JP5029977B2

JP5029977B2 - 液体噴射装置

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Publication number: JP5029977B2
Application number: JP2010241225A
Authority: JP
Inventors: 橋智明高
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2010-10-27
Filing date: 2010-10-27
Publication date: 2012-09-19
Anticipated expiration: 2022-12-25
Also published as: JP2011025709A

Description

本発明は、液体噴射ヘッドのノズル開口から被処理物に向けて液滴を吐出する液体噴射装置に関する。

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２００２−８６７５７号公報

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速に低下するので、記録媒体から外れた領域に向けて記録ヘッドから吐出されたインク滴が、吸収部材に到達せずにミスト化する可能性がある。

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吐出された液滴のミスト化を防止することができる液体噴射装置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を有し、前記ノズル開口から液滴を吐出させる液体噴射ヘッドと、前記液滴が吐出される方向において、前記ノズルプレートに対向した位置において被処理物を支持する被処理物支持部材と、前記被処理物支持部材に配設される電極と、前記電極と前記ノズルプレートとの間に電位差を発生させることにより前記液滴の吐出方向に電界を発生させる電位差発生手段と、を備え、前記電極は、前記液体噴射ヘッドが前記液滴を吐出する領域に対応する領域に配設されることを特徴とする。

また、好ましくは、前記被処理物から外れた領域に向けて吐出された液滴を吸収する吸収部材をさらに備え、前記吸収部材は、前記液体噴射ヘッドが前記液滴を吐出する領域に対応する領域に配設されることを特徴とする。

また、好ましくは、前記電極と前記吸収部材が隣接していることを特徴とする。

以上述べたように本発明による液体噴射装置によれば、ノズル開口から吐出された、電荷を持つ液滴に対して、ミスト化を確実に防止することができる。

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５の一部を拡大して示した図。図４に示した実施形態の一変形例を示した断面図。図４に示した実施形態の他の変形例を示した平面図。図８に示した変形例を示した断面図。図４に示した実施形態の他の変形例を示した断面図。

以下、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１２ａのそれぞれに連通する複数の圧力室１２ｂ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。

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。

本実施形態においては、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。

また、吸収部材１６にＮａＣｌ、ＫＣｌなどの電解質水溶液或いは水を含有させて導電性を付与することもできる。水のみを含有させた場合でも、大気中のＣＯ_２などを取り込み、導電性を有する電解質となる。

更に簡便な方法としては、インクそのものを電解質として用いることもできる。この場合、初回の縁無し印刷の実施前に、記録紙６が無い状態で、インク滴がミスト化しないようキャリッジ１をゆっくり走査しながら、記録ヘッド１２よりインク滴を吸収部材１６に吐出し、吸収部材１６にインクを含有させ、導電性を付与することもできる。

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４に示したように、導電性の吸収部材１６にプラスの電圧を印加するための電源２０及びその配線２１と、ノズルプレート１７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及び配線２１、２２は、ノズルプレート１７と吸収部材１６との間に電位差を発生させる電位差発生手段を構成する。

この電位差発生手段によって吸収部材１６にプラスの電圧を印加すると共にノズルプレート１７を接地することにより、図５及び図６に示したように吸収部材１６にプラスの電荷が誘起されると共にノズルプレート１７にマイナスの電荷が誘起される。これにより、図５及び図６に矢印で示したように吸収部材１６からノズルプレート１７へ向かう電気力線が発生する。

また、ノズルプレート１７にマイナスの電荷が誘起されることにより、ノズル開口１２ａ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１２ａの面積分のマイナス電荷を持ってノズル開口１２ａから吐出され、ノズルプレート１７と吸収部材１６との間に発生している電界により、吸収部材１６の方向へのクーロン力を受ける。

このようにノズル開口１２ａから吐出されたインク滴は吸収部材１６の方向へのクーロン力を受けるので、記録紙６の縁部６ａをはみ出した領域に向けてサイズの小さいインク滴を吐出した場合においても、インク滴を吸収部材１６まで確実に到達させることができる。これにより、記録紙６から外れた領域に向けて吐出されたインク滴のミスト化を確実に防止することができる。このため、記録紙６の縁部６ａに余白を残すことなく印刷を施す場合においても、記録紙６の裏面縁部へのインクミストの付着や、インクミストによる機内の汚損を防止することができる。

また、記録紙６の抵抗が湿気等によって減少し、記録紙６が導電性を有していて記録紙６の一端がグランド（Ｇｎｄ）に接地されている場合には、電圧を印加された吸収部材１６と記録紙６との間に電界が発生し、記録紙６とノズルプレート１７との間には電界が発生しない。このため、ノズルプレート１７及びインク滴に十分な電荷が誘起されず、上述した電位差発生手段によるミスト化防止効果を十分に発揮することができない。

