JP2005186526A - インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】インク吐出口へのインク供給性を向上させ、高速描画でも所望サイズのドットを安定に記録媒体に形成できるインクジェットヘッド及びインクジェット記録装置を提供する。
【解決手段】インクを吐出するための吐出口２８が形成された吐出口基板１６に第１吐出電極１８を形成し、ヘッド基板１２の、吐出口２８と対向する位置に第２吐出電極１９を形成する。第２吐出電極１９に所定の電圧を印加すると、第２吐出電極からは、第１吐出電極１８の下面から発生する反発電界と逆向きの電界が発生する。これにより、反発電界によるインク粒子への影響が低減され、インク粒子が速やかに吐出口２８に移動し、所望濃度のインクが吐出口２８に充填される。高速で連続的に液滴を吐出させても安定して所望サイズのドットを記録媒体に形成できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、インクを吐出して記録媒体に向けて飛翔させるインクジェットヘッド、及び、このインクジェットヘッドを用いて画像データに対応した画像を記録媒体上に記録するインクジェット記録装置に関する。

インクジェット記録装置は、インクを吐出口から吐出し、画像データに対応した画像を記録媒体上に記録するものである。インクジェット記録装置としては、インクの吐出制御手段の違いに応じて、静電式、サーマル式、ピエゾ式等のものが知られている。
これらインクジェット記録装置のうち、静電式インクジェット記録装置は、帯電した色材粒子（着色荷電粒子）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各々の吐出部に所定の電圧を印加することにより、吐出部に静電力を発生させ、この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している。この静電式インクジェット記録装置としては、例えば特許文献１に開示のインクジェット記録装置が知られている。

図５に、特許文献１に開示の静電式インクジェット記録装置のインクジェットヘッドの一例の構成概略図を示した。同図に示すインクジェットヘッド５０は、特許文献１に開示のインクジェットヘッドの１つの吐出部のみを概念的に表したものであり、ヘッド基板５１と、インクガイド５２と、吐出口基板（絶縁性基板）５３と、吐出電極（制御電極）５４と、対向電極５５と、ＤＣバイアス電圧源５８と、パルス電圧源５９とを備えている。
特開平１０−１３８４９３号公報

特許文献1に示すような従来の静電式インクジェットヘッドは、吐出電極５４を吐出口基板５３に設けているため、吐出電極５４に駆動電圧を印加したときには、吐出電極５４の上面からのみならず、吐出電極５４の下面からも電界Ｅｄが発生する。すなわち、流路５７を循環するインクＱに、吐出電極５４からヘッド基板表面５１に向かう方向の電界Ｅｄが作用することになる。吐出電極５４の下面からヘッド基板５１に向かう方向に発生する電界Ｅｄ（以下、反発電界という）は、主流路９８を循環するインクＱに含まれるインク粒子が吐出口（貫通孔）５６に向かうことを妨げるように作用するため、インクジェットヘッド５０を駆動して吐出電極５４に駆動電圧を印加したときに、吐出口５６にインク粒子が濃縮することが妨げられてしまい、吐出口５６にインク粒子が十分濃縮されるまでに一定の時間が必要となってしまう。このため、このようなインクジェットヘッドを用いて高速で描画を行なった場合には、ヘッド基板に設けられた吐出電極からの反発電界による吐出口へのインク粒子供給の阻害により、記録媒体に所望の大きさのドットを安定して形成することができないという問題がある。

本発明は、上記問題を解消するためになされたものであり、本発明の目的は、吐出電極からの反発電界によって吐出口にインク粒子が供給されなくなることを防止し、吐出口へのインクの供給性を向上させ、高速で連続的にインク液滴を吐出させても、所望のサイズのドットを安定して記録媒体に形成することができるインクジェットヘッド及びインクジェット記録装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様は、静電力を利用してインクをインク液滴として吐出し、記録媒体に向けて飛翔させるインクジェットヘッドであって、前記インク液滴が吐出される吐出口が開口された吐出口基板と、前記吐出口基板と所定の間隔を離して配置され、前記吐出口基板との間にインク流路を形成するヘッド基板と、前記吐出口基板に形成され、前記吐出口からインクの吐出を制御するための駆動電圧が印加される第１吐出電極と、前記ヘッド基板の、前記吐出口と対向する位置に形成され、所定の電圧が印加される第２吐出電極とを備えるインクジェットヘッドを提供する。

本発明のインクジェットヘッドにおいて、前記第２吐出電極に印加される電圧の電圧値が前記第１吐出電極に印加される駆動電圧の電圧値よりも高いことが好ましい。
また、前記第２吐出電極に印加される電圧の位相が、前記第１吐出電極に印加される駆動電圧の位相よりも進んでいることが好ましい。また、前記第２吐出電極に印加される電圧の印加時間が、前記第１吐出電極に印加される駆動電圧の印加時間と異なることが好ましい。

上記課題を解決するために、本発明の第２の態様は、本発明の第１の態様に従うインクジェットヘッドを備えるインクジェット記録装置を提供する。

本発明のインクジェットヘッドは、ヘッド基板に設けられた第２吐出電極から、吐出電極として機能する第１吐出電極から発生する反発電界と反対向きの電界を発生させて、この反発電界によるインク粒子への影響を抑制又は防止することができるので、インク中のインク粒子（色材粒子）を速やかに吐出口に供給させることができる。これにより、高速で連続的にドットを描画しても、所望のサイズのドットを安定して描画することができる。また、ヘッド基板に第２吐出電極を設けることにより、吐出口に電界を形成する上で、吐出電極と吐出口との間の最適な位置関係を維持したまま、吐出口へのインク粒子供給性を向上させることができる。

本発明のインクジェット記録装置は、本発明のインクジェットヘッドを備えるので、所望のサイズのドットを記録媒体に高速に且つ安定して形成することができ、高画質な画像を高速に描画することが可能である。

以下、本発明のインクジェットヘッド及びインクジェット記録装置について、添付の図面に示される好適な態様を基に、詳細に説明する。
図１に、本発明のインクジェットヘッドの一例の概略構成を示す模式的断面図を、図２（Ａ）および図２（Ｂ）に、図１のＡ−Ａ線およびＢ−Ｂ線矢視図を、それぞれ示す。
同図に示す静電式の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、吐出口２８を有する吐出口基板１６とを主に有する。また、インクジェットヘッド１０のインク吐出側の面（図中、上面）に対面して、記録媒体Ｐを支持する対向電極２４と、記録媒体Ｐの帯電ユニット２６とが配置される。

インクジェットヘッド１０は、図２に示すように、より高密度な画像記録を行うために、各吐出部（ノズル（吐出口２８））が二次元的に配列されたマルチチャンネル構造を有するものであるが、図１においては、構成を明瞭に示すため、１つの吐出部のみを示す。
なお、本発明のインクジェットヘッド１０において、吐出電極の個数や物理的な配置等は自由に選択することができる。例えば、図示例のようなマルチチャンネル構造のみならず、吐出部の列を１列のみ有するものであってもよい。また、記録媒体Ｐの全域に対応する吐出部の列を有するいわゆる（フル）ラインヘッドでもよく、あるいは、ノズル列の方向と直交する方向に走査されるいわゆるシリアルヘッド（シャトルタイプ）であってもよい。また、本発明のインクジェットヘッドは、モノクロおよびカラーのどちらの記録装置にも対応可能である。

