親水性薄膜及びその製造方法
【課題】励起光を必要とせず、また、経時劣化のない親水性薄膜及びその製造方法を得ることを目的とする。
【解決手段】基材上に設けられた、Ｓｉ−Ｏ結合を主としたＳｉに直接接合された疎水性置換基を有する親水性薄膜であって、１回の励起光の照射で、ＯＨ基と前記疎水性置換基とを有し、前記励起光の照射から３０日後に純水で測定した接触角が１０°未満であるようにする。
【解決手段】基材上に設けられた、Ｓｉ−Ｏ結合を主としたＳｉに直接接合された疎水性置換基を有する親水性薄膜であって、１回の励起光の照射で、ＯＨ基と前記疎水性置換基とを有し、前記励起光の照射から３０日後に純水で測定した接触角が１０°未満であるようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は親水性薄膜及びその製造方法に係り、特に、長期間にわたり親水性が維持する親水性薄膜及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、親水性が得られる親水性物質としては、ＳｉＯ２などが知られている。ＳｉＯ２は、紫外線を照射したり、プラズマを照射することで、水における接触角が１０°未満という超親水性を得られることが知られている。しかしながら、このようにして得られた親水性は、経時により劣化し、保持することができなかった。
【０００３】
一方、超親水性が保持できる例として、アナターゼ型ＴｉＯ２などの光触媒物質が知られている。しかし、このような物質では、紫外線などバンドギャップに相当した光照射下でないと親水性が得られないことや、Ｔｉなどの高価な金属を用いることによるコスト増大が問題である。
【０００４】
ところで、特許文献１には、磨耗耐久性に優れた親水性膜を提供する目的として、シラノール基の一部又は全部をシラノール基以外の親水性基に変換してなる親水性部材について開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、磨耗耐久性に優れた親水性膜を提供する目的として、ポリオルガノシロキサン膜の有機基の一部を切断して水酸基を導入し、その水酸基にカップリング剤で処理する成膜方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−８３１４７号公報
【特許文献２】特開２００５−２４６７０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１は、親水膜の基材への密着性・耐摩耗性を改良した技術であり、親水性基への置換は、親水性の維持能力の効果がないという問題がある。
【０００８】
また、特許文献２に関しては、ＯＨ基をシランカップリング剤でコートして親水性基を無効化してしまう技術であり、耐アルカリ性と耐摩擦性の両立を目的としており、疎水基（Ｓｉ−ＣＨ３）とＳｉ−ＯＨが混合した状態のＳｉ−ＯＨを利用するそのものを持続性親水性表面として利用するものではない。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、親水性が経時劣化することのない親水性薄膜及びその製造方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、前記目的を達成するために、基材上に設けられた、Ｓｉ−Ｏ結合を主としたＳｉに直接接合された疎水性置換基を有する親水性薄膜であって、１回の励起光の照射で、ＯＨ基と前記疎水性置換基とを有し、前記励起光の照射から３０日後に純水で測定した接触角が１０°未満であることを特徴とする親水性薄膜を提供する。
【００１１】
また、本発明は、前記目的を達成するために、基材上に、Ｓｉ−Ｏ結合を主として、Ｓｉに疎水性置換基を直接接合された薄膜を形成する薄膜形成工程と、前記薄膜形成工程で得られた薄膜に励起光を照射し、前記薄膜にＯＨ基と前記疎水性置換基とを有するようにする照射工程と、を備えたことを特徴とする親水性薄膜の製造方法を提供する。
【００１２】
一般に、Ｓｉ−Ｏ結合を有する親水性薄膜は、励起光を十分に当てればＳｉ−ＯＨ基が生成し、初期は親水性を得られる。即ち、親水性の起源は、Ｓｉ−ＯＨ結合であると考えられる。
【００１３】
しかしながら、経時により、Ｓｉ−Ｏ結合を有する親水性薄膜は、隣接したＳｉ−ＯＨ同士が脱水縮合してＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合となってしまい、親水性が消失して行く。
【００１４】
そこで、本発明のように、疎水性置換基をＳｉに直接接合すると、疎水性置換基がかさ高く、また疎水性でＯＨ基と親和性がないことから、Ｓｉ−ＯＨ同士が引き離され、親水性を維持することができると考えられる。
【００１５】
本発明によれば、１回の励起光の照射のみで、３０日後に純水で測定した接触角が１０°未満である親水性薄膜を提供することができる。
【００１６】
なお、本発明において、前記疎水性置換基は、メチル基であることが好ましい。
【００１７】
本発明では、ＯＨと親和性のないアルキル基、フェニル基のようなベンゼン環を有する基などの疎水基であれば良いが、ＣＨ３であるときに容易に１回の励起光の照射のみで、少なくとも３０日間純水で測定した接触角が１０°未満である親水性薄膜を提供することができる。
【００１８】
また、本発明において、前記基材の材質は、シリコン、ガラス、金属、セラミック、高分子フィルムの何れかであることが好ましい。
【００１９】
本発明は、シリコン、ガラス、金属、セラミック、高分子フィルムの何れであっても、１回の励起光の照射のみで、励起光の照射から３０日後に純水で測定した接触角が１０°未満である親水性薄膜を提供することができる。
【００２０】
また、本発明において、前記基材は、インクジェットヘッドの流路であることが好ましい。
【００２１】
光が照射されない環境下で用いるインクジェットヘッドの流路に本発明の励起光を必要とせず、また、経時劣化のない親水性薄膜を設けることで、好適にインクジェットヘッドの流路の親水性を保持することができる。
【００２２】
本発明では、薄膜形成工程は、ｃａｔ−ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ、又は、塗布して焼成することが考えられる。また、本発明では、前記励起光は、紫外線又はプラズマとすることが考えられる。
【００２３】
特に、本発明の親水性薄膜をインクジェットヘッドの流路に設ける場合には、前記疎水性置換基をＳｉに直接接合する方法がＣＶＤであり、前記励起光の照射がプラズマ処理であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の親水性薄膜及びその製造方法によれば、励起光を必要とせず、また、経時劣化のない親水性薄膜及びその製造方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【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】インクジェットヘッドの構造例を示す平面透視図である。
【図３】図２中ＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。
【図４】親水性薄膜を構成する分子の化学構造の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明に係る親水性薄膜及びその製造方法の好ましい実施の形態について説明する。
【００２７】
先ず、本発明の親水性薄膜を好適に設けることができるインクジェット記録装置について説明する。
【００２８】
＜インクジェット記録装置の全体構成＞
