JP2006095774A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 記録媒体にインクを定着させる場合に生ずる気化したインク溶媒を再利用可能となるように回収する。
【解決手段】 記録媒体に対して液体を吐出する液体吐出ヘッドと、前記液体吐出ヘッドによって前記記録媒体に吐出された前記液体を、前記液体の溶媒を気化させることによって定着させる定着手段と、前記定着手段により気体状態となった前記液体の溶媒を液化して回収する溶媒回収手段と、前記溶媒回収手段によって回収された溶媒を貯蔵する回収溶媒貯蔵手段と、を備えたことを特徴とする画像形成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１

Description

本発明は画像形成装置に係り、特に、ノズルから液滴を吐出して記録媒体上に画像を形成する画像形成装置に関する。

インクジェット方式の画像形成装置は、印字ヘッドに備えられるノズルよりインクを吐出して記録媒体上に画像を形成する。このような画像形成装置では、印字ヘッドの性能上、水や有機溶媒等の溶媒（インク溶媒）を大量に含んだ低粘度インクが用いられることが多い。

このような低粘度インクを用いた場合、記録媒体上に吐出されたインクを定着させるために、ヒータ等による定着手段によって、記録媒体上のインクから溶媒の除去が行われる。このとき溶媒は気化して装置内部等に放出されるので、装置内の湿度上昇を招いて結露等が生じ、印刷結果に悪影響を及ぼす場合がある。

そこで特許文献１には、記録媒体上にインクを定着させる場合に生ずる装置内の結露を防止した液体噴射記録装置が開示されている。同文献によれば、この液体噴射記録装置には、気化したインク溶媒の回収手段として、シリカゲル又は活性炭等の気体吸着剤を含んだ気体吸着シートや、気体状態のインク溶媒を液化回収する放熱性金属板が設けられている。
特開平３−１４７８５０号公報

しかしながら、インク溶媒の回収手段として気体吸着シートが用いられる場合、大量かつ高速な印刷のように多量のインクが消費されると、定着手段によって気化させられたインク溶媒が多量に放出されるので、気体吸着シートを頻繁に交換しなければならなくなる。気体吸着シートはシリカゲル又は活性炭等の気体吸着剤を含んでいるため、その交換は容易ではない。気体吸着シートの交換が行われなければ、装置内に結露が発生して、印刷結果に悪影響を与える。

また定着手段によって多量に放出された気体状態のインク溶媒は、気体吸着シートによって回収されても再利用されず、インク溶媒の有効利用は行われていない。

放熱性金属板の場合も同様に、放熱性金属板に付着した液体状態のインク溶媒は、放熱性金属板の端部等に設置される吸湿部材に吸収されるため、多量のインク溶媒が放出されると、吸湿部材を頻繁に交換しなければならなくなる。さらに放熱性金属板の場合には、その周辺部との温度差を利用して気体状態のインク溶媒を液化して回収するため、放熱性金属板の放熱が追いつかなくなり、周辺部との温度差がなくなってくると、インク溶媒を十分に回収できなくなり、その結果、装置内に結露が生じてしまう恐れがある。

このように従来のインク溶媒の回収手段は、多量のインク溶媒が放出されるような場合には適しておらず、ユーザにとってメンテナンス性が悪いだけでなく、気体吸着シートや放熱性金属板によって回収されたインク溶媒は再利用されずに、インク溶媒の無駄な消費が行われていた。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、記録媒体にインクを定着させる場合に生ずる気化したインク溶媒を再利用可能となるように回収する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、記録媒体に対して液体を吐出する液体吐出ヘッドと、前記液体吐出ヘッドによって前記記録媒体に吐出された前記液体を、前記液体の溶媒を気化させることによって定着させる定着手段と、前記定着手段により気体状態となった前記液体の溶媒を液化して回収する溶媒回収手段と、前記溶媒回収手段によって回収された溶媒を貯蔵する回収溶媒貯蔵手段と、を備えた画像形成装置を提供する。

