JP2012240321A - 液体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液体の噴射時に生じるミストによるギアの汚染をより確実に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】互いに噛合するギア同士のうちの一方の第１のギア（搬送ローラー駆動ギア２５および排紙部駆動ギア３４）は、帯電列で駆動信号の極性と同極性側の順位にある材料から構成され、他方の第２のギア（第１伝動ギア３７および第２伝動ギア３８）は、帯電列で第１のギアよりも駆動信号の極性と反対極性側の順位にある材料から構成された。
【選択図】図１

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（以下、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。特に、プリンターでは、記録紙の搬送などに関わる駆動部に複数のギアが設けられているが、これらのギアにミストが付着した場合、付着したミストの乾燥等によりギア同士の摩擦が高まってトルクが増加してモーターへの負荷が大きくなる虞があった。

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６（ａ）の模式図に示すように、記録ヘッドのノズル８４から噴射されたインクが記録媒体Ｐおよび支持部材８５に向けて伸びる過程で、プラスに帯電した支持部材８５からの静電誘導により、支持部材８５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８４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６（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８５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（エアロゾル）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７に示す模式図のように、記録ヘッドの圧電振動子８８の駆動電極８９に対して駆動電圧を印加することで、圧力室９０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９１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８８の駆動電極８９に正電圧が入力されたとき、圧電振動子８８と圧力室９０との間は絶縁されているので、圧力室９０内のインクにおける圧電振動子８８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９１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、プラス電荷が僅かに残った状態でノズル９１からインクが噴射される。その結果、ノズル９１から噴射されたインクはプラスに帯電することになる。

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、ミストがギアなど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、液体の噴射時に生じるミストによるギアの汚染をより確実に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、当該ノズルに連通する圧力室、および、駆動信号の印加により駆動して前記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液体を噴射させる液体噴射ヘッドと、
互いに噛合しあって装置の駆動に関わる第１のギアおよび第２のギアと、を備える液体噴射装置であって、
前記第１のギアは、帯電列で前記駆動信号の極性と同極性側の順位にある材料から構成された第１部分を有し、前記第２のギアは、帯電列で前記第１のギアの第１部分よりも前記駆動信号の極性と反対極性側の順位にある材料から構成された第２部分を有することを特徴とする。

本発明によれば、ノズルから液体を噴射することによって生じるミストの第１のギアへの付着が抑制される。すなわち、ギア同士の摩擦により、第１のギアは駆動信号の同極性に帯電する。また、液体噴射ヘッドのノズルから噴射された液体は、静電誘導により駆動信号の極性と同極性に帯電する。さらに、この液体の噴射に伴って生じるミストも駆動信号の極性と同極性に帯電する。第１のギアに関しては、ミストとの間に斥力が作用するため、当該ミストの付着が防止される。

また、上記構成において、前記第１のギアの材料が誘電体である一方、前記第２のギアの材料が導電体であり、
当該第２のギアが接地された構成を採用することが望ましい。

この構成によれば、他方の第２のギアが接地されているので無帯電となり、ミストとの間で静電気力が生じ難い。これにより、第２のギアに対するミストの付着が低減される。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。

プリンターの内部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。 噴射駆動パルスの構成を説明する波形図である。 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の内部構成を説明する図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図である。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、記録紙６がセットされる給紙部１３と、主走査方向に直交する副走査方向に記録紙６を搬送する搬送部８と、印刷が終了した記録紙６を排出する排紙部１４と、搬送部８および排紙部１４を駆動するモーターから成る駆動部１５と、駆動部１５の回転駆動力を搬送部８から排紙部１４に伝達する伝動部１６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７２（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。このリニアエンコーダー１０は、フレーム２の背面の内壁に主走査方向に沿って張設されたリニアスケール１０ａと、キャリッジ３の背面に取り付けられた図示しない検出部とを備えている。リニアエンコーダー１０の検出方式としては光学式や磁気式などがあり、本実施形態では光学式が採用されている。リニアスケール１０ａは、帯状の樹脂フィルムから構成されている。本実施形態においては、リニアスケール１０ａの基材の長手方向に沿って複数の図示しない縦スリット（帯幅方向に長尺なスリット）が形成されている。そして、検出部は、リニアスケール１０ａのスリットでの受光状態とスリット以外の部分での受光状態の差異に応じてエンコーダーパルスを出力するようになっている。

