(57)【要約】【課題】メニスカス安定性に優れ、かつメニスカスを高い位置に保持することができ、安定してインク液滴を吐出させることができ、吐出応答性を向上させることができるインクジェットヘッドおよびこれを有する画像記録装置を提供する。【解決手段】インク液滴を吐出する複数の吐出貫通孔と、これに対応しインクに静電力を作用させる吐出電極と、貫通孔から突出するインクガイドとを有し、インクガイドは、平板状の支持部と支持部の端部から延設された平板状の先端部とを備え、先端部が液滴吐出側に向けて配置され、先端部は、支持部の端部と、その一方の面側において面一に、かつその他方の面側において支持部の厚さよりも薄くなるように段差を付けて延設され、液滴吐出側に向かって次第に細くなる先端形状を持ち、インクに作用させる静電力が、少なくともその先端に沿って、先端に向かう成分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】
帯電粒子が分散されたインクに静電力を作用させて、インク液滴を吐出させるインクジェットヘッドであって、
前記インク液滴を吐出する複数の貫通孔が形成された絶縁性の吐出基板と、
前記貫通孔の個々に対応して配置され、前記インクに静電力を作用させる吐出電極と、
前記貫通孔を通過して前記吐出基板の液滴吐出側に突出するインクガイドとを有し、
前記インクガイドは、平板状の支持部と、前記支持部の端部における厚さ方向の所定の位置から延設された平板状の先端部とを備え、該先端部が前記液滴吐出側に向けて配置され、
前記先端部は、前記支持部の端部と、その一方の面側において面一に、かつ、その他方の面側において前記支持部の厚さよりも薄くなるように段差を付けて延設され、前記液滴吐出側に向かって次第に細くなる先端形状を持ち、
前記インクに作用させる静電力が、少なくとも前記インクガイドの先端に沿って、該先端に向かう成分を有することを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】
前記インクガイドは、誘電率分布を有する部材によって構成されている請求項１に記載のインクジェットヘッド。
【請求項３】
前記インクガイドは、誘電率の異なる少なくとも２種の材料によって構成されている請求項１または２に記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】
少なくとも前記インクガイドの前記先端部の最先端を含む最先端領域は、前記インクガイドの残りの領域よりも相対的に高い誘電率を持つ材料によって形成されている請求項１〜３のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
【請求項５】
前記インクガイドの前記先端部の最先端を含む最先端領域は、前記インクガイドの残りの領域より相対的に高い誘電率を持つ高誘電率領域であり、前記先端部から吐出される前記インク液滴のサイズに、略等しいか、または、小さい請求項１〜４のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
【請求項６】
前記インクガイドの前記支持部の根元を含む根元領域は、前記インクガイドの残りの領域よりも相対的に高い誘電率を持つ材料によって形成されている請求項１〜３のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
【請求項７】
前記インクガイドの前記先端部の最先端を含む最先端領域および前記支持部の根元を含む根元領域が、前記インクガイドの残りの領域よりも相対的に高い誘電率を持つ材料によって形成されている請求項１〜３のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
【請求項８】
前記インクガイドの前記先端部の最先端を含む最先端領域は、前記インクガイドの残りの領域より相対的に高い誘電率を持つ高誘電率領域であり、前記先端部から吐出される前記インク液滴のサイズに、略等しいか、または、小さい請求項７のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
【請求項９】
前記インクガイドの前記先端部が延設されて、前記段差が形成されている前記支持部の端部は、前記先端形状と略相似形状に形成されている請求項８に記載のインクジェットヘッド。
【請求項１０】
前記インクガイドは、前記先端部の先端の曲率半径が２μｍ以上である請求項１〜９のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
【請求項１１】
前記インクガイドは、前記支持部の厚さと前記先端部の厚さとの差が２０μｍ以上である請求項１〜１０のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかに記載のインクジェットヘッドを有し、画像データに応じた画像を記録媒体上に記録することを特徴とする画像記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットヘッドおよびこれを備える画像記録装置に係り、帯電粒子が分散されたインクに静電力を作用させることでインク液滴を吐出させるインクジェットヘッド、およびこのインクジェットヘッドを有し、インク液滴を飛翔させて画像を形成するインクジェット方式の画像記録装置に関し、特に、メニスカスの位置を高く維持でき、吐出応答性の向上したインクジェットヘッド、およびこのインクジェットヘッドを用いる画像記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インク液滴を吐出することによって画像記録（描画）を行うインクジェットヘッドとしては、インクを加熱してインクに発生した気泡の膨張力でインク液滴を吐出させる、いわゆるサーマルタイプのインクジェットヘッド、および圧電素子によりインクに圧力を与えてインク液滴を吐出させる、いわゆるピエゾタイプのインクジェットヘッドが知られている。
しかしながら、サーマルインクジェットヘッドでは、インクを部分的に３００℃以上に加熱するため、インクの材料が限定されるという問題があり、他方、ピエゾタイプのインクジェットヘッドでは、構造が複雑でコストが高いといった問題がある。
【０００３】
これらの問題を解決するインクジェットヘッドとして、帯電した色材粒子（微粒子）を含むインクを用い、インクに静電力を作用させ、この静電力でインク液滴を吐出する、静電式インクジェットヘッドが知られている（例えば、特許文献１、２、３参照）。
静電式インクジェットヘッドは、インク液滴を吐出するための多数の貫通孔（吐出口）が形成された絶縁性の吐出基板と、吐出口の個々に対応する吐出電極とを有し、吐出電極に所定の電圧を印加することにより、インクに静電力を作用させてインク液滴を吐出するものであり、画像データに応じて吐出電極への電圧印加のオンおよびオフを制御（吐出電極を変調駆動）することによりインク液滴を吐出させて、画像データに対応する画像を記録媒体上に記録する。
【０００４】
特許文献１には、静電式インクジェットヘッドとして、図１７に概念的に示すように、支持基板２０２と、インクガイド２０４と、吐出基板２０６と、吐出電極２０８と、バイアス電圧源２１２と、信号電圧源２１４とを備えるインクジェットヘッド２００が開示されている。
インクジェットヘッド２００において、支持基板２０２と吐出基板２０６は、共に絶縁性の基板であり、所定間隔だけ離間して配置されている。
【０００５】
吐出基板２０６には、インク液滴の吐出口２１８となる貫通孔（基板貫通孔）が多数形成され、前記支持基板２０２と吐出基板２０６との間隙が、この吐出口２１８にインクＱを供給するインク流路２１６となる。さらに、吐出基板２０６の上面（インク液滴Ｒの吐出側表面）には、吐出口２１８を囲んでリング状の吐出電極２０８が設けられている。吐出電極２０８には、バイアス電源２１２およびパルス電源である駆動電源２１４が接続され、かつ、両者を介して接地されている。
他方、支持基板２０２には、各吐出口２１８に対応して、吐出口２１８を挿通して吐出基板２０６から突出する突起状インクガイド２０４が設けられている。インクガイド２０４の先端部２０４ａは、突起状をなし、所定幅だけ切り欠かれて、先端部２０４ａにインクＱを供給するためのインク案内溝２２０が形成されている。
【０００６】
このようなインクジェットヘッド２００を用いるインクジェット記録装置においては、画像記録時には、記録媒体Ｐは、対向電極２１０に支持されている。
対向電極２１０は、吐出電極２０８の対向電極としての機能に加え、画像記録時に記録媒体Ｐを支持するプラテンとしても機能するもので、吐出基板２０６の上面に対面するようにして、インクガイド２０４の先端部２０４ａと所定間隔離間して配置されている。
インクジェットヘッド２００において、画像記録時には、図示しないインクの循環機構により、帯電色材粒子（荷電性粒子）を含有するインクＱが、インク流路２１６内を、例えば図中右側から左側へ向かって流される。なお、インクＱの色材粒子は、吐出電極２０８に印加される電圧と同極性に帯電している。
また、記録媒体Ｐは、対向電極２１０に支持されて、吐出基板２０６と対面している。
【０００７】
さらに、吐出電極２０８には、バイアス電圧として、バイアス電源２１２から、例えば１．５ｋＶの直流電圧が、常時、印加されている。
インクＱの循環およびバイアス電圧の印加により、インクＱの表面張力、毛管現象、バイアス電圧による静電力などの作用で、インクＱが、インクガイド２０４のインク案内溝２２０から先端部分２０４ａに供給され、吐出口２１８においてインクＱのメニスカスＭが形成され、かつ、色材粒子が吐出口２１８近傍に移動（静電力による泳動）して、インクＱが吐出部２１８または先端部分２０４ａにおいて濃縮された状態となっている。
【０００８】
この状態において、駆動電源２１４が吐出電極２０８に画像データ（駆動信号）に応じた、例えば５００Ｖのパルス状の駆動電圧を吐出電極２０８に印加すると、バイアス電圧に駆動電圧が重畳されて、先端部分２０４ａへのインクＱの供給および濃縮が促進され、インクＱおよび色材粒子の、先端部２０４ａへの移動力および対向電極１４からの吸引力が、インクＱの表面張力を超えた時点で、色材粒子が濃縮されたインクＱの液滴（インク液滴Ｒ）が吐出される。
吐出されたインク液滴Ｒは、吐出された際の勢い（運動力、慣性力）、および対向電極２１０による引力によって飛翔し、記録媒体Ｐに着弾して画像を形成する。
なお、特許文献２および３に開示のインクジェットヘッドも、インクガイドの構成を除いて、図１７に示すインクジェットヘッド２００と同様の構成および作用を有する。
【０００９】
以上のように、静電式インクジェットヘッドでは、インクＱの表面張力とインクＱにかかる静電力とのバランスを制御することによって、インク液滴Ｒを吐出する。
従って、低い駆動電圧で、かつ、高速（高い記録（吐出）周波数）で安定してインク液滴の吐出を行うためには、各吐出口毎に設けられるインクガイドは重要であり、インクガイドには、好適にインクを案内して吐出口におけるインクのメニスカスを適正に安定させること（以下、メニスカス安定性という）、および良好な静電力の集中力（電界集中力）等が要求される。
このような特性を満たすために、静電式インクジェットヘッドでは、インクガイドに様々な工夫が成されている。
【００１０】
例えば、特許文献１に開示のインクジェットヘッドでは、図１７に示すインクジェットヘッド２００のように、インクガイド２０４の先端部２０４ａは、所定幅だけ切り欠かれて、先端部２０４ａにインクＱを供給するためのインク案内溝２２０が形成されている。このようなインクジェットヘッドでは、インクガイド２０４の先端部２０４ａを所定幅だけ切り欠いてインク案内溝２２０を形成することにより、インクガイド２０４の先端部２０４ａへのインクＱの供給性を、より良好なものとしている。
また、特許文献１に開示のインクジェットヘッド２００では、吐出電極２０８の通電に伴う誘導電流により帯電可能なように、プラスチック樹脂などの材料性のインクガイド２０４全体の表面を、スパッタリング等の方法により銅などの導電膜で覆い、または導電性材料で構成し、あるいは少なくともその尖端の部分を導電性となるように構成し、インクガイド間を絶縁部により電気的に絶縁している。
【００１１】
また、特許文献２に開示されるインクジェットヘッドでは、インクガイドは、ポリイミドなどの絶縁性樹脂やセラミクスなど単一材料でインクガイドを構成され、この図１７に示すインクガイドと同様に、先端部が突起状で、スリット状の切り欠きからなるインク案内溝を有する。
