(57)【要約】  【課題】構成する部品の加工精度のばらつき、もしくは組立精度等のばらつき、各インクガイド間の各種の干渉、または経時劣化により、インクの着弾位置にばらつきがある場合でも、インクの着弾位置を適正な位置に補正できる静電吐出型インクジェットヘッドを提供する。  【解決手段】静電吐出型インクジェットヘッド１０は、ヘッド基板１２と、このヘッド基板１２と所定の間隔を設けて配置され、ヘッド基板１２との間にインク流路２２を形成するとともに、液滴受容体に対して開口された貫通孔２０が少なくとも１つ形成された絶縁性基板１６と、先端部が貫通孔２０の略中心に位置するようにヘッド基板１２上に配置され、先端部が貫通孔２０から突出するインクガイド１４と、インク流路２２にインクＱを供給するインク供給手段と、貫通孔２０を囲うように絶縁性基板１６に設けられ、その周方向に複数に分割されたリング状の制御電極１８とを有する。【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インクに静電気力を作用させることにより、少なくとも前記粒子を含む液滴を、液滴受容体に向けて飛翔させる静電吐出型インクジェットヘッドであって、
ヘッド基板と、
前記ヘッド基板と所定の間隔を設けて配置され、前記ヘッド基板との間にインク流路を形成するとともに、前記液滴受容体に対して開口された貫通孔が少なくとも１つ形成された絶縁性基板と、
前記インク流路に前記インクを供給するインク供給手段と、
前記貫通孔を囲うように前記絶縁性基板に設けられ、前記液滴の吐出制御を行う制御電極とを有し、
前記制御電極は、前記貫通孔の周方向に複数に分割された導体を含むことを特徴とする静電吐出型インクジェットヘッド。
【請求項２】
前記分割された導体の少なくとも一つが、前記液滴の飛翔方向を偏向させるために用いられる請求項１に記載の静電吐出型インクジェットヘッド。
【請求項３】
前記制御電極は、液滴飛翔方向に所定間隔離間して前記絶縁性基板に設けられた第１および第２の制御電極とを有し、
前記第１および前記第２の制御電極のうちの少なくとも一方は、前記貫通孔の周方向に複数に分割された導体を含む請求項１に記載の静電吐出型インクジェットヘッド。
【請求項４】
前記第１および前記第２の制御電極のいずれか一方は、前記貫通孔の周方向に複数に分割された導体を含み、前記液滴の飛翔方向を偏向させるために用いられる偏向用電極であり、他の一方は、前記液滴の吐出制御を行う吐出制御用電極である請求項３に記載の静電吐出型インクジェットヘッド。
【請求項５】
前記第１の制御電極は、前記第２の制御電極よりも前記液滴受容体に近い側に設けられる前記偏向用電極であり、前記第２の制御電極は、前記吐出制御用電極である請求項４に記載の静電吐出型インクジェットヘッド。
【請求項６】
前記第１の制御電極は、前記第２の制御電極よりも前記液滴受容体に近い側に設けられ、前記貫通孔の周方向に複数に分割された導体からなり、前記分割された導体の少なくとも一つが、前記インクの温度を局所的に変化させて、前記液滴の飛翔方向を偏向させる偏向用電極である請求項３〜５のいずれかに記載の静電吐出型インクジェットヘッド。
【請求項７】
前記第１の制御電極は、発熱抵抗体または熱電素子である請求項３〜６のいずれかに記載の静電吐出型インクジェットヘッド。
【請求項８】
前記第１および前記第２の制御電極は、共に、前記貫通孔の周方向に複数に分割された導体からなり、前記第１の制御電極は、前記第２の制御電極よりも前記液滴受容体に近い側に設けられ、前記液滴の飛翔方向を偏向させるとともに前記液滴の吐出制御を行う吐出制御用電極であり、前記第２の制御電極は、前記液滴の飛翔方向を偏向させる偏向用電極である請求項３に記載の静電吐出型インクジェットヘッド。
【請求項９】
前記第２の制御電極は、発熱抵抗体または熱電素子である請求項８に記載の静電吐出型インクジェットヘッド。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の静電吐出型インクジェットヘッドであって、
さらに、先端部が前記貫通孔の略中心に位置するように前記ヘッド基板上に配置され、前記先端部が前記貫通孔から突出するインクガイドを有することを特徴とする静電吐出型インクジェットヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒子を含む液滴を飛翔させて画像を記録するインクジェット記録装置に利用される静電吐出型インクジェットヘッドに関し、特に、液滴の飛翔方向を偏向できる静電吐出型インクジェットヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、静電吐出型インクジェット記録方式としては、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が知られている。この静電吐出インクジェット記録方式を用いたインクジェット装置が種々提案されている（例えば、特許文献１および特許文献２等参照）。
【０００３】
