JP2023061685A - 液体吐出装置、画像形成装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】吸収体の交換を行う最適なタイミングを検知することを可能にする。【解決手段】実施形態にかかる液体吐出装置は、液体を吐出する液体吐出ヘッドと、液体吐出ヘッドから吐出される液体を吸収する吸収体と、吸収体の抵抗値により吸収体の液体含有量を検知する検知手段と、を有することを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、液体吐出装置、画像形成装置および方法に関する。

従来、インクジェット方式の画像形成装置では、印刷媒体への印刷時以外にもインクジェットヘッドノズルで空吐出動作を行って、ノズルの状態を常に正常な状態に保持することで、安定した吐出性能を維持している。空吐出動作では、インクを大量に吸収して保持する吸収体である例えば発泡スポンジ状のような吸収体に対して余分なインクを吐出する。

空吐出動作を行った吸収体の交換時期を検知する技術が開示されている。特許文献１には、一旦インク溜まりに空吐出を行い、隣の吸収体に間接的に吸収させる構成を開示しており、吸収体上面に光学センサを配置し、吸収体表面の色変化に伴うセンサ光反射率の変化から、吸収体内のインク満タン検知を行うというものである。また、特許文献２は、インク吸収体で吸収後、吸収しきれなかったインクが一定量になると電極ピンで検知するという技術が開示されている。

しかし、吸収体の交換時期を検知する従来技術は、吸収体がまだ吸収できるにもかかわらず交換時期を通知したり、吸収体が満タンになり液体分が周囲に飛び散ったりしてしまうこともあり、吸収体の交換を行う最適なタイミングを検知することができていないという問題があった。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、吸収体の交換を行う最適なタイミングを検知することが可能な液体吐出装置、画像形成装置および方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、実施形態にかかる液体吐出装置は、液体を吐出する液体吐出ヘッドと、前記液体吐出ヘッドから吐出される液体を吸収する吸収体と、前記吸収体の抵抗値により前記吸収体の液体含有量を検知する検知手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、吸収体の交換を行う最適なタイミングを検知することができるという効果を奏する。

図１は、実施の形態にかかる液体吐出装置の空吐出受けの構成の一例を示す図である。 図２は、インクジェット方式の画像形成装置の構成の一例を示す図である。 図３は、画像形成ユニットの要部構成図である。 図４は、画像形成ユニットの制御ブロックの構成の一例を示す図である。 図５は、制御部の機能ブロックの構成の一例を示す図である。 図６は、空吐出処理部が、抵抗値と比較する閾値の一例を示す図である。 図７は、抵抗値と吐出量の変化を示す特性が変わる場合の説明図である。 図８は、画像形成装置におけるフラッシングの説明図である。 図９は、フラッシングにおける吐出位置の制御フローの一例を示す図である。 図１０は、フラッシングにおける吐出位置の制御フローの他の一例を示す図である。 図１１は、実施の形態の画像形成装置の変形例にかかる画像形成ユニットの要部構成図である。 図１２は、液体積層部が制限の高さに達した場合のライン切換の説明図である。

以下に添付図面を参照して、液体吐出装置、画像形成装置および方法の実施の形態を詳細に説明する。

本願において、吐出される液体は、ヘッドから吐出可能な粘度や表面張力を有するものであればよく、特に限定されないが、常温、常圧下において、または加熱、冷却により粘度が３０ｍＰａ・ｓ以下となるものであることが好ましい。より具体的には、水や有機溶媒等の溶媒、染料や顔料等の着色剤、重合性化合物、樹脂、界面活性剤等の機能性付与材料、ＤＮＡ、アミノ酸やたんぱく質、カルシウム等の生体適合材料、天然色素等の可食材料、などを含む溶液、懸濁液、エマルジョンなどであり、これらは例えば、インクジェット用インク、表面処理液、電子素子や発光素子の構成要素や電子回路レジストパターンの形成用液、３次元造形用材料液等の用途で用いることができる。

液体を吐出するエネルギー発生源として、圧電アクチュエータ（積層型圧電素子及び薄膜型圧電素子）、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いるサーマルアクチュエータ、振動板と対向電極からなる静電アクチュエータなどを使用するものが含まれる。

「液体吐出ユニット」は液体吐出ヘッドの一形態である。液体吐出ユニットは、液体吐出ヘッドに機能部品、機構が一体化したものであり、液体の吐出に関連する部品の集合体が含まれる。例えば、「液体吐出ユニット」は、ヘッドタンク、キャリッジ、供給機構、維持回復機構、主走査移動機構、液体循環装置の構成の少なくとも一つを液体吐出ヘッドと組み合わせたものなどが含まれる。

ここで、一体化とは、例えば、液体吐出ヘッドと機能部品、機構が、締結、接着、係合などで互いに固定されているもの、一方が他方に対して移動可能に保持されているものを含む。また、液体吐出ヘッドと、機能部品、機構が互いに着脱可能に構成されていても良い。

例えば、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化されているものがある。また、チューブなどで互いに接続されて、液体吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化されているものがある。ここで、これらの液体吐出ユニットのヘッドタンクと液体吐出ヘッドとの間にフィルタを含むユニットを追加することもできる。

