JP7708541B2 - インクジェットヘッド及びインクジェットプリンタ - Google Patents

Description

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。

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液性を付与している。ノズルプレートの表面に撥液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液膜を形成している。

特開２００７－１０６０２４号公報

本発明が解決しようとする課題は、撥液性に優れた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。

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、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、シリコン原子と炭素原子とを含んだプライマー剤の単分子膜からなるプライマー層と、前記プライマー層上に設けられ、一方の末端基としてパーフルオロアルキル基を表面側に有し、他方の末端基が前記プライマー層に結合した直鎖状フッ素化合物の単分子膜からなる撥液層とを含んでいる。

実施形態に係るインクジェットヘッドを示す斜視図。 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。 実施形態に係るインクジェットプリンタを示す模式図。 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。 実施形態に係るノズルプレートの構造を概略的に示す断面図。 実施例に係るノズルプレートについて得られたＸＰＳスペクトルを示すグラフ。 比較例に係るノズルプレートについて得られたＸＰＳスペクトルを示すグラフ。

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。

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。

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（Ａｌ_２Ｏ_３）、窒化珪素（Ｓｉ_３Ｎ_４）、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）Ｏ_３）等が挙げられる。

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。

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。

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。

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。

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。

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（ＬｉＮｂＯ_３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３）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。

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。

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。

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。

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。

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）に設けられたプライマー層と、プライマー層の上に設けられた撥液層とを含んでいる。ノズルプレート基板は、例えば、ポリイミドフィルム等の樹脂フィルムからなる。プライマー層及び撥液層については、後で詳述する。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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１０１１及び１０１２、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１１５１、１１５２、１１５３及び１１５４、インクカートリッジ１１６１、１１６２、１１６３及び１１６４、並びに、チューブ１１７１、１１７２、１１７３及び１１７４が設置されている。

カセット１０１１及び１０１２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１０１１又は１０１２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。

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。

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１１５１、マゼンタ（Ｍ）インクを吐出するインクジェットヘッド１１５２、イエロー（Ｙ）インクを吐出するインクジェットヘッド１１５３、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１１５４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１１５１、１１５２、１１５３及び１１５４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。

インクジェットヘッド１１５１、１１５２、１１５３及び１１５４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１１６１、マゼンタ（Ｍ）インクカートリッジ１１６２、イエロー（Ｙ）インクカートリッジ１１６３、及びブラック（Ｂｋ）インクカートリッジ１１６４が設置されている。これらカートリッジ１１６１、１１６２、１１６３及び１１６４は、それぞれ、チューブ１１７１、１１７２、１１７３及び１１７４によって、インクジェットヘッド１１５１、１１５２、１１５３及び１１５４に連結されている。

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等の動作を制御する制御信号を生成する。

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１０１１又は１０１２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。

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１１５１、１１５２、１１５３及び１１５４の下方の位置へと順次搬送される。

インクジェットヘッド１１５１、１１５２、１１５３及び１１５４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。

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。

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。

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。

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。

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と対向する面、即ち、記録媒体対向面を擦って、この記録媒体対向面から付着物を除去する。ここで、付着物は、例えば、インクや塵及び埃等のゴミである。

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等の付着物を取り除く。
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。

上記のインクジェットヘッド１では、ノズルプレート５０の媒体対向面に撥液性が付与されている。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、プライマー層及び撥液層を設けている。これについて、図５を参照しながら説明する。

図５は、図１及び図２のノズルプレート５０の構造を概略的に示す断面図である。ノズルプレート５０は、上記の通り、ノズルプレート基板５１とプライマー層５２と撥液層５３とを含んでいる。

プライマー層５２は、ノズルプレート基板５１の記録媒体Ｐと対向する面に設けられている。プライマー層５２はプライマー剤の単分子膜からなる。プライマー剤は、シリコン原子と炭素原子とを含んでいる。

