JP2006335038A - 液体吐出ヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】多チャンネルのインク吐出口から、安定して、均一な圧力で均一な大きさのインク滴を吐出することが可能な、液体（インク）吐出ヘッドを提供する。
【解決手段】静電力を作用させるための制御電極３６と、インクガイド３４に対向する位置に配置された対向電極７０とを備え、上記溶液ガイドが配置される領域（吐出チャンネル領域）での各吐出チャンネル間におけるインクの吐出性を均一化する手段を備える。インクの吐出性を均一化する手段としては、インク供給口と上記吐出チャンネル領域との間における圧力損失を局所的に上げる手段，上記各吐出チャンネルで形成されるメニスカス高さを均一化する手段等が好適に用い得る。
【選択図】図１

Description

本発明は、帯電粒子が分散された溶液を吐出させる液体吐出ヘッドに関し、特に帯電粒子が分散された溶液に静電気力を作用させることで液滴を吐出させる液体吐出ヘッドに関するものである。

従来、液体を吐出する液体吐出ヘッドとしては、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サーマルタイプのインクジェットヘッドや、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ピエゾタイプのインクジェットヘッドが提案されている。

また、近年、帯電した微粒子成分を含むインクを用い、画像データに応じて、インクジェットヘッドの制御電極に所定の電圧を印加することにより、静電気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のインクジェットヘッドが提案されている。
この静電式インクジェット記録方式を採用する記録装置としては、種々のインクジェット記録装置が知られている（例えば、特許文献１〜特許文献５参照）。

この静電式インクジェット記録方式を採用したインクジェットヘッドは、従来指摘されていた、サーマルタイプのインクジェットヘッドでの、インクを部分的に３００℃以上に加熱するため、インクの材質が限定されるという問題、あるいは、ピエゾタイプのインクジェットヘッドでの、構造が複雑でコストが高いといった問題が回避できるという利点がある。

特許文献１に開示のインクジェット記録装置のインクジェットヘッドは、インク滴を目詰まりなく安定して吐出させることを目的とするもので、そのインクガイドが、所定幅だけ切り欠かれたインク案内溝（スリット）を備えた凸状の先端部分を有しており、このスリットがメニスカスの安定に寄与するとされている。しかし、この装置では、インク粒子の供給性が悪く、高周波域での連続吐出に問題がある。

また、特許文献２に開示のインクジェット記録装置は、インクガイドを設けず、インク供給路から流出するインクの圧力とインクの表面張力によってインク流出口に略半球状のメニスカスを形成し、ノズル間の水頭差に起因する印刷ムラを防止することを目的とするものであるが、ノズルヘッドの向きに制限があること、また、ヘッドの揺れの影響等が懸念される。

また、特許文献３に開示のインクジェット記録装置は、安定したインク循環を行うことにより、インク濃度を安定させることを目的とするもので、インク室とインク貯蔵部との間の圧力差の変動を吸収するようにしたものである。しかし、この装置では、ヘッド内で生じるチャンネル間の不均一性についてはこれを補正することはできない。

特許文献４に開示されているインクジェット記録装置も、特許文献３と同様に、インク流入管路と流出管路との間に圧力調整管を配したことで、ヘッドの入口・出口間における圧力差は補正できるが、チャンネル間の不均一性についてはこれを補正することはできないという問題がある。

さらに、特許文献５に開示されているインクジェット記録装置は、印刷不能になる前にインク圧力の低下を検知するために、インク供給流路内にインク圧力の検知センサを配して、インク供給ポンプの制御を制御するようにしているものであるが、この装置では、ヘッド内のチャンネル間圧力ばらつきに対する対処方法については配慮されていない。

特開平１０−２３０６０８号公報 特開平９−２７７５５８号公報 特開平１０−６７１１１号公報 特開平１１−１０９１１号公報 特開２００１−１２１７１６号公報

ところで、インクジェット記録装置が有するインクジェットヘッド（液体吐出ヘッド）では、安定して、均一・高画質な画像を高速に記録することが要求される。また、近年は、さらに高速化が要求されるため、いわゆるマルチヘッドタイプのインクジェットヘッドが用いられるため、多数の吐出口から均一に液滴が吐出されることが要求される。

