(57)【要約】【課題】ヘッドからインクを吸引するクリーニング動作を行うだけではノズルに付着した紙粉などの異物を確実に除去することができない。【解決手段】記録ヘッド３１のノズル面３１ａを吸引用キャップ８２ａでキャッピングした状態で吸引ポンプ２１１を作動させてインクを吸引するヘッド吸引を行っている間、記録ヘッド３１の圧電素子１２１に対してメンテナンス用駆動波形を与えて液室１０６内に圧力変化（液室内容積を拡大したり収縮したりする。）を生じさせ、ノズル１０４から液滴を吐出させる空吐出を併せて行う。【選択図】図９
2007136989.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録液の液滴を吐出するノズル、ノズルが連通する液室、液室内の記録液を加圧する圧力を発生する圧力発生手段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プ部材でキャッピングして前記ノズルから記録液を吸引するための維持回復機構を備え、前記記録ヘッドのノズルから液滴を吐出して被記録媒体上に画像を形成する画像形成装置において、前記キャップ部材でキャッピングして前記ノズルから記録液を吸引している間、前記記録ヘッドの圧力発生手段を駆動して前記液室内に圧力変化を生じさせるメンテナンス動作を行う手段を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置において、前記メンテナンス動作では前記記録ヘッドの液室内の固有振動周期と略同じ周期の駆動波形を前記圧力発生手段に与えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の画像形成装置において、前記駆動波形を印加する時間が前記キャップ部材内の圧力が最大圧力の５０％以上となる間であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置において、環境条件に応じて前記駆動波形の波高値が異なることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の画像形成装置において、前記メンテナンス動作で使用する駆動波形は画像形成で使用する駆動波形と異なることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置において、前記駆動波形が正弦波であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の画像形成装置において、前記駆動波形の駆動周波数が１０ｋＨｚ以上であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかに記載の画像形成装置において、印刷枚数に応じて前記メンテナンス動作を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
記録液の液滴を吐出する記録ヘッドのノズル面をキャップ部材でキャッピングし、前記ノズルから記録液を吸引することで前記ヘッドのノズルの性能を回復させる記録ヘッドの回復方法において、前記キャップ部材でキャッピングして前記ノズルから記録液を吸引している間、前記記録ヘッドを駆動して前記液室内に圧力変化を生じさせることを特徴とする記録ヘッドの回復方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像形成装置及び記録ヘッドの回復方法に関し、特に記録液を吐出して画像を形成する画像形成装置及び記録ヘッドの回復方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、例えばインクジェット記録装置が知られている。インクジェット記録装置は、記録ヘッドから記録紙等の被記録媒体（以下「用紙」と称するが、材質を紙に限定するものではなく、記録媒体、転写紙、転写材、被記録材などとも称される。）に記録液の液滴であるインク滴を吐出して記録（画像形成、印写、印字、印刷なども同義語である。）を行うものである。
【０００３】
このような記録液の液滴を吐出して画像を形成する画像形成装置にあっては、記録液滴を吐出することから記録ヘッドの性能を維持、回復する維持回復動作が必要である。そのため、インクの自然蒸発によるノズル孔付近の記録液の増粘固着を防止するために密閉性の高いキャップ部材で覆うキャップ機能、ノズル内に発生した気泡などによる吐出不良を記録液を排出することで回復し、またキャップ機能を通じてヘッドのノズルから記録液を吸引排出する吐出回復機能と、ノズル面に付着し液滴の飛翔状態を変化させる原因となる残留記録液をワイパーブレード（ワイピング部材、ブレードなどとも称される。）で拭き取るためのワイピング機能、画像形成に寄与しない液滴吐出を行う空吐出（予備吐出）機能などを備えている。
【特許文献１】特開２００５−１４４９３９号公報
【０００４】
このような維持回復動作において、特許文献２に記載されているように、キャップ部材でインクジェットヘッドのノズル孔の外側開口を覆い、ノズル孔付近のインク又はインク塊を吸引する吸引手段を作動させているときにアクチュエータを変形作動させてインクを押出すようにし、吸引力と押出し力をノズル孔付近のインク等に作用させることが知られている。
