JP2011073283A - 有機膜の形成方法、有機膜、ノズルプレート、インクジェットヘッド、および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】成膜後の後処理により、シランカップリング剤からなる有機膜の耐久性と平滑性を向上させることができる有機膜の形成方法を提供することを目的とする。
【解決手段】基材１００の表面上にシランカップリング剤により有機膜１１０を形成する有機膜形成工程と、有機膜１１０が形成された基材１００を、少なくとも水蒸気を含む雰囲気下で保持する水蒸気導入工程と、水蒸気導入工程の雰囲気下より、水蒸気の存在量が少ない雰囲気下で保持する脱水処理工程と、を含む後処理工程と、を有することを特徴とする有機膜の形成方法である。
【選択図】図９

Description

本発明は、有機膜の形成方法、有機膜、ノズルプレート、インクジェットヘッド、および電子機器に係り、特に、シランカップリング剤を用いた有機膜を形成する技術に関するものである。

シランカップリング剤を用いた有機膜は、様々な基材に形成することができるので、幅広い分野で応用されている。インクジェットの分野においても、ノズルプレートの吐出面に撥液膜を形成する場合や、基材同士を接着する場合などに使用され、吐出性・メンテナンス性、ヘッドの耐久性を向上させる効果がある。

例えば、下記の特許文献１には、インクジェット記録装置で使用される液体吐出ヘッドについて、長期にわたってフェイス面に汚れが付着することなく、かつ、フェイス面の傷およびブレードの劣化を抑制し、良好なオリフィスを維持するため、フェイス面に超撥水性を有する材料コーティングをし、さらに、撥水膜成膜後に１５０℃でベーク処理することが記載されている。

特開２００１−１０５５９７号公報

しかしながら、シランカップリング剤による有機膜は、反応過程において、表面に島状の突起物が形成されることがあった。島状の突起物は、未反応のシランカップリング剤、または、基材と結合していないシランカップリング剤の重合物が膜上に積層して形成されていると考えられる。そして、この島状の突起物を成膜後の処理（ベーク処理）で除去することは困難であるため、突起物を抑制するために、成膜段階で成膜条件を厳密に制御する必要があった。

特に、インクジェットのノズルプレートに用いられる撥水膜において、ノズル近傍に島状突起物が形成されると、吐出性能が低下するという問題があった。また、ブレードなどのメンテナンス時に島状の突起物が除去され、その際に、除去された突起物がノズル内に侵入したり、ノズル自体を塞いでしまうことで、吐出精度を下げるといった影響があった。

また、島状突起物の除去方法としては、ブレードなどで機械的に除去する方法や、フッ素溶剤に浸漬させて除去する方法がある。しかしながら、機械的な除去では、ノズル面、撥液膜自体にダメージを与えてしまうのに加えて、上述したように、ノズル内への除去物侵入が起きてしまう。また、フッ素溶剤で除去する場合、成膜直後であるほど突起物を除去しやすいが、初期膜厚から大幅に膜厚が減少してしまうため、膜の耐久性を著しく低下させてしまう問題があった。例えば、Ｓｉ基板上にシランカップリング系撥液膜を成膜し、フッ素溶剤（旭硝子製のアサクリンＡＥ−３０００）に浸漬（１分）させると、有機膜表面は平滑化するが、膜厚が、初期膜厚２５ｎｍから約１０ｎｍ以下まで減少していた。また、フッ素溶剤処理の有無により試料のアルカリ耐性を確認したところ、フッ素溶剤で処理した試料は、処理無しの試料の半分以下の耐性であった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、成膜後の処理によりシランカップリング剤からなる有機膜の耐久性と平滑性を向上させることができる有機膜の形成方法、有機膜、ノズルプレート、インクジェットヘッド、および電子機器を提供することを目的とする。

本発明の請求項１は、前記目的を達成するために、基材の表面上にシランカップリング剤により有機膜を形成する有機膜形成工程と、前記有機膜が形成された前記基材を、少なくとも水蒸気を含む雰囲気下で保持する水蒸気導入工程と、前記水蒸気導入工程の雰囲気下より、水蒸気の存在量が少ない雰囲気下で保持する脱水処理工程と、を含む後処理工程と、を有することを特徴とする有機膜の形成方法を提供する。

請求項１によれば、有機膜を形成した後、水蒸気を含む雰囲気下で保持することにより、有機膜中のシランカップリング剤の加水分解されていない反応性官能基（例えば−ＯＭｅ基など）を加水分解し、−ＯＨ基とすることができると考えられる。そして、次に、水蒸気導入工程の雰囲気下よりも、水蒸気の存在量が少ない雰囲気下で脱水処理工程を行うことにより、水素結合により−ＯＨ基同士が結合していた箇所、および、水蒸気導入工程により形成された−ＯＨ基同士を脱水縮合によりシロキサン結合させることができると考えられるので、強固なシロキサンネットワークを有する有機膜を形成することができる。また、有機膜形成工程後は未結合の反応性官能基同士を結合させることができるので、より密な膜を形成することができるので、有機膜表面を平滑化させることができると考えられる。

請求項２は請求項１において、前記水蒸気導入工程は、湿度５０％以上の雰囲気下で行われ、前記脱水処理工程は、湿度２０％以下の雰囲気下で行われることを特徴とする。

請求項２は、水蒸気導入工程および脱水処理工程の湿度条件を規定したものであり、上記湿度の条件とすることで、容易に後処理を行うことができる。

請求項３は請求項２において、前記水蒸気導入工程は、温度３０℃以上の雰囲気下で行われ、前記脱水処理工程は、温度４０℃以上の雰囲気下で行われることを特徴とする。

請求項３は、水蒸気導入工程および脱水処理工程の温度条件を規定したものであり、上記温度の条件とすることで、請求項２に記載の湿度条件とすることができる。

請求項４は請求項１において、前記脱水処理工程は、真空処理またはパージ処理により行われることを特徴とする。

請求項４によれば、真空処理またはパージ処理を行うことで、脱水処理工程の雰囲気を水蒸気が少ない雰囲気とすることができる。

本発明の請求項５は、前記目的を達成するために、請求項１から４いずれか１項に記載の有機膜の形成方法により形成された、前記有機膜が少なくとも非結晶質層を含むことを特徴とする有機膜を提供する。

請求項５によれば、有機膜層が非結晶質層を含むことにより、後処理工程において、シランカップリング剤の未反応の反応性官能基同士を結合させることができるので、有機膜の耐久性、平滑性を向上させることができる。

請求項６は請求項５において、前記後処理工程後の前記有機膜の表面粗さ（Ｒａ）は、前記後処理工程前の前記有機膜の表面粗さ（Ｒａ）より低いことを特徴とする。

請求項１から４の有機膜の形成方法によれば、後処理工程により有機膜を平滑化することができるで、後処理工程前後で表面粗さを低くすることができる。

請求項７は請求項５または６において、前記後処理工程後の前記有機膜の膜厚は、前記後処理工程前の前記有機膜の膜厚に対して７０％以上１００％以下であることを特徴とする。