プライマー剤は、例えば、第１及び第２反応性官能基、炭素骨格並びにアルコキシシリル基を含んでいる。

第１反応性官能基は、ノズルプレート基板５１の表面に存在している官能基と反応することによって、プライマー剤をノズルプレート基板５１と結合させる。第１反応性官能基は、例えば、水酸基、エポキシ基、アミノ基、メタクリル基、ビニル基等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５１の表面に存在する官能基は、例えば、水酸基、エステル結合、アミノ基、又はチオール基である。

第２反応性官能基は、撥液層５３の形成に使用する直鎖状フッ素化合物と反応することによって、直鎖状フッ素化合物をプライマー剤と結合させる。直鎖状フッ素化合物については後述する。第２反応性官能基は、例えば、水酸基、又はメトキシ基及びエトキシ基等のアルコキシ基である。

炭素骨格は、第１反応性官能基と第２反応性官能基とを連結している。炭素骨格は、１以上の炭素原子を含む。炭素骨格の炭素原子数は、４乃至３０の範囲内にあることが好ましく、４乃至２２の範囲内にあることがより好ましい。炭素骨格は、１以上のフッ素原子を更に含んでいることが好ましい。炭素骨格がフッ素原子を有していると、撥液性に優れる。

アルコキシシリル基は、炭素骨格に連結している。アルコキシシリル基を加水分解するとシラノール基が生じる。ノズルプレート基板５１上で隣り合ったプライマー剤の分子間でシラノール基の脱水縮合を生じさせることにより、プライマー剤に分子間結合を生じさせることができる。このように、プライマー剤の分子は互いに結合していることが好ましい。一例によれば、ノズルプレート基板５１上で隣り合ったプライマー剤の分子は、シロキサン結合（Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ）によって相互に結合している。これにより、プライマー剤は、ノズルプレート基板５１の媒体対向面に対して略平行な結合を形成する。

なお、加水分解によって生じたシラノール基のうち、プライマー剤の分子間結合に使用されなかったシラノール基は、プライマー剤と直鎖状フッ素化合物との結合に使用することができる。

プライマー剤としては、例えば、下記の一般式（１）で表される化合物を使用することができる。

一般式（１）において、ｎは１乃至１０の自然数である。一般式（１）において、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ上述した第１及び第２反応性官能基である。一般式（１）で表される化合物は、第１及び第２反応性官能基、炭素骨格並びにアルコキシシリル基を含んでいる。

一般式（１）においてアルコキシシリル基はトリメトキシシリル基であるが、アルコキシシリル基はトリエトキシシリル基等の官能基であってもよい。また、一般式（１）において、炭素骨格に含まれるＣＦ_２基の個数は２であるが、ＣＦ_２基の個数は１であってもよく、３以上であってもよい。また、炭素骨格のうち繰り返し単位に含まれる炭素原子数は２であるが、炭素原子数は１であってもよく、３以上であってもよい。

上記のプライマー剤を使用して単分子膜を形成すると、通常０．７ｎｍ乃至１ｎｍの厚さのプライマー層５２が得られる。

撥液層５３は、プライマー層５２上に設けられている。撥液層５３は、直鎖状フッ素化合物の単分子膜からなる。直鎖状フッ素化合物は、一方の末端基としてパーフルオロアルキル基を表面側に有し、他方の末端基がプライマー層５２に結合した直鎖状分子である。

撥液層５３は、例えば、一方の末端基がパーフルオロアルキル基であり、他方の末端基が第３反応性官能基である直鎖状フッ素化合物を使用して形成することができる。

パーフルオロアルキル基は、直鎖状である。パーフルオロアルキル基の炭素原子数は、４以下（Ｃ１乃至Ｃ４）の範囲内で選択することができる。パーフルオロアルキル基は、ノズルプレート基板５１の表面に対する垂線方向に沿って直立していることが好ましい。パーフルオロアルキル基の炭素原子数を増やすと、パーフルオロアルキル基を直立させることが容易になるが、発がん性等の人体への悪影響がある。

