(57)【要約】【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、および、その制御方法を提供する。【解決手段】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、噴射動作を行う際の液体噴射ヘッド２のノズル形成面に対して間隔を空けて配置され、着弾対象６を支持する支持手段５と、液体噴射ヘッド２から着弾対象６に対して液体が噴射される支持手段５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１３と、該液滴捕集手段１３に設けられた電圧被印加部１５と、該電圧被印加部１５に電圧を印加する電圧印加手段５８と、を備え、液体噴射ヘッド２から液滴捕集手段１３に向けて液体を噴射するフラッシング動作後に、電圧印加手段５８が電圧被印加部１５に電圧を印加する。【選択図】図７
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【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、駆動信号の印加により駆動して前記ノズルに連通する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間隔を空けて配置され、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、
該液滴捕集手段に設けられた電圧被印加部と、
該電圧被印加部に電圧を印加する電圧印加手段と、
を備え、
前記液体噴射ヘッドから前記液滴捕集手段に向けて液体を噴射するフラッシング動作後に、前記電圧印加手段が前記電圧被印加部に電圧を印加することを特徴とする液体噴射装置。
【請求項２】
前記フラッシング動作は、少なくとも２つ以上の短期フラッシング動作を有し、
一の短期フラッシング動作の後、その次の短期フラッシング動作の前に、前記電圧印加手段が前記電圧被印加部に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３】
前記電圧印加手段は、負極性の電圧を前記電圧被印加部に印加することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液体噴射装置。
【請求項４】
前記液体の導電率が、１０（ｍＳ／ｃｍ）以下であることを特徴とする請求項３に記載の液体噴射装置。
【請求項５】
前記電圧被印加部から前記ノズル形成面に向かう電界の強さが１６０（Ｖ／ｍｍ）以上であることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の液体噴射装置。
【請求項６】
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、駆動信号の印加により駆動して前記ノズルに連通する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間隔を空けて配置され、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、
該液滴捕集手段に設けられた電圧被印加部と、
該電圧被印加部に電圧を印加する電圧印加手段と、
を備え、を備えた液体噴射装置の制御方法であって、
前記液体噴射ヘッドから前記液滴捕集手段に向けて液体を噴射するフラッシング動作後に、前記電圧印加手段が前記電圧被印加部に電圧を印加することを特徴とする液体噴射装置の制御方法。
【請求項７】
前記フラッシング動作は、少なくとも２つ以上の短期フラッシング動作を有し、
一の短期フラッシング動作の後、その次の短期フラッシング動作の前に、前記電圧印加手段が前記電圧被印加部に電圧を印加することを特徴とする請求項４に記載の液体噴射装置の制御方法。
【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、および、その制御方法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）とそれよりも後のサテライト液滴（副液滴）に分離する。こ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の帯電しやすい部材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、記録媒体に液滴を噴射する記録動作時だけでなく、増粘した液体や気泡を強制的に排出させるために、記録媒体から外れた位置にあるインク受け部材に液滴を噴射するフラッシング動作時においても同様に発生する。特に、増粘した液体は飛翔中に引き伸ばされ易いため、フラッシング動作の方がよりミストを発生し易い。