また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとキャリッジが一体化されているものがある。

また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドを走査移動機構の一部を構成するガイド部材に移動可能に保持させて、液体吐出ヘッドと走査移動機構が一体化されているものがある。また、液体吐出ヘッドとキャリッジと主走査移動機構が一体化されているものがある。

また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドが取り付けられたキャリッジに、維持回復機構の一部であるキャップ部材を固定させて、液体吐出ヘッドとキャリッジと維持回復機構が一体化されているものがある。

また、液体吐出ユニットとして、ヘッドタンク若しくは流路部品が取付けられた液体吐出ヘッドにチューブが接続されて、液体吐出ヘッドと供給機構が一体化されているものがある。このチューブを介して、液体貯留源の液体が液体吐出ヘッドに供給される。

主走査移動機構は、ガイド部材単体も含むものとする。また、供給機構は、チューブ単体、装填部単体も含むものする。

「液体吐出装置」には、液体吐出ヘッド（又は液体吐出ユニットとも言う）を備え、液体吐出ヘッドを駆動させて液体を吐出させる装置が含まれる。液体を吐出する装置には、液体が付着可能なものに対して液体を吐出することが可能な装置だけでなく、液体を気中や液中に向けて吐出する装置も含まれる。

この「液体吐出装置」は、液体が付着可能なものの給送、搬送、排紙に係わる搬送制御手段、その他、前処理装置、後処理装置なども含むことができる。

例えば、「液体吐出装置」として、インクを吐出させて用紙に画像を形成する装置である画像形成装置、立体造形物（三次元造形物）を造形するために、粉体を層状に形成した粉体層に造形液を吐出させる立体造形装置（三次元造形装置）がある。

また、「液体吐出装置」は、吐出された液体によって文字、図形等の有意な画像が可視化されるものに限定されるものではない。例えば、それ自体意味を持たないパターン等を形成するもの、三次元像を造形するものも含まれる。

上記「液体が付着可能なもの」とは、液体が少なくとも一時的に付着可能なものであって、付着して固着するもの、付着して浸透するものなどを意味する。具体例としては、用紙、記録紙、記録用紙、フィルム、布などの被記録媒体、電子基板、圧電素子などの電子部品、粉体層（粉末層）、臓器モデル、検査用セルなどの媒体であり、特に限定しない限り、液体が付着するすべてのものが含まれる。

上記「液体が付着可能なもの」の材質は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなど液体が一時的でも付着可能であればよい。

また、「液体吐出装置」は、液体吐出ヘッドを移動させないライン型装置を実施の形態の一例に示すが、形態をこれに限定するものではなく、実施が可能であれば他の形態に適用しても勿論よい。

また、「液体吐出装置」としては、他にも、用紙の表面を改質するなどの目的で用紙の表面に処理液を塗布するために処理液を用紙に吐出する処理液塗布装置、原材料を溶液中に分散した組成液を、ノズルを介して噴射させて原材料の微粒子を造粒する噴射造粒装置などがある。

なお、本願の用語における、画像形成、記録、印字、印写、印刷、造形等はいずれも同義語とする。

（実施の形態）
図１は、実施の形態にかかる液体吐出装置の空吐出受けの構成の一例を示す図である。図１（ａ）は、空吐出受け１０の平面図であり、上面側の構成を示している。図１（ｂ）は、上面の構成との配置関係が分かるように、空吐出受け１０の下面の構成を上面側から透視図で示している。図１（ｃ）は空吐出受け１０の左側面図である。

空吐出受け１０は、液体を吸収する吸収体１１と、吸収体１１の上面１１ａに設けた第１導体１２と、吸収体１１の下面１１ｂに設けた第２導体１３とを有する。上面１１ａは、「第１面」の一例であり、下面１１ｂは、「他の面」の一例である。

図１に示す配置の例では、第１導体１２は吸収体１１の上面１１ａにおいて右側のエッジに沿って延在する。第２導体１３は吸収体１１の下面１１ｂにおいて左側のエッジに沿って延在する。さらに第１導体１２と第２導体１３に、吸収体１１内の抵抗値を測定するための電極（それぞれ、第１電極ピン１２０および第２電極ピン１３０をもつ）が設けられている。これら２つの電極は、吸収体１１において略対角線上に設けられている。

ここで液体は、液体吐出ヘッドが空吐出動作で吐出する廃インクなどの廃液である。以下において空吐出動作をフラッシングと言う場合もある。図１には、吸収体１１に対する液体の吐出領域のパターンの一例を示している。吐出領域のパターンとは、液体吐出ヘッドが廃液を吐出する吐出ラインなどのパターンのことである。図１には複数の吐出ライン（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、・・・）を形成する例を示している。

各吐出ライン（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、・・・）は、吸収体１１の上面１１ａに対して１ラインずつ描画するように形成していく。例えば１つのラインに繰り返し液体を吐出して１つの吐出ラインずつ順に形成していく。また、各吐出ライン（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、・・・）は第１導体１２に接触する範囲に形成する。

１つのラインに継続して液体を吐出することで液体は吸収体１１内に主に垂直方向（－Ｚ軸方向）に浸透していき、やがて吸収体１１の下面１１ｂにある第２導体１３へ液体が達する。このとき１つの吐出ラインに対して上面１１ａと下面１１ｂが吸収体１１内部で液体により繋がるため、２つの電極間に閉回路が形成され、抵抗値が急激に変化する。この抵抗値を第１電極ピン１２０と第２電極ピン１３０を介して測定する。この抵抗値の急激な変化を契機に、吐出ラインを１ライン分ずらして、次の吐出ラインを形成する。つまり吐出先を「第１領域」から「第２領域」に変更する。

