液体吐出装置および記録装置
【課題】液体を吐出するように構成された液体吐出装置において、液体の固着を抑制しつつ、液体を適切に吐出する。
【解決手段】本発明に係る液体吐出装置１００は、可動である吐出電極１１７と、これに対向して位置付けられる対向電極１２０と、吐出電極１１７を待機位置と飛翔位置との間で動かすように構成された吐出電極１１７の駆動装置１２２と、吐出電極１１７と対向電極１２０との間に所定電圧を加える電源装置とを備える。吐出電極１１７が待機位置にあるとき吐出電極の先端は液室１１４内の液体ＩＮの内部にあり、吐出電極１１７が飛翔位置にあるとき吐出電極１１７の先端は液体ＩＮの外部にある。そして、駆動装置１２２は、液体の吐出の度に、吐出電極１１７を、待機位置から飛翔位置へ動かす。
【解決手段】本発明に係る液体吐出装置１００は、可動である吐出電極１１７と、これに対向して位置付けられる対向電極１２０と、吐出電極１１７を待機位置と飛翔位置との間で動かすように構成された吐出電極１１７の駆動装置１２２と、吐出電極１１７と対向電極１２０との間に所定電圧を加える電源装置とを備える。吐出電極１１７が待機位置にあるとき吐出電極の先端は液室１１４内の液体ＩＮの内部にあり、吐出電極１１７が飛翔位置にあるとき吐出電極１１７の先端は液体ＩＮの外部にある。そして、駆動装置１２２は、液体の吐出の度に、吐出電極１１７を、待機位置から飛翔位置へ動かす。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を吐出するように構成された液体吐出装置、および、これを搭載した記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクを帯電させて静電吸引することで被記録媒体にインクを吐出する装置の一例が特許文献１に開示されている。特許文献１の装置は、インク室に貯蔵したインクを吐出するためのノズルを備えている。ノズルのインク吐出孔からインク滴を吐出するために、ノズルの内壁部に静電界印加用電極が設けられ、これに対して、インク吐出孔の対向面側には所定距離離れた位置に対向電極が配設されている。インク滴をノズルから吐出するために、ノズル吐出口のインクと、ノズルと対向電極との間に搬送される被記録媒体とを異なる極性の電位に帯電させるように、インクに印加される電圧が制御される。
【０００３】
また、特許文献２は、静電的引力を用いてインク滴を飛翔させる方式のインクジェット記録装置を開示する。この装置は、上記特許文献１の装置とは異なる構成を備える。特許文献２の装置は、記録紙方向へのインクの飛翔を案内するインクガイドを備える。このインクガイドの突出部は、インクを吐出させる必要のある記録時には、継続して、インク室のインク面から突出され、他方、全部の記録が終了したときや待機時である非記録時には、インク中に沈めた状態に保持される。インクガイドの突出部がインク室のインク面から突出しているとき、つまり、記録時、インク室内のインクは、インクガイドの表面をそこに形成された溝を伝って這い上がる。そして、制御電極に電圧が印加されると、インクガイドの先端から、対向して置かれている記録紙に向かってインクは飛翔する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１１４３７０号公報
【特許文献２】特開平１０−２４４６８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記特許文献１に記載の装置において、１回のインクの吐出の量を少なくするようにインク吐出孔の径を小さくした場合、ノズル表面のインクが乾燥して固着しやすくなる。特にインク以外の液体として接着剤、銀ペースト等を用いると更にそれらの固着は顕著になる。このようなインクに代表される液体の固着は液体吐出に悪影響を与え得るので、そのような液体の固着は生じないことが望まれる。
【０００６】
他方、上記特許文献２に記載の装置では、インクガイドの先端に毛細管現象を利用してインクリフィルを行っている。したがって、粘度がある程度高いインクの吐出または使用は容易でない。
【０００７】
そこで、本発明はかかる点に鑑みて創案されたものであり、その目的は、液体の固着を抑制しつつ、液体を適切に吐出することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、液体を吐出するように構成された液体吐出装置に関する。本発明の液体吐出装置は、吐出電極と、該吐出電極の先端に対向して位置付けられる対向電極とを備える。液体吐出装置は、さらに、吐出電極の駆動装置と、電源装置とを備える。吐出電極は、駆動装置によって動かされ得る。駆動装置は、吐出電極を、待機位置と、この待機位置よりも対向電極に近い飛翔位置との間で動かすことができるように構成される。吐出電極が待機位置にあるとき、吐出電極の先端は液体の内部にある。そして、駆動装置は、液体を吐出させるために待機位置から飛翔位置へ吐出電極を動かすことができる。電源装置は、液体を吐出させるために吐出電極と対向電極との間に所定電圧を加えて吐出電極と対向電極との間に電位差を発生させることができる。そして、このような構成を備える液体吐出装置では、駆動装置は、液体の吐出の度に、吐出電極を、待機位置から飛翔位置へ動かす。
【０００９】
なお、本発明は、このような液体吐出装置を備えた記録装置にも存する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明では、液体の吐出の度に、駆動装置によって、吐出電極は、待機位置から飛翔位置へ動かされるので、液体の固着を抑制しつつ、液体を適切に吐出することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る第１実施形態の液体吐出装置の断面模式図であって、吐出電極が待機位置にあるところを表す図である。
【図２】第１実施形態の液体吐出装置の断面模式図であって、吐出電極が飛翔位置にあるところを表す図である。
【図３】第１実施形態の液体吐出装置の電極針の先端周囲の模式図である。
【図４】第１実施形態の液体吐出装置における液体吐出の制御の流れを簡単に表したフローである。
【図５】１回の液体吐出に関する図４の制御による電極針およびその周囲の状態変化を説明するためのフローである。
【図６】電極針の先端へ液体が付着した状態を表す模式図である。
【図７】電極針から液滴が飛翔した状態を表す模式図である。
【図８】本発明に係る第２実施形態の液体吐出装置の断面模式図であって、吐出電極が待機位置にあるところを表す図である。
【図９】第２実施形態の液体吐出装置の断面模式図であって、吐出電極が飛翔位置にあるところを表す図である。
【図１０】本発明に係る第３実施形態の液体吐出装置の断面模式図であって、吐出電極が待機位置にあるところを表す図である。
【図１１】第３実施形態の液体吐出装置の断面模式図であって、吐出電極が飛翔位置にあるところを表す図である。
【図１２】本発明に係る第４実施形態の液体吐出装置の断面模式図であって、吐出電極が待機位置にあるところを表す図である。
【図１３】第４実施形態の液体吐出装置の断面模式図であって、吐出電極が飛翔位置にあるところを表す図である。
【図１４】本発明に係る第５実施形態の液体吐出装置の断面模式図であって、吐出電極が待機位置にあるところを表す図である。
【図１５】第５実施形態の液体吐出装置の断面模式図であって、吐出電極が飛翔位置にあるところを表す図である。
【図１６】第５実施形態の液体吐出装置において、電極針を待機位置から第１飛翔位置へ動かしときの、液滴の飛翔を説明するための図である。
【図１７】第５実施形態の液体吐出装置において、電極針を待機位置から第２飛翔位置へ動かしときの、液滴の飛翔を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明に係る液体吐出装置は、静電的引力を使って液体を飛翔させる、つまり吐出するための構成を備える。簡単に説明すると、本発明に係る液体吐出装置の吐出電極は、可動であり、対向電極に対して進退することができるように構成されている。吐出電極は、駆動装置によって、その先端が液室の液体の内部にある待機位置と、この待機位置よりも対向電極に近い飛翔位置との間で動かされ得る。この液体吐出装置では、吐出電極と対向電極との間に電位差が発生させられる。そして、吐出電極が待機位置から飛翔位置へ動かされるときに、液滴の吐出が行われる。
【００１３】
以下、本発明を実施形態に基づいて説明する。ただし、以下に実施形態にしたがって説明される液体吐出装置は、吐出用液体としてインクを用いる。したがって、以下の説明では、液体吐出装置はインク吐出装置と称される。しかし、本発明に係る液体吐出装置は、インクの他、接着剤、封止剤、油等の液体の吐出にも適用され得る。
【００１４】
まず、本発明に係る第１実施形態を図１から図７に基づいて説明する。
【００１５】
液体吐出装置であるインク吐出装置１００は、図１、２では、模式的に表されていて、その主要部が簡単に表されている。インク吐出装置１００は、インクジェット形式の記録装置に搭載されている。図示しないが、記録装置は、インク吐出装置１００の他、紙等の被記録媒体を供給するための供給装置、それを搬送するための搬送装置、画像（文字、線等を含む。）を形成された被記録媒体を排出するための排出装置を備える。インク吐出装置１００の本体部である記録ヘッド（ヘッド）１１２は、記録装置のキャリッジに搭載されている。インク吐出装置１００のヘッド１１２は、被記録媒体の搬送方向に対して直交する方向に動かされ得る。インク吐出装置１００のヘッド１１２からは、所望の画像を被記録媒体に形成するように、所定のタイミングで、被記録媒体に向けてインク滴が吐出可能である。１回に吐出されるインク滴は、１ｐｌ以下の量を有し得る。なお、記録装置の構成は、このような構成に限定されない。
【００１６】
インク吐出装置１００は、上記ヘッド１１２を備え、そして、ヘッド１１２からのインクの吐出を制御する制御装置（制御手段）（不図示）を備えている。なお、制御装置は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入力インタフェース、出力インタフェース等を含むマイクロコンピュータで構成されている。入力インタフェースには、各種センサ類等が電気的に接続されている。そして、記憶装置、具体的にはＲＯＭには、種々のデータや制御プログラム等が記憶されていて、それらに基づいて、制御装置は、後述する制御を実行する。
【００１７】
ヘッド１１２には、液室であるインク室１１４、ノズル（吐出口区画形成部材）１１６が設けられている。インク室１１４には、図示されないインク供給機構より液体であるインクが供給される。なお、好ましくは、図示されないインク還流機構により、インク室１１４のインクは、記録中および／または記録待機中、循環される。ただし、ここでは、インク室１１４は、複数のノズル１１６に対して共通に設けられる。したがって、インク室１１４は、共通液室と称され得る。しかし、１つのインク室１１４には、１つのノズル１１６が対応付けられてもよい。複数のノズルは、所定のノズル列を構成するように、所定の配列に並べられている。各ノズル１１６は、所定の大きさのノズル孔１１６ｈを有するように構成されている。ただし、複数のノズル孔１１６ｈがつなげられて、例えば１つのスリットを形成してもよい。ノズル孔１１６ｈは、インクが自然に流れ出ないように設計されている。なお、ヘッド１１２には、たった１つのノズル１１６が設けられてもよい。
