(57)【要約】  【課題】インク吐出口へのインク供給性を向上させ、高速描画でも所望サイズのドットを安定に記録媒体に形成できるインクジェットヘッド及びインクジェット記録装置を提供する。  【解決手段】インク流路内の吐出口２８に対応する位置に設けられた一対のチャンネル分離壁１７と、それによって区画されたヘッド基板上面とに吐出電極１８を形成する。吐出電極１８に所定の電圧を印加すると、吐出口２８の下方のインク流路に存在する色材粒子に静電気力が作用し、色材粒子はその位置で押し留められる。吐出口基板１６に吐出電極１８が存在しないため、色材粒子の吐出口２８への移動を妨げる反発電界が発生せず、更に吐出口基板１６を薄くできる。このため、色材粒子が速やかに吐出口２８に移動し、色材粒子の供給性が向上する。高速で連続的に液滴を吐出させても安定して所望サイズのドットを記録媒体に形成できる。【選択図】図１
2005193582.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電力を利用してインクをインク液滴として吐出し、記録媒体に向けて飛翔させるインクジェットヘッドであって、
前記インク液滴が吐出される吐出口が開口された吐出口基板と、
前記吐出口基板と所定の間隔を離して配置され、前記吐出口基板との間にインク流路を形成するヘッド基板と、
前記ヘッド基板の、前記吐出口に対応する位置に配置されたチャンネル分離壁と、
前記インクの吐出を制御する吐出電極とを備えるインクジェットヘッド。
【請求項２】
前記チャンネル分離壁が、前記ヘッド基板の、前記吐出口基板と対向する側の面に凸設されていることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッド。
【請求項３】
前記チャンネル分離壁が、前記ヘッド基板の、前記吐出口基板と対向する側の面に凸設された複数の凸状部であることを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】
前記凸状部は、互いに対面する位置に設けられていることを特徴とする請求項３に記載のインクジェットヘッド。
【請求項５】
前記チャンネル分離壁が、前記ヘッド基板の、前記吐出口基板と対向する側の面に対して略垂直に形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項６】
前記吐出電極が、前記ヘッド基板の、前記吐出口基板と対向する側の面及び前記チャンネル分離壁の少なくとも一方に設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項７】
更に、前記吐出電極に接続される配線を有し、当該配線が、前記ヘッド基板の、前記吐出口基板と対向する側と反対側の面に形成されている請求項１〜６のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載のインクジェットヘッドを備えるインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクを吐出して記録媒体に向けて飛翔させるインクジェットヘッド、及び、このインクジェットヘッドを用いて画像データに対応した画像を記録媒体上に記録するインクジェット記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録装置は、インクを吐出口から吐出し、画像データに対応した画像を記録媒体上に記録するものである。インクジェット記録装置としては、インクの吐出制御手段の違いに応じて、静電式、サーマル式、ピエゾ式等のものが知られている。
【０００３】
これらインクジェット記録装置のうち、静電式インクジェット記録装置は、帯電した色材粒子（着色荷電粒子）を含むインクを用い、画像データに応じて、インクジェットヘッドの各々の吐出部に所定の電圧を印加することにより、吐出部に静電力を発生させ、この静電力を利用してインクの吐出を制御し、画像データに対応した画像を記録媒体上に記録している。このような静電式インクジェット記録装置として、例えば特許文献１に開示のインクジェット記録装置が知られている。
【０００４】
図７に、特許文献１に開示の静電式インクジェット記録装置のインクジェットヘッドの一例の構成概略図を示した。同図に示すインクジェットヘッド５０は、特許文献１に開示のインクジェットヘッドの１つの吐出部のみを概念的に表したものであり、ヘッド基板５１と、インクガイド５２と、吐出口基板（絶縁性基板）５３と、吐出電極（制御電極）５４と、対向電極５５と、ＤＣバイアス電圧源５８と、パルス電圧源５９とを備えている。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１３８４９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献1に示すような従来の静電式インクジェットヘッドは、吐出電極５４を吐出口基板５３に設けているため、吐出電極５４に駆動電圧を印加したときには、吐出電極５４の上面からのみならず、吐出電極５４の下面からも電界Ｅｄが発生する。すなわち、流路５７を循環するインクＱに、吐出電極５４からヘッド基板表面５１に向かう方向の電界Ｅｄが作用することになる。吐出電極５４の下面からヘッド基板５１に向かう方向に発生する電界Ｅｄ（以下、反発電界という）は、主流路９８を循環するインクＱに含まれる色材粒子が吐出口（貫通孔）５６に向かうことを妨げるように作用するため、インクジェットヘッド５０を駆動して吐出電極５４に駆動電圧を印加したときに、吐出口５６に色材粒子が濃縮することが妨げられてしまい、吐出口５６に色材粒子が十分濃縮されるまでに一定の時間が必要となってしまう。このため、このようなインクジェットヘッドを用いて高速で描画を行なった場合には、ヘッド基板に設けられた吐出電極からの反発電界による吐出口への色材粒子供給の阻害により、記録媒体に所望の大きさのドットを安定して形成することができないという問題がある。
【０００７】
また、静電式インクジェットヘッドにおいて、複数の吐出口をマトリクス状に配置してマルチチャンネルヘッドを構成した場合、各々の吐出部の吐出電極への信号配線の接続が次第に困難になる。このため、チャンネル数が多い場合には吐出口基板を多層配線構造化して、吐出電極への信号配線を接続することが考えられ、今後チャンネル数を更に増加させた場合には、吐出口基板の厚さを更に厚くする必要がある。しかし、吐出口基板が厚くなると、吐出口の開口径に比べてその長さが長くなるため、インクと吐出口の内壁との間の抵抗が大きくなって、吐出口からインクが吐出されにくくなる。また、吐出口基板が厚くなると、インク流の速度によっては、吐出口基板の下面を流れるインクが吐出口の中で滞留してしまうことがあり、これにより、インクガイド先端部分にインクが供給されにくくなる。その結果、吐出周波数に対する応答性が悪くなり、描画周波数を上げるに従って次第にドット径が小さくなるという問題もある。更に、チャンネル数の増加に伴い、吐出口が高密度に集積されることにより、隣接チャンネルとの流体干渉が生じ、記録媒体に形成するドット径が不安定になってしまうという問題もある。
【０００８】
なお、静電式に限らず、吐出口基板が厚くなった場合、すなわち吐出口の長さが長くなった場合には、各種方式のインクジェットヘッドを用いるインクジェット記録装置においても同様の問題が発生する。
【０００９】
本発明は、上記問題を解消するためになされたものであり、本発明の目的は、吐出口へのインクの供給性を向上させ、高速で連続的にインク液滴を吐出させても、所望のサイズのドットを安定して記録媒体に形成することができるインクジェットヘッド及びインクジェット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】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様は、静電力を利用してインクをインク液滴として吐出し、記録媒体に向けて飛翔させるインクジェットヘッドであって、前記インク液滴が吐出される吐出口が開口された吐出口基板と、前記吐出口基板と所定の間隔を離して配置され、前記吐出口基板との間にインク流路を形成するヘッド基板と、前記ヘッド基板の、前記吐出口に対応する位置に配置されたチャンネル分離壁と、前記インクの吐出を制御する吐出電極とを備えるインクジェットヘッドを提供する。
