(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクジェットヘッドのノズルプレートの表面に撥インク性を有するフッ素樹脂重合膜を形成した後、不活性ガス中または真空中において加熱処理して前記フッ素樹脂重合膜を硬化させることを特徴とする撥インク処理方法。
【請求項２】
前記加熱処理は、１５０℃以上２３０℃以下の温度で行うことを特徴とする請求項１に記載の撥インク処理方法。
【請求項３】
前記フッ素樹脂重合膜の形成は、ＰＦＣガスと四フッ化炭素ガスとの混合ガスをプラズマ化して行うことを特徴とする請求項１または２に記載の撥インク処理方法。
【請求項４】
前記ＰＦＣガスは、直鎖構造を有するものであることを特徴とする請求項３に記載の撥インク処理方法。
【請求項５】
前記ＰＦＣガスは、飽和構造を有するものであることを特徴とする請求項３に記載の撥インク処理方法。
【請求項６】
前記ＰＦＣガスは、炭素を少なくとも６個以上有するものであることを特徴とする請求項３に記載の撥インク処理方法。
【請求項７】
前記ＰＦＣガスは、炭素を少なくとも８個以上有するものであることを特徴とする請求項３に記載の撥インク処理方法。
【請求項８】
インクジェットヘッドのノズルプレートの表面に撥インク性を有するシリコーン樹脂重合膜を形成した後、不活性ガス中または真空中において加熱処理して前記シリコーン樹脂重合膜を硬化させることを特徴とする撥インク処理方法。
【請求項９】
前記加熱処理は、３００℃以上４００℃以下の温度で行うことを特徴とする請求項８に記載の撥インク処理方法。
【請求項１０】
前記シリコーン樹脂重合膜は、シリコーン油をプラズマ重合して形成することを特徴とする請求項８または９に記載の撥インク処理方法。
【請求項１１】
前記シリコーン油は、ポリジメチルシロキサンまたはポリジフェニルシロキサンであることを特徴とする請求項１０に記載の撥インク処理方法。
【請求項１２】
前記シリコーン樹脂重合膜は、ヘキサメチルジシロキサンまたはヘキサフェニルジシロキサンをプラズマ重合して形成することを特徴とする請求項８または９に記載の撥インク処理方法。
【請求項１３】
前記シリコーン樹脂重合膜は、ポリジメチルシロキサンまたはポリジフェニルシロキサンからなることを特徴とする請求項８または９に記載の撥インク処理方法。
【請求項１４】
請求項１ないし１３のいずれかに記載の撥インク処理方法を使用して形成したことを特徴とするインクジェットヘッドのノズルプレート。
【請求項１５】
請求項１４に記載のインクジェットヘッドのノズルプレートを使用して製造したことを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項１６】
請求項１５に記載のインクジェットヘッドを備えたことを特徴とするインクジェットプリンタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撥インク処理方法、インクジェットヘッドのノズルプレート、インクジェットヘッドおよびインクジェットプリンタに関するものであり、特にフッ素樹脂重合膜またはシリコーン樹脂重合膜を形成して撥インク処理を行う撥インク処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５（１）にインクジェット式プリンタのインクジェットヘッド１の断面図を示す。インクジェット式プリンタのヘッド１には、インク２を噴射するため、多数の微細なノズル３が微小間隔を隔てて形成されている。
【０００３】
インクジェット式プリンタでは、図５（２）に示すように、ヘッド１のノズルプレート４の表面４ａに、インク５が付着することがある。そして、その後に噴射されたインク６が付着インク５に接触すると、付着インク５の表面張力や粘性等の影響を受けて、インク６の噴射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。従って、ノズルプレート４の表面４ａに、インク５の付着を防止するための処理をしておく必要がある。
【０００４】
そこで本願出願人は、ＰＦＣ（パーフルオロカーボン）ガスとＣＦ4（四フッ化炭素）ガスとの混合ガスをプラズマ化して、図６（１）に示すようにノズルプレート４の表面にフッ素樹脂重合膜８を形成することにより、撥インク処理を行う方法を開発し特許出願している。この方法は、従来のフッ素樹脂とニッケルとの共析メッキによる撥インク処理方法に比べて、高い撥インク性を発揮しうるものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
