(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、高速応答吐出と、高い着弾精度の両面を満足し、安全で汎用性の高い静電吸引型流体吐出装置を提供する。【解決手段】  ノズル４内のインク２を帯電させるための静電界印加用電極９が、ノズル４の外壁面（側壁面４ｃ及び対向面４ｄ）を導電性材料で覆うことで、インク吐出孔４ｂと接するように形成されると共に、該静電界印加用電極９を覆うようにノズル４最外面に撥流体膜１３が形成され、ノズル４がインク吐出孔４ｂを除いて撥流体膜１３にてコートされている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズル内の流体を帯電させ、ノズル先端の流体吐出孔からノズルに対向して配置された対象物上に静電吸引により吐出させる静電吸引型流体吐出装置において、
上記ノズル内の流体を帯電させるための電極が、ノズル壁面を導電性材料で覆うことにより流体吐出孔と接するように形成され、
ノズル先端における上記対象物との対向面及び／又は該対向面と繋がるノズル先端部分の側壁面の最外面に、上記流体を弾く撥流体膜が上記流体吐出孔を囲うように形成され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】
上記対向面に形成された撥流体膜は、上記電極が対向面において少なくとも一部露出されるように形成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３】
上記電極が、上記ノズル外壁面を覆うことで形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の静電吸引型流体吐出装置。
【請求項４】
上記電極が上記ノズルの内壁及び外壁の内外両壁面を覆うことで形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の静電吸引型流体吐出装置。
【請求項５】
上記電極が上記ノズル内壁面を覆うことで形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の静電吸引型流体吐出装置。
【請求項６】
上記撥流体膜が、上記ノズル外壁面に形成された上記電極を完全に覆うように形成されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の静電吸引型流体吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インク等の流体を帯電させて静電吸引することで、対象物上に該流体を吐出させる静電吸引型流体吐出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、インク等の流体を対象物（被記録媒体）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、静電気現象を利用した静電吸引方式等が開発されており、特に近年、高解像度のインクジェット方式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被記録媒体に着弾するまでの挙動は、
ρink・（4/3・π・d3）・dv/dt
= - Cd・(1/2・ρair・v2)・(π・d2/4）・・・・・（１）
で示される運動方程式（（１）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）
で示される（２）式によって表すことができる。
【０００６】
上記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）
で示される（３）式によって表すことができる。
【０００７】
上記（１）式の左辺のインク液滴の運動エネルギーにかかる液滴半径の影響の方が、空気の粘性抵抗にかかる液滴半径の影響より大きい。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、所定の距離離れた被記録媒体に到達できないか、到達しても着弾精度が悪いことになってしまう。
【０００８】
これを防ぐには、液滴の吐出初速度を大きくする、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必要がある。
【０００９】
しかしながら、従来のピエゾ方式及びサーマル方式のインクジェットヘッドでは、吐出液滴の微少化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問題点を有し、吐出液滴量１ｐｌ以下、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１：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及び発生圧力と関わっている。この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り、液滴サイズを小さくするためには変位量も小さくする必要があり、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こと。
【００１１】
問題点２：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ため、バブル形成時の圧力は物理的な限界があり加熱素子の面積によりほぼ吐出エネルギーは定まってしまう。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とほぼ比例する。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、吐出エネルギーは小さくなるので、インクの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こと。
【００１２】
問題点３：ピエゾ方式及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こと。
【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、以下の（４）式で示される。
【００１５】
ρink・（4/3・π・d3）・dv/dt
= q・E- Cd・(1/2・ρair・v2)・(π・d2/4）・・・・・（４）
ここで、qは液滴の電荷量、Eは周囲の電界強度である。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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１８を参照しながら以下に説明する。図１８は、インクジェット装置の断面模式図である。
【００１９】
図において、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は回転ローラー、１０８は被記録媒体、１１０は制御素子部、１１１はプロセス制御部を示している。
【００２０】
さらに、１１４はインク噴射室１０１のインク室１０３側に配設された静電界印加用電極部、１１５は回転ローラー１０７に設置された金属ドラムである対向電極部、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。
【００２１】
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インク１０２のノズル孔１０４からの吐出が制御されている。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
まず、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１０２を吐出するノズル孔１０４まで移送される。このとき、ノズル孔１０４に対向して、被記録媒体１０８を装着した対向電極部１１５が配置されている。
【００２５】
