(57)【要約】【課題】撥インク性の劣化が少ないノズルプレートを有するインクジェットヘッドを提供する。【解決手段】実施形態のインクジェットヘッドは、記録媒体へ向けてインクを吐出するノズルが設けられたノズルプレートを含み、前記ノズルプレートは、ノズルプレート基板と、前記ノズルプレート基板の前記記録媒体と対向する面に設けられた撥油膜とを含む。前記撥油膜は、前記面に平行な方向に隣り合った分子間で架橋したフッ素系化合物を含み、擦過によって表面結合状態が変化しない構造を有している。【選択図】図５
2019077103.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体へ向けてインクを吐出するノズルが設けられたノズルプレートを備え、
前記ノズルプレートは、ノズルプレート基板と、前記ノズルプレート基板の前記記録媒体と対向する面に設けられた撥油膜とを含み、
前記撥油膜は、前記面に平行な方向に隣り合った分子間で架橋したフッ素系化合物を含み、擦過によって表面結合状態が変化しない構造を有するインクジェットヘッド。
【請求項２】
記録媒体へ向けてインクを吐出するノズルが設けられたノズルプレートを備え、
前記ノズルプレートは、ノズルプレート基板と、前記ノズルプレート基板の前記記録媒体と対向する面に設けられた撥油膜とを含み、
前記撥油膜は、前記面に平行な方向に隣り合った分子間で架橋したフッ素系化合物を含み、テラヘルツ時間領域分光法により得られる反射スペクトルのうち０．７乃至１．４ＴＨｚの周波数帯域において最大強度を示すピークの擦過前後での周波数の変化が０．２ＴＨｚ以下であるインクジェットヘッド。
【請求項３】
前記フッ素系化合物は、前記ノズルプレート基板と結合した結合部位と、末端パーフルオロアルキル基とを有し、隣り合った前記フッ素系化合物は前記結合部位が相互に結合している請求項１又は２に記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】
前記フッ素系化合物は、前記結合部位と前記末端パーフルオロアルキル基との間にスペーサー連結基を更に有する請求項３に記載のインクジェットヘッド。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか１項に記載のインクジェットヘッドと、
前記インクジェットヘッドに対向して前記記録媒体を保持する媒体保持機構と、
前記面を擦って、前記面から前記インクを除去するワイピングブレードとを備えたインクジェットプリンタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、インクジェットヘッド及びインクジェットプリンタに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば圧電素子によってインクを加圧して、ノズルプレートに設けられたノズルからインク滴を吐出させるインクジェットヘッドでは、ノズルプレートの表面にインクが付着しないように撥インク性を付与している。ノズルプレートの表面に撥インク性を付与するためには、ノズルプレート基板の表面に、フッ素系化合物を塗布法又は気相成長法によって成膜して撥油膜を形成している（特許文献１）。
【０００３】
また、インクジェットヘッドのクリーニングのためには、ノズルプレートの記録媒体対向面上でワイピングブレードを移動させてインクを取り除くことが行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１０６０２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば、ワイピングブレードを用いたクリーニングを行うと、ノズルプレート表面の撥インク性が劣化することがある。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、撥インク性の劣化が少ないインクジェットヘッド、及びこのようなインクジェットヘッドを備えたインクジェットプリンタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態のインクジェットヘッドは、記録媒体へ向けてインクを吐出するノズルが設けられたノズルプレートを備えている。ノズルプレートは、ノズルプレート基板と、ノズルプレート基板の記録媒体と対向する面に設けられた撥油膜とを含んでいる。  
撥油膜は、ノズルプレート基板の記録媒体と対向する面に平行な方向に隣り合った分子間で架橋したフッ素系化合物を含み、擦過によって表面結合状態が変化しない構造を有している。  
あるいは、撥油膜は、ノズルプレート基板の記録媒体と対向する面に平行な方向に隣り合った分子間で架橋したフッ素系化合物を含み、テラヘルツ時間領域分光法により得られる反射スペクトルのうち０．７乃至１．４ＴＨｚの周波数帯域において最大強度を示すピークの擦過前後での周波数の変化が０．２ＴＨｚ以下である。  
ここで、「擦過前後での周波数の変化」とは、未擦過の状態と、ゴム製のワイピングブレードにより１３ｇｆの荷重で６０００回擦った後の状態との間での周波数の変化を意味する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態に係るインクジェットヘッドを示す斜視図。
【図２】実施形態に係るインクジェットヘッドを構成するアクチュエータ基板、フレーム及びノズルプレートを示す分解斜視図。