【００１８】
ヘッド１１２には、ノズル１１６からのインクの吐出用に、吐出電極１１７を備えた電極針１１８が備えられている。なお、吐出電極１１７を備えた電極針１１８は、ノズル１１６ごとに備えられる。そして、電極針１１８の先端１１８ｔに対向して位置付けられる対向電極１２０が備えられている。対向電極１２０は吐出電極１１７の先端１１７ｔに対して所定距離離された位置に設けられる。電極針１１８の吐出電極１１７と対向電極１２０との間には、後述するように、不図示の制御装置によって作動が制御される吐出電源１２１によって、所定電圧（例えば０．５〜２ｋＶ）が印加され得る。なお、吐出電源１２１と制御装置の一部とを含んで、電源装置は構成される。電極針１１８つまり吐出電極１１７は可動であり、対向電極１２０に対して駆動装置１２２により動かされ得る。
【００１９】
駆動装置１２２は、膨張部１２４と、内圧増強部１２６とを備えて構成されている。なお、駆動装置１２２には、上記制御装置の一部も含まれる。膨張部１２４の外殻１２５は弾性材、ここではエラストマーでつくられている。つまり、膨張部１２４は後述するようにして膨らむことが可能なように構成されている。膨張部１２４には上記電極針１１８が取り付けられている。電極針１１８の取付位置および取付角度は、電極針１１８の軸線がノズル１１６のノズル孔１１６ｈの中心を通るノズル１１６の軸線と一致するように定められている。ただし、膨張部１２４の非膨張時の電極針１１８の軸線と、膨張部１２４の膨張時の電極針１１８の軸線とは一致する（重なる）ように膨張部１２４は構成されている。つまり、電極針１１８は、膨張部１２４の膨張により、その軸線方向に動かされて、対向電極１２０に近づくように、膨張部１２４に固定されている。ただし、ここでは、膨張部１２４は、略円錐台の形状を有し、膨張したときにも、略円錐台の形状を有するように構成されているが、他の形状を有してもよい。膨張部１２４内部には空間１２４ｓがあり、その空間１２４ｓは圧力伝達流体Ｌによって満たされている。圧力伝達流体Ｌは、種々の流体であり得るが、非圧縮性に優れた液体から構成されるのが望ましい。
【００２０】
膨張部１２４は、内圧増強部１２６と一体的にされている。膨張部１２４の内部空間１２４ｓと内圧増強部１２６の内部空間１２６ｓとは連通口１２６ａを介して連通している。したがって、圧力伝達流体Ｌは、膨張部１２４内から内圧増強部１２６内にまで満たされている。なお、内圧増強部１２６の外殻つまりベース部材１２７は、膨張部１２４とは異なり、使用条件で変形しないような材料によって形成されている。ベース部材１２７には、空気孔１２７ａが設けられている。
【００２１】
なお、膨張部１２４の内部空間１２４ｓと内圧増強部１２６の内部空間１２６ｓとは、インク室１１４内のインクから完全に隔てられている。したがって、圧力伝達流体ＬとインクＩＮとが混ざり合うことはない。
【００２２】
内圧増強部１２６には、内部空間１２６ｓの一部を区画形成するように、絶縁材料から構成される絶縁伸縮部材１２８と、この絶縁伸縮部材１２８を挟んで配置される２つの伸縮電極部材１３０、１３２とが配置されている。これらは、内圧増強部１２６の内部空間１２６ｓの、ノズル孔１１６ｈとは反対側の境界を定めるように、配置される。絶縁伸縮部材１２８の周囲はベース部材１２７に強固に固定されている。２つの伸縮電極部材１３０、１３２は、絶縁伸縮部材１２８に張り付くように、設けられている。２つの伸縮電極部材１３０、１３２間には、制御装置によって作動が制御される駆動電源１３４および印加装置１３６によって所定タイミングで、所定期間、所定電圧（例えば０．５〜２ｋＶ）が印加され得る。なお、印加装置１３６は、それらに駆動電源１３４からの所定電圧を印加する場合と、印加しない場合とを切り換えるために用いられ得、その切り換えによる電圧変化がパルス的であり得るので、駆動パルス発生装置とも称され得る。
【００２３】
そして、電極針１１８は、図３に表されているように、円筒形状を有し、先端１１８ｔに端面１１８ｅを有している。端面１１８ｅは、吐出電極１１７の先端１１７ｔが露出する面を形成する。端面１１８ｅは、その中心部に、直径２５μｍ程度の吐出電極面１１７ｆを有する。電極針１１８の端面１１８ｅは親水性に優れるように構成されているので、インクが端面１１８ｅに付着しやすくなっている（付着可能になっている）。電極針１１８の端面以外の面は、所定の撥水性を有すると共に所定の絶縁性を有するように構成されている。このように、吐出電極１１７が所定の撥水性を有する部材で一部を除いて覆われていることにより、後述するように吐出電極１１７が待機位置から飛翔位置へ動かされるとき、吐出電極１１７の先端１１７ｔにインク滴が適切に付着することが可能になる。なお、吐出電極１１７は、所定の撥水性を有する材料、例えば撥水性膜で覆われてもよい。
【００２４】
このような吐出電極１１７を備える電極針１１８は、上記した駆動装置１２２によって、待機位置と、この待機位置よりも対向電極に相対的に近い飛翔位置との間で動かされることができる。なお、待機位置や飛翔位置に位置しているか否かは、電極針１１８の先端１１８ｔつまり吐出電極１１７の先端１１７ｔの位置が何処にあるのかで定められるとよい。
【００２５】
電極針１１８つまり吐出電極１１７が待機位置にあるときのインク吐出装置１００が図１に表されている。電極針１１８つまり吐出電極１１７が待機位置にあるとき、吐出電極１１７の吐出電極面１１７ｆを含む先端１１７ｔがインク室１１４のインク内にあるように、電極針１１８は実質的にインク室１１４のインクＩＮに浸かっている。これに対して、電極針１１８つまり吐出電極１１７が飛翔位置にあるときのインク吐出装置１００が図２に表されている。電極針１１８つまり吐出電極１１７が飛翔位置にあるとき、吐出電極１１７の吐出電極面１１７ｆを含む先端１１７ｔがインク室１１４のインクＩＮの外部にあるように、電極針１１８の先端１１８ｔはインク室１１４のインクから突出されている。
【００２６】
電極針１１８が後述するようにして駆動装置１２２によって待機位置から飛翔位置へ動かされるとその途中で、電極針１１８の先端１１８ｔは直径１００μｍ程度のノズル孔１１６ｈに形成されたインクメニスカス（インク表面）を突き破ってインクから突出する。このとき、電極針１１８の軸線方向に、電極針１１８は動かされる。そして、電極針１１８の先端１１８ｔの端面１１８ｅは親水性に優れ、電極針１１８のそれ以外の部分は撥水性を有する。したがって、インクメニスカスを破って大気中に露出した先端１１８ｔには一定量のインクが表面張力により付着することができる。そのようにして先端１１８ｔには、一定量のインクによって形成された略半球形を有するインク滴が形成され得る。
【００２７】
そのようにして形成された略半球形を有するインク滴は電極針１１８の先端１１８ｔに設けられている吐出電極１１７の端部に接する。したがって、略半球形を有するインク滴内部に分散している粒子には、吐出電源１２１からの電荷が供給され得る。
【００２８】
これに対して、対向電極１２０には吐出電源１２１から吐出電極１１７の電荷と逆極性の電荷が与えられている。それ故、電荷を供給された略半球形を有するインク滴内では、対向電極１２０側に吐出電源１２１から与えられた電荷を帯びた粒子が凝集する。
【００２９】
電極針１１８が移動して対向電極１２０に近づくにつれて、略半球形を有するインク滴に作用する電界は強くなる。これにより、略半球形を有するインク滴先端付近に集まった電荷を帯びたインク内に分散した粒子は、電極針１１８と対向電極１２０との間に発生する電位差によって対向電極１２０の電荷に対する電荷を有するので、より強く対向電極側に引き付けられる。そして、両電極１１７、１２０間の電界が電荷を帯びた分散粒子を対向電極１２０に引き寄せる電界になったときに、つまり、インク溶媒の表面張力をそれらのクーロン力が超えたときに、電荷を帯びた分散粒子を含んだインクは対向電極１２０に向かって飛翔する。
【００３０】
ここで、上記構成を有するインク吐出装置１００からのインクの吐出に関して説明する。なお、図４はインク吐出装置１００における制御装置による制御の流れを簡単に表したフローであり、図５は図４の制御による電極針、吐出電極およびその周囲の状態変化を簡単に表したフローである。そして、図６は電極針１１８の先端１１８ｔへのインク滴の付着、つまり、インク滴の形成を説明するための図であり、図７は電極針１１８からのインク滴の飛翔を説明するための図である。
【００３１】
不図示の制御装置は、被記録媒体に対してインク吐出（記録動作）を行うインク吐出タイミング（記録タイミング）であるか否かを判定する（ステップＳ４０１）。この判定は、ユーザによる入力装置の操作に起因して生じる信号またはインク吐出装置１００内部あるいは外部の周辺機器等の装置からの信号に基づいて行われることができる。ここで記録タイミングであると判断すると（ステップＳ４０１で肯定判定）、制御装置は、まず、吐出電源１２１と駆動電源１３４とをＯＮ状態にする。ただし、吐出電源１２１と駆動電源１３４とが既にＯＮ状態にあったときには、これは省略され得る。そして、インク吐出を行うべく、制御装置は、印加装置１３６に吐出用信号を出力する。これにより、インク吐出用電圧が両電極１１７、１２０間に印加されているときに（またはインク吐出用電圧が印加されると共に）、伸縮電極部材１３０、１３２間に電圧が印加され、電極針１１８の駆動が実行される（ステップＳ４０３）。なお、吐出電源１２１と駆動電源１３４とは共に、例えば、インク吐出装置１００が搭載された記録装置（不図示）の電源がＯＮにされたときから、または、記録装置が作動モードに入ったときから、ＯＦＦにされるまで、ＯＮ状態に維持されてもよい。
【００３２】
なお、記録タイミングであるか否かを判定する判定手段は、制御装置の一部を含んで構成される。具体的には、記録タイミングであるか否かは、形成される画像の情報、被記録媒体の位置、キャリッジの位置に基づいて判断され得る。
【００３３】
この電圧印加によって、伸縮電極部材１３０、１３２間にクーロン力がかかり、絶縁伸縮部材１２８を押し潰す方向に伸縮電極部材１３０、１３２は互いに対して引き寄せられる。そのため、絶縁伸縮部材１２８は厚み方向に押し潰され、周囲に広がる方向に伸びようとするが、絶縁伸縮部材１２８の周囲はベース部材１２７にしっかりと固定されているので、図２の矢印１３８方向に変形する。絶縁伸縮部材１２８が矢印１３８方向に変形すると、内圧増強部１２６の内部空間１２６ｓの容積が実質的に減り、内部空間１２６ｓ内の圧力伝達流体Ｌが連通口１２６ａを通り、膨張部１２４の内部空間１２４ｓに移動する。圧力伝達流体Ｌが膨張部１２４に流入することにより膨張部１２４の圧力が高くなり、膨張部１２４が膨張する。これによって、電極針１１８は、図１の待機位置から図２の飛翔位置へ向けて進むように、対向電極１２０側に向けて移動し始める（図５のステップＳ５０１）。
