すように、逆止弁１９６が閉じる。その後、同図（ｃ）に示すように、駆動モータ２１０を逆回転駆動することにより、吸引キャップ９２ａがノズル面１２４から離間する（デキャップ）。

このように垂直打ち方式の装置に適用した場合でも、キャップ内での気泡の発生を防止できて、気泡による混色などを低減して、画像品質を向上できる。

なお、上記実施形態では、用紙を鉛直方向に沿う方向（垂直方向）に搬送し、液滴を水平方向に吐出する例で説明しているが、用紙を鉛直方向に沿う方向（垂直方向）に対して傾斜した方向に搬送し、液滴を水平方向に対して傾斜した方向に吐出する構成であっても、本発明を同様に適用することができる。また、上記実施形態ではシリアル型画像形成装置で説明しているが、ライン型画像形成装置にも同様に適用できる。

２ 画像形成部
４ 給紙部
５ 搬送機構
６ 排紙部
７ 排紙トレイ
８ 反転部
９ 維持回復機構
１０ 用紙（被記録媒体）
１１ メインタンク
１２ 供給経路
１３ 供給ポンプ
２３ キャリッジ
２４ 記録ヘッド
２９ ヘッドタンク
５１ 搬送ベルト
９２ａ 吸引キャップ
９３ ワイパ部材
９６ 吸引ポンプ
９８ 大気開放弁
１９３ 大気開放経路（口）
１９６ 逆止弁

Claims (2)

1. 液滴を吐出するノズルが形成されたノズル面を有する記録ヘッドと、
   前記記録ヘッドのノズル面をキャッピングするキャップと、
   前記キャップに接続された排出経路と、
   前記排出経路に設けられたチューブポンプからなる吸引ポンプと、
   前記キャップで前記ノズル面をキャッピングしたときに形成される密閉空間を大気に通じる大気開放経路と、前記大気開放経路を開閉する大気開放手段と、
   前記記録ヘッドの維持回復動作を制御する手段と、を備え、
   前記記録ヘッドは、
   前記ノズル面が垂直方向又は垂直方向に対して傾斜して配置され、水平方向又は水平方向に対して傾斜した方向に向けて液滴を吐出し、
   前記キャップは、前記記録ヘッドに合わせて垂直方向又は垂直方向に対して傾斜して配置され、
   前記キャップの高さ方向で、前記キャップの底面に前記排出経路が接続され、
   前記キャップの高さ方向で、前記キャップの上部には、前記大気開放経路が設けられ、
   前記大気開放経路は前記キャップ内に排出される液面の高さよりも高い位置で前記キャップ内に連通し、
   前記排出経路の前記吸引ポンプと前記キャップとの間に、前記吸引ポンプ側から前記キャップ側への流体の流れを阻止する逆止弁が設けられ、
   前記維持回復動作を制御する手段は、
   前記キャップで前記記録ヘッドのノズル面をキャッピングして密閉空間を形成した状態で、前記記録ヘッドのノズルから液体を前記密閉空間内に吸引する吸引動作を行い、
   前記吸引動作後、前記記録ヘッドの内に液体を供給する加圧動作を行い、
   前記加圧動作終了後、前記ノズル面をキャッピングした状態で、前記大気開放手段で前記大気開放経路を開いて前記密閉空間を大気に開放した状態で、前記キャップ内に残留している液体を排出するキャップ内排出動作を行い、
   前記キャップ内排出動作終了後、前記記録ヘッド側に所要の負圧を形成する負圧形成動作を行い、
   前記負圧形成動作終了後、前記キャップを前記記録ヘッドのノズル面から離間するデキャップ動作を行う、制御をする
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記ノズル面が前記キャップによってキャッピングされた状態で、前記キャップを保持するキャップホルダが前記ノズル面から離間する動作に伴って、前記大気開放手段が前記キャップの前記大気開放経路を開放することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。

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