すなわち、インクジェット記録装置により、従来以上に安定して、均一・高画質な画像を高速に記録することが要求されるようになってきている。この要求を満たすためには、複数の液滴吐出位置（すなわち、多チャンネルの液滴吐出口）から、安定して、均一な圧力・大きさの液滴を吐出することが必要である。

しかしながら、前述のように、従来のインクジェット記録装置が有するインクヘッドでは、一般に、このような対応は不可能であった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、従来技術における上述の問題点を解決し、多チャンネルのインク吐出口から、安定して、均一な圧力で均一な大きさの液滴を吐出することが可能な、液体（インク）吐出ヘッドを提供することにある。

より具体的には、本発明の目的は、多チャンネルのインク吐出ガイドを有する静電吐出ヘッドにおいて、上記インクガイドが配置される領域（吐出チャンネル領域）での各吐出チャンネル間における溶液の吐出性を均一化することにより、安定して、均一な圧力で均一な大きさの液滴を吐出することが可能な液体吐出ヘッドを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る液体吐出ヘッドは、色剤粒子を分散させた液滴を吐出させる吐出口を備えた吐出ヘッドであって、前記吐出口が配置される領域（吐出チャンネル領域）での各吐出チャンネル間における溶液の吐出性を均一化する手段を備えることを特徴とする（請求項１）。
ここで、前記各吐出チャンネル間における溶液の吐出性を均一化する手段は、前記溶液を供給する溶液供給口と前記吐出チャンネル領域との間における圧力損失を局所的に上げる手段であることが好ましい（請求項２）。

また、前記各吐出チャンネル間における溶液の吐出性を均一化する手段は、前記吐出チャンネル領域内の各吐出チャンネルで形成される溶液表面高さを均一化する手段であることが好ましい（請求項３）。
また、前記各吐出チャンネル間における溶液の吐出性を均一化する手段は、前記吐出チャンネル領域内の各吐出チャンネルへの溶液供給流速および／または溶液供給圧力を均一化する手段であることが好ましい（請求項４）。

また、上記課題を解決するために、本発明に係る液体吐出ヘッドは、帯電粒子が分散された溶液に静電力を作用させて液滴を吐出させる液体吐出ヘッドであって、前記液滴を吐出する貫通孔が開孔された絶縁性貫通孔基板と、前記絶縁性貫通孔基板と所定の間隔を離間して配置され、前記絶縁性貫通孔基板との間に前記溶液の流路を形成する絶縁性ヘッド基板と、前記絶縁性ヘッド基板の表面の前記絶縁性貫通孔基板側に取り付けられ、その先端部分が前記貫通孔を通過して突出し、先端部分に向かうに従って次第に細くなっていく溶液ガイドと、前記貫通孔に対応する位置に設置された、前記静電力を作用させるための制御電極と、前記溶液ガイドに対向する位置に配置された対向電極とを備え、前記溶液ガイドが配置される領域（吐出チャンネル領域）での各吐出チャンネル間における溶液の吐出性を均一化する手段を備えることを特徴とする（請求項５）。

ここで、前記各吐出チャンネル間における溶液の吐出性を均一化する手段は、前記溶液を供給する溶液供給口と前記吐出チャンネル領域との間における圧力損失を局所的に上げる手段であることが好ましい（請求項６）。
また、前記各吐出チャンネル間における溶液の吐出性を均一化する手段は、前記吐出チャンネル領域内の各吐出チャンネルで形成されるメニスカス高さを均一化する手段であることが好ましい（請求項７）。
また、前記各吐出チャンネル間における溶液の吐出性を均一化する手段は、前記吐出チャンネル領域内の各吐出チャンネルへの溶液供給流速と溶液供給圧力とを均一化する手段であることが好ましい（請求項８）。

また、前記各吐出チャンネル間における溶液の吐出性を均一化するための手段として、前記溶液供給口と前記吐出チャンネル領域との間での単位長さ当たりの圧力損失を局所的に上げて、前記溶液の流れ方向・幅方向での流速と圧力を均一化する手段を用いることが好ましい（請求項９）。
ここで、前記溶液の流れ方向・幅方向での流速と圧力を均一化する手段が、前記溶液の流路に設けられた整流板であることが好ましい（請求項１０）。

