液体噴射装置
【課題】フラッシング動作において、ノズルから噴射される液体を所定の部材に着弾させ、装置内の他の部材に液体が付着することを防止できる液体噴射装置を提供する。
【解決手段】ノズル３０が形成されたノズル形成面、および、圧力発生手段１７の駆動によりノズル３０から着弾対象６に向けて液体を噴射させる液体噴射ヘッド２と、液体噴射ヘッド２のノズル形成面に対して着弾可能距離を空けて配置された着弾対象６を支持する支持手段５と、噴射領域から外れた位置に配設された液滴捕集手段１３と、を備えた液体噴射装置であって、液滴捕集手段１３は、フラッシング動作を行う際に当該液体が着弾する着弾面を有し、該着弾面とフラッシング動作を行う際の液体噴射ヘッド２のノズル形成面との距離を着弾可能距離よりも小さくすると共に、少なくともフラッシング動作においてノズル形成面と着弾面との電圧を揃えた。
【解決手段】ノズル３０が形成されたノズル形成面、および、圧力発生手段１７の駆動によりノズル３０から着弾対象６に向けて液体を噴射させる液体噴射ヘッド２と、液体噴射ヘッド２のノズル形成面に対して着弾可能距離を空けて配置された着弾対象６を支持する支持手段５と、噴射領域から外れた位置に配設された液滴捕集手段１３と、を備えた液体噴射装置であって、液滴捕集手段１３は、フラッシング動作を行う際に当該液体が着弾する着弾面を有し、該着弾面とフラッシング動作を行う際の液体噴射ヘッド２のノズル形成面との距離を着弾可能距離よりも小さくすると共に、少なくともフラッシング動作においてノズル形成面と着弾面との電圧を揃えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット式記録装置などの液体噴射装置に関し、特に、圧力発生手段の駆動により圧力室内の液体をノズルから噴射する液体噴射装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射装置は液体噴射ヘッドを備え、この噴射ヘッドから各種の液体を噴射する装置である。この液体噴射装置としては、例えば、インクジェット式プリンターやインクジェット式プロッター等の画像記録装置があるが、最近ではごく少量の液体を所定位置に正確に着弾させることができるという特長を生かして各種の製造装置にも応用されている。例えば、液晶ディスプレイ等のカラーフィルタを製造するディスプレイ製造装置，有機ＥＬ（Electro
Luminescence）ディスプレイや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，バイオチップ（生物化学素子）を製造するチップ製造装置に応用されている。そして、画像記録装置用の記録ヘッドでは液状のインクを噴射し、ディスプレイ製造装置用の色材噴射ヘッドではＲ（Red）・Ｇ（Green）・Ｂ（Blue）の各色材の溶液を噴射する。また、電極形成装置用の電極材噴射ヘッドでは液状の電極材料を噴射し、チップ製造装置用の生体有機物噴射ヘッドでは生体有機物の溶液を噴射する。
【０００３】
上記のプリンター等で使用される記録ヘッドでは、近年、画像向上等の要求に応えるため、ノズルから噴射されるインクの液量を小さくする傾向がある。このような微量の液滴を記録媒体に対して確実に着弾させるために、液滴の初速が比較的高く設定される。これにより、ノズルから噴射された液滴は、飛翔中に引き伸ばされて、先頭のメイン液滴（主液滴）と、それよりも後に発生する微小な第１のサテライト液滴と、それよりも更に微小な第２のサテライト液滴に分離する。この第２のサテライト液滴の一部又は全部は、空気の粘性抵抗により速度が急激に低下し、記録媒体に到達することなくミスト化してしまうことがある。ミスト化した第２のサテライト液滴（ミスト）は、装置内を汚染し、記録ヘッドや電気回路等への付着によって動作不良を発生させたりする問題があった。このような問題は、特に、記録媒体から外れた位置にあるフラッシングボックス（インク受け部）に液滴を噴射するフラッシング動作時において、顕著に発生する。すなわち、フラッシング動作は、記録ヘッド内の増粘した液体や気泡を強制的に排出させることを目的として、記録動作とは別にフラッシングボックスにインクを噴射する処理であり、このフラッシング動作では、液滴の初速が通常の記録動作よりも高くなるように設定されている。このため、ノズルから噴射された液体がより引き伸ばされ、ミストを発生し易くなる。また、液体の増粘が進んでいる場合は、ノズルから噴射された液体が更に引き伸ばされ、よりミストを発生し易くなる。
【０００４】
このような不具合を防止すべく、記録ヘッドの高さ位置を変更できるように構成すると共に、フラッシング動作時における記録ヘッド（ノズル）とフラッシングボックスとの距離が、記録動作時における記録ヘッド（ノズル）と記録媒体との距離よりも小さくなるように制御し、フラッシング動作の際に発生するミストの飛散を抑制しようとする試みがなされている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１１１９３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、図８（ａ）の模式図に示すように、フラッシングボックス８０は、一般的には帯電列において負極性（マイナス）に帯電し易い素材（例えば、ＰＵ（ポリウレタン）、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニール）、ＰＴＦＥ(ポリテトラフルオロエチレン)、ＰＥＴ(ポリエチレンテレフタラート)等）が用いられるため、記録媒体の搬送等に伴って発生した気流（空気）との摩擦によりマイナスに帯電し易い。マイナスに帯電したフラッシングボックス８０は、ノズル８１が形成されたノズルプレート８２との間に電界を形成する。この状態でノズル８１からインクが噴射されると、インクがフラッシングボックス８０に向けて伸びる過程で、マイナスに帯電したフラッシングボックス８０からの静電誘導により、フラッシングボックス８０に近い側の先頭部分（メイン液滴Ｍｄとなる部分）にプラスの電荷が誘導される。一方、これとは反対のノズル８１に近い側の後端部分にはマイナスの電荷が誘導される。そして、図８（ｂ）に示すように、ノズル８１から噴射されたインクが、例えばメイン液滴Ｍｄと、第１のサテライト液滴Ｓｄ１と、第２のサテライト液滴（ミスト）Ｓｄ２とに分離した場合、メイン液滴Ｍｄはプラスに帯電し、第２のサテライト液滴Ｓｄ２はマイナスに帯電し、第１のサテライト液滴Ｓｄ１は略無帯電となる。この場合、メイン液滴Ｍｄと第１のサテライト液滴Ｓｄ１がフラッシングボックス８０に着弾したとしても、第２のサテライト液滴Ｓｄ２は、マイナスに帯電したフラッシングボックス８０に反発し、その一部がフラッシングボックス８０に着弾せずにミスト化して漂ってしまう。そして、浮遊するミストは気流等により運ばれ、プリンター内の構成部品に付着し、プリンターの内部を汚染する可能性がある。
【０００７】
そして、前記した電界の強さは、フラッシングボックス８０の上面（ノズルプレート８２に対向する側の面）とノズルプレート８２（ノズル形成面）との距離に反比例するため、特許文献１に記載の液体噴射装置のように、この距離を小さくすると、形成される電界が強まり、静電誘導による第２のサテライト液滴Ｓｄ２の帯電が一層強まることになる。これにより、第２のサテライト液滴Ｓｄ２はフラッシングボックス８０に、より強く反発し、ミスト化する第２のサテライト液滴Ｓｄ２が増えることになる。その結果、逆に、プリンター内の汚染を悪化させるおそれがあった。
【０００８】
以上のような現象は、圧電振動子には限られず、発熱素子等の、駆動電圧の印加により作動する他の圧力発生手段でも同様に生じる。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、フラッシング動作において、ノズルから噴射される液体を所定の部材に着弾させ、装置内の他の部材に液体が付着することを防止できる液体噴射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の液体噴射装置は、上記目的を達成するために提案されたものであり、液体を噴射するノズルが形成されたノズル形成面、および、圧力室内の液体に圧力変動を生じさせる圧力発生手段を有し、当該圧力発生手段の駆動により前記ノズルから着弾対象に向けて液体を噴射させる液体噴射ヘッドと、