インクジェット式プリンタでは、待機中にノズル内でインクが固化するため、動作を開始する前に外側からノズル内のインクを吸引する作業を行っている。その際、図６（１）に示すように、吸引されたインクがノズルプレートの表面に残留する場合があり、このインク５を取り除く作業が必要となる。そこで、ワイピングを行っている。ワイピングは、ゴム製のワイパ９を用いて、ノズルプレート４の表面をぬぐうようにして行っている。インクジェット式プリンタの寿命までには、２０００回程度のワイピングが行われる。
【０００６】
ところが、上述したフッ素樹脂重合膜８による撥インク処理では、２０００回のワイピングにより、図６（２）の８ａ部のように重合膜が剥がれてしまう。そして親インク性を有するステンレス製のノズルプレートが露出し、当該部分にインクが付着する。その結果、その後に噴射されたインクの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った。
【０００７】
本発明は上記問題点に着目し、耐久性に優れた撥インク膜を形成しうる撥インク処理方法の提供を目的とする。この他にも本発明は、撥インク性、インク移動性または耐有機溶剤性に優れた撥インク膜を形成しうる撥インク処理方法の提供を目的とする。また、製造コストを低減しうる撥インク処理方法の提供を目的とする。また本発明は、上記の各特性を有するインクジェットヘッドのノズルプレート、インクジェットヘッドおよびインクジェットプリンタの提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る撥インク処理方法は、インクジェットヘッドのノズルプレートの表面に撥インク性を有するフッ素樹脂重合膜を形成した後、不活性ガス中または真空中において加熱処理してフッ素樹脂重合膜を硬化させる構成とした。加熱処理により、フッ素樹脂重合膜に含まれる液体原料が蒸発するので、フッ素樹脂重合膜を硬化させることができる。従って、耐久性に優れた撥インク膜を形成することができる。
【０００９】
また前記加熱処理は、不活性ガス中または真空中において行う。これにより、フッ素樹脂重合膜の酸化を防止することができ、またフッ素樹脂重合膜への水酸基や水素原子の結合を防止することができる。従って、撥インク性に優れた撥インク膜を形成することができる。
【００１０】
また前記加熱処理は、１５０℃以上２３０℃以下の温度で行う構成とした。これにより、フッ素樹脂重合膜を分解させることなく、確実に液体原料を蒸発させることができる。従って、耐久性に優れた撥インク膜を形成することができる。
【００１１】
また前記フッ素樹脂重合膜の形成は、ＰＦＣガスと四フッ化炭素ガスとの混合ガスをプラズマ化することにより行う構成とした。これにより、ＰＦＣガスがノズルプレート上でプラズマ重合してフッ素樹脂重合膜が形成される。また、四フッ化炭素のプラズマ化により生成されたフッ素ラジカルが、重合時に発生する未結合手と結合するので、水酸基や水素原子が未結合手と結合する割合が少なくなる。従って、撥インク性に優れた撥インク膜を形成することができる。
【００１２】
なお前記ＰＦＣガスは、直鎖構造を有するものである構成とするのが好ましい。また前記ＰＦＣガスは、飽和構造を有するものである構成とするのが好ましい。これにより、重合時における未結合手の発生が減少し、水酸基や水素原子と結合する割合が少なくなる。従って、撥インク性に優れた撥インク膜を形成することができる。
【００１３】
なお前記ＰＦＣガスは、炭素を少なくとも６個以上有するものである構成とするのが好ましい。この場合には、重合により形成されるフッ素樹脂の分子量を大きくすることができる。従って、撥インク性に優れた撥インク膜を形成することができる。
【００１４】
また前記ＰＦＣガスは、炭素を少なくとも８個以上有するものである構成とするのが好ましい。このＰＦＣガスは、常温常圧下で液体または気体として存在し、真空中ではほとんど加熱することなく容易に気体となる。従って、取り扱いが容易となり、製造コストを低減することができる。
【００１５】
一方で本発明は、インクジェットヘッドのノズルプレートの表面に撥インク性を有するシリコーン樹脂重合膜を形成した後、不活性ガス中または真空中において加熱処理してシリコーン樹脂重合膜を硬化させる構成とした。加熱処理により、シリコーン樹脂重合膜に含まれる液体原料が蒸発するので、シリコーン樹脂重合膜を硬化させることができる。従って、耐久性に優れた撥インク膜を形成することができる。
【００１６】
