JP2007050636A - 液体吐出ヘッドおよび画像記録装置ならびに液体吐出ヘッドの製造方法 - Google Patents

液体吐出ヘッドおよび画像記録装置ならびに液体吐出ヘッドの製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】良好な吐出性能を有する液体吐出ヘッド、およびこの液体吐出ヘッドを有し、描画性能が高い画像記録装置、ならびに液体吐出ヘッドを高い精度で製造することができる液体吐出ヘッドの製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の液体吐出ヘッドは、液滴を吐出する複数の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して配置される、溶液に静電力を作用させる制御電極と、ヘッド基板の吐出基板側の吐出口に対応する位置に配置され、貫通孔を通過して、先端部が吐出基板の液滴吐出側に突出する溶液ガイドとを有する。吐出基板は、各制御電極に接続される配線が少なくとも2層、層間絶縁層により絶縁されて設けられており、吐出口は第1の貫通孔、および第1の貫通孔に連通し、第1の貫通孔よりも開口部が大きい第2の貫通孔を備える。さらに吐出基板の表面ならびに前記第2の貫通孔の内面に撥液膜が形成されている。
【選択図】図1

Description

本発明は、帯電粒子が分散された溶液に静電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、およびこの液体吐出ヘッドを有する画像記録装置ならびに液体吐出ヘッドの製造方法に関し、特に、吐出性能が優れた液体吐出ヘッドおよび画像記録装置、ならびに液体吐出ヘッドを高い精度で製造することができる液体吐出ヘッドの製造方法に関する。
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の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、いわゆるサーマルインクジェットの液体吐出ヘッド、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の液体吐出ヘッドが知られている。
しかしながら、サーマル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では、構造が複雑でコストが高いといった問題がある。
これらの問題を解決するインクジェットとして、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が知られている。
静電式インクジェットの液体吐出ヘッドは、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制御電極とを有し、制御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制御電極への電圧印加のオンおよびオフを制御(制御電極を変調駆動)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。
近年では、このような静電式のインクジェットヘッド(静電式のインクジェット記録装置)にも、高い解像度に対応できる高記録密度化が要求されている。高記録密度化を図るためには、インクの吐出部すなわち、基板に吐出口および制御電極またはさらにインクガイド等を高密度で形成(高集積化)する必要がある。また、多数の吐出部(チャンネル)を二次元的に配列することも、高記録密度化および高速化に極めて有効である。
従来、高密度化された静電式のインクジェット記録方式の画像記録装置が種々提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1には、配列された複数の貫通孔を有する多層絶縁性基板、この多層絶縁性基板表面の貫通孔周囲に形成され、静電力を作用させるための複数の制御電極、および制御電極から各々引き出され、スルーホールを介して多層絶縁性基板の層間に導かれた引き出し線を有する制御電極基板と、貫通孔の略中心位置に配置され、インク滴飛翔方向に突出された凸状インクガイドと、貫通孔を通して凸状インクガイドにインク供給するインク供給手段とを有するインクジェット記録装置が開示されている。この貫通孔がインク吐出部となる。
特許文献1のインクジェット記録装置においては、多層絶縁性基板として多層基板を用い、制御電極から各々引き出された引き出し線を、スルーホールを介して多層基板の層間に導いて、制御電極のない広い領域に引き出し線を形成している。これによりインク吐出部の貫通孔のピッチをより狭くしている。
図11は、特許文献1に開示されたインクジェット記録装置のヘッド主要部の構成を示す概略断面図であり、図12は、図11の表面領域の斜視図である。
特許文献1のインクジェット記録装置100においては、インクQで満たされたインクタンク102の一面に、貫通孔104が形成された制御基板106が設けられている。貫通孔104の中央には、真ん中にスリット110の形成された突起状のインクガイド112が挿入されている。また、貫通孔104の周辺には、制御電極114が形成されており、更に個々の制御電極114に個別に電圧を印加するための引き出し線116が形成されている。
また、制御基板106は、図11および図12に示すように、4層構造の多層配線基板となっており、制御電極114と接続される引き出し線118、120、122が制御基板106の層間に分けて導かれている。
各制御電極114に電圧を印加するための引き出し線118、120、122は、制御基板106表面および制御基板106の各層間からスルーホール124を通して、表面の制御電極114に接続されている。
特許文献1のインクジェット記録装置においては、ヘッド構成を図11および図12に示す構成にすることにより、従来、制御基板106の表面に形成されていた引き出し線118、120、122を、制御基板106の深さ方向に重ねて配置できるため、配線領域を大幅に減少させることができる。
特許第3340379号公報
