(57)【要約】  【課題】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を可能にすることが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、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、貫通孔２０が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に設けられた制御電極１８と、インクガイド１４近傍に形成されるメニスカスＭの縁部Ｅを固定するメニスカス制御手段４０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間隔離間して配置され、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、少なくとも１つの貫通孔が穿孔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、第１の信号が印加され、前記液滴の吐出制御を行う制御電極と、
前記第１の信号と異なる第２の信号を印加され、前記絶縁性基板の前記貫通孔の近傍または前記貫通孔内に形成される前記インクのメニスカスの縁部の固定を制御するメニスカス制御手段と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。
【請求項２】
前記メニスカス制御手段は、前記メニスカスの接触角を大きくすること、および前記インクの粘度を高くすることの少なくとも一方により、前記メニスカスの縁部を固定する請求項１に記載の静電吐出型インクジェットヘッド。
【請求項３】
前記制御電極に印加される前記第１の信号の第１の電圧は、前記メニスカス制御手段に印加される前記第２の信号の第２の電圧よりも高い請求項１または２に記載の静電吐出型インクジェットヘッド。
【請求項４】
前記メニスカス制御手段は、前記インクの温度を下げる冷却手段を持つ請求項１〜３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５】
前記冷却手段は、少なくともペルチェ効果を有する層構成を持つ請求項４に記載の静電吐出型インクジェットヘッド。
【請求項６】
前記メニスカス制御手段は、前記インクの温度を上げるヒータを持つ請求項１〜３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】
請求項１〜６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、分散させた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、液滴の吐出および飛翔を安定して行うことが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３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３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との間には、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４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４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との間にインク溜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】
しかしながら、図３および図４に示すインクジェットヘッド１００および１３０においては、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、インクの染み出しが生じたり、もしくは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。
【００１１】
【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
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、絶縁性基板表面の貫通孔近傍または貫通孔内に、あるいは、さらにこれらとインク滴等の液滴を静電力により吐出させるためのインクガイド先端部近傍との間に形成されるインクのメニスカスの縁部を固定して、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を可能にすることが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】
【００１３】
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間隔離間して配置され、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、少なくとも１つの貫通孔が穿孔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、第１の信号が印加され、前記液滴の吐出制御を行う制御電極と、前記第１の信号と異なる第２の信号を印加され、前記絶縁性基板の前記貫通孔の近傍または前記貫通孔内に形成される前記インクのメニスカスの縁部の固定を制御するメニスカス制御手段と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を提供するものである。
【００１４】
本発明において、前記メニスカス制御手段は、前記メニスカスの接触角を大きくすること、および前記インクの粘度を高くすることの少なくとも一方により、前記メニスカスの縁部を固定することが好ましい。
【００１５】
また、本発明において、前記制御電極に印加される前記第１の信号の第１の電圧は、前記メニスカス制御手段に印加される前記第２の信号の第２の電圧よりも高いことが好ましい。
【００１６】
この場合、前記メニスカス制御手段は、電圧により駆動されるものであり、前記制御電極に印加される第１の電圧は、前記メニスカス制御手段に印加される第２の電圧よりも高いことが好ましい。
【００１７】
さらにまた、本発明において、前記メニスカス制御手段は、前記インクの温度を下げる冷却手段を持つことが好ましい。この場合、前記冷却手段は、少なくともペルチェ効果を有する層構成を持つことが好ましい。
【００１８】
さらに、本発明において、前記メニスカス制御手段は、前記インクの温度を上げるヒータを持つことが好ましい。
また、本発明において、さらに、上記静電吐出型インクジェットヘッドは、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】
【００１９】
本発明の静電吐出型インクジェットヘッドによれば、絶縁性基板表面の貫通孔近傍または貫通孔内に、あるいは、さらにこれらとインク滴等の液滴を静電力により吐出させるためのインクガイド先端部近傍との間に形成されるインクのメニスカスの縁部を固定して、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を可能にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
