JP2007050636A

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

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Publication number: JP2007050636A
Application number: JP2005238297A
Authority: JP
Inventors: Yasuhisa Kaneko; 泰久金子
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2005-08-19
Filing date: 2005-08-19
Publication date: 2007-03-01

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、Ａｌ₂Ｏ₃およびＺｒＯ₂などのセラミックス材料、またはポリイミドなどの絶縁性材料からなる基板である。

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（１０^９Ω・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

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。
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。
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。
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。