有機膜の形成方法、ノズルプレート、インクジェットヘッド、および電子機器
【課題】基材を高密度に被覆することができ、アルカリ性溶液に対しても高い耐性を有する有機膜の形成方法を提供することを目的とする
【解決手段】基材１００の表面にプラズマ処理を行うプラズマ処理工程と、プラズマ処理した基材１００の表面を、少なくとも水を含む雰囲気下に暴露する暴露処理工程と、を含む前処理工程と、基材１００の表面上にシランカップリング剤により有機膜１１０を形成する有機膜形成工程と、を有することを特徴とする有機膜の形成方法である。
【解決手段】基材１００の表面にプラズマ処理を行うプラズマ処理工程と、プラズマ処理した基材１００の表面を、少なくとも水を含む雰囲気下に暴露する暴露処理工程と、を含む前処理工程と、基材１００の表面上にシランカップリング剤により有機膜１１０を形成する有機膜形成工程と、を有することを特徴とする有機膜の形成方法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機膜の形成方法、ノズルプレート、インクジェットヘッド、および電子機器に係り、特に、シランカップリング剤を用いた有機膜を形成する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
シランカップリング剤を用いた有機膜は、様々な基材に形成することができるので、幅広い分野で応用されている。インクジェットの分野においても、ノズルプレートの吐出面に撥液膜を形成する場合や、基材同士を接着する場合などに使用され、吐出性・メンテナンス性、ヘッドの耐久性を向上させる効果がある。
【０００３】
シランカップリング剤を用いた単分子膜や重合膜は、基材とＳｉ−Ｏ結合（シロキサン結合）を介して結合している。そして、この結合は、アルカリ性溶液中では、加水分解しやすく、アルカリ性溶液に接触すると、基材から消失しやすく、アルカリ溶液に対する耐久性が乏しいという問題があった。
【０００４】
このような問題に対して、例えば、下記の特許文献１では、耐アルカリ性、耐熱性が高い撥水膜を提供することを目的として、シロキサン結合近傍にアルカリ性成分が近づきにくくなる置換基、および、耐熱性を有する置換基を配置した材料からなる撥水膜が記載されている。また、下記の特許文献２には、液体を吐出する吐出口がある面に撥液膜を備えた液体吐出ノズルプレートの製造方法に関し、Ｓｉ酸化膜を備えたＳｉ基板表面を化学反応で除去し活性化処理した後、物理的破壊で除去し活性化処理を行い、Ｓｉ酸化膜の上に撥液膜を設けることで、ノズルプレートを製造する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２８６４７８号公報
【特許文献２】特開２００９−２９０６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１のように、撥水膜の材質自体を改良し、アルカリ性溶液の耐久性を向上させても、下地の処理が不完全であれば、十分な反応サイト（水酸基、ＯＨ基）が形成されないため、膜と下地との密着性・膜質の低下が見られた。また、特許文献２のように、下地のＳｉ酸化膜にプラズマ処理を行い、有機物を除去し、表面を清浄化・活性化することで撥液膜と下地の結合を強化しても、表面に十分な反応サイトを形成することができず、十分なアルカリ耐性のある高密度な膜は得られていなかった。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、基材を高密度に被覆することができ、アルカリ性溶液に対しても高い耐性を有する有機膜の形成方法、ノズルプレート、インクジェットヘッド、および電子機器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】
【０００８】
本発明の請求項１は、前記目的を達成するために、基材の表面にプラズマ処理を行うプラズマ処理工程と、前記プラズマ処理した前記基材の表面を、少なくとも水を含む雰囲気下に暴露する暴露処理工程と、を含む前処理工程と、前記基材の表面上にシランカップリング剤により有機膜を形成する有機膜形成工程と、を有することを特徴とする有機膜の形成方法を提供する。
【０００９】
請求項１によれば、基材の表面上にシランカップリング剤により有機膜を形成する前に、前処理工程として、プラズマ処理および、水を有する雰囲気下に暴露することで、基材表面に反応サイト（水酸基、ＯＨ基）を高密度に形成することができる。そして、この基材表面にシランカップリング剤を用いて有機膜を形成することで、反応サイトが高密度に形成されているため、有機膜を高密度に被覆することができ、アルカリ性溶液に対して高い耐性を有する有機膜を形成することができる。
【００１０】
請求項２は請求項１において、前記暴露処理工程は、水蒸気雰囲気下で行われることを特徴とする。
【００１１】
請求項２によれば、暴露処理工程を水蒸気雰囲気下で行うことで、基材表面に残存する余分な水分の量を減らすことができる。
【００１２】
請求項３は請求項１または２において、前記前処理工程は、前記暴露処理工程の次に、前記基材の表面を脱水処理する脱水処理工程を含むことを特徴とする。
【００１３】
請求項３によれば、暴露処理工程の次に脱水処理工程を行うことで、暴露処理工程により基材表面に過剰に残存する水分を除去することができる。基材表面に水分が残存すると、シランカップリング剤と基材がシロキサン結合をしにくくなり、極めて不安定で結合力の弱い結合（水素結合）をする場合がある。したがって、脱水処理工程を行うことで、シランカップリング剤と基材とをシロキサン結合させることができ、耐久性の高い有機膜を形成することができる。
【００１４】
請求項４は請求項１から３いずれか１項において、前記基材表面に少なくともＳｉ原子を有することを特徴とする。
【００１５】
請求項４によれば、基材表面に少なくともＳｉ原子を有しているので、シランカップリング剤との密着性を向上させることができる。なお、基材表面に少なくともＳｉ原子を有するとは、基材全体がＳｉ原子を含む材料で形成されている場合に限らず、基材の表面部がＳｉ原子を含む材料で形成されている場合も含むものとする。
【００１６】
請求項５は、請求項１から４いずれか１項において、前記プラズマ処理工程は、少なくともＯ２、希ガス、Ｈ２、Ｎ２のいずれか、または、少なくとも２種類以上を含んだ混合ガスを含む反応ガスを使用することを特徴とする。
【００１７】
請求項５によれば、プラズマ処理工程において、上記記載のガスを用いることにより、基材表面に不純物が付着することを防止することができる。
【００１８】
請求項６は請求項３から５いずれか１項において、前記脱水処理工程は、少なくとも希ガスを含むガスでパージ処理を行うことを特徴とする。
【００１９】
請求項７は請求項３から５いずれか１項において、前記脱水処理工程は、少なくともＮ２を含むガスでパージ処理を行うことを特徴とする。
【００２０】
請求項８は請求項３から７いずれか１項において、前記脱水処理工程は、４０℃以上に加熱された雰囲気下に暴露することを特徴とする。
【００２１】
請求項６から８は、脱水処理工程の具体的な方法を記載したものであり、脱水処理工程としては、希ガスを含むガス、または、Ｎ２を含むガスでパージを行う、あるいは、４０℃以上に加熱された雰囲気中に暴露することで行うことができる。また、ガスによるパージを行った後、加熱処理を行うこともできる。
【００２２】
請求項９は請求項１から８いずれか１項において、前記有機膜は少なくともフッ素原子を含み、撥液性を有することを特徴とする。
【００２３】
請求項９によれば、有機膜は撥液性を有しているので、該有機膜を、例えばノズルプレートに用いることで、ノズル孔周辺部への液滴の付着を防止することができるので、吐出安定性を向上させることができる。
【００２４】
本発明の請求項１０は、前記目的を達成するために、請求項１から９いずれか１項に記載の有機膜の形成方法により形成された、少なくとも前記基材とシロキサン結合を有する有機膜を備えたことを特徴とするノズルプレートを提供する。
【００２５】
本発明の請求項１１は、前記目的を達成するために、請求項１０に記載のノズルプレートを備えたことを特徴とするインクジェットヘッドを提供する。
【００２６】
本発明の請求項１２は、請求項１１に記載のインクジェットヘッドを備えたことを特徴とする電子機器を提供する。
【００２７】
請求項１０から１２は、請求項１から９に記載の有機膜の形成方法により形成された有機膜を備えたノズルプレート、インクジェットヘッド、電子機器であり、請求項１から９の有機膜の形成方法により形成された有機膜は、高密度に有機膜を形成することができ、アルカリ性に対して高い耐性を有するので、ノズルプレート、インクジェットヘッド、電子機器に対して好適に用いることができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の有機膜の形成方法によれば、前処理工程により、基材の表面に反応サイト（水酸基：ＯＨ基）を高密度に形成することができるので、有機膜を高密度に形成することができ、アルカリ性溶液に対して高い耐性を有する有機膜を形成することができる。また、形成された有機膜は、ノズルプレート、インクジェットヘッド、電子機器に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】インクジェット記録装置の概略を示す全体構成図である。
【図２】図１に示すインクジェット記録装置の印字部周辺の要部平面図である。
【図３】ヘッドの構造例を示す平面透視図である。
【図４】図３中IV−IV線に沿う断面図である。
【図５】本発明に係る有機膜形成方法を説明するための工程図である。
【図６】有機膜形成工程の他の実施形態を説明するための工程図である。
【図７】有機膜形成工程のさらに他の実施形態を説明するための工程図である。
【図８】実験結果を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。
【００３１】
＜インクジェット記録装置の全体構成＞
図１は、本実施形態に係るインクジェット記録装置を示した全体構成図である。同図に示すように、このインクジェット記録装置１０は、インクの色毎に設けられた複数のインクジェットヘッド（以下、単に「ヘッド」ともいう。）１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙを有する印字部１２と、各ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙに供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵／装填部１４と、記録紙１６を供給する給紙部１８と、記録紙１６のカールを除去するデカール処理部２０と、前記印字部１２のノズル面（インク吐出面）に対向して配置され、記録紙１６の平面性を保持しながら記録紙１６を搬送する吸着ベルト搬送部２２と、印字部１２による印字結果を読み取る印字検出部２４と、印画済みの記録紙（プリント物）を外部に排紙する排紙部２６と、を備えている。
【００３２】
図１では、給紙部１８の一例としてロール紙（連続用紙）のマガジンが示されているが、紙幅や紙質などが異なる複数のマガジンを併設してもよい。また、ロール紙のマガジンに代えて、又はこれと併用して、カット紙が積層装填されたカセットによって用紙を供給してもよい。
【００３３】
ロール紙を使用する装置構成の場合、図１のように、裁断用のカッター２８が設けられており、該カッター２８によってロール紙は所望のサイズにカットされる。カッター２８は、記録紙１６の搬送路幅以上の長さを有する固定刃２８Ａと、該固定刃２８Ａに沿って移動する丸刃２８Ｂとから構成されており、印字裏面側に固定刃２８Ａが設けられ、搬送路を挟んで印字面側に丸刃２８Ｂが配置されている。なお、カット紙を使用する場合には、カッター２８は不要である。
【００３４】
複数種類の記録紙を利用可能な構成にした場合、紙の種類情報を記録したバーコードあるいは無線タグなどの情報記録体をマガジンに取り付け、その情報記録体の情報を所定の読取装置によって読み取ることで、使用される用紙の種類を自動的に判別し、用紙の種類に応じて適切なインク吐出を実現するようにインク吐出制御を行うことが好ましい。
【００３５】
給紙部１８から送り出される記録紙１６はマガジンに装填されていたことによる巻き癖が残り、カールする。このカールを除去するために、デカール処理部２０においてマガジンの巻き癖方向と逆方向に加熱ドラム３０で記録紙１６に熱を与える。このとき、多少印字面が外側に弱いカールとなるように加熱温度を制御するとより好ましい。
【００３６】
デカール処理後、カットされた記録紙１６は、吸着ベルト搬送部２２へと送られる。吸着ベルト搬送部２２は、ローラー３１、３２間に無端状のベルト３３が巻き掛けられた構造を有し、少なくとも印字部１２のノズル面及び印字検出部２４のセンサ面に対向する部分が平面をなすように構成されている。
【００３７】
ベルト３３は、記録紙１６の幅よりも広い幅寸法を有しており、ベルト面には多数の吸引孔（不図示）が形成されている。図１に示したとおり、ローラー３１、３２間に掛け渡されたベルト３３の内側において印字部１２のノズル面及び印字検出部２４のセンサ面に対向する位置には吸着チャンバー３４が設けられており、この吸着チャンバー３４をファン３５で吸引して負圧にすることによってベルト３３上の記録紙１６が吸着保持される。
【００３８】
ベルト３３が巻かれているローラー３１、３２の少なくとも一方にモータ（不図示）の動力が伝達されることにより、ベルト３３は図１において、時計回り方向に駆動され、ベルト３３上に保持された記録紙１６は、図１の左から右へと搬送される。
【００３９】
縁無しプリントなどを印字するとベルト３３上にもインクが付着するので、ベルト３３の外側の所定位置（印字領域以外の適当な位置）にベルト清掃部３６が設けられている。ベルト清掃部３６の構成について詳細は図示しないが、例えば、ブラシ・ロール、吸水ロールなどをニップする方式、清浄エアーを吹き掛けるエアーブロー方式、あるいはこれらの組み合わせなどがある。清掃用ロールをニップする方式の場合、ベルト線速度とローラー線速度を変えると清掃効果が大きい。
【００４０】
なお、吸着ベルト搬送部２２に代えて、ローラー・ニップ搬送機構を用いる態様も考えられるが、印字領域をローラー・ニップ搬送すると、印字直後に用紙の印字面にローラーが接触するので、画像が滲み易いという問題がある。従って、本例のように、印字領域では画像面と接触させない吸着ベルト搬送が好ましい。
【００４１】