噴射動作を行う際の前記液体噴射ヘッドのノズル形成面に対して着弾可能距離を空けて配置された前記着弾対象を支持する支持手段と、
前記液体噴射ヘッドから前記着弾対象に対して液体が噴射される前記支持手段における噴射領域から外れた位置に配設された液滴捕集手段と、
を備えた液体噴射装置であって、
前記液滴捕集手段は、前記液体噴射ヘッドから該液滴捕集手段に対して液体を噴射するフラッシング動作を行う際に当該液体が着弾する着弾面を有し、
該着弾面とフラッシング動作を行う際の前記液体噴射ヘッドのノズル形成面との距離を前記着弾可能距離よりも小さくすると共に、少なくともフラッシング動作において前記ノズル形成面と前記着弾面との電圧を揃えたことを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、液体噴射ヘッドのノズル形成面と液滴捕集手段の着弾面との間に電界を形成させないため、第２のサテライト液滴が静電誘導により帯電することを防止できる。加えて、着弾面とノズル形成面との距離を着弾可能距離よりも小さくすることで、第２のサテライト液滴が失速する前に、これらを液滴捕集手段に着弾させることができるため、ミストの発生を抑制できる。さらに、第２のサテライト液滴の飛翔時間が短くなるため、レナード効果によるプラスの帯電を抑制することが出来る。これにより、ミストが装置内の他の構成部品（例えば、モーター、駆動ベルト、リニアスケールなどマイナスに帯電し易い部品）に付着することが低減される。その結果、ミストの付着による故障が抑制され、液体噴射装置の耐久性および信頼性が向上する。なお、着弾可能距離とは、電界等の影響を受けない状態において、ノズルから噴射した液滴のうち、少なくともメイン液滴が確実に着弾対象に着弾できる距離をいう。
【００１２】
上記構成において、前記ノズル形成面および着弾面に電圧を印加する電圧印加手段を備え、当該ノズル形成面および着弾面に負極性の電圧を印加することが望ましい。
【００１３】
この構成によれば、液体噴射装置内の他の構成部品等からノズル形成面および着弾面に向けて電界が形成されるため、レナード効果によりプラスに帯電した第２のサテライト液滴をノズル形成面および着弾面に着弾させることができ、ミストの発生をより確実に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】プリンターの構成を説明する斜視図である。
【図２】記録ヘッドの要部断面図である。
【図３】圧電振動子の構成を説明する断面図である。
【図４】フラッシングボックスの構成を説明する要部断面図である。
【図５】第２の実施形態におけるラッシングボックスの構成を説明する要部断面図である。
【図６】第３の実施形態におけるラッシングボックスの構成を説明する要部断面図である。
【図７】第４の実施形態におけるラッシングボックスの構成を説明する要部断面図である。
【図８】フラッシングボックスが帯電した構成においてノズルから噴射されたインクが帯電する様子を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下に述べる実施の形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。また、以下においては、本発明の液体噴射装置として、インクジェット式記録装置１（以下、プリンター）を例に挙げて説明する。
【００１６】
図１はプリンター１の構成を示す斜視図である。このプリンター１は、液体噴射ヘッドの一種である記録ヘッド２が取り付けられると共に、液体供給源の一種であるインクカートリッジ３が着脱可能に取り付けられるキャリッジ４と、記録動作時の記録ヘッド２の下方に配設されたプラテン５（本発明における支持手段に相当）と、フラッシング動作時の記録ヘッド２の下方に配設されたフラッシングボックス１３（本発明における液滴捕集手段に相当）と、キャリッジ４を記録紙６（記録媒体および着弾対象の一種）の紙幅方向、即ち、主走査方向に往復移動させるキャリッジ移動機構７と、主走査方向に直交する副走査方向に記録紙６を搬送する搬送機構８と、を備えている。
【００１７】
キャリッジ４は、主走査方向に架設されたガイドロッド９に軸支された状態で取り付けられており、キャリッジ移動機構７の作動により、ガイドロッド９に沿って主走査方向に移動するように構成されている。キャリッジ４の主走査方向の位置は、リニアエンコーダー１０によって検出され、その検出信号、即ち、エンコーダーパルス（位置情報の一種）がプリンター１の各部の制御を行うためのプリンターコントローラー（図示せず）に送信される。リニアエンコーダー１０は位置情報出力手段の一種であり、記録ヘッド２の走査位置に応じたエンコーダーパルスＥＰを、主走査方向における位置情報として出力する。
【００１８】
キャリッジ４の移動範囲内における記録領域よりも外側の端部領域には、キャリッジ４の走査の基点となるホームポジションが設定されている。本実施形態におけるホームポジションには、記録ヘッド２のノズル形成面Ｓｎ（ノズルプレート２４：図２、図４参照）を封止するキャッピング部材１１と、ノズル形成面Ｓｎを払拭するためのワイパー部材１２とが配置されている。そして、プリンター１は、このホームポジションから反対側の端部へ向けてキャリッジ４が移動する往動時と、反対側の端部からホームポジション側にキャリッジ４が戻る復動時との双方向で記録紙６上に文字や画像等を記録する所謂双方向記録が可能に構成されている。
【００１９】
キャリッジ４に取り付けられる記録ヘッド２は、キャリッジ４の移動により記録紙６の上方およびフラッシングボックス１３の上方を移動し、記録紙６に向けてインクを噴射する記録動作、およびフラッシングボックス１３に向けてインクを噴射するフラッシング動作を行う。この記録ヘッド２は、図２に示すように、ケース１６と、このケース１６内に収納される振動子ユニット１７と、ケース１６の底面（先端面）に接合される流路ユニット１８と、カバー部材４５等を備えている。上記のケース１６は、例えば、エポキシ系樹脂により作製され、その内部には振動子ユニット１７を収納するための収納空部１９が形成されている。振動子ユニット１７は、圧力発生手段の一種として機能する圧電振動子２０と、この圧電振動子２０が接合される固定板２１と、圧電振動子２０に駆動信号を供給するフレキシブルケーブル２２とを備えている。
【００２０】
図３は、振動子ユニット１７の構成を説明する素子長手方向の断面図である。同図に示すように、この圧電振動子２０は、共通内部電極３９と個別内部電極４０とで、圧電体４１を挟んで交互に積層して形成された積層型の圧電振動子２０である。ここで、共通内部電極３９は、全ての圧電振動子２０に共通な電極であり、接地電位に設定される。また、個別内部電極４０は、印加される駆動信号の噴射駆動パルスＤＰに応じて電位が変動する電極である。そして、本実施形態では、圧電振動子２０における振動子先端から振動子長手方向（積層方向とは直交する方向）の半分程度まで若しくは３分の２程度までの部分が自由端部２０ａとなっている。また、圧電振動子２０における残りの部分、即ち、自由端部２０ａの基端から振動子基端までの部分が基端部２０ｂとなっている。
【００２１】
自由端部２０ａには、共通内部電極３９と個別内部電極４０とが重なり合った活性領域（オーバーラップ部分）Ａが形成されている。これらの内部電極に電位差を与えると、活性領域Ａの圧電体４１が作動して変形し、自由端部２０ａが振動子長手方向に変位して伸縮する。そして、共通内部電極３９の基端は、圧電振動子２０の基端面部で共通外部電極４２に導通している。一方、個別内部電極４０の先端は、圧電振動子２０の先端面部で個別外部電極４３に導通している。なお、共通内部電極３９の先端は圧電振動子２０の先端面部よりも少し手前（基端面側）に位置しており、個別内部電極４０の基端は自由端部２０ａと基端部２０ｂの境界に位置している。
【００２２】
個別外部電極４３は、圧電振動子２０の先端面部と、圧電振動子２０における積層方向の一側面である配線接続面（図３における上側の面）とに一連に形成された電極であり、配線部材としてのフレキシブルケーブル２２の配線パターンと各個別内部電極４０とを導通する。そして、この個別外部電極４３の配線接続面側の部分は、基端部２０ｂ上から先端側に向けて連続的に形成されている。共通外部電極４２は、圧電振動子２０の基端面部と、上記の配線接続面と、圧電振動子２０における積層方向の他側面である固定板取付面（図３における下側の面）とに一連に形成された電極であり、フレキシブルケーブル２２の配線パターンと各共通内部電極３９との間を導通する。そして、この共通外部電極４２における配線接続面側の部分は個別外部電極４３の端部よりも少し手前から基端面部側に向けて連続的に形成されており、固定部取付面側の部分は振動子の先端面部よりも少し手前の位置から基端側に向けて連続的に形成されている。
