JP2004291578A - 静電式インクジェットヘッド、それを用いた記録装置および記録方法 - Google Patents

Abstract

【課題】吐出部が高密度に配置されたマルチチャンネルヘッドにおいても、自チャンネルの電界を弱めることなく、他チャンネルの電界の影響を抑制でき、高解像度の記録を高精度で行うことのできる静電式インクジェットヘッド、それを用いた記録装置および記録方法を提供する。
【解決手段】吐出電極の記録媒体側において、インクガイドの間に、インクガイドから離間して設けられるガード電極を有し、ガード電極の、インクガイドに臨む内縁部が、吐出電極の、インクガイドに臨む内縁部よりインクガイド側から後退し、吐出電極の外縁部よりインクガイド側に前進している位置にあることにより、上記課題を解決する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、静電力により帯電した微粒子を含むインクの吐出を制御する静電式インクジェットヘッド、それを用いた記録装置および記録方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
静電式インクジェット記録方式は、帯電した微粒子成分を含むインクを用い、画像データに応じて、インクジェットヘッドの吐出電極に所定の電圧を印加することにより、静電力を利用してインクの吐出を制御し、画像データに対応した画像を記録媒体上に記録する方式である。この静電式インクジェット記録方式の記録装置に用いられるインクジェットヘッドとして、１つのヘッドに複数の吐出部（チャンネル）を配列したマルチチャンネルヘッドが知られている。
【０００３】
マルチチャンネルの静電式インクジェットヘッドによってより高い解像度で記録を行うためには、吐出部を高密度で配置して、各吐出部を独立に制御することが必要となる。ところが、静電式インクジェットヘッドは、上述のように、各吐出部の吐出電極に電圧を印加することによって発生する静電力を利用するものなので、吐出部を高密度に配置すると、隣接する吐出部間で電界干渉を生じて、吐出するインク滴のサイズやインク滴の飛翔方向がばらついてしまい、正確な記録が行えないという問題があった。
【０００４】
このような問題に対し、特許文献１は、複数のガイドを区分けする基板上に、吐出電極（個別電極）およびこの吐出電極の間にシールド電極を設け、このシールド電極に、吐出電極に印加する電圧より低く、しかし吐出電極との間で放電しない程度に高い電圧を印加することによって、隣接する吐出電極間の干渉を抑制するインクジェット記録装置を開示している。
【０００５】
しかしながら、特許文献１のインクジェット記録装置では、吐出電極とシールド電極とを同一面上に設けているため、シールド電極は、吐出電極の外周側の端部から発生する電気力線を遮蔽することができず、隣接する吐出部間での電界干渉を効果的に防止することができないという問題があった。
また、電界干渉の抑制には、シールド電極を吐出部間で幅広く設けることが有効である。しかし、特許文献１のように、シールド電極を吐出電極と同一面上に設ける形態では、吐出部を高密度に配置すると、吐出部間にシールド電極の十分な幅を確保できない。また、シールド電極を吐出部間で広く設けるために吐出部間隔を広く取ると、記録密度（解像度）を低下させることになり好ましくない。そのため、高解像度で正確な記録を行うのが難しいという問題があった。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−２５２３３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、自チャンネルへの電気力線は確保しつつ、他チャンネルからの電気力線を効率よく遮蔽する構造とすることにより、吐出部を高密度に配置することを可能にし、かつ、他チャンネルの稼動状態による吐出インク滴のサイズおよびインク滴の飛翔方向への影響をなくし、記録ドット径および着弾位置の変動を防止して、高解像度の記録を高精度で行うことのできる静電式インクジェットヘッド、それを用いた記録装置および記録方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、帯電した微粒子を含むインクを静電力を利用して吐出させて記録媒体に画像を記録する静電式インクジェットヘッドであって、その先端部分が前記記録媒体側に向いている複数のインクガイドと、前記インクガイドにインクを供給するインク流路と、各前記インクガイドの外周を囲うように離間して配置される囲繞電極からなり、前記インク流路から前記インクガイドの先端部分に導かれたインクを静電力で吐出させるための吐出電極と、前記吐出電極の前記記録媒体側において、前記インクガイドの間に、前記インクガイドから離間して設けられるガード電極とを有し、前記ガード電極の、前記インクガイドに臨む内縁部が、前記吐出電極の、前記インクガイドに臨む内縁部より前記インクガイド側から後退し、前記吐出電極の外縁部より前記インクガイド側に前進している位置にあることを特徴とする静電式インクジェットヘッドを提供するものである。
【０００９】
ここで、前記ガード電極の内縁部の、前記吐出電極の内縁部からの後退量は、１０μｍ以上であり、前記吐出電極の外縁部からの前進量は、５μｍ以上であるのが好ましい。また、前記ガード電極の内縁部の、前記吐出電極の外縁部からの前進量は、１０μｍ以上であるのがより好ましい。
また、前記ガード電極は、前記インクガイドに対応して、前記吐出電極の内側形状と略相似形の開口部を有するシート状電極であるのが好ましい。
また、前記吐出電極は、円形電極であり、前記ガード電極は、前記インクガイドに対応して円形の開口部を有するシート状電極であるのが好ましい。
【００１０】
また、前記インクガイドは、ヘッド基板上に配置され、前記インク流路は、前記ヘッド基板と所定間隔離間して配置された絶縁性基板と前記ヘッド基板との間に形成され、前記絶縁性基板は、複数の貫通孔が開孔され、前記インクガイドは、前記絶縁性基板に開孔された貫通孔からその先端部分が前記記録媒体側に突出し、前記インク流路を流れるインクを前記インク流路から前記先端部分に導くものであるのが好ましい。
【００１１】
また、本発明は、上記のいずれかに記載の静電式インクジェットヘッドと、前記記録媒体を保持する手段と、前記インクジェットヘッドと前記記録媒体を相対的に移動させる手段と、前記吐出電極と前記記録媒体の間に所定のバイアス電圧を印加する手段と、前記ガード電極に所定のガード電圧を印加する手段と、前記記録媒体に記録すべき前記画像に応じて、前記吐出電極に所定の吐出電圧を印加する手段とを有することを特徴とする静電式インクジェット記録装置を提供するものである。
【００１２】
また、本発明は、上記のいずれかに記載の静電式インクジェットヘッドの前記吐出電極と前記記録媒体の間に所定のバイアス電圧を印加しておき、前記ガード電極に所定のガード電圧を印加しておき、前記インクジェットヘッドを前記記録媒体に対して相対的に移動させつつ、前記記録媒体に記録するべき前記画像に応じて前記吐出電極に所定の吐出電圧を印加して、前記インクジェットヘッドの前記インクガイドの先端部分に濃縮したインクを吐出させ、前記記録媒体に前記画像を記録することを特徴とする静電式インクジェット記録方法を提供するものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明に係る静電式インクジェットヘッド、それを用いた記録装置および記録方法を添付の図面に示す好適実施例に基づいて以下に詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明の静電式インクジェットヘッドの一実施例の概略構成を示す模式的断面図であり、図２（ａ）および図２（ｂ）は、それぞれ図１のＡ−Ａ線およびＢ−Ｂ線矢視図（貫通孔部分を除く）である。
同図に示す静電式インクジェットヘッド１０は、帯電された顔料等の微粒子成分（例えば、トナー等）を含むインクＱを静電力により吐出させて、画像データに応じて画像を記録媒体Ｐ上に記録するものであり、ヘッド基板１２と、インクガイド１４と、絶縁性基板１６と、吐出電極１８と、ガード電極２０と、ガード電極２０の両側の面に設けられた絶縁層３４ａ，３４ｂと、浮遊導電板２２とを備えている。また、インクジェットヘッド１０の吐出部に対向する位置には、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とを備えている。
【００１５】
なお、図１に示す例は、複数の吐出部が２次元的に配置されたマルチチャンネル構造のインクジェットヘッド１０を構成する１つの吐出手段となる吐出電極のみを概念的に表したものである。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、複数の吐出電極を１次元的または２次元的に配置してラインヘッドを構成することも可能である。さらに、吐出電極を２層以上とする構造にしても良い。また、本発明を適用する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にも対応可能である。
【００１６】
図示例のインクジェットヘッド１０においては、インクガイド１４は、突状先端部分１４ａを持つ所定厚みのセラミック製平板からなり、吐出電極毎にヘッド基板１２の上に配置されている。また、絶縁性基板１６には、インクガイド１４の配置に対応する位置に貫通孔２８が開孔されている。インクガイド１４は、絶縁性基板１６に開孔された貫通孔２８を通過し、その先端部分１４ａが絶縁性基板１６の記録媒体Ｐ側の最表面（絶縁層３４ｂの図中上側の表面）よりも上部に突出している。なお、インクガイド１４の中央部分には、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。