吸着ベルト搬送部２２により形成される用紙搬送路上において印字部１２の上流側には、加熱ファン４０が設けられている。加熱ファン４０は、印字前の記録紙１６に加熱空気を吹きつけ、記録紙１６を加熱する。印字直前に記録紙１６を加熱しておくことにより、インクが着弾後乾き易くなる。
【００４２】
印字部１２は、最大紙幅に対応する長さを有するライン型ヘッドを紙搬送方向（副走査方向）と直交する方向（主走査方向）に配置した、いわゆるフルライン型のヘッドとなっている。印字部１２を構成する各ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙは、本インクジェット記録装置１０が対象とする最大サイズの記録紙１６の少なくとも一辺を超える長さにわたってインク吐出口（ノズル）が複数配列されたライン型ヘッドで構成されている（図２参照）。
【００４３】
記録紙１６の搬送方向（紙搬送方向）に沿って上流側（図１の左側）から黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の順に各色インクに対応したヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙが配置されている。記録紙１６を搬送しつつ各ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙからそれぞれ色インクを吐出することにより記録紙１６上にカラー画像を形成し得る。
【００４４】
このように、紙幅の全域をカバーするフルラインヘッドがインク色毎に設けられてなる印字部１２によれば、紙搬送方向（副走査方向）について記録紙１６と印字部１２を相対的に移動させる動作を一回行うだけで（すなわち、一回の副走査で）記録紙１６の全面に画像を記録することができる。これにより、ヘッドが紙搬送方向と直交する方向（主走査方向）に往復動作するシャトル型ヘッドに比べて高速印字が可能であり、生産性を向上させることができる。
【００４５】
なお本例では、ＫＣＭＹの標準色（４色）の構成を例示したが、インク色や色数の組み合わせについては本実施形態には限定されず、必要に応じて淡インク、濃インクを追加してもよい。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタなどのライト系インクを吐出するヘッドを追加する構成も可能である。
【００４６】
図１に示したように、インク貯蔵／装填部１４は、各ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙに対応する色のインクを貯蔵するタンクを有し、各タンクは図示を省略した管路を介して各ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙと連通されている。また、インク貯蔵／装填部１４は、インク残量が少なくなるとその旨を報知する報知手段（表示手段、警告音発生手段など）を備えるとともに、色間の誤装填を防止するための機構を有している。
【００４７】
印字検出部２４は、印字部１２の打滴結果を撮像するためのイメージセンサ（ラインセンサなど）を含み、該イメージセンサによって読み取った打滴画像からノズルの目詰まりその他の吐出不良をチェックする手段として機能する。
【００４８】
本例の印字検出部２４は、少なくとも各ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙによるインク吐出幅（画像記録幅）よりも幅の広い受光素子列を有するラインセンサで構成される。このラインセンサは、赤（Ｒ）の色フィルタが設けられた光電変換素子（画素）がライン状に配列されたＲセンサ列と、緑（Ｇ）の色フィルタが設けられたＧセンサ列と、青（Ｂ）の色フィルタが設けられたＢセンサ列とからなる色分解ラインＣＣＤセンサで構成されている。なお、ラインセンサに代えて、受光素子が二次元配列されて成るエリアセンサを用いることも可能である。
【００４９】
印字検出部２４は、各色のヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙにより印字されたテストパターンを読み取り、各ヘッドの吐出検出を行う。吐出判定は、吐出の有無、ドットサイズの測定、ドット着弾位置の測定などで構成される。
【００５０】
印字検出部２４の後段には、後乾燥部４２が設けられている。後乾燥部４２は、印字された画像面を乾燥させる手段であり、例えば、加熱ファンが用いられる。印字後のインクが乾燥するまでは印字面と接触することは避けたほうが好ましいので、熱風を吹きつける方式が好ましい。
【００５１】
多孔質のペーパに染料系インクで印字した場合などでは、加圧によりペーパの孔を塞ぐことでオゾンなど、染料分子を壊す原因となるものと接触することを防ぐことで画像の耐候性がアップする効果がある。
【００５２】
後乾燥部４２の後段には、加熱・加圧部４４が設けられている。加熱・加圧部４４は、画像表面の光沢度を制御するための手段であり、画像面を加熱しながら所定の表面凹凸形状を有する加圧ローラー４５で加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。
【００５３】
このようにして生成されたプリント物は、排紙部２６から排出される。本来プリントすべき本画像（目的の画像を印刷したもの）とテスト印字とは分けて排出することが好ましい。このインクジェット記録装置１０では、本画像のプリント物と、テスト印字のプリント物とを選別してそれぞれの排出部２６Ａ、２６Ｂへと送るために排紙経路を切り換える選別手段（不図示）が設けられている。なお、大きめの用紙に本画像とテスト印字とを同時に並列に形成する場合は、カッター（第２のカッター）４８によってテスト印字の部分を切り離す。カッター４８は、排紙部２６の直前に設けられており、画像余白部にテスト印字を行った場合に、本画像とテスト印字部を切断するためのものである。カッター４８の構造は前述した第１のカッター２８と同様であり、固定刃４８Ａと丸刃４８Ｂとから構成されている。
【００５４】
また、図示を省略したが、本画像の排出部２６Ａには、オーダー別に画像を集積するソーターが設けられている。
【００５５】
〔ヘッドの構造〕
次に、ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙの構造について説明する。なお、各ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙの構造は共通しているので、以下では、これらを代表して符号５０によってヘッドを示すものとする。
【００５６】
図３（ａ）は、ヘッド５０の構造例を示す平面透視図であり、図３（ｂ）は、その一部の拡大図である。また、図３（ｃ）は、ヘッド５０の他の構造例を示す平面透視図である。図４は、インク室ユニットの立体的構成を示す断面図（図３（ａ）、（ｂ）中、IV−IV線に沿う断面図）である。
【００５７】
記録紙面上に形成されるドットピッチを高密度化するためには、ヘッド５０におけるノズルピッチを高密度化する必要がある。本例のヘッド５０は、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、インク滴の吐出孔であるノズル５１と、各ノズル５１に対応する圧力室５２などからなる複数のインク室ユニット５３を千鳥でマトリクス状に（２次元的に）配置させた構造を有し、これにより、ヘッド長手方向（紙搬送方向と直交する主走査方向）に沿って並ぶように投影される実質的なノズル間隔（投影ノズルピッチ）の高密度化を達成している。
【００５８】
紙搬送方向と略直交する方向に記録紙１６の全幅に対応する長さにわたり１列以上のノズル列を構成する形態は本例に限定されない。例えば、図３（ａ）の構成に代えて、図３（ｃ）に示すように、複数のノズル５１が２次元に配列された短尺のヘッドブロック（ヘッドチップ）５０’を千鳥状に配列して繋ぎ合わせることで記録紙１６の全幅に対応する長さのノズル列を有するラインヘッドを構成してもよい。また、図示は省略するが、短尺のヘッドを一列に並べてラインヘッドを構成してもよい。
【００５９】
図４に示すように、各ノズル５１は、ヘッド５０のインク吐出面５０ａを構成するノズルプレート６０に形成されている。ノズルプレート６０は、例えば、Ｓｉ、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、石英ガラスのようなシリコーン系材料、Ａｌ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕまたはこれらを含む合金のような金属系材料、アルミナ、酸化鉄のような酸化物材料、カーボンブラック、グラファイトのような炭素系材料、ポリイミドのような樹脂系材料で構成されている。
【００６０】
ノズルプレート６０の表面（インク吐出側の面）には、インクに対して撥液性を有する有機膜６２が形成されており、インクの付着防止が図られている。この有機膜６２の形成方法については、後で詳説する。
【００６１】
各ノズル５１に対応して設けられている圧力室５２は、その平面形状が概略正方形となっており、対角線上の両隅部にノズル５１と供給口５４が設けられている。各圧力室５２は供給口５４を介して共通流路５５と連通されている。共通流路５５はインク供給源たるインク供給タンク（不図示）と連通しており、該インク供給タンクから供給されるインクは共通流路５５を介して各圧力室５２に分配供給される。
【００６２】
圧力室５２の天面を構成し共通電極と兼用される振動板５６には個別電極５７を備えた圧電素子５８が接合されており、個別電極５７に駆動電圧を印加することによって圧電素子５８が変形してノズル５１からインクが吐出される。インクが吐出されると、共通流路５５から供給口５４を通って新しいインクが圧力室５２に供給される。
【００６３】
本例では、ヘッド５０に設けられたノズル５１から吐出させるインクの吐出力発生手段として圧電素子５８を適用したが、圧力室５２内にヒータを備え、ヒータの加熱による膜沸騰の圧力を利用してインクを吐出させるサーマル方式を適用することも可能である。
【００６４】
かかる構造を有するインク室ユニット５３を図３（ｂ）に示す如く、主走査方向に沿う行方向及び主走査方向に対して直交しない一定の角度θを有する斜めの列方向に沿って一定の配列パターンで格子状に多数配列させることにより、本例の高密度ノズルヘッドが実現されている。
【００６５】
即ち、主走査方向に対してある角度θの方向に沿ってインク室ユニット５３を一定のピッチｄで複数配列する構造により、主走査方向に並ぶように投影されたノズルのピッチＰはｄ×ｃｏｓθとなり、主走査方向については、各ノズル５１が一定のピッチＰで直線状に配列されたものとなど価的に取り扱うことができる。このような構成により、主走査方向に並ぶように投影されるノズル列が１インチ当たり２４００個（２４００ノズル／インチ）におよぶ高密度のノズル構成を実現することが可能になる。
【００６６】
なお、本発明の実施に際してノズルの配置構造は図示の例に限定されず、副走査方向に１列のノズル列を有する配置構造など、様々なノズル配置構造を適用できる。
【００６７】
また、本発明の適用範囲はライン型ヘッドによる印字方式に限定されず、記録紙１６の幅方向（主走査方向）の長さに満たない短尺のヘッドを記録紙１６の幅方向に走査させて当該幅方向の印字を行い、１回の幅方向の印字が終わると記録紙１６を幅方向と直交する方向（副走査方向）に所定量だけ移動させて、次の印字領域の記録紙１６の幅方向の印字を行い、この動作を繰り返して記録紙１６の印字領域の全面にわたって印字を行うシリアル方式を適用してもよい。
【００６８】
＜有機膜形成方法＞
次に本発明に係る有機膜形成方法の一例について説明する。図５は、有機膜形成方法を説明するための工程図である。ここでは、図５に示すように、基材１００（図４のノズルプレート６０に相当）の表面側（インク吐出面側）に有機膜１１０（図４の有機膜６２に相当）を形成する場合について説明する。
【００６９】
本発明に係る有機膜形成方法は、（１）基材の表面にプラズマ処理を行うプラズマ処理工程と、（２）プラズマ処理した基材の表面を、少なくとも水を含む雰囲気下に暴露する暴露処理工程と、（３）基材の表面を脱水処理する脱水処理工程と、を含む前処理工程と、（４）基材の表面上にシランカップリング剤により有機膜を形成する有機膜形成工程と、で構成される。なお、脱水処理工程は、必要に応じて行えばよく、省略することも可能である。以下、各工程について詳しく説明する。
【００７０】
≪前処理工程≫
（１）プラズマ処理工程
プラズマ処理工程は、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、基材１００表面のプラズマ処理を行い、基材１００表面の有機物などのコンタミネーションを除去し、さらに、未結合手（ダングリングボンド）および酸化層１０８の形成を行う工程である。
【００７１】
基材１００を構成する材料は、金属、有機材料、無機材料など、特に限定無く用いることができるが、有機膜（撥液膜）を形成する表面に少なくともＳｉ原子を含む層が形成されていることが好ましい。Ｓｉ原子を含む層が形成されていることで、シランカップリング剤との密着性を高めることができる。また、表面には、自然酸化膜、ＣＶＤなどによる酸化膜、熱酸化膜などが形成されていることが好ましい。
【００７２】
プラズマ処理は、基材をプラズマ処理装置に入れて行う。プラズマ処理装置内に導入するガスは、少なくともＯ２、希ガス（Ａｒなど）、Ｈ２、Ｎ２またはＣＦ４ガスのいずれかを含むか、または２種以上を含んだ混合ガスを使用することが好ましい。
【００７３】
プラズマ処理の条件は、使用処理装置のチャンバー構造や、下地部材の材質によって異なるが、例えば、ＹＥＳ社製のＣＶＤ装置（ＹＥＳ−１２２４Ｐ）を用いた場合の条件を以下に示す。
【００７４】
Ａｒガス（９９．９９％以上）を用いたプラズマ処理：ガス流量＝１０〜５０ｓｃｃｍ、プラズマ出力＝１００〜８００Ｗ、処理時間＝１〜６０ｍｉｎ
Ｏ２＋Ａｒ混合ガスを用いたプラズマ処理：混合ガス流量＝１０〜５０ｓｃｃｍ（好ましくは、Ｏ２：Ａｒ＝２５ｓｃｃｍ：５ｓｃｃｍ）、プラズマ出力＝１００〜８００Ｗ、処理時間＝１〜６０ｍｉｎ
（２）暴露処理工程
図５（ｃ）に示すように、プラズマ処理工程後、少なくとも水を含む雰囲気下で基材１００の暴露処理を行う。
【００７５】
暴露処理工程としては、温度管理可能な恒温槽で、湿度＝１〜１００％で、処理時間＝１〜６０ｍｉｎ処理することで行うことができる。好ましくは、湿度＝６０％以上、処理時間＝約１０ｍｉｎである。
【００７６】