【００３４】
電極針１１８がさらに対向電極１２０側に移動すると、電極針１１８の先端１１８ｔは、ノズル１１６に形成されたインクメニスカスを突き破ってインクから突出する。このとき、上記したように、インクメニスカスを破って大気中に露出した先端１１８ｔには一定量のインクつまりインク滴１４２が表面張力により付着する。つまり、インク滴１４２が形成される（図５のステップＳ５０３、図６参照）。
【００３５】
さらに内圧増強部１２６の絶縁伸縮部材１２８が変形して内部空間１２６ｓの容積が減ると、圧力伝達流体Ｌがさらに膨張部１２４の内部空間１２４ｓに移動し、膨張部１２４の先端に取り付けられた電極針１１８がその軸線方向にさらに進む。これにより、電極針１１８がその軸線方向（図６の矢印１４４）に移動して対向電極１２０にさらに近づく間に、電極針１１８の先端１１８ｔの半球形状のインク滴１４２に吐出電極面１１７ｆから電荷が供給される。その結果、電極針１１８の先端１１８ｔ、要するに、インク滴１４２に電荷が集中する。電極針１１８の先端１１８ｔと対向電極１２０との間隔が所定距離以下の距離になったとき、先端１１８ｔ上のインク滴１４２の付着力を、両電極１１７、１２０間への電圧印加によって生じた吸引力（静電的引力）が上回る。その結果、電極針１１８の先端１１８ｔ上からインク滴１４２の全部または一部のインク（インク滴）１４２ｐが飛翔し、電極針１１８と対向電極１２０との間に搬送された被記録媒体１４６に到達する（着弾する）（図５のステップＳ５０５、図２、図７参照）。なお、インクが飛翔するタイミングは、電極針１１８つまり吐出電極１１７が飛翔位置に到達したまさにそのときが好ましいが、それより前または後であってもよい。飛翔位置は、電極針１１８つまり吐出電極１１７が飛翔位置に到達したときに、まさにインク滴が飛翔するように定められることができる。なお、飛翔位置は、吐出位置と称されることができる。
【００３６】
電極針１１８つまり吐出電極１１７が飛翔位置に到達すると、印加装置１３６により、駆動電源１３４から伸縮電極部材１３０、１３２間に印加されている電圧が遮断される（ステップＳ４０５）。なお、このとき、記録動作を継続せずに終了する場合には、吐出電源１２１や駆動電源１３６がＯＦＦにされてもよい。
【００３７】
この部材１３０、１３２間の電圧遮断により、伸縮電極部材１３０、１３２間に発生していたクーロン力が消失し、伸縮電極部材１３０、１３２間に挟まれて変形していた絶縁伸縮部材１２８は、自らの弾性力（復元力）により、元の形状に戻ることが可能になる。これにより膨張部１２４の内部空間１２４ｓの圧力も元に戻り、膨張部１２４は元の形に収縮する。これに伴って、電極針１１８は図７の矢印１４８方向に移動して待機位置に戻る（図５のステップＳ５０７）。その結果、電極針１１８の先端１１８ｔはインクの中に沈み込み、これにより、再度、吐出電極１１７の先端にインクが付着することが可能になる。
【００３８】
なお、ここでは、印加装置１３６は、予め決められている所定期間の間、伸縮電極部材１３０、１３２間に所定電圧を印加するように構成されているので、電極針１１８が飛翔位置に動かされた後、実質的に自動的に待機位置へ戻される。しかし、電極針１１８が飛翔位置へ到達したことを制御装置が判断したとき、制御装置が制御信号を印加装置１３６に出力することで、伸縮電極部材１３０、１３２への電圧印加が終了されてもよい。この場合、電極針１１８つまり吐出電極１１７が飛翔位置に到達したか否かを判定する位置判定手段は、制御装置の一部を含んで構成され得る。例えば、伸縮電極部材１３０、１３２間への電圧印加が開始されてからの時間が制御装置のタイマ手段によって計測されて、所定時間に達したとき、電極針１１８つまり吐出電極１１７が飛翔位置に到達したと判定されてもよい。なお、位置センサを用いて、電極針１１８の位置が判定されてもよい。
【００３９】
以上説明したように、インク吐出を行うとき、吐出電極は、駆動装置により、その先端がインク中に浸かった待機位置からその先端がインクから突出した飛翔位置へ向けて動かされる。この過程で、吐出電極の先端には、所定量のインクつまりインク滴が形成される。このとき、吐出電極と対向電極との間には、所定の電圧がかけられているので、吐出電極と対向電極との間の距離が所定距離以下になると、吐出電極の先端のインク滴は、対向電極側に向けて飛翔する（吐出される）。１回のインク吐出後、吐出電極は、駆動装置により、待機位置に戻される。これらの工程は、インク吐出を行う度に繰り返される。なお、インク吐出後、吐出電極が待機位置に戻されることは、次回のインク吐出用にインク滴を吐出電極の先端に付着させることをもたらし得る。
【００４０】
このように、吐出電極の先端は、インク吐出の際にインク滴を形成して飛翔させるようにインクから出され、それ以外のときにはインク室に浸かった状態に維持されるので、吐出電極の先端にインクが固着することを抑制できる。また、吐出電極がインク室のインク内に浸かったりそこから露出したりすることを繰り返すことで、吐出電極上にインク滴が形成されるので、例えば、種々の粘性を有するインクを用いることができる。したがって、インク吐出装置１００は、インクを適切に吐出することを可能にする。
【００４１】
なお、本第１実施形態では、駆動装置は、吐出電極を、１回の液滴の吐出の度に、飛翔位置へ動かす。そして、１回の液滴の吐出のために飛翔位置へ動かした後、駆動装置は吐出電極を待機位置へ向けて動かす。しかし、吐出電極の待機位置から飛翔位置へそして飛翔位置から待機位置への１回の往復移動は、複数回（例えば２、３回）のインクの吐出のために実行されてもよい。
【００４２】
また、本第１実施形態では、吐出電極が飛翔位置にあるときは、吐出電極の先端が液室の液体から突出してその液体の外部にあるように、飛翔位置は定められた。しかし、吐出電極が飛翔位置にあるとき、吐出電極の先端は必ず液体の外部にある必要はない。例えば、吐出電極が飛翔位置にあるとき、吐出電極の先端が液室の液体の内部にまたは液面にあってもよい。
【００４３】
次に、本発明に係る第２実施形態のインク吐出装置２００を説明する。ただし、第２実施形態のインク吐出装置２００は、上記した第１実施形態のインク吐出装置１００と、電極針の駆動装置の構成の点を除いて、概ね同じ構成を備える。したがって、以下では、インク吐出装置２００の電極針の駆動装置を主として説明して、上記した構成要素と同じまたは対応する構成要素には、対応する符号を付して、それらの重複説明を省略する。なお、インク吐出装置２００でも、インク吐出装置１００における制御と同様の制御が適用され得、同様の効果を奏することができ、また、同様の変更を適用することができる。
【００４４】
図８には電極針２１８つまり吐出電極２１７が待機位置にあるインク吐出装置２００が模式的に表されていて、図９には電極針２１８が飛翔位置にあるインク吐出装置２００が模式的に表されている。
【００４５】
インク吐出装置２００の駆動装置２２２では、圧力伝達流体Ｌの代わりに発泡剤Ｓが用いられている。発泡剤Ｓは、液体であっても、固体であってもよく、種々の状態であり得るが、所定の加熱により、所定の容積を有するように、膨らむことができる材料から構成されている。
【００４６】
発泡剤Ｓの加熱用に、内圧増強部２２６には、ヒーター２５０が設けられている。ヒーター２５０はベース部材２２７に設けられている。ヒーター２５０は、制御装置からの信号に基づいて駆動電源２３４および印加装置２３６が作動されることで、所定タイミングで所定温度にまで加熱される。
【００４７】
制御装置より記録タイミングに駆動信号が印加装置２３６に入力されると、ヒーター２５０に所定電流が印加される。その結果、ヒーター２５０が発熱することにより、ここでは、ヒーター２５０に接触している発泡剤Ｓが、例えば沸騰して、気泡Ｇが発生する。
【００４８】
さらにヒーター２５０が発熱し続けることにより、気泡Ｇが成長する。これにより、内圧増強部２２６の内部空間２２６ｓのみならず、膨張部２２４の内部空間２２４ｓの圧力も上昇する。その結果、膨張部２２４が図９に表すように膨張して、電極針２１８つまり吐出電極２１７が図８の待機位置から図９の飛翔位置へ動かされ得る。この過程で、インク滴が電極針２１８の先端２１８ｔに形成されて、インク滴が吐出されることは、第１実施形態の説明において説明したとおりである。
【００４９】
電極針２１８が飛翔位置に到達した後、印加装置２３６がヒーター２５０に印加されている電流を遮断することにより、ヒーター２５０の温度が下がり、気泡Ｇが収縮する。その結果、膨張部２２４の内部空間２２４ｓの圧力は下がるので、電極針２１８は、飛翔位置から待機位置へ戻ることが可能になる。
【００５０】
次に、本発明に係る第３実施形態のインク吐出装置３００を説明する。ただし、第３実施形態のインク吐出装置３００は、上記した第１実施形態のインク吐出装置１００および第２実施形態のインク吐出装置２００と、電極針の駆動装置の構成の点を除いて、概ね同じ構成を備える。したがって、以下では、インク吐出装置３００の電極針の駆動装置を主として説明して、上記した構成要素と同じまたは対応する構成要素には、対応する符号を付して、それらの重複説明を省略する。なお、インク吐出装置３００でも、インク吐出装置１００における制御と同様の制御が適用され得、同様の効果を奏することができ、また、同様の変更を適用することができる。
【００５１】
図１０には電極針３１８つまり吐出電極３１７が待機位置にあるインク吐出装置３００が模式的に表されていて、図１１には電極針３１８が飛翔位置にあるインク吐出装置３００が模式的に表されている。
【００５２】
第３実施形態のインク吐出装置３００の駆動装置３２２は、上記第１実施形態のそれと同様に、圧力伝達流体Ｌを収容するように構成されている。しかし、内圧増強部３２６の内部空間３２６ｓを区画形成する一部の壁部は、圧電素子３５０から構成されている。圧電素子３５０には、電極３５２、３５４が設けられている。制御装置からの信号に基づいて駆動電源３３４および印加装置３３６が作動されることで、所定タイミングで、所定期間、電極３５２、３５４を介して圧電素子３５０に例えば１０〜５０Ｖの範囲の所定電圧が印加され得る。この電圧印加によって、圧電素子３５０は変形することができる。
【００５３】
制御装置より記録タイミングに駆動信号が印加装置３３６に入力されると、圧電素子３５０に所定電圧が印加される。圧電素子３５０は周囲を略剛体の壁部つまりベース部材３２７に固定されていると共に、図１１の矢印方向とは異なる方向への変形が図示しないが制限されているので、図１１の矢印方向に変形することができる。これにより、内圧増強部３２６の内部空間３２６ｓのみならず、膨張部３２４の内部空間３２４ｓの圧力も上昇する。その結果、膨張部３２４が図１１に表すように膨張して、電極針３１８つまり吐出電極３１７が図１０の待機位置から図１１の飛翔位置へ動かされることができる。この過程で、電極針３１８の先端３１８ｔにインク滴が形成されて、インクが吐出されることは、第１実施形態の説明において既に説明したとおりである。
