JP4266620B2

JP4266620B2 - 液体噴射装置

Info

Publication number: JP4266620B2
Application number: JP2002342208A
Authority: JP
Inventors: 橋智明高
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-02-12
Filing date: 2002-11-26
Publication date: 2009-05-20
Anticipated expiration: 2022-11-26
Also published as: JP2003305840A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体噴射ヘッドに形成されたノズル開口から被処理物に向けて液滴を噴射する液体噴射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の液体噴射装置の代表例としては、画像記録用のインクジェット式記録ヘッドを備えたインクジェット式記録装置がある。その他の液体噴射装置としては、例えば液晶ディスプレー等のカラーフィルタ製造に用いられる色材噴射ヘッドを備えた装置、有機ＥＬディスプレー、面発光ディスプレー（ＦＥＤ）等の電極形成に用いられる電極材（導電ペースト）噴射ヘッドを備えた装置、バイオチップ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッドを備えた装置、精密ピペットとしての試料噴射ヘッドを備えた装置等が挙げられる。
【０００３】
液体噴射装置の代表例であるインクジェット式記録装置は、印刷時の騒音が比較的小さく、しかも小さなドットを高い密度で形成できるため、昨今においてはカラー印刷を含めた多くの印刷に使用されている。
【０００４】
このようなインクジェット式記録装置は、一般に、キャリッジ上に搭載されて記録紙等の記録媒体（被処理物）の幅方向（ヘッド走査方向）に往復移動するインクジェット式記録ヘッドと、記録媒体をヘッド走査方向と直交する方向（送り方向）に移動させる送り機構と、を備えており、さらに、記録ヘッドに対向して配置され、送り機構により搬送される記録媒体を裏面から支持して記録ヘッドに対する記録媒体の位置を規定するプラテンを備えている。
【０００５】
このインクジェット式記録装置においては、印刷データに対応して記録ヘッドより記録媒体に対してインク滴を吐出させることで印刷が行われる。そして、キャリッジ上に搭載される記録ヘッドを、例えばブラック、イエロー、シアン、マゼンタの各色のインクの吐出が可能なものとすることにより、ブラックインクによるテキスト印刷ばかりでなく、各インクの吐出割合を変えることにより、フルカラー印刷を可能としている。
【０００６】
このインクジェット式記録装置を用いて記録媒体の縁部に余白を残すことなく記録媒体の表面の全体に対して印刷（いわゆる四辺縁無し印刷）を施す場合、記録媒体及びキャリッジの位置ずれに対する余裕を考慮して、記録媒体のサイズよりもやや広い領域に対して印刷を行うようにしている。
【０００７】
すなわち、記録媒体の左右の側縁（送り方向に延在する縁）の部分に余白を残すことなく印刷を施すために、印刷時における記録ヘッドの走査範囲を、記録媒体の側縁よりも外側に外れる位置まで設定可能とされている。
【０００８】
さらに、記録媒体の前後縁（ヘッド走査方向に延在する縁）の部分に余白を残すことなく印刷を施す際には、記録媒体の印刷開始時においては記録媒体の前縁よりも前側に外れる領域までを印刷対象領域に指定すると共に、記録媒体の印刷終了時においては記録媒体の後縁よりも後側に外れる領域までを印刷対象領域に指定する。
【０００９】
そして、記録媒体から外れた領域に向けて吐出されたインク滴は、記録ヘッドに対向して記録媒体の背面側に配置された吸収部材（スポンジ、ベルイータ等）で吸収するようにしている。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００２−８６７５７号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、記録媒体の縁部に余白を残すことなく印刷を施す場合には、記録媒体の縁部から前後又は左右に外れた領域にまでインク滴が吐出されることになり、記録媒体の裏面側に回り込んだインクミストが記録媒体の裏面縁部に付着して記録媒体を汚損してしまうという問題があった。とくに、記録媒体に両面印刷を施す場合や、葉書のような両面を使用する記録媒体に印刷を施す場合において問題であった。
