JP4210574B2 - 画像形成装置及び液体吐出装置の信頼性維持方法 - Google Patents

Description

本発明は画像形成装置及び液体吐出装置の信頼性維持方法に関する。

プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、プリンタ／ファクシミリ／複写機の複合機などの各種画像形成装置において、記録液を吐出する液滴吐出ヘッドを記録ヘッドとして備えたものにあっては、記録液を吐出する記録ヘッドの性能を維持回復する機構が不可欠である。

このヘッドの性能維持回復機構の主な機能は、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と、ノズル孔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たり、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拭き取るためのワイピング機能などで構成される。
特開２００２−２５４６６６号公報 特開平６−３４００９１号公報 特開平１１−１５７１０３号公報 特許第３２１６７０６号公報

このような維持回復機構にあっては、特許文献１にも記載されているように、キャッピング手段（キャップ部材）でヘッドのノズル面をキャッピングした状態で吸引を行った後、ワイピング部材によってヘッドのノズル面をワイピングして清浄化し、その後再度ヘッドのノズル面をキャッピング手段でキャッピングするという工程が行われる。

ところで、最近のインクを用いる画像形成装置においては、普通紙への高品質印字を可能にするために着色剤として有機顔料、カーボンブラック等を用いる顔料系インクの使用が検討、あるいは実用化がされているが、顔料は、染料とは異なり水への溶解性がないため、通常は、顔料を分散剤とともに混合し、分散処理して水に安定分散させた状態の水性インクとして用いられる。

このような顔料系インクは染料系インクよりも総じて粘度が高くなり、高粘度故の問題が生じている。本発明者らの実験によると、顔料系インクを用いるヘッドの信頼性維持のため、従来のように、吸引キャップによるキャッピング状態での吸引、ワイピング部材（ワイパーブレード）によるワイピングを行った後、再度吸引キャップによるキャッピングを行ったところ、混色、ノズルの目詰まり、ミストの発生などの不都合が発生した。これらの不都合が発生した場合には、当然に、混色、画像抜けなどが発生して画像品質が低下する。

そこで、本発明者らは鋭意研究したところ、吸引キャップでノズル面をキャッピングした状態で吸引（ノズル吸引）を行い、その後ワイピングを行ってヘッドのノズル面をワイパーブレードで拭いたときに、顔料系インクを用いた場合には、ワイパーブレードがノズル面からワイピング方向に移動して離れるとき、ワイパーブレードに付着しているインクが飛び散ることで、混色、ノズルへの付着による目詰まり、ミストの発生などが引き起こされることが判明した。

特に、ヘッドのノズル列よりも長い範囲をカバーするワイパーブレードを用いた場合に、付着しているインクが飛び散って、隣接ヘッドにヘッドのノズル面に付着するなどの現象が発生した。

本発明は上記の課題と知見に基づいてなされたものであり、高粘度の記録液を用いる画像形成装置ないし液体吐出装置における画像品質の向上を図ることを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明に係る画像形成装置は、吸引手段で吸引を行った後にワイピング手段によるヘッドのノズル面を拭き切らないワイピングを少なくとも一回行った後、ワイピング手段によるヘッドのノズル面を拭き切るワイピングを行う構成としたものである。この場合、液滴吐出ヘッドに充填される記録液は２５℃における粘度が５ｍＰａ・ｓ〜２０ｍＰａ・ｓであることが好ましい。

本発明に係る液体吐出装置の信頼性維持方法は、ヘッドのノズル面を吸引キャップでキャッピングしてヘッドのノズルから吸引を行った後にワイピング手段によるヘッドのノズル面を拭き切らないワイピングを少なくとも一回行った後、ワイピング手段によるヘッドのノズル面を拭き切るワイピングを行う構成としたものである。この場合、記録液は２５℃における粘度が５ｍＰａ・ｓ〜２０ｍＰａ・ｓであることが好ましい。

本発明に係る画像形成装置及び液体吐出装置の信頼性維持方法によれば、ヘッド吸引後にノズル面を拭き切らないワイピングを行うので、ワイピング部材に付着している記録液が飛び散ることを低減でき、画像品質が向上する。

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。図１は本発明に係る液体吐出装置の信頼性維持方法を適用した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に装着した用紙を装填するための給紙トレイ２と、装置本体１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３とを備え、さらに、装置本体１の前面４の一端部側には、前面４から前方側に突き出し、上面５よりも低くなったカートリッジ装填部６を有し、このカートリッジ装填部６の上面に操作キーや表示器などの操作部７を配置している。カートリッジ装填部６には液体補充手段としての液体保管用タンク（メインタンク）であるインクカートリッジ１０の脱着を行うための開閉可能な前カバー８を有している。

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に横架したガイド部材であるガイドロッド１１とステー１２とでキャリッジ１３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で矢示方向に移動走査する。