【００５４】
電極針３１８が飛翔位置に到達した後、印加装置３３６が圧電素子３５０に印加されている電圧を遮断することにより、圧電素子３５０が元の状態に戻ろうとする。その結果、膨張部３２４の内部空間３２４ｓの圧力は下がるので、電極針３１８は、飛翔位置から待機位置へ戻ることが可能になる。
【００５５】
次に、本発明に係る第４実施形態のインク吐出装置４００を説明する。ただし、第４実施形態のインク吐出装置４００は、上記した第１から３実施形態のインク吐出装置１００、２００、３００と、電極針の駆動装置の構成の点を除いて、概ね同じ構成を備える。したがって、以下では、インク吐出装置４００の電極針の駆動装置を主として説明して、上記した構成要素と同じまたは対応する構成要素には、対応する符号を付して、それらの重複説明を省略する。なお、インク吐出装置４００でも、インク吐出装置１００における制御と同様の制御が適用され得、同様の効果を奏することができ、また、同様の変更を適用することができる。
【００５６】
図１２には電極針４１８つまり吐出電極４１７が待機位置にあるインク吐出装置４００が模式的に表されていて、図１３には電極針４１８が飛翔位置にあるインク吐出装置４００が模式的に表されている。
【００５７】
インク吐出装置４００の駆動装置４２２は、ベース部材４５０に周囲が取り付けられた膜部材４５２を備えている。そして、膜部材４５２とベース部材４５０との間に形成された内部空間４５２ｓを貫通するように電極針４１８が備えられている。内部空間４５２ｓ内には、電極針４１８駆動用のコイル４５４と、コイル４５４から所定距離離された円筒状の永久磁石４５６とが設けられている。ただし、コイル４５４は、絶縁層を介して電極針４１８に固定されている。また、永久磁石４５６は、ベース部材４５０に固定されている。そして、駆動装置４２２のベース部材４５０と電極針４１８の後方突出部４１８ｂとの間には、電極針４１８を待機位置に付勢するバネ４５８が備えられている。
【００５８】
制御装置より記録タイミングに駆動信号が印加装置４３６に入力されると、コイル４５４に所定電流が印加されて、コイル４５４周辺に磁界が発生する。永久磁石４５６はベース部材４５０に固定されているので、コイル４５４が設けられた電極針４１８は図１３の矢印方向に移動する。このようにして、電極針４１８つまり吐出電極４１７は図１２の待機位置から図１３の飛翔位置へ動かされることができる。この過程で、インク滴が形成されて、インク滴が吐出されることは第１実施形態の説明において説明したとおりである。
【００５９】
電極針４１８が飛翔位置に到達した後、印加装置４３６がコイル４５４に印加されている電流を遮断すると、バネ４５８の復元力により電極針４１８が元の状態に戻ろうとする。その結果、電極針４１８は、飛翔位置から待機位置へ戻ることが可能になる。
【００６０】
なお、膜部材４５２と電極針４１８との間から、インクが内部空間４５２ｓに漏れないように、インク吐出装置４００は構成されている。例えば、膜部材４５２は、電極針４１８に接着される。
【００６１】
次に、本発明に係る第５実施形態のインク吐出装置５００を説明する。ただし、第５実施形態のインク吐出装置５００は、上記した第３実施形態のインク吐出装置３００と、圧電素子に印加する電圧を可変とする点を除いて、概ね同じ構成を備える。したがって、以下では、インク吐出装置５００のそのような相違点を主として説明して、上記した構成要素と同じまたは対応する構成要素には、対応する符号を付して、それらの重複説明を省略する。なお、インク吐出装置５００でも、インク吐出装置３００の制御と同様の制御が適用され得、同様の効果を奏することができ、また、同様の変更を適用することができる。
【００６２】
なお、第５実施形態のインク吐出装置５００では、駆動装置は、以下で説明するように、吐出電極を、待機位置と、この待機位置よりも対向電極に近い複数の飛翔位置のうちから選択された１つの飛翔位置との間で動かすことができる。そして、それら複数の飛翔位置は、対向電極に対する距離が異なる。
【００６３】
図１４には電極針５１８つまり吐出電極５１７が待機位置にあるインク吐出装置５００が模式的に表されていて、図１５には電極針５１８が飛翔位置にあるインク吐出装置５００が模式的に表されている。
【００６４】
インク吐出装置５００の駆動装置５２２は、異なる駆動電圧値を発することができる２種類の駆動電源５６０、５６２、および、２種類の駆動電源５６０、５６２からの出力電圧を切り替えるための切替手段としてのスイッチ５６４を備える。ここでは、例えば駆動電源５６０の出力電圧は１０Ｖであり、駆動電源５６２からの出力電圧は２０Ｖである。
【００６５】
スイッチ５６４は、制御装置からの信号に基づいて切り換えられる。駆動電源５６０がつなげられて、１０Ｖの電圧が圧電素子５５０に印加されるとき、電極針５１８は、待機位置から第１飛翔位置へ動かされる。吐出電極５１７が第１飛翔位置にあるとき、吐出電極５１７の先端５１７ｔは、対向電極５２０から約１ｍｍ離れて位置される。他方、駆動電源５６２がつなげられて、２０Ｖの電圧が圧電素子５５０に印加されるとき、電極針５１８は、待機位置から第２飛翔位置へ動かされる。吐出電極５１７が第２飛翔位置にあるとき、吐出電極５１７の先端５１７ｔは、対向電極５２０から約０．５ｍｍ離れて位置される。
【００６６】
このように吐出電極５１７を待機位置と対向電極に対する距離が異なる飛翔位置との間で動かすことで、次のような効果が奏され得る。
【００６７】
図１６に模式的に表すように、吐出電極５１７が第１飛翔位置にまで動かされるとき、吐出電極５１７先端からは、例えば直径約５μｍのインク滴が飛翔することができる。これに対して、図１７に模式的に表すように、吐出電極５１７が第２飛翔位置にまで動かされるとき、電極針５１８の先端と対向電極５２０との距離が第１飛翔位置まで動かされるときに比べて約半分になる。これにより両電極５１７、５２０間に生じる電界から受けるクーロン力は約２倍となる。したがって、飛翔するインク滴の大きさは、相対的に大きくなる。例えば、直径約７μｍのインク滴を飛翔させることが可能になる。このように、吐出するインク滴の大きさを可変できるので、画像情報データの画素毎の複雑な階調表現が可能になる。
【００６８】
また、このような２つの飛翔位置から、用いるインクの粘度に基づいて１つの飛翔位置を選択することが可能である。インクの粘度が高いとき（例えばインクの粘度が約６ｍＰａ・ｓであるとき）、電極針５１８の先端へのインクの付着力は高くなる。これに対して、インクの粘度が低いとき（例えばインクの粘度が約３ｍＰａ・ｓであるとき）、電極針５１８の先端へのインクの付着力は低くなる。したがって、インクの付着力が高いときには、そのインクの離脱を促すように、第２飛翔位置が選択されることができる。このように、インク吐出装置５００では、物性の異なる複数種類のインクを適切に吐出することが可能である。
【００６９】
なお、複数の飛翔位置のうちから１つの飛翔位置を選択する飛翔位置選択手段は、制御装置の一部を含んで構成される。飛翔位置選択手段は、ユーザが選択した外部スイッチからの位置信号に基づいてインクの粘度、インクの特性を知り、それに基づいて、１つの飛翔位置を選択してもよい。また、飛翔位置選択手段は、画像情報データに基づいて、１つの飛翔位置を選択してもよい。なお、飛翔位置選択手段は、これらの両方、他の条件、および／または他の入力信号に基づいて、１つの飛翔位置を選択してもよい。飛翔位置選択手段による選択は、上記図４のステップＳ４０１の判定の前、同時に、または後、行われることができる。
【００７０】
なお、選択対象の飛翔位置は、２つに限定されず、３つ以上いくつであってもよい。３つ以上の飛翔位置から選択可能な場合、例えば、３つの以上の接点を有するスイッチが切替手段として採用され得る。また、単一の電源（１つの可変出力電圧型の電源）が採用されて、複数の飛翔位置のうちから選択された１つの飛翔位置に対する電圧が印加されてもよい。さらに、上記したような固定出力型固定電源に加えて、１つまたは複数の可変出力型出力電源が採用されてもよい。
【００７１】
なお、第５実施形態における複数の飛翔位置の採用およびそこからの選択は、上記第１、第２、第４実施形態のインク吐出装置にも同様に適用され得る。
【００７２】
以上、本発明を実施形態等に基づいて説明したが、本発明は、これらの任意の組み合わせまたは部分的な組み合わせを許容する。そして、その組み合わせの際には、種々の変更が適用されてもよい。
【００７３】
以上、本発明を実施形態等に基づいて説明したが、これらは一例にすぎず、本発明はこれらに限定されない。本発明には、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が含まれる。
【符号の説明】
【００７４】
１００、２００、３００、４００、５００ インク吐出装置
１１７、２１７、３１７、４１７、５１７ 吐出電極
１１８、２１８、３１８、４１８、５１８ 電極針
１２０、２２０、３２０、４２０、５２０ 対向電極
１２２、２２２、３２２、４２２、５２２ 駆動装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を吐出するように構成された液体吐出装置、および、これを搭載した記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクを帯電させて静電吸引することで被記録媒体にインクを吐出する装置の一例が特許文献１に開示されている。特許文献１の装置は、インク室に貯蔵したインクを吐出するためのノズルを備えている。ノズルのインク吐出孔からインク滴を吐出するために、ノズルの内壁部に静電界印加用電極が設けられ、これに対して、インク吐出孔の対向面側には所定距離離れた位置に対向電極が配設されている。インク滴をノズルから吐出するために、ノズル吐出口のインクと、ノズルと対向電極との間に搬送される被記録媒体とを異なる極性の電位に帯電させるように、インクに印加される電圧が制御される。
【０００３】
また、特許文献２は、静電的引力を用いてインク滴を飛翔させる方式のインクジェット記録装置を開示する。この装置は、上記特許文献１の装置とは異なる構成を備える。特許文献２の装置は、記録紙方向へのインクの飛翔を案内するインクガイドを備える。このインクガイドの突出部は、インクを吐出させる必要のある記録時には、継続して、インク室のインク面から突出され、他方、全部の記録が終了したときや待機時である非記録時には、インク中に沈めた状態に保持される。インクガイドの突出部がインク室のインク面から突出しているとき、つまり、記録時、インク室内のインクは、インクガイドの表面をそこに形成された溝を伝って這い上がる。そして、制御電極に電圧が印加されると、インクガイドの先端から、対向して置かれている記録紙に向かってインクは飛翔する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１１４３７０号公報