また、未結合手および酸化層１０８表面へのコンタミネーションを防止するため、プラズマ処理工程と暴露処理工程を同じ装置内で行うことが好ましい。例えば、上述したＹＥＳ社製ＣＶＤ装置（ＹＥＳ−１２２４Ｐ）を用いることで、同じチャンバー内で行うことができる。このとき、ｂａｓｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅの設定を０．５ｔｏｒｒ、チャンバー温度１４０℃雰囲気中に０．２ｍＬの水を蒸発させた雰囲気で処理を行うことができる。
【００７７】
暴露処理工程を行うことにより、未結合手および酸化層１０８の表面に、シランカップリング剤の反応サイトとなる水酸基：ＯＨ基を多数形成することができる。
【００７８】
なお、上記は、ガス雰囲気中に水蒸気を含む構成で説明したが、基材を水に浸漬させる方法で暴露処理工程を行うこともできる。水に浸漬させて暴露を行う場合は、室温〜１００℃以上の純水中、好ましくは超純水中に浸漬することで行うことができる。
【００７９】
（３）脱水処理工程
暴露処理工程を行った後、未結合手および酸化層１０８表面に過剰に水分が残存すると、シランカップリング剤と未結合手および酸化層１０８がシロキサン結合をせず、極めて不安定で結合力の弱い結合（水素結合）をする場合がある。シランカップリング剤と未結合手および酸化層１０８との結合が弱いとアルカリ耐性が低下するため、好ましくない。したがって、未結合手および酸化層１０８表面に過剰に水分が残存する場合は、図５（ｃ）に示すように、脱水処理工程を行うことが好ましい。
【００８０】
脱水処理方法としては、ガスによるパージ処理、ベーク処理などにより行うことができる。パージ処理としては、チャンバー内へガスを供給することで行う。供給するガスとしては、空気などで行うことができるが、コンタミネーション、基材１００、未結合手および酸化層１０８への影響を考慮すると、不活性ガス（Ｎ２やＡｒ、Ｈｅなどの希ガス）で行うことが好ましい。また、パージは複数回行うことが好ましく、処理チャンバー内に蒸気センサを設置することで、チャンバー内の残存水分量から、未結合手および酸化層１０８上の水分の脱水に必要なパージ回数を確認することができる。
【００８１】
また、脱水処理としては、ベーク処理を行うこともできる。ベーク処理としては、室温以上に設定された恒温槽内に下地部材を設置することで行うことができる。ベーク処理の条件としては、温度は４０℃以上が好ましく、さらに好ましくは６０℃以上であり、より好ましくは１００℃以上である。また、温度の上限は、Ｓｉのみの構造体であれば１０００℃以上で処理が可能であり、１１００℃以下で行うことが好ましい。接着剤や圧電体などを含む構造体であれば、３００℃以下で行うことが好ましく、より好ましくは、２００℃以下である。高温で行うことで、短時間で処理を行うことができる。処理時間は、１分〜２４時間処理を行うことができる。
【００８２】
脱水処理工程は、暴露処理工程を行ったチャンバーと同一のもので行うことで、コンタミネーションを低減することができる、また、脱水処理工程は、パージ処理を行った後、ベーク処理を行うこともできる。
【００８３】
なお、上述したように、脱水処理工程は、下地表面に水分が残存していなければ省略することも可能である。
【００８４】
≪有機膜形成工程≫
（４）有機膜形成工程
［４Ａ］基材上に直接形成する方法
暴露処理工程または脱水処理工程後に、図５（ｄ）シランカップリング剤による有機膜１１０の形成を行う。暴露処理工程において、未結合手および酸化層１０８の表面に、シランカップリング剤の反応サイトとなる水酸基：ＯＨ基を多数形成しているため、有機膜形成工程において、シランカップリング剤が未結合手および酸化層１０８と高密度に結合し、高密度な有機膜を形成することができる。したがって、アルカリ性に対して高い耐性を付与することができる。
【００８５】
シランカップリング剤は、ＹｎＳｉＸ４−ｎ（ｎ＝１、２、３）で表されるケイ素化合物である。Ｙはアルキル基などの比較的不活性な基、または、ビニル基、アミノ基、あるいはエポキシ基などの反応性基を含むものである。Ｘは、ハロゲン、メトキシ基、エトキシ基、またはアセトキシ基などの基質表面の水酸基あるいは吸着水との縮合により結合可能な基からなる。シランカップリング剤は、ガラス繊維強化プラスチックなどの有機質と無機質からなる複合材料を製造する際に、これらの結合を仲介するものとして幅広く用いられており、Ｙがアルキル基などの不活性な基の場合は、改質表面上に、付着や摩擦の防止、つや保持、撥水、潤滑などの性質を付与する。また、反応性基を含む場合は、主として接着性の向上に用いられる。さらに、Ｙに直鎖状のフッ化炭素鎖を導入したフッ素系シランカップリング剤を用いて改質した表面は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）表面のように低表面自由エネルギーを持ち、撥水、潤滑、離型などの性質が向上し、さらに撥油性も発現する。
【００８６】
本発明においては、撥液性を有する有機膜：フッ素系シランカップリング剤（塩素型、メトキシ型、エトキシ型、イソシアナト型など）を形成する。撥液膜として、例えば、物理的気相成長法（蒸着法、スパッタリング法など）や化学気相成長法（ＣＶＤ法、ＡＬＤ法など）などのドライプロセス法や、ゾルゲル法、塗布法などのウェットプロセス法などによって形成される金属アルコキシド系撥液膜、シリコーン系撥液膜、フッ素含有系撥液膜（フッ素含有系撥液膜の市販品として、Ｓｉ基材上に優れた密着性を有する旭硝子社製のサイトップやＴ＆Ｋ社製のＮＡＮＯＳなどがあり、また、Ｇｅｌｅｓｔの販売しているシランカップリング剤など、シロキサン結合可能で膜表面にＣＦ系の基がくる膜であれば良い）などを用いることができる。
【００８７】
［４Ｂ］プラズマ重合膜上に形成する方法
図６にプラズマ重合膜上に有機膜を形成する方法を説明するための工程図である。有機膜の形成方法としては、〔４Ｂ−１〕基材の表面にプラズマ重合膜で構成される中間層を形成する中間層形成工程と、〔４Ｂ−２〕基材の表面に形成された中間層（プラズマ重合膜）に酸化処理を施す酸化処理工程と、〔４Ｂ−３〕酸化処理が施された中間層の表面に膜を形成する膜形成工程とで構成される。
【００８８】
〔４Ｂ−１〕中間層形成工程
プラズマ重合膜上に有機膜を形成する場合、まず、前処理工程が終了した基材１００、未結合手および酸化層１０８（図６（ａ））の表面にプラズマ重合膜で構成される中間層２０９を成膜する（図６（ｂ））。
【００８９】
中間層（プラズマ重合膜）２０９の構成材料や形成方法（成膜方法）については、特開２００８−１０５２３１号公報明細書に記載されている材料、方法を好ましく用いることができる。
【００９０】
即ち、中間層２０９の構成材料としては、例えば、オルガノポリシロキサンなどのシリコーン材料、アルコキシシランなどのシラン化合物が挙げられる。このうち、シリコーン材料が好ましく、オルガノポリシロキサンが特に好ましい。中間層２０９にオルガノポリシロキサンを用いることにより、シロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ）を骨格とした構造を有するので、基材１００の構成材料（シリコーン系材料など）と結合しやすく、容易にプラズマ重合膜を形成することができる。
【００９１】
オルガノポリシロキサンの中でも、アルキルポリシロキサンを用いることが好ましい。アルキルポリシロキサンは高分子化合物であるため、基材１００上に高分子膜を形成することができる。また、高分子中にアルキル基を有するため、高分子構造に立体障害が少なく、分子が規則正しく配列した膜を形成することができる。また、アルキルポリシロキサンの中でも、特にジメチルポリシロキサンが好ましい。ジメチルポリシロキサンは、製造が容易なため、容易に入手することができる。また、反応性が高いため、後述するような酸化処理を中間層２０９に施したときに、メチル基を簡単に切断することができる。
【００９２】
また、中間層（プラズマ重合膜）２０９の形成方法としては、プラズマ重合法、蒸着法、シランカップリング剤による処理、ポリオルガノシロキサンを含有する液状材料による処理などが挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００９３】
これらの方法の中でも、プラズマ重合法を用いるのが好適である。プラズマ重合法を用いることにより、オルガノポリシロキサンのプラズマが発生するため、均質かつ均一な膜厚の中間層（プラズマ重合膜）２０９を形成することができる。
【００９４】
〔４Ｂ−２〕酸化処理工程
次に、露点が−４０〜２０℃（好ましくは−４０〜−２０℃）の処理ガス雰囲気下で、中間層（プラズマ重合膜）２０９の表面に酸化処理を施し、水酸基及び／又は吸着水を導入する。
【００９５】
処理ガスに対する条件や酸化処理の方法などについては、特開２００８−１０５２３１号公報明細書に記載されている条件、方法などを好ましく用いることができる。
【００９６】
即ち、酸化処理の方法として、紫外線、プラズマなどのエネルギー線を照射する方法を適用することができる。この方法によれば、エネルギー線が照射される領域にのみ酸化処理を施すことができるので、ＳｉＯ２化を効率的に行うことができる。
【００９７】
特に本実施形態においては、エネルギー線を照射する方法の中でも、プラズマ照射を用いて酸化処理を行う方法が好適である。酸化処理としてプラズマ照射を用いる場合、プラズマを発生させるガス種としては、例えば、酸素ガス、窒素ガス、水素、不活性ガス（アルゴンガス、ヘリウムガスなど）などが挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００９８】
プラズマ照射を行う雰囲気は、大気中または減圧状態のいずれであってもよいが、大気中とするのが好ましい。これにより、アルキル基とＳｉとの結合が切断されるのとほぼ同時に、大気中に存在する酸素分子から酸素原子が効率よく導入されるため、ポリオルガノシロキサンをより迅速にＳｉＯ２に変化させることができる。
【００９９】
特に、プラズマ照射には、プラズマを発生するガス種として、酸素ガスを含むガスを用いる酸素プラズマ照射を用いるのが好適である。酸素プラズマ照射によれば、酸素プラズマがアルキル基とＳｉとの結合を切断するとともに、Ｓｉと酸素原子との結合に利用されるため、ポリオルガノシロキサンをより確実にＳｉＯ２に変化させることができる。
【０１００】
また、プラズマ照射は、密閉条件（例えば、チャンバ内）または開放条件のいずれの条件で行ってもよいが、密閉条件とするのが好ましい。これにより、中間層（プラズマ重合膜）２０９が、プラズマ密度のより高い状態で酸化処理されるため、より多くの水酸基を中間層（プラズマ重合膜）２０９に導入することができる。
【０１０１】
〔４Ｂ−３〕膜形成工程
次に図６（ｃ）に示すように、酸化処理が施された中間層（プラズマ重合膜）２０９表面に有機膜２１０を形成する。
【０１０２】
有機膜２１０としては、中間層（プラズマ重合膜）２０９とシロキサン結合が可能なものであれば特に限定されるものではなく、例えば、金属アルコキシド系撥液膜、フッ素含有プラズマ重合膜、シリコーン系プラズマ重合撥液膜などを適用することができ、これらの中でも、フッ素含有プラズマ重合膜、シリコーン系プラズマ重合撥液膜などのプラズマ重合膜が特に好ましい。
【０１０３】
プラズマ重合膜で構成される有機膜の形成方法としては、特開２００４−１０６２０３号公報明細書に記載される方法を好ましく用いることができる。即ち、プラズマ重合膜（有機膜）の形成は、従来公知のプラズマ処理装置を用いて行うことができる。原料としては、液状シロキサンの如き低分子量のシロキサンを気化させたものを原料ガスとして用いる。必要に応じて、この原料ガスにアルゴンやヘリウムなどの希ガス、酸素や二酸化炭素などの酸化力を有するガスなどを混合させる。これにより、原料を重合させた状態で基材１００に積層することができる。
【０１０４】
プラズマ重合膜で構成される有機膜は、上述のとおり、低分子量のシロキサン（シロキサン結合を有する化合物）を原料とし、これをプラズマ重合させることにより形成されるもので、金属塩に対する耐性に優れており、該金属塩をインク凝集剤として含有する水性前処理液（金属塩溶液）用のノズルプレートの撥液層として最適である。
【０１０５】
また、金属アルコキシド系撥液膜の形成方法としては、特開２００８−１０５２３１号公報明細書に記載される方法を好ましく用いることができる。即ち、液相プロセスや気相プロセスのような各種プロセスを用いて行うことができ、その中でも液相プロセスを用いることが好ましく、比較的簡単な工程により、金属アルコキシドで構成される有機膜を形成することができる。
【０１０６】
このように、基材１００の表面に形成した中間層（プラズマ重合膜）２０９に酸化処理（好ましくはプラズマ照射による酸化処理）を施し、水酸基及び／又は吸着水を導入し、酸化処理が施された中間層２０９に有機膜２１０を形成する。これにより、基材１００の表面側に、密着性が高く、耐擦性に優れた有機膜２１０を均一に形成することができる。
【０１０７】
したがって、インクジェットヘッドにおいて重要なインクの吐出性能及び信頼性を向上させることができ、画像品質の向上を図ることが可能となる。
【０１０８】
［４Ｃ］段差構造を形成する方法
図７に示した有機膜形成方法は、〔４Ｃ−１〕前処理工程が終了した基材１００、未結合手および酸化層１０８（図７（ａ））の表面に第１プラズマ重合膜３０４を形成する工程（第１プラズマ重合膜形成工程）と、〔４Ｃ−２〕第１プラズマ重合膜３０４に水素プラズマ処理を行う工程（水素プラズマ処理工程）と、〔４Ｃ−３〕第１プラズマ重合膜３０４上に第２プラズマ重合膜３０６を形成する工程（第２プラズマ重合膜形成工程）と、〔４Ｃ−４〕第２プラズマ重合膜３０６上にマスク３０８を形成する工程（マスク形成工程）と、〔４Ｃ−５〕マスク３０８を用いて第２プラズマ重合膜３０６の酸化処理（またはエッチング処理）を行う工程（段差形成工程）と、〔４Ｃ−６〕マスク３０８を除去する工程（マスク除去工程）と、〔４Ｃ−７〕第１及び第２プラズマ重合膜３０４、３０６の表面（撥液膜形成面）に酸化処理を行う工程（酸化処理工程）と、〔４Ｃ−８〕酸化処理が施された第１及び第２プラズマ重合膜３０４、３０６の表面に有機膜３２０を形成する工程（膜形成工程）とから構成される。
【０１０９】
〔４Ｃ−１〕第１プラズマ膜形成工程
まず、図７（ｂ）に示すように、前処理工程の終了した基材１００、未結合手および酸化層１０８上に第１プラズマ重合膜３０４を形成する。第１プラズマ膜形成工程としては、上記〔４Ｂ−１〕中間層形成工程と同様の方法により行うことができる。
【０１１０】
〔４Ｃ−２〕水素プラズマ処理工程
次に、図７（ｃ）に示すように、第１プラズマ重合膜３０４に水素プラズマ処理（Ｈ２プラズマ処理）を行い、第１プラズマ重合膜３０４の耐プラズマ性を向上させる。これにより、後で行われる段差形成工程における酸化処理（又はエッチング処理）において、第１プラズマ重合膜３０４をエッチングストップ層として機能させることが可能となる。
