JP2007055192A - 液滴吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 液滴吐出装置内で浮遊するインクミストを効率よく捕集する。
【解決手段】 液滴吐出ヘッドの吐出口面１０に近接する部分に被帯電部材１１が設けられ、ワイピング装置にワイパーと帯電部材が設けられている。ワイピング装置の帯電部材を液滴吐出ヘッドの被帯電部材１１に近接あるいは接触させることによって、被帯電部材１１を帯電させる。そして、液滴吐出時のサテライトが浮遊してなるインクミストを、静電気力を利用して吐出後の早い段階で被帯電部材１１に捕集する。
【選択図】図２

Description

本発明は、液滴吐出装置に関し、詳しくは、インク等の液滴を記録媒体に吐出して記録を行い、ワイピング装置を備えているインクジェット記録装置に関するものである。

今までに多くの記録装置が提案されてきているが、その中に、ドロップオンデマンド（Drop-on-demand）方式のインクジェット記録装置がある。インクジェット記録装置は、物理的な力、例えば、急激に熱せられることによるインクの膜沸騰現象に伴う発泡圧力を利用して、インク等の液滴を吐出し記録媒体に着弾させることによって記録を行うため、種々の記録媒体に記録可能である。また、インクの定着のために特別な処理を必要とせず、かつ高精細な画像が廉価に得られるという特徴を持っている。このような利点から、インクジェット記録装置は安価で簡易な記録装置の一つとして、コンピュータ周辺機器としてのプリンタ、複写機、ファクシミリ等の記録手段として用いられ、家庭及びオフィスにおける画像や文書の出力手段として広く普及している。

近年のインクジェット記録装置の記録の高速化および高精細化に伴い、吐出する液滴の微細化と吐出回数の増加が進んでいる。これに伴い、吐出された液滴の主滴に追随して発生する副滴（以下「サテライト」と言う）が、液滴吐出ヘッドを搭載したキャリッジの移動によって引き起こされる気流により装置内で浮遊してインクミストとなる。このインクミストが記録媒体や液滴吐出ヘッドや装置内の様々な部分に付着して汚れることにより、結果的に記録品位の低下や記録装置の動作不良などの問題を引き起こすことがある。

具体的には、記録品位の低下として、インクミストが記録媒体に直接付着することや、様々な部材に付着したインクミストが間接的に記録媒体を汚すことが挙げられる。また、インクミストが吐出口付近に付着することによる、液滴吐出の乱れも挙げることができる。一方、記録装置の動作不良としては、インクミストが、液滴吐出ヘッドを搭載して移動するキャリッジの位置を検知するためのエンコーダフィルムやセンサーの受光部に付着することで、キャリッジの位置を正確に検知できなくなることが挙げられる。

これらに対する対策として、インクミストが付着しやすい部材の除電作業（特許文献１参照）や、エンコーダの形状の改良などがなされ、ある程度の効果を上げている。また、インクミストを積極的に回収する方法として、ファンを用いて液滴吐出ヘッドと記録媒体との間に空気流を起こし、インクミストの滞留を防ぐことが考案されている（特許文献２参照）。
特開２００３−０５４０６９号公報 特開平０６−１６６１７３号公報

しかしながら、上述の方法はいずれも、実用上困難な点が多く、記録装置内へのインクミストの付着を低減する効果的な方法は見つかっていない。

本発明の目的は、上述した諸問題を引き起こすインクミストを効果的に回収しつつ微小液滴を吐出でき、高精細かつ高品位の記録が可能な液滴吐出装置を提供することにある。

本発明の特徴は、液滴を吐出する吐出口が設けられた吐出口面を有する液滴吐出ヘッドと、吐出口面に付着している液滴をワイパーでワイピングするワイピング装置とを有する液滴吐出装置において、液滴吐出ヘッドの、吐出口面の少なくとも一部、あるいは吐出口面に近接する部分が被帯電部材によって形成されており、ワイピング装置は帯電部材を含み、電圧が印加された帯電部材を被帯電部材に近接あるいは接触させることによって被帯電部材を帯電させるところにある。

