JP2009172903A - 液体吐出ヘッド及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ノズル形成部材のインクによる腐食溶出を低減することができる液体吐出ヘッドの提供。
【解決手段】ノズル板3は、ニッケル(Ni)の金属プレートから形成され、各液室6に対応して直径10〜35μmのノズル4を形成し、ノズル板3の液滴吐出側面(吐出方向の表面:吐出面、又は液室6側と反対の面)には、ポリベンゾトリアゾール又はベンドトリアゾール誘導体などの腐食溶出防止剤を含有する腐食溶出防止剤含有層としての撥水層31を設けている。
【選択図】図2
【解決手段】ノズル板3は、ニッケル(Ni)の金属プレートから形成され、各液室6に対応して直径10〜35μmのノズル4を形成し、ノズル板3の液滴吐出側面(吐出方向の表面:吐出面、又は液室6側と反対の面)には、ポリベンゾトリアゾール又はベンドトリアゾール誘導体などの腐食溶出防止剤を含有する腐食溶出防止剤含有層としての撥水層31を設けている。
【選択図】図2
Description
本発明は液体吐出ヘッド及び画像形成装置に関する。
プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、これらの複合機等の画像形成装置として、例えばインク液滴を吐出する記録ヘッドを用いた液体吐出記録方式の画像形成装置としてインクジェット記録装置などが知られている。この液体吐出記録方式の画像形成装置は、記録ヘッドからラインク滴を、搬送される用紙に対して吐出して、画像形成(記録、印字、印写、印刷も同義語で使用する。)を行なうものであり、記録ヘッドが主走査方向に移動しながら液滴を吐出して画像を形成するシリアル型画像形成装置と、記録ヘッドが移動しない状態で液滴を吐出して画像を形成するライン型ヘッドを用いるライン型画像形成装置がある。
なお、本願において、「画像形成装置」は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体にインクを着弾させて画像形成を行う装置を意味し、また、「画像形成」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与すること(単に液滴を媒体に着弾させること)をも意味する。また、「インク」とは、インクと称されるものに限らず、記録液、定着処理液、液体などと称されるものなど、画像形成を行うことができるすべての液体の総称として用いる。また、「用紙」とは、材質を紙に限定するものではなく、上述したOHPシート、布なども含み、インク滴が付着されるものの意味であり、被記録媒体、記録媒体、記録紙、記録用紙などと称されるものを含むものの総称として用いる。
液体吐出ヘッド、ノズルから液滴を吐出させて記録を行うため、ノズルの形状、精度がインク滴の噴射特性に大きな影響を与える。また、ノズルを形成しているノズル形成部材(ノズル板という。)の表面の特性もインク滴の噴射特性に影響を与えることが知られている。例えば、ノズル板表面のノズル開口周辺部にインクが付着して不均一なインクだまりが発生すると、インク滴の吐出方向が曲げられたり、インク滴の大きさにバラツキが生じたり、インク滴の飛翔速度が不安定になる等の不都合が生じることが知られている。
そこで、一般に、液体吐出ヘッドにおいては、液滴吐出側表面に撥水層(撥インク層、撥液層)などを形成するようにしている。例えば、撥水層として、特許文献1ないし3に記載されているように、フッ素樹脂重合膜、シリコーン樹脂重合膜、シリコーン樹脂層などを形成することが行われている。
特許第3755647号公報
特開2003−72086号公報
特開2005−138383号公報
また、ノズル板を形成する部材の極微量の腐食溶出によって撥水層の剥がれなどに敏感に影響し、滴吐出特性の低下を引き起こすことすらあることから、ノズル形成部材の腐食溶出を防ぐために、従来から、特許文献4ないし8に記載されているように、インク及びノズル形成部材の両面から種々の対策が講じられている。
特開平3−79350号公報
特開平9−85949号公報
特許第3175366号公報
特開平7―228808号公報
特開平9―95634号公報
例えば、上記特許文献6では、インクに特定の化合物を添加してノズル板の腐食を防止している。
しかしながら、画像形成装置としては、普通紙などの紙に印刷するインクジェット記録装置に限らず、各種パターニング装置を含め、種々の利用形態があることから、吐出するインク(液体)を限定せずに使用できることが求められるようになり、腐食溶出レベルの要求が非常に高く、つまり、溶出許容量を極めて低減することが要求されており、上述した従来の特許文献などに記載されている対策では不十分になっているという課題がある。
また、上記特許文献6に記載されているようなインク中に添加される特定の化合物は液中において効果を発現するものであり、通常、固体中で効果を発揮するものではなく、固体中に安定して分散できるものでもない。
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、ノズル形成部材の腐食溶出を低減することを目的とする。
上記の課題を解決するため、本発明に係る液体吐出ヘッドは、
液滴を吐出するノズルが形成されたノズル板と、
前記ノズルが連通する流路を形成する流路部材と、
前記流路内のインクを加圧するエネルギーを発生するエネルギー発生手段と、を備え、
前記ノズル板の吐出側表面、前記ノズル内周面及び前記流路側表面の少なくともいずれかにはベンゾトリアゾール又はベンドトリアゾール誘導体を含有する腐食溶出防止剤含有層が設けられている
構成とした。
液滴を吐出するノズルが形成されたノズル板と、
前記ノズルが連通する流路を形成する流路部材と、
前記流路内のインクを加圧するエネルギーを発生するエネルギー発生手段と、を備え、
前記ノズル板の吐出側表面、前記ノズル内周面及び前記流路側表面の少なくともいずれかにはベンゾトリアゾール又はベンドトリアゾール誘導体を含有する腐食溶出防止剤含有層が設けられている
構成とした。
ここで、前記腐食溶出防止剤含有層は前記ノズル板の吐出側表面に設けられた撥水層である構成とできる。
また、前記ノズル板の吐出側表面に前記腐食溶出防止剤含有層及び撥水層が順次形成されている構成とできる。
また、前記撥水層はシリコーン樹脂で形成されている構成とできる。
また、前記ノズル板はニッケルを含む材料で形成されている構成とできる。
本発明に係る液体吐出ヘッドは、
液滴を吐出するノズルが形成されたノズル板と、
前記ノズルが連通する流路を形成する流路部材と、
前記流路内のインクを加圧するエネルギーを発生するエネルギー発生手段と、を備え、
前記ノズル板の吐出側表面には腐食溶出防止剤を含有する層が設けられている
構成とした。
液滴を吐出するノズルが形成されたノズル板と、
前記ノズルが連通する流路を形成する流路部材と、
前記流路内のインクを加圧するエネルギーを発生するエネルギー発生手段と、を備え、
前記ノズル板の吐出側表面には腐食溶出防止剤を含有する層が設けられている
構成とした。
本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているものである。
本発明に係る液体吐出ヘッドによれば、ノズル板の吐出側表面、ノズル内周面及び流路側表面の少なくともいずれかにはベンゾトリアゾール又はベンドトリアゾール誘導体などの腐食溶出防止剤を含有する層が設けられているので、ノズル板の腐食溶出を低減することができ、安定した滴吐出特性が得られる。
本発明に係る画像形成装置によれば、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているので、安定した滴吐出特性が得られて、高画質画像を安定して形成することができる。
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。本発明に係る液体吐出ヘッドの第1実施形態について図1ないし図4を参照して説明する。なお、図1は同ヘッドの分解斜視説明図、図2は同ヘッドのノズル配列方向と直交する方向(液室長手方向)に沿う断面説明図、図3及び図4は同ヘッドのノズル配列方向(液室短手方向)に沿う異なる例の断面説明図である。
