(57)【要約】【課題】電界によりエアロゾルを収集する液体噴射装置を提供する。【解決手段】液体噴射装置は、導電性のノズルプレート２６０を有し、ノズルプレート２６０の開口２６２から被記録物３００へ液体を吐出する記録ヘッド２１０と、液体が吐出される方向についてノズルプレート２６０に対向して配され、被記録物３００へ着弾しなかった液体を吸収しかつ導電性を有する吸収部材４２０と、吸収部材４２０に電気的に接続された電極４３０と、ノズルプレート２６０と電極４３０との間に２５ｋＶ／ｍ以上かつ２５０ｋＶ／ｍ以下の電界をかけることにより電位差を発生させて液体を電気的に電極４３０側へ引き付ける電位差発生手段７００とを備える。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性のノズルプレートを有し、前記ノズルプレートの開口から被記録物へ液体を吐出する液体噴射ヘッドと、
液体が吐出される方向について前記ノズルプレートに対向して配され、被記録物へ着弾しなかった液体を吸収する吸収部材と、
前記吸収部材に隣接して配置された電極と、
前記ノズルプレートと前記電極との間に２５ｋＶ／ｍ以上かつ２５０ｋＶ／ｍ以下の電界をかけることにより電位差を発生させて液体を電気的に電極側へ引き付ける電位差発生手段と
を備える液体噴射装置。
【請求項２】
前記電位差発生手段は、前記ノズルプレートと前記電極との間に、８０ｋＶ／ｍ以上の電界をかける、請求項１に記載の液体噴射装置。
【請求項３】
前記電位差発生手段は、前記ノズルプレートの開口から成長した液体柱が液体滴として吐き出されるまでの液体柱の高さが高いほど、前記ノズルプレートと前記電極との間に小さい電界をかける請求項１または２に記載の液体噴射装置。
【請求項４】
導電性のノズルプレートを有し、前記ノズルプレートの開口から被記録物へ液体を吐出する液体噴射ヘッドと、
液体が吐出される方向について前記ノズルプレートに対向して配され、被記録物へ着弾しなかった液体を吸収する吸収部材と、
前記吸収部材に隣接して配置された電極と、
前記ノズルプレートと前記電極との間に２５ｋＶ／ｍ以上かつ２５０ｋＶ／ｍ以下の電界をかけることにより電位差を発生させて液体を電気的に電極側へ引き付ける電位差発生手段と
を備える液体収集機構。
【請求項５】
導電性のノズルプレートを有し、前記ノズルプレートの開口から被記録物へインクを吐出する記録ヘッドと、
インクが吐出される方向について前記ノズルプレートに対向して配され、被記録物へ着弾しなかったインクを吸収する吸収部材と、
前記吸収部材に隣接して配置された電極と、
前記ノズルプレートと前記電極との間に２５ｋＶ／ｍ以上かつ２５０ｋＶ／ｍ以下の電界をかけることにより電位差を発生させてインクを電気的に電極側へ引き付ける電位差発生手段と
を備える記録装置。
【請求項６】
被記録物に記録ヘッドからインクを吐出する記録装置における前記記録ヘッドに対向して配される吸収部材であって、
表面抵抗が１０８Ω以下の抵抗値を有する導電性の多孔質材により形成される吸収部材。
【請求項７】
被記録物に記録ヘッドからインクを吐出する記録装置における前記記録ヘッドに対向して配されるインク収集ユニットであって、
表面抵抗が１０８Ω以下の抵抗値を有する導電性の多孔質材により形成される吸収部材と、
前記吸収部材を収容すると共に、前記被記録物を支持するプラテンと
を備えるインク収集ユニット。
【請求項８】
前記吸収部材と電気的に接続された電極をさらに備える請求項７に記載のインク収集ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射装置では、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、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になる。そこで、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、被記録物に付着し得ない余剰な液体をこの吸収部材に吸収させることにより、余剰の液体が飛散したり周囲を汚染することを防止している。
【０００３】
なお、被記録物は液体が付着することによって伸びて皺を生じる場合がある。伸びた被記録物が自身の皺による撓みで上記の吸収部材に接触すると、吸収部材にすでに吸収されていた液体が被記録物に付着して汚染される。そこで、被記録物の伸びを見込んで、液体噴射装置では被記録物と上記吸収部材との間に２〜４ｍｍ程度の間隙が設けられる。また、液体噴射ヘッドと被記録物との間には１ｍｍ程度の間隙が設けられる。
