(57)【要約】【課題】静電気力を利用して流体を吐出させる構成において、吐出ヘッドの目詰まりを任意の位置で迅速に取り除くことができ、さらには初期吐出変動が少なく吐出信頼性の高い静電吸引型流体吐出方法およびその装置を提供する。【解決手段】インクジェット装置は、ノズル４内のインク２を帯電させ、ノズル４から記録媒体８に達する第１の電界により、インク２をインク吐出孔４ｂから記録媒体８に吐出させる。インクジェット装置は、ノズル４の近傍位置に配置されたインク捕集部１４を有し、ノズル４から吐出された吐出物を捕集するためのインク捕集装置１３と、インク２またはインク２の粘度が変化したものからなる吐出物をノズル４から吐出させ、かつこの吐出物をインク捕集部により吸引する第２の電界を生じさせる電圧を、ノズル４とインク捕集部１４との間に印加する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズル内に供給された流体を帯電させ、前記ノズルから吐出先部材に達する第１の電界により、前記流体をノズル孔から吐出先部材に吐出させる静電吸引型流体吐出装置において、
前記ノズルの近傍位置に配置され、導電部を有し、前記ノズルから吐出された吐出物を捕集するための捕集手段と、
前記流体または前記流体の粘度が変化したものからなる吐出物を前記ノズルから吐出させ、かつこの吐出物を前記導電部により吸引する第２の電界を生じさせる電圧を、前記ノズルと前記捕集手段の導電部との間に印加する電圧印加手段とを備えていることを特徴とする静電吸引型流体吐出装置。
【請求項２】
前記捕集手段は、前記ノズルの先端部に対向する側の面が開口された容器状をなしかつ前記導電部を有する捕集部を備え、
前記捕集部は、前記ノズルからの吐出物を捕集する捕集位置において、前記捕集部の底面の中心点の法線方向が前記ノズルの先端部を通るように配置されることを特徴とする請求項１に記載の静電吸引型流体吐出装置。
【請求項３】
前記捕集手段は、前記ノズルの先端部に対向する側の面が開口された容器状をなしかつ前記導電部を有する捕集部を備え、前記導電部は前記捕集部の底壁部に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の静電吸引型流体吐出装置。
【請求項４】
前記捕集部の内部における前記導電部の上には、前記流体についての吸収性を有する吸収性部材が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の静電吸引型流体吐出装置。
【請求項５】
前記捕集手段は、前記ノズルの先端部に対向する側の面が開口された容器状をなしかつ前記導電部を有する捕集部を備え、前記導電部は前記捕集部の底壁部における一部の領域から前記開口部分に向かって突出状に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の静電吸引型流体吐出装置。
【請求項６】
前記捕集手段は、前記導電部を有する捕集部と、この捕集部を移動可能に支持する支持部と、前記捕集部を、前記ノズルからの吐出物を捕集する捕集位置、およびこの捕集位置から前記ノズルに対して離れた方向の位置である退避位置に移動させる移動部とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の静電吸引型流体吐出装置。
【請求項７】
前記捕集手段は、前記ノズルの先端部に対向する側の面が開口された容器状をなしかつ前記導電部を有する捕集部を備え、
前記捕集部には、一端部が捕集部の外面に開口し、他端部が捕集部の内面に開口する溶媒通路、および捕集部内の溶媒を排出する排出口が形成され、
前記溶媒通路の前記一端部には、捕集部に捕集された前記吐出物を溶解させるための溶媒を供給する溶媒供給手段が接続されていることを特徴とする請求項１に記載の静電吸引型流体吐出装置。
【請求項８】
溶媒供給手段は前記捕集部内への溶媒の供給量の管理機能を有し、
前記排出口に前記溶媒供給手段からの指示に基づき、前記捕集部内の溶媒を回収する回収手段が接続されていることを特徴とする請求項７に記載の静電吸引型流体吐出装置。
【請求項９】
前記捕集手段は、前記導電部を有する捕集部と、この捕集部を移動可能に支持する支持部と、前記捕集部を、前記ノズルからの吐出物を捕集する捕集位置、およびこの捕集位置から前記ノズルに対して離れた方向の位置であって、捕集部の底面が捕集部内に供給された溶媒の液面とほぼ平行なる退避位置に移動させる移動部とを備えていることを特徴とする請求項８に記載の静電吸引型流体吐出装置。
【請求項１０】
前記電圧印加手段は、電界の強さが第１の電界よりも第２の電界が強くなるような電圧印加動作を行うことを特徴とする請求項１に記載の静電吸引型流体吐出装置。
【請求項１１】
前記吐出先部材の背面に位置する対向電極を備え、前記電圧印加手段は、前記ノズルと対向電極との間に第１の電界を生じさせるための電圧を印加するものであり、前記ノズルと捕集手段の導電部との間に第２の電界を生じさせる場合には、前記対向電極に印加する電圧をノズルに印加する電圧と同極性とすることを特徴とする請求項１に記載の静電吸引型流体吐出装置。
【請求項１２】
正規吐出動作として、ノズル内に供給された流体を帯電させ、前記ノズルから吐出先部材に達する第１の電界により、前記流体をノズル孔から吐出先部材に吐出させる静電吸引型流体吐出方法において、
予備吐出動作またはメンテナンス動作として、導電部を有し、前記ノズルから吐出された吐出物を捕集するための捕集手段を前記ノズルの近傍位置に配置し、前記流体または前記流体の粘度が変化したものからなる吐出物を前記ノズルから吐出させ、かつこの吐出物を前記導電部により吸引する第２の電界を生じさせる電圧を、前記ノズルと前記捕集手段の導電部との間に印加することを特徴とする静電吸引型流体吐出方法。
【請求項１３】
正規吐出動作として、ノズル内に供給された流体を帯電させ、前記ノズルから吐出先部材に達する第１の電界により、前記流体をノズル孔から吐出先部材に吐出させる静電吸引型流体吐出方法において、
前記正規吐出動作を行う前に、予備吐出動作として、導電部を有し、前記ノズルから吐出された吐出物を捕集するための捕集手段を前記ノズルの近傍位置に配置し、前記流体からなる吐出物を前記ノズルから吐出させ、かつこの吐出物を前記導電部により吸引する第２の電界を生じさせる電圧を、前記ノズルと前記捕集手段の導電部との間に印加することを特徴とする静電吸引型流体吐出方法。
【請求項１４】
前記予備吐出動作を行う前に、メンテナンス動作として、導電部を有し、前記ノズルから吐出された吐出物を捕集するための捕集手段を前記ノズルの近傍位置に配置し、前記流体の粘度が変化したものからなる吐出物を前記ノズルから吐出させ、かつこの吐出物を前記導電部により吸引する第２の電界を生じさせる電圧を、前記ノズルと前記捕集手段の導電部との間に印加することを特徴とする請求項１３に記載の静電吸引型流体吐出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ノズル内に供給されたインク等の流体を帯電させて静電吸引することで、対象物上に吐出する静電吸引型流体吐出方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、インク等の流体を対象物（記録媒体）上に吐出する流体ジェット方式には種々の方式がある。ここでは、流体としてインクを用いたインクジェット方式について説明する。
【０００３】
オンデマンドタイプのインクジェット方式としては、圧電現象を利用したピエゾ方式、インクの膜沸騰現象を利用したサーマル方式、および静電気現象を利用した静電吸引方式等が開発されている。特に近年では、インクジェット方式の高解像度化の要求が強くなっている。高解像度のインクジェット記録を実現するには、吐出したインク液滴の微小化が不可欠である。
【０００４】
ここで、ノズルから吐出したインク液滴が記録媒体に着弾するまでの挙動は、
2005074634.tif 000003
で示される運動方程式によって表すことができる。
【０００５】
上記ρｉｎｋはインクの体積密度、Ｖは液滴体積、ｖは液滴速度、Ｃｄは抗力係数、ρａｉｒは空気の密度、ｄはインク液滴半径であり、Ｃｄは、
Ｃｄ  ＝  ２４／Ｒｅ・（１＋３／１６・Ｒｅ０．６２）  ・・・・・・・・・（２）
によって表すことができる。
【０００６】
上記（２）式に記載のＲｅはレイノルズ数であり、ηを空気の粘度として、
Ｒｅ  ＝  ２・ｄ・ρｉｎｋ・  ｖ／η    ・・・・・・・・・・・（３）
によって表すことができる。
【０００７】
上記（１）式において、液滴半径の影響は、左辺のインク液滴の運動エネルギーに対する影響の方が、右辺の空気の粘性抵抗に対する影響よりも大きい。このため、同一速度の場合、液滴が小さくなればなるほど液滴速度の減速が早く、所定の距離離れた記録媒体に到達できないか、あるいは到達しても着弾精度が悪くなってしまう。
【０００８】
このような事態を防ぐには、液滴の吐出初速度を大きくすること、すなわち単位体積当たりの吐出エネルギーを大きくすることが必要である。
【０００９】
しかしながら、従来のピエゾ方式およびサーマル方式のインクジェットヘッドでは、吐出液滴を微少化した場合、すなわち吐出液滴の単位体積当たりの吐出エネルギーを大きくした場合に、以下に示す（Ａ）〜（Ｃ）の問題点を有する。このため、吐出液滴量を１ｐｌ以下とすること、すなわち液滴の直径（以下、液滴径と称する）をφ１０μｍ以下にすることが特に難しかった。
【００１０】
問題点（Ａ）：ピエゾ方式のインクジェットヘッドの吐出エネルギーは、駆動する圧電素子の変位量および発生圧力と関わっている。一方、圧電素子の変位量は、インク吐出量すなわちインク液滴サイズと密接に関わっており、液滴サイズを小さくするには、圧電素子の変位量を小さくする必要がある。このため、吐出液滴の単位体積当たりの吐出エネルギーの向上が困難である。
【００１１】
問題点（Ｂ）：サーマル方式のインクジェットヘッドでは、インクの膜沸騰現象を利用しているので、バブル形成時の圧力には物理的な限界があり、インクの吐出エネルギーは加熱素子の面積によりほぼ定まってしまう。この加熱素子の面積は、発生バブルの体積、すなわちインク吐出量にほぼ比例する。このため、インク液滴サイズを小さくすれば、発生バブルの体積が小さくなり、これに比例して吐出エネルギーが小さくなる。したがって、吐出液滴の単位体積当たりの吐出エネルギーの向上が困難である。
【００１２】
問題点（Ｃ）：ピエゾ方式およびサーマル方式とも駆動（加熱）素子の駆動量が吐出量に密接に関わるため、特に微少な液滴サイズを吐出する場合、そのバラツキを抑えることが非常に難しい。
【００１３】
そこで、上記の各問題点を解消するための方式として、静電吸引方式による微小液滴の吐出方法の開発が行われている。
【００１４】
静電吸引方式では、ノズルから吐出したインク液滴の運動方程式は、
ρｉｎｋ・（４／３・π・ｄ３）・ｄｖ／ｄｔ
＝  ｑ・Ｅ−  Ｃｄ・（１／２・ρａｉｒ・ｖ２）・（π・ｄ２／４）・・・・・（４）
で示される。なお、ｑは液滴の電荷量、Ｅは周囲の電界強度である。
【００１５】
上記（４）式から、静電吸引方式では、吐出された液滴は吐出エネルギーとは別に飛翔中にも静電力を受ける。このため、単位体積当たりの吐出エネルギーを軽減でき、微小液滴の吐出への適用が可能となる。
【００１６】
このような静電吸引方式のインクジェット装置（以下、静電吸引型インクジェット装置と称する）として、例えば特開平８−２３８７７４号公報（特許文献１）には、ノズルより内部に電圧印加用の電極を設けたインクジェット装置が開示されている。また、特開２０００−１２７４１０号公報（特許文献２）には、ノズルをスリットとして、ノズルより突出した針電極を設け微粒子を含むインクを吐出するインクジェット装置が開示されている。
【００１７】
上記特許文献１に開示されたインクジェット装置について、図２１を参照しながら以下に説明する。図２１はインクジェット装置を模式的に示す断面である。
【００１８】
図２１において、１０１はインク噴射室、１０２はインク、１０３はインク室、１０４はノズル孔、１０５はインクタンク、１０６はインク供給路、１０７は回転ローラ、１０８は記録媒体、１１０は制御素子部、１１１はプロセス制御部を示している。
【００１９】
さらに、１１４はインク噴射室１０１のインク室１０３内に配設された静電界印加用電極部、１１５は回転ローラ１０７に設置された金属ドラムからなる対向電極部、１１６は対向電極部１１５に数千Ｖの負電圧を印加するバイアス電源部である。１１７は静電界印加用電極部１１４に数百Ｖの高電圧を供給する高圧電源部、１１８は接地部である。
【００２０】
ここで、静電界印加用電極部１１４と対向電極部１１５との間において、対向電極部１１５に印加されている数千Ｖの負電圧のバイアス電源部１１６と数百Ｖの高圧電源部１１７の高圧電圧とが重畳されて、重畳電界が形成されており、この重畳電界によってノズル孔１０４からのインク１０２の吐出が制御されている。また、１１９は対向電極部１１５に印加された数千Ｖのバイアス電圧によってノズル孔１０４に形成される凸状のメニスカスである。
【００２１】
以上のように構成された静電吸引方式のインクジェット装置の動作について、以下に説明する。
