(57)【要約】【課題】充填性、吐出安定性、及び信頼性を兼ね備えた液体吐出装置用ヘッドのノズル板及び液体吐出装置用ヘッド、並びに液体吐出装置及び液体吐出方法、インクジェット記録装置及びインクジェット記録方法の提供。【解決手段】吐出液体からなる液滴を吐出するノズル孔を有する液体吐出装置用ヘッドのノズル板であって、前記ノズル孔内壁の２５℃での表面エネルギーが、前記吐出液体の２５℃での表面張力よりも小さく、かつ前記ノズル孔内壁の２５℃での表面エネルギーと、前記ノズル板の吐出側表面における２５℃での表面エネルギーとが同じである液体吐出装置用ヘッドのノズル板である。該ノズル孔内壁の２５℃での表面エネルギー（Ａ）と、吐出液体の２５℃での表面張力（Ｂ）との差（Ｂ−Ａ）が、０ｍＮ／ｍ超１０ｍＮ／ｍ以下である態様、ノズル孔内壁の２５℃での表面エネルギーが、２５ｍＮ／ｍ以下である態様、などが好ましい。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吐出液体からなる液滴を吐出するノズル孔を有する液体吐出装置用ヘッドのノズル板であって、
前記ノズル孔内壁の２５℃での表面エネルギーが、前記吐出液体の２５℃での表面張力よりも小さく、かつ前記ノズル孔内壁の２５℃での表面エネルギーと、前記ノズル板の吐出側表面における２５℃での表面エネルギーとが同じであることを特徴とする液体吐出装置用ヘッドのノズル板。
【請求項２】
ノズル孔内壁の２５℃での表面エネルギー（Ａ）と、吐出液体の２５℃での表面張力（Ｂ）との差（Ｂ−Ａ）が、０ｍＮ／ｍ超１０ｍＮ／ｍ以下である請求項１に記載の液体吐出装置用ヘッドのノズル板。
【請求項３】
ノズル孔内壁の２５℃での表面エネルギーが、２５ｍＮ／ｍ以下である請求項１から２のいずれかに記載の液体吐出装置用ヘッドのノズル板。
【請求項４】
ノズル孔内壁が、シリコーン樹脂を含有する請求項１から３のいずれかに記載の液体吐出装置用ヘッドのノズル板。
【請求項５】
ノズル孔内壁が、フッ素系撥水付与剤を含有する請求項１から３のいずれかに記載の液体吐出装置用ヘッドのノズル板。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の液体吐出装置用ヘッドのノズル板を有することを特徴とする液体吐出装置用ヘッド。
【請求項７】
請求項６に記載の液体吐出装置用ヘッドを少なくとも有することを特徴とする液体吐出装置。
【請求項８】
請求項６に記載の液体吐出装置用ヘッドを少なくとも用いることを特徴とする液体吐出方法。
【請求項９】
請求項７に記載の液体吐出装置を少なくとも有し、該液体吐出装置により吐出液体としてのインクを吐出させて画像を記録することを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項１０】
インクの２５℃での粘度が５．０ｍＰａ・ｓ以上である請求項９に記載のインクジェット記録装置。
【請求項１１】
インクが着色剤として顔料を含有する請求項９から１０のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
【請求項１２】
インクが、樹脂を含有する請求項９から１１のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
【請求項１３】
インクが、フッ素系界面活性剤を含有する請求項９から１２のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
【請求項１４】
請求項８に記載の液体吐出方法を少なくとも含み、該液体吐出方法により吐出液体としてのインクを吐出させて画像を記録することを特徴とするインクジェット記録方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出装置用ヘッドのノズル板及び液体吐出装置用ヘッド、並びにこれらを用いた液体吐出装置及び液体吐出方法、インクジェット記録装置及びインクジェット記録方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、ファクシミリ、複写装置、若しくはこれらの複合機、プロッタ等の各種画像形成装置、又はその他の各種パターニング装置に使用される液体流路を加圧してヘッドから液滴を吐出させる液体吐出装置が種々提案されている。
このような液体吐出装置においては、ノズル周囲の表面に吐出液体の濡れが生じると、液滴の飛翔方向にずれが生じたり、ノズル面のワイピング不良が生じるなどの理由から、ノズルの吐出側表面は撥水性が付与されているのが一般的である。
【０００３】
また、ノズル孔内の吐出液体流路面（内壁）は、吐出液体の充填性、及びメニスカスの安定性の点から親水性が好ましいとされている（特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、及び特許文献５参照）。このようにノズル孔内壁が親水性であると、メニスカスの上下変動が少なくメニスカス位置は一定であるが、メニスカス保持力が弱く、ノズル内外の圧力変動によりメニスカスが壊れやすいため、ノズル孔内の吐出口近傍のみはノズル表面と同様に撥水性を付与することが行われている（特許文献６、特許文献７、特許文献８、特許文献９、及び特許文献１０参照）。しかし、これらの提案では、ノズル孔内に親水性と撥水性の境界ができるため、ノズル孔内の撥水層の位置を全てのノズルにおいて精密に制御しなければならず、前記先行技術文献には種々の方法が記載されているが、必ずしも十分なものではない。
また、ノズル孔内の全てに撥水性を付与するという提案もなされている（特許文献１１、特許文献１２、特許文献１３、及び特許文献１４参照）。しかし、これらの提案では、充填性、及びメニスカスの安定性が十分ではないという問題がある。
このようにノズル孔内の吐出液体に対する濡れ性を制御することにより、充填性、吐出安定性、及び信頼性の全てを満足させるのは非常に困難であるのが現状である。
【０００４】
一方、液体吐出装置は、プリンタ、ファクシミリ、複写装置、若しくはこれらの複合機、プロッタ等の各種画像形成装置、又はその他の各種パターニング装置としての利用が益々活発になり、種々の物性（表面張力、粘度等）を有する吐出液体にも対応できることが求められてきている。例えば、最近のインクジェットプリンタでは、更に高画質及び高耐久性が求められており、（１）インクの表面張力を下げて記録媒体である紙への浸透性を上げて発色性の向上を図ること、（２）インクの着色剤として顔料を用い耐光性、及び耐水性を向上させること、（３）インク中に樹脂を添加して画像定着性を向上させること、などの種々の吐出液体としてのインクについての改良が行われている。そして、このようなインクを安定に使用できるインクジェットヘッドのノズル板及びその関連技術の提供が強く望まれているのが実情である。
【０００５】
【特許文献１】特開昭６１−１４１５６号公報
【特許文献２】特開平６−４００４０号公報
【特許文献３】特開平７−３２９３０３号公報
【特許文献４】特開２００４−２５６５７号公報
【特許文献５】特開２００４−１４９４号公報
【特許文献６】特開昭６３−１２２５６０号公報
【特許文献７】特開平１０−２１７４８３号公報
【特許文献８】特開２００１−１８７４５３号公報
【特許文献９】特開２００３−１９８０３号公報
【特許文献１０】国際公開第９９／１５３３７号パンフレット
【特許文献１１】実開昭５７−１５３５４０号公報
【特許文献１２】特開平５−３４５４１９号公報
【特許文献１３】特開平９−２１６３７０号公報
【特許文献１４】特開２００１−１８７４４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、充填性、吐出安定性、及び信頼性を兼ね備えた液体吐出装置用ヘッドのノズル板及び液体吐出装置用ヘッド、並びにこれらを用いた液体吐出装置、及び液体吐出方法、インクジェット記録装置、及びインクジェット記録方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため本発明者が鋭意検討を重ねた結果、吐出液体に合わせたノズル孔内壁の表面性の規定を行うことにより、目的を達成できることを知見した。即ち、ノズル孔内壁の２５℃での表面エネルギーが、吐出液体の２５℃での表面張力よりも小さく、かつノズル孔内壁の表面エネルギーとノズル板表面の表面エネルギーとが同じであることにより、吐出安定性、充填性、及び信頼性を兼ね備えた液体吐出装置用ヘッドのノズル板が得られることを知見した。
この場合、ノズル孔内壁の表面エネルギーと吐出液体の表面張力の差が１０ｍＮ／ｍ以下である態様、ノズル孔内壁の表面エネルギーが２５ｍＮ／ｍ以下であり、ノズル孔内壁がシリコーン樹脂、又はフッ素系撥水付与剤を含有する態様が有効である。
【０００８】
前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
＜１＞  吐出液体からなる液滴を吐出するノズル孔を有する液体吐出装置用ヘッドのノズル板であって、
前記ノズル孔内壁の２５℃での表面エネルギーが、前記吐出液体の２５℃での表面張力よりも小さく、かつ前記ノズル孔内壁の２５℃での表面エネルギーと、前記ノズル板の吐出側表面における２５℃での表面エネルギーとが同じであることを特徴とする液体吐出装置用ヘッドのノズル板。
＜２＞  ノズル孔内壁の２５℃での表面エネルギー（Ａ）と、吐出液体の２５℃での表面張力（Ｂ）との差（Ｂ−Ａ）が、０ｍＮ／ｍ超１０ｍＮ／ｍ以下である前記＜１＞に記載の液体吐出装置用ヘッドのノズル板である。
＜３＞  ノズル孔内壁の２５℃での表面エネルギーが、２５ｍＮ／ｍ以下である前記＜１＞から＜２＞のいずれかに記載の液体吐出装置用ヘッドのノズル板である。
＜４＞  ノズル孔内壁が、シリコーン樹脂を含有する前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載の液体吐出装置用ヘッドのノズル板である。
＜５＞  ノズル孔内壁が、フッ素系撥水付与剤を含有する前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載の液体吐出装置用ヘッドのノズル板である。
＜６＞  前記＜１＞から＜５＞のいずれかに記載の液体吐出装置用ヘッドのノズル板を有することを特徴とする液体吐出装置用ヘッドである。
＜７＞  前記＜６＞に記載の液体吐出装置用ヘッドを少なくとも有することを特徴とする液体吐出装置である。
＜８＞  前記＜６＞に記載の液体吐出装置用ヘッドを少なくとも用いることを特徴とする液体吐出方法である。
