(57)【要約】【課題】従来の光硬化性インクを用いる画像記録装置は、インクを硬化させる活性光（紫外線）を照射するランプが待機中（非記録動作時）でも点灯させており、ランプ消灯時でも自然光が記録ヘッドに照射されて、ノズルが目詰まりするという問題がある。【解決手段】本発明は、複数のノズルから活性光の照射により硬化する光硬化性インクによるインク滴を搬送される記録媒体へ吐出し画像記録する装置であり、非吐出時のノズルの開口近傍に対して、活性光の照射が行われている場合に、酸素ガスを供給して記録ヘッドのノズル開口近傍の雰囲気を光硬化性インクが硬化しない酸素濃度に設定することを特徴とする画像記録装置及びその駆動方法である。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性光の照射により硬化する光硬化性インクによるインク滴を搬送される記録媒体へ吐出する複数のノズルを有する記録ヘッドと、
前記記録ヘッドの搬送下流側に配設され、前記記録媒体に着弾した前記インク滴に活性光を照射して、該インク滴を硬化する光照射部と、
非吐出時の前記ノズルの開口近傍に対して、酸素ガスを供給して前記記録ヘッドのノズル開口近傍の雰囲気を空気の酸素濃度より高く設定する酸素ガス供給部と、
を具備することを特徴とする画像記録装置。
【請求項２】
前記画像記録装置において、
さらに、前記ノズルの開口近傍に対して、窒素供給する窒素供給部を備え、
前記ノズルのインク吐出による画像記録開始前に、前記ノズルの開口近傍の酸素濃度を低くすることを特徴とする請求項１に記載の画像記録装置。
【請求項３】
前記画像記録装置において、
さらに、前記記録ヘッドにおける前記ノズルの開口の前記インクを排除するクリーニング処理を実施するメンテナンス部を具備し、
前記ノズルのインク吐出による画像記録開始前に、前記ノズルの開口近傍の酸素濃度を低くすると共に、前記ノズルの開口のクリーニング処理を行うことを特徴とする請求項1に記載の画像記録装置。
【請求項４】
前記画像記録装置において、
さらに、前記記録ヘッドにおける前記ノズルの開口の前記インクを排除するクリーニング処理を実施するメンテナンス部を具備し、
前記ノズルのインク吐出による画像記録開始前に、前記ノズルの開口近傍への酸素ガス供給を停止して酸素濃度を下げると共に、前記ノズルの開口のクリーニング処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の画像記録装置。
【請求項５】
前記画像記録装置において、
さらに、前記記録ヘッドの全体を上方から覆い、前記酸素ガス供給部による酸素ガス供給口が前記ノズルの位置よりも高い位置に設けられ、供給された酸素ガスの外部への拡散を抑制し、前記ノズル開口近傍の酸素濃度を所望する濃度まで設定可能にするヘッドカバーを備えることを特徴とする請求項２に記載の画像記録装置。［
【請求項６】
前記画像記録装置の前記ヘッドカバーにおいて、
前記窒素供給部の供給口が前記酸素ガス供給部の供給口よりも、重力方向で上方に設けられることを特徴とする請求項５に記載の画像記録装置。
【請求項７】
前記画像記録装置において、
前記光硬化性インクには、ラジカル重合反応形インクが用いられ、前記活性光が紫外線であることを特徴とする請求項１に記載の画像記録装置。
【請求項８】
異なる色の光硬化性インクをそれぞれのノズルからインク滴を吐出して記録媒体に画像を記録する複数の記録ヘッドと、前記記録ヘッドにおける前記ノズルの開口の前記インクを排除するクリーニング処理を実施するメンテナンス部とが交互に、記録媒体の搬送方向に沿って配列される画像記録部と、
前記ノズルの前方を通過するように記録媒体を搬送する搬送部と、
前記画像記録部の搬送方向の下流に配設され、前記記録媒体に着弾したインク滴を硬化する活性光を照射する光照射部と、
非吐出時の前記ノズルの開口近傍に対して、酸素ガスを供給して前記記録ヘッドのノズル開口近傍の雰囲気を空気の酸素濃度より高く設定する酸素ガス供給部と、
前記記録ヘッドの全体を上方から覆い、前記酸素ガス供給部による酸素ガス供給口が前記ノズルの位置よりも高い位置に設けられ、供給された酸素ガスの拡散を防止し、前記ノズル開口近傍の酸素濃度を所望する濃度まで設定可能にするヘッドカバーと、
を具備することを特徴とする画像記録装置。
【請求項９】
異なる色の光硬化性インクをそれぞれのノズルからインク滴を吐出して記録媒体に画像を記録する複数の記録ヘッドと、前記記録ヘッドにおける前記ノズルの開口の前記インクを排除するクリーニング処理を実施するメンテナンス部と、前記記録ヘッド毎に搬送方向の下流にそれぞれ配設され、前記記録媒体に着弾したインク滴を硬化する活性光を照射する光照射部と、がインク色毎に組となって、記録媒体の搬送方向に沿って配列される画像記録部と、
前記ノズルの前方を通過するように記録媒体を搬送する搬送部と、
非吐出時の前記ノズルの開口近傍に対して、酸素ガスを供給して前記記録ヘッドのノズル開口近傍の雰囲気を空気の酸素濃度より高く設定する酸素ガス供給部と、
