JP2010137388A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】記録ヘッドが複数ヘッドを千鳥配列して構成される場合にすべてのノズルの空吐出について用紙上を行うと画像品質が低下し、搬送ベルト上やその開口部に行うと構成が複雑になる。
【解決手段】複数のヘッド１０１がノズル配列方向に千鳥状に配列され、端部のノズル１０２が重複する記録ヘッド５１の空吐出を行うとき、重複するノズル１０２以外のノズル１０２については搬送ベルト４３で搬送される用紙１０上に空吐出を行い、重複するノズル１０２については搬送ベルト４３上に空吐出を行う。
【選択図】図９

Description

本発明は画像形成装置に関し、特に液滴を吐出する記録ヘッドを備える画像形成装置に関する。

プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、これらの複合機等の画像形成装置として、例えばインク液滴を吐出する記録ヘッドを用いた液体吐出記録方式の画像形成装置としてインクジェット記録装置などが知られている。この液体吐出記録方式の画像形成装置は、記録ヘッドからインク滴を、搬送される用紙（紙に限定するものではなく、ＯＨＰなどを含み、インク滴、その他の液体などが付着可能なものの意味であり、被記録媒体あるいは記録媒体、記録紙、記録用紙などとも称される。）に対して吐出して、画像形成（記録、印字、印写、印刷も同義語で使用する。）を行なうものであり、記録ヘッドが主走査方向に移動しながら液滴を吐出して画像を形成するシリアル型画像形成装置と、記録ヘッドが移動しない状態で液滴を吐出して画像を形成するライン型ヘッドを用いるライン型画像形成装置がある。

なお、本願において、液体吐出方式の「画像形成装置」は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体に液体を吐出して画像形成を行う装置を意味し、また、「画像形成」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与すること（単に液滴を媒体に着弾させること）をも意味する。また、「インク」とは、インクと称されるものに限らず、記録液、定着処理液、液体などと称されるものなど、画像形成を行うことができるすべての液体の総称として用い、例えば、ＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料なども含まれる。

このような画像形成装置（以下、単に「インクジェット記録装置」ともいう。）においては、記録ヘッドは、インクをノズルから用紙に吐出させて記録を行なう関係上、ノズルからの溶媒の蒸発に起因するインク粘度の上昇や、インクの固化、塵埃の付着、さらには気泡の混入などにより吐出不良の状態となり、記録不良を起こすという問題を抱えている。

そのため、記録ヘッドからのインク滴吐出状態を良好に維持するため、印刷動作中に、画像形成に寄与しない液滴（空吐出滴）を吐出する、いわゆる空吐出動作を行うようにしている。

シリアル型画像形成装置にあっては、記録ヘッドを移動させながら記録を行うことから、空吐出を行なう位置を、用紙を搬送する搬送手段による用紙搬送経路外の領域に設定し、記録ヘッドの往復動作の一過程として搬送経路外で空吐出を行なうことができるため、印刷動作の中断時間は僅かであり、印刷速度が低下する問題は殆どない。

これに対して、記録ヘッドを移動させない状態（固定した状態）で画像形成を行うライン型画像形成装置にあっては、用紙搬送経路外に空吐出位置を設定した場合、印刷動作を中断させて記録ヘッドを搬送経路外の空吐出位置に移動させる必要があるため、相当の時間のロスが発生し、連続印刷及び高速印刷が実現されないという問題がある。

そこで、従来、特許文献１に記載されているように、搬送ベルトの搬送方向と直交する方向（ベルト幅方向）に撥水性（撥インク）領域を形成して、当該撥水性領域に対して空吐出を行うとともに、撥水性領域の廃インクを清掃する清掃部材を備えることが知られている。

また、特許文献２に記載されているように、被記録媒体を搬送する搬送体にインクを予備吐出するための凹部を設け、そこに予備吐出を凹部に行い、さらに凹部を清掃する清掃手段を有することが知られている。

また、特許文献３に記載されているように、搬送ベルトに設けられた開口部に向けて空吐出を行うことが知られている。

また、特許文献４に記載されているように、搬送ベルトに多数穿設した吸引孔から空気を吸引してシート材を吸着し、搬送ベルトの回転により、シート材を印字部に搬送する構成として、各インクジェットヘッドのすべてのノズルについて、そのいずれのノズルの印字位置を、搬送ベルトに設けたいずれかの吸引孔が通過するようにし、ノズルと吸引孔とを位置合わせした上でノズルからインクを空吐出させることで、吸引孔を介してインク受容部材で受け止めるようにすることが知られている。

その他、被記録媒体上に空吐出を行う構成や、被記録媒体間（紙間）に空吐出を行う構成も知られている。

特開２００６−１１６８０８号公報 特許第２００５−１７８２４６号公報 特開２００５−２２５２０７号公報 特開２００７-１６８２７７号公報

ところで、ライン型画像形成装置においては、複数のヘッドを用紙搬送方向とほぼ直交する方向に千鳥状に配列させた記録ヘッドを用いる場合、２つのヘッドの端部ではヘッド配列方向でノズルを重複させてヘッドを配置することで、ヘッドのつなぎ部分でのノズルの欠損を防止するようにしている。

このような記録ヘッドについて空吐出を行う場合、印字中に用紙上に空吐出を行うと、千鳥状に配置されたヘッドとヘッドの端部ノズルの重なり部分では空吐出量が倍となり、用紙面上で空吐出滴が目立ってしまい、画像品質が低下するという課題が生じる。

また、紙間などで搬送ベルト上に空吐出を行った場合、搬送ベルト上の空吐出滴が後の用紙裏面に付着したり、搬送ベルトに用紙を押し付ける押さえローラに転写されて用紙の画像形成面に転写されると、画像品質が低下することになる。

