JPWO2018186159A1

JPWO2018186159A1 - 液体吐出装置

Info

Publication number: JPWO2018186159A1
Application number: JP2019511129A
Authority: JP
Inventors: 理恵子清家; 江口　秀幸; 秀幸江口
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2017-04-05
Filing date: 2018-03-19
Publication date: 2020-02-20
Also published as: WO2018186159A1

Abstract

より容易かつ効果的に撥水機能を持続させることのできる液体吐出装置を提供する。液体吐出装置は、ノズル２４１１を有し、ノズルの開口部から液滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、開口部が設けられたノズル開口面に払拭部材を当接させて異物を払拭する清掃部と、を備え、ノズル開口面は、基材２４１０の表面に沿って撥水膜２４１２が設けられており、基材には、撥水膜よりも硬度の高い材質が用いられ、ノズル開口面は、このノズル開口面に払拭部材を当接させた場合に払拭部材が到達しない部分が生じる起伏形状を有する。

Description

この発明は、液体吐出装置に関する。

従来、ノズルからインクといった液体を吐出させて画像を記録したり薄膜や構造を形成したりする液体吐出装置がある。液体吐出装置では、ノズルが形成されているノズル基板の一面（ノズル開口面）に当該ノズルの開口部が設けられ、この開口部から所定の方向、主にノズル開口面に略垂直な方向に微小な液滴を吐出させて媒体に対して着弾させる。

このとき、吐出された液滴は、しばしばミストを伴う。このようなミストがノズル開口面に付着すると、ノズルの開口部を塞いで液滴の吐出不良を生じさせたりするという問題がある。これに対し、従来、ノズル開口面のインクを定期的に又は所定の条件でブレードや不織布といった払拭部材で払拭して除去する技術が用いられている。また、ノズル開口面の表面に撥水膜を設けてミストや液滴がノズル開口部やその周囲に付着しにくくする技術がある。

しかしながら、撥水膜は、ノズル開口面のワイピングにより剥がれやすく、機械的な耐久性に乏しいという問題がある。これに対し、特許文献１には、シリコン基板上にフッ素含有ＤＬＣ膜を設けることで、撥水性（撥インク性）と当該膜の強度とを両立させる技術、及びフッ素含有ＤＬＣ膜の表面にドット状の凹凸を設ける技術について記載されている。
また、特許文献２には、ノズル開口面に多孔質膜を形成し、当該多孔質膜の凹凸に沿って撥水膜を設けることで、表面形状と撥水膜の作用とに応じてインク液滴を付着しにくくしつつ機械的耐久性を維持する技術について開示されている。

また、特許文献３には、微細な凹凸を有するノズル開口面の凸部分にのみ撥水膜を設け、くぼみ部分を親水性としてインクを当該くぼみ部分に誘導して凸部へのインクの付着を抑え、凹部で固化したインクを洗浄液で溶解させることで、ワイピングによる凸部の撥水膜の劣化を抑止する技術が開示されている。

特開２０１２−９１３８０号公報特開２００８−２１３２０１号公報特開２０１２−１０１３６５号公報

しかしながら、従来の技術では、払拭動作に応じて撥水膜が剥がれていくと、結局撥水機能が低下する一方、撥水膜の剥離を抑えるには特殊な技術や手間が必要となるという課題がある。

この発明の目的は、より容易かつ効果的に撥水機能を持続させることのできる液体吐出装置を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、
ノズルを有し、当該ノズルの開口部から液滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、
前記開口部が設けられたノズル開口面に払拭部材を当接させて異物を払拭する清掃部と、
を備え、
前記ノズル開口面は、基材の表面に沿って撥水膜が設けられており、
前記基材には、前記撥水膜よりも硬度の高い材質が用いられ、
前記ノズル開口面は、当該ノズル開口面に前記払拭部材を前記当接させた場合に前記払拭部材が到達しない部分が生じる起伏形状を有する
液体吐出装置である。

また、請求項２記載の発明は請求項１記載の液体吐出装置において、
前記撥水膜は、有機膜である。

また、請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の液体吐出装置において、
前記基材は、ノズルが設けられた基礎部材と、当該基礎部材と前記撥水膜との間に設けられて前記基礎部材よりも前記撥水膜との密着度を向上させる下地層とを有する。

また、請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の液体吐出装置において、
前記撥水膜は、前記基材と化学結合している。

また、請求項５記載の発明は、請求項４記載の液体吐出装置において、
前記撥水膜は、前記基材とシロキサン結合している。

また、請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の液体吐出装置において、
前記撥水膜は、単分子膜である。

また、請求項７記載の発明は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の液体吐出装置において、
前記起伏形状は、前記ノズル開口面に不均一に設けられている。