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が形成される。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ことで対向電極部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は被記録媒体１０８に吐出され、印字画像が形成される。
【００２６】
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１９（ａ）〜図１９（ｃ）を参照しながら以下に説明する。
【００２７】
駆動電圧を印加する前は、図１９（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、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。
【００２８】
上記の状態で駆動電圧を印加すると、図１９（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ったメニスカス１１９ｂが形成される。
【００２９】
その後、駆動電圧を印加し続けると、図１９（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。
【００３０】
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２０を参照しながら以下に説明する。図２０は、インクジェット装置の概略構成図である。
【００３１】
本インクジェット装置の保持部材内部には、図に示すように、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のインク吐出孔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被記録媒体２３０を通過させる被記録媒体搬送機構(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。
【００３２】
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。
【００３３】
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からインクを回収するためのインク回収系とに分けられている。
【００３４】
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、インク回収系では、記録ヘッド２１１のインク回収部からインクがポンプ２１５ｂで吸引され、それがパイプ２１５ｂを介してインクタンク２１２へと強制的に回収される。
【００３５】
また、上記記録ヘッド２１１には、図２１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孔２２２、所定のピッチ(約０.２ｍｍ)でインク吐出孔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。
【００３６】
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）だけインク吐出孔２２２から対向電極２１０側に向かって突出している。
【００３７】
上述した図示しない駆動回路が、コントローラの制御に応じて、制御信号を、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パルス電圧発生装置２１３に与えると、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ようになっている。
【００３８】
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共にインク回収部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。
【００３９】
さらに、コントローラによって、被記録媒体搬送機構が制御されることで、図中矢印にて示す所定の方向に被記録媒体２３０が送られると共に、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。
【００４０】
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２２〜図２５を参照しながら以下に説明する。
【００４１】
図２２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。
【００４２】
このような電場が発生すると、図２３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２２）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。
【００４３】
このように顔料濃度が濃縮されると、図２４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が作用しはじめる。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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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２５（ａ）〜図２５（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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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る。
【特許文献１】特開平８−２３８７７４号公報（１９９６年９月１７日公開）
【特許文献２】特開２０００−１２７４１０号公報（２０００年５月９日公開）
【特許文献３】特開平９-１９３４００号公報（１９９７年７月２９日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００５０】
しかしながら、上述したように、従来の静電吸引方式では、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るが、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うえでの安全性の面からも問題があった。
【００５１】
このような課題に鑑みて鋭意検討の結果、本願発明者らは、あるノズル径以下では、従来の流体吐出モデルとは異なる吐出モデルでの吐出現象が起こり、インクが吐出される部分（吐出開始部）の幅あるいは径を小さくすることで、高電圧を印加することなく電界強度を高めることができることを突き止めた。
【００５２】
本願発明者らが提案する新たな吐出モデルでは、局所電界が発生し、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。
【００５３】
さらに、該吐出モデルでは、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、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。
【００５４】
ここで、図２６（ａ）（ｂ）を用いて、静電吸引型の微量流体吐出の基本特性、特にノズル先端のメニスカスに蓄積された電荷による表面電位について考察する。
【００５５】
まず初めに、図２６（ａ）に示すように、静電吸引型流体吐出装置の単純構成をモデル化する。単純モデルでは、先の尖ったノズル２５０の内部に駆動電極２５１が設置されており、吐出材料２５２はノズル内部全体に充填されている。そして、ノズル先端面に対向して基板（被記録媒体・対象物）２５４が配置され、背面電極２５５により接地されている。
【００５６】
このような単純構成モデルの場合、電源２５６から流出した電荷がノズル２５０内部の吐出材料である流体２５２内部を通過して、ノズル先端において形成されるメニスカス２５７上で基板２５４に対向すると考えられるため、図２６（ｂ）に示すような、電源電圧Ｖ０とノズル内部の電気抵抗Ｒ、メニスカス２５７と基板２５４との間の静電容量Ｃの直列回路と仮定することができる。