図６は、特許文献１に開示された従来のインクジェット記録装置のインクジェットヘッドを模式的に示す模式的断面図である。
図６に示すように、インクジェットヘッド１００においては、絶縁性基板１０２と、この絶縁性基板１０２に対向して配置されるヘッド基板１０４を有する。絶縁性基板１０２には、基板貫通孔１０２ａが形成されている。この基板貫通孔１０２ａの周囲には、制御電極１１０が設けられている。ヘッド基板１０４には、基板貫通孔１０２ａの略中心に位置するように、インクガイド１０６が立設されている。このインクガイド１０６は、その先端部が基板貫通孔１０２ａから突出するものであり、インクガイド１０６には、その中心線に沿って所定幅だけ切り欠かれてインクガイド溝１０８が形成されている。
【０００４】
絶縁性基板１０２とヘッド基板１０４とにより、インク溜１１４が形成される。また、制御電極１１０には、記録すべき画像に対応する信号電圧を供給する信号電圧源１１２が接続されている。
さらに、絶縁性基板１０２に、インクガイド１０６の先端部の突出方向側に対向して対向電極１２０が設けられている。この対向電極１２０は、所定の電位レベルが与えられるとともに、プラテンとして記録媒体Ｐを保持する。
【０００５】
また、インクジェットヘッド１００において、インク溜１１４には、インク供給管（図示せず）およびインク回収管（図示せず）を介して、インクＱを循環させるインク還流機構（図示せず）が設けられている。
なお、インクＱとしては、１０8 Ω・ｃｍ以上の抵抗率を有する絶縁性の溶媒中に、帯電性を有する色剤成分（帯電微粒子）をコロイド状に分散させて浮遊させたものを用いる。
【０００６】
このような構成を有するインクジェットヘッド１００においては、色剤成分等の粒子を含むインクＱが毛細管現象によってインク案内溝１０８内を移動してインクガイド１０６の先端部に溜まっていく。この状態で、信号電圧源１１２から制御電極１１０に高電圧パルスが印加されると、色剤成分を含むインク滴がインクガイド１０６から飛び出し、対向電極１２０に引っ張られて、記録媒体Ｐに向けて飛翔されて付着し、画像を記録する。
【０００７】
図７は、特許文献２に開示された従来のインクジェット記録装置のインクジェットヘッドを模式的に示す模式的断面図である。
図７に示すように、インクジェットヘッド１３０においては、絶縁性支持基板１３２と、この絶縁性支持基板１３２に対向して配置される基板１３４とを有する。絶縁性支持基板１３２と基板１３４とにより、インク溜１３６が形成される。インク溜１３６には、インクＱを供給するためのインク供給タンク（図示せず）が配管（図示せず）を介して設けられている。
【０００８】
また、絶縁性支持基板１３２には、基板貫通孔１３２ａが形成されている。この貫通孔１３２ａの周囲を囲むようにして、絶縁性支持基板１３２の表面および裏面に第１および第２の制御電極１４０、１４２が形成されている。この絶縁性支持基板１３２の表面側に対向して金属プラテン１２０ａが配置されている。この金属プラテン１２０ａは、対向電極を兼ねるものであり、金属プラテン１２０ａには、記録媒体Ｐが保持される。
第１および第２の制御電極１４０、１４２には、信号電圧源１４４が接続されている。また、第２の制御電極１４２と接地された金属プラテン１２０ａとの間にはバイアス電圧源１４６が接続されている。インクＱとしては、１０5 〜１０9 Ω・ｃｍ程度の導電率を持つ導電性インクが使用される。
【０００９】
このような構成を有するインクジェットヘッド１３０においては、インク供給タンクからインクＱがインク溜１３６に供給されて、静水圧により貫通孔１３２ａ内にインクＱが供給される。この状態で、バイアス電圧に加えて、信号電圧源１４４により、第１および第２の制御電極１４０、１４２間に画像信号に応じた信号電圧を重畳印加する。これにより、貫通孔１３２ａ内のインク面からインク滴が飛翔する。この飛翔したインク滴は、金属プラテン１２０ａと、第１および第２の制御電極１４０、１４２に印加されたバイアス電圧によって加速され記録媒体Ｐに達して画像が形成される。
【００１０】
図６および図７に示す静電吐出型インクジェットヘッド１００および１３０においては、構成する部品、例えば、基板貫通孔１０２ａ、制御電極１１０およびインクガイド１０６ならびに基板貫通孔１３２ａ、第１および第２の制御電極１４０および１４２の加工精度もしくは組立精度のばらつき、各吐出部の制御電極間の干渉、または経年変化等によって、インクジェットヘッド１００および１３０から吐出されたインク滴の記録媒体Ｐ上での着弾位置がばらつくという問題点があった。
このため、従来のインクジェットヘッドにおいては、より加工精度の高い高価な部品を使用する必要があるし、組立精度が高いヘッドを用いる必要があるため、歩留まりが低いものになり、その結果、高価になってしまうという問題があった。
【００１１】
一方、従来より、静電吐出型インクジェットヘッド記録方式等の液滴吐出型インクジェット記録方式とは異なる連続インクジェット記録方式の記録装置も提案されている（特許文献３等参照）。