【００１１】
本発明のインクジェットヘッドにおいて、前記チャンネル分離壁が、前記ヘッド基板の、前記吐出口基板と対向する側の面に凸設されていることが好ましく、前記チャンネル分離壁が、前記ヘッド基板の、前記吐出口基板と対向する側の面に凸設された複数の凸状部であることが好ましい。また、前記凸状部は、互いに対面する位置に設けられていることが好ましい。
また、前記チャンネル分離壁が、前記ヘッド基板の、前記吐出口基板と対向する側の面に対して略垂直に形成されていることが好ましい。また、チャンネル分離壁は、吐出口毎に設けられていることが好ましい。
【００１２】
本発明のインクジェットヘッドにおいて、前記吐出電極は、前記ヘッド基板の、前記吐出口基板と対向する側の面及び前記チャンネル分離壁の少なくとも一方に設けられていることが好ましい。
【００１３】
本発明のインクジェットヘッドにおいて、前記吐出電極は、前記ヘッド基板の凸状部の間及び／又は凸状部の側壁に設けられていることが好ましい。すなわち、吐出電極は、一対のチャンネル分離壁によって挟まれた前記ヘッド基板の上面部分と、一対のチャンネル分離壁の互いに対面する側の面の少なくとも一方に形成されていることが好ましい。
【００１４】
また、本発明のインクジェットヘッドは、更に、前記吐出電極から発生する電界を遮蔽するためのガード電極を、前記吐出電極よりも前記記録媒体に近い位置に備えることが好ましい。
【００１５】
また、本発明のインクジェットヘッドは、更に、前記吐出電極に接続される配線を有し、当該配線が、前記ヘッド基板の、前記吐出口基板と対向する側と反対側の面に形成されていることが好ましい。
【００１６】
上記課題を解決するために、本発明の第２の態様は、本発明の第１の態様に従うインクジェットヘッドを備えるインクジェット記録装置を提供する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のインクジェットヘッドは、ヘッド基板の、吐出口に対応する位置にチャンネル分離壁を備えるので、チャンネル数の増加に伴って吐出口が高密度に集積されたとしても、隣接チャンネルとの流体干渉を抑制又は防止することができる。このため、記録媒体に安定なサイズのドットを描画することができる。
【００１８】
本発明のインクジェットヘッドは、インクの吐出を制御するための吐出電極を、インク流路内に形成された一対のチャンネル分離壁及びヘッド基板の表面（吐出口基板に対向する側の面）の少なくとも一方に設けることができるので、吐出口基板に吐出電極を設ける必要がなく、その結果、吐出口基板を従来よりも薄くすることが可能となり、吐出口の長さ（深さ）を従来よりも短く（浅く）することができる。このため、インクと吐出口の内壁との間で働く抵抗も低減され、吐出口から速やかにインクを吐出することが可能となる。更には、吐出口の下方を循環するインクの流速によって、インクが吐出口の中で滞留することも防止される。
【００１９】
また、吐出電極をヘッド基板の表面に形成した場合には、吐出口への色材粒子供給を阻害する、吐出口基板からインク流路内に向かう方向の反発電界が発生せず、インク中の色材粒子を速やかに吐出口に供給させることができる。従って、画像記録時の吐出周波数の応答性が改善され、高速で連続的にドットを描画してもドット径が小さくなることを抑制することができるため、安定して所望のサイズのドットを描画することができる。更に、ヘッド基板の裏面（吐出口基板に対向する側と反対側の面）に吐出電極に接続される配線を形成することができるので、チャンネル数の増加に伴う吐出電極の高集積化に極めて有利である。また、チャンネル分離壁により、各チャンネルが分離されているため、隣接チャンネルとの流体干渉を抑制することができるため、安定なサイズのドットを描画することができる。
【００２０】
そして、チャンネル分離壁に吐出電極を形成した場合には、吐出口に、更に効率よく電界を形成することが可能となる。また、一対のチャンネル分離壁に形成された吐出電極から発生する静電気力により、インク流路内の色材粒子を吐出口の下方に留めることができるので、濃縮されたインクを吐出口に速やかに供給できる。また、一対のチャンネル分離壁によって挟まれたヘッド基板上面にも吐出電極を形成し、ヘッド基板上面に形成された吐出電極からも電界を発生させることにより、吐出口の下方で留められた色材粒子を吐出口に移動させることができるので、色材粒子の供給性を更に向上させることができる。
【００２１】
また、吐出口基板に吐出電極を形成しない場合には、吐出電極に接続される信号配線をヘッド基板の裏面（吐出口基板と対向する面と反対の面）に形成することができるので、複数の吐出部をマトリクス状に配置してマルチチャンネルヘッドを構成する場合に、各々の吐出部の吐出電極に接続される信号配線をヘッド基板の裏面に多層構造で形成することができ、吐出口基板を薄くしたまま、マルチチャンネルヘッドを実現することができる。
【００２２】
本発明のインクジェット記録装置は、本発明のインクジェットヘッドを備えるので、所望のサイズのドットを記録媒体に高速に且つ安定して形成することができ、高画質な画像を高速に描画することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明のインクジェットヘッド及びインクジェット記録装置について、添付の図面に示される好適な態様を基に、詳細に説明する。
【００２４】
図１（Ａ）に、本発明のインクジェットヘッドの一例の概略構成を示す模式的断面図を、図１（Ｂ）に、図１（Ａ）に示したインクジェットヘッドの吐出口基板を取り外した場合の様子を上方から見たときの概略平面図を示す。また、図２には、本発明のインクジェットヘッドの一例の概略構成を示す斜視図を示し、図３には、図１のＡ−Ａ線矢視図を示した。
【００２５】
図１（Ａ）及び図２に示すように、本発明の静電式のインクジェットヘッド１０は、ヘッド基板１２と、インクガイド１４と、吐出口２８を有する吐出口基板１６とを主に有する。また、インクジェットヘッド１０のインク吐出側の面（図中、上面）に対面して、記録媒体Ｐを支持する対向電極２４と、記録媒体Ｐの帯電ユニット２６とが配置される。なお、図２においては、便宜上、後述するガード電極２０及びシールド電極２２は示していない。
【００２６】
インクジェットヘッド１０は、図３に示すように、より高密度な画像記録を高速に行うために、各吐出部（ノズル（吐出口２８））が二次元的に配列されたマルチチャンネル構造を有するものであるが、図１においては、構成を明瞭に示すため、１つの吐出部のみを示す。
なお、本発明のインクジェットヘッド１０において、吐出電極の個数や物理的な配置等は自由に選択することができる。例えば、図３に示すようなマルチチャンネル構造のみならず、吐出部の列を１列のみ有するものであってもよい。また、記録媒体Ｐの全域に対応する吐出部の列を有するいわゆる（フル）ラインヘッドでもよく、あるいは、ノズル列の方向と直交する方向に走査されるいわゆるシリアルヘッド（シャトルタイプ）であってもよい。また、本発明のインクジェットヘッドは、モノクロおよびカラーのどちらの記録装置にも対応可能である。
【００２７】
このようなインクジェットヘッド１０は、顔料等の色材成分を含み、かつ、電荷を有する微粒子（以下、色材粒子とする）を、絶縁性の液体（キャリア液）に分散してなるインクＱを静電力により吐出させるものであり、画像データに応じて吐出電極１８に印加する駆動電圧をｏｎ／ｏｆｆ（吐出ｏｎ／ｏｆｆ）することにより、画像データに応じてインク液滴を変調して吐出し、記録媒体Ｐ上に画像を記録する。
【００２８】