そこで、搬送ベルト上の空吐出滴を確実に除去する必要があり、搬送ベルトに撥水処理を施したり、搬送ベルト上の空吐出滴を除去する清掃手段を設ける必要がある。

この場合、空吐出領域全幅に対し搬送ベルトに撥水処理を行うと、その面積分だけ加工が必要なため高コストとなる。

また、空吐出領域分を清掃する清掃手段としては、ローラやブレードに清掃部材を設けて搬送ベルトに押し付けることにより、付着したインキを取り除く構成などが知られているが、清掃部材を搬送ベルトの幅方向全域に対し均一な圧力で押圧することは困難であって、清掃不良が発生し易いという問題がある。あるいは、ポンプやファンを用いた吸引力を利用したインク吸引方式によって清掃する構成も知られているが、搬送ベルトが汚れる領域が広いために、より強力な吸引力が必要となってコスト高となり、設置スペースが広く装置が大型化するという問題がある。

また、必要な空吐出量の違いによって搬送ベルトの汚れの程度も清掃範囲内において常に同じではなく、ローラやブレードによる清掃方式の場合、それら部材上に設けた清掃部材は空吐出量の違いにより汚れの程度が悪い部分と程度が良い部分が混在した状態で存在し、清掃部材の交換時には最も汚れの程度が悪い部分を基準として交換を行うため、清掃部材としてまだ使用に十分耐える部分が残っている状態でも交換を行わなくてはならない無駄がある。

一方、搬送ベルトに設けた開口部に対して空吐出を行う場合、記録ヘッドの直下に空吐出滴を受ける空吐出受けが必要となり、搬送ベルトとしてエアー吸引で用紙を吸着する構成を採用するときに搬送時のエアー吸着の妨げになり吸着搬送力が低下したり、空吐出受けの容量や吸収体の大きさを小さくし難いという課題がある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、紙面空吐出によるヘッドつなぎ部分での画像品質の低下を抑えつつ、紙間空吐出に伴う構成の複雑化を解消することを目的とする。

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、
液滴を吐出する複数のノズルが配列された複数のヘッドがノズル配列方向に千鳥状に配列され、前記ノズル配列方向端部のノズルが互いに重複している記録ヘッドと、
被記録媒体を搬送する搬送部材と、
前記記録ヘッドから画像形成に寄与しない液滴を吐出させる空吐出動作を制御する制御手段と、を備え、
前記記録ヘッドの前記重複しているノズルについては画像形成に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を前記搬送部材上に行い、前記搬送部材上に向けて空吐出を行わないノズルについては前記被記録媒体に空吐出を行う
構成とした。

ここで、前記搬送部材の前記画像形成に寄与しない液滴が着弾する領域は撥水性を有している構成とできる。

また、前記搬送部材の前記画像形成に寄与しない液滴が着弾する領域を清掃する清掃手段を有している構成とできる。

また、前記搬送部材の前記画像形成に寄与しない液滴が着弾する領域以外で前記搬送部材に当接して前記被記録媒体を押さえるローラ部材を備えている構成とできる。

本発明に係る画像形成装置は、
液滴を吐出する複数のノズルが配列された複数のヘッドがノズル配列方向に千鳥状に配列され、前記ノズル配列方向端部のノズルが互いに重複している記録ヘッドと、
被記録媒体を搬送する搬送部材と、
前記記録ヘッドから画像形成に寄与しない液滴を吐出させる空吐出動作を制御する制御手段と、を備え、
前記記録ヘッドの前記重複しているノズルについては画像形成に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を前記搬送部材に形成された開口部に行い、前記搬送部材上に向けて空吐出を行わないノズルについては前記被記録媒体に空吐出を行う
構成とした。

ここで、前記搬送ベルトの前記開口部に対応して前記空吐出動作で吐出される液滴を受ける廃液受け部材が配置されている構成とできる。

また、前記搬送ベルトの開口部は前記被記録媒体の搬送方向で複数箇所に設けられている構成とできる。

また、前記搬送ベルトの開口部は２つの前記ヘッドの重複したノズル領域に対して複数設けられている構成とできる。

また、前記搬送ベルトの複数の開口部は被記録媒体搬送方向に位置がずれている構成とできる。

本発明に係る画像形成装置によれば、記録ヘッドの重複しているノズルについては画像形成に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を搬送部材上に行い、搬送部材上に向けて空吐出を行わないノズルについては被記録媒体に空吐出を行う構成としたので、重複しているノズルからの空吐出によって画像品質が低下することが抑えられるとともに、搬送部材が空吐出によって汚れる領域が小さくなり、搬送部材上にすべてのノズルから空吐出を行うことによる不都合を解消できる。

本発明に係る画像形成装置によれば、記録ヘッドの重複しているノズルについては画像形成に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を搬送部材に形成された開口部に行い、搬送部材上に向けて空吐出を行わないノズルについては被記録媒体に空吐出を行う構成としたので、重複しているノズルからの空吐出によって画像品質が低下することが抑えられるとともに、搬送部材の開口部にすべてのノズルから空吐出を行うことによる不都合を解消できる。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。まず、本発明の第１実施形態に係る画像形成装置ついて図１及び図２を参照して説明する。なお、図１は同画像形成装置の全体構成を説明する概略構成図、図２は同じく要部平面説明図である。

この画像形成装置は、ライン型画像形成装置であり、装置本体１と、用紙１０を積載し給紙する給紙トレイ２と、印刷された用紙１０を排紙積載する排紙トレイ３と、用紙１０を給紙トレイ２から排紙トレイ３まで搬送する搬送ユニット４と、搬送ユニット４によって搬送される用紙１０に液滴を吐出し印字する記録ヘッドを構成するヘッドモジュールアレイ５０を含む画像形成ユニット５と、印刷終了後又は所要のタイミングで画像形成ユニット５の各ヘッドモジュールアレイ５０の複数のヘッドの維持回復を行う維持回復機構であるヘッドクリーニング装置６と、ヘッドクリーニング装置６を開閉する搬送ガイド部７と、画像形成ユニット５のヘッドモジュールアレイ５０にインクを供給する図示しないサブタンクやメインタンクで構成されるインク供給系とを備えている。