前記記録ヘッドの全体を上方から覆い、前記酸素ガス供給部による酸素ガス供給口が前記ノズルの位置よりも高い位置に設けられ、供給された酸素ガスの外部への拡散を抑制し、前記ノズル開口近傍の酸素濃度を所望する濃度まで設定可能にするヘッドカバーと、
を具備することを特徴とする画像記録装置。
【請求項１０】
複数のノズルから活性光の照射により硬化する光硬化性インクによるインク滴を搬送される記録媒体へ吐出し画像記録する画像記録装置の駆動方法であって、
非吐出時の前記ノズルの開口近傍に対して、酸素ガスを供給して前記記録ヘッドのノズル開口近傍の雰囲気を空気の酸素濃度より高く設定することを特徴とする画像記録装置の駆動方法。
【請求項１１】
前記画像記録装置の駆動方法において、
前記ノズルのインク吐出による画像記録開始前に、前記酸素ガスの供給を停止して、前記ノズルの開口近傍の酸素濃度を空気の濃度まで低下させた後、画像記録を開始させることを特徴とする請求項１０に記載の画像記録装置の駆動方法。
【請求項１２】
前記画像記録装置の駆動方法において、
前記ノズルのインク吐出による画像記録開始前に、前記酸素ガスの供給から窒素ガスの供給に切り換えて、前記ノズルの開口近傍の酸素濃度を低下させた後、画像記録を開始させることを特徴とする請求項１０に記載の画像記録装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録媒体に光硬化性インクを吐出して画像を記録する画像形成装置及びその駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、簡便且つ安価に画像を形成できるものとして、記録媒体にインクを吐出して画像を記録させる画像記録装置、所謂インクジェットプリンタが数多く用いられている。この画像記録装置は、記録媒体の幅方向に多数のノズルが並べられた記録ヘッドを備えている。そのノズル列の前方を記録媒体が搬送され、通過する際に、ピエゾ素子やヒータでヘッドからインク滴を記録媒体に吐出して、記録媒体に画像が記録される。記録媒体としては、インクが吸収される記録紙や、インクが吸収されない樹脂からなるフィルム等がある。
【０００３】
このフィルムに画像を記録するために用いられるインクとしては、例えば、紫外線等の活性光を照射して硬化する光硬化性インクがある。この光硬化性インクは、例えば、顔料と、高分子化合物の前駆体となるモノマー或いはオリゴマーと、光エネルギー（主に紫外線エネルギー）の照射によりラジカル（活性種）を発生して、このラジカルによってモノマー或いはオリゴマーの架橋反応或いは重合反応を進行させる光重合開始剤等と、を含んだ混合物として組成されており、これらは光の照射による架橋反応或いは重合反応によって硬化する。
【０００４】
このような光硬化性インクで記録する画像記録装置は、ソルベント系インクを用いる装置に比べて比較的低臭気であり、記録紙だけではなく、インク吸収性の無い記録媒体へも記録することができる点で近年、注目されている。
【０００５】
しかし、このような光硬化性インクは、インク内に硬化剤が入っているため、ノズル開口近傍に紫外線が照射されると、その開口部分を塞いでしまうように固まり、回復不可能な目詰まりが生じてしまう問題がある。
【０００６】
このノズルの目詰まりの問題に対して、例えば特許文献１では、ノズルプレート自体に遮光性を持たせ、且つノズル開口近傍にインク撥水性の共析メッキ層を形成する。この構成により、非インク滴吐出状態では、共析メッキ層の撥水性によりインクが圧力発生室の奥に後退され、また紫外線がノズルプレートに遮断される。これにより、ノズル開口や流路形成基板内での紫外線によるインクの硬化が防止できる。また、特許文献２においては、紫外線硬化型インクにグリセリンなどの脂肪族多価アルコールを添加し、ノズル開口近傍では硬化し難くする技術が提案されている。
【０００７】
さらに、特許文献３では、記録媒体に着弾したインク滴が照射手段によって照射される箇所に、活性光硬化性インクに対して不活性な不活性ガスを供給することで、インク滴が着弾した後のインク滴の広がりを抑え、高精細な画像を活性光硬化性インクで形成することを提案している。
【特許文献１】特開平１１−１０８７４号公報
【特許文献２】特開平８−４８９２２号公報
【特許文献３】特開２００３−２８５４２３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述した光硬化性インクは、ある一定量以上の紫外線が照射されると、まずインク中の光開始剤が紫外線を吸収してラジカルを発生させて、反応性オリゴマー・モノマーの重合反応を起こし、瞬時に硬化塗膜を形成する特徴がある。
【０００９】
また紫外線を出射するＵＶランプは、定格（１００％）の輝度を安定的に得るためには、点灯開始から１０分程度の経過時間を要する。このため、通常、装置が起動していれば非記録時でもランプの電源はオンして点灯状態を維持させている。
【００１０】
また光硬化性インク用の記録媒体として、表面に光沢を有し反射率が高い、例えばフィルム等を用いる場合もある。この時、紫外光ランプから照射された紫外線は、フィルム表面で反射して、ノズルやその近傍に反射光として照射されて、ノズル開口内のインクを硬化させてしまい回復不可能な目詰まりを生じるという問題がある。
