(57)【要約】      （修正有）【課題】メニスカス安定性が優れ、かつメニスカスを高い位置に保持することができ、安定して液滴を吐出させることができる液体吐出ヘッドおよびこの液体吐出ヘッドを有する画像記録装置を提供する。【解決手段】本発明の液体吐出ヘッド１２は、帯電粒子が分散された溶液に静電力を作用させて、溶液の液滴を吐出させるものであり、液滴を吐出する複数の貫通孔が形成された絶縁性の吐出基板１９と、貫通孔の個々に対応して配置され、溶液に静電力を作用させる吐出電極３０と、貫通孔を通過して吐出基板の液滴吐出側に突出する溶液ガイド２２とを有する。この溶液ガイドは、平板状の支持部４０と、この支持部の端部における厚さ方向の所定の位置に段差を付けて延設され、支持部の厚さよりも薄い平板状の先端部４２とを備えるものであり、溶液ガイドは先端部が液滴吐出側に向けて配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯電粒子が分散された溶液に静電力を作用させて、前記溶液の液滴を吐出させる液体吐出ヘッドであって、
前記液滴を吐出する複数の貫通孔が形成された絶縁性の吐出基板と、
前記貫通孔の個々に対応して配置される、前記溶液に静電力を作用させる吐出電極と、
前記貫通孔を通過して前記吐出基板の液滴吐出側に突出する溶液ガイドとを有し、
前記溶液ガイドは、平板状の支持部と、前記支持部の端部における厚さ方向の所定の位置に段差を付けて延設され、前記支持部の厚さよりも薄い平板状の先端部とを備え、
前記溶液ガイドは、前記先端部が前記液滴吐出側に向けて配置されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記溶液ガイドは、前記先端部が前記液滴吐出側に向かって次第に細くなる先端形状を有し、
前記先端部が接続されて生じた前記段差における前記支持部の端部は、前記先端形状と略相似形状に形成されている請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】
前記溶液ガイドは、前記先端部が前記液滴吐出側に向かって次第に細くなる先端形状を有し、
前記先端部が接続されて生じた前記段差における前記支持部の端部は、前記液滴吐出方向に伸びる切欠部が少なくとも１つ形成され、少なくとも１つの歯部を有する櫛歯状に成形されている請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
前記櫛歯状に成形された前記支持部の端部は、少なくとも１つの歯部が前記支持部の端部よりも前記溶液吐出側に突出している請求項３に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項５】
前記溶液ガイドは、前記先端部の先端の曲率半径が２μｍ以上である請求項１〜４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項６】
前記溶液ガイドは、前記支持部の厚さと前記先端部の厚さとの差が２０μｍ以上である請求項１〜５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項７】
前記先端部が、前記段差が前記先端部の片面側だけに生じるように前記支持部に延設されている請求項１〜６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドを有し、画像データに応じた画像を記録媒体上に記録することを特徴とする画像記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯電粒子が分散された溶液に静電力を作用させることで液滴を吐出させる液体吐出ヘッド、およびこの液体吐出ヘッドを有する画像記録装置に関し、特に、メニスカスの位置を高く維持できる液体吐出ヘッドおよび画像記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インク液滴を吐出することによって画像記録（描画）を行うインクジェットの液体吐出ヘッドとしては、インクを加熱してインクに発生した気泡の膨張力でインク液滴を吐出させる、いわゆるサーマルインクジェットの液体吐出ヘッド、および圧電素子によりインクに圧力を与えてインク液滴を吐出させる、いわゆるピエゾタイプのインクジェットの液体吐出ヘッドが知られている。
しかしながら、サーマルジェットヘッドでは、インクを部分的に３００℃以上に加熱するため、インクの材料が限定されるという問題があり、他方、ピエゾタイプのインクジェットでは、構造が複雑でコストが高いといった問題がある。
【０００３】
これらの問題を解決するインクジェットとして、帯電した色材粒子（微粒子）を含むインクを用い、インクに静電力を作用させ、この静電力でインク液滴を吐出する、静電式インクジェットが知られている（例えば、特許文献１参照）。
静電式インクジェットの液体吐出ヘッドは、インク液滴を吐出するための多数の貫通孔（吐出口）が形成された絶縁性の吐出基板と、吐出口の個々に対応する吐出電極とを有し、吐出電極に所定の電圧を印加することにより、インクに静電力を作用させてインク液滴を吐出するものであり、画像データに応じて吐出電極への電圧印加のオンおよびオフを制御（吐出電極を変調駆動）することによりインク液滴を吐出させて、画像データに対応する画像を記録媒体上に記録する。
【０００４】
特許文献１には、静電式インクジェットの液体吐出ヘッドとして、図７に概念的に示すように、支持基板２０２と、インクガイド２０４と、吐出基板２０６と、吐出電極２０８と、バイアス電圧源２１２と、信号電圧源２１４とを備える液体吐出ヘッド２００が開示されている。
【０００５】
液体吐出ヘッド２００において、支持基板２０２と吐出基板２０６は、共に絶縁性の基板であり、所定間隔だけ離間して配置されている。
吐出基板２０６には、インク液滴の吐出口２１８となる貫通孔（基板貫通孔）が多数形成され、前記支持基板２０２と吐出基板２０６との間隙が、この吐出口２１８にインクＱを供給するインク流路２１６となる。さらに、吐出基板２０６の上面（インク液滴Ｒの吐出側表面）には、吐出口２１８を囲んでリング状の吐出電極２０８が設けられている。吐出電極２０８には、バイアス電源２１２およびパルス電源である駆動電源２１４が接続され、かつ、両者を介して接地されている。
他方、支持基板２０２には、各吐出口２１８に対応して、吐出口２１８を挿通して吐出基板２０６から突出するインクガイド２０４が設けられている。インクガイド２０４の先端部２０４ａは、所定幅だけ切り欠かれて、先端部２０４ａにインクＱを供給するためのインク案内溝２２０が形成されている。
【０００６】
このような液体吐出ヘッド２００を用いる特許文献１に開示されている（インクジェット）記録装置においては、画像記録時には、記録媒体Ｐは対向電極２１０に支持されている。
対向電極２１０は、吐出電極２０８の対向電極としての機能に加え、画像記録時に記録媒体Ｐを支持するプラテンとしても機能するものであり、吐出基板２０６の上面に対面するようにして、インクガイド２０４の先端部２０４ａと所定間隔離間して配置されている。
【０００７】
液体吐出ヘッド２００において、画像記録時には、図示しないインクの循環機構により、帯電した色材粒子を含有するインクＱが、インク流路２１６内を、例えば図中右側から左側へ向かって流される。なお、インクＱの色材粒子は、吐出電極２０８に印加される電圧と同極性に帯電している。
また、記録媒体Ｐは、対向電極２１０に支持されて、吐出基板２０６と対面している。
さらに、吐出電極２０８には、バイアス電圧として、バイアス電源２１２から、例えば１．５ｋＶの直流電圧が、常時、印加されている。
【０００８】
このインクＱの循環およびバイアス電圧の印加により、インクＱの表面張力、毛管現象、バイアス電圧による静電力などの作用で、インクＱが、インクガイド２０４のインク案内溝２２０から先端部分２０４ａに供給され、吐出口２１８においてインクＱのメニスカスＭが形成され、かつ、色材粒子が吐出口２１８近傍に移動（静電力による泳動）して、インクＱが吐出部２１８または先端部分２０４ａにおいて濃縮された状態となっている。