このキャリッジ１３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４個のインクジェットヘッドからなる記録ヘッド１４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。

記録ヘッド１４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インクを吐出するためのエネルギー発生手段として備えたものなどを使用できるが、ここでは圧電アクチュエータ（圧電素子）をエネルギー発生手段に用いたヘッドを搭載している。また、記録ヘッド１４としては各色の液滴を吐出するための複数のノズル列を有する１つのインクジェットヘッドで構成することもできる。

また、キャリッジ１３には、記録ヘッド１４に各色のインクを供給するための各色の液体容器であるサブタンク１５を搭載している。このサブタンク１５にはインク供給チューブ１６を介して前述した各色のメインタンク（インクカートリッジ）１０からインクが補充供給される。ここで、メインタンク１０は、それぞれ各色に対応してイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインクを収容しているが、ブラックインクを収容するメインタンク１０は、他のカラーインクを収容するメインタンク１０よりもインクの収容容量を大きくしている。

一方、給紙トレイ３の用紙積載部（圧板）２１上に積載した用紙２２を給紙するための給紙部として、用紙積載部２１から用紙２２を１枚ずつ分離給送する半月コロ（給紙コロ）２３及び給紙コロ２３に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド２４を備え、この分離パッド２４は給紙コロ２３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２２を記録ヘッド１４の下方側で搬送するための搬送部として、用紙２２を静電吸着して搬送するための搬送ベルト３１と、給紙部からガイド２５を介して送られる用紙２２を搬送ベルト３１との間で挟んで搬送するためのカウンタローラ３２と、略鉛直上方に送られる用紙２２を略９０°方向転換させて搬送ベルト３１上に倣わせるための搬送ガイド３３と、押さえ部材３４で搬送ベルト３１側に付勢された先端加圧コロ３５とを備えている。また、搬送ベルト３１表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ３６を備えている。

ここで、搬送ベルト３１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ３７とテンションローラ３８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３６は、搬送ベルト３１の表層に接触し、搬送ベルト３１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３１の裏側には、記録ヘッド１４による印写領域に対応してガイド部材４１を配置している。このガイド部材４１は、上面が搬送ベルト３１を支持する２つのローラ（搬送ローラ３７とテンションローラ３８）の接線よりも記録ヘッド１４側に突出している。これにより、搬送ベルト３１は印写領域ではガイド部材４１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。

さらに、記録ヘッド１４で記録された用紙２２を排紙するための排紙部として、搬送ベルト３１から用紙２２を分離するための分離爪５１と、排紙ローラ５２及び排紙コロ５３とを備え、排紙ローラ５２の下方に排紙トレイ３を備えている。ここで、排紙ローラ５２と排紙コロ５３との間から排紙トレイ３までの高さは排紙トレイ３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１の背面部には両面給紙ユニット６１が着脱自在に装着されている。この両面給紙ユニット６１は搬送ベルト３１の逆方向回転で戻される用紙２２を取り込んで反転させて再度カウンタローラ３２と搬送ベルト１１との間に給紙する。また、この両面給紙ユニット６１の上面には手差し給紙部６２を設けている。

さらに、図３に示すように、キャリッジ１３の走査方向の一方の非印字領域には、記録ヘッド１４のノズルの状態を維持し、回復するための信頼性維持手段である維持回復機構（以下「サブシステム」という。）７１を配置し、他方の非印字領域には空吐出受け部材８１を配置している。

サブシステム７１には、記録ヘッド１４のノズル面をキャピングするためのキャッピング手段であるキャップ部材７２ａ、７２ｂ、７２ｃ、７２ｄと、ノズル面をワイピングするためのワイピング手段であるワイパーブレード７３などを備えている。

このように構成した画像形成装置においては、給紙トレイ２から用紙２２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙２２はガイド２５で案内され、搬送ベルト３１とカウンタローラ３２との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド３３で案内されて先端加圧コロ３５で搬送ベルト３１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３６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３１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３１上に用紙２２が給送されると、用紙２２が搬送ベルト３１に静電的に吸着され、搬送ベルト３１の周回移動によって用紙２２が副走査方向に搬送される。

そこで、キャリッジ１３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド１４を駆動することにより、停止している用紙２２にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙２２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２２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２２を排紙トレイ３に排紙する。

また、印字（記録）待機中にはキャリッジ１３はサブシステム３７側に移動されて、キャップ７２ａ〜７２ｄで記録ヘッド１４をキャッピングされ、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し、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回復動作を行って安定した吐出性能を維持する。

次に、サブシステム７１の構成について図４ないし図６をも参照して説明する。なお、同４は同システムの平面説明図、図５は同システムの吸引キャップの概略断面説明図、図６は同システムの模式的概略構成図である。
フレーム２１１には、２つのキャップホルダ２１２Ａ、２１２Ｂと、空吐出受け２１３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７３と、キャリッジロック２１５とがそれぞれ昇降可能に保持されている。