本発明に従うと、液体吐出装置において、より容易かつ効果的に撥水機能を持続させることができるという効果がある。

本発明の液体吐出装置の実施形態であるインクジェット記録装置の構成を正面から見た模式図である。ヘッドユニットの概略構成図である。ヘッドユニットの底面図である。クリーニング部の構成について説明する図である。クリーニング部の構成について説明する図である。ノズル開口部とその周辺の断面形状を模式的に示す図である。ノズル開口部とその周辺の断面形状を模式的に示す図である。ノズル開口部とその周辺の断面形状を模式的に示す図である。ノズル基板の製造処理の手順を示すフローチャートである。ノズル基板の製造手順を模式的に図示したものである。ノズル基板の製造手順を模式的に図示したものである。ノズル基板の製造手順を模式的に図示したものである。ノズル基板の製造手順を模式的に図示したものである。ノズル基板の製造手順を模式的に図示したものである。ノズル基板の製造手順を模式的に図示したものである。ノズル基板の製造手順を模式的に図示したものである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の液体吐出装置の実施形態であるインクジェット記録装置１の構成を正面から見た模式図である。

インクジェット記録装置１は、媒体供給部１０と、画像形成部２０と、媒体排出部３０と、図示略の制御部などを備えている。このインクジェット記録装置１では、制御部による制御動作に基づいて、媒体供給部１０に格納された記録媒体Ｐが画像形成部２０に搬送され、画像が形成された後に媒体排出部３０に排出される。

媒体供給部１０は、媒体供給トレー１１と搬送部１２などを有する。
媒体供給トレー１１は、記録媒体Ｐを一又は複数載置可能に設けられた板状部材である。媒体供給トレー１１は、載置された記録媒体Ｐの量に応じて上下動し、記録媒体Ｐのうち一番上のものが搬送部１２による搬送開始位置に保持される。
記録媒体Ｐとしては、種々の厚さの印刷用紙、セル、フィルムや布帛など、画像形成ドラム２１の外周面上に湾曲して担持され得る種々のものが用いられる。
搬送部１２は、複数（例えば、２本）のローラー１２１、１２２と、内側面でローラー１２１、１２２により支持された輪状のベルト１２３と、媒体供給トレー１１上に載置された記録媒体Ｐのうち一番上のものをベルト１２３に受け渡す図示略の供給部と、を有する。搬送部１２は、ローラー１２１、１２２の回転によるベルト１２３の周回移動に従って供給部によりベルト１２３上に受け渡された記録媒体Ｐを搬送して画像形成部２０へ送る。

画像形成部２０は、画像形成ドラム２１と、受け渡しユニット２２と、温度計測部２３と、ヘッドユニット２４と、加熱部２５と、デリバリー部２６と、クリーニング部２７（清掃部；図３Ａ及び図３Ｂ参照）などを備える。

画像形成ドラム２１は、円筒状の外周形状を有し、当該外周面（搬送面）上に記録媒体Ｐを担持して、その回転動作に応じた搬送経路で記録媒体Ｐを搬送する。この画像形成ドラム２１の内面側には、ヒーターが設けられ、搬送面上に載置された記録媒体Ｐが所定の設定温度になるように搬送面を加熱し得る。

受け渡しユニット２２は、搬送部１２から受け渡された記録媒体Ｐを画像形成ドラム２１に受け渡す。受け渡しユニット２２は、媒体供給部１０の搬送部１２と画像形成ドラム２１との間の位置に設けられている。受け渡しユニット２２は、搬送部１２により送られてきた記録媒体Ｐの一端を把持する爪部２２１と、爪部２２１に把持された記録媒体Ｐを誘導する円筒状の受け渡しドラム２２２などを有する。爪部２２１により搬送部１２から取得された記録媒体Ｐは、受け渡しドラム２２２に送られると回転する受け渡しドラム２２２の外周面に沿って移動し、そのまま画像形成ドラム２１の外周面に誘導されて受け渡される。

温度計測部２３は、記録媒体Ｐが画像形成ドラム２１の搬送面上に載置されてから最初のヘッドユニット２４のインク吐出面と対向する位置に搬送されるまでの間の位置に設けられて、搬送される記録媒体Ｐの表面温度（搬送面に接する面とは反対面の温度）を計測する。この温度計測部２３の温度センサーとしては、例えば、放射温度計が用いられ、赤外線の強度分布を計測することで温度計測部２３（放射温度計）と接しない記録媒体Ｐの表面温度を計測する。温度計測部２３には、画像形成部２０において記録媒体Ｐが搬送される経路に沿った方向（搬送方向）に直交する幅方向（図１の面に垂直な方向）に沿って複数点の温度が計測可能に複数のセンサーが配列されており、計測データは、予め設定された適切なタイミングで各々制御部に出力されて制御される。