【００５７】
Ｖ０ＲＣの直列回路では、メニスカス２５７上での蓄積電荷Ｑ(t)を用いて以下のように表すことができる。
【００５８】
R dQ(t)/dt ＋ Q(t) / C  ＝V0  ・・・・・・（５）
この(５)式の微分方程式を解くとメニスカス表面の蓄積電荷Ｑ(t)及びメニスカス表面電位Ｖ(t)は以下のように表すことができる。
【００５９】
Q(t) ＝C V0〔１−exp（−ｔ/ RC）〕・・・・・（６）
V(t) ＝ V0〔１−exp（−ｔ/ RC）〕・・・・・・（７）
上記のように、ある時刻ｔにおけるメニスカス表面の蓄積電荷Ｑ(t)及びメニスカス表面電位Ｖ(t)は、ノズル２５０内部の電気抵抗Ｒとメニスカス２５７と基板２５４間の静電容量Ｃに依存していることがわかる。すなわち、このような構成の静電吸引型流体吐出装置においては、ノズル２５０内部の電気抵抗Ｒを小さくすることで、メニスカス２５７表面に電荷が蓄積されやすくなり、流体２５２の吐出までに要する時間を短縮することができる。つまり、吐出周波数を向上することができ、高速描画が可能となる。
【００６０】
上記ノズル２５０内部の電気抵抗Ｒを低減する具体的な施策として、駆動電極２５１をできるだけノズル２５０の先端に近接させることが望ましく、最大限効果を上げるためには、メニスカスと電極が接していることである。
【００６１】
しかしながら、上述したように吐出開始部の幅あるいは径を小さくして電界強度を高める構成では、吐出開始部を小さくするため、吐出流体のメニスカスに電荷を供給するための電極を、ノズル孔近傍にまで挿入して配置することが構造上難しくなる。電極がノズル孔から離れることにより、ノズル先端に形成されるメニスカスに供給させる電荷は、電極からメニスカスまでに存在する吐出流体の電気抵抗を受け、吐出が開始するための電界が集中するまでの時間が遅くなる。そのため、吐出周波数が落ち、高速吐出が不可能になる。
【００６２】
一方、特許文献３には、メニスカスと電極を接触させる方法として、電極をノズル内部に挿入するのではなく、ノズル先端部を導電性物質より構成し、電極自身とする構成が開示されている。この構成を図２７を参照しながら以下に説明する。
【００６３】
図２７は特許文献３に開示されたインクジェット記録装置の構成を示す概略断面図である。複数のノズルヘッド３０６は、ノズルプレート３０１表面よりニッケルめっき３０３にてなる突起部３０６ａが突出した形状を有している。このようなノズルヘッド３０６は、プレートノズル孔３０１ａ（口径０．７ｍｍ）を穿設した樹脂成形のノズルプレート３０１（厚さ２ｍｍ）に、型孔３０２ａを穿設した銅板３０２が型孔３０２ａとノズル孔３０１ａとを連通するように接着され、全面にニッケルめっき３０３（厚さ０・０２ｍｍ）が施された後、ノズル先端面のニッケルめっき部分３０３ａが研磨除去され、濃硝酸またはアルカリ溶液のエッチング液に浸漬して銅板３０２が溶かされることで構成されている。上記突起部３０６ａの先端は開口しており、ここよりインク３０７が噴射される。
【００６４】
また、上記ノズルプレート３０１と対向して電極３０４が配設されており、各ノズルヘッド３０６の表面部であるニッケルめっき３０３に電圧を印加し、電極３０４との電位差を生じさせる構成になっている。上記ノズルプレート３０１と電極３０４との間に被記録媒体３０５が搬送され、各ノズルヘッド３０６先端の突起部３０６ａの開口部から、静電吸引力によりインク３０７が噴射され、搬送される被記録媒体３０５に付着することで描画を行う。
【００６５】
ところが、特許文献３に開示されたノズルヘッド３０６においては、突起部３０６ａであるノズル３０６の先端部の濡れ性が高いため、図２８（ａ）に示すように、ノズル先端に形成されるメニスカス３０８がノズル３０６側壁（外壁）にまで回り込んでしまう。メニスカス３０８がノズル３０６側壁に回り込むと、例えば図２８（ｂ）に示されるように、ノズル３０６側壁に集中する電界にて、ノズル先端に形成される本来のテーラーコーン３０９ａ以外に、ノズル３０６の側壁部分に余分なテーラーコーン３０９ｂが形成されてしまう恐れがある。このようなテーラーコーン３０９ｂは、特に、ノズル３０６先端における、被記録媒体３０５との対向面（媒体対向面）からノズル側壁にかけての角部分において発生し易い。
【００６６】
ノズル側壁に形成されたテーラーコーン３０９ｂよりインクが吐出されると、本来のテーラーコーン３０９ａが形成される媒体対向面との被記録媒体３０５に対する角度の違いから、被記録媒体３０５上の意図しない位置に着弾してしまい、吐出安定性に問題がある。
【００６７】
また、このような余分なテーラーコーン３０９ｂより吐出されたインクでも、特許文献３では、ノズルヘッド３０６と電極３０４との間に高電圧を印加しているので、本来の着弾位置に引き寄せることが可能である。しかしながら、高電圧の印加は前述したように安全上問題があり、かつ、上述した本願出願人らが提案する新しい吐出モデルにおいては、ノズルヘッドに対向配置される対向電極が基本的には必要なくなるので、対向電極を設けない構成では、このような付随するテーラーコーン３０９ｂより吐出されたインクを引き寄せることができない。つまり、このような不要なテーラーコーン３０９ｂの形成自体を無くすることが必要となる。
【００６８】
また、このようなノズル先端部の濡れ性が高いために起こる、メニスカスのノズル側壁（外壁）への回り込みは、ノズルを電極より形成したからではなく、ノズルの対向面とノズル外壁の濡れ性の問題であって、後述するように、ノズルをガラスキャピラリーから形成した場合もその濡れ性の高さから同様の問題が起こる。
【００６９】
本発明は、上記の課題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、高速応答吐出と高い着弾精度の両面を満足し、安全で汎用性の高い静電吸引型流体吐出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００７０】
本発明の静電吸引型流体吐出装置では、上記課題を解決するために、ノズル内の流体を帯電させ、ノズル先端の流体吐出孔からノズルに対向して配置された対象物上に静電吸引により吐出させる静電吸引型流体吐出装置において、上記ノズル内の流体を帯電させるための電極が、ノズル壁面を導電性材料で覆うことにより流体吐出孔と接するように形成され、ノズル先端における上記対象物との対向面及び／又は該対向面と繋がるノズル先端部分の側壁面の最外面に、上記流体を弾く撥流体膜が上記流体吐出孔を囲うように形成されていることを特徴としている。
【００７１】
本発明の静電吸引型流体吐出装置では、さらに、対向面に形成された撥流体膜は、電極が対向面において少なくとも一部露出されるように形成されていることを特徴とすることもできる。
【００７２】
本発明の静電吸引型流体吐出装置では、さらに、上記電極が、上記ノズル外壁面を覆うことで形成されていることを特徴とすることもできる。
【００７３】
本発明の静電吸引型流体吐出装置では、さらに、上記電極が上記ノズルの外壁及び内壁の内外両壁面を覆うことで形成されていることを特徴することもできる。
【００７４】
本発明の静電吸引型流体吐出装置では、さらに、上記電極が上記ノズル内壁面を覆うことで形成されていることを特徴とすることもできる。
【００７５】
本発明の静電吸引型流体吐出装置では、さらに、上記撥流体膜が、上記ノズル外壁面に形成された電極を完全に覆うように形成されていることを特徴とすることもできる。
【発明の効果】
【００７６】
本発明の静電吸引型流体吐出装置では、以上のように、ノズル内の流体を帯電させるための電極が、ノズル壁面を導電性材料で覆うことにより流体吐出孔と接するように形成され、ノズル先端における対象物との対向面及び／又は該対向面と繋がるノズル先端部分の側壁面の最外面に、流体を弾く撥流体膜が上記流体吐出孔を囲うように形成されていることを特徴としている。
【００７７】