図８は、特許文献３に開示された従来のインクジェット記録装置を模式的に示す模式的断面図であり、図９は、図８に示すインクジェット記録装置の環形ヒータを模式的示す模式的平面図である。
図８に示すように、インクジェット記録装置においては、基体１５０と、絶縁層１５２とが間隔を設けて対向して配置されている。この絶縁層１５２には、基体１５０と反対側の表面に疎水層１５４が形成されている。絶縁層１５２および疎水層１５４には、これらを貫通するノズル孔部１５８が形成されている。疎水層１５４の表面にはノズル孔部１５８の開口部を囲うように環形ヒータ１６０が形成されている。基体１５０と絶縁層１５２とによりインク供給溝部１５６がノズル孔部１５８に沿って形成される。インク供給溝部１５６には、インクＱが充填され、このインクＱが大気圧以上に加圧されるとともに、開口部からインクＱが液流（インク流）１７０として吐出する。
【００１２】
また、図９に示すように、環形ヒータ１６０は、ノズル孔部１５８の開口部の周縁部の約１／２をそれぞれ包囲する二つの区画部（発熱部）１６０ａ、１６０ｂを有するものである。各区画部１６０ａ、１６０ｂには、それぞれ両端に電源側接続部１６２ａ、１６２ｂおよび接地側接続部１６４ａ、１６４ｂが接続されている。環形ヒータ１６０の区画部１６０ａ、１６０ｂの両方ではなく一方に電流を供給すると、液流１７０が加熱され、複数の液滴１７２に分裂する。また、液流１７０に印加される熱は非対称であり、これにより、液流１７０は偏向される。
【００１３】
さらに、図８に示すように、疎水層１５４に対向してインク排除溝１８０が設けられている。このインク排除溝１８０は、偏向された液滴１７２が記録媒体（図示せず）に到達し、偏向されていない液滴１７４は記録媒体に到達しない位置に設けられている。
このインクジェット記録装置においては、ノズル孔部１５８からインク排除溝１８０に向かって所定距離離間した位置において、環形ヒーター１６０により供給される熱によって、液流１７０は複数の液滴１７２へと分裂するとともに、インク排除溝１８０により、偏向されていない液滴１７４が記録媒体に到達しない。そして、偏向された液滴１７２が記録媒体（図示せず）に到達することにより、偏向された液滴１７２が記録媒体の着弾して画像が形成される。
【００１４】
図８および図９に示すインクジェット記録装置は、ノズル孔部１５８の開口部の周縁部を包囲する２つの区画（発熱）部１６０ａ、１６０ｂによって連続吐出液体を非対称に加熱することにより、連続吐出液体から液滴を形成するとともに偏向することを高い繰り返し周波数で行うものであるので、区画部１６０ａ、１６０ｂに印加する駆動パルスの制御が複雑となるし、安定な液滴の形成制御と、正確な液滴偏向制御が困難であるという問題点があった。このような連続インクジェット記録方式では、液滴の偏向は、記録しないドットに相当する液滴を途中でキャッチャー等のインク排除溝に落とすためのものであり、所定偏向量以上の偏向が可能であればよく、液滴の正確な偏向量の制御を行う必要がないため、正確な偏向量制御を行うものではなかった。
【００１５】
【特許文献１】特開平１０−２３０６０８号公報
【特許文献２】特開平１０−１３８４９４号公報
【特許文献３】特開平１１−１９２７０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明の目的は、構成する部品の加工精度のばらつき、もしくは組立精度等のばらつき、各インクガイド間の各種の干渉、または経時劣化により、インクの着弾位置にばらつきがある場合でも、インクの着弾位置を適正な位置に補正できる静電吐出型インクジェット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】
【００１７】
前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インクに静電気力を作用させることにより、少なくとも前記粒子を含む液滴を、液滴受容体に向けて飛翔させる静電吐出型インクジェットヘッドであって、ヘッド基板と、前記ヘッド基板と所定の間隔を設けて配置され、前記ヘッド基板との間にインク流路を形成するとともに、前記液滴受容体に対して開口された貫通孔が少なくとも１つ形成された絶縁性基板と、前記インク流路に前記インクを供給するインク供給手段と、前記貫通孔を囲うように前記絶縁性基板に設けられ、前記液滴の吐出制御を行う制御電極とを有し、前記制御電極は、前記貫通孔の周方向に複数に分割された導体を含むことを特徴とする静電吐出型インクジェットヘッドを提供するものである。
【００１８】
前記制御電極は、前記分割された導体の少なくとも一つが、前記液滴の飛翔方向を偏向させるために用いられることが好ましい。
前記制御電極は、液滴飛翔方向に所定間隔離間して前記絶縁性基板に設けられた第１および第２の制御電極とを有し、前記第１および前記第２の制御電極のうちの少なくとも一方は、前記貫通孔の周方向に複数に分割された導体を含むことが好ましい。
