JP2007118319A - 液体噴射装置、記録装置および電位制御ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】記録用紙１７０の帯電に起因する汚染を防止する。
【解決手段】導電性のノズルプレート１６６を有して、記録用紙１７０上を往復移動しつつノズルプレート１６６の開口１６８から記録用紙１７０に向かって液体を噴射する記録ヘッド１６４と、液体が噴射される方向についてノズルプレート１６６に対向して記録用紙１７０よりも遠方に配された被記録物側の底部電極３１０と、ノズルプレート１６６と底部電極３１０との間に電位差を発生させてノズルプレート１６６の開口１６８から噴射された液体を底部電極３１０に向かって電気的に引き付ける電位差発生手段３３０と、記録用紙１７０に蓄積された電荷を移動させて記録用紙１７０およびノズルプレート１６６を同じ電位にするリブ電極１５６とを備える。
【選択図】図４

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および記録装置並びにそれらの装置に装着して使用し得る電界発生ユニットに関する。

昨今の液体噴射装置においては、記録画像の解像度向上への要求に従って、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。例えば、ノズルプレートから吐出された３ｐｌ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。

また、より大きな運動エネルギーを液滴に与えるべく、液体の噴射速度を上昇させることも考えられる。しかしながら、実際にノズルプレートからの噴射速度を高くすると、液滴がノズルプレートから離脱するときに、インクミストと呼ばれる非常に微細な液滴が生じやすくなる。また、飛翔速度が高くなると各液滴に作用する雰囲気の粘性抵抗も一層大きくなるので、液滴の到達距離はかえって短くなることが判っている。

更に、液体噴射装置において、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は、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がある。このように被記録物に付着することがない余剰の液滴については、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て、余剰の液体を吸収させている。しかしながら、吸収部材は、ノズルプレートに対して被記録物よりも遠方に配置されている。従って、液滴が吸収部材に到達するには、被記録物よりも大きな距離を飛翔しなければならない。このため、被記録物が存在しない領域に吐出された液体からは、吸収部材に到達せずに浮遊するものが多く生じる。

上記のようなさまざまな現象の結果として生じた浮遊する液滴はエアロゾルと呼ばれ、液体噴射ヘッドの移動領域の周辺に浮遊する。エアロゾルの一部は、液体噴射装置の外部にまで浮遊して、液体噴射装置の周辺に付着して汚損する。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。また、液体噴射装置の電気回路、ロータリースケール、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。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。そこで、エアロゾルの発生を防止することが提案されている。

下記特許文献１には、金属製のノズルプレートを一方の電極として、被処理物を挟んでノズルプレートに対向する位置に配置された電極とノズルプレートとの間に電界を形成することが記載されている。ノズルプレートから吐出される液滴は、後述するような原因によりノズルプレートと同極に帯電しているので、電界内では電極に向かうように作用するクーロン力が作用する。従って、電界内では減速されることなく飛翔し続けて電極に向かうので、結果的にエアロゾルとして浮遊する液滴を減少させることができる。

なお、この液体噴射装置においては、被処理物に対してノズルプレートと反対側に、多孔質材料により形成された吸収部材が配置されている。この吸収部材は、毛細管現象による液体吸収力を有するので、被処理物に付着することなく飛来した液滴を吸収して保持する。
特開２００４−２０２８６７号公報

上記特許文献１に記載された液体噴射装置では、被処理物は電気的にどこにも接続さておらず、電気的にフローティング状態にある。このため、記録動作により液滴が被処理物に付着して蓄積されると、液滴の電荷も被処理物に蓄積されて、被処理物は一層大きく帯電する。従って、１パスの印字におけるインク吐出量が多いと、ノズルプレートおよび被記録物の間の電界強度が、ノズルプレートおよび電極の間の電界強度を上回る場合がある。

このような場合、被処理物からもノズルプレートおよび電極に電気力線が伸び、次のパスにおいてノズルプレートから吐出されて被処理物の側方近傍を通過する帯電した液滴が、この電気力線に捕獲されて被処理物の側方端面を汚染する。このように、浮遊するエアロゾルを低減させる目的でノズルプレート付近に電界を形成した場合、かえって、被記録物の汚染が生じる場合があることが判った。

上記課題を解決するために、本発明の第１の形態として、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ノズルプレートの開口から被記録物に向かって液体を噴射する液体噴射ヘッドと、液体が噴射される方向についてノズルプレートに対向して被記録物よりも遠方に配された被記録物側電極と、ノズルプレートと被記録物側電極との間に電位差を発生させてノズルプレートの開口から噴射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、被記録物に蓄積された電荷を移動させて被記録物およびノズルプレートを同じ電位にする電位制御手段とを備える液体噴射装置が提供される。これにより、被記録物の電位はノズルプレートと同じに保たれる。従って、ノズルプレートと同極性に帯電したエアロゾルが被記録物と引き合うことが防止されて、被記録物に付着し難くなり、汚染が低減される。