【０１１１】
水素プラズマ処理としては、以下の３種類の方法が挙げられる。
【０１１２】
（１）Ｈ２プラズマ照射
（２）Ｈ２と不活性ガスとを含む処理ガスのプラズマ照射
（３）Ｈを有する物質と不活性ガスとを含む処理ガスのプラズマ照射
Ｈ２プラズマ照射の条件は、Ｈ２をチャンバー内に供給し、チャンバー内の圧力を所定の値、好ましくは１３．３ＭＰａ（１００ｍＴｏｒｒ）以下、例えば６．７ＭＰａ（５０ｍＴｏｒｒ）とする。この状態で、電極に高周波電力を印加し、処理ガスをプラズマ化してプラズマ重合膜にＨ２プラズマを照射する。
【０１１３】
耐プラズマ性向上の詳細なメカニズムは必ずしも明確ではないが、Ｈを有するプラズマが第１プラズマ重合膜３０４の架橋反応を促進したり、Ｃ−Ｏ結合やＣ−Ｈ結合がＣ−Ｃ結合に変わることで科学的結合が強化され、耐プラズマ性を向上させているものと考えられる。Ｈを有する物質としては、取り扱いが容易であることからＨ２やＮＨ３が好ましい。例えば、Ｈ２＋Ｎ２処理ガスによる水素プラズマ処理で、第１プラズマ重合膜３０４の耐プラズマ性を向上させることができる。
【０１１４】
〔４Ｃ−３〕第２プラズマ重合膜形成工程
次に、図７（ｄ）に示すように、水素プラズマ処理が行われた第１プラズマ重合膜３０４上に第２プラズマ重合膜３０６を形成する。
【０１１５】
このとき、第２プラズマ重合膜３０６の構成材料として、上述した第１プラズマ重合膜３０４の構成材料と同一材料を用いる。同一材料からなるプラズマ重合膜３０４、３０６を積層させることで、プラズマ重合膜同士の密着性が高い状態を維持することができる。
【０１１６】
第２プラズマ重合膜３０６の形成方法は特に限定されるものではないが、上述した第１プラズマ重合膜３０４の形成方法と同一方法であることが好ましく、それらの中でも、プラズマ重合法が好適に用いられる。
【０１１７】
〔４Ｃ−４〕マスク形成工程
次に、図７（ｅ）に示すように、第２プラズマ重合膜３０６上に所定形状にパターニングされたマスク３０８を形成する。
【０１１８】
マスク３０８には、第２プラズマ重合膜３０６のノズル孔１０２の外周部（開口周辺部）に対応する外周部位３１０を包含するような所定形状の開口部３１２が形成されている。換言すれば、第２プラズマ重合膜３０６の外周部位３１０は、マスク３０８に覆われておらず、開口部３１２を通じて露出した構造となっている。
【０１１９】
図示の例では、マスク３０８には、各ノズル孔１０２にそれぞれ対応する位置に開口部３１２がそれぞれ設けられており、各開口部３１２はノズル孔１０２の内径を拡径した円形状に構成されている。なお、マスク３０８の開口部３１２の形状は、第２プラズマ重合膜３０６におけるノズル孔１０２の外周部位３１０が少なくとも露出する形状であれば特に限定されず、複数のノズル孔１０２に対応する外周部位３１０を包含する形状（例えば、帯状など）であってもよい。
【０１２０】
マスク３０８の構成材料としては、次の段差形成工程で行われる酸化処理（又はエッチング処理）に対する耐性を有するもの、即ち、次の工程で照射されるエネルギー線を遮断する機能を有するものであれば特に限定されず、例えば、アルミニウムなどの金属やガラス（紫外線を遮断する機能を有するガラス）、各種セラミックス、シリコーンなどの材料を挙げることができる。
【０１２１】
また、マスク３０８の形成方法は、特に限定されるものではないが、例えば、開口部３１２を有するプレート状のマスク３０８を第２プラズマ重合膜３０６に装着するようにしてもよい。具体的には、第２プラズマ重合膜３０６におけるノズル孔１０２の外周部位３１０が露出するように、外周部位３１０とマスク３０８の開口部３１２とを位置決めして、第２プラズマ重合膜３０６上にマスク３０８を接合すればよい。また、他の形成方法として、蒸着法、フォトリソグラフィー法などを用いることもできる。
【０１２２】
以上のように、外周部位３１０と開口部３１２とが位置決めされて、マスク３０８が第２プラズマ重合膜３０６上に配置されることにより、開口部３１２から露出する外周部位３１０を選択的に酸化処理することができる。
【０１２３】
〔４Ｃ−５〕段差形成工程
次に、図７（ｆ）に示すように、マスク３０８で覆われた第２プラズマ重合膜３０６に酸化処理を行い、第２プラズマ重合膜３０６の外周部位３１０を除去し、ノズル孔１０２の開口周辺部にノズル孔１０２よりも拡径した段差構造３１４を形成する（図７（ｇ）参照）。
【０１２４】
プラズマ重合膜に酸化処理を行うと、酸化処理が施された部分のプラズマ重合膜の膜厚が減少するという性質があることは、特開２００８−１０５２３１号公報明細書に記載されている。本例では、このような性質を利用して、マスク３０８の開口部３１２から露出している部分（即ち、第２プラズマ重合膜３０６の外周部位３１０）を選択的に除去する。なお、酸化処理については、上記〔４Ｂ−２〕酸化処理工程と同様の方法により行うことができる。
【０１２５】
第２プラズマ重合膜３０６に酸化処理を行うと、上述したマスク３０８の機能により、第２プラズマ重合膜３０６のマスク３０８の開口部３１２の直下の部分、すなわち、外周部位３１０のみに選択的に酸化処理が施される。これにより、当該部位３１０の表面に終端するアルキル基がＳｉ原子から切断され、ＳｉＯ２化される。そして、開口部３１２内にある第２プラズマ重合膜３０６、即ち、外周部位３１０における第２プラズマ重合膜３０６の膜厚が減少する。このとき、水素プラズマ処理によって耐プラズマ性が向上した第１プラズマ重合膜３０４がエッチングストップ層として機能するので、第２プラズマ重合膜３０６のマスク３０８に覆われていない部分（即ち、外周部位３１０）が完全に除去され、ノズル孔１０２よりも拡径した段差構造３１４がノズル孔１０２の開口周辺部に形成される。これにより、ノズル孔１０２ごとにばらつきが少ない段差構造３１４をノズル開口周辺部に形成することができ、吐出安定性、メンテナンス性を向上させることができる。
【０１２６】
なお、本実施形態では、第２プラズマ重合膜３０６の外周部位３１０を除去する方法と
して酸化処理を適用したが、酸化処理の代わりにエッチング処理を適用することも可能で
ある。
【０１２７】
〔４Ｃ−６〕マスク除去工程
次に、図７（ｇ）に示すように、第２プラズマ重合膜３０６からマスク３０８を除去する。
【０１２８】
マスク３０８の除去方法は、マスク３０８の種類（形成方法）によって異なる。プレート状のマスク３０８を用いる場合、例えば、マスク３０８を第２プラズマ重合膜３０６から離反することにより除去することができる。また、マスク３０８を蒸着法やフォトリソグラフィー法などにより形成した場合、例えば、大気圧または減圧下において酸素プラズマやオゾン蒸気に晒す方法、マスク３０８の溶解液または剥離液に浸漬する方法などにより行うことができる。
【０１２９】
〔４Ｃ−７〕酸化処理工程
次に、図７（ｈ）に示すように、段差構造３１４を構成するプラズマ重合膜３０４、３０６の表面（有機膜形成面）に酸化処理を行う。具体的には、露点が−４０〜２０℃（好ましくは−４０〜−２０℃）の処理ガス雰囲気下で、プラズマ重合膜３０４、３０６の表面に酸化処理を施し、水酸基及び／又は吸着水を導入する。これにより、次工程により形勢される撥液膜とのプラズマ重合膜３０４、３０６との密着性を向上させることができおる。酸化処理については、上記〔４Ｂ−２〕酸化処理工程と同様の方法により行うことができる。
【０１３０】
〔４Ｃ−８〕膜形成工程
次に、図７（ｉ）に示すように、酸化処理が施されたプラズマ重合膜３０４、３０６の表面（有機膜形成面）に有機膜３２０を形成する。
【０１３１】
有機膜３２０としては、プラズマ重合膜３０４、３０６とシロキサン結合が可能なもの
であれば特に限定されるものではなく、例えば、金属アルコキシド系撥液膜、フッ素含有
プラズマ重合膜、シリコーン系プラズマ重合撥液膜などを適用することでき、これらの中
でも、フッ素含有プラズマ重合膜、シリコーン系プラズマ重合撥液膜などのプラズマ重合
膜が特に好ましい。膜形成工程としては、上記〔４Ｂ−３〕膜形成工程と同様の方法により行うことができる。
【０１３２】
なお、本発明に係る有機膜形成方法について、基材１００としてノズル形成基板に対して有機膜を形成する場合を一例として説明したが、これに限定されず、インク流路などの孔部が形成された基材（構造体）に有機膜を形成する場合についても好適に適用することが可能である。
【０１３３】
以上、有機膜形成方法、ノズルプレート、インクジェットヘッド、及び電子機器について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。
【実施例】
【０１３４】
次に実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【０１３５】
Ｓｉ基材上に、シランカップリング剤によるフッ素含有系撥液膜を蒸着法によって形成し、インク液中に浸漬し、純水で接触角を確認することで、所定時間経過後の撥液膜の性能を確認した。
【０１３６】
〔試料１：比較例〕
Ｓｉ基材に前処理を行わず、成膜を行った。
【０１３７】
〔試料２：比較例〕
Ｏ２プラズマ処理（８００Ｗ、０２−ｇａｓ ｆｌｏｗ＝２０ｓｃｃｍ、処理時間１０分間）したＳｉ基材に成膜を行った。
【０１３８】
〔試料３：実施例〕
Ａｒプラズマ処理（３００Ｗ、Ａｒ−ｇａｓ ｆｌｏｗ＝２０ｓｃｃｍ）した後、水蒸気暴露処理（１４０℃雰囲気中に０．２ｍＬの水を蒸発）を行い、脱水処理（１００℃、１時間加熱）したＳｉ基板に成膜を行った。
【０１３９】
〔試料４：実施例〕
試料３の脱水処理を窒素ガスパージとした以外は、試料３と同様の方法により成膜を行った。
【０１４０】
また、浸漬に用いるインクは下記の組成のインクを用いた。なお、インクのｐＨは、いずれの組成においてもｐＨ＝９．０であった。
【０１４１】
（インク１の組成）
シアン分散液１（顔料濃度で） ： ３％
樹脂粒子分散物Ｐ−２ ： ７％
サンニックスＧＰ−２５０（三洋化成工業（株）製）：１０％
トリプロピレングリコールモノメチルエーテル ：１０％
オルフィンＥ１０１０（日信化学製、界面活性剤） ： １％
イオン交換水 ：残部
（インク２の組成）
シアン分散液１（顔料濃度で） ： ２％
樹脂粒子分散物Ｐ−２ ： ８％
サンニックスＧＰ−２５０（三洋化成工業（株）製）： ８％
トリプロピレングリコールモノメチルエーテル ： ８％
オルフィンＥ１０１０（日信化学製、界面活性剤） ： １％
イオン交換水 ：残部
（インク３の組成）
シアン分散液１（顔料濃度で） ： ４％
樹脂粒子分散物Ｐ−２ ： ７％
サンニックスＧＰ−２５０（三洋化成工業（株）製）： ９％
トリプロピレングリコールモノメチルエーテル ： ９％
オルフィンＥ１０１０（日信化学製、界面活性剤） ： １％
イオン交換水 ：残部
≪結果≫
成膜を行った試料を、それぞれのインクに浸漬させ、６０℃に設定した恒温槽に設置し、１００時間後に取り出し、純水で静的接触角を測定した。インク１で行った結果を図８に示す。
【０１４２】
図８に示すように、試料１および試料２は、インク浸漬後１００時間で、撥液性が劣化し、表面にＳｉ特有のアルカリ溶液による異方性エッチングが観察された。これは、有機膜がアルカリ溶液中で消失し、基材のＳｉがエッチングされたためである。
【０１４３】
一方、試料３は、浸漬前後で変化がなく、また、光学顕微鏡観察においても、エッチピットは確認されず、基材を完全に被覆しており、高密度の膜が形成されていることが確認できる。また、試料４も高いアルカリ耐性を有しており、ベーク処理のように温度をかけることができない場合に、効果的に行うことができる。
【０１４４】
なお、結果は記載していないが、インク２および３（インクの含有率が異なる）についても、同様の結果が示された。また、市販の水溶性顔料インクでも、効果の確認を行っている。また、顔料・染料インク、または、インクに限らず、シランカップリング剤による有機膜のアルカリ性溶液に対する耐久性を向上させることができる。
【符号の説明】
【０１４５】
１０…インクジェット記録装置、５０…ヘッド、５１…ノズル、５２…圧力室、５４…インク供給口、５５…共通液室、５８…圧電素子、６０…ノズルプレート、６２、１１０、２１０、３２０…有機膜、１００…基材、１０２…ノズル孔、１０８…未結合手および酸化層、２０９…中間層、３０４…第１プラズマ重合膜、３０６…第２プラズマ重合膜。３０８…マスク、３１４…段差構造
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機膜の形成方法、ノズルプレート、インクジェットヘッド、および電子機器に係り、特に、シランカップリング剤を用いた有機膜を形成する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
シランカップリング剤を用いた有機膜は、様々な基材に形成することができるので、幅広い分野で応用されている。インクジェットの分野においても、ノズルプレートの吐出面に撥液膜を形成する場合や、基材同士を接着する場合などに使用され、吐出性・メンテナンス性、ヘッドの耐久性を向上させる効果がある。
【０００３】
シランカップリング剤を用いた単分子膜や重合膜は、基材とＳｉ−Ｏ結合（シロキサン結合）を介して結合している。そして、この結合は、アルカリ性溶液中では、加水分解しやすく、アルカリ性溶液に接触すると、基材から消失しやすく、アルカリ溶液に対する耐久性が乏しいという問題があった。
【０００４】
このような問題に対して、例えば、下記の特許文献１では、耐アルカリ性、耐熱性が高い撥水膜を提供することを目的として、シロキサン結合近傍にアルカリ性成分が近づきにくくなる置換基、および、耐熱性を有する置換基を配置した材料からなる撥水膜が記載されている。また、下記の特許文献２には、液体を吐出する吐出口がある面に撥液膜を備えた液体吐出ノズルプレートの製造方法に関し、Ｓｉ酸化膜を備えたＳｉ基板表面を化学反応で除去し活性化処理した後、物理的破壊で除去し活性化処理を行い、Ｓｉ酸化膜の上に撥液膜を設けることで、ノズルプレートを製造する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２８６４７８号公報