請求項１から４の形成方法によれば、従来のフッ素溶剤や機械的除去とは異なり、未反応の反応性官能基を結合させることで平滑化させているので、膜厚の減少を抑えることができる。したがって、後処理工程前後で、有機膜の膜厚の変化を７０％以上１００％以下とすることができる。

請求項８は請求項５から７において、前記有機膜は、少なくともフッ素原子を含むことを特徴とする。

シロキサン結合はアルカリ性に対する耐久性が低いが、請求項８によれば、有機膜にフッ素原子を含んでいるため、撥液性を有しており、アルカリ性に対しても高い耐久性を持たせることができる。

本発明の請求項９は、前記目的を達成するために、請求項５から８いずれか１項に記載の有機膜を備えたことを特徴とするノズルプレートを提供する。

本発明の請求項１０は、前記目的を達成するために、請求項９に記載のノズルプレートを備えたことを特徴とするインクジェットヘッドを提供する。

本発明の請求項１１は、前記目的を達成するために、請求項１０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電子機器を提供する。

請求項９から１１は、請求項５から８に記載の有機膜を備えたノズルプレート、インクジェットヘッド、電子機器であり、請求項５から８に記載の有機膜は、膜の耐久性が向上し、かつ、平滑性が高いため、ノズルプレート、インクジェットヘッド、電子機器に対して好適に用いることができる。

本発明の有機膜形成方法によれば、後処理工程により、未反応の反応性官能基を結合させるとともに、結合力の弱い水素結合により結合している箇所を脱水処理によりシロキサン結合としているため、耐久性および平滑性の高い有機膜を形成することができる。また形成された有機膜は、ノズルプレート、インクジェットヘッド、電子機器に好適に用いることができる。

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１に示すインクジェット記録装置の印字部周辺の要部平面図である。 ヘッドの構造例を示す平面透視図である。 図３中IV−IV線に沿う断面図である。 有機膜形成工程を説明するための工程図である。 有機膜形成工程の他の実施形態を説明するための工程図である。 有機膜形成工程のさらに他の実施形態を説明するための工程図である。 一般的なシランカップリング剤の反応を説明する図である。 本発明の後処理工程を説明する図である。 実施例のアルカリインク浸漬前後の光学顕微鏡の写真である。

以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。

＜インクジェット記録装置の全体構成＞
図１は、本実施形態に係るインクジェット記録装置を示した全体構成図である。同図に示すように、このインクジェット記録装置１０は、インクの色毎に設けられた複数のインクジェットヘッド（以下、単に「ヘッド」ともいう。）１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙを有する印字部１２と、各ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙに供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵／装填部１４と、記録紙１６を供給する給紙部１８と、記録紙１６のカールを除去するデカール処理部２０と、前記印字部１２のノズル面（インク吐出面）に対向して配置され、記録紙１６の平面性を保持しながら記録紙１６を搬送する吸着ベルト搬送部２２と、印字部１２による印字結果を読み取る印字検出部２４と、印画済みの記録紙（プリント物）を外部に排紙する排紙部２６と、を備えている。

図１では、給紙部１８の一例としてロール紙（連続用紙）のマガジンが示されているが、紙幅や紙質などが異なる複数のマガジンを併設してもよい。また、ロール紙のマガジンに代えて、又はこれと併用して、カット紙が積層装填されたカセットによって用紙を供給してもよい。

ロール紙を使用する装置構成の場合、図１のように、裁断用のカッター２８が設けられており、該カッター２８によってロール紙は所望のサイズにカットされる。カッター２８は、記録紙１６の搬送路幅以上の長さを有する固定刃２８Ａと、該固定刃２８Ａに沿って移動する丸刃２８Ｂとから構成されており、印字裏面側に固定刃２８Ａが設けられ、搬送路を挟んで印字面側に丸刃２８Ｂが配置されている。なお、カット紙を使用する場合には、カッター２８は不要である。

複数種類の記録紙を利用可能な構成にした場合、紙の種類情報を記録したバーコードあるいは無線タグなどの情報記録体をマガジンに取り付け、その情報記録体の情報を所定の読取装置によって読み取ることで、使用される用紙の種類を自動的に判別し、用紙の種類に応じて適切なインク吐出を実現するようにインク吐出制御を行うことが好ましい。

給紙部１８から送り出される記録紙１６はマガジンに装填されていたことによる巻き癖が残り、カールする。このカールを除去するために、デカール処理部２０においてマガジンの巻き癖方向と逆方向に加熱ドラム３０で記録紙１６に熱を与える。このとき、多少印字面が外側に弱いカールとなるように加熱温度を制御するとより好ましい。

デカール処理後、カットされた記録紙１６は、吸着ベルト搬送部２２へと送られる。吸着ベルト搬送部２２は、ローラー３１、３２間に無端状のベルト３３が巻き掛けられた構造を有し、少なくとも印字部１２のノズル面及び印字検出部２４のセンサ面に対向する部分が平面をなすように構成されている。

ベルト３３は、記録紙１６の幅よりも広い幅寸法を有しており、ベルト面には多数の吸引孔（不図示）が形成されている。図１に示したとおり、ローラー３１、３２間に掛け渡されたベルト３３の内側において印字部１２のノズル面及び印字検出部２４のセンサ面に対向する位置には吸着チャンバー３４が設けられており、この吸着チャンバー３４をファン３５で吸引して負圧にすることによってベルト３３上の記録紙１６が吸着保持される。

ベルト３３が巻かれているローラー３１、３２の少なくとも一方にモータ（不図示）の動力が伝達されることにより、ベルト３３は図１において、時計回り方向に駆動され、ベルト３３上に保持された記録紙１６は、図１の左から右へと搬送される。

縁無しプリントなどを印字するとベルト３３上にもインクが付着するので、ベルト３３の外側の所定位置（印字領域以外の適当な位置）にベルト清掃部３６が設けられている。ベルト清掃部３６の構成について詳細は図示しないが、例えば、ブラシ・ロール、吸水ロールなどをニップする方式、清浄エアーを吹き掛けるエアーブロー方式、あるいはこれらの組み合わせなどがある。清掃用ロールをニップする方式の場合、ベルト線速度とローラー線速度を変えると清掃効果が大きい。

なお、吸着ベルト搬送部２２に代えて、ローラー・ニップ搬送機構を用いる態様も考えられるが、印字領域をローラー・ニップ搬送すると、印字直後に用紙の印字面にローラーが接触するので、画像が滲み易いという問題がある。従って、本例のように、印字領域では画像面と接触させない吸着ベルト搬送が好ましい。