本発明によると、吐出口面の少なくとも一部、あるいは吐出口面に近接する部分に位置する被帯電部材が帯電されることによって、静電気力を利用して、液滴吐出後の早い段階でインクミストを捕集することができる。

さらに、被帯電部材を帯電させる帯電部材とワイパーとを含むワイピング装置を用いることによって、被帯電部材に捕集されたインクミストを容易に除去することができる。帯電部材による被帯電部材の帯電動作と、ワイパーによる吐出口面および被帯電部材のワイピングとを繰り返すことによって、液滴吐出装置内に浮遊するインクミストを大幅に減少させることができる。

以下、本発明の具体的な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

［液滴吐出装置の構成の概略］
図１は、本発明の液滴吐出装置１の模式図である。この液滴吐出装置１の構成の概略について説明すると、インクの液滴を吐出可能な液滴吐出ヘッド９がキャリッジ３に搭載され、キャリッジ３は、装置フレーム１７に固定されているシャフト２に移動可能に取り付けられている。キャリッジ３の可動範囲の端部付近には、記録に関与しないホームポジション１５が設けられており、ホームポジション１５にワイピング装置４が配置されている。ワイピング装置４は、液滴吐出ヘッド９の、記録媒体に対向する面（フェイス面）をワイピングするワイパー５と、帯電部材６を有している。このワイピング装置４と液滴吐出ヘッド９の詳細な構成については後述する。液滴吐出装置１には、図示しない記録媒体をシャフト２と垂直な方向に搬送する搬送機構が設けられている。

次に、この液滴吐出装置１による記録方法について簡単に説明する。図示しない記録媒体が図示しない搬送機構によって記録媒体搬送方向１４に搬送され、液滴吐出ヘッド９と対向する位置に停止する。そこで、キャリッジ３が図示しない駆動手段に駆動されて、シャフト２に沿って主走査方向７（記録媒体搬送方向１４に垂直な方向）へ移動しながら、所定のタイミングで液滴吐出ヘッド９の吐出口面１０から液滴を記録媒体へ向けて吐出し、記録を行う。その後、記録媒体は記録媒体搬送方向１４に所定ピッチだけ搬送されて停止し、キャリッジ３が主走査方向７に移動しながら液滴吐出ヘッド９から液滴を記録媒体へ向けて吐出する。このように、記録媒体の記録媒体搬送方向１４への所定ピッチずつの間欠的な搬送と、キャリッジ３の主走査方向７への往復移動およびそれに同期した液滴吐出ヘッド９からの液滴吐出とが交互に繰り返されることによって、記録媒体への記録が行われる。なお、記録動作中以外は、キャリッジ３はホームポジション１５に位置し、適宜のタイミングで、ワイピング装置４が図示しない駆動手段に駆動されてワイプ方向８（記録媒体搬送方向１４と同じ方向）に移動する。そして、ワイパー５が吐出口面１０に付着した液滴をワイプするとともに、帯電部材６が電圧が印加された状態で、液滴吐出ヘッド９の、後述する被帯電部材１１を帯電させる。

［液滴吐出ヘッドおよびワイピング装置］
以下、本発明の主要部である液滴吐出ヘッド９とワイピング装置４の構成、特にミスト捕集機能について、種々の実施例を挙げて説明する。

（第１の実施例）
図２（ａ）は本発明の第１の実施例の液滴吐出ヘッド９の、記録媒体に対向する面（フェイス面）を示す正面図、図２（ｂ）はそのＡ−Ａ線断面図であり、図３（ａ）は本実施例のワイピング装置の平面図、図３（ｂ）はその側面図である。

