(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出するノズル孔を有するノズルプレートと、
前記ノズル孔に流路を介して繋がる圧力室と、前記圧力室内の前記液体に圧力を加える圧力発生素子と、を備える流路構造体と、からなり、
前記ノズルプレートの前記液体を吐出する吐出面側の前記ノズル孔の周囲に平坦な撥水領域を設け、前記平坦な撥水領域の周囲に凹凸構造を有し、
前記凹凸構造が千鳥状に配置されており、
前記凹凸構造の凸部先端側は撥水性を有し、凹部の側面および底面は親水性を有し、
前記凹部のワイピング方向の長さが１００μｍ以下であるインクジェットヘッドを備えることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】
前記凸部のワイピング方向の長さが、前記凹部の深さの１/２以上であることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
【請求項３】
前記凹部のワイピング方向の長さが、前記凹部の深さの１／２以上であることを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェット記録装置。
【請求項４】
前記千鳥状に配置された凹凸構造の凹部の１辺が１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
【請求項５】
前記凸部先端側に撥水膜が形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
【請求項６】
前記ノズルプレートを形成する基板はシリコン系の材料からなり、前記撥水膜はフルオロアルキルシランからなることを特徴とする請求項５に記載のインクジェット記録装置。
【請求項７】
インクを溶解するための洗浄液を、請求項１から６のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置のインクジェットヘッドのノズルプレート面に塗布し、付着したインク固化物を溶解した後、ワイピングを行なうことを特徴とするノズルプレートの洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はインクジェットヘッド、インクジェット記録装置およびノズルプレートの洗浄方法に係り、インク吐出面に撥水性を付与したインクジェットヘッド、インクジェット記録装置およびノズルプレートの洗浄方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録装置で用いられ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ていると、ノズルから吐出されるインクが影響を受けて、インクの吐出方向にばらつきが生じることがある。そのため、記録媒体上の所定位置にインク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、ノズルプレート表面に撥水性を付与する方法が各種提案されている。
【０００３】
例えば、下記の特許文献１には、複数の吐出口を備えた領域を囲む中央撥水領域と、吐出口から所定距離離れ、複数の吐出口の配列方向に沿って設けられた溝状親水領域とを備えたインクジェットヘッドが記載されている。また、特許文献２には、ノズル開口周辺に高撥水領域を設け、その周りに低撥水領域を設けた液体噴射ヘッドが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２１０８５９号公報
【特許文献２】特開２００７−２４５５４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載されているインクジェットヘッドは、溝状親水領域の幅が、１００μｍ以上あるため、溝部に溜まり固まったインクが、ワイピングを行なった際に溝部から引き出されて撥水面に傷がつきやすいという問題があった。また、親水領域に溜まったインクを完全に除去しようとしてワイピングを強くすると、吐出口を囲む撥水領域における撥水性が損なわれてしまい、吐出口周りの濡れの原因となっていた。また、特許文献２においても、低撥水領域に付着したインクを放置し固化した場合には、ワイピングを行った際に、高撥水領域にも傷がつきやすくなり、吐出不良が発生しやすかった。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、固化したインクにより撥水膜が劣化することを防止し、吐出安定性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１は前記目的を達成するために、液体を吐出するノズル孔を有するノズルプレートと、前記ノズル孔に流路を介して繋がる圧力室と、前記圧力室内の前記液体に圧力を加える圧力発生素子と、を備える流路構造体と、からなり、前記ノズルプレートの前記液体を吐出する吐出面側の前記ノズル孔の周囲に平坦な撥水領域を設け、前記平坦な撥水領域の周囲に凹凸構造を有し、前記凹凸構造が千鳥状に配置されており、前記凹凸構造の凸部先端側は撥水性を有し、凹部の側面および底面は親水性を有し、前記凹部のワイピング方向の長さが１００μｍ以下であるインクジェットヘッドを備えることを特徴とするインクジェット記録装置を提供する。
