JP4666268B2

JP4666268B2 - 液体噴射装置及び液体噴射方法

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Publication number: JP4666268B2
Application number: JP2006355742A
Authority: JP
Inventors: 橋智明高
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-12-25
Filing date: 2006-12-28
Publication date: 2011-04-06
Anticipated expiration: 2023-12-24
Also published as: JP2007112145A

Description

本発明は、液体噴射ヘッドに形成されたノズル開口から被処理物に向けて液滴を噴射する液体噴射装置及び方法に関する。

従来の液体噴射装置の代表例としては、画像記録用のインクジェット式記録ヘッドを備えたインクジェット式記録装置がある。その他の液体噴射装置としては、例えば液晶ディスプレー等のカラーフィルタ製造に用いられる色材噴射ヘッドを備えた装置、有機ＥＬディスプレー、面発光ディスプレー（ＦＥＤ）等の電極形成に用いられる電極材（導電ペースト）噴射ヘッドを備えた装置、バイオチップ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッドを備えた装置、精密ピペットとしての試料噴射ヘッドを備えた装置等が挙げられる。

液体噴射装置の代表例であるインクジェット式記録装置は、印刷時の騒音が比較的小さく、しかも小さなドットを高い密度で形成できるため、昨今においてはカラー印刷を含めた多くの印刷に使用されている。

このようなインクジェット式記録装置は、一般に、キャリッジ上に搭載されて記録紙等の記録媒体（被処理物）の幅方向（ヘッド走査方向）に往復移動するインクジェット式記録ヘッドと、記録媒体をヘッド走査方向と直交する方向（送り方向）に移動させる送り機構と、を備えており、さらに、記録ヘッドに対向して配置され、送り機構により搬送される記録媒体を裏面から支持して記録ヘッドに対する記録媒体の位置を規定するプラテンを備えている。

このインクジェット式記録装置においては、印刷データに対応して記録ヘッドより記録媒体に対してインク滴を吐出させることで印刷が行われる。そして、キャリッジ上に搭載される記録ヘッドを、例えばブラック、イエロー、シアン、マゼンタの各色のインクの吐出が可能なものとすることにより、ブラックインクによるテキスト印刷ばかりでなく、各インクの吐出割合を変えることにより、フルカラー印刷を可能としている。
特開２００２−１１３８６０号公報

上述したインクジェット式記録装置においては、記録中の記録媒体の浮き上がりやインク吸収時の変形によって記録媒体と記録ヘッドとが接触することを回避するために、記録媒体と記録ヘッドとの間には、ある程度の間隙（「プラテンギャップ」と呼ばれる。）が設けられている。また、近年の高画質化の要求に応えるために、記録ヘッドから吐出されるインク滴のサイズがますます小さくなっている。小さなサイズのインク滴は空気の粘性抵抗によって速度が急激に低下するので、記録ヘッドから吐出されたインク滴が記録媒体に到達せずにミスト化する可能性がある。

そして、ミスト化したインク滴は機内を汚損し、電気回路やリニアスケールへのインクミストの付着によって動作不良が発生したり、インクカートリッジに堆積してユーザーの手を汚すという問題を引き起こす。

さらに、小さなサイズのインク滴の場合、ミスト化することなく記録媒体に到達し得たとしても、速度が低下しているために着弾位置が安定せず、画質が劣化する（ボケた画像、ざらついた画像になる）恐れがあった。

小さなサイズのインク滴を記録媒体まで到達させるために吐出時の初速を高くする方法も考えられるが、あまり初速を高くすると、インク滴が引き伸ばされてメイン部分とサテライト部分とに分離してしまう場合がある。

このようにサテライトが発生するような状態で印刷を実行すると、メイン部分の着弾位置とサテライト部分の着弾位置とがヘッド走査方向にずれるため、記録媒体に形成されるドットが横長となり、画質のシャープさが落ちて画質が劣化する。さらに、メイン部分とサテライト部分とが個体間差や温度環境差により、或いはプラテンギャップによって合体又は分離して色目が変わってしまうという問題がある。また、小さなサイズのサテライト部分がミスト化して機内汚染を引き起こす可能性もある。

