JP7115174B2 - 液体を吐出する装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体を吐出する装置に関するものである。

従来、液体吐出ヘッドと、液体吐出ヘッド内の液体を加熱する加熱手段とを備えた液体を吐出する装置が知られている。

例えば、特許文献１には、記録ヘッド（液体吐出ヘッド）内のインク（液体）を加熱し、低粘度化した状態の液体を吐出して画像記録を行うインクジェットプリンタ（液体を吐出する装置）が開示されている。この特許文献１では、液体の吐出動作が終了して待機状態になっても、液体吐出ヘッド内の液体の温度を維持するために加熱を継続することが好ましいとされている。

ところが、待機状態の間ずっと、液体吐出ヘッド内の液体を加熱したままであると、吐出孔付近の液体が乾燥して増粘し、目詰まりを促進させる。

上述した課題を解決するために、本発明は、液体吐出ヘッドと、液体吐出ヘッド内の液体を加熱する加熱手段とを備えた液体を吐出する装置であって、前記加熱手段で加熱された液体の吐出動作終了後、該加熱手段による加熱を停止させる加熱停止制御を行う制御手段を有し、前記加熱停止制御は、前記加熱手段で加熱された液体の吐出動作終了後、第一空吐出動作を実行し、その後、該加熱手段により前記液体吐出ヘッド内の液体を加熱した状態で吐出動作を行うことなく所定時間が経過したら、第二空吐出動作を実行し、その後、前記加熱手段による加熱を停止させる制御であることを特徴とする。

以上、本発明によれば、加熱による乾燥によって吐出孔付近の液体が増粘化して目詰まりが発生するのを抑制できるともに、当該乾燥増粘液体を除去する場合でも、その除去に要する液体消費量を少なく抑えることができる。

実施形態のインクジェットプリンタの内部構成の一例を示す図。 同インクジェットプリンタの画像形成部の構成の一例を示す図。 同インクジェットプリンタの搬送部の構成の一例を示す図。 同インクジェットプリンタの制御部の構成の例を示す図。 画像形成動作が終了した直後における記録ヘッドの電源ＯＦＦの動作の流れを示すフローチャート。 ノズルを通るように記録ヘッドを切断したときの断面図。 画像形成動作が終了し、更にヘッドヒータの通電をＯＦＦにした後におけるノズル状態維持動作について説明する図。 ケースＡからケースＣについて待機時間と必要な空吐出滴数との関係を示したグラフ。 液体吐出ユニットの一例を示す要部平面説明図である。 液体吐出ユニットの他の例を示す正面説明図である。

以下、本発明を、液体を吐出する装置であるインクジェットプリンタに適用した一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態のインクジェットプリンタの内部構成の一例を示す図である。
図２は、インクジェットプリンタの画像形成部の構成の一例を示す図である。
図３は、インクジェットプリンタの搬送部の構成の一例を示す図である。

図１には、画像形成部２、副走査搬送部３及び給紙部４が図示されている。
給紙トレイ１０５の用紙５は、搬送経路３１０、３０５、３０６を搬送され、排紙トレイ１０４に排紙される。搬送経路３０５では、搬送ベルト１３によって記録材としての用紙５が搬送されるとともに、キャリッジ２３等を備える画像形成部２により画像が形成される。キャリッジ２３は、液体吐出ヘッドとしての記録ヘッド２４、サブタンク２５、及び、照射部（ＵＶランプ５１，５２（図２参照））等を備える。

記録ヘッド２４は、主走査方向Ｙ１（図２参照）に配列された複数の記録ヘッド（図２参照）を備える。複数の記録ヘッド２４ｋ，２４ｗ，２４ｃ，２４ｍ，２４ｙのそれぞれは、液体を吐出する多数のノズル（吐出孔）が配列された液体吐出領域を有する。記録ヘッド２４ｋは、ブラック（Ｂｋ）インクを吐出する。記録ヘッド２４ｗは、ホワイト（Ｗ）インクを吐出する。記録ヘッド２４ｃは、シアン（Ｃ）インクを吐出する。記録ヘッド２４ｍは、マゼンタ（Ｍ）インクを吐出する。記録ヘッド２４ｙは、イエロー（Ｙ）インクを吐出する。各色のインクは、キャリッジ２３に色毎に搭載されたサブタンク２５から、各色のインクが供給される。なお、インクの色及び数は任意でよく、必要に応じて変更が可能である。

サブタンク２５の各色のインクは、インクカートリッジ２６（２６ｋ，２６ｗ，２６ｃ，２６ｍ，２６ｙ）から供給される。インクカートリッジ２６（２６ｋ，２６ｗ，２６ｃ，２６ｍ，２６ｙ）は、ブラック（Ｂｋ）インク、ホワイト（Ｗ）インク、シアン（Ｃ）インク、マゼンタ（Ｍ）インク及びイエロー（Ｙ）インクをそれぞれ収容した液体カートリッジである。インクカートリッジ２６（２６ｋ，２６ｗ，２６ｃ，２６ｍ，２６ｙ）は、図１に示されるように、例えば装置本体の前面（紙面手前側）のカートリッジ装着部に着脱自在に装着される。なお、図１のインクカートリッジ２６は模式的に示されており、サブタンク２５との大きさの比は、実際のサブタンク２５及びインクカートリッジ２６の大きさの比とは異なる。

各色のインクの滴（液滴）は、活性エネルギー線が照射されることで硬化する。活性エネルギー線としては、例えば紫外線及び電子線等が挙げられるが、その中でも紫外線が好ましい。