装置本体１は、図示しない前後側板及びステーなどで構成されており、給紙トレイ２上に積載されている用紙１０は、分離ローラ２１及び給紙ローラ２２によって１枚ずつ搬送ユニット４に給紙される。

搬送ユニット４は、搬送駆動ローラ４１Ａと搬送従動ローラ４１Ｂと、これらのローラ４１Ａ、４１Ｂ間に掛け回された無端状の搬送ベルト４３とを備えている。この搬送ベルト４３の表面には複数の図示しない吸引穴が形成されており、搬送ベルト４３の下部には用紙１０を吸引する吸引ファン４４が配置されている。また、搬送駆動ローラ４１Ａ、搬送従動ローラ４１Ｂ上部には、それぞれ搬送ガイドローラ４２Ａ、４２Ｂが図示しないガイドに保持されて、自重にてベルト４３に当接している。

搬送ベルト４３は、搬送駆動ローラ４１Ａが図示しないモータにより回転されることで周回移動し、用紙１０は搬送ベルト４３上に吸引ファン４４により吸い付けられ、搬送ベルト４３の周回移動によって搬送される。なお、搬送従動ローラ４１Ｂ、搬送ガイドローラ４２Ａ、４２Ｂは搬送ベルト４３に従動して回転する。なお、搬送ユニット４３に関する構成の詳細については後述する。

搬送ユニット４の上部には、用紙１０に印字する液滴を吐出する２つのヘッドモジュールユニット５１で構成される画像形成ユニット５が矢示Ａ方向（及び逆方向）に移動可能に配置されている。この画像形成ユニット５は、維持回復動作時（クリーニング時）にはクリーニング装置６上方まで移動され、画像形成時には図１の位置に戻される。

画像形成ユニット５は、搬送ベルト４３上に吸着保持されて搬送される用紙１０に対して４色分のインク（イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＫ）の液滴を吐出するライン型記録ヘッド５１Ｙ、５１Ｍ、５１Ｃ、５１Ｋを構成するヘッドモジュールアレイ５０を有している。

ここで、ヘッドモジュールアレイ５０は、図３に示すように、共通ベース部材５３上に、複数のノズル１０２を配列したノズル列を有する複数のヘッド１０１を用紙搬送方向と交差する（ここでは直交する）方向に千鳥状に配置したものであり、各色の記録ヘッド５１は２列の千鳥状配列の複数（この例では１０個）のヘッド１０１によって構成している。なお、ヘッド１０１の配列方向を「ヘッド配列方向」又は「ノズル配列方向」という。そして、各列のヘッド１０１にインクを分配して供給する分岐部材５４が一体に設けられている。分岐部材５４には図示しないサブタンクからインクが供給され、サブタンクにはメインタンクからインクが供給される

なお、ヘッドモジュールアレイ５０は上記の構成に限るものではなく、例えば図４に示すように、８個のヘッドモジュール５５ａ〜５５ｈを共通ベース部材５３上に用紙搬送方向に沿って並べて配置したものでもよい。ヘッドモジュール５５ａ〜５５ｈは、それぞれベース部材５６に複数（この例では５個）のヘッド１０１を配列したものであり、用紙搬送方向において隣り合うヘッドモジュール５５間でヘッド１０１が千鳥状配列になるように配置されている。

また、図５に示すように、ヘッド配列方向において隣り合う２つのヘッド１０１の端部の１又は複数のノズル１０２が重なり合う（重複する）ようにヘッド１０１は配列している。これにより、２つのヘッド１０１のノズル１０２によって同じ記録位置（ドット位置）に記録を行うことができる。この同じ記録位置に記録を行うことのできるヘッド１０１の端部のノズル１０２を「重複ノズル」といい、重複ノズルの領域を「重複ノズル領域（又は部分）若しくは「オーバーラップ領域（又は部分）」という。

搬送ユニット４の下流側には用紙１０を排紙トレイ３に排紙する搬送ガイド部７が設けられている。搬送ガイド部７にて案内されて搬送される用紙１０は排紙トレイ３に排紙される。排紙トレイ３は、用紙１０の幅方向を規制する対のサイドフェンス３１と用紙１０の先端を規制するエンドフェンス３２を備えている。

維持回復機構（ヘッドクリーニング装置）６は、画像形成ユニット５の各記録ヘッド５１Ｙ、５１Ｍ、５１Ｃ、５１Ｋの各ヘッド１０１に対応するキャップ部材６２及び図示しないがワイパ部材と、キャップ部材６２でヘッド１０１のノズル面（ノズル１０２が形成された面）をキャッピングした状態でノズルからインクを吸引するための吸引ポンプ６３が配置されている。

また、この画像形成装置においては、印刷終了後、液滴を吐出する記録ヘッド５１の各ヘッド１０１のノズル面をヘッドクリーニング装置６のキャップ部材６２でキャッピングした状態でノズルからインクを吸引する場合、あるいは、記録ヘッド５１の各ヘッド１０１のノズル面に付着したインクをワイピング部材で清掃する場合は、図１にも示すように、印刷停止後、搬送ユニット４全体が搬送従動ローラ４１Ｂを支点に矢印Ｂ方向に回動し、画像形成ユニット５との間の空間を画像形成時よりも大きくすることで、画像形成ユニット５の移動スペースを確保するようにしている。このとき、ヘッドクリーニング装置６上部に配置されている搬送ガイド部７の搬送ガイド板７１も支点７２にて矢印Ｃ方向上方に回動され、ヘッドクリーニング装置６の上方が開放される。

そして、搬送ユニット４と搬送ガイド部７がそれぞれ解放（解除）された後に、画像形成ユニット５が用紙通紙方向（矢示Ａ方向）に移動し、ヘッドクリーニング装置６上方で停止され、キャップ部材６２などが上昇して記録ヘッド５１の各ヘッド１０１のクリーニング動作（維持回復動作）に移行する。