ところで、特許文献1に開示されるインクジェット記録装置100では、インクQをインク飛翔位置まで供給する貫通孔104が制御基板106に形成されるために、この制御基板106に積層される層数の増加に伴い貫通孔104の長さLが長くなり、それによるインク通路(以下、貫通孔内をインクが通過する際の流路を「インク通路」という)の伸長は避けることができない。インク通路が長くなるとインクQの流路抵抗が増加し、インクガイド112へのインクQの供給性能が低下する。このため、インクガイド112の先端に十分にインクQが行き渡った状態とはなりにくく、十分な吐出性能を得ることができないという問題点がある。
また、制御基板106がそるなどして変形した場合には、各インクガイドの突起長(インクガイドにおける貫通孔からインク吐出方向に突出した部分の長さ)が、インク吐出部ごとに異なる。これにより、インク通路からインクガイドの先端までインクの経路(以下、インク経路という)の長さがインク吐出部ごとに異なる。このため、各インク吐出部間で、インクの吐出量にバラつきが生じ、各インク吐出部から吐出されるインク量が均一とはならず、描画性能が劣化するという問題点もある。
また、制御基板106の厚さが均一でない場合、制御電極114と、インクガイド112の先端までの距離が、各貫通孔104で異なり、各インクガイド112における吐出にバラツキが生じ、描画性能が劣化するという問題点もある。
さらに、制御基板106には、インク、およびインクの溶剤、水、大気中の水蒸気などに対して化学的に安定であり、反応を起こしたりせずに、制御基板106に吸収されて絶縁性能を劣化させないことも必要である。加えて、制御基板106の貫通孔104付近は、インクに対して撥液性を示す撥インク膜を形成する必要がある。
本発明の目的は、前記従来技術の問題点を解決することにあり、良好な吐出性能を有する液体吐出ヘッド、およびこの液体吐出ヘッドを有し、描画性能が高い画像記録装置、ならびに液体吐出ヘッドを高い精度で製造することができる液体吐出ヘッドの製造方法を提供することにある。
前記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溶液に静電力を作用させて、前記溶液の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複数の吐出口が形成された絶縁性の吐出基板と、前記吐出基板に対向して、所定間隔離間して配置され、前記吐出基板との間に溶液の流路を形成するヘッド基板と、前記吐出口の個々に対応して配置される、前記溶液に静電力を作用させる制御電極と、前記ヘッド基板の前記吐出基板側の前記吐出口に対応する位置に配置され、前記貫通孔を通過して、先端部が前記吐出基板の液滴吐出側に突出する溶液ガイドとを有し、前記吐出基板は、前記各制御電極に接続される配線が少なくとも2層、層間絶縁層により絶縁されて設けられており、前記吐出口は、前記吐出基板の前記ヘッド基板側から形成された第1の貫通孔、および前記第1の貫通孔に連通し、前記第1の貫通孔よりも開口部が大きい第2の貫通孔を備え、さらに、前記吐出基板の表面ならびに前記第2の貫通孔の内面に撥液膜が形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッドを提供するものである。
本発明においては、前記溶液ガイドは、前記先端部が前記液滴吐出側に向かって次第に細くなる先端形状を有することが好ましい。
本発明の第2の態様は、本発明の第1の態様の液体吐出ヘッドを有し、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。
本発明の第3の態様は、液滴を吐出する複数の吐出口が形成された絶縁性の吐出基板を有する液体吐出ヘッドの製造方法であって、配線が少なくとも2層、層間絶縁層により絶縁されて設けられた多層基板において、前記多層基板の最下層の配線を形成する際に、前記最下層の配線とともに、ダミー電極を前記吐出口の形成予定領域に形成する工程と、前記多層基板における前記吐出口の形成予定領域以外の領域にマスクを形成し、前記多層基板の前記吐出口の形成予定領域に前記ダミー電極に達する開口部を形成する工程と、前記ダミー電極を除去する工程と、前記多層基板の表面および前記開口部の内面に撥液層を形成する工程と、前記撥液層が形成された前記開口部の底部に、前記開口部よりも径が小さい貫通孔を形成する工程とを有することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法を提供するものである。
本発明の液体吐出ヘッドおよび画像記録装置によれば、配線が少なくとも2層、層間絶縁層により絶縁されて設けられた多層の吐出基板に形成され、溶液ガイドが設けられる吐出口を、吐出基板のヘッド基板側から形成された第1の貫通孔と、第1の貫通孔に連通し、第1の貫通孔よりも開口部が大きい第2の貫通孔とを備えるものとし、さらに、吐出基板の表面ならびに第2の貫通孔の内面に撥液膜を形成することにより、溶液ガイドに流路から溶液を十分に供給することができる。また、形成された撥液膜により、溶液のメニスカスを固定することができ、メニスカスを形状安定性が優れ、液滴の着弾精度が向上する。このようなことから、十分に溶液が供給された状態で液滴を吐出することができるため、周波数応答性が高く、吐出性能が優れ、さらには液滴の着弾精度が高く優れ、高速かつ高品質な描画性能を得ることができる。
また、本発明の液体吐出ヘッドの製造方法によれば、多層基板の最下層の配線を形成する際に、最下層の配線とともに、ダミー電極を吐出口の形成予定領域に形成する工程と、多層基板における吐出口の形成予定領域以外の領域にマスクを形成し、多層基板の吐出口の形成予定領域にダミー電極に達する開口部を形成する工程とを有することにより、吐出口における開口部の深さが、ダミー電極により規制されるため、吐出口の深さを一定にすることができる。このため、開口部の底部に形成される貫通孔の深さを一定にすることができる。複数形成された吐出口の間でのバラツキを抑制することができる。
また、吐出口はインクガイドが設けられるものであり、本発明において、貫通孔の深さおよび開口部の深さを一定にできることにより、インクガイドに供給されるインク量が一定になり、各吐出口から吐出される液滴の吐出量を均一にすることができ、優れた描画性能を有する液体吐出ヘッドを製造することができる。