【特許文献２】特開２００９−２９０６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１のように、撥水膜の材質自体を改良し、アルカリ性溶液の耐久性を向上させても、下地の処理が不完全であれば、十分な反応サイト（水酸基、ＯＨ基）が形成されないため、膜と下地との密着性・膜質の低下が見られた。また、特許文献２のように、下地のＳｉ酸化膜にプラズマ処理を行い、有機物を除去し、表面を清浄化・活性化することで撥液膜と下地の結合を強化しても、表面に十分な反応サイトを形成することができず、十分なアルカリ耐性のある高密度な膜は得られていなかった。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、基材を高密度に被覆することができ、アルカリ性溶液に対しても高い耐性を有する有機膜の形成方法、ノズルプレート、インクジェットヘッド、および電子機器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】
【０００８】
本発明の請求項１は、前記目的を達成するために、基材の表面にプラズマ処理を行うプラズマ処理工程と、前記プラズマ処理した前記基材の表面を、少なくとも水を含む雰囲気下に暴露する暴露処理工程と、を含む前処理工程と、前記基材の表面上にシランカップリング剤により有機膜を形成する有機膜形成工程と、を有することを特徴とする有機膜の形成方法を提供する。
【０００９】
請求項１によれば、基材の表面上にシランカップリング剤により有機膜を形成する前に、前処理工程として、プラズマ処理および、水を有する雰囲気下に暴露することで、基材表面に反応サイト（水酸基、ＯＨ基）を高密度に形成することができる。そして、この基材表面にシランカップリング剤を用いて有機膜を形成することで、反応サイトが高密度に形成されているため、有機膜を高密度に被覆することができ、アルカリ性溶液に対して高い耐性を有する有機膜を形成することができる。
【００１０】
請求項２は請求項１において、前記暴露処理工程は、水蒸気雰囲気下で行われることを特徴とする。
【００１１】
請求項２によれば、暴露処理工程を水蒸気雰囲気下で行うことで、基材表面に残存する余分な水分の量を減らすことができる。
【００１２】
請求項３は請求項１または２において、前記前処理工程は、前記暴露処理工程の次に、前記基材の表面を脱水処理する脱水処理工程を含むことを特徴とする。
【００１３】
請求項３によれば、暴露処理工程の次に脱水処理工程を行うことで、暴露処理工程により基材表面に過剰に残存する水分を除去することができる。基材表面に水分が残存すると、シランカップリング剤と基材がシロキサン結合をしにくくなり、極めて不安定で結合力の弱い結合（水素結合）をする場合がある。したがって、脱水処理工程を行うことで、シランカップリング剤と基材とをシロキサン結合させることができ、耐久性の高い有機膜を形成することができる。
【００１４】
請求項４は請求項１から３いずれか１項において、前記基材表面に少なくともＳｉ原子を有することを特徴とする。
【００１５】
請求項４によれば、基材表面に少なくともＳｉ原子を有しているので、シランカップリング剤との密着性を向上させることができる。なお、基材表面に少なくともＳｉ原子を有するとは、基材全体がＳｉ原子を含む材料で形成されている場合に限らず、基材の表面部がＳｉ原子を含む材料で形成されている場合も含むものとする。
【００１６】
請求項５は、請求項１から４いずれか１項において、前記プラズマ処理工程は、少なくともＯ２、希ガス、Ｈ２、Ｎ２のいずれか、または、少なくとも２種類以上を含んだ混合ガスを含む反応ガスを使用することを特徴とする。
【００１７】
請求項５によれば、プラズマ処理工程において、上記記載のガスを用いることにより、基材表面に不純物が付着することを防止することができる。
【００１８】
請求項６は請求項３から５いずれか１項において、前記脱水処理工程は、少なくとも希ガスを含むガスでパージ処理を行うことを特徴とする。
【００１９】
請求項７は請求項３から５いずれか１項において、前記脱水処理工程は、少なくともＮ２を含むガスでパージ処理を行うことを特徴とする。
【００２０】
請求項８は請求項３から７いずれか１項において、前記脱水処理工程は、４０℃以上に加熱された雰囲気下に暴露することを特徴とする。
【００２１】
請求項６から８は、脱水処理工程の具体的な方法を記載したものであり、脱水処理工程としては、希ガスを含むガス、または、Ｎ２を含むガスでパージを行う、あるいは、４０℃以上に加熱された雰囲気中に暴露することで行うことができる。また、ガスによるパージを行った後、加熱処理を行うこともできる。
【００２２】
請求項９は請求項１から８いずれか１項において、前記有機膜は少なくともフッ素原子を含み、撥液性を有することを特徴とする。
【００２３】
請求項９によれば、有機膜は撥液性を有しているので、該有機膜を、例えばノズルプレートに用いることで、ノズル孔周辺部への液滴の付着を防止することができるので、吐出安定性を向上させることができる。
【００２４】
本発明の請求項１０は、前記目的を達成するために、請求項１から９いずれか１項に記載の有機膜の形成方法により形成された、少なくとも前記基材とシロキサン結合を有する有機膜を備えたことを特徴とするノズルプレートを提供する。
【００２５】
本発明の請求項１１は、前記目的を達成するために、請求項１０に記載のノズルプレートを備えたことを特徴とするインクジェットヘッドを提供する。
【００２６】
本発明の請求項１２は、請求項１１に記載のインクジェットヘッドを備えたことを特徴とする電子機器を提供する。
【００２７】
請求項１０から１２は、請求項１から９に記載の有機膜の形成方法により形成された有機膜を備えたノズルプレート、インクジェットヘッド、電子機器であり、請求項１から９の有機膜の形成方法により形成された有機膜は、高密度に有機膜を形成することができ、アルカリ性に対して高い耐性を有するので、ノズルプレート、インクジェットヘッド、電子機器に対して好適に用いることができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の有機膜の形成方法によれば、前処理工程により、基材の表面に反応サイト（水酸基：ＯＨ基）を高密度に形成することができるので、有機膜を高密度に形成することができ、アルカリ性溶液に対して高い耐性を有する有機膜を形成することができる。また、形成された有機膜は、ノズルプレート、インクジェットヘッド、電子機器に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】インクジェット記録装置の概略を示す全体構成図である。
【図２】図１に示すインクジェット記録装置の印字部周辺の要部平面図である。
【図３】ヘッドの構造例を示す平面透視図である。
【図４】図３中IV−IV線に沿う断面図である。
【図５】本発明に係る有機膜形成方法を説明するための工程図である。
【図６】有機膜形成工程の他の実施形態を説明するための工程図である。
【図７】有機膜形成工程のさらに他の実施形態を説明するための工程図である。
【図８】実験結果を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。
【００３１】
＜インクジェット記録装置の全体構成＞
図１は、本実施形態に係るインクジェット記録装置を示した全体構成図である。同図に示すように、このインクジェット記録装置１０は、インクの色毎に設けられた複数のインクジェットヘッド（以下、単に「ヘッド」ともいう。）１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙを有する印字部１２と、各ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙに供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵／装填部１４と、記録紙１６を供給する給紙部１８と、記録紙１６のカールを除去するデカール処理部２０と、前記印字部１２のノズル面（インク吐出面）に対向して配置され、記録紙１６の平面性を保持しながら記録紙１６を搬送する吸着ベルト搬送部２２と、印字部１２による印字結果を読み取る印字検出部２４と、印画済みの記録紙（プリント物）を外部に排紙する排紙部２６と、を備えている。
【００３２】
図１では、給紙部１８の一例としてロール紙（連続用紙）のマガジンが示されているが、紙幅や紙質などが異なる複数のマガジンを併設してもよい。また、ロール紙のマガジンに代えて、又はこれと併用して、カット紙が積層装填されたカセットによって用紙を供給してもよい。
【００３３】
ロール紙を使用する装置構成の場合、図１のように、裁断用のカッター２８が設けられており、該カッター２８によってロール紙は所望のサイズにカットされる。カッター２８は、記録紙１６の搬送路幅以上の長さを有する固定刃２８Ａと、該固定刃２８Ａに沿って移動する丸刃２８Ｂとから構成されており、印字裏面側に固定刃２８Ａが設けられ、搬送路を挟んで印字面側に丸刃２８Ｂが配置されている。なお、カット紙を使用する場合には、カッター２８は不要である。
【００３４】
複数種類の記録紙を利用可能な構成にした場合、紙の種類情報を記録したバーコードあるいは無線タグなどの情報記録体をマガジンに取り付け、その情報記録体の情報を所定の読取装置によって読み取ることで、使用される用紙の種類を自動的に判別し、用紙の種類に応じて適切なインク吐出を実現するようにインク吐出制御を行うことが好ましい。
【００３５】
給紙部１８から送り出される記録紙１６はマガジンに装填されていたことによる巻き癖が残り、カールする。このカールを除去するために、デカール処理部２０においてマガジンの巻き癖方向と逆方向に加熱ドラム３０で記録紙１６に熱を与える。このとき、多少印字面が外側に弱いカールとなるように加熱温度を制御するとより好ましい。
【００３６】
デカール処理後、カットされた記録紙１６は、吸着ベルト搬送部２２へと送られる。吸着ベルト搬送部２２は、ローラー３１、３２間に無端状のベルト３３が巻き掛けられた構造を有し、少なくとも印字部１２のノズル面及び印字検出部２４のセンサ面に対向する部分が平面をなすように構成されている。
【００３７】
ベルト３３は、記録紙１６の幅よりも広い幅寸法を有しており、ベルト面には多数の吸引孔（不図示）が形成されている。図１に示したとおり、ローラー３１、３２間に掛け渡されたベルト３３の内側において印字部１２のノズル面及び印字検出部２４のセンサ面に対向する位置には吸着チャンバー３４が設けられており、この吸着チャンバー３４をファン３５で吸引して負圧にすることによってベルト３３上の記録紙１６が吸着保持される。
【００３８】
ベルト３３が巻かれているローラー３１、３２の少なくとも一方にモータ（不図示）の動力が伝達されることにより、ベルト３３は図１において、時計回り方向に駆動され、ベルト３３上に保持された記録紙１６は、図１の左から右へと搬送される。
【００３９】
縁無しプリントなどを印字するとベルト３３上にもインクが付着するので、ベルト３３の外側の所定位置（印字領域以外の適当な位置）にベルト清掃部３６が設けられている。ベルト清掃部３６の構成について詳細は図示しないが、例えば、ブラシ・ロール、吸水ロールなどをニップする方式、清浄エアーを吹き掛けるエアーブロー方式、あるいはこれらの組み合わせなどがある。清掃用ロールをニップする方式の場合、ベルト線速度とローラー線速度を変えると清掃効果が大きい。
【００４０】
なお、吸着ベルト搬送部２２に代えて、ローラー・ニップ搬送機構を用いる態様も考えられるが、印字領域をローラー・ニップ搬送すると、印字直後に用紙の印字面にローラーが接触するので、画像が滲み易いという問題がある。従って、本例のように、印字領域では画像面と接触させない吸着ベルト搬送が好ましい。
【００４１】
吸着ベルト搬送部２２により形成される用紙搬送路上において印字部１２の上流側には、加熱ファン４０が設けられている。加熱ファン４０は、印字前の記録紙１６に加熱空気を吹きつけ、記録紙１６を加熱する。印字直前に記録紙１６を加熱しておくことにより、インクが着弾後乾き易くなる。
【００４２】
印字部１２は、最大紙幅に対応する長さを有するライン型ヘッドを紙搬送方向（副走査方向）と直交する方向（主走査方向）に配置した、いわゆるフルライン型のヘッドとなっている。印字部１２を構成する各ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙは、本インクジェット記録装置１０が対象とする最大サイズの記録紙１６の少なくとも一辺を超える長さにわたってインク吐出口（ノズル）が複数配列されたライン型ヘッドで構成されている（図２参照）。
【００４３】
記録紙１６の搬送方向（紙搬送方向）に沿って上流側（図１の左側）から黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の順に各色インクに対応したヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙが配置されている。記録紙１６を搬送しつつ各ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙからそれぞれ色インクを吐出することにより記録紙１６上にカラー画像を形成し得る。
【００４４】
このように、紙幅の全域をカバーするフルラインヘッドがインク色毎に設けられてなる印字部１２によれば、紙搬送方向（副走査方向）について記録紙１６と印字部１２を相対的に移動させる動作を一回行うだけで（すなわち、一回の副走査で）記録紙１６の全面に画像を記録することができる。これにより、ヘッドが紙搬送方向と直交する方向（主走査方向）に往復動作するシャトル型ヘッドに比べて高速印字が可能であり、生産性を向上させることができる。
【００４５】
なお本例では、ＫＣＭＹの標準色（４色）の構成を例示したが、インク色や色数の組み合わせについては本実施形態には限定されず、必要に応じて淡インク、濃インクを追加してもよい。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタなどのライト系インクを吐出するヘッドを追加する構成も可能である。
【００４６】
図１に示したように、インク貯蔵／装填部１４は、各ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙに対応する色のインクを貯蔵するタンクを有し、各タンクは図示を省略した管路を介して各ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙと連通されている。また、インク貯蔵／装填部１４は、インク残量が少なくなるとその旨を報知する報知手段（表示手段、警告音発生手段など）を備えるとともに、色間の誤装填を防止するための機構を有している。
【００４７】
印字検出部２４は、印字部１２の打滴結果を撮像するためのイメージセンサ（ラインセンサなど）を含み、該イメージセンサによって読み取った打滴画像からノズルの目詰まりその他の吐出不良をチェックする手段として機能する。