【００１１】
さらに、ランプの電源オフ時であっても、画像記録装置の設置場所によっては、自然光に含まれる微小な紫外線がフィルムで反射して、記録ヘッドのノズルに照射されることがあり、このような照射状態で長時間放置されていたならば、同様に目詰まりを発生させるおそれがある。
【００１２】
このような問題に対して、特許文献１では、図９（ａ）に示すように、ノズルプレート４１が遮光性を有し、かつノズル開口４２近傍にインク撥水性の共析メッキ層４３を設ける。このような構成によれば、図９（ｂ）に示すように、画像形成終了後に、ノズル開口４２近傍に存在するインク４４のメニスカスＭは、ノズル開口４２に形成された共析メッキ層４３の撥油性により圧力発生室の奥側に後退し、且つ紫外光がノズルプレート４１に遮断されるため、ノズル開口４２近傍のインク４４及び圧力発生室内のインクＫが受ける紫外光量は極めて少なくなり、硬化が長期間に亘り防止され、目詰まりが防止される。但し、この方法では記録ヘッドの製造工程が複雑になる。さらに、後退させたメニスカスを画像形成時のメニスカスの位置に保つのも、撥油性の高い部位で保持しなければならないため、安定してメニスカスを保持することは困難であると予想できる。
【００１３】
また、特許文献２では、紫外線硬化型インクにグリセリンなどの脂肪族多価アルコールを添加することが提案されている。これによれば目詰まりまでの時間を延長することはできるが、基本的には紫外線により硬化するため、自然光を含めて、ノズル開口近傍に紫外線が照射されれば、回復不可能な目詰まりを生じるという問題がある。
【００１４】
さらに、特許文献３では、非記録時に照射光が記録媒体で反射する場合があり、反射光がノズルに到達するため、ノズル及びその近傍にあるインクの硬化は防止できず、ノズルの目詰まりを防止することもできない。
【００１５】
そこで本発明は、簡易な構成の記録ヘッドを用いて、１ポジションによるメニスカスの記録ヘッドを採用した場合においても、ラジカル重合形インクによりランプ電源オフ時を含む非記録時に、ノズルに目詰まりのない画像記録装置とその駆動方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は上記目的を達成するために、活性光の照射により硬化する光硬化性インクによるインク滴を搬送される記録媒体へ吐出する複数のノズルを有する記録ヘッドと、前記記録ヘッドの搬送下流側に配設され、前記記録媒体に着弾した前記インク滴に活性光を照射して、該インク滴を硬化する光照射部と、非吐出時の前記ノズルの開口近傍に対して、酸素ガスを供給して前記記録ヘッドのノズル開口近傍の雰囲気を空気の酸素濃度より高く設定する酸素ガス供給部とを備える画像記録装置を提供する。
【００１７】
さらに、複数のノズルから活性光の照射により硬化する光硬化性インクによるインク滴を搬送される記録媒体へ吐出し画像記録する画像記録装置の駆動方法であって、 非吐出時の前記ノズルの開口近傍に対して、酸素ガスを供給して前記記録ヘッドのノズル開口近傍の雰囲気を空気の酸素濃度より高く設定する画像記録装置の駆動方法を提供する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、簡易な構成の記録ヘッドを用いて、１ポジションによるメニスカスの記録ヘッドを採用した場合においても、光硬化性インクによりランプ電源オフ時を含む非記録時に、ノズルに目詰まりのない画像記録装置とその駆動方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。  
図１は、本発明の第１の実施形態による画像記録装置として、インクジェット型プリンタを一例にとって、その概念的な構成例を示す。尚、記録媒体の搬送される方向を副走査方向又はＸ方向と、これと直交する方向を主走査方向又はＹ方向又は記録媒体の幅方向と定義している。本実施形態において、画像記録装置に用いられる光硬化性インクは、紫外線硬化性インクの中でもラジカル重合形であるものとし、光重合反応性樹脂、光重合開始剤、着色料および助剤で成り立っている。また、このインクを硬化させる活性光としては、紫外線（又は紫外領域にある光）を例としている。また、記録媒体は紙又はフィルム等とする。
【００２０】
この画像記録装置は、主として、記録媒体を搬送する搬送機構１と、画像を記録する画像記録部２とで構成される。  
搬送機構１は、２つのローラ３ａ，３ｂに回転可能に掛け渡された環状の無端ベルト４からなるベルトプラテンとして構成され、図示しないモータ等の駆動機構により回転され、記録媒体を搬送する。
【００２１】
また、この無端ベルト４は、ゴム材料等により形成され、空気を通過させる構造、例えば、多数の孔が開口され、無端ベルト４下方に設けられた図示しない負圧手段が設けられており、吸引により記録媒体が無端ベルト４に吸着された状態で搬送され、画像記録部２のノズル吐出口前方を通過する。
【００２２】
さらに、画像記録部２は、複数例えば、４つの記録ヘッド５が固定され、それぞれに異なる４色（例えば、５Ｋ：Black、５Ｃ：Cyan、５Ｍ：Magenta、５Ｙ：Yellow）のインク滴をそれぞれ吐出して、搬送される記録媒体上に着弾させて、カラー画像を形成する。
