JP2011068095A - Method for manufacturing nozzle plate, nozzle plate and inkjet head - Google Patents

Method for manufacturing nozzle plate, nozzle plate and inkjet head Download PDF

Info

Publication number
JP2011068095A
JP2011068095A JP2009222969A JP2009222969A JP2011068095A JP 2011068095 A JP2011068095 A JP 2011068095A JP 2009222969 A JP2009222969 A JP 2009222969A JP 2009222969 A JP2009222969 A JP 2009222969A JP 2011068095 A JP2011068095 A JP 2011068095A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
nozzle
nozzle plate
water
hydrophilic
repellent film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2009222969A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5248454B2 (en
Inventor
Hiromiki Uchiyama
浩幹 内山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Corp
Original Assignee
Fujifilm Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujifilm Corp filed Critical Fujifilm Corp
Priority to JP2009222969A priority Critical patent/JP5248454B2/en
Publication of JP2011068095A publication Critical patent/JP2011068095A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5248454B2 publication Critical patent/JP5248454B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To manufacture a nozzle plate having excellent ink resistance. <P>SOLUTION: A method for manufacturing the nozzle plate includes: a termination treatment step of performing hydrogen termination treatment or halogen termination treatment to a surface of the nozzle plate 60 including a nozzle ejection surface 60A and a nozzle inner wall surface by using silicon-based material containing an Si atom at least in a part of its surface; a water repellent film forming step of selectively forming a water repellent film Y by Si-C bonding on the nozzle ejection surface 60A by bringing organic water repellent film material having unsaturated bonding at its terminal and also having a water repellent functional group into contact with the nozzle plate 60 while applying light energy only to the nozzle ejection surface 60A of the nozzle plate 60 after the terminating treatment step; and a hydrophilic film forming step of forming a hydrophilic film Z by Si-C bonding on surfaces other than the nozzle ejection surface 60A by bringing organic hydrophilic film material having unsaturated bonding at its terminal and also having a hydrophilic functional group into contact with the nozzle plate 60 while applying the light energy 62 to the nozzle plate 60 after the water repellent film forming step. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、ノズルプレートの製造方法、ノズルプレート及びインクジェットヘッドに係り、特にノズル孔のノズル吐出面が撥水性でノズル内壁面が親水性であるノズルプレートを製造する技術に関する。   The present invention relates to a nozzle plate manufacturing method, a nozzle plate, and an inkjet head, and more particularly to a technique for manufacturing a nozzle plate in which a nozzle discharge surface of a nozzle hole is water-repellent and a nozzle inner wall surface is hydrophilic.

インクジェット記録装置で用いられる記録ヘッド(インクジェットヘッド)には、インクの液滴を吐出するためのインク孔を有するノズルプレート(ノズル基板)が設けられる。ノズルプレートのノズル吐出面は、液滴の吐出安定性及び吐出方向性を確保するために撥水性であることが要求される一方、吐出流路を形成するノズル内壁面は気泡の排出性を確保するために親水性であることが要求される。即ち、ノズル吐出面は充分な撥水性がないと、インク吐出時にインクダレを生じノズル吐出面にインクが付着すると、吐出安定性、方向性が悪くなり、画像品質が劣化する要因になる。一方、ノズル内壁面の撥水性が高い場合にはインクの濡れが悪くなるため、吐出流路に発生した気泡に対して排出操作を行っても排出することが困難になる。これにより、インク充填の際に吐出流路に気泡の取り残し(気泡の滞留)が起こり、ドット抜けや印字乱れ等のトラブルによって記録不能となることがある。   A recording head (inkjet head) used in an inkjet recording apparatus is provided with a nozzle plate (nozzle substrate) having ink holes for ejecting ink droplets. The nozzle discharge surface of the nozzle plate is required to be water-repellent in order to ensure the discharge stability and directionality of the droplets, while the inner wall surface of the nozzle that forms the discharge flow path ensures bubble discharge. In order to do so, it is required to be hydrophilic. That is, if the nozzle ejection surface does not have sufficient water repellency, ink sag occurs when ink is ejected, and ink adheres to the nozzle ejection surface, resulting in poor ejection stability and directionality and deterioration in image quality. On the other hand, when the water repellency of the inner wall surface of the nozzle is high, wetting of the ink becomes worse, so that it is difficult to discharge even if the discharge operation is performed on the bubbles generated in the discharge flow path. As a result, bubbles may remain in the discharge flow path when the ink is filled (bubble retention), and recording may become impossible due to troubles such as missing dots or printing disturbance.

そこで、このような問題を防止するために、ノズルプレートのノズル吐出面に撥水膜を形成し、ノズル内壁面に親水膜を形成するノズルプレートの製造方法が提案されている。   Therefore, in order to prevent such a problem, a nozzle plate manufacturing method in which a water repellent film is formed on the nozzle discharge surface of the nozzle plate and a hydrophilic film is formed on the inner wall surface of the nozzle has been proposed.

例えば、特許文献1には、ノズル吐出面に撥水膜を形成した後、ノズル吐出面とノズル内壁面の両方に親水膜を形成し、ノズル吐出面の親水膜を研磨により除去することでノズル吐出面に撥水膜を露出させる方法が開示されている(以下、方法Aという)。また、別の方法として、ノズル吐出面とノズル内壁面の両方に撥水膜を形成した後、この撥水膜の上に親水膜を形成し、ノズル吐出面の親水膜を研磨により除去することでノズル吐出面に撥水膜を露出させる方法が開示されている(以下、方法Bという)。   For example, in Patent Document 1, after forming a water repellent film on the nozzle discharge surface, a hydrophilic film is formed on both the nozzle discharge surface and the nozzle inner wall surface, and the hydrophilic film on the nozzle discharge surface is removed by polishing. A method of exposing a water repellent film on the discharge surface is disclosed (hereinafter referred to as method A). As another method, after forming a water repellent film on both the nozzle discharge surface and the inner wall surface of the nozzle, a hydrophilic film is formed on the water repellent film, and the hydrophilic film on the nozzle discharge surface is removed by polishing. Discloses a method of exposing a water-repellent film on the nozzle ejection surface (hereinafter referred to as method B).

撥水膜には撥水性官能基としてフルオロアルキル基を含むシラン化合物が使用され、親水膜にはシランカップリング剤が使用されている。これにより、ノズル吐出面に撥水性を、ノズル内壁面に親水膜をそれぞれ均一且つ簡易に形成できるとされている。   A silane compound containing a fluoroalkyl group as a water repellent functional group is used for the water repellent film, and a silane coupling agent is used for the hydrophilic film. Thereby, it is said that water repellency can be formed on the nozzle discharge surface and a hydrophilic film can be formed uniformly and easily on the inner wall surface of the nozzle.

特開2008−273079号公報JP 2008-273079 A

しかしながら、特許文献1のノズルプレートの製造方法は、以下の欠点がある。   However, the manufacturing method of the nozzle plate of Patent Document 1 has the following drawbacks.

(1)ノズル吐出面に形成された親水膜(有機膜)を研磨加工で除去しており、親水膜の下層に形成されている撥水膜(有機膜)にダメージを与えることなく露出させることは通常困難である(成膜作業の困難性)。   (1) The hydrophilic film (organic film) formed on the nozzle ejection surface is removed by polishing, and the water-repellent film (organic film) formed under the hydrophilic film is exposed without damage. Is usually difficult (difficulty in film formation).

(2)また、上記方法Bは、ノズル内壁面まで撥水膜が形成されており、その上にシランカップリング剤による親水膜を均一に形成することは困難である。シランカップリング剤は、結合する基材表面に反応サイト(水酸基)が必要であり、フルオロアルキル基を有する撥水膜で覆われたノズル内壁面に密着性良く均一成膜することは困難である。(均一成膜の困難性)。   (2) In Method B, a water repellent film is formed up to the inner wall surface of the nozzle, and it is difficult to uniformly form a hydrophilic film with a silane coupling agent on the water repellent film. The silane coupling agent requires a reaction site (hydroxyl group) on the surface of the base material to be bonded, and it is difficult to form a uniform film with good adhesion on the inner wall surface of the nozzle covered with a water-repellent film having a fluoroalkyl group. . (Difficulty of uniform film formation).

(3)シランカップリング剤の場合、ノズル内壁面に反応サイト(水酸基)を形成する必要があり、ノズルプレートの吐出流路が複雑構造である場合には酸素プラズマ等では均一に処理することが困難になる(複雑流路構造に対する対応性)。   (3) In the case of a silane coupling agent, it is necessary to form a reaction site (hydroxyl group) on the inner wall surface of the nozzle. When the discharge flow path of the nozzle plate has a complicated structure, it can be uniformly treated with oxygen plasma or the like. It becomes difficult (correspondence to complicated flow channel structure).

(4)ノズル吐出面の撥水膜材料(シラン化合物)及びノズル内壁面の親水膜材料(シランカップリング剤)のいずれもノズルプレート(基材)とシロキサン結合(Si−O結合)する材料である。このシロキサン結合は、例えばインクジェット記録装置のインク、中でもアルカリ性、酸性、更には中性の水溶性成分を含むインクに加水分解し易い。これにより、インク例えばアルカリ性のインクに接触すると、撥水膜や親水膜が基材から消失しやすく、水溶性インクに対する耐性が乏しいという問題がある。また、インクの種類には水溶性インクのみならず、非水溶性インクもあることから、水溶性や非水溶性のいずれにも耐性が高いことが要求される(インク耐性)。   (4) Both the water-repellent film material (silane compound) on the nozzle ejection surface and the hydrophilic film material (silane coupling agent) on the nozzle inner wall surface are materials that form a siloxane bond (Si—O bond) with the nozzle plate (base material). is there. This siloxane bond is easily hydrolyzed into, for example, an ink of an ink jet recording apparatus, particularly an ink containing an alkaline, acidic, or neutral water-soluble component. As a result, when the ink comes into contact with an alkaline ink, for example, the water-repellent film or the hydrophilic film tends to disappear from the base material, and there is a problem that resistance to water-soluble ink is poor. Moreover, since there are not only water-soluble inks but also water-insoluble inks, the ink type is required to have high resistance to both water-soluble and water-insoluble (ink resistance).

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、上記欠点を解消し、ノズル吐出面が撥水性でノズル内壁面が親水性になるように撥水膜と親水膜とを均一成膜することができ且つ膜同士の境界が正確に区画され、しかも水溶性や非水溶性の液(例えばインク)に対して高い耐性(例えばインク耐性)を有するノズルプレートを製造できるノズルプレートの製造方法、ノズルプレート、及びインクジェットヘッドを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and the water-repellent film and the hydrophilic film are uniformly formed so as to eliminate the above-described drawbacks and make the nozzle discharge surface water-repellent and the nozzle inner wall surface hydrophilic. A nozzle plate manufacturing method capable of manufacturing a nozzle plate capable of manufacturing a nozzle plate having a high resistance (for example, ink resistance) to a water-soluble or water-insoluble liquid (for example, ink). An object is to provide a nozzle plate and an inkjet head.

前記目的を達成するために、請求項1に係るノズルプレートの製造方法は、液滴を吐出するためのノズル孔を有すると共に該ノズル吐出面が撥水性でノズル内壁面が親水性であるノズルプレートの製造方法において、前記ノズルプレートの少なくとも表面の一部がSi原子を含むシリコン系材料を用いて、前記ノズル吐出面と前記ノズル内壁面とを含むノズルプレート表面を水素終端化処理又はハロゲン終端化処理する終端化処理工程と、前記終端化処理工程後のノズルプレートの前記ノズル吐出面のみに第1のエネルギーを付与しながら、該ノズルプレートに、不飽和結合を末端に有すると共に撥水性官能基を有する撥水膜原料を接触させて前記ノズル吐出面にSi−C結合による撥水膜を選択的に形成する撥水膜形成工程と、前記撥水膜形成工程後の前記ノズルプレートに第2のエネルギーを付与しながら、該ノズルプレートに、不飽和結合を末端に有すると共に親水性官能基を有する親水膜原料を接触させて前記ノズル吐出面以外にSi−C結合による親水膜を形成する親水膜形成工程と、を含むことを特徴とする。   In order to achieve the above object, a nozzle plate manufacturing method according to claim 1 has a nozzle hole for discharging droplets, and the nozzle discharge surface is water-repellent and the nozzle inner wall surface is hydrophilic. In this manufacturing method, at least a part of the surface of the nozzle plate is made of a silicon-based material containing Si atoms, and the nozzle plate surface including the nozzle discharge surface and the nozzle inner wall surface is hydrogen-terminated or halogen-terminated. A terminal treatment step to be processed, and a first energy is applied only to the nozzle ejection surface of the nozzle plate after the termination treatment step, and the nozzle plate has an unsaturated bond at the terminal and has a water repellent functional group. A water-repellent film forming step of selectively forming a water-repellent film by Si—C bonding on the nozzle discharge surface by contacting a water-repellent film material having While applying the second energy to the nozzle plate after the formation process, the nozzle plate is brought into contact with a hydrophilic film raw material having an unsaturated bond at the end and having a hydrophilic functional group, so that Si other than the nozzle discharge surface is formed. And a hydrophilic film forming step of forming a hydrophilic film by -C bonding.