＜９＞  前記＜７＞に記載の液体吐出装置を少なくとも有し、該液体吐出装置により吐出液体としてのインクを吐出させて画像を記録することを特徴とするインクジェット記録装置である。
＜１０＞  インクの２５℃での粘度が５．０ｍＰａ・ｓ以上である前記＜９＞に記載のインクジェット記録装置である。
＜１１＞  インクが着色剤として顔料を含有する前記＜９＞から＜１０＞のいずれかに記載のインクジェット記録装置である。
＜１２＞  インクが、樹脂を含有する前記＜９＞から＜１１＞のいずれかに記載のインクジェット記録装置である。
＜１３＞  インクが、フッ素系界面活性剤を含有する前記＜９＞から＜１２＞のいずれかに記載のインクジェット記録装置である。
＜１４＞  前記＜８＞に記載の液体吐出方法を少なくとも含み、該液体吐出方法により吐出液体としてのインクを吐出させて画像を記録することを特徴とするインクジェット記録方法である。
＜１５＞  インクの２５℃での粘度が５．０ｍＰａ・ｓ以上である前記＜１４＞に記載のインクジェット記録方法である。
＜１６＞  インクが着色剤として顔料を含有する前記＜１４＞から＜１５＞のいずれかに記載のインクジェット記録方法である。
＜１７＞  インクが、樹脂を含有する前記＜１４＞から＜１６＞のいずれかに記載のインクジェット記録方法である。
＜１８＞  インクが、フッ素系界面活性剤を含有する前記＜１４＞から＜１７＞のいずれかに記載のインクジェット記録方法である。
【０００９】
本発明の液体吐出装置用ヘッドのノズル板は、吐出液体からなる液滴を吐出するノズル孔を有してなり、前記ノズル孔内壁の２５℃での表面エネルギーが、前記吐出液体の２５℃での表面張力よりも小さく、かつ前記ノズル孔内壁の２５℃での表面エネルギーと、前記ノズル板の吐出側表面における２５℃での表面エネルギーとが同じであるので、吐出液体に合わせてノズル孔内壁の表面性状を最適化することにより、吐出安定性、充填性、及び信頼性を兼ね備えることができた。
【００１０】
本発明の液体吐出装置用ヘッドは、本発明の前記液体吐出装置用ヘッドのノズル板を有しているので、吐出安定性、充填性、及び信頼性を兼ね備え、プリンタ、ファクシミリ、複写装置、若しくはこれらの複合機、プロッタ等の各種画像形成装置、又はその他の各種パターニング装置に好適である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、従来における問題を解決することができ、充填性、吐出安定性、及び信頼性を兼ね備えた液体吐出装置用ヘッドのノズル板及び液体吐出装置用ヘッド、並びにこれらを用いた液体吐出装置及び液体吐出方法、インクジェット記録装置及びインクジェット記録方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（液体吐出装置用ヘッドのノズル板、液体吐出装置用ヘッド、液体吐出装置、及び液体吐出方法）
本発明の液体吐出装置用ヘッドのノズル板は、吐出液体からなる液滴を吐出するノズル孔を有してなり、
前記ノズル孔内壁の２５℃での表面エネルギーが、前記吐出液体の２５℃での表面張力よりも小さく、かつ前記ノズル孔内壁の２５℃での表面エネルギーと、前記ノズル板の吐出側表面における２５℃での表面エネルギーとが同じであることを特徴とする。
本発明の液体吐出装置用ヘッドは、本発明の前記液体吐出装置用ヘッドのノズル板を有し、更に必要に応じてその他の構成を有してなる。
本発明の液体吐出装置は、本発明の前記液体吐出装置用ヘッドを少なくとも有し、更に必要に応じてその他の構成を有してなる。
本発明の液体吐出方法は、本発明の前記液体吐出装置用ヘッドを少なくとも用い、更に必要に応じてその他の工程を含んでなる。
以下、本発明の液体吐出装置用ヘッドのノズル板及び液体吐出装置用ヘッドの説明を通じて、本発明の前記液体吐出装置及び液体吐出方法の詳細についても明らかにする。
【００１３】
本発明においては、前記ノズル孔内壁の２５℃での表面エネルギーが、前記吐出液体の２５℃での表面張力よりも小さく、かつ前記ノズル孔内壁の２５℃での表面エネルギーと、前記ノズル板の吐出側表面における２５℃での表面エネルギーとが同じである。
前記ノズル孔内壁の２５℃での表面エネルギー（Ａ）と、吐出液体の２５℃での表面張力（Ｂ）との差（Ｂ−Ａ）は、０ｍＮ／ｍ超１０ｍＮ／ｍ以下が好ましく、２ｍＮ／ｍ〜７ｍＮ／ｍがより好ましい。
前記ノズル孔内壁の表面エネルギーが、前記吐出液体の表面張力よりも大きいと、吐出液体がノズル孔内壁に付着し、残留しやすくなることがある。また、前記差（Ｂ−Ａ）が１０ｍＮ／ｍを超えると、充填性に悪影響を与えることがある。
前記吐出液体の２５℃での表面張力は、例えばインクの場合には、２５℃で、３５ｍＮ／ｍ以下が好ましく、２５ｍＮ／ｍ〜３０ｍＮ／ｍがより好ましい。
【００１４】
前記ノズル孔内壁の２５℃での表面エネルギーと、前記ノズル板の吐出側表面における２５℃での表面エネルギーとが同じであると、メニスカス制御がしやすく、ノズル板を作製するのが容易である点で好ましい。
ここで、前記「同じ」であるとは、前記ノズル孔内壁の２５℃での表面エネルギーと、前記ノズル板の吐出側表面における２５℃での表面エネルギーとが同一である以外にも、両者の差が−２ｍＮ／ｍ〜＋２ｍＮ／ｍである場合も含まれる。
前記ノズル孔内壁の２５℃での表面エネルギーは、２５ｍＮ／ｍ以下が好ましい。前記ノズル孔内壁の表面エネルギーが２５ｍＮ／ｍ以下である場合には、本発明の効果が顕著である。
【００１５】
ここで、前記ノズル孔内壁の表面エネルギー及びノズル板表面の表面エネルギーは、種々の表面張力の液体に対する接触角θを求めて、液体の表面張力γに対してｃｏｓθをプロットするいわゆるＺｉｓｍａｎプロットを作成し、ｃｏｓθ＝１（θ＝０）の場合の表面張力γｃ（臨界表面張力）が、固体の表面エネルギーとなる（W.A.Zisman  Ind.Eng.Chem.,55,No.10,18-38(1963)）。
この固体の表面エネルギーは材質固有のものであるが、表面を改質することにより変化させることができる。表面を改質して表面エネルギーを変化させる方法としては、例えば（１）酸化処理、プラズマ処理等による方法、（２）異なる表面エネルギーを持つ物質との複合化などが挙げられる。前記（２）については、固体表面上に異なる表面エネルギーを持つ層を塗布、電着等によって形成する方法、異なる表面エネルギーを持った物質をベースになる固体中に入れて複合化する方法などが挙げられる。
【００１６】
前記液体吐出装置用ヘッドのノズル板におけるノズル孔の大きさ、形状、数、構造などについては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記ノズル孔の大きさ（直径）は１０μｍ〜５０μｍが好ましい。
前記液体吐出装置用ヘッドのノズル板の材料としては、例えばステンレス、ニッケル、鉄−ニッケル合金；シリコンウエハ、酸化ジルコニウム等の無機材料；ポリイミド、ポリプロピレン等の樹脂などが挙げられる。
前記液体吐出装置用ヘッドのノズル板表面には、通常、吐出安定性及びワイピング性向上のため、Ｎｉ／ＰＴＦＥ共析、シリコーン樹脂、フッ素系撥水付与剤などにより形成された撥水層が設けられている。
本発明においては、前記液体吐出装置用ヘッドのノズル板のノズル孔内壁の表面エネルギーを吐出液体の表面張力によって規定するが、ノズル板表面の表面エネルギーもノズル孔内壁の表面エネルギーと合わせるとより効果的となる。即ち、ノズル孔内壁も必要に応じてノズル板表面と同様な処理が行われることが好ましい。
これらの中でも、ノズル孔内壁がシリコーン樹脂及びフッ素系撥水付与剤のいずれかにより形成された層に覆われていると非常に有効である。
前記シリコーン樹脂は、ＳｉとＯからなるシロキサン結合を基本骨格とし、側鎖に有機基を有するオルガノポリシロキサン類である。
このようなシリコーン樹脂としては、室温硬化型の液状シリコーンレジンが好ましく、加水分解反応を伴うものがより好ましく、例えば東レ・ダウコーニング株式会社製のＳＲ２４１１などが挙げられる。
前記シリコーン樹脂層を形成する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば液状のシリコーン溶液又は分散液をノズル孔内に流し込むことにより塗布する方法、などが挙げられる。前記シリコーン樹脂層を形成する際には、電着法以外ではノズル板裏面等のシリコーン樹脂層を形成しない部分をフォトレジスト、水溶性樹脂等でマスキングし、シリコーン樹脂層を形成した後、マスクを剥離して除去すれば目的とする部分にのみシリコーン樹脂層を形成することができる。
前記シリコーン樹脂層の厚みは、０．１μｍ〜５．０μｍが好ましく、ノズル径精度等を考慮すると０．５μｍ〜２．０μｍがより好ましい。
【００１７】
前記フッ素系撥水付与剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば低分子物質、樹脂などが挙げられ、特開２００２−１４５６４５号公報、特開平９−２８６６３９号公報、特開２０００−９４５６７号公報等に開示されたものが用いられる。これらの中でも、変性パーフルオロポリオキセタン（ダイキン工業株式会社製、オプツールＤＳＸ）が特に好ましい。
前記変性パーフルオロポリオキセタンは、シリコーン変性部が基板と化学結合するため、基板に水酸基があると、非常に密着性の高い層が形成できる。
前記フッ素系撥水付与剤による撥インク層の形成方法としては、前記シリコーン樹脂と同様の方法の他、真空蒸着法などが挙げられる。
前記フッ素系撥水付与剤からなる層の厚みは、０．１ｎｍ〜１０ｎｍ（１Å〜１００Å）が好ましく、０．１ｎｍ〜３ｎｍ（１Å〜３０Å）がより好ましい。
【００１８】
本発明の液体吐出装置用ヘッドは、本発明の液体吐出装置用ヘッドのノズル板を少なくとも有してなり、ハウジング、インク室、エネルギー発生手段、インク流路、制御系等を備えており、本発明の液体吐出装置に好適に用いられる。
【００１９】
本発明の液体吐出装置は、本発明の前記液体吐出装置用ヘッドを少なくとも有してなり、プリンタ、ファクシミリ、複写装置、若しくはこれらの複合機、プロッタ等の各種画像形成装置、又はその他の各種パターニング装置などに用いられるが、以下に説明するインクジェット記録装置及びインクジェット記録方法に特に好適に用いられる。
【００２０】
（インクジェット記録装置及びインクジェット記録方法）
本発明のインクジェット記録装置は、本発明の前記液体吐出装置を少なくとも有し、更に必要に応じて刺激発生手段、制御手段等のその他の手段を有してなり、前記液体吐出装置により吐出液体としてのインクを吐出させて画像を記録する。