【図３】実施形態に係るインクジェットプリンタを示す模式図。
【図４】実施形態に係るインクジェットプリンタの要部を示す斜視図。
【図５】実施形態に係るインクジェットヘッドが含んでいる撥油膜の構造を示す模式図。
【図６】実施形態に係る撥油膜を擦ったときの、表面結合状態を概略的に示す模式図。
【図７Ａ】比較例に係る撥油膜を擦る前の表面結合状態を概略的に示す模式図。
【図７Ｂ】図７Ａに示す撥油膜を擦った後の表面結合状態を概略的に示す模式図。
【図８】比較例のノズルプレートをワイピングブレードによって擦る前及び１回擦った後に撥油膜表面について得られたＸＰＳスペクトルを示す図。
【図９】実施例のノズルプレートをワイピングブレードによって擦る前及び６０００回擦った後に撥油膜表面について得られたＸＰＳスペクトルを示す図。
【図１０】テラヘルツパルス波の振動電場の時間波形の一例を示すグラフ。
【図１１】比較例のノズルプレートをワイピングブレードによって擦る前及び６０００回擦った後の撥油膜について得られた反射スペクトルを示すグラフ。
【図１２】実施例のノズルプレートをワイピングブレードによって擦る前及び６０００回擦った後の撥油膜について得られた反射スペクトルを示すグラフ。
【図１３】実施例及び比較例のノズルプレートについて得られた、ワイピングブレードでノズルプレートを擦った回数と、ノズルプレートがインクを弾く速度との関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら実施形態を説明する。  
図１は、実施形態に係る、インクジェットプリンタのヘッドキャリッジに搭載して使用するオンデマンド型のインクジェットヘッド１を示す斜視図である。以下の説明では、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸からなる直交座標系を用いる。図中の矢印の指し示す方向を便宜上プラス方向とする。Ｘ軸方向は印刷幅方向に対応する。Ｙ軸方向は記録媒体が搬送される方向に対応する。Ｚ軸プラス方向は記録媒体に対向する方向である。
【００１０】
図１を参照して概略的に説明すると、インクジェットヘッド１は、インクマニホールド１０、アクチュエータ基板２０、フレーム４０及びノズルプレート５０を備えている。
【００１１】
アクチュエータ基板２０は、Ｘ軸方向を長手方向とする矩形をなしている。アクチュエータ基板２０の材料としては、例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）、炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）及びチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ：Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）等が挙げられる。
【００１２】
アクチュエータ基板２０は、インクマニホールド１０の開口端を塞ぐようにインクマニホールド１０の上に重ねられている。インクマニホールド１０は、インク供給管１１及びインク戻し管１２を介してインクカートリッジに接続される。
【００１３】
アクチュエータ基板２０上には、フレーム４０が取り付けられている。フレーム４０上には、ノズルプレート５０が取り付けられている。ノズルプレート５０には、Ｙ軸に沿って２列を形成するように、複数のノズルＮがＸ軸方向に沿って所定の間隔をあけて設けられている。
【００１４】
図２は、実施形態に係るインクジェットヘッド１を構成するアクチュエータ基板２０、フレーム４０及びノズルプレート５０の分解斜視図である。このインクジェットヘッド１は、いわゆるせん断モードシェアードウォールのサイドシューター型である。
【００１５】
アクチュエータ基板２０には、Ｙ軸方向の中央部で列を形成するように、複数のインク供給口２１がＸ軸方向に沿って間隔をあけて設けられている。また、アクチュエータ基板２０には、インク供給口２１の列に対してＹ軸プラス方向及びＹ軸マイナス方向においてそれぞれ列を形成するように、複数のインク排出口２２がＸ軸方向に沿って間隔をあけて設けられている。
【００１６】
中央のインク供給口２１の列と一方のインク排出口２２の列との間には、複数のアクチュエータ３０が設けられている。これらアクチュエータ３０は、Ｘ軸方向に延びた列を形成している。また、中央のインク供給口２１の列と他方のインク排出口２２の列との間にも、複数のアクチュエータ３０が設けられている。これらアクチュエータ３０も、Ｘ軸方向に延びた列を形成している。
【００１７】
複数のアクチュエータ３０からなる列の各々は、アクチュエータ基板２０上に積層された第１の圧電体及び第２の圧電体で構成されている。第１及び第２の圧電体の材料としては、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）等が挙げられる。第１及び第２の圧電体は、厚さ方向に沿って互いに逆向きに分極されている。
【００１８】
第１及び第２の圧電体からなる積層体には、Ｙ軸方向に各々が延び、Ｘ軸方向に配列した複数の溝が設けられている。これら溝は、第２の圧電体側で開口しており、第２の圧電体の厚さよりも大きな深さを有している。以下、この積層体のうち、隣り合った溝に挟まれた部分をチャネル壁という。これらチャネル壁は、Ｙ軸方向に各々が延び、Ｘ軸方向に配列している。なお、隣り合った２つのチャネル壁の間の溝が、インクが流通するインクチャネルである。
