JP2005349798A - 液体吐出装置及びこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吐出ヘッドの複数のノズルに対して選択的に加湿を行い、ノズルの回復及び吐出不良の予防を効果的に行う。
【解決手段】液体を吐出する複数のノズルを有する吐出ヘッドと、前記複数のノズルから所定のノズルを選択するノズル選択手段と、前記選択された所定のノズルの近傍に蒸気を当てる加湿機構を有し、前記吐出ヘッドの複数のノズルに対して選択的に蒸気を当てるようにしたことを特徴とする液体吐出装置を提供することにより前記課題を解決する。
【選択図】 図８

Description

本発明は、液体吐出装置及びこれを備えた画像形成装置に係り、特にインク等の液体を吐出ヘッドから被記録媒体に向けて吐出して画像を形成する液体吐出装置及びこれを備えた画像形成装置に関する。

従来より、画像形成装置として、多数のノズルを配列させたインク吐出ヘッド（印字ヘッド）を有し、このインク吐出ヘッドと被記録媒体を相対的に移動させながら、インク吐出ヘッドのノズルから被記録媒体に向けてインクを液滴として吐出することにより、被記録媒体上に画像を形成するインクジェット記録装置（インクジェットプリンタ）が知られている。

このようなインクジェット記録装置におけるインク吐出方法として、従来から様々な方法が知られている。例えば、圧電素子（圧電セラミック）の変形によって圧力室（インク室）の一部を構成する振動板を変形させて、圧力室の容積を変化させ、圧力室の容積増大時にインク供給路から圧力室内にインクを導入し、圧力室の容積減少時に圧力室内のインクをノズルから液滴として吐出する圧電方式や、インクを加熱して気泡を発生させ、この気泡が成長する際の膨張エネルギーでインクを吐出させるサーマルインクジェット方式などが知られている。

インクジェット記録装置のようなインク吐出ヘッドを有する画像形成装置においては、インクを貯蔵するインクタンクからインク供給路を介してインク吐出ヘッドにインクを供給し、上記様々な吐出方法でインクを吐出しているが、ここで用いられるインクは、記録媒体上に吐出されると直ぐに乾燥し定着することが望ましい。

一方、印字の指示があった場合に直ちに印字が実行されるようにインク吐出ヘッドのノズルには常にインクが満たされており、このノズル内のインクが乾燥するとノズルからのインク吐出が不安定になるため、非印字時においては、インク吐出ヘッドをキャップにより密閉して、ノズルのインクが乾燥しないようにしている。

しかし、印字中においては、ノズルのインクは空気中にさらされるため、長時間吐出が行われないノズルのインクが乾燥し、インクの粘度が高く（増粘）なったり、ノズルが目詰まりしたり、ノズルのインクがなくなったりして吐出できなくなる虞がある。

従来、このように粘度が高くなって固くなったインクに対して蒸気等をあてることによりヘッドを加湿して、インクを柔らかくしてインクを吐出させるようにする方法が考えられている。

例えば、温度、湿度が変化する環境下においても、記録品位を保持し、安定した吐出を行うために、記録ヘッドの吐出部近傍に温度検知手段及び湿度検知手段を設け、その検知結果に応じて、加湿手段を駆動して廃インクを蒸発させて記録ヘッドの吐出部を加湿するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１等参照）。

また例えば、記録用紙に液体を塗布して、これを移動中に加熱して塗布された液体を気化させて、その蒸気をプリントヘッドのノズルが形成されるノズル面に導き、ノズル面近傍の湿度を所定の値に保つようにして、記録媒体の走行に伴う紙粉の発生を防止して記録ヘッドにおいて安定した吐出が行えるようにしたものが知られている（例えば、特許文献２等参照）。
特開２０００−１９０５２８号公報 特開２００３−１６５２０３号公報

しかしながら、上記従来のヘッドを加湿してインクの増粘を予防する方法では、ヘッド全体を加湿しているため、充分な効果を得るためには時間がかかり、またインクが増粘したノズルだけではなく同時に正常なノズルまで加湿してしまい、インクの特性（例えば濃度や粘度等）を変化させてしまう虞れがあるという問題がある。

特に上記特許文献１に記載のものでは、廃インクを蒸発させるようにしているため、インクの「石筍」等が生じたりする虞れがあり、また廃インクを蒸発させる部分とヘッドとの間に距離があるため、ヘッドの加湿効果が不十分であり、さらにインク蒸発時の臭いの問題もある。

また上記特許文献２に記載のものでは、やはり蒸気発生部とヘッドとの距離があるため加湿効果が不十分であるという問題がある。さらに、これら従来の加湿手段は、ヘッド全体を加湿するものであり、インクの増粘等による吐出不良の虞のあるノズルのみを選択的に加湿することができないという問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、吐出不良の虞れのあるノズルに対して選択的に加湿を行い、ノズルの回復及び吐出不良の予防を効果的に行い安定した吐出を行うことのできる液体吐出装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、液体を吐出する複数のノズルを有する吐出ヘッドと、前記複数のノズルから所定のノズルを選択するノズル選択手段と、前記選択された所定のノズルを含むノズル周辺に蒸気を当てる加湿機構を有し、前記吐出ヘッドの複数のノズルに対して選択的に蒸気を当てるようにしたことを特徴とする液体吐出装置を提供する。

このようにノズルに対して選択的に蒸気を当てるようにしたため、正常なノズルに対して蒸気が与える悪影響を少なくしつつ、不吐出等となったノズルを簡単に回復することができるとともに、不吐出や不適切吐出の予防をすることもできる。

また、請求項２に示すように、前記加湿機構は、前記ノズルに対向する側で蒸気を発生させ、前記ノズルに対向する側から前記ノズルに向かって蒸気を当てるようにしたことを特徴とする。

これにより、効果的に蒸気をノズル内の粘度が上昇した液体に当てることができる。

また、請求項３に示すように、前記ノズル選択手段は、前記ノズルから液体を吐出するためのデータに基づいて、液体の吐出頻度が他のノズルよりも低いノズルを選択することを特徴とする。これにより、不吐出となる可能性の高いノズルに対してのみ蒸気を当てることで、不吐出の予防効果を高めることができる。

