(57)【要約】【課題】  ノズル板を加熱することなく、かつノズル板裏面や吐出孔内壁に撥液性を付与することなく、吐出孔開口部周縁部を含むノズル板おもて面に撥液膜を形成することのできる撥液膜形成方法と、その形成方法によって撥液膜が形成されているノズル板を提供する。【解決手段】  シラン化合物溶液を塗布することによって、ノズル板２１の上にシラン化合物溶液層３１を形成する。次に、紫外線３５を照射することによって、ノズル板おもて面２２に形成されたシラン化合物溶液層３１を固化し、撥液膜４０を形成する。さらに、ノズル板２１を溶媒を用いて洗浄することによって、紫外線３５が照射されないノズル板裏面２３や吐出孔内壁２５の上の未固化のシラン化合物溶液層３１を除去する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シラン化合物溶液を塗布することによりノズル板上にシラン化合物溶液層を形成する工程と、紫外線を照射することによって前記シラン化合物溶液層を固化する工程と、からなる撥液膜形成方法。
【請求項２】
請求項１に記載の形成方法において、シラン化合物はフロロアルキル基を含むことを特徴とする撥液膜形成方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の形成方法において、前記紫外線は真空紫外光であることを特徴とする撥液膜形成方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の形成方法において、前記紫外線を前記ノズル板表面の吐出孔開口部の周縁部に形成された前記シラン化合物溶液層に照射することを特徴とする撥液膜形成方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の形成方法において、前記紫外線をノズル板のおもて側から照射することを特徴とする撥液膜形成方法。
【請求項６】
請求項５に記載の形成方法おいて、前記紫外線を前記吐出孔の中心軸と平行に照射することを特徴とする撥液膜形成方法。
【請求項７】
請求項５または６に記載の形成方法おいて、前記吐出孔の形状は、前記吐出孔の内壁面の紫外線照射方向に垂直な平面への正射影が、前記吐出孔開口部の前記紫外線照射方向に垂直な平面への正射影の内側に存在しないような形状であることを特徴とする撥液膜形成方法。
【請求項８】
請求項１ないし６のいずれかに記載の形成方法において、前記シラン化合物溶液層を固化する工程の後に、未固化のシラン化合物溶液層を溶媒で洗浄することによって除去する工程を含む撥液膜形成方法。
【請求項９】
請求項１ないし７のいずれかに記載の形成方法によって形成された撥液膜が形成されていることを特徴とするノズル板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットプリンタなどの記録ヘッドに好適に用いられるノズル板と、それに用いられる撥液膜の形成方法に関わるものである。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンタなどに用いられる記録ヘッドはノズル板を有し、このノズル板にはインクを噴出するための微細な吐出孔が微小間隔を隔てて複数形成されている。このノズル板おもて面の吐出孔開口部周縁にインクが付着すると、その後に噴出されたインクが付着したインクの表面張力や粘性等の影響を受けて噴出軌道が曲げられてしまい、所定の位置にインクを塗布することができなくなるという問題がある。このため、ノズル板おもて面の吐出孔開口部周縁にインクの付着を防止する撥液膜を形成する必要がある。
【０００３】
また、インクジェットプリンタは待機中に吐出孔の内部でインクが固化するために、動作を開始する前に外側から吐出孔内のインクを吸引している。吸引されたインクがノズル板おもて面の吐出孔開口部周縁に残っている場合があり、このインクを取り除く作業、すなわち、ワイピングを行っている。ワイピングはエラストマ等で形成される板状のワイパを用いてノズル板おもて面を擦るようにして行われている。