本発明のインクジェット記録方法は、本発明の前記液体吐出方法を少なくとも含み、更に必要に応じて刺激発生工程、制御工程等のその他の工程を含んでなり、前記液体吐出方法により吐出液体としてのインクを吐出させて画像を記録する。
【００２１】
前記液体吐出装置は、前記インクに刺激を印加し、該インクを飛翔させて画像を形成する手段である。
前記液体吐出方法は、前記インクに刺激を印加し、該インクを飛翔させて画像を形成する方法である。
【００２２】
前記刺激としては、例えば、前記刺激発生手段により発生させることができ、該刺激としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、熱（温度）、圧力、振動、光、などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、熱、圧力が好適に挙げられる。
【００２３】
なお、前記刺激発生手段としては、例えば、加熱装置、加圧装置、圧電素子、振動発生装置、超音波発振器、ライト、などが挙げられ、具体的には、圧電素子等の圧電アクチュエータ、発熱抵抗体等の電気熱変換素子を用いて液体の膜沸騰による相変化を利用するサーマルアクチュエータ、温度変化による金属相変化を用いる形状記憶合金アクチュエータ、静電力を用いる静電アクチュエータ、などが挙げられる。
【００２４】
前記インクの飛翔の態様としては、特に制限はなく、前記刺激の種類等応じて異なり、例えば、前記刺激が「熱」の場合、ヘッド内の前記インクに対し、記録信号に対応した熱エネルギーを例えばサーマルヘッド等を用いて付与し、該熱エネルギーにより前記記録用インクに気泡を発生させ、該気泡の圧力により、該ヘッドのノズル孔から該インクを液滴として吐出噴射させる方法、などが挙げられる。また、前記刺激が「圧力」の場合、例えばヘッド内のインク流路内にある圧力室と呼ばれる位置に接着された圧電素子に電圧を印加することにより、圧電素子が撓み、圧力室の容積が縮小して、前記ヘッドのノズル孔から該インクを液滴として吐出噴射させる方法、などが挙げられる。
【００２５】
前記飛翔させる前記インクの液滴は、その大きさとしては、例えば、３ｐｌ〜４０ｐｌとするのが好ましく、その吐出噴射の速さとしては５ｍ／ｓ〜２０ｍ／ｓとするのが好ましく、その駆動周波数としては１ｋＨｚ以上とするのが好ましく、その解像度としては３００ｄｐｉ以上とするのが好ましい。
なお、前記制御手段としては、前記各手段の動きを制御することができる限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、シークエンサー、コンピュータ等の機器が挙げられる。
【００２６】
ここで、本発明の液体吐出装置の一例として、インクジェット記録装置のインクジェットヘッドに適用した例について説明する。
前記インクジェット記録装置は、インクジェットヘッドとして、インク流路内のインクを加圧する圧力発生手段として圧電素子を用いてインク流路の壁面を形成する振動板を変形させてインク流路内容積を変化させてインク液滴を吐出させるいわゆるピエゾ型のもの（特開平２−５１７３４号公報参照）、発熱抵抗体を用いてインク流路内で熱エネルギーでインクを加熱して気泡を発生させるいわゆるサーマル型のもの（特開昭６１−５９９１１号公報参照）、インク流路の壁面を形成する振動板と電極とを対向配置し、振動板と電極との間に発生させる静電力によって振動板を変形させることで、インク流路内容積を変化させてインク滴を吐出させる静電型のもの（特開平６−７１８８２号公報参照）などのいずれの場合も含まれる。これらの中でも、振動板を変形させるピエゾ型のもの、熱エネルギーで吐出させるサーマル型のものが特に好ましい。
【００２７】
ここで、図１に示したインクジェット記録装置は、装置本体１０１と、該装置本体１０１に装着した用紙を装填するための給紙トレイ１０２と、装置本体１０１に装着され画像が記録された用紙をストックするための排紙トレイ１０３とを備えている。そして、装置本体１０１の上カバー１１１の上面は略平坦な面であり、装置本体１０１の前カバーの前面１１２が上面に対して斜め後方に傾斜し、この傾斜した前面１１２の下方側に、前方（手前側）に突き出した排紙トレイ１０３及び給紙トレイ１０２を備えている。更に、前面１１２の端部側には、前面１１２から前方側に突き出し、上カバー１１１よりも低くなった箇所にインクカートリッジ装填部１０４を有し、このインクカートリッジ装填部１０４の上面に操作キー、表示器等の操作部１０５を配置している。このインクカートリッジ装填部１０４にはインクカートリッジの脱着を行うための開閉可能な前カバー１１５を有している。
【００２８】
装置本体１０１内には図２及び図３に示すように、図示を省略している左右の側板に横架したガイド部材であるガイドロッド１３１とステー１３２とでキャリッジ１３３を主走査方向に摺動自在に保持し、主走査モーター（不図示）によって、図３のキャリッジ走査方向に移動走査する。
キャリッジ１３３にはイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色のインク滴を吐出する４個のインクジェットヘッドからなる記録ヘッド１３４を複数のインク吐出口を主走査方向と交差する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。これらのインクジェットヘッドには、本発明の前記ノズル板を備えている。
記録ヘッド１３４を構成するヘッドとしては、圧電素子等の圧電アクチュエータ、発熱抵抗体等の電気熱変換素子を用いて液体の膜沸騰による相変化を利用するサーマルアクチュエータ、温度変化による金属相変化を用いる形状記憶合金アクチュエータ、静電力を用いる静電アクチュエータ等をインクを吐出するためのエネルギー発生手段として備えたものなどを使用できる。
【００２９】
キャリッジ１３３には、記録ヘッド１３４に各色のインクを供給するための各色のサブタンク１３５を搭載している。このサブタンク１３５には、図示を省略しているインク供給チューブを介して、インクカートリッジ装填部１０４に装填されたインクカートリッジからインクが補充供給される。
一方、給紙トレイ１０２の用紙積載部（圧板）１４１上に積載した用紙１４２を給紙するための給紙部として、用紙積載部（圧板）１４１から用紙１４２を１枚ずつ分離給送する半月コロ（給紙コロ）１４３及び該給紙コロ１４３に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド１４４を備え,この分離パッド１４４は給紙コロ１４３側に付勢されている。そして、この給紙部から給紙された用紙１４２を記録ヘッド１３４の下方側で搬送するための搬送部として、用紙１４２を静電吸着して搬送するための搬送ベルト１５１と、給紙部からガイド１４５を介して送られる用紙１４２を搬送ベルト１５１との間で挟んで搬送するためのカウンターローラ１５２と、略鉛直上方に送られる用紙１４２を略９０°方向転換させて搬送ベルト１５１上に倣わせるための搬送ガイド１５３と、押さえ部材１５４で搬送ベルト１５１側に付勢された先端加圧コロ１５５とを備えている。また搬送ベルト１５１表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ１５６を備えている。
【００３０】
ここで、搬送ベルト１５１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ１５７とテンションローラ１５８との間に掛け渡されて、ベルト搬送方向に周回するように構成されている。この搬送ベルト１５１は、例えば、抵抗制御を行っていない純粋な厚み４０μｍ程度の樹脂材、例えば、ＥＴＦＥピュア材で形成した用紙吸着面となる表層と、この表層と同材質でカーボンによる抵抗制御を行った裏層（中抵抗層、アース層）とを有している。また、搬送ベルト１５１の裏側には、記録ヘッド１３４による印写領域に対応してガイド部材１６１を配置している。更に、記録ヘッド１３４で記録された用紙１４２を排紙するための排紙部として、搬送ベルト１５１から用紙１４２を分離するための分離爪１７１と、排紙ローラ１７２及び排紙コロ１７３とを備え、排紙ローラ１７２の下方に排紙トレイ１０３を備えている。また、装置本体１０１の背面部には両面給紙ユニット１８１が着脱可能に装着されている。この両面給紙ユニット１８１は搬送ベルト１５１の逆方向回転で戻される用紙１４２を取りこんで反転させて再度カウンターローラ１５２と搬送ベルト１５１との間に給紙する。また、この両面給紙ユニット１８１の上面には手差し給紙部１８２を設けている。
【００３１】
このように構成したインクジェット記録装置においては、給紙部から用紙１４２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙１４２はガイド１４５で案内され、搬送ベルト１５１とカウンターローラ１５２との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド１５３で案内されて先端加圧コロ１５５で搬送ベルト１５１に押しつけられ、略９０°搬送方向を転換される。
この時、帯電ローラ１５６によって搬送ベルト１５１が帯電されており、用紙１４２は搬送ベルト１５１に静電吸着されて搬送される。そこで、キャリッジ１３３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド１３４を駆動することにより、停止している用紙１４２にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙１４２を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙１４２の後端が記録領域に到達した信号を受け取ることにより、記録動作を終了して、用紙１４２を排紙トレイ１０３に排紙する。
そして、サブタンク１３５内のインクの残量ニアーエンドが検知されると、インクカートリッジから所要量のインクがサブタンク１３５に補給される。
【００３２】
更に、図４に示すように、キャリッジ３３の走査方向の一方側の非印字領域には、記録ヘッド３４のノズルの状態を維持し、回復するための維持装置９１を配置している。この維持装置９１には、記録ヘッド３４の各ノズル面をキャピングするための各キャップ９２と、ノズル面をワイピングするためのワイパーブレード９３と、増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け９４、この空吐出受けに一体成型され、ワイパーブレード９３に付着した記録液を除去するための清掃部材であるワイパークリーナ９４、及びワイパーブレード９３のクリーニング時にワイパーブレード９３をワイパークリーナ側に押し付けるクリーナ手段を構成するクリーナコロ９６などを備えている。以上の構成において記録ヘッド３４が、ワイパーブレード９３の位置を通過する際、移動経路中に突出させれば、記録ヘッド３４の吐出口がワイピングされることになる。
