JP2006264310A

JP2006264310A - 液体噴射装置

Info

Publication number: JP2006264310A
Application number: JP2006009143A
Authority: JP
Inventors: Tsunenobu Endo; 恒延遠藤
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2005-02-22
Filing date: 2006-01-17
Publication date: 2006-10-05
Anticipated expiration: 2026-01-17
Also published as: JP4677907B2

Abstract

【課題】吸収部材の表面付近に不揮発性溶質が蓄積されることを防止する。
【解決手段】被記録物３００へ液体を吐出する開口２６２を含む導電性を有するノズルプレート２６０を備えた記録ヘッド２１０と、ノズルプレート２６０の吐出する液体の軌道上で被記録物３００よりも遠方に配置されて被記録物３００へ着弾しなかった液体を吸収する吸収面を有する吸収部材４２０と、吸収部材４２０よりも高い毛細管力を有し、吸収面とは異なる接続面において吸収部材４２０に接触して吸収部材４２０に吸収された液体を吸収する廃液吸収材６００と、ノズルプレート２６０および吸収部材４２０の接続面の間に電位差Ｖを発生させ、ノズルプレート２６０から吐出された液体を電気的に吸収面に向かって引き付け、更に、吸収部材４２０の内部で液体中の溶質を吸収面から接続面に向かって電気泳動により引き付ける電位差発生手段７００とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は液体噴射装置に関する。より詳細には、液体噴射ヘッドに装着されたノズルプレートの開口から吐出させた液体を被記録物に付着させる液体噴射装置に関する。

液体噴射装置では、被記録物の周縁部に余白を残すことなく液体を付着させる場合に、被記録物および液体噴射ヘッドの不可避な位置ずれを見込んで、被記録物の寸法よりもやや広い領域に対して液体が噴射される。このため、被記録物の両側縁部および前後端部の近傍では、被記録物の存在しない領域に対しても液体が吐出されることになる。被記録物に付着し得ない液体を放置すると、液体噴射装置自体はもとより、被記録物上の予期せぬ領域やユーザの手等も汚染することがあるので、この種の余剰の液体を収集して貯蔵する技術が種々提案されている。

下記特許文献１には、被記録物に付着することなく飛来してプラテンに付着した液体を、プラテンとは別の廃液容器に誘導する仕組みが提案されている。
特開平１１−３２０８９１号公報

上記特許文献１に記載された液体噴射装置では、飛来した液体はプラテンに直接に受け止められる。このとき、プラテン表面にすでに液体が存在している状態で更に余剰の液滴を受け止めると、液滴が衝突したときの衝撃により飛沫が生じてプラテン周辺や被記録物が汚染される。そこで、特許文献１では、プラテンに貫通孔を設け、この貫通孔を介してプラテン内の液体を別途設けた廃液容器に誘導することが提案されている。

しかしながら、プラテン上への液体の付着量は一定ではないので、ときとして排出が追いつかずにプラテン上に滞留することがある。滞留した廃液に更に液滴が衝突すると液体の飛沫が生じて周囲が汚染される等の問題が生じる。また、プラテン上からの液体の排出が遅れると、液体の媒質が蒸発してプラテン上に不揮発性成分が残ることがある。プラテン上に不揮発性成分が蓄積されると、後に取り扱われる被記録物を汚染するという問題がある他、プラテン上の廃液流路表面に不整が生じるので廃液の流れが更に滞りやすくなるという問題も生じる。

そこで、前記した液体の飛沫発生を防止し、且つ、余剰の液体を吸収させる目的で、プラテン表面に多孔質材料による吸収部材を配置することが提案され、実施もされている。しかしながら、吸収部材は、それ自体が毛細管現象による吸引力を有する。従って、上記特許文献１に記載されている技術で液体を廃液吸収材に誘導することはできない。そこで、毛細管力がより高く、且つ、吸収容量のより大きな廃液吸収材を更に装備させ、吸収部材の吸収した液体を廃液吸収材に順次吸引させて吸収部材の飽和を防止することも提案されている。

下記特許文献２には、多孔質吸収部材を備えた液体噴射装置が開示されている。
特開２００４−２０２８６７号公報

特許文献２に開示された液体噴射装置はプラテンに収容された吸収部材を備え、被記録物に付着しなかった液体を吸収部材で受け止め、吸収させる。なお、この液体噴射装置では、更に、吸収部材の表面上に電極となる金属部材が配置され、液体を吐出する金属製ノズルプレートと電極との間に電界が形成される。ノズルプレートから吐出される液滴はノズルプレートと同極に帯電するので、自身と電界との間で作用するクーロン力により減速されることなく電極に向かい、やがて電極に吸着される。電極に吸着された液滴は最終的に吸収部材に吸収される。