第３反応性官能基は、第２反応性官能基と反応することによって、直鎖状フッ素化合物をプライマー剤と結合させる。第３反応性官能基は、例えば、水酸基、又はメトキシ基及びエトキシ基等のアルコキシ基である。
なお、第３反応性官能基は、アルコキシシリル基の加水分解によって生じるシラノール基のうち、分子間結合に使用されなかったシラノール基と反応することによって、直鎖状フッ素化合物をプライマー剤と結合させることも可能である。

直鎖状フッ素化合物は、例えば、パーフルオロアルキル基と第３反応性官能基とを連結するスペーサ連結基を有している。スペーサ連結基が存在すると、パーフルオロアルキル基がノズルプレート基板５１の表面に対する垂線方向に沿って直立した構造をとるのに有利になる。スペーサ連結基は、例えば、パーフルオロポリエーテル基である。

直鎖状フッ素化合物としては、例えば、下記の一般式（２）で表される化合物を使用することができる。

一般式（２）において、ｐは１乃至５０の自然数であり、Ｒ３は第３反応性官能基である。

上記の直鎖状フッ素化合物を使用して単分子膜を形成すると、通常９ｎｍ乃至１０ｎｍの厚さの撥液層５３が得られる。

図５に示すノズルプレート５０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はポリイミドからなり、プライマー剤はアルコキシシリル基を含んでいるとする。

先ず、ポリイミドからなるノズルプレート基板５１を準備する。ノズルプレート基板５１の表面のうち記録媒体Ｐと対向する面は、プライマー剤との結合に必要な官能基、例えば、水酸基をほとんど有していない場合がある。そのような場合、プライマー層５２の形成に先立ち、ノズルプレート基板５１に以下のような前処理を行うことが好ましい。

例えば、ノズルプレート基板５１の表面に対して、アルゴン－酸素混合ガス中でイオンプラズマ処理を施し、表面の改質を行う。イオンプラズマ処理は、例えば、以下のように行う。即ち、ノズルプレート基板５１を真空チャンバ内に設置し、チャンバ内の空気を真空引きする。そして、上記ノズルプレート基板５１を取り巻く雰囲気をアルゴン－酸素混合ガスへと切り替え、その後、プラズマを発生させる。

酸素を含んだ雰囲気中でイオンプラズマ処理を行うことで、ノズルプレート基板５１表面のポリイミドで開環反応を生じさせて、この表面を水酸基で修飾する。これに加えて、アルゴンを含んだ雰囲気中でイオンプラズマ処理を行うことで、ノズルプレート基板５１に付着しているゴミを除去する。

イオンプラズマ処理は、好ましくは、酸素濃度が５０体積％以下のアルゴン－酸素混合ガス中で行い、より好ましくは、酸素濃度が２０乃至５０体積％の範囲内にあるアルゴン－酸素混合ガス中で行う。なお、酸素濃度が大きすぎる場合、ノズルプレート基板５１の表面が損傷し、表面荒れを生じる虞がある。ノズルプレート基板５１の表面に荒れが生じた場合、プライマー剤との結合が不十分となる虞がある。

イオンプラズマ処理は、１００秒以上行うことが好ましく、２００秒以上行うことがより好ましい。プラズマ照射時間が短すぎる場合、ノズルプレート基板５１への表面修飾が十分に行われない虞がある。

次に、ノズルプレート基板５１の表面にプライマー剤を含む溶液を塗布する。プライマー剤を含む溶液としては、例えば、プライマー剤を、有機溶剤で溶かした溶液を用いることができる。また、溶液の塗布は、スプレー法、スピンコーティング法、ブレードコート法等通常の方法を用いることができる。

次いで、プライマー剤を含んだ塗膜とノズルプレート基板５１とを備えた積層体を加熱する。このようにして、プライマー剤をポリイミドに結合させるとともに、塗膜を乾燥させる。加熱は、例えば、２００℃で１５分間行う。

次いで、プライマー剤のアルコキシシリル基を加水分解させる。プライマー剤のアルコキシシリル基が加水分解すると、シラノール基が生成する。そして、ノズルプレート基板５１上で隣り合ったプライマー剤の分子間でシラノール基の脱水縮合が生じる。これにより、プライマー剤の分子間結合を形成する。

