JP2007125707A

JP2007125707A - 液体吐出装置

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Publication number: JP2007125707A
Application number: JP2005318027A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Togashi; 隆之富樫; Kaoru Momose; 薫百瀬
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2005-11-01
Filing date: 2005-11-01
Publication date: 2007-05-24
Anticipated expiration: 2025-11-01
Also published as: JP4774922B2

Abstract

【課題】液滴による機内汚れを好適に低減することができる液体吐出装置を提供すること
。
【解決手段】ノズル面３ａとプラテン部１１における吸収体２１との間には電界が形成さ
れ、電界の向きは一の走査パス内において所定のタイミングで反転される。用紙２の外縁
領域２４に吐出され、負極および正極にそれぞれ帯電されたメイン滴２５ａ、サテライト
滴２５ｂには、吸収体２１に向かう向きの静電力が時分割で作用し、そのミスト化が好適
に抑えられる。
【選択図】図４

Description

本発明は、インクジェットプリンタ、ディスプレー製造装置、電極形成装置、あるいは
、バイオチップ製造装置など、液体を吐出して描画等を行う液体吐出装置に関する。

従来、液体吐出装置として、紙への印刷に適したインクジェットプリンタ等が知られて
おり、一般的には、一定方向に往復動するキャリッジに、液体（インク）を微小なノズル
から吐出する吐出ヘッドを搭載した構成である。そして、用紙を一方向に送ると共に、用
紙の送り方向に垂直に吐出ヘッドを往復動（走査）させ、用紙上にインク滴を吐出して画
像を形成するものである。

インクジェットプリンタから吐出されるインク滴は近年その微小化が進んでおり、この
ような微小化されたインク滴は、空気抵抗の影響を受けて速度を失い、浮遊化した状態（
ミスト）になりやすい。そして、発生したミストは、キャリッジの移動によって発生する
気流に乗って機内中に広がり、いわゆる機内汚れという問題を引き起こす原因となる。

また、近年では、用紙の外縁部に余白を設けずに印刷をするいわゆる縁なし印刷を行う
インクジェットプリンタも出現し（例えば、特許文献１）、上述したミストの発生がより
顕著になっている。すなわち、縁なし印刷において用紙の外縁にはみ出して吐出されるイ
ンク滴は、用紙の裏面側に配設された吸収体（スポンジ等）で受けるようになっているが
、吸収体面までの到達距離の長さに起因してミスト化しやすくなっている。

このような課題に鑑みて、静電力の作用でミストの発生を抑えるようにしたインクジェ
ットプリンタが提案されている（例えば、特許文献２）。すなわち、このプリンタにおい
ては、ノズル開口の形成面（ノズル面）と吸収体面との間に電界を発生させることにより
、インク滴を帯電させると共に当該インク滴に静電力を作用させ、インク滴の強制的な誘
引を図っている。

特開２００２−１０３５８６号公報特開２００４−２１６８８７号公報

ところで、ノズルから吐出されるインク滴は、その吐出制御方法によっては、飛翔過程
において先導部（メイン滴）と後続部（サテライト滴）とに分裂することがある。そして
、このような場合において上述のような電界を発生させた場合には、メイン滴とサテライ
ト滴とが逆極性に帯電されるという知見が本願発明者らによって得られている。これによ
り、メイン滴には吸収体方向へ向かう加速力が働く反面、サテライト滴にはそれとは逆の
減速力が作用することになり、結果として、サテライト滴のミスト化を招いてしまうとい
う問題がある。

ところで、特許文献２には、ノズル面と吸収体面との間に発生させる電界の向きを周期
的に切り替えるようにした変形例についても開示がなされている。この場合、電界の向き
を反転させることで、既にミスト化したサテライト滴の誘引効果を期待できなくもない。

しかしながら当該変形例は、サテライト滴の回収を効果的に行うための積極的な手段を
なんら示すものではない。とりわけ、ミスト化したサテライト滴が、電界の反転を待たず
して吐出ヘッドの走査後方に生じる気流（上昇気流）に巻き込まれ、機内中に拡散、付着
してしまうのを抑えることはできない。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、液滴による機内汚れを好適に
低減することができる液体吐出装置を提供することを目的としている。