【００４８】
本例の印字検出部２４は、少なくとも各ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙによるインク吐出幅（画像記録幅）よりも幅の広い受光素子列を有するラインセンサで構成される。このラインセンサは、赤（Ｒ）の色フィルタが設けられた光電変換素子（画素）がライン状に配列されたＲセンサ列と、緑（Ｇ）の色フィルタが設けられたＧセンサ列と、青（Ｂ）の色フィルタが設けられたＢセンサ列とからなる色分解ラインＣＣＤセンサで構成されている。なお、ラインセンサに代えて、受光素子が二次元配列されて成るエリアセンサを用いることも可能である。
【００４９】
印字検出部２４は、各色のヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙにより印字されたテストパターンを読み取り、各ヘッドの吐出検出を行う。吐出判定は、吐出の有無、ドットサイズの測定、ドット着弾位置の測定などで構成される。
【００５０】
印字検出部２４の後段には、後乾燥部４２が設けられている。後乾燥部４２は、印字された画像面を乾燥させる手段であり、例えば、加熱ファンが用いられる。印字後のインクが乾燥するまでは印字面と接触することは避けたほうが好ましいので、熱風を吹きつける方式が好ましい。
【００５１】
多孔質のペーパに染料系インクで印字した場合などでは、加圧によりペーパの孔を塞ぐことでオゾンなど、染料分子を壊す原因となるものと接触することを防ぐことで画像の耐候性がアップする効果がある。
【００５２】
後乾燥部４２の後段には、加熱・加圧部４４が設けられている。加熱・加圧部４４は、画像表面の光沢度を制御するための手段であり、画像面を加熱しながら所定の表面凹凸形状を有する加圧ローラー４５で加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。
【００５３】
このようにして生成されたプリント物は、排紙部２６から排出される。本来プリントすべき本画像（目的の画像を印刷したもの）とテスト印字とは分けて排出することが好ましい。このインクジェット記録装置１０では、本画像のプリント物と、テスト印字のプリント物とを選別してそれぞれの排出部２６Ａ、２６Ｂへと送るために排紙経路を切り換える選別手段（不図示）が設けられている。なお、大きめの用紙に本画像とテスト印字とを同時に並列に形成する場合は、カッター（第２のカッター）４８によってテスト印字の部分を切り離す。カッター４８は、排紙部２６の直前に設けられており、画像余白部にテスト印字を行った場合に、本画像とテスト印字部を切断するためのものである。カッター４８の構造は前述した第１のカッター２８と同様であり、固定刃４８Ａと丸刃４８Ｂとから構成されている。
【００５４】
また、図示を省略したが、本画像の排出部２６Ａには、オーダー別に画像を集積するソーターが設けられている。
【００５５】
〔ヘッドの構造〕
次に、ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙの構造について説明する。なお、各ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙの構造は共通しているので、以下では、これらを代表して符号５０によってヘッドを示すものとする。
【００５６】
図３（ａ）は、ヘッド５０の構造例を示す平面透視図であり、図３（ｂ）は、その一部の拡大図である。また、図３（ｃ）は、ヘッド５０の他の構造例を示す平面透視図である。図４は、インク室ユニットの立体的構成を示す断面図（図３（ａ）、（ｂ）中、IV−IV線に沿う断面図）である。
【００５７】
記録紙面上に形成されるドットピッチを高密度化するためには、ヘッド５０におけるノズルピッチを高密度化する必要がある。本例のヘッド５０は、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、インク滴の吐出孔であるノズル５１と、各ノズル５１に対応する圧力室５２などからなる複数のインク室ユニット５３を千鳥でマトリクス状に（２次元的に）配置させた構造を有し、これにより、ヘッド長手方向（紙搬送方向と直交する主走査方向）に沿って並ぶように投影される実質的なノズル間隔（投影ノズルピッチ）の高密度化を達成している。
【００５８】
紙搬送方向と略直交する方向に記録紙１６の全幅に対応する長さにわたり１列以上のノズル列を構成する形態は本例に限定されない。例えば、図３（ａ）の構成に代えて、図３（ｃ）に示すように、複数のノズル５１が２次元に配列された短尺のヘッドブロック（ヘッドチップ）５０’を千鳥状に配列して繋ぎ合わせることで記録紙１６の全幅に対応する長さのノズル列を有するラインヘッドを構成してもよい。また、図示は省略するが、短尺のヘッドを一列に並べてラインヘッドを構成してもよい。
【００５９】
図４に示すように、各ノズル５１は、ヘッド５０のインク吐出面５０ａを構成するノズルプレート６０に形成されている。ノズルプレート６０は、例えば、Ｓｉ、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、石英ガラスのようなシリコーン系材料、Ａｌ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕまたはこれらを含む合金のような金属系材料、アルミナ、酸化鉄のような酸化物材料、カーボンブラック、グラファイトのような炭素系材料、ポリイミドのような樹脂系材料で構成されている。
【００６０】
ノズルプレート６０の表面（インク吐出側の面）には、インクに対して撥液性を有する有機膜６２が形成されており、インクの付着防止が図られている。この有機膜６２の形成方法については、後で詳説する。
【００６１】
各ノズル５１に対応して設けられている圧力室５２は、その平面形状が概略正方形となっており、対角線上の両隅部にノズル５１と供給口５４が設けられている。各圧力室５２は供給口５４を介して共通流路５５と連通されている。共通流路５５はインク供給源たるインク供給タンク（不図示）と連通しており、該インク供給タンクから供給されるインクは共通流路５５を介して各圧力室５２に分配供給される。
【００６２】
圧力室５２の天面を構成し共通電極と兼用される振動板５６には個別電極５７を備えた圧電素子５８が接合されており、個別電極５７に駆動電圧を印加することによって圧電素子５８が変形してノズル５１からインクが吐出される。インクが吐出されると、共通流路５５から供給口５４を通って新しいインクが圧力室５２に供給される。
【００６３】
本例では、ヘッド５０に設けられたノズル５１から吐出させるインクの吐出力発生手段として圧電素子５８を適用したが、圧力室５２内にヒータを備え、ヒータの加熱による膜沸騰の圧力を利用してインクを吐出させるサーマル方式を適用することも可能である。
【００６４】
かかる構造を有するインク室ユニット５３を図３（ｂ）に示す如く、主走査方向に沿う行方向及び主走査方向に対して直交しない一定の角度θを有する斜めの列方向に沿って一定の配列パターンで格子状に多数配列させることにより、本例の高密度ノズルヘッドが実現されている。
【００６５】
即ち、主走査方向に対してある角度θの方向に沿ってインク室ユニット５３を一定のピッチｄで複数配列する構造により、主走査方向に並ぶように投影されたノズルのピッチＰはｄ×ｃｏｓθとなり、主走査方向については、各ノズル５１が一定のピッチＰで直線状に配列されたものとなど価的に取り扱うことができる。このような構成により、主走査方向に並ぶように投影されるノズル列が１インチ当たり２４００個（２４００ノズル／インチ）におよぶ高密度のノズル構成を実現することが可能になる。
【００６６】
なお、本発明の実施に際してノズルの配置構造は図示の例に限定されず、副走査方向に１列のノズル列を有する配置構造など、様々なノズル配置構造を適用できる。
【００６７】
また、本発明の適用範囲はライン型ヘッドによる印字方式に限定されず、記録紙１６の幅方向（主走査方向）の長さに満たない短尺のヘッドを記録紙１６の幅方向に走査させて当該幅方向の印字を行い、１回の幅方向の印字が終わると記録紙１６を幅方向と直交する方向（副走査方向）に所定量だけ移動させて、次の印字領域の記録紙１６の幅方向の印字を行い、この動作を繰り返して記録紙１６の印字領域の全面にわたって印字を行うシリアル方式を適用してもよい。
【００６８】
＜有機膜形成方法＞
次に本発明に係る有機膜形成方法の一例について説明する。図５は、有機膜形成方法を説明するための工程図である。ここでは、図５に示すように、基材１００（図４のノズルプレート６０に相当）の表面側（インク吐出面側）に有機膜１１０（図４の有機膜６２に相当）を形成する場合について説明する。
【００６９】
本発明に係る有機膜形成方法は、（１）基材の表面にプラズマ処理を行うプラズマ処理工程と、（２）プラズマ処理した基材の表面を、少なくとも水を含む雰囲気下に暴露する暴露処理工程と、（３）基材の表面を脱水処理する脱水処理工程と、を含む前処理工程と、（４）基材の表面上にシランカップリング剤により有機膜を形成する有機膜形成工程と、で構成される。なお、脱水処理工程は、必要に応じて行えばよく、省略することも可能である。以下、各工程について詳しく説明する。
【００７０】
≪前処理工程≫
（１）プラズマ処理工程
プラズマ処理工程は、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、基材１００表面のプラズマ処理を行い、基材１００表面の有機物などのコンタミネーションを除去し、さらに、未結合手（ダングリングボンド）および酸化層１０８の形成を行う工程である。
【００７１】
基材１００を構成する材料は、金属、有機材料、無機材料など、特に限定無く用いることができるが、有機膜（撥液膜）を形成する表面に少なくともＳｉ原子を含む層が形成されていることが好ましい。Ｓｉ原子を含む層が形成されていることで、シランカップリング剤との密着性を高めることができる。また、表面には、自然酸化膜、ＣＶＤなどによる酸化膜、熱酸化膜などが形成されていることが好ましい。
【００７２】
プラズマ処理は、基材をプラズマ処理装置に入れて行う。プラズマ処理装置内に導入するガスは、少なくともＯ２、希ガス（Ａｒなど）、Ｈ２、Ｎ２またはＣＦ４ガスのいずれかを含むか、または２種以上を含んだ混合ガスを使用することが好ましい。
【００７３】
プラズマ処理の条件は、使用処理装置のチャンバー構造や、下地部材の材質によって異なるが、例えば、ＹＥＳ社製のＣＶＤ装置（ＹＥＳ−１２２４Ｐ）を用いた場合の条件を以下に示す。
【００７４】
Ａｒガス（９９．９９％以上）を用いたプラズマ処理：ガス流量＝１０〜５０ｓｃｃｍ、プラズマ出力＝１００〜８００Ｗ、処理時間＝１〜６０ｍｉｎ
Ｏ２＋Ａｒ混合ガスを用いたプラズマ処理：混合ガス流量＝１０〜５０ｓｃｃｍ（好ましくは、Ｏ２：Ａｒ＝２５ｓｃｃｍ：５ｓｃｃｍ）、プラズマ出力＝１００〜８００Ｗ、処理時間＝１〜６０ｍｉｎ
（２）暴露処理工程
図５（ｃ）に示すように、プラズマ処理工程後、少なくとも水を含む雰囲気下で基材１００の暴露処理を行う。
【００７５】
暴露処理工程としては、温度管理可能な恒温槽で、湿度＝１〜１００％で、処理時間＝１〜６０ｍｉｎ処理することで行うことができる。好ましくは、湿度＝６０％以上、処理時間＝約１０ｍｉｎである。
【００７６】
また、未結合手および酸化層１０８表面へのコンタミネーションを防止するため、プラズマ処理工程と暴露処理工程を同じ装置内で行うことが好ましい。例えば、上述したＹＥＳ社製ＣＶＤ装置（ＹＥＳ−１２２４Ｐ）を用いることで、同じチャンバー内で行うことができる。このとき、ｂａｓｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅの設定を０．５ｔｏｒｒ、チャンバー温度１４０℃雰囲気中に０．２ｍＬの水を蒸発させた雰囲気で処理を行うことができる。
【００７７】
暴露処理工程を行うことにより、未結合手および酸化層１０８の表面に、シランカップリング剤の反応サイトとなる水酸基：ＯＨ基を多数形成することができる。
【００７８】
なお、上記は、ガス雰囲気中に水蒸気を含む構成で説明したが、基材を水に浸漬させる方法で暴露処理工程を行うこともできる。水に浸漬させて暴露を行う場合は、室温〜１００℃以上の純水中、好ましくは超純水中に浸漬することで行うことができる。
【００７９】
（３）脱水処理工程
暴露処理工程を行った後、未結合手および酸化層１０８表面に過剰に水分が残存すると、シランカップリング剤と未結合手および酸化層１０８がシロキサン結合をせず、極めて不安定で結合力の弱い結合（水素結合）をする場合がある。シランカップリング剤と未結合手および酸化層１０８との結合が弱いとアルカリ耐性が低下するため、好ましくない。したがって、未結合手および酸化層１０８表面に過剰に水分が残存する場合は、図５（ｃ）に示すように、脱水処理工程を行うことが好ましい。
【００８０】
脱水処理方法としては、ガスによるパージ処理、ベーク処理などにより行うことができる。パージ処理としては、チャンバー内へガスを供給することで行う。供給するガスとしては、空気などで行うことができるが、コンタミネーション、基材１００、未結合手および酸化層１０８への影響を考慮すると、不活性ガス（Ｎ２やＡｒ、Ｈｅなどの希ガス）で行うことが好ましい。また、パージは複数回行うことが好ましく、処理チャンバー内に蒸気センサを設置することで、チャンバー内の残存水分量から、未結合手および酸化層１０８上の水分の脱水に必要なパージ回数を確認することができる。
【００８１】
また、脱水処理としては、ベーク処理を行うこともできる。ベーク処理としては、室温以上に設定された恒温槽内に下地部材を設置することで行うことができる。ベーク処理の条件としては、温度は４０℃以上が好ましく、さらに好ましくは６０℃以上であり、より好ましくは１００℃以上である。また、温度の上限は、Ｓｉのみの構造体であれば１０００℃以上で処理が可能であり、１１００℃以下で行うことが好ましい。接着剤や圧電体などを含む構造体であれば、３００℃以下で行うことが好ましく、より好ましくは、２００℃以下である。高温で行うことで、短時間で処理を行うことができる。処理時間は、１分〜２４時間処理を行うことができる。
【００８２】
脱水処理工程は、暴露処理工程を行ったチャンバーと同一のもので行うことで、コンタミネーションを低減することができる、また、脱水処理工程は、パージ処理を行った後、ベーク処理を行うこともできる。
【００８３】
なお、上述したように、脱水処理工程は、下地表面に水分が残存していなければ省略することも可能である。
【００８４】
≪有機膜形成工程≫
（４）有機膜形成工程
［４Ａ］基材上に直接形成する方法