本発明によれば、液体吐出ヘッドから記録媒体に吐出された液体は、定着手段によって液体中の溶媒が気化して定着する。気化した溶媒は溶媒回収手段によって液化回収されて回収溶媒貯蔵手段に貯蔵されるので、溶媒の再利用が可能になる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置であって、前記溶媒回収手段は、圧縮式の除湿手段であることを特徴とする。

請求項２の態様によれば、圧縮式の除湿手段は、従来の気体吸着シート等のように能動的に溶媒を吸着する方式に比べて、多量の溶媒を回収することができる。また、頻繁な交換部材はないためメンテナンス性が向上する。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置であって、前記溶媒回収手段が発生する熱エネルギーを、前記定着手段のエネルギーの少なくとも一部とすることを特徴とする。

請求項３の態様によれば、溶媒回収手段が発生する熱エネルギーを定着手段のエネルギーの一部として再利用することができる。従って、記録媒体上の液体を定着させるためのエネルギー効率が向上する。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置であって、少なくとも前記定着手段を内部に含む筐体の内部と外部の絶対湿度が略等しくなるように、前記定着手段と前記溶媒回収手段を制御する制御手段を備えたことを特徴とする。

請求項４の態様によれば、筐体内部と筐体外部の絶対湿度が略等しくなるように定着手段と溶媒回収手段を制御することによって、定着手段によって液体が定着した記録媒体が筐体外部に排出される際に生じるカール量を低減することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の画像形成装置であって、さらに、前記回収溶媒貯蔵手段に貯蔵された溶媒を、前記液体吐出ヘッドに供給される液体に混合する混合手段を備えたことを特徴とする。

請求項５の態様によれば、回収溶媒貯蔵手段に貯蔵された溶媒を、液体吐出ヘッドに供給される液体の粘度調整や液調合に再利用することが可能になる。

請求項６に記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の画像形成装置であって、さらに、前記回収溶媒貯蔵手段に貯蔵された溶媒を、前記液体吐出ヘッドの吐出面を清掃する清掃液として利用する洗浄手段を備えたことを特徴とする。

請求項６の態様によれば、回収溶媒貯蔵手段に貯蔵された溶媒を、液体吐出ヘッドのノズル面の清掃に再利用することが可能になる。

本発明によれば、液体吐出ヘッドから記録媒体に吐出された液体は、定着手段によって液体中の溶媒が気化して定着する。気化した溶媒は溶媒回収手段によって液化回収されて回収溶媒貯蔵手段に貯蔵されるので、溶媒の再利用が可能になる。

以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。

〔インクジェット記録装置の全体構成〕
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に示すように、このインクジェット記録装置１０は、インク（水性インク）の色毎に設けられた複数の印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙを有する印字部１２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、印字された画像面を乾燥させる乾燥部４２と、を筐体１１０の内部に備えると共に、筐体１１０の排出口１１０Ａから印画済みの記録紙（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（不図示）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（不図示）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。

すなわち、印字部１２を構成する各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙは、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、乾燥部４２が設けられている。乾燥部４２は、記録紙１６に印字された画像面を定着させる手段としての乾燥ヒータ１００と、乾燥ヒータ１００によって気化した溶媒を回収する手段としての水分回収装置９０と、水分回収装置によって回収された溶媒を貯蔵する回収タンク９２と、を備える。なお、乾燥部４２の構成等については後述する。

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（不図示）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。

〔印字ヘッドの構造〕
次に、印字ヘッドの構造について説明する。インク色ごとに設けられている各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｍ、１２Ｃ、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示すものとする。

図２（ａ）は印字ヘッド５０の構造例を示す平面透視図であり、図２（ｂ）はその一部の拡大図である。また、図３は印字ヘッド５０の他の構造例を示す平面透視図であり、図４は１つの液滴吐出素子（１つのノズル５１に対応したインク室ユニット）の立体的構成を示す断面図（図２中４−４線に沿う断面図）である。