この状態において、駆動電源２１４が吐出電極２０８に画像データ（駆動信号）に応じた、例えば、５００Ｖのパルス状の駆動電圧を吐出電極２０８に印加すると、バイアス電圧に駆動電圧が重畳されて、インクＱの先端部分２０４ａへの供給および濃縮が促進され、インクＱおよび色材粒子の先端部２０４ａへの移動力および対向電極１４からの吸引力が、インクＱの表面張力を超えた時点で、色材粒子が濃縮されたインクＱの液滴（インク液滴Ｒ）が吐出される。
吐出されたインク液滴Ｒは、吐出された際の勢い、および対向電極２１０による引力によって飛翔し、記録媒体Ｐに着弾して画像を形成する。
【０００９】
このように、静電式インクジェットの液体吐出ヘッドでは、インクＱの表面張力とインクＱにかかる静電力とのバランスを制御することによって、インク液滴Ｒを吐出する。
従って、低い駆動電圧で、かつ、高速（高い記録（吐出）周波数）で安定してインク液滴の吐出を行うためには、各吐出口毎に設けられるインクガイドは重要であり、インクガイドには、好適にインクを案内して吐出口におけるインクのメニスカスを適正に安定させること（以下、メニスカス安定性という）、および良好な静電力の集中力（電界集中力）等が要求される。
【００１０】
このような特性を満たすために、静電式インクジェットの液体吐出ヘッドでは、インクガイドに様々な工夫が成されている。
例えば、特許文献１に開示される液体吐出ヘッドであれば、前述のように、インクガイド２０４の先端部２０４ａを所定幅だけ切り欠いてインク案内溝２２０を形成することにより、インクガイド２０４の先端部２０４ａへのインクＱの供給性を、より良好なものとしている。
【００１１】
【特許文献１】特開平１０−２３０６０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
このように、良好なメニスカスを安定に保持するインクガイドを得るためには、インクガイドは、良好な成形性で確実にインクを案内できるように高精度に成形されることが好ましい。
【００１３】
ガイド先端部まで色材粒子を運ぶには、先端部がインク溶液に濡れているような良好なメニスカスを持つ必要がある。先端が尖った形状の先端部への液体の濡れ上がるために必要な圧力は、下記数式（１）のように、その先端の曲率半径に反比例する。
【００１４】
Ｐ＝２・γ／Ｒ        ・・・（１）
【００１５】
上記数式（１）において、Ｐはメニスカスを保持するに必要な圧力（Ｐａ）であり、γはメニスカスを形成する液体の表面張力（Ｎ／ｍ）であり、Ｒはメニスカスの曲率半径（ｍ）である。
【００１６】
上記数式（１）から、インクガイドの先端部の曲率半径が小さいか、またはインクガイドの先端部の厚さが薄くなるほど、メニスカスを形成するための圧力を高くする必要があることが分かる。
しかしながら、メニスカスの高さを高くするために加えられる圧力には限界がある。このため、特許文献１に開示されたインクガイド２０４のように、先端部２０４ａにインク案内溝２２０を形成し、このインク案内溝２２０による毛細管現象を利用して、メニスカスＭを高い位置に保持している。
【００１７】
しかしながら、特許文献１のインクガイド２０４の構造では、先端部２０４ａが切り欠かれているため、先端部２０４の先鋭度が低く、吐出できるインク液滴のサイズが制限されてしまうという問題点がある。
また、特許文献１のインクガイド２０４の構造では、先端部２０４ａが切り欠かれているため、インクガイド２０４の先端形状はインクＱにより形成される。このため、インクガイド２０４の先端形状は使用するインクＱの表面張力、およびインクＱに作用する圧力により決定される。このインクＱによる先端形状は、インク液滴Ｒの吐出によるインクＱの供給、または振動などの外乱により、その先端形状が変動してしまう。このため、着弾精度が劣化するという問題点がある。この着弾精度が劣化する問題点により、安定して高解像度で画像を形成することができない。
さらに、インクガイドの先端部の幅を狭くすることは、加工上難しいという問題点がある。また、特許文献１のインクガイド２０４は、インク案内溝２２０を形成する必要があり、幅を狭くした場合、加工が特に困難になる。
【００１８】
本発明の目的は、前記従来技術の問題点を解決することにあり、メニスカス安定性が優れ、かつメニスカスを高い位置に保持することができ、安定して液滴を吐出させることができる液体吐出ヘッド、およびこの液体吐出ヘッドを有する画像記録装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
前記目的を達成するために、本発明の第１の態様は、帯電粒子が分散された溶液に静電力を作用させて、前記溶液の液滴を吐出させる液体吐出ヘッドであって、前記液滴を吐出する複数の貫通孔が形成された絶縁性の吐出基板と、前記貫通孔の個々に対応して配置される、前記溶液に静電力を作用させる吐出電極と、前記貫通孔を通過して前記吐出基板の液滴吐出側に突出する溶液ガイドとを有し、前記溶液ガイドは、平板状の支持部と、前記支持部の端部における厚さ方向の所定の位置に段差を付けて延設され、前記支持部の厚さよりも薄い平板状の先端部とを備え、前記溶液ガイドは、前記先端部が前記液滴吐出側に向けて配置されていることを特徴とする液体吐出ヘッドを提供するものである。
【００２０】
本発明においては、前記溶液ガイドは、前記先端部が前記液滴吐出側に向かって次第に細くなる先端形状を有し、前記先端部が接続されて生じた前記段差における前記支持部の端部は、前記先端形状と略相似形状に形成されていることが好ましい。
【００２１】
また、本発明においては、前記溶液ガイドは、前記先端部が前記液滴吐出側に向かって次第に細くなる先端形状を有し、前記先端部が接続されて生じた前記段差における前記支持部の端部は、前記液滴吐出方向に伸びる切欠部が少なくとも１つ形成され、少なくとも１つの歯部を有する櫛歯状に成形されていることが好ましい。
【００２２】
さらに、本発明においては、前記櫛歯状に成形された前記支持部の端部は、少なくとも１つの歯部が前記支持部の端部よりも前記溶液吐出側に突出していることが好ましい。
さらにまた、本発明においては、前記溶液ガイドは、前記先端部の先端の曲率半径が２μｍ以上であることが好ましい。
【００２３】
また、本発明においては、前記溶液ガイドは、前記支持部の厚さと前記先端部の厚さとの差が２０μｍ以上であることが好ましい。
また、本発明においては、前記先端部が、前記段差が前記先端部の片面側だけに生じるように前記支持部に延設されていることが好ましい。
【００２４】
本発明の第２の態様は、本発明の第１の態様の液体吐出ヘッドを有し、画像データに応じた画像を記録媒体上に記録することを特徴とする画像記録装置を提供するものである。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の液体吐出ヘッドによれば、溶液ガイドを、平板状の支持部と、この支持部の端部における厚さ方向の所定の位置に段差を付けて延設され、支持部の厚さよりも薄い平板状の先端部とを備えるものとし、さらに溶液ガイドの先端部が液滴吐出側に向けて配置することにより、溶液ガイドの段差がメニスカスの固定位置となる。この段差によるメニスカスの固定位置は、一度固定されれば動くことがない安定したものである。さらに、この固定点が新しいメニスカスの固定位置としても作用し、より高い位置にメニスカスを形成させることができる。これにより、溶液ガイドの先端部まで溶液を行き渡らせることができ、溶液ガイドの先端部の先端形状と相似形のメニスカスを形成させることができる。
このように、溶液ガイドに段差を形成することにより、溶液ガイドの先端形状、および溶液の圧力を考慮することなく、溶液により形成されるメニスカスを溶液ガイドの高い位置に保持することができる。
さらに、本発明の液体吐出ヘッドによれば、溶液ガイドの先端部の先端形状に基づくメニスカスを形成させることができるため、振動などの外乱に対してもメニスカス形状が変動することなく安定したものとなる。
【００２６】