図１（Ａ）に示すように、ヘッド基板１２と吐出口基板１６とは、対面した状態で所定間隔離間して配置される。ヘッド基板１２と吐出口基板１６とによって、各吐出口２８にインクを供給するインクの主流路３０が形成され、主流路３０と吐出口２８（その吐出側の開口端まで）とによってインク流路が形成される。また、主流路３０は、吐出口２８（インクガイド１４）にインクＱを供給するためのインクリザーバ（インク室）として機能する。
なお、インクＱは、画像記録時には、図示されていないインク循環機構によって、所定方向（図示例では主流路３０内を図中右から左に向かう方向）に所定の速度（例えば、２００ｍｍ／ｓのインク流）で循環される。
【００２９】
吐出口基板１６は、図1（Ａ）に示すように、絶縁基板３２と、ガード電極２０と、絶縁層３４とを有する。絶縁基板３２の図中上側の面（ヘッド基板１２と対面する側と反対の面）には、ガード電極２０と絶縁層３４とが順に積層されている。
また、吐出口基板１６には、インク液滴Ｒを吐出するための吐出口２８が絶縁基板３２を貫通して形成されている。吐出口基板１６の各吐出口２８には、先端を上方に突出してインクガイド１４が挿通している。このような構造を有する吐出口基板１６は、例えば、絶縁性の材料から成る絶縁基板３２の上面にガード電極２０を形成し、ガード電極２０の上面及び絶縁基板３２の上面の一部を覆うように絶縁層３４を形成し、レーザ加工機等によって吐出口２８を形成することによって作製することができる。
【００３０】
また、図１及び２に示したように、本発明のインクジェットヘッド１０は、吐出電極１８を吐出口基板１６には設けていないため、吐出口基板１６を構成する絶縁性基板３２として、従来よりも厚みの薄い絶縁性基板を用いることができる。このため、吐出口２８の長さ（深さ）を従来よりも短くすることが可能となるため、吐出口２８の中に存在するインクと、吐出口２８の内壁との間で働く抵抗が低減され、吐出口２８から速やかにインクを吐出することが可能となる。更には、吐出口２８の下方を流れるインクの流速によって、インクが吐出口２８の中で滞留してしまうことも防止される。
【００３１】
図示例のインクジェットヘッド１０のインクガイド１４は、突状先端部分１４ａを有する所定厚みのセラミック製平板からなり、各吐出口２８（吐出部）に対応してヘッド基板１２の上に配置されている。また、インクガイド１４は、吐出口２８を通過し、その先端部分１４ａが吐出口基板１６の記録媒体Ｐ側の表面（絶縁層３４の図中上側の表面（以下、便宜的に、こちら側を上、他方を下とする））よりも上部に突出している。
【００３２】
図示例において、インクガイド１４の先端部分１４ａの側は、対向電極２４側へ向かうに従って次第に細く略三角形（ないしは台形）に成形されている。なお、インクガイド１４の形状は、インクＱ、特に、インクＱ内の帯電微粒子成分を吐出口基板１６の吐出口２８を通って先端部分１４ａに濃縮させることができれば、特に、制限的ではなく、例えば、先端部分１４ａは、突状でなくても良いなど適宜変更してもよいし、従来公知の形状とすることができる。例えば、インクガイド１４の中央部分に、図中上下方向に毛細管現象によってインクＱを先端部分１４ａに集めるインク案内溝となる切り欠きを形成しても良い。
ここで、インクガイド１４の最先端部は、金属が蒸着されていることが好ましく、最先端部に金属を蒸着することにより、インクガイド１４の先端部分１４ａの誘電率が実質的に大きくなり、強電界を生じさせ易くなり、インクの吐出性を向上できる。
【００３３】
図1（Ａ）に示すように、ヘッド基板１２の下面（吐出口基板１６と対面する面と反対の面）には、外部からの電界ノイズを遮蔽するためのシールド板２２が配置されている。このシールド板２２は、接地された導電性平板であり、吐出部の電界形成への悪影響を排除し、安定な描画性能を維持することができる。
また、ヘッド基板１２の上面（吐出口基板１６と対向する側の面）の、吐出口２８と対向する位置には、前述したように、インクガイド１４が、ヘッド基板１２の表面に対して略垂直に接続されて形成されている。
【００３４】
図１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、吐出口基板１６とヘッド基板１２とによって形成される主流路３０には、各吐出口２８に対応する位置に、凸状部としての一対のチャンネル分離壁１７ａ及び１７ｂが設けられている。チャンネル分離壁１７ａ及び１７ｂは、各吐出口毎に設けられている。チャンネル分離壁１７ａ及び１７ｂは、その間隔が、吐出口２８の内径よりも大きくなるように位置づけられている。チャンネル分離壁１７ａ及び１７ｂは、好ましい態様として、インク流の方向（チャンネル分離壁の長さ方向）において、吐出口基板１６の吐出口２８の中心よりも若干下流側に位置づけられている。
チャンネル分離壁１７ａ及び１７ｂの位置は、特に限定されるものではなく、インク流の方向において、吐出口２８の中心と略同じ位置に配置されていてもよい。また、図１（Ｂ）において、チャンネル分離壁１７ａ及び１７ｂの上流側の端部１７ｃ及び１７ｄが、吐出口２８の中心よりも更に上流側に位置してもよく、吐出口２８の上流側の外縁部よりも更に上流側に位置しても良い。
また、チャンネル分離壁１７ａ及び１７ｂは、平行になるように配置しても、所定の角度を有するように配置してもよい。
【００３５】
また、図１（Ｂ）に示すように、チャンネル分離壁１７ａ及び１７ｂの互いに対面する側と、チャンネル分離壁１７ａ及び１７ｂによって挟まれたヘッド基板１２の上面部分（流路の底面部分）とには、インクの吐出を制御するための吐出電極１８が形成されている。ヘッド基板上面に形成されている吐出電極１８ｃは、図１（Ｂ）に示すように、その上流側がインクガイド１４の根元部分を避けるように曲線状に形成されている。ヘッド基板上面に形成される吐出電極１８ｃの形状は任意であり、例えば矩形状でもよい。
吐出電極１８は、信号電圧源３３と接続されており、信号電圧源３３から所定の電圧が印加されるとチャンネル分離壁１７ａ及び１７ｂに挟まれた流路内に電界が形成される。したがって、吐出電極１８に所定のバイアス電圧を印加しておくことにより、チャンネル分離壁１７ａ及び１７ｂによって囲まれた流路内を通過するインクの色材粒子に静電気力を作用させて、色材粒子をその流路内に押し留めることができる。
【００３６】
図１（Ｂ）及び図２に示すインクジェットヘッド１０では、一対のチャンネル分離壁１７を、ヘッド基板１２に平行な面における切断面が矩形となる形状の部材、すなわち、厚みが一定の平板状の部材を用いて形成したが、このような形状に限定されるものではない。例えば、それぞれのチャンネル分離壁１７ａ及び１７ｂの厚みが、端部に向かうにしたがって薄くなるような形状、例えば、流線型にしてもよい。それぞれのチャンネル分離壁１７ａ及び１７ｂの端部を流線型にすることにより、チャンネル分離壁１７ａ及び１７ｂによって挟まれた空間にインクが流入したときに、チャンネル分離壁１７ａ及び１７ｂの端部１７ｃ及び１７ｄにおいて、インクの乱流が発生することが防止される。このような流線型の形状としては、チャンネル分離壁１７ａ及び１７ｂの端部１７ｃ及び１７ｄにおいてインクの乱流を発生させない形状であれば任意の形状にすることができ、例えば、図５（Ａ）に示すように、チャンネル分離壁１９ａ及び１９ｂの互いに対向する側の面と、その反対側の面の両面がともに曲面になるように形成してもよい。また、図５（Ｂ）に示すように、それぞれのチャンネル分離壁２１ａ及び２１ｂの対向する側の面を平坦にし、その面と反対側の面を、端部に向かって厚さが薄くなるような曲面状に形成してもよい。なお、図５（Ａ）及び（Ｂ）は、便宜上、ヘッド基板１２と、チャンネル分離壁１９、２１と、吐出電極１８のみを示した。
また、図５（Ａ）及び（Ｂ）において、一対のチャンネル分離壁１９又は２１の端部は、鋭角に先鋭化されて形成されていても、曲面状に形成されていてもよく、チャンネル分離壁１９又は２１のインク流上流側及び下流側の端部が、互いに異なる形状を有していてもよい。