図１は、インクジェット記録装置の構成図である。このインクジェット記録装置１００は、描画部１１６の圧胴（描画ドラム１７０）に保持された記録媒体１２４（便宜上「用紙」と呼ぶ場合がある。）にインクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙから複数色のインクを打滴して所望のカラー画像を形成する圧胴直描方式のインクジェット記録装置であり、インクの打滴前に記録媒体１２４上に処理液（ここでは凝集処理液）を付与し、処理液とインク液を反応させて記録媒体１２４上に画像形成を行う２液反応（凝集）方式が適用されたオンデマンドタイプの画像形成装置である。
【００２９】
図示のように、インクジェット記録装置１００は、主として、給紙部１１２、処理液付与部１１４、描画部１１６、乾燥部１１８、定着部１２０、及び排出部１２２を備えて構成される。
【００３０】
（給紙部）
給紙部１１２は、記録媒体１２４を処理液付与部１１４に供給する機構であり、当該給紙部１１２には、枚葉紙である記録媒体１２４が積層されている。給紙部１１２には、給紙トレイ１５０が設けられ、この給紙トレイ１５０から記録媒体１２４が一枚ずつ処理液付与部１１４に給紙される。
【００３１】
（処理液付与部）
処理液付与部１１４は、記録媒体１２４の記録面に処理液を付与する機構である。処理液は、描画部１１６で付与されるインク中の色材（本例では顔料）を凝集させる色材凝集剤を含んでおり、この処理液とインクとが接触することによって、インクは色材と溶媒との分離が促進される。
【００３２】
図１に示すように、処理液付与部１１４は、給紙胴１５２、処理液ドラム１５４、及び処理液塗布装置１５６を備えている。処理液ドラム１５４は、記録媒体１２４を保持し、回転搬送させるドラムである。処理液ドラム１５４は、その外周面に爪形状の保持手段（グリッパー）１５５を備え、この保持手段１５５の爪と処理液ドラム１５４の周面の間に記録媒体１２４を挟み込むことによって記録媒体１２４の先端を保持できるようになっている。
【００３３】
処理液ドラム１５４の外側には、その周面に対向して処理液塗布装置１５６が設けられる。処理液塗布装置１５６は、処理液が貯留された処理液容器と、この処理液容器の処理液に一部が浸漬されたアニックスローラと、アニックスローラと処理液ドラム１５４上の記録媒体１２４に圧接されて計量後の処理液を記録媒体１２４に転移するゴムローラとで構成される。この処理液塗布装置１５６によれば、処理液を計量しながら記録媒体１２４に塗布することができる。
【００３４】
処理液付与部１１４で処理液が付与された記録媒体１２４は、処理液ドラム１５４から中間搬送部１２６を介して描画部１１６の描画ドラム１７０へ受け渡される。
【００３５】
（描画部）
描画部１１６は、描画ドラム（第２の搬送体）１７０、用紙抑えローラ１７４、及びインクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙを備えている。描画ドラム１７０は、処理液ドラム１５４と同様に、その外周面に爪形状の保持手段（グリッパー）１７１を備える。描画ドラム１７０に固定された記録媒体１２４は、記録面が外側を向くようにして搬送され、この記録面にインクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙからインクが付与される。
【００３６】
インクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙはそれぞれ、記録媒体１２４における画像形成領域の最大幅に対応する長さを有するフルライン型のインクジェット方式の記録ヘッド（インクジェットヘッド）とすることが好ましい。インク吐出面には、画像形成領域の全幅にわたってインク吐出用のノズルが複数配列されたノズル列が形成されている。各インクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙは、記録媒体１２４の搬送方向（描画ドラム１７０の回転方向）と直交する方向に延在するように設置される。
【００３７】
描画ドラム１７０上に密着保持された記録媒体１２４の記録面に向かって各インクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙから、対応する色インクの液滴が吐出されることにより、処理液付与部１１４で予め記録面に付与された処理液にインクが接触し、インク中に分散する色材（顔料）が凝集され、色材凝集体が形成される。これにより、記録媒体１２４上での色材流れなどが防止され、記録媒体１２４の記録面に画像が形成される。
【００３８】
描画部１１６で画像が形成された記録媒体１２４は、描画ドラム１７０から中間搬送部１２８を介して乾燥部１１８の乾燥ドラム１７６へ受け渡される。
【００３９】
（乾燥部）
乾燥部１１８は、色材凝集作用により分離された溶媒に含まれる水分を乾燥させる機構であり、図１に示すように、乾燥ドラム１７６、及び溶媒乾燥装置１７８を備えている。
【００４０】
乾燥ドラム１７６は、処理液ドラム１５４と同様に、その外周面に爪形状の保持手段（グリッパー）１７７を備え、この保持手段１７７によって記録媒体１２４の先端を保持できるようになっている。
【００４１】
溶媒乾燥装置１７８は、乾燥ドラム１７６の外周面に対向する位置に配置され、複数のハロゲンヒータ１８０と、各ハロゲンヒータ１８０の間にそれぞれ配置された温風噴出しノズル１８２とで構成される。
【００４２】
乾燥部１１８で乾燥処理が行われた記録媒体１２４は、乾燥ドラム１７６から中間搬送部１３０を介して定着部１２０の定着ドラム１８４へ受け渡される。
【００４３】
（定着部）
定着部１２０は、定着ドラム１８４、ハロゲンヒータ１８６、定着ローラ１８８、及びインラインセンサ１９０で構成される。定着ドラム１８４は、処理液ドラム１５４と同様に、その外周面に爪形状の保持手段（グリッパー）１８５を備え、この保持手段１８５によって記録媒体１２４の先端を保持できるようになっている。
【００４４】
定着ドラム１８４の回転により、記録媒体１２４は記録面が外側を向くようにして搬送され、この記録面に対して、ハロゲンヒータ１８６による予備加熱と、定着ローラ１８８による定着処理と、インラインセンサ１９０による検査が行われる。
【００４５】
定着部１２０によれば、乾燥部１１８で形成された薄層の画像層内の熱可塑性樹脂微粒子が定着ローラ１８８によって加熱加圧されて溶融されるので、記録媒体１２４に固定定着させることができる。また、定着ドラム１８４の表面温度を５０℃以上に設定することで、定着ドラム１８４の外周面に保持された記録媒体１２４を裏面から加熱することによって乾燥が促進され、定着時における画像破壊を防止することができるとともに、画像温度の昇温効果によって画像強度を高めることができる。
【００４６】
また、インク中にＵＶ硬化性モノマーを含有させた場合は、乾燥部で水分を充分に揮発させた後に、ＵＶ照射ランプを備えた定着部で、画像にＵＶを照射することで、ＵＶ硬化性モノマーを硬化重合させ、画像強度を向上させることができる。
【００４７】
（排出部）
図１に示すように、定着部１２０に続いて排出部１２２が設けられている。排出部１２２は、排出トレイ１９２を備えており、この排出トレイ１９２と定着部１２０の定着ドラム１８４との間に、これらに対接するように渡し胴１９４、搬送ベルト１９６、張架ローラ１９８が設けられている。記録媒体１２４は、渡し胴１９４により搬送ベルト１９６に送られ、排出トレイ１９２に排出される。
【００４８】
また、図には示されていないが、本例のインクジェット記録装置１００には、上記構成の他、各インクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙにインクを供給するインク貯蔵／装填部、処理液付与部１１４に対して処理液を供給する手段を備えるとともに、各インクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙのクリーニング（ノズル面のワイピング、パージ、ノズル吸引等）を行うヘッドメンテナンス部や、用紙搬送路上における記録媒体１２４の位置を検出する位置検出センサ、装置各部の温度を検出する温度センサなどを備えている。
