(57)【要約】  【課題】インク等の液体が制御基板に設けられた液滴吐出用貫通孔から溢れ出て制御基板表面に染み出すことを防止し、インク等の液体のメニスカスの位置および形状を安定的に保つことができ、これにより、インク滴等の液滴の吐出・飛翔を安定して行うことができ、記録媒体等の液滴受容体上への高品質な画像形成や均一な塗布等を可能にする安価な液体吐出ヘッドを提供する。  【解決手段】絶縁性制御基板の貫通孔に対して形成される液体のメニスカスの絶縁性制御基板との接部であるメニスカス接部を、絶縁性制御基板の液滴受容体側の最外表面よりも液滴の飛翔方向と逆方向の内側の、貫通孔の内壁面の所定の位置に固定するメニスカス接部固定手段を有することにより上記課題を解決する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶媒中に粒子を分散させた液体に静電気力を作用させることにより、前記粒子を含む液滴を、液滴受容体に向けて飛翔させる液体吐出ヘッドであって、
少なくとも１つの貫通孔および前記貫通孔を囲む様に形成された制御電極を有する絶縁性制御基板と、
前記貫通孔の略中心に前記液滴の飛翔方向に向けて配置されているガイド部材と、
前記貫通孔に前記液体を供給する液体供給手段とを備え、
前記絶縁性制御基板の前記貫通孔に対して形成される前記液体のメニスカスの前記絶縁性制御基板との接部であるメニスカス接部を、前記絶縁性制御基板の前記液滴受容体側の最外表面よりも前記液滴の飛翔方向と逆方向の内側の、前記貫通孔の内壁面の所定の位置に固定するメニスカス接部固定手段を有することを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記絶縁性制御基板は、前記液滴受容体側に前記制御電極を有し、さらに、前記液滴受容体側の表面に前記制御電極を覆う絶縁膜を有することを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】
前記ガイド部材の先端が、前記絶縁性制御基板の前記液滴受容体側の最外表面よりも内側に位置し、前記メニスカス接部固定手段は、前記メニスカス接部を前記ガイド部材の先端よりも内側の位置に固定することを特徴とする請求項１または２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
前記メニスカス接部固定手段は、前記貫通孔の内壁面の少なくとも一部において、その隣接する部分と、前記液体に対する接触角を異ならしめたものである請求項１〜３のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項５】
前記メニスカス接部固定手段は、前記貫通孔の内壁面において、前記液滴の飛翔方向に略直交する所定の位置を境界にして、前記液滴受容体側に形成された撥液処理部、および、その反対側に形成された親液処理部の少なくとも一方である請求項１〜４のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項６】
前記液体は、インクであり、
前記液滴受容体は、記録媒体であり、
前記液滴吐出ヘッドは、インクジェットヘッドであり、
前記メニスカス接部固定手段は、前記貫通孔の内壁面において、前記液滴の飛翔方向に略直交する所定の位置を境界にして、前記記録媒体側に形成された第１の撥インク処理部、および、その反対側に形成された親インク処理部の少なくとも一方である請求項１〜５のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項７】
前記第１の撥インク処理部は、前記貫通孔の内壁面の所定範囲を粗面化すると共に、前記粗面化した部位の少なくとも表面をフッ素またはシリコーンを含有する物質とするものである請求項６に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項８】
さらに、前記絶縁性制御基板の前記記録媒体側の最外表面に設けられた第２の撥インク処理部を有し、
前記第２の撥インク処理部、または、前記第１および前記第２の撥インク処理部は、撥インク性物質と導電性物質とが共析めっきされたものである請求項６または７に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項９】
前記第２の撥インク処理部、または、前記第１および前記第２の撥インク処理部は、アースされていることを特徴とする請求項８に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１０】
前記親インク処理部は、前記貫通項の内壁面の所定範囲を粗面化すると共に、前記粗面化した部位の少なくとも表面を極性の小さい炭化水素系有機物または金属を含有する物質とするものである請求項６〜９のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１１】