【０００８】
請求項１によれば、ノズルプレートの吐出面側に凹凸構造を設け、凹凸構造の凸部を撥水性、凹部を親水性としている。したがって、ノズルプレート表面に付着したインクは、親水領域である凹部に引き込まれ乾燥するので、インクの固化物が凸部（ノズルプレート表面）に付着することがない。したがって、ワイピングを行なってもインク固化物を引きずることがないため、ノズル孔周辺を傷つけることがない。また、凹部のサイズもワイピング方向の長さを１００μｍ以下と微細にしているので、凹部に形成されたインク固化物を掃き出すことがないので、ノズル孔周辺が傷つくことを防止することができ、吐出安定性を維持することができる。
また、凹凸構造が千鳥状に配置されているので、凹凸構造の撥水性部と親水性部が交互に配置されており、ノズルプレート表面に付着したインクを効率よく親水性部である凹部に引き込むことができる。
また、平坦な撥水領域は、凹凸構造を備える撥水領域よりも全面が撥水性を有しているので凹凸構造を有する領域より撥水性の高い領域である。したがって、ノズルプレート表面のノズル孔周辺より、さらにその周りの凹凸構造を有する撥水領域にインクを付着させることができる。したがって、ノズル周辺へのインクの付着を防止することができ、ノズル詰まりを防止することができる。
【００１１】
請求項２は請求項１において、前記凸部のワイピング方向の長さが、前記凹部の深さの１／２以上であることを特徴とする。
【００１２】
請求項２によれば、凸部のワイピング方向の長さを凹部の深さの１／２以上としているので、ワイピングにより凸部が破壊されるのを防止することができる。
【００１３】
請求項３は請求項１または２において、前記凹部のワイピング方向の長さが、前記凹部の深さの１／２以上であることを特徴とする。
【００１４】
請求項３によれば、凹部のワイピング方向の長さを凹部の深さの１／２以上とすることで、洗浄液で溶解した後のインクをワイピング時に取り除くことができる。
【００１７】
請求項４は請求項１から３のいずれか１項において、前記千鳥状に配置された凹凸構造の凹部の１辺が１００μｍ以下であることを特徴とする。
【００１８】
請求項４によれば、凹部の一辺の長さが１００μｍ以下と微細にしているので、凹部に形成されたインク固化物を掃き出すことがないので、ノズル孔周辺が傷つくことを防止することができ、吐出安定性を維持することができる。
請求項５は請求項１から４のいずれか１項において、前記凸部先端側に撥水膜が形成されていることを特徴とする。
請求項５によれば、凸部先端側に撥水膜を形成することで、凸部先端側に撥水性を付与することができる。
【００１９】
請求項６は請求項５において、前記ノズルプレートを形成する基板はシリコン系の材料からなり、前記撥水膜はフルオロアルキルシランからなることを特徴とする。
【００２０】
請求項６によれば、ノズルプレートを形成する基板にシリコン系の材料を用い、撥水膜にフルオロアルキルシランを用いることで、基材と強く結合した撥水膜を形成することができる。
【００２５】
本発明の請求項７は前記目的を達成するために、インクを溶解するための洗浄液を、請求項１から６のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置のインクジェットヘッドのノズルプレート面に塗布し、付着したインク固化物を溶解した後、ワイピングを行なうことを特徴とするノズルプレートの洗浄方法を提供する。
【００２６】
請求項７によれば、請求項１から６のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドは、凹凸構造の凹部に形成されたインク固化物を掃き出すことができないが、洗浄液を塗布しインク固化物を溶解させることで、凹部に形成されたインク固化物の除去を行なうことができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明のインクジェットヘッド、インクジェット記録装置およびノズルプレートの洗浄方法によれば、ノズルプレート表面に微細な凹凸構造を有し、インクを凹部に引き込まれるようにすることで、インク固化物により撥水領域が傷つくことを防止することができる。したがって、インクの吐出安定性を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】インクジェット記録装置の概略を示す全体構成図である。
