JP4622571B2

JP4622571B2 - 液体噴射装置

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Publication number: JP4622571B2
Application number: JP2005043197A
Authority: JP
Inventors: 恒延遠藤
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2005-02-18
Filing date: 2005-02-18
Publication date: 2011-02-02
Anticipated expiration: 2025-02-18
Also published as: JP2006224554A; US7497560B2; US20060187264A1

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。そこで、液体が吐出される方向について液体噴射ヘッドに対向する位置に吸収部材を配置し、被記録物に付着し得ない余剰な液体をこの吸収部材に吸収させることにより、余剰の液体が飛散したり周囲を汚染することを防止している。

なお、被記録物は液体が付着することによって伸びて皺を生じる場合がある。伸びた被記録物が自身の皺による撓みで上記の吸収部材に接触すると、吸収部材にすでに吸収されていた液体が被記録物に付着して汚染する。そこで、被記録物の伸びを見込んで、液体噴射装置では被記録物と上記吸収部材との間に２〜４mm程度の間隙が設けられる。なお、ノズルプレートと被記録物との間にも、１ｍｍ程度の間隔がとられている。

一方、記録画像の解像度向上への要求により、昨今の液体噴射装置では、ノズルプレートの開口から吐出される液滴が数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自身の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。具体的には、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。運動エネルギーを失った微細な液滴は、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。

なお、例えば、上記被記録物と吸収部材との間隔に、ノズルプレートと被記録物とのギャップを加えた３〜５ｍｍ程度の距離について、ノズルプレートから吸収部材表面まで液滴を届かせることを意図して３ｐｌ程度の液滴に対する液体噴射装置の吐出速度を高くしても、液滴に作用する雰囲気の粘性抵抗がさらに上昇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・インクと呼ばれる非常に微細な液滴が生じやすくなる。

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に駆動信号を送り、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るので、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するエアロゾルとなる。エアロゾルは、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。殊に、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。更に、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。また更に、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。

下記特許文献には、上記エアロゾルを能動的に収集する機能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

この文献に開示された液体噴射装置では、被記録物に付着しなかった余剰な液体を吸収させる目的で、ノズルプレートに対向する位置に吸収部材が配置される。また、この吸収部材の表面上に一方の電極となる金属部材が配置され、液体を吐出する開口を有する金属製ノズルプレートが他方の電極とされる。これら電極およびノズルプレートに互いに異なる電圧が印加されると、両者の間に電界が形成される。また、このような液体噴射装置でノズルプレートから吐出される液滴は、ノズルプレートから吐出される瞬間に、いわゆる避雷針効果によりノズルプレートと同極に帯電する。このため、エアロゾルとして浮遊する液滴も帯電しているので、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、自身と逆極性の電位にある電極に吸着される。電極に吸着された液滴は、毛細管現象により吸引されて、最終的には吸収部材に吸収される。

上記のように、エアロゾルが帯電していることを利用して、電界を形成してエアロゾルを能動的に収集することがすでに提案されている。しかしながら、エアロゾルのうちにはノズルプレートと逆極性に帯電するものがあり、上記特許文献に開示されている構成では吸収部材に向けて誘導することができない。

上記課題を解決するために、本発明の第１の形態において、液体噴射装置は、導電性のノズルプレートを有し、被記録物上を往復移動しつつ前記ノズルプレートの開口から液体を吐出する液体噴射ヘッドと、液体が吐出される方向について前記ノズルプレートに対向して前記被記録物よりも遠方に配された被記録物側電極と、前記ノズルプレートと前記被記録物側電極との間に電位差を発生させて前記ノズルプレートの開口から吐出された液体を被記録物側電極に向かって電気的に引き付ける電位差発生手段と、前記ノズルプレートの往復移動の方向に配され、前記被記録物側電極の電位に対する前記ノズルプレートの電位差と同方向の電位差を有するノズルプレート側電極とを備える。これにより、被記録物側電極と同電位方向に帯電した液体を、ノズルプレート側電極に付着させることができる。

上記液体噴射装置において、ノズルプレート側電極は、ノズルプレートの面方向についてノズルプレートの周囲を囲ってもよい。これにより、被記録物側電極と同電位方向に帯電した液体を、より多くノズルプレート側電極に付着させることができる。