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５０：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。

プラテン５は、主走査方向に長尺な板状の部材であり、その表面には長手方向に沿って所定の間隔で複数の支持突起５ａが突設されている。各支持突起５ａは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５ａ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、プラテン５の表面であって、各支持突起５ａから外れた部分には、インク吸収材５ｂが配設されている。このインク吸収材５ｂ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。

搬送部８は、搬送駆動ローラー２１、搬送従動ローラー２２、シャフト２３、ローター２４、および搬送ローラー駆動ギア２５を有している。シャフト２３は、プリンター１の筐体の上フレーム２７に回転自在に軸支されている。搬送ローラー駆動ギア２５、上フレーム２７、ローター２４、搬送駆動ローラー２１は、図１（ｂ）の手前側から、シャフト２３の軸方向においてこの順に重なる状態で配置されている。搬送駆動ローラー２１、ローター２４、および搬送ローラー駆動ギア２５は、回転軸としてのシャフト２３に接続されている。そして、ローター２４は、駆動部１５による駆動力により回転する。これに伴って、搬送駆動ローラー２１および搬送ローラー駆動ギア２５も一体的に回転する。搬送ローラー駆動ギア２５は、後述する伝動部１６の第１伝動ギア３７と噛み合っている。したがって、搬送ローラー駆動ギア２５が回転することにより、伝動部１６の第１伝動ギア３７に駆動部１５の駆動力が伝達される。搬送従動ローラー２２は、筐体に回転自在に軸支され、押圧部材２９によってプラテン５側へ押圧される。給紙部１３から記録紙６が送られてくると、押圧部材２９が搬送従動ローラー２２をプラテン５側に押圧することにより、搬送従動ローラー２２とプラテン５との間に記録紙６が挟まれる。この状態で搬送駆動ローラー２１が回転すると、記録紙６が下流側に搬送されると共に、この記録紙６の移動に伴って搬送従動ローラー２２が回転する。

排紙部１４は、排紙駆動ローラー３１、排紙従動ローラー３２、シャフト３３、および排紙部駆動ギア３４を有し、記録紙６の搬送経路においてプラテン５の下流側（排紙側）に配置されている。排紙駆動ローラー３１および排紙部駆動ギア３４は、それぞれ回転軸としてのシャフト３３に接続されている。シャフト３３は、上フレーム２７に回転自在に支持されている。また、排紙従動ローラー３２は、上フレーム２７に対して回転自在に支持され、排紙駆動ローラー３１の回転に伴って回転する。排紙部駆動ギア３４は、後述する伝動部１６の第２伝動ギア３８と噛み合っている。したがって、駆動部１５による駆動力が、伝動部１６の第２伝動ギア３８を介して排紙部駆動ギア３４に伝達される。排紙部駆動ギア３４がシャフト３３を軸として回転すると、排紙駆動ローラー３１も一体的に回転する。そして、プラテン５側から記録紙６が送られてくると、当該記録紙６は、排紙駆動ローラー３１と排紙従動ローラー３２との間に挟まれる。この状態で排紙駆動ローラー３１が回転すると、記録紙６が排紙側に搬送され、この記録紙６の移動に伴って排紙従動ローラー３２が回転する。