この液体吐出ヘッドは、SUS基板で形成した流路基板(液室基板)1と、この流路基板1の下面に接合した振動板部材2と、流路基板1の上面に接合したノズル形成部材であるノズル板3とを有し、これらによって液滴(液体の滴)を吐出する複数のノズル4がそれぞれノズル連通路5を介して連通する個別流路としての複数の液室(加圧液室、圧力室、加圧室、流路などとも称される。)6、液室6にインクを供給する供給路を兼ねた流体抵抗部7、この流体抵抗部7を介して液室6と連通する連通部8を形成し、連通部8に振動板部材2に形成した供給口9を介して後述するフレーム部材17に形成した共通液室10からインクを供給する。
流路基板1は、流路板1Aと連通板1Bとを接着して構成している。この流路基板1は、SUS基板を、酸性エッチング液を用いてエッチング、あるいは打ち抜き(プレス)などの機械加工することで、連通路5、加圧液室6、流体抵抗部7などの開口をそれぞれ形成している。
振動板部材2は各液室6に対応してその壁面を形成する各振動領域(ダイアフラム部)2aを有し、振動領域2aの面外側(液室6と反対面側)に島状凸部2bが設けられ、この島状凸部2bに振動領域2aを変形させ、液滴を吐出させるエネルギーを発生する駆動素子(アクチュエータ手段、圧力発生手段)としての積層型圧電素子12、12の各圧電素子柱12A、12Bの上端面(接合面)を接合している。また、積層型圧電素子12の下端面はベース部材13に接合している。
ここで、圧電素子12は、PZTなどの圧電材料層21と内部電極22a、22bとを交互に積層したものであり、内部電極22a、22bをそれぞれ端面、即ち圧電素子12の振動板2に略垂直な側面に引き出して、この側面に形成された端面電極(外部電極)23a、23bに接続し、端面電極(外部電極)23a、23bに電圧を印加することで積層方向の変位を生じる。この圧電素子12は、ハーフカットダイシングによる溝加工を施して1つの圧電素子部材に対して所要数の圧電素子柱12A、12Bを形成したものである。
なお、圧電素子12の圧電素子柱12A、12Bは、同じものであるが、駆動波形を与えて駆動させる圧電素子柱を圧電素子柱12A、駆動波形を与えないで単なる支柱として使用する圧電素子柱を圧電素子柱12Bとして区別している。この場合、図3に示すように、駆動用圧電素子柱12Aと支柱用圧電素子柱12Bとを交互に使用するバイピッチ構成でも、あるいは、図4に示すようにすべての圧電素子柱を駆動用圧電素子柱12Aとして使用するノーマルピッチ構成のいずれでも採用できる。
これにより、ベース部材13上に駆動素子としての複数の駆動用圧電素子柱12Aが並べて配置された駆動素子列(駆動用圧電素子柱12Aの列)が2列設けられた構成としている。
また、積層型圧電素子12の圧電方向としてd33方向の変位を用いて液室6内インクを加圧する構成としているが、積層型圧電素子12の圧電方向としてd31方向の変位を用いて加圧液室6内インクを加圧する構成とすることもできる。
また、圧電素子として用いる材料についても本実施例に限られるものでなく、一般に圧電素子材料として用いられるBaTiO3、PbTiO3、(NaK)NbO3等の強誘電体などの電気機械変換素子を用いることもできる。さらに、圧電素子に積層型のものを用いているが、単板の圧電素子を用いても良い。単板の圧電素子としては切削加工したものや、スクリーン印刷して焼結した厚膜のものや、スパッタや蒸着、或いはゾルゲル法により形成する薄膜のものでも良い。また、1つのベース部材13に設けられる積層型圧電素子12は1列としても、複数列設けられた構造としてもよい。
そして、圧電素子12の各駆動用圧電素子柱12Aの外部電極23aには駆動信号を与えるために半田部材で配線手段としてのFPC15を直接接続し、このFPC15には圧電素子12の各駆動用圧電素子柱12Aに対して選択的に駆動波形を印加するための駆動回路(ドライバIC)16が実装されている。なお、すべての圧電素子柱12Aの外部電極23bは電気的に共通に接続されてFPC15の共通配線に同じく半田部材で接続される。また、ここでは、FPC15の圧電素子12と接合される出力端子部には半田メッキが施されており、半田接合を可能にしているが、FPC15ではなく圧電素子12側に半田メッキを施しても良い。また、接合方法についても半田接合の他に異方導電性膜による接合やワイヤボンディングを用いることもできる
ノズル板3は、ニッケル(Ni)の金属プレートから形成したもので、エレクトロフォーミング法(電鋳)で製造している。このノズル板3には各液室6に対応して直径10〜35μmのノズル4を形成し、流路板1に接着剤接合している。そして、このノズル板3の液滴吐出側面(吐出方向の表面:吐出面、又は液室6側と反対の面)には、ベンゾトリアゾール又はベンドトリアゾール誘導体などの腐食溶出防止剤を含有する腐食溶出防止剤含有層としての撥水層31を設けている。
また、FPC15を実装した(接続した)圧電素子12及びベース部材13などで構成される圧電型アクチュエータユニット100の外周側には、エポキシ系樹脂或いはポリフェニレンサルファイトで射出成形により形成したフレーム部材17を接合している。そして、このフレーム部材17には前述した共通液室10を形成し、更に共通液室10に外部からインクを供給するための供給口19を形成し、この供給口19は更に図示しないサブタンクやインクカートリッジなどのインク供給源に接続される。
このように構成した液体吐出ヘッドにおいては、例えば駆動用圧電素子柱12Aに印加する電圧を基準電位から下げることによって圧電素子柱12Aが収縮し、振動板2が下降して液室6の容積が膨張することで、液室6内にインクが流入し、その後圧電素子柱12Aに印加する電圧を上げて圧電素子柱12Aを積層方向に伸長させ、振動板2をノズル4方向に変形させて液室6の容積/体積を収縮させることにより、液室6内のインクが加圧され、ノズル4からインク滴が吐出(噴射)される。
そして、圧電素子柱12Aに印加する電圧を基準電位に戻すことによって振動板2が初期位置に復元し、液室6が膨張して負圧が発生するので、このとき、共通液室10から液室6内にインクが充填される。そこで、ノズル4のメニスカス面の振動が減衰して安定した後、次の液滴吐出のための動作に移行する。
なお、このヘッドの駆動方法については上記の例(引き−押し打ち)に限るものではなく、駆動波形の与えた方によって引き打ちや押し打ちなどを行なうこともできる。
このように、ノズル板の吐出側表面にはベンゾトリアゾール又はベンドトリアゾール誘導体などの腐食溶出防止剤を含有する層が設けられているので、ノズル板の腐食溶出を低減することができ、安定した滴吐出特性が得られる。
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの第2実施形態について図5を参照して説明する。なお、図5は同ヘッドのノズル配列方向と直交する方向(液室長手方向)に沿う断面説明図である。
ここでは、ノズル板3の滴吐出側表面に、ノズル板3の滴吐出面からベンゾトリアゾール又はベンドトリアゾール誘導体などの腐食溶出防止剤を含有する腐食溶出防止剤含有層32及び撥水層33を順次設けている。このように構成しても、ノズル板の腐食溶出を低減することができ、安定した滴吐出特性が得られる。
ここでは、ノズル板3の滴吐出側表面に、ノズル板3の滴吐出面からベンゾトリアゾール又はベンドトリアゾール誘導体などの腐食溶出防止剤を含有する腐食溶出防止剤含有層32及び撥水層33を順次設けている。このように構成しても、ノズル板の腐食溶出を低減することができ、安定した滴吐出特性が得られる。
特に、腐食溶出防止剤と撥水層との組合せによっては、撥水層中に腐食溶出防止剤を含有させても十分な効果が得られない場合がある。そこで、腐食溶出防止剤を含有する層をノズル板の吐出面側に形成し、その上に撥水層を形成することによって溶出防止効果を十分に発揮させることができる。
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの第3実施形態について図6を参照して説明する。なお、図6は同ヘッドのノズル部分の拡大説明図である。
ここでは、ノズル板3のノズル4の内周面にもベンゾトリアゾール又はベンドトリアゾール誘導体などの腐食溶出防止剤を含有する腐食溶出防止剤含有層32を設けている。このように構成することで、ノズル板の腐食溶出をより低減することができ、安定した滴吐出特性が得られる。
ここでは、ノズル板3のノズル4の内周面にもベンゾトリアゾール又はベンドトリアゾール誘導体などの腐食溶出防止剤を含有する腐食溶出防止剤含有層32を設けている。このように構成することで、ノズル板の腐食溶出をより低減することができ、安定した滴吐出特性が得られる。
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの第4実施形態について図7を参照して説明する。なお、図7は同ヘッドのノズル部分の拡大説明図である。