上記液体噴射装置において、ノズルプレート側電極は、液体を吐出する方向について、ノズルプレートと同一面またはノズルプレートより退避した面に配されてもよい。これにより、ノズルプレートをワイパーで払拭して清掃する場合に、ノズルプレート側電極が干渉せずにノズルプレート全面を払拭することができる。また、液体噴射ヘッドの往復移動において、ノズルプレート側電極が被記録物を接触することを防ぐことができる。

上記液体噴射装置において、ノズルプレート側電極は、往復移動の方向についてノズルプレートを挟んで、互いに電気的に離間して配された一対の電極片を有し、一対の電極片のうち、ノズルプレートの往復移動の方向についてノズルプレートの移動を追いかける側に位置する一方の電極片に対して電位差発生手段と電気的に接続させ、他方の電極片に対しては電位差発生手段から電気的に遮断する切替手段を更に備えてもよい。これにより、ノズルプレートの移動を追いかける電極だけを選択的にアクティブにし、効率よくエアロゾルを収集できる。

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かかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの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、本発明の実施形態のひとつ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り、カバーとしての上ケース２２を開いた状態で描かれている。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とを筐体の内側に備えている。

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表面の任意の領域で記録動作ができる。

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、フレーム１００および側面部１１０、１１１ごと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向かって延在する１対の側面部１１０、１１１とによって画成される領域の内側に主に形成されている。

図２に示す通り、この内部機構１２において、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と側面部１１１とに支持され、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金属製のノズルプレート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と被記録物３００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、この陥没部４１０に吸収部材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収受する。なお、被記録物３００と吸収部材４２０とが接触して汚染されないように、被記録物３００と吸収部材４２０との間には２〜４ｍｍ程度の間隙が設けられている。また、ノズルプレート２６０の表面と被記録物３００の表面との間にも１ｍｍ程度の間隔がある。

なお、インクジェット式記録装置１１の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の上面に突起状の部位を形成して被記録物３００を下方から支持させることにより、両者の間隔を保って接触を防止している。

また、プラテン４００に内蔵されている吸収部材４２０は、表面における液体の吸収速度を重視して材料を選択されているので吸収容量に限りがある。そこで、吸収容量のより大きな廃液吸収部材６００をプラテン４００の下方に配置し、これを吸収部材４２０と接触させている。廃液吸収部材６００は、その吸収容量が重視されると共に、毛細管現象による吸収力の大きな材料が選択されており、吸収部材４２０から大量のインクを吸収することができる。

プラテン４００の後方には搬入ローラ３１０が配置されている。搬入ローラ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、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。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一方で、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。

更に、この内部機構１２では、プラテン４００の側面部１１０側の側方に、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、キャリッジ２００が側面部１１０に近いホームポジションで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に結合されている。ポンプユニット５１０は、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、廃液吸収部材６００に吸収される。

更に、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、図１に示すインクジェット式記録装置１１で用い得るプラテン４００とノズルプレート２６０を含むサテライト・インク収集機構１３の構造をより詳細に示す分解斜視図である。また、図３は、プラテン４００側の部材とノズルプレート２６０側の部材との電気的な関係も併せて示す。

同図に示すように、プラテン４００は、プラテン本体４０１を含む複数の部材により形成されている。プラテン本体４０１の上面に陥没部４１０が形成されており、更に陥没部４１０の中にいくつかの島部４１２が形成されている。陥没部４１０の前後に細長く延在する縁部４０２、４０４の上面と、島部４１２の頂面には、それぞれにリブ４１８が形成されている。リブ４１８は、被記録物３００の搬送方向に沿って互いに平行に形成されており、その先端で被記録物３００を下方から支持する。

また、陥没部４１０の底面端部には、後述する被記録物側電極４３０の端子部４３６を挿通するための端子部挿通穴４１６が形成されている。同様に、陥没部４１０の底面の島部４１２近傍には、後述する吸収部材４２０の足部４２４を挿通するための足部挿通穴４１４も形成されている。これら島部４１２、リブ４１８、端子部挿通穴４１６、足部挿通穴４１４を含むプラテン本体４０１は、射出成形した樹脂により一体に成形することができる。