また、請求項４に示すように、請求項１または２に記載の液体吐出装置であって、さらに、前記ノズルからの液体の吐出状況を検出する不吐出検出手段を有し、前記ノズル選択手段は、前記不吐出検出手段が検出した吐出状況に応じてノズルを選択することを特徴とする。

これにより、不吐出あるいは不適切吐出となったノズルを選択して蒸気を当てることにより、ほとんど予備吐出で回復することができ、大量のインクを消費する吸引の回数を削減することができる。

また、請求項５に示すように、請求項１〜４のいずれか１項に記載の液体吐出装置であって、さらに、前記加湿機構を前記吐出ヘッドのノズルが形成されたノズル面に対して相対移動させる移動手段を備えたことを特徴とする。

これにより、吐出ヘッドに形成されたノズル全体に対して選択的に蒸気を当てることが可能となり、正常なノズルへの悪影響を極力抑える事ができる。

また、請求項６に示すように、前記加湿機構は、前記複数のノズルのうちいくつかをまとめて１ブロックとして蒸気を当てることを特徴とする。

これにより、ノズルに対して蒸気を当てるトータルの時間を短縮することができる。

また、請求項７に示すように、前記加湿機構は、前記ノズルに対して蒸気を吐出する蒸気吐出口を開閉するためのシャッタ機構を有することを特徴とする。

これにより、加湿機構を移動させずに蒸気を当てる領域を簡単に変えることができるため、省スペース化が可能である。

また、請求項８に示すように、前記加湿機構は、前記ノズルに対して蒸気を当てたことにより前記ノズル面に付着した蒸気を拭き取るためのブレードを有することを特徴とする。

これにより、ノズルに蒸気を当てることでノズル面に付着した蒸気による余剰な水分を簡単に除去することができる。

また、同様に前記目的を達成するために、請求項９に記載の発明は、請求項１〜８のいずれか１項に記載の液体吐出装置を備えたことを特徴とする画像形成装置を提供する。

これにより、不吐出となったノズルを簡単に回復するとともに、不吐出や不適切吐出を予防し安定的に液体を吐出して画像形成をすることができる。

以上説明したように、本発明に係る液体吐出装置及びこれを備えた画像形成装置によれば、吐出ヘッドに形成された複数のノズルに対して選択的に蒸気を当てて加湿を行うことで、正常なノズルに蒸気による悪影響を与えることなく、ノズルの回復及び吐出不良の予防を効果的に行い安定した吐出を行うことが可能となる。

以下、添付した図面を参照して、本発明に係る液体吐出装置及びこれを備えた画像形成装置について詳細に説明する。

図１は、本発明に係る画像形成装置としてのインクジェット記録装置の一実施形態の概略を示す全体構成図である。

図１に示したように、このインクジェット記録装置１０は、インクの色毎に設けられた複数の印字ヘッド（インクジェット記録ヘッド）１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙを有する印字部と、各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙに供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵／装填部１４と、記録紙１６を供給する給紙部１８と、記録紙１６のカールを除去するデカール処理部２０と、前記印字部１２のノズル面（インク吐出面）に対向して配置され、記録紙１６の平面性を保持しながら記録紙１６を搬送する吸着ベルト搬送部２２と、印字部１２による印字結果を読み取る印字検出部２４と、印画済みの記録紙（プリント物）を外部に排紙する排紙部２６とを備えている。

図１では、給紙部１８の一例としてロール紙（連続用紙）のマガジンが示されているが、紙幅や紙質等が異なる複数のマガジンを併設してもよい。また、ロール紙のマガジンに代えて、又はこれと併用して、カット紙が積層装填されたカセットによって用紙を供給してもよい。

ロール紙を使用する装置構成の場合、図１のように、裁断用のカッター２８が設けられており、該カッター２８によってロール紙は所望のサイズにカットされる。カッター２８は、記録紙１６の搬送路幅以上の長さを有する固定刃２８Ａと、該固定刃２８Ａに沿って移動する丸刃２８Ｂとから構成されており、印字裏面側に固定刃２８Ａが設けられ、搬送路を挟んで印字面側に丸刃２８Ｂが配置されている。なお、カット紙を使用する場合には、カッター２８は不要である。

複数種類の記録紙を利用可能な構成にした場合、紙の種類情報を記録したバーコードあるいは無線タグ等の情報記録体をマガジンに取り付け、その情報記録体の情報を所定の読取装置によって読み取ることで、使用される用紙の種類を自動的に判別し、用紙の種類に応じて適切なインク吐出を実現するようにインク吐出制御を行うことが好ましい。

給紙部１８から送り出される記録紙１６はマガジンに装填されていたことによる巻き癖が残り、カールする。このカールを除去するために、デカール処理部２０においてマガジンの巻き癖方向と逆方向に加熱ドラム３０で記録紙１６に熱を与える。このとき、多少印字面が外側に弱いカールとなるように加熱温度を制御するとより好ましい。

デカール処理後、カットされた記録紙１６は、吸着ベルト搬送部２２へと送られる。吸着ベルト搬送部２２は、ローラー３１、３２間に無端状のベルト３３が巻き掛けられた構造を有し、少なくとも印字部１２のノズル面及び印字検出部２４のセンサ面に対向する部分が平面（フラット面）をなすように構成されている。

ベルト３３は、記録紙１６幅よりも広い幅寸法を有しており、ベルト面には多数の吸引孔（図示省略）が形成されている。図１に示したとおり、ローラー３１、３２間に掛け渡されたベルト３３の内側において印字部１２のノズル面及び印字検出部２４のセンサ面に対向する位置には吸着チャンバー３４が設けられており、この吸着チャンバー３４をファン３５で吸引して負圧にすることによってベルト３３上の記録紙１６が吸着保持される。

ベルト３３が巻かれているローラー３１、３２の少なくとも一方にモータ（図示省略）の動力が伝達されることにより、ベルト３３は図１において、時計回り方向に駆動され、ベルト３３上に保持された記録紙１６は、図１の左から右へと搬送される。