【特許文献２】特開平１０−２４４６８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記特許文献１に記載の装置において、１回のインクの吐出の量を少なくするようにインク吐出孔の径を小さくした場合、ノズル表面のインクが乾燥して固着しやすくなる。特にインク以外の液体として接着剤、銀ペースト等を用いると更にそれらの固着は顕著になる。このようなインクに代表される液体の固着は液体吐出に悪影響を与え得るので、そのような液体の固着は生じないことが望まれる。
【０００６】
他方、上記特許文献２に記載の装置では、インクガイドの先端に毛細管現象を利用してインクリフィルを行っている。したがって、粘度がある程度高いインクの吐出または使用は容易でない。
【０００７】
そこで、本発明はかかる点に鑑みて創案されたものであり、その目的は、液体の固着を抑制しつつ、液体を適切に吐出することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、液体を吐出するように構成された液体吐出装置に関する。本発明の液体吐出装置は、吐出電極と、該吐出電極の先端に対向して位置付けられる対向電極とを備える。液体吐出装置は、さらに、吐出電極の駆動装置と、電源装置とを備える。吐出電極は、駆動装置によって動かされ得る。駆動装置は、吐出電極を、待機位置と、この待機位置よりも対向電極に近い飛翔位置との間で動かすことができるように構成される。吐出電極が待機位置にあるとき、吐出電極の先端は液体の内部にある。そして、駆動装置は、液体を吐出させるために待機位置から飛翔位置へ吐出電極を動かすことができる。電源装置は、液体を吐出させるために吐出電極と対向電極との間に所定電圧を加えて吐出電極と対向電極との間に電位差を発生させることができる。そして、このような構成を備える液体吐出装置では、駆動装置は、液体の吐出の度に、吐出電極を、待機位置から飛翔位置へ動かす。
【０００９】
なお、本発明は、このような液体吐出装置を備えた記録装置にも存する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明では、液体の吐出の度に、駆動装置によって、吐出電極は、待機位置から飛翔位置へ動かされるので、液体の固着を抑制しつつ、液体を適切に吐出することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る第１実施形態の液体吐出装置の断面模式図であって、吐出電極が待機位置にあるところを表す図である。
【図２】第１実施形態の液体吐出装置の断面模式図であって、吐出電極が飛翔位置にあるところを表す図である。
【図３】第１実施形態の液体吐出装置の電極針の先端周囲の模式図である。
【図４】第１実施形態の液体吐出装置における液体吐出の制御の流れを簡単に表したフローである。
【図５】１回の液体吐出に関する図４の制御による電極針およびその周囲の状態変化を説明するためのフローである。
【図６】電極針の先端へ液体が付着した状態を表す模式図である。
【図７】電極針から液滴が飛翔した状態を表す模式図である。
【図８】本発明に係る第２実施形態の液体吐出装置の断面模式図であって、吐出電極が待機位置にあるところを表す図である。
【図９】第２実施形態の液体吐出装置の断面模式図であって、吐出電極が飛翔位置にあるところを表す図である。
【図１０】本発明に係る第３実施形態の液体吐出装置の断面模式図であって、吐出電極が待機位置にあるところを表す図である。
【図１１】第３実施形態の液体吐出装置の断面模式図であって、吐出電極が飛翔位置にあるところを表す図である。
【図１２】本発明に係る第４実施形態の液体吐出装置の断面模式図であって、吐出電極が待機位置にあるところを表す図である。
【図１３】第４実施形態の液体吐出装置の断面模式図であって、吐出電極が飛翔位置にあるところを表す図である。
【図１４】本発明に係る第５実施形態の液体吐出装置の断面模式図であって、吐出電極が待機位置にあるところを表す図である。
【図１５】第５実施形態の液体吐出装置の断面模式図であって、吐出電極が飛翔位置にあるところを表す図である。
【図１６】第５実施形態の液体吐出装置において、電極針を待機位置から第１飛翔位置へ動かしときの、液滴の飛翔を説明するための図である。
【図１７】第５実施形態の液体吐出装置において、電極針を待機位置から第２飛翔位置へ動かしときの、液滴の飛翔を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明に係る液体吐出装置は、静電的引力を使って液体を飛翔させる、つまり吐出するための構成を備える。簡単に説明すると、本発明に係る液体吐出装置の吐出電極は、可動であり、対向電極に対して進退することができるように構成されている。吐出電極は、駆動装置によって、その先端が液室の液体の内部にある待機位置と、この待機位置よりも対向電極に近い飛翔位置との間で動かされ得る。この液体吐出装置では、吐出電極と対向電極との間に電位差が発生させられる。そして、吐出電極が待機位置から飛翔位置へ動かされるときに、液滴の吐出が行われる。
【００１３】
以下、本発明を実施形態に基づいて説明する。ただし、以下に実施形態にしたがって説明される液体吐出装置は、吐出用液体としてインクを用いる。したがって、以下の説明では、液体吐出装置はインク吐出装置と称される。しかし、本発明に係る液体吐出装置は、インクの他、接着剤、封止剤、油等の液体の吐出にも適用され得る。
【００１４】
まず、本発明に係る第１実施形態を図１から図７に基づいて説明する。
【００１５】
液体吐出装置であるインク吐出装置１００は、図１、２では、模式的に表されていて、その主要部が簡単に表されている。インク吐出装置１００は、インクジェット形式の記録装置に搭載されている。図示しないが、記録装置は、インク吐出装置１００の他、紙等の被記録媒体を供給するための供給装置、それを搬送するための搬送装置、画像（文字、線等を含む。）を形成された被記録媒体を排出するための排出装置を備える。インク吐出装置１００の本体部である記録ヘッド（ヘッド）１１２は、記録装置のキャリッジに搭載されている。インク吐出装置１００のヘッド１１２は、被記録媒体の搬送方向に対して直交する方向に動かされ得る。インク吐出装置１００のヘッド１１２からは、所望の画像を被記録媒体に形成するように、所定のタイミングで、被記録媒体に向けてインク滴が吐出可能である。１回に吐出されるインク滴は、１ｐｌ以下の量を有し得る。なお、記録装置の構成は、このような構成に限定されない。
【００１６】
インク吐出装置１００は、上記ヘッド１１２を備え、そして、ヘッド１１２からのインクの吐出を制御する制御装置（制御手段）（不図示）を備えている。なお、制御装置は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入力インタフェース、出力インタフェース等を含むマイクロコンピュータで構成されている。入力インタフェースには、各種センサ類等が電気的に接続されている。そして、記憶装置、具体的にはＲＯＭには、種々のデータや制御プログラム等が記憶されていて、それらに基づいて、制御装置は、後述する制御を実行する。
【００１７】
ヘッド１１２には、液室であるインク室１１４、ノズル（吐出口区画形成部材）１１６が設けられている。インク室１１４には、図示されないインク供給機構より液体であるインクが供給される。なお、好ましくは、図示されないインク還流機構により、インク室１１４のインクは、記録中および／または記録待機中、循環される。ただし、ここでは、インク室１１４は、複数のノズル１１６に対して共通に設けられる。したがって、インク室１１４は、共通液室と称され得る。しかし、１つのインク室１１４には、１つのノズル１１６が対応付けられてもよい。複数のノズルは、所定のノズル列を構成するように、所定の配列に並べられている。各ノズル１１６は、所定の大きさのノズル孔１１６ｈを有するように構成されている。ただし、複数のノズル孔１１６ｈがつなげられて、例えば１つのスリットを形成してもよい。ノズル孔１１６ｈは、インクが自然に流れ出ないように設計されている。なお、ヘッド１１２には、たった１つのノズル１１６が設けられてもよい。
【００１８】
ヘッド１１２には、ノズル１１６からのインクの吐出用に、吐出電極１１７を備えた電極針１１８が備えられている。なお、吐出電極１１７を備えた電極針１１８は、ノズル１１６ごとに備えられる。そして、電極針１１８の先端１１８ｔに対向して位置付けられる対向電極１２０が備えられている。対向電極１２０は吐出電極１１７の先端１１７ｔに対して所定距離離された位置に設けられる。電極針１１８の吐出電極１１７と対向電極１２０との間には、後述するように、不図示の制御装置によって作動が制御される吐出電源１２１によって、所定電圧（例えば０．５〜２ｋＶ）が印加され得る。なお、吐出電源１２１と制御装置の一部とを含んで、電源装置は構成される。電極針１１８つまり吐出電極１１７は可動であり、対向電極１２０に対して駆動装置１２２により動かされ得る。
【００１９】
駆動装置１２２は、膨張部１２４と、内圧増強部１２６とを備えて構成されている。なお、駆動装置１２２には、上記制御装置の一部も含まれる。膨張部１２４の外殻１２５は弾性材、ここではエラストマーでつくられている。つまり、膨張部１２４は後述するようにして膨らむことが可能なように構成されている。膨張部１２４には上記電極針１１８が取り付けられている。電極針１１８の取付位置および取付角度は、電極針１１８の軸線がノズル１１６のノズル孔１１６ｈの中心を通るノズル１１６の軸線と一致するように定められている。ただし、膨張部１２４の非膨張時の電極針１１８の軸線と、膨張部１２４の膨張時の電極針１１８の軸線とは一致する（重なる）ように膨張部１２４は構成されている。つまり、電極針１１８は、膨張部１２４の膨張により、その軸線方向に動かされて、対向電極１２０に近づくように、膨張部１２４に固定されている。ただし、ここでは、膨張部１２４は、略円錐台の形状を有し、膨張したときにも、略円錐台の形状を有するように構成されているが、他の形状を有してもよい。膨張部１２４内部には空間１２４ｓがあり、その空間１２４ｓは圧力伝達流体Ｌによって満たされている。圧力伝達流体Ｌは、種々の流体であり得るが、非圧縮性に優れた液体から構成されるのが望ましい。
【００２０】
膨張部１２４は、内圧増強部１２６と一体的にされている。膨張部１２４の内部空間１２４ｓと内圧増強部１２６の内部空間１２６ｓとは連通口１２６ａを介して連通している。したがって、圧力伝達流体Ｌは、膨張部１２４内から内圧増強部１２６内にまで満たされている。なお、内圧増強部１２６の外殻つまりベース部材１２７は、膨張部１２４とは異なり、使用条件で変形しないような材料によって形成されている。ベース部材１２７には、空気孔１２７ａが設けられている。
【００２１】
なお、膨張部１２４の内部空間１２４ｓと内圧増強部１２６の内部空間１２６ｓとは、インク室１１４内のインクから完全に隔てられている。したがって、圧力伝達流体ＬとインクＩＮとが混ざり合うことはない。