【００４９】
なお、図１においてはドラム搬送方式のインクジェット記録装置について説明したが、本発明はこれに限定されず、ベルト搬送方式のインクジェット記録装置などにおいても用いることができる。
【００５０】
〔インクジェットヘッドの構造〕
次に、インクジェットヘッド１７２Ｍ、１７２Ｋ、１７２Ｃ、１７２Ｙの構造について説明する。なお、各インクジェットヘッド１７２Ｍ、１７２Ｋ、１７２Ｃ、１７２Ｙ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２５０によってヘッドを示すものとする。
【００５１】
図２（ａ）は、インクジェットヘッド２５０の構造例を示す平面透視図であり、図２（ｂ）は、インクジェットヘッド２５０の他の構造例を示す平面透視図である。図３は、インク室ユニットの立体的構成を示す断面図（図２（ａ）中、IV−IV線に沿う断面図）である。
【００５２】
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、インクジェットヘッド２５０におけるノズルピッチを高密度化する必要がある。本例のインクジェットヘッド２５０は、図２（ａ）に示すように、インク滴の吐出孔であるノズル２５１と、各ノズル２５１に対応する圧力室２５２などからなる複数のインク室ユニット２５３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。
【００５３】
紙搬送方向と略直交する方向に記録媒体１２４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２（ａ）の構成に代えて、図２（ｂ）に示すように、複数のノズル２５１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）２５０’を千鳥状に配列して繋ぎ合わせることで記録媒体１２４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。
【００５４】
図３に示すように、各ノズル２５１は、インクジェットヘッド２５０のインク吐出面２５０ａを構成するノズルプレート２６０に形成されている。ノズルプレート２６０は、例えば、Ｓｉ、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、石英ガラスのようなシリコン系材料、Ａｌ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ又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。
【００５５】
ノズルプレート２６０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撥水膜２６２が形成されており、インクの付着防止が図られている。
【００５６】
各ノズル２５１に対応して設けられている圧力室２５２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２５１と供給口２５４が設けられている。各圧力室２５２は供給口２５４を介して共通流路２５５と連通されている。共通流路２５５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２５５を介して各圧力室２５２に分配供給される。
【００５７】
圧力室２５２の天面を構成し共通電極と兼用される振動板２５６には個別電極２５７を備えた圧電素子２５８が接合されており、個別電極２５７に駆動電圧を印加することによって圧電素子２５８が変形してノズル２５１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２５５から供給口２５４を通って新しいインクが圧力室２５２に供給される。
【００５８】
なお、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。
【００５９】
また、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。
【００６０】
本発明の親水性薄膜は、上記した共通流路２５５の表面に好適に用いることができる。光が照射されない環境下で用いるインクジェットヘッドの流路に本発明の励起光を必要とせず、また、経時劣化のない親水性薄膜を設けることで、好適にインクジェットヘッドの流路の親水性を保持することができる。
【００６１】
＜親水性薄膜＞
本発明の親水性薄膜について説明する。
【００６２】
基材上に、Ｓｉ−Ｏ結合を主として、Ｓｉに疎水性置換基を直接接合された薄膜を形成する薄膜形成工程と、前記薄膜形成工程で得られた薄膜に励起光を照射し、ＯＨ基と疎水性置換基とを有するようにする照射工程と、で構成されている。
【００６３】
本発明では、薄膜形成工程は、ｃａｔ−ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ、又は、塗布して焼成することが考えられる。また、本発明では、励起光を照射する照射工程は、紫外線又はプラズマで照射することが考えられる。
【００６４】
特に、前述のインクジェットヘッドの流路に本発明の親水性薄膜を設ける場合には、疎水性置換基をＳｉに直接接合する薄膜形成工程が、ＣＶＤであり、励起光を照射する照射工程が、プラズマ処理であることが好ましい。
【００６５】
このように、Ｓｉ−Ｏ結合を主とする薄膜に疎水性置換基をＳｉに直接接合することで、１回の励起光の照射のみで、前記励起光の照射から３０日後に純水で測定した接触角が１０°未満である親水性薄膜を製造することができる。
【００６６】
なお、上記の疎水性置換基は、ＯＨと親和性のないアルキル基、フェニル基のようなベンゼン環を有する基などの疎水基であれば良いが、ＣＨ３であるときに容易に１回の励起光の照射のみで、前記励起光の照射から３０日後に純水で測定した接触角が１０°未満である親水性薄膜を提供することができる。
【００６７】
また、本発明の親水性薄膜を設ける基材の材質は、特に限定されないが、シリコン、ガラス、金属、セラミック、高分子フィルムの何れかであることが好ましい。本発明の親水性薄膜は、シリコン、ガラス、金属、セラミック、高分子フィルムの何れであっても、１回の励起光の照射のみで、前記励起光の照射から３０日後に純水で測定した接触角が１０°未満である親水性薄膜を提供することができる。
【００６８】
以下、本発明の親水性薄膜について実施例を用いて説明する。
【００６９】
［実施例］
（サンプルＡ）
ｃａｔ−ＣＶＤ法によりＳｉＯＣ膜の作製を行った。
【００７０】
モノメチルシラン（ＣＨ３ＳｉＨ３）と酸素の混合ガスをチャンバ内に導入した。
【００７１】
触媒であるタングステンワイヤの温度は１６００℃とした。
【００７２】
サンプルをＦＴ−ＩＲによる測定を行ったところ、１０８０ｃｍ−１〜１１００ｃｍ−１付近にＳｉ−Ｏに対応するピークが、１２００ｃｍ−１〜１３００ｃｍ−１の間にＳｉ−ＣＨ３に対応するピークが観測された。
【００７３】
この膜の純水による接触角は４７°であった。
【００７４】
（サンプルＢ）
プラズマ重合によりＳｉＯＣ膜の作製を行った。
【００７５】
モノメチルシラン（ＣＨ３ＳｉＨ３）とメタンと酸素の混合ガスを平行平板プラズマを有するチャンバに導入し、成膜を行った。
【００７６】
サンプルをＦＴ−ＩＲによる測定を行ったところ、１０８０ｃｍ−１〜１１００ｃｍ−１付近にＳｉ−Ｏに対応するピークが、１２００ｃｍ−１〜１３００ｃｍ−１の間にＳｉ−ＣＨ３に対応するピークが観測された。