【００１９】
インクチャネルの側壁及び底には、電極が形成されている。これら電極は、Ｙ軸方向に沿って延びた配線パターン３１に接続されている。
【００２０】
後述するフレキシブルプリント基板との接続部を除き、電極及び配線パターン３１を含むアクチュエータ基板２０の表面には、図示しない保護膜が形成されている。保護膜は、例えば複数層の無機絶縁膜及び有機絶縁膜を含む。
【００２１】
フレーム４０は、開口部を有している。この開口部は、アクチュエータ基板２０よりも小さく、かつ、アクチュエータ基板２０のうち、インク供給口２１、アクチュエータ３０、及びインク排出口２２が設けられた領域よりも大きい。フレーム４０は、例えばセラミックスからなる。フレーム４０は、例えば接着剤によりアクチュエータ基板２０に接合される。
【００２２】
ノズルプレート５０は、ノズルプレート基板と、その媒体対向面（ノズルＮからインクを吐出する吐出面）に設けられた撥油膜とを含んでいる。ノズルプレート基板は、例えば、ポリイミドフィルムなどの樹脂フィルムからなる。撥油膜については、後で詳述する。
【００２３】
ノズルプレート５０は、フレーム４０の開口部よりも大きい。ノズルプレート５０は、例えば接着剤によってフレーム４０に接合される。
【００２４】
ノズルプレート５０には、複数のノズルＮが設けられている。これらノズルＮは、インクチャネルに対応して２つの列を形成している。ノズルＮは、記録媒体対向面からインクチャネルの方向に進むに従って径が大きくなっている。ノズルＮの寸法は、インクの吐出量に応じて所定の値に設定される。ノズルＮは、例えば、エキシマレーザーを用いたレーザー加工を施すことによって形成することができる。
【００２５】
アクチュエータ基板２０、フレーム４０及びノズルプレート５０は、図１に示すように一体化されており、中空構造を形成している。アクチュエータ基板２０、フレーム４０及びノズルプレート５０によって囲まれた領域は、インク流通室である。インクは、インクマニホールド１０からインク供給口２１を通してインク流通室に供給され、インクチャネルを通過し、余剰のインクがインク排出口２２からインクマニホールド１０へ戻るように循環する。インクの一部は、インクチャネルを流れる間にノズルＮから吐出されて印刷に用いられる。
【００２６】
配線パターン３１には、アクチュエータ基板２０上であってフレーム４０の外側の位置でフレキシブルプリント基板６０が接続されている。フレキシブルプリント基板６０には、アクチュエータ３０を駆動する駆動回路６１が搭載されている。
【００２７】
以下、アクチュエータ３０の動作を説明する。ここでは、隣り合う３つのインクチャネルのうち中央のインクチャネルに着目して動作を説明する。隣り合う３つのインクチャネルに対応する電極をＡ、Ｂ及びＣとする。チャネル壁に直交する方向に電界を印加していない場合には、チャネル壁は直立した状態である。
【００２８】
例えば、中央の電極Ｂに、両隣の電極Ａ及びＣの電位よりも高い電位の電圧パルスを印加して、チャネル壁に直交する方向に電界を生じさせる。こうして、チャネル壁をせん断モードで駆動させ、中央のインクチャネルを挟む１対のチャネル壁を、中央のインクチャネルの体積を拡張するように変形させる。
【００２９】
次に、両隣の電極Ａ及びＣに、中央の電極Ｂの電位よりも高い電位の電圧パルスを印加して、チャネル壁に直交する方向に電界を生じさせる。こうして、チャネル壁をせん断モードで駆動させ、中央のインクチャネルを挟む１対のチャネル壁を、中央のインクチャネルの体積を縮小するように変形させる。この動作により、中央のインクチャネル内のインクに圧力を加え、このインクチャネルに対応するノズルＮからインクを吐出させて記録媒体に着弾させる。
【００３０】
例えば、すべてのノズルを３つの群に分けて、上で説明した駆動操作を時分割制御して３サイクル行い、記録媒体への印刷を行う。
【００３１】
図３に、インクジェットプリンタ１００の模式図を示す。図３に示すインクジェットプリンタ１００は、排紙トレイ１１８が設けられた筐体を含んでいる。筐体内には、カセット１０１ａ及び１０１ｂ、給紙ローラ１０２及び１０３、搬送ローラ対１０４及び１０５、レジストローラ対１０６、搬送ベルト１０７、ファン１１９、負圧チャンバ１１１、搬送ローラ対１１２、１１３及び１１４、インクジェットヘッド１１５Ｃ、１１５Ｍ、１１５Ｙ及び１１５Ｂｋ、インクカートリッジ１１６Ｃ、１１６Ｍ、１１６Ｙ及び１１６Ｂｋ、並びに、チューブ１１７Ｃ、１１７Ｍ、１１７Ｙ及び１１７Ｂｋが設置されている。
【００３２】
カセット１０１ａ及び１０１ｂは、サイズの異なる記録媒体Ｐを収容している。給紙ローラ１０２又は１０３は、選択された記録媒体のサイズに対応した記録媒体Ｐをカセット１０１ａ又は１０１ｂから取り出し、搬送ローラ対１０４及び１０５並びにレジストローラ対１０６へ搬送する。
【００３３】
搬送ベルト１０７は、駆動ローラ１０８と２本の従動ローラ１０９とによって張力が与えられている。搬送ベルト１０７の表面には、所定間隔で穴が設けられている。搬送ベルト１０７の内側には、記録媒体Ｐを搬送ベルト１０７に吸着させるための、ファン１１９に連結された負圧チャンバ１１１が設置されている。搬送ベルト１０７の搬送方向下流には、搬送ローラ対１１２、１１３及び１１４が設置されている。なお、搬送ベルト１０７から排紙トレイ１１８までの搬送経路には、記録媒体Ｐ上に形成された印刷層を加熱するヒータを設置することができる。