上記のような電界の作用は、エアロゾルの収集を目的としている。即ち、エアロゾルとは、被記録物に付着することなく、また、プラテンに到達することもなく浮遊する液滴である。

記録精度向上への要求により、液体噴射装置から吐出される液滴は数ｐｌ程度にまで微細化されている。このような微細な液滴は質量が非常に小さいので、いったん吐出されると雰囲気の粘性抵抗等により運動エネルギーを急速に失う。例えば８pl未満の液滴は、大気中で３mm程度の行程を飛翔すると速度が略ゼロになる。被記録物および吸収部材の間隔とノズルプレートおよび被記録物のギャップとを加えた距離は３〜５ｍｍ程度あるので、被記録物に付着しなかった液滴の一部は、吸収部材に到達する前に運動エネルギーを失う。運動エネルギーを失った液滴は、重力加速度による落下運動と雰囲気の粘性抵抗力とが殆どつり合い、落下し切るまでに長い時間を要するようになる。

なお、液滴の到達距離を延ばす目的で吐出速度を上げると、液滴に作用する雰囲気の粘性抵抗の影響がさらに増して到達距離はかえって短くなる。また、吐出速度を高くすると、液滴がノズルプレートから離脱するときに生じるサテライト・インクと呼ばれる極端に微細な液滴も生じやすくなる。

更に、液体噴射装置では、フラッシングと呼ばれる動作が周期的に繰り返される。フラッシングは、被記録物の存在しない状態で液体噴射ヘッドを動作させ、液体をいわば空撃ちする動作である。このような動作により、吐出量の少ないノズルにおいて増粘した液体が除去される。ただし、このフラッシングに際して吐出される液体はフラッシングのためだけに消費され、被記録物への記録には寄与しないので、液体の消費を節約すべく小さな液滴が吐出される。また、フラッシングに要する時間は本来の記録動作のスループットを低下させることになるので、フラッシングでは短時間の内にすべてのノズルから液体を吐出させる。このようなフラッシング動作においても、大量のサテライト・インクが生じる。

上記のようなさまざまな現象の結果として生じたサテライト・インクの多くは、液体噴射ヘッド移動領域の周辺に浮遊してエアロゾルとなる。エアロゾルの一部は液体噴射装置の外部にまで浮遊し、液体噴射装置の周辺に付着する。また、エアロゾルの多くは、やがて液体噴射装置内の各部に付着する。ここで、プラテン等の被記録物の搬送経路にエアロゾルが付着した場合は、次に搬送される被記録物が汚染される。また、液体噴射装置の電気回路、リニアスケールあるいは各種光学センサ等にエアロゾルが付着した場合は、装置自体の誤動作を招くこともある。更に、エアロゾルが付着したものにユーザが触れると、ユーザの手も汚される。

前記のように、液体噴射装置においては、被記録物に付着することなくプラテンに到達する液体を吸収する目的で、多孔質材料により形成された吸収部材が用いられることがある。しかしながら、多孔質材料を用いた吸収部材は、それ自体にも毛細管現象による液体保持力があるので、一定量の液体が吸収部材内に保持され続ける。ところが、吸収部材の表面付近では保持された液体の揮発成分が蒸発するので、不揮発成分が表面付近に集中的に蓄積される。このため、吸収部材が目詰まりを起こして、飛沫を生じることなく液体を受け止めるという吸収部材の所期の機能が失われる場合がある。また、吸収部材の表面に蓄積される不揮発成分は多くの場合色素成分を含むので、これによって次に供給された被記録物が汚染されるという問題も生じる。

上記課題を解決するために、ひとつの形態として、被記録物へ液体を吐出する開口を含む導電性を有するノズルプレートを備えた液体噴射ヘッドと、ノズルプレートの吐出する液体の軌道上で被記録物よりも遠方に配置されて被記録物へ着弾しなかった液体を吸収する吸収面を有する吸収部材と、吸収部材よりも高い毛細管力を有し、吸収面とは異なる接続面において吸収部材に接触して吸収部材に吸収された液体を吸収する廃液吸収材と、ノズルプレートおよび吸収部材の接続面の間に電位差を発生させ、ノズルプレートから吐出された液体を電気的に吸収面に向かって引き付け、更に、吸収部材の内部で液体中の溶質を吸収面から接続面に向かって電気泳動により引き付ける電位差発生手段とを備える液体噴射装置が提供される。この液体噴射装置では、ノズルプレートと吸収部材との間に形成された電界によってエアロゾルが吸収部材に引きつけられ、更に、吸収部材内部に形成された電界により液体に含まれる溶質が廃液吸収材側に引きつけられる。従って、浮遊したままになるエアロゾルが減少されると共に、不揮発性溶質が吸収部材表面付近に集中的に蓄積されることがなくなる。