また、上記液体噴射装置において、電位制御手段が、液体噴射ヘッドに対向する位置において被記録物を下方から支持して位置決めするプラテンに設けられ、被記録物の液体を噴射される面と反対側の面に当接する電極部材を含んでいてもよい。これにより、プラテンに設けられた電極がノズルプレートの直下で被記録物に触れてその電位を制御するので、被記録物の電位を効率よく制御できる。

また、上記液体噴射装置において、電位制御手段が、往復移動の方向と交差する方向に被記録物を搬送すべく被記録物に接しつつ回転駆動される搬送駆動ローラおよび搬送駆動ローラと共に被記録物を挟みつつ搬送駆動ローラに連れ回される搬送従動ローラの少なくとも一方を含んでいてもよい。これにより、液体噴射装置に既存の部材を用いて被記録物の電位を制御できる。また、被記録物がノズルプレートの直下に至る前から被記録物の電位がノズルプレートと同じに保持される。従って、被記録物の前端におけるエアロゾルによる汚染が防止される。

また、上記液体噴射装置において、電位制御手段が、往復移動の方向と交差する方向に被記録物を排出すべく被記録物に接しつつ回転駆動される排出駆動ローラおよび排出駆動ローラと共に被記録物を挟みつつ排出駆動ローラに連れ回される排出従動ローラの少なくとも一方を含でいてもよい。これにより、液体噴射装置に既存の部材を用いて被記録物の電位を制御できる。また、被記録物がノズルプレートの直下を通り過ぎた後も被記録物の電位がノズルプレートと同じに保持される。従って、被記録物の後端におけるエアロゾルによる汚染が有効に防止される。

更に、上記液体噴射装置において、電位制御手段が、往復移動の方向と交差する方向に被記録物を搬送すべく被記録物に接しつつ回転駆動される搬送駆動ローラおよび搬送駆動ローラと共に被記録物を挟みつつ搬送駆動ローラに連れ回される搬送従動ローラの少なくとも一方、並びに、往復移動の方向と交差する方向に被記録物を排出すべく被記録物に接しつつ回転駆動される排出駆動ローラおよび排出駆動ローラと共に被記録物を挟みつつ排出駆動ローラに連れ回される排出従動ローラの少なくとも一方を含んでいてもよい。これにより、液体噴射装置に既存の部材を用いて被記録物の電位を制御できる。また、被記録物の先端がノズルプレートの直下に到達する前も、被記録物の後端がノズルプレートの下を通り過ぎた後も、いずれも被記録物の電位がノズルプレートと同じに保持される。従って、被記録物の後端におけるエアロゾルによる汚染が有効に防止される。

更に、上記液体噴射装置において、電位制御手段が、被記録物に対して接触する導電性を有する電極部材を含んでいてもよい。これにより、被記録物に対して所望の位置で良好な電気的接続が得られるので、被記録物の電位を所望の電位に保つことが容易になる。

また、本発明の第２の形態として、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ノズルプレートの開口から被記録物に向かってインクを吐出する記録ヘッドと、インクが噴射される方向についてノズルプレートに対向して被記録物よりも遠方に配された被記録物側電極と、ノズルプレートと被記録物側電極との間に電位差を発生させてノズルプレートの開口から吐出されたインク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、被記録物および電位差発生手段を電気的に結合させて、被記録物をノズルプレートと同じ電位にする電位制御手段とを備える記録装置が提供される。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。

更に、本発明の第３の形態として、被記録物上を往復移動しつつ導電性のノズルプレートの開口から被記録物に向かって液体を噴射する液体噴射ヘッドを備えた液体噴射装置に装着する電位制御ユニットであって、液体が噴射される方向についてノズルプレートに対向して被記録物よりも遠方に配された被記録物側電極と、ノズルプレートと被記録物側電極との間に電位差を発生させてノズルプレートの開口から噴射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、被記録物に蓄積された電荷を移動させて被記録物およびノズルプレートを同じ電位にする電位制御手段とを備える電位制御ユニットが提供される。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い。また、これらの特徴群のサブコンビネーションも発明となり得る。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明する。ただし、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い。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１０を概観する斜視図であり、ここでは、カバーとしての上ケース１１０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１０は、装置の基部となる下ケース１２０と、下ケース１２０と共に筐体を形成する上ケース１１０と、下ケース１２０の後部に装着されたペーパサポート１３０と、下ケース１２０の前面に形成された排出トレー１４０とを備えている。また、このインクジェット式記録装置１０は、下ケース１２０内に水平に配置されたプラテン１５０と、プラテン１５０の上方に配置されたキャリッジ１６０とを筐体の内側に備えている。なお、図１では、ペーパサポート１３０に、被記録物としての記録用紙１７０が装入されている。