【０００４】
一方、記録画像の解像度向上への要求により、昨今の液体噴射装置では、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、自身の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。具体的には、例えば８pl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微細な液滴は、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。
【０００５】
なお、例えば、上記被記録物と吸収部材との間隔に、ノズルプレートと被記録物とのギャップを加えた３〜５ｍｍ程度の距離について、ノズルプレートから吸収部材表面まで液滴を届かせることを意図して３ｐｌ程度の液滴に対する液体噴射装置の吐出速度を高くしても、液滴に作用する雰囲気の粘性抵抗がさらに上昇して到達距離はかえって短くなる。また、吐出速度を高くすると、液滴がノズルプレートから離脱するときに生じるサテライト・インクと呼ばれる非常に微細な液滴が生じやすくなる。
【０００６】
更に、液体噴射装置では、フラッシングと呼ばれる動作が周期的に繰り返される。フラッシングは、被記録物の存在しない状態で液体噴射ヘッドに駆動信号を送り、液体をいわば空撃ちする動作である。このような動作により、吐出量の少ないノズルにおいて増粘した液体が除去される。ただし、このフラッシングに際して吐出される液体はフラッシングのためだけに消費され、被記録物への記録には寄与しないので、液体の消費を節約すべく小さな液滴が吐出される。また、フラッシングに要する時間は本来の記録動作のスループットを低下させることになるので、フラッシングでは短時間の内にすべてのノズルから液体を吐出させる。このようなフラッシング動作においても、大量のサテライト・インクが生じる。
【０００７】
上記のようなさまざまな現象の結果として生じたサテライト・インクの多くは、液体噴射ヘッド移動領域の周辺に浮遊するエアロゾルとなる。エアロゾルは、一部は液体噴射装置の外部にまで浮遊し、液体噴射装置の周辺に付着する。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。更に、液体噴射装置の電気回路、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。また更に、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。
【０００８】
下記特許文献１には、上記エアロゾルを能動的に収集する機能を備えた液体噴射装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−２０２８６７号公報
【０００９】
この文献に開示された液体噴射装置では、被記録物に付着しなかった余剰な液体を吸収させる目的で、ノズルプレートに対向する位置に吸収部材が配置される。また、この吸収部材の表面上に一方の電極となる金属部材が配置され、液体を吐出する開口を有する金属製ノズルプレートが他方の電極とされる。これら電極およびノズルプレートに互いに異なる電圧が印加されると、両者の間に電界が形成される。また、このような液体噴射装置でノズルプレートから吐出される液滴は、ノズルプレートから吐出されるときにノズルプレートと同極に帯電する。このため、エアロゾルとして浮遊する液滴も帯電しているので、自身と電界との間で作用するクーロン力により減速されることなく電極に向かい、自身と逆極性の電位にある電極に吸着される。電極に吸着された液滴は、毛細管現象により吸引されて、最終的には吸収部材に吸収される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記のような装置においては、エアロゾル収集用の電界を形成するために非常に高い電圧を印加していた。例えば上記特許文献１では、上記電界を得るために３ｋＶの電圧を印加したことが開示されている。この電圧は、ノズルプレートと吸収部材との距離を３ｍｍとすると１ＭＶ／ｍの電界を発生させることに相当する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