【図２】インクジェットヘッドの構造例を示す平面透視図である。
【図３】図２中ＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。
【図４】インクジェットヘッドの製造方法を説明する図である。
【図５】インクジェットヘッドの製造方法を説明する図である。
【図６】凹凸構造を説明する図である。
【図７】ノズルプレート表面の他の実施形態を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、添付図面に従って、本発明に係るインクジェット、インクジェット記録装置およびノズルプレートの洗浄方法の好ましい実施の形態について説明する。
【００３０】
＜インクジェット記録装置の全体構成＞
図１は、インクジェットヘッドを備えるインクジェット記録装置の構成図である。このインクジェット記録装置１００は、描画部１１６の圧胴（描画ドラム１７０）に保持された記録媒体１２４（便宜上「用紙」と呼ぶ場合がある。）にインクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙから複数色のインクを打滴して所望のカラー画像を形成する圧胴直描方式のインクジェット記録装置であり、インクの打滴前に記録媒体１２４上に処理液（ここでは凝集処理液）を付与し、処理液とインク液を反応させて記録媒体１２４上に画像形成を行なう２液反応（凝集）方式が適用されたオンデマンドタイプの画像形成装置である。
【００３１】
図示のように、インクジェット記録装置１００は、主として、給紙部１１２、処理液付与部１１４、描画部１１６、乾燥部１１８、定着部１２０、および排出部１２２を備えて構成される。
【００３２】
（給紙部）
給紙部１１２は、記録媒体１２４を処理液付与部１１４に供給する機構であり、当該給紙部１１２には、枚葉紙である記録媒体１２４が積層されている。給紙部１１２には、給紙トレイ１５０が設けられ、この給紙トレイ１５０から記録媒体１２４が一枚ずつ処理液付与部１１４に給紙される。
【００３３】
（処理液付与部）
処理液付与部１１４は、記録媒体１２４の記録面に処理液を付与する機構である。処理液は、描画部１１６で付与されるインク中の色材（本例では顔料）を凝集させる色材凝集剤を含んでおり、この処理液とインクとが接触することによって、インクは色材と溶媒との分離が促進される。
【００３４】
図１に示すように、処理液付与部１１４は、給紙胴１５２、処理液ドラム１５４、および処理液塗布装置１５６を備えている。処理液ドラム１５４は、記録媒体１２４を保持し、回転搬送させるドラムである。処理液ドラム１５４は、その外周面に爪形状の保持手段（グリッパー）１５５を備え、この保持手段１５５の爪と処理液ドラム１５４の周面の間に記録媒体１２４を挟み込むことによって記録媒体１２４の先端を保持できるようになっている。
【００３５】
処理液ドラム１５４の外側には、その周面に対向して処理液塗布装置１５６が設けられる。処理液塗布装置１５６は、処理液が貯留された処理液容器と、この処理液容器の処理液に一部が浸漬されたアニックスローラと、アニックスローラと処理液ドラム１５４上の記録媒体１２４に圧接されて計量後の処理液を記録媒体１２４に転移するゴムローラとで構成される。この処理液塗布装置１５６によれば、処理液を計量しながら記録媒体１２４に塗布することができる。
【００３６】
処理液付与部１１４で処理液が付与された記録媒体１２４は、処理液ドラム１５４から中間搬送部１２６を介して描画部１１６の描画ドラム１７０へ受け渡される。
【００３７】
（描画部）
描画部１１６は、描画ドラム（第２の搬送体）１７０、用紙抑えローラ１７４、およびインクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙを備えている。描画ドラム１７０は、処理液ドラム１５４と同様に、その外周面に爪形状の保持手段（グリッパー）１７１を備える。描画ドラム１７０に固定された記録媒体１２４は、記録面が外側を向くようにして搬送され、この記録面にインクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙからインクが付与される。
【００３８】
インクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙはそれぞれ、記録媒体１２４における画像形成領域の最大幅に対応する長さを有するフルライン型のインクジェット方式の記録ヘッド（インクジェットヘッド）とすることが好ましい。インク吐出面には、画像形成領域の全幅にわたってインク吐出用のノズルが複数配列されたノズル列が形成されている。各インクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙは、記録媒体１２４の搬送方向（描画ドラム１７０の回転方向）と直交する方向に延在するように設置される。
【００３９】
描画ドラム１７０上に密着保持された記録媒体１２４の記録面に向かって各インクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙから、対応する色インクの液滴が吐出されることにより、処理液付与部１１４で予め記録面に付与された処理液にインクが接触し、インク中に分散する色材（顔料）が凝集され、色材凝集体が形成される。これにより、記録媒体１２４上での色材流れなどが防止され、記録媒体１２４の記録面に画像が形成される。
【００４０】
描画部１１６で画像が形成された記録媒体１２４は、描画ドラム１７０から中間搬送部１２８を介して乾燥部１１８の乾燥ドラム１７６へ受け渡される。
【００４１】
（乾燥部）
乾燥部１１８は、色材凝集作用により分離された溶媒に含まれる水分を乾燥させる機構であり、図１に示すように、乾燥ドラム１７６、および溶媒乾燥装置１７８を備えている。
【００４２】
乾燥ドラム１７６は、処理液ドラム１５４と同様に、その外周面に爪形状の保持手段（グリッパー）１７７を備え、この保持手段１７７によって記録媒体１２４の先端を保持できるようになっている。
【００４３】
溶媒乾燥装置１７８は、乾燥ドラム１７６の外周面に対向する位置に配置され、複数のハロゲンヒータ１８０と、各ハロゲンヒータ１８０の間にそれぞれ配置された温風噴出しノズル１８２とで構成される。
【００４４】
乾燥部１１８で乾燥処理が行われた記録媒体１２４は、乾燥ドラム１７６から中間搬送部１３０を介して定着部１２０の定着ドラム１８４へ受け渡される。
【００４５】
（定着部）
定着部１２０は、定着ドラム１８４、ハロゲンヒータ１８６、定着ローラ１８８、およびインラインセンサ１９０で構成される。定着ドラム１８４は、処理液ドラム１５４と同様に、その外周面に爪形状の保持手段（グリッパー）１８５を備え、この保持手段１８５によって記録媒体１２４の先端を保持できるようになっている。
【００４６】
定着ドラム１８４の回転により、記録媒体１２４は記録面が外側を向くようにして搬送され、この記録面に対して、ハロゲンヒータ１８６による予備加熱と、定着ローラ１８８による定着処理と、インラインセンサ１９０による検査が行われる。
【００４７】
定着部１２０によれば、乾燥部１１８で形成された薄層の画像層内の熱可塑性樹脂微粒子が定着ローラ１８８によって加熱加圧されて溶融されるので、記録媒体１２４に固定定着させることができる。また、定着ドラム１８４の表面温度を５０℃以上に設定することで、定着ドラム１８４の外周面に保持された記録媒体１２４を裏面から加熱することによって乾燥が促進され、定着時における画像破壊を防止することができるとともに、画像温度の昇温効果によって画像強度を高めることができる。
【００４８】
また、インク中にＵＶ硬化性モノマーを含有させた場合は、乾燥部で水分を充分に揮発させた後に、ＵＶ照射ランプを備えた定着部で、画像にＵＶを照射することで、ＵＶ硬化性モノマーを硬化重合させ、画像強度を向上させることができる。
【００４９】
（排出部）
図１に示すように、定着部１２０に続いて排出部１２２が設けられている。排出部１２２は、排出トレイ１９２を備えており、この排出トレイ１９２と定着部１２０の定着ドラム１８４との間に、これらに対接するように渡し胴１９４、搬送ベルト１９６、張架ローラ１９８が設けられている。記録媒体１２４は、渡し胴１９４により搬送ベルト１９６に送られ、排出トレイ１９２に排出される。
【００５０】
また、図には示されていないが、本例のインクジェット記録装置１００には、上記構成の他、各インクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙにインクを供給するインク貯蔵／装填部、処理液付与部１１４に対して処理液を供給する手段を備えるとともに、各インクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙのクリーニング（ノズル面のワイピング、パージ、ノズル吸引等）を行なうヘッドメンテナンス部や、用紙搬送路上における記録媒体１２４の位置を検出する位置検出センサ、装置各部の温度を検出する温度センサなどを備えている。