上記のようなインクジェット式記録装置１０では、ペーパサポート１３０に収容された記録用紙１７０が、図示されていない給送部により１枚ずつ内部に取り込まれ、次いで、やはり図示されていない搬送部によりプラテン１５０上に送り出される。更に、図示されていない排出部により排出トレー１４０に送り出される。なお、給送部、搬送部および排出部の各々では、記録用紙１７０は、回転駆動される駆動ローラおよび駆動ローラに連れ回される従動ローラに挟まれて給送、搬送または排出される。

また、このインクジェット式記録装置１０では、プラテン１５０の上方で、キャリッジ１６０が記録用紙１７０の搬送方向と直交する方向に往復移動する。従って、記録用紙１７０の搬送とキャリッジ１６０の往復移動とを交互に行うことにより、記録用紙１７０の上面全体をキャリッジ１６０で走査できる。これにより、キャリッジ１６０は、記録用紙１７０上面の任意の領域で記録動作できる。

図２は、図１に示したインクジェット式記録装置１０の内部機構２０を、側面部２１２、２１４を含むフレーム２１０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２０は、後方に略鉛直に配置されたフレーム２１０と、そ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２１２、２１４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。

同図に示す通り、この内部機構２０において、キャリッジ１６０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２１２および２１４に支持され、フレーム２１０に平行に、且つ、水平に配置されている。従って、キャリッジ１６０はガイド軸２２０に沿って水平に移動できる。

キャリッジ１６０の後方には、１対のプーリ２３２、２３４と、プーリ２３２、２３４に掛けわたされたタイミングベルト２３０がフレーム２１０の前面に配置されている。一方のプーリ２３４はキャリッジモータ２３６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１６０の後部に結合されている。従って、キャリッジモータ２３６の動作に応じてキャリッジ１６０を往復移動させることができる。

キャリッジ１６０は、上方からインクカートリッジ１６２を装荷されると共に、その下面に記録ヘッド１６４を備えている。また、記録ヘッド１６４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１６６をその下面に備えている。従って、インクは、キャリッジ１６０から下方に向かって吐出される。更に、キャリッジ１６０は、テープ状の多芯ケーブル２４０を介して、フレーム２１０後方の電子回路２５０に結合されている。多芯ケーブル２４０は、キャリッジ１６０の移動に従って柔軟に撓むので、キャリッジ１６０の往復移動を妨げることはない。

キャリッジ１６０が往復移動する領域の下方には、プラテン１５０が配置されている。プラテン１５０は、キャリッジ１６０の下を通過する記録用紙１７０を下方から支持して、ノズルプレート１６６と記録用紙１７０との間隔を一定に維持する。また、プラテン１５０の上面には陥没部１５２が形成されており、陥没部１５２に吸収部材２６０が収容されている。吸収部材２６０は、記録ヘッド１６４から記録用紙１７０の存在していない領域に向かって吐出されたインクを収受する。

なお、インクジェット式記録装置１０の稼働時間が経過するにつれて吸収部材２６０にはインクが付着していく。インクが付着した吸収部材２６０に記録用紙１７０が接触すると記録用紙１７０の裏面がインクにより汚染される。そこで、プラテン１５０の上面にリブ状の部位を形成して記録用紙１７０を下方から持ち上げて支持することにより、両者の間隔を保って接触を防止している。具体的には、記録用紙１７０および吸収部材２６０の間には、２〜４ｍｍ程度の間隙が設けられている。なお、ノズルプレート１６６の表面と記録用紙１７０の表面との間にも１ｍｍ程度の間隔が維持される。

また、吸収部材２６０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。このため、それ自体の吸収容量には限りがある。そこで、より吸収容量の大きな廃液吸収部材２６２をプラテン１５０の下方に配置し、これと吸収部材２６０とを一部で接触させている。廃液吸収部材２６２は、その吸収容量と共に、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２６０から大量のインクを吸収することができる。