【特許文献２】特開２００１−２６０３９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、画像形成装置において画像形成を繰り返していると、紙粉などが記録ヘッドのノズルに付着してノズル詰まりなどによる吐出不良や吐出不能になることがある。このように紙粉などが付着した記録ヘッドに対して維持回復機構によるノズル吸引などの回復動作を行っても、紙粉を除去することは困難である。
【０００６】
そこで、特許文献２に記載のように吸引手段を駆動しつつアクチュエータも駆動して吸引力と押出し力をノズル孔付近のインク等に作用させるようにする回復動作を適用することが考えられるが、この特許文献２のように液室容積を収縮するようにアクチュエータを変形させるだけでは、ノズル内に詰まったインク以外の紙粉などの異物に対して十分な除去圧力を作用することはできず、紙粉などの異物を除去することが難しいという課題がある。
【０００７】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、ノズル内の紙粉などの異物を確実に除去することで安定した滴吐出による画像形成を行うことができる画像形成装置及びノズル内の紙粉などの異物を確実に除去するための記録ヘッドの回復方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、キャップ部材でキャッピングしてノズルから記録液を吸引している間、記録ヘッドの圧力発生手段を駆動して液室内に圧力変化を生じさせるメンテナンス動作を行う手段を備えている構成とした。
【０００９】
ここで、メンテナンス動作では記録ヘッドの液室内の固有振動周期と略同じ周期の駆動波形を圧力発生手段に与えることが好ましい。また、駆動波形を印加する時間がキャップ部材内の圧力が最大圧力の５０％以上となる間であることが好ましい。また、環境条件に応じて駆動波形の波高値が異なることが好ましい。また、メンテナンス動作で使用する駆動波形は画像形成で使用する駆動波形と異なることが好ましい。また、駆動波形が正弦波であることが好ましい。また、駆動波形の駆動周波数が１０ｋＨｚ以上であることが好ましい。さらに、印刷枚数に応じてメンテナンス動作を行う構成とできる。
【００１０】
本発明に係る記録ヘッドの回復方法は、キャップ部材でキャッピングしてノズルから記録液を吸引している間、記録ヘッドを駆動して液室内に圧力変化を生じさせる構成とした。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る画像形成装置及び記録ヘッドの回復方法によれば、キャップ部材でキャッピングしてノズルから記録液を吸引している間、記録ヘッドの圧力発生手段を駆動して液室内に圧力変化を生じさせることで、記録ヘッドのノズルに付着している紙粉などの異物を除去できる十分な圧力を与えることができ、ノズル内の紙粉などの異物を確実に除去して、安定した滴吐出による画像形成を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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。図１は本発明に係る画像形成装置の一例を示す同画像形成装置を前方側から見た斜視説明図である。
この画像形成装置は、装置本体１と、装置本体１に装着された用紙を装填するための給紙トレイ２と、装置本体１に着脱自在に装着されて画像が記録（形成）された用紙をストックするための排紙トレイ３とを備えている。さらに、装置本体１の前面の一端部側（給排紙トレイ部の側方）には、前面から装置本体１の前方側に突き出し、上面よりも低くなったインクカートリッジを装填するためのカートリッジ装填部４を有し、このカートリッジ装填部４の上面は操作ボタンや表示器などを設ける操作／表示部５としている。
【００１３】
このカートリッジ装填部４には、色の異なる記録液（インク）、例えば黒（Ｋ）インク、シアン（Ｃ）インク、マゼンタ（Ｍ）インク、イエロー（Ｙ）インクをそれぞれ収容した複数の記録液カートリッジであるインクカートリッジ１０ｋ、１０ｃ、１０ｍ、１０ｙ（色を区別しないときは「インクカートリッジ１０」という。）を、装置本体１の前面側から後方側に向って挿入して装填可能とし、このカートリッジ装填部４の前面側には、インクカートリッジ１０を着脱するときに開く前カバー（カートリッジカバー）６を開閉可能に設けている。
【００１４】
また、操作／表示部５には、各色のインクカートリッジ１０ｋ、１０ｃ、１０ｍ、１０ｙの装着位置（配置位置）に対応する配置位置で、各色のインクカートリッジ１０ｋ、１０ｃ、１０ｍ、１０ｙの残量がニアーエンド及びエンドになったことを表示するための各色の残量表示部１１ｋ、１１ｃ、１１ｍ、１１ｙを配置している。さらに、この操作／表示部５には、電源ボタン１２、用紙送り／印刷再開ボタン１３、キャンセルボタン１４も配置している。
【００１５】
次に、この画像形成装置の機構部について図２及び図３を参照して説明する。なお、図２は同機構部の全体構成を説明する概略構成図、図３は同機構部の要部平面説明図である。