キャップホルダ２１２Ａ、２１２Ｂ（以下両者を併せて「キャップホルダ２１２」という。）には、２つの記録ヘッド１４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７２ａ、７２ｂ、７２ｃ、７２ｄ（以下これらを「キャップ７２」という。）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２１２Ａに保持したキャップ７２ａにはチューブ２１９を介して吸引手段であるチューブポンプ（吸引ポンプ）２２０を接続し、その他のキャップ７２ｂ、７２ｃ、７２ｄはチューブポンプ２２０を接続していない。すなわち、キャップ７２ａのみを吸引及び保湿用キャップ（以下、単に「吸引キャップ」という。）とし、その他のキャップ７２ｂ、７２ｃ、７２ｄ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１４の回復動作を行うときには、回復動作を行うヘッド１４を吸引キャップ７２ａによってキャッピング可能な位置に選択的に移動する。

また、これらのキャップホルダ２１２Ａ、２１２Ｂの下方にはカム軸２２１を回転可能に配置し、このカム軸２２１には、キャップホルダ２１２Ａ、２１２Ｂを昇降させるためのキャップカム２２２Ａ、２２２Ｂと、ワイパーブレード７３を昇降させるためのワイパーカム２２４、キャリッジロック２１５をキャリッジロックアーム２１７を介して昇降させるためのキャリッジロックカム２２５をそれぞれ設けている。

さらに、ワイパーブレード７３の印字領域側にはワイパーブレード７３を清浄化するためのワイパークリーナ２１８を矢示方向に揺動可能で、図示しないスプリングでワイパーブレード７３から離れる方向に付勢して配置し、カム軸２２１にはこのワイパークリーナ２１８を揺動させるためのワイパークリーナカム２２８を設けている。ワイパーブレード７３は、図５に示すように、記録ヘッド１４のノズルＮａで構成されるノズル列ＮＡの長さＬ２よりも長い幅Ｌ１を有し、記録ヘッド１４のノズル面１４ａ全体をワイピングする（拭く）ことができる。

ここで、キャップ７２はキャップカム２２２Ａ、２２２Ｂにより昇降させられる。ワイパーブレード７３はワイパーカム２２４に昇降させられ、下降時にワイパークリーナ２１８が進出して、このワイパークリーナ２１８と空吐出受け２１３とに挟まれながら下降することで、ワイパーブレード２１４に付着したインクが空吐出受け２１３に掻き落とされる。

キャリッジロック２１５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、キャリッジロックアーム２１７で昇降させられる。

そして、チューブポンプ２２０及びカム軸２２１を回転駆動するために、モータ２３１の回転をモータ軸２３１ａに設けたモータギヤ２３２に、チューブポンプ２２０のポンプ軸２２０ａに設けたポンプギヤ２３３を噛み合わせ、更にこのポンプギヤ２３３と一体の中間ギヤ２３４に中間ギヤ２３５を介して一方向クラッチ２３７付きの中間ギヤ２３６を噛み合わせ、この中間ギヤ２３６と同軸の中間ギヤ２３８に中間ギヤ２３９を介してカム軸２２１に固定したカムギヤ２４０を噛み合わせている。

また、カム軸２２１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２４１を設け、このサブシステム７１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７２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２３１（ポンプ２２０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７２（キャップホルダ２１２）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７２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１４がキャッピングされる。

このサブシステム７１においては、モータ２３１が正転することによってモータギヤ２３２、中間ギヤ２３３、ポンプギヤ２３４、中間ギヤ２３５、２３６までが回転し、チューブポンプ２２０の軸２２０ａが回転することでチューブポンプ２２０が作動して、吸引キャップ７２ａ内を吸引する。その他のギヤ２３８以降は一方向クラッチ２３７によって回転が遮断されるので回転（作動）しない。

モータ２３１が逆転することによって、一方向クラッチ２３７が連結されるので、モータ２３１の回転が、モータギヤ２３２、中間ギヤ２３３、ポンプギヤ２３４、中間ギヤ２３５、２３６、２３８、２３９を経てカムギヤ２４０に伝達され、カム軸２２１が回転する。このとき、チューブポンプ２２０はポンプ軸２２０ａの逆転では回転しない構造となっている。

ここで、維持回復動作を行う記録ヘッド１４を吸引キャップ７２ａの位置にした状態で、モータ２３１を逆転してカム軸２２１を回転させて吸引キャップ７２ａを上昇させて記録ヘッド１４のノズル面をキャッピングし、モータ２３１を正転してチューブポンプ２２０を作動させることで記録ヘッド１４のノズルから吸引（ノズル吸引）を行うことができる。