ヘッドユニット２４は、記録媒体Ｐが担持された画像形成ドラム２１の回転に応じ、記録媒体Ｐと対向するインク吐出面に設けられた複数のノズル開口部から当該記録媒体Ｐの各所にインクの液滴を吐出していくことで画像を形成する。本実施形態のインクジェット記録装置１では、ヘッドユニット２４は、画像形成ドラム２１の外周面から予め設定された距離だけ離隔されて、所定の間隔で４つ配置されている。４つのヘッドユニット２４は、ＣＭＹＫ４色のインクをそれぞれ出力する。ここでは、記録媒体Ｐの搬送方向について上流側から順番にＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋの各色インクがそれぞれ吐出される。インクとしては、任意のものが用いられ得るが、ここでは、通常の液体インクが用いられ、加熱部２５の動作により水分が蒸発、乾燥されることでインクが記録媒体Ｐに定着する。
ヘッドユニット２４の各々は、ここでは、画像形成ドラム２１の回転との組み合わせにより記録媒体Ｐ上の画像形成幅に亘って画像を形成可能なラインヘッドである。

加熱部２５は、搬送される記録媒体Ｐの表面を加熱する。加熱部２５は、例えば、電熱線などを有して通電に応じて発熱して空気を加熱し、また赤外線を照射することで記録媒体Ｐを加熱する。加熱部２５は、画像形成ドラム２１の外周面の近傍であって、画像形成ドラム２１の回転により搬送される記録媒体Ｐ上にヘッドユニット２４からインクの吐出がなされた後、記録媒体Ｐが画像形成ドラム２１からデリバリー部２６に渡る前で当該記録媒体Ｐを加熱可能に配置されている。加熱部２５の動作により、ヘッドユニット２４のノズルから吐出されたインクを乾燥させてインクを記録媒体Ｐに定着させる。

デリバリー部２６は、インクが吐出、定着された記録媒体Ｐを画像形成ドラム２１から媒体排出部３０に搬送する。デリバリー部２６は、複数（例えば、２本）のローラー２６１、２６２と、内側面でローラー２６１、２６２に支持された輪状のベルト２６３と、円筒状の受け渡しローラー２６４などを有する。デリバリー部２６は、受け渡しローラー２６４により画像形成ドラム２１上の記録媒体Ｐをベルト２６３上に誘導し、受け渡された記録媒体Ｐをローラー２６１、２６２の回転に伴い周回移動するベルト２６３と共に移動させることで搬送して媒体排出部３０に送り出す。

クリーニング部２７は、ヘッドユニット２４のインク吐出面のクリーニング動作を行う。クリーニング部２７は、画像形成ドラム２１に対して幅方向について隣り合って配置されている。ヘッドユニット２４が幅方向に移動されることで、当該ヘッドユニット２４のインク吐出面がクリーニング部２７によるクリーニング位置にセットされる。

媒体排出部３０は、画像形成部２０から送り出された画像形成後の記録媒体Ｐをユーザーにより取り出されるまで格納する。媒体排出部３０は、デリバリー部２６により搬送された記録媒体Ｐが載置される板状の媒体排出トレー３１などを有する。

図２Ａ及び図２Ｂは、ヘッドユニット２４の構成を示す図である。図２Ａは、ヘッドユニット２４を画像形成ドラム２１の搬送面上方で記録媒体Ｐの搬送方向上流側から見た場合の概略構成図である。図２Ｂは、ヘッドユニット２４を画像形成ドラム２１の搬送面側から見た底面図である。

ヘッドユニット２４は、複数のインクジェットヘッド２４１（液滴吐出ヘッド）を有する。ここでは、一つのヘッドユニット２４に１６個のインクジェットヘッド２４１が設けられているが、これに限られない。１６個のインクジェットヘッド２４１は、それぞれ２個ずつ一組で８個のインクジェットモジュール２４２に含まれる。インクジェットモジュール２４２は、固定部材２４５によりここでは千鳥格子状に適切な相対位置で調整、固定されている。

固定部材２４５は、キャリッジ２４６により支持されて保持されている。キャリッジ２４６には、第１サブタンク２４３及び第２サブタンク２４４が併せて保持されており、これらの第１サブタンク２４３及び第２サブタンク２４４から各インクジェットヘッド２４１に対してインクが供給される。キャリッジ２４６は、４つのヘッドユニット２４について、各々別個に画像形成ドラム２１上で幅方向に移動可能とされている。

図２Ｂに示すように、インクジェットヘッド２４１は、それぞれ複数のノズル２４１１を有する。インクジェットヘッド２４１は、各々の底面（ノズル開口面２４１ａ）に設けられた複数のノズル２４１１の開口部からインク（液滴）を吐出し、画像形成ドラム２１の搬送面上に担持された記録媒体Ｐに対してインク液滴を着弾させる。ここでは、インクジェットヘッド２４１として、それぞれ搬送方向について２列に開口部が配列された二次元配列パターンを有するものが示されているが、これに限られない。適宜な一次元又は二次元配列パターンで開口部が配列されていて良い。これら開口部の配列範囲は、１６個のインクジェットヘッド２４１全体で、幅方向について搬送面に担持される記録媒体Ｐの記録可能幅をカバーし、ヘッドユニット２４を固定したままワンパス方式での画像形成が可能とされる。１６個のインクジェットヘッド２４１のノズル開口面２４１ａは、撥水膜２４１２（撥インク膜；図４Ａ参照）により被覆されている。

