JP5426200B2 - 撥液処理方法、ノズルプレート、インクジェットヘッド、及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、撥液処理方法、ノズルプレート、インクジェットヘッド、及び電子機器に係り、特に、孔部を有する基材の表面を撥液処理する技術に関するものである。

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）では、ノズルプレートの表面（特にノズルの開口周辺部）にインクが付着していると、ノズルから吐出されるインク液滴が影響を受けて、インク液滴の吐出方向にばらつきが生じ、記録媒体上の所定位置にインク液滴を着弾させることが困難となり、画像品質が劣化する要因となる。

そこで、ノズルプレート表面にインクが付着することを防止するために、ノズルプレート（以下、「ノズル形成基板」ともいう。）の表面に撥液膜を形成する方法が各種提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１には、ノズル孔を有するノズル形成基板の表面（インク吐出面）及びノズル内壁面に撥液膜を形成した後、ノズル形成基板の表面に形成された撥液膜上に保護テープ（マスキングテープ）を貼り付け、当該保護テープを貼り付けた状態でノズル形成基板の裏面側（インク吐出面とは反対側）からプラズマ処理してノズル内壁面の撥液膜を除去し、ノズル形成基板から保護テープを剥離する方法が記載されている。

特開２００７−２６１０７０号公報

しかしながら、特許文献１に記載の方法では、図９（ａ）に示すように、ノズル孔９０２を有するノズル形成基板９００の表面及びノズル内壁面に撥液膜９０４を形成した後、ノズル形成基板９００の表面の撥液膜９０４上に保護テープ９０６を貼り付けているが、撥液膜９０４の特性から、保護テープ９０６が撥液膜９０４に完全に密着しない場合がある。このため、プラズマ処理によってノズル内壁面の撥液膜９０４を除去する際、図９（ｂ）に示すように、ノズル孔９０２の開口周辺部の撥液膜９０４までも過剰に除去されてしまい、その結果、ノズル形成基板９００の表面の撥液性にムラが生じ、インク吐出性能やメンテナンス性を低下させてしまう問題がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、孔部を有する基材の表面をムラなく均一に撥液処理を行うことのできる撥液処理方法を提供することを目的とする。

また、前記撥液処理方法によって撥液処理が行われた基材を備え、インクの吐出性能及びメンテナンス性に優れたノズルプレート、インクジェットヘッド、及び電子機器を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明の撥液処理方法は、孔部を有する基材の表面に撥液性を付与する撥液処理方法であって、前記基材の表面及び孔部内壁面にフッ素基を含有せず、少なくとも炭化水素基を含有する有機膜を形成する有機膜形成工程と、前記基材の表面の有機膜上に保護部材を形成する保護部材形成工程と、前記基材の孔部内壁面の有機膜を除去する有機膜除去工程と、前記基材の表面の有機膜上の前記保護部材を除去する保護部材除去工程と、前記基材の表面の有機膜を少なくともフッ素ガスを含む雰囲気に暴露することによりフッ化処理するフッ化処理工程と、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、基材の表面及び孔部内壁面に有機膜を形成後、基材の表面の有機膜上に保護部材を形成してから、基材の孔部内壁面の有機膜の除去が行われる。有機膜にはフッ素基が含まれないので、保護部材は有機膜に完全密着し、保護部材の密着不全によるムラがなくなり、有機膜の過除去を防止することができる。また、有機膜には少なくとも炭化水素基が含まれるので、保護部材の除去後にフッ化処理を行うことによって有機膜が形成されている部分のみを選択的に、且つ大面積に均一に撥液化することができるので、基材の表面をムラなく均一に撥液処理することが可能となる。