【００２２】
内圧増強部１２６には、内部空間１２６ｓの一部を区画形成するように、絶縁材料から構成される絶縁伸縮部材１２８と、この絶縁伸縮部材１２８を挟んで配置される２つの伸縮電極部材１３０、１３２とが配置されている。これらは、内圧増強部１２６の内部空間１２６ｓの、ノズル孔１１６ｈとは反対側の境界を定めるように、配置される。絶縁伸縮部材１２８の周囲はベース部材１２７に強固に固定されている。２つの伸縮電極部材１３０、１３２は、絶縁伸縮部材１２８に張り付くように、設けられている。２つの伸縮電極部材１３０、１３２間には、制御装置によって作動が制御される駆動電源１３４および印加装置１３６によって所定タイミングで、所定期間、所定電圧（例えば０．５〜２ｋＶ）が印加され得る。なお、印加装置１３６は、それらに駆動電源１３４からの所定電圧を印加する場合と、印加しない場合とを切り換えるために用いられ得、その切り換えによる電圧変化がパルス的であり得るので、駆動パルス発生装置とも称され得る。
【００２３】
そして、電極針１１８は、図３に表されているように、円筒形状を有し、先端１１８ｔに端面１１８ｅを有している。端面１１８ｅは、吐出電極１１７の先端１１７ｔが露出する面を形成する。端面１１８ｅは、その中心部に、直径２５μｍ程度の吐出電極面１１７ｆを有する。電極針１１８の端面１１８ｅは親水性に優れるように構成されているので、インクが端面１１８ｅに付着しやすくなっている（付着可能になっている）。電極針１１８の端面以外の面は、所定の撥水性を有すると共に所定の絶縁性を有するように構成されている。このように、吐出電極１１７が所定の撥水性を有する部材で一部を除いて覆われていることにより、後述するように吐出電極１１７が待機位置から飛翔位置へ動かされるとき、吐出電極１１７の先端１１７ｔにインク滴が適切に付着することが可能になる。なお、吐出電極１１７は、所定の撥水性を有する材料、例えば撥水性膜で覆われてもよい。
【００２４】
このような吐出電極１１７を備える電極針１１８は、上記した駆動装置１２２によって、待機位置と、この待機位置よりも対向電極に相対的に近い飛翔位置との間で動かされることができる。なお、待機位置や飛翔位置に位置しているか否かは、電極針１１８の先端１１８ｔつまり吐出電極１１７の先端１１７ｔの位置が何処にあるのかで定められるとよい。
【００２５】
電極針１１８つまり吐出電極１１７が待機位置にあるときのインク吐出装置１００が図１に表されている。電極針１１８つまり吐出電極１１７が待機位置にあるとき、吐出電極１１７の吐出電極面１１７ｆを含む先端１１７ｔがインク室１１４のインク内にあるように、電極針１１８は実質的にインク室１１４のインクＩＮに浸かっている。これに対して、電極針１１８つまり吐出電極１１７が飛翔位置にあるときのインク吐出装置１００が図２に表されている。電極針１１８つまり吐出電極１１７が飛翔位置にあるとき、吐出電極１１７の吐出電極面１１７ｆを含む先端１１７ｔがインク室１１４のインクＩＮの外部にあるように、電極針１１８の先端１１８ｔはインク室１１４のインクから突出されている。
【００２６】
電極針１１８が後述するようにして駆動装置１２２によって待機位置から飛翔位置へ動かされるとその途中で、電極針１１８の先端１１８ｔは直径１００μｍ程度のノズル孔１１６ｈに形成されたインクメニスカス（インク表面）を突き破ってインクから突出する。このとき、電極針１１８の軸線方向に、電極針１１８は動かされる。そして、電極針１１８の先端１１８ｔの端面１１８ｅは親水性に優れ、電極針１１８のそれ以外の部分は撥水性を有する。したがって、インクメニスカスを破って大気中に露出した先端１１８ｔには一定量のインクが表面張力により付着することができる。そのようにして先端１１８ｔには、一定量のインクによって形成された略半球形を有するインク滴が形成され得る。
【００２７】
そのようにして形成された略半球形を有するインク滴は電極針１１８の先端１１８ｔに設けられている吐出電極１１７の端部に接する。したがって、略半球形を有するインク滴内部に分散している粒子には、吐出電源１２１からの電荷が供給され得る。
【００２８】
これに対して、対向電極１２０には吐出電源１２１から吐出電極１１７の電荷と逆極性の電荷が与えられている。それ故、電荷を供給された略半球形を有するインク滴内では、対向電極１２０側に吐出電源１２１から与えられた電荷を帯びた粒子が凝集する。
【００２９】
電極針１１８が移動して対向電極１２０に近づくにつれて、略半球形を有するインク滴に作用する電界は強くなる。これにより、略半球形を有するインク滴先端付近に集まった電荷を帯びたインク内に分散した粒子は、電極針１１８と対向電極１２０との間に発生する電位差によって対向電極１２０の電荷に対する電荷を有するので、より強く対向電極側に引き付けられる。そして、両電極１１７、１２０間の電界が電荷を帯びた分散粒子を対向電極１２０に引き寄せる電界になったときに、つまり、インク溶媒の表面張力をそれらのクーロン力が超えたときに、電荷を帯びた分散粒子を含んだインクは対向電極１２０に向かって飛翔する。
【００３０】
ここで、上記構成を有するインク吐出装置１００からのインクの吐出に関して説明する。なお、図４はインク吐出装置１００における制御装置による制御の流れを簡単に表したフローであり、図５は図４の制御による電極針、吐出電極およびその周囲の状態変化を簡単に表したフローである。そして、図６は電極針１１８の先端１１８ｔへのインク滴の付着、つまり、インク滴の形成を説明するための図であり、図７は電極針１１８からのインク滴の飛翔を説明するための図である。
【００３１】
不図示の制御装置は、被記録媒体に対してインク吐出（記録動作）を行うインク吐出タイミング（記録タイミング）であるか否かを判定する（ステップＳ４０１）。この判定は、ユーザによる入力装置の操作に起因して生じる信号またはインク吐出装置１００内部あるいは外部の周辺機器等の装置からの信号に基づいて行われることができる。ここで記録タイミングであると判断すると（ステップＳ４０１で肯定判定）、制御装置は、まず、吐出電源１２１と駆動電源１３４とをＯＮ状態にする。ただし、吐出電源１２１と駆動電源１３４とが既にＯＮ状態にあったときには、これは省略され得る。そして、インク吐出を行うべく、制御装置は、印加装置１３６に吐出用信号を出力する。これにより、インク吐出用電圧が両電極１１７、１２０間に印加されているときに（またはインク吐出用電圧が印加されると共に）、伸縮電極部材１３０、１３２間に電圧が印加され、電極針１１８の駆動が実行される（ステップＳ４０３）。なお、吐出電源１２１と駆動電源１３４とは共に、例えば、インク吐出装置１００が搭載された記録装置（不図示）の電源がＯＮにされたときから、または、記録装置が作動モードに入ったときから、ＯＦＦにされるまで、ＯＮ状態に維持されてもよい。
【００３２】
なお、記録タイミングであるか否かを判定する判定手段は、制御装置の一部を含んで構成される。具体的には、記録タイミングであるか否かは、形成される画像の情報、被記録媒体の位置、キャリッジの位置に基づいて判断され得る。
【００３３】
この電圧印加によって、伸縮電極部材１３０、１３２間にクーロン力がかかり、絶縁伸縮部材１２８を押し潰す方向に伸縮電極部材１３０、１３２は互いに対して引き寄せられる。そのため、絶縁伸縮部材１２８は厚み方向に押し潰され、周囲に広がる方向に伸びようとするが、絶縁伸縮部材１２８の周囲はベース部材１２７にしっかりと固定されているので、図２の矢印１３８方向に変形する。絶縁伸縮部材１２８が矢印１３８方向に変形すると、内圧増強部１２６の内部空間１２６ｓの容積が実質的に減り、内部空間１２６ｓ内の圧力伝達流体Ｌが連通口１２６ａを通り、膨張部１２４の内部空間１２４ｓに移動する。圧力伝達流体Ｌが膨張部１２４に流入することにより膨張部１２４の圧力が高くなり、膨張部１２４が膨張する。これによって、電極針１１８は、図１の待機位置から図２の飛翔位置へ向けて進むように、対向電極１２０側に向けて移動し始める（図５のステップＳ５０１）。
【００３４】
電極針１１８がさらに対向電極１２０側に移動すると、電極針１１８の先端１１８ｔは、ノズル１１６に形成されたインクメニスカスを突き破ってインクから突出する。このとき、上記したように、インクメニスカスを破って大気中に露出した先端１１８ｔには一定量のインクつまりインク滴１４２が表面張力により付着する。つまり、インク滴１４２が形成される（図５のステップＳ５０３、図６参照）。
【００３５】
さらに内圧増強部１２６の絶縁伸縮部材１２８が変形して内部空間１２６ｓの容積が減ると、圧力伝達流体Ｌがさらに膨張部１２４の内部空間１２４ｓに移動し、膨張部１２４の先端に取り付けられた電極針１１８がその軸線方向にさらに進む。これにより、電極針１１８がその軸線方向（図６の矢印１４４）に移動して対向電極１２０にさらに近づく間に、電極針１１８の先端１１８ｔの半球形状のインク滴１４２に吐出電極面１１７ｆから電荷が供給される。その結果、電極針１１８の先端１１８ｔ、要するに、インク滴１４２に電荷が集中する。電極針１１８の先端１１８ｔと対向電極１２０との間隔が所定距離以下の距離になったとき、先端１１８ｔ上のインク滴１４２の付着力を、両電極１１７、１２０間への電圧印加によって生じた吸引力（静電的引力）が上回る。その結果、電極針１１８の先端１１８ｔ上からインク滴１４２の全部または一部のインク（インク滴）１４２ｐが飛翔し、電極針１１８と対向電極１２０との間に搬送された被記録媒体１４６に到達する（着弾する）（図５のステップＳ５０５、図２、図７参照）。なお、インクが飛翔するタイミングは、電極針１１８つまり吐出電極１１７が飛翔位置に到達したまさにそのときが好ましいが、それより前または後であってもよい。飛翔位置は、電極針１１８つまり吐出電極１１７が飛翔位置に到達したときに、まさにインク滴が飛翔するように定められることができる。なお、飛翔位置は、吐出位置と称されることができる。
【００３６】
電極針１１８つまり吐出電極１１７が飛翔位置に到達すると、印加装置１３６により、駆動電源１３４から伸縮電極部材１３０、１３２間に印加されている電圧が遮断される（ステップＳ４０５）。なお、このとき、記録動作を継続せずに終了する場合には、吐出電源１２１や駆動電源１３６がＯＦＦにされてもよい。
【００３７】
この部材１３０、１３２間の電圧遮断により、伸縮電極部材１３０、１３２間に発生していたクーロン力が消失し、伸縮電極部材１３０、１３２間に挟まれて変形していた絶縁伸縮部材１２８は、自らの弾性力（復元力）により、元の形状に戻ることが可能になる。これにより膨張部１２４の内部空間１２４ｓの圧力も元に戻り、膨張部１２４は元の形に収縮する。これに伴って、電極針１１８は図７の矢印１４８方向に移動して待機位置に戻る（図５のステップＳ５０７）。その結果、電極針１１８の先端１１８ｔはインクの中に沈み込み、これにより、再度、吐出電極１１７の先端にインクが付着することが可能になる。
【００３８】