【００１７】
なお、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、インクＱが吐出される先端部分（最先端部）１４ａには、金属が蒸着されているのが好ましい。インクガイド１４の先端部分１４ａの金属蒸着はされていなくても良いが、この金属蒸着により、インクガイド１４の先端部分１４ａの誘電率が実質的に無限大となり、強電界を生じさせやすくできるという効果があるので、金属蒸着を行うのが好ましい。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絶縁性基板１６の貫通孔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。
【００１８】
ヘッド基板１２と絶縁性基板１６とは、所定間隔離間して配置されており、両者の間には、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）として機能するインク流路３０が形成されている。なお、インク流路３０内のインクＱは、吐出電極１８に印加される電圧と同極性に帯電した微粒子成分を含み、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、図示例ではインク流路３０内を右側から左側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。以下、インク中の着色粒子が正帯電している場合を例にとって説明を行う。
【００１９】
また、吐出電極１８は、絶縁性基板１６に開孔された貫通孔２８の周囲を囲むように、絶縁性基板１６の図中上側、すなわち記録媒体Ｐ側の面に、吐出部毎にリング状の円形電極として配置されている。吐出電極１８は、画像デ−タや印字データ等の吐出データ（吐出信号）に応じたパルス信号（所定のパルス電圧、例えば低電圧レベルの０Ｖ、高電圧レベルの４００〜６００Ｖ）を発生する信号電圧源３２に接続されている。この吐出電極１８は、図２（ｂ）に示すように、２次元的に配置されている。
なお、吐出電極１８は、リング状の円形電極に限定されず、インクガイド１４の外周を囲うように離間して配置される囲繞電極であれば、どのようなものでも良い。しかし、略円形電極であるのが好ましく、円形電極であるのがより好ましい。
【００２０】
また、ガード電極２０は、吐出電極１８の図中上側、すなわち記録媒体Ｐ側に、絶縁層３４ａを介して配置されており、ガード電極２０の表面は絶縁層３４ｂで覆われている。ガード電極２０は、隣接する吐出電極１８の間に配置され、所定の一定電圧が印加されて、隣接する吐出電極の吐出部となるインクガイド１４の間に生じる電界干渉を抑制するためのものである。図示例においては、ガード電極２０は接地され０Ｖとされている。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電極毎の貫通孔２８の周囲に形成された吐出電極１８に相当する開口部３６が穿孔されている。
【００２１】
ここで、ガード電極２０の開口部３６は、吐出電極１８から発生する電気力線の内、自己の吐出部（自チャンネル）に作用する電気力線を確保しつつ、他の吐出部（他チャンネル）からの電気力線および他の吐出部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、吐出電極１８の内周部から生じる電気力線は、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、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。従って、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、吐出電極１８の内径よりも大きく設定する必要がある。また、開口部３６の径は、他チャンネルへの電気力線を効率的に遮蔽するために、吐出電極１８の外径よりも小さく設定する必要がある。開口部３６の好ましい形態については、後に詳述する。
【００２２】
また、浮遊導電板２２は、インク流路３０の下方に配置され、電気的に絶縁状態（ハイインピーダンス状態）となっている。図示例では、ヘッド基板１２の内部に配置されている。なお、本発明においては、浮遊導電板２２は、インク流路３０の下方であれば、どこに配置しても良く、例えば、ヘッド基板１２の下方であっても良いし、吐出電極の位置よりもインク流路３０の上流側で、かつヘッド基板１２の内部に配置するようにしても良い。
この浮遊導電板２２は、画像の記録時に、吐出電極に印加された電圧値に応じて、誘起された誘導電圧が発生し、インク流路３０内のインクＱにおいて、その微粒子成分を絶縁性基板１６側へ泳動させて濃縮させるためのものである。従って、浮遊導電板２２は、インク流路３０よりもヘッド基板１２側に配置される必要がある。また、浮遊導電板２２は、吐出電極の位置よりもインク流路３０の上流側に配置される方が好ましい。この浮遊導電板２２により、インク流路３０内の上層の帯電微粒子成分の濃度を高めるため、絶縁性基板１６の貫通孔２８を通過するインクＱ内の帯電微粒子成分の濃度を所定濃度に高めることができ、インクガイド１４の先端部分１４ａに濃縮させて、インク液滴Ｒとして吐出させるインクＱ内の帯電微粒子成分の濃度を所定濃度に安定させることができる。
また、浮遊導電板を配置することにより、稼動チャンネル数に応じて誘導電圧が変化するため、浮遊導電板への電圧を制御しなくても、吐出に必要な帯電粒子を供給するため、目詰まりを防止することができる。なお、浮遊導電板に電源を接続し、所定の電圧を印加するようにしても良い。
【００２３】
また、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、電極基板２４ａと、電極基板２４ａの図中下側の表面、すなわちインクガイド１４側の表面に配置される絶縁シート２４ｂで構成され、電極基板２４ａは、接地される。また、記録媒体Ｐは、対向電極２４の図中下側の表面、すなわちインクガイド１４側の表面、すなわち絶縁シート２４ｂの表面に支持され、例えば静電吸着されており、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。
ここで、少なくとも記録時には、帯電ユニット２６によって、対向電極２４の絶縁シート２４ｂの表面、すなわち記録媒体Ｐは、吐出電極１８に印加される高電圧（パルス電圧）と逆極性の所定の負の高電圧、例えば、−１．５ｋＶに帯電された状態に維持される。その結果、記録媒体Ｐは、帯電ユニット２６により負帯電して、吐出電圧１８に対して負の高電圧に常時バイアスされるとともに、対向電極２４の絶縁シート２４ｂに静電吸着される。
【００２４】
ここで、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。
なお、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。
【００２５】
次に、ガード電極２０の好ましい形態、特にその開口部３６の好ましいサイズについて説明する。
図３は、インクジェットヘッド１０を構成する２つの吐出部の概略構成を示す模式的断面図である。本実施例のインクジェットヘッド１０においては、図３に示すように、径が１３０μｍの貫通孔２８の略中央に、インクガイド１４が、その先端が吐出電極１８よりも１５０μｍ上方（記録媒体Ｐ側）に位置するように配置されている。インクガイド１４は、先端角が４５°、厚さが７５μｍのセラミック（誘電率ε＝２０）で構成されている。また、各吐出部は図２のように配置されており、配置間隔の狭い方の並びにおいて、その中心間距離が５０８μｍとなっている。また、浮遊導電板２２と吐出電極１８との間隔および吐出電極１８と対向電極２４（図１参照）との間隔は、共に５００μｍとされ、浮遊導電板２２は、絶縁状態（ハイインピーダンス状態）とされ、対向電極２４には、−１５００Ｖの負の高電圧がバイアス電圧として印加され、吐出電極１８の吐出電圧を＋４００Ｖとしている。なお、対向電極２４への−１５００Ｖの負のバイアス高電圧の印加は、対向電極２４に静電吸着された記録媒体Ｐの−１５００Ｖの負の高電圧帯電と等価である。また、ガード電極２０は０Ｖとされている。
【００２６】
ここにおいて、吐出電極１８の内径Ｄ１および外径Ｄ２に対し、ガード電極２０の孔径Ｇを変化させて、隣り合う２つの吐出電極１８に同じ電圧を印加した時の吐出部、すなわちインクガイド１４の先端部分１４ａの電界強度（Ｖ／ｍ）および先端部分１４ａから吐出したインクＱ（インク滴Ｒ）の着弾位置のズレ量（μｍ）を求めた。この結果を図４に示す。
図４は、吐出電極１８として内径Ｄ１＝１５０μｍおよび外径Ｄ２＝２５０μｍの電極を用い、ガード電極２０の孔径Ｇを１７０μｍから３００μｍまで変化させた時の結果である。図４においては、ガード電極２０の孔径Ｇを横軸に取り、電界強度を右側の縦軸に、着弾位置のズレ量を左側の横軸に取っている。また、同図において、実験結果を示す三角の記号は電界強度を、四角の記号は着弾位置ズレ量を示している。
【００２７】