このようにして、ノズルプレート基板５１上にプライマー層５２を形成する。

次いで、プライマー層５２の表面に直鎖状フッ素化合物を含む溶液を塗布して撥液層５３を形成する。直鎖状フッ素化合物を含む溶液としては、例えば、直鎖状フッ素化合物を、有機溶剤で溶かした溶液を用いることができる。また、溶液の塗布には、プライマー剤を含む溶液について上述した方法を用いることができる。

次いで、直鎖状フッ素化合物を含んだ塗膜とプライマー層５２とノズルプレート基板５１とを備えた積層体を加熱する。このようにして、直鎖状フッ素化合物とプライマー剤との間で反応を生じさせて、直鎖状フッ素化合物をプライマー層５２の表面に結合させる。これにより、撥液層５３として、直鎖状フッ素化合物からなる単分子膜を形成する。加熱は、例えば、２００℃で１５分間行う。

以上のようにして、図５に示すノズルプレート５０が得られる。

上述したノズルプレート５０は、撥液性に優れる。このため、上述したノズルプレート５０を備えたインクジェットヘッド１も、撥液性に優れる。

上述したノズルプレート５０に類似した構造を有するノズルプレートは、例えば、プライマー層を省略し、プライマー剤について上述した構造と直鎖状フッ素化合物について上述した構造とを一分子内に有する材料を使用して撥液層をノズルプレート基板上に形成することにより得ることが可能である。

しかしながら、このような撥液層の形成に使用する分子は、プライマー剤について上述した構造と直鎖状フッ素化合物について上述した構造とを一分子内に有するため長い。このため、これら分子をノズルプレート基板上に緻密に且つ整然と配置することは難しい。

他方、上述したノズルプレート５０の製造に使用するプライマー剤は、分子の長さが比較的短い。このため、これらプライマー剤の分子は、ノズルプレート基板５１上に緻密に且つ整然と配置することが容易である。また、上述したノズルプレート５０の製造に使用する直鎖状フッ素化合物も、分子の長さが比較的短い。このため、これら直鎖状フッ素化合物の分子も、プライマー層５２上に緻密に且つ整然と配置することが容易である。従って、上述したプライマー層５２と撥液層５３との二層構造をノズルプレート基板５１上に有するノズルプレート５０は、プライマー層を省略した上記のノズルプレートよりも優れた撥液性を達成し得る。

また、上述したノズルプレート５０は、プライマー層５２と撥液層５３との二層構造をノズルプレート基板５１上に有しているため、プライマー剤のモル数と直鎖状フッ素化合物のモル数とは一致している必要はない。それ故、例えば、プライマー層５２が含むプライマー剤のモル数と比較して、撥液層５３が含む直鎖状フッ素化合物のモル数をより大きくすることができる。具体的には、第２反応性官能基と、分子間結合に使用されなかったシラノール基とが、それぞれ別の直鎖状フッ素化合物の分子と結合することで、撥液層５３が含む直鎖状フッ素化合物のモル数をプライマー層５２が含むプライマー剤のモル数よりも大きくすることができる。このように、上述したノズルプレート５０では、所望の撥液性を容易に達成することができる。

上述したノズルプレート５０は単分子膜からなるプライマー層５２を含む。そのようなノズルプレート５０は、プライマー層が複数の単分子膜の積層体からなるノズルプレートよりも、撥液層とノズルプレート基板との密着性及び耐擦過性に優れる。耐擦過性とは、ワイピングブレード１４０等を用いた擦過による撥液性の劣化が生じにくい性質である。

なお、プライマー層５２が単分子膜からなるか否かの判断には、Ｘ線光電子分光分析（ＸＰＳ）法を利用することができる。例えば、撥液層５３とプライマー層５２とノズルプレート基板５１とを備えたノズルプレート５０を、撥液層５３の表面からエッチングして得られるノズルプレート５０についてＸ線光電子分光（ＸＰＳ）スペクトルを調べることで上記の判断が可能である。