このようなインクジェットヘッド１０は、顔料等の色材成分を含み、かつ、電荷を有する微粒子（以下、色材粒子とする）を、絶縁性の液体（キャリア液）に分散してなるインクＱを静電力により吐出させるものであり、画像データに応じて第１吐出電極１８に印加する駆動電圧をｏｎ／ｏｆｆ（吐出ｏｎ／ｏｆｆ）することにより、画像データに応じてインク液滴を変調して吐出し、記録媒体Ｐ上に画像を記録する。

図1に示すように、ヘッド基板１２と吐出口基板１６とは、対面した状態で所定間隔離間して配置される。ヘッド基板１２と吐出口基板１６とによって、各吐出口２８にインクを供給するインクの主流路３０が形成され、主流路３０と吐出口２８（その吐出側の開口端まで）とによってインク流路が形成される。また、主流路３０は、吐出口２８（インクガイド１４）にインクＱを供給するためのインクリザーバ（インク室）として機能する。

なお、インクＱは、画像記録時には、図示されていないインク循環機構によって、所定方向、図示例では主流路３０内を図中右から左へ向かって所定の速度（例えば、２００ｍｍ／ｓのインク流）で循環される。
吐出口基板１６は、図1に示すように、絶縁基板３２と、ガード電極２０と、第１絶縁層３４と、第１吐出電極１８と、第２絶縁層３５とを有する。絶縁基板３２の上面（ヘッド基板１２と対面する側と反対面）には、ガード電極２０と絶縁層３４とが順に積層され、絶縁基板３２の下面には第１吐出電極１８と第２絶縁層３５とが形成されている。

また、吐出口基板１６には、インク液滴Ｒを吐出するための吐出口２８が絶縁基板３２を貫通して形成されている。吐出口基板１６の各吐出口２８には、先端を上方に突出してインクガイド１４が挿通している。このような構造を有する吐出口基板１６は、例えば、次のようにして作製することができる。まず、絶縁性の材料から成る絶縁基板３２の上面にガード電極２０を形成し、ガード電極２０の上面及び絶縁基板３２の上面の一部を覆うように第１絶縁層３４を形成する。次いで、絶縁基板３２の下面側の吐出口２８の周囲に第１吐出電極１８を形成し、絶縁基板３２の下面において、第１吐出電極１８が形成されている領域以外の領域を覆うように第２絶縁層３５を形成する。その後、レーザ加工機等によって吐出口２８を形成する。こうして図１に示すような構造を有する吐出口基板１６を作製することができる。

吐出口基板１２の下面（ヘッド基板１６と対向する側の面）には、第１吐出電極１８が、吐出口の周囲を囲むようなリング状の円形電極として形成されている。第１吐出電極１８は、その中心軸が、インクガイド１４及び吐出口２８と略同軸になるように位置付けられている。第１吐出電極１８は、信号電圧源３３に接続されており、信号電圧源３３は、画像デ−タや印字データ等の吐出データ（吐出信号）に応じた所定電位の駆動電圧（例えば、パルス電圧）を発生させることができる。

ここでは、第１吐出電極１８を、吐出口基板１２の下面に形成して、主流路３０に露出させて、インクＱと接液させる構造としたことにより、インク液滴の吐出性を大幅に向上させている。しかし、本発明では、このような構造に限定されるものではなく、第１吐出電極１８が主流路３０に露出しないように、吐出口基板１２の内部に、吐出口と略同軸になるような位置に第１吐出電極１８を形成してもよい。この場合は、例えば、第２絶縁層で第１吐出電極１８を覆うようにして吐出口基板１２を作製すればよい。

また、第１吐出電極１８は、リング状の円形電極に限定されず、種々の形状の電極を用いることができる。好ましくは、絶縁基板３２に形成された各々の吐出口２８の周囲を囲むように配置される囲繞電極が例示され、中でも、略円形電極であることが好ましく、円形電極であることがより好ましい。また、第１吐出電極１８は、円形電極のインク流の上流側の一部分を切り欠いた円弧状の形状（Ｃ字形状）にしてもよい。

また、前述のように、図示例においては、吐出口２８を２次元的に配列したマルチチャンネル構造を有するので、第１吐出電極１８は、図２（Ｂ）に示すように、各吐出口２８に対応して２次元的に配置されている。第１吐出電極１８から信号電圧源３３に接続される配線は、例えば、ヘッド基板１２の下面に形成することができる。
図示例のインクジェットヘッド１０のインクガイド１４は、突状先端部分１４ａを有する所定厚みのセラミック製平板からなり、各吐出口２８（吐出部）に対応してヘッド基板１２の上に配置されている。また、インクガイド１４は、吐出口２８を通過し、その先端部分１４ａが吐出口基板１６の記録媒体Ｐ側の表面（絶縁層３４の図中上側の表面（以下、便宜的に、こちら側を上、他方を下とする））よりも上部に突出している。

図示例において、インクガイド１４の先端部分１４ａの側は、対向電極２４側へ向かうに従って次第に細く略三角形（ないしは台形）に成形されている。なお、インクガイド１４の形状は、インクＱ、特に、インクＱ内の帯電微粒子成分を吐出口基板１６の吐出口２８を通って先端部分１４ａに濃縮させることができれば、特に、制限的ではなく、例えば、先端部分１４ａは、突状でなくても良いなど適宜変更してもよいし、従来公知の形状とすることができる。例えば、インクガイド１４の中央部分に、図中上下方向に毛細管現象によってインクＱを先端部分１４ａに集めるインク案内溝となる切り欠きを形成しても良い。

ここで、インクガイド１４の最先端部は、金属が蒸着されていることが好ましく、最先端部に金属を蒸着することにより、インクガイド１４の先端部分１４ａの誘電率が実質的に大きくなり、強電界を生じさせ易くなり、インクの吐出性を向上できる。
図1に示すように、ヘッド基板１２の下面（吐出口基板１６と対面する面と反対の面）には、外部からの電界ノイズを遮蔽するためのシールド板２２が配置されている。このシールド板２２は、接地された導電性平板であり、吐出部の電界形成への悪影響を排除し、安定な描画性能を維持することができる。

また、ヘッド基板１２の上面（吐出口基板１６と対向する側の面）の、吐出口２８と対向する位置には、前述したように、インクガイド１４が、ヘッド基板１２の表面に対して略垂直に接続されて形成されている。
また、ヘッド基板１２の上面、すなわち、インク流路の底面には、第２吐出電極１９としての流路底面電極が形成されている。

第２吐出電極１９は、ヘッド基板１２の上面において吐出口基板１６の吐出口２８と対向するような位置に形成されている。また、第２吐出電極１９は、ヘッド基板１２に形成されたインクガイド１４の、ヘッド基板１２との接続部の周囲を囲むようなリング状の形状を有している。第２吐出電極１９は、信号電圧源３７と接続されており、信号電圧源３７は、種々の波形パターンでパルス電圧を発生させることができる。第２吐出電極１９には、第１吐出電極１８に印加される駆動電圧に応じて、信号電圧源３７により種々の波形パターンでパルス電圧が印加される。