また、インク滴が飛行中にメイン部分とサテライト部分に分離する場合、メイン部分の速度は吐出時の初速の上昇に伴って上昇する傾向があるが、サテライト部分の速度は、吐出時の初速が上昇しても変化しない傾向がある。このため、吐出時の初速を高くすればするほど、メイン部分とサテライト部分との間の速度差が大きくなって、メイン部分の着弾位置とサテライト部分の着弾位置とのズレが大きくなり、上述の画質の劣化や色目の変化の問題が深刻化してしまう。

本発明は、上述した事情を考慮してなされたものであって、その目的とするところは、液体噴射ヘッドから被処理物に向けて吐出された液滴について、サテライトの発生を防止すると共に液滴のミスト化を防止することができる液体噴射装置及び方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明による液体噴射装置は、ノズル開口が形成されたノズルプレートと、前記ノズル開口に連通する圧力室と、前記圧力室内の液体に圧力変動を生じさせる圧力発生素子と、を有する液体噴射ヘッドと、前記圧力発生素子を駆動して前記ノズル開口から液滴を吐出させる駆動手段と、被処理物を介して前記液体噴射ヘッドの反対側に位置し、前記被処理物と接触しない導電性部材と、前記ノズルプレートと前記導電性部材との間に電圧を印加して前記ノズルプレートと前記被処理物との間に電位差を発生させ、電荷を帯びた状態で前記ノズル開口から吐出された液滴に対して前記被処理物の方向へのクーロン力を作用させる電位差発生手段と、を備え、前記駆動手段は、前記電位差発生手段による前記クーロン力が作用しなければ前記被処理物上の正規の位置に到達し得ない程度の速度にて液滴を前記ノズル開口から吐出させ、前記電位差発生手段は、前記ノズルプレート及び前記導電性部材のそれぞれの電圧極性を反転させる極性反転手段を有することを特徴とする。

また、好ましくは、前記極性反転手段は、一定の周期毎に電圧の極性を反転させる。

また、好ましくは、前記液体噴射ヘッドを走査させる走査機構をさらに有し、前記一定の周期は、前記走査機構による前記液体噴射ヘッドの走査動作の各パスに対応している。

また、好ましくは、前記極性反転手段は、前記液体噴射ヘッドからの液滴の吐出数が所定値に達した時点で電圧の極性を反転させる。

また、好ましくは、前記極性反転手段は、グランド電圧に対して極性が反転した正負逆の電圧間を切り換える。

上記課題を解決するために、本発明は、ノズル開口が形成されたノズルプレートと、前記ノズル開口に連通する圧力室と、前記圧力室内の液体に圧力変動を生じさせる圧力発生素子と、を有する液体噴射ヘッドを用いて被処理物に対して液体を噴射させる方法であって、前記被処理物を介して前記液体噴射ヘッドの反対側に位置し、前記被処理物と接触しない導電性部材と前記ノズルプレートとの間に電圧を印加して、前記ノズルプレートと前記被処理物との間に電位差を発生させる工程と、前記圧力発生素子を駆動して前記ノズル開口から液滴を吐出させる液滴吐出工程と、を備え、電荷を帯びた状態で前記ノズル開口から液滴を吐出することにより、前記ノズル開口から吐出された液滴に対して前記被処理物の方向へのクーロン力が作用し、液滴は、前記クーロン力が作用しなければ前記被処理物上の正規の位置に到達し得ない程度の速度にて前記ノズル開口から吐出され、前記ノズルプレート及び前記導電性部材のそれぞれの電圧極性を所定のタイミングで反転させることを特徴とする。

以上述べたように本発明によれば、ノズル開口から吐出された液滴は被処理物の方向へのクーロン力を受けるので、飛行中の液滴の分離を防止するために液滴の初速を小さく設定した場合でも、液滴を被処理物まで確実に到達させることが可能であり、これにより、サテライトの発生を防止すると共に、液滴が被処理物に到達できずにミスト化してしまうことを防止することができる。

以下、本発明による液体噴射装置及び方法の一実施形態としてのインクジェット式記録装置及び方法について、図面を参照して説明する。

本実施形態によるインクジェット式記録装置は、ノズル開口に連通する圧力室に対応して設けられた圧力発生素子により、圧力室内のインクに圧力変動を生じさせてノズル開口からインク滴を吐出させるインクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッドの一種）を備えている。圧力発生素子としては、例えば圧電振動子を用いることができる。