一方、プラテン１５０の後方には、搬送駆動ローラ２８２および搬送従動ローラ２８４が配置されて、搬送部２８０を形成している。搬送駆動ローラ２８２は、フレーム２１０の後方に配置された搬送モータ２８６により回転駆動されている。また、搬送従動ローラ２８４は、記録用紙１７０を搬送駆動ローラ２８２に対して押し付けている。従って、搬送駆動ローラ２８２の回転に伴って、搬送従動ローラ２８４が連れ回されると共に、記録用紙１７０はプラテン１５０上に送り出される。プラテン１５０上では、前記したようにキャリッジ１６０からインクが吐出されるので、記録用紙１７０上にインクにより画像を記録することができる。

また、プラテン１５０の前方には、排出駆動ローラ２９２および排出従動ローラ２９４が配置され、排出部２９０を形成している。排出駆動ローラ２９２は、前記した搬送モータ２８６から分配された動力により回転駆動されている。また、排出従動ローラ２９４は、プラテン１５０を通り過ぎた記録用紙１７０を排出駆動ローラ２９２に対して押し付けている。従って、排出駆動ローラ２９２の回転に伴って、排出従動ローラ２９４が連れ回されると共に、記録用紙１７０はプラテン１５０上から外部へと送り出される。

更に、この内部機構２０では、プラテン１５０の側面部２１２側の側方に、キャップ部材２７０が配置されている。キャップ部材２７０は上下に移動でき、キャリッジ１６０が側面部２１２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１６６の下面を封止する。また、キャップ部材２７０の内部はポンプユニット２７２に結合されている。ポンプユニット２７２は、ノズルプレート１６６表面に付着したインクを吸引できる。ポンプユニット２７２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２６２に吸収される。

更に、プラテン１５０とキャップ部材２７０との間には、ワイピング手段２７４が配置されている。キャップ部材２７０による封止から開放されたキャリッジ１６０がその上方を通過するとき、ワイピング手段２７４はノズルプレート１６６の下面を払拭して清浄にする。

図３は、上記のようなインクジェット式記録装置１０に形成されるエアロゾル収集機構３１の構造を模式的に示す断面図である。同図に示すように、プラテン１５０は、上向きに突出したリブ部１５４を備えており、その上端で下方から支持することにより記録用紙１７０を上下方向に位置決めしている。更に、リブ部１５４の上端には、金属製のリブ電極１５６が装着されている。リブ電極１５６は、電位差発生手段３３０の負極に電気的に接続されると共に、記録用紙１７０の下面に接している。従って、電位差発生手段３３０が動作したとき、記録用紙１７０は、電位差発生手段３３０の負極と同電位となっている。

また、ノズルプレート１６６も電位差発生手段３３０の負極に接続されているので、結果的に、記録用紙１７０およびノズルプレート１６６は相互に同じ電位となっており、その電位は電位差発生手段３３０の負極の電位である。このように、このエアロゾル収集機構３１においては、電位差発生手段３３０に電気的に接続されたリブ電極１５６が、記録用紙１７０の電位制御手段の一部を形成している。

一方、既に説明した通り、プラテン１５０の陥没部１５２には吸収部材２６０が収容されているが、更に、吸収部材２６０の下面と陥没部１５２の底面との間には底部電極３１０が間挿されている。この底部電極３１０は、短絡保護抵抗３２０を介して電位差発生手段３３０の正極に接続されている。従って、電位差発生手段３３０が動作したとき、ノズルプレート１６６および底部電極３１０の間には、電位差発生手段３３０の発生する電位差に応じた電界Ｅが形成されている。なお、プラテン１５０およびそのリブ部１５４は、絶縁性の樹脂により成形された部材である。従って、底部電極３１０およびリブ電極１５６が相互に短絡することが防止される。

上記エアロゾル収集機構３１において、底部電極３１０は、インクジェット式記録装置１０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１５０の陥没部１５２に直接形成した導電性の塗膜層、メッキ層、厚膜層、薄膜層等で底部電極３１０を形成することもできる。

また、リブ電極１５６は、ステンレス、ニッケル鍍金された鉄、ジュラルミン、クロムまたはモリブデンを含む鉄、タングステン、チタン、チタンを含む合金等の耐摩耗性が高く、導電性の高い金属により形成できる。また、炭素、金属、導電性ポリマー等の材料を用いて、埋め込み、貼付けまたは二体成形によりプラテン１５０と一体に形成することもできる。更に、セレン、シリコン等のアモルファス半導体若しくは金属をリブ部１５４に部分蒸着して形成することもできる。

更に、吸収部材２６０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することが好ましい。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２６０として用いることもできる。

なお、吸収部材２６０は、ノズルプレート１６６から吐出されながら記録用紙１７０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２６０の吸収速度が遅いと、吸収部材２６０の表面に衝突する衝撃でインクが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ので、吸収部材２６０は、吸収速度の高い、換言すれば、空隙率が高いことが有利である。