第２吐出電極１９は、信号電圧源３７から所定のパルス電圧が印加されたときに、吐出口基板１６に向かう方向に所定の強度の電界を発生する。この吐出口基板１６に向かう方向に発生する電界により、主流路３０には、第１吐出電極１８からの反発電界が殆ど形成されなくなる。このため、主流路３０に存在するインク粒子に、第１吐出電極１８からの反発電界が作用することが低減又は防止され、主流路３０に存在するインク粒子は吐出口２８に速やかに供給される。

ここで、第２吐出電極１９に印加させるパルス電圧のパルス波形として最適な波形について説明する。図３に、第２吐出電極１９に印加させるパルス電圧として最適なパルス波形の例を示した。
図３（Ａ）は、第１吐出電極１８に印加される駆動電圧のパルス波形の一例であり、図３（Ｂ）〜図３（Ｅ）は、第２吐出電極１９に印加されるパルス波形の一例である。図３（Ｂ）は、第１吐出電極１８に印加するパルス電圧と同位相で、且つ、電圧値が大きいパルス波形である。このようなパルス波形で第２吐出電極１９にパルス電圧を印加すると、第１吐出電極１８の下面側から反発電界が発生することがなく、第２吐出電極１９の上面から吐出口基板１６に向かう方向へ電界が形成される。そのため、主流路３０に存在するインク粒子が吐出口２８に速やかに供給される。

また、図３（Ｃ）は、第１吐出電極１８に印加するパルス電圧よりも位相が早く、且つパルス幅が同じパルス波形である。このパルス波形では、第２吐出電極１９に印加するパルス電圧を、第１吐出電極１８に印加するパルス電圧よりも進めているために、第１吐出電極１８の下面側から反発電界が発生する前に、第２吐出電極１９の上面から吐出口基板１６に向かう方向の電界が発生する。このため、吐出口２８からインクが吐出される前に、第２吐出電極１９の上面側から発生する電界により吐出口２８にインク粒子が速やかに供給され、吐出口に十分に濃縮されたインクが供給される。

また、図３（Ｄ）では、第２吐出電極１９に印加するパルス電圧のパルス幅を、第１吐出電極１８に印加する電圧のパルス幅と同じにしたが、図３（Ｄ）に示すように、第２吐出電極１９に印加するパルス電圧のパルス幅を、第１吐出電極１８に印加する電圧のパルス幅よりも短くしてもよい。
また、図３（Ｅ）は、第２吐出電極１９に印加する１パルス中に、第１吐出電極１８の１パルスが含まれるようなパルス波形である。すなわち、第１吐出電極１８に印加するパルス電圧よりも位相が早く、且つ、パルス幅の長いパルス電圧が第２吐出電極１９に印加される。このようなパルス波形で第２吐出電極１９にパルス電圧を印加すると、第１吐出電極１８に駆動電圧が印加される前と後において、第２吐出電極１９から吐出口基板１６に向かう方向の電界がインク粒子に作用するため、インク粒子が吐出口２８に速やかに供給される。

以上に示したいずれのパルス波形のパルス電圧を第２吐出電極１９に印加しても、第１吐出電極１８への駆動電圧の印加を開始したときには、第１吐出電極１８からの反発電界と逆向きに第２吐出電極１９からの電界が発生しているので、主流路３０に存在するインク粒子を吐出口２８に確実に且つ速やかに供給することができ、吐出口２８へのインクの供給性を一層高めることができる。

第２吐出電極１９に印加する電圧の波形は、図３（Ｂ）〜（Ｅ）に示した波形に限定されず、インクジェットヘッドの吐出性能に応じてパルス幅や電圧値、位相を適宜変更することが可能である。すなわち、本発明では、吐出電極を、吐出口基板１６と流路底面とにそれぞれ第１吐出電極１８及び第２吐出電極１９として設置しており、それらの吐出電極には、基本的には、画像データに応じて同一の信号を印加する。しかしながら、これに限定されるものではなく、インクジェットヘッドの吐出性能に応じて、それら２つの吐出電極に印加する信号の電圧値、位相及びパルス幅の少なくとも一つを調整することが好ましい。

ここでは、第２吐出電極１９の形状を円形としたが、第２吐出電極１９の形状は特に限定されるものではなく、第１吐出電極１８からの反発電界によるインク粒子への影響を低減することができれば、任意の形状にすることができる。好ましくは、絶縁基板３２に形成された各々の吐出口２８の周囲を囲むような囲繞電極が例示され、中でも、略円形電極であることが好ましく、円形電極であることがより好ましい。また、第２吐出電極１９を、円形電極のインク流の上流側の一部分を切り欠いた円弧状の形状（Ｃ字形状）にしてもよい。

また、第２吐出電極１９の形状は、第１吐出電極１８の形状に応じて変更することもでき、例えば、第１吐出電極１８を、インク流の上流側を切り欠いた円弧状の形状とした場合には、第２吐出電極１９も同様にインク流の上流側を切り欠いた円弧状の形状にしてもよいし、円形電極としてもよい。
また、図１に示したインクジェットヘッド１０では、第２吐出電極１９を主流路３０に露出させてインクＱと接するように配置したが、ヘッド基板１２の内部に形成して主流路３０に露出しないように形成してもよい。或いは、第２吐出電極１９を覆うように、例えば絶縁層を形成して、第２吐出電極１９が主流路３０に露出しないようにしてもよい。

本発明において、第１吐出電極１８の内径と、第１吐出電極１８の表面からインクガイド１４の先端までの距離は、１：０．５〜１：２の範囲内にあることが好ましく、１：０．７〜１：１．７の範囲内にあることが、より一層好ましい。すなわち、図１に示すように、第１吐出電極１８の内径をｒとし、第１吐出電極１８の表面からインクガイド１４の先端までの距離をｈとしたときに、ｈ／ｒが、０．５〜２の範囲内になるように、より好ましくは、０．７〜１．７の範囲内になるように、第１吐出電極１８の内径、及び、第１吐出電極１８の表面からインクガイドの先端までの距離の少なくとも一方を調整することが好ましい。これは、第１吐出電極１８により形成される電界が収束し、最も強い電界を形成する領域が前記範囲となるからであり、吐出位置であるインクガイド先端を、前記範囲を満たすような位置に配置することにより、第１吐出電極１８への印加電圧を従来よりも低くしても、インクガイドの先端から確実に液滴を吐出させることが可能となる。すなわち、吐出電極への印加電圧の低電圧化を実現することが可能となる。

ここで、略円形電極等のように一定の内径でない囲繞電極の内径としては、平均内径など実質的に内径と見なせる有効内径を用いれば良い。また、吐出電極として、平行電極を用いた場合には、上記吐出電極の内径としては平行電極の間隔とすればよく、略平行電極を用いた場合には、平均間隔など実質的に間隔と見なせる有効間隔とすれば良い。
ガード電極２０は、第１吐出電極１８よりも記録媒体Ｐに近い位置に設けられ、第１吐出電極１８から発生する電気力線が、その第１吐出電極１８に対応する吐出口２８と隣接している吐出口に配置されているインクガイド先端部に到達しないように位置付けられている。ここでは、ガード電極２０は、吐出口基板１６の上面に形成されており、かつ、その表面は絶縁層３４によって覆われている。図２（Ａ）に示すように、ガード電極２０は、金属板などの各吐出電極に共通なシート状の電極であり、２次元的に配列されている各吐出口２８に対応する開口部３６が穿孔されている。