【００２３】
上記の基端部２０ｂは、活性領域Ａの圧電体４１の作動時においても伸縮しない非作動部である。この基端部２０ｂの配線接続面側にはフレキシブルケーブル２２が配置されており、基端部２０ｂ上で個別外部電極４３及び共通外部電極４２とフレキシブルケーブル２２とが電気的に接続される。そして、このフレキシブルケーブル２２を通して駆動信号が各個別外部電極４３に印加される。
【００２４】
流路ユニット１８は、流路形成基板２３の一方の面にノズルプレート２４を、流路形成基板２３の他方の面に振動板２５をそれぞれ接合して構成されている。この流路ユニット１８には、リザーバー２６（共通液室）と、インク供給口２７と、圧力室２８と、ノズル連通口２９と、ノズル３０とが設けられている。そして、インク供給口２７から圧力室２８及びノズル連通口２９を経てノズル３０に至る一連のインク流路が、各ノズル３０に対応して形成されている。
【００２５】
上記ノズルプレート２４は、ドット形成密度に対応したピッチ（例えば１８０ｄｐｉ）で複数のノズル３０が列状に穿設されたステンレス等の金属製の薄いプレートである。このノズルプレート２４には、ノズル３０を列設してノズル列（ノズル群）が複数設けられており、１つのノズル列は、例えば１８０個のノズル３０によって構成される。この、ズルプレート２４のノズル３０からインクが噴射される側の面が、本発明におけるノズル形成面Ｓｎに相当する。そして、図４に示すように、本実施形態のノズルプレート２４は、配線等によりフラッシングボックス１３と電気的に接続されると共に接地されている。これにより、ノズル形成面Ｓｎとフラッシングボックス１３のとの電圧（電位）が揃えられている。
【００２６】
上記振動板２５は、支持板３１の表面に弾性体膜３２を積層した二重構造である。本実施形態では、金属板の一種であるステンレス板を支持板３１とし、この支持板３１の表面に樹脂フィルムを弾性体膜３２としてラミネートした複合板材を用いて振動板２５を作製している。この振動板２５には、圧力室２８の容積を変化させるダイヤフラム部３３が設けられている。また、この振動板２５には、リザーバー２６の一部を封止するコンプライアンス部３４が設けられている。
【００２７】
上記のダイヤフラム部３３は、エッチング加工等によって支持板３１を部分的に除去することで作製される。即ち、このダイヤフラム部３３は、圧電振動子２０の自由端部２０ａの先端面が接合される島部３５と、この島部３５を囲む薄肉弾性部とからなる。上記のコンプライアンス部３４は、リザーバー２６の開口面に対向する領域の支持板３１を、ダイヤフラム部３３と同様にエッチング加工等によって除去することにより作製され、リザーバー２６に貯留された液体の圧力変動を吸収するダンパーとして機能する。
【００２８】
そして、上記の島部３５には圧電振動子２０の先端面が接合されているので、この圧電振動子２０の自由端部２０ａを伸縮させることで圧力室２８の容積を変動させることができる。この容積変動に伴って圧力室２８内のインクに圧力変動が生じる。そして、記録ヘッド２は、この圧力変動を利用してノズル３０からインク滴を噴射させるようになっている。
【００２９】
カバー部材４５は、流路ユニット１８の側面やヘッドケース１６の側面を保護する部材であり、ステンレス鋼等の導電性を有する板材から作製されている。本実施形態におけるカバー部材４５の一部は、ノズルプレート２４のノズル３０を露出させた状態でノズル形成面Ｓｎの周縁部に当接すると共に、当該ノズルプレート２４に対して電気的に導通している。
【００３０】
プラテン５は、図１、図４に示すように、記録動作を行う際の記録ヘッド２のノズル形成面Ｓｎに対して空間を空けて配置されている。本実施形態では、主走査方向に長尺な板状に形成され、その表面には長手方向に沿って所定の間隔で複数の支持突起部５ａが突設されている。各支持突起部５ａはプラテン面よりも上方（記録動作時における記録ヘッド２側）へ突出している。各支持突起部５ａの上面は、記録紙６を支える当接面となり、記録紙６の背面（インク滴が着弾する記録面とは反対側の面）を部分的に支える。この支持突起部５ａの上面からノズル形成面Ｓｎまでの距離は、プリンター１が記録対象とする記録紙６のうち最も薄い記録紙６を支持することを想定し、当該記録紙６の表面（インク滴が着弾する記録面）からノズル形成面Ｓｎまでの距離ＰＧが着弾可能距離になるように構成されている。ここで、着弾可能距離とは、電界等の影響を受けない状態において、ノズル３０から噴射したインク滴のうち、少なくともメイン液滴が確実に着弾対象に着弾できる距離をいう。例えば、記録紙６の厚さが約０．１ｍｍ、着弾可能距離が約１．５〜１．７ｍｍの場合、支持突起部５ａの上面からノズル形成面Ｓｎまでの距離は、約１．６〜１．８ｍｍに設定される。
【００３１】
また、プラテン５の表面であって、各支持突起部５ａから外れた部分には、インク吸収部５ｂが配設されている。このインク吸収部５ｂは、例えば、フェルトやウレタンスポンジ等で作製された吸液性を有する多孔質部材から成り、着弾位置がずれて記録紙６に着弾しなかったインク滴等を着弾、吸収する。
【００３２】
このプラテン５の主走査方向の端部には、フラッシング動作の際に記録ヘッド２から噴射されたインク滴を捕集するフラッシングボックス１３が配置されている。詳しくは、プラテン５における記録紙６に対してインク滴が噴射される領域（インク噴射領域）から外れた領域、より詳しくは、インク噴射領域よりも主走査方向の外側に外れた領域であって、プリンター１が対応可能な最大サイズの記録紙６がプラテン５上に配置されたときの当該記録紙６の幅方向端部（最大記録紙幅）よりも外側となる位置にフラッシングボックス１３が配置されている。なお、フラッシングボックス１３は、プラテン５の主走査方向両側に設けることが望ましいが、少なくとも一方に設けられていればよい。また、図４に示すように、本実施形態におけるフラッシングボックス１３は、金属等の導電性材料により、上方（記録ヘッド２側）に開口した箱体状に形成され、その内部には、例えば、絶縁性のウレタンスポンジ等で作製されたインク吸収材１４が装填されている。このインク吸収材１４の上面が、フラッシング動作を行う際にインク滴が着弾する着弾面Ｓａに相当する。そして、フラッシングボックス１３は、着弾面Ｓａとフラッシング動作を行う際の記録ヘッド２のノズル形成面Ｓｎとの距離ｄが、前記した記録紙６の表面からノズル形成面Ｓｎまでの距離ＰＧ（すなわち、着弾可能距離）よりも小さくなるように、支持台（例えば、フラッシングボックス１３の下方まで延設されたプラテン５本体）の上に設置されている。また、上記したように、ノズルプレート２４とフラッシングボックス１３とが接地電位に揃えられているため、ノズル形成面Ｓｎと着弾面Ｓａとが接地電位に揃えられる。
【００３３】
次に、フラッシング動作、および、これに伴い発生するミストの捕集について説明する。フラッシング動作は、記録動作（印刷処理）中において一定期間毎あるいは記録ヘッドの走査単位である所定回数のパス毎に、当該記録動作を中断して実施され、増粘したインクやインク内に混入した気泡等を排出するために、記録ヘッド２のノズル３０からフラッシングボックス１３のインク吸収材１４（着弾面Ｓａ）に向けてインク滴を噴射する。
【００３４】
フラッシング動作によってノズル３０から噴射されたインクは、飛翔中に引き伸ばされて、先頭のメイン液滴Ｍｄ（主液滴）と、それよりも後に発生する微小な第１のサテライト液滴Ｓｄ１と、それよりも更に微小な第２のサテライト液滴Ｓｄ２に分離する（図４参照）。本実施形態では、ノズル形成面Ｓｎと着弾面Ｓａとの電位が揃えられているため、ノズル形成面Ｓｎのうち少なくともノズル３０周縁とそれに対向する着弾面Ｓａとの間に電界が形成されず、これらのインク滴Ｍｄ、Ｓｄ１、Ｓｄ２が静電誘導によって帯電することは無い。また、本実施形態では、着弾面Ｓａとノズル形成面Ｓｎとの距離ｄを着弾可能距離よりも小さくなるように構成したため、メイン液滴Ｍｄおよび第１のサテライト液滴Ｓｄ１は、インク吸収材１４に着弾しやすくなる。一方、第２のサテライト液滴Ｓｄ２も、空気の粘性抵抗により速度が急激に低下したとしても、噴射されてから着弾するまでの距離を縮めたので、その一部又は全部をフラッシングボックス１３のインク吸収材１４に着弾させることができる。ところで、浮遊する液滴は、レナード効果により、すなわち、飛翔中における表層部分の蒸発や分裂によりプラスの帯電が強まることが知られている。しかしながら、本実施形態においては、噴射されてから着弾するまでの距離を縮めたので、インク滴Ｍｄ、Ｓｄ１、Ｓｄ２が浮遊する時間を短縮でき、レナード効果によるプラスの帯電を抑えられる。