縁無しプリント等を印字するとベルト３３上にもインクが付着するので、ベルト３３の外側の所定位置（印字領域以外の適当な位置）にベルト清掃部３６が設けられている。ベルト清掃部３６の構成について詳細は図示しないが、例えば、ブラシ・ロール、吸水ロール等をニップする方式、清浄エアーを吹き掛けるエアーブロー方式、あるいはこれらの組み合わせなどがある。清掃用ロールをニップする方式の場合、ベルト線速度とローラー線速度を変えると清掃効果が大きい。

なお、吸着ベルト搬送部２２に代えて、ローラー・ニップ搬送機構を用いる態様も考えられるが、印字領域をローラー・ニップ搬送すると、印字直後に用紙の印字面にローラーが接触するので、画像が滲み易いという問題がある。したがって、本例のように、印字領域では画像面と接触させない吸着ベルト搬送が好ましい。

吸着ベルト搬送部２２により形成される用紙搬送路上において印字部１２の上流側には、加熱ファン４０が設けられている。加熱ファン４０は、印字前の記録紙１６に加熱空気を吹きつけ、記録紙１６を加熱する。印字直前に記録紙１６を加熱しておくことにより、インクが着弾後乾き易くなる。

印字部１２は、最大紙幅に対応する長さを有するライン型ヘッドを紙搬送方向（副走査方向）と直交する方向（主走査方向）に配置した、いわゆるフルライン型のヘッドとなっている（図２参照）。各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙは、図２に示すように、本インクジェット記録装置１０が対象とする最大サイズの記録紙１６の少なくとも一辺を超える長さにわたってインク吐出口（ノズル）が複数配列されたライン型ヘッドで構成されている。

記録紙１６の搬送方向（紙搬送方向）に沿って上流側（図１の左側）から黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の順に各色インクに対応した印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙが配置されている。記録紙１６を搬送しつつ各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙからそれぞれ色インクを吐出することにより記録紙１６上にカラー画像を形成し得る。

このように、紙幅の全域をカバーするフルラインヘッドがインク色毎に設けられてなる印字部１２によれば、紙搬送方向（副走査方向）について記録紙１６と印字部１２を相対的に移動させる動作を一回行うだけで（すなわち、一回の副走査で）記録紙１６の全面に画像を記録することができる。これにより、印字ヘッドが紙搬送方向と直交する方向（主走査方向）に往復動作するシャトル型ヘッドに比べて高速印字が可能であり、生産性を向上させることができる。

なお、ここで主走査方向及び副走査方向とは、次に言うような意味で用いている。すなわち、記録紙の全幅に対応したノズル列を有するフルラインヘッドで、ノズルを駆動する時、（１）全ノズルを同時に駆動するか、（２）ノズルを片方から他方に向かって順次駆動するか、（３）ノズルをブロックに分割して、ブロックごとに片方から他方に向かって順次駆動するか、等のいずれかのノズルの駆動が行われ、用紙の幅方向（記録紙の搬送方向と直交する方向）に１ライン（１列のドットによるライン又は複数列のドットから成るライン）の印字をするようなノズルの駆動を主走査と定義する。そして、この主走査によって記録される１ライン（帯状領域の長手方向）の示す方向を主走査方向という。

一方、上述したフルラインヘッドと記録紙とを相対移動することによって、上述した主走査で形成された１ライン（１列のドットによるライン又は複数列のドットから成るライン）の印字を繰り返し行うことを副走査と定義する。そして、副走査を行う方向を副走査方向という。結局、記録紙の搬送方向が副走査方向であり、それに直交する方向が主走査方向ということになる。

また本例では、ＫＣＭＹの標準色（４色）の構成を例示したが、インク色や色数の組み合わせについては本実施形態には限定されず、必要に応じて淡インク、濃インクを追加してもよい。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタ等のライト系インクを吐出する印字ヘッドを追加する構成も可能である。

図１に示したように、インク貯蔵／装填部１４は、各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙに対応する色のインクを貯蔵するタンクを有し、各タンクは図示を省略した管路を介して各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙと連通されている。また、インク貯蔵／装填部１４は、インク残量が少なくなるとその旨を報知する報知手段（表示手段、警告音発生手段等）を備えるとともに、色間の誤装填を防止するための機構を有している。

印字検出部２４は、印字部１２の打滴結果を撮像するためのイメージセンサ（ラインセンサ等）を含み、該イメージセンサによって読み取った打滴画像からノズルの目詰まりその他の吐出不良をチェックする手段（不吐出検出手段）として機能する。

本例の印字検出部２４は、少なくとも各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙによるインク吐出幅（画像記録幅）よりも幅の広い受光素子列を有するラインセンサで構成される。このラインセンサは、赤（Ｒ）の色フィルタが設けられた光電変換素子（画素）がライン状に配列されたＲセンサ列と、緑（Ｇ）の色フィルタが設けられたＧセンサ列と、青（Ｂ）の色フィルタが設けられたＢセンサ列とからなる色分解ラインＣＣＤセンサで構成されている。なお、ラインセンサに代えて、受光素子が二次元配列されて成るエリアセンサを用いることも可能である。

印字検出部２４は、各色の印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙにより印字されたテストパターンを読み取り、各ヘッドの吐出検出を行う。吐出判定は、吐出の有無、ドットサイズの測定、ドット着弾位置の測定等で構成される。

印字検出部２４の後段には、後乾燥部４２が設けられている。後乾燥部４２は、印字された画像面を乾燥させる手段であり、例えば、加熱ファンが用いられる。印字後のインクが乾燥するまでは印字面と接触することは避けたほうが好ましいので、熱風を吹きつける方式が好ましい。

多孔質のペーパに染料系インクで印字した場合などでは、加圧によりペーパの孔を塞ぐことでオゾンなど、染料分子を壊す原因となるものと接触することを防ぐことで画像の耐候性がアップする効果がある。