図３Ａ及び図３Ｂは、クリーニング部２７の構成について説明する図である。
図３Ａは、画像形成ドラム２１を斜視した図、図３Ｂは、図１と同一の正面側から画像形成ドラム２１を透過して後ろ側を見た場合の図を示している。

クリーニング部２７は、画像形成に係るインク吐出後やメンテナンス後にインクジェットヘッド２４１のノズル開口面２４１ａに付着しているインクやその他の夾雑物（まとめて異物）を払拭、除去する。図３Ａに示すように、クリーニング部２７は、画像形成ドラム２１に対して幅方向に配列され、ヘッドユニット２４が当該幅方向に移動した場合にインク吐出面がクリーニング可能なように配置されている。

図３Ｂに示すように、クリーニング部２７は、払拭部材２７１と、弾性部材２７２と、巻き出しローラー２７３と、巻き取りローラー２７４などを備える。これらの構成は、複数のヘッドユニット２４に対して各々別個に設けられているが、クリーニング部２７を搬送方向に移動可能として複数のヘッドユニット２４に対して共通に設けられていても良い。

払拭部材２７１は、長尺状の布状シート部材であって、その幅方向の長さ（幅）は、インク吐出面（少なくとも複数のノズル開口面２４１ａの全体）をカバー可能とされている。払拭部材２７１としては、インクの水分を吸収しやすくかつ少なくともインク吐出面の材質よりも硬度が低いものであり、また、撥水膜を傷つけにくいものが好ましい。このような部材としては、例えば、ポリエステル、アクリル、ポリアミド、ポリウレタンなどが挙げられる。これらの部材は、織布又は不織布を形成し得る。特に、水分の吸収性の高いものであって当接時の押圧力が低くても液体が吸収されやすいものの方がより好ましい。あるいは、払拭部材２７１は、ブレード状の構造を有していても良い。

弾性部材２７２は、払拭部材２７１を挟んでインク吐出面と対向し、インク吐出面と対向する面（押圧面）のサイズは、当該インク吐出面全体をカバー可能に形成されている。弾性部材２７２は、インク吐出面（ノズル開口面２４１ａの後述する起伏についての平均面）に対して略垂直に移動可能となっている。弾性部材２７２の材質としては、例えばスポンジ（発泡樹脂）やゴムなど、ノズル開口面２４１ａに押し付けられてもノズルを破損させないものが用いられる。この弾性部材２７２をノズル開口面２４１ａ（インク吐出面）に対して近づける方向に移動させることで、払拭部材２７１を全体としてノズル開口面２４１ａに対して略平行な状態で当接させる。

払拭部材２７１をノズル開口面２４１ａに当接させている場合の弾性部材２７２とインク吐出面との相対位置（距離）は、ここでは固定され、これに応じて払拭部材２７１のインク吐出面に対する押圧力は、ノズル開口面２４１ａの表面の撥水膜の剥離の影響の範囲内で毎回一定とされる。このときの押圧力がインク吐出面におけるインクの払拭に適切な大きさとなるように相対位置が定められる。あるいは、この押圧力は、可変とされても良く、この場合には、後述するように、ノズル開口面２４１ａの表面形状と払拭部材２７１との関係に応じて最大値が定められる。

払拭部材２７１は、巻き取りローラー２７４により巻き取り動作が行われることで、巻き出しローラー２７３から巻き出されて巻き取りローラー２７４により巻き取られる。この間に、弾性部材２７２が払拭部材２７１をインク吐出面に略均等に押し付けることで、当該インク吐出面に当接した新たな（インクが付着していない）払拭部材２７１がノズル開口面２４１ａ（インク吐出面）に付着したインクなどを払拭する。巻き出しローラー２７３から全ての払拭部材２７１が巻き出された場合には、払拭部材２７１は、容易に交換可能となっている。

次に、本実施形態のヘッドユニット２４のインク吐出面について詳しく説明する。
図４Ａ〜図４Ｃは、ノズル開口部とその周辺の断面形状を模式的に示す図である。ここでは、図面上方がノズル開口面２４１ａとして示されている。