ここで活性エネルギー線の照射に係る構成について説明する。
図２に示されるように、キャリッジ２３は第１の方向である主走査方向Ｙ１に走査し、用紙５は第２の方向である副走査方向Ｙ２に搬送される。主走査方向Ｙ１は副走査方向Ｙ２と直交する。照射部は、記録ヘッド２４の両側に配置されるＵＶランプ５１，５２によって構成される。ＵＶランプ５１は、記録ヘッド２４の主走査方向Ｙ１の往路方向の後方に配置される。また、ＵＶランプ５２は、記録ヘッド２４の主走査方向Ｙ１の復路方向の後方に配置される。

ＵＶランプ５１，５２は、記録ヘッド２４から吐出された活性エネルギー線硬化インクに活性エネルギー線を照射する。なお、本実施形態の説明では、照射部として紫外線ランプユニット（ＵＶランプ）を例に挙げ、活性エネルギー線として紫外線を例に挙げて説明するが、これに限られるものではない。

用紙５上に吐出された液滴（インク滴）に紫外線が照射されることにより、インクが硬化して用紙５上に定着する。

図１に示されるように、インクジェットプリンタ１は、装置本体の内部（筺体内）に、画像形成部２及び副走査搬送部３等を有している。用紙５は、装置本体の右側面部に設けられた給紙部４から１枚ずつ給紙され、搬送経路３１０を介して副走査搬送部３の搬送経路３０５に搬送される。副走査搬送部３が、用紙５を搬送する際に、画像形成部２のキャリッジ２３が、所要のキャリッジ移動をしながらインクを吐出することにより、用紙５に画像が形成（記録）される。記録物（画像が形成された用紙５）は、搬送経路３０６を通じて装置本体の左側面部に設けられた排紙トレイ１０４上に排紙される。なお、前記画像の形成順序については後述する。

記録ヘッド２４を保持するキャリッジ２３は、ガイドロッド２２及びガイドステーにより主走査方向Ｙ１に移動可能に保持される。主走査モータ２７は、駆動プーリ２８Ａと従動プーリ２８Ｂ間に架け渡したタイミングベルト２９を介してキャリッジ２３を主走査方向Ｙ１に移動走査させる。

また、キャリッジ２３は、目的とする画像の層数に応じて、すなわち液体層の厚みに応じて、記録ヘッド２４と用紙５との垂直方向の距離を調整可能としている。ここで「層数」とは、液体層の上に液体層を積層した場合の積層数である。

また、螺旋状にネジが切られているボールネジロッド５３（５４）により、ＵＶランプ５１（５２）がキャリッジ２３に係止されている。ＵＶランプ５１（５２）は、ボールネジロッド５３（５４）に沿って移動でき、記録ヘッド２４と所定の距離を設けて配置されている。

ＵＶランプ５１，５２は、キャリッジ２３と所定の距離を設けて、キャリッジ２３と一緒に主走査方向Ｙ１に移動走査する。本実施形態のインクジェットプリンタ１は、シャトル方式でＵＶ硬化を行う。すなわち、インクジェットプリンタ１は、キャリッジ２３を主走査方向Ｙ１に移動させ、副走査搬送部３によって用紙５を用紙搬送方向（副走査方向Ｙ２）に送りながら、キャリッジ２３に搭載された記録ヘッド２４から液滴（インク滴）を吐出させる。これと同時に、インクジェットプリンタ１は、キャリッジ２３に搭載されたＵＶランプ５１，５２により、紫外線を照射させながらインクを硬化させて画像形成を行う。

記録ヘッド２４は、例えばピエゾ型の駆動方式により駆動する。ピエゾ型の駆動方式では、インク流路内（圧力発生室）のインクを加圧する圧力発生手段（アクチュエータ手段）として、圧電素子が用いられる。記録ヘッド２４は、圧電素子により、インク流路の壁面を形成する振動板を変形させ、インク流路内容積を変化させることにより液滴を吐出させる。

なお、記録ヘッド２４の駆動方式はピエゾ方式に限られず、任意の駆動方式でよい。記録ヘッド２４の駆動方式は、例えば静電型の駆動方式でもよい。静電型の駆動方式では、インク流路の壁面を形成する振動板と電極とを対向配置し、振動板と電極との間に発生させる静電力によって振動板を変形させることで、インク流路内容積を変化させて液滴を吐出させる。ただし、本実施形態においては、記録ヘッド２４に設けられる加熱手段としてのヘッドヒータ３０（図４参照）により記録ヘッド２４内のインク（液体）を所定の温度に加熱して、記録ヘッド２４で吐出可能な粘度に下げることにより、液滴を吐出させる。

図２に示されるように、キャリッジ２３の走査方向の一方側における非印字領域には、記録ヘッド２４のノズルの状態を維持し、回復するための維持回復機構１２１が配置されている。この維持回復機構１２１は、保湿用キャップ１２２ｙ，１２２ｍ，１２２ｋ，１２２ｗ，１２２ｃ、ワイパー部材１２４及び吸引キャップ１２５等を備えている。

保湿用キャップ１２２ｙ，１２２ｍ，１２２ｋ，１２２ｗ，１２２ｃのそれぞれは、記録ヘッド２４ｙ，２４ｍ，２４ｋ，２４ｗ，２４ｃのノズル面をキャッピングする。ワイパー部材１２４は、５個の記録ヘッド２４ｙ，２４ｍ，２４ｋ，２４ｗ，２４ｃのノズル面をワイピングする。吸引キャップ１２５は、ヘッド面のノズルからインクを吸引して、インクを吐出しないノズル、もしくは、インクを異常吐出するノズルを回復するためのキャップで、吸引モータによりヘッド面のノズルからインクを吸引する部材である。