また、前記溶液の流れ方向・幅方向での流速と圧力を均一化する手段が、前記溶液の流路に設けられた多孔質体からなるであることが好ましい（請求項１１）。
また、前記溶液の流れ方向・幅方向での流速と圧力を均一化する手段として、前記溶液の流路に設けられた凹凸構造もしくは壁面の粗さを調整することが好ましい（請求項１２）。
さらに、前記溶液の流れ方向・幅方向での流速と圧力を均一化する手段として、前記溶液供給口と前記吐出チャンネル領域との間において前記溶液の流路の代表寸法を変化させることも好ましい（請求項１３）。

また、前記圧力損失を局所的に上げる手段として、前記溶液供給口と前記吐出チャンネル領域との間において前記溶液の主たる流れの方向を変化させることが好ましい（請求項１４）。
また、前記吐出チャンネル領域内の各吐出チャンネルで形成されるメニスカス高さを均一化する手段として、前記吐出チャンネル領域内での単位長さ当たりの圧力損失を低減する手段を備えることが好ましい（請求項１５）。
なお、前記吐出チャンネル領域内での単位長さ当たりの圧力損失を低減する手段として、前記吐出チャンネル領域内での前記溶液と流路壁との接液面の面積を低減させることも好ましい（請求項１６）。

さらに、前記吐出チャンネル領域内での前記溶液と流路壁との接液面を被膜加工することも好ましい（請求項１７）。
また、前記吐出チャンネル領域内での前記溶液と流路壁との接液面を微細構造からなる突出部もしくは凹部を設けることも好ましい（請求項１８）。

また、前記吐出チャンネル領域内の各吐出チャンネルへの溶液供給流速と溶液供給圧力とを均一化する手段として、前記吐出チャンネル領域内の複数チャンネルを１ブロックとして溶液供給を行うことが好ましい（請求項１９）。
また、前記吐出チャンネル領域内の複数チャンネルからなるブロックに対して並列に溶液供給を行うことが好ましい（請求項２０）。
さらに、前記複数チャンネルからなるブロック相互間は、隔壁で隔てられていることが好ましい（請求項２１）。

本発明によれば、多チャンネルの吐出口から、安定して、均一な圧力で均一な大きさの液滴を吐出することが可能な液体吐出ヘッドを実現することが可能となる。

より具体的には、本発明によれば、上記吐出チャンネル領域内におけるインクの流れ方向・幅方向での流速と圧力が均一化し、これにより、上記吐出チャンネル領域内における吐出孔でのメニスカス高さが均一化する。

また、本発明によれば、上記吐出チャンネル領域内での単位長さ当たりの圧力損失が低減することにより、インク流れ方向の上流と下流とで圧力差が低減され、上記吐出チャンネル領域内における吐出孔でのメニスカス高さが均一化する。

さらに、本発明によれば、複数チャンネルを１ブロックとしてインクを供給するように構成することにより、上記吐出チャンネル領域内における圧力損失の低減が困難な場合でも、インク供給圧力・流速を均一化することが可能になる。

以下、本発明の液体吐出ヘッドについて、添付の図面に示される好適実施形態を基に、詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る静電吐出ヘッドの一例であるインクジェットヘッド１２を有するインクジェット記録装置１０の模式図であり、図２は、図１に示したインクジェットヘッド１２の要部である吐出チャンネル領域近傍の斜視図である。
図１に示すように、インクジェット記録装置１０は、インクジェットヘッド１２と、インク循環手段１４と、電圧印加手段１６と、インクジェットヘッド１２に対向する位置に配置されている記録媒体支持手段１８とを有する。

インクジェットヘッド１２は、ヘッド基板３０，貫通孔３８を有する貫通孔基板３２，インクガイド３４，制御電極（吐出電極）３６，上述のインクガイド３４と貫通孔３８とを含む吐出部４０，ガード電極４２，浮遊導電板４６等から構成されている。また、４４はヘッド基板３０と貫通孔基板３２とにより形成されるインク流路を示している。