【００２２】
まず、インクタンク１０５内のインク１０２は、毛細管現象により、インク供給路１０６を伝わってインク噴射室１０１のノズル孔１０４まで移送される。このとき、ノズル孔１０４に対向配置された電極部１１５におけるノズル孔１０４との対向面には記録媒体１０８が配置されている。
【００２３】
ノズル孔１０４まで達したインク１０２は、対向電極部１１５に印加された数千Ｖのバイアス電圧によって凸状のインクメニスカス１１９に形成される。また、インク室１０３内に配設された静電界印加用電極部１１４に数百Ｖの高圧電源部１１７から信号電圧を印加すると、この電圧と対向電極部１１５に印加されたバイアス電源部１１６からの電圧とが重畳され、重畳電界によってインク１０２は記録媒体１０８に吐出され、印字画像が形成される。
【００２４】
次に、上記特許文献１に開示されたインクジェット装置における液滴の飛翔までのメニスカスの挙動を、図２２（ａ）〜図２２（ｃ）を参照しながら以下に説明する。
【００２５】
駆動電圧を印加する前は、図２２（ａ）に示すように、インクに加えられているバイアス電圧による静電力とインクの表面張力の釣り合いにより、ノズル孔１０４におけるインク表面に盛り上がったメニスカス１１９ａが形成された状態となっている。
【００２６】
上記の状態で駆動電圧を印加すると、図２２（ｂ）に示すように、メニスカス１１９ｂは、液表面に発生した電荷が液面の盛り上がりの中心に寄り初め、それにより液面の盛り上がりの中心が高くなる。
【００２７】
その後、駆動電圧を印加し続けると、図２２（ｃ）に示すように、液表面に発生した電荷が更に中心に集中することによりテーラーコーンとよばれる半月状のメニスカス１１９ｃが形成され、該テーラーコーンの頂部に集中した電荷量による静電力がインクの表面張力を超えた段階で液滴の分離が行われ吐出される。
【００２８】
次に、上記特許文献２に開示されたインクジェット装置について、図２３を参照しながら以下に説明する。図２３は、インクジェット装置の概略構成図である。
【００２９】
インクジェット装置の保持部材内部には、図２３に示すように、インクジェットヘッドとして低誘電体材料（アクリル樹脂、セラミックス等）で形成されたライン型の記録ヘッド２１１、該記録ヘッド２１１のインク吐出口に対向するように配置された金属または高誘電体製の対向電極２１０、非導電性のインク媒体に帯電顔料粒子を分散させたインクを蓄えておくためのインクタンク２１２、インクタンク２１２と記録ヘッド２１１との間でインクを循環させるインク循環系（ポンプ２１４ａ，２１４ｂ、パイプ２１５ａ，２１５ｂ）、記録画像の１画素を形成するインク液滴を引くためのパルス電圧を各吐出電極２１１ａにそれぞれ印加するパルス電圧発生装置２１３、画像データに応じてパルス電圧発生装置２１３を制御する駆動回路（図示せず）、記録ヘッド２１１と対向電極２１０との間に設けられた間隙に記録媒体Ａを通過させる記録媒体搬送機構（図示せず）、装置全体を制御するコントローラ（図示せず）等が収容されている。
【００３０】
上記インク循環系は、記録ヘッド２１１とインクタンク２１２との間をつなぐ２本のパイプ２１５ａ，２１５ｂ、コントローラの制御によって駆動される２台のポンプ２１４ａ，２１４ｂによって構成されている。
【００３１】
そして、上記インク循環系は、記録ヘッド２１１にインクを供給するためのインク供給系と、記録ヘッド２１１からインクを捕集するためのインク捕集系とに分けられている。
【００３２】
インク供給系では、インクタンク２１２内からインクがポンプ２１４ａで吸い上げられ、それがパイプ２１５ａを介して記録ヘッド２１１のインク供給部へと圧送される。一方、インク捕集系では、記録ヘッド２１１のインク捕集部からインクがポンプ２１４ｂで吸引され、それがパイプ２１５ｂを介してインクタンク２１２へと強制的に捕集される。
【００３３】
また、上記記録ヘッド２１１には、図２４に示すように、インク供給系のパイプ２１５ａから送り込まれたインクをライン幅に広げるインク供給部２２０ａ、インク供給部２２０ａからのインクを山形に導くインク流路２２１、インク流路２２１とインク回収系の前記パイプ２１５ｂとをつなぐインク回収部２２０ｂ、インク流路２２１の頂上部を前記対向電極２１０側に開放する適当な幅（約０．２ｍｍ）のスリット状インク吐出口２２２、所定のピッチ（約０．２ｍｍ）でインク吐出口２２２内に配列された複数の吐出電極２１１ａ、各吐出電極２１１ａの両側および上面にそれぞれ配置された低誘電体製（例えば、セラミック製）の仕切り壁２２３が設けられている。
【００３４】
上記各吐出電極２１１ａは、それぞれ、銅、ニッケル等の金属で形成され、その表面には、濡れ性のよい顔料付着防止用低誘電体膜（例えば、ポリイミド膜）が形成されている。また、各吐出電極２１１ａの先端は、三角錐形状に成形されており、それぞれが適当な長さ（７０μｍ〜８０μｍ）だけインク吐出口２２２から対向電極２１０側に向かって突出している。
【００３５】
上記の構成において、上述した図示しない駆動回路は、コントローラの制御に応じて、画像データに含まれている階調データに応じた時間だけ制御信号をパルス電圧発生装置２１３に与える。これにより、パルス電圧発生装置２１３は、その制御信号の種類に応じたパルストップのパルスＶｐをバイアス電圧Ｖｂにのせた高電圧信号をバイアス電圧Ｖｂに重畳して出力する。
【００３６】
そして、コントローラは、画像データが転送されてくると、インク循環系の２台のポンプ２１４ａ，２１４ｂを駆動する。これにより、インク供給部２２０ａからインクが圧送されるとともにインク回収部２２０ｂが負圧となり、インク流路２２１を流れているインクが、各仕切り壁２２３の隙間を毛細管現象で這い上がり、各吐出電極２１１ａの先端にまで濡れ広がる。このとき各吐出電極２１１ａの先端付近のインク液面には負圧がかかっているため、各吐出電極２１１ａの先端には、それぞれ、インクメニスカスが形成される。
【００３７】
さらに、コントローラによって、記録媒体搬送機構が制御されることで、所定の方向に記録媒体Ａが送られるとともに、駆動回路を制御することによって、吐出電極２１１ａとの間に前述の高電圧信号が印加される。
【００３８】
次に、上記特許文献２に開示されたインクジェット装置における液滴の飛翔までのメニスカスの挙動を、図２５〜図２８を参照しながら以下に説明する。
【００３９】
図２５に示すように、パルス電圧発生装置２１３からのパルス電圧が記録ヘッド２１１内の吐出電極２１１ａに印加されると、吐出電極２１１ａ側から対向電極２１０側に向かう電場が発生する。ここでは、先端の鋭利な吐出電極２１１ａを用いているため、その先端付近に最も強い電場が発生している。
【００４０】
このような電場が発生すると、図２６に示すように、インク溶媒中の個々の帯電顔料粒子２０１ａは、それぞれ、この電場から及ぼされる力ｆＥ（図２５）によってインク液面に向かって移動する。これにより、インク液面付近の顔料濃度が濃縮される。
【００４１】
このように顔料濃度が濃縮されると、図２７に示すように、インク液面付近に複数の帯電顔料粒子２０１ａが、電極の反対側によせられて凝集しはじめる。そして、インク液面付近に顔料凝集体２０１が球状に成長しはじめると、個々の帯電顔料粒子２０１ａには、それぞれ、この顔料凝集体２０１からの静電反発力ｆｃｏｎが作用し始める。すなわち、個々の帯電顔料粒子２０１ａには、それぞれ、顔料凝集体２０１からの静電反発力ｆｃｏｎと、パルス電圧による電場Ｅからの力ｆＥとの合力ｆｔｏｔａｌが作用する。
【００４２】
したがって、帯電顔料粒子間の静電反発力が互いの凝集力を超えない範囲内においては、顔料凝集体２０１に向いた合力ｆｔｏｔａｌが作用する帯電顔料粒子２０１ａ（吐出電極２１１ａの先端と顔料凝集体２０１の中心とを結ぶ直線上にある帯電顔料粒子２０１ａ）に電界から及ぼされる力ｆＥが、顔料凝集体２０１からの静電反発力ｆｃｏｎを上回れば（ｆＥ≧ｆｃｏｎ）、帯電顔料粒子２０１ａは顔料凝集体２０１に成長する。
【００４３】
ｎ個の帯電顔料粒子２０１ａから形成された顔料凝集体２０１は、パルス電圧による電場Ｅから静電反発力ＦＥを受ける一方で、インク溶媒から拘束力Ｆｅｓｃを受けている。静電反発力ＦＥと拘束力Ｆｅｓｃとが釣り合うと、顔料凝集体２０１は、インク液面からやや突出した状態で安定する。
【００４４】
さらに、顔料凝集体２０１が成長し、静電反発力ＦＥが拘束力Ｆｅｓｃを上回ると、図２８（ａ）〜図２８（ｃ）に示すように、顔料凝集体２０１は、インク液面２００ａから脱出する。
【００４５】
ところで、従来の静電吸引方式の原理では、メニスカスの中心に電荷を集中させてメニスカスの隆起を発生する。この隆起したテーラーコーン先端部の曲率半径は、電荷の集中量により定まり、集中した電荷量と電界強度による静電力がそのときメニスカスの表面張力より勝った時に液滴の分離が始まる。
【００４６】
メニスカスの最大電荷量は、インクの物性値とメニスカスの曲率半径により定まるため、最小の液滴のサイズはインクの物性値（特に表面張力）とメニスカス部に形成される電界強度により定まる。
【００４７】
一般的に、液体の表面張力は純粋な溶媒よりも溶剤を含んだ方が表面張力は低くなる傾向があり、実際のインクにおいても種々の溶剤を含んでいるため、表面張力を高くすることは難しい。このため、インクの表面張力を一定と考え、電界強度を高くすることにより液滴サイズを小さくする方法がとられていた。
【００４８】
したがって、上記の特許文献１、２に開示されたインクジェット装置では、両者とも吐出原理として、吐出液滴の投影面積よりはるかに広い面積のメニスカス領域に強い電界強度のフィールドを形成することにより該メニスカスの中心に電荷を集中させ、該集中した電荷と形成している電界強度からなる静電力により吐出を行うため、２０００Ｖに近い非常に高い電圧を印加する必要があり、駆動制御が難しいとともに、インクジェット装置を操作する上での安全性の面からも問題があった。
【００４９】
【特許文献１】
特開平８−２３８７７４号公報（公開日平成８年９月１７日）
【００５０】
【特許文献２】
特開２０００−１２７４１０号公報（公開日平成１２年５月９日）
【００５１】
【特許文献３】
特開昭５８−３１７５７号公報（公開日  昭和５８年２月２４日）
【００５２】
【特許文献４】
特開平４−１８９５４８号公報（公開日  平成４年７月８日）
【００５３】
【特許文献５】
特開平１１−２６８３０４号公報（公開日  平成１１年１０月５日）
【００５４】
【発明が解決しようとする課題】
高電圧を印加することなく電界強度を高めるためには、インク滴が吐出される部分（吐出開始部）の幅あるいは径を小さくする必要がある。このことにより、広範囲に必要であった電場の形成を狭くすることができ、電荷の移動に必要な電圧、すなわち流体を静電吸引させるのに必要な帯電量を該流体に付与するために必要な電圧を大幅に低減させることが可能となる。また、ノズルの流体吐出孔の直径がφ８μｍ以下の場合、電界強度分布が該流体吐出孔の吐出面近傍に集中すると共に、対向電極からノズルの流体突出孔までの距離の変動が電界強度分布に影響することがなくなり、従来のように、２０００Ｖといった高電圧を必要としなくなる。そのため、流体ジェット装置を使用する際の安全性の向上を図ることができる。
【００５５】
また、上記のように、電場を狭くできることにより、狭い領域に強い電場を形成することが可能となり、この結果、形成できる液滴を微小なものにすることが可能となる。これにより、液滴をインクとした場合に、印字画像を高解像度にすることが可能となる。
【００５６】
さらに、上述のように、電荷の集中領域と流体のメニスカス領域とがほぼ同等のサイズになることから、メニスカス領域内での電荷の移動時間が吐出応答性に影響を与えることがなくなり、液滴の吐出速度（液滴がインクである場合の印字速度）の向上を図ることが可能となる。
【００５７】
しかしながら、吐出開始部（ノズル孔）を小さくすれば、インクの流路が狭くなり、インクを保持した状態のまま放置されれば、インクの乾燥・固化あるいは溶液内に存在する粒子の凝集によりノズル孔の目詰まりが発生することとなる。また、凝集体は固着し易いために、インク流路内面に固着し、流路断面積が小さくなることによる吐出開始部に対する供給不安定が生じ、吐出が不安定になる。このような目詰まりや吐出不安定は、形成されるドットの寸法を変動させ、欠損を生じ、画像の質を損なう主要な要因となる。
【００５８】
そこで、目詰まり防止あるいは解消する方法が必要である。目詰まり防止法としては溶媒蒸気を供給する方式（例えば特開昭５８−３１７５７）や洗浄する方式（例えば特開平４―１８９５４８）が挙げられるが、前者の場合、例えばマルチチャネルタイプの吐出ヘッドを使用し、特定のノズルのみ長時間吐出しなかった場合において目詰まりが生じたときに対処できず、後者の場合、使用するヘッドの吐出径が小さいため洗浄が難しいといった問題点がある。
【００５９】
一方、目詰まり解消法としては、メンテナンス部において高電圧を印加することで、詰まったインクを吐出させる方式（特開平１１−２６８３０４）がある。この方式について図２９を参照しながら以下に説明する。図２９はインクジェット記録装置の概略構成図である。
【００６０】