吸着ベルト搬送部２２により形成される用紙搬送路上において印字部１２の上流側には、加熱ファン４０が設けられている。加熱ファン４０は、印字前の記録紙１６に加熱空気を吹きつけ、記録紙１６を加熱する。印字直前に記録紙１６を加熱しておくことにより、インクが着弾後乾き易くなる。

印字部１２は、最大紙幅に対応する長さを有するライン型ヘッドを紙搬送方向（副走査方向）と直交する方向（主走査方向）に配置した、いわゆるフルライン型のヘッドとなっている。印字部１２を構成する各ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙは、本インクジェット記録装置１０が対象とする最大サイズの記録紙１６の少なくとも一辺を超える長さにわたってインク吐出口（ノズル）が複数配列されたライン型ヘッドで構成されている（図２参照）。

記録紙１６の搬送方向（紙搬送方向）に沿って上流側（図１の左側）から黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の順に各色インクに対応したヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙが配置されている。記録紙１６を搬送しつつ各ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙからそれぞれ色インクを吐出することにより記録紙１６上にカラー画像を形成し得る。

このように、紙幅の全域をカバーするフルラインヘッドがインク色毎に設けられてなる印字部１２によれば、紙搬送方向（副走査方向）について記録紙１６と印字部１２を相対的に移動させる動作を一回行うだけで（すなわち、一回の副走査で）記録紙１６の全面に画像を記録することができる。これにより、ヘッドが紙搬送方向と直交する方向（主走査方向）に往復動作するシャトル型ヘッドに比べて高速印字が可能であり、生産性を向上させることができる。

なお本例では、ＫＣＭＹの標準色（４色）の構成を例示したが、インク色や色数の組み合わせについては本実施形態には限定されず、必要に応じて淡インク、濃インクを追加してもよい。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタなどのライト系インクを吐出するヘッドを追加する構成も可能である。

図１に示したように、インク貯蔵／装填部１４は、各ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙに対応する色のインクを貯蔵するタンクを有し、各タンクは図示を省略した管路を介して各ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙと連通されている。また、インク貯蔵／装填部１４は、インク残量が少なくなるとその旨を報知する報知手段（表示手段、警告音発生手段など）を備えるとともに、色間の誤装填を防止するための機構を有している。

印字検出部２４は、印字部１２の打滴結果を撮像するためのイメージセンサ（ラインセンサなど）を含み、該イメージセンサによって読み取った打滴画像からノズルの目詰まりその他の吐出不良をチェックする手段として機能する。

本例の印字検出部２４は、少なくとも各ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙによるインク吐出幅（画像記録幅）よりも幅の広い受光素子列を有するラインセンサで構成される。このラインセンサは、赤（Ｒ）の色フィルタが設けられた光電変換素子（画素）がライン状に配列されたＲセンサ列と、緑（Ｇ）の色フィルタが設けられたＧセンサ列と、青（Ｂ）の色フィルタが設けられたＢセンサ列とからなる色分解ラインＣＣＤセンサで構成されている。なお、ラインセンサに代えて、受光素子が二次元配列されて成るエリアセンサを用いることも可能である。

印字検出部２４は、各色のヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙにより印字されたテストパターンを読み取り、各ヘッドの吐出検出を行う。吐出判定は、吐出の有無、ドットサイズの測定、ドット着弾位置の測定などで構成される。

印字検出部２４の後段には、後乾燥部４２が設けられている。後乾燥部４２は、印字された画像面を乾燥させる手段であり、例えば、加熱ファンが用いられる。印字後のインクが乾燥するまでは印字面と接触することは避けたほうが好ましいので、熱風を吹きつける方式が好ましい。

多孔質のペーパに染料系インクで印字した場合などでは、加圧によりペーパの孔を塞ぐことでオゾンなど、染料分子を壊す原因となるものと接触することを防ぐことで画像の耐候性がアップする効果がある。

後乾燥部４２の後段には、加熱・加圧部４４が設けられている。加熱・加圧部４４は、画像表面の光沢度を制御するための手段であり、画像面を加熱しながら所定の表面凹凸形状を有する加圧ローラー４５で加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。

このようにして生成されたプリント物は、排紙部２６から排出される。本来プリントすべき本画像（目的の画像を印刷したもの）とテスト印字とは分けて排出することが好ましい。このインクジェット記録装置１０では、本画像のプリント物と、テスト印字のプリント物とを選別してそれぞれの排出部２６Ａ、２６Ｂへと送るために排紙経路を切り換える選別手段（不図示）が設けられている。なお、大きめの用紙に本画像とテスト印字とを同時に並列に形成する場合は、カッター（第２のカッター）４８によってテスト印字の部分を切り離す。カッター４８は、排紙部２６の直前に設けられており、画像余白部にテスト印字を行った場合に、本画像とテスト印字部を切断するためのものである。カッター４８の構造は前述した第１のカッター２８と同様であり、固定刃４８Ａと丸刃４８Ｂとから構成されている。

また、図示を省略したが、本画像の排出部２６Ａには、オーダー別に画像を集積するソーターが設けられている。

〔ヘッドの構造〕
次に、ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙの構造について説明する。なお、各ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙ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５０によってヘッドを示すものとする。

図３（ａ）は、ヘッド５０の構造例を示す平面透視図であり、図３（ｂ）は、その一部の拡大図である。また、図３（ｃ）は、ヘッド５０の他の構造例を示す平面透視図である。図４は、インク室ユニットの立体的構成を示す断面図（図３（ａ）、（ｂ）中、IV−IV線に沿う断面図）である。

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、ヘッド５０におけるノズルピッチを高密度化する必要がある。本例のヘッド５０は、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、インク滴の吐出孔であるノズル５１と、各ノズル５１に対応する圧力室５２などからなる複数のインク室ユニット５３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。

紙搬送方向と略直交する方向に記録紙１６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３（ａ）の構成に代えて、図３（ｃ）に示すように、複数のノズル５１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）５０’を千鳥状に配列して繋ぎ合わせることで記録紙１６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。

図４に示すように、各ノズル５１は、ヘッド５０のインク吐出面５０ａを構成するノズルプレート６０に形成されている。ノズルプレート６０は、例えば、Ｓｉ、ＳｉＯ_２、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。

ノズルプレート６０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有機膜６２が形成されており、インクの付着防止が図られている。この有機膜６２の形成方法については、後で詳説する。

各ノズル５１に対応して設けられている圧力室５２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５１と供給口５４が設けられている。各圧力室５２は供給口５４を介して共通流路５５と連通されている。共通流路５５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５５を介して各圧力室５２に分配供給される。

圧力室５２の天面を構成し共通電極と兼用される振動板５６には個別電極５７を備えた圧電素子５８が接合されており、個別電極５７に駆動電圧を印加することによって圧電素子５８が変形してノズル５１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５５から供給口５４を通って新しいインクが圧力室５２に供給される。

