JP4645469B2

JP4645469B2 - 液体噴射装置および記録装置

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Publication number: JP4645469B2
Application number: JP2006042980A
Authority: JP
Inventors: 靖赤塚; 一夫斉藤; 修宮澤
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2006-02-20
Filing date: 2006-02-20
Publication date: 2011-03-09
Anticipated expiration: 2026-02-20
Also published as: JP2007216647A

Description

本発明は、液体噴射装置および記録装置に関する。本発明は特に、搬送ローラに対して回転駆動力を与えて被記録物を搬送し、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噴射した液体を被記録物に付着させる液体噴射装置、および、同様の構成を有する記録装置に関する。

インクジェット式記録装置等の記録装置の被記録物を搬送する搬送ローラ、および、搬送ローラに対して駆動力を与える駆動部としては、例えば、被記録物を搬送するローラに対して複数のギアを介してモータの駆動力を伝動する形態が知られている。このような形態において、モータなど駆動力を発生する手段は、より小型でしかも駆動力を高精度に制御できることが望まれている。一方、圧電素子を利用した振動体を用いた回転型駆動装置が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。ここで、上記振動体を利用して、インクジェット式記録装置の搬送ローラに回転駆動力を与えることが考えられる。
特開２００４−１６６４７９号公報

ところで、記録装置では、被記録物の周縁部に余白を残すことなくインクを付着させる場合に、被記録物および記録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インクが噴射される。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インクが吐出される。そこで、インクが吐出される方向について記録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インクをこの吸収部材に吸収させることにより、余剰なインクが飛散したり周囲を汚染することを防止している。

しかしながら、記録画像の解像度向上への要求により、昨今の記録装置では、ノズルプレートの開口から吐出されるインク滴が数ｐｌ程度にまで微細化されている。このような微細なインク滴は、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。なお、吸収部材まで届かせることを意図して３ｐｌ程度のインク滴に対するノズルプレートからの吐出速度を高くした場合、インク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インク滴が生じやすくなる。

サテライト・インクの多くは、記録ヘッドが被記録物上を移動する領域の周辺に浮遊するエアロゾルとなる。このようなエアロゾルの一部は、記録ヘッドが被記録物上を移動する領域の外部にまで浮遊し、記録装置内の各部に付着する。例えば搬送ローラ、または、搬送ローラと接続するロータにエアロゾルが付着した場合は、振動体の搬送ローラなどと当接する部分が、サテライト・インクによって固着して、振動体が所定の振動モードで振動することができなくなるという問題があった。

そこで、上記課題を解決するために、本発明の第１の形態においては、導電性のノズルプレートを有し、ノズルプレートの開口から被記録物へインクを吐出する記録ヘッドと、インクが吐出される方向についてノズルプレートに対向して配され、被記録物へ着弾しなかったインクを吸収する吸収部材と、吸収部材に接して配された電極部材と、ノズルプレートと電極部材との間に電位差を発生させてインクを電気的に電極部材側へ引き付ける電位差発生手段と、回転駆動力が与えられることにより回転して、被記録物をノズルプレートに対向する位置に搬送する搬送ローラと、板状の圧電素子および圧電素子を面方向に挟んだ対の電極を少なくとも一つ含み、各々の対の電極間に周期的な電圧を与えることにより、搬送ローラに当接および離間することにより搬送ローラに回転駆動力を与える駆動部とを備え、搬送ローラの電位はノズルプレートの電位と同一である記録装置が提供される。搬送ローラの電位はノズルプレートの電位と同電位であるので、搬送ローラにインクが引きつけられることがない。したがって、搬送ローラにインクが付着することによって、搬送ローラと振動体とが当接する部分が固着するのを防ぐことができる。

上記の記録装置において、搬送ローラは、板状のフレームに軸支されたシャフト、および、シャフトと一体的に回転し、導電性を有する金属製であり、シャフトの径よりも大きい径である円板状のロータを有し、駆動部は、ロータに対して当接および離間することにより回転駆動力を与え、ロータの電位はノズルプレートの電位と同一であってもよい。この場合、ロータの電位はノズルプレートの電位と同電位であるので、ロータにインクが引きつけられることがない。したがって、ロータにインクが付着することによって、ロータと振動体とが当接する部分が固着するのを防ぐことができる。

本発明の第２の形態においては、導電性のノズルプレートを有し、ノズルプレートの開口から被記録物へ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ノズルプレートに対向して配され、被記録物へ着弾しなかった液体を吸収する吸収部材と、吸収部材に接して配された電極部材と、ノズルプレートと電極部材との間に電位差を発生させて液体を電気的に電極部材側へ引き付ける電位差発生手段と、回転駆動力が与えられることにより回転して、被記録物をノズルプレートに対向する位置に搬送する搬送ローラと、板状の圧電素子および圧電素子を面方向に挟んだ対の電極を少なくとも一つ含み、各々の対の電極間に周期的な電圧を与えることにより、搬送ローラに当接および離間することにより搬送ローラに回転駆動力を与える駆動部とを備え、搬送ローラの電位はノズルプレートの電位と同一である液体噴射装置が提供される。これにより、第１の形態と同様の効果を得ることができる。