また、キャリッジ２３の走査方向の他方側における非印字領域には、５個の記録ヘッド２４ｙ，２４ｍ，２４ｋ，２４ｗ，２４ｃから記録（画像形成）に寄与しないインクの吐出（空吐出）を行うための空吐出受け部材１２６が配置されている。この空吐出受け部材１２６には、５個の記録ヘッド２４ｙ，２４ｍ，２４ｋ，２４ｗ，２４ｃに対応して、５個の開口１２７ｙ，１２７ｍ，１２７ｋ，１２７ｗ，１２７ｃが形成されている。

なお、インクジェットプリンタ１は、必要に応じて、キャリッジ２３の各記録ヘッド２４ｙ，２４ｍ，２４ｋ，２４ｗ，２４ｃのメンテナンスを行うメンテナンスユニットを備えていてもよい。この場合、メンテナンス後に排出される廃液を回収する廃液タンクを備えていてもよい。

図１に含まれるテンションローラ１５、排紙ローラ１６、排紙コロ１７及び搬送ローラ１９の説明は、本実施形態のインクジェットプリンタ１の副走査搬送部３の例を示す図３を参照して説明する。
図３は、本実施形態のインクジェットプリンタ１の副走査搬送部３の例を示す模式図である。
副走査搬送部３は、用紙５を吸着して画像形成部２に対向させて搬送する搬送ベルト１３を有する。搬送ベルト１３は、搬送ローラ１９と従動ローラ２１との間に掛け渡され、テンションローラ１５により適切な張力を保つようにテンションが与えられている。

テンションローラ１５は、アーム３７ｂによって保持されている。アーム３７ｂは、回転支点３７ａを支点として回動可能に構成されている。そのため、例えば、図３に示す矢印の向きにテンションローラ１５を移動（回動）させることで、搬送ベルト１３の張力を調整することができる。

副走査モータ１３１は、搬送ローラ１９を回転させることにより、搬送ベルト１３を回動させる。従動ローラ２１は、配置位置を変更することができ、必要に応じて搬送ローラ１９と従動ローラ２１とにより形成される搬送面を、例えば図３に示す距離ａだけ下げることも可能である。プラテン部材４０は、搬送ベルト１３を画像形成部２に対向する領域でガイドし、適切な平面性を保つために配置されている。

搬送ベルト１３は、例えば表層及び裏層の２層構造とすることが好ましい。表層は、抵抗制御を行っていない純粋な樹脂材で形成した用紙吸着面となる中抵抗層である。抵抗制御を行っていない純粋な樹脂材は、例えばＥＴＦＥピュア材である。裏層は、この表層と同材質でカーボンによる抵抗制御を行ったアース層である。なお、搬送ベルト１３を、１層構造又は３層以上の構造にしてもよい。

副走査搬送部３の上流側には、用紙５を搬送ローラ１９に対向する位置で搬送ベルト１３に押し付ける加圧ローラ３８が配置されている。加圧ローラ３８は、用紙５を加圧して搬送ベルト１３に密着させ、静電気により用紙５を搬送ベルト１３に吸着させる。また、搬送ベルト１３の表面を帯電させるために、搬送ベルト１３の周回方向で、加圧ローラ３８より上流側に、帯電ローラ１８が配置されている。帯電ローラ１８は、高圧電源（ＤＣ、又は、ＤＣ及びＡＣの重畳バイアス供給部）から、直流電圧、又は、直流に交流が重畳された高電圧が供給されることにより帯電する。

副走査搬送部３の下流側には、排紙ローラ１６、排紙コロ１７及び排紙トレイ１０４を有する排紙機構が配置されている。排紙ローラ１６は、用紙５を排紙するための搬送を行う。排紙コロ１７は用紙５を押さえる。排紙トレイ１０４は、排紙された用紙５をストックする。

次に、図４を参照して、本実施形態のインクジェットプリンタ１の制御部の構成の例について説明する。
図４は、本実施形態のインクジェットプリンタ１の制御部２００の構成の例を示す図である。
本実施形態のインクジェットプリンタ１の制御部２００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）２０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）２０３、ＮＶＲＡＭ２０４、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）２０５、スキャナ制御部２０６、外部インタフェース（Ｉ／Ｆ）２０７、ヘッド駆動制御部２０８、ヘッドドライバ２０９、液滴検知制御部２１０、モータ駆動部２１１～２１５、クラッチ類駆動部２１６、ＡＣ（Alternating Current）バイアス供給部２１７、Ｉ／Ｏ（Input/Output）２２１、モータ駆動部３１７、カール矯正（乾燥）制御部３１１、吸着搬送制御部３１２、ランプユニット制御部３１３及びヒータ制御部３１４を備える。

また、制御部２００は、操作パネル２２２、画像読取部１１、温湿度センサ３００等のセンサ類、記録ヘッド２４、液滴検知装置６１、主走査モータ２７、副走査モータ１３１、給紙モータ４５、排紙モータ２７１、両面搬送モータ２９１、クラッチ類２４１、帯電ローラ１８、搬送モータ３１８、ヒータ４２５、ファン４２６、加圧ローラ３８、ファン４２４、及びＵＶランプ５１，５２と接続されている。