また、図示は省略したが、吸収部材２６０は、図２においてプラテン１５０の下方に配置されている廃液吸収部材２６２と部分的に連通している。このため、吸収部材２６０に吸収されたインクは、より高い吸収力を有する廃液吸収部材２６２に順次吸収されるので、吸収部材２６０の吸収力は長期間にわたって持続する。

図４は、上記エアロゾル収集機構３１の動作を説明するための模式図である。図中に示すように、ノズルプレート１６６にはインクを吐出する複数の開口１６８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１６６は、キャリッジ１６０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１６６の直下に記録用紙１７０が存在しているときは、ノズルプレート１６６の開口１６８から吐出されたインク滴３４４は記録用紙１７０に付着する。しかしながら、記録用紙１７０の縁部に余白無くインクを付着させようとした場合等は、記録用紙１７０の側縁部並びに先端および後端において、一部の開口１６８の直下に記録用紙１７０が存在しないことがある。

このような場合、開口１６８から吐出することによってインク滴３４２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３４２では吸収部材２６０に到達する遥か前に完全に失われる。また、インク滴３４２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３４２の落下速度が極めて遅くなる。こうして、ノズルプレート１６６の下方に浮遊するインク滴３４２はエアロゾルとなる。

ところで、ノズルプレート１６６の開口１６８から押し出されるインクは、インク滴３４２となる直前の瞬間に、ノズルプレート１６６から下垂するインク柱３４０となる。このとき、インク柱３４０の先端Ａとノズルプレート１６６下面のインク柱３４０付近の領域Ｂ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３４０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１６６表面の領域Ｂがインク滴３４２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３４２は、インク柱３４０の水平断面積に対応する電荷よりも大きく、ノズルプレート１６６と同じ極性の電荷ｑを有する。

一方、このエアロゾル収集機構３１においては、ノズルプレート１６６と底部電極３１０および吸収部材２６０との間に電界Ｅが形成されている。上記のように、インク滴３４２は電荷ｑで帯電しているので、電界Ｅからクーロン力Ｆ（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２６０に到達する。

更に、このエアロゾル収集機構３１においては、リブ電極１５６を介して、記録用紙１７０が電位差発生手段３３０の負極と同電位に保たれている。従って、記録用紙１７０に着弾したインク滴３４４の電荷は、電位差発生手段３００から放電される。よって、記録用紙１７０の近傍に浮遊するインク滴３４２が、記録用紙１７０と引き合うことを防ぐことができる。従って、エアロゾルによって記録用紙１７０の側方端面が汚染されることも防止される。

なお、上記実施形態では、底部電極３１０を電位差発生手段３３０の正極側に、ノズルプレート１６６および記録用紙１７０を電位差発生手段３３０の負極側に、それぞれ接続している。しかしながら、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される。また、電位差発生手段３３０の発生する電位差の一方の電位を接地電位とすることにより、エアロゾル収集機構３１内の配線を簡略化することもできる。

なお、図１から図４までに示したようなインクジェット式記録装置１０においてインク滴にクーロン力を作用させてエアロゾル化を防止するには、電界Ｅの電界強度を１００ｋＶ／ｍ程度とすることが望ましい。また、このような電界を形成すべくノズルプレートを一方の電極として電位差を形成した場合、ノズルプレート１６６から吐出された液滴に蓄積される電荷は４×１０^−１４Ｑ程度である。

一方、記録用紙１７０が普通上質紙またはそれに多孔質シリカ等をコーティングしたものであった場合、その体積抵抗率は１０^７〜１０^１３Ωｃｍ程度である。このような記録用紙１７０に導電性を有するインクが浸透した場合、その体積抵抗率は１０^５〜１０^７Ωｃｍに低下する。また、インクの付着した記録用紙１７０の表面抵抗率は１０^３〜１０^７Ω／□程度となる。

従って、十分に導電性が高い金属等により形成されたリブ電極１５６を記録用紙１７０に触れさせて電位差発生手段３３０と接続した場合は、記録用紙１７０自体および記録用紙１７０上のインクを経て、記録用紙１７０の電位が電位差発生手段３３０の出力電圧に一致するように制御することができる。また、帯電したインク滴が記録用紙１７０上に堆積した場合も、インク滴の電荷は記録用紙１７０自体およびそれに付着したインクを介して放電されるので、記録用紙１７０の電位が変動することがない。

図５は、他の実施形態に係るエアロゾル収集機構３２の構造を模式的に示す断面図である。なお、図５において、他の図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く。