【００３４】
搬送ベルト１０７の上方には、画像データに応じてインクを記録媒体Ｐに吐出する４つのインクジェットヘッドが配置されている。具体的には、シアン（Ｃ）インクを吐出するインクジェットヘッド１１５Ｃ、マゼンタ（Ｍ）インクを吐出するインクジェットヘッド１１５Ｍ、イエロー（Ｙ）インクを吐出するインクジェットヘッド１１５Ｙ、及びブラック（Ｂｋ）インクを吐出するインクジェットヘッド１１５Ｂｋが、上流側からこの順に配置されている。インクジェットヘッド１１５Ｃ、１１５Ｍ、１１５Ｙ及び１１５Ｂｋの各々は、図１及び図２を参照しながら説明したインクジェットヘッド１である。
【００３５】
インクジェットヘッド１１５Ｃ、１１５Ｍ、１１５Ｙ及び１１５Ｂｋの上方には、これらに対応したインクをそれぞれ収容した、シアン（Ｃ）インクカートリッジ１１６Ｃ、マゼンタ（Ｍ）インクカートリッジ１１６Ｍ、イエロー（Ｙ）インクカートリッジ１１６Ｙ、及びブラック（Ｂｋ）インクカートリッジ１１６Ｂｋが設置されている。これらカートリッジ１１６Ｃ、１１６Ｍ、１１６Ｙ及び１１６Ｂｋは、それぞれ、チューブ１１７Ｃ、１１７Ｍ、１１７Ｙ及び１１７Ｂｋによって、インクジェットヘッド１１５Ｃ、１１５Ｍ、１１５Ｙ及び１１５Ｂｋに連結されている。
【００３６】
次に、このインクジェットプリンタ１００の画像形成動作について説明する。  
先ず、画像処理手段（図示しない）が、記録のための画像処理を開始し、画像データに対応した画像信号を生成するとともに、各種ローラや負圧チャンバ１１１などの動作を制御する制御信号を生成する。
【００３７】
給紙ローラ１０２又は１０３は、画像処理手段による制御のもと、カセット１０１ａ又は１０１ｂから、選択されたサイズの記録媒体Ｐを１枚ずつ取り出し、搬送ローラ対１０４及び１０５並びにレジストローラ対１０６へ搬送する。レジストローラ対１０６は、記録媒体Ｐのスキューを補正し、所定のタイミングで記録媒体Ｐを搬送する。
【００３８】
負圧チャンバ１１１は、搬送ベルト１０７の穴を介して空気を吸い込んでいる。従って、記録媒体Ｐは、搬送ベルト１０７に吸着された状態で、搬送ベルト１０７の移動に伴い、インクジェットヘッド１１５Ｃ、１１５Ｍ、１１５Ｙ及び１１５Ｂｋの下方の位置へと順次搬送される。
【００３９】
インクジェットヘッド１１５Ｃ、１１５Ｍ、１１５Ｙ及び１１５Ｂｋは、画像処理手段による制御のもと、記録媒体Ｐが搬送されるタイミングに同期してインクを吐出する。これにより、記録媒体Ｐの所望の位置に、カラー画像が形成される。
【００４０】
その後、搬送ローラ対１１２、１１３及び１１４は、画像が形成された記録媒体Ｐを排紙トレイ１１８へ排紙する。搬送ベルト１０７から排紙トレイ１１８までの搬送経路にヒータを設置した場合、記録媒体Ｐ上に形成された印刷層をヒータによって加熱してもよい。ヒータによる加熱を行うと、特に、記録媒体Ｐが非浸透性である場合に、記録媒体Ｐに対する印刷層の密着性を高めることができる。
【００４１】
図４に、インクジェットプリンタ１００の要部の斜視図を示す。図４には、上で説明したインクジェットヘッド１と、媒体保持機構１１０と、ヘッド移動機構１２０と、ブレード移動機構１３０と、ワイピングブレード１４０とを描いている。
【００４２】
媒体保持機構１１０は、記録媒体Ｐ、例えば記録用紙を、インクジェットヘッド１に対向して保持する。媒体保持機構１１０は、記録媒体を移動させる記録用紙移動機構としての機能も有している。媒体保持機構１１０は、図３の搬送ベルト１０７、駆動ローラ１０８、従動ローラ１０９、負圧チャンバ１１１、及びファン１１９を含んでいる。媒体保持機構１１０は、印刷時には、記録媒体Ｐを、インクジェットヘッド１に対向させた状態で、記録媒体Ｐの印刷面に平行な方向へ移動させる。その間に、インクジェットヘッド１は、ノズルからインク滴を吐出して記録媒体Ｐ上に印刷する。
【００４３】
ヘッド移動機構１２０は、印刷時には、インクジェットヘッド１を印刷位置に移動させる。また、ヘッド移動機構１２０は、クリーニング時には、インクジェットヘッド１をクリーニング位置に移動させる。
【００４４】
ワイピングブレード１４０は、インクジェットヘッド１のノズルプレートの記録媒体対向面を擦って、この記録媒体対向面からインクを除去する。
【００４５】
ブレード移動機構１３０は、ワイピングブレード１４０を移動させる。具体的には、ブレード移動機構１３０は、ヘッド移動機構１２０がインクジェットヘッド１をクリーニング位置に移動させた後、ワイピングブレード１４０を、ノズルプレート５０の記録媒体対向面に押し当ながら、その上で移動させる。これにより、ノズルプレート５０の記録媒体対向面に付着しているインクを取り除く。  
なお、ワイピングブレード１４０及びブレード移動機構１３０は省略してもよい。
【００４６】
上記のインクジェットヘッド１では、ノズルプレート５０の媒体対向面に撥油性が付与されている。撥油性を付与するために、ノズルプレート基板の媒体対向面に、フッ素系化合物を含んだ撥油膜を設けている。
【００４７】
実施形態に係る撥油膜は、ノズルプレート基板の媒体対向面に平行な方向に隣り合った分子間で架橋したフッ素系化合物を含み、擦過によって表面結合状態が変化しない構造を有している。  
あるいは、実施形態に係る撥油膜は、ノズルプレート基板の媒体対向面に平行な方向に隣り合った分子間で架橋したフッ素系化合物を含み、テラヘルツ時間領域分光法により得られる反射スペクトルのうち０．７乃至１．４ＴＨｚの周波数帯域において最大強度を示すピークの擦過前後での周波数の変化が０．２ＴＨｚ以下である。  