ＣＰＵ２０１は、インクジェットプリンタ１の動作を制御するプログラムを実行する。ＲＯＭ２０２は、プログラム、駆動波形データ、及び、その他の固定データを記憶する。ＲＡＭ２０３は、画像データ等を一時的に記憶する。ＮＶＲＡＭ２０４は、インクジェットプリンタ１の電源が遮断されている間も保持する必要のあるデータを記憶する不揮発性メモリである。ＡＳＩＣ２０５は、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、その他装置全体を制御するための入出力信号処理などを行う。外部Ｉ／Ｆ２０７は、外部装置とデータ及び信号の送受信を行う。

ヘッド駆動制御部２０８及びヘッドドライバ２０９は、画像形成部２の記録ヘッド２４を駆動制御する。液滴検知制御部２１０は液滴検知装置６１を制御する。モータ駆動部２１１は主走査モータ２７を駆動制御する。モータ駆動部２１２は副走査モータ１３１を駆動制御する。モータ駆動部２１３は給紙モータ４５を駆動制御する。モータ駆動部２１４は排紙モータ２７１を駆動制御する。モータ駆動部２１５は両面搬送モータ２９１を駆動制御する。

ＡＣバイアス供給部２１７は、帯電ローラ１８にＡＣバイアスを印加し、帯電ローラ１８を駆動制御する。Ｉ／Ｏ２２１は、環境温度及び環境湿度（いずれか一方でもよい。）を検出する温湿度センサ３００、搬送ベルト１３の移動量及び移動速度に応じた検知信号を出力するエンコーダ、及び、その他のセンサ類から、検知信号を受け付ける。操作パネル２２２は、情報の入力及び出力を行うＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等の操作部である。

モータ駆動部３１７は、用紙５を搬送する搬送モータ３１８を駆動制御する。カール矯正（乾燥）制御部３１１は、カール矯正（乾燥）処理に使用されるヒータ４２５及びファン４２６を制御する。吸着搬送制御部３１２は、吸着搬送処理に使用される加圧ローラ３８及びファン４２４を制御する。ランプユニット制御部３１３は、ＵＶランプ５１，５２の点灯を制御する。ヒータ制御部３１４は、記録ヘッド２４に設けられているヘッドヒータ３０のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。ヒータ制御部３１４は、記録ヘッド２４内のインクの温度を所定の温度範囲内に維持するために、記録ヘッド２４に設けられている温度センサの検知結果に基づいてフィードバック制御を行う。

次に、制御部２００の動作の流れについて説明する。
まず、外部Ｉ／Ｆ２０７が、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置、イメージスキャナ等の画像読取装置、及び、デジタルカメラ等の撮像装置等のホスト側の装置から、印刷データ等を有線通信又は無線通信を介して受信する。なお、画像読取装置は、例えばスキャナ制御部２０６により制御される画像読取部１１でもよい。本実施形態では、インクを積層して画像を形成する処理を説明するため、前記印刷データを、積層する各層の情報を示す積層データであるものとして説明する。

ＣＰＵ２０１は、外部Ｉ／Ｆ２０７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、ＡＳＩＣ２０５により必要な画像処理、データの並び替え処理等を行う。そして、ＣＰＵ２０１は、ＡＳＩＣ２０５により処理された各層の画像データからドットパターンデータを生成し、記録ヘッド２４による１回の走査（主走査方向Ｙ１にキャリッジ２３を往路移動或いは復路移動させる１回の移動）に相当するドットパターンデータを、クロック信号に同期して、ヘッド駆動制御部２０８に送信する。

ヒータ制御部３１４は、記録ヘッド２４上のヘッドヒータ３０への通電をＯＮにして記録ヘッド内のインクの温度が所定の温度範囲内となるように加熱して、インクが吐出可能な粘度となるように低粘度化させる。その後、ヘッド駆動制御部２０８は、ヘッドドライバ２０９を通じ、記録ヘッド２４による１回の走査に相当するドットパターンに対応するノズルを、記録ヘッド２４の走査に同期して選択的に圧電素子を駆動して液滴を吐出させる。具体的に、ヘッド駆動制御部２０８は、ヘッドドライバ２０９に駆動波形を出力し、ドットパターンに対応するノズルの圧電素子の選択スイッチをオンにすることで、各対応するノズルを当該駆動波形の電圧で駆動する。

また、ヘッド駆動制御部２０８は、ＣＰＵ２０１より発された液滴検知の命令を液滴検知制御部２１０に転送し、液滴検知制御部２１０は命令のタイミングに従って液滴検知装置６１を制御する。液滴検知装置６１は、発光手段である発光部、受光手段である受光部、光軸偏向装置を通じて記録ヘッド２４からの液滴の吐出状態を検知し、検知結果に基づいて得られる検出データを液滴検知制御部２１０を介してＣＰＵ２０１へ転送する。

ＣＰＵ２０１は検出データに基づき、ランプユニット制御部３１３に照射データを送信する。ランプユニット制御部３１３は、その照射データに基づきＵＶランプ５１，５２を駆動して紫外線を照射させ、記録ヘッド２４から吐出された紫外線硬化インク（活性エネルギー線硬化インク）を硬化させる。これにより、画像が形成（記録）される。

このように構成されたインクジェットプリンタ１においては、上述したように、給紙部４から用紙５が１枚ずつ給紙される。用紙５は、加圧ローラ３８で搬送ベルト１３に押し付けられ搬送される。そして、搬送ベルト１３に用紙５が静電的に吸着され、搬送ベルト１３の周回移動によって用紙５が副走査方向Ｙ２に搬送される。