図２に示す本実施例の液滴吐出ヘッド９は、フェイス面の一部に被帯電部材１１が設けられており、その被帯電部材１１が吐出口面１０と同一面内に位置している。具体的には、図示しない記録装置本体のプリント配線基板（ＰＷＢ：Printed Wiring Board）と発熱素子（ヒータ）を備えたヒータ基板とを電気的に接続するフレキシブルなプリント配線フィルム１６（ＴＡＢフィルム：Tape Automated Bonding film）が、液滴吐出ヘッド９のフェイス面に配置されている。ＴＡＢフィルム１６には開口部１６ａが設けられており、吐出口面１０は開口部１６ａを介して露出している。また、ＴＡＢフィルム１６に隣接して被帯電部材１１が設けられている。本実施例の被帯電部材１１の表面は、吐出口面１０と同一面内に位置している。なお、被帯電部材１１は、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、塩化ビニル、エポキシ樹脂などの導電性の低い材料からなることが好ましい。

図３に示す本実施例のワイピング装置４は、互いに分離して設けられているワイパー５と帯電部材６を有している。ワイパー５は弾性体からなり、液滴吐出ヘッド９の吐出口面１０に当接可能な位置に配置されている。帯電部材６は、スポンジやゴム等の弾性体、鉄やアルミニウムや導電性粒子分散樹脂等の導電層、または、ポリエステルやテフロン等からなる樹脂層などからなることが好ましい。帯電部材６は、電源１２に接続されており、液滴吐出ヘッド９の被帯電部材１１に当接可能な位置に配置されている。

液滴吐出ヘッド９がホームポジション１５に位置している時に、ワイピング装置４が、帯電部材６に電源１２から電圧が印加された状態でワイプ方向８に移動する。すると、ワイパー５が吐出口面１０をワイピングするとともに、帯電部材６が、被帯電部材１１に近接あるいは接触することによって被帯電部材１１を帯電させる。

液滴吐出装置の記録動作中には、吐出口から発生したサテライトが記録媒体に着弾せずに浮遊してミスト化するが、インクミストは液滴の分離時に発生した微小な電荷を有している。したがって、電荷を有するインクミストは、前記したように帯電させられている被帯電部材１１に静電気力によって吸着される。このようにして、本実施形態の液滴吐出装置によると、液滴吐出時に発生したインクミストを液滴吐出ヘッド９の吐出口面１０の近傍の被帯電部材１１によって吸着して捕集する。それによって、インクミストが装置内部を漂って直接または間接的に記録媒体に付着して汚すことや、インクミストが吐出口付近に付着して液滴吐出の乱れを生じることなどの従来の不具合を防止できる。このことは、キャリッジの位置検知を妨げて動作不良や動作停止を引き起こす原因となることも防止できる。

なお、液滴吐出ヘッド９がホームポジション１５に位置している時に、ワイピング装置４が、帯電部材６に電圧が印加されない状態でワイプ方向８に移動して、ワイパー５が吐出口面１０のみならず被帯電部材１１もワイピングしてもよい。この場合、吐出口面１０および被帯電部材１１に付着したインクをふき取ることができるような構成になる。そして、再び帯電部材６に電圧を印加してワイピング装置４を移動させると、被帯電部材１１を再び帯電させることができる。このシーケンスを繰り返すことで、記録装置内に浮遊するインクミストを大幅に低減することができる。

なお、本実施例では、被帯電部材１１の表面が吐出口面１０と同一面内に位置しており、段差が生じていないため、記録動作中に液滴吐出ヘッド９の一部が記録媒体に接触して記録不良を生じるおそれがない。

（第１の実施例の変形例）
次に第１の実施例の変形例について説明する。

図４，５に示す変形例では、ＴＡＢフィルム１６自体が被帯電部材になっている。そして、ワイピング装置４は、全幅にわたって延びるワイパー５と帯電部材６を有している。この変形例によると、液滴吐出ヘッド９の吐出口面１０の周囲が全て被帯電部材になっているので、ミスト捕集効果が大きくなる。

図６，７に示す変形例では、ＴＡＢフィルム１６を取り囲むように液滴吐出ヘッド９の外周部全体に被帯電部材１１が設けられている。ワイピング装置４は、図５に示す構成と同様に、全幅にわたって延びるワイパー５と帯電部材６を有している。この変形例によると、図２，３に示す構成に比べて被帯電部材１１の面積が大きくなっているので、ミスト捕集効果が大きくなる。