このような撥油膜は、撥インク性の劣化を生じにくい。以下に、その理由について説明する。
【００４８】
図５に、実施形態に係るノズルプレート基板５１の媒体対向面に結合した撥油膜５２の構造を模式的に示す。
【００４９】
実施形態において用いられるフッ素系化合物は、ノズルプレート基板と結合した結合部位と、末端パーフルオロアルキル基とを有している。例えば、このフッ素系化合物は、一方の末端に結合部位を有し、他方の末端にパーフルオロアルキル基を有している直鎖状分子である。
【００５０】
結合部位は、例えば、ノズルプレート基板の表面に存在している官能基との反応によってノズルプレート基板と結合した部位である。結合部位は、例えば、反応性官能基を含んでいる。この場合、反応性官能基がノズルプレート基板の表面に存在している官能基と反応することによって、結合部位はノズルプレート基板と結合する。反応性官能基は、例えば、エポキシ基、アミノ基、メタクリル基、ビニル基などの不飽和炭化水素基、又はメルカプト基である。ノズルプレート基板の表面に存在している官能基は、例えば、ヒドロキシル基、エステル結合、アミノ基、又はチオール基である。或いは、結合部位は、アルコキシシラン基である。この場合、アルコキシシラン基の加水分解によって生じたシラノール基が、ノズルプレート基板の表面に存在しているヒドロキシル基などの官能基と反応することによって、結合部位はノズルプレート基板と結合する。
【００５１】
ノズルプレート基板上で隣り合ったフッ素系化合物は、結合部位が相互に結合している。一例によれば、結合部位は、反応性官能基と末端パーフルオロアルキル基との間に１以上のシリコン原子を更に含み、ノズルプレート基板上で隣り合ったフッ素系化合物は、結合部位がシロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）によって相互に結合している。
【００５２】
末端パーフルオロアルキル基は、例えば、直鎖状のパーフルオロアルキル基である。末端パーフルオロアルキル基の炭素数は、例えば、３乃至７（Ｃ３乃至Ｃ７）の範囲で選択することができる。末端パーフルオロアルキル基は、ノズルプレート基板の垂線方向に沿って直立していることが好ましい。
【００５３】
このフッ素系化合物は、ノズルプレート基板との結合部位と、末端パーフルオロアルキル基との間に、スペーサー連結基を更に有していてもよい。こうしたスペーサー連結基が存在すると、末端パーフルオロアルキル基がノズルプレート基板の垂線方向に沿って直立した構造をとるのに有利になる。スペーサー連結基は、例えば、パーフルオロポリエーテル基である。
【００５４】
このようなフッ素系化合物としては、例えば下記一般式（１）及び（２）で表される化合物が挙げられる。
【００５５】
【化１】
2019077103.tif 000003
【００５６】
一般式（１）において、ｐは１乃至５０の自然数、ｎは１乃至１０の自然数である。
【００５７】
【化２】
2019077103.tif 000004
【００５８】
一般式（２）において、ｐは１乃至５０の自然数である。
【００５９】
図５に、実施形態に係る、ノズルプレート基板５１の媒体対向面に結合した撥油膜５２の構造を模式的に示す。
【００６０】
この構造は、例えば、以下のようにして得られる。なお、ここでは、一例として、ノズルプレート基板５１の媒体対向面にはヒドロキシル基が存在しており、フッ素系化合物は、結合部位にアルコキシシラン基を含んでいるとする。
【００６１】
フッ素系化合物のアルコキシシラン基が加水分解すると、シラノール基が生成する。このシラノール基と、ノズルプレート基板５１の媒体対向面にはヒドロキシル基が存在しているヒドロキシル基とは、脱水縮合を起こす。こうして、ノズルプレート基板５１とフッ素系化合物とが、結合部位５３が含んでいるシリコン原子によるシロキシ基（Ｓｉ−Ｏ−）を介して結合する。また、隣り合ったフッ素系化合物は、結合部位５３のシリコン原子同士がシロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）によって相互に結合する。  
これにより、結合部位５３は、ノズルプレート基板５１の媒体対向面に対して水平な架橋構造を形成する。
【００６２】
なお、結合部位５３のシリコン原子には、スペーサー連結基５４であるパーフルオロポリエーテル基を介して末端パーフルオロアルキル基５５が結合している。スペーサー連結基５４は、上記の通り、末端パーフルオロアルキル基５５をノズルプレート基板５１の垂線方向に沿って直立させる機能を有する。そして、末端パーフルオロアルキル基５５が主として撥インク性を発揮する。また、末端パーフルオロアルキル基５５は、例えば炭素数が３（Ｃ３）の場合、ＣＦ３−ＣＦ２−ＣＦ２−と表されるが、撥インク性に関しては、ＣＦ３基の方がＣＦ２基よりも高い。
【００６３】
図５に示す構造では、末端パーフルオロアルキル基５５がノズルプレート基板５１の垂線方向に沿って直立している。こうした構造では、ワイピングブレード１４０によるクリーニングを繰り返しても、末端パーフルオロアルキル基５５は横方向に揺れるだけで、撥油膜５２の表面からなくなることはない。
【００６４】