この状態から、モータ２３１を逆転させることでカム軸２２１を回転させ、これにより、吸引キャップ７２ａを記録ヘッド１４のノズル面から離間させることができる。その後、ワイパーブレード７３がワイピング位置（ノズル面と接触する位置）に上昇し、この状態でキャリッジ１３を移動させることにより、記録ヘッド１４のノズル面をワイパーブレード７３で拭きとって（ワイピングして）清浄化することができ、その後ワイパーブレード７３は下降する。なお、その後チューブポンプ２２０を作動させることで吸引キャップ７２ａ内のインクを吸引することができる。

このようなサブシステム７１の維持回復動作によって吸引ポンプ２２０で吸引されたインク、あるいはワイパーブレード７３に付着してワイパークリーナ２１８でワイパーブレード７３から除去されたインクは、廃インクとなって、図示しない廃液貯留タンクに排出される。

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２８０は、装置全体の制御を司るＣＰＵ２８１と、ＣＰＵ２８１が実行するプログラム、その他の固定データを格納するＲＯＭ２８２と、画像データ等を一時格納するＲＡＭ２８３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不揮発性メモリ（ＮＶＲＡＭ）２８４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ＡＳＩＣ２８５とを備えている。

また、この制御部は、ホスト側とのデータ、信号の送受を行うためのＩ／Ｆ２８６と、記録ヘッド１４を駆動制御するためのヘッド駆動制御部２８７及びヘッドドライバ２８８と、主走査モータ２９０を駆動するための主走査モータ駆動部２９１と、副走査モータ２９２を駆動するための副走査モータ駆動部２９３、サブシステム７１のモータ２３１を駆動するためのサブシステム駆動部２９４と、図示しない各種センサからの検知信号を入力するためのＩ／Ｏ２９６などを備えている。この制御部２８０には、この装置に必要な情報の入力及び表示をおこなうための操作パネル２９７（操作部７）が接続されている。

制御部２８０は、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側からの印刷データ等をケーブル或いはネットを介してＩ／Ｆ２８６で受信する。

そして、ＣＰＵ２８１は、Ｉ／Ｆ２８６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、ＡＳＩＣ２８５にて必要な画像処理、データの並び替え処理等を行ってヘッド駆動制御部２８７に画像データを転送する。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、例えばＲＯＭ２８２にフォントデータを格納して行っても良いし、ホスト側のプリンタドライバで画像データをビットマップデータに展開してこの装置に転送するようにしても良い。

ヘッド駆動制御部２８７は、記録ヘッド１４の１行分に相当する画像データ（ドットパターンデータ）を受け取ると、この１行分のドットパターンデータを、クロック信号に同期して、ヘッドドライバ２８８にシリアルデータで送出し、また所定のタイミングでラッチ信号をヘッドドライバ２８８に送出する。

このヘッド駆動制御部２８７は、駆動波形（駆動信号）のパターンデータを格納したＲＯＭ（ＲＯＭ２８２で構成することもできる。）と、このＲＯＭから読出される駆動波形のデータをＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器を含む波形生成回路及びアンプ等で構成される駆動波形発生回路を含む。

また、ヘッドドライバ２８８は、ヘッド駆動制御部２８７からのクロック信号及び画像データであるシリアルデータを入力するシフトレジスタと、シフトレジスタのレジスト値をヘッド駆動制御部２８７からのラッチ信号でラッチするラッチ回路と、ラッチ回路の出力値をレベル変化するレベル変換回路（レベルシフタ）と、このレベルシフタでオン／オフが制御されるアナログスイッチアレイ（スイッチ手段）等を含み、アナログスイッチアレイのオン／オフを制御することで駆動波形に含まれる所要の駆動波形を選択的に記録ヘッド１４のアクチュエータ手段に印加してヘッドを駆動する。

次に、この画像形成装置における信頼性維持回復動作（本発明に係る液体吐出装置の信頼性維持方法でもある）の一例について図８をも参照して説明する。
まず、前述したように、維持回復動作を行う記録ヘッド１４を吸引キャップ７２ａの位置にした状態で、モータ２３１を逆転して吸引キャップ７２ａを上昇させて記録ヘッド１４のノズル面をキャッピングし、モータ２３１を正転してチューブポンプ２２０を作動させることで記録ヘッド１４のノズルから吸引（ノズル吸引）を行う。この状態から、モータ２３１を逆転させて吸引キャップ７２ａを記録ヘッド１４のノズル面から離間させる。

その後、ワイパーブレード７３がワイピング位置（ノズル面と接触する位置）に上昇し、この状態でキャリッジ１３を移動させ、記録ヘッド１４のワイピング方向端面を越えない位置でワイパーブレード７３を停止（実際にはキャリッジ１３を停止）することにより、記録ヘッド１４のノズル面をワイパーブレード７３で拭き切らない範囲でワイピングして清浄化する拭き切らないワイピングを行った後、その位置でワイパーブレード７３を下降させてノズル面から離間させる。なお、「ノズル面」とはノズル面の周縁部を覆うノズルカバーを備えたヘッドの場合には、ノズルカバーの表面を含む意味である。