このインクジェット記録装置は、支持軸３０６に支持された記録ヘッド３０５、記録ヘッド３０５に対向し記録紙３０２を保持する円筒形の対向電極３０１に加え、対向電極３０１に隣接する位置に配置されたパージングヘッド３０７と、記録ヘッド３０５を描画位置とパージングヘッド３０７に対向する位置に移動させる移動手段を備えている。同装置において、付着物が記録ヘッド３０５のインク吐出部に付着して、記録ヘッド３０５に目詰まりが発生した際、以下のように記録ヘッド３０５のパージングを行うことができる。
【００６１】
すなわち、記録ヘッド３０５を対向電極３０１の前面から支持軸３０６に沿って移動させてパージングヘッド３０７に対向させ、この状態で、記録ヘッド３０５とパージングヘッド３０７との間に、記録ドットの形成の際よりも強い電界を発生させる。これによって、より強い静電気力でインク滴をパージングヘッド３０７に向けて吐出させ、記録ヘッド３０５のインク吐出部に付着した前記付着物を取り除く。
【００６２】
しかしながら、この特許文献５に開示された手法においては、目詰まり解消後に記録ヘッド３０５を描画場所に移動させる必要があり、この際の移動時間が長ければ例えば描画を開始する前に再び目詰まりが発生することになる。このため、移動時間が短時間となる円筒状の記録媒体３０２にしか描画できず、移動時間が長時間を要する平面媒体への描画は困難である。さらに、記録ヘッド３０５の移動中に乾燥してしまうような、乾燥速度の速い物質からなるインクについては吐出ができない。また、吐出物質（インク）の増粘等の原因により、吐出初期に起こる吐出量変動を抑えることができないといった問題がある。
【００６３】
本発明は、上記の各問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、静電気力を利用して流体を吐出させる構成において、吐出ヘッドの目詰まりを任意の位置で迅速に取り除くことができ、さらには初期吐出変動が少なく吐出信頼性の高い静電吸引型流体吐出方法およびその装置を提供することにある。
【００６４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明の静電吸引型流体吐出装置は、ノズル内に供給された流体を帯電させ、前記ノズルから吐出先部材に達する第１の電界により、前記流体をノズル孔から吐出先部材に吐出させる静電吸引型流体吐出装置において、前記ノズルの近傍位置に配置され、導電部を有し、前記ノズルから吐出された吐出物を捕集するための捕集手段と、前記流体または前記流体の粘度が変化したものからなる吐出物を前記ノズルから吐出させ、かつこの吐出物を前記導電部により吸引する第２の電界を生じさせる電圧を、前記ノズルと前記捕集手段の導電部との間に印加する電圧印加手段とを備えていることを特徴としている。
【００６５】
また、本発明の静電吸引型流体吐出方法は、正規吐出動作として、ノズル内に供給された流体を帯電させ、前記ノズルから吐出先部材に達する第１の電界により、前記流体をノズル孔から吐出先部材に吐出させる静電吸引型流体吐出方法において、予備吐出動作またはメンテナンス動作として、導電部を有し、前記ノズルから吐出された吐出物を捕集するための捕集手段を前記ノズルの近傍位置に配置し、前記流体または前記流体の粘度が変化したものからなる吐出物を前記ノズルから吐出させ、かつこの吐出物を前記導電部により吸引する第２の電界を生じさせる電圧を、前記ノズルと前記捕集手段の導電部との間に印加することを特徴としている。
【００６６】
上記の構成によれば、ノズルから吐出先部材に達する第１の電界により、ノズル内の流体をノズルから吐出先部材に吐出させて、流体による吐出先部材への微細パターンの形成すなわち描画が行われる。
【００６７】
また、ノズルにおいて、ノズル内の流体の乾燥による粘度増加あるいは固化等の粘度変化によりノズルの目詰まりが発生した場合には、電圧印加手段から第２の電界を生じさせる電圧をノズルと捕集手段の導電部との間に印加することにより、ノズルの目詰まりの原因となっていた、流体または流体の粘度が変化したものからなる吐出物をノズルから吐出させ、かつこの吐出物を捕集手段の導電部により吸引することができる。
【００６８】
上記の動作は、ノズルの例えば初期動作において、ノズルからの流体の吐出量安定化のために、予備吐出動作を行う場合にも同様であり、電圧印加手段から第２の電界を生じさせる電圧をノズルと捕集手段の導電部との間に印加することにより、流体からなる吐出物をノズルから吐出させ、かつこの吐出物を捕集手段の導電部により吸引することができる。
【００６９】
これにより、ノズルの目詰まりを容易に解消すること、およびノズルからの流体の予備吐出を容易に行うことができ、またノズルからの上記吐出物を捕集手段の導電部により適切に捕集することができる。
【００７０】
また、捕集手段はノズルの近傍位置に配置されているので、ノズルによる描画動作中においても、目詰まり解消のためのメンテナンス動作、およびノズルからの吐出量調整等のための予備吐出動作をノズルの任意の位置において、随時にかつ迅速に行うことができる。これにより、静電吸引型流体吐出装置の信頼性を高めることができる。
【００７１】
また、ノズルの目詰まりを解消するためのメンテナンス動作時において、別途設定したメンテナンス位置へノズルを移動させるといった動作が不要となり、従来の静電吸引型流体吐出装置では不可能であった、平面状に配置した記録媒体への描画や乾燥速度の速い流体を使用しての描画が可能となる。
【００７２】
上記の静電吸引型流体吐出装置において、前記捕集手段は、前記ノズルの先端部に対向する側の面が開口された容器状をなしかつ前記導電部を有する捕集部を備え、前記捕集部は、前記ノズルからの吐出物を捕集する捕集位置において、前記捕集部の底面の中心点の法線方向が前記ノズルの先端部を通るように配置される構成である。
【００７３】
上記の構成によれば、捕集手段の捕集部は、ノズルからの吐出物を捕集する捕集位置において、捕集部の底面の中心点の法線方向がノズルの先端部を通るように配置されるので、メンテナンス動作時および予備吐出時において、ノズルからの吐出物を確実に捕集することができる。これにより、ノズルからの吐出物により、他の構成要素が汚損する事態を防止することができる。
【００７４】
上記の静電吸引型流体吐出装置において、前記捕集手段は、前記ノズルの先端部に対向する側の面が開口された容器状をなしかつ前記導電部を有する捕集部を備え、前記導電部は前記捕集部の底壁部に設けられている構成である。なお、捕集部における電極部以外の部分は低誘電材料にて形成されていることが好ましい。この場合、例えば比誘電率ｋｓが１０以下のものとすることができる。
【００７５】
上記の構成によれば、導電部は容器状をなす捕集部の底壁部に設けられているので、流体または流体の粘度が変化したものからなるノズルからの吐出物を、捕集部の底壁部付近に適切に集積させることができる。これにより、上記吐出物が捕集部の外壁面に付着し、その付着物がノズルやその他、静電吸引型流体吐出装置を含む例えば描画システムの構成要素と干渉して、静電吸引型流体吐出装置による描画動作が不安定になる事態を防止することができる。
【００７６】
さらに、ノズルからの吐出物を捕集部の内部に確実に捕集することができるので、上記吐出物が捕集部の外壁面に付着した後、その位置から剥離して記録媒体上等に落下する事態を確実に防止でき、記録媒体や描画システムの構成要素が上記吐出物により汚損されることがない。
【００７７】
上記の静電吸引型流体吐出装置において、前記捕集部の内部における前記導電部の上には、前記流体についての吸収性を有する吸収性部材が設けられている構成である。
【００７８】
上記の構成によれば、メンテナンス動作時および予備吐出動作時におけるノズルからの吐出物が捕集部や導電部に衝突することによりこれら部材が損傷する事態や汚損する事態を防止することができ、さらには上記吐出物の飛沫が捕集部の外部へ飛散する事態を抑制することができる。
【００７９】
なお、上記吸収性部材の材料は、低誘電体であっても十分に機能を得ることができるものの、導電性材料を用いることがさらに好ましい。この場合には、ノズルからの電気力線が吸収性部材におけるノズルとの対向面に到達するため、これに伴って、吐出物が吸収部材の側面に付着することを低減でき、吸収部材の吸収安定性をさらに向上することができる。
【００８０】
上記の静電吸引型流体吐出装置において、前記捕集手段は、前記ノズルの先端部に対向する側の面が開口された容器状をなしかつ前記導電部を有する捕集部を備え、前記導電部は前記捕集部の底壁部における一部の領域から前記開口部分に向かって突出状に設けられている構成である。なお、捕集部における電極部以外の部分は低誘電材料にて形成されていることが好ましい。この場合、例えば比誘電率ｋｓが１０以下のものとすることができる。
【００８１】
上記の構成によれば、導電部は捕集部の底壁部における一部の領域から前記開口部分に向かって突出状に設けられているので、流体または流体の粘度が変化したものからなるノズルからの吐出物を、捕集部の底壁部における一部の領域から突出した部分（導電部の部分）に適切に集積させることができる。これにより、上記吐出物が捕集部の外壁面に付着し、その付着物がノズルやその他、静電吸引型流体吐出装置を含む例えば描画システムの構成要素と干渉して、静電吸引型流体吐出装置による描画動作が不安定になる事態を防止することができる。
【００８２】
さらに、ノズルからの吐出物を捕集部の内部に確実に捕集することができるので、上記吐出物が捕集部の外壁面に付着した後、その位置から剥離して記録媒体上等に落下する事態を確実に防止でき、記録媒体や描画システムの構成要素が上記吐出物により汚損されることがない。
【００８３】
上記の静電吸引型流体吐出装置において、前記捕集手段は、前記導電部を有する捕集部と、この捕集部を移動可能に支持する支持部と、前記捕集部を、前記ノズルからの吐出物を捕集する捕集位置、およびこの捕集位置から前記ノズルに対して離れた方向の位置である退避位置に移動移動させる移動部とを備えている構成である。
【００８４】
上記の構成によれば、メンテナンス動作時および予備吐出動作時には、捕集部をノズルからの吐出物を適切に捕集可能な捕集位置に配置することができる。また、描画動作時には、捕集部をノズルから離れた退避位置に移動させることができるので、捕集部の存在が描画動作における電界に影響する事態を防止して、高精度の描画動作を行うことができる。
【００８５】
また、捕集部を移動可能であることから、記録媒体の材料形状に対する自由度が増大する。つまり、静電吸引型流体吐出装置の用途の自由度が増大する。この結果、材料形状や厚みに影響されず、従来、使用が困難であった記録媒体に対して印字することが可能となる。さらに、吐出物質の材料に対する自由度が増大する。つまり、静電吸引型流体吐出装置の用途の自由度が増大する。この結果、溶媒蒸発速度やインク増粘速度に影響されず、従来、使用が困難であった速乾性の吐出物質を用いて印字することが可能となり、汎用性の高い静電吸引型流体吐出装置を実現することができる。
【００８６】
上記の静電吸引型流体吐出装置において、前記捕集手段は、前記ノズルの先端部に対向する側の面が開口された容器状をなしかつ前記導電部を有する捕集部を備え、前記捕集部には、一端部が捕集部の外面に開口し、他端部が捕集部の内面に開口する溶媒通路、および捕集部内の溶媒を排出する排出口が形成され、前記溶媒通路の前記一端部には、捕集部に捕集された前記吐出物を溶解させるための溶媒を供給する溶媒供給手段が接続されている構成である。
【００８７】
上記の構成によれば、捕集部内を溶媒にて洗浄し、メンテナンス動作時および予備吐出動作時において捕集したノズルからの吐出物を捕集部から排出することができる。これにより、捕集部による吐出物の捕集能力や捕集部の耐久性を高めることができる。
【００８８】
上記の静電吸引型流体吐出装置において、溶媒供給手段は前記捕集部内への溶媒の供給量の管理機能を有し、前記排出口に前記溶媒供給手段からの指示に基づき、前記捕集部内の溶媒を回収する回収手段が接続されている構成である。
【００８９】
上記の構成によれば、捕集部に供給された溶媒が捕集部から溢れ出す事態を防止して、溶媒による捕集部の洗浄動作、および捕集部からの溶媒の回収動作を適切に行うことができる。
【００９０】
上記の静電吸引型流体吐出装置において、前記捕集手段は、前記導電部を有する捕集部と、この捕集部を移動可能に支持する支持部と、前記捕集部を、前記ノズルからの吐出物を捕集する捕集位置、およびこの捕集位置から前記ノズルに対して離れた方向の位置であって、捕集部の底面が捕集部内に供給された溶媒の液面とほぼ平行なる退避位置に移動させる移動部とを備えている構成である。
【００９１】
上記の構成によれば、捕集部から溶媒が溢れ出す事態をさらに確実に防止でき、かつ捕集部の洗浄をさらに良好に行うことができる。
【００９２】
上記の静電吸引型流体吐出装置において、前記電圧印加手段は、電界の強さが第１の電界よりも第２の電界が強くなるような電圧印加動作を行う構成である。
【００９３】
上記の構成によれば、ノズルの目詰まりを解消するメンテナンス動作を確実の行うことができる。
【００９４】