【００３７】
また、図示例では、チャンネル分離壁１７ａ及び１７ｂのそれぞれの対向面の全面に、吐出電極１８ａ及び１８ｂを形成したが、吐出電極１８の形成位置は問わず、例えば、チャンネル分離壁１７ａ及び１７ｂのそれぞれの対向面の上半面、下半面、上流側部分、又は、下流側部分に、部分的に形成してもよい。また、チャンネル分離壁１７ａ及び１７ｂの互いに対向する面と反対側の面に吐出電極１８ａ及び１８ｂを形成してもよい。
また、図示例では、好ましい態様として、吐出電極１８をチャンネル分離壁１７に形成したが、本発明では、チャンネル分離壁１７、及び、それらチャンネル分離壁１７によって挟まれたインク流路の底面（ヘッド基板１２の上面）の少なくとも一方に形成することが好ましい。
【００３８】
図1に示したインクジェットヘッドでは、一対のチャンネル分離壁１７が、吐出口基板１６の下面とヘッド基板１２の上面の両方に接するように配置されているが、吐出口基板１６上面とヘッド基板１２の下面のいずれか一方にのみ接するように配置してもよい。
チャンネル分離壁１７の長さは、特に限定されるものではなく、マトリクス状に配置された各吐出口毎にチャンネル分離壁が配置されるのであれば任意の長さで形成することができる。
また、図示例のインクジェットヘッドでは、一対のチャンネル分離壁１７を各吐出口毎に独立に形成したが、図４に示すように、吐出口２８に対応して配置された一対のチャンネル分離壁１７の一方のチャンネル分離壁１７ａが、その隣に位置する吐出口２８’に対応して配置された一対のチャンネル分離壁２７の一方のチャンネル分離壁２７ｂと共通するように、各吐出口に対応するそれぞれのチャンネル分離壁を形成してもよい。なお、図４においては、便宜上、ガード電極２０とシールド電極２２の図示を省略している。
【００３９】
本実施態様のインクジェットヘッドは、図３に示したように、吐出口２８を２次元的に配列したマルチチャンネル構造を有するので、吐出電極１８も同様に各吐出口２８に対応して２次元的に配置されている。吐出電極１８から信号電圧源３３に接続するために設けられる配線は、例えば、ヘッド基板１２の裏面（吐出口基板１６に対面する側と反対側の面）に形成できる。例えば、配線を有する層をヘッド基板１２の裏面に積層することにより、容易に配線を形成することができる。
【００４０】
本発明において、一対のチャンネル分離壁のそれぞれの対向面側に形成された吐出電極の間隔と、吐出電極の上面からインクガイドの先端までの距離は、１：０．７〜１：２．８の範囲内にあることが好ましく、１：１．０〜１：２．４の範囲内にあることが、より一層好ましい。すなわち、図１（Ｂ）に示したように、チャンネル分離壁１７ａ及び１７ｂにそれぞれ形成された吐出電極１８ａと吐出電極１８ｂとの間隔をＸとし、それら吐出電極１８ａ及び１８ｂの上面からインクガイド１４の先端までの距離をＬとしたときに、Ｌ／Ｘが、０．７〜２．８の範囲内になるように、より好ましくは、１．０〜２．４の範囲内になるように、吐出電極１８ａと吐出電極１８ｂとの間隔Ｘ、及び、吐出電極１８の上面からインクガイドの先端までの距離Ｌの少なくとも一方を調整することが好ましい。これは、吐出電極１８により形成される電界が収束し、最も強い電界が形成される領域が前記範囲となるからであり、吐出位置であるインクガイド先端を、前記範囲を満たすような位置に配置することにより、吐出電極１８への印加電圧を従来よりも低くしても、インクガイドの先端から確実に液滴を吐出させることが可能となる。すなわち、吐出電極への印加電圧の低電圧化を実現することが可能となる。
【００４１】
図１に示すインクジェットヘッドは、吐出口基板１６にガード電極が形成されている。ガード電極２０は、吐出電極１８よりも記録媒体Ｐに近い位置に設けられ、吐出電極１８から発生する電気力線が、その吐出電極１８に対応する吐出口２８に近接している吐出口に配置されているインクガイド先端部に到達しないように位置づけられている。ここでは、ガード電極２０は、吐出口基板１６の上面に形成されており、かつ、その表面は絶縁層３４によって覆われている。図３に示すように、ガード電極２０は、金属板などの各吐出電極に共通なシート状の電極であり、２次元的に配列されている各吐出口２８に対応する開口部３６が穿孔されている。
ガード電極２０は、隣接する吐出電極１８間における電気力線を遮蔽して、隣接する吐出電極間における電界干渉を抑制することができる。ガード電極２０には、所定電圧が印加され（接地による０Ｖを含む）、図示例においては、ガード電極２０は接地されて０Ｖとされている。
【００４２】
ここで、ガード電極２０は、吐出電極１８から発生する電気力線の内、その吐出電極１８に対応する吐出口２８に配置されたインクガイドの先端部（以下、便宜的に「自チャンネル」とする）に作用する電気力線を確保しつつ、他の吐出電極１８からの電気力線および他の吐出口２８に配置されたインクガイド１４の先端部（同「他チャンネル」とする）への電気力線を遮蔽するように設ける必要がある。
【００４３】
以上の点を考慮すれば、ガード電極２０の開口部３６の径は、配置される吐出電極１８に応じて、吐出電極１８から自チャンネルへの投影線を遮らず、且つ、他チャンネルへの投影線を遮るように設定することが好ましい。
上記構成を有することにより、吐出口２８からの吐出安定性を十分に確保した上で、隣接するチャンネル間における電界干渉に起因するインク着弾位置のバラツキ等を好適に抑制して、安定して高画質な画像記録を行うことが可能となる。
【００４４】
また、以上の例では、ガード電極２０は、シート状電極としているが、本発明はこれには限定されず、各吐出部間において、他チャンネルの電気力線を遮蔽できるように設けられていれば、どのようなものでも良い。例えば、ガード電極２０は、各吐出部の間に網目状に設けられていても良いし、吐出部が電界干渉を生じない程十分離れている部分には設けられず、近接している吐出部の間にのみ設けられていても良い。
【００４５】
前述のように、図１（Ａ）においては、インクジェットヘッド１０のインク液滴Ｒの吐出面と対面するように、対向電極２４が配置される。
対向電極２４は、インクガイド１４の先端部分１４ａに対向する位置に配置され、接地される電極基板２４ａと、電極基板２４ａの図中下側の表面、すなわちインクジェットヘッド１０側の表面に配置される絶縁シート２４ｂで構成される。
記録媒体Ｐは、対向電極２４の図中下側の表面、すなわち絶縁シート２４ｂの表面に、例えば静電吸着によって支持されており、対向電極２４（絶縁シート２４ｂ）は、記録媒体Ｐのプラテンとして機能する。
【００４６】
対向電極２４の絶縁シート２４ｂに保持された記録媒体Ｐは、少なくとも記録時には、帯電ユニット２６によって、吐出電極１８に印加される駆動電圧（例えば、パルス電圧）と逆極性の所定の負の高電圧、例えば、−１．５ｋＶに帯電される。
その結果、記録媒体Ｐは負帯電して負の高電圧にバイアスされ、吐出電圧１８に対する実質的な対向電極として作用し、かつ、対向電極２４の絶縁シート２４ｂに静電吸着される。
【００４７】
帯電ユニット２６は、記録媒体Ｐを負の高電圧に帯電させるためのスコロトロン帯電器２６ａと、スコロトロン帯電器２６ａに負の高電圧を供給するバイアス電圧源２６ｂとを有している。なお、本発明に用いられる帯電ユニット２６の帯電手段としては、スコロトロン帯電器２６ａに限定されず、コロトロン帯電器、固体チャージャ、放電針などの種々の放電手段を用いることができる。
【００４８】
また、図示例においては、対向電極２４を電極基板２４ａと絶縁シート２４ｂとで構成し、記録媒体Ｐを、帯電ユニット２６によって負の高電圧に帯電させることにより、バイアス電圧を印加して対向電極として作用させ、かつ、絶縁シート２４ｂの表面に静電吸着させているが、本発明はこれに限定されず、対向電極２４を電極基板２４ａのみで構成し、対向電極２４（電極基板２４ａ自体）を負の高電圧のバイアス電圧源に接続して、負の高電圧に常時バイアスしておき、対向電極２４の表面に記録媒体Ｐを静電吸着させるようにしても良い。