ガード電極２０は、隣接する第１吐出電極１８間における電気力線を遮蔽して、隣接する吐出電極間における電界干渉を抑制することができる。ガード電極２０には、所定電圧が印加され（接地による０Ｖを含む）、図示例においては、ガード電極２０は接地されて０Ｖとされている。
ここで、ガード電極２０は、第１吐出電極１８から発生する電気力線の内、吐出部である、対応する吐出口２８に配置されたインクガイドの先端部（以下、便宜的に「自チャンネル」とする）に作用する電気力線を確保しつつ、他の第１吐出電極１８からの電気力線および他の吐出口２８に配置されたインクガイド１４の先端部（同「他チャンネル」とする）への電気力線を遮蔽するように設ける必要がある。

ガード電極２０が無い場合、第１吐出電極１８の内周部から生じる電気力線は、第１吐出電極１８の内側に収束して自チャンネルに作用し、必要な電界を生じさせる。一方、第１吐出電極１８の外周部から生じる電気力線は、外側に発散して他チャンネルに影響を及ぼし、電界干渉を生じる。
以上の点を考慮すれば、ガード電極２０の開口部３６の径は、自チャンネルへの電気力線を遮蔽しないように、自チャンネルの第１吐出電極１８の内径よりも大きくするのが好ましい。すなわち、ガード電極２０の吐出口２８側の端部（以下、各部材の吐出口側端部を「内縁部」、逆側端部を「外縁部」とする）は、自チャンネルの第１吐出電極１８の内縁部よりも、吐出口２８から離間（後退）しているのが好ましい。

また、他チャンネルへの電気力線を効率的に遮蔽するためには、ガード電極２０の開口部３６の径は、自チャンネルの第１吐出電極１８の外径よりも小さくするのが好ましい。すなわち、ガード電極２０の内縁部は、自チャンネルの第１吐出電極１８の外縁部より、吐出口２８に近接（前進）しているのが好ましい。
上記構成を有することにより、吐出口２８からの吐出安定性を十分に確保した上で、隣接するチャンネル間における電界干渉に起因するインク着弾位置のバラツキ等を好適に抑制して、安定して高画質な画像記録を行うことが可能となる。

以上の例では、第１吐出電極１８を円形電極として説明したが、第１吐出電極１８が円形電極でない場合には、その形状に応じて、平均径など実質的に直径と見なせる有効径を考慮すればよい。あるいは、ガード電極２０の開口部３６を、第１吐出電極１８の内周側形状または外周側形状と略相似形にし、第１吐出電極１８の周方向の各位置において、その内縁部が、自チャンネルの第１吐出電極１８の内縁部よりも吐出口２８から離間（後退）し、同外縁部より吐出口２８に近接（前進）するように、ガード電極２０を設けてもよい（すなわち、ガード電極２０の開口部３６を形成してもよい）。

また、以上の例では、ガード電極２０は、シート状電極としているが、本発明はこれには限定されず、各吐出部間において、他チャンネルの電気力線を遮蔽できるように設けられていれば、どのようなものでも良い。例えば、ガード電極２０は、各吐出部の間に網目状に設けられていても良いし、吐出部が電界干渉を生じない程十分離れている部分には設けられず、近接している吐出部の間にのみ設けられていても良い。

このような場合にも、自チャンネルの第１吐出電極１８に対して、その内縁部が、第１吐出電極１８の内縁部よりも吐出口２８から離間し、第１吐出電極１８の外縁部より吐出口２８に近接するように、ガード電極２０を形成すればよい。

前述のように、図１においては、インクジェットヘッド１０のインク液滴Ｒの吐出面と対面するように、対向電極２４が配置される。
対向電極２４は、インクガイド１４の先端部分１４ａに対向する位置に配置され、接地される電極基板２４ａと、電極基板２４ａの図中下側の表面、すなわちインクジェットヘッド１０側の表面に配置される絶縁シート２４ｂで構成される。
記録媒体Ｐは、対向電極２４の図中下側の表面、すなわち絶縁シート２４ｂの表面に、例えば静電吸着によって支持されており、対向電極２４（絶縁シート２４ｂ）は、記録媒体Ｐのプラテンとして機能する。

対向電極２４の絶縁シート２４ｂに保持された記録媒体Ｐは、少なくとも記録時には、帯電ユニット２６によって、第１吐出電極１８に印加される駆動電圧（例えば、パルス電圧）と逆極性の所定の負の高電圧、例えば、−１．５ｋＶに帯電される。
その結果、記録媒体Ｐは負帯電して負の高電圧にバイアスされ、吐出電圧１８に対する実質的な対向電極として作用し、かつ、対向電極２４の絶縁シート２４ｂに静電吸着される。

帯電ユニット２６は、記録媒体Ｐを負の高電圧に帯電させるためのスコロトロン帯電器２６ａと、スコロトロン帯電器２６ａに負の高電圧を供給するバイアス電圧源２６ｂとを有している。なお、本発明に用いられる帯電ユニット２６の帯電手段としては、スコロトロン帯電器２６ａに限定されず、コロトロン帯電器、固体チャージャ、放電針などの種々の放電手段を用いることができる。

また、図示例においては、対向電極２４を電極基板２４ａと絶縁シート２４ｂとで構成し、記録媒体Ｐを、帯電ユニット２６によって負の高電圧に帯電させることにより、バイアス電圧を印加して対向電極として作用させ、かつ、絶縁シート２４ｂの表面に静電吸着させているが、本発明はこれに限定されず、対向電極２４を電極基板２４ａのみで構成し、対向電極２４（電極基板２４ａ自体）を負の高電圧のバイアス電圧源に接続して、負の高電圧に常時バイアスしておき、対向電極２４の表面に記録媒体Ｐを静電吸着させるようにしても良い。
また、記録媒体Ｐの対向電極２４への静電吸着と、記録媒体Ｐへの負の高電圧への帯電または対向電極２４への負のバイアス高電圧の印加とを別々の負の高電圧源によって行っても良いし、対向電極２４による記録媒体Ｐの支持は、記録媒体Ｐの静電吸着に限られず、他の支持方法や支持手段を用いても良い。

以下、インクジェットヘッド１０におけるインク液滴Ｒの吐出作用を説明することにより、本発明について、より詳細に説明する。

図１に示すインクジェットヘッド１０では、記録時に、図示しないポンプ等を含むインク循環機構により、第１吐出電極１８に印加される電圧と同極性、例えば、正（＋）に帯電した色材粒子を含むインクＱを、主流路３０の内部を矢印方向（図中右から左方向）に循環させる。
他方、記録に際して、記録媒体Ｐは、対向電極２４に供給され、帯電ユニット２６によって色材粒子の逆極性すなわち負の高電圧（一例として、−１５００Ｖ）に帯電されて、バイアス電圧を帯電した状態で、対向電極２４に静電吸着される。また、シールド板２２は接地されている。

この状態で、記録媒体Ｐ（対向電極２４）とインクジェットヘッド１０とを、相対的に移動しつつ、供給された画像データに応じて信号電圧源３３から第１吐出電極１８及び第２吐出電極１９に駆動電圧（パルス電圧）を印加し、この駆動電圧の印加ｏｎ／ｏｆｆによって吐出をｏｎ／ｏｆｆすることにより、画像データに応じてインク液滴Ｒを変調して吐出し、記録媒体Ｐ上に画像を記録する。