【００２３】
この画像記録部２は、４つの記録ヘッド５Ｋ，５Ｃ，５Ｍ，５ＹがX方向に上流側から間にメンテナンスステーション６（６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ）をそれぞれに挟んで配列されて一体的に構成される。これらのメンテステーション６は、図示しない機構により、必要に応じて記録ヘッド５の真下、即ちノズル面に対向するように移動して、メンテナンス処理を施すことができる。
【００２４】
この画像記録部２の下流側は、各記録ヘッド５が吐出した記録媒体上のインクを硬化させるための光照射部となる紫外線（ＵＶ）ランプユニット（以下、ＵＶランプと称する）７が設けられている。これらのうち、記録ヘッド５は、インクジェット用ヘッドであり、ＵＶランプとしては、例えばフュージョンＵＶシステムズ・ジャパン株式会社製のＤバルブを用いてもよい。図２には、このＤバルブの特性を示す。
【００２５】
さらに、これらの記録ヘッド５及びメンテナンスステーション６を覆うようにヘッドカバー８が設けられている。このヘッドカバー８の上流側の側面上方には、酸素ガス供給口９が設けられており、チューブ等により酸素ガスボンベ又は酸素富化膜を利用した酸素ガス供給システム１０に連結されている。また、画像記録部のほぼ中心となる記録ヘッド５Ｍには、酸素濃度計１１が取り付けられている。このヘッドカバー８は、酸素ガス供給システム１０から供給された酸素ガスによる雰囲気を作りだし、ヘッド周囲が所望する酸素濃度となるように作用する。
【００２６】
一般的な紫外硬化性インクの光重合開始剤は、開始反応においてラジカルが発生するが、空気中の酸素がラジカルと反応することでラジカルが消費されてしまい、光硬化性インクの活性が酸素によって低減し、光硬化性インクが硬化しなくなる。
【００２７】
通常の空気の酸素濃度は約２１％であり、酸素濃度が約１５％以上あれば、光硬化性インクの活性は低減し始める。なお、本案において空気の酸素濃度とは、本案に用いられる酸素ガス供給機や窒素ガス供給機によって酸素濃度が影響されていない、画像記録装置外部の空気の酸素濃度を示すものとし、一般的には約２１％である。一方、重合反応による硬化には、酸素濃度の他に、ＵＶランプの照度も影響している。これは、ＵＶランプと記録ヘッドの位置関係、さらに、記録媒体の反射率によっても、ノズル開口近傍のインクの硬化度は影響される。つまり、酸素によって光硬化性インクの活性を下げ、硬化を阻害するよりも早く、ＵＶランプの照度が高いことで、重合反応が促進され、硬化は進行する場合がある。
【００２８】
つまり、ノズル近傍にあるインクのラジカル化した光重合開始剤の活性を低下させるには、常にすばやく効率よく光重合開始剤を酸素に接触させる必要がある。そのためには、通常の空気中の酸素濃度だけでは、不十分であり、空気中の酸素濃度約２１％以上の酸素濃度が必要となる。
【００２９】
一方、あまり酸素濃度を高くすると、紫外線によって発生するオゾン濃度が高くなってしまう。さらに、あまり高濃度の酸素は、人体に影響するといわれており、一般的に約３５％以下の濃度であれば、人体への影響は少ないとされている。
【００３０】
そこで、供給する酸素ガスの酸素濃度は、通常の空気の１．１〜１．７倍として、阻害開始濃度の１．５〜２．３倍である約２３〜３５％が安全で良い。本実施形態では、３０％とするが、使用する光硬化性インクの活性、ＵＶランプ７の照度、酸素ガス供給システム１０の性能等により適宜定めれば良い。
【００３１】
また酸素ガスの流量は、ヘッドカバー８の内容量、記録ヘッド５とヘッドカバー８との隙間から漏れ出る酸素ガスの流量等よりノズル周辺の酸素濃度が所望の時間で所望の濃度になる様に適宜定めれば良い。本実施形態では、流量２Ｌ／min程度としている。
【００３２】
ヘッドカバー８に供給された酸素ガスは、空気よりも重いため、記録ヘッドの上部から、下の方へ拡散移動する。酸素濃度計１１によりこれらの酸素濃度を管理する。
【００３３】
次に図３示すフローチャートを参照して、画像記録装置における画像記録について説明する。  
まず、画像記録装置本体の主電源を投入して起動し、初期化させる（ステップＳ１）。
【００３４】
次に酸素ガス供給システム１０により記録ヘッド５近傍へ酸素ガスの供給を開始する（ステップＳ２）。酸素濃度計１１による計測値が２５％に達するまで待機する（ステップＳ３）。
【００３５】
その後、計測値が２５％に達したならば（ＹＥＳ）、ＵＶランプ７の電源をオンして点灯させて発光を開始し（ステップＳ４）、点灯状態が安定するまで、１０分程度を画像記録待機とする（ステップＳ５）。この待機時間中は、酸素ガスが供給されている状態を維持するが搬送機構２は停止状態であり記録媒体も搬送されていない。また、ＵＶランプ７の照射側にシャッタを設けて、不要な紫外線が照射されないような構成としてもよい。しかし場合によって漏れた紫外線や自然光の紫外線がフィルム上で反射し、記録ヘッドのノズル周辺に到達する。ノズル開口近傍にある空気層とインクの界面であるメニスカス付近のインクは、反射された紫外線によって、開始反応が起こりラジカルが発生するが、あらかじめ供給されている酸素ガスの酸素がラジカルと反応して消費されてしまい、重合反応はそれ以上、進まない。よって、その反射した紫外線が入射されても、ノズル開口やその周辺において重合反応は促進されず、ノズルの目詰まりは発生しない。