本発明は、液体を吐出するノズルを一面に有する吐出ヘッドと、前記吐出ヘッドを走査
させる走査手段と、前記一面と当該一面の対向領域との間に電界を発生させる電界発生手
段と、を備え、前記吐出ヘッドを走査させつつ、所定の吐出対象領域に前記液体を吐出す
る液体吐出装置であって、前記電界発生手段は、少なくとも前記一面が前記吐出対象領域
を通過する間のタイミングで、前記電界の向きを反転させることを特徴とする。

この発明の液体吐出装置によれば、電界の反転の直近において吐出された正負の両極性
に帯電した液滴について、吐出ヘッドの走査に係る気流の影響が及ぶ前に、時分割でこれ
を誘引することができる。かくして、液滴がミスト化され、さらに当該ミスト化された液
滴が機内中に拡散されるのを好適に抑えることができる。

また好ましくは、前記吐出対象領域が前記吐出対象物の配置領域およびその外周領域に
設定される前記液体吐出装置において、前記電界発生手段は、前記一面が前記外周領域を
通過する間のタイミングで、前記電界の反転を行うことを特徴とする。
この発明の液体吐出装置によれば、ミストの発生しやすい外周領域に対して吐出される
液滴について上述の効果を得ることができるので、いわゆる機内汚れをより効果的に低減
することができる。

また好ましくは、前記外周領域を前記吐出対象領域に含む前記液体吐出装置において、
前記一面の対向領域に、前記液体を収容可能な液体収容手段を備えることを特徴とする。
この発明の液体吐出装置によれば、外周領域において誘引された液滴を収容して、これ
を保持することができる。

また好ましくは、液体収容手段を備える前記液体吐出装置において、前記液体収容手段
は、導電性を有する吸収体を含んで構成されていることを特徴とする。
この発明の液体吐出装置によれば、液体収容手段を構成する吸収体が電気発生手段の一
部としての機能を有するようになるため、部品の共通化により装置構成を簡素化すること
ができる。

本発明は、液体を吐出するノズルを一面に有する吐出ヘッドと、前記一面の対向領域に
配設された前記液体を収容可能な液体収容手段と、前記吐出ヘッドを走査させる走査手段
と、前記一面と前記液体収容手段との間に電界を発生させる電界発生手段と、を備え、前
記液体収容手段に予備吐出を行う液体吐出装置であって、前記電界反転手段は、少なくと
も予備吐出を行うタイミングで、前記電界の向きを反転させることを特徴とする。

以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好まし
い種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定
する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。

まず、図１を参照して液体吐出装置の全体構成について説明する。
図１は、液体吐出装置の概略構成を示す斜視図である。

図１において、液体吐出装置としてのプリンタ１は、吐出対象物としての用紙２に液体
としてのインクを吐出して画像等の描画（印刷）を行う装置である。このプリンタ１は、
スチール板等で形成されたフレーム基体６と、インク滴を吐出する吐出ヘッド３と、吐出
ヘッド３を搭載するキャリッジ４と、キャリッジ４を一定の方向に往復動（走査）させる
ための走査機構５と、用紙２を搬送するための搬送ローラ１４と、吐出ヘッド３のメンテ
ナンスを行うメンテナンスユニット１６と、を備えている。ここで、フレーム基体６は、
その剛性と重量によって装置全体の土台をなすと共に、電気的なアースとしての機能も果
たしている。

吐出ヘッド３から吐出するインクには、例えば、ブラック、マゼンタ、シアン、イエロ
ーの４色のものが用いられ、それぞれキャリッジ４上に搭載されたインクカートリッジ７
ａ〜７ｄ内に収容されている。このインクカートリッジ７ａ〜７ｄの底部にはインクを導
出する導出部（図示せず）が設けられており、吐出ヘッド３に設けられたインク導入部（
図示せず）と結合して、吐出ヘッド３にインクを供給するようになっている。

走査手段としての走査機構５は、駆動力を発生するモータ（図示せず）と、キャリッジ
４に当該駆動力を伝達する駆動ベルト８と、キャリッジ４を支持すると共にその移動方向
を規定するガイドロッド１０とを備えている。かくして、キャリッジ４に搭載された吐出
ヘッド３は、ガイドロッド１０の伸長方向（Ｘ軸方向）に沿って用紙２上を往復動（走査
）する。

用紙２は、フレーム基体６の裏側に設けられている図示しない用紙トレーにストックさ
れており、図示しない給紙機構によって１枚ずつ搬送ローラ１４の方へ移送（給紙）され
る。搬送ローラ１４は、搬送モータ１５の駆動によって回転し、走査方向に直交する方向
（Ｙ軸方向）に用紙２を搬送する。