図１及び図２は、本実施形態によるインクジェット式記録装置の概略構成を示した斜視図であり、図３は同インクジェット式記録装置のプラテン及びその周囲を拡大して示した図である。図１中符号１はキャリッジであり、このキャリッジ１はキャリッジモータ２により駆動されるタイミングベルト３を介して、ガイド部材４に案内されてプラテン５の軸方向に往復移動されるように構成されている。プラテン５は、記録紙６（被処理物の一種）をその裏面から支持して記録ヘッド１２に対する記録紙６の位置を規定する。

キャリッジ１、キャリッジモータ２、タイミングベルト３、及びガイド部材４は、インクジェット式記録ヘッド１２をキャリッジ１と共にヘッド走査方向に走査させる走査機構を構成している。

インクジェット式記録ヘッド１２は、複数のノズル開口１６５のそれぞれに連通する複数の圧力室１７３を有し、キャリッジ１の記録紙６に対向する側に搭載されている。また、キャリッジ１には、記録ヘッド１２にインクを供給するインクカートリッジ７が着脱可能に装着されている。なお、記録ヘッド１２の詳細な構造については後述する。

インクジェット式記録装置の非印刷領域であるホームポジション(図１中、右側)にはキャップ部材１３が配置されており、このキャップ部材１３はキャリッジ１に搭載された記録ヘッド１２がホームポジションに移動した時に、記録ヘッド１２のノズル形成面に押し当てられてノズル形成面との間に密閉空間を形成するように構成されている。そして、キャップ部材１３の下方には、キャップ部材１３により形成された密閉空間に負圧を与えるためのポンプユニット１０が配置されている。

キャップ部材１３の印刷領域側の近傍には、ゴムなどの弾性板を備えたワイピング手段１１が記録ヘッド１２の移動軌跡に対して例えば水平方向に進退できるように配置されていて、キャリッジ１がキャップ部材１３側に往復移動するに際して、必要に応じて記録ヘッド１２のノズル形成面を払拭することができるように構成されている。

本実施形態によるインクジェット式記録装置は、さらに、記録ヘッド１２により印刷処理が行われる記録紙６をヘッド走査方向に対して直交する送り方向に間欠的に搬送する送り機構を備えている。

図３に示したように送り機構は、記録紙６を挟み込んでプラテン５上へ送るために互いに対向配置された給紙ローラ１４ａ、１４ｂと、印刷された記録紙６を排出するために互いに対向配置された排紙ローラ１５ａ、１５ｂと、を備えている。なお、給紙ローラ１４ａ及び排紙ローラ１５ａは従動ローラであり、給紙ローラ１４ｂ及び排紙ローラ１５ｂは駆動ローラである。

図３から分かるようにプラテン５には、給紙方向（送り方向）Ｆと平行な方向に延びる複数のインク受け縦開口５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆと、給紙方向Ｆに対して直交するヘッド走査方向に延びる複数のインク受け横開口５ａ、５ｂとが形成されている。

複数のインク受け縦開口５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆのうち、一対のインク受け開口５ｃはＡ３サイズの記録紙６の左右端がそれぞれ真上を通過するように配置されており、一対のインク受け開口５ｄはＢ４サイズの記録紙６の左右端がそれぞれ真上を通過するように配置されており、一対のインク受け開口５ｅはＡ４サイズの記録紙６の左右端がそれぞれ真上を通過するように配置されており、一対のインク受け開口５ｆはＢ５サイズの記録紙６の左右端がそれぞれ真上を通過するように配置されている。

また、複数のインク受け横開口５ａ、５ｂは、給紙側に配置されている給紙側インク受け開口５ａと、排紙側に配置されている排紙側インク受け開口５ｂとからなる。

これらのインク受け開口５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆには、いずれも、記録ヘッド１２から吐出されたインクを吸収する吸収部材１６が配置されている。

図４は、本実施形態によるインクジェット式記録装置の機能ブロック図である。図４に示したようにこの記録装置はプリンタコントローラ６１と、プリントエンジン６２とを備えている。プリンタコントローラ６１は、ホストコンピュータ（図示せず）等から印刷データ等を受信するインターフェース６３と、各種データの記憶等を行うＲＡＭ６４と、各種データ処理のための制御ルーチン等を記憶したＲＯＭ６５と、ＣＰＵ等から成る制御部８２と、発振回路６６と、駆動信号を発生する駆動信号発生回路（駆動信号発生手段）８３と、ドットパターンデータ（ビットマップデータ）に展開された印刷データや駆動信号等をプリントエンジン６２に送信するためのインターフェース６７とを備えている。