【０００４】
近年はディジタルスチルカメラ等の高画質プリントに対応するために、顔料を分散させた顔料インクが用いられるようになった。しかし、顔料は粒子が大きく硬いため、撥液膜面に対しては研磨材的作用がある。このため、成膜面をエラストマ等の板でワイピングを重ねると前記成膜面が削られ、撥液性が著しく低下したり、撥液膜自体が剥離したりしてしまうということがある。
【０００５】
また、顔料インク中の顔料の表面には樹脂系の分散剤がコーティングされているために、撥液膜には撥水性および撥油性の両方の性質を有することが求められている。
【０００６】
この様に、顔料インクに対応して高い撥水性と撥油性の両方を具し、かつワイピング耐性を有する撥液膜とその形成方法などが特許文献１に記載されている。この技術は２００℃から４００℃までの温度範囲で加熱した金属製のノズル板をフッ素を含む直鎖高分子化合物を有するシランカップリング剤などの金属アルコキシド溶液に浸漬させて、ノズル板おもて面および吐出孔内壁に撥水性および撥油性を有する分子膜を形成する技術である。
【０００７】
また、他の撥液膜形成方法として特許文献２の技術が挙げられる。この技術はノズル板の撥液性を必要としない部分にアルミニウムの膜を形成して、フロロアルキル基及びクロロシラン基を含む物質の溶液に２時間ほど浸漬し、ノズル板及び前記アルミニウム薄膜表面上に単分子膜を成膜する。そして、前記アルミニウム薄膜をエッチングすることにより、ノズル板おもて面に撥液性を有する単分子膜を得る技術である。こうすることで、撥液性があると問題がある部分、例えば、接着剤の密着力が損なわれるノズル板と記録ヘッドとの接合部分などに撥液性を付与しないで済む。
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−３３０６０５号公報
【特許文献２】特開平５−１１６３２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載された分子膜の形成にはノズル板を２００℃〜４００℃まで加熱する必要があるため、ノズル板にはプラスチックなどの耐熱性の低い材料を用いることが困難であった。
【００１０】
また、特許文献１に記載された分子膜の形成はノズル板を金属アルコキシド溶液に浸漬することによって行われるので、ノズル板の記録ヘッド側表面（ノズル板裏面）にも撥液性が付与されてしまい、接着剤の密着力が損なわれるので、ノズル板と記録ヘッド本体との接合強度が不十分になる問題があった。さらに、この形成方法では、吐出孔内壁にも撥液性が付与されてしまうので、吐出孔へのインクの充填性が劣ってしまうという問題があった。
【００１１】
また、特許文献２に記載された技術では、ノズル板裏面に撥液性を付与することなくノズル板おもて面の所望の部分に撥液性を付与するためには、アルミニウム膜の形成とエッチング工程を設けなくてはならず、手間がかかった。
【００１２】
そこで、本発明は上記問題点を解決するために、ノズル板裏面や吐出孔内壁に撥液性を付与することなく、ノズル板おもて面、特に吐出孔開口部周縁部に撥液膜を、加熱することなく簡便に形成する方法と、その方法により形成された撥液膜が形成されているノズル板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明にかかる撥液膜の形成方法は、シラン化合物溶液を塗布することによりノズル板上にシラン化合物溶液層を形成する工程と、紫外線を照射することによって前記シラン化合物溶液層を固化する工程、を含む。
【００１４】
この形成方法によれば、紫外線を照射することによってノズル板上に形成されたシラン化合物溶液層を固化するので、ノズル板を加熱することなく、ノズル板上に撥液膜を形成することができる。その結果、耐熱性の高い金属からなるノズル板のみならず、耐熱性の低い材料、例えば、プラスチックや低融点金属などからなるノズル板上にも撥液膜を形成することができる。