【０００４】
このような不具合を防止すべく、ノズルから噴射される液滴を帯電させると共に、記録時の記録媒体を支持する支持部材（或いはプラテン）に設けられた液滴を吸収する吸収部材と、記録ヘッドのノズル形成面との間に電界を形成することで、ミストを吸収部材に確実に着弾させようとする試みがなされている（例えば、特許文献１参照）。また、キャップ部材の内部に電極部材を配置し、該電極部材と記録ヘッドのノズル形成面との間に電界を形成した状態で、フラッシングを行うものがある（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１７３３２４号公報
【特許文献２】特開２００９−９０６３０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１４（ａ）の模式図に示すように、記録ヘッドのノズル８０から噴射されたインクが電極部材８１に向けて伸びる過程で、プラスに帯電した電極部材８１からの静電誘導により、電極部材８１に近い側の先頭部分（メイン液滴Ｍｄとなる部分）にはマイナスの電荷が誘導される一方で、これとは反対のノズル８０に近い側の後端部分にはプラスの電荷が誘導される。そして、図１４（ｂ）に示すように、ノズル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はマイナスに帯電し、第２のサテライト液滴Ｓｄ２はプラスに帯電し、第１のサテライト液滴Ｓｄ１は無帯電となる。この場合、メイン液滴Ｍｄと第１のサテライト液滴Ｓｄ１が電極部材８１に着弾したとしても、第２のサテライト液滴Ｓｄ２は、プラスに帯電した電極部材８１に反発して記録媒体のノズル形成面の近傍でミスト化して漂ってしまう。このミストの一部はノズル形成面に付着する。ノズル形成面にミストが付着した場合、ノズル形成面をワイピング部材によって定期的に払拭する必要性が生じる。また、ノズル形成面に付着しなかったミストは、当該ミストと極性の異なるプリンター構成部品に付着して汚染してしまう虞があった。
【０００７】
ところで、インクの帯電を防止するべく、ノズル形成面と電極部材との間に電界を形成しないようにする構成も考えられるが、当該構成においてノズルからインクを噴射した場合においても噴射されたインクが帯電することが判っている。すなわち、ノズルから噴射されたインクは、電極部材に向けて飛翔している間、レナード効果によりプラスの帯電が強まる傾向にある。即ち、インクが帯電している場合、液滴の中心部分にプラス電荷が集まる一方で、表層部分にマイナス電荷が集まる。そして、飛翔中における表層部分の蒸発や分裂により液滴が次第にプラスに偏っていく。このように、ノズル形成面と電極部材との間に電界を形成しないようにする構成においてもノズルから噴射されたインクが帯電するため、ミストがノズル形成面やプリンターの構成部品に付着するという不具合が生じていた。
【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、および、その制御方法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、駆動信号の印加により駆動して前記ノズルに連通する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間隔を空けて配置され、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、
該液滴捕集手段に設けられた電圧被印加部と、
該電圧被印加部に電圧を印加する電圧印加手段と、
を備え、
前記液体噴射ヘッドから前記液滴捕集手段に向けて液体を噴射するフラッシング動作後に、前記電圧印加手段が前記電圧被印加部に電圧を印加することを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、フラッシング動作中は電圧被印加部に電圧を印加しないので、ミストが静電誘導により電圧被印加部と同極性に帯電することを防止でき、フラッシング動作が終わってから電圧被印加部に電圧を印加することで、電圧被印加部にミストを捕集することが可能となる。これにより、これらの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）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。
【００１２】
上記構成において、前記フラッシング動作は、少なくとも２つ以上の短期フラッシング動作を有し、