そこで、上記実施形態の一変形例としては、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を設けることが好ましい。好ましくは、この保持手段は、図７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保持することによって、記録紙６は単に誘電体として作用することになる。ここで、図７に示したようにノズルプレート１７と記録紙６との間の距離をＬ１とし、記録紙６と吸収部材１６の表面との距離をＬ２として、電源２０に３ｋＶの電圧を印加した場合、例えばＬ１＝２．０ｍｍ、Ｌ２＝１．０ｍｍであれば、記録紙６の電位は約２ｋＶになる。従って、記録紙６の有無に関わらず、ノズルプレート１７及びインク滴に十分な電荷を誘起させることができる。

また、上記実施形態の他の変形例としては、図８及び図９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２３を隣接配置して、この格子状部材２３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２３は、ヘッド走査方向に沿って延在する導電性部分２３ａと、送り方向に沿って延在する導電性部分２３ｂと、を有する。

本変形例の場合には、必ずしも吸収部材１６を導電性にする必要はなく、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。或いは、図４に示した実施形態と同様に吸収部材１６を導電性部材として、格子状部材２３及び吸収部材１６の両方に電圧を印加することもできる。

本変形例においては、格子状部材２３側に引き寄せられたインクミストは、格子状部材２３の表面に付着して吸収部材１６上に流れ落ちるか、或いは吸収部材１６上に直接付着する。

また、上記実施形態の他の変形例としては、電位差発生手段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１０に示したように、ノズルプレート１７ではなく吸収部材１６を接地すると共に、電源２０によりノズルプレート１７にプラスの電圧を印加しても良い。或いは、ノズルプレート１７を接地し、吸収部材１６にマイナスの電圧を印加しても良い。

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
１７ノズルプレート
１８ａ、１８ｂ絶縁材料
２０電源
２１、２２配線
２３格子状部材

Claims

ノズル開口が形成されたノズルプレートを有し、前記ノズル開口から液滴を吐出させる液体噴射ヘッドと、
前記液滴が吐出される方向において、前記ノズルプレートに対向した位置において被処理物を支持する被処理物支持部材と、
前記被処理物支持部材に配設される電極と、
前記電極と前記ノズルプレートとの間に電位差を発生させることにより前記液滴の吐出方向に電界を発生させる電位差発生手段と、を備え、
前記電極は、前記液体噴射ヘッドが前記液滴を吐出する領域に対応する領域に配設され、
前記被処理物支持部材は、第１の被処理物支持部材と、当該第１の被処理物支持部材よりも被処理物の搬送方向下流側に配設される第２の被処理物支持部材と、当該第２の被処理物支持部材よりも被処理物の搬送方向下流側に配設される第３の被処理物支持部材と、から構成され、
前記第１の被処理物支持部材と前記第２の被処理物支持部材との間、及び、前記第２の被処理物支持部材と前記第３の被処理物支持部材との間に、前記電極が配設されている
ることを特徴とする液体噴射装置。
請求項１に記載の液体噴射装置であって、
前記被処理物から外れた領域に向けて吐出された液滴を吸収する吸収部材をさらに備え、
前記吸収部材は、前記液体噴射ヘッドが前記液滴を吐出する領域に対応する領域に配設されることを特徴とする液体噴射装置。
請求項２に記載の液体噴射装置であって、
前記電極と前記吸収部材が隣接していることを特徴とする液体噴射装置。
請求項１に記載の液体噴射装置であって、
前記第１の被処理物支持部材と前記第２の被処理物支持部材との間に配設される前記電極、及び、前記第２の被処理物支持部材と前記第３の被処理物支持部材との間に配設される前記電極が、互いに連結していることを特徴とする液体噴射装置。
請求項１に記載の液体噴射装置であって、
前記液体噴射ヘッドを液体噴射ヘッド走査方向に走査させる走査機構と、
前記被処理物を前記液体噴射ヘッド走査方向に対して交差する送り方向に搬送する送り機構と、
前記液体噴射ヘッド走査領域の、前記被処理物が重なる領域ならびに、前記液滴が前記液体噴射ヘッド走査方向および前記送り方向において前記被処理物から外れて吐出される領域に配設され、走査される前記液体噴射ヘッド側の面が、前記被処理物支持部材の前記被処理物を支持する支持部よりも前記液体噴射ヘッドの前記ノズルプレート側の面と同一平面に対して離間した吸収部材と、
前記液体噴射ヘッド走査領域の、前記被処理物が重なる領域ならびに、前記液滴が前記液体噴射ヘッド走査方向および前記送り方向において前記被処理物から外れて吐出される領域に配設される導電性部材と、
前記導電性部材と前記ノズルプレートとの間に電位差を発生させることにより液滴の吐出方向に電界を発生させる電位差発生手段と、
を更に備えることを特徴とする液体噴射装置。