次に、搬送ユニット４の詳細について図６及び図７を参照して説明する。なお、図６は搬送ユニット４の要部平面説明図、図７は給紙側から見た正面説明図である。
搬送ベルト４３には、記録ヘッド５１のヘッド１０１のオーバーラップ部分に対応する部分に、オーバーラップ部分の幅（ベルト幅方向の幅）より広い幅の所要の長さを有する撥水領域４６を形成している。撥水領域４６を形成する撥水材料（撥インク材料）としては、シリコーンやフッ素系樹脂等を挙げることができる。その撥水性はインク滴が移動しやすい程度の撥水性で良いが、接触角はなるべく大きい方が良く１１０度以上が好ましい。水性、油性、ＵＶインク、溶剤インク等各種インクに対応する最適な撥水性を発揮する材料を適宜選択して用いる。なお、撥水領域４６には吸引用の吸引穴は形成されていない。また、搬送ベルト４３には、ベルトの位相情報を検知するための図示しないマーキング、又は切り欠きのような位相情報教示手段が設けられている。

一方、この搬送ベルト４３に当接する搬送ローラ４２Ａ及び４２Ｂは搬送ベルト４３上の空吐出が行われるオーバーラップ部分を避けて配置されている（具体的には、撥水領域４６間に配置されている。）。

また、搬送ベルト４３の各撥水領域４６に対応して撥水領域４６に吐出されたインク滴（廃インク）を清掃除去する清掃部材４７をそれぞれ配設してなる清掃手段４８を設けている。清掃部材４７は、ブレード部材として、撥水領域４６のインクを掻き取り図示しない廃インク貯留部に排出する構成とすることができる。また、清掃部材４７は、ローラ周面にインク吸収体を巻装した部材で構成することもできる。さらに、清掃手段４８は、吸引手段として撥水領域４６の廃インクを吸引除去する構成とすることもできる。この清掃手段４８は、印刷中常時清掃を行う構成とすることもできるし、あるいは、ヘッドメンテナンス動作中などの所要のタイミングで清掃を行う構成とすることもできる。

次に、この画像形成装置の制御部の概要について図８に示すブロック説明図を参照して説明する。
この制御部５００は、この装置全体の制御を司る本発明に係る空吐出動作の制御を行う手段を兼ねるＣＰＵ５０１と、ＣＰＵ５０１が実行するプログラム、その他の固定データを格納するＲＯＭ５０２と、画像データ等を一時格納するＲＡＭ５０３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書き換え可能な不揮発性メモリ５０４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ＡＳＩＣ５０５とを備えている。

また、ヘッドモジュール５０の各記録ヘッド５１を構成するヘッド１０１を駆動制御するためのデータ転送手段、駆動信号発生手段を含むヘッド駆動制御部５０８と、記録ヘッド５１の各ヘッド１０１を駆動するためのヘッドドライバ（ドライバＩＣ）５０９と、画像形成ユニット５を移動させる画像形成ユニット移動モータ５１０を駆動するための画像形成ユニット移動モータ駆動部５１１と、搬送ベルト移動モータ５１２を駆動するための搬送ベルト移動モータ駆動部５１３と、吸引ファン４４に対する吸引モータ５１４を駆動する吸引モータ駆動部５１５と、各種センサからの情報を入力するＩ／５１６を有している。

ここで、Ｉ／Ｏ５１４にはセンサ情報として、図示しない環境温度や環境湿度を検出する環境センサ、ヘッドモジュールアレイ５０に備えた用紙を検知する用紙センサ５２１（図１参照）、搬送ベルト４３の前記位相情報教示手段を検知する位相センサ５２２（図６参照）からの各種検知信号が入力される。

また、この制御部５００には、この装置に必要な情報の入力及び表示を行うための操作パネル５１７が接続されている。

ここで、制御部５００は、パーソナルコンピュータ（以下ＰＣと称す）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画像データを含む印刷データ等をケーブル或いはネットを介してホストＩ／Ｆ５０６で受信する。

そして、ＣＰＵ５０１は、ホストＩ／Ｆ５０６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、ＡＳＩＣ５０５にてデータの並び替え処理等（場合によっては、画像処理の一部の処理）を行ってヘッド駆動制御部５０８に画像データを転送する。なお、画像出力するための印刷データのビットマップデータ（印刷ラスタデータ）への変換は、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印刷データのビットマップデータ（印刷ラスタデータ）を作成した上で、該印刷ラスタデータをこの装置に転送するようにしている。

このとき、ＣＰＵ５０１は画像データに基づいて印刷時に使用される吐出ノズルを並行して解析し、ノズルの使用頻度に対応した空吐出パターンを作成する。空吐出パターンは、人間の視覚に認識されにくいように、滴が一箇所に集中したり、特定のラインやテクスチャを形成することが無いようなパターン及び滴量となっている。作成された空吐出パターンは画像データと合成されヘッド駆動制御部５０８に印刷ラスタデータとして転送される。

ヘッド駆動制御部５０８は、印刷ラスタデータを受け取ると、このドットパターンデータ（印刷ラスタデータ）を、クロック信号に同期して、ヘッドドライバ５０９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５０９に送出する。

このヘッド駆動制御部５０８は、駆動波形（駆動信号）のパターンデータを格納したＲＯＭ（ＲＯＭ５０２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５０９は、ヘッド駆動制御部５０８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５０８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ヘッドユニット５１のアクチュエータ手段に印加してヘッドを駆動し、画像データを印刷してドットパターンを形成する。

次に、この画像形成装置における空吐出動作について説明する。
前述したように、記録ヘッド５１を構成する複数のヘッド１０１は、図５に示すようにノズル配列方向（ヘッド配列方向）で千鳥状に隣り合う一方のノズル１０１の端部のノズル１０２と他方のヘッド１０１の端部のノズル１０２とは重複して配置されている（重複しているノズル１０２を区別するときは「端部ノズル１０２ａ」という。）。このようなノズル重複領域を有する千鳥状配置の記録ヘッド５１で同色のインクを用いて印刷を行う場合において、ヘッド１０１のノズル１０２の重複部分（オーバーラップ部分）では、通常、重複部分以外との画像濃度の差を少なくするためのオーバーラップ処理が行われ、端部における一部ノズルが使用されない場合がある。また、オーバーラップ処理を行わない場合においても、印刷する画像の種類によっては端部ノズル１０２ａを使用しない場合もある。