また、本発明の画像記録装置によれば、平板状の支持部と、この支持部の端部における厚さ方向の所定の位置に段差を付けて延設され、支持部の厚さよりも薄い平板状の先端部とを備える溶液ガイドを、その先端部を液滴吐出側に向けて配置された液体吐出ヘッドを設けることにより、溶液ガイドの段差がメニスカスの固定位置となる。この段差によるメニスカスの固定位置は、一度固定されれば動くことがない安定したものである。さらに、この固定点が新しいメニスカスの固定位置としても作用し、より高い位置にメニスカスを形成させることができ、メニスカスの位置を溶液ガイドの先端部近傍の高い位置にすることができる。これにより、溶液ガイドの先端部まで溶液を行き渡らせることができ、溶液ガイドの先端部の先端形状と相似形のメニスカスを形成させることができる。このように、溶液ガイドの先端部の先端形状に基づくメニスカスを形成させることができるため、振動などの外乱に対してもメニスカス形状が変動することなく安定したものとなる。本発明の画像記録装置によれば、溶液ガイドへの溶液の供給が円滑になされるため、吐出周波数応答性が向上し、高い吐出周波数でも安定して液滴を吐出させることができる。よって、安定して高解像度の画像を高速に記録することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下に、添付の図面に示す好適実施例に基づいて、本発明の液体吐出ヘッドおよび画像記録装置を詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施例に係る液体吐出ヘッドを有する画像記録装置を示す模式的断面図であり、図２は、図１に示す液体吐出ヘッドの要部模式的斜視図である。
図３（ａ）は、本発明の第１の実施例に係る液体吐出ヘッドのインクガイドを示す模式的斜視図であり、（ｂ）は、図３（ａ）の模式的正面図であり、（ｃ）は、図３（ａ）の模式的側面図である。
【００２８】
図１に示す画像記録装置１０は、静電式のインクジェット記録装置であり、静電力によってインク液滴Ｒを吐出して、記録媒体Ｐに画像記録（描画）を行うものである。この画像記録装置１０は、基本的に、液体吐出ヘッド１２と、記録媒体Ｐの保持手段１４と、インク循環系１６と、電圧印加手段１８とを有するものである。
【００２９】
図１および図２に示すように画像記録装置１０における液体吐出ヘッド１２は、例えば、記録媒体Ｐの一辺の全域に対応するインク液滴Ｒの吐出口２４の列（以下、ノズル列という）を有する、いわゆるラインヘッドである。
本実施例の画像記録装置１０においては、記録媒体Ｐを保持手段１４で保持して、記録媒体Ｐを液体吐出ヘッド１２と対面して所定の記録位置に位置した状態で、保持手段１４を液体吐出ヘッド１２のノズル列と直交する方向に移動（走査搬送）することにより、ノズル列によって記録媒体Ｐの全面を二次元的に走査する。この走査に同期して、液体吐出ヘッド１２の各吐出口２４から、記録画像に応じて変調してインク液滴Ｒを吐出することにより、記録媒体Ｐにオンデマンドで画像を記録する。
また、画像記録時には、インク循環系１６によって、液体吐出ヘッド１２（後述するインク流路３２）を含む所定の循環経路でインクＱをインク流方向Ｄに循環することにより、各吐出口２４にインクＱを供給する。
【００３０】
液体吐出ヘッド１２は、静電力によってインクＱをインク液滴Ｒとして吐出する静電式インクジェットの液体吐出ヘッドである。
図１および図２に示すように、液体吐出ヘッド１２は、基本的に、吐出基板１９と、支持基板２０と、インクガイド（溶液ガイド）２２とを有し、吐出基板１９の下面と支持基板２０の上面とが対向して配置されている。
【００３１】
吐出基板１９は、Ａｌ2Ｏ3およびＺｒＯ2などのセラミックス材料、またはポリイミドなどの絶縁性材料からなる基板で、吐出基板１９を貫通して、インクＱのインク液滴Ｒを吐出するための吐出口２４が、多数、穿孔されている。
図２に示すように、液体吐出ヘッド１２は、より高解像度で高速な画像記録が可能な好適例として、例えば、格子状に二次元的に配列された吐出口２４を有する。
【００３２】
なお、本発明の液体吐出ヘッドにおいては、図２に示すように、格子状に吐出口２４が形成されたものに限定されるものではなく、例えば、隣接するノズル列を互いに半ピッチ分ずらして、千鳥格子状に吐出口が配列されたものであってもよい。また、二次元的に吐出口を配列した構成ではなく、ノズル列を１列のみを有するものであってもよい。
また、本発明は、図１および図２に示すようなラインヘッドに限定はされるものではなく、記録媒体Ｐをノズル列の長さに対応する所定長ずつ断続的に搬送しつつ、この断続的な搬送に同期して、ノズル列と直交する方向に液体吐出ヘッドを移動して描画を行う、いわゆるシャトルタイプの液体吐出ヘッドであってもよい。
さらに、本発明の液体吐出ヘッドは、モノクロの画像記録に対応する１種のインクのみを吐出する液体吐出ヘッドであってもよく、カラー画像記録に対応する複数種のインクを吐出する液体吐出ヘッドであってもよい。
【００３３】
吐出基板１９の上面（液滴吐出側＝記録媒体Ｐ側の面  以下、こちら方向を上、逆方向を下という）の吐出口２４以外の領域は、シールド電極２６によって全面的に被覆されている。
シールド電極２６は、導電性の金属板などで形成されるものであり、全ての吐出口２４に共通のシート状電極である。このシールド電極２６は所定電位に保持され（接地による０Ｖを含む）ている。このようなシールド電極２６を設けることにより、互いに隣接する吐出口２４（吐出部）の電気力線を遮蔽して、吐出部間における電界干渉を防止して、インク液滴Ｒを安定して吐出することができる。また、必要に応じて、各シールド電極２６の表面を撥インク処理してもよい。
【００３４】
吐出基板１９の下面には、各吐出口２４に対応して、吐出電極３０が設けられている。この吐出電極３０は、例えば、吐出口２４を囲むリング状の電極であり、電圧印加手段１８に接続されている。
【００３５】
吐出電極３０には、電圧印加手段１８が接続されている。電圧印加手段１８は、駆動電源５０とバイアス電源５２とが直列に接続されたものであり、インクＱの色材粒子の帯電電位と同極側（例えば正極）が吐出電極３０に接続されて、他極側に接地されている。
駆動電源５０は、例えばパルス電源であって、記録画像（画像データ＝吐出信号）に応じて変調したパルス状の駆動電圧を吐出電極３０に供給するものである。バイアス電源５２は、画像記録中に、所定のバイアス電圧を、常時、吐出電極３０に印加する。このようなバイアス電源５２（バイアス電圧の印加）を有することにより、駆動電圧の低減を図ることができ、消費電圧の低減および駆動電源の低コスト化を図ることができる。
【００３６】
なお、吐出電極３０は、吐出口２４を囲むリング状の電極に限定はされるものではなく、吐出口２４を囲む矩形状のものであってもよい。さらには、吐出電極３０は、吐出口２４の全域を囲むものにも限定はされるものではなく、例えば、略Ｃ字状等の吐出電極も利用可能である。
【００３７】
本実施例においては、吐出電極３０は、インク流方向Ｄの上流側が一部欠けている形状とすることが好ましい。このような構成にすることにより、インク流方向Ｄの上流側から吐出口への色材粒子の流入を妨げる電界が形成されないため、効率よく色材粒子を吐出口２４へ供給することができる。また、インク下流側に吐出電極３０を配置することで、吐出口２４へ流入した色材粒子を吐出口２４に留める方向の電界が形成される。このようなことから、吐出電極３０をインク流方向Ｄの上流側が一部欠けている形状とすることにより、吐出口２４への粒子供給性を更に一層向上させることができる。
【００３８】
支持基板２０は、ガラス等の絶縁性の材料で形成される基板である。
吐出基板１９と支持基板２０とは、所定の間隔だけ離間して配置され、その間隙がインクＱを各吐出口２４に供給するインク流路３２となる。
インク流路３２は、後述するインク循環系１６に接続されており、インク循環系１６が所定の経路でインクＱを循環することにより、インクＱがインク流路３２をインク流方向Ｄ（図示例では、例えば、右から左）に流れ、各吐出口２４にインクＱが供給される。
【００３９】
支持基板２０の上面にはインクガイド２２が設けられている。
インクガイド２２は、インク流路３２から吐出口２４に供給されたインクＱを案内して、メニスカスの形状および大きさを調整してメニスカスを安定させ、かつ、自身に電界（静電力）を集中させてメニスカスに電界を集中させることにより、インク液滴Ｒを吐出し易くするためのものであり、吐出口２４を貫通して吐出基板１９の表面から記録媒体Ｐ（保持手段１４）側に突出するように、各吐出口２４に対応して配置されている。