記録紙１６上に印字されるドットピッチを高密度化するためには、印字ヘッド５０におけるノズルピッチを高密度化する必要がある。本例の印字ヘッド５０は、図２乃至図４に示したように、インク滴の吐出口であるノズル５１と、各ノズル５１に対応する圧力室５２等からなる複数のインク室ユニット（液滴吐出素子）５３を千鳥でマトリクス状に（２次元的に）に配置させた構造を有し、これにより、印字ヘッド長手方向（紙送り方向と直交する方向）に沿って並ぶように投影される実質的なノズル間隔（投影ノズルピッチ）の高密度化を達成している。

また、図２の構成に代えて、図３に示すように、複数のノズル５１が２次元に配列された短尺のヘッドユニット５０’を千鳥状に配列して繋ぎ合わせることで記録紙１６の全幅に対応する長さのノズル列を有するフルラインヘッドを構成してもよい。

各ノズル５１に対応して設けられている圧力室５２は、その平面形状が概略正方形となっており（図２（ａ），（ｂ）参照）、対角線上の両隅部にノズル５１と供給インクの流入口（供給口）５４が設けられている。

図４に示すように、圧力室５２は供給口５４を介して共通流路５５と連通されている。共通流路５５はインク供給源たるインクタンク（図４中不図示、図８中符号６０として記載）と連通しており、インクタンク６０から供給されるインクは図４の共通流路５５を介して各圧力室５２に分配供給される。

圧力室５２の天面を構成している加圧板（共通電極）５６には個別電極５７を備えたアクチュエータ５８が接合されており、個別電極５７と共通電極５６に駆動電圧を印加することによってアクチュエータ５８が変形して圧力室５２の容積が変化し、これに伴う圧力変化によりノズル５１からインクが吐出される。なおアクチュエータ５８には、ピエゾ素子などの圧電体が好適に用いられる。インク吐出後、共通流路５５から供給口５４を通って新しいインクが圧力室５２に供給される。

かかる構造を有する多数のインク室ユニット５３を図５に示す如く、主走査方向に沿う行方向及び主走査方向に対して直交しない一定の角度θを有する斜めの列方向とに沿って一定の配列パターンで格子状に配列させた構造になっている。

すなわち、主走査方向に対してある角度θの方向に沿ってインク室ユニット５３を一定のピッチｄで複数配列する構造により、主走査方向に並ぶように投影されたノズルのピッチＰはｄ× cosθとなり、主走査方向については、各ノズル５１が一定のピッチＰで直線状に配列されたものと等価的に取り扱うことができる。このような構成により、主走査方向に並ぶように投影されるノズル列が高密度のノズル構成を実現することが可能になる。

なお、印字可能幅の全幅に対応した長さの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には、（１）全ノズルを同時に駆動する、（２）ノズルを片方から他方に向かって順次駆動する、（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等が行われ、用紙の幅方向（用紙の搬送方向と直交する方向）に１ライン又は１個の帯状を印字するようなノズルの駆動を主走査と定義する。

特に、図５に示すようなマトリクス状に配置されたノズル５１を駆動する場合は、上記（３）のような主走査が好ましい。すなわち、ノズル５１-11 、５１-12 、５１-13 、５１-14 、５１-15 、５１-16 を１つのブロックとし（他にはノズル５１-21 、…、５１-26 を１つのブロック、ノズル５１-31 、…、５１-36 を１つのブロック、…として）、記録紙１６の搬送速度に応じてノズル５１-11 、５１-12 、…、５１-16 を順次駆動することで記録紙１６の幅方向に１ラインを印字する。

一方、上述したフルラインヘッドと用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なるライン）の印字を繰り返し行うことを副走査と定義する。