そこで、上記課題を解決するために、本発明の第１の形態において、液体噴射装置は、導電性のノズルプレートを有し、ノズルプレートの開口から被記録物へ液体を吐出する液体噴射ヘッドと、液体が吐出される方向についてノズルプレートに対向して配され、被記録物へ着弾しなかった液体を吸収する吸収部材と、吸収部材に隣接して配置された電極と、ノズルプレートと電極との間に２５ｋＶ／ｍ以上かつ２５０ｋＶ／ｍ以下の電界をかけることにより電位差を発生させて液体を電気的に電極側へ引き付ける電位差発生手段とを備える。これにより、低い印加電圧で発生した電界でエアロゾルを収集することが可能になる。
【００１２】
なお、上記の通り、この液体噴射装置では２５ｋＶ／ｍ以上の電界が形成されていればエアロゾルを収集できるが、更に、８０ｋＶ／ｍ以上の電界をかけることにより、その効果は顕著に増す。
【００１３】
また、この液体噴射装置では、ノズルプレートの開口から成長した液体柱が液体滴として吐き出されるまでの液体柱の高さが高いほど、電位差発生手段がノズルプレートと電極との間にかける電界を小さくしてもよい。即ち、液体中の高さが高いほど液滴に帯電する電荷が大きくなるので、液滴が電極に到達するために電位差発生手段で発生させる電界を小さくすることができる。
【００１４】
本発明の第２の形態においては、記録装置であって、導電性のノズルプレートを有し、ノズルプレートの開口から被記録物へインクを吐出する記録ヘッドと、インクが吐出される方向についてノズルプレートに対向して配され、被記録物へ着弾しなかったインクを吸収する吸収部材と、吸収部材に隣接して配置された電極と、ノズルプレートと電極との間に２５ｋＶ／ｍ以上かつ２５０ｋＶ／ｍ以下の電界をかけることにより電位差を発生させてインクを電気的に電極側へ引き付ける電位差発生手段とを備える。これにより、記録装置において、低い印加電圧で発生した電界でインクのエアロゾルを収集することができる。
【００１５】
本発明の第３の形態においては、被記録物に記録ヘッドからインクを吐出する記録装置における前記記録ヘッドに対向して配される吸収部材であって、表面抵抗が１０８Ω以下の抵抗値を有する導電性の多孔質材により形成される。これにより、より確実にエアロゾルを回収することができる。
【００１６】
被記録物に記録ヘッドからインクを吐出する記録装置における前記記録ヘッドに対向して配されるインク収集ユニットであって、表面抵抗が１０８Ω以下の抵抗値を有する導電性の多孔質材により形成される吸収部材と、前記吸収部材を収容すると共に、前記被記録物を支持するプラテンとを備える。これにより、より確実にエアロゾルを回収することができる。このインク収集ユニットにおいて、前記吸収部材と電気的に接続された電極をさらに備えてもよい。
【００１７】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、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く、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。
【００１９】
図１は、本発明の実施形態のひとつとなり得る液体噴射装置の一例であるインクジェット式記録装置１１を概観する斜視図であり、カバーとしての上ケース２２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１１は、装置の基部となる下ケース２０と、下ケース２０と共に筐体を形成する上ケース２２と、下ケース２０の後部に装着されたホッパー１０と、下ケース２０の前面に形成された排出トレー３０とを備えている。また、このインクジェット式記録装置１１は、下ケース２０内に水平に配置されたプラテン４００と、プラテン４００の上方に配置されたキャリッジ２００とを筐体の内側に備えている。
【００２０】
上記のようなインクジェット式記録装置１１では、ホッパー１０に収容された被記録物３００が、図示されていない搬入部により１枚ずつプラテン４００上に送り出され、更に、図示されていない排出部により排出トレー３０に送り出される。また、このインクジェット式記録装置１１では、プラテン４００の上方で、キャリッジ２００が被記録物３００の搬送方向と直交する方向に往復移動する。従って、被記録物３００の搬送とキャリッジ２００の往復移動を交互に行うことにより、被記録物３００の上面全体をキャリッジ２００で走査でき、被記録物３００上の任意の位置で記録動作が行える。
【００２１】