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、本発明における液体噴射装置の実施形態であるインクジェット式記録装置１０の概略斜視図を示す。図２は、図１のインクジェット式記録装置１０を搬送ローラ駆動ギア４９の側から見た概略側面図を示す。インクジェット式記録装置１０は、装置本体１１と、被記録物１９を載置する給紙部１３と、給紙部１３の被記録物１９を搬送する搬送ローラ４０と、搬送ローラ４０により搬送された被記録物１９を下方から支持するプラテン６００と、プラテン６００の上方に配されて被記録物１９上に記録をする記録部２０と、被記録物１９を排紙口１７へ排出する排出部６０と、搬送ローラ４０および排出部６０を駆動する駆動部１００とを備える。

記録部２０は、多芯ケーブル２７、電子回路２５、キャリッジモータ３２、タイミングベルト３０、キャリッジ２２、記録ヘッド２４、および、インクカートリッジ２６を有する。タイミングベルト３０は、装置本体１１の幅方向に渡って架け渡されており、キャリッジモータ３２から回転駆動力を受けて回転する。キャリッジ２２は、タイミングベルト３０を把持しており、キャリッジモータ３２がタイミングベルト３０を回転駆動することで、被記録物１９上を被記録物１９の搬送方向と直交する方向に往復移動する。また、キャリッジ２２は、テープ状の多芯ケーブル２７を介して、電子回路２５に結合されている。多芯ケーブル２７は、キャリッジ２２の移動にしたがって柔軟に撓むので、キャリッジ２２の往復移動を妨げることはない。

さらに、キャリッジ２２は、インクカートリッジ２６を着脱可能に装荷されると共に、その下面に記録ヘッド２４を備えている。記録ヘッド２４は、その下方に被記録物１９が搬送された場合に被記録物１９と対向する側の面に金属製のノズルプレート５００を備えている。このノズルプレート５００は、後述するようにインクを下方に向かって吐出するための開口５１０を有する。

キャリッジ２２が通過する領域の下方には、プラテン６００が配置されている。プラテン６００は、キャリッジ２２の下を通過する被記録物１９を下側から支持して、ノズルプレート５００と被記録物１９との間隔を一定に維持する。

搬送ローラ４０は、搬送駆動ローラ４１、搬送従動ローラ４３、シャフト４５、ロータ４７、および搬送ローラ駆動ギア４９を有し、給紙部１３と記録部２０との間に配される。シャフト４５は、装置本体１１の上フレーム８０に回転自在に支持される。搬送ローラ駆動ギア４９、上フレーム８０、ロータ４７、搬送駆動ローラ４１は、図２の手前側から、シャフト４５の軸方向において、この順に配される。搬送駆動ローラ４１、ロータ４７、および搬送ローラ駆動ギア４９は、シャフト４５を回転の軸として、それぞれシャフト４５と固定されて接続している。したがって、これらはシャフト４５と一体的に回転する。搬送従動ローラ４３は、装置本体１１に回転自在に支持され、搬送駆動ローラ４１に連れ回る。

駆動部１００は、ロータ４７の内側（図２における奥側）に配されて、駆動部固定フレーム８５に固定されている。駆動部固定フレーム８５は、下フレーム８３に固定されている。駆動部１００の一端である当接部２３０は、シャフト４５よりも大きい径の円板状であるロータ４７の回転軸に対して垂直な面のうち、上フレーム８０から遠い側（図２における奥側）の面と対向する位置に配される。駆動部１００の詳細については、以下において別途図示して説明する。

排出部６０は、排出駆動ローラ６１、排出従動ローラ６３、シャフト６５、および排出部駆動ギア６９を有し、記録部２０と排紙口１７との間に配される。排出駆動ローラ６１および排出部駆動ギア６９は、シャフト６５を回転の軸として、それぞれシャフト６５と固定されて接続している。シャフト６５は、装置本体１１の上フレーム８０に回転自在に支持される。排出従動ローラ６３は、装置本体１１に対して回転自在に支持され、排出駆動ローラ６１に連れ回る。

伝動部５０は、搬送ローラ４０の回転駆動力を排出部６０に伝達する。この伝動部５０は、シャフト５５、第一伝動ギア５７、および第二伝動ギア５９を有する。第一伝動ギア５７および第二伝動ギア５９は、図２における手前側からこの順に配され、シャフト６５を回転の軸として、それぞれシャフト５５と固定されて接続している。シャフト５５は、装置本体１１の上フレーム８０に回転自在に支持される。