また前記加熱処理は、不活性ガス中または真空中において行う。これにより、シリコーン樹脂重合膜の酸化を防止することができ、またシリコーン樹脂重合膜への水酸基や水素原子の結合を防止することができる。従って、撥インク性に優れた撥インク膜を形成することができる。
【００１７】
また前記加熱処理は、３００℃以上４００℃以下の温度で行う構成とした。これにより、シリコーン樹脂重合膜を分解させることなく、確実に液体原料を蒸発させることができる。従って、耐久性に優れた撥インク膜を形成することができる。
【００１８】
また前記シリコーン樹脂重合膜は、シリコーン油をプラズマ重合して形成する構成とした。シリコーン油をプラズマ重合して形成されるシリコーン樹脂の分子構造の骨格は、無機材料のシロキサン結合であるため、耐有機溶剤性に優れた撥インク膜を形成することができる。
【００１９】
なお前記シリコーン油は、ポリジメチルシロキサンまたはポリジフェニルシロキサンである構成とするのが好ましい。ポリジメチルシロキサンはメチル基を、ポリジフェニルシロキサンはベンゼン環をそれぞれ有しているため、有機材料と同等の接触角を有する、撥インク性に優れた撥インク膜を形成することができる。また、インク移動性に優れた撥インク膜を形成することができる。
【００２０】
また前記シリコーン樹脂重合膜は、ヘキサメチルジシロキサンまたはヘキサフェニルジシロキサンをプラズマ重合して形成する構成としてもよい。これにより、耐有機溶剤性におよびインク移動性に優れた撥インク膜を形成することができる。
【００２１】
また前記シリコーン樹脂重合膜は、ポリジメチルシロキサンまたはポリジフェニルシロキサンからなる構成とした。これにより、耐有機溶剤性におよびインク移動性に優れた撥インク膜を形成することができる。
【００２２】
一方、本発明に係るインクジェットヘッドのノズルプレートは、請求項１ないし１５のいずれかに記載の撥インク処理方法を使用して形成した構成とした。これにより、上記の各特性を有するインクジェットヘッドのノズルプレートを提供することができる。
【００２３】
一方、本発明に係るインクジェットヘッドは、請求項１６に記載のインクジェットヘッドのノズルプレートを使用して製造した構成とした。これにより、上記の各特性を有するインクジェットヘッドを提供することができる。
【００２４】
一方、本発明に係るインクジェットプリンタは、請求項１７に記載のインクジェットヘッドを備えた構成とした。これにより、上記の各特性を有するインクジェットプリンタを提供することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明に係る撥インク処理方法、インクジェットヘッドのノズルプレート、インクジェットヘッドおよびインクジェットプリンタの好ましい実施の形態を、添付図面にしたがって詳細に説明する。なお以下に記載するのは本発明の実施形態の一態様にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２６】
最初に、第１実施形態について説明する。第１実施形態に係るインクジェットヘッドのノズルプレートは、インクジェットヘッドのノズルプレートの表面に撥インク性を有するフッ素樹脂重合膜を形成した後、酸素および水分を除いた不活性な雰囲気下で加熱（アニール）処理して、フッ素樹脂重合膜を硬化させたものである。
【００２７】
図１に第１実施形態に係るインクジェットヘッドの側面断面図を示す。インクジェットヘッド１０の基板８０はシリコン材料等で構成し、その内部および表面にインク通路８２を形成する。さらに基板８０の表面に、ステンレス材料やシリコン材料等で構成したノズルプレート２８を接着する。そして基板８０のインク通路８２に連続して、ノズルプレート２８を貫通する複数のノズル７０を形成する。ノズルプレート２８の厚さは８０μｍ程度とし、ノズル７０の先端部分の直径は数十μｍ程度とする。なお、基板８０とノズルプレート２８とを熱膨張率の同じ材料で構成すれば、インク通路８２とノズル７０とのずれを防止することができる。
【００２８】
また、インク通路８２の壁面の一部を振動板（不図示）で形成するとともに、その外側に励振電極（不図示）を設ける。そして励振電極に電圧を印加すると、静電気力により振動板が静電吸引されて振動する。この振動板の振動により、インク通路８２に内圧変動が発生し、ノズル７０からインクが噴射される。このインクジェットヘッドを用いて、図７に示すインクジェットプリンタを形成する。
【００２９】
ノズルプレート２８の表面３２には、撥インク膜６８としてフッ化樹脂重合膜を形成する。フッ化樹脂重合膜は、ＰＦＣが直鎖状に重合したものであり、重合度が大きくなり分子量が大きくなるほど高い撥インク性を示す。また、フッ素原子の含有率が高いほど撥インク性が高くなり、水素原子、酸素原子および水酸基等の含有率が高くなると撥インク性は低くなる。