図２は、図１に示したインクジェット式記録装置１１の内部機構１２を、フレーム１００および側面部１１０、１１１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１２は、後方に略鉛直に配置されたフレーム１００と、フレーム１００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１１０、１１１とによって画成される領域の内側に概ね形成されている。
【００２２】
同図に示す通り、この内部機構１２において、キャリッジ２００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１１０と側面部１１１とに支持され、フレーム１００に平行に配置されている。従って、キャリッジ２００はガイド軸２２０に沿って水平に移動できる。
【００２３】
キャリッジ２００の後方では、１対のプーリ２４２、２４４と、プーリ２４２、２４４に掛けわたされたタイミングベルト２３０がフレーム１００の前面に配置されている。一方のプーリ２４４はキャリッジモータ２４６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２００の後部に結合されている。従って、キャリッジモータ２４６の動作に応じてキャリッジ２００を往復移動させることができる。
【００２４】
また、キャリッジ２００は、インクカートリッジ２５０を装荷されると共に、その下面に記録ヘッド２１０を備えている。記録ヘッド２１０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２６０を備えている。これにより、図２に示す形態において、インクは、キャリッジ２００から下方に向かって吐出される。
【００２５】
更に、キャリッジ２００は、テープ状の多芯ケーブル２７０を介して、フレーム１００後方の電子回路１２０に結合されている。多芯ケーブル２７０は、キャリッジ２００の移動に従って柔軟に撓むので、キャリッジ２００の往復移動を妨げることはない。
【００２６】
キャリッジ２００が通過する領域の下方には、プラテン４００が配置されている。プラテン４００は、キャリッジ２００の下を通過する被記録物３００を下方から支持して、ノズルプレート２６０と被記録物３００との間隔を一定に維持する。また、プラテン４００の上面には陥没部４１０が形成されており、この陥没部４１０に吸収部材４２０が収容されている。吸収部材４２０は、被記録物３００の存在していない領域に対して記録ヘッド２１０から吐出されたインクを収受する。ここで、ノズルプレート２６０と吸収部材４２０との間には、３〜５ｍｍ程度の間隙が設けられている。
【００２７】
なお、インクジェット式記録装置１１の稼働時間が経過するにつれて吸収部材４２０にはインクが付着する。このインクが付着した吸収部材４２０に被記録物３００が接触すると被記録物３００がインクにより汚染される。そこで、プラテン４００の上面に突起状の部位を形成して被記録物３００を下方から持ち上げて支持させることにより、両者の間隔を保って接触を防止している。
【００２８】
また、プラテン４００に内蔵されている吸収部材４２０は、表面における吸収速度を重視して材料を選択されているので吸収容量に限りがある。そこで、より大きな廃液吸収部材６００をプラテン４００の下方に配置し、これを吸収部材４２０と連通させている。廃液吸収部材６００は、その吸収容量が重視されると共に、毛細管現象による吸収力の大きな材料が選択されている。従って、廃液吸収部材６００は、吸収部材４２０から大量のインクを吸収することができる。
【００２９】
プラテン４００の後方には搬送ローラ３１０が配置されている。搬送ローラ３１０は、フレーム１００の後方に配置された搬送モータ３２０により駆動され、図示されていない従動ローラと共働して被記録物３００をプラテン４００上に送り出す。前述の通り、キャリッジ２００は被記録物３００の搬送方向と直交する方向に往復移動できる。従って、被記録物３００の搬送とキャリッジ２００の往復移動を交互に行う一方で、キャリッジ２００下面の記録ヘッド２１０を断続的に作動させて、被記録物３００上の任意の領域に対してインクを吐出し、付着させることができる。
【００３０】