また、記録媒体Ｐの対向電極２４への静電吸着と、記録媒体Ｐへの負の高電圧への帯電または対向電極２４への負のバイアス高電圧の印加とを別々の負の高電圧源によって行っても良いし、対向電極２４による記録媒体Ｐの支持は、記録媒体Ｐの静電吸着に限られず、他の支持方法や支持手段を用いても良い。
【００４９】
以下、インクジェットヘッド１０におけるインク液滴Ｒの吐出作用を説明することにより、本発明について、より詳細に説明する。
【００５０】
図１（Ａ）に示すように、インクジェットヘッド１０では、記録時に、図示しないポンプ等を含むインク循環機構により、吐出電極１８に印加される電圧と同極性、例えば、正（＋）に帯電した色材粒子を含むインクＱを、主流路３０の内部を矢印方向（図中右から左方向）に循環させる。
他方、記録に際して、記録媒体Ｐは、対向電極２４に供給され、帯電ユニット２６によって色材粒子の逆極性すなわち負の高電圧（一例として、−１５００Ｖ）に帯電されて、バイアス電圧を帯電した状態で、対向電極２４に静電吸着される。また、シールド板２２は接地されている。
この状態で、記録媒体Ｐ（対向電極２４）とインクジェットヘッド１０とを、相対的に移動しつつ、供給された画像データに応じて信号電圧源３３から各吐出電極１８に駆動電圧（パルス電圧）を印加し、この駆動電圧の印加ｏｎ／ｏｆｆによって吐出をｏｎ／ｏｆｆすることにより、画像データに応じてインク液滴Ｒを変調して吐出し、記録媒体Ｐ上に画像を記録する。
【００５１】
ここで、吐出電極１８に駆動電圧を印加していない状態（あるいは、印加電圧が低電圧レベルである状態）、すなわち、バイアス電圧のみが印加されている状態では、インクＱには、バイアス電圧とインクＱの色材粒子（荷電粒子）の荷電とのクーロン引力、色材粒子間のクーロン反発力、キャリア液の粘性、表面張力、誘電分極力等が作用し、これらが連成して、色材粒子やキャリア液が移動し、図１（Ａ）に概念的に示すように、吐出口２８から若干盛り上がったメニスカス状となってバランスが取れている。
また、このクーロン引力等によって、色材粒子は、いわゆる電気泳動でバイアス電圧が帯電された記録媒体Ｐに向かって移動する。すなわち、吐出口２８のメニスカスにおいては、インクＱが濃縮された状態となっている。
【００５２】
この状態から、吐出電極１８に駆動電圧が印加される。これにより、バイアス電圧に駆動電圧が重畳され、先の連成に、さらにこの駆動電圧の重畳によって連成された運動が起こり、静電力によって色材粒子およびキャリア液がバイアス電圧（対向電極）側、すなわち記録媒体Ｐ側に引っ張られ、前記メニスカスが成長して、その上部から略円錐状のインク液柱いわゆるテーラーコーンが形成される。また、先と同様に、色材粒子は電気泳動によってメニスカスに移動しており、メニスカスのインクＱは濃縮され、色材粒子を多数有する、ほぼ均一な高濃度状態となっている。
【００５３】
駆動電圧の印加開始後、さらに有限な時間が経過すると、色材粒子の移動等により、電界強度の高いメニスカスの先端部分で、主に色材粒子とキャリア液の表面張力とのバランスが崩れ、メニスカスが急激に伸びて、曳糸と呼ばれる直径数μｍ〜数十μｍ程度の細長いインク液柱が形成される。
さらに有限な時間が経過すると曳糸が成長し、この曳糸の成長、レイリー／ウエーバー不安定性によって発生する振動、メニスカス内における色材粒子の分布不均一、メニスカスにかかる静電界の分布不均一等の相互作用によって曳糸が分断され、インク液滴Ｒとなって吐出／飛翔し、かつ、バイアス電圧にも引っ張られて、記録媒体Ｐに着弾する。なお、曳糸の成長および分断は、さらにはメニスカス（曳糸）への色材粒子の移動は、駆動電圧の印加中は連続して発生する。
また、駆動電圧の印加を終了（吐出ｏｆｆ）した時点で、バイアス電圧のみが印加された先のメニスカスの状態に戻る。
【００５４】
ここで、本発明のインクジェットヘッド１０においては、吐出電極１８は、主流路３０に露出しており、すなわち、主流路３０において、インクＱと接液している。
このように、主流路３０および吐出口２８（その開口端部まで）で形成されるインク流路においてインクＱと接液する吐出電極１８に駆動電圧を印加（吐出ｏｎ）すると、吐出電極１８に供給された電荷の一部がインクＱに注入され、吐出口２８と吐出電極１８との間に位置するインクＱの電導度が高くなる。また、上流から流れるインク中に浮遊する帯電した色材粒子は、チャンネル分離壁１７とヘッド基板１２の上面（インク流路の底面）に形成された吐出電極１８からの静電力によって吐出口２８の下方の領域において押し留められるとともに、吐出口２８に向けて押し上げられる。その結果、本発明のインクジェットヘッド１０においては、インクＱは、吐出電極１８に駆動電圧が印加された時（吐出ｏｎ時）にのみ、著しく、インク液滴Ｒを吐出し易い状態となる（吐出性が向上する）。
【００５５】
上記構成の静電式のインクジェットは、インク液滴を吐出するために吐出電極１８に印加する駆動電圧を従来に比して大幅に低くしても、安定してインク液滴の吐出を行うことができる。本発明者の検討によれば、一例として、従来の静電式のインクジェットヘッドにおいて、バイアス電圧−１５００Ｖで、１０００Ｖの駆動電圧が必要であった場合であっても、上記構成のインクジェットヘッドによれば、４００Ｖ程度の駆動電圧で、安定したインク液滴Ｒの吐出が可能であった。従って、本実施形態に示すインクジェットヘッドによれば、安価な電源を用い、低電圧の駆動電圧のｏｎ／ｏｆｆでインク液滴の吐出ｏｎ／ｏｆｆを安定して制御することができる。
【００５６】
また、吐出性が向上することにより、記録媒体Ｐ（対向電極２４）にかかるバイアス電圧を低くし、および／または、吐出性の低いインク（例えば、低電導度のインク）を用いた際でも、駆動電圧を上げることなく、吐出ｏｎ時における十分なインク液滴の吐出性を確保した上で、安定した吐出を行うことができる。すなわち、吐出ｏｎ時における吐出性を確保した上で、吐出ｏｆｆ時における吐出性を低くすることができる。従って、本発明によれば、吐出ｏｎ時と吐出ｏｆｆ時における吐出性の差を従来よりも大幅に拡大して、より安定したインク液滴の吐出を行うことができる。
【００５７】
しかも、本発明によれば、駆動電圧を低くできるので、隣接する吐出電極１８間における電界干渉も低減できる。さらに、上記構成によれば、インクの色材粒子の被膜化等に起因する吐出電極１８とガード電極２０との間における短絡および放電も防止できる。
【００５８】
つぎに、本発明のインクジェットヘッドに用いられるインクについて説明する。
【００５９】
上述したインクジェットヘッド１０が吐出するインクＱ（インク組成物）は、色材粒子（色材を含み、かつ，帯電した微粒子）をキャリア液に分散してなるものである。
キャリア液は、高い電気抵抗率（１０9 Ω・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、本発明には不向きである。
【００６０】
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１０16Ωｃｍ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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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、ぺリノン系顔料、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、ペンゾキノン染料、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。
【００６４】
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２，０００〜１０００，０００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。
【００６５】