【００５１】
なお、図１においてはドラム搬送方式のインクジェット記録装置について説明したが、本発明はこれに限定されず、ベルト搬送方式のインクジェット記録装置などにおいても用いることができる。
【００５２】
〔インクジェットヘッドの構造〕
次に、インクジェットヘッド１７２Ｍ、１７２Ｋ、１７２Ｃ、１７２Ｙの構造について説明する。なお、各インクジェットヘッド１７２Ｍ、１７２Ｋ、１７２Ｃ、１７２Ｙ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２５０によってヘッドを示すものとする。
【００５３】
図２（ａ）は、インクジェットヘッド２５０の構造例を示す平面透視図であり、図２（ｂ）は、インクジェットヘッド２５０の他の構造例を示す平面透視図である。図３は、インク室ユニットの立体的構成を示す断面図（図２（ａ）中、ＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図）である。
【００５４】
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、インクジェットヘッド２５０におけるノズルピッチを高密度化する必要がある。本例のインクジェットヘッド２５０は、図２（ａ）に示すように、インク滴の吐出孔であるノズル２５１と、各ノズル２５１に対応する圧力室２５２などからなる複数のインク室ユニット２５３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。
【００５５】
紙搬送方向と略直交する方向に記録媒体１２４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２（ａ）の構成に代えて、図２（ｂ）に示すように、複数のノズル２５１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）２５０’を千鳥状に配列して繋ぎ合わせることで記録媒体１２４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。
【００５６】
図３に示すように、各ノズル２５１は、インクジェットヘッド２５０のインク吐出面２５０ａを構成するノズルプレート２６０に形成されている。ノズルプレート２６０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。
【００５７】
ノズルプレート２６０の表面（インク吐出側の面）には、インクに対して撥液性を有する撥水膜２６２が形成されており、インクの付着防止が図られている。
【００５８】
各ノズル２５１に対応して設けられている圧力室２５２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２５１と供給口２５４が設けられている。各圧力室２５２は供給口２５４を介して共通流路２５５と連通されている。共通流路２５５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２５５を介して各圧力室２５２に分配供給される。
【００５９】
圧力室２５２の天面を構成し共通電極と兼用される振動板２５６には個別電極２５７を備えた圧電素子２５８が接合されており、個別電極２５７に駆動電圧を印加することによって圧電素子２５８が変形してノズル２５１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２５５から供給口２５４を通って新しいインクが圧力室２５２に供給される。
【００６０】
なお、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。
【００６１】
また、ライン型ヘッドによる印字方式に限定されず、記録媒体１２４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媒体１２４の幅方向に走査させて当該幅方向の印字を行ない、１回の幅方向の印字が終わると記録媒体１２４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媒体１２４の幅方向の印字を行ない、この動作を繰り返して記録媒体１２４の印字領域の全面にわたって印字を行なうシリアル方式を適用してもよい。
【００６２】
＜ノズルプレートの製造方法＞
図４、５は本発明のインクジェットヘッドの製造方法を説明する図である。
【００６３】
図４を用いて基材（ノズルプレート基板）１０の構造化について説明する。まず、図４（ａ）に示すように、基板１０上の凹凸構造の凸部となる部分に、フォトリソグラフィーによりマスク材２０を形成する。マスク材としてはＡｌ、レジストなどを用いることができる。
