(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを吐出するインクジェット吐出孔の出口もしくは出口近傍に配置されている孔面の少なくとも一部が、光の照射に応じ疎インク性から親インク性に変化する材料により形成されているインクジェット吐出部と、インクを吐出するためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子と、を備えるインクジェットヘッドを用いて前記インクジェット吐出孔の出口からインクを吐出させるインクジェット吐出方法であって、
前記光の照射に応じ疎インク性から親インク性に変化する材料が疎インク性を呈する状態で、インクメニスカスを前記インクジェット吐出孔の出口より内側に位置させ、インクジェットの加速空間を確保した後、さらに、光を照射し、前記光の照射に応じ疎インクから親インク性に変化する材料を親インク性に変化させながら、もしくは、親インク性に変化させて、前記インクメニスカスを前記加速空間を移動させながら加速して、前記エネルギー発生素子が発生するエネルギーによりインクを吐出させることを特徴とするインクジェット吐出方法。
【請求項２】
前記光は、発信と停止が制御可能な光源より照射されることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット吐出方法。
【請求項３】
前記インクジェット吐出孔の出口が形成される面は疎インク性の表面であることを特徴とする請求項２に記載のインクジェット吐出方法。
【請求項４】
前記インクジェット吐出孔の孔面がその出口から奥部に向かい、疎インク性材料の部分、疎インクから親インク性に変化する材料の部分、親インク性材料の部分の順序で形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のインクジェット吐出方法。
【請求項５】
前記光の照射に応じ疎インク性から親インク性に変化する材料は、光触媒反応またはフォトクロミズム反応により疎インク性または親インク性に可逆変化することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のインクジェット吐出方法。
【請求項６】
前記フォトクロミズム反応を示す材料は、２、３エポキシインダノン誘導体、該２、３エポキシインダノン誘導体と有機物または無機物との混合体、スピロベンゾピラン誘導体、該スピロベンゾピラン誘導体と有機物または無機物との混合体からなる群から選ばれた一つであることを特徴とする請求項５に記載のインクジェット吐出方法。
【請求項７】
前記光触媒反応を示す材料は、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化タングステン、酸化鉄、硫化カドミウムのそれぞれの無機化合物、該それぞれの無機化合物と有機物または無機物との混合体からなる群から選ばれた一つであることを特徴とする請求項６に記載のインクジェット吐出方法。
【請求項８】
前記光の照射に応じ疎インクから親インク性に可逆変化する材料を疎インク性状態にして、インクの前記インクジェット吐出部へのリフィルを行うことを特徴とする請求項１に記載のインクジェット吐出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、ワープロ、ホストコンピュータの記録のための出力用端末としてのプリンタ、ビデオプリンタ等に用いられる液体吐出ヘッドとしてのインクジェットヘッドおよびインクジェット吐出方法に関する。その中でも、特に液体状態のインクを用いるオンデマンド型インクジェットヘッドおよびインクジェット吐出方法に関する。
【０００２】
なお、本明細書の説明において、「インク」とは、通常の可視色のインクのみならず、かかるインクを被記録媒体上で凝集固化する等で画質を向上するために用いられる無色透明の液体、いわゆる画質向上剤をも含む意味で用いる。
【０００３】
【従来の技術】
従来のインクジェットヘッドにおいては、インクジェット吐出孔の出口側にインクの液滴が付着することによりインクの吐出が不安定になり、吐出方向が大きく外れるという問題が発生していた。
【０００４】
そこで、インクジェット吐出孔の出口側の面（以後、出口形成面と称する）は、全域に渡って、撥インク性材料を用いて撥インク性面とするか、インクジェット吐出孔の出口周辺付近のみを撥インク性面としていた。これらの技術は、特開平５−６９５５５号公報や特開平８−３１８６２８号公報などに詳細に報告されている。