ここで、第１吐出電極１８及び第２吐出電極１９に駆動電圧を印加していない状態（あるいは、印加電圧が低電圧レベルである状態）、すなわち、バイアス電圧のみが印加されている状態では、インクＱには、バイアス電圧とインクＱの色材粒子（荷電粒子）の荷電とのクーロン引力、色材粒子間のクーロン反発力、キャリア液の粘性、表面張力、誘電分極力等が作用し、これらが連成して、色材粒子やキャリア液が移動し、図１に概念的に示すように、吐出口２８から若干盛り上がったメニスカス状となってバランスが取れている。

また、このクーロン引力等によって、色材粒子は、いわゆる電気泳動でバイアス電圧が帯電された記録媒体Ｐに向かって移動する。すなわち、吐出口２８のメニスカスにおいては、インクＱが濃縮された状態となっている。
この状態から、第１吐出電極１８及び第２吐出電極１９に駆動電圧が印加される。これにより、バイアス電圧に駆動電圧が重畳され、先の連成に、さらにこの駆動電圧の重畳によって連成された運動が起こり、静電力によって色材粒子およびキャリア液がバイアス電圧（対向電極）側、すなわち記録媒体Ｐ側に引っ張られ、前記メニスカスが成長して、その上部から略円錐状のインク液柱いわゆるテーラーコーンが形成される。また、先と同様に、色材粒子は電気泳動によってメニスカスに移動しており、メニスカスのインクＱは濃縮され、色材粒子を多数有する、ほぼ均一な高濃度状態となっている。

駆動電圧の印加開始後、さらに有限な時間が経過すると、色材粒子の移動等により、電界強度の高いメニスカスの先端部分で、主に色材粒子とキャリア液の表面張力とのバランスが崩れ、メニスカスが急激に伸びて、曳糸と呼ばれる直径数μｍ〜数十μｍ程度の細長いインク液柱が形成される。
さらに有限な時間が経過すると曳糸が成長し、この曳糸の成長、レイリー／ウエーバー不安定性によって発生する振動、メニスカス内における色材粒子の分布不均一、メニスカスにかかる静電界の分布不均一等の相互作用によって曳糸が分断され、インク液滴Ｒとなって吐出／飛翔し、かつ、バイアス電圧にも引っ張られて、記録媒体Ｐに着弾する。なお、曳糸の成長および分断は、さらにはメニスカス（曳糸）への色材粒子の移動は、駆動電圧の印加中は連続して発生する。

また、駆動電圧の印加を終了（吐出ｏｆｆ）した時点で、バイアス電圧のみが印加された先のメニスカスの状態に戻る。
ここで、本発明のインクジェットヘッド１０においては、第１吐出電極１８及び第２吐出電極１９は、その一部が主流路３０に露出しており、すなわち、主流路３０において、インクＱと接液している。

このように、主流路３０および吐出口２８（その開口端部まで）で形成されるインク流路においてインクＱと接液する第１吐出電極１８及び第２吐出電極１９に駆動電圧を印加（吐出ｏｎ）すると、第１吐出電極１８及び第２吐出電極１９に供給された電荷の一部がインクＱに注入され、吐出口２８と第１吐出電極１８との間に位置するインクＱの電導度が高くなる。また、吐出口２８と第１吐出電極１８との間に浮遊する帯電した色材粒子は、第１吐出電極１８からの静電力によって吐出口２８に向けて押し上げられる。その結果、本発明のインクジェットヘッド１０においては、インクＱは、第１吐出電極１８及び第２吐出電極１９に駆動電圧が印加された時（吐出ｏｎ時）にのみ、著しく、インク液滴Ｒを吐出し易い状態となる（吐出性が向上する）。

上記構成の静電式のインクジェットは、インク液滴を吐出するために第１吐出電極１８に印加する駆動電圧を従来に比して大幅に低くしても、安定してインク液滴の吐出を行うことができる。本発明者の検討によれば、一例として、従来の静電式のインクジェットヘッドにおいて、バイアス電圧−１５００Ｖで、１０００Ｖの駆動電圧が必要であった場合であっても、上記構成のインクジェットヘッドによれば、４００Ｖ程度の駆動電圧で、安定したインク液滴Ｒの吐出が可能であった。従って、本実施形態に示すインクジェットヘッドによれば、安価な電源を用い、低電圧の駆動電圧のｏｎ／ｏｆｆでインク液滴の吐出ｏｎ／ｏｆｆを安定して制御することができる。

また、吐出性が向上することにより、記録媒体Ｐ（対向電極２４）にかかるバイアス電圧を低くし、および／または、吐出性の低いインク（例えば、低電導度のインク）を用いた際でも、駆動電圧を上げることなく、吐出ｏｎ時における十分なインク液滴の吐出性を確保した上で、安定した吐出を行うことができる。すなわち、吐出ｏｎ時における吐出性を確保した上で、吐出ｏｆｆ時における吐出性を低くすることができる。従って、本発明によれば、吐出ｏｎ時と吐出ｏｆｆ時における吐出性の差を従来よりも大幅に拡大して、より安定したインク液滴の吐出を行うことができる。

しかも、本発明によれば、駆動電圧を低くできるので、隣接する第１吐出電極１８間における電界干渉も低減できる。さらに、上記構成によれば、インクの色材粒子の被膜化等に起因する第１吐出電極１８とガード電極２０との間における短絡および放電も防止できる。

つぎに、本発明のインクジェットヘッドに用いられるインクについて説明する。
上述したインクジェットヘッド１０が吐出するインクＱ（インク組成物）は、色材粒子（色材を含み、かつ，帯電した微粒子）をキャリア液に分散してなるものである。
キャリア液は、高い電気抵抗率（１０⁹ Ω・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、本発明には不向きである。

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１０¹⁶Ωｃｍ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。

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。

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。

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、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、ぺリノン系顔料、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、ペンゾキノン染料、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。

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２，０００〜１０００，０００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。

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−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。
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。

なお、色材粒子は、吐出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、下記に定義する分配率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
ここで、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。
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、吐出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、吐出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。

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。

なお、本発明においては、従来のインクジェット方式のように、インク全体に力を作用させて、インクを記録媒体に向けて飛翔させるのではなく、主に、キャリア液に分散させた固形成分である色材粒子に力を作用させて、飛翔させる。
その結果、普通紙を初めとして、非吸収性のフィルム（例えばＰＥＴフィルム等）などの種々の記録媒体Ｐに画像を記録することができ、また、記録媒体Ｐ上で、滲みや流動を生じることなく、種々の記録媒体に対して、高画質な画像を得ることができる。

図４に、本発明のインクジェットヘッドを利用する本発明のインクジェット記録装置の一実施例の概念図を示す。
同図に示すインクジェット記録装置６０（以下、プリンタ６０とする）は、記録媒体Ｐに片面４色印刷を行う装置で、記録媒体Ｐの搬送手段、画像記録手段、および溶媒回収手段を有するものであり、これらを筐体６１に収容して構成される。

また、搬送手段は、フィードローラ対６２、ガイド６４、ローラ６６（６６ａ，６６ｂおよび６６ｃ）、搬送ベルト６８、搬送ベルト位置検知手段６９、静電吸着手段７０、除電手段７２、剥離手段７４、定着・搬送手段７６およびガイド７８を有する。画像記録形成手段は、ヘッドユニット８０、インク循環系８２、ヘッドドライバ８４、および記録媒***置検出手段８６を有する。さらに、溶媒回収手段は、排出ファン９０および溶媒回収装置９２を有する。