上記構成によれば、ノズル内の流体を帯電させるための電極が、ノズル壁面を導電性材料で覆うことにより流体吐出孔と接するように形成されているので、ノズル内に電極部材を配置する場合のような困難を伴うことなく、ノズル先端の流体吐出孔と接するように電極を配置することが可能となって、流体吐出孔を有するノズル先端の対向面に形成されるメニスカスが電荷供給のための該電極と接触することとなる。したがって、ノズル内部の電気抵抗を飛躍的に低減して、ノズル先端に形成されるメニスカスにおける電界集中時間を短縮することができ、流体の吐出周波数の向上が図れ、被記録媒体等である対象物に対する高速描画が可能となる。
【００７８】
また、ノズル先端の対向面及び／又は対向面と繋がるノズル先端部分の側壁面の最外面に、流体を弾く撥流体膜が流体吐出孔を囲うように形成されているので、ノズル先端に形成されるメニスカスが対向面を超えてこれに繋がるノズル側壁面へと広がろうとしてもこの撥流体膜にて弾かれ、ノズル側壁にまで回り込むようなことがない。したがって、ノズル側壁に回り込んだメニスカスより不要なテーラーコーンが形成され、該不要なテーラーコーンから流体が吐出されるような不具合を伴うことがなく、メニスカスの形状を安定化して、たとえ対象物の背面に配置される対向電極による引き込みが無くとも吐出精度が安定し、着弾精度を向上させることができる。
【００７９】
それゆえ、吐出応答性が高く高速描画が可能であると共に、たとえ対向電極が設けられなくとも着弾精度の高い静電吸引型流体吐出装置を提供することができるという効果を奏する。
【００８０】
本発明の静電吸引型流体吐出装置では、さらに、対向面に形成された撥流体膜は、電極が対向面において少なくとも一部露出されるように形成されていることを特徴とすることもできる。
【００８１】
既に説明したように、ノズル先端に形成されるメニスカスは微細であるほど電荷集中が良好に起こる。そこで、流体吐出孔のみを残して対向面を完全に撥流体膜で覆ってしまうことも考えられるが、そうすると、ノズル先端に形成されるメニスカスと流体吐出孔に形成された電極との距離は、この撥流体膜の膜厚分だけ遠くなる。
【００８２】
これに対し、上記構成のように、対向面において少なくとも一部電極が露出するように形成することで、ノズル先端に形成されるメニスカスは電極と対向面において接触することとなり、メニスカスと電極との距離は、撥流体膜がない構成と同じとなり、撥流体膜を設けたがゆえに、その分メニスカスにおける電界集中時間が長くなるといった不具合を伴うことがないといった効果を併せて奏する。
【００８３】
本発明の静電吸引型流体吐出装置では、さらに、上記電極が、上記ノズル外壁面を覆うことで形成されていることを特徴とすることもできる。
【００８４】
上記構成によれば、ノズル内の流体に電荷を供給するための電極が、ノズル外壁面を覆うことで形成されているので、該電極の形成をスパッタリング等の成膜手法を用いて容易に行うことができる。また、このようなノズル外壁面に形成された電極であっても、これを覆うように撥流体膜が形成されるので、撥流体膜がメニスカスの形状を安定化させる機能に加えて電極保護膜としても機能し、撥流体膜形成部分にて電極の酸化や、汚れの付着、剥離が防止され、電極の耐久性を向上させることができるといった効果を併せて奏する。
【００８５】
本発明の静電吸引型流体吐出装置では、さらに、上記電極が上記ノズルの外壁及び内壁の内外両壁面を覆うことで形成されていることを特徴することもできる。
【００８６】
上記構成によれば、ノズル内の流体に電荷を供給するための電極が、上記ノズルの内外両壁面、つまり、ノズル表面全域に形成されているので、該電極の形成を無電界めっき等を用いてより一層容易に行うことができる。また、この場合も、ノズル外壁面に形成された電極は、これを覆うように形成された撥流体膜形成部分にて電極の酸化や、汚れの付着、剥離が防止され、電極の耐久性を向上させることができるといった効果を併せて奏する。
【００８７】
本発明の静電吸引型流体吐出装置では、さらに、上記電極が上記ノズル内壁面を覆うことで形成されていることを特徴とすることもできる。
【００８８】
上記構成によれば、ノズル内の流体に電荷を供給するための電極が、上記ノズルの内壁面に形成されているので、ノズルの外壁面に電極が形成された構成と比べて、ノズル先端部分の対向面及び側壁面における電界集中の影響を軽減でき、メニスカスに効率よく電荷を供給することができ、吐出電圧の減少が図れるといった効果を併せて奏する。
【００８９】
本発明の静電吸引型流体吐出装置では、さらに、上記撥流体膜が、上記ノズル外壁面に形成された電極を完全に覆うように形成されていることを特徴とすることもできる。
【００９０】
上述したように、ノズル外壁面に形成された電極に対して撥流体膜は、電極保護膜としても機能するので、このように、ノズル外壁面に形成された電極を完全に覆うように撥流体膜を形成することで、電極の耐久性をより一層向上させることができるといった効果を併せて奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００９１】
本発明の実施の形態について図１ないし図１７に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００９２】
［前提構成］
まずは、本発明に係るノズルプレートが適用される、本発明の前提構成である静電吸引型流体吐出装置について、図２〜図７を用いて説明する。
【００９３】
本発明の前提構成とな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流体の吐出制御を可能としている。
【００９４】
ここで、従来の流体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、従来の流体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。本発明は、この流体吐出モデルにおける新たな知見に基づいてなされたものである。
【００９５】
先ずは、本願発明者らによって発見された流体吐出モデルについて説明する。
【００９６】
直径ｄ（以下の説明においては、特に断らない限りノズルの内径を指す）のノズルに導電性流体を注入し、無限平板導体から高さｈに垂直に位置させたと仮定する。この様子を図２に示す。このとき、ノズル先端部（ノズル孔）に誘起される電荷Ｑは、ノズル先端部の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。
【００９７】
【数１】
2005111811.tif 000003
【００９８】
ここで、Ｑ：ノズル先端部に誘起される電荷（Ｃ）、ε０：真空の誘電率（Ｆ／ｍ）、ｄ：ノズルの直径（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（正確にはノズル孔）−基板間距離（ｍ））の時はほぼ１となる。
【００９９】
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。
【０１００】
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、
【０１０１】
【数２】
2005111811.tif 000004
【０１０２】
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、流体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流体がノズル径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。
【０１０３】
ノズル先端部の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をＳとすると、
【０１０４】
【数３】
2005111811.tif 000005
【０１０５】
となる。（８）〜（１０）式より、圧力Ｐｅは、α＝１とおいて、
【０１０６】
【数４】
2005111811.tif 000006
【０１０７】
と表される。
【０１０８】
一方、ノズル先端部における流体の表面張力による圧力Ｐｓとすると、
【０１０９】
【数５】
2005111811.tif 000007
【０１１０】
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、
【０１１１】
【数６】
2005111811.tif 000008
【０１１２】
となる。