図４から分かるように、電界強度については、ガード電極２０の孔径Ｇを小さくしていった場合、孔径Ｇが吐出電極１８の内径Ｄ１に近付くと電界強度が小さくなる。これは、孔径Ｇを内径Ｄ１に近付け過ぎると自己の吐出部に作用する有効な電気力線を遮蔽して、電界を弱めてしまうことを意味する。従って孔径Ｇは、内径Ｄ１よりも大きくする必要がある。
【００２８】
一方、インクＱ（インク滴Ｒ）の着弾位置のズレ量について見ると、孔径Ｇが大きくなるほど着弾位置ズレ量も大きくなる。これは、孔径Ｇが外径Ｄ２に近付くか、それよりも大きくなると、隣接する他の吐出部の電気力線が遮蔽されず、電界干渉を起こして、インク滴Ｒの飛翔方向が歪められてしまうことを意味する。従って孔径Ｇは、外径Ｄ２よりも小さくする必要がある。
【００２９】
図４から、電界強度については、ガード電極２０の孔径Ｇを小さくしていった場合、孔径Ｇが吐出電極１８の内径Ｄ１（１５０μｍ）に近付くと電界強度が小さくなるので、孔径Ｇは、内径Ｄ１よりも大きく必要があり、好ましくは２０μｍ以上大きくするのが良いことが分かる。
また、インクＱ（インク滴Ｒ）の着弾位置のズレ量については、孔径Ｇが大きくなるほど着弾位置ズレ量も大きくなる。特に、外径Ｄ２（２５０μｍ）よりも大きくなると、ズレ量が急激に大きくなっている。なお、ガード電極２０が無い場合のズレ量は約２０μｍ程度であった。高解像度画像記録における着弾位置ズレ量の許容範囲は、解像度１２００ｄｐｉ（吐出間隔２１μｍ）の場合、３μｍ程度とするのが好ましく、２μｍ程度とするのが特に好ましいので、孔径Ｇは、２４０μｍ以下、すなわち、外径Ｄ２（２５０μｍ）よりも１０μｍ以上小さくするのが好ましく、２３０μｍ以下、すなわち、外径Ｄ２（２５０μｍ）よりも２０μｍ以上小さくするのが特に好ましい。
【００３０】
以上より、図４の例においては、有効な電界強度を弱めることなく、正確な位置にインク滴Ｒを着弾させて正確な記録を行うためには、孔径Ｇを、内径Ｄ１よりも２０μｍ以上大きく、かつ、外径Ｄ２よりも１０μｍ以上小さくするのが好ましく、外径Ｄ２よりも２０μｍ以上小さくするのが特に好ましいことが分かる。言い換えれば、ガード電極２０の開口部３６の縁部を、吐出電極１８の内縁部より１０μｍ以上後退し、外縁部より５μｍ以上前進している位置に配置すれば良く、１０μｍ以上前進している位置に配置するのが特に好ましいことが分かる。
【００３１】
なお、上記実施例においては、吐出電極１８を円形電極として説明したが、吐出電極１８が円形電極でない場合には、孔径Ｇ、内径Ｄ１および外径Ｄ２として、平均径など実質的に直径と見なせる有効径を用いても良い。あるいは、ガード電極２０の開口部３６を、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、吐出電極１８の周方向の各所において、開口部３６の縁部が、吐出電極１８の内縁部より後退し、外縁部より前進している位置に、ガード電極２０の開口部３６を設けるようにしても良い。
【００３２】
なお、上記実施例では、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、隣接する吐出部の間において、ガード電極２０のインクガイド１４に臨む縁部が、吐出電極１８の内縁部より後退し、外縁部より前進している位置にあるように、ガード電極２０を配置すれば良い。
【００３３】
このように、本発明においては、ガード電極２０の開口部３６を、吐出電極１８の内径Ｄ１および外径Ｄ２に対して上記適正範囲に限定しているので、高解像度記録用の静電式インクジェットヘッドにおいても、自己の吐出部に有効に作用する電界を弱めることなく、従って、信号電圧源３２によって吐出電極１８に印加する電圧値を増加させる必要なく、他の吐出部との電界干渉を効率的に抑制して、低エネルギで高精度な記録を行うことができる。
さらに、予期せざる効果として、本発明によれば、ガード電極２０を設けることによって、吐出に必要なパルス電圧を低くすることが出来る。この要因は明らかにされていないが、推定要因として、パルス電圧を吐出電極１８に印加した際に、吐出電極１８の周囲の電位がガード電極２０により一定に保たれているため、吐出部での電位勾配が急峻になるためと考えられる。
【００３４】
本発明に係る静電式インクジェットヘッドは、基本的に以上のように構成される。以下、図１に示すインクジェットヘッド１０の動作を代表例として、本発明の静電式インクジェットヘッドの作用を説明する。
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、吐出電極１８に印加される電圧と同極性、例えば、正（＋）に帯電した微粒子成分を含むインクＱが、インク流路３０の内部を図１中矢印ａ方向に、すなわち右側から左側へ向かって循環される。この時、対向電極２４に静電吸着された記録媒体Ｐは、逆極性、すなわち負の高電圧、例えば−１５００Ｖに帯電されている。また、浮遊導電板２２は、絶縁状態（ハイインピーダンス状態）とされている。
【００３５】
ここで、吐出電極１８にパルス電圧が印加されていないか、または、印加されているパルス電圧が低電圧レベル（０Ｖ）である時、吐出電極１８と対向電極２４（記録媒体Ｐ）との間の電圧（電位差）は、例えばバイアス電圧分の１５００Ｖで、インクガイド１４の先端部分１４ａ近傍の電界強度が低く、インクＱは、インクガイド１４の先端部分１４ａからは飛び出さず、すなわち、インク液滴Ｒとして吐出されない。しかし、この時、インク流路３０内のインクＱの一部、特にインクＱ内に含まれる帯電微粒子成分は、泳動現象および毛細管現象などによって、絶縁性基板１６の貫通孔２８を通って、図１中矢印ｂ方向に、すなわち絶縁性基板１６の下側からその上側へ向かって上昇し、インクガイド１４の先端部分１４ａに供給される。
【００３６】
一方、吐出電極１８に高電圧レベル（例えば、４００〜６００Ｖ）のパルス電圧が印加されると、吐出電極１８と対向電極２４（記録媒体Ｐ）との間の電圧（電位差）は、例えば、バイアス電圧分の１５００Ｖにパルス電圧分の４００〜６００Ｖが重畳され、１９００Ｖ〜２１００Ｖとなって高くなるため、インクガイド１４の先端部分１４ａ近傍の電界強度が高くなる。この時、インクガイド１４に沿って上昇し、絶縁性基板１６の上方の先端部分１４ａに上昇したインクＱ、特にインクＱ内に濃縮した帯電微粒子成分は、静電力によってインクガイド１４の先端部分１４ａから、帯電微粒子成分を含むインク液滴Ｒとして飛び出し、例えば−１５００Ｖにバイアスされている対向電極２４（記録媒体Ｐ）に引っ張られて、記録媒体Ｐ上に付着する。
【００３７】
ここで、本発明においては、吐出電極１８の記録媒体Ｐ側において、各吐出電極１８の間に、接地されて０Ｖとされたガード電極２０が配置されており、ガード電極２０の吐出電極１８を囲む孔径Ｇは、吐出電極１８の内径Ｄ１よりも大きく、外径Ｄ２よりも小さい範囲になっているので、自己の電界を弱めることなく、隣接する吐出電極１８の電界はガード電極２０により遮蔽されて、その影響を被ることがないので、インク滴Ｒを正確な方向に飛翔させ、記録媒体Ｐに正確な記録を行うことができる。
以上のようにして、インクジェットヘッド１０と対向電極２４上に支持された記録媒体Ｐとを相対的に移動させながら、画像データに応じたインク吐出によって記録媒体Ｐにドットを形成して記録を行うことにより、記録媒体Ｐに画像データに対応する画像を記録することができる。
【００３８】
なお、上述した静電式インクジェットヘッド１０は、絶縁性基板１６の図中上面に、円形電極などの１層電極構造の吐出電極１８を配置するものであるが、本発明はこれに限定されず、吐出電極１８を絶縁性基板１６の上下面に配置する２層電極構造で構成しても良い。
図５（ａ）に、本発明の別の実施形態の２層電極構造の吐出電極を持つ静電式インクジェットヘッド４１の概略を示す。
図５（ａ）に示すインクジェットヘッド４１は、絶縁性基板１６の図中下面に各個別電極毎に円形電極からなる第２駆動電極４４を有し、さらにその図中下方に絶縁層３４ｃを備えている点を除いて、図１に示すインクジェットヘッド１０と同様な構成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、その説明は省略し、主として、相違点について説明する。
【００３９】
図５（ａ）に示すインクジェットヘッド４１においては、吐出電極１８は、絶縁性基板１６を挟むように、図中上面に配置される円形電極からなる第１駆動電極１８ａと下面に配置される円形電極からなる第２駆動電極４４とを備える２層電極構造である。ここで、第１駆動電極１８ａは、絶縁性基板１６の貫通孔５８を囲むように、各個別電極毎にリング状に設けられている。そして、図５（ｂ）に示すように、行方向（主走査方向）に配置された複数の第１駆動電極１８ａは相互に接続される。一方、第２駆動電極４４は、絶縁性基板１６の貫通孔５８を囲むように、各個別電極毎にリング状に設けられている。そして、図５（ｂ）に示すように、列方向（副走査方向）に配置された複数の第２駆動電極４４は相互に接続される。
【００４０】
記録時には、本実施形態の場合、第１駆動電極１８ａが１行ずつ順番に高電圧レベルまたはハイインピーダンス状態（オン状態）とされ、残りの全ての第１駆動電極１８ａは接地レベル（接地状態：オフ状態）に駆動される。また、第２駆動電極４４が、画像データに応じて列単位で高電圧レベルまたは接地レベルに駆動される。なお、別の実施形態として、第１および第２駆動電極１８ａおよび４４を逆の状態に駆動してもよい。
【００４１】
