JP2008213358A - インクジェットによる画像形成装置、インクジェットによる画像形成装置のヘッドキャップ内におけるクリーニング及び保湿を行う方法 - Google Patents

Abstract

【課題】インク吐出口の乾燥に伴う目詰まりを、長期間に亙って確実に抑制することができ、小型化を図ることが可能となるインクジェットによる画像形成装置、ヘッドキャップ内におけるクリーニング及び保湿を行う方法を提供する。
【解決手段】インクを吐出するための吐出口を有するプリントヘッドを用いてプリント媒体に画像をプリントするインクジェットによる画像形成装置であって、 前記画像形成装置を作動させるための燃料電池と、
前記吐出口の周囲を覆うためのヘッドキャップと、
前記燃料電池によって生成される水蒸気を前記ヘッドキャップ内に導くと共に、前記ヘッドキャップ内を減圧して前記吐出口及びその周辺に残存するインクを吸引するポンプと、を有する構成とする。
【選択図】 図５

Description

本発明は、インクジェットによる画像形成装置、インクジェットによる画像形成装置のヘッドキャップ内におけるクリーニング及び保湿を行う方法に関する。特に、燃料電池を搭載したインクジェットによる画像形成装置、インクジェットによる画像形成装置のヘッドキャップ内におけるクリーニング及び保湿を行う方法に関する。

各種プリンタや複写機，ファクシミリなどに内蔵されているプリント部は、プリントすべき画像情報に基づいて紙やプラスチックフィルムなどのプリント媒体の表面にドットパターンによる画像をプリントするようになっている。
このような画像形成装置は、そのプリント形態によってインクジェット方式、ワイヤドット方式、サーマル方式、レーザービーム方式などに分けることができる。
これらの形態のうち、インクジェット方式の画像形成装置は、インク吐出ヘッドの吐出口からインクなどの液滴をプリント媒体に向けて吐出させ、これをプリント媒体の表面に付着させて画像を形成するものである。
このインクジェット方式の画像形成装置は、簡単な機器構成を有することから比較的小型で安価に提供することができる。
このため、近年のデジタルカメラの如き高画質の画像出力に対する要求や、文書の大量印刷などの要求に対応し得るものとして急速な広がりを見せている。

このインクジェット方式の画像形成装置においては、プリント速度の向上のために複数の吐出口を集積配列したインク吐出ヘッドを用いたり、カラープリントに対応させるためにインク吐出ヘッドをカラーインクの種類に応じて複数具えたものがある。
また、高解像度の画像や高品位な画像への要求から、インク吐出ヘッドはその吐出口の寸法の微細化および高密度化がなされる傾向にある。
さらに、小型化に対する容易性からリチウムイオン充電池の出現と相俟って携帯型のプリンタも販売されている。
電池の残量を気にせずにプリントを行うことができるように、燃料電池を搭載した携帯用のプリンタが特許文献１などで提案されている。

また、上記の高画質、高品位のプリンタにおいては、吐出口の寸法がより微細化することから、吐出口に介在する不用なインクによる吐出口の目詰まりの発生を防止するための対策が、より求められる。
このため、特許文献２では、吐出口からの液滴の吐出が円滑に行われるように、定期的に吐出口からインク吐出ヘッドの外部に液滴を吸引し、高粘度化したインクや液路の内壁に付着した固形分を排出させるようにしたインクジェットプリンタの提案がなされている。
この特許文献２では、燃料電池を搭載したインクジェットプリンタにおいて、保守／出力回復機構によって、インクジェットのノズルの目詰まりを防止するための保守を行うと共に、燃料電池の出力の回復を行うように構成されている。
保守／出力回復機構においては、ヘッドキャップ又は燃料電池キャップと、ポンプとの接続を切換弁によって切り換えることによって、一つのポンプを用いて出力回復機構と保守機構とが構成されている。
この出力回復機構においては、燃料カートリッジに収容されている燃料を、燃料電池キャップを介して吸引することで、燃料電池の出力の回復が図られている。また、保守機構においては、インクカートリッジに収容されているインクを、ヘッドキャップを介して吸引することで、インクジェットのノズルの目詰まりの防止が図られている。

一方、インクジェット方式を採用した携帯型のプリンタ等においては、戸外での使用を含めて温度や湿度の環境が広範囲となる。
このため、吐出口の乾燥化に対する対策がこれまでよりも重要となる。例えば、吐出口の乾燥化によって、この吐出口に続く液路内に介在する水分が蒸発してインクの粘度が上昇したり、固形分が液路の内壁に付着する。
この結果、インクの吐出が正常に行われなくなり、最悪の場合にはインク吐出ヘッドの交換などが必要になる可能性もある。
このため、特許文献３では、燃料電池で作動し、その作動に伴って発生する液体の水を吐出口の周囲を覆うためのキャップ内に導いて保湿を行ない、乾燥による目詰まりの発生を防止する画像形成装置の提案がなされている。
特開平 ９−２１３３５９号公報 特開２００６−２４８０６９号公報 特開２００６−１３０６５９号公報

