JP2012183786A - 液体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ミストをより確実に捕集して、装置内の汚染を防止することが可能な液体噴射装置を提供する。
【解決手段】プラテン５は、インク噴射動作時の記録ヘッド２のノズル形成面に対向する領域に配設された中央側プラテン１３と、当該中央プラテンに対して記録紙６の搬送方向（副走査方向）における上流側に配設された上流側プラテン１４と、下流側に配設された下流側プラテン１５と、を有し、中央プラテンと上流側プラテンとの間、及び、中央プラテンと下流側プラテンとの間にそれぞれ電界が形成される。
【選択図】図７

Description

本発明は、インクジェット式記録装置などの液体噴射装置に関し、特に、圧力発生手段の駆動により圧力室内の液体をノズルから噴射する液体噴射装置に関するものである。

液体噴射装置は液体噴射ヘッドを備え、この噴射ヘッドから各種の液体を噴射する装置である。この液体噴射装置としては、例えば、インクジェット式プリンターやインクジェット式プロッター等の画像記録装置があるが、最近ではごく少量の液体を所定位置に正確に着弾させることができるという特長を生かして各種の製造装置にも応用されている。例えば、液晶ディスプレイ等のカラーフィルタを製造するディスプレイ製造装置，有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイやＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等の電極を形成する電極形成装置，バイオチップ（生物化学素子）を製造するチップ製造装置に応用されている。そして、画像記録装置用の記録ヘッドでは液状のインクを噴射し、ディスプレイ製造装置用の色材噴射ヘッドではＲ（Red）・Ｇ（Green）・Ｂ（Blue）の各色材の溶液を噴射する。また、電極形成装置用の電極材噴射ヘッドでは液状の電極材料を噴射し、チップ製造装置用の生体有機物噴射ヘッドでは生体有機物の溶液を噴射する。

上記のプリンター等で使用される記録ヘッドでは、近年、画像向上等の要求に応えるため、ノズルから噴射されるインクの液量を小さくする傾向がある。このような微量の液滴を記録媒体に対して確実に着弾させるために、液滴の初速が比較的高く設定される。これにより、ノズルから噴射された液滴は、飛翔中に引き伸ばされて、先頭のメイン液滴（主液滴）とそれよりも後のサテライト液滴（副液滴）に分離する。このサテライト液滴の一部又は全部は、空気の粘性抵抗により速度が急激に低下し、記録媒体に到達することなくミスト化してしまうことがある。このことより、ミスト化したサテライト液滴（インクミスト）は、装置内を汚染し、記録ヘッドや電気回路等の帯電しやすい部材への付着によって動作不良を発生させたりする問題があった。

このような不具合を防止すべく、ノズルから噴射される液滴を帯電させると共に、記録ヘッドのノズル形成面と、記録時の記録媒体を支持する支持部材（或いはプラテン又は基材）との間に電界を形成することで、液滴を支持部材に積極的に引き付けて記録媒体に着弾させようとする試みがなされている（例えば、特許文献１又は特許文献２参照）。

ところが、図８（ａ）の模式図に示すように、記録ヘッドのノズル６４から噴射されたインクが記録媒体Ｐおよび支持部材６５に向けて伸びる過程で、プラスに帯電した支持部材６５からの静電誘導により、支持部材６５に近い側の先頭部分（メイン液滴Ｍｄとなる部分）にはマイナスの電荷が誘導される一方で、これとは反対のノズル６４に近い側の後端部分にはプラスの電荷が誘導される。そして、図８（ｂ）に示すように、ノズルから噴射されたインクが、例えばメイン液滴Ｍｄと、第１のサテライト液滴Ｓｄ１と、第２のサテライト液滴（ミスト）Ｓｄ２とに分離した場合、メイン液滴Ｍｄはマイナスに帯電し、第２のサテライト液滴Ｓｄ２はプラスに帯電し、第１のサテライト液滴Ｓｄ１は無帯電となる。この場合、メイン液滴Ｍｄと第１のサテライト液滴Ｓｄ１が記録媒体Ｐに着弾したとしても、第２のサテライト液滴Ｓｄ２は、プラスに帯電した支持部材６５に反発して記録媒体のノズル形成面の近傍でミスト化して漂ってしまう。このミストの一部はノズル形成面に付着する。ノズル形成面にミストが付着した場合、ノズル形成面をワイピング部材によって定期的に払拭する必要性が生じる。また、ノズル形成面に付着しなかったミストは、当該ミストと極性の異なるプリンター構成部品に付着して汚染してしまう虞がある。

上記のようなことから、ノズルの近傍に電極を設け、ノズルからインクの噴射が開始されると当該電極の極性が、例えばプラスからマイナスに切り替えられ、ノズルから噴射されたインクがメイン液滴とサテライト液滴に分離したタイミングで、電極の極性をプラスに再度切り替える制御を行うことで、プラスに帯電したサテライト液滴をノズル形成面から遠ざける（記録媒体に向かわせる）ようにした構成も提案されている（例えば、特許文献３参照）。また、支持部材（基材）が例えばマイナスに帯電した状態でノズルからインクを噴射し、メイン液滴とサテライト液滴に分離したタイミングで、支持部材の極性をプラスに切り替えて、メイン液滴については慣性力により記録媒体に着弾させる一方、サテライト液滴やミストについては当該サテライト液滴やミストとは逆極性に帯電した支持部材に引き付けることで記録媒体に着弾させる構成も提案されている（例えば、特許文献４参照）。

特開平１０−２７８２５２号公報 特開２００４−２０２８６７号公報 特開２０１０−２１４６５２号公報 特開２０１０−２１４８８０号公報

ところが、近年、この種のプリンターでは、インクを噴射する駆動周波数がより高くなる傾向にあり、サテライト液滴が記録媒体に着弾する前にノズルから次のインクが噴射されるケースが生じる。このため、上記のようなインクの噴射タイミングやインクが分離するタイミングで電極の極性を切り替える構成では、サテライト液滴を記録媒体に確実に着弾させることが困難となるのに加えて、メイン液滴の飛翔への影響が生じ、着弾が不安定となる可能性があった。