図１に示す例では、吸収体１１の上面１１ａの上のエッジ部分から下のエッジ部分にかけて、第１吐出ラインＰ１、第２吐出ラインＰ２、第３吐出ラインＰ３の順番で液体を満たし、吸収体１１の上面１１ａの全面に吐出ラインを形成していく。

図１（ｃ）に、吸収体１１の上面１１ａから下面１１ｂに液体が浸透する様子を模式的に示している。この例では、第１吐出ラインＰ１と第２吐出ラインＰ２の形成が終わり、第３吐出ラインＰ３の途中の状態を示している。

第１吐出ラインＰ１に対する空吐出動作の実行により吸収体１１の上面１１ａから下面１１ｂに向けて、吐出された液体が徐々に浸透していき、第１吐出ラインＰ１に対する空吐出動作が繰り返されることにより液体が下面１１ｂに達して第１導体１２と第２導体１３とが液体で繋がり、第１吐出ラインＰ１に対応する液体の閉回路が形成される。この状態を、第１電極ピン１２０と第２電極ピン１３０の端子間の抵抗値と閾値との比較により検知する。そして、抵抗値が閾値を満たした場合に、吐出ラインを次の吐出ライン（第２吐出ラインＰ２）に移して空吐出動作を実行させる。

第２吐出ラインＰ２についても同様に液体が下面１１ｂに達して第２吐出ラインＰ２に対応する液体の閉回路が形成される。

そして、吸収体１１の上面１１ａの最終ライン（下側のエッジ部分の吐出ライン）において抵抗値が閾値を満たすと、吸収体１１が所定の液体含有量に達したとして吸収体１１の交換を通知する。

なお、図１（ｃ）に示す模式図では、第１吐出ラインＰ１と第２吐出ラインＰ２との間に未吸収領域があるが、この領域は、吐出ライン間の幅の調整などにより適宜自由に設定してよい。

以上のように、吐出ラインごとに閉回路が形成される度に抵抗値が変化するため、抵抗値の変化を契機に吐出ラインを変えていき、吸収体１１の全面を液体で満たせるようにする。最終ラインの抵抗値で吸収体１１の所定の液体含有量に達したことを検知することができるので、吸収体１１の交換を行う最適なタイミングを検知することができる。また吸収体１１の内部の液体含有量を抵抗値により検知しているため、実際のインク吸収量に応じて適切に吸収体１１の交換時期に交換を行うことができる。

このため、液体の乾燥または揮発により吸収がまだ可能にも関わらず交換時期であるとして交換サイクルを早めてしまうことが抑止される。また、吸収体１１の吸収量限界を超えるまえに通知することができるため、吸収体１１が吸収しきれなかった液体分が周囲に飛散したり、余分な液体分が接触してヘッドが破損したりすることを抑止できる。

（画像形成装置）
次に、実施の形態にかかる画像形成装置について説明する。
図２は、インクジェット方式の画像形成装置の構成の一例を示す図である。図２に示す画像形成装置２００は、用紙を給紙する給紙ユニット２０１と、給紙ユニット２０１より給紙された用紙の両面あるいは片面に先塗液を塗布する先塗ユニット２０２と、用紙上にインクジェット方式により画像を印字する画像形成ユニット２０３と、画像形成ユニット２０３で印字した用紙上のインクを乾燥させる乾燥ユニット２０４ａ、２０４ｂと、乾燥後の用紙を冷却した後に乾燥ジワを矯正する冷却矯正ユニット２０５と、両面印刷の印刷ジョブにおいて用紙をスイッチバックさせる反転ユニット２０６と、画像の印字が完了した用紙をスタックする排紙ユニット２０７と、操作画面や通知画面を表示する操作パネル２０８とを有する。ここで、主に画像形成ユニット２０３が「画像形成手段」の一例である。

図３は、画像形成ユニット２０３の要部構成図である。図３（ａ）は、図２に示す画像形成ユニット２０３の要部を拡大した要部拡大図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す要部を上部側から平面視した要部平面図である。なお、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す用紙搬送ドラム２３がある別の回転位置にきた瞬間の配置となっている。ここで、用紙搬送ドラム２３は「移動手段」の一例である。

図３（ａ）に示すように、用紙搬送経路２１よりＹ軸方向に搬送されてきた用紙Ｍは、所定の受け渡しタイミングで第１用紙搬送シリンダ２２により用紙搬送ドラム２３に受け渡されて搬送される。

用紙搬送ドラム２３に受け渡された用紙Ｍは、用紙Ｍの先端が用紙固定爪２４のうちの一つによってグリップされ、用紙搬送ドラム２３内に設けられた用紙吸着孔２５により用紙面が吸着されて、用紙搬送ドラム２３面上に固定される。

用紙搬送ドラム２３上方（Ｚ軸方向）には、印字のための液体吐出ヘッド２６を備える液体吐出ヘッドユニット２７が設けられており、用紙搬送ドラム２３上に固定された用紙Ｍ上にインクを吐出して画像の印字を行う。