各インクジェットヘッド２４１は、特には限られないが、ここでは、複数のプレート（基板）が積層されて形成されている。これらの基板のうち最もインク吐出面の側にあり、ノズルが設けられているノズル基板の基材２４１０は、図４Ａに示すように、ベース部材２４１０ａ（基礎部材）が下地層２４１０ｂで被膜され、更に撥水膜２４１２により被膜されている。基材２４１０の表面には起伏、ここでは、波型形状を有している。なお、図示されている波型形状のサイズは、ここでは模式的に強調かつ簡略化して示したものであり、ノズル２４１１のサイズ（ここでは、例えば、ノズル２４１１内部の径が１００〜４００μｍ程度、ノズル２４１１の開口部分の内径が１５〜５０μｍ程度）や基材２４１０の厚み（一般に、厚さが５０〜５００μｍ程度）などとの実際の比率を反映していない。また、この波型形状は、図４Ａの面に対して垂直な方向に連続している必要はなく、インク吐出面内で二次元的に設けられている。また、波型形状の周期（間隔）や深さ（振幅）は、一定である必要はなく、本発明に係る後述の条件を満たす範囲内で不均一（ランダム）で良い。ただし、ノズル開口部の周囲で高さが大きく異なると、インクの吐出方向にむらが生じる。したがって、波形形状の深さは、吐出されるインク液滴のサイズ（ノズル２４１１の開口部分のサイズに応じたサイズ）や速度に対して十分に小さく（例えば、１０ｎｍ〜１０μｍ程度）定められる。撥水膜２４１２としては、主にフッ素系樹脂の有機膜が用いられる。

ベース部材２４１０ａとしては、ここではシリコン基板やＳＯＩ基板（Silicon on Insulator）が用いられている。あるいは、ステンレス（ＳＵＳ）やニッケルなどが用いられても良い。
ベース部材２４１０ａの表面に設けられた下地層２４１０ｂとしては、ここでは、シリコン酸化物（ＳｉＯ_２）である。あるいは、下地層２４１０ｂとして、タンタル酸化物やタンタルシリコン酸化物などが用いられても良い。このような下地層２４１０ｂにより、後に形成される撥水膜２４１２との密着度（結合強度）が当該下地層２４１０ｂのない場合よりも向上される。
すなわち、これらベース部材２４１０ａ及び下地層２４１０ｂは、撥水膜２４１２よりも硬度の高い材質で形成されている。これにより、払拭部材２７１による払拭動作時における撥水膜２４１２の磨耗に比して、基材２４１０の磨耗は十分に小さい。

撥水膜２４１２は、必ずしも膜厚が均一でなくても良いが、基材２４１０の表面に沿って基材２４１０の起伏を埋め込まない厚さで形成され、単分子膜のように基材２４１０の起伏の間隔や深さを忠実に残すように形成されるのがより好ましい。このとき、払拭部材２７１が弾性部材２７２により払拭動作に応じた適切な所定の押圧力でインク吐出面に押し付けられた場合に、撥水膜２４１２が当初の状態（図４Ｂ）でも撥水膜２４１２との接触面で当該撥水膜２４１２が剥離磨耗した場合（図４Ｃ）でも、当該払拭部材２７１が撥水膜２４１２に届かない（到達しない）部分が生じるように起伏形状（凹凸形状）、すなわち、起伏の間隔や深さが定められる（深さについては、上述のインクの吐出むら防止を考慮して、例えば、５０ｎｍ〜１０μｍ程度）。また、払拭部材２７１が撥水膜２４１２に押圧されて当接する範囲は、払拭部材２７１が破断したりしない範囲でインク吐出面の面積に比して小さい方が望ましい。

このような表面形状とされることで、払拭部材２７１による払拭動作の際に撥水膜２４１２が剥がされて薄くなり、更に消滅する範囲を狭く留める。押圧力が小さい範囲については、払拭部材２７１との接触によりインクが払拭されつつ、剥離を最小限に抑える。撥水膜２４１２と払拭部材２７１とが接触しない範囲については、撥水機能が維持されてインクが留まりにくく、また留まったインクも粒状になって表面から浮きやすいので、払拭部材２７１が当接しなくてもインクが残留する割合や頻度が十分に抑えられる。更に、払拭部材２７１よりも基材２４１０の方が硬度が高いことで、基材２４１０の磨耗が最小限に抑えられ、起伏のくぼみ部分における払拭部材２７１との接触面積の容易な増大を抑制する。

次に、本実施形態のインクジェット記録装置１に用いられるインクジェットヘッド２４１のノズル基板の製造方法について説明する。
図５はノズル基板の製造処理の手順を示すフローチャートである。また、図６Ａ〜図６Ｅ、図７Ａ及び図７Ｂは、インクジェットヘッドにおけるノズル基板の製造手順を模式的に図示したものである。

まず、ベース部材２４１０ａとなるＳＯＩ基板（図６Ａ）の表面に起伏を形成する（ステップＳ１１）。起伏の形成としては、グラインディングによる粗切削や所定のパターンでのエッチングなどが用いられる。このようにグラインディングやエッチングでランダムに起伏を形成する場合には、形成時間に応じて起伏の大きさ（深さ）が変化するので、適宜な時間が定められる（図６Ｂ）。

