(57)【要約】【課題】ワイピング耐久性が優れ、良好な吐出安定性を得ることが可能な撥水膜を有するノズル板の提供。【解決手段】一方の面に複数の剥離防止孔が配されたノズル基板と、前記ノズル基板の一方の面上に配された撥水膜と、を有し、前記撥水膜の一部が、前記剥離防止孔に収容され、前記複数の剥離防止孔の少なくともいずれかが、前記ノズル基板における一方の面と直交する少なくともいずれかの断面において、前記剥離防止孔の開口の長さよりも、前記開口の長さ方向と平行に位置する前記剥離防止孔の最大長さのほうが大きい開口狭小孔である。【選択図】図３Ｄ
2017035812.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面に複数の剥離防止孔が配されたノズル基板と、
前記ノズル基板の一方の面上に配された撥水膜と、を有し、
前記撥水膜の一部が、前記剥離防止孔に収容され、
前記複数の剥離防止孔の少なくともいずれかが、前記ノズル基板における一方の面と直交する少なくともいずれかの断面において、前記剥離防止孔の開口の長さよりも、前記開口の長さ方向と平行に位置する前記剥離防止孔の最大長さの方が大きい開口狭小孔であることを特徴とするノズル板。
【請求項２】
前記剥離防止孔における前記開口狭小孔の個数比率が、５０％以上である請求項１に記載のノズル板。
【請求項３】
前記開口狭小孔の開口の長さが、７μｍ以下である請求項１から２のいずれかに記載のノズル板。
【請求項４】
前記開口狭小孔の最大長さが、１０μｍ以下である請求項１から３のいずれかに記載のノズル板。
【請求項５】
前記開口狭小孔の深さが、０．５μｍ以上１０μｍ以下である請求項１から４のいずれかに記載のノズル板。
【請求項６】
前記撥水膜が、エーテル結合を含むヘテロ環状構造を有するフッ素ポリマーを含有する請求項１から５のいずれかに記載のノズル板。
【請求項７】
ノズル基板の一方の面上に撥水膜を有するノズル板の製造方法であって、
前記ノズル基板の一方の面に、複数の剥離防止孔を、かつ、前記複数の剥離防止孔の少なくともいずれかが、前記ノズル基板における一方の面と直交する少なくともいずれかの断面において、前記剥離防止孔の開口の長さよりも、前記開口の長さ方向と平行に位置する前記剥離防止孔の最大長さの方が大きい開口狭小孔となるように形成させる剥離防止孔形成工程と、
前記複数の剥離防止孔が形成された前記ノズル基板の一方の面上に、前記撥水膜の一部が前記開口狭小孔に収容されるようにして前記撥水膜を形成させる撥水膜形成工程と、
を含むことを特徴とするノズル板の製造方法。
【請求項８】
前記剥離防止孔形成工程が、前記ノズル基板を陽極とし、塩酸及び塩化ナトリウムを含む水溶液中で、電解により前記ノズル基板の一方の面に前記剥離防止孔を形成する請求項７に記載のノズル板の製造方法。
【請求項９】
請求項１から６のいずれかに記載のノズル板を有することを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項１０】
請求項９に記載の液体吐出ヘッドを搭載したことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノズル板及びその製造方法、並びに前記ノズル板を備える液体吐出ヘッド、及び前記液体吐出ヘッドを備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、又はこれらの複合機等の画像形成装置として、例えば、液体吐出ヘッドを有する液体吐出記録方式の画像形成装置が知られている。
【０００３】
前記液体吐出ヘッドは、ノズル板に穿設された複数のノズル孔からインクを液滴として吐出するため、前記ノズル板のインク液滴が吐出される液体吐出面の表面特性がインク液滴の吐出安定性に大きな影響を与える。そこで、前記ノズル板の前記液体吐出面に撥水膜を配し、前記ノズル孔の周縁近傍へのインクの付着を防止することにより、インク液滴の吐出安定性を向上させることが行われている。
更に、機械的に吐出安定度を向上させるため、前記液体吐出記録方式の画像形成装置は、前記ノズル板の前記液体吐出面に付着したインクをブレードでワイピングして除去するクリーニング手段を備えている。
【０００４】
近年では、高速印刷の要求に応じるため、記録用メディアへの浸透性を高めた表面張力の低いインクが開発され、従来から前記撥水膜の材料として用いられていたテフロン（登録商標）（ＰＴＦＥ）では、撥水性が十分ではなくなった。
このため、前記撥水膜の材料として、より撥水性の高いパーフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）を用いることが提案されている（特許文献１参照）。
しかし、前記ＰＦＰＥは常温で固体ではなく、その塗膜は非常に薄いため、ワイピング動作により撥水性がすぐに低下してしまい、ワイピング耐久性に問題がある。
【０００５】
そこで、常温で固体である、エーテル結合を含むヘテロ環状構造を有するフッ素ポリマーを含有した撥水膜を有するインクジェット記録ヘッドが提案されている（特許文献２参照）。前記撥水膜を前記ノズル基板上に配したところ、表面張力の低いインクに対しても高い撥水性を示すが、前記フッ素ポリマーと金属との密着性が低いので、ワイピング動作により前記ノズル基板から前記撥水膜が剥離しやすいという問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、ワイピング耐久性が優れ、良好な吐出安定性を得ることが可能な撥水膜を有す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】
【０００７】
前記課題を解決するための手段としての本発明のノズル板は、一方の面に複数の剥離防止孔が配されたノズル基板と、
前記ノズル基板の一方の面上に配された撥水膜と、を有し、
前記撥水膜の一部が、前記剥離防止孔に収容され、
前記複数の剥離防止孔の少なくともいずれかが、前記ノズル基板における一方の面と直交する少なくともいずれかの断面において、前記剥離防止孔の開口の長さよりも、前記開口の長さ方向と平行に位置する前記剥離防止孔の最大長さの方が大きい開口狭小孔である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ワイピング耐久性が優れ、良好な吐出安定性を得ることが可能な撥水膜を有するノズル板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明のノズル板の一例を示す概略平面図である。
【図２】図２は、図１に示すノズル板のノズル孔近傍の断面の一例を示す拡大断面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明のノズル基板のノズル孔を設ける前の状態の一例を示す概略断面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図３Ａに示すノズル基板にノズル孔を設けた状態の一例を示す概略断面図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、図３Ｂに示すノズル基板の液体吐出面に剥離防止孔が形成された状態の一例を示す概略断面図である。
【図３Ｄ】図３Ｄは、図３Ｃに示すノズル基板の液体吐出面に撥水膜が形成された状態の一例を示す概略断面図である。
【図４】図４は、ノズル孔を設ける際に用いるパンチの一例を示す拡大断面図である。
【図５】図５は、本発明の剥離防止孔形成工程の一例を示す説明図である。
【図６Ａ】図６Ａは、剥離防止孔の一例を示す概略断面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、剥離防止孔の一例を示す概略断面図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、剥離防止孔の一例を示す概略断面図である。
【図７Ａ】図７Ａは、ＳＵＳ３０４冷延鋼板における剥離防止孔形成工程時の電流密度と孔食発生電位の関係を示す説明図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、ＳＵＳ４３０冷延鋼板における剥離防止孔形成工程時の電流密度と孔食発生電位の関係を示す説明図である。
【図８】図８は、液体吐出面に剥離防止孔が形成されたノズル板の一例を示す断面写真である。
【図９】図９は、本発明の液体吐出ヘッドの一例を示す概略断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の画像形成装置の一例を示す斜視図である。
【図１１】図１１は、本発明の画像形成装置の一例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（ノズル板）
本発明のノズル板は、ノズル基板と、撥水膜とを有し、更に必要に応じて、その他の部材を有する。
【００１１】
＜ノズル基板＞
前記ノズル基板は、ノズル孔を有し、一方の面に複数の剥離防止孔が配されていれば、その形状、大きさ、材質、構造などについては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記ノズル基板は、前記一方の面としての、前記ノズル孔から液体が吐出される「液体吐出面」と、前記液体吐出面とは反対側に位置する「液室接合面」とを有する。
前記撥水膜は、前記ノズル基板の前記剥離防止孔を有する前記液体吐出面に形成されている。
【００１２】
前記ノズル基板の平面形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、長方形、正方形、菱形、円形、楕円形などが挙げられる。また、前記ノズル基板の断面形状としては、例えば、平板状、プレート状などが挙げられる。
【００１３】
前記ノズル基板の大きさとしては、特に制限はなく、前記ノズル板の大きさに応じて適宜選択することができるが、長さが２０ｍｍ以上１００ｍｍ以下、幅が１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下、平均厚みが０．０２ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００１４】
前記ノズル基板の材質としては、例えば、ステンレス鋼、ニッケル、ニッケル合金、鉄合金などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、防錆性の点から、ステンレス鋼が好ましい。
【００１５】
前記ステンレス鋼とは、ＪＩＳ  Ｇ  ０２０３：２０００の番号４２０１に記載されるように、Ｃｒ含有量が１０.５質量％以上の鋼である。
前記ステンレス鋼としては、例えば、ＪＩＳ  Ｇ  ４３０５：２００５、ＪＩＳ  Ｇ  ４３１２：１９９１に規定される鋼種、これらの鋼種等をベースとして他の合金元素を添加し、各種特性の改善を図ったステンレス鋼などが挙げられる。具体的には、オーステナイト系ステンレス鋼、フェライト系ステンレス鋼、マルテンサイト系ステンレス鋼、析出硬化系ステンレス鋼などが挙げられる。