しかしながら、上記従来における燃料電池を用いて作動するインクジェット方式の画像形成装置等においては、インクによる吐出口の目詰まりの発生の防止を図る上で、必ずしも満足の得られるものではない。
例えば、上記特許文献２では、インクカートリッジに収容されているインクを、ヘッドキャップを介して吸引することで、インクジェットのノズルの目詰まりの防止が図られているが、キャップ内を保湿して乾燥による目詰まりを発生する対策が採られていない。
そのため、戸外での使用を含めた温度や湿度の環境変化による吐出口の乾燥化等への対応を十分に採ることが困難である。
また、上記特許文献３では、キャップ内を保湿して乾燥による目詰まりの発生の防止が図られているが、ヘッドキャップ内の不用なインクをヘッドキャップ外に排出する処置が採られていないことから、インク吐出口の目詰まりを図る上で、必ずしも十分ではない。

本発明は、上記課題に鑑み、インク吐出口の乾燥に伴う目詰まりを、長期間に亙って確実に抑制することができ、小型化を図ることが可能となるインクジェットによる画像形成装置の提供を目的とする。
また、本発明は、インク吐出口の乾燥に伴う目詰まりを未然に抑制することができるインクジェットによる画像形成装置のヘッドキャップ内におけるクリーニング及び保湿を行う方法の提供を目的とする。

本発明は、次のように構成したインクジェットによる画像形成装置、インクジェットによる画像形成装置のヘッドキャップ内におけるクリーニング及び保湿を行う方法を提供するものである。
本発明は、インクを吐出するための吐出口を有するプリントヘッドを用いてプリント媒体に画像をプリントするインクジェットによる画像形成装置であって、
前記画像形成装置を作動させるための燃料電池と、
前記吐出口の周囲を覆うためのヘッドキャップと、
前記燃料電池によって生成される水蒸気を前記ヘッドキャップ内に導くと共に、前記ヘッドキャップ内を減圧して前記吐出口及びその周辺に残存するインクを吸引するポンプと、
を有することを特徴とする。
また、本発明のインクジェットによる画像形成装置は、前記水蒸気が、前記燃料電池の排出ガスの触媒燃焼によって生成可能に構成されていることを特徴とする。
また、本発明のインクジェットによる画像形成装置は、前記燃料電池の排出ガスを触媒燃焼させる触媒燃焼室が、前記燃料電池と前記ヘッドキャップを備えたヘッド回復部との間に配置されていることを特徴とする。
また、本発明のインクジェットによる画像形成装置は、前記水蒸気が、前記燃料電池の発電によって生成可能に構成されていることを特徴とする。
また、本発明のインクジェットによる画像形成装置は、前記燃料電池の電力を補助するための二次電池を備えていることを特徴とする。
また、本発明は、インクジェットによる画像形成装置のインクを吐出する吐出口の周囲を覆うためのヘッドキャップ内におけるクリーニング方法であって、
前記画像形成装置に搭載された燃料電池によって生成される水蒸気を、ポンプによって前記ヘッドキャップ内に導き、該ヘッドキャップ内に付着した不用なインクを非固着状態にした後、
前記ポンプを用いて前記ヘッドキャップ内を減圧して前記吐出口及びその周辺に残存するインクを吸引して該ヘッドキャップ内をクリーニングするステップを有することを特徴とする。
また、本発明のクリーニング方法は、前記水蒸気が、前記燃料電池の排出ガスの触媒燃焼によって生成されることを特徴とする。
また、本発明のクリーニング方法は、前記水蒸気が、前記燃料電池の発電によって生成されることを特徴とする。
また、本発明の保湿方法は、上記したいずれかに記載のクリーニング方法を用いて前記ヘッドキャップ内をクリーニングした後、吐出口の周囲を覆って吐出口を外気に対して遮断した状態にある非使用時のヘッドキャップ内に、再度、前記ポンプによって水蒸気を導き、
前記非使用時のヘッドキャップ内で、前記吐出口ヘッドを保湿状態に保つステップを有することを特徴とする。

本発明のインクジェットによる画像形成装置によれば、インク吐出口の乾燥に伴う目詰まりを、長期間に亙って確実に抑制することができ、小型化を図ることが可能となる。
また、インクジェットによる画像形成装置のインクを吐出する吐出口の周囲を覆うためのヘッドキャップ内におけるクリーニング方法及び保湿方法によれば、インク吐出口の乾燥に伴う目詰まりを未然に抑制することができる。

つぎに、本発明の実施の形態におけるインクジェットによる画像形成装置について説明する。
なお、以下出説明する本実施形態及び実施例においては、プリント媒体としてのプリント用紙を用いてプリントする構成例について説明するが、本発明はこのようなものに限定されるものではない。
本発明の「プリント」には、文字や図形など有意の情報を形成する場合のみならず、有意無意を問わないものも含まれる。
また、人間が視覚で知覚し得るように顕在化したものであるか否かを問わず、広くプリント媒体上に画像、模様、パターンなどを形成したり、あるいはエッチングなどのようなプリント媒体の加工を行う場合も包含するものである。
また「プリント媒体」とは、一般的なプリント装置で用いられる紙片のみならず、布帛、樹脂フィルム、金属板、ガラス、セラミックス、木材、皮革などのインクを受容可能なものであり、シート状物体以外の三次元立体、例えば球体や円筒体なども包含する。