なお、ここでは、印加装置１３６は、予め決められている所定期間の間、伸縮電極部材１３０、１３２間に所定電圧を印加するように構成されているので、電極針１１８が飛翔位置に動かされた後、実質的に自動的に待機位置へ戻される。しかし、電極針１１８が飛翔位置へ到達したことを制御装置が判断したとき、制御装置が制御信号を印加装置１３６に出力することで、伸縮電極部材１３０、１３２への電圧印加が終了されてもよい。この場合、電極針１１８つまり吐出電極１１７が飛翔位置に到達したか否かを判定する位置判定手段は、制御装置の一部を含んで構成され得る。例えば、伸縮電極部材１３０、１３２間への電圧印加が開始されてからの時間が制御装置のタイマ手段によって計測されて、所定時間に達したとき、電極針１１８つまり吐出電極１１７が飛翔位置に到達したと判定されてもよい。なお、位置センサを用いて、電極針１１８の位置が判定されてもよい。
【００３９】
以上説明したように、インク吐出を行うとき、吐出電極は、駆動装置により、その先端がインク中に浸かった待機位置からその先端がインクから突出した飛翔位置へ向けて動かされる。この過程で、吐出電極の先端には、所定量のインクつまりインク滴が形成される。このとき、吐出電極と対向電極との間には、所定の電圧がかけられているので、吐出電極と対向電極との間の距離が所定距離以下になると、吐出電極の先端のインク滴は、対向電極側に向けて飛翔する（吐出される）。１回のインク吐出後、吐出電極は、駆動装置により、待機位置に戻される。これらの工程は、インク吐出を行う度に繰り返される。なお、インク吐出後、吐出電極が待機位置に戻されることは、次回のインク吐出用にインク滴を吐出電極の先端に付着させることをもたらし得る。
【００４０】
このように、吐出電極の先端は、インク吐出の際にインク滴を形成して飛翔させるようにインクから出され、それ以外のときにはインク室に浸かった状態に維持されるので、吐出電極の先端にインクが固着することを抑制できる。また、吐出電極がインク室のインク内に浸かったりそこから露出したりすることを繰り返すことで、吐出電極上にインク滴が形成されるので、例えば、種々の粘性を有するインクを用いることができる。したがって、インク吐出装置１００は、インクを適切に吐出することを可能にする。
【００４１】
なお、本第１実施形態では、駆動装置は、吐出電極を、１回の液滴の吐出の度に、飛翔位置へ動かす。そして、１回の液滴の吐出のために飛翔位置へ動かした後、駆動装置は吐出電極を待機位置へ向けて動かす。しかし、吐出電極の待機位置から飛翔位置へそして飛翔位置から待機位置への１回の往復移動は、複数回（例えば２、３回）のインクの吐出のために実行されてもよい。
【００４２】
また、本第１実施形態では、吐出電極が飛翔位置にあるときは、吐出電極の先端が液室の液体から突出してその液体の外部にあるように、飛翔位置は定められた。しかし、吐出電極が飛翔位置にあるとき、吐出電極の先端は必ず液体の外部にある必要はない。例えば、吐出電極が飛翔位置にあるとき、吐出電極の先端が液室の液体の内部にまたは液面にあってもよい。
【００４３】
次に、本発明に係る第２実施形態のインク吐出装置２００を説明する。ただし、第２実施形態のインク吐出装置２００は、上記した第１実施形態のインク吐出装置１００と、電極針の駆動装置の構成の点を除いて、概ね同じ構成を備える。したがって、以下では、インク吐出装置２００の電極針の駆動装置を主として説明して、上記した構成要素と同じまたは対応する構成要素には、対応する符号を付して、それらの重複説明を省略する。なお、インク吐出装置２００でも、インク吐出装置１００における制御と同様の制御が適用され得、同様の効果を奏することができ、また、同様の変更を適用することができる。
【００４４】
図８には電極針２１８つまり吐出電極２１７が待機位置にあるインク吐出装置２００が模式的に表されていて、図９には電極針２１８が飛翔位置にあるインク吐出装置２００が模式的に表されている。
【００４５】
インク吐出装置２００の駆動装置２２２では、圧力伝達流体Ｌの代わりに発泡剤Ｓが用いられている。発泡剤Ｓは、液体であっても、固体であってもよく、種々の状態であり得るが、所定の加熱により、所定の容積を有するように、膨らむことができる材料から構成されている。
【００４６】
発泡剤Ｓの加熱用に、内圧増強部２２６には、ヒーター２５０が設けられている。ヒーター２５０はベース部材２２７に設けられている。ヒーター２５０は、制御装置からの信号に基づいて駆動電源２３４および印加装置２３６が作動されることで、所定タイミングで所定温度にまで加熱される。
【００４７】
制御装置より記録タイミングに駆動信号が印加装置２３６に入力されると、ヒーター２５０に所定電流が印加される。その結果、ヒーター２５０が発熱することにより、ここでは、ヒーター２５０に接触している発泡剤Ｓが、例えば沸騰して、気泡Ｇが発生する。
【００４８】
さらにヒーター２５０が発熱し続けることにより、気泡Ｇが成長する。これにより、内圧増強部２２６の内部空間２２６ｓのみならず、膨張部２２４の内部空間２２４ｓの圧力も上昇する。その結果、膨張部２２４が図９に表すように膨張して、電極針２１８つまり吐出電極２１７が図８の待機位置から図９の飛翔位置へ動かされ得る。この過程で、インク滴が電極針２１８の先端２１８ｔに形成されて、インク滴が吐出されることは、第１実施形態の説明において説明したとおりである。
【００４９】
電極針２１８が飛翔位置に到達した後、印加装置２３６がヒーター２５０に印加されている電流を遮断することにより、ヒーター２５０の温度が下がり、気泡Ｇが収縮する。その結果、膨張部２２４の内部空間２２４ｓの圧力は下がるので、電極針２１８は、飛翔位置から待機位置へ戻ることが可能になる。
【００５０】
次に、本発明に係る第３実施形態のインク吐出装置３００を説明する。ただし、第３実施形態のインク吐出装置３００は、上記した第１実施形態のインク吐出装置１００および第２実施形態のインク吐出装置２００と、電極針の駆動装置の構成の点を除いて、概ね同じ構成を備える。したがって、以下では、インク吐出装置３００の電極針の駆動装置を主として説明して、上記した構成要素と同じまたは対応する構成要素には、対応する符号を付して、それらの重複説明を省略する。なお、インク吐出装置３００でも、インク吐出装置１００における制御と同様の制御が適用され得、同様の効果を奏することができ、また、同様の変更を適用することができる。
【００５１】
図１０には電極針３１８つまり吐出電極３１７が待機位置にあるインク吐出装置３００が模式的に表されていて、図１１には電極針３１８が飛翔位置にあるインク吐出装置３００が模式的に表されている。
【００５２】
第３実施形態のインク吐出装置３００の駆動装置３２２は、上記第１実施形態のそれと同様に、圧力伝達流体Ｌを収容するように構成されている。しかし、内圧増強部３２６の内部空間３２６ｓを区画形成する一部の壁部は、圧電素子３５０から構成されている。圧電素子３５０には、電極３５２、３５４が設けられている。制御装置からの信号に基づいて駆動電源３３４および印加装置３３６が作動されることで、所定タイミングで、所定期間、電極３５２、３５４を介して圧電素子３５０に例えば１０〜５０Ｖの範囲の所定電圧が印加され得る。この電圧印加によって、圧電素子３５０は変形することができる。
【００５３】
制御装置より記録タイミングに駆動信号が印加装置３３６に入力されると、圧電素子３５０に所定電圧が印加される。圧電素子３５０は周囲を略剛体の壁部つまりベース部材３２７に固定されていると共に、図１１の矢印方向とは異なる方向への変形が図示しないが制限されているので、図１１の矢印方向に変形することができる。これにより、内圧増強部３２６の内部空間３２６ｓのみならず、膨張部３２４の内部空間３２４ｓの圧力も上昇する。その結果、膨張部３２４が図１１に表すように膨張して、電極針３１８つまり吐出電極３１７が図１０の待機位置から図１１の飛翔位置へ動かされることができる。この過程で、電極針３１８の先端３１８ｔにインク滴が形成されて、インクが吐出されることは、第１実施形態の説明において既に説明したとおりである。
【００５４】
電極針３１８が飛翔位置に到達した後、印加装置３３６が圧電素子３５０に印加されている電圧を遮断することにより、圧電素子３５０が元の状態に戻ろうとする。その結果、膨張部３２４の内部空間３２４ｓの圧力は下がるので、電極針３１８は、飛翔位置から待機位置へ戻ることが可能になる。
【００５５】
次に、本発明に係る第４実施形態のインク吐出装置４００を説明する。ただし、第４実施形態のインク吐出装置４００は、上記した第１から３実施形態のインク吐出装置１００、２００、３００と、電極針の駆動装置の構成の点を除いて、概ね同じ構成を備える。したがって、以下では、インク吐出装置４００の電極針の駆動装置を主として説明して、上記した構成要素と同じまたは対応する構成要素には、対応する符号を付して、それらの重複説明を省略する。なお、インク吐出装置４００でも、インク吐出装置１００における制御と同様の制御が適用され得、同様の効果を奏することができ、また、同様の変更を適用することができる。
【００５６】
図１２には電極針４１８つまり吐出電極４１７が待機位置にあるインク吐出装置４００が模式的に表されていて、図１３には電極針４１８が飛翔位置にあるインク吐出装置４００が模式的に表されている。
【００５７】
インク吐出装置４００の駆動装置４２２は、ベース部材４５０に周囲が取り付けられた膜部材４５２を備えている。そして、膜部材４５２とベース部材４５０との間に形成された内部空間４５２ｓを貫通するように電極針４１８が備えられている。内部空間４５２ｓ内には、電極針４１８駆動用のコイル４５４と、コイル４５４から所定距離離された円筒状の永久磁石４５６とが設けられている。ただし、コイル４５４は、絶縁層を介して電極針４１８に固定されている。また、永久磁石４５６は、ベース部材４５０に固定されている。そして、駆動装置４２２のベース部材４５０と電極針４１８の後方突出部４１８ｂとの間には、電極針４１８を待機位置に付勢するバネ４５８が備えられている。
【００５８】
制御装置より記録タイミングに駆動信号が印加装置４３６に入力されると、コイル４５４に所定電流が印加されて、コイル４５４周辺に磁界が発生する。永久磁石４５６はベース部材４５０に固定されているので、コイル４５４が設けられた電極針４１８は図１３の矢印方向に移動する。このようにして、電極針４１８つまり吐出電極４１７は図１２の待機位置から図１３の飛翔位置へ動かされることができる。この過程で、インク滴が形成されて、インク滴が吐出されることは第１実施形態の説明において説明したとおりである。
【００５９】
電極針４１８が飛翔位置に到達した後、印加装置４３６がコイル４５４に印加されている電流を遮断すると、バネ４５８の復元力により電極針４１８が元の状態に戻ろうとする。その結果、電極針４１８は、飛翔位置から待機位置へ戻ることが可能になる。
【００６０】
なお、膜部材４５２と電極針４１８との間から、インクが内部空間４５２ｓに漏れないように、インク吐出装置４００は構成されている。例えば、膜部材４５２は、電極針４１８に接着される。
【００６１】