【００３０】
次に、撥インク処理装置について説明する。撥インク処理装置は、成膜処理装置およびアニール処理装置により構成されるので、まず成膜処理装置について説明する。
図２に成膜処理装置の説明図を示す。成膜処理装置２０として、まず真空チャンバ２２を形成し、真空ポンプ２４に接続する。真空チャンバ２２の下面には、ノズルプレート２８を載置する処理ステージ２６を設置する。なお処理ステージ２６は温度調節可能に形成する。また真空チャンバ２２の上面には、絶縁体５４を介して高周波電極５０を設置する。高周波電極５０の直径は例えば１５０ｍｍ程度とし、処理ステージとの距離は例えば１６０ｍｍ程度とする。高周波電極５０は、例えば出力１００Ｗ程度の高周波電源５２に接続する。一方、真空チャンバ２２の壁面は接地する。
【００３１】
さらに、真空チャンバ２２内に原料ガスを供給する、原料ガス供給手段３３を設ける。まず、液体原料３４を収納する容器３６を設ける。容器３６の下部にはヒータ３７を設置し、液体原料３４のガス化を可能とする。また容器３６は、原料ガス供給配管３８により真空チャンバ２２と接続する。そして容器３６内の原料ガスは、真空チャンバ２２の負圧により吸引され、原料ガス供給配管３８を通って真空チャンバ２２内に供給される。
【００３２】
またアルゴンガス供給源４６を設け、アルゴンガス供給配管４０により真空チャンバ２２と接続し、真空チャンバ２２内にアルゴンガスを供給可能とする。なおフッ化樹脂重合膜を形成する場合には、上記に加えてＣＦ4（四フッ化炭素）ガス供給源４４を設け、ＣＦ4ガス供給配管４２により真空チャンバ２２と接続し、真空チャンバ２２内にＣＦ4ガスを供給可能とする。
【００３３】
なお、各供給配管３８，４０，４２には流量制御弁（Ｍａｓｓ  Ｆｌｏｗ制御弁）４９を設け、真空チャンバ２２内に流入する各ガスの流量を調整可能とする。さらに原料ガス供給配管の流量制御弁４９には、結露防止用ヒータ４８を接続する。
また、真空チャンバ２２には排気ポンプ（不図示）を接続し、使用後のガスを排気処理装置（不図示）に供給して排気可能とする。
【００３４】
次に、アニール処理装置について説明する。図３にアニール処理装置の説明図を示す。アニール処理装置１２０として、まずチャンバ１２２を形成する。チャンバ１２２の下面には、ノズルプレート２８を載置する処理ステージ１２６を設置する。なお処理ステージ１２６は温度調節可能に形成する。また置換ガス供給源１４７を設け、置換ガス供給配管１４３によりチャンバ１２２に接続し、チャンバ１２２内に置換ガスを供給可能とする。なお、置換ガス供給配管１４３には流量制御弁１４９を設け、チャンバ１２２内に流入する置換ガスの流量を調整可能とする。
【００３５】
なお置換ガスの供給は、空気中に含まれる酸素により重合膜が酸化されたり、空気中に含まれる水分により重合膜に水酸基が結合したりすることによる、重合膜の撥インク性の低下を防止するために行う。すなわち、チャンバ内から酸素および水分を除去して、不活性な状態となればよい。そこで置換ガスを供給する代わりに、チャンバ１２２内を真空引きしてもよい。この場合には置換ガス供給手段１５０の代わりに、チャンバ２２に真空ポンプを接続する。
【００３６】
次に、第１実施形態に係る撥インク処理方法について説明する。第１実施形態に係る撥インク処理方法は、インクジェットヘッドのノズルプレートの表面に撥インク性を有するフッ素樹脂重合膜を形成した後、酸素および水分を除いた不活性な雰囲気下で加熱（アニール）処理して、フッ素樹脂重合膜を硬化させるものである。
【００３７】
まず成膜処理方法について説明する。成膜処理は、図２に示す成膜処理装置を使用して行う。まず、ノズルプレート２８の表面３２を上にした状態で、真空チャンバ２２内の処理ステージ２６上に配置する。なおノズルプレート２８の温度は、温度調整可能に形成した処理ステージ２６により２５℃程度に保持する。これにより、撥インク膜６８の重合が促進されるようにしている。また真空チャンバ２２内を、１３３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）程度の圧力に保持する。真空チャンバ２２内を真空とするので、大気中に含まれる水分子等により重合反応が遮断されることがなく、分子量の大きいフッ素樹脂重合膜を形成することができる。
【００３８】