ここで、「ノズルプレートの少なくとも表面の一部がSi原子を含むシリコン系材料を用いて」とは、ノズルプレート全体がシリコン系材料である場合に限らず、ノズルプレートの表面がシリコン系材料である場合も含むものとする。更には、ノズルプレート表面の全部がシリコン系材料である場合に限らず、ノズルプレート表面の一部がシリコン系材料で形成されていてもよい。また、特に断らないでノズルプレート表面と言った場合には、ノズル吐出面及びノズル内壁面を含むものとする。   Here, “at least a part of the surface of the nozzle plate uses a silicon-based material containing Si atoms” is not limited to the case where the entire nozzle plate is a silicon-based material, but the surface of the nozzle plate is a silicon-based material. Some cases are also included. Furthermore, the entire nozzle plate surface is not limited to a silicon material, and a part of the nozzle plate surface may be formed of a silicon material. In addition, the term “nozzle plate surface” refers to the nozzle discharge surface and the nozzle inner wall surface unless otherwise specified.

請求項1のノズルプレートの製造方法によれば、終端化処理したノズルプレート表面のうち、ノズル吐出面のみに第1のエネルギーを付与しながら、該ノズルプレートに、不飽和結合を末端に有すると共に撥水性官能基を有する撥水膜原料を接触させるようにした。これにより、ノズル吐出面にのみSi−C結合による撥水膜を選択的に形成させることができる。これは、Si−C結合の撥水膜は、エネルギーを付与した部分のみに成膜されるという高い成膜選択性があるためである。   According to the nozzle plate manufacturing method of claim 1, the first energy is applied only to the nozzle discharge surface among the terminated nozzle plate surfaces, and the nozzle plate has an unsaturated bond at the terminal end. A water repellent film material having a water repellent functional group was brought into contact. Thereby, the water-repellent film by Si-C bond can be selectively formed only on the nozzle ejection surface. This is because a water-repellent film having a Si—C bond has a high film forming selectivity such that it is formed only on a portion to which energy is applied.

次に、撥水膜形成工程後のノズルプレートに第2のエネルギーを付与しながら、該ノズルプレートに、不飽和結合を末端に有すると共に親水性官能基を有する親水膜原料を接触させるようにした。これにより、ノズル吐出面以外(ノズル内壁面も該当する)にSi−C結合による親水膜を形成することができる。   Next, while applying the second energy to the nozzle plate after the water repellent film forming step, the nozzle plate is brought into contact with a hydrophilic film material having an unsaturated bond at the terminal and having a hydrophilic functional group. . Thereby, the hydrophilic film | membrane by a Si-C bond can be formed other than a nozzle discharge surface (a nozzle inner wall surface also corresponds).

この場合、ノズル吐出面は既に撥水膜が形成されて終端化部分が存在しないので、ノズル吐出面に親水膜原料が接触しても親水膜が形成されることはない。換言すると、ノズル吐出面とノズル内壁面との境界線を挟んで正確に区画された状態で親水膜がノズル内壁面に形成されることになる。   In this case, since the water-repellent film is already formed on the nozzle discharge surface and there is no terminal portion, no hydrophilic film is formed even if the hydrophilic film material contacts the nozzle discharge surface. In other words, the hydrophilic film is formed on the inner wall surface of the nozzle in a state of being accurately partitioned with the boundary line between the nozzle discharge surface and the inner wall surface of the nozzle interposed therebetween.

また、Si−C結合膜は単分子膜を形成するので、撥水膜及び親水膜の均一成膜を行うことができる。更に、撥水膜及び親水膜ともに、水溶性や非水溶性のいずれの液(例えばインク)に対しても液耐性(例えばインク耐性)の高いSi−C結合膜であるので、ノズル孔から水溶性や非水溶性の液滴(例えばインク液滴)を吐出しても撥水膜や親水膜が消失しにくい。   In addition, since the Si—C bond film forms a monomolecular film, a water repellent film and a hydrophilic film can be formed uniformly. Furthermore, since both the water-repellent film and the hydrophilic film are Si—C bond films having high liquid resistance (for example, ink resistance) against both water-soluble and water-insoluble liquids (for example, ink), Even when water-soluble or water-insoluble droplets (for example, ink droplets) are ejected, the water repellent film and the hydrophilic film are not easily lost.

これにより、ノズル吐出面が撥水性でノズル内壁面が親水性になるように、撥水膜と親水膜とが均一形成され且つ膜同士の境界が正確に形成され、しかも水溶性や非水溶性の液(例えばインク)に対して高い耐性(例えばインク耐性)を有するノズルプレートを製造することができる。   As a result, the water-repellent film and the hydrophilic film are uniformly formed and the boundary between the films is accurately formed so that the nozzle discharge surface is water-repellent and the nozzle inner wall surface is hydrophilic, and water-soluble or water-insoluble Nozzle plates having high resistance (for example, ink resistance) to the liquid (for example, ink) can be manufactured.

請求項1の製造方法において、前記第1のエネルギーは紫外線又は可視光等の光エネルギーであると共に、前記第2のエネルギーは熱エネルギーであることが好ましい。これは、ノズル吐出面のみに選択的にエネルギーを付与するには、エネルギー付与領域の選択性に優れた光エネルギーが第1のエネルギーとして好ましいからである。この場合、光エネルギーの遮蔽領域と非遮蔽領域とを設けることで、ノズル吐出面のみに選択的にエネルギーを付与することが好ましい。例えば、半導体で使用するフォトリソグラフィー用のマスクを使用し、ノズル吐出面のみに紫外線又は可視光が照射されるようにすることができる。   2. The manufacturing method according to claim 1, wherein the first energy is light energy such as ultraviolet light or visible light, and the second energy is thermal energy. This is because light energy excellent in selectivity of the energy application region is preferable as the first energy in order to selectively apply energy only to the nozzle ejection surface. In this case, it is preferable to provide energy selectively only to the nozzle ejection surface by providing a light energy shielding region and a non-shielding region. For example, a photolithography mask used in a semiconductor can be used so that only the nozzle ejection surface is irradiated with ultraviolet rays or visible light.

また、ノズル孔が複雑構造の場合には、光エネルギーが均一に届かないことがあるので、第2のエネルギーは熱エネルギーが好ましい。ノズルプレート全体に熱さえ伝われば成膜が可能なので、ノズル孔の構造に限定されることがない。この場合、ノズルプレート全体を加熱しても、上述のように、ノズル吐出面は既に撥水膜が形成されて終端化部分が存在しないので、ノズル吐出面に親水膜原料が接触しても親水膜が形成されることはない。   Further, when the nozzle hole has a complicated structure, the light energy may not reach evenly, so the second energy is preferably thermal energy. Since film formation is possible as long as heat is transmitted to the entire nozzle plate, the structure is not limited to the nozzle hole structure. In this case, even if the entire nozzle plate is heated, as described above, the water-repellent film is already formed on the nozzle discharge surface and there is no terminal portion. No film is formed.

前記目的を達成するために、請求項3に係るノズルプレートの製造方法は、液滴を吐出するためのノズル孔を有するノズルプレートであって、前記ノズル孔のノズル吐出面が撥水性でノズル内壁面が親水性であるノズルプレートの製造方法において、前記ノズルプレートの少なくとも表面の一部がSi原子を含むシリコン系材料を用いて、前記ノズル吐出面と前記ノズル内壁面とを含むノズルプレート表面を水素終端化処理又はハロゲン終端化処理する終端化処理工程と、前記終端化処理工程後に、前記ノズルプレート表面にエネルギーを付与しながら、該ノズルプレートに、不飽和結合を末端に有すると共に撥水性官能基を有する撥水膜原料を接触させて前記ノズルプレート表面にSi−C結合による撥水膜を形成する撥水膜形成工程と、前記ノズルプレート表面に形成された撥水膜のうち前記ノズル内壁面に形成された撥水膜を親水化処理する親水化処理工程と、を含むことを特徴とする。   In order to achieve the above object, a manufacturing method of a nozzle plate according to claim 3 is a nozzle plate having nozzle holes for discharging droplets, wherein the nozzle discharge surface of the nozzle holes is water-repellent and has no nozzle inside. In the method for manufacturing a nozzle plate having a hydrophilic wall surface, a nozzle plate surface including the nozzle discharge surface and the nozzle inner wall surface is formed using a silicon-based material in which at least a part of the surface of the nozzle plate includes Si atoms. A hydrogenation termination process or a halogen termination process; and after the termination process, while giving energy to the surface of the nozzle plate, the nozzle plate has an unsaturated bond at the terminal and has a water repellent function. A water repellent film forming step of forming a water repellent film by Si-C bonding on the surface of the nozzle plate by contacting a water repellent film material having a group; A hydrophilic treatment step of treating hydrophilic water-repellent film formed on the nozzle inner wall surface of the serial nozzle plate surface which is formed on the water-repellent film, characterized in that it comprises a.

請求項3のノズルプレートの製造方法によれば、終端化処理した後のノズル吐出面及びノズル内壁面を含むノズルプレート表面全体にエネルギーを付与しながら、該ノズルプレートに、不飽和結合を末端に有すると共に撥水性官能基を有する撥水膜材料を接触させて、ノズルプレート表面にSi−C結合の撥水膜を形成する。この場合、成膜選択性は必要ないので、紫外線、可視光、熱のいずれも使用できるが、熱エネルギーが特に好ましい。なお、ノズル内壁面に光エネルギーが十分に届く構造のノズル孔であれば、光エネルギーも可能である。   According to the method for manufacturing a nozzle plate of claim 3, while applying energy to the entire nozzle plate surface including the nozzle discharge surface and the nozzle inner wall surface after the termination treatment, the unsaturated bond is terminated at the end of the nozzle plate. A water-repellent film material having a water-repellent functional group is brought into contact with each other to form a water-repellent film having a Si—C bond on the nozzle plate surface. In this case, since film formation selectivity is not required, any of ultraviolet rays, visible light, and heat can be used, but thermal energy is particularly preferable. In addition, light energy is also possible if the nozzle hole has a structure in which the light energy sufficiently reaches the inner wall surface of the nozzle.

次に、ノズルプレート表面に形成された撥水膜のうちノズル内壁面に形成された撥水膜を親水化処理する。例えば、ノズル内壁面の撥水膜に対して紫外線照射処理、酸素を含むガスによるプラズマ処理、オゾンガス処理の何れかをすることにより、ノズル内壁面に形成されたSi−C結合の撥水膜がOH化しながら削れていき、親水化される。   Next, the water repellent film formed on the inner wall surface of the nozzle among the water repellent film formed on the surface of the nozzle plate is subjected to a hydrophilic treatment. For example, the water-repellent film on the inner wall surface of the nozzle is subjected to ultraviolet irradiation treatment, plasma treatment with a gas containing oxygen, or ozone gas treatment, so that the water-repellent film of Si—C bonds formed on the inner wall surface of the nozzle is obtained. It is shaved while being converted to OH, making it hydrophilic.

請求項3のノズルプレートの製造方法は、ノズル孔の吐出構造が余り複雑ではなく紫外線や上記ガスが届く構造体である場合、例えばノズル孔がノズルプレートの表裏面に貫通した貫通孔である場合に有効である。この場合には、ノズル吐出面の反対面から紫外線照射処理、酸素を含むガスによるプラズマ処理、オゾンガス処理の何れかを行えばよい。   The method for manufacturing a nozzle plate according to claim 3 is a case where the discharge structure of the nozzle hole is not so complicated and is a structure to which ultraviolet rays or the gas reaches, for example, the nozzle hole is a through hole penetrating the front and back surfaces of the nozzle plate. It is effective for. In this case, any one of ultraviolet irradiation treatment, plasma treatment with oxygen-containing gas, and ozone gas treatment may be performed from the opposite surface of the nozzle ejection surface.

また、請求項3の製造方法では、親水化処理されたノズル内壁面に、Si−O結合によるシロキサン結合親水膜を形成するシロキサン結合親水膜形成工程を備えることが一層好ましい。これにより、ノズル内壁面の親水化度合いが向上するので気泡除去が一層容易になると共に、シロキサン結合親水膜によりノズル内壁面を保護できる。この場合、ノズルプレートをシロキサン結合親水膜材料溶液に浸漬させるディップコートのようなウエットプロセスや、蒸着、CVDのようなドライプロセスの何れも使用することができる。   Moreover, in the manufacturing method of Claim 3, it is more preferable to provide the siloxane bond hydrophilic film | membrane formation process which forms the siloxane bond hydrophilic film | membrane by a Si-O bond on the nozzle inner wall surface hydrophilized. Thereby, since the degree of hydrophilicity of the inner wall surface of the nozzle is improved, bubbles can be removed more easily, and the inner wall surface of the nozzle can be protected by the siloxane-bonded hydrophilic film. In this case, a wet process such as dip coating in which the nozzle plate is immersed in the siloxane-bonded hydrophilic film material solution, or a dry process such as vapor deposition or CVD can be used.