本実施形態においては、インクを吐出するための吐出口を有するプリントヘッドを用いてプリント媒体に画像をプリントするインクジェットによる画像形成装置をつぎのように構成することができる。
上記画像形成装置を作動させるための燃料電池と、吐出口の周囲を覆うためのヘッドキャップと、燃料電池のパージガスの希釈（触媒燃焼）によって生成される高温の水蒸気を用い、
ポンプにより、上記高温の水蒸気を上記ヘッドキャップ内に導くと共に、上記ヘッドキャップ内を減圧して吐出口及びその周辺に残存するインクを吸引することで、上記ヘッドキャップ内のヘッドのクリーニングと保湿を行うように構成することができる。
この高温の水蒸気は、上記燃料電池の発電によって生成可能に構成してもよい。また、上記燃料電池の電力を補助するための二次電池を備えるようにしてもよい。

上記構成によれば、燃料電池によって生成される高温の水蒸気は、ポンプによってヘッドキャップ内に導かれ、インク吐出ヘッドの吐出口、その周辺、液路の内壁に付着した不用なインクを非固着状態にすることができる。
ここで、高温の水蒸気の導入経路を閉ざし、ヘッドキャップ内を減圧して上記非固着状態の不用なインクをポンプによって吸引することで、ヘッドキャップ内をクリーニングすることができる。
再度、水蒸気をヘッドキャップ内に導くことで、非使用時に吐出口の周囲を覆って吐出口を外気に対して遮断した状態にあるヘッドキャップ内で吐出口ヘッドの高保湿状態に保つことができる。
これらにより、吐出口内に介在するインクを微量にし、かつ蒸発および吐出口の乾燥を未然に防止することができる。
また、画像形成装置を長期間に亙って使用していない場合でも、吐出口が目詰まりを起こしてしまうような不具合が発生せず、高い信頼性を持たせることができる。
しかも、燃料電池の搭載によって実用性の高い小型の画像形成装置を得ることができる。
さらに、この燃料電池のパージガス（排出ガス）の希釈（触媒燃焼）によって生成される高温の水蒸気または燃料電池の発電によって生成される高温の水蒸気であるため、排気と排熱する前段の有効利用も可能となる。
燃料電池の作動時に発生する液体の水ではなく水蒸気であるため、水に対しての取扱いがし易く、可搬性が良い。

燃料電池として、固体高分子型，リン酸型，溶融炭酸塩型，固体酸化物型などの方式のものが知られているが、本発明においては常温から使用可能であって加熱装置などを必要としない固体高分子型の燃料電池（ＰＥＦＣ）が好適である。画像形成装置がプリントできるプリント媒体の最大幅に対応した長さを有するフルラインタイプのインク吐出ヘッドが搭載された画像形成装置に対しても本発明は有効に適用できる。
このようなインク吐出ヘッドとしては、複数のインク吐出ヘッドの組合せによってその長さを満たす構成や、一体的に形成された１個のインク吐出ヘッドとしての構成の何れでもよい。
シリアルタイプのインク吐出ヘッドが搭載される画像形成装置においても、走査移動するキャリッジに対して一体的に固定されたインク吐出ヘッドや、キャリッジに対して交換可能に装着されることで、本発明は有効である。
すなわち、キャリッジとの電気的な接続や装置本体からのインクの供給が可能となる交換自在のチップインタイプのヘッドカートリッジにも、本発明は有効である。
あるいは、インク吐出ヘッド自体にインクを貯溜したタンクが一体的または交換可能に設けられるヘッドカートリッジを用いた場合にも、本発明は有効である。

本実施の形態の画像形成装置の形態としては、コンピュータや光ディスク装置などの情報処理機器の出力端末として用いられるものの他、つぎのようなものであってもよい。
すなわち、リーダなどと組合せた複写装置、さらには送受信機能を有するファクシミリ装置や捺染装置、あるいはエッチング装置の形態を採るものなどであっても良い。
プリント媒体としては、シート状あるいは長尺の紙や布帛、あるいは板状をなす木材や皮革，石材，樹脂，ガラス，金属などの他に、３次元立体構造物などを挙げることができる。

つぎに、図を用いて、本発明の実施の形態における、本発明の画像形成装置をシリアルスキャンタイプのインクジェットプリンタに応用した構成例について、さらに詳細に説明する。
図１に、本実施形態における画像形成装置をシリアルスキャンタイプのインクジェットプリンタに応用した構成例を説明するための概念図を示す。
図２は、本実施形態におけるインクジェットプリンタの印刷時の様子を示す図である。
図１及び図２において、１０はインクジェットプリンタ、１１は紙送り部、１２はヘッドカートリッジ、１３はキャリッジ走査部、１４はヘッド回復部、１５はプリント用紙、１６はキャリッジ、１７は紙ホッパ、１８はプラテン、１９は紙送りローラである。
２０はピンチローラ、２１は紙送り用モータ、２２はガイドロッド、２３は歯付きベルト、２４はキャリッジ走査用モータである。２７はポンプ、３２は廃液タンク、３３は燃料電池、３４は燃料タンク、３５は希釈室である。
４１はチューブ、４２はチューブ、４３はチューブである。