前記ガイド部材は、その先端部近傍に蒸着された金属薄膜を有する請求項１〜１０のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶媒中に粒子を分散させた液体に静電気力を作用させ、前記粒子を含む液滴を、液滴受容体に向けて飛翔させる液体吐出ヘッドに関し、詳しくは、ガイド部材から静電気力によりインク等の液体を吐出させ、記録媒体等の液滴受容体に向けてインク滴等の液滴を飛翔させて、記録媒体等上に画像等を形成するインクジェット記録装置に用いられるインクジェットヘッドや被塗布面等に液体塗布を行う塗布ヘッド等の液体塗布ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
静電吐出型インクジェット記録方式は、帯電した微粒子成分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制御電極に所定の電圧を印加することにより、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する方式である。この静電吐出型インクジェット記録方式を採用する記録装置として、例えば、特許文献１、特許文献２および特許文献３に開示されたインクジェット記録装置が知られている。
【０００３】
特許文献１に開示されるインクジェット記録装置は、制御基板に穿設された吐出孔（貫通孔）と、この吐出孔の外周を囲むように制御基板の上面に貼り付けられた制御電極と、吐出孔より先端が突出して記録紙方向へのインクの飛翔を案内するインクガイド（ガイド部材）とを備え、静電的引力を使ってインク滴を飛翔させる方式のインクジェットヘッドにおいて、インクガイドをインク室に収納する機構を設けたインクジェットヘッドを用いるものである。この機構は、記録時には制御基板に形成された吐出孔から突出しているインクガイドを、非記録時には制御基板下方のインク室に収納するものである。これによれば、長時間使用しない場合等に吐出孔とインクガイドの間のインクが乾燥することによって生じる目詰まり（孔詰まり）がなく、ワイピングを行ったり記録媒体のジャミングが発生した場合にも、突出したインクガイドを損傷することがないとされている。
【０００４】
また、特許文献２に開示されるインクジェット記録装置は、特許文献１と同様な基本構造のインクジェットヘッドにおいて、インクガイドの周囲に、インクガイドの先端部よりも記録媒体側へ突出した保護部材を備えることによって、インクガイドに付着したインクが乾燥するのを防止し、また、吐出時、非吐出時を問わず、他の何らかの物体との不慮の衝突によるインクガイドの損傷を防止する、特に、ジャミング発生時にもインクガイドの損傷を回避する効果を有するものである。
【０００５】
また、特許文献３に開示される画像形成装置は、特許文献１および２とは異なる基本構造をもつインクジェットヘッドを用いるものであるが、複数の吐出位置の各々に配置された複数の突起（ガイド部材）に供給されるインクを隣接するチャンネル（吐出位置）間で仕切るための、インク溢出開口から突出する隔壁を備え、この隔壁の記録媒体に対向する上端面を撥油面とするものである。これによれば、隣接するインクメニスカスの架橋を防止し、インクの架橋によるインク滴の吐出方向の乱れや吐出周波数の乱れを防止できるとされている。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示のインクジェット記録装置においては、インクガイドを上下動させる機構が必要であり、この機構の作製コストが高くなるばかりか、これらの機構の動作の制御が複雑になり、さらには、これらの機構のメンテナンスが必要となるという問題がある。
また、特許文献１および特許文献２のインクジェット記録装置では、通常の使用時においても、特に、装置の振動やインク供給圧力の変動等の影響により、インクが制御基板上に、さらに、制御電極の外側（記録媒体側）に染み出してしまうおそれがある。インクの染み出しが生じると、インクガイド先端に形成されるインクメニスカスの形状が変わり、あるいはメニスカスとインクガイド先端との位置が変化するために、印字特性への影響が生じ、特に、インク吐出部を高密度に配列する必要のあるラインヘッド等の場合には、隣接する吐出部間でインクの干渉が生じるため、インク滴の径を制御できず、高品質な画像記録が難しいという問題があった。
【０００７】
また、特許文献１のインクジェット記録装置では、吐出時における不慮の記録媒体との衝突等によるインクガイドの機械的損傷からの保護については無力であり、インクガイド近傍で記録媒体のジャミングが発生した場合には、折れ曲がった記録媒体がインクジェットヘッド、特にインクガイドに衝突して先端部を傷つけるおそれもあった。
一方、特許文献２のインクジェット記録装置では、染み出したインクが保護部材で囲われた領域に溜まって、インクガイドが溜まったインク中に埋没してしまい、特に、個々のインクガイドを各々保護部材で保護する場合には特に埋没しやすく、吐出が不可能となるという問題があった。
【０００８】
また、特許文献３に記載の画像形成装置では、隔壁の端面を撥油面としているので、隣接するチャンネル（吐出位置）間のインクの架橋は防げるものの、インクを吐出位置に供給するための供給路の先端のインク溢出開口から突出した隔壁を隣接するチャンネル間に設ける構造とする必要があり、特許文献１および２とは異なる基本構造のインクジェットヘッドとする必要があるばかりか、装置の振動やインク供給圧力の変動等により、インク溢出開口およびインクガイドに相当する突起先端に形成されるインクメニスカスの位置や形状が変化して、印字特性に影響を与えるおそれがあるという問題があり、さらに、記録媒体のジャミング時にはガイド部材を損傷してしまうという問題があった。