図示しない左右の側板間に横架したガイド部材であるガイドロッド２１とステー２２とでキャリッジ２３を主走査方向に摺動自在に保持し、主走査モータ２４によって駆動プーリ２５と従動プーリ２６間に架け渡したタイミングベルト２７を介して図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。
【００１６】
このキャリッジ２３には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出する液滴吐出ヘッドからなる記録ヘッド３１ｋ、３１ｃ、３１ｍ、３１ｙ（区別しないときは「記録ヘッド３１」という。）を複数のインク吐出口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。
【００１７】
記録ヘッド３１を構成するインクジェットヘッドとしては、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、インクジェットヘッドとしては、複数のノズルを並べてノズル列を複数列有し、各ノズル列から同じ色の液滴を吐出する構成であっても、異なる色の液滴を吐出する構成であってもよい。
【００１８】
また、キャリッジ２３には、記録ヘッド３１に各色のインクを供給するための各色のサブタンク３２を搭載している。この各色のサブタンク３２には各色のインク供給チューブを介して、カートリッジ装填部４に装着された各色のインクカートリッジ１０から各色のインクが補充供給される。
【００１９】
一方、給紙トレイ２の用紙積載部（圧板）４１上に積載した用紙４２を給紙するための給送手段である給紙部として、用紙積載部４１から用紙４２を１枚ずつ分離給送する半月コロ（給紙コロ）４３及び給紙コロ４３に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド４４を備え、この分離パッド４４は給紙コロ４３側に付勢されている。
【００２０】
そして、この給紙部から給紙された用紙４２を記録ヘッド３１の下方側に送り込むために、用紙４２を案内するガイド部材４５と、カウンタローラ４６と、搬送ガイド部材４７と、先端加圧コロ４９を有する押さえ部材４８とを備えるとともに、給送された用紙４２を静電吸着して記録ヘッド３１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５１を備えている。
【００２１】
この搬送ベルト５１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ５２とテンションローラ５３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。この搬送ベルト５１は、例えば、抵抗制御を行っていない純粋な厚さ４０μｍ程度の樹脂材、例えばＥＴＦＥピュア材で形成した用紙吸着面となる表層と、この表層と同材質でカーボンによる抵抗制御を行った裏層（中抵抗層、アース層）とを有している。
【００２２】
そして、この搬送ベルト５１の表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ５６を備えている。この帯電ローラ５６は、搬送ベルト５１の表層に接触し、搬送ベルト５１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所定の押圧力をかけている。また、搬送ベルト５１の裏側には、記録ヘッド３１による印写領域に対応してガイド部材５７を配置している。
【００２３】
この搬送ベルト５１は、副走査モータ５８によって駆動ベルト５９及びプーリ６０を介して搬送ローラ５２が回転駆動されることによって図３のベルト搬送方向（副走査方向）に周回移動する。
【００２４】
さらに、記録ヘッド３１で記録された用紙４２を排紙するための排紙部として、搬送ベルト５１から用紙４２を分離するための分離爪６１と、排紙ローラ６２及び排紙コロ６３とを備え、排紙ローラ６２の下方に排紙トレイ３を備えている。
【００２５】
また、装置本体１の背面部には両面ユニット７１が着脱自在に装着されている。この両面ユニット７１は搬送ベルト５１の逆方向回転で戻される用紙４２を取り込んで反転させて再度カウンタローラ４６と搬送ベルト５１との間に給紙する。また、この両面ユニット７１の上面は手差しトレイ７２としている。
【００２６】
さらに、図３に示すように、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３１のノズルの状態を維持し、回復するための回復手段を含む維持回復機構８１を配置している。
【００２７】
この維持回復機構８１には、記録ヘッド３１の各ノズル面を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。）８２ａ〜８２ｄ（区別しないときは「キャップ８２」という。）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８３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８４などを備えている。ここでは、キャップ８２ａを吸引用及び保湿用キャップ（以下「吸引用キャップ」という。）とし、他のキャップ８２ｂ〜８２ｄは保湿用キャップとしている。