図８に示す変形例では、ワイピング装置４が、互いに分離したワイパー５と帯電部材６を有するのではなく、ワイパーと帯電部材が一体になっている単一のワイパー兼帯電部材１３を有している。ワイパーと帯電部材が一体になっているため、ワイピング装置４の構成が簡略化されるとともに、ワイピング動作および帯電動作が簡略化されるという利点がある。なお、この変形例では、図２，４，６のうちのいずれに示す形態の被帯電部材を有する液滴吐出ヘッド９も使用可能である。

（第２の実施例）
本発明の第２の実施例では、図９に示すように、液体吐出ヘッド９のフェイス面の一部に被帯電部材１１が設けられており、その被帯電部材１１が吐出口面１０に対して凸状になっている。また、図１０に示す本実施例のワイピング装置４は、図３に示す第１の実施例のワイピング装置と実質的に同じ構成である。本実施例によると、被帯電部材１１が凸形状であるため、キャリッジ３の移動により引き起こされる気流によって浮遊するインクミストが、この被帯電部材１１に接触する確率が高くなり、インクミスト捕集効果がより大きくなる。

（第２の実施例の変形例）
次に第２の実施例の変形例について説明する。

図１１，１２に示す変形例では、図４に示す構成と同様にＴＡＢフィルム１６自体が被帯電部材になっている。そして、ワイピング装置４は、図５に示す構成と同様に、全幅にわたって延びるワイパー５と帯電部材６を有している。この変形例によると、液滴吐出ヘッド９の吐出口面１０の周囲が全て被帯電部材になっているので、ミスト捕集効果が大きくなる。

図１３，１４に示す変形例では、図６に示す構成と同様に、ＴＡＢフィルム１６を取り囲むように液滴吐出ヘッド９の外周部全体に被帯電部材１１が設けられている。ワイピング装置４は、図７に示す構成と同様に、全幅にわたって延びるワイパー５と帯電部材６を有している。この変形例によると、図１１，１２に示す構成に比べて被帯電部材１１の面積が大きくなっているので、ミスト捕集効果が大きくなる。

図１５に示す変形例では、図８に示す構成と同様に、ワイピング装置４が、互いに分離したワイパー５と帯電部材６を有するのではなく、ワイパーと帯電部材が一体になっている単一のワイパー兼帯電部材１３を有している。ワイパーと帯電部材が一体になっているため、ワイピング装置４の構成が簡略化されるとともに、ワイピング動作および帯電動作が簡略化されるという利点がある。なお、この変形例では、図９，１１，１３のうちのいずれに示す形態の被帯電部材を有する液滴吐出ヘッド９も使用可能である。

（第３の実施例）
本発明の第３の実施例では、図１６に示すように、液体吐出ヘッド９のフェイス面の一部に被帯電部材１１が設けられており、その被帯電部材１１が吐出口面１０に対して凹状になっている。また、図１７に示す本実施例のワイピング装置４は、凹状の被帯電部材１１に対応する凸状の帯電部材６が設けられている。本実施例によると、被帯電部材１１が凹形状であるため、キャリッジ３の移動により引き起こされる気流を制御し、その気流を凹部（凹形状の被帯電部材１１）内へ引き込むことができる。その結果、被帯電部材１１の接触面積が大きくなるので、インクミスト捕集効果がより大きくなる。

（第３の実施例の変形例）
図１８に示す変形例では、図８，１５に示す構成と同様に、ワイピング装置４が、互いに分離したワイパー５と帯電部材６を有するのではなく、ワイパーと帯電部材が一体になっている単一のワイパー兼帯電部材１３を有している。そして、凹状の被帯電部材１１に対応する凸状部１３ａになっている。ワイパーと帯電部材が一体になっているため、ワイピング装置４の構成が簡略化されるとともに、ワイピング動作および帯電動作が簡略化されるという利点がある。なお、この変形例では、図１６に示す形態の被帯電部材を有する液滴吐出ヘッド９を使用可能である。

