JP2021107112A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】迅速に、１ノズル単位で、ノズルの状態を、インク成分の蒸発を防止する状態に切り替えられるようにする。【解決手段】画像形成装置のラインヘッドは、共通インク室、複数のノズル、個別インク流路、インク供給路、第１圧電アクチュエーター、及び、第２圧電アクチュエーターと、を含む。個別インク流路の一端はノズルと接続される。インク供給路は個別インク流路及び共通インク室と接続される。ノズルを乾燥防止状態とするとき、制御部は、個別インク流路の容積が大きくなる方向に第１圧電アクチュエーターを変形させてインクの界面をノズルの内側に引き込む。また、制御部は、第２圧電アクチュエーターを変形させ、インク供給路を閉じる。【選択図】図６

Description

本発明は、インクを吐出して画像を形成する画像形成装置に関する。

ヘッドのノズルからインクを吐出して印刷する画像形成装置がある。インクは蒸発する成分を含む。例えば、インクの溶剤が蒸発（気化）する。ノズルの吐出口近傍のインクは空気と接する。長時間吐出のないノズルでは、インクの成分が蒸発し、インクの粘度が高くなる。粘度上昇が続くと、ノズルからインクが吐出されなくなることがある（目詰まり）。乾燥を防ぐため、ヘッドのノズル設置面に、キャップを被せることがある。特許文献１には、キャップを用いる画像形成装置の一例が記載されている。

具体的に、特許文献１には、記録液の液滴を吐出するノズルを有する記録ヘッドと、記録ヘッドのノズル面をキャッピングするキャップ部材と、記録ヘッドの回復動作を行う維持回復機構を備え、記録ヘッドのノズルから液滴を吐出して被記録媒体上に画像を形成し、記録ヘッドがキャップ部材によりキャッピングされていない状態の非キャッピング累積時間に基づいてキャップ部材内に記録液の供給を制御する画像形成装置が記載されている。この構成により、記録ヘッドのノズル面をキャッピングし、続いて吸引ポンプを作動させてノズル吸引を行なって、キャップ内にインクを供給する。キャップ内への記録液の供給によって、キャップ内の残留インクの乾燥を抑え、キャッピング時の除湿作用を抑え、キャップしたことによるノズルのインクの増粘や吐出不能を防止しようとする（特許文献１：請求項１、段落［０１０７］、［０１０８］）。

特開２００７−１３０８６１号公報

インクジェット方式の画像形成装置は、インクを用いて印刷する。インクは蒸発する成分を含む。使用されない時間が長いノズルでは（インク不吐出の時間が長いノズルでは）、インクの粘度が高くなる。乾燥が進んだ結果、ノズルの目詰まりが生ずることがある。

ノズルの目詰まりを防ぐため、インクの吐き捨てを行うことがある。吐き捨て処理は、粘度が高いインクを意図的に吐出する処理である。吐き捨て処理によって、ノズルのインクの粘度を下げることができる。吐き捨てを行う場合、吐き捨てるインクを受け止める部材をヘッドの下方に移動させる必要がある。吐き捨て処理後、印刷できる状態への復帰する場合、当該部材を退避させる必要がある。吐き捨て処理には、時間がかかる。

また、特許文献１の装置のように、ヘッドのノズル（吐出口）にキャップを被せることもある。しかし、キャップを被せる場合、キャップをヘッドの下方に移動させる必要がある。印刷できる状態に戻す場合、キャップを取り外して、キャップを退避させる必要がある。キャップの取り付け、取り外しに時間を要する。

１ページの印刷中、各ノズルのインクの吐出回数は、印刷内容による。インクをあまり吐出しないノズルや、インクを全く吐出しないノズルでは、１ページの印刷中でも乾燥が進むという問題がある。印刷中でも、簡易、迅速にインクの乾燥の抑えられるようにすべきである。しかも、吐き捨て、キャップの取り付けのように、全ノズルを対象とせず、１ノズル単位でインクの乾燥を抑えられるようにすることが好ましい。

特許文献１記載の装置は、ヘッドの全ノズルにキャップを被せる。しかも、キャップ部材での乾燥防止のためだけに、余分なインクを消費しなくてはならない。従って、特許文献１記載の技術では、上記の問題を解決することはできない。

本発明は上記の課題に鑑み、迅速に、１ノズル単位で、ノズルの状態を、インク成分の蒸発を防止する状態に切り替えられるようにし、目詰まりのような吐出不良をなくす。

本発明に係る画像形成装置は、ラインヘッド、ラインヘッドを制御する制御部を含む。前記ラインヘッドは、共通インク室、複数のノズル、個別インク流路、インク供給路、第１圧電アクチュエーター、及び、第２圧電アクチュエーターと、を含む。前記個別インク流路は、前記ノズルごとに設けられる。前記個別インク流路の一端は、前記ノズルと接続される。前記インク供給路は、前記個別インク流路ごとに設けられる。前記インク供給路の一端は前記個別インク流路の他端と接続され、他端が前記共通インク室と接続される。前記第１圧電アクチュエーターは、前記個別インク流路ごとに設けられる。前記第１圧電アクチュエーターは、前記個別インク流路の容積が大きくなる方向と、前記個別インク流路の容積が小さくなる方向に変形できる。前記第２圧電アクチュエーターは、前記インク供給路ごとに設けられる。前記ノズルを乾燥防止状態とするとき、前記制御部は、前記個別インク流路の容積が大きくなる方向に前記第１圧電アクチュエーターを変形させてインクの界面を前記ノズルの内側に引き込む。また、前記制御部は、前記第２圧電アクチュエーターを変形させ、インクの前記界面を引き込んだ前記個別インク流路に接続されている前記インク供給路を前記第２圧電アクチュエーターに閉じさせる。

本発明によれば、簡易、迅速に、ノズルを乾燥防止状態に切り替えることができる。ノズルでのインク成分の蒸発を抑えられることができる。ノズル単位で乾燥を抑えることができる。目詰まりのような吐出不良をなくすことができる。