以下に、添付の図面に示す好適実施例に基づいて、本発明の液体吐出ヘッドおよび画像記録装置を詳細に説明する。
図1は、本発明の実施例に係る液体吐出ヘッドを有する画像記録装置を示す模式的平面図であり、図2は、図1に示す領域αを拡大して示す模式図である。
図3は、本発明の実施例に係る液体吐出ヘッドを有する画像記録装置を示す模式的断面図であり、図4は、図3に示す液体吐出ヘッドの要部拡大図である。
図1に示す本実施例の画像記録装置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(図3参照)を吐出して、記録媒体P(図3参照)に画像記録(描画)を行うものである。
図3に示すように、画像記録装置10においては、ノズルプレート12と、このノズルプレート12の上面に対面した状態で配置される対向電極62(図3参照)とを有する。
図1に示すように、本実施例のノズルプレート12においては、インク液滴Rが吐出される吐出口(ノズル)が、例えば、1200個(50×24)、2次元的に配置された吐出エリア14を有する。さらに、各吐出口からインク液滴Rを吐出させるために、各吐出口に設けられた制御電極26に電圧を印加させるための外部電極パッド28a〜28d(図2参照)が、それぞれ600個(50×12)設けられている電極エリア16a、16bを有する。
また、ノズルプレート12には、各外部電極パッド28a〜28dに接続される端子を有するバッファ基板18a、18bが、例えば、ACF(異方性導電性フィルム)(図示せず)を介して接続されている。
各バッファ基板18a、18bには、電圧印加手段20が接続されている。
電圧印加手段20は、駆動電源22とバイアス電源23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)がバッファ基板18a、18bに接続されて、他極側が接地とされている。
駆動電源22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、バッファ基板18a、18bおよび電極エリア16a、16bを介して各制御電極26に供給するものである。この駆動電源22は、制御部24により制御されている。この制御部24において、記録画像(画像データ=吐出信号)に応じて変調したパルス信号が作成され、このパルス信号が駆動電源22に出力されて、駆動電源22からパルス信号(画像データ)に応じたパルス状の駆動電圧を制御電極26に供給する。
バイアス電源23は、画像記録中に、所定のバイアス電圧を、常時、制御電極26に印加する。このようなバイアス電源23(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。
本実施例においては、吐出エリア14に設けられた24列の吐出口の制御電極26のうち、各電極エリア16a、16bに、それぞれ12列の吐出口の制御電極26が接続されている。図2に示すように、12列の吐出口の制御電極26において、3列毎に1つのセグメントとされ、第1〜第4のセグメント30a〜30dに分けられている。
また、電極エリア16aに接続される外部電極パット28a〜28dは、12列の吐出口の制御電極26に対応して設けられている。外部電極パット28a〜28dにおいても、3つ外部電極パット28a〜28dを1つのセグメントとしている。外部電極パット28a〜28dは、第1〜第4のセグメント32a〜32dに分けられている。
外部電極パッド28a〜28dと各吐出口の制御電極26とは、セグメント毎に配線29a〜29dにより接続されている外部電極パッド28a〜28dと各吐出口の制御電極26との詳細な接続状態については、後で詳細に説明する。
画像記録装置10は、基本的に、ノズルプレート12と、記録媒体Pの保持手段34と、インク循環系36と、電圧印加手段20と、制御部24とを有するものである。
図3に示すように、吐出エリア14において、ノズルプレート12には記録媒体Pの保持手段34と、インク循環系36とが設けられている。
図3に示すノズルプレート12は、図2に示すノズル列のうち、第2のセグメント30bを示すものである。
本実施例の画像記録装置10においては、記録媒体Pを保持手段34で保持して、記録媒体Pをノズルプレート12と対面して所定の記録位置に位置した状態で、保持手段34をノズルプレート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の全面を二次元的に走査する。この走査に同期して、制御部24により、記録画像(画像データ)に応じて変調させて、ノズルプレート12の各吐出口48からインク液滴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36によって、ノズルプレート12(後述するインク流路(溶液の流路)49)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48にインクQを供給する。
ノズルプレート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液体吐出ヘッドである。
図3に示すように、ノズルプレート12は、基本的に、支持基板40と、吐出基板42と、インクガイド(溶液ガイド)41とを有し、吐出基板42の下面と支持基板40の上面とが対向して配置されている。
吐出基板42は、配線が4層に設けられた多層配線構造を有する絶縁性の多層配線基板ものである。この吐出基板42は、平板状の支持基体44と、この支持基体44の上面44aに形成された4層の層間絶縁層46a〜46dを備える多層配線層46とを有する。
支持基体44は、Al23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ある。
また、吐出基板42の下面には、各吐出口48に対応して、制御電極26が設けられている。この制御電極26は、吐出口48を囲むリング状の電極である。制御電極26は、前述のように、外部電極パッド28a〜28dを介して電圧印加手段20に接続されている。