互いに対応する吐出口２４、吐出電極３０、およびインクガイド２２によって、１ドットの液滴吐出に対応する１つの吐出部が形成される。
【００４０】
前述のように、インクガイド２２には、好適にインクＱを案内して吐出口２４におけるインクＱのメニスカスを適正に安定させることができ（メニスカス安定性に優れ）、かつ、好適に静電力を集中できること（良好な電界集中力）が要求される。このような特性を満たすためには、インクガイド２２が、微細であってもインクを確実かつ良好に案内できる形状に高精度に成形することができることが重要である。
【００４１】
現状では、特許文献１に開示されているように、インクガイド２０４（図７参照）に所定の幅のインク案内溝２２０（図７参照）を形成し、メニスカスＭ（図７参照）を維持している。しかしながら、上述の如く、特許文献１に開示された従来のインクガイド２０４では、インク案内溝２２０が形成されているため、インクガイド２０４の先端部の先鋭度が低く、吐出されるインク液滴のサイズが制限されてしまうという問題点がある。
【００４２】
また、インクガイド２０４の先端部の先端は、メニスカスＭにより形成されるため、インク液滴Ｒの吐出によるインク供給、または振動などの外乱により先端形状が変動しやすく、インク液滴Ｒの着弾精度が劣化するという問題点がある。さらに、特許文献１のインクガイド２０４は、インク案内溝２２０を形成するものであるため、インクガイド２０４の幅を狭くするとインク案内溝２２０の加工が難しくなり、インクガイド２０４の幅を狭くすることは困難である。
【００４３】
本実施例のインクガイド２２は、本発明の特徴的な部位であり、例えば、図２および図３（ａ）に示すように、平板状の支持部４０と、この支持部４０にインクガイド２２の裏面２２ａを共通にして延設された平板状の先端部４２とを有するものである。先端部４２の厚さは、支持部４０の厚さよりも薄く、支持部４０と先端部４２との接合部に段差が生じる。また、インクガイド２２は、先端部４２が液滴吐出（記録媒体Ｐ）側に向けられて、支持基板２０の上面に配置されている。
【００４４】
インクガイド２２の先端部４２は、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、先端部４２の幅方向の両側の側面４２ａからそれぞれ延び、肩部４２ｂで折曲した１対の斜面４６が、それぞれインク吐出方向側に向って次第に幅が狭くなり先端４６ａで接続された先端形状を有するものである。
この先端部４２の先端形状は、例えば、平面視、先端４６ａが略直角の頂部となる略直角三角形状を呈するものである。
【００４５】
なお、インクガイド２２の先端部４２の先端４６ａは、図３（ｂ）および（ｃ）に示すように、平面視および側面視、いずれの場合においても、所定の曲率を有するものである。
先端４６ａの曲率半径は、平面視および側面視のいずれの方向においても、先鋭化のために小さいことが好ましい。しかしながら、先端４６ａの曲率半径が小さ過ぎる場合には、メニスカスの位置を高くするために余分な圧力が必要となるため、先端４６ａの曲率半径には下限がある。このことから、先端４６ａの曲率は平面視および側面視のいずれの方向においても、先端４６ａの曲率半径の下限は、好ましくは２μｍ以上であり、さらに好ましくは６μｍ以上である。
【００４６】
また、先端４６ａの平面視および側面視のいずれの方向における曲率半径の上限は、平面視の方向においては、先端部４２の幅の半分である。この場合、先端部４２は、平面視半円形状となる。一方、側面視の方向においては、曲率の上限は、斜面４６の幅の半分である。この場合においても、先端部４２は、側面視半円形状となる。
【００４７】
支持部４０の端部４４は、図３（ｂ）に示すように、先端部４２と略相似形状に形成されている。端部４４は、支持部４０の幅方向の両側の側面４０ａから、それぞれ先端部４２の斜面４６と同じ傾斜角度で延びた１対の斜面４４ａがエッジ部４４ｂで接続されている。また、エッジ部４４ｂは、図３（ｃ）に示すように、先端部４２の表面４２ｃに対して垂直に形成されている。
【００４８】
次に、本実施例のインクガイド２２により形成されるメニスカスについて説明する。
本実施例のインクガイド２２においては、図３（ｃ）に示すように、端部４４のエッジ部４４ｂがインク液面からのメニスカスＭ１のピニング点Ｆ（固定位置）となる。このピニング点Ｆは、端部４４の形状で決定されるものであり、一度固定された場合には、動くことがない安定点である。さらに、ピニング点Ｆは、新しいメニスカスＭ２を固定するピンニング点としても作用する。これにより、更に高い位置にメニスカスＭ２が形成される。このようにして、先端部４２の先端４６ａにまでインクＱを行き渡らせることができる。また、先端部４２の先端４６ａ形状と略相似形のメニスカスＭ３も形成される。
【００４９】
一方、図６（ａ）および（ｂ）に示すように、先端部１０２を三角形状に形成してなる従来の平板状のインクガイド１００においては、インクに静水圧を加えてインク液面を高くした場合、メニスカスＭが形成されるもののピニング点が存在しないため、得られるメニスカスＭは、吐出口２４のインクの静水圧だけにより得られるものとなる。従来のインクガイド１００においても、インクの静水圧を高くすることにより、メニスカスＭの位置を先端部１０２まで達するものとできるものの、インクの静水圧を高くする必要があり、圧力を余分に高くしなければならない。このとき、メニスカス形状の先鋭度が低くなり、微細なインク滴の吐出が困難になる。これにより、得られるドットを小さくすることができない。また、インクの圧力を高くしすぎた場合には、メニスカスが崩壊する虞もある。
【００５０】
また、本実施例のインクガイド２２は、先端部４２の肩部４２ｃが、吐出口２４の表面（ガード電極２６の表面２６ａ）よりも突出するように配置することが好ましい。これにより、インクガイド２２の端部４４（段差）によるメニスカスの位置を高くする効果が発現しやすくなり、メニスカスＭの位置をより高い位置に維持することができる。
【００５１】
また、端部４４のエッジ部４４ｂは、肩部４２ｃよりも上方向に突出していることが好ましい。これにより、メニスカスＭの位置をより高い位置にすることができる。しかしながら、端部４４のエッジ部４４ｂは、肩部４２ｃよりも下方であってもメニスカスＭの位置を高い位置にする効果を得ることができる。
【００５２】
なお、インクガイド２２は、例えば、有機樹脂、ガラス、シリコンまたはセラミックスにより形成することができる。また、インクガイド２２は、その先端部４２を金属蒸着してもよい。このように、インクガイド２２の先端部４２に金属蒸着膜を形成することにより、インクガイド２２の先端部４２の誘電率が実質的に大きくなる。これにより、強電界を生じさせ易くなり、インクの吐出性を向上させることができる。
また、インクガイド２２は、例えば、フォトリソグラフィ法などの半導体製造プロセスに用いられる各種製造方法、またはレーザ加工方法を用いることにより作製することができる。
【００５３】
また、本実施例のインクガイド２２は、裏面２２ａを共通にして先端部４２を支持部４０にして延設し、先端部４２の表面４２ｃ側の片面だけに段差が生じる構成としたが、本発明は、これに限定されるものではなく、段差を設けて延設すればよい。メニスカスの対称性を考慮すると、先端部４２の表面および裏面の両面側に段差が生じる構造がより好ましい。この場合、先端に形成されるメニスカスの大きさが大きくなり、そのメニスカスの大きさを小さくするには先端部の厚さを薄くする必要があるため、加工適正からすると先端部４２の片面に段差がある構造のほうが良い。
【００５４】
また、本実施例のインクガイド２２は、例えば、全体の高さは５８０μｍであり、全体（支持部４０）の幅Ｗは２１０μｍであり、１対の斜面４６により形成される先端部４２の先端角度は９０°である。また、支持部４０の厚さｔ１は５０μｍであり、先端部４２の厚さｔ２は１３μｍである。さらに、端部４４のエッジ部４４ｂと先端部４２の先端４６ａとの間の距離である先端部長さＬは１００μｍである。
【００５５】
また、本実施例のインクガイド２２においては、支持部４０の厚さｔ１と先端部４２の厚さｔ２との差（段差）が２０μｍ以上であることが好ましい。本実施例のインクガイド２２において、２０μｍ以上の差（段差）を有していない場合、メニスカスのピニングの効果が減少してしまう。
【００５６】