【特許文献１】特開平１０−２４４６８７号公報
【特許文献２】特開平１１−１５７０８０号公報
【特許文献３】特開平９−２５４３７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、溶媒中に粒子を分散させたインク等の液体が制御基板に設けられた液滴吐出用貫通孔から溢れ出て、制御基板表面にインク等の液体が染み出すことを防止し、貫通孔内壁とインク滴等の液滴を静電力により吐出させるためのガイド部材表面との間に形成されるインク等の液体のメニスカスの位置および形状を安定的に保つことができ、これにより、インク滴等の液滴の吐出・飛翔を安定して行うことができ、記録媒体等の液滴受容体上への高品質な画像形成や均一な塗布等を可能にする安価な液体吐出ヘッドを提供することにある。
【００１０】
また、本発明の他の目的は、上記目的に加え、ガイド部材の先端を制御基板の液滴受容体側の表側よりも貫通孔の内側に位置させることにより、インク等の液体の蒸発・乾燥による目詰まりや孔詰まりを防止し、インク滴等の液滴の安定な吐出および飛翔を行い、高品質な画像形成や均一な塗布を行うことができ、記録媒体等の液滴受容体のジャミングが発生した場合にも、ヘッド、特にガイド部材を損傷することのない、液体吐出ヘッドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明は、溶媒中に粒子を分散させた液体に静電気力を作用させることにより、前記粒子を含む液滴を、液滴受容体に向けて飛翔させる液体吐出ヘッドであって、
少なくとも１つの貫通孔および前記貫通孔を囲む様に形成された制御電極を有する絶縁性制御基板と、
前記貫通孔の略中心に前記液滴の飛翔方向に向けて配置されているガイド部材と、
前記貫通孔に前記液体を供給する液体供給手段とを備え、
前記絶縁性制御基板の前記貫通孔に対して形成される前記液体のメニスカスの前記絶縁性制御基板との接部であるメニスカス接部を、前記絶縁性制御基板の前記液滴受容体側の最外表面よりも前記液滴の飛翔方向と逆方向の内側の、前記貫通孔の内壁面の所定の位置に固定するメニスカス接部固定手段を有す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。
【００１２】
ここで、前記絶縁性制御基板は、前記液滴受容体側に前記制御電極を有し、さらに、前記液滴受容体側の表面に前記制御電極を覆う絶縁膜を有するのが好ましい。
また、前記ガイド部材の先端が、前記絶縁性制御基板の前記液滴受容体側の最外表面よりも内側に位置し、前記メニスカス接部固定手段は、前記メニスカス接部を前記ガイド部材の先端よりも内側の位置に固定するのが好ましい。
【００１３】
また、前記メニスカス接部固定手段は、前記貫通孔の内壁面の少なくとも一部において、その隣接する部分と、前記液体に対する接触角を異ならしめたものであるのが好ましい。
また、前記メニスカス接部固定手段は、前記貫通孔の内壁面において、前記液滴の飛翔方向に略直交する所定の位置を境界にして、前記液滴受容体側に形成された撥液処理部、および、その反対側に形成された親液処理部の少なくとも一方であるのが好ましい。
【００１４】
また、前記液体は、インクであり、
前記液滴受容体は、記録媒体であり、
前記液滴吐出ヘッドは、インクジェットヘッドであり、
前記メニスカス接部固定手段は、前記貫通孔の内壁面において、前記液滴の飛翔方向に略直交する所定の位置を境界にして、前記記録媒体側に形成された第１の撥インク処理部、および、その反対側に形成された親インク処理部の少なくとも一方であるのが好ましい。
【００１５】
また、前記第１の撥インク処理部は、前記貫通孔の内壁面の所定範囲を粗面化すると共に、前記粗面化した部位の少なくとも表面をフッ素またはシリコーンを含有する物質とするのが好ましい。
【００１６】
また、さらに、前記絶縁性制御基板の前記記録媒体側の最外表面に設けられた第２の撥インク処理部を有し、
前記第２の撥インク処理部、または、前記第１および前記第２の撥インク処理部は、撥インク性物質と導電性物質とが共析めっきされたものであるのが好ましい。
また、前記第２の撥インク処理部、または、前記第１および前記第２の撥インク処理部は、アースされているのが好ましい。
【００１７】
また、前記親インク処理部は、前記貫通項の内壁面の所定範囲を粗面化すると共に、前記粗面化した部位の少なくとも表面を極性の小さい炭化水素系有機物または金属を含有する物質とするのが好ましい。
【００１８】
また、前記ガイド部材は、その先端部近傍に蒸着された金属薄膜を有するのが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、インク等の液体が制御基板に設けられた液滴吐出用貫通孔にインク等の液体のメニスカスの制御基板との接部を固定するメニスカス接部固定手段を形成することにより、インク等の液体のメニスカスの接部が、制御基板の液滴受容体側の最外表面よりも制御基板の内側の所定位置に固定されるので、インク等の液体が制御基板に設けられた液滴吐出用貫通孔から溢れ出て、制御基板表面にインク等の液体が染み出すことがなく、インク等の液体のメニスカスの位置および形状を安定的に保つことができ、インク等の液滴の吐出・飛翔を安定して行うことができる。これにより、記録媒体等の液滴受容体上への高品質な画像形成や均一な塗布等を可能にする安価な液体吐出ヘッドを提供することができる。