【００３３】
次に、本発明を適用したインクジェットヘッドの一例について説明する。
図５は、本発明の一実施形態に係るインクジェットヘッドの要素拡大図、図６は、同ヘッドのチャンネル間方向の要部拡大断面図である。
このインクジェットヘッドは、インク供給口（不図示）と共通液室１ｂとなる彫り込みを形成したフレーム１０と、流体抵抗部２ａ、加圧液室２ｂとなる彫り込みと、ノズル３ａに連通する連通口２ｃを形成した流路板２０と、ノズル３ａを形成するノズル板３０と、凸部６ａ、ダイヤフラム部６ｂ及びインク流入口６ｃを有する振動板６０と、該振動板６０に接着層７０を介して接合された積層圧電素子５０と、該積層圧電素子５０を固定しているベース４０を備えている。
【００３４】
ベース４０はチタン酸バリウム系セラミックからなり、積層圧電素子５０を２列配置して接合している。
積層圧電素子５０は、厚み１０〜５０μｍ／１層のチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）の圧電層と、厚み数μｍ／１層の銀・パラジウム（ＡｇＰｄ）からなる内部電極層とを交互に積層している。内部電極層は両端で外部電極に接続する。
積層圧電素子５０はハーフカットのダイシング加工により櫛歯上に分割され、１つ毎に駆動部５ｆと支持部５ｇ（非駆動部）として使用する。外部電極の外側はハーフカットのダイシング加工で分割されるように、切り欠き等の加工により長さを制限しており、これらは複数の個別電極となる。他方はダイシングでは分割されずに導通しており共通電極となる。
駆動部の個別電極にはＦＰＣ  ８が半田接合されている。また、共通電極は積層圧電素子の端部に電極層を設けて回し込んでＦＰＣ  ８のＧｎｄ電極に接合している。ＦＰＣ  ８には図示しないドライバＩＣが実装されており、これにより駆動部５ｆへの駆動電圧印加を制御している。
【００３５】
振動板６０は、薄膜のダイヤフラム部６ｂと、このダイヤフラム部６ｂの中央部に形成した駆動部５ｆとなる積層圧電素子５０と接合する島状凸部（アイランド部）６ａと、支持部に接合する梁を含む厚膜部と、インク流入口６ｃとなる開口を電鋳工法によるＮｉメッキ膜を２層重ねて形成している。ダイヤフラム部の厚みは３μｍ、幅は３５μｍ（片側）である。
この振動板６０の島状凸部６ａと積層圧電素子５０の可動部５ｆ、振動板６０とフレーム１０の結合は、ギャップ材を含んだ接着層７０をパターニングして接着している。
【００３６】
流路板２０はシリコン単結晶基板を用いて、流体抵抗部２ａ、加圧液室２ｂとなる彫り込み、及びノズル３ａに対する位置に連通口２ｃとなる貫通口をエッチング工法でパターニングした。
エッチングで残された部分が加圧液室２ｂの隔壁２ｄとなる。また、このインクジェットヘッドではエッチング幅を狭くする部分を設けて、これを流体抵抗部２ａとした。
ノズル板３０は、金属材料、例えば、電鋳工法によるＮｉメッキ膜等で形成したものであり、インク滴を飛翔させるための微細な吐出口であるノズル３ａを多数形成している。
このノズル３ａの内部形状（内側形状）は、ホーン形状（略円柱形状又は略円錘台形状でもよい）に形成しており、ノズル内部３ｃが内壁を意味する。また、このノズル３ａの径はインク滴出口側の直径で２０μｍ〜３５μｍである。また各列のノズルピッチは１５０ｄｐｉとした。このノズル板３０のインク吐出面（ノズル表面側）は、撥インク性の表面処理を施した撥インク層３ｂを設けている。
撥インク層３ｂとしては、フッ素樹脂、シリコーン樹脂等の樹脂層、Ｎｉ／ＰＴＦＥ共析膜等の金属／樹脂複合膜などが用いられる。これらの中でも、樹脂層の場合には、本発明の効果が非常に顕著になる。前記樹脂層の中でも、シリコーン樹脂層は、撥インク層としては良好である。
【００３７】
インク供給口と共通液室１ｂとなる彫り込みを形成するフレーム１０は樹脂成形で作製している。
このように構成したインクジェットヘッドにおいては、記録信号に応じて駆動部５ｆに駆動波形（１０Ｖ〜５０Ｖのパルス電圧）を印加することによって、駆動部５ｆに積層方向の変位が生起し、振動板６０を介して加圧液室２ｂが加圧されて圧力が上昇し、ノズル３ａからインク滴が吐出される。
その後、インク滴吐出の終了に伴い、加圧液室２ｂ内のインク圧力が低減し、インクの流れの慣性と駆動パルスの放電過程によって加圧液室２ｂ内に負圧が発生してインク充填工程へ移行する。このとき、インクタンクから供給されたインクは共通液室１ｂに流入し、共通液室１ｂからインク流入口６ｃを経て流体抵抗部２ａを通り、加圧液室２ｂ内に充填される。
流体抵抗部２ａは、吐出後の残留圧力振動の減衰に効果が有る反面、表面張力による再充填（リフィル）に対して抵抗になる。流体抵抗部を適宜に選択することで、残留圧力の減衰とリフィル時間のバランスが取れ、次のインク滴吐出動作に移行するまでの時間（駆動周期）を短くできる。
【００３８】
＜インク＞
前記インクは、例えば、着色剤、樹脂、湿潤剤、及びフッ素系界面活性剤を含有してなり、更に必要に応じてその他の成分を含有してなる。
【００３９】
−着色剤−
前記着色剤としては、特に制限はなく、公知のものの中から目的に応じて適宜選択することができるが、顔料が好適である。
前記顔料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、無機顔料、及び有機顔料のいずれであってもよい。
前記無機顔料としては、例えば、酸化チタン、酸化鉄、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、バリウムイエロー、カドミウムレッド、クロムイエロー、カーボンブラック、などが挙げられる。
【００４０】
前記有機顔料としては、例えば、アゾ顔料、多環式顔料、染料キレート、ニトロ顔料、ニトロソ顔料、アニリンブラック、などが挙げられる。これらの中でも、アゾ顔料、多環式顔料などがより好ましい。
前記アゾ顔料としては、例えば、アゾレーキ、不溶性アゾ顔料、縮合アゾ顔料、キレートアゾ顔料、などが挙げられる。
前記多環式顔料としては、例えば、フタロシアニン顔料、ぺリレン顔料、ぺリノン顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、ジオキサジン顔料、インジゴ顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフラロン顔料、などが挙げられる。
前記染料キレートとしては、例えば、塩基性染料型キレート、酸性染料型キレート、などが挙げられる。
【００４１】
前記着色剤の色としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、黒色用のもの、カラー用のもの、などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
前記黒色用のものとしては、例えば、ファーネスブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック等のカーボンブラック（Ｃ．Ｉ．ピグメントブラック７）類、銅、鉄（Ｃ．Ｉ．ピグメントブラック１１）、酸化チタン等の金属類、アニリンブラック（Ｃ．Ｉ．ピグメントブラック１）等の有機顔料、などが挙げられる。
前記カーボンブラックとしては、ファーネス法、チャネル法で製造されたカーボンブラックで、一次粒径が、１５ｎｍ〜４０ｎｍ、ＢＥＴ法による比表面積が、５０〜３００ｍ２／ｇ、ＤＢＰ吸油量が、４０〜１５０ｍｌ／１００ｇ、揮発分が０．５〜１０％、ｐＨ値が２〜９を有するものが好ましい。このようなものとしては、例えば、Ｎｏ．２３００、Ｎｏ．９００、ＭＣＦ−８８、Ｎｏ．３３、Ｎｏ．４０、Ｎｏ．４５、Ｎｏ．５２、ＭＡ７、ＭＡ８、ＭＡ１００、Ｎｏ．２２００Ｂ（いずれも、三菱化学株式会社製）；Ｒａｖｅｎ７００、同５７５０、同５２５０、同５０００、同３５００、同１２５５（いずれも、コロンビア社製）；Ｒｅｇａｌ４００Ｒ、同３３０Ｒ、同６６０Ｒ、ＭｏｇｕｌＬ、Ｍｏｎａｒｃｈ７００、同８００、同８８０、同９００、同１０００、同１１００、同１３００、Ｍｏｎａｒｃｈ１４００（いずれも、キャボット社製）；カラーブラックＦＷ１、同ＦＷ２、同ＦＷ２Ｖ、同ＦＷ１８、同ＦＷ２００、同Ｓ１５０、同Ｓ１６０、同Ｓ１７０、プリンテックス３５、同Ｕ、同Ｖ、同１４０Ｕ、同１４０Ｖ、スペシャルブラック６、同５、同４Ａ、同４（いずれも、デグッサ社製）、などが挙げられる。
【００４２】
前記カラー用のものとして、イエローインクに使用できる顔料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばＣ．Ｉ．ピグメントイエロー１、同２、同３、同１２、同１３、同１４、同１６、同１７、同７３、同７４、同７５、同８３、同９３、同９５、同９７、同９８、同１１４、同１２０、同１２８、同１２９、同１３８、同１５０、同１５１、同１５４、同１５５、同１７４、同１８０、などが挙げられる。
マゼンタインクに使用できる顔料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばＣ．Ｉ．ピグメントレッド５、同７、同１２、同４８（Ｃａ）、同４８（Ｍｎ）、同５７（Ｃａ）、同５７：１、同１１２、同１２２、同１２３、同１４６、同１６８、同１７６、同１８４、同１８５、同２０２、ピグメントバイオレット１９、などが挙げられる。
シアンインクに使用できる顔料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばＣ．Ｉ．ピグメントブルー１、同２、同３、同１５、同１５：３、同１５：４、同１５：３４、同１６、同２２、同６０、同６３、同６６、Ｃ．Ｉ．バットブルー４、同６０、などが挙げられる。
【００４３】
その他、顔料（例えばカーボンブラック）の表面にスルホン基、カルボキシル基等の官能基を付加し水中に分散可能とした自己分散顔料等が使用できる。また、顔料をマイクロカプセルに包含させ、該顔料を水中に分散可能なものとしたものであってもよい。これは、顔料粒子を含有させた樹脂微粒子と言い換えることができる。この場合、インクに配合される顔料はすべて樹脂微粒子に封入又は吸着されている必要はなく、本発明の効果が損なわれない範囲において、該顔料がインク中に分散していてもよい。