本例では、ヘッド５０に設けられたノズル５１から吐出させるインクの吐出力発生手段として圧電素子５８を適用したが、圧力室５２内にヒータを備え、ヒータの加熱による膜沸騰の圧力を利用してインクを吐出させるサーマル方式を適用することも可能である。

かかる構造を有するインク室ユニット５３を図３（ｂ）に示す如く、主走査方向に沿う行方向及び主走査方向に対して直交しない一定の角度θを有する斜めの列方向に沿って一定の配列パターンで格子状に多数配列させることにより、本例の高密度ノズルヘッドが実現されている。

即ち、主走査方向に対してある角度θの方向に沿ってインク室ユニット５３を一定のピッチｄで複数配列する構造により、主走査方向に並ぶように投影されたノズルのピッチＰはｄ×ｃｏｓθとなり、主走査方向については、各ノズル５１が一定のピッチＰで直線状に配列されたものとなど価的に取り扱うことができる。このような構成により、主走査方向に並ぶように投影されるノズル列が１インチ当たり２４００個（２４００ノズル／インチ）におよぶ高密度のノズル構成を実現することが可能になる。

なお、本発明の実施に際して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。

また、本発明の適用範囲はライン型ヘッドによる印字方式に限定されず、記録紙１６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紙１６の幅方向に走査させて当該幅方向の印字を行い、１回の幅方向の印字が終わると記録紙１６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紙１６の幅方向の印字を行い、この動作を繰り返して記録紙１６の印字領域の全面にわたって印字を行うシリアル方式を適用してもよい。

＜有機膜形成方法＞
次に本発明に係る有機膜形成方法の一例について説明する。以下は、インクジェットノズルプレート上に形成したシランカップリング剤による撥液膜に関して説明する
図５は、有機膜形成方法を説明するための工程図である。ここでは、図５に示すように、基材１００（図４のノズルプレート６０に相当）の表面側（インク吐出面側）に有機膜１１０（図４の有機膜６２に相当）を形成する場合について説明するが、本発明はこれに限定されず、シランカップリング剤を用いて有機膜を形成する場合に好適に適用することができる。

本発明に係る有機膜形成方法は、（１）基材の表面上にシランカップリング剤により有機膜を形成する有機膜形成工程と、（２）有機膜が形成された基材を、少なくとも水蒸気を含む雰囲気下で保持する水蒸気導入工程と、（３）水蒸気導入工程の雰囲気下より、水蒸気の存在量が少ない雰囲気下で保持する脱水処理工程と、を含む後処理工程と、で構成される。

≪有機膜形成工程≫
（１）有機膜形成工程
［１Ａ］基材上に直接形成する方法
有機膜形成工程は、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、基材１００表面に有機膜１１０の形成を行う工程である。

基材１００を構成する材料は、金属、有機材料、無機材料など、特に限定無く用いることができるが、有機膜（撥液膜）を形成する表面に少なくともＳｉ原子を含む層が形成されていることが好ましい。Ｓｉ原子を含む層が形成されていることで、シランカップリング剤との密着性を高めることができる。また、表面には、自然酸化膜、ＣＶＤなどによる酸化膜、熱酸化膜などが形成されていることが好ましい。

シランカップリング剤は、Ｙ_ｎＳｉＸ_４−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。

本発明においては、撥液性を有する有機膜：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）を形成する。撥液膜として、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される金属アルコキシド系撥液膜、シリコーン系撥液膜、フッ素含有系撥液膜（フッ素含有系撥液膜の市販品として、Ｓｉ基材上に優れた密着性を有する旭硝子社製のサイトップやＴ＆Ｋ社製のＮＡＮＯＳなどがあり、また、Ｇｅｌｅｓｔの販売しているシランカップリング剤など、シロキサン結合可能で膜表面にＣＦ系の基がくる膜であれば良い）などを用いることができる。特に、有機膜中にフッ素原子を含ませることにより、有機膜に撥液性を持たせることができる。したがって、シロキサン結合はアルカリ性に対する耐久性が低いが、アルカリ性の溶液をはじくことができるので、アルカリ性の液に対しても耐久性を持たせることができる。

［１Ｂ］プラズマ重合膜上に形成する方法
図６にプラズマ重合膜上に有機膜を形成する方法を説明するための工程図である。有機膜の形成方法としては、〔１Ｂ−１〕基材の表面にプラズマ重合膜で構成される中間層を形成する中間層形成工程と、〔１Ｂ−２〕基材の表面に形成された中間層（プラズマ重合膜）に酸化処理を施す酸化処理工程と、〔１Ｂ−３〕酸化処理が施された中間層の表面に膜を形成する膜形成工程とで構成される。

〔１Ｂ−１〕中間層形成工程
プラズマ重合膜上に有機膜を形成する場合、まず、基材１００（図６（ａ））の表面にプラズマ重合膜で構成される中間層２０９を成膜する（図６（ｂ））。

中間層（プラズマ重合膜）２０９の構成材料や形成方法（成膜方法）については、特開２００８−１０５２３１号公報明細書に記載されている材料、方法を好ましく用いることができる。

即ち、中間層２０９の構成材料としては、例えば、オルガノポリシロキサンなどのシリコーン材料、アルコキシシランなどのシラン化合物が挙げられる。このうち、シリコーン材料が好ましく、オルガノポリシロキサンが特に好ましい。中間層２０９にオルガノポリシロキサンを用いることにより、シロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ）を骨格とした構造を有するので、基材１００の構成材料（シリコン系材料など）と結合しやすく、容易にプラズマ重合膜を形成することができる。

オルガノポリシロキサンの中でも、アルキルポリシロキサンを用いることが好ましい。アルキルポリシロキサンは高分子化合物であるため、基材１００上に高分子膜を形成することができる。また、高分子中にアルキル基を有するため、高分子構造に立体障害が少なく、分子が規則正しく配列した膜を形成することができる。また、アルキルポリシロキサンの中でも、特にジメチルポリシロキサンが好ましい。ジメチルポリシロキサンは、製造が容易なため、容易に入手することができる。また、反応性が高いため、後述するような酸化処理を中間層２０９に施したときに、メチル基を簡単に切断することができる。

また、中間層（プラズマ重合膜）２０９の形成方法としては、プラズマ重合法、蒸着法、シランカップリング剤による処理、ポリオルガノシロキサンを含有する液状材料による処理などが挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。

これらの方法の中でも、プラズマ重合法を用いるのが好適である。プラズマ重合法を用いることにより、オルガノポリシロキサンのプラズマが発生するため、均質かつ均一な膜厚の中間層（プラズマ重合膜）２０９を形成することができる。

〔１Ｂ−２〕酸化処理工程
次に、露点が−４０〜２０℃（好ましくは−４０〜−２０℃）の処理ガス雰囲気下で、中間層（プラズマ重合膜）２０９の表面に酸化処理を施し、水酸基及び／又は吸着水を導入する。