また、特許文献３に開示されるインクジェットヘッドでは、電界集中が必要なヘッド先端部（インクガイド）の成形性を維持しつつ、かつ必要な誘電率を確保してヘッド先端部の電界集中を効率良く行うために、図１８に示すように、インクガイド２３０は、インクの供給によりメニスカスが形成される最先端部を有する先端部（吐出部）２３２と、吐出部２３２を支持する支持部２３４とで構成され、インクガイド２３０全体が低誘電率（例えば、誘電率４以下）の樹脂材料で成形され、かつ吐出部２３２の最先端部２３６が他の部分に比べて高誘電率（誘電率７以上）の材料で構成されている。さらに、インクガイド２３０の吐出部２３２は、支持部２３４に比べて薄肉化されており、さらに最先端部２３６が先鋭化され、これにより、吐出点となるように高い電界強度を得ている。
【００１２】
【特許文献１】特開平１０−２３０６０８号公報
【特許文献２】特開平１１−２６８２７６号公報
【特許文献３】特開２００３−１７５６１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところで、以上のように、良好なメニスカスを安定に保持するインクガイドを得るためには、インクガイドは、良好な成形性で確実にインクを案内できるように高精度に成形されることが好ましい。
ガイド先端部まで色材粒子を運ぶには、先端部がインク溶液に濡れているような良好なメニスカスを持つ必要がある。
このため、特許文献１および２では、図１７に示すインクガイド２０４のように、突起状の先端部２０４ａによりインク吐出点を安定させ、先端部２０４ａにインク案内溝２２０を形成し、このインク案内溝２２０による毛細管現象を利用して吐出点までのインク供給を安定させ、メニスカスＭを高い位置に保持している。こうして、特許文献１および２では、突起状のガイド先端とインク案内溝とにより、インクをガイド先端に安定して供給し、インク滴飛翔を安定化している。
【００１４】
しかしながら、このインクガイド２０４の構造では、先端部２０４ａが切り欠かれているため、先端部２０４の先鋭度が低く、吐出できるインク液滴のサイズが制限されてしまうという問題点がある。
また、インクガイド２０４の構造では、先端部２０４ａが切り欠かれているため、インクガイド２０４の先端形状はインクＱにより形成される。このため、インクガイド２０４の先端形状は使用するインクＱの表面張力、およびインクＱに作用する圧力により決定される。このインクＱによる先端形状は、インク液滴Ｒの吐出によるインクＱの供給、または振動などの外乱により、その先端形状が変動してしまう。このため、着弾精度が劣化するという問題点がある。この着弾精度が劣化する問題点により、安定して高解像度で画像を形成することができない。
さらに、インクガイドの先端部の幅を狭くすることは、加工上難しいという問題点がある。また、インクガイド２０４は、インク案内溝２２０を形成する必要があり、幅を狭くした場合、加工が特に困難になる。
【００１５】
また、特許文献１では、突起状インクガイドを、少なくともガイド先端部表面が導電性を持つように形成しているため、ガイド先端部表面が制御電極の通電に伴う誘導電流により帯電可能となるとしている。このようなガイド先端とインク案内溝により、インクをガイド先端に安定して供給し、インク液滴の吐出および飛翔を安定化している。
しかしながら、特許文献１では、少なくともガイド先端部が導電性を有するとしているものの、その範囲の明確な記載がなく、特許文献１の全ての第１〜７実施形態には、取り付け基部を除くインクガイド全体が、導電性膜に被覆された、もしくは導電性部材で構成されたインクガイドしか例示されておらず、実質的にインクガイドを導電性材料で形成したのと同じになるので、インク(帯電色材粒子)のガイド先端への移動に妨げとなる。
また、導電性部分をインクガイド全体でなく、ガイド先端から突起部の途中までとした場合、インクガイドの非導電性部の上端までは、インク(帯電粒子)が移動しやすいが、そこから先は、導電性部分の下端に入るため、上記と同じ理由からインクが移動し難くなってしまう。
このため、いずれの場合もインク吐出信号を与えても、結果として、直ちにインク吐出できず吐出遅れが発生してしまうという問題が発生する。
【００１６】
また、特許文献２では、ポリイミドなどの絶縁性樹脂等の低誘電率材料やセラミクスなどの高誘電率材料の単一材料でインクガイドを形成している。
このため、インクガイドの材料として吐出性を上げるために高誘電率材料を用いれば、インク吐出点であるガイド先端部での電界強度を高くすることができる利点があるが、インクにかかる電界がガイド先端方向を向かなくなるため、インクがガイド先端に移動し難くなり、上述のように、インク吐出信号に対する吐出遅れが発生してしまうという問題がある。
一方、インクガイドの材料を低誘電率材料の単一材料で形成すれば、高誘電率材料で形成した時に比べ、インクは、ガイド先端に移動し易くなるが、インク液滴の吐出点であるガイド先端部での電界強度を確保するには、制御電圧を大きくする必要があり、インクジェットヘッド全体のシステム効率の点で好ましくないという問題がある。
【００１７】
また、特許文献３では、図１８に示すインクガイド２３０の先端部となる吐出部２３２は、支持部２３４に比べて薄肉化されており、先鋭化された吐出部２３２の最先端部２３６が誘電率７以上の高誘電率の導電材料で構成されているので、吐出点となるように高い電界強度を得ることができる。しかしながら、インクガイド２３０では、インクのメニスカスは、吐出部２３２の高誘電率の最先端部２３６のみで保持しなければならないので、より高い吐出周波数応答性が要求され、高い吐出周波数でのインク液滴の吐出が求められた場合に、より良好なメニスカスの安定保持や、ガイド先端へインクの安定供給の点で十分であるとはいえないという問題があった。
【００１８】
本発明の第１の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、静電インクジェットヘッド構造に対して、インク(帯電粒子)にかかる電界を効率よく制御することにより、インクガイドの先端へのインクの移動を容易にし、メニスカス安定性に優れたものとし、かつメニスカスを高い位置に保持することができ、安定してインク液滴を吐出させることができ、インクジェットヘッドとしての吐出応答性を向上させることができるインクジェットヘッドを提供することにある。
さらに、本発明の第２の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、このようなインクジェットヘッドを有し、安定して高解像度で画像を形成することができる画像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】
【００１９】
本発明者らは、上記第１および第２の目的を達成するために、静電インクジェットヘッドのインクガイドの構造について、鋭意研究を重ねた結果、以下のことを知見し、本発明に至ったものである。
まず、上述したように、静電インクジェットヘッドのインクガイドのガイド先端部までインク（帯電粒子）を運ぶには、ガイド先端部がインクに濡れているような良好なメニスカスを持つ必要があるが、先端が尖った形状の先端部への液体の濡れ上がるために必要な圧力は、下記数式（１）のように、その先端の曲率半径に反比例する。
Ｐ＝２・γ／Ｒ        ・・・（１）
上記数式（１）において、Ｐは、メニスカスを保持するに必要な圧力（Ｐａ）であり、γは、メニスカスを形成するインク溶液の表面張力（Ｎ／ｍ）であり、Ｒは、メニスカスの曲率半径（ｍ）である。
【００２０】
上記数式（１）から、インクガイドの先端部の曲率半径が小さいか、またはインクガイドの先端部の厚さが薄くなるほど、メニスカスを形成するための圧力を高くする必要があることが分かる。しかしながら、メニスカスの高さを高くするために加えられる圧力には限界がある。
したがって、この課題については、インクガイドの先端部にインク溶液を保持できる所定の段差を設け、この段差により、インクメニスカスを固定する必要がある。
【００２１】
一方、静電インクジェットヘッドの吐出応答性向上には、ａ）インク吐出点であるインクガイドの先端まで、帯電粒子を含むインクの移動を容易にし、かつ、ｂ）吐出信号入力時のインクガイドのガイド先端部の電界強度が強いことが必要である。
これら上記の条件を満たすことが、ヘッドとしての吐出応答性を向上させる上で必要であるが、従来のヘッド構造では、上記を全て満足することが難しいのが実情である。例えば、特許文献１のように、導電性材料をインクガイドの表面全体に形成したり(例えば、金属蒸着など)、特許文献２のように、高誘電率の材料(例えば、セラミクスなど)でインクガイドを形成したりすると、ガイド先端部の電界強度は強くなり、上記ｂ）の条件を満たすが、インク(荷電性粒子)のガイド先端への移動に際しては、インク(荷電性粒子)にかかる電界の向きがガイド先端方向でなく外側を向いてしまうため、インク(荷電性粒子)がガイド先端に移動し難くなるなど、上記ａ）の条件を満たさなくなり、全体的にヘッドとしての吐出性能を向上させることが困難であった。
【００２２】
従って、ａ）インク(荷電性粒子)をガイド先端部へ移動し易くし、かつ、ｂ）ガイド先端部における液滴吐出に必要な電界強度を効率良く確保することが課題である。
ａ）インク(荷電性粒子)をガイド先端部へ移動し易くする課題については、インク(荷電性粒子)がガイド先端まで容易に移動できるためには、インク(荷電性粒子)にかかる電界の方向が、インクガイドの側壁に沿ってガイド先端部に向いていることが望ましい。
また、ｂ）ガイド先端部における液滴吐出に必要な電界強度を効率良く確保する課題について、ガイド先端に到達したインク(荷電性粒子)が、液滴として吐出するために必要な電界を形成するのに際し、吐出電界強度を得るための駆動電圧（＝吐出電極の、吐出時電圧Ｖonと休止時電圧Ｖoffの差Ｖon−Ｖoff）が低い方が電界形成効率の点で望ましい。
さらに、インクジェットヘッドの吐出性能を確保するためには、インクガイド、特に、そのガイド先端部の導電性領域の条件が必要である。
【００２３】
すなわち、上記第１の目的を達成するために、本発明の第１の態様は、帯電粒子が分散されたインクに静電力を作用させて、インク液滴を吐出させるインクジェットヘッドであって、前記インク液滴を吐出する複数の貫通孔が形成された絶縁性の吐出基板と、前記貫通孔の個々に対応して配置され、前記インクに静電力を作用させる吐出電極と、前記貫通孔を通過して前記吐出基板の液滴吐出側に突出するインクガイドとを有し、前記インクガイドは、平板状の支持部と、前記支持部の端部における厚さ方向の所定の位置から延設された平板状の先端部とを備え、該先端部が前記液滴吐出側に向けて配置され、前記先端部は、前記支持部の端部とその一方の面側において面一に、かつ、その他方の面側において前記支持部の厚さよりも薄くなるように段差を付けて延設され、前記液滴吐出側に向かって次第に細くなる先端形状を持ち、前記インクに作用させる静電力が、少なくとも前記インクガイドの先端に沿って、該先端に向かう成分を有することを特徴とするインクジェットヘッドを提供するものである。
【００２４】
ここで、前記インクガイドは、誘電率分布を有する部材によって構成されているのが好ましい。
また、前記インクガイドは、誘電率の異なる少なくとも２種の材料によって構成されているのが好ましい。
また、少なくとも前記インクガイドの前記先端部の最先端（突端）を含む最先端（突端）領域は、前記インクガイドの残りの領域よりも相対的に高い誘電率を持つ材料によって形成されているのが好ましい。
【００２５】
また、前記インクガイドの前記支持部の根元を含む根元領域は、前記インクガイドの残りの領域よりも相対的に高い誘電率を持つ材料によって形成されているのが好ましい。
また、前記インクガイドの前記先端部の最先端を含む最先端領域および前記支持部の根元を含む根元領域が、前記インクガイドの残りの領域よりも相対的に高い誘電率を持つ材料によって形成されているのが好ましい。
また、前記インクガイドの前記先端部の最先端を含む最先端領域は、前記インクガイドの残りの領域より相対的に高い誘電率を持つ高誘電率領域であり、前記先端部から吐出される前記インク液滴のサイズに、略等しいか、または、小さいのが好ましい。
【００２６】
また、前記インクガイドの前記先端部が延設されて、前記段差が形成されている前記支持部の端部は、前記先端形状と略相似形状に形成されているのが好ましい。
また、前記インクガイドは、前記先端部の先端の曲率半径が２μｍ以上であるのが好ましい。
また、前記インクガイドは、前記支持部の厚さと前記先端部の厚さとの差が２０μｍ以上であるのが好ましい。
また、前記インクガイドの前記先端部が延設されて、前記段差が形成されている前記支持部の端部は、前記液滴吐出方向に伸びる切欠部が少なくとも１つ形成され、少なくとも１つの歯部を有する櫛歯状に形成されているのが好ましい。
また、前記櫛歯状に形成された前記支持部の端部は、少なくとも１つの歯部が前記支持部の端部よりも前記液滴吐出側に突出しているのが好ましい。