上記の静電吸引型流体吐出装置は、前記吐出先部材の背面に位置する対向電極を備え、前記電圧印加手段は、前記ノズルと対向電極との間に第１の電界を生じさせるための電圧を印加するものであり、前記ノズルと捕集手段の導電部との間に第２の電界を生じさせる場合には、前記対向電極に印加する電圧をノズルに印加する電圧と同極性とする構成である。
【００９５】
上記の構成によれば、メンテナンス動作時および予備吐出動作時において、ノズルと捕集手段の導電部との間に、ノズルからの吐出物を前記導電部が吸引するための第２の電界を生じさせる場合には、対向電極にノズルと同極性の電圧が印加される。したがって、ノズルからの上記吐出物が対向電極により捕集される事態を確実の防止することができる。
【００９６】
また、本発明の静電吸引型流体ジェット装置を使用することにより、従来の静電吸引型流体ジェット装置ではできなかった記録媒体近傍での予備吐出が可能となり、これによって吐出物質の増粘によって生じる吐出初期の吐出量変動を軽減することができる。したがって、描画の際の吐出安定性を向上することができる。よって、上記の構成の静電吸引型流体ジェット装置によれば、吐出安定性を満足させ、汎用性の高い装置を実現することができる。
【００９７】
本発明の静電吸引型流体吐出方法は、正規吐出動作として、ノズル内に供給された流体を帯電させ、前記ノズルから吐出先部材に達する第１の電界により、前記流体をノズル孔から吐出先部材に吐出させる静電吸引型流体吐出方法において、前記正規吐出動作を行う前に、予備吐出動作として、導電部を有し、前記ノズルから吐出された吐出物を捕集するための捕集手段を前記ノズルの近傍位置に配置し、前記流体からなる吐出物を前記ノズルから吐出させ、かつこの吐出物を前記導電部により吸引する第２の電界を生じさせる電圧を、前記ノズルと前記捕集手段の導電部との間に印加することを特徴としている。
【００９８】
上記の構成によれば、正規吐出動作すなわち描画動作を行う前には、ノズルから流体を吐出させ、その流体を捕集手段の導電部により捕集する予備吐出動作が行われる。このように、正規吐出動作の前に例えば所定時間、予備吐出動作を行うことにより、流体の粘度上昇等に起因した、ノズルからの吐出初期に起こる吐出量変動を抑え、吐出安定性を向上させることができる。なお、予備動作を行う時間は、静電吸引型流体吐出装置の特性等に応じて適宜変更してもよい。
【００９９】
上記の静電吸引型流体吐出方法は、前記予備吐出動作を行う前に、メンテナンス動作として、導電部を有し、前記ノズルから吐出された吐出物を捕集するための捕集手段を前記ノズルの近傍位置に配置し、前記流体の粘度が変化したものからなる吐出物を前記ノズルから吐出させ、かつこの吐出物を前記導電部により吸引する第２の電界を生じさせる電圧を、前記ノズルと前記捕集手段の導電部との間に印加する構成である。
【０１００】
上記の構成によれば、予備吐出動作の前に、流体の粘度が変化したものからなる吐出物をノズルから吐出させ、その吐出物を捕集手段の導電部により捕集するメンテナンス動作が行われる。これにより、正規吐出動作の前にはノズルからの吐出が不安定となる要因を適切に排除することができ、良好な正規吐出動作をさらに確実に行うことができる。
【０１０１】
【発明の実施の形態】
〔前提技術〕
先ず、本発明の前提技術について、図面を参照して以下に説明する。
本発明の前提技術に係る静電吸引型流体吐出装置は、そのノズル径を０．０１μｍ〜２５μｍとしており、かつ、１０００Ｖ以下の駆動電圧にて吐出流体の吐出制御を可能としている。
【０１０２】
ここで、従来のインク吐出モデルにおいては、ノズル径の減少は駆動電圧の上昇に繋がるため、５０〜７０μｍ以下のノズル径では、吐出インクに背圧を与えるなどの他の工夫を行わない限り、１０００Ｖ以下の駆動電圧でのインク吐出は不可能と考えられていた。しかしながら、本願発明者らは鋭意検討の結果、あるノズル径以下では、従来のインク吐出モデルとは異なる吐出モデルでの吐出現象が起こることを突き止めた。本前提技術は、このインク吐出モデルにおける新たな知見に基づいている。
【０１０３】
先ずは、本願の前提技術において究明されたインク吐出モデルについて説明する。
【０１０４】
直径ｄ（以下の説明においては、特に断らない限りノズル孔の内径を指す）のノズルに導電性インクを注入し、無限平板導体からｈの高さに垂直に位置させたと仮定する。この様子を図１５に示す。このとき、ノズル先端（ノズル孔：流体吐出孔）に誘起される電荷Ｑは、ノズル先端の吐出流体によって形成される半球部に集中すると仮定し、以下の式で近似的に表される。
【０１０５】
【数１】
2005074634.tif 000004
【０１０６】
ここで、Ｑ：ノズル先端に誘起される電荷（Ｃ）、ε０：真空の誘電率（Ｆ／ｍ）、ｄ：ノズル径（直径）（ｍ）、Ｖ０：ノズルに印加する総電圧である。また、αは、ノズル形状などに依存する比例定数であり、１〜１．５程度の値を取るが、特にｄ＜＜ｈ（ｈ：ノズル（ノズル孔）−基板間距離（ｍ））の時はほぼ１となる。
【０１０７】
また、基板として導電基板を用いた場合、ノズルと対向して基板内の対称位置に、上記電荷Ｑと反対の極性を持つ鏡像電荷Ｑ’が誘導されると考えられる。基板が絶縁体の場合は、誘電率によって定まる対称位置に同様に電荷Ｑと逆極性の映像電荷Ｑ’が誘導される。
【０１０８】
ノズル先端部における集中電界強度Ｅｌｏｃは、先端部の曲率半径をＲと仮定すると、
【０１０９】
【数２】
2005074634.tif 000005
【０１１０】
で与えられる。ここで、ｋは、ノズル形状などに依存する比例定数であり、１．５〜８．５程度の値を取るが、多くの場合５程度と考えられる（Ｐ．Ｊ．  Ｂｉｒｄｓｅｙｅ  ａｎｄ  Ｄ．Ａ．  Ｓｍｉｔｈ，  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｓｃｉｅｎｃｅ，  ２３（１９７０），  ｐ．１９８−２１０）。また、ここでは、インク吐出モデルを簡単にするため、Ｒ＝ｄ／２と仮定する。これは、ノズル先端部において表面張力によって導電性インクがノズル径ｄと同じ曲率径を持つ半球形状に盛り上がっている状態に相当する。
【０１１１】
次に、ノズル先端の吐出流体に働く圧力のバランスを考える。まず、静電的な圧力Ｐｅは、ノズル先端部の液面積、すなわちノズル先端孔の開口面積をＳとすると、
【０１１２】
【数３】
2005074634.tif 000006
【０１１３】
となる。（１）〜（３）式より、圧力Ｐｅは、α＝１とおいて、
【０１１４】
【数４】
2005074634.tif 000007
【０１１５】
と表される。
【０１１６】
一方、ノズル先端部における吐出流体の表面張力による圧力Ｐｓとすると、
【０１１７】
【数５】
2005074634.tif 000008
【０１１８】
となる。ここで、γ：表面張力である。静電的な力により吐出が起こる条件は、静電的な力が表面張力を上回ることなので、静電的な圧力Ｐｅと表面張力による圧力Ｐｓとの関係は、
【０１１９】
【数６】
2005074634.tif 000009
【０１２０】
となる。
【０１２１】
図１６に、ある直径ｄのノズルを与えた時の、表面張力による圧力Ｐｓと静電的な圧力Ｐｅとの関係を示す。吐出流体の表面張力としては、吐出流体が水（γ＝７２ｍＮ／ｍ）の場合を仮定している。ノズルに印加する電圧を７００Ｖとした場合、ノズル直径ｄが２５μｍにおいて静電的な圧力Ｐｅが表面張力による圧力Ｐｓを上回ることが示唆される。このことより、Ｖ０とｄとの関係を求めると、
【０１２２】
【数７】
2005074634.tif 000010
【０１２３】
が吐出の最低電圧を与える。
【０１２４】
また、その時の吐出圧力ΔＰは、
【０１２５】
【数８】
2005074634.tif 000011
【０１２６】
より、
【０１２７】
【数９】
2005074634.tif 000012
【０１２８】
となる。
【０１２９】
ある直径ｄのノズルに対し、局所的な電界強度によって吐出条件を満たす場合の吐出圧力ΔＰの依存性を図１７に、吐出臨界電圧（すなわち吐出の生じる最低電圧）Ｖｃの依存性を図１８に示す。
【０１３０】
図１７から、局所的な電界強度によって吐出条件を満たす場合（Ｖ０＝７００Ｖ，γ＝７２ｍＮ／ｍと仮定した場合）のノズル径の上限が２５μｍであることが分かる。
【０１３１】
図１８の計算では、吐出流体として水（γ＝７２ｍＮ／ｍ）および有機溶剤（γ＝２０ｍＮ／ｍ）を想定し、ｋ＝５の条件を仮定した。この図より、微細ノズルによる電界の集中効果を考慮すると、吐出臨界電圧Ｖｃはノズル径の減少に伴い低下することが明らかであり、吐出流体が水の場合においてノズル径が２５μｍの場合、吐出臨界電圧Ｖｃは７００Ｖ程度であることが分かる。
【０１３２】
従来の吐出モデルにおける電界の考え方、すなわちノズルに印加する電圧Ｖ０とノズル−対向電極間距離ｈとによって定義される電界のみを考慮した場合では、ノズル径が微小になるに従い、吐出に必要な駆動電圧は増加する。
【０１３３】
これに対し、本前提技術において提案する新たな吐出モデルのように、局所電界強度に注目すれば、微細ノズル化により吐出における駆動電圧の低下が可能となる。このような駆動電圧の低下は、装置の小型化およびノズルの高密度化において極めて有利となる。もちろん、駆動電圧を低下させることで、コストメリットの高い低電圧駆動ドライバの使用をも可能にする。
【０１３４】
さらに、上記吐出モデルでは、吐出に必要な電界強度は、局所的な集中電界強度に依存することになるため、対向電極の存在が必須とならない。すなわち、従来の吐出モデルでは、ノズル−基板間に電界を印加するため、絶縁体の基板に対してはノズルと反対側に対向電極を配置するか、あるいは基板を導電性とする必要があった。そして、対向電極を配置する場合、すなわち基板が絶縁体の場合では、使用できる基板の厚さに限界があった。
【０１３５】
これに対し、本前提技術の吐出モデルでは、対向電極を要さずに絶縁性基板などに対しても印字を行うことが可能となり、装置構成の自由度が増す。また、厚い絶縁体に対しても印字を行うことが可能となる。なお、ノズルから吐出される液体は帯電しているので、この液体と基板との間には鏡像力が働く。この鏡像力の大きさと基板からのノズルの距離ｈとの相関を図１９に示す。
【０１３６】
次に、上記吐出流量の精密制御について考えて見る。円筒状の流路における流量Ｑは、粘性流の場合、以下のハーゲン・ポアズイユの式によって表される。いま、円筒形のノズルを仮定し、このノズルを流れる流体の流量Ｑは、次式で表される。
【０１３７】
【数１０】
2005074634.tif 000013
【０１３８】
ここで、η：流体の粘性係数（Ｐａ・ｓ）、Ｌ：流路すなわちノズルの長さ（ｍ）、ｄ：流路すなわちノズルの径（ｍ）、△Ｐ：圧力差（Ｐａ）である。上式より、流量Ｑは、流路の半径の４乗に比例するため、流量を制限するためには、微細なノズルの採用が効果的である。この（１０）式に、（９）式で求めた吐出圧力△Ｐを代入し、次式を得る。
【０１３９】
【数１１】
2005074634.tif 000014
【０１４０】
この式は、直径ｄ、長さＬのノズルに電圧Ｖを引加した際に、ノズルから流出する流体の流出量を表している。この様子を、図２０に示す。計算にはＬ＝１０ｍｍ、η＝１（ｍＰａ・ｓ）、γ＝７２（ｍＮ／ｍ）の値を用いた。いま、ノズル径を先行技術の最小値５０μｍと仮定する。電圧Ｖを徐々に印加していくと、電圧Ｖ＝１０００Ｖで吐出が開始する。この電圧は、図１８でも述べた吐出開始電圧に相当する。そのときのノズルからの流量がＹ軸に示されている。吐出開始電圧Ｖｃ直上で流量は急速に立ち上がっている。このモデル計算上では、電圧をＶｃより少し上で精密に制御することで微小流量が得られそうに思えるが、片対数で示される図からも予想されるように実際上それは不可能で、特に１０−１０ｍ３／ｓ以下、微小量の実現は困難である。また、ある径のノズルを採用した場合には、（７）式で与えられたように、最小駆動電圧が決まってしまう。このため、先行技術のように、直径５０μｍ以上のノズルを用いる限り、１０−１０ｍ３／ｓ以下の微小吐出量や、１０００Ｖ以下の駆動電圧にすることは困難である。
【０１４１】
図から分かるように、直径２５μｍのノズルの場合７００Ｖ以下の駆動電圧で充分であり、直径１０μｍのノズルの場合５００Ｖ以下でも制御可能である。また、直径１μｍのノズルの場合３００Ｖ以下でも良いことが分かる。
【０１４２】
以上の考察は、連続流を考えた場合であるが、ドットを形成するためには、スイッチングの必要性がある。次にそれに関して述べる。
【０１４３】
静電吸引による吐出は、ノズル端部における流体の帯電が基本である。帯電の速度は誘電緩和によって決まる時定数程度と考えられる。
【０１４４】
【数１２】
2005074634.tif 000015
【０１４５】
ここで、ε：流体の比誘電率、σ：流体の導電率（Ｓ・ｍ−１）である。流体の比誘電率を１０、導電率を１０−６Ｓ／ｍを仮定すると、τ＝１．８５４×１０−５ｓｅｃとなる。あるいは、臨界周波数をｆｃとすると、
【０１４６】
【数１３】
2005074634.tif 000016
【０１４７】
となる。このｆｃよりも早い周波数の電界の変化に対しては、応答できず吐出は不可能になると考えられる。上記の例について見積もると、周波数としては１０ｋＨｚ程度となる。
【０１４８】