【００４４】
前記顔料の粒径については、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、粒径の個数分布における最大頻度が２０ｎｍ〜１５０ｎｍのものが好ましい。前記粒径が１５０ｎｍを超えると、インクの顔料分散安定性が悪くなるばかりでなく、吐出安定性も劣化し、画像濃度等の画像品質も低くなることがある。一方、前記粒径が２０ｎｍ未満であると、インクの保存安定性、プリンタでの噴射特性は安定するが、そのように細かな粒径にまで分散すると、分散操作、分級操作が複雑となり、経済的にインクを製造することが困難となる。
また、分散剤を用いて顔料を分散する場合には、該分散剤としては、特に制限はなく、従来公知のものであればいずれも使用することができ、例えば、高分子分散剤、水溶性界面活性剤、などが挙げられる。
【００４５】
前記顔料の前記インクにおける含有量は、０．５質量％〜２５質量％好ましく、２質量％〜１５質量％がより好ましい。一般に顔料濃度が高くなると画像濃度が上がり画質が向上するが、定着性、吐出安定性、目詰まり等の信頼性に対しては悪影響が出易くなる。
【００４６】
−湿潤剤−
前記湿潤剤がインク中に含有されていると、該インクの保水と湿潤性を確保することができ、その結果、インクを長期間保存しても着色剤の凝集や粘度の上昇がなく、優れた保存安定性を実現できる。また、ノズル先端等で開放状態に設置されても、乾燥物の流動性を長時間維持するインクが実現できる。更に、印字中もしくは印字中断後の再起動時にノズルの目詰まりが発生することもなく、高い吐出安定性が得られる。
【００４７】
前記湿潤剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば多価アルコール類、多価アルコールアルキルエーテル類、多価アルコールアリールエーテル類、含窒素複素環化合物、アミド類、アミン類、含硫黄化合物類、プロピレンカーボネート、炭酸エチレン、などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上併用して使用してもよい。
前記多価アルコール類としては、例えばエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、１，３−プロパンジオール、１，３−ブタンジオール、２，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、３−メチル−１，３−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、２−メチル−２，４−ペンタンジオール、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセリン、１，２，６−ヘキサントリオール、１，２，４−ブタントリオール、１，２，３−ブタントリオール、ペトリオール、などが挙げられる。
前記多価アルコールアルキルエーテル類としては、例えばエチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、などが挙げられる。
前記多価アルコールアリールエーテル類としては、例えばエチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル、などが挙げられる。
前記含窒素複素環化合物としては、例えばＮ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ−ヒドロキシエチル−２−ピロリドン、２−ピロリドン、１，３−ジメチルイミダゾリジノン、ε−カプロラクタム、などが挙げられる。
前記アミド類としては、例えばホルムアミド、Ｎ−メチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、などが挙げられる。
前記アミン類としては、例えばモノエタノ−ルアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モノエチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、などが挙げられる。
前記含硫黄化合物類としては、例えばジメチルスルホキシド、スルホラン、チオジエタノール、チオジグリコール、などが挙げられる。
これらの中でも、インクの乾燥による目詰まり防止、画像の彩度を向上させることができる点から、１，３−ブチルグリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、グリセリンが特に好ましい。
前記湿潤剤の前記インクにおける含有量は、０．１質量％〜５０質量％が好ましく、５質量％〜４０質量％がより好ましい。
【００４８】
−界面活性剤−
前記界面活性剤は、着色剤の分散安定化、インクの表面張力を調整して記録媒体に対する浸透性を改良し、インクジェットプリンタのヘッドに対するインクの濡れ性を向上させることによりインクの吐出安定性を改良する等の目的で必要に応じて添加することができる。特に、フッ素系界面活性剤を用いるとインクの表面張力を下げて記録媒体（紙）への濡れ性が上がり発色性を向上させる効果が大きいが、ノズル孔内壁に対する濡れ性が上がるため、メニスカス保持力が低下し、壊れやすくなるという問題があるが、本発明のノズル板を使用すれば改善される。
【００４９】
前記フッ素系界面活性剤としては、例えばパーフルオロアルキルスルホン酸塩、パーフルオロアルキルカルボン酸塩、パーフルオロアルキルリン酸エステル、パーフルオロアルキルエチレンオキサイド付加物、パーフルオロアルキルベタイン、パーフルオロアルキルアミンオキサイド化合物などが挙げられる。
前記フッ素系界面活性剤としては市販品を用いることができ、該市販品としては、例えばサーフロンＳ−１１１，Ｓ−１１２，Ｓ−１１３，Ｓ１２１，Ｓ１３１，Ｓ１３２，Ｓ−１４１，Ｓ−１４５（旭硝子株式会社製）；フルラードＦＣ−９３，ＦＣ−９５，ＦＣ−９８，ＦＣ−１２９，ＦＣ−１３５，ＦＣ−１７０Ｃ，ＦＣ−４３０，ＦＣ−４３１,ＦＣ−４４３０（住友スリーエム株式会社製）；メガファックＦ−４７０、Ｆ−１４０５、Ｆ４７４（大日本インク化学工業株式会社製）；ゾニールＦＳ−３００、ＦＳＮ、ＦＳＮ−１００、ＦＳＯ(デュポン社製)；エフトップＥＦ−３５１、３５２、８０１、８０２（ジェムコ社製）などが挙げられる。これらの中でも、信頼性と発色性向上の点から、ゾニールＦＳ−３００、ＦＳＮ、ＦＳＮ−１００、ＦＳＯ(デュポン社製)が特に好ましい。
これらフッ素系界面活性剤は、これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。また、後述するアニオン系、カチオン系、ノニオン系等の各種界面活性剤と混合して用いることも可能である。
【００５０】
前記界面活性剤としては、前記フッ素系界面活性剤以外にも、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、ノニオン界面活性剤、両性界面活性剤などを用いることができる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００５１】
前記アニオン界面活性剤としては、例えばアルキルアリル又はアルキルナフタレンスルホン酸塩、アルキルリン酸塩、アルキル硫酸塩、アルキルスルホン酸塩、アルキルエーテル硫酸塩、アルキルスルホコハク酸塩、アルキルエステル硫酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸塩、アルキルアリールエーテルリン酸塩、アルキルアリールエーテル硫酸塩、アルキルアリールエーテルエステル硫酸塩、オレフィンスルホン酸塩、アルカンオレフィンスルホン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩、エーテルカルボキシレート、スルホコハク酸塩、α−スルホ脂肪酸エステル、脂肪酸塩、高級脂肪酸とアミノ酸の縮合物、ナフテン酸塩、などが挙げられる。
前記カチオン界面活性剤としては、例えばアルキルアミン塩、ジアルキルアミン塩、脂肪族アミン塩、ベンザルコニウム塩、第４級アンモニウム塩、アルキルピリジニウム塩、イミダゾリニウム塩、スルホニウム塩、ホスホニウム塩、などが挙げられる。
前記ノニオン系界面活性剤としては、例えばポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレングリコールエステル、ポリオキシエチレン脂肪酸アミド、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール、グリセリンエステル、ソルビタンエステル、ショ糖エステル、グリセリンエステルのポリオキシエチレンエーテル、ソルビタンエステルのポリオキシエチレンエーテル、ソルビトールエステルのポリオキシエチレンエーテル、脂肪酸アルカノールアミド、アミンオキシド、ポリオキシエチレンアルキルアミン、グリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステル、アルキル（ポリ）グリコキシド、などが挙げられる。
前記両性界面活性剤としては、例えばイミダゾリニウムベタイン等のイミダゾリン誘導体；ジメチルアルキルラウリルベタイン、アルキルグリシン、アルキルジ（アミノエチル）グリシン、などが挙げられる。
【００５２】
前記界面活性剤の前記インクにおける含有量は、０．０１質量％〜５．０質量％が好ましく、０．５質量％〜３質量％がより好ましい。前記含有量が、０．０１質量％未満であると、添加した効果が得られず、５．０質量％を超えると、記録媒体への浸透性が必要以上に高くなり、画像濃度の低下及び裏抜けの発生が生じることがある。
【００５３】
−樹脂−
前記樹脂は、画像定着性の向上、画質の向上、顔料分散性の向上等の目的で添加される。この場合、ノズル表面のみならず、ノズル孔内壁等のインク流路にも付着し、残留が認められるため、本発明のインクヘッドのノズル板は有効である。