一の短期フラッシング動作の後、その次の短期フラッシング動作の前に、前記電圧印加手段が前記電圧被印加部に電圧を印加することが望ましい。
【００１３】
この構成によれば、短期フラッシング動作が終わるごとに電圧被印加部に電圧を印加することで、ミストの飛散を防止でき、より確実に電圧被印加部にミストを捕集することが可能となる。
【００１４】
上記各構成において、前記電圧印加手段は、負極性の電圧を前記電圧被印加部に印加することが望ましい。
【００１５】
この構成によれば、レナード効果により、ミストが正極性（プラス）に帯電した場合に、電圧被印加部にミストを捕集することが可能となる。
【００１６】
また、前記液体の導電率が、１０（ｍＳ／ｃｍ）以下であることが望ましい。
【００１７】
この構成によれば、レナード効果によるミストの帯電量を大きくでき、電圧被印加部にミストをより確実に捕集することが可能となる。
【００１８】
上記構成において、前記電圧被印加部から前記ノズル形成面に向かう電界の強さが１６０（Ｖ／ｍｍ）以上であることが望ましい。
【００１９】
この構成によれば、レナード効果によるプラスの帯電量が小さい場合でも、電圧被印加部にミストをより確実に捕集することが可能となる。
【００２０】
そして、本発明の液体噴射装置の制御方法は、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、駆動信号の印加により駆動して前記ノズルに連通する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間隔を空けて配置され、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、
該液滴捕集手段に設けられた電圧被印加部と、
該電圧被印加部に電圧を印加する電圧印加手段と、
を備え、を備えた液体噴射装置の制御方法であって、
前記液体噴射ヘッドから前記液滴捕集手段に向けて液体を噴射するフラッシング動作後に、前記電圧印加手段が前記電圧被印加部に電圧を印加することを特徴とする。
【００２１】
また、上記制御方法において、前記フラッシング動作は、少なくとも２つ以上の短期フラッシング動作を有し、
一の短期フラッシング動作の後、その次の短期フラッシング動作の前に、前記電圧印加手段が前記電圧被印加部に電圧を印加することが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【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】記録ヘッドの電気的構成を説明するブロック図である。
【図５】フラッシング動作および電圧生成部の電圧制御を説明するタイミングチャートである。
【図６】噴射駆動パルスの構成を説明する波形図である。
【図７】（ａ）フラッシングボックスの上方に記録ヘッドがあるときのミストの捕集を説明する図、（ｂ）フラッシングボックスの上方に記録ヘッドがないときのミストの捕集を説明する図である。
【図８】液滴の導電率とレナード効果による帯電量との関係を表すグラフである。
【図９】液滴の滞空時間とレナード効果による帯電量との関係を表すグラフである。
【図１０】液滴の帯電量と電解による液滴回収率との関係を表すグラフである。
【図１１】第２の実施形態におけるフラッシング動作および電圧生成部のＯＮ／ＯＦＦ制御を説明するタイミングチャートである。
【図１２】第３の実施形態におけるフラッシングボックスの構成を説明する図である。
【図１３】第４の実施形態におけるフラッシングボックスの構成を説明する図である。
【図１４】ノズルと電極部材間に電界を形成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】
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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）がプリンターコントローラー５１（図４参照）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。
【００２６】
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（ノズルプレート２４：図２参照）を封止するキャッピング部材１１と、ノズル形成面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。
【００２７】