【００１６】
前記オーステナイト系ステンレス鋼は、Ｃｒの含有量が１０.５質量％以上３５質量％以下、かつＮｉの含有量が５質量％以上３０質量％以下であるステンレス鋼であり、Ｃｒの含有量としては１１質量％以上３０質量％以下が好ましい。前記オーステナイト系ステンレス鋼としては、例えば、ＳＵＳ２０１、ＳＵＳ２０２、ＳＵＳ３０１、ＳＵＳ３０２、ＳＵＳ３０３、ＳＵＳ３０３Ｓｅ、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０４Ｌ、ＳＵＳ３０４Ｎ１、ＳＵＳ３０４Ｎ２、ＳＵＳ３０４ＬＮ、ＳＵＳ３０５、ＳＵＳ３０９Ｓ、ＳＵＳ３１０Ｓ、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ３１６Ｎ、ＳＵＳ３１６ＬＮ、ＳＵＳ３１６Ｊ１、ＳＵＳ３１６Ｊ１Ｌ、ＳＵＳ３１７、ＳＵＳ３１７Ｌ、ＳＵＳ３１７Ｊ１、ＳＵＳ３２１、ＳＵＳ３４７、ＳＵＳＸＭ７、ＳＵＳＸＭ１５Ｊ１、ＳＵＳ３２９Ｊ１などが挙げられる。これらの中でも、耐腐食性が高く多種のインクに適応する点で、ＳＵＳ３１６Ｌが好ましい。
前記フェライト系ステンレス鋼は、Ｃｒの含有量が１０.５質量％以上３５質量％以下であるステンレス鋼であり、Ｃｒの含有量としては１５質量％以上３０質量％以下が好ましい。前記フェライト系ステンレス鋼としては、例えば、ＳＵＳ４０５、ＳＵＳ４１０Ｌ、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ４３０Ｆ、ＳＵＳ４３４、ＳＵＳ４４７Ｊ１、ＳＵＳＸＭ２７などが挙げられる。
前記マルテンサイト系ステンレス鋼としては、例えば、ＳＵＳ４０３、ＳＵＳ４１０、ＳＵＳ４１０Ｊ１、ＳＵＳ４１６、ＳＵＳ４２０Ｊ１、ＳＵＳ４２０Ｆ、ＳＵＳ４３１、ＳＵＳ４４０Ａ、ＳＵＳ４４０Ｂ、ＳＵＳ４４０Ｃ、ＳＵＳ４４０Ｆなどが挙げられる。
前記析出硬化系ステンレス鋼としては、例えば、ＳＵＳ６３０、ＳＵＳ６３１などが挙げられる。
【００１７】
−複数の剥離防止孔−
前記複数の剥離防止孔としては、少なくともいずれかが開口狭小孔であれば、その形状、大きさ、数、配列、間隔などについては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【００１８】
前記剥離防止孔の形状としては、前記剥離防止孔を形成する前の状態における前記ノズル基板の前記液体吐出面を基準面としたとき、前記基準面よりも窪んだ形状であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
また、平面視における前記剥離防止孔の形状としては、略円形状であることが好ましい。
【００１９】
前記液体吐出面の面積における前記複数の剥離防止孔の開口面の面積比率としては、１０％以上８０％以下が好ましく、２０％以上６０％以下がより好ましい。前記開口面の面積比率が好ましい範囲であると、前記液体吐出面における前記撥水膜の密着性が向上する点で有利である。
前記開口面の面積比率は、例えば、前記ノズル基板をエポキシ樹脂等で包埋して切断したサンプルの切断面を、透過電子顕微鏡（ＪＥＭ−２１００、日本電子株式会社製）を用いて、倍率５，０００倍で、図８に示すようなデジタル画像として記録し、得られたデジタル画像を、画像処理ソフト（Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ、ａｄｏｂｅ社製）を用いて画像処理を行い、得られた処理画像について「計測」コマンドにより、前記剥離防止孔の開口長さと前記剥離防止孔の開口ではない前記液体吐出面の長さとの比などから求めることができる。
【００２０】
−−開口狭小孔−−
前記開口狭小孔は、前記ノズル基板における前記液体吐出面と直交する少なくともいずれかの断面において、前記剥離防止孔の開口の長さよりも、前記開口の長さ方向と平行に位置する前記剥離防止孔の最大長さの方が大きい剥離防止孔である。
【００２１】
前記開口狭小孔の開口の長さとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、７μｍ以下が好ましく、５μｍ以下がより好ましく、２μｍ以下が更に好ましい。前記開口狭小孔の開口の長さが好ましい範囲であると、前記液体吐出面上に塗布した後の前記撥水膜の算術平均表面粗さ（Ｒａ）に影響することなく、前記液体吐出面における前記撥水膜の密着性が向上する点で有利である。
【００２２】
前記開口狭小孔の最大長さとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、１０μｍ以下が好ましく、０．５μｍ以上４μｍ以下がより好ましい。前記開口狭小孔の最大長さが好ましい範囲であると、前記ノズル基板の前記液体吐出面に対する前記撥水膜の密着性が向上する点で有利である。
【００２３】
前記開口狭小孔の深さとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、０．５μｍ以上１０μｍ以下が好ましく、１μｍ以上５μｍ以下がより好ましい。前記開口狭小孔の深さが好ましい範囲であると、前記ノズル基板の前記液体吐出面に対する前記撥水膜の密着性が向上する点で有利である。
【００２４】
前記開口狭小孔における前記開口の長さ、前記最大長さ、及び深さの測定方法としては、例えば、前述した前記開口面の面積比率の求め方の例と同様に、まず、前記ノズル基板をエポキシ樹脂等で包埋する。次に、前記開口狭小孔の中心を通る直径部分で切断したサンプルの切断面を、透過電子顕微鏡（ＪＥＭ−２１００、日本電子株式会社製）を用いて、倍率５，０００倍で、図８に示すようなデジタル画像として記録する。次に、得られたデジタル画像を、画像処理ソフト（Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ、ａｄｏｂｅ社製）を用いて画像処理を行う。得られた処理画像について、「計測」コマンドにより任意の前記開口狭小孔の前記開口の長さ、前記最大長さ、又は深さを測定することができる。
【００２５】
前記剥離防止孔における前記開口狭小孔の個数比率としては、５０％以上が好ましく、６６．７％以上がより好ましい。前記開口狭小孔の個数比率が好ましい範囲であると、前記ノズル基板の前記液体吐出面に対する前記撥水膜の密着性が向上する点で有利である。
【００２６】
前記開口狭小孔のうち、隣り合った前記開口狭小孔は、前記ノズル基板の内部で連通する場合がある。この場合、前記開口面の面積としては、連通する前記開口狭小孔の開口面の面積の和とし、前記開口の長さとしては、連通する前記開口狭小孔の開口の長さの和とする。
また、隣り合った前記開口狭小孔が前記ノズル基板の内部で連通する場合、前記最大長さとしては、連通する前記開口狭小孔の最大長さとなる。
【００２７】
このような特異な形状をもつ剥離防止孔は、後述する剥離防止孔形成工程により粗面化処理を行うことで得られる。
【００２８】
−ノズル孔−
前記ノズル孔としては、その数、配列、間隔、開口形状、開口の大きさ、開口の断面形状などについては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【００２９】
前記ノズル孔の配列としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、複数の前記ノズル孔が、前記ノズル基板の長さ方向に沿って等間隔に並んで配列されている態様などが挙げられる。
前記ノズル孔の配列は、吐出する液体（インク）の種類に応じて適宜選定することができるが、１列〜複数列が好ましく、１列〜４列がより好ましい。
前記１列当たりの前記ノズル孔の数としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択されるが、１０個〜１０，０００個が好ましく、５０個〜５００個がより好ましい。
【００３０】
隣接する前記ノズル孔の中心間の最短距離である間隔（ピッチ）Ｐとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、２１μｍ〜１６９μｍが好ましい。換言すると、前記ノズル孔の数、及び前記間隔（ピッチ）Ｐは、１５０ｄｐｉ（ピッチは１６９μｍ）〜１，２００ｄｐｉ（ピッチは２１μｍ）の範囲が好ましく、例えば、３００ｄｐｉの場合にはピッチは８４μｍである。
【００３１】
前記ノズル孔の開口形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、円形、楕円形、四角形などが挙げられる。これらの中でも、インク液滴を吐出する点から、円形が好ましい。
前記ノズル孔の直径としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、１０μｍ以上３０μｍ以下であることが好ましい。
【００３２】
−撥水膜−
前記撥水膜は、前記ノズル基板の一方の面上に配され、一部が前記剥離防止孔に収容されていれば、その形状、構造、材質、平均厚みなどについては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記液体吐出面上のみに配置されることが好ましい。
「撥水」の意味合いは、ワイピング動作後に前記液体吐出面がインクで濡れない状態を指しており、そのためにはある程度接触角が高い方（例えば、３０°以上）がその性質を表現するのに合致している。前記接触角は、純水をインクに代えてＪＩＳ  Ｒ  ３２５７に準拠して測定することができる。
前記撥水膜の材質としては、フッ素ポリマーが好ましい。前記撥水膜の材質が、前記フッ素ポリマーであると、水性インク、油性インク、溶剤インク等に対する撥水性に優れている点で有利である。
【００３３】
−フッ素ポリマー−
前記フッ素ポリマーとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、エーテル結合を含むヘテロ環状構造を有していることが好ましく、常温で固体であるとより好ましい。
前記フッ素ポリマーが、エーテル結合を有するヘテロ環状構造を有しており、更に常温で固体であると、記録用メディアへの浸透性が高めて表面張力を３０ｍＮ／ｍ以下と低くするなどの改善を行ったインク等に対しても撥水性に優れる点で有利である。
なお、本明細書において、常温とは、１０℃以上３５℃以下の範囲の温度をいう。
また、前記ヘテロ環状構造とは、化学構造式でヘテロ原子を１個〜２個含む５員環〜８員環の有機化合物の構造である。前記ヘテロ原子とは、炭素以外の原子であり、具体的には、酸素、窒素、硫黄、燐などが挙げられ、特に酸素が化学的安定性、安全性の観点から好適に用いられる。
【００３４】
前記撥水膜は、常温で固体の前記フッ素ポリマーを含有することにより、ワイピング動作に対する耐摩耗性が高く、撥水性を長期にわたり維持することが可能である。
また、前記撥水膜は、前記ＰＴＦＥをはじめとする他の撥水材料と比べて極めて撥水性が高く、記録用メディアへの浸透性を高めた濡れ性の高いインクに対しても良好な撥水性を有する。
【００３５】