【０１１３】
図３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。流体の表面張力としては、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、
【０１１４】
【数７】
2005111811.tif 000009
【０１１５】
が吐出の最低電圧を与える。
【０１１６】
また、その時の吐出圧力ΔＰは、
【０１１７】
【数８】
2005111811.tif 000010
【０１１８】
より、
【０１１９】
【数９】
2005111811.tif 000011
【０１２０】
となる。
【０１２１】
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４に、また、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５に示す。
【０１２２】
図４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。
【０１２３】
図５の計算では、流体として水（γ＝７２ｍＮ／ｍ）及び有機溶剤（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、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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
これに対し、本願発明者らが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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
これに対し、本発明の吐出モデルでは、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。
【０１２８】
また、図６に、基板との間に働く鏡像力の大きさと基板からの距離ｈとの相関を示す。図より明らかなように、この鏡像力は基板とノズル間の距離が近くなるほどに顕著になり、特にｈが２０μｍ以下で顕著である。
【０１２９】
次に、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。
【０１３０】
【数１０】
2005111811.tif 000012
【０１３１】
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孔の直径（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（１７）式に、（１６）式で求めた吐出圧力△Ｐを代入し、次式を得る。
【０１３２】
【数１１】
2005111811.tif 000013
【０１３３】
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７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、ノズルの直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５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。
【０１３４】
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、式（１４）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。
【０１３５】
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。以上の考察は、連続流を考えた場合であるが、単発流とするためには、スイッチングの必要性がある。
【０１３６】
以上のように、本実施の形態に係る静電吸引型流体吐出装置では、局所電界強度に着目して新たに提案された吐出モデルに基づいているため、ノズル径０．０１μｍ〜２５μｍの微細ノズルとすることが可能であり、かつ、１０００Ｖ以下の駆動電圧にて吐出流体の吐出制御を行うことができる。尚、上記モデルに基づいて考察を行った結果、直径２５μｍ以下のノズルの場合は７００Ｖ以下の駆動電圧で、直径１０μｍ以下のノズルの場合は５００Ｖ以下の駆動電圧で、直径１μｍ以下のノズルの場合は３００Ｖ以下の駆動電圧で吐出制御が可能である。
【０１３７】
本実施の形態に係る静電吸引型流体吐出装置では、上述したように、ノズル径および駆動電圧を共に小さくすることが可能であるが、この場合、従来の静電吸引型流体吐出装置に比べ、以下のような傾向が顕著になる。
【０１３８】
すなわち、上述のような静電吸引型流体吐出装置の場合、その吐出特性は、基本的に、流体吐出ヘッド内部における駆動電極からノズル先端までの吐出流体流路内の電気抵抗値に依存して決定するものであり、その電気抵抗値が低い程、吐出応答性が向上する。つまり、吐出流体流路内の電気抵抗値を下げることで、駆動周波数を向上することができ、さらには、より高抵抗な吐出流体材料の吐出が可能となり、吐出流体材料の選択の幅を広げることができる。
【０１３９】
上記電気抵抗値を低くするためには、駆動電極−ノズル先端部間の距離の短縮が効果的である。
【０１４０】
［実施の形態１］
本発明の一実施の形態について、図１、図８〜図１０を用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。
【０１４１】
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。これらノズル４近傍部分を吐出ヘッドと称する。
【０１４２】
上記インク室１には、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。
【０１４３】
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の先端部のインク吐出孔（流体吐出孔）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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
上記ノズル４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（電荷供給のための電極）９が設けられている。静電界印加用電極９の詳細な構成については後述する。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の先端部に形成されるメニスカス１２（図８参照）における電界強度を制御することができ、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。
【０１４６】
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被記録媒体（対象物）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、被記録媒体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。
【０１４７】
また、上記ノズル４の先端部は、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。
【０１４８】
そして、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。
【０１４９】
ノズル孔の直径（以下、ノズル直径）の下限値は、制作上の都合から０．０ｌμｍが好ましく、また、ノズル直径の上限値は、図３に示した静電的な力が表面張力を上回る時のノズル直径の上限が２５μｍであること、および、図４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直径の上限が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、ノズル直径は０．０１〜８μｍの範囲が望ましい。