【０００５】
しかしながら、この撥インク性の部分のインクジェット吐出孔の内側の孔面における効用についてはあまり検討されていない。
【０００６】
特開平９−１３６４２３号公報には、図４に示すように、前述の撥水性面がインクジェット吐出孔の出口側に１〜１０μｍの厚みで形成され、且つ、これをインクジェット吐出孔の径方向内側に突出させることで、インク液滴のインクジェット吐出孔からの飛び出し方向を安定させることが記載されている。これによると、インクのメニスカス面は前記の撥水性突出部分２の存在により平準化され、飛び出し方向が安定するとされている。なお、インクジェット吐出孔の出口の撥水性部分２の孔の大きさが親水性部分５の孔の大きさ未満であるという限定条件が設定されている。
【０００７】
しかしながら、上記特開平９- １３６４２３号公報に記載の技術においても、撥インク性の部分２はインクを撥く性質を持っているために、インクジェット吐出の際にインク液滴の移動、つまりインクメニスカスの移動を妨げる動作を行う。この結果、図４の撥インク性の部分２を余りに長く（厚く）形成するとインクジェットの吐出が行えなくなるという現象が発生する。その上に吐出孔の径方向内側に吐出孔の断面積を狭くするように撥インク性の部分が迫り出していることは、さらにインクジェットの吐出を妨げる動作を強く行うこととなる。
【０００８】
従って、現時点で市場に販売されているインクジェットプリンタのインクジェット吐出孔の出口側に形成されている撥インク性の部分の長さは、０．００５μｍからｌμｍ未満である。また、インクジェット吐出孔の直径を１とした場合、径方向内側への突出距離は０％から５％未満である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、インクジェットの吐出メカニズムは、基本的には物体への力の付加と加速と飛び出しという運動の法則に従って構築されていることはいうまでもない。よって、インクジェット吐出方式はインク液体を加熱し気体への相変化を起こさせインクジェット吐出を行う、バブルジェット等の熱エネルギー吐出方式であっても、或いは、電気機械変換素子を用いて液体の圧力を瞬間的に高めてインクジェット吐出を行う、いわゆるピエゾ型インクジェット吐出方式であろうとも、運動の法則に従って動作している。熱エネルギー吐出方式は、液体の相変化を利用、つまり基本的には水の臨界沸騰現象を利用しているためにその吐出能力には限界があり、発生圧力は３００℃付近での臨界圧が限度である。また、連続して発泡現象を維持させるために発泡も膜沸騰現象を利用しており、１０マイクロ秒以下程度の発泡時間である。さらに、熱エネルギー吐出方式は発泡による体積の増加という一方向の現象のみを利用しているために、インクジェット吐出孔内部にインクを一旦引き込んで加速して打ち出すという操作を行うことが困難である。
【００１０】
ピストルやライフル銃などのように、砲身の奥に弾丸を装填し、これに発射火薬の爆発膨張による力を付加して砲身内で加速させながら弾道方向を安定させて打ち出すということが出来ないのである。その理由は、弾丸に相当するインクの液滴が、砲身に相当するインクジェット吐出孔の先端部に装填されているためである。同時に、吐出能力が低いために、インクジェット吐出孔の出口に長い加速空間を形成することが出来ないからである。つまり、撥インク性面を有する長いインクジェット吐出孔を形成しても、撥インク性面の反インク力に負けて、インクを吐出することが不可能となるからである。
【００１１】
また、前記のピエゾ型インクジェット方式においては、変位を電気機械的に制御可能なために、インク液滴を、つまりインクメニスカスを一旦インク吐出孔の内側に僅かに引き込み、そこから、加速して打ち出すということが可能である。しかし、ピエゾ変位の限界は、３／１００００〜１／１０００の変位比率というように極めて少ないので、圧力発生の変位面積を大きく取り、津波効果を利用してインク液滴の吐出を行っている。前記のインク吐出孔の内部への引き込みの量は、インクジェット吐出孔の親インク性部分と撥インク性部分との境界付近までである。さらには、インクの表面張力に逆らって僅かに少し内部に入った程度である。つまり、インクジェット吐出孔の出口より１μｍか、２〜３μｍ程度である。
【００１２】