前記フッ素ポリマーとしては、膜強度、膜の均一性、及び前記ノズル基板との密着性などの点から、特に非晶質ポリマーを用いることが好ましい。
【００３６】
前記フッ素ポリマーとしては、例えば、米国特許第３，４１８，３０２号公報、米国特許第３，９７８，０３０号公報、特開昭６３−２３８１１１号公報、特開昭６３−２３８１１５号公報、特開平１−１３１２１４号公報、特開平１−１３１２１５号公報等に記載されているフッ素ポリマーが好適に用いられる。 
これらの中でも、下記構造式（１）〜（８）に示すようなヘテロ環構造を有するフッ素ポリマーが代表的である。ただし、本発明の内容はこれらのみに限定されるものではない。
【００３７】
［構造式（１）］
【化１】
2017035812.tif 000003
ただし、前記構造式（１）中ｎは、重合度を表す整数である。
【００３８】
［構造式（２）］
【化２】
2017035812.tif 000004
ただし、前記構造式（２）中ｎは、重合度を表す整数である。
【００３９】
［構造式（３）］
【化３】
2017035812.tif 000005
ただし、前記構造式（３）中ｎは、重合度を表す整数である。
【００４０】
［構造式（４）］
【化４】
2017035812.tif 000006
ただし、前記構造式（４）中ｎは、重合度を表す整数である。
【００４１】
［構造式（５）］
【化５】
2017035812.tif 000007
ただし、前記構造式（５）中ｎは、重合度を表す整数である。
【００４２】
［構造式（６）］
【化６】
2017035812.tif 000008
ただし、前記構造式（６）中ｎは、重合度を表す整数である。
【００４３】
［構造式（７）］
【化７】
2017035812.tif 000009
ただし、前記構造式（７）中ｎは、重合度を表す整数である。
【００４４】
［構造式（８）］
【化８】
2017035812.tif 000010
ただし、前記構造式（８）中ｎは、重合度を表す整数である。
【００４５】
更に、前記構造式（１）〜（８）に示すフッ素ポリマーは、前記ノズル基板との密着性、Ｔｇ、溶媒への溶解性などをコントロールするために、主鎖中に下記構造式（９）に示す構造を導入してもよい。前記構造は以下のコモノマーと共重合することにより得られる。
ＣＦ２＝ＣＦ−Ｏ−ＣＦ２ＣＦ（ＣＦ３）−Ｏ−ＣＦ２ＣＦ２ＳＯ２Ｆ、
ＣＦ２＝ＣＦ−Ｏ−ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２ＣＯＯＣＨ３、
ＣＦ２＝ＣＦ−ＣＦ２ＣＦ（ＣＦ３）−Ｏ−ＣＦ２ＣＦ２ＳＯ２Ｆ
【００４６】
［構造式（９）］
【化９】
2017035812.tif 000011
【００４７】
前記構造式（９）において、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５は、各々Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、又はＲｆ（フッ素含有アルキル基）であり、Ｘは、Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、Ｒｆ３、又はＲｆ４である。
ただし、Ｒｆ３は、酸、エステル、アルコール、アミン、アミド等の官能基を末端に有するフッ素含有有機置換基であり、Ｒｆ４は、フッ素含有アルキル基、フッ素含有エーテルである。
【００４８】
以上に示したような特定の化学構造を有し、前記フッ素ポリマーとして適している市販品としては、例えば、サイトップＣＴＸ−１０５、サイトップＣＴＸ−８０５（いずれも、旭硝子株式会社製）、テフロン（登録商標）ＡＦ１６００（三井・デュポンフロロケミカル株式会社製）などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
これらの中でも、種々のインクに対する撥水性の点から、テフロン（登録商標）ＡＦ１６００が好ましい。
【００４９】
−撥水膜の平均厚み−
前記撥水膜の平均厚みとは、前記剥離防止孔の開口部から前記撥水膜の表面までの距離であり、前記剥離防止孔の内部に侵入している前記撥水膜は、前記撥水膜の平均厚みには算入しない。
【００５０】
前記撥水膜の平均厚みとしては、１μｍ以上１０μｍ以下が好ましく、１μｍ以上５μｍ以下がより好ましい。前記ノズル基板に形成された前記剥離防止孔が前記撥水膜の表面に影響することなく平滑な表面を得ることができる点で、１μｍ以上あれば十分であり、また材料コストの観点から薄い方が好ましい。
【００５１】
前記撥水膜の平均厚みの測定方法としては、例えば、前述した前記開口面の面積比率の求め方の例と同様に、まず、前記ノズル基板をエポキシ樹脂等で包埋し、切断したサンプルの切断面を、透過電子顕微鏡（ＪＥＭ−２１００、日本電子株式会社製）を用いて、倍率５，０００倍で、デジタル画像として記録する。次に、得られたデジタル画像を、画像処理ソフト（Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ、ａｄｏｂｅ社製）を用いて画像処理を行う。得られた処理画像について、「計測」コマンドにより任意の前記撥水膜の平均厚みを測定することができる。
【００５２】
−撥水膜の膜表面における算術平均表面粗さ（Ｒａ）−
前記撥水膜の膜表面における算術平均表面粗さ（Ｒａ）としては、０．３μｍ以下であることが好ましい。前記Ｒａが好ましい範囲であると、前記液体吐出面は極めて平滑になるため、ワイピング動作によるインク残りが少なくなり、耐摩耗性も優れる点で有利である。
なお、前記算術平均表面粗さ（Ｒａ）は、次のように定義される。長さｌの区間において粗さ曲線からその平均線の方向に基準長さだけを抜き取り、抜き取られた部分の平均線の方向をＸ軸とし、縦倍率の方向をＹ軸とする。粗さ曲線をｙ＝ｆ(ｘ)で表したときに、次の式（１）によって求められる値をマイクロメートル(μｍ)で表したものをいう。
【００５３】
＜式（１）＞
【数１】
2017035812.tif 000012
【００５４】
前記撥水膜の膜表面における算術平均表面粗さ（Ｒａ）は、例えば、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１に従い、触針式表面形状測定装置（Ｄｅｋｔａｋ１５０、ブルカー・エイエックスエス株式会社製）を用いて測定することができる。
【００５５】
なお、前記撥水膜の形成方法については、後述するノズル板の製造方法において詳細に説明する。
【００５６】
また、前記ノズル板としては、前記液体吐出面のみに前記剥離防止孔を有し、前記剥離防止孔を有する前記液体吐出面のみに前記撥水膜を有することが好ましい。
前記ノズル板が前記液体吐出面のみに前記撥水膜を有すると、前記液体吐出面から前記撥水膜の平均厚みに相当する深さの部分までが撥水性を示し、これより深い箇所においては前記ノズル基板の地肌が露出することになる。一般に、金属表面には自然酸化膜が形成されることにより親水性を呈することから、前記ノズル孔の内壁面における前記ノズル基板の地肌が露出している部分は親水性となる。したがって、前記液体吐出面から前記撥水膜の平均厚みに相当する前記ノズル孔の内壁面の位置を撥水性と親水性の境界位置とするノズル板を得ることができる。このことにより、吐出するインクのメニスカス位置が一定となり、良好な吐出性能を有するノズル板を製造することが可能となる点で有利である。
【００５７】
＜液体＞
前記液体としては、前記液体吐出ヘッドで吐出可能な液体であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、インク、インクジェット用インク、光重合性インク、前処理液、定着処理液、レジスト、パターン形成材料などが挙げられる。これらの中でも、インクジェット用インクが特に好ましい。
【００５８】
（ノズル板の製造方法）
本発明のノズル板の製造方法は、剥離防止孔形成工程と、撥水膜形成工程と、を含み、更に必要に応じて保護フィルム貼付工程などのその他の工程を含む。
【００５９】
＜剥離防止孔形成工程＞
前記剥離防止孔形成工程は、前記ノズル基板の一方の面に、複数の剥離防止孔を、かつ、前記複数の剥離防止孔の少なくともいずれかが、前記ノズル基板における一方の面と直交する少なくともいずれかの断面において、前記剥離防止孔の開口の長さよりも、前記開口の長さ方向と平行に位置する前記剥離防止孔の最大長さの方が大きい開口狭小孔となるように形成させる工程である。
前記剥離防止孔形成工程では、前記ノズル基板を陽極とし、塩酸及び塩化ナトリウムを含む水溶液中で、電解により前記ノズル基板の一方の面に前記剥離防止孔を形成する。
このようにすることで、前記フッ素ポリマーを含有する前記撥水膜がアンカー効果を得て、前記撥水膜が前記ノズル吐出面から剥離しにくくさせている。
【００６０】
一般に、金属板を粗面化する方法としては、各種研磨材による研磨、ショットブラスト、液体フォーミング、研削などの機械的表面研磨法、又は硝弗酸、塩化第二鉄などの腐食液による化学的表面腐食法が知られている。しかし、これらの方法による粗面粗さをいかに大きくしようと、前記撥水膜との密着性の向上には限界があり、特に密着性の低いフッ素ポリマーを十分に密着することは不可能であった。これは、前述のいずれの方法も処理条件を変えることにより粗面粗さの大小は調整できるものの、粗面形状まで変えることができないためである。
即ち、前述の方法において、その処理条件を変えても得られる粗面は図６Ａ、図６Ｂに示すように、前記剥離防止孔の開口の長さａが前記剥離防止孔の最大長さｂをよりも広く、かつ深さｃと開口の長さａとの比も相対的に小さい粗面しか得られない。このため、この粗面上に塗布したフッ素ポリマーは十分なアンカー効果を得ることができず、経時によりフッ素ポリマーがノズル基板との界面から剥離し、ワイピング耐久性が低下する場合があった。
【００６１】
前記剥離防止孔形成工程としては、第１の電解工程と、第２の電解工程と、を含むようにすることが好ましい。
【００６２】
＜＜第１の電解工程＞＞
前記第１の電解工程は、前記ノズル基板を陽極とし、塩化ナトリウムを含む水溶液中で、前記ノズル基板の液体吐出面を電解する工程である。
前記第１の電解工程では、分布及び深さが均一な孔食を前記ノズル基板に発生させる。分布及び深さが均一な孔食を発生させるには、前記ノズル基板を構成する材質に応じて、塩化ナトリウム濃度及び電流密度を調整することが重要である。
なお、前記第１の電解工程及び前記第２の電解工程における陰極の材料としては、不溶性金属を用いることができる。
前記不溶性金属としては、例えば、白金、ジルコニウム、鉛などが挙げられる。これらの中でも、白金が好ましい。
【００６３】
−第１の電解工程における塩化ナトリウムの水溶液−
前記第１の電解工程における塩化ナトリウムの水溶液の塩化ナトリウム濃度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、０．０２質量％以上２．０質量％以下が好ましい。