【０１５０】
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。
【０１５１】
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。
【０１５２】
なお、ノズル径が微小であるため電界強度は、メニスカス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。
【０１５３】
また、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。
【０１５４】
このため、本実施の形態で使用するノズル４のノズル径を、上述のようにφ５μｍとすると、該ノズル径に対応するインクの微粒子径は５０ｎｍ以下となる。このとき、特許文献２に示された微粒子を含むインクを吐出する原理のように、微粒子の帯電による移動によってメニスカスの電荷を集中させ、集中した微粒子相互の静電反発力により吐出する方法では、従来例の中で使用していた最小微粒子径φ１００ｎｍよりもっと小さいためインク中の帯電微粒子の移動速度が低下してしまい吐出の応答速度及び記録速度が遅くなってしまう。
【０１５５】
これに対して、本発明においては帯電した微粒子相互の静電反発力を用いるのではなく、微粒子を含まないインクの場合と同様にメニスカス表面の電荷により吐出を行う。この場合、インク中の微粒子の電荷の影響がメニスカス表面の電荷に影響することによる吐出不安定を解消するために、インク中の微粒子の電荷量がメニスカス表面の電荷に比べはるかに小さい値となる形状が望ましい。
【０１５６】
さらに、本実施の形態のインクジェット装置では、図１に示すように、静電界印加用電極９が、ノズル４の壁面、ここではノズル４の外壁面を導電性材料で覆うことによりインク吐出孔４ｂと接するように形成されると共に、該静電界印加用電極９を覆うように撥流体膜１３が形成され、ノズル４の外面がインク吐出孔４ｂを除いて撥流体膜１３にてコートされている。なお、ノズル４の該壁面は、ノズル４の側壁面（側壁と称する場合もある）４ｃと先端部における被記録媒体８との対向面４ｄよりなる。
【０１５７】
ここで、ノズル４の外壁面（４ｃ・４ｄ）に形成した静電界印加用電極９からインク２に電圧が印加される原理について説明する。図８はノズル４の先端部において形成されるメニスカス１２の挙動を示すモデル図である。
【０１５８】
インク２の吐出前の状態においては、上述したように、インク２には負圧がかかっているので、図８（ａ）に示すように、メニスカス１２として、ノズル４の先端部内部に凹の形状でメニスカス１２ａが形成されている。このとき、静電界印加用電極９に電圧が印加されると、インク室１内のインク２がエレクトロウェッティング効果により上記ノズル４から外部に引き出され、図８（ｂ）に示すように、メニスカス１２として、該ノズル４の先端部のインク吐出孔４ｂ表面に引っ張られたメニスカス１２ｂが形成される。ここで、エレクトロウェッティング効果とは、インク２に電界が作用することで、インク２の濡れ性が向上するといった効果である。エレクトロウェッティング効果によりインク２の濡れ性が向上すると、インク２はノズル部１０の内壁面との接触面積を増加させるように移動し、インク吐出孔４ｂより沁み出る動作を示す。
【０１５９】
その後、上記メニスカス１２と上記静電界印加用電極９が接触することで、上記メニスカス１２に電荷が供給される。続いて、外側に引っ張られたメニスカス１２ｂは、図８（ｃ）に示すように、メニスカス１２として、ノズル４から吐出した形状のメニスカス１２ｃとなり、誘導されたメニスカス１２ｃ表面の電荷とノズル４に形成される電場（電界強度）の力がインク２の表面張力に勝ることにより吐出インク３（図１参照）が形成される。
【０１６０】
既に説明したように、メニスカス１２の表面に蓄積される電荷Ｑ(t)は、電源電圧Ｖ０を一定とした場合、ノズル内部の電気抵抗Ｒ、及びメニスカス１２と被記録媒体８との間の静電容量Ｃの積であるＲＣの値によって決まり、つまり、高速吐出を実現させるためには、ＲＣ値を小さくすればよい。静電界印加用電極をインク吐出孔４ｂに近づければ、ノズル内部の電気抵抗Ｒを小さくすることができるため、高速吐出が可能となり、最も早い吐出応答時間を得るためには、ノズル４先端部に形成されるメニスカス１２と静電界印加用電極９とが接していることがよい。
【０１６１】
このようにノズル４の外壁面（４ｃ・４ｄ）を覆う静電界印加用電極９とすることで、静電界印加用電極９は対向面４ｄにおいてインク吐出孔４ｂと接するので、図９に示すように、静電界印加用電極９とメニスカス１２とを接触させることができ、最も速い吐出応答が実現できる。
【０１６２】
上記静電界印加用電極９としては高導電性材を使用する。本実施の形態では、銅、銀、金、タングステンなどの金属材料を使用し、スパッタリング等の成膜手法を用いてノズル４の外面をコートしている。静電界印加用電極９の厚さはスパッタリング時間により調整できるが、薄すぎると十分な耐久性が得られず、厚すぎるとインク吐出孔４ｂを埋めてしまうため、調整する必要がある。本実施の形態では、静電界印加用電極９の厚さは１００ｎｍとしている。
【０１６３】
次に、撥流体膜１３を形成した効果について、図１０（ａ）（ｂ）を用いて説明する。図１０（ａ）は、撥流体膜１３をコートしていない比較例のノズル４の先端部に形成されるメニスカス１２を示している。図１０（ｂ）は、本実施の形態である、撥流体膜１３をインク吐出孔４ｂを除いた被記録媒体８との対向面全域にコートした場合にノズル４の先端部に形成されるメニスカス１２を示している。
【０１６４】
本実施の形態のインクジェット装置では、ノズル４の外壁面（４ｃ・４ｄ）に静電界印加用電極９を配置することで吐出応答速度を上げることは可能となったが、その一方で、静電界印加用電極９として金属をノズル４の外壁面（４ｃ・４ｄ）にコートしたことで、金属の高い濡れ性のために、図１０（ａ）のように、メニスカス１２がノズル４の対向面４ｄを超えて側壁面４ｃまで回り込む。このような回り込みにより、ノズル４の側壁面４ｃにテーラーコーンが形成されると、そこからインク２が吐出されて吐出精度が低下するという問題が生じる。
【０１６５】
このような吐出精度の低下を抑制して吐出精度の向上を図るためには、メニスカス１２がノズル４の側壁４ｃに入り込むのを防ぐ必要がある。その対応策として、本実施の形態では、ノズル４の最外面に撥流体膜１３を形成し、撥流体膜１３にて静電界印加用電極９を覆い、ノズル４をインク吐出孔４ｂのみを残してコートしている。
【０１６６】
このように撥流体膜１３でコートすることで、インク吐出孔４ｂより沁み出るインク２にて形成されるメニスカス１２は、インク吐出孔４ｂを囲うように形成されている撥流体膜１３の作用で、対向面４ｄ内をその面方向に広がることが抑制され、撥流体膜１３に形成された開口（ここではインク吐出孔４ｂと同形）内側にのみ形成され、メニスカス１２の形状が安定化する。メニスカス１２の形状を安定化することで、メニスカス先端部（メニスカス表面）における電界集中の効率を上げ、吐出電圧を低減させることができる。
【０１６７】
加えて、このような撥流体膜１３はノズル４の外壁面（４ｃ・４ｄ）に成膜された静電界印加用電極９の酸化やゴミ等の汚れ付着を防止する、あるいは静電界印加用電極９の剥離を防ぐ（抑制）ことができるので、静電界印加用電極９としての機能の劣化を防ぐことができる。
【０１６８】
上記撥流体膜１３としては、上記インク２に対し、少なくとも上記静電界印加用電極９よりも高い撥液性を有することが望ましい。本実施の形態では、撥流体膜１３として、フッ素系の有機樹脂を使用しているが、これ以外に、シリコーン系樹脂等も使用することができる。上記ノズル４、詳細には静電界印加用電極９表面への成膜手段としては蒸着法を用いた。
【０１６９】
なお、本実施の形態で使用した撥流体膜１３と流体との接触角は５３度であったが、本発明の特許請求の範囲の内容を考慮すれば、５３度よりも接触角が大きくなる撥流体膜を使用することが望ましい。
【０１７０】