さらに、前記第１および前記第２の制御電極のいずれか一方は、前記貫通孔の周方向に複数に分割された導体を含み、前記液滴の飛翔方向を偏向させるために用いられる偏向用電極であり、他の一方は、前記液滴の吐出制御を行う吐出制御用電極であることが好ましい。
【００１９】
前記第１の制御電極は、前記第２の制御電極よりも前記液滴受容体に近い側に設けられる前記偏向用電極であり、前記第２の制御電極は、前記吐出制御用電極であることが好ましい。
さらに、前記第１の制御電極は、前記第２の制御電極よりも前記液滴受容体に近い側に設けられ、前記貫通孔の周方向に複数に分割された導体からなり、前記分割された導体の少なくとも一つが、前記インクの温度を局所的に変化させて、前記液滴の飛翔方向を偏向させる偏向用電極であることが好ましい。
さらにまた、前記第１の制御電極は、発熱抵抗体または熱電素子であることが好ましい。
【００２０】
前記第１および前記第２の制御電極は、共に、前記貫通孔の周方向に複数に分割された導体からなり、前記第１の制御電極は、前記第２の制御電極よりも前記液滴受容体に近い側に設けられ、前記液滴の飛翔方向を偏向させるとともに前記液滴の吐出制御を行う吐出制御用電極であり、前記第２の制御電極は、前記液滴の飛翔方向を偏向させる偏向用電極であることが好ましい。
また、前記第２の制御電極は、発熱抵抗体または熱電素子であることが好ましい。
【００２１】
上述の本発明の静電吐出型インクジェットヘッドであって、さらに、先端部が前記貫通孔の略中心に位置するように前記ヘッド基板上に配置され、前記先端部が前記貫通孔から突出するインクガイドを有することが好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の静電吐出型インクジェットによれば、加工精度のばらつき、もしくは組立精度等のばらつき、各インクガイド間の各種の干渉、または経時劣化により、インクの着弾位置にばらつきがある場合でも、インクの着弾位置を適正な位置に補正できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明の静電吐出型インクジェットヘッドを詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施例に係る静電吐出型インクジェットヘッドを備えた静電吐出型インクジェット装置を模式的に示す模式的断面図であり、図２は、本実施例の静電吐出型インクジェットヘッドの制御電極の構成を示す模式的平面図である。なお、以下においては、図１および図２に示すように、静電吐出型インクジェットヘッドとして、絶縁性基板の貫通孔の中央にインクガイドが配置された吐出部を１つだけ図示して説明するが、本発明はこれに限定されず、複数の吐出部を有するものであってもよいことはいうまでもない。
【００２４】
図１に示すように、本実施例の静電吐出型インクジェットヘッド（以下、インクジェットヘッドという）１０は、画像データに基づいて、帯電した顔料等の色成分（例えば、トナー等）を含むインクＱを静電的引力により、インク滴Ｄとして飛翔させて、画像を記録媒体（液滴受容体）Ｐ上に記録するものである。インクジェットヘッド１０は、ヘッド基板１２と、インクガイド１４と、貫通孔２０が穿孔された絶縁性基板１６と、制御電極１８と、インク流路２２と、信号電圧源２４と、インク供給管２６と、インク回収管２８と、インク還流手段３０とを有する。また、インクジェットヘッド１０に対向して対向電極３２が設けられている。
【００２５】
なお、図１に示すインクジェットヘッド１０においては、貫通孔２０の中央にインクガイド１４を持つ吐出部を１つだけ示しているが、インクジェットヘッド１０は、吐出部が、複数個配列されたマルチチャンネル構造を有しているものである。更に、インクジェットヘッド１０は、モノクロまたはカラーのいずれの場合の画像の記録にも適用できる。
【００２６】
ヘッド基板１２は、インクガイド１４が形成される基板である。また、このヘッド基板１２に、所定間隔離間して対向して絶縁性基板１６が配置されている。このヘッド基板１２と絶縁性基板１６とにより、インクガイド１４にインクＱを供給するためのインク流路２２が形成される。
【００２７】
インクガイド１４は、インクＱを吐出させるためガイド部材である。インクガイド１４は、ヘッド基板１２上に設けられた基部１４ａと、この基部１４ａの上に設けられた突状先端部１４ｂとを有する。この基部１４ａは、例えば、円錐台形状を呈し、突状先端部１４ｂは、例えば、円錐形状を呈するものである。インクガイド１４は、例えば、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るものである。
【００２８】
絶縁性基板１６は、Ａｌ2 Ｏ3 もしくはＺｒＯ2 などのセラミックス、またはポリイミド等の樹脂からなるものである。この絶縁性基板１６には、貫通孔２０が形成されており、インクガイドヘッド１４が、その突状先端部１４ｂが貫通孔２０の中心となるように配置される。
【００２９】
制御電極１８は、貫通孔２０の周囲を囲むようにして、絶縁性基板１６の上に形成されるものである。
