インクジェットヘッド、インクジェットヘッドの製造方法、インクジェット記録装置及びインクジェット塗布装置
【課題】 撥インク性及び耐擦性に優れ、長期間の使用においても信頼性の高い安定した吐出が可能なインクジェットヘッドを提供する。
【解決手段】 金属部材のノズル本体１に形成したノズル６よりインクを吐出させるインクジェットヘッドにおいて、金属部材のノズル本体１の少なくともインク吐出側表面にＳｉＯ２を主成分とするＳｉＯ２膜２を設け、ＳｉＯ２膜２上にパーフルオロポリエーテル鎖の末端にアルコキシシラン残基を有する化合物が結合した撥インク膜７を形成したことを特徴とする。
【解決手段】 金属部材のノズル本体１に形成したノズル６よりインクを吐出させるインクジェットヘッドにおいて、金属部材のノズル本体１の少なくともインク吐出側表面にＳｉＯ２を主成分とするＳｉＯ２膜２を設け、ＳｉＯ２膜２上にパーフルオロポリエーテル鎖の末端にアルコキシシラン残基を有する化合物が結合した撥インク膜７を形成したことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノズル本体に耐擦性の高い撥インク膜を有するインクジェットヘッドとその製造方法、ならびにそれを備えたインクジェット記録装置及びインクジェット塗布装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
汚れ付着防止、防水等の用途で種々の撥水材料が開発されている。撥水材料としてはシリコン系、フッ素系の材料が主に検討されている。シリコン系とフッ素系の材料を比較した場合、表面を低表面エネルギー化するためにはフッ素系の材料が好適である。フッ素系の材料としては、単分子膜としてはパーフルオロアルキル鎖を有する化合物、或いはパーフルオロポリエーテル鎖を有する化合物が、高分子膜としては含フッ素樹脂が主に検討されている。
【０００３】
用途としては、キッチンや洗面所等の水周り、ウインドーや車体等自動車関連、ディスプレイ表面やインクジェットヘッドのオリフィス表面の如くオフィスユーズ等が挙げられる。
【０００４】
このうちインクジェットプリンタは、電子写真方式のプリンタに比べて装置の小型化が可能であるためオフィスばかりでなく家庭へもかなり普及している。このインクジェットプリンタの画像形成は、ヘッドのノズルから用紙に向かってインクを吐出することで、用紙上にインクが付着することで達成される。
【０００５】
その際、オリフィスのノズル近傍にインクが付着して乾燥すると、これに新たに吐出されたインクが接触し、吐出方向が変化してしまうことがある。このため通常のインクジェットプリンタでは、ヘッドのインク吐出側表面にはインクを弾く処理が施されている。またノズル表面をワイプする機構も設けられている。
【０００６】
従来例として、特開２００３−１９８０３号公報（特許文献１）には、パーフルオロポリエーテル鎖とアルコキシシラン残基を有する化合物でヘッドのインク吐出側表面を処理することが記載されている。この提案により、水性インクにおいて高い撥水性及びワイピングに対する高い耐擦性を発揮するようになったが、油性インクや溶剤系インクにおいては十分な撥インク性及びワイピングに対する十分な耐擦性が得られないと言う問題があった。
【０００７】
また、特開２００３−３４１０７０号公報（特許文献２）には、ノズル形成部材、特に樹脂材料で形成されたノズルの表面がフッ素系撥水剤でコーティングされていること、及びノズル形成部材とフッ素系撥水剤との間に、ＳｉＯ２膜が形成されていることが開示されている。
【０００８】
ここでノズル形成部材を樹脂材料で形成している例が挙げられているが、油性インクや溶剤系インクに対する耐インク性から、ノズル形成部材は、金属材料を用いることが望ましい。そこでノズル形成部材に金属材料を用い、ノズル形成部材と撥インク膜との間に、ＳｉＯ２膜を設けた構成で作製をしたが、油性インクや溶剤系インクにおいては十分な撥インク性及びワイピングに対する十分な耐擦性が得られるものとそうでないものが生じ、一定した効果が得られなかった。そこで、更なる性能向上の検討を進めた結果、金属材料のノズル形成部材とＳｉＯ２膜の間の処理が重要であることがわかった。
【０００９】
特開２００４−３４３３１号公報（特許文献３）に、ガラス転移点（Ｔｇ）１００℃以上の樹脂又は金属を予め粗面化処理（酸素プラズマ処理又はサンドブラスト処理）により表面粗さ（Ｒａ）０．０１〜０．１とされたノズルプレート表面に、フッ素含有化合物又はシラン化合物を原料としてプラズマＣＶＤ法により０．５μｍ以下のプラズマ重合膜を形成し、その皮膜上にフッ素樹脂を塗布し、撥インク膜を形成することが開示されているが、金属材料のノズル形成部材にＳｉＯ２膜を形成するための最適な処理は知られていなかった。
【００１０】
近年、インクジェットの特徴を生かしフラットパネルディスプレイ製造装置、３次元造形機、プリント基板回路形成、燃料電池の電極形成など各種パターニング装置への応用が急速に進んでおり、用いられるインクは水性以外に油性や溶剤系のものもあり、その中には有機樹脂成分を含んだものもある。
【００１１】
このようなインクは表面張力が小さいため、撥インク性が高い撥インク膜でないと十分弾かないという問題、及びインクがノズル付近で乾燥すると、そこで固化し粘着するといった問題を引き起こすことがある。本発明者の検討では、油性インクや溶剤系インクの場合でもヘッドのノズル部分との接触角は、４０°以上は必要であることが分かっている。
【特許文献１】特開２００３−１９８０３号公報
【特許文献２】特開２００３−３４１０７０号公報
【特許文献３】特開２００４−３４３３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記従来技術では、油性インクや溶剤系インクに対して十分な撥インク性及びワイピングに対する十分な耐擦性を有した表面処理が困難であった。
【００１３】
本発明の目的は、このような従来技術の欠点を解消し、撥インク性及び耐擦性に優れ、長期間の使用においても信頼性の高い安定した吐出が可能なインクジェットヘッド、インクジェットヘッドの製造方法、インクジェット記録装置及びインクジェット塗布装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明の第１の手段は、金属部材のノズル本体に形成したノズルよりインクを吐出させるインクジェットヘッドにおいて、前記ノズル本体の少なくともインク吐出側表面にＳｉＯ２を主成分とするＳｉＯ２膜を設け、そのＳｉＯ２膜上にパーフルオロポリエーテル鎖の末端にアルコキシシラン残基を有する化合物が結合した撥インク膜を形成し、前記ノズル本体の表面粗さＲａが０．１３μｍ以下、好ましくは０．１１以下に規制されていることを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の第２の手段は前記第１の手段において、前記パーフルオロポリエーテル鎖の末端にアルコキシシラン残基を有する化合物が、下記の一般式を有する化合物であることを特徴とするものである。
【化１】
【００１６】
本発明の第３の手段は前記第２の手段において、前記一般式中の末端が−Ｓｉ（ＯＲ）３であることを特徴とするものである。
【００１７】
本発明の第４の手段は前記第２の手段において、前記一般式中の結合部位Ｘ，Ｙが下記の分子構造を有することを特徴とするものである。
【化２】
【００１８】
本発明の第５の手段は前記第１の手段において、前記ＳｉＯ２膜がノズル本体のインク流路側に延びて形成されていることを特徴とするものである。
【００１９】
本発明の第６の手段は前記第１の手段において、前記ＳｉＯ２膜がノズル本体のインク流路側まで延びていないことを特徴とするものである。
【００２０】
本発明の第７の手段は、金属部材のノズル本体に形成したノズルよりインクを吐出させるインクジェットヘッドの製造方法において、前記ノズル本体の表面を例えば表面平均粗さＲａが０．１３μｍ以下になるように平坦化する工程と、前記ノズル本体のノズルが塞がらない例えば０．１重量％以下の濃度に調整されたシリカゾル溶液を前記ノズル本体に塗布する工程と、前記ノズル本体上に形成されたシリカゾル膜を加熱してＳｉＯ２膜に変化する工程と、パーフルオロポリエーテル鎖の末端にアルコキシシラン残基を有する化合物を溶剤に溶解した撥インク処理剤溶液を前記ＳｉＯ２膜上に塗布し、乾燥して撥インク膜を形成する工程と、前記ノズル本体のインク流路と接する側に形成されている撥インク膜を除去して、ノズル本体の少なくともインク吐出側表面に形成されている撥インク膜を残す工程とを有することを特徴とするものである。
【００２１】
本発明の第８の手段は、金属部材のノズル本体に形成したノズルよりインクを吐出させるインクジェットヘッドの製造方法において、前記ノズル本体の表面を平坦化する工程と、前記ノズル本体のインク吐出側表面に例えばスパッタリングでＳｉＯ２膜を形成する工程と、パーフルオロポリエーテル鎖の末端にアルコキシシラン残基を有する化合物を溶剤に溶解した撥インク処理剤溶液を前記ＳｉＯ２膜上に塗布し、乾燥して撥インク膜を形成する工程とを有することを特徴とするものである。
【００２２】
本発明の第９の手段は前記第７または第８の手段において、前記パーフルオロポリエーテル鎖の末端にアルコキシシラン残基を有する化合物が、下記の一般式を有する化合物であることを特徴とするものである。
【化１】
【００２３】
本発明の第１０の手段は前記第９の手段において、前記一般式中の末端が−Ｓｉ（ＯＲ）３であることを特徴とするものである。
【００２４】
本発明の第１１の手段は前記第９の手段において、前記一般式中の結合部位Ｘ，Ｙが下記の分子構造を有することを特徴とするものである。
【化２】
【００２５】
本発明の第１２の手段は、インクジェットヘッドと、例えば用紙などの被記録材を所定の方向に搬送する搬送手段とを備えて、前記インクジェットヘッドから吐出されるインクを前記被記録材上に付着して情報を記録するインクジェット記録装置において、前記インクジェットヘッドが第１ないし第６の手段のインクジェットヘッドであることを特徴とするものである。
【００２６】
本発明の第１３の手段は、インクジェットヘッドと、例えば基板などの被塗布部材を所定の方向に搬送する搬送手段とを備えて、前記インクジェットヘッドから吐出されるインクを前記被塗布部材上に付着する例えばパターンニング装置などのインクジェット塗布装置において、前記インクジェットヘッドが第１ないし第６の手段のインクジェットヘッドであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２７】
本発明は前述のような構成になっており、従来に比べて水性インクはもちろん油性インク及び溶剤系インク等に対し撥インク性及び耐擦性の点で優れ、長期間の使用においても信頼性の高い安定した吐出が可能なインクジェットヘッド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】
【００２８】
次に本発明の実施形態を図と共に説明する。図１３は、本発明の実施形態に係るインクジェットヘッドの断面図である。
【００２９】
図中の５はノズル６を形成するノズルプレート、６はノズルで図示していないが紙面に向けて垂直方向に所定の間隔をおいて多数個形成されている。９はフィルタ部、１０は振動板１７と圧電素子１８とを連結するシリコン接着剤等の弾性を有する接着剤、１１はリストリクタ２１を形成するリストリクタプレート、１２は加圧室１６を形成する加圧室プレート、１５は共通インク供給路２２を形成する共通インク供給路形成部材、１９ａ，１９ｂは信号入力端子、２０は圧電素子固定板、２１は共通インク供給路２２と加圧室１６とを連結し加圧室１６へのインク流入を制御するリストリクタである。
【００３０】
リストリクタプレート１１や加圧室プレート１２などは、例えばステンレス材のエッチング加工または精密プレス加工により作られ、ノズルプレート５はステンレス材に精密プレス加工により多数個のノズル６を形成する。圧電素子固定板２０は、セラミックスやポリイミドなどの絶縁物から構成されている。ノズルプレート５と加圧室プレート１２を接着剤で一体に接合することにより、加圧室１６（インク流路）が区画形成される。
【００３１】
インクは共通インク供給路２２の中を上流から下流へ向かって流れ、共通インク供給路２２の途中でフィルタ部９を通過して、リストリクタ２１、加圧室１６、ノズル６の順に流れ込む。圧電素子１８は信号入力端子１９ａと１９ｂの間に電圧が印加されたときに伸縮し、電圧が無くなれば伸縮前の形に戻る。この圧電素子１８の変形によって、加圧室１６内のインクに圧力が加わり、ノズル６からインクが液滴となって吐出する。
【００３２】
このような構成のインクジェットヘッドのノズルプレート５を、後述の各実施例で製作した。本実施例により得られたインクジェットヘッドに顔料含有の油性インクを充填し吐出を行ったところ、ノズルプレート５の表面にインクが濡れ広がることがなく、長時間の使用においても安定した吐出が得られることが確認できた。また、インクの充填等によりノズルプレート５の表面に付着したインクを拭き取るために繰り返しワイピングを行ったが、長期間にわたり良好な拭き取り性が持続することも確認した。
【００３３】