前記ノズル基板がステンレス鋼からなる場合には、塩化ナトリウム濃度が好ましい範囲であると、孔食発生電位が低くなり、孔食が発生しやすくなるとともに、陽極−陰極間の電位差が低い場合であっても孔食が発生しにくくなる。これにより、孔食が発生し易い部分のみに高密度で発生し、しかもその部分のみ孔食が進行してしまうため、不均一な孔食状態となりにくい点で有利である。
【００６４】
−第１の電解工程における電流密度−
前記第１の電解工程における電流密度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、２０ｍＡ／ｃｍ２以上１００ｍＡ／ｃｍ２以下が好ましい。
【００６５】
＜＜第２の電解工程＞＞
前記第２の電解工程は、前記ノズル基板を陽極とし、塩酸及び塩化ナトリウムを含む水溶液中で、前記第１の電解工程により電解した前記ノズル基板の液体吐出面を、更に電解して前記剥離防止孔を形成する工程である。
【００６６】
前記第２の電解工程は、前記第１の電解工程により上昇したｐＨを下げ、ｐＨの上昇により生じる金属水酸化物の沈澱を防止する工程である。
前記第１の電解工程により前記ノズル基板に対する孔食は、略々均一に発生して進行するが、孔食の進行に伴い、溶液中にＣｒ、Ｆｅ、Ｎｉなどの金属の溶出が多くなり、ｐＨも上昇する。金属の溶出が多くなると溶液のｐＨは、塩化ナトリウム単独液であるため、もともと高い上、更に金属の溶出により高くなるので、金属の水酸化物の沈澱が生じる。なお、Ｆｅ３＋はｐＨ約２で水酸化物となり、Ｆｅ２＋及びＣｒ３＋は、ｐＨ約５．５で水酸化物となる。
このため、溶液中の組成は大きく変化して孔食の進行が停止し、あるいは表面に部分的に異常腐食が生じて縞絞様の発生が見られ、所期の目的を達することができないという問題がある。
【００６７】
そこで、前記第１の電解工程に用いた前記塩化ナトリウム水溶液のｐＨを下げることにより、あるいは前記塩化ナトリウム水溶液に溶出した金属を錯イオンにすることにより前述した問題の解決を図ったものである。
即ち、本発明者らは、前記第１の電解工程に用いた溶液のｐＨを下げる酸について種々検討した結果、塩酸が適切であることを見出した。
【００６８】
−第２の電解工程における塩酸及び塩化ナトリウムを含む水溶液−
前記第２の電解工程における塩酸及び塩化ナトリウムを含む水溶液としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【００６９】
前記第２の電解工程における塩酸及び塩化ナトリウムを含む水溶液の塩酸濃度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、０．０３質量％〜３．０質量％であることが好ましい。前記塩酸濃度が好ましい範囲であると、孔食発生領域から全面腐食領域へと変化しにくく、孔食が相対的に進行する点で有利である。
前記第２の電解工程における塩酸及び塩化ナトリウムを含む水溶液の塩化ナトリウム濃度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記第１の電解工程における塩化ナトリウムの水溶液の塩化ナトリウム濃度と同様に、０．０２質量％以上２．０質量％以下が好ましい。
【００７０】
また、前記第２の電解工程における塩酸及び塩化ナトリウムを含む水溶液にクエン酸ナトリウムを加えることが好ましい。クエン酸ナトリウムを併用すると、前記第１の電解工程により塩化ナトリウムの水溶液に溶出した金属を錯イオンにすることができる点で有利である。
また、塩酸を加えていない塩化ナトリウムの水溶液にクエン酸ナトリウムを加えてもあまり効果はなく、塩酸と併用することにより塩化ナトリウムの水溶液の老化を防ぎ、塩酸のみを加えた場合より塩化ナトリウムの水溶液を長く使用できる点で有利である。クエン酸ナトリウム濃度としては、塩酸濃度が０．０３質量％以上３．０質量％以下の場合、１５質量％以下が好ましい。
【００７１】
−第２の電解工程における電流密度−
前記第２の電解工程における電流密度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、２０ｍＡ／ｃｍ２以上１００ｍＡ／ｃｍ２以下が好ましい。
【００７２】
＜撥水膜形成工程＞
前記撥水膜形成工程は、前記複数の剥離防止孔が形成された前記ノズル基板の一方の面上に、前記撥水膜の一部が前記開口狭小孔に収容されるようにして前記撥水膜を形成する工程である。
前記撥水膜を形成する方法としては、例えば、前記フッ素ポリマーを溶剤に溶解して塗工液とし、前記塗工液からなる膜を前記液体吐出面に転写する方法、前記塗工液を前記液体吐出面に直接塗布する方法などが挙げられる。
前記塗工液を前記液体吐出面に転写する方法としては、例えば、前記塗工液をシリコーンゴムなどの平滑な面にスピンコートにより薄く塗布し、そこに前記ノズル基板を押圧して、膜を転写する方法などが挙げられる。
前記塗工液からなる膜を前記液体吐出面に直接塗布する方法としては、例えば、アニロックスロールコーターなどを用いる方法などが挙げられる。
【００７３】
前記塗工液は、前記フッ素ポリマーを含有し、更に必要に応じて溶剤、その他の成分を含有する。
前記塗工液の粘度としては、２５℃で１００ｍＰ・ｓ以下が好ましい。前記塗工液の粘度が１００ｍＰ・ｓ以下であると、前記開口狭小孔の内部にまで前記塗工液を侵入させることができる点で有利である。
前記塗工液におけるフッ素ポリマー濃度としては、０．１質量％以上６質量％以下が好ましく、１質量％以上３質量％以下がより好ましい。前記フッ素ポリマー濃度が好ましい範囲であると、前記塗工液の粘度が低くなりやすい点で有利である。
前記溶剤としては、例えば、アフルード（旭硝子株式会社製）、フロリナート（登録商標）（スリーエムジャパン株式会社製）などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
前記その他の成分としては、例えば、アミノ基を含むシランカップリング剤などが挙げられる。前記塗工液における前記その他の成分の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、２質量％程度が好ましい。
前記塗工液の塗工量としては、前記ノズル基板に前記剥離防止孔が前記フッ素ポリマーの表面に反映することなく平滑となる量を塗布することが好ましい。
【００７４】
前記ノズル基板に前記塗工液を塗工した後、前記溶剤を乾燥させてから前記フッ素ポリマーのガラス転移点Ｔｇ以上の温度でベーク処理することにより、緻密で表面が平滑な前記フッ素ポリマーからなる撥水膜を形成することができる。
【００７５】
なお、前記撥水膜形成工程としては、少なくとも前記液体吐出面に対して、ＳｉＯ２層を形成する処理、及びシランカップリング剤を付与する処理を含むことで、撥水膜とノズル基板の密着性をより高めることもできる。
【００７６】
前記ＳｉＯ２層を形成する方法としては、スパッタリングによる方法が好ましい。
前記シランカップリング剤を付与する方法としては、ディッピングによる方法が好ましい。前記ディッピングの条件としては、例えば、浸漬時間、引上げ速度などを調整する。
【００７７】
前記シランカップリング剤としては、適宜合成したものを使用してもよいし、市販品を使用してもよい。前記市販品としては、例えば、ＫＢＥ−９０３（信越化学工業株式会社製）などが挙げられる。
【００７８】
＜その他の工程＞
前記その他の工程としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ノズル孔形成工程、保護フィルム貼付工程などが挙げられる。
【００７９】
−保護フィルム貼付工程−
前記保護フィルム貼付工程は、前記液体吐出面のみに前記剥離防止孔を形成する場合、前処理として前記液室接合面及び前記ノズル孔の内壁面にフィルムなどの保護膜を貼り付ける工程である。
本発明のノズル板の製造方法は、前記保護フィルム貼付工程を含むことが好ましい。
前記保護フィルム貼付工程としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記ノズル孔の内壁面に保護膜を形成する方法としては、例えば、ドライフィルムレジストを熱圧着により前記ノズル孔の中に一定量浸入させることなどが挙げられる。また、前記ノズル基板に感光性樹脂をディッピングなどにより塗布し、前記液室接合面の側から光照射して硬化させた後、未硬化の感光性樹脂を洗浄することで、前記ノズル孔の内壁面に保護膜を形成するようにしてもよい。
【００８０】
−ノズル孔形成工程−
前記ノズル孔形成工程は、前記ノズル基板にノズル孔を形成する工程である。
前記ノズル孔を形成する方法としては、例えば、電鋳、切削加工、レーザー加工、放電加工、プレス加工などが挙げられる。これらの中でも、パンチを用いたプレス加工が好ましい。前記ノズル孔を形成する方法としてパンチを用いたプレス加工を用いると、多数のパンチを直列に並べて、多数個のノズル孔を一度に前記ノズル基板に形成することが可能である点で有利である。
【００８１】
（液体吐出ヘッド）
本発明の液体吐出ヘッドは、ワイピング動作によるノズル孔の周縁近傍の撥水膜の減少による前記ノズル孔の周縁近傍の撥水性の低下を防止でき、前記ノズル孔の周縁近傍のワイピング耐久性が高いノズル板を有する液体吐出ヘッドを提供するものである。
本発明の液体吐出ヘッドとしては、本発明のノズル板を有していれば特に制限はなく、その他の部材については、目的に応じて適宜公知のものを選択することができる。
前記その他の部材としては、例えば、加圧室、刺激発生手段、流路ユニット、アクチュエータユニット、フレームなどが挙げられる。
【００８２】
−加圧室−
前記加圧室は、前記ノズル板に設けられた前記ノズル孔に個別に対応して配置され、前記ノズル孔と連通する複数の個別流路であり、インク流路、加圧液室、圧力室、吐出室、液室などと称することもある。
【００８３】
−刺激発生手段−
前記刺激発生手段は、液体（インク）に印加する刺激を発生する手段である。
前記刺激発生手段における刺激としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、熱（温度）、圧力、振動、光などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、熱、圧力が好適に挙げられる。
前記刺激発生手段としては、例えば、加熱装置、加圧装置、圧電素子、振動発生装置、超音波発振器、ライトなどが挙げられる。前記刺激発生手段としては、具体的には、圧電素子等の圧電アクチュエータ、発熱抵抗体等の電気熱変換素子を用いて液体の膜沸騰による相変化を利用するサーマルアクチュエータ、温度変化による金属相変化を用いる形状記憶合金アクチュエータ、静電力を用いる静電アクチュエータなどが挙げられる。
【００８４】
前記刺激が「熱」の場合、前記液体吐出ヘッド内の液体（インク）に対し、記録信号に対応した熱エネルギーを、例えば、サーマルヘッド等を用いて付与する。前記熱エネルギーにより前記インクに気泡を発生させ、前記気泡の圧力により、前記ノズル板の前記ノズル孔から前記インクを液滴として吐出させる方法などが挙げられる。