インクジェット式記録装置１０の搬送ローラ駆動ギア４９、第一伝動ギア５７、第二伝動ギア５９、および排出部駆動ギア６９は、それぞれ外周部分に複数の歯が形成された歯車形状を成しており、搬送ローラ駆動ギア４９と第一伝動ギア５７、および、第二伝動ギア５９と排出部駆動ギア６９、はそれぞれ噛み合っている。したがって、例えば、搬送ローラ駆動ギア４９が図２における時計回りに回転した場合、それに連動して第一伝動ギア５７および第二伝動ギア５９は図２における反時計回りに回転し、排出部駆動ギア６９は図２における時計回りに回転する。以上により、搬送駆動ローラ４１が図２における時計回りに回転した場合、連動して排出駆動ローラ６１も時計回りに回転し、これら搬送駆動ローラ４１および排出駆動ローラ６１にそれぞれ連れ回る搬送従動ローラ４３および排出従動ローラ６３は、共に反時計回りに回転する。図２において、それぞれのギアの外周部分に形成された歯を省略して歯先円および歯底円を示した。

続いて、インクジェット式記録装置１０における記録の動作について説明する。まず、駆動部１００がロータ４７に対して回転駆動力を与えてロータ４７を回転駆動する。これにより、ロータ４７とシャフト４５で接続した搬送駆動ローラ４１が回転駆動し、搬送駆動ローラ４１と搬送従動ローラ４３と間で被記録物１９を挟んで、被記録物１９をプラテン６００上に搬送する。この状態において、キャリッジモータ３２がタイミングベルト３０を回転駆動することにより、タイミングベルト３０を把持するキャリッジ２２は、被記録物１９上を装置本体１１の幅方向に往復移動する。このとき、キャリッジ２２に保持された記録ヘッド２４は、被記録物１９に対してインクカートリッジ２６から供給されるインクをノズルプレート５００から吐出して、被記録物１９へ記録を行う。記録ヘッド２４は、往復移動の両方向に移動しながらインクを吐出してもよいし、いずれか一方向に移動しながらインクを吐出してもよい。その後、搬送駆動ローラ４１および搬送従動ローラ４３が被記録物１９をさらに微小量だけ搬送し、さらに記録ヘッド２４が被記録物１９上を往復移動しつつインクを吐出する。この動作を繰り返すことにより、被記録物１９の上面全体に記録が行われる。排出駆動ローラ６１および排出従動ローラ６３は、搬送駆動ローラ４１および搬送従動ローラ４３に連動して、記録が行われた被記録物１９をプラテン６００上から排紙口１７へ排出する。

図３は、駆動部１００の平面図を示す。図３に示すように、駆動部１００は、振動体２００と、支持体３００と、振動体保持部４００とを備える。振動体２００は、振動体２００を振動可能に固定する支持体３００を介して振動体保持部４００に取り付けられる。振動体保持部４００には、取付穴４５１が複数個（本実施形態では四つ）設けられており、駆動部固定フレーム８５の駆動部１００を取り付ける位置において取付穴４５１に対応する位置に空けられた穴に対して、ネジ４５０で固定して取り付けられる。

図４は、振動体２００および支持体３００の分解斜視図を示す。振動体２００は、平板状の補強板２１０、および補強板２１０の表裏両面に設けられた平板状の圧電素子２２０を有する。補強板２１０は、例えばステンレス鋼などの材料で構成され、短辺の一端には、幅方向略中央に断面略円弧凸状の当接部２３０が長手方向に突出するように一体的に形成されている。補強板２１０の長手方向略中央には、幅方向両側に腕部２４０が一体的に形成されている。腕部２４０は、補強板２１０からほぼ直角に突出しており、これらの端部にはそれぞれ孔２４１が穿設されている。補強板２１０の両面の略矩形状部分には、それぞれ圧電素子２２０が接着される。

圧電素子２２０の材料は、特に限定されず、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ（登録商標））、水晶、ニオブ酸リチウム、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、メタニオブ酸鉛、ポリフッ化ビニリデン、亜鉛ニオブ酸鉛、スカンジウムニオブ酸鉛等の各種材料を用いることができる。圧電素子２２０の両面には、電極２２１、２２２、２２３、２２４が、ニッケルまたは金などをめっき、スパッタまたは蒸着して形成されている。これらの電極２２１、２２２、２２３、２２４のうち、圧電素子２２０の補強板２１０に対向する側の面には、圧電素子２２０の全面にわたって電極２２４が形成されている。また、圧電素子２２０の補強板２１０に対向しない側の面には、圧電素子２２０の長手方向に沿った中心線を軸として線対称に複数の電極２２１、２２２、２２３が形成されている。これらの電極２２１、２２２、２２３は、溝２５１、２５２によって互いに電気的に絶縁されており、圧電素子２２０を挟んで電極２２４とそれぞれ対を成す。

