(57)【要約】【課題】優れた着弾精度を達成する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。【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、表面張力が２０乃至３０ｍＮ／ｍの範囲内にある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。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液膜とを含み、前記撥液膜は、炭素原子数７以下の末端パーフルオロアルキル基を有するフッ素系化合物を含み、純水の静的接触角が１００°乃至１２０°の範囲内にある。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体へ向けて、表面張力が２０乃至３０ｍＮ／ｍの範囲内にある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液膜とを含み、
前記撥液膜は、炭素原子数７以下の末端パーフルオロアルキル基を有するフッ素系化合物を含み、純水の静的接触角が１００°乃至１２０°の範囲内にあるインクジェットヘッド。
【請求項２】
前記インクの表面張力は、２０乃至２６ｍＮ／ｍの範囲内にある請求項１に記載のインクジェットヘッド。
【請求項３】
前記フッ素系化合物が有する末端パーフルオロアルキル基は、炭素原子数が３又は４である請求項１又は２に記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】
前記ノズルプレート基板は樹脂からなる請求項１乃至３の何れか１項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記録媒体を保持する媒体保持機構と
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、例えば、ノズルプレート基板の表面に、フッ素系シランカップリング剤で形成された撥水膜を形成している（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１０５９４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、優れた着弾精度を達成する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】
【０００５】
本発明の第１側面によると、記録媒体へ向けて、表面張力が２０乃至３０ｍＮ／ｍの範囲内にある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液膜とを含み、前記撥液膜は、炭素原子数７以下の末端パーフルオロアルキル基を有するフッ素系化合物を含み、純水の静的接触角が１００°乃至１２０°の範囲内にあるインクジェットヘッドが提供される。
【０００６】
本発明の第２側面によると、第１側面に係る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記録媒体を保持する媒体保持機構とを備えたインクジェットプリンタが提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【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】撥液膜の静的接触角と、その撥液膜が２０乃至３０ｍＮ／ｍの範囲内にある表面張力を有するインクを弾く時間との関係を示すグラフ。
【図５】インクの表面張力の大きさと撥液膜がインクを弾く時間との関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、同様又は類似した機能を有する要素については、同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【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面）に設けられた撥液膜とを含んでいる。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。撥液膜については、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、供紙ローラ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。供紙ローラ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】
この実施形態では、表面張力が２０乃至３０ｍＮ／ｍの範囲内にあるインクが用いられる。インクの表面張力が大きすぎる場合、以下の理由で着弾精度が低下する虞がある。  
すなわち、表面張力が大きすぎるインクを紙面に向けて着弾させた場合、インクは、紙面上で広がりやすくなり、滲みの原因となる虞がある。したがって、紙面上に着弾されたインクの形状や位置の正確さなどの着弾精度が低下する虞がある。  
また、インクの表面張力が小さすぎる場合、インクを吐出するときにノズルからノズルプレート表面にインクが染みだし、インクの吐出体積が増加するため、インクの一部が吐出方向の後方側に向けて伸びる尾引きが生じやすくなる。そのため、飛翔方向の乱れやミストの発生に伴い、着弾位置精度が低下する虞がある。
【００３７】
インクジェットプリンタ１００は、インクジェットヘッド１と、インクジェットヘッドに対向して記録媒体Ｐを保持する媒体保持機構とを備えている。媒体保持機構は、記録媒体Ｐ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。媒体保持機構は、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。  