【００１２】
また、一般に、記録媒体を送り方向に送るための送り機構は、記録媒体を挟み込んで送るように互いに対向配置されたローラを備えている。対向配置されたローラの一方は、金属ローラ表面にアルミナを焼き付けて摩擦力を向上させた構造からなる駆動ローラであり、他方のローラはプラスチックで形成された従動ローラである。
【００１３】
そして、一般に、これらのローラと記録媒体との接触／剥離や、オートシートフィーダから記録媒体を供給する際の次の記録媒体とのこすり合わせ、或いは記録媒体の供給経路内での構造部材との接触などによって、印刷領域に送られた時点では記録媒体が帯電している。そして、このように記録媒体が帯電していると、上述した記録媒体裏面へのインクミストの付着が起こりやすくなる。
【００１４】
このような問題を解消するために、帯電した記録媒体を除電するために除電ブラシ等の除電手段を設ける方法も考えられるが、この場合、除電手段の設置位置が、必然的に、一対のローラからなる送り機構よりも、送り方向の下流側となり、送り機構から印刷領域までの距離が長くなる。このため、記録媒体の送り精度の悪化や、記録媒体の浮き上がり等の問題が発生しやすくなってしまう。また、除電ブラシにより紙等の記録媒体をこすることにより紙粉等が発生してノズルに付着し、インク滴の吐出性能が悪化するという問題もある。
【００１５】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたものであって、その目的とするところは、被処理物の縁部に余白を残すことなく液滴を付与する場合においても、被処理物の裏面縁部への液体ミストの付着を防止することができる液体噴射装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明による液体噴射装置は、ノズル開口に連通する圧力室内の液体に圧力変動を生じさせて前記ノズル開口から液滴を吐出させる液体噴射ヘッドと、前記液体噴射ヘッドをヘッド走査方向に走査させる走査機構と、前記液体噴射ヘッドから噴射された液滴が付与される被処理物を前記ヘッド走査方向に対して直交する送り方向に搬送する送り機構と、前記液体噴射ヘッドに対向して配置され、前記送り機構により搬送される前記被処理物をその裏面から支持して前記液体噴射ヘッドに対する前記被処理物の位置を規定するプラテンであって、前記液体噴射ヘッドから吐出された液滴を吸収する吸収部材を有するプラテンと、処理中の前記被処理物の裏面側であって前記液体噴射ヘッドに対向する領域に配置され、前記被処理物の縁からはみ出した領域に向けて吐出された液滴を静電気力によって捕捉する液滴捕捉電極であって、前記被処理物とは接触しないように配置された液滴捕捉電極と、を備え、前記液滴捕捉電極は、金属製の針部材によって構成されており、前記金属製の針部材は、その基端部が前記吸収部材中に埋設されており、その先端部が前記吸収部材の上面から上方に向けて突出している、ことを特徴とする。
【００２２】
また、好ましくは、前記液滴捕捉電極の表面に絶縁処理が施されている。
【００２３】
また、好ましくは、前記液滴捕捉電極の表面に防錆処理が施されている。
【００２５】
また、好ましくは、前記被処理物を帯電させるための帯電手段をさらに備える。
【００２６】
また、好ましくは、前記帯電手段は、コロナ放電器又は帯電ブラシを有する。
【００２７】
また、好ましくは、前記送り機構は、前記被処理物を前記プラテン上に送るためのローラを有し、前記帯電手段は、前記ローラの表面を清浄にするローラクリーナを有する。
【００２８】
また、好ましくは、前記被処理物に高電圧を印加して前記被処理物を高電位に保持するための電圧印加手段をさらに有する。
【００２９】
また、好ましくは、前記液滴捕捉電極は接地されている。
【００３０】