また、本実施例のインクガイド２２は、インクガイドの先端部すなわちメニスカス先端部での電界集中を考慮すると、少なくとも上部は先端に向けて次第に細くなる形状とするのが好ましい。このように、インクガイドの先端部を先鋭化することにより、メニスカスが小さくなり、インク液滴の吐出性を向上させることができ、かつインク液滴Ｒを微小にできる。
【００５７】
吐出口２４は、図２に示すように、長方形の両方の短辺側を半円形にした、インク流方向に細長い繭形状である。この吐出口２４は、インク流方向Ｄにおける長さｍと、このインク流方向Ｄに直交する方向αにおける長さｎとのアスペクト比（ｍ／ｎ）が、例えば、１以上である。また、インクガイド２２が、その幅方向と吐出口２４のインク流方向Ｄとを一致させて配置されている。
本実施例においては、吐出口２４におけるアスペクト比を１以上とすることにより、吐出口２４にインクＱの供給を容易にすることができる。すなわち、吐出口２４へのインクＱの粒子供給性を高めることができる。これにより、吐出口２４にはインクＱが十分かつ円滑に供給されるため、インク液滴Ｒの吐出周波数応答性が向上し、さらにはインクＱの目詰まりの発生が防止される。
【００５８】
本実施例においては、吐出口２４を細長い繭形状としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、吐出口２４からインク液滴Ｒを吐出することができるものであればよい。吐出口２４としては、例えば、略円形、楕円形、長方形、ひし形、平行四辺形など任意の形状にすることができる。また、吐出口２４としては、例えば、インク流方向Ｄを長辺とする矩形、またはインク流方向を長軸とする楕円形もしくはひし形にすることができる。さらに、吐出口２４としては、インク流の上流側を上底、下流側を下底とし、インク流方向の高さが下底よりも長い台形状にしてもよい。この場合、上流側の辺を長くしても下流側の辺を長くしてもよい。また、インク流方向を長辺とする長方形の両方の短辺側に、直径がその長方形の短辺よりも大きな円が接続されたような形状にしてもよい。また、吐出口２４は、その中心に対して、上流側と下流側で対称な形状であっても非対称な形状であっても良い。例えば、矩形状の吐出口の上流側と下流側の少なくとも一方の端部を半円状にして吐出口を形成してもよい。
【００５９】
前述のように、吐出基板１９と支持基板２０との間に形成されるインク流路３２には、インク循環系１６によってインクが供給される。
インク循環系１６は、インクＱを貯留するインクタンクおよびインクＱを供給するポンプを有するインク供給手段５４と、インク供給手段５４とインク流路３２のインク流入口（インク流路３２の図１中の右側端部）とを接続するインク供給流路５６と、インク流路３２のインク流出口（同左側端部）とインク供給手段５４とを接続するインク回収流路５８とを有して構成される。また、これ以外にも、インクタンクへのインク補充手段等を有してもよい。
【００６０】
インクＱは、インク供給手段５４からインク供給流路５６を経て液体吐出ヘッド１２のインク流路３２に供給されて、インク流路３２をインク流方向Ｄに流れ（図中右から左に流れる）、インク流路３２からインク回収流路５８を経てインク供給手段５４に戻る経路で循環され、これによりインク流路２４から各ノズル２８に供給される。
なお、本発明の液体吐出ヘッド１２が吐出するインクＱとしては、色材を含む帯電粒子を分散媒にしてなるインクＱ等、帯電した微粒子を分散媒に分散してなる、静電式のインクジェットに利用される各種のインクＱ（溶液）が利用可能であり、詳細については後で説明する。
【００６１】
前述のように、保持手段１４は、記録媒体Ｐを保持して液体吐出ヘッド１２のノズル列方向と直交方向（以下、走査方向という）に走査搬送するものである。
保持手段１４は、液体吐出ヘッド１２（吐出基板１９）の上面に対面した状態で記録媒体Ｐを保持するプラテンとしても作用する対向電極６０と、対向バイアス電源６２と、対向電極６０を走査方向に移動することにより、記録媒体Ｐを走査方向に走査搬送する走査搬送手段（図示省略）とを有して構成される。この走査搬送により、記録媒体Ｐは、液体吐出ヘッド１２の吐出口２４（ノズル列）によって、全面を二次元的に走査され、各吐出口２４から変調して吐出されたインク液滴Ｒによって画像を記録される。
【００６２】
対向電極６０による記録媒体Ｐの保持手段は、特に限定されるものではなく、静電気を利用する方法、治具を用いる方法、または吸引による方法等、公知の方法によればよい。
また、対向電極６０の移動方法にも、特に限定はなく、公知の板状部材の移動方法を利用すれば良い。なお、本発明の液体吐出ヘッド１２を利用する記録装置においては、記録媒体Ｐを固定して、液体吐出ヘッド１２を移動（走査）することにより、ノズル列で記録媒体Ｐを走査するようにしてもよい。
対向バイアス電源６２は、吐出電極３０（＝色材粒子）と逆極性のバイアス電圧を対向電極６０に印加するものである。なお、バイアス電源６２の他極側は、接地されている。
【００６３】
以下、画像記録装置１０における画像記録の作用について説明する。
画像記録時には、インク循環系１６によって、インク供給手段５４〜インク供給流路５６〜液体吐出ヘッド１２のインク流路３２〜インク回収流路５８〜インク供給手段５４の経路でインクＱが循環される。この循環により、インク流路３２をインクＱが、例えば、２００ｍｍ／秒の流速で流れ、これにより各吐出口２４にインクＱが供給される。
また、画像記録時には、バイアス電源５２が吐出電極３０に、例えば、１００Ｖのバイアス電圧を印加している。さらに、記録媒体Ｐは対向電極６０に保持され、対向電極６０には、対向バイアス電源６２が、例えば、−１０００Ｖのバイアス電圧を印加している。従って、吐出電極３０と対向電極６０（記録媒体Ｐ）との間には、１１００Ｖ分のバイアス電圧が印加され、その分の電界（静電力）が形成されている。
【００６４】
このインクＱの循環、バイアス電圧による静電力、インクＱの表面張力、毛管現象、インクガイド２２の作用などにより、吐出口２４にはインクＱのメニスカスが形成され、また、色材粒子（本例では正に帯電）が吐出口２４（メニスカス）に泳動してインクＱが濃縮され、この濃縮の作用によってメニスカスがさらに成長し、インクＱの表面張力と静電力等とのバランスが取れることによってメニスカスが安定した状態となっている。
【００６５】
この状態において、駆動電源５０が吐出電極３０に、例えば、２００Ｖの駆動電圧を印加すると、インクＱおよびメニスカスに作用する静電力が大きくなり、かつ、メニスカスでのインクＱの濃縮が促進されて、メニスカスが急激に成長し、メニスカスの成長力、色材粒子のメニスカスへの移動力、および対向電極６０からの吸引力が、インクＱの表面張力を超えた時点で、色材粒子が濃縮されたインクＱのインク液滴Ｒが吐出される。
吐出されたインク液滴Ｒは、吐出された際の勢い、および、対向電極６０による引力によって飛翔し、記録媒体Ｐに着弾して画像を形成する。
【００６６】
前述のように、画像記録時には、記録媒体Ｐは液体吐出ヘッド１２と対面した状態で、ノズル列と直交する走査方向に走査搬送されている。
従って、この走査搬送に同期して、画像データ（インク液滴Ｒの吐出信号）に応じて変調して各吐出電極３０に駆動電圧を印加（吐出電極３０を駆動）することにより、記録する画像に応じて変調してインク液滴Ｒを吐出して、記録媒体Ｐの全面にオンデマンドで画像記録を行うことができる。
【００６７】
本発明の液体吐出ヘッド１２は、上述の如く、端部４４が、先端形状と相似形に成形されたインクガイド２２が設けられており、このインクガイド２２によりインク液滴Ｒが吐出されるものである。
【００６８】
本実施例のインクガイド２２は、上述の如く、端部４４のエッジ部４４ｂがインク液面からのメニスカスＭ１のピニング点Ｆとなる。さらに、ピニング点Ｆが新しいメニスカスＭ２を固定するピンニング点としても作用する。これにより、更に高い位置にメニスカスＭ２が形成される。また、先端部４２には、先端部４２の先端４６ａ形状と略相似形のメニスカスＭ３が形成される。このようにインクガイド２２の先端４６ａにまでインクＱを行き渡らせた状態で、インク液滴Ｒを吐出させることができる。
【００６９】