【００２７】
また、上記第２の目的を達成するために、本発明の第２の態様は、上記の第１の態様のインクジェットヘッドを有し、画像データに応じた画像を記録媒体上に記録することを特徴とする画像記録装置を提供するものである。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の第１の態様によれば、インクガイドの所定の位置に設けられた薄い平板状の先端部の段差をメニスカスの固定位置とすることができ、非吐出時のインクメニスカスをより高い位置に形成させることができ、高く保持することができるとともに、インクに作用させる静電力が、少なくともインクガイドの先端部に沿ってこの先端部に向かう成分を持つ、すなわち、インクガイドが誘電率（比誘電率）の分布を持つ、より好ましくは、ガイド最先端を相対的に誘電率の高い材料で形成することにより、インク(帯電粒子)をガイド先端に移動しやすくすることができ、インクガイドの先端部までインクを行き渡らせることができるとともに、吐出時のメニスカス液面変形に要する時間が短くでき、かつ、吐出信号入力時のインクガイドのガイド先端部の電界強度を上げる、すなわち強くすることができ、インクへの電界印加効率を向上させ、ガイド先端部における液滴吐出に必要な電界強度を効率良く確保することができる。
その結果として、本態様によれば、インクジェットヘッドの吐出応答性を向上させることができる。
【００２９】
なお、本態様における段差によるメニスカスの固定位置は、一度固定されれば動くことがない安定したものとなるので、この固定点が新しいメニスカスの固定位置としても作用するので、インクガイドの段差により、インクガイドの先端形状、およびインクの圧力を考慮することなく、インクにより形成されるメニスカスをインクガイドの高い位置に保持することができ、インクガイドの先端部の先端形状と相似形のメニスカスを形成させることができる。
さらに、本態様によれば、インクガイドの先端部の先端形状に基づくメニスカスを形成させることができるため、振動などの外乱に対してもメニスカス形状が変動することなく安定したものとなる。
【００３０】
また、本発明の第２の態様によれば、以上のような効果を持つ第１の態様のインクガイドを用いるので、インクガイドへのインクの供給が円滑になされ、吐出周波数応答性が向上し、高い吐出周波数でも安定してインク液滴を吐出させることができる。よって、本態様によれば、安定して高解像度の画像を高速に記録することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本発明に係るインクジェットヘッドおよびこれを備える画像記録装置を添付の図面に示す好適実施形態に基づいて以下に詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の態様に係るインクジェットヘッドを備える本発明の第２の態様に係る画像記録装置の一実施形態を示す模式的断面図であり、図２は、図１に示すインクジェットヘッドの一実施形態の要部模式的斜視図である。
図３（ａ）は、図２に示すインクジェットヘッドのインクガイドの一実施形態（第１実施形態）を示す模式的斜視図であり、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）は、それぞれ、（ａ）に示すインクガイドの模式的正面図、模式的側面図および模式的上面図である。
【００３２】
図１および図２に示す画像記録装置１０は、静電式のインクジェット記録装置であり、静電力によってインク液滴Ｒを吐出して、記録媒体Ｐに画像記録（描画）を行うものである。この画像記録装置１０は、基本的に、インクジェットヘッド１２と、記録媒体Ｐの保持手段１４と、インク循環系１６と、電圧印加手段１８とを有するものである。
図１および図２に示すように、インクジェットヘッド１２は、例えば、記録媒体Ｐの一辺の全域に対応するインク液滴Ｒの吐出口２４の列（以下、ノズル列という）を有する、いわゆるラインヘッドである。
【００３３】
画像記録装置１０においては、記録媒体Ｐを保持手段１４で保持し、記録媒体Ｐをインクジェットヘッド１２と対面させて所定の記録位置に位置した状態で、保持手段１４をインクジェットヘッド１２のノズル列と直交する方向に移動（走査搬送）することにより、ノズル列によって記録媒体Ｐの全面を２次元的に走査する。この走査に同期して、インクジェットヘッド１２の各吐出口２４から、記録画像に応じて変調されたインク液滴Ｒを吐出することにより、記録媒体Ｐにオンデマンドで画像を記録する。
また、画像記録時には、インク循環系１６によって、インクジェットヘッド１２（後述するインク流路３２）を含む所定の循環経路でインクＱをインク流方向Ｄに循環することにより、各吐出口２４にインクＱを供給する。
【００３４】
インクジェットヘッド１２は、静電力によってインクＱをインク液滴Ｒとして吐出する静電式インクジェットのインクジェットヘッドである。
図１および図２に示すように、インクジェットヘッド１２は、基本的に、吐出基板１９と、支持基板２０と、インクガイド２２とを有する。
吐出基板１９は、Ａｌ2Ｏ3およびＺｒＯ2などのセラミックス材料、またはポリイミドなどの絶縁性材料からなる基板で、吐出基板１９を貫通して、インクＱのインク液滴Ｒを吐出するための吐出口２４が、多数、穿孔されている。
図２に示すように、インクジェットヘッド１２は、より高解像度で高速な画像記録が可能な好適例として、例えば、格子状に２次元的に配列された吐出口２４を有する。
【００３５】
なお、本発明のインクジェットヘッドにおいては、図２に示すように、格子状に吐出口２４が形成されたものに限定されるものではなく、例えば、隣接するノズル列を互いに半ピッチ分ずらして、千鳥格子状に吐出口が配列されたものであってもよい。また、二次元的に吐出口を配列した構成ではなく、ノズル列を１列のみを有するものであってもよい。
また、本発明は、図１および図２に示すようなラインヘッドに限定はされるものではなく、記録媒体Ｐをノズル列の長さに対応する所定長ずつ断続的に搬送しつつ、この断続的な搬送に同期して、ノズル列と直交する方向にインクジェットヘッドを移動して描画を行う、いわゆるシャトルタイプのインクジェットヘッドであってもよい。
さらに、本発明のインクジェットヘッドは、モノクロの画像記録に対応する１種のインクのみを吐出するインクジェットヘッドであってもよく、カラー画像記録に対応する複数種のインクを吐出するインクジェットヘッドであってもよい。
【００３６】
吐出基板１９の液滴吐出側の面、すなわち記録媒体Ｐ側の面（以下、この面を上面といい、逆側の面を下面という）の吐出口２４以外の領域は、シールド電極２６によって全面的に被覆されている。
シールド電極２６は、導電性の金属板などで形成されるものであり、全ての吐出口２４に共通のシート状電極である。このシールド電極２６は所定電位（接地による０Ｖを含む）に保持されている。このようなシールド電極２６を設けることにより、互いに隣接する吐出口２４（吐出部）の電気力線を遮蔽して、吐出部間における電界干渉を防止して、インク液滴Ｒを安定して吐出することができる。また、必要に応じて、各シールド電極２６の表面を撥インク処理してもよい。
【００３７】
吐出基板１９の下面には、各吐出口２４に対応して、吐出電極３０が設けられている。この吐出電極３０は、例えば、吐出口２４を囲むリング状の電極であり、電圧印加手段１８に接続されている。
吐出電極３０には、電圧印加手段１８が接続されている。電圧印加手段１８は、駆動電源５０とバイアス電源５２とが直列に接続されたものであり、インクＱの色材粒子の帯電電位と同極側（例えば正極）が吐出電極３０に接続されて、他極側に接地されている。
駆動電源５０は、例えばパルス電源であって、記録画像（画像データ＝吐出信号）に応じて変調したパルス状の駆動電圧を吐出電極３０に供給するものである。バイアス電源５２は、画像記録中に、所定のバイアス電圧を、常時、吐出電極３０に印加する。このようなバイアス電源５２（バイアス電圧の印加）を有することにより、駆動電圧の低減を図ることができ、消費電圧の低減および駆動電源の低コスト化を図ることができる。
【００３８】
なお、吐出電極３０は、吐出口２４を囲むリング状の電極に限定されるものではなく、吐出口２４を囲む矩形状のものであってもよい。さらには、吐出電極３０は、吐出口２４の全域を囲むものにも限定はされるものではなく、例えば、略Ｃ字状等の吐出電極も利用可能である。
本実施形態においては、吐出電極３０は、インク流方向Ｄの上流側が一部欠けている形状とすることが好ましい。このような構成にすることにより、インク流方向Ｄの上流側から吐出口への色材粒子の流入を妨げる電界が形成されないため、効率よく色材粒子を吐出口２４へ供給することができる。また、インク下流側に吐出電極３０を配置することで、吐出口２４へ流入した色材粒子を吐出口２４に留める方向の電界が形成される。このようなことから、吐出電極３０をインク流方向Ｄの上流側が一部欠けている形状とすることにより、吐出口２４への粒子供給性を更に一層向上させることができる。
【００３９】
支持基板２０は、ガラス等の絶縁性の材料で形成される基板である。
吐出基板１９と支持基板２０とは、所定の間隔だけ離間して配置され、すなわち、吐出基板１９の下面と支持基板２０の上面とが所定の間隔離間して対向して配置され、その間隙がインクＱを各吐出口２４に供給するインク流路３２となる。
インク流路３２は、後述するインク循環系１６に接続されており、インク循環系１６が所定の経路でインクＱを循環することにより、インクＱがインク流路３２をインク流方向Ｄ（図示例では、例えば、右から左）に流れ、各吐出口２４にインクＱが供給される。
【００４０】
支持基板２０の上面にはインクガイド２２が設けられている。
インクガイド２２は、本発明の特徴的な部分であって、突起状先端部を持ち、吐出口２４を貫通して吐出基板１９の表面から記録媒体Ｐ（保持手段１４）側に突出するように、各吐出口２４に対応して配置されている。インクガイド２２は、インクＱに作用させる静電力が少なくともその先端部に沿って先端部に向かう成分を持つように構成され、インク流路３２から吐出口２４に供給されたインクＱを先端部に案内して、インクメニスカスを形成させ、メニスカスの形状および大きさを調整してメニスカスを安定させ、かつ、自身に電界（静電力）を集中させてメニスカスに電界を集中させることにより、インク液滴Ｒを吐出し易くするためのものである。
互いに対応する吐出口２４、吐出電極３０、およびインクガイド２２によって、１ドットの液滴吐出に対応する１つの吐出部が形成される。
【００４１】
インクガイド２２には、インクＱの先端部への移動を容易にし、好適にインクＱを案内して吐出口２４におけるインクＱのメニスカスを適正に安定させることができ（メニスカス安定性に優れ）、かつ好適に静電力を集中でき（良好な電界集中力）、吐出に必要な強い電界強度を確保することが要求される。このような特性を満たすためには、インクガイド２２は、微細であってもインクを確実かつ良好に案内する形状に高精度に成形され、かつ、インクＱに作用させる静電力が、少なくともその突起状先端部に沿って先端部に向かう成分を持つように構成され、好ましくは、誘電率（比誘電率）の分布を有する部材によって構成され、例えば、インク流路突起状先端部の最先端部の領域が他の領域に比べ高誘電率となるように加工されていることが重要である。
【００４２】
インクガイド２２は、本発明の特徴的な部位であり、例えば、図２および図３（ａ）〜（ｄ）に示すように、平板状の支持部４０と、この支持部４０にインクガイド２２の裏面２２ａを共通（面一）にし、その表面側において段差つけて延設された平板状の先端部４２とを有し、先端部４２の最先端の最先端領域または突端領域を、その他の領域、すなわち先端部４２の残りの領域および支持部４０と異なる比誘電率を持つ材料、例えば、より高誘電率材料で形成された高誘電率領域４４とするものである。先端部４２の厚さは、支持部４０の厚さよりも薄く、支持部４０と先端部４２との接合部に段差が生じる。また、インクガイド２２は、先端部４２が液滴吐出（記録媒体Ｐ）側に向けられて、支持基板２０の上面に配置されている。
【００４３】
インクガイド２２の先端部４２は、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、先端部４２の幅方向の両側の側面４２ａからそれぞれ延びて、肩部４２ｂで折曲した１対の斜面４２ｃが、それぞれインク吐出方向側に向って互いに近付き、頂部４２ｄで接続され、先端部４２（の表面４２ｅ）の幅が次第に狭くなる突起状の先端形状を有するものである。
この先端部４２の先端形状は、図示例では、頂部４２ｄが平面視略直角となる略直角３角形状を呈するものであり、従って、その最先端の高誘電率領域４４も、略直角３角形状を呈するものである。
【００４４】