以下、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。  
まず、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。
【００３８】
供紙ローラ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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
上記のインクジェットヘッド１では、ノズルプレート基板の媒体対向面に撥液性を付与している。撥液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液膜を設けている。
【００４３】
撥液膜は、炭素原子数７以下の末端パーフルオロアルキル基を有するフッ素系化合物を含んでいる。一例によれば、撥液膜が含む末端パーフルオロアルキル基はいずれも炭素原子数が５以下である。他の例によれば、撥液膜が含む末端パーフルオロアルキル基はいずれも炭素原子数が３又は４である。また、さらに他の例によれば、撥液膜は、炭素原子数が８以上の末端パーフルオロアルキル基を含まない。さらに他の例によれば、撥液膜は、炭素原子数が５以上の末端パーフルオロアルキル基を含まない。
【００４４】
さらに、撥液膜は、純水の静的接触角が１００°乃至１２０°の範囲内にある。ここで、静的接触角は、ＪＩＳ  Ｒ３２５７−１９９９「基板ガラス表面のぬれ性試験方法」の静滴法に準拠して測定される、純水による静的接触角である。ただし、ここでは、ガラス基板の代わりに上記のノズルプレートを使用して測定を行なうこととする。撥液膜が、上記の範囲内にある静的接触角を有している場合、特に、表面張力が２０乃至３０ｍＮ／ｍの範囲内にあるインクを弾く上で有利である。
【００４５】
ところで、フッ素系シランカップリング剤などのフッ素系化合物は、それが有するパーフルオロアルキル基が長いほど、撥液性が良好である。しかしながら、フッ素系化合物は、パーフルオロアルキル基の炭素原子数が大きいほど、毒性が増加する。このため、炭素原子数が８以上であるパーフルオロアルキル基を有するフッ素系化合物は、使用を禁止されている。また、炭素原子数が７以下であるパーフルオロアルキル基を有するフッ素系化合物であっても、パーフルオロアルキル基の炭素原子数が大きいものについては、その使用が規制されつつある。
【００４６】
環境や安全性の観点から、フッ素系化合物はパーフルオロアルキル基の炭素原子数がより小さいことが望ましい。しかしながら、本発明者は、パーフルオロアルキル基の炭素原子数が小さい、例えば４以下のフッ素系化合物を用いて撥液膜を形成した場合、パーフルオロアルキル基の炭素原子数が大きい、例えばパーフルオロオクタン酸（ＰＦＯＡ）などの８以上のフッ素系化合物を用いて撥液膜を形成した場合と比較して、インクジェットプリンタが良好な着弾精度を達成することが難しいことを見出した。
【００４７】
上記の撥液膜を設けたインクジェットヘッド１は、表面張力が２０乃至３０ｍＮ／ｍの範囲内にあるインクを優れた着弾精度で吐出することができる。さらに、上記の撥液膜を設けたインクジェットヘッド１は、表面張力が２０乃至２６ｍＮ／ｍの範囲内にあるインクを用いた場合にも、優れた着弾精度で吐出することができる。  
なお、撥液膜の純水の静的接触角が小さすぎる場合、インクと撥液膜との表面張力の差が小さいため、上記のインクを弾くことが困難となる。また、撥液膜の純水の静的接触角が大きすぎる場合、上記のインクに対する撥液膜の付着エネルギーが大きいために上記のインクを弾くことが困難となる。
【００４８】
以下に、実施形態において用いられるフッ素系化合物についてさらに説明する。  
上記のフッ素系化合物は、一例によれば、ノズルプレート基板と結合した結合部位と、上記の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。このフッ素系化合物は、炭素数が８以上のパーフルオロアルキル基は含んでいない。
【００４９】
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。
【００５０】
ノズルプレート基板上で隣り合ったフッ素系化合物は、好ましくは、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。
【００５１】
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は、一例によれば、ノズルプレート基板の垂線方向に沿って直立している。このような実施形態について、以下に詳しく説明する。
【００５２】
フッ素系化合物は、ノズルプレート基板と結合する結合部位と、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。
【００５３】
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。  
【００５４】
【化１】
2019202459.tif 000002
【００５５】
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。  
【００５６】
【化２】
2019202459.tif 000003
【００５７】
一般式（２）において、ｐは１乃至５０の自然数である。
【００５８】
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。
【００５９】
ノズルプレート基板は、上述したように、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。この場合、ノズルプレート基板は、その表面にフッ素系化合物との結合に必要なヒドロキシル基を殆ど有していない。そのため、撥液膜の形成に先立ち、ノズルプレート基板に以下のような前処理を行うことが好ましい。