そして、再度ワイパーブレード７３をワイピング開始位置に相対移動させた後、ワイピング位置まで上昇させて、この状態でキャリッジ１３を移動させ、記録ヘッド１４のワイピング方向端面を越える位置でワイパーブレード７３を停止（実際にはキャリッジ１３を停止）することにより、記録ヘッド１４のノズル面をワイパーブレード７３で拭き切るワイピングを行った後、ワイパーブレード７３を下降させる。

その後、吸引キャップ７２ａ内の吸引を行った後、吸引キャップ７２ａを上昇させて記録ヘッド１４のノズル面をキャッピングする。

この動作のうちのワイピング工程について図９を参照して説明する。まず、ワイパーブレード７３を上昇させて記録ヘッド１４のノズル面１４ａに接触可能な位置にして、記録ヘッド１４のノズル面１４ａに対して相対的に移動させることで、図９（ａ）に示すように、仮想線図示の状態でワイパーブレード７３が矢示方向Ｃに移動しながらノズル面１４ａをワイピングする。なお、仮想線図示の位置はワイパーブレード７３がノズル面１４ａに接触を開始する位置として示しており、必ずしも、ワイパーブレード７３を上昇させたときの初期状態を示すものではない。

このとき、ワイパーブレード７３は記録ヘッド１４のワイピング方向（矢示Ｃ方向）の端面１４ｂを越えない実線図示の位置で停止させる。したがって、このワイピング工程では、ワイパーブレード７３は記録ヘッド１４のノズル面１４ａを拭き切らない位置で停止することになる。

そして、同図（ｂ）に示すように、この拭き切らない位置からワイパーブレード７３を矢示Ｄ方向に下降させてノズル面１４ａから離間させると、ワイパーブレード７３のノの字状に変形していた先端部７３Ａが徐々にＩの字状になってからノズル面１４ａから離れることになる。これにより、先端部７３Ａの急激な復元変形が抑制されるので、ワイピングによって先端部７３Ａに付着したインクが飛び散ることが低減ないし無くなる。

これに対して、上記のワイピング工程でワイパーブレード７３を記録ヘッド１４のワイピング方向（矢示Ｃ方向）の端面１４ｂを越える位置まで移動させると、ノの字状に変形していた先端部７３Ａがノの字状のままノズル面１４ａから離れて急激にＩの字状に戻ることになり、この先端部７３Ａの復元変形時に、先端部７３Ａに付着しているインクが飛び散ることになる。

そして、図９（ｂ）に示すように、ワイパーブレード７３を下降させることで、ワイパーブレード７３に付着していたインクはワイパークリーナ２１８によって掻き落とされて、清浄化される。

そこで、図９（ｃ）に示すように、再度、ワイパーブレード７３を上昇させて記録ヘッド１４のノズル面１４ａに接触可能な位置にして、記録ヘッド１４のノズル面１４ａに対して相対的に移動させることで、仮想線図示の状態でワイパーブレード７３が矢示方向Ｃに移動しながらノズル面１４ａをワイピングする。

そして、このときには、ワイパーブレード７３が記録ヘッド１３のノズル面１４を越える破線図示の位置まで移動させてノズル面１４を拭き切るようにする。この段階では、ワイパーブレード７３に付着するインク量は低減しているので、ノズル面１４ａを拭き切るワイピングを行っても、ワイパーブレード７３の先端部７３Ａが復元変形するときに飛散するインクは低減し、あるいは無くなる。

このように、ノズル吸引後ノズル面を拭き切らないワイピング工程を少なくとも一回行った後にノズル面を拭き切るワイピング工程を行うことによって、ワイピング手段に付着したインクが飛び散ることを低減ないし無くすることができて、インクが飛び散ることで、混色を生じたり、飛び散ったインクがノズル内に侵入しその結果増粘してノズル目詰まりを生じ、吐出不能になったり、あるいは、飛び散るインクがミストとなって飛散することなどが低減して、画像品質が向上する。

本発明者らの実験によると、使用する記録液であるインクの２５℃における粘度が５ｍＰａ・ｓ未満であれば、最初から拭き切るワイピングを行っても低粘度であるためにワイパーブレードから飛び散ることが少なかったが、使用する記録液であるインクの２５℃における粘度が５ｍＰａ・ｓ以上になると、特に粘度が高くなるほど（２５℃における粘度が７ｍＰａ・ｓ以上）、最初から拭き切るワイピングを行った場合、ブレードに付着しているインクが飛び散るという現象が確認された。

したがって、本発明は、記録ヘッドで使用する記録液が、２５℃における粘度が５ｍＰａ・ｓ以上の記録液である場合に特に有効である。なお、液滴として吐出可能な記録液としては２５℃における粘度が２０ｍＰａ・ｓのものであった。