また、インクの帯電を防止するべく、ノズル形成面と支持部材との間に電界を形成しないようにする構成も考えられるが、当該構成においてノズルからインクを噴射した場合においても噴射されたインクが帯電することが判っている。即ち、例えば、図９に示すように、記録ヘッドの圧電振動子６８の駆動電極６９に対して駆動電圧を印加することで、圧力室７０内のインクに圧力変動を生じさせ、この圧力変動を利用してノズル７１から記録媒体Ｐに対してインクを噴射させる構成では、圧電振動子６８の駆動電極６９に正電圧が入力されたとき、圧電振動子６８と圧力室７０との間は絶縁されているので、圧力室７０内のインクにおける圧電振動子６８の近傍には、静電誘導によりマイナスの電荷が誘導される。また、これとは反対側となるノズル７１の近傍のインクには、プラスの電荷が誘導される。一般的な記録ヘッドではノズル形成面７２が接地されているので、ノズル形成面７２側にインクのプラス電荷が移動するが、上記のように、より高い駆動周波数でインクを噴射する構成においては、プラス電荷が残った状態でノズル７１からインクが噴射される。その結果、ノズル７１から噴射されたインクはプラスに帯電することになる。

さらに、ノズル７１から噴射されたインクは、記録媒体Ｐに向けて飛翔している間、レナード効果によりプラスの帯電が強まる（マイナスに帯電した状態で噴射された場合は、マイナスが弱まる）傾向にある。即ち、インクが帯電している場合、液滴の中心部分にプラス電荷が集まる一方で、表層部分にマイナス電荷が集まる。そして、飛翔中における表層部分の蒸発や分裂により液滴が次第にプラスに偏っていく。
このように、ノズル形成面と支持部材との間に電界を形成しないようにする構成においてもノズルから噴射されたインクが帯電するため、ミストがノズル形成面やプリンターの構成部品に付着するという不具合が生じていた。

以上のような現象は、圧電振動子には限られず、発熱素子等の、駆動電圧の印加により作動する他の圧力発生手段でも同様に生じる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ミストをより確実に捕集して、装置内の汚染を防止することが可能な液体噴射装置を提供することにある。

本発明の液体噴射装置は、上記目的を達成するために提案されたものであり、液体を噴射するノズルが形成されたノズル形成面、および、駆動信号の印加により駆動して前記ノズルに連通する圧力室内の液体に圧力変動を生じさせる圧力発生手段を有し、当該圧力発生手段の駆動により前記ノズルから着弾対象に向けて液体を噴射させる液体噴射ヘッドと、
前記圧力発生手段を駆動する駆動信号を生成する駆動信号生成手段と、
噴射動作を行う際の前記液体噴射ヘッドのノズル形成面に対して間隔を空けて配置され、前記着弾対象を支持する支持手段と、
を備え、
前記支持手段は、噴射動作時の前記液体噴射ヘッドのノズル形成面に対向する領域に配設された第１の支持手段と、当該第１の支持手段に対して前記着弾対象の搬送方向における上流側または下流側の少なくとも一方に配設された第２の支持手段と、を有し、
前記第１の支持手段と前記第２の支持手段との間に電界が形成されたことを特徴とする。

本発明によれば、第１の支持手段と前記第２の支持手段との間に電界が形成されるので、液体噴射ヘッドから第１の支持手段上の着弾対象に向けて液体が噴射された際に、着弾対象に着弾しなかったミストを第２の支持手段に引き寄せて捕集することが可能となる。これにより、これらのミストが装置内の構成部品（例えば、駆動モーター、駆動ベルト、リニアスケールなど）に付着することが低減される。その結果、ミストの付着による故障が抑制され、液体噴射装置の耐久性および信頼性が向上する。

また、上記構成において、前記第１の支持手段を構成する材料と、前記第２の支持手段を構成する材料とは、前記着弾対象との摩擦による帯電列で互いに逆極性を示す構成を採用することができる。

この構成によれば、着弾対象や液体噴射ヘッドの移動により生じる気流との摩擦帯電により、第１の支持手段と第２の支持手段とが互いに逆極性に帯電することで第１の支持手段と第２の支持手段との間に電界が形成されるので、電界を形成するための電源が不要となる。

また、前記第１の支持手段を構成する材料と前記第２の支持手段を構成する材料のうち、何れか一方が絶縁性樹脂又は非接地の導電性材料であり、他方が接地された導電性材料である構成を採用することも可能である。

この構成によれば、着弾対象や液体噴射ヘッドの移動により生じる気流との摩擦を利用して一方を帯電させつつ、他方を接地することで、より確実に電界を形成することができる。

さらに、前記第１の支持手段を構成する材料は、導電性を有し、且つ、前記ノズル、前記ノズル形成面、又は前記圧力室内の液体と同電位に設定され、
前記第２の支持手段を構成する材料は、前記着弾対象との摩擦による帯電列で負極性を示す構成を採用することもできる。

この構成によれば、ノズル形成面と第１の支持材料との間が無電界の状態でノズルから噴射された液体はプラスに帯電し、当該液体が分離して生じたミストもプラスに帯電するので、当該ミストは、第２の支持手段からの静電気力により引き寄せられて当該第２の支持手段に着弾する。

また、前記第１の支持手段を構成する材料および前記第２の支持手段を構成する材料は、導電性を有し、
前記第１の支持手段は、前記ノズル、前記ノズル形成面、又は前記圧力室内の液体と同電位に設定され、
前記第２の支持手段は、電圧が印加されることにより前記第１の支持手段の帯電極性よりも負極性に設定される構成を採用することもできる。

この構成によれば、ノズル形成面と第１の支持材料との間が無電界の状態でノズルから噴射された液体はプラスに帯電し、当該液体が分離して生じたミストもプラスに帯電するので、当該ミストは、第２の支持手段からの静電気力により引き寄せられて当該第２の支持手段に着弾する。また、電圧の印加により第２の支持手段が第１の支持手段の帯電極性よりも負極性に設定されるので、湿度が比較的高い環境下などで着弾対象等による摩擦帯電が少ない場合においても、第１の支持手段との間にミストを捕集するための電界をより確実に形成することができる。