プラテン５は、噴射動作を行う際の記録ヘッド２のノズル形成面に対して間隔を空けて配置され、記録紙６を支持する。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５ａが突設されている。各支持突起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（インクが着弾する記録面とは反対側の面）を部分的に支える。また、プラテン５の表面であって、各支持突起５ａから外れた部分には、インク吸収部材５ｂが配設されている。このインク吸収部材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る。
【００２８】
また、プラテン５の主走査方向の端部、詳しくは、プラテン５における記録紙６に対してインクが噴射される領域（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、フラッシング動作における記録ヘッド２から噴射されたインクを捕集するフラッシングボックス１３が設けられている。この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。本実施形態におけるフラッシングボックス１３は、図７（ａ）に示すように、上方（記録ヘッド２側）に開口した箱体状に形成され、その内部の底面には、例えばウレタンスポンジ等で作製されたインク吸収材１４が配設されている。なお、本実施形態におけるフラッシングボックス１３は、接地されている。また、インク吸収材１４の内部には、フラッシングボックス１３の底面における副走査方向の幅に亘って、インク吸収材１４から上部を露出させた状態で電極線１５（本発明における電圧被印加部に相当）が配設されている。この電極線１５は、金属等により紐状あるいは棒状に形成されており、後述する電圧生成部５８からの電圧が印加されるように構成されている。なお、フラッシング動作および電極線１５への電圧の印加については後述する。また、電極線１５は、複数回折り返して、網目状に形成することもできる。
【００２９】
図２は、記録ヘッド２の構成を説明する要部断面図である。この記録ヘッド２は、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。
【００３０】
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（図６参照。）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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。このノズルプレート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に相当する。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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からインクを噴射させるようになっている。
【００３９】
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の周縁部に当接しており、当該ノズルプレート２４に対して電気的に導通している。カバー部材４５は接地されており、ノズルプレート２４に接触して導通することで、例えば、記録紙６等から発生した静電気がノズルプレート２４を通じて伝達することによる駆動ＩＣ等の損傷やノズルプレート２４の帯電を防止するようになっている。
【００４０】
次に、プリンター１の電気的構成を説明する。
図４は、プリンター１の電気的な構成を説明するブロック図である。外部装置５０は、例えばコンピューターやデジタルカメラなどの画像を取り扱う電子機器である。この外部装置５０は、プリンター１と通信可能に接続されており、プリンター１において記録紙６等の記録媒体に画像やテキストを印刷させるため、その画像等に応じた印刷データをプリンター１に送信する。
【００４１】
本実施形態におけるプリンター１は、搬送機構８、キャリッジ移動機構７、リニアエンコーダー１０、記録ヘッド２、電極線１５、及び、プリンターコントローラー５１を有する。
【００４２】