インク循環手段１４は、インク還流機構５０，インク供給流路５２，インク回収流路５４を有し、インクジェットヘッド１２（の主として吐出チャンネル領域）に所定流量でインクを供給・循環させる。なお、図示は省略したが、インク循環手段１４には、印刷を実行することにより減少するインク（粒子）の補充手段，装置停止時のインク貯蔵手段等が備えられている。

本実施形態に係るインクジェットヘッド１２では、貫通孔基板３２のヘッド基板３０側には吐出電極３６が、また、記録媒体支持手段１８側にはガード電極４２が配置され、貫通孔基板３２と吐出電極３６には、貫通孔３８が開孔されている。
ヘッド基板３０は、貫通孔基板３２と所定間隔離間して配置されており、その空間は、前述の通り、インク流路４４となっている。

また、ヘッド基板３０の貫通孔基板３２側表面のインクガイド３４の周囲には、浮遊導電板４６が設けられている。ここでは、この浮遊導電板４６はインクガイド３４の周囲のほぼ全面に設けられているが、浮遊導電板４６は吐出電極３６に対向する位置のみ、もしくは、これを含む帯状，面状，網目状等の形状に設けられてもよい。

ヘッド基板３０の貫通孔基板３２側の上面には、その先端が貫通孔３８よりも記録媒体支持手段１８側に突出したインクガイド３４が設けられている。
また、吐出電極３６は、配線部４８を介して電圧印加手段１６に接続されている。ガード電極４２，浮遊導電板４６もこれと同様に、配線部（一部のみを図示している）を介して、所定の電圧印加手段、もしくは接地手段に接続されている。

電圧印加手段１６は、画像デー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）を吐出電極３６に印加する信号電圧源６０と、吐出電極３６に常に一定の所定電圧を印加するバイアス電圧源６２とを有する。
信号電圧源６０の一方（ここでは正側）の端子は配線部４８と接続され、信号電圧源６０の他方（ここでは負側）の端子はバイアス電圧源６２の一方（ここでは正側）の端子と接続され、バイアス電圧源６２の他方（ここでは負側）の端子は接地されている。

インクジェットヘッド１２に対向する位置には、記録媒体Ｐを支持する記録媒体保持手段１８が配置されている。この記録媒体保持手段１８は、対向電極７０と、この対向電極７０に負の高電圧を印加するバイアス電圧源７２とを有する。

対向電極７０は、インクジェットヘッド１２のインク液滴の吐出面と対向するように配置され、バイアス電圧源７２の負側の端子は対向電極７０に接続され、その正側の端子は接地されている。また、記録媒体Ｐは、対向電極７０の、インクジェットヘッド１２のインク滴の吐出面側に支持されている。

ここで、インクジェットヘッド１２は、図１に示すように、より高密度な画像記録を行うためには、インクガイド３４と貫通孔３８とで構成される吐出部が吐出電極３６とともに２次元的に配列されたマルチチャンネル構造を有することが好ましい。

以下、本実施形態に係るインクジェットヘッド１２の各部について詳細に説明する。
図２に示すように、インクジェットヘッド１２の上面には、吐出チャンネル領域１２ａが形成されており、この吐出チャンネル領域１２ａには、ここでは、インクの流れ方向に沿って５列、これに直交する幅方向に１７列の吐出部が形成されている。

前述のように、本発明は、この吐出チャンネル領域１２ａでの各吐出チャンネル間におけるインクの吐出性を均一化することにより、安定して、均一な圧力で均一な大きさのインク滴を吐出することを可能とすることを目的とするものである。
以下、この目的を達成するための具体的構成例を説明する。

本実施形態に係るインクジェットヘッド１２の基本的な特徴は、上記吐出チャンネル領域１２ａでの各吐出チャンネル間におけるインクの吐出性を均一化する手段を備えることにある。ここでいう各吐出チャンネル間におけるインクの吐出性を均一化する手段としては、各種のものが挙げられる。

上述の各吐出チャンネル間におけるインクの吐出性を均一化する手段としては、まず、インクジェットヘッド１２にインクを供給するインク供給流路５２と、上記吐出チャンネル領域１２ａとの間における圧力損失を局所的に上げる手段が挙げられる。この具体例としては、図１，図２に示すように、インクを、インク供給流路５２から上記吐出チャンネル領域１２ａに送り込む際、すなわち、インクジェットヘッド１２の入口部において、インクの流路を垂直上方方向から水平方向に直角に曲げるという構成が挙げられる。