液体吐出ヘッド２６はサブモジュールであり、液体吐出ヘッドユニット２７の下部のベース部材上に例えば千鳥状に並べて配置している。液体吐出ヘッド２６においてノズル（ノズル孔）の配列方向はＸ軸方向である。

空吐出受け１０は、用紙搬送ドラム２３上の用紙Ｍが固定される領域外に配置されている。図３（ａ）には、用紙搬送ドラム２３上に所定間隔で３つ配置した例を示している。各空吐出受け１０は各用紙固定爪２４の直前に配置している。つまり、図３（ｂ）に示すように、用紙搬送ドラム２３の回転により液体吐出ヘッドユニット２７の下を用紙固定爪２４にグリップされて用紙ＭがＹ軸方向に移動して画像が形成された後、液体吐出ヘッドユニット２７の下を空吐出受け１０が吸収体１１の上面（図１の上面１１ａに相当）を向けて通過する。その後、連続で印刷するものであれば、次の用紙固定爪２４にグリップされた次の用紙が液体吐出ヘッドユニット２７の下を通過して画像が形成される。

液体吐出ヘッド２６は、用紙Ｍへの印字吐出動作以外に、ノズルの状態を常に正常な状態に保持するために空吐出動作を行う。空吐出動作は、クリーニング機構を利用して行う場合もあるが、印字動作の際は液体吐出ヘッド２６の下にクリーニング機構がないので、用紙搬送ドラム２３に設けた空吐出受け１０の吸収体１１に対し、その通過タイミングで空吐出動作を行う。

図４は、画像形成ユニット２０３の制御ブロックの構成の一例を示す図である。図４に示すように、画像形成ユニット２０３は、制御部２０を有し、操作パネル２０８からの実行命令などにより、液体吐出ヘッドユニット２７や用紙搬送ドラム２３などを制御して用紙Ｍに画像を形成する。

なお、制御部２０は、他のユニットと連携して画像形成動作を行うものであってよい。例えば、制御部２０は、給紙ユニット２０１や、先塗ユニット２０２や、乾燥ユニット２０４ａ、２０４ｂや、冷却矯正ユニット２０５や、反転ユニット２０６や、排紙ユニット２０７などと通信して制御を行ってよい。

制御部２０は、先塗ユニット２０２から用紙Ｍが用紙搬送経路２１から搬送されると、用紙搬送ドラム２３を回転して用紙搬送シリンダ２２で用紙Ｍの受け渡しを行い、用紙吸着孔２５に負圧を発生するなどして用紙Ｍを吸着する。

また、制御部２０は、空吐出制御を行う。空吐出制御では、抵抗値測定部１８から吸収体１１の抵抗値を読み取り、読み取った抵抗値に応じて液体吐出ヘッドユニット２７による吐出ラインを切り替えるなどして行う。吐出ラインの切り替えは、例えば、液体吐出ヘッド２６の吐出タイミングを１ライン分ずらしたり、あるいは用紙搬送ドラム２３の回転を制御したりするなどして行う。また、制御部２０は、吸収体１１が所定の液体含有量になったことを検知すると、操作パネル２０８に吸収体１１の交換をユーザに通知する「通知手段」としても機能する。制御部２０は、、吸収体１１が所定の液体含有量になる前に、抵抗値に応じて都度、吸収体１１の液体含有量の到達レベルをパーセントなどで表示したりしてもよい。

抵抗値測定部１８は、吸収体１１の第１電極ピンと第２電極ピンに配線されており、２つの電極間の抵抗値を測定することができ、測定した抵抗値を制御部２０に出力する。

図５は、制御部２０の機能ブロックの構成の一例を示す図である。制御部２０は、画像形成処理部３０１と、空吐出処理部３０２とを有する。空吐出処理部３０２は、吸収体１１の構成と、抵抗値測定部１８などとともに「検知手段」に相当する。

画像形成処理部３０１は、各種ユニットと連携して用紙Ｍにインクを吐出する吐出制御により画像を形成する。

空吐出処理部３０２は、空吐出制御を行う。空吐出制御では、一例として用紙搬送ドラム２３の回転により液体吐出ヘッドユニット２７の下方に吸収体１１の所定吐出ラインが位置したタイミングで空吐出を行う。所定吐出ラインの位置は例えば用紙搬送ドラム２３のエンコーダなどで検知する。また、空吐出制御では、抵抗値測定部１８から吸収体１１の抵抗値を読み取り、読み取った抵抗値を閾値Ｄ１と比較することにより液体吐出ヘッド２６の吐出位置を次の吐出ラインに切り替える切替制御も行う。また、空吐出処理部３０２は、操作パネル２０８に対し吸収体１１の交換の通知を行う。空吐出処理部３０２が使用する制御部２０は、メモリに１つまたは複数の閾値Ｄ１を記憶し、抵抗値と比較する。閾値Ｄ１は、吐出ラインを切り替える段階ごとに異なる値を設定してもよい。