【００２０】
また、本発明の一態様によれば、ガイド部材の先端が制御基板の記録媒体等の液滴受容体側の表側よりも貫通孔の内側に位置するように配置されるので、インク等の液体の蒸発・乾燥による目詰まりや孔詰まりを防止し、インク滴等の液滴の安定な吐出および飛翔を行い、高品質な画像形成や均一な塗布を行うことができ、記録媒体等の液滴受容体のジャミングが発生した場合にも、ヘッド、特にガイド部材を損傷することのない、液体吐出ヘッドを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明に係る液体吐出ヘッドを添付の図面に示す好適実施例に基づいて以下に詳細に説明する。以下では、液体吐出ヘッドの代表例として、インク滴を記録媒体上に吐出して画像を形成するインクジェットヘッドを説明するが、本発明はこれに限定されるものではないことは言うまでもない。
【００２２】
図１は、本発明に係るインクジェットヘッドの一実施例の概略構成を示す模式的断面図である。
同図に示すインクジェットヘッド１０は、溶媒中に分散させた帯電した顔料等の色材粒子成分（例えば、トナー等）を含むインクＱを静電的引力により吐出・飛翔させて、画像データに応じて、画像を記録媒体Ｐ上に記録するものである。インクジェットヘッド１０は、絶縁基板１２、制御電極１４および絶縁膜１６を有する絶縁性制御基板１８と、ヘッド基板２０と、インクガイド２２と、インク室２４と、インク還流機構２６と、インク供給流路２８と、インク回収流路３０とを備えている。また、インクジェットヘッド１０と対向して、記録媒体Ｐを支持する対向電極３２が設けられている。
【００２３】
なお、図１には、インクジェットヘッド１０を構成する１つの吐出手段となる個別電極のみが概念的に示されているが、本実施例のインクジェットヘッド１０は、このような構造の個別電極が複数個配列されたマルチチャンネル構造を有している。
図２は、本実施例のマルチチャンネル構造のインクジェットヘッド１０を図１のII−II
で示す矢印方向に見た平面図であり、インクジェットヘッド１０の制御電極１４の構成を模式的に示す平面図である。図２に示すように、インクジェットヘッド１０の各個別電極は、主走査方向（図２中上下方向）に４列でアレイ状に配列されており、各列において主走査方向に直交する方向（副走査方向）の配置位置は所定間隔ずらして配置されている。インクジェットヘッド１０においては、個別電極４個で１周期となるように設定されており、図中には３周期分が示されている。
【００２４】
図１に示すインクジェットヘッド１０において、絶縁基板１２の図中上面には、制御電極１４が形成されており、さらにその上面に制御電極１４を覆うように絶縁膜１６が形成されている。絶縁基板１２、制御電極１４および絶縁膜１６はインクＱの吐出を制御する絶縁性制御基板（以下、単に、制御基板という）１８を構成しており、制御基板１８には、インクＱの吐出部となる貫通孔３６が穿設されている。なお、以下の説明においては、特記しない場合には、説明を簡略化するために、図１に示すように、記録媒体Ｐ側を上側、ヘッド基板２０側を下側という。
【００２５】
絶縁基板１２は、Ａｌ2 Ｏ3 あるいはＺｒＯ2 などのセラミックスあるいはポリイミド等の樹脂で形成されているのが好ましい。
制御電極１４は、貫通孔３６よりも若干大きい内径を有する導体によって形成された円形電極であり、貫通孔３６の外周を囲うように配置されている（図２参照）。なお、制御電極１４は、絶縁基板１２上に貼り付けることにより形成してもよい。制御電極１４は、バイアス電圧源３４ａおよび信号電圧源３４ｂからなる電圧源３４に接続されている。
絶縁膜１６は、ポリイミド等の樹脂で形成される。
【００２６】
制御基板１８に穿設された貫通孔３６の内壁面１８ａには、第１の撥インク処理部として、撥インク処理された撥インク処理面Ａ（以下、単に撥インク面Ａという）が形成されている。また、制御基板１８の記録媒体Ｐ側の面１８ｂ（以下、制御基板表面１８ｂとする）にも、第２の撥インク処理部として、撥インク面Ａが形成されている。撥インク面Ａは、撥インク性を示し、インクＱが制御基板表面１８ｂへ染み出すのを防止するためのものであり、内壁面１８ａおよび制御基板表面１８ｂに撥インク処理を施す、例えば、撥インク性を示す被膜を形成または積層することによって形成される。
なお、貫通孔３６の内壁面１８ａおよび制御基板表面１８ｂに撥インク面Ａを形成するための撥インク処理の具体的な方法については、後述する。
【００２７】
ヘッド基板２０は、制御基板１８と所定間隔離間して配置されており、ヘッド基板２０に形成されているインクガイド２２にインクＱを供給するためのインク室２４を形成している。
【００２８】