また、インクガイド２２により得られるメニスカスは、先端部の先端形状を反映したものであり、特許文献１のインクガイドのように先端形状がインクにより形成されるものではない。このため、本実施例のインクガイド２２により得られるメニスカスは、振動などの外乱が加わった場合でも、従来のようなメニスカス形状の変動が生じることがなく、メニスカスの形状安定性が優れている。さらに、インクガイド２２により得られるメニスカスは先端部４２の先端形状を反映したものであり、インク液滴Ｒを、インクガイド２２の先端部４２の先端形状に応じた所定のサイズにできる。
このため、液体吐出ヘッド１２を有する画像記録装置１０においては、各吐出口２４において、メニスカスが高い位置に保持されるため、先端４６ａにインクＱが十分に供給される。これにより、高速で連続的にインク液滴Ｒを吐出する場合でも、インクＱが十分に供給され、インク液滴Ｒの吐出周波数応答性を高くすることができる。よって、画像記録を高速で行うことができる。
【００７０】
さらに、メニスカスの形状安定性が優れているため、記録媒体Ｐへのインク液滴Ｒの着弾精度を高くすることができるとともに、インク液滴Ｒを所定のサイズで吐出し、かつサイズのバラツキも抑制される。このため、高画質の画像記録を行うことができる。また、カラー画像を形成する場合、色ずれが抑制された高画質の画像記録を行うことができる。
【００７１】
本実施例の液体吐出ヘッド１２においては、インクガイド２２を設けることにより、吐出口２４のメニスカスＭの位置を高く維持することができ、かつメニスカスの形状を安定にすることができる。このため、インク液滴Ｒの吐出周波数応答性およびインク液滴Ｒの着弾精度を高くすることができるとともに、インク液滴Ｒのサイズのバラツキを小さくすることができる。このように、本実施例の液体吐出ヘッド１２においては、インク液滴Ｒの吐出性能が高いものである。
【００７２】
また、本実施例の液体吐出ヘッド１２においては、吐出口２４がインク流方向Ｄに延びた細長い繭形状であるため、吐出口２４にはインクＱが十分かつ円滑に供給される。これにより、インク液滴Ｒの吐出周波数応答性が更に向上し、加えて吐出口２４におけるインクＱの目詰まりの発生が防止される。
【００７３】
さらに、本実施例の液体吐出ヘッド１２を有する画像記録装置１０においては、画像記録を高速で、かつ高画質に行うことができる。
【００７４】
次に、本発明の第２の実施例について説明する。なお、本実施例においては、図１乃至図３（ａ）〜（ｃ）に示す第１の実施例の画像記録装置と同一構成物には、同一符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００７５】
図４は、本発明の第２の実施例に係る液体吐出ヘッドの要部を示す模式的部分断面図である。図５（ａ）は、本発明の第２の実施例に係る液体吐出ヘッドのインクガイドを示す模式的斜視図であり、（ｂ）は、図５（ａ）の模式的平面図であり、（ｃ）は、図５（ａ）の模式的側面図である。
【００７６】
本実施例の液体吐出ヘッド１２ａは、第１の実施例の液体吐出ヘッド１２に比して、インクガイド７０が異なり、それ以外の構成は、第１の実施例の液体吐出ヘッド１２と同様の構成であるため、その詳細な説明は省略する。
【００７７】
図４および図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、インクガイド７０は、平板状の支持部７２と、この支持部７２にインクガイド７０の裏面７０ａを共有して延設された先端部７４とを有する。このインクガイド７０は、第１の実施例のインクガイド２２に比して、支持部７２の端部８０が櫛歯状に成形されたものであり、それ以外の先端部７４の先端形状、および支持部７２の構造については、第１の実施例のインクガイド２２の先端部４２および支持部４０と同様の構成であるため、その詳細な説明は省略する。
【００７８】
支持部の端部８０は、先端部７４の延設方向に延びる切欠部８２が、例えば、３つ支持部７２の幅方向に所定の間隔をあけて形成されている。これら、３つの切欠部８２により、２つの歯部８４が形成される。先端部７４側における歯部８４のエッジ部８４ａは、所定の曲率を有する曲面で形成されている。歯部８４のエッジ部８４ａは、例えば、先端部７６の肩部７６ｂよりも上側にある。このように、歯部８４のエッジ部８４ａを曲面で構成することにより、吐出部近傍に強い不要電界を発生させることなく、インクの吐出性を安定させることができる。
【００７９】
本実施例のインクガイド７０は、端部８０を櫛歯状に形成することにより、切欠部８２がインク溜りの役割、および毛細管の役割を果たし、インクＱをインクガイド７０の先端部７４に供給することができる。このため、歯部８４のエッジ部８４ａは、先端部７４の先端７６ａとの距離が近いことが好ましい。
【００８０】
また、歯部８４のエッジ部８４ａは、第１の実施例のインクガイド２２のエッジ部４４ｂ（図３（ａ）参照）と同様に、メニスカスのピニング点として作用するものでもある。このようなことから、歯部８４のエッジ部８４ａは、吐出口２４の表面（ガード電極２６の表面２６ａ）よりも上側にあることが好ましい。さらに、インクガイド７０の先端部７６の肩部７６ｂは、吐出口２４の表面よりも上側となるように配置されることが多く、歯部８４のエッジ部８４ａは、例えば、先端部７６の肩部７６ｂよりも上側にあることが好ましい。
【００８１】
さらに、インクガイド７０の端部８０を櫛歯状に形成することにより、歯部８４が先端部７４の補強材の役割を果たす。このため、インクガイド７０、特に先端部７４の機械的強度を高くすることができる。インクガイド７０は、極めて小さいものであり、先端部７４も極めて薄いものであるため、先端部７４の機械的強度を高くすることは有効である。
また、歯部８４のエッジ部８４ａは、例えば、先端部７６の肩部７６ｂよりも上側にすることにより、先端部７４とエッジ部８４ａとの距離が短くなり機械的強度も高くなる。
【００８２】
このように、インクガイド７０の端部８０を櫛歯状に成形することにより、インクＱの供給を容易にすることができるとともに、機械的強度も高くすることができる。
なお、本実施例のインクガイド７０は、例えば、全体の高さは５８０μｍであり、全体（支持部７２）の幅Ｗは２１０μｍである。また、１対の斜面７６により形成される先端部７４の先端角度は９０°であり、先端部７４の曲率半径はいずれも６μｍであり、支持部７２の厚さｔ１は５０μｍであり、先端部７４の厚さｔ２は１３μｍである。また、端部８０のエッジ部８４ａと先端部７４の先端７６ａとの間の距離である先端部長さＬは５０μｍである。さらに、歯部８４の幅は３０μｍであり、歯部のエッジ部８４ａの曲率半径は１５μｍである。
【００８３】
また、本実施例のインクガイド７０においても、第１の実施例と同様に、支持部７２の厚さｔ１と先端部７４の厚さｔ２との差（段差）が２０μｍ以上であることが好ましい。本実施例のインクガイド７０においても、２０μｍ以上の差（段差）を有していない場合、メニスカスのピニングの効果が減少してしまう。
【００８４】
なお、本実施例のインクガイド７０は、切欠部８２を３つ設ける構成としたが、これに限定されるものではなく、切欠部８２は、少なくとも１つ形成されていればよい。
また、本実施例のインクガイド７０は、第１の実施例のインクガイド２２と同様の製造方法により作製することができる。
【００８５】
本実施例の液体吐出ヘッド１２ａにおいては、各吐出口２４にインクガイド７０がそれぞれ設けられており、各吐出口２４にはメニスカスが形成される。本実施例におけるインクガイド７０により形成されるメニスカスについて説明する。
【００８６】
本実施例においても、第１の実施例と同様に、図５（ｃ）に示すように、端部８０のエッジ部８４ａがメニスカスＭ１のピニング点Ｆとなる。このピニング点Ｆは端部８０の櫛歯形状で決定されるものであり、一度固定された場合には、動くことがない安定点である。さらに、ピニング点Ｆは、新しいメニスカスＭ２を固定するピンニング点としても作用する。これにより、更に高い位置にメニスカスＭ２が形成される。このようにして、先端部７４の先端７６ａにまでインクＱを行き渡らせることができる。また、先端部７４には、先端部７４の先端７６ａ形状と略相似形のメニスカスＭ３が形成される。
【００８７】