他の実施形態によると、上記液体噴射装置において、電位差発生手段が、接続面近傍で吸収部材に当接して接続面を位置決めする接続面側電極を含む。これにより、部品点数を増加させることなく、吸収部材を確実に位置決めすることができ、吸収部材から廃液吸収材へ液体を円滑に吸収させることができる。

また他の実施形態によると、上記液体噴射装置において、電位差発生手段が、ノズルプレートと吸収面との間に電位差を発生させて液体を電気的に吸収部材へ引き付ける空中電位差発生手段と、吸収部材の内部において、吸収面および接続面の間に電位差を発生させて、液体中の溶質を電気泳動により接続面側へ引き付ける吸収部材内電位差発生手段とを含む。これにより、エアロゾルを吸収部材に引きつけるための電界と、液体中の溶質を廃液吸収材側に引きつけるための電界を、それぞれ最適な条件で設定できる。

更に他の実施形態によると、上記液体噴射装置において、電位差発生手段が、吸収面に隣接して配置される吸収面側電極を含む。これにより、吸収部材表面の電位を適切に設定して、望ましい電界を容易に形成することができる。

更に他の実施形態によると、上記液体噴射装置において、電位差発生手段が、吸収面の裏面に隣接して配置される吸収面側電極を含む。これにより、吸収面側電極に液体が直接付着することがなくなり、所期の性能が長期間にわたって維持される。

また、他の形態として、被記録物へ液体を吐出する開口を含む導電性を有するノズルプレートを備えた液体噴射ヘッドと、ノズルプレートの吐出する液体の軌道上で被記録物よりも遠方に配置されて被記録物へ着弾しなかった液体を吸収する吸収面を有する吸収部材と、吸収部材よりも高い毛細管力を有し、吸収面とは異なる接続面において吸収部材に接触して吸収部材に吸収された液体を吸収部材から吸収する廃液吸収材と、一対の出力の間に電位差を発生する共通電位差発生手段と、ノズルプレートおよび吸収面の間に共通電位差発生手段の出力を印加させて液体を電気的に吸収部材へ引き付ける第１接続状態と、吸収面および接続面の間に共通電位差発生手段の出力を印加させて液体中の溶質を電気泳動により接続面側へ引き付ける第２接続状態とを選択的に実現する切替手段とを備える液体噴射装置が提供される。これにより、この液体噴射装置では、ノズルプレートと吸収部材との間に形成された電界によってエアロゾルが吸収部材に引きつけられ、更に、吸収部材内部に形成された電界により液体に含まれる溶質が廃液吸収材側に引きつけられる。従って、浮遊したままになるエアロゾルが減少されると共に、不揮発性溶質が吸収部材表面付近に集中的に蓄積されることがなくなる。更に、ひとつの電位差発生手段を切り換えて利用するので、部品点数を削減し、製品の低コスト化および小型化に寄与する。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態に示された特徴の組み合わせ全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、液体噴射装置のひとつの実施形態であるインクジェット式記録装置１１を概観する斜視図である。同図に示すように、このインクジェット式記録装置１１は、装置全体の基部となる下ケース２０と、下ケース２０と共に筐体を形成する上ケース２２と、下ケース２０の後部に装着されたホッパー１０と、下ケース２０の前面に形成された排出トレー３０とを備えている。また、このインクジェット式記録装置１１は、下ケース２０内に水平に配置されたプラテン４００と、プラテン４００の上方に配置されたキャリッジ２００とを内部に備えている。

上記のようなインクジェット式記録装置１１では、ホッパー１０に収容された被記録物３００が、図示されていない搬入部により１枚ずつプラテン４００上に送り出され、更に、図示されていない排出部により排出トレー３０に送り出される。また、このインクジェット式記録装置１１では、プラテン４００の上方で、キャリッジ２００が被記録物３００の搬送方向と直交する方向に往復移動する。従って、被記録物３００の搬送とキャリッジ２００の往復移動を交互に行うことにより、被記録物３００の上面全体をキャリッジ２００で走査でき、被記録物３００上の任意の領域で記録動作が行える。

図２は、図１に示したインクジェット式記録装置１１の内部機構１２を抜き出して示す斜視図である。同図に示すように、この内部機構１２は、後方に略鉛直に配置されたフレーム１００と、フレーム１００の両側端部から互いに平行に前方に延在する１対の側面部１１０、１１１とによって画成される領域の概ね内側に形成されている。

同図に示す通り、キャリッジ２００は、自身を貫通するガイド軸２２０に支持されている。ガイド軸２２０は、その端部を側面部１１０および側面部１１１に支持され、フレーム１００に平行に配置されている。従って、キャリッジ２００はガイド軸２２０に沿って水平に移動できる。