本実施形態のインクジェットプリンタ１０は、プリント媒体としてのプリント用紙１５を搬送するための紙送り部１１と、ヘッドカートリッジ１２を走査するためのキャリッジ走査部１３を備えている。
また、ヘッドカートリッジ１２の後述するプリントヘッド部に形成された吐出口からのインクの吐出状態を適正にするためのヘッド回復部１４と、これら紙送り部１１を備えている。
また、ヘッドカートリッジ１２、キャリッジ走査部１３、ヘッド回復部１４などに対する電力を供給するための電源部を備えている。
ヘッド回復部１４は、非プリント時にヘッドカートリッジ１２の後述するプリントヘッド部に形成された吐出口を保護する機能をも有する。
ヘッドカートリッジ１２は、キャリッジ走査部１３の一部を構成するキャリッジ１６に対して着脱可能に搭載される。

本実施形態によるヘッドカートリッジ１２は、複数のインクタンク部と複数のプリントヘッド部とを一体的に組み込んだものである。
複数のインクタンク部は、色相が異なる複数色（本実施形態では黒色、黄色、マゼンタ色、シアン色の４色）のインクをそれぞれ貯溜する。
また、複数のプリントヘッド部には、上記インクタンク部からのインクが供給される。
各プリントヘッド部は、所定間隔で配列する複数の吐出口と、これら吐出口に連通する複数のインク路とを有する。
各インク路の途中に形成される図示しない吐出エネルギー発生部は、これらインク路中に介在するインクを沸騰させることによって、吐出口からインク滴を吐出させるための電気熱変換体を有する。

上記紙送り部１１は、プリント用紙１５を一枚ずつ引き出す給紙部と、引き出されたプリント用紙１５をプリント位置に向けて搬送する搬送部と、プリント位置にあるプリント用紙１５をプリント位置から排出する排紙部とを具えている。給紙部は、複数枚のプリント用紙１５が挿入される紙ホッパ１７と、この紙ホッパ１７に積載されたプリント用紙１５を紙ホッパ１７から一枚ずつ引き出す図示しない給紙ローラとを有する。
また、搬送部は、紙ホッパ１７から引き出されたプリント用紙１５をプリント位置に配置された平板状をなすプラテン１８上に間欠的に搬送するための紙送りローラ１９と、この紙送りローラ１９とでプリント用紙１５を挟持するピンチローラ２０とを有する。
排紙部は、図示しない排紙トレイと、図示しない排紙ローラと、図示しない拍車状の押さえローラとを有する。
この排紙トレイはプリントを終えたプリント用紙１５を受け、排紙ローラプリントを終えたプリント用紙１５を排紙トレイ上に排出する。
また、押さえローラは、上記排紙ローラとでプリント用紙１５を挟持する。

上記した給紙ローラや紙送りローラ１９および排紙ローラは、図示しない歯車やチェーンなどを用いた動力伝達機構を介して紙送り用モータ２１により回転駆動される。
プラテン１８上に搬送されるプリント用紙１５の表面にインクを吐出してプリントするためのキャリッジ走査部１３は、ヘッドカートリッジ１２をキャリッジ１６と共にプリント用紙１５の搬送方向に対して直交方向に走査させる機能を有する。すなわち、プリント用紙１５の幅方向に走査させる機能を有する。
このキャリッジ走査部１３は、つぎの各部の構成を有している。
すなわち、このキャリッジ走査部１３は、ヘッドカートリッジ１２が着脱可能に搭載されるキャリッジ１６を有している。
また、このキャリッジ１６が摺動自在に貫通し、紙送りローラ１９などの回転軸線と平行にプラテン１８に沿ってプリント用紙１５の幅方向に延在するガイドロッド２２を有している。
また、このガイドロッド２２に沿って延在し、キャリッジ１６が連結される無端の歯付きベルト２３を有している。
また、この歯付きベルト２３を駆動するキャリッジ走査用モータ２４を有している。
このキャリッジ走査用モータ２４を正逆転駆動することにより、歯付きベルト２３を介してキャリッジ１６がヘッドカートリッジ１２と共にガイドロッド２２に沿ってプラテン１８の直上を走査移動する。
これにより、上述した紙送り部１１の動作と組み合わせてプリント用紙１５の所望の位置に画像を形成することができる。

ヘッドカートリッジ１２の待機時、つまりインクジェットプリンタ１０の非プリント時には、キャリッジ１６はガイドロッド２２の他端側（図１中、右側）に設定されたホームポジションに位置している。
前記ヘッド回復部１４は、このインクジェットプリンタ１０のホームポジションに配置されている。
本実施形態におけるヘッド回復部１４は、つぎの各部の構成を有している。
すなわち、ヘッド回復部１４は、キャリッジ１６に搭載されたヘッドカートリッジ１２の吐出口面２５と対向して各プリントヘッド部の吐出口群をそれぞれ覆う複数のキャップ部材２６を有している。
また、キャップ昇降用モータ２８が組み込まれたキャップ部材昇降装置とを有している。
吐出口面を覆った状態におけるキャップ部材２６は、後述の高温の水蒸気を導入するチューブ４１と後述の吐出口およびその近傍に位置するインク路内のインクを吸引するチューブ４２が接続されている。
高温の水蒸気を導入及び吐出口およびその近傍に位置するインク路内のインクを吸引することを兼用するポンプ２７はつぎの各部に接続されている。
すなわち、ポンプ２７はインクを吸引するチューブ４２とポンプ２７によって吸引されたインクを廃インクとして溜めておく廃液タンク３２にチューブ４３と接続されている。
キャップ昇降用モータ２８は、キャップ部材２６をホームポジションに位置するヘッドカートリッジ１２の吐出口面と対向する方向に移動させるためのものである。