主走査モータ２７がキャリッジ２３を移動させながら、ヘッド駆動制御部２０８が画像信号（ドットパターンデータ）に基づいて記録ヘッド２４の各圧電素子を駆動する。これにより、記録ヘッド２４は、停止している用紙５に対して１回走査し、その走査動中に各圧電素子の駆動により液滴を吐出し、一走査分のドットパターンを用紙５に記録する。一走査分の記録が終了すると、副走査モータ１３１が、搬送ローラ１９を回転させることにより、搬送ベルト１３を回動させて用紙５を一走査に相当するライン数分だけ副走査方向Ｙ２に送る。このようにしてインクジェットプリンタ１は、用紙５を間欠的に搬送して、画像を形成する。

ＣＰＵ２０１は、記録終了信号又は用紙５の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了する。画像が形成された用紙５は搬送先である排紙トレイ１０４に送り出される。

上述の実施形態の説明では、搬送手段として静電吸着を行う搬送ベルト１３を使用する例で説明しているが、吸引ファンによる吸着を行う搬送ベルトを使用することもできる。また、搬送ベルト１３を使用せずに、搬送ローラ１９と加圧ローラ３８とによって用紙を画像形成部２に対向して搬送する構成としてもよい。

次に、図５を参照して、本実施形態のインクジェットプリンタにおける記録ヘッド２４のヒータ制御について説明する。
図５は、画像形成動作が終了した直後における記録ヘッド２４の電源ＯＦＦの動作の流れを示すフローチャートである。
本実施形態のインクジェットプリンタでは、画像形成動作（印字のためのインク吐出動作）が終了すると、待機状態へ移行する。そして、まず、モータ駆動部２１１により主走査モータ２７を駆動して、キャリッジ２３を主走査方向Ｙ１へ移動させ、記録ヘッド２４ｙ，２４ｍ，２４ｋ，２４ｗ，２４ｃのノズル面を保湿用キャップ１２２ｙ，１２２ｍ，１２２ｋ，１２２ｗ，１２２ｃによりキャッピングする（Ｓ１）。

なお、この時点では、ヘッドヒータ３０による記録ヘッド２４内のインク（液体）の加熱動作を継続し、記録ヘッド２４内のインクの温度は所定の温度範囲内に維持される。これは、次の印刷指示（液体吐出動作の指示）が入力されたときに（Ｓ２のＹｅｓ）、インクの昇温時間を短縮化して、迅速に画像形成動作（印刷シーケンス）を開始するためである。

ただし、本実施形態においては、上述したキャッピン動作が完了した後、次の印刷指示（液体吐出動作の指示）が入力されないまま１０分が経過したら（Ｓ２のＮｏ，Ｓ３のＹｅｓ）、ヒータ制御部３１４によりヘッドヒータ３０への通電をＯＦＦにする（Ｓ６）。これは、ヘッドヒータ３０の通電をＯＮにしたまま所定時間以上放置すると、ノズル近傍のインクが乾燥によって増粘しすぎて吐出できなくなってしまう目詰まりが発生するためである。

ここで、画像形成動作（印字のためのインク吐出動作）が終了し、キャッピン動作が完了してから待機状態のまま１０分が経過したときに、そのままヘッドヒータ３０への通電をＯＦＦにしてしまうと、次のような問題が生じる。

図６は、ノズルを通るように記録ヘッド２４を切断したときの断面図である。
記録ヘッド２４では、共通流路２４２から、各ノズルＮに連通するインク流路内の圧力発生室２４３へのインクが供給される。圧電素子２４４によってインク流路内の圧力発生室２４３の壁面を形成する振動板２４５を変形させると、圧力発生室２４３の容積が変化し、ノズルＮから液滴（インク滴）が吐出される。

ここで、待機状態のまま１０分経過後にそのままヘッドヒータ３０への通電をＯＦＦにすると、それまでのヘッドヒータ３０による加熱によって乾燥し増粘したノズルＮ付近の乾燥増粘インク（図６（ｂ）の符号Ｅで示す領域内のインク）が、その後、記録ヘッド２４内に拡散して、乾燥増粘インクが存在する領域が、図６（ａ）の符号Ｅ’で示す領域まで広がっていく。乾燥増粘インクは、目詰まりを発生させない程度の粘度であっても、吐出品質に悪影響を及ぼすため、印字指示があって印刷シーケンスに移行して画像形成動作（インク吐出動作）を開始する際には、記録ヘッド２４内から除去することが望まれる。このとき、上述したように待機状態のまま１０分経過後にそのままヘッドヒータ３０への通電をＯＦＦにして、乾燥増粘インクが存在する領域が拡大していると、記録ヘッド２４内から乾燥増粘インクを除去するためには、多くのインクを消費しなければならなくなる。

そこで、本実施形態においては、待機状態のまま１０分が経過したら、ヘッドヒータ３０への通電をＯＦＦにする前（加熱停止制御を開始する前）に、記録ヘッド２４からインクを空吐出させる空吐出動作を実行する（Ｓ４）。これにより、ヘッドヒータ３０の通電をＯＦＦにする段階で、それまでの加熱による乾燥によって増粘したノズル付近の乾燥増粘インクを、空吐出動作によって除去することができる。したがって、ヘッドヒータ３０への通電ＯＦＦ後に乾燥増粘インクが拡散することが抑制される。よって、印字指示があって印刷シーケンスに移行して画像形成動作（インク吐出動作）を開始する際には、乾燥増粘インクの除去を行うにしても、より狭い領域に存在する僅かなインクを除去すれば足りる。その結果、乾燥増粘インクの除去に要するインク消費量を抑制することができる。