ここでは、ノズル板3の液室側表面が液室6に臨む構成としているので、ノズル板3のノズル4の内周面及び液室側表面にもベンゾトリアゾール又はベンドトリアゾール誘導体などの腐食溶出防止剤を含有する腐食溶出防止剤含有層32を設けている。このように構成することで、ノズル板の腐食溶出をより低減することができ、安定した滴吐出特性が得られる。
ここでは、ノズル板3の液室側表面が液室6に臨む構成としているので、ノズル板3のノズル4の内周面及び液室側表面にもベンゾトリアゾール又はベンドトリアゾール誘導体などの腐食溶出防止剤を含有する腐食溶出防止剤含有層32を設けている。このように構成することで、ノズル板の腐食溶出をより低減することができ、安定した滴吐出特性が得られる。
次に、このような液体吐出ヘッドにおける腐食溶出防止剤を含有する腐食溶出防止剤含有層(上記の例では撥水層31、腐食溶出防止剤含有層32)について説明する。
本発明における腐食溶出防止剤は、防錆剤、酸化防止剤等の金属の腐食劣化を抑えるものであれば使用でき、限定されるものではないが、腐食防止効果、副作用を考慮して適宜選択することになる。
本発明における腐食溶出防止剤は、防錆剤、酸化防止剤等の金属の腐食劣化を抑えるものであれば使用でき、限定されるものではないが、腐食防止効果、副作用を考慮して適宜選択することになる。
防錆剤は、主に被腐食部材表面に吸着して表面を保護することにより腐食防止効果を発現しているもので、たとえば、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およびその誘導体等が挙げられる。
これらの中で、ベンゾトリアゾール、ベンゾトリアゾール誘導体が特に好ましい。ここで、ベンゾトリアゾール誘導体とは、構造中にベンゾトリアゾール骨格を有し、種々の置換基を有したり、高分子鎖をグラフト化した化合物およびその塩などを意味する。
これらは水溶性を改善するため、さらに防錆機能を向上するために種々のものが用いられる。具体例としては、1,2,3−ベンゾトリアゾールナトリウム塩、4−メチルベンゾトリアゾール、トリルトリアゾール、トリルトリアゾールアミン、2−(2’−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)ベンゾトリアゾールなどが挙げられる。
次に、酸化防止剤については、自身が酸化されることにより腐食反応を防ぐ機能を示し、本発明で用いる場合は特に限定されるものではない。たとえば、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。
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)としては、ブチル化ヒドロキシアニソール、2,6−ジ−tert−ブチル−4−エチルフェノール、ステアリル−β−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、2,2’−メチレンビス(4−エチル−6−tert−ブチルフェノール)、4,4’−ブチリデンビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、3,9−ビス[1,1−ジメチル−2−[β−(3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ]エチル]2,4,8,10−テトライキサスピロ[5,5]ウンデカン、1,1,3−トリス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−tert−ブチルフェニル)ブタン、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、テトラキス[メチレン−3−(3',5'−ジ−tert−ブチル−4'−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタンなどが挙げられる。
アミン系酸化防止剤としては、フェニル−β−ナフチルアミン、α−ナフチルアミン、N,N’−ジ−sec−ブチル−p−フェニレンジアミン、フェノチアジン、N,N’−ジフェニル−p−フェニレンジアミン、2,6−ジ−tert−ブチル−p−クレゾール、2,6−ジ−tert−ブチルフェノール、2,4−ジメチル−6−tert−ブチル−フェノール、ブチルヒドロキシアニソール、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、4,4’−ブチリデンビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、4,4’−チオビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、テトラキス[メチレン−3(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ジヒドロキフェニル)プロピオネート]メタン、1,1,3−トリス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−tert−ブチルフェニル)ブタン、等が挙げられる。
硫黄系酸化防止剤としては、ジラウリル3,3’−チオジプロピオネート、ジステアリルチオジプロピオネート、ラウリルステアリルチオジプロピオネート、ジミリスチル3,3’−チオジプロピオネート、ジステアリルβ,β’−チオジプロピオネート、2−メルカプトベンゾイミダゾール、ジラウリルサルファイド等が挙げられる。
リン系酸化防止剤としては、トリフェニルフォスファイト、オクタデシルフォスファイト、トリイソデシルフォスファイト、トリラウリルトリチオフォスファイト、トリノニルフェニルフォスファイト、等が挙げられる。
これら以外にも、アスコルビン酸、アスコルビン酸Na、タンニン酸、シュウ酸、没食子酸、タウリンなどの抗酸化作用のある天然物も本発明の腐食溶出防止剤として使用できる。その他、市販の防錆剤、防食剤なども使用可能である。
以上例示したような腐食溶出防止剤を含有した層を形成するには、腐食溶出防止剤を溶媒に溶解又は分散して種々の方法により塗布したり、電気化学的方法などにより電着したり、真空蒸着などの方法により直接腐食溶出防止剤層を形成するなどの方法が挙げられるが、作製方法、形態に限定されるものではない。
腐食溶出防止剤の含有量については、0.01〜10重量%程度が好ましいが、この範囲に限定されるものではなく、腐食防止効果、副作用を考慮して適宜選択することになる。
腐食溶出防止剤を含有した層には、他の機能を持たせることも可能である。たとえば、前述のようにノズル板の液体吐出面には、一般的に撥水層(撥液層)が設けられていることが多く、両者を同一層とすることも可能である。すなわち、撥液層に腐食溶出防止剤を含有させることにより、撥液性とノズル板に対する耐腐食性の向上という二つの機能を合わせ持たせることができる。ただし、腐食溶出防止剤を撥液層に添加することで、両者の機能が有効に得られない場合には、腐食溶出防止剤を含有した層と撥液層を別々に形成し積層することも可能である。
撥液層としては、Ni/PTFE共析、シリコーン樹脂、フッ素系撥水付与剤等により形成された層が挙げられ、これらに腐食溶出防止剤を含有すればよい。
例えば、Ni/PTFE共析の場合は電解メッキにより作製できるので、メッキ液中に腐食溶出防止剤を分散しておき、Ni、PTFEと共に腐食溶出防止剤を析出させる方法が挙げられる。シリコーン樹脂やフッ素系撥水付与剤の場合は、塗布により作製できるので、塗布液に腐食溶出防止剤を溶解または分散して塗布する方法が挙げられる。
撥水層がシリコーン樹脂により形成されている場合に非常に効果的である。シリコーン樹脂は、SiとOからできた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。
シリコーン層を形成する方法としては、塗布法、電着法などが挙げられるが、特に限定されるものではない。シリコーン層を形成する際、電着法以外では、ノズル板裏面などシリコーン層を形成しない部分はフォトレジスト、水溶性樹脂等でマスキングし、シリコーン層形成後、レジストを剥離除去すれば目的の部分にのみシリコーン層を形成することができる。
シリコーン層の厚みは、0.1〜5.0μm程度が好ましく、特にノズル径精度等を考慮すると0.3〜2.0μmが好ましい。