また本発明の撥液処理方法は、孔部を有する基材の表面に撥液性を付与する撥液処理方法であって、前記基材の表面及び孔部内壁面に保護膜を形成する保護膜形成工程と、前記保護膜上にフッ素基を含有せず、少なくとも炭化水素基を含有する有機膜を形成する有機膜形成工程と、前記基材の表面の保護膜上に設けられた有機膜上に保護部材を形成する保護部材形成工程と、前記基材の孔部内壁面の保護膜上に設けられた有機膜を除去する有機膜除去工程と、前記基材の表面の保護膜上に設けられた有機膜上の前記保護部材を除去する保護部材除去工程と、前記基材の表面の保護膜上の有機膜を少なくともフッ素ガスを含む雰囲気に暴露することによりフッ化処理するフッ化処理工程と、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、基材の表面及び孔部内壁面に保護膜を形成後、更にその保護膜上に有機膜を形成し、基材の表面の保護膜上に設けられた有機膜上に保護部材を形成してから、基材の孔部内壁面の保護膜上の有機膜の除去が行われる。有機膜にはフッ素基が含まれないので、保護部材は有機膜に完全密着し、保護部材の密着不全によるムラがなくなり、有機膜の過除去を防止することができる。また、有機膜には少なくとも炭化水素基が含まれるので、保護部材の除去後にフッ化処理を行うことによって有機膜が形成されている部分のみを選択的に、且つ大面積に均一に撥液化することができるので、基材の表面をムラなく均一に撥液処理することが可能となる。また、孔部内壁面の保護膜が耐液保護膜として用いることも可能であり、信頼性を向上させることできる。

また本発明の撥液処理方法では、前記フッ化処理は、前記フッ素ガスと不活性ガスとを含む混合ガスの雰囲気に暴露する態様がより好ましい。フッ化処理の安定化を図ることができる。

更に本発明の撥液処理方法では、前記有機膜除去工程は、紫外線や電子線などのエネルギー線による照射処理、プラズマ処理（更に好ましくは酸素を含むガスによるプラズマ照射による処理）、オゾンガス処理（更に好ましくは高純度オゾンガス処理）によって有機膜の除去を行う態様が好ましい。これらの処理によれば、有機膜除去と同時に孔部内壁面を親液化することが可能となる。

また更に本発明の撥液処理方法では、前記基材は、シリコン製の基材であり、前記有機膜は、有機シラン膜である態様がより好ましい。この態様によれば、密着性が高い有機膜を容易に形成することが可能である。

また更に本発明の撥液処理方法では、少なくとも前記有機膜除去工程と前記フッ化処理工程は同一チャンバー内で行われる態様が好ましい。この態様によれば、生産性を向上させることができる。

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、本発明の撥液処理方法によって撥液性が付与された基材を備えたことを特徴とする。

更に前記目的を達成するために、本発明のインクジェットヘッドは、本発明のノズルプレートを備えたことを特徴とする。

また更に前記目的を達成するために、本発明に係る電子機器は、本発明のインクジェットヘッドを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、有機膜にはフッ素基が含まれないので、保護部材は有機膜に完全密着し、保護部材の密着不全によるムラがなくなり、有機膜の過除去を防止することができる。また、有機膜には少なくとも炭化水素基が含まれるので、保護部材の除去後にフッ化処理を行うことによって有機膜が形成されている部分のみを選択的に、且つ大面積に均一に撥液化することができるので、基材の表面をムラなく均一に撥液処理することが可能となる。

インクジェット記録装置の概略を示す全体構成図 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 ヘッドの構造例を示す平面透視図 図３中IV−IV線に沿う断面図 第１の実施形態に係る撥液処理方法を示した説明図 本発明で用いられる有機膜の一例を示した図 フッ化処理の様子を示した説明図 第２の実施形態に係る撥液処理方法を示した説明図 従来の方法の問題点を示した説明図

以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。

〔インクジェット記録装置の全体構成〕
図１は、本実施形態に係るインクジェット記録装置を示した全体構成図である。同図に示すように、このインクジェット記録装置１０は、インクの色毎に設けられた複数のインクジェットヘッド（以下、単に「ヘッド」ともいう。）１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙを有する印字部１２と、各ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙに供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵／装填部１４と、記録紙１６を供給する給紙部１８と、記録紙１６のカールを除去するデカール処理部２０と、前記印字部１２のノズル面（インク吐出面）に対向して配置され、記録紙１６の平面性を保持しながら記録紙１６を搬送する吸着ベルト搬送部２２と、印字部１２による印字結果を読み取る印字検出部２４と、印画済みの記録紙（プリント物）を外部に排紙する排紙部２６と、を備えている。