【００３５】
このように、本実施形態では、ノズル形成面Ｓｎと着弾面Ｓａとを接地電位に揃え、これらの面の間に電界を形成させないため、第２のサテライト液滴Ｓｄ２が静電誘導により帯電することを防止できる。加えて、着弾面Ｓａとノズル形成面Ｓｎとの距離を着弾可能距離よりも小さくすることで、第２のサテライト液滴Ｓｄ２が失速する前に、これらをフラッシングボックス１３のインク吸収材１４に着弾させることができるため、ミストの発生を抑制できる。さらに、第２のサテライト液滴Ｓｄ２の飛翔時間が短くなるため、レナード効果によるプラスの帯電を抑制することが出来る。これにより、ミストがプリンター１内の他の構成部品（例えば、モーター、駆動ベルト、リニアスケールなどマイナスに帯電し易い部品）に付着することが低減される。その結果、ミストの付着による故障が抑制され、プリンター１の耐久性および信頼性が向上する。
【００３６】
ところで、フラッシングボックス１３の構成は、上記した実施形態に限定されるものではない。例えば、図５に示す、第２の実施形態のフラッシングボックス１３では、導電性のスポンジ等で作製された導電性インク吸収材４８がその内部に装填されている。この導電性インク吸収材４８が、配線等によりフラッシングボックス１３と電気的に接続されると共に接地されている。これにより、フラッシングボックス１３の材質によらず、導電性インク吸収材４８によって形成される着弾面Ｓａの電位を、確実にノズル形成面Ｓｎの電位に揃えることができる。なお、その他の構成は、上記第１の実施形態のプリンター１と同じであるため、その説明を省略する。
【００３７】
また、図６に示す、第３の実施形態のフラッシングボックス１３では、その内部の上層において着弾面Ｓａを形成する導電性インク吸収材４８と、これより下層において導電性インク吸収材４８の性質とは異なるインク吸収材１４′とが積層された状態で装填されている。そして、導電性インク吸収材４８が、配線等によりフラッシングボックス１３と電気的に接続されると共に接地されている。これにより、下層のインク吸収材１４′の材質に関係なく、着弾面Ｓａの電位を、確実にノズル形成面Ｓｎの電位に揃えることができる。例えば、インク吸収材１４′について、電気特性に関係なく、安価でインクの保持がし易い材料を選択することができる。なお、その他の構成は、上記第２の実施形態のプリンター１と同じであるため、その説明を省略する。
【００３８】
さらに、上記した各実施形態では、ノズル形成面Ｓｎと着弾面Ｓａとを接地電位に揃えたが、これには限られない。例えば、図７に示す、第４の実施形態のフラッシングボックス１３では、第１の実施形態と同様に、配線等によりノズルプレート２４と電気的に接続されているが、これらはマイナスの電圧を印加する電源４９（本発明における電圧印加手段に相当）に接続されている。そして、フラッシングボックス１３の内部に、絶縁性のインク吸収材１４が装填されている。これにより、フラッシング動作により最初のインク滴がインク吸収材１４に吸収されると、このインクを介してノズル形成面Ｓｎと着弾面Ｓａとの電位がマイナスの電位に揃えられる。その結果、第１の実施形態と同様に、ノズル形成面Ｓｎのうち少なくともノズル３０周縁とそれに対向する着弾面Ｓａとの間に電界が形成されない一方で、ノズル形成面Ｓｎの外周縁部および着弾面Ｓａの外周縁部に、プリンター１内の他の構成部品等から、これらノズル形成面Ｓｎおよび着弾面Ｓａに向けた電界が形成されることになる（図７における破線矢印参照）。なお、フラッシングボックス１３の内部に装填されるインク吸収材は、絶縁性のインク吸収材１４に限らず、導電性インク吸収材４８を用いて形成することもできる。導電性インク吸収材４８で形成した場合は、インク滴がインク吸収材１４に吸収されなくとも、フラッシングボックス１３を介してノズル形成面Ｓｎと着弾面Ｓａとの電位をマイナスの電位に揃えることができる。また、その他の構成は、上記第１の実施形態のプリンター１と同じであるため、その説明を省略する。
【００３９】
このように、ノズル形成面Ｓｎのうち少なくともノズル３０周縁とそれに対向する着弾面Ｓａとの間に電界が形成されないため、第２のサテライト液滴Ｓｄ２が静電誘導によって帯電することは無い。また、噴射されてから着弾するまでの距離を縮めたので、レナード効果によるプラスの帯電を抑制することは出来る。しかしながら、当該レナード効果による第２のサテライト液滴Ｓｄ２の帯電は、完全には防ぎ得ない。しかしながら、レナード効果により第２のサテライト液滴Ｓｄ２がプラスに帯電した場合においても、プリンター１内の他の構成部品等からノズル形成面Ｓｎおよび着弾面Ｓａに向けて電界が形成されるため、当該第２のサテライト液滴Ｓｄ２をノズル形成面Ｓｎまたは着弾面Ｓａに着弾させることができ、ミストの発生をより確実に抑制できる。なお、第２のサテライト液滴Ｓｄ２は、噴射時の慣性力および重力により下方（着弾面Ｓａ側）に移動し易く、また、下方に行くほどプラス電荷が強まるため、ノズル形成面Ｓｎよりも着弾面Ｓａに着弾し易く、フラッシングボックス１３のインク吸収材１４に捕集される。仮に、第２のサテライト液滴Ｓｄ２の一部がノズル形成面Ｓｎに付着したとしても、ワイパー部材１２により払拭される。
【００４０】
ところで、上記各実施形態において、フラッシングボックス１３または導電性インク吸収材４８とノズルプレート２４とは、配線等により電気的に接続されているが、これには限られない。これらが電気的に直接接続されていなくとも、それぞれ別個に接地または電源に接続し、ノズル形成面Ｓｎと着弾面Ｓａとの電位が揃えられるようにすることもできる。このように、構成すれば、フラッシング動作以外、例えば、記録動作時におけるノズル形成面Ｓｎおよび着弾面Ｓａに印加する電圧を制御し、それぞれ別個に任意の電圧を印加することができる。そして、少なくともフラッシング動作において、ノズル形成面Ｓｎおよび着弾面Ｓａとの電位が揃えられる構成にすればよい。
【００４１】
また、本発明は、圧力発生手段を用いて液体の噴射制御が可能な液体噴射装置であれば、プリンターに限らず、プロッター、ファクシミリ装置、コピー機等、各種のインクジェット式記録装置や、記録装置以外の液体噴射装置、例えば、ディスプレイ製造装置、電極製造装置、チップ製造装置等にも適用することができる。そして、ディスプレイ製造装置では、色材噴射ヘッドからＲ（Ｒｅｄ）・Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）・Ｂ（Ｂｌｕｅ）の各色材の溶液を噴射する。また、電極製造装置では、電極材噴射ヘッドから液状の電極材料を噴射する。チップ製造装置では、生体有機物噴射ヘッドから生体有機物の溶液を噴射する。
【符号の説明】
【００４２】
１…プリンター，２…記録ヘッド，５…プラテン，６…記録紙，１３…フラッシングボックス，１４…インク吸収材，２０…圧電振動子，２４…ノズルプレート，３０…ノズル，４８…導電性インク吸収材，４９…電源
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット式記録装置などの液体噴射装置に関し、特に、圧力発生手段の駆動により圧力室内の液体をノズルから噴射する液体噴射装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射装置は液体噴射ヘッドを備え、この噴射ヘッドから各種の液体を噴射する装置である。この液体噴射装置としては、例えば、インクジェット式プリンターやインクジェット式プロッター等の画像記録装置があるが、最近ではごく少量の液体を所定位置に正確に着弾させることができるという特長を生かして各種の製造装置にも応用されている。例えば、液晶ディスプレイ等のカラーフィルタを製造するディスプレイ製造装置，有機ＥＬ（Electro