プリンターコントローラー５１は、プリンター１の各部の制御を行うための制御ユニットであり、インターフェース（Ｉ／Ｆ）部５４と、ＣＰＵ５５と、記憶部５６と、駆動信号生成部５７と、を有する。インターフェース部５４は、外部装置５０からプリンター１へ送信される印刷データや印刷命令を受信したり、外部装置５０にプリンター１の状態情報を送信したりする等、プリンター１とのデータの送受信を行う。ＣＰＵ５５は、プリンター１全体の制御を行うための演算処理装置である。記憶部５６は、ＣＰＵ５５のプログラムや各種制御に用いられるデータを記憶する素子であり、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＮＶＲＡＭ（不揮発性記憶素子）を含む。ＣＰＵ５５は、記憶部５６に記憶されているプログラムに従って、各ユニットを制御する。
【００４３】
ＣＰＵ５５は、リニアエンコーダー１０から出力されるエンコーダーパルスＥＰからタイミングパルスＰＴＳを生成するタイミングパルス生成手段として機能する。そして、ＣＰＵ５５は、このタイミングパルスＰＴＳに同期させて印刷データの転送や、駆動信号生成部５７による駆動信号ＣＯＭの生成等を制御する。また、ＣＰＵ５５は、タイミングパルスＰＴＳに基づいて、ラッチ信号ＬＡＴ等のタイミング信号を生成して記録ヘッド２のヘッド制御部５３に出力する。ヘッド制御部５３は、プリンターコントローラー５１からのヘッド制御信号（印刷データおよびタイミング信号）に基づき、記録ヘッド２の圧電振動子２０に対する駆動信号ＣＯＭの噴射駆動パルスＤＰ（図６参照）の印加制御等を行う。
【００４４】
電圧生成部５８（本発明における電圧印加手段に相当）は、フラッシングボックス１３の電極線１５に印加する電圧を生成する電源である。本実施形態では、マイナスの電圧を印加することで、電極線１５をマイナスに帯電させるように構成されている。この電圧生成部５８は、ＣＰＵ５５によってオン・オフが制御されるようになっている。具体的には、図５に示すように、記録ヘッド２がフラッシングボックス１３の上方に移動して、ノズル３０からフラッシングボックス１３に向けて液体を１回あるいは複数回噴射するフラッシング動作を行っている期間Ｔｆの間は、電圧生成部５８をオフの状態にしている。フラッシング動作期間Ｔｆが終了すると、続いて、電圧生成部５８をオンの状態に切り替えている。本実施形態では、フラッシング動作期間Ｔｆが終了した直後から電圧印加期間Ｔｅの間、電圧生成部５８をオンの状態に切り替えている。これにより、電極線１５に対して電圧が印加される状態となり、電極線１５と記録ヘッド２のノズル形成面との間に電界が形成される（図７（ａ）参照。破線は、電気力線を模式的に表している。）。また、記録ヘッド２がフラッシングボックス１３の上方から外れた位置に移動した場合は、電極線１５と移動した記録ヘッド２のノズル形成面の他、プリンター１を構成する部材（例えば、ガイドロッド、駆動ベルト、リニアスケール、筐体）やフラッシングボックス１３との間に電界が形成される（図７（ｂ）参照。破線は、電気力線を模式的に表している。）。なお、電圧生成部５８をオンの状態に切り替えるタイミングは、フラッシング動作期間Ｔｆ後、多少の時間を置いても良い。要は、フラッシング動作後に続いて（一連の処理として連続させて）、電圧生成部５８をオンの状態に切り替えれば良い。また、電圧生成部５８をオンにする期間Ｔｅおよび電極線１５に印加する電圧については、後述する。
【００４５】
駆動信号生成部５７は、駆動信号の波形に関する波形データに基づいて、アナログの電圧信号を生成する。また、駆動信号生成部５７は、上記の電圧信号を増幅して駆動信号ＣＯＭを生成する。この駆動信号ＣＯＭは、記録紙６に対する記録動作時、あるいはフラッシング動作時に記録ヘッド２の圧力発生手段である圧電振動子２０に印加されるものであり、繰り返し周期である単位期間内に、例えば図６に示す噴射駆動パルスＤＰを少なくとも１つ以上含む一連の信号である。ここで、噴射駆動パルスＤＰとは、記録ヘッド２のノズル３０から液滴状のインクを噴射させるために、圧電振動子２０に所定の動作を行わせるものである。
【００４６】
図６は、駆動信号ＣＯＭに含まれる噴射駆動パルスＤＰの構成の一例を示す波形図である。なお、図６において、縦軸は電位であり、横軸は時間である。また、図６に示すように、本実施形態の噴射駆動パルスＤＰは平均するとプラスの極性である。噴射駆動パルスＤＰは、基準電位（中間電位）Ｖｂから最大電位（最大電圧）Ｖｍａｘまでプラス側に電位が変化して圧力室２８を膨張させる膨張要素ｐ１と、最大電位Ｖｍａｘを一定時間維持する膨張維持要素ｐ２と、最大電位Ｖｍａｘから最小電位（最小電圧）Ｖｍｉｎまでマイナス側に電位が変化して圧力室２８を急激に収縮させる収縮要素ｐ３と、最小電位Ｖｍｉｎを一定時間維持する収縮維持（制振ホールド）要素ｐ４と、最小電位Ｖｍｉｎから基準電位Ｖｂまで電位が復帰する復帰要素ｐ５と、を含んでいる。
【００４７】