このようにインクの流路を直角に曲げることにより、インクジェットヘッド１２の入口部において、インク流の流速・圧力が特に吐出チャンネル領域１２ａの幅方向において均一化され、上記吐出チャンネル領域１２ａでの各吐出チャンネル間におけるインクの吐出性を均一化することができる。また、この構成により、上記吐出チャンネル領域１２ａ内の各吐出チャンネルで形成されるメニスカス高さを均一化することもできる。

各吐出チャンネル間におけるインクの吐出性を均一化する他の手段としては、図２に示すような、インクジェットヘッド１２へのインクの流入部において、インク流路の高さもしくは断面積を小さくするという構成が挙げられる。具体的には、例えば、インクジェットヘッド１２へのインクの流入部において、インク流路の高さをｄ_１からｄ_２に減少させる構成、もしくは、インク流路の断面積をＳ_１からＳ_２に減少させる構成が挙げられる。

ここで、図１中に示す符号Ｒは、インク流路４４の上記吐出チャンネル領域１２ａに対応する部分を示しており、この部分Ｒにおいてインク流の流速・圧力が均一化されるように上述の構成が採られているものである。
いうまでもなく、この部分Ｒ内においては、インク流の流速・圧力が均一化を乱すような構成、例えば、インク流の方向に直交する方向に設けられる障壁（隔壁），インクに接触する壁面部分の表面粗さが大きい構成等は存在しないことが好ましい。

また、インクジェットヘッド１２へのインクの流入部から上記吐出チャンネル領域１２ａに対応する部分Ｒの入口部までの距離Ｌ（図１参照）は、いわば、インク流れが発達するための助走距離（助走区間）ともいうべきものであり、この距離Ｌをある程度以上大きな値にすることが好ましく、一例としては、例えば、Ｌ＝０．００６５×Ｖｄ_２ ^２/νとするのがよい。

上式中の符号の意味は下記のとおりである。
Ｖ：インクの流速
ｄ_２：吐出チャンネル領域１２ａにおけるインク流路の高さ
ν：インクの動粘度

なお、上記吐出チャンネル領域１２ａの出口側においては、前述のインク流路の高さもしくは断面積を、それぞれｄ_２からｄ_３に拡大させること、もしくは、インク流路の断面積をＳ_２からＳ_３に拡大させることが好ましい。この場合、前述のインク流路の高さｄ_１とこのｄ_３、もしくはインク流路の断面積Ｓ_１とこのＳ_３とは、同じであってもよく、また、異なっていてもよい。

また、前述のような、インクジェットヘッド１２の入口部において、インクの流路を垂直上方方向から水平方向に直角に曲げるという構成に代わる構成として、図示は省略したが、インクジェットヘッド１２の入口部（好ましくは、前記助走距離Ｌの開始点近傍）にインク流に直交もしくはある程度以上の角度を有して設けられる整流板を配置することがあげられる。

この場合、整流板の形状もしくは材質等は、インク流の均一性を損なわないものであることが好ましい。また、上記整流板を、多孔質材料で構成することで、インク流の均一性を助長するものとすることは特に好ましい構成ということができる。ここで、多孔質材料の材質，孔の大きさ，空隙率等は特に限定されるものではない。

一方、前記吐出チャンネル領域１２ａに対応する部分Ｒ内のインク流に接する部分、すなわち接液部分については、流路の壁面部分の表面粗さが小さいことが好ましいことはいうまでもないが、それに加えて、壁面部分の表面に撥液加工もしくは親液加工等の流路の抵抗を減少させるような加工（被膜加工）を施すことが好ましい。
この被膜加工に用いる材料には特に限定はなく、インク材質等に影響を与えない範囲で任意の材料が用い得る。

なお、上述のような被膜加工を施す代わりに、前記吐出チャンネル領域１２ａに対応する部分Ｒ内の接液部分については、構成材料全体（もしくは、その表面に近い部分のみ）を、上述のような表面粗さが小さく、撥液性もしくは親液性に富む材料により構成することも有効であることはいうまでもない。