実施形態に係るプリンターの一例を示す図である。 実施形態に係るプリンターの一例を示す図である。 実施形態に係るラインヘッドの一例を示す図である。 実施形態に係るヘッドの断面図の一例を示す図である。 実施形態に係るヘッドの断面図の一例を示す図である。 実施形態に係るヘッドの断面図の一例を示す図である。 実施形態に係るプリンターの印刷中の乾燥防止制御の一例を示す図である。 乾燥防止状態への移行と解除のタイミングの設定の一例を示す図である。 実施形態に係るプリンターの印刷ジョブ完了時の乾燥防止制御の一例を示す図である。

以下、図１〜図９を用いて、本発明の実施形態を説明する。実施形態に係る画像形成装置は、インクを用いて印刷する。以下では、画像形成装置としてプリンター１００を例に挙げて説明する。なお、本発明は、複合機のようなプリンター以外の画像形成装置にも、適用できる。

（プリンター１００の概要）
まず、図１及び図２を用いて、実施形態に係るプリンター１００の概要を説明する。図１、図２は、実施形態に係るプリンター１００の一例を示す図である。

図１に示すように、プリンター１００は、給紙装置１００ａ、本体装置１００ｂ、第１後処理装置１００ｃ、第２後処理装置１００ｄを含む。図１において、破線矢印は、用紙搬送方向を示す。給紙装置１００ａと本体装置１００ｂが連結（接続）される。本体装置１００ｂと第１後処理装置１００ｃが連結（接続）される。第１後処理装置１００ｃと第２後処理装置１００ｄが連結（接続）される。

給紙装置１００ａは複数の給紙カセット１０１を含む。各給紙カセット１０１は用紙を収容する。印刷のとき、制御部１は、何れかの給紙カセット１０１から用紙を供給させる。１つの給紙カセット１０１に対して１つの給紙ローラーが設けられる。印刷時、用紙を給紙する給紙カセット１０１の給紙ローラーが回転する。給紙装置１００ａは、供給した用紙を本体装置１００ｂに向けて搬送する。

本体装置１００ｂは用紙に印刷を行う。本体装置１００ｂはインクを用いて印刷する。第１後処理装置１００ｃは、用紙の乾燥とデカール（カール除去）を行う装置である。インク乾燥のため、第１後処理装置１００ｃは、ファン１０２とヒーター１０３を含む。ファン１０２は本体装置１００ｂが印刷した用紙に風を吹き付ける。ヒーター１０３は用紙に吹き付ける空気を暖める。これにより、インクが乾く。また、第１後処理装置１００ｃはデカールローラー対１０４を含む。デカールローラー対１０４は用紙に圧力をかける。第２後処理装置１００ｄは、排出トレイ１０５に用紙を排出する。第２後処理装置１００ｄは、印刷面が下向きとなるように、用紙の表裏を逆転できる。

図２に示すように、プリンター１００は制御部１、記憶部２、操作パネル３、印刷部４、通信部５を含む。制御部１、記憶部２、操作パネル３、通信部５は本体装置１００ｂに設けられる。

制御部１はプリンター１００の各部を制御する。制御部１は制御回路１０、画像処理回路１１を含む基板である。例えば、制御回路１０はＣＰＵである。記憶部２に記憶される制御プログラムや制御データに基づき、制御回路１０は演算、処理を行う。画像処理回路１１は印刷に用いる画像データの画像処理を行い、インク吐出用画像データＤ１を生成する。記憶部２は、ＲＯＭ、ストレージ（ＨＤＤ、フラッシュＲＯＭ）のような不揮発性の記憶装置を含む。また、記憶部２は、ＲＡＭのような揮発性の記憶装置を含む。

プリンター１００は操作パネル３を含む。操作パネル３は、表示パネル３１、タッチパネル３２を含む。制御部１は、設定画面や情報を表示パネル３１に表示させる。表示パネル３１は、キー、ボタン、タブのような操作用画像を表示する。タッチパネル３２は表示パネル３１へのタッチ操作を検知する。タッチパネル３２の出力に基づき、制御部１は操作された操作用画像を認識する。制御部１は、使用者が行った設定操作を認識する。

プリンター１００は印刷部４を含む。印刷部４は、給紙装置１００ａ、本体装置１００ｂの一部、第１後処理装置１００ｃ、第２後処理装置１００ｄを含む。本体装置１００ｂは、印刷部４として、用紙搬送部４ａと画像形成部４ｂを含む。印刷ジョブを行うとき、制御部１は印刷部４の動作を制御する。

操作パネル３は、印刷に用いる給紙カセット１０１の選択を受け付ける。印刷ジョブのとき、制御部１は、選択された給紙カセット１０１の給紙ローラーを回転させる。制御部１は、用紙を本体装置１００ｂの用紙搬送部４ａに進入させる。用紙搬送部４ａは、画像形成部４ｂに向けて用紙を搬送する。図１、図２に示すように、本体装置１００ｂには、用紙搬送部４ａとして、用紙搬送方向上流側から順に、搬送ローラー対４１、レジストセンサー４２、レジストローラー対４３、搬送ユニット４４が設けられる。レジストローラー対４３を回転させるため、レジストモーター４５が設けられる。制御部１は、レジストモーター４５の回転を制御して、レジストローラー対４３の回転を制御する。

本体装置１００ｂはレジストセンサー４２を含む。レジストセンサー４２は、レジストローラー対４３よりも用紙搬送方向上流側に設けられる。レジストセンサー４２の出力レベルは、用紙の存在を検知しているか否かにより変化する。レジストセンサー４２の出力は制御部１に入力される。レジストセンサー４２の出力に基づき、制御部１は、レジストセンサー４２に用紙の先端が到達したことを認識する。また、制御部１は、レジストセンサー４２を用紙後端が抜けたことを認識する。

用紙がレジストローラー対４３に到達した時点では、制御部１は、レジストローラー対４３を停止させておく。例えば、前の用紙の後端がレジストセンサー４２を抜けると、制御部１はレジストローラー対４３を停止させる。一方で、制御部１は、レジストローラー対４３よりも１つ上流側の搬送ローラー対４１を回転させる。用紙の先端は、レジストローラー対４３に突き当たる。突き当たった用紙は撓み、用紙の先端はレジストローラー対４３のニップに沿う。用紙の斜行が矯正される。レジストセンサー４２の出力に基づく用紙の先端到達の認識後、所定の撓み作成時間が経過したとき、制御部１は、レジストローラー対４３を回転させる。これにより、用紙は、搬送ユニット４４に送り出される。