後乾燥部４２の後段には、加熱・加圧部４４が設けられている。加熱・加圧部４４は、画像表面の光沢度を制御するための手段であり、画像面を加熱しながら所定の表面凹凸形状を有する加圧ローラー４５で加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。

このようにして生成されたプリント物は、排紙部２６から排出される。本来プリントすべき本画像（目的の画像を印刷したもの）とテスト印字とは分けて排出することが好ましい。このインクジェット記録装置１０では、本画像のプリント物と、テスト印字のプリント物とを選別してそれぞれの排出部２６Ａ、２６Ｂへと送るために排紙経路を切り換える選別手段（図示省略）が設けられている。なお、大きめの用紙に本画像とテスト印字とを同時に並列に形成する場合は、カッター（第２のカッター）４８によってテスト印字の部分を切り離す。カッター４８は、排紙部２６の直前に設けられており、画像余白部にテスト印字を行った場合に、本画像とテスト印字部を切断するためのものである。カッター４８の構造は前述した第１のカッター２８と同様であり、固定刃４８Ａと丸刃４８Ｂとから構成されている。

また、図示を省略したが、本画像の排出部２６Ａには、オーダー別に画像を集積するソーターが設けられている。

次に、印字ヘッド（液滴吐出ヘッド）について説明する。インク色毎に設けられている各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙの構造は共通しているので、以下、これらを代表して符号５０によって印字ヘッドを表すものとし、図３に印字ヘッド５０の平面透視図を示す。

図３に示すように、本実施形態の印字ヘッド５０は、インクを液滴として吐出するノズル５１、インクを吐出する際インクに圧力を付与する圧力室５２、図示しない共通流路から圧力室５２にインクを供給するインク供給口５３を含んで構成される圧力室ユニット５４が千鳥状の２次元マトリクス状に配列され、ノズル５１の高密度化が図られている。

図３に示すように、各圧力室５２は、上方から見ると略正方形状をしており、その対角線の一方の端にノズル５１が形成され、他方の端にインク供給口５３が設けられている。

また、図３中の４−４線に沿った断面図を図４に示す。

図４に示すように、圧力室ユニット５４は、インクを吐出するノズル５１と連通する圧力室５２によって形成され、圧力室５２には、供給口５３を介してインクを供給する共通流路５５が連通するとともに、圧力室５２の一面（図では天面）は振動板５６で構成され、その上部には、振動板５６に圧力を付与して振動板５６を変形させる圧電素子５８が接合され、圧電素子５８の上面には個別電極５７が形成されている。また、振動板５６は共通電極を兼ねている。

圧電素子５８は、共通電極（振動板５６）と個別電極５７によって挟まれており、これら２つの電極５６、５７に駆動電圧を印加することによって変形する。圧電素子５８の変形によって振動板５６が押され、圧力室５２の容積が縮小されてノズル５１からインクが吐出されるようになっている。２つの電極５６、５７間への電圧印加が解除されると圧電素子５８がもとに戻り、圧力室５２の容積が元の大きさに回復し、共通流路５５から供給口５３を通って新しいインクが圧力室５２に供給されるようになっている。

また、図５は他の印字ヘッドの構造例を示す平面透視図である。図５に示すように、複数の短尺ヘッド５０’を２次元の千鳥状に配列して繋ぎ合わせて、これらの複数の短尺ヘッド５０’全体で印字媒体の全幅に対応する長さとなるようにして１つの長尺のフルラインヘッドを構成するようにしてもよい。

図６は、インクジェット記録装置１０におけるインク供給系の構成を示した概要図である。インクタンク６０は印字ヘッド５０にインクを供給するための基タンクであり、図１で説明したインク貯蔵／装填部１４に設置される。インクタンク６０の形態には、インク残量が少なくなった場合に、不図示の補充口からインクを補充する方式と、タンクごと交換するカートリッジ方式とがある。使用用途に応じてインク種類を代える場合には、カートリッジ方式が適している。この場合、インクの種類情報をバーコード等で識別して、インク種類に応じて吐出制御を行うことが好ましい。なお、図６のインクタンク６０は、先に記載した図１のインク貯蔵／装填部１４と等価のものである。

図６に示したように、インクタンク６０と印字ヘッド５０を繋ぐ管路の中間には、異物や気泡を除去するためにフィルタ６２が設けられている。フィルタ・メッシュサイズは印字ヘッド５０のノズル径と同等若しくはノズル径以下（一般的には、２０μｍ程度）とすることが好ましい。

なお、図６には示さないが、印字ヘッド５０の近傍又は印字ヘッド５０と一体にサブタンクを設ける構成も好ましい。サブタンクは、ヘッドの内圧変動を防止するダンパー効果及びリフィルを改善する機能を有する。

また、インクジェット記録装置１０には、ノズルの乾燥防止又はノズル近傍のインク粘度上昇を防止するための手段としてのキャップ６４と、ノズル面５０Ａのインクが増粘したノズルを選択的に加湿してノズルを回復する加湿機構６５が設けられている。また、詳しくは後述するが、加湿機構６５は、ノズル面５０Ａの清掃手段としてのクリーニングブレードを有している。

これらキャップ６４及び加湿機構６５を含むメンテナンスユニットは、図示を省略したそれぞれの移動機構によって印字ヘッド５０に対してそれぞれ相対移動可能とされ、必要に応じて所定の退避位置から印字ヘッド５０下方のメンテナンス位置に移動される。

キャップ６４は、図示を省略した昇降機構によって印字ヘッド５０に対して相対的に昇降変位される。電源ＯＦＦ時や印刷待機時にキャップ６４を所定の上昇位置まで上昇させ、印字ヘッド５０に密着させることにより、ノズル面５０Ａのノズル領域をキャップ６４で覆うようになっている。

印字中又は待機中において、特定のノズル５１の使用頻度が低くなり、ノズル近傍のインク粘度が上昇した場合には、その劣化インクをキャップ６４に向かって強制的に排出する予備吐出が行われる。なお、予備吐出は、「空吐出」、「パージ」、「唾吐き」などと呼ばれる場合もある。