また、ピエゾ型インクジェット方式の津波効果による吐出量の確保のために、吐出素子の集積度が低くなるという問題があると同時に、前述したようにこれでも吐出能力が低いために、インクジェット吐出孔内部の撥インク性の部分の長さは１μｍ以下となっている。前記津波効果とは、津波の発生原理に基づくものである。地震での変位は僅かに５０ｃｍ〜１ｍ程度であるが、それが水深が浅くなったり湾の回り込みなどの現象により集積されて、２０ｍとか４０ｍの高さの津波となることである。つまり、ピエゾ変位面の変位が０．１μｍ程度であっても、その変位面の面積が大きけれぱ、インクジェット吐出孔の僅かな断面積の部分に集積されると変位が増大されるのである。
【００１３】
一般的に、ピエゾ型インクジェット方式は、熱エネルギー吐出方式の発泡面積の３００倍程度の変位面積を必要としている。ただし、共通インク液室やインク流路の関係で実際は、１または１０倍程度のインクジェット吐出部としての集積度となっている。しかし、この１または１０の比率は実際のインクジェットプリンタ装置としての機能においては、非常に重大である。
【００１４】
ピエゾ型インクジェット方式であれ、熱エネルギー吐出方式であれ、長い撥インク性のインクジェット吐出孔を用いることは、現時点では共に吐出能力の不足により不可能なのである。
【００１５】
また、長い撥インク性のインクジェット吐出孔を形成した場合には、インクの液滴が球形となり、該インクジェット吐出孔の内部に滞留するという現象が発生する。一旦、インクジェット吐出孔内に球形のインク液滴の滞留が発生すると、インクメニスカスは停滞し、インクのインクジェット吐出エネルギ発生素子部分への補給、つまり通称リフィルが行われなくなり、インクジェット吐出が完全に停止することとなる。インクのリフィルは、毛細管現象に起因するが、それはインクの供給側と受給側との圧力が平衡もしくは拮抗している場合に生じ、一旦、一方のみが高くなるような状態になると停止する。細いインクジェット吐出孔の先端に、インク液滴による蓋が形成されれば、このような現象のためにインクのリフィルは停止するものである。
【００１６】
つまり、従来技術の問題点は、以下の２点にほぼ集約される。
【００１７】
１）インク吐出エネルギ発生素子のインク吐出能力の不足が原因して、長い撥インク性面を有するインクジェット吐出孔を形成することによるインク液滴の加速空間を形成することは不可能であった。つまり、撥インク性のインクジェット吐出孔を用いてインク液滴を加速し飛び出し方向を安定させて吐出するというインクジェット吐出方法は実現出来ないという問題点である。
【００１８】
２）長い撥インク性のインクジェット吐出孔を形成すると、インク液滴の滞留が発生し、インクのリフィルを行うことが不可能となる場合が多々発生するという問題点である。
【００１９】
本発明の目的は、かかる従来の問題点を解決し、インクジェット吐出の飛び出し方向を安定させることができ、また、リフィルをも問題なく行なうことのできるインクジェット吐出方法を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
以下に、先ず、課題を解決する手段の解決原理を説明する。そこで、第一の問題点であるところのインクジェット吐出孔への加速空間の形成について説明する。
【００２１】
インクジェット吐出におけるインクジェット液滴は、インクジェット吐出エネルギ発生素子の先端側に形成されるインク吐出孔内部の液体インクが対象となる。また、インクジェット液滴が１０ピコリットル程度以下となると、インク吐出孔の内部にあるインク液体でも、その先端部つまり出口の部分にあるインク液体がほぼ対象である。
【００２２】
ところが、インクジェット吐出動作は、その先端から離れた部分で行われる。例えば、前記インク先端より５０μｍから７０μｍ離れた部位でのインクジェット吐出エネルギ発生素子による熱発泡現象を利用した熱エネルギー吐出方式を採用しているものがある。また、所謂エッジシューター方式において前記先端より８０μｍ〜２５０μｍ程度離れた部位での熱発泡現象を利用した熱エネルギー吐出方式を採用しているものもある。また、先端より２０〜３０μｍ離れた部位での前記熱発泡現象を利用した熱エネルギー吐出方式を採用しているものもある。さらに、先端より約ｌ２００μｍ程度離れた部位でのインク液室のピエゾ変位を利用したピエゾ型インクジェット方式を採用しているものもある。