吐出ヘッド３のノズル面３ａと対向する位置には、用紙２を裏面２ｂ側から支持するた
めのプラテン部１１が設けられている。プラテン部１１の構造については後で詳しく説明
する。

吐出ヘッド３は、所定の配列でノズルが形成された一面であるノズル面３ａを用紙２の
表面２ａに対向させるように、キャリッジ４に搭載されている。吐出ヘッド３は、キャリ
ッジ４の走査と同期したノズル毎の吐出制御により、ノズルからインク（インク滴）を吐
出する。尚、吐出ヘッド３のノズル面３ａは、ＳＵＳ等の導電性部材により形成されてお
り、電界発生（詳細については後述する）のための電極としての機能も果たすようにもな
っている。

メンテナンスユニット１６は、ノズル面３ａの一定領域を囲んで封止可能なキャップ部
材１７を備えている。キャップ部材１７は、ノズル面３ａを覆うことでノズルを粉塵や乾
燥などから保護する役割を果たすほか、ノズル面３ａを覆ったまま底面の連通口と接続さ
れた吸引ポンプを作動させて、ノズルからインクを吸引する（吸引動作）際にも用いられ
る。

メンテナンスユニット１６はまた、ゴム等で形成された板状部材であるワイパブレード
１８を有している。ワイパブレード１８は、吸引動作後において、ノズル面３ａに付着し
たインク等を払拭するのに用いられる。

次に、図２、図３を参照して、プラテン部の周辺構成について説明する。
図２は、プラテン部の平面構造を示す概略図である。図３は、プラテン部の側断面構造
およびプラテン部周辺の電気的構成を示す図である。

図２、図３に示すように、プラテン部１１は、ノズル面３ａと対向する側に開口を有す
る箱型のケース２０と、ケース２０に形成された凹部内に収容された液体収容手段として
の吸収体２１（便宜上、網掛けで図示）とを備えている。また、吸収体２１の露出面上に
は、用紙２に当接してこれを支持するための支持部材２２が設けられている。

吸収体２１には、ポリエチレンやポリウレタンにカーボン等の導電性材料を混入させて
発泡形成し、導電性を付与したものが用いられている。これにより、吸収体２１は、イン
クを吸収する機能と共に、ノズル面３ａに対向する電極としての機能も果たすようになっ
ている。

いわゆる縁なし印刷は、図示するように、吐出対象領域２３を用紙２の外側に拡張させ
た状態で行われる。このとき、側縁の外側にあたる外周領域２３ａ，２３ａに対して吐出
されたインク滴は、用紙２の裏面側に位置する吸収体２１内に収容されるようになってい
るため、用紙２の支持面を汚すことがない。

プラテン部１１における吐出対象領域２３の脇には、予備吐出に係るインク滴を受ける
ための予備吐出受容領域２４が設けられている。予備吐出とは、ノズル内において乾燥し
たインクを排出する目的で用紙２以外の領域に対して行われる吐出のことであり、例えば
、印刷動作中に定期的に行われる。予備吐出されたインク滴は、吸収体２１内に収容され
るようになっている。

プリンタ１は、接地電位（ＧＮＤ）を基準として、正極性電位（＋）を出力する高電圧
生成回路３０と、負極性電位（−）を出力する電位反転回路３１とを備えている。また、
プリンタ１は、高電圧生成回路３０および電位反転回路３１の出力端子と接続され、正極
性電位（＋）および負極性電位（−）のいずれか一方を選択して出力するスイッチ回路３
２を備えている。

ノズル面３ａはアースに、吸収体２１はスイッチ回路３２の出力端子にそれぞれ接続さ
れており、これにより、ノズル面３ａと吸収体２１との間には電界が形成される。また、
形成される電界の向きは、スイッチ回路３２の出力切り替えによって反転可能となってい
る。すなわち、ノズル面３ａ、吸収体２１、高電圧生成回路３０、電位反転回路３１、ス
イッチ回路３２は、本発明における電界発生手段を構成している。

次に、図４、図５を参照して、インク滴に作用する静電力について説明する。
図４、図５は、外周領域に係る吐出の様子を示す側断面図である。尚、図中の仮想線の
矢印は電気力線を示し、＋、−の符号は、吸収体の電位極性およびインク滴の帯電極性を
示している。