図６は、空吐出処理部３０２が、抵抗値と比較する閾値Ｄ１の一例を示す図である。図６は、縦軸が抵抗値で横軸が吐出量となっており、吐出ラインを４つにした場合の例を示している。吸収体１１に対し１つのラインに吐出された液体が内部に浸透するにつれ、吸収体１１の上面１１ａと下面１１ｂの電極間の抵抗値は横ばい若しくは緩やかに減少していく。最終的に1吐出ラインあたりの吸収限界を迎え、吸収した液体が下面１１ｂの第２導体１３に達すると、上面１１ａと下面１１ｂの電極間で閉回路が形成されることにより抵抗値が急激に変化する。この変化を契機として吐出位置を次の吐出ラインに変更し、以降は新たなライン上に空吐出を行う。この例では、閾値１を設けて、１つ目の変化を検知する。変更後の空吐出位置でも吸収限界を迎えると、これまでの閉回路のラインと並列回路を構成するようになり、抵抗値がこれまでほどではないが減少する。この例では、閾値２を設けて、この変化を検知する。以降でも閾値３、閾値４の順に設けている。

以降も同様に、液体が下面１１ｂの第２導体１３に達したことを、この液体の特性に応じて設定された閾値３により検出することで吐出ラインを順次ずらしていき、最終ラインで閾値４を満たすと、吸収体１１が所定の液体含有量に達したとして吸収体１１の交換をユーザに通知する。

なお、この例では、抵抗値の絶対値と閾値Ｄ１とを比較して吸収体１１の所定の液体含有量を検知する例を示したが、廃液に含まれる液体が廃インクのみではなく抵抗値と吐出量の変化を示す特性が変わる場合は、抵抗値の絶対値ではなく、前回と今回の抵抗値の差分（つまり変化量）または変化率を閾値として使用してもよい。変化率を使用する場合は、差分の変化量が小さくなる最終ライン側でも接液を検知することが容易である。

図７は、抵抗値と吐出量の変化を示す特性が変わる場合の説明図である。図７（ａ）と図７（ｂ）は、横軸の吐出量は同じスケールで示しているが、閉回路が形成されるときの吐出量も、それまでの抵抗値の変化量も全く異なっている。

インクの粘度や乾燥性能の違いにより、吸収体１１内でのインクの抵抗値は変化する。インク粘性や乾燥性が低く、吸収体が湿潤になりやすいインクの場合は、図７（ａ）に示すように少ない吐出量でインクが吸収体１１の下面１１ｂに達する。一方で粘性や乾燥が高いインクでは、図７（ｂ）に示すような抵抗値変化が緩やかなものとなり、吸収体１１の下面１１ｂにインクが達するまでの吐出量が増加する傾向となる。

また、インクそのものの導電性の違いにより吸収体１１の下面１１ｂの第２導体１３に接液した際の抵抗値についてもインク特有のものとなるため、これらのパラメータは事前の評価により決定される。すなわち、本方式では、インク色に応じたパラメータを持つが、実際に吸収体１１内部に含有するインク量を反映した検出結果を得ることができる。

このように、特性の違いによっては、抵抗値の絶対値ではなく前回と今回の抵抗値の差分または変化率を閾値として使用してもよい。

前回と今回の抵抗値の差分（変化量）は、前回測定した抵抗値と今回測定した抵抗値と差分を求め、差分の閾値を満たす、つまり抵抗値が急激に減少したときに吐出位置を次の吐出ラインにずらす。

前回と今回の抵抗値の変化率は、前回測定した抵抗値と今回測定した抵抗値との変化率を求め、変化率の閾値を満たす、つまり抵抗値が急激に減少したときに吐出位置を次の吐出ラインにずらす。

（空吐出制御フローの説明）
画像形成装置２００のようなインクジェット方式の画像形成装置では、液体吐出ヘッド２６の液体吐出ノズルの状態を正常な状態に保つために、適宜のタイミングで液体吐出ノズルの空吐出（以下、フラッシングとも言う）を行う。

画像形成装置２００が行うフラッシングに、印字直前フラッシングとラインフラッシングというものがある。図３のように液体吐出ヘッド２６が印刷位置に配された状態でのフラッシングとなる。他のフラッシングとは異なり、この場合には液体吐出ヘッド２６直下にはクリーニング機構が存在せず、図３で説明したように用紙搬送ドラム２３が対面している状態になる。本実施の形態では、このようなフラッシングに対し、用紙搬送ドラム２３に空吐出受け１０を設けてドラム上で吸収体１１にフラッシングすることを可能にしている。

一方、印字直前フラッシングとラインフラッシング以外は、液体吐出ヘッド２６の直下に液体吐出ヘッドのクリーニング機構が待機した状態となっており、フラッシングの際はクリーニング機構に備えられた吸引キャップに液体を吐出する。吸引キャップ内に吐出された液体は、廃液回収機構により専用の回収タンクへと貯蔵され、回収タンクが満タンとなった際にその交換を促す仕組みである。

画像形成装置２００の制御部２０が起動からシャットダウンするまでの間に行う各種のフラッシングについて以下に説明する。

図８は、画像形成装置２００におけるフラッシングの説明図である。まず、制御部２０は、電源ＯＮ時にフラッシングを行う（Ｓ１）。

続いて、制御部２０は、クリーニングを開始し（Ｓ２）、液体吐出ヘッド２６のヘッド表面にクリーニング時にフラッシングを行う（Ｓ３）。

続いて、制御部２０は、印刷ジョブを開始し（Ｓ４）、印字前にフラッシングを行う（Ｓ５）。

続いて、制御部２０は、初回の印刷用紙が到達する直前により良いノズル状態を実現するために、印字直前にフラッシングを行って（Ｓ６）、印字動作を行う（Ｓ７）。

続いて、制御部２０は、ラインフラッシングを行う（Ｓ８）。ラインフラッシングは、複数の頁を印刷する場合において、次の用紙に続きの頁を印刷する時もノズル状態を良い状態にするために頁間で行うフラッシングである。