プリント用紙１５に対してプリント作業を行うため、プリントデータがプリントヘッドの図示しないヘッドドライバに転送されてきた場合、つぎのようにキャップ部材２６を退避移動させる。
すなわち、キャップ部材昇降装置を操作してホームポジションにあるヘッドカートリッジ１２からキャップ部材２６を退避移動させる。
次いで、ヘッドカートリッジ１２をプリント位置に移動してプリント媒体に対するプリント作業を開始する。
ヘッドドライバに対するプリントデータの供給がなくなった場合、ヘッドカートリッジ１２はキャリッジ１６と共にホームポジションに戻り、キャップ部材昇降装置によってキャップ部材２６がヘッドカートリッジ１２の吐出口面に押し当たる。
次いで、キャップ部材２６内に高温の水蒸気を導入後、吐出口およびその近傍に位置するインク路内のインクを吸引し、吐出口およびその近傍に位置するインク路内のインクを微量にする。
そして、再度高温の水蒸気を導入することによって、その内部を飽和水蒸気圧に保ち、吐出口およびその近傍に位置するインク路内の微量のインクの乾燥や固着などを抑制する。

つぎに、本実施形態におけるインクジェットプリンタ１０の駆動系統について説明する。
図３に、図１に示したインクジェットプリンタ１０の駆動系統を表すブロック図を示す。図３には、図１及び図２と共通の構成には同一の符号が用いられているので、共通する部分の説明は省略する。
図３において、２８はキャップ昇降用モータ、３１はリチウムイオン充電池、３６は制御装置である。
本実施形態におけるインクジェットプリンタ１０には、上述した紙送り部１１やキャリッジ走査部１３、ヘッド回復部１４の作動をそれぞれ制御するための回路も設けられている。
本実施形態においてはインクジェットプリンタ１０の主電源として、燃料電池３３が用いられる。

この燃料電池から出力される電圧は、ＤＣ／ＤＣコンバータによってモータ駆動用の電圧Ｖｍ，プリントヘッド駆動用の電圧Ｖｈ、インクジェットプリンタ１０の動作を制御する制御装置３６用の電圧Ｖｃがそれぞれ出力される。
モータ駆動用の電圧Ｖｍは、紙送り用モータ２１や、キャリッジ走査用モータ２４およびキャップ昇降用モータ２８に供給される。
また、この制御装置３６は、つぎのような部材によって構成されている。
例えば、ＣＰＵや、このＣＰＵからの指示を受けてモータ２１、２４、２８およびプリントヘッドの動作信号を出力するＡＳＩＣ等で構成されている。
あるいは、ＣＰＵが実行するプログラムやパラメータを格納するＲＯＭ、ＣＰＵが実行する際に使用する作業用のＲＡＭ、等で構成されている。

本実施形態においては、燃料電池３３を主電源とし、主電源の補助電源とし２次電池を用いているが、そのほかに、燃料電池３３を主電源とし、主電源の補助電源とし２次電池及びＡＣ電源を用いることも可能である。
本実施形態における電源部は、本発明の燃料電池３３とリチウムイオン充電池３１を有する。リチウムイオン充電池３１は燃料電池３３から充電可能となっている。
本実施形態における燃料電池３３は、電解質に固体高分子膜を用いたものである。より具体的に説明すると、陽極（空気極）に酸素または酸素を含有する空気を供給すると共に陰極（燃料極）に水素を供給する。
陰極側の電解質界面に付着している触媒により水素がイオン化して電荷を発生し、陽極側の電解質界面に付着している触媒により酸素と電荷と陰極からのイオン化した水素とが反応することで発電し、同時に高温の水蒸気を発生する。
リチウムイオン充電池３１の用途は、主に発電を開始する前処理（燃料極側のパージ動作及び発電部の活性化）を行うための制御用電源と発電終了処理における発電部燃料極側のパージ動作を行うための制御用電源である。
ここで、パージ動作とは、燃料極側にある水素以外のガス及び水を排出し、燃料極側を水素に置換する動作をいう。
このとき燃料極側から排出されるガスをパージガスといい、パージガス中には場合によって異なるが、空気、水素、水及び水蒸気を含む。
この動作には燃料タンク内の水素ガスが使用される。
燃料電池３３に付属する希釈室（触媒燃焼室）の主用途は、燃料電池３３の燃料極側から排出されるパージガスを外気へ排出する以前に、パージガスの中に含まれる水素を希釈することにある。

水素を希釈する方法としては、一般に行われているのが、触媒部に酸素と水素を導入し、速やかに酸化反応を起こさせる方法である。燃料電池３３からパージガスが排出されるタイミングは、主に３つある。
１つは、燃料電池３３が発電を開始する前であり、燃料極側に侵入してきた残留ガス（主に空気）を排出し、燃料極側を水素に置換する。
ここでいう残留ガスは、発電時において発電性能の阻害要因となる。
２つ目は、燃料電池の発電最中に発電性能が低下してきたときである。発電最中に酸素極側で生成した水は、逆拡散現象が発生し、燃料極側に侵入する。
その水を排出し、燃料極側を水素に置換する。燃料極側に侵入した水は、発電時において発電性能の阻害要因となる。
３つ目は、燃料電池の発電を終了するときである。２つ目で述べたように発電最中に燃料極側へ侵入してきた水を排出し、燃料極側を水素に置換する。
これは、燃料極側に水があることが、触媒性能を劣化させ、燃料電池の保存時の劣化要因と言われているためである。