本発明の実施に際してノズルの配置構造は図示の例に限定されない。また、本実施形態では、ピエゾ素子（圧電素子）に代表されるアクチュエータ５８の変形によってインク液滴を飛ばす方法が採用されているが、本発明の実施に際して、インクを吐出させる方式は特に限定されず、ピエゾ方式に代えて、ヒータ等の発熱体によってインクを加熱して気泡を発生させ、その圧力でインク滴を飛ばすサーマルジェット方式等、各種方式を適用できる。

〔乾燥部の構成〕
次に、本発明の特徴である乾燥部４２の構成について図１を用いて説明する。

図１に示すように、印字部１２の紙搬送方向下流側（図１中右方向）に配置された乾燥部４２は、水分回収装置９０と、回収タンク９２と、乾燥ヒータ１００とから主に構成される。水分回収装置９０、回収タンク９２及び乾燥ヒータ１００は筐体１１０内部に設けられている。

乾燥ヒータ１００は、記録紙１６に印字された画像面を定着させる手段であり、記録紙１６の印字裏面側に配置され、記録紙１６に対して加熱を行う。記録紙１６上のインクが加熱されると、インク溶媒は気化して、記録紙１６上にインクが定着する。本実施例で用いられるインクは水性インクであり、乾燥ヒータ１００によって、インク溶媒である水は水蒸気となって筐体１１０内部に蒸発する。

水分回収装置９０は、気化したインク溶媒を液化して回収する手段である。本実施形態では、筐体１１０内部の空気の除湿を行うことによって、気化した状態の水蒸気を水に液化して回収する。

水分回収装置９０は、例えば、公知のコンプレッサー式除湿装置やデシカント式除湿装置が用いられる。このような除湿装置は、従来の気体吸着シート等のように能動的にインク溶媒を吸着する方式に比べて、多量のインク溶媒を回収することができる。また、頻繁な交換部材はないためメンテナンス性が向上する。

水分回収装置９０には、吸気管９４及び排気管９６が接続されている。吸気管９４の吸気口９４Ａは筐体１１０内部に配置され、排気管９６の排気口９６Ａは筐体１１０外部に配置されている。

吸気管９４の吸気口９４Ａ付近には、筐体１１０内部の空気を水分回収装置９０内部に吸い込むための吸気用ファン９８が設けられている。また排気管９６の排気口９６Ａ付近には、水分回収装置９０が除湿を行う際に発生する熱を筐体１１０外部に排出するための排気ファン９９が設けられている。

筐体１１０は、記録紙１６の排出口１１０Ａと排気口９６Ａ以外は密封された構造を有し、筐体１１０内部への吸気は、排出口１１０Ａ又は排気口９６Ａから行われる。

排気管９６の一部には、管路内部の熱を管路外部に放出する放熱部９６Ｂが形成されている。図１に示すように、放熱部９６Ｂは、記録紙１６を挟んで、乾燥ヒータ１００と対向する位置に配置され、乾燥ヒータ１００と共に、記録紙１６上のインクに対して加熱する。なお放熱部９６Ｂの構成は、図１の実施例に限定されるものでない。例えば、乾燥ヒータ１００と同様に、印字裏面側（図１中記録紙１６の下側）から加熱する構成でもよい。

図６は、乾燥部４２の熱の流れを示した説明図である。上述したように、水分回収装置９０が除湿によって発生する熱のうち、一部の熱Ｑｗ１は筐体１１０外部に放出されるが、残りの熱Ｑｗ２は有効利用分として、乾燥ヒータ１００が発生する熱Ｑｎと共に、記録紙１６上のインクに加えられる。すなわち、記録紙１６の画像面を定着させる定着手段の熱量は、乾燥ヒータ１００が発生する熱Ｑｎに、水分回収装置９０の発生熱の一部Ｑｗ２を加えた量となる。これにより、定着手段のエネルギー効率が向上する。