以下、実施例及び比較例を説明する。
（実施例）
本例では、プライマー層と撥液層とを有するノズルプレートを製造した。プライマー層及び撥液層は、以下の方法により形成した。

ノズルプレート基板として、ポリイミドフィルムを準備した。このノズルプレート基板に対して、アルゴン－酸素混合ガスを含んだ減圧雰囲気中でプラズマ処理を施した。これにより、基板表面のポリイミドで開環反応を生じさせて、この表面に水酸基を付与した。

プライマー剤の溶液を、ノズルプレート基板の上記表面にブレードコート法により塗布した。プライマー剤としては、上記一般式（１）で表され、Ｒ１が水酸基であり、Ｒ２が水酸基であり、ｎが１０であるものを使用した。
この塗膜は、２００℃で１５分間に亘って加熱した。このようにして、プライマー剤をポリイミドに結合させるとともに、塗膜を乾燥させた。更に、プライマー剤のアルコキシシリル基を加水分解させ、隣り合ったプライマー剤分子の間で、シラノール基の脱水縮合を生じさせた。これにより、プライマー層として、プライマー剤からなる単分子膜を形成した。

その後、プライマー層の上に、直鎖状フッ素化合物の溶液をブレードコート法により塗布した。直鎖状フッ素化合物としては、上記一般式（２）で表され、Ｒ３が水酸基であり、ｐが１であるものを使用した。
この塗膜は、２００℃で１５分間に亘って加熱した。このようにして、直鎖状フッ素化合物の第３反応性官能基をプライマー層の第２反応性官能基と反応させた。これにより、撥液層として、フッ素化合物からなる単分子膜を形成した。

（比較例）
プライマー層の形成を２回行ったこと以外は、上記実施例と同様の方法によりノズルプレートを製造した。

（撥液性試験）
実施例及び比較例に係るノズルプレートの各々を、１５ｍｍの幅に切断した。これら試料の各々を、その主面が重力方向に対して平行になるようにインクジェットインクに数秒間浸漬させた。そして、各試料を長さ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。その結果、何れの試料も、インクから引き上げた直後に、引き上げた部分からインクが無くなった。このことから、実施例及び比較例に係るノズルプレートは何れも撥液性に優れていた。

（密着性及び耐擦過性試験）
実施例に係るノズルプレートをワイピングブレードによって６０００回擦った。その結果、実施例に係るノズルプレートは、６０００回擦った後であっても撥液層がノズルプレート基板から剥離しなかった。また、擦った後のノズルプレートは撥液性に優れていた。このように、実施例に係るノズルプレートは撥液層とノズルプレート基板との密着性、及び耐擦過性に優れていた。

比較例に係るノズルプレートをワイピングブレードによって擦ったところ、撥液層がノズルプレート基板からすぐに剥離した。このように、比較例に係るノズルプレートは、撥液層とノズルプレート基板との密着性に優れておらず、従って、耐擦過性にも優れていなかった。

（ＸＰＳ分析）
実施例及び比較例に係るノズルプレートの各々についてＸＰＳスペクトルを測定した。上記のＸＰＳスペクトルの測定に加え、実施例及び比較例に係るノズルプレートの各々をエッチングし、エッチングして得られたノズルプレートについてもＸＰＳスペクトルを測定した。また、エッチング時間を変更して得られたノズルプレートについてもＸＰＳスペクトルを測定した。エッチングは、エッチング速度が１．７ｐｍ／秒となるように行った。

図６及び図７は、それぞれ、実施例及び比較例に係るノズルプレートについて得られたＸＰＳスペクトルを示すグラフである。図６及び図７に示すように、例えば６０００秒間に亘ってエッチングした場合、実施例に係るノズルプレートは、比較例に係るノズルプレートと比較して、６８０乃至６９０ｅＶの結合エネルギーの範囲内におけるエネルギー強度のピーク値がより小さい。
このように、実施例に係るノズルプレートの構造と、比較例に係るノズルプレートの構造との差異はＸＰＳスペクトルに表れる。