【００２８】
また、キャリッジ２３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空吐出受け８８を配置し、この空吐出受け８８には記録ヘッド３１のノズル列方向に沿った開口８９ａ〜８９ｄを設けている。
【００２９】
このように構成したインクジェット記録装置においては、給紙トレイ２から用紙４２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙４２はガイド４５で案内され、搬送ベルト５１とカウンタローラ４６との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド３７で案内されて先端加圧コロ４９で搬送ベルト５１に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。
【００３０】
このとき、図示しない制御部によってＡＣバイアス供給部から帯電ローラ５６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５１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５１上に用紙４２が給送されると、用紙４２が搬送ベルト５１に吸着され、搬送ベルト５１の周回移動によって用紙４２が副走査方向に搬送される。
【００３１】
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３１を駆動することにより、停止している用紙４２にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙４２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４２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４２を排紙トレイ３に排紙する。
【００３２】
また、印字（記録）待機中にはキャリッジ２３は維持回復機構８１側に移動されて、キャップ８２で記録ヘッド３１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８２で記録ヘッド３１をキャッピングした状態で図示しない吸引ポンプによってノズルから記録液を吸引し（「ノズル吸引」又は「ヘッド吸引」という。）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３１の安定した吐出性能を維持する。
【００３３】
次に、この画像形成装置における記録ヘッドを構成する液滴吐出ヘッドの一例について図４及び図５を参照して説明する。なお、図４は同ヘッドの液室長手方向に沿う断面説明図、図５は同ヘッドの液室短手方向（ノズルの並び方向）の断面説明図である。
【００３４】
この液滴吐出ヘッドは、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１０８に連通するインク供給口１０９などを形成している。
【００３５】
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６では１列のみ図示）の積層型圧電素子１２１と、この圧電素子１２１を接合固定するベース基板１２２とを備えている。なお、圧電素子１２１の間には支柱部１２３を設けている。この支柱部１２３は圧電素子部材を分割加工することで圧電素子１２１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。
【００３６】
また、圧電素子１２１には図示しない駆動回路（駆動ＩＣ）に接続するためのＦＰＣケーブル１２６を接続している。
【００３７】
そして、振動板１０２の周縁部をフレーム部材１３０に接合し、このフレーム部材１３０には、圧電素子１２１及びベース基板１２２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１３１及び共通液室１０８となる凹部、この共通液室１０８に外部からインクを供給するためのインク供給穴１３２を形成している。このフレーム部材１３０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。
【００３８】
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。
【００３９】
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１２１及び支柱部１２３を接着剤接合し、更にフレーム部材１３０を接着剤接合している。
【００４０】
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の表面が前述したノズル面３１ａとなる。
【００４１】
圧電素子１２１は、圧電材料１５１と内部電極１５２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１２１の交互に異なる端面に引き出された各内部電極１５２には個別電極１５３及び共通電極１５４が接続されている。なお、この実施形態では、圧電素子１２１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１２１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１２２に１列の圧電素子１２１が設けられる構造とすることもできる。