【００３６】
その後、前記ステップＳ５でＵＶランプ７が点灯状態が安定したならば（ＹＥＳ）、酸素ガスの供給を停止し（ステップＳ６）、酸素濃度が予め定めた２１％程度まで下がるまで待機する（ステップＳ７）。
【００３７】
次に酸素濃度が所定値まで下がったならば（ＹＥＳ）、各メンテナンスステーション６を記録ヘッド５のノズル面に当接させて、ノズル周辺のインクを吸い取り、メンテナンス処理を行う（ステップＳ８）。ノズル周辺とは、ノズルの内部とノズルプレートの表面である。すなわち、記録ヘッドのノズル内部に入っていたインクを排出し、ノズルプレートの表面をワイピングしてクリーニングする。このとき排出されたインクは、酸素とラジカル化した光重合開始剤が反応し、紫外線が照射されても硬化できない状態となっている。この状態になっているインクは、ノズル近傍の空気と接している界面に存在するインクのみであるが、インクが対流することにより、ノズルの中のインクにまで影響する。よって、ノズル近傍で酸素に晒されていた時間にもよるが、最大、一般的なノズルプレートの厚み程度（本実施形態では約７５μm）まで影響する。つまり、最低でもノズルプレートの厚み内に存在するインクを排出すればよい。
【００３８】
この記録ヘッド５のメンテナンス処理終了の後、画像記録を開始する（ステップＳ９）。つまり、搬送機構により記録媒体が搬送され、記録ヘッド５は、画像信号に応じて記録媒体へインク滴を吐出し、画像を形成した後、ＵＶランプ７の下を通過させて、インクを硬化させる。その画像は記録媒体上に固定される。
【００３９】
次に連続して画像記録するか否かを判別し（ステップＳ１０）、そのまま画像記録される場合は、ステップＳ９に戻り継続して記録を行う。しかし、記録作業を継続させない場合には（ＮＯ）、記録作業は完了か否かを判断する（ステップＳ１１）。この判断で完了ではなく一旦、中断する場合（ＮＯ）、記録ヘッド５を待機状態として、ＵＶランプの点灯を継続させるため、前述したようにヘッド近傍に酸素を供給しつつ（ステップＳ１２）、ステップＳ５へ戻る。一方、画像形成が完了した場合には（ＹＥＳ）、ＵＶランプ７の電源をオフして消灯し（ステップＳ１３）、装置の主電源をオフして（ステップＳ１４）、一連の画像記録の処理ルーチンを終了する。尚、本実施形態では、ＵＶランプとして、例えばフュージョンＵＶシステムズ・ジャパン株式会社製のＤバルブが好適する。しかし、基本的には発光波長が２００nm〜５００nmの範囲内であり、特に３６０nm付近のランプであれば、同様の効果が得られる。また、本実施形態では、酸素供給濃度を約３０％としたが、酸素ボンベを用いて、濃度が１００％の酸素を供給しても、ヘッドカバーから漏れ出てくる酸素濃度が問題になるだけであり、酸素富化膜の変わりに、酸素ボンベで濃度１００％の酸素を供給しても、同様に効果を得ることができる。
【００４０】
以上説明したように、本実施形態によれば、非記録時にノズル近傍に酸素を供給して、ノズル近傍のインクの重合反応を阻害することで、ノズル目詰まりを防ぎ、画像記録にドット（着弾したインク滴）抜けのない、好適な記録が達成できる。
【００４１】
次に、本発明の第２の実施形態による画像記録装置について説明する。図４は、インクジェット型プリンタの概念的な構成例を示す斜視図である。  
前述した第１の実施形態においては、記録ヘッドの間にメンテナンスステーションを挟んで一体的に構成し、その下流側に１つのＵＶランプを配置した例であったが、本実施形態では、各記録ヘッド毎にメンテナンスステーションとＵＶランプを配置したものである。
【００４２】
尚、図４に示す構成部位において、前述した第１の実施形態の構成部位と同等の部位には同じ参照符号を付してその説明を省略する。
【００４３】
本実施形態の画像形成装置は、画像記録部２は、前述した４つの記録ヘッド５（５Ｋ，５Ｃ，５Ｍ，５Ｙ）が異なる色のインク滴をそれぞれ吐出して、搬送される記録媒体上に着弾させて、カラー画像を形成する。
【００４４】
この画像記録部２は、４つの記録ヘッド５（５Ｋ，５Ｃ，５Ｍ，５Ｙ）毎にX方向に上流側から間にメンテナンスステーション６（６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ）と、ＵＶランプ７（７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ）をそれぞれに挟んで配列されて一体的に構成される。これらは、ヘッドカバー８に覆われている。このヘッドカバー８の側面上方には、前述したように酸素を供給するための酸素供給口９が設けられており、酸素供給システム１０又は酸素ボンベからヘッド周囲が所望する酸素濃度となるように酸素が供給される。また、酸素濃度計１１のヘッドカバー８のほぼ中央に位置するメンテナンスステーション６ｃの上方でUVランプ７ｃの側面に取り付けられている。勿論、取り付け位置はこれに限定されるものではない。