第１実施形態においては、液体原料３４としてＣ8Ｆ18を使用する。Ｃ8Ｆ18は炭素を８つ以上有しているため、常温で液体若しくは気体として存在し、ヒータ３７で５０℃程度に加熱することによりガス化する。上述したように真空チャンバ２２に接続した容器３６は負圧となるため、液体原料３４を容易にガス化することができる。さらに、結露防止用ヒータ４８により８０℃程度の温度に加熱して、Ｃ8Ｆ18ガスを真空チャンバ２２内に供給する。一方、ＣＦ4ガスおよびアルゴンガスも真空チャンバ２２内に供給する。
【００３９】
次に、高周波電極５０により真空チャンバ２２内に高周波電圧を印加する。これにより、真空チャンバ２２内に導入されたＣＦ4ガスおよびアルゴンガスがプラズマ化され、フッ素ラジカルやアルゴンラジカルなどのプラズマ粒子が発生する。このプラズマ粒子が、Ｃ8Ｆ18分子における結合の弱い部分を切断して重合反応させる。またフッ素ラジカルは、フッ素樹脂の未結合手に結合することにより、フッ素樹脂のフッ素含有率を向上するとともに、水酸基や水素原子の含有率を低減する。さらに、フッ素樹脂の酸化反応を防止する作用も有する。これにより、形成したフッ素樹脂の撥インク性を高めることができる。なお、アルゴンガスは分子量が小さいので、高周波電極から放出された電子と容易に衝突することがなく、放電を広げて維持することができる。
【００４０】
次に、アニール処理方法について説明する。アニール処理は、図３に示すアニール処理装置を使用して行う。まず、ノズルプレート２８の表面３２を上にした状態で、チャンバ１２２内の処理ステージ１２６上に配置する。次に置換ガスを供給し、チャンバ１２２内の空気を置換する。置換ガスとして、安価な窒素ガスを使用する。なお置換ガスの供給は、上述したようにチャンバ内から酸素および水分を除去するために行うので、窒素ガスの代わりに不活性ガスやＰＦＣガスを使用することもできる。また置換ガスを供給する代わりに、チャンバ１２２内を真空引きしてもよい。
【００４１】
次に、温度調整可能に形成した処理ステージ２６の温度を、１５０℃以上２３０℃以下まで上昇させる。なお、常温から上記温度まで上昇させるための時間は短いほどよく、例えば５分程度で上昇させる。また、上記温度に達した後は自然冷却する。上述した成膜処理工程において低温で成膜したフッ素樹脂重合膜には、一部に液体原料が残留しているものと考えられる。そこで上記のように温度を上昇させアニール処理することにより、液体原料を蒸発させてフッ素樹脂重合膜を硬化させることができるのである。
【００４２】
なお下限温度を１５０℃とするのは、それ以下の温度では液体原料が蒸発しないからである。また上限温度を２３０℃とするのは、それ以上の温度ではフッ素樹脂重合膜が分解してしまうからである。なお上記は大気圧下での温度条件であり、真空状態では下限温度および上限温度ともに低くなると考えられる。
【００４３】
以上に述べた実施形態に係る撥インク処理方法を使用して、硬度を向上させたフッ素樹脂重合膜をノズルプレートの表面に形成し、そのノズルプレートに対してワイピング試験を行った。ワイピングに使用したワイパは、耐インク性に優れたポリプロピレンゴムにより、厚さ１ｍｍ程度および幅１０ｍｍ程度に形成したものである。ワイピングの回数は、プリンタの寿命に相当する２０００回とした。その結果、ノズルプレートの表面に形成したフッ素樹脂重合膜は、剥がれることなく成膜当初の状態を維持しうることが確認された。
【００４４】
この点、従来のフッ素樹脂重合膜による撥インク処理では、２０００回のワイピングにより、フッ素樹脂重合膜の一部が剥がれてしまうという問題があった。そして当該部分にインクが付着し、その後に噴射されたインクの軌道が曲げられてしまうという問題があった。その結果、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った。
【００４５】
しかし実施形態に係る撥インク処理方法では、インクジェットヘッドのノズルプレートの表面に撥インク性を有するフッ素樹脂重合膜を形成した後、加熱処理してフッ素樹脂重合膜を硬化させる構成とした。加熱処理により、フッ素樹脂重合膜に含まれる液体原料が蒸発するので、フッ素樹脂重合膜を硬化させることができる。従って、耐久性に優れたフッ素樹脂重合膜を形成することができる。このフッ素樹脂重合膜はワイピングによって剥がれることがないので、ノズルプレートの表面にインクが付着することがなくなる。従って、所定の位置にインクを塗布することが可能となる。
【００４６】
また加熱処理は、不活性な雰囲気下で行う構成とした。これにより、フッ素樹脂重合膜の酸化を防止することができ、またフッ素樹脂重合膜への水酸基や水素原子の結合を防止することができる。従って、撥インク性に優れたフッ素樹脂重合膜を形成することができる。
【００４７】