被記録物側電極４３０は、プラテン本体４０１の陥没部４１０の底面と略同形状の導電体板であり、プラテン本体４０１の島部４１２を挿通するための島部挿通穴４３２と、後述する吸収部材４２０の足部４２４を挿通するための足部挿通用切欠き４３４とを有する。更に、被記録物側電極４３０の一端には、後述する電位差発生手段７００に結合するための端子部４３６が形成されている。端子部４３６は、被記録物側電極４３０自体から下方に延在している。従って、被記録物側電極４３０が陥没部４１０に収容されたとき、プラテン本体４０１の底面は被記録物側電極４３０により略全面に覆われ、更に、端子部４３６は端子部挿通穴４１６を通ってプラテン本体４０１の外部に露出される。

上記のような被記録物側電極４３０は、カラーインクジェット式記録装置１１のインクに対して耐食性のある金属、例えば金、ステンレスまたはニッケルの線材、板材または箔材、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の部材で形成できる。また、他の態様として、プラテン本体４０１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、薄膜層等で被記録物側電極４３０を形成することもできる。

更に、吸収部材４２０は陥没部４１０と略同じ外形を有している。また、プラテン本体４０１の島部４１２を挿通させるための島部挿通穴４２２を、島部４１２の配置に対応した位置に有している。また、吸収部材４２０は、各島部挿通穴４２２の縁から下方に延在する足部４２４を備えている。足部４２４は、島部挿通穴４２２を形成するために不要になる部分の一部を利用して、吸収部材４２０自体を整形した後下方に折り曲げて形成されている。

なお、この吸収部材４２０は、ノズルプレート２６０から吐出されながら被記録物３００に付着しなかったインクを直接に受け止める。このとき、吸収部材４２０の吸収速度が遅いと、吸収部材４２０の表面にインクが衝突する衝撃でいわゆるミルククラウンを生じる。ミルククラウンの周縁からは微細なインク滴が生じ、これもまたエアロゾル発生の原因となる。そこで、吸収部材４２０の材料は、吸収速度の高さを重視して空隙率の高い発泡材料が選択される。

また、この吸収部材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形成できる。具体的には、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。

上記のような吸収部材４２０は、プラテン本体４０１の陥没部４１０の内部で、被記録物側電極４３０の上に重ねて収容される。このとき、足部４２４は、被記録物側電極４３０の足部挿通用切欠き４３４およびプラテン本体４０１の足部挿通穴４１４を挿通されてプラテン本体４０１の下方に延在しており、その下端は、図２で示した廃液吸収部材６００に接する。

更に、このインクジェット式記録装置１１は、複数の開口２６２を有するノズルプレート２６０と略同一平面上でノズルプレート２６０を包囲するように装着されたノズルプレート側電極２８０を備えている。ノズルプレート側電極２８０は、ノズルプレート２６０と電気的に結合されていると同時に、電位差発生手段７００を介して被記録物側電極４３０とも結合されている。従って、ノズルプレート２６０およびノズルプレート側電極２８０と被記録物側電極４３０との間には、一定の電位差Ｖが形成される。なお、この実施形態では、図中に示すように、被記録物側電極４３０を電位差発生手段７００の正極側に、ノズルプレート２６０およびノズルプレート側電極２８０を電位差発生手段７００の負極側に接続しているが、すべての極性を反転させて接続しても同様の機能が実現できる。

ここで、被記録物側電極４３０はプラテン本体４０１の陥没部４１０の底部を略全面にわたって覆っており、その上に略同形状の吸収部材４２０が重ねて収容されている。このように吸収部材４２０の下面全体が被記録物側電極４３０に触れているので、吸収部材４２０の内部構造に電気的に不連続部分があったとしても、吸収部材４２０全体は被記録物側電極４３０と略等しい均一な電位となる。これにより、ノズルプレート２６０およびノズルプレート側電極２８０と吸収部材４２０の表面との間には、この電位差Ｖに対応した電界、例えば２５ｋＶ／ｍ以上の電界が形成される。

図４は、図３に示したサテライト・インク収集機構１３における、動作中のノズルプレート２６０付近を拡大して示す概念図である。図４においても、図１から図３までに示したものと同じ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、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、図中に矢印Ｘで示すように、ここではノズルプレート２６０は、キャリッジ２００の移動に伴って図上で右から左に向かって移動している。