【００４５】
これらのメンテステーション６は、図示しない機構により、必要に応じて各記録ヘッド５の真下、即ちノズル面に対向するように移動して、それぞれメンテナンス処理を施すことができる。ＵＶランプ7としては、前述したＤバルブを用いてもよい。インクは紫外線硬化性インクの中でもラジカル重合形である。このインクは光重合反応性樹脂、光重合開始剤、着色料および助剤で成り立っている。記録媒体は、インクが染み込まないフィルムを例としている。この例では、供給する酸素濃度は、約３０％、流量２Ｌ／min程度である。供給された酸素は、空気よりも重いため、ヘッドカバー８内で記録ヘッドの上部から、下方へ拡散するように移動する。
【００４６】
以上のように構成された画像記録装置によれば、ＵＶランプが各記録ヘッドの下流側にそれぞれ設けられているため、上流側のインクが硬化した後に次の下流側のインクが吐出されているため、インク間の混じりが無くなり、色のにじみが発生せず、鮮明な画像を記録することができる。また、１つの記録ヘッドにより吐出されたインクに対して硬化を行うため、１つ当たりのＵＶランプの紫外線の照射量が少なくても十分に硬化作用を実現できる。また、記録ヘッド５Ｋのみによる画像記録であれば、その隣接するＵＶランプ７ａの駆動だけで硬化を行うことができる。
【００４７】
尚、記録ヘッド５とＵＶランプ７の距離を近づけると、記録媒体や搬送ベルト表面での反射によるノズル近傍の重合反応が心配されるが、本発明のように、非記録時に酸素を供給して、ノズル近傍のインクの重合反応を阻害することで、ノズル目詰まりを防止して、記録された画像にドット抜けのない、快適な画像記録が実現できる。
【００４８】
次に、本発明の第３の実施形態による画像記録装置について説明する。図５は、インクジェット型プリンタの概念的な構成例を示す斜視図である。尚、図５に示す構成部位において、前述した第１の実施形態の構成部位と同等の部位には同じ参照符号を付してその説明を省略する。
【００４９】
この実施形態は、前述した第１の実施形態の構成にさらに、窒素供給システム２６を付与した構成である。ヘッドカバー８に酸素供給口９に加えて  窒素供給口２５を設け、図示しないチューブ等の配管により窒素供給システム２６と接続している。
【００５０】
この窒素供給口２５は、酸素供給口９よりも、重力方向で上方に開口する。これは、酸素の方が窒素よりも比重が重いため、窒素の供給口を上にした方が、より早く酸素と置換することができるためである。
【００５１】
本実施形態において窒素供給システムは、窒素ボンベとバルブで構成され、窒素ボンベで供給する窒素の濃度は、約１００％、流量２Ｌ／min以上とする。また酸素濃度を管理するための酸素濃度計１１は、第１の実施形態と同様に、メンテナンスステーション６ｂの上方で、記録ヘッド５Ｍの側面に取り付けられている。
【００５２】
次に図６に示すフローチャートを参照して、第３の実施形態における画像形成装置による画像記録について説明する。  
まず、画像記録装置本体の主電源（図示せず）をオンして起動し、初期化させる（ステップＳ２１）。次に、酸素供給システム１０により記録ヘッド５近傍へ酸素の供給を開始する（ステップＳ２２）。酸素濃度計１１による計測値が２５％に達するまで待機する（ステップＳ２３）。
【００５３】
その後、計測値が２５％に達したならば（ＹＥＳ）、ＵＶランプ７の電源をオンして点灯させて発光を開始し（ステップＳ２４）、点灯状態が安定するまで、１０分程度記録ヘッドの駆動開始を待機する（ステップＳ２５）。その間、フィルムは停止しており、酸素の供給は続いている。この時、ＵＶ光はフィルム又は搬送ベルト上で反射し、その反射光（紫外線２０を含む）が記録ヘッドのノズル周辺に到達する。この時、ノズル開口近傍にある空気層とインクの界面付近のインクは、反射光によって開始反応が起こりラジカルが発生するが、あらかじめ供給されていた酸素がそのラジカルと反応して消費してしまい、重合反応はそれ以上、進まない。この待機時間中は、前述した第１の実施形態と同様に、酸素が供給されているため、反射したＵＶランプによる紫外光が記録ヘッドのノズル周辺に到達しても、供給されている酸素が発生したラジカルと反応してインクは硬化せず、目詰まりは発生しない。
【００５４】
そして、１０分程度の待機によりＵＶランプ７が安定動作したならば（ＹＥＳ）、記録動作開始直前に酸素の供給を停止し、同時に窒素の供給を開始する（ステップＳ２６）。この窒素置換により、酸素濃度が２１％以下になったか否かを判断する（ステップＳ２７）。次に各メンテステーション６をそれぞれの記録ヘッド５の下に移動させて、第１の実施形態と同様に記録ヘッドのメンテナンス処理を行う（ステップＳ２８）。そのメンテナンス処理の終了と共に、窒素の供給を停止する（ステップＳ２９）。
【００５５】
次に、記録媒体を移動させつつ、記録ヘッド５を画像信号に従って駆動させてインクを吐出して記録媒体上に画像を形成し、さらに画像記録後にＵＶランプ７の下方を通過させる際にＵＶ光を照射してインクを硬化させて、画像を記録媒体上に固定させる（ステップＳ３０）。