キャリッジ２００の後方では、１対のプーリ２４２、２４４と、プーリ２４２、２４４に掛けわたされたタイミングベルト２３０がフレーム１００の前面に配置されている。一方のプーリ２４４はキャリッジモータ２４６により回転駆動される。また、タイミングベルト２３０はキャリッジ２００の後部に結合されている。従って、キャリッジモータ２４６の動作に応じてキャリッジ２００を往復移動させることができる。

また、キャリッジ２００は、インクカートリッジ２５０を装荷されると共に、その下面に記録ヘッド２１０を備えている。記録ヘッド２１０は、インクを吐出するための開口を含む導電性材料のノズルプレート２６０を備えている。従って、インクは、キャリッジ２００から下方に向かって吐出される。

更に、キャリッジ２００は、テープ状の多芯ケーブル２７０を介して、フレーム１００後方の電子回路１２０に結合されている。多芯ケーブル２７０は、キャリッジ２００の移動に従って柔軟に撓むので、キャリッジ２００の往復移動を妨げることはない。

キャリッジ２００が通過する領域の下方には、プラテン４００が配置されている。プラテン４００は、キャリッジ２００の下方を通過する被記録物３００を下方から支持して、ノズルプレート２６０下面と被記録物３００上面との間隔を一定に維持する。また、プラテン４００の上面には陥没部４１０が形成されており、陥没部４１０に多孔質材料の吸収部材４２０が収容されている。吸収部材４２０は、被記録物３００の存在していない領域に対して記録ヘッド２１０から吐出されたインクを受け止める。ノズルプレート２６０と吸収部材４２０との間には、３〜５ｍｍ程度の間隔がある。

なお、稼働時間が経過するにつれて吸収部材４２０にはインクが付着する。このインクが付着した吸収部材４２０に被記録物３００が接触すると被記録物３００がインクにより汚染される。そこで、プラテン４００の上面には突起状の部位が形成され、被記録物３００を下方から持ち上げて、吸収部材４２０との間隔を保っている。

また、プラテン４００に内蔵された吸収部材４２０の吸収容量には限りがある。そこで、より大きな廃液吸収材６００がプラテン４００の下方に配置され、吸収部材４２０の一部がこれに接触している。廃液吸収材６００は、毛細管現象による液体吸収力の大きな材料が選択されており、接触した吸収部材４２０からインクを吸い取ることができる。

更に、プラテン４００の後方には搬送ローラ３１０が配置されている。搬送ローラ３１０は、フレーム１００の後方に配置された搬送モータ３２０により駆動されて回転し、図示されていない従動ローラと共働して被記録物３００をプラテン４００上に送り出す。前述の通り、キャリッジ２００は被記録物３００の搬送方向と直交する方向に往復移動できるので、被記録物３００の搬送とキャリッジ２００の往復移動を交互に行うと共に、キャリッジ２００下面の記録ヘッド２１０を断続的に作動させて、被記録物３００上の任意の領域に対してインクを吐出させ、付着させることができる。

また更に、プラテン４００に対して側面部１１０側にあたる側方には、キャップ部材５００が配置されている。キャップ部材５００は上下に移動でき、側面部１１０に近いホームポジションにキャリッジ２００が停止したときに上昇して、ノズルプレート２６０の表面を封止する。また、キャップ部材５００の内部はポンプユニット５１０に結合されており、ノズルプレート２６０表面に付着したインクを吸引できる。ポンプユニット５１０に吸引されたインクは、図示されていないパイプを介して、最終的に専用のキャップ側廃液吸収材に吸収される。

なお、プラテン４００とキャップ部材５００との間には、ワイピング手段５２０が配置されている。キャップ部材５００から開放されたキャリッジ２００がその上方を通過するとき、ワイピング手段５２０はノズルプレート２６０の下面を払拭して清浄にする。

図３は、上記インクジェット式記録装置１１におけるサテライト・インクおよび溶質の収集機構１３の構造と機能を模式的に示す図である。同図に示すように、電位差発生手段７００の一端に接続されたノズルプレート２６０には、インクを吐出する複数の開口２６２が形成されている。また、ノズルプレート２６０の下方には、プラテン４００、廃液吸収材６００が順次配置されている。

プラテン４００の陥没部４１０の内部には、吸収部材４２０が収容されている。ここで、吸収部材４２０は、その上面を、インクを受け止める吸収面としている。また、吸収部材４２０は、その一部をプラテン４００の底部に形成された孔に挿通されて下方に延在し、その下端近傍が接続面として廃液吸収材６００の上面に接している。なお、廃液吸収材６００は、吸収部材４２０に対して５〜２０ｍｍ程度の間隔で配置されている。

更に、吸収部材４２０の下端には接続面側電極４４０が装着されている。接続面側電極４４０は、電位差発生手段７００の他端に接続されて電位差の印加に寄与すると同時に、吸収部材４２０の下端を保持して位置決めする物理的な機能も兼ね備えている。