そして、空吐出動作が終了したら、上述した処理ステップＳ１と同様のキャッピング動作を実行して（Ｓ５）、記録ヘッド２４ｙ，２４ｍ，２４ｋ，２４ｗ，２４ｃのノズル面を保湿用キャップ１２２ｙ，１２２ｍ，１２２ｋ，１２２ｗ，１２２ｃによりキャッピングする。その後、ヒータ制御部３１４によりヘッドヒータ３０への通電をＯＦＦにする（Ｓ６）。

本実施形態においては、上述した処理ステップＳ４での空吐出動作時にインクを消費するが、上述した処理ステップＳ４の実行時点では、まだインク吐出動作後１０程度しか時間が経っていないため、それまでのヘッドヒータ３０による加熱によって乾燥し増粘したノズル付近の乾燥増粘インクの量（乾燥増粘インクが存在する領域）はごくわずかいである。したがって、上述した処理ステップＳ４での空吐出動作時に消費するインクの量は少ない。よって、これを合わせて考えても、印字指示により印刷シーケンスに移行して画像形成動作（インク吐出動作）を開始する際に乾燥増粘インクの除去を行う場合でも、乾燥増粘インクの除去に要するインク消費量は抑制される。

次に、画像形成動作（インク吐出動作）が終了し、更にヘッドヒータの通電をＯＦＦにした後におけるノズル状態維持動作について説明する。
上述したように、待機状態のまま１０分が経過したときにヘッドヒータ３０への通電をＯＦＦにすれば、インクを加熱したままと比較するとノズル近傍のインクの増粘スピードは遅くなるが、それでも徐々に増粘が進んでいく。このまま増粘が進むと、いずれノズル近傍のインクが乾燥によって増粘しすぎて吐出できなくなってしまう目詰まりが発生するおそれがある。

目詰まりが発生する状態になってしまうと、空吐出動作による乾燥増粘インクの排出（空吐出）もできなくなるため、吸引キャップ１２５によりノズル面のノズルからインクを吸引して、増粘したインクを強制排出しなければならない。吸引キャップ１２５による強制吸引動作において、本実施形態のインクジェットプリンタでは、例えば、１ヘッド当たり２［ｃｃ］のインクを消費する必要がある。なお、２［ｃｃ］のインク吸引後、ヘッド面はワイパー部材１２４によってワイピングされ、ヘッド面が清掃されるとともに、ノズルにインクのメニスカスが張られて、吐出可能な状態となる。

このように、吸引キャップ１２５によるインクの強制吸引動作では、１ヘッド当たり２［ｃｃ］という多くのインクを消費しなければならない理由は、次の通りである。すなわち、インクの吐出ができない状態までインクが増粘している状況を回復させるためには、ノズル全体を一度に吸引する必要がある。そのため、増粘インクにより吐出できない状況になっているノズルから増粘インクがなくなるまでインクを強制吸引する間、吐出可能な状況である他のノズルからはインクが大量に排出される。そのため、インクの強制吸引動作では、１ヘッド当たり２［ｃｃ］という多くのインクの消費が必要となる。

したがって、インクの消費抑制のためには、可能な限り、吸引キャップ１２５によるインクの強制吸引動作を実施しないようにすることが重要であり、そのためには、増粘インクによって吐出できない状況に陥らないように、ノズル内のインクの粘度を維持することが求められる。

図７は、画像形成動作が終了し、更にヘッドヒータの通電をＯＦＦにした後におけるノズル状態維持動作について説明する。
本実施形態では、待機状態においてヘッドヒータ３０への通電をＯＦＦにした時から、次の印刷指示（液体吐出動作の指示）が入力されないまま６０分が経過した場合（Ｓ１１のＮｏ，Ｓ１２のＹｅｓ）、まず、ヒータ制御部３１４によりヘッドヒータ３０への通電をＯＮにする（Ｓ１３）。これにより、記録ヘッド２４内のインクの温度が所定の温度範囲内となるように加熱し、インクが吐出可能な粘度となるように低粘度化させる。

次の印刷指示（液体吐出動作の指示）が入力されないまま（Ｓ１４のＮｏ）、記録ヘッド２４の温度センサが示すヘッド温度が許容値以上になったら（Ｓ１５のＹｅｓ）、記録ヘッド２４内のインクの温度が所定の温度範囲内まで昇温されたと判断し、空吐出動作を実行する（Ｓ１６）。これにより、前回の空吐出動作時以降の時間経過の間に乾燥によって粘度が高まったインクが空吐出によって排出され、記録ヘッド２４内のインクの粘度が適正範囲内に保たれる。

ここで、仮に、上述したように、画像形成動作（印字のためのインク吐出動作）が終了して待機状態のまま１０分が経過したときにヘッドヒータ３０への通電をＯＦＦにせず、そのままヘッドヒータ３０への通電をＯＮにしておくと、１０分経過の時点で空吐出動作を実行したとしても、増粘インクにより吐出できない状況にならないようにインク粘度を維持するためには、その後も１０分間隔で、空吐出動作を繰り返し実行することが必要になる。

これに対し、本実施形態においては、画像形成動作（印字のためのインク吐出動作）が終了して待機状態のまま１０分が経過したときにヘッドヒータ３０への通電をＯＦＦにしていることで、その後は６０分間隔で、空吐出動作を繰り返し実行するだけで、インク粘度を維持することができる。