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。

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。

複数種類の記録紙を利用可能な構成にした場合、紙の種類情報を記録したバーコードあるいは無線タグ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。

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。

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。

ベルト３３は、記録紙１６の幅よりも広い幅寸法を有しており、ベルト面には多数の吸引孔（不図示）が形成されている。図１に示したとおり、ローラー３１、３２間に掛け渡されたベルト３３の内側において印字部１２のノズル面及び印字検出部２４のセンサ面に対向する位置には吸着チャンバー３４が設けられており、この吸着チャンバー３４をファン３５で吸引して負圧にすることによってベルト３３上の記録紙１６が吸着保持される。

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。

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。

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。

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。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

このようにして生成されたプリント物は、排紙部２６から排出される。本来プリントすべき本画像（目的の画像を印刷したもの）とテスト印字とは分けて排出することが好ましい。このインクジェット記録装置１０では、本画像のプリント物と、テスト印字のプリント物とを選別してそれぞれの排出部２６Ａ、２６Ｂへと送るために排紙経路を切り換える選別手段（不図示）が設けられている。なお、大きめの用紙に本画像とテスト印字とを同時に並列に形成する場合は、カッター（第２のカッター）４８によってテスト印字の部分を切り離す。カッター４８は、排紙部２６の直前に設けられており、画像余白部にテスト印字を行った場合に、本画像とテスト印字部を切断するためのものである。カッター４８の構造は前述した第１のカッター２８と同様であり、固定刃４８Ａと丸刃４８Ｂとから構成されている。

また、図示を省略したが、本画像の排出部２６Ａには、オーダー別に画像を集積するソーターが設けられている。

〔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。

図３（ａ）は、ヘッド５０の構造例を示す平面透視図であり、図３（ｂ）は、その一部の拡大図である。また、図３（ｃ）は、ヘッド５０の他の構造例を示す平面透視図である。図４は、インク室ユニットの立体的構成を示す断面図（図３（ａ）、（ｂ）中、IV−IV線に沿う断面図）である。

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）に沿って並ぶように投影される実質的なノズル間隔（投影ノズルピッチ）の高密度化を達成している。

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。

図４に示すように、各ノズル５１は、ヘッド５０のインク吐出面５０ａを構成するノズルプレート６０に形成されている。ノズルプレート６０は、例えば、Ｓｉ、ＳｉＯ₂、ＳｉＮ、石英ガラスのようなシリコン系材料、Ａｌ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕまたはこれらを含む合金のような金属系材料、アルミナ、酸化鉄のような酸化物材料、カーボンブラック、グラファイトのような炭素系材料、ポリイミドのような樹脂系材料で構成されている。

また、ノズルプレート６０の表面（インク吐出面）には、インクの付着を防止するために、インクに対して撥液性を有する撥液膜６２が形成されている。このような撥液膜６２の形成方法については、後で説明する。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

〔撥液処理方法〕
次に、本発明に係る撥液処理方法の一例（第１及び第２の実施形態）について説明する。

（第１の実施形態）
図５は、第１の実施形態に係る撥液処理方法を示した説明図である。ここでは、撥液処理方法として、図５（ｅ）に示すように、ノズル孔１０２を有するノズル形成基板１００（図４のノズルプレート６０に相当）の表面（インク吐出面）に撥液膜１０８（図４の撥液膜６２に相当）を形成する方法について説明する。

本実施形態に係る撥液処理方法では、ノズル形成基板１００の表面及びノズル内壁面に有機膜１０４を形成する工程（有機膜形成工程）と、ノズル形成基板１００の表面の有機膜１０４上に保護部材１０６を形成する工程（保護部材形成工程）と、ノズル形成基板１００の裏面側からプラズマ処理を行い、ノズル内壁面の有機膜１０４を除去する工程（有機膜除去工程）と、ノズル形成基板１００の表面の有機膜１０４上の保護部材１０６を除去する工程（保護部材除去工程）と、ノズル形成基板１００の表面の有機膜１０４をフッ化処理する工程（フッ化処理工程）と、を含んで構成される。以下、各工程について説明する。