フッ素系撥水付与剤は、低分子物質、樹脂などで特に限定されるものではない。特に好ましい例としては、変性パーフルオロポリオキセタン(ダイキン工業製オプツールDSX)を例示できる。この場合、膜厚としては1〜100Åが好ましく、さらに好ましくは1〜30Åである。
変性パーフルオロポリオキセタンはシリコ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。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、前述のシリコーン樹脂と同様の他、真空蒸着等の方法が挙げられる。
次に、液体吐出ヘッドから吐出させるインク組成物の一例について説明する。
インク構成成分としては、たとえば、色材、湿潤剤、水溶性有機溶剤、界面活性剤、その他添加剤(防腐防黴剤、防錆剤、水溶性紫外線吸収剤、水溶性赤外線吸収剤、pH調整剤等)、樹脂等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
インク構成成分としては、たとえば、色材、湿潤剤、水溶性有機溶剤、界面活性剤、その他添加剤(防腐防黴剤、防錆剤、水溶性紫外線吸収剤、水溶性赤外線吸収剤、pH調整剤等)、樹脂等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
まず色材としては、従来公知のものであればいずれも使用することができるが、本発明では特に顔料インクの場合に効果的である。
顔料としては、無機顔料として、酸化チタン及び酸化鉄、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、クロムイエローに加え、コンタクト法、ファーネス法、サーマル法などの公知の方法によって製造されたカーボンブラックを使用することができる。
また、有機顔料としては、アゾ顔料(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を含む)、多環式顔料(例えば、フタロシアニン顔料、ペリレン顔料、ペリノン顔料、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)、染料キレート(例えば、塩基性染料型キレート、酸性染料型キレートなど)、ニトロ顔料、ニトロソ顔料、アニリンブラックなどを使用できる。
これらの顔料のうち、溶媒と親和性の良いものが好ましく用いられる。インク組成物中の色材としての顔料の添加量は、0.5〜25重量%程度が好ましく、より好ましくは2〜15重量%程度である。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、定着性や吐出安定性、目詰まり等の信頼性に対しては悪影響が出易くなる。
好ましく用いられる顔料の具体例として、黒色用としては、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、または銅、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)等の有機顔料があげられる。
さらに、カラー用としては、C.I.ピグメントイエロー1、3、12、13、14、17、24、34、35、37、42(黄色酸化鉄)、53、55、81、83、95、97、98、100、101、104、408、109、110、117、120、138、150、153、C.I.ピグメントオレンジ5、13、16、17、36、43、51、C.I.ピグメントレッド1、2、3、5、17、22、23、31、38、48:2、48:2(パーマネントレッド2B(Ca))、48:3、48:4、49:1、52:2、53:1、57:1(ブリリアントカーミン6B)、60:1、63:1、63:2、64:1、81、83、88、101(べんがら)、104、105、106、108(カドミウムレッド)、112、114、122(キナクリドンマゼンタ)、123、146、149、166、168、170、172、177、178、179、185、190、193、209、219、C.I.ピグメントバイオレット1(ローダミンレーキ)、3、5:1、16、19、23、38、C.I.ピグメントブルー1、2、15(フタロシアニンブルー)、15:1、15:2、15:3(フタロシアニンブルー)、16、17:1、56、60、63、C.I.ピグメントグリーン1、4、7、8、10、17、18、36、等がある。
その他、顔料(例えばカーボン)の表面にスルホン基や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良い。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また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。
顔料の粒径については特に制限は無いが、最大個数換算で最大頻度が20〜150nmの粒径の顔料インクを用いることが本発明では好ましい。粒径が150nmを超えると、インク組成物として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、画像濃度などの画像品質も低くなり好ましくない。粒径が20nm未満では、インク組成物の保存安定性、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せしめるのは、分散操作や、分級操作が複雑となり、経済的に記録液を製造することが困難となる。分散剤を用いて顔料を分散する場合には、従来公知のものであればいずれも使用することができる。たとえば、高分子分散剤、水溶性界面活性剤などが挙げられる。
次に、湿潤剤、水溶性有機溶剤について、これらはインクを所望の物性にするため、インクの乾燥を防止するため、またインクの溶解安定性を向上させるため等の目的で必要に応じて使用することができる。
水溶性有機溶媒としては、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ノレ、ポリプロピレングリコール、1,5ペンタンジオール、1,6へキサンジオール、グリセリン、1,2,6−へキサントリオール、1,2,4−ブタントリオール、1,2,3−ブタントリオール、ペトリオール等の多価アルコール類、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等の多価アルコールアルキルエーテル類、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等の多価アルコールアリールエーテル類、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−カプローラクタム等の含窒素複素環化合物、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等のアミド類、モノエタノールアミン、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、トリエチルアミン等のアミン類、ジメチルスルホキシド、スルホラン、チオジエタノール等の含硫黄化合物類、プロピレンカーボネート、炭酸エチレン、γ−ブチローラクトン等を用いることができる。
次に、界面活性剤について、これは色材の分散安定化を行なったり、インクの表面張力を調整して被記録材(用紙)に対する浸透性を改良し、またインクジェットプリンタのヘッド部材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。
これら界面活性剤を界面活性機能部位から分類すると、アニオン系、カチオン系、ノニオン系、両性界面活性剤に分類できる。
例えばアニオン界面活性剤としては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、ナフテン酸塩等がある。
カチオン界面活性剤としてはアルキルアミン塩、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、ホスホニウム塩等がある。
ノニオン系界面活性剤としては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)グリコキシド等がある。両性界面活性剤としては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)グリシン等がある。