また、上述の撥液処理部もしくは親液処理部にナノまたはマイクロ構造からなるピラーあるいはスリット構造を用いることも有効であり、一例としては、このような構造により、圧力損失を２０％以下程度まで減少させることができる。

前記吐出チャンネル領域１２ａに対応する部分Ｒ内の接液部分におけるインク通過の際の抵抗を減少させる構成としては、上述のような各種の構成のほかにも、例えば、インク流路の壁面とインクとの接液面積を減少させることも有効である。具体的には、例えば、同一断面積を有する正方形状の流路と円形の流路とでは、接液面積は、円形の流路の場合正方形状の流路の√π/２倍（≒０．８９倍）となる。

以下では、これまでに説明した構成とは発想をことにする構成を説明する。
図３は、この実施形態に係る吐出チャンネル領域１２ｂの概要を示す上面図である。図３中、１２ｃは前述の吐出チャンネル領域１２ａの吐出部を１列ごとに分割したものに想到する、分割された吐出チャンネル領域を示している。また、２０はインク供給流路５２を複数列に分割する隔壁を示している。

すなわち、図３に示した構成においては、上記吐出チャンネル領域１２ｃの各々が、専用のインク供給流路を有するように構成されており、その分、上記吐出チャンネル領域１２ｃの各々に対するインク供給量を均一化するための調整が行い易くなっているという利点を有する構成となっている。

なお、ここでは、上記吐出チャンネル領域１２ｃはそれぞれが１列の吐出部を有して構成されているが、２列以上を有する構成としてもよいことはいうまでもない。
また、本実施形態に係るインクジェットヘッドにおいても、例えば隔壁２０とインク流との間の接液抵抗の減少を図るために、前述のような被膜加工等の各種の構成が用い得ることはいうまでもない。

以上、本発明の種々の実施形態について説明したが、以下では、代表的な実施形態である、図２に示したようなインクジェットヘッド１２へのインクの流入部において、インク流路の高さを減少させる構成についてシミュレーションを行った際の、実施例とこれに対する比較例とを示す。

〔実施例・比較例〕
以下に示す例は、実際の装置に用いられる形状・寸法と同じ形状・寸法を有するが、実際の吐出部を構造する部材（インクガイド，貫通孔等）は有しないシミュレーション用の模擬インクジェットヘッドを用いた実験例である。

模擬インクジェットヘッドの平面図を図４に示した。各部の寸法等は、図４中に詳細に記載した通りであり、図中のＹ方向がインク流れ方向である。また、Ｙ方向Ｙ_１とＹ_２の間が、先に説明したインク流路４４の前記吐出チャンネル領域１２ａに対応する部分Ｒに相当する部分、Ｙ＝０からＹ＝Ｙ_１までの距離が、前述のインクの助走距離Ｌに相当する距離となる。

ここで説明する比較例および実施例に係るシミュレーションにおいては、実施例では、前述のインクの流入部においてインク流路の高さを減少させる構成で、インク流路高さが助走区間（距離Ｌの部分）では２ｍｍであるのに対して、吐出チャンネル領域では２００μｍ（０．２ｍｍ）としており、また、比較例では、インク流路高さを、全長を通して２ｍｍとしている点が異なっている。

図５および図６は、それぞれ、上述の模擬インクジェットヘッドを用いた比較例および実施例に係るシミュレーション結果を示すグラフである。また、両図の（ａ），（ｂ）はそれぞれ、上述のインク流路４４の前記吐出チャンネル領域１２ａに対応する部分Ｒに相当する部分（以下、Ｒに相当する部分という）におけるインク圧力の均一性、および、インク流の流速の均一性を示すものである。

まず、図５に示す、比較例に係るシミュレーション結果を示すグラフでは、（ａ）のインク圧力均一性，（ｂ）のインク流の流速均一性とも、不満足な結果となっている。すなわち、（ａ）のインク圧力均一性では、模擬インクジェットヘッドの幅方向（図中の左右方向）における変動は端部（Ｘ＝１６３等）と中央部（Ｘ＝０）とで、かなりの差（±２０Ｐａ程度）が出ることが認められる。