＜有機膜形成工程＞
まず、図５（ａ）に示すように、ノズル孔１０２を有するノズル形成基板１００の表面（インク吐出面）及びノズル内壁面に有機膜１０４を形成する。

本実施形態で用いられる有機膜１０４はフッ素基を含有しない有機膜であり、具体的には、少なくとも炭化水素基を有する有機膜（即ち、ＣＨ系の膜）が適用される。例えば、ノズル形成基板１００がＳｉ製である場合には、高い密着性を有し、容易に形成できることから、有機膜１０４として有機シラン系膜が好適である。有機シラン膜は、Si製ノズル形成基板に対して、シロキサン結合を形成し、高い密着性を有する。有機シラン膜形成用原料の例としては、エトキシシランやメトキシシラン、クロロシランなどの反応性官能基を有する原料があり、加水分解性の高いクロロシラン系原料の例としては、図６に示すような材料などを用いることができる。更に、例えば特開２００８−１０５２３１号公報に記載されるようなポリシロキサン骨格を有する有機膜も適用可能である。

なお、ノズル形成基板１００の材質は、金属材料、無機材料、有機材料が適用可能であり、ノズル形成基板１００の材質に応じて有機膜１０４を適宜選択するようにすればよい。

有機膜１０４の形成方法としては、有機膜形成後にプラズマ処理で除去可能な方法であれば特に限定されるものでない。例えば、物理的気相成長法（蒸着法、スパッタリング法等）や化学気相成長法（ＣＶＤ法、ＡＬＤ法等）などのドライプロセス法、塗布法やゾルゲル法等のウェットプロセス法が好適であり、これらのいずれかの方法で少なくとも炭化水素基を有する有機膜を形成できればよい。

これらの中でも、ＣＶＤ法等のドライプロセス法が特にこのましい。ドライプロセス法で有機膜１０４を成膜することにより、ノズル孔１０２等の微細で複雑な流路の内壁面にも均一な膜形成が可能である。

また、有機膜１０４を形成する前にノズル形成基板１００の有機膜形成面（即ち、表面及びノズル内壁面）を前処理することが好ましい。ノズル形成基板１００と有機膜１０４との密着性を向上させることができる。例えば、Ｓｉ製のノズル形成基板１００が用いられる場合には、酸素プラズマ（Ｏ₂プラズマ）照射による前処理を行うことによって、有機膜１０４（有機シラン膜等）との密着性を向上させることができる。

なお、ノズル孔１０２の形状は特に限定されるものではないが、吐出安定化を図る観点から、インク吐出方向（図５において上方向）に向かって先細となるテーパ状や漏斗状（図５では漏斗状のノズル孔を一例として図示）の形状であることが好ましい。

＜保護部材形成工程＞
有機膜１０４を形成後、図５（ｂ）に示すように、ノズル形成基板１００の表面の有機膜１０４上に保護部材１０６を形成する。例えば、保護部材１０６として、紫外線硬化樹脂などの樹脂部材や、ノズル面を覆い保護するような金属性またはセラミックス製の治具、マスキングテープ等の保護テープを用いることができる。好適には、ハンドリング性に優れ、容易に形成・脱離が可能なテープ状の部材が好ましい。具体的には、ノズル形成基板１００の表面の有機膜１０４上に当該保護テープを貼り付ければよい。

本実施形態では、保護部材１０６として、基材の表面に再剥離型アクリル系粘着剤を有するマスキングテープが用いられる態様が好ましい。この態様によれば、保護部材を形成する技術ではなく、マスキングテープを貼り付ける技術を採用しているので生産性が高く、酢酸ブチル等の溶剤を用いないので環境負荷の問題が生じず、また、基材の表面に再剥離型アクリル系粘着剤を有するマスキングテープを用いているのでマスキングテープの剥離が容易であり、この点でも生産性が高い。

更に好ましい態様として、マスキングテープの基材がポリエステルフィルム又はポリエチレンフィルムで構成されることが好ましい。本発明の撥液処理方法においては、マスキングテープの基材として種々の材質のものを用いることができるが、マスキングテープの基材としてポリエステルフィルム又はポリエチレンフィルムを用いることにより、プラズマ処理の影響を受けても強度を維持できる。