【００２３】
このように、ピストルやライフル銃では弾丸となるインクジェット吐出孔の先端部位に位置するインク液体のはるか後方を瞬間的に変化させて、その変位をインクジェット吐出孔先端にあるインク液体に伝播し、加速して吐出させるメカニズムとなっている。従って、インクジェットの吐出はそのほとんどの加速がインクジェット吐出孔の出口から出た部分で行われることとなる。つまり、弾道学で言われる砲外発射であり、軌道が不安定となる。従って、インクジェット吐出孔の形状とその均質性は非常に重要となっている。このように、インク液滴の吐出軌道の安定は重要であるために、ピエゾ方式では特開昭６０−２３７２号公報に示されるような引き打ち方式を採用し、僅ではあるが加速空間を実現している。インク液体の表面張力により、インク液滴の変位は出口面と直角に安定されるので、この安定領域を加速空間としている。しかし、それでも加速空間が不足しているために、Ｅ社のピエゾヘッドは出口形成面の撥水層の厚さを１μｍ程度として、１μｍの加速空間らしきものを形成している。
【００２４】
ところが、吐出の周波数が高くなって来たり、吐出能力の未達レベルでは、この撥水、つまり疎または撥インク性部分の距離が長くなると、インクジェット吐出は良好に行えなくなる。事実として、１ＯＫＨｚの吐出周波数を超えると、この撥インク性の部分の距離は１μｍ程度が限界である。しかしながら、１μｍ程度の加速空間では、インクジェット液滴の弾道の軌道安定性からいって不十分である。少なくとも、５μｍ以上は必要となる。その理由は、インクジェット吐出孔の直径が２０μｍとすれば、高さ１０μｍのインク液柱では約３．１ピコリットルのインク量であり、少なくともその半分の量が軌道方向を安定される必要があるためである。
【００２５】
出来得るならば、その加速距離は１０μｍとか２０μｍあることが望ましい。しかしこの撥インク性の距離が長くなれば、インクジェット吐出の阻害要因となりインクが吐出されなくなるからである。
【００２６】
そこで、鋭意検討を進めた結果、吐出する前のインクのインクジェット吐出孔内部への装填状態では、出口側の部分がある所定の距離に亘り撥インク性であり、インクジェット吐出の動作状態においては親インク性に変化するようにする手段により良好にインク液滴の吐出軌道を安定させる手法を実現した。このようにすれば、弾丸となるインク液滴のインクジェット吐出孔への装填時において、前記インク液滴の先端に撥インク性部分が形成され、すなわち、加速空間を形成することが可能となり、インクジェット吐出の時には親インク性となるので、インクジェット吐出を良好に行うことが可能となる。つまり、瞬間的に撥インク性と親インク性とに任意に信号制御により切り替えられる手段としたのである。
【００２７】
その具体的な手段としては、光の照射により撥インク性と親インク性とに可逆的に変化する材料でインクジェット吐出孔の部分を形成する手段を用いることとした。
【００２８】
さらには、この材料を光触媒反応やフォトクロミズム反応により、撥インク性と超親インク性との可逆反応を示す材料とし、インクの吐出と加速とを良好に行えるようにする。
【００２９】
このようにして、第一の問題が解決される。
【００３０】
次に、第二の問題である撥インク性のインクジェット吐出孔内部でのインク液滴の滞留は、インクの表面張力よりもはるかに高い界面張力を発生させる材料でインクジェット吐出孔の孔面を形成するようにすれば良いことを見出した。つまり、撥インク性の部分はインクとの界面張力がほぼ０であるかむしろマイナスつまり反発の界面斥力を有する面である。そこで、この撥インク性の部分を高いインクとの界面張力を有する面にすれば良いことを見出した。前述のように、前記出口形成面の加速空間に相当する部分は、撥インク性と親インク性に可逆的に変化する面であるので、この親インク性の部分を超親インク性にすれば良いのである。前述のように、光触媒反応やフォトクロミズム反応により、超親インク性とすることが可能であるために、インク液滴の滞留の発生は防止することが可能となる。
【００３１】
このような手段を取ることで、第二の問題も解決される。
【００３２】
そこで、上記問題を解決する本発明のインクジェット吐出方法は、インクを吐出するインクジェット吐出孔の出口もしくは出口近傍に配置されている孔面の少なくとも一部が、光の照射に応じ疎インク性から親インク性に変化する材料により形成されているインクジェット吐出部と、インクを吐出するためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子と、を備えるインクジェットヘッドを用いて前記インクジェット吐出孔の出口からインクを吐出させるインクジェット吐出方法であって、