処理ガスに対する条件や酸化処理の方法などについては、特開２００８−１０５２３１号公報明細書に記載されている条件、方法などを好ましく用いることができる。

即ち、酸化処理の方法として、紫外線、プラズマなどのエネルギー線を照射する方法を適用することができる。この方法によれば、エネルギー線が照射される領域にのみ酸化処理を施すことができるので、ＳｉＯ_２化を効率的に行うことができる。

特に本実施形態においては、エネルギー線を照射する方法の中でも、プラズマ照射を用いて酸化処理を行う方法が好適である。酸化処理としてプラズマ照射を用いる場合、プラズマを発生させるガス種としては、例えば、酸素ガス、窒素ガス、水素、不活性ガス（アルゴンガス、ヘリウムガスなど）などが挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。

プラズマ照射を行う雰囲気は、大気中または減圧状態のいずれであってもよいが、大気中とするのが好ましい。これにより、アルキル基とＳｉとの結合が切断されるのとほぼ同時に、大気中に存在する酸素分子から酸素原子が効率よく導入されるため、ポリオルガノシロキサンをより迅速にＳｉＯ_２に変化させることができる。

特に、プラズマ照射には、プラズマを発生するガス種として、酸素ガスを含むガスを用いる酸素プラズマ照射を用いるのが好適である。酸素プラズマ照射によれば、酸素プラズマがアルキル基とＳｉとの結合を切断するとともに、Ｓｉと酸素原子との結合に利用されるため、ポリオルガノシロキサンをより確実にＳｉＯ_２に変化させることができる。

また、プラズマ照射は、密閉条件（例えば、チャンバ内）または開放条件のいずれの条件で行ってもよいが、密閉条件とするのが好ましい。これにより、中間層（プラズマ重合膜）２０９が、プラズマ密度のより高い状態で酸化処理されるため、より多くの水酸基を中間層（プラズマ重合膜）２０９に導入することができる。

〔１Ｂ−３〕膜形成工程
次に図６（ｃ）に示すように、酸化処理が施された中間層（プラズマ重合膜）２０９表面に有機膜２１０を形成する。

有機膜２１０としては、中間層（プラズマ重合膜）２０９とシロキサン結合が可能なものであれば特に限定されるものではなく、例えば、金属アルコキシド系撥液膜、フッ素含有プラズマ重合膜、シリコーン系プラズマ重合撥液膜などを適用することができ、これらの中でも、フッ素含有プラズマ重合膜、シリコーン系プラズマ重合撥液膜などのプラズマ重合膜が特に好ましい。

プラズマ重合膜で構成される有機膜の形成方法としては、特開２００４−１０６２０３号公報明細書に記載される方法を好ましく用いることができる。即ち、プラズマ重合膜（有機膜）の形成は、従来公知のプラズマ処理装置を用いて行うことができる。原料としては、液状シロキサンの如き低分子量のシロキサンを気化させたものを原料ガスとして用いる。必要に応じて、この原料ガスにアルゴンやヘリウムなどの希ガス、酸素や二酸化炭素などの酸化力を有するガスなどを混合させる。これにより、原料を重合させた状態で基材１００に積層することができる。

プラズマ重合膜で構成される有機膜は、上述のとおり、低分子量のシロキサン（シロキサン結合を有する化合物）を原料とし、これをプラズマ重合させることにより形成されるもので、金属塩に対する耐性に優れており、該金属塩をインク凝集剤として含有する水性前処理液（金属塩溶液）用のノズルプレートの撥液層として最適である。

また、金属アルコキシド系撥液膜の形成方法としては、特開２００８−１０５２３１号公報明細書に記載される方法を好ましく用いることができる。即ち、液相プロセスや気相プロセスのような各種プロセスを用いて行うことができ、その中でも液相プロセスを用いることが好ましく、比較的簡単な工程により、金属アルコキシドで構成される有機膜を形成することができる。

このように、基材１００の表面に形成した中間層（プラズマ重合膜）２０９に酸化処理（好ましくはプラズマ照射による酸化処理）を施し、水酸基及び／又は吸着水を導入し、酸化処理が施された中間層２０９に有機膜２１０を形成する。これにより、基材１００の表面側に、密着性が高く、耐擦性に優れた有機膜２１０を均一に形成することができる。

したがって、インクジェットヘッドにおいて重要なインクの吐出性能及び信頼性を向上させることができ、画像品質の向上を図ることが可能となる。

［１Ｃ］段差構造を形成する方法
図７に示した有機膜形成方法は、〔１Ｃ−１〕基材１００（図７（ａ））の表面に第１プラズマ重合膜３０４を形成する工程（第１プラズマ重合膜形成工程）と、〔１Ｃ−２〕第１プラズマ重合膜３０４に水素プラズマ処理を行う工程（水素プラズマ処理工程）と、〔１Ｃ−３〕第１プラズマ重合膜３０４上に第２プラズマ重合膜３０６を形成する工程（第２プラズマ重合膜形成工程）と、〔１Ｃ−４〕第２プラズマ重合膜３０６上にマスク３０８を形成する工程（マスク形成工程）と、〔１Ｃ−５〕マスク３０８を用いて第２プラズマ重合膜３０６の酸化処理（またはエッチング処理）を行う工程（段差形成工程）と、〔１Ｃ−６〕マスク３０８を除去する工程（マスク除去工程）と、〔１Ｃ−７〕第１及び第２プラズマ重合膜３０４、３０６の表面（撥液膜形成面）に酸化処理を行う工程（酸化処理工程）と、〔１Ｃ−８〕酸化処理が施された第１及び第２プラズマ重合膜３０４、３０６の表面に有機膜３２０を形成する工程（膜形成工程）とから構成される。

〔１Ｃ−１〕第１プラズマ膜形成工程
まず、図７（ｂ）に示すように、基材１００上に第１プラズマ重合膜３０４を形成する。第１プラズマ膜形成工程としては、上記〔１Ｂ−１〕中間層形成工程と同様の方法により行うことができる。

〔１Ｃ−２〕水素プラズマ処理工程
次に、図７（ｃ）に示すように、第１プラズマ重合膜３０４に水素プラズマ処理（Ｈ_２プラズマ処理）を行い、第１プラズマ重合膜３０４の耐プラズマ性を向上させる。これにより、後で行われる段差形成工程における酸化処理（又はエッチング処理）において、第１プラズマ重合膜３０４をエッチングストップ層として機能させることが可能となる。

水素プラズマ処理としては、以下の３種類の方法が挙げられる。

（１）Ｈ_２プラズマ照射
（２）Ｈ_２と不活性ガスとを含む処理ガスのプラズマ照射
（３）Ｈを有する物質と不活性ガスとを含む処理ガスのプラズマ照射
Ｈ_２プラズマ照射の条件は、Ｈ_２をチャンバー内に供給し、チャンバー内の圧力を所定の値、好ましくは１３．３ＭＰａ（１００ｍＴｏｒｒ）以下、例えば６．７ＭＰａ（５０ｍＴｏｒｒ）とする。この状態で、電極に高周波電力を印加し、処理ガスをプラズマ化してプラズマ重合膜にＨ_２プラズマを照射する。