ノズルプレート２６０の直下に被記録物３００が存在しているときは、ノズルプレート２６０の開口２６２から吐出されたインク滴２６６は被記録物３００に付着する。しかしながら、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および後端において、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インク滴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、一部のインク滴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、インク滴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前記粘性抵抗力とが殆どつり合い、インク滴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。また、ノズルプレート２６０の開口２６２からインクが吐出されるときには、インク滴２６６の一部がちぎれて一段と微細なインク滴であるサテライト・インク２６７、２６８が生じる。

また、図３を参照してすでに説明したように、このインクジェット式記録装置１１では、ノズルプレート２６０と吸収部材４２０との間に電界Ｅが形成されている。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、インク滴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付近の領域Ｂのノズルプレート２６０下面との間に、いわゆる避雷針効果により電荷が蓄積される。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がインク滴２６６の帯電に寄与することをいう。この避雷針効果により、インク滴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を有する。

インク柱２６４は、やがてノズルプレート２６０から離れてインク滴２６６となるが、このインク滴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を有するインク滴２６６は、電界Ｅからクーロン力Fe（ｑＥ）による運動エネルギーを得、減速されることなく下方に移動して最終的に吸収部材４２０に到達する。

更に、サテライト・インク２６７、２６８には、インク滴２６６と同じ極性で帯電するサテライト・インク２６７と、インク滴２６６とは反対の極性で帯電するサテライト・インク２６８とがある。インク滴２６６と同極に帯電したサテライト・インク２６７は、電界Ｅから受けるクーロン力により減速されることなく吸収部材４２０側に向かい、やがて吸収部材４２０に吸収される。一方、インク滴２６６とは逆の極性に帯電したサテライト・インク２６８は、自身と逆の電位にあるノズルプレート２６０またはノズルプレート側電極２８０に吸着される。

なお、前述の通り、ノズルプレート２６０は矢印Ｘの方向に移動しつつインクを吐出している。また、微細な液滴に対する雰囲気の粘性抵抗は非常に大きい。このため、上記のようにして生じたサテライト・インク２６７、２６８は、ノズルプレート２６０の移動方向に対して後方に取り残されることになる。従って、インク滴２６６と反対の極性に帯電したサテライト・インク２６８は、ノズルプレート２６０自体よりも、その後方に追従する側において、ノズルプレート側電極２８０により多く吸着される。また、説明の便宜のために、図中では、ノズルプレート２６０側を「−」、被記録物３００側を「＋」と記載しているが、総ての極性を反対にして電位差を形成しても同様の効果が得られる。

また、ノズルプレート２６０およびノズルプレート側電極２８０に収集されたサテライト・インク２６８は、最終的に、ワイピング手段５２０により掻き落とされる。従って、ノズルプレート２６０の下面とノズルプレート側電極２８０の下面は同一平面上に配置されることが好ましい。ここで、ノズルプレート側電極２８０が、ノズルプレート２６０よりも、ワイピング手段５２０に対してわずかに後退していてもよい。これにより、ワイピング時にワイピング手段５２０がノズルプレート２６０に対してより確実に払拭することができる。

図５は、このインク噴射装置の他の実施形態としてのサテライト・インク収集機構１３示す図である。なお、図５において、図４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、この実施形態において、ノズルプレート２６０、ノズルプレート側電極２８０、吸収部材４２０、プラテン本体４０１および電位差発生手段７００のレイアウトは、図４に示した装置と共通である。この実施形態の特徴は、被記録物側電極４３０の構造と配置にある。即ち、この実施形態で用いた被記録物側電極４３０は、吸収部材４２０の上面上に載置された網状の部材で形成されてとり、電位差発生手段７００に電気的に接続されている。

ここで、被記録物側電極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することができる。また、被記録物側電極４３０に用いる部材としては、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。更に、被記録物側電極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。