インクガイド２２は、インクＱを吐出させるためのガイド部材であって、突状先端部２２ａを有する突起部２２ｂと、突起部２２ｂが突設された基部２２ｃとからなる。突起部２２ｂは所定厚みの平板状のものであり、プラスチック樹脂またはセラミックス等の絶縁性部材で構成されている。図３は、本発明に利用可能な突起部２２ｂの形態の例を示す図である。図３（ａ）に示すように、先端部２２ａには金属薄膜が蒸着されているのが好ましい。これにより実効的に誘電率を上げることができ、静電気力を先端部２２ａに集中させることができる。また、図３（ｂ）に示すように、先端部にインク溜めとなる窪み２２ｄが形成されていても良い。なお、突起部２２ｂの形状は、上記形状には限定されず、先端部が尖っている構造であれば良く、例えば、三角形、台形、楕円形、円形等の、あるいは先端部が基端部に対して細くなっている形状であっても良い。
【００２９】
また、基部２２ｃには複数の突起部２２ｂが突設されて、マルチチャンネル構造のインクジェットヘッド１０を構成するが、この形態は特に制限的でなく、図４（ａ）に示すように、複数の突起部２２を一列に有する基部２２ｃが複数列配列されたものでも良いし、図４（ｂ）に示すように、面状の１つの基部２２ｃに突起部２２ｂが２次元的に配列されて植設されたものであっても良い。また、突起部２２ｂと基部２２ｃは一体的に成形されていても良いし、複数の部品が結合されたものであっても良い。
【００３０】
図示例においては、インクガイド２２は、突起部２２ｂが貫通孔３６の略中央に位置し、かつ、その先端部２２ａが制御基板１８の図中上側の表面、すなわち記録媒体Ｐ側の表面１８ｂから図中下側の位置に所定量引き込んだ状態で位置するように配置されている。
このように、先端部２２ａが制御基板１８の最外表面（最上面）１８ｂ以下の位置に配置されることによって、吐出部の近傍で記録媒体Ｐのジャミングが生じた場合にも、インクガイド２２を破損させることがないという利点があるので好ましい。なお、本発明はこれには限定されず、先端部２２ａが制御基板表面１８ｂから突出しているものに適用してもよい。
【００３１】
インク還流機構２６は、記録時に、インクＱを所定方向、図示例ではインク室２４内を右側から左側へ向かう方向に、所定の速度で循環させる。インク還流機構２６は、ポンプやインクタンク等を有しており、インク還流機構２６から送り出されたインクＱはインク供給流路２８を経てインク室２４に供給され、またインク室２４から排出されたインクＱはインク回収流路３０を経てインク還流機構２６に回収される。
【００３２】
なお、本発明に用いられるインクＱは、制御電極１４に印加される電圧と同極性（図示例では正）に帯電した色材粒子成分を、帯電制御剤やバインダなどと共に、絶縁性溶媒中にコロイド状に分散させ浮遊させたものである。この絶縁性溶媒は、１０8 Ωｃｍ以上の抵抗率を持つのが好ましい。
【００３３】
対向電極３２は、インクガイド２２の先端部２２ａに対向する位置に配置されて、接地されている。また、記録媒体Ｐは、対向電極２０の図１中下側の表面、すなわちインクガイド２２側の表面に支持されており、対向電極２０は、記録媒体Ｐのプラテンとして機能する。
【００３４】
このようなインクジェットヘッド１０のインク吐出部において、記録時には、インクガイド２２（先端部２２ａ）と貫通孔３６の内壁面との間で生じる毛細管現象や、電圧が印加された制御電極１４と対向電極３２との間の電界の影響等によって、インクＱがインクガイド２２に案内されて記録媒体Ｐの方向へ上昇し、貫通孔３６の内壁面１８ａの撥インク面Ａの縁部（下端部）と、インクガイド２２の先端部２２ａの外壁面との間にインクメニスカスＭが形成され、インクガイド２２の先端部２２ａに帯電色材粒子成分が凝集し、インクＱが濃縮される。すなわち、貫通孔３６の内壁面１８ａの撥インク面Ａの縁部と、インクガイド２２の先端部２２ａとの間に濃縮されたインクＱによるインクメニスカスＭが形成されて、先端部２２ａにインクＱが供給されて、インクＱが濃縮され、先端部２２ａにインクＱの帯電色材粒子成分が凝集する。そして、制御電極１４に信号電圧が重畳され、電圧が所定値を超えると、先端部２２ａに凝集した帯電色材粒子成分と制御電極１４との間の斥力によって、凝集した色材粒子成分を含む濃縮インクＱのインク滴Ｒが先端部２２ａから吐出し、対向電極３２に引き寄せられて記録媒体Ｐに向かって飛翔し、記録媒体Ｐ上に着弾する。
【００３５】
すなわち本実施例においては、制御電極１４に、バイアス電圧源３４ａから常時バイアスとして、例えば１．５ｋＶの電圧が与えられる。また、信号電圧源３４ｂから画像信号に応じた信号電圧として、例えば５００Ｖのパルス電圧が制御電圧として重畳される。すなわち、制御電圧が０Ｖ（ＯＦＦ状態）で、制御電極１４の電圧が１．５ｋＶの時はインクＱのインク滴Ｒは飛翔せず、制御電圧が５００Ｖ（ＯＮ状態）となり、制御電極１４の電圧が２．０ｋＶとなった時に所定サイズのインク滴Ｒがインクガイド２２の先端部２２ａから飛翔する。飛翔したインク滴Ｒは、制御電極１４と対向電極３２の間に生じている電界によって対向電極３２に引き寄せられ、記録媒体Ｐに着弾して画像を形成する。
【００３６】
ここで、上述したように、図示例の制御基板１８には、貫通孔３６の内壁面１８ａの全面に撥インク面Ａが形成されている。そのため、インクメニスカスＭの制御基板１８との接部は、内壁面１８ａの撥インク面Ａの境界（貫通孔３６の下端）に固定される。すなわち、撥インク面Ａは、インクメニスカスＭの制御基板１８との接部を固定する固定手段として機能する。