使用頻度が低い又は使用されないノズル１０２は、ノズル１０２内のインクが増粘し吐出不良を引き起こす可能性があり、吐出不良を防止する対策の一つとして印刷中に用紙（被記録媒体）上に使用頻度が低い又は使用されないノズル１０２から画像の形成に無関係な液滴の吐出（空吐出）を行う紙面空吐出がある。

この場合、インクの増粘を防ぐためには、紙面空吐出量は多い方が好ましいが、滴量が多くなるほど紙面上で認識され易くなってしまい画像品質の低下を招くため、人間の視覚に認識され難い程度で、できるだけ多くの量若しくは回数の空吐出を行う。

しかしながら、上述したように、ヘッド１０１が千鳥状に配置されている（千鳥配置の）場合、端部ノズル１０２ａの領域（重複領域、オーバーラップ領域、重複ノズル領域又は部分）では、重複していない領域と比較して、ノズル数が２倍以上となっているため、紙面空吐出を行った場合に、重複領域とそれ以外の領域で同様に吐出を行うと、重複領域では空吐出滴量も相対的に多くなり、用紙上で画像形成に関与しない液滴が増加し、画像品質が低下することになる。

そこで、この画像形成装置においては、ＣＰＵ５０１は、ＲＯＭ５０２に予め格納されたヘッドの重複情報（オーバーラップ量）に応じて、重複した領域のノズル（端部ノズル１０２ａ）を除いた他のノズル１０２についての空吐出パターンを作成する。オーバーラップ量は、あらかじめ装置の構成条件としてＲＯＭ５０２に格納されていても良いし、オーバーラップ量を個別に可変できる構成の場合は、オーバーラップ量を検知するオーバーラップ量検知手段等の情報に基づいてＣＰＵ５０１が重複領域を除いた空吐出パターンを作成するようにしても良い。

そして、ＣＰＵ５０１は用紙センサ５２１の検知情報及び印刷時の搬送速度情報に基づき、用紙１０上に画像を形成するタイミングではオーバーラップ部分（端部ノズル１０２ａ）を除いたノズル１０２から紙面空吐出を用紙１０上に行い、搬送中の用紙１０と次に搬送される用紙１０との搬送間隔である隙間（紙間）では位相センサ５２２の検知情報に基づいて、紙間に露出する搬送ベルト４３上の撥水領域４６にオーバーラップ部分の端部ノズル１０２ａから空吐出を行わせる。このような動作は、各色の記録ヘッド５１について行われ、使用される全ての色の記録ヘッド５１について同様な空吐出動作が行われる。

この空吐出動作について図９のフロー図をも参照して説明する。
まず、搬送ベルト４３に設けられた位相情報教示手段を位相センサ５２２によって検知してベルト空吐出用基準位置を検出する。そして、給紙トレイ２１から空吐出位置と重ならないタイミングで用紙１０の搬送を開始し、用紙１０の先端が用紙センサ５２１によって検知されると、所定のタイミングで、用紙１０上にオーバーラップ部分の端部ノズル１０２ａを除いた空吐出パターンを合成した印刷画像を印写する。その後、用紙１０の後端を検出し、空吐出用基準位置から用紙１０の後端までの時間ｔを求め、搬送ベルト４３の撥水領域４６が対応したタイミングでオーバーラップ部分の端部ノズル１０２ａから空吐出を行わせる。これらの処理は所定の印刷枚数が完了するまで繰り返し行う。

このように、オーバーラップ部分以外のノズルについて用紙上にいわゆる紙面空吐出を行い、オーバーラップ部分のノズルについては搬送ベルト上に空吐出を行うことによって、用紙上での画像形成に関与しない液滴量を減少させることができて画像品質の低下を防止することができとともに、オーバーラップ部分のみ搬送ベルト上に空吐出することで、すべてのノズルから搬送ベルト上に空吐出する場合に比べて搬送ベルトの汚れを限られた範囲（オーバーラップ部分のみ）に限定することができ、後述するように、撥水領域の付与や清掃手段の構成の簡略化を図れる。

ここで、搬送ベルト４３の吸引穴（以下「ベルト穴」ともいう。）に紙間で空吐出を行う場合との比較について図１０をも参照して説明する。
ベルト穴紙間空吐出を行う場合は、吸引用に一定のパターン配列を持って設けられているベルト穴に対して吐出を行うため、すべてのノズルから空吐出を行う場合、すべてのノズル位置に対応したベルト穴が必要となる。ベルト穴は、一定の間隔を持って配置されており、すべてのノズルからの空吐出を終了するまでに、必要な穴列数が複数列必要とされる。

複数列のベルト穴を確保するためには、搬送される用紙の間隔をその分だけ広げなくてはならない。この実施形態のように、オーバーラップ部分以外を紙面に吐出し、オーバーラップ部分のみを紙間で行うことによって搬送用紙間隔も狭くすることが可能となって印刷時間の短縮を図れる。

図１０を参照して説明すると、１つのヘッドにノズルが１９２個ある場合、そのノズルを便宜的にブロック１〜１７の１７個のブロックに分割する。この場合、ブロック２〜１６は１２個のノズルからなり、ブロック１とブロック１７は隣接ヘッドとのつなぎ部分（オーバーラップ部分）のため例えば６個のノズルからなる。空吐出用の穴は図１０に示すように斜め基調のパターンを持って搬送ベルトに開けられており、すべてのブロック１〜１７から空吐出が完了されるためには、ベルト穴列として９列必要となる。紙間毎に空吐出が必要となった場合、紙間距離はベルト穴列９列分の距離が必要となり、紙間距離が広い分、単位時間当たりの印刷枚数は少なくなる。オーバーラップ部分のみ搬送ベルト上に空吐出を行う場合、９列分のベルト穴列に相当する距離を必要とせず、紙間距離を短くできるため、単位時間当たりの印刷枚数を増やすことができるのである。また、ヘッドのノズル数が増加したり、搬送ベルトに設けられた空吐出用の穴が小さくなればその分だけ多くの穴列が必要になって紙間距離も必要となるため、オーバーラップ部分のみ搬送ベルト上に吐出することで紙間距離を短くでき、単位時間当たりの印刷枚数を増やすことができる。