上記のような構造により、このサテライト・インク収集機構１３では、インク滴２６６と同極に帯電したサテライト・インク２６７は、電界Ｅから受けるクーロン力により吸収部材４２０側に向かって減速されることなく被記録物側電極４３０に吸着されることになるが、吸着されたインクは、やがて被記録物側電極４３０に隣接して配置されている吸収部材４２０に吸い取られる。一方、インク滴２６６とは逆の極性に帯電したサテライト・インク２６８は、自身と逆の電位にあるノズルプレート２６０またはノズルプレート側電極２８０に吸着される。なお、この実施形態では、図中に示すように、被記録物側電極４３０を電位差発生手段７００の正極側に、ノズルプレート２６０およびノズルプレート側電極２８０を電位差発生手段７００の負極側に接続しているが、すべての極性を反転させて接続しても同様の機能が実現できる。

図６は、このインク噴射装置の他の実施形態としてのサテライト・インク収集機構１３示す図である。なお、図６において、図４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、この実施形態において、ノズルプレート２６０、ノズルプレート側電極２８０、吸収部材４２０、被記録物側電極４３０およびプラテン本体４０１の物理的レイアウトは、図４に示した装置と共通であり、その特徴は、その電気的な結合状態にある。即ち、このインクジェット式記録装置１１は、ノズルプレート２６０と被記録物側電極４３０との間に電位差Ｖ_１を形成する電位差発生手段７００と、被記録物側電極４３０とノズルプレート側電極２８０との間に電位差Ｖ_２を形成する電位差発生手段７１０とを備えている。なお、この実施形態では、図中に示すように、被記録物側電極４３０を電位差発生手段７００、７１０の正極側に、ノズルプレート２６０およびノズルプレート側電極２８０を電位差発生手段７００、７１０の負極側に接続しているが、すべての極性を反転させて接続しても同様の機能が実現できる。

上記のような構造により、このサテライト・インク収集機構１３では、ノズルプレート２６０のための電位差発生手段７００と、ノズルプレート側電極２８０のための電位差発生手段７１０とが分離されているので、例えば、大量のサテライト・インク２６８がノズルプレート側電極２８０に吸着されて電気的な特性が変化したような場合でも、ノズルプレート２６０と被記録物側電極４３０との間の電界Ｅを安定に発生することができる。

更に、電位差発生手段７１０の発生する電位差Ｖ_２を、電位差発生手段７００の発生する電位差Ｖ_１よりも大きく設定することにより、ノズルプレート側電極２８０の電位を、ノズルプレート２６０と同じ極性でより高くすることができ、ノズルプレート２６０と逆極性に帯電したサテライト・インク２６８をより強力に吸引できるようになる。

図７は、このインクジェット式記録装置１１の更に他の実施形態としてのサテライト・インク収集機構１３を示す図である。なお、図７においても、図４および図６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、この実施形態においても、その特徴は電気的な結合状態にある。即ち、このサテライト・インク収集機構１３においては、電位差発生手段７００がノズルプレート２６０と被記録物側電極４３０との間に接続されて電位差Ｖ_１を発生する。一方、電位差発生手段７１０は、電位差発生手段７００のノズルプレート２６０側に一端を、ノズルプレート側電極２８０に他端を接続されている。従って、被記録物側電極４３０とノズルプレート側電極２８０との間の電位差は（Ｖ_１＋Ｖ_２）となる。なお、この実施形態では、図中に示すように、被記録物側電極４３０を電位差発生手段７００の正極側に、ノズルプレート２６０および電位差発生手段７１０の正極側を電位差発生手段７００の負極側に、ノズルプレート側電極２８０を電位差発生手段７１０の負極側にそれぞれ接続しているが、すべての極性を反転させて接続しても同様の機能が実現できる。

上記のような構造により、このインクジェット式記録装置１１では、図４に示した実施形態と同様に、ノズルプレート２６０よりもノズルプレート側電極２８０においてより大量のエアロゾルを収集できる。また、この実施形態では、ノズルプレート２６０の電位に対して、ノズルプレート側電極２８０の電位が常にＶ_２だけ高くなる。従って、ノズルプレート側電極２８０は、より強力にサテライト・インク２６８を吸引することができる。また、電位差発生手段７１０の発生する電位差は、ノズルプレート２６０の電位とノズルプレート側電極２８０の電位の差分だけなので、高電圧を発生する回路を使用することなく実現できる。