同図に示すように、この実施形態に係るエアロゾル収集機構３２の構造は、そのリブ電極１５６の形状に固有の特徴がある。即ち、このリブ電極１５６は、プラテン１５０のリブ部１５４を上下に貫通して、プラテン１５０の下面にその下端を露出している。従って、リブ電極１５６および電位差発生手段３３０の間の配線をプラテン１５０の下部で結合することができる。このような構造によれば、リブ電極１５６およびエアロゾル収集機構３２としての機能は図３に示したエアロゾル収集機構３１と同じではあるが、配線がユーザの目につかないので、安全性および商品性が高い。

図６は、他の実施形態に係るエアロゾル収集機構３３の構造を模式的に示す断面図である。図６においても、他の図と共通の構成要素には同じ参照符号を付して、重複する説明を省く。

同図に示すように、記録ヘッド１６４から記録用紙１７０に対してインクを吐出して付着させるには、プラテン１５０上に記録用紙１７０を送りこまなければならない。また、プラテン１５０上でインクを付着された記録用紙１７０は、プラテン１５０上から外部に送り出されなければならない。このような記録用紙１７０の搬送および排出は、それぞれ一対のローラを備えた搬送部２８０および排出部２９０によって担われる。

搬送部２８０は、記録用紙１７０の下面に接する搬送駆動ローラ２８２と、記録用紙１７０の上面に接して搬送駆動ローラ２８２に押し付ける搬送従動ローラ２８４とを備えている。ここで、搬送駆動ローラ２８２は、搬送モータ２８６により回転駆動されている。一方、搬送従動ローラ２８４は、それ自体には駆動力はなく、記録用紙１７０を搬送駆動ローラ２８２に対して押し付けつつ、搬送駆動ローラ２８２の回転に連れ回される。これら搬送駆動ローラ２８２および搬送従動ローラ２８４は、記録用紙１７０の前端が到達してから後端が通り過ぎるまで、記録用紙１７０に触れ続けている。従って、搬送駆動ローラ２８２を導電性の材料で形成すると同時に電位差発生手段３３０に接続することにより、搬送部２８０を介して記録用紙１７０の電位を制御することができる。

また、排出部２９０は、記録用紙１７０の下面に接する排出駆動ローラ２９２と、記録用紙１７０の上面に接して排出駆動ローラ２９２に押し付ける排出従動ローラ２９４とを備えている。ここで、排出駆動ローラ２９２は、図示していない伝達機構を介して搬送モータ２８６により回転駆動されている。一方、排出従動ローラ２９４は、それ自体には駆動力はなく、記録用紙１７０を排出駆動ローラ２９２に対して押し付けつつ、排出駆動ローラ２９２の回転に連れ回される。これら排出駆動ローラ２９２および排出従動ローラ２９４は、記録用紙１７０の前端が到達してから後端が通り過ぎるまで、記録用紙１７０に触れ続けている。従って、排出駆動ローラ２９２を導電性の材料で形成して電位差発生手段３３０に接続することにより、排出部２９０を介して記録用紙１７０の電位を制御することができる。

更に、排出駆動ローラ２９２および排出従動ローラ２９４の両方を導電性材料により形成すると共に、両方を電位差発生手段３３０に電気的に接続することにより、記録用紙１７０の先端がプラテン１５０上に差しかかってから、後端がプラテン１５０上を通り過ぎるまで、継続して記録用紙１７０の電位を制御することができる。従って、ノズルプレート１６６から吐出されてプラテン１５０上方に浮遊するエアロゾルは、記録用紙１７０に吸着されることなく、底部電極３１０の方へ飛翔して吸収部材２６０に吸収される。

なお、これら搬送駆動ローラ２８２および排出駆動ローラ２９２の材料としては、鉄、ニッケルメッキを施した鉄、ステンレス等の剛性と導電性を具備した金属材料を挙げることができる。更に、搬送駆動ローラ２８２の場合は、記録用紙１７０に対する摺動を防止する目的で、表面にアルミナ粒等を付着させて表面の摩擦力を向上させることも好ましい。また、アルミナ粒を付着させる代わりに、導電性のゴム等で表面を被覆してもよい。

図７は、また他の実施形態に係るエアロゾル収集機構３４の構造を模式的に示す断面図である。図７においても、他の図と共通の構成要素には同じ参照符号を付して、重複する説明を省く。