搬送ユニット４４は、搬送ベルト４６、駆動ローラー４７、従動ローラー４８を含む。搬送ベルト４６は駆動ローラー４７と従動ローラー４８にかけ回される。駆動ローラー４７を回転させるため、ベルトモーター４９が設けられる。印刷ジョブ中、制御部１は、ベルトモーター４９を回転させ、搬送ベルト４６を周回させる。なお、搬送ベルト４６は用紙を吸着する。複数の孔が搬送ベルト４６に開けられる。例えば、孔から空気を吸引する吸着装置が設けられる。吸着により、印刷中の用紙の位置を固定することができる。

画像形成部４ｂは搬送用紙に印刷を行う。言い換えると、画像形成部４ｂは、搬送用紙にインクを吐出して画像を記録する。図１、図２に示すように、画像形成部４ｂは、４本のラインヘッド６を含む。ラインヘッド６のうち、１つはブラック、１つはイエロー、１つはシアン、１つはマゼンタのインクを吐出する。各ラインヘッド６は固定される。搬送ベルト４６の上方に各ラインヘッド６が設けられる。各ラインヘッド６と搬送ベルト４６の間には、一定の隙間が設けられる。用紙はこの隙間を通過する。

ラインヘッド６は複数のノズル７を含む。ノズル７は用紙搬送方向と垂直な方向（主走査方向）に並ぶ（図１では紙面に垂直な方向）。各ノズル７の開口は搬送ベルト４６と向かい合う。制御部１は印刷のためのインク吐出用画像データＤ１をラインヘッド６に供給する。このインク吐出用画像データＤ１に基づき、ラインヘッド６は、ノズル７からインクを搬送用紙に吐出する。インクは搬送用紙に着弾する。これにより、画像が記録（形成）される。

ラインヘッド６の上流側に用紙センサー４１０が設けられる。用紙センサー４１０は用紙の先端到達と後端通過を検知する。用紙センサー４１０はページの印刷開始のタイミングを定めるためのセンサーである。用紙センサー４１０の出力は制御部１に入力される。用紙センサー４１０の出力に基づき、制御部１は、用紙センサー４１０への用紙先端到達を認識する。先端到達認識後、所定の待ち時間が経過すると、制御部１は、ラインヘッド６での１ライン目のインク吐出（描画）を開始させる。待ち時間はラインヘッド６ごとに定められる。例えば、待ち時間は、用紙センサー４１０の用紙検知位置からラインヘッド６のノズル７までの距離を仕様上の用紙搬送速度で除した時間とされる。

制御部１は通信部５と接続される。通信部５は通信用コネクター、通信制御回路、通信用メモリーを含む。通信用メモリーは、通信用ソフトウェアを記憶する。通信部５はコンピューター２００と通信する。コンピューター２００は、例えば、ＰＣやサーバーである。制御部１はコンピューター２００から印刷用データを受信する。印刷用データは印刷設定や印刷内容を含む。例えば、印刷用データはページ記述言語で記述されたデータを含む。制御部１（画像処理回路１１）は、受信した（入力された）印刷用データを解析する。受信した印刷用データに基づき、制御部１は画像データ（ラスターデータ）を生成する。制御部１は、生成した画像データを処理して、インク吐出用画像データＤ１を生成する。

（ラインヘッド６）
次に、図３を用いて、実施形態に係るラインヘッド６の一例を説明する。図３は、実施形態に係るラインヘッド６の一例を示す図である。なお、各色のラインヘッド６の構成は、同じである。そこで、以下の説明では、ブラックのラインヘッド６を例に挙げて説明する。ブラックのラインヘッド６の説明は、シアン、マゼンタ、イエローの各ラインヘッド６にもあてはまる。

１色のラインヘッド６は２以上の（複数の）ヘッド６０を含む。言い換えると、ラインヘッド６は複数のヘッド６０を組み合わせたものである。１色のラインヘッド６では、各ヘッド６０は、主走査方向に列状、又は、千鳥状に並べられる。

各ヘッド６０は複数のノズル７を含む。各ノズル７は主走査方向（用紙搬送方向と垂直な方向）に並ぶ。主走査方向の間隔が均等になるようにノズル７が形成される。ノズル７の開口からインクが吐出される。主走査方向にノズル７が並ぶように各ヘッド６０は固定される。

１つのノズル７に対し、１つの第１圧電アクチュエーター８１と第２圧電アクチュエーター８２が設けられる。つまり、ラインヘッド６は複数の第１圧電アクチュエーター８１と第２圧電アクチュエーター８２を含む。各圧電アクチュエーターは圧電素子を含む。例えば、圧電素子はピエゾ素子である。例えば、各圧電アクチュエーターは圧電素子を層状に積み重ねたものである。各圧電アクチュエーターは、駆動電圧の印加により変形する。

ラインヘッド６は、１又は複数のドライバー回路６１を含む。図３は、１つのヘッド６０につき、１つのドライバー回路６１を設ける例を示す。ドライバー回路６１は各第１圧電アクチュエーター８１への電圧印加のＯＮ／ＯＦＦを行う。また、ドライバー回路６１は、各第２圧電アクチュエーター８２への電圧印加のＯＮ／ＯＦＦを行う。ドライバー回路６１は、制御部１の指示に基づき、各圧電アクチュエーターの変形を実際に制御する。

印刷ジョブのとき、制御部１はインク吐出用画像データＤ１（インクを吐出すべきノズル７を示すデータ）を各ドライバー回路６１に与える。インク吐出用画像データＤ１は、インクの吐出、不吐出を指示するデータ（２値的なデータ）である。例えば、制御部１（画像処理回路１１）は、主走査方向の１ライン単位でインク吐出用画像データＤ１を各ドライバー回路６１に送信する。

インク吐出用画像データＤ１に基づき、ドライバー回路６１は、インクを吐出すべきノズル７の第１圧電アクチュエーター８１に駆動電圧を印加する。駆動電圧の印加により、第１圧電アクチュエーター８１は変形する。変形の圧力がノズル７にインクを供給する流路（詳細は後述）に加わる。流路への圧力により、ノズル７からインクが吐出される。一方、ドライバー回路６１は、インクを吐出させない画素に対応するノズル７の第１圧電アクチュエーター８１に駆動電圧を印加しない。