本実施形態では、上述したように有機膜１０４としてフッ素基のない有機膜が適用されるので、ノズル形成基板１００の表面の有機膜１０４上に保護部材１０６をムラなく完全密着させることが可能となる。これにより、後述するプラズマ処理によってノズル形成基板１００の表面の有機膜１０４が過剰に除去されることを防ぐことができる。

＜有機膜除去工程＞
保護部材１０６の形成後、図５（ｃ）に示すように、ノズル形成基板１００の裏面側（インク吐出面とは反対面側）からプラズマ処理を行う。例えば、特開２００７−２６１０７０号公報明細書に記載されるように、１２０〜１８０Ｗ、流量４５〜１８０Ｗ、流量４５〜７５ｓｃｃｍ、大気圧下でプラズマ化したアルゴンガスで５〜２０秒間のプラズマ処理を行えばよい。これにより、保護部材１０６によってマスキングされていない部分の有機膜はプラズマ化したアルゴンガスにより分解され、ノズル内壁面から有機膜１０４を除去することができる。また、プラズマに用いることができるガスは、ノズル形成基板１００への影響が小さく、有機膜１０４の除去が可能であれば良い。例えば、ＡｒやＨｅなどの不活性ガスや、窒素、酸素、又は、それらの混合ガスなどがある。

有機膜１０４の除去方法としては、上述したプラズマ処理に限定されず、例えば、紫外線や電子線等のエネルギー線による照射処理やオゾンガス処理（より好ましくは高純度オゾンガス処理）も好適であり、プラズマ処理と同様の効果を得ることができる。

＜保護部材除去工程＞
プラズマ処理後、図５（ｄ）に示すように、ノズル形成基板１００の表面の有機膜１０４上の保護部材１０６を除去する。例えば、保護部材１０６として再剥離型アクリル系粘着剤を有するマスキングテープが用いられる場合には、ノズル形成基板１００の表面の有機膜１０４上に貼り付けられたマスキングテープを容易に剥離することができ、生産性を向上させることができる。

＜フッ化処理工程＞
保護部材１０６の除去後、図５（ｅ）に示すように、ノズル形成基板１００の表面上の有機膜１０４のフッ化処理を行う。例えば、Ｓｉ製のノズル形成基板１００の表面上に有機膜１０４として図６に示したＯＴＳ（オクタデシルトリクロロシラン）が形成されている場合、ＯＴＳにはＣＨ₃基やＣＨ基が含まれており、そこにフッ素ガスと窒素ガス（不活性ガス）との混合ガスを直接反応させ、フッ化処理すればよい（図７参照）。

フッ化処理は、フッ素ガス単体でも反応は可能であるが、特開２００５−２７９１７５号公報明細書に記載されるように、フッ素は反応性が高いので、フッ素単体と直接反応させると、激しく反応しすぎて主鎖のＣ−Ｃ結合まで切れてしまう。

そこで本実施形態では、ヘリウム、アルゴン、窒素等の不活性ガスとの混合ガスでフッ素ガスを反応炉内に導入し、ノズル形成基板１００が変形、侵食されない範囲の任意の温度にてフッ素ガスと反応させる態様が好ましい。また、このときの混合ガス中のフッ素ガス濃度が０．０１％以上が好ましい。フッ素化の程度は、フッ素ガスの濃度、反応炉温度、反応時間で制御可能である。

フッ化処理の具体的な例については、例えば、特開２００５−５４０６７号公報明細書や特開２００４−１４３６２２号公報明細書に記載されている。具体的には、有機膜を形成した基材（本例では、保護部材除去工程後のノズル形成基板１００）を処理容器に入れて、処理容器を１００Ｐａ以下に減圧する。次に、窒素ガス等の不活性ガスに雰囲気を置換する。その後、フッ素ガスが０．１〜９９％となるように容器内に導入する。このとき、フッ素ガスの圧力は１〜１０００ｋＰａであることが好ましい。フッ素ガスと接触させる処理時間は１秒〜１０日、好ましくは１０分〜１０時間である。処理温度は−５０〜３００度、好ましくは０〜１００度である。また、フッ素侵入深さは、同一温度では時間が長いほど大きく、また同一時間では温度が高いほど大きくなる。