噴射駆動パルスＤＰが圧電振動子２０に印加されると次のように作用する。まず、膨張要素ｐ１により圧電振動子２０が収縮し、これに伴って圧力室２８が基準電位Ｖｂに対応する基準容積から最大電位Ｖｍａｘに対応する最大容積まで膨張する。これにより、ノズル３０に露出しているメニスカスが圧力室２８側に引き込まれる。この圧力室２８の膨張状態は、膨張維持要素ｐ２の印加期間中に亘って一定に維持される。膨張維持要素ｐ２の後に続いて収縮要素ｐ３が圧電振動子２０に印加されると、当該圧電振動子２０が伸長し、これにより、圧力室２８が上記最大容積から最小電位Ｖｍｉｎに対応する最小容積まで急激に収縮する。この圧力室２８の急激な収縮によって圧力室２８内のインクが加圧され、これにより、ノズル３０からは数ｐｌ〜数十ｐｌのインクが噴射される。この圧力室２８の収縮状態は、収縮維持要素ｐ４の印加期間に亘って短時間維持され、その後、制振要素ｐ５が圧電振動子２０に印加されて、圧力室２８が最小電位Ｖｍｉｎに対応する容積から基準電位Ｖｂに対応する基準容積まで復帰する。
【００４８】
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。本実施形態のフラッシング動作は、噴射駆動パルスＤＰを少なくとも１つ以上含む一連の信号により動作し、フラッシング動作期間Ｔｆの間にインクを少なくとも１回以上吐出する。なお、フラッシング動作は、長期間に亘って記録動作が行われていない場合や、インクカートリッジの交換が行われた場合等に実施され、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。
【００４９】
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、例えば、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サテライト液滴と、それよりも更に微小なミストに分離する。ここで、上記したように、フラッシング動作期間Ｔｆは、電圧生成部５８をオフの状態にしているため、電極線１５とノズル形成面の間に電界が形成されることが無い。このため、これらの液滴が、電極線１５とノズル形成面の間の電界による静電誘導によって帯電することは無い。しかしながら、これらの液滴はレナード効果によって帯電する。すなわち、液滴は、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。そして、これらの液滴のうち、サテライト液滴や、これよりも更に微小なミスト（以下、ミスト等Ｍｓ）は、フラッシングボックス１３内に着弾せずに浮遊する。
【００５０】
これら浮遊するミスト等Ｍｓは、フラッシング動作後の電極線１５によって回収される。具体的には、図７（ａ）に示すように、フラッシング動作が終了した後、電圧生成部５８をオンの状態に切り替えると、電極線１５と記録ヘッド２のノズル形成面との間に電界が形成される。本実施形態では、電極線１５にマイナスの電圧を印加するため、プラスに帯電したミスト等Ｍｓが電極線１５に引き寄せられて、吸着する。また、記録ヘッド２がフラッシングボックス１３の上方から外れた位置に移動していた場合でも、図７（ｂ）に示すように、電極線１５と移動した記録ヘッド２のノズル形成面の他、プリンター１を構成する部材やフラッシングボックス１３との間に電界が形成される。このため、プラスに帯電したミスト等Ｍｓがマイナスの電圧が印加された電極線１５に引き寄せられて、吸着する。これにより、これらのミスト等Ｍｓ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）に付着することを低減することができる。
【００５１】
なお、ミスト等Ｍｓが電極線１５に引き寄せられる力は、ミスト等Ｍｓの帯電量と電極線１５によって形成される電界の強さとの積によって決定される。またレナード効果によるミスト等Ｍｓの帯電量は、ミスト等Ｍｓ（インク）の導電率および、ミスト等Ｍｓの飛翔時間（滞空時間）によって決定される。このため、電極線１５に印加する電圧の強さおよび電圧の印加時間は、使用するインクの導電率および、記録ヘッド２のノズル形成面とフラッシングボックス１３内の底面（電極線１５）との距離ｄ（図７（ａ）参照）によって決定することができる。
【００５２】