次に、燃料電池３３に付属する希釈室（触媒燃焼室）について説明する。
図４に、上記希釈室（触媒燃焼室）の構成を説明するための概念図を示す。
図４には、図１及び図２と共通の構成には同一の符号が用いられているので、共通する部分の説明は省略する。
図４において、３７、３８、３９は制御弁、４０はチューブ、４７は触媒部、４８は外装体である。

本実施形態において、燃料電池３３に付属する希釈室（触媒燃焼室）は、触媒部４７を内包する外装体４８からなり、触媒部４７は外装体４８の内部に一体化された構造となっている。
外装体４８の一端はヘッド回復部１４の内部にあるキャップ部材２６からのチューブ４１と制御弁３９を介して接続されている。
また、燃料電池の水素極側の排気口からのチューブ４０と制御弁３７を介して接続され、もう一方には空気取り入れのための導入口が制御弁３８を介するかたちで接続されている。
多孔質形状の触媒部４７は、水素燃料が触媒部４７に到達し、外装体４８へ取り込まれた空気中の酸素と触媒部４７内で反応し、高温の水蒸気となる。

触媒部４７で用いることのできる触媒は、燃料が酸素と速やかに酸化反応を起こすことのできる触媒であれば何でもよく、白金や、パラジウム、イリジウム等に代表されるような貴金属や、これらの酸化物を用いることができる。
あるいは、これらを含んだ合金を用いることができる。
アルミナやシリカのような酸化物粒子や多孔質体にこれら触媒を担持させたものも有効である。例えば触媒金属を多孔質構造のセラミックスの表面に担持させたような触媒部４７もある。
なお、燃料電池３３から排出される水素燃料が触媒部４７に到達し、空気の取り入れ導入部を有し、触媒燃焼後にヘッド回復部１４へ高温の水蒸気を排出する形状であれば、どのような形状であっても構わない。

以下、本発明の実施例について説明する。
なお、以下の実施例の説明に用いる各図において、本実施形態における図１から図４と共通の構成には同一の符号が用いられ、またこれら実施例には共通の符号が用いられている。
［実施例１］
本発明の実施例１においては、本発明を適用したヘッドクリーニング及び保湿機構について説明する。
図５に、本実施例におけるヘッド回復部１４へ希釈室（触媒燃焼室）３５からの高温の水蒸気の導入及びヘッド吐出口の不用インクの吸引を行うヘッドクリーニング及び保湿機構の概念図を示す。
本実施例におけるヘッドクリーニング及び保湿機構は、つぎの各構成を備えている。
すなわち、本実施例におけるヘッドクリーニング及び保湿機構は、燃料電池３３と燃料電池３３へ燃料を供給する燃料タンク３４を備えている。
また、パージガスを導入する希釈室（触媒燃焼室）３５とその周辺部材とヘッド回復部１４とその内部機構とヘッド回復部１４を介して希釈室３５からの高温の水蒸気の導入及びヘッド吐出面口の不用インクの吸引を行うことを兼用するポンプ２７を備えている。
また、ポンプ２７の周辺部材とこの機構を制御するための制御装置３６を備えている。

パージガスを導入する希釈室（触媒燃室）３５とその周辺部材は、つぎの各構成を備えている。
すなわち、これらは燃料電池３３の燃料極側の排出口から希釈室３５を繋ぐチューブ４０と燃料電池３３の燃料極側の排出口から希釈室３５へのパージガスの導入を制御する制御弁３７を備えている。
また、希釈室３５へ酸素（外気）の導入を制御する制御弁３８と希釈室３５とヘッド回復部１４のキャップ部材２６を繋ぐチューブ４１と希釈室３５からヘッド回復部１４のキャップ部材２６への導入を制御する制御弁３９を備えている。
ヘッド回復部１４とその内部機構は、キャップ部材２６を昇降するキャップ昇降用モータ２８とキャップ昇降用モータ２８が組込まれたキャップ部材昇降装置とで構成される。
また、ヘッド回復部１４を介して希釈室３５からの高温の水蒸気の導入及びヘッド吐出口の不用インクの吸引を行うことを兼用するポンプ２７の周辺部材は、つぎの各チューブによって構成されている。
すなわち、ヘッド回復部１４のキャップ部材２６とポンプ２７とを繋ぐチューブ４２と、ポンプ２７と廃液タンク３２と、ポンプ２７と廃液タンク３２とをつなぐチューブ４３とで構成される。

つぎに、希釈室３５からの高温の水蒸気を用いて、インクジェットプリンタ１０のヘッド吐出口面のクリーニングと保湿の手順について制御装置３６の指令動作として説明する。
インクジェットプリンタ１０の印刷が終了するとキャリッジ１６はヘッド回復部１４まで移動する。
ヘッド回復部１４の中にあるキャップ部材２６がキャップ部材昇降装置によりヘッドカートリッジ１２の吐出口面に押し当たる。
ここで、インクジェットプリンタ１０の電源ボタンが押されると、インクジェットプリンタ１０の終了動作に入る。