【００６０】
例えば、ノズルプレート基板の媒体対向面に対してプラズマ処理を施し、膜表面の改質を行う。プラズマ処理は、例えば、酸素ガス、アルゴンガス、又はこれらの混合ガスを用いて行う。好ましくは、プラズマ処理は、酸素ガスとアルゴンガスとの混合ガスを用いて行う。
【００６１】
酸素を含んだ雰囲気中でプラズマ処理を行なうことで、例えば、ノズルプレート基板の表面をヒドロキシル基で修飾することができる。また、アルゴンを含んだ雰囲気中でプラズマ処理を行なうことで、ノズルプレート基板表面に付着しているゴミを除去することができる。
【００６２】
次に、上述したフッ素系化合物をノズルプレート基板の表面に供給する。この供給は、例えば、真空蒸着法などの気相堆積法によって行う。或いは、ノズルプレート基板の表面にフッ素系化合物を塗布する。
【００６３】
次いで、ノズルプレート基板の表面へと供給したフッ素系化合物のアルコキシシラン基を加水分解させる。  
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の媒体対向面に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とフッ素系化合物とが、結合部位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。
【００６４】
なお、結合部位のシリコン原子には、例えば、スペーサー連結基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が結合している。スペーサー連結基は、上記の通り、末端パーフルオロアルキル基をノズルプレート基板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が主として撥インク性を発揮する。  
末端パーフルオロアルキル基は、例えば、炭素数が３（Ｃ３）の場合、ＣＦ３−ＣＦ２−ＣＦ２−と表される。撥インク性に関しては、ＣＦ３基の方がＣＦ２基よりも高い。
【００６５】
また、上述した撥液膜は、Ｘ線光電子分光分析（ＸＰＳ）法によって分析すると、例えば、ＣＦ２基のピーク及びＣＦ３基のピークが検出される。そして、ＣＦ３基のピーク面積に対するＣＦ２基のピーク面積の比は、一例によれば、１．５乃至４．０の範囲内にある。
【００６６】
ここで、ＸＰＳについて説明する。  
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。
【００６７】
Ｅb＝ｈν−Ｅk−ψｓｐ
なお、上記式において、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。
【００６８】
上記式から明らかなように、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。
【００６９】
以下に、上述した方法で、ノズルプレート基板の媒体対向面に設けられた撥液膜についてＸＰＳ法による分析を行なった場合について説明する。
【００７０】
上記の通り、撥液膜は、ＸＰＳ法による分析を行った場合に、ＣＦ３基のピーク面積に対するＣＦ２基のピーク面積の比が、一例によれば、１．５乃至４．０の範囲内にある。このような撥液膜は、優れた撥インク性を発揮する上で有利である。
【００７１】
また、上述した方法では、ノズルプレート基板に予めプラズマ処理を施し、その後、ノズルプレート基板とフッ素系化合物の結合部位との反応を生じさせる。そのため、炭素原子数が８以上の末端パーフルオロアルキル基を有するフッ素系化合物を用いた場合だけでなく、炭素数が７以下、５以下、或いは３又は４である末端パーフルオロアルキル基を有するフッ素系化合物を用いた場合であっても、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ている割合が高くなる。
【００７２】
具体的には、このようにして得られる撥液膜は、ＸＰＳ法による分析を行った場合、ＣＦ２基のピーク及びＣＦ３基のピークが検出され、ＣＦ３基のピーク面積に対するＣＦ２基のピーク面積の比は、１．５乃至４．０の範囲内になる。一例によれば、この比は、末端パーフルオロアルキル基の炭素原子数が３である場合には約１．５となる。また、この比は、末端パーフルオロアルキル基の炭素原子数が５に近づくほど４．０に近づく。
【００７３】
このように、この撥液膜では、その表面領域にＣＦ３基が多く存在する。上記の通り、撥インク性に関しては、ＣＦ３基の方がＣＦ２基よりも高い。そのため、このような撥液膜は、末端パーフルオロアルキル基の炭素原子数が小さなフッ素系化合物を使用していながらも、優れた撥インク性を発揮する上で有利である。
【００７４】
また、上記の構造では、フッ素系化合物は、各々の結合部位がノズルプレート基板の表面と結合しており、好ましくは、結合部位が互いに結合している。それ故、ワイピングブレード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は横方向に揺れるだけで、撥液膜の表面からなくなることはない。従って、撥インク性の劣化を抑制する上で有利である。
【実施例】
【００７５】
以下、実施例を記載する。  
１．第１試験例
１−１．撥液膜の形成
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。次いで、ノズルプレート基板に予めプラズマ処理を施した。ノズルプレート基板としては、ポリイミドフィルムを使用した。このノズルプレート基板と蒸発源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液膜を形成して、ノズルプレートを作製した。
【００７６】
【化３】