次に、搬送ベルト４３に形成した撥水領域３６について説明する。
搬送ベルト４３は、その機構上蛇行を完全に防ぐことはできず、ある程度の蛇行幅を持っているため、空吐出滴の着弾位置にばらつきが生じる。また、ヘッド１０１からの液滴吐出も周囲に存在する気流の影響による着弾曲がりやヘッド１０１のノズル１０２の状態による噴射の曲がりにより液滴が直進しない場合が存在する（これらを総称して「着弾ズレ」という。）。

そのため、搬送ベルト４３上に設ける撥水領域３６は、オーバーラップ部分と同じ幅とした場合、着弾ズレの影響により撥水領域３６から液滴が外れてしまう場合がある。そこで、ここでは、撥水領域３６の幅（ベルト幅方向：ノズル配列方向と同じ）は、オーバーラップ部分の幅よりも広くしている。なお、オーバーラップ部分の幅が可変できる場合には、その最大値よりも広い幅を持つ構成とすると良い。撥水領域３６の幅は、搬送ベルト４３の最大蛇行量、着弾曲がり、噴射曲がり等着弾ズレを誘引する各種ばらつき量を考慮して定める。

次に、搬送ローラ４２Ａ、４２Ｂの配置について説明する。
搬送ローラ４２Ａ及び４２Ｂは、搬送ベルト４３上の空吐出が行われるオーバーラップ部分を避けて配置している。

従前のように、ヘッド全幅にわたって紙間で搬送ベルト４３上に空吐出を行うと、搬送ローラは必ず汚損部に当接することになって搬送ローラにインク滴が転移してしまうことになる。特に、紙間空吐出の場合は、紙間という、限られた狭い隙間に一度にインクを吐出するためにインク量が多く、搬送ローラへのインク転写度合いが多くなる。全幅にわたって清掃が行われる場合においても、前述したように均一な清掃を行うのが困難であり、場所による清掃具合の差が生じてしまい搬送ローラの汚損が発生しうること、また清掃部材の劣化が進みかつ清掃部材の交換を行う前段階では清掃効果が減少しており必ずしも搬送部材が完全に清掃されていない場合が生じうるためローラの汚損が発生してしまう可能性がある。

ここで、この実施形態では、オーバーラップ部分以外は紙面上に空吐出を行うので、図６に示すように用紙１０上には空吐出滴が着弾する部分１１が生じ、この部分１１に搬送ローラ４２Ａが当接することになるが、紙面空吐出の場合は視覚に認識されないサイズの液滴を間引いて着弾させているため搬送中に液滴は乾燥してしまい搬送ローラ４２Ａへの転写は殆ど生じない。しかも、用紙１０上には空吐出パターンの他に通常の印刷画像も存在し、搬送ローラ４２Ａは用紙１０上におけるインク滴の浸透及び乾燥時間を考慮した位置に配置されるものであるから、インク滴の浸透が起こらない搬送ベルト４３上に吐出されたインク滴と接する場合よりも搬送ローラ４２Ａへの転写汚れ度合いは低くなる。

この場合、搬送ローラ４２の表面にガラスビーズ等により微細な凹凸加工を施したり、ローラ形状を拍車形状として紙面への接触面積を減らすことにより、長期の使用に対しても用紙からのインクの転写を軽減することができる。

また、印刷する画像に応じて画像上のインクが少ない部分でのみ搬送ローラ４２を当接させ、ベタ画像などのインク量が多い部分では搬送ローラを一時的に用紙に当接させないように、搬送ローラ位置をカム等により上下移動可能にする搬送ローラ接離手段を設ける構成とすることもできる。

また、この構成を利用してヘッド毎のオーバーラップ部分が多く搬送ローラを、最大限オーバーラップ部分を避ける配置としても搬送部材上の空吐出が行われる部分に搬送ローラが接する可能性のある場合は、紙間のみ搬送ローラを搬送ベルトに接しないように浮かせる構成及び制御を行っても良い。

搬送ローラ４２は、様々な用紙サイズに対応するために最小用紙サイズを搬送できるように通常中央よりに配置されるが、搬送ローラ位置をベルト幅方向に移動できる構成としても良い。この場合、使用する用紙サイズ情報及び画像情報、空吐出情報等からオーバーラップ部を避け、かつ、最もインクが搬送ローラに付着しない位置を算出し、例えば操作パネル５１７により推奨ローラ位置を教示し、ユーザが搬送ローラ４２を手動で移動する構成等も考えられる。

次に、本発明の第２実施形態に係る画像形成装置について図１１ないし図１４を参照して説明する。なお、図１１は同画像形成装置の全体構成を説明する概略構成図、図１２は同じく要部平面説明図、図１３は同じく支持部材の平面説明図、図１４は給紙側から見た説明図である。

この画像形成装置の構成は、前記第１実施形態の構成と同様であるが、説明を簡略化するため、１つの記録ヘッド５１を備える構成で説明する。この記録ヘッド５１も複数のヘッド１０１をノズル配列方向に千鳥状に配置したものであり、複数のヘッド１０１には図示しないインク供給系からインクが供給される。

この搬送ユニット４の搬送ベルト１４３は、搬送駆動ローラ４１Ａと搬送従動ローラ４１Ｂ間に掛け回され、吸引ファン４４による吸引用の吸引穴１４５が形成され、裏面側支持部材１４８で支持されている。そして、搬送ベルト１４３には、吸引穴１４５とは別に空吐出用の開口部１４６が、所定の位置に、ベルト幅方向に、記録ヘッド５１のヘッド１０１のオーバーラップ部分に対応して形成され、開口部１４６の位置を示す開口部検出マーク（位置情報教示手段）１４７が設けられている。