プリンター１００は駆動電圧生成回路１０６を含む。駆動電圧生成回路１０６は、複数種の大きさの異なる電圧を生成する。例えば、駆動電圧生成回路１０６は、出力電圧が異なる電源回路を複数含む。駆動電圧生成回路１０６のそれぞれ出力電圧は、各ドライバー回路６１に入力される（図３において破線で図示）。ドライバー回路６１は、駆動電圧生成回路１０６から供給される駆動電圧を用いて、第１圧電アクチュエーター８１と第２圧電アクチュエーター８２に電圧を印加する。例えば、第１圧電アクチュエーター８１に印加する駆動電圧の大きさを変えることにより、ドライバー回路６１は、吐出するインク量（液滴の量）を調整することができる。

また、制御部１は駆動信号生成回路１２を含む。駆動信号生成回路１２は駆動信号Ｓ１を生成する。駆動信号Ｓ１はインクを周期的に吐出させるための信号である。駆動信号Ｓ１は、例えば、クロック信号である。ヘッド６０（ドライバー回路６１）は、駆動信号Ｓ１が１回立ち上がる又は立ち下がるごとに、インクを吐出させる。インク吐出の基準周期が予め定められる。制御部１は、基準周期の駆動信号Ｓ１を駆動信号生成回路１２に生成させる。そして、用紙搬送部４ａは、駆動信号Ｓ１の１周期あたり１画素の距離だけ用紙を搬送する。この処理をページの最初から最後まで、用紙搬送方向（副走査方向）で繰り返すことで、１ページが印刷される。

（ノズル７とインクの流路）
次に、図４を用いて、実施形態に係るノズル７とインクの流路の一例を説明する。図４は、実施形態に係るヘッド６０の断面図の一例を示す図である。

図４は、ノズル７を通るようにヘッド６０を用紙搬送方向（ヘッド６０の短手方向）に沿って切った断面を、主走査方向（用紙搬送方向と垂直な方向）から見た図の一例を示す（図５、図６も同様）。そして、ヘッド６０内部には、ノズル７、個別インク流路９１、インク供給路９２、共通インク室９３、第１圧電アクチュエーター８１、及び、第２圧電アクチュエーター８２が設けられる。

ヘッド６０の下面にノズル層７０（ノズルプレート）が取り付けられる。ノズル層７０には、主走査方向に沿って、複数のノズル７が設けられる。図４に示すノズル７は、複数のノズル７のうちの１つである。１つのノズル７は上側と下側が開口している。下側（用紙と向かいあう側）の開口からインクが吐出される。

ノズル７の上側の開口は、個別インク流路９１の一端と接続される。個別インク流路９１は、ノズル７ごとに設けられる。図４の例では、個別インク流路９１は逆Ｌ字（逆Ｕ字）状の形状をしている。個別インク流路９１はディセンダー９１ａとキャビティ９１ｂを含む。ディセンダー９１ａは、個別インク流路９１のうち、ノズル７と接続された垂直方向（上下方向）のインク流路である。キャビティ９１ｂは、個別インク流路９１のうち、水平方向（用紙搬送方向）のインク流路である。キャビティ９１ｂは、第１圧電アクチュエーター８１により圧力が加えられる部分である。図４の例では、キャビティ９１ｂの上方に第１圧電アクチュエーター８１が設けられる。

個別インク流路９１の他端は、インク供給路９２の一端と接続される。インク供給路９２はサプライと称されることもある。インク供給路９２は、個別インク流路９１よりも細い。インク供給路９２は、個別インク流路９１ごとに設けられる。図４の例では、インク供給路９２は用紙搬送方向（水平方向）の管である。

共通インク室９３はそれぞれのインク供給路９２の他端と接続される。共通インク室９３はマニホルドと称されることもある。共通インク室９３の底面の近くにそれぞれのインク供給路９２が接続される。共通インク室９３は、ヘッド６０の主走査方向に沿って設けられる。主走査方向の一端から他端までの全てのノズル７にインクが到達するようら、共通インク室９３が設けられる。

共通インク室９３のインクは、インク供給路９２、個別インク流路９１を経て、ノズル７に供給される。共通インク室９３は不図示のタンクと接続される。インクが消費されても、水頭差によって、タンクのインクが共通インク室９３に流れ込む。共通インク室９３のインクはインク供給路９２を介して、それぞれの個別インク流路９１とノズル７に供給される。全てのノズル７に過不足なくインクが供給される。

個別インク流路９１（キャビティ９１ｂ）の上側（上面）に第１圧電アクチュエーター８１が取り付けられる。第１圧電アクチュエーター８１は、個別インク流路９１ごと（ノズル７ごと）に設けられる。具体的に、個別インク流路９１（キャビティ９１ｂ）の上側に第１電極板８ａが設けられる。この第１電極板８ａの上側に第１圧電アクチュエーター８１が取り付けられる。第１電極板８ａは、例えば、薄い金属の板である。第１圧電アクチュエーター８１を変形させるとき、ドライバー回路６１は、第１電極板８ａに電圧を印加する。

第１電極板８ａと第１圧電アクチュエーター８１の上下方向の位置関係は逆でもよい。個別インク流路９１の上側に第１圧電アクチュエーター８１が設けられてもよい。この場合、第１圧電アクチュエーター８１の上側に第１電極板８ａが取り付けられる。

なお、図４で図示はしないが、第１共通電極が設けられる。第１電極板８ａと第１共通電極は、第１圧電アクチュエーター８１を上下方向で挟む。第１共通電極は、それぞれの第１圧電アクチュエーター８１と接する。例えば、第１共通電極は接地される。

第１電極板８ａへの電圧印加により、第１圧電アクチュエーター８１は、例えば、湾曲する。制御部１は、第１圧電アクチュエーター８１の変形方向を指示し、第１圧電アクチュエーター８１の変形を制御できる。