なお、接続面側電極４４０の材料としては、インクジェット式記録装置１１のインクに対して耐蝕性のある金属、例えば金、ステンレスまたはニッケル等、あるいは、銅等にこれらの金属をメッキしたものを例示することができる。

また、吸収部材４２０は表面抵抗が１０^８Ω以下の抵抗値を有する導電性材料で、材料としては、ポリエチレン、ポリウレタン等の樹脂に金属、炭素等の導電性材料を混入した上で発泡させたもの、ポリエチレン、ポリウレタン等の樹脂発泡材に金属、炭素等の導電性材料を付着させたもの、または、メッキしたもの等を用いることができる。また、ポリエチレン、ポリウレタン等の樹脂発泡材に電解質溶液を含浸させたものを吸収部材４２０として用いることもできる。

図３に示すサテライト・インクおよび溶質の収集機構１３において、ノズルプレート２６０にはインクを吐出する複数の開口２６２が形成されている。通常、ノズルプレート２６０の直下には、プラテン４００に下方から支持された被記録物３００が存在している。従って、ノズルプレート２６０から吐出された液滴２６８は被記録物３００に付着する。

一方、被記録物３００の縁部に余白無くインクを付着させようとした場合、被記録物３００の側縁部並びに先端及び後端において、一部の開口２６２の直下に被記録物３００が存在しないことがある。このような場合、開口２６２から吐出することによって液滴２６６に与えられた運動エネルギーは雰囲気の粘性抵抗により急速に失われ、一部の液滴２６６では吸収部材４２０に到達する遥か前に完全に失われる。また、液滴２６６の質量は非常に小さいので、重力加速度による落下運動と雰囲気による粘性抵抗力とが殆どつり合い、液滴２６６の落下速度は極めて遅くなる。こうして、ノズルプレート２６０の下方に浮遊するエアロゾルが発生する。

図３に示す収集機構１３では、ノズルプレート２６０と吸収部材４２０との間に電界Ｅ_１が、吸収面である吸収部材４２０上側表面と接続面である吸収部材４２０下端との間に電界Ｅ_２がそれぞれ形成されている。即ち、電位差発生手段７００の一端はノズルプレート２６０に、電位差発生手段７００他端は接続面側電極４４０に、それぞれ接続されており、両者の間には電位差Ｖが生じている。また、吸収部材４２０の接続面と吸収面との間には、吸収部材４２０の直流抵抗値に応じた電圧降下により電位差が生じている。従って、ノズルプレート２６０と吸収部材４２０の吸収面の間には、両者の電位差と距離に応じた電界Ｅ_１が形成される。また、吸収部材４２０の吸収面と接続面との間にも、両者の電位差と距離に応じた電界Ｅ_２が形成される。

このインクジェット式記録装置１１において開口２６２から押し出されるインクは、液滴２６６となる直前の瞬間に、ノズルプレート２６０から下垂するインク柱２６４となる。このとき、インク柱２６４の先端Ａとインク柱２６４付近Ｂのノズルプレート２６０下面との間でいわゆる避雷針効果が生じる。即ち、ここでいう避雷針効果とは、インク柱２６４の先端Ａ（図中では下端）を頂点とする頂角５０°から６０°の円錐形で包囲されるノズルプレート２６０表面の領域Ｂが液滴２６６の帯電に寄与することをいう。この避雷針効果により、液滴２６６は、インク柱２６４の水平断面積に対応する電荷よりも大きな電荷で帯電する。

インク柱２６４は、やがてノズルプレート２６０から離れて液滴２６６となるが、この液滴２６６は上記のような避雷針効果により蓄積された電荷ｑで帯電している。従って、電荷ｑを有する液滴２６６は、電界Ｅ_１からのクーロン力Ｆｅ（ｑＥ_１）により運動エネルギーを得て、減速されることなく下方に移動して吸収部材４２０に到達できる。

更に、吸収部材４２０の内部には電界Ｅ_２が形成されている。液体中の溶質はそれぞれの組成物に固有の電荷を有する。また、電荷を有するものは、電界中ではその荷電と反対の極に向かって移動する電気泳動を生じる。従って、接続面側電極４４０の極性が、吸収部材４２０内に含まれるインク中の溶質の電荷と逆になるように選択しておけば、溶質を接続面側電極４４０に引きつけることができる。こうして、図上の吸収部材４２０内に黒丸の分布で示すように、インク中の溶質を接続面側電極４４０に側に移動させることができる。