すなわち、圧電素子２２０を幅方向にほぼ三等分するように二本の溝２５１が形成され、これらの溝２５１で三つに分割された電極のうち両側の電極ではさらに圧電素子２２０の長手方向をほぼ二等分するように溝２５２が形成されている。これらの溝２５１、２５２により、圧電素子２２０の表面には、圧電素子２２０の幅方向略中央の電極２２１と、電極２２１の両側に対角線上両端の電極をそれぞれ対とする電極２２２、２２３とが形成される。なお、これらの電極２２１、２２２、２２３は、補強板２１０を挟んで設けられた表裏両方の圧電素子２２０の補強板２１０に対向しない側の面に同様に形成されており、例えば振動体２００における電極２２１の裏面側には電極２２１が形成されている。

図３に示すように、駆動部１００の振動体保持部４００には、導通ピン３５０が振動体２００の両側に二つずつ、計四つ設けられている。これら四つの導通ピン３５０は、周囲に介装された絶縁部材３６０で互いに絶縁され、また、振動体保持部４００とも絶縁されている。電極２２１、２２２、２２３、２２４は、それぞれ別の導通ピン３５０にリード線（図示せず）で電気的に接続している。また、これら四つの導通ピン３５０は、印加装置（不図示）にも電気的に接続している。導通ピン３５０は、例えば金属などの導電性を有する材料で構成され、表面には、導通抵抗を小さくするために金めっきが施されていることが好ましい。

圧電素子２２０の寸法、厚さ、および電極の分割形態などは、圧電素子２２０に印加装置から繰り返し電圧が印加された時に、圧電素子２２０が長手方向に伸縮する、いわゆる縦振動と、圧電素子２２０の平面中心に対して点対称に、縦振動に直交する方向に屈曲する、いわゆる屈曲振動とが同時に現れるように適宜設定される。この時、縦振動の共振周波数と、屈曲振動の共振周波数とは互いに近接するように設定されていることが望ましく、縦振動の共振周波数に対する屈曲振動の共振周波数はほぼ等しく、その差は３％以下であることが望ましい。また、圧電素子２２０の長辺と短辺との長さ比は、長辺を１とすると短辺が０．２７４以上であることが望ましい。なお、圧電素子２２０の寸法を、長辺の長さを１とした時に短辺の長さを０．２７４より小さくすると、縦振動の共振周波数が屈曲振動の共振周波数より大きくなり、当接部２３０において良好な楕円軌道を得ることができない。この時、縦振動の共振周波数に対する屈曲振動の共振周波数はほぼ等しくなる。また、両振動の共振周波数の差が３％よりも大きいと、縦振動の共振点と屈曲振動の共振点とが離れてしまい、両振動の振幅が同時に大きくなる振動周波数を設定することができない。

圧電素子２２０に印加される電圧の周波数は、縦振動の共振周波数と屈曲振動の共振周波数との間、より好ましくは反共振周波数と屈曲振動の共振周波数との間で両方の振動が良好に現れる周波数を適宜選択する。なお、圧電素子２２０に印加される電圧の波形は特に限定されず、例えばサイン波、矩形波、台形波などが採用できる。

図４に示すように、支持体３００は、振動体２００が固定される一対の固定部３１０、および、これらの固定部３１０の間に一体的に形成され、振動体保持部４００にスライド可能に支持されるスライド部３２０を有する。支持体３００には、例えば硬質プラスチックなど、振動体２００による振動に対して要求される耐久性を有する材料であれば所望の材料を用いてもよい。固定部３１０には、腕部２４０の孔２４１に対応する位置にネジ穴３１１が形成されている。このネジ穴３１１に孔２４１を貫通してネジ２６０が螺合されることにより振動体２００が固定部３１０に固定されている。したがって、ネジ２６０の螺合を外せば、振動体２００を支持体３００（振動体保持部４００）から取り外すことができる。

スライド部３２０は、振動体保持部４００に凹状に形成されたスライド溝４２０（図３）に配され、幅方向略中央には、支持体３００がロータ４７に対して近接離間する方向に平行となるように長孔３２１が複数箇所（本実施形態では二箇所）形成されている。この長孔３２１には、ネジ４２１（図３）が貫通して配され、このネジ４２１は、振動体保持部４００に形成されたネジ穴４２２に螺合されている。これにより、支持体３００は長孔３２１の長手方向、すなわち、ロータ４７において当接部２３０が当接される位置からロータ４７の径方向に沿った方向だけにスライドすることができる。