図２に示すように、この制御電極１８は、リング状を呈しており、貫通孔２０の周方向に、例えば、３個に分割された第１〜第３の電極（導体）１８ａ〜１８ｃからなるものである。第１〜第３の電極１８ａ〜１８ｃは、それぞれ信号電圧源２４に接続されている。インクジェットヘッド１０では、信号電圧源２４により分割されている第１〜第３の電極１８ａ〜１８ｃに対して、それぞれ選択的に電圧を印加することにより、インク滴を吐出させることができる。第１〜第３の電極１８ａ〜１８ｃは、例えば、アルミニウム薄膜配線からなり、配線膜厚が５μｍ、配線幅が３０μｍ、第１〜第３の電極１８ａ〜１８ｃの隣接する電極の配線間隔が５μｍである。また、第１〜第３の電極１８ａ〜１８ｃの材質は、アルミニウムに、限定されるものではなく、他の材質であってもよく、例えば、アルミニウム合金、銅、または銅合金などであってもよい。
【００３０】
なお、本実施例において、制御電極１８を構成する電極の数は、特に限定されるものではないが、インク滴Ｄの飛翔方向を偏向させて補正するためには、電極の数は、３個以上であることが好ましい。
【００３１】
また、図１に示すように、絶縁膜１９は、絶縁性基板１６に形成された制御電極１８を覆うように、絶縁性基板１６上に形成されたものである。この絶縁膜１９は、例えば、サイトップTM等のフッ化樹脂からなり、厚さが０．５μｍの絶縁層と、この絶縁層の上に形成された無機絶縁層との積層膜である。この無機絶縁層は、例えば、ＳｉＯ2 からなるものである。なお、絶縁膜１９においては、無機絶縁層上に吸着モノレイヤを形成するようなフッ素基を持つシランカップリング剤を用いた層を形成してもよい。
【００３２】
インク流路２２は、インクガイド１４にインクＱを供給するものである。
信号電圧源２４は、第１〜第３の電極１８ａ〜１８ｃに接続されている。この信号電圧源２４は、第１〜第３の電極１８ａ〜１８ｃの全てに、例えば、インクＱ中の微粒子の帯電が正である時、１．５ｋＶのバイアス電圧を印加するとともに、画像データに基づいて、第１〜第３の電極１８ａ〜１８ｃの少なくとも１つに選択的に、例えば、６００Ｖのパルス電圧（Ｓ1 〜Ｓ3 ）を重畳して印加するものである。
なお、記録媒体Ｐ側に逆バイアス電圧（例えば、−１．５ｋＶ）を印加する場合、または帯電させる場合には、信号電圧源２４へのバイアス電圧の印加は不要である。
【００３３】
インク還流手段３０は、インク流路２２にインクＱを供給するとともに、回収して、インクＱを還流させるものであり、インク供給手段を兼ねる。インク還流手段３０は、インク流路２２に接続されたインク供給管２６およびインク回収管２８に接続される。このインク還流手段３０は、記録時に、インクＱをインク供給管２６側からインク回収管２８側に向かう方向に、所定の速度で循環させる。また、インク還流手段３０は、図示はしないが、ポンプおよびインクタンク等を有する。インク還流手段３０から送り出されたインクＱは、インク供給管２６を経てインク流路２２に供給され、一部がインクガイド１４から吐出され、そして、インク流路２２からインク回収管２８を経てインク還流手段３０に回収される。
【００３４】
なお、本実施例に用いられるインクＱは、例えば、正に帯電した色成分（以下、帯電微粒子ともいう）を、帯電制御剤または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り、制御電極１８に印加する電圧はこの帯電微粒子と同極性とする。この絶縁性溶媒は１０8 Ω・ｃｍ以上の抵抗率を持つものであることが好ましい。
【００３５】
また、本実施例において、インクガイド１４の突状先端部１４ｂには金属薄膜を形成することが好ましい。この金属薄膜により、突状先端部１４ｂへの電界の集中が高められ、インク滴Ｄを飛翔させるための制御電極１８に印加するバイアス電圧またはパルス電圧の電圧レベルを低くできる。
また、インクガイド１４の形状は、インクＱ、特に、インクＱ内の帯電微粒子を絶縁性基板１６の貫通孔２０を通って突状先端部１４ｂに濃縮させることができれば、特に、限定されるものではない。例えば、突状先端部１４ｂは、突状ではなくても良く、適宜変更することができ、上述の特許文献１などに開示された従来公知のインクガイドの形状であってもよい。
【００３６】
対向電極３２は、インクガイド１４の突状先端部１４ｂに対向する位置に配置されるものであり、接地されている。また、記録媒体Ｐは、対向電極３２のインクジェットヘッド１０側の表面に支持されており、この対向電極３２は、記録媒体Ｐのプラテンとしての機能も有する。
【００３７】
次に、本実施例のインクジェットヘッド１０の動作について説明する。
図１に示すインクジェットヘッド１０では、記録時に、インク還流手段３０により、制御電極１８に印加される電圧と同極性、例えば、正（＋）に帯電した色成分（帯電微粒子）を含むインクＱが、インク流路２２の内部を、インク供給管２６からインク回収管２８に向けて移動される。このとき、記録媒体Ｐは、対向電極３２に静電吸着されている。
【００３８】