図８は、更に他の実施形態としてのサテライト・インク収集機構１３を、図３に対応させて示す図であり、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、ノズルプレート２６０側の電極が、ノズルプレート２６０を挟んで互いに分離した一対のノズルプレート側電極２８２、２８４により形成されている。ここで、ノズルプレート２６０の移動方向を図中に矢印Ｙで示すが、ノズルプレート側電極２８２、２８４は、ノズルプレート２６０の移動に際して、いずれか一方がノズルプレート２６０を先行または追従することになる。

また、この実施形態では、サテライト・インク収集機構１３は、一端を被記録物側電極４３０に接続された電位差発生手段７００を備えている。電位差発生手段７００の他端は、直接にノズルプレート２６０に接続されると共に、切替手段７２０を介してノズルプレート側電極２８２、２８４に個別に接続されている。なお、この実施形態では、図中に示すように、被記録物側電極４３０を電位差発生手段７００の正極側に、ノズルプレート２６０および切替手段７２０を電位差発生手段７００の負極側に接続しているが、すべての極性を反転させて接続しても同様の機能が実現できる。

切替手段７２０は、ノズルプレート２６０を搬送しているキャリッジ２００の移動方向を知らせるキャリッジ方向信号に基づいて制御され、ノズルプレート２６０に追従する側のノズルプレート側電極（２８２および２８４のいずれか一方）だけを電位差発生手段７００に結合する。従って、ノズルプレート２６０と被記録物側電極４３０との間には電圧Ｖの電位差が常時生じている一方で、ノズルプレート側電極２８２、２８４は、いずれか一方だけがノズルプレート２６０と同電位となる。

図９は、図８に示した実施形態の動作を説明するために、そのノズルプレート２６０付近を拡大してサテライト・インク収集機構１３を示す概念図である。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。

同図において、ノズルプレート２６０は矢印Ｘの方向に移動しつつインクを吐出している。また、既に説明した通り、微細なインク滴に対しては雰囲気の粘性抵抗が極めて強く影響するので、ノズルプレート２６０の下方で発生したサテライト・インク２６７、２６８は、常にノズルプレート２６０の移動方向に対して後方に取り残される。ここで、この実施形態では、ノズルプレート２６０が矢印Ｘ方向に移動しているとき、電位差発生手段７００は切替手段７２０を介して一方のノズルプレート側電極２８４に接続されているので、このノズルプレート側電極２８４はノズルプレート２６０と同じ電位になっている。また、ノズルプレート側電極２８４は、ノズルプレート２６０に追従して移動しているので、ノズルプレート２６０の移動後に取り残され、且つ、ノズルプレート２６０とは逆の極性で帯電しているサテライト・インク２６８を効率よく吸着することができる。

このように、この実施形態では、インクジェット式記録装置１１は切替手段７２０と、ノズルプレート２６０の移動方向に沿って前後に配置された１対のノズルプレート側電極２８２、２８４とを備えている。また、切替手段７２０は、ノズルプレート２６０の移動方向について後方にあたる一方のノズルプレート側電極２８４に選択的に電位差発生手段７００を接続する。従って、ノズルプレート２６０とは逆の極性に帯電してノズルプレート２６０の後方に取り残されるサテライト・インク２６８を、限られた電力を効率よく利用して吸着させることができる。

図１０は、更に他の実施形態としてのサテライト・インク収集機構１３を示す図であり、既に示した他の実施形態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。同図に示す通り、この実施形態は、図８及び図９に示した切替手段７２０付きのインクジェット式記録装置１１に、図６に示した独立した電位差発生手段７００、７１０を付加した構造となっている。