なお、インクガイド２２の先端部４２の頂部４２ｄは、図３（ｂ）および（ｃ）に示すように、平面視および側面視の、いずれの場合においても、所定の曲率を有するものであるのが好ましい。頂部４２ｄの曲率半径は、平面視および側面視のいずれの方向においても、先鋭化のために小さいことが好ましい。しかしながら、頂部４２ｄの曲率半径が小さ過ぎる場合には、メニスカスの位置を高くするために余分な圧力が必要となるため、頂部４２ｄの曲率半径には下限がある。このことから、頂部４２ｄの曲率は、平面視および側面視のいずれの方向においても、頂部４２ｄの曲率半径の下限は、好ましくは２μｍ以上であり、さらに好ましくは６μｍ以上である。
また、頂部４２ｄの平面視および側面視のいずれの方向における曲率半径の上限は、平面視の方向においては、先端部４２の幅の半分である。この場合、先端部４２は、平面視半円形状となる。一方、側面視の方向においては、曲率の上限は、斜面４２ｃの幅の半分である。この場合においても、先端部４２は、側面視半円形状となる。
【００４５】
なお、インクガイド２２の先端部４２には、その最先端に高誘電率領域４４が設けられている。高誘電率領域４４は、インクガイド２２の他の領域、すなわち先端部４２の残りの領域および支持部４０よりも高誘電率材料で形成される。なお、高誘電率領域４４は、その全体を高誘電率材料で形成しても良いし、インクガイド２２自体は、先端部４２も含めて低誘電率材料で形成し、最先端の突端領域の該当部分のみに高誘電率材料の被覆膜を形成して高誘電率領域４４としても良い。また、高誘電率領域４４は、先端部４２の頂部４２ｄを含むものであるが、頂部４２ｄを形成する領域が高誘電率領域４４を含む構成であっても良い。
ここで、高誘電率領域４４の大きさは、インクＱに作用させる静電力が少なくともその先端部４２の斜面４２ｃや段差部４６の斜面４６ａに沿って先端部４２の頂部４２ｄや段差部４６のエッジ部４６ｂに向かう成分を持つことができれば、特に制限的ではなく、先端部４２の頂部４２ｃの一部のみであっても良いし、あるいは、先端部４２の全領域であっても良いし、さらに、段差部４６のエッジ部４６ｂを含んでいても良い。
【００４６】
ここで、高誘電率領域４４は、例えば、比誘電率εが７以上の材料で形成されるのが好ましい。このような高誘電率材料としては、例えば、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン、ε＝１０）などの有機材料、無機高誘電体微粒子を低誘電率の有機材料に分散させた有機無機複合材料、例えば、エポキシ樹脂にマグネシウムニオベイト鉛−チタネイト鉛（ＰＭＮ−ＰＴ、ε＝１７８００）を４０ｗｔ％分散させた有機無機複合材料（ε＝４０）、ジルコニア、ＰＺＴなどのセラミック、シリコン（ε＝１２）などの半導体材料などを挙げることができる。なお、アルミニウム（ε＝∞（無限大））などの金属材料も高誘電率材料として選択可能であり、金属蒸着膜を形成して、高誘電率領域４４としても良いが、インクとの濡れ性が悪くなり先端部へのインク供給が不安定になることを考慮する必要がある。
【００４７】
一方、高誘電率領域４４以外、すなわち、先端部４２の最先端領域以外のインクガイド２２の残りの領域は、低誘電率材料、例えば、比誘電率εが、７未満の材料で形成されるのが好ましく、より好ましくは、４以下の材料で形成されるのが好ましい。このような低誘電率材料としては、例えば、ポリイミド（ε＝３．５）等の絶縁樹脂材料、シリコンの酸化で形成されるＳｉＯ２（ε＝４．５）などを挙げることができるが、インクガイド２２の先端部４２の頂部４２ｃおよび支持部４０の段差部４６のエッジ部４６の先鋭化や、先端部４２の薄肉化や、段差部４６の形成のしやすさなどの成形性の点から、ポリイミド等の絶縁樹脂材料が好ましい。
また、インクガイド２２の先端部４２や段差部４６の形成や高誘電率領域４４の形成については、後述するが、例えば、フォトリソグラフィ法などの半導体製造プロセスに用いられる各種製造方法、またはレーザ加工方法を用いることにより作製することができる。
【００４８】
なお、本発明においては、インクガイド２２に誘電率分布を持たせて、インクガイド２２の先端部４２に沿った静電力成分を持たせることであるので、このためには、インクガイド２２の高誘電率領域４４を形成する高誘電率材料と、高誘電率領域４４以外の領域を形成する低誘電率材料との比誘電率εの差を設ける必要がある。
ここで、インクガイド２２の高誘電率領域４４を形成する高誘電率材料と、高誘電率領域４４以外の領域を形成する低誘電率材料との比誘電率εの差は、３以上であるのが好ましい。より好ましくは、高誘電率領域４４を形成する高誘電率材料の比誘電率εが７以上で、高誘電率領域４４以外の領域を形成する低誘電率材料との比誘電率εが７未満で、両者の比誘電率εの差が３以上であるのが良い。
このように、インクガイド２２の先端部４２の最先端領域とそれ以外の領域とを形成する材料の比誘電率εに差を、設けることにより、インクガイド２２の先端に向かう静電力成分の効率化することができる。その結果、本発明においては、先端部（または最先端領域）を高誘電率材料で形成することだけに限定されず、基材部（または最先端領域以外の領域）を高誘電率材料で形成した構造でも実現することができる。
【００４９】
先端部４２側の支持部４０の先端側は、段差部４６を形成し、この段差部４６は、図３（ｂ）に示すように、先端部４２の先端形状と略相似形状に形成されている。段差部４６は、支持部４０の幅方向の両側の側面４０ａから肩部４０ｂで折曲した１対の斜面４６ａが、それぞれ先端部４２の斜面４２ｃと同じ傾斜角度で延びて互いに近付き、エッジ部４６ｂで接続され、同様に、突起状の先端形状を有するものである。また、エッジ部４６ｂは、図３（ｃ）に示すように、先端部４２の表面４２ｅに対して垂直に形成されている。
【００５０】
次に、インクガイド２２により形成されるメニスカスについて説明する。
図示例のインクガイド２２においては、図３（ｃ）に示すように、段差部４６のエッジ部４６ｂがインク液面からのメニスカスＭ１のピニング点Ｆ（固定位置）となる。このピニング点Ｆは、段差部４６の形状で決定されるものであり、一度固定された場合には、動くことがない安定点である。さらに、ピニング点Ｆは、新しいメニスカスＭ２を固定するピンニング点としても作用する。これにより、また、これに加え、後述するように、インクガイド２２では、先端部４２に高誘電率領域４４を備えているので、さらに、高い位置にメニスカスＭ２が形成される。このようにして、先端部４２の頂部４２ｄにまでインクＱを行き渡らせることができる。また、先端部４２の頂部４２ｄ形状と略相似形のメニスカスＭ３も形成される。
【００５１】
ところで、図４に示すように、インクガイド２２に形成されているインクメニスカスＭの先端部において、静電力Ｅｔ(Etotal)を受けているとする。このとき、インク中の帯電粒子が静電力を受けることにより、インクがインクガイド２２の先端に向かって移動する(濡れ上がる)が、インクガイド２２の壁面に沿った方向の静電力成分Ｅｉの割合が大きいこと（理想的には、Ｅｉ/Ｅｔ＝1）が効率の点で好ましい。静電力成分Ｅｉにはインクガイド２２の誘電率が大きく寄与するため、本発明では、例えば、図４に示すインクガイド２２のように、その先端部４２の先端に高誘電率領域４４を設けることにより、インクガイド２２の表面各部での図中２点鎖線で示す電気力線をガイド先端に向くようにインクガイド２２の部材の誘電率に分布をもたせることにより、静電力成分Ｅｉを制御することができる。この結果、インクを吐出点となる先端部４２の頂部４２ｃへ効率よく移動させることができ、インクジェットヘッド１２のヘッド吐出応答性を向上させることができる。
【００５２】
一方、図１６（ａ）および（ｂ）に示すように、先端部１０２を三角形状に形成してなる従来の平板状のインクガイド１００においては、インクに静水圧を加えてインク液面を高くした場合、メニスカスＭが形成されるものの、ピニング点が存在しないため、得られるメニスカスＭは、吐出口２４のインクの静水圧だけにより得られるものとなる。従来のインクガイド１００においても、インクの静水圧を高くすることにより、メニスカスＭの位置を先端部１０２まで達するものとできるものの、インクの静水圧を高くする必要があり、圧力を余分に高くしなければならない。このとき、メニスカス形状の先鋭度が低くなり、微細なインク滴の吐出が困難になる。これにより、得られるドットを小さくすることができない。また、インクの圧力を高くしすぎた場合には、メニスカスが崩壊する虞もある。
【００５３】
また、インクガイド２２は、先端部４２の肩部４２ｃが、吐出口２４の表面（ガード電極２６の表面２６ａ）よりも突出するように配置することが好ましい。これにより、インクガイド２２の段差部４６（段差）によるメニスカスの位置を高くする効果が発現しやすくなり、メニスカスＭの位置をより高い位置に維持することができる。
また、段差部４６のエッジ部４６ｂは、肩部４２ｃよりも上方向に突出していることが好ましい。これにより、メニスカスＭの位置をより高い位置にすることができる。しかしながら、段差部４６のエッジ部４６ｂは、肩部４２ｃよりも下方であってもメニスカスＭの位置を高い位置にする効果を得ることができる。
また、インクガイド２２は、その先端、すなわちメニスカス先端部での電界集中を考慮すると、少なくとも上部は先端に向けて次第に細くなる形状とするのが好ましい。このように、インクガイドの先端部を先鋭化することにより、メニスカスが小さくなり、インク液滴の吐出性を向上させることができ、かつインク液滴Ｒを微小にできる。
【００５４】
また、インクガイド２２では、例えば、全体の高さは５８０μｍであり、全体（支持部４０）の幅Ｗは２１０μｍであり、１対の斜面４２ｃにより形成される先端部４２の先端角度は９０°である。また、支持部４０の厚さｔ１は５０μｍであり、先端部４２の厚さｔ２は１３μｍである。さらに、段差部４６のエッジ部４６ｂと先端部４２の頂部４２ｄとの間の距離である先端部長さＬは１００μｍである。さらに、高誘電率領域４４の高さＨ、すなわち、高誘電率領域４４の下端から先端部４２の頂部４２ｄまでの長さは、例えば、２０μｍである。
また、インクガイド２２においては、支持部４０の厚さｔ１と先端部４２の厚さｔ２との差（段差部４６の段差）が２０μｍ以上であることが好ましい。その理由は、インクガイド２２において、段差部４６の段差が２０μｍ未満の場合には、メニスカスのピニングの効果が減少してしまうからである。
【００５５】
吐出口２４は、図２に示すように、長方形の両方の短辺側を半円形にした、インク流方向に細長い繭形状である。この吐出口２４は、インク流方向Ｄにおける長さｍと、このインク流方向Ｄに直交する方向αにおける長さｎとのアスペクト比（ｍ／ｎ）が、例えば、１以上である。また、インクガイド２２が、その幅方向と吐出口２４のインク流方向Ｄとを一致させて配置されている。
本実施形態においては、吐出口２４におけるアスペクト比を１以上とすることにより、吐出口２４にインクＱの供給を容易にすることができる。すなわち、吐出口２４へのインクＱの粒子供給性を高めることができる。これにより、吐出口２４にはインクＱが十分かつ円滑に供給されるため、インク液滴Ｒの吐出周波数応答性が向上し、さらにはインクＱの目詰まりの発生が防止される。
【００５６】
本実施形態においては、吐出口２４を細長い繭形状としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、吐出口２４からインク液滴Ｒを吐出することができる形状であれば、どのような形状のものでもよい。吐出口２４としては、例えば、略円形、楕円形、長方形、ひし形、平行四辺形など任意の形状にすることができる。また、吐出口２４としては、例えば、インク流方向Ｄを長辺とする矩形、または、インク流方向を長軸とする楕円形、もしくは、ひし形にすることができる。さらに、吐出口２４としては、インク流の上流側を上底、下流側を下底とし、インク流方向の高さが下底よりも長い台形状にしてもよい。この場合、上流側の辺を長くしても、下流側の辺を長くしてもよい。また、インク流方向を長辺とする長方形の両方の短辺側に、直径がその長方形の短辺よりも大きな円が接続されたような形状にしてもよい。また、吐出口２４は、その中心に対して、上流側と下流側で対称な形状であっても、非対称な形状であっても良い。例えば、矩形状の吐出口の上流側と下流側の少なくとも一方の端部を半円状にして吐出口を形成してもよい。
【００５７】
前述のように、吐出基板１９と支持基板２０との間に形成されるインク流路３２には、インク循環系１６によってインクが供給される。
インク循環系１６は、インクＱを貯留するインクタンクおよびインクＱを供給するポンプを有するインク供給手段５４と、インク供給手段５４とインク流路３２のインク流入口（インク流路３２の図１中の右側端部）とを接続するインク供給流路５６と、インク流路３２のインク流出口（同左側端部）とインク供給手段５４とを接続するインク回収流路５８とを有して構成される。また、これ以外にも、インクタンクへのインク補充手段等を有してもよい。