但し、本実施の形態のように、ノズル４の対向面４ｄにおいて、インク吐出孔４ｂと撥流体膜１３に形成される開口を同形として、インク吐出孔４ｂに接する静電界印加用電極９を完全に撥流体膜１３にて覆う構成では、メニスカス１２と静電界印加用電極９との離間距離は撥流体膜１３の膜厚に依存するため、離間距離を縮めて高速応答性を得るためには、撥流体膜１３の膜厚を薄くすることが必要である。しかしながら、その一方で、撥流体膜１３の膜厚を薄くしすぎると、撥流体膜１３の耐久性等の問題が生じるため、ある程度の膜厚は必要である。本実施の形態では、膜厚が５０ｎｍになるように撥流体膜１３を成膜している。また、静電界印加用電極９の保護膜としての機能を重視し、保護効果を高めるために、撥流体膜１３の膜厚を厚くしてもよい。
【０１７１】
以上により、本実施の形態のインクジェット装置は、高速吐出性と吐出安定性の両面を満足させることができ、さらには、静電界印加用電極９の劣化を防ぐことで、耐久性に優れた長寿命の製品となる。
【０１７２】
ところで、上述した本実施の形態では、撥流体膜１３は、ノズル４の外壁面（４ｃ・４ｄ）に形成された静電界印加用電極９を完全に覆うように形成しているが、撥流体膜１３としては、ノズル４の先端部におけるインク吐出孔４ｂが形成されている対向面４ｄ、或いは該対向面４ｄと繋がるノズル４の先端部の側壁面４ｃに、インク吐出孔４ｂを囲うように形成されていればよく、対向面４ｄと先端部の側壁面４ｃとの両方に繋がって形成されていてもよい。要するに、撥流体膜１３を設けることで、ノズル４の先端部に形成されるメニスカス１２が、対向面４ｄを超えて側壁面４ｃにまで回り込んで濡れ広がらなければよい。
【０１７３】
また、ノズル４の外壁面に形成された静電界印加用電極９の場合、撥流体膜１３は、静電界印加用電極９の保護膜（電極保護膜）としても機能するので、ここで述べたように、ノズル４の外壁面（４ｃ・４ｄ）に形成された静電界印加用電極９を完全に覆うように撥流体膜１３を形成することで、静電界印加用電極９の耐久性をより一層向上させることができる。
【０１７４】
［実施の形態２］
本発明に係るその他の実施の形態である静電吸引型のインクジェット装置について説明する。但し、本実施の形態のインクジェット装置においても、基本的な構成は実施の形態１のインクジェット装置と同じであるので、ここではノズル４近傍の吐出ヘッドの構成を示す図１１を用いて、同じ機能部材には同じ参照符号を付して説明を省略し、異なる部分のみを説明する。
【０１７５】
前述した実施の形態１のインクジェット装置では、静電界印加用電極９はノズル４の外壁面（４ｃ・４ｄ）にインク吐出孔４ｂ部分のみを残して成膜され、このように成膜された静電界印加用電極９を対向面４ｄまで含めて覆うように撥流体膜１３がコートされていた。これに対し、本実施の形態２のインクジェット装置では、図１１に示すように、ノズルの対向面４ｄで静電界印加用電極９を覆っていた撥流体膜１３が除去され、撥流体膜１３ａは、対向面４ｄに接するもののノズル４の側壁面４ｃにのみ成膜されている。したがって、対向面４ｄにおいては、静電界印加用電極９が露出している。
【０１７６】
このような撥流体膜１３ａは、実施の形態１と同様に撥流体膜１３を成膜後、対向面４ｄ側のみ除去するように研磨することで構成した。
【０１７７】
撥流体膜１３ａの形状をこのようにすることで、ノズル４の先端部において形成されるメニスカス１２は、撥流体膜１３ａを介することなく静電界印加用電極９と面で接触するようになって、メニスカス１２と静電界印加用電極９との距離は、撥流体膜１３がない構成と同じとなり、撥流体膜１３を設けたがゆえに、その分メニスカス１２における電界集中時間が長くなるといった不具合を伴うことなく、メニスカス１２と静電界印加用電極９との離間距離を縮めて吐出応答速度をさらに向上させることができる。
【０１７８】
なお、静電界印加用電極９の形状を始め、静電界印加用電極９及び撥流体膜１３の膜厚、材質、作成方法は、実施の形態１と同様である。
【０１７９】
［実施の形態３］
本発明に係るその他の実施の形態である静電吸引型のインクジェット装置について説明する。但し、本実施の形態のインクジェット装置においても、基本的な構成は実施の形態１のインクジェット装置と同じであるので、ここではノズル４近傍の吐出ヘッドの構成を示す図１２を用いて、同じ機能部材には同じ参照符号を付して説明を省略し、異なる部分のみを説明する。
【０１８０】
前述した実施の形態２のインクジェット装置（図１１参照）では、撥流体膜１３ａは、ノズル４の対向面４ｄにおいて静電界印加用電極９が完全に露出されるように、ノズルの側壁面４ｃに対向面４ｄと接するように成膜されていた。これに対し、本実施の形態３のインクジェット装置では、図１２に示すように、撥流体膜１３ｂは、対向面４ｄ側において完全に除去するのではなく残し、開口を実施の形態１の撥流体膜１３の開口よりも大きな開口、つまり、インク吐出孔４ｂよりも大きな開口としている。したがって、ノズル４の対向面４ｄにおいては、静電界印加用電極９がインク吐出孔４ｂ周囲で一部露出している。
【０１８１】
このような撥流体膜１３ｂは、実施の形態１と同様に撥流体膜１３を成膜後、対向面４ｄ側におけるインク吐出孔４ｂ近傍に集光したレーザー光を照射することにより、インク吐出孔４ｂ近傍に蒸着した撥流体膜部分を剥離することで得た。
【０１８２】
撥流体膜１３ｂの形状をこのようにすることで、ノズル４の先端部において形成されるメニスカス１２は、撥流体膜１３ｂを介することなく静電界印加用電極９と面で接触するようになり、実施の形態２と同様に、撥流体膜１３ｂを設けたがゆえに、その分メニスカス１２における電界集中時間が長くなるといった不具合を伴うことなく、メニスカス１２と静電界印加用電極９との離間距離を縮めて吐出応答速度をさらに向上させることができる。
【０１８３】
加えて、対向面４ｄにおいて撥流体膜１３ｂを残すことで、対向面４ｄにおけるメニスカス１２の広がりを実施の形態２の構成よりも抑制することができ、メニスカスの形状がより小さく形成され、電荷集中がより良好に起こり、駆動電圧の低減が可能となる。
【０１８４】
つまり、これによって、ノズル４の先端部に形成されるメニスカス１２の濡れ広がりの制御と、メニスカス１２と静電界印加用電極９との接触による吐出応答速度の向上との両面が満足することとなり、より着弾精度が高く高速吐出が可能なインクジェット装置を提供することができる。
【０１８５】
なお、静電界印加用電極９の形状を始め、静電界印加用電極９及び撥流体膜１３ｂの膜厚、材質、作成方法は、実施の形態１と同様である。
【０１８６】
［実施の形態４］
本発明に係るその他の実施の形態である静電吸引型のインクジェット装置について説明する。但し、本実施の形態で説明するインクジェット装置においても、基本的な構成は実施の形態１〜３のインクジェット装置と同じであるので、ここではノズル４近傍の各吐出ヘッドの構成を示す図１３〜１５を用いて、同じ機能部材には同じ参照符号を付して説明を省略し、異なる部分のみを説明する。
【０１８７】
図１３は、実施の形態１と同様、ノズル４の最外面をインク吐出孔４ｂを除いて、インク吐出孔４ｂと同形の開口を有する撥流体膜１３でコートした構成であり、図１４は、実施の形態２と同様に、実施の形態１における撥流体膜１３の対向面４ｄ側を除去してなる撥流体膜１３ａでコートした構成で、図１５は、実施の形態３と同様に、実施の形態１における撥流体膜１３の対向面４ｄ側におけるインク吐出孔４ｂの周囲部分を除去してなる撥流体膜１３ｂでコートした構成である。
【０１８８】
これら図１３〜１５に示す各吐出ヘッドの構成と、実施の形態１〜３の各吐出ヘッドの構成との違いは、ノズル４の壁面に成膜された静電界印加用電極にある。本実施の形態の各インクジェット装置では、ノズル４の外壁面（４ｃ・４ｄ）に成膜されていた静電界印加用電極９に代えて、ノズル４の外壁面（４ｃ・４ｄ）に加えて内壁面４ｆを含むノズル４の表面全域に導電性材料が成膜され、静電界印加用電極１９となっている。このような静電界印加用電極１９におけるノズル４の外壁面（４ｃ・４ｄ）に相当する部分を覆うように、撥流体膜１３・１３ａ・１３ｂがそれぞれ形成されている。
【０１８９】
このような静電界印加用電極１９は、無電界めっきによりノズル４の表面に導電性材料をコートすることにより作成することができる。無電界めっき用金属としては、本実施の形態では銅を使用したが、これ以外に、金、銀、クロム等も使用することができる。このようなノズル４の表面全域に設けた静電界印加用電極１９は、無電界めっき等を用いることで、さらに容易にインク吐出孔４ｂにまで形成することができる。