即ち、この実施形態では、インクジェット式記録装置１１は、２つの電位差発生手段７００及び７１０と、切替手段７２０とを備えている。一方の電位差発生手段７００は、被記録物側電極４３０とノズルプレート２６０との間に結合されて、両者の間に電位差Ｖ_１を常時形成している。これに対して、他方の電位差発生手段７１０は、切替手段７２０を介して、被記録物側電極４３０と１対のノズルプレート側電極２８２、２８４とを接続している。ここで、切替手段７２０は、キャリッジ方向信号に基づいて制御され、ノズルプレート２６０に追従する側のノズルプレート側電極２８２、２８４だけを電位差発生手段７１０に結合する。従って、ノズルプレート側電極２８２、２８４は、ノズルプレート２６０に追従して移動する期間だけノズルプレート２６０と同極性となる。なお、この実施形態では、図中に示すように、被記録物側電極４３０を電位差発生手段７００の正極側に、電位差発生手段７１０の正極側を電位差発生手段７００の負極側に、ノズルプレート２６０を電位差発生手段７００の負極側に、切替手段７２０を電位差発生手段７１０の負極側にそれぞれ接続しているが、すべての極性を反転させて接続しても同様の機能が実現できる。

上記のような構造により、このサテライト・インク収集機構１３では、ノズルプレート２６０のための電位差発生手段７００と、ノズルプレート側電極２８２、２８４のための電位差発生手段７１０とが分離されているので、大量のサテライト・インク２６８がノズルプレート側電極２８２、２８４に吸着されて電気的な特性が変化したような場合でも、ノズルプレート２６０と被記録物側電極４３０との間の電界Ｅを安定に発生することができる。

また、この構造では、電位差発生手段７１０の発生する電位差Ｖ_２を、電位差発生手段７００の発生する電位差Ｖ_１よりも大きく設定することにより、ノズルプレート側電極２８２、２８４の電位を、ノズルプレート２６０と同じ極性でより高くすることができ、ノズルプレート２６０と逆極性に帯電したサテライト・インク２６８をより強力に吸引できるようになる。また更に、電位差発生手段７１０は、ノズルプレート側電極２８２、２８４と選択的に接続されるので、限られた電力を効率よく利用して吸着させることができるという特徴も併せ持つ。

図１１は、更に他の実施形態としてのサテライト・インク収集機構１３を示す図であり、既に示した他の実施形態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。同図に示す通り、この実施形態は、図８及び図９に示した切替手段７２０付きのインクジェット式記録装置１１に、図に示した直列接続の電位差発生手段７１０を付加している。なお、この実施形態では、図中に示すように、被記録物側電極４３０を電位差発生手段７００の正極側に、ノズルプレート２６０および電位差発生手段７１０の正極側を電位差発生手段７００の負極側に、切替手段７２０を電位差発生手段７１０の負極側に、それぞれ接続しているが、すべての極性を反転させて接続しても同様の機能が実現できる。

この実施形態では、インクジェット式記録装置１１は、２つの電位差発生手段７００及び７１０と、切替手段７２０とを備えている。一方の電位差発生手段７００は、被記録物側電極４３０とノズルプレート２６０との間に直接に結合されて、両者の間に電位差Ｖ_１を常時形成している。これに対して、他方の電位差発生手段７１０は、電位差発生手段７００の一端を電位差発生手段７１０に接続し、更に、電位差発生手段７１０は切替手段７２０を介してノズルプレート側電極２８２、２８４に接続されている。ここで、切替手段７２０は、キャリッジ方向信号に基づいて制御され、ノズルプレート２６０に追従する側のノズルプレート側電極だけを電位差発生手段７１０に結合する。従って、ノズルプレート側電極２８２、２８４は、ノズルプレート２６０に追従して移動する期間だけノズルプレート２６０と同極性で電位差Ｖ_２を持つ。

また更に、この実施形態では、ノズルプレート２６０の電位に対して、ノズルプレート側電極２８２、２８４の電位がＶ_２だけ高くなる。従って、ノズルプレート側電極２８２、２８４は、より強力にサテライト・インク２６８を吸引することができる。また、電位差発生手段７１０の発生する電位差は、ノズルプレート２６０の電位とノズルプレート側電極２８２、２８４の電位の差分だけなので、高電圧を発生する回路を使用することなく実現できる。更に、電位差発生手段７１０は、ノズルプレート側電極２８２、２８４と選択的に接続されるので、限られた電力を効率よく利用して吸着させることができるという特徴も併せ持つ。

以上詳細に説明したように、この液体噴射装置は、ノズルプレートとは逆の極性に帯電したエアロゾルをも能動的に収集できるので、エアロゾルに起因する種々の問題を解決できる。