また、図４に示すように、支持体３００において、固定部３１０およびスライド部３２０とは段差を有して形成されている。したがって、固定部３１０およびスライド部３２０によって中央に凹状部分が形成される。これにより、振動体２００が固定部３１０に取り付けられた時に振動体２００とスライド部３２０との間には隙間が形成されるので、振動体２００が振動してもスライド部３２０およびネジ４２１に干渉することがない。

図４に示すように、支持体３００の両側の固定部３１０において、振動体２００の当接部２３０から遠い側の端部側面には、円柱状に突出したバネ取付部３３１が形成されている。図３に示すように、このバネ取付部３３１は、バネ３４０の一端に挿入されている。また、バネ３４０の他端には円柱状の当接ピン４３１が挿入されている。この当接ピン４３１は、振動体保持部４００に設けられた係止片４３０に固定されている。このように配されたバネ３４０は、振動体２００と振動体保持部４００とが振動体２００の長手方向に離間するようにこれらに対して弾性力を与える。したがって、インクジェット式記録装置１０において、振動体２００が振動していないとき、当接部２３０は、ロータ４７に当接している。

以下において、駆動部１００における振動体２００の動作について説明する。図５は、振動体２００の縦振動を模式的に示す。図６は、振動体２００の屈曲振動を模式的に示す。図７は、当接部２３０の振動軌跡を示す。振動体２００は、電極２２１、２２２、２２３と電極２２４との間に交流電圧を印加することで振動する。電極２２１と電極２２４との間、および電極２２２と電極２２４との間に交流電圧を印加した場合、図５に示すように、主に電極２２１と電極２２４との間の圧電素子２２０が長手方向に伸縮することにより、圧電素子２２０は縦振動を励振する。さらに、図６に示すように、電極２２１の両側の電極２２２と電極２２４との間の圧電素子２２０が伸縮することにより、圧電素子２２０は、上記の縦振動に直交する方向に、圧電素子２２０の平面中心に対して点対称に屈曲する屈曲振動を励振する。

これらの縦振動および屈曲振動が同時に現れることにより、振動体２００の当接部２３０は図７に示すように、略楕円軌道を描いて振動する。当接部２３０は、この楕円軌道の一部においてロータ４７を押圧することによってロータ４７を回転させる。これを所定周波数で繰り返すことにより、ロータ４７は一方向に、この場合では図２の時計回りに、所定の回転速度で回転する。また、ロータ４７を反対方向に回転させる場合には、電圧を印加する電極２２１、２２２、２２４を、振動体２００の長手方向に沿った中心線を軸として線対称に切り替える。すなわち、圧電素子２２０の電極２２１と電極２２４との間、および電極２２３と電極２２４との間に所定周波数の電圧を印加すれば、当接部２３０は反対方向の楕円軌道を描いて振動する。これにより、ロータ４７は反対方向に回転する。

図８は、インクジェット式記録装置１０における駆動部１００の配置の一例を模式的に示す。ここで、図８は、インクジェット式記録装置１０の搬送ローラ４０を排紙口１７の側から見た模式図である。図８に示すように、ロータ４７は、上フレーム８０の内側に配され、ロータ４７における上フレーム８０と対向する側と反対の側には、駆動部１００が配される。駆動部１００の振動体保持部４００は、駆動部固定フレーム８５に固定されており、この駆動部固定フレーム８５は、下フレーム８３に固定されている。また、駆動部１００の一端である当接部２３０の先端は、円板状であるロータ４７の回転軸に対して垂直な面のうち、上フレーム８０から遠い側の面と当接している。

また、駆動部１００の振動体保持部４００は、振動体２００を下記姿勢で保持する。振動体２００は、振動体２００の長手方向、すなわち縦振動の方向がロータ４７の回転軸に対して平行であり、さらに、振動体２００の面方向が、ロータ４７の中心と当該ロータ４７における当接部２３０に当接する部分とを結ぶ直線に直交するように配される。振動体２００の当接部２３０の先端は、円板状であるロータ４７の回転軸に対して垂直な面のうち、上フレーム８０から近い側の面と当接している。

なお、インクジェット式記録装置１０において、駆動部１００の配置は、図８に示す態様に限られない。他の例として、駆動部１００は、ロータ４７の外周面すなわち回転軸に平行な面に対して近接および離間して回転駆動力を与えるように配されてもよい。

ここで、図８に示すように、ロータ４７は、後述するノズルプレート５００とともに電位差発生手段７００の一端に電気的に接続している。また、電位差発生手段７００の他端は、後述する電極部材６３０の端子部６３６に電気的に接続している。これらの電気的な配置の詳細ついては後述する。ロータ４７は、駆動部１００による当接および離間の繰り返し振動に対する耐摩耗性および疲労強度に優れた導電性材料が好ましく用いられる。このような材料として、例えばアルミ合金、ステンレス、または、金、銀、銅などの金属でメッキまたは成膜した板材が用いられることが好ましい。