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【００７７】
ここで、プラズマ処理の条件を変更し、後述する静的接触角が８０°乃至１４０°の範囲で互いに異なる複数のノズルプレートを作製した。
【００７８】
１−２．静的接触角の測定
ノズルプレートが含んでいる撥油膜について、純水の静滴接触角を測定した。ここで、静的接触角の測定は、ＪＩＳ  Ｒ３２５７−１９９９「基板ガラス表面のぬれ性試験方法」の静滴法に準拠して行なった。
【００７９】
１−３．撥液性の評価
上記で得られ、静的接触角が異なる複数のノズルプレートについて、ノズルプレートがインクを弾くのに要する時間を測定した。なお、インクは、以下のように調製したものを使用した。  
すなわち、例えば、顔料と、有機溶媒と、分散剤とを含むインクにおいて、インクの表面張力が２０乃至３０ｍＮ／ｍの範囲内となるように、配合量が調整されたインクを使用した。
【００８０】
インクを弾く時間の測定は、以下のように行った。  
まず、試料として、幅１５ｍｍの上記撥液膜付きの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、図４に示す結果を得た。  
図４は、撥液膜の静的接触角と、その撥液膜が２０乃至３０ｍＮ／ｍの範囲内にある表面張力を有するインクを弾く時間との関係を示すグラフである。
【００８１】
図４に示すように、静的接触角が１００°乃至１２０°の範囲内にあるノズルプレートは、静的接触角が１００°乃至１２０°の範囲外のノズルプレートと比較して短い時間でインクを弾いた。一方、静的接触角が１００°未満のノズルプレートは、上記インクを弾くことができなかった。また、静的接触角が１２０°より大きなノズルプレートも、インクを弾くことが困難であった。これは、静的接触角が大きくなると、インクと撥液膜との付着エネルギーが高くなることに起因する。
【００８２】
以上のように、静的接触角が１００°乃至１２０°の範囲内にあるノズルプレートは、表面張力が２０乃至３０ｍＮ／ｍの範囲内にあるインクに対する優れた撥液性を発揮した。
【００８３】
１−４．着弾位置精度の評価
上記のノズルプレートを含んだインクジェットヘッドが、２０乃至３０ｍＮ／ｍの範囲内にある表面張力を有するインクを吐出する場合の着弾位置精度について、目視による評価を行なった。  
その結果、静的接触角が１００°未満であるノズルプレートを使用した場合には、インクの吐出時にミストを生じ、着弾したインクの形状崩れや位置ずれが認められた。同様に、静的接触角が１２０°よりも大きいノズルプレートを使用した場合においても、着弾したインクの形状崩れや位置ずれが認められた。  
これらに対し、静的接触角が１００°乃至１２０°の範囲内にあるノズルプレートを使用した場合は、着弾したインクの形状崩れや位置ずれが認められず、優れた着弾精度を達成していた。
【００８４】
２．第２試験例
２−１．ノズルプレートの作製
２−１−１．ノズルプレートＮ１
第１試験例と同様の方法によりノズルプレートを作製した。以下、得られたノズルプレートを、ノズルプレートＮ１とする。ノズルプレートＮ１の撥液膜は、純水の静的接触角が、１０５°であった。
【００８５】
２−１−２．ノズルプレートＮ２
撥液膜の材料として、環状構造のフッ素系化合物を使用したこと以外は、ノズルプレートＮ１と同様の方法によりノズルプレートを作製した。以下、得られたノズルプレートをノズルプレートＮ２をする。ノズルプレートＮ２の撥液膜は、純水の静的接触角が、１１０°であった。
【００８６】
２−１−３．ノズルプレートＮ３
撥液膜の材料として、炭素原子数が７である末端パーフルオロアルキル基を含んでいるフッ素系化合物を使用したこと以外は、ノズルプレートＮ１と同様の方法によりノズルプレートを作製した。以下、得られたノズルプレートをノズルプレートＮ３とする。ノズルプレートＮ３の撥液膜は、純水の静的接触角が、１１０°であった。
【００８７】
２−２．撥液性の評価
ノズルプレートＮ１乃至Ｎ３の各々について、「１−３．撥液性の評価」と同様の手法により、インクを弾くのに要する時間を測定して撥液性の評価を行なった。なお、ここでは、１５ｍＮ／ｍ、２５ｍＮ／ｍ、３０ｍＮ／ｍ、又は４０ｍＮ／ｍの表面張力を有するインクを用いた。  
結果を図５に示す。図５は、インクの表面張力の大きさと撥液膜がインクを弾く時間との関係を示すグラフである。
【００８８】
図５に示すとおり、ノズルプレートＮ１及びＮ３は、インクの表面張力が２５ｍＮ／ｍであるときに、ノズルプレートＮ２と比較して非常に短い時間でインクを弾くことができた。さらに、インクの表面張力が３０ｍＮ／ｍであるときもまた、ノズルプレートＮ１及びＮ３は、ノズルプレートＮ２と比較して短い時間でインクを弾くことができた。  
さらに、ノズルプレートＮ１は、ノズルプレートＮ３と比較して炭素原子数が小さいにも関わらず、ノズルプレートＮ３と同程度の撥液性を達成することができた。
【００８９】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の発明が含まれており、開示される複数の構成要件から選択された組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、課題が解決でき、効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【符号の説明】
【００９０】
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、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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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