図５に示すように、第１および第２駆動電極１８ａおよび４４は、２層電極構造に構成され、マトリクス状に配置される。これらの第１および第２駆動電極１８ａおよび４４によって、各々の個別電極におけるインクの吐出／非吐出が制御される。すなわち、第１駆動電極１８ａが高電圧レベルまたはフローティング状態で、かつ第２駆動電極４４が高電圧レベルの場合にはインクが吐出し、第１駆動電極１８ａまたは第２駆動電極４４の一方が接地レベルの場合にはインクは吐出しない。
【００４２】
図５（ｂ）は、第１および第２の駆動電極１８ａおよび４４の配置を表す一実施例の概念図である。同図に示すように、例えばインクジェットヘッド４１が１５個の個別電極を備える場合、１５個の個別電極は、主走査方向の１行当り５個（１，２，３，４，５）ずつ並べられ、かつ副走査方向に３行（Ａ，Ｂ，Ｃ）に配置される。記録時には、同一行に配置された５個の第１駆動電極１８ａは同時かつ同一電圧レベルに駆動される。同様に、同一列に配置された３個の第２駆動電極４４は同時かつ同一電圧レベルに駆動される。
【００４３】
従って、本実施形態の静電式インクジェットヘッド４１においては、複数の個別電極を行方向および列方向に対して２次元的に配置することができる。
例えば、図５（ｂ）に示すインクジェットヘッドの場合、第１駆動電極１８ａのＡ行の５個の個別電極は、行方向に対して所定の間隔を離して配置される。Ｂ行およびＣ行についても同様である。また、Ｂ行の５個の個別電極は、Ａ行に対して、列方向に所定の間隔を離して、かつ、行方向に対して、それぞれＡ行の５個の個別電極とＣ行の５個の個別電極との間に配置される。同様に、Ｃ行の５個の個別電極は、Ｂ行に対して、列方向に所定の間隔を離して、かつ、行方向に対して、それぞれＢ行の５個の駆動電極とＡ行の５個の駆動電極との間に配置される。
【００４４】
このように、第１駆動電極１８ａの各行に含まれる個別電極をそれぞれ行方向にずらして配置することにより、記録媒体Ｐに記録される１行を、行方向に３分割している。
すなわち、記録媒体Ｐに記録される１行は、行方向に対して、第１駆動電極１８ａの行数に相当する複数のグループに分割され、時分割で順次記録される。例えば、図５（ｂ）に示す例の場合、第１駆動電極１８ａのＡ，Ｂ，Ｃ行を順次記録することにより、記録媒体Ｐ上に１行分の画像が記録される。この場合、上記のように、記録媒体Ｐに記録される１行は行方向に３分割され、時分割により順次記録が行われる。
【００４５】
図６、図７（ａ）および（ｂ）に、図５の静電式インクジェットヘッド４１の概略構成をさらに具体化して示す。図６は、本実施形態のインクジェットヘッドの一実施例の模式的斜視図であり、図７（ａ）は、図６に示すインクジェットヘッドの模式的断面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＶＩＩ −ＶＩＩ 線矢視図である。
【００４６】
図６、図７（ａ）および（ｂ）に示すインクジェットヘッド４１において、絶縁性基板１６を挟むように、図中上面に配置され、 絶縁性基板１６に穿孔された貫通孔５８を囲むように各個別電極毎にリング状に設けられた円形電極からなる第１駆動電極１８ａと下面に配置され、絶縁性基板１６の貫通孔５８を囲むように各個別電極毎にリング状に設けられた円形電極からなる第２駆動電極４４とを備える２層電極構造の吐出電極１８と、 第２駆動電極４４の下方（下面）を覆う絶縁層３４ｃと、第１駆動電極１８ａの上方に絶縁層３４ａを介して配置されるシート状のガード電極２０と、ガード電極２０の上面を覆う絶縁層３４ｂとを備えている。ここで、行方向（主走査方向）に配置された複数の第１駆動電極１８ａは相互に接続され、列方向（副走査方向）に配置された複数の第２駆動電極４４は相互に接続される。
【００４７】
また、貫通孔５８は、絶縁性基板１６の下方の絶縁層３４ｃならびに上方の３４ａおよび３４ｂをも貫通して穿孔されている。すなわち、貫通孔５８は、絶縁層３４ｃ、絶縁性基板１６ならびに絶縁層３４ａおよび３４ｂの積層体を貫通する。この貫通孔５８には、 絶縁層３４ｃ側からインクガイド１４が挿入され、 インクガイド１４の先端部分１４ａは、絶縁層３４ｂから突出している。なお、図示例においては、 インクガイド１４の先端部分１４ａは、インク案内溝が形成されていないが、 インクＱおよびインクＱ内の帯電微粒子成分の先端部分１４ａへの濃縮を促進するために、形成しても良い。
【００４８】
本実施形態において、ガード電極２０は、金属板などの各個別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個別電極毎の貫通孔５８の周囲に形成された第１駆動電極１８ａに相当する部分が穿孔されている（図７（ａ）および（ｂ）参照）。そして、ガード電極２０の貫通孔５８を囲む孔径Ｇは、第１駆動電極１８ａの内径Ｄ１よりも大きく、外径Ｄ２よりも小さい範囲とされている。
【００４９】
ところで、ガード電極２０の図中上側は、貫通孔５８を除いて絶縁層３４ｂによって覆われ、ガード電極２０と第１駆動電極１８ａとの間には、絶縁層３４ａが介在し、両電極２０と１８ａとを絶縁している。すなわち、ガード電極２０は、絶縁層３４ｂと絶縁層３４ａとの間に配置され、第１駆動電極１８ａは、絶縁層３４ａと絶縁性基板１６との間に配置される。
すなわち、図８（ｂ）に示すように、絶縁性基板１６の上面には、従って、絶縁層３４ａと絶縁性基板１６との間（図７参照）には、各個別電極毎の貫通孔５８の周囲に形成された第１駆動電極１８ａが２次元的に配列されており、列方向の複数の第１駆動電極１８ａが相互に接続されている。
【００５０】
また、図８（ｃ）に示すように、絶縁層３４ｃの上面には、従って、絶縁性基板１６の下面には、すなわち、絶縁層３４ｃと絶縁性基板１６との間には（図７参照）、各個別電極毎の貫通孔５８の周囲に形成された第２駆動電極４４が２次元的に配列されており、行方向の複数の第２駆動電極４４が相互に接続されている。
また、本実施形態において、各個別電極の吐出電極（駆動電極）１８、例えば第１および第２駆動電極１８ａおよび４４からのインク流路３０方向への反発電界を遮蔽するために、第１および第２駆動電極１８ａおよび４４の流路側にシールド電極を設置しても良い。
【００５１】
記録時には、図５の場合と同様に、第１駆動電極１８ａが１行ずつ順番に高電圧レベルまたはハイインピーダンス状態（オン状態）とされ、残りの全ての第１駆動電極１８ａは接地レベル（接地状態：オフ状態）に駆動される。また、第２駆動電極４４が、画像データに応じて列単位で高電圧レベルまたは接地レベルに駆動される。なお、別の実施形態として、第１および第２駆動電極１８ａおよび４４を逆の状態に駆動してもよい。
【００５２】
上述したように、第１および第２駆動電極１８ａおよび４４は、２層電極構造に構成され、マトリクス状に配置される。これらの第１および第２駆動電極１８ａおよび４４によって、各々の個別電極におけるインクの吐出／非吐出が制御される。すなわち、第１駆動電極１８ａが高電圧レベルまたはフローティング状態で、かつ第２駆動電極４４が高電圧レベルの場合にはインクが吐出し、第１駆動電極１８ａまたは第２駆動電極４４の一方が接地レベルの場合にはインクは吐出しない。
【００５３】
なお、本実施形態では、画像信号に応じて、第１および第２駆動電極１８ａおよび４４にパルス電圧を印加し、両電極ともに高電圧レベルとなった時に、インク吐出を行うようにしても良い。
例えば、図９に示すインクジェットヘッド４１において、例えばインクＱ中の微粒子成分の帯電は正極（＋）である、すなわち正荷電粒子であるとした時、インクジェットヘッド４１のインク流路３０内にインクＱを矢印ａ方向に循環させ、個別電極のインクガイド１４の先端部分１４ａから吐出されたインクＱ（インク液滴）中の正荷電粒子が記録媒体Ｐに引き付けられるような電界、すなわち飛翔電界を第１および第２駆動電極１８ａおよび４４と、記録媒体Ｐとの間に形成する。例えば、インクガイド１４の先端部分１４ａと記録媒体Ｐとの間の間隔（ギャップ）は、２００〜１０００μｍとされるが、ギャップが５００μｍの時に、１ｋＶ〜２．５ｋＶの電位差を設けることにより、飛翔電界を形成する。
さらに、浮遊導電板２２には、第１または第２駆動電圧１８ａまたは４４に印加された平均電圧により、この平均電圧より低い電圧の誘導電圧がほぼ定常的に生じるため、インクリザーバとして機能するインク流路３０内のインクＱ中の正電荷粒子が上方に引き付けられるような電界（以下、例えば、泳動電界とする）を形成し、インク流路３０の上部にインクＱ中の正電荷粒子を偏在させる。例えば、インク流路３０の厚み数ｍｍに対して数百Ｖ程度の電位差を設けて、泳動電界を形成する。
【００５４】
例えば、図９に示すインクジェットヘッド４１において、記録媒体Ｐを−１．５ｋＶの負の高電圧に帯電させ（または、対向電極２４を−１．５ｋＶにバイアスし）、第１および第２駆動電極１８ａおよび４４を共に０Ｖ（接地状態）として、飛翔電界を形成し、ガード電極２０は０Ｖ（接地状態）とする。
この時、インクＱは、電気泳動現象および毛細管現象によって、インク流路３０から貫通孔５８とインクガイド１４の間を上昇し、先端部分１４ａに集まる。先端部分１４ａに集まったインクＱは、先端部分１４ａで、またはインクＱの表面張力等で押し留められ、インクＱ中の正荷電粒子は、高濃度化する。
【００５５】
次に、図１０にように、画像信号に応じて、第１および第２駆動電極１８ａおよび４４にパルス電圧、例えば、共に＋４００〜６００Ｖを印加し、正荷電粒子濃度の高まったインク液滴Ｒがインクガイド１４の先端部分１４ａから吐出される。例えば、初期粒子濃度が３〜１５％の場合、吐出インク液滴Ｒの粒子濃度は３０％以上であるのが好ましい。なお、パルス電圧のパルス幅は、特に制限的ではないが、例えば、数十μｓ〜数百μｓとすることができる。また、記録媒体Ｐに記録されるドット径は、パルス電圧の大きさまたは印加時間に依存するので、これらを調整することにより、ドット径も調整することができる。