次に、ノズル内における表面張力の低下について考える。電極の上に絶縁体を配置し、その上に滴下した液体と電極の間に電圧を印加すると液体と絶縁体の接触面積が増す、すなわちぬれ性がよくなることが見いだされ、エレクトロウェッティング（Ｅｌｅｃｔｒｏｗｅｔｔｉｎｇ）現象と呼ばれている。この効果は、円筒形のキャピラリー形状においても成り立ち、エレクトロキャピラリー（Ｅｌｅｃｔｒｏｃｐａｐｉｌｌａｒｙ）と呼ばれることもある。エレクトロウェッティング効果による圧力と、印加電圧、キャピラリーの形状、溶液の物性値との間に以下の関係がある。
【０１４９】
【数１４】
2005074634.tif 000017
【０１５０】
ここで、ε０：真空の誘電率、εｒ：絶縁体の誘電率、ｔ：絶縁体の厚さ、ｄ：キャピラリーの内径である。流体として、水を考えてこの値を計算してみると、上述の特許文献１の実施例の場合を計算してみると、高々３００００Ｐａ（０．３気圧）にすぎないが、本前提技術の場合、ノズルの外側に電極を設けることにより３０気圧相当の効果が得られることがわかった。これにより、微細ノズルを用いた場合でもノズル先端部への流体の供給は、この効果により速やかに行われる。この効果は、絶縁体の誘電率が高いほど、またその厚さが薄いほど顕著になる。エレクトロキャピラリー効果を得るためには、厳密には絶縁体を介して電極を設置する必要があるが、十分な絶縁体に十分な電場がかかる場合、同様の効果が得られる。
【０１５１】
以上の議論において、注意すべき点は、これらの近似理論は従来のように電界強度として、ノズルに印加する電圧Ｖ０と、ノズルと対向電極間の距離ｈとで決まる電界ではなく、ノズル先端における局所的な集中電界強度に基づいている。また、本前提技術において重要なのは、局所的な強電界と、流体を供給する流路が非常に小さなコンダクタンスを持つことである。そして、流体自身が微小面積において十分に帯電することである。帯電した微小流体は、基板などの誘電体、または導体を近づけると、鏡像力が働き基板に対し直角に飛翔する。このために、実施例ではノズルは作成の容易さからガラスキャピラリーを使っているが、これに限定されるものではない。
【０１５２】
〔実施の形態１〕
本発明の一実施の形態について説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態では、流体としてインクを用いた静電吸引型流体吐出装置としての静電吸引型のインクジェット装置について説明する。
【０１５３】
図１は、本発明の実施の一形態に係るインクジェット装置の概略構成図である。このインクジェット装置は、図１に示すように、インク室１に貯蔵した流体としてのインク２を吐出するためのノズル４を備えている。このノズル４は、インク室１に対してパッキン５を介して連結されている。これにより、インク室１内のインク２が、ノズル４とインク室１との連結部分から外部に漏れないように封止されている。
【０１５４】
また、上記ノズル４は、インク室１との連結部とは反対側、すなわちインクの吐出側となる先端部４ａに向かって内径が小さくなるように絞り込まれた形状となっている。上記ノズル４の先端部４ａのインク吐出孔４ｂの内径（直径）は、例えば、ノズル４から曳き糸状に吐出されたインク２の曳き糸径を考慮して設定される。
【０１５５】
なお、ノズル４から吐出されたインク２と、インク室１に貯蔵されているインク２とを区別するために、以降、ノズル４から吐出されたインク２を吐出インク３と称する。
【０１５６】
さらに、上記ノズル４の内部には、インク２に対して静電界を印加するための静電界印加用電極９が設けられている。この静電界印加用電極９は、プロセス制御部１０に接続され、このプロセス制御部１０によって、図示しない駆動回路からの印加電圧による電界強度が制御されるようになっている。プロセス制御部１０がこの電界強度を制御することで、ノズル４からの吐出インク３の吐出量が調整される。すなわち、プロセス制御部１０は、静電界印加用電極９を介してインク２に印加する電圧を制御する印加電圧制御手段としての機能を有している。
【０１５７】
上記ノズル４のインク吐出孔４ｂの対向面側には、所定の距離離れた位置に対向電極７が配設されている。この対向電極７は、ノズル４と対向電極７との間に搬送される記録媒体８の表面を、ノズル４のインク吐出孔４ｂからの吐出インク３の帯電電位の逆極性の電位に帯電させるものである。これにより、ノズル４のインク吐出孔４ｂからの吐出インク３を、記録媒体８の表面に安定して着弾させている。対向電極７にはプロセス制御部１１から上記電位が供給されている。
【０１５８】
このように、吐出インク３は帯電している必要があるので、ノズル４の少なくとも先端部４ａのインク吐出面は絶縁部材で形成されていることが望ましく、かつインク吐出孔４ｂの内径（以下、ノズル径と称する）を微細に形成する必要があるため、本実施の形態では、ノズル４としてガラスのキャピラリーチューブを使用している。
【０１５９】
したがって、上記ノズル４は、流体であるインク２の静電吸引の過程において、ノズル４のインク吐出孔４ｂに形成されるテーラーコーン形状のインク２のメニスカス部１２に相当する形状に形成されると共に、該ノズル４のノズル径が、上記メニスカス部１２のインク吐出直前の先端部の直径と略同一に設定されている。
【０１６０】
また、上記インク室１には、上記ノズル４の他に、インク２を図示しないインクタンクから供給するためのインク供給路６が接続されている。ここでは、インク室１内およびノズル４内にインク２が満たされた状態で保持されているので、インク２には負圧がかかっている。
【０１６１】
ノズル４は、超微細液体を吐出可能とするために、低コンダクタンスの流路がノズル４の近傍に設けられているか、もしくはノズル４自身が低コンダクタンスのものとなっている。このために、ノズル４は、上記のようにガラス製キャピラリーが好適であるが、導電性物質に絶縁材でコーティングしたものでも可能である。
【０１６２】
ノズル４をガラス製とする理由は、容易に数μｍ程度のノズル孔を形成できること、ノズル孔の閉塞時にはノズル端を破砕することにより新しいノズル端を再生できること、ガラスノズルの場合、テーパー角がついているために、不要な溶液が表面張力によって上方（ノズル孔が下端に位置するようにノズル４を配置した場合におけるノズル孔側とは反対側）へと移動し、ノズル端に滞留せず、ノズル詰まりの原因にならないこと、およびノズル４が適度な柔軟性を持つため、可動ノズルの形成が容易であること等による。
【０１６３】
具体的には、芯入りガラス管（商品名：株式会社ナリシゲ製ＧＤ−１）を用い、キャピラリープラーにより作成することができる。芯入りガラス管を用いた場合には次のような利点がある。
【０１６４】
（１）芯側ガラスがインク２に対し濡れやすいために、インク２の充填が容易になる。（２）芯側ガラスが親水性で、外側ガラスが疎水的であるためにノズル端部において、インク２の存在領域が芯側のガラスの内径程度に限られ、電界の集中効果がより顕著となる。（３）微細ノズル化が可能となる。（４）十分な機械的強度が得られる。
【０１６５】
ノズル径の下限値は、制作上の都合から０．０１μｍが好ましく、また、ノズル径の上限値は、図１６に示した静電的な力が表面張力を上回る時のノズル径の上限が２５μｍであること、および図１７に示した局所的な電界強度によって吐出条件を満たす場合のノズル径の上限が２５μｍであることから２５μｍが好ましく、１５μｍがより好ましい。特に、局所的な電界集中効果をより効果的に利用するには、ノズル径は０．０１〜８μｍの範囲が望ましい。
【０１６６】
また、ノズル４は、キャピラリーチューブに限らず、微細加工により形成される２次元パターンノズルでもかまわない。ノズル４を成形性の良いガラスとした場合、ノズル４を電極として利用することはできないから、ノズル４内には、金属線（例えばタングステン線）を静電界印加用電極９として挿入する。なお、ノズル４内にメッキにて静電界印加用電極９を形成しても良い。また、ノズル４自体を導電性物質で形成した場合には、その上に絶縁材をコーティングする。
【０１６７】
ここで、本実施の形態で使用するノズル４のノズル径は、φ５μｍとしている。このように、ノズル４のノズル径が微小である場合、従来の様にメニスカス先端部の曲率半径が表面電荷の集中により除々に小さく変化していくことなくほぼ一定と見なすことができる。
【０１６８】
したがって、インクの物性値が一定であれば、吐出インク３の分離時の表面張力は、電圧印加による吐出状態ではほぼ一定であり、また集中可能な表面電荷の量もインク２の表面張力を超える値、すなわちレイリー分裂値以下であることから最大量は一義的に定義される。
【０１６９】
なお、ノズル径が微小であるため電界強度は、メニスカス部１２のごく近傍のみ非常に強い値となり、このように極小領域での高い電場での放電破壊強度は非常に高い値となるため、問題とならない。
【０１７０】
本実施の形態にかかるインクジェット装置において使用されるインク２としては、純水を含め染料系インクおよび微粒子を含有したインクを使用することができる。ここで、微粒子を含有したインクとしては、ノズル径が従来と比較して非常に小さいため含有する微粒子の粒径も小さくする必要があり、一般的にノズル径の１／２０から１／１００程度であれば目詰まりが発生しにくい。
【０１７１】
本実施の形態のインクジェット装置は、上記ノズル４の近傍にインク捕集装置１３を備えている。このインク捕集装置１３は、ノズル４のインク吐出孔４ｂがインク２の乾燥による固化あるいは粘度上昇により詰まった場合に、その固化物等のインク変性物を捕集するためのもの、あるいは記録媒体８への描画開始前に予備吐出させたインク２を捕集するためのものである。
【０１７２】
すなわち、ノズル４は微細な描画パターンを形成可能とするため、従来のものと比較してノズル径がφ５μｍと非常に小さくなっている。このため、インク吐出孔４ｂの目詰まりを生じ易くなっている。そこで、本インクジェット装置では、ノズル４に描画時よりも強い静電力を作用させて、インク吐出孔４ｂに詰まったインク２の塊を吐出させ、これをインク捕集装置１３にて捕集するようにしている。
【０１７３】
インク捕集装置１３は、インク捕集部１４、このインク捕集部１４をノズル４の近傍位置に支持する支持部１５およびプロセス制御部１６等を備えている。
【０１７４】
インク捕集部１４にはプロセス制御部１６が接続され、このプロセス制御部１６によって図示しない駆動回路からの印加電圧による電界強度が制御されるようになっている。プロセス制御部１６がこの電界強度を制御することで、ノズル４からの吐出インク３、乾燥により固化あるいは粘度が増したインク塊であるインク変性物をインク捕集部１４が電気的に吸引して捕集可能となっている。すなわち、プロセス制御部１６は、上記インク捕集部１４に印加する電圧を制御する印加電圧制御手段としての機能を有している。
【０１７５】
支持部１５は、例えば複数の支持部材１７が可動部１８を介して連結された構造である。したがって、支持部１５により支持されたインク捕集部１４は、例えば可動部１８を中心とした支持部材１７の回転動作により、図１に示す、ノズル４からの吐出インク３を捕集可能な捕集位置と、この捕集位置から退避した退避位置との間を移動可能となっている。このインク捕集部１４の移動は、インク捕集部１４を移動させる移動装置１９により行われる。すなわち、移動装置１９は、インク捕集部１４を移動させ、かつノズル４に対してのインク捕集部１４の相対位置を制御する。
【０１７６】
なお、支持部１５は、ノズル４とインク捕集部１４とを支持し、対向電極７に対して移動可能な構成としてもよい。この場合、支持部１５が図示しない支持部移動手段に駆動されて移動することにより、対向電極７に固定された記録媒体８に対して、ノズル４から吐出されたインク２にて描画を行うことができる。
【０１７７】
本実施の形態において、インク捕集部１４は、例えばＣｕ，ＡｌあるいはＳＵＳなどの導電性の金属材料からなり、ノズル４側の面が開放された容器状に形成されている。具体的には、例えば、外径５００μｍ、内径４００μｍ、厚さ１５０μｍの円筒容器形状である。
【０１７８】
上記の捕集位置（図１に示す位置）において、上記円筒容器状のインク捕集部１４は、図２に示すように、円筒形状の中心を通る法線Ｈが、ノズル４のインク吐出孔４ｂを通過するように配置されている。具体的には、ノズル４のインク吐出口４ｂとインク捕集部１４との距離Ｌ１を３００μｍ、インク吐出口４ｂと記録媒体８との距離Ｌ２を５００μｍ、インク捕集部１４の中心を通る法線Ｈとインク吐出孔４ｂの中心軸Ｊとのなす角を４５°としている。
【０１７９】
また、図２において、インク捕集部１４は、ノズル４のインク吐出孔４ｂと記録媒体８との距離をＬ２としたとき、インク捕集部１４の形状においてインク吐出孔４ｂからもっとも離れた部位とインク吐出孔４ｂとの距離Ｌが、Ｌ＜Ｌ２の関係を満足する位置に配置することが好ましい。
【０１８０】
このように設定することにより、インク捕集部１４によるインク吸引効率が高く、ノズル４のインク吐出孔４ｂより除去されたインク変性物を記録媒体８方向に飛翔させることなく、全てインク捕集部１４にて捕集することができる。
【０１８１】