インク組成物中でのこれら界面活性剤の添加量は0.01重量%〜5.0重量%であり、好ましくは0.5重量%〜3重量%である。0.01重量%未満では添加した効果は無く、5.0重量%より多い添加では記録媒体への浸透性が必要以上に高くなり、画像濃度の低下や裏抜けの発生といった問題がある。前記界面活性剤は、単独または二種以上を混合して用いることができる。
その他の添加剤で防腐防黴剤としては、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等が挙げられる。
防錆剤としては、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等が挙げられる。
pH調整剤としては、調合されるインクに悪影響を及ぼさずにpHを所望の値に調整できるものであれば、任意の物質を使用することができる。
その例として、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やジエタノールアミン、トリエタノ−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等が挙げられる。
さらに、上記インク構成成分以外にも、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樹脂を添加することもあり、このような場合、ノズル板表面のみならず、ノズル孔内壁等のインク流路にも付着、残留が認められるため、本発明のノズル板は有効である。
添加する樹脂の例としては、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等とこれらの塩があげられる。これらの樹脂の添加量は、信頼性を考慮した上で適宜選択される。
また、最近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いわゆる樹脂エマルジョンが用いられることが多い。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のような分散剤を含有しても良い。分散相成分としての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)は一般的には10〜70重量%程度であり、樹脂微粒子の粒径は特にインクジェット記録装置に使用することを考慮すると、平均粒径で10〜1000nmが好ましく、さらに20〜300nmが好ましいが、本発明では特に限定されるものではない。
分散相の樹脂微粒子成分としてはアクリル系樹脂、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、アクリルシリコン系樹脂などが挙げられ、特にアクリルシリコン系樹脂が効果的であるが、本発明においてはこれら樹脂エマルジョンの種類に限定されるものではなく、公知のものを用いた場合に信頼性を確保するためのものであり、市販の樹脂エマルジョンを用いることも可能である。市販の樹脂エマルジョンとしては、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製)、SAE1014(スチレン‐アクリル系樹脂エマルジョン 日本ゼオン製)、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・ハース製)、ナノクリルSBCX―2821、3689(アクリル−シリコン系樹脂エマルジョン 東洋インキ製)、#3070(メタクリル酸メチル重合体樹脂エマルジョン 御国色素製)などが挙げられる。
インク組成物中の前記樹脂微粒子の含有量としては、一般的には0.1〜50重量%、好ましくは0.5〜20重量%、さらに好ましくは1〜10重量%であるが、本発明では特に限定されるものではない。
また、本発明ではインク組成物中で樹脂微粒子と色材が別々に分散している状態のほかに、樹脂微粒子中に水不溶性または難溶性の色材を含有した状態で用いることも可能である。樹脂微粒子中に色材を含有した状態とは、色材を封入した状態、あるいは樹脂微粒子表面に色材が吸着した状態のいずれかまたは双方を表す。水不溶性または難溶性とは、20℃で水100重量部に対して色材が10重量部以上溶解しないことをいい、溶解するとは目視にて水溶液表層または下層に色材の分離や沈殿が認められないことをいう。たとえば、油溶性染料、分散染料、顔料等が上げられる。樹脂微粒子中に色材を封入している場合には、インク組成物中の樹脂微粒子の含有量としては色材成分も含まれるため、2〜30重量%程度が好ましいが、本発明はこれらの含有量に左右されるものではない。
インク組成物は、前述の構成成分を媒体中に分散または溶解し、さらに必要に応じて攪拌混合して作製する。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なうことができ、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なうことができるが、本発明は製造方法に左右されるものではない。このようにして作製したインク組成物の粘度は1mPa・s程度から50mPa・s程度まで種々であるが、5mPa・s以上の高粘度になるほどノズル撥インク層への付着性が上がるため、本発明のノズル板は有効である。
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドを備える画像形成装置の一例について図8及び図9を参照して説明する。なお、図8は同装置の機構部の全体構成を説明する概略構成図、図9は同機構部の要部平面説明図である。
この画像形成装置はシリアル型画像形成装置であり、左右の側板201A、201Bに横架したガイド部材である主従のガイドロッド231、232でキャリッジ233を主走査方向に摺動自在に保持し、図示しない主走査モータによってタイミングベルトを介して矢示方向(キャリッジ主走査方向)に移動走査する。
この画像形成装置はシリアル型画像形成装置であり、左右の側板201A、201Bに横架したガイド部材である主従のガイドロッド231、232でキャリッジ233を主走査方向に摺動自在に保持し、図示しない主走査モータによってタイミングベルトを介して矢示方向(キャリッジ主走査方向)に移動走査する。
このキャリッジ233には、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(K)の各色のインク滴を吐出するための本発明に係る液体吐出ヘッドからなる記録ヘッド234a、234b(区別しないときは「記録ヘッド234」という。)を複数のノズルからなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。
記録ヘッド234は、それぞれ2つのノズル列を有し、記録ヘッド234aの一方のノズル列はブラック(K)の液滴を、他方のノズル列はシアン(C)の液滴を、記録ヘッド234bの一方のノズル列はマゼンタ(M)の液滴を、他方のノズル列はイエロー(Y)の液滴を、それぞれ吐出する。
なお、記録ヘッド234を構成する本発明に係る液体吐出ヘッドとしては、前述した圧電素子を用いる圧電型液体吐出ヘッドに限らず、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液体吐出ヘッド、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液体吐出ヘッドなどを用いることができる。
また、キャリッジ233には、記録ヘッド234のノズル列に対応して各色のインクを供給するためのヘッドタンク235a、235b(区別しないときは「ヘッドタンク35」という。)を搭載している。このサブタンク235には各色の供給チューブ36を介して、各色のインクカートリッジ210k、210c、210m、210yから各色のインクが補充供給される。
一方、給紙トレイ202の用紙積載部(圧板)241上に積載した用紙242を給紙するための給紙部として、用紙積載部241から用紙242を1枚ずつ分離給送する半月コロ(給紙コロ)243及び給紙コロ243に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド244を備え、この分離パッド244は給紙コロ243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242を記録ヘッド234の下方側に送り込むために、用紙242を案内するガイド部材245と、カウンタローラ246と、搬送ガイド部材247と、先端加圧コロ249を有する押さえ部材248とを備えるとともに、給送された用紙242を静電吸着して記録ヘッド234に対向する位置で搬送するための搬送手段である搬送ベルト251を備えている。