請求項1又は3の製造方法に共通して、前記終端化処理工程において、フッ酸又はフッ化アンモニウムを含む溶液に、前記ノズルプレートを浸漬する水素終端化処理を行うことが好ましい。   In common with the manufacturing method of Claim 1 or 3, it is preferable to perform the hydrogen termination process which immerses the said nozzle plate in the solution containing a hydrofluoric acid or ammonium fluoride in the said termination process process.

本発明では、終端化処理工程として、水素終端化処理とハロゲン終端化処理との2通りを選択できるが、撥水膜形成の容易性及びコンタミネーション防止の観点から水素終端化処理が好ましい。また、水素終端化処理としては、フッ酸又はフッ化アンモニウムを含む溶液に、ノズルプレートを浸漬するウエットプロセスと、水素ガスを含むプラズマでノズルプレートをプラズマ処理するドライプロセスとがあるが、コンタミネーション防止の観点からドライプロセスがより好ましい。   In the present invention, two types of hydrogen termination treatment and halogen termination treatment can be selected as the termination treatment step, but hydrogen termination treatment is preferable from the viewpoint of ease of water-repellent film formation and prevention of contamination. In addition, the hydrogen termination treatment includes a wet process in which the nozzle plate is immersed in a solution containing hydrofluoric acid or ammonium fluoride, and a dry process in which the nozzle plate is plasma-treated with a plasma containing hydrogen gas. From the viewpoint of prevention, a dry process is more preferable.

請求項1又は3の製造方法に共通して、前記終端化処理の前に、前記ノズルプレート表面の不純物を除去する洗浄工程を備えることが好ましい。ノズルプレート表面の不純物を除去することにより、終端化処理の効率が良くなるためである。   In common with the manufacturing method of Claim 1 or 3, it is preferable to provide the washing | cleaning process which removes the impurity of the said nozzle plate surface before the said termination process. This is because the efficiency of the termination process is improved by removing impurities on the surface of the nozzle plate.

請求項1又は3の製造方法に共通して、撥水膜原料にはフッ素原子を含むと共に、親水膜原料にはアミノ基を含むことが好ましい。この場合、フッソ原子やアミノ基は不飽和結合の反対側に配置されることが好ましい。   In common with the manufacturing method of claim 1 or 3, it is preferable that the water repellent film material contains fluorine atoms and the hydrophilic film material contains amino groups. In this case, the fluorine atom or amino group is preferably arranged on the opposite side of the unsaturated bond.

前記目的を達成するために、本発明のノズルプレートは、請求項1〜11の何れか1の製造方法で製造されたことを特徴とする。   In order to achieve the object, the nozzle plate of the present invention is manufactured by the manufacturing method according to any one of claims 1 to 11.

また、前記目的を達成するために、本発明のノズルプレートは、アルカリ性の液滴を吐出するためのノズル孔を有すると共に、該ノズル吐出面が撥水性でノズル内壁面が親水性であるノズルプレートにおいて、前記ノズルプレートとしてSi原子を含むシリコン系材料を用いて、前記ノズル吐出面に前記Si原子との間でSi−C結合を形成する撥水膜が被覆されていると共に、前記ノズル内壁面に前記Si原子との間でSi−C結合を形成する親水膜が被覆されていることを特徴とする。   In order to achieve the above object, the nozzle plate of the present invention has a nozzle hole for discharging alkaline droplets, and the nozzle discharge surface is water-repellent and the nozzle inner wall surface is hydrophilic. The nozzle plate is made of a silicon-based material containing Si atoms, and the nozzle discharge surface is covered with a water-repellent film that forms Si—C bonds with the Si atoms. And a hydrophilic film that forms a Si—C bond with the Si atom.

この場合、撥水膜原料にはフッ素原子を含むと共に、親水膜原料にはアミノ基を含むことが好ましい。   In this case, it is preferable that the water repellent film material contains a fluorine atom and the hydrophilic film material contains an amino group.

前記目的を達成するために、本発明のノズルプレートは、請求項1〜10の何れか1の製造方法で製造されたことを特徴とする。   In order to achieve the object, the nozzle plate of the present invention is manufactured by the manufacturing method according to any one of claims 1 to 10.

また、前記目的を達成するために、本発明のノズルプレートは、液滴を吐出するためのノズル孔を有すると共に、該ノズル吐出面が撥水性でノズル内壁面が親水性であるノズルプレートにおいて、前記ノズルプレートの少なくとも表面の一部がSi原子を含むシリコン系材料を用いて、前記ノズル吐出面に前記Si原子との間でSi−C結合を形成する撥水膜が被覆されていると共に、前記ノズル内壁面に前記Si原子との間でSi−C結合を形成する親水膜が被覆されていることを特徴とする。   In order to achieve the above object, the nozzle plate of the present invention has a nozzle hole for discharging droplets, and the nozzle discharge surface is water-repellent and the nozzle inner wall surface is hydrophilic. At least a part of the surface of the nozzle plate is made of a silicon-based material containing Si atoms, and the nozzle discharge surface is covered with a water-repellent film that forms Si—C bonds with the Si atoms. The nozzle inner wall surface is covered with a hydrophilic film that forms Si—C bonds with the Si atoms.

前記目的を達成するために、本発明のインクジェット記録装置のインクジェットヘッドは、請求項11又は12の何れか1のノズルプレートを備えたことを特徴とする。   In order to achieve the above object, an ink jet head of an ink jet recording apparatus according to the present invention includes the nozzle plate according to any one of claims 11 and 12.

本発明によれば、ノズル吐出面が撥水性でノズル内壁面が親水性になるように撥水膜と親水膜とを均一成膜することができ且つ膜同士の境界が正確に区画され、しかも水溶性や非水溶性の液(例えばインク)に対して高い耐性(例えばインク耐性)を有するノズルプレートを製造できる。   According to the present invention, the water-repellent film and the hydrophilic film can be uniformly formed so that the nozzle discharge surface is water-repellent and the nozzle inner wall surface is hydrophilic, and the boundary between the films is accurately defined. A nozzle plate having high resistance (for example, ink resistance) to a water-soluble or water-insoluble liquid (for example, ink) can be manufactured.

したがって、本発明のノズルプレートをインクジェット記録装置のインクジェットヘッドに使用すれば、画像品質を向上できる。   Therefore, if the nozzle plate of the present invention is used in an inkjet head of an inkjet recording apparatus, the image quality can be improved.

インクジェット記録装置の概略を示す全体構成図Overall configuration diagram showing outline of inkjet recording apparatus 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FIG. 1 is a plan view of a main part around a printing unit of the ink jet recording apparatus shown in FIG. 吐出ヘッドの構造列を示す平面透視図Plane perspective view showing structure row of discharge head 図3のIV−IV線に沿った断面図Sectional view along line IV-IV in FIG. ノズルプレートのノズル孔の構造を説明する説明図Explanatory drawing explaining the structure of the nozzle hole of a nozzle plate 本発明のノズルプレートの製造方法の第1の実施形態を説明する説明図Explanatory drawing explaining 1st Embodiment of the manufacturing method of the nozzle plate of this invention. ノズルプレートにSi−C撥水膜又はSi−C親水膜を形成する反応プロセス図Reaction process diagram for forming Si-C water repellent film or Si-C hydrophilic film on nozzle plate 本発明のノズルプレートの製造方法の第2の実施形態を説明する説明図Explanatory drawing explaining 2nd Embodiment of the manufacturing method of the nozzle plate of this invention. 本発明のノズルプレートの製造方法の第3の実施形態を説明する説明図Explanatory drawing explaining 3rd Embodiment of the manufacturing method of the nozzle plate of this invention.

以下、添付図面に従って本発明のノズルプレートの製造方法、ノズルプレート、及びインクジェット記録装置のインクジェットヘッドの好ましい実施の形態について詳説する。   Hereinafter, preferred embodiments of a method for producing a nozzle plate, a nozzle plate, and an inkjet head of an inkjet recording apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

なお、本実施の形態では、インク液滴を吐出するインクジェットヘッドのノズルプレートの例で以下に説明するが、これに限定されない。液滴を吐出するノズル孔を有し、ノズル吐出面が撥水性でノズル内壁面が親水性であることが要求されるノズルプレートを備えた部材や機器の全てに適用できる。   In this embodiment, an example of a nozzle plate of an inkjet head that discharges ink droplets will be described below, but the present invention is not limited to this. The present invention can be applied to all members and devices having a nozzle hole that ejects liquid droplets, a nozzle plate that is required to have a water-repellent nozzle discharge surface and a hydrophilic nozzle inner wall surface.

〔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一例を示した全体構成図である。
[Overall configuration of inkjet recording apparatus]
FIG. 1 is an overall configuration diagram illustrating an example of an inkjet recording apparatus.

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、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、印字済みの記録紙(プリント物)を外部に排紙する排紙部26と、を備えている。   As shown in the figure, the inkjet recording apparatus 10 includes a printing unit 12 having a plurality of inkjet heads (hereinafter also simply referred to as “heads”) 12K, 12C, 12M, and 12Y provided for each ink color. , An ink storage / loading unit 14 for storing ink to be supplied to each of the heads 12K, 12C, 12M, and 12Y, a paper feeding unit 18 for supplying the recording paper 16, and a decurling processing unit for removing the curl of the recording paper 16 20, a suction belt conveyance unit 22 that is arranged to face the nozzle surface (ink ejection surface) of the printing unit 12 and conveys the recording paper 16 while maintaining the flatness of the recording paper 16, and a printing result by the printing unit 12 And a paper discharge unit 26 that discharges printed recording paper (printed matter) to the outside.

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、紙幅や紙質等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。   In FIG. 1, a magazine for rolled paper (continuous paper) is shown as an example of the paper supply unit 18, but a plurality of magazines having different paper widths, paper quality, and the like may be provided side by side. Further, instead of the roll paper magazine or in combination therewith, the paper may be supplied by a cassette in which cut papers are stacked and loaded.

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。   In the case of an apparatus configuration using roll paper, a cutter 28 is provided as shown in FIG. 1, and the roll paper is cut into a desired size by the cutter 28. The cutter 28 includes a fixed blade 28A having a length equal to or greater than the conveyance path width of the recording paper 16, and a round blade 28B that moves along the fixed blade 28A. The fixed blade 28A is provided on the back side of the print. The round blade 28B is arranged on the print surface side with the conveyance path interposed therebetween. Note that the cutter 28 is not necessary when cut paper is used.

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或いは無線タグ等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。   When multiple types of recording paper are used, an information recording body such as a barcode or wireless tag that records the paper type information is attached to the magazine, and the information on the information recording body is read by a predetermined reader. Therefore, it is preferable to automatically determine the type of paper to be used and perform ink ejection control so as to realize appropriate ink ejection according to the type of paper.

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。   The recording paper 16 delivered from the paper supply unit 18 retains curl due to having been loaded in the magazine. In order to remove this curl, heat is applied to the recording paper 16 by the heating drum 30 in the direction opposite to the curl direction of the magazine in the decurling unit 20. At this time, it is more preferable to control the heating temperature so that the printed surface is slightly curled outward.

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。   After the decurling process, the cut recording paper 16 is sent to the suction belt conveyance unit 22. The suction belt conveyance unit 22 has a structure in which an endless belt 33 is wound between rollers 31 and 32, and at least a portion facing the nozzle surface of the printing unit 12 and the sensor surface of the printing detection unit 24 is flat. It is configured to make.

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34が設けられており、この吸着チャンバ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。   The belt 33 has a width that is greater than the width of the recording paper 16, and a plurality of suction holes (not shown) are formed on the belt surface. As shown in FIG. 1, a suction chamber 34 is provided at a position facing the nozzle surface of the printing unit 12 and the sensor surface of the printing detection unit 24 inside the belt 33 spanned between the rollers 31 and 32. Then, the suction chamber 34 is sucked by the fan 35 to be a negative pressure, whereby the recording paper 16 on the belt 33 is sucked and held.

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。   The power of a motor (not shown) is transmitted to at least one of the rollers 31 and 32 around which the belt 33 is wound, so that the belt 33 is driven in the clockwise direction in FIG. The recording paper 16 is conveyed from left to right in FIG.

縁無しプリント等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、吸水ロール等をニップする方式、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。   Since ink adheres to the belt 33 when a borderless print or the like is printed, the belt cleaning unit 36 is provided at a predetermined position outside the belt 33 (an appropriate position other than the print area). Although details of the configuration of the belt cleaning unit 36 are not shown, for example, there are a method of niping a brush roll, a water absorbing roll, etc., an air blowing method of spraying clean air, or a combination thereof. In the case where the cleaning roll is nipped, the cleaning effect is great if the belt linear velocity and the roller linear velocity are changed.