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の一の実施例を模式的に示す模式的断面図である。なお、以下においては、図１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。
【００２１】
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（液滴）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、絶縁性基板１６と、制御電極（第１制御電極）１８と、絶縁膜１９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、メニスカス制御手段（第２制御電極）４０と、制御電源５０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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
絶縁性基板１６は、Ａｌ2 Ｏ3 もしくはＺｒＯ2 等のセラミックス、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の上に絶縁膜１９が形成されている。絶縁膜１９および絶縁性基板１６には、これら絶縁膜１９および絶縁性基板１６を貫通する貫通孔２０が形成されている。この貫通孔２０は、対向電極３２に対して開口されている。インクガイドヘッド１４は、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。
【００２６】
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に形成されるものである。この制御電極１８は、リング状を呈している。また、制御電極１８は、信号電圧源２４に接続されている。
信号電圧源２４は、制御電極１８に接続されているものである。この信号電圧源２４は、制御電極１８に、例えば、１．５ｋＶのバイアス電圧を印加するとともに、画像データに基づく画像信号（第１の信号）として、制御電極１８に、例えば、６００Ｖのパルス電圧を重畳して印加するものである。
【００２７】
本実施例のインクジェットヘッド１０は、画像データに基づいて、信号電圧源２４から、例えば、画像信号をパルス電圧として印加することにより、インク滴Ｄをインクガイド１４の突状先端部１４ｂから吐出させるものである。この制御電極１８は、例えば、アルミニウムからなり、配線膜厚が０．８μｍであり、配線幅が５μｍである。この制御電極１８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い。制御電極１８の材質としては、例えば、アルミニウム合金、銅、または銅合金等が挙げられる。
【００２８】
また、絶縁膜１９は、絶縁性基板１６に形成されたメニスカス制御手段４０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。この無機絶縁層の上には、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コート層が形成されている。このコート層は、特に限定されるものではなく、例えば、表面エネルギが低いシリコーン樹脂等からなるものとすることもできる。
【００２９】
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。
【００３０】
メニスカス制御手段４０は、インクＱを局所的に冷却することにより、その部分におけるインクＱの粘度を局所的に高くし、インクＱの表面張力を局所的に上げることにより、貫通孔２０から溢れたインクＱにより絶縁膜１９の表面１９ａに形成されたメニスカスＭの縁部Ｅを、その絶縁膜１９の表面１９ａの所定の位置に固定し、メニスカスＭの形状を安定させるものである。このメニスカス制御手段は、制御電極１８に印加される画像信号とは、異なる制御信号（第２の信号）により制御される。
なお、本実施例においては、絶縁膜１９の表面１９ａに固定しているが、本発明は、これに限定されるものではない。メニスカスＭの端部Ｅを貫通孔２０内に固定するようにしてもよい。
【００３１】
以下、本実施例においては、メニスカス制御手段４０として、熱電素子のうち、ペルチェ素子を用いた冷却手段を例に説明する。
図２（ａ）は、本実施例の静電吐出型インクジェットヘッドが備えるメニスカス制御手段の構成を示す模式的平面図であり、（ｂ）は、図２（ａ）に示すメニスカス制御手段の模式的断面図である。
図２（ａ）に示すように、メニスカス制御手段４０は、例えば、リング状を呈するものである。また、図２（ｂ）に示すように、メニスカス制御手段４０は、上部基板４２と、上部電極４３と、下部基板４４と、下部電極４５と、直方体状のｐ型熱電素子４６と、直方体状のｎ型熱電素子４８とを有し、制御電源５０により制御されるものである。
【００３２】
メニスカス制御手段４０においては、ｐ型熱電素子４６およびｎ型熱電素子４８が、長辺を立てて交互に円環状に配置されている。隣接するｐ型熱電素子４６およびｎ型熱電素子４８が上部電極４３および下部電極４５により直列に接続されており、全てのｐ型熱電素子４６およびｎ型熱電素子４８は直列に接続されている。リング状の上部基板４２が上部電極４３の上に設けられ、下部電極４５の下にリング状の下部基板４４が設けられている。上部電極４３および下部電極４５には、制御電源５０が接続されている。
【００３３】
制御電源５０は、所定の電圧（第２の信号）Ｓを発生させるものであり、この電圧Ｓが印加されてｐ型熱電素子４６およびｎ型熱電素子４８に電流を流すものである。これにより、絶縁膜１９の表面１９ａが冷却される。
制御電源５０により印加される電圧Ｓは、制御電極１８により印加されるパルス電圧よりも低い。
なお、本実施例においては、冷却手段として、熱電素子のうちペルチェ素子を用いたものを例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、冷却することができれば、熱電素子は、特に限定されるものではない。
【００３４】
本実施例のメニスカス制御手段４０においては、制御電源５０から所定の電流ｓを印加することにより、上部基板４２が冷却され、上部基板４２の冷却により奪われた熱は、下部基板４４から放熱される。これにより、メニスカス制御手段４０が設けられている位置に相当する絶縁膜１９の表面１９ａの温度を下げることができる。このため、インクＱの粘度が高くなり、インクＱの表面張力が上がるので、メニスカス制御手段４０の上方に位置する絶縁膜１９の表面１９ａでメニスカスＭの縁部Ｅが固定される。
【００３５】
なお、フッ素樹脂等を用いたコーティング層では、絶縁性溶媒を主成分とするインクに対しては、接触角が小さくなり、メニスカスの縁部を固定することができない。しかしながら、本実施例のメニスカス制御手段４０によれば、インクＱを冷却し、インクＱの粘度を高くして、インクＱの表面張力を局所的に下げることにより、絶縁性溶媒が主成分のインクであっても、メニスカスＭの縁部Ｅを固定することができる。このため、メニスカスＭの形状を一定に保持することができる。特に、インクＱの絶縁性溶媒として、イソパラフィン系溶媒を用いた場合には、インクＱを冷却することにより、インクＱの粘度が高くなり、インクＱの表面張力が大きなる。これにより、メニスカスＭの縁部Ｅを固定することができ、メニスカスＭの形状を安定にすることができるので好ましい。
【００３６】