【００５６】
さらに、次の記録媒体に連続して画像記録を行うか否かを判別して（ステップＳ３１）、連続して次の画像を記録媒体に記録する場合には（ＹＥＳ）、ステップＳ３０に戻り記録処理を継続する。一方、連続して画像記録を継続しない場合には（ＮＯ）、画像記録作業が完了か否かを判断する（ステップＳ３２）。画像記録作業が完了ではなく、一旦中断させる場合には（ＮＯ）、その間記録ヘッドの駆動を停止するが、ＵＶランプの点灯状態を維持させて、且つ記録ヘッド近傍に酸素を供給し（ステップＳ３３）、ステップＳ２５へ戻る。一方、画像記録は中断ではなく、完了させる場合には（ＹＥＳ）、ＵＶランプを消灯させて（ステップＳ３４）、装置の主電源をオフする（ステップＳ３５）。
【００５７】
以上のように、画像記録を行わず、装置が起動しＵＶランプが点灯している状態においては、ノズル近傍に所定の濃度になるように酸素を供給することにより、ノズル近傍におけるインクの硬化を防止してノズル目詰まりを防止し、さらに、画像記録開始時には窒素をノズル周辺に供給して酸素と置換させることにより、すぐに画像記録動作に移行でき、ノズルの目詰まりによるドット抜けのない、快適な画像記録が実現できる。
【００５８】
尚、本実施形態では酸素濃度を下げる手段として窒素を導入したが、これに限定されず、空気であっても同様の効果が得られる。この場合にはファンを設けるだけでよく、窒素ガス発生装置やボンベ等が不要となり、装置簡素化する。
【００５９】
次に、本発明の第４の実施形態による画像記録装置について説明する。  
図７に示すフローチャートを参照して、第４の実施形態における画像形成装置による画像記録について説明する。第４の実施形態における画像形成装置は、前述した第３の実施形態の画像記録装置と画像記録動作が異なっているが、装置構成は同等であり、構成部位には同じ参照符号を付して、構成の説明は省略する。  
まず、画像記録装置本体の主電源をオンして起動し初期化させた後（ステップＳ４１）、酸素供給システム１０により記録ヘッド５近傍へ酸素の供給を開始する（ステップＳ４２）。さらに、酸素濃度計１１による計測値が２５％に達するまで待機し（ステップＳ４３）、計測値が２５％に達したならば（ＹＥＳ）、ＵＶランプ７の電源をオンして点灯させて発光を開始し（ステップＳ４４）、点灯状態が安定するまで、１０分程度待機する（ステップＳ４５）。尚、前述したように、この待機中には、ＵＶランプ７のから照射され、記録媒体や搬送ベルトで反射した紫外線が記録ヘッドのノズル周辺に到達するが、酸素によりインクの硬化を防止し、ノイズの目詰まりは発生しない。
【００６０】
その後、ＵＶランプ７が点灯状態が安定したならば（ＹＥＳ）、酸素の供給を停止し（ステップＳ４６）、画像記録装置は画像記録の待機態勢に移行する。この記録開始直前に、酸素の供給を停止し、酸素濃度が予め定めた所定値、例えば２１％程度まで下がるのを待機する（ステップＳ４７）。
【００６１】
次に酸素濃度が所定値まで下がったならば（ＹＥＳ）、各メンテナンスステーション６を移動させて記録ヘッド５のノズル面に当接させて、ノズル周辺のインクを吸い取り、第１の実施形態と同等なメンテナンス処理を行う（ステップＳ４８）。この記録ヘッド５のメンテナンス処理終了の後、画像記録を開始する（ステップＳ４９）。画像記録は、搬送機構により記録媒体を搬送して、記録ヘッド５が画像信号に応じて記録媒体へインク滴を吐出し、画像を形成させた後、ＵＶランプ７の下を通過させて、インクを硬化させる。その画像は記録媒体上に固定される。
【００６２】
次に連続して画像記録するか否かを判断し（ステップＳ５０）、画像記録を継続する場合は（ＹＥＳ）、ステップＳ４９に戻り、同様に画像記録を行う。しかし、継続して画像記録をしない場合には（ＮＯ）、一旦、記録ヘッド５を待機状態として、ＵＶランプ７の点灯状態を継続させるため、前述したようにヘッド近傍に酸素を供給する（ステップＳ５１）。
【００６３】
その後、画像記録作業を完了するか否かを判断して（ステップＳ５２）、完了しないならば（ＮＯ）、ステップＳ４５に戻り、記録待機状態となる。また、画像記録作業を完了する場合には（ＹＥＳ）、この状態（ＵＶランプ７が点灯状態、酸素が供給されている状態）のまま予め定められた一定時間を維持した後に（ステップＳ５３）、ＵＶランプ７を消灯して照射を停止させて（ステップＳ５４）、装置の主電源をオフして（ステップＳ５５）、一連の画像記録の処理ルーチンを終了する。
【００６４】
以上のように、ステップＳ５３でＵＶランプ７が点灯、酸素が供給される状態を維持することにより、光開始剤をラジカル化させ、そのラジカルを酸素と反応させて、ノズル周辺のノズルプレートの厚み分のインクの重合力を消失させる。これにより、画像記録装置の主電源を切った後に、自然光中の紫外線の入射によるノズル近傍におけるインクの硬化を防止することができる。この処理により、画像記録装置の停止時に、自然光等の紫外線によるノズル近傍のインクの重合反応を阻害することでノズルの目詰まりを防ぎ、後に装置を稼働させた際にも、画像にドット抜けのない最適な画像を記録することができる。