【００５８】
インクＱは、インク供給手段５４からインク供給流路５６を経てインクジェットヘッド１２のインク流路３２に供給されて、インク流路３２をインク流方向Ｄに流れ（図中右から左に流れる）、インク流路３２からインク回収流路５８を経てインク供給手段５４に戻る経路で循環され、これによりインク流路２４から各ノズル２８に供給される。
なお、本発明のインクジェットヘッド１２が吐出するインクＱとしては、色材を含む帯電粒子を分散媒にしてなるインクＱ等、帯電した微粒子を分散媒に分散してなる、静電式のインクジェットに利用される各種のインクＱ（インク溶液）が利用可能であり、詳細については後で説明する。
【００５９】
前述のように、保持手段１４は、記録媒体Ｐを保持してインクジェットヘッド１２のノズル列方向と直交方向（以下、走査方向という）に走査搬送するものである。
保持手段１４は、インクジェットヘッド１２（吐出基板１９）の上面に対面した状態で記録媒体Ｐを保持するプラテンとしても作用する対向電極６０と、対向電極６０にバイアス電圧を印加する対向バイアス電源６２と、対向電極６０を走査方向に移動することにより、記録媒体Ｐを走査方向に走査搬送する走査搬送手段（図示省略）とを有する。この走査搬送により、記録媒体Ｐは、インクジェットヘッド１２の吐出口２４（ノズル列）によって、全面を二次元的に走査され、各吐出口２４から変調して吐出されたインク液滴Ｒによって画像を記録される。
【００６０】
対向電極６０による記録媒体Ｐの保持手段は、特に限定されるものではなく、静電気を利用する方法、治具を用いる方法、または吸引による方法等、公知の方法によればよい。
また、対向電極６０の移動方法にも、特に限定的ではなく、公知の板状部材の移動方法を利用すれば良い。なお、本発明のインクジェットヘッド１２を利用する画像記録装置１０においては、記録媒体Ｐを固定して、インクジェットヘッド１２を移動（走査）することにより、ノズル列で記録媒体Ｐを走査するようにしてもよい。
対向バイアス電源６２は、吐出電極３０および帯電色材粒子と、逆極性のバイアス電圧を対向電極６０に印加するものである。なお、バイアス電源６２の他極側は、接地されている。
【００６１】
以下、画像記録装置１０における画像記録の作用について説明する。
画像記録時には、インク循環系１６によって、インク供給手段５４、インク供給流路５６、インクジェットヘッド１２のインク流路３２、インク回収流路５８を経由してインク供給手段５４に戻る循環経路でインクＱが循環される。この循環により、インク流路３２をインクＱが、例えば、２００ｍｍ／秒の流速で流れ、これにより各吐出口２４にインクＱが供給される。
また、画像記録時には、バイアス電源５２が吐出電極３０に、例えば、１００Ｖのバイアス電圧を印加している。さらに、記録媒体Ｐは対向電極６０に保持され、対向電極６０には、対向バイアス電源６２が、例えば、−１０００Ｖのバイアス電圧を印加している。従って、吐出電極３０と対向電極６０（記録媒体Ｐ）との間には、１１００Ｖ分のバイアス電圧が印加され、その分の電界（静電力）が形成されている。
【００６２】
このインクＱの循環、バイアス電圧による静電力、インクＱの表面張力、毛管現象、インクガイド２２の作用、特に、その先端部４２の高誘電率領域４４の作用などにより、吐出口２４にはインクガイド２２の先端部４２に至るインクＱのメニスカスが形成され、また、帯電色材粒子（本例では正に帯電）が吐出口２４（インクガイド２２の先端部４２のメニスカス）に泳動してインクＱが濃縮され、この濃縮の作用によってメニスカスがさらに成長し、インクＱの表面張力と静電力等とのバランスが取れることによってメニスカスが安定した状態となっている。
【００６３】
この状態において、駆動電源５０が吐出電極３０に、例えば、２００Ｖの駆動電圧を印加すると、インクＱおよびメニスカスに作用する静電力が大きくなり、かつ、メニスカスでのインクＱの濃縮が促進されて、メニスカスが急激に成長し、メニスカスの成長力、色材粒子のメニスカスへの移動力、および対向電極６０からの吸引力が、インクＱの表面張力を超えた時点で、帯電色材粒子が濃縮されたインクＱのインク液滴Ｒが吐出される。
吐出されたインク液滴Ｒは、吐出された際の勢い、および、対向電極６０による引力によって飛翔し、記録媒体Ｐに着弾して画像を形成する。
【００６４】
前述のように、画像記録時には、記録媒体Ｐは、インクジェットヘッド１２と対面した状態で、ノズル列と直交する走査方向に走査搬送されている。
従って、この走査搬送に同期して、画像データ（インク液滴Ｒの吐出信号）に応じて変調して各吐出電極３０に駆動電圧を印加（吐出電極３０を駆動）することにより、記録する画像に応じて変調してインク液滴Ｒを吐出して、記録媒体Ｐの全面にオンデマンドで画像記録を行うことができる。
【００６５】
本発明のインクジェットヘッド１２は、上述の如く、先端部４２と支持部４０との段差部４６が先端形状と相似形に成形され、先端部４２に高誘電率領域４４が形成されたインクガイド２２が設けられており、このインクガイド２２によりインク液滴Ｒが吐出されるものである。
このインクガイド２２は、上述の如く、段差部４６のエッジ部４６ｂがインク液面からのメニスカスＭ１のピニング点Ｆとなる。さらに、ピニング点Ｆが新しいメニスカスＭ２を固定するピンニング点としても作用する。また、先端部４２に高誘電率領域４４がインクＱに作用させる静電力をインクガイド２２の先端に向くように作用する。これにより、さらに高い位置にメニスカスＭ２が形成される。また、先端部４２には、先端部４２の頂部４２ｄ形状と略相似形のメニスカスＭ３が形成される。このようにインクガイド２２の頂部４２ｄにまでインクＱを行き渡らせた状態で、インク液滴Ｒを吐出させることができる。
【００６６】
また、インクガイド２２により得られるメニスカスは、先端部４２の先端形状および高誘電率領域４４の高誘電率を反映したものであり、特許文献１のインクガイドのように先端形状がインクにより形成されるものではない。このため、本実施形態のインクガイド２２により得られるメニスカスは、振動などの外乱が加わった場合でも、従来のようなメニスカス形状の変動が生じることがなく、メニスカスの形状安定性が優れている。さらに、インクガイド２２により得られるメニスカスは先端部４２の先端形状を反映したものであり、インク液滴Ｒを、インクガイド２２の先端部４２の先端形状に応じた所定のサイズにできる。
このため、インクジェットヘッド１２を有する画像記録装置１０においては、各吐出口２４において、メニスカスが高い位置に保持されるため、頂部４２ｄにインクＱが十分に供給される。これにより、高速で連続的にインク液滴Ｒを吐出する場合でも、インクＱが十分に供給され、インク液滴Ｒの吐出周波数応答性を高くすることができる。よって、画像記録を高速で行うことができる。
【００６７】
さらに、メニスカスの形状安定性が優れているため、記録媒体Ｐへのインク液滴Ｒの着弾精度を高くすることができるとともに、インク液滴Ｒを所定のサイズで吐出し、かつサイズのバラツキも抑制される。このため、高画質の画像記録を行うことができる。また、カラー画像を形成する場合、色ずれが抑制された高画質の画像記録を行うことができる。
本実施形態のインクジェットヘッド１２においては、インクガイド２２を設けることにより、吐出口２４のメニスカスＭの位置を高く維持することができ、かつメニスカスの形状を安定にすることができる。このため、インク液滴Ｒの吐出周波数応答性およびインク液滴Ｒの着弾精度を高くすることができるとともに、インク液滴Ｒのサイズのバラツキを小さくすることができる。このように、本実施形態のインクジェットヘッド１２においては、インク液滴Ｒの吐出性能が高いものである。
【００６８】
また、本実施形態のインクジェットヘッド１２においては、吐出口２４がインク流方向Ｄに延びた細長い繭形状であるため、吐出口２４にはインクＱが十分かつ円滑に供給される。これにより、インク液滴Ｒの吐出周波数応答性が更に向上し、加えて吐出口２４におけるインクＱの目詰まりの発生が防止される。
したがって、本実施形態のインクジェットヘッド１２を有する画像記録装置１０においては、画像記録を高速で、かつ高画質に行うことができる。
【００６９】
図３（ａ）〜（ｄ）に示すインクガイド２２においては、その先端部４２の先端の略直角３角形の最先端領域を高誘電率領域４４とするものであるが、本発明はこれに限定されず、少なくともインクガイドの先端部の最先端の突端領域を高誘電率領域とするものであれば、どのような形状の高誘電率領域がインクガイドに形成されていても良いし、あるいは、インクＱに作用させる静電力が、少なくともインクガイドの先端に沿って、かつ先端に向かう比誘電率分布となるように、インクガイドの構成部材に比誘電率分布が施されていれば、例えば、高誘電率領域と低誘電率領域とが形成されていれば、どのように形成されていても良い。
なお、以下に説明する図５（ａ）〜（ｃ）に示すインクガイド２３ａ、図６（ａ）〜（ｃ）に示すインクガイド２３ｂ、図７（ａ）〜（ｃ）に示すインクガイド２３ｃ、および図８（ａ）〜（ｃ）に示すインクガイド２３ｄは、高誘電率領域が異なる以外は、図３（ｂ）〜（ｄ）に示すインクガイド２２と同様な構成、すなわち同じ形状を有するものであるので、同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その説明を省略する。
【００７０】
例えば、図５（ａ）〜（ｃ）に示すインクガイド２３ａのように、インクガイド２３ａの先端部４２の頂部４２ｄを通る先端部４２の中心面を含み、その両側の所定幅の領域を高誘電率領域４５ａとするものであっても良い。ここでは、高誘電率領域４５ａは、インクガイド２３ａの先端部４２の最先端領域を含み、頂部４２ｄから段差部４６のエッジ部４６ｂまでの先端部４２の全中心領域に形成される。
また、図６（ａ）〜（ｃ）に示すインクガイド２３ｂのように、インクガイド２３ｂの先端部４２の頂部４２ｄおよび支持部４０の段差部４６のエッジ部４６ｂを通るインクガイド２３ａの中心面を含み、その両側の所定幅の領域を高誘電率領域４５ｂとするものであっても良い。ここでは、高誘電率領域４５ｂは、インクガイド２３ａの先端部４２の最先端領域を含み、先端部４２の頂部４２ｄおよび段差部４６のエッジ部４６ｂから支持部４０の根元領域の末端までのインクガイド２３ｂの全中心領域に形成される。
【００７１】
上述した図３、図５および図６に示すインクガイド２２、２３ａおよび２３ｂは、いずれも、少なくとも、インク吐出点であるガイド先端部４２の最先端領域を高誘電率材料で形成して、高誘電率領域４４、４５ａおよび４５ｂとし、インク(帯電粒子)が受ける静電力Ｅｔのうち、ガイド先端方向を向いた静電力成分Ｅｉが大きくなるよう、インクガイド部材の誘電率に分布をもたせている。
ここで、高誘電率領域４４、４５ａおよび４５ｂのサイズは、ガイド突起部先端、すなわちインクガイド２２、２３ａおよび２３ｂの先端部４２の頂部４２ｄの近傍において、吐出インク液滴径とほぼ同等（例えば、インク液滴径が１０μｍの場合には、先端から幅方向に略１０μｍ程度）であるのが望ましい。これよりも、高誘電率領域のサイズが大きくなると、インクガイド全体を高誘電率材料の単一材料で形成したのと実質的に変わらなくなってしまうからである。
【００７２】
従って、本発明においては、高誘電率材料で形成される高誘電率領域のサイズは、図３に示すインクガイド２２の高誘電率領域４４のように、先端部４２の頂部４２ｄから下方の領域のみを吐出インク液滴径とほぼ同等とするのが最も望ましいが、例えば、図５および図６に示すインクガイド２３ａおよび２３ｂの高誘電率領域４５ａおよび４５ｂの場合のように、高誘電率領域をインクガイド下方に伸ばす場合には、インクガイド全体が高誘電率材料の単一材料で形成したのと実質的に変わらなくなってしまうことがないように、高誘電率領域４５ａおよび４５ｂの断面サイズを小さくして、その両側あるいは周囲を低誘電率領域で挟み込むあるいは囲むようにするのが良い。
【００７３】
また、図７（ａ）〜（ｃ）に示すインクガイド２３ｃのように、インクガイド２３ｃの支持部４０側の根元領域を高誘電率領域４５ｃとし、先端部４２の頂部４２ｄ側の先端領域を低誘電率材料で形成された領域とするものであっても良い。ここでは、高誘電率領域４５ｃは、インクガイド２３ａの支持部４０の肩部４０ｂと先端部４２の肩部４２ｂとの間の所定の境界より図中下側、すなわち支持部４０側の根元領域、具体的には、段差部４６のエッジ部４６ｂを含む略３角形（３角柱）の領域を除く支持部４０の全領域、および先端部４２の両側の肩部４０ｂを頂点とする２つの略直角３角形（３角柱）の領域に形成される。