次に、本発明に係る第５実施形態のインク吐出装置５００を説明する。ただし、第５実施形態のインク吐出装置５００は、上記した第３実施形態のインク吐出装置３００と、圧電素子に印加する電圧を可変とする点を除いて、概ね同じ構成を備える。したがって、以下では、インク吐出装置５００のそのような相違点を主として説明して、上記した構成要素と同じまたは対応する構成要素には、対応する符号を付して、それらの重複説明を省略する。なお、インク吐出装置５００でも、インク吐出装置３００の制御と同様の制御が適用され得、同様の効果を奏することができ、また、同様の変更を適用することができる。
【００６２】
なお、第５実施形態のインク吐出装置５００では、駆動装置は、以下で説明するように、吐出電極を、待機位置と、この待機位置よりも対向電極に近い複数の飛翔位置のうちから選択された１つの飛翔位置との間で動かすことができる。そして、それら複数の飛翔位置は、対向電極に対する距離が異なる。
【００６３】
図１４には電極針５１８つまり吐出電極５１７が待機位置にあるインク吐出装置５００が模式的に表されていて、図１５には電極針５１８が飛翔位置にあるインク吐出装置５００が模式的に表されている。
【００６４】
インク吐出装置５００の駆動装置５２２は、異なる駆動電圧値を発することができる２種類の駆動電源５６０、５６２、および、２種類の駆動電源５６０、５６２からの出力電圧を切り替えるための切替手段としてのスイッチ５６４を備える。ここでは、例えば駆動電源５６０の出力電圧は１０Ｖであり、駆動電源５６２からの出力電圧は２０Ｖである。
【００６５】
スイッチ５６４は、制御装置からの信号に基づいて切り換えられる。駆動電源５６０がつなげられて、１０Ｖの電圧が圧電素子５５０に印加されるとき、電極針５１８は、待機位置から第１飛翔位置へ動かされる。吐出電極５１７が第１飛翔位置にあるとき、吐出電極５１７の先端５１７ｔは、対向電極５２０から約１ｍｍ離れて位置される。他方、駆動電源５６２がつなげられて、２０Ｖの電圧が圧電素子５５０に印加されるとき、電極針５１８は、待機位置から第２飛翔位置へ動かされる。吐出電極５１７が第２飛翔位置にあるとき、吐出電極５１７の先端５１７ｔは、対向電極５２０から約０．５ｍｍ離れて位置される。
【００６６】
このように吐出電極５１７を待機位置と対向電極に対する距離が異なる飛翔位置との間で動かすことで、次のような効果が奏され得る。
【００６７】
図１６に模式的に表すように、吐出電極５１７が第１飛翔位置にまで動かされるとき、吐出電極５１７先端からは、例えば直径約５μｍのインク滴が飛翔することができる。これに対して、図１７に模式的に表すように、吐出電極５１７が第２飛翔位置にまで動かされるとき、電極針５１８の先端と対向電極５２０との距離が第１飛翔位置まで動かされるときに比べて約半分になる。これにより両電極５１７、５２０間に生じる電界から受けるクーロン力は約２倍となる。したがって、飛翔するインク滴の大きさは、相対的に大きくなる。例えば、直径約７μｍのインク滴を飛翔させることが可能になる。このように、吐出するインク滴の大きさを可変できるので、画像情報データの画素毎の複雑な階調表現が可能になる。
【００６８】
また、このような２つの飛翔位置から、用いるインクの粘度に基づいて１つの飛翔位置を選択することが可能である。インクの粘度が高いとき（例えばインクの粘度が約６ｍＰａ・ｓであるとき）、電極針５１８の先端へのインクの付着力は高くなる。これに対して、インクの粘度が低いとき（例えばインクの粘度が約３ｍＰａ・ｓであるとき）、電極針５１８の先端へのインクの付着力は低くなる。したがって、インクの付着力が高いときには、そのインクの離脱を促すように、第２飛翔位置が選択されることができる。このように、インク吐出装置５００では、物性の異なる複数種類のインクを適切に吐出することが可能である。
【００６９】
なお、複数の飛翔位置のうちから１つの飛翔位置を選択する飛翔位置選択手段は、制御装置の一部を含んで構成される。飛翔位置選択手段は、ユーザが選択した外部スイッチからの位置信号に基づいてインクの粘度、インクの特性を知り、それに基づいて、１つの飛翔位置を選択してもよい。また、飛翔位置選択手段は、画像情報データに基づいて、１つの飛翔位置を選択してもよい。なお、飛翔位置選択手段は、これらの両方、他の条件、および／または他の入力信号に基づいて、１つの飛翔位置を選択してもよい。飛翔位置選択手段による選択は、上記図４のステップＳ４０１の判定の前、同時に、または後、行われることができる。
【００７０】
なお、選択対象の飛翔位置は、２つに限定されず、３つ以上いくつであってもよい。３つ以上の飛翔位置から選択可能な場合、例えば、３つの以上の接点を有するスイッチが切替手段として採用され得る。また、単一の電源（１つの可変出力電圧型の電源）が採用されて、複数の飛翔位置のうちから選択された１つの飛翔位置に対する電圧が印加されてもよい。さらに、上記したような固定出力型固定電源に加えて、１つまたは複数の可変出力型出力電源が採用されてもよい。
【００７１】
なお、第５実施形態における複数の飛翔位置の採用およびそこからの選択は、上記第１、第２、第４実施形態のインク吐出装置にも同様に適用され得る。
【００７２】
以上、本発明を実施形態等に基づいて説明したが、本発明は、これらの任意の組み合わせまたは部分的な組み合わせを許容する。そして、その組み合わせの際には、種々の変更が適用されてもよい。
【００７３】
以上、本発明を実施形態等に基づいて説明したが、これらは一例にすぎず、本発明はこれらに限定されない。本発明には、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が含まれる。
【符号の説明】
【００７４】
１００、２００、３００、４００、５００ インク吐出装置
１１７、２１７、３１７、４１７、５１７ 吐出電極
１１８、２１８、３１８、４１８、５１８ 電極針
１２０、２２０、３２０、４２０、５２０ 対向電極
１２２、２２２、３２２、４２２、５２２ 駆動装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出するように構成された液体吐出装置において、
可動である吐出電極と、
該吐出電極の先端に対向して位置付けられる対向電極と、
前記吐出電極を待機位置と該待機位置よりも前記対向電極に近い飛翔位置との間で動かすように構成された前記吐出電極の駆動装置と、
液体を吐出させるために前記吐出電極と前記対向電極との間に所定電圧を加えて前記吐出電極と前記対向電極との間に電位差を発生させる電源装置と
を備え、
前記吐出電極が前記待機位置にあるときは前記吐出電極の前記先端は液体の内部にあり、
前記駆動装置は、液体の吐出の度に、前記吐出電極を、前記待機位置から前記飛翔位置へ動かすことを特徴とする液体吐出装置。
【請求項２】
前記駆動装置は、液体の吐出の度に、前記吐出電極を、前記待機位置から前記飛翔位置へ動かした後、前記待機位置へ向けて動かすことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
【請求項３】
前記吐出電極が前記飛翔位置にあるときは前記吐出電極の前記先端は液体の外部にあることを特徴とする請求項１または２に記載の液体吐出装置。
【請求項４】
前記吐出電極が前記待機位置から前記飛翔位置へ動かされるとき、前記吐出電極の前記先端に液体が付着するように、前記吐出電極は、所定の撥水性を有する部材または材料で覆われていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の液体吐出装置。
【請求項５】
前記駆動装置は、前記吐出電極を、前記待機位置と、該待機位置よりも前記対向電極に近い複数の飛翔位置のうちから選択された１つの飛翔位置との間で動かすことができ、
前記複数の飛翔位置は、前記対向電極に対する距離が異なることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の液体吐出装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の液体吐出装置を備えたことを特徴とする記録装置。
【請求項１】
液体を吐出するように構成された液体吐出装置において、
可動である吐出電極と、
該吐出電極の先端に対向して位置付けられる対向電極と、
前記吐出電極を待機位置と該待機位置よりも前記対向電極に近い飛翔位置との間で動かすように構成された前記吐出電極の駆動装置と、
液体を吐出させるために前記吐出電極と前記対向電極との間に所定電圧を加えて前記吐出電極と前記対向電極との間に電位差を発生させる電源装置と
を備え、
前記吐出電極が前記待機位置にあるときは前記吐出電極の前記先端は液体の内部にあり、
前記駆動装置は、液体の吐出の度に、前記吐出電極を、前記待機位置から前記飛翔位置へ動かすことを特徴とする液体吐出装置。
【請求項２】
前記駆動装置は、液体の吐出の度に、前記吐出電極を、前記待機位置から前記飛翔位置へ動かした後、前記待機位置へ向けて動かすことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
【請求項３】
前記吐出電極が前記飛翔位置にあるときは前記吐出電極の前記先端は液体の外部にあることを特徴とする請求項１または２に記載の液体吐出装置。
【請求項４】
前記吐出電極が前記待機位置から前記飛翔位置へ動かされるとき、前記吐出電極の前記先端に液体が付着するように、前記吐出電極は、所定の撥水性を有する部材または材料で覆われていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の液体吐出装置。
【請求項５】
前記駆動装置は、前記吐出電極を、前記待機位置と、該待機位置よりも前記対向電極に近い複数の飛翔位置のうちから選択された１つの飛翔位置との間で動かすことができ、
前記複数の飛翔位置は、前記対向電極に対する距離が異なることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の液体吐出装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の液体吐出装置を備えたことを特徴とする記録装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１１−１３１４９０（Ｐ２０１１−１３１４９０Ａ）
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２９２８１２（Ｐ２００９−２９２８１２）
【出願日】平成２１年１２月２４日（２００９．１２．２４）
【出願人】（０００２０８７４３）キヤノンファインテック株式会社 (1,218)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２４日（２００９．１２．２４）
【出願人】（０００２０８７４３）キヤノンファインテック株式会社 (1,218)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]