例えば、第１電極板８ａに正極性又は負極性の電圧を印加したとき、第１圧電アクチュエーター８１は上に凸な形状に変形する。この変形にあわせ、第１電極板８ａと個別インク流路９１の形状も変形する。上に凸な形状に変形した場合、個別インク流路９１の容積が大きくなる。このように、第１圧電アクチュエーター８１は、個別インク流路９１の容積が大きくなる方向に変形できる。

また、第１電極板８ａに上に凸な形状に変形するときと逆極性の電圧を印加したとき、第１圧電アクチュエーター８１は下に凸な形状に変形する。この変形にあわせ、第１電極板８ａと個別インク流路９１の形状も変形する。下に凸な形状に変形した場合、個別インク流路９１の容積が小さくなる。このように、第１圧電アクチュエーター８１は、個別インク流路９１の容積が小さくなる方向に変形できる。

また、インク供給路９２（サプライ）の上側（上面）に第２圧電アクチュエーター８２が取り付けられる。第２圧電アクチュエーター８２は、インク供給路９２ごと（ノズル７ごと）に設けられる。具体的に、インク供給路９２の上側に第２電極板８ｂが設けられる。この第２電極板８ｂの上側に第２圧電アクチュエーター８２が取り付けられる。第２電極板８ｂは、例えば、薄い金属の板である。制御部１は、第２電極板８ｂへの電圧印加（第２圧電アクチュエーター８２の変形）をドライバー回路６１に指示できる。

第２電極板８ｂと第２圧電アクチュエーター８２の上下方向の位置関係は逆でもよい。インク供給路９２の上側に第２圧電アクチュエーター８２が設けられてもよい。この場合、第２圧電アクチュエーター８２の上側に第２電極板８ｂが取り付けられる。なお、図４で図示はしないが、第２共通電極が設けられる。第２電極板８ｂと第２共通電極は、第２圧電アクチュエーター８２を上下方向で挟む。第２共通電極は、各第２圧電アクチュエーター８２と接する。例えば、第２共通電極は接地される。

第２圧電アクチュエーター８２を変形させるとき、ドライバー回路６１は、第２電極板８ｂに電圧を印加する。電圧印加により、第２圧電アクチュエーター８２は、例えば、湾曲する。ドライバー回路６１は、下に凸な形状に、第２圧電アクチュエーター８２を変形させる。ドライバー回路６１は、第２圧電アクチュエーター８２が下に凸な方向に変形する極性の電圧を第２電極板８ｂに印加する。

第２圧電アクチュエーター８２（第２電極板８ｂ）への電圧印加により、インク供給路９２を閉じることができる。第２圧電アクチュエーター８２への電圧印加により、共通インク室９３から個別インク流路９１へのインクの流入を防ぐことができる。共通インク室９３からノズル７方向へのインクの流れを遮断することができる。

インク供給路９２には突起９４が設けられる。インク供給路９２のうち、突起９４がある部分では、インクが流れる通路が狭くなる。突起９４は、第２圧電アクチュエーター８２に向かう方向に突出している。突起９４は、変形時の第２圧電アクチュエーター８２がインク供給路９２に圧力を加える方向と向かい合う方向に突出している。第２圧電アクチュエーター８２（第２電極板８ｂ）のうちで電圧印加時の上下方向の変形量が最も大きい場所と突起９４の頂点が向かいあうように、突起９４が設けられる。第２電極板８ｂへの電圧印加により、第２電極板８ｂが突起９４と接する。これにより、インク供給路９２が閉じられる。

（インク吐出動作）
次に、図５を用いて、実施形態に係るノズル７でのインクの吐出動作の一例を説明する。図５は、実施形態に係るヘッド６０の断面図の一例を示す図である。

インクを吐出するとき、ノズル７からインクを押し出す必要がある。そのため、制御部１は、個別インク流路９１の容積が小さくなるように、インクを吐出するノズル７に対応する第１圧電アクチュエーター８１を変形させる。変形により、制御部１は、個別インク流路９１に圧力を加える。

インクが飛び出させるため、制御部１は、個別インク流路９１の容積が大きくなる方向に第１圧電アクチュエーター８１を変形させてから、個別インク流路９１の容積が小さくなる方向に第１圧電アクチュエーター８１を変形させてもよい。図５の例では、制御部１は、第１圧電アクチュエーター８１を上方向に変形させた後、下方向に変形させてもよい。インクの動きの反動を利用して、ひとかたまりのインク（液体）から液滴をちぎることができる。

なお、インクを吐出するとき、制御部１は、第２圧電アクチュエーター８２を変形させない。言い換えると、制御部１は、第２圧電アクチュエーター８２への電圧印加をドライバー回路６１に行わせない。制御部１はインク供給路９２を閉じない。

（乾燥防止状態）
次に、図６を用いて、実施形態に係るノズル７の乾燥防止状態の一例を説明する。図６は、実施形態に係るヘッド６０の断面図の一例を示す図である。

ノズル７（吐出口）部分のインクは空気と接する。空気との接触により、インクの成分が蒸発する。例えば、インクの溶剤が蒸発する。液体の成分が減る。蒸発が進むとノズル７内のインクの粘度が大きくなる。粘度が大きくなりすぎると目詰まりが生ずる。ノズル７でのインクの乾燥はノズル７の目詰まりの原因の１つである。

プリンター１００では、第１圧電アクチュエーター８１と第２圧電アクチュエーター８２を用いることにより、ノズル７を乾燥防止状態とすることができる。乾燥防止状態とすることにより、ノズル７でのインクの蒸発を減らすことができる。目詰まりの発生を防ぐことができる。

ノズル７を乾燥防止状態とするとき、制御部１は、第１圧電アクチュエーター８１を変形させる。図６に示すように、制御部１は、乾燥防止状態とするノズル７に対応する第１圧電アクチュエーター８１を、個別インク流路９１の容積が大きくなる方向に変形させる。その結果、図６に示すように、インクの界面９５（空気とインクの境目）は、ノズル７の内側に引き込まれる。

さらに、ノズル７を乾燥防止状態とするとき、制御部１は、第２圧電アクチュエーター８２を変形させる。図６に示すように、制御部１は、インクを引き込んだ個別インク流路９１に接続されるインク供給路９２を第２圧電アクチュエーター８２に閉じさせる。