また加熱処理は、１５０℃以上２３０℃以下の温度で行う構成とした。これにより、フッ素樹脂重合膜を分解させることなく、確実に液体原料を蒸発させることができる。従って、耐久性に優れた撥インク膜を形成することができる。
【００４８】
またフッ素樹脂重合膜の形成は、ＰＦＣガスと四フッ化炭素ガスとの混合ガスをプラズマ化することにより行う構成とした。これにより、ＰＦＣガスがノズルプレート上でプラズマ重合してフッ素樹脂重合膜が形成される。また、四フッ化炭素のプラズマ化により生成されたフッ素ラジカルが、重合時に発生する未結合手と結合するので、水酸基や水素原子が未結合手と結合する割合が少なくなる。従って、撥インク性に優れたフッ素樹脂重合膜を形成することができる。
【００４９】
なおＰＦＣガスは、直鎖構造を有するものである構成とするのが好ましい。またＰＦＣガスは、飽和構造を有するものである構成とするのが好ましい。これにより、重合時における未結合手の発生が減少し、水酸基や水素原子と結合する割合が少なくなる。従って、撥インク性に優れたフッ素樹脂重合膜を形成することができる。
【００５０】
なおＰＦＣガスは、炭素を少なくとも６個以上有するものである構成とするのが好ましい。この場合には、重合により形成されるフッ素樹脂の分子量を大きくすることができる。従って、撥インク性に優れたフッ素樹脂重合膜を形成することができる。
【００５１】
またＰＦＣガスは、炭素を少なくとも８個以上有するものである構成とするのが好ましい。このＰＦＣガスは、常温常圧下で液体または気体として存在し、真空中ではほとんど加熱することなく容易に気体となる。従って、取り扱いが容易となり、製造コストを低減することができる。
【００５２】
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態に係る撥インク処理方法は、インクジェットヘッドのノズルプレートの表面に撥インク性を有するシリコーン樹脂重合膜を形成した後、酸素および水分を除いた不活性な雰囲気下で加熱（アニール）処理してシリコーン樹脂重合膜を硬化させるものである。なお、第１実施形態と同様の構成となる部分については、その説明を省略する。
【００５３】
近時インクジェットヘッドは、民生用プリンタのみならず、液晶表示装置用カラーフィルタの製造など工業応用が検討されている。そして、民生用プリンタの場合には水性インクを使用するが、工業応用の場合には有機溶剤を含むインクを使用する場合が多くなる。ところが上述したフッ素樹脂重合膜は、インクを吸収し膨潤して弱くなり、数回のワイピングにより簡単に剥がれてしまう。これにより、親インク性を有するステンレス製のノズルプレートが露出し、当該部分にインクが付着する。その結果、その後に噴射されたインクの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。そこで、シリコーン樹脂重合膜による撥インク処理が検討されている。
【００５４】
シリコーン樹脂重合膜として、図４（２）の化学式で表されるポリジメチルシロキサンの薄膜、または図４（４）の化学式で表されるポリジフェニルシロキサンの薄膜を形成する。シリコーン樹脂重合膜の分子構造の骨格は無機材料のシロキサン結合であり、良好な耐有機溶剤性を確保することができる。また、ノズルプレートとの密着性も確保することができる。さらに、ポリジメチルシロキサンではメチル基を、ポリジフェニルシロキサンではベンゼン環をそれぞれ有しているため、有機材料と同等の接触角を得ることができる。なお、メチル基またはベンゼン環をフッ素で置換すれば、極めて大きな接触角を得ることができる。加えて、インクジェットヘッドに本来必要な撥インク性とは、インクの流れ易さを示すインク移動性であり、シリコーン樹脂重合膜では、良好なインク移動性を確保することができる。
【００５５】
シリコーン樹脂は、そのモノマーか、または重合度の小さいシリコーン油を液体原料として、後述する方法により重合し成膜する。ポリジメチルシロキサンの薄膜は、図４（１）の化学式で表されるヘキサメチルジシロキサンか、または重合度の小さいポリジメチルシロキサンを液体原料として、重合し成膜する。なお、ポリジメチルシロキサンは重合度ｎ＝４までのものが常温で液体であり、それ以上のものが固体となる。一方、ポリジフェニルシロキサンの薄膜も同様に、図４（３）の化学式で表されるヘキサフェニルジシロキサンか、または重合度の小さいポリジフェニルシロキサンを液体原料として、重合し成膜する。なお、ポリジフェニルシロキサンは重合度ｎ＝２〜３までのものが常温で液体であり、それ以上のものが固体となる。
【００５６】