この他に、プリンタコントローラ６１は、記録媒体の一種であるメモリカード７６を着脱可能に保持し、記録媒体保持部として機能するカードスロット７７と、メモリカード７６に記録された情報を制御部８２に送信するカードインターフェース７８とを備えている。上記のメモリカード７６には、駆動信号の波形に関するデータが記録されている。なお、メモリカード７６以外の記録媒体としては、例えば、フロッピーディスク、ハードディスク、光磁気ディスク等も使用することができる。

そして、制御部８２はコンピュータの一種であり、メモリカード７６に記録された駆動信号の波形データやＲＯＭ６５に記録された制御ルーチン等を参照してインク滴の吐出制御を行う。

インターフェース６３は、例えばキャラクタコード、グラフィック関数、イメージデータのいずれか１つのデータ又は複数のデータからなる印刷データをホストコンピュータから受信する。また、インターフェース６３は、ホストコンピュータに対してビジー（ＢＵＳＹ）信号やアクノレッジ（ＡＣＫ）信号等を出力することができる。

ＲＡＭ６４は、受信バッファ、中間バッファ、出力バッファ及びワークメモリ（図示せず）等として利用されるものである。受信バッファにはホストコンピュータからの印刷データが一時的に記憶され、中間バッファには中間コードデータが記憶され、出力バッファにはドットパターンデータが展開される。

ＲＯＭ６５は、制御部８２によって実行される各種制御ルーチン、フォントデータ、及びグラフィック関数等を記憶している。

なお、このＲＯＭ６５には、変更されずに継続的に使用される制御ルーチン（制御プログラム）が記憶されている。そして、駆動信号の波形に関するデータ等、バージョンアップや変更が予定されるものは、上記のメモリカード７６に記録される。

また、制御部８２は、メモリカード７６から読み取った駆動信号の波形に関するデータに基づいて駆動信号発生回路８３を制御して、印刷モードに応じて所定の駆動信号を生成させる。

プリントエンジン６２は、記録ヘッド１２を主走査方向に駆動するステッピングモータ８０、記録紙を移送する紙送りモータ８１、及び記録ヘッド１２の電気駆動系７１とから構成されている。記録ヘッド１２の電気駆動系７１は、シフトレジスタ７２、ラッチ回路７３、レベルシフタ７４、スイッチ７５、及び圧電振動子１６１等を備えている。なお、制御部８２及び駆動信号発生回路８３は、圧電振動子１６１を駆動して圧力室１７３内のインクに圧力変動を生じさせ、これによりノズル開口１６５から記録紙６に向けてインク滴を吐出させるための駆動手段を構成する。

なお、制御部８２としては、例えば単体で直接的に記録装置に接続されたホストコンピュータや、また、ネットワークを介して接続された多数のコンピュータのうちの１つのコンピュータを使用することもできる。

図５は、記録ヘッド１２の駆動回路の主要部を示しており、図４中のシフトレジスタ７２、ラッチ回路７３、レベルシフタ７４、スイッチ７５、及び圧電振動子１６１は、それぞれ、記録ヘッド１２の各ノズル開口１６５（図４参照）に対応した素子７２Ａ〜Ｎ、７３Ａ〜Ｎ、７４Ａ〜Ｎ、７５Ａ〜Ｎ、１６１Ａ〜Ｎから構成されている。そして、例えばアナログスイッチとして構成される各スイッチ素子７５Ａ〜Ｎに加わるビットデータが「１」の場合は、駆動振動が圧電振動子１６１Ａ〜Ｎに直接印可され、各圧電振動子１６１Ａ〜Ｎは駆動信号の信号波形に応じて変形する。逆に、各スイッチ素子７５Ａ〜Ｎに加わるビットデータが「０」の場合は、各圧電振動子１６１Ａ〜Ｎへの駆動信号が遮断され、各圧電振動子１６１Ａ〜Ｎは直前の電荷を保持する。

図６は、図１に示したインクジェット式記録装置の記録ヘッド１２の構造を示した断面図である。

この記録ヘッド１２は、合成樹脂製の基台１６３と、この基台１６３の前面（図の左側に相当する）に貼着された流路ユニット１６４とを備えている。そして、この流路ユニット１６４は、ノズル開口１６５が穿設されたノズルプレート１６６と、振動板１６７と、流路形成板１６８と、シート１７６とから構成されている。