本発明のインクジェットヘッドは、ノズル表面を平坦化し、その上にＳｉＯ２膜を設け、さらにそのＳｉＯ２膜上にパーフルオロポリエーテル鎖の末端にアルコキシシラン残基を有する化合物を結合させた撥インク膜を形成した。
【００３４】
ノズルプレートの加工精度は、インクジェットヘッドのインク吐出特性に大きな影響を及ぼす。多数のノズル間においてノズル精度のばらつきを低く抑えることから、ノズルプレートの製法は高い加工精度が要求される。このためノズルプレートは精密プレス加工法、レーザ加工法、エッチング加工法またはエレクトロフォーミング等により形成されるため、金属材料が好ましい。
【００３５】
しかしインクが水性の場合、油性インクに比べて空気中の水分が溶解しやすく、これがノズルを腐食する原因になる可能性がある。そのためノズルプレートの材料は防錆性を考えるとステンレス鋼板が望ましい。
【００３６】
具体的にはオーステナイト系のＳＵＳ２０１、ＳＵＳ２０２にＳＵＳ３０１、ＳＵＳ３０２にＳＵＳ３０３、ＳＵＳ３０３Ｓｅ、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０４Ｌ、ＳＵＳ３０４Ｎ１、ＳＵＳ３０４Ｎ２、ＳＵＳ３０４ＬＮ、ＳＵＳ３０５、ＳＵＳ３０９Ｓ、ＳＵＳ３１０Ｓ、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ３１６Ｎ、ＳＵＳ３１６ＬＮ、ＳＵＳ３１６Ｊ１、ＳＵＳ３１６Ｊ１Ｌ、ＳＵＳ３１７、ＳＵＳ３１７Ｌ、ＳＵＳ３１７Ｊ１、ＳＵＳ３２１、ＳＵＳ３４７、ＳＵＳＸＭ７、ＳＵＳＸＭ１５Ｊ１、ＳＵＳ３２９Ｊ１、
フェライト系のＳＵＳ４０５、ＳＵＳ４１０Ｌ、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ４３０Ｆ、ＳＵＳ４３４、ＳＵＳ４４７Ｊ１、ＳＵＳＸＭ２７、
マルテンサイト系のＳＵＳ４０３、ＳＵＳ４１０、ＳＵＳ４１０Ｊ１、ＳＵＳ４１６、ＳＵＳ４２０Ｊ１、ＳＵＳ４２０Ｆ、ＳＵＳ４３１、ＳＵＳ４４０Ａ、ＳＵＳ４４０Ｂ、ＳＵＳ４４０Ｃ、ＳＵＳ４４０Ｆ、析出硬化系のＳＵＳ６３０、ＳＵＳ６３１等が適用される。
【００３７】
またインクに防錆剤が添加されている場合や腐食性のないインクを使用する場合は、鉄−ニッケル合金等でも用いることができる。インクジェットヘッドのインク流路の母材がシリコンウエハで、熱硬化型接着剤でインク流路とノズルプレートを接着する際は、シリコンウエハと線膨張率の近い鉄：ニッケル＝５０〜６５：５０〜３５の比率の合金が好ましい。またエレクトロフォーミングによってノズルプレートを形成する場合は、ニッケルやパラジュウム及びそれらの合金等が好ましい。
【００３８】
本発明においては、ノズル表面の平坦化が重要である。ノズルプレートは約３０〜１５０μｍ程度の薄板で圧延材料を用いるのが一般的であり、その表面粗さはＲａ≧０．１４μｍ程度である。この表面粗さでは所望の性能が確保出来ないから、積極的に平坦化して表面平均粗さＲａを０．１３μｍ以下、理想的には０μｍにする必要がある。その方法としてサンドペーパや研磨テープあるいはポリッシングスラリー等を用いての研磨などが挙げられる。
【００３９】
表面を平坦化処理した後に、ＳｉＯ２の製膜がなされる。この製膜はスパッタリング、蒸着、ＣＶＤ法あるいはＳｉＯ２の前駆体であるシリカゾルを刷毛塗り、スプレーコート、スピンコート、ディップコート等の方法でノズルプレートに塗布した後、加熱処理によってＳｉＯ２膜にする方法が望ましい。
【００４０】
シリカゾルはアルコキシシランが平均数十〜数百個重合したもので、平均分子量は数千〜数万である。これはメタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール等のアルコール類に溶解する。シリカゾルをＳｉＯ２の膜にするためには、８０℃以上に加熱する必要がある。望ましくは１８０℃程度に加熱することで膜強度をさらに高めることができる。
【００４１】
また膜厚は数十〜数百ｎｍ程度が望ましい。膜厚が数ｎｍ程度と薄い場合はピンホールの発生や強度不足が懸念され、反対に膜厚が厚すぎると、ノズル表面の平坦化の効果が無くなることや、ノズル径がＳｉＯ２膜の厚みの分小径化するため設計時に小径分を考慮する必要があるなどの弊害を生じる。
【００４２】
本発明の撥インク膜を形成するための撥インク処理剤は、分子内にパーフルオロポリエーテル鎖とアルコキシシラン残基を有するものが好適である。この理由は、下地のＳｉＯ２との結合性が高まり、また、ＳｉＯ２膜との結合により撥インク処理剤が移動することが無いので、撥インク膜の形成位置の精度が高い。
【００４３】
本発明において賞用される撥インク処理剤としては、以下に示す一般式が挙げられる。
【化１】
【００４４】
上記一般式中の末端が−Ｓｉ（ＯＲ）２よりも−Ｓｉ（ＯＲ）３の方が、撥インク膜の耐擦性が優れている。これはノズルプレート（ノズル本体）との結合部位が分子１個当り−Ｓｉ（ＯＲ）２が２箇所であるのに対して、−Ｓｉ（ＯＲ）３は３箇所であるためと考えられる。
【００４５】
上記一般式における結合部位Ｘ，Ｙは特に限定されるものではないが、若干塩基性に片寄っているインクを用いた場合でも加水分解を受けないような分子構造のものが好ましい。具体的にはアミド結合やエーテル結合等のある分子構造、またはエステル結合やイオン結合の無い分子構造が望ましい。具体的には、本発明では下記に示すものが賞用される。
【化２】
【００４６】
次に本発明で適用される撥インク処理剤（化合物１〜８）の具体的な合成方法を説明する。
【００４７】
（化合物１の合成）
デュポン社製クライトックス１５７ＦＳ−Ｌ（平均分子量２５００）（２５重量部）を３Ｍ社製ＰＦ−５０８０（１００重量部）に溶解し、これに塩化チオニル（２０重量部）を加え、攪拌しながら４８時間還流する。次いで塩化チオニルとＰＦ−５０８０をエバポレータで揮発させ、クライトックス１５７ＦＳ−Ｌの酸クロライド（２５重量部）を得る。
【００４８】
これにＰＦ−５０８０（１００重量部）、チッソ社製サイラエースＳ３３０（３重量部）、トリエチルアミン（３重量部）を加え、室温で２０時間攪拌する。反応液を昭和化学工業社製ラジオライトファインフローＡで濾過し、濾液中のＰＦ−５０８０をエバポレータで揮発させ、下記の化合物１（２０重量部）を得た。
【化３】
【００４９】
（化合物２の合成）
チッソ社製サイラエースＳ３３０（３重量部）の代わりにチッソ社製サイラエースＳ３６０（３重量部）を用いる以外は化合物１の合成と同様にして、下記の化合物２（２０重量部）を得た。
【化４】
【００５０】
（化合物３の合成）
デュポン社製クライトックス１５７ＦＳ−Ｌ（平均分子量２５００）（２５重量部）の代わりにダイキン工業社製デムナムＳＨ（平均分子量３５００）（３５重量部）を用いる以外は化合物１の合成と同様にして、下記の化合物３（３０重量部）を得た。
【化５】
【００５１】
（化合物４の合成）
チッソ社製サイラエースＳ３３０（３重量部）の代わりにチッソ社製サイラエースＳ３６０（３重量部）を用い、デュポン社製クライトックス１５７ＦＳ−Ｌ（平均分子量２５００）（２５重量部）の代わりにダイキン工業社製デムナムＳＨ（平均分子量３５００）（３５重量部）を用いる以外は化合物１の合成と同様にして、下記の化合物４（３０重量部）を得た。
【化６】
【００５２】
（化合物５の合成）
チッソ社製サイラエースＳ３３０（３重量部）の代わりにチッソ社製サイラエースＳ３２０（１重量部）を用いる以外は化合物１の合成と同様にして、下記の化合物５（２０重量部）を得た。
【化７】
【００５３】
（化合物６の合成）
チッソ社製サイラエースＳ３２０（１重量部）の代わりにチッソ社製サイラエースＳ３１０（１重量部）を用いる以外は化合物５の合成と同様にして、下記の化合物６（２０重量部）を得た。
【化８】
【００５４】
（化合物７の合成）
デュポン社製クライトックス１５７ＦＳ−Ｌ（平均分子量２５００）（２５重量部）の代わりにダイキン工業社製デムナムＳＨ（平均分子量３５００）（３５重量部）を用いる以外は化合物５の合成と同様にして、下記の化合物７（３０重量部）を得た。
【化９】
【００５５】
（化合物８の合成）
チッソ社製サイラエースＳ３２０（１重量部）の代わりにチッソ社製サイラエースＳ３１０（１重量部）を用い、デュポン社製クライトックス１５７ＦＳ−Ｌ（平均分子量２５００）（２５重量部）の代わりにダイキン工業社製デムナムＳＨ（平均分子量３５００）（３５重量部）を用いる以外は化合物５の合成と同様にして、下記の化合物８（３０重量部）を得た。
【化１０】
【００５６】
撥インク処理剤の平均分子量はパーフルオロポリエーテル鎖の大きさ、分子内のパーフルオロポリエーテル鎖の本数によって異なるが、概ね１０００前後から１２０００前後である。形成される撥インク膜は分子レベルオーダーの層であり、膜厚は数ｎｍである。膜厚は、非接触式の膜厚測定装置（溝尻光学株式会社製エリプソメーター）か、ＩＲスペクトルの反射モードで１２００カイザー付近のＣＦ伸縮振動を調べることで求められる。
【００５７】
我々の実験の結果、これら撥インク処理剤で処理された表面は水に易溶の水性インクだ
けでなく、水に不溶あるいは難溶の油性インクも弾くことがわかった。
【００５８】
撥インク膜の形成方法は、撥インク処理剤を溶媒に希釈した溶液を調製する。この溶液を刷毛塗り、スプレーコート、スピンコート、ディップコート等の方法でノズルプレートに塗布する。次に加熱することで、撥インク処理剤のアルコキシシラン残基とＳｉＯ２膜表面の水酸基が反応し、撥インク処理剤が化学的にＳｉＯ２膜表面に結合して撥インク膜が形成できる。
【００５９】
本発明で用いる撥インク処理剤は水分と接触すると加水分解する。また直径１０〜５０μｍ程度のノズル内に入っていく必要もある。そのため塗布溶液の調製で用いる溶媒は含水率が低く、且つ表面張力の小さなフッ素系の溶媒が望ましい。具体的には３Ｍ社製のＦＣ−７２、ＦＣ−７７、ＰＦ−５０６０、ＰＦ−５０８０、ＨＦＥ−７１００、ＨＦＥ−７２００、デュポン社製バートレルＸＦ等が挙げられる。
【００６０】
図１は、ノズル本体の表面に撥インク膜を形成した状態を示す模式図である。同図に示すように、ノズル本体１の表面にＳｉＯ２膜２が形成され、そのＳｉＯ２膜２の表面に撥インク膜７が形成されている。この撥インク膜７は、模式的に示しているようにＳｉＯ２膜表面の水酸基が反応して化学的に結合している結合部位３と、パーフルオロポリエーテル鎖を有する部位４とを有している。
【００６１】
次に具体的な実施例について説明する。
【実施例１】
【００６２】
本発明の実施例１について図２と図３を用いて具体的に説明する。図３（ａ）に示すように幅１０ｍｍ、長さ１００ｍｍ、厚さ０．０８ｍｍのＳＵＳ３０４の板材に精密プレス加工によりノズル径Ｄが５０μｍのノズル６が多数個設けられたノズルプレート５を製作し、その表面を研磨テープにより研磨した。研磨後のノズル表面粗さはＲａ≦０．１１μｍであった。
【００６３】
このノズルプレート５をエタノールで希釈したシリカゾル溶液に浸漬して、ノズルプレート５の全体にシリカゾルをコートした。この溶液はノズル６（ノズル径Ｄ：５０μｍ）がシリカゾルによって塞がらない濃度に調整する必要があり、本実施例ではシリカゾル濃度を０．１重量％以下に調整した。
【００６４】
その後、１８０℃で３０分間加熱しシリカゾル膜を図３（ｂ）に示すようにＳｉＯ２膜２へ変化させた。ＳｉＯ２膜２はノズルプレート５の全体に形成され、その厚さは数十ｎｍ程度であった。ノズルプレート５を室温に戻した後、撥インク処理剤であるダイキン工業社製デムナムＤＳＸ（オプツールＤＳＸ）溶液を３Ｍ社製ＨＦＥ−７２００溶液で０．１重量％に希釈した溶液に１０分間浸漬後、１２０℃で２０分間加熱する。
【００６５】
前記デムナムＤＳＸの構造式は、次の通りである。
【００６６】
Ｆ（ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２Ｏ）−ｎＣＦ２ＣＦ２−Ｏ−Ｓｉ−（ＯＲ）３
ここで得られた撥インク膜７の膜厚は６〜１０ｎｍであった。この時点では図３（ｃ）に示すように撥インク膜７はノズルプレート全面に形成されているので、インクと接する上でインク流路側の撥インク膜７は除去する必要がある。
【００６７】
そのため図３（ｄ）に示すように、ノズルプレート５のインクが吐出する側の表面にデュポン社製ドライフィルムレジストＦＸ１３０からなるドライフィルムレジスト２３を大成ラミネーター社製ＭＡＩＩ−７００型を用いてラミネートし、露光装置により紫外線２４をドライフィルムレジスト２３の上から照射して、図３（ｅ）に示すようにマスク２５を形成する。
【００６８】
その後、ヤマト硝子社製プラズマアッシング装置によりプラズマ照射を行い、インク流路側の撥インク膜７を除去し、その後マスク２５を除去して、図２に示すようなインク吐出側表面にのみ撥インク膜７を形成したノズルプレート５を得る。
【実施例２】
【００６９】
幅１０ｍｍ、長さ１００ｍｍ、厚さ０．０８ｍｍのＦｅ−４２Ｎｉの板材に精密プレス加工によりノズル径Ｄが５０μｍのノズルが多数個設けられたノズルプレートを製作し、その表面を研磨テープにより研磨した。研磨後のノズル表面粗さは、Ｒａ≦０．０７μｍであった。
【００７０】
その後のＳｉＯ２膜ならびに撥インク膜は実施例１と同様にして形成し、インク吐出側表面に撥インク膜を形成したノズルプレートを得た。