図１において、回収タンク９２は、水分回収装置９０によって液化され回収されたインク溶媒を貯蔵するタンクである。本実施例では水性インクが用いられるため、インク溶媒である水が回収タンク９２に貯蔵される。

なお図１に示した回収タンク９２は、水分回収装置９０とは別に、筐体１１０内部に設けられているが、この形態に限定されるものでなく、回収タンク９２に貯蔵されたインク溶媒を再利用可能となるように構成されていればよい。例えば、水分回収装置９０と回収タンク９２を一体的に構成してもよいし、回収タンク９２を筐体１１０外部に配置してもよい。

また回収タンク９２は着脱可能に構成されることが好ましい。回収タンク９２に貯蔵されたインク溶媒を再利用することが容易となり、ユーザの利便性が向上する。

図１に示したインクジェット記録装置１０には、筐体１１０内部及び外部に、温湿度検出器１１２、１１４がそれぞれ配置されている。温湿度検出器１１２、１１４は、その設置場所周辺部の温度及び相対湿度を検出する。

本実施形態では、排出口１１０Ａを通って筐体１１０外部に排出される記録紙１６のカール量を減少させるために、筐体１１０内部と筐体１１０外部の絶対湿度が略等しくなるように乾燥ヒータ１００、水分回収装置９０及び排気ファン９９の制御を行う。そのため温湿度検出器１１２、１１４は、それぞれ排出口１１０Ａに近設されていることが好ましい。

かかる構成により、記録紙１６上に着弾したインクが乾燥ヒータ１００と放熱部９６Ｂによって加熱されると、インク溶媒である水は水蒸気となって筐体１１０内部に蒸発する。これにより、インク溶媒の除去された記録紙１６の画像面は定着する。

一方、気化したインク溶媒は、吸気ファン９８によって、吸気口９４Ａから吸気管９４を通って水分回収装置９０に送られる。水分回収装置９０はインク溶媒を液化する。そして、液化したインク溶媒は回収タンク９２に貯蔵される。本実施例ではインク溶媒である水が回収タンク９２に貯蔵される。

水分回収装置９０が除湿の際に発生する熱の一部は、排気管９６の一部に形成された放熱部９６Ｂから記録紙１６上の画像面に対する加熱に利用される。なお残りの熱は、排気ファン９９によって、排気管９６を通って排気口９６Ａから筐体１１０外部に放出される。

このようにして記録紙１６上の画像面が定着させられると、記録紙１６は、加熱・加圧部４４、カッター４８を介して、排出口１１０Ａから筐体１１０外部の排出部２６に排出される。

このとき、筐体１１０内部と筐体１１０外部の絶対湿度は略等しくなるように乾燥ヒータ１００、水分回収装置９０及び排気ファン９９が制御されているため、記録紙１６のカール量は抑えられた状態で、筐体１１０外部の排出部２６に排出される。

〔制御系の説明〕
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、温湿度検出手段１１２、１１４、モータドライバ７６、ヒータドライバ７７、ファンドライバ７８、水分回収装置駆動部７９、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（不図示）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。

温湿度検出器１１２、１１４は、筐体１１０内部、外部の温度と相対湿度をそれぞれ検出し、それらの検出結果はシステムコントローラ７２に対して送られる。

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７７、ファンドライバ７８、水分回収装置駆動部７９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、乾燥部４２（図１参照）の乾燥ヒータ１００、排気ファン９９、水分回収装置９０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。またヒータドライバ７７、ファンドライバ７８、水分回収装置駆動部７９は、それぞれシステムコントローラ７２からの指示に従って乾燥ヒータ１００、排気ファン９９、水分回収装置９０を駆動するドライバ（駆動回路）である。