Luminescence）ディスプレイや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，バイオチップ（生物化学素子）を製造するチップ製造装置に応用されている。そして、画像記録装置用の記録ヘッドでは液状のインクを噴射し、ディスプレイ製造装置用の色材噴射ヘッドではＲ（Red）・Ｇ（Green）・Ｂ（Blue）の各色材の溶液を噴射する。また、電極形成装置用の電極材噴射ヘッドでは液状の電極材料を噴射し、チップ製造装置用の生体有機物噴射ヘッドでは生体有機物の溶液を噴射する。
【０００３】
上記のプリンター等で使用される記録ヘッドでは、近年、画像向上等の要求に応えるため、ノズルから噴射されるインクの液量を小さくする傾向がある。このような微量の液滴を記録媒体に対して確実に着弾させるために、液滴の初速が比較的高く設定される。これにより、ノズルから噴射された液滴は、飛翔中に引き伸ばされて、先頭のメイン液滴（主液滴）と、それよりも後に発生する微小な第１のサテライト液滴と、それよりも更に微小な第２のサテライト液滴に分離する。この第２のサテライト液滴の一部又は全部は、空気の粘性抵抗により速度が急激に低下し、記録媒体に到達することなくミスト化してしまうことがある。ミスト化した第２のサテライト液滴（ミスト）は、装置内を汚染し、記録ヘッドや電気回路等への付着によって動作不良を発生させたりする問題があった。このような問題は、特に、記録媒体から外れた位置にあるフラッシングボックス（インク受け部）に液滴を噴射するフラッシング動作時において、顕著に発生する。すなわち、フラッシング動作は、記録ヘッド内の増粘した液体や気泡を強制的に排出させることを目的として、記録動作とは別にフラッシングボックスにインクを噴射する処理であり、このフラッシング動作では、液滴の初速が通常の記録動作よりも高くなるように設定されている。このため、ノズルから噴射された液体がより引き伸ばされ、ミストを発生し易くなる。また、液体の増粘が進んでいる場合は、ノズルから噴射された液体が更に引き伸ばされ、よりミストを発生し易くなる。
【０００４】
このような不具合を防止すべく、記録ヘッドの高さ位置を変更できるように構成すると共に、フラッシング動作時における記録ヘッド（ノズル）とフラッシングボックスとの距離が、記録動作時における記録ヘッド（ノズル）と記録媒体との距離よりも小さくなるように制御し、フラッシング動作の際に発生するミストの飛散を抑制しようとする試みがなされている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１１１９３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、図８（ａ）の模式図に示すように、フラッシングボックス８０は、一般的には帯電列において負極性（マイナス）に帯電し易い素材（例えば、ＰＵ（ポリウレタン）、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニール）、ＰＴＦＥ(ポリテトラフルオロエチレン)、ＰＥＴ(ポリエチレンテレフタラート)等）が用いられるため、記録媒体の搬送等に伴って発生した気流（空気）との摩擦によりマイナスに帯電し易い。マイナスに帯電したフラッシングボックス８０は、ノズル８１が形成されたノズルプレート８２との間に電界を形成する。この状態でノズル８１からインクが噴射されると、インクがフラッシングボックス８０に向けて伸びる過程で、マイナスに帯電したフラッシングボックス８０からの静電誘導により、フラッシングボックス８０に近い側の先頭部分（メイン液滴Ｍｄとなる部分）にプラスの電荷が誘導される。一方、これとは反対のノズル８１に近い側の後端部分にはマイナスの電荷が誘導される。そして、図８（ｂ）に示すように、ノズル８１から噴射されたインクが、例えばメイン液滴Ｍｄと、第１のサテライト液滴Ｓｄ１と、第２のサテライト液滴（ミスト）Ｓｄ２とに分離した場合、メイン液滴Ｍｄはプラスに帯電し、第２のサテライト液滴Ｓｄ２はマイナスに帯電し、第１のサテライト液滴Ｓｄ１は略無帯電となる。この場合、メイン液滴Ｍｄと第１のサテライト液滴Ｓｄ１がフラッシングボックス８０に着弾したとしても、第２のサテライト液滴Ｓｄ２は、マイナスに帯電したフラッシングボックス８０に反発し、その一部がフラッシングボックス８０に着弾せずにミスト化して漂ってしまう。そして、浮遊するミストは気流等により運ばれ、プリンター内の構成部品に付着し、プリンターの内部を汚染する可能性がある。
【０００７】
そして、前記した電界の強さは、フラッシングボックス８０の上面（ノズルプレート８２に対向する側の面）とノズルプレート８２（ノズル形成面）との距離に反比例するため、特許文献１に記載の液体噴射装置のように、この距離を小さくすると、形成される電界が強まり、静電誘導による第２のサテライト液滴Ｓｄ２の帯電が一層強まることになる。これにより、第２のサテライト液滴Ｓｄ２はフラッシングボックス８０に、より強く反発し、ミスト化する第２のサテライト液滴Ｓｄ２が増えることになる。その結果、逆に、プリンター内の汚染を悪化させるおそれがあった。
【０００８】
以上のような現象は、圧電振動子には限られず、発熱素子等の、駆動電圧の印加により作動する他の圧力発生手段でも同様に生じる。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、フラッシング動作において、ノズルから噴射される液体を所定の部材に着弾させ、装置内の他の部材に液体が付着することを防止できる液体噴射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の液体噴射装置は、上記目的を達成するために提案されたものであり、液体を噴射するノズルが形成されたノズル形成面、および、圧力室内の液体に圧力変動を生じさせる圧力発生手段を有し、当該圧力発生手段の駆動により前記ノズルから着弾対象に向けて液体を噴射させる液体噴射ヘッドと、
噴射動作を行う際の前記液体噴射ヘッドのノズル形成面に対して着弾可能距離を空けて配置された前記着弾対象を支持する支持手段と、
前記液体噴射ヘッドから前記着弾対象に対して液体が噴射される前記支持手段における噴射領域から外れた位置に配設された液滴捕集手段と、
を備えた液体噴射装置であって、
前記液滴捕集手段は、前記液体噴射ヘッドから該液滴捕集手段に対して液体を噴射するフラッシング動作を行う際に当該液体が着弾する着弾面を有し、
該着弾面とフラッシング動作を行う際の前記液体噴射ヘッドのノズル形成面との距離を前記着弾可能距離よりも小さくすると共に、少なくともフラッシング動作において前記ノズル形成面と前記着弾面との電圧を揃えたことを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、液体噴射ヘッドのノズル形成面と液滴捕集手段の着弾面との間に電界を形成させないため、第２のサテライト液滴が静電誘導により帯電することを防止できる。加えて、着弾面とノズル形成面との距離を着弾可能距離よりも小さくすることで、第２のサテライト液滴が失速する前に、これらを液滴捕集手段に着弾させることができるため、ミストの発生を抑制できる。さらに、第２のサテライト液滴の飛翔時間が短くなるため、レナード効果によるプラスの帯電を抑制することが出来る。これにより、ミストが装置内の他の構成部品（例えば、モーター、駆動ベルト、リニアスケールなどマイナスに帯電し易い部品）に付着することが低減される。その結果、ミストの付着による故障が抑制され、液体噴射装置の耐久性および信頼性が向上する。なお、着弾可能距離とは、電界等の影響を受けない状態において、ノズルから噴射した液滴のうち、少なくともメイン液滴が確実に着弾対象に着弾できる距離をいう。
【００１２】
上記構成において、前記ノズル形成面および着弾面に電圧を印加する電圧印加手段を備え、当該ノズル形成面および着弾面に負極性の電圧を印加することが望ましい。
【００１３】
この構成によれば、液体噴射装置内の他の構成部品等からノズル形成面および着弾面に向けて電界が形成されるため、レナード効果によりプラスに帯電した第２のサテライト液滴をノズル形成面および着弾面に着弾させることができ、ミストの発生をより確実に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】プリンターの構成を説明する斜視図である。