暴露処理工程または脱水処理工程後に、図５（ｄ）シランカップリング剤による有機膜１１０の形成を行う。暴露処理工程において、未結合手および酸化層１０８の表面に、シランカップリング剤の反応サイトとなる水酸基：ＯＨ基を多数形成しているため、有機膜形成工程において、シランカップリング剤が未結合手および酸化層１０８と高密度に結合し、高密度な有機膜を形成することができる。したがって、アルカリ性に対して高い耐性を付与することができる。
【００８５】
シランカップリング剤は、ＹｎＳｉＸ４−ｎ（ｎ＝１、２、３）で表されるケイ素化合物である。Ｙはアルキル基などの比較的不活性な基、または、ビニル基、アミノ基、あるいはエポキシ基などの反応性基を含むものである。Ｘは、ハロゲン、メトキシ基、エトキシ基、またはアセトキシ基などの基質表面の水酸基あるいは吸着水との縮合により結合可能な基からなる。シランカップリング剤は、ガラス繊維強化プラスチックなどの有機質と無機質からなる複合材料を製造する際に、これらの結合を仲介するものとして幅広く用いられており、Ｙがアルキル基などの不活性な基の場合は、改質表面上に、付着や摩擦の防止、つや保持、撥水、潤滑などの性質を付与する。また、反応性基を含む場合は、主として接着性の向上に用いられる。さらに、Ｙに直鎖状のフッ化炭素鎖を導入したフッ素系シランカップリング剤を用いて改質した表面は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）表面のように低表面自由エネルギーを持ち、撥水、潤滑、離型などの性質が向上し、さらに撥油性も発現する。
【００８６】
本発明においては、撥液性を有する有機膜：フッ素系シランカップリング剤（塩素型、メトキシ型、エトキシ型、イソシアナト型など）を形成する。撥液膜として、例えば、物理的気相成長法（蒸着法、スパッタリング法など）や化学気相成長法（ＣＶＤ法、ＡＬＤ法など）などのドライプロセス法や、ゾルゲル法、塗布法などのウェットプロセス法などによって形成される金属アルコキシド系撥液膜、シリコーン系撥液膜、フッ素含有系撥液膜（フッ素含有系撥液膜の市販品として、Ｓｉ基材上に優れた密着性を有する旭硝子社製のサイトップやＴ＆Ｋ社製のＮＡＮＯＳなどがあり、また、Ｇｅｌｅｓｔの販売しているシランカップリング剤など、シロキサン結合可能で膜表面にＣＦ系の基がくる膜であれば良い）などを用いることができる。
【００８７】
［４Ｂ］プラズマ重合膜上に形成する方法
図６にプラズマ重合膜上に有機膜を形成する方法を説明するための工程図である。有機膜の形成方法としては、〔４Ｂ−１〕基材の表面にプラズマ重合膜で構成される中間層を形成する中間層形成工程と、〔４Ｂ−２〕基材の表面に形成された中間層（プラズマ重合膜）に酸化処理を施す酸化処理工程と、〔４Ｂ−３〕酸化処理が施された中間層の表面に膜を形成する膜形成工程とで構成される。
【００８８】
〔４Ｂ−１〕中間層形成工程
プラズマ重合膜上に有機膜を形成する場合、まず、前処理工程が終了した基材１００、未結合手および酸化層１０８（図６（ａ））の表面にプラズマ重合膜で構成される中間層２０９を成膜する（図６（ｂ））。
【００８９】
中間層（プラズマ重合膜）２０９の構成材料や形成方法（成膜方法）については、特開２００８−１０５２３１号公報明細書に記載されている材料、方法を好ましく用いることができる。
【００９０】
即ち、中間層２０９の構成材料としては、例えば、オルガノポリシロキサンなどのシリコーン材料、アルコキシシランなどのシラン化合物が挙げられる。このうち、シリコーン材料が好ましく、オルガノポリシロキサンが特に好ましい。中間層２０９にオルガノポリシロキサンを用いることにより、シロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ）を骨格とした構造を有するので、基材１００の構成材料（シリコーン系材料など）と結合しやすく、容易にプラズマ重合膜を形成することができる。
【００９１】
オルガノポリシロキサンの中でも、アルキルポリシロキサンを用いることが好ましい。アルキルポリシロキサンは高分子化合物であるため、基材１００上に高分子膜を形成することができる。また、高分子中にアルキル基を有するため、高分子構造に立体障害が少なく、分子が規則正しく配列した膜を形成することができる。また、アルキルポリシロキサンの中でも、特にジメチルポリシロキサンが好ましい。ジメチルポリシロキサンは、製造が容易なため、容易に入手することができる。また、反応性が高いため、後述するような酸化処理を中間層２０９に施したときに、メチル基を簡単に切断することができる。
【００９２】
また、中間層（プラズマ重合膜）２０９の形成方法としては、プラズマ重合法、蒸着法、シランカップリング剤による処理、ポリオルガノシロキサンを含有する液状材料による処理などが挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００９３】
これらの方法の中でも、プラズマ重合法を用いるのが好適である。プラズマ重合法を用いることにより、オルガノポリシロキサンのプラズマが発生するため、均質かつ均一な膜厚の中間層（プラズマ重合膜）２０９を形成することができる。
【００９４】
〔４Ｂ−２〕酸化処理工程
次に、露点が−４０〜２０℃（好ましくは−４０〜−２０℃）の処理ガス雰囲気下で、中間層（プラズマ重合膜）２０９の表面に酸化処理を施し、水酸基及び／又は吸着水を導入する。
【００９５】
処理ガスに対する条件や酸化処理の方法などについては、特開２００８−１０５２３１号公報明細書に記載されている条件、方法などを好ましく用いることができる。
【００９６】
即ち、酸化処理の方法として、紫外線、プラズマなどのエネルギー線を照射する方法を適用することができる。この方法によれば、エネルギー線が照射される領域にのみ酸化処理を施すことができるので、ＳｉＯ２化を効率的に行うことができる。
【００９７】
特に本実施形態においては、エネルギー線を照射する方法の中でも、プラズマ照射を用いて酸化処理を行う方法が好適である。酸化処理としてプラズマ照射を用いる場合、プラズマを発生させるガス種としては、例えば、酸素ガス、窒素ガス、水素、不活性ガス（アルゴンガス、ヘリウムガスなど）などが挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００９８】
プラズマ照射を行う雰囲気は、大気中または減圧状態のいずれであってもよいが、大気中とするのが好ましい。これにより、アルキル基とＳｉとの結合が切断されるのとほぼ同時に、大気中に存在する酸素分子から酸素原子が効率よく導入されるため、ポリオルガノシロキサンをより迅速にＳｉＯ２に変化させることができる。
【００９９】
特に、プラズマ照射には、プラズマを発生するガス種として、酸素ガスを含むガスを用いる酸素プラズマ照射を用いるのが好適である。酸素プラズマ照射によれば、酸素プラズマがアルキル基とＳｉとの結合を切断するとともに、Ｓｉと酸素原子との結合に利用されるため、ポリオルガノシロキサンをより確実にＳｉＯ２に変化させることができる。
【０１００】
また、プラズマ照射は、密閉条件（例えば、チャンバ内）または開放条件のいずれの条件で行ってもよいが、密閉条件とするのが好ましい。これにより、中間層（プラズマ重合膜）２０９が、プラズマ密度のより高い状態で酸化処理されるため、より多くの水酸基を中間層（プラズマ重合膜）２０９に導入することができる。
【０１０１】
〔４Ｂ−３〕膜形成工程
次に図６（ｃ）に示すように、酸化処理が施された中間層（プラズマ重合膜）２０９表面に有機膜２１０を形成する。
【０１０２】
有機膜２１０としては、中間層（プラズマ重合膜）２０９とシロキサン結合が可能なものであれば特に限定されるものではなく、例えば、金属アルコキシド系撥液膜、フッ素含有プラズマ重合膜、シリコーン系プラズマ重合撥液膜などを適用することができ、これらの中でも、フッ素含有プラズマ重合膜、シリコーン系プラズマ重合撥液膜などのプラズマ重合膜が特に好ましい。
【０１０３】
プラズマ重合膜で構成される有機膜の形成方法としては、特開２００４−１０６２０３号公報明細書に記載される方法を好ましく用いることができる。即ち、プラズマ重合膜（有機膜）の形成は、従来公知のプラズマ処理装置を用いて行うことができる。原料としては、液状シロキサンの如き低分子量のシロキサンを気化させたものを原料ガスとして用いる。必要に応じて、この原料ガスにアルゴンやヘリウムなどの希ガス、酸素や二酸化炭素などの酸化力を有するガスなどを混合させる。これにより、原料を重合させた状態で基材１００に積層することができる。
【０１０４】
プラズマ重合膜で構成される有機膜は、上述のとおり、低分子量のシロキサン（シロキサン結合を有する化合物）を原料とし、これをプラズマ重合させることにより形成されるもので、金属塩に対する耐性に優れており、該金属塩をインク凝集剤として含有する水性前処理液（金属塩溶液）用のノズルプレートの撥液層として最適である。
【０１０５】
また、金属アルコキシド系撥液膜の形成方法としては、特開２００８−１０５２３１号公報明細書に記載される方法を好ましく用いることができる。即ち、液相プロセスや気相プロセスのような各種プロセスを用いて行うことができ、その中でも液相プロセスを用いることが好ましく、比較的簡単な工程により、金属アルコキシドで構成される有機膜を形成することができる。
【０１０６】
このように、基材１００の表面に形成した中間層（プラズマ重合膜）２０９に酸化処理（好ましくはプラズマ照射による酸化処理）を施し、水酸基及び／又は吸着水を導入し、酸化処理が施された中間層２０９に有機膜２１０を形成する。これにより、基材１００の表面側に、密着性が高く、耐擦性に優れた有機膜２１０を均一に形成することができる。
【０１０７】
したがって、インクジェットヘッドにおいて重要なインクの吐出性能及び信頼性を向上させることができ、画像品質の向上を図ることが可能となる。
【０１０８】
［４Ｃ］段差構造を形成する方法
図７に示した有機膜形成方法は、〔４Ｃ−１〕前処理工程が終了した基材１００、未結合手および酸化層１０８（図７（ａ））の表面に第１プラズマ重合膜３０４を形成する工程（第１プラズマ重合膜形成工程）と、〔４Ｃ−２〕第１プラズマ重合膜３０４に水素プラズマ処理を行う工程（水素プラズマ処理工程）と、〔４Ｃ−３〕第１プラズマ重合膜３０４上に第２プラズマ重合膜３０６を形成する工程（第２プラズマ重合膜形成工程）と、〔４Ｃ−４〕第２プラズマ重合膜３０６上にマスク３０８を形成する工程（マスク形成工程）と、〔４Ｃ−５〕マスク３０８を用いて第２プラズマ重合膜３０６の酸化処理（またはエッチング処理）を行う工程（段差形成工程）と、〔４Ｃ−６〕マスク３０８を除去する工程（マスク除去工程）と、〔４Ｃ−７〕第１及び第２プラズマ重合膜３０４、３０６の表面（撥液膜形成面）に酸化処理を行う工程（酸化処理工程）と、〔４Ｃ−８〕酸化処理が施された第１及び第２プラズマ重合膜３０４、３０６の表面に有機膜３２０を形成する工程（膜形成工程）とから構成される。
【０１０９】
〔４Ｃ−１〕第１プラズマ膜形成工程
まず、図７（ｂ）に示すように、前処理工程の終了した基材１００、未結合手および酸化層１０８上に第１プラズマ重合膜３０４を形成する。第１プラズマ膜形成工程としては、上記〔４Ｂ−１〕中間層形成工程と同様の方法により行うことができる。
【０１１０】
〔４Ｃ−２〕水素プラズマ処理工程
次に、図７（ｃ）に示すように、第１プラズマ重合膜３０４に水素プラズマ処理（Ｈ２プラズマ処理）を行い、第１プラズマ重合膜３０４の耐プラズマ性を向上させる。これにより、後で行われる段差形成工程における酸化処理（又はエッチング処理）において、第１プラズマ重合膜３０４をエッチングストップ層として機能させることが可能となる。
【０１１１】
水素プラズマ処理としては、以下の３種類の方法が挙げられる。
【０１１２】
（１）Ｈ２プラズマ照射
（２）Ｈ２と不活性ガスとを含む処理ガスのプラズマ照射
（３）Ｈを有する物質と不活性ガスとを含む処理ガスのプラズマ照射
Ｈ２プラズマ照射の条件は、Ｈ２をチャンバー内に供給し、チャンバー内の圧力を所定の値、好ましくは１３．３ＭＰａ（１００ｍＴｏｒｒ）以下、例えば６．７ＭＰａ（５０ｍＴｏｒｒ）とする。この状態で、電極に高周波電力を印加し、処理ガスをプラズマ化してプラズマ重合膜にＨ２プラズマを照射する。
【０１１３】
耐プラズマ性向上の詳細なメカニズムは必ずしも明確ではないが、Ｈを有するプラズマが第１プラズマ重合膜３０４の架橋反応を促進したり、Ｃ−Ｏ結合やＣ−Ｈ結合がＣ−Ｃ結合に変わることで科学的結合が強化され、耐プラズマ性を向上させているものと考えられる。Ｈを有する物質としては、取り扱いが容易であることからＨ２やＮＨ３が好ましい。例えば、Ｈ２＋Ｎ２処理ガスによる水素プラズマ処理で、第１プラズマ重合膜３０４の耐プラズマ性を向上させることができる。
【０１１４】
〔４Ｃ−３〕第２プラズマ重合膜形成工程
次に、図７（ｄ）に示すように、水素プラズマ処理が行われた第１プラズマ重合膜３０４上に第２プラズマ重合膜３０６を形成する。
【０１１５】
このとき、第２プラズマ重合膜３０６の構成材料として、上述した第１プラズマ重合膜３０４の構成材料と同一材料を用いる。同一材料からなるプラズマ重合膜３０４、３０６を積層させることで、プラズマ重合膜同士の密着性が高い状態を維持することができる。
【０１１６】
第２プラズマ重合膜３０６の形成方法は特に限定されるものではないが、上述した第１プラズマ重合膜３０４の形成方法と同一方法であることが好ましく、それらの中でも、プラズマ重合法が好適に用いられる。
【０１１７】
〔４Ｃ−４〕マスク形成工程
次に、図７（ｅ）に示すように、第２プラズマ重合膜３０６上に所定形状にパターニングされたマスク３０８を形成する。
【０１１８】
マスク３０８には、第２プラズマ重合膜３０６のノズル孔１０２の外周部（開口周辺部）に対応する外周部位３１０を包含するような所定形状の開口部３１２が形成されている。換言すれば、第２プラズマ重合膜３０６の外周部位３１０は、マスク３０８に覆われておらず、開口部３１２を通じて露出した構造となっている。
【０１１９】
図示の例では、マスク３０８には、各ノズル孔１０２にそれぞれ対応する位置に開口部３１２がそれぞれ設けられており、各開口部３１２はノズル孔１０２の内径を拡径した円形状に構成されている。なお、マスク３０８の開口部３１２の形状は、第２プラズマ重合膜３０６におけるノズル孔１０２の外周部位３１０が少なくとも露出する形状であれば特に限定されず、複数のノズル孔１０２に対応する外周部位３１０を包含する形状（例えば、帯状など）であってもよい。
【０１２０】