このようにインクメニスカスＭの制御基板１８との接部が所定位置に固定（ピン止め）されるので、インクジェットヘッド１０に振動が生じたり、インクＱが過多に供給された場合等にも、インクＱが貫通孔３６から染み出して制御基板表面１８ｂに流れ出ることがない。従って、隣接する他の吐出部のインクと一体化することによるインク干渉を生じることもない。
【００３７】
また、インクメニスカスＭの制御基板１８との接部が固定されることにより、インクメニスカスＭの位置および形状が安定するので、所定サイズ（所定量）のインク滴Ｒを吐出させることができ、濃度の安定した良好な画像を記録媒体Ｐに記録することができる。また、インクメニスカスＭの位置および形状が安定することにより、インク吐出位置は、インクガイド２２の先端部２２ａの中央に定まり、インク滴Ｒが飛翔時に主走査方向に逃げることないので、インク滴Ｒ記録媒体Ｐの正確な位置に着弾させることができ、画像を高精度に記録することができる。
さらに、貫通孔３６の制御基板表面１８ｂの上面にまでインクＱが這い上がらないので、インクジェットヘッド１０が長時間使用されない場合にも、インクガイド２２と制御基板表面１８ｂとの間でインクＱが乾燥して固化するようなことがなく、貫通孔３６の目詰まりが起こらないという効果もある。
【００３８】
なお、上述した例では、制御基板１８の貫通孔３６の内壁面１８ａ（第１の撥インク処理部）および制御基板表面１８ｂ（第２の撥インク処理部）を共に撥インク面Ａとしているが、本発明はこれに限定されず、インクメニスカスＭのメニスカス接部を貫通孔３６の内壁面１８ａに実質的に固定できれば、撥インク面Ａを設けるのは、内壁面１８ａのみであってもよいし、内壁面１８ａの一部のみであってもよい。制御基板表面１８ｂにも撥インク面Ａを設ける場合には、貫通孔３６の極近傍のみに設けてもよい。
例えば、貫通孔３６の内壁面１８ａにおいて撥インク面Ａを設ける範囲、すなわち、インクメニスカスＭの制御基板１８との接部を固定（ピン止め）する位置は、内壁面１８ａの任意の位置に設定することができる。例えば、図５（ａ）に吐出部のみ拡大して示す例のように、撥インク面Ａを内壁面１８ａの所定の位置よりも記録媒体Ｐ側（図中上側）にのみ設け、内壁面１８ａの前記所定位置、すなわち撥インク面Ａの下端部において、インクメニスカスＭの接部を固定するようにしてもよい。
【００３９】
なお、貫通孔３６の内壁面１８ａにおける撥インク面Ａの範囲は、記録媒体Ｐ側の端部からインクガイド２２の先端部２２ａよりも低い所定の位置までとするのが好ましい。先端部２２ａよりも低い位置にインクメニスカスＭの接部を固定することで、インクガイド２２がインクＱに埋没することによる吐出不能等の問題を回避できる。
【００４０】
なお、制御基板表面１８ｂには撥インク面Ａ（第２の撥インク処理部）を設けなくても良いが、上述の例のように、制御基板表面１８ｂの全面に設けるか、あるいは少なくとも貫通孔３６の周辺部に設けるのが好ましい。これにより、吐出部間のインク干渉を完全に防止することができる。
【００４１】
次に、本発明のインクジェットヘッド１０の吐出部の他の実施形態について、図５（ｂ）〜（ｆ）を参照して説明する。図５（ｂ）〜（ｆ）は、本発明のインクジェットヘッドの吐出部を模式的に示す断面図である。
図５（ｂ）に示す吐出部には、制御基板１８に貫通孔３６が設けられ、さらに貫通孔３６の記録媒体Ｐ側（図中上面側）の部分に貫通孔３６よりも大きな径で所定深さの凹部３８が設けられている。また、制御基板表面１８ｂと、凹部３８の内壁面１８ｃおよび底面１８ｄの内壁面１８ｃに連続する所定領域は、撥インク面Ａとされている。図５（ｂ）に示す吐出部においては、底面１８ｄにおける撥インク面Ａの境界がインクＱの接触限界となり、インクメニスカスＭの制御基板１８との接部が底面１８ｄにおける撥インク面Ａの境界部に固定される。そのため、インクメニスカスＭの位置および形状が安定し、安定したインク吐出を行うことができ、インクＱの供給過多あるいは装置の偶発的な振動等によりインクメニスカスＭが壊れた場合にも、インクＱが凹部３８を這い上がり、制御基板表面１８ｂに流れ出ることがない。
【００４２】
図５（ｃ）に示す吐出部は、制御基板１８が図５（ｂ）と同様の形状を有しており、制御基板表面１８ｂおよび凹部３８の内壁面１８ｃの所定領域が撥インク面Ａとされている。図５（ｃ）の例では、インクメニスカスＭの制御基板１８との接部は、凹部３８の内壁面１８ｃにおける撥インク面Ａの境界に固定される。
図５（ｄ）に示す吐出部は、制御基板１８が図５（ｂ）と同様の形状を有しており、制御基板表面１８ｂ、凹部３８の内壁面１８ｃおよび底面１８ｄの全面が撥インク面Ａとされている。図５（ｄ）の例では、貫通孔３６の図中上端の角部１８ｅがインクＱの接触限界となり、インクメニスカスＭの接部が固定される。
【００４３】
また、図５（ｅ）に示す吐出部は、制御基板１８に、貫通孔３６が設けられ、さらに、貫通孔３６の記録媒体Ｐ側（図中上面側）の部分に径が漸増する開口部４０が設けられている。また、制御基板表面１８ｂと開口部４０の内壁面１８ｃの所定領域とが撥インク面Ａとされている。図５（ｅ）の吐出部においては、インクメニスカスＭの制御基板１８との接部が、開口部４０の内壁面１８ｃにおける撥インク面Ａの境界に固定される。