また、印字ヘッド５０内のインク（圧力室５２内）に気泡が混入したりしてインクが吐出できなくなったような場合には、印字ヘッド５０にキャップ６４を当てて、吸引ポンプ６７で圧力室５２内の気泡が混入したインクを吸引により除去し、吸引除去したインクを回収タンク６８へ送液する吸引動作が行われる。この吸引動作は、初期のインクのヘッドへの装填時（ファーストローディング時）等において行われる。また、長時間の停止後の使用開始時等において、インク粘度が上昇して固化したような場合にも、劣化インクの吸い出しが行われる。

このように、印字ヘッド５０は、ある時間以上吐出しない状態が続くと、ノズル近傍のインク溶媒が蒸発してノズル近傍のインクの粘度が高くなってしまい、吐出駆動用のアクチュエータ５８が動作してもノズル５１からインクが吐出しなくなるため、この様な状態になる手前で（アクチュエータ５８の動作によってインク吐出が可能な粘度の範囲内で）、インク受けに向かってアクチュエータ５８を動作させ、粘度が上昇したノズル近傍のインクを吐出させる「予備吐出」が行われる。

ノズル５１や圧力室５２に気泡が混入したり、ノズル５１内のインクの粘度上昇があるレベルを超えて、上記予備吐出ではインクを吐出できなくなったような場合には、印字ヘッド５０のノズル面５０Ａに、キャップ６４を当てて圧力室５２内の気泡が混入したインク又は増粘インクをポンプ６７で吸引する動作が行われる。

なお、図６で説明したキャップ６４は、吸引手段として機能するとともに、予備吐出のインク受けとしても機能し得る。また、好ましくは、キャップ６４の内側が仕切壁によってノズル列に対応した複数のエリアに分割されており、これら仕切られた各エリアをセレクタ等によって選択的に吸引できる構成とする。

ただし、上記の吸引動作は、圧力室５２内のインク全体に対して行われるためインク消費量が大きい。したがって、粘度上昇が少ない場合はなるべく吸引動作ではなく、予備吐出によってノズルの回復を行うことができることが好ましい。

図７は、インクジェット記録装置１０のシステム構成を示す要部ブロック図である。インクジェット記録装置１０は、通信インターフェース７０、システムコントローラ７２、画像メモリ７４、モータドライバ７６、ヒータドライバ７８、プリント制御部８０、画像バッファメモリ８２、ヘッドドライバ８４等を備えている。

通信インターフェース７０は、ホストコンピュータ８６から送られてくる画像データを受信するインターフェース部である。通信インターフェース７０にはＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４、イーサネット、無線ネットワークなどのシリアルインターフェースやセントロニクスなどのパラレルインターフェースを適用することができる。この部分には、通信を高速化するためのバッファメモリ（図示省略）を搭載してもよい。ホストコンピュータ８６から送出された画像データは通信インターフェース７０を介してインクジェット記録装置１０に取り込まれ、一旦画像メモリ７４に記憶される。画像メモリ７４は、通信インターフェース７０を介して入力された画像を一旦格納する記憶手段であり、システムコントローラ７２を通じてデータの読み書きが行われる。画像メモリ７４は、半導体素子からなるメモリに限らず、ハードディスクなどの磁気媒体を用いてもよい。

システムコントローラ７２は、通信インターフェース７０、画像メモリ７４、モータドライバ７６、ヒータドライバ７８等の各部を制御する制御部である。システムコントローラ７２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）及びその周辺回路等から構成され、ホストコンピュータ８６との間の通信制御、画像メモリ７４の読み書き制御等を行うとともに、搬送系のモータ８８やヒーター８９を制御する制御信号を生成する。

モータドライバ７６は、システムコントローラ７２からの指示に従ってモータ８８を駆動するドライバ（駆動回路）である。ヒータドライバ７８は、システムコントローラ７２からの指示にしたがって後乾燥部４２等のヒーター８９を駆動するドライバである。

プリント制御部８０は、システムコントローラ７２の制御に従い、画像メモリ７４内の画像データから印字制御用の信号を生成するための各種加工、補正などの処理を行う信号処理機能を有し、生成した印字制御信号（印字データ）をヘッドドライバ８４に供給する制御部である。プリント制御部８０において所要の信号処理が施され、該画像データに基づいてヘッドドライバ８４を介して印字ヘッド５０のインク液滴の吐出量や吐出タイミングの制御が行われる。これにより、所望のドットサイズやドット配置が実現される。

プリント制御部８０には画像バッファメモリ８２が備えられており、プリント制御部８０における画像データ処理時に画像データやパラメータなどのデータが画像バッファメモリ８２に一時的に格納される。なお、図７において画像バッファメモリ８２はプリント制御部８０に付随する態様で示されているが、画像メモリ７４と兼用することも可能である。また、プリント制御部８０とシステムコントローラ７２とを統合して１つのプロセッサで構成する態様も可能である。

ヘッドドライバ８４はプリント制御部８０から与えられる印字データに基づいて各色の印字ヘッド５０のアクチュエータ５８を駆動する。ヘッドドライバ８４にはヘッドの駆動条件を一定に保つためのフィードバック制御系を含んでいてもよい。

印字検出部２４は、図１で説明したように、ラインセンサー（図示省略）を含むブロックであり、記録紙１６に印字された画像を読み取り、所要の信号処理などを行って印字状況（吐出の有無、打滴のばらつきなど）を検出し、その検出結果をプリント制御部８０に提供する。

プリント制御部８０は、必要に応じて印字検出部２４から得られる情報に基づいて印字ヘッド５０に対する各種補正を行う。また、プリント制御部８０は、印字データに基づいて、一定時間吐出が行われないノズル５１、あるいは他のノズルに比較して使用頻度の低いノズル５１を選択し、あるいは印字検出部２４によって不吐出が検出されたノズル５１を選択して、この選択されたノズル５１に対して蒸気を当てて加湿を行うように加湿機構６５を制御する。すなわち、プリント制御部８０は、蒸気を当てるべきノズル５１を選択するノズル選択手段としても機能する。