ここで、図5は、図2のA−A線による模式的断面図である。
図5に示すように、吐出基板42においては、支持基体44の表面44aに配線層29aが形成されている。この配線層29aを覆うように、支持基体44の表面44aに層間絶縁層46aが形成されている。また、層間絶縁層46aの上に配線層29bが形成されている。この配線層29bを覆うように、層間絶縁層46aの上に層間絶縁層46bが形成されている。また、層間絶縁層46bの上に配線層29cが形成されている。この配線層29cを覆うように、層間絶縁層46bの上に層間絶縁層46cが形成されている。また、層間絶縁層46cの上に配線層29dが形成されている。この配線層29dを覆うように、層間絶縁層46cの上に層間絶縁層46dが形成されている。
また、図6に示すように、各配線29a〜29dは、それぞれ異なるビア27a〜27dを介して外部電極パッド28a〜28dに接続されている。各ビア27a〜27dは、配線29a〜29dが配置されている所定の階層までの高さを有するものである。本実施例においては、各外部パッド電極28a〜28dに接続されるビア27a〜27dの長さが、各セグメント毎に4段階のものがある。
また、各階層の配線29a〜29dは、層間絶縁層46a〜46dにより電気的に絶縁されている。各配線29a〜29dは、各セグメントも同じ配線パターンであり、制御電極26および外部電極パッド28a〜28dに接続されるビアの長さが異なり、多層膜46の厚さ方向にセグメント毎に相互にずらすことにより、多層配線が形成されている。
また、電極エリア16aには、シールド電極47に配線29eおよびビア27eを介して接続される外部電極パッド28eも設けられている。これによりシールド電極47は、外部電極パッド28eを介して接地されている。
図5に示す吐出口48は、第2のセグメント30bのものであるため、制御電極26は、配線29bに接続されている。また、制御電極26と配線29bとは、支持基体44を貫通し、垂直方向に伸びたビア54により接続されている。
なお、ビア54は、配線と制御電極とを接続するものであり、垂直方向に長さは、配線の階層により適宜変わるものである。また、ビア54は、1つの制御電極26と1つの配線とを接続するものであり、複数の配線と接続されることはない。
また、吐出基板42においては、インクQのインク液滴Rを吐出するための吐出口48が、図2に示すように、格子状に二次元的に配列されるように形成されている。
吐出口48は、円形の第1の貫通孔50aと、円形の第2の貫通孔50bとにより構成される。第1の貫通孔50aは、支持基体44を貫通して形成されたものである。第1の貫通孔50aの深さは、支持基体44の厚さLである。
また、第2の貫通孔50bは、第1の貫通孔50aと中心を同じにして、かつ連通して形成されたものであり、多層配線層46に形成されている。なお、第1の貫通孔50aは、第2の貫通孔50bよりも直径が小さく、第1の貫通孔50aと第2の貫通孔50bとの接続部には段差部が生じている。
本実施例においては、第1の貫通孔50aの深さ(支持基体44の厚さL)がインク通路の長さとなり、吐出口48を、2段構造とすることにより、インク通路の長さを、従来のものに比して短くすることができる。
また、多層配線46の最上層の層間絶縁層46dの上面にシールド電極47が形成されており、吐出基板42の表面42a(液滴吐出側=記録媒体P側の面 以下、こちら方向を上、逆方向を下という)の吐出口48以外の領域は、シールド電極47によって全面的に被覆されている。
シールド電極47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48に共通のシート状電極である。このシールド電極47は所定電位に保持され(接地による0Vを含む)ている。このようなシールド電極47を設けることにより、互いに隣接する吐出口48(吐出部)の電気力線を遮蔽して、後述する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。
さらに、基板44aの表面、シールド電極47の表面および多層配線層46の側面を覆うように、撥インク膜(撥液膜)52が均一の厚さに形成されている。
なお、本発明の液体吐出ヘッド(ノズルプレート12)においては、図2に示すように、格子状に吐出口48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。さらに、本発明の液体吐出ヘッド(ノズルプレート12)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液体吐出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液体吐出ヘッドであってもよい。
なお、制御電極26は、吐出口48を囲むリング状の電極に限定はされるものではなく、吐出口48を囲む矩形状のものであってもよい。さらには、制御電極26は、吐出口48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字状等の制御電極も利用可能である。
本実施例においては、制御電極26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48へ供給することができる。また、インク下流側に制御電極26を配置することで、吐出口48へ流入した色材粒子を吐出口48に留める方向の電界が形成される。このようなことから、制御電極26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48への粒子供給性を更に一層向上させることができる。
支持基板40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42と支持基板40とは、所定の間隔だけ離間して配置され、その間隙がインクQを各吐出口48に供給するインク流路49となる。
インク流路49は、後述するインク循環系36に接続されており、インク循環系36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49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48にインクQが供給される。