更に、この内部機構１２では、プラテン４００に対して側面部１１０側の側方に、キャップ部材５００が配置されている。キャップ部材５００は上下に移動可能で、キャリッジ２００が側面部１１０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２６０の表面を封止する。また、キャップ部材５００の内部はポンプユニット５１０に結合されている。ポンプユニット５１０は、ノズルプレート２６０表面に付着したインクを吸引できる。ポンプユニット５１０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６００に吸収される。
【００３１】
更に、プラテン４００とキャップ部材５００との間には、ワイピング手段５２０が配置されている。キャップ部材５００から開放されたキャリッジ２００がその上方を通過するとき、ワイピング手段５２０はノズルプレート２６０の下面を払拭して清浄にする。
【００３２】
図３は、図１に示すインクジェット式記録装置１１で用い得るエアロゾル収集機構１３の実施形態を示す斜視図である。また、図３は、吸収部材４２０側の電極４３０とノズルプレート２６０との電気的な関係も併せて示す。
【００３３】
同図に示すように、電位差発生手段７００の一端は、電極４３０に電気的に結合されている。電極４３０は、吸収部材４２０の上面に載置され、さらに、吸収部材４２０は、図２に示したようにプラテン４００上面の陥没部４１０に収容されている。
【００３４】
電位差発生手段７００の他端は、ノズルプレート２６０に電気的に結合されている。ノズルプレート２６０は、それ自体が金属等の導体材料で形成されており、インクを吐出するための開口２６２を複数備えている。図３に示す形態において、電位差発生手段７００の上記一端がプラス極に、上記他端がマイナス極または接地に設定される。
【００３５】
図４は、図１に示すインクジェット式記録装置１１で用い得るエアロゾル収集機構１４の他の実施形態を示す斜視図である。また、図４も、吸収部材４２０側の電極４３１とノズルプレート２６０との電気的な関係を併せて示す。
【００３６】
同図に示すように、電位差発生手段７００の一端は電極４３１に電気的に結合されている。電極４３１の末端近傍は、吸収部材４２０の内部に挿通されている。さらに、吸収部材４２０は、図２に示したように、プラテン４００上面の陥没部４１０に収容されている。電位差発生手段７００の他端がノズルプレート２６０に結合されていることは、図３に示した実施形態と同様である。
【００３７】
なお、図３、図４に示すエアロゾル収集機構１３、１４において、電極４３０、４３１は、インクジェット式記録装置１１のインクに対して耐蝕性のある金属、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、吸収部材４２０及びプラテン４００は、本発明におけるインク収集ユニットの一例である。さらにインク収集ユニットには上記電極が含まれてもよい。
【００３８】
また、吸収部材４２０は、ノズルプレート２６０から吐出されながら被記録物３００に付着しなかった液滴を直接に受け止める。このとき、吸収部材４２０表面でのインクの吸収速度が遅いと、液滴が衝突する衝撃で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液滴が生じ、これもまたエアロゾル発生の原因となる。そこで、吸収部材４２０の材料は、吸収速度の高さを重視して空隙率の高い発泡材料が選択される。
【００３９】
更に、上記吸収部材４２０を表面抵抗が１０８Ω以下の抵抗値を有する導電性材料で形成してもよい。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４２０として用いることもできる。
【００４０】
図５は、図１および図４に示したインクジェット式記録装置１１における、エアロゾル収集機構１５示す概念図である。図５においても、図１から図４までに示したものと同じ構成要素には同じ参照符号を付して重複する説明を省いている。
【００４１】
同図に示すように、ノズルプレート２６０にはインクを吐出する複数の開口２６２が形成されている。ノズルプレート２６０の直下に被記録物３００がある場合は、ノズルプレート２６０から吐出された液滴２６８は被記録物３００に付着する。
【００４２】