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。   Although a mode using a roller / nip transport mechanism instead of the suction belt transport unit 22 is also conceivable, when the print area is transported by a roller / nip, the roller comes into contact with the print surface of the paper immediately after printing, so that the image blurs. There is a problem that it is easy. Therefore, as in this example, suction belt conveyance that does not contact the image surface in the printing region is preferable.

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。   A heating fan 40 is provided on the upstream side of the printing unit 12 on the paper conveyance path formed by the suction belt conveyance unit 22. The heating fan 40 heats the recording paper 16 by blowing heated air onto the recording paper 16 before printing. Heating the recording paper 16 immediately before printing makes it easier for the ink to dry after landing.

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)。   The printing unit 12 is a so-called full-line type head in which line-type heads having a length corresponding to the maximum paper width are arranged in a direction (main scanning direction) orthogonal to the paper transport direction (sub-scanning direction). Each of the heads 12K, 12C, 12M, and 12Y constituting the printing unit 12 has a plurality of ink discharge ports (nozzles) arranged over a length exceeding at least one side of the maximum size recording paper 16 targeted by the inkjet recording apparatus 10. It is composed of a line-type head (see FIG. 2).

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。   A head corresponding to each color ink in the order of black (K), cyan (C), magenta (M), and yellow (Y) from the upstream side (left side in FIG. 1) along the conveyance direction (paper conveyance direction) of the recording paper 16. 12K, 12C, 12M, and 12Y are arranged. A color image can be formed on the recording paper 16 by ejecting the color ink from each of the heads 12K, 12C, 12M, and 12Y while conveying the recording paper 16.

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。   Thus, according to the printing unit 12 in which the full line head that covers the entire width of the paper is provided for each ink color, the recording paper 16 and the printing unit 12 are relatively moved in the paper transport direction (sub-scanning direction). It is possible to record an image on the entire surface of the recording paper 16 by performing this operation only once (that is, by one sub-scan). Thereby, high-speed printing is possible and productivity can be improved as compared with a shuttle type head in which the head reciprocates in a direction (main scanning direction) orthogonal to the paper transport direction.

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、ライトマゼンタ等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。   In this example, the configuration of KCMY standard colors (four colors) is illustrated, but the combination of ink colors and the number of colors is not limited to this embodiment, and light ink and dark ink are added as necessary. May be. For example, it is possible to add a head for ejecting light-colored ink such as light cyan and light magenta.

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、警告音発生手段等)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。   As shown in FIG. 1, the ink storage / loading unit 14 has tanks that store inks of colors corresponding to the heads 12K, 12C, 12M, and 12Y, and each tank is connected via a conduit that is not shown. The heads 12K, 12C, 12M, and 12Y communicate with each other. Further, the ink storage / loading unit 14 includes notifying means (display means, warning sound generating means, etc.) for notifying when the ink remaining amount is low, and has a mechanism for preventing erroneous loading between colors. is doing.

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(ラインセンサ等)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。   The print detection unit 24 includes an image sensor (line sensor or the like) for imaging the droplet ejection result of the print unit 12, and means for checking nozzle clogging and other ejection defects from the droplet ejection image read by the image sensor. Function as.

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。   The print detection unit 24 of this example is composed of a line sensor having a light receiving element array that is wider than at least the ink ejection width (image recording width) of the heads 12K, 12C, 12M, and 12Y. The line sensor includes an R sensor row in which photoelectric conversion elements (pixels) provided with red (R) color filters are arranged in a line, a G sensor row provided with green (G) color filters, The color separation line CCD sensor includes a B sensor array provided with a blue (B) color filter. Instead of the line sensor, an area sensor in which the light receiving elements are two-dimensionally arranged can be used.

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等で構成される。   The print detection unit 24 reads the test patterns printed by the heads 12K, 12C, 12M, and 12Y for each color, and detects the ejection of each head. The ejection determination includes the presence / absence of ejection, measurement of dot size, measurement of dot landing position, and the like.

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。   A post-drying unit 42 is provided following the print detection unit 24. The post-drying unit 42 is means for drying the printed image surface, and for example, a heating fan is used. Since it is preferable to avoid contact with the printing surface until the ink after printing is dried, a method of blowing hot air is preferred.

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。   When printing on porous paper with dye-based ink, the weather resistance of the image is improved by preventing contact with ozone or other things that cause dye molecules to break by blocking the paper holes by pressurization. There is an effect to.

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。   A heating / pressurizing unit 44 is provided following the post-drying unit 42. The heating / pressurizing unit 44 is a means for controlling the glossiness of the image surface, and pressurizes with a pressure roller 45 having a predetermined uneven surface shape while heating the image surface to transfer the uneven shape to the image surface. To do.

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。本来プリントするべき本画像(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。   The printed matter generated in this manner is outputted from the paper output unit 26. It is preferable that the original image to be originally printed (printed target image) and the test print are discharged separately. The ink jet recording apparatus 10 is provided with sorting means (not shown) for switching the paper discharge path in order to select the print product of the main image and the print product of the test print and send them to the discharge units 26A and 26B. ing. Note that when the main image and the test print are simultaneously formed in parallel on a large sheet, the test print portion is separated by a cutter (second cutter) 48. The cutter 48 is provided immediately before the paper discharge unit 26, and cuts the main image and the test print unit when the test print is performed on the image margin. The structure of the cutter 48 is the same as that of the first cutter 28 described above, and includes a fixed blade 48A and a round blade 48B.

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が設けられている。   Although not shown, the paper output unit 26A for the target prints is provided with a sorter for collecting prints according to print orders.

〔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。
[Head structure]
Next, the structure of the heads 12K, 12C, 12M, and 12Y will be described. Since the structures of the heads 12K, 12C, 12M, and 12Y are common, the head is represented by the reference numeral 50 in the following.

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。   FIG. 3A is a plan perspective view showing an example of the structure of the head 50, and FIG. 3B is a partially enlarged view thereof. FIG. 3C is a perspective plan view showing another structural example of the head 50.

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。   4 is a cross-sectional view (a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIGS. 3A and 3B) showing a three-dimensional configuration of the ink chamber unit.

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等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)に沿って並ぶ形で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。   In order to increase the dot pitch formed on the recording paper surface, it is necessary to increase the nozzle pitch in the head 50. As shown in FIGS. 3A and 3B, the head 50 of this example includes a plurality of ink chamber units 53 including nozzles 51 that are ink droplet ejection holes and pressure chambers 52 corresponding to the nozzles 51. Nozzles that are arranged in a staggered matrix (two-dimensionally), and are thus projected in a line along the longitudinal direction of the head (main scanning direction perpendicular to the paper transport direction). High density of the interval (projection nozzle pitch) is achieved.

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。   The form in which one or more nozzle rows are configured over a length corresponding to the entire width of the recording paper 16 in a direction substantially orthogonal to the paper transport direction is not limited to this example. For example, instead of the configuration of FIG. 3A, as shown in FIG. 3C, short head blocks (head chips) 50 ′ in which a plurality of nozzles 51 are two-dimensionally arranged are arranged in a staggered manner. By connecting them together, a line head having a nozzle row having a length corresponding to the entire width of the recording paper 16 may be configured. Although not shown, a line head may be configured by arranging short heads in a line.

図4に示すように、各ノズル孔51は、インクを吐出するノズル吐出面60Aを構成するノズルプレート60に形成され、ノズルプレート60はヘッド本体部50Aに接合される。ノズルプレート60は、Si、SiO、SiN、石英ガラス等のようにSi原子を含むシリコン製ノズルプレートで構成されている。なお、本実施の形態では、ノズルプレート60全体がSi原子を含むシリコン系材料であるようにしたが、ノズルプレート60表面やその一部がシリコン系材料で形成されていてもよい。 As shown in FIG. 4, each nozzle hole 51 is formed in a nozzle plate 60 that constitutes a nozzle ejection surface 60A that ejects ink, and the nozzle plate 60 is joined to the head main body 50A. The nozzle plate 60 is composed of a silicon nozzle plate containing Si atoms, such as Si, SiO 2 , SiN, and quartz glass. In the present embodiment, the entire nozzle plate 60 is made of a silicon-based material containing Si atoms, but the surface of the nozzle plate 60 or a part thereof may be made of a silicon-based material.

図5の拡大図に示すように、ノズルプレート60のノズル孔51は、小径な吐出口部分51Aと大径な入口部分51Bとからなる吐出流路として構成され、吐出流路がヘッド本体部50Aの圧力室52に連通される。そして、ノズルプレート60のノズル吐出面60Aは、インク液滴の吐出安定性及び吐出方向性を確保するために撥水性であることが要求される。一方、吐出口部分51Aと入口部分51Bの内壁面であるノズル内壁面60Bは、気泡の排出性を確保するために親水性であることが要求される。なお、ノズル吐出面60A及びノズル内壁面60以外のノズルプレート60表面は撥水性、親水性には拘らない。   As shown in the enlarged view of FIG. 5, the nozzle hole 51 of the nozzle plate 60 is configured as a discharge channel composed of a small-diameter discharge port portion 51A and a large-diameter inlet portion 51B, and the discharge channel is the head main body 50A. The pressure chamber 52 communicates with each other. The nozzle discharge surface 60A of the nozzle plate 60 is required to be water-repellent in order to ensure the discharge stability and discharge directionality of the ink droplets. On the other hand, the nozzle inner wall surface 60B, which is the inner wall surface of the discharge port portion 51A and the inlet portion 51B, is required to be hydrophilic in order to ensure the discharge of bubbles. The surface of the nozzle plate 60 other than the nozzle discharge surface 60A and the nozzle inner wall surface 60 is not related to water repellency and hydrophilicity.

しかし、従来のノズルプレートの製造方法では、撥水膜や親水膜を成膜する際の、成膜作業の困難性、成膜の均一性、吐出流路が複雑構造である場合の対応性、更にはインク耐性の点で十分ではなく、満足できるノズルプレートを製造できなかった。   However, in the conventional nozzle plate manufacturing method, when forming a water-repellent film or a hydrophilic film, difficulty in film formation, uniformity of film formation, compatibility with a complicated discharge flow path, Furthermore, the ink resistance was not sufficient, and a satisfactory nozzle plate could not be produced.

そこで、本発明では、上記欠点を解消し、ノズル吐出面60Aが撥水性でノズル内壁面60Bが親水性になるように撥水膜と親水膜とを均一成膜することができ且つ膜同士の境界が正確に区画され、しかもインク耐性にも優れたノズルプレートを製造できるようにした。本実施の形態のノズルプレートの製造方法については、後で詳説する。   Therefore, in the present invention, the water-repellent film and the hydrophilic film can be uniformly formed so that the nozzle discharge surface 60A is water-repellent and the nozzle inner wall surface 60B is hydrophilic. It was made possible to manufacture a nozzle plate that was precisely bounded and excellent in ink resistance. The method for manufacturing the nozzle plate of the present embodiment will be described in detail later.

図4に示すように、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。   As shown in FIG. 4, the pressure chamber 52 provided corresponding to each nozzle 51 has a substantially square planar shape, and the nozzle 51 and the supply port 54 are provided at both corners on the diagonal line. ing. Each pressure chamber 52 communicates with a common flow channel 55 through a supply port 54. The common flow channel 55 communicates with an ink supply tank (not shown) as an ink supply source, and the ink supplied from the ink supply tank is distributed and supplied to each pressure chamber 52 via the common flow channel 55.

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。   A piezoelectric element 58 having an individual electrode 57 is joined to a diaphragm 56 that constitutes the top surface of the pressure chamber 52 and also serves as a common electrode. By applying a driving voltage to the individual electrode 57, the piezoelectric element 58 is Deformation causes ink to be ejected from the nozzle 51. When ink is ejected, new ink is supplied from the common channel 55 to the pressure chamber 52 through the supply port 54.

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。   In this example, the piezoelectric element 58 is applied as a means for generating ink ejection force ejected from the nozzles 51 provided in the head 50. However, a heater is provided in the pressure chamber 52, and the pressure of film boiling caused by heating of the heater is used. It is also possible to apply a thermal method that ejects ink.

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。   As shown in FIG. 3B, the ink chamber units 53 having such a structure are arranged in a fixed manner along a row direction along the main scanning direction and an oblique column direction having a constant angle θ that is not orthogonal to the main scanning direction. By arranging a large number of patterns in a lattice pattern, the high-density nozzle head of this example is realized.

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等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。   That is, with a structure in which a plurality of ink chamber units 53 are arranged at a constant pitch d along the direction of an angle θ with respect to the main scanning direction, the pitch P of the nozzles projected so as to be aligned in the main scanning direction is d × cos θ. Thus, in the main scanning direction, each nozzle 51 can be handled equivalently as a linear arrangement with a constant pitch P. With such a configuration, it is possible to realize a high-density nozzle configuration in which 2400 nozzle rows are projected per inch (2400 nozzles / inch) so as to be aligned in the main scanning direction.