ここで、制御電極１８の第１〜第３の電極１８ａ〜１８ｃのいずれにもパルス電圧が印加されていないか、または、印加されているパルス電圧が低電圧レベル（０Ｖ）であるとき、制御電極１８と対向電極３２（記録媒体Ｐ）との間の電圧（電位差）は、例えば、バイアス電圧分の１．５ｋＶである。インクガイド１４の突状先端部１４ｂの近傍の電界強度は低く、インクＱは、インクガイド１４の突状先端部１４ｂからインク滴Ｄとして吐出されない。
【００３９】
しかし、このとき、インク室内２２内のインクＱの一部、特にインクＱ内に含まれる帯電微粒子は、泳動現象または毛細管現象などによって、絶縁性基板１６の貫通孔２０を通って、インクガイド１４に案内されて記録媒体Ｐの方向へ上昇し、突状先端部１４ｂの近傍にインクメニスカスＭが形成される。このように突状先端部１４ｂの近傍にインクメニスカスＭが形成されることによって、突状先端部１４ｂにインクＱが供給される。
【００４０】
一方、制御電極１８の第１〜第３の電極１８ａ〜１８ｃの全てに、画像データに基づく信号電圧として、例えば、６００Ｖのパルス電圧が印加されると、制御電極１８と対向電極３２（記録媒体Ｐ）との間の電圧（電位差）は、例えば、バイアス電圧分の１．５ｋＶにパルス電圧分の６００Ｖが重畳され、２. １ｋＶとなり、インクガイド１４の突状先端部１４ｂ近傍の電界強度は高くなる。
このとき、インクガイド１４に沿って上昇し、突状先端部１４ｂに達したインクＱ、特に、インクＱ内に濃縮した帯電微粒子は、静電力によってインクガイド１４の突状先端部１４ｂから、帯電微粒子を含むインク液滴Ｄとして、対向電極３２（記録媒体Ｐ）に向けて吐出して、記録媒体Ｐ上に付着する。
【００４１】
すなわち、本実施例においては、制御電極１８に、信号電圧源２４から、常にバイアス電圧として、例えば１．５ｋＶの電圧が与えられている。また、信号電圧源２４からは、画像信号に応じた信号電圧として、例えば、６００Ｖ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のときは、インクＱのインク滴Ｄは飛翔せず、制御電圧が６００Ｖ（ＯＮ状態）となり、制御電極１８の電圧が２．１ｋＶとなったときに、所定サイズのインク滴Ｄがインクガイド１４の突状先端部１４ｂから飛翔する。飛翔したインク滴Ｄは、制御電極１８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の所定の位置に着弾して画像を記録する。このようにして、インク滴Ｄが着弾されて画像が形成されるが、インクジェットヘッド１０を構成する部品の加工精度のばらつき、もしくはインクジェットヘッド１０の組立精度等のばらつき、各インクガイド１４間の各種の干渉、またはインクジェットヘッド１０の経時劣化により、必ずしも所定の位置にインク滴Ｄが着弾するとは限らない。
【００４２】
このような場合においても、本実施例のインクジェットヘッド１０は、制御電極１８の第１〜第３の電極１８ａ〜１８ｃのいずれかに印加するパルス電圧を上げるか、または下げることにより、インク滴Ｄの吐出方向を偏向することができる。このため、本実施例においては、インクジェットヘッド１０の部品の加工精度のばらつき、もしくはインクジェットヘッド１０の組立精度等のばらつきによる初期不良、各インクガイド間の各種の干渉、またはインクジェットヘッド１０の経時劣化などにより、インク液滴Ｄの着弾位置が所定の位置から外れ、適正な位置ではない場合であっても、その着弾位置を補正することができる。
【００４３】
本実施例においては、インク滴Ｄに含まれる帯電微粒子は、正に帯電しているので、印加するパルス電圧を高くすると、この帯電微粒子に斥力が作用して、帯電微粒子は、パルス電圧が印加された電極と反対方向に偏向され、インク滴Ｄも偏向される。また、３つの第１〜第３の電極１８ａ〜１８ｃに印加するパルス電圧のレベルを調整することにより、インク滴Ｄを所定の方向に偏向させてもよい。これにより、インク滴Ｄの着弾位置を補正することができ、適正な位置にインク滴Ｄを着弾させることができる。
【００４４】
以上のように、本発明の第１の実施例においては、制御電極１８（吐出制御用電極）が、例えば、第１〜第３の電極に分割されており、それぞれ選択的に動作させることが可能なので、貫通孔２０およびインクガイド１４に形成されるインクメニスカスの形状を非対称にすることができ、吐出方向を偏向することができる。このため、この吐出方向の偏向を利用することにより、周囲の吐出部位から受ける静電気的ないし流体的等などの各種の干渉による吐出方向の変動を予め補正しておくことができる。
【００４５】
次に、本発明の第２の実施例について説明する。
図３は、本発明の第２の実施例に係る静電吐出型インクジェットヘッドを備えた静電吐出型インクジェット装置を模式的に示す模式的断面図であり、図４は、本実施例の静電吐出型インクジェットヘッドの偏向電極の構成を示す模式的平面図であり、図５は、本実施例の静電吐出型インクジェットヘッドの制御電極を示す模式的平面図である。なお、本実施例において、図１および図２に示す第１の実施例と同一の構成要素には、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００４６】