この時、本実施形態においても、第１駆動電極１８ａの内径に対するインクガイド１４の先端部分１４ａの突起量の比は、適正な限定範囲内に収められているので、第１および第２駆動電極１８ａおよび４４と記録媒体Ｐとの間の飛翔電界も適正に調整することができ、第１および第２駆動電極１８ａおよび４４に適正なパルス電圧を印加した場合にのみ、インク吐出を確実かつ安定的に起こすことができる。また、図示例においては、第１および第２駆動電極１８ａおよび４４のマトリックス駆動により、ドライバの数を減らすことができる。
すなわちインク滴吐出が起こらない状態では、記録媒体に向かう吸引電界が、１．５×１０^７ Ｖ／ｍ以下、より好ましくは１．０×１０^７ Ｖ／ｍ以下の範囲に収まるようにし、吐出が起こる状態では、記録媒体に向かう吸引電界が、２．０×１０^７ Ｖ／ｍ以上、より好ましくは２．５×１０^７ Ｖ／ｍ以上の範囲になるように設定する。
【００５６】
なお、本実施形態のインクジェットヘッド４１においては、第１駆動電極１８ａまたは第２駆動電極４４のどちらで、または両方で、インク吐出／非吐出の制御を行うかは特に制限的ではないが、第１駆動電極１８ａまたは第２駆動電極４４の一方が接地レベルの場合にはインクＱが吐出せず、第１駆動電極１８ａがハイインピーダンス状態または高電圧レベルで、かつ第２駆動電極４４が高電圧レベルの場合にだけインクＱが吐出するようにするのが良い。
【００５７】
ところで、本実施形態のインクジェットヘッド４１においては、図示例のように、ガード電極２０を隣接する第１駆動電極１８ａの間に設けているが、本発明はこれに限定されず、第１および第２駆動電極１８ａおよび４４をマトリックス駆動する場合には、例えば、下層の第２駆動電極４４を１列毎に順次駆動し、画像データに応じて、上層の第１駆動電極１８ａを駆動するようにする場合には、第１駆動電極１８ａの各行の間ににのみガード電極を設けるようにしても良い。このような場合にも、ガード電極２０は、そのインクガイド１４に臨む内縁部が、第１駆動電極１８ａのインクガイド１４に望む内縁部よりインクガイド１４から後退し、かつ、第１駆動電極１８ａの外縁部よりインクガイド１４側に前進している位置にあるように、配置されれば良い。そして、記録時にガード電極２０を所定のガード電位、例えば接地レベル等にバイアスすることにより、自己の電界を弱めることなく、隣接する吐出部の電界は遮蔽してその影響を排除することができる。
【００５８】
なお、上記の各実施例において、吐出電極１８（第１駆動電極１８ａ、第２駆動電極４４）の電極形状は、円形電極に限定されず、略円形であっても、分割円形電極であっても、平行電極または略平行電極であっても良い。いずれの場合にも、ガード電極２０は、そのインクガイド１４に臨む内縁部が、吐出電極１８のインクガイド１４に望む内縁部よりインクガイド１４から後退し、かつ、吐出電極１８の外縁部よりインクガイド１４側に前進している位置にあるように、配置されれば良い。
【００５９】
さらに、本実施形態のインクジェットヘッド４１においては、インク流路３０の底面を構成すると共に、第１駆動電極１８ａおよび第２吐出電極４４に印加されたパルス状の吐出電圧によって定常的に生じる誘導電圧により、インク流路３０内の正に帯電したインク粒子（荷電粒子、すなわち帯電微粒子成分）を上方へ向けて（すなわち記録媒体Ｐ側に向けて）泳動させる浮遊導電板２２が設けられている。また、浮遊導電板２２の表面には、電気絶縁性である被覆膜（図示せず）が形成されており、インクへの電荷注入等によりインクの物性や成分が不安定化することを防止する。絶縁性被覆膜の電気抵抗は、１０^１２Ω・ｃｍ以上が望ましく、より望ましくは１０^１３Ω・ｃｍ以上である。また、絶縁性被覆膜は、インクに対して耐腐食性であることが望ましく、これにより浮遊導電板２２がインクに腐食されることが防止される。また、浮遊導電板２２は、下方から絶縁部材で覆われており、このような構成により、浮遊導電板２２は、完全に電気的絶縁浮遊にされている。
浮遊導電板２２は、ヘッドの１ユニットにつき１個以上である（例えば、Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋの４つのヘッドがあった場合、浮遊導電板数は最低各１個づつ有し、ＣとＭのヘッドユニット間で共通の浮遊導電板とすることはない）。
【００６０】
なお、上述した２層電極構造の吐出電極を持つ静電式インクジェットヘッドの各実施例では、対向電極（記録媒体Ｐ）を例えば−２．１Ｖに帯電し、第１駆動電極および第２駆動電極の何れか一方または両方が負の高電圧（例えば−６００Ｖ）の時にはインクが吐出せず、第１駆動電極および第２駆動電極の両方が接地レベル（０Ｖ）の場合にだけインクが吐出するようにしても良い。
【００６１】
なお、本発明において、インク流路３０に入れるインクＱは、粒径０．１〜５μｍ程度の着色荷電粒子（着色帯電微粒子成分）をキャリア液中に分散したものを用いる。なお、インクＱ中には、着色荷電粒子とともに、印刷後の画像の定着性を向上させるための分散樹脂粒子を、適宜含有させてもよい。キャリア液は、高い電気抵抗率（１０^９ Ω・ｃｍ以上、好ましくは１０^１０Ω・ｃｍ以上）を有する誘電性の液体（非水溶媒）であることが要求される。仮に、電気抵抗率の低いキャリア液を使用すると、吐出電極によって印加される電圧により、キャリア液自身が電荷注入を受けて帯電してしまうため、荷電粒子（帯電微粒子成分）の濃度が高められず、濃縮がおこらない。また、電気抵抗率の低いキャリア液は、隣接する記録電極間で電気的導通を生じさせる懸念もあるため、本形態には不向きである。
【００６２】
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、誘電性液体中の荷電粒子に有効に電界が作用され、泳動が起こりやすくなる。
なお、このような誘電性液体の固有電気抵抗の上限値は１０^１６Ωｃｍ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。
誘電性液体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。
【００６３】
本発明に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：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。
【００６４】
上記の誘電性液体（非水溶媒）中に、分散される着色粒子は、色材自身を分散粒子として誘電性液体中に分散させてもよいし、定着性を向上させるための分散樹脂粒子中に含有させてもよい。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。
【００６５】
インク中に分散されたインク粒子の含有量（着色粒子および／または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。含有量が少なくなると、印刷画像濃度が不足したり、インクと記録媒体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、吐出ヘッドでのインク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。
【００６６】
色剤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することなく用いることができる。
【００６７】
色剤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い。
【００６８】
また、誘電性溶媒中に分散された着色粒子および／または樹脂粒子等のインク粒子の平均粒径は、０．１μｍ〜５μｍが好ましく、より好ましくは０．２μｍ〜１．５μｍであり、更に好ましくは０．４μｍ〜１．０μｍの範囲である。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。
【００６９】
なお、インクＱ中のインク粒子（分散樹脂粒子および／または着色粒子あるいは色材粒子）は、好ましくは正荷電または負荷電の検電性粒子である。
これらのインク粒子に検電性を付与するには、湿式静電写真用現像剤の技術を適宜利用することで達成可能である。具体的には、「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）等に記載の検電材料および他の添加剤を用いることで行われる。
【００７０】
また、インク組成物として、粘度は０．５〜５ｍＰａ・ｓｅｃの範囲が好ましく、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の範囲である。着色粒子は荷電を有し、必要に応じて電子写真用液体現像剤に用いられている種々の荷電制御剤が使用でき、その荷電量は５〜２００μＣ／ｇの範囲が望ましく、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事もあり、下記に定義する分配率Ｐが、５０％以上、より好ましくは６０％以上、さらに好ましくは７０％以上である。
Ｐ＝１００×（σ１−σ２）／σ１