図４（ａ）〜（ｃ）は、用紙２の内側から外側に向かって吐出ヘッド３（ノズル面３ａ
）が移動するときの吐出の様子を時系列で示している。

図４（ａ），（ｂ）に示すように、吐出ヘッド３は、吸収体２１が正極性電位（＋）と
された状態で、用紙２、外周領域２３ａに対してノズル３ｂからインク滴の吐出を行う。
吐出されたインク滴は、図示するように先導部のメイン滴２５ａと後続部のサテライト滴
２５ｂとに分裂し、それぞれ負極（−）および正極（＋）に帯電する。この結果、メイン
滴２５ａには加速方向の静電力が作用し、用紙２ないし吸収体２１に確実に到達する。

一方、サテライト滴２５ｂには減速方向の静電力が作用する。この場合、用紙２に対し
て吐出されたサテライト滴２５ｂは、速度を失う前に用紙２に到達することができるが、
外周領域２３ａに対して吐出されたサテライト滴２５ｂは、吸収体２１への到達前に速度
を失ってしまうことになる。

そこで、本実施形態では、外周領域２３ａに対するインク滴（メイン滴２５ａおよびサ
テライト滴２５ｂ）の吐出がなされた後、所定の遅延時間を経て、吸収体２１の電位極性
の切り替えが行われる。これにより、図４（ｃ）に示すように、ノズル面３ａと吸収体２
１との間に形成される電界の向きが反転され、サテライト滴２５ｂには吸収体２１に向か
う向きの静電力が作用する。

かくして、サテライト滴２５ｂは、ミスト化することなく吸収体２１に到達し、吸収体
２１内に収容される。尚、図４（ｃ）においては、飛行中のメイン滴２５ａには減速方向
の静電力が作用することになるが、上述の遅延時間の間に当該メイン滴２５ａに十分な加
速力を与えておくことで、当該メイン滴２５ａのミスト化を回避することができる。

図５（ａ）〜（ｃ）は、用紙２の外側から内側に向かって吐出ヘッド３（ノズル面３ａ
）が移動するときの吐出の様子を時系列で示している。

図５に示す場合においても、吐出ヘッド３が外周領域２３ａに対するインク滴の吐出が
なされた後、所定の遅延時間を経て、吸収体２１の電位極性の切り替えがなされ、形成さ
れる電界の向きが反転される。これにより、外周領域２３ａにおけるメイン滴２５ａおよ
びサテライト滴２５ｂは、共に吸収体２１で捕集される。

上述のように、電界の反転の直近において吐出されたインク滴は、吐出ヘッド３の走査
後方に発生する気流の影響を受ける前に、その帯電極性に関わらず時分割で誘引され、吸
収体２１で捕集される。とりわけ本実施形態では、吐出ヘッド３（ノズル面３ａ）が外周
領域２３ａを通過する間のタイミングで電界の切り替えを行うようにしており、ミスト化
の起こりやすい外周領域２３ａにおけるインク滴が効果的に捕集されるようになっている
。これにより、いわゆる機内汚れが好適に低減される。

また、上述のような電界の反転は、吐出ヘッド３が予備吐出受容領域２４において予備
吐出を行っている際にも行われており、これにより、予備吐出に係るインク滴のミスト化
も好適に低減されるようになっている。尚、従来技術では、予備吐出に伴って発生したミ
ストの巻き上げを抑えるために予備吐出後にウェイトを設け、ミストの沈静化を待ってか
ら吐出ヘッドの走査を再開するようにしていたが、この実施形態においては、このような
ウェイトを削減して動作の高速化を図ることも可能である。

（変形例１）
次に、図６を参照して、本発明の変形例１について、先の実施形態との相違点を中心に
説明する。図６は、変形例１に係るプラテン部の平面構造を示す概略図である。

図６に示すように、この変形例１におけるプラテン部１１は、非導電性の吸収体２７の
露出面上に、所定のパターンで配置された導線２６を備えている。ここで、導線２６は、
線状の導体（金属等）に短絡（ショート）および腐蝕を防止するための絶縁被膜を形成し
たものである。そして、導線２６はスイッチ回路３２（図３参照）の出力端子と接続され
ている。