なお、以上説明した各実施例では、帯電部材が、吐出口面１０の近傍に、かつＴＡＢフィルム１６に隣接して、またはＴＡＢフィルム１６自体として設けられている。しかし、図示しないが、吐出口面１０自体の少なくとも一部を被帯電部材として構成することもできる。その場合、部品数削減に伴う効果が得られる。さらに、吐出口面１０自体の少なくとも一部に凹部または凸部を設け、その凹部または凸部を被帯電部材により構成することもできる。その場合、部品数削減が可能であるとともに、被帯電部材の接触面積が大きくなりインクミストの捕集効果が向上する。

本発明の液滴吐出装置の構成を概略的に示す模式図である。 （ａ）は本発明の第１の実施例の液滴吐出ヘッドのフェイス面を示す正面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ線断面図である。 （ａ）は本発明の第１の実施例のワイピング装置の平面図、（ｂ）はその側面図である。 （ａ）は本発明の第１の実施例の変形例の液滴吐出ヘッドのフェイス面を示す正面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ線断面図である。 （ａ）は本発明の第１の実施例の変形例のワイピング装置の平面図、（ｂ）はその側面図である。 （ａ）は本発明の第１の実施例の他の変形例の液滴吐出ヘッドのフェイス面を示す正面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ線断面図である。 （ａ）は本発明の第１の実施例の他の変形例のワイピング装置の平面図、（ｂ）はその側面図である。 （ａ）は本発明の第１の実施例のさらに他の変形例のワイピング装置の平面図、（ｂ）はその側面図である。 （ａ）は本発明の第２の実施例の液滴吐出ヘッドのフェイス面を示す正面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ線断面図である。 （ａ）は本発明の第２の実施例のワイピング装置の平面図、（ｂ）はその側面図である。 （ａ）は本発明の第２の実施例の変形例の液滴吐出ヘッドのフェイス面を示す正面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ線断面図である。 （ａ）は本発明の第２の実施例の変形例のワイピング装置の平面図、（ｂ）はその側面図である。 （ａ）は本発明の第２の実施例の他の変形例の液滴吐出ヘッドのフェイス面を示す正面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ線断面図である。 （ａ）は本発明の第２の実施例の他の変形例のワイピング装置の平面図、（ｂ）はその側面図である。 （ａ）は本発明の第２の実施例のさらに他の変形例のワイピング装置の平面図、（ｂ）はその側面図である。 （ａ）は本発明の第３の実施例の液滴吐出ヘッドのフェイス面を示す正面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ線断面図である。 （ａ）は本発明の第３の実施例のワイピング装置の平面図、（ｂ）はその側面図である。 （ａ）は本発明の第３の実施例の変形例のワイピング装置の平面図、（ｂ）はその側面図である。

符号の説明

１ 液滴吐出装置
４ ワイピング装置
５ ワイパー
６ 帯電部材
９ 液滴吐出ヘッド
１０ 吐出口面
１１ 被帯電部材
１３ ワイパー兼帯電部材

Claims (4)

1. 液滴を吐出する吐出口が設けられた吐出口面を有する液滴吐出ヘッドと、前記吐出口面に付着している液滴をワイパーでワイピングするワイピング装置とを有する液滴吐出装置において、
   前記液滴吐出ヘッドの、前記吐出口面の少なくとも一部、あるいは前記吐出口面に近接する部分が被帯電部材によって形成されており、
   前記ワイピング装置は帯電部材を含み、電圧が印加された前記帯電部材を前記被帯電部材に近接あるいは接触させることによって前記被帯電部材を帯電させることを特徴とする液滴吐出装置。
2. 前記液滴吐出ヘッドの前記吐出口面の少なくとも一部、あるいは前記吐出口面に近接する部分に凹凸部が設けられており、該凹凸部が被帯電部材によって形成されている、請求項１に記載の液滴吐出装置。
3. 前記ワイパーは、前記吐出口面に付着している液滴と前記被帯電部材に付着している液滴とをワイピング可能である、請求項１または２に記載の液滴吐出装置。
4. 前記ワイピング装置は、前記帯電部材に印加される電圧によって、前記吐出口面および前記被帯電部材に付着している液滴のワイピング動作と帯電動作とを切替可能である、請求項３に記載の液滴吐出装置。

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