基台１６３は、前面と背面に開放された収容空間１６９が設けられたブロック状部材である。この収容空間１６９には、固定基板１７０に固定された圧電振動子１６１が収容されている。

ノズルプレート１６６は、副走査方向に沿って多数のノズル開口１６５が穿設された薄い板状部材である。各ノズル開口１６５は、ドット形成密度に対応した所定ピッチで開設されている。振動板１６７及びシート１７６によって、圧電振動子１６１が当接する厚肉部としてのアイランド部１７１と、このアイランド部１７１の周囲を囲うように設けられ、弾性を有する薄肉部１７２とが形成されている。

アイランド部１７１は、一つのノズル開口１６５に一つのアイランド部１７１が対応するように、所定ピッチで多数設けられている。

流路形成板１６８は、圧力室１７３、共通インク室１７４、及び、これらの圧力室１７３と共通インク室１７４とを連通するインク供給口１７５を形成するための開口部が設けられている。

そして、ノズルプレート１６６を流路形成板１６８の前面に配設するとともに、振動板１６７及びシート１７６を背面側に配設し、ノズルプレート１６６と振動板１６７及びシート１７６とにより流路形成板１６８を挟んだ状態で、接着等により一体化されて流路ユニット１６４が形成されている。

この流路ユニット１６４では、ノズル開口１６５の背面側に圧力室１７３が形成され、この圧力室１７３の背面側に振動板１６７のアイランド部１７１が位置している。また、圧力室１７３と共通インク室１７４とがインク供給口１７５によって連通している。

圧電振動子１６１の先端は、アイランド部１７１に背面側から当接され、この当接状態で圧電振動子１６１が基台１６３に固定されている。また、この圧電振動子１６１には、フレキシブルケーブルを介して駆動信号（ＣＯＭ）や印刷データ（ＳＩ）等が供給される。

縦振動モードの圧電振動子１６１は、充電されると電界と直交する方向に収縮し、放電すると電界と直交する方向に伸長する特性を有する。したがって、この記録ヘッド１２では、充電されることにより圧電振動子１６１は後方に収縮し、この収縮に伴ってアイランド部１７１が後方に引き戻され、収縮していた圧力室１７３が膨張する。この膨張に伴って共通インク室１７４のインクがインク供給口１７５を通って圧力室１７３内に流入する。一方、放電することにより圧電振動子１６１は前方に向けて伸長し、弾性板のアイランド部１７１が前方に押されて圧力室１７３が収縮する。この収縮に伴って圧力室１７３内のインク圧力が高くなる。

本実施形態においては、プラテン５に設けられた吸収部材１６は導電性材料を含んでおり、例えば、ポリエチレン又は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されている。或いは、ポリエチレン又はポリウレタンの発泡材に導電性材料をメッキにて付与して吸収部材１６を形成することもできる。或いは、ポリエチレン又はポリウレタンの発泡材にＮａ^＋、Ｋ^＋、Ｃｌ⁻、ＨＣＯ_３ ⁻などのイオンを有する電解質液体を含浸させることもできる。電解質液体としてインクを用いても良い。

そして、本実施形態によるインクジェット式記録装置は、図７に示したように、記録紙６に印加するプラスの電圧を発生させるための電源２０と、この電源２０からの電圧を記録紙６に印加するために記録紙６の裏面に当接される当接部２１と、ノズルプレート１６６を接地するための配線２２とを備えている。これらの電源２０、当接部２１、及び配線２２は、ノズルプレート１６６と記録紙６との間に電位差を発生させる電位差発生手段３０を構成する。

このように電位差発生手段３０によって記録紙６にプラスの電圧を印加すると共にノズルプレート１６６を接地することにより、図８に示したように記録紙６にプラスの電荷が誘起されると共にノズルプレート１６６にマイナスの電荷が誘起される。これにより、図８に矢印で示したように記録紙６からノズルプレート１６６へ向かう電気力線が発生する。

また、ノズルプレート１６６にマイナスの電荷が誘起されることにより、ノズル開口１６５のインクメニスカス部分にもマイナスの電荷が誘起される。この電荷量は平行平板コンデンサの式を用いて簡単に計算することができる。インク滴は、ノズル開口１６５の面積分のマイナス電荷を持ってノズル開口１６５から吐出され、ノズルプレート１６６と記録紙６との間に発生している電界により、記録紙６の方向へのクーロン力Ｆを受ける。