前記樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば親水性高分子として、天然系ではアラビアガム、トラガンガム、グーアガム、カラヤガム、ロー力ストビーンガム、アラビノガラクトン、ペクチン、クインスシードデンプン等の植物性高分子；アルギン酸、カラギーナン、寒天等の海藻系高分子；ゼラチン、カゼイン、アルブミン、コラーゲン等の動物系高分子；キサンテンガム、デキストラン等の微生物系高分子；半合成系ではメチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、カルボキシメチルセルロース等の繊維素系高分子；デンプングリコール酸ナトリウム、デンプンリン酸エステルナトリウム等のデンプン系高分子；アルギン酸ナトリウム、アルギン酸ブロピレングリコールエステル等の海藻系高分子；純合成系ではポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、アクリル酸−アクリロニトリル共重合体、酢酸ビニル−アクリル酸エステル共重合体、アクリル酸−アクリル酸アルキルエステル共重合体、スチレン−アクリル酸共重合体、スチレン−メタクリル酸共重合体、スチレン−アクリル酸−アクリル酸アルキルエステル共重合体、スチレン−メタクリル酸−アクリル酸アルキルエステル共重合体、スチレン−α−メチルスチレン−アクリル酸共重合体、スチレン−α−メチルスチレン−アクリル酸共重合体−アクリル酸アルキルエステル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、ビニルナフタレン−マレイン酸共重合体、酢酸ビニル−エチレン共重合体、酢酸ビニル−脂肪酸ビニルエチレン共重合体、酢酸ビニル−マレイン酸エステル共重合体、酢酸ビニル−クロトン酸共重合体、酢酸ビニル−アクリル酸共重合体、又はこれらの塩などが挙げられる。
これらの樹脂のインクにおける含有量は、信頼性を考慮した上で適宜選択される。
【００５４】
また、前記樹脂としては、溶媒に溶けるタイプの樹脂ではなく、溶媒中で微粒子として分散した樹脂エマルジョンを用いることができる。前記樹脂エマルジョンとは、樹脂微粒子を連続相としての溶媒中に分散したものであり、必要に応じて界面活性剤等の分散剤を含有してもよい。
【００５５】
前記樹脂微粒子としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばアクリル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、スチレン系樹脂、ブタジエン系樹脂、スチレン−ブタジエン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、アクリルスチレン系樹脂、アクリル−シリコーン系樹脂などが挙げられる。これらの中でも、アクリル−シリコーン系樹脂が特に好ましい。
前記樹脂エマルジョンとしては、市販品を用いることができ、該市販品としては、例えばマイクロジェルＥ−１００、Ｅ−２００２、Ｅ−５００２（スチレン−アクリル系樹脂エマルジョン、日本ペイント株式会社製）；ボンコート５４５４（スチレン−アクリル系樹脂エマルジョン、大日本インキ化学工業株式会社製）；ジョンクリル７７５（スチレン−アクリル系樹脂エマルジョン、ジョンソンポリマー社製）、ＳＡＥ１０１４（スチレン−アクリル系樹脂エマルジョン、日本ゼオン株式会社製）、サイビノールＳＫ−２００（アクリル系樹脂エマルジョン、サイデン化学株式会社製）、プライマルＡＣ−２２、ＡＣ−６１（アクリル系樹脂エマルジョン、ローム・アンド・ハース社製）、ナノクリルＳＢＣＸ−２８２１、ナノクリルＳＢＣＸ−３６８９（アクリル−シリコーン系樹脂エマルジョン、東洋インキ製造株式会社製）、＃３０７０（メタクリル酸メチル重合体樹脂エマルジョン、御国色素株式会社製）、などが挙げられる。
前記樹脂微粒子の含有量（樹脂エマルジョン中の樹脂微粒子の含有量）は、１０質量％〜７０質量％が好ましい。
前記樹脂微粒子の平均粒径は、１０ｎｍ〜１，０００ｎｍが好ましく、２０ｎｍ〜３００ｎｍがより好ましい。
前記樹脂微粒子の前記インク中における含有量は、０．１質量％〜５０質量％が好ましく、０．５質量％〜２０質量％がより好ましく、１質量％〜１０質量％が更に好ましい。
【００５６】
前記インク中で樹脂微粒子と着色剤が別々に分散している状態の他、樹脂微粒子中に水不溶性又は水難溶性の着色剤を含有した状態で用いることも可能である。前記樹脂微粒子中に着色剤を含有した状態とは、着色剤を封入した状態、あるいは樹脂微粒子表面に着色剤が吸着した状態のいずれか又は双方を表す。前記水不溶性又は水難溶性とは、２０℃で水１００質量部に対して着色剤が１０質量部以上溶解しないことを意味し、溶解するとは目視にて水溶液表層又は下層に着色剤の分離や沈殿が認められないことを意味する。
前記樹脂微粒子中に着色剤を封入している場合には、インク中の樹脂微粒子の含有量としては着色剤成分も含まれるため、２質量％〜３０質量％が好ましい。
【００５７】
前記その他の成分としては、特に制限はなく、必要に応じて適宜選択することができ、例えばｐＨ調整剤、防腐防黴剤、キレート試薬、防錆剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、酸素吸収剤、光安定化剤、などが挙げられる。
【００５８】
前記ｐＨ調整剤としては、調合されるインクに悪影響をおよぼさずにｐＨを所望の値に調整できるものであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属元素の水酸化物；炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等のアルカリ金属の炭酸塩；第４級アンモニウム水酸化物、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアミン；水酸化アンモニウム、第４級ホスホニウム水酸化物、などが挙げられる。
【００５９】
前記防腐防黴剤としては、例えば１，２−ベンズイソチアゾリン−３−オン、安息香酸ナトリウム、デヒドロ酢酸ナトリウム、ソルビン酸ナトリウム、ぺンタクロロフェノールナトリウム、２−ピリジンチオール−１−オキサイドナトリウム、などが挙げられる。
前記防錆剤としては、例えば酸性亜硫酸塩、チオ硫酸ナトリウム、チオジグリコ−ル酸アンモン、ジイソプロピルアンモニイウムニトライト、四硝酸ペンタエリスリト−ル、ジシクロヘキシルアンモニウムニトライト、などが挙げられる。
【００６０】
前記キレート試薬としては、例えばエチレンジアミン四酢酸ナトリウム、ニトリロ三酢酸ナトリウム、ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸ナトリウム、ジエチレントリアミン五酢酸ナトリウム、ウラミル二酢酸ナトリウム、などが挙げられる。
【００６１】
前記防錆剤としては、例えば酸性亜硫酸塩、チオ硫酸ナトリウム、チオジグリコール酸アンモン、ジイソプロピルアンモニウムニトライト、四硝酸ペンタエリスリトール、ジシクロヘキシルアンモニウムニトライト、ベンゾトリアゾール、などが挙げられる。
【００６２】
前記酸化防止剤としては、例えばフェノール系酸化防止剤（ヒンダードフェノール系酸化防止剤を含む）、アミン系酸化防止剤、硫黄系酸化防止剤、りん系酸化防止剤、などが挙げられる。
【００６３】
前記インクは、着色剤、樹脂、湿潤剤、及びフッ素系界面活性剤を水系媒体中に分散乃至溶解し、更に必要に応じて攪拌混合して作製することができる。分散はサンドミル、ホモジナイザー、ボールミル、ペイントシャイカー、超音波分散機等により行うことができ、攪拌混合は通常の攪拌羽を用いた攪拌機、マグネチックスターラー、高速の分散機等で行うことができる。
【００６４】
前記インクの粘度は、２５℃で、５．０ｍＰａ・ｓ以上が好ましく、６ｍＰａ・ｓ〜１０ｍＰａ・ｓがより好ましい。前記粘度が５ｍＰａ・ｓ以上の高粘度になるほどノズル孔内壁への付着性が上がるため、本発明のノズル板を用いることが有効となる。
【実施例】
【００６５】
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。以下の実施例及び比較例においては、本発明の液体吐出装置用ヘッドのノズル板を有する液体吐出装置をインクジェット記録装置に適用した実施例を示す。
以下の実施例及び比較例において、以下のようにして、ノズル表面及びノズル孔内壁の表面エネルギー、インクの表面張力、及びインクの粘度を測定した。
【００６６】
＜ノズル表面及びノズル孔内壁の表面エネルギー＞
ノズル表面及びノズル孔内壁の表面エネルギーは、下記実施例及び比較例と同じ条件でアルミニウム平板上に別途作製したサンプルを用い、表面張力の異なる表面張力試験液（純正化学工業株式会社製）を用いて接触角を接触角計（Ｄａｔａｐｈｓｉｃｓ社製、ＯＣＡ２０）で測定し、Ｚｉｓｍａｎプロットを作成して、ｃｏｓθ＝１（θ＝０）の場合の表面張力γｃ（臨界表面張力）、即ち表面エネルギーを求めた。
【００６７】
＜インクの表面張力＞
インクの表面張力は、自動表面張力測定装置（協和界面科学株式会社製、ＣＢＶＰ−Ｚ）を用いて、２５℃で測定した。
【００６８】
＜インクの粘度＞
インクの粘度は、Ｒ型粘度計（東機産業株式会社製、ＲＣ−５００）を用いて、２５℃で測定した。
【００６９】
（実施例１）
Ｎｉ電鋳ノズル表面、及びノズル孔内部に、シリコーンレジン（東レ・ダウコーニングシリコーン社製、ＳＲ−２４１１）をディスペンサーにて塗布し、大気中２５０℃、１時間熱処理して厚み０．５μｍのシリコーン樹脂層（表面エネルギー２３．９ｍＮ／ｍ；２５℃）を形成した。なお、Ｎｉ電鋳ノズル裏面には予めマスキングテープを貼り、ノズル表面及びノズル孔内壁にシリコーン樹脂層を形成した後に剥がすことにより、ヘッドに接着するノズル裏面にはシリコーン樹脂層が回り込まないようにした。以上により、ノズル板を作製した。
【００７０】
＜ブラックインクの作製＞
ＣＴＡＢ比表面積１５０ｍ２／ｇ、ＤＢＰ吸油量１００ｍＬ／１００ｇのカーボンブラック９０ｇを、２．５Ｎ（規定）の硫酸ナトリウム溶液３，０００ｍＬに添加し、温度６０℃、速度３００ｒｐｍで攪拌し、１０時間反応させて酸化処理を行った。この反応液を濾過し、濾別したカーボンブラックを水酸化ナトリウム溶液で中和し、限外濾過を行った。得られたカーボンブラックを水洗いし、乾燥させて、顔料濃度が２０質量％となるよう純水中に分散させた。以上により、表面処理したカーボンブラック分散液を調製した。
得られたカーボンブラック分散液を用いて、下記インク組成を混合し、攪拌した後、孔径０．８μｍのポリプロピレンフィルターにて濾過し、粘度７．６ｍＰａ・ｓ（２５℃）、表面張力２６．０ｍＮ／ｍ（２５℃）のブラックインクを作製した。
−インク組成−
・カーボンブラック分散液・・・４５質量部
・アクリル−シリコーン系樹脂エマルジョン（ナノクリルＳＢＣＸ−２８２１、東洋インキ製造株式会社製）・・・８質量部
・１，３−ブタンジオール・・・１８質量部