【００１５】
本発明にかかる形成方法において、シラン化合物はフロロアルキル基を含むことができる。フロロアルキル基を含むシラン化合物溶液を用いることによって、フロロアルキル基の有する高い撥水性および撥油性を有する撥液膜を形成することが出来る。
【００１６】
本発明にかかる形成方法において、紫外線は真空紫外光であることができる。真空紫外光をシラン化合物溶液層に照射することにより、シラン化合物溶液中のシランとノズル板おもて面および／またはシラン化合物溶液中のシラン同士のシランカップリング反応を促進させることによって、固体のシラン化合物膜を形成させることができる。
【００１７】
本発明にかかる形成方法において、紫外線をノズル板おもて面の吐出孔開口部周縁部に形成されたシラン化合物溶液層に照射することができる。前記周縁部とは、ノズル板おもて面上における吐出孔開口部端から高々１ｍｍまでの領域である。前記周縁部に形成されたシラン化合物溶液層に紫外光を照射することによって、前記周縁部に撥液膜を形成することができるので、前記周縁部にインクが付着することを防止することができる。その結果、吐出孔から吐出するインクの軌道が曲がることを防止できる。
【００１８】
本発明にかかる形成方法において、紫外線をノズル板おもて側からシラン化合物溶液層に照射することができる。かかる方法で紫外線を照射することによって、ノズル板裏面などに撥液膜を形成しないで済むので、ノズル板と記録ヘッド本体との接合を容易にすることが可能となる。
【００１９】
本発明にかかる形成方法において、前記紫外線を吐出孔の中心軸と平行に照射することことができる。かかる方法で紫外線を照射することにより、吐出孔の中心軸に対して偏ることなく、紫外線を吐出孔内壁に照射することができるので、吐出孔内壁に形成される撥液膜が吐出孔中心軸に対して均等に形成することができる。その結果、前記吐出孔から吐出されるインクが吐出孔中心軸に対して偏ることなく、平行に吐出することが可能となる。
【００２０】
本発明にかかる形成方法において、前記吐出孔の形状は、前記吐出孔の内壁面の紫外線照射方向に垂直な平面への正射影が、前記吐出孔開口部の前記紫外線照射方向に垂直な平面への正射影の内側に存在しないような形状であることができる。すなわち、かかる形状は、ノズル板おもて側の紫外線照射方向から見て、吐出孔開口部から吐出孔内壁を見ることができない形状である。かかる形状の吐出孔としては、例えば、紫外線照射方向が吐出孔中心軸と平行である場合では、底面がノズル板裏側上に存在する円錐台形状などを挙げることができる。かかる形状の吐出孔を有するノズル板おもて側から紫外線を照射すると、前記吐出孔内壁に紫外線が照射されないので、吐出孔内壁に形成されたシラン化合物溶液層は固化されず、撥液膜を形成することができない。その結果、吐出孔内壁に撥液性を付与することが無いので、記録ヘッド側から吐出孔へのインクの充填性の劣化を防止することが出来る。
【００２１】
本発明にかかる形成方法において、前記シラン化合物溶液層を固化する工程の後に、未固化のシラン化合物溶液層を溶媒で洗浄することによって除去する工程を含むことができる。前記除去工程によって、紫外線が照射されずに未固化のまま残存するシラン化合物溶液層を簡便に除去することが可能となる。その結果、ノズル板裏面や吐出孔内壁などに撥液性を付与しないで済むので、ノズル板と記録ヘッド本体との接合を容易にすることが可能となったり、記録ヘッド側から吐出孔へのインクの充填性の劣化を防止することが出来る。
【００２２】
本発明にかかるノズル板は、上述した本発明にかかる形成方法によって形成された撥液膜が形成されている。このノズル板は、上述したように、耐熱性の高い材料だけでなく、耐熱性の低い材料でも構成することができるので、幅広い種類の材料を用いて構成することが可能になる。また、ノズル板裏面に撥液性が付与されないで済むので、記録ヘッド本体との接合が容易である。
【００２３】