なお、吸収部材４２０の内部における有効な電気泳動は、吸収部材４２０に十分な量のインクが吸収されて電界Ｅ_２を形成する電極の間がインクの溶媒で結合された状態で発現する。一方、上記のインクジェット式記録装置１１が稼働し始めた当初は、吸収部材４２０に含まれているインクの量は僅かである。このため、稼働当初は有効な電気泳動が生じない場合がある。しかしながら、記録動作の継続により吸収部材４２０がある程度の量のインクを含むようになると、吸収部材４２０内において溶媒が連続して存在するようになるので、溶質が電気泳動により吸収部材４２０の内部へ移動され、吸収部材４２０の表面に溶質が集中的に蓄積されることが防止される。また、廃液吸収材６００に到達した溶質は吸収部材４２０から順次吸収される。従って、吸収部材４２０に溶質が残ることがなく、溶質の蓄積による吸収部材４２０の性能低下が防止される。

容量の限定された吸収部材４２０内部で溶質を接続面側電極４４０側に移動させることは、吸収部材４２０の吸収面付近の溶質が減少することを同時に意味する。従って、吸収部材４２０の吸収面で揮発性成分が蒸発しても、インク中の不揮発性成分である溶質が吸収面近傍に蓄積されることがなくなる。また、吸収部材４２０の接続面側では、強力な吸収力を有する廃液吸収材６００により、溶質は媒質ごと吸収される。従って、吸収部材４２０の下端に溶質が蓄積されることもない。なお、廃液吸収材６００の材料としては、パルプあるいは化学繊維の圧縮体、または、それに高分子吸収材を混入させたものを好適に用いることができる。

図４は、サテライト・インクおよび溶質の収集機構１３の他の実施形態を示す図である。なお、図３と共通の構成要素には共通の参照符号を付して、重複する説明を省いている。同図に示すように、この実施形態では、吸収部材４２０の上面に網状の吸収面側電極４３０が配置されている。また、ノズルプレート２６０および吸収面側電極４３０の間に電位差Ｖ_１を発生する空中電位差発生手段７１０と、吸収部材４２０の吸収面および接続面の間に電位差Ｖ_２を発生する吸収部材内電位差発生手段７２０との一対の電位差発生手段が個別に設けられている点に固有の特徴がある。

上記のような構造により、ノズルプレート２６０および吸収面側電極４３０の間の電界Ｅ_１と、吸収面側電極４３０および接続面側電極４４０の間の電界Ｅ_２を、それぞれ最適に設定することができる。従って、エアロゾルの吸収部材４２０への吸着と、吸収部材４２０内の溶質の接続面側への移動とをそれぞれ効率よく行うことができる。

なお、ここで用いる吸収面側電極４３０の材料としては、インクジェット式記録装置１１のインクに対して耐蝕性のある金属、例えば金、ステンレスまたはニッケル等、あるいは、銅等にこれらの金属をメッキしたものを例示できる。また、部材としては、これらの材料で形成された直径０．１ｍｍから０．５ｍｍ程度の線材あるいは板材を、０．５ｍｍから４ｍｍ程度の間隔で平行に並べたものあるいは格子状に組み合わせたものを使用できる。吸収面側電極４３０として用いる部材は、飛来したインクを吸収部材４２０の下部へと通過させるために十分な大きさの通過領域を有していることが好ましい。また、吸収部材４２０の材料としては、ポリエチレン、ポリウレタン等の樹脂を発泡させたものを例示できるが、これらに限定されるわけではない。

また、溶質収集動作は、インクジェット式記録装置１１の記録動作が終了した直後に実行されると効率がよい。そこで、溶質収集機構１３側に接続された電位差発生手段７２０を制御するタイマ（不図示）を設け、インクジェット式記録装置１１記録動作が終了した後数分から1時間程度の一定の期間、溶質収集機構１３を引き続き動作させ続けることが好ましい。これにより、インクジェット式記録装置１１の記録動作終了直後に吸収部材４２０からインクの溶質が取り除かれるので、その後長期間にわたって記録動作が実行されなかった場合でも、吸収部材４２０内に溶質成分が蓄積されることがない。

図５は、図４に示した実施形態における印加電界とエアロゾルの発生数との関係を示すグラフである。即ち、吸収部材内電位差発生手段７２０の出力を一定に保った状態で、空中電位差発生手段７１０によりノズルプレート２６０と吸収面側電極４３０との間にさまざまな強さの電界を形成して記録動作を行い、その結果発生したエアロゾルの発生量を測定してプロットした。測定に際しては、液滴の平均的な大きさを７ｐｌとして、Ａ４サイズの５枚の被記録物に対して印刷開始から７分３８秒の時間をかけて記録動作させ、更に、印刷開始後８分が経過するまでに計数できたエアロゾルの総数を８で割って、１分当たりのエアロゾル数とした。同図に示すように、全く電界がなかった場合に比較して、電界が２５ｋＶ／ｍを越えるとエアロゾル数は顕著に減少し始め、十分なエアロゾル収集が実施されたことが判る。