この搬送ベルト251は、無端状ベルトであり、搬送ローラ252とテンションローラ253との間に掛け渡されて、ベルト搬送方向(副走査方向)に周回するように構成している。また、この搬送ベルト251の表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ256を備えている。この帯電ローラ256は、搬送ベルト251の表層に接触し、搬送ベルト251の回動に従動して回転するように配置されている。この搬送ベルト251は、図示しない副走査モータによってタイミングを介して搬送ローラ252が回転駆動されることによってベルト搬送方向に周回移動する。
さらに、記録ヘッド234で記録された用紙242を排紙するための排紙部として、搬送ベルト251から用紙242を分離するための分離爪261と、排紙ローラ262及び排紙コロ263とを備え、排紙ローラ262の下方に排紙トレイ203を備えている。
また、装置本体の背面部には両面ユニット271が着脱自在に装着されている。この両面ユニット271は搬送ベルト251の逆方向回転で戻される用紙242を取り込んで反転させて再度カウンタローラ246と搬送ベルト251との間に給紙する。また、この両面ユニット271の上面は手差しトレイ272としている。
さらに、キャリッジ233の走査方向一方側の非印字領域には、記録ヘッド234のノズルの状態を維持し、回復するための維持回復機構281を配置している。この維持回復機構281には、記録ヘッド234の各ノズル面をキャピングするための各キャップ部材(以下「キャップ」という。)282a、282b(区別しないときは「キャップ282」という。)と、ノズル面をワイピングするためのブレード部材であるワイパーブレード283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284などを備えている。
また、キャリッジ233の走査方向他方側の非印字領域には、記録中などに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液体回収容器であるインク回収ユニット(空吐出受け)288を配置し、このインク回収ユニット288には記録ヘッド234のノズル列方向に沿った開口部289などを備えている。
このように構成したこの画像形成装置においては、給紙トレイ202から用紙242が1枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙242はガイド245で案内され、搬送ベルト251とカウンタローラ246との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド237で案内されて先端加圧コロ249で搬送ベルト251に押し付けられ、略90°搬送方向を転換される。
このとき、帯電ローラ256に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように、つまり交番する電圧が印加され、搬送ベルト251が交番する帯電電圧パターン、すなわち、周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電されたものとなる。このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト251上に用紙242が給送されると、用紙242が搬送ベルト251に吸着され、搬送ベルト251の周回移動によって用紙242が副走査方向に搬送される。
そこで、キャリッジ233を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド234を駆動することにより、停止している用紙242にインク滴を吐出して1行分を記録し、用紙242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242の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙242を排紙トレイ203に排紙する。
このように、この画像形成装置では、ノズル板の吐出側表面、ノズル内周面及び流路側表面の少なくともいずれかにはベンゾトリアゾール又はベンドトリアゾール誘導体などの腐食溶出防止剤を含有する層が設けられている液体吐出ヘッドを備えているので、ノズル板の腐食溶出が低減されて、安定した滴吐出特性が得られ、安定して高画質画像を形成することができる。
次に、具体的な実施例について説明する。
(実施例1)
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不揮発分20重量%)10重量部にベンゾトリアゾール0.02重量部添加し溶解後、この液を用いて、Ni電鋳ノズル板表面上に浸漬法にて塗布して約1.0μmの撥インク層を形成した。この際、ノズル孔内部を水溶性樹脂でマスキングし、撥インク層塗布形成後、剥離除去したため、撥インク層は形成されていない。これを200℃−1時間加熱硬化させて腐食溶出防止剤を含有する撥インク層を形成したノズル板を作製した。
(実施例1)
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不揮発分20重量%)10重量部にベンゾトリアゾール0.02重量部添加し溶解後、この液を用いて、Ni電鋳ノズル板表面上に浸漬法にて塗布して約1.0μmの撥インク層を形成した。この際、ノズル孔内部を水溶性樹脂でマスキングし、撥インク層塗布形成後、剥離除去したため、撥インク層は形成されていない。これを200℃−1時間加熱硬化させて腐食溶出防止剤を含有する撥インク層を形成したノズル板を作製した。
このノズル板を試験管に入れ、以下の組成のインクに浸漬し、50℃にて38kHz、1W/cm2の超音波を48時間照射した後のNi溶出量(部品単位面積当たりのNi溶出量)をICP発光分光分析装置(島津製作所製ICP−1000IV)を用いて測定した。結果を表1に示している。
<インク>
キャボット製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、以下の処方で混合攪拌後、0.8μmポリプロピレンフィルターにて濾過しインクを作製した。
CAB−O−JET 200(スルホン基付加型) …20重量部
界面活性剤ECTD3NEX(日光ケミカルズ製) …1.5重量部
グリセリン …15重量部
1,3−ブタンジオール …7.5重量部
純水 …56重量部
キャボット製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、以下の処方で混合攪拌後、0.8μmポリプロピレンフィルターにて濾過しインクを作製した。
CAB−O−JET 200(スルホン基付加型) …20重量部
界面活性剤ECTD3NEX(日光ケミカルズ製) …1.5重量部
グリセリン …15重量部
1,3−ブタンジオール …7.5重量部
純水 …56重量部
(実施例2)
実施例1において、ベンゾトリアゾール0.02重量部の代わりに4−メチルベンゾトリアゾール0.1重量部とした以外は同様である。
実施例1において、ベンゾトリアゾール0.02重量部の代わりに4−メチルベンゾトリアゾール0.1重量部とした以外は同様である。
(実施例3)
実施例1において、ベンゾトリアゾール0.02重量部の代わりに2−(2’−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール0.5重量部とした以外は同様である。
(実施例4)
ポリビニルブチラール樹脂(電気化学工業性#3000−K)のメチルエチルケトン10重量%溶液にベンゾトリアゾール0.05重量%添加し、Ni電鋳ノズル板表面上に浸漬法にて塗布して約0.2μmの腐食溶出防止剤を含有する層を形成した。なお、ノズル孔内部もマスキングせずに塗布したため、腐食溶出防止剤を含有する層はノズル孔内部にも形成した。
実施例1において、ベンゾトリアゾール0.02重量部の代わりに2−(2’−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール0.5重量部とした以外は同様である。
(実施例4)
ポリビニルブチラール樹脂(電気化学工業性#3000−K)のメチルエチルケトン10重量%溶液にベンゾトリアゾール0.05重量%添加し、Ni電鋳ノズル板表面上に浸漬法にて塗布して約0.2μmの腐食溶出防止剤を含有する層を形成した。なお、ノズル孔内部もマスキングせずに塗布したため、腐食溶出防止剤を含有する層はノズル孔内部にも形成した。