【００４２】
このように構成した液滴吐出ヘッドヘッドにおいては、例えば圧電素子１２１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１２１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１２１に印加する電圧を上げて圧電素子１２１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。
【００４３】
そして、圧電素子１２１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１０８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。
【００４４】
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うこともできる。
【００４５】
次に、維持回復機構８１の概要について図６を参照して説明する。なお、同図は同維持回復機構を一部展開した状態で示す模式的説明図である。
この維持回復機構８１には、前述したように、吸引及び保湿用キャップ８２ａと保湿用キャップ８２ｂを保持する保持機構を含むキャップホルダ２０１Ａと、保湿用キャップ８２ｃと保湿用キャップ８２ｄを保持する保持機構を含むキャップホルダ２０１Ｂと、記録ヘッド３１のノズル面３１ａを清浄化する（拭き取る）ための弾性体からなるブレードであるワイパーブレード８３を保持するブレードホルダ２０３と、記録ヘッド３１から印字に寄与しない液滴を吐出する空吐出動作（予備吐出動作）を行うための空吐出受け８４が配置されている。
【００４６】
ここで、印字領域に最も近い側の吸引用及び保湿用キャップ８２ａには可撓性チューブ２１０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）２１１を接続している。したがって、記録ヘッド３１の維持回復動作を行うときには、回復動作を行う記録ヘッド３１をキャップ８２ａ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。
【００４７】
また、これらのキャップホルダ２０１Ａ、２０１Ｂの下方にはフレーム２１２に回転自在に支持したカム軸２１３を配置し、このカム軸２１３には、キャップホルダ２０１Ａ、２０１Ｂを昇降させるためのキャップカム２１４Ａ、２１４Ｂと、ブレードホルダ２０３を昇降させるためのワイパーカム２１５をそれぞれ設けている。
【００４８】
そして、チュービングポンプ２１１及びカム軸２１３を回転駆動するために、モータ２２１の回転をモータ軸２２１ａに設けたモータギヤ２２２に、チュービングポンプ２１１のポンプ軸２１１ａに設けたポンプギヤ２２３を噛み合わせ、更にこのポンプギヤ２２３と一体の中間ギヤ２２４に中間ギヤ２２５を介して一方向クラッチ２２７付きの中間ギヤ２２６を噛み合わせ、この中間ギヤ２２６と同軸の中間ギヤ２２８に中間ギヤ２２９を介してカム軸２１３に固定したカムギヤ２３０を噛み合わせている。
【００４９】
この維持回復機構８１においては、モータ２２１が正転することによってモータギヤ２２２、中間ギヤ２２４、ポンプギヤ２２３、中間ギヤ２２５、２２６までが回転し、チュービングポンプ２１１の軸２１１ａが回転することでチュービングポンプ２１１が作動して、吸引用キャップ８２ａ内を吸引する（この動作を「キャップ内吸引」又は「ヘッド吸引」という。）。その他のギヤ２２８以降は一方向クラッチ２２７によって回転が遮断されるので回転（作動）しない。
【００５０】
また、モータ２２１が逆転することによって、一方向クラッチ２２７が連結されるので、モータ２２１の回転が、モータギヤ２２２、中間ギヤ２２４、ポンプギヤ２２３、中間ギヤ２２５、２２６、２２８、２２９を経てカムギヤ２３０に伝達され、カム軸２１３が回転する。このとき、チュービングポンプ２１１はポンプ軸２１１ａの逆転では作動しない構造となっている。このカム軸２１３の回転によってキャップカム２１４Ａ、２１４Ｂ及びワイパーカム２１５がそれぞれ所定のタイミングで上昇、下降する。
【００５１】
なお、記録ヘッド３１のノズル面３１ａを清掃するときにはワイパーブレード８３を上昇させた状態にして、記録ヘッド３１をワイパーブレード８３に相対的に移動させることによってノズル面３１ａをワイピングする。
【００５２】
次に、この画像形成装置の制御部の概要について図７を参照して説明する。なお、同図は同制御部の全体ブロック説明図である。
この制御部は、この画像形成装置全体の制御を司る、本発明に係る回復動作（メンテナンス動作）に関する制御をする手段などを兼ねたマイクロコンピュータで構成した主制御部３０１及び印刷制御を司るマイクロコンピュータで構成した印刷制御部３０２とを備えている。
【００５３】