本発明にかかるノズル板は、ノズル板上の所望の部分のみ撥水性と撥油性が付与されたノズル板であり、インクジェットプリンタの顔料インク用記録ヘッドなどに好適に用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に本発明に係る撥液膜の形成方法およびノズル板について説明する。なお、以下に記載するものは本発明の実施の一形態にすぎず、本発明はこれに限定されるものでない。
【００２５】
（撥液膜の形成方法の実施形態）
まず、本発明の撥液膜形成方法にかかる一実施形態を、図１のノズル板の断面図により説明する。
【００２６】
この実施形態においては、図１（ａ）に例示するように、上面がノズル板２１のおもて側にある吐出孔開口部２６となる円錐台形状の吐出孔２４を有するノズル板を用いた撥液膜形成方法について説明する。なお、本発明の撥液膜形成方法およびノズル板にかかるノズル板の形状はこれに限定されるものではない。
【００２７】
この実施形態においては、まず、シラン化合物溶液を塗布することによって、図１（ｂ）に例示する様に、ノズル板２１の上にシラン化合物溶液層３１を形成する。シラン化合物溶液は、少なくともノズル板おもて面２２、さらに少なくとも吐出孔開口部２６の周縁部２７に塗布されればよい。前記周縁部２７とは、吐出孔開口部２６の端から高々１ｍｍまでの領域である。かかる場所にシラン化合物溶液を塗布することによって、この領域に撥液膜を形成することができ、インクが付着することを防止することができる。また、シラン化合物溶液はノズル板裏面２３や吐出孔内壁２５に塗布してもよい。
【００２８】
ノズル板２１の材質は特に限定されるものではないが、表面に水酸基が存在するものであることが好ましい。この水酸基の存在によって、後述するように、撥液膜とノズル板との結合を形成することができ、撥液膜をノズル板上に定着することができる。かかるノズル板の材質としては、例えばステンレス鋼やアルミニウムなどの、表面に酸化皮膜を有する金属が挙げられる。
【００２９】
塗布の方法は特に限定しないが、ディップコート法やスピンコート法などを用いることができる。
【００３０】
前記のシラン化合物としては撥液性を有するものであれば良いが、フロロアルキル基を含むものであれば、高い撥液性を発揮することができる。フロロアルキル基を含むシラン化合物のうち、特に分子量１０００以上の長鎖のパーフロロアルキル基やパーフロロポリエーテル基を含むシラン化合物は、高い撥水性と撥油性の両方を兼ね備えるのでより好ましい。さらに、前記フロロアルキル基を含むシラン化合物においては、フロロアルキル基が紫外線によって分解しにくいので、後述する様に、前記溶液層に紫外線を照射した後も、撥液膜における撥液性劣化が生じにくい。
【００３１】
前記のフロロアルキル基を含むシラン化合物の例としては、ヘプタデカフロロデシルトリメトキシシラン、ペンタデカフロロノニルトリメトキシシラン、トリデカフロロオクチルトリメトキシシラン、ヘプタデカフロロデシルトリエトキシシラン、ペンタデカフロロノニルトリエトキシシラン、トリデカフロロオクチルトリエトキシシラン、ヘプタデカフロロデシルトリクロロシラン、ペンタデカフロロノニルトリクロロシラン、トリデカフロロオクチルトリクロロシランなどが挙げられる。
【００３２】
また、前記の長鎖のパーフロロアルキル基を含むシラン化合物としては、例えば、ヘプタトリアコンタフロロイコシルトリメトキシシラン、ヘプタトリアコンタフロロイコシルトリエトキシシラン、ヘプタトリアコンタフロロイコシルトリクロロシランなどが挙げられ、前記の長鎖のパーフロロポリエーテル基を含むシラン化合物としては、オプツールＤＳＸ（商標、ダイキン工業製）などを挙げることができる。
【００３３】
シラン化合物溶液は、まず、シラン化合物を１−メトキシヘプタフルオロプロパンなどの溶媒で希釈することにより溶液にする。かかる溶媒は、前記シラン化合物を溶解するものであれば、これに限定されるものではない。