上記各構成において、前記第２の支持手段における帯電部分が、前記着弾対象と接触しない構成を採用することが望ましい。

この構成によれば、第２の支持手段における帯電部分が、前記着弾対象と接触しないので、第２の支持手段に捕集された液体によって着弾対象が汚れることが低減される。

上記構成において、前記第１の支持手段と前記第２の支持手段との間との距離が、前記第２の支持手段と前記ノズル形成面との距離よりも短い構成を採用することが望ましい。

この構成によれば、第１の支持手段と第２の支持手段との間に形成される電界の強度が、第１の支持手段と液体噴射ヘッドのノズル形成面との間に形成される電界の強度よりも強くなるので、ミストがノズル形成面に付着する不具合を抑制することができる。

そして、本発明は、上記各構成において、前記圧力発生手段の駆動電圧が正極性である構成に好適である。

プリンターの構成を説明する斜視図である。 プラテンの構成を説明する図である。 記録ヘッドの要部断面図である。 圧電振動子の構成を説明する断面図である。 記録ヘッドの電気的構成を説明するブロック図である。 駆動信号の噴射駆動パルスの構成を説明する波形図である。 ミストの捕集について説明する模式図である。 ノズルと支持部材間に電界を形成した構成においてノズルから噴射されたインクが帯電する様子を説明する模式図である。 ノズルと支持部材間に電界を形成しない構成においてノズルから噴射されたインクが帯電する様子を説明する模式図である。

以下、本発明を実施するための形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下に述べる実施の形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、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、これらの態様に限られるものではない。また、以下においては、本発明の液体噴射装置として、インクジェット式記録装置（以下、プリンター）を例に挙げて説明する。

図１はプリンター１の構成を示す斜視図である。このプリンター１は、液体噴射ヘッドの一種である記録ヘッド２が取り付けられると共に、液体供給源の一種であるインクカートリッジ３が着脱可能に取り付けられるキャリッジ４と、記録動作時の記録ヘッド２の下方に配設されたプラテン５と、キャリッジ４を記録紙６（記録媒体および着弾対象の一種）の紙幅方向、即ち、主走査方向に往復移動させるキャリッジ移動機構７と、主走査方向に直交する副走査方向に記録紙６を搬送する搬送機構８と、を備えている。

キャリッジ４は、主走査方向に架設されたガイドロッド９に軸支された状態で取り付けられており、キャリッジ移動機構７の作動により、ガイドロッド９に沿って主走査方向に移動するように構成されている。キャリッジ４の主走査方向の位置は、リニアエンコーダー１０によって検出され、その検出信号、即ち、エンコーダーパルス（位置情報の一種）がプリンターコントローラー５１（図４参照）に送信される。リニアエンコーダー１０は位置情報出力手段の一種であり、記録ヘッド２の走査位置に応じたエンコーダーパルスＥＰを、主走査方向における位置情報として出力する。

キャリッジ４の移動範囲内における記録領域よりも外側の端部領域には、キャリッジの走査の基点となるホームポジションが設定されている。本実施形態におけるホームポジションには、記録ヘッド２のノズル形成面（ノズルプレート２４：図２参照）を封止するキャッピング部材１１と、ノズル形成面を払拭するためのワイパー部材１２とが配置されている。そして、プリンター１は、このホームポジションから反対側の端部へ向けてキャリッジ４が移動する往動時と、反対側の端部からホームポジション側にキャリッジ４が戻る復動時との双方向で記録紙６上に文字や画像等を記録する所謂双方向記録が可能に構成されている。

図２は、プラテン５の構成を説明する図であり、（ａ）は部分平面図、（ｂ）は上流側プラテン１３（又は下流側プラテン１５）の長手方向の部分断面図である。本実施形態におけるプラテン５は、互いに独立した３つの部分に分かれている。具体的には、記録紙６に対してインクを噴射する際の記録ヘッド２のノズル形成面に対向する位置に配置された中央プラテン１３（本発明における第１の支持手段に相当）と、中央プラテン１３よりも副走査方向の上流側（給紙側）に配置された上流側プラテン１４（本発明における第２の支持手段に相当）と、中央プラテン１３よりも副走査方向の下流側（排紙側）に配置された下流側プラテン１５（本発明における第２の支持手段に相当）と、により構成されている。これらのプラテン１３〜１５は、互いに接触しない程度に近接して配置されており、具体的には、中央プラテン１３の上面（以下で説明する支持突起１３ａの上面）から印刷処理中の記録ヘッド２のノズル形成面までの距離（プラテンギャップ）と比較して、短い間隔で配置されている。このような配置とすることで、後述するように、上流側プラテン１４と下流側プラテン１５とに電圧を印加することで、中央プラテン１３と上流側プラテン１４との間、および、中央プラテン１３と下流側プラテン１５との間にそれぞれ電界を形成したときに、これらの電界の強度が、中央プラテン１３と記録ヘッド２のノズル形成面との間に形成される電界の強度よりも強くなる。本実施形態においては、中央プラテン１３と記録ヘッド２のノズル形成面との間に電界が積極的に形成されない構成が採用されるが、何らかの理由で中央プラテン１３と記録ヘッド２のノズル形成面との間に電界が形成された場合においても、インクの噴射により生じたミストを上流側プラテン１４および下流側プラテン１５に引き付けることができる。これにより、ノズル形成面にミストが付着することが抑制される。