図９は、プラテン６００の構成部材およびこれらの構成部材とノズルプレート５００との電気的な関係を示す。また、図１０は、インクジェット式記録装置１０の動作中におけるノズルプレート５００付近を拡大した概略図を示す。

図９に示すように、プラテン６００は、プラテン本体６０１を含む複数の部材により形成される。プラテン本体６０１は、上面に陥没部６１０が形成されており、この陥没部６１０に吸収部材６２０が収容されている。プラテン本体６０１の陥没部６１０には、複数の島部６１２が形成されている。陥没部６１０の前後に細長く延在する縁部６０２、６０４の上面と、島部６１２の頂面には、それぞれにリブ６１８が形成されている。リブ６１８は、被記録物１９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１９を下方から支持する。

陥没部６１０の底面端部には、後述する電極部材６３０の端子部６３６を挿通するための端子部挿通穴６１６が形成されている。同様に、陥没部６１０の底面の島部６１２近傍には、後述する吸収部材６２０の足部６２４を挿通するための足部挿通穴６１４も形成されている。これら島部６１２、リブ６１８、端子部挿通穴６１６、足部挿通穴６１４を含むプラテン本体６０１は、射出成形した樹脂により一体に形成できる。

電極部材６３０は、プラテン本体６０１の陥没部６１０の底面と略同形状の導電体板であり、プラテン本体６０１の島部６１２を挿通するための島部挿通穴６３２と、後述する吸収部材６２０の足部６２４を挿通するための足部挿通用切欠き６３４とを有する。さらに、電極部材６３０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６３６が形成されている。端子部６３６は、電極部材６３０自体から下方に延在している。したがって、電極部材６３０が陥没部６１０に収容されたとき、端子部６３６は端子部挿通穴６１６を通って、プラテン本体６０１の外部に露出される。

上記の電極部材６３０には、インクジェット式記録装置１０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、あるいは、これらの材料を組み合わせて網状または格子状に形成された部材が用いられる。また、他の態様として、プラテン本体６０１の陥没部６１０に導電性の塗膜層、メッキ層、厚膜層、あるいは薄膜層等を直接形成して電極部材６３０とすることもできる。

吸収部材６２０は、プラテン本体６０１の陥没部６１０の内部に、上記電極部材６３０の上に重ねて収容されており、被記録物１９の存在していない領域に対して記録ヘッド２４から吐出されたインク滴５２２を直接に収受する。このとき、吸収部材６２０の吸収速度が遅いと、吸収部材６２０の表面にインク滴５２２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５２２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６２０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６２０には、表面抵抗が１０^８Ω以下の抵抗値を有する導電性材料を用いることもできる。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６２０として用いることもできる。

図９に示すように、吸収部材６２０は、陥没部６１０と略同じ外形を有している。また、吸収部材６２０は、プラテン本体６０１の島部６１２を挿通させるための島部挿通穴６２２を、島部６１２に対応した位置に有している。さらに、吸収部材６２０は、それぞれの島部挿通穴６２２の縁から下方に延在する足部６２４を備えている。足部６２４は、島部挿通穴６２２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６２０自体を整形した後下方に折り曲げて形成されている。

足部６２４は、電極部材６３０の足部挿通用切欠き６３４およびプラテン本体６０１の足部挿通穴６１４に挿通されており、その下端は、プラテン本体６０１の下方に配された廃液吸収部材８００に接する。廃液吸収部材８００は、吸収部材６２０よりも大きく、吸収容量および毛細管現象による吸収力の大きな材料が用いられる。このような廃液吸収部材８００をプラテン６００の下方に配置し、これを吸収部材６２０と連通させることで、廃液吸収部材８００は、吸収部材６２０から大量のインクを吸収することができる。

図９に模式的に示すように、電位差発生手段７００の一端は、ノズルプレート５００に、電位差発生手段７００の他端は、端子部６３６を介して電極部材６３０に、それぞれ電気的に接続している。すなわち、電極部材６３０は、ノズルプレート５００と電位差発生手段７００を介して電気的に接続しており、ノズルプレート５００と電極部材６３０の間には、電界Ｅが生じている。この電界Ｅは、例えば２５ｋＶ／ｍ以上の大きさであることが好ましい。