前記刺激が「圧力」の場合、例えば、前記液体吐出ヘッド内のインク流路内にある前記圧力室と呼ばれる位置に接着された前記圧電素子に電圧を印加することにより、前記圧電素子が撓む。それにより、前記圧力室の容積が収縮して、前記液体吐出ヘッドの前記ノズル孔１から前記液体（インク）を液滴として吐出させる方法などが挙げられる。
これらの中でも、ピエゾ素子に電圧を印加して液体（インク）を飛翔させるピエゾ方式が好ましい。
【００８５】
−流路ユニット−
前記流路ユニットは、液体（インク）を供給するインク供給源に連通する複数の圧力室を有する。
【００８６】
−アクチュエータユニット−
前記アクチュエータユニットは、前記圧力室の容積を変化させるために配置される。前記アクチュエータユニットは、液体（インク）を吐出するためのエネルギー発生手段であるアクチュエータを備える。
前記アクチュエータとしては、例えば、圧電アクチュエータ、サーマルアクチュエータ、形状記憶合金アクチュエータ、及び静電アクチュエータなどが挙げられる。前記圧電アクチュエータは、圧電素子でもよい。前記サーマルアクチュエータは、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いて液体の膜沸騰による相変化を利用するアクチュエータである。前記形状記憶合金アクチュエータは、温度変化による金属相変化を用いるアクチュエータである。前記静電アクチュエータは、静電力を用いるアクチュエータである。
【００８７】
−フレーム−
前記フレームは、前記流路ユニットと前記アクチュエータユニットを支持するために設けられる。
【００８８】
（画像形成装置）
本発明の画像形成装置は、インク収容手段と、液体吐出ヘッドと、クリーニング手段とを有してなり、更に必要に応じてその他の手段を有してなる。
前記画像形成装置としては、インクジェット記録方式による各種画像形成装置、例えば、インクジェット記録用プリンタ、ファクシミリ装置、複写装置、プリンタ／ファックス／コピア複合機などが挙げられる。
【００８９】
＜インク収容手段＞
前記インク収容手段は、インクジェット用インクを収容する手段であり、例えば、タンク、インクカートリッジなどが挙げられる。
前記インクカートリッジは、前記インクジェット用インクを容器中に収容してなり、更に必要に応じて適宜選択したその他の部材などを有してなる。
前記容器としては、特に制限はなく、目的に応じてその形状、構造、大きさ、材質等を適宜選択することができ、例えば、アルミニウムラミネートフィルム、樹脂フィルム等で形成されたインク袋などを有するものなどが好適である。
【００９０】
＜液体吐出ヘッド＞
前記液体吐出ヘッドは、前記インクジェット用インクに刺激を印加し、前記インクを飛翔させて画像を記録用メディアに記録する手段である。
前記液体吐出ヘッドとしては、本発明の前記液体吐出ヘッドが用いられる。
【００９１】
−インクジェット用インク−
前記インクジェット用インクとしては、特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、特開２００８−２６０９２６号公報、特開２００８−３８１５６号公報、特開２００５−１６１８３４号公報などに開示されているインクなどが挙げられる。
【００９２】
−記録用メディア−
前記記録用メディアとしては、特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、普通紙、光沢紙、特殊紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス、ＯＨＰシート、フィルムなどが挙げられる。
【００９３】
＜クリーニング手段＞
前記クリーニング手段は、前記液体吐出ヘッドに用いられる前記ノズル板の前記撥水膜をブレードでワイピングする手段である。
前記ブレードとしては、その大きさ、材質、形状、構造などについては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記ブレードの大きさとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記ブレードの材質としては、例えば、前記ノズル板の前記撥水膜の表面をワイピング動作する観点から、ゴム、エラストマーなどが挙げられる。
前記ブレードの形状としては、ワイピング動作ができれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、板状、プレート状などが挙げられる。
【００９４】
＜その他の手段＞
前記その他の手段としては、例えば、制御手段などが挙げられる。前記制御手段としては、前記各手段の動きを制御することができる限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、シークエンサー、コンピュータ等の機器が挙げられる。
【００９５】
次に、本発明におけるノズル板及びその製造方法、並びに液体吐出ヘッド及び画像形成装置の一例について図面を参照して説明する。
なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。また、下記構成部材の数、位置、形状等は本実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好ましい数、位置、形状等にすることができる。
【００９６】
図１は、本発明のノズル板の一例を示す概略平面図である。
図１に示すように、薄板形状であるノズル板２には、複数のノズル孔１が列状に設けられている。なお、ノズル板２の寸法の範囲としては、例えば、長さ２０ｍｍ以上１００ｍｍ以下、幅１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下、平均厚み０．０２ｍｍ以上０．１ｍｍ以下とすることができる。
【００９７】
図２は、図１に示すノズル板におけるノズル孔の一例を示す拡大断面図である。
図２に示すように、ノズル板２には、ノズル基板８の液体吐出面１３上に、撥水性を有し、平均厚みを一定とした撥水膜４が形成されている。
撥水膜４は、ノズル孔１に相当する位置に、ノズル孔１と同形状の貫通孔を有する。
【００９８】
次に、本発明におけるノズル板の製造方法の一例について図面を参照して説明する。
【００９９】
図３Ａは、本発明のノズル基板のノズル孔を設ける前の状態の一例を示す概略断面図である。
図３Ａにおいて、ノズル基板８としては、例えば、長さ３０ｍｍ、幅１５ｍｍ、平均厚み０．０５ｍｍとすることができる。
このノズル基板８の液室接合面６側に、図４に示すパンチ２０の円筒状の先端部分２１を押し当ててプレス加工することによりノズル孔１を設ける。
【０１００】
図４は、ノズル孔を設ける際に用いるパンチの一例を示す拡大断面図である。
図４において、パンチ２０は、炭化タングステンに代表される超硬材料からなり、円筒状の先端部分２１と、円錐状の後端部分２２とを有する。
先端部分２１は、図２に示す液室接合面６側からプレス加工によりノズル基板８にノズル孔１を形成するのに好適である形状を有する。
先端部分２１の高さとしては、ノズル孔１を設けるノズル基板８の平均厚みに応じて変更することができ、例えば、１０μｍ以上２００μｍ以下とすることができる。
先端部分２１の直径としては、例えば、１５μｍ以上２５μｍ以下とすることができる。
後端部分２２の直径としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、  ここでは、先端部分２１の長さを１０μｍ、直径を２０μｍとし、後端部分２２の直径を４０μｍとする。
【０１０１】
図３Ｂは、図３Ａに示すノズル基板にノズル孔を設けたノズル基板の一例を示す概略断面図である。
図３Ｂに示すように、図４に示すパンチ２０を用いたプレス加工により、ノズル基板８にはノズル孔１が形成されている。形成されたノズル孔１は、例えば、液体吐出面１３側の直径が２０μｍ、液室接合面６側の直径が４０μｍ、円筒状開口部７の高さが１０μｍである。
なお、図３Ｂでは１つのノズル孔１を例示するが、複数のパンチ２０を列状に並べてプレス加工することにより、複数のノズル孔１を一度に形成することが可能である。
なお、ノズル孔１を設けた際に、ノズル基板８の液体吐出面１３側にいわゆる「バリ」が生じた場合は、液体吐出面１３側の研磨又は化学的なエッチングなどによりバリを除去するのが好ましい。
【０１０２】
図３Ｃは、図３Ｂに示すノズル基板の液体吐出面に剥離防止孔が形成された状態の一例を示す概略断面図であり、前記剥離防止孔形成工程により液体吐出面１３を電解し、粗面化した状態を示している。
【０１０３】
前記剥離防止孔形成工程は、例えば、図５に示すような構成で行われる。まず、塩化ナトリウムを含む水溶液３０２中で、ステンレス鋼であるノズル基板８を陽極とし、白金板３０１を陰極として、電源３０３によりノズル基板８と白金板３０１との間にＥ（Ｖ）の電圧が印加されて電解する前記第１の電解工程を行う。次に、塩化ナトリウム及び塩酸を含む水溶液中、又は塩化ナトリウム、塩酸及びクエン酸ナトリウムを含む水溶液中で、前記第１の電解工程と同様に電解する前記第２の電解工程によりノズル基板８に前記剥離防止孔を形成する。前記剥離防止孔は、図６Ｃに示すような形状となることが好ましい。
【０１０４】
例えば、ステンレス鋼の代表的鋼種であるＳＵＳ３０４及びＳＵＳ４３０冷延鋼板（平均厚み１．０ｍｍ）を陽極とした場合では以下のようになる。
【０１０５】
図７Ａは、ＳＵＳ３０４冷延鋼板における剥離防止孔形成工程時の電流密度と孔食発生電位の関係を示す説明図である。
図７Ｂは、ＳＵＳ４３０冷延鋼板における剥離防止孔形成工程時の電流密度と孔食発生電位の関係を示す説明図である。
図７Ａ及び図７Ｂは、ＳＵＳ３０４冷延鋼板及びＳＵＳ４３０冷延鋼板をそれぞれ陽極、白金板を陰極として液温４０℃の塩化ナトリウム水溶液中で電解した場合の電流密度と孔食発生電位の関係を塩化ナトリウム濃度別に示している。なお、図７Ａ中及び図７Ｂ中のａ、ｂ、ｃ、ｄは、それぞれ塩化ナトリウム水溶液の塩化ナトリウム濃度を１．５質量％、１．０質量％、０．１質量％、０．０２質量％とした場合の電流密度と孔食発生電位の関係を示す。
【０１０６】
図７Ａに示すように、ＳＵＳ３０４冷延鋼板の場合には、塩化ナトリウム濃度が１．０質量％を超えると低い電位で孔食が発生することにより、孔食が発生し易い部分のみに高密度で発生し、しかもその部分のみ孔食が進行してしまうため、不均一な孔食状態となる。
一方、塩化ナトリウム濃度を０．１質量％未満とすると、孔食発生電位が高くなり、孔食が発生しにくくなる。
【０１０７】
図７Ｂに示すように、ＳＵＳ４３０冷延鋼板の場合には、前記ＳＵＳ３０４冷延鋼板と同様に、低い電位で孔食が発生することにより、進行して孔食状態が不均一となる塩化ナトリウム濃度はＳＵＳ３０４冷延鋼板より低くなり、０．５質量％を超える濃度まで低下する。
同様に孔食の発生と進行が起りにくくなる塩化ナトリウム濃度も低下し、０．０５質量％未満となる。
このことより、ステンレス鋼の鋼種に応じて塩化ナトリウム濃度を変える必要があることが分かる。
【０１０８】