各プラテン１３〜１５は、主走査方向に長尺な板状の部材である。中央プラテン１３は、導電性を有する材料から作製されており、後述するように接地されている（図７参照）。これに対し、上流側プラテン１４と下流側プラテン１５とは、それぞれ電気的に絶縁性を示す樹脂等から作製されている。各プラテン１３〜１５の表面には、長手方向、即ち主走査方向に沿って所定の間隔で複数の支持突起１３ａ〜１５ａがそれぞれ突設されている。各支持突起１３ａ〜１５ａは、それぞれのプラテン面よりも上方（記録動作時における記録ヘッド２側）へ突出している。各支持突起１３ａ〜１５ａの上面は、記録紙６を支える当接面となり、記録紙６の背面（インクが着弾する記録面とは反対側の面）を部分的に支える。また、各プラテン１３〜１５の表面であって、各支持突起１３ａ〜１５ａから外れた部分には、インク吸収材１３ｂ〜１５ｂが配設されている。これらのインク吸収材１３ｂ〜１５ｂは、例えばフェルトやスポンジ等で作製された吸液性を有する多孔質部材から成る。本実施形態における上流側プラテン１４のインク吸収材１４ｂおよび下流側プラテン１５のインク吸収材１５ｂは、導電性を有する材料から構成される。例えば、例えばウレタンスポンジ等で作製された吸液性を有する多孔質部材にカーボン等の導電性材料を含ませることで導電性を持たせる。そして、これらのインク吸収材１４ｂ，１５ｂには、後述するプラテン印加電圧生成部５８からの電圧が印加されるように構成されている。このように構成することにより、上流側プラテン１４および下流側プラテン１５は、記録ヘッド２のノズル３０からインクを噴射する際に生じるミストを捕集するミスト捕集部として機能する。この点の詳細については後述する。

搬送機構８は、モーターによって回転駆動される給送駆動ローラ８ａと、この給送駆動ローラ８ａに圧接して従動回転する給送従動ローラ８ｂとを備えている（図７参照）。図示しない給紙トレイから搬送機構８に到達した記録紙６は、給送駆動ローラ８ａと給送従動ローラ８ｂとによって挟持（ニップ）された状態で給送駆動ローラ８ａが回転することによりプラテン５側へと搬送される。搬送機構８から送られた記録紙６は、上流側プラテン１４、中央プラテン１３、および、下流側プラテン１５の順に通過する。記録面に画像等が記録された記録紙６は、図示しない排紙トレイ側に排出される。

図３は、記録ヘッド２の構成を説明する要部断面図である。この記録ヘッド２は、ケース１５と、このケース１５内に収納される振動子ユニット１６と、ケース１５の底面（先端面）に接合される流路ユニット１７と、カバー部材４５等を備えている。上記のケース１５は、例えば、エポキシ系樹脂により作製され、その内部には振動子ユニット１６を収納するための収納空部１８が形成されている。振動子ユニット１６は、圧力発生手段の一種として機能する圧電振動子２０と、この圧電振動子２０が接合される固定板２１と、圧電振動子２０に駆動信号を供給するフレキシブルケーブル２２とを備えている。

図４は、振動子ユニット１６の構成を説明する素子長手方向の断面図である。同図に示すように、この圧電振動子２０は、共通内部電極３９と個別内部電極４０とで、圧電体４１を挟んで交互に積層して形成された積層型の圧電振動子である。ここで、共通内部電極３９は、全ての圧電振動子２０に共通な電極であり、接地電位に設定される。また、個別内部電極４０は、印加される駆動信号の噴射駆動パルスＤＰ（図６参照。）に応じて電位が変動する電極である。そして、本実施形態では、圧電振動子２０における振動子先端から振動子長手方向（積層方向とは直交する方向）の半分程度まで若しくは３分の２程度までの部分が自由端部２０ａとなっている。また、圧電振動子２０における残りの部分、即ち、自由端部２０ａの基端から振動子基端までの部分が基端部２０ｂとなっている。

自由端部２０ａには、共通内部電極３９と個別内部電極４０とが重なり合った活性領域（オーバーラップ部分）Ａが形成されている。これらの内部電極３９，４０に電位差を与えると、活性領域Ａの圧電体４１が作動して変形し、自由端部２０ａが振動子長手方向に変位して伸縮する。そして、共通内部電極３９の基端は、圧電振動子２０の基端面部で共通外部電極４２に導通している。一方、個別内部電極４０の先端は、圧電振動子２０の先端面部で個別外部電極４３に導通している。なお、共通内部電極３９の先端は圧電振動子２０の先端面部よりも少し手前（基端面側）に位置しており、個別内部電極４０の基端は自由端部２０ａと基端部２０ｂの境界に位置している。

個別外部電極４３（駆動電極）は、圧電振動子２０の先端面部と、圧電振動子２０における積層方向の一側面である配線接続面（図４における上側の面）とに一連に形成された電極であり、配線部材としてのフレキシブルケーブル２２の配線パターンと各個別内部電極４０とを導通する。そして、この個別外部電極４３の配線接続面側の部分は、基端部２０ｂ上から先端側に向けて連続的に形成されている。共通外部電極４２は、圧電振動子２０の基端面部と、上記の配線接続面と、圧電振動子２０における積層方向の他側面である固定板取付面（図４における下側の面）とに一連に形成された電極であり、フレキシブルケーブル２２の配線パターンと各共通内部電極３９との間を導通する。そして、この共通外部電極４２における配線接続面側の部分は個別外部電極４３の端部よりも少し手前から基端面部側に向けて連続的に形成されており、固定部取付面側の部分は振動子の先端面部よりも少し手前の位置から基端側に向けて連続的に形成されている。

上記の基端部２０ｂは、活性領域Ａの圧電体４１の作動時においても伸縮しない非作動部である。この基端部２０ｂの配線接続面側にはフレキシブルケーブル１８が配置されており、基端部２０ｂ上で個別外部電極４３及び共通外部電極４２とフレキシブルケーブル２２とが電気的に接続される。そして、このフレキシブルケーブル２２を通して駆動信号が各個別外部電極４３に印加される。

流路ユニット１７は、流路形成基板２３の一方の面にノズルプレート２４を、流路形成基板２３の他方の面に振動板２５をそれぞれ接合して構成されている。この流路ユニット１７には、リザーバー２６（共通液室）と、インク供給口２７と、圧力室２８と、ノズル連通口２９と、ノズル３０とが設けられている。そして、インク供給口２７から圧力室２８及びノズル連通口２９を経てノズル３０に至る一連のインク流路が、各ノズル３０に対応して形成されている。