【図２】記録ヘッドの要部断面図である。
【図３】圧電振動子の構成を説明する断面図である。
【図４】フラッシングボックスの構成を説明する要部断面図である。
【図５】第２の実施形態におけるラッシングボックスの構成を説明する要部断面図である。
【図６】第３の実施形態におけるラッシングボックスの構成を説明する要部断面図である。
【図７】第４の実施形態におけるラッシングボックスの構成を説明する要部断面図である。
【図８】フラッシングボックスが帯電した構成においてノズルから噴射されたインクが帯電する様子を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下に述べる実施の形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。また、以下においては、本発明の液体噴射装置として、インクジェット式記録装置１（以下、プリンター）を例に挙げて説明する。
【００１６】
図１はプリンター１の構成を示す斜視図である。このプリンター１は、液体噴射ヘッドの一種である記録ヘッド２が取り付けられると共に、液体供給源の一種であるインクカートリッジ３が着脱可能に取り付けられるキャリッジ４と、記録動作時の記録ヘッド２の下方に配設されたプラテン５（本発明における支持手段に相当）と、フラッシング動作時の記録ヘッド２の下方に配設されたフラッシングボックス１３（本発明における液滴捕集手段に相当）と、キャリッジ４を記録紙６（記録媒体および着弾対象の一種）の紙幅方向、即ち、主走査方向に往復移動させるキャリッジ移動機構７と、主走査方向に直交する副走査方向に記録紙６を搬送する搬送機構８と、を備えている。
【００１７】
キャリッジ４は、主走査方向に架設されたガイドロッド９に軸支された状態で取り付けられており、キャリッジ移動機構７の作動により、ガイドロッド９に沿って主走査方向に移動するように構成されている。キャリッジ４の主走査方向の位置は、リニアエンコーダー１０によって検出され、その検出信号、即ち、エンコーダーパルス（位置情報の一種）がプリンター１の各部の制御を行うためのプリンターコントローラー（図示せず）に送信される。リニアエンコーダー１０は位置情報出力手段の一種であり、記録ヘッド２の走査位置に応じたエンコーダーパルスＥＰを、主走査方向における位置情報として出力する。
【００１８】
キャリッジ４の移動範囲内における記録領域よりも外側の端部領域には、キャリッジ４の走査の基点となるホームポジションが設定されている。本実施形態におけるホームポジションには、記録ヘッド２のノズル形成面Ｓｎ（ノズルプレート２４：図２、図４参照）を封止するキャッピング部材１１と、ノズル形成面Ｓｎを払拭するためのワイパー部材１２とが配置されている。そして、プリンター１は、このホームポジションから反対側の端部へ向けてキャリッジ４が移動する往動時と、反対側の端部からホームポジション側にキャリッジ４が戻る復動時との双方向で記録紙６上に文字や画像等を記録する所謂双方向記録が可能に構成されている。
【００１９】
キャリッジ４に取り付けられる記録ヘッド２は、キャリッジ４の移動により記録紙６の上方およびフラッシングボックス１３の上方を移動し、記録紙６に向けてインクを噴射する記録動作、およびフラッシングボックス１３に向けてインクを噴射するフラッシング動作を行う。この記録ヘッド２は、図２に示すように、ケース１６と、このケース１６内に収納される振動子ユニット１７と、ケース１６の底面（先端面）に接合される流路ユニット１８と、カバー部材４５等を備えている。上記のケース１６は、例えば、エポキシ系樹脂により作製され、その内部には振動子ユニット１７を収納するための収納空部１９が形成されている。振動子ユニット１７は、圧力発生手段の一種として機能する圧電振動子２０と、この圧電振動子２０が接合される固定板２１と、圧電振動子２０に駆動信号を供給するフレキシブルケーブル２２とを備えている。
【００２０】
図３は、振動子ユニット１７の構成を説明する素子長手方向の断面図である。同図に示すように、この圧電振動子２０は、共通内部電極３９と個別内部電極４０とで、圧電体４１を挟んで交互に積層して形成された積層型の圧電振動子２０である。ここで、共通内部電極３９は、全ての圧電振動子２０に共通な電極であり、接地電位に設定される。また、個別内部電極４０は、印加される駆動信号の噴射駆動パルスＤＰに応じて電位が変動する電極である。そして、本実施形態では、圧電振動子２０における振動子先端から振動子長手方向（積層方向とは直交する方向）の半分程度まで若しくは３分の２程度までの部分が自由端部２０ａとなっている。また、圧電振動子２０における残りの部分、即ち、自由端部２０ａの基端から振動子基端までの部分が基端部２０ｂとなっている。
【００２１】
自由端部２０ａには、共通内部電極３９と個別内部電極４０とが重なり合った活性領域（オーバーラップ部分）Ａが形成されている。これらの内部電極に電位差を与えると、活性領域Ａの圧電体４１が作動して変形し、自由端部２０ａが振動子長手方向に変位して伸縮する。そして、共通内部電極３９の基端は、圧電振動子２０の基端面部で共通外部電極４２に導通している。一方、個別内部電極４０の先端は、圧電振動子２０の先端面部で個別外部電極４３に導通している。なお、共通内部電極３９の先端は圧電振動子２０の先端面部よりも少し手前（基端面側）に位置しており、個別内部電極４０の基端は自由端部２０ａと基端部２０ｂの境界に位置している。
【００２２】
個別外部電極４３は、圧電振動子２０の先端面部と、圧電振動子２０における積層方向の一側面である配線接続面（図３における上側の面）とに一連に形成された電極であり、配線部材としてのフレキシブルケーブル２２の配線パターンと各個別内部電極４０とを導通する。そして、この個別外部電極４３の配線接続面側の部分は、基端部２０ｂ上から先端側に向けて連続的に形成されている。共通外部電極４２は、圧電振動子２０の基端面部と、上記の配線接続面と、圧電振動子２０における積層方向の他側面である固定板取付面（図３における下側の面）とに一連に形成された電極であり、フレキシブルケーブル２２の配線パターンと各共通内部電極３９との間を導通する。そして、この共通外部電極４２における配線接続面側の部分は個別外部電極４３の端部よりも少し手前から基端面部側に向けて連続的に形成されており、固定部取付面側の部分は振動子の先端面部よりも少し手前の位置から基端側に向けて連続的に形成されている。
【００２３】
上記の基端部２０ｂは、活性領域Ａの圧電体４１の作動時においても伸縮しない非作動部である。この基端部２０ｂの配線接続面側にはフレキシブルケーブル２２が配置されており、基端部２０ｂ上で個別外部電極４３及び共通外部電極４２とフレキシブルケーブル２２とが電気的に接続される。そして、このフレキシブルケーブル２２を通して駆動信号が各個別外部電極４３に印加される。
【００２４】
流路ユニット１８は、流路形成基板２３の一方の面にノズルプレート２４を、流路形成基板２３の他方の面に振動板２５をそれぞれ接合して構成されている。この流路ユニット１８には、リザーバー２６（共通液室）と、インク供給口２７と、圧力室２８と、ノズル連通口２９と、ノズル３０とが設けられている。そして、インク供給口２７から圧力室２８及びノズル連通口２９を経てノズル３０に至る一連のインク流路が、各ノズル３０に対応して形成されている。
【００２５】
上記ノズルプレート２４は、ドット形成密度に対応したピッチ（例えば１８０ｄｐｉ）で複数のノズル３０が列状に穿設されたステンレス等の金属製の薄いプレートである。このノズルプレート２４には、ノズル３０を列設してノズル列（ノズル群）が複数設けられており、１つのノズル列は、例えば１８０個のノズル３０によって構成される。この、ズルプレート２４のノズル３０からインクが噴射される側の面が、本発明におけるノズル形成面Ｓｎに相当する。そして、図４に示すように、本実施形態のノズルプレート２４は、配線等によりフラッシングボックス１３と電気的に接続されると共に接地されている。これにより、ノズル形成面Ｓｎとフラッシングボックス１３のとの電圧（電位）が揃えられている。
【００２６】
上記振動板２５は、支持板３１の表面に弾性体膜３２を積層した二重構造である。本実施形態では、金属板の一種であるステンレス板を支持板３１とし、この支持板３１の表面に樹脂フィルムを弾性体膜３２としてラミネートした複合板材を用いて振動板２５を作製している。この振動板２５には、圧力室２８の容積を変化させるダイヤフラム部３３が設けられている。また、この振動板２５には、リザーバー２６の一部を封止するコンプライアンス部３４が設けられている。