記録媒体Ｐの搬送手段において、フィードローラ対６２は、筐体６１の側面に設けられた搬入口６１ａに隣接して設けられた搬送ローラ対である。フィードローラ６２は、図示しないストッカから供給された記録媒体Ｐを、搬送ベルト６８（ローラ６６ａに支持される部分）に送り込む。ガイド６４は、フィードローラ対６２と搬送ベルト６８を支持するローラ６６ａとの間に設けられ、記録媒体Ｐを搬送ベルト６８に案内する。

なお、フィードローラ対６２の近傍には、記録媒体Ｐに付着した塵埃や紙粉等異物を除去する異物除去手段を設けるのが好ましい。
異物除去手段としては、公知の吸引除去、吹き飛ばし除去、静電除去等の非接触法や、ブラシ、ローラ等による接触法によるものの１以上を組み合わせて使用すればよい。また、フィードローラ対６２を微粘着ローラとし、さらにフィードローラ対６２のクリーナを設けて、フィードローラ対６２による記録媒体Ｐのフィード時に塵埃・紙粉等の異物の除去を行っても良い。

搬送ベルト６８は、３つのローラ６６に張架されるエンドレスベルトである。また、ローラ６６ａ、６６ｂおよび６６ｃのうち少なくとも１つは、図示されない駆動源と連結されており、搬送ベルト６８を回転させる。
搬送ベルト６８は、ヘッドユニット８０による画像記録時には、記録媒体Ｐの走査搬送手段に加え、記録媒体Ｐを保持するプラテンとして機能し、さらに、画像記録後、定着・搬送手段７６まで搬送する。従って、搬送ベルト６８は、寸法安定性に優れ、耐久性を有する材料で形成されるのが好ましく、例えば、金属、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、その他の樹脂およびそれらの複合体で形成される。

図示例においては、記録媒体Ｐは、静電吸着によって搬送ベルト６８上に保持されるので、搬送ベルト６８は、記録媒体Ｐを保持する側（表面）が絶縁性、ローラ６６と接する側（裏面）が導電性を有する。また、図示例においては、ローラ６６ａは導電性ローラとされ、搬送ベルト６８の裏面は、ローラ６６ａを介して接地されている。
すなわち、搬送ベルト６８は、記録媒体Ｐを保持するとき、図１に示す電極基板２４ａと絶縁シート２４ｂからなる対向電極２４として機能するものである。

このような搬送ベルト６８としては、金属ベルトの表面側にフッ素樹脂コートを行ったもの等、金属ベルトに上記のいずれかの樹脂材料でコーティングしたベルト、接着材等で樹脂シートと金属ベルトを張り合わせたベルト、上記の樹脂から成るベルトの裏面に金属蒸着したベルト等、各種の方法により作製された、金属層と絶縁物層とを有するベルトを用いればよい。

また、搬送ベルト６８の記録媒体Ｐに接する表面は平滑であるのが好ましく、これにより、記録媒体Ｐの良好な吸着性が得られる。
搬送ベルト６８は、公知の方法により蛇行が抑制されているのが好ましい。蛇行抑制の方法としては、例えば、ローラ６６ｃをテンションローラとし、搬送ベルト位置検知手段６９の出力、すなわち搬送ベルト６８の幅方向の検知位置に応じて、ローラ６６ｃの軸をローラ６６ａおよびローラ６６ｂの軸に対して傾けることにより、搬送ベルトの幅方向の両端でテンションを変えて蛇行を抑制する方法等が例示される。また、ローラ６６をテーパ形やクラウン形、あるいはその他の形状とすることで、蛇行を抑制してもよい。

ここで、搬送ベルト位置検知手段６９は、上述のように、搬送ベルトの蛇行などを抑制すると共に、画像記録時の記録媒体Ｐの走査搬送方向の位置を所定位置に規制するために、搬送ベルト６８の幅方向の位置を検知するもので、フォトセンサ等の公知の検知手段が用いられる。
静電吸着手段７０は、記録媒体Ｐに、ヘッドユニット８０（本発明のインクジェットヘッド）に対する所定のバイアス電圧を印加すると共に、静電力により搬送ベルト６８に吸着させて保持するために、記録媒体Ｐを所定の電位に帯電させるものである。

図示例おいては、静電吸着手段７０は、記録媒体Ｐを帯電させるスコロトロン帯電器７０ａと、スコロトロン帯電器７０ａに接続される負の高圧電源７０ｂとを有する。記録媒体Ｐは、フィードローラ対６２および搬送ベルト６８によって搬送されつつ、負の高圧電源７０ｂに接続されたスコロトロン帯電器７０ａにより、負のバイアス電圧を帯電され、かつ、搬送ベルト６８の絶縁層に静電吸着される。

なお、記録媒体Ｐを帯電する際の搬送ベルト６８の搬送速度は、安定に帯電できる範囲であれば良く、画像記録時の搬送速度と同じでも異なっていても良い。また、記録媒体Ｐを複数回周回させることによって、同一の記録媒体Ｐに静電吸着手段を複数回作用させ、均一帯電を行っても良い。
なお、図示例では、静電吸着手段７０で記録媒体Ｐの静電吸着および帯電を行っているが、静電吸着手段と帯電手段とを別々に設けてもよい。

静電吸着手段は、図示例のスコロトロン帯電器７０ａに限定されず、他にも、コロトロン帯電器、固体チャージャ、放電針等、種々の手段や方法が利用できる。また、後に詳述するように、ローラ６６の少なくとも１つを導電性ローラとし、あるいは、記録媒体Ｐへの記録位置において搬送ベルト６８の裏面側（記録媒体Ｐと逆側）に導電性プラテンを配置し、この導電性ローラ、または導電性プラテンを負の高圧電源に接続することにより、静電吸着手段７０を構成してもよく、あるいは搬送ベルト６８を絶縁性ベルトとし、導電性ローラを接地し、導電性プラテンを負の高圧電源に接続する構成としても良い。

静電吸着手段７０によって帯電された記録媒体Ｐは、搬送ベルト６８によって後述するヘッドユニット８０の位置まで搬送される。
ヘッドユニット８０は、前記本発明のインクジェットヘッドを用いて、画像データに応じてインク液滴を吐出して、記録媒体Ｐに画像を記録する。ここで、本発明のインクジェットヘッドは、記録媒体Ｐの帯電電位をバイアス電圧とし、第１吐出電極１８に駆動電圧を印加することにより、バイアス電圧に駆動電圧を重畳し、インク液滴Ｒを吐出し、記録媒体Ｐに画像を記録するのは、前述のとおりである。この際、搬送ベルト６８の加熱手段を設け、記録媒体Ｐの温度を高めることで、記録媒体Ｐ上におけるインク液滴Ｒの定着を促進することができ、滲みをより一層抑制して画質の向上を図ることができる。

なお、ヘッドユニット８０等による画像記録に関しては、後に詳述する。
画像が記録された記録媒体Ｐは、除電手段７２により除電され、剥離手段７４により搬送ベルト６８より剥離されて定着・搬送手段７６へ搬送される。
図示例において、除電手段７２は、コロトロン除電器７２ａと、交流電源７２ｂと、一端が接地された直流高圧電源７２ｃとを有する、いわゆるＡＣコロトロン除電器である。なお、除電手段は、これ以外にも、例えばスコロトロン除電器、固体チャージャ、放電針等の種々の手段や方法などが利用でき、また、上述の静電吸着手段７０のように、導電性ローラや導電性プラテンを用いる構成も好適に使用される。