上述した空吐出動作時には、ノズルの目詰まりが発生していない状態であるため、すべてのノズルからほぼ均等にインクが吐出される。そのため、すべてのノズルから必要量のインクを排出するのにあたって、無駄にインクを排出させることになるノズルは存在せず、空吐出動作時のインク消費量は、インク強制吸引動作時と比べてはるかに少ない。例えば、本実施形態のインクジェットプリンタでは、１回の空吐出動作によって消費されるインクの量は、０．２［ｃｃ］であり、インク強制吸引動作時に比べて、数分の１から数十分の１に抑えられる。

次に、インク吐出動作を終了してからの待機時間と、空吐出動作によって正常な吐出動作が維持できるようにするための必要な液滴（インク滴）の数（空吐出滴数）との関係について説明する。
図８は、ケースＡからケースＣについて、待機時間と必要な空吐出滴数との関係を示したグラフである。
ケースＡは、画像形成動作（インク吐出動作）の終了後に、ヘッドヒータ３０への通電をＯＮにしたまま１０分が経過した後、空吐出動作を実行しないで、ヘッドヒータ３０への通電をＯＦＦにしたケースである。このケースＡでは、インク吐出動作を終了してからの待機時間が６０分を経過したとき、正常な吐出動作が可能になるまでに必要な空吐出滴数は、１ヘッド当たり１００００滴であった。

ケースＢは、画像形成動作（インク吐出動作）の終了後に、ヘッドヒータ３０への通電をＯＮにしたまま１０分が経過した後、空吐出動作を実行してから、ヘッドヒータ３０への通電をＯＦＦにしたケースである。なお、この空吐出動作時における空吐出滴数は１０００滴とした。このケースＢでは、インク吐出動作を終了してからの待機時間が６０分を経過したとき、正常な吐出動作が可能になるまでに必要な空吐出滴数は、１ヘッド当たり２０００滴であった。したがって、１０分経過後のヘッドヒータ３０への通電ＯＦＦの際、その前に空吐出動作を実行することによって、この空吐出動作を実行しない場合（ケースＡ）と比べて、トータルで、１ヘッド当たり７０００滴のインク消費を抑制することができる。

ケースＣは、画像形成動作（インク吐出動作）の終了後に、すぐに空吐出動作（１ヘッド当たり５００滴）を実行し、ヘッドヒータ３０への通電をＯＮにしたまま１０分が経過した後、空吐出動作（１ヘッド当たり１０００滴）を実行してから、ヘッドヒータ３０への通電をＯＦＦにしたケースである。このケースＣでは、インク吐出動作を終了してからの待機時間が６０分を経過したとき、正常な吐出動作が可能になるまでに必要な空吐出滴数は、１ヘッド当たり１０００滴であった。したがって、ケースＣによれば、ケースＡと比べると、トータルで、１ヘッド当たり７５００滴のインク消費を抑制することができ、ケースＢよりも更に１ヘッド当たり５００滴のインク消費を抑制することができる。

本明細書において、「液体を吐出する装置」は、液体吐出ヘッド又は液体吐出ユニットを備え、液体吐出ヘッドを駆動させて、液体を吐出させる装置である。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「液体を吐出する装置」は、液体が付着可能なものの給送、搬送、排紙に係わる手段、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、「液体を吐出する装置」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、「液体を吐出する装置」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。

前記「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。

前記「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、壁紙や床材などの建材、衣料用のテキスタイルなど液体が一時的でも付着可能であればよい。

また、「液体」は、液体吐出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３０［ｍＰａ・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。具体的には、「液体」は、インク、処理液、ＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料、結着剤、造形液、又は、アミノ酸、たんぱく質、カルシウムを含む溶液及び分散液なども含まれる。

また、「液体を吐出する装置」は、液体吐出ヘッドと液体が付着可能なものとが相対的に移動する装置があるが、これに限定するものではない。具体例としては、液体吐出ヘッドを移動させるシリアル型装置、液体吐出ヘッドを移動させないライン型装置などが含まれる。

また、「液体を吐出する装置」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。

また、「液体吐出ヘッド」とは、ノズルから液体を吐出・噴射する機能部品である。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」とは、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である。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、上述した実施形態のように、記録ヘッド２４とサブタンク２５が一体化されている液体吐出ユニットがある。また、チューブなどで互いに接続されて、記録ヘッド２４とサブタンク２５が一体化されているものもある。ここで、これらの液体吐出ユニットのサブタンク２５と記録ヘッド２４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、上述した実施形態のように、記録ヘッド２４とキャリッジ２３と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、記録ヘッド２４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、記録ヘッド２４と走査移動機構が一体化されているものがある。また、液体吐出ユニットとして、図９に示すように、記録ヘッド２４とキャリッジ２３と主走査移動機構２７～２９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、図１０で示したように、サブタンク２５若しくは流路部品４４４が取り付けられた記録ヘッド２４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。