図３に示すように、本実施例の静電吐出型インクジェットヘッド１１は、第１の実施例のインクジェットヘッド１０と比較して、第１の実施例のインクジェットヘッド１０の制御電極１８（図１参照）の位置に、第２の制御電極として、偏向電極４０が設けられている点、ならびに制御電極２１（第１の制御電極）の配置位置および形状が相違する点が異なり、それ以外の構成は、第１の実施例のインクジェットヘッド１０と同様の構成であるので、その詳細な説明は省略する。
【００４７】
本実施例のインクジェットヘッド１１において、図４に示すように、偏向電極４０は、リング状を呈し、貫通孔２０の周囲を囲うように設けられており、貫通孔２０の周方向に、例えば、３個に分割されたものである。偏向電極４０は、ヒータ（発熱抵抗体）として機能する第１〜第３の電極（以下、ヒータという）４０ａ〜４０ｃを有する。各第１〜第３のヒータ４０ａ〜４０ｃは、例えば、ＴａＳｉＯ2 の薄膜配線からなり、約１００Ωの抵抗値を有する。第１〜第３のヒータ４０ａ〜４０ｃの各々は、例えば、配線厚さが０．８μｍであり、配線幅が５μｍであり、隣接する電極間の配線間隔が５μｍである。なお、偏向電極４０の各ヒータ４０ａ〜４０ｃのヒータ材料としては、ＴａＳｉＯ2 の他、Ｔａ単層でもよいし、ＴａＮ等でもよく、所要の抵抗値または使用する流体に対する適正を有するものであれば何でもよい。また、各ヒータ４０ａ〜４０ｃの抵抗値も使用するヒータ材料または使用流体に合わせて適宜調整すればよい。
【００４８】
また、各第１〜第３のヒータ４０ａ〜４０ｃは、偏向制御電源４２に接続されている。この偏向制御電源４２は、例えば、電圧が２Ｖ、電流が２０ｍＡ程度の容量を持つスイッチングが可能なものであり、各第１〜第３のヒータ４０ａ〜４０ｃに電圧（Ｖ1 〜Ｖ3 ）を印加して発熱させることができる。これにより、各第１〜第３のヒータ４０ａ〜４０ｃを発熱させ、貫通孔２０内に充填されたインクＱが局所的に加熱し、メニスカスＭの形状を非対称にする。
【００４９】
図５に示すように、制御電極２１は、リング状を呈しており、信号電圧源２５に接続されている。この信号電圧源２５は、パルス電圧が、例えば、６００Ｖのパルス信号を制御電極２１に印加することができるとともに、バイアス電圧として、例えば、１．５ｋＶの電圧を制御電極２１に印加することができる。
【００５０】
本実施例においては、貫通孔２０の周囲を囲うようにして、分割した３個の第１〜第３のヒータ４０ａ〜４０ｃを設け、これらの第１〜第３のヒータ４０ａ〜４０ｃを用いることにより、インクＱの表面張力を局所的に減少させ、メニスカスＭの形状を変えて、インク滴Ｄの吐出方向を偏向させることができる。この場合、第１〜第３のヒータ４０ａ〜４０ｃのうち、発熱量が多い方にインク滴Ｄの飛翔方向は偏向する。
【００５１】
本発明の第２の実施例においては、第１の実施例の制御電極１８が備えていたインク滴Ｄの吐出制御機能と、インク滴Ｄの偏向機能とを分離し、それぞれ吐出制御機能を持つ制御電極２１と、偏向機能を持つ偏向電極４０とを別々に設けている。このため、第１の実施例では、高電圧が印加される制御電極１８を用いて偏向制御するため、偏向制御のための電気回路（制御回路）も非常に高い高電圧を必要するのに対し、第２の実施例では、偏向電極４０と制御電極２１とを別々に設けたことにより、偏向電極４０による部分的な加熱によりインク液体の表面張力を部分的に変化させることで、吐出方向を制御することができるので、偏向に用いる電気回路（制御回路）を低電圧回路で構成できる。このため、第２実施例においては、第１実施例に比べて安価なコストで同じ機能が実現できる。
【００５２】
次に、本実施例のインクジェットヘッド１１の動作について説明する。
先ず、第１の実施例と同様に、信号電圧源２５により、制御電極２１にバイアス電圧をかけて、さらに画像データに基づいてパルス電圧を重畳して、インク滴Ｄを吐出させる。この場合、インク滴Ｄの着弾位置が適正か否かが判断される。インク滴Ｄの着弾位置が適正でない場合には、偏向制御電源４２により第１〜第３のヒータ４０ａ〜４０ｃのいずれかを発熱させてインクＱの表面張力を局所的に減少させることにより、インク滴Ｄの吐出方向を、着弾位置が適正となるように偏向させる。これにより、インク滴Ｄの着弾位置を適正な位置に補正することができる。
【００５３】
このように、本実施例においては、局所的にインクＱを第１〜第３のヒータ４０ａ〜４０ｃにより加熱して、インクＱの表面張力を局所的に減少させることにより、インク滴Ｄの飛翔方向を偏向させることができる。本実施例においては、インクＱの加熱には、第１〜第３のヒータ４０ａ〜４０ｃを用いているために、偏向制御電源４２は、第１の実施の信号電圧源２４（図１参照）に比して、低電圧のものを用いることができる。このため、本実施例においては、第１の実施例と同様の効果を得ることができるとともに、第１の実施例のインクジェットヘッド１０（図１参照）に比して、コストを低減することができる。
【００５４】