【実施例３】
【００７１】
ニッケルのエレクトロフォーミングにより製作された幅１０ｍｍ、長さ１００ｍｍ、厚さ０．０８ｍｍ、ノズル径がＤ５０μｍのノズルが多数個設けられたノズルプレートの表面を研磨テープにより研磨した。研磨後のノズル表面粗さは、Ｒａ≦０．１３μｍであった。
【００７２】
その後のＳｉＯ２膜ならびに撥インク膜は実施例１と同様にして形成し、インク吐出側表面に撥インク膜を形成したノズルプレートを得た。
【実施例４】
【００７３】
本発明の実施例４を図４と共に説明する。幅１０ｍｍ、長さ１００ｍｍ、厚さ０．０８ｍｍのＳＵＳ３０４の板材に精密プレス加工によりノズル径Ｄが５０μｍのノズル６が多数個設けられたノズルプレート５を製作し、その表面を研磨テープにより研磨した。研磨後のノズル表面粗さはＲａ≦０．１１μｍであった。
【００７４】
このノズルプレート５のインクが吐出する側の表面にアルバック社製ＲＦスパッタリング装置を用いＳｉＯ２をスパッタリングして、厚さが数十ｎｍ程度のＳｉＯ２膜２を形成した。
【００７５】
その後実施例１と同様にしてＳｉＯ２膜２の上に撥インク膜７を形成したノズルプレート５を得た。
【実施例５】
【００７６】
幅１０ｍｍ、長さ１００ｍｍ、厚さ０．０８ｍｍのＦｅ−４２Ｎｉの板材に精密プレス加工によりノズル径Ｄが５０μｍのノズルが多数個設けられたノズルプレートの表面を研磨テープにより研磨した。研磨後のノズル表面粗さはＲａ≦０．０７μｍであった。
【００７７】
その後のＳｉＯ２膜ならびに撥インク膜は実施例４と同様にして形成し、インク吐出側表面に撥インク膜を形成したノズルプレートを得た。
【実施例６】
【００７８】
ニッケルのエレクトロフォーミングにより製作された幅１０ｍｍ、長さ１００ｍｍ、厚さ０．０８ｍｍ、ノズル径がＤ５０μｍのノズルが多数個設けられたノズルプレートの表面を研磨テープにより研磨した。研磨後のノズル表面粗さはＲａ≦０．１３μｍであった。
【００７９】
その後のＳｉＯ２膜ならびに撥インク膜は実施例４と同様にして形成し、インク吐出側表面に撥インク膜を形成したノズルプレートを得た。
【実施例７】
【００８０】
実施例４における撥インク処理剤の代わりに前記化合物１の溶液を３Ｍ社製フロリナートＰＦ−５０８０溶液で０．３重量％に希釈した溶液を用い、その溶液にＳｉＯ２膜付きのノズルプレートを１０分間浸漬後、１２０℃で２０分間加熱する。ここで得られた撥インク膜の膜厚は４〜７ｎｍであった。
【００８１】
その後は実施例４と同様にして処理して、インク吐出側表面に撥インク膜を形成したノズルプレートを得た。
【実施例８】
【００８２】
化合物１の代わりに前記化合物２を用いた以外は実施例７と同様にして、インク吐出側表面に膜厚が６〜１０μｍの撥インク膜を形成したノズルプレートを得た。
【実施例９】
【００８３】
化合物１の代わりに前記化合物３を用いた以外は実施例７と同様にして、インク吐出側表面に膜厚が６〜１０μｍの撥インク膜を形成したノズルプレートを得た。
【００８４】
上記９種類の実施例を記述したが、ノズルプレートの材質とＳｉＯ２膜の製膜方法とパーフルオロポリエーテル鎖とアルコキシシラン残基を有する化合物との組み合わせはこれに限定されるものではない。また撥インク膜の除去に用いたドライフィルムレジスト、ラミネート装置、プラズマアッシング装置において、これらに限定されるものではない。
【００８５】
［比較例１］
幅１０ｍｍ、長さ１００ｍｍ、厚さ０．０８ｍｍのＳＵＳ３０４の板材に精密プレス加工によりノズル径Ｄが５０μｍのノズルが多数個設けられたノズルプレートを製作した。そのノズル表面粗さはＲａ≧０．１４μｍであった。
【００８６】
そのノズルプレートを、ダイキン工業社製デムナムＤＳＸ溶液を３Ｍ社製ＨＦＥ−７２００溶液で０．１重量％に希釈した溶液に１０分間浸漬後、１２０℃で２０分間加熱する。
【００８７】
ここで得られた撥インク膜の膜厚は６〜１０ｎｍであった。この時点で撥インク膜はノズルプレート全面に形成されているため、インクと接する上でインク流路側の撥インク膜は除去する必要がある。
【００８８】
そのため、ノズルプレートのインクが吐出する面にデュポン社製ドライフィルムレジストＦＸ１３０からなるドライフィルムレジストを大成ラミネーター社製ＭＡＩＩ−７００型を用いてラミネートし、露光装置により紫外線を照射してマスクを形成する。その後、ヤマト硝子社製プラズマアッシング装置によりプラズマ照射を行い、インク流路側の撥インク膜を除去し、しかる後にマスクを除去してノズルプレートを得た。
【００８９】
［比較例２］
ノズルプレートの表面を研磨テープにより研磨して、その表面粗さＲａを≦０．１１μｍにした以外は、比較例１と同様にしてノズルプレートを得た。
【００９０】
［比較例３］
幅１０ｍｍ、長さ１００ｍｍ、厚さ０．０８ｍｍのＳＵＳ３０４の板材に精密プレス加工によりノズル径Ｄが５０μｍのノズルが多数個設けられたノズルプレートを製作した。そのノズル表面粗さはＲａ≧０．１４μｍであった。
【００９１】
このノズルプレートをエタノールで希釈して濃度を０．１％以下に調整したシリカゾル溶液に浸漬して、ノズルプレートにシリカゾルをコートした。その後、１８０℃で３０分間加熱してシリカゾル膜をＳｉＯ２膜２へ変化させた。ＳｉＯ２膜２の厚さは数十ｎｍ程度であった。その後は比較例１と同様にして撥インク膜を形成してノズルプレートを得た。
【００９２】
上記実施例１〜９及び比較例１〜３で作製したノズルプレートの撥インク膜の評価を行った。評価方法は、顔料混入の油性インクを不織布にしみこませてノズルプレートの撥インク膜面上で摺動を行い、摺動後の撥インク膜面に対する油性インクの接触角を測定した。
【００９３】
具体的には、直径が７ｍｍの金属軸の外周を、厚さ２ｍｍでショア硬度５５のシリコンゴムで覆い、更にその上に顔料混入の油性インクを含浸させた不織布を巻きつけ、荷重１５０ｇ、摺動速度５０ｍｍ／ｓｅｃ、摺動距離２０ｍｍにて摺動試験を行った。評価として接触角が４０°以上を維持するまでの摺動回数を調べ、その結果を次の表に示す。
【表１】
【００９４】
この摺動試験から明らかなように、実施例と同じような撥インク処理剤を使用しても、比較例１のようにノズルプレートの平均表面粗さＲａが０．１４μｍ以上と粗く、しかも撥インク膜をノズルプレートの表面に直接形成した場合、比較例２のようにノズルプレートの平均表面粗さＲａを０．１１μｍ以下と小さくしても、撥インク膜をノズルプレートの表面に直接形成し場合、あるいは比較例３のようにＳｉＯ２膜を介して撥インク膜をノズルプレートの上に形成しても、ノズルプレートの平均表面粗さＲａが０．１４μｍ以上と粗い場合は、接触角が４０°以上を維持する摺動回数がともに１０回以下と少なく、従って比較例１〜３の撥インク膜は耐擦性が不十分である。
【００９５】
これに対して本発明の実施例１〜９に係るノズルプレートは、それの平均表面粗さＲａを０．１３μｍ以下に規制すると共に、そのノズルプレート表面にＳｉＯ２膜を形成し、そのＳｉＯ２膜上にパーフルオロポリエーテル鎖の末端にアルコキシシラン残基を有する化合物を結合した撥インク膜を形成している。
【００９６】
そのためこれらの相乗効果により、摺動回数を比較例の約２０倍程度まで延長することができ、耐擦性に優れていることが立証できる。
【実施例１０】
【００９７】
本発明の実施例１０を図５と図６に基づいて説明する。実施例１と同様にして図６に示すように、ノズルプレート５の全面にＳｉＯ２膜２を介して撥インク膜７を形成する。
【００９８】
次にノズルプレート５のインク吐出側表面にデュポン社製ドライフィルムレジストＦＸ１３０からなるドライフィルムレジスト２３を、大成ラミネーター社製ＭＡＩＩ−７００型を用いてラミネートする。ラミネートが完了した後、ローラー温度１２０℃、ローラー速度３０ｍｍ／ｓ、ローラー圧力０．４ＭＰａに設定し、再度ラミネーターに通過させる。
【００９９】
これにより図６に示すように、ドライフィルムレジスト２３の一部がノズル６内に入り込む。ノズル内への入り込み量は、ラミネーターの前記条件を変更するか通過させる回数を変更することにより、任意に調整可能である。本実施例においては、ノズル径Ｄの１／４に相当する入り込み量Ａとした（図５参照）。
【０１００】
このドライフィルムレジスト２３によりノズルプレート５のインク吐出面とその表面から１／４入り込んだ位置まで撥インク膜７が覆われた状態で、露光装置により紫外線を照射してマスクを形成する。
【０１０１】
その後ヤマト硝子社製プラズマアッシング装置によりプラズマ照射を行い、インク流路側の撥インク膜７を除去し、その後に前記マスクを除去した。
【０１０２】
これにより図５に示すように、ノズルプレート５の表面からノズル径の１／４入り込んだ位置まで撥インク膜７が施されたノズルプレート５を得た。
【０１０３】
本実施例においてはノズルプレート材にＳＵＳ３０４を用い、ＳｉＯ２膜の形成をシリカゾルの塗布後加熱処理する方法を、撥インク膜の形成にオプツールＤＳＸを使用して実施したが、ノズルプレートの材質、ＳｉＯ２膜の製膜方法、パーフルオロポリエーテル鎖とアルコキシシラン残基を有する化合物の組み合わせなどはこれに限定されるものではない。
【０１０４】
また撥インク膜の除去に用いたドライフィルムレジスト、ラミネート装置、プラズマアッシング装置においても、これらに限定されるものではない。さらにノズル内への撥インク膜の入り込み量をノズル径の１／４相当としたが、１／４以下であってもなんら問題は無い。ただし１／４以上になる場合は、インクメニスカスの形成位置がノズル表面から深い位置になってくるためインクが吐出し難くなる可能性がある。
【実施例１１】
【０１０５】
本発明の実施例１１を図７ないし図９を用いて説明する。本実施例の場合、ノズルプレート５のインク吐出側表面に、ノズルプレート５のノズル６よりも大きい穴２６を有するカバープレート２７を設けている。具体的には、エッチング加工により直径２５０μｍの穴２６がノズルプレート５の各ノズル６に対応した位置に設けられた、幅１０ｍｍ、長さ１００ｍｍ、厚さ０．０３ｍｍのＳＵＳ３０４の板材からなるカバープレート２７が用いられる。
【０１０６】
前記実施例１〜１０ではノズルプレート５単独でノズル本体１を構成しているが、本実施例ではノズルプレート５とカバープレート２７の組み合わせでノズル本体１を構成している。
【０１０７】
図９（ａ）〜（ｃ）は、この実施例に係るノズル本体１の製造過程を説明するための図である。図９（ａ）に示すようにノズルプレート５の全面にＳｉＯ２膜２を介して撥インク膜７を形成する手順は、前記実施例１〜１０の何れかと同様である。
【０１０８】
このノズルプレート５のインク吐出側表面にデュポン社製ドライフィルムレジストＦＸ１３０からなるドライフィルムレジスト２３を、大成ラミネーター社製ＭＡＩＩ−７００型を用いてラミネートする。そして、カバープレート２７が接合される部分以外、すなわちノズル近傍の撥インク膜７上のレジスト２３が残るようにカバー２８で覆い、その上から露光２９を行う［図９（ａ）参照］。
【０１０９】
その後現像してカバープレート２７が接合される部分にマスク２５を形成し［図９（ｂ）参照］、ヤマト硝子社製プラズマアッシング装置によりプラズマ照射を行い、ノズルプレート５上の不要な撥インク膜７を除去し、その後にマスク２５をノズルプレート５から取り外す。
【０１１０】
一方、カバープレート２７の表面を研磨テープにより研磨し、表面粗さＲａを≦０．１１μｍとした。このカバープレート２７をメタノールで希釈したシリカゾル溶液に浸漬して、カバープレート２７にシリカゾルをコートした。この溶液は穴２６がシリカゾルによって塞がらない濃度に調整する必要があり、本実施例ではシリカゾル濃度を０．３重量％以下とした。
【０１１１】
その後、１８０℃で３０分間加熱しシリカゾル膜をＳｉＯ２膜２へ変化させた。このＳｉＯ２膜２の厚さは数十ｎｍ程度であった。カバープレート２７を室温に戻した後、ダイキン工業社製オプツールＤＳＸ溶液を３Ｍ社製ＨＦＥ−７２００溶液で０．１重量％に希釈した溶液に１０分間浸漬し、その後１２０℃で２０分間加熱する。ここで得られた撥インク膜７の膜厚は６〜１０ｎｍであった。
【０１１２】
この時点で撥インク膜７はカバープレート２７の全面に形成されているので、ノズルプレート５と接合する面の撥インク膜７を除去する必要がある。この撥インク膜７の部分的な除去手順は、ノズルプレート５の場合と同様であるので説明は省略する。
【０１１３】
本実施例では、表面に撥インク膜７を形成したノズルプレート５を用いたが、表面に撥インク膜７を形成しないノズルプレート５を用いることもできる。
【０１１４】
図９（ｃ）に示すように、部分的に撥インク膜７を形成したノズルプレート５とカバープレート２７を、ノズル６と穴２６が同心円上になるように重ね合わせて、両者を接着などの手段で一体化する（図７参照）。なお、本実施例の場合図７に示すように、カバープレート２７における穴２６の周面の撥インク膜７は除去されている。
【０１１５】
図１０（ａ）〜（ｄ）は、本実施例に係るインクジェットヘッドにおけるノズル近傍のインクの挙動を説明するための図である。
【０１１６】
吐出不良が起きたノズルを復旧するために行われるインク吸引あるいはインク加圧、あるいは長時間の連続吐出によるしぶき等によって、図１０（ａ）に示すように、ノズル６の開口部周囲にインク６０が溜まろうとする。