ここで、本実施形態における搬送部８の搬送ローラー駆動ギア２５、および、排紙部１４の排紙部駆動ギア３４は、本発明における第１のギアに相当する。そして、これらの第１のギアにおいて、少なくとも歯が形成された部分（第１部分に相当）は、圧電振動子４６の駆動電極（個別外部電極６９）に印加される駆動信号（噴射駆動パルスＤＰ（図５参照。））と同極性に帯電しやすい材料から構成されている。本実施形態においては、噴射駆動パルスＤＰがプラス極性の電圧であるため、搬送ローラー駆動ギア２５および排紙部駆動ギア３４は、後述する伝動部１６の第１伝動ギア３７および第２伝動ギア３８（本発明における第２のギアに相当）との摩擦によってプラスに帯電しやすい材料から作製されている。これらのギア同士の摩擦による帯電極性は、各ギアの摩擦帯電列の順位に応じて決まる。すなわち、帯電列で同じ極性側の材料同士であっても、順位に差があれば、摩擦帯電による両者の帯電極性が異なる。このため、帯電列において、第１伝動ギア３７および第２伝動ギア３８の材料（少なくとも歯が形成された部分（第２部分に相当））は、帯電列でよりマイナス側の順位にある材料から構成され、搬送ローラー駆動ギア２５および排紙部駆動ギア３４の材料は、帯電列で第１伝動ギア３７および第２伝動ギア３８よりもプラス側の順位にある材料から構成される。材料の組み合わせとしては、合成樹脂の場合、例えば、マイナス側としてポリ塩化ビニールやポリエチレン、プラス側（相対的にプラス側）としてアクリル、ポリエステル、ナイロン等が挙げられる。また、金属の場合、例えば、マイナス側としてニッケルや鉄、プラス側としてアルミニウム等が挙げられる。本実施形態においては、第１伝動ギア３７および第２伝動ギア３８の材料として導電体であるニッケルが採用され、搬送ローラー駆動ギア２５および排紙部駆動ギア３４の材料として誘電体（絶縁体）であるナイロンが採用される。なお、帯電列では、ニッケルがナイロンよりもマイナス側となる。なお、第１のギアと第２のギアの材料の組み合わせは例示したものには限られない。

伝動部１６は、シャフト３６、第１伝動ギア３７、および第２伝動ギア３８を有する。第１伝動ギア３７および第２伝動ギア３８は、図１（ｂ）における手前からこの順に配置され、回転の軸としてのシャフト３６に接続されている。シャフト３６は、筐体の上フレーム２７に回転自在に支持される。シャフト３６は接地されており、第１伝動ギア３７および第２伝動ギア３８もシャフト３６を通じて接地されている。

図２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４１と、このケース４１内に収納される振動子ユニット４２と、ケース４１の底面（先端面）に接合される流路ユニット４３と、カバー部材４５等を備えている。上記のケース４１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４２を収納するための収納空部４４が形成されている。振動子ユニット４２は、圧力発生手段の一種として機能する圧電振動子４６と、この圧電振動子４６が接合される固定板４７と、圧電振動子４６に駆動信号を供給するフレキシブルケーブル４８とを備えている。

図３は、振動子ユニット４２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４６は、共通内部電極６５と個別内部電極６６とで、圧電体６７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６５は、全ての圧電振動子４６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６６は、印加される駆動信号の噴射駆動パルスＤＰ（図５参照。）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４６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４６ａとなっている。また、圧電振動子４６における残りの部分、即ち、自由端部４６ａの基端から振動子基端までの部分が基端部（固定端部）４６ｂとなっている。

自由端部４６ａには、共通内部電極６５と個別内部電極６６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６５，６６に電位差を与えると、活性領域Ａの圧電体６７が作動して変形し、自由端部４６ａ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６５の基端は、圧電振動子４６の基端面部で共通外部電極６８に導通している。一方、個別内部電極６６の先端は、圧電振動子４６の先端面部で個別外部電極６９に導通している。なお、共通内部電極６５の先端は圧電振動子４６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６６の基端は自由端部４６ａと基端部４６ｂの境界に位置している。

個別外部電極６９（本発明における駆動電極に相当）は、圧電振動子４６の先端面部と、圧電振動子４６における積層方向の一側面である配線接続面（図３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４８の配線パターンと各個別内部電極６６とを導通する。そして、この個別外部電極６９の配線接続面側の部分は、基端部４６ｂ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６８は、圧電振動子４６の基端面部と、上記の配線接続面と、圧電振動子４６における積層方向の他側面である固定板取付面（図３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４８の配線パターンと各共通内部電極６５との間を導通する。そして、この共通外部電極６８における配線接続面側の部分は個別外部電極６９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４６ｂは、活性領域Ａの圧電体６７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４６ｂの配線接続面側にはフレキシブルケーブル４８が配置されており、基端部４６ｂ上で個別外部電極６９及び共通外部電極６８とフレキシブルケーブル４８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４８を通して駆動信号が各個別外部電極６９に印加される。