次に、具体的な撥インク処理方法について説明する。なお、以下にはポリジメチルシロキサンの重合膜を形成する場合を例にして説明するが、ポリジフェニルシロキサンの重合膜を形成する場合も同様である。
【００５７】
まず成膜処理方法について説明する。成膜処理は、図２に示す成膜処理装置を使用して行う。まず、ノズルプレート２８の表面３２を上にした状態で、真空チャンバ２２内の処理ステージ２６上に配置する。なお、温度調整可能に形成した処理ステージ２６により、ノズルプレート２８を低温に保持し、シリコーン樹脂重合膜の重合を促進させるのが好ましい。次に真空ポンプ２４により、真空チャンバ２２内を例えば０．００１Ｔｏｒｒ程度まで真空引きする。このように真空チャンバ２２内を真空引きするので、大気中に含まれる水分子等により重合反応が遮断されることがなく、分子量の大きなシリコーン樹脂重合膜を形成することができる。
【００５８】
第２実施形態においては、液体原料３４としてヘキサメチルジシロキサンまたは重合度の小さいポリジメチルシロキサンを使用する。これらは常温で液体として存在し、ヒータ３７で１００℃程度に加熱することによりガス化する。上述したように真空チャンバ２２に接続した容器３６は負圧となるため、液体原料３４を比較的低温でガス化させることができる。さらに、結露防止用ヒータ４８により１５０℃程度の温度に加熱して、原料ガスを真空チャンバ２２内に供給する。一方、アルゴンガスも真空チャンバ２２内に供給する。原料ガスとアルゴンガスとの合計流量は例えば１００ｃｃｍ程度とし、各ガス供給後の真空チャンバ２２内の圧力を例えば０．２Ｔｏｒｒ程度に保持する。
【００５９】
次に、高周波電極５０により真空チャンバ２２内に高周波電圧を印加する。これにより、真空チャンバ２２内に導入されたアルゴンガスがプラズマ化され、アルゴンラジカルなどのプラズマ粒子が発生する。このプラズマ粒子が、ヘキサメチルジシロキサンまたは重合度の小さいポリジメチルシロキサンのメチル基を切断して重合反応させる。なお、アルゴンガスは分子量が小さいので、高周波電極から放出された電子と容易に衝突することがなく、放電を広げて維持することができる。このような高周波電圧の印加を１５分間程度行い、５００オングストローム程度の厚さのシリコーン樹脂重合膜を形成する。
【００６０】
次に、アニール処理方法について説明する。アニール処理は、図３に示すアニール処理装置を使用して行う。まず、ノズルプレート２８の表面３２を上にした状態で、チャンバ１２２内の処理ステージ１２６上に配置する。次に置換ガスを供給し、チャンバ１２２内の空気を置換する。置換ガスとして、安価な窒素ガスを使用するが、不活性ガスやＰＦＣガスを使用することもできる。また置換ガスを供給する代わりに、チャンバ１２２内を真空引きしてもよい。
【００６１】
次に、温度調整可能に形成した処理ステージ２６の温度を、３００〜４００℃程度に上昇させる。なお、常温から上記温度まで上昇させるための時間は短いほどよく、例えば５分程度で上昇させる。また、上記温度に達した後は自然冷却する。上述した成膜処理工程において低温で成膜したシリコーン樹脂重合膜には、一部に液体原料が残留しているものと考えられる。そこで上記のように温度を上昇させアニール処理することにより、液体原料を蒸発させてシリコーン樹脂重合膜を硬化させることができるのである。
【００６２】
なお、アニール処理の温度は３００℃以上４００℃以下とする。下限温度を３００℃とするのは、それ以下の温度では液体原料が蒸発しないからである。また上限温度を４００℃とするのは、それ以上の温度ではシリコーン樹脂重合膜が分解してしまうからである。なお上記は大気圧下での温度条件であり、真空状態では下限温度および上限温度ともに低くなると考えられる。
【００６３】
第２実施形態に係る撥インク処理方法では、インクジェットヘッドのノズルプレートの表面に撥インク性を有するシリコーン樹脂重合膜を形成した後、加熱処理してシリコーン樹脂重合膜を硬化させる構成とした。加熱処理により、シリコーン樹脂重合膜に含まれる液体原料が蒸発するので、シリコーン樹脂重合膜を硬化させることができる。従って、耐久性に優れたシリコーン樹脂重合膜を形成することができる。このシリコーン樹脂重合膜はワイピングによって剥がれることがないので、ノズルプレートの表面にインクが付着することがなくなる。従って、所定の位置にインクを塗布することが可能となる。
【００６４】
また加熱処理は、不活性な雰囲気下で行う構成とした。これにより、シリコーン樹脂重合膜の酸化を防止することができ、またシリコーン樹脂重合膜への水酸基や水素原子の結合を防止することができる。従って、撥インク性に優れたシリコーン樹脂重合膜を形成することができる。
【００６５】