また、電位差発生手段７００におけるノズルプレート５００が電気的に接続する側の一端は、搬送ローラ４０のロータ４７とも電気的に接続している。したがって、ロータ４７は、ノズルプレート５００の電位と同じ電位となる。さらに、電極部材６３０はプラテン本体６０１の陥没部６１０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６２０が重ねて収容されている。このように吸収部材６２０の下面全体が電極部材６３０に触れているので、吸収部材６２０と電極部材６３０とが電気的に接続する。よって、吸収部材６２０の内部構造に不連続部分があったとしても、吸収部材６２０の上面は電極部材６３０と略等しい電位となる。なお、ノズルプレート５００およびロータ４７は、接地されていてもよい。この場合に、ノズルプレート５００およびロータ４７は、装置本体１１において接地された導電性の板金部分に電気的に接続されたことにより設置されてもよい。

図１０に示すように、ノズルプレート５００にはインクを吐出する複数の開口５１０が形成されている。インクジェット式記録装置１０の起動時において、ノズルプレート５００の直下には、プラテン本体６０１のリブ６１８が下方から支持する被記録物１９が存在している。したがって、ノズルプレート５００から吐出されたインク滴５２４は被記録物１９に付着する。

しかしながら、被記録物１９に余白無くインクを付着させようとした場合、被記録物１９の側縁ならびに先端および後端において、一部の開口５１０の直下に被記録物１９が存在しないことがある。このような場合、開口５１０から吐出することによってインク滴５２２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５２２では吸収部材６２０に到達する遥か前に完全に失われる。また、インク滴５２２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５２２の落下速度は極めて遅くなる。こうして、ノズルプレート５００の下方に浮遊するエアロゾルが発生する。

このインクジェット式記録装置１０において開口５１０から押し出されるインクは、インク滴５２２となる直前の瞬間に、ノズルプレート５００から下垂するインク柱５２０となる。このとき、インク柱５２０の先端Ａとインク柱５２０付近Ｂのノズルプレート５００下面との間でいわゆる避雷針効果が生じる。すなわち、ここでいう避雷針効果とは、インク柱５２０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５００表面の領域Ｂがインク滴５２２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５２２は、インク柱５２０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５２０は、やがてノズルプレート５００から離れてインク滴５２２となるが、このインク滴５２２は上記避雷針効果により蓄積された電荷ｑで帯電している。したがって、電荷ｑを有するインク滴５２２は、電界Ｅからクーロン力Ｆｅ（ｑＥ）により運動エネルギーを得て減速されること無く下方に移動し、最終的に吸収部材６２０に到達できる。

ここで、ロータ４７とノズルプレート５００とが同じ電位であるので、電荷ｑを有するインク滴５２２は、ロータ４７およびロータ４７と導電性を有する部材で接続するシャフト４５など搬送ローラ４０の各部に対して、反発するクーロン力Ｆｅ（ｑＥ）を持つ。したがって、ロータ４７およびロータ４７と導電性を有する部材で接続する搬送ローラ４０の各部にインク滴５２２が引きつけられることがない。したがって、例えばロータ４７にインクが付着することによって、ロータ４７と駆動部１００の振動体２００とが当接する部分が固着するのを防ぐことができる。

吸収部材６２０に吸収されたインクは、足部６２４を介してより吸収力の高い廃液吸収部材８００の側に速やかに導かれて吸収される。したがって、吸収部材６２０に大量のインクが滞留することはなく、吸収部材６２０に含まれたインクが電極部材６３０に付着することも少ない。したがって、電極部材６３０とノズルプレート５００との間の電界Ｅもほとんど低下することがない。

ここで、本実施形態のインクジェット式記録装置１０は、液体噴射装置の一例である。また、インクジェット式記録装置１０の記録ヘッド２４は、液体噴射装置の液体噴射ヘッドの一例である。記録ヘッド２４に設けられる吐出口は、液体噴射ヘッドの噴射口の一例である。しかしながら、実施の形態はこれらに限られない。液体噴射装置の他の例としては、液晶ディスプレイのカラーフィルタを製造するカラーフィルタ製造装置が挙げられる。この場合、カラーフィルタ製造装置の色材噴射ヘッドが液体噴射ヘッドの一例である。液体噴射装置のさらに他の例としては、有機ＥＬディスプレイ、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が挙げられる。この場合、電極形成装置の電極材（電導ペースト）噴射ヘッドが液体噴射ヘッドの一例である。液体噴射装置のさらに他の例としては、バイオチップを製造するバイオチップ製造装置が挙げられる。この場合、バイオチップ製造装置の生体有機物噴射ヘッドおよび精密ピペットとしての試料噴射ヘッドが液体噴射ヘッドの一例である。上記の液体噴射装置は、産業用途を有するその他の液体噴射装置も含む。また被記録物１９とは、液体が噴射されることにより記録または印刷が行われる物であり、例えば記録用紙、ディスプレイの電極等の回路パターンが印刷される回路基板、ラベルが印刷されるＣＤ−ＲＯＭ、ＤＮＡ回路が印刷されるプレパラートが含まれる。