次いで、ＳＯＩ基板の表面全体に対してＳｉＯ_２膜（酸化膜）を形成する（ステップＳ１２）。この酸化膜の形成は、熱酸化処理により行われる。熱酸化処理としては、周知のいずれかの方法を用いることができる（図６Ｃ）。

酸化膜が形成されたＳＯＩ基板（基材２４１０）の表面、ここでは、ノズル開口面２４１ａとは反対側の面に対し、インク流路が形成される位置に応じたマスクを用いてレジストパターンを設け、エッチングによりインク流路とノズルを形成する（ステップＳ１３）。エッチングの方法としては、ここでは、例えば、深掘りの容易なボッシュ法による反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）が用いられる（図６Ｄ）。あるいは、インク流路やノズルの形成には、レーザー穿孔やブラスト加工などが用いられ（併用され）ても良い。

ノズル開口面２４１ａ以外の面に設けられている酸化膜をエッチングにより除去する（ステップＳ１４）。この除去は、通常のドライエッチングで行うことができる（図６Ｅ）。

次いで、基材２４１０を洗浄して異物を除去する（ステップＳ１５）。ここでは、基材２４１０がシリコンベースであるので、ＲＣＡ洗浄が好適に用いられるが、基材２４１０の材質に応じて他の洗浄方法が用いられても良い。

それから、撥水膜の生成を行う。まず、基材２４１０の表面の濡れ性を向上させる処理を行う（ステップＳ１６）。ここでは、酸素ガス中でプラズマ処理を行うことで、ＳｉＯ_２膜の表面にＯＨ基を形成させることにより濡れ性を向上させる。

濡れ性が向上した基材２４１０に撥水液を塗布する（ステップＳ１７）。ここでは、基材２４１０を撥水液中に浸す（ディップコーティング）ことで、全面に撥水液が塗布される。撥水液としては、ここでは、所定のパーフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ；例えば、ダイキン工業株式会社製オプツール（登録商標））をフッ素系溶媒で希釈した液を用いる。この撥水液には、更に、溶媒として水を含み、また、界面活性剤などが含有されていても良い。塗布の方法としては、他に、蒸着（ＣＶＤ；Chemical Vapor Depositionなど）、スプレーコーティング、スピンコーティング、ワイヤーバーコーティング（シロキサングラフト型ポリマーが用いられる場合など）などを用いることができる。

ＰＦＰＥが付着した基材２４１０を適宜な条件（温度湿度）で静置して撥水膜を形成させる処理を行う（ステップＳ１８）。ＰＦＰＥと基材２４１０（下地層２４１０ｂのＳｉＯ_２）との間には、上述のプラズマ処理とシランカップリング剤を用いた加水分解とに基づいて化学結合（シロキサン結合）が生じて、基材２４１０の表面にフッ素鎖の撥水膜が形成される。適宜な条件は、撥水液の種別などに応じて定められ、常温又は必要に応じて高温状態（例えば、３００〜４００℃）とされて、熱処理が行われる（図７Ａ）。

表面全体に撥水膜が形成された後、この撥水膜２４１２が形成された基材２４１０のフッ素系溶媒（ハイドロフルオロエーテルなど）による洗浄（リンス）を行う（ステップＳ１９）。このとき、超音波洗浄を行うことで、化学結合を生じていない残りのＰＦＰＥを除去する。超音波の周波数としては、ＭＨｚ帯が好ましく用いられる。これにより、基材２４１０の表面に化学結合により形成された撥水膜２４１２は、基材２４１０の起伏に沿って当該起伏を保ちながら形成される単分子膜となる。

最後に、ノズル開口面２４１ａ以外、すなわち、ノズル内部などに形成された撥水膜を除去する（ステップＳ２０）。ここでは、撥水膜２４１２を残すノズル開口面２４１ａに対して保護テープを設け、当該ノズル開口面２４１ａとは反対側を露出させてプラズマ処理を行うことで、ノズル開口面２４１ａ以外に形成された撥水膜が除去される（図７Ｂ）。そして、保護テープを除去して、撥水膜２４１２が設けられたノズル基板の製造工程が完了する。

このようにして製造されたノズル基板に対して他の基板が積層され、また、駆動回路及びインクの供給路などが接続されて、インクジェットヘッド２４１が形成され、インクジェット記録装置１の一部として利用される。