【００６４】
次に図４（ｂ）に示すように、基板１０にエッチングにより凹凸構造３０を形成する。凹凸構造３０の形成は、例えば、ドライエッチング装置を用いて、いわゆるボッシュプロセスと呼ばれる、側面へのプラズマ合成膜の形成とプラズマエッチング工程と、を交互に行なうことで垂直性の高い凹凸構造３０を得ることができる。エッチング条件については、形成する凹凸構造の大きさなどにより適宜設定することができる。また、エッチング方法については、この方法に限定されず、他の方法を用いて行なうこともできるが、垂直性の低い等方性エッチングの場合は、凹部のインク固化物がワイピングにより掃き出しやすくなってしまうので、垂直性が高くなるように凹凸構造３０を形成することが好ましい。
【００６５】
その後、図４（ｃ）に示すように、エッチング液によりマスク材２０を除去することで、凹凸構造３０を基材１０が形成される。
【００６６】
次に図５を用いて凹凸構造３０の凸部３１の上面に撥水膜を形成する方法を説明する。図５（ｄ）に示すように、基板１０の凹部３２が埋まるようにレジスト材料４０を全面にスピンコートにより塗布し、ベークを行なう。その後、図５（ｅ）に示すように、凸部３１の上面に形成されたレジスト材料４０がちょうど除去されるように制御しながら、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）により全面アッシングを行なう。凸部３１上にレジスト材料４０の残渣が残らないように、少しオーバーエッチングにしてもよい。
【００６７】
次に、別の工程で作製された流路構造体を基板１０の凹凸構造３０が形成されていない側に貼り合わせることで、インクジェットヘッドを製造する。なお、図中、流路構造体は省略して説明する。
【００６８】
流路構造体には、ノズル孔に繋がる流路（圧力室、ノズル連通路、共通流路などを含む）が形成されている。更、振動板および圧電体膜が接合されており、振動板と圧電体膜との境界面には、共通電極に相当する電極層が形成され、圧電体膜層の上面には、各ノズルに対応した圧電素子の上部電極に相当する個別電極がパターニングされている。
【００６９】
次に、図５（ｆ）に示すように、凸部３１上およびレジスト材料４０上に撥水膜５０を形成する。撥水膜５０の材料は、基材１０と結合しやすい材料を選択することが好ましく、例えば、基材にシリコンを用いた場合は、シリコン表面の自然酸化膜と結合可能なフルオロアルキルシランを用いることが好ましい。
【００７０】
撥水膜を形成する方法としては、フルオロアルキルシランを真空蒸着法で蒸着させる方法、低分子のシロキサンをプラズマ重合させてフッ素含有プラズマ重合膜、シリコン系プラズマ重合撥液膜などを形成する方法、フッ化炭素鎖を有するシランカップリング剤を付与する方法を用いることができる。
【００７１】
シランカップリング剤は、ＹｎＳｉＸ４−ｎ（ｎ＝１、２、３）で表されるケイ素化合物である。Ｙはアルキル基などの比較的不活性な基、または、ビニル基、アミノ基、あるいはエポキシ基などの反応性基を含むものである。Ｘは、ハロゲン、メトキシ基、エトキシ基、またはアセトキシ基などの基質表面の水酸基あるいは吸着水との縮合により結合可能な基からなる。シランカップリング剤は、ガラス繊維強化プラスチックなどの有機質と無機質からなる複合材料を製造する際に、これらの結合を仲介するものとして幅広く用いられており、Ｙがアルキル基などの不活性な基の場合は、改質表面上に、付着や摩擦の防止、つや保持、撥水、潤滑などの性質を付与する。また、反応性基を含む場合は、主として接着性の向上に用いられる。さらに、Ｙに直鎖状のフッ化炭素鎖を導入したフッ素系シランカップリング剤を用いて改質した表面は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）表面のように低表面自由エネルギーを持ち、撥水、潤滑、離型などの性質が向上し、さらに撥油性も発現する。
【００７２】
フッ素系シランカップリング剤（塩素型、メトキシ型、エトキシ型、イソシアナト型など）を用いて撥水性を有する膜を形成する方法として、例えば、物理的気相成長法（蒸着法、スパッタリング法など）や化学気相成長法（ＣＶＤ法、ＡＬＤ法など）などのドライプロセス法や、ゾルゲル法、塗布法などのウェットプロセス法などによって形成することができる。
【００７３】
その後、図５（ｇ）に示すように、アセトンなどの有機溶媒でレジスト材料４０を除去することで、凸部３１の上部のみ撥水膜５０を残すことができる。
【００７４】