支持基板40の上面にはインクガイド41が設けられている。
インクガイド41は、インク流路49から吐出口48に供給されたインクQを案内して、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り、吐出口48を貫通して吐出基板42の表面42aから記録媒体P(保持手段34)側に突出するように、各吐出口48に対応して配置されている。このインクガイド41は、その先端部41aが、上方に向うにつれて漸次細くなっている。
本発明においては、互いに対応する吐出口48、制御電極26、およびインクガイド41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。
前述のように、インクガイド41には、好適にインクQを案内して吐出口48におけるインクQのメニスカスM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ること(良好な電界集中力)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41が、微細であってもインクを確実かつ良好に案内できる形状に高精度に成形することができることが重要である。
また、本実施例のインクガイド41は、先端部41aが、吐出基板42の表面42a(撥インク膜52の表面26a)よりも突出するように配置されている。これにより、インクガイド41によるメニスカスM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、インクガイド41の先端から制御電極26までの距離は、制御電極26の内径の1〜1.5倍が最適である。このため、第1の貫通孔50aと、第1の貫通孔50aよりも径大の第2の貫通孔50bとで2段に構成することにより、多層配線構成としてもインクガイド41の先端の位置を最適な範囲にすることができる。
なお、インクガイド41は、例えば、有機樹脂、ガラス、シリコンまたはセラミックスにより形成することができる。また、インクガイド41は、その先端部42を金属蒸着してもよい。このように、インクガイド41の先端部42に金属蒸着膜を形成することにより、インクガイド41の先端部41aの誘電率が実質的に大きくなる。これにより、強電界を生じさせ易くなり、インクの吐出性を向上させることができる。
また、インクガイド41は、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。
また、本実施例のインクガイド41は、インクガイドの先端部すなわちメニスカス先端部での電界集中を考慮すると、上述の如く、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。
また、吐出口48を、第1の貫通孔50aと、第1の貫通孔50aよりも径大の第2の貫通孔50bとで、2段階に構成することにより、第1の貫通孔50aからインクQが流入し、第2の貫通孔50bとの段差部(支持基体44の表面44aと多層配線層46との接続部)からインクガイド41の先端へのインクQの供給量を十分にできる。
また、本実施例の吐出口48においては、第1の貫通孔50aの長さ、すなわち、支持基板40の厚さを適切に設定することにより、インク流路が長くなることが抑制される。これにより、本実施例においては、吐出口48における第1の貫通孔50aの長さ、すなわち、支持基板40の厚さを適切に設定することにより、吐出口48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48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48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。
前述のように、吐出基板42と支持基板40との間に形成されるインク流路49には、インク循環系36によってインクが供給される。
インク循環系36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56と、インク供給手段56とインク流路49のインク流入口(インク流路49の図3中の右側端部)とを接続するインク供給流路58と、インク流路49のインク流出口(同左側端部)とインク供給手段56とを接続するインク回収流路60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。
インクQは、インク供給手段56からインク供給流路58を経てノズルプレート12のインク流路49に供給されて、インク流路49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49からインク回収流路60を経てインク供給手段56に戻る経路で循環され、これによりインク流路49から各吐出口48に供給される。
なお、本発明のノズルプレート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(溶液)が利用可能であり、詳細については後で説明する。
前述のように、保持手段34は、記録媒体Pを保持してノズルプレート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34は、ノズルプレート12(吐出基板42)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62と、対向バイアス電源64と、対向電極62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)とを有して構成される。この走査搬送により、記録媒体Pは、ノズルプレート12の吐出口48(ノズル列)によって、全面を二次元的に走査され、各吐出口48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。