【００２７】
上記のダイヤフラム部３３は、エッチング加工等によって支持板３１を部分的に除去することで作製される。即ち、このダイヤフラム部３３は、圧電振動子２０の自由端部２０ａの先端面が接合される島部３５と、この島部３５を囲む薄肉弾性部とからなる。上記のコンプライアンス部３４は、リザーバー２６の開口面に対向する領域の支持板３１を、ダイヤフラム部３３と同様にエッチング加工等によって除去することにより作製され、リザーバー２６に貯留された液体の圧力変動を吸収するダンパーとして機能する。
【００２８】
そして、上記の島部３５には圧電振動子２０の先端面が接合されているので、この圧電振動子２０の自由端部２０ａを伸縮させることで圧力室２８の容積を変動させることができる。この容積変動に伴って圧力室２８内のインクに圧力変動が生じる。そして、記録ヘッド２は、この圧力変動を利用してノズル３０からインク滴を噴射させるようになっている。
【００２９】
カバー部材４５は、流路ユニット１８の側面やヘッドケース１６の側面を保護する部材であり、ステンレス鋼等の導電性を有する板材から作製されている。本実施形態におけるカバー部材４５の一部は、ノズルプレート２４のノズル３０を露出させた状態でノズル形成面Ｓｎの周縁部に当接すると共に、当該ノズルプレート２４に対して電気的に導通している。
【００３０】
プラテン５は、図１、図４に示すように、記録動作を行う際の記録ヘッド２のノズル形成面Ｓｎに対して空間を空けて配置されている。本実施形態では、主走査方向に長尺な板状に形成され、その表面には長手方向に沿って所定の間隔で複数の支持突起部５ａが突設されている。各支持突起部５ａはプラテン面よりも上方（記録動作時における記録ヘッド２側）へ突出している。各支持突起部５ａの上面は、記録紙６を支える当接面となり、記録紙６の背面（インク滴が着弾する記録面とは反対側の面）を部分的に支える。この支持突起部５ａの上面からノズル形成面Ｓｎまでの距離は、プリンター１が記録対象とする記録紙６のうち最も薄い記録紙６を支持することを想定し、当該記録紙６の表面（インク滴が着弾する記録面）からノズル形成面Ｓｎまでの距離ＰＧが着弾可能距離になるように構成されている。ここで、着弾可能距離とは、電界等の影響を受けない状態において、ノズル３０から噴射したインク滴のうち、少なくともメイン液滴が確実に着弾対象に着弾できる距離をいう。例えば、記録紙６の厚さが約０．１ｍｍ、着弾可能距離が約１．５〜１．７ｍｍの場合、支持突起部５ａの上面からノズル形成面Ｓｎまでの距離は、約１．６〜１．８ｍｍに設定される。
【００３１】
また、プラテン５の表面であって、各支持突起部５ａから外れた部分には、インク吸収部５ｂが配設されている。このインク吸収部５ｂは、例えば、フェルトやウレタンスポンジ等で作製された吸液性を有する多孔質部材から成り、着弾位置がずれて記録紙６に着弾しなかったインク滴等を着弾、吸収する。
【００３２】
このプラテン５の主走査方向の端部には、フラッシング動作の際に記録ヘッド２から噴射されたインク滴を捕集するフラッシングボックス１３が配置されている。詳しくは、プラテン５における記録紙６に対してインク滴が噴射される領域（インク噴射領域）から外れた領域、より詳しくは、インク噴射領域よりも主走査方向の外側に外れた領域であって、プリンター１が対応可能な最大サイズの記録紙６がプラテン５上に配置されたときの当該記録紙６の幅方向端部（最大記録紙幅）よりも外側となる位置にフラッシングボックス１３が配置されている。なお、フラッシングボックス１３は、プラテン５の主走査方向両側に設けることが望ましいが、少なくとも一方に設けられていればよい。また、図４に示すように、本実施形態におけるフラッシングボックス１３は、金属等の導電性材料により、上方（記録ヘッド２側）に開口した箱体状に形成され、その内部には、例えば、絶縁性のウレタンスポンジ等で作製されたインク吸収材１４が装填されている。このインク吸収材１４の上面が、フラッシング動作を行う際にインク滴が着弾する着弾面Ｓａに相当する。そして、フラッシングボックス１３は、着弾面Ｓａとフラッシング動作を行う際の記録ヘッド２のノズル形成面Ｓｎとの距離ｄが、前記した記録紙６の表面からノズル形成面Ｓｎまでの距離ＰＧ（すなわち、着弾可能距離）よりも小さくなるように、支持台（例えば、フラッシングボックス１３の下方まで延設されたプラテン５本体）の上に設置されている。また、上記したように、ノズルプレート２４とフラッシングボックス１３とが接地電位に揃えられているため、ノズル形成面Ｓｎと着弾面Ｓａとが接地電位に揃えられる。
【００３３】
次に、フラッシング動作、および、これに伴い発生するミストの捕集について説明する。フラッシング動作は、記録動作（印刷処理）中において一定期間毎あるいは記録ヘッドの走査単位である所定回数のパス毎に、当該記録動作を中断して実施され、増粘したインクやインク内に混入した気泡等を排出するために、記録ヘッド２のノズル３０からフラッシングボックス１３のインク吸収材１４（着弾面Ｓａ）に向けてインク滴を噴射する。
【００３４】
フラッシング動作によってノズル３０から噴射されたインクは、飛翔中に引き伸ばされて、先頭のメイン液滴Ｍｄ（主液滴）と、それよりも後に発生する微小な第１のサテライト液滴Ｓｄ１と、それよりも更に微小な第２のサテライト液滴Ｓｄ２に分離する（図４参照）。本実施形態では、ノズル形成面Ｓｎと着弾面Ｓａとの電位が揃えられているため、ノズル形成面Ｓｎのうち少なくともノズル３０周縁とそれに対向する着弾面Ｓａとの間に電界が形成されず、これらのインク滴Ｍｄ、Ｓｄ１、Ｓｄ２が静電誘導によって帯電することは無い。また、本実施形態では、着弾面Ｓａとノズル形成面Ｓｎとの距離ｄを着弾可能距離よりも小さくなるように構成したため、メイン液滴Ｍｄおよび第１のサテライト液滴Ｓｄ１は、インク吸収材１４に着弾しやすくなる。一方、第２のサテライト液滴Ｓｄ２も、空気の粘性抵抗により速度が急激に低下したとしても、噴射されてから着弾するまでの距離を縮めたので、その一部又は全部をフラッシングボックス１３のインク吸収材１４に着弾させることができる。ところで、浮遊する液滴は、レナード効果により、すなわち、飛翔中における表層部分の蒸発や分裂によりプラスの帯電が強まることが知られている。しかしながら、本実施形態においては、噴射されてから着弾するまでの距離を縮めたので、インク滴Ｍｄ、Ｓｄ１、Ｓｄ２が浮遊する時間を短縮でき、レナード効果によるプラスの帯電を抑えられる。
【００３５】
このように、本実施形態では、ノズル形成面Ｓｎと着弾面Ｓａとを接地電位に揃え、これらの面の間に電界を形成させないため、第２のサテライト液滴Ｓｄ２が静電誘導により帯電することを防止できる。加えて、着弾面Ｓａとノズル形成面Ｓｎとの距離を着弾可能距離よりも小さくすることで、第２のサテライト液滴Ｓｄ２が失速する前に、これらをフラッシングボックス１３のインク吸収材１４に着弾させることができるため、ミストの発生を抑制できる。さらに、第２のサテライト液滴Ｓｄ２の飛翔時間が短くなるため、レナード効果によるプラスの帯電を抑制することが出来る。これにより、ミストがプリンター１内の他の構成部品（例えば、モーター、駆動ベルト、リニアスケールなどマイナスに帯電し易い部品）に付着することが低減される。その結果、ミストの付着による故障が抑制され、プリンター１の耐久性および信頼性が向上する。
【００３６】
ところで、フラッシングボックス１３の構成は、上記した実施形態に限定されるものではない。例えば、図５に示す、第２の実施形態のフラッシングボックス１３では、導電性のスポンジ等で作製された導電性インク吸収材４８がその内部に装填されている。この導電性インク吸収材４８が、配線等によりフラッシングボックス１３と電気的に接続されると共に接地されている。これにより、フラッシングボックス１３の材質によらず、導電性インク吸収材４８によって形成される着弾面Ｓａの電位を、確実にノズル形成面Ｓｎの電位に揃えることができる。なお、その他の構成は、上記第１の実施形態のプリンター１と同じであるため、その説明を省略する。
【００３７】