また、（ｂ）のインク流の流速均一性に至っては、幅方向（同じく、図中の左右方向）の距離にして１７０ｍｍ程度の間で著しい差が現われ、全く実用になるものではないことが認められる。図中にも記載した通り、上記Ｒに相当する部分の前後で、一桁以上の速度差が現われている。このような速度差が現われる場合には、インクの濃縮度に著しい不均一が現われる可能性がある。

これに対して、図６に示す、実施例に係るシミュレーション結果を示すグラフでは、（ａ）のインク圧力均一性，（ｂ）のインク流の流速均一性とも、十分に満足すべき結果となっている。すなわち、（ａ）のインク圧力均一性については、上記Ｒに相当する部分の前後方向ではある程度の差が認められるが、幅方向（図中の左右方向）では殆んど差が認められない。なお、この前後方向におけるインク圧力の差は、実際のインクジェット描画においては問題にならないものである。

また、（ｂ）のインク流の流速均一性については、幅方向（図中の左右方向）はもとより、上記Ｒに相当する部分の前後方向についてもほとんど差が認められず、全領域を通じてほぼ完全なインク流の流速均一性が実現されていることが認められる。
本実施例に係るシミュレーション結果から、本実施形態に係る吐出チャンネル領域での各吐出チャンネル間における溶液の吐出性を均一化する構成が極めて有効であることが示されたといえる。

以上、本発明に係る静電吐出ヘッドについて種々の実施形態並びに実施例を挙げて詳細に説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の変更や改良を行ってもよいことはいうまでもない。

例えば、前記吐出チャンネル領域内の複数チャンネルを１ブロックとして溶液供給を行う構成には、前述の上記ブロックとインク供給路とを水平面内に配列する構成以外に、立体的な配列を組み合わせる構成等も有効である。

本発明の一実施形態に係る静電吐出ヘッドの一例であるインクジェットヘッドを有するインクジェット記録装置の模式図である。 図１に示したインクジェットヘッドの要部である吐出チャンネル領域近傍の斜視図である。 他の実施形態に係る吐出チャンネル領域の概要を示す上面図である。 一実施形態に係る静電吐出ヘッドについてのシミュレーション用の模擬インクジェットヘッドの平面図である。 （ａ），（ｂ）は比較例に係る模擬インクジェットヘッドのシミュレーション結果を示すグラフである。 （ａ），（ｂ）は実施例に係る模擬インクジェットヘッドのシミュレーション結果を示すグラフである。

符号の説明

１０ インクジェット記録装置
１２ インクジェットヘッド
１２ａ，１２ｂ 吐出チャンネル領域
１２ｃ 分割された吐出チャンネル領域
１４ インク循環手段
１６ 電圧印加手段
１８ 記録媒体保持手段
２０ 隔壁
３０ ヘッド基板
３２ 貫通孔基板
３４ インクガイド
３６ 吐出電極
３８ 貫通孔
４０ 吐出部
４２ ガード電極
４４ インク流路
４６ 浮遊導電板
４８ 配線部
５０ インク還流機構
５２ インク供給流路
５４ インク回収流路
６０ 信号電圧源
６２ バイアス電圧源
７０ 対向電極

Claims (21)