また、電流密度においてもステンレス鋼の鋼種に応じて変える必要がある。即ち、塩化ナトリウム水溶液中に直流電流を流すと、塩化ナトリウム水溶液中の溶存酸素が活性化し、孔食を含めその進行が助長される。このため、ステンレス鋼の鋼種との関係において、電流密度が小さいと、溶存酸素の活性化が不十分となり、孔食の進行に時間がかかる。一方、電流密度が大きいと、孔食が発生し易い部分のみに高密度で発生し、しかもその部分のみ孔食が進行してしまうとともに、孔食反応の増大に伴う液温の上昇も相埃って孔食状態の不均一さが一層増大してしまう。
【０１０９】
そこで、本発明者らは、ＳＵＳ３１６などのような、ＳＵＳ３０４より更に高級な鋼種から、ＳＵＳ４１０などのような、ＳＵＳ４３０より更に低級な鋼種まで、ステンレス鋼の鋼種全体の電解条件を検討した。その結果、前記液体吐出面に前記剥離防止孔を形成する電解工程においては塩化ナトリウム水溶液の塩化ナトリウム濃度を０．０２質量％〜２．０質量％とし、かつ電流密度を２０ｍＡ／ｃｍ２以上１００ｍＡ／ｃｍ２以下とする電解条件が好ましいことが分かった。
【０１１０】
前述の方法により表面に前記剥離防止孔を形成したステンレス鋼からなるノズル基板の断面写真を図８に示した。図６Ｃに示したように、開口の長さに対し、最大長さの方が大きくなっているのがわかる。
【０１１１】
図３Ｄは、図３Ｃに示すノズル基板の液体吐出面に撥水膜が形成された状態の一例を示す概略断面図である。
図３Ｄに示すように、撥水膜４は、液体吐出面１３の前記開口狭小孔を埋め、表面が平滑となるように形成される。
【０１１２】
次に、本発明における液体吐出ヘッドの一例について図面を参照して説明する。
【０１１３】
図９は、本発明の液体吐出ヘッドの一例を示す説明図である。
図９に示すように、流路ユニット３１と、アクチュエータユニット３２とをフレーム３３を介して一体に固定して構成されている。
流路ユニット３１は、ノズル板２、チャンバープレート３５、及び振動板３６を積層し、アクチュエータユニット３２の圧力発生手段である個々の圧電振動子３７の伸縮により圧力室３８を縮小、膨張させてインク液滴を吐出するように構成されている。
【０１１４】
ノズル板２には、圧力室３８に連通する複数のノズル孔１が穿設されており、またチャンバープレート３５には圧力室３８、流体抵抗部３４が形成されている。
振動板３６は、圧電振動子３７の先端に当接する凸部４２と、弾性変形可能な第１のダイヤフラム部４３と各圧力室３８に対向するように設けられている。
また、フレーム３３に設けられた共通液室４１からの液体供給口４５が形成されている。  また、共通液室４１に面する領域にも上述の第１のダイヤフラム部４３と同様の第２のダイヤフラム部４４が構成されている。
流路ユニット３１は、ステンレス製チャンバープレート３５とノズル板２と振動板３６を接合したものである。
【０１１５】
振動板３６は、圧延製金属板４８に、圧電振動子３７の変位により弾性変形が可能で、インクに対する耐蝕性を備えた例えば、ポリイミド（ＰＩ）やポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂等の高分子フィルム４９を積層して構成されている。要所に貫通孔からなる位置決め孔が穿設されており、第１のダイヤフラム部４３、第２のダイヤフラム部４４を形成すべき領域をエッチングして圧延製金属板４８により凸部４２を形成されている。
【０１１６】
ノズル孔１は、圧力室３８に対応して直径１０μｍ以上３０μｍ以下の大きさで形成されている。
また、ノズル板２の液体吐出面には、液体との撥水性を確保するため、撥水膜を形成している。
そして、振動板３６の面外側（圧力室３８と反対面側）に各圧力室３８に対応して圧力発生手段としての圧電振動子３７を接合している。
これらの振動板３６と圧力振動子３７によって振動板３６の可動部分である第１のダイヤフラム部４３を変形させる圧電型アクチュエータを構成している。
【０１１７】
前記液体吐出ヘッドでは、圧電振動子３７を溝加工（スリット加工）によって分断することなく形成する。また、圧電振動子３７の一端面には各圧電振動子３７に駆動波形を与えるためのＦＰＣケーブル５０を接続している。
なお、圧電振動子３７の圧電方向としてｄ３３方向（電極面に直交する外側方向）の変位を用いて圧力室３８内の液体を加圧する構成とすることもできる。また、圧電振動子３７の圧電方向としてｄ３１方向（電極面に直交する内側方向）の変位を用いて圧力室内の液体を加圧する構成とすることもできる。本実施形態ではｄ３３方向の変位を用いた構成をとっている。
【０１１８】
ベース部材５１は、金属材料で形成することが好ましい。ベース部材５１の材質（材料）が金属であれば、圧電振動子３７の自己発熱による蓄熱を防止することができる。圧電振動子３７とベース部材５１は接着剤により接着接合しているが、チャンネル数が増えると、圧電振動子３７の自己発熱により１００℃近くまで温度が上昇し、接合強度が著しく低下することになる。また、自己発熱によりヘッド内部の温度上昇が発生し、液体温度が上昇するが、液体の温度が上昇すると、液体粘度が低下し、噴射特性に大きな影響を与える。したがって、ベース部材５１を金属材料で形成して圧電振動子３７の自己発熱による蓄熱を防止することで、これらの接合強度の低下、液体粘度の低下による噴射特性の劣化を防止することができる。
【０１１９】
また、ＦＰＣケーブル５０には、各チャンネル（各圧力室３８に対応する）を駆動する駆動波形（電気信号）を印加するためのドライバＩＣ５２を複数搭載している。
更に、振動板３６の周囲にはフレーム３３を接着剤で接合している。そして、このフレーム３３には、ドライバＩＣ５２と少なくともベース部材５１を挟んで反対側に配置されるように、圧力室３８に外部から液体を供給するための共通液室４１を形成している。この共通液室４１は、振動板３６の液体供給口４５を介して流体抵抗部３４及び圧力室３８に連通している。
共通液室４１には、第２のダイヤフラム部４４によってダンパー室５３が形成され、液体吐出によって共通液室４１内に発生する圧力波を減衰させ、液体吐出を安定させる。
圧電振動子３７は、圧電層（圧電材料層）５４と、内部電極５５Ａ及び内部電極５５Ｂとを交互に積層した構成を有する。更に、圧電振動子３７は、両端面に共通側外部電極５６と個別側外部電極５７とを設けた状態で、スリット加工（溝加工）を施して溝を入れることにより、複数の圧電振動子を形成している。
【０１２０】
このように構成した液体吐出ヘッドにおいては、圧電振動子３７の駆動部に対して選択的に２０Ｖ以上５０Ｖ以下の駆動パルス電圧を印加することによって、パルス電圧が印加された駆動部が積層方向に伸びてダイヤフラム部をノズル方向に変形させる。その結果、圧力室３８の容積又は体積変化によって圧力室３８内の液体が加圧され、ノズル孔１からインク液滴が吐出（噴射）される。
【０１２１】
次に、本発明における画像形成装置の一例について図面を参照して説明する。
【０１２２】
本発明のノズル板２は、インクジェット記録方式による各種画像形成装置、例えば、インクジェット記録用プリンタ、ファクシミリ装置、複写装置、プリンタ／ファックス／コピア複合機などに好適に使用することができる。
【０１２３】
以下、後述する実施例でも用いたインクジェット画像形成装置について図１０及び図１１を参照して説明する。
図１０は、本発明の画像形成装置の一例である画像形成装置１０１の斜視図である。
図１１は、本発明の画像形成装置の一例である画像形成装置１０１の断面図である。
図１０に示すように、画像形成装置１０１は、給紙トレイ１０２と、排紙トレイ１０３と、インクカートリッジ装填部１０４とを有する。給紙トレイ１０２は、画像形成装置１０１に装着され、用紙が装填される。排紙トレイ１０３は、画像形成装置１０１に装着され、画像が記録（形成）された用紙をストックする。インクカートリッジ装填部１０４の上面には、操作キーや表示器などの操作部１０５が配置されている。インクカートリッジ装填部１０４は、インクカートリッジ２００の脱着を行うための開閉可能な前カバー１１５を有している。１１１は上カバー、１１２は前カバーの前面である。
【０１２４】
画像形成装置１０１内には、図１１に示すように、左右の側板（不図示）に横架したガイド部材であるガイドロッド１３１とステー１３２とで、キャリッジ１３３を主走査方向に摺動自在に保持し、主走査モータ（不図示）によって移動走査する。
【０１２５】
キャリッジ１３３には、記録ヘッド１３４の複数のインク吐出口を、主走査方向と交叉する方向に配列し、インク液滴吐出方向を下方に向けて装着している。記録ヘッド１３４は、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク液滴を吐出する４個のインクジェット記録用ヘッドからなる。
【０１２６】
記録ヘッド１３４を構成するインクジェット記録用ヘッドとしては、圧電アクチュエータ、サーマルアクチュエータ、形状記憶合金アクチュエータ、静電アクチュエータなどを、インクを吐出するためのエネルギー発生手段として備えたものなどが使用できる。圧電アクチュエータは、圧電素子でもよい。サーマルアクチュエータは、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いて液体の膜沸騰による相変化を利用するアクチュエータである。形状記憶合金アクチュエータは、温度変化による金属相変化を用いるアクチュエータである。静電アクチュエータは、静電力を用いるアクチュエータである。
【０１２７】
また、キャリッジ１３３には、記録ヘッド１３４に各色のインクを供給するための各色のサブタンク１３５を搭載している。サブタンク１３５には、インク供給チューブ（不図示）を介して、インクカートリッジ装填部１０４に装填された本発明のインクカートリッジ２００から、本発明のインクセットに係るインクが供給されて補充される。
【０１２８】
一方、給紙トレイ１０２の用紙積載部（圧板）１４１上に積載した用紙１４２を給紙するための給紙部として、給紙コロ１４３（半月コロ）及び分離パッド１４４を備える。給紙コロ１４３は、用紙積載部１４１から用紙１４２を１枚毎に分離して給送する。分離パッド１４４は、給紙コロ１４３に対向して設けられ、摩擦係数の大きな材質からなる。この分離パッド１４４は給紙コロ１４３側に付勢されている。
【０１２９】
この給紙部から給紙された用紙１４２を記録ヘッド１３４の下方側で搬送するための搬送部は、搬送ベルト１５１と、カウンタローラ１５２と、搬送ガイド１５３と、押さえ部材１５４と、先端加圧コロ１５５とを備える。搬送ベルト１５１は、用紙１４２を静電吸着して搬送する。カウンタローラ１５２は、給紙部からガイド１４５を介して送られる用紙１４２を搬送ベルト１５１との間で挟んで搬送する。搬送ガイド１５３は、略鉛直上方に送られる用紙１４２を略９０°方向転換させて搬送ベルト１５１上に倣わせる。押さえ部材１５４は、先端加圧コロ１５５を搬送ベルト１５１側に付勢する。また、搬送ベルト１５１表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ１５６が備えられている。
【０１３０】