【０１１７】
しかし、穴２６の周面には撥インク膜７が形成されておらず、撥インク性がないため、インク６０がその周面に接触すると、図１０（ｂ）に示すように周面に吸い寄せられて一様に濡れ広がり、インク６０はカバープレート２７の表面近くまで移行する。
【０１１８】
この状態で図１０（ｃ）に示すように、不織布などからなるインク吸収部材６１をカバープレート２７の表面に接触させると、カバープレート２７の表面近傍に付着したインク６０がインク吸収部材６１に素早く吸収され、カバープレート２７の表面を簡単に清掃することができる。これにより図１０（ｄ）に示すように、ノズル６からのインク滴の正常な吐出が可能となる。
【０１１９】
本発明者らの実験の結果、穴２６の直径はノズル６の直径Ｄの４〜８倍程度、カバープレート２７の厚さはノズル６の直径Ｄの０．４〜１倍程度の範囲が良好であることが判明した。
【実施例１２】
【０１２０】
図１１は、実施例１２を説明するための図である。図７に示す実施例と相違する点は、ノズルプレート５には撥インク膜７が形成されておらず、カバープレート２７のインク吐出側表面のみに撥インク膜７が形成されている点である。
【実施例１３】
【０１２１】
図１２は、実施例１３を説明するための図である。図７に示す実施例と相違する点は、ノズルプレート５とカバープレート２７が一体となったノズル本体１を用いている点と、それの穴２６の周面にも撥インク膜７が形成されている点である。
【０１２２】
例えば図２や図１０に示すように、インク流路側にＳｉＯ２膜２が形成されていると、次のような効果を有する。
【０１２３】
（１）ＳｉＯ２膜は親水性があるので、特に水性インクのインク充填時に気泡の排出が容易で、インクの充填がスムーズに行われる。
【０１２４】
（２）ＳｉＯ２膜は化学的に安定しているため、ノズル本体を腐食性の強いインクから保護する保護膜としての機能も有している。
【０１２５】
反対に例えば図４や図１１に示すように、インク流路側にＳｉＯ２膜２が形成されていないと、次のような効果を有する。
【０１２６】
（１）ＳｉＯ２膜に対して濡れ性の悪いインクの場合は、ＳｉＯ２膜が形成されていない方が、インク充填時に気泡の排出が容易で、インクの充填がスムーズに行われる。
【０１２７】
（２）ＳｉＯ２膜付きのノズルプレート（ノズル本体）とインク流路形成部材（加圧室プレート）を接着する際、所望の接着強度が得られず、ノズルプレート（ノズル本体）とＳｉＯ２膜の間で剥がれる心配があるが、ノズルプレート（ノズル本体）とインク流路形成部材を直接接着すると、高い接着強度が得られる。
【０１２８】
（３）上述のようにＳｉＯ２膜が剥がれると、それが異物となる心配があるが、インク流路側にＳｉＯ２膜が形成されていないとそのような心配はない。
【０１２９】
（４）ＳｉＯ２膜の形成領域が限られることにより、材料費の低減を図ることができる。
【０１３０】
図１４は、本発明に係るインクジェットヘッドを搭載したインクジェット記録装置の斜視図である。筐体３０の上部にヘッドベース３１が配置され、その上に４本のヘッド組３２が設けられている。筐体３０の内部にはロール紙搬送装置や制御装置などが収納されているが、図示を省略してある。
【０１３１】
前記４本のヘッド組３２には、４本のインク供給管３４から、カラー印刷のためにシアン、マジェンタ、イエロー、ブラックの４種類のインクが個別に供給される。
【０１３２】
各ヘッド組３２には、印刷用紙３３の長手方向（搬送方向）と直交する方向に、例えば２０個のインクジェットヘッド（図１３参照）が配列され、各インクジェットヘッドには図２に示したノズル６が例えば１２８個列設されている。ノズルと対向するように印刷用紙（ロール紙）３３が搬送され、その上流側に前記ロール紙搬送装置（図示せず）が配置されている。
【０１３３】
筐体３０の上部のフレーム３９，４０の間にロッド３７，３８が架設され、そのロッド３７，３８に支持体３５，３６が摺動可能に支持されて、この支持体３５，３６の間に前記ヘッドベース３１が取り付けられている。従ってヘッド組３２は、印刷用紙３３の長手方向（搬送方向）と直交する方向に移動して、ヘッドクリーニング機構４１の位置まで待機することができる。
【０１３４】
本発明に係るインクジェットヘッドは上記のような記録装置の他に汎用の小型インクジェット記録装置にも適用可能である。
【０１３５】
図１５は、本発明に係るインクジェットヘッドを搭載したインクジェット塗布装置の斜視図である。基体５０の上部にヘッドベース５１が配置され、その上に１個または複数個のインクジェットヘッド（図１３参照）を搭載したヘッド組５２が設けられている。ヘッド組５２には吐出溶液供給管５４から、吐出溶液が供給される。ヘッド組５２のノズルと対向するように被吐出基板ベース５３が設けられ、その上にインクによりパターンなどが形成される被塗布部材５５をセットする。
【０１３６】
本実施例ではヘッド組５２がＸ方向及びＺ方向に移動できる機構となっており、被吐出基板ベース５３にＹ方向に移動できる機構が備わっていて、任意のパターンが被塗布部材５５上に形成可能である。本実施例では、カットされた板、紙、フィルムなどを被塗布部材として用いているが、連続したシート状の被塗布部材を用い、それを搬送する機構を搭載してもよい。
【０１３７】
具体的には、インクジェットの特徴を生かしフラットパネルディスプレイ製造装置、３次元造形機、プリント基板回路形成、燃料電池の電極形成など各種パターニング装置への適用が可能である。
【０１３８】
前記実施例ではＳｉＯ２単独からなるＳｉＯ２膜を形成した場合を説明したが、必要に応じてあるいは必然的に他の成分を含んだＳｉＯ２を主成分とするＳｉＯ２膜を用いることもある。なお、前記他の成分としては、例えばテトラエトキシシラン、テトラブトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、ブチルトリブトキシシランなどがある。
【図面の簡単な説明】
【０１３９】
【図１】本発明においてノズル本体の表面にＳｉＯ２膜を介して撥インク膜を形成した状態を示す模式図である。
【図２】本発明の実施例１に係るノズル本体の一部断面図である。
【図３】そのノズル本体にＳｉＯ２膜と撥インク膜を形成する過程を説明するための図である。
【図４】本発明の実施例４に係るノズル本体の一部断面図である。
【図５】本発明の実施例１０に係るノズル本体の一部断面図である。
【図６】そのノズル本体にＳｉＯ２膜と撥インク膜を形成する過程を説明するための図である。
【図７】本発明の実施例１１に係るノズル本体の一部断面図である。
【図８】そのノズル本体をインク吐出表面側から視た図である。
【図９】そのノズル本体にＳｉＯ２膜と撥インク膜を形成する過程を説明するための図である。
【図１０】そのノズル本体におけるノズル近傍のインクの挙動を説明するための図である。
【図１１】本発明の実施例１２に係るノズル本体の一部断面図である。
【図１２】本発明の実施例１３に係るノズル本体の一部断面図である。
【図１３】本発明の実施例に係るインクジェットヘッドの断面図である。
【図１４】そのインクジェットヘッドを搭載したインクジェット記録装置の斜視図である。
【図１５】そのインクジェットヘッドを搭載したインクジェット塗布装置の斜視図である。
【符号の説明】
【０１４０】
１：ノズル本体、２：ＳｉＯ２膜、３：結合部位、４：パーフルオロポリエーテル鎖を有する部位、５：ノズルプレート、６：ノズル、７：撥インク膜、９：フィルタ部、１０：接着剤、１１：リストリクタプレート、１２：加圧室プレート、１５：共通インク供給路形成部材、１６：加圧室、１７：振動板、１８：圧電素子、１９ａ、１９ｂ：信号入力端子、２０：圧電素子固定板、２１：リストリクタ、２２：共通インク供給路、２３：ドライフィルムレジスト、２４：紫外線、２５：マスク、２６：穴、２７：カバープレート、２８：カバー、２９：露光、３０：筺体、３１：ヘッドベース、３２：ヘッド組、３３：印刷用紙、３４：インク供給管、３５、３６：支持体、３７、３８：ロッド、３９、４０：フレーム、４１：ヘッドクリーニング機構、５０：基体、５１：ヘッドベース、５２：ヘッド組、５３：被吐出基板ベース、５４：吐出溶液供給管、５５：被塗布部材、６０：インク、６１：インク吸収部材、Ａ：入り込み量、Ｄ：ノズル径。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノズル本体に耐擦性の高い撥インク膜を有するインクジェットヘッドとその製造方法、ならびにそれを備えたインクジェット記録装置及びインクジェット塗布装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
汚れ付着防止、防水等の用途で種々の撥水材料が開発されている。撥水材料としてはシリコン系、フッ素系の材料が主に検討されている。シリコン系とフッ素系の材料を比較した場合、表面を低表面エネルギー化するためにはフッ素系の材料が好適である。フッ素系の材料としては、単分子膜としてはパーフルオロアルキル鎖を有する化合物、或いはパーフルオロポリエーテル鎖を有する化合物が、高分子膜としては含フッ素樹脂が主に検討されている。
【０００３】
用途としては、キッチンや洗面所等の水周り、ウインドーや車体等自動車関連、ディスプレイ表面やインクジェットヘッドのオリフィス表面の如くオフィスユーズ等が挙げられる。
【０００４】
このうちインクジェットプリンタは、電子写真方式のプリンタに比べて装置の小型化が可能であるためオフィスばかりでなく家庭へもかなり普及している。このインクジェットプリンタの画像形成は、ヘッドのノズルから用紙に向かってインクを吐出することで、用紙上にインクが付着することで達成される。
【０００５】
その際、オリフィスのノズル近傍にインクが付着して乾燥すると、これに新たに吐出されたインクが接触し、吐出方向が変化してしまうことがある。このため通常のインクジェットプリンタでは、ヘッドのインク吐出側表面にはインクを弾く処理が施されている。またノズル表面をワイプする機構も設けられている。
【０００６】
従来例として、特開２００３−１９８０３号公報（特許文献１）には、パーフルオロポリエーテル鎖とアルコキシシラン残基を有する化合物でヘッドのインク吐出側表面を処理することが記載されている。この提案により、水性インクにおいて高い撥水性及びワイピングに対する高い耐擦性を発揮するようになったが、油性インクや溶剤系インクにおいては十分な撥インク性及びワイピングに対する十分な耐擦性が得られないと言う問題があった。
【０００７】
また、特開２００３−３４１０７０号公報（特許文献２）には、ノズル形成部材、特に樹脂材料で形成されたノズルの表面がフッ素系撥水剤でコーティングされていること、及びノズル形成部材とフッ素系撥水剤との間に、ＳｉＯ２膜が形成されていることが開示されている。
【０００８】
ここでノズル形成部材を樹脂材料で形成している例が挙げられているが、油性インクや溶剤系インクに対する耐インク性から、ノズル形成部材は、金属材料を用いることが望ましい。そこでノズル形成部材に金属材料を用い、ノズル形成部材と撥インク膜との間に、ＳｉＯ２膜を設けた構成で作製をしたが、油性インクや溶剤系インクにおいては十分な撥インク性及びワイピングに対する十分な耐擦性が得られるものとそうでないものが生じ、一定した効果が得られなかった。そこで、更なる性能向上の検討を進めた結果、金属材料のノズル形成部材とＳｉＯ２膜の間の処理が重要であることがわかった。
【０００９】
特開２００４−３４３３１号公報（特許文献３）に、ガラス転移点（Ｔｇ）１００℃以上の樹脂又は金属を予め粗面化処理（酸素プラズマ処理又はサンドブラスト処理）により表面粗さ（Ｒａ）０．０１〜０．１とされたノズルプレート表面に、フッ素含有化合物又はシラン化合物を原料としてプラズマＣＶＤ法により０．５μｍ以下のプラズマ重合膜を形成し、その皮膜上にフッ素樹脂を塗布し、撥インク膜を形成することが開示されているが、金属材料のノズル形成部材にＳｉＯ２膜を形成するための最適な処理は知られていなかった。
【００１０】
近年、インクジェットの特徴を生かしフラットパネルディスプレイ製造装置、３次元造形機、プリント基板回路形成、燃料電池の電極形成など各種パターニング装置への応用が急速に進んでおり、用いられるインクは水性以外に油性や溶剤系のものもあり、その中には有機樹脂成分を含んだものもある。
【００１１】
このようなインクは表面張力が小さいため、撥インク性が高い撥インク膜でないと十分弾かないという問題、及びインクがノズル付近で乾燥すると、そこで固化し粘着するといった問題を引き起こすことがある。本発明者の検討では、油性インクや溶剤系インクの場合でもヘッドのノズル部分との接触角は、４０°以上は必要であることが分かっている。
【特許文献１】特開２００３−１９８０３号公報
【特許文献２】特開２００３−３４１０７０号公報
【特許文献３】特開２００４−３４３３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記従来技術では、油性インクや溶剤系インクに対して十分な撥インク性及びワイピングに対する十分な耐擦性を有した表面処理が困難であった。
【００１３】