また、好ましくは、前記液滴捕捉電極に高電圧を印加して前記液滴捕捉電極を高電位に保持するための電圧印加手段をさらに有する。
【００３１】
また、好ましくは、前記送り方向における前記液体噴射ヘッドよりも下流側に、前記被処理物から静電気を除去する除電手段を設ける。
【００３２】
また、好ましくは、前記除電手段は、除電ブラシを有する。
【００３３】
また、好ましくは、前記除電ブラシは、前記被処理物の裏面に当接される。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による液体噴射装置の一実施形態としてのインクジェット式記録装置について、図面を参照して説明する。
【００３５】
本実施形態によるインクジェット式記録装置は、ノズル開口に連通する圧力室に対応して設けられた圧力発生素子により、圧力室内のインクに圧力変動を生じさせてノズル開口からインク滴を吐出させるインクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッドの一種）を備えている。圧力発生素子としては、例えば圧電振動子を用いることができる。
【００３６】
図１及び図２は、本実施形態によるインクジェット式記録装置の概略構成を示した斜視図であり、図３は同インクジェット式記録装置のプラテン及びその周囲を拡大して示した図である。図１中符号１はキャリッジであり、このキャリッジ１はキャリッジモータ２により駆動されるタイミングベルト３を介して、ガイド部材４に案内されてプラテン５の軸方向に往復移動されるように構成されている。プラテン５は、記録紙６（被処理物の一種）をその裏面から支持して記録ヘッド１２に対する記録紙６の位置を規定する。
【００３７】
キャリッジ１、キャリッジモータ２、タイミングベルト３、及びガイド部材４は、インクジェット式記録ヘッド１２をキャリッジ１と共にヘッド走査方向に走査させる走査機構を構成している。
【００３８】
インクジェット式記録ヘッド１２は、複数のノズル開口１２ａのそれぞれに連通する複数の圧力室１２ｂを有し、キャリッジ１の記録紙６に対向する側に搭載されている。また、キャリッジ１には、記録ヘッド１２にインクを供給するインクカートリッジ７が着脱可能に装着されている。
【００３９】
インクジェット式記録装置の非印刷領域であるホームポジション(図１中、右側)にはキャップ部材１３が配置されており、このキャップ部材１３はキャリッジ１に搭載された記録ヘッド１２がホームポジションに移動した時に、記録ヘッド１２のノズル形成面に押し当てられてノズル形成面との間に密閉空間を形成するように構成されている。そして、キャップ部材１３の下方には、キャップ部材１３により形成された密閉空間に負圧を与えるためのポンプユニット１０が配置されている。
【００４０】
キャップ部材１３の印刷領域側の近傍には、ゴムなどの弾性板を備えたワイピング手段１１が記録ヘッド１２の移動軌跡に対して例えば水平方向に進退できるように配置されていて、キャリッジ１がキャップ部材１３側に往復移動するに際して、必要に応じて記録ヘッド１２のノズル形成面を払拭することができるように構成されている。
【００４１】
本実施形態によるインクジェット式記録装置は、さらに、記録ヘッド１２により印刷処理が行われる記録紙６をヘッド走査方向に対して直交する送り方向に間欠的に搬送する送り機構を備えている。
【００４２】
図３に示したように送り機構は、記録紙６を挟み込んでプラテン５上へ送るために互いに対向配置された給紙ローラ１４ａ、１４ｂと、印刷された記録紙６を排出するために互いに対向配置された排紙ローラ１５ａ、１５ｂと、を備えている。なお、給紙ローラ１４ａ及び排紙ローラ１５ａは従動ローラであり、給紙ローラ１４ｂ及び排紙ローラ１５ｂは駆動ローラである。
【００４３】
図３から分かるようにプラテン５は、給紙方向（送り方向）Ｆと平行な方向に延びる複数のインク受け縦開口５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆと、給紙方向Ｆに対して直交するヘッド走査方向に延びる複数のインク受け横開口５ａ、５ｂとが形成されている。
【００４４】