このことは、図６並びに図７Ａ及び図７Ｂを参照しながら以下に説明する理由に起因すると考えられる。図６は、実施形態に係る撥油膜を擦ったときの表面結合状態を概略的に示す模式図である。図７Ａは、比較例に係る撥油膜を擦る前の表面結合状態を概略的に示す模式図である。図７Ｂは、図７Ａに示す撥油膜を擦った後の表面結合状態を概略的に示す模式図である。  
なお、図６並びに図７Ａ及び図７Ｂにおいて、紙面の上方は撥油膜の表面側を表し、紙面の下方はノズルプレート基板５１側を表している。  
また、ここで、表面結合状態とは、撥油膜表面に存在する化学結合の種類及び割合、即ち、撥油膜表面に存在する官能基の種類及び割合を表す。
【００６５】
図６に示す構造では、パーフルオロアルキル基が撥油膜５２の表面近傍に存在している。パーフルオロアルキル基を含むフッ素系化合物からなる膜は比較的軟質であり、そのような膜を擦ると、パーフルオロアルキル基がコンホメーションの変化を生じる可能性がある。但し、パーフルオロアルキル基は、図６に矢印ＡＲ１で示すように、その長さ方向に平行な軸の周りで回転するようなコンホメーションの変化を生じ得る。また、他のコンホメーション変化を生じたとしても、撥油膜５２の最表面に存在している撥油性に優れた官能基、即ち、ＣＦ３基やＣＦ２基が大幅に減少することはない。このように、図６に示す構造を有する撥油膜５２は、擦過によって表面結合状態が変化しない構造を有している。
【００６６】
一方、図７Ａに示す構造では、撥油膜の最表面には、撥油性に優れた官能基、即ち、ＣＦ２Ｏ基などが存在している。しかしながら、このような撥油膜を擦ると、複素環部分が、図７Ａにおいて矢印ＡＲ２に示す方向に回転する。即ち、図７Ｂに示すようにコンホメーションが変化する。なお、一度コンホメーションが変化すると、この状態がより安定であることから、表面結合状態は、その後、撥油膜を何度擦過しても図７Ａに示す構造に戻ることはない。図７Ｂに示す構造では、撥油膜の最表面に存在している撥油性に優れた官能基、即ち、ＣＦ２Ｏ基が、図７Ａに示す構造と比較して少ない。このように、図７Ａに示す構造を有する撥油膜は、擦過によって表面結合状態が変化する構造を有している。  
以上の理由により、実施形態に係る撥油膜は擦過により撥インク性の劣化を招くことがない。
【００６７】
上述した表面結合状態は、例えば、以下の方法によって調べることができる。即ち、ノズルプレートの記録媒体対向面に形成されている撥油膜の元素結合状態の分析は、例えばＸ線光電子分光（ＸＰＳ）法によって行うことができる。
【００６８】
ＸＰＳの原理は以下のとおりである。物質に数ｋｅＶ程度の軟Ｘ線を照射すると、原子軌道の電子が光エネルギーを吸収し、光電子として外にたたき出される。束縛電子の結合エネルギーＥbと、光電子の運動エネルギーＥkとの間には、下記の関係がある。
【００６９】
Ｅb＝ｈν−Ｅk−ψｓｐ
ここで、ｈνは入射Ｘ線のエネルギー、ψｓｐは分光器の仕事関数である。  
このため、Ｘ線のエネルギーが一定（即ち単一波長）であれば、光電子の運動エネルギーＥkに基づいて電子の結合エネルギーＥbを求めることができる。電子の結合エネルギーＥbは元素によって固有なので、元素分析を行うことができる。また、結合エネルギーのシフトは、その元素の化学結合状態や価電子状態（酸化数など）を反映しているため、構成元素の化学結合状態を調べることができる。
【００７０】
図５に示すように、末端パーフルオロアルキル基５５がノズルプレート基板５１の垂線方向に沿って直立した構造をとっていると、ＣＦ３基が撥油膜５２の最表面に存在し、最表面よりノズルプレート基板５１側にＣＦ２基が存在する。
【００７１】
こうした撥油膜５２をＸ線光電子分光（ＸＰＳ）法によって分析すると、ＣＦ２基のピーク及びＣＦ３基のピークが検出される。
【００７２】
ＸＰＳ法による撥油膜の表面結合状態の分析では、サンプルの破壊を伴う。ノズルプレートの記録媒体対向面に形成されている撥油膜の表面結合状態の変化を、サンプルを破壊することなく調べるには、例えば、テラヘルツ時間領域分光（Ｔｅｒａｈｅｒｔｚ Ｔｉｍｅ−Ｄｏｍａｉｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：ＴＨｚ−ＴＤＳ）法によって解析することが考えられる。この方法によれば、同一の撥油膜の表面結合状態について擦過前後での変化を非破壊で分析することが可能である。
【００７３】
具体的には、未擦過の撥油膜と擦過後の撥油膜との双方について、テラヘルツ時間領域分光法を利用して反射スペクトルを得る。そして、それら反射スペクトルを比較することにより、撥油膜の表面結合状態の変化を確認する。  
テラヘルツ時間領域分光法を利用した反射スペクトルの取得について、以下に説明する。
【００７４】
先ず、フェムト秒レーザーが射出した光パルスを、ビームスプリッタで、ポンプ光とプローブ光とに分割する。  
ポンプ光は、テラヘルツ波発生素子へと導く。テラヘルツ波発生素子は、テラヘルツパルス波を発生する。このテラヘルツパルス波はサンプルへと導き、このサンプルが反射したテラヘルツパルス波は検出素子へと導く。  
他方、プローブ光は、上記の検出素子へと導く。プローブ光を導く光路上には、可動鏡が設置されている。この可動鏡を移動させて、プローブ光が検出素子へ到達するタイミングを変化させながら、テラヘルツパルス波の振動電場の時間波形を計測する。
【００７５】
図１０は、このようにして得られる、テラヘルツパルス波の振動電場の時間波形の一例を示すグラフである。図中、横軸は時間を表し、縦軸はテラヘルツパルス波の振動電場の強度を表している。