第２圧電アクチュエーター８２がインク供給路９２を閉じる。個別インク流路９１の体積が増えたものの、インク供給路９２から個別インク流路９１にインクが流れ込まない。そのため、ノズル７内部にインク界面９５が引き込まれた状態が維持される。

なお、乾燥防止状態とするとき、第１圧電アクチュエーター８１と第２圧電アクチュエーター８２の変形（電圧印加）は、同時に行ってもよい。また、第２圧電アクチュエーター８２の変形（電圧印加）を行って、インク供給路９２を閉じてから、第１圧電アクチュエーター８１の変形（電圧印加）を開始してもよい。

インクの液面（界面９５）をノズル７の内側に引き込むことにより、インクの蒸発が抑えられることがわかっている。液面をノズル７の内側に引き込んだ状態では、ノズル７が空洞状態となる。液面から蒸発し、気体化したインク成分は、ノズル７の空洞に滞留する。空気とインクの間の微少な空間（ノズル７の空洞）に、インクから蒸発した成分を高濃度に含む気体層が形成される。この気体層によって、インクの液面から成分が蒸発しづらくなると考えられる。

（印刷中の乾燥防止制御）
次に、図７、図８を用いて、実施形態に係るプリンター１００の印刷中の乾燥防止制御の一例を説明する。図７は、実施形態に係るプリンター１００の印刷中の乾燥防止制御の一例を示す図である。図８は、画像解析に基づく乾燥防止状態への移行と解除のタイミングの設定の一例を示す図である。

制御部１は、インク吐出用画像データＤ１に基づき、インクをラインヘッド６（各ヘッド６０）に吐出させる。印刷内容によっては、１ページの印刷中のインクの吐出回数が少ないノズル７がある。また、１ページの印刷中に１回もインクを吐出しないこともあり得る。インクの吐出回数が少ないほど、ノズル７のインクの粘度が高くなりやすい。印刷中でも、インクの吐出回数が少ないノズル７では、蒸発が進む場合がある。

そこで、制御部１は、１ページの印刷中にインクの吐出が少ないノズル７を乾燥防止状態とする。以下、図７、図８を用いて、印刷中の乾燥防止制御の一例を説明する。

図７のスタートは、印刷のために１ページ分のインク吐出用画像データＤ１の生成が完了した時点である。複数枚の用紙（ページ）を連続して印刷する印刷ジョブの場合、１ページごとに、図７のフローチャートが実行される。

まず、制御部１（画像処理回路１１）は、１ページのインク吐出用画像データＤ１を解析し、ノズル７ごとに、連続不吐出区間Ａ１を認識する（ステップ♯１１）。具体的に、制御部１（画像処理回路１１）は、ノズル７ごとに、インクを吐出しない副走査方向の区間が基準ドット数以上の区間を連続不吐出区間Ａ１と認識する。

図８は、インク吐出用画像データＤ１の一例を示す。図８の横方向はノズル７が並ぶ方向（主走査方向）を示す。図８の縦方向は、用紙搬送方向（副走査方向）を示す。また、図８のうち、１マスは１ドットを示す。白丸を含むドットは、インクを吐出するドットを示す。白丸を含まないドットは、インク不吐出のドットを示す。また、図８での網掛けは、制御部１が認識した連続不吐出区間Ａ１の一例を示す。

基準ドット数は予め定められる。記憶部２は不揮発的に基準ドット数を記憶する。基準ドット数は、例えば、以下の関係を満たすように定められる。
（式）Ｔ０ ＞ Ｔ１ ＋ Ｔ２
Ｔ０は、基準ドット数の区間の印刷に要する時間である。
Ｔ１は、電圧印加開始から乾燥防止状態への移行完了までに要する時間（第１圧電アクチュエーター８１と第２圧電アクチュエーター８２の変形に要する時間）である。
Ｔ２は、第１圧電アクチュエーター８１と第２圧電アクチュエーター８２への電圧印加を解除してからインクの液面（界面９５）がノズル７の先端（吐出口）に到る（戻る）までの時間である。このように、乾燥防止状態への移行に要する時間と、乾燥防止状態を解除してインク吐出可能な状態に戻るまでの時間を考慮して、基準ドット数を定めることができる。

図８の例では、基準ドット数を１２としている。基準ドット数は、１２以下でもよいし、１２以上でもよい。図８の例は、あくまで一例にすぎない。

そして、制御部１は、何れかのノズル７で、連続不吐出区間Ａ１があったか否かを確認する（ステップ♯１２）。ベタ画像のようなインク吐出が多い画像を印刷する場合、どのノズル７にも連続不吐出区間Ａ１がない場合がある。また、制御部１は、１つのノズル７に複数の連続不吐出区間Ａ１を認識してもよい。

どのノズル７にも連続不吐出区間Ａ１が無かった場合（ステップ♯１２のＮｏ）、制御部１は、印刷中に乾燥防止状態にするノズル７がないことを各ドライバー回路６１に通知する（ステップ♯１３→エンド）。この場合、制御部１は、どのノズル７も乾燥防止状態にしない。

一方、何れかのノズル７で連続不吐出区間Ａ１があった場合（ステップ♯１２のＹｅｓ）、制御部１は、各連続不吐出区間Ａ１について、ノズル７ごとに、乾燥防止状態の開始時点と終了時点を定める（ステップ♯１４）。開始時点は、第１圧電アクチュエーター８１と第２圧電アクチュエーター８２への電圧印加（変形）を開始する時点である。終了時点は、第１圧電アクチュエーター８１と第２圧電アクチュエーター８２への電圧印加（変形）を終了し、インク供給路９２を開ける時点である。

図８において、△印は、制御部１が設定した開始時点の一例を示す。□印は、制御部１が設定した終了時点の一例を示す。図８は、制御部１は、インクを吐出する数ドット前に終了時点を設定する例を示す。また、図８は、ドットを基準に乾燥防止状態の開始時点と終了時点を定める例を示す。

例えば、図８では、番号が８番のノズル７については、制御部１は、副走査方向の１ライン目（先頭ライン、描画開始時点）を開始時点と設定している。また、制御部１は、副走査方向の１４ライン目を終了時点と設定している。この場合、制御部１は、１ライン目の描画開始時点に、８番のノズル７を乾燥防止状態とする。また、制御部１は、１４ライン目のインクを吐出する時点に、８番のノズル７の乾燥防止状態を解除させる。