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、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幾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。
以下に、当初の特許請求の範囲に記載していた発明を付記する。
［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、シリコン原子と炭素原子とを含んだプライマー剤の単分子膜からなるプライマー層と、
前記プライマー層上に設けられ、一方の末端基としてパーフルオロアルキル基を表面側に有し、他方の末端基が前記プライマー層に結合した直鎖状フッ素化合物の単分子膜からなる撥液層と
を含んだインクジェットヘッド。
［２］
前記プライマー剤の分子は互いに結合している項１に記載のインクジェットヘッド。
［３］
前記ノズルプレート基板はポリイミドからなる項１又は２に記載のインクジェットヘッド。
［４］
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
を備えたインクジェットプリンタ。
［５］
前記ノズルプレートの前記記録媒体と対向する面を擦って、前記ノズルプレートの前記記録媒体と対向する前記面から付着物を除去するワイピングブレードを更に備えた項４に記載のインクジェットプリンタ。

１…インクジェットヘッド、１０…インクマニホールド、１１…インク供給管、１２…インク戻し管、２０…アクチュエータ基板、２１…インク供給口、２２…インク排出口、３０…アクチュエータ、３１…配線パターン、４０…フレーム、５０…ノズルプレート、Ｎ…ノズル、５１…ノズルプレート基板、５２…プライマー層、５３…撥液層、６０…フレキシブルプリント基板、６１…駆動回路、１００…インクジェットプリンタ、１０１１…カセット、１０１２…カセット、１０２…給紙ローラ、１０３…給紙ローラ、１０４…搬送ローラ対、１０５…搬送ローラ対、１０６…レジストローラ対、１０７…搬送ベルト、１０８…駆動ローラ、１０９…従動ローラ、１１１…負圧チャンバ、１１２、搬送ローラ対、１１３…搬送ローラ対、１１４…搬送ローラ対、１１５１…インクジェットヘッド、１１５２…インクジェットヘッド、１１５３…インクジェットヘッド、１１５４…インクジェットヘッド、１１６１…インクカートリッジ、１１６２…インクカートリッジ、１１６３…インクカートリッジ、１１６４…インクカートリッジ、１１７１…チューブ、１１７２…チューブ、１１７３…チューブ、１１７４…チューブ、１１８…排紙トレイ、１１９…ファン、Ｐ…記録媒体、１１０…媒体保持機構、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。

Claims (4)

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、プライマー剤の単分子膜からなるプライマー層と、
   前記プライマー層上に設けられ、一方の末端基としてパーフルオロアルキル基を表面側に有し、他方の末端基が前記プライマー層に結合した直鎖状フッ素化合物の単分子膜からなる撥液層と
   を含み、
   前記ノズルプレート基板は樹脂フィルムからなり、
   前記プライマー剤は、
   水酸基、エポキシ基、アミノ基、メタクリル基、不飽和炭化水素基、及びメルカプト基からなる群より選ばれる第１反応性官能基と、
   水酸基及びアルコキシ基からなる群より選ばれる第２反応性官能基と、
   前記第１反応性官能基と前記第２反応性官能基とを連結している炭素骨格と、
   前記炭素骨格に連結しているアルコキシシリル基と
   を含み、
   前記第１反応性官能基は、前記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、前記プライマー剤を前記ノズルプレート基板と結合させており、
   前記プライマー剤の分子はシロキサン結合によって互いに結合しているインクジェットヘッド。
2. 前記ノズルプレート基板はポリイミドからなる請求項１に記載のインクジェットヘッド。
3. 請求項１又は２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
   を備えたインクジェットプリンタ。
4. 前記ノズルプレートの前記記録媒体と対向する面を擦って、前記ノズルプレートの前記記録媒体と対向する前記面から付着物を除去するワイピングブレードを更に備えた請求項３に記載のインクジェットプリンタ。