図５（ｆ）に示す吐出部においては、制御基板１８が図５（ｅ）と同様の形状を有しており、制御基板表面１８ｂと内壁面１８ｃの全面とが撥インク面Ａとされている。この例では、インクメニスカスＭが撥インク面Ａの境界、すなわち貫通孔３６の図中上端の角部１８ｅに固定される。
【００４４】
以上のように、インクジェットヘッド１０の吐出部において、インク吐出口となる貫通孔３６、あるいはその凹部３８または開口部４０の内壁面に撥インク面を設けることによって、インクＱのインクメニスカスＭの制御基板１８との接部が撥インク面の境界で固定されるので、インクＱが制御基板表面１８ｂに流出することなく、安定した画像記録が可能となる。
【００４５】
なお、上述した例では、インクメニスカスＭの接部の固定手段として、内壁面１８ａのインクＱを接触させない領域に撥インク面Ａを設け、インクメニスカスＭの接部を所定位置に固定しているが、本発明はこれには限定されず、この所定位置にインクＱの接触角が異なる境界を設ければ良い。すなわち、図５（ａ）等において、貫通孔３６の内壁面１８ａのインク流路側（図５中下側）の端部から貫通孔３６の内壁面１８ａの所定位置までの領域に親インク処理された親インク処理面を形成し、親インク処理面の上端にインクメニスカスＭの接部を固定するようにしてもよい。すなわち、インクＱを接触させない領域に撥インク面Ａを設ける代わりに、インクＱに接触させる領域のみに親インク処理を施し、親インク処理面のみを形成しても良い。
また、撥インク処理面と親インク処理面とを同時に設け、その界面でインクメニスカスＭの接部を確実に固定するようにしても良いのは、もちろんである。
【００４６】
ところで、貫通孔３６の内壁面１８ａおよび制御基板表面１８ｂに施す撥インク処理面や親インク処理面を形成するための具体的な処理方法については、特に制限的ではなく、種々の処理方法が適用可能である。
まず、撥インク処理方法としては、下記の処理方法が例示される。
例えば、インクとしてイソパラフィン系溶媒を用いた場合には、臨界表面張力が２５ｍＮ／ｍ（２５ｄｙｎ／ｃｍ）以下の材料により撥インク処理面を形成する方法がある（特開平９−２５４３７２号公報参照）。このような撥インク処理面の形成材料として、フッ素樹脂、フッ素塗料、シリコーン樹脂、シリコーン塗料等を用いれば良い。このような撥インク処理方法としては、例えば、サイトップTMのように溶液からの塗布が可能なフッ素樹脂やオプツールTMのように吸着モノレーヤを構成するようなフッ素含有モノマーを塗布する方法、パラックコートTMのようにフッ素樹脂を含む材料を蒸着する方法、ニムフロンTMのようにＰＴＦＥ等のフッ素樹脂微粒子を含有するＮｉ等の金属めっき液を用いて、フッ素樹脂と金属を共析めっきする方法等を利用することができる。また、上記の各材料においてフッ素樹脂に替えてシリコーンを含有する、シリコーン系の材料を使用してもよい。
【００４７】
ここで、Ｎｉ等とフッ素樹脂等の共析めっきにより撥インク処理を行った場合、これにより形成された撥インク面Ａは導電性を有する。従って、この撥インク面Ａをアースすることにより、記録時に各チャンネル（吐出部）において制御電極１４と対向電極３２の間に生じる電界の、隣接する他チャンネル間での干渉（電界干渉）を抑制するシールド電極としても機能させることができる。
撥インク処理面Ａをシールド電極としても機能させるのが好適なインクジェットヘッドの形態は、撥インク面Ａがシールド電極とされても、制御電極１４によってインクガイド２２の先端部２２ａに電界を形成できる形態、言い換えれば、インクガイド２２の先端部２２ａから制御電極１４の内周側のエッジが見込まれる（撥インク面Ａに遮蔽されない）形態である。例えば、上述の各例のうち、図５（ｂ）、（ｃ）および（ｅ）の形態の場合には、撥インク面Ａをシールド電極としても機能させることが有効である。あるいは、図１および図５（ａ）〜（ｆ）の各例において、貫通孔３６の内壁面１８ａ、１８ｃ、底面１８ｄ等の第１の撥インク処理部は導電性とせず、制御基板表面１８ｂに設けられた第２の撥インク処理部のみを撥インク性物質と導電性物質の共析めっきで形成し導電性として、これをアースして、シールド電極としても利用してもよい。
【００４８】
一方、親インク処理の方法としては、親インク性を示す被膜を形成または積層する方法が例示される。例えば、インクとしてイソパラフィン系の無極性溶媒を用いる場合は、極性の小さい樹脂、例えばポリイミドやポリオレフィン等、あるいは金属を用いることができる。
【００４９】
なお、制御基板表面１８ｂの一部の領域、例えば貫通孔３６近傍に撥インク処理や親インク処理を施して、撥インク処理面や親インク処理面を形成する場合には、予め処理部以外をレジスト等で保護しておき、その後、塗布、蒸着、めっきあるいはめっきのためのシーディング層の形成等を行って、撥インク面Ａや親インク処理面を形成すればよい。
一方、貫通孔３６の内壁面１８ａの一部の領域に撥インク処理や親インク処理を施して、撥インク処理面や親インク処理面を形成する場合には、予め処理部以外をレジスト等で保護して処理面を形成する、あるいは蒸着等で斜め成分（拡散成分）を利用して処理面を形成する等の方法がある。