開始時点と終了時点を定めたとき、制御部１は、ノズル７ごとに、開始時点と終了時点をドライバー回路６１に通知する（ステップ♯１５）。言い換えると、制御部１は、ノズル７ごとに、乾燥防止状態にする時点と、乾燥防止状態を解除する時点を指示する。この指示に基づき、ドライバー回路６１は、１ページの印刷の間、ノズル７ごとの乾燥防止状態への移行と解除を行う（ステップ♯１６→エンド）。

（印刷ジョブ完了時の乾燥防止制御）
次に、図９を用いて、実施形態に係るプリンター１００の印刷ジョブ完了時の乾燥防止制御の一例を説明する。図９は、実施形態に係るプリンター１００の印刷ジョブ完了時の乾燥防止制御の一例を示す図である。

図９のスタートは、印刷ジョブの最後のページのインクの吐出を終えた時点である。言い換えると、印刷ジョブが完了した時点ともいえる。このとき、制御部１は、全てのノズル７を乾燥防止状態とする（ステップ♯２１）。制御部１は、全ノズル７の乾燥防止状態への移行を各ドライバー回路６１に指示する。制御部１は、各第１圧電アクチュエーター８１と各第２圧電アクチュエーター８２の変形をドライバー回路６１に行わせる。

次に、制御部１は、新たな印刷ジョブを開始するか否かを確認する（ステップ♯２２）。例えば、新たな印刷ジョブ用のデータを通信部５が受け付けたとき、制御部１は、新たなジョブを開始すると判定する。

新たな印刷ジョブを開始しないとき（ステップ♯２２のＮｏ）、制御部１は、全てのノズル７を乾燥防止状態で維持させる（ステップ♯２３）。そして、制御部１は、ステップ♯２２を行う（ステップ♯２２に戻る）。制御部１は、印刷ジョブの終了から新たな印刷ジョブを開始するまで、全てのノズル７を乾燥防止状態で維持する。

新たな印刷ジョブを開始するとき（ステップ♯２２のＹｅｓ）、制御部１は、全てのノズル７の乾燥防止状態を解除する（ステップ♯２４）。具体的に、制御部１は、全ノズル７の乾燥防止状態の解除を各ドライバー回路６１に指示する。制御部１は、各第１圧電アクチュエーター８１と各第２圧電アクチュエーター８２の変形（電圧印加）をドライバー回路６１に解除させる。これにより、各ノズル７において、インクの界面９５がノズル７の開口（吐出口）まで移動する。そして、本フローは終了する。新たな印刷ジョブが完了すれば、本フローチャートが再度開始される。

なお、プリンター１００はキャップ部材１０７を含んでもよい（図１参照）。キャップ部材１０７は、ラインヘッド６（各ヘッド６０）の下面を覆う。ラインヘッド６の下面はノズル７の開口が並ぶ面である。キャップ部材１０７は、例えば、ゴム性である。キャップ部材１０７は、ノズル７を密閉するように、ヘッド６０の下側に嵌め合わされる。

ラインヘッド６（各ヘッド６０）と搬送ユニット４４（搬送ベルト４６）の間の間隔は狭い。キャップ部材１０７でラインヘッド６の下側を覆う場合、ラインヘッド６と搬送ユニット４４の間隔を広げる必要がある。そのため、プリンター１００は、昇降機構１０８を有する（図２参照）。昇降機構１０８は搬送ユニット４４を上下動させる機構である。操作パネル３は、キャップ部材１０７の取り付け指示を受け付ける。操作パネル３が取り付け指示を受け付けたとき、制御部１は、搬送ユニット４４の位置を昇降機構１０８に下げさせる。これにより、ラインヘッド６と搬送ユニット４４の間に、キャップ部材１０７を差し込む隙間ができる。

ラインヘッド６と搬送ユニット４４の間隔が広がった後、キャップ部材１０７がラインヘッド６の下面に取り付けられる。プリンター１００は、キャップ部材１０７の取り付け、取り外しを行う着脱装置１０９を含んでもよい（図２参照）。ラインヘッド６と搬送ユニット４４の間隔が広がったとき、着脱装置１０９は、ラインヘッド６の下面にキャップ部材１０７を移動させる。その後、着脱装置１０９は、キャップ部材１０７を上昇させてラインヘッド６の下面にキャップ部材１０７を嵌め込む。

なお、印刷を行える状態に戻したい場合、使用者は、復帰指示を操作パネル３に入力する。復帰指示を受け付けたとき、制御部１は、キャップ部材１０７の下降を着脱装置１０９に行わせる。これにより、ラインヘッド６からキャップ部材１０７が取り外される。次に、制御部１は、ラインヘッド６と搬送ユニット４４の間からのキャップ部材１０７からの退避を着脱装置１０９に行わせる。キャップ部材１０７の退避後、制御部１は、搬送ユニット４４を昇降機構１０８に上昇させる。制御部１は、ラインヘッド６の下面と搬送ユニット４４（搬送ベルト４６）の隙間を印刷時の間隔に戻す。

このようにして、実施形態に係る画像形成装置（プリンター１００）は、ラインヘッド６、ラインヘッド６を制御する制御部１を含む。ラインヘッド６は、共通インク室９３、複数のノズル７、個別インク流路９１、インク供給路９２、第１圧電アクチュエーター８１、及び、第２圧電アクチュエーター８２と、を含む。個別インク流路９１は、ノズル７ごとに設けられる。個別インク流路９１の一端はノズル７と接続される。インク供給路９２は、個別インク流路９１ごとに設けられる。インク供給路９２は、一端が個別インク流路９１の他端と接続され、他端が共通インク室９３と接続される。第１圧電アクチュエーター８１は、個別インク流路９１ごとに設けられる。第１圧電アクチュエーター８１は、個別インク流路９１の容積が大きくなる方向と、個別インク流路９１の容積が小さくなる方向に変形できる。第２圧電アクチュエーター８２は、インク供給路９２ごとに設けられる。ノズル７を乾燥防止状態とするとき、制御部１は、個別インク流路９１の容積が大きくなる方向に第１圧電アクチュエーター８１を変形させてインクの界面９５をノズル７の内側に引き込む。また、制御部１は、第２圧電アクチュエーター８２を変形させ、インクの界面９５を引き込んだ個別インク流路９１に接続されているインク供給路９２を第２圧電アクチュエーター８２に閉じさせる。