1. 色剤粒子を分散させた液滴を吐出させる吐出口を備えた液体吐出ヘッドであって、
   前記吐出口が配置される領域（吐出チャンネル領域）での各吐出チャンネル間における溶液の吐出性を均一化する手段を備えることを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記各吐出チャンネル間における溶液の吐出性を均一化する手段は、前記溶液を供給する溶液供給口と前記吐出チャンネル領域との間における圧力損失を局所的に上げる手段である請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記各吐出チャンネル間における溶液の吐出性を均一化する手段は、前記吐出チャンネル領域内の各吐出チャンネルで形成される溶液表面高さを均一化する手段である請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記各吐出チャンネル間における溶液の吐出性を均一化する手段は、前記吐出チャンネル領域内の各吐出チャンネルへの溶液供給流速および／または溶液供給圧力を均一化する手段である請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
5. 帯電粒子が分散された溶液に静電力を作用させて液滴を吐出させる静電方式の液体吐出ヘッドであって、
   前記液滴を吐出する貫通孔が開孔された絶縁性貫通孔基板と、
   前記絶縁性貫通孔基板と所定の間隔を離間して配置され、前記絶縁性貫通孔基板との間に前記溶液の流路を形成する絶縁性ヘッド基板と、
   前記絶縁性ヘッド基板の表面の前記絶縁性貫通孔基板側に取り付けられ、その先端部分が前記貫通孔を通過して突出する溶液ガイドと、
   前記貫通孔に対応する位置に設置された、前記静電力を作用させるための制御電極と、
   前記溶液ガイドに対向する位置に配置された対向電極とを備え、
   前記溶液ガイドが配置される領域（吐出チャンネル領域）での各吐出チャンネル間における溶液の吐出性を均一化する手段を備えることを特徴とする液体吐出ヘッド。
6. 前記各吐出チャンネル間における溶液の吐出性を均一化する手段は、前記溶液を供給する溶液供給口と前記吐出チャンネル領域との間における圧力損失を局所的に上げる手段である請求項５に記載の帯電粒子が分散された液体吐出ヘッド。
7. 前記各吐出チャンネル間における溶液の吐出性を均一化する手段は、前記吐出チャンネル領域内の各吐出チャンネルで形成されるメニスカス高さを均一化する手段である請求項５に記載の液体吐出ヘッド。
8. 前記各吐出チャンネル間における溶液の吐出性を均一化する手段は、前記吐出チャンネル領域内の各吐出チャンネルへの溶液供給流速および／または溶液供給圧力を均一化する手段である請求項５に記載の液体吐出ヘッド。
9. 前記各吐出チャンネル間における溶液の吐出性を均一化するための手段として、前記溶液供給口と前記吐出チャンネル領域との間での単位長さ当たりの圧力損失を局所的に上げて、前記溶液の流れ方向・幅方向での流速と圧力を均一化する手段を用いる請求項６〜８のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
10. 前記溶液の流れ方向・幅方向での流速と圧力を均一化する手段が、前記溶液の流路に設けられた整流板である請求項９に記載の液体吐出ヘッド。
11. 前記溶液の流れ方向・幅方向での流速と圧力を均一化する手段が、前記溶液の流路に設けられた多孔質体からなるである請求項９に記載の液体吐出ヘッド。
12. 前記溶液の流れ方向・幅方向での流速と圧力を均一化する手段として、前記溶液の流路に設けられた凹凸構造もしくは壁面の粗さを調整する請求項９に記載の液体吐出ヘッド。
13. 前記溶液の流れ方向・幅方向での流速と圧力を均一化する手段として、前記溶液供給口と前記吐出チャンネル領域との間において前記溶液の流路の代表寸法を変化させる請求項９に記載の液体吐出ヘッド。
14. 前記圧力損失を局所的に上げる手段として、前記溶液供給口と前記吐出チャンネル領域との間において前記溶液の主たる流れの方向を変化させる請求項６に記載の液体吐出ヘッド。
15. 前記吐出チャンネル領域内の各吐出チャンネルで形成されるメニスカス高さを均一化する手段として、前記吐出チャンネル領域内での単位長さ当たりの圧力損失を低減する手段を備える請求項７に記載の液体吐出ヘッド。
16. 前記吐出チャンネル領域内での単位長さ当たりの圧力損失を低減する手段として、前記吐出チャンネル領域内での前記溶液と流路壁との接液面の面積を低減させる請求項１５に記載の液体吐出ヘッド。
17. 前記吐出チャンネル領域内での前記溶液と流路壁との接液面を被膜加工する請求項１６に記載の液体吐出ヘッド。
18. 前記吐出チャンネル領域内での前記溶液と流路壁との接液面を微細構造からなる突出部もしくは凹部を設ける請求項１６に記載の液体吐出ヘッド。
19. 前記吐出チャンネル領域内の各吐出チャンネルへの溶液供給流速と溶液供給圧力とを均一化する手段として、前記吐出チャンネル領域内の複数チャンネルを１ブロックとして溶液供給を行う請求項８に記載の液体吐出ヘッド。
20. 前記吐出チャンネル領域内の複数チャンネルからなるブロックに対して並列に溶液供給を行う請求項１８に記載の液体吐出ヘッド。
21. 前記複数チャンネルからなるブロック相互間は、隔壁で隔てられている請求項１９に記載の液体吐出ヘッド。

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