【００３４】
希釈濃度としては、２０体積％以下０．０１体積％以上であることが好ましい。この濃度範囲よりも濃度が高ければ、十分な流動性が得られずノズル板上に均一な溶液層を形成することができず、濃度が低ければ、ノズル板を十分に覆うだけのシラン化合物分子の量を確保することができない。
【００３５】
次に、図１（ｃ）に例示されるように、ノズル板おもて面２２に形成したシラン化合物溶液層３１に紫外線３５を照射することによって、ノズル板おもて面２２に形成されたシラン化合物溶液層３１を固化し、図１（ｄ）に例示されるように、ノズル板おもて面２２の上に撥液膜４０を形成する。かかる方法では、紫外線３５を照射することによって、シラン化合物溶液層３１を固化するので、ノズル板２１を加熱することなく撥液膜４０を形成することができる。
【００３６】
前記周縁部２７に撥液膜４０を形成する場合には、少なくとも前記周縁部２７上のシラン化合物溶液層３１に紫外線３５を照射する。こうすることによって、前記周縁部２７上に撥液膜４０を形成することができ、この部分へのインクの付着を防止することができるので、吐出孔２４から吐出するインクの軌道が曲がることを防げる。
【００３７】
紫外線３５の照射はノズル板おもて側から行うことができる。こうすることによって、ノズル板裏面２３に紫外線３５が照射されないので、ノズル板裏面２３に形成されたシラン化合物溶液層３１が固化されずに済む。
【００３８】
さらに、前記紫外線３５は吐出孔２４の中心軸と平行に照射することができる。こうすることによって、吐出孔２４の中心軸に対して偏ることなく、紫外線３５を吐出孔内壁２５に照射することができ、吐出孔内壁２５に形成される撥液膜４０が吐出孔中心軸に対して均等に形成することができる。
【００３９】
また、前記吐出孔２４の形状は、吐出孔内壁面＿の紫外線照射方向に垂直な平面への正射影が、吐出孔開口部２６の前記紫外線照射方向に垂直な平面への正射影の内側に存在しないような形状、すなわち、ノズル板おもて側にある紫外線照射方向から見て、吐出孔開口部２６から吐出孔内壁２５を見ることができない形状である場合、吐出孔内壁２５に紫外線３５が照射されないので、吐出孔内壁２５に形成されたシラン化合物溶液層３１は固化されない。かかる形状の例としては、図１に例示した、上面が吐出孔開口部２６となる円錐台形状を挙げることができる。
【００４０】
紫外線３５としては真空紫外光を用いることができる。かかる真空紫外光をシラン化合物溶液層３１に照射することにより、シラン化合物溶液層３１の中のシランとノズル板おもて面２２および／またはシラン化合物溶液層３１中のシラン同士のシランカップリング反応を促進させることによって、固体のシラン化合物膜を形成させることができる。この様な真空紫外光の波長範囲としては、１０〜２００ｎｍの範囲であれば良いが、１５０〜２００ｎｍの範囲のものを用いる方が、シラン化合物に含まれるフロロアルキル基などの紫外線による破壊を抑制できるので、より好適である。このような真空紫外光としては、例えば、キセノンエキシマランプから照射される波長１７２ｎｍの光を用いることができる。
【００４１】
また、紫外線３５の積算照射量は特に限定されるものではないが、例えば、波長１７２ｎｍの真空紫外線を用いる場合、膜表面における積算光量は、３０ないし６００Ｊ／ｃｍ２であることが好ましい。前記真空紫外線の積算光量が、上記の範囲内である場合、シラン化合物溶液層３１の中の前記シランカップリング反応を促進させ、シラン化合物溶液層３１を固化させることができるし、かつシラン化合物としてフロロアルキル基を含むものを用いた場合には、シラン化合物溶液層３１の中のフロロアルキル基の破壊を抑制することができ、撥液性の劣化を防ぐことができる。
【００４２】