図６は、図５に示すグラフのエアロゾル数（縦軸）および印加電界（横軸）を対数表示化したグラフである。同図から判るように、印加電界を高くしていった場合にエアロゾル数の減少は続くが、その減少の割合は徐々に鈍くなる。また、印加電界が２５０ｋＶ／ｍを越える領域になると、減少の度合に乱れが生じており、投入された電力が必ずしも有効に活かされていないことが判る。

図７は、図４に示した実施形態の変形例を示す図である。同図に示すように、この収集機構１３は、単一の電位差発生手段７００と、切替信号による制御の下に電位差発生手段７００の出力先を切り替えることができる切替手段８００とを備えている。即ち、切替手段８００は、電位差発生手段７００が発生する電位差Ｖを、ノズルプレート２６０および吸収面側電極４３０の間と、吸収面側電極４３０および接続面側電極４４０の間とのいずれか一方に選択的に印加できる。

記録ヘッド２１０が稼働してノズルプレート２６０からインクが吐出されている期間とその直後の期間は、ノズルプレート２６０と吸収面側電極４３０との間に電位差Ｖが発生するように、切替信号により切替手段８００を第１の状態に遷移させる。このとき、ノズルプレート２６０と吸収面側電極４３０との間には電界Ｅ_１が発生するので、エアロゾルは吸収部材４２０に引きつけられる。

次いで、インクの吐出が終了した後は、吸収面側電極４３０と接続面側電極４４０との間に電位差Ｖが発生するように、切替信号により切替手段８００を第２の状態に遷移させる。このとき、吸収面側電極４３０と接続面側電極４４０との間に電界Ｅ_２が発生するので、インクに含まれる溶質が、吸収部材４２０の内部で接続面側に移動し、吸収面側では溶質が減少する。

このように、この実施形態では、単一の電位差発生手段７００をエアロゾルの収集と溶質の移動に切り替えて使用するので、コストのかかる電位差発生手段の実装数を減らすことができると同時に、インクジェット式記録装置１１の稼働に必要な電力を節約することもできる。

図８は、図７に示したサテライト・インクおよび溶質の収集機構１３の変形例を示す図である。同図において、他の図面と共通の構成要素には同じ参照符号を付して重複する説明を省いている。

同図に示すように、この収集機構１３は、プラテン４００内の吸収部材４２０に対して、プラテン４００の陥没部４１０の底に敷設された導体板により形成された吸収面側電極４３１が隣接している点に固有の特徴がある。換言すれば、この実施形態では、吸収面側電極４３１は、吸収部材４２０のノズルプレート２６０に対向した面の裏面に配置されている。また、ここで用いられる吸収部材４２０の材料は、導電性を有することが好ましい。その余の構成は、図７に示した実施形態と共通である。

この実施形態において、吸収面側電極４３１は、プラテン４００の陥没部４１０の底部を略全面にわたって覆っており、略同形状の吸収部材４２０がその上に重ねて収容されている。このように吸収部材４２０の下面全体が吸収面側電極４３１に触れ合っているので、吸収部材４２０と吸収面側電極４３１とが広い面積で電気的に接続されている。従って、仮に吸収部材４２０の内部構造に電気的に不連続な部分があったとしても、吸収部材４２０全体が吸収面側電極４３１と略等しい均一な電位となる。また、吸収面側電極４３１は、吸収部材４２０の裏面に配置されているのでインクが直接付着することがなく、所期の性能を長期間にわたって維持できる。

なお、吸収面側電極４３１の材料としては、インクジェット式記録装置１１のインクに対して耐蝕性のある金属、例えば金、ステンレスまたはニッケル等を例示できる。また、これらの材料の板材で作成した電極部材を用いる形態の他に、線材または箔材、あるいは、これらの金属でメッキした線材、板材または箔材、若しくは、これらの材料を組み合わせた網状または格子状に形成の部材でもよい。更に、プラテン４００の陥没部４１０に直接形成した導電性の塗膜層、メッキ層、厚膜層、薄膜層等であってもよい。

この実施形態においても、記録ヘッド２１０が稼働してノズルプレート２６０からインクが吐出されている期間とその直後の期間は、ノズルプレート２６０と吸収面側電極４３１との間に電位差Ｖが発生するように、切替手段８００を第１の状態に遷移させる。このとき、ノズルプレート２６０と吸収面側電極４３１との間には電界Ｅ_１が発生するので、エアロゾルは吸収部材４２０に引きつけられる。

次いで、インクの吐出が終了した後は、吸収面側電極４３１と接続面側電極４４０との間に電位差Ｖが発生するように、切替手段８００を第２の状態に遷移させる。このとき、吸収面側電極４３１と接続面側電極４４０との間に電界Ｅ_２が発生するので、インクに含まれる溶質が、吸収部材４２０の内部で接続面側に移動し、吸収面側では溶質が減少する。