この搬送ベルト１４３の開口部検出マーク１４７を検出する位相センサ５２２を記録ヘッド５１側に設けている。

支持部材１４８にも、吸引用の穴１４９と、各ヘッド１０１のオーバーラップ部分に対応するベルト幅方向位置に空吐出用の開口部１５０が設けられている。

この支持部材１４８の空吐出用開口部１５０の下側には、それぞれ廃液受け部材（空吐出受け）１５１が配設されている。この空吐出受け１５１は、オーバーラップ部分に対応する領域に相当する開口を有する部材である。なお、図１５には後述するようにすべてのノズル１０２から搬送ベルトの開口部に吐出する比較例における支持部材１４８の開口部６５０に対応する空吐出受け６５１を配置した例を示している。

なお、前記第１実施形態と同様に、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）の４色の液滴を吐出する記録ヘッド５１Ｙ、５１Ｍ、５１Ｃ、５１Ｋを配置した例を図１６及び図１７に示している。なお、色の種類及び配列順序はこれに限るものではない。

この場合、記録ヘッド５１Ｙ、５１Ｍ、５１Ｃ、５１Ｋの各ヘッド１０１のオーバーラップ部分のノズル１０２からの空吐出は搬送ベルト１４３の同じ開口部１４６に吐出される。一方、図示しないが支持部材１４８には記録ヘッド５１Ｙ、５１Ｍ、５１Ｃ、５１Ｋの各ヘッド１０１のオーバーラップ部分に対応して空吐出用の開口部１５０が設けられ、空吐出受け１５１は記録ヘッド５１Ｙ、５１Ｍ、５１Ｃ、５１Ｋ毎に設けられる。

次に、この画像形成装置における空吐出動作について図１８のフロー図をも参照して説明する。
まず、搬送ベルト４３に設けられた開口部検知マーク１４７を位相センサ５２２によって検知してベルト空吐出用基準位置を検出する。そして、給紙トレイ２１から空吐出位置と重ならないタイミングで用紙１０の搬送を開始し、用紙１０の先端が用紙センサ５２１によって検知されると、所定のタイミングで、用紙１０上にオーバーラップ部分の端部ノズル１０２ａを除いた空吐出パターンを合成した印刷画像を印写する。その後、用紙１０の後端を検出し、空吐出用基準位置から用紙１０の後端までの時間ｔを求め、搬送ベルト４３の空吐出用開口部１４６の位置に対応したタイミングでオーバーラップ部分の端部ノズル１０２ａから空吐出を行わせる。これらの処理は所定の印刷枚数が完了するまで繰り返し行う。

このように、オーバーラップ部分以外のノズルについて用紙上にいわゆる紙面空吐出を行い、オーバーラップ部分のノズルについては搬送ベルトに設けられた開口部に空吐出を行うことによって、用紙上での画像形成に関与しない液滴量を減少させることができて画像品質の低下を防止することができとともに、オーバーラップ部分のみ搬送ベルトの開口部に空吐出することで、すべてのノズルから搬送ベルトの開口部（例えば吸引穴）に空吐出する場合に比べて、空吐出受けの省スペース化によるコストダウン、及び用紙の搬送ベルトへの吸着を効率よく行うことができ、用紙浮きやズレといった不具合が発生しにくくなり、画像品質を向上することができる。

つまり、すべてのノズルについて搬送ベルト１４３に設けた開口部や吸引穴１４５に空吐出を行う場合（比較例）においては、前述した図１０で説明したように、紙間距離を広くしなければならないので、単位時間当たりの印刷枚数が少なくなるという問題がある。加えて、前述した図１５に示すように全てのノズルのベルト幅方向以上の開口を有する空吐出受け６５１を搬送ベルト１４３の下方に配置する必要があり、搬送ベルトの用紙吸着方式として各実施形態のようにエアー吸引方式の構成を採用した場合、搬送ベルト１４３下にある空吐出受け６５１が大きくなるほど、ノズル直下で用紙吸引がなされず、用紙の浮き・たわみなどによる異常画像や、用紙ジャムが発生し易くなり、搬送精度が低下することになるという問題も生じる。

次に、記録ヘッド５１の各ヘッド１０１のオーバーラップ部分と搬送ベルト１４３の開口部１４６との関係の異なる例について図１９及び図２０を参照して説明する。
図１９に示す例は、搬送ベルト１４３に、オーバーラップ部分のベルト幅方向（ノズル配列方向と同じ）の長さよりも開口の長さが長い（この例では直径が大きい）開口部１４６を設けたものである。このように、ノズル１０２の重複領域の幅より大きい開口部を有することで、噴射曲がり等の吐出異常があっても、開口部を通して空吐出を行うことができ、開口部周辺の汚れを防止できる。

図２０に示す例は、搬送ベルト１４３に、オーバーラップ部分のベルト幅方向の長さよりも開口の長さが短い（この例では直径が大きい）複数の開口部１４６（１４６ａ、１４６ｂ）を設けたものである。このように、重複領域の幅以下の開口部を複数有することで、搬送方向から見ると重複領域の幅以上の開口を有する結果となり、噴射曲がり等の吐出異常があっても、開口部を通して空吐出を行なうことができ、開口部周辺の汚れを防止できる。また、重複ノズル領域の幅が広い場合でも、搬送ベルトの強度を保つことができるので、確実な空吐出が可能となる。

次に、搬送ベルトの他の構成例について図２１ないし図２３を参照して説明する。なお、各図は搬送ベルト部分の平面説明図である。
図２１に示す搬送ベルト１４３は、ベルト移動方向の複数箇所に空吐出用の開口部１４６及び開口部検知マーク１４７を設けたものである。これにより、給紙間隔を詰めて画像形成を行うことができて、生産性を向上できる。