【００７７】
この膜の純水による接触角は１０３°であった。
【００７８】
（サンプルＣ）
塗布法によりＳｉＯＣ膜の作製を行った。
【００７９】
基板にアルバック社製ＵＬＫＳ Ｖｅｒ．３ の塗布液をスピンコートにより塗布し、３５０℃にて焼成を行った。
【００８０】
サンプルをＦＴ−ＩＲによる測定を行ったところ、１０８０ｃｍ−１〜１１００ｃｍ−１付近にＳｉ−Ｏに対応するピークが、１２００ｃｍ−１〜１３００ｃｍ−１の間にＳｉ−ＣＨ３に対応するピークが観測された。
【００８１】
この膜の純水による接触角は９８°であった。
【００８２】
（サンプルＤ（比較サンプル））
ＴＥＯＳを原料としてＳｉＯ２膜の作製を行った。
【００８３】
ＴＥＯＳ（Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４）を熱気化により平行平板プラズマを備える真空チャンバに導入し、基板温度２００℃にて成膜を行った。なお、装置は、アルバック社製プラズマＣＶＤ装置ＣＣ−２００を用いた。
【００８４】
サンプルをＦＴ−ＩＲによる測定を行ったところ、１０８０ｃｍ−１〜１１００ｃｍ−１付近にＳｉ−Ｏに対応するピークが観測されたが、１２００ｃｍ−１〜１３００ｃｍ−１の間にＳｉ−ＣＨ３に対応するピークは見られなかった。
【００８５】
この膜の純粋による接触角は、４１°であった。
【００８６】
（サンプルＥ（比較サンプル））
Ｓｉ基板単体で実験を行った。
【００８７】
購入してきたシリコン基板をＦＴ−ＩＲによる測定を行ったところ、１０８０ｃｍ−１〜１１００ｃｍ−１付近にＳｉ−Ｏに対応するピークが観測された。空気中に放置したことによる酸化膜と推定される。１２００ｃｍ−１〜１３００ｃｍ−１の間にＳｉ−ＣＨ３に対応するピークは見られなかった。
【００８８】
この基板の純水による接触角は３０°であった。
【００８９】
以上のサンプル情報を表１にまとめる。
【００９０】
【表１】
【００９１】
これらサンプルＡ〜Ｅに対し、セン特殊光源株式会社製ＰＭ１１０２−３低圧水銀ランプ（１７ｍＷ／ｃｍ２）を以下に示す表２の時間照射してサンプルを作製した。
【００９２】
ＵＶ照射直後、サンプルの水の接触角を測定した。そして、その後、窒素を流したデシケータの中で保管し、所定日数おきに接触角を測定し、接触角の推移を観察した。
【００９３】
また、サンプルをＦＴ−ＩＲによる測定を行い、１０８０ｃｍ−１〜１１００ｃｍ−１付近のＳｉ−Ｏに対応するピークと、１２００ｃｍ−１〜１３００ｃｍ−１の間のＳｉ−ＣＨ３に対応するピークとの有無を調べた。
【００９４】
なお、４°未満の接触角は、水の濡れ広がりが大きすぎるため、計測できなかったため、表２において４°未満と記載した。
【００９５】
【表２】
【００９６】
表２から、Ｓｉ−Ｏ結合を有するこれらのサンプル（実施例１〜６）は、ＵＶ光を十分に当てれば、Ｓｉ−ＯＨ基が生成し、初期は親水性を得られることが分かる。一方、サンプルＡ〜ＣでＵＶ光を当てすぎてＳｉ−ＣＨ３が消失してしまったサンプル（比較例１、３、５）、及び、そもそもＳｉ−ＣＨ３を有していないサンプルＤ、Ｅ（比較例６、７）は、経時により劣化してしまい、濡れ広がり（親水性）が十分でないことが分かる。
【００９７】
以上の実験結果から考察すると、親水性の起源はＳｉ−ＯＨ結合であると考えられるが、図４（ａ）に示すようにＳｉ−ＣＨ３が存在しないサンプルでは隣接したＳｉ−ＯＨ同士が脱水縮合してＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合となってしまい親水性が消失して行くのに対し、図４（ｂ）に示すようにＳｉ−ＣＨ３結合を有するサンプルはＣＨ３がかさ高く、又、疎水性でＯＨ基と親和性がないことから、Ｓｉ−ＯＨ同士が引き離され、親水性を維持すると考えられる。
【００９８】
また、ＣＨ３自体は疎水性であるが、１０°未満の接触角を有するサンプルでは、ＯＨ基の量は親水性を得るには十分あり、疎水基の影響は受けないと考えられる。
【００９９】
なお、ここでは、ＣＨ３を疎水基としたが、ＯＨと親和性のない疎水基であり、ＣＨ３同様、ＯＨ基同士を離すかさ高い基であれば、どのような基でも良い。例えば、ＣＨ３、Ｃ２Ｈ５などのアルキル基、フェニル基のようなベンゼン環を有する基などでも良い。
【０１００】
以上の実験から、Ｓｉ−Ｏ結合を主とする薄膜に疎水性置換基をＳｉに直接接合することで、１回の励起光の照射のみで、この励起光の照射から３０日後に純水で測定した接触角が１０°未満である親水性薄膜を提供することができることが分かる。
【０１０１】
本発明により、経時により親水性が劣化することのない親水コートが得られ、樹脂フィルム・無機材料などの基材に親水性が付与されると均一な水膜を形成するようになるので、ガラス・レンズ・鏡の曇りを有効に防止でき、雨天の視界確保、自動車排ガスなど疎水性物質が付着しにくくなり、また、付着しても容易に雨水などで洗い流せるようになる。
【０１０２】
また、インクジェットヘッドの流路は、親水性が劣化すると、インク顔料などのインク構成物が流路に付着しインク流路が詰まり、吐出の障害となる可能性があるが、本発明により、流路の親水性を維持することができるので、このような故障を防ぐことができる。
【符号の説明】
【０１０３】
１００…インクジェット記録装置、１１２…給紙部、１１４…処理液付与部、１１６…描画部、１１８…乾燥部、１２０…定着部、１２２…排出部、１２４…記録媒体、１５４…処理液ドラム、１５６…処理液塗布装置、１７０…描画ドラム、１７２Ｍ、１７２Ｋ、１７２Ｃ、１７２Ｙ…インクジェットヘッド、１７６…乾燥ドラム、１８０…温風噴出しノズル、１８２…ＩＲヒータ、１８４…定着ドラム、１８６…ハロゲンヒータ、１８８…定着ローラ、１９２…排出トレイ、１９６…搬送ベルト
【技術分野】
【０００１】
本発明は親水性薄膜及びその製造方法に係り、特に、長期間にわたり親水性が維持する親水性薄膜及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、親水性が得られる親水性物質としては、ＳｉＯ２などが知られている。ＳｉＯ２は、紫外線を照射したり、プラズマを照射することで、水における接触角が１０°未満という超親水性を得られることが知られている。しかしながら、このようにして得られた親水性は、経時により劣化し、保持することができなかった。
【０００３】
一方、超親水性が保持できる例として、アナターゼ型ＴｉＯ２などの光触媒物質が知られている。しかし、このような物質では、紫外線などバンドギャップに相当した光照射下でないと親水性が得られないことや、Ｔｉなどの高価な金属を用いることによるコスト増大が問題である。
【０００４】
ところで、特許文献１には、磨耗耐久性に優れた親水性膜を提供する目的として、シラノール基の一部又は全部をシラノール基以外の親水性基に変換してなる親水性部材について開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、磨耗耐久性に優れた親水性膜を提供する目的として、ポリオルガノシロキサン膜の有機基の一部を切断して水酸基を導入し、その水酸基にカップリング剤で処理する成膜方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−８３１４７号公報
【特許文献２】特開２００５−２４６７０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１は、親水膜の基材への密着性・耐摩耗性を改良した技術であり、親水性基への置換は、親水性の維持能力の効果がないという問題がある。
【０００８】