制御部２０は、ラインフラッシング後、複数頁で次の頁がある場合は（Ｓ９：Ｎｏ）、Ｓ７に戻り次の頁の印字動作を行う。

制御部２０は、単一頁または複数頁で最終頁の場合は（Ｓ９：Ｙｅｓ）、次の手順に移行し、印字後において液体吐出ヘッドキャップを閉じる前に行うフラッシングを行ってから（Ｓ１０）、印字ジョブを終了する（Ｓ１１）。

その後、制御部２０は、電源がＯＦＦされなければ（Ｓ１２：Ｎｏ）、Ｓ４に戻って次の印刷ジョブを開始する。一方、電源がＯＦＦされた場合は（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、終了する。

以上の手順の中で、印字直前フラッシングとラインフラッシングとが吸収体１１に空吐出を行うフラッシング動作である。

図９は、フラッシングにおける吐出位置の制御フローの一例を示す図である。制御部２０は、フラッシングの前に、抵抗値測定部１８から取得した抵抗値と、メモリの閾値Ｄ１とを比較し、抵抗値が閾値Ｄ１を満たすかを判定する（Ｓ２１）。なお、閾値Ｄ１の値は、初回は閾値１（図６参照）とする。ここで抵抗値が閾値Ｄ１を満たすとは、図６の例であれば、フラッシングにより抵抗値は徐々に下がる傾向をとるため、抵抗値が閾値Ｄ以下（１段目であれは閾値１以下）に下がることを意味する。

制御部２０は、抵抗値が閾値Ｄ１を満たしていない場合（Ｓ２１：Ｎｏ）、Ｓ２４に移行し、指定された吐出ラインに対し吐出動作を行って終了する。また、制御部２０は、次のフラッシングの際にも同様に、フラッシングの前に、抵抗値測定部１８から取得した抵抗値と、メモリの閾値Ｄ１とを比較し、抵抗値が閾値Ｄ１を満たすかを判定する（Ｓ２１）。制御部２０は、抵抗値が閾値Ｄ１を満たしていない場合（Ｓ２１：Ｎｏ）、Ｓ２４に移行し、指定された吐出ラインに対し同じように吐出動作を行って終了する。つまり、同じ吐出ラインに対し繰り返し吐出を行う。

一方、フラッシングを行うにあたり、抵抗値が閾値Ｄ１を満たしている場合は（Ｓ２１：Ｙｅｓ）、ノズルの吐出位置を次の吐出ラインに変更して（Ｓ２２）、閾値Ｄ１の値を次の段の値に変更する（Ｓ２３）。ここで閾値Ｄ１の値が閾値１の場合、次の段の値は閾値２（図６参照）である。閾値Ｄ１の値が閾値２の場合であれば、次の段の値は閾値３（図６参照）である。そして、変更後の吐出ラインに対し、Ｓ２４以下で吐出動作を行って終了する。

Ｓ２４以下は、吐出動作フローである。まず制御部２０は、吐出タイミングかを判定する（Ｓ２４）。制御部２０は、用紙搬送ドラム２３のエンコーダの回転角などから液体吐出ヘッド２６の直下に指定された吐出ラインがくるタイミングを検出する。制御部２０は、吐出タイミングでない場合（Ｓ２４：Ｎｏ）には、吐出タイミングまで待って、吐出タイミングであることが判定されると（Ｓ２４：Ｙｅｓ）、吐出動作を行って（Ｓ２５）、フラッシングを終了する。

図１０は、フラッシングにおける吐出位置の制御フローの他の一例を示す図である。図９では抵抗値の絶対値を判定に用いたが、図１０は前回の測定値からの抵抗値の変化量を判定に用いる。なお、図１０は、図９に示されるフローにおいて、Ｓ２０、Ｓ２６が異なる。また、Ｓ２３は、削除している。以下では図９と共通する手順については同一の番号を付して、その説明を省略し、主に異なるＳ２０、Ｓ２６について説明する。

この例では、連続して変化する抵抗値の変化量を経時で算出する。そのため、連続して読み取る最新の抵抗値を保持するための記憶部を新たに設け、記憶部の最新の前回の値から変化量が一定値以上であれば吐出位置を変更するというフローとなっている。閉回路が形成されると抵抗値が急激に変化するため、前回値から一定値以上の変化があると、閉回路が形成されたことが分かる。制御部２０は、そのタイミングを変化量の閾値Ｄ１で検知して吐出位置を次の吐出ラインに変更する。

Ｓ２０で、制御部２０は抵抗値を測定し、記憶部に今回値として保存する。

Ｓ２１で、制御部２０は、前回値から今回値への変動つまり変化量を、閾値Ｄ１と比較し、閾値Ｄ１を満たすか、つまり一定値以上の変化があるかを判定する。閾値Ｄ１の値は、閉回路が形成されたときに急激に変化する抵抗値の大幅な変化量を予め設定したものである。吐出ライン毎に変化量が小さくなる場合は、それぞれ対応する変化量を閾値Ｄ１に設定する。