ここで、σ１は、インク組成物の電気伝導度、σ２は、インク組成物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組成物とすることによって、荷電粒子の泳動が起こりやすくなり、濃縮しやすくなる。
【００７１】
一方、インク組成物の電気伝導度σ１は、１００〜３０００ｐＳ／ｃｍの範囲が好ましく、より好ましくは１５０〜２５００ｐＳ／ｃｍ、さらに好ましくは２００〜２０００ｐＳ／ｃｍの範囲である。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、インク組成物の表面張力は、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。
【００７２】
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、キャリア液体に分散させた固形成分である帯電微粒子成分（荷電トナー粒子）に力を作用させて、飛翔させるものである。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フィルムなどの種々の記録媒体に画像を記録することができ、また、記録媒体上で、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。
【００７３】
次に、本発明の静電式インクジェットヘッドを用いる本発明の静電式インクジェット記録装置および本発明の静電式インクジェット記録方法について説明する。
図１１は、本発明の静電式インクジェット記録装置の一実施例の概略全体構成を示す模式図である。
本発明の静電式インクジェット記録装置（以下、インクジェットプリンタという）および記録方法は、搬送手段によって搬送される記録媒体Ｐに対して、画像形成手段によって、入力された画像データに応じて４色のインク液滴を吐出してインク粒子像を形成し、記録媒体Ｐ上に形成されたインク粒子像を定着して、フルカラー画像を記録するものである。
【００７４】
同図に示すインクジェットプリンタ６０は、記録媒体Ｐに片面４色印刷を行う装置で、記録媒体Ｐの搬送手段として、フィードローラ対６２、ガイド６４、ローラ６６ａ，６６ｂ，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を有し、画像形成手段として、吐出ヘッド８０、インク循環系８２、ヘッドドライバ８４、記録媒体位置検出手段８６および記録位置制御手段８８を有し、さらに、溶媒回収手段として、排出ファン９０および溶媒回収装置９２を有し、これらの構成要素を内包する筐体６１を備える。
【００７５】
まず、インクジェットプリンタ６０における、記録媒体Ｐの搬送手段について説明する。
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、図示されないストッカから記録媒体Ｐを筐体６１内に設けられた搬送ベルト６８（ローラ６６ａに支持される部分）に送り込む１対のローラからなる。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。
【００７６】
フィードローラ対６２の近傍には、図示しないが、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、ローラー等による接触法によるものの１つあるいは複数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を微粘着ローラで構成し、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。
【００７７】
ローラ６６ａ，６６ｂ，６６ｃは、搬送ベルト６８を張架して移動させるものであり、ローラ６６ａ，６６ｂ，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いる。
搬送ベルト６８は、吐出ヘッド８０から吐出されるインクによって画像が形成される時に記録媒体Ｐを保持するプラテンとして機能し、記録媒体Ｐを移動するとともに、画像形成後、定着・搬送手段７６まで搬送するためのものである。従って、搬送ベルト６８としては、寸法安定性に優れ、耐久性を有する材料で形成される無端ベルトが用いられ、その材料としては、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が用いられる。
【００７８】
図示の本実施例においては、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６６ａ，６６ｂ，６６ｃと接する側（裏面）が導電性を有する構成としている。具体的には、搬送ベルト６８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である。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（金属面）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に示す導電性電極基板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。
【００７９】
なお、搬送ベルト６８としては、これ以外にも、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する方法、接着材等で樹脂シートと金属ベルトを張り合わせる方法、上記の樹脂から成るベルトの裏面に金属蒸着する方法等、各種の方法により作製された、金属層を有するベルトが好適に使用される。
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。
【００８０】
なお、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用いられる。また、ローラ６６ａ、６６ｂ、６６ｃ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ともに、画像記録時の記録媒体Ｐの副走査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。
【００８１】
静電吸着手段７０は、記録媒体Ｐを静電力により搬送ベルト６８に吸着させて保持すると共に、画像形成のために吐出ヘッド８０に対して所定のバイアスを印加するために、記録媒体Ｐを所定の電位に帯電させるものである。
本実施例においては、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、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、負の高電圧に帯電され、搬送ベルト６８の絶縁層に静電吸着される。
なお、静電吸着手段７０は、図１に示す帯電ユニット２６と略同様の構成を有し、記録媒体Ｐを所定の電位に帯電させる点では、同一の機能を有する。
【００８２】
静電吸着手段としては、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、静電吸着手段７０を、ローラ６６ａ，６６ｂ，６６ｃ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構成としても良いし、あるいは搬送ベルト６８を絶縁性ベルトとし、導電性ローラは接地し、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。
【００８３】
静電吸着手段７０は、静電力によって記録媒体Ｐが浮き上がりの無い状態で搬送ベルト６８に静電吸着した後、搬送ベルト６８を駆動しながら、記録媒体Ｐ表面を均一帯電する。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良いし、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、本実施例では、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。
【００８４】
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によって後述する吐出ヘッド８０の位置まで搬送される。吐出ヘッド８０による画像形成部では、記録媒体Ｐの帯電電位をバイアスとし、吐出ヘッド８０に記録信号電圧が印加され、バイアス帯電電位に記録信号電圧が重畳されることにより、インクジェット（液滴）が吐出され、記録媒体Ｐに画像が形成される。この際、搬送ベルト６８の加熱手段を設け、記録媒体温度を高めることで、吐出ヘッド８０から吐出されたインク液滴の印刷媒体上での速やかな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。本発明の記録方法を実施するための吐出ヘッド８０による画像記録方法は、後に詳述する。
【００８５】
画像が形成された記録媒体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。
本実施例において、除電手段７２は、コロトロン除電器７２ａと、交流電源７２ｂと、直流高圧電源７２ｃとを有し、直流高圧電源７２ｃの他方の端子は、接地されている。図示例の除電手段７２は、コロトロン除電器７２ａおよび交流（ＡＣ）電源７２ｂを用いる、いわゆるＡＣコロトロン除電器を使用しているが、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。また、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。