・グリセリン・・・６質量部
・フッ素系界面活性剤（ＦＳ−３００、ＤｕＰｏｎｔ社製）・・・２質量部
・イオン交換水・・・２１質量部
【００７１】
次に、作製したノズル板を用いたヘッドを、図１〜図４に示すインクジェットプリンタ（株式会社リコー製、ＩＰＳｉＯ  Ｇ７０７）に装着した。次いで、作製したブラックインクを用いて、以下のようにして、充填性、吐出安定性、及び放置特性を評価した。結果を表１に示す。
【００７２】
＜評価１：充填性＞
ノズル前面からポンプでインクを吸引し、供給口から充填した。この際、ヘッド流路中の容量よりも多い２ｍＬのインクを吸引した後、印字を行って不吐出のノズル量を下記の基準で評価した。
〔評価基準〕
◎：全ノズル中、不吐出ノズルなし
○：全ノズル中、不吐出ノズル１％未満
△：全ノズル中、不吐出ノズル１％以上５％未満
×：全ノズル中、不吐出ノズル５％以上
【００７３】
＜評価２：吐出安定性＞
全ノズルにインクが充填され、異常画像が出ないことを確認した後、以下の条件で間欠印写試験を行い、下記基準で吐出安定性を評価した。
−間欠印写試験−
下記の印刷パターンチャートを２０枚連続で印字後、２０分間印字を実施しない休止状態にし、これを５０回繰り返し、累計で１，０００枚印写後、もう１枚同チャートを印写した時の５％チャートベタ部の白抜け、スジ、及び噴射乱れの有無を目視にて以下の基準で評価した。印字条件は、記録密度は３６０ｄｐｉ、ワンパス印字とした。
−印刷パターン−
印刷パターンは、画像領域中、印字面積が、紙面全面積中、各色印字面積が５％であるチャートにおいて、各インクを１００％ｄｕｔｙで印字した。
〔評価基準〕
◎：ベタ部に白抜け、スジ、噴射乱れが無い
○：ベタ部に白抜けはないが、スジ、噴射乱れが若干認められた
△：ベタ部に白抜け、スジ、噴射乱れが一部に認められた
×：ベタ部に白抜け、スジ、噴射乱れが全域にわたって認められた
【００７４】
＜評価３：放置特性＞
全ノズルにインクが充填され、異常画像が出ないことを確認した後、ヘッドに保湿キャップをして、図１〜図４に示すインクジェットプリンタ（株式会社リコー製、ＩＰＳｉＯ  Ｇ７０７）を５０℃、６０％ＲＨ環境下、１ヶ月間放置した後、再度印字を行い、白抜け、噴射曲がり等がない初期の状態にもどるまでのクリーニング回数を求め、下記基準で評価した。
〔評価基準〕
◎：クリーニングなしで初期と同等な画像が得られた
○：１〜２回のクリーニングで初期と同等に復帰した
△：３回以上のクリーニングで初期と同等に復帰した
×：クリーニングを行っても初期と同等に復帰しない
【００７５】
（実施例２）
Ｎｉ電鋳ノズル表面、及びノズル孔内部に、シリコーンレジン（東レ・ダウコーニングシリコーン社製、ＳＲ−２４１１）をディスペンサーにて塗布して、窒素雰囲気下、２５０℃で１時間熱処理して、厚み０．５μｍのシリコーン樹脂層（表面エネルギー２２．９ｍＮ／ｍ；２５℃）を形成した。なお、Ｎｉ電鋳裏面には予めマスキングテープを貼り、ノズル表面及びノズル孔内壁にシリコーン樹脂層を形成した後に剥がすことにより、ヘッドに接着するノズル裏面にはシリコーン樹脂層が回り込まないようにした。以上によりノズル板を作製した。
作製したノズル板を用いたヘッドと、以下のようにして作製したブラックインクを用いて、実施例１と同様にして、充填性、吐出安定性、及び放置特性を評価した。結果を表１に示す。
【００７６】
＜ブラックインクの作製＞
キャボット社製のカーボンブラック分散体（スルホン基付加型自己分散タイプ）を用いて、下記インク組成を混合し、攪拌した後、孔径０．８μｍのポリプロピレンフィルターにて濾過し、粘度８．５ｍＰａ・ｓ（２５℃）、表面張力２９．７ｍＮ／ｍ（２５℃）のブラックインクを作製した。
−インク組成−
・カーボンブラック分散体（ＣＡＢ−Ｏ−ＪＥＴ  ２００、スルホン基付加型、キャボット社製）・・・４５質量部
・アクリル−シリコーン系樹脂エマルジョン（ナノクリルＳＢＣＸ−２８２１、東洋インキ製造株式会社製）・・・８質量部
・１，３−ブタンジオール・・・１８質量部
・グリセリン・・・９質量部
・界面活性剤〔ＣＨ３（ＣＨ２）１２Ｏ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）３ＣＨ２ＣＯＯＨ〕・・・１質量部
・イオン交換水・・・１９質量部
【００７７】
（実施例３）
ポリイミドフィルム（ＤｕＰｏｎｔ社製、カプトン、粒子添加無し）に、エキシマレーザーでノズル孔加工を行い、ノズル孔を形成した。その後、スパッタリング法にて厚み１ｎｍ（１０Å）のＳｉＯ２層を形成した後、真空蒸着法にて厚み３ｎｍ（３０Å）の変性パーフルオロポリオキセタン（ダイキン工業株式会社製、オプツールＤＳＸ）の層（表面エネルギー２１．７ｍＮ／ｍ；２５℃）をポリイミドフィルムの吐出側の表面、及びノズル孔内壁に形成した。以上により、ノズル板を作製した。
作製したノズル板を用いたヘッドと、以下のようにして作製したシアンインクを用いて、実施例１と同様にして、充填性、吐出安定性、及び放置特性を評価した。結果を表１に示す。
【００７８】
＜シアンインクの作製＞
特開２００１−１３９８４９号公報の調製例３を参考にして、銅フタロシアニン顔料含有ポリマー微粒子分散液を調製した。
まず、ポリマー溶液の調製として、機械式攪拌機、温度計、窒素ガス導入管、還流管、及び滴下ロートを備えた１Ｌのフラスコ内を十分に窒素ガスで置換した後、スチレン１１．２ｇ、アクリル酸２．８ｇ、ラウリルメタクリレート１２．０ｇ、ポリエチレングリコールメタクリレート４．０ｇ、スチレンマクロマー（東亜合成株式会社製、商品名：ＡＳ−６）４．０ｇ、メルカプトエタノール０．４ｇ、及びメチルエチルケトン４０ｇを混合し、６５℃に昇温した。
次に、スチレン１００．８ｇ、アクリル酸２５．２ｇ、ラウリルメタクリレート１０８．０ｇ、ポリエチレングリコールメタクリレート３６．０ｇ、ヒドロキシエチルメタクリレート６０．０ｇ、スチレンマクロマー（東亜合成株式会社製、商品名：ＡＳ−６）３６．０ｇ、メルカプトエタノール３．６ｇ、アゾビスジメチルバレロニトリル２．４ｇ、及びメチルエチルケトン３４２ｇの混合溶液を２．５時間かけてフラスコ内に滴下した。滴下終了後、アゾビスジメチルバレロニトリル０．８ｇ、及びメチルエチルケトン１８ｇの混合溶液を０．５時間かけてフラスコ内に滴下した。６５℃で１時間熟成した後、アゾビスジメチルバレロニトリル０．８ｇを添加し、更に１時間熟成し、濃度が５０質量％のポリマー溶液８００ｇを得た。
得られたポリマー溶液２８ｇ、銅フタロシアニン顔料２６ｇ、１ｍｏｌ／Ｌの水酸化カリウム水溶液１３．６ｇ、メチルエチルケトン２０ｇ、及びイオン交換水３０ｇを十分に攪拌した。その後、３本ロールミル（株式会社ノリタケカンパニー製、商品名：ＮＲ−８４Ａ）を用いて２０回混練した。得られたペーストをイオン交換水２００ｇに投入し、十分に攪拌した後、エバポレーターを用いてメチルエチルケトン及び水を留去し、固形分量が２０．０質量％のシアン色のポリマー微粒子分散液１６０ｇを得た。
得られた分散液を用いて、下記インク組成を混合し、攪拌した後、孔径０．８μｍのポリプロピレンフィルターにて濾過し、粘度８．３ｍＰａ・ｓ（２５℃）、表面張力３３．５ｍＮ／ｍ（２５℃）のシアンインクを作製した。
−インク組成−
・シアンポリマー微粒子分散液・・・５５質量部
・１，３−ブタンジオール・・・２１質量部
・グリセリン・・・８質量部
・界面活性剤〔ＣＨ３（ＣＨ２）１２Ｏ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）３ＣＨ２ＣＯＯＨ〕・・・２質量部
・イオン交換水・・・１４質量部
【００７９】
（実施例４）
Ｎｉ電鋳支持基板上に絶縁性のドライフィルムレジスト（ＤＦＲ）によりノズルパターンを形成した後、ノズル板となるＮｉ電鋳層を電解メッキにより形成した。その後、ＤＦＲを除去すると、ノズル孔が形成された。このノズル孔内部及びＮｉ電鋳ノズル表面に、Ｎｉ−ＰＴＦＥ電界めっき液（商品名：メタフロン、上村工業株式会社製）を用いて、Ｎｉ−ＰＴＦＥ共析層を厚み２μｍに形成した。その後、Ｎｉ支持基板とノズル板となるＮｉ電鋳／Ｎｉ−ＰＴＦＥ共析層を分離して、３５０℃で１時間熱処理することにより、ノズル板を作製した。なお、ノズル板表面及びノズル孔内壁のＮｉ−ＰＴＦＥ共析層の表面エネルギーは２４．５ｍＮ／ｍ（２５℃）であった。
作製したノズル板を用いたヘッドと、実施例３のシアンインクを用いて、実施例１と同様にして、充填性、吐出安定性、及び放置特性を評価した。結果を表１に示す。
【００８０】
（実施例５）
実施例３において、ノズル表面及びノズル孔内部に変性パーフルオロポリオキセタン（ダイキン工業株式会社製、オプツールＤＳＸ）の層を形成しない以外は、実施例３と同様にして、ノズル板を作製した。
この場合、ノズル表面及びノズル孔内壁面は、ポリイミド（表面エネルギー２８．９ｍＮ／ｍ；２５℃）から形成されていた。
作製したノズル板を用いたヘッドと、実施例３のシアンインクを用いて、実施例１と同様にして、充填性、吐出安定性、及び放置特性を評価した。結果を表１に示す。
【００８１】
（実施例６）
実施例１において、ブラックインクを、以下のようにして作製したマゼンタインクに代えた以外は、実施例１と同様にして、充填性、吐出安定性、及び放置特性を評価した。結果を表１に示す。
＜マゼンタインクの作製＞
下記インク組成を混合し、攪拌した後、孔径０．８μｍのポリプロピレンフィルターにて濾過し、粘度２．０ｍＰａ・ｓ（２５℃）、表面張力２９．７ｍＮ／ｍ（２５℃）のマゼンタインクを作製した。
−インク組成−
・Ｄａｉｗａ  ＩＪ  Ｍａｇｅｎｔａ  Ｒ（ダイワ化成株式会社製）・・・５０質量部
・グリセリン・・・５．２質量部
・ジエチレングリコール・・・１５．６質量部
・界面活性剤（ＥＣＴＤ３ＮＥＸ、日光ケミカルズ株式会社製）・・・１．０質量部
・ＬｉＯＨ・・・０．１５質量部
・イオン交換水・・・２８．０５質量部
【００８２】
（実施例７）
実施例１において、ブラックインクを、以下のようにして作製したブラックインクに代えた以外は、実施例１と同様にして、充填性、吐出安定性、及び放置特性を評価した。結果を表１に示す。
＜ブラックインクの作製＞
実施例１で作製したカーボンブラック分散液を用いて、下記インク組成を混合し、攪拌した後、孔径０．８μｍのポリプロピレンフィルターにて濾過し、粘度４．７ｍＰａ・ｓ（２５℃）、表面張力２８．２ｍＮ／ｍ（２５℃）のブラックインクを作製した。
−インク組成−
・実施例１のカーボンブラック分散液・・・３０質量部
・アクリル−シリコーン系樹脂エマルジョン（ナノクリルＳＢＣＸ−２８２１、東洋インキ製造株式会社製）・・・５質量部