本実施例のインクガイド７０においては、端部８０が櫛歯状に成形されているため、第１の実施例のインクガイド２２に比して、端部８０の長さが長い。このため、第１の実施例のインクガイド２２よりもメニスカスを更に強固に固定することができ、メニスカスの形状安定性を更に高くすることができる。
【００８８】
また、本実施例のインクガイド７０においては、切欠部８２にインクＱが貯まり、毛細管現象によりインクガイド７０の先端部７４にインクＱが供給される。このインクガイド７０は、インク供給能力は第１の実施例のインクガイド２２よりも高い。
このように、本実施例のインクガイド７０は、第１の実施例のインクガイド２２よりもメニスカスの位置を更に高く保持することができるとともに、先端部７４へのインクＱの供給も更に円滑に行われる。
なお、本実施例の液体吐出ヘッド１２ａおよびこの液体ヘッド１２ａを有する画像記録装置は、いずれも上述の第１の実施例と同様の効果が得られることはいうまでもない。
【００８９】
本実施例の液体吐出ヘッド１２ａによれば、インクガイド７０によるメニスカスの形状安定性およびインク供給能力が、第１の実施例のインクガイド２２よりも高く、インクガイド７０の先端７６ａにまでインクＱを行き渡らせた状態で、インク液滴を吐出させることができる。また、メニスカス形状安定性が更に優れるため、振動などの外乱が加わった場合でも、メニスカス形状の変動が更に抑制される。
【００９０】
本実施例の液体吐出ヘッド１２ａにおいては、インクガイド７０を設けることにより、吐出口２４のメニスカスの位置を更に高くすることができ、かつメニスカスＭの形状を更に安定にすることができるため、インク液滴Ｒの吐出周波数応答性およびインク液滴Ｒの着弾精度を更に高くすることができ、かつインク液滴Ｒを所定のサイズで、かつバラツキを小さく吐出させることができ、インク液滴Ｒの吐出性能を更に高くすることができる。
【００９１】
また、本実施例の液体吐出ヘッド１２ａを有する画像記録装置においては、各吐出口２４において、メニスカスが更に高い位置に保持され、かつ端部８０の切欠部８２から先端７６ａにインクＱが更に十分に供給される。これにより、吐出周波数応答性を更に高くすることができる。よって、画像記録を更に高速で行うことができる。
さらに、本実施例の液体吐出ヘッド１２ａを有する画像記録装置においては、メニスカスの形状安定性が更に優れているため、更に高画質の画像記録を行うことができる。また、カラー画像を形成する場合、色ずれが更に抑制された高画質の画像記録を行うことができる。
【００９２】
次に、第１の実施例および第２の実施例の画像記録装置に用いられるインクＱについて詳細に説明する。
インクＱは、色材粒子をキャリア液に分散することにより得られる。キャリア液は、高い電気抵抗率（１０9Ω・ｃｍ以上、好ましくは１０10Ω・ｃｍ以上）を有する誘電性の液体（非水溶媒）であるのが好ましい。キャリア液の電気抵抗が低いと、制御電極に印加される駆動電圧により、キャリア液自身が電荷注入を受けて帯電してしまい、色材粒子の濃縮がおこらない。また、電気抵抗の低いキャリア液は、隣接する制御電極間での電気的導通を生じさせる懸念もあるため不向きである。
【００９３】
キャリア液として用いられる誘電性液体の比誘電率は、５以下が好ましく、より好ましくは４以下、さらに好ましくは３．５以下である。このような比誘電率の範囲とすることによって、キャリア液中の色材粒子に有効に電界が作用し、泳動が起こりやすくなる。
なお、このようなキャリア液の固有電気抵抗の上限値は１０16Ω・ｃｍ程度であるのが望ましく、比誘電率の下限値は１．９程度であるのが望ましい。キャリア液の電気抵抗が上記範囲であるのが望ましい理由は、電気抵抗が低くなると、低電界下でのインクの吐出が悪くなるからであり、比誘電率が上記範囲であるのが望ましい理由は、誘電率が高くなると溶媒の分極により電界が緩和され、これにより形成されたドットの色が薄くなったり、滲みを生じたりするからである。
【００９４】
キャリア液として用いられる誘電性液体としては、好ましくは直鎖状もしくは分岐状の脂肪族炭化水素、脂環式炭化水素、または芳香族炭化水素、および、これらの炭化水素のハロゲン置換体がある。例えば、へキサン、ヘプタン、オクタン、イソオクタン、デカン、イソデカン、デカリン、ノナン、ドデカン、イソドデカン、シクロヘキサン、シクロオクタン、シクロデカン、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、アイソパーＣ、アイソパーＥ、アイソパーＧ、アイソパーＨ、アイソパーＬ、アイソパーＭ（アイソパー：エクソン社の商品名）、シェルゾール７０、シェルゾール７１（シェルゾール：シェルオイル社の商品名）、アムスコＯＭＳ、アムスコ４６０溶剤（アムスコ：スピリッツ社の商品名）、シリコーンオイル（例えば、信越シリコーン社製ＫＦ−９６Ｌ）等を単独あるいは混合して用いることができる。
【００９５】
このようなキャリア液に分散される色材粒子は、色材自身を色材粒子としてキャリア液中に分散させてもよいが、好ましくは、定着性を向上させるための分散樹脂粒子を含有させる。分散樹脂粒子を含有させる場合、顔料などは分散樹脂粒子の樹脂材料で被覆して樹脂被覆粒子とする方法などが一般的であり、染料などは分散樹脂粒子を着色して着色粒子とする方法などが一般的である。
【００９６】
色材としては、従来からインクジェットインク組成物、印刷用（油性）インキ組成物、あるいは静電写真用液体現像剤に用いられている顔料および染料であればどれでも使用可能である。
色材として用いる顔料としては、無機顔料、有機顔料を問わず、印刷の技術分野で一般に用いられているものを使用することができる。具体的には、例えば、カーボンブラック、カドミウムレッド、モリブデンレッド、クロムイエロー、カドミウムイエロー、チタンイエロー、酸化クロム、ビリジアン、コバルトグリーン、ウルトラマリンブルー、プルシアンブルー、コバルトブルー、アゾ系顔料、フタロシアニン系顔料、キナクリドン系顔料、イソインドリノン系顔料、ジオキサジン系顔料、スレン系顔料、ペリレン系顔料、ペリノン系顔料、チオインジゴ系顔料、キノフタロン系顔料、金属錯体顔料、等の従来公知の顔料を特に限定されることなく用いることができる。
色材として用いる染料としては、アゾ染料、金属錯塩染料、ナフトール染料、アントラキノン染料、インジゴ染料、カーボニウム染料、キノンイミン染料、キサンテン染料、アニリン染料、キノリン染料、ニトロ染料、ニトロソ染料、ベンゾキノン染料、ナフトキノン染料、フタロシアニン染料、金属フタロシアニン染料、等の油溶性染料が好ましく例示される。
【００９７】
さらに、分散樹脂粒子としては、例えば、ロジン類、ロジン変性フェノール樹脂、アルキッド樹脂、（メタ）アクリル系ポリマー、ポリウレタン、ポリエステル、ポリアミド、ポリエチレン、ポリブタジエン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニールアルコールのアセタール変性物、ポリカーボネート等を挙げられる。
これらのうち、粒子形成の容易さの観点から、重量平均分子量が２，０００〜１，０００，０００の範囲内であり、かつ多分散度（重量平均分子量／数平均分子量）が、１．０〜５．０の範囲内であるポリマーが好ましい。さらに、前記定着の容易さの観点から、軟化点、ガラス転移点または、融点のいずれか１つが４０℃〜１２０℃の範囲内にあるポリマーが好ましい。
【００９８】
インクＱにおいて、色材粒子の含有量（色材粒子あるいはさらに分散樹脂粒子の合計含有量）は、インク全体に対して０．５〜３０重量％の範囲で含有されることが好ましく、より好ましくは１．５〜２５重量％、さらに好ましくは３〜２０重量％の範囲で含有されることが望ましい。色材粒子の含有量が少なくなると、印刷画像濃度が不足したり、インクＱと記録媒体Ｐ表面との親和性が得られ難くなって強固な画像が得られなくなったりするなどの問題が生じ易くなり、一方、含有量が多くなると均一な分散液が得られにくくなったり、インクジェットヘッド等でのインクＱの目詰まりが生じやすく、安定なインク吐出が得られにくいなどの問題が生じるからである。
【００９９】
また、キャリア液に分散された色材粒子の平均粒径は、０．１〜５μｍが好ましく、より好ましくは０．２〜１．５μｍであり、更に好ましくは０．４〜１．０μｍである。この粒径はＣＡＰＡ−５００（堀場製作所（株）製商品名）により求めたものである。