耐プラズマ性向上の詳細なメカニズムは必ずしも明確ではないが、Ｈを有するプラズマが第１プラズマ重合膜３０４の架橋反応を促進したり、Ｃ−Ｏ結合やＣ−Ｈ結合がＣ−Ｃ結合に変わることで科学的結合が強化され、耐プラズマ性を向上させているものと考えられる。Ｈを有する物質としては、取り扱いが容易であることからＨ_２やＮＨ_３が好ましい。例えば、Ｈ_２＋Ｎ_２処理ガスによる水素プラズマ処理で、第１プラズマ重合膜３０４の耐プラズマ性を向上させることができる。

〔１Ｃ−３〕第２プラズマ重合膜形成工程
次に、図７（ｄ）に示すように、水素プラズマ処理が行われた第１プラズマ重合膜３０４上に第２プラズマ重合膜３０６を形成する。

このとき、第２プラズマ重合膜３０６の構成材料として、上述した第１プラズマ重合膜３０４の構成材料と同一材料を用いる。同一材料からなるプラズマ重合膜３０４、３０６を積層させることで、プラズマ重合膜同士の密着性が高い状態を維持することができる。

第２プラズマ重合膜３０６の形成方法は特に限定されるものではないが、上述した第１プラズマ重合膜３０４の形成方法と同一方法であることが好ましく、それらの中でも、プラズマ重合法が好適に用いられる。

〔１Ｃ−４〕マスク形成工程
次に、図７（ｅ）に示すように、第２プラズマ重合膜３０６上に所定形状にパターニングされたマスク３０８を形成する。

マスク３０８には、第２プラズマ重合膜３０６のノズル孔１０２の外周部（開口周辺部）に対応する外周部位３１０を包含するような所定形状の開口部３１２が形成されている。換言すれば、第２プラズマ重合膜３０６の外周部位３１０は、マスク３０８に覆われておらず、開口部３１２を通じて露出した構造となっている。

図示の例では、マスク３０８には、各ノズル孔１０２にそれぞれ対応する位置に開口部３１２がそれぞれ設けられており、各開口部３１２はノズル孔１０２の内径を拡径した円形状に構成されている。なお、マスク３０８の開口部３１２の形状は、第２プラズマ重合膜３０６におけるノズル孔１０２の外周部位３１０が少なくとも露出する形状であれば特に限定されず、複数のノズル孔１０２に対応する外周部位３１０を包含する形状（例えば、帯状など）であってもよい。

マスク３０８の構成材料としては、次の段差形成工程で行われる酸化処理（又はエッチング処理）に対する耐性を有するもの、即ち、次の工程で照射されるエネルギー線を遮断する機能を有するものであれば特に限定されず、例えば、アルミニウムなどの金属やガラス（紫外線を遮断する機能を有するガラス）、各種セラミックス、シリコンなどの材料を挙げることができる。

また、マスク３０８の形成方法は、特に限定されるものではないが、例えば、開口部３１２を有するプレート状のマスク３０８を第２プラズマ重合膜３０６に装着するようにしてもよい。具体的には、第２プラズマ重合膜３０６におけるノズル孔１０２の外周部位３１０が露出するように、外周部位３１０とマスク３０８の開口部３１２とを位置決めして、第２プラズマ重合膜３０６上にマスク３０８を接合すればよい。また、他の形成方法として、蒸着法、フォトリソグラフィー法などを用いることもできる。

以上のように、外周部位３１０と開口部３１２とが位置決めされて、マスク３０８が第２プラズマ重合膜３０６上に配置されることにより、開口部３１２から露出する外周部位３１０を選択的に酸化処理することができる。

〔１Ｃ−５〕段差形成工程
次に、図７（ｆ）に示すように、マスク３０８で覆われた第２プラズマ重合膜３０６に酸化処理を行い、第２プラズマ重合膜３０６の外周部位３１０を除去し、ノズル孔１０２の開口周辺部にノズル孔１０２よりも拡径した段差構造３１４を形成する（図７（ｇ）参照）。

プラズマ重合膜に酸化処理を行うと、酸化処理が施された部分のプラズマ重合膜の膜厚が減少するという性質があることは、特開２００８−１０５２３１号公報明細書に記載されている。本例では、このような性質を利用して、マスク３０８の開口部３１２から露出している部分（即ち、第２プラズマ重合膜３０６の外周部位３１０）を選択的に除去する。なお、酸化処理については、上記〔１Ｂ−２〕酸化処理工程と同様の方法により行うことができる。

第２プラズマ重合膜３０６に酸化処理を行うと、上述したマスク３０８の機能により、第２プラズマ重合膜３０６のマスク３０８の開口部３１２の直下の部分、すなわち、外周部位３１０のみに選択的に酸化処理が施される。これにより、当該部位３１０の表面に終端するアルキル基がＳｉ原子から切断され、ＳｉＯ_２化される。そして、開口部３１２内にある第２プラズマ重合膜３０６、即ち、外周部位３１０における第２プラズマ重合膜３０６の膜厚が減少する。このとき、水素プラズマ処理によって耐プラズマ性が向上した第１プラズマ重合膜３０４がエッチングストップ層として機能するので、第２プラズマ重合膜３０６のマスク３０８に覆われていない部分（即ち、外周部位３１０）が完全に除去され、ノズル孔１０２よりも拡径した段差構造３１４がノズル孔１０２の開口周辺部に形成される。これにより、ノズル孔１０２ごとにばらつきが少ない段差構造３１４をノズル開口周辺部に形成することができ、吐出安定性、メンテナンス性を向上させることができる。

なお、本実施形態では、第２プラズマ重合膜３０６の外周部位３１０を除去する方法と
して酸化処理を適用したが、酸化処理の代わりにエッチング処理を適用することも可能で
ある。

〔１Ｃ−６〕マスク除去工程
次に、図７（ｇ）に示すように、第２プラズマ重合膜３０６からマスク３０８を除去する。

マスク３０８の除去方法は、マスク３０８の種類（形成方法）によって異なる。プレート状のマスク３０８を用いる場合、例えば、マスク３０８を第２プラズマ重合膜３０６から離反することにより除去することができる。また、マスク３０８を蒸着法やフォトリソグラフィー法などにより形成した場合、例えば、大気圧または減圧下において酸素プラズマやオゾン蒸気に晒す方法、マスク３０８の溶解液または剥離液に浸漬する方法などにより行うことができる。