この終了動作に入ると、インクジェットプリンタ１０の電源は、制御装置３６も含めて、燃料電池３３から補助電源であるリチウムイオン電池３１へ切替わる。
燃料電池３３の燃料極側の排出口から希釈室３５へのパージガスの導入を制御する制御弁３７を開けることで、燃料電池の終了時におけるパージを開始する。
このとき、その他の制御弁３８、３９は閉じている。制御弁３７を閉じ、既に制御弁３８から空気を取込んである希釈室３５で触媒燃焼が実施され、高温の水蒸気が発生する。
このとき、制御弁３７から３９はいずれも閉じている。希釈室３５で発生した高温の水蒸気は、制御弁３９を開けると同時に、ポンプ２７で吸引を開始することで、ヘッド回復部１４の中の各色ヘッド吐出面口を覆っているキャップ部材２６に導入される。
これにより、各色ヘッド吐出面口、その周辺、その液路の内壁に付着した不用なインクを非固着状態にする。このとき、希釈室３５と外気間にある制御弁３８を開け、空気を取り込む。

続いて、制御弁３９を閉じ、ポンプ２７で吸引すると、各色ヘッド吐出面口は減圧となり、上述の不用なインクは廃液タンク３２へ引き込まれ、吐出面口およびその近傍に位置するインク路内のインクを微量にする。
このとき、制御弁３７を再度開け、制御弁３８を閉め、希釈室３５へパージガスを導入する。希釈室３５で触媒燃焼が実施され、高温の水蒸気が発生する。このとき制御弁３７から３９はいずれも閉じている。
希釈室３５で発生した高温の水蒸気は、制御弁３９を開けると同時に、ポンプ２７で吸引を開始することで、ヘッド回復部１４の中の各色ヘッド吐出面口を覆っているキャップ部材２６に再度導入される。
制御弁３９を閉じ、キャップ部材２６の内部を飽和水蒸気圧に保ち、吐出口およびその近傍に位置するインク路内にある微量のインクの乾燥や固着などを抑制する。
そして、インクジェットプリンタ１０の補助電源であるリチウムイオン充電池３１での動作を終了させ、稼動は終了する。

［実施例２］
本発明の実施例２においては、高温の水蒸気を用いて、インクジェットプリンタ１０のヘッド吐出口面のクリーニングと保湿機構を構成する構成例として、実施例１とは異なる構成例について説明する。
すなわち、実施例１では燃料電池３３とヘッド回復部１４の間に希釈室３５を配備した構成が採られていたが、本実施例では燃料電池の発電時に酸素極側で発生する高温の水蒸気を用いる構成が採られる。
図６に、本実施例におけるヘッドクリーニング及び保湿機構を説明するための概念図を示す。

本実施例において、ヘッド回復部１４へ燃料電池３３からの高温の水蒸気の導入及びヘッド吐出口の不用インクの吸引を行うようにしたヘッドクリーニング及び保湿機構は、つぎのような構成を備えている。
本実施形態におけるヘッドクリーニング及び保湿機構は、燃料電池３３と燃料電池３３へ燃料を供給する燃料タンク３４とを備えている。
また、燃料電池３３の酸素極側の排気口周辺部材とヘッド回復部１４とその内部機構とヘッド回復部１４を介して燃料電池３３からの高温の水蒸気の導入及びヘッド吐出面口の不用インクの吸引を行うことを兼用するポンプ２７を備えている。
また、ポンプ２７の周辺部材とこの機構を制御するための制御装置３６を備えている。

また、燃料電池３３の酸素極側の排気口周辺部材は、つぎの各構成を備えている。
すなわち、上記排気口周辺部材は、燃料電池３３の酸素極側の排気口からヘッド回復部１４を繋ぐチューブ４６を備えている。
また、燃料電池３３の酸素極側の排気口から高温の水蒸気の排気を制御する制御弁４４と燃料電池３３の燃料極側の排出口からヘッド回復部１４のキャップ部材２６へ高温の水蒸気の導入を制御する制御弁４５を備えている。
また、ヘッド回復部１４とその内部機構は、キャップ部材２６を昇降するキャップ昇降用モータ２８とキャップ昇降用モータ２８が組込まれたキャップ部材昇降装置とで構成される。
ヘッド回復部１４を介して燃料電池３３からの高温の水蒸気の導入及びヘッド吐出口の不用インクの吸引を行うことを兼用するポンプ２７の周辺部材は、つぎの各チューブで構成されている。
すなわち、ヘッド回復部１４のキャップ部材２６とポンプ２７とを繋ぐチューブ４２と、ポンプ２７と廃液タンク３２と、ポンプ２７と廃液タンク３２とをつなぐチューブ４３とで構成される。

次に、燃料電池３３からの高温の水蒸気を用いて、インクジェットプリンタ１０のヘッド吐出口面のクリーニングと保湿の手順について制御装置３６の指令動作として説明する。
インクジェットプリンタ１０の印刷が終了するとキャリッジ１６はヘッド回復部１４まで移動する。
ヘッド回復部１４の中にあるキャップ部材２６がキャップ部材昇降装置によりヘッドカートリッジ１２の吐出口面に押し当たる。
ここで、インクジェットプリンタ１０の電源ボタンが押されると、インクジェットプリンタ１０の終了動作に入る。
通常、燃料電池３３の酸素極側で発生した高温の水蒸気は、制御弁４５を閉じ、制御弁４４を開放状態にすることで、外気へ放出される。
燃料電池３３の酸素極側で発生した高温の水蒸気は、制御弁４４を閉じ、制御弁４５を開けると同時に、ポンプ２７で吸引を開始することで、ヘッド回復部１４の中の各色ヘッド吐出面口を覆っているキャップ部材２６に導入される。
これにより、各色ヘッド吐出面口、その周辺、その液路の内壁に付着した不用なインクを非固着状態にする。