以上のように、本実施形態のインクジェット記録装置１は、ノズル２４１１を有し、当該ノズル２４１１の開口部からインク液滴を吐出するインクジェットヘッド２４１と、開口部が設けられたノズル開口面２４１ａに払拭部材２７１を当接させて異物を払拭するクリーニング部２７と、を備え、ノズル開口面２４１ａは、基材２４１０の表面に沿って撥水膜２４１２が設けられており、基材２４１０には、撥水膜２４１２よりも硬度の高い材質が用いられ、ノズル開口面２４１ａは、ノズル開口面２４１ａに払拭部材２７１を払拭動作に応じた圧力で当接させた場合に、撥水膜２４１２の磨耗の状況に依らず払拭部材２７１が到達しない部分が生じる起伏形状を有する。
このように、インクジェット記録装置１の払拭部材２７１によるクリーニング動作に応じて当該クリーニング時に払拭部材２７１がノズル開口面２４１ａの一部に到達しないように当該ノズル開口面２４１ａの表面に起伏形状が設けられることで、起伏形状の一部が払拭動作によって磨耗しても、残りの部分で撥水機能が働く。そして、撥水膜２４１２よりも基材２４１０の方が硬度が高いことから、基材２４１０自体の磨耗は少なく、払拭部材２７１が残りの部分の撥水膜２４１２に届くことはないから、当該撥水膜２４１２が全て磨耗することはない。したがって、ノズル開口面２４１ａにおける撥水機能を容易かつ効果的に長期間維持することができる。

また、撥水膜２４１２は、有機膜である。このような有機膜の撥水膜２４１２は、撥水性の高いものが容易に形成可能な一方で、磨耗に対する強度が低いものが多いので、このようなものを払拭部材２７１が届かない部分を有する表面形状で設けることで、より容易かつ効果的に撥水性の維持を図ることができる。

また、基材２４１０は、ノズル２４１１が設けられたベース部材２４１０ａと、ベース部材２４１０ａと撥水膜２４１２との間に設けられてベース部材２４１０ａよりも撥水膜２４１２との密着度を向上させる下地層２４１０ｂとを有する。
このように、下地層２４１０ｂを設けることで撥水膜２４１２をより確実に密着形成させ、剥がれにくくすることができる。

また、撥水膜２４１２は、基材２４１０と化学結合している。これにより、払拭部材２７１による払拭動作時に撥水膜２４１２が剥がれにくい。特に、払拭部材２７１と当接せず、磨耗させない部分が当接部分の剥離に連動して剥がれることを防ぐことができるので、効果的に撥水性を維持することができる。

また、特に、撥水膜２４１２は、基材２４１０とシロキサン結合している。このように結合強度の高い撥水膜２４１２を設けることで、更に撥水膜２４１２の剥がれを抑制することができる。特に、各種撥水膜２４１２と基材２４１０の材質の組み合わせに対し、容易かつ適切に高い結合強度を得ることができるので、長期間の撥水性の維持に有効である。特に、基材にシリコン系部材が用いられている場合に効果的に撥水膜２４１２の剥がれなどを抑制することができる。

また、撥水膜２４１２は、単分子膜である。撥水膜２４１２をこのように最小限薄くすることで、基材２４１０の表面形状に沿って効果的な起伏構造をもつ撥水膜２４１２を容易かつ精度良く形成することができる。また、微細な起伏形状に対して当該起伏形状を埋め込まないように均一な膜厚を生成する場合に、膜厚の制御がむしろ容易になる。

また、起伏形状は、ノズル開口面２４１ａに不均一に設けられている。払拭部材２７１と当接させないための微小な起伏形状自体はそれほど高精度に設ける必要がないので、エッチングやグラインディングなどにより容易に不均一な起伏形状を形成することができる。また、このような不均一な起伏形状により、撥水膜２４１２が磨耗する部分が単純なパターン化したり直線などで連続して現れたりしにくい形状とすることができる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限られるものではなく、様々な変更が可能である。
例えば、上記実施の形態では、エッチングやグラインディングなどの処理の結果として生じるランダム（不均一）な起伏を有するものとして説明したが、所定の周期的構造パターンに従って起伏が設けられていても良い。この場合の周期的構造パターンは、インク吐出面内の二軸にそって各々互いに異なっていても良い。また、ランダムな起伏パターンを所定面積ごとに周期的に配置しても良い。

また、本発明は、インク吐出面に払拭部材２７１が当接しない部分がありさえすれば良いが、当該当接しない部分が略均等に分布し、かつ表面積に比して割合が大きいことが望ましい。したがって、表面粗さに係る最大高さＲｙに比して算術平均粗さＲａが極端に小さくないことが望ましい。

また、上記実施の形態では、所定の払拭部材を所定圧力でインク吐出面に当接させることとしたが、払拭部材が交換された場合などで、その性質に若干の変化が生じ得る場合、想定される材質の範囲内で表面の起伏の一部に当接しないようにインク吐出面が形成されるか、又は材質に応じて押圧力、すなわち、弾性部材２７２の位置が変更されることが考えられる。