本発明の目的は、このような従来技術の欠点を解消し、撥インク性及び耐擦性に優れ、長期間の使用においても信頼性の高い安定した吐出が可能なインクジェットヘッド、インクジェットヘッドの製造方法、インクジェット記録装置及びインクジェット塗布装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明の第１の手段は、金属部材のノズル本体に形成したノズルよりインクを吐出させるインクジェットヘッドにおいて、前記ノズル本体の少なくともインク吐出側表面にＳｉＯ２を主成分とするＳｉＯ２膜を設け、そのＳｉＯ２膜上にパーフルオロポリエーテル鎖の末端にアルコキシシラン残基を有する化合物が結合した撥インク膜を形成し、前記ノズル本体の表面粗さＲａが０．１３μｍ以下、好ましくは０．１１以下に規制されていることを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の第２の手段は前記第１の手段において、前記パーフルオロポリエーテル鎖の末端にアルコキシシラン残基を有する化合物が、下記の一般式を有する化合物であることを特徴とするものである。
【化１】
【００１６】
本発明の第３の手段は前記第２の手段において、前記一般式中の末端が−Ｓｉ（ＯＲ）３であることを特徴とするものである。
【００１７】
本発明の第４の手段は前記第２の手段において、前記一般式中の結合部位Ｘ，Ｙが下記の分子構造を有することを特徴とするものである。
【化２】
【００１８】
本発明の第５の手段は前記第１の手段において、前記ＳｉＯ２膜がノズル本体のインク流路側に延びて形成されていることを特徴とするものである。
【００１９】
本発明の第６の手段は前記第１の手段において、前記ＳｉＯ２膜がノズル本体のインク流路側まで延びていないことを特徴とするものである。
【００２０】
本発明の第７の手段は、金属部材のノズル本体に形成したノズルよりインクを吐出させるインクジェットヘッドの製造方法において、前記ノズル本体の表面を例えば表面平均粗さＲａが０．１３μｍ以下になるように平坦化する工程と、前記ノズル本体のノズルが塞がらない例えば０．１重量％以下の濃度に調整されたシリカゾル溶液を前記ノズル本体に塗布する工程と、前記ノズル本体上に形成されたシリカゾル膜を加熱してＳｉＯ２膜に変化する工程と、パーフルオロポリエーテル鎖の末端にアルコキシシラン残基を有する化合物を溶剤に溶解した撥インク処理剤溶液を前記ＳｉＯ２膜上に塗布し、乾燥して撥インク膜を形成する工程と、前記ノズル本体のインク流路と接する側に形成されている撥インク膜を除去して、ノズル本体の少なくともインク吐出側表面に形成されている撥インク膜を残す工程とを有することを特徴とするものである。
【００２１】
本発明の第８の手段は、金属部材のノズル本体に形成したノズルよりインクを吐出させるインクジェットヘッドの製造方法において、前記ノズル本体の表面を平坦化する工程と、前記ノズル本体のインク吐出側表面に例えばスパッタリングでＳｉＯ２膜を形成する工程と、パーフルオロポリエーテル鎖の末端にアルコキシシラン残基を有する化合物を溶剤に溶解した撥インク処理剤溶液を前記ＳｉＯ２膜上に塗布し、乾燥して撥インク膜を形成する工程とを有することを特徴とするものである。
【００２２】
本発明の第９の手段は前記第７または第８の手段において、前記パーフルオロポリエーテル鎖の末端にアルコキシシラン残基を有する化合物が、下記の一般式を有する化合物であることを特徴とするものである。
【化１】
【００２３】
本発明の第１０の手段は前記第９の手段において、前記一般式中の末端が−Ｓｉ（ＯＲ）３であることを特徴とするものである。
【００２４】
本発明の第１１の手段は前記第９の手段において、前記一般式中の結合部位Ｘ，Ｙが下記の分子構造を有することを特徴とするものである。
【化２】
【００２５】
本発明の第１２の手段は、インクジェットヘッドと、例えば用紙などの被記録材を所定の方向に搬送する搬送手段とを備えて、前記インクジェットヘッドから吐出されるインクを前記被記録材上に付着して情報を記録するインクジェット記録装置において、前記インクジェットヘッドが第１ないし第６の手段のインクジェットヘッドであることを特徴とするものである。
【００２６】
本発明の第１３の手段は、インクジェットヘッドと、例えば基板などの被塗布部材を所定の方向に搬送する搬送手段とを備えて、前記インクジェットヘッドから吐出されるインクを前記被塗布部材上に付着する例えばパターンニング装置などのインクジェット塗布装置において、前記インクジェットヘッドが第１ないし第６の手段のインクジェットヘッドであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２７】
本発明は前述のような構成になっており、従来に比べて水性インクはもちろん油性インク及び溶剤系インク等に対し撥インク性及び耐擦性の点で優れ、長期間の使用においても信頼性の高い安定した吐出が可能なインクジェットヘッド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】
【００２８】
次に本発明の実施形態を図と共に説明する。図１３は、本発明の実施形態に係るインクジェットヘッドの断面図である。
【００２９】
図中の５はノズル６を形成するノズルプレート、６はノズルで図示していないが紙面に向けて垂直方向に所定の間隔をおいて多数個形成されている。９はフィルタ部、１０は振動板１７と圧電素子１８とを連結するシリコン接着剤等の弾性を有する接着剤、１１はリストリクタ２１を形成するリストリクタプレート、１２は加圧室１６を形成する加圧室プレート、１５は共通インク供給路２２を形成する共通インク供給路形成部材、１９ａ，１９ｂは信号入力端子、２０は圧電素子固定板、２１は共通インク供給路２２と加圧室１６とを連結し加圧室１６へのインク流入を制御するリストリクタである。
【００３０】
リストリクタプレート１１や加圧室プレート１２などは、例えばステンレス材のエッチング加工または精密プレス加工により作られ、ノズルプレート５はステンレス材に精密プレス加工により多数個のノズル６を形成する。圧電素子固定板２０は、セラミックスやポリイミドなどの絶縁物から構成されている。ノズルプレート５と加圧室プレート１２を接着剤で一体に接合することにより、加圧室１６（インク流路）が区画形成される。
【００３１】
インクは共通インク供給路２２の中を上流から下流へ向かって流れ、共通インク供給路２２の途中でフィルタ部９を通過して、リストリクタ２１、加圧室１６、ノズル６の順に流れ込む。圧電素子１８は信号入力端子１９ａと１９ｂの間に電圧が印加されたときに伸縮し、電圧が無くなれば伸縮前の形に戻る。この圧電素子１８の変形によって、加圧室１６内のインクに圧力が加わり、ノズル６からインクが液滴となって吐出する。
【００３２】
このような構成のインクジェットヘッドのノズルプレート５を、後述の各実施例で製作した。本実施例により得られたインクジェットヘッドに顔料含有の油性インクを充填し吐出を行ったところ、ノズルプレート５の表面にインクが濡れ広がることがなく、長時間の使用においても安定した吐出が得られることが確認できた。また、インクの充填等によりノズルプレート５の表面に付着したインクを拭き取るために繰り返しワイピングを行ったが、長期間にわたり良好な拭き取り性が持続することも確認した。
【００３３】
本発明のインクジェットヘッドは、ノズル表面を平坦化し、その上にＳｉＯ２膜を設け、さらにそのＳｉＯ２膜上にパーフルオロポリエーテル鎖の末端にアルコキシシラン残基を有する化合物を結合させた撥インク膜を形成した。
【００３４】
ノズルプレートの加工精度は、インクジェットヘッドのインク吐出特性に大きな影響を及ぼす。多数のノズル間においてノズル精度のばらつきを低く抑えることから、ノズルプレートの製法は高い加工精度が要求される。このためノズルプレートは精密プレス加工法、レーザ加工法、エッチング加工法またはエレクトロフォーミング等により形成されるため、金属材料が好ましい。
【００３５】
しかしインクが水性の場合、油性インクに比べて空気中の水分が溶解しやすく、これがノズルを腐食する原因になる可能性がある。そのためノズルプレートの材料は防錆性を考えるとステンレス鋼板が望ましい。
【００３６】
具体的にはオーステナイト系のＳＵＳ２０１、ＳＵＳ２０２にＳＵＳ３０１、ＳＵＳ３０２にＳＵＳ３０３、ＳＵＳ３０３Ｓｅ、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０４Ｌ、ＳＵＳ３０４Ｎ１、ＳＵＳ３０４Ｎ２、ＳＵＳ３０４ＬＮ、ＳＵＳ３０５、ＳＵＳ３０９Ｓ、ＳＵＳ３１０Ｓ、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ３１６Ｎ、ＳＵＳ３１６ＬＮ、ＳＵＳ３１６Ｊ１、ＳＵＳ３１６Ｊ１Ｌ、ＳＵＳ３１７、ＳＵＳ３１７Ｌ、ＳＵＳ３１７Ｊ１、ＳＵＳ３２１、ＳＵＳ３４７、ＳＵＳＸＭ７、ＳＵＳＸＭ１５Ｊ１、ＳＵＳ３２９Ｊ１、
フェライト系のＳＵＳ４０５、ＳＵＳ４１０Ｌ、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ４３０Ｆ、ＳＵＳ４３４、ＳＵＳ４４７Ｊ１、ＳＵＳＸＭ２７、
マルテンサイト系のＳＵＳ４０３、ＳＵＳ４１０、ＳＵＳ４１０Ｊ１、ＳＵＳ４１６、ＳＵＳ４２０Ｊ１、ＳＵＳ４２０Ｆ、ＳＵＳ４３１、ＳＵＳ４４０Ａ、ＳＵＳ４４０Ｂ、ＳＵＳ４４０Ｃ、ＳＵＳ４４０Ｆ、析出硬化系のＳＵＳ６３０、ＳＵＳ６３１等が適用される。
【００３７】
またインクに防錆剤が添加されている場合や腐食性のないインクを使用する場合は、鉄−ニッケル合金等でも用いることができる。インクジェットヘッドのインク流路の母材がシリコンウエハで、熱硬化型接着剤でインク流路とノズルプレートを接着する際は、シリコンウエハと線膨張率の近い鉄：ニッケル＝５０〜６５：５０〜３５の比率の合金が好ましい。またエレクトロフォーミングによってノズルプレートを形成する場合は、ニッケルやパラジュウム及びそれらの合金等が好ましい。
【００３８】
本発明においては、ノズル表面の平坦化が重要である。ノズルプレートは約３０〜１５０μｍ程度の薄板で圧延材料を用いるのが一般的であり、その表面粗さはＲａ≧０．１４μｍ程度である。この表面粗さでは所望の性能が確保出来ないから、積極的に平坦化して表面平均粗さＲａを０．１３μｍ以下、理想的には０μｍにする必要がある。その方法としてサンドペーパや研磨テープあるいはポリッシングスラリー等を用いての研磨などが挙げられる。
【００３９】
表面を平坦化処理した後に、ＳｉＯ２の製膜がなされる。この製膜はスパッタリング、蒸着、ＣＶＤ法あるいはＳｉＯ２の前駆体であるシリカゾルを刷毛塗り、スプレーコート、スピンコート、ディップコート等の方法でノズルプレートに塗布した後、加熱処理によってＳｉＯ２膜にする方法が望ましい。
【００４０】
シリカゾルはアルコキシシランが平均数十〜数百個重合したもので、平均分子量は数千〜数万である。これはメタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール等のアルコール類に溶解する。シリカゾルをＳｉＯ２の膜にするためには、８０℃以上に加熱する必要がある。望ましくは１８０℃程度に加熱することで膜強度をさらに高めることができる。
【００４１】
また膜厚は数十〜数百ｎｍ程度が望ましい。膜厚が数ｎｍ程度と薄い場合はピンホールの発生や強度不足が懸念され、反対に膜厚が厚すぎると、ノズル表面の平坦化の効果が無くなることや、ノズル径がＳｉＯ２膜の厚みの分小径化するため設計時に小径分を考慮する必要があるなどの弊害を生じる。
【００４２】
本発明の撥インク膜を形成するための撥インク処理剤は、分子内にパーフルオロポリエーテル鎖とアルコキシシラン残基を有するものが好適である。この理由は、下地のＳｉＯ２との結合性が高まり、また、ＳｉＯ２膜との結合により撥インク処理剤が移動することが無いので、撥インク膜の形成位置の精度が高い。
【００４３】
本発明において賞用される撥インク処理剤としては、以下に示す一般式が挙げられる。
【化１】
【００４４】
上記一般式中の末端が−Ｓｉ（ＯＲ）２よりも−Ｓｉ（ＯＲ）３の方が、撥インク膜の耐擦性が優れている。これはノズルプレート（ノズル本体）との結合部位が分子１個当り−Ｓｉ（ＯＲ）２が２箇所であるのに対して、−Ｓｉ（ＯＲ）３は３箇所であるためと考えられる。
【００４５】
上記一般式における結合部位Ｘ，Ｙは特に限定されるものではないが、若干塩基性に片寄っているインクを用いた場合でも加水分解を受けないような分子構造のものが好ましい。具体的にはアミド結合やエーテル結合等のある分子構造、またはエステル結合やイオン結合の無い分子構造が望ましい。具体的には、本発明では下記に示すものが賞用される。
【化２】
【００４６】
次に本発明で適用される撥インク処理剤（化合物１〜８）の具体的な合成方法を説明する。
【００４７】
（化合物１の合成）
デュポン社製クライトックス１５７ＦＳ−Ｌ（平均分子量２５００）（２５重量部）を３Ｍ社製ＰＦ−５０８０（１００重量部）に溶解し、これに塩化チオニル（２０重量部）を加え、攪拌しながら４８時間還流する。次いで塩化チオニルとＰＦ−５０８０をエバポレータで揮発させ、クライトックス１５７ＦＳ−Ｌの酸クロライド（２５重量部）を得る。