【０１００】
色材粒子をキャリア液に分散させた後（必要に応じて、分散剤を使用しても可）、荷電制御剤をキャリア液に添加することにより色材粒子を荷電して、荷電した色材粒子をキャリア液に分散してなるインクＱとする。なお、色材粒子の分散時には、必要に応じて、分散媒を添加してもよい。
荷電制御剤は、一例として、電子写真液体現像剤に用いられている各種のものが利用可能である。また、「最近の電子写真現像システムとトナー材料の開発・実用化」１３９〜１４８頁、電子写真学会編「電子写真技術の基礎と応用」４９７〜５０５頁（コロナ社、１９８８年刊）、原崎勇次「電子写真」１６（Ｎｏ．２）、４４頁（１９７７年）等に記載の各種の荷電制御剤も利用可能である。
【０１０１】
なお、色材粒子は、制御電極に印加される駆動電圧と同極性であれば、正電荷および負電荷のいずれに荷電したものであってもよい。
また、色材粒子の荷電量は、好ましくは５〜２００μＣ／ｇ、より好ましくは１０〜１５０μＣ／ｇ、さらに好ましくは１５〜１００μＣ／ｇの範囲である。
【０１０２】
また、荷電制御剤の添加によって誘電性溶媒の電気抵抗が変化することもあるため、下記数式（２）のより定義される分配率Ｐを、好ましくは５０％以上、より好ましくは６０％以上、さらに好ましくは７０％以上とする。
【０１０３】
Ｐ＝１００×（σ１−σ２）／σ１    ・・・（２）
【０１０４】
ここで、上記数式（２）において、σ１は、インクＱの電気伝導度、σ２は、インクＱを遠心分離器にかけた上澄みの電気伝導度である。電気伝導度は、ＬＣＲメーター（安藤電気（株）社製ＡＧ−４３１１）および液体用電極（川口電機製作所（株）社製ＬＰ−０５型）を使用し、印加電圧５Ｖ、周波数１ｋＨｚの条件で測定を行った値である。また遠心分離は、小型高速冷却遠心機（トミー精工（株）社製ＳＲＸ−２０１）を使用し、回転速度１４５００ｒｐｍ、温度２３℃の条件で３０分間行った。
以上のようなインクＱを用いることによって、荷電粒子の泳動が起こりやすくなり、濃縮しやすくなる。
【０１０５】
インクＱの電気伝導度は、１００〜３０００ｐＳ／ｃｍが好ましく、より好ましくは１５０〜２５００ｐＳ／ｃｍ、さらに好ましくは２００〜２０００ｐＳ／ｃｍである。以上のような電気伝導度の範囲とすることによって、制御電極に印加する電圧が極端に高くならず、隣接する記録電極間での電気的導通を生じさせる懸念もない。
また、インクＱの表面張力は、１５〜５０ｍＮ／ｍの範囲が好ましく、より好ましくは１５．５〜４５ｍＮ／ｍ、さらに好ましくは１６〜４０ｍＮ／ｍの範囲である。表面張力をこの範囲とすることによって、制御電極に印加する電圧が極端に高くならず、ヘッド周りにインクが漏れ広がり汚染することがない。
さらに、インクＱの粘度は０．５〜５ｍＰａ・ｓｅｃが好ましく、より好ましくは０．６〜３．０ｍＰａ・ｓｅｃ、さらに好ましくは０．７〜２．０ｍＰａ・ｓｅｃである。
【０１０６】
このようなインクＱは、一例として、色材粒子をキャリア液に分散して粒子化し、かつ、荷電調整剤を分散媒に添加して、色材粒子に荷電を生じさせることで、調製できる。具体的な方法としては、以下の方法が例示される。
（１）色材あるいはさらに分散樹脂粒子をあらかじめ混合（混練）した後、必要に応じて分散剤を用いてキャリア液に分散し、荷電調整剤を加える方法。
（２）色材、あるいはさらに分散樹脂粒子および分散剤を、キャリア液に同時に添加して、分散し、荷電調整剤を加える方法。
（３）色材および荷電調整剤、あるいはさらに分散樹脂粒子および分散剤を、同時にキャリア液に添加して、分散する方法。
【０１０７】
次に、図３（ａ）に示す第１の実施例のインクガイド２２、図５（ａ）に示す第２の実施例のインクガイド７０、図６（ａ）に示す従来のインクガイド１００および図７に示すインクガイド２０４について、メニスカス高さおよびインク吐出性能について評価した。メニスカス高さについては、インクガイドの先端にインクが到達しているか否かを評価した。なお、メニスカス高さの評価は、インクガイドの先端にインクが到達しているものを○とし、達していないものを×とした。
【０１０８】
また、インク吐出性能については、インクを吐出させたときのドットの大きさ、着弾精度、応答性などを総合的に評価した。インク吐出性能の評価は、吐出性能が極めて優れているものを◎とし、吐出性能が優れているものを○とし、インクの吐出が不十分、またはインクの吐出ができなかったものを×とした。これらの結果を下記表１に示す。なお、下記表１において、第１の実施例のインクガイド２２を実施例１とし、第２の実施例のインクガイド７０を実施例２とし、インクガイド１００を比較例１とし、インクガイド２０４を比較例２とした。
なお、比較例１（インクガイド１００）は、全体の高さが５８０μｍであり、全体の幅が２１０μｍであり、厚さが５０μｍである。
また、比較例２（インクガイド２０４）は、全体の高さが５８０μｍであり、全体の幅が２１０μｍであり、厚さが５０μｍである。また、インク案内溝２２０の幅が５０μｍである。
【０１０９】
【表１】
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【０１１０】
上記表１に示すように、本発明の第１の実施例のインクガイド２２（実施例１）および第２の実施例のインクガイド７０（実施例２）は、いずれも先端に達するメニスカス高さを得ることができた。さらに、本発明の第１の実施例のインクガイド２２は、インク吐出性能も優れたものであり、第２の実施例のインクガイド７０は、更にインク吐出性能が優れたものであった。
【０１１１】
一方、インクガイド１００（比較例１）は、十分なメニスカス高さを得ることができず、インクを吐出させることができないものであった。
また、インクガイド２０４（比較例２）は、先端に達するメニスカス高さを得ることができた。しかしながら、インクガイド２０４（比較例２）は、インクを吐出することができるものの、ドットサイズおよびインク液滴の着弾精度が不十分であった。
【０１１２】
以上、本発明の液体吐出ヘッドおよび画像記録装置について詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定はされず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の変更および改良をしてもよいのはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】本発明の第１の実施例に係る液体吐出ヘッドを有する画像記録装置を示す模式的断面図である。
【図２】図１に示す液体吐出ヘッドの要部模式的斜視図である。
【図３】（ａ）は、本発明の第１の実施例に係る液体吐出ヘッドのインクガイドを示す模式的斜視図であり、（ｂ）は、図３（ａ）の模式的正面図であり、（ｃ）は、図３（ａ）の模式的側面図である。
【図４】本発明の第２の実施例に係る液体吐出ヘッドの要部を示す模式的部分断面図である。
【図５】（ａ）は、本発明の第２の実施例に係る液体吐出ヘッドのインクガイドを示す模式的斜視図であり、（ｂ）は、図５（ａ）の模式的平面図であり、（ｃ）は、図５（ａ）の模式的側面図である。
【図６】（ａ）は、従来のインクガイドを示す模式的平面図であり、（ｂ）は、図６（ａ）の模式的側面図である。
【図７】従来の液体吐出ヘッドの一例を説明するための概念図である。
【符号の説明】
【０１１４】
１０  画像記録装置
１２、１２ａ、２００  液体吐出ヘッド
１４  保持手段
１６  インク循環系
１８  電圧印加手段
１９、２０６  吐出基板
２０、２０２  支持基板
２２、７０、２０４  インクガイド
２４、２１８  吐出口
２６  ガード電極
３０、２０８  吐出電極
３２、２１６  インク流路
４０、７０  支持部
４２、７２  先端部
４４、８０  端部
５０、２１４  駆動電源
５２、２１２  バイアス電源
５４  インク循環手段
５６  インク供給流路
５８  インク回収流路
６０、２１０  対向電極
６２  対向バイアス電源
８２  切欠部
８４  歯部
Ｆ  ピニング点
【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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