〔１Ｃ−７〕酸化処理工程
次に、図７（ｈ）に示すように、段差構造３１４を構成するプラズマ重合膜３０４、３０６の表面（有機膜形成面）に酸化処理を行う。具体的には、露点が−４０〜２０℃（好ましくは−４０〜−２０℃）の処理ガス雰囲気下で、プラズマ重合膜３０４、３０６の表面に酸化処理を施し、水酸基及び／又は吸着水を導入する。これにより、次工程により形勢される撥液膜とのプラズマ重合膜３０４、３０６との密着性を向上させることができおる。酸化処理については、上記〔４Ｂ−２〕酸化処理工程と同様の方法により行うことができる。

〔１Ｃ−８〕膜形成工程
次に、図７（ｉ）に示すように、酸化処理が施されたプラズマ重合膜３０４、３０６の表面（有機膜形成面）に有機膜３２０を形成する。

有機膜３２０としては、プラズマ重合膜３０４、３０６とシロキサン結合が可能なもの
であれば特に限定されるものではなく、例えば、金属アルコキシド系撥液膜、フッ素含有
プラズマ重合膜、シリコーン系プラズマ重合撥液膜などを適用することでき、これらの中
でも、フッ素含有プラズマ重合膜、シリコーン系プラズマ重合撥液膜などのプラズマ重合
膜が特に好ましい。膜形成工程としては、上記〔１Ｂ−３〕膜形成工程と同様の方法により行うことができる。

≪後処理工程≫
有機膜形成工程後、後処理工程を行うことで、有機膜表面の平滑性、有機膜の耐久性を向上させることができる。

（２）水蒸気導入工程
水蒸気導入工程は、有機膜１１０が形成された基材１００上に水蒸気を含む雰囲気下で保持し、有機膜１１０に水蒸気（水）を付与する工程である。

水蒸気導入工程は、基材１００に有機膜１１０を形成した試料を、湿度管理可能な恒温槽中に設置することで行うことができる。恒温槽中の湿度は、５０％以上とすることが好ましく、７０％以上とすることが好ましい。また、温度は３０℃以上とすることが好ましく、６０℃以上とすることが更に好ましい。例えば、温度６０℃、湿度７０％の雰囲気下で、１時間以上処理を行うことが好ましい。

また、恒温槽中の水蒸気以外のガスを、希ガスやＮ_２ガスなどの不活性ガスとすることが好ましい。不活性ガスとすることにより、コンタミネーションを防止するとともに、基材や有機膜への影響を抑えることができる。

次に、水蒸気導入工程における効果について説明する。図８は、一般的なシランカップリング反応（反応性官能基（Ｘ）が３つの場合の例）の反応式である。まず、シランカップリング剤を加水分解してシラノール基を生成する（Ｓ−１）。次に、基材１００の反応サイト（ＯＨ基）とシランカップリング剤が水素結合するとともに、シランカップリング剤同士も脱水縮合反応し、基材１００上にシランカップリング剤による有機膜が形成される（Ｓ−２）。そして、脱水縮合反応により、基材１００とシランカップリング剤との水素結合をシロキサン結合とし、強固な膜を形成することができる。

しかしながら、実際には、図９（ａ）、（ｂ）に示すような原料（シランカップリング剤）同士が結合した入り組んだマトリックス構造部１１２、基板との結合部１１１、最表面部１１３を形成していると考えられる。そして、この図９（ｂ）に示すように、水素結合によりシランカップリング剤同士、または、シランカップリング剤と基材とが結合しているため、膜自体が均一な膜にならず、また、未結合のシランカップリング剤が存在するため、島状の突起物が形成されていると考えられる。そこで、本発明においては、有機膜１１０を形成後、水蒸気を含む雰囲気中で基材１００を保持することにより、図９（ｃ）に示すように、有機膜の形成時に加水分解されずに反応性官能基のままとなっている置換基（図９中、Ａで示す箇所）を水酸基（ＯＨ基）に置換することができる。

（３）脱水処理工程
脱水処理工程は、水蒸気導入工程後の基材１００を、水蒸気導入工程より、水蒸気の存在量が少ない雰囲気下で保持し、脱水処理を行う工程である。

脱水処理工程も、水蒸気導入工程と同様に、試料を湿度管理可能な恒温槽に設置することで行うことができる。恒温槽内の温度は、３０℃以上で行うことで湿度を低くすることができ、好ましくは４０℃以上、より好ましくは７０℃以上、さらに好ましくは１００℃以上である。また、湿度は、２０％以下が好ましく、より好ましくは１０％以下、さらに好ましくは５％以下である。例えば、温度１００℃以上、湿度５％以下の雰囲気下で１時間以上処理を行うことが好ましい。本発明においては、低湿度で行うことができれば、特に、温度は限定されず行うことができるが、湿度を低くするためには、上記温度範囲で行うことが好ましい。また、温度を高くすることで処理時間を短くすることができる。

また、恒温槽中の水蒸気以外のガスを、希ガスやＮ_２ガスなどの不活性ガスとすることが好ましい。不活性ガスとすることにより、コンタミネーションを防止するとともに、基材や有機膜への影響を抑えることができる。

また、脱水処理工程は、上記低湿度の恒温槽内で保持する代わりに、真空環境に放置する真空処理、または、真空から、希ガスや窒素ガスを導入・排気するパージ処理により行うこともできる。真空処理、およびパージ処理においても基材周囲の雰囲気の湿度を低くすることができるので、脱水処理を行うことができる。

次に、脱水処理工程における効果について説明する。水蒸気導入工程後は、図９（ｃ）に示すように、マトリックス構造部１１２には、水酸基を有する未反応のシランカップリング剤が存在する（水蒸気導入工程により水酸基に置換）。また、水素結合により、シランカップリング剤と基材１００が、また、シランカップリング剤同士が結合している（図９中、Ｂで示す箇所）。脱水処理工程においては、図９中、ＡおよびＢで示す箇所を脱水縮合によりシロキサン結合させることで、より強固な膜を形成することができるとともに、未反応のシランカップリング剤も反応させることができるので、有機膜の平坦化を行うことができる。

このように、本発明の有機膜の形成方法にかかる後処理を行うことにより、未反応のシランカップリング剤をシロキサン結合させることができるので、有機膜の表面を後処理の前後で平坦化させることができる。

また、島状の突起物の除去も従来のフッ素溶剤による溶解や、機械的除去とは異なり、有機膜内の反応により行うことができるので、膜厚の減少を抑える、好ましくは後処理の前後で有機膜の厚みを７０％以上１００％以下に抑えることができる。

本発明においては、製造された有機膜が図９に示すように、結晶状態にない、非結晶質層を含むことにより、後処理工程において、平坦化、膜の密度の均一化、アルカリ耐性の向上を行うことができるので、非結晶層を有する有機膜層において、特に好適に行うことができる。また、シランカップリング剤の反応性官能基（Ｙ_ｎＳｉＸ_４−ｎで表されるＸ）の数が多いほど、結合する箇所が増え、シランカップリング剤同士で結合することが多くなるので、島状の突起物が形成されやすくなる。したがって、反応性官能基の数が多いシランカップリング剤を用いる場合に、特に効果的である。