【００４８】
これにＰＦ−５０８０（１００重量部）、チッソ社製サイラエースＳ３３０（３重量部）、トリエチルアミン（３重量部）を加え、室温で２０時間攪拌する。反応液を昭和化学工業社製ラジオライトファインフローＡで濾過し、濾液中のＰＦ−５０８０をエバポレータで揮発させ、下記の化合物１（２０重量部）を得た。
【化３】
【００４９】
（化合物２の合成）
チッソ社製サイラエースＳ３３０（３重量部）の代わりにチッソ社製サイラエースＳ３６０（３重量部）を用いる以外は化合物１の合成と同様にして、下記の化合物２（２０重量部）を得た。
【化４】
【００５０】
（化合物３の合成）
デュポン社製クライトックス１５７ＦＳ−Ｌ（平均分子量２５００）（２５重量部）の代わりにダイキン工業社製デムナムＳＨ（平均分子量３５００）（３５重量部）を用いる以外は化合物１の合成と同様にして、下記の化合物３（３０重量部）を得た。
【化５】
【００５１】
（化合物４の合成）
チッソ社製サイラエースＳ３３０（３重量部）の代わりにチッソ社製サイラエースＳ３６０（３重量部）を用い、デュポン社製クライトックス１５７ＦＳ−Ｌ（平均分子量２５００）（２５重量部）の代わりにダイキン工業社製デムナムＳＨ（平均分子量３５００）（３５重量部）を用いる以外は化合物１の合成と同様にして、下記の化合物４（３０重量部）を得た。
【化６】
【００５２】
（化合物５の合成）
チッソ社製サイラエースＳ３３０（３重量部）の代わりにチッソ社製サイラエースＳ３２０（１重量部）を用いる以外は化合物１の合成と同様にして、下記の化合物５（２０重量部）を得た。
【化７】
【００５３】
（化合物６の合成）
チッソ社製サイラエースＳ３２０（１重量部）の代わりにチッソ社製サイラエースＳ３１０（１重量部）を用いる以外は化合物５の合成と同様にして、下記の化合物６（２０重量部）を得た。
【化８】
【００５４】
（化合物７の合成）
デュポン社製クライトックス１５７ＦＳ−Ｌ（平均分子量２５００）（２５重量部）の代わりにダイキン工業社製デムナムＳＨ（平均分子量３５００）（３５重量部）を用いる以外は化合物５の合成と同様にして、下記の化合物７（３０重量部）を得た。
【化９】
【００５５】
（化合物８の合成）
チッソ社製サイラエースＳ３２０（１重量部）の代わりにチッソ社製サイラエースＳ３１０（１重量部）を用い、デュポン社製クライトックス１５７ＦＳ−Ｌ（平均分子量２５００）（２５重量部）の代わりにダイキン工業社製デムナムＳＨ（平均分子量３５００）（３５重量部）を用いる以外は化合物５の合成と同様にして、下記の化合物８（３０重量部）を得た。
【化１０】
【００５６】
撥インク処理剤の平均分子量はパーフルオロポリエーテル鎖の大きさ、分子内のパーフルオロポリエーテル鎖の本数によって異なるが、概ね１０００前後から１２０００前後である。形成される撥インク膜は分子レベルオーダーの層であり、膜厚は数ｎｍである。膜厚は、非接触式の膜厚測定装置（溝尻光学株式会社製エリプソメーター）か、ＩＲスペクトルの反射モードで１２００カイザー付近のＣＦ伸縮振動を調べることで求められる。
【００５７】
我々の実験の結果、これら撥インク処理剤で処理された表面は水に易溶の水性インクだ
けでなく、水に不溶あるいは難溶の油性インクも弾くことがわかった。
【００５８】
撥インク膜の形成方法は、撥インク処理剤を溶媒に希釈した溶液を調製する。この溶液を刷毛塗り、スプレーコート、スピンコート、ディップコート等の方法でノズルプレートに塗布する。次に加熱することで、撥インク処理剤のアルコキシシラン残基とＳｉＯ２膜表面の水酸基が反応し、撥インク処理剤が化学的にＳｉＯ２膜表面に結合して撥インク膜が形成できる。
【００５９】
本発明で用いる撥インク処理剤は水分と接触すると加水分解する。また直径１０〜５０μｍ程度のノズル内に入っていく必要もある。そのため塗布溶液の調製で用いる溶媒は含水率が低く、且つ表面張力の小さなフッ素系の溶媒が望ましい。具体的には３Ｍ社製のＦＣ−７２、ＦＣ−７７、ＰＦ−５０６０、ＰＦ−５０８０、ＨＦＥ−７１００、ＨＦＥ−７２００、デュポン社製バートレルＸＦ等が挙げられる。
【００６０】
図１は、ノズル本体の表面に撥インク膜を形成した状態を示す模式図である。同図に示すように、ノズル本体１の表面にＳｉＯ２膜２が形成され、そのＳｉＯ２膜２の表面に撥インク膜７が形成されている。この撥インク膜７は、模式的に示しているようにＳｉＯ２膜表面の水酸基が反応して化学的に結合している結合部位３と、パーフルオロポリエーテル鎖を有する部位４とを有している。
【００６１】
次に具体的な実施例について説明する。
【実施例１】
【００６２】
本発明の実施例１について図２と図３を用いて具体的に説明する。図３（ａ）に示すように幅１０ｍｍ、長さ１００ｍｍ、厚さ０．０８ｍｍのＳＵＳ３０４の板材に精密プレス加工によりノズル径Ｄが５０μｍのノズル６が多数個設けられたノズルプレート５を製作し、その表面を研磨テープにより研磨した。研磨後のノズル表面粗さはＲａ≦０．１１μｍであった。
【００６３】
このノズルプレート５をエタノールで希釈したシリカゾル溶液に浸漬して、ノズルプレート５の全体にシリカゾルをコートした。この溶液はノズル６（ノズル径Ｄ：５０μｍ）がシリカゾルによって塞がらない濃度に調整する必要があり、本実施例ではシリカゾル濃度を０．１重量％以下に調整した。
【００６４】
その後、１８０℃で３０分間加熱しシリカゾル膜を図３（ｂ）に示すようにＳｉＯ２膜２へ変化させた。ＳｉＯ２膜２はノズルプレート５の全体に形成され、その厚さは数十ｎｍ程度であった。ノズルプレート５を室温に戻した後、撥インク処理剤であるダイキン工業社製デムナムＤＳＸ（オプツールＤＳＸ）溶液を３Ｍ社製ＨＦＥ−７２００溶液で０．１重量％に希釈した溶液に１０分間浸漬後、１２０℃で２０分間加熱する。
【００６５】
前記デムナムＤＳＸの構造式は、次の通りである。
【００６６】
Ｆ（ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２Ｏ）−ｎＣＦ２ＣＦ２−Ｏ−Ｓｉ−（ＯＲ）３
ここで得られた撥インク膜７の膜厚は６〜１０ｎｍであった。この時点では図３（ｃ）に示すように撥インク膜７はノズルプレート全面に形成されているので、インクと接する上でインク流路側の撥インク膜７は除去する必要がある。
【００６７】
そのため図３（ｄ）に示すように、ノズルプレート５のインクが吐出する側の表面にデュポン社製ドライフィルムレジストＦＸ１３０からなるドライフィルムレジスト２３を大成ラミネーター社製ＭＡＩＩ−７００型を用いてラミネートし、露光装置により紫外線２４をドライフィルムレジスト２３の上から照射して、図３（ｅ）に示すようにマスク２５を形成する。
【００６８】
その後、ヤマト硝子社製プラズマアッシング装置によりプラズマ照射を行い、インク流路側の撥インク膜７を除去し、その後マスク２５を除去して、図２に示すようなインク吐出側表面にのみ撥インク膜７を形成したノズルプレート５を得る。
【実施例２】
【００６９】
幅１０ｍｍ、長さ１００ｍｍ、厚さ０．０８ｍｍのＦｅ−４２Ｎｉの板材に精密プレス加工によりノズル径Ｄが５０μｍのノズルが多数個設けられたノズルプレートを製作し、その表面を研磨テープにより研磨した。研磨後のノズル表面粗さは、Ｒａ≦０．０７μｍであった。
【００７０】
その後のＳｉＯ２膜ならびに撥インク膜は実施例１と同様にして形成し、インク吐出側表面に撥インク膜を形成したノズルプレートを得た。
【実施例３】
【００７１】
ニッケルのエレクトロフォーミングにより製作された幅１０ｍｍ、長さ１００ｍｍ、厚さ０．０８ｍｍ、ノズル径がＤ５０μｍのノズルが多数個設けられたノズルプレートの表面を研磨テープにより研磨した。研磨後のノズル表面粗さは、Ｒａ≦０．１３μｍであった。
【００７２】
その後のＳｉＯ２膜ならびに撥インク膜は実施例１と同様にして形成し、インク吐出側表面に撥インク膜を形成したノズルプレートを得た。
【実施例４】
【００７３】
本発明の実施例４を図４と共に説明する。幅１０ｍｍ、長さ１００ｍｍ、厚さ０．０８ｍｍのＳＵＳ３０４の板材に精密プレス加工によりノズル径Ｄが５０μｍのノズル６が多数個設けられたノズルプレート５を製作し、その表面を研磨テープにより研磨した。研磨後のノズル表面粗さはＲａ≦０．１１μｍであった。
【００７４】
このノズルプレート５のインクが吐出する側の表面にアルバック社製ＲＦスパッタリング装置を用いＳｉＯ２をスパッタリングして、厚さが数十ｎｍ程度のＳｉＯ２膜２を形成した。
【００７５】
その後実施例１と同様にしてＳｉＯ２膜２の上に撥インク膜７を形成したノズルプレート５を得た。
【実施例５】
【００７６】
幅１０ｍｍ、長さ１００ｍｍ、厚さ０．０８ｍｍのＦｅ−４２Ｎｉの板材に精密プレス加工によりノズル径Ｄが５０μｍのノズルが多数個設けられたノズルプレートの表面を研磨テープにより研磨した。研磨後のノズル表面粗さはＲａ≦０．０７μｍであった。
【００７７】
その後のＳｉＯ２膜ならびに撥インク膜は実施例４と同様にして形成し、インク吐出側表面に撥インク膜を形成したノズルプレートを得た。
【実施例６】
【００７８】
ニッケルのエレクトロフォーミングにより製作された幅１０ｍｍ、長さ１００ｍｍ、厚さ０．０８ｍｍ、ノズル径がＤ５０μｍのノズルが多数個設けられたノズルプレートの表面を研磨テープにより研磨した。研磨後のノズル表面粗さはＲａ≦０．１３μｍであった。
【００７９】
その後のＳｉＯ２膜ならびに撥インク膜は実施例４と同様にして形成し、インク吐出側表面に撥インク膜を形成したノズルプレートを得た。
【実施例７】
【００８０】
実施例４における撥インク処理剤の代わりに前記化合物１の溶液を３Ｍ社製フロリナートＰＦ−５０８０溶液で０．３重量％に希釈した溶液を用い、その溶液にＳｉＯ２膜付きのノズルプレートを１０分間浸漬後、１２０℃で２０分間加熱する。ここで得られた撥インク膜の膜厚は４〜７ｎｍであった。
【００８１】
その後は実施例４と同様にして処理して、インク吐出側表面に撥インク膜を形成したノズルプレートを得た。
【実施例８】
【００８２】
化合物１の代わりに前記化合物２を用いた以外は実施例７と同様にして、インク吐出側表面に膜厚が６〜１０μｍの撥インク膜を形成したノズルプレートを得た。
【実施例９】
【００８３】
化合物１の代わりに前記化合物３を用いた以外は実施例７と同様にして、インク吐出側表面に膜厚が６〜１０μｍの撥インク膜を形成したノズルプレートを得た。
【００８４】
上記９種類の実施例を記述したが、ノズルプレートの材質とＳｉＯ２膜の製膜方法とパーフルオロポリエーテル鎖とアルコキシシラン残基を有する化合物との組み合わせはこれに限定されるものではない。また撥インク膜の除去に用いたドライフィルムレジスト、ラミネート装置、プラズマアッシング装置において、これらに限定されるものではない。
【００８５】
［比較例１］
幅１０ｍｍ、長さ１００ｍｍ、厚さ０．０８ｍｍのＳＵＳ３０４の板材に精密プレス加工によりノズル径Ｄが５０μｍのノズルが多数個設けられたノズルプレートを製作した。そのノズル表面粗さはＲａ≧０．１４μｍであった。
【００８６】
そのノズルプレートを、ダイキン工業社製デムナムＤＳＸ溶液を３Ｍ社製ＨＦＥ−７２００溶液で０．１重量％に希釈した溶液に１０分間浸漬後、１２０℃で２０分間加熱する。
【００８７】
ここで得られた撥インク膜の膜厚は６〜１０ｎｍであった。この時点で撥インク膜はノズルプレート全面に形成されているため、インクと接する上でインク流路側の撥インク膜は除去する必要がある。
【００８８】
そのため、ノズルプレートのインクが吐出する面にデュポン社製ドライフィルムレジストＦＸ１３０からなるドライフィルムレジストを大成ラミネーター社製ＭＡＩＩ−７００型を用いてラミネートし、露光装置により紫外線を照射してマスクを形成する。その後、ヤマト硝子社製プラズマアッシング装置によりプラズマ照射を行い、インク流路側の撥インク膜を除去し、しかる後にマスクを除去してノズルプレートを得た。
【００８９】
［比較例２］
ノズルプレートの表面を研磨テープにより研磨して、その表面粗さＲａを≦０．１１μｍにした以外は、比較例１と同様にしてノズルプレートを得た。
【００９０】
［比較例３］
幅１０ｍｍ、長さ１００ｍｍ、厚さ０．０８ｍｍのＳＵＳ３０４の板材に精密プレス加工によりノズル径Ｄが５０μｍのノズルが多数個設けられたノズルプレートを製作した。そのノズル表面粗さはＲａ≧０．１４μｍであった。
【００９１】
このノズルプレートをエタノールで希釈して濃度を０．１％以下に調整したシリカゾル溶液に浸漬して、ノズルプレートにシリカゾルをコートした。その後、１８０℃で３０分間加熱してシリカゾル膜をＳｉＯ２膜２へ変化させた。ＳｉＯ２膜２の厚さは数十ｎｍ程度であった。その後は比較例１と同様にして撥インク膜を形成してノズルプレートを得た。
【００９２】
上記実施例１〜９及び比較例１〜３で作製したノズルプレートの撥インク膜の評価を行った。評価方法は、顔料混入の油性インクを不織布にしみこませてノズルプレートの撥インク膜面上で摺動を行い、摺動後の撥インク膜面に対する油性インクの接触角を測定した。
【００９３】
具体的には、直径が７ｍｍの金属軸の外周を、厚さ２ｍｍでショア硬度５５のシリコンゴムで覆い、更にその上に顔料混入の油性インクを含浸させた不織布を巻きつけ、荷重１５０ｇ、摺動速度５０ｍｍ／ｓｅｃ、摺動距離２０ｍｍにて摺動試験を行った。評価として接触角が４０°以上を維持するまでの摺動回数を調べ、その結果を次の表に示す。