前記光の照射に応じ疎インク性から親インク性に変化する材料が疎インク性を呈する状態で、インクメニスカスを前記インクジェット吐出孔の出口より内側に位置させ、インクジェットの加速空間を確保した後、さらに、光を照射し、前記光の照射に応じ疎インクから親インク性に変化する材料を親インク性に変化させながら、もしくは、親インク性に変化させて、前記インクメニスカスを前記加速空間を移動させながら加速して、前記エネルギー発生素子が発生するエネルギーによりインクを吐出させることを特徴とする。
【００３３】
ここで、前記光は、発信と停止が制御可能な光源より照射されてもよい。
【００３５】
さらに、前記インクジェット吐出孔の出口が形成される面は疎インク性の表面であることが好ましい。
【００３６】
また、前記インクジェット吐出孔の孔面がその出口から奥部に向かい、疎インク性材料の部分、光の照射に応じ疎インクから親インク性に変化する材料の部分、親インク性材料の部分の順序で形成されていることが好ましい。
【００３７】
また、前記光の照射に応じ疎インク性から親インク性に変化する材料は、光触媒反応またはフォトクロミズム反応により疎インク性または親インク性に可逆変化することが好ましい。
【００３８】
さらに、前記フォトクロミズム反応を示す材料は、２、３エポキシインダノン誘導体、該２、３エポキシインダノン誘導体と有機物または無機物との混合体、スピロベンゾピラン誘導体、該スピロベンゾピラン誘導体と有機物または無機物との混合体からなる群から選ばれた一つであることが好ましい。
【００３９】
さらに、前記光触媒反応を示す材料は、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化タングステン、酸化鉄、硫化カドミウムのそれぞれの無機化合物、該それぞれの無機化合物と有機物または無機物との混合体からなる群から選ばれた一つであることが好ましい。
【００４５】
なお、前記光の照射に応じ疎インクから親インク性に可逆変化する材料を疎インク性状態にして、インクの前記インクジェット吐出部へのリフィルを行うことが好ましい。
【００４６】
【発明の実施の形態】
以下に、添付の図面に記載された実施例に基づき、本発明の好ましい実施の形態につき詳細に説明する。なお、記載された説明および図面を通して、同一機能部位には同一番号が用いられている。
【００４７】
図１は、本発明の好適な実施の形態の断面概略図である。インクジェット吐出孔３の出口１の部位には長さ（厚さ）０．５μｍの撥インク性層２が配置されており、次に１２μｍの長さの撥インク性または親インク性へ変化する層４（以後変態層、あるいは変態部と称する）と、その奧に親インク性層５よりなるインクジェット吐出孔３の構成部６が配置されている。
【００４８】
インクジェット吐出孔３の最奥部には、インクジェット吐出のためのインクジェット吐出エネルギ発生素子７が配置されている。インク８はインクメニスカス９によって外部の大気層１０と界面を形成しており、前記変態層４が疎または撥インク性の場合には、インクメニスカス９は変態層４と親インク性層５との境界の位置に形成される。
【００４９】
また、前記変態層４が親インク性もしくは超親インク性の場合にはインクメニスカス９は前記撥インク性層２と前記変態層４との境界に、図２のような状態で存在する。
【００５０】
このようにして、インクメニスカス９の位置を制御することで、ライフル銃やピストルでいうところの砲身を形成することが可能となり、インク液滴１１の加速空間を形成することが可能となる。従って、この場合には、加速空間の長さは、１２μｍということとなる。
【００５１】
しかし、ここで示した０．５μｍとか、１２μｍとは理解の容易化のための単なる例示としての数値であり、決して限定されるものではない。
【００５２】
次に、動作のタイミングであるが、図３に示すように、インクの装填であるリフィル時においては撥インク性を維持するために、光２００を遮断するか照射しない状態にしておき、インクジェット吐出エネルギ発生素子７が動作する瞬間、あるいはその前後の時点において、光２００を前記変態層４に照射することで変態層４を親インク性あるいは超親インク性の状態に変態させインクジェット吐出を良好に行わせるようにする構成とする。このようにすることで、インク８はインクジェット吐出動作とほぼ同時に変態層４の中を移動し、吐出軌道が規定化され、吐出の安定化が実現される。