また、特許文献２に関しては、ＯＨ基をシランカップリング剤でコートして親水性基を無効化してしまう技術であり、耐アルカリ性と耐摩擦性の両立を目的としており、疎水基（Ｓｉ−ＣＨ３）とＳｉ−ＯＨが混合した状態のＳｉ−ＯＨを利用するそのものを持続性親水性表面として利用するものではない。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、親水性が経時劣化することのない親水性薄膜及びその製造方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、前記目的を達成するために、基材上に設けられた、Ｓｉ−Ｏ結合を主としたＳｉに直接接合された疎水性置換基を有する親水性薄膜であって、１回の励起光の照射で、ＯＨ基と前記疎水性置換基とを有し、前記励起光の照射から３０日後に純水で測定した接触角が１０°未満であることを特徴とする親水性薄膜を提供する。
【００１１】
また、本発明は、前記目的を達成するために、基材上に、Ｓｉ−Ｏ結合を主として、Ｓｉに疎水性置換基を直接接合された薄膜を形成する薄膜形成工程と、前記薄膜形成工程で得られた薄膜に励起光を照射し、前記薄膜にＯＨ基と前記疎水性置換基とを有するようにする照射工程と、を備えたことを特徴とする親水性薄膜の製造方法を提供する。
【００１２】
一般に、Ｓｉ−Ｏ結合を有する親水性薄膜は、励起光を十分に当てればＳｉ−ＯＨ基が生成し、初期は親水性を得られる。即ち、親水性の起源は、Ｓｉ−ＯＨ結合であると考えられる。
【００１３】
しかしながら、経時により、Ｓｉ−Ｏ結合を有する親水性薄膜は、隣接したＳｉ−ＯＨ同士が脱水縮合してＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合となってしまい、親水性が消失して行く。
【００１４】
そこで、本発明のように、疎水性置換基をＳｉに直接接合すると、疎水性置換基がかさ高く、また疎水性でＯＨ基と親和性がないことから、Ｓｉ−ＯＨ同士が引き離され、親水性を維持することができると考えられる。
【００１５】
本発明によれば、１回の励起光の照射のみで、３０日後に純水で測定した接触角が１０°未満である親水性薄膜を提供することができる。
【００１６】
なお、本発明において、前記疎水性置換基は、メチル基であることが好ましい。
【００１７】
本発明では、ＯＨと親和性のないアルキル基、フェニル基のようなベンゼン環を有する基などの疎水基であれば良いが、ＣＨ３であるときに容易に１回の励起光の照射のみで、少なくとも３０日間純水で測定した接触角が１０°未満である親水性薄膜を提供することができる。
【００１８】
また、本発明において、前記基材の材質は、シリコン、ガラス、金属、セラミック、高分子フィルムの何れかであることが好ましい。
【００１９】
本発明は、シリコン、ガラス、金属、セラミック、高分子フィルムの何れであっても、１回の励起光の照射のみで、励起光の照射から３０日後に純水で測定した接触角が１０°未満である親水性薄膜を提供することができる。
【００２０】
また、本発明において、前記基材は、インクジェットヘッドの流路であることが好ましい。
【００２１】
光が照射されない環境下で用いるインクジェットヘッドの流路に本発明の励起光を必要とせず、また、経時劣化のない親水性薄膜を設けることで、好適にインクジェットヘッドの流路の親水性を保持することができる。
【００２２】
本発明では、薄膜形成工程は、ｃａｔ−ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ、又は、塗布して焼成することが考えられる。また、本発明では、前記励起光は、紫外線又はプラズマとすることが考えられる。
【００２３】
特に、本発明の親水性薄膜をインクジェットヘッドの流路に設ける場合には、前記疎水性置換基をＳｉに直接接合する方法がＣＶＤであり、前記励起光の照射がプラズマ処理であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の親水性薄膜及びその製造方法によれば、励起光を必要とせず、また、経時劣化のない親水性薄膜及びその製造方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【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】インクジェットヘッドの構造例を示す平面透視図である。
【図３】図２中ＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。
【図４】親水性薄膜を構成する分子の化学構造の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明に係る親水性薄膜及びその製造方法の好ましい実施の形態について説明する。
【００２７】
先ず、本発明の親水性薄膜を好適に設けることができるインクジェット記録装置について説明する。
【００２８】
＜インクジェット記録装置の全体構成＞
図１は、インクジェット記録装置の構成図である。このインクジェット記録装置１００は、描画部１１６の圧胴（描画ドラム１７０）に保持された記録媒体１２４（便宜上「用紙」と呼ぶ場合がある。）にインクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙから複数色のインクを打滴して所望のカラー画像を形成する圧胴直描方式のインクジェット記録装置であり、インクの打滴前に記録媒体１２４上に処理液（ここでは凝集処理液）を付与し、処理液とインク液を反応させて記録媒体１２４上に画像形成を行う２液反応（凝集）方式が適用されたオンデマンドタイプの画像形成装置である。
【００２９】
図示のように、インクジェット記録装置１００は、主として、給紙部１１２、処理液付与部１１４、描画部１１６、乾燥部１１８、定着部１２０、及び排出部１２２を備えて構成される。
【００３０】
（給紙部）
給紙部１１２は、記録媒体１２４を処理液付与部１１４に供給する機構であり、当該給紙部１１２には、枚葉紙である記録媒体１２４が積層されている。給紙部１１２には、給紙トレイ１５０が設けられ、この給紙トレイ１５０から記録媒体１２４が一枚ずつ処理液付与部１１４に給紙される。
【００３１】
（処理液付与部）
処理液付与部１１４は、記録媒体１２４の記録面に処理液を付与する機構である。処理液は、描画部１１６で付与されるインク中の色材（本例では顔料）を凝集させる色材凝集剤を含んでおり、この処理液とインクとが接触することによって、インクは色材と溶媒との分離が促進される。
【００３２】
図１に示すように、処理液付与部１１４は、給紙胴１５２、処理液ドラム１５４、及び処理液塗布装置１５６を備えている。処理液ドラム１５４は、記録媒体１２４を保持し、回転搬送させるドラムである。処理液ドラム１５４は、その外周面に爪形状の保持手段（グリッパー）１５５を備え、この保持手段１５５の爪と処理液ドラム１５４の周面の間に記録媒体１２４を挟み込むことによって記録媒体１２４の先端を保持できるようになっている。
【００３３】
処理液ドラム１５４の外側には、その周面に対向して処理液塗布装置１５６が設けられる。処理液塗布装置１５６は、処理液が貯留された処理液容器と、この処理液容器の処理液に一部が浸漬されたアニックスローラと、アニックスローラと処理液ドラム１５４上の記録媒体１２４に圧接されて計量後の処理液を記録媒体１２４に転移するゴムローラとで構成される。この処理液塗布装置１５６によれば、処理液を計量しながら記録媒体１２４に塗布することができる。
【００３４】
処理液付与部１１４で処理液が付与された記録媒体１２４は、処理液ドラム１５４から中間搬送部１２６を介して描画部１１６の描画ドラム１７０へ受け渡される。
【００３５】
（描画部）