なお、図２の例では、インク捕集部１４の中心を通る法線Ｈとインク吐出孔４ｂの中心軸Ｊとのなす角を４５°としているが、上記Ｌ＜Ｌ２の関係を満たす範囲にインク捕集部１４の前記捕集位置を設定すれば、インク捕集部１４がノズル４、記録媒体８あるいは支持部１５などのヘッドユニット構成部材と機械的に干渉することを防止可能である。また、インク捕集部１４の前記捕集位置は、記録媒体８への描画の際に、その動作を妨げない位置であることは勿論である。
【０１８２】
次に、本インクジェット装置におけるノズル４のメンテナンス動作、描画動作および予備吐出動作について説明する。
【０１８３】
本インクジェット装置では、ノズル４において、インク２の乾燥あるいは増粘によってノズル４の先端部（例えばインク吐出孔４ｂ）あるいはノズル４内にインク変性物が生じた場合、ノズル４からの良好な吐出動作を維持するため、これを除去する。図３には、このメンテナンス動作時におけるインクジェット装置の概略構成図を示す。この場合のノズル４とインク捕集部１４との位置関係は、図１により前述したとおりであり、インク捕集部１４は捕集位置に配される。
【０１８４】
メンテナンス動作においては、描画動作の場合と同様、電界による吸引力を利用する。すなわち、描画動作の場合には、ノズル４と対向電極７との間にインク２を対向電極７方向に吸引する電界を生じさせていたのに対し、メンテナンス動作では、ノズル４とインク捕集部１４との間に、前記インク変性物２０（図３参照）をインク捕集部１４方向に吸引する電界を生じさせる。また、この電界の強さは、メンテナンス動作がノズル４から上記のインク変性物２０を離脱させてインク捕集部１４に捕集するものであるため、描画動作の場合よりも強力なものが要求される。
【０１８５】
このメンテナンス動作時における各部の電位関係（各部への印加電圧）の例を図４に示す。なお、同図には、描画動作時および予備吐出動作時における各部の電位関係も示している。
【０１８６】
図４において一例を説明すると、ノズル４の静電界印加用電極９には静電界印加用電圧としてプロセス制御部１０から１０００Ｖが印加され、インク捕集部１４にはプロセス制御部１６から−５００Ｖが印加される。これにより、ノズル４とインク捕集部１４との間に、ノズル４からインク変性物２０を離脱させ、かつこのインク変性物２０をインク捕集部１４が吸引して捕集するための電界が生じる。すなわち、ノズル４の先端部から生じる電気力線のほとんどがインク捕集部１４に到達し、ノズル４内に凝集した目詰まりの原因であるインク変性物２０が上記両電圧の電位差によってノズル４から吐出され、電気力線に沿って加速されながら、インク捕集部１４に到達する。
【０１８７】
インク捕集部１４に到達したインク変性物２０は、直接にあるいはインク捕集部１４の内壁面を伝いながら、インク捕集部１４の底面に達し、そこに蓄積される。この場合、インク変性物２０は、未固化状態のものであれば、そこで固化される。
【０１８８】
また、このメンテナンス動作においては、インク捕集部１４がインク変性物２０を容易に捕集できるようにするため、対向電極７への印加電圧をノズル４の静電界印加用電極９と同極性の電圧（例えば５００Ｖ）とすること、あるいは０Ｖとすること、さらには０〜５００Ｖの範囲のいずれかとすることが好ましい。
【０１８９】
対向電極７に静電界印加用電極９と同極性の電圧を印加した場合には、ノズル４の先端から出る電気力線が記録媒体８と交わることがない。これにより、インク変性物２０は、対向電極７方向に吸引されることがないので記録媒体８に付着せず、確実にインク捕集部１４に捕集される。
【０１９０】
メンテナンス動作時における静電界印加用電極９、対向電極７およびインク捕集部１４への印加電圧の組み合わせにおける他の例は、図４に示した通りである。
【０１９１】
次に、本インクジェット装置における予備吐出動作について説明する。
本インクジェット装置では、描画開始前、メンテナンス動作の終了後の描画開始前、あるいはノズル４からのインク２の吐出量調整後の描画開始前において、ノズル４からのインク２の予備吐出動作を行う。この予備吐出動作は、描画動作時のインク２の吐出初期において、インク２の吐出が不安定となる状態を防止するためのものである。
【０１９２】
この予備吐出動作においては、インク捕集部１４がノズル４に対して図１および図３に示した捕集位置に配され、ノズル４とインク捕集部１４との間に、ノズル４からインク２を吐出させかつ吐出インク３をインク捕集部１４に吸引する電界を生じさせる。この場合の電界の方向はメンテナンス動作の場合と同様であるものの、電界の強さはメンテナンス動作の場合よりも弱いものでよい。
【０１９３】
図４において一例を説明すると、ノズル４の静電界印加用電極９には静電界印加用電圧としてプロセス制御部１０から２５０Ｖが印加され、インク捕集部１４にはプロセス制御部１６から−５０Ｖが印加される。これにより、ノズル４とインク捕集部１４との間に、ノズル４からインク２を吐出させ、かつこの吐出インク３をインク捕集部１４が吸引して捕集するための電界が生じる。
【０１９４】
上記電界により、ノズル４からインク２が図１に示した場合と同様、曳き糸状となって吐出し、インク捕集部１４に吸引される。インク捕集部１４に到達したインク２は、直接にあるいはインク捕集部１４の内壁面を伝いながら、インク捕集部１４の底面に達し、そこに蓄積され、固化する。
【０１９５】
また、この予備吐出動作においては、インク捕集部１４がノズル４からの吐出インク３を容易に捕集できるようにするため、対向電極７への印加電圧をノズル４の静電界印加用電極９と同極性の電圧（例えば５０Ｖ）とすること、あるいは０Ｖとすること、さらには０〜５０Ｖの範囲のいずれかとすることが好ましい。
【０１９６】
対向電極７に静電界印加用電極９と同極性の電圧を印加した場合には、ノズル４の先端から出る電気力線が記録媒体８と交わることがない。これにより、吐出インク３は、対向電極７方向に吸引されることがないので記録媒体８に付着せず、確実にインク捕集部１４に捕集される。
【０１９７】
予備吐出動作時における静電界印加用電極９、対向電極７およびインク捕集部１４への印加電圧の組み合わせにおける他の例は、図４に示した通りである。
【０１９８】
上記のように、描画動作前に予備吐出動作を行うことにより、描画動作時の吐出初期における吐出不安定な状態を解消することができ、解像度を向上させることができる。本実施の形態において、予備吐出動作は所定時間行うものとし、その時間を例えば１秒とした。この予備吐出時間は描画システムの特性に応じて適宜変更することができる。
【０１９９】
次に、本インクジェット装置における記録媒体８への描画動作について説明する。描画動作においては、インク捕集部１４がノズル４に対して図１に示した捕集位置に配され、ノズル４と対向電極７との間に、ノズル４からインク２を吐出させかつ吐出インク３を対向電極７方向に吸引する電界を生じさせる。
【０２００】
図４において一例を説明すると、ノズル４の静電界印加用電極９には静電界印加用電圧としてプロセス制御部１０から１５０Ｖが印加され、対向電極７にはプロセス制御部１１に−５０Ｖが印加される。これにより、ノズル４のインク吐出孔４ｂからインク２は、曳き糸状となって記録媒体８に達し、記録媒体８において吐出インク３による描画が行われる。
【０２０１】
また、この描画動作においては、ノズル４とインク捕集部１４との間にノズル４からの吐出インク３を吸引する電界が生じないようにするため、インク捕集部１４への印加電圧をノズル４の静電界印加用電極９と同極性の電圧（例えば５０Ｖ）とすること、あるいは０Ｖとすること、さらには０〜５０Ｖの範囲のいずれかとすることが好ましい。
【０２０２】
インク捕集部１４に静電界印加用電極９と同極性の電圧を印加した場合には、ノズル４からの吐出インク３はインク捕集部１４方向へ吸引されることなく、確実に対向電極７前面の記録媒体８に到達する。描画動作時における静電界印加用電極９、対向電極７およびインク捕集部１４への印加電圧の組み合わせにおける他の例は、図４に示した通りである。
【０２０３】
なお、予備吐出動作から描画動作への各電極への印加電圧の切り替えは、同時に行うことが好ましい。
【０２０４】
また、図４は、メンテナンス動作時、描画動作時および予備吐出動作時における各電極の電位の大小関係および極性関係を示すものであって、各電圧値は一例であり、これに限定されるものではない。さらに、各電圧は例えば目安の電圧としてもよく、各動作が良好に行われるように適宜調整するようにしてもよい。
【０２０５】
次に、メンテナンス動作、予備吐出動作および描画動作を含むインクジェット装置の一連の動作を図５のフローチャートに基づいて説明する。
【０２０６】
描画動作を行う場合には、ノズル４を対向電極７上に配された記録媒体８上の描画位置に移動させる（Ｓ１１）。
【０２０７】
次に、ノズル４からの吐出が可能であるか吐出が不可（不吐出）であるかを判定し（Ｓ１２）、吐出が不可（不吐出）であればメンテナンス動作を行い（Ｓ１３）、吐出が可能であれば予備吐出動作（予備吐出Ｂ）を行う（Ｓ１６）。
【０２０８】
なお、上記の吐出、不吐出の判定は、インク捕集部１４へ実際に予備吐出を行い、レーザーを用いた光学的検知システムにより、インク捕集部１４へのインク２の吐出の有無を確認して行ってもよい。この場合には、レーザーをノズル４の先端部付近に照射し、ノズル４からの吐出物からの反射光の有無を例えば光電変換器にて検出することにより、吐出、不吐出を検出する。これは通常のインクジェット装置に使用されているものである。
【０２０９】
Ｓ１３でのメンテナンス動作は前述のようにして行う。この場合、インク捕集部１４は捕集位置に配される。
【０２１０】
メンテナンス動作が終了すると、インクジェット装置では、例えば一定時間だけ、前述のようにして予備吐出動作（予備吐出Ａ）を行う（Ｓ１４）。この予備吐出動作においては、各部への印加電圧を図４に示した値から適宜調整してもよい。
【０２１１】
この予備吐出動作が終了すると、各部への印加電圧を図４に示した描画動作時のものに切り替え、描画動作を行う（Ｓ１５）。その後、描画動作が終了すれば、インクジェット装置は動作を終了する。
【０２１２】
一方、Ｓ１６での予備吐出動作（予備吐出Ｂ）は、前述のようにして行う。ただし、ここでの予備吐出動作では（予備吐出Ｂ）、予備吐出動作（予備吐出Ａ）の場合と異なり、インク捕集部１４が捕集位置に配されていない場合、インク捕集部１４を捕集位置に配する動作が必要となる。他の動作は予備吐出Ａの場合と同一である。Ｓ１６での予備吐出が終了すると、Ｓ１５へ移行し、描画動作を行う。
【０２１３】
なお、上記の実施の形態において、インク捕集部１４の形状は、円筒容器状（円柱容器状）に限定されるものではなく、任意の形態をなす容器状であってもよい。さらには、容器状であることは必須ではなく、例えば平板状のものでも可能である。
【０２１４】
また、本実施の形態において、インク捕集部１４は、支持部１５の動作によりノズル４に対して捕集位置とその位置から退いた退避位置とに移動可能な構成としているが、ノズル４に対して一定の捕集位置に固定されている構成であってもよい。
【０２１５】
〔実施の形態２〕
本発明の実施の他の形態を図面に基づいて以下に説明する。なお、前記の実施の形態と同一構成部分については、その説明を省略する。
【０２１６】
本実施の形態のインクジェット装置は、前記インク捕集部１４に代えて図６（ａ）（ｂ）に示すインク捕集部３１を備えている。図６（ａ）はインク捕集部３１の平面図、図６（ｂ）はインク捕集部３１の縦断面図である。
【０２１７】
上記のインク捕集部３１は、外形や大きさが例えば前記インク捕集部１４とほぼ同一となっている。このインク捕集部３１は、例えば円筒容器形状の容器部３２と吸引電極部３３とを備えている。吸引電極部３３には前記プロセス制御部１６が接続されている。
【０２１８】
容器部３２は、有機樹脂、ガラスあるいは石英などの低誘電体からなる。吸引電極部３３は、導電性材料からなり、容器部３２の底壁部に設けられている。
【０２１９】
上記構成のインク捕集部３１は、容器部３２が低誘電体で構成されているため、メンテナンス動作の際にノズル４の先端から生じる電気力線は、容器部３２ではなく導電性材料からなる吸引電極部３３に到達する。したがって、メンテナンス動作時におけるノズル４から飛来するインク変性物２０、あるいは予備吐出動作時におけるノズル４からの吐出インク３は、容器部３２に付着せず、容器部３２内における吸引電極部３３の上面に付着する。
【０２２０】
これにより、インク変性物２０や吐出インク３がインク捕集部３１の外周部に付着し、その付着物がノズル４やその他、インクジェット装置を含む描画システムの構成要素と干渉して、インクジェット装置による描画動作が不安定になる事態を防止することができる。
【０２２１】
さらに、インク変性物２０や吐出インク３をインク捕集部３１における容器部３２の内部に確実に捕集することができるので、インク変性物２０や吐出インク３が容器部３２に付着した後、容器部３２から剥離して記録媒体８上等に落下する事態を確実に防止でき、記録媒体８や描画システムの構成要素がインク変性物２０や吐出インク３の付着により汚損することがない。
【０２２２】
〔実施の形態３〕
本発明の実施のさらに他の形態を図面に基づいて以下に説明する。なお、前記の実施の形態と同一構成部分については、その説明を省略する。