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とする。

また、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。

以上に説明したものは一例であり、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様Ａ）
液体吐出ヘッド（例えば記録ヘッド２４）と、液体吐出ヘッド内の液体（例えばインク）を加熱する加熱手段（例えばヘッドヒータ３０）とを備えた液体を吐出する装置（例えばインクジェットプリンタ１）であって、前記加熱手段で加熱された液体の吐出動作終了後、該加熱手段による加熱を停止させる加熱停止制御を行う制御手段（例えば制御部２００）を有し、前記制御手段は、前記加熱停止制御を行うとき、前記加熱を停止する前に、前記液体吐出ヘッドから液体を空吐出させる空吐出動作を実行することを特徴とする。
本態様によれば、加熱手段で加熱された液体の吐出動作が終了して待機状態になった後、加熱手段による加熱を停止させる。これにより、待機状態の間ずっと加熱手段による加熱が継続される場合と比べて、吐出孔付近の液体の乾燥による増粘化が抑制され、目詰まりを抑制できる。
ここで、待機状態になった後、単に加熱手段による加熱を停止させるだけでは、それまでの加熱による乾燥によって増粘した吐出孔付近の液体（乾燥増粘液体）が、その後、液体吐出ヘッド内に拡散して、乾燥増粘液体が存在する領域が広がっていく。乾燥増粘液体は、目詰まりを発生させない程度の粘度であっても、吐出品質に悪影響を及ぼすため、待機状態を終えて液体の吐出動作を開始する際、液体吐出ヘッド内から除去することが望まれる。このとき、乾燥増粘液体を除去するためには、乾燥増粘液体が存在する領域の液体全体（適正範囲内の粘度の液体も含む）を一体的に除去しなければならないところ、上述したように乾燥増粘液体が拡散して広い領域に存在すると、乾燥増粘液体を除去するために多くの液体を消費しなければならない。
そこで、本態様では、待機状態になった後、加熱手段による加熱を停止させるのに先立って、液体吐出ヘッドから液体を空吐出させる空吐出動作を実行する。これにより、加熱手段による加熱を停止させる段階で、それまでの加熱による乾燥によって増粘した吐出孔付近の乾燥増粘液体を、空吐出動作によって除去することができる。したがって、加熱手段による加熱の停止後に乾燥増粘液体が拡散することが抑制される。その結果、待機状態を終えて液体の吐出動作を開始する際、乾燥増粘液体の除去を行うにしても、より狭い領域の液体を除去すればよく、前記の空吐出動作時に消費する液体量を合わせても、乾燥増粘液体の除去に要する液体の消費量を抑制することができる。

（態様Ｂ）
前記態様Ａにおいて、前記加熱停止制御は、前記吐出動作終了後、前記加熱手段により前記液体吐出ヘッド内の液体を加熱した状態で吐出動作を行うことなく所定時間が経過したら、該加熱手段による加熱を停止させるものであることを特徴とする。
本態様によれば、待機状態になってから加熱をした状態のまま所定時間が経過した後に、加熱手段による加熱を停止させる。そのため、加熱手段による加熱を停止させる段階で、それまでの加熱による乾燥によって増粘した吐出孔付近の乾燥増粘液体を、空吐出動作によって除去することができる。したがって、加熱手段による加熱の停止後に乾燥増粘液体が拡散することが抑制される。その結果、待機状態を終えて液体の吐出動作を開始する際、乾燥増粘液体の除去を行うにしても、より狭い領域の液体を除去すればよく、前記の空吐出動作時に消費する液体量を合わせても、乾燥増粘液体の除去に要する液体の消費量を抑制することができる。

（態様Ｃ）
前記態様２において、前記加熱停止制御は、前記加熱手段で加熱された液体の吐出動作終了後、第一空吐出動作を実行し、その後、該加熱手段により前記液体吐出ヘッド内の液体を加熱した状態で吐出動作を行うことなく所定時間が経過したら、第二空吐出動作を実行し、その後、前記加熱手段による加熱を停止させるものであることを特徴とする。
本態様によれば、上述したケースＣのとおり、乾燥増粘液体の除去に要する液体の消費量を更に抑制することが可能である。

（態様Ｄ）
前記態様Ｃにおいて、前記第一空吐出動作時に空吐出される液体の量は、前記第二空吐出動作時に空吐出される液体の量よりも少ないことを特徴とする。
本態様によれば、上述したケースＣのとおり、乾燥増粘液体の除去に要する液体の消費量を更に抑制することが可能である。

１ ：インクジェットプリンタ
２ ：画像形成部
３ ：副走査搬送部
４ ：給紙部
５ ：用紙
２３ ：キャリッジ
２４ ：記録ヘッド
２５ ：サブタンク
２６ ：インクカートリッジ
３０ ：ヘッドヒータ
１２１ ：維持回復機構
１２２ ：保湿用キャップ
１２４ ：ワイパー部材
１２５ ：吸引キャップ
１２６ ：空吐出受け部材
２００ ：制御部
２０８ ：ヘッド駆動制御部
２０９ ：ヘッドドライバ
３１４ ：ヒータ制御部
Ｎ ：ノズル

特開２００７－３１３６５４号公報

Claims (2)

1. 液体吐出ヘッドと、
   液体吐出ヘッド内の液体を加熱する加熱手段とを備えた液体を吐出する装置であって、
   前記加熱手段で加熱された液体の吐出動作終了後、該加熱手段による加熱を停止させる加熱停止制御を行う制御手段を有し、
   前記加熱停止制御は、前記加熱手段で加熱された液体の吐出動作終了後、第一空吐出動作を実行し、その後、該加熱手段により前記液体吐出ヘッド内の液体を加熱した状態で吐出動作を行うことなく所定時間が経過したら、第二空吐出動作を実行し、その後、前記加熱手段による加熱を停止させる制御であることを特徴とする液体を吐出する装置。
2. 請求項１に記載の液体を吐出する装置において、
   前記第一空吐出動作時に空吐出される液体の量は、前記第二空吐出動作時に空吐出される液体の量よりも少ないことを特徴とする液体を吐出する装置。

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