しかしながら、被記録物３００の縁部に余白無くインクを付着させようとした場合、被記録物３００の側縁部並びに先端及び後端において、一部の開口２６２の直下に被記録物３００が存在しないことがある。このような場合、開口２６２から吐出することによって液滴２６６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、一部の液滴では吸収部材４２０に到達する遥か前に完全に失われる。また、液滴２６６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、液滴２６６の落下速度は極めて遅くなる。こうして、ノズルプレート２６０の下方に浮遊するエアロゾルが発生する。
【００４３】
ここで、図５に示すように、電位差発生手段７００の一端がノズルプレート２６０に、電位差発生手段７００他端が電極４３０に、それぞれ接続されている。従って、ノズルプレート２６０と電極４３０との間には、印加電位差Ｖに応じた電界Ｅが形成されている。
【００４４】
図６は、図５に示したノズルプレート２６０の表面におけるインク柱２６４を拡大して示す図である。ここでも、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いている。
【００４５】
このインクジェット式記録装置１１において開口２６２から押し出されるインクは、液滴２６６となる直前の瞬間に、ノズルプレート２６０から下垂するインク柱２６４となる。このとき、インク柱２６４の先端Ａとインク柱２６４付近Ｂのノズルプレート２６０下面との間でいわゆる避雷針効果が生じる。即ち、ここでいう避雷針効果とは、インク柱２６４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２６０表面の領域Ｂが液滴２６６の帯電に寄与することをいう。この避雷針効果により、液滴２６６は、インク柱２６４の水平断面積に対応する電荷よりも大きな電荷を有する。
【００４６】
インク柱２６４は、やがてノズルプレート２６０から離れて液滴２６６となるが、この液滴２６６は後述のような避雷針効果により蓄積された電荷ｑで帯電している。従って、電荷ｑを有する液滴２６６は、電界Ｅからクーロン力Fe（ｑＥ）により運動エネルギーを得て減速されること無く下方に移動し、最終的に吸収部材４２０に到達する。
【００４７】
ここで、上記開口２６２の直径を「ｄ」、同半径を「ｒ」、インク柱２６４の高さを「ｈ」としたとき、上記領域Ａの面積Ｓ１は「πｒ２」と表すことができる。
【００４８】
一方、高さ「ｈ」のインク柱２６４の先端で避雷針効果が生じる領域Ｂの頂角を３０°としたとき、ノズルプレート２６０の表面でこれに包囲される領域の面積Ｓ２は「π｛ｈ・ｔａｎ（３０°）｝２」と表すことができ、更に、これは「π｛ｈ／√３｝２」と変形できる。
【００４９】
ここで、両者の比「Ｓ２／Ｓ１」は「π（ｈ／√３）２／πｒ２」と表せる。インク柱２６４の高さは開口径ｄの６〜１０倍程度であり、平均的には８倍程度と見なすことができる。従って、開口２６２の半径ｒが「１」で、インク柱２６４の高さｈが「８」であるとすると、面積比「Ｓ２／Ｓ１」は「８５．３」となる。これは、避雷針効果により液滴に蓄積される電荷が、インク柱２６４の水平断面積分だけが帯電に寄与すると見なした場合に蓄積される電荷の８５．３倍に及ぶことを意味する。
【００５０】
更に、電荷ｑに帯電した液滴に対して電界Ｅ中で作用するクーロン力Ｆは「ｑＥ」と表せる。このとき、印加電圧を「Ｖ」、ノズルプレート２６０と電極４３０との間の距離を「Ｄ」、誘電率を「ε」とすると、クーロン力Ｆは約「ｑ（Ｖ／Ｄ）」となる。これに帯電に寄与する面積Ｓを導入すると、クーロン力Ｆは「εＳ（Ｖ２／Ｄ２）」であり、更に「εＳＥ２」と表せる。このことから、クーロン力Ｆは、寄与面積Ｓに比例し、電界Ｅの２乗に比例することが判る。換言すれば、寄与面積がＳ１からＳ２に変化したときに、変化前と同じクーロン力Ｆを電荷ｑに帯電した液滴に作用させるために必要な電界Ｅ０は「Ｅ・√（Ｓ２／Ｓ１）」と表すことができる。
【００５１】
上記の式１を、前記した開口径ｄの８倍の高さｈを有するインク柱の場合について適用すると、同じクーロン力を得るために必要な電界Ｅは「１／√（８５．３）」でよいことになる。更に、これを前記特許文献１に開示された数値に対応させると、同公報に開示された液体噴射装置では有効な電界を得るために１ＭＶ／ｍの電界を形成していたのに対して、この実施形態に係る液体噴射装置では１１０ｋＶ／ｍ程度の電界で等しい効果が得られることになる。
【００５２】
なお、上記の説明からも判るように、液滴２６６が吐出される直前の瞬間にノズルプレート２６０の表面に形成されるインク柱２６４の高さが高くなると、そこから形成される液滴に帯電する電荷ｑも大きくなる。液滴２６６が帯びる電荷ｑが大きくなれば、電界Ｅから液滴２６６に作用するクーロン力Fe（ｑＥ）も大きくなるので、一定の効果を得るために必要な印加電界Ｅを一段と低減することが可能になる。