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−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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
なお、色材粒子は、吐出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。
【００６９】
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、下記に定義する分配率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。
Ｐ＝１００×（σ１−σ２）／σ１
ここで、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。
【００７０】
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、吐出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、吐出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。
【００７１】
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。
【００７２】
なお、本発明においては、従来のインクジェット方式のように、インク全体に力を作用させて、インクを記録媒体に向けて飛翔させるのではなく、主に、キャリア液に分散させた固形成分である色材粒子に力を作用させて、飛翔させる。
その結果、普通紙を初めとして、非吸収性のフィルム（例えばＰＥＴフィルム等）などの種々の記録媒体Ｐに画像を記録することができ、また、記録媒体Ｐ上で、滲みや流動を生じることなく、種々の記録媒体に対して、高画質な画像を得ることができる。
【００７３】
図６（Ａ）に、本発明のインクジェットヘッドを利用する本発明のインクジェット記録装置の一実施例の概念図を示す。
同図に示すインクジェット記録装置６０（以下、プリンタ６０とする）は、記録媒体Ｐに片面４色印刷を行う装置で、記録媒体Ｐの搬送手段、画像記録手段、および溶媒回収手段を有するものであり、これらを筐体６１に収容して構成される。
また、搬送手段は、フィードローラ対６２、ガイド６４、ローラ６６（６６ａ，６６ｂおよび６６ｃ）、搬送ベルト６８、搬送ベルト位置検知手段６９、静電吸着手段７０、除電手段７２、剥離手段７４、定着・搬送手段７６およびガイド７８を有する。画像記録形成手段は、ヘッドユニット８０、インク循環系８２、ヘッドドライバ８４、および記録媒体位置検出手段８６を有する。さらに、溶媒回収手段は、排出ファン９０および溶媒回収装置９２を有する。
【００７４】
記録媒体Ｐの搬送手段において、フィードローラ対６２は、筐体６１の側面に設けられた搬入口６１ａに隣接して設けられた搬送ローラ対である。フィードローラ６２は、図示しないストッカから供給された記録媒体Ｐを、搬送ベルト６８（ローラ６６ａに支持される部分）に送り込む。ガイド６４は、フィードローラ対６２と搬送ベルト６８を支持するローラ６６ａとの間に設けられ、記録媒体Ｐを搬送ベルト６８に案内する。
【００７５】
なお、フィードローラ対６２の近傍には、記録媒体Ｐに付着した塵埃や紙粉等異物を除去する異物除去手段を設けるのが好ましい。
異物除去手段としては、公知の吸引除去、吹き飛ばし除去、静電除去等の非接触法や、ブラシ、ローラ等による接触法によるものの１以上を組み合わせて使用すればよい。また、フィードローラ対６２を微粘着ローラとし、さらにフィードローラ対６２のクリーナを設けて、フィードローラ対６２による記録媒体Ｐのフィード時に塵埃・紙粉等の異物の除去を行っても良い。
【００７６】
搬送ベルト６８は、３つのローラ６６に張架されるエンドレスベルトである。また、ローラ６６ａ、６６ｂおよび６６ｃのうち少なくとも１つは、図示されない駆動源と連結されており、搬送ベルト６８を回転させる。
搬送ベルト６８は、ヘッドユニット８０による画像記録時には、記録媒体Ｐの走査搬送手段に加え、記録媒体Ｐを保持するプラテンとして機能し、さらに、画像記録後、定着・搬送手段７６まで搬送する。従って、搬送ベルト６８は、寸法安定性に優れ、耐久性を有する材料で形成されるのが好ましく、例えば、金属、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、その他の樹脂およびそれらの複合体で形成される。
【００７７】
図示例においては、記録媒体Ｐは、静電吸着によって搬送ベルト６８上に保持されるので、搬送ベルト６８は、記録媒体Ｐを保持する側（表面）が絶縁性、ローラ６６と接する側（裏面）が導電性を有する。また、図示例においては、ローラ６６ａは導電性ローラとされ、搬送ベルト６８の裏面は、ローラ６６ａを介して接地されている。
すなわち、搬送ベルト６８は、記録媒体Ｐを保持するとき、図１に示す電極基板２４ａと絶縁シート２４ｂからなる対向電極２４として機能するものである。
【００７８】
このような搬送ベルト６８としては、金属ベルトの表面側にフッ素樹脂コートを行ったもの等、金属ベルトに上記のいずれかの樹脂材料でコーティングしたベルト、接着材等で樹脂シートと金属ベルトを張り合わせたベルト、上記の樹脂から成るベルトの裏面に金属蒸着したベルト等、各種の方法により作製された、金属層と絶縁物層とを有するベルトを用いればよい。
また、搬送ベルト６８の記録媒体Ｐに接する表面は平滑であるのが好ましく、これにより、記録媒体Ｐの良好な吸着性が得られる。
【００７９】
搬送ベルト６８は、公知の方法により蛇行が抑制されているのが好ましい。蛇行抑制の方法としては、例えば、ローラ６６ｃをテンションローラとし、搬送ベルト位置検知手段６９の出力、すなわち搬送ベルト６８の幅方向の検知位置に応じて、ローラ６６ｃの軸をローラ６６ａおよびローラ６６ｂの軸に対して傾けることにより、搬送ベルトの幅方向の両端でテンションを変えて蛇行を抑制する方法等が例示される。また、ローラ６６をテーパ形やクラウン形、あるいはその他の形状とすることで、蛇行を抑制してもよい。
【００８０】
ここで、搬送ベルト位置検知手段６９は、上述のように、搬送ベルトの蛇行などを抑制すると共に、画像記録時の記録媒体Ｐの走査搬送方向の位置を所定位置に規制するために、搬送ベルト６８の幅方向の位置を検知するもので、フォトセンサ等の公知の検知手段が用いられる。
【００８１】
静電吸着手段７０は、記録媒体Ｐに、ヘッドユニット８０（本発明のインクジェットヘッド）に対する所定のバイアス電圧を印加すると共に、静電力により搬送ベルト６８に吸着させて保持するために、記録媒体Ｐを所定の電位に帯電させるものである。
図示例おいては、静電吸着手段７０は、記録媒体Ｐを帯電させるスコロトロン帯電器７０ａと、スコロトロン帯電器７０ａに接続される負の高圧電源７０ｂとを有する。記録媒体Ｐは、フィードローラ対６２および搬送ベルト６８によって搬送されつつ、負の高圧電源７０ｂに接続されたスコロトロン帯電器７０ａにより、負のバイアス電圧を帯電され、かつ、搬送ベルト６８の絶縁層に静電吸着される。
【００８２】
なお、記録媒体Ｐを帯電する際の搬送ベルト６８の搬送速度は、安定に帯電できる範囲であれば良く、画像記録時の搬送速度と同じでも異なっていても良い。また、記録媒体Ｐを複数回周回させることによって、同一の記録媒体Ｐに静電吸着手段を複数回作用させ、均一帯電を行っても良い。
なお、図示例では、静電吸着手段７０で記録媒体Ｐの静電吸着および帯電を行っているが、静電吸着手段と帯電手段とを別々に設けてもよい。
【００８３】