こうして、図５（ｆ）に示すように、ノズル形成基板１００の表面には撥液膜１０８（フッ化処理された有機膜１０４に相当）が形成される。

本実施形態によれば、ノズル形成基板１００の表面及び内壁面に有機膜１０４を形成後、ノズル形成基板１００の表面の有機膜１０４上に保護部材１０６を形成して、ノズル形成基板１００の裏面側からプラズマ処理を行うことによって、ノズル形成基板１００のノズル内壁面の有機膜１０４の除去が行われる。このとき、有機膜１０４にはフッ素基が含まれないので、保護部材１０６は有機膜１０４に完全密着し、保護部材１０６の密着不全によるムラがなくなり、ノズル形成基板１００の表面（特にノズル孔１０２の開口周辺部）の有機膜１０４が過剰に除去されることがない。即ち、プラズマ処理による有機膜１０４の過除去を防止することができる。また、酸素を含んだガスによるプラズマ処理の場合、有機膜１０４の除去と同時にノズル内壁面を親液化することができ、生産性の向上を図ることも可能である。

そして保護部材１０６の除去後、フッ素ガスによるフッ化処理を行うことによって、ノズル形成基板１００の表面上の有機膜１０４のみを選択的に、且つ大面積に均一に撥液化することができる。これにより、ノズル形成基板１００の表面にムラなく均一な撥液膜１０８を形成することができる。また、フッ素ガスによるフッ化処理を用いることによって、温度・反応時間のみで制御が可能な簡易プロセスとなる。

本実施形態において、プラズマ処理とフッ化処理を同一チャンバー内で実施する態様が好ましい。ガス交換は必要となるが、一連のプロセスを同一チャンバー内で実施することができ、生産性の向上、コンタミネイションの低減が可能である。

本実施形態では、保護部材１０６としてマスキングテープ等の保護テープを用いる態様を示したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、シリコーンゴムやフッ素ゴムからなる弾性体板を用いる態様や、ドライフィルムを用いる態様が挙げられる。但し、前者の態様では生産性が悪く、後者の態様ではノズル内壁面の有機膜１０４を除去した後に酢酸ブチルによってドライフィルムを溶解除去しなければならず、環境負荷の問題がある。一方、本実施形態のように保護部材１０６として保護テープ（より好ましくは再剥離型アクリル系粘着剤を有するマスキングテープ）を用いる態様によれば、生産性が高く、環境負荷の問題もなく好適である。

（第２の実施形態）
図８は、第２の実施形態に係る撥液処理方法を示した説明図である。図８中、図５と共通又は類似する要素には同一の符号を付して、説明を省略する。

第２の実施形態では、第１の実施形態において有機膜１０４の形成が行われる前に、図８（ａ）に示すように、ノズル形成基板１００の表面及びノズル内壁面に保護膜１１０を形成する。保護膜１１０の形成方法としては、スパッタリング法、蒸着法、ＣＶＤ法、熱酸化法、プラズマ重合法などの方法が挙げられる。例えば、Ｓｉ製のノズル形成基板１００が用いられる場合には、ＣＶＤ法等によって酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、又は熱酸化膜が形成される。

本実施形態において、保護膜１１０の構成材料は特に限定されるものではなく、例えば、金属材料、有機材料、無機材料、又は、これらの複合物を適用することが可能である。

保護膜１１０の形成後は、第１の実施形態と同様にして行われる。保護膜１１０の形成後の各工程について簡単に説明すると、上記のようにして形成された保護膜１１０上に有機膜１０４を形成し（図８（ｂ））、次いで、ノズル形成基板１００の表面の保護膜１１０上に設けられた有機膜１０４上に保護部材１０６を形成する（図８（ｃ））。そして、ノズル形成基板１００の裏面側からプラズマ処理を行って、ノズル内壁面の保護膜１１０上に設けられた有機膜１０４を除去する（図８（ｄ））。このとき、ノズル内壁面の保護膜１１０は除去されずに残存した状態となる。また、保護部材１０６は有機膜１０４にムラなく完全密着しているので、プラズマ処理による有機膜の過除去も防止される。