同図に示すように、この実施形態においては、搬送部２８０および排出部２９０の各々において、搬送従動ローラ２８４および排出従動ローラ２９４が、電位差発生手段３３０に電気的に接続されている。これにより得られる機能は図６に示した形態と同様であるが、この実施形態には以下のような利点がある。即ち、搬送駆動ローラ２８２および排出駆動ローラ２９２は、いずれも回転駆動されるための、歯車群等の回転伝達機構に機械的に結合されている。従って、これらの伝達機構における機械的接触を利用して、電位差発生手段３３０に電気的に接続することもできるが、そのためには、回転伝達機構をすべて導電性の材料値より形成してければならない。しかしながら、この種の回転伝達機構は樹脂材料により形成された歯車で形成されている場合が多く、これを金属材料に置き換えることは、製造コストの上昇、動作音の増大等に結びつく。

この点、搬送従動ローラ２８４および排出従動ローラ２９４は、回転できるように支持されているだけなので、それ自体を導電性材料で形成すると共に、軸支手段を電位差発生手段３３０に電気的に接続すれは、電位差制御手段を簡単に形成できる。なお、搬送従動ローラ２８４および排出従動ローラ２９４の材料としては、鉄、ニッケルメッキを施した鉄、ステンレス等の導電性を有する金属か、炭素又は金属粉を含み導電性を有する樹脂材料を用いることができる。

図８は、更に他の実施形態に係るエアロゾル収集機構３５の構造を模式的に示す断面図である。図８においても、他の図と共通の構成要素には同じ参照符号を付して、重複する説明を省く。

同図に示すように、この実施形態においては、搬送部２８０および排出部２９０の各々において、搬送駆動ローラ２８２、搬送従動ローラ２８４、排出駆動ローラ２９２および排出従動ローラ２９４の全てが、電位差発生手段３３０に電気的に接続されている。これにより得られる機能は図６および図７に示した形態と同様であるが、この実施形態には以下のような利点がある。即ち、各ローラは記録用紙１７０に接触しているが、実際に記録用紙１７０を搬送あるいは排出しているときには、微視的には接触と離間を繰り返している。このため、単一のローラに着目すると、記録用紙１７０とき電気的な接続は安定していない。しかしながら、記録用紙１７０に接するローラの数を増加させることにより、全体としてはいずれかのローラが記録用紙１７０に接しているので、記録用紙１７０の電位を安定させることができる。

図９は、また他の実施形態に係るエアロゾル収集機構３６の構造を模式的に示す断面図である。図９においても、他の図と共通の構成要素には同じ参照符号を付して、重複する説明を省く。

同図に示す実施形態では、記録用紙１７０に対する電気的接続を得る手段として、複数の導電ブラシ３５０が実装されている。導電ブラシ３５０は、導電性と弾性を兼ね備えた部材により形成されており、一端を電位差発生手段３３０に電気的に接続されている。また，導電ブラシ３５０の他端は、記録用紙１７０に複数箇所で接している。即ち、記録用紙１７０の搬送方向について、プラテン１５０の直前では、記録用紙１７０の表面および裏面に導電ブラシ３５０が配置され、それぞれ、記録用紙１７０の表面および裏面に接している。また、プラテン１５０の直後では、記録用紙１７０の裏面側に導電ブラシ３５０が配置され、記録用紙１７０の裏面に接している。

このような形態は、導電ブラシ３５０という専用の部材を導入してければならない。しかしながら、導電ブラシ３５０は、電気的接続を得るための専用部品なので、配置が自由に選択できる。従って、エアロゾル収集に関与するプラテン１５０、ノズルプレート１６６等の直近に配置することができ、記録用紙１７０の電位を効率よく制御できる。なお、導電ブラシ３５０は、ステンレス等の金属線材の他、炭素または金属粉を含有させた樹脂繊維等によっても形成で聞く。

以上詳細に説明したように、この液体噴射装置は、ノズルプレートと同じ極性に帯電したインクミストを能動的に収集してエアロゾルの発生を低減できると同時に、被記録物の帯電に起因する記録用紙１７０の汚染も抑制できる。また、電位差発生手段と、電位差発生手段をノズルプレートおよび被記録物に接続する配線とを組み合わせて電位制御ユニットとして供給することにより、既存の液体噴射装置において同様の機能を実現することもできる。

なお、上記実施例では、インクジェット式記録装置１０を例に挙げて具体的な構成を説明したが、この液体噴射装置は、例えば、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、バイオチップ製造に使用する試料噴射ヘッド、精密ピペットとしての試料噴射ヘッド、付け爪に絵や文字等を描く装置等としても実施でき、更に、これらに限定されない。