搬送ベルト１５１は無端状ベルトであり、搬送ローラ１５７とテンションローラ１５８との間に張架されて、ベルト搬送方向に周回可能である。搬送ベルト１５１の表層は、例えば、抵抗制御を行っていない平均厚み４０μｍ程度の樹脂材、例えば、テトラフルオロエチレンとエチレンの共重合体（ＥＴＦＥ）で形成した用紙吸着面である。搬送ベルト１５１の裏層は、表層と同材質でカーボンによる抵抗制御を行う中抵抗層及びアース層を有している。搬送ベルト１５１の裏側には、記録ヘッド１３４による印写領域に対応してガイド部材１６１が配置されている。なお、記録ヘッド１３４で記録された用紙１４２を排紙するための排紙部として、分離爪１７１と、排紙ローラ１７２と、排紙コロ１７３とが備えられている。分離爪１７１は、搬送ベルト１５１から用紙１４２を分離する。排紙ローラ１７２の下方に排紙トレイ１０３が配されている。
【０１３１】
画像形成装置１０１の背面部には、両面給紙ユニット１８１が着脱自在に装着されている。両面給紙ユニット１８１は、搬送ベルト１５１の逆方向回転で戻される用紙１４２を取り込んで反転させて再度、カウンタローラ１５２と搬送ベルト１５１との間に給紙する。なお、両面給紙ユニット１８１の上面には手差し給紙部１８２が設けられている。
【０１３２】
このインクジェット画像形成装置においては、給紙部から用紙１４２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙１４２は、ガイド１４５で案内され、搬送ベルト１５１とカウンタローラ１５２との間に挟まれて搬送される。更に先端を搬送ガイド１５３で案内されて先端加圧コロ１５５で搬送ベルト１５１に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。
【０１３３】
このとき、帯電ローラ１５６によって搬送ローラ１５７が帯電されており、用紙１４２は、搬送ベルト１５１に静電吸着されて搬送される。そこで、キャリッジ１３３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド１３４を駆動することにより、停止している用紙１４２にインク液滴を吐出して１行分を記録し、用紙１４２を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙１４２の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙１４２を排紙トレイ１０３に排紙する。
【０１３４】
そして、サブタンク１３５内のインクの残量ニアーエンドが検知されると、インクカートリッジ２００から所要量のインクがサブタンク１３５に補給される。
【０１３５】
このインクジェット画像形成装置においては、インクカートリッジ２００中のインクを使い切ったときには、インクカートリッジ２００における筐体を分解して内部のインク袋だけを交換することができる。また、インクカートリッジ２００は、縦置きで前面装填構成としても、安定したインクの供給を行うことができる。したがって、画像形成装置１０１の上方が塞がって設置されているような場合、例えば、ラック内に収納したり、あるいは画像形成装置１０１の上面に物が置かれているような場合でも、インクカートリッジ２００の交換を容易に行うことができる。
【０１３６】
なお、ここでは、キャリッジが走査するシリアル型（シャトル型）インクジェット画像形成装置に適用した例で説明したが、ライン型ヘッドを備えたライン型インクジェット画像形成装置にも同様に適用することができる。
【実施例】
【０１３７】
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら制限されるものではない。
【０１３８】
＜ノズル板の作製＞
＜＜ノズル孔形成工程＞＞
長さ３０ｍｍ、幅１５ｍｍ、平均厚み０．５ｍｍのＳＵＳ３１６Ｌ冷延鋼板からなるノズル基板に対し、前記液室接合面より、図４に示したパンチ２０によりノズル孔の形成を行った。パンチ２０の円筒状の先端部分２１の寸法は、長さ１０μｍ、直径２０μｍとし、前記液体吐出面に生じたいわゆる「バリ」は、研磨により除去した。
上記の工程により、図３Ｂに示すように、液体吐出面１３側の直径が２０μｍ、液室接合面６側の直径が４０μｍ、円筒状開口部７の高さが１０μｍのノズル孔１を３８４個形成した。このようにして、３８４個のノズル孔１を設けたノズル基板を得た。
【０１３９】
＜＜剥離防止孔形成工程＞＞
−ノズル基板１の作製−
図３Ｂに示すように、得られたノズル基板８の液体吐出面１３にのみ前記剥離防止孔を形成するため、前処理として液室接合面６及びノズル孔１の内壁部には以下のように保護フィルム貼付工程を行った。
ノズル基板８の液室接合面６に、光を照射することにより硬化するドライフィルムレジストとしての感光性樹脂フィルム（ダイヤロンＦＲＡ３０５−３８、三菱レイヨン株式会社製）を用いてラミネート加工を行った後、この感光性樹脂フィルムに４．０ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力を加えつつ４０℃以上７０℃以下前後の温度で加熱して、ノズル孔１の内壁面に、液体吐出面１３に達する深さのところまでフィルムの一部を入り込ませた。次に、液室接合面６から紫外線を照射して、液室接合面６及びノズル孔１の内壁面の前記感光性樹脂フィルムの全体を硬化させた。
【０１４０】
前記保護フィルム貼付工程により液体吐出面１３のみ露出させたノズル基板８を、図５に示した電解装置の陽極（アノード）として用い、陰極（カソード）用の対極板には白金板を用いた。
前記第１の電解工程として、０．２質量％の塩化ナトリウム水溶液中で５０ｍＡ／ｃｍ２の電流密度により５分間電解を行った。
前記第２の電解工程として、前記塩化ナトリウム水溶液に所定量の塩酸を加えて１質量％の塩酸濃度とし、５０ｍＡ／ｃｍ２の電流密度により更に３０分間電解を行った。
このように、前記第１の電解工程及び前記第２の電解工程を経て、ノズル基板１を得た。
【０１４１】
−−剥離防止孔の寸法測定、及び開口狭小孔の有無確認−−
得られたノズル基板１をエポキシ樹脂等で包埋し、前記剥離防止孔の中心を通る直径部分で切断した切断面を、透過電子顕微鏡（ＪＥＭ−２１００、日本電子株式会社製）を用いて、倍率５，０００倍で、デジタル画像として記録した。得られたデジタル画像は、図８に示すように表され、画像処理ソフト（Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ、ａｄｏｂｅ社製）を用いて画像処理される。画像処理されたデジタル画像に基づき、「計測」コマンドにより前記剥離防止孔の開口の長さａ、最大長さｂ、及び深さｃを測定した。前記剥離防止孔の測定個数は任意の１０個とし、それぞれの平均値を求めた。結果を表１−１に示した。なお、前記開口狭小孔の個数比率も表１−１に示した。
【０１４２】
−ノズル基板２〜６の作製−
前記ノズル基板１の作製において、表１−１及び表１−２に示すように前記第１の電解工程及び前記第２の電解工程の電解条件を変えたこと以外は、ノズル基板１と同様にして、ノズル基板２〜６を作製し、ノズル基板１と同様に評価した。前記開口狭小孔の寸法測定の結果を表１−１及び表１−２に示した。
【０１４３】
【表１−１】
2017035812.tif 000013
【０１４４】
【表１−２】
2017035812.tif 000014
【０１４５】
（実施例１）
＜撥水膜形成工程＞
前記開口狭小孔を形成したノズル基板１を、前記液室接合面に前記感光性樹脂フィルム（ダイヤロンＦＲＡ３０５−３８）が貼られた状態で、スパッタリングにより前記液体吐出面に平均厚み５ｎｍのＳｉＯ２層を形成し、シランカップリング剤（ＫＢＥ−９０３、信越化学工業株式会社製）の濃度が１質量％のエタノール溶液中にディッピング（浸漬時間１分間、引上げ速度１０ｍｍ／ｓ）によりシランカップリング剤を付与する処理を行った。
【０１４６】
次に、テフロン（登録商標）ＡＦ１６００（三井・デュポンフロロケミカル株式会社製）を、溶剤としてバートレル（登録商標）スープリオン（三井・デュポンフロロケミカル株式会社製）に溶解して、フッ素ポリマー濃度が３質量％の塗工液とした。この塗工液中に、シランカップリング剤を付与した処理を行ったノズル基板１をディッピングすることによりフッ素ポリマーを含有する撥水膜を塗工した。前記ディッピングは、ノズル基板１を前記塗工液に１分間浸漬した後、７ｍｍ／ｓの速度で引き上げた。ディッピング後のノズル基板１を、室温にて１分間乾燥した後、液室接合面６に貼られた前記ドライフィルムレジストを剥離し、更に剥離面に圧縮空気を当ててノズル孔から空気を吹き出すことにより穿孔した。その後、１００℃のオーブンに１時間入れて前記溶剤を蒸発させて乾燥させ、更に、１７０℃のオーブンに１０分間入れてベーキング処理し、ノズル板１を得た。
【０１４７】
得られたノズル板１の撥水膜の平均厚みは、前述した前記開口狭小孔の前記開口の長さなどの求め方の例と同様に、まず、前記ノズル基板をエポキシ樹脂等で包埋し、切断したサンプルの切断面を、透過電子顕微鏡（ＪＥＭ−２１００、日本電子株式会社製）を用いて、倍率５，０００倍で、デジタル画像として記録した。次に、得られたデジタル画像を、画像処理ソフト（Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ、ａｄｏｂｅ社製）を用いて画像処理を行った。得られた処理画像について、「計測」コマンドにより任意の前記撥水膜の平均厚みを測定した結果、３．０μｍであった。
得られた撥水膜の膜表面における算術平均表面粗さ（Ｒａ）は、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１に従い、触針式表面形状測定器（Ｄｅｋｔａｋ１５０、ブルカー・エイエックスエス株式会社）を用いて測定した結果、０．１μｍであった。これらの測定結果を表２に示した。
【０１４８】
なお、得られたノズル板１の前記液室接合面及びノズル孔の内壁面には、フッ素ポリマーが塗布されていないことを確認した。
また、ノズル板１を、前記溶剤であるバートレル（登録商標）スープリオン（三井・デュポンフロロケミカル株式会社製）に浸漬してフッ素ポリマーを溶解して前記開口狭小孔の形状を確認したところ、フッ素ポリマーを塗布する前と同様の形状を示しており、フッ素ポリマーの塗布により前記開口狭小孔の形状の変化がないことを確認した。
【０１４９】
＜評価＞
作製した実施例１のノズル板１について、以下のように評価した。
【０１５０】
＜＜吐出安定性評価＞＞
インクジェットプリンタ（ＩＰＳｉＯ  Ｇ５１５、株式会社リコー製）に、得られたノズル板１を搭載して、以下のようにして吐出安定性を評価した。
【０１５１】
−吐出方向ズレ初期評価−
まず、初期評価として、得られたノズル板１にワイピング動作を行う前に、ノズルチェックパターンを印刷し、印刷されたノズルチェックパターンを目視観察することによりインクの吐出方向ズレの有無を以下の基準で評価した。結果を表３に示した。
［評価基準］
○：吐出方向ズレが確認できない
×：吐出方向ズレが確認できる
【０１５２】
−吐出安定性評価−