なお、本実施例においては、偏向電極４０をヒータ（発熱抵抗体）として機能する第１〜第３のヒータ４０ａ〜４０ｃで構成したが、本発明は、これに限定されるものではなく、インク滴Ｄの吐出方向を偏向できるものであればよい。偏向電極４０としては、ヒータ以外には、例えば、冷却することにより、インクＱの温度を局所的に変えられるものが挙げられる。この場合、冷却するものとしては、ペルチェ素子等の熱電素子が例示される。
また、本実施例において、偏向電極４０を構成するヒータまたはペルチェ素子の数は、特に限定されるものではないが、インク滴Ｄの飛翔方向を補正するためには、ヒータまたはペルチェ素子の数は、３個以上であることが好ましい。
【００５５】
さらに、本実施例においては、制御電極２１と偏向電極４０の配置を入れ換えるとともに、制御電極２１の構成を第１の実施例の制御電極１８と同じ構成として、偏向電極４０によるゆっくりとした偏向と、制御電極２１による吐出制御（速い偏向）とを組み合わせて用いるようにしてもよい。
また、本実施例の制御電極２１は、第１の実施例の制御電極１８と同様の構成にすることができる。この構成にすることにより、制御電極２１によりインク滴Ｄの飛翔方向を補正することができるため、偏向電極４０との相乗効果により、インク滴Ｄの着弾位置を、より高い精度で補正できる。
更に、偏向電極４０および制御電極２１の構成をともに、第１の実施例の制御電極１８の構成としてもよい。この場合においては、２つの制御電極で飛翔方向を補正することになり、第１の実施例よりもインク滴Ｄの飛翔方向を高い精度で補正することができる。
また、制御電極２１は、いずれの場合においても、多層構造電極としてもよい。さらには、制御電極２１および偏向電極４０の他にメニスカス形成安定化のための電極を設けてもよい。
【００５６】
また、上述のいずれの実施例の静電吐出型インクジェットヘッドは、帯電した色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るものでない。例えば、静電吐出型インクジェットヘッドは、ポリイミドを帯電粒子とし、この帯電粒子を含む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。
【００５７】
以上、本発明の実施例に係る静電吐出型インクジェットヘッドについて、詳細に説明したが、本発明は上記種々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、種々の改良および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】
【００５８】
【図１】本発明の第１の実施例に係る静電吐出型インクジェットヘッドを備えた静電吐出型インクジェット装置を模式的に示す模式的断面図である。
【図２】本実施例の静電吐出型インクジェットヘッドの制御電極の構成を示す模式的平面図である。
【図３】本発明の第２の実施例に係る静電吐出型インクジェットヘッドを備えた静電吐出型インクジェット装置を模式的に示す模式的断面図である。
【図４】本実施例の静電吐出型インクジェットヘッドの偏向電極の構成を示す模式的平面図である。
【図５】本実施例の静電吐出型インクジェットヘッドの制御電極を示す模式的平面図である。
【図６】従来のインクジェット記録装置のインクジェットヘッドを模式的に示す模式的断面図である。
【図７】従来のインクジェット記録装置のインクジェットヘッドを模式的に示す模式的断面図である。
【図８】従来のインクジェット記録装置を模式的に示す模式的断面図である。
【図９】図８に示すインクジェット記録装置の環形ヒータを模式的示す模式的平面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１０、１１  静電吐出型インクジェットヘッド
１２、１０４  ヘッド基板
１４、１０６  インクガイド
１６、１０２  絶縁性基板
１８、２１、１１０  制御電極
１９  絶縁層
２０  貫通孔
２２  インク流路
２４、２５、１１２、１４４  信号電圧源
２６  インク供給管
２８  インク回収管
３０  インク還流手段
３２、１２０  対向電極
４０  偏向電極
４２  偏向制御電源
１００、１３０  インクジェットヘッド
１０２ａ  基板貫通孔
１１４、１３６  インク溜
１３２  絶縁性支持基板
１３２ａ  貫通孔
１４０  第１の制御電極
１４２  第２の制御電極
１４６  バイアス電圧源
１５０  基体
１５２  絶縁層
１５４  疎水層
１５８  ノズル孔部
１６０  環形ヒータ
Ｄ  インク滴
Ｐ  記録媒体
Ｑ  インク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2005081716.tif 000008
【図７】
2005081716.tif 000009
【図８】
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【図９】
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