さらに、本実施形態おいては、制御部８２及び駆動信号発生回路８３を含む上述の駆動手段は、ノズル開口１６５から吐出されたインク滴が飛行中に複数の部分に分離しない程度の低い速度であって、電位差発生手段３０によるクーロン力Ｆがインク滴に作用しなければ記録紙６上の正規の位置に到達し得ない程度の速度にてインク滴をノズル開口１６５から吐出させる。

そして、ノズル開口１６５から吐出された、電荷を帯びたインク滴は、ノズルプレート１６６と記録紙６との間に存在する電界により記録紙６の方向へのクーロン力Ｆを受けるので、インク滴を記録紙６まで確実に到達させることができる。これにより、サテライトの発生を防止するためにインク滴の初速を小さく設定しているにも関わらず、インク滴が記録紙６に到達できずにミスト化してしまうようなことがない。

本実施形態の一変形例としては、図９に示したように、記録紙６を帯電させるための帯電手段２３によって電位差発生手段３０を構成することもできる。帯電手段２３は、コロナ放電器又は帯電ブラシで構成されている。帯電手段２３とノズルプレート１６６とはグランドを共通にしており、帯電手段２３により記録紙６を帯電させることにより、ノズルプレート１６６と記録紙６との間に電位差が形成される。また、本変形例においては、記録紙６の印刷終了領域に対応する部分から静電気を除去するための除電手段２４が、記録ヘッド１２から見て記録紙６の送り方向の下流側に設けられている。この除電手段２４は除電ブラシで構成されており、この除電ブラシは記録紙６の裏面に当接される。

本変形例においても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、図１０は上記実施形態の他の変形例を示している。

この変形例においては、プラテン５に設けられた吸収部材１６が導電性部材から成り、電源２０からのプラスの電圧は吸収部材１６に印加されるようになっている。即ち、電源２０によって、ノズルプレート１６６と吸収部材１６との間に電位差が形成される。さらに、本変形例においては、処理中の記録紙６を電気的に浮いた状態に保持するための保持手段が設けられている。具体的には、この保持手段は、図１０に示したように処理中の記録紙６に接触する各部材、例えば給紙ローラ１４ａ、１４ｂの少なくとも表面に設けられた絶縁材料１８ａ、１８ｂを有する。

このように保持手段１８ａ、１８ｂによって処理中の記録紙６を電気的に浮いた状態にすることによって、記録紙６は単に誘電体として作用することになる。このため、ノズルプレート１６６と吸収部材１６との間に記録紙６が挿入された場合、吸収部材１６から出発した電気力線は記録紙６で遮断されることなくノズルプレート１６６まで延びる。

また、図１０に示した上記変形例においては、導電性の吸収部材１６に電圧を印加するようにしたが、図１１及び図１２に示したように、吸収部材１６の上面に導電性材料から成る格子状部材２５を隣接配置して、この格子状部材２５に対して電源２０からプラスの電圧を印加することもできる。格子状部材２５は、ヘッド走査方向に沿って延在する導電性部分２５ａと、送り方向に沿って延在する導電性部分２５ｂと、を有する。本変形例の場合には、必ずしも吸収部材１６に導電性材料を含ませる必要はなく、例えば、スポンジ、ベルイータ等で吸収部材１６を形成することができる。また、導電性の吸収部材１６と導電性材料からなる部材とを併用しても良い。この場合、導電性材料からなる部材は格子状である必要はなく、ワイヤー状であっても良い。また、吸収部材１６の上面ではなく下面に隣接配置しても良い。

また、上記実施形態及び上記各変形例において、電位差発生手段３０により発生させる電界の向きを逆にすることもできる。即ち、図１３に示したように当接部２１及び配線２６により、ノズルプレート１６６ではなく記録紙６を接地すると共に、電源２０によりノズルプレート１６６にマイナスの電圧を印加しても良い。

なお、上記実施形態及び各変形例において、電位差発生手段３０により発生させる電界の向きを逆にすることもできる。即ち、ノズルプレート１６６側をプラス電位とし、記録紙６側をマイナス電位とすることもできる。