このようなインクガイド２３ｃは、例えば、ポリイミド樹脂等の低誘電率材料製のインクガイドの根元領域のガイド表面に金属蒸着による導電性材料を形成して、高誘電率領域４５ｃとすることにより形成することができる。このような誘電率分布を持つインクガイド２３ｃにおいても、金属蒸着がなく、比誘電率分布のない時より、インクが受ける静電力Ｅｔのうち、ガイド先端方向を向いた静電力成分Ｅｉがアップし、ヘッド吐出応答性が向上する。
【００７４】
また、図８（ａ）〜（ｃ）に示すインクガイド２３ｄのように、インクガイド２３ｄの先端部４２の最先端領域を含むガイド先端領域および根元領域の両方を高誘電率領域４５ｄとするものであっても良い。このインクガイド２３ｄは、図６に示すインクガイド２３ｂと図７に示すインクガイド２３ｃとを合わせたものということができる。
ここでは、高誘電率領域４５ｄは、例えば先端部４２の頂部４２ｄおよび支持部４０の段差部４６のエッジ部４６ｂを通るインクガイド２３ａの中心面を含み、その両側の所定幅の領域、および支持部４０の所定境界より図中下側の支持部４０側の領域、つまり根元領域に形成される。すなわち、ガイド先端領域の高誘電率領域４５ｄは、先端部４２の頂部４２ｄおよび段差部４６のエッジ部４６ｂからインクガイド２３ｄの根元領域までの先端部４２および支持部４０の中心領域に形成され、根元領域の高誘電率領域４５ｄは、支持部４０の両肩部４０ｂを結ぶ境界より図中下側の支持部４０の領域に形成される。
本発明のインクジェットヘッドに用いられるインクガイドは、基本的に以上のように構成されるものである。
【００７５】
次に、本発明のインクジェットヘッドに用いられるインクガイドの製造方法について、図９〜図１４を参照して説明する。
まず、図９（ａ）〜（ｅ）、（ａ’）〜（ｅ’）および（ｅ”）は、図３に示すインクガイド２２に類似する形状を有し、裏面２２ａの支持部４０の根元領域をも高誘電率領域４４とする、図８に示すインクガイド２３ｄと類似のガイド構造のインクガイド１００の製造方法の一例を模式的に示す断面図、上面図および底面図である。なお、このインクガイド１００は、１チャンネル、あるいはその複数のチャンネルが１列に並んだ１次元マルチチャンネルガイドの場合である。
【００７６】
まず、（ａ）高誘電率層形成工程において、図９（ａ）および（ａ’）に示すように、
例えば、ポリイミド（ε＝３．５）の厚さ５０μｍの低誘電率の材料製の支持基板１０２に、高誘電率の材料を被覆し、例えば、厚さ１０μｍの高誘電率層１０４を形成する。高誘電率の材料としては、例えば、ＰＶＤＦ（ε＝１０）、あるいは無機高誘電体微粒子を低誘電率の有機材料に分散させた有機無機複合材料(例えば、エポキシ樹脂にマグネシウムニオベイト鉛−チタネイト鉛（ＰＭＮ−ＰＴ）（誘電率ε＝１７８００）を４０ｗｔ％分散させたもの（ε＝４０））を用いることができる。このような高誘電率の材料を溶剤に分散させた材料をキャスト、スピンコート後乾燥させて、厚さ１０μｍの高誘電率層１０４を形成するか、厚さ１０μｍのシート状の高誘電率の材料を熱圧着させる。
【００７７】
次に、（ｂ）高誘電率層パターン形成工程において、図９（ｂ）および（ｂ’）に示すように、フォトリソグラフィエッチングにより、３角柱状のガイド突端領域１０４ａと４角柱状の根元領域１０４ｂのみを残して、高誘電率層１０４をエッチングして、高誘電率層パターン形成を行う。すなわち、図９（ｂ）の断面図およびこれに対応する図９（ｂ’）の上面図に示すように、支持基板１０２上にガイド突端領域１０４ａと根元領域１０４ｂの部分にのみ高誘電率層１０４が残っている高誘電率層パターンを形成する。
次に、（ｃ）低誘電率層形成工程において、図９（ｃ）および（ｃ’）に示すように、高誘電率層パターンの上から、高誘電率層パターン（ガイド突端領域１０４ａと根元領域１０４ｂ）を埋め、その表面が平坦になるように、すなわち、支持基板１０２の表面上にも、ガイド突端領域１０４ａおよび根元領域１０４ｂの高誘電率層１０４の表面上にも、低誘電率層１０６を形成する。すなわち、低誘電率層１０６は、その表面が平坦になるくらい厚く、例えば、２０μｍの厚さに形成する。このとき、低誘電率層１０６を形成するための低誘電率の材料は、支持基板１０２と同じ材料でも良いし、異なる材料であっても良い。
【００７８】
次に、（ｄ）平坦化工程において、図９（ｄ）および（ｄ’）に示すように、この低誘電率層１０６の平坦な表面を、高誘電率層１０４（ガイド突端領域１０４ａと根元領域１０４ｂ）が、その表面に露出するまで、エッチングして、これらの高誘電率層１０４および低誘電率層１０６からなる表面を平坦化する。
最後に、（ｅ）平坦化工程において、図９（ｅ）、（ｅ’）および（ｅ”）に示すように、レーザ加工、エッチングなどの手法により、ガイドの形状に加工する。こうして、突起状の先端部をもち、その突端領域１０４ａを高誘電率層１０４とし、根元領域となる支持部の低誘電率支持基板１０２側に段差部を持つインクガイド１００を製造することができる。ここで、図９（ｅ’）は、上面図であり、インクガイド１００の表面を示し、図９（ｅ”）は、底面図であり、インクガイド１００の裏面を示す。
インクガイド１００は、３角柱状のインクガイド突端領域１０４ａおよび４角柱状の根元領域１０４ｂの両方を高誘電率領域とするので、この点では、図８に示すインクガイド２３ｄと類似のガイド構造を有するものであるということができる。
【００７９】
次に、異なるインクガイドの製造方法について説明する。図１０（ａ）〜（ｆ）および（ａ’）〜（ｆ’）は、図８に示すインクガイド２３ｄに類似のガイド構造のインクガイド１１０の製造方法の一例を模式的に示す正面図および上面図である。なお、このインクガイド１１０は、１チャンネルのみが図示されているが、複数のチャンネルが２次元的に配列された２次元マルチチャンネルガイドの場合である。
まず、（ａ）多層構造形成工程において、図１０（ａ）および（ａ’）に示すように、
高誘電率材料 (例えば、シリコン（ε＝１２））からなる支持基板１１２の表面に、低誘電率材料、例えば、ポリイミド(ε＝３．５）または二酸化珪素（ＳｉＯ２：ε＝４．５）を１００μｍ積層して低誘電率層１１４を形成し、その上に高誘電率材料、例えば、上述した無機高誘電率微粒子分散の有機無機複合材料またはシリコンを１０μｍ積層して高誘電率層１１６を形成する。こうして多層構造が形成される。
【００８０】
続いて、（ｂ）先端マスク形成工程において、図１０（ｂ）および（ｂ’）に示すように、先端部形成のための３次元形状のマスクを形成する。これは、多層構造の高誘電率層１１６上にグレースケールマスクなどを用いてフォトレジストによってマスク１１８を形成することができる。
次に、（ｃ）第１先端エッチング工程において、図１０（ｃ）および（ｃ’）に示すように、このマスク１１８を用いて、ドライエッチングにより高誘電率層１１６および低誘電率層１１４をエッチングして、例えば、１００μｍエッチングして、ガイド先端部１２０を形成する。これにより、三角形の断面を持つ線状の３次元形状（３角柱状）のガイド先端部（突起）１２０が形成される。このガイド先端部１２０は、頂部の高誘電率層１１６からなる断面３角形状（３角柱状）の突端領域１１６ａと、その下部の低誘電率層１１４からなる断面台形状（台形柱状）の中間領域１１４ａとから形成される。
【００８１】
続いて、（ｄ）第２先端エッチング工程において、図１０（ｄ）および（ｄ’）に示すように、ガイド先端部１２０の表面および支持基板１１２の表面に金属膜（アルミニウム膜）を０．２μｍ厚さに成膜して、スプレーコート法を用いてレジストをコートし、投影露光装置で３次元形状のガイド先端部１２０の表面にパターン形成を行い、アルミニウムをエッチングし、所定幅、例えば１０μｍ幅のアルミニウムマスクを形成する。こうして形成されたアルミニウムマスクを用いてマスクされていないガイド先端１２０部分を所定の深さにドライエッチングなどを行うことにより、断面３角形状（３角柱状）の先端加工を行う。すなわち、マスクされていないガイド先端１２０部分において、突端領域１１６ａを除去し、断面３角形を保ったまま後退させて、低誘電率層１１４のみからなり、段差のある断面３角形状（３角柱状）の先端部１１４ｂを形成する。この場合、例えば、エッチング深さは、５０μmで、断面３角形状のガイド先端部１２０が、５０μｍ深い位置に下がり、すなわち、後退して、断面３角形状の先端部１１４ｂとなる。
その後、アルミニウムマスクのエッチングを行って、アルミニウムマスクを除去する。アルミニウムマスクによって残されているガイド先端部１２０の幅は、１０μｍである。
こうして、図示例のように、高誘電率材料からなる突端領域１１６ａを最先端に持つガイド先端部１２０は、マスクでカバーされた状態でエッチングされ、断面３角形状の先端部１１４ｂが形成され、その先端にインク供給部１２２が形成される。
【００８２】
次に、（ｅ）第３先端エッチング工程において、図１０（ｅ）および（ｅ’）に示すように、上記と同様の方法で、不要部分のエッチングを行い、ガイド先端部１２０の片面側の先端部１１４ｂは、所定幅を残して除去され、他方の面側は全て除去され、段差を持つ所定幅、例えば、ガイド幅が５０μｍであるガイド先端部形状が完成する。
最後に、（ｆ）支持部エッチング工程において、図１０（ｆ）および（ｆ’）に示すように、上記と同じパターン形成法で支持基板１１２を深さ５００μｍにエッチングして４角柱状の支持部１２４を形成し、インクガイド１１０が製造される。
こうして、複数のインクガイド１１０が、その下部で所定厚みの支持基板１１２に接続され、２次元的に配列された２次元マルチチャンネルガイドが製造される。
【００８３】
次に、図１１（ａ）〜（ｅ）および（ａ’）〜（ｅ’）ならびに図１２（ｆ）〜（ｉ）および（ｆ’）〜（ｉ’）は、図３に示すインクガイド２２と略同様なガイド構造のインクガイド１３０の製造方法の一例を模式的に示す正面図および上面図である。なお、このインクガイド１３０は、１チャンネルのみが図示されているが、複数のチャンネルが２次元的に配列された２次元マルチチャンネルガイドの場合である。
まず、（ａ）先端部形成工程において、図１１（ａ）および（ａ’）に示すように、インクガイドの先端部を形成するために、高誘電率材料 (例えば、シリコン（ε＝１２））からなる支持基板１３２の表面に断面３角形状（３角柱状）のガイド先端部（突起）１３４を形成する。この先端部形成方法は、図１０に示すインクガイド１１０を製造する２次元ガイド製造方法で説明している方法でも良いし、ダイシング、ＫＯＨなどを用いた異方性エッチングでも良い。
【００８４】
次に、（ｂ）第１先端エッチング工程において、図１１（ｂ）および（ｂ’）に示すように、ガイド先端部１３４の第１先端部エッチングをドライエッチングで行う。このときのエッチング深さは、例えば、２０μｍである。こうして、所定幅のガイド先端部１３４が残され、その両側に段差が付いて、断面３角形が保たれたまま後退され、低い突起状の先端部１３４ａが形成される。
次に、（ｃ）第１絶縁層コーティング工程において、図１１（ｃ）および（ｃ’）に示すように、ガイド先端部１３４、先端部１３４ａおよび支持基板１３２上に、プラズマＣＶＤなどにより第１絶縁層、例えば、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）などの絶縁層１３６を極薄く、例えば、０．１μｍの厚さに形成（コーティング）し、ガイド先端部１３４の上表面および側面だけに絶縁層１３６が残るように、ガイド先端部１３４以外の絶縁層１３６を除去する。
【００８５】
次に、（ｄ）第２先端エッチング工程において、図１１（ｄ）および（ｄ’）に示すように、この絶縁層１３６をマスクとしてドライエッチングで、例えば４０μｍの深さまでエッチングする。こうして、先端部１３４ａは、ガイド先端部１３４に対しては、さらに低くなるが、断面３角形を保ったまま、支持基板１３２の表面も平坦なまま、さらに後退する。これに対し、ガイド先端部１３４は絶縁層１３６でマスクされているので、ガイド先端部１３４の両端は、略垂直に後退し、横壁となる。
次に、（ｅ）第３先端エッチング工程において、図１１（ｅ）および（ｅ’）に示すように、この絶縁層（Ｓｉ３Ｎ４）１３６と異なるマスク材料(例えば、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、二酸化珪素（ＳｉＯ２））を用いて、ガイド先端部１３４およびこれに続く所定幅の先端部１３４ａをマスクし、第３先端エッチングを行い、残りの先端部１３４ａを除去し、インクガイド１３０の段差のある先端部形状１３８を形成する。
【００８６】
次に、（ｆ）第２絶縁層コーティング工程において、図１２（ｆ）および（ｆ’）に示すように、上記（ｅ）第３先端エッチング工程と同様に、絶縁層（Ｓｉ３Ｎ４）１３６と異なるマスク材料によって再度コーティングし、コーティングされたマスク材料の内、先端部形状１３８の部分以外を除去して、先端部形状１３８のみに絶縁層１４０を形成し、支持部エッチング用マスクとする。