上記ノズルプレート２４は、ドット形成密度に対応したピッチ（例えば１８０ｄｐｉ）で複数のノズル３０が列状に穿設されたステンレス等の金属製の薄いプレートである。このノズルプレート２４には、ノズル３０を列設してノズル列（ノズル群）が複数設けられており、１つのノズル列は、例えば１８０個のノズル３０によって構成される。このノズルプレート２４のノズル３０からインクが噴射される側の面が、本発明におけるノズル形成面に相当する。

上記振動板２５は、支持板３１の表面に弾性体膜３２を積層した二重構造である。本実施形態では、金属板の一種であるステンレス板を支持板３１とし、この支持板３１の表面に樹脂フィルムを弾性体膜３２としてラミネートした複合板材を用いて振動板２５を作製している。この振動板２５には、圧力室２８の容積を変化させるダイヤフラム部３３が設けられている。また、この振動板２５には、リザーバー２６の一部を封止するコンプライアンス部３４が設けられている。

上記のダイヤフラム部３３は、エッチング加工等によって支持板３１を部分的に除去することで作製される。即ち、このダイヤフラム部３３は、圧電振動子２０の自由端部２０ａの先端面が接合される島部３５と、この島部３５を囲む薄肉弾性部３６とからなる。上記のコンプライアンス部３４は、リザーバー２６の開口面に対向する領域の支持板３１を、ダイヤフラム部３３と同様にエッチング加工等によって除去することにより作製され、リザーバー２６に貯留された液体の圧力変動を吸収するダンパーとして機能する。

そして、上記の島部３５には圧電振動子２０の先端面が接合されているので、この圧電振動子２０の自由端部２０ａを伸縮させることで圧力室２８の容積を変動させることができる。この容積変動に伴って圧力室２８内のインクに圧力変動が生じる。そして、記録ヘッド２は、この圧力変動を利用してノズル３０からインクを噴射させるようになっている。

カバー部材４５は、流路ユニット１７の側面やヘッドケース４１の側面を保護する部材であり、ステンレス鋼等の導電性を有する板材から作製されている。本実施形態におけるカバー部材４５の一部は、ノズルプレート２４のノズル３０を露出させた状態でノズル形成面の周縁部に当接しており、当該ノズルプレート２４に対して電気的に導通している。カバー部材４５は接地されており、ノズルプレート２４に接触して導通することで、例えば、記録紙６等から発生した静電気がノズルプレート２４を通じて伝達することによる駆動ＩＣ等の損傷やノズルプレート２４の帯電を防止するようになっている。

次に、プリンター１の電気的構成を説明する。
図５は、プリンター１の電気的な構成を説明するブロック図である。外部装置５０は、例えばコンピューターやデジタルカメラなどの画像を取り扱う電子機器である。この外部装置５０は、プリンター１と通信可能に接続されており、プリンター１において記録紙６等の記録媒体に画像やテキストを印刷させるため、その画像等に応じた印刷データをプリンター１に送信する。

本実施形態におけるプリンター１は、搬送機構８、キャリッジ移動機構７、リニアエンコーダー１０、記録ヘッド２、プラテン５（上流側プラテン１４および下流側プラテン１５）、及び、プリンターコントローラー５１を有する。

プリンターコントローラー５１は、プリンターの各部の制御を行うための制御ユニットである。プリンターコントローラー５１は、インターフェース（Ｉ／Ｆ）部５４と、ＣＰＵ５５と、記憶部５６と、駆動信号生成部５７と、プラテン印加電圧生成部５８と、を有する。インターフェース部５４は、外部装置５０からプリンター１へ印刷データや印刷命令を送ったり、外部装置５０がプリンター１の状態情報を受け取ったりする等プリンターの状態データの送受信を行う。ＣＰＵ５５は、プリンター全体の制御を行うための演算処理装置である。記憶部５６は、ＣＰＵ５５のプログラムや各種制御に用いられるデータを記憶する素子であり、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＮＶＲＡＭ（不揮発性記憶素子）を含む。ＣＰＵ５５は、記憶部５６に記憶されているプログラムに従って、各ユニットを制御する。

ＣＰＵ５５は、リニアエンコーダー１０から出力されるエンコーダーパルスＥＰからタイミングパルスＰＴＳを生成するタイミングパルス生成手段として機能する。そして、ＣＰＵ５５は、このタイミングパルスＰＴＳに同期させて印刷データの転送や、駆動信号生成部５７による駆動信号ＣＯＭの生成等を制御する。また、ＣＰＵ５５は、タイミングパルスＰＴＳに基づいて、ラッチ信号ＬＡＴ等のタイミング信号を生成して記録ヘッド２のヘッド制御部５３に出力する。ヘッド制御部５３は、プリンターコントローラー５１からのヘッド制御信号（印刷データおよびタイミング信号）に基づき、記録ヘッド２の圧電振動子２０に対する駆動信号ＣＯＭの噴射駆動パルスＤＰ（図６参照）の印加制御等を行う。

プラテン印加電圧生成部５８（電圧印加手段）は、プラテン５に印加する電圧を生成する電源として機能する。そして、本実施形態においては、上流側プラテン１４のインク吸収材１４ｂと、下流側プラテン１５のインク吸収材１５ｂとに対してそれぞれマイナスの電圧を印加することで、これらのインク吸収材１４ｂ，１５ｂをマイナスに帯電させる。上述したように、中央プラテン１３は接地されているので、当該中央プラテン１３と上流側プラテン１４との間、および、中央プラテン１３と下流側プラテン１５との間には電界が形成される。このプラテン印加電圧生成部５８は、ＣＰＵ５５によってオン・オフが制御されるようになっている。具体的には、記録ヘッド２が中央プラテン１３上の記録紙６に対してインクの噴射（即ち、印刷処理）を行っている状態では、プラテン印加電圧生成部５８はオフにされる。これにより、インク吸収材１４ｂ，１５ｂには電圧が印加されない状態となって、電界は形成されない。一方、記録紙６が通過して、プラテン５（１３〜１５）上に記録紙６が無い状態となったとき、プラテン印加電圧生成部５８はオンに切り替えられる。これにより、インク吸収材１４ｂ，１５ｂに対して電圧が印加される状態となり、インク吸収材１４ｂ，１５ｂと中央プラテン１３との間に電界が形成される。この電界の強度は、プラテン印加電圧生成部５８によるインク吸収材１４ｂ，１５ｂに対する電圧の印加によりインク吸収材１４ｂ，１５ｂと記録ヘッド２のノズル形成面との間に形成される電界の強度よりも強くなるように設定されている。これにより、帯電が比較的弱いミストに対してもインク吸収材１４ｂ，１５ｂからの静電気力が作用してミストを当該インク吸収材１４ｂ，１５ｂに捕集することができる。