かくして、導線２６は電極として機能し、ノズル面３ａ（図３参照）と吸収体２７との
間に電界を発生させる電界発生手段の一部としての役割を果たすようになっている。この
変形例のように、電界を発生させるための電極は、吸収体とは別の導体で部分的に形成す
ることもできる。
（変形例２）
次に、図７を参照して、本発明の変形例２について、先の実施形態との相違点を中心に
説明する。図７は、変形例２に係るプラテン部の電気的構成を示す図である。

図７に示すように、この変形例２におけるプリンタ１は、ノズル面３ａおよび吸収体２
１のうちの一方を接地電位（ＧＮＤ）、他方を正極性電位（＋）として選択的に電位を出
力するスイッチ回路３３を備えている。これにより、ノズル面３ａと吸収体２１との間に
は電界が形成され、当該電界の向きは、スイッチ回路３３内の接続パスの切り替えにより
反転可能となっている。すなわち、スイッチ回路３３は、本発明の電界発生手段を構成し
ている。

この変形例のように、本発明の電界発生手段は、電位反転回路を用いずに構成すること
も可能である。

本発明は上述の実施形態に限定されない。
例えば、電界の反転は、一の走査パス中内ないし予備吐出動作内において、周期的に行
われるようになっていてもよい。
また、用紙２をコロナ放電等で帯電させる帯電手段を用いて、ノズル面３ａと用紙２と
の間に電界を発生させるように電界発生手段を構成してもよい。
また、各実施形態の各構成はこれらを適宜組み合わせたり、省略したり、図示しない他
の構成と組み合わせたりすることができる。

液体吐出装置の概略構成を示す斜視図。プラテン部の平面構造を示す概略図。プラテン部の側断面構造およびプラテン部周辺の電気的構成を示す図。（ａ）〜（ｃ）は、外周領域に係る吐出の様子を示す側断面図。（ａ）〜（ｃ）は、外周領域に係る吐出の様子を示す側断面図。変形例１に係るプラテン部の平面構造を示す概略図。変形例２に係るプラテン部の電気的構成を示す図。

符号の説明

１…液体吐出装置としてのプリンタ、２…吐出対象物としての用紙、２ａ…表面、２ｂ
…裏面、３…吐出ヘッド、３ａ…電界発生手段を構成する吐出ヘッドの一面としてのノズ
ル面、３ｂ…ノズル、４…キャリッジ、５…走査手段としての走査機構、６…フレーム基
体、１１…プラテン部、２０…ケース、２１…電界発生手段を構成する液体収容手段とし
ての吸収体、２２…支持部材、２３…吐出対象領域、２３ａ…外周領域、２４…予備吐出
受容領域、２５ａ…メイン滴、２５ｂ…サテライト滴、２６…電界発生手段を構成する導
線、２７…吸収体、３０…電界発生手段を構成する高電圧生成回路、３１…電界発生手段
を構成する電位反転回路、３２…電界発生手段を構成するスイッチ回路、３３…電界発生
手段を構成するスイッチ回路。

Claims

液体を吐出するノズルを一面に有する吐出ヘッドと、
前記吐出ヘッドを走査させる走査手段と、
前記一面と当該一面の対向領域との間に電界を発生させる電界発生手段と、を備え、
前記吐出ヘッドを走査させつつ、所定の吐出対象領域に前記液体を吐出する液体吐出装
置であって、
前記電界発生手段は、少なくとも前記一面が前記吐出対象領域を通過する間のタイミン
グで、前記電界の向きを反転させることを特徴とする液体吐出装置。
前記吐出対象領域が前記吐出対象物の配置領域およびその外周領域に設定される請求項
１に記載の液体吐出装置であって、
前記電界発生手段は、前記一面が前記外周領域を通過する間のタイミングで、前記電界
の反転を行うことを特徴とする液体吐出装置。
前記一面の対向領域に、前記液体を収容可能な液体収容手段を備えることを特徴とする
請求項２に記載の液体吐出装置。
前記液体収容手段は、導電性を有する吸収体を含んで構成されていることを特徴とする
請求項３に記載の液体吐出装置。
液体を吐出するノズルを一面に有する吐出ヘッドと、
前記一面の対向領域に配設された前記液体を収容可能な液体収容手段と、
前記吐出ヘッドを走査させる走査手段と、
前記一面と前記液体収容手段との間に電界を発生させる電界発生手段と、を備え、
前記液体収容手段に予備吐出を行う液体吐出装置であって、
前記電界反転手段は、少なくとも予備吐出を行うタイミングで、前記電界の向きを反転
させることを特徴とする液体吐出装置。