次に、（ｇ）支持部エッチング工程において、図１２（ｇ）および（ｇ’）に示すように、工程（ｆ）で形成された絶縁層１４０を支持部エッチング用マスクとして、支持基板１３２をエッチングして、先端部形状１３８の下部に支持部１４２を形成する。このときのエッチング深さは、例えば、５００μｍである。こうして、インクガイド１３０の全体形状１４４を形成することができる。
この後、（ｈ）第２絶縁層除去工程において、図１２（ｈ）および（ｈ’）に示すように、先端部形状１３８の部分の絶縁層１４０を、例えば、エッチングにより除去する。但し、このとき、ガイド先端部１３４上の絶縁層１３６は、このエッチングで取れず残っている。
【００８７】
この後、（ｈ）第２絶縁層除去工程において、図１２（ｈ）および（ｈ’）に示すように、先端部形状１３８の部分の絶縁層１４０を、例えば、エッチングにより除去する。但し、このとき、ガイド先端部１３４上の絶縁層１３６は、このエッチングで取れず残っている。
最後に、（ｉ）第２絶縁層除去工程において、図１２（ｉ）および（ｉ’）に示すように、インクガイド１３０の全体形状（シリコン）１４４を酸化し、ガイド先端部１３４の突端領域１４６を除いて、すなわち、突端領域１４６以外のガイド先端部１３４、先端部１３４ａ、支持部１４２および支持基板１３２の表層を酸化膜にする。ここで、全体形状１４４のガイド先端部１３４、先端部１３４ａ、支持部１４２および支持基板１３２は、シリコン製であるので、酸化により、絶縁層１３６でカバーされている突端領域１４６を除いて、シリコン酸化膜１４８となる。この酸化は、熱酸化でも良いし、陽極酸化でも良い。なお、シリコンの酸化で形成されるＳｉＯ２の誘電率εは、４．５と、シリコンの誘電率εの約１／３に低くなる。
【００８８】
ここで、ガイド先端部１３４のシリコンは、ガイド先端部１３４をカバーしている絶縁層１３６の窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）を通して、酸化が進み難いので、ガイド先端部１３４の突端領域１４６にはシリコンが酸化されずに残っている。シリコンの酸化を熱酸化で行う場合、ガイド先端部１３４の上面の斜面部分を酸化して低誘電率にするため、その斜面部分の厚さ１０μｍを両壁面から少なくとも５μｍずつ酸化すればよく、加湿雰囲気１２００℃で２０時間でその厚さに達する。
こうして、図３に示すインクガイド２２と略同様なガイド構造の、複数のインクガイド１３０が、その下部で所定厚みの支持基板１３２に接続され、２次元的に配列された２次元マルチチャンネルガイドが製造される。なお、本実施形態では、支持基板１３２となる高誘電率材料は、アルミニウム（ε＝∞）であっても良い。
【００８９】
まず、図１３（ａ）、（ａ’）および（ｂ）は、それぞれ、図６に示すインクガイド２３ｂと類似のガイド構造を有するインクガイド１５０の製造方法の一例を模式的に示す正面図、上面図および正面図である。なお、このインクガイド１５０は、１チャンネルのみが図示されているが、複数のチャンネルが２次元的に配列された２次元マルチチャンネルガイドの場合である。
まず、（ａ）先端部形成工程において、図１３（ａ）および（ａ’）に示すように、インクガイドの先端部を形成するために、高誘電率材料 (例えば、ジルコニア、ＰＺＴ、シリコン）を加工し、支持基板１５２、その上に直方体状の支持部１５４を立設するように形成し、その上に４角柱状の先端部１５６を形成する。例えば、先端部１５６が、水平断面が１０μｍｘ５０μｍのサイズの矩形で、深さが１００μｍの４角柱状であり、その下の支持部１５４が、水平断面が５０μｍｘ４００μｍのサイズ、深さが５００μｍの直方体である。この加工は、ドライエッチング、レーザ加工、放電加工などで行うことができる。
【００９０】
次に、（ｂ）低誘電率材料塗布工程において、図１３（ｂ）に示すように、先端部１５６の周辺に低誘電率材料１５８を塗布する。例えば、溶剤に分散されたポリイミドをスピンコート、スプレーコート、または浸漬引き上げなどで塗布し、液体状態で形成されるメニスカスを利用し、乾燥してインクガイド１５０の先端部１６０の上面の斜面部分１６２を形成する。
こうして、図６に示すインクガイド２３ｄと略同様なガイド構造の複数のインクガイド１５０が、その下部で所定厚みの支持基板１５２に接続され、２次元的に配列された２次元マルチチャンネルガイドが製造される。
【００９１】
上述したインクガイドの製造方法は、図３、図６および図８に示すインクガイド２２、２３ｂおよび２３ｄに類似のガイド構造を有するインクガイド１３０、１５０、１００および１１０を製造する例について説明しているが、これらは、それぞれインクガイドの製造方法の一例を示すものに過ぎず、本発明においては、インクガイドの製造方法は、これらに限定されないし、また、図５および図７に示すインクガイド２３ａおよび２３ｃも、同様な方法によって製造することができる。
【００９２】
上述した例は、主に、先端部の先端形状と先端部および支持部の間の段差部の形状（支持部の先端形状）とが略相似形状をなすインクガイドを用いる例であったが、本発明はこれに限定されず、先端部の先端形状と支持部の先端形状とが異なるもので宛ても良い。
例えば、図１４および１５に示すように、支持部の先端形状が櫛歯状をなすインクガイドを用いるものであっても良い。
図１４に、本発明のインクジェットヘッドの他の実施形態の要部の模式的部分断面図を示す。ここで、図１５（ａ）は、図１４に示すインクジェットヘッドのインクガイドの他の実施形態（第２の実施形態）を示す模式的斜視図であり、（ｂ）は、図１５（ａ）の模式的平面図であり、（ｃ）は、図１５（ａ）の模式的側面図である。
なお、図１４に示すインクジェットヘッド１２ａは、図２に示すインクジェットヘッド１２と、インクガイド２２の代わりにインクガイド７０が用いられている点を除いて、同様の構成を有するものであるので、同一構成要素には、同一の参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００９３】
図１４および図１５（ａ）〜（ｃ）に示すように、インクガイド７０は、平板状の支持部７２と、この支持部７２にインクガイド７０の裏面７０ａを共有して（面一にして）、その表面側において段差つけて延設された先端部７４とを有し、先端部７４の最先端の最先端領域または突端領域を、その他の領域、すなわち先端部７４の残りの領域および支持部７２と異なる比誘電率を持つ材料、例えば、より高誘電率材料で形成された高誘電率領域７８とするものである。このインクガイド７０は、図３に示すインクガイド２２に比して、支持部７２の先端部分（段差部）８０が櫛歯状に成形されたものであり、それ以外の先端部７４の先端形状、その高誘電率領域７８および支持部７２の構造については、図３に示すインクガイド２２の先端部４２、高誘電率領域４４および支持部４０と同様の構成であるため、その詳細な説明は省略する。
【００９４】
支持部の先端の段差部８０は、先端部７４の延設方向に延びる切欠部８２が、例えば、３つ支持部７２の幅方向に所定の間隔をあけて形成されている。これらの３つの切欠部８２により、２つの歯部８４が形成される。先端部７４側における歯部８４のエッジ部８４ａは、所定の曲率を有する曲面で形成されている。歯部８４のエッジ部８４ａは、例えば先端部７６の肩部７６ｂよりも上側にある。このように、歯部８４のエッジ部８４ａを曲面で構成することにより、吐出部近傍に強い不要電界を発生させることなく、インクの吐出性を安定させることができる。
インクガイド７０は、断差部８０を櫛歯状に形成することにより、切欠部８２がインク溜りの役割、および毛細管の役割を果たし、インクＱをインクガイド７０の先端部７４に供給することができる。このため、歯部８４のエッジ部８４ａは、先端部７４の頂部７６ａとの距離が近いことが好ましい。
【００９５】
また、歯部８４のエッジ部８４ａは、図３に示すインクガイド２２のエッジ部４６ｂ（図３（ａ）参照）と同様に、メニスカスのピニング点として作用するものでもある。このようなことから、歯部８４のエッジ部８４ａは、吐出口２４の表面（ガード電極２６の表面２６ａ）よりも上側にあることが好ましい。さらに、インクガイド７０の先端部７６の肩部７６ｂは、吐出口２４の表面よりも上側となるように配置されることが多く、歯部８４のエッジ部８４ａは、例えば、先端部７６の肩部７６ｂよりも上側にあることが好ましい。
さらに、インクガイド７０の断差部８０を櫛歯状に形成することにより、歯部８４が先端部７４の補強材の役割を果たす。このため、インクガイド７０、特に、先端部７４の機械的強度を高くすることができる。インクガイド７０は、極めて小さいものであり、先端部７４も極めて薄いものであるため、先端部７４の機械的強度を高くすることは有効である。
【００９６】
また、歯部８４のエッジ部８４ａは、例えば、先端部７６の肩部７６ｂよりも上側にすることにより、先端部７４とエッジ部８４ａとの距離が短くなり機械的強度も高くなる。
このように、インクガイド７０の断差部８０を櫛歯状に成形することにより、インクＱの供給を容易にすることができるとともに、機械的強度も高くすることができる。
【００９７】
なお、インクガイド７０は、例えば、全体の高さは５８０μｍであり、全体（支持部７２）の幅Ｗは２１０μｍである。また、１対の斜面７６により形成される先端部７４の先端角度は９０°であり、先端部７４の曲率半径はいずれも６μｍであり、支持部７２の厚さｔ１は５０μｍであり、先端部７４の厚さｔ２は１３μｍである。また、断差部８０のエッジ部８４ａと先端部７４の頂部７６ａとの間の距離である先端部長さＬは５０μｍである。さらに、高誘電率領域７８の高さＨ、すなわち、高誘電率領域７８の下端から先端部７４の頂部７６ａまでの長さは、例えば、２０μｍである。また、歯部８４の幅は３０μｍであり、歯部のエッジ部８４ａの曲率半径は１５μｍである。
また、インクガイド７０においても、図３に示す実施形態と同様に、支持部７２の厚さｔ１と先端部７４の厚さｔ２との差（段差）が２０μｍ以上であることが好ましい。インクガイド７０においても、２０μｍ以上の差（段差）を有していない場合、メニスカスのピニングの効果が減少してしまう。
【００９８】
なお、インクガイド７０は、切欠部８２を３つ設ける構成としたが、これに限定されるものではなく、切欠部８２は、少なくとも１つ形成されていればよい。
また、インクガイド７０は、図３に示すインクガイド２２と同様の製造方法により作製することができる。
インクジェットヘッド１２ａにおいては、各吐出口２４にインクガイド７０がそれぞれ設けられており、各吐出口２４にはメニスカスが形成される。このインクガイド７０により形成されるメニスカスについて説明する。
【００９９】
本実施形態においても、図３に示す実施形態と同様に、図１５（ｃ）に示すように、端部８０のエッジ部８４ａがメニスカスＭ１のピニング点Ｆとなる。このピニング点Ｆは端部８０の櫛歯形状で決定されるものであり、一度固定された場合には、動くことがない安定点である。さらに、ピニング点Ｆは、新しいメニスカスＭ２を固定するピンニング点としても作用する。これにより、また、これに加え、インクガイド７０では、先端部７４に高誘電率領域７８を備えているので、さらに、高い位置にメニスカスＭ２が形成される。このようにして、先端部７４の頂部７６ａにまでインクＱを行き渡らせることができる。また、先端部７４には、先端部７４の頂部７６ａ形状と略相似形のメニスカスＭ３が形成される。
【０１００】
本実施形態のインクガイド７０においては、端部８０が櫛歯状に成形されているため、図３に示すインクガイド２２に比して、端部８０の長さが長い。このため、第１の実施形態のインクガイド２２よりもメニスカスを更に強固に固定することができ、メニスカスの形状安定性を更に高くすることができる。
また、本実施形態のインクガイド７０においては、切欠部８２にインクＱが貯まり、毛細管現象によりインクガイド７０の先端部７４にインクＱが供給される。このインクガイド７０は、インク供給能力は、先の実施形態のインクガイド２２よりも高い。
このように、本実施形態のインクガイド７０は、第１の実施形態のインクガイド２２よりもメニスカスの位置を更に高く保持することができるとともに、先端部７４へのインクＱの供給も更に円滑に行われる。
なお、本実施形態のインクジェットヘッド１２ａおよびこの液体ヘッド１２ａを有する画像記録装置は、いずれも上述の第１の実施形態と同様の効果が得られることはいうまでもない。
【０１０１】
本実施形態のインクジェットヘッド１２ａによれば、インクガイド７０によるメニスカスの形状安定性、およびインク供給能力が、第１の実施形態のインクガイド２２よりも高く、インクガイド７０の頂部７６ａにまでインクＱを行き渡らせた状態で、インク液滴を吐出させることができる。また、メニスカス形状安定性が更に優れるため、振動などの外乱が加わった場合でも、メニスカス形状の変動が更に抑制される。