次に、インクジェットプリンタの手動クリーニングを連続して行い、１００回毎にノズルチェックパターンを印刷して吐出方向ズレの発生を吐出方向ズレ初期評価と同様の評価基準で確認した。
また、ワイピング回数は、インクジェットプリンタに要求される耐久寿命を考慮すれば５，０００回以上まで問題が発生しなければ良好と判断できるため、以下の基準で評価した。結果を表３に示した。
［評価基準］
◎：２０，０００回以上
○：５，０００回以上
×：５，０００回未満
【０１５３】
（実施例２〜６及び比較例１〜３）
実施例１において、表２に示すように、ノズル基板を代え、ディッピングの条件を変えたこと以外は、実施例１と同様にして、実施例２〜６及び比較例１〜３のノズル板を製造し、実施例１と同様に評価した。結果を表２及び表３に示した。
【０１５４】
（参考例１）
実施例１において、表２に示すように、ノズル基板を代え、ディッピングの条件を変えたこと以外は、実施例１と同様にして、参考例１のノズル板を製造し、実施例１と同様に評価した。結果を表２及び表３に示した。
【０１５５】
【表２】
2017035812.tif 000015
【０１５６】
【表３】
2017035812.tif 000016
【０１５７】
表３の結果より、実施例１〜３においては、２０，０００回を超えるワイピング動作を行っても吐出安定性は良好であった。
【０１５８】
比較例１〜３においては、前記第２の電解工程を行っていないため、撥水膜のノズル基板に対する密着力が低く、ワイピング動作の回数が少ない段階で撥水膜の界面剥離が発生し、ノズル孔近傍の界面にインクが付着したことにより吐出方向ズレが発生して吐出安定性が悪化した。
【０１５９】
実施例４〜６においては、実施例１〜３と同様のノズル基板に、実施例１〜３よりも薄い撥水膜を形成したことにより、液体吐出面に形成した剥離防止孔の形状が撥水膜の形成後も影響したため、実施例１〜３に比べて撥水膜が薄いため、表面の平滑性がやや劣る結果となった。また、ワイピング動作による撥水膜の剥離は発生せず、プリンタとして要求される耐久寿命を満足することができた。ただし、ワイピング動作に対して撥水膜が摩耗しやすくなるとともに、撥水膜の表面剥離防止孔にインクの付着残りが発生して、徐々にクリーニング性が低下してノズル孔近傍にインクが残り、吐出方向ズレが発生した。このことから、ワイピング耐久性を向上させるためには、撥水膜の平均厚みを１μｍ以上として、ノズル基板の凹凸をフッ素ポリマーにより覆うことにより、算術平均表面粗さを０．３μｍ以下とし、より高い耐久性が得られると考えられる。
【０１６０】
参考例１においては、明らかな吐出方向ズレは発生しなかったが、ドットの大きさにばらつきが確認された。ノズル孔を顕微鏡により観察すると、ノズル基板に設けられたときのノズル孔の径よりも撥水膜を形成した後のノズル孔の径が小さくなっていた。これは、撥水膜の平均厚みや圧縮空気による穿孔がノズル径に影響したことが原因であった。よって、ノズル基板によるノズル径のサイズを維持するためには、撥水膜の平均厚みは１５μｍ未満とする必要があることが分かった。
【０１６１】
インクジェットのノズル板を製造するにあたり、ステンレス鋼からなるノズル基板に剥離防止孔を形成してフッ素ポリマーからなる撥水膜の密着性を向上させる技術において、一般的な粗面化技術である電解工程、酸処理、サンドブラスト法では、剥離防止孔の形状が図６Ｂに示すような形状になった。このため、ノズル基板と撥水膜を強固に固着するには至らず、ワイピング動作の繰り返しによって撥水膜が剥離した。これに対し、実施例１〜６に示したように、２段階の電解工程を行うことで図６Ｃに示すような特異な形状の剥離防止孔を形成することにより、密着性の低いフッ素ポリマーにおいても強固なアンカー効果を得ることができ、ワイピング動作による撥水膜の剥離を回避できることが分かった。
【０１６２】
本発明の態様は、例えば、以下のとおりである。
＜１＞  一方の面に複数の剥離防止孔が配されたノズル基板と、
前記ノズル基板の一方の面上に配された撥水膜と、を有し、
前記撥水膜の一部が、前記剥離防止孔に収容され、
前記複数の剥離防止孔の少なくともいずれかが、前記ノズル基板における一方の面と直交する少なくともいずれかの断面において、前記剥離防止孔の開口の長さよりも、前記開口の長さ方向と平行に位置する前記剥離防止孔の最大長さの方が大きい開口狭小孔であることを特徴とするノズル板である。
＜２＞  前記剥離防止孔における前記開口狭小孔の個数比率が、５０％以上である前記＜１＞に記載のノズル板である。
＜３＞  前記開口狭小孔の開口の長さが、７μｍ以下である前記＜１＞から＜２＞のいずれかに記載のノズル板である。
＜４＞  前記開口狭小孔の最大長さが、１０μｍ以下である前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載のノズル板である。
＜５＞  前記開口狭小孔の深さが、０．５μｍ以上１０μｍ以下である前記＜１＞から＜４＞のいずれかに記載のノズル板である。
＜６＞  前記撥水膜が、エーテル結合を含むヘテロ環状構造を有するフッ素ポリマーを含有する前記＜１＞から＜５＞のいずれかに記載のノズル板である。
＜７＞  前記ノズル基板の一方の面の面積における、前記複数の剥離防止孔の開口面の面積比率が、１０％以上８０％以下である前記＜１＞から＜６＞のいずれかに記載のノズル板である。
＜８＞  前記撥水膜の膜表面における算術平均表面粗さ（Ｒａ）が、０．３μｍ以下である前記＜１＞から＜７＞のいずれかに記載のノズル板である。
＜９＞  前記撥水膜の平均厚みが、１μｍ以上１０μｍ以下である前記＜１＞から＜８＞のいずれかに記載のノズル板である。
＜１０＞  前記ノズル基板が、ステンレス鋼からなる前記＜１＞から＜９＞のいずれかに記載のノズル板である。
＜１１＞  前記ステンレス鋼が、ＳＵＳ３１６Ｌである前記＜１＞から＜１０＞のいずれかに記載のノズル板である。
＜１２＞  前記複数の剥離防止孔の少なくとも２つの前記剥離防止孔が、前記ノズル基板の内部で連通する前記＜１＞から＜１１＞のいずれかに記載のノズル板である。
＜１３＞  ノズル基板の一方の面上に撥水膜を有するノズル板の製造方法であって、
前記ノズル基板の一方の面に、複数の剥離防止孔を、かつ、前記複数の剥離防止孔の少なくともいずれかが、前記ノズル基板における一方の面と直交する少なくともいずれかの断面において、前記剥離防止孔の開口の長さよりも、前記開口の長さ方向と平行に位置する前記剥離防止孔の最大長さの方が大きい開口狭小孔となるように形成させる剥離防止孔形成工程と、
前記複数の剥離防止孔が形成された前記ノズル基板の一方の面上に、前記撥水膜の一部が前記開口狭小孔に収容されるようにして前記撥水膜を形成させる撥水膜形成工程と、
を含むことを特徴とするノズル板の製造方法である。
＜１４＞  前記剥離防止孔形成工程が、前記ノズル基板を陽極とし、塩酸及び塩化ナトリウムを含む水溶液中で、電解により前記ノズル基板の一方の面に前記剥離防止孔を形成する前記＜１３＞に記載のノズル板の製造方法である。
＜１５＞  前記剥離防止孔形成工程が、前記第１の電解工程と、前記第２の電解工程と、を含む前記＜１４＞に記載のノズル板の製造方法である。
＜１６＞  前記第１の電解工程が、０．０２質量％〜２．０質量％の塩化ナトリウムの水溶液中で、２０ｍＡ／ｃｍ２〜１００ｍＡ／ｃｍ２の電流密度により行われ、
前記第２の電解工程が、０．０３質量％〜３．０質量％の塩酸及び０．０２質量％〜２．０質量％の塩化ナトリウムを含む水溶液中で、２０ｍＡ／ｃｍ２〜１００ｍＡ／ｃｍ２の電流密度により行われる前記＜１５＞に記載のノズル板の製造方法である。
＜１７＞  前記第２の電解工程における塩酸及び塩化ナトリウムを含む水溶液が、更にクエン酸ナトリウムを含む前記＜１６＞に記載のノズル板の製造方法である。
＜１８＞  前記塩酸及び塩化ナトリウムを含む水溶液における前記クエン酸ナトリウムの含有量が、１５質量％以下である前記＜１７＞に記載のノズル板の製造方法である。
＜１９＞  前記＜１＞から＜１２＞のいずれかに記載のノズル板を有することを特徴とする液体吐出ヘッドである。
＜２０＞  前記＜１９＞に記載の液体吐出ヘッドを搭載したことを特徴とする画像形成装置である。
【０１６３】
前記＜１＞から＜１２＞のいずれかに記載のノズル板は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、ワイピング耐久性が優れ、良好な吐出安定性を得ることが可能な撥水膜を有するノズル板を提供することを目的とする。
前記＜１３＞から＜１８＞のいずれかに記載の前記ノズル板の製造方法は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、前記ノズル板の製造方法は、ワイピング耐久性が優れ、良好な吐出安定性を得ることが可能な撥水膜を有するノズル板を効率よく製造することができるノズル板の製造方法を提供することを目的とする。
前記＜１９＞に記載の液体吐出ヘッドは、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、前記液体吐出ヘッドは、長期にわたって吐出安定性が良好な液体吐出ヘッドを提供することを目的とする。
前記＜２０＞に記載の画像形成装置は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、前記画像形成装置は、長期にわたって良好な画像品質を維持できる画像形成装置を提供することを目的とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１６４】
【特許文献１】特開２００３−１９８０３号公報
【特許文献２】特許第２９７５１９０号公報
【符号の説明】
【０１６５】
１  ノズル孔
２  ノズル板
４  撥水膜
６  液室接合面
７  円筒状開口部
８  ノズル基板
１３  液体吐出面
２０  パンチ
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
2017035812.tif 000019
【図３Ｂ】
2017035812.tif 000020
【図３Ｃ】
2017035812.tif 000021
【図３Ｄ】
2017035812.tif 000022
【図４】
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【図５】
2017035812.tif 000024
【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
2017035812.tif 000026
【図６Ｃ】
2017035812.tif 000027
【図７Ａ】
2017035812.tif 000028
【図７Ｂ】
2017035812.tif 000029
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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