複数のインク受け縦開口５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆのうち、一対のインク受け開口５ｃはＡ３サイズの記録紙６の左右端がそれぞれ真上を通過するように配置されており、一対のインク受け開口５ｄはＢ４サイズの記録紙６の左右端がそれぞれ真上を通過するように配置されており、一対のインク受け開口５ｅはＡ４サイズの記録紙６の左右端がそれぞれ真上を通過するように配置されており、一対のインク受け開口５ｆはＢ５サイズの記録紙６の左右端がそれぞれ真上を通過するように配置されている。
【００４５】
また、複数のインク受け横開口５ａ、５ｂは、給紙側に配置されている給紙側インク受け開口５ａと、排紙側に配置されている排紙側インク受け開口５ｂとからなる。
【００４６】
これらのインク受け開口５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆには、いずれも、記録ヘッド１２から吐出されたインクを吸収する吸収部材１６が配置されている。吸収部材１６は、スポンジ、ベルイータ等で形成することができる。
【００４７】
次に、図４乃至図６を参照して、本実施形態の参考例によるインクジェット式記録装置のインク捕捉電極について説明する。
【００４８】
図４乃至図６に示したインク捕捉電極２０は金属ワイヤで形成されており、印刷中の記録紙６の裏面側に位置するようにして記録ヘッド１２に対向する領域に配置されている。より具体的には、インク捕捉電極２０は、プラテン５の吸収部材１６の上面に載置されている。図４から分かるようにインク捕捉電極２０は、ヘッド走査方向に沿って延在する横部分２０ａと、送り方向に沿って延在する縦部分２０ｂと、を有する。横部分２０ａと縦部分２０ｂとは連続的に形成されており、インク捕捉電極２０は環状をなしている。
【００４９】
インク捕捉電極２０は接地されている。また、インク捕捉電極２０の表面には絶縁処理が施されている。さらに、インク捕捉電極２０の表面には防錆処理が施されている。
【００５０】
図６に示したようにインク捕捉電極２０は、記録紙６の縁６ａからはみ出した領域に向けて吐出されたインク滴３１を静電気力によって捕捉するものである。つまり、すでに述べたように、一般的に、印刷領域に送られてきた記録紙６は給紙ローラ１４ａ、１４ｂとの接触／剥離等によって帯電しているため、記録紙６の背面側に位置する金属ワイヤからなるインク捕捉電極２０と帯電した記録紙６との間には、図６中符号３０で示したような電気力線３０が存在する。図６に示したようにインク捕捉電極２０に向かって密度が高くなる電気力線３０が存在することにより、誘電分極を起こしたインクミスト３１がインク捕捉電極２０の方向に引き寄せられる。
【００５１】
そして、インク捕捉電極２０側に引き寄せられたインクミスト３１は、インク捕捉電極２０の表面に付着して吸収部材１６上に流れ落ちるか、或いは吸収部材１６上に直接付着する。
【００５２】
このように本実施形態によれば、記録紙６の縁６ａをはみ出した領域に向けて吐出されたインク滴をインク捕捉電極２０で引き寄せて吸収部材１６で捕集することができるので、記録紙６の縁部に余白を残すことなく印刷を施す場合においても、記録紙６の裏面縁部へのインクミストの付着を防止することができる。
【００５３】
なお、インク捕捉電極２０の表面には絶縁処理及び防錆処理が施されているので、インクによる電気分解や錆の発生によるインク捕捉電極２０の損傷を防止することができる。
【００５４】
上記実施形態の参考例の一変形例としては、図７に示したように断面が三角形をなす金属製の細長部材（金属フレーム）によってインク捕捉電極２０を形成することができる。この場合、三角形の１つの頂点が記録紙６の裏面側に位置するようにしてインク捕捉電極２０を配置する。一般に電極先端が鋭いほど電界が集中するので、本変形例のように三角形断面の金属製細長部材によってインク捕捉電極２０を形成することにより、インクミスト３１の捕集をより確実に行うことができる。
【００５５】
本発明の一実施形態として、図８に示したように複数の金属製針部材によってインク捕捉電極２０を構成する。金属製針部材はその基端部が吸収部材１６中に埋設されており、その先端部が吸収部材１６の上面から上方に向けて突出している。また、複数の金属製針部材は、図４に示したワイヤ部材からなるインク捕捉電極２０の延在位置に対応して配置される。本変形例によれば、インク捕捉電極２０は鋭い先端を複数備えているので、インクミストの捕集をより確実に行うことができる。