【００５３】
その後、吐出が終了すると、光２００の照射は停止され、該変態層４が撥インク性へと変態することで、リフィル時におけるインクメニスカス９の位置は、図１に示される親インク性層５と変態層４との境界面位置に規定される。これを、サイクル的に繰り返すことで加速空間を持った良好なインクジェット吐出が実現されるようになる。
【００５４】
前記撥インク性層２は、フッ素系の撥水性層で構成されており、具体的にはポリテトラフルオロエチレン（商品名：テフロン）との有機樹脂や無機物などの混合体や弗化カーボンや弗化ジルコニウムとの有機樹脂や無機物との混合体で構成される。
【００５５】
前記変態層４は、酸化チタンや酸化亜鉛、酸化タングステンなどの光触媒反応を示す材料と、あるいはそれらとの有機、無機物との混合体で構成される。もしくは、フォトクロミズム反応を示すエポキシインダノン誘導体やスピロベンゾピラン誘導体などの材料やあるいはこれらとの有機、無機物との混合体で構成される。
【００５６】
【実施例】
以下に、本発明の実施例を説明する。
【００５７】
図１および図２に示す断面構成のインクジェットヘッド１００を以下のようにして形成した。
【００５８】
インクジェット吐出孔３の出ロ１の部位には深さ０．５μｍの撥インク性層２を、次にｌ２μｍの深さの撥インク性または親インク性へ変化する変態層４を、さらにその下に親インク性層５を配置する構成とした。
【００５９】
この構成の製造方法は、未硬化のシリコン樹脂もしくはその前駆体の中に酸化チタン（アナターゼ型）で粒径０．０ｌμｍのものを混合した溶液を塗工法により、ポリイミド層５の上に１５μｍほど塗布した。
【００６０】
その後、ｌ８０℃の温度にてｌ時間保持し、縮重合にて硬化結合させた。重縮合により僅かに、薄くなり１２〜１３μｍ程度の層４となった。この上に、フェニル基を有するフッ素系の撥インク性材料をスピンコートして撥インク性層２の製作を行った。
【００６１】
次に、エキシマ紫外線レーザにより、直径３０μｍの孔を（吐出孔の一部となる）ポリイミド層５に約８０μｍのピッチで形成した。また、この操作と別途に、該レーザによりインクの流路１０２を、図１、図２に示すように、該孔に直交して連通するように形成した。流路の深さは該レーザの照射時間の調整にてほぼ任意に設定可能である。
【００６２】
変態層４は、大きな紫外線吸収域を持たないので、ポリイミドの層がアブレーションにより除去されても、孔が開くほどにには変形せず、ほぼ平面状態で残存する。
【００６３】
次に、炭酸ガスレーザにより、直径２０μｍの吐出孔３を前記直径３０μｍの孔の中心に位置するように、撥インク性層２および変態層４に形成した。なお、炭酸ガスレーザは、熱により瞬間的に撥インク性層２および変態層４を溶解して孔を開けるので、その屑を吹き飛ばすためにアシストガスとして８気圧の窒素ヘリウムの混合ガスを吹き付けることで行った。その結果、図１、２に示すような形態のインクジェット吐出孔３が構成された。なお、炭酸ガスレーザに代え、ＹＡＧレーザを用いてもよい。
【００６４】
ポリイミド層５の一方側にはあらかじめエキシマレーザにより除去される接着剤層が形成されており、この層を介して、インクジェット吐出エネルギ発生素子７が上面に形成されているインクジェット吐出エネルギ発生素子基板１０ｌと接合した。なお、インクジェット吐出エネルギ発生素子７としては電気熱変換素子を用いた。ポリイミド層５（１０３）には図１、２に示される前述のインク流路１０２が形成されており、この一端はインク供給路１０４へと連通する構成とした。このようにして、インクジェットへッド１００が構成された。
【００６５】
この状態のインクジェットヘッドｌ００に暗室中で、インク８を供給すると、インク８はインクメニスカス９によって外部の大気層１０と界面を形成した。メニスカス９の位置は、前記変態層４と親インク性層であるポリイミド層５との境界の位置に、図１に示すように形成された。それは、キーエンス社製のレーザ位置変位計により計測した。ここで用いるレーザ位置変位計の使用波長は９５０ｎｍの近赤外線領域のものである。
【００６６】