システムコントローラ７２は、温湿度検出器１１２、１１４から送られてくる筐体１１０内部と筐体１１０外部の温度、相対湿度、さらにプリント制御部８０から送られてくる印字ヘッド５０のインク吐出量から、筐体１１０内部と筐体１１０外部での絶対湿度が略等しくなるように乾燥ヒータ１００、水分回収装置９０及び排気ファン９９を制御する。乾燥部４２と排出部２６の絶対湿度を略等しくなるように制御することによって、筐体１１０内部から排出口１１０Ａを通って筐体１１０外部に排出される記録紙１６のカール量を減少させることができる。

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。

またプリント制御部８０は、上記の処理を行うと共に、画像メモリ７４内の画像データ（プリントサイズ、枚数、絵柄、印字速度等）から印字ヘッド５０のインク吐出量を算出して、システムコントローラ７２に対して送る。

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（不図示）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。

〔インク供給系の構成〕
図８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。同図に示すように、インクジェット記録装置１０は、インク供給タンク６０と印字ヘッド５０との間にサブタンク６１を備え、さらに回収タンク９２を備えている。

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。

サブタンク６１は、印字ヘッド５０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。インクタンク６０とサブタンク６１の間の流路１５２には、フィルタＦ１と、ポンプＰ１が設けられている。フィルタＦ１は異物や気泡を除去し、そのメッシュサイズは、ノズル径と同等若しくはノズル径以下とすることが好ましい。またポンプＰ１の駆動によって、インクタンク６０内のインクがサブタンク６１に供給されるように構成されている。

サブタンク６１と印字ヘッド５０との間の流路１５４には、流路１５２と同様に、フィルタＦ２とポンプＰ２が設けられており、ポンプＰ２の駆動によってサブタンク６１から印字ヘッド５０にインクが供給される。

インクジェット記録装置１０には、ノズル５１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手段としてのキャップ６４と、ノズル面５０Ａの清掃手段としてのクリーニングブレード６６とが設けられている。これらキャップ６４及びクリーニングブレード６６を含むメンテナンスユニットは、不図示の移動機構によって印字ヘッド５０に対して相対移動可能であり、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、図示せぬ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をキャップ６４で覆う。

クリーニングブレード６６は、ゴムなどの弾性部材や多孔質部材で構成されており、図示せぬブレード移動機構により印字ヘッド５０のノズル面５０Ａに摺動可能である。ノズル面５０Ａにインク滴又は異物が付着した場合、クリーニングブレード６６をノズル面５０Ａに摺動させることでノズル板表面を拭き取り、ノズル面５０Ａを清浄する。

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、その劣化インクを排出すべくキャップ６４に向かって予備吐出が行われる。

また、印字ヘッド５０内のインク（圧力室内）に気泡が混入した場合、印字ヘッド５０にキャップ６４を当て、吸引ポンプＰ３で圧力室内のインク（気泡が混入したインク）を吸引により除去する。この吸引動作は、初期のインクの印字ヘッド５０への装填時、或いは長時間の停止後の使用開始時にも粘度上昇（固化）した劣化インクの吸い出しが行われる。

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。従って、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。また、ノズル面５０Ａの清掃手段として設けられているクリーニングブレード６６等のワイパーによってノズル面５０Ａの汚れを清掃した後に、このワイパー摺擦動作によってノズル５１内に異物が混入するのを防止するためにも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、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たりすると、上記予備吐出ではインクを吐出できなくなるため、以下に述べる吸引動作を行う。

すなわち、ノズル５１や圧力室５２のインク内に気泡が混入した場合、或いはノズル５１内のインク粘度があるレベル以上に上昇した場合には、アクチュエータ５８を動作させてもノズル５１からインクを吐出できなくなる。このような場合、印字ヘッド５０のノズル面に、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Ｐ３で吸引する動作が行われる。

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予備吐出を行うことが好ましい。

このような予備吐出又は吸引動作によってキャップ６４に回収されたインクは、キャップ６４とサブタンク６１との間の流路１５６に設けられたポンプＰ３の駆動によって、サブタンク６１に供給される。このとき、流路１５６には、フィルタＦ３が設けられており、サブタンク６１への異物等の混入が防止されている。