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を抜き出して示す斜視図。サテライト・インク収集機構１３を示す分解斜視図。図３に示すサテライト・インク収集機構１３を示す側面図。サテライト・インク収集機構１３の他の実施形態を示す側面図。サテライト・インク収集機構１３の更に他の実施形態を示す側面図。サテライト・インク収集機構１３の更に他の実施形態を示す側面図。サテライト・インク収集機構１３の異なる実施形態を示す分解斜視図。図８に示すサテライト・インク収集機構１３を示す側面図。サテライト・インク収集機構１３の更に他の実施形態を示す側面図。サテライト・インク収集機構１３の更に他の実施形態を示す側面図。

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サテライト・インク収集機構、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、２４２プーリ、２４４プーリ、２３０タイミングベルト、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インク滴、２６７、２６８サテライト・インク、２７０多芯ケーブル、２８０、２８２、２８４ノズルプレート側電極、３００被記録物、３１０搬入ローラ、３２０搬送モータ、４００プラテン、４０１プラテン本体、４０２、４０４縁部、４１０陥没部、４１２島部、４１４足部挿通穴、４１６端子部挿通穴、４１８リブ、４２０吸収部材、４２２島部挿通穴、４２４足部、４３０被記録物側電極、４３２島部挿通穴、４３４足部挿通用切欠き、４３６端子部、５００キャップ部材、５１０ポンプユニット、５２０ワイピング手段、６００廃液吸収部材、７００電位差発生手段、７１０電位差発生手段、７２０切替手段、

Claims

複数の開口を有する導電性のノズルプレートを有し、被記録物上を往復移動しつつ前記ノズルプレートの開口から液体を吐出する液体噴射ヘッドと、
液体が吐出される方向について前記ノズルプレートに対向して前記被記録物よりも遠方に配された被記録物側電極と、
前記ノズルプレートと前記被記録物側電極との間に電位差を発生させ、前記ノズルプレートと同極性で帯電した液体を被記録物側電極に電気的に引き付けるための電位差発生手段と、を備えており、
前記ノズルプレートの隣りには、前記ノズルプレートとは別に前記ノズルプレートの極性と逆の極性に帯電した前記液体を付着させるためのノズルプレート側電極が配置されていることを特徴とする液体噴射装置。
前記ノズルプレート側電極は、前記ノズルプレートの面方向について前記ノズルプレートの周囲を囲う請求項１に記載の液体噴射装置。
前記ノズルプレート側電極は、前記液体を吐出する方向について、前記ノズルプレートと同一面または前記ノズルプレートより退避した面に配される請求項１または請求項２に記載の液体噴射装置。
前記ノズルプレート側電極は、前記往復移動の方向について前記ノズルプレートを挟んで、電気的に互いに離間して配された一対の電極片を有し、
前記一対の電極片のうち、前記ノズルプレートの往復移動の方向について前記ノズルプレートの移動を追いかける側に位置する一方の電極片に対して前記電位差発生手段と電気的に接続させ、他方の電極片に対しては前記電位差発生手段から電気的に遮断する切替手段を更に備える請求項１から請求項３までのいずれかに記載の液体噴射装置。
前記電位差発生手段は、前記被記録物側電極に対して、前記ノズルプレート側電極と同じ電位差を前記ノズルプレート側電極に発生する請求項１から請求項４までのいずれかに記載の液体噴射装置。
前記被記録物側電極は、前記ノズルプレートに対向する被記録物を前記ノズルプレートと反対側から支持するプラテンに設けられた陥没部の底部を全面にわたって覆っている請求項１から請求項５までのいずれかに記載の液体噴射装置。
前記ノズルプレートおよび前記被記録物側電極の間に電位差電位差を形成する電位差発生手段と、
前記ノズルプレート側電極および前記被記録物側電極の間に電位差電位差を形成する電位差発生手段と
をそれぞれ有する請求項１から請求項６までのいずれかに記載の液体噴射装置。
前記電位差発生手段の前記ノズルプレート側に一端を、前記ノズルプレート側電極に他端を接続され、前記被記録物側電極の電位に対する前記ノズルプレートの電位差と同方向の電位差を更に発生する電位差発生手段を備える請求項１から請求項６までのいずれかに記載の液体噴射装置。