また、本実施例において、メニスカス制御手段４０を設ける位置は、特に限定されるものではなく、メニスカス制御手段４０は、メニスカスＭの縁部Ｅを、絶縁膜１９の表面１９ａ、貫通孔２０の近傍、または貫通孔２０内等の固定したい位置が冷却できるように設ければよい。
【００３７】
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。
【００３８】
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、インク滴Ｄを飛翔させる強電界のレベルを低くできるので、制御電極１８に印加するパルス電圧またはバイアス電圧の電圧レベルを低くできる。
【００３９】
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等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。
【００４０】
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。
【００４１】
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、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。制御電極１８により印加される電圧は、インクＱの帯電微粒子と同極性である。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。
【００４２】
ここで、制御電極１８に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。
【００４３】
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等によって、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、貫通孔２０からインクＱが溢れ、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。このメニスカスＭは、その縁部Ｅが絶縁膜１９の表面１９ａにまで及ぶ。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。
【００４４】
一方、制御電極１８に、画像データに基づく画像信号として、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。
【００４５】
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、画像データに応じた画像信号として、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。
【００４６】
この場合、本実施例においては、メニスカスＭの縁部Ｅを固定したい位置にメニスカス制御手段４０が設けられている。メニスカス制御手段４０に電圧を印加すると、絶縁膜１９の表面１９ａが局所的に冷却されるので、その表面１９ａに溢れたインクＱは、局所的に温度が下げられ、インクＱの表面張力が増大する。このため、メニスカス制御手段４０の上方におけるインクＱの接触角が大きくなり、メニスカスＭの縁部Ｅがメニスカス制御手段４０が設けられた位置に相当する絶縁膜１９の表面１９ａに固定される。
【００４７】
このように、本実施例においては、メニスカス制御手段４０を用いて、メニスカスＭが所定の位置に固定することにより、メニスカスＭの形状が安定する。このため、インク滴Ｄの飛翔方向も一定になり、インク滴Ｄの着弾位置が、インクガイド１４の突状先端部１４ｂの中央に定まるため、記録媒体Ｐの正確な位置にインク滴Ｄを着弾させることができ、画像を高画質となるように記録媒体Ｐに記録することができる。さらに、メニスカスＭの形状が安定することにより、所定サイズ（所定量）のインク滴Ｄを確実に吐出させることができ、濃度が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、メニスカスＭが所定の位置に固定されるので、隣接する他の貫通孔（図示せず）のインクと一体化することがなくなり、各チャンネル間干渉が生じない。このように、各チャンネル間の干渉が生じないので、インクの架橋によるインク滴の吐出方向の乱れ、および吐出周波数の乱れを防止することができる。
【００４８】
なお、本実施例のメニスカス制御手段４０としては、ｐ型およびｎ型の熱電素子を有する冷却手段を例示し、インクＱを冷却することにより、インクＱの粘度を高くして、インクＱの表面張力を上げるものとしたが、本発明は、これに限定されるものではない。これ以外にも、メニスカス制御手段としては、メニスカスの接触角を大きくすること、およびインクの粘度を高くすることの少なくとも一方により、メニスカスの縁部を固定することができるものであればよい。
例えば、インクＱが加熱することにより、インクＱの表面張力が高くなるか、またはメニスカスの縁部で接触角が大きくなるものであれば、加熱素子（ヒータ）を有するものとすることができる。更にインクＱが電界により、インクＱの表面張力が上がるか、またはメニスカスの縁部で接触角が大きくなるものであれば、メニスカスＭに電界をかけることができるものとする。なお、本実施例の熱電素子を用いたメニスカス制御手段４０においては、印加する電圧の極性を変えることにより、上部基板４２を加熱できるので、絶縁層１９の表面１９ａを加熱することができる。
また、本実施例においては、インクガイド１４を設けたが、このインクガイド１４は、必ずしも必要ではなく、本発明の静電吐出型インクジェットヘッドは、図４に示すように、インクガイド１４がなくてもよい。
【００４９】
また、上述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。
【００５０】
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】
【００５１】
【図１】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】（ａ）は、本実施例の静電吐出型インクジェットヘッドが備えるメニスカス制御手段の構成を示す模式的平面図であり、（ｂ）は、図２（ａ）に示すメニスカス制御手段の模式的断面図である。
【図３】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４】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。
【符号の説明】
【００５２】
１０  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
１９ａ  表面
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  メニスカス制御手段
４２  上部基板
４３  上部電極
４４  下部基板
４５  下部電極
４６  ｐ型熱電素子
４８  ｎ型熱電素子
５０  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
Ｄ  インク滴
Ｐ  記録媒体
Ｑ  インク
【図１】
2005081672.tif 000003
【図２】
2005081672.tif 000004
【図３】
2005081672.tif 000005
【図４】
2005081672.tif 000006