また、図６に示す、第３の実施形態のフラッシングボックス１３では、その内部の上層において着弾面Ｓａを形成する導電性インク吸収材４８と、これより下層において導電性インク吸収材４８の性質とは異なるインク吸収材１４′とが積層された状態で装填されている。そして、導電性インク吸収材４８が、配線等によりフラッシングボックス１３と電気的に接続されると共に接地されている。これにより、下層のインク吸収材１４′の材質に関係なく、着弾面Ｓａの電位を、確実にノズル形成面Ｓｎの電位に揃えることができる。例えば、インク吸収材１４′について、電気特性に関係なく、安価でインクの保持がし易い材料を選択することができる。なお、その他の構成は、上記第２の実施形態のプリンター１と同じであるため、その説明を省略する。
【００３８】
さらに、上記した各実施形態では、ノズル形成面Ｓｎと着弾面Ｓａとを接地電位に揃えたが、これには限られない。例えば、図７に示す、第４の実施形態のフラッシングボックス１３では、第１の実施形態と同様に、配線等によりノズルプレート２４と電気的に接続されているが、これらはマイナスの電圧を印加する電源４９（本発明における電圧印加手段に相当）に接続されている。そして、フラッシングボックス１３の内部に、絶縁性のインク吸収材１４が装填されている。これにより、フラッシング動作により最初のインク滴がインク吸収材１４に吸収されると、このインクを介してノズル形成面Ｓｎと着弾面Ｓａとの電位がマイナスの電位に揃えられる。その結果、第１の実施形態と同様に、ノズル形成面Ｓｎのうち少なくともノズル３０周縁とそれに対向する着弾面Ｓａとの間に電界が形成されない一方で、ノズル形成面Ｓｎの外周縁部および着弾面Ｓａの外周縁部に、プリンター１内の他の構成部品等から、これらノズル形成面Ｓｎおよび着弾面Ｓａに向けた電界が形成されることになる（図７における破線矢印参照）。なお、フラッシングボックス１３の内部に装填されるインク吸収材は、絶縁性のインク吸収材１４に限らず、導電性インク吸収材４８を用いて形成することもできる。導電性インク吸収材４８で形成した場合は、インク滴がインク吸収材１４に吸収されなくとも、フラッシングボックス１３を介してノズル形成面Ｓｎと着弾面Ｓａとの電位をマイナスの電位に揃えることができる。また、その他の構成は、上記第１の実施形態のプリンター１と同じであるため、その説明を省略する。
【００３９】
このように、ノズル形成面Ｓｎのうち少なくともノズル３０周縁とそれに対向する着弾面Ｓａとの間に電界が形成されないため、第２のサテライト液滴Ｓｄ２が静電誘導によって帯電することは無い。また、噴射されてから着弾するまでの距離を縮めたので、レナード効果によるプラスの帯電を抑制することは出来る。しかしながら、当該レナード効果による第２のサテライト液滴Ｓｄ２の帯電は、完全には防ぎ得ない。しかしながら、レナード効果により第２のサテライト液滴Ｓｄ２がプラスに帯電した場合においても、プリンター１内の他の構成部品等からノズル形成面Ｓｎおよび着弾面Ｓａに向けて電界が形成されるため、当該第２のサテライト液滴Ｓｄ２をノズル形成面Ｓｎまたは着弾面Ｓａに着弾させることができ、ミストの発生をより確実に抑制できる。なお、第２のサテライト液滴Ｓｄ２は、噴射時の慣性力および重力により下方（着弾面Ｓａ側）に移動し易く、また、下方に行くほどプラス電荷が強まるため、ノズル形成面Ｓｎよりも着弾面Ｓａに着弾し易く、フラッシングボックス１３のインク吸収材１４に捕集される。仮に、第２のサテライト液滴Ｓｄ２の一部がノズル形成面Ｓｎに付着したとしても、ワイパー部材１２により払拭される。
【００４０】
ところで、上記各実施形態において、フラッシングボックス１３または導電性インク吸収材４８とノズルプレート２４とは、配線等により電気的に接続されているが、これには限られない。これらが電気的に直接接続されていなくとも、それぞれ別個に接地または電源に接続し、ノズル形成面Ｓｎと着弾面Ｓａとの電位が揃えられるようにすることもできる。このように、構成すれば、フラッシング動作以外、例えば、記録動作時におけるノズル形成面Ｓｎおよび着弾面Ｓａに印加する電圧を制御し、それぞれ別個に任意の電圧を印加することができる。そして、少なくともフラッシング動作において、ノズル形成面Ｓｎおよび着弾面Ｓａとの電位が揃えられる構成にすればよい。
【００４１】
また、本発明は、圧力発生手段を用いて液体の噴射制御が可能な液体噴射装置であれば、プリンターに限らず、プロッター、ファクシミリ装置、コピー機等、各種のインクジェット式記録装置や、記録装置以外の液体噴射装置、例えば、ディスプレイ製造装置、電極製造装置、チップ製造装置等にも適用することができる。そして、ディスプレイ製造装置では、色材噴射ヘッドからＲ（Ｒｅｄ）・Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）・Ｂ（Ｂｌｕｅ）の各色材の溶液を噴射する。また、電極製造装置では、電極材噴射ヘッドから液状の電極材料を噴射する。チップ製造装置では、生体有機物噴射ヘッドから生体有機物の溶液を噴射する。
【符号の説明】
【００４２】
１…プリンター，２…記録ヘッド，５…プラテン，６…記録紙，１３…フラッシングボックス，１４…インク吸収材，２０…圧電振動子，２４…ノズルプレート，３０…ノズル，４８…導電性インク吸収材，４９…電源
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を噴射するノズルが形成されたノズル形成面、および、圧力室内の液体に圧力変動を生じさせる圧力発生手段を有し、当該圧力発生手段の駆動により前記ノズルから着弾対象に向けて液体を噴射させる液体噴射ヘッドと、
噴射動作を行う際の前記液体噴射ヘッドのノズル形成面に対して着弾可能距離を空けて配置された前記着弾対象を支持する支持手段と、
前記液体噴射ヘッドから前記着弾対象に対して液体が噴射される前記支持手段における噴射領域から外れた位置に配設された液滴捕集手段と、
を備えた液体噴射装置であって、
前記液滴捕集手段は、前記液体噴射ヘッドから該液滴捕集手段に対して液体を噴射するフラッシング動作を行う際に当該液体が着弾する着弾面を有し、
該着弾面とフラッシング動作を行う際の前記液体噴射ヘッドのノズル形成面との距離を前記着弾可能距離よりも小さくすると共に、少なくともフラッシング動作において前記ノズル形成面と前記着弾面との電圧を揃えたことを特徴とする液体噴射装置。
【請求項２】
前記ノズル形成面および着弾面に電圧を印加する電圧印加手段を備え、当該ノズル形成面および着弾面に負極性の電圧を印加することを特徴とする請求項１に記載の液体噴射装置。
【請求項１】
液体を噴射するノズルが形成されたノズル形成面、および、圧力室内の液体に圧力変動を生じさせる圧力発生手段を有し、当該圧力発生手段の駆動により前記ノズルから着弾対象に向けて液体を噴射させる液体噴射ヘッドと、
噴射動作を行う際の前記液体噴射ヘッドのノズル形成面に対して着弾可能距離を空けて配置された前記着弾対象を支持する支持手段と、
前記液体噴射ヘッドから前記着弾対象に対して液体が噴射される前記支持手段における噴射領域から外れた位置に配設された液滴捕集手段と、
を備えた液体噴射装置であって、
前記液滴捕集手段は、前記液体噴射ヘッドから該液滴捕集手段に対して液体を噴射するフラッシング動作を行う際に当該液体が着弾する着弾面を有し、
該着弾面とフラッシング動作を行う際の前記液体噴射ヘッドのノズル形成面との距離を前記着弾可能距離よりも小さくすると共に、少なくともフラッシング動作において前記ノズル形成面と前記着弾面との電圧を揃えたことを特徴とする液体噴射装置。
【請求項２】
前記ノズル形成面および着弾面に電圧を印加する電圧印加手段を備え、当該ノズル形成面および着弾面に負極性の電圧を印加することを特徴とする請求項１に記載の液体噴射装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−２４５７１４（Ｐ２０１２−２４５７１４Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１９８５５（Ｐ２０１１−１１９８５５）
【出願日】平成２３年５月３０日（２０１１．５．３０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月３０日（２０１１．５．３０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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