【０２２３】
本実施の形態のインクジェット装置は、前記インク捕集部１４に代えて図７（ａ）（ｂ）に示すインク捕集部３５を備えている。図７（ａ）はインク捕集部３５の平面図、図７（ｂ）はインク捕集部３５の縦断面図である。図８はインク捕集部３５の他の構造例を示す縦断面である。
【０２２４】
インク捕集部３５は、前記インク捕集部３１と同一構成からなる容器部３２および吸引電極部３３を備えるとともに、容器部３２の内部に絶縁材料からなる吸収体３６が設けられている。なお、吸引電極部３３には前記プロセス制御部１６が接続されている。
【０２２５】
上記の吸収体３６は、例えば、容器部３２の内部空間と同サイズに形成され、インク捕集部３５による捕集物に対する吸収性を備えている。なお、吸収体３６の形状は、図８に示すように、容器形状に形成されていてもよい。
【０２２６】
本実施の形態において、吸収体３６は、低誘電材料からなる直径４００μｍ、厚さ１００μｍの円柱形状（図８の場合は円筒容器形状）の多孔質体を使用し、吸引電極部３３として直径４００μｍ、厚さ５０μｍの円板形状の導電性材料を使用した。
【０２２７】
また、吸収体３６は多孔質体に限定されることなく、例えば繊維状の物質でも同様の機能を得ることができる。
【０２２８】
また、吸収体３６にはスチールウール等の導電性材料を使用してもよい。この場合には、インク捕集部３５における導電性部分（吸収体３６）とノズル４の先端部との良好な対向状態が得られ、ノズル４からの電気力線がインク捕集部３５におけるノズル４との対向面（吸収体３６におけるノズル４との対向面）に到達することになる。これにより、ノズル４から吐出された上記捕集物が上記対向面に到達することになり、すなわち上記捕集物がインク捕集部３５の側面に付着することを低減できるため、吸収体３６による上記捕集物の吸収安定性をさらに向上することができる。
【０２２９】
上記のように、吸収体３６を備えたインク捕集部３５では、メンテナンス動作および予備吐出動作においてノズル４から吐出されたインク変性物２０や吐出インク３等の捕集物が容器部３２や吸引電極部３３に衝突することによるこれら容器部３２や吸引電極部３３の損傷や汚損を防止し、さらには上記捕集物の飛沫がインク捕集部３５の外部へ飛散する事態を抑制することができる。
【０２３０】
また、インク捕集部３５により捕集された捕集物は、吸収体３６により速やかに吸収されるので、容器部３２に付着した上記捕集物が容器部３２から剥離して記録媒体８上等に落下する事態の防止機能をさらに高めることができる。
【０２３１】
また、インク捕集部３５は、吸収体３６がインク捕集部３５の内壁の一部を覆うような構成であってもよく、この場合にも、吸収体３６による上記の各機能を得ることができる。
【０２３２】
〔実施の形態４〕
本発明の実施のさらに他の形態を図面に基づいて以下に説明する。なお、前記の実施の形態と同一構成部分については、その説明を省略する。
【０２３３】
本実施の形態のインクジェット装置は、前記インク捕集部１４に代えて図９（ａ）（ｂ）に示すインク捕集部４０を備えている。図９（ａ）はインク捕集部４０の平面図、図９（ｂ）はインク捕集部４０の縦断面図である。
【０２３４】
インク捕集部４０は、有機樹脂、ガラスあるいは石英などの低誘電体からなる例えば円筒容器状の容器部４１、およびこの容器部４１の内部の例えば中心位置において、容器部４１の底面から垂直方向に立ち上がった棒状をなす導電性の吸引電極部４２を備えている。上記容器部４１には前記プロセス制御部１６が接続されている。
【０２３５】
本実施の形態において、容器部４１は、外径５００μｍ、内径４００μｍ、厚さ１５０μｍの円筒形容器形状をなし、吸引電極部４２は、直径５０μｍ、長さ１００μｍの円柱棒状をなしている。
【０２３６】
本インクジェット装置において、インク捕集部４０は容器部４１が低誘電体で構成されているため、メンテナンス動作および予備吐出動作の際に、ノズル４の先端から生じる電気力線は導電性材料からなる吸引電極部４２の先端部に到達する。これにより、ノズル４から吐出されたインク変性物２０や吐出インク３等のインク捕集部４０による捕集物は、吸引電極部４２に付着する。
【０２３７】
したがって、このようなインク捕集部４０を備えた構成においても、上記捕集物がインク捕集部４０の外周部に付着し、その付着物がノズル４やその他、インクジェット装置を含む描画システムの構成要素と干渉して、インクジェット装置による描画動作が不安定になる事態を防止することができる。
【０２３８】
さらに、上記捕集物をインク捕集部４０における容器部４１の内部に確実に捕集することができるので、上記捕集物が容器部４１に付着した後、容器部４１から剥離して記録媒体８上等に落下する事態を確実に防止でき、記録媒体８や描画システムの構成要素がインク変性物２０や吐出インク３の付着により汚損することがない。
【０２３９】
また、インク捕集部４０にて捕集された捕集物は吸引電極部４２に付着するので、上記捕集物が容器部４１の内壁に衝突することによる、容器部４１の内壁の損傷や汚損を防止することができる。
【０２４０】
本実施の形態においては、インク捕集部４０の容器部４１および吸引電極部４２の寸法を一例として上記のように挙げたが、インク捕集部４０の内部に上記捕集物を蓄積する空間があり、インク捕集部４０がその他の装置構成要素と機械的に干渉しない構造であれば、各部の形状、サイズおよび配置、並びに吸引電極部４２の本数によらず、上述の各機能を得ることができる。
【０２４１】
また、本実施の形態において、インク捕集部４０の棒状をなす吸引電極部４２の先端部を先鋭化することにより、吸引電極部４２の先端部における電界集中を強めることができ、上記捕集物を吸引電極部４２の先端部に付着させる機能をさらに高めることができる。
【０２４２】
さらには、吸引電極部４２を交換可能とした構成が好ましい。このような構成では、上記捕集物と吸引電極部４２との衝突による、吸引電極部４２の損傷、変形等により吸引電極部４２の吸引能力が減少した場合、吸引電極部４２を交換することでその吸引能力を回復させることができる。
【０２４３】
〔実施の形態５〕
本発明の実施のさらに他の形態を図面に基づいて以下に説明する。なお、前記の実施の形態と同一構成部分については、その説明を省略する。
【０２４４】
本実施の形態のインクジェット装置は、例えば前記インク捕集部１４を備えており、描画動作時とメンテナンス動作時および予備吐出動作時とに応じて、インク捕集部１４を移動装置１９により退避位置と前記捕集位置とに移動させる構成となっている。
【０２４５】
図１０（ａ）はインクジェット装置における描画動作時の状態を示す構成図であり、図１０（ｂ）はメンテナンス動作時および予備吐出動作時の状態を示す構成図である。
【０２４６】
すなわち、インク捕集部１４は、描画動作時には使用されないので、図１０（ａ）に示すように、ノズル４から離れた退避位置に配される。これにより、ノズル４からの吐出インク３は、インク捕集部１４による静電的影響を受けることなく、またインク捕集部１４と干渉する恐れがなく、適切に記録媒体８上に到達する。
【０２４７】
一方、インク捕集部１４は、メンテナンス動作時および予備吐出動作時には使用されるので、図１０（ｂ）に示すように、ノズル４と近接した所定の捕集位置に配される。これにより、メンテナンス動作および予備吐出動作において、ノズル４から吐出されるインク変性物２０や吐出インク３を適切に捕集することができる。
【０２４８】
〔実施の形態６〕
本発明の実施のさらに他の形態を図面に基づいて以下に説明する。なお、前記の実施の形態と同一構成部分については、その説明を省略する。
【０２４９】
本実施の形態のインクジェット装置は、前記インク捕集部１４に代えて図１１（ａ）〜図１１（ｄ）に示すインク捕集部５０を備えている。図１１（ａ）はインク捕集部５０の平面図、図１１（ｂ）はインク捕集部５０の底面図、図１１（ｃ）はインク捕集部５０の縦断面図、図１１（ｄ）はインク捕集部５０の側面図である。
【０２５０】
インク捕集部５０は、例えば円筒状の容器部５１およびこの容器部５１の底壁部を構成する吸引電極部５２を有している。容器部５１は前記容器部３２と同様の低誘電体からなり、吸引電極部５２は前記吸引電極部３３と同様の導電性材料からなる。
【０２５１】
容器部５１の側壁内部には流路５３が形成されている。この流路５３は、容器部５１の筒形状の軸方向に延びるとともに、一端部が側壁の下面に開口し、他端部が側壁部の例えば上部位置から容器部５１の内面に開口している。
【０２５２】
流路５３の上記一端部には溶液供給装置５５が接続され、この溶液供給装置５５から流路５３を通じてインク捕集部５０内に溶液（溶媒）５４を注入できるようになっている。上記溶液５４は、インク捕集部５０に捕集され、固化したインク変性物２０を溶解することができるものである。
【０２５３】
また、インク捕集部５０の底壁部には図１１（ｃ）に示すように、排出口５６が形成されており、この排出口５６には開閉部５７が設けられている。この開閉部５７による排出口５６の開閉動作は、開閉駆動装置５８により行われる。
【０２５４】
流路５３の一端部から注入された溶液５４は、流路５３の他端部からインク捕集部５０の内部に吐出される。この溶液５４は、インク捕集部５０の側壁内面を伝ってインク捕集部５０の底面に達し、そこに貯留される。この溶液５４により、インク捕集部５０内に捕集された前記捕集物が溶解する。
【０２５５】
インク捕集部５０内への溶液５４の注入量は溶液供給装置５５にて管理されており、溶液５４の注入量が所定量に達すると、溶液供給装置５５にて制御される開閉駆動装置５８により開閉部５７が開放され、溶液５４が排出口５６から排出される。排出された溶液５４は、排出口５６に接続された溶液回収装置５９により回収される。これにより、インク捕集部５０内が溶液５４により適切に洗浄され、また、インク捕集部５０内の捕集物を適宜排出することが可能となる。
【０２５６】
なお、上記溶液５４は、インク２に含有されている溶媒成分を有することが望ましい。
【０２５７】
以下に上記インク捕集部５０の作成方法について説明する。
まず、図１２（ａ）（ｂ）に示すように、アルミナからなるセラミックス材料（絶縁材料）を研削加工して、円筒状の容器内側部材６１を作成する。なお、図１２（ａ）は容器内側部材６１の平面図、図１２（ｂ）は容器内側部材６１の縦断面図である。
【０２５８】
次に、図１２（ｃ）に示すように、容器内側部材６１に容器内部に流路５３からの溶液を流し込むための注入孔６２を形成する。この注入孔６２は、例えば、容器内側部材６１内に遮蔽部材６３を挿入し、容器内側部材６１の外面にエキシマレーザーを照射することにより行う。これにより、例えばφ１０μｍの注入孔６２を形成することができる。なお、図１２（ｃ）は、注入孔６２の形成動作を示す斜視図である。
【０２５９】
次に、図１２（ｄ）（ｅ）に示すように、容器内側部材６１と同じ材料にて、容器外側部材６４を作成する。作成方法は容器内側部材６１の場合と同様である。この容器外側部材６４の内径は容器内側部材６１の外形よりも大きいなっている。なお、図１２（ｄ）は容器外側部材６４の平面図、図１２（ｅ）は容器外側部材６４の縦断面図である。
【０２６０】
上記のようにして作成した容器内側部材６１と容器外側部材６４は、図１２（ｆ）に示すように、重ねて配置される。これら両者間の空間は流路５３となる。なお、図１２（ｆ）は、容器内側部材６１と容器外側部材６４とを重ねた状態を示す平面図である。
【０２６１】
次に、図１３（ａ）に示す上蓋部材６５と図１３（ｂ）に示す下蓋部材６６とを作成する。上蓋部材６５は、ドーナツ形をなし、容器内部を露出できるように、中央部に開口部６７を有する。すなわち、上蓋部材６５は流路５３の上面を塞ぐものである。下蓋部材６６は、流路５３への液体の流入孔６８と容器からの液体の排出口５６を有する。これら、流入孔６８および排出口５６は、レーザー加工により形成することができる。なお、図１３（ａ）は上蓋部材６５の平面図、図１３（ｂ）は下蓋部材６６の平面図である。
【０２６２】
次に、図１３（ｃ）に示すように、図１２（ｆ）に示した容器内側部材６１および容器外側部材６４に対して、これら両者間に流路５３を形成した状態で、上蓋部材６５および下蓋部材６６を貼着する。この貼着には、例えば絶縁性のエポキシ系接着剤を使用する。なお、接着剤は、上蓋部材６５および下蓋部材６６における接着側の面の全面に塗布されてもよく、この場合には接着剤に上蓋部材６５および下蓋部材６６を漬けることでの塗布も可能である。なお、図１３（ｃ）は容器内側部材６１および容器外側部材６４への上蓋部材６５および下蓋部材６６の接着動作を示す斜視図である。
【０２６３】
次に、図１３（ｄ）に示すように、上記の組み立て物における容器内側部材６１内の下蓋部材６６上に、吸引電極部５２を配置する。なお、図１３（ｄ）はインク捕集部５０の平面図である。
【０２６４】
最後、排出口５６に流量制御用の開閉部５７（開閉蓋）を設け、インク捕集部５０の作成を終了する。なお、開閉部５７は、排出口５６に設けた構成に限定されず、例えば図１１（ｄ）に示した排出口５６と溶液回収装置５９との間の排出流路内に設けた構成（弁からなるもの）としてもよい。
【０２６５】