マスク３０８の構成材料としては、次の段差形成工程で行われる酸化処理（又はエッチング処理）に対する耐性を有するもの、即ち、次の工程で照射されるエネルギー線を遮断する機能を有するものであれば特に限定されず、例えば、アルミニウムなどの金属やガラス（紫外線を遮断する機能を有するガラス）、各種セラミックス、シリコーンなどの材料を挙げることができる。
【０１２１】
また、マスク３０８の形成方法は、特に限定されるものではないが、例えば、開口部３１２を有するプレート状のマスク３０８を第２プラズマ重合膜３０６に装着するようにしてもよい。具体的には、第２プラズマ重合膜３０６におけるノズル孔１０２の外周部位３１０が露出するように、外周部位３１０とマスク３０８の開口部３１２とを位置決めして、第２プラズマ重合膜３０６上にマスク３０８を接合すればよい。また、他の形成方法として、蒸着法、フォトリソグラフィー法などを用いることもできる。
【０１２２】
以上のように、外周部位３１０と開口部３１２とが位置決めされて、マスク３０８が第２プラズマ重合膜３０６上に配置されることにより、開口部３１２から露出する外周部位３１０を選択的に酸化処理することができる。
【０１２３】
〔４Ｃ−５〕段差形成工程
次に、図７（ｆ）に示すように、マスク３０８で覆われた第２プラズマ重合膜３０６に酸化処理を行い、第２プラズマ重合膜３０６の外周部位３１０を除去し、ノズル孔１０２の開口周辺部にノズル孔１０２よりも拡径した段差構造３１４を形成する（図７（ｇ）参照）。
【０１２４】
プラズマ重合膜に酸化処理を行うと、酸化処理が施された部分のプラズマ重合膜の膜厚が減少するという性質があることは、特開２００８−１０５２３１号公報明細書に記載されている。本例では、このような性質を利用して、マスク３０８の開口部３１２から露出している部分（即ち、第２プラズマ重合膜３０６の外周部位３１０）を選択的に除去する。なお、酸化処理については、上記〔４Ｂ−２〕酸化処理工程と同様の方法により行うことができる。
【０１２５】
第２プラズマ重合膜３０６に酸化処理を行うと、上述したマスク３０８の機能により、第２プラズマ重合膜３０６のマスク３０８の開口部３１２の直下の部分、すなわち、外周部位３１０のみに選択的に酸化処理が施される。これにより、当該部位３１０の表面に終端するアルキル基がＳｉ原子から切断され、ＳｉＯ２化される。そして、開口部３１２内にある第２プラズマ重合膜３０６、即ち、外周部位３１０における第２プラズマ重合膜３０６の膜厚が減少する。このとき、水素プラズマ処理によって耐プラズマ性が向上した第１プラズマ重合膜３０４がエッチングストップ層として機能するので、第２プラズマ重合膜３０６のマスク３０８に覆われていない部分（即ち、外周部位３１０）が完全に除去され、ノズル孔１０２よりも拡径した段差構造３１４がノズル孔１０２の開口周辺部に形成される。これにより、ノズル孔１０２ごとにばらつきが少ない段差構造３１４をノズル開口周辺部に形成することができ、吐出安定性、メンテナンス性を向上させることができる。
【０１２６】
なお、本実施形態では、第２プラズマ重合膜３０６の外周部位３１０を除去する方法と
して酸化処理を適用したが、酸化処理の代わりにエッチング処理を適用することも可能で
ある。
【０１２７】
〔４Ｃ−６〕マスク除去工程
次に、図７（ｇ）に示すように、第２プラズマ重合膜３０６からマスク３０８を除去する。
【０１２８】
マスク３０８の除去方法は、マスク３０８の種類（形成方法）によって異なる。プレート状のマスク３０８を用いる場合、例えば、マスク３０８を第２プラズマ重合膜３０６から離反することにより除去することができる。また、マスク３０８を蒸着法やフォトリソグラフィー法などにより形成した場合、例えば、大気圧または減圧下において酸素プラズマやオゾン蒸気に晒す方法、マスク３０８の溶解液または剥離液に浸漬する方法などにより行うことができる。
【０１２９】
〔４Ｃ−７〕酸化処理工程
次に、図７（ｈ）に示すように、段差構造３１４を構成するプラズマ重合膜３０４、３０６の表面（有機膜形成面）に酸化処理を行う。具体的には、露点が−４０〜２０℃（好ましくは−４０〜−２０℃）の処理ガス雰囲気下で、プラズマ重合膜３０４、３０６の表面に酸化処理を施し、水酸基及び／又は吸着水を導入する。これにより、次工程により形勢される撥液膜とのプラズマ重合膜３０４、３０６との密着性を向上させることができおる。酸化処理については、上記〔４Ｂ−２〕酸化処理工程と同様の方法により行うことができる。
【０１３０】
〔４Ｃ−８〕膜形成工程
次に、図７（ｉ）に示すように、酸化処理が施されたプラズマ重合膜３０４、３０６の表面（有機膜形成面）に有機膜３２０を形成する。
【０１３１】
有機膜３２０としては、プラズマ重合膜３０４、３０６とシロキサン結合が可能なもの
であれば特に限定されるものではなく、例えば、金属アルコキシド系撥液膜、フッ素含有
プラズマ重合膜、シリコーン系プラズマ重合撥液膜などを適用することでき、これらの中
でも、フッ素含有プラズマ重合膜、シリコーン系プラズマ重合撥液膜などのプラズマ重合
膜が特に好ましい。膜形成工程としては、上記〔４Ｂ−３〕膜形成工程と同様の方法により行うことができる。
【０１３２】
なお、本発明に係る有機膜形成方法について、基材１００としてノズル形成基板に対して有機膜を形成する場合を一例として説明したが、これに限定されず、インク流路などの孔部が形成された基材（構造体）に有機膜を形成する場合についても好適に適用することが可能である。
【０１３３】
以上、有機膜形成方法、ノズルプレート、インクジェットヘッド、及び電子機器について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。
【実施例】
【０１３４】
次に実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【０１３５】
Ｓｉ基材上に、シランカップリング剤によるフッ素含有系撥液膜を蒸着法によって形成し、インク液中に浸漬し、純水で接触角を確認することで、所定時間経過後の撥液膜の性能を確認した。
【０１３６】
〔試料１：比較例〕
Ｓｉ基材に前処理を行わず、成膜を行った。
【０１３７】
〔試料２：比較例〕
Ｏ２プラズマ処理（８００Ｗ、０２−ｇａｓ ｆｌｏｗ＝２０ｓｃｃｍ、処理時間１０分間）したＳｉ基材に成膜を行った。
【０１３８】
〔試料３：実施例〕
Ａｒプラズマ処理（３００Ｗ、Ａｒ−ｇａｓ ｆｌｏｗ＝２０ｓｃｃｍ）した後、水蒸気暴露処理（１４０℃雰囲気中に０．２ｍＬの水を蒸発）を行い、脱水処理（１００℃、１時間加熱）したＳｉ基板に成膜を行った。
【０１３９】
〔試料４：実施例〕
試料３の脱水処理を窒素ガスパージとした以外は、試料３と同様の方法により成膜を行った。
【０１４０】
また、浸漬に用いるインクは下記の組成のインクを用いた。なお、インクのｐＨは、いずれの組成においてもｐＨ＝９．０であった。
【０１４１】
（インク１の組成）
シアン分散液１（顔料濃度で） ： ３％
樹脂粒子分散物Ｐ−２ ： ７％
サンニックスＧＰ−２５０（三洋化成工業（株）製）：１０％
トリプロピレングリコールモノメチルエーテル ：１０％
オルフィンＥ１０１０（日信化学製、界面活性剤） ： １％
イオン交換水 ：残部
（インク２の組成）
シアン分散液１（顔料濃度で） ： ２％
樹脂粒子分散物Ｐ−２ ： ８％
サンニックスＧＰ−２５０（三洋化成工業（株）製）： ８％
トリプロピレングリコールモノメチルエーテル ： ８％
オルフィンＥ１０１０（日信化学製、界面活性剤） ： １％
イオン交換水 ：残部
（インク３の組成）
シアン分散液１（顔料濃度で） ： ４％
樹脂粒子分散物Ｐ−２ ： ７％
サンニックスＧＰ−２５０（三洋化成工業（株）製）： ９％
トリプロピレングリコールモノメチルエーテル ： ９％
オルフィンＥ１０１０（日信化学製、界面活性剤） ： １％
イオン交換水 ：残部
≪結果≫
成膜を行った試料を、それぞれのインクに浸漬させ、６０℃に設定した恒温槽に設置し、１００時間後に取り出し、純水で静的接触角を測定した。インク１で行った結果を図８に示す。
【０１４２】
図８に示すように、試料１および試料２は、インク浸漬後１００時間で、撥液性が劣化し、表面にＳｉ特有のアルカリ溶液による異方性エッチングが観察された。これは、有機膜がアルカリ溶液中で消失し、基材のＳｉがエッチングされたためである。
【０１４３】
一方、試料３は、浸漬前後で変化がなく、また、光学顕微鏡観察においても、エッチピットは確認されず、基材を完全に被覆しており、高密度の膜が形成されていることが確認できる。また、試料４も高いアルカリ耐性を有しており、ベーク処理のように温度をかけることができない場合に、効果的に行うことができる。
【０１４４】
なお、結果は記載していないが、インク２および３（インクの含有率が異なる）についても、同様の結果が示された。また、市販の水溶性顔料インクでも、効果の確認を行っている。また、顔料・染料インク、または、インクに限らず、シランカップリング剤による有機膜のアルカリ性溶液に対する耐久性を向上させることができる。
【符号の説明】
【０１４５】
１０…インクジェット記録装置、５０…ヘッド、５１…ノズル、５２…圧力室、５４…インク供給口、５５…共通液室、５８…圧電素子、６０…ノズルプレート、６２、１１０、２１０、３２０…有機膜、１００…基材、１０２…ノズル孔、１０８…未結合手および酸化層、２０９…中間層、３０４…第１プラズマ重合膜、３０６…第２プラズマ重合膜。３０８…マスク、３１４…段差構造
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材の表面にプラズマ処理を行うプラズマ処理工程と、前記プラズマ処理した前記基材の表面を、少なくとも水を含む雰囲気下に暴露する暴露処理工程と、を含む前処理工程と、
前記基材の表面上にシランカップリング剤により有機膜を形成する有機膜形成工程と、を有することを特徴とする有機膜の形成方法。
【請求項２】
前記暴露処理工程は、水蒸気雰囲気下で行われることを特徴とする請求項１に記載の有機膜の形成方法。
【請求項３】
前記前処理工程は、前記暴露処理工程の次に、前記基材の表面を脱水処理する脱水処理工程を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の有機膜の形成方法。
【請求項４】
前記基材表面に少なくともＳｉ原子を有することを特徴とする請求項１から３いずれか１項に記載の有機膜の形成方法。
【請求項５】
前記プラズマ処理工程は、少なくともＯ２、希ガス、Ｈ２、Ｎ２のいずれか、または、２種類以上を含んだ混合ガスを含む反応ガスを使用することを特徴とする請求項１から４いずれか１項に記載の有機膜の形成方法。
【請求項６】
前記脱水処理工程は、少なくとも希ガスを含むガスでパージ処理を行うことを特徴とする請求項３から５いずれか１項に記載の有機膜の形成方法。
【請求項７】
前記脱水処理工程は、少なくともＮ２を含むガスでパージ処理を行うことを特徴とする請求項３から５いずれか１項に記載の有機膜の形成方法。
【請求項８】
前記脱水処理工程は、４０℃以上に加熱された雰囲気下に暴露することを特徴とする請求項３から７いずれか１項に記載の有機膜の形成方法。
【請求項９】
前記有機膜は少なくともフッ素原子を含み、撥液性を有することを特徴とする請求項１から８いずれか１項に記載の有機膜の形成方法。
【請求項１０】
請求項１から９いずれか１項に記載の有機膜の形成方法により形成された、少なくとも前記基材とシロキサン結合を有する有機膜を備えたことを特徴とするノズルプレート。
【請求項１１】
請求項１０に記載のノズルプレートを備えたことを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項１２】
請求項１１に記載のインクジェットヘッドを備えたことを特徴とする電子機器。
【請求項１】
基材の表面にプラズマ処理を行うプラズマ処理工程と、前記プラズマ処理した前記基材の表面を、少なくとも水を含む雰囲気下に暴露する暴露処理工程と、を含む前処理工程と、
前記基材の表面上にシランカップリング剤により有機膜を形成する有機膜形成工程と、を有することを特徴とする有機膜の形成方法。
【請求項２】
前記暴露処理工程は、水蒸気雰囲気下で行われることを特徴とする請求項１に記載の有機膜の形成方法。
【請求項３】
前記前処理工程は、前記暴露処理工程の次に、前記基材の表面を脱水処理する脱水処理工程を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の有機膜の形成方法。
【請求項４】
前記基材表面に少なくともＳｉ原子を有することを特徴とする請求項１から３いずれか１項に記載の有機膜の形成方法。
【請求項５】
前記プラズマ処理工程は、少なくともＯ２、希ガス、Ｈ２、Ｎ２のいずれか、または、２種類以上を含んだ混合ガスを含む反応ガスを使用することを特徴とする請求項１から４いずれか１項に記載の有機膜の形成方法。
【請求項６】
前記脱水処理工程は、少なくとも希ガスを含むガスでパージ処理を行うことを特徴とする請求項３から５いずれか１項に記載の有機膜の形成方法。
【請求項７】
前記脱水処理工程は、少なくともＮ２を含むガスでパージ処理を行うことを特徴とする請求項３から５いずれか１項に記載の有機膜の形成方法。
【請求項８】
前記脱水処理工程は、４０℃以上に加熱された雰囲気下に暴露することを特徴とする請求項３から７いずれか１項に記載の有機膜の形成方法。
【請求項９】
前記有機膜は少なくともフッ素原子を含み、撥液性を有することを特徴とする請求項１から８いずれか１項に記載の有機膜の形成方法。
【請求項１０】
請求項１から９いずれか１項に記載の有機膜の形成方法により形成された、少なくとも前記基材とシロキサン結合を有する有機膜を備えたことを特徴とするノズルプレート。
【請求項１１】
請求項１０に記載のノズルプレートを備えたことを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項１２】
請求項１１に記載のインクジェットヘッドを備えたことを特徴とする電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−７３２８２（Ｐ２０１１−７３２８２Ａ）
【公開日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２２７２１９（Ｐ２００９−２２７２１９）
【出願日】平成２１年９月３０日（２００９．９．３０）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月３０日（２００９．９．３０）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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