この層上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−2316)を浸漬法にて塗布して約1.0μm撥インク層を形成した。この際、ノズル孔内部を水溶性樹脂でマスキングし、撥インク層塗布形成後、剥離除去したため、撥インク層は形成されていない。これを200℃−1時間加熱硬化させて腐食溶出防止剤を含有する撥インク層を形成してノズル板を作製した。このノズルプレートを実施例1と同様にして評価した。
(実施例5)
実施例4において、撥インク層を形成しなかった。
実施例4において、撥インク層を形成しなかった。
(実施例6)
フッ素系撥水付与剤である変性パーフルオロポリオキセタン(ダイキン工業製オプツールDSX)10重量部にベンゾトリアゾール0.01重量部添加し溶解後、この液を用いて、SUS304で形成したノズル板表面上に浸漬法にて塗布して約0.01μmの撥インク層を形成した。この際、ノズル孔内部を水溶性樹脂でマスキングし、撥インク層塗布形成後、剥離除去したため、撥インク層は形成されていない。これを120℃−1時間加熱して腐食溶出防止剤を含有する撥インク層を形成してノズル板を作製した。
フッ素系撥水付与剤である変性パーフルオロポリオキセタン(ダイキン工業製オプツールDSX)10重量部にベンゾトリアゾール0.01重量部添加し溶解後、この液を用いて、SUS304で形成したノズル板表面上に浸漬法にて塗布して約0.01μmの撥インク層を形成した。この際、ノズル孔内部を水溶性樹脂でマスキングし、撥インク層塗布形成後、剥離除去したため、撥インク層は形成されていない。これを120℃−1時間加熱して腐食溶出防止剤を含有する撥インク層を形成してノズル板を作製した。
このノズル板を実施例1と同様にして評価し、SUSの主な構成元素であるFe、Ni、Crの溶出量(部品単位面積当たりのNi溶出量)をICP発光分光分析装置(島津製作所製ICP−1000IV)を用いて測定した。結果を表2に示す。
(実施例7)
ポリイミド樹脂(京セラケミカル製CT4150)にベンゾトリアゾール0.1重量%添加し、SUS304で形成したノズル板表面上に浸漬法にて塗布して約0.2μmの腐食溶出防止剤を含有する層を形成した。なお、ノズル孔内部もマスキングせずに塗布したため、腐食溶出防止剤を含有する層はノズル孔内部にも形成した。
ポリイミド樹脂(京セラケミカル製CT4150)にベンゾトリアゾール0.1重量%添加し、SUS304で形成したノズル板表面上に浸漬法にて塗布して約0.2μmの腐食溶出防止剤を含有する層を形成した。なお、ノズル孔内部もマスキングせずに塗布したため、腐食溶出防止剤を含有する層はノズル孔内部にも形成した。
この層上にスパッタリング法にて約10ÅのSiO2層を形成後、真空蒸着法にて約100Åの変性パーフルオロポリオキセタン(ダイキン工業製オプツールDSX)の層を形成してノズル板を作製した。
このノズル板を実施例1と同様にして評価し、SUSの主な構成元素であるFe、Ni、Crの溶出量(部品単位面積当たりのNi溶出量)をICP発光分光分析装置(島津製作所製ICP−1000IV)を用いて測定した。結果を表2に示す。
(実施例8)
ポリビニルブチラール樹脂(電気化学工業性#3000−K)のメチルエチルケトン10重量%溶液に4−メチルベンゾトリアゾール0.1重量%添加し、SUS304で形成したノズル板表面上に浸漬法にて塗布して約0.2μmの腐食溶出防止剤を含有する層を形成した。なお、ノズル孔内部もマスキングせずに塗布したため、腐食溶出防止剤を含有する層はノズル孔内部にも形成した。
ポリビニルブチラール樹脂(電気化学工業性#3000−K)のメチルエチルケトン10重量%溶液に4−メチルベンゾトリアゾール0.1重量%添加し、SUS304で形成したノズル板表面上に浸漬法にて塗布して約0.2μmの腐食溶出防止剤を含有する層を形成した。なお、ノズル孔内部もマスキングせずに塗布したため、腐食溶出防止剤を含有する層はノズル孔内部にも形成した。
この層上にシリコーン変性フッ素樹脂塗布液(富士化成工業製ZX−007C)を浸漬法にて塗布して約2.0μmの撥インク層を形成した。この際、ノズル孔内部を水溶性樹脂でマスキングし、シリコーン層塗布形成後、剥離除去したため、撥インク層は形成されていない。これを100℃−1時間加熱硬化させて腐食溶出防止剤を含有する撥インク層を形成してノズル板を作製した。
このノズル板を実施例1と同様にして評価し、SUSの主な構成元素であるFe、Ni、Crの溶出量(部品単位面積当たりのNi溶出量)をICP発光分光分析装置(島津製作所製ICP−1000IV)を用いて測定した。結果を表2に示す。
(実施例9)
実施例1で作製したノズル板を用いて液体吐出ヘッド(記録ヘッド)を作製し、インクジェットプリンタ((株)リコー製IPSIO G707)に搭載して、以下の評価を行なった。
実施例1で作製したノズル板を用いて液体吐出ヘッド(記録ヘッド)を作製し、インクジェットプリンタ((株)リコー製IPSIO G707)に搭載して、以下の評価を行なった。
実施例1で用いたインクを充填し全ノズルからの吐出が確認された後、ノズル面にキャップをして60℃で5日間放置後、再度、印字を行なったところ、不吐出、曲がりなどの吐出不良は認められなかった。ノズル板表面を顕微鏡にて観察したところ、シリコーン層には特に変化は認められなかった。
(比較例1)
実施例1において、シリコーン層にベンゾトリアゾールを添加しなかった。
実施例1において、シリコーン層にベンゾトリアゾールを添加しなかった。
(比較例2)
実施例4において、ポリビニルブチラール樹脂/ベンゾトリアゾールからなる腐食溶出防止剤含有層を形成せずに、Ni電鋳ノズル板表面上に撥インク層を形成した。
実施例4において、ポリビニルブチラール樹脂/ベンゾトリアゾールからなる腐食溶出防止剤含有層を形成せずに、Ni電鋳ノズル板表面上に撥インク層を形成した。
(比較例3)
実施例5において、ポリビニルブチラール樹脂/ベンゾトリアゾールからなる腐食溶出防止剤含有層を形成せずに、ノズル板表面はNiのみとした。
実施例5において、ポリビニルブチラール樹脂/ベンゾトリアゾールからなる腐食溶出防止剤含有層を形成せずに、ノズル板表面はNiのみとした。
(比較例4)
実施例6において、フッ素系撥水付与剤層にベンゾトリアゾールを添加しなかった。
実施例6において、フッ素系撥水付与剤層にベンゾトリアゾールを添加しなかった。
(比較例5)
実施例7において、ポリイミド/ベンゾトリアゾールからなる腐食溶出防止剤含有層を形成せずに、SUSで形成したノズル板表面上に、SiO2層/撥インク層を形成した。
実施例7において、ポリイミド/ベンゾトリアゾールからなる腐食溶出防止剤含有層を形成せずに、SUSで形成したノズル板表面上に、SiO2層/撥インク層を形成した。
(比較例6)
実施例8において、ポリビニルブチラール樹脂/4−メチルベンゾトリアゾールからなる腐食溶出防止剤含有層を形成せずに、SUSで形成したノズル板表面上に撥インク層を形成した。
実施例8において、ポリビニルブチラール樹脂/4−メチルベンゾトリアゾールからなる腐食溶出防止剤含有層を形成せずに、SUSで形成したノズル板表面上に撥インク層を形成した。
(比較例7)
比較例1で作製したノズル板を用いて液体吐出ヘッド(記録ヘッド)を作製し、インクジェットプリンタ((株)リコー製IPSIO G707)に搭載して、以下の評価を行なった。
比較例1で作製したノズル板を用いて液体吐出ヘッド(記録ヘッド)を作製し、インクジェットプリンタ((株)リコー製IPSIO G707)に搭載して、以下の評価を行なった。
実施例1で用いたインクを充填し全ノズルからの吐出が確認された後、ノズル面にキャップをして60℃で5日間放置後、再度印字を行なったところ、不吐出はなかったが、曲がりなどの吐出不良が確認され、ノズル板表面を顕微鏡にて観察したところ、ノズル近傍のシリコーン層が一部浮いているのが確認できた。
(比較例8)
実施例1において、以下のように、ベンゾトリアゾールをシリコーンレジンに添加せずに、インクに添加した。
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不揮発分20重量%)をNi電鋳ノズル表面上に浸漬法にて塗布して約1.0μmの撥インク層を形成した。このとき、ノズル孔内部を水溶性樹脂でマスキングし、撥インク層塗布形成後、剥離除去したため、撥インク層は形成されていない。これを200℃―1時間加熱硬化させて腐食溶出防止剤を含有する撥インク層を形成したノズル板を作製した。