そして、制御部２０は、前回値から今回値への変化量が閾値Ｄ１を満たす場合（Ｓ２１：Ｙｅｓ）、吐出位置を次の吐出ラインへ変更する（Ｓ２２）。

また、制御部２０は、吐出動作後に、最新の前回値を今回の抵抗値に更新して記憶部に保存する（Ｓ２６）。

以上のように、本実施の形態にかかる画像形成装置２００では、吸収体１１の所定の液体含有量に達したことを抵抗値の測定から検知することができるので、吸収体１１の交換を行う最適なタイミングを検知することができる。また、用紙搬送ドラム２３上に設けられたインク回収機構のため、液体で満タンになった吸収体１１の交換は印刷動作を停止しての交換作業が必要になる。すなわち、吸収体１１の交換作業に際してダウンタイムが発生することから、大量高速に印刷するような装置において「吸収体１１の交換サイクルの最適化」は非常に重要なファクターとなっている。本実施形態の手法により吸収体１１の交換時期を検知すれば、不必要な交換を促してダウンタイムを増加させることはないので、吸収体１１の交換サイクルを最適化することができる。

（実施の形態の変形例）
吸収体１１の表面（上面１１ａに対応）に、吸収体１１内に浸透しない液体が積層されていくことも考えられる。実施の形態の変形例として、液体の積層量を検知する積層量検知手段の構成例を示す。

吸収体１１に吐出された液体（廃液）は、吸収体１１内の液体の状態や液体の粘度などの要因により浸透速度が変化する。そのため、複数の吐出ラインのうちの１ラインあたりの吸収体１１の残吸収容量に余裕がある、つまり下面１１ｂにまで液体が到達していない状態であっても、液体が吸収体１１に吸収されないまま上面１１ａに積層され続ける可能性がある。積層が起きやすいインクの場合や、空吐出の間隔が長く、吐出と吸収体の乾燥を繰り返すような運用を行う場合に、吸収体１１の上面１１ａの表層にインク固形物として堆積して行く場合がある。

上面１１ａに積層されて溜まった液体は用紙搬送ドラム２３の回転による遠心力で周囲に飛散してしまったり、あるいはその積層された部分が液体吐出ヘッド２６に干渉して破損につながったりしてしまう可能性がある。

そこで、ここでは、上面１１ａに形成される液体の積層部の高さに応じて吐出ラインの変更を規定よりも早く実施する構成を示す。

図１１は、実施の形態の画像形成装置の変形例にかかる画像形成ユニット２０３の要部構成図である。図１１（ａ）は、図３（ｂ）に対応する画像形成ユニット２０３の要部構成を変形した図である。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示す変形例の要部構成のＡ－Ａ´断面図である。なお、配置を分かり易くするため、用紙搬送ドラム２３をＹ軸方向（回転方向）に少し進めた位置での断面図であり、主要な部分以外の図示は省略している。また、図３と同様の構成については同一の番号を付し、ここでは繰り返しの説明は適宜省略し、主に異なる部分を説明する。

図１１に示すように、ラインセンサを設け、吸収体１１に吸収されずに上面１１ａに積層される液体積層部Ｈが制限の高さに達したかを検知する。ラインセンサは、例えば、上面１１ａの所定の高さを平行な光線で照射する照射部１５ａと、その光線を受光するラインセンサの受光部１５ｂとを備え、液体積層部Ｈにより光線が遮られると、受光部１５ｂがその高さを検知することで、制限高さに達したかを検知する。ラインセンサは、用紙搬送ドラム２３上に設けられて共に回転してもよいし、用紙搬送ドラム２３とは独立に両脇に設けて、用紙搬送ドラム２３が相対的に回転する構成としてもよい。

図１２は、液体積層部Ｈが制限の高さに達した場合のライン切換の説明図である。図１２には、吸収体１１の抵抗値の変化に、積層部の高さの変化を重ねて示している。なお、抵抗値の変化は、実施の形態で説明した説明の繰り返しになるため、ここでは図に比較図として示すのみとし、詳しい説明は省略する。

吸収体１１の上面１１ａにおいて、ある吐出ラインに液体を繰り返し吐出し、ライン上に堆積した液体の積層量つまり液体積層部Ｈの高さが制限値に達すると、そのライン上にこれ以上液体を吐出すると液体吐出ヘッド２６へ液体積層部Ｈが接触する可能性が高まる。そこで、液体積層部Ｈの高さが制限値に達した場合は、その時点で抵抗値が閾値Ｄ１を満たしていない場合でも、制御部２０が強制的に吐出位置を次の吐出ラインに切り替える制御を行う。

このように、下面１１ｂの第２導体１３に接液しないまま次の吐出ラインに移行する動作が行われるということは、２つの電極間で液体による閉回路が完全には形成されずに次の吐出ラインへの吐出が始まるということである。閉回路が不完全で液体の浸透が中途となってしまった場合、完全に閉回路が形成されたときと比べ、抵抗値は異なる遷移をとることになる。特に、各ラインで頻繁に液体積層部Ｈが制限値に達し、それによりライン切り替えを何度も実施するような場合は、切り替えた先のラインに対応する閾値を明確に設定することは難しい。例えば、これまで１０ラインに液体を吐出していて、そのうちの４ラインは積層量が制限値に達してライン切り替えを行っているような場合、次の１１ライン目の切り替えタイミングとなる抵抗値の閾値を設定することは非常に難しい。