【００７６】
テラヘルツパルス波の振動電場の時間波形において、最初に出現するピークは、サンプルの最表面近傍の状態を反映している。また、第２番目に出現するピークは、サンプルの最表面を１番目の界面とした場合に２番目の界面の近傍の状態を反映している。従って、ここでは、テラヘルツパルス波の振動電場の時間波形のうち、第１乃至第２番目のピークを含む部分を分析に利用する。即ち、図１０に示すところの領域Ｒについてフーリエ変換することにより、反射スペクトルを得る。  
なお、反射スペクトルの取得には、例えば、ＴＡＳ７５００ＳＰ（Ａｄｖａｎｔｅｓｔ社）を使用することができる。
【００７７】
また、未擦過の撥油膜について得られた反射スペクトルと、擦過後の撥油膜について得られた反射スペクトルとの比較は、以下のようにして行う。  
先ず、これら反射スペクトルの各々について、０．７乃至１．４ＴＨｚの周波数帯域において最大強度を示すピークを特定する。最表面に存在している基の殆どがパーフルオロアルキル基である撥油膜について得られる反射スペクトルは、０．７乃至１．４ＴＨｚの周波数帯域にピークを有している。
【００７８】
次に、未擦過の撥油膜について得られた反射スペクトルにおいて特定したピークの周波数と、擦過後の撥油膜について得られた反射スペクトルにおいて特定したピークの周波数との差を求める。この差の絶対値、即ち、周波数の変化が０．２ＴＨｚ以下である場合、撥油膜の表面結合状態は擦過前後で変化しなかったと判断する。  
最大強度を示すピークの擦過前後での周波数の変化は０．２ＴＨｚ以下であることが好ましく、０．１ＴＨｚ以下であることがより好ましい。反射スペクトルのうち０．７乃至１．４ＴＨｚの周波数帯域において最大強度を示すピークの擦過前後での周波数の変化が大きすぎる場合、擦過による撥インク性の劣化が大きくなる虞がある。このような周波数の顕著な変化は、上述したのと同様の回転が撥油膜内で生じたことを示唆するものである。
【実施例】
【００７９】
以下、実施例を説明する。
【００８０】
比較例
先ず、比較例の撥油膜の材料として、下記化学式で表される旭硝子株式会社製、サイトップ（登録商標：Ａタイプ）を用意した。この撥油膜材料は、フッ素系化合物であって、下記化学式で示されるポリマー主鎖の両末端にアルコキシシラン基を含む末端基を有する。
【００８１】
【化３】
2019077103.tif 000005
【００８２】
ノズルプレート基板の表面に上記の撥油膜材料を塗布し、ノズルプレート基板表面のヒドロキシル基に対して、フッ素系化合物の両末端基を反応させた。こうして、ノズルプレート基板の表面にフッ素系化合物を結合させて、ノズルプレートを作製した。
【００８３】
ノズルプレート基板の媒体対向面には、ヒドロキシル基が存在する。フッ素系化合物の両末端基はヒドロキシル基と結合して、結合部位となる。２つの結合部位の間には、フッ素系化合物のポリマー主鎖が存在する。このフッ素系化合物では、ポリマー主鎖のＣＦ２Ｏ基が主に撥インク性を発揮する。
【００８４】
しかしながら、このようにしてノズルプレート基板の媒体対向面に形成した撥油膜をワイピングブレード１４０によって擦ると、撥インク性が劣化することがわかった。
【００８５】
図８に、比較例のノズルプレートをワイピングブレードによってクリーニングする前（擦過前）及び１回クリーニングした後（１回擦過後）に撥油膜表面について得られたＸ線光電子分光分析（ＸＰＳ）スペクトルを示す。図８において、横軸は結合エネルギー、縦軸は放出光電子の強度である。
【００８６】
図８の結果は、以下のように解釈できる。ノズルプレートをワイピングブレードで擦る前に得られたＸＰＳスペクトルは、撥油膜表面にＣＦ２Ｏ基が多く存在していることを示している。一方、ノズルプレートをワイピングブレードによって１回擦った後に得られたＸＰＳスペクトルは、撥油膜表面からＣＦ２Ｏ基が大幅に減少したことを示している。
【００８７】
図７Ａ及び図７Ｂを参照しながら説明したように、この現象は下記のように説明できる。即ち、ワイピングブレード１４０によってノズルプレートを擦った結果、ＣＦ２Ｏ基がポリマー主鎖の周りで回転し（コンホメーション変化を起こし）、撥油膜表面から撥油膜内部へ移動したと考えられる。
【００８８】
実施例
下記化学式で表されるフッ素系化合物を含む蒸発源を準備した。この蒸発源とノズルプレート基板とを真空蒸着装置内に設置し、真空蒸着法により、フッ素系化合物をノズルプレート基板の記録媒体対向面に堆積させた。以上のようにして、ノズルプレート基板の記録媒体対向面に撥油膜を形成した。
【００８９】
【化４】
2019077103.tif 000006
【００９０】
このノズルプレートを、荷重を種々変化させてワイピングブレードで擦った。その後、撥油膜表面のＸＰＳ法による分析を行った。
【００９１】
図９に、実施例のノズルプレートをワイピングブレードによってクリーニングする前（擦過前）及び６０００回クリーニングした後（６０００回擦過後）の撥油膜表面について得られたＸ線光電子分光分析（ＸＰＳ）スペクトルを示す。図９において、横軸は結合エネルギー、縦軸は放出光電子の強度である。
【００９２】
図９の結果は、以下のように解釈できる。即ち、得られたＸＰＳスペクトルは、撥油膜表面に存在するＣＦ３基の割合がノズルプレートをワイピングブレードで擦る前後でほぼ維持されていることを示している。
【００９３】