剥離手段７４としては、剥離用ブレード、逆回転ローラ、エアナイフ等公知の技術が利用可能である。
搬送ベルト６８から剥離された記録媒体Ｐは、定着・搬送手段７６に送られ、インクジェットによって形成された画像が定着される。定着・搬送手段７６としてヒートローラ７６ａおよび搬送ローラ７６ｂからなるローラ対を用い、記録媒体Ｐを挟持搬送しつつ、記録された画像を加熱定着する。

画像が定着された記録媒体Ｐは、ガイド７８に案内されて図示しない排紙ストッカに排紙される。
加熱定着手段としては、上述のヒートロール定着以外に、赤外線またはハロゲンランプやキセノンフラッシュランプによる照射、あるいはヒータを利用した熱風定着等の一般的な加熱定着を挙げることができる。また、加熱定着・搬送手段７６においては、加熱手段は、加熱のみを行うものとし、搬送手段と加熱定着手段とを別々に設けてもよい。

なお、加熱定着の場合、記録媒体Ｐとして、コート紙やラミネート紙を用いた場合には、急激な温度上昇により紙内部の水分が急激に蒸発し紙表面に凹凸が発生する、ブリスターと呼ばれる現象が生じる可能性がある。これを防止するために、複数の定着器を配置し、記録媒体Ｐが徐々に昇温するように、各定着器の電力供給および記録媒体Ｐまでの距離の一方または両方を変えるのが好ましい。

なお、プリンタ６０においては、少なくともヘッドユニット８０による画像記録から、定着・搬送手段７６による定着を終了するまでは、記録媒体Ｐの画像記録面には何も接触しないように構成するのが好ましい。
また、定着・搬送手段７６における定着の際の記録媒体Ｐの移動速度には、特に限定はなく、画像形成時の搬送ベルト６８による搬送速度と同じであっても良いし、異なっていても良い。画像形成時の搬送速度と異なる場合には、定着・搬送手段７６の直前に記録媒体Ｐの速度バッファを設けるのも好ましい。

以下、プリンタ６０における画像記録について詳述する。
前述のように、プリンタ６０の画像記録手段は、インクジェットを吐出するヘッドユニット８０、ヘッドユニット８０にインクＱの供給および回収を行うインク循環系８２、図示されないコンピュータ、ＲＩＰ（Raster Image Processor）等の外部機器からの出力画像信号によりヘッドユニット８０を駆動するヘッドドライバ８４、記録媒体Ｐにおける画像記録位置を決定するために記録媒体Ｐを検出する記録媒***置検出手段８６を有して構成される。

図４（Ｂ）は、ヘッドユニット８０と、その周辺の記録媒体Ｐの搬送手段を模式的に示す斜視図である。
ヘッドユニット８０は、フルカラー画像の記録を行うためのシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、黒（Ｋ）の４色のインク吐出に対応して、４つのインクジェットヘッド８０ａを有し、画像データを供給されたヘッドドライバ８４からの信号に従って、インク循環系８２によって供給されるインクＱをインク液滴Ｒとして吐出して、搬送ベルト６８によって所定速度で搬送されている記録媒体Ｐに画像を記録する。各色のインクジェットヘッド８０ａは、搬送ベルト６８の搬送方向に配列されている。

なお、ヘッドユニット８０の各色のインクジェットヘッド８０ａは、前記本発明のインクジェットヘッドである。
図示例において、各インクジェットヘッド８０ａは、吐出口２８が記録媒体Ｐの幅方向全域に配列されたラインヘッドであり、好ましくは、図２に示されるように、互いに千鳥状となるように配置された複数のノズル列を有する、マルチチャンネルヘッドである。

従って、図示例においては、搬送ベルト６８に記録媒体Ｐを保持させた状態で、ヘッドユニット８０に対して記録媒体Ｐを搬送し、１回通過させる、すなわち１回の走査搬送を行うのみで、記録媒体Ｐの全面に画像が形成される。従って、吐出ヘッドをシリアルスキャンする場合に比べて、高速での画像記録（描画）が可能となる。
なお、本発明のインクジェットヘッドは、いわゆるシリアルヘッド（シャトルタイプ）にも利用可能であり、従って、プリンタ６０も、この態様であってもよい。

この際においては、各インクジェットヘッドの吐出口２８の列（単列でもマルチチャンネルでもよい）を搬送ベルト６８の搬送方向と一致させてヘッドユニット８０を構成し、ヘッドユニット８０を記録媒体Ｐの搬送方向と直交する方向に走査する公知の走査手段を設ける。
画像記録は、通常のシャトルタイプのインクジェットプリンタと同様に行えばよく、吐出口２８の列の長さに応じて、搬送ベルト６８によって記録媒体Ｐを間欠的に搬送しつつ、この間欠搬送に同期して、停止時にヘッドユニット８０を走査して、記録媒体Ｐの全面に画像を記録する。

このようにしてヘッドユニット８０によって記録媒体Ｐの全面に形成された画像は、前述のように、記録媒体Ｐが定着・搬送手段７６によって挟持搬送されることにより、定着・搬送手段７６によって定着される。
ヘッドドライバ８４は、外部装置から画像データを受け取り、種々の処理を行うシステム制御部（図示せず）から画像データを受け取り、その画像データに基づいてヘッドユニット８０を駆動する。

このシステム制御部は、コンピュータやＲＩＰ、画像スキャナ、磁気ディスク装置、画橡データ伝送装置等の外部装置から受け取った画像データに、色分解、適当な画素数や階調数への分割演算等を行って、ヘッドドライバ８４がヘッドユニット８０（インクジェットヘッド）を駆動するための画像データとする部位である。また、システム制御部は、搬送ベルト６８による記録媒体Ｐの搬送タイミングに合わせたヘッドユニット８０によるインクの吐出タイミングの制御を行う。吐出タイミングの制御は、記録媒***置検出手段８６からの出力や、搬送ベルト６８または搬送ベルト６８の駆動手段へ配置したエンコーダからの出力信号を利用して行われる。

なお、記録媒***置検出手段８６は、ヘッドユニット８０によるインク液滴の吐出位置に搬送されてくる記録媒体Ｐを検出するためのもので、フォトセンサ等の公知の検出手段を用いることができる。
ここで、ヘッドドライバ８４は、ラインヘッド適用時など、制御する吐出部の数（チャンネル数）が多数有る場合には、描画を分割し、公知の抵抗マトリクス型駆動法や抵抗ダイオードマトリクス型駆動法を用いてもよい。これにより、ヘッドドライバ８４の使用ＩＣ数を低減することができ、コストを低下させると共に制御回路サイズを抑制することができる。

インク循環系８２は、ヘッドユニット８０の各色のインクジェットヘッド８０ａの主流路３０（図１参照）にインクＱを流すためのもので、４色（Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋ）の各色のインクタンク、ポンプおよび補給用インクタンク（図示せず）等を有するインク循環装置８２ａと、インク循環装置８２ａのインクタンクからヘッドユニット８０の各色のインクジェットヘッドの主流路３０に各色のインクＱを供給するインク供給系８２ｂと、ヘッドユニット８０の各色のインクジェットヘッドの主流路３０からインクをインク循環装置８２ａに回収するインク回収系８２ｃとを有する。