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。   In the implementation of the present invention, the nozzle arrangement structure is not limited to the illustrated example, and various nozzle arrangement structures such as an arrangement structure having one nozzle row in the sub-scanning direction can be applied.

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。   Further, the application range of the present invention is not limited to the printing method using the line type head, and a short head that is less than the length in the width direction (main scanning direction) of the recording paper 16 is scanned in the width direction of the recording paper 16. Printing in the width direction is performed, and when printing in one width direction is completed, the recording paper 16 is moved by a predetermined amount in a direction perpendicular to the width direction (sub-scanning direction), and the recording paper 16 in the next printing area is moved. A serial method in which printing is performed in the width direction and printing is performed over the entire printing area of the recording paper 16 by repeating this operation may be applied.

次に、本実施の形態のノズルプレートの製造方法について説明する。   Next, the manufacturing method of the nozzle plate of this Embodiment is demonstrated.

〔ノズルプレートの製造方法〕
(第1の実施形態)
第1の実施の形態におけるノズルプレートの製造方法は、Si原子を含むシリコン系材料のノズルプレート60表面を洗浄する洗浄工程と、ノズルプレート60のノズル吐出面60Aとノズル内壁面60Bとを含むノズルプレート60表面を水素終端化処理する終端化処理工程と、終端化処理工程後のノズルプレート60のノズル吐出面のみにSi−C結合の撥水膜Yを形成する撥水膜形成工程と、撥水膜形成工程後のノズルプレート60のノズル吐出面60A以外にSi−C結合の親水膜Zを形成する親水膜形成工程と、で構成される。
[Nozzle plate manufacturing method]
(First embodiment)
The nozzle plate manufacturing method according to the first embodiment includes a cleaning process for cleaning the surface of the nozzle plate 60 of silicon-based material containing Si atoms, and a nozzle including a nozzle discharge surface 60A and a nozzle inner wall surface 60B of the nozzle plate 60. A termination process for hydrogen-termination of the surface of the plate 60; a water-repellent film forming process for forming a water-repellent film Y of Si—C bonds only on the nozzle ejection surface of the nozzle plate 60 after the termination process; And a hydrophilic film forming process for forming a Si-C bonded hydrophilic film Z in addition to the nozzle discharge surface 60A of the nozzle plate 60 after the water film forming process.

各工程の詳細は以下の通りである。   Details of each step are as follows.

<洗浄工程>
先ず、ノズルプレート60表面からノズルプレート60を構成する素材以外の不純物(例えば、有機性の付着物、ゴミ、汚れ等)を除去する。ノズルプレート60表面の洗浄工程としては、次の3通りを好適に採用することができる。
<Washing process>
First, impurities (for example, organic deposits, dust, dirt, etc.) other than the material constituting the nozzle plate 60 are removed from the surface of the nozzle plate 60. As the cleaning process for the surface of the nozzle plate 60, the following three methods can be suitably employed.

(1)エタノール液中に浸漬させたノズルプレート60に超音波を照射するエタノール・超音波洗浄→超純水中に浸漬させたノズルプレート60に超音波を照射する超純水・超音波洗浄→ノズルプレート60に対してUV(紫外線)照射とオゾン接触とを組み合わせたUV・オゾン洗浄を順番に行う洗浄工程。   (1) Ethanol / ultrasonic cleaning to irradiate ultrasonic waves on nozzle plate 60 immersed in ethanol solution → Ultrapure water / ultrasonic cleaning to irradiate ultrasonic waves to nozzle plate 60 immersed in ultrapure water → A cleaning process for sequentially performing UV / ozone cleaning on the nozzle plate 60 in combination with UV (ultraviolet) irradiation and ozone contact.

(2)無水トルエン液中に浸漬させたノズルプレート60に超音波を照射する無水トルエン・超音波洗浄→上記エタノール・超音波洗浄→超純水にノズルプレート60を浸漬又は超純水をジェット噴射して洗浄する超純水洗浄→上記UV・オゾン洗浄を順番に行う洗浄工程。   (2) Anhydrous toluene / ultrasonic cleaning to irradiate the nozzle plate 60 immersed in anhydrous toluene liquid with ultrasonic waves → ethanol / ultrasonic cleaning → The nozzle plate 60 is immersed in ultrapure water or jet injection of ultrapure water Cleaning process that performs the above-mentioned UV / ozone cleaning in order.

(3)上記エタノール・超音波洗浄→硫酸系溶液(例えば関東化学製のSH−303)にノズルプレート60を浸漬する硫酸洗浄→フロンティアクリーナーA02(関東化学製)による洗浄を順番に行う洗浄工程。   (3) A cleaning process in which the above ethanol / ultrasonic cleaning → sulfuric acid cleaning in which the nozzle plate 60 is immersed in a sulfuric acid-based solution (for example, SH-303 manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) → cleaning by frontier cleaner A02 (manufactured by Kanto Chemical).

しかし、上記洗浄工程に限らず、ノズルプレート60表面の汚染度によって適宜変更することができる。   However, the present invention is not limited to the cleaning step, and can be changed as appropriate depending on the degree of contamination on the surface of the nozzle plate 60.

<水素終端化工程>
次に、図6(A)に示すように、不純物が除去された清浄なノズルプレート60表面を水素終端化する。図6(A)には、終端化部分を符号Xで示す。
<Hydrogen termination process>
Next, as shown in FIG. 6A, the surface of the clean nozzle plate 60 from which impurities are removed is hydrogen-terminated. In FIG. 6A, the terminated portion is indicated by the symbol X.

水素終端化工程としては、ウエットプロセスとドライプロセスの2通りを採用できる。
(1)ウエットプロセスは、Si原子を含む材料で形成されたノズルプレート60を窒素雰囲気中でHF水溶液(フッ酸溶液)に浸漬させることにより行う。これにより、図7(A)の左側に示す水素終端化シリコンのように、Si原子に水素原子が結合される。
As the hydrogen termination step, two methods, a wet process and a dry process, can be employed.
(1) The wet process is performed by immersing a nozzle plate 60 formed of a material containing Si atoms in an HF aqueous solution (hydrofluoric acid solution) in a nitrogen atmosphere. Thus, hydrogen atoms are bonded to Si atoms as in the hydrogen-terminated silicon shown on the left side of FIG.

このとき、ノズルプレート60表面に酸化膜(図示せず)が存在する場合には、酸化膜の厚さによってHF水溶液の濃度を適宜調整することが好ましい。例えば、自然酸化膜の程度ならば、質量比率において200(水):1(HF)に希釈されたHF水溶液に10分程度浸漬させることで水素終端化が可能である。また、HF水溶液に限らず、フッ化アンモニウム溶液でも水素終端化は可能である。   At this time, when an oxide film (not shown) exists on the surface of the nozzle plate 60, it is preferable to appropriately adjust the concentration of the HF aqueous solution according to the thickness of the oxide film. For example, in the case of a natural oxide film, hydrogen termination is possible by immersing in an HF aqueous solution diluted to 200 (water): 1 (HF) in mass ratio for about 10 minutes. Moreover, hydrogen termination is possible not only with HF aqueous solution but also with ammonium fluoride solution.

ウエットプロセスは、比較的低温処理が可能で且つ処理操作も容易であり、処理コストも安い特徴がある。しかし、コンタミネーションの影響が存在することを考慮する必要がある。   The wet process is characterized in that it can be processed at a relatively low temperature, the processing operation is easy, and the processing cost is low. However, it is necessary to consider that there is an influence of contamination.

(2)ドライプロセスは、ノズルプレート60表面に対して水素プラズマ処理を付与することにより行う。例えば、自然酸化膜の付いたノズルプレート60にドライプロセスを行う場合、ガス圧力10mTorr、及びマイクロ波入力パワー200Wで生成した水素プラズマを10分間照射する。これにより、図7(A)の左側に示す水素終端化シリコンのように、Si原子に水素が結合される。  (2) The dry process is performed by applying a hydrogen plasma treatment to the surface of the nozzle plate 60. For example, when a dry process is performed on the nozzle plate 60 with a natural oxide film, hydrogen plasma generated at a gas pressure of 10 mTorr and a microwave input power of 200 W is irradiated for 10 minutes. Thereby, hydrogen is bonded to the Si atom as in the hydrogen-terminated silicon shown on the left side of FIG.

この場合、XPS測定(X線光電子分光測定)により酸素や炭素のピークがまったく検出されず、このことからノズルプレート表面の自然酸化膜、炭素汚染層も終端化工程を行うことにより除去できていることが分かる。そしてドライプロセスで水素終端化した試料と、HF水溶液を用いてウエットプロセスで水素終端化した試料とを大気環境中に放置した場合に、自然酸化、炭素汚染の進行はほぼ同等であり、水素プラズマ処理で、HF水溶液と同様に水素終端化が可能であることを示している。なお、水素プラズマ処理については、大阪府立大学博士論文(『プラズマプロセスを利用したシリコン結晶中欠陥検出技術及びシリコン表面清浄化の研究』;中嶋健次)を参照されたい。   In this case, no peak of oxygen or carbon is detected by XPS measurement (X-ray photoelectron spectroscopy measurement), and from this, the natural oxide film and carbon contamination layer on the nozzle plate surface can be removed by performing the termination process. I understand that. When a hydrogen-terminated sample by a dry process and a sample hydrogen-terminated by a wet process using an HF aqueous solution are left in the air environment, the progress of natural oxidation and carbon contamination is almost the same. This shows that the treatment can be hydrogen-terminated similarly to the HF aqueous solution. For the hydrogen plasma treatment, refer to the Osaka Prefecture University Doctoral Dissertation (“Study on Defect Detection Technology and Silicon Surface Cleaning Using Plasma Process”; Kenji Nakajima).

ドライプロセスは、コンタミネーションの影響が少なく、ノズルプレート60の温度を制御することで、原子レベルで平坦な面を得ることができる特徴がある。   The dry process is less affected by contamination and has a feature that a flat surface can be obtained at the atomic level by controlling the temperature of the nozzle plate 60.

<撥水膜形成工程>
撥水膜形成工程では、終端化工程後のノズルプレート60表面のうちのノズル吐出面60Aのみに第1のエネルギーを付与しながら、該ノズルプレート60に、不飽和結合を末端に有すると共に撥水性官能基を有する撥水膜原料を接触させてノズル吐出面60AにSi−C結合による撥水膜を選択的に形成する。即ち、図7(A)に示すように、水素終端化工程により形成された水素終端化シリコンのノズルプレート60表面のうちノズル吐出面60Aにのみ第1のエネルギー61を与えて、Si原子に結合されている水素原子を引き抜くことでノズル吐出面60Aにシリコンラジカル(ダングリングボンド)を生成する。この場合、第1のエネルギー61は、エネルギー照射領域の選択性に優れた紫外線又は可視光の光エネルギーが好ましい。紫外線照射の場合、例えば超高圧水銀ランプを使用して、出力70mW・cm−2で、1〜20時間の照射を行うとよい。ただし、ノズルプレート60の厚みによって照射時間を変更することが好ましい。
<Water repellent film forming process>
In the water repellent film forming step, the first energy is applied only to the nozzle discharge surface 60A of the surface of the nozzle plate 60 after the termination step, and the nozzle plate 60 has an unsaturated bond at the end and is water repellent. A water repellent film having a functional group is brought into contact with it to selectively form a water repellent film by Si—C bonding on the nozzle discharge surface 60A. That is, as shown in FIG. 7A, the first energy 61 is given only to the nozzle discharge surface 60A out of the surface of the nozzle plate 60 of hydrogen-terminated silicon formed by the hydrogen-termination process, and bonded to the Si atoms. By pulling out the hydrogen atoms, silicon radicals (dangling bonds) are generated on the nozzle discharge surface 60A. In this case, the first energy 61 is preferably light energy of ultraviolet light or visible light excellent in selectivity of the energy irradiation region. In the case of ultraviolet irradiation, for example, using an ultra-high pressure mercury lamp, irradiation may be performed for 1 to 20 hours at an output of 70 mW · cm −2 . However, it is preferable to change the irradiation time depending on the thickness of the nozzle plate 60.

次に、図7(B)に示すように、シリコンラジカルが生じたノズル吐出面60Aに、不飽和結合を末端に有すると共に撥水性官能基を有する撥水膜原料(図7には1−alkeneで示しR部分に撥水性官能基が存在する)を接触させてラジカル反応を行う。これにより、図6(B)に示すように、ノズル吐出面60AにのみSi−C結合による撥水膜Yを選択的に形成することができる。これは、Si−C結合の撥水膜Yは、エネルギーを付与した部分のみに成膜されるという高い成膜選択性があるためである。   Next, as shown in FIG. 7B, a water-repellent film material having an unsaturated bond at the end and having a water-repellent functional group on the nozzle discharge surface 60A where silicon radicals are generated (FIG. 7 shows 1-alkene). And the R portion has a water-repellent functional group) to cause a radical reaction. As a result, as shown in FIG. 6B, the water-repellent film Y by Si—C bonding can be selectively formed only on the nozzle ejection surface 60A. This is because the Si—C bonded water-repellent film Y has a high film forming selectivity that is formed only on the portion to which energy is applied.