対向電極62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62の移動方法にも、特に限定はなく、公知の板状部材の移動方法を利用すれば良い。なお、本発明のノズルプレート12を利用する記録装置においては、記録媒体Pを固定して、ノズルプレート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64は、制御電極26(=色材粒子)と逆極性のバイアス電圧を対向電極62に印加するものである。なお、対向バイアス電源64の他極側は、接地されている。
本実施例においては、撥インク膜52を支持基体44の表面44a、シールド電極47の表面および多層配線層46の側面(第2の貫通孔50bの内面)を覆うように均一の厚さで形成することにより、吐出基板42の表面42aにおけるインクQの濡れ広がりを防止できる。これにより、インクQを確実に吐出させることができる。
また、本実施例においては、吐出口48を、第1の貫通孔50aと、第1の貫通孔50aよりも径大の第2の貫通孔50bとで2段に構成することにより、多層配線構造であっても、インク通路の長さ(基板44の厚さL)を短くすることができ、インクガイド41の先端へのインクQの供給量を十分にできる。これにより、十分に溶液が供給された状態で液滴を吐出することができるため、吐出周波数応答性が向上し、吐出性能が優れたものとすることができる。
また、本実施例においては、第2の貫通孔50bの内面にも撥インク膜52が形成されるため、吐出口48において、インクQのメニスカスMが固定される。これにより、メニスカスMの形状安定性が優れたものとなり、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抑制される。このため、記録媒体Pへのインク液滴Rの着弾精度を高くできるとともに、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。この結果、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。
このように、本実施例のノズルプレート12によれば、メニスカスMの形状安定性が優れ、かつインク供給能力が高く、インクガイド41の先端部41a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。
さらに、本実施例のノズルプレート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。
次に、画像記録装置10におけるノズルプレート12(液体吐出ヘッド)の吐出基板42の製造方法について説明する。
図7(a)〜図10(c)は、本実施例の画像記録装置10におけるノズルプレート12の吐出基板42の製造方法を工程順に示す模式的断面図である。
先ず、図7(a)に示すように、例えば、厚さが25μmのポリイミドからなる支持板72の両面に、厚さが4μmの銅からなる金属膜74a、74bが形成されたコア基板70を用意する。
次に、図7(b)に示すように、金属膜74a、74bについて、例えば、フォトリソグラフィ法により所定のパターンのマスクを形成し、このマスクを用いてエッチングにより、配線29c、29bを形成する。
次に、配線29cと配線29bとを接続するために支持板72に穴72aを、例えば、レーザ加工により形成する。
次に、図7(c)に示すように、支持板72に形成した穴72aを、例えば、めっきにより金属を充填し、ビアとなる貫通電極76を形成する。
次に、図7(d)に示すように、片面に金属膜78aが形成された支持板80aを支持板72の表面72bに貼り付ける。また、片面に金属膜78bが形成された支持板80bを支持板72の裏面72cに貼り付ける。
次に、図8(a)に示すように、支持板80aの金属膜78aについて、例えば、フォトリソグラフィ法により所定のパターンのマスクを形成し、このマスクを用いてエッチングにより、配線29dを形成する。
また、支持板80bの金属膜78bについて、例えば、フォトリソグラフィ法により所定のパターンのマスクを形成し、このマスクを用いてエッチングにより、配線29aおよびダミー電極83を形成する。このダミー電極83は、吐出口48の形成予定領域に形成されるものである。また、ダミー電極83は、第2の貫通孔50bと略同じ大きさに形成される。なお、配線29aは、最下層の配線である。
次に、支持板80bに、例えば、フォトリソグラフィ法により、配線29bに整合する領域が開口されたパターンのマスクを形成し、このマスクを用いて、例えば、ドライエッチングにより、支持板80bの配線29bに整合する位置に、配線29bに達する穴82、82aを形成する。
次に、図8(b)に示すように、支持板80bに形成した穴82、82aを、例えば、めっきにより金属を充填し、ビアとなる貫通電極84、84aを形成する。これにより、貫通電極76と貫通電極84aとが接続される。
次に、図8(c)に示すように、支持板80aの表面81aに、片面に金属膜86aが形成された支持板88aを貼り付ける。また、支持板80bの表面81bに、片面に金属膜86bが形成された支持板88bを貼り付ける。
次に、図9(a)に示すように、支持板88bの金属膜88bに、例えば、フォトリソグラフィ法により所定のパターンのマスクを形成し、このマスクを用いてエッチングにより、制御電極26を形成する。
次に、支持板88bに、例えば、フォトリソグラフィ法により、配線29aに整合する領域が開口されたパターンのマスクを形成し、例えば、ドライエッチングにより、配線29aに整合する位置に、穴90、90aを形成する。
次に、図9(b)に示すように、支持板88bに形成した穴90、90aを、例えば、めっきにより金属を充填し、ビアとなる貫通電極92、92aを形成する。これにより、貫通電極84と貫通電極92とが接続される。また、貫通電極76と貫通電極84aと貫通電極92aとが接続される。
また、支持板88aの金属膜86aに、例えば、フォトリソグラフィ法により吐出口形成領域93が開口されたパターンのマスクを形成し、このマスクを用いて、例えば、ドライエッチングにより、シールド電極47を形成する。このシールド電極47が形成されていない領域が、吐出口形成領域93となる。