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ることができることが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。

本発明における液体噴射装置の実施形態であるインクジェット式記録装置１０の概略斜視図を示す。インクジェット式記録装置１０における搬送ローラ駆動ギア４９の側から見た概略側面図を示す。駆動部１００の平面図を示す。振動体２００および支持体３００の分解斜視図を示す。振動体２００の縦振動を模式的に示す。振動体２００の屈曲振動を模式的に示す。当接部２３０の振動軌跡を示す。インクジェット式記録装置１０における駆動部１００の配置の一例を模式的に示す。プラテン６００の構成部材およびこれらの構成部材とノズルプレート５００との電気的な関係を示す。インクジェット式記録装置１０の動作中におけるノズルプレート５００付近を拡大した概略図を示す。

符号の説明

１０インクジェット式記録装置、１３給紙部、１５プラテン、１７排紙口、１９被記録物、２０記録部、２２キャリッジ、２４記録ヘッド、２５電子回路、２６インクカートリッジ、２７多芯ケーブル、３０タイミングベルト、３２キャリッジモータ、４０搬送ローラ、４１搬送駆動ローラ、４３搬送従動ローラ、４５シャフト、４７ロータ、４９搬送ローラ駆動ギア、５０伝動部、５５シャフト、５７第一伝動ギア、５９第二伝動ギア、６０排出部、６１排出駆動ローラ、６３排出従動ローラ、６５シャフト、６９排出部駆動ギア、８０上フレーム、８３下フレーム、８５駆動部固定フレーム、１００駆動部、２００振動体、２１０補強板、２２０圧電素子、２２１電極、２２２電極、２２３電極、２２４電極、２３０当接部、２４０腕部、２４１孔、２５１溝、２５２溝、２６０ネジ、３００支持体、３１０固定部、３１１ネジ穴、３２０スライド部、３２１長孔、３３１バネ取付部、３４０バネ、３５０導通ピン、３６０絶縁部材、４００振動体保持部、４２０スライド溝、４２１ネジ、４２２ネジ穴、４３０係止片、４３１当接ピン、４５０ネジ、４５１取付穴、５００ノズルプレート、５１０開口、５２０インク柱、５２２、５２４インク滴、６００プラテン、６０１プラテン本体、６０２、６０４縁部、６１０陥没部、６１２島部、６１４足部挿通穴、６１６端子部挿通穴、６１８リブ、６２０吸収部材、６２２島部挿通穴、６２４足部、６３０電極部材、６３２島部挿通穴、６３４足部挿通用切欠き、６３６端子部、７００電位差発生手段、８００廃液吸収部材

Claims

導電性のノズルプレートを有し、前記ノズルプレートの開口から被記録物へインクを吐出する記録ヘッドと、
インク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配され、被記録物へ着弾しなかったインクを吸収する吸収部材と、
前記吸収部材に接して配された電極部材と、
前記ノズルプレートと前記電極部材との間に電位差を発生させてインクを電気的に前記電極部材側へ引き付ける電位差発生手段と、
回転駆動力が与えられることにより回転して、前記被記録物を前記ノズルプレートに対向する位置に搬送する搬送ローラと、
板状の圧電素子および前記圧電素子を面方向に挟んだ対の電極を少なくとも一つ含み、各々の前記対の電極間に周期的な電圧を与えることにより、前記搬送ローラに当接および離間することにより前記搬送ローラに回転駆動力を与える駆動部と
を備え、
前記搬送ローラの電位は前記ノズルプレートの電位と同一である記録装置。
前記搬送ローラは、板状のフレームに軸支されたシャフト、および、前記シャフトと一体的に回転し、導電性を有する金属製であり、前記シャフトの径よりも大きい径である円板状のロータを有し、
前記駆動部は、前記ロータに対して当接および離間することにより回転駆動力を与え、
前記ロータの電位は前記ノズルプレートの電位と同一である請求項１に記載の記録装置。
導電性のノズルプレートを有し、前記ノズルプレートの開口から被記録物へ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配され、被記録物へ着弾しなかった液体を吸収する吸収部材と、
前記吸収部材に接して配された電極部材と、
前記ノズルプレートと前記電極部材との間に電位差を発生させて液体を電気的に電極部材側へ引き付ける電位差発生手段と、
回転駆動力が与えられることにより回転して、前記被記録物を前記ノズルプレートに対向する位置に搬送する搬送ローラと、
板状の圧電素子および前記圧電素子を面方向に挟んだ対の電極を少なくとも一つ含み、各々の前記対の電極間に周期的な電圧を与えることにより、前記搬送ローラに当接および離間することにより前記搬送ローラに回転駆動力を与える駆動部と
を備え、
前記搬送ローラの電位は前記ノズルプレートの電位と同一である液体噴射装置。