【００６５】
次に、本発明の第５の実施形態による画像記録装置について説明する。  
図８に示すフローチャートを参照して、第５の実施形態における画像形成装置による画像記録について説明する。第５の実施形態における画像形成装置は、前述した第３の実施形態の画像記録装置と画像記録動作が異なっているが、装置構成は同等であり、構成部位には同じ参照符号を付して、構成の説明は省略する。
【００６６】
まず、画像記録装置本体の主電源（図示せず）をオンし起動させ初期化を行う（ステップＳ６１）。次に、酸素供給システム１０により記録ヘッド５近傍へ酸素の供給を開始する（ステップＳ６２）。この時、酸素濃度計１１による計測値が２５％に達するまで待機する（ステップＳ６３）。
【００６７】
その後、酸素濃度の計測値が２５％に達したならば（ＹＥＳ）、ＵＶランプ７の電源をオンして点灯させて発光を開始し（ステップＳ６４）、点灯状態が安定するまで、１０分程度記録ヘッドの駆動開始を待機する（ステップＳ６５）。
【００６８】
そして、１０分程度の待機によりＵＶランプ７が安定動作したならば（ＹＥＳ）、記録動作開始直前に酸素の供給を停止し、同時に窒素の供給を開始する（ステップＳ６６）。この置換により、酸素濃度が２１％以下になったか否かを判断する（ステップＳ６７）。次に酸素濃度が２１％以下になったら（ＹＥＳ）、各メンテステーション６をそれぞれの記録ヘッド５の下に移動させて、第１の実施形態と同様に記録ヘッド５のメンテナンス処理を行う（ステップＳ６８）。
【００６９】
次に記録媒体を移動しつつ、記録ヘッド５を画像信号に従って、駆動させてインク滴を吐出して記録媒体上に画像を形成する（ステップＳ６９）。その画像記録後、記録媒体がＵＶランプ７の下方を通過した際にＵＶ光を照射してインクを硬化させて、画像を記録媒体上に固定させる。
【００７０】
さらに、次の記録媒体に連続して画像記録を行うか否かを判別して（ステップＳ７０）、連続して次の画像を記録媒体に記録する場合には（ＹＥＳ）、ステップＳ６９に戻り記録処理を継続する。一方、継続して画像記録作業を行わない場合には（ＮＯ）、記録ヘッドの駆動を停止させ、ＵＶランプの点灯状態を維持し、且つ記録ヘッド近傍への窒素の供給を停止する（ステップＳ７１）。その後、画像記録作業を完了するか否かを判断して（ステップＳ７２）、画像記録作業が完了していなければ（ＮＯ）、一旦中断するものとして、ノズル近傍に酸素の供給を開始して（ステップＳ７３）、上記ステップＳ６５の待機状態となる。一方、画像記録を完了する場合には、ＵＶランプを消灯して照射を停止させて（ステップＳ７４）、装置の主電源をオフして（ステップＳ７５）、一連のシーケンス処理を終了する。
【００７１】
以上のように、画像記録を行わず、装置が起動しＵＶランプが点灯している状態においては、ノズル近傍に所定の濃度になるように酸素を供給することにより、ノズル近傍におけるインクの硬化を防止してノズル目詰まりを防止し、さらに、画像記録開始時には窒素をノズル周辺に供給して酸素と置換させることにより、すぐに画像記録動作に移行でき、ノズルの目詰まりによるドット抜けのない、最適な画像記録が実現できる。  
尚、本実施形態では酸素濃度を下げる手段として窒素を導入したが、これに限定されず、空気であっても同様の効果が得られる。この場合にはファンを設けるだけでよく、窒素ガス発生装置やボンベ等が不要となり、装置簡素化する。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の第１の実施形態による画像記録装置の概念的な構成例を示す斜視図である
【図２】第１の実施形態の画像記録装置に適用するＵＶランプの一特性例を示す図である。
【図３】第１の実施形態における画像形成装置による画像記録について説明するためのフローチャートである。
【図４】第２の実施形態による画像記録装置の概念的な構成例を示す斜視図である
【図５】第３の実施形態による画像記録装置の概念的な構成例を示す斜視図である
【図６】第３の実施形態における画像形成装置による画像記録について説明するためのフローチャートである。
【図７】第４の実施形態における画像形成装置による画像記録について説明するためのフローチャートである。
【図８】第５の実施形態における画像形成装置による画像記録について説明するためのフローチャートである。
【図９】従来のノズルプレートにおけるノズル開口近傍の断面構成を示す図である。
【符号の説明】
【００７３】
１…搬送機構、２…画像記録部、３ａ，３ｂ…ローラ、４…無端ベルト、５，５Ｋ，５Ｃ，５Ｍ，５Ｙ…記録ヘッド、６，６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ…メンテナンスステーション、７…紫外線ランプユニット（ＵＶランプ）、８…ヘッドカバー、９…酸素供給口、１０…酸素供給システム、１１…酸素濃度計。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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