流路ユニット４３は、流路形成基板４９の一方の面にノズルプレート５０が接合されると共に、流路形成基板４９の他方の面に振動板５１が接合されて構成されている。この流路ユニット４３には、リザーバー５２（共通液室）と、インク供給口５３と、圧力室５４と、ノズル連通口５５と、ノズル５６とが設けられている。そして、インク供給口５３から圧力室５４及びノズル連通口５５を経てノズル５６に至る一連のインク流路が、各ノズル５６に対応して形成されている。

上記ノズルプレート５０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５６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５０には、ノズル５６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５６によって構成される。

上記振動板５１は、支持板５７の表面に弾性体膜５８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５７とし、この支持板５７の表面に樹脂フィルムを弾性体膜５８としてラミネートした複合板材を用いて振動板５１を作製している。この振動板５１には、圧力室５４の容積を変化させるダイヤフラム部５９が設けられている。また、この振動板５１には、リザーバー５２の一部を封止するコンプライアンス部６０が設けられている。

上記のダイヤフラム部５９は、エッチング加工等によって支持板５７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５９は、圧電振動子４６の自由端部４６ａの先端面が接合される島部６１と、この島部６１を囲む薄肉弾性部６２とからなる。上記のコンプライアンス部６０は、リザーバー５２の開口面に対向する領域の支持板５７を、ダイヤフラム部５９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５２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６１には圧電振動子４６の先端面が接合されているので、この圧電振動子４６の自由端部４６ａを伸縮させることで圧力室５４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５４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５６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４３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５０のノズル５６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５０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５０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５０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５０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４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７１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７１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、駆動部１５、搬送部８、伝動部１６、排紙部１４、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、及び、プリンターコントローラー７２を有する。

プリンターコントローラー７２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７２は、インターフェース（Ｉ／Ｆ）部７５と、ＣＰＵ７６と、記憶部７７と、駆動信号生成部７８と、を有する。インターフェース部７５は、外部装置７１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７１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。ＣＰＵ７６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７７は、ＣＰＵ７６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。ＣＰＵ７６は、記憶部７７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。

ＣＰＵ７６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、ＣＰＵ７６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７８による駆動信号ＣＯＭの生成等を制御する。また、ＣＰＵ７６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７２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４６に対する駆動信号ＣＯＭの噴射駆動パルスＤＰ（図５参照）の印加制御等を行う。

駆動信号生成部７８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７８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の圧力発生手段である圧電振動子４６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５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５６から液滴状のインクを噴射させるために、圧電振動子４６に所定の動作を行わせるものである。

図５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５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５４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５４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６８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４６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４６が収縮し、これに伴って圧力室５４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５６内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５４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４６に印加されると、当該圧電振動子４６が伸長し、これにより、圧力室５４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５４の急激な収縮によって圧力室５４内のインクが加圧され、これにより、ノズル５６からは数ｐｌ〜数十ｐｌのインクが噴射される。この圧力室５４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４６に印加されて、圧力室５４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。

ここで、本発明に係るプリンター１は、記録ヘッド２のノズル５６から噴射されるインクが、圧電振動子４６の駆動電極（個別外部電極６９）に印加される駆動電圧（噴射駆動パルスＤＰ）と同極性に帯電することを利用して、ミストの付着を忌避すべきギア、すなわち、搬送ローラー駆動ギア２５、排紙部１４の排紙部駆動ギア３４、第１伝動ギア３７、及び第２伝動ギア３８に対するミストの付着を抑制している点に特徴を有している。