また、上記実施の形態では、ベース部材２４１０ａの表面に下地層２４１０ｂを設けることとしたが、下地層２４１０ｂがなくても良い。この場合、ベース部材２４１０ａ自体が撥水膜２４１２より硬度を有していれば良く、また、ベース部材２４１０ａに堅固に接合し得る撥水膜２４１２が用いられることが好ましい。

また、上記実施の形態では、基材２４１０と撥水膜２４１２とを化学結合、特に、シロキサン結合させることで強度を上げ、まとめて広範囲の剥離が生じにくくすることとしたが、必ずしもこれらに限定されるものではない。

また、上記実施の形態では、撥水膜２４１２が単分子膜であるとしたが、これに限るものではない。この場合、特に、不規則な起伏を有する場合に、基材２４１０の起伏に沿って適切な起伏を有した膜厚の撥水膜を得る必要がある。このような撥水膜として、例えば、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）を含む塗布液を塗布して乾燥後に熱処理を行うことで当該撥水膜を形成する場合、ＦＥＰは、熱処理温度である３００〜４００℃における溶融粘度が低いので、一般的には均一な膜圧を得やすいが、本発明では、基材２４１０の起伏のくぼみを埋め込まないように適切に制御する必要がある。その他の撥水膜形成に用いられるフッ素樹脂としては、例えば、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）などが挙げられる。

また、上記実施の形態では、ヘッドユニット２４をクリーニング位置に移動させて払拭部材２７１で払拭を行う構成としたが、クリーニング部２７の全体が移動可能な構成であっても良い。また、ヘッドユニット２４は、ラインヘッドに限られず、スキャン型のヘッドなどであっても良い。また、払拭部材２７１には、適宜クリーニング液などが付与されても良い。

また、上記実施の形態では、各インクジェットヘッド２４１のノズル開口面２４１ａのみ撥水機能を付加及び維持させることとしたが、同様に固定部材４２５の画像形成ドラム２１と対向する面を含めたヘッドユニット２４のインク吐出面全体について撥水機能を付加及び維持させることとしても良い。

また、上記実施の形態では、液体吐出装置としてインクジェット記録装置を例に挙げて説明したが、これに限られない。他の被膜、表面処理や構造形成などに用いられる各種機能液などの吐出に用いられる装置であっても良い。これらの対象とする液滴の種別に応じて払拭部材の材質や弾性部材２７２の位置が異なり得るので、これらに応じてインク吐出面の起伏が各々定められる。また、液体吐出装置が複数種類の液滴をと出する場合には、インクジェットヘッド２４１ごとにインク吐出面の起伏が別個に定められても良い。
その他、上記実施の形態で示した構成、材質、構造や形状、処理の手順などの具体的な細部は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

この発明は、液滴吐出装置に利用することができる。

１インクジェット記録装置
１０媒体供給部
１１媒体供給トレー
１２搬送部
１２１、１２２ローラー
１２３ベルト
２０画像形成部
２１画像形成ドラム
２２受け渡しユニット
２２１爪部
２２２受け渡しドラム
２３温度計測部
２４ヘッドユニット
２４１インクジェットヘッド
２４１ａノズル開口面
２４１０基材
２４１０ａベース部材
２４１０ｂ下地層
２４１１ノズル
２４１２撥水膜
２４２インクジェットモジュール
２４３第１サブタンク
２４４第２サブタンク
２４５固定部材
２４６キャリッジ
２５加熱部
２６デリバリー部
２６１、２６２ローラー
２６３ベルト
２６４受け渡しローラー
２７クリーニング部
２７１払拭部材
２７２弾性部材
２７３巻き出しローラー
２７４巻き取りローラー
３０媒体排出部
３１媒体排出トレー

Claims

ノズルを有し、当該ノズルの開口部から液滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、
前記開口部が設けられたノズル開口面に払拭部材を当接させて異物を払拭する清掃部と、
を備え、
前記ノズル開口面は、基材の表面に沿って撥水膜が設けられており、
前記基材には、前記撥水膜よりも硬度の高い材質が用いられ、
前記ノズル開口面は、当該ノズル開口面に前記払拭部材を前記当接させた場合に前記払拭部材が到達しない部分が生じる起伏形状を有する
液体吐出装置。
前記撥水膜は、有機膜である請求項１記載の液体吐出装置。
前記基材は、ノズルが設けられた基礎部材と、当該基礎部材と前記撥水膜との間に設けられて前記基礎部材よりも前記撥水膜との密着度を向上させる下地層とを有する請求項１又は２記載の液体吐出装置。
前記撥水膜は、前記基材と化学結合している請求項１〜３のいずれか一項に記載の液体吐出装置。
前記撥水膜は、前記基材とシロキサン結合している請求項４記載の液体吐出装置。
前記撥水膜は、単分子膜である請求項１〜５のいずれか一項に記載の液体吐出装置。
前記起伏形状は、前記ノズル開口面に不均一に設けられている請求項１〜６のいずれか一項に記載の液体吐出装置。