静電吸着手段は、図示例のスコロトロン帯電器７０ａに限定されず、他にも、コロトロン帯電器、固体チャージャ、放電針等、種々の手段や方法が利用できる。また、後に詳述するように、ローラ６６の少なくとも１つを導電性ローラとし、あるいは、記録媒体Ｐへの記録位置において搬送ベルト６８の裏面側（記録媒体Ｐと逆側）に導電性プラテンを配置し、この導電性ローラ、または導電性プラテンを負の高圧電源に接続することにより、静電吸着手段７０を構成してもよく、あるいは搬送ベルト６８を絶縁性ベルトとし、導電性ローラを接地し、導電性プラテンを負の高圧電源に接続する構成としても良い。
【００８４】
静電吸着手段７０によって帯電された記録媒体Ｐは、搬送ベルト６８によって後述するヘッドユニット８０の位置まで搬送される。
ヘッドユニット８０は、前記本発明のインクジェットヘッドを用いて、画像データに応じてインク液滴を吐出して、記録媒体Ｐに画像を記録する。ここで、本発明のインクジェットヘッドは、記録媒体Ｐの帯電電位をバイアス電圧とし、吐出電極１８に駆動電圧を印加することにより、バイアス電圧に駆動電圧を重畳し、インク液滴Ｒを吐出し、記録媒体Ｐに画像を記録するのは、前述のとおりである。この際、搬送ベルト６８の加熱手段を設け、記録媒体Ｐの温度を高めることで、記録媒体Ｐ上におけるインク液滴Ｒの定着を促進することができ、滲みをより一層抑制して画質の向上を図ることができる。
なお、ヘッドユニット８０等による画像記録に関しては、後に詳述する。
【００８５】
画像が記録された記録媒体Ｐは、除電手段７２により除電され、剥離手段７４により搬送ベルト６８より剥離されて定着・搬送手段７６へ搬送される。
図示例において、除電手段７２は、コロトロン除電器７２ａと、交流電源７２ｂと、一端が接地された直流高圧電源７２ｃとを有する、いわゆるＡＣコロトロン除電器である。なお、除電手段は、これ以外にも、例えばスコロトロン除電器、固体チャージャ、放電針等の種々の手段や方法などが利用でき、また、上述の静電吸着手段７０のように、導電性ローラや導電性プラテンを用いる構成も好適に使用される。
剥離手段７４としては、剥離用ブレード、逆回転ローラ、エアナイフ等公知の技術が利用可能である。
【００８６】
搬送ベルト６８から剥離された記録媒体Ｐは、定着・搬送手段７６に送られ、インクジェットによって形成された画像が定着される。定着・搬送手段７６としてヒートローラ７６ａおよび搬送ローラ７６ｂからなるローラ対を用い、記録媒体Ｐを挟持搬送しつつ、記録された画像を加熱定着する。
画像が定着された記録媒体Ｐは、ガイド７８に案内されて図示しない排紙ストッカに排紙される。
【００８７】
加熱定着手段としては、上述のヒートロール定着以外に、赤外線またはハロゲンランプやキセノンフラッシュランプによる照射、あるいはヒータを利用した熱風定着等の一般的な加熱定着を挙げることができる。また、加熱定着・搬送手段７６においては、加熱手段は、加熱のみを行うものとし、搬送手段と加熱定着手段とを別々に設けてもよい。
なお、加熱定着の場合、記録媒体Ｐとして、コート紙やラミネート紙を用いた場合には、急激な温度上昇により紙内部の水分が急激に蒸発し紙表面に凹凸が発生する、ブリスターと呼ばれる現象が生じる可能性がある。これを防止するために、複数の定着器を配置し、記録媒体Ｐが徐々に昇温するように、各定着器の電力供給および記録媒体Ｐまでの距離の一方または両方を変えるのが好ましい。
【００８８】
なお、プリンタ６０においては、少なくともヘッドユニット８０による画像記録から、定着・搬送手段７６による定着を終了するまでは、記録媒体Ｐの画像記録面には何も接触しないように構成するのが好ましい。
また、定着・搬送手段７６における定着の際の記録媒体Ｐの移動速度には、特に限定はなく、画像形成時の搬送ベルト６８による搬送速度と同じであっても良いし、異なっていても良い。画像形成時の搬送速度と異なる場合には、定着・搬送手段７６の直前に記録媒体Ｐの速度バッファを設けるのも好ましい。
【００８９】
以下、プリンタ６０における画像記録について詳述する。
前述のように、プリンタ６０の画像記録手段は、インクジェットを吐出するヘッドユニット８０、ヘッドユニット８０にインクＱの供給および回収を行うインク循環系８２、図示されないコンピュータ、ＲＩＰ（Raster Image Processor）等の外部機器からの出力画像信号によりヘッドユニット８０を駆動するヘッドドライバ８４、記録媒体Ｐにおける画像記録位置を決定するために記録媒体Ｐを検出する記録媒体位置検出手段８６を有して構成される。
【００９０】
図６（Ｂ）は、ヘッドユニット８０と、その周辺の記録媒体Ｐの搬送手段を模式的に示す斜視図である。
ヘッドユニット８０は、フルカラー画像の記録を行うためのシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、黒（Ｋ）の４色のインク吐出に対応して、４つのインクジェットヘッド８０ａを有し、画像データを供給されたヘッドドライバ８４からの信号に従って、インク循環系８２によって供給されるインクＱをインク液滴Ｒとして吐出して、搬送ベルト６８によって所定速度で搬送されている記録媒体Ｐに画像を記録する。各色のインクジェットヘッド８０ａは、搬送ベルト６８の搬送方向に配列されている。
なお、ヘッドユニット８０の各色のインクジェットヘッド８０ａは、前記本発明のインクジェットヘッドである。
【００９１】
図示例において、各インクジェットヘッド８０ａは、吐出口２８が記録媒体Ｐの幅方向全域に配列されたラインヘッドであり、好ましくは、図３に示されるように、互いに千鳥状となるように配置された複数のノズル列を有する、マルチチャンネルヘッドである。
従って、図示例においては、搬送ベルト６８に記録媒体Ｐを保持させた状態で、ヘッドユニット８０に対して記録媒体Ｐを搬送し、１回通過させる、すなわち１回の走査搬送を行うのみで、記録媒体Ｐの全面に画像が形成される。従って、吐出ヘッドをシリアルスキャンする場合に比べて、高速での画像記録（描画）が可能となる。
【００９２】
なお、本発明のインクジェットヘッドは、いわゆるシリアルヘッド（シャトルタイプ）にも利用可能であり、従って、プリンタ６０も、この態様であってもよい。
この際においては、各インクジェットヘッドの吐出口２８の列（単列でもマルチチャンネルでもよい）を搬送ベルト６８の搬送方向と一致させてヘッドユニット８０を構成し、ヘッドユニット８０を記録媒体Ｐの搬送方向と直交する方向に走査する公知の走査手段を設ける。
画像記録は、通常のシャトルタイプのインクジェットプリンタと同様に行えばよく、吐出口２８の列の長さに応じて、搬送ベルト６８によって記録媒体Ｐを間欠的に搬送しつつ、この間欠搬送に同期して、停止時にヘッドユニット８０を走査して、記録媒体Ｐの全面に画像を記録する。
このようにしてヘッドユニット８０によって記録媒体Ｐの全面に形成された画像は、前述のように、記録媒体Ｐが定着・搬送手段７６によって挟持搬送されることにより、定着・搬送手段７６によって定着される。
【００９３】
ヘッドドライバ８４は、外部装置から画像データを受け取り、種々の処理を行うシステム制御部（図示せず）から画像データを受け取り、その画像データに基づいてヘッドユニット８０を駆動する。
このシステム制御部は、コンピュータやＲＩＰ、画像スキャナ、磁気ディスク装置、画橡データ伝送装置等の外部装置から受け取った画像データに、色分解、適当な画素数や階調数への分割演算等を行って、ヘッドドライバ８４がヘッドユニット８０（インクジェットヘッド）を駆動するための画像データとする部位である。また、システム制御部は、搬送ベルト６８による記録媒体Ｐの搬送タイミングに合わせたヘッドユニット８０によるインクの吐出タイミングの制御を行う。吐出タイミングの制御は、記録媒体位置検出手段８６からの出力や、搬送ベルト６８または搬送ベルト６８の駆動手段へ配置したエンコーダからの出力信号を利用して行われる。
【００９４】
なお、記録媒体位置検出手段８６は、ヘッドユニット８０によるインク液滴の吐出位置に搬送されてくる記録媒体Ｐを検出するためのもので、フォトセンサ等の公知の検出手段を用いることができる。