【００５３】
図７は、上記のようなインクジェット式記録装置１１の一実施形態における印加電界とエアロゾルの浮遊数との関係を示すグラフである。即ち、ノズルプレート２６０と電極４３０との間にさまざまな強さの電界を形成した上で記録動作を行い、その結果発生したエアロゾルの浮遊量を測定してプロットした。測定に際しては、液滴の大きさを１．５ｐｌ、３ｐｌ、７ｐｌの粒径別にそれぞれＡ４サイズの５枚の被記録物に対して印刷開始から７分３８秒の時間をかけて記録動作させ、更に、印刷開始後８分が経過するまでに計数できたエアロゾルの総数を８で割って、１分当たりのエアロゾル数とした。
【００５４】
同図に示すように、全く電界がなかった場合に比較して、電界が２５ｋＶ／ｍを越えるとエアロゾル数は顕著に減少し始める。更に、電界が８０ｋＶ／ｍを越えると、エアロゾル数はそのサイズにかかわらず１０００から２０００個程度になり、十分なエアロゾル収集が実施されたことが判る。
【００５５】
図８は、図７に示すグラフのエアロゾル数（縦軸）と印加電界（横軸）を対数表示化したグラフである。同図から判るように、印加電界を８０ｋＶ／ｍよりも高くしていった場合もエアロゾル数の減少は続くが、印加電界が２５０ｋＶ／ｍを越える領域になると、減少の度合に乱れが生じて印加電界に対するエアゾル減少の直進性が失われ、電界を上げても効果に差が無いことが判る。これらのことから、印加電界は電界が２５ｋＶ／ｍ以上、２５０ｋＶ／ｍ以下とすることが好ましい。
【００５６】
以上詳細に説明したように、この液体噴射装置では、低い電界で有効なエアロゾル収集機能を実現することができる。従って、エアロゾルの発生を抑制した液体噴射装置を、広範な分野で利用できるようになる。
【００５７】
なお、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ることができることは当業者に明らかである。その様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。
【００５８】
また、本発明の実施形態となり得る液体噴射装置の具体例として、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またはバイオチップ製造に使用する試料噴射ヘッド等をあげられるが、これらに限定されるわけではない。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】インクジェット式記録装置１１の全体を概観する斜視図。
【図２】図１に示す噴射装置の内部機構１２近傍を抜き出して示す斜視図。
【図３】図１に示す噴射装置のエアロゾル収集機構１３を示す斜視図。
【図４】図１に示す噴射装置のエアロゾル収集機構１４の他の形態を示す斜視図。
【図５】エアロゾル収集機構１５の動作を説明する側面図。
【図６】図５に示すノズルプレート２６０付近を拡大して示す斜視図。
【図７】実施形態における印加電界とエアロゾル数との関係を示すグラフ。
【図８】図７に示すグラフのエアロゾル数を対数表示化して示すグラフ。
【符号の説明】
【００６０】
１０  ホッパー、１１  インクジェット式記録装置、１２  内部機構、１３、１４  エアロゾル収集機構、１５  エアロゾル収集機構、２０  下ケース、２２  上ケース、３０  排出トレー、１００  フレーム、１１０、１１１  側面部、１２０  電子回路、２００  キャリッジ、２１０  記録ヘッド、２２０  ガイド軸、２３０  タイミングベルト、２４２、２４４  プーリ、２４６  キャリッジモータ、２５０  インクカートリッジ、２６０  ノズルプレート、２６２  開口、２６４  インク柱、２６６、２６８  液滴、２７０  多芯ケーブル、３００  被記録物、３１０  搬送ローラ、３２０  搬送モータ、４００  プラテン、４１０  陥没部、４２０  吸収部材、４３０、４３１  電極、５００  キャップ部材、５１０  ポンプユニット、５２０  ワイピング手段、６００  廃液吸収部材、７００  電位差発生手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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