【００５６】
また、他の変形例としては、図９に示したように、記録紙６が印刷領域に送られる前に、記録紙６を積極的に帯電させるための帯電手段４０をさらに設けることができる。帯電手段４０としては、コロナ放電器や、アクリル繊維、塩化ビニル繊維等からなる帯電ブラシを用いることができる。或いは、帯電手段として、図３に示した給紙ローラ１４ａ、１４ｂの表面を清浄にするローラクリーナを設けることにより、給紙ローラ１４ａ、１４ｂと記録紙６との剥離帯電を促進することができる。
【００５７】
このように帯電手段４０によって記録紙６を積極的に帯電させることにより、図６を用いて説明したインクミスト３１の捕集効果を高めることができる。
【００５８】
なお、帯電手段４０として帯電ブラシを用いる場合、図９に示したように給紙ローラ１４ａ、１４ｂよりも給紙方向Ｆ（図３参照）の上流側に帯電ブラシ４０を配置することができるので、帯電ブラシの設置によって給紙ローラ１４ａ、１４ｂから印刷領域までの距離が長くなるようなことはない。また、帯電ブラシにより記録紙６をこする際に紙粉が発生した場合でも、帯電した記録紙６の静電気力によって紙粉が記録紙６に吸着されるので、飛び散った紙粉がノズル開口に付着するようなこともない。
【００５９】
また、図９に示したように、印刷領域の下流側に、記録紙６の裏面に当接するようにして除電ブラシ４５を配置しても良い。この除電ブラシ４５によって、印刷終了後の記録紙６を確実に除電することができる。印刷直後はインクが乾燥していない場合があり、印刷面のインク汚れ防止のために、除電ブラシ４５は記録紙６の裏面、即ち印刷面の反対側の面に配置することが望ましい。
【００６０】
また、他の変形例としては、図１０に示したように、記録紙６に高電圧を印加して記録紙６を高電位に保持するための電圧印加手段４１を設けても良い。この電圧印加手段４１は高電圧源４２を有している。
【００６１】
本変形例によれば、例えば記録紙６が湿気を帯びており、記録紙６上の電荷が放電されやすく、そのために記録紙６の電位が安定しないような環境下であっても、電圧印加手段４１によって記録紙６を安定的に高電位に保持することができるので、静電気力によってインク滴を確実に捕捉することができる。
【００６２】
また、他の変形例としては、図１１に示したように、インク捕捉電極２０に高電圧を印加してインク捕捉電極２０を高電位に保持するための電圧印加手段４３を設けても良い。この電圧印加手段４３は高電圧源４４を有している。
【００６３】
本変形例によれば、記録紙６が帯電していない場合においても、接地されたメカフレームやノズルプレートと、電圧印加手段４３によって高電位に保持されたインク捕捉電極２０との間に電位差が発生し、インク捕捉電極２０に電界が集中するので、静電気力によってインク滴を確実に捕捉することができる。
【００６４】
また、上記実施形態の参考例の他の変形例としては、金属ワイヤ等でインク捕捉電極を構成するかわりに、吸収部材１６を捕捉電極として用いても良く、これにより上記と同様の効果を得ることができる。この場合、吸収部材１６は、ポリエチレンやポリウレタンにカーボン等の導電性材料を混入させて発泡形成して導電性を付与したものを用いることができる。或いは、四辺縁無し印刷の実施前に、ミストが飛散しない程度の低速で記録ヘッド１２を走査させながら吸収部材１６にインク滴を吐出して、吸収部材１６を湿らすことにより導電性を付与することもできる。前述したようにインク捕捉電極としての吸収部材１６の一端は接地され、或いは高圧電源４４に電気的に導通されている。本変形例によれば、金属ワイヤ等の専用の捕捉電極が不要となるため、より安価な構成で上記と同様の効果を得ることができる。
【００６５】
【発明の効果】
以上述べたように本発明による液体噴射装置によれば、被処理物の縁をはみ出した領域に向けて吐出された液滴を液滴捕捉電極で引き寄せて捕集することができるので、被処理物の縁部に余白を残すことなく液滴を付与する場合においても、被処理物の裏面縁部への液体ミストの付着を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による液体噴射装置の一実施形態としてのインクジェット式記録装置の概略構成を示した斜視図。