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。また、そのよう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１０の全体を概観する斜視図。 インクジェット式記録装置１０の内部機構２０を抜き出して示す斜視図。 ひとつの実施形態に係るエアロゾル収集機構３１の構造を示す断面図。 エアロゾル収集機構３１の動作を説明する模式図。 他の実施形態に係るエアロゾル収集機構３２の構造を示す断面図。 また他のエアロゾル収集機構３３の構造を示す断面図。 更に他のエアロゾル収集機構３４の構造を示す断面図。 更に他のエアロゾル収集機構３５の構造を示す断面図。 また更に他のエアロゾル収集機構３６の構造を示す断面図。

符号の説明

１０ インクジェット式記録装置、２０ 内部機構、３１、３２、３３、３４、３５、３６ エアロゾル収集機構、１１０ 上ケース、１２０ 下ケース、１３０ ペーパサポート、１４０ 排出トレー、１５０ プラテン、１５２ 陥没部、１５４ リブ部、１５６ リブ電極、１６０ キャリッジ、１６２ インクカートリッジ、１６４ 記録ヘッド、１６６ ノズルプレート、１７０ 記録用紙、２１０ フレーム、２１２、２１４ 側面部、２２０ ガイド軸、２３０ タイミングベルト、２３２、２３４ プーリ、２３６ キャリッジモータ、２４０ 多芯ケーブル、２５０ 電子回路、２６０ 吸収部材、２６２ 廃液吸収部材、２７０ キャップ部材、２７２ ポンプユニット、２７４ ワイピング手段、２８０ 搬送部、２８２ 搬送駆動ローラ、２８４ 搬送従動ローラ、２８６ 搬送モータ、２９０ 排出部、２９２ 排出駆動ローラ、２９４ 排出従動ローラ、３１０ 底部電極、３２０ 短絡保護抵抗、３３０ 電位差発生手段、３４０ インク柱、３４２、３４４ インク滴、３５０ 導電ブラシ

Claims (8)

1. 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前記被記録物に向かって液体を噴射する液体噴射ヘッドと、
   前記液体が噴射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噴射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、
   前記被記録物に蓄積された電荷を移動させて前記被記録物および前記ノズルプレートを同じ電位にする電位制御手段と
   を備える液体噴射装置。
2. 前記電位制御手段が、前記液体噴射ヘッドに対向する位置において前記被記録物を下方から支持して位置決めするプラテンに設けられ、前記被記録物の前記液体を噴射される面と反対側の面に当接する電極部材を含む請求項１に記載の液体噴射装置。
3. 前記電位制御手段が、前記往復移動の方向と交差する方向に前記被記録物を搬送すべく前記被記録物に接しつつ回転駆動される搬送駆動ローラおよび前記搬送駆動ローラと共に前記被記録物を挟みつつ前記搬送駆動ローラに連れ回される搬送従動ローラの少なくとも一方を含む請求項１に記載の液体噴射装置。
4. 前記電位制御手段が、前記往復移動の方向と交差する方向に前記被記録物を排出すべく前記被記録物に接しつつ回転駆動される排出駆動ローラおよび前記排出駆動ローラと共に前記被記録物を挟みつつ前記排出駆動ローラに連れ回される排出従動ローラの少なくとも一方を含む請求項１に記載の液体噴射装置。
5. 前記電位制御手段が、前記往復移動の方向と交差する方向に前記被記録物を搬送すべく前記被記録物に接しつつ回転駆動される搬送駆動ローラおよび前記搬送駆動ローラと共に前記被記録物を挟みつつ前記搬送駆動ローラに連れ回される搬送従動ローラの少なくとも一方、並びに、前記往復移動の方向と交差する方向に前記被記録物を排出すべく前記被記録物に接しつつ回転駆動される排出駆動ローラおよび前記排出駆動ローラと共に前記被記録物を挟みつつ前記排出駆動ローラに連れ回される排出従動ローラの少なくとも一方を含む請求項１に記載の液体噴射装置。
6. 前記電位制御手段が、前記被記録物に対して接触する導電性を有する電極部材を含む請求項１に記載の液体噴射装置。
7. 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前記被記録物に向かってインクを吐出する記録ヘッドと、
   前記インクが噴射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インク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、
   前記被記録物および前記電位差発生手段を電気的に結合させて、前記被記録物を前記ノズルプレートと同じ電位にする電位制御手段と
   を備える記録装置。
8. 被記録物上を往復移動しつつ導電性のノズルプレートの開口から前記被記録物に向かって液体を噴射する液体噴射ヘッドを備えた液体噴射装置に装着する電位制御ユニットであって、
   前記液体が噴射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噴射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、
   前記被記録物に蓄積された電荷を移動させて前記被記録物および前記ノズルプレートを同じ電位にする電位制御手段と
   を備える電位制御ユニット。

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