なお、ここでは、拭き切らないワイピング工程を１回としたが、２回以上行った後に拭き切るワイピング工程を行うようにすることもできる。

次に、この画像形成装置で用いている液体であるインクの一例について説明するが、これに限られるものでないことはもちろんである。
まず、インクは、２５℃における静的表面張力γがγ≧２０であることが好ましい。これにより、吐出安定性を確保することができる。つまり、２５℃における静的表面張力γが、γ≧２０であれば、液滴が正常に形成されるため、鮮明な画像を形成することができる。逆に２０＞γの場合、インクがノズル面に対して完全に濡れるか、あるいは低めの接触角を示すため、ノズル近傍にインクが溢れ出てしまう。この状態ではノズルに正常なメニスカスが形成されないため、液滴が正常に形成されず、吐出方向が曲がってしまったり、不要な小滴（サテライト滴）が発生したり、ミストが発生したり、最悪の場合液滴が吐出されないなどの不具合が生じる。このような状態では狙いの画素を形成することができないため、画像欠陥が生じてしまうおそれがある。

インクには色材を含有している。色材は、溶解した状態で含有させても良いし、分散させた状態で含有させても良い。この場合、溶解した状態で用いられる色材としては、染料が好ましい。また、分散した状態で用いられる色材としては、顔料、あるいは溶媒に対して溶解性が低い染料が挙げられる。顔料を用いることで、高い耐光性、耐水性を得ることができる。

これらの中では、色材を分散した状態で含有させることが好ましい。つまり、色材を分散した状態で含有させると、記録媒体（用紙）に着弾した瞬間にｐＨ変化が生じて色材の分散が破壊され色材が凝集する、あるいは、色材が記録媒体の繊維の目に引っかかり遠くまで流れ出さない現象が生じる。このような現象が生じる結果、フェザリングやカラーブリードを抑制することができ、鮮明な画像を得ることができる。

逆に、色材を溶解した状態で含有させると、記録媒体に着弾した瞬間にｐＨ変化が生じても溶解した色材は容易には析出しないため色材は凝集しない。また、色材が溶解した状態ではインクが記録媒体に浸透した際に繊維の目に引っかかることなく遠くまで流れ出てしまう。このような現象が生じる結果、フェザリングやカラーブリードが生じてしまい、不鮮明な画像になるおそれがある。

使用できる染料としては、カラーインデックスにおいて酸性染料、直接染料、反応性染料、食用染料に分類される染料で、耐水、耐光性が優れたものが挙げられる。また、これら染料は複数種類を混合して用いても良いし、あるいは顔料等の他の色素と混合して用いても良い。これらは効果が阻害されない範囲で添加される。

これら染料を具体的に挙げれば、酸性染料及び食用染料としては、
Ｃ．Ｉ．アシッドイエロー１７、２３、４２、４４、７９、１４２、
Ｃ．Ｉ．アシッドレッド１、８、１３、１４、１８、２６、２７、３５、３７、４２、５２、８２、８７、８９、９２、９７、１０６、１１１、１１４、１１５、１３４、１８６、２４９、２５４、２８９、
Ｃ．Ｉ．アシッドブルー９、２９、４５、９２、２４９
Ｃ．Ｉ．アシッドブラック１、２
などを挙げることができる。

直接染料としては、
Ｃ．Ｉ．ダイレクトイエロー１、１２、２４、２６、３３、４４、５０、８６、１２０、１３２、１４２、１４４、
Ｃ．Ｉ．ダイレクトレッド１、４、９、１３、１７、２０、２８、３１、３９、８０、８１、８３、８９、２２５、２２７、
Ｃ．Ｉ．ダイレクトオレンジ２６、２９、６２、１０２、
Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー１、２、６、１５、２２、２５、７１、７６、７９、８６、８７、９０、９８、１６３、１６５、１９９、２０２、
Ｃ．Ｉ．ダイレクトブラック１９、２２、３２、３８、５１、５６、７１、７４、７５、７７、１５４、１６８、１７１
などを挙げることができる。

反応染料としては、
Ｃ．Ｉ．リアクティブブラック３、４、７、１１、１２、１７、
Ｃ．Ｉ．リアクティブイエロー１、５、１１、１３、１４、２０、２１、２２、２５、４０、４７、５１、５５、６５、６７、
Ｃ．Ｉ．リアクティブレッド１、１４、１７、２５、２６、３２、３７、４４、４６、５５、６０、６６、７４、７９、９６、９７、
Ｃ．Ｉ．リアクティブブルー１、２、７、１４、１５、２３、３２、３５、３８、４１、６３、８０、９５
などを挙げることができる。

特に酸性染料及び直接染料が好ましく用いることができる。

使用できる顔料としては、具体的には以下のものが挙げられる。この場合、これら顔料は複数種類を混合して用いても良いし、あるいは染料等の他の色素と混合して用いても良い。