【表１】
【００９４】
この摺動試験から明らかなように、実施例と同じような撥インク処理剤を使用しても、比較例１のようにノズルプレートの平均表面粗さＲａが０．１４μｍ以上と粗く、しかも撥インク膜をノズルプレートの表面に直接形成した場合、比較例２のようにノズルプレートの平均表面粗さＲａを０．１１μｍ以下と小さくしても、撥インク膜をノズルプレートの表面に直接形成し場合、あるいは比較例３のようにＳｉＯ２膜を介して撥インク膜をノズルプレートの上に形成しても、ノズルプレートの平均表面粗さＲａが０．１４μｍ以上と粗い場合は、接触角が４０°以上を維持する摺動回数がともに１０回以下と少なく、従って比較例１〜３の撥インク膜は耐擦性が不十分である。
【００９５】
これに対して本発明の実施例１〜９に係るノズルプレートは、それの平均表面粗さＲａを０．１３μｍ以下に規制すると共に、そのノズルプレート表面にＳｉＯ２膜を形成し、そのＳｉＯ２膜上にパーフルオロポリエーテル鎖の末端にアルコキシシラン残基を有する化合物を結合した撥インク膜を形成している。
【００９６】
そのためこれらの相乗効果により、摺動回数を比較例の約２０倍程度まで延長することができ、耐擦性に優れていることが立証できる。
【実施例１０】
【００９７】
本発明の実施例１０を図５と図６に基づいて説明する。実施例１と同様にして図６に示すように、ノズルプレート５の全面にＳｉＯ２膜２を介して撥インク膜７を形成する。
【００９８】
次にノズルプレート５のインク吐出側表面にデュポン社製ドライフィルムレジストＦＸ１３０からなるドライフィルムレジスト２３を、大成ラミネーター社製ＭＡＩＩ−７００型を用いてラミネートする。ラミネートが完了した後、ローラー温度１２０℃、ローラー速度３０ｍｍ／ｓ、ローラー圧力０．４ＭＰａに設定し、再度ラミネーターに通過させる。
【００９９】
これにより図６に示すように、ドライフィルムレジスト２３の一部がノズル６内に入り込む。ノズル内への入り込み量は、ラミネーターの前記条件を変更するか通過させる回数を変更することにより、任意に調整可能である。本実施例においては、ノズル径Ｄの１／４に相当する入り込み量Ａとした（図５参照）。
【０１００】
このドライフィルムレジスト２３によりノズルプレート５のインク吐出面とその表面から１／４入り込んだ位置まで撥インク膜７が覆われた状態で、露光装置により紫外線を照射してマスクを形成する。
【０１０１】
その後ヤマト硝子社製プラズマアッシング装置によりプラズマ照射を行い、インク流路側の撥インク膜７を除去し、その後に前記マスクを除去した。
【０１０２】
これにより図５に示すように、ノズルプレート５の表面からノズル径の１／４入り込んだ位置まで撥インク膜７が施されたノズルプレート５を得た。
【０１０３】
本実施例においてはノズルプレート材にＳＵＳ３０４を用い、ＳｉＯ２膜の形成をシリカゾルの塗布後加熱処理する方法を、撥インク膜の形成にオプツールＤＳＸを使用して実施したが、ノズルプレートの材質、ＳｉＯ２膜の製膜方法、パーフルオロポリエーテル鎖とアルコキシシラン残基を有する化合物の組み合わせなどはこれに限定されるものではない。
【０１０４】
また撥インク膜の除去に用いたドライフィルムレジスト、ラミネート装置、プラズマアッシング装置においても、これらに限定されるものではない。さらにノズル内への撥インク膜の入り込み量をノズル径の１／４相当としたが、１／４以下であってもなんら問題は無い。ただし１／４以上になる場合は、インクメニスカスの形成位置がノズル表面から深い位置になってくるためインクが吐出し難くなる可能性がある。
【実施例１１】
【０１０５】
本発明の実施例１１を図７ないし図９を用いて説明する。本実施例の場合、ノズルプレート５のインク吐出側表面に、ノズルプレート５のノズル６よりも大きい穴２６を有するカバープレート２７を設けている。具体的には、エッチング加工により直径２５０μｍの穴２６がノズルプレート５の各ノズル６に対応した位置に設けられた、幅１０ｍｍ、長さ１００ｍｍ、厚さ０．０３ｍｍのＳＵＳ３０４の板材からなるカバープレート２７が用いられる。
【０１０６】
前記実施例１〜１０ではノズルプレート５単独でノズル本体１を構成しているが、本実施例ではノズルプレート５とカバープレート２７の組み合わせでノズル本体１を構成している。
【０１０７】
図９（ａ）〜（ｃ）は、この実施例に係るノズル本体１の製造過程を説明するための図である。図９（ａ）に示すようにノズルプレート５の全面にＳｉＯ２膜２を介して撥インク膜７を形成する手順は、前記実施例１〜１０の何れかと同様である。
【０１０８】
このノズルプレート５のインク吐出側表面にデュポン社製ドライフィルムレジストＦＸ１３０からなるドライフィルムレジスト２３を、大成ラミネーター社製ＭＡＩＩ−７００型を用いてラミネートする。そして、カバープレート２７が接合される部分以外、すなわちノズル近傍の撥インク膜７上のレジスト２３が残るようにカバー２８で覆い、その上から露光２９を行う［図９（ａ）参照］。
【０１０９】
その後現像してカバープレート２７が接合される部分にマスク２５を形成し［図９（ｂ）参照］、ヤマト硝子社製プラズマアッシング装置によりプラズマ照射を行い、ノズルプレート５上の不要な撥インク膜７を除去し、その後にマスク２５をノズルプレート５から取り外す。
【０１１０】
一方、カバープレート２７の表面を研磨テープにより研磨し、表面粗さＲａを≦０．１１μｍとした。このカバープレート２７をメタノールで希釈したシリカゾル溶液に浸漬して、カバープレート２７にシリカゾルをコートした。この溶液は穴２６がシリカゾルによって塞がらない濃度に調整する必要があり、本実施例ではシリカゾル濃度を０．３重量％以下とした。
【０１１１】
その後、１８０℃で３０分間加熱しシリカゾル膜をＳｉＯ２膜２へ変化させた。このＳｉＯ２膜２の厚さは数十ｎｍ程度であった。カバープレート２７を室温に戻した後、ダイキン工業社製オプツールＤＳＸ溶液を３Ｍ社製ＨＦＥ−７２００溶液で０．１重量％に希釈した溶液に１０分間浸漬し、その後１２０℃で２０分間加熱する。ここで得られた撥インク膜７の膜厚は６〜１０ｎｍであった。
【０１１２】
この時点で撥インク膜７はカバープレート２７の全面に形成されているので、ノズルプレート５と接合する面の撥インク膜７を除去する必要がある。この撥インク膜７の部分的な除去手順は、ノズルプレート５の場合と同様であるので説明は省略する。
【０１１３】
本実施例では、表面に撥インク膜７を形成したノズルプレート５を用いたが、表面に撥インク膜７を形成しないノズルプレート５を用いることもできる。
【０１１４】
図９（ｃ）に示すように、部分的に撥インク膜７を形成したノズルプレート５とカバープレート２７を、ノズル６と穴２６が同心円上になるように重ね合わせて、両者を接着などの手段で一体化する（図７参照）。なお、本実施例の場合図７に示すように、カバープレート２７における穴２６の周面の撥インク膜７は除去されている。
【０１１５】
図１０（ａ）〜（ｄ）は、本実施例に係るインクジェットヘッドにおけるノズル近傍のインクの挙動を説明するための図である。
【０１１６】
吐出不良が起きたノズルを復旧するために行われるインク吸引あるいはインク加圧、あるいは長時間の連続吐出によるしぶき等によって、図１０（ａ）に示すように、ノズル６の開口部周囲にインク６０が溜まろうとする。
【０１１７】
しかし、穴２６の周面には撥インク膜７が形成されておらず、撥インク性がないため、インク６０がその周面に接触すると、図１０（ｂ）に示すように周面に吸い寄せられて一様に濡れ広がり、インク６０はカバープレート２７の表面近くまで移行する。
【０１１８】
この状態で図１０（ｃ）に示すように、不織布などからなるインク吸収部材６１をカバープレート２７の表面に接触させると、カバープレート２７の表面近傍に付着したインク６０がインク吸収部材６１に素早く吸収され、カバープレート２７の表面を簡単に清掃することができる。これにより図１０（ｄ）に示すように、ノズル６からのインク滴の正常な吐出が可能となる。
【０１１９】
本発明者らの実験の結果、穴２６の直径はノズル６の直径Ｄの４〜８倍程度、カバープレート２７の厚さはノズル６の直径Ｄの０．４〜１倍程度の範囲が良好であることが判明した。
【実施例１２】
【０１２０】
図１１は、実施例１２を説明するための図である。図７に示す実施例と相違する点は、ノズルプレート５には撥インク膜７が形成されておらず、カバープレート２７のインク吐出側表面のみに撥インク膜７が形成されている点である。
【実施例１３】
【０１２１】
図１２は、実施例１３を説明するための図である。図７に示す実施例と相違する点は、ノズルプレート５とカバープレート２７が一体となったノズル本体１を用いている点と、それの穴２６の周面にも撥インク膜７が形成されている点である。
【０１２２】
例えば図２や図１０に示すように、インク流路側にＳｉＯ２膜２が形成されていると、次のような効果を有する。
【０１２３】
（１）ＳｉＯ２膜は親水性があるので、特に水性インクのインク充填時に気泡の排出が容易で、インクの充填がスムーズに行われる。
【０１２４】
（２）ＳｉＯ２膜は化学的に安定しているため、ノズル本体を腐食性の強いインクから保護する保護膜としての機能も有している。
【０１２５】
反対に例えば図４や図１１に示すように、インク流路側にＳｉＯ２膜２が形成されていないと、次のような効果を有する。
【０１２６】
（１）ＳｉＯ２膜に対して濡れ性の悪いインクの場合は、ＳｉＯ２膜が形成されていない方が、インク充填時に気泡の排出が容易で、インクの充填がスムーズに行われる。
【０１２７】
（２）ＳｉＯ２膜付きのノズルプレート（ノズル本体）とインク流路形成部材（加圧室プレート）を接着する際、所望の接着強度が得られず、ノズルプレート（ノズル本体）とＳｉＯ２膜の間で剥がれる心配があるが、ノズルプレート（ノズル本体）とインク流路形成部材を直接接着すると、高い接着強度が得られる。
【０１２８】
（３）上述のようにＳｉＯ２膜が剥がれると、それが異物となる心配があるが、インク流路側にＳｉＯ２膜が形成されていないとそのような心配はない。
【０１２９】
（４）ＳｉＯ２膜の形成領域が限られることにより、材料費の低減を図ることができる。
【０１３０】
図１４は、本発明に係るインクジェットヘッドを搭載したインクジェット記録装置の斜視図である。筐体３０の上部にヘッドベース３１が配置され、その上に４本のヘッド組３２が設けられている。筐体３０の内部にはロール紙搬送装置や制御装置などが収納されているが、図示を省略してある。
【０１３１】
前記４本のヘッド組３２には、４本のインク供給管３４から、カラー印刷のためにシアン、マジェンタ、イエロー、ブラックの４種類のインクが個別に供給される。
【０１３２】
各ヘッド組３２には、印刷用紙３３の長手方向（搬送方向）と直交する方向に、例えば２０個のインクジェットヘッド（図１３参照）が配列され、各インクジェットヘッドには図２に示したノズル６が例えば１２８個列設されている。ノズルと対向するように印刷用紙（ロール紙）３３が搬送され、その上流側に前記ロール紙搬送装置（図示せず）が配置されている。
【０１３３】
筐体３０の上部のフレーム３９，４０の間にロッド３７，３８が架設され、そのロッド３７，３８に支持体３５，３６が摺動可能に支持されて、この支持体３５，３６の間に前記ヘッドベース３１が取り付けられている。従ってヘッド組３２は、印刷用紙３３の長手方向（搬送方向）と直交する方向に移動して、ヘッドクリーニング機構４１の位置まで待機することができる。
【０１３４】
本発明に係るインクジェットヘッドは上記のような記録装置の他に汎用の小型インクジェット記録装置にも適用可能である。
【０１３５】
図１５は、本発明に係るインクジェットヘッドを搭載したインクジェット塗布装置の斜視図である。基体５０の上部にヘッドベース５１が配置され、その上に１個または複数個のインクジェットヘッド（図１３参照）を搭載したヘッド組５２が設けられている。ヘッド組５２には吐出溶液供給管５４から、吐出溶液が供給される。ヘッド組５２のノズルと対向するように被吐出基板ベース５３が設けられ、その上にインクによりパターンなどが形成される被塗布部材５５をセットする。
【０１３６】
本実施例ではヘッド組５２がＸ方向及びＺ方向に移動できる機構となっており、被吐出基板ベース５３にＹ方向に移動できる機構が備わっていて、任意のパターンが被塗布部材５５上に形成可能である。本実施例では、カットされた板、紙、フィルムなどを被塗布部材として用いているが、連続したシート状の被塗布部材を用い、それを搬送する機構を搭載してもよい。
【０１３７】
具体的には、インクジェットの特徴を生かしフラットパネルディスプレイ製造装置、３次元造形機、プリント基板回路形成、燃料電池の電極形成など各種パターニング装置への適用が可能である。
【０１３８】
前記実施例ではＳｉＯ２単独からなるＳｉＯ２膜を形成した場合を説明したが、必要に応じてあるいは必然的に他の成分を含んだＳｉＯ２を主成分とするＳｉＯ２膜を用いることもある。なお、前記他の成分としては、例えばテトラエトキシシラン、テトラブトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、ブチルトリブトキシシランなどがある。