そして、主制御部３０１は、通信回路３００から入力される印刷処理の情報に基づいて用紙４２に画像を形成するために、前述したように、主走査モータ２４や副走査モータ５８を主走査モータ駆動回路３０３及び副走査モータ３０４を介して駆動制御するとともに、印刷制御部３０２に対して印刷用データを送出するなどの制御を行う。
【００５４】
また、主制御部３０１には、キャリッジ２３の位置を検出するキャリッジ位置検出回路３０５からの検出信号が入力され、主制御部３０１はこの検出信号に基づいてキャリッジ２３の移動位置及び移動速度を制御する。キャリッジ位置検出回路３０５は、例えばキャリッジ２３の走査方向に配置されたエンコーダシートのスリット数を、キャリッジ２３に搭載されたフォトセンサで読み取って計数することで、キャリッジ２３の位置を検出する。主走査モータ駆動回路３０３は、主制御部３０１から入力されるキャリッジ移動量に応じて主走査モータ２４を回転駆動させて、キャリッジ２３を所定の位置に所定の速度で移動させる。
【００５５】
また、主制御部３０１には搬送ベルト５１の移動量を検出する搬送量検出回路３０６からの検出信号が入力され、主制御部３０１はこの検出信号に基づいて搬送ベルト５１の移動量及び移動速度を制御する。搬送量検出回路３０６は、例えば搬送ローラ５２の回転軸に取り付けられた回転エンコーダシートのスリット数を、フォトセンサで読み取って計数することで搬送量を検出する。副走査モータ駆動回路３０４は、主制御部３０１から入力される搬送量に応じて副走査モータ５８を回転駆動させて、搬送ローラ５２を回転駆動して搬送ベルト５１を所定の位置に所定の速度で移動させる。
【００５６】
主制御部３０１は、給紙コロ駆動回路３０７に給紙コロ駆動指令を与えることによって給紙コロ４３を一回転させる。主制御部３０１は、維持回復機構駆動用モータ駆動回路３０８を介して維持回復機構８１のモータ２２１を回転駆動することにより、前述したようにキャップ８２の昇降、ワイパーブレード８３の昇降、吸引ポンプ２１１の駆動などを行わせる。
【００５７】
主制御部３０１は、インク供給モータ駆動回路３１１を介して供給ユニットのポンプを駆動するためのインク供給モータを駆動制御し、カートリッジ装填部４に装填されたインクカートリッジ１０からサブタンク３２に対してインクを補充供給する。このとき、主制御部３０１には、サブタンク３２が満タン状態にあることを検知するサブタンク満タンセンサ３１２からの検知信号に基づいて補充供給を制御する。
【００５８】
また、主制御部３０１は、カートリッジ通信回路３１４を通じて、カートリッジ装填部４に装着された各インクカートリッジ１０に設けられる不揮発性メモリ３１６に記憶されている情報を取り込んで、所要の処理を行って、本体記憶手段である不揮発性メモリ（例えばＥＥＰＲＯＭ）３１５に格納保持する。
【００５９】
また、主制御部３０１には、環境温度、環境湿度を検知する環境センサ３１３からの検知信号が入力される。
【００６０】
印刷制御部３０２は、主制御部３０１からの信号とキャリッジ位置検出回路３０５及び搬送量検出回路３０６などからのキャリッジ位置や搬送量に基づいて、記録ヘッド３１の液滴を吐出させるための圧力発生手段を駆動するためのデータを生成して、上述した画像データをシリアルデータでヘッド駆動回路３１０に転送するとともに、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、滴制御信号（マスク信号）などをヘッド駆動回路３１０に出力する以外にも、ＲＯＭに格納されている駆動信号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波形生成部及びヘッドドライバに与える駆動波形選択手段を含み、１の駆動パルス（駆動信号）或いは複数の駆動パルス（駆動信号）で構成される駆動波形を生成してヘッド駆動回路３１０に対して出力する。
【００６１】
ヘッド駆動回路３１０は、シリアルに入力される記録ヘッド３１の１行分に相当する画像データに基づいて印刷制御部３０２から与えられる駆動波形を構成する駆動信号を選択的に記録ヘッド３１の液滴を吐出させるエネルギーを発生する駆動素子（例えば前述したような圧電素子）に対して印加することで記録ヘッド３１を駆動する。このとき、駆動波形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（大ドット）、中滴（中ドット）、小滴（小ドット）など、大きさの異なるドットを打ち分けることができる。
【００６２】
次に、印刷制御部３０２及びヘッド駆動回路（ヘッドドライバ）３１０の一例について図８を参照して説明する。
印刷制御部３０２は、上述したように、１印刷周期内に複数の駆動パルス（駆動信号）で構成される駆動波形（共通駆動波形）を生成して出力する駆動波形生成部４０１と、印刷画像に応じた２ビットの画像データ（階調信号０、１）と、クロック信号、ラッチ信号（ＬＡＴ）、滴制御信号Ｍ０〜Ｍ３を出力するデータ転送部４０２とを備えている。
【００６３】
なお、滴制御信号Ｍ０〜Ｍ３は、ヘッド駆動回路３１０の後述するスイッチ手段であるアナログスイッチ４１５の開閉を滴毎に指示する２ビットの信号であり、共通駆動波形の印刷周期に合わせて選択すべき波形でＨレベル（ＯＮ）に状態遷移し、非選択時にはＬレベル（ＯＦＦ）に状態遷移する。
【００６４】