図８は、本実施形態に係る加湿機構６５を示す一部断面図を含む概略構成図である。

図８に示すように、本実施形態の加湿機構６５は、蒸気用液供給部９０、蒸気発生部９２、ノズル面清掃部９４から成り、これらがシャフト９６上を移動する支持台９８上に一体に形成されている。

蒸気用液供給部９０は、図示を省略した蒸発用液供給ユニットから蒸気発生部９２まで蒸気用液１００を供給する蒸気用液供給管１０２によって構成される。蒸気用液供給ユニットは、蒸気用液１００を貯えたタンク等であり、蒸気用液１００としてはインクジェット記録装置１０で用いられるインクが水系のインクの場合には蒸留水を用いることが好ましい。あるいは沸点の低い液体と組み合わせることで、蒸気発生までの時間を短縮するようにしてもよい。また、油性インクの場合には、そのインクを溶かす溶媒等で、蒸気とした場合に害のないものを用いることが好ましい。

また、蒸気用液のタンク等の蒸気用液供給ユニットは、支持台９８の外に固定して設置し、蒸気用液供給管１０２の一部を変形可能なチューブ等で形成して蒸気用液１００を蒸気発生部９２に導くようにしてもよいし、蒸気用液供給ユニット自体も支持台９８上に設置するようにしてもよい。

蒸気発生部９２は、供給された蒸気用液１００を加熱して蒸気を発生させるヒータ１０４と、発生した蒸気１０６をノズル５１内のメニスカス面５１ａまで導く蒸気誘導管１０８によって構成される。蒸気誘導管１０８は、ノズル面５０Ａのノズル５１の直下からノズル５１内部に向かって蒸気をあてるように構成される。

また、蒸気誘導管１０８のノズル面５０Ａに面した開口部（蒸気吐出口）１０８ａには、スライド式のシャッタ１１０が設置され、蒸気吐出口１０８ａはシャッタ１１０によって開閉可能となっている。そして、シャッタ１１０が蒸気吐出口１０８ａを覆っている場合には、蒸気１０６はノズル５１のメニスカス面５１ａにはあたらず、シャッタ１１０が開いて蒸気吐出口１０８ａが開放されている場合にのみ蒸気１０６がノズル５１のメニスカス面５１ａにあたるようになっている。シャッタ以外でも蒸発誘導管路を封止する様な構成でもよく、例えば、ピンチローラで蒸気誘導管路を封止しても良い。

ノズル面清掃部９４は、ノズル面５０Ａに付着したインクや（蒸気１０６によって生じた）水滴等の汚れを掻き落すブレード（クリーニングブレード）６６と、ブレード６６を支持台９８に固定する固定部材１１２とから構成される。固定部材１１２の中にはブレード６６によって掻き落されたインクや水滴等を吸収する吸収部材がブレード６６に接するように配置されている。これらの材質は特に限定はされないが、例えば、ブレード６６はノズル面５０Ａを摺接する際隙間ができないようにノズル面５０Ａに密着するとともに、ノズル面５０Ａを傷付けないことが必要とされ、ゴムなどの弾性部材で構成されることが好ましく、また吸収部材は水分をよく吸収するようにスポンジ等で構成されていることが好ましい。

これらの蒸気用液供給部９０、蒸気発生部９２及びノズル面清掃部９４が設置された支持台９８は、シャフト９６上を図示を省略した駆動機構により、図８中に矢印Ｆで示したように印字ヘッド５０の長手方向に沿って移動可能にシャフト９６に設置されている。

すなわち、支持台９８をシャフト９６上を矢印Ｆのように移動させながら、加湿が必要なノズル５１の位置に蒸気吐出口１０８ａが来たときにシャッタ１１０をずらして蒸気吐出口１０８ａを開放して蒸気１０６がノズル５１のメニスカス面５１ａにあてられる。そして、蒸気１０６によって、増粘したインクの粘度を下げ、固くなったインクを柔らかくした後、引き続きブレード６６でノズル面５０Ａに付着した蒸気を拭き取るようになっている。

図９は、加湿機構６５を図８の下方から見た場合の、蒸気吐出口とシャッタ及びブレードの位置を簡略化して示す底面図である。

図９に示すように、加湿機構６５の支持台９８は、印字ヘッド５０の幅（短手）方向を覆い、一方の端をシャフト９６に支持され印字ヘッド５０の長手方向に（図９の右から左方向に）移動可能となっている。

また、支持台９８上に配置されたブレード６６は、支持台９８の移動に伴い、印字ヘッド５０のノズル面５０Ａ全体をワイピング可能なように、ノズル面５０Ａの幅方向を端から端までカバーしている。

蒸気吐出口１０８ａは、支持台９８上に複数箇所（図９では２箇所）設けられており、それぞれがノズル面５０Ａ上に２次元マトリクス状に配列されたノズル５１の一部を含み、全体として印字ヘッド５０の幅（短手）方向をカバーし、支持台９８の移動に伴って、全ノズル５１をカバーし得るように配置されている。

図９に示す例では、印字ヘッド５０の幅（短手）方向に並ぶノズル列の一部、例えばノズル５１−１を含む位置と、ノズル５１−２を含む位置とにそれぞれ蒸気吐出口１０８ａが位置するような位置関係で支持台９８上に蒸気吐出口１０８ａが配置されている。

なお、ノズル５１−１を含む位置の蒸気吐出口１０８ａのシャッタ１１０は、図９に矢印で示すように横にスライドして蒸気吐出口１０８ａを開放し、蒸気をノズル５１−１に当てるようになっている。また、ノズル５１−２を含む位置の蒸気吐出口１０８ａのシャッタ１１０は閉じた状態となっており、ノズル５１−２には蒸気が当たらないようになっている。

このように、蒸気吐出口１０８ａに設けられたシャッタ１１０を開閉することによって、ノズル面５０Ａ上に２次元的に配列されたノズル５１のうち、長時間の不吐出等なんらかの原因によって粘度が上昇していると思われるノズル５１等、加湿が必要なノズル５１に対して選択的に蒸気を当てるようにする。