図８に、インク滴（液滴）の導電率とレナード効果によるインク滴の帯電量の関係を表したグラフを示す。このグラフは、当初帯電していなかったインク滴の一定時間飛翔した後における帯電量を、導電率の異なるインク滴についてそれぞれ測定し、プロットしたものである。グラフの横軸はインク滴の導電率（ｍＳ／ｃｍ）を、縦軸はインク滴の帯電量（Ｃ）を表している。グラフから分かるように、インク滴の導電率が約１０（ｍＳ／ｃｍ）以下において、インク滴の帯電量が増加する傾向にあることが分かる。すなわち、より確実にミスト等Ｍｓを電極線１５に吸着させるためには、導電率が約１０（ｍＳ／ｃｍ）以下のインクを使用することが望ましいことが分かる。また、図９は、記録ヘッド２のノズル形成面（ノズル３０）と着弾対象（電極線１５）との距離と飛翔するインク滴のレナード効果による帯電量の関係を表したグラフである。このグラフは、当初帯電していなかったインク滴の着弾対象に着弾したときの帯電量を、ノズル形成面から着弾対象までの距離を変えてそれぞれ測定し、プロットしたものであり、導電率が３０（μＳ／ｃｍ）（図９における○）、１（ｍＳ／ｃｍ）（図９における△）、および１２（ｍＳ／ｃｍ）（図９における□）のそれぞれのインクにおいて測定した値を表している。なお、インク滴の吐出速度は一定にしている。また、グラフの横軸はインク滴の吐出から着弾対象までの距離（ｍｍ）、すなわち飛翔時間（滞空時間）を、縦軸はインク滴の帯電量（Ｃ）を表している。このグラフによれば、インク滴の滞空時間が長ければ長いほどインク滴の帯電量が増加する傾向にあることが分かる。また、インク滴の導電率が小さいほど、その傾向が強まることが分かる。このように、インクの導電率および、記録ヘッド２のノズル形成面と電極線１５との距離ｄが決まれば、ミスト等Ｍｓの帯電量を求めることができる。
【００５３】
また、ミスト等Ｍｓにかかる力は、ミスト等Ｍｓの帯電量と電界の強さとの積によって決定される。図１０に、電極線１５によって形成される電界の強さと液滴（ミスト等Ｍｓ）の回収率との関係を表したグラフを示す。このグラフは、液滴の着弾対象への回収率を、着弾対象（電極線１５）に印加する電圧の強さを変えてそれぞれ測定し、プロットしたものであり、液滴の終端（着弾したとき）における帯電量が、２．３×１０−１７（Ｃ）（図１０における○）、１．２×１０−１６（Ｃ）（図１０における△）、３×１０−１６（Ｃ）（図１０における□）、５×１０−１６（Ｃ）（図１０における×）のそれぞれの場合において測定した値を表している。例えば、液滴の終端における帯電量が２．３×１０−１７（Ｃ）（インクの導電率が約１０（ｍＳ／ｃｍ）以下の場合と略同じ帯電量）の場合は、ノズル形成面と電極線１５との間に少なくとも約１６０（Ｖ／ｍｍ）の電界を形成すれば、液滴をほぼ１００（％）回収することができる。このため、記録ヘッド２のノズル形成面と電極線１５との間で、少なくとも１６０（Ｖ／ｍｍ）の電界を形成するように、電極線１５に電圧を印加すればよい。このように、ミスト等Ｍｓの帯電量が分かれば、電極線１５に印加する電圧を決定できる。ここで、上記のようにインクの導電率、および、記録ヘッド２のノズル形成面と電極線１５との距離ｄからミスト等Ｍｓの帯電量を求めることができるため、これらの設定値を決定すれば、電極線１５に印加する電圧を決定することができる。
【００５４】
ところで、インク滴が移動する速度は、インク滴の質量、ノズルから打ち出された際の初速度、電界の強さ等によって決まるが、微小なミスト等Ｍｓが移動する速度は、主に電界の強さに依存する。ここで、液滴をほぼ１００（％）回収することができる電界をかけたときのミスト等Ｍｓの速度は、遅くても１（ｍ／ｓ）以上であることが、確認されている。このため、ノズル形成面と電極線１５との距離をｄ（ｍ）とすると、電極線１５に電圧を印加する時間Ｔｅ（図５参照）を、少なくともｄ（ｓ）とすればミスト等Ｍｓを確実に回収することが可能となる。
【００５５】
このように、記録ヘッド２からフラッシングボックス１３に向けて液体を噴射するフラッシング動作後に続いて、電極線１５に電圧を印加するため、フラッシング動作中は電極線１５に電圧を印加しないで、ミスト等Ｍｓが静電誘導により電極線１５と同極性に帯電することを防止でき、フラッシング動作が終わってから電極線１５に電圧を印加することで、電極線１５にミスト等Ｍｓを捕集することが可能となる。これにより、これらのミスト等Ｍｓが装置内の他の構成部品に付着することが低減される。その結果、ミスト等Ｍｓ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。また、電極線１５に負極性の電圧を印加したので、レナード効果により、ミストが正極性（プラス）に帯電した場合に、電極線１５にミスト等Ｍｓを捕集することが可能となる。
【００５６】