プラズマ処理によってノズル内壁面の保護膜１１０上に設けられた有機膜１０４を除去した後、保護部材１０６を除去し（図８（ｅ））、ノズル形成基板１００の保護膜１１０上に形成された有機膜１０４のフッ化処理を行う（図８（ｆ））。こうして、ノズル形成基板１００の表面には保護膜１１０を介して撥液膜１０８（フッ化処理された有機膜１０４に相当）が形成される。

第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果が得られるとともに、更に、ノズル内壁面の保護膜１１０が耐インク保護膜として機能するので、信頼性の向上を図ることが可能となる。更に、保護膜１１０が酸化シリコンなどで構成される場合は、プラズマ処理によって、処理部がより高密度化され、有機膜１０４の除去と同時に耐インク性をより一層向上させることができ、親液性も向上させることが可能である。

なお、本発明に係る撥液処理方法として、ノズル孔１０２を有するノズル形成基板１００の表面を撥液処理する方法を一例として説明したが、本発明はこれに限定されず、インク流路などの孔部が形成された基板（構造体）の表面を撥液処理する場合にも同様に適用することが可能である。

以上、撥液処理方法、ノズルプレート、インクジェットヘッド、及び電子機器について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。

１０…インクジェット記録装置、５０…ヘッド、５１…ノズル、５２…圧力室、５４…インク供給口、５５…共通液室、５８…圧電素子、６０…ノズルプレート、６２…撥液膜、１００…ノズル形成基板、１０２…ノズル孔、１０４…有機膜、１０６…保護部材、１１０…保護膜

Claims (9)

1. 孔部を有する基材の表面に撥液性を付与する撥液処理方法であって、
   前記基材の表面及び孔部内壁面にフッ素基を含有せず、少なくとも炭化水素基を含有する有機膜を形成する有機膜形成工程と、
   前記基材の表面の有機膜上に保護部材を形成する保護部材形成工程と、
   前記基材の孔部内壁面の有機膜を除去する有機膜除去工程と、
   前記基材の表面の有機膜上の前記保護部材を除去する保護部材除去工程と、
   前記基材の表面の有機膜を少なくともフッ素ガスを含む雰囲気に暴露することによりフッ化処理するフッ化処理工程と、
   を含むことを特徴とする撥液処理方法。
2. 孔部を有する基材の表面に撥液性を付与する撥液処理方法であって、
   前記基材の表面及び孔部内壁面に保護膜を形成する保護膜形成工程と、
   前記保護膜上にフッ素基を含有せず、少なくとも炭化水素基を含有する有機膜を形成する有機膜形成工程と、
   前記基材の表面の保護膜上に設けられた有機膜上に保護部材を形成する保護部材形成工程と、
   前記基材の孔部内壁面の保護膜上に設けられた有機膜を除去する有機膜除去工程と、
   前記基材の表面の保護膜上に設けられた有機膜上の前記保護部材を除去する保護部材除去工程と、
   前記基材の表面の保護膜上の有機膜を少なくともフッ素ガスを含む雰囲気に暴露することによりフッ化処理するフッ化処理工程と、
   を含むことを特徴とする撥液処理方法。
3. 請求項１又は２に記載の撥液処理方法において、
   前記フッ化処理は、前記フッ素ガスと不活性ガスとを含む混合ガスの雰囲気に暴露することを特徴とする撥液処理方法。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撥液処理方法において、
   前記有機膜除去工程は、プラズマ処理、エネルギー線による照射処理、又はオゾンガス処理によって有機膜の除去を行うことを特徴とする撥液処理方法。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撥液処理方法において、
   前記基材は、シリコン製の基材であり、
   前記有機膜は、有機シラン膜であることを特徴とする撥液処理方法。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の撥液処理方法において、
   少なくとも前記有機膜除去工程と前記フッ化処理工程は同一チャンバー内で行われることを特徴とする撥液処理方法。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の撥液処理方法によって撥液性が付与された基材を備えたことを特徴とするノズルプレート。
8. 請求項７に記載のノズルプレートを備えたことを特徴とするインクジェットヘッド。
9. 請求項８に記載のインクジェットヘッドを備えたことを特徴とする電子機器。

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