実施例1において、以下のように、ベンゾトリアゾールをシリコーンレジンに添加せずに、インクに添加した。
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不揮発分20重量%)をNi電鋳ノズル表面上に浸漬法にて塗布して約1.0μmの撥インク層を形成した。このとき、ノズル孔内部を水溶性樹脂でマスキングし、撥インク層塗布形成後、剥離除去したため、撥インク層は形成されていない。これを200℃―1時間加熱硬化させて腐食溶出防止剤を含有する撥インク層を形成したノズル板を作製した。
このノズル板を試験管に入れ、以下の組成のインクに浸漬し、50℃にて38kHz、1W/cm2の超音波を48時間照射した後のNi溶出量(部品単位面積当たりのNi溶出量)を、ICP発光分光分析装置(島津製作所製ICP―1000IV)を用いて測定した。結果を表1に示す。
ただし、このベンゾトリアゾールを添加したインクを50℃1ヶ月保存したところ、以下の表3に示したとおり、平均粒径の増大が認められた。なお、平均粒径の測定は、MicroTrac社製粒度分析計UPAを用いて行ない、D50を平均粒径とした。
<インク>
キャボット製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、以下の処方で混合攪拌後、0.8μmポリプロピレンフィルターにて濾過しインクを作製した。
CAB―O―JET 200(スルホン基付加型) …20重量部
界面活性剤ECTD3NEX(日光ケミカルズ製) …1.5重量部
グリセリン …15重量部
1,3―ブタンジオール …7.5 重量部
ベンゾトリアゾール …0.1重量部
純水
キャボット製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、以下の処方で混合攪拌後、0.8μmポリプロピレンフィルターにて濾過しインクを作製した。
CAB―O―JET 200(スルホン基付加型) …20重量部
界面活性剤ECTD3NEX(日光ケミカルズ製) …1.5重量部
グリセリン …15重量部
1,3―ブタンジオール …7.5 重量部
ベンゾトリアゾール …0.1重量部
純水
(比較例9)
実施例1において、ベンゾトリアゾールの代わりに、日本メカケミカル製防錆剤メカヒビター#23を0.1重量部用いた。
実施例1において、ベンゾトリアゾールの代わりに、日本メカケミカル製防錆剤メカヒビター#23を0.1重量部用いた。
(比較例10)
実施例1において、ベンゾトリアゾールの代わりに、L―アスコルビン酸を0.1重量部用いた。
実施例1において、ベンゾトリアゾールの代わりに、L―アスコルビン酸を0.1重量部用いた。
なお、上記実施形態では本発明に係る画像形成装置として、プリンタ構成の画像形成装置に適用した例で説明したが、これに限るものではなく、例えば、プリンタ/ファックス/コピア複合機などの画像形成装置に適用することができる。また、前述したようにパターンを形成する画像形成装置などにも適用することができる。
1…流路部材
2…振動板部材
3…ノズル板(ノズル形成部材)
4…ノズル
6…液室
12…圧電素子
31…腐食溶出防止剤を含有する撥水層(撥液層、撥インク層)
32…腐食溶出防止剤含有層
33…撥水層(撥液層、撥インク層)
233…キャリッジ
234…記録ヘッド
2…振動板部材
3…ノズル板(ノズル形成部材)
4…ノズル
6…液室
12…圧電素子
31…腐食溶出防止剤を含有する撥水層(撥液層、撥インク層)
32…腐食溶出防止剤含有層
33…撥水層(撥液層、撥インク層)
233…キャリッジ
234…記録ヘッド
Claims (7)
- 液滴を吐出するノズルが形成されたノズル板と、
前記ノズルが連通する流路を形成する流路部材と、
前記流路内のインクを加圧するエネルギーを発生するエネルギー発生手段と、を備え、
前記ノズル板の吐出側表面、前記ノズル内周面及び前記流路側表面の少なくともいずれかにはベンゾトリアゾール又はベンドトリアゾール誘導体を含有する腐食溶出防止剤含有層が設けられている
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。 - 請求項1に記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記腐食溶出防止剤含有層は前記ノズル板の吐出側表面に設けられた撥水層であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
- 請求項1に記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記ノズル板の吐出側表面に前記腐食溶出防止剤含有層及び撥水層が順次形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
- 請求項2又は3に記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記撥水層はシリコーン樹脂で形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
- 請求項1ないし4のいずれかに記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記ノズル板はニッケルを含む材料で形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
- 液滴を吐出するノズルが形成されたノズル板と、
前記ノズルが連通する流路を形成する流路部材と、
前記流路内のインクを加圧するエネルギーを発生するエネルギー発生手段と、を備え、
前記ノズル板の吐出側表面には腐食溶出防止剤を含有する層が設けられている
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。 - 請求項1ないし6のいずれかに記載の液体吐出ヘッドを備えていることを特徴とする画像形成装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008014872A JP2009172903A (ja) | 2008-01-25 | 2008-01-25 | 液体吐出ヘッド及び画像形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2008014872A JP2009172903A (ja) | 2008-01-25 | 2008-01-25 | 液体吐出ヘッド及び画像形成装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009172903A true JP2009172903A (ja) | 2009-08-06 |
Family
ID=41028561
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2008014872A Pending JP2009172903A (ja) | 2008-01-25 | 2008-01-25 | 液体吐出ヘッド及び画像形成装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2009172903A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011077996A1 (ja) * | 2009-12-25 | 2011-06-30 | 理想科学工業株式会社 | インクジェット記録装置用ノズルプレート及びそれを含む記録装置 |
-
2008
- 2008-01-25 JP JP2008014872A patent/JP2009172903A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2011077996A1 (ja) * | 2009-12-25 | 2011-06-30 | 理想科学工業株式会社 | インクジェット記録装置用ノズルプレート及びそれを含む記録装置 |
JP5391283B2 (ja) * | 2009-12-25 | 2014-01-15 | 理想科学工業株式会社 | インクジェット記録装置用ノズルプレート及びそれを含む記録装置 |
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