有機顔料としては、アゾ系、フタロシアニン系、アントラキノン系、ジオキサジン系、インジコ系、チオインジコ系、ペリレン系、イソインドレノン系、アニリンブラック、アゾメチン系、ローダミンＢレーキ顔料、カーボンブラックなどが挙げられる。

また、前記顔料は、粒子径が０．０１〜０．１５μｍの粒子状として使用するのが好ましい。

無機顔料としては、酸化鉄、酸化チタン、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、バリウムイエロー、紺青、カドミウムレッド、クロムイエロー、金属粉が挙げられる。有機顔料としては、アゾ系、フタロシアニン系、アントラキノン系、キナクリドン系、ジオキサジン系、インジゴ系、チオインジゴ系、ペリレン系、イソインドレノン系、アニリンブラツク、アゾメチン系、ローダミンＢレーキ顔料、カーボンブラックなどが挙げられる。

また、これらの顔料の粒子径は０．０１から０．１５μｍで用いることが好ましい。０．０１μｍ以下では隠蔽力が低下し濃度が低く、また、耐光性が低下し、高分子染料系と混合した際のインクの耐光性が従来の染料系と同等となってしまう。また、０．１５μｍ以上では、ヘッドの目詰まりやフィルタでの目詰まりが発生し、吐出安定性を得ることができないおそれがある。

インクには、インクを所望の物性にするため、またインクの乾燥を防止して吐出不良を防止するため、また、色材の溶解安定性、分散安定性を向上させるためなどの目的から、次の水溶性有機溶媒を使用することが好ましい。

すなわち、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、１，５−ペンタンジオール、１，５−ヘキサンジオール、グリセロール、１，２，６−ヘキサントリオール、１，２，４−ブタントリオール、１，２，３−ブタントリオール、ペトリオール等の多価アルコール類、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等の多価アルコールアルキルエーテル類、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル等の多価アルコールアリールエーテル類、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ−ヒドロキシエチル−２−ピロリドン、２−ピロリドン、１，３−ジメチルイミダゾリジノン、ε−カプローラクタム等の含窒素複素環化合物、ホルミアミド、Ｎ−メチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド等のアミド類、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モノエチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン等のアミン類、ジメチルスルホキシド、スルホラン、チオジエタノール等の含硫黄化合物類、プロピレンカーボネート、炭酸エチレン、γ−ブチローラクトンである。これらの溶媒は水と共に単独もしくは複数混合して用いられる。

これらの中で特に好ましいものは、ジエチレングリコール、チオジエタノール、ポリエチレングリコール２００〜６００、トリエチレングリコール、グリセロール、１，２，６−ヘキサントリオール、１，２，４−ブタントリオール、ペトリオール、１，５−ペンタンジオール、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ−ヒドロキシエチルピロリドン、２−ピロリドン、１，３−ジメチルイミダゾリジノンである。これらを用いることにより色材の高い溶解性あるいは高い分散性と水分蒸発により噴射特性不良の防止に対して優れた効果が得られる。

また、インクは、浸透剤を含有することが好ましい。
浸透剤はインクと記録媒体の濡れ性を向上させ、浸透速度を調整する目的で添加される。浸透剤としては、下記式（Ｉ）〜（IV）で表わされるものが好ましい。すなわち、下記式（Ｉ）のポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル系界面活性剤、式（II）のアセチレングリコール系界面活性剤、下記式（III）のポリオキシエチレンアルキルエーテル系界面活性剤ならびに式（IV）のポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテル系界面活性剤は、液の表面張力を低下させることができるので、濡れ性を向上させ、浸透速度を高めることができる。

（Ｒは分岐していても良い炭素数６〜１４の炭化水素鎖、ｋ：５〜２０）

（ｍ、ｎ≦２０，０＜ｍ＋ｎ≦４０）

（Ｒは分岐してもよい炭素数６〜１４の炭化水素鎖、ｎは５〜２０）

（Ｒは炭素数６〜１４の炭化水素鎖、ｍ、ｎは２０以下の数）

前記式（Ｉ）〜（IV）の化合物以外では、例えばジエチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノアリルエーテル、ジエチレングリコールモノフェニルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコールクロロフェニルエーテル等の多価アルコールのアルキル及びアリールエーテル類、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロック共重合体等のノニオン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、エタノール、２−プロパノール等の低級アルコール類を用いることができるが、特にジエチレングリコールモノブチルエーテルが好ましい。

また、インクには、インクに接する部材の溶出、腐食を防止する目的でｐＨ調整剤、あるいは防錆剤を添加することが好ましい。ｐＨ調整剤としては、調合されるインクに悪影響を及ぼさずにｐＨを６以上に調整できるものであれば、任意の物質を用いることができる。例えば、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアミン、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属元素の水酸化物、水酸化アンモニウム、第４級アンモニウム水酸化物、第４級ホスホニウム水酸化物、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等のアルカリ金属の炭酸塩等が挙げられる。防錆剤としては、例えば、酸性亜硫酸塩、チオ硫酸ナトリウム、チオジグリコール酸アンモン、ジイソプロピルアンモニウムニトライト、四硝酸ペンタエリスリトール、ジシクロヘキシルアンモニウムニトライト等がある。