また加熱処理は、３００℃以上４００℃以下の温度で行う構成とした。これにより、シリコーン樹脂重合膜を分解させることなく、確実に液体原料を蒸発させることができる。従って、耐久性に優れた撥インク膜を形成することができる。
【００６６】
またシリコーン樹脂重合膜は、シリコーン油をプラズマ重合して形成する構成とした。シリコーン油をプラズマ重合して形成されるシリコーン樹脂の分子構造の骨格は、無機材料のシロキサン結合であるため、耐有機溶剤性に優れた撥インク膜を形成することができる。また、被処理部材との密着性も確保することができる。
【００６７】
なおシリコーン油は、ポリジメチルシロキサンまたはポリジフェニルシロキサンである構成とするのが好ましい。ポリジメチルシロキサンはメチル基を、ポリジフェニルシロキサンはベンゼン環をそれぞれ有しているため、有機材料と同等の接触角を有する、撥インク性に優れたシリコーン樹脂重合膜を形成することができる。また、インク移動性に優れたシリコーン樹脂重合膜を形成することができる。
【００６８】
またシリコーン樹脂重合膜は、ヘキサメチルジシロキサンまたはヘキサフェニルジシロキサンをプラズマ重合して形成する構成としてもよい。これにより、耐有機溶剤性におよびインク移動性に優れたシリコーン樹脂重合膜を形成することができる。
【００６９】
またシリコーン樹脂重合膜は、ポリジメチルシロキサンまたはポリジフェニルシロキサンからなる構成とした。これにより、耐有機溶剤性におよびインク移動性に優れたシリコーン樹脂重合膜を形成することができる。
【００７０】
図７に本発明を用いたインクジェットプリンタの一例を示す。本発明の撥インク処理を行ったノズルプレートを備えたものは、耐久性に優れており、耐有機溶剤性に優れた撥インク膜が形成されたものは工業用途にも応用される。
【００７１】
【発明の効果】
インクジェットヘッドのノズルプレートの表面に撥インク性を有するフッ素樹脂重合膜を形成した後、加熱処理してフッ素樹脂重合膜を硬化させる構成としたので、フッ素樹脂重合膜に含まれる液体原料を蒸発させ、フッ素樹脂重合膜を硬化させることができる。従って、耐久性に優れた撥インク膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】インクジェットヘッドの側面断面図である。
【図２】成膜処理装置の説明図である。
【図３】アニール処理装置の説明図である。
【図４】（１）はヘキサメチルジシロキサンの化学式であり、（２）はポリジメチルシロキサンの化学式であり、（３）はヘキサフェニルジシロキサンの化学式であり、（４）はポリジフェニルシロキサンの化学式である。
【図５】インク噴射状態の説明図であり、（１）は正常なインク噴射状態であり、（２）はインクの噴射軌道が曲げられた状態である。
【図６】ワイピングの説明図であり、（１）はワイピング状態の側面断面図であり、（２）はワイピング後のノズルプレートの底面図である。
【図７】インクジェットプリンタの斜視断面図である。
【符号の説明】
１………インクジェットヘッド、２………インク、３………ノズル、
４………ノズルプレート、４ａ………表面、５………付着インク、
６………インク、８………シリコーン樹脂重合膜、９………ワイパ、
１０………インクジェットヘッド、２０………成膜処理装置、
２２………真空チャンバ、２４………真空ポンプ、２６………処理ステージ、
２８………ノズルプレート、３２………表面、３３………原料ガス供給手段、
３４………液体原料、３６………容器、３８………原料ガス供給配管、
４０………アルゴンガス供給配管、４２………ＣＦ4ガス供給配管、
４４………ＣＦ4ガス供給源、４６………アルゴンガス供給源、
４８………結露防止用ヒータ、４９………流量制御弁、５０………高周波電極、
５２………高周波電源、５４………絶縁体、６８………撥インク膜、
７０………ノズル、８０………基板、８２………インク通路、
１２０………アニール処理装置、１２２………チャンバ、
１２６………処理ステージ、１４３………置換ガス供給配管、
１４７………置換ガス供給源、１４９………流量制御弁、
１５０………置換ガス供給手段
【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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【図６】
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【図７】
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