ここで、ヘッドドライバ８４は、ラインヘッド適用時など、制御する吐出部の数（チャンネル数）が多数有る場合には、描画を分割し、公知の抵抗マトリクス型駆動法や抵抗ダイオードマトリクス型駆動法を用いてもよい。これにより、ヘッドドライバ８４の使用ＩＣ数を低減することができ、コストを低下させると共に制御回路サイズを抑制することができる。
【００９５】
インク循環系８２は、ヘッドユニット８０の各色のインクジェットヘッド８０ａの主流路３０（図１参照）にインクＱを流すためのもので、４色（Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋ）の各色のインクタンク、ポンプおよび補給用インクタンク（図示せず）等を有するインク循環装置８２ａと、インク循環装置８２ａのインクタンクからヘッドユニット８０の各色のインクジェットヘッドの主流路３０に各色のインクＱを供給するインク供給系８２ｂと、ヘッドユニット８０の各色のインクジェットヘッドの主流路３０からインクをインク循環装置８２ａに回収するインク回収系８２ｃとを有する。
【００９６】
インク循環系８２は、インク循環装置８２ａによって、インクタンクからインク供給系８０ｂを介してヘッドユニット８０に各色毎にインクＱを供給し、かつ、インク供給系８０ｃを介してヘッドユニット８０から各色毎にインクＱをインクタンクに回収して循環させることができればどのようなものでも良い。
インクタンクは、各色のインクＱを貯留しており、インクＱがポンプで汲み出されてヘッドユニット８０へ送られる。ヘッドユニット８０からインクが吐出されることにより、インク循環系８２で循環しているインクの濃度が低下するので、インク循環系８２では、インク濃度検出器によってインク濃度を検出し、それ応じて補給用インクタンクから適宜インクを補充して、インク濃度を所定の範囲に保つのが望ましい。
【００９７】
また、インクタンクには、インクの固形成分の沈殿・濃縮を抑制するための攪拌装置や、インクの温度変化を抑制するためのインク温度管理装置が備えられるのが好ましい。この理由は、温度管理をしないと、環境温度の変化等によりインク温度が変化して、インクの物性が変化することによりドット径が変化し、高画質な画像が安定して形成できなくなる可能性があるからである。攪拌装置としては回転羽、超音波振動子、循環ポンプ等が使用できる。
【００９８】
インクの温度制御装置としてはヘッドユニット８０、インクタンク、配インク管系等に、ヒータやペルチェ素子等の発熱素子または冷却素子を配し、温度センサ、例えばサーモスタットにより制御する方法等、公知の方法が使用できる。温度制御装置をインクタンク内に配置する場合には、温度分布を一定にするように攪拌装置と共に配するのがよい。また、タンク内の濃度分布を一定に保つための攪拌装置は、インクの固形成分の沈澱・濃縮の抑制するための攪拌装置と共用しても良い。
【００９９】
前述のように、プリンタ６０は、排出ファン９０および溶媒回収装置９２からなる溶媒回収手段を有する。溶媒回収手段は、ヘッドユニット８０から記録媒体Ｐ上に吐出されたインク液滴から蒸発するキャリア液、特にインク液滴によって形成された画像を定着する際に記録媒体Ｐから蒸発するキャリア液を回収する。
排出ファン９０は、プリンタ６０の筐体６１内部の空気を吸い込んで溶媒回収装置９２へ送るためのものである。
溶媒回収装置９２は、溶媒蒸気吸収材を備えており、排出ファン９０によって吸い込まれた溶媒蒸気を含む気体の溶媒成分をこの溶媒蒸気吸収材に吸着し、溶媒が吸着回収された後の気体をプリンタ６０の筐体１１外に排出する。溶媒蒸気吸収材としては、各種の活性炭などが好適に使用される。
【０１００】
上記では、Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋの４色のインクを用いてカラー画像を記録する静電式のインクジェット記録装置について説明したが、本発明はこれには制限されず、モノクロ用の記録装置であってもよいし、他の色、例えば淡色や特色のインクを任意の数だけ用いて記録するものであってもよい。その場合は、インク色数に対応する数のヘッドユニット８０およびインク循環系８２が用いられる。
【０１０１】
また、以上の例では、いずれも、インク中の色材粒子を正帯電させ、記録媒体あるいは記録媒体Ｐの背面の対向電極を負の高電圧にして、インク液滴Ｒを吐出するインクジェットについて説明したが、本発明はこれには限定されず、逆に、インク中の色材粒子を負に帯電させ、記録媒体または対向電極を正の高電圧にして、インクジェットによる画像記録を行っても良い。このように、着色荷電粒子の極性を上記の例と逆にする場合には、静電吸着手段、対向電極、インクジェットヘッドの駆動電極への印加電圧極性等を上記の例と逆にすれば良い。
【０１０２】
また、本発明のインクジェットヘッドおよび記録装置は、帯電した色材成分を含むインクを吐出するものに限定されるものではなく、荷電粒子を含む液体を吐出させる液体吐出ヘッドであれば特に制限されず、例えば、上記静電式インクジェット記録装置の他に、帯電粒子を利用して液滴を吐出して対象物を塗布する塗布装置に適用することができる。
【０１０３】
以上、本発明の静電式のインクジェットヘッド、及び、それを用いるインクジェット記録装置について詳細に説明したが、本発明は上記実施態様に限定はされず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】（Ａ）は本発明のインクジェットヘッドの一例の概略断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示すインクジェットヘッドの吐出口基板を取り外したときの様子を上方から見たときの概略平面図である。
【図２】本発明のインクジェットヘッドの一例の概略斜視図である。
【図３】図１（Ａ）に示したインクジェットヘッドのＡ−Ａ線矢視図である。
【図４】一対のチャンネル分離壁の一方が、他のチャンネル分離壁の一方と共通するタイプのインクジェットヘッドの概略斜視図である。
【図５】流線型のチャンネル分離壁の説明図であり、（Ａ）は、チャンネル分離壁の両側の面が曲面形状である例であり、（Ｂ）は、チャンネル分離壁の対面側が平面形状で、その反対側が曲面形状の例である。
【図６】（Ａ）は本発明のインクジェットヘッド記録装置の概略構成図であり、（Ｂ）はヘッドユニットと、その周辺の記録媒体の搬送手段を模式的に示す斜視図である。
【図７】従来のインクジェットヘッドの概略構成図である。
【符号の説明】
【０１０５】
１０  インクジェットヘッド
１２  ヘッド基板
１４  インクガイド
１４ａ  先端部分
１６  吐出口基板
１７、１９、２１  一対のチャンネル分離壁
１７ａ、１７ｂ、１９ａ、１９ｂ、２１ａ、２１ｂ  チャンネル分離壁（凸状部）
１８、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ  吐出電極
２０  ガード電極
２２  シールド板
２４  対向電極
２４ａ  電極基板
２４ｂ  絶縁シート
２６  帯電ユニット
２６ａ  スコロトロン帯電器
２６ｂ  バイアス電圧源
２８  吐出口
３０  主流路
３３  信号電圧源
３４  絶縁層
３６  開口部
６０  インクジェットプリンタ
６２  フィードローラ
６４  ガイド
６６  ローラ
６８  搬送ベルト
６９  搬送ベルト位置検知手段
７０  静電吸着手段
７２  除電手段
７４  剥離手段
７６  定着・搬送手段
７８  ガイド
８０  ヘッドユニット
８２  インク循環系
８４  ヘッドドライバ
８６  記録媒体位置検出手段
９０  排出ファン
９２  溶媒回収装置
Ｐ  記録媒体
Ｑ  インク
Ｒ  インク液滴
【図１】
2005193582.tif 000003
【図２】
2005193582.tif 000004
【図３】
2005193582.tif 000005
【図４】
2005193582.tif 000006
【図５】
2005193582.tif 000007
【図６】
2005193582.tif 000008
【図７】
2005193582.tif 000009