【図面の簡単な説明】
【０１３９】
【図１】本発明においてノズル本体の表面にＳｉＯ２膜を介して撥インク膜を形成した状態を示す模式図である。
【図２】本発明の実施例１に係るノズル本体の一部断面図である。
【図３】そのノズル本体にＳｉＯ２膜と撥インク膜を形成する過程を説明するための図である。
【図４】本発明の実施例４に係るノズル本体の一部断面図である。
【図５】本発明の実施例１０に係るノズル本体の一部断面図である。
【図６】そのノズル本体にＳｉＯ２膜と撥インク膜を形成する過程を説明するための図である。
【図７】本発明の実施例１１に係るノズル本体の一部断面図である。
【図８】そのノズル本体をインク吐出表面側から視た図である。
【図９】そのノズル本体にＳｉＯ２膜と撥インク膜を形成する過程を説明するための図である。
【図１０】そのノズル本体におけるノズル近傍のインクの挙動を説明するための図である。
【図１１】本発明の実施例１２に係るノズル本体の一部断面図である。
【図１２】本発明の実施例１３に係るノズル本体の一部断面図である。
【図１３】本発明の実施例に係るインクジェットヘッドの断面図である。
【図１４】そのインクジェットヘッドを搭載したインクジェット記録装置の斜視図である。
【図１５】そのインクジェットヘッドを搭載したインクジェット塗布装置の斜視図である。
【符号の説明】
【０１４０】
１：ノズル本体、２：ＳｉＯ２膜、３：結合部位、４：パーフルオロポリエーテル鎖を有する部位、５：ノズルプレート、６：ノズル、７：撥インク膜、９：フィルタ部、１０：接着剤、１１：リストリクタプレート、１２：加圧室プレート、１５：共通インク供給路形成部材、１６：加圧室、１７：振動板、１８：圧電素子、１９ａ、１９ｂ：信号入力端子、２０：圧電素子固定板、２１：リストリクタ、２２：共通インク供給路、２３：ドライフィルムレジスト、２４：紫外線、２５：マスク、２６：穴、２７：カバープレート、２８：カバー、２９：露光、３０：筺体、３１：ヘッドベース、３２：ヘッド組、３３：印刷用紙、３４：インク供給管、３５、３６：支持体、３７、３８：ロッド、３９、４０：フレーム、４１：ヘッドクリーニング機構、５０：基体、５１：ヘッドベース、５２：ヘッド組、５３：被吐出基板ベース、５４：吐出溶液供給管、５５：被塗布部材、６０：インク、６１：インク吸収部材、Ａ：入り込み量、Ｄ：ノズル径。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属部材のノズル本体に形成したノズルよりインクを吐出させるインクジェットヘッドにおいて、前記ノズル本体の少なくともインク吐出側表面にＳｉＯ２を主成分とするＳｉＯ２膜を設け、そのＳｉＯ２膜上にパーフルオロポリエーテル鎖の末端にアルコキシシラン残基を有する化合物が結合した撥インク膜を形成し、前記ノズル本体の表面平均粗さＲａが０．１３μｍ以下に規制されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】
請求項１記載のインクジェットヘッドにおいて、前記パーフルオロポリエーテル鎖の末端にアルコキシシラン残基を有する化合物が、下記の一般式を有する化合物であることを特徴とするインクジェットヘッド。
【化１】
【請求項３】
請求項２記載のインクジェットヘッドにおいて、前記一般式中の末端が−Ｓｉ（ＯＲ）３であることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項４】
請求項２記載のインクジェットヘッドにおいて、前記一般式中の結合部位Ｘ，Ｙが下記の分子構造を有することを特徴とするインクジェットヘッド。
【化２】
【請求項５】
請求項１記載のインクジェットヘッドにおいて、前記ＳｉＯ２膜がノズル本体のインク流路側に延びて形成されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項６】
請求項１記載のインクジェットヘッドにおいて、前記ＳｉＯ２膜がノズル本体のインク流路側まで延びていないことを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項７】
金属部材のノズル本体に形成したノズルよりインクを吐出させるインクジェットヘッドの製造方法において、
前記ノズル本体の表面を平坦化する工程と、
前記ノズル本体のノズルが塞がらない濃度に調整されたシリカゾル溶液を前記ノズル本体に塗布する工程と、
前記ノズル本体上に形成されたシリカゾル膜を加熱してＳｉＯ２膜に変化する工程と、
パーフルオロポリエーテル鎖の末端にアルコキシシラン残基を有する化合物を溶剤に溶解した撥インク処理剤溶液を前記ＳｉＯ２膜上に塗布し、乾燥して撥インク膜を形成する工程と、
前記ノズル本体のインク流路と接する側に形成されている撥インク膜を除去して、ノズル本体の少なくともインク吐出側表面に形成されている撥インク膜を残す工程とを有することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項８】
金属部材のノズル本体に形成したノズルよりインクを吐出させるインクジェットヘッドの製造方法において、
前記ノズル本体の表面を平坦化する工程と、
前記ノズル本体のインク吐出側表面にＳｉＯ２膜を形成する工程と、
パーフルオロポリエーテル鎖の末端にアルコキシシラン残基を有する化合物を溶剤に溶解した撥インク処理剤溶液を前記ＳｉＯ２膜上に塗布し、乾燥して撥インク膜を形成する工程とを有することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項９】
請求項７または８記載のインクジェットヘッドの製造方法において、前記パーフルオロポリエーテル鎖の末端にアルコキシシラン残基を有する化合物が、下記の一般式を有する化合物であることを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【化１】
【請求項１０】
請求項９記載のインクジェットヘッドの製造方法において、前記一般式中の末端が−Ｓｉ（ＯＲ）３であることを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項１１】
請求項８記載のインクジェットヘッドの製造方法において、前記一般式中の結合部位Ｘ，Ｙが下記の分子構造を有することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【化２】
【請求項１２】
インクジェットヘッドと、被記録材を所定の方向に搬送する搬送手段とを備えて、前記インクジェットヘッドから吐出されるインクを前記被記録材上に付着して情報を記録するインクジェット記録装置において、
前記インクジェットヘッドが請求項１ないし６の何れか１項に記載のインクジェットヘッドであることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項１３】
インクジェットヘッドと、被塗布部材を所定の方向に搬送する搬送手段とを備えて、
前記インクジェットヘッドから吐出されるインクを前記被塗布部材上に付着するインクジェット塗布装置において、
前記インクジェットヘッドが請求項１ないし６の何れか１項に記載のインクジェットヘッドであることを特徴とするインクジェット塗布装置。
【請求項１】
金属部材のノズル本体に形成したノズルよりインクを吐出させるインクジェットヘッドにおいて、前記ノズル本体の少なくともインク吐出側表面にＳｉＯ２を主成分とするＳｉＯ２膜を設け、そのＳｉＯ２膜上にパーフルオロポリエーテル鎖の末端にアルコキシシラン残基を有する化合物が結合した撥インク膜を形成し、前記ノズル本体の表面平均粗さＲａが０．１３μｍ以下に規制されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】
請求項１記載のインクジェットヘッドにおいて、前記パーフルオロポリエーテル鎖の末端にアルコキシシラン残基を有する化合物が、下記の一般式を有する化合物であることを特徴とするインクジェットヘッド。
【化１】
【請求項３】
請求項２記載のインクジェットヘッドにおいて、前記一般式中の末端が−Ｓｉ（ＯＲ）３であることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項４】
請求項２記載のインクジェットヘッドにおいて、前記一般式中の結合部位Ｘ，Ｙが下記の分子構造を有することを特徴とするインクジェットヘッド。
【化２】
【請求項５】
請求項１記載のインクジェットヘッドにおいて、前記ＳｉＯ２膜がノズル本体のインク流路側に延びて形成されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項６】
請求項１記載のインクジェットヘッドにおいて、前記ＳｉＯ２膜がノズル本体のインク流路側まで延びていないことを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項７】
金属部材のノズル本体に形成したノズルよりインクを吐出させるインクジェットヘッドの製造方法において、
前記ノズル本体の表面を平坦化する工程と、
前記ノズル本体のノズルが塞がらない濃度に調整されたシリカゾル溶液を前記ノズル本体に塗布する工程と、
前記ノズル本体上に形成されたシリカゾル膜を加熱してＳｉＯ２膜に変化する工程と、
パーフルオロポリエーテル鎖の末端にアルコキシシラン残基を有する化合物を溶剤に溶解した撥インク処理剤溶液を前記ＳｉＯ２膜上に塗布し、乾燥して撥インク膜を形成する工程と、
前記ノズル本体のインク流路と接する側に形成されている撥インク膜を除去して、ノズル本体の少なくともインク吐出側表面に形成されている撥インク膜を残す工程とを有することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項８】
金属部材のノズル本体に形成したノズルよりインクを吐出させるインクジェットヘッドの製造方法において、
前記ノズル本体の表面を平坦化する工程と、
前記ノズル本体のインク吐出側表面にＳｉＯ２膜を形成する工程と、
パーフルオロポリエーテル鎖の末端にアルコキシシラン残基を有する化合物を溶剤に溶解した撥インク処理剤溶液を前記ＳｉＯ２膜上に塗布し、乾燥して撥インク膜を形成する工程とを有することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項９】
請求項７または８記載のインクジェットヘッドの製造方法において、前記パーフルオロポリエーテル鎖の末端にアルコキシシラン残基を有する化合物が、下記の一般式を有する化合物であることを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【化１】
【請求項１０】
請求項９記載のインクジェットヘッドの製造方法において、前記一般式中の末端が−Ｓｉ（ＯＲ）３であることを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項１１】
請求項８記載のインクジェットヘッドの製造方法において、前記一般式中の結合部位Ｘ，Ｙが下記の分子構造を有することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【化２】
【請求項１２】
インクジェットヘッドと、被記録材を所定の方向に搬送する搬送手段とを備えて、前記インクジェットヘッドから吐出されるインクを前記被記録材上に付着して情報を記録するインクジェット記録装置において、
前記インクジェットヘッドが請求項１ないし６の何れか１項に記載のインクジェットヘッドであることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項１３】
インクジェットヘッドと、被塗布部材を所定の方向に搬送する搬送手段とを備えて、
前記インクジェットヘッドから吐出されるインクを前記被塗布部材上に付着するインクジェット塗布装置において、
前記インクジェットヘッドが請求項１ないし６の何れか１項に記載のインクジェットヘッドであることを特徴とするインクジェット塗布装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００６−４４２２６（Ｐ２００６−４４２２６Ａ）
【公開日】平成１８年２月１６日（２００６．２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−７３３６２（Ｐ２００５−７３３６２）
【出願日】平成１７年３月１５日（２００５．３．１５）
【出願人】（３０２０５７１９９）リコープリンティングシステムズ株式会社 (1,130)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月１６日（２００６．２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月１５日（２００５．３．１５）
【出願人】（３０２０５７１９９）リコープリンティングシステムズ株式会社 (1,130)
【Ｆターム（参考）】
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