図２２に示す搬送ベルト１４３は、空吐出用の開口部１４６として１つのオーバーラップ部分に対応して複数の開口部１４６ａ〜１４６ｃを設けた例である。この例でも、上述したように、重複ノズル領域の幅以下の開口部を複数有することで、搬送方向から見ると重複ノズル領域の幅以上の開口を有する結果となり、噴射曲がり等の吐出異常があっても、開口部を通して空吐出を行なうことができ、開口部周辺の汚れを防止できる。また、重複ノズル領域の幅が広い場合でも、搬送ベルトの強度を保つことができるので、確実な空吐出が可能となる。

図２３に示す搬送ベルト１４３は、空吐出用の開口部１４６として１つのオーバーラップ部分に対応して複数の開口部１４６ａ〜１４６ｃを設け、更に、ベルト移動方向の複数箇所に空吐出用の開口部１４６（１４６ａ〜１４６ｃ）及び開口部検知マーク１４７を設けたものである。これにより、給紙間隔を詰めて画像形成を行うことができて、生産性を向上でき、開口部周辺の汚れを防止でき、重複ノズル領域の幅が広い場合でも、搬送ベルトの強度を保つことができるので、確実な空吐出が可能となる。

なお、搬送ベルトの吸引穴が、オーバーラップ部分に対応する空吐出用開口部を兼ねる構成とすることもできる。また、空吐出用開口部から任意の位置に設けられた空吐出検知マークの検出により、空吐出用開口部を特定し、用紙検出手段によって空吐出用開口部上の用紙の有無が検出され、用紙なしの場合、搬送ベルトの搬送速度情報を基に空吐出用開口部へ所定のタイミングで空吐出が行なわれる構成とすることができる。

本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の全体構成を説明する概略構成図である。 同じく模式的平面説明図である。 ヘッドモジュールの一例を示す説明図である。 同じくヘッドモジュールの他の例を示す説明図である。 ヘッドの重なり部分（オーバーラップ部分）の説明に供する模式的説明図である。 搬送ベルトユニットの説明に供する模式的要部平面説明図である。 搬送ベルトユニットを給紙側から見た説明図である。 同装置の制御部の概要を説明するブロック説明図である。 同実施形態の空吐出動作の説明に供するフロー図である。 搬送ベルトの吸引穴に全ノズルから空吐出を行う場合の説明に供する模式的説明図である。 本発明の第２実施形態に係る画像形成装置の全体構成を説明する概略構成図である。 同じく模式的平面説明図である。 同じく支持部材の平面説明図である。 同じく空吐出受けの配置を説明する給紙側から見た説明図である。 比較例における空吐出受けの配置を説明する給紙側から見た説明図である。 ４色ヘッド構成の場合の説明に供する模式的要部平面説明図である。 図１６の模式的正面説明図である。 同実施形態における空吐出動作の説明に供するフロー図である。 搬送ベルトの空吐出用開口部の説明に供する模式的平面説明図である。 搬送ベルトの空吐出用開口部の他の例の説明に供する模式的平面説明図である。 搬送ベルトの他の例の構成例の説明に供する模式的要部平面説明図である。 搬送ベルトの更に他の例の構成例の説明に供する模式的要部平面説明図である。 搬送ベルトの更にまた他の例の構成例の説明に供する模式的要部平面説明図である。

符号の説明

４…搬送ユニット
５…画像形成ユニット
４３、１４３…搬送ベルト
５０…ヘッドモジュール
５１、５１Ｙ、５１Ｍ、５１Ｃ、５１Ｋ…記録ヘッド
１０１…ヘッド
１０２…ノズル
１４５…吸引穴
１４６…空吐出用開口部
１４８…支持部材
１５０…空吐出用開口部
１５１…空吐出受け

Claims (9)

1. 液滴を吐出する複数のノズルが配列された複数のヘッドがノズル配列方向に千鳥状に配列され、前記ノズル配列方向端部のノズルが互いに重複している記録ヘッドと、
   被記録媒体を搬送する搬送部材と、
   前記記録ヘッドから画像形成に寄与しない液滴を吐出させる空吐出動作を制御する制御手段と、を備え、
   前記記録ヘッドの前記重複しているノズルについては画像形成に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を前記搬送部材上に行い、前記搬送部材上に向けて空吐出を行わないノズルについては前記被記録媒体に空吐出を行う
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記搬送部材の前記画像形成に寄与しない液滴が着弾する領域は撥水性を有していることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記搬送部材の前記画像形成に寄与しない液滴が着弾する領域を清掃する清掃手段を有していることを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
4. 前記搬送部材の前記画像形成に寄与しない液滴が着弾する領域以外で前記搬送部材に当接して前記被記録媒体を押さえるローラ部材を備えていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか記載の画像形成装置。
5. 液滴を吐出する複数のノズルが配列された複数のヘッドがノズル配列方向に千鳥状に配列され、前記ノズル配列方向端部のノズルが互いに重複している記録ヘッドと、
   被記録媒体を搬送する搬送部材と、
   前記記録ヘッドから画像形成に寄与しない液滴を吐出させる空吐出動作を制御する制御手段と、を備え、
   前記記録ヘッドの前記重複しているノズルについては画像形成に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を前記搬送部材に形成された開口部に行い、前記搬送部材上に向けて空吐出を行わないノズルについては前記被記録媒体に空吐出を行う
   ことを特徴とする画像形成装置。
6. 前記搬送ベルトの前記開口部に対応して前記空吐出動作で吐出される液滴を受ける廃液受け部材が配置されていることを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
7. 前記搬送ベルトの開口部は前記被記録媒体の搬送方向で複数箇所に設けられていることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記搬送ベルトの開口部は２つの前記ヘッドの重複したノズル領域に対して複数設けられていることを特徴とする請求項５又は６に記載の画像形成装置。
9. 前記搬送ベルトの複数の開口部は被記録媒体搬送方向に位置がずれていることを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。

Images