以上、有機膜形成方法、ノズルプレート、インクジェットヘッド、及び電子機器について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。

次に実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

Ｓｉ基材上に、シランカップリング剤によるフッ素含有系撥液膜を蒸着法によって形成し、インク液中に浸漬し、光学顕微鏡で表面観察を行い、耐久性を評価した。

試料は、試料（Ｉ）：成膜後、何も処理を行っていない試料（比較例）、試料（II）：成膜後（試料（Ｉ）の一部を使用）、水蒸気の導入および脱水処理を行った試料（実施例）を使用した。なお、水蒸気の導入および脱水処理は以下の条件で行った。
・条件
［水蒸気導入］
温度６０℃、湿度７０％の条件で１時間処理を行った。

［脱水処理］
温度１００℃、湿度５％の条件で１時間処理を行った。

さらに、処理法の違いによる有機膜の平滑性を原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）で測定し、有機膜の平滑性を確認した。また、膜厚を分光エリプソメトリーで測定し、膜厚変化を確認した。

浸漬に用いるインクは下記の組成のインクを用いた。なお、インクのｐＨは、いずれの組成においてもｐＨ＝９．０であった。

（インク１の組成）
シアン分散液１（顔料濃度で） ： ３％
樹脂粒子分散物Ｐ−２ ： ７％
サンニックスＧＰ−２５０（三洋化成工業（株）製）：１０％
トリプロピレングリコールモノメチルエーテル ：１０％
オルフィンＥ１０１０（日信化学製、界面活性剤） ： １％
イオン交換水 ：残部
（インク２の組成）
シアン分散液１（顔料濃度で） ： ２％
樹脂粒子分散物Ｐ−２ ： ８％
サンニックスＧＰ−２５０（三洋化成工業（株）製）： ８％
トリプロピレングリコールモノメチルエーテル ： ８％
オルフィンＥ１０１０（日信化学製、界面活性剤） ： １％
イオン交換水 ：残部
（インク３の組成）
シアン分散液１（顔料濃度で） ： ４％
樹脂粒子分散物Ｐ−２ ： ７％
サンニックスＧＰ−２５０（三洋化成工業（株）製）： ９％
トリプロピレングリコールモノメチルエーテル ： ９％
オルフィンＥ１０１０（日信化学製、界面活性剤） ： １％
イオン交換水 ：残部
≪結果≫
［耐久性］
成膜を行った試料を、それぞれのインクに浸漬させ、１００時間後に取り出し、光学顕微鏡で確認した。インク１で行った結果を図１０に示す。

図１０に示すように、試料（II）は、インク浸漬１００時間後も下地Ｓｉへのエッチング痕もほとんど観察されず、撥液性も初期から低下していなかった。しかしながら、試料（Ｉ）は、インク浸漬により、撥液膜がアルカリインクにより消失し、下地のＳｉ基板にエッチング痕が多く観察された。

［平滑性］
原子間力顕微鏡による測定では、試料（Ｉ）の算術平均粗さ（Ｒａ）：２６．９２ｎｍ、試料（II）の算術平均粗さ（Ｒａ）：７．５１ｎｍであった。また、試料（Ｉ）の二乗平均粗さ（ＲＭＳ）：３１．１２ｎｍ、試料（II）の二乗平均粗さ（ＲＭＳ）：１０．３６ｎｍであり、本発明の形成方法による後処理を行うことで、表面が平滑化することが確認できた。

［膜厚変化］
試料（Ｉ）の浸漬前の膜厚：２３ｎｍに対して、試料（II）は、膜厚：２２ｎｍであった。これにより、本発明の形成方法による後処理は、従来のフッ素溶剤や機械的除去と異なり、膜厚減少を起こさない。したがって、膜厚の減少によるアルカリ耐性の低下がなく、かつ、平滑性を改善できることが確認できる。

なお、結果は記載していないが、インク２および３（インクの含有率が異なる）についても、同様の結果が示された。また、市販の水溶性顔料インクでも、同様の効果が確認された。また、顔料・染料インク、または、インクに限らず、シランカップリング剤による有機膜のアルカリ性溶液に対する耐久性を向上させることができる。

１０…インクジェット記録装置、５０…ヘッド、５１…ノズル、５２…圧力室、５４…供給口、５５…共通流路、５８…圧電素子、６０ノズルプレート、６２、１１０、２１０、３２０…有機膜、１００…基材、１０２…ノズル孔、１１１…基板との結合部、１１２…マトリックス構造部、１１３…最表面部、２０９…中間層、３０４…第１プラズマ重合膜、３０６…第２プラズマ重合膜。３０８…マスク、３１４…段差構造

Claims (11)

1. 基材の表面上にシランカップリング剤により有機膜を形成する有機膜形成工程と、
   前記有機膜が形成された前記基材を、少なくとも水蒸気を含む雰囲気下で保持する水蒸気導入工程と、前記水蒸気導入工程の雰囲気下より、水蒸気の存在量が少ない雰囲気下で保持する脱水処理工程と、を含む後処理工程と、を有することを特徴とする有機膜の形成方法。
2. 前記水蒸気導入工程は、湿度５０％以上の雰囲気下で行われ、前記脱水処理工程は、湿度２０％以下の雰囲気下で行われることを特徴とする請求項１に記載の有機膜の形成方法。
3. 前記水蒸気導入工程は、温度３０℃以上の雰囲気下で行われ、前記脱水処理工程は、温度４０℃以上の雰囲気下で行われることを特徴とする請求項２に記載の有機膜の形成方法。
4. 前記脱水処理工程は、真空処理またはパージ処理により行われることを特徴とする請求項１に記載の有機膜の形成方法。
5. 請求項１から４いずれか１項に記載の有機膜の形成方法により形成された、前記有機膜が少なくとも非結晶質層を含むことを特徴とする有機膜。
6. 前記後処理工程後の前記有機膜の表面粗さ（Ｒａ）は、前記後処理工程前の前記有機膜の表面粗さ（Ｒａ）より低いことを特徴とする請求項５に記載の有機膜。
7. 前記後処理工程後の前記有機膜の膜厚は、前記後処理工程前の前記有機膜の膜厚に対して７０％以上１００％以下であることを特徴とする請求項５または６に記載の有機膜。
8. 前記有機膜は、少なくともフッ素原子を含むことを特徴とする請求項５から７いずれか１項に記載の有機膜。
9. 請求項５から８いずれか１項に記載の有機膜を備えたことを特徴とするノズルプレート。
10. 請求項９に記載のノズルプレートを備えたことを特徴とするインクジェットヘッド。
11. 請求項１０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電子機器。