ヘッド駆動回路３１０は、データ転送部４０２からの転送クロック（シフトクロック）及びシリアル画像データ（階調データ：２ビット／ＣＨ）を入力するシフトレジスタ４１１と、シフトレジスタ４１１の各レジスト値をラッチ信号によってラッチするためのラッチ回路４１２と、階調データと制御信号Ｍ０〜Ｍ３をデコードして結果を出力するデコーダ４１３と、デコーダ４１３のロジックレベル電圧信号をアナログスイッチ４１５が動作可能なレベルへとレベル変換するレベルシフタ４１４と、レベルシフタ４１４を介して与えられるデコーダ４１３の出力でオン／オフ（開閉）されるアナログスイッチ４１５とを備えている。
【００６５】
このアナログスイッチ４１５は、各圧電素子１２１の選択電極（個別電極）１５４に接続され、駆動波形生成部４０１からの共通駆動波形が入力されている。したがって、シリアル転送された画像データ（階調データ）と制御信号Ｍ０〜Ｍ３をデコーダ４１３でデコードした結果に応じてアナログスイッチ４１５がオンにすることにより、共通駆動波形を構成する所要の駆動信号が通過して（選択されて）圧電素子１２１に印加される。
【００６６】
また、記録ヘッド３１の性能を維持、回復するメンテナンス動作を行う場合には、主制御部３０１は維持回復機構８１を駆動制御するとともに、主制御部３０１から駆動波形生成部４０１に対してメンテナンス用駆動波形（ここでは、後述するように正弦波駆動波形としている。）を生成させる制御をするとともに、記録ヘッド３１の各圧力発生手段を駆動する画像データをデータ転送部４０２に与えることで、メンテナンス用駆動波形で記録ヘッド３１の各圧電素子１２１を駆動して液室１０６内に圧力変化を生じさせる制御を行う。
【００６７】
そこで、この画像形成装置における記録ヘッドの維持回復動作について図９以降をも参照して説明する。
先ず、図９を参照して維持回復動作におけるクリーニング動作について説明する。
クリーニング動作では、前述したように、吸引用キャップ８２ａによって記録ヘッド３１のノズル面３１ａをキャッピングした状態で吸引ポンプ２１１を作動させることによって、記録ヘッド３１のノズル１０４からインクを吸引し、ノズル面３１ａに付着したインクをワイパーブレード８３によって拭き取り、吸引用キャップ８２ａ内のインクを吸引して排出することで、記録ヘッド３１のノズル１０４の吐出性能を維持回復する。
【００６８】
ここで、図９（ａ）に示すように、記録ヘッド３１のノズル面３１ａを吸引用キャップ８２ａでキャッピングした状態で吸引ポンプ２１１を作動させてインクを吸引するヘッド吸引を行っている間、同図（ｂ）に示すように、記録ヘッド３１の圧力発生手段である圧電素子１２１に対してメンテナンス用駆動波形を与えて液室１０６内に圧力変化（液室内容積を拡大したり収縮したりする。）を生じさせ、ノズル１０４から液滴を吐出させる動作を併せて行っている。
【００６９】
これによって、図１０に示すように、紙粉５００等による外部からの異物が記録ヘッド３１のノズル３１ｎの穴に詰まり、吐出不良や吐出不能が生じるような場合にも液室１０６内の圧力変化で紙粉５００をキャップ８２ａに排出させて除去することができる。
【００７０】
この場合、記録ヘッド３１の圧電素子１２１に駆動波形を与える条件、例えば図９（ｂ）に示す、ヘッド吸引開始からの経過時間（待ち時間）ｎ１（ｍｓ）、１回の駆動回数（吐出する滴数ｎ２（滴））、前回の駆動からの経過時間ｎ３（ｍｓ）、全体での駆動回数Ｎ（回）については、予め定めることもできるし、環境センサ３１３からの検知信号に基づいて検出した環境条件、あるいは印刷枚数に応じて定めることもできる。
【００７１】
このように、ヘッド吸引と併行して記録ヘッドの液室内に圧力変化を生じさせることによって、単に、液室内容積を収縮するだけの圧力（変化しない圧力）を与える場合よりも、変化する圧力をノズル内に詰まっている紙粉等などの外部からの異物に与えることができて、ノズル内に詰まっている紙粉等などの異物を確実に除去することができるようになり、安定した吐出性能が得られ、高い画像品質を維持することができる。
【００７２】
ここで、ヘッド吸引と併行して記録ヘッド３１に印加するメンテナンス用駆動波形について説明する。
メンテナンス用駆動波形としては、図１１に示すように、正弦波の駆動波形を用いている。このメンテナンス用駆動波形の周期は、記録ヘッド３１の液室１０６内の固有振動周期Ｔｃと略同じにしている。これによって、記録ヘッド３１の液室１０６内の圧力変化を略最大にすることができて、ノズル１０４に加わる圧力も大きくなり、図１２に示すように、メンテナンス用駆動波形の周期を固有振動周期Ｔｃの１／２にした（Ｔｃ／２）ときあるいは、固有振動周期Ｔｃの２倍にした（２Ｔｃ）ときに比べて高い回復率で回復することができる。
【００７３】
また、メンテナンス用駆動波形として、通常に印字に用いる印字用駆動波形と異なり、印字用駆動波形よりも液室の固有振動と共振し易い駆動波形を用いることによって、特に正弦波の駆動波形を用いることによって、液室内の圧力を最大限に上げることができ、図１３に示すように、高い回復率で回復（紙粉の除去）を行うことができるようになる。
【００７４】