【００８６】
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。本実施例においては、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を搬送すると共に、記録媒体Ｐに形成された画像を接触加熱して定着している。なお、本発明においては、定着手段を搬送ローラ対からなる搬送手段と別々に設け、他の定着手段や定着方法によって定着を行ってもよい。
【００８７】
加熱定着としては、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、あるいはヒーター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。
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ため、これを防止するために、複数の定着器を配置し、紙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。
【００８８】
なお、少なくとも吐出ヘッド８０からのインクジェットによる画像形成から、定着・搬送手段７６による定着までの行程では、記録媒体Ｐの画像形成面には何も接触しないように保たれることが望ましい。
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、特に制限的では無く、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。
画像が定着された記録媒体Ｐは、ガイド７８に案内されて図示されない排紙ストッカーに排紙される。
【００８９】
次に、インクジェットプリンタ６０における画像形成（描画）手段および画像記録方法について説明する。
上述したように、インクジェットプリンタ６０の画像形成手段は、インクジェットを吐出する吐出ヘッド８０、吐出ヘッド８０にインク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吐出ヘッド８０を駆動するヘッドドライバ８４、記録媒体Ｐにおける画像形成（記録）位置を決定するために記録媒体Ｐを検出する記録媒体位置検出手段８６、および吐出ヘッド８０の位置を制御する記録位置制御手段８８により構成される。
【００９０】
図１２は、吐出ヘッド８０および記録位置制御手段８８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。
吐出ヘッド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色の吐出ヘッド８０ａを有し、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をインク液滴として吐出して、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に画像を形成（記録）する。各色の吐出ヘッドは、搬送ベルト６８の搬送方向に配列されている。吐出ヘッド８０の各色の吐出ヘッド８０ａは、本発明の静電式インクジェットヘッド１０によって構成される。
【００９１】
吐出ヘッド８０としては、各色につき複数のノズル（各ノズルは、１つのインク滴を吐出する１単位の吐出ヘッドに対応する）が所定の間隔で記録媒体Ｐの搬送方向と直交する方向（幅方向）に配列されたマルチチャンネルヘッド、あるいは各色のノズルが記録媒体Ｐの幅方向全域に配列されたフルラインヘッドが使用できる。
図示例のインクジェットプリンタ６０は、吐出ヘッド８０に対して、搬送ベルト６８によって記録媒体Ｐを搬送することによって主走査を行う。図示例のインクジェットプリンタ６０では、このような構成とすることで、市販のインクジェットプリンタのように、吐出ヘッドをシリアルスキャンする場合に比べて、高速での画像形成（描画）が可能となる。
【００９２】
吐出ヘッド８０として、マルチチャンネルヘッドを用いた場合には、搬送ベルト６８に記録媒体Ｐを保持させた状態で、搬送ベルト６８を回転させることにより、吐出ヘッド８０に対して、記録媒体Ｐを搬送して主走査を行うとともに、吐出ヘッド８０を搬送ベルト６８の幅方向に連続的または回転毎に逐次的（間欠的）に移動させて副走査を行うことによって、記録媒体Ｐ上に画像が形成される。従って、記録媒体Ｐの全面に画像が形成されるためには、記録媒体Ｐを担持した状態で搬送ベルト６８が複数回回転する、すなわち複数回主走査が行われる。なお、この場合の吐出ヘッド８０の副走査方法は、吐出ヘッド８０のノズル密度と描画解像力の関係、インターレースの方法等により選択されれば良い。
【００９３】
また、吐出ヘッド８０として、フルラインヘッドを用いた場合には、搬送ベルト６８に記録媒体Ｐを保持させた状態で、吐出ヘッド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回の走査を行うのみで、記録媒体Ｐの全面に画像が形成される。
こうして、マルチチャンネルヘッドまたはフルラインヘッドを用いる吐出ヘッド８０によって記録媒体Ｐの全面に形成された画像は、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。
【００９４】
なお、上述した実施例では、マルチチャンネルヘッドを用いる吐出ヘッド８０に対して、搬送ベルト６８によってその長手方向に記録媒体Ｐを搬送することによって主走査を行い、搬送ベルト６８の幅方向、すなわち主走査方向と略直交する方向に吐出ヘッド８０を移動させて副走査し、また、フルラインヘッドを用いる吐出ヘッド８０に対して、搬送ベルト６８によってその長手方向に記録媒体Ｐを搬送することによって走査して、記録媒体Ｐの全面を走査しているが、本発明はこれに限定されず、記録媒体Ｐと吐出ヘッド８０とを相対的に移動させて、吐出ヘッド８０によって記録媒体Ｐの全面を走査できれば、どのような走査方法を行っても良い。例えば、搬送ベルト６８の幅方向に吐出ヘッド８０を移動させて主走査を行い、搬送ベルト６８によって記録媒体Ｐを搬送して副走査を行っても良い。または、吐出ヘッド８０を固定したまま、搬送ベルト６８をその長手方向に搬送するとともに搬送ベルト６８自体をその幅方向に移動させて副走査を行っても良い。もしくは、記録媒体Ｐを、所定位置の保持手段上に保持し、例えば、所定位置に停止させた搬送ベルト６８上に保持して静止させておき、吐出ヘッド８０をフルラインヘッドでは１次元的に、マルチチャンネルヘッドでは２次元的に移動させて２次元的に走査を行い、記録媒体Ｐの全面を走査するようにしても良い。
【００９５】
次に、インク循環系８２は、吐出ヘッド８０の各色の吐出ヘッド８０ａのインクジェットヘッド４１のインク流路３０（図３参照）にインク吐出に十分なインク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吐出ヘッド８０の各色の吐出ヘッドのインクジェットヘッド４１のインク流路３０（図３参照）にそれぞれ各色のインクを（図３中の右側から）供給する各色の配インク管系からなるインク供給路を含むインク供給系８２ｂと、吐出ヘッド８０の各色の吐出ヘッドのインクジェットヘッド４１のインク流路３０（図３中の左側）からインクをインク循環装置８２ａに回収する各色の配インク管系からなるインク回収路を含むインク回収系８２ｃとを有する。
【００９６】
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を介して吐出ヘッド８０に各色毎にインクを供給し、かつ、インク供給系８０ｃを介して吐出ヘッド８０から各色毎にインク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、画像記録用のインクを貯留しており、このインクがポンプにより汲み出されて吐出ヘッド８０へ送られる。吐出ヘッド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、検出したインク濃度に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。
【００９７】
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吐出ヘッド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。
【００９８】
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吐出ヘッド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を色分解すると共に、分解されたデータに対して適当な画素数、階調数に分割演算し、スクリーニング処理、網点面積率の演算を行って、ヘッドドライバ８４が吐出ヘッド８０（インクジェットヘッド４１）を駆動するための、画像データに応じたヘッド駆動データである。
【００９９】
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吐出ヘッド８０（記録位置制御手段８８）の移動、および、吐出ヘッド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、記録媒体位置検出手段８６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やフォトインタプリッタからの出力信号を利用して行われる。