次に、ノズル板２１を溶媒を用いて洗浄することによって、図１（ｅ）に例示したように、紫外線３５が照射されないノズル板裏面２３や吐出孔内壁２５の上の未固化のシラン化合物溶液層３１を除去する。かかる方法でノズル板裏面２３のシラン化合物溶液層３１を洗い流すことによって、ノズル板裏面２４と記録ヘッド本体との接着における密着性を確保することができるし、また、吐出孔内壁２５のシラン化合物溶液層３１を洗い流した場合には、吐出孔２４におけるシラン化合物溶液のインクへの混入を防止したり、記録ヘッド側から吐出孔２４へのインクの充填性の劣化を防止したりすることが可能となる。
【００４３】
前記溶媒は、シラン化合物およびシラン化合物溶液層を溶解するものであればなんでも良く、例えば、１−メトキシヘプタフルオロプロパンなどを用いることができる。また、洗浄の方法は特に限定されることは無いが、例えば、前記溶媒の入った浴に浸漬するだけでもよいし、前記溶媒の液流を用いてもよい。
【００４４】
上記の実施形態に従うことによって、ノズル板上、特にノズル板おもて面上に常温で、簡便に撥液膜を形成することができる。
【００４５】
（ノズル板の実施形態）
次に、上述の実施形態によって撥液膜が形成されたノズル板の一実施形態について説明する。
【００４６】
図２は記録ヘッドに本発明のノズル板を装着した形態の一例を示す図である。
【００４７】
図２に示すノズル板６は、上記撥液膜の形成方法によってノズル板おもて面にのみ撥液膜９が形成されており、ノズル板裏面および吐出孔７の内壁には撥液膜が形成されていないものを例示している。
【００４８】
また、ノズル板６は、その裏面が記録ヘッド本体２と接着剤などを介して接合されている。本実施形態においては、ノズル板の裏面に撥液膜が形成されていないので、上述したように、ノズル板と記録ヘッド本体との接着が容易になる。
【００４９】
記録ヘッド本体２にはインクを記録ヘッド内部へ導入するインク導入口３、インク溜り４、および圧力室５が設けられている。このインク導入口３はインク溜り４と接続しており、このインク溜り４においてインクを溜めるように形成されている。また、インク溜り４は圧力室５と連通しており、圧力室５のインク吐出側はノズル板６に設けられた吐出孔７と接続している。
【００５０】
また、圧力室５の壁面の一部には圧力を加えられる構成となっている。この構成は、例えば、圧力室５の壁面の一部を振動板で形成するとともに、その外側に励振電極８（圧電素子）を設ける。そして励振電極８に電圧を印加すると、静電気力により振動板が振動して、圧力室の内圧が変化する。この内圧によりインクが吐出孔７より吐出される。本実施形態では、吐出孔７の内壁に撥液膜が形成されていないので、圧力室５から吐出孔７へのインクの充填性が損なわれない。
【００５１】
なお、本実施形態では、ノズル板を圧電方式の記録ヘッドに装着した例を示しているが、ノズル板の装着される記録ヘッドはこれに限定されるものではなく、加熱方式記録ヘッドなどの幅広い形式の記録ヘッドに装着することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明にかかる撥液膜の形成方法によって撥液膜が形成されたノズル板は、インクジェットプリンタの記録ヘッドなどに好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】撥液膜の形成方法にかかる実施形態を模式的に表す図。
【図２】記録ヘッドにおける本発明のノズル板の装着形態の一例を表す図。
【符号の説明】
【００５４】
１  記録ヘッド、２  記録ヘッド本体、３  インク導入口、４  インク溜り、５  圧力室、６  ノズル板、７  吐出孔、８  圧電素子、９  撥液膜、２１  ノズル板、２２  ノズル板おもて面、２３  ノズル板裏面、２４  吐出孔、２５  吐出孔内壁、２６  吐出孔開口部、２７  周縁部、３１  シラン化合物溶液層、３５  紫外線、４０  撥液膜。
【図１】
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【図２】
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