【図２】本発明による液体噴射装置の一実施形態としてのインクジェット式記録装置の概略構成を示した他の斜視図。
【図３】図１及び図２に示したインクジェット式記録装置のプラテン及びその周囲を拡大して示した図。
【図４】本発明の参考例として、図１及び図２に示したインクジェット式記録装置のインク捕捉電極及びその周囲を拡大して示した平面図。
【図５】本発明の参考例として、図１及び図２に示したインクジェット式記録装置のインク捕捉電極及びその周囲を拡大して示した断面図。
【図６】本発明の参考例として、図４及び図５に示したインク捕捉電極の作用を説明するための図。
【図７】本発明の参考例として、図４及び図５に示したインク捕捉電極の一変形例を示した断面図。
【図８】本発明の一実施形態として、図４及び図５に示したインク捕捉電極の他の変形例を示した断面図。
【図９】図４及び図５に示した実施形態の一変形例を示した断面図。
【図１０】図４及び図５に示した実施形態の他の変形例を示した断面図。
【図１１】図４及び図５に示した実施形態の他の変形例を示した断面図。
【符号の説明】
１キャリッジ
５プラテン
６記録紙（被処理物）
１２インクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）
１４ａ、１４ｂ給紙ローラ
２０インク捕捉電極（液体捕捉電極）
２０ａインク捕捉電極の横部分
２０ｂインク捕捉電極の縦部分
４０帯電手段
４１、４３電圧印加手段
４２、４４高圧電源

Claims

ノズル開口に連通する圧力室内の液体に圧力変動を生じさせて前記ノズル開口から液滴を吐出させる液体噴射ヘッドと、
前記液体噴射ヘッドをヘッド走査方向に走査させる走査機構と、
前記液体噴射ヘッドから噴射された液滴が付与される被処理物を前記ヘッド走査方向に対して直交する送り方向に搬送する送り機構と、
前記液体噴射ヘッドに対向して配置され、前記送り機構により搬送される前記被処理物をその裏面から支持して前記液体噴射ヘッドに対する前記被処理物の位置を規定するプラテンであって、前記液体噴射ヘッドから吐出された液滴を吸収する吸収部材を有するプラテンと、
処理中の前記被処理物の裏面側であって前記液体噴射ヘッドに対向する領域に配置され、前記被処理物の縁からはみ出した領域に向けて吐出された液滴を静電気力によって捕捉する液滴捕捉電極であって、前記被処理物とは接触しないように配置された液滴捕捉電極と、を備え、
前記液滴捕捉電極は、金属製の針部材によって構成されており、前記金属製の針部材は、その基端部が前記吸収部材中に埋設されており、その先端部が前記吸収部材の上面から上方に向けて突出している、ことを特徴とする液体噴射装置。
前記液滴捕捉電極の表面に絶縁処理が施されている請求項１記載の液体噴射装置。
前記液滴捕捉電極の表面に防錆処理が施されている請求項１又は２に記載の液体噴射装置。
前記被処理物を帯電させるための帯電手段をさらに備えた請求項１乃至３のいずれか一項に記載の液体噴射装置。
前記帯電手段は、コロナ放電器又は帯電ブラシを有する請求項４記載の液体噴射装置。
前記送り機構は、前記被処理物を前記プラテン上に送るためのローラを有し、
前記帯電手段は、前記ローラの表面を清浄にするローラクリーナを有する請求項４又は５に記載の液体噴射装置。
前記被処理物に高電圧を印加して前記被処理物を高電位に保持するための電圧印加手段をさらに有する請求項１乃至６のいずれか一項に記載の液体噴射装置。
前記液滴捕捉電極は接地されている請求項１乃至７のいずれか一項に記載の液体噴射装置。
前記液滴捕捉電極に高電圧を印加して前記液滴捕捉電極を高電位に保持するための電圧印加手段をさらに有する請求項１乃至７のいずれか一項に記載の液体噴射装置。
前記送り方向における前記液体噴射ヘッドよりも下流側に、前記被処理物から静電気を除去する除電手段を設けた請求項１乃至９のいずれか一項に記載の液体噴射装置。
前記除電手段は、除電ブラシを有する請求項１０記載の液体噴射装置。
前記除電ブラシは、前記被処理物の裏面に当接される請求項１１記載の液体噴射装置。