この時、予め処理されない部分、すなわち、貫通孔３６の内壁面１８ａの処理されない一部をレジストで保護する場合、例えば、ドライフィルムレジスト（ＤＦＲ）等の熱可塑性のシート材料を用い、処理すべき面の反対の面、すなわち、保護する領域に接する側の制御基板１８の面にこのドライフィルムレジストをあて、加熱しながら貫通孔３６の所定位置まで押し込むことで、貫通孔３６の内壁面１８ａの一部のみを保護することが可能である。
【００５０】
また、本発明においては、撥インク処理部または親インク処理部は、粗面化されているのが好ましい。撥インク処理部または親インク処理部の表面を粗面化する方法としては、プラズマエッチング、サンドブラストエッチング等によりその表面を物理的にまたは化学的に削る方法や、フッ素樹脂等の微粒子を分散した塗料等を塗布し、その微粒子によって凹凸を形成する方法、同様に微粒子を分散させためっき液から共折めっき、例えば、上述したフッ素樹脂微粒子とＮｉとの共析めっきを行い、その微粒子によって凹凸を形成する方法、さらに、このような塗布膜またはめっき膜を形成した後、その膜を構成する特定の材料のみ選択的にエッチングすることでさらに凹凸を形成する方法等が例示される。
【００５１】
プラズマエッチングを施す場合、平均エッチング量を１μｍ程度とするのが良い。エッチングの詳細な条件は、絶縁基板１２および絶縁膜１６の材質、エッチング装置によって異なるが、例えば、絶縁基板１２および絶縁膜１６の材質がポリイミドの場合、エッチングガスに酸素プラズマを用い、ヘリコンプラズマ源を用いて約５０ｋＷ／ｍ2 のＲＦ電力を導入して１０分間のエッチング処理を行うことで１μｍ程度のエッチング量を得ることができる。
【００５２】
なお、本発明のインクジェットヘッド１０において、個別電極の個数は何個備えられていてもよいし、個別電極の物理的な配置等も何ら限定されない。すなわち、上述の実施例では、制御電極の形態として、各個別電極が主走査方向に４列に配列され、副走査方向の位置が互い違いになるように配された形態を例に説明したが、本発明はこれには限定されず、各列の個別電極が副走査方向に並ぶように配されていても良いし、主走査方向に何列に配列されていても良い。また、１周期分の個別電極の数も任意に設定することができる。
【００５３】
なお、本発明の液体吐出ヘッドの一実施形態であるインクジェットヘッドにおいて、インクの吐出部の形状は、上述の円形には限定されず、任意の形状とすることができる。また、本発明に係る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にも対応可能である。
また、本発明の液体吐出ヘッドは、帯電した色材粒子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、ポリイミド等の耐熱性樹脂を帯電させたものなど、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。
また、本発明の液体吐出ヘッドにより記録、塗布等を行う対象物である液滴受容体は、液滴を受容可能なものであればどのようなものでもよく、紙、プラスチック、金属、木材、布等、公知の液滴受容体が各種利用可能である。
【００５４】
以上、本発明に係る静電式液体吐出ヘッドについて詳細に説明したが、本発明は上記の実施例に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々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】
【００５５】
【図１】本発明のインクジェットヘッドの一実施例の概略構成を示す模式的断面図である。
【図２】図１のII−II矢視図であり、図１のインクジェットヘッドの制御電極の構成を模式的に示す図である。
【図３】（ａ）および（ｂ）は、本発明のインクジェットヘッドに利用可能なインクガイドの突起部の形態の例を示す図である。
【図４】（ａ）および（ｂ）は、本発明のインクジェットヘッドに利用可能なインクガイドの形態の例を示す図である。
【図５】（ａ）〜（ｆ）は、本発明のインクジェットヘッドの他の形態を説明する模式的断面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１０  インクジェットヘッド
１２  絶縁基板
１４  制御電極
１６  絶縁膜
１８  制御基板
１８ａ  内壁面
１８ｂ  制御基板表面
１８ｃ  内壁面
１８ｄ  底面
１８ｅ  角部
２０  ヘッド基板
２２  インクガイド
２２ａ  先端部
２２ｂ  突起部
２２ｃ  基部
２４  インク室
２６  インク還流機構
２８  インク供給流路
３０  インク回収流路
３２  対向電極
３４  電圧源
３４ａ  バイアス電圧源
３４ｂ  信号電圧源
３６  貫通孔
３８  凹部
４０  開口部
【図１】
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【図２】
2005081711.tif 000004
【図３】
2005081711.tif 000005
【図４】
2005081711.tif 000006
【図５】
2005081711.tif 000007