駆動信号生成部５７は、駆動信号の波形に関する波形データに基づいて、アナログの電圧信号を生成する。また、駆動信号生成部５７は、上記の電圧信号を増幅して駆動信号ＣＯＭを生成する。この駆動信号ＣＯＭは、記録媒体に対する印刷処理（記録処理或いは噴射処理）時に記録ヘッド２の圧力発生部である圧電振動子２０に印加されるものであり、繰り返し周期である単位期間内に、例えば図６に示す噴射駆動パルスＤＰを少なくとも１つ以上含む一連の信号である。ここで、噴射駆動パルスＤＰとは、記録ヘッド２のノズル３０から液滴状のインクを噴射させるために、圧電振動子２０に所定の動作を行わせるものである。

図６は、駆動信号ＣＯＭに含まれる噴射駆動パルスＤＰの構成の一例を示す波形図である。なお、図６において、縦軸は電位であり、横軸は時間である。また、噴射駆動パルスＤＰは、基準電位（中間電位）Ｖｂから最大電位（最大電圧）Ｖｍａｘまでプラス側に電位が変化して圧力室２８を膨張させる膨張要素ｐ１と、最大電位Ｖｍａｘを一定時間維持する膨張維持要素ｐ２と、最大電位Ｖｍａｘから最小電位（最小電圧）Ｖｍｉｎまでマイナス側に電位が変化して圧力室２８を急激に収縮させる収縮要素ｐ３と、最小電位Ｖｍｉｎを一定時間維持する収縮維持（制振ホールド）要素ｐ４と、最小電位Ｖｍｉｎから基準電位Ｖｂまで電位が復帰する復帰要素ｐ５と、を含んでいる。本実施形態における噴射駆動パルスＤＰは、最小電位（最小電圧）Ｖｍｉｎが０以上であるため、全体としてプラスの電圧波形であるが、例えば共通外部電極４２に印加されるバイアス電圧との関係で、部分的にマイナスの値を示す構成であっても良い。この場合、噴射駆動パルスＤＰの電圧が平均してプラスであるものとする。

噴射駆動パルスＤＰが圧電振動子２０に印加されると次のように作用する。まず、膨張要素ｐ１により圧電振動子２０が収縮し、これに伴って圧力室２８が基準電位Ｖｂに対応する基準容積から最大電位Ｖｍａｘに対応する最大容積まで膨張する。これにより、ノズル３０に露出しているメニスカスが圧力室側に引き込まれる。この圧力室２８の膨張状態は、膨張維持要素ｐ２の印加期間中に亘って一定に維持される。膨張維持要素ｐ２の後に続いて収縮要素ｐ３が圧電振動子２０に印加されると、当該圧電振動子２０が伸長し、これにより、圧力室２８が上記最大容積から最小電位Ｖｍｉｎに対応する最小容積まで急激に収縮する。この圧力室２８の急激な収縮によって圧力室２８内のインクが加圧され、これにより、ノズル３０からは数ｐｌ〜数十ｐｌのインクが噴射される。この圧力室２８の収縮状態は、収縮維持要素ｐ４の印加期間に亘って短時間維持され、その後、制振要素ｐ５が圧電振動子２０に印加されて、圧力室２８が最小電位Ｖｍｉｎに対応する容積から基準電位Ｖｂに対応する基準容積まで復帰する。

本発明に係るプリンター１では、上述した駆動信号ＣＯＭ（噴射駆動パルスＤＰ）の印加、即ち、正極性の電圧（平均して正極性であればよく、一時的に負極性となる場合も含む。）の印加によって圧電振動子２０を駆動することで記録ヘッド２のノズル３０から噴射されるインク滴がプラスに帯電することを利用して、インク滴の噴射に伴って生じるミストを捕集する点に特徴を有している。具体的には、プラテン印加電圧生成部５８によって上流側プラテン１４のインク吸収材１４ｂおよび下流側プラテン１５のインク吸収材１５ｂにマイナス（プラテン５のインク噴射領域の電位よりもマイナス側）の電圧を印加して、当該インク吸収材１４ｂ，１５ｂをマイナスに帯電させることで、ミストをインク吸収材１４ｂ，１５ｂに積極的に吸着させるように構成されている。

図７は、ミストの捕集について説明する模式図であり、（ａ）は、中央プラテン１３上の記録紙６に対して記録ヘッド２のノズル３０からインクを噴射している状態（印刷処理が実行されている状態）、（ｂ）は、記録紙６がプラテン５を通過した後、記録ヘッド２の近傍に浮遊していたミストが上流側プラテン１４および下流側プラテン１５に捕集される状態、をそれぞれ示している。
本実施形態において、印刷処理が実行されている状態では、図７（ａ）に示すように、上流側プラテン１４のインク吸収材１４ｂおよび下流側プラテン１５のインク吸収材１５ｂには、電圧が印加されない。また、ノズルプレート２４は、カバー部材４５を通じて接地されており、また、中央プラテン１３も接地されているので、ノズルプレート２４と中央プラテン１３と間には電界が形成されない状態となっている。この状態で記録ヘッド２のノズル３０からインクが噴射されると、圧電振動子２０の個別外部電極４３に対して駆動信号ＣＯＭの駆動パルスＤＰ、即ち、プラスの電圧が入力されたとき、圧電振動子２０と圧力室２８との間は、振動板２５の弾性体膜３２により絶縁されているので、圧力室２８内のインクにおける圧電振動子２０の近傍には、静電誘導によりマイナスの電荷が誘導される。また、これとは反対側となるノズル３０の近傍のインクには、プラスの電荷が誘導される。このプラス電荷の一部はノズルプレート２４側に移動するが、ノズル３０から噴射されたインクにもプラス電荷が残る。なお、圧電振動子２０を駆動する電圧がよりプラス側に大きいほど、ノズル３０から噴射されるインクのプラスの帯電がより強くなる。そして、ノズル３０から噴射されたインクは、記録紙６に向けて飛翔している間、レナード効果によりプラスの帯電がさらに強まる。