インク循環系８２は、インク循環装置８２ａによって、インクタンクからインク供給系８０ｂを介してヘッドユニット８０に各色毎にインクＱを供給し、かつ、インク供給系８０ｃを介してヘッドユニット８０から各色毎にインクＱをインクタンクに回収して循環させることができればどのようなものでも良い。
インクタンクは、各色のインクＱを貯留しており、インクＱがポンプで汲み出されてヘッドユニット８０へ送られる。ヘッドユニット８０からインクが吐出されることにより、インク循環系８２で循環しているインクの濃度が低下するので、インク循環系８２では、インク濃度検出器によってインク濃度を検出し、それ応じて補給用インクタンクから適宜インクを補充して、インク濃度を所定の範囲に保つのが望ましい。

また、インクタンクには、インクの固形成分の沈殿・濃縮を抑制するための攪拌装置や、インクの温度変化を抑制するためのインク温度管理装置が備えられるのが好ましい。この理由は、温度管理をしないと、環境温度の変化等によりインク温度が変化して、インクの物性が変化することによりドット径が変化し、高画質な画像が安定して形成できなくなる可能性があるからである。攪拌装置としては回転羽、超音波振動子、循環ポンプ等が使用できる。

インクの温度制御装置としてはヘッドユニット８０、インクタンク、配インク管系等に、ヒータやペルチェ素子等の発熱素子または冷却素子を配し、温度センサ、例えばサーモスタットにより制御する方法等、公知の方法が使用できる。温度制御装置をインクタンク内に配置する場合には、温度分布を一定にするように攪拌装置と共に配するのがよい。また、タンク内の濃度分布を一定に保つための攪拌装置は、インクの固形成分の沈澱・濃縮の抑制するための攪拌装置と共用しても良い。

前述のように、プリンタ６０は、排出ファン９０および溶媒回収装置９２からなる溶媒回収手段を有する。溶媒回収手段は、ヘッドユニット８０から記録媒体Ｐ上に吐出されたインク液滴から蒸発するキャリア液、特にインク液滴によって形成された画像を定着する際に記録媒体Ｐから蒸発するキャリア液を回収する。
排出ファン９０は、プリンタ６０の筐体６１内部の空気を吸い込んで溶媒回収装置９２へ送るためのものである。

溶媒回収装置９２は、溶媒蒸気吸収材を備えており、排出ファン９０によって吸い込まれた溶媒蒸気を含む気体の溶媒成分をこの溶媒蒸気吸収材に吸着し、溶媒が吸着回収された後の気体をプリンタ６０の筐体１１外に排出する。溶媒蒸気吸収材としては、各種の活性炭などが好適に使用される。
上記では、Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋの４色のインクを用いてカラー画像を記録する静電式のインクジェット記録装置について説明したが、本発明はこれには制限されず、モノクロ用の記録装置であってもよいし、他の色、例えば淡色や特色のインクを任意の数だけ用いて記録するものであってもよい。その場合は、インク色数に対応する数のヘッドユニット８０およびインク循環系８２が用いられる。

また、以上の例では、いずれも、インク中の色材粒子を正帯電させ、記録媒体あるいは記録媒体Ｐの背面の対向電極を負の高電圧にして、インク液滴Ｒを吐出するインクジェットについて説明したが、本発明はこれには限定されず、逆に、インク中の色材粒子を負に帯電させ、記録媒体または対向電極を正の高電圧にして、インクジェットによる画像記録を行っても良い。このように、着色荷電粒子の極性を上記の例と逆にする場合には、静電吸着手段、対向電極、インクジェットヘッドの駆動電極への印加電圧極性等を上記の例と逆にすれば良い。

また、本発明のインクジェットヘッドおよび記録装置は、帯電した色材成分を含むインクを吐出するものに限定されるものではなく、荷電粒子を含む液体を吐出させる液体吐出ヘッドであれば特に制限されず、例えば、上記静電式インクジェット記録装置の他に、帯電粒子を利用して液滴を吐出して対象物を塗布する塗布装置に適用することができる。
以上、本発明の静電式のインクジェットヘッド、及び、それを用いるインクジェット記録装置について詳細に説明したが、本発明は上記実施態様に限定はされず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。

本発明のインクジェットヘッドの一例の概略断面図である。 （Ａ）は、図１に示すインクジェットヘッドのＡ−Ａ線矢視図であり、（Ｂ）は図１に示すインクジェットヘッドのＢ−Ｂ線矢視図である。 （Ａ）は、吐出電極に印加する駆動電圧のパルス波形の一例であり、（Ｂ）〜（Ｅ）は、それぞれ、第２吐出電極に印加するパルス電圧のパルス波形の好適例である。 （Ａ）は本発明のインクジェット記録装置の概略構成図であり、（Ｂ）はヘッドユニットとその周辺の記録媒体の搬送手段を模式的に示す斜視図である。 従来のインクジェットヘッドの概略構成図である。

符号の説明

１０ インクジェットヘッド
１２ ヘッド基板
１４ インクガイド
１４ａ 先端部分
１６ 吐出口基板
１８ 第１吐出電極
１９ 第２吐出電極（流路底面電極）
２０ ガード電極
２２ シールド板
２４ 対向電極
２４ａ 電極基板
２４ｂ 絶縁シート
２６ 帯電ユニット
２６ａ スコロトロン帯電器
２６ｂ バイアス電圧源
２８ 吐出口
３０ 主流路
３３、３７ 信号電圧源
３４、３５ 絶縁層
３６ 開口部
６０ インクジェットプリンタ
６２ フィードローラ
６４ ガイド
６６ ローラ
６８ 搬送ベルト
６９ 搬送ベルト位置検知手段
７０ 静電吸着手段
７２ 除電手段
７４ 剥離手段
７６ 定着・搬送手段
７８ ガイド
８０ ヘッドユニット
８２ インク循環系
８４ ヘッドドライバ
８６ 記録媒***置検出手段
９０ 排出ファン
９２ 溶媒回収装置
Ｐ 記録媒体
Ｑ インク
Ｒ インク液滴

Claims (5)

1. 静電力を利用してインクをインク液滴として吐出し、記録媒体に向けて飛翔させるインクジェットヘッドであって、
   前記インク液滴が吐出される吐出口が開口された吐出口基板と、
   前記吐出口基板と所定の間隔を離して配置され、前記吐出口基板との間にインク流路を形成するヘッド基板と、
   前記吐出口基板に形成され、前記吐出口からインクの吐出を制御するための駆動電圧が印加される第１吐出電極と、
   前記ヘッド基板の、前記吐出口と対向する位置に形成され、所定の電圧が印加される第２吐出電極とを備えるインクジェットヘッド。
2. 前記第２吐出電極に印加される電圧の電圧値が前記第１吐出電極に印加される駆動電圧の電圧値よりも高い請求項１に記載のインクジェットヘッド。
3. 前記第２吐出電極に印加される電圧の位相が、前記第１吐出電極に印加される駆動電圧の位相よりも進んでいる請求項１または２に記載のインクジェットヘッド。
4. 前記第２吐出電極に印加される電圧の印加時間が、前記第１吐出電極に印加される駆動電圧の印加時間と異なる請求項１〜３のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載のインクジェットヘッドを備えるインクジェット記録装置。

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