なお、上述のような方法によるインク捕集部５０の作成は、現存の精密機械を使用することにより、容易に作成可能である。また、容器の部材を金属製とする場合には、容器内側部材６１および容器外側部材６４に対する上蓋部材６５および下蓋部材６６の接合を接着剤の代わりにレーザー光照射による局所融解（溶接）にて行うこともできる。また、上記のような容器構造の作成は、その他、光造形技術を使用して行うことも可能である。
【０２６６】
また、インク捕集部５０内の洗浄機能を有する本実施の形態のインクジェット装置においては、インク捕集部５０の洗浄工程を設けることが好ましい。
【０２６７】
洗浄工程においては、図１４（ａ）に示すように、例えば描画動作時に捕集位置に配されているインク捕集部５０を、図１４（ｂ）に示すように、インク捕集部５０の内面底部とインク捕集部５０内に貯留された溶液５４の液面とが平行となるように、前記移動装置１９によりインク捕集部５０を移動、回転させる。これにより、溶液５４によりインク捕集部５０の内面、とくに底部を適切に洗浄することができる。
【０２６８】
このような洗浄工程を設けることにより、インク捕集部５０からの溶液５４の漏れによるノズル４を含むヘッド構成要素の汚染を防ぐとともに、インク捕集部５０の洗浄効果を向上させることができる。
【０２６９】
以上のように、本実施の形態では、説明の簡単化のため円筒形状のインク捕集部を備えたインクジェット装置について説明を行った。しかしながら、インク捕集部は、これに限定されるものではなく、ノズル４とインク捕集部との間の電界を考慮した設計を行えば、例えば球状や多角体形状のものであっても適用可能である。
【０２７０】
また、本実施の形態では、説明の簡単化のために、単一のノズル４を備えたインクジェット装置について説明を行ったが、これに限定されるものではなく、隣接ノズルでの電界強度の影響を考慮した設計を行えば、複数のノズル４を備えたマルチヘッドのインクジェット装置にも適用可能である。
【０２７１】
また、本実施の形態では、図１に示したように、対向電極７を備えたインクジェット装置について説明したが、対向電極７とノズル４のインク吐出孔４ｂとの間の距離（ギャップ）は、記録媒体８とノズル４との間の電界強度にほとんど影響しないため、記録媒体８とノズル４との間の距離が近く、記録媒体８の表面電位が安定しているならば、対向電極７は不要となる。
【０２７２】
また、本実施の形態では、ノズル４と記録媒体８との間の電界を形成するために、プロセス制御部１０とプロセス制御部１１とを備えた構成としているが、上記電界は、ノズル４と記録媒体８との間の電位差によって形成することができるので、プロセス制御部１１を省いた構成とすることも可能である。
【０２７３】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【０２７４】
【発明の効果】
以上のように、本発明の静電吸引型流体吐出装置は、ノズル内に供給された流体を帯電させ、前記ノズルから吐出先部材に達する第１の電界により、前記流体をノズル孔から吐出先部材に吐出させる静電吸引型流体吐出装置において、前記ノズルの近傍位置に配置され、導電部を有し、前記ノズルから吐出された吐出物を捕集するための捕集手段と、前記流体または前記流体の粘度が変化したものからなる吐出物を前記ノズルから吐出させ、かつこの吐出物を前記導電部により吸引する第２の電界を生じさせる電圧を、前記ノズルと前記捕集手段の導電部との間に印加する電圧印加手段とを備えている構成である。
【０２７５】
また、本発明の静電吸引型流体吐出方法は、正規吐出動作として、ノズル内に供給された流体を帯電させ、前記ノズルから吐出先部材に達する第１の電界により、前記流体をノズル孔から吐出先部材に吐出させる静電吸引型流体吐出方法において、予備吐出動作またはメンテナンス動作として、導電部を有し、前記ノズルから吐出された吐出物を捕集するための捕集手段を前記ノズルの近傍位置に配置し、前記流体または前記流体の粘度が変化したものからなる吐出物を前記ノズルから吐出させ、かつこの吐出物を前記導電部により吸引する第２の電界を生じさせる電圧を、前記ノズルと前記捕集手段の導電部との間に印加する構成である。
【０２７６】
上記の構成によれば、ノズルにおいて、ノズル内の流体の乾燥による粘度増加あるいは固化等の粘度変化によりノズルの目詰まりが発生した場合には、電圧印加手段から第２の電界を生じさせる電圧をノズルと捕集手段の導電部との間に印加することにより、ノズルの目詰まりの原因となっていた、流体または流体の粘度が変化したものからなる吐出物をノズルから吐出させ、かつこの吐出物を捕集手段の導電部により吸引することができる。
【０２７７】
上記の動作は、描画の例えば初期動作において、ノズルからの流体の吐出量安定化のために、予備吐出動作を行う場合にも同様であり、電圧印加手段から第２の電界を生じさせる電圧をノズルと捕集手段の導電部との間に印加することにより、流体からなる吐出物をノズルから吐出させ、かつこの吐出物を捕集手段の導電部により吸引することができる。
【０２７８】
これにより、ノズルの目詰まりを容易に解消すること、およびノズルからの流体の予備吐出を容易に行うことができ、またノズルからの上記吐出物を捕集手段の導電部により適切に捕集することができる。
【０２７９】
また、捕集手段はノズルの近傍位置に配置されているので、ノズルによる描画動作中においても、目詰まり解消のためのメンテナンス動作、およびノズルからの吐出量調整等のための予備吐出動作をノズルの任意の位置において、随時にかつ迅速に行うことができる。これにより、静電吸引型流体吐出装置の信頼性を高めることができる。
【０２８０】
また、ノズルの目詰まりを解消するためのメンテナンス動作時において、別途設定したメンテナンス位置へノズルを移動させるといった動作が不要となり、従来の静電吸引型流体吐出装置では不可能であった、平面状に配置した記録媒体への描画や乾燥速度の速い流体を使用しての描画か可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態におけるインクジェット装置の概略構成図である。
【図２】図１に示したインク捕集部の捕集位置の説明図である。
【図３】図１に示したインクジェット装置におけるノズルのメンテナンス動作の状態を示す概略構成図である。
【図４】図１に示したインクジェット装置のメンテナンス動作時、予備吐出動作時および描画動作時における各部の電位関係の例を示す説明図である。
【図５】図１に示したインクジェット装置における描画動作に至るまでの一連の動作手順を示すフローチャートである。
【図６】図６（ａ）は図１に示したインク捕集部の他の例を示す平面図、図６（ｂ）は同縦断面図である。
【図７】図７（ａ）は図１に示したインク捕集部のさらに他の例を示す平面図、図７（ｂ）は同縦断面図である。
【図８】図７（ｂ）に示したインク捕集部の他の例を示す縦断面図である。
【図９】図９（ａ）は図１に示したインク捕集部のさらに他の例を示す平面図、図９（ｂ）は同縦断面図である。
【図１０】図１０（ａ）は、図１に示したインクジェット装置における描画動作時であって、インク捕集部を退避位置に配した状態を示す説明図、図１０（ｂ）は、同インクジェット装置におけるメンテナンス動作時および予備吐出動作時であって、同インク捕集部を捕集位置に配した状態を示す説明図である。
【図１１】図１１（ａ）は図１に示したインク捕集部のさらに他の例を示す平面図、図１１（ｂ）は同底面図、図１１（ｃ）は同縦断面図、図１１（ｄ）は同側面図である。
【図１２】図１２（ａ）は、図１１に示したインク捕集部の製造に使用する容器内側部材の平面図、図１２（ｂ）は同容器内側部材の縦断面図、図１２（ｃ）は、前記インク捕集部の製造工程における注入孔の形成動作を示す斜視図、図１２（ｄ）は上記インク捕集部の製造に使用する容器外側部材の平面図、図１２（ｅ）は同容器外側部材の縦断面図、図１２（ｆ）は前記容器内側部材と容器外側部材とを重ねた状態を示す平面図である。
【図１３】図１３（ａ）は、図１１に示したインク捕集部の製造に使用する上蓋部材の平面図、図１３（ｂ）は同下蓋部材の平面図、図１３（ｃ）は前記インク捕集部の製造工程における容器内側部材および容器外側部材への上蓋部材および下蓋部材の接着動作を示す斜視図、図１３（ｄ）はインク捕集部の平面図、図１３（ｅ）は、レーザー光照射による前記容器内側部材および容器外側部材への上蓋部材および下蓋部材の溶接工程を示す斜視図である。
【図１４】図１４（ａ）は図１１に示したインク捕集部を備えるインクジェット装置における描画動作の状態を示す説明図、図１４（ｂ）は同インクジェット装置におけるインク捕集部の洗浄動作時の状態を示す説明図である。
【図１５】本発明の前提技術におけるノズルの電界強度の説明図である。
【図１６】本発明の前提技術における、表面張力圧力と静電的圧力のノズル径依存性のモデル計算結果を示したグラフである。
【図１７】本発明の前提技術における、吐出圧力のノズル径依存性のモデル計算結果を示したグラフである。
【図１８】本発明の前提技術における、吐出限界電圧のノズル径依存性のモデル計算結果を示したグラフである。
【図１９】本発明の前提技術における、荷電液滴と基板との間に働く鏡像力とノズル−基板間距離との相関を示したグラフである。
【図２０】本発明の前提技術における、ノズルから流出する流量と印加電圧との相関関係のモデル計算結果を示したグラフである。
【図２１】従来の静電吸引型インクジェット装置の概略構成断面図である。
【図２２】図２２（ａ）〜図２２（ｃ）は、図２１に示すインクジェット装置におけるインクのメニスカスの挙動を説明する図である。
【図２３】従来の他の静電吸引型インクジェット装置の概略構成図である。
【図２４】図２３に示すインクジェット装置のノズル部分の概略断面斜視図である。
【図２５】図２３に示すインクジェット装置のインク吐出原理を説明する図である。
【図２６】図２３に示すインクジェット装置のノズル部分での電圧印加時における微粒子の状態を説明する図である。
【図２７】図２３に示すインクジェット装置のノズル部分における微粒子体形成の原理を説明する図である。
【図２８】図２８（ａ）〜図２８（ｃ）は、図２３に示すインクジェット装置におけるインクのメニスカスの挙動を説明する図である。
【図２９】従来の他の静電吸引型インクジェット装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１    インク室
２    インク（流体）
３    吐出インク
４    ノズル
４ａ  先端部
４ｂ  インク吐出孔（流体吐出孔）
７    対向電極
８    記録媒体
９    静電界印加用電極
１０    プロセス制御部（静電界印加用電極印加電圧制御手段）
１１    プロセス制御部（対向電極印加電圧制御手段）
１２    メニスカス部
１３    インク捕集装置
１２，３１，３５，４０，５０    インク捕集部
１５    支持部
１６    プロセス制御部（吸引部印加電圧制御手段）
１７    支持部材
１８    可動部
１９    移動装置
２０    インク変性物
３２，４１，５１  容器部
３３，４２，５５  吸引電極部
３６    吸収体
５３    流路
５４    溶液
５５    溶液供給装置
５６    排出口
５７    開閉部
５８    開閉駆動装置
【図１】
2005074634.tif 000018
【図２】
2005074634.tif 000019
【図３】
2005074634.tif 000020
【図４】
2005074634.tif 000021
【図５】
2005074634.tif 000022
【図６】
2005074634.tif 000023
【図７】
2005074634.tif 000024
【図８】
2005074634.tif 000025
【図９】
2005074634.tif 000026
【図１０】
2005074634.tif 000027
【図１１】
2005074634.tif 000028
【図１２】
2005074634.tif 000029
【図１３】
2005074634.tif 000030
【図１４】
2005074634.tif 000031
【図１５】
2005074634.tif 000032
【図１６】
2005074634.tif 000033
【図１７】
2005074634.tif 000034
【図１８】
2005074634.tif 000035
【図１９】
2005074634.tif 000036
【図２０】
2005074634.tif 000037
【図２１】
2005074634.tif 000038
【図２２】
2005074634.tif 000039
【図２３】
2005074634.tif 000040
【図２４】
2005074634.tif 000041
【図２５】
2005074634.tif 000042
【図２６】
2005074634.tif 000043
【図２７】
2005074634.tif 000044
【図２８】
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【図２９】
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