ノズル３０から噴射されたインク滴は、記録紙６に着弾するまでの間、先頭のメイン液滴（主液滴）Ｍｄとそれよりも後のサテライト液滴（副液滴）Ｓｄに分離する。このサテライト液滴の一部又は全部は、空気の粘性抵抗により速度が低下し、記録紙６に到達することなくミスト化する。ここで、ノズルプレート２４とプラテン５との間が無電界であるため、インクに対して静電誘導が生じることが防止され、これにより、サテライト液滴ＳｄやミストＭｓもプラスの電荷を持つことになる。記録紙６に着弾しなかったミストＭｓは、記録ヘッド２のノズルプレート２４の近傍で浮遊する。そして、記録紙６がプラテン５を通過して、次の印刷対象の記録紙６がプラテン５に到達するまでの間、或いは、印刷処理が終了した後、図７（ｂ）に示すように、プラテン印加電圧生成部５８によって上流側プラテン１４のインク吸収材１４ｂおよび下流側プラテン１５のインク吸収材１５ｂにマイナスの電圧が印加される状態となる。これにより、これらのインク吸収材１４ｂ，１５ｂはマイナスに帯電し、中央プラテン１３と上流側プラテン１４との間、及び、中央プラテン１３と下流側プラテン１５との間にそれぞれ電界が形成される（図７（ｂ）におけるＥ）。これにより、記録ヘッド２の近傍に浮遊していたプラス電荷を持つミストが、静電気力によってインク吸収材１４ｂ，１５ｂに吸着・捕集される。なお、次の印刷対象の記録紙６がプラテン５上に送られてきたときには、インク吸収材１４ｂ，１５ｂに対して電圧が印加されない状態となる。このため、記録ヘッド２が記録紙６に対してインクを噴射する間は、噴射されたインクに対してインク吸収材１４ｂ，１５ｂの帯電の影響が及ばない。

以上のような構成を採用することで、インクの噴射に伴って生じるミストを捕集することが可能となり、ミストがプリンター内の構成部品（例えば、駆動モーター、駆動ベルト、リニアスケールなどの帯電しやすい部品）に付着することが低減される。その結果、ミストの付着による故障が抑制され、プリンター１の耐久性および信頼性が向上する。また、記録ヘッド２のノズル形成面とプラテン５との間に電界が形成されない状態でノズル３０からインクが噴射されるので、ミストが安定してプラスに帯電し、上流側プラテン１４のインク吸収材１４ｂおよび下流側プラテン１５のインク吸収材１５ｂにマイナスの電圧を印加することで、より確実にミストを捕集することができる。
さらに、本実施形態においては、上流側プラテン１４のインク吸収材１４ｂおよび下流側プラテン１５のインク吸収材１５ｂに電圧が印加される一方で、上流側プラテン１４および下流側プラテン１５の本体、特に、記録紙６と接触する支持突起１４ａ，１５ａには電圧が印加されないので、当該支持突起１４ａ，１５ａにミストが付着することが抑制される。これにより、記録紙６にインクが付着することが低減される。

ところで、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて種々の変形が可能である。

例えば、上記実施形態では、プラテン５が、中央プラテン１３、上流側プラテン１４、および下流側プラテン１５の３つにより成る構成を例示したが、これには限られず、上流側プラテン１４と下流側プラテン１５のうちの少なくとも一方が設けられていれば、ミスト捕集効果が得られる。
また、上記実施形態では、上流側プラテン１４のインク吸収材１４ｂおよび下流側プラテン１５のインク吸収材１５ｂに電圧が印加される構成を例示したが、これには限られず、インク吸収材１４ｂ，１５ｂに替えて板金やメッシュ等の金属製材料を敷設し、当該板金等に電圧を印加する構成を採用することもできる。

また、例えば、上記実施形態では、中央プラテン１３を接地し、上流側プラテン１４のインク吸収材１４ｂと下流側プラテン１５のインク吸収材１５ｂとにマイナスの電圧を印加することで、中央プラテン１３と上流側プラテン１４との間、及び、中央プラテン１３と下流側プラテン１５との間にそれぞれ電界を形成して、ミストをインク吸収材１４ｂ，１５ｂに捕集する構成を例示したが、これには限られない。例えば、中央プラテン１３を構成する材料（インク吸収材１３ｂを含む）と、上流側プラテン１４および（又は）下流側プラテン１５を構成する材料（インク吸収材１４ｂ，１５ｂを含む）とを、記録紙６や気流との摩擦により互いに逆極性を示す構成を採用することもできる。具体的には、中央プラテン１３を構成する材料を、記録紙６等との摩擦によりプラスに帯電するものを採用する一方、上流側プラテン１４および（又は）下流側プラテン１５を構成する材料を、記録紙６等との摩擦によりマイナスに帯電するものを採用することができる。例えば、帯電列で負極性を示す素材としては、ＡＢＳ（Acrylonitrile Butadiene Styrene）樹脂、ＡＥＳ（Acrylonitrile Ethylene Styrene）樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂などを採用することができる。また、帯電列で正極性を示す素材としては、ナイロン、ガラス、またはこれらを所定量添加した樹脂材料などを採用することができる。この構成によれば、記録紙６や記録ヘッド２の移動により生じる気流との摩擦帯電により、第１の支持手段と第２の支持手段とが互いに逆極性に帯電することで、中央プラテン１３と上流側プラテン１４との間、及び、中央プラテン１３と下流側プラテン１５との間にそれぞれ電界が形成されるので、電界を形成するための電源が不要となる。