描画部１１６は、描画ドラム（第２の搬送体）１７０、用紙抑えローラ１７４、及びインクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙを備えている。描画ドラム１７０は、処理液ドラム１５４と同様に、その外周面に爪形状の保持手段（グリッパー）１７１を備える。描画ドラム１７０に固定された記録媒体１２４は、記録面が外側を向くようにして搬送され、この記録面にインクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙからインクが付与される。
【００３６】
インクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙはそれぞれ、記録媒体１２４における画像形成領域の最大幅に対応する長さを有するフルライン型のインクジェット方式の記録ヘッド（インクジェットヘッド）とすることが好ましい。インク吐出面には、画像形成領域の全幅にわたってインク吐出用のノズルが複数配列されたノズル列が形成されている。各インクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙは、記録媒体１２４の搬送方向（描画ドラム１７０の回転方向）と直交する方向に延在するように設置される。
【００３７】
描画ドラム１７０上に密着保持された記録媒体１２４の記録面に向かって各インクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙから、対応する色インクの液滴が吐出されることにより、処理液付与部１１４で予め記録面に付与された処理液にインクが接触し、インク中に分散する色材（顔料）が凝集され、色材凝集体が形成される。これにより、記録媒体１２４上での色材流れなどが防止され、記録媒体１２４の記録面に画像が形成される。
【００３８】
描画部１１６で画像が形成された記録媒体１２４は、描画ドラム１７０から中間搬送部１２８を介して乾燥部１１８の乾燥ドラム１７６へ受け渡される。
【００３９】
（乾燥部）
乾燥部１１８は、色材凝集作用により分離された溶媒に含まれる水分を乾燥させる機構であり、図１に示すように、乾燥ドラム１７６、及び溶媒乾燥装置１７８を備えている。
【００４０】
乾燥ドラム１７６は、処理液ドラム１５４と同様に、その外周面に爪形状の保持手段（グリッパー）１７７を備え、この保持手段１７７によって記録媒体１２４の先端を保持できるようになっている。
【００４１】
溶媒乾燥装置１７８は、乾燥ドラム１７６の外周面に対向する位置に配置され、複数のハロゲンヒータ１８０と、各ハロゲンヒータ１８０の間にそれぞれ配置された温風噴出しノズル１８２とで構成される。
【００４２】
乾燥部１１８で乾燥処理が行われた記録媒体１２４は、乾燥ドラム１７６から中間搬送部１３０を介して定着部１２０の定着ドラム１８４へ受け渡される。
【００４３】
（定着部）
定着部１２０は、定着ドラム１８４、ハロゲンヒータ１８６、定着ローラ１８８、及びインラインセンサ１９０で構成される。定着ドラム１８４は、処理液ドラム１５４と同様に、その外周面に爪形状の保持手段（グリッパー）１８５を備え、この保持手段１８５によって記録媒体１２４の先端を保持できるようになっている。
【００４４】
定着ドラム１８４の回転により、記録媒体１２４は記録面が外側を向くようにして搬送され、この記録面に対して、ハロゲンヒータ１８６による予備加熱と、定着ローラ１８８による定着処理と、インラインセンサ１９０による検査が行われる。
【００４５】
定着部１２０によれば、乾燥部１１８で形成された薄層の画像層内の熱可塑性樹脂微粒子が定着ローラ１８８によって加熱加圧されて溶融されるので、記録媒体１２４に固定定着させることができる。また、定着ドラム１８４の表面温度を５０℃以上に設定することで、定着ドラム１８４の外周面に保持された記録媒体１２４を裏面から加熱することによって乾燥が促進され、定着時における画像破壊を防止することができるとともに、画像温度の昇温効果によって画像強度を高めることができる。
【００４６】
また、インク中にＵＶ硬化性モノマーを含有させた場合は、乾燥部で水分を充分に揮発させた後に、ＵＶ照射ランプを備えた定着部で、画像にＵＶを照射することで、ＵＶ硬化性モノマーを硬化重合させ、画像強度を向上させることができる。
【００４７】
（排出部）
図１に示すように、定着部１２０に続いて排出部１２２が設けられている。排出部１２２は、排出トレイ１９２を備えており、この排出トレイ１９２と定着部１２０の定着ドラム１８４との間に、これらに対接するように渡し胴１９４、搬送ベルト１９６、張架ローラ１９８が設けられている。記録媒体１２４は、渡し胴１９４により搬送ベルト１９６に送られ、排出トレイ１９２に排出される。
【００４８】
また、図には示されていないが、本例のインクジェット記録装置１００には、上記構成の他、各インクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙにインクを供給するインク貯蔵／装填部、処理液付与部１１４に対して処理液を供給する手段を備えるとともに、各インクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙのクリーニング（ノズル面のワイピング、パージ、ノズル吸引等）を行うヘッドメンテナンス部や、用紙搬送路上における記録媒体１２４の位置を検出する位置検出センサ、装置各部の温度を検出する温度センサなどを備えている。
【００４９】
なお、図１においてはドラム搬送方式のインクジェット記録装置について説明したが、本発明はこれに限定されず、ベルト搬送方式のインクジェット記録装置などにおいても用いることができる。
【００５０】
〔インクジェットヘッドの構造〕
次に、インクジェットヘッド１７２Ｍ、１７２Ｋ、１７２Ｃ、１７２Ｙの構造について説明する。なお、各インクジェットヘッド１７２Ｍ、１７２Ｋ、１７２Ｃ、１７２Ｙ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２５０によってヘッドを示すものとする。
【００５１】
図２（ａ）は、インクジェットヘッド２５０の構造例を示す平面透視図であり、図２（ｂ）は、インクジェットヘッド２５０の他の構造例を示す平面透視図である。図３は、インク室ユニットの立体的構成を示す断面図（図２（ａ）中、IV−IV線に沿う断面図）である。
【００５２】
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、インクジェットヘッド２５０におけるノズルピッチを高密度化する必要がある。本例のインクジェットヘッド２５０は、図２（ａ）に示すように、インク滴の吐出孔であるノズル２５１と、各ノズル２５１に対応する圧力室２５２などからなる複数のインク室ユニット２５３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。
【００５３】
紙搬送方向と略直交する方向に記録媒体１２４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２（ａ）の構成に代えて、図２（ｂ）に示すように、複数のノズル２５１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）２５０’を千鳥状に配列して繋ぎ合わせることで記録媒体１２４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。
【００５４】
図３に示すように、各ノズル２５１は、インクジェットヘッド２５０のインク吐出面２５０ａを構成するノズルプレート２６０に形成されている。ノズルプレート２６０は、例えば、Ｓｉ、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、石英ガラスのようなシリコン系材料、Ａｌ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ又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。