本実施形態のインクジェットヘッド１２ａにおいては、インクガイド７０を設けることにより、吐出口２４のメニスカスの位置を更に高くすることができ、かつメニスカスＭの形状を更に安定にすることができるため、インク液滴Ｒの吐出周波数応答性およびインク液滴Ｒの着弾精度を更に高くすることができ、かつインク液滴Ｒを所定のサイズで、かつバラツキを小さく吐出させることができ、インク液滴Ｒの吐出性能を更に高くすることができる。
【０１０２】
また、本実施形態のインクジェットヘッド１２ａを有する画像記録装置においては、各吐出口２４において、メニスカスが更に高い位置に保持され、かつ断差部８０の切欠部８２から頂部７６ａにインクＱが更に十分に供給される。これにより、吐出周波数応答性を更に高くすることができる。よって、画像記録を更に高速で行うことができる。
さらに、本実施形態のインクジェットヘッド１２ａを有する画像記録装置においては、メニスカスの形状安定性が更に優れているため、更に高画質の画像記録を行うことができる。また、カラー画像を形成する場合、色ずれが更に抑制された高画質の画像記録を行うことができる。
【０１０３】
次に、上述した本発明の第１の実施形態および第２の実施形態の画像記録装置に用いられるインクＱについて詳細に説明する。
インクＱは、色材粒子をキャリア液に分散することにより得られる。キャリア液は、高い電気抵抗率（１０9Ω・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不向きである。
【０１０４】
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１０16Ω・ｃｍ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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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、無機顔料および有機顔料を問わず、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、ペリノン系顔料、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されること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、ベンゾキノン染料、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。
【０１０８】
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２，０００〜１，０００，０００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。
【０１０９】
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一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。
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
なお、色材粒子は、制御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。
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、下記数式（２）のより定義される分配率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    ・・・（２）
【０１１２】
ここで、上記数式（２）において、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。
【０１１３】
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、制御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、制御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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
次に、図３（ａ）に示す第１の実施形態のインクガイド２２、図１５（ａ）に示す第２の実施形態のインクガイド７０、図１６（ａ）に示す従来のインクガイド２５０および図１７に示すインクガイド２０４について、メニスカス高さおよびインク吐出性能について評価した。メニスカス高さについては、インクガイドの先端にインクが到達しているか否かを評価した。なお、メニスカス高さの評価は、インクガイドの先端にインクが到達しているものを○とし、達していないものを×とした。
【０１１６】
また、インク吐出性能については、インクを吐出させたときのドットの大きさ、着弾精度、応答性などを総合的に評価した。インク吐出性能の評価は、吐出性能が極めて優れているものを◎とし、吐出性能が優れているものを○とし、インクの吐出が不十分、またはインクの吐出ができなかったものを×とした。これらの結果を下記表１に示す。なお、下記表１において、第１の実施形態のインクガイド２２を実施例１とし、第２の実施形態のインクガイド７０を実施例２とし、従来のインクガイド２５０を比較例１とし、従来のインクガイド２０４を比較例２とした。
なお、比較例１（インクガイド２５０）は、全体の高さが５８０μｍであり、全体の幅が２１０μｍであり、厚さが５０μｍである。
また、比較例２（インクガイド２０４）は、全体の高さが５８０μｍであり、全体の幅が２１０μｍであり、厚さが５０μｍである。また、インク案内溝２２０の幅が５０μｍである。
【０１１７】
【表１】
2007144843.tif 000003
【０１１８】
上記表１に示すように、本発明の第１の実施形態のインクガイド２２（実施例１）および第２の実施形態のインクガイド７０（実施例２）は、いずれも先端に達するメニスカス高さを得ることができた。さらに、本発明の第１の実施形態のインクガイド２２は、インク吐出性能も優れたものであり、第２の実施形態のインクガイド７０は、更にインク吐出性能が優れたものであった。
これに対し、従来のインクガイド２５０（比較例１）は、十分なメニスカス高さを得ることができず、インクを吐出させることができないものであった。
また、従来のインクガイド２０４（比較例２）は、先端に達するメニスカス高さを得ることができた。しかしながら、インクガイド２０４（比較例２）は、インクを吐出することができるものの、ドットサイズおよびインク液滴の着弾精度が不十分であった。
【０１１９】
以上、本発明のインクジェットヘッドおよび画像記録装置について種々の実施形態および実施例を挙げて詳細に説明したが、本発明は上記実施形態および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、種々の変更および改良をしてもよいのはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】本発明に係るインクジェットヘッドを用いる画像記録装置の一実施形態を示す模式的断面図である。
【図２】図１に示すインクジェットヘッドの一実施形態の要部の模式的斜視図である。
【図３】（ａ）は、図２に示すインクジェットヘッドのインクガイドの一実施形態を示す模式的斜視図であり、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）は、それぞれ、（ａ）に示すインクガイドの模式的正面図、模式的側面図および模式的上面図である。
【図４】本発明に用いられるインクガイドに作用する静電力による、ガイド壁面に沿ったインクの移動を説明する説明図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ、本発明に用いられるインクガイドの他の実施形態を示す模式的正面図、模式的側面図および模式的上面図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ、本発明に用いられるインクガイドの他の実施形態を示す模式的正面図、模式的側面図および模式的上面図である。
【図７】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ、本発明に用いられるインクガイドの他の実施形態を示す模式的正面図、模式的側面図および模式的上面図である。
【図８】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ、本発明に用いられるインクガイドの他の実施形態を示す模式的正面図、模式的側面図および模式的上面図である。
【図９】（ａ）〜（ｅ）、（ａ’）〜（ｅ’）および（ｅ”）は、それぞれ、本発明に用いられるインクガイドの製造プロセスの一例を模式的に示す断面図、上面図および底面図である。
【図１０】（ａ）〜（ｆ）および（ａ’）〜（ｆ’）は、それぞれ、本発明に用いられるインクガイドの製造プロセスの他の例を模式的に示す正面図および上面図である。
【図１１】（ａ）〜（ｅ）および（ａ’）〜（ｅ’）は、それぞれ、本発明に用いられるインクガイドの製造プロセスの他の例を模式的に示す正面図および上面図である。
【図１２】（ｆ）〜（ｉ）および（ｆ’）〜（ｉ’）は、それぞれ、本発明に用いられるインクガイドの製造プロセスの他の例を示す模式的正面図および模式的上面図である。
【図１３】（ａ）、（ａ’）および（ｂ）は、それぞれ、本発明に用いられるインクガイドの製造プロセスの他の例を模式的に示す正面図、上面図および正面図である。
【図１４】本発明に係るインクジェットヘッドを用いる画像記録装置の他の実施形態を示す模式的断面図である。
【図１５】（ａ）は、図１４に示すインクジェットヘッドのインクガイドの一実施形態を示す模式的斜視図であり、（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ、（ａ）に示すインクガイドの模式的正面図および模式的側面図である。
【図１６】（ａ）は、従来のインクガイドを示す模式的平面図であり、（ｂ）は、（ａ）の模式的側面図である。
【図１７】従来のインクジェットヘッドの一例を説明するための概念図である。
【図１８】従来のインクガイドの部分斜視図である。
【符号の説明】
【０１２１】
１０  画像記録装置
１２、１２ａ、インクジェットヘッド
１４  保持手段
１６  インク循環系
１８  電圧印加手段
１９  吐出基板
２０  支持基板
２２、２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、７０、１００、１１０、１３０、１５０  インクガイド
２４  吐出口
２６  ガード電極
３０  吐出電極
３２  インク流路
４０、７０  支持部
４２、７２  先端部
４４、７８  高誘電率領域
４６、８０  断差部
５０  駆動電源
５２  バイアス電源
５４  インク循環手段
５６  インク供給流路
５８  インク回収流路
６０  対向電極
６２  対向バイアス電源
８２  切欠部
８４  歯部
Ｆ  ピニング点
【図１】
2007144843.tif 000004
【図２】
2007144843.tif 000005
【図３】
2007144843.tif 000006
【図４】
2007144843.tif 000007
【図５】
2007144843.tif 000008
【図６】
2007144843.tif 000009
【図７】
2007144843.tif 000010
【図８】
2007144843.tif 000011
【図９】
2007144843.tif 000012
【図１０】
2007144843.tif 000013
【図１１】
2007144843.tif 000014
【図１２】
2007144843.tif 000015
【図１３】
2007144843.tif 000016
【図１４】
2007144843.tif 000017
【図１５】
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【図１６】
2007144843.tif 000019
【図１７】
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【図１８】
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