次に、図9(c)に示すように、シールド電極47をマスクとして、各支持板88a,80a、72、80bに及ぶ凹部94を形成する。このとき、ダミー電極83がエッチングストップ層として作用する。このため、ダミー電極83よりも下層にある支持板88bはエッチングされない。これにより、凹部94を均一な深さに成形することができる。
次に、図10(a)に示すように、フォトリソグラフィ法により、シールド電極47上面にレジスト膜96aを形成し、支持板88bの下面にレジスト膜96bを形成する。
次に、凹部94の底部にあるダミー電極83を、例えば、エッチングにより除去する。そして、レジスト膜96a、96bも除去する。
次に、図10(b)に示すように、シールド電極47の表面および凹部94の内面に、例えば、スプレーコート、化学吸着、スパッタリング、または蒸着により、フッ素を含む有機物を用いて、撥インク膜52を膜厚を均一に形成する。
ここで、本実施例において、フッ素を含む有機物とは、テフロン(登録商標)、サイトップ(登録商標)、フルオロアルキシランなどである。なお、テフロン(登録商標)は、スプレーコートおよびスパッタリングに好適に用いられる。また、サイトップ(登録商標)は、スプレーコートに好適に用いられる。また、フルオロアルキシランは、化学吸着および蒸着に好適に用いられる。
次に、図10(c)に示すように、凹部94の底部94bに、凹部94よりも直径が小さい第1の貫通孔50aを、例えば、レーザ加工により形成する。これにより、第1の貫通孔50aと、この第1の貫通孔50aに連通され、かつ第1の貫通孔50aよりも径が大きい第2の貫通孔50bとからなる吐出口48が形成される。なお、第1の貫通孔50aは、制御電極26側から形成してもよい。
本実施例の吐出基板42の製造方法によれば、多層配線基板を形成する際に、最下層の配線29aとともに、エッチングストップ層として、ダミー電極83を予め形成しておくことにより、凹部94、すなわち、吐出口48の第2の貫通孔50bの深さの成形精度を高くすることができる。これより、吐出基板42における各吐出口48のバラツキをなくし、インク通路を均一にすることができる。これにより、インクガイド41に十分なインクQを供給することができる。
また、本実施例において、ダミー電極83を設ける位置は、最下層の配線29aの位置に限定されるものではない。ダミー電極83を設ける位置は、例えば、インク通路を考慮して決定することが好ましい。このため、基板44となる支持板88bの厚さを、予めインク通路の長さに合わせておくことが好ましい。
また、本実施例の吐出基板42の製造方法によれば、撥インク膜52を、吐出口48の第2の貫通孔50bの内面および第2の貫通孔50bの底部に均一に成形することができる。これにより、吐出口48でメニスカスMを固定することができ、メニスカスMの形状安定性が高くなり、インク滴Rの吐出性能を優れたものとすることができる。また、吐出基板42の表面におけるインクの濡れ広がりを抑制することもできる。
また、吐出基板42の製造方法は、上述の製造方法に限定されるものではなく、例えば、層間絶縁層または支持基板となる支持板に、吐出口となる穴、および制御電極または配線となる金属層を形成する。そして、各支持板を貼り合せて、吐出基板42を形成してもよい。
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36によって、インク供給手段56〜インク供給流路58〜ノズルプレート12のインク流路49〜インク回収流路60〜インク供給手段56の経路でインクQが循環される。この循環により、インク流路49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48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が制御電極26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62に保持され、対向電極62には、対向バイアス電源64が、例えば、−1000Vのバイアス電圧を印加している。従って、制御電極26と対向電極62(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。
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41の作用などにより、吐出口48にはインクQのメニスカスが形成され、また、色材粒子(本例では正に帯電)が吐出口48(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。
この状態において、駆動電源22が制御電極26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62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62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。
前述のように、画像記録時には、記録媒体Pはノズルプレート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制御電極26に駆動電圧を印加(制御電極26を駆動)することにより、記録する画像に応じて変調して、各吐出部からインク液滴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。このようにして、本実施例の画像記録装置10は、画像データに応じた画像を記録媒体P上に記録することができる。
次に、本発明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(10Ω・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。
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。