また、図１４は、図７に示した実施形態の他の変形例を示している。

本変形例においては、電位差発生手段３０が、グランド電圧に対して極性が反転した正負逆の電源２０Ａ、２０Ｂを備えている。さらに、電位差発生手段３０は、印刷時に所定のタイミングで電源２０Ａと電源２０Ｂとを切り換える極性反転手段３１を備えている。

極性反転手段３１によって電源２０Ａと２０Ｂとを切り換える際の所定のタイミングとしては、例えば、一定の周期毎に電圧の極性を反転させる方法があり、好ましくは、走査機構による記録ヘッド１２の走査動作の各パスに対応して切り換える。或いは、記録ヘッド１２からのインク滴の吐出数が所定値に達した時点で電圧の極性を反転させることもできる。

このように本変形例においては、ノズルプレート１６６と記録紙６との間に電位差を発生させるための電圧の極性を、極性反転手段３１によって所定のタイミングで反転させるようにしたので、帯電したインク滴が記録紙６に付着することにより記録紙６の電位が中和されて記録紙６がノズルプレート１６６と同電位になってしまうことを防止することができる。

即ち、ノズルプレート１６６と記録紙６との間に電位差を発生させるための電圧の極性を不変とした場合には、初期状態においてはノズルプレート１６６と記録紙６との間に電位差が生じているが、帯電したインク滴が印刷の最初のパスで記録紙６に付着すると記録紙６の電位が中和されてしまう。このため、ノズルプレート１６６と記録紙６との間に十分な電位差が確保できなくなり、２パス目以降では電界によるインク滴の加速効果が十分に得られない可能性がある。

これに対して本変形例は、ノズルプレート１６６と記録紙６との間に電位差を発生させるための電圧の極性を極性反転手段３１によって所定のタイミングで反転させるようにしたので、記録紙６の電位の中和によるインク滴の加速効果の低減を防止することができる。

また、図１５は、図９に示した例の一変形例を示しており、この変形例においても、図１４に示した例と同様に極性反転手段３１が設けられており、この極性反転手段３１によって、帯電手段２３により記録紙６に帯電させる電荷の正負を、上述した所定のタイミングにて切り換えることができる。

本変形例においても、図１４に示した例と同様の効果、即ち記録紙６の電位の中和によるインク滴の加速効果の低減を防止するという効果を得ることができる。

また、図１６は、図１０に示した例の一変形例を示しており、この変形例においても、図１４に示した例と同様に極性反転手段３１が設けられており、この極性反転手段３１によって、ノズルプレート１６６と導電性の吸収部材１６との間に電位差を発生させるための電圧の極性を、上述した所定のタイミングで反転させることができる。

また、図１７は、図１１及び図１２に示した例の一変形例を示しており、この変形例においても、図１４に示した例と同様に極性反転手段３１が設けられており、この極性反転手段３１によって、ノズルプレート１６６と導電性の格子状部材２５との間に電位差を発生させるための電圧の極性を、上述した所定のタイミングで反転させることができる。

また、図１８は、図１３に示した例の一変形例を示しており、この変形例においても、図１４に示した例と同様に極性反転手段３１が設けられており、この極性反転手段３１によって、ノズルプレート１６６と当接部２１との間に電位差を発生させるための電圧の極性を、上述した所定のタイミングで反転させることができる。

また、図１９は、図１０に示した例の一変形例を示しており、この変形例においては、ノズルプレート１６６と導電性部材からなる吸収部材１６夫々に極性反転手段３１ａ及び３１ｂが設けられており、この極性反転手段３１ａ及び３１ｂによって、ノズルプレート１６６と吸収部材１６との間の電位差を発生させるための電圧の極性を、上述した所定のタイミングで反転させることができる。

本変形例においては、電位差を発生させるために１個の単一極性の電源を用いても、図１０に示した例と同様の効果、即ち記録紙６の電位の中和によるインク滴の加速効果の低減を防止するという効果を得ることができ、コストダウンを図ることが出来る。