さらに、インクには、防腐防黴を目的として防腐防黴剤を添加することが好ましい。防腐防黴剤としてはデヒドロ酢酸ナトリウム、ソルビン酸ナトリウム、２−ピリジンチオール−１−オキサイドナトリウム、イソチアゾリン系化合物、安息香酸ナトリウム、ペンタクロロフェノールナトリウム等が使用できる。

さらにまた、インクには、不要な泡立ちを抑制するために消泡剤を添加することが好ましい。消泡剤としては、シリコン系の消泡剤が好ましく用いられる。一般にシリコン系消泡剤には、オイル型、コンパウンド型、自己乳化型、エマルジョン型などがあるが、水系での使用を考慮すると、自己乳化型、もしくはエマルジョン型を用いることが、信頼性を確保する上で好ましい。また、アミノ変性、カルビノール変性、メタクリル変性、ポリエーテル変性、アルキル変性、高級脂肪酸エステル変性、アルキレンオキサイド変性、等の変性シリコン系消泡剤を使用しても良い。

市販のシリコン系消泡剤で入手可能なものとしては、信越化学工業(株)のシリコーン消泡剤（KS508、KS531、KM72、KM85など：商品名）、東レ・ダウ・コーニング（株）のシリコーン消泡剤（Q2-3183A、SH5510など：商品名）、日本ユニカー（株）のシリコーン消泡剤（SAG30など：商品名）、旭電化工業(株)の消泡剤（アデカノールシリーズ：商品名）などが挙げられる。

そして、この記録液を２５℃における粘度が５ｍＰａ・ｓ以上になるように調整して作製し、これを前述した実施形態の画像形成装置に使用してサブシステム７１による記録ヘッド１４の信頼性維持回復動作を行った。この結果、最初から拭き切るワイピングを行った場合には、ワイパーブレード７３に付着している記録液が飛び散って画像品質に影響を与える場合が生じたが、前述したような信頼性維持回復動作を行ったところ、ワイパーブレード７３に付着している記録液の飛び散りが殆ど確認されないか、無くなり、所望の画像品質が得られた。

なお、本発明は、プリンタ、ファクシミリ装置、複写装置、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、また、インク以外の液体である記録液を用いた画像形成装置にも適用することができる。

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。 同画像形成装置の機構部の概略を示す構成図である。 同機構部の要部平面説明図である。 同画像形成装置のサブシステムの平面説明図である。 同サブシステムのブレードの説明に供する説明図である。 同システムの概略構成図である。 同画像形成装置の制御部の概略ブロック説明図である。 信頼性維持回復動作の一例の説明に供するフロー図である。 同信頼性維持回復動作の具体的説明に供する説明図である。

符号の説明

１０…インクカートリッジ
１３…キャリッジ
１４…記録ヘッド
１５…サブタンク
７１…サブシステム
７２ａ〜７２ｄ…キャップ
７３…ワイパーブレード
２２０…吸引ポンプ
２３１…モータ

Claims (4)

1. 液滴を吐出する液滴吐出ヘッドのノズル面を吸引キャップでキャッピングして前記ヘッドのノズルから吸引するための吸引手段と、前記ヘッドのノズル面をワイピングするワイピング手段とを含む信頼性維持手段を備えた画像形成装置において、前記信頼性維持手段は、前記吸引手段で吸引を行った後に前記ワイピング手段による前記ヘッドのノズル面を拭き切らないワイピングを少なくとも一回行った後、前記ワイピング手段による前記ヘッドのノズル面を拭き切るワイピングを行うことを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、前記液滴吐出ヘッドに充填される記録液は２５℃における粘度が５ｍＰａ・ｓ〜２０ｍＰａ・ｓであることを特徴とする画像形成装置。
3. 記録液の液滴を吐出する液滴吐出ヘッドを含む液体吐出装置の信頼性を維持する信頼性維持方法において、前記ヘッドのノズル面を吸引キャップでキャッピングして前記ヘッドのノズルから吸引を行った後にワイピング手段による前記ヘッドのノズル面を拭き切らないワイピングを少なくとも一回行った後、前記ワイピング手段による前記ヘッドのノズル面を拭き切るワイピングを行うことを特徴とする液体吐出装置の信頼性維持方法。
4. 請求項３に記載の液体吐出装置の信頼性維持方法において、前記記録液は２５℃における粘度が５ｍＰａ・ｓ〜２０ｍＰａ・ｓであることを特徴とする液体吐出装置の信頼性維持方法。

Images