このようにして形成された凹凸構造を有するノズルプレート表面を図６に示す。図６（ａ）は、ノズルプレート表面の一例を示す平面図、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。
【００７５】
図６（ａ）に示すように、ノズルプレート表面に形成された凹凸構造３０のパターンは千鳥状に形成されていることが好ましい。凹凸構造３０の凸部３１には、撥水膜が形成されており、凹部３２は、基材１０のままであるので、親水性となっている。したがって、ノズルプレート表面に付着したインクは、凹凸構造の凹部に入り込むことになる。したがって、インクが乾燥し固化しても凹部３２で固化し、凸部３１上にはインク固化物が形成されないため、ワイピングによりノズル表面に傷がつくことを防止することができる。また、凹凸構造３０のパターンを千鳥状に形成することで、親水性部と撥水性部を交互に配置することができ、効率よく付着したインクを親水性部である凹部３２に引き込むことができる。
【００７６】
凹凸構造３０のサイズは、凹部３２のワイピング方向（図６（ａ）中、矢印Ｘ１で示す）に対する長さＬ１が１００μｍ以下とする。Ｌ１を１００μｍ以下とすることで、凹部に形成されたインク固化物が払拭部材により掃き出されることを防止することができる。Ｌ１が１００μｍを越えると、メンテナンス時に払拭部材によるワイピングでインク固化物が掃き出されノズルプレート表面に傷を付ける場合があるので好ましくない。長さＬ１は好ましくは、５０μｍ以下であり、より好ましくは２０μｍ以下である。払拭部材としては、帯状のウエブ、ブラシ、ブレードなどを用いることができる。払拭部材としてブレードを用いる場合は、ブレードが凹部３２の奥まで入り込まないように、Ｌ１をブレードのＲより小さくすることが好ましい。
【００７７】
また、Ｌ１は凹部の深さＬ３に対して短い場合は、後述する洗浄液を塗布した後のワイピングにおいて、凹部３２内部の異物（インク固化物）を除去できない場合がある。したがって、Ｌ１はＬ３に対して１／２以上の長さとすることが好ましい。具体的には、５μｍ以上とすることが好ましい。
【００７８】
また、凸部３１のワイピング方向の長さＬ２は、深さＬ３に対して１／２以上とすることが好ましい。深さＬ３に対しＬ２が短すぎる場合は、ワイピングにより凸部３１が破壊される場合があるので好ましくない。具体的には、５μｍ以上１００μｍ以下とすることが好ましい。
【００７９】
図６（ａ）においては、ワイピング方向Ｘ１と凹部３２の一辺が平行に形成されているが、凹部３２の一辺に対して、所定の角度を設けてワイピングを行なう場合がある（ワイピング方向を矢印Ｘ２で示す）。この場合、凹部３２のワイピング方向の長さは図中ＬＸ２で示す範囲となる。ワイピング方向が凹部３２の一辺と所定の角度を有してワイピングを行なう場合は、凹部３２のワイピング方向の長さＬＸ２を、１００μｍ以下とする。
【００８０】
なお、図６（ａ）においては、凹凸構造が千鳥状に形成されたパターンを用いて説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば、凹部と凸部が縞状に形成されたパターンとすることができる。この場合も凹部のワイピング方向の長さが１００μｍ以下となるようにパターンを形成する。
【００８１】
図７は、インクジェットヘッドのノズルプレート表面の別の実施形態を示した図である。図７に示すように、ノズル２５１の周辺は、凹凸構造を有さない平坦な基板に撥水膜を形成した第１の撥水領域３１０であり、さらに、第１の撥水領域３１０の周りに上述した凹凸構造を有する第２の撥水領域３２０を備えている。
【００８２】
第１の撥水領域３１０は領域全面が撥水性を有しており、第２の撥水領域３２０は凸部が撥水性、凹部が親水性であるので、第１の撥水領域３１０は第２の撥水領域３２０より撥水性が高くなっている。インクは第１の撥水領域３１０より第２の撥水領域３２０の方が付着し易いため、第１の撥水領域３１０へのインクの付着および第２の撥水領域３２０から第１の撥水領域３１０へのインクの移動を防止することができる。したがって、ノズル２５１の周辺部である第１の撥水領域にインク固化物が付着することがないため、ノズル詰まりを防止することができる。
【００８３】
このようなノズルプレート表面の形成方法は、上記ノズルプレートの製造方法において、基材の構造化を行なう際に、第１の撥水領域３１０となる領域をマスク剤で被覆する。これにより第１の撥水領域３１０となる領域には、凹凸構造が形成されないので、全面撥水膜の撥水領域を形成することができる。
【００８４】
第１の撥水領域３１０としては、ノズル２５１から１００μｍの領域とすることが好ましい。第１の撥水領域３１０をこの範囲とすることで、ノズル詰まりを防止することができる。例えば、ノズル２５１間を３００μｍで形成する場合、ノズル近傍１００μｍの範囲が第１の撥水領域３１０となるため、その間の１００μｍの範囲が第２の撥水領域３２０となる。