この場合、上述したように、正弦波を使用することにより、メンテナンス用駆動波形の周期を液室（圧力発生室）内の固有振動周期に容易に合わせることができ、矩形波などの急激な電圧変化がある駆動波形に比べて、ドライバＩＣ等への負荷が少なくなる。
【００７５】
また、メンテナンス用駆動波形として１０[ｋＨｚ]以上の駆動周波数とすることによって液室の固有振動周期と共振させ易くなる。
【００７６】
さらに、メンテナンス用駆動波形を印加するタイミングについては、図１４に示すように、キャップ８２ａ内の圧力（負圧）が最大となる圧力の５０％以上となる区間（時間）内に印加するようにしている。
【００７７】
この図１４はキャップ８２ａでキャッピングした後吸引ポンプ２１１を作動させたときのキャップ８２ａの負圧変化の測定結果の一例を示しており、この例では負圧が略−６[ｋＰａ]以上となる時間（図で斜線を施した領域の時間内）の間で、メンテナンス用駆動波形を印加している。なお、図１４中の、「○、△、×」が発生した確率を、「○」は問題無し、「△」は数ノズルが非噴射か噴射曲り、「×」は多ノズル異常であることを示している。
【００７８】
このように、キャップ内の負圧が最大値の５０％以上のときにメンテナンス用駆動波形を印加することにより、副作用を起こすことなくメンテナンス動作を行うことができる。つまり、キャップ内の圧力（負圧）が低い状態で駆動を行うと、気泡を巻き込みやすく、却ってクリーニング性能が悪くなってしまうことがある。
【００７９】
また、メンテナンス用駆動波形については、環境条件に応じてインク粘度が変化することから、環境条件に応じて波高値（電圧値）を異ならせるようにすることが好ましい。例えば、図１５に示すように、予め、環境条件に応じて、波高値が相対的に中間の常温用駆動波形、波高値が相対的に高い低温用駆動波形、波高値が相対的に低い高温用駆動波形を生成出力できるようにし、インク粘度が相対的に高くなる低温時には高い低温用駆動波形を、インク粘度が相対的に低くなる高温時には高い低温用駆動波形を印加するようにする。
【００８０】
このように環境によってインク粘度が変化した場合でも駆動波形の波高値を変化させることで粘度に応じた最適な回復動作を行うことができる。この駆動波形の電圧が低すぎると回復する効果が少なくなり、逆に高すぎると気泡を巻き込みやすくクリーニング性能を悪くしてしまうことになるので、粘度に応じた駆動波形を印加するようにする。
【００８１】
また、メニスカス用駆動波形を印加するクリーニング動作は、例えば、印刷状況に応じて定期的に実施することが好ましい。印刷枚数が多い場合には、紙紛等の異物は付着しやすくなるため、印刷枚数を累積カウントし、その枚数を超えると自動的に回復動作を行うようにする。例えば、図１６に示すように、維持回復処理を開始すると、累積印刷枚数を読み込み、累積印刷枚数が所定枚数未満であればメンテナンス用駆動波形を印加しない通常のクリーニング動作を行い、累積印刷枚数が所定枚数以上であればメンテナンス用駆動波形を印加する（空吐出を伴う）クリーニング動作を行って、この処理で用いる累積印刷枚数用カウンタをリセットするようにすればよい。
【００８２】
なお、上記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にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一例を示す前方側から見た斜視説明図である。
【図２】同画像形成装置の機構部の概略を示す構成図である。
【図３】同機構部の要部平面説明図である。
【図４】同画像形成装置の記録ヘッドを構成する液滴吐出ヘッドの一例を示す液室長手方向に沿う断面説明図である。
【図５】同ヘッドの液室短手方向に沿う断面説明図である。
【図６】同画像形成装置の維持回復機構の展開模式的説明図である。
【図７】同画像形成装置の制御部の概要を説明するブロック説明図である。
【図８】同制御部の印刷制御部の一例を示すブロック図である。
【図９】本発明に係る維持回復動作の説明に供する説明図である。
【図１０】異常ノズルの説明に供する説明図である。
【図１１】メンテナンス用駆動波形の一例を示す説明図である。
【図１２】液室の固有振動周期Ｔｃに対するメンテナンス用駆動波形の周期と回復率との関係の一例を説明する説明図である。
【図１３】メンテナンス用駆動波形と印字用駆動波形とが同じ場合と異なる場合の回復率の違いを説明する説明図である。
【図１４】キャップ内負圧変化とメンテナンス用駆動波形を用いるタイミングとの関係の説明に供する説明図である。
【図１５】メンテナンス用駆動波形の環境温度に対する異なる例を説明する説明図である。
【図１６】印刷枚数に応じてメンテナンス用駆動波形を用いる動作と用いない動作を行う維持回復処理の一例の説明に供するフロー図である。
【符号の説明】
【００８４】
１０…インクカートリッジ
２３…キャリッジ
３１…記録ヘッド
３２…サブタンク
５１…搬送ベルト
８１…維持回復機構
８２ａ…吸引用キャップ
８２ｂ〜８２ｄ…保湿用キャップ
３０１…主制御部
３１３…環境センサ
４０１…駆動波形生成部
４０２…データ転送部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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