プラス極性の噴射駆動パルスＤＰが圧電振動子４６の個別外部電極６９に印加されてインクの噴射が行われる際、静電誘導により圧力室５４内における圧電振動子４６の近傍のインクにはマイナス電荷が誘導され、ノズル５６の近傍のインクにはプラス電荷が誘導される。そして、ノズル５６から噴射されたインクはプラスに帯電する。記録紙６に向けて飛翔しているインクは、レナード効果によりプラスの帯電が強まる。これにより、飛翔する間にインクが分離して生じるサテライト液滴や、これよりも更に微小なミスト（以下、ミスト等）がプラスに帯電する。そして、これらのミスト等の一部は、記録紙６に着弾せずに浮遊する。

上述したように、本実施形態において第１伝動ギア３７および第２伝動ギア３８の材料としてマイナスに帯電しやすいニッケルが採用され、搬送ローラー駆動ギア２５および排紙部駆動ギア３４の材料としてプラスに帯電しやすいナイロンが採用されている。そして、搬送ローラー駆動ギア２５と第１伝動ギア３７とが噛合した状態で回転することでギア同士が摩擦し、ナイロンから成る搬送ローラー駆動ギア２５が、電荷の移動によりプラスに帯電する。一方、ニッケルから成る第１伝動ギア３７は、シャフト３６を通じて接地されているので、除電されて無帯電となる。同様に、排紙部駆動ギア３４と第２伝動ギア３８とが噛合した状態で回転することで、ナイロンから成る排紙部駆動ギア３４はプラスに帯電し、接地されたニッケルから成る第２伝動ギア３８は無帯電となる。これにより、プラスに帯電した搬送ローラー駆動ギア２５および排紙部駆動ギア３４に関しては、同じくプラスに帯電したミストとの間に斥力が作用するため、当該ミストの付着が防止される。また、無帯電である第１伝動ギア３７および第２伝動ギア３８についても、他の部材との間に電界が形成されず、ミストとの間で静電気力が生じ難いので、当該ミストの付着が低減される。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。

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、第１のギアと第２のギアの組み合わせに関し、上記実施形態では、本発明における第１のギアとして搬送ローラー駆動ギア２５および排紙部駆動ギア３４を例示し、本発明における第２のギアとして第１伝動ギア３７および第２伝動ギア３８を例示したが、これには限られない。プリンター内部に設けられて当該プリンターの駆動に関わるギアであれば、噛合する一方のギアを第１のギアとし、他方のギアを第２のギアとすることができる。

また、上記実施形態では、インクが噴射される際に生じるミストがプラスに帯電する構成を例示したが、これには限られない。例えば、圧電振動子に印加される駆動信号（噴射駆動パルスＤＰ）の極性がマイナスの構成では、条件によってはミストがマイナスに帯電する場合も考えられる。この場合、第１のギアをマイナスに帯電しやすい材料で構成し、第２のギアをプラスに帯電しやすい材料で構成した上で、第２のギアを接地する構成を採用することもできる。この構成においても、ミストがギアに付着することが抑制される。

また、上記実施形態では、圧力発生手段として、所謂縦振動型の圧電振動子４６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５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。

そして、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，６…記録紙，８…搬送部，１４…排紙部，１５…駆動部，１６…伝動部，２５…搬送ローラー駆動ギア，３４…排紙部駆動ギア，３７…第１伝動ギア，３８…第２伝動ギア，４６…圧電振動子，５０…ノズルプレート，５４…圧力室，５６…ノズル，６９…個別外部電極，７８…駆動信号生成部

Claims (2)

1. 液体を噴射するノズル、当該ノズルに連通する圧力室、および、駆動信号の印加により駆動して前記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液体を噴射させる液体噴射ヘッドと、
   互いに噛合しあって装置の駆動に関わる第１のギアおよび第２のギアと、を備える液体噴射装置であって、
   前記第１のギアは、帯電列で前記駆動信号の極性と同極性側の順位にある材料から構成された第１部分を有し、前記第２のギアは、帯電列で前記第１のギアの第１部分よりも前記駆動信号の極性と反対極性側の順位にある材料から構成された第２部分を有することを特徴とする液体噴射装置。
2. 前記第１のギアの材料が誘電体である一方、前記第２のギアの材料が導電体であり、
   当該第２のギアが接地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。

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