回収タンク９２には、流路１５８を介して、水分回収装置９０の除湿により回収されたインク溶媒である水が貯蔵されている。回収タンク９２から延びている流路１６０は、流路１６２、１６４に分岐している。

流路１６２はクリーニングブレード６６の上方に延びており、ポンプＰ４の駆動によって、回収タンク９２に貯蔵されたインク溶媒である水がクリーニングブレード６６に滴下されるように構成されている。このように回収タンクに貯蔵された水は、印字ヘッド５０のノズル面５０Ａを清掃する清掃液として利用される。

流路１６４はサブタンク６１の上方に延びており、ポンプＰ５の駆動によって、回収タンク９２に貯蔵されたインク溶媒である水がサブタンク６１に供給される。

このようにサブタンク６１には、インクタンク６０から供給されるインク、キャップ６４により回収されたインクに加え、さらに回収タンク９２に貯蔵されたインク溶媒である水が供給される。

サブタンク６１内には混合手段としてのファン１６４が内設されており、このようにサブタンク６１に供給されたインク及びインク溶媒である水は、ファン１６４によって混合され、粘度が均一となるように調整される。また固体状のインクをサブタンク６１に入れておき、回収タンク９２から供給されるインク溶媒である水を、サブタンク６１内でファン１６４によって混合して、インクを調合するようにしてもよい。このようにサブタンク６１内において粘度調整又は調合されたインクは、前述の通り、流路１５４を通って、印字ヘッド５０に供給される。

以上、本発明に係る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。 （ａ）は印字ヘッドの構造例を示す平面透視図であり、（ｂ）はその一部の拡大図である。 印字ヘッドの他の構造例を示す平面透視図である。 図２中４−４線に沿う断面図である。 図２に示した印字ヘッドのノズル配列を示す拡大図である。 乾燥部の熱の流れを示した説明図 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 インクジェット記録装置のインク供給系の構成を示した概要図である。

符号の説明

１０…インクジェット記録装置、１２…印字部、１２Ｋ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｙ…印字ヘッド、１６…記録紙、５０…印字ヘッド、６０…インクタンク、６１…サブタンク、６４…キャップ、６６…クリーニングブレード、７７…ヒータドライバ、７８…ファンドライバ、７９…水分回収装置駆動部、９０…水分回収装置、９２…回収タンク、９４…吸気管、９４Ａ…吸気口、９６…排気管、９６Ａ…排気口、９６Ｂ…放熱部、９８…吸気ファン、９９…排気ファン、１００…乾燥ヒータ、１１０…筐体、１１２、１１４…温湿度検出器

Claims (6)

1. 記録媒体に対して液体を吐出する液体吐出ヘッドと、
   前記液体吐出ヘッドによって前記記録媒体に吐出された前記液体を、前記液体の溶媒を気化させることによって定着させる定着手段と、
   前記定着手段により気体状態となった前記液体の溶媒を液化して回収する溶媒回収手段と、
   前記溶媒回収手段によって回収された溶媒を貯蔵する回収溶媒貯蔵手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記溶媒回収手段は、圧縮式の除湿手段であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記溶媒回収手段が発生する熱エネルギーを、前記定着手段のエネルギーの少なくとも一部とすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置であって、さらに、
   少なくとも前記定着手段を内部に含む筐体の内部と外部の絶対湿度が略等しくなるように、前記定着手段と前記溶媒回収手段を制御する制御手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の画像形成装置であって、さらに、
   前記回収溶媒貯蔵手段に貯蔵された溶媒を、前記液体吐出ヘッドに供給される液体に混合する混合手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の画像形成装置であって、さらに、
   前記回収溶媒貯蔵手段に貯蔵された溶媒を、前記液体吐出ヘッドの吐出面を清掃する清掃液として利用する洗浄手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
   

Images