本発明による液体噴射装置の一実施形態としてのインクジェット式記録装置の概略構成を示した斜視図。本発明による液体噴射装置の一実施形態としてのインクジェット式記録装置の概略構成を示した他の斜視図。図１及び図２に示したインクジェット式記録装置のプラテン及びその周囲を拡大して示した図。図１に示したインクジェット式記録装置の機能ブロック図。図１に示したインクジェット式記録装置の記録ヘッド駆動回路の主要部を示した回路図。図１に示したインクジェット式記録装置の記録ヘッドの構造を示す断面図。図１及び図２に示したインクジェット式記録装置の電位差発生手段及びその周囲を拡大して示した断面図。図１及び図２に示したインクジェット式記録装置の電位差発生手段によって生じる電気力線の様子を示した図。図７に示した実施形態の一変形例を示した断面図。図７に示した実施形態の他の変形例を示した平面図。図７に示した実施形態の他の変形例を示した平面図。図１１に示した例の断面図。図７に示した実施形態の他の変形例を示した断面図。図７に示した実施形態の他の変形例を示した断面図。図９に示した例の一変形例を示した断面図。図１０に示した例の一変形例を示した断面図。図１１及び図１２に示した例の一変形例を示した断面図。図１３に示した例の一変形例を示した断面図。図１０に示した例の一変形例を示した断面図。

符号の説明

１キャリッジ
５プラテン
６記録紙（被処理物）
１２インクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）
１４ａ、１４ｂ給紙ローラ
１６吸収部材
１８ａ、１８ｂ絶縁材料
２０、２０Ａ、２０Ｂ電源
２１当接部
２２、２６配線
２３帯電手段
２４除電手段
２５導電性の格子状部材
３０電位差発生手段
３１、３１ａ、３１ｂ極性反転手段
８２制御部
８３駆動信号発生回路
１６１圧電振動子（圧力発生素子）
１６５ノズル開口
１６６ノズルプレート
１７３圧力室

Claims

ノズル開口が形成されたノズルプレートと、前記ノズル開口に連通する圧力室と、前記圧力室内の液体に圧力変動を生じさせる圧力発生素子と、を有する液体噴射ヘッドと、
前記圧力発生素子を駆動して前記ノズル開口から液滴を吐出させる駆動手段と、
被処理物を介して前記液体噴射ヘッドの反対側に位置し、前記被処理物と接触しない導電性部材と、
前記ノズルプレートと前記導電性部材との間に電圧を印加して前記ノズルプレートと前記被処理物との間に電位差を発生させ、電荷を帯びた状態で前記ノズル開口から吐出された液滴に対して前記被処理物の方向へのクーロン力を作用させる電位差発生手段と、を備え、
前記駆動手段は、前記電位差発生手段による前記クーロン力が作用しなければ前記被処理物上の正規の位置に到達し得ない程度の速度にて液滴を前記ノズル開口から吐出させ、
前記電位差発生手段は、前記ノズルプレート及び前記導電性部材のそれぞれの電圧極性を反転させる極性反転手段を有することを特徴とする液体噴射装置。
前記極性反転手段は、一定の周期毎に前記電圧極性を反転させる請求項１記載の液体噴射装置。
前記液体噴射ヘッドを走査させる走査機構をさらに有し、
前記一定の周期は、前記走査機構による前記液体噴射ヘッドの走査動作の各パスに対応している請求項２記載の液体噴射装置。
前記極性反転手段は、前記液体噴射ヘッドからの液滴の吐出数が所定値に達した時点で電圧の極性を反転させる請求項１記載の液体噴射装置。
前記極性反転手段は、グランド電圧に対して極性が反転した正負逆の電圧間を切り換える請求項１乃至４のいずれか一項に記載の液体噴射装置。
ノズル開口が形成されたノズルプレートと、前記ノズル開口に連通する圧力室と、前記圧力室内の液体に圧力変動を生じさせる圧力発生素子と、を有する液体噴射ヘッドを用いて被処理物に対して液体を噴射させる方法であって、
前記被処理物を介して前記液体噴射ヘッドの反対側に位置し、前記被処理物と接触しない導電性部材と前記ノズルプレートとの間に電圧を印加して、前記ノズルプレートと前記被処理物との間に電位差を発生させる工程と、
前記圧力発生素子を駆動して前記ノズル開口から液滴を吐出させる液滴吐出工程と、を備え、
電荷を帯びた状態で前記ノズル開口から液滴を吐出することにより、前記ノズル開口から吐出された液滴に対して前記被処理物の方向へのクーロン力が作用し、
液滴は、前記クーロン力が作用しなければ前記被処理物上の正規の位置に到達し得ない程度の速度にて前記ノズル開口から吐出され、
前記ノズルプレート及び前記導電性部材のそれぞれの電圧極性を所定のタイミングで反転させることを特徴とする液体噴射方法。