次に、３００ｎｍ程度の紫外線をインクジェットへッド１００に照射すると、前記変態層４が親インク性もしくは超親インク性になり、インクメニスカス９は前記撥インク性層２と前記変態層４との境界に、図２に示すような状態で存在することが確認された。
【００６７】
かくて、インクメニスカス９の位置を制御することで、ライフル銃やピストルでいうところの砲身を形成することが可能となり、インク液滴１１の加速空間を形成することが可能であることが確認できた。
【００６８】
従って、この場合、加速空間の長さは、変態層４の厚さに対応し、約１２μｍということとなる。なお、繰り返すが、ここで示した０．５μｍとか、ｌ２μｍとは一例の数値であり、決してこれに限定されるものではない。
【００６９】
次に、動作のタイミングであるが、図３に示すように、インクの装填であるリフィル時においては撥インク性を維持するために、光２００を遮断するか照射しない暗闇状態にしておき、インクジェット吐出エネルギ発生素子７がON動作する２マイクロ秒前に光２００を前記変態層４に照射した。変態層４を親インク性あるいは超親インク性の状態に変態させると、約ｌμｍ／マイクロ秒程度の速度で、変態層４で形成された孔面を表面エネルギーを減らす方向で、図３に示すように、インク８のメニスカス９の位置が移動していくことが確認された。なお、図３には吐出をした場合としない場合のメニスカス９の位置の移動の様子を示している。
【００７０】
その結果、インク８のメニスカス９の移動するのと合わせて、インクジェット吐出エネルギ発生素子７によるインクジェット吐出が行われ、該変態層４で形成された吐出孔３の孔面内を加速されながらインクジェット液滴ｌ１が吐出されることとなる。この加速空間内での移動により、液滴１１の移動方向ベクトルが定まり、従来のインクジェット吐出による「ヨレ」のレベルが低減された。
【００７１】
光２００の照射は、インクジェット液滴ｌｌが吐出孔３から出てしまえば停止しても良いので、その照射時間はインクジェット吐出に要する時間が約ｌ０マイクロ秒以下であるから、１０マイクロ秒の時間に設定した。
【００７２】
吐出終了後、光２００の照射を停止すると、変態層４は撥インク性へと変化し、リフィルにおけるインクメニスカス９の位置は図１に示される親インク性層５と変態層４との境界面位置に規定された。これらを、サイクル的に繰り返すことで加速空間を持った良好なインクジェット吐出が実現されるようになった。
【００７３】
なお、前記撥インク性層２は、フッ素系の撥水性層で構成されており、具体的には旭化成撥水剤ＣＴＸ一１５００である。その他、ポリテトラフルオロエチレン（商品名：テフロン）との有機樹脂や無機物などの混合体や弗化カーボンとの有機樹脂や無機物との混合体で構成されてもよい。
【００７４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、光の照射により、インクのメニスカスの位置を制御することが可能なために、インクの加速空間を形成することが可能となる。この効果で、インクジェット液滴の加速空間での加速移動により、インク液滴の移動方向ベクトルが一定となり、インクジェット吐出の場合の「ヨレ」が解消される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な実施の形態によるインクジェットヘッドを示す概略断面図であり、光を照射しない場合のメニスカスの位置が示されている。
【図２】図１の実施の形態で、光を照射した場合にメニスカスの位置が変化したときの断面図である。
【図３】本発明のインクジェット吐出方法の制御の一例を示すタイミングチャートである。
【図４】従来のインクジェットヘッドの概略断面図である。
【符号の説明】
ｌ  インクジェット吐出孔出口
２  撥（疎）インク層
３  インクジェット吐出孔
４  変態層
５  親インク性層
６  インクジェット吐出孔構成部
７  インクジェット吐出エネルギ発生素子
８  インク
９  メニスカス
ｌ０  大気層
１ｌ  インクジェット液滴
１００  インクジェットヘッド
１０１  インクジェット吐出エネルギ発生素子基板
１０２  インク流路
１０３  ポリイミド層
ｌ０４  インク供給路
２００  光
【図１】
0003675207.tif 000002
【図２】
0003675207.tif 000003
【図３】
0003675207.tif 000004
【図４】
0003675207.tif 000005