以上詳細に説明したように、このインクジェット式記録装置１１は、その吸収部材４２０内のインクに含まれる溶質を、電界を利用して廃液吸収材６００側に移動させる機能を有する。従って、吸収部材４２０の表面に溶質が蓄積されることがなく、被記録物３００への記録に寄与しなかった不要なインクを円滑に吸収、廃棄することができる。

なお、本発明の実施形態となり得る液体噴射装置の具体例として、液晶ディスプレイ用カラーフィルタの製造における色材噴射装置、有機ＥＬディスプレイ、ＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等の製造における電極形成装置またはバイオチップ製造に使用する試料噴射ヘッド等をあげられるが、これらに限定されるわけではない。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加え得ることは当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

インクジェット式記録装置１１の全体を概観する斜視図。インクジェット式記録装置１１の内部機構１２近傍を示す斜視図。インクジェット式記録装置１１の収集機構１３を示す図。収集機構１３の他の実施形態を示す図。実施形態における印加電界とエアロゾル数との関係を示すグラフ。図５に示すグラフのエアロゾル数を対数表示化して示すグラフ。収集機構１３の更に他の実施形態を示す図。収集機構１３の更に他の実施形態を示す図。

符号の説明

１０ホッパー、１１インクジェット式記録装置、１２内部機構、１３収集機構、２０下ケース、２２上ケース、３０排出トレー、１００フレーム、１１０、１１１側面部、１２０電子回路、２００キャリッジ、２１０記録ヘッド、２２０ガイド軸、２３０タイミングベルト、２４２、２４４プーリ、２４６キャリッジモータ、２５０インクカートリッジ、２６０ノズルプレート、２６２開口、２６４インク柱、２６６、２６８液滴、２７０多芯ケーブル、３００被記録物、３１０搬送ローラ、３２０搬送モータ、４００プラテン、４１０陥没部、４２０吸収部材、４３０、４３１吸収面側電極、４４０接続面側電極、５００キャップ部材、５１０ポンプユニット、５２０ワイピング手段、６００廃液吸収材、７００電位差発生手段、７１０空中電位差発生手段、７２０吸収部材内電位差発生手段、８００切替手段

Claims

被記録物へ液体を吐出する開口を含む導電性を有するノズルプレートを備えた液体噴射ヘッドと、
前記ノズルプレートの吐出する液体の軌道上で前記被記録物よりも遠方に配置されて前記被記録物へ着弾しなかった液体を吸収する吸収面を有する吸収部材と、
前記吸収部材よりも高い毛細管力を有し、前記吸収面とは異なる接続面において前記吸収部材に接触して前記吸収部材に吸収された液体を吸収する廃液吸収材と、
前記ノズルプレートおよび前記吸収部材の前記接続面の間に電位差を発生させ、前記ノズルプレートから吐出された前記液体を電気的に前記吸収面に向かって引き付け、更に、前記吸収部材の内部で前記液体の溶質を前記吸収面から前記接続面に向かって電気泳動により引き付ける電位差発生手段と
を備える液体噴射装置。
前記電位差発生手段が、前記接続面の近傍で前記吸収部材に当接して前記接続面を位置決めする接続面側電極を含む請求項１に記載の液体噴射装置。
前記電位差発生手段が、
前記ノズルプレートと前記吸収面との間に電位差を発生させて前記液体を電気的に前記吸収部材へ引き付ける空中電位差発生手段と、
前記吸収部材の内部において、前記吸収面および前記接続面の間に電位差を発生させて、前記液体の溶質を電気泳動により前記接続面の側へ引き付ける吸収部材内電位差発生手段と
を含む請求項１に記載の液体噴射装置。
前記電位差発生手段が、前記吸収面に隣接して配置される吸収面側電極を含む請求項３に記載の液体噴射装置。
前記電位差発生手段が、前記吸収面の裏面に隣接して配置される吸収面側電極を含む請求項３に記載の液体噴射装置。
被記録物へ液体を吐出する開口を含む導電性を有するノズルプレートを備えた液体噴射ヘッドと、
前記ノズルプレートの吐出する液体の軌道上で前記被記録物よりも遠方に配置されて前記被記録物へ着弾しなかった液体を吸収する吸収面を有する吸収部材と、
前記吸収部材よりも高い毛細管力を有し、前記吸収面とは異なる接続面において前記吸収部材に接触して前記吸収部材に吸収された液体を前記吸収部材から吸収する廃液吸収材と、
一対の出力の間に電位差を発生する共通電位差発生手段と、
前記ノズルプレートおよび前記吸収面の間に前記共通電位差発生手段の出力を印加させて前記液体を電気的に前記吸収部材へ引き付ける第１接続状態と、前記吸収面および前記接続面の間に前記共通電位差発生手段の出力を印加させて前記液体の溶質を電気泳動により前記接続面の側へ引き付ける第２接続状態とを選択的に実現する切替手段と
を備える液体噴射装置。