【００５５】
ノズルプレート２６０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撥水膜２６２が形成されており、インクの付着防止が図られている。
【００５６】
各ノズル２５１に対応して設けられている圧力室２５２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２５１と供給口２５４が設けられている。各圧力室２５２は供給口２５４を介して共通流路２５５と連通されている。共通流路２５５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２５５を介して各圧力室２５２に分配供給される。
【００５７】
圧力室２５２の天面を構成し共通電極と兼用される振動板２５６には個別電極２５７を備えた圧電素子２５８が接合されており、個別電極２５７に駆動電圧を印加することによって圧電素子２５８が変形してノズル２５１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２５５から供給口２５４を通って新しいインクが圧力室２５２に供給される。
【００５８】
なお、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。
【００５９】
また、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。
【００６０】
本発明の親水性薄膜は、上記した共通流路２５５の表面に好適に用いることができる。光が照射されない環境下で用いるインクジェットヘッドの流路に本発明の励起光を必要とせず、また、経時劣化のない親水性薄膜を設けることで、好適にインクジェットヘッドの流路の親水性を保持することができる。
【００６１】
＜親水性薄膜＞
本発明の親水性薄膜について説明する。
【００６２】
基材上に、Ｓｉ−Ｏ結合を主として、Ｓｉに疎水性置換基を直接接合された薄膜を形成する薄膜形成工程と、前記薄膜形成工程で得られた薄膜に励起光を照射し、ＯＨ基と疎水性置換基とを有するようにする照射工程と、で構成されている。
【００６３】
本発明では、薄膜形成工程は、ｃａｔ−ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ、又は、塗布して焼成することが考えられる。また、本発明では、励起光を照射する照射工程は、紫外線又はプラズマで照射することが考えられる。
【００６４】
特に、前述のインクジェットヘッドの流路に本発明の親水性薄膜を設ける場合には、疎水性置換基をＳｉに直接接合する薄膜形成工程が、ＣＶＤであり、励起光を照射する照射工程が、プラズマ処理であることが好ましい。
【００６５】
このように、Ｓｉ−Ｏ結合を主とする薄膜に疎水性置換基をＳｉに直接接合することで、１回の励起光の照射のみで、前記励起光の照射から３０日後に純水で測定した接触角が１０°未満である親水性薄膜を製造することができる。
【００６６】
なお、上記の疎水性置換基は、ＯＨと親和性のないアルキル基、フェニル基のようなベンゼン環を有する基などの疎水基であれば良いが、ＣＨ３であるときに容易に１回の励起光の照射のみで、前記励起光の照射から３０日後に純水で測定した接触角が１０°未満である親水性薄膜を提供することができる。
【００６７】
また、本発明の親水性薄膜を設ける基材の材質は、特に限定されないが、シリコン、ガラス、金属、セラミック、高分子フィルムの何れかであることが好ましい。本発明の親水性薄膜は、シリコン、ガラス、金属、セラミック、高分子フィルムの何れであっても、１回の励起光の照射のみで、前記励起光の照射から３０日後に純水で測定した接触角が１０°未満である親水性薄膜を提供することができる。
【００６８】
以下、本発明の親水性薄膜について実施例を用いて説明する。
【００６９】
［実施例］
（サンプルＡ）
ｃａｔ−ＣＶＤ法によりＳｉＯＣ膜の作製を行った。
【００７０】
モノメチルシラン（ＣＨ３ＳｉＨ３）と酸素の混合ガスをチャンバ内に導入した。
【００７１】
触媒であるタングステンワイヤの温度は１６００℃とした。
【００７２】
サンプルをＦＴ−ＩＲによる測定を行ったところ、１０８０ｃｍ−１〜１１００ｃｍ−１付近にＳｉ−Ｏに対応するピークが、１２００ｃｍ−１〜１３００ｃｍ−１の間にＳｉ−ＣＨ３に対応するピークが観測された。
【００７３】
この膜の純水による接触角は４７°であった。
【００７４】
（サンプルＢ）
プラズマ重合によりＳｉＯＣ膜の作製を行った。
【００７５】
モノメチルシラン（ＣＨ３ＳｉＨ３）とメタンと酸素の混合ガスを平行平板プラズマを有するチャンバに導入し、成膜を行った。
【００７６】
サンプルをＦＴ−ＩＲによる測定を行ったところ、１０８０ｃｍ−１〜１１００ｃｍ−１付近にＳｉ−Ｏに対応するピークが、１２００ｃｍ−１〜１３００ｃｍ−１の間にＳｉ−ＣＨ３に対応するピークが観測された。
【００７７】
この膜の純水による接触角は１０３°であった。
【００７８】
（サンプルＣ）
塗布法によりＳｉＯＣ膜の作製を行った。
【００７９】
基板にアルバック社製ＵＬＫＳ Ｖｅｒ．３ の塗布液をスピンコートにより塗布し、３５０℃にて焼成を行った。
【００８０】
サンプルをＦＴ−ＩＲによる測定を行ったところ、１０８０ｃｍ−１〜１１００ｃｍ−１付近にＳｉ−Ｏに対応するピークが、１２００ｃｍ−１〜１３００ｃｍ−１の間にＳｉ−ＣＨ３に対応するピークが観測された。
【００８１】
この膜の純水による接触角は９８°であった。
【００８２】
（サンプルＤ（比較サンプル））
ＴＥＯＳを原料としてＳｉＯ２膜の作製を行った。
【００８３】
ＴＥＯＳ（Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４）を熱気化により平行平板プラズマを備える真空チャンバに導入し、基板温度２００℃にて成膜を行った。なお、装置は、アルバック社製プラズマＣＶＤ装置ＣＣ−２００を用いた。
【００８４】
サンプルをＦＴ−ＩＲによる測定を行ったところ、１０８０ｃｍ−１〜１１００ｃｍ−１付近にＳｉ−Ｏに対応するピークが観測されたが、１２００ｃｍ−１〜１３００ｃｍ−１の間にＳｉ−ＣＨ３に対応するピークは見られなかった。
【００８５】
この膜の純粋による接触角は、４１°であった。
【００８６】
（サンプルＥ（比較サンプル））
Ｓｉ基板単体で実験を行った。
【００８７】
購入してきたシリコン基板をＦＴ−ＩＲによる測定を行ったところ、１０８０ｃｍ−１〜１１００ｃｍ−１付近にＳｉ−Ｏに対応するピークが観測された。空気中に放置したことによる酸化膜と推定される。１２００ｃｍ−１〜１３００ｃｍ−１の間にＳｉ−ＣＨ３に対応するピークは見られなかった。
【００８８】
この基板の純水による接触角は３０°であった。
【００８９】
以上のサンプル情報を表１にまとめる。
【００９０】
【表１】
【００９１】
これらサンプルＡ〜Ｅに対し、セン特殊光源株式会社製ＰＭ１１０２−３低圧水銀ランプ（１７ｍＷ／ｃｍ２）を以下に示す表２の時間照射してサンプルを作製した。
【００９２】
ＵＶ照射直後、サンプルの水の接触角を測定した。そして、その後、窒素を流したデシケータの中で保管し、所定日数おきに接触角を測定し、接触角の推移を観察した。
【００９３】
また、サンプルをＦＴ−ＩＲによる測定を行い、１０８０ｃｍ−１〜１１００ｃｍ−１付近のＳｉ−Ｏに対応するピークと、１２００ｃｍ−１〜１３００ｃｍ−１の間のＳｉ−ＣＨ３に対応するピークとの有無を調べた。
【００９４】
なお、４°未満の接触角は、水の濡れ広がりが大きすぎるため、計測できなかったため、表２において４°未満と記載した。