【０１９０】
なお、撥流体膜１３・１３ａ・１３ｂの膜厚、材質、作成方法は、実施の形態１と同様である。
【０１９１】
［実施の形態５］
本発明に係るその他の実施の形態である静電吸引型のインクジェット装置について説明する。但し、本実施の形態で説明するインクジェット装置においても、基本的な構成は実施の形態１〜４のインクジェット装置と同じであるので、ここではノズル４近傍の各吐出ヘッドの構成を示す図１６、図１７を用いて、同じ機能部材には同じ参照符号を付して説明を省略し、異なる部分のみを説明する。
【０１９２】
図１６は、実施の形態２、及び実施の形態４の図１４で示した構成と同様、撥流体膜１３の対向面４ｄ側を除去してなる撥流体膜１３ａでコートした構成で、図１７は、実施の形態３、及び実施の形態４の図１５で示した構成と同様、撥流体膜１３の対向面４ｄ側におけるインク吐出孔４ｂの周囲部分を除去してなる撥流体膜１３ｂでコートした構成である。
【０１９３】
これら図１６、図１７に示す各ノズル４近傍の構成と、実施の形態４の対応する構成との違いは、ノズル４の壁面に成膜された静電界印加用電極にある。本実施の形態の各インクジェット装置では、ノズル４の表面全域に形成されていた静電界印加用電極１９に代えて、ノズル４の内壁面４ｆにのみ導電性材料が成膜され、静電界印加用電極２０となっている。
【０１９４】
このような静電界印加用電極２０は、実施の形態４と同様に、無電界めっきによりノズル４の表面に導電性材料をコートした後に、ノズルの外壁面（４ｃ・４ｄ）に形成されている部分を研磨除去し、ノズル４の内壁面４ｆにのみ導電性材料からなる膜を残すことで形成することができる。
【０１９５】
このようなノズル４の内壁面４ｆにのみ導電性材料を成膜して静電界印加用電極２０とすることで、実施の形態１〜３のノズル４の外壁面（４ｃ・４ｄ）に形成してなる静電界印加用電極９・２０に比べ、ノズル４の先端部の側壁面４ｃ及び対向面４ｄにおける電界集中の影響を軽減でき、メニスカス１２に効率よく電荷を供給することができるため、吐出電圧を減少することができるという効果を併せて奏する。
【０１９６】
なお、メニスカス１２のノズル側壁（外壁）への回り込みは、ノズル４の外壁面を電極より形成したからだけでなく、ノズル４の対向面４ｄとノズル側壁面４ｃの濡れ性の問題であり、ノズル４をガラスキャピラリーから形成した場合もガラスの濡れ性の高さから同様の問題が起こる。したがって、このようにノズル４の最外面に撥流体膜１３ａ・１３ｂを成膜することで、メニスカス１２の広がりを抑制して、形状を安定化させることができる。
【０１９７】
なお、このようなノズル４の内壁面４ｆにのみ静電界印加用電極２１が形成されている構成において、インク吐出孔４ｂのみ除いた撥流体膜１３（図１参照）を成膜した構成としてもよい。撥流体膜１３・１３ａ・１３ｂの膜厚、材質、作成方法は、実施の形態１と同様である。
【０１９８】
また、上記した実施の形態の各構成とすることで、メニスカス１２がノズル４の側壁４ｃに回り込むことがないため、メニスカスの側壁に回り込んだ部分から余分なテーラーコーンが形成されて吐出するようなことはないので、対向電極７を設けなくとも、余分なテーラーコーンより吐出されることを原因とした着弾精度の問題は解決される。それにも関わらず、以上説明した各実施の形態では、何れもノズル４より所定の距離離れた位置に対向電極７が配設されている構成を例示している。これは、ノズル４のインク吐出孔４ｂより吐出された吐出インク３を被記録媒体８により安定して着弾させるためである。
【図面の簡単な説明】
【０１９９】
【図１】本発明の一実施の形態にかかる静電吸引型インクジェット装置の構成を示す概略断面図である。
【図２】本発明の基本となる吐出モデルにおいて、ノズルの電界強度の計算を説明するための図である。
【図３】表面張力圧力および静電的圧力のノズル径依存性のモデル計算結果を示すグラフである。
【図４】吐出圧力のノズル径依存性のモデル計算結果を示すグラフである。
【図５】吐出限界電圧のノズル径依存性のモデル計算結果を示すグラフである。
【図６】荷電液滴と基板の間に働く鏡像力とノズル−基板間距離の相関を示したグラフである。
【図７】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８】（ａ）〜（ｃ）は共に、図１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９】図１に示すインクジェット装置の吐出ヘッドにおける、ノズル外壁面に静電界印加用電極が配置されている状態を示す概略断面図である。
【図１０】（ａ）（ｂ）共に撥流体膜をノズルにコートすることによる効果について説明するためのもので、（ａ）は撥流体膜をコートしていない場合における吐出ヘッド先端部の概略断面図であり、（ｂ）は撥流体膜をインク吐出孔を除いた対向面全域にコートした場合における吐出ヘッド先端部の概略断面図である。
【図１１】本発明のその他の実施の形態に係る静電吸引型インクジェット装置における吐出ヘッド部分の構成を示す概略断面図である。
【図１２】本発明のさらに他の実施の形態に係る静電吸引型インクジェット装置における吐出ヘッド部分の構成を示す概略断面図である。
【図１３】本発明のさらに他の実施の形態に係る静電吸引型インクジェット装置における吐出ヘッド部分の構成を示す概略断面図である。
【図１４】本発明のさらに他の実施の形態に係る静電吸引型インクジェット装置における吐出ヘッド部分の構成を示す概略断面図である。
【図１５】本発明のさらに他の実施の形態に係る静電吸引型インクジェット装置における吐出ヘッド部分の構成を示す概略断面図である。
【図１６】本発明のさらに他の実施の形態に係る静電吸引型インクジェット装置における吐出ヘッド部分の構成を示す概略断面図である。
【図１７】本発明のさらに他の実施の形態に係る静電吸引型インクジェット装置における吐出ヘッド部分の構成を示す概略断面図である。
【図１８】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１９】（ａ）〜（ｃ）は、図１８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２０】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２１】図２０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２２】図２０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２３】図２０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２４】図２０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２５】（ａ）〜（ｃ）は、図２０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２６】（ａ）は、静電吸引型流体吐出装置における概略構成図であり、（ｂ）はその等価回路である。
【図２７】従来の静電吸引型インクジェット装置の構成を示す概略断面図である。
【図２８】（ａ）（ｂ）共に、ノズルの側壁にメニスカスが回り込んだ場合の不具合を概略断面図である。
【符号の説明】
【０２００】
１    インク室
２    インク（流体）
３    吐出インク
４    ノズル
４ｂ  インク吐出孔（流体吐出孔）
４ｃ（側壁面）
４ｄ（対向面）
５  パッキン
６    インク供給路
７    対向電極
８    被記録媒体（対象物）
９    静電界印加用電極（電極）
１０  プロセス制御部
１１  プロセス制御部
１２  メニスカス
１３  撥流体膜
１９  静電界印加用電極（電極）
２０  静電界印加用電極（電極）
【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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