【００８５】
＜ノズルプレートの洗浄方法＞
次に、本発明のインクジェットヘッドのノズルプレートの洗浄方法について説明する。本発明のインクジェットヘッドは、上述したように、ノズルプレート表面の凹部の内部にインク固化物を形成することができる。したがって、インク固化物の除去を行なう場合、洗浄液を塗布し、付着したインク固化物を溶解させる。その後、ノズルプレート表面を払拭部材でワイピングすることで、溶解したインク固化物を除去することができる。
【００８６】
洗浄液としては、粘度２０ｃＰのＤＥＧｍＢＥ（ジエチレングリコールモノブチルエーテル）、水、描画に用いるインク自身、等を用いることができる。
【００８７】
［実施例］
（試験１）
上記実施形態の方法でノズルプレートの吐出面側全面に凹凸構造を有するインクジェットヘッドを製造した。凹凸構造の深さは１０μｍで一定とし、凹部および凸部は縦と横の比が１：１で千鳥状に配置した。また凹部および凸部の長さは、各実施例で変更して行なった。
【００８８】
試験は、インクジェットヘッドから７ｐｌのインク液滴を１０００００滴連続で吐出した後、ノズルプレート表面に４０℃の熱風を１分間送風しインクを固化させ、１回のワイピングを行なう。これを１セットとし、吐出とワイピングを所定の回数行なった後の、撥水性の劣化したノズル数を顕微鏡で計測した。また、試験に使用した全ノズル数である２０４８ノズル全ての吐出曲がりの偏差を測定した。ワイピングは、ノズル洗浄液を塗布した後、払拭部材としてウエブを用いて行ない、ノズルプレートの一方の端部から他方の端部までウエブで拭き取ることにより行なった。ワイピングを１００回行なうごとにノズル面にインク洗浄液を塗布し、充分にインクが溶解した後にワイピングを行った。
【００８９】
顕微鏡で観察した際にノズル孔周囲の撥水性が壊れ、濡れが発生しているものを撥水性の劣化したノズルとし、表中にＮＧとして示す。また、吐出曲がりの初期値は３ｍｒａｄであり、偏差として表中に示す。結果を表１に示す。また、参考例１として凹凸構造を設けないノズルプレートについても試験を行った。
【００９０】
【表１】
0005764312.tif 000002
【００９１】
比較例１は、凹凸構造の一辺が２００μｍとした場合であり、ノズル面にあるインクが乾燥した状態でワイピングを繰り返すと、凹部の親水領域からインク固化物が引きずりだされるため、ノズル周辺の撥水膜を傷つけてしまった。撥水膜が劣化することで、徐々に吐出性能の劣化も見られた。
【００９２】
これに対して、実施例１では、凹凸構造の一辺を１００μｍとしたため、ワイピング操作を繰り返しても凹部からインク固化物が引きずり出されることがないため、５０００回ワイピングを行なっても良好な状態を保つことができた。
【００９３】
実施例２は、凹凸構造の一辺を５μｍとした場合であり、ワイピングにより凸部が破壊されることがなく、５０００回行なっても撥水膜の劣化は見られず、吐出性能も良好であった。
【００９４】
比較例２は、凹凸構造の一辺を、１００μｍとし、ワイピング１００回ごとのインク溶解液の塗布を行なわずにワイピングした場合の結果である。比較例２においては。固化したインクのほとんどが凹部に除去されずに残ってしまうため、ワイピング１０００回までは、撥水性、吐出性能供に比較的良好であったが、５０００回行なった結果、撥水性、吐出性ともに劣化していた。
【符号の説明】
【００９５】
１０…基材、２０…マスク材、３０…凹凸構造、３１…凸部、３２…凹部、４０…レジスト材料、５０、２６２…撥水膜、１００…インクジェット記録装置、１１２…給紙部、１１４…処理液付与部、１１６…描画部、１１８…乾燥部、１２０…定着部、１２２…排出部、１２４…記録媒体、１５４…処理液ドラム、１５６…処理液塗布装置、１７０…描画ドラム、１７２Ｍ、１７２Ｋ、１７２Ｃ、１７２Ｙ…インクジェットヘッド、１７６…乾燥ドラム、１８０…温風噴出しノズル、１８２…ＩＲヒータ、１８４…定着ドラム、１８６…ハロゲンヒータ、１８８…定着ローラ、１９２…排出トレイ、１９６…搬送ベルト、２５１…ノズル、２６０…ノズルプレート、３１０…第１の撥水領域、３２０…第２の撥水領域
【図１】
0005764312.tif 000003
【図２】
0005764312.tif 000004
【図３】
0005764312.tif 000005
【図４】
0005764312.tif 000006
【図５】
0005764312.tif 000007
【図６】
0005764312.tif 000008
【図７】
0005764312.tif 000009