なお、蒸気吐出口１０８ａの個数や配置は、ここに示す例には限定されず、支持台９８の移動に伴ってノズル面５０Ａに形成されたすべてのノズル５１に対して加湿が可能であればよい。また、印字ヘッド５０幅方向の１列のノズル５１全体をカバーする１つの蒸気吐出口１０８ａに複数のシャッタ１１０を設置して、部分的に蒸気を吐出できるようにしてもよい。

加湿が必要なノズル５１の選択は、前述したようにプリント制御部８０によって、印字検出部２４による各ノズル５１の吐出状況から判断し、吐出不良のノズル５１を選択する他、印字データに基づいて各ノズル５１の稼動状況を判断し、各ノズル５１からの吐出インターバルを積算し、長時間吐出が行われないノズル５１を選択するようになっている。

以下、本実施形態の作用を説明する。

加湿機構６５を動作させるにあたり、まず蒸気をあてて加湿すべきノズル５１を選択する。加湿すべきノズル５１の選択は、プリント制御部８０において、印字検出部２４による不吐出検出、または印字データに基づいた一定時間吐出が行われない稼動率の低いノズル５１を検出することによって行われる。

すなわち、プリント制御部８０において、印字検出部２４の検出結果から不吐出のノズル５１が検出され、あるいは印字データに基づいて一定時間吐出が行われない稼働率の低いノズル５１が検出された場合に、加湿機構６５でこの選択されたノズル５１内のインクを加湿してインクの粘度を下げて柔らかくし、予備吐出を行うことによってノズルを回復する。

なお、ここで稼働率の低いノズル５１を選択するに当たって、各ノズル５１毎の稼働率を比較して他よりも稼働率の低いノズル５１を選択するようにしてもよいし、予め一定の閾値を設定しておき、吐出しない時間がこの閾値を超えた場合にそのノズル５１を選択するようにしてもよい。

そこで、印字検出部２４により不吐出ノズルを検出した場合、あるいはプリント制御部８０により一定時間不吐出のノズル５１を検出した場合に、まず加湿機構６５の蒸気発生部９２のヒータ１０４の電源をオンにする。蒸気用液供給部９０の蒸気用液供給管１０２により常に蒸気用液（例えば、インクが水系インクであれば蒸留水）が蒸気発生部９２に供給されており、ヒータ１０４が加熱されると直ちに蒸気が発生するようになっている。

次に印字ヘッド５０を所定の退避位置まで退避する。例えば、印字ヘッド５０をそのままの位置で真上に上昇させて退避位置（ブレード６６が接触しない位置）で待機する。そして、印字ヘッド５０が上昇してできた空間に加湿機構６５を移動させる。このとき、シャフト９６は印字ヘッド５０の長手方向に沿って略平行に配置されており、加湿機構６５がシャフト９６に沿って移動することにより、印字ヘッド５０の下側に加湿機構６５が入り込み、印字ヘッド５０の長手方向に沿って移動するようになっている。

加湿機構６５をシャフト９６に沿って（印字ヘッド５０の長手方向に略平行に）移動させ、加湿機構６５の蒸気吐出口１０８ａが、上で選択された加湿すべきノズル５１の直下の位置に来たらそこで加湿機構６５を一度停止し、その蒸気吐出口１０８ａを閉じていたシャッタ１１０をスライドさせて蒸気吐出口１０８ａを開いて蒸気１０６をノズル５１の直下から内部に向かって当てるようにする。この蒸気１０６を当てる時間は、予めタイマによって所定時間を設定しておくようにしてもよい。

この所定時間が経過したら蒸気１０６を発生させるヒータ１０４の電源をオフにして、シャッタ１１０を閉じる。印字ヘッド５０をワイプ位置まで下げブレード６６を接触させる。その後、加湿機構６５をシャフト９６に沿って（例えば図８に、矢印Ｆで示す方向に）移動させ、蒸気１０６を当てた後のノズル面５０Ａをブレード６６でワイピングするようにする。

ブレード６６でワイピングすることにより、ノズル面５０Ａに付いた水滴等が回収され、ブレード６６の下方に設置された吸収部材によって吸収される。ワイプ終了後ヘッド退避位置まで印字ヘッド５０を上げる。加湿機構６５は、次の加湿が必要なノズル５１へ移動する。加湿機構６５は印字ヘッド５０長手方向に沿って移動する。

加湿機構６５は、このようにして印字ヘッド５０のノズル面５０Ａ全面をカバーした後、退避位置まで移動する。

その後、加湿機構６５に代えて今度はキャップ６４を印字ヘッド５０の下に移動させ、ノズル面５０Ａをキャップ６４で覆い、キャップ６４に向けて予備吐出を行う。このとき、加湿機構６５により蒸気１０６を当ててインクの粘度を下げてあるため、通常では吐出できないようなインクも予備吐出によって吐出することが可能である。これによって、不吐出等のノズル５１が回復される。

予備吐出の後、印字ヘッド５０を元の位置に戻して印字を再開する。このとき、最初に不吐出が検出されている場合には、通常の印字を行う前に、不吐出検出用のパターン等を印字して、これを印字検出部２４で検出して、再度吐出チェックを行い、完全にノズル５１が回復していることを確認してから通常の印字を再開することが好ましい。

ここで、もしまた不吐出が検出された場合には、再度加湿機構６５によって、その不吐出のノズル５１に対して蒸気１０６を当てた後に再度予備吐出を行うようにする。あるいは、直ちに印字ヘッド５０にキャップ６４をあてて吸引動作を行うようにしてもよい。

しかし、本実施形態の場合、加湿機構６５によって蒸気１０６を当ててから予備吐出を行うようにしているため、もともと不吐出の場合であっても、吸引することなく、ほとんど予備吐出でノズル５１の回復が可能であり、大量にインクを消費する吸引の回数を削減することができる。