本発明で使用する撥水膜原料は、末端に不飽和結合を有するもので、二重結合、三重結合を有し、好ましくは二重結合を持つものが良い。例えば、R-CH=CH2の化学構造を有するものを好適に使用することができる。ここで、Rは、炭化水素基であり、撥水性官能基を有することができる。この場合、撥水性官能基を末端の不飽和結合とは反対側にもつものが好ましく。最も好ましいのは、フルオロカーボンの直鎖や分岐鎖をもつものが良い。フルオロカーボン系原料としては、ペルフルオロヘキシルエチレン:CF3(CF2)5CH=CH2、1H,1H,2H-ヘプタデカフルオロ-1-デセン:F3C(CF2)7CH=CH2、3,3,4,4,5,5,6,6,6-ノナフルオロ-1-ヘキセン:CF3(CF2)3CH=CH2などの不飽和結合を有し、反対側に高い撥液性を示すフッ素系官能基を有するものである。 The water-repellent film material used in the present invention has an unsaturated bond at the terminal, has a double bond and a triple bond, and preferably has a double bond. For example, those having a chemical structure of R—CH═CH 2 can be suitably used. Here, R is a hydrocarbon group and can have a water-repellent functional group. In this case, those having a water-repellent functional group on the side opposite to the terminal unsaturated bond are preferable. Most preferred is a fluorocarbon having a straight chain or a branched chain. Perfluorohexylethylene: CF 3 (CF 2 ) 5 CH═CH 2 , 1H, 1H, 2H-heptadecafluoro-1-decene: F 3 C (CF 2 ) 7 CH═CH 2 , 3 , 3,4,4,5,5,6,6,6-Nonafluoro-1-hexene: Has an unsaturated bond such as CF 3 (CF 2 ) 3 CH═CH 2 and has high liquid repellency on the opposite side It has a fluorine-type functional group which shows.

例えば、図7(B)のように、ノズル吐出面60Aのシリコンラジカルと、ビニル基含有の1−alkeneが反応する場合は、先ず、シリコンラジカルとアルケンが反応し、Si−C結合の共役結合が形成される。同時にできる炭素ラジカルが近隣のSi−H基から水素原子を引き抜くことにより、再びシリコンラジカルが生成し、連鎖反応が進む。これにより、ノズル吐出面60Aに撥水膜Yが被覆される。水素終端化されたノズル吐出面60Aへの撥水膜Yの形成が終了すると連鎖反応は自動的に停止するので、ノズル吐出面60Aには極めて薄層な単分子膜を形成することができる。   For example, as shown in FIG. 7B, when the silicon radical on the nozzle discharge surface 60A reacts with the vinyl group-containing 1-alkene, first, the silicon radical and the alkene react to form a conjugate bond of Si—C bond. Is formed. When the carbon radicals formed at the same time extract hydrogen atoms from neighboring Si—H groups, silicon radicals are generated again and the chain reaction proceeds. Thereby, the water-repellent film Y is coated on the nozzle discharge surface 60A. Since the chain reaction automatically stops when the formation of the water-repellent film Y on the hydrogen-terminated nozzle discharge surface 60A is completed, an extremely thin monomolecular film can be formed on the nozzle discharge surface 60A.

ノズル吐出面60Aと撥水膜原料とを接触させる方法としては、ノズルプレート60を撥水膜原料溶液(無水有機溶媒に撥液膜原料溶液を溶解させても良い)に浸漬させるウエットプロセスか、蒸着法や化学気相法(CVD)等のドライプロセスを採用することができる。   As a method for bringing the nozzle discharge surface 60A into contact with the water repellent film raw material, a wet process in which the nozzle plate 60 is immersed in a water repellent film raw material solution (the liquid repellent film raw material solution may be dissolved in an anhydrous organic solvent), Dry processes such as vapor deposition and chemical vapor deposition (CVD) can be employed.

<親水膜形成工程>
親水膜形成工程では、撥水膜形成工程後のノズルプレート60に第2のエネルギーを付与しながら、該ノズルプレート60に、不飽和結合を末端に有すると共に親水性官能基を有する親水膜原料を接触させて、図6(C)に示すように、ノズル吐出面60A以外にSi−C結合による親水膜Zを形成する。ここでノズル吐出面60A以外にはノズル内壁面60Bも含むことは勿論である。
<Hydrophilic film formation process>
In the hydrophilic film forming step, the second energy is applied to the nozzle plate 60 after the water-repellent film forming step, and a hydrophilic film material having an unsaturated bond at the terminal and having a hydrophilic functional group is applied to the nozzle plate 60. As shown in FIG. 6C, a hydrophilic film Z by Si—C bonding is formed in addition to the nozzle discharge surface 60A. Of course, the nozzle inner surface 60B is also included in addition to the nozzle discharge surface 60A.

Si−C結合による親水膜Zを形成する反応プロセスは、図7で説明したと同様である。但し、第2のエネルギーは、ノズル孔51が複雑構造の場合には、光エネルギーが均一に届かないことがあるので、熱エネルギー62が好ましい。   The reaction process for forming the hydrophilic film Z by the Si—C bond is the same as described with reference to FIG. However, as the second energy, when the nozzle hole 51 has a complicated structure, the light energy may not reach evenly, so the thermal energy 62 is preferable.

ノズルプレート60全体に熱さえ伝われば成膜が可能なので、ノズル孔51の構造に限定されることがない。この場合、ノズルプレート60全体を加熱しても、ノズル吐出面60Aは既に撥水膜Yが形成されて終端化部分が存在しないので、ノズル吐出面60Aに親水膜原料が接触しても親水膜Zが形成されることはない。   Since film formation is possible as long as heat is transmitted to the entire nozzle plate 60, the structure of the nozzle hole 51 is not limited. In this case, even if the entire nozzle plate 60 is heated, since the water-repellent film Y is already formed on the nozzle discharge surface 60A and there is no terminal portion, the hydrophilic film even if the hydrophilic film material contacts the nozzle discharge surface 60A. Z is never formed.

親水膜原料は、末端に不飽和結合を有する例えば、R-CH=CH2の化学構造を有し、Rで示される炭化水素基に親水性官能基であるアミノ基をもったアリルアミン(CH2=CHCH2NH2)を好適に使用することができる。但し、アリルアミンは、シリコン系材料のノズルプレート60表面で反応させようとすると二重結合側だけでなくアミノ基側が反応する可能性がある。これを防ぐために、保護基によりアミノ基を保護する方法がある。保護基としては、例えば、1,2-ビス(クロロジメチルシリル)エタンがある。保護基のついたアリルアミンをノズルプレート60表面のノズル吐出面以外にSi−C結合した後、ノズルプレート60をジクロロメタンと酢酸の混合溶液に浸漬することにより保護基を除去することができる。これにより、親水性に優れたアミノ基をもったSi−C結合の親水膜Zを形成できる。アミノ基は不飽和結合の反対側に形成されることが好ましい。 The hydrophilic film material has an unsaturated bond at the end, for example, R—CH═CH 2, a chemical structure of R—CH═CH 2 , an allylamine (CH 2 having a hydrophilic functional group on the hydrocarbon group represented by R). = CHCH 2 NH 2 ) can be suitably used. However, when allylamine is allowed to react on the surface of the nozzle plate 60 made of a silicon-based material, not only the double bond side but also the amino group side may react. In order to prevent this, there is a method of protecting an amino group with a protecting group. An example of a protecting group is 1,2-bis (chlorodimethylsilyl) ethane. After allylamine with a protecting group is Si-C bonded to the nozzle plate 60 other than the nozzle discharge surface, the protecting group can be removed by immersing the nozzle plate 60 in a mixed solution of dichloromethane and acetic acid. Thereby, the hydrophilic film Z of the Si-C bond with the amino group excellent in hydrophilicity can be formed. The amino group is preferably formed on the opposite side of the unsaturated bond.

これにより、インク液滴を吐出するためのノズル孔51を有すると共に該ノズル吐出面60Aが撥水性でノズル内壁面60Bが親水性であるノズルプレート60を製造することができる。撥水膜材料及び親水膜材料の不飽和結合は二重結合、三重結合でもよいが、二重結合であることがより好ましい。   Accordingly, it is possible to manufacture a nozzle plate 60 having the nozzle holes 51 for discharging ink droplets, the nozzle discharge surface 60A being water repellent, and the nozzle inner wall surface 60B being hydrophilic. The unsaturated bond of the water repellent film material and the hydrophilic film material may be a double bond or a triple bond, but is preferably a double bond.

なお、図6では分かり易いように撥水膜Y及び親水膜Zの膜厚を顕著に厚く記載しているが、実際にはナノメータ(nm)のオーダーである。したがって、図6(C)では、撥水膜Yと親水膜Zとの境界線に隙間が形成されているように見えるが、実際には連続した膜として形成される。   In FIG. 6, the film thickness of the water repellent film Y and the hydrophilic film Z is shown to be remarkably thick for easy understanding, but is actually in the order of nanometers (nm). Therefore, in FIG. 6C, although it appears that a gap is formed at the boundary line between the water repellent film Y and the hydrophilic film Z, it is actually formed as a continuous film.

<後洗浄工程>
最後に、Si−C結合による撥水膜Yと親水膜Zが形成されたノズルプレート60を、純水やエタノール等により後洗浄して、ノズルプレートの製造工程を終了する。
<Post-cleaning process>
Finally, the nozzle plate 60 on which the water-repellent film Y and the hydrophilic film Z are formed by Si—C bonding is post-cleaned with pure water, ethanol, or the like, and the nozzle plate manufacturing process is completed.

なお、上述したノズルプレートの製造方法では、水素終端化する例で説明したが、水素終端化シリコンだけでなく、ハロゲン終端化シリコンを使用可能である。しかし、膜形成の容易性とコンタミネーション防止等を考慮すると、水素終端化シリコンが好ましい。   In the above-described nozzle plate manufacturing method, the example of hydrogen termination has been described. However, not only hydrogen-terminated silicon but also halogen-terminated silicon can be used. However, considering the ease of film formation and prevention of contamination, hydrogen-terminated silicon is preferable.

(第2の実施形態)
図8に示す、第2の実施形態におけるノズルプレートの製造方法は、Si原子を含むシリコン系材料のノズルプレート60表面を洗浄する洗浄工程と、ノズル吐出面60Aとノズル内壁面60Bとを含むノズルプレート60表面を水素終端化処理する終端化処理工程と、終端化処理工程後に、ノズルプレート60表面にSi−C結合による撥水膜Yを形成する撥水膜形成工程と、ノズルプレート60表面に形成された撥水膜Yのうちノズル内壁面60Bの撥水膜Yを親水化処理する親水化処理工程と、で構成される。
(Second Embodiment)
The nozzle plate manufacturing method according to the second embodiment shown in FIG. 8 includes a cleaning step for cleaning the surface of the nozzle plate 60 of silicon-based material containing Si atoms, and a nozzle including a nozzle discharge surface 60A and a nozzle inner wall surface 60B. A hydrogenation-termination process in which the surface of the plate 60 is hydrogen-terminated, a water-repellent film forming process in which a water-repellent film Y by Si—C bonding is formed on the surface of the nozzle plate 60 after the termination process, and a surface of the nozzle plate 60 A hydrophilization treatment step of hydrophilizing the water repellent film Y on the nozzle inner wall surface 60B of the formed water repellent film Y.

各工程の詳細は以下の通りであるが、洗浄工程と終端化工程は上述した第1の実施形態と同様であるので、説明は省略する。   The details of each process are as follows, but the cleaning process and the termination process are the same as those in the first embodiment described above, and a description thereof will be omitted.

〈撥水膜形成工程〉
撥水膜形成工程では、図8(A)のように終端化されたノズルプレート60表面にエネルギーを付与しながら、該ノズルプレート60に、不飽和結合を末端に有すると共に撥水性官能基を有する撥水膜原料を接触させて、図8(B)に示すようにノズルプレート60表面全体にSi−C結合による撥水膜Yを形成する。
<Water repellent film forming process>
In the water repellent film forming step, energy is applied to the surface of the nozzle plate 60 terminated as shown in FIG. 8A, and the nozzle plate 60 has an unsaturated bond at the end and a water repellent functional group. A water repellent film raw material is brought into contact with each other to form a water repellent film Y by Si—C bonding on the entire surface of the nozzle plate 60 as shown in FIG. 8B.

この場合、成膜選択性は必要ないので、紫外線、可視光、熱のいずれも使用できるが、熱エネルギーが特に好ましい。なお、ノズル内壁面60Bに光エネルギーが十分に届く吐出流路構造のノズル孔51であれば、光エネルギーの使用も可能である。   In this case, since film formation selectivity is not required, any of ultraviolet rays, visible light, and heat can be used, but thermal energy is particularly preferable. Note that light energy can be used as long as the nozzle hole 51 has a discharge flow path structure in which light energy sufficiently reaches the nozzle inner wall surface 60B.