さらに、例えば、中央プラテン１３を構成する材料と、上流側プラテン１４および（又は）下流側プラテン１５を構成する材料と、のうちの何れか一方を絶縁性樹脂又は非接地の導電性材料とし、他方を接地された導電性材料とする構成を採用することも可能である。この構成によれば、記録紙６や気流との摩擦を利用して一方を帯電させつつ、他方を接地することで、中央プラテン１３と上流側プラテン１４との間、及び（又は）、中央プラテン１３と下流側プラテン１５との間に電界を形成することができる。

また、中央プラテン１３を構成する材料として導電性を有するものとし、且つ、当該プラテン１３に対して電圧を印加することでノズル形成面（特にノズル３０）又は圧力室２８内のインクと同電位に設定し、上流側プラテン１４および（又は）下流側プラテン１５を構成する材料を、記録紙６等との摩擦によりマイナスに帯電するものを採用することができる。この構成では、例えば、ノズルプレート２４が帯電する場合においても、ノズルプレート２４とプラテン５との間をより確実に無電界とすることができ、ノズル３０から噴射されるインクを積極的にプラスに帯電させて、当該インクが分離して生じるミストを上流側プラテン１４および（又は）下流側プラテン１５側に捕集することができる。

さらに、上記各実施形態では、圧力発生手段として、所謂縦振動型の圧電振動子２０を例示したが、これには限られず、例えば、所謂撓み振動型の圧電振動子を採用することも可能である。この場合、図６に例示した駆動信号（噴射駆動パルスＤＰ）の波形に関し、電位の変化方向、つまり上下が反転した波形となる。その他、圧力発生手段としては、発熱によりインクを突沸させることで圧力変動を生じさせる発熱素子や、静電気力により圧力室の区画壁を変位させることで圧力変動を生じさせる静電アクチュエーターなど、電圧の印加により駆動される圧力発生手段を採用する構成においても本発明を適用することが可能である。

さらに、本発明は、圧力発生手段を用いて液体の噴射制御が可能な液体噴射装置であれば、プリンターに限らず、プロッター、ファクシミリ装置、コピー機等、各種のインクジェット式記録装置や、記録装置以外の液体噴射装置、例えば、ディスプレイ製造装置、電極製造装置、チップ製造装置等にも適用することができる。そして、ディスプレイ製造装置では、色材噴射ヘッドからＲ（Ｒｅｄ）・Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）・Ｂ（Ｂｌｕｅ）の各色材の溶液を噴射する。また、電極製造装置では、電極材噴射ヘッドから液状の電極材料を噴射する。チップ製造装置では、生体有機物噴射ヘッドから生体有機物の溶液を噴射する。

１…プリンター，２…記録ヘッド，５…プラテン，６…記録紙，１３…中央プラテン，１４…上流側プラテン，１５…下流側プラテン，２０…圧電振動子，２４…ノズルプレート，２８…圧力室，３０…ノズル，４２…共通外部電極，４３…個別外部電極，５７…駆動信号生成部，５８…プラテン印加電圧生成部

Claims (8)

1. 液体を噴射するノズルが形成されたノズル形成面、および、駆動信号の印加により駆動して前記ノズルに連通する圧力室内の液体に圧力変動を生じさせる圧力発生手段を有し、当該圧力発生手段の駆動により前記ノズルから着弾対象に向けて液体を噴射させる液体噴射ヘッドと、
   前記圧力発生手段を駆動する駆動信号を生成する駆動信号生成手段と、
   噴射動作を行う際の前記液体噴射ヘッドのノズル形成面に対して間隔を空けて配置され、前記着弾対象を支持する支持手段と、
   を備え、
   前記支持手段は、噴射動作時の前記液体噴射ヘッドのノズル形成面に対向する領域に配設された第１の支持手段と、当該第１の支持手段に対して前記着弾対象の搬送方向における上流側または下流側の少なくとも一方に配設された第２の支持手段と、を有し、
   前記第１の支持手段と前記第２の支持手段との間に電界が形成されたことを特徴とする液体噴射装置。
2. 前記第１の支持手段を構成する材料と、前記第２の支持手段を構成する材料とは、前記着弾対象との摩擦による帯電列で互いに逆極性を示すことを特徴とする請求項１に記載の液体噴射装置。
3. 前記第１の支持手段を構成する材料と前記第２の支持手段を構成する材料のうち、何れか一方が絶縁性樹脂又は非接地の導電性材料であり、他方が接地された導電性材料であることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射装置。
4. 前記第１の支持手段を構成する材料は、導電性を有し、且つ、前記ノズル、前記ノズル形成面、又は前記圧力室内の液体と同電位に設定され、
   前記第２の支持手段を構成する材料は、前記着弾対象との摩擦による帯電列で負極性を示すことを特徴とする請求項１に記載の液体噴射装置。
5. 前記第１の支持手段を構成する材料および前記第２の支持手段を構成する材料は、導電性を有し、
   前記第１の支持手段は、前記ノズル、前記ノズル形成面、又は前記圧力室内の液体と同電位に設定され、
   前記第２の支持手段は、電圧が印加されることにより前記第１の支持手段の帯電極性よりも負極性に設定されたことを特徴とする請求項１に記載の液体噴射装置。
6. 前記第２の支持手段における帯電部分が、前記着弾対象と接触しないことを特徴とする請求項１から請求項５の何れ一項に記載の液体噴射装置。
7. 前記第１の支持手段と前記第２の支持手段との間との距離が、前記第２の支持手段と前記ノズル形成面との距離よりも短いことを特徴とする請求項１から請求項６の何れか一項に記載の液体噴射装置。
8. 前記圧力発生手段の駆動電圧が正極性であることを特徴とする請求項１から請求項７の何れか一項に記載の液体噴射装置。

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