そこで、下面１１ｂの第２導体１３に接液して閉回路が形成された場合に抵抗値変化が大きくなることを利用して、１ラインあたりの吸収限界を検出する手段を設ける。この手段によれば、従前のラインのインク吸収状態によらず、いかなる場合でもラインごとに下面１１ｂの第２導体１３への接液を検知することができる。このときの抵抗値変化は抵抗値差分、あるいは抵抗値変化率のいずれを用いても良い。

なお、この抵抗値変化によるライン切り替えタイミング制御や積層量によるライン切り替えタイミング制御は、それぞれ単独で制御に用いても良い。

なお、変形例１にかかるフラッシングの制御は、Ｓ２１（図９および図１０参照）において液体積層部Ｈの高さも判定し、抵抗値が閾値に達するよりも先に液体積層部Ｈの高さが制限値に達している場合は、Ｓ２２に移行し、吐出位置を次の吐出ラインに変更する制御を行う。それ以外は、図９、図１０と略同様である。

以上のように構成することにより、表層に溜まった液体が用紙搬送ドラム２３の回転による遠心力で周囲に飛散したり、あるいはその積層された部分が液体吐出ヘッド２６に干渉したりすることを防止することもできる。

以上、本発明の実施の形態および変形例をいくつか説明したが、本実施の形態および変形例は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施の形態および変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの各実施の形態および変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０ 空吐出受け
１１ 吸収体
１１ａ 上面
１１ｂ 下面
１２ 第１導体
１３ 第２導体
１８ 抵抗値測定部
２０ 制御部
２１ 用紙搬送経路
２２ 第１用紙搬送シリンダ
２３ 用紙搬送ドラム
２４ 用紙固定爪
２５ 用紙吸着孔
２６ 液体吐出ヘッド
２７ 液体吐出ヘッドユニット
１２０ 第１電極ピン
１３０ 第２電極ピン
２００ 画像形成装置
２０３ 画像形成ユニット
２０８ 操作パネル
３０１ 画像形成処理部
３０２ 空吐出処理部
Ｄ１ 閾値
Ｍ 用紙
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３ 吐出ライン

特許第５２９３３０８号公報 特許第３１６７５５３号公報

Claims (10)

1. 液体を吐出する液体吐出ヘッドと、
   前記液体吐出ヘッドから吐出される液体を吸収する吸収体と、
   前記吸収体の抵抗値により前記吸収体の液体含有量を検知する検知手段と、
   を有する液体吐出装置。
2. 前記液体吐出ヘッドは、
   前記液体を前記吸収体の第１面に設けた第１導体に接触するように吐出し、
   前記検知手段は、
   前記第１導体と、前記吸収体の他の面に設けた第２導体との、それぞれの電極間の抵抗値により前記吸収体の液体含有量を検知する、
   請求項１に記載の液体吐出装置。
3. 前記液体吐出ヘッドまたは前記吸収体を移動させる移動手段と、
   前記液体吐出ヘッドが前記液体を吐出する前記吸収体上の吐出領域を前記抵抗値が閾値を満たすことで変更する制御手段と、
   を有する請求項１または２に記載の液体吐出装置。
4. 前記吸収体の表面の液体積層量を検知する積層量検知手段をさらに備え、
   前記制御手段は、前記吸収体の表面の液体積層量が制限値に達すると前記吸収体上の吐出領域を変更する、
   請求項３に記載の液体吐出装置。
5. 前記検知手段は、
   前記抵抗値と、前記抵抗値に対応する閾値を示す情報とを比較することにより、前記吸収体の前記液体含有量を検知する、
   請求項１乃至４のうちの何れか一項に記載の液体吐出装置。
6. 前記検知手段は、
   前記抵抗値の変化量により、前記吸収体の前記液体含有量を検知する、
   請求項１乃至４のうちの何れか一項に記載の液体吐出装置。
7. 前記検知手段は、
   前記抵抗値の変化率により、前記吸収体の前記液体含有量を検知する、
   請求項１乃至４のうちの何れか一項に記載の液体吐出装置。
8. 前記検知手段により検知された液体含有量または前記吸収体の交換を通知する通知手段を有する、
   請求項１乃至７のうちの何れか一項に記載の液体吐出装置。
9. 請求項１乃至８のうちの何れか一項に記載の液体吐出装置と、
   前記液体吐出装置の液体吐出ヘッドで画像を形成する画像形成手段と、
   を有する画像形成装置。
10. 吸収体の交換時期を検知する方法であって、
    液体吐出ヘッドが吸収体上の第１領域に液体を吐出する工程と、
    制御部が前記吸収体の抵抗値を測定する工程と、
    前記抵抗値が閾値を満たす場合に前記制御部が前記吸収体上の第１領域から第２領域に前記液体の吐出先を変更する工程と、
    前記吸収体が前記吸収体の所定の液体含有量になったことを検知する工程と、
    を含む方法。

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