乾燥防止状態とするとき、第１圧電アクチュエーター８１を動作させ、ノズル７部分でのインクの界面９５をノズル７の内側（奥側）に引き込む。さらに、第２圧電アクチュエーター８２を動作させてインクの流れをせき止める。これらにより、インクの界面９５をノズル７の内側に引き込んだ状態を維持することができる。インクの界面９５をノズル７の内側に引き込んだ場合、ノズル７内（筒内）に蒸発した成分が高濃度で滞留する。これにより、インクの成分の蒸発が抑えられる（遅くなる）ことがわかっている。従って、第１圧電アクチュエーター８１と第２圧電アクチュエーター８２を動作させるだけで、迅速にノズル７を乾燥防止状態に移行させることができる。印刷中でも、迅速にノズル７を乾燥防止状態にすることができる。また、第１圧電アクチュエーター８１と第２圧電アクチュエーター８２を解除するだけで、乾燥防止状態を解除することができる。直ちに印刷を再開することができる。

しかも、インク供給路９２、第１圧電アクチュエーター８１、第２圧電アクチュエーター８２は、ノズル７ごとに設けられるので、ノズル単位で、ノズル７を乾燥防止状態とすることができる。印刷中、使わないノズル７を乾燥防止状態に切り替えることで、ノズル単位でノズル７の乾燥を抑えることができる。目詰まりのような吐出不良をなくすことができる。

インク供給路９２は、個別インク流路９１よりも細い。インク供給路９２は細いので、第２圧電アクチュエーター８２によりインク供給路９２を容易に閉じることができる。また、インク供給路９２は細いので、第１圧電アクチュエーター８１や第２圧電アクチュエーター８２の動作（変形）の影響を、他のノズル７に及びにくくすることができる。

インク供給路９２には突起９４が設けられる。突起９４は、第２圧電アクチュエーター８２に向かう方向に突出する。突起９４は、変形時に第２圧電アクチュエーター８２がインク供給路９２に圧力を加える方向と向かい合う方向に突出している。突起９４を設けることにより、インク供給路９２を閉じるための第２圧電アクチュエーター８２の変形量を少なくすることかできる。インクの流れの遮断に必要な圧力と変形量を最小限に抑えることができる。

制御部１は、画像データに基づき、インクをヘッド６０に吐出させる。画像データに基づき、制御部１は、ノズル７ごとに、インクを吐出しない区間が予め定められた基準ドット数以上である連続不吐出区間Ａ１を認識する。１ページの印刷中、制御部１は、連続不吐出区間Ａ１があるノズル７について、連続不吐出区間Ａ１の間、乾燥防止状態とする。１ページの印刷中、インクの吐出回数が少ないノズル７の乾燥を防ぐことができる。印刷内容に応じて、ノズル単位でノズル７の乾燥を抑えることができる。

印刷ジョブの最後のページのインク吐出が完了したとき、制御部１は、全てのノズル７を乾燥防止状態とする。印刷ジョブの完了時、全てのノズル７の乾燥を抑えることができる。次の印刷ジョブまでの間でのノズル７の乾燥を抑えることができる。第１圧電アクチュエーター８１と第２圧電アクチュエーター８２の変形を解除するだけで、直ちに印刷を再開することができる。

本発明の実施形態と変形例を説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。

本発明は搬送用紙を読み取るイメージセンサーを含む画像形成装置に利用可能である。

１００ プリンター（画像形成装置） １ 制御部
６ ラインヘッド ７ ノズル
８１ 第１圧電アクチュエーター ８２ 第２圧電アクチュエーター
９１ 個別インク流路 ９２ インク供給路
９３ 共通インク室 ９４ 突起
９５ 界面 Ａ１ 連続不吐出区間

Claims (5)

1. 共通インク室、複数のノズル、個別インク流路、インク供給路、第１圧電アクチュエーター、及び、第２圧電アクチュエーターと、を含むラインヘッドと、
   前記ラインヘッドを制御する制御部と、を含み、
   前記個別インク流路は、前記ノズルごとに設けられ、一端が前記ノズルと接続され、
   前記インク供給路は、前記個別インク流路ごとに設けられ、一端が前記個別インク流路の他端と接続され、他端が前記共通インク室と接続され、
   前記第１圧電アクチュエーターは、前記個別インク流路ごとに設けられ、前記個別インク流路の容積が大きくなる方向と、前記個別インク流路の容積が小さくなる方向に変形でき、
   前記第２圧電アクチュエーターは、前記インク供給路ごとに設けられ、
   前記ノズルを乾燥防止状態とするとき、
   前記制御部は、
   前記個別インク流路の容積が大きくなる方向に前記第１圧電アクチュエーターを変形させてインクの界面を前記ノズルの内側に引き込み、
   前記第２圧電アクチュエーターを変形させ、インクの前記界面を引き込んだ前記個別インク流路に接続されている前記インク供給路を前記第２圧電アクチュエーターに閉じさせることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記インク供給路は、前記個別インク流路よりも細いことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記インク供給路には突起が設けられ、
   前記突起は、
   前記第２圧電アクチュエーターに向かう方向に突出し、
   変形時に前記第２圧電アクチュエーターが前記インク供給路に圧力を加える方向と向かい合う方向に突出していることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記制御部は、
   画像データに基づき、インクを前記ラインヘッドに吐出させ、
   前記画像データに基づき、前記ノズルごとに、インクを吐出しない区間が予め定められた基準ドット数以上である連続不吐出区間を認識し、
   １ページの印刷中、前記連続不吐出区間がある前記ノズルについて、前記連続不吐出区間の間、前記乾燥防止状態とすることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の画像形成装置。
5. 印刷ジョブの最後のページのインク吐出が完了したとき、
   前記制御部は、全ての前記ノズルを前記乾燥防止状態とすることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の画像形成装置。

Images