・１，３−ブタンジオール・・・１５質量部
・グリセリン・・・５質量部
・フッ素系界面活性剤（ＦＳ−３００、ＤｕＰｏｎｔ社製）・・・１．５質量部
・イオン交換水・・・４３．５質量部
【００８３】
（実施例８）
実施例１において、ブラックインクを、以下のようにして作製したブラックインクに代えた以外は、実施例１と同様にして、充填性、吐出安定性、及び放置特性を評価した。結果を表１に示す。
＜ブラックインクの作製＞
実施例１で作製したカーボンブラック分散液を用いて、下記インク組成を混合し、攪拌した後、孔径０．８μｍのポリプロピレンフィルターにて濾過し、粘度７．５ｍＰａ・ｓ（２５℃）、表面張力２９．１ｍＮ／ｍ（２５℃）のブラックインクを作製した。
−インク組成−
・実施例１のカーボンブラック分散液・・・４５質量部
・アクリル−シリコーン系樹脂エマルジョン（ナノクリルＳＢＣＸ−２８２１、東洋インキ製造株式会社製）・・・８質量部
・１，３−ブタンジオール・・・１５質量部
・グリセリン・・・５質量部
・界面活性剤（ＥＣＴＤ３ＮＥＸ、日光ケミカルズ株式会社製）・・・２質量部
・イオン交換水・・・２５質量部
【００８４】
（実施例９）
実施例１において、ブラックインクを、以下のようにして作製したブラックインクに代えた以外は、実施例１と同様にして、充填性、吐出安定性、及び放置特性を評価した。結果を表１に示す。
＜ブラックインクの作製＞
実施例１で作製したカーボンブラック分散液を用いて、下記インク組成を混合し、攪拌した後、孔径０．８μｍのポリプロピレンフィルターにて濾過し、粘度７．５ｍＰａ・ｓ（２５℃）、表面張力２６．１ｍＮ／ｍ（２５℃）のブラックインクを作製した。
−インク組成−
・実施例１のカーボンブラック分散液・・・４５質量部
・１，３−ブタンジオール・・・１８質量部
・グリセリン・・・６質量部
・フッ素系界面活性剤（ＦＳ−３００、ＤｕＰｏｎｔ社製）・・・２質量部
・イオン交換水・・・２９質量部
【００８５】
（比較例１）
実施例１において、ノズル孔、及びノズル裏面を水溶性樹脂でマスキングし、ノズル表面にシリコーン樹脂層を形成した後、水溶性樹脂層を剥離除去して、ノズル表面のみシリコーン樹脂層を形成し、ノズル孔内部にはシリコーン樹脂層を形成しなかった。以上により、ノズル板を作製した。なお、ノズル表面はシリコーン樹脂層（表面エネルギー２３．９ｍＮ／ｍ；２５℃）、ノズル孔内壁はＮｉ電鋳（表面エネルギー３０．５ｍＮ／ｍ；２５℃）であった。
作製したノズル板を用いたヘッドと、実施例１のブラックインクを用いて、実施例１と同様にして、充填性、吐出安定性、及び放置特性を評価した。結果を表１に示す。
【００８６】
（比較例２）
実施例２において、比較例１と同様にしてノズル孔内部にシリコーン樹脂層を形成しなかった以外は、実施例２と同様にして、ノズル板を作製した。なお、ノズル表面はシリコーン樹脂層（表面エネルギー２３．９ｍＮ／ｍ；２５℃）、ノズル孔内壁はＮｉ電鋳（表面エネルギー３０．５ｍＮ／ｍ；２５℃）であった。
作製したノズル板を用いたヘッドと、実施例２のブラックインクを用いて、実施例１と同様にして、充填性、吐出安定性、及び放置特性を評価した。結果を表１に示す。
【００８７】
（比較例３）
実施例５において、ノズル板の表面（変性パーフルオロポリオキセタンで処理した層）をシリコーンゴムシート上に接触させる状態でシリコーンゴムシート上に載せて、ノズル板の裏面からポリイミド層を酸素プラズマ処理することにより、ノズル孔内壁の表面エネルギーを４０．２ｍＮ／ｍ（２５℃）に変化させた。以上により、ノズル板を作製した。なお、ノズル板表面の表面エネルギーはポリイミド層の２８．９ｍＮ／ｍ（２５℃）のままであった。
作製したノズル板を用いたヘッドと、実施例３のシアンインクを用いて、実施例１と同様にして、充填性、吐出安定性、及び放置特性を評価した。結果を表１に示す。
【００８８】
（比較例４）
実施例６において、比較例１と同様にしてノズル孔内部にシリコーン樹脂層を形成しなかった以外は、実施例６と同様にして、ノズル板を作製した。なお、ノズル表面はシリコーン樹脂層（表面エネルギー２３．９ｍＮ／ｍ；２５℃）、ノズル孔内壁はＮｉ電鋳（表面エネルギー３０．５ｍＮ／ｍ；２５℃）であった。
作製したノズル板を用いたヘッドと、実施例６のマゼンタインクを用いて、実施例１と同様にして、充填性、吐出安定性、及び放置特性を評価した。結果を表１に示す。
【００８９】
（比較例５）
実施例７において、比較例１と同様にしてノズル孔内部にシリコーン樹脂層を形成しなかった以外は、実施例７と同様にして、ノズル板を作製した。なお、ノズル表面はシリコーン樹脂層（表面エネルギー２３．９ｍＮ／ｍ；２５℃）、ノズル孔内壁はＮｉ電鋳（表面エネルギー３０．５ｍＮ／ｍ；２５℃）であった。
作製したノズル板を用いたヘッドと、実施例７のブラックインクを用いて、実施例１と同様にして、充填性、吐出安定性、及び放置特性を評価した。結果を表１に示す。
【００９０】
（比較例６）
実施例８において、比較例１と同様にしてノズル孔内部にシリコーン樹脂層を形成しなかった以外は、実施例８と同様にして、ノズル板を作製した。なお、ノズル表面はシリコーン樹脂層（表面エネルギー２３．９ｍＮ／ｍ；２５℃）、ノズル孔内壁はＮｉ電鋳（表面エネルギー３０．５ｍＮ／ｍ；２５℃）であった。
作製したノズル板を用いたヘッドと、実施例８のブラックインクを用いて、実施例１と同様にして、充填性、吐出安定性、及び放置特性を評価した。結果を表１に示す。
【００９１】
（比較例７）
実施例９において、ノズル板として実施例５のポリイミドフィルムを用いた。なお、ノズル表面及びノズル孔内壁面であるポリイミドの表面エネルギーは２８．９ｍＮ／ｍ（２５℃）であった。
作製したノズル板を用いたヘッドと、実施例９のブラックインクを用いて、実施例１と同様にして、充填性、吐出安定性、及び放置特性を評価した。結果を表１に示す。
【００９２】
（比較例８）
ポリイミドフィルム（ＤｕＰｏｎｔ社製、カプトン、粒子添加無し）に、エキシマレーザーでノズル孔加工を行い、ノズル孔を形成した。その後、ノズル孔内部を水溶性樹脂にて、またノズル板裏面はテープにてマスキングして、スパッタリング法にて厚みが１ｎｍ（１０Å）のＳｉＯ２層を形成した後、真空蒸着法にて３ｎｍ（３０Å）の変性パーフルオロポリオキセタン（ダイキン工業株式会社製、オプツールＤＳＸ）の層（表面エネルギー２１．７ｍＮ／ｍ；２５℃）をノズル板表面に形成した。その後、ノズル孔内部の水溶性樹脂、ノズル板裏面のマスキングテープを剥離除去して、ノズル板表面は変性パーフルオロポリオキセタン層（表面エネルギー２１．７ｍＮ／ｍ；２５℃）、ノズル孔内壁は、ポリイミド（表面エネルギー２８．９ｍＮ／ｍ；２５℃）であるノズル板を作製した。
作製したノズル板を用いたヘッドと、実施例３のシアンインクを用いて、実施例１と同様にして、充填性、吐出安定性、及び放置特性を評価した。結果を表１に示す。
【００９３】
【表１】
2009023334.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明の液体吐出装置用ヘッドのノズル板及びこれを用いた液体吐出装置用ヘッドは、充填性、吐出安定性、及び信頼性を兼ね備えているので、プリンタ、ファクシミリ、複写装置、若しくはこれらの複合機、プロッタ等の各種画像形成装置、又はその他の各種パターニング装置に好適である。
本発明のインクジェット記録装置及びインクジェット記録方法は、インクジェット記録方式による各種記録に適用することができ、例えば、インクジェット記録用プリンタ、ファクシミリ装置、複写装置、プリンタ／ファックス／コピア複合機、などに特に好適に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】図１は、本発明のインクジェット記録装置の一例を示す斜視説明図である。
【図２】図２は、本発明のインクジェット記録装置の一例を示す概略構成図である。
【図３】図３は、本発明のインクジェット記録装置におけるインクジェットヘッドの一例を示す概略拡大図である。
【図４】図４は、本発明のインクジェット記録装置におけるインクジェットヘッド及びその周辺の一例を示す概略図である。
【図５】図５は、本発明のインクジェット記録装置におけるインクジェットヘッドの一例を示す要素拡大図である。
【図６】図６は、本発明のインクジェット記録装置におけるインクジェットヘッドの一例のチャンネル間方向の要部拡大断面図である。
【符号の説明】
【００９６】
１ｂ      共通液室
２ａ      流体抵抗部
２ｂ      加圧液室
２ｃ      連通口
３ａ      ノズル
３ｂ      撥インク層
３ｃ      ノズル内壁
８      ＦＰＣ
１０      フレーム
２０      流路板
３０      ノズル板
４０      ベース
５０      積層圧電素子
６０      振動板
７０      接着層
１０１      装置本体
１０２      給紙トレイ
１０３      排紙トレイ
１０４      インクカートリッジ装填部
１１１      上カバー
１１２      前面
１１５      前カバー
１３１      ガイドロッド
１３２      ステー
１３３      キャリッジ
１３４      記録ヘッド
１３５      サブタンク
１４１      用紙載置部
１４２      用紙
１４４      分離パッド
１５１      搬送ベルト
１５２      再度カウンタローラ
１５６      帯電ローラ
１５７      搬送ローラ
１５８      デンションローラ
１７１      分離爪
１７２      排紙ローラ
１７３      排紙コロ
１８１      両面給紙ユニット
１８２      手差し給紙部
【図２】
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【図５】
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【図６】
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【図１】
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【図３】
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【図４】
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