このように、本実施形態においては、印字ヘッドのノズル面に蒸気を当てる手段（加湿機構）を持ち、その際選択的にノズルに蒸気を当てることができるようにしたため、例えば一定時間吐出が行われない、稼働率の低いノズルに蒸気を当てることで、不吐出や不適切吐出を防止することができる。

また、不吐出検出によって検知されたノズルに蒸気を当てて、予備吐出することで、不吐出ノズルを回復することができ、吸引の回数を減らすことができ、吸引による無駄インク量を削減することができる。

さらに、加湿が必要なノズルにのみ選択的に蒸気を当てることができるため、正常なノズルには蒸気を当てずに済むため、例えば、濃度や粘度等のインクの特性の変化を抑えることができる。

また、加湿機構を印字ヘッドの長手方向（主走査方向）に移動させる移動手段を持ち、複数のノズルに対してまとめてブロック単位で蒸気を当てるようにし、蒸気を当てた後、ノズル面に付いた余分な蒸気（水滴）を拭き取るように、加湿機構にブレードを一体化して取り付けることで、トータルの加湿時間を短縮するとともに、余分の水分がノズル面に残らないようにすることができる。

また、蒸気吐出口近傍にシャッタ機構を設け、シャッタを開閉することで蒸気が吐出する場所を変えるようにすることで、蒸気を当てる印字ヘッドの幅方向（副走査方向）のノズルを選択することができる。

また、上述したように、加湿機構を印字ヘッド長手方向（主走査方向）に移動させながら（スキャンさせながら）、ノズル面全体に蒸気を吹き掛けることで、インク吐出方向に影響を与える静電気の帯電を防止することができるとともに、ノズル面の汚れを蒸気で浮かせることで、ノズル面の清掃を容易とすることも可能となる。

なお、ノズル面に蒸気を吹き掛ける手段である加湿機構は、一つの印字ヘッドに一つずつ設置する必要はなく、複数の印字ヘッドに対して一つの加湿機構を用意して、複数の印字ヘッドで一つの加湿機構を共有するようにしてもよい。

以上、本発明の液体吐出装置及びこれを備えた画像形成装置について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。

本発明に係る画像形成装置としてのインクジェット記録装置の一実施形態の概略を示す全体構成図である。 図１に示したインクジェット記録装置の印字部周辺の要部平面図である。 印字ヘッドの構造例を示す平面透視図である。 圧力室の構造例を示す、図３中の４−４線に沿った断面図である。 印字ヘッドの他の例を示す平面図である。 本実施形態のインクジェット記録装置におけるインク供給系の構成を示した概要図である。 本実施形態のインクジェット記録装置のシステム構成を示す要部ブロック図である。 本実施形態に係る加湿機構を示す一部断面図を含む概略構成図である。 加湿機構を下から見た場合の、蒸気吐出口とシャッタ及びブレードの位置を簡略化して示す底面図である。

符号の説明

１０…インクジェット記録装置、１２…印字部、１４…インク貯蔵／装填部、１６…記録紙、１８…給紙部、２０…デカール処理部、２２…吸着ベルト搬送部、２４…印字検出部、２６…排紙部、２８…カッター、３０…加熱ドラム、３１、３２…ローラー、３３…ベルト、３４…吸着チャンバー、３５…ファン、３６…ベルト清掃部、４０…加熱ファン、４２…後乾燥部、４４…加熱・加圧部、４５…加圧ローラー、４８…カッター、５０…印字ヘッド、５０Ａ…ノズル面、５１…ノズル、５２…圧力室、５３…インク供給口、５４…圧力室ユニット、５５…共通流路、５６…振動板（共通電極）、５７…個別電極、５８…圧電素子、６０…インクタンク、６２…フィルタ、６４…キャップ、６５…加湿機構、６７…吸引ポンプ、６８…回収タンク、７０…通信インターフェース、７２…システムコントローラ、７４…画像メモリ、７６…モータドライバ、７８…ヒータドライバ、８０…プリント制御部、８２…画像バッファメモリ、８４…ヘッドドライバ、８６…ホストコンピュータ、８８…モータ、８９…ヒータ、９０…蒸気用液供給部、９２…蒸気発生部、９４…ノズル面清掃部、９６…シャフト、９８…支持台、１００…蒸気用液、１０２…蒸気用液供給管、１０４…ヒータ、１０６…蒸気、１０８…蒸気誘導管、１０８ａ…蒸気吐出口、１１０…シャッタ、１１２…固定部材

Claims (9)

1. 液体を吐出する複数のノズルを有する吐出ヘッドと、
   前記複数のノズルから所定のノズルを選択するノズル選択手段と、
   前記選択された所定のノズルを含むノズル周辺に蒸気を当てる加湿機構を有し、
   前記吐出ヘッドの複数のノズルに対して選択的に蒸気を当てるようにしたことを特徴とする液体吐出装置。
2. 前記加湿機構は、前記ノズルに対向する側で蒸気を発生させ、前記ノズルに対向する側から前記ノズルに向かって蒸気を当てるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
3. 前記ノズル選択手段は、前記ノズルから液体を吐出するためのデータに基づいて、液体の吐出頻度が他のノズルよりも低いノズルを選択することを特徴とする請求項１または２に記載の液体吐出装置。
4. 請求項１または２に記載の液体吐出装置であって、さらに、前記ノズルからの液体の吐出状況を検出する不吐出検出手段を有し、前記ノズル選択手段は、前記不吐出検出手段が検出した吐出状況に応じてノズルを選択することを特徴とする液体吐出装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の液体吐出装置であって、さらに、前記加湿機構を前記吐出ヘッドのノズルが形成されたノズル面に対して相対移動させる移動手段を備えたことを特徴とする液体吐出装置。
6. 前記加湿機構は、前記複数のノズルのうちいくつかをまとめて１ブロックとして蒸気を当てることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
7. 前記加湿機構は、前記ノズルに対して蒸気を吐出する蒸気吐出口を開閉するためのシャッタ機構を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
8. 前記加湿機構は、前記ノズルに対して蒸気を当てたことにより前記ノズル面に付着した蒸気を拭き取るためのブレードを有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の液体吐出装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
   

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