記録媒体位置検出手段６６は、吐出ヘッド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。
【０１００】
記録位置制御手段８８は、吐出ヘッド８０を載置・固定して、搬送ベルト６８の幅方向に移動させ、記録媒体Ｐへの幅方向の画像形成位置を調整するものである。すなわち、記録位置制御手段８８は、記録媒体Ｐの所定の位置に画像を形成するための微調整、および、吐出ヘッド８０としてマルチチャンネルヘッドを用いた場合の副走査のために、搬送ベルト位置検知手段６９が検知した搬送ベルト６８の位置と、ヘッドドライバ８４からの画像信号とに応じて、吐出ヘッド８０を移動させるものである。
【０１０１】
次に、インクジェットプリンタ６０における溶媒回収手段について説明する。
インクジェットプリンタ６０は、溶媒回収手段として、排出ファン９０および溶媒回収装置９２を有し、吐出ヘッド８０から記録媒体Ｐ上に吐出された帯電微粒子成分およびこれを分散させる分散溶媒を含むインク液滴から蒸発する、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から蒸発する分散溶媒を回収する。
排出ファン９０は、インクジェットプリンタ６０の筐体１１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インクジェットプリンタ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。
【０１０２】
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吐出ヘッド８０およびインク循環系８２が用いられる。
【０１０３】
また、上記の例ではいずれも、インク中の着色荷電粒子を正帯電させ、記録媒体あるいは記録媒体の背面の対向電極を負の高電圧にして、吐出したインクジェットによって画像記録を行うインクジェット式記録装置について説明したが、本発明はこれには限定されず、逆に、インク中の着色荷電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、静電式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。
【０１０４】
また、本発明の静電式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。
【０１０５】
以上、本発明に係る静電式インクジェットヘッド、それを用いた記録装置および記録方法について、種々の実施例を挙げて詳細に説明したが、本発明は上記種々の実施例に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
【０１０６】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、吐出電極の記録媒体側にガード電極を配し、自チャンネルへの電気力線は確保しつつ、他チャンネルからの電気力線を効率よく遮蔽する構造としたので、吐出部が高密度に配置されたマルチチャンネルヘッドにおいても、自チャンネルの電界を弱めることなく、他チャンネルの電界の影響を抑制でき、他チャンネルの稼動状態による吐出インク滴のサイズおよびインク滴の飛翔方向への影響がなく、記録ドット径および着弾位置の変動が防止され、高解像度の記録を高精度で行うことのできる静電式インクジェットヘッドを提供することができる。
また、本発明によれば、上述した効果を持つ静電式インクジェットヘッドを用いるので、記録媒体に高画質な画像を記録することができる静電式インクジェット記録装置および記録方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る静電式インクジェットヘッドの一実施例の概略構成を示す模式的断面図である。
【図２】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ図１のＡ−Ａ線およびＢ−Ｂ線矢視図である。
【図３】図１のインクジェットヘッド１０を構成する２つの吐出部の概略構成を示す模式的断面図である。
【図４】図３に示すインクジェットヘッド１０におけるガード電極の寸法形状と電界強度および着弾位置ズレ量との関係を示すグラフである。
【図５】（ａ）は、本発明に係る静電式インクジェットヘッドの個別電極の他の実施例の概略構成を示す模式的斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す個別電極に用いられる第１および第２駆動電極の配置を表す一実施例の模式的斜視図である。
【図６】本発明に係る静電式インクジェットヘッドの他の実施例の概略構成を示す模式的斜視図である。
【図７】（ａ）は、図６に示すインクジェットヘッドの概略構成を示す模式的断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＶＩＩ −ＶＩＩ 線切断面図である。
【図８】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ図７（ｂ）のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線およびＣ−Ｃ線矢視図である。
【図９】図６に示すインクジェットヘッドの作用を説明するための概念図である。
【図１０】図６に示すインクジェットヘッドの記録動作を説明するための概念図である。
【図１１】本発明のインクジェット式記録装置の一実施例を示す概略構成図である。
【図１２】吐出ヘッドとその周辺の記録媒体搬送手段を模式的に示す斜視図である。
【符号の説明】
１０、４１ 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 絶縁性基板
１８ 吐出電極
１８ａ 第１駆動電極
２０ ガード電極
２２ 浮遊導電板
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、５８ 貫通孔
３０ インク流路
３２ 信号電圧源
３４ａ、３４ｂ、３４ｃ 絶縁層
３６ 開口部
４４ 第２駆動電極
６０ インクジェットプリンタ
６２ フィードローラ
６４ ガイド
６６ａ、６６ｂ、６６ｃ 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、８０ａ 吐出ヘッド
８２ インク循環系
８４ ヘッドドライバ
８６ 記録媒体位置検出手段
８８ 記録位置制御手段
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. 帯電した微粒子を含むインクを静電力を利用して吐出させて記録媒体に画像を記録する静電式インクジェットヘッドであって、
   その先端部分が前記記録媒体側に向いている複数のインクガイドと、
   前記インクガイドにインクを供給するインク流路と、
   各前記インクガイドの外周を囲うように離間して配置される囲繞電極からなり、前記インク流路から前記インクガイドの先端部分に導かれたインクを静電力で吐出させるための吐出電極と、
   前記吐出電極の前記記録媒体側において、前記インクガイドの間に、前記インクガイドから離間して設けられるガード電極とを有し、
   前記ガード電極の、前記インクガイドに臨む内縁部が、前記吐出電極の、前記インクガイドに臨む内縁部より前記インクガイド側から後退し、前記吐出電極の外縁部より前記インクガイド側に前進している位置にあることを特徴とする静電式インクジェットヘッド。
2. 前記ガード電極の内縁部の、前記吐出電極の内縁部からの後退量は、１０μｍ以上であり、前記吐出電極の外縁部からの前進量は、５μｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の静電式インクジェットヘッド。
3. 前記吐出電極は、円形電極であり、
   前記ガード電極は、前記インクガイドに対応して円形の開口部を有するシート状電極であることを特徴とする請求項１または２に記載の静電式インクジェットヘッド。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の静電式インクジェットヘッドと、
   前記記録媒体を保持する手段と、
   前記インクジェットヘッドと前記記録媒体を相対的に移動させる手段と、
   前記吐出電極と前記記録媒体の間に所定のバイアス電圧を印加する手段と、
   前記ガード電極に所定のガード電圧を印加する手段と、
   前記記録媒体に記録すべき前記画像に応じて、前記吐出電極に所定の吐出電圧を印加する手段とを有することを特徴とする静電式インクジェット記録装置。
5. 請求項１〜３のいずれかに記載の静電式インクジェットヘッドの前記吐出電極と前記記録媒体の間に所定のバイアス電圧を印加しておき、
   前記ガード電極に所定のガード電圧を印加しておき、
   前記インクジェットヘッドを前記記録媒体に対して相対的に移動させつつ、
   前記記録媒体に記録するべき前記画像に応じて前記吐出電極に所定の吐出電圧を印加して、
   前記インクジェットヘッドの前記インクガイドの先端部分に濃縮したインクを吐出させ、
   前記記録媒体に前記画像を記録することを特徴とする静電式インクジェット記録方法。

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