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、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。
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。
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。
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、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(1)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 ・・・(1)
ここで、上記数式(1)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。
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。
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。
以上、本発明の液体吐出ヘッドおよび画像記録装置ならびに液体吐出ヘッドの製造方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定はされず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、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。
本発明の実施例に係る液体吐出ヘッドを有する画像記録装置を示す模式的断面図である。 図1に示す領域αを拡大して示す模式図である。 本発明の実施例に係る液体吐出ヘッドを有する画像記録装置を示す模式的断面図である。 図3に示す液体吐出ヘッドの要部拡大図である。 図2のA−A線による模式的断面図である。 本実施例の電極エリアの構成を示す模式的断面図である。 (a)〜(d)は、本実施例の画像記録装置におけるノズルプレートの吐出基板の製造方法を工程順に示す模式的断面図である。 (a)〜(c)は、本実施例の画像記録装置におけるノズルプレートの吐出基板の製造方法を工程順に示す模式的断面図であって、図7(d)の次工程を示す模式的断面図である。 (a)〜(c)は、本実施例の画像記録装置におけるノズルプレートの吐出基板の製造方法を工程順に示す模式的断面図であって、図8(c)の次工程を示す模式的断面図である。 (a)〜(c)は、本実施例の画像記録装置におけるノズルプレートの吐出基板の製造方法を工程順に示す模式的断面図であって、図9(c)の次工程を示す模式的断面図である。 特許文献1に開示されたインクジェット記録装置のヘッド主要部の構成を示す概略断面図である。 図11の表面領域の斜視図である。
符号の説明
10 画像記録装置
12 ノズルプレート
14 吐出エリア
16a、16b 電極エリア
18a、18b バッファ基板
20 電圧印加手段
22 駆動電源
23 バイアス電源
24 制御部
26 制御電極
27a〜27d ビア
28a〜28d 外部電極パッド
29a〜29d 配線
34 保持手段
36 インク循環系
40 支持基板
41 インクガイド
42 吐出基板
46 多層配線
47 シールド電極
48 吐出口
49 インク流路
50a 第1の貫通孔
50b 第2の貫通孔
56 インク循環手段
58 インク供給流路
60 インク回収流路
62 対向電極
64 対向バイアス電源

Claims (4)

  1. 帯電粒子が分散された溶液に静電力を作用させて、前記溶液の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複数の吐出口が形成された絶縁性の吐出基板と、
    前記吐出基板に対向して、所定間隔離間して配置され、前記吐出基板との間に溶液の流路を形成するヘッド基板と、
    前記吐出口の個々に対応して配置される、前記溶液に静電力を作用させる制御電極と、
    前記ヘッド基板の前記吐出基板側の前記吐出口に対応する位置に配置され、前記貫通孔を通過して、先端部が前記吐出基板の液滴吐出側に突出する溶液ガイドとを有し、
    前記吐出基板は、前記各制御電極に接続される配線が少なくとも2層、層間絶縁層により絶縁されて設けられており、
    前記吐出口は、前記吐出基板の前記ヘッド基板側から形成された第1の貫通孔、および前記第1の貫通孔に連通し、前記第1の貫通孔よりも開口部が大きい第2の貫通孔を備え、
    さらに、前記吐出基板の表面ならびに前記第2の貫通孔の内面に撥液膜が形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
  2. 前記溶液ガイドは、前記先端部が前記液滴吐出側に向かって次第に細くなる先端形状を有する請求項1に記載の液体吐出ヘッド。
  3. 請求項1または2に記載の液体吐出ヘッドを有し、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。
  4. 液滴を吐出する複数の吐出口が形成された絶縁性の吐出基板を有する液体吐出ヘッドの製造方法であって、
    配線が少なくとも2層、層間絶縁層により絶縁されて設けられた多層基板において、前記多層基板の最下層の配線を形成する際に、前記最下層の配線とともに、ダミー電極を前記吐出口の形成予定領域に形成する工程と、
    前記多層基板における前記吐出口の形成予定領域以外の領域にマスクを形成し、前記多層基板の前記吐出口の形成予定領域に前記ダミー電極に達する開口部を形成する工程と、
    前記ダミー電極を除去する工程と、
    前記多層基板の表面および前記開口部の内面に撥液層を形成する工程と、
    前記撥液層が形成された前記開口部の底部に、前記開口部よりも径が小さい貫通孔を形成する工程とを有することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
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