【００９５】
【表２】
【００９６】
表２から、Ｓｉ−Ｏ結合を有するこれらのサンプル（実施例１〜６）は、ＵＶ光を十分に当てれば、Ｓｉ−ＯＨ基が生成し、初期は親水性を得られることが分かる。一方、サンプルＡ〜ＣでＵＶ光を当てすぎてＳｉ−ＣＨ３が消失してしまったサンプル（比較例１、３、５）、及び、そもそもＳｉ−ＣＨ３を有していないサンプルＤ、Ｅ（比較例６、７）は、経時により劣化してしまい、濡れ広がり（親水性）が十分でないことが分かる。
【００９７】
以上の実験結果から考察すると、親水性の起源はＳｉ−ＯＨ結合であると考えられるが、図４（ａ）に示すようにＳｉ−ＣＨ３が存在しないサンプルでは隣接したＳｉ−ＯＨ同士が脱水縮合してＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合となってしまい親水性が消失して行くのに対し、図４（ｂ）に示すようにＳｉ−ＣＨ３結合を有するサンプルはＣＨ３がかさ高く、又、疎水性でＯＨ基と親和性がないことから、Ｓｉ−ＯＨ同士が引き離され、親水性を維持すると考えられる。
【００９８】
また、ＣＨ３自体は疎水性であるが、１０°未満の接触角を有するサンプルでは、ＯＨ基の量は親水性を得るには十分あり、疎水基の影響は受けないと考えられる。
【００９９】
なお、ここでは、ＣＨ３を疎水基としたが、ＯＨと親和性のない疎水基であり、ＣＨ３同様、ＯＨ基同士を離すかさ高い基であれば、どのような基でも良い。例えば、ＣＨ３、Ｃ２Ｈ５などのアルキル基、フェニル基のようなベンゼン環を有する基などでも良い。
【０１００】
以上の実験から、Ｓｉ−Ｏ結合を主とする薄膜に疎水性置換基をＳｉに直接接合することで、１回の励起光の照射のみで、この励起光の照射から３０日後に純水で測定した接触角が１０°未満である親水性薄膜を提供することができることが分かる。
【０１０１】
本発明により、経時により親水性が劣化することのない親水コートが得られ、樹脂フィルム・無機材料などの基材に親水性が付与されると均一な水膜を形成するようになるので、ガラス・レンズ・鏡の曇りを有効に防止でき、雨天の視界確保、自動車排ガスなど疎水性物質が付着しにくくなり、また、付着しても容易に雨水などで洗い流せるようになる。
【０１０２】
また、インクジェットヘッドの流路は、親水性が劣化すると、インク顔料などのインク構成物が流路に付着しインク流路が詰まり、吐出の障害となる可能性があるが、本発明により、流路の親水性を維持することができるので、このような故障を防ぐことができる。
【符号の説明】
【０１０３】
１００…インクジェット記録装置、１１２…給紙部、１１４…処理液付与部、１１６…描画部、１１８…乾燥部、１２０…定着部、１２２…排出部、１２４…記録媒体、１５４…処理液ドラム、１５６…処理液塗布装置、１７０…描画ドラム、１７２Ｍ、１７２Ｋ、１７２Ｃ、１７２Ｙ…インクジェットヘッド、１７６…乾燥ドラム、１８０…温風噴出しノズル、１８２…ＩＲヒータ、１８４…定着ドラム、１８６…ハロゲンヒータ、１８８…定着ローラ、１９２…排出トレイ、１９６…搬送ベルト
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材上に設けられた、Ｓｉ−Ｏ結合を主としたＳｉに直接接合された疎水性置換基を有する親水性薄膜であって、
１回の励起光の照射で、ＯＨ基と前記疎水性置換基とを有し、
前記励起光の照射から３０日後に純水で測定した接触角が１０°未満であることを特徴とする親水性薄膜。
【請求項２】
前記疎水性置換基は、メチル基であることを特徴とする請求項１に記載の親水性薄膜。
【請求項３】
前記基材の材質は、シリコン、ガラス、金属、セラミック、高分子フィルムの何れかであることを特徴とする請求項１又は２に記載の親水性薄膜。
【請求項４】
前記基材は、インクジェットヘッドの流路であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１に記載の親水性薄膜。
【請求項５】
前記インクジェットヘッドの流路上に設けた場合には、前記疎水性置換基をＳｉに直接接合する方法がＣＶＤであり、前記励起光の照射がプラズマ処理であることを特徴とする請求項４に記載の親水性薄膜。
【請求項６】
基材上に、Ｓｉ−Ｏ結合を主として、Ｓｉに疎水性置換基を直接接合された薄膜を形成する薄膜形成工程と、
前記薄膜形成工程で得られた薄膜に励起光を照射し、前記薄膜にＯＨ基と前記疎水性置換基とを有するようにする照射工程と、を備えたことを特徴とする親水性薄膜の製造方法。
【請求項７】
前記疎水性置換基は、メチル基であることを特徴とする請求項６に記載の親水性薄膜の製造方法。
【請求項８】
前記薄膜形成工程は、ｃａｔ−ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ、又は、塗布して焼成することを特徴とする請求項６又は７に記載の親水性薄膜の製造方法。
【請求項９】
前記励起光は、紫外線又はプラズマであることを特徴とする請求項６〜８の何れか１に記載の親水性薄膜の製造方法。
【請求項１】
基材上に設けられた、Ｓｉ−Ｏ結合を主としたＳｉに直接接合された疎水性置換基を有する親水性薄膜であって、
１回の励起光の照射で、ＯＨ基と前記疎水性置換基とを有し、
前記励起光の照射から３０日後に純水で測定した接触角が１０°未満であることを特徴とする親水性薄膜。
【請求項２】
前記疎水性置換基は、メチル基であることを特徴とする請求項１に記載の親水性薄膜。
【請求項３】
前記基材の材質は、シリコン、ガラス、金属、セラミック、高分子フィルムの何れかであることを特徴とする請求項１又は２に記載の親水性薄膜。
【請求項４】
前記基材は、インクジェットヘッドの流路であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１に記載の親水性薄膜。
【請求項５】
前記インクジェットヘッドの流路上に設けた場合には、前記疎水性置換基をＳｉに直接接合する方法がＣＶＤであり、前記励起光の照射がプラズマ処理であることを特徴とする請求項４に記載の親水性薄膜。
【請求項６】
基材上に、Ｓｉ−Ｏ結合を主として、Ｓｉに疎水性置換基を直接接合された薄膜を形成する薄膜形成工程と、
前記薄膜形成工程で得られた薄膜に励起光を照射し、前記薄膜にＯＨ基と前記疎水性置換基とを有するようにする照射工程と、を備えたことを特徴とする親水性薄膜の製造方法。
【請求項７】
前記疎水性置換基は、メチル基であることを特徴とする請求項６に記載の親水性薄膜の製造方法。
【請求項８】
前記薄膜形成工程は、ｃａｔ−ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ、又は、塗布して焼成することを特徴とする請求項６又は７に記載の親水性薄膜の製造方法。
【請求項９】
前記励起光は、紫外線又はプラズマであることを特徴とする請求項６〜８の何れか１に記載の親水性薄膜の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−９１３５２（Ｐ２０１２−９１３５２Ａ）
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３８９８６（Ｐ２０１０−２３８９８６）
【出願日】平成２２年１０月２５日（２０１０．１０．２５）
【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２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２５日（２０１０．１０．２５）
【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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