次に、実施例及び比較例のノズルプレートにおいて、テラヘルツ時間領域分光法により、ワイピングブレードで擦る前と擦った後の撥油膜の反射スペクトルを測定した。ここで、反射スペクトルは、図１０に示すテラヘルツパルス波の振動電場の時間波形のうち、第１乃至第２番目のピークを含む領域Ｒについてフーリエ変換を行なうことで得た。また、テラヘルツ時間領域分光の測定は、ＴＡＳ７５００ＳＰ（Ａｄｖａｎｔｅｓｔ社）を用いて行なった。
【００９４】
結果を図１１及び図１２に示す。図１１は、比較例のノズルプレートをワイピングブレードによって擦る前及び６０００回擦った後の撥油膜について得られた反射スペクトルを示すグラフである。図１２は、実施例のノズルプレートをワイピングブレードによって擦る前及び６０００回擦った後の撥油膜について得られた反射スペクトルを示すグラフである。図中、横軸は周波数を表し、縦軸は反射率を表している。また、Ｐ１乃至Ｐ４は、反射スペクトルの各々について、０．７乃至１．４ＴＨｚの周波数帯域において最大強度を示すピークの周波数を示している。なお、ここでは、ゴム製のワイピングブレードを使用し、荷重は１３ｇｆとした。
【００９５】
比較例のノズルプレートを擦る前の撥油膜における反射スペクトルについて、０．７乃至１．４ＴＨｚの周波数帯域において最大強度を示すピークは、１．０５ＴＨｚであった。また、比較例のノズルプレートを６０００回擦った後の撥油膜における反射スペクトルについて、０．７乃至１．４ＴＨｚの周波数帯域において最大強度を示すピークは、１．３６ＴＨｚであった。即ち、周波数は大きく変化していた。
【００９６】
実施例のノズルプレートを擦る前の撥油膜における反射スペクトルについて、０．７乃至１．４ＴＨｚの周波数帯域において最大強度を示すピークは、１．１１ＴＨｚであった。また、実施例のノズルプレートを６０００回擦った後の撥油膜における反射スペクトルについて、０．７乃至１．４ＴＨｚの周波数帯域において最大強度を示すピークは、１．１３ＴＨｚであった。即ち、周波数の変化は、殆どなかった。  
換言すると、実施例のノズルプレートは、擦過の前後でその表面結合状態が変化しないことが示された。
【００９７】
次に、実施例及び比較例のノズルプレートについて、ワイピングブレードで擦った回数と、ノズルプレートがインクを弾く速度との関係を調べた。
【００９８】
インクを弾く速度の測定は、以下のようにして行った。試料として、幅１５ｍｍの撥油膜付きノズルプレートを準備した。ノズルプレートを直立させて上端近傍を保持し、ノズルプレートのほぼ全体をインクに浸漬した。次いで、ノズルプレートを長さ４５ｍｍだけインクから引き上げ、引き上げた部分からインクが無くなるまでに要した時間を測定した。
【００９９】
インクに浸漬した撥油膜の長さをＬ（＝４５ｍｍ）、引き上げた部分からインクが無くなるまでに要した時間をＴ［秒］として、インクを弾く速度Ｒｒ［ｍｍ／秒］を以下のように定義する。
【０１００】
Ｒｒ［ｍｍ／秒］＝Ｌ／Ｔ＝４５／Ｔ
撥油膜が塗布されたノズルプレートを、ワイピングブレードにより１３ｇｆの荷重で所定回数にわたって擦った。その後、上記と同様の方法により、インクを弾く速度Ｒｒを測定した。
【０１０１】
図１３に、実施例及び比較例のノズルプレートについて得られた、ワイピングブレードでノズルプレートを擦った回数と、ノズルプレートがインクを弾く速度との関係を示す。図１３において、横軸はワイピングブレードによる擦過回数、縦軸はノズルプレートがインクを弾く速度である。
【０１０２】
図１３から以下のことがわかる。比較例のノズルプレートは、ワイピングブレードで擦った回数が１０００回未満の段階で撥インク性が劣化した。これに対し、実施例のノズルプレートは、ワイピングブレードで擦った回数が６０００回と多くなっても、撥インク性の劣化が抑えられていた。
【０１０３】
以上のように、実施例のインクジェットヘッドは、ノズルプレートの記録媒体対向面をワイピングブレードで擦っても、撥インク性の劣化が少なかった。
【０１０４】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１０５】
１…インクジェットヘッド、３０…アクチュエータ、５０…ノズルプレート、Ｎ…ノズル、５２…撥油膜、５３…結合部位、５４…スペーサー連結基、５５…末端パーフルオロアルキル基、１００…インクジェットプリンタ、１１５Ｂｋ…インクジェットヘッド、１１５Ｃ…インクジェットヘッド、１１５Ｍ…インクジェットヘッド、１１５Ｙ…インクジェットヘッド、１２０…ヘッド移動機構、１３０…ブレード移動機構、１４０…ワイピングブレード。
【図１】
2019077103.tif 000007
【図２】
2019077103.tif 000008
【図３】
2019077103.tif 000009
【図４】
2019077103.tif 000010
【図５】
2019077103.tif 000011
【図６】
2019077103.tif 000012
【図７Ａ】
2019077103.tif 000013
【図７Ｂ】
2019077103.tif 000014
【図８】
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【図９】
2019077103.tif 000016
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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