ノズルプレート60表面にSi−C結合による撥水膜Yを形成する反応プロセスは、第1の実施形態で図7により説明したと同様であるので、ここでの説明は省略する。   The reaction process for forming the water-repellent film Y by Si—C bonding on the surface of the nozzle plate 60 is the same as that described with reference to FIG. 7 in the first embodiment, and thus description thereof is omitted here.

〈親水化処理工程〉
親水化処理工程では、ノズルプレート60表面に形成された撥水膜Yのうちノズル内壁面60Bの撥水膜Yに紫外線照射処理、少なくとも酸素を含むガスによるプラズマ処理、オゾンガス処理の何れかを行う。図8では、これらの処理を符号64で示す。これにより、ノズル内壁面60Bに形成されたSi−C結合の撥水膜YがOH化しながら削れていき、親水化される。図8では、親水化された親水化部分を符号Wで示した。
<Hydrophilic treatment process>
In the hydrophilic treatment process, the water repellent film Y on the nozzle inner wall surface 60B among the water repellent film Y formed on the surface of the nozzle plate 60 is subjected to an ultraviolet irradiation process, a plasma process using a gas containing at least oxygen, or an ozone gas process. . In FIG. 8, these processes are denoted by reference numeral 64. As a result, the Si—C bonded water-repellent film Y formed on the nozzle inner wall surface 60 </ b> B is scraped while being converted to OH, and becomes hydrophilic. In FIG. 8, the hydrophilic portion that has been made hydrophilic is indicated by the symbol W.

第2の実施形態でのノズルプレートの製造方法は、ノズル孔51の吐出流路構造が複雑ではなく紫外線や上記ガスが届く構造体である場合、例えばノズル孔51がノズルプレート60の表裏面に貫通した貫通孔である場合に有効である。この場合には、ノズル吐出面60Bの反対面の大径な入口部分51B(図5参照)からノズル孔51内に紫外線照射処理、少なくとも酸素を含むガスによるプラズマ処理、オゾンガス処理の何れかを行えばよい。   In the nozzle plate manufacturing method according to the second embodiment, when the discharge flow path structure of the nozzle hole 51 is not complicated and is a structure to which ultraviolet rays or the above-mentioned gas can reach, for example, the nozzle hole 51 is formed on the front and back surfaces of the nozzle plate 60. This is effective when the through-hole is penetrated. In this case, any one of ultraviolet irradiation treatment, plasma treatment with a gas containing at least oxygen, and ozone gas treatment is performed from the large diameter inlet portion 51B (see FIG. 5) on the opposite surface of the nozzle ejection surface 60B into the nozzle hole 51. Just do it.

また、第2の実施の形態では、図9に示すように、親水化処理されたノズル内壁面60Bに、シロキサン結合親水膜Sを形成するシロキサン結合親水膜形成工程を備えことが一層好ましい。   In the second embodiment, as shown in FIG. 9, it is more preferable to include a siloxane-bonded hydrophilic film forming step for forming a siloxane-bonded hydrophilic film S on the nozzle inner wall surface 60B that has been subjected to a hydrophilic treatment.

シロキサン結合親水膜材料としては、化学式XSi(OR) で示されるシランカップリング剤で、Xにアミノ基が存在するものを好適に使用できる。また、ORはエトキシ基、メトキシ基などの加水分解可能な官能基を好適に使用できる。具体的には、例えば、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシランを用いることができる。なお、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリエトキシシランのようなシロキサン結合親水膜材料も使用できる。この場合、ノズルプレート60をシロキサン結合親水膜材料溶液に浸漬させるディップコートのようなウエットプロセスや、蒸着、化学気相法(CVD)等のようなドライプロセスの何れも使用することができる。 As the siloxane-bonded hydrophilic film material, a silane coupling agent represented by the chemical formula XSi (OR) 3 and having an amino group in X can be suitably used. As the OR, a hydrolyzable functional group such as an ethoxy group or a methoxy group can be preferably used. Specifically, for example, γ- (2-aminoethyl) aminopropyltrimethoxysilane can be used. A siloxane-bonded hydrophilic film material such as γ- (2-aminoethyl) aminopropylmethyldimethoxysilane or γ- (2-aminoethyl) aminopropyltriethoxysilane can also be used. In this case, any of a wet process such as dip coating in which the nozzle plate 60 is immersed in the siloxane-bonded hydrophilic film material solution and a dry process such as vapor deposition and chemical vapor deposition (CVD) can be used.

なお、シロキサン結合親水膜材料がノズル吐出面60Aに接触したとしても、ノズル吐出面60Aにはシランカップリング剤の反応サイトである親水基(OH基)が存在しない。したがって、ノズル吐出面60Aにシロキサン結合親水膜Sが形成されることはないので、後洗浄工程でノズル吐出面60Aに付着したシロキサン結合親水膜材料を洗い流せばよい。   Even if the siloxane-bonded hydrophilic film material contacts the nozzle discharge surface 60A, the nozzle discharge surface 60A does not have a hydrophilic group (OH group) that is a reaction site of the silane coupling agent. Therefore, since the siloxane-bonded hydrophilic film S is not formed on the nozzle discharge surface 60A, the siloxane-bonded hydrophilic film material adhering to the nozzle discharge surface 60A may be washed away in the post-cleaning step.

これにより、ノズル内壁面60Bの親水化度合いが向上するので気泡除去が容易になると共に、膜によりノズル内壁面60Bを保護できる。   Thereby, since the degree of hydrophilicity of the nozzle inner wall surface 60B is improved, the bubbles can be easily removed and the nozzle inner wall surface 60B can be protected by the film.

上記第2の実施の形態では、ノズルプレート60表面全体にSi−C結合による撥水膜Yを形成してから、ノズル内壁面60Bのみ親水化処理したが、ノズルプレート60表面全体にSi−C結合による親水膜Zを形成してから、ノズル吐出面60Aのみにシランカップリング撥水膜を形成することも可能である。   In the second embodiment, the water repellent film Y by Si—C bonding is formed on the entire surface of the nozzle plate 60, and then only the nozzle inner wall surface 60B is hydrophilized. It is also possible to form a silane coupling water repellent film only on the nozzle discharge surface 60A after forming the hydrophilic film Z by bonding.

そして、上記説明した実施の形態のノズルプレートの製造方法は以下の効果を奏することができる。特に第1の実施形態のノズルプレートは従来にない各種の効果を奏する。   And the manufacturing method of the nozzle plate of embodiment described above can have the following effects. In particular, the nozzle plate of the first embodiment has various effects that are not available in the past.

(1)エネルギーが付与された部分のみにSi−C結合膜が成膜される特性を巧みに利用し、光エネルギーと熱エネルギーとを使い分けることで、複雑な吐出流路構造のノズル孔51を有するノズルプレート60であっても、ノズル吐出面60Aに撥水膜Yを、そしてノズル内壁面60Bに親水膜Zを均一に成膜することができる。   (1) By utilizing the characteristic that the Si—C bond film is formed only on the portion to which energy is applied, and by selectively using light energy and thermal energy, the nozzle hole 51 having a complicated discharge flow path structure is formed. Even the nozzle plate 60 having the nozzle plate 60 can uniformly form the water repellent film Y on the nozzle discharge surface 60A and the hydrophilic film Z on the nozzle inner wall surface 60B.

(2)また、ノズル吐出面60Aとノズル内壁面60Bとの境界線で撥水膜Yと親水膜Zとが正確に区画される成膜が可能となる。   (2) Further, it is possible to form a film in which the water repellent film Y and the hydrophilic film Z are accurately partitioned at the boundary line between the nozzle discharge surface 60A and the nozzle inner wall surface 60B.

(3)更には、撥水膜Yも親水膜Zも水溶性や非水溶性のインクに対して高いインク耐性のSi−C結合膜でノズルプレート60に直接結合されているので、従来のインク耐性の低いSi−O結合膜に比べてインクに対する耐久性を顕著に向上することができる。これにより、インクジェットヘッド50のノズルプレート60として、吐出安定性、メンテナンス性を改善できる。   (3) Further, since both the water repellent film Y and the hydrophilic film Z are directly bonded to the nozzle plate 60 with a Si—C bond film having high ink resistance to water-soluble or water-insoluble ink, the conventional ink The durability against ink can be remarkably improved as compared with a Si-O bond film having low resistance. Thereby, as the nozzle plate 60 of the inkjet head 50, discharge stability and maintainability can be improved.

(4)また、Si−C結合膜は単分子膜状態でインク耐性の高い膜を形成できるので、均一成膜化を促進できると共に、膜の平滑性を高くできる。平滑性が高くなることで、ノズル吐出面60Aにインクが付着しづらくなり、インク液滴の吐出安定性が一層向上する。かつ、単分子膜の薄膜になることで、撥水膜原料や親水膜原料の使用量も低減でき、コスト削減につながる。Si−C結合による撥水膜や親水膜の厚みは、使用する原料によって異なるが、例えば原料が1−ヘキサデセンである場合の単分子膜状態の膜の厚みは、分光エリプソメトリー測定で約3nm以下になる。   (4) Further, since the Si—C bond film can form a film having high ink resistance in a monomolecular film state, it can promote uniform film formation and can improve the smoothness of the film. By increasing the smoothness, it becomes difficult for ink to adhere to the nozzle ejection surface 60A, and the ejection stability of the ink droplets is further improved. In addition, by using a monomolecular thin film, the amount of water repellent film material and hydrophilic film material used can be reduced, leading to cost reduction. The thickness of the water-repellent film or hydrophilic film due to the Si—C bond varies depending on the raw material used. For example, when the raw material is 1-hexadecene, the thickness of the monomolecular film is about 3 nm or less by spectroscopic ellipsometry measurement. become.

10…インクジェット記録装置、12K,12C,12M,12Y…ヘッド、14…インク貯蔵/装填部、16…記録紙、18…給紙部、20…デカール処理部、22…吸着ベルト搬送部、24…印字検出部、26…排紙部、28…カッター、30…加熱ドラム、31、32…ローラ、33…ベルト、34…吸着チャンバ、36…ベルト清掃部、40…加熱ファン、42…後乾燥部、44…加熱・加圧部、45…加圧ローラー、48…カッター、50…ヘッド、51…ノズル孔、52…圧力室、53…インク室ユニット、54…インク供給口、55…共通流路、56…振動板、57…個別電極、58…圧電素子、60…ノズルプレート、X…終端化部分、Y…Si−C撥水膜、Z…Si−C親水膜、W…親水化部分、S…Si−O結合親水膜   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Inkjet recording device, 12K, 12C, 12M, 12Y ... Head, 14 ... Ink storage / loading unit, 16 ... Recording paper, 18 ... Paper feeding unit, 20 ... Decal processing unit, 22 ... Adsorption belt conveyance unit, 24 ... Print detection unit, 26 ... paper discharge unit, 28 ... cutter, 30 ... heating drum, 31, 32 ... roller, 33 ... belt, 34 ... suction chamber, 36 ... belt cleaning unit, 40 ... heating fan, 42 ... post-drying unit 44 ... Heating / pressurizing section, 45 ... Pressure roller, 48 ... Cutter, 50 ... Head, 51 ... Nozzle hole, 52 ... Pressure chamber, 53 ... Ink chamber unit, 54 ... Ink supply port, 55 ... Common flow path , 56 ... diaphragm, 57 ... individual electrode, 58 ... piezoelectric element, 60 ... nozzle plate, X ... termination part, Y ... Si-C water repellent film, Z ... Si-C hydrophilic film, W ... hydrophilic part, S ... Si-O bonded hydrophilic film

Claims (13)