ところで、フラッシング動作は、上記した実施形態に限定されるものではない。例えば、図１１に示す、第２の実施形態におけるフラッシング動作では、フラッシングを行う期間を分割して、２つの短期フラッシング動作を有するように構成している。そして、先の短期フラッシング動作期間Ｔｆ１の後、その次の短期フラッシング動作期間Ｔｆ２の前、および短期フラッシング動作期間Ｔｆ２（フラッシング動作期間Ｔｆ）の後に、電圧生成部５８が電極線１５に電圧を印加している。なお、各短期フラッシング動作は、噴射駆動パルスＤＰを少なくとも１つ以上含む一連の信号により動作し、各短期フラッシング動作間Ｔｆ１、Ｔｆ２の間にインクを少なくとも１回以上吐出する。また、本実施形態では、フラッシング動作期間Ｔｆが終わってから電極線１５に電圧を印加する期間Ｔｅ２は、短期フラッシング動作間Ｔｆ１、Ｔｆ２の間において電極線１５に電圧を印加する期間Ｔｅ１よりも長く設定されている。上記したように、電圧印加期間Ｔｅ１がｄ（ｓ）以上であることが望ましいが、少なくとも電圧印加期間Ｔｅ２がｄ（ｓ）以上であればよい。さらに、その他の構成は、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。
【００５７】
このように、本実施形態では、短期フラッシング動作が終わるごとに電極部に電圧を印加することで、ミストの飛散を防止でき、より確実に電極部にミストを捕集することが可能となる。なお、フラッシング動作期間Ｔｆ内の短期フラッシング動作は２つに限らす、フラッシング動作期間Ｔｆ内に２つ以上の短期フラッシング動作を有する構成にすることもできる。この場合、少なくとも一の短期フラッシング動作の後、その次の短期フラッシング動作の前に、電極線１５に電圧を印加すればよい。
【００５８】
また、電圧生成部５８により電圧が印加される電圧被印加部は、上記した電極線１５に限られない。図１２に示す、第３の実施形態では、フラッシングボックス１３の底面に配設されたインク吸収材１４の上方（記録ヘッド２側）であって、フラッシングボックス１３の側壁の内側に、金属製の電極板６１が側壁に沿って環状に配置されている。この電極板６１を電圧被印加部とし、電極板６１に電圧生成部５８を接続している。このように構成すると、電極板６１の面積、すなわち大気に接する面積を線材の場合よりも大きく設定できるので、ミスト等Ｍｓを広い範囲で捕集することができ、ミスト等Ｍｓの回収効率を高めることができる。なお、その他の構成は、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。
【００５９】
さらに、図１３に示す、第４の実施形態では、フラッシングボックス１３の底面に配設されたインク吸収材１４′を金属製のスポンジ等で作製された吸液性を有する多孔質部材で形成することで、電圧被印加部としている。すなわち、インク吸収材１４′に電圧生成部５８を接続することで、インク吸収材１４′に電圧を印加可能に形成している。この場合、ミスト等Ｍｓを直接インク吸収材１４′に捕集することができる。なお、その他の構成、及び効果は、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。
【００６０】
ところで、上記各実施形態では、フラッシング動作は、記録ヘッドをフラッシングボックス上に移動し、ノズルからフラッシングボックスに向けて液体を噴射するように構成したが、これには限られない。例えば、記録ヘッドのノズル形成面をキャッピング部材により封止し、この状態でノズルからキャッピング部材に向けてインクを噴射するフラッシング動作を行うこともできる。この場合、液滴捕集手段であるキャッピング部材に、上記各実施形態で例示したフラッシングボックス内の電圧被印加部と同様の構成を採用すればよい。これにより、ミスト等がノズル形成面に付着することを防止できる。また、フラッシング動作後に記録ヘッドがプラテン側に移動して記録動作を行う場合に、記録ヘッドの移動に伴って発生する気流によってミスト等が飛散することを抑制できる。
【００６１】
また、フラッシング動作に用いる圧電振動子を駆動するための駆動パルスは、図６に示した噴射駆動パルスＤＰに限られない。インクの増粘の度合い等に応じて、駆動パルスの波形を変更することもできる。要は、インク滴をノズルからフラッシングボックスに向けて噴射できれば、どのような波形を用いても良い。
【００６２】
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】
【００６３】
１…プリンター，２…記録ヘッド，５…プラテン，６…記録紙，１１…キャッピング部材，１３…フラッシングボックス，１４…インク吸収材，１５…電極線，２０…圧電振動子，２４…ノズルプレート，３０…ノズル，５８…電圧生成部，６１…電極板
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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