続いて、制御弁４５を閉じ、ポンプ２７で吸引すると、各色ヘッド吐出面口は減圧となり、上述の不用なインクは廃液タンク３２へ引き込まれ、吐出面口およびその近傍に位置するインク路内のインクを微量にする。
燃料電池３３の酸素極側で発生した高温の水蒸気は、制御弁４４を閉じ、制御弁４５を開けると同時に、ポンプ２７で吸引を開始することで、ヘッド回復部１４の中の各色ヘッド吐出面口を覆っているキャップ部材２６に再度導入される。
制御弁４５を閉じ、キャップ部材２６の内部を飽和水蒸気圧に保ち、吐出口およびその近傍に位置するインク路内にある微量のインクの乾燥や固着などを抑制する。
そして、インクジェットプリンタ１０はその後、燃料電池３３から補助電源であるリチウムイオン充電池３１へ切替えて終了動作を終了させ、稼動は終了する。

本発明の実施形態における画像形成装置をシリアルスキャンタイプのインクジェットプリンタに応用した構成例を説明するための概念図である。 本発明の実施形態におけるインクジェットプリンタの印刷時の様子を示す図である。 本発明の実施の形態における図１に示したインクジェットプリンタの駆動系統を表すブロック図である。 本発明の実施の形態における燃料電池に付属する希釈室（触媒燃焼室）の構成を説明するための概念図である。 本発明の実施例１における図１に示したインクジェットプリンタにおけるヘッドクリーニング及び保湿機構を説明するための概念図である。 本発明の実施例２におけるヘッドクリーニング及び保湿機構を説明するための概念図である。

符号の説明

１０：インクジェットプリンタ
１１：紙送り部
１２：ヘッドカートリッジ
１３：キャリッジ走査部
１４：ヘッド回復部
１５：プリント用紙
１６：キャリッジ
１７：紙ホッパ
１８：プラテン
１９：紙送りローラ
２０：ピンチローラ
２１：紙送り用モータ
２２：ガイドロッド
２３：歯付きベルト
２４：キャリッジ走査用モータ
２６：キャップ部材
２７：ポンプ
２８：キャップ昇降用モータ
３１：リチウムイオン充電池
３２：廃液タンク
３３：燃料電池
３４：燃料タンク
３５：希釈室（触媒燃焼室）
３６：制御装置
３７：制御弁
３８：制御弁
３９：制御弁
４０：チューブ
４１：チューブ
４２：チューブ
４３：チューブ
４４：制御弁
４５：制御弁
４６：チューブ
４７：触媒部
４８：外装体

Claims (9)

1. インクを吐出するための吐出口を有するプリントヘッドを用いてプリント媒体に画像をプリントするインクジェットによる画像形成装置であって、
   前記画像形成装置を作動させるための燃料電池と、
   前記吐出口の周囲を覆うためのヘッドキャップと、
   前記燃料電池によって生成される水蒸気を前記ヘッドキャップ内に導くと共に、前記ヘッドキャップ内を減圧して前記吐出口及びその周辺に残存するインクを吸引するポンプと、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記水蒸気が、前記燃料電池の排出ガスの触媒燃焼によって生成可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記燃料電池の排出ガスを触媒燃焼させる触媒燃焼室が、前記燃料電池と前記ヘッドキャップを備えたヘッド回復部との間に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記水蒸気が、前記燃料電池の発電によって生成可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
5. 前記燃料電池の電力を補助するための二次電池を備えていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. インクジェットによる画像形成装置のインクを吐出する吐出口の周囲を覆うためのヘッドキャップ内におけるクリーニング方法であって、
   前記画像形成装置に搭載された燃料電池によって生成される水蒸気を、ポンプによって前記ヘッドキャップ内に導き、該ヘッドキャップ内に付着した不用なインクを非固着状態にした後、
   前記ポンプを用いて前記ヘッドキャップ内を減圧して前記吐出口及びその周辺に残存するインクを吸引して該ヘッドキャップ内をクリーニングするステップを有することを特徴とするクリーニング方法。
7. 前記水蒸気が、前記燃料電池の排出ガスの触媒燃焼によって生成されることを特徴とする請求項６に記載のクリーニング方法。
8. 前記水蒸気が、前記燃料電池の発電によって生成されることを特徴とする請求項６に記載のクリーニング方法。
9. 請求項６乃至８のいずれか１項に記載のクリーニング方法を用いて前記ヘッドキャップ内をクリーニングした後、吐出口の周囲を覆って吐出口を外気に対して遮断した状態にある非使用時のヘッドキャップ内に、再度、前記ポンプによって水蒸気を導き、
   前記非使用時のヘッドキャップ内で、前記吐出口ヘッドを保湿状態に保つステップを有することを特徴とする保湿方法。

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