液滴を吐出するためのノズル孔を有すると共に該ノズル吐出面が撥水性でノズル内壁面が親水性であるノズルプレートの製造方法において、
前記ノズルプレートの少なくとも表面の一部がSi原子を含むシリコン系材料を用いて、前記ノズル吐出面と前記ノズル内壁面とを含むノズルプレート表面を水素終端化処理又はハロゲン終端化処理する終端化処理工程と、
前記終端化処理工程後のノズルプレートの前記ノズル吐出面のみに第1のエネルギーを付与しながら、該ノズルプレートに、不飽和結合を末端に有すると共に撥水性官能基を有する撥水膜原料を接触させて前記ノズル吐出面にSi−C結合による撥水膜を選択的に形成する撥水膜形成工程と、
前記撥水膜形成工程後の前記ノズルプレートに第2のエネルギーを付与しながら、該ノズルプレートに、不飽和結合を末端に有すると共に親水性官能基を有する親水膜原料を接触させて前記ノズル吐出面以外にSi−C結合による親水膜を形成する親水膜形成工程と、を含むことを特徴とするノズルプレートの製造方法。
In the method of manufacturing a nozzle plate having a nozzle hole for discharging a droplet and the nozzle discharge surface is water-repellent and the nozzle inner wall surface is hydrophilic,
Termination treatment in which at least a part of the surface of the nozzle plate uses a silicon-based material containing Si atoms, and the nozzle plate surface including the nozzle discharge surface and the nozzle inner wall surface is subjected to hydrogen termination treatment or halogen termination treatment. Process,
While applying the first energy only to the nozzle ejection surface of the nozzle plate after the termination treatment step, the nozzle plate is contacted with a water repellent film material having an unsaturated bond at the end and having a water repellent functional group. A water repellent film forming step of selectively forming a water repellent film by Si-C bonding on the nozzle ejection surface;
While applying the second energy to the nozzle plate after the water repellent film forming step, the nozzle plate is brought into contact with a hydrophilic film material having an unsaturated bond at the end and having a hydrophilic functional group. And a hydrophilic film forming step of forming a hydrophilic film by Si—C bonding in addition to the surface.
前記第1のエネルギーは紫外線又は可視光等の光エネルギーであると共に、前記第2のエネルギーは熱エネルギーであることを特徴とする請求項1のノズルプレートの製造方法。   2. The method of manufacturing a nozzle plate according to claim 1, wherein the first energy is light energy such as ultraviolet light or visible light, and the second energy is thermal energy. 液滴を吐出するためのノズル孔を有するノズルプレートであって、前記ノズル孔のノズル吐出面が撥水性でノズル内壁面が親水性であるノズルプレートの製造方法において、
前記ノズルプレートの少なくとも表面の一部がSi原子を含むシリコン系材料を用いて、前記ノズル吐出面と前記ノズル内壁面とを含むノズルプレート表面を水素終端化処理又はハロゲン終端化処理する終端化処理工程と、
前記終端化処理工程後に、前記ノズルプレート表面にエネルギーを付与しながら、該ノズルプレートに、不飽和結合を末端に有すると共に撥水性官能基を有する撥水膜原料を接触させて前記ノズルプレート表面にSi−C結合による撥水膜を形成する撥水膜形成工程と、
前記ノズルプレート表面に形成された撥水膜のうち前記ノズル内壁面に形成された撥水膜を親水化処理する親水化処理工程と、を含むことを特徴とするノズルプレートの製造方法。
In a nozzle plate having nozzle holes for discharging droplets, wherein the nozzle discharge surface of the nozzle holes is water-repellent and the nozzle inner wall surface is hydrophilic,
Termination treatment in which at least a part of the surface of the nozzle plate uses a silicon-based material containing Si atoms, and the nozzle plate surface including the nozzle discharge surface and the nozzle inner wall surface is subjected to hydrogen termination treatment or halogen termination treatment. Process,
After the termination treatment step, while applying energy to the nozzle plate surface, the nozzle plate surface is contacted with a water-repellent film material having an unsaturated bond at the end and having a water-repellent functional group. A water repellent film forming step of forming a water repellent film by Si-C bonding;
And a hydrophilization treatment step of hydrophilizing the water repellent film formed on the inner wall surface of the nozzle among the water repellent film formed on the surface of the nozzle plate.
前記エネルギーは紫外線、可視光、熱の何れかであることを特徴とする請求項3のノズルプレートの製造方法。   4. The method of manufacturing a nozzle plate according to claim 3, wherein the energy is one of ultraviolet light, visible light, and heat. 前記親水化処理工程は、紫外線照射処理、少なくとも酸素を含むガスによるプラズマ処理、オゾンガス処理の何れかであることを特徴とする請求項3又は4に記載のノズルプレートの製造方法。   5. The method of manufacturing a nozzle plate according to claim 3, wherein the hydrophilization treatment step is any one of an ultraviolet irradiation treatment, a plasma treatment with a gas containing at least oxygen, and an ozone gas treatment. 前記親水化処理されたノズル内壁面に、シロキサン結合の親水膜を形成するシロキサン結合親水膜形成工程を備えたことを特徴とする請求項3〜5の何れか1に記載のノズルプレートの製造方法。   The method for producing a nozzle plate according to any one of claims 3 to 5, further comprising a siloxane-bonded hydrophilic film forming step of forming a siloxane-bonded hydrophilic film on the hydrophilized nozzle inner wall surface. . 前記終端化処理工程において、フッ酸又はフッ化アンモニウムを含む溶液に、前記ノズルプレートを浸漬する水素終端化処理を行うことを特徴とする請求項1〜6の何れか1に記載のノズルプレートの製造方法。   7. The nozzle plate according to claim 1, wherein in the termination treatment step, a hydrogen termination treatment is performed in which the nozzle plate is immersed in a solution containing hydrofluoric acid or ammonium fluoride. Production method. 前記終端化処理工程において、水素ガスを含むプラズマで前記ノズルプレートをプラズマ処理する水素終端化処理を行うことを特徴とする請求項1〜6の何れか1に記載のノズルプレートの製造方法。   The method for manufacturing a nozzle plate according to any one of claims 1 to 6, wherein, in the termination treatment step, a hydrogen termination treatment is performed in which the nozzle plate is plasma-treated with plasma containing hydrogen gas. 前記終端化処理の前に、前記ノズルプレート表面の不純物を除去する洗浄工程を備えたことを特徴とする請求項1〜8の何れか1に記載のノズルプレートの製造方法。   The method for manufacturing a nozzle plate according to any one of claims 1 to 8, further comprising a cleaning step of removing impurities on the surface of the nozzle plate before the termination treatment. 前記撥水膜原料には少なくともフッ素原子を含むと共に、親水膜原料には少なくともアミノ基を含むことを特徴とする請求項1〜9の何れか1に記載のノズルプレートの製造方法。   The method for producing a nozzle plate according to claim 1, wherein the water repellent film material contains at least fluorine atoms, and the hydrophilic film material contains at least an amino group. 請求項1〜10の何れか1の製造方法で製造されたことを特徴とするノズルプレート。   A nozzle plate manufactured by the manufacturing method according to claim 1. 液滴を吐出するためのノズル孔を有すると共に、該ノズル吐出面が撥水性でノズル内壁面が親水性であるノズルプレートにおいて、
前記ノズルプレートの少なくとも表面の一部がSi原子を含むシリコン系材料を用いて、前記ノズル吐出面に前記Si原子との間でSi−C結合を形成する撥水膜が被覆されていると共に、前記ノズル内壁面に前記Si原子との間でSi−C結合を形成する親水膜が被覆されていることを特徴とするノズルプレート。
In a nozzle plate having a nozzle hole for discharging a droplet, the nozzle discharge surface is water-repellent and the nozzle inner wall surface is hydrophilic,
At least a part of the surface of the nozzle plate is made of a silicon-based material containing Si atoms, and the nozzle discharge surface is covered with a water-repellent film that forms Si—C bonds with the Si atoms. A nozzle plate, wherein the inner wall surface of the nozzle is coated with a hydrophilic film that forms a Si—C bond with the Si atom.
請求項11又は12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記録装置のインクジェットヘッド。   An inkjet head of an inkjet recording apparatus comprising the nozzle plate according to claim 11.
JP2009222969A 2009-09-28 2009-09-28 Nozzle plate manufacturing method Expired - Fee Related JP5248454B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009222969A JP5248454B2 (en) 2009-09-28 2009-09-28 Nozzle plate manufacturing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009222969A JP5248454B2 (en) 2009-09-28 2009-09-28 Nozzle plate manufacturing method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011068095A true JP2011068095A (en) 2011-04-07
JP5248454B2 JP5248454B2 (en) 2013-07-31

Family

ID=44013858

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009222969A Expired - Fee Related JP5248454B2 (en) 2009-09-28 2009-09-28 Nozzle plate manufacturing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5248454B2 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016141002A (en) * 2015-01-30 2016-08-08 コニカミノルタ株式会社 Ink jet head
CN106183420A (en) * 2016-08-04 2016-12-07 纳晶科技股份有限公司 A kind of fluid jetting head, for the nozzle plate of fluid jetting head and the manufacture method of this nozzle plate
CN108944051A (en) * 2017-11-20 2018-12-07 广东聚华印刷显示技术有限公司 The surface treatment method of nozzle
JP2018202768A (en) * 2017-06-06 2018-12-27 コニカミノルタ株式会社 Ink jet head and ink jet recording apparatus
CN112743985A (en) * 2019-10-29 2021-05-04 松下知识产权经营株式会社 Liquid ejection head and ink jet apparatus
KR20210052327A (en) 2019-10-29 2021-05-10 파나소닉 아이피 매니지먼트 가부시키가이샤 Liquid discharging head and ink-jet apparatus

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006210844A (en) * 2005-01-31 2006-08-10 Japan Science & Technology Agency Method of manufacturing silicon substrate modified with organic group
JP2009184176A (en) * 2008-02-05 2009-08-20 Seiko Epson Corp Nozzle substrate, method for manufacturing the same, liquid droplet ejection head and liquid droplet ejecting device

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006210844A (en) * 2005-01-31 2006-08-10 Japan Science & Technology Agency Method of manufacturing silicon substrate modified with organic group
JP2009184176A (en) * 2008-02-05 2009-08-20 Seiko Epson Corp Nozzle substrate, method for manufacturing the same, liquid droplet ejection head and liquid droplet ejecting device

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016141002A (en) * 2015-01-30 2016-08-08 コニカミノルタ株式会社 Ink jet head
CN106183420A (en) * 2016-08-04 2016-12-07 纳晶科技股份有限公司 A kind of fluid jetting head, for the nozzle plate of fluid jetting head and the manufacture method of this nozzle plate
JP2018202768A (en) * 2017-06-06 2018-12-27 コニカミノルタ株式会社 Ink jet head and ink jet recording apparatus
JP7031143B2 (en) 2017-06-06 2022-03-08 コニカミノルタ株式会社 Inkjet head and inkjet recording device
CN108944051A (en) * 2017-11-20 2018-12-07 广东聚华印刷显示技术有限公司 The surface treatment method of nozzle
CN108944051B (en) * 2017-11-20 2019-08-09 广东聚华印刷显示技术有限公司 The surface treatment method of nozzle
CN112743985A (en) * 2019-10-29 2021-05-04 松下知识产权经营株式会社 Liquid ejection head and ink jet apparatus
KR20210052327A (en) 2019-10-29 2021-05-10 파나소닉 아이피 매니지먼트 가부시키가이샤 Liquid discharging head and ink-jet apparatus
US11446929B2 (en) 2019-10-29 2022-09-20 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Liquid discharging head and ink-jet apparatus
US12005709B2 (en) 2019-10-29 2024-06-11 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Liquid discharging head and ink-jet apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
JP5248454B2 (en) 2013-07-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5248454B2 (en) Nozzle plate manufacturing method
US8500248B2 (en) Method of manufacturing nozzle plate, liquid ejection head and image forming apparatus
JP2011073284A (en) Method for forming organic film, organic film, nozzle plate, and inkjet recording apparatus
JP5345034B2 (en) Liquid repellent film forming method
JP5988936B2 (en) Water repellent film, film forming method, nozzle plate, ink jet head, and ink jet recording apparatus
US8303086B2 (en) Lyophobic treatment method, nozzle plate, inkjet head and electronic device
JP2013188874A (en) Method for manufacturing liquid ejection head
JP5426200B2 (en) Liquid repellent treatment method, nozzle plate, ink jet head, and electronic device
US8475885B2 (en) Method of forming organic film, and organic film, nozzle plate, inkjet head and electronic device
JP2008068499A (en) Method for manufacturing nozzle plate
JP2006341451A (en) Method of manufacturing nozzle plate, nozzle plate, liquid discharge head and image forming device
JP6112990B2 (en) Liquid discharge head maintenance method, liquid discharge head
JP5397999B2 (en) Bonding method and bonded body between substrates
JP5455010B2 (en) Method for manufacturing resin molded body, inkjet head, and electronic apparatus
JP2011194668A (en) Method for forming water repellent film, nozzle plate and ink jet head equipped with the same, and electronic device
US8628829B2 (en) Method of forming organic film, and nozzle plate, inkjet head and electronic device
JP5085484B2 (en) Liquid repellent film forming method, nozzle plate, ink jet head, and electronic apparatus
JP5657328B2 (en) Inkjet head manufacturing method and inkjet head
WO2019012828A1 (en) Inkjet head, inkjet recording device and method for producing inkjet head
WO2022230161A1 (en) Inkjet head and inkjet recording method
JP2010005994A (en) Patterning method of liquid repellent film, and liquid repellency restoring method of liquid repellent film
JP2010069853A (en) Liquid repelling film formation method, nozzle plate, ink-jet head, and electronic device
JP2010155376A (en) Method for forming liquid repellent film, nozzle plate, inkjet head, and electronic equipment
JP2006326873A (en) Process for producing nozzle plate

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120116

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130128

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130130

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130325

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130409

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130410

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5248454

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160419

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees