JP4041945B2 - ヘッド部材及び撥インク処理方法並びに処理装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット式記録ヘッドのヘッド部材及びヘッド部材の撥インク処理方法並びに処理装置に関し、特にパーフロロカーボンと必要に応じて四フッ化炭素とを用いての重合処理によって撥インク処理するものに関する。
【０００２】
さらに、本発明は、微細孔内フッ素樹脂の除去方法及び装置に関し、特にインクジェット式記録ヘッドのヘッド部材の噴射孔内のフッ素樹脂を除去する方法及び装置に関する。
【０００３】
【従来の技術】
インクジェット式記録ヘッドにおいては、ヘッド部材であるノズルプレートがインクを噴射する多数の微細な噴射孔を微小間隔を隔てて形成した構造となっている。図１３はインクジェット式記録ヘッドのノズルプレートの断面図である。このノズルプレート２００は、インク２０１を噴射する噴射孔２０２が設けてある。噴射孔２０２の噴射面２０３からインク２０１が印刷面に向けて、図１３（ａ）に示すように噴射される。
【０００４】
しかし、図１３（ｂ）に示すように、ノズルプレート２００の先端面（噴射面）２０３に付着インク２０４が残存することがある。このような場合、図１３（ｂ）に示したように、次に噴射されたインク２０５が残存している付着インク２０４と接触すると、付着インク２０４の表面張力や粘性等の影響を受けてインク２０５の噴射軌道が曲げられてしまう。このように、付着インク２０４が噴射面２０３に残存していると所定の箇所に印刷をすることができないため、噴射面２０３に付着インク２０４が残存しないよう処理をしておく必要がある。
【０００５】
従来は、噴射面２０３に例えばフッ素樹脂とニッケルの共析メッキを施して噴射面２０３を撥インク化させ、噴射したインク２０１が噴射面２０３に残存しないようにしていた。
【０００６】
しかし、図１４に示すように、撥インク膜２０６を形成する際に、噴射孔２０２内にフッ素樹脂２０７が付着する場合がある。このようなフッ素樹脂２０７が付着すると、フッ素樹脂２０７により噴射孔２０２内へのインクの流入が妨げられるため、フッ素樹脂２０７を噴射孔２０２内から除去する必要があった。
【０００７】
従来においては、図１５及び図１６に示す方法で噴射孔２０２内にフッ素樹脂２０７が残らないようにしていた。図１５に示した方法は、フッ素樹脂２０７の付着を予防する方法であって、撥インク膜２０６を形成する前に、噴射孔２０２内にプラスチックなどの詰め部材２０８を充填する。このように詰め部材２０８を充填した後に共析メッキを行うことにより、撥インク膜２０６を形成する際に噴射孔２０２内にフッ素樹脂２０７が付着することを防止することができる。また、図１６に示した方法は、噴射孔２０２内に付着したフッ素樹脂２０７を除去する方法であって、超音波洗浄によりフッ素樹脂２０７を除去するものである。すなわち、ノズルプレート２００を例えば有機溶剤２０９中に浸して噴射孔２０２内に有機溶剤２０９を流入させる。そして、有機溶剤２０９の下部に配置した超音波発生源２１０により、有機溶剤２０９中に超音波２１１を発生させ、この超音波２１１により噴射孔２０２内に付着したフッ素樹脂２０７を除去させていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来においては以下のような問題があった。
【０００９】
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化は、メッキの前後におけるノズルプレートの洗浄を行う必要があるなど、多くの時間および労力を必要とし、生産性を低下させて労力を増大させる要因となっていた。また、インク噴射孔が入り組んだ形状をしている場合には、その部分の噴射面にメッキがされない箇所が生じることがある。このようなメッキがされない箇所が噴射面２０３に生じると、その箇所に付着インクが残存して、インクは噴射軌道を変えてしまうため、問題となっていた。そして、共析メッキはフッ素樹脂だけでなくニッケルを含んでいるため、その分撥インク性が劣る。また、共析メッキは形成するのに時間がかかるため、作業の効率化の面から問題となっていた。さらに、共析メッキで撥インク化を行うと、コストが高いため問題となっていた。
【００１０】
さらに、上記した噴射孔内のフッ素樹脂の付着を予防する方法においては、噴射孔は孔径が数十μｍ程度と微細であるため、詰め部材の噴射孔内への充填や噴射孔からの除去に時間や手間がかかる。また、噴射孔内に詰め部材が付着するおそれもある。
【００１１】
また、超音波洗浄にてフッ素樹脂を除去する方法においても、噴射孔が微細であるため、超音波での洗浄に時間がかかっていた。また、噴射孔に流入させた有機溶剤が表面張力等で形成した撥インク膜に接触すると、撥インク膜まで除去してしまうため、問題となっていた。
【００１２】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、プラズマ重合を用いて撥インク性の高い撥インク膜をヘッド部材に形成することを目的とする。
【００１３】
また、本発明は、高い撥インク性を有したヘッド部材を提供することを目的とする。
【００１４】
また、本発明は、ヘッド部材に低コストで撥インク膜を形成することを目的とする。
【００１５】
また、本発明は、ヘッド部材に耐久性の高い撥インク膜を形成することを目的とする。
【００１６】
さらに、本発明は、微細孔である噴射孔内のフッ素樹脂を周囲に影響を与えることなく除去することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、インクを吐出する複数の噴射孔を具備するヘッド部材において、前記噴射孔の開口する表面に、当該表面上で四フッ化炭素を混合した直鎖状のパーフロロカーボンをプラズマ重合させたフッ素樹脂からなる撥インク膜を有することを特徴とするヘッド部材にある。
【００１８】
かかる第１の態様では、ヘッド部材の噴射面上に撥インク性の高い撥インク膜を形成することができる。また、撥インク膜の水酸化度及び比重合度が比較的低く抑えられる。
【００１９】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記撥インク膜の比重合度が、０．２以下であることを特徴とするヘッド部材にある。
【００２０】
かかる第２の態様では、撥インク膜に含まれるＣＦ_３の割合が比較的低くなり、重合度が高くなる。
【００２１】
本発明の第３の態様は、第１又は２の態様において、前記撥インク膜の水酸化度が、０．２以下であることを特徴とするヘッド部材にある。
【００２２】
かかる第３の態様では、撥インク膜の水酸化度を比較的低く抑えることにより、すなわち撥インク膜に含まれる水酸基の割合を比較的低くすることにより、撥インク性が向上する。
【００２３】
本発明の第４の態様は、第１〜３の何れかの態様において、前記撥インク膜が、前記噴射孔の開口近傍のみに設けられていることを特徴とするヘッド部材にある。
【００２４】
かかる第４の態様では、撥インク膜をヘッド部材の一部のみに設けるようにしたので、短時間で撥インク膜を形成することができる。
【００２５】
本発明の第５の態様は、第１〜４の何れかの態様において、前記噴射孔の内面には前記撥インク膜が存在しないことを特徴とするヘッド部材にある。
【００２６】
かかる第５の態様では、噴射孔内へのインクの流入が、撥インク膜によって妨げられることがなく、インク吐出特性を良好に保持することができる。
【００２７】
本発明の第６の態様は、第１〜５の何れかの態様において、平板に前記噴射孔が穿設されたノズルプレートであることを特徴とするヘッド部材にある。
【００２８】
かかる第６の態様では、撥インク性の高い撥インク膜を設けたノズルプレートを比較的容易に形成することができる。
【００２９】
本発明の第７の態様は、第１〜５の何れかの態様において、前記噴射孔と、当該噴射孔に連通する圧力発生室の少なくとも一部が形成されていることを特徴とするヘッド部材にある。
【００３０】
かかる第７の態様では、噴射孔と圧力発生室との少なくとも一部を一体的に形成しているため、製造工程を簡略化して低コスト化を図ることができる。
【００３１】
本発明の第８の態様は、第１〜７の何れかの態様において、シリコン単結晶基板からなることを特徴とするヘッド部材にある。
【００３２】
かかる第８の態様では、噴射孔を高精度且つ高密度に形成でき、インク吐出特性を向上することができる。
【００３３】
本発明の第９の態様は、第１〜８の何れかの態様のヘッド部材と、このヘッド部材の噴射孔に連通する圧力発生室が画成される流路形成基板と、前記圧力発生室内のインクに圧力を付与する圧力付与手段とを具備することを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。
【００３４】
かかる第９の態様では、インクを良好に吐出することができ、印刷品質を向上したインクジェット式記録ヘッドを実現できる。
【００３５】
本発明の第１０の態様は、第９の態様のインクジェット式記録ヘッドを具備することを特徴とするインクジェット式記録装置にある。
【００３６】
かかる第１０の態様では、印刷品質を向上したインクジェット式記録ヘッドを実現できる。
【００３７】
本発明の第１１の態様は、インクを吐出する複数の噴射孔を具備するヘッド部材の前記噴射孔の開口する表面の撥インク処理方法であって、真空状態に保持した室内に前記ヘッド部材を配置して、この室内に撥インク膜原料であるガス状の直鎖状パーフロロカーボンと四フッ化炭素とを導入して、前記ヘッド部材の表面上に四フッ化炭素を混合した直鎖状のパーフロロカーボンをプラズマ重合させたフッ素樹脂からなる撥インク膜を成膜して撥インク処理を行うことを特徴とする撥インク処理方法にある。
【００３８】
かかる第１１の態様では、ヘッド部材の噴射面に撥インク性の高い撥インク膜を比較的容易に成膜することができる。
【００３９】
本発明の第１２の態様は、第１１の態様において、前記パーフロロカーボンが、飽和構造を有することを特徴とする撥インク処理方法にある。
【００４０】
かかる第１２の態様では、不飽和構造のパーフロロカーボンよりも重合時に発生する未結合手の数を少なくすることができる。
【００４１】
本発明の第１３の態様は、第１２の態様において、前記パーフロロカーボンが、炭素を少なくとも６つ以上有することを特徴とする撥インク処理方法にある。
【００４２】
かかる第１３の態様では、撥インク膜原料となるパーフロロカーボンの分子量を比較的大きいものとすることで、重合して形成するフッ素樹脂の分子量も大きくすることができる。
【００４３】
本発明の第１４の態様は、第１３の態様において、前記パーフロロカーボンが、炭素を少なくとも８つ以上有することを特徴とする撥インク処理方法にある。
【００４４】
かかる第１４の態様では、パーフロロカーボンは常温で液体若しくは気体として存在する。また真空中では容易に気体となるため、加熱の必要がなく重合処理に際して取り扱いを容易とすることができる。
【００４５】
本発明の第１５の態様は、第１１〜１４の何れかの態様において、前記撥インク膜の成膜後、処理ガスをプラズマ化して、当該処理ガスを前記噴射孔内に流入させて当該噴射孔内の撥インク膜を除去することを特徴とする撥インク処理方法にある。
【００４６】
かかる第１５の態様では、処理ガスをプラズマ化してフッ素樹脂を除去するようにしたので、極めて短時間でフッ素樹脂の分解除去を行うことができる。また、このように短時間でフッ素樹脂の除去を行えるため、噴射孔の周囲に与える影響も少なくすることができる。なお、処理ガスとしては、Ｈｅガスなどの希ガスを好ましく用いることができる。
【００４７】
本発明の第１６の態様は、第１５の態様において、前記処理ガスのプラズマ化は、大気圧またはその近傍の圧力下で行うことを特徴とする撥インク処理方法にある。
【００４８】
かかる第１６の態様では、処理ガスをプラズマ化するのに高価な真空装置を必要としないため、コストを安価に低減することができる。また、処理ガスのプラズマ化を行う領域を真空にするための真空引き処理をする必要がない。このため、フッ素樹脂除去の処理に要する時間を短縮化することができる。
【００４９】
本発明の第１７の態様は、第１５又は１６の態様において、前記噴射孔の一方側で吸引することにより、前記噴射孔内にガスを流入させることを特徴とする撥インク処理方法にある。
【００５０】
かかる第１７の態様では、処理ガスの吸引を行わせることで、処理ガスは噴射孔周辺に接触することなく噴射孔から流出する。このため、噴射孔の周囲に影響を与えることなく噴射孔内のフッ素樹脂を除去することができる。
【００５１】
本発明の第１８の態様は、第１５〜１７の何れかの態様において、前記処理ガスを、前記ノズルプレートの前記撥インク膜が形成されていない表面側から前記噴射孔内に流入させることを特徴とする撥インク処理方法にある。
【００５２】
かかる第１８の態様では、噴射孔の周囲に影響を与えることなく噴射孔内のフッ素樹脂を除去することができる。
【００５３】
本発明の第１９の態様は、第１１〜１４の何れかの態様において、前記撥インク膜の成膜後、前記噴射孔内に紫外線を照射して当該噴射孔内の撥インク膜を除去することを特徴とする撥インク処理方法にある。
【００５４】
かかる第１９の態様では、紫外線は直進性が強いため、噴射孔内の領域のみに照射させることができる。このため、噴射孔の周囲に影響を与えるおそれがない。また、紫外線は、噴射孔内で反射しても短期間に減衰するため、反射した紫外線が噴射孔の周囲に影響を及ぼすおそれがない。このような、紫外線としては、波長が３８０ｎｍ以下のものが望ましく、特に波長が２００ｎｍ以下のものが望ましい。この場合、紫外線の散乱や吸収を低減するため、噴射孔内への紫外線の照射経路は真空状態とすることが望ましい。
【００５５】
本発明の第２０の態様は、第１９の態様において、前記紫外線を、前記ノズルプレートの前記撥インク膜が形成されていない表面側から前記噴射孔内に照射することを特徴とする撥インク処理方法にある。
【００５６】
かかる第２０の態様では、噴射孔の周囲に影響を与えることなく噴射孔内のフッ素樹脂を除去することができる。
【００５７】
本発明の第２１の態様は、第１１〜１４の何れかの態様において、前記撥インク膜の成膜後、前記噴射孔内に電子線を照射して当該噴射孔内の撥インク膜を除去することを特徴とする撥インク処理方法にある。
【００５８】
かかる第２１の態様では、電子線が直進性に優れているとともに、取り扱いも比較的容易であるため、フッ素樹脂を精度よく除去することが可能である。また、極めて短期間でフッ素樹脂の除去を行うことができる。この場合、電子線の直進距離を増加させるために、噴射孔内への電子線の照射経路は真空状態とすることが望ましい。
【００５９】
本発明の第２２の態様は、第２１の態様において、前記電子線を、前記ノズルプレートの前記撥インク膜が形成されていない表面側から前記噴射孔内に照射することを特徴とする撥インク処理方法にある。
【００６０】
かかる第２２の態様では、噴射孔の周囲に影響を与えることなく噴射孔内のフッ素樹脂を除去することができる。
【００６１】
本発明の第２３の態様は、ヘッド部材を配置するための室と、当該室内を真空とする真空手段と、当該室内でプラズマ放電させるための放電部と、当該室にガス状の直鎖状パーフロロカーボンを導入する供給手段と、前記室に前記直鎖状のパーフロロカーボンと共に四フッ化炭素を導入する供給源とを有し、前記ヘッド部材の表面上に四フッ化炭素を混合した直鎖状のパーフロロカーボンをプラズマ重合させたフッ素樹脂からなる撥インク膜を成膜して撥インク処理を行うことを特徴とする撥インク処理装置にある。
【００６２】
かかる第２３の態様では、直鎖状パーフロロカーボンは室内に導入されて、室の放電部によりプラズマ化する。また、室内に導入された四フッ化炭素がプラズマ化して、活性なフッ素ラジカルが多く生成される。そして、直鎖状パーフロロカーボンはヘッド部材の噴射面上でプラズマ重合して、フッ素樹脂からなる撥インク膜を形成することができる。また、このとき前記室は真空手段により真空状態に保持されているため、大気中に含まれる水分子などがプラズマ重合時に付着するおそれがない。このため、ヘッド部材の噴射面上に撥インク性の高い撥インク膜を形成することができる。また、共析メッキの場合に比して時間を大幅に短縮することができる。なお、気体放電を容易に発生させるためにアルゴンなどの不活性ガスを室内に導入することが好ましい。
【００６３】
本発明の第２４の態様は、第２３の態様において、前記パーフロロカーボンは飽和構造を有することを特徴とする撥インク処理装置にある。
【００６４】
かかる第２４の態様では、不飽和構造のパーフロロカーボンよりも重合時に発生する未結合手の数を少なくすることができる。
【００６５】
本発明の第２５の態様は、第２４の態様において、前記パーフロロカーボンは、炭素を少なくとも６つ以上有するものであることを特徴とする撥インク処理装置にある。
【００６６】
かかる第２５の態様では、撥インク膜原料となるパーフロロカーボンの分子量を比較的大きいものとすることで、重合して形成するフッ素樹脂の分子量も大きくすることができる。
【００６７】
本発明の第２６の態様は、第２５の態様において、前記パーフロロカーボンは、炭素を少なくとも８つ以上有するものであることを特徴とする撥インク処理装置にある。
【００６８】
かかる第２６の態様では、パーフロロカーボンは常温で液体若しくは気体として存在する。また真空中では容易に気体となるため、加熱の必要がなく重合処理に際して取り扱いを容易とすることができる。
【００６９】
本発明の第２７の態様は、第２３〜２６の何れかの態様において、前記パーフロロカーボンの前記室内への導入経路上に結露防止ヒータを設けて前記パーフロロカーボンを加熱可能としたことを特徴とする撥インク処理装置にある。
【００７０】
かかる第２７の態様では、重合処理中に結露が発生して処理速度が低減するおそれがない。
【００７１】
本発明の第２８の態様は、第２３〜２７の何れかの態様において、前記室内の前記ヘッド部材の温度を一定に維持する温度維持手段を設けたことを特徴とする撥インク処理装置にある。
【００７２】
かかる第２８の態様では、ヘッド部材を一定温度に維持することにより、ヘッド部材上にフッ素樹脂が凝結し易くなり、ヘッド部材上に形成する撥インク膜の成膜速度を上げることができる。
【００７３】
かかる本発明のヘッド部材では、その表面にプラズマ重合させたフッ素樹脂からなる撥インク膜が形成されている。すなわち、ヘッド部材の表面上には、他の材料からなる下地層は存在せず、ヘッド部材上にはフッ素樹脂からなる撥インク膜のみが直接且つ密着性よく形成されていることになる。
【００７４】
このような撥インク膜は、直鎖状のパーフロロカーボンをプラズマ重合させることによって形成するのが好ましい。さらには、この直鎖状のパーフロロカーボンと四フッ化炭素とを所定室内に導入して混合後、プラズマ重合するのが好ましい。このようにすると、室内に導入された四フッ化炭素がプラズマ化して、活性なフッ素ラジカルを多く生成する。このため、パーフロロカーボン重合時に生じる未結合手にフッ素ラジカルを結合することができる。従って、形成されるフッ素樹脂からなる撥インク膜における水酸基や水素原子の割合を大幅に低減できるとともに、撥インク膜中のフッ素の割合を高めることができる。
【００７５】
また、四フッ化炭素はパーフロロカーボンを重合させて分子量の大きいフッ素樹脂を形成するとともに、分子量の小さいフッ素樹脂のエッチング処理も同時に行うことができる。このため、全体として分子量の大きいフッ素樹脂からなる撥インク膜を成膜することができる。
【００７６】
このため、撥インク性に優れた撥インク膜を噴射面上に成膜することができ、噴射面上に残存インクが付着する事態を防止することができる。また、撥インク膜は、上述したように未結合手にフッ素ラジカルが結合しているため、大気中においてもフッ素樹脂が酸化するおそれがない。
【００７７】
本発明に用いるパーフロロカーボンは、飽和構造を有していることが好ましい。これにより、不飽和構造のパーフロロカーボンよりも重合時に発生する未結合手の数を少なくすることができる。従って、上記水酸基や水素原子と結合する割合を一層少なくすることができるとともに、それに伴って重合度を上げることができる。これにより、撥インク効率をさらに高めることができる。
【００７８】
また、本発明に用いるパーフロロカーボンが、炭素を少なくとも６つ以上有することが好ましい。このように、撥インク膜原料となるパーフロロカーボンの分子量を比較的大きいものとすることで、重合して形成するフッ素樹脂の分子量も大きくすることができる。また、このように撥インク膜を分子量の大きいフッ素樹脂にて形成することができるため、これにより撥インク効率を上げることができる。さらには、パーフロロカーボンが、炭素を８つ以上有することが好ましい。このようなパーフロロカーボンは常温で液体若しくは気体として存在する。また、真空中では容易に気体となるため、加熱の必要がなく、重合処理に際して取り扱いを容易とすることができる。
【００７９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００８０】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係るインクジェット式記録ヘッドの断面図である。
【００８１】
まず、本実施形態に係るインクジェット式記録ヘッドについて説明する。本実施形態に係るインクジェット式記録ヘッド１０は、縦変位型のインクジェット式記録ヘッドであり、図１に示すように、例えば、シリコン単結晶基板からなるスペーサ１１には複数の圧力発生室１２が並設されている。このスペーサ１１の一方面側は弾性板１３によって封止され、他方面側は、本実施形態のヘッド部材、すなわち、複数の噴射孔１４を有するノズルプレート１５によって封止されている。また、スペーサ１１には、圧力発生室１２にインク供給口１６を介して連通するリザーバ１７が形成されており、リザーバ１７には、図示しないインクタンクが接続される。
【００８２】
ここで、本実施形態のノズルプレートは、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）からなり、孔径が約２０μｍの複数の噴射孔１４が所定位置に穿設されている。また、これらの噴射孔１４は、基本的には略直線的に形成されているが、インク導入側の端部近傍では、径が漸大するように形成されている。また、ノズルプレート１５の一方面側の各噴射孔１４に対応する領域には、厚さ方向の一部を除去したクレータ部１８がそれぞれ設けられ、このクレータ部１８によって噴射孔１４の周縁部が保護されている。なお、このクレータ部１８は、勿論、複数の噴射孔１４に対向する領域に連続的に設けられていてもよい。
【００８３】
一方、弾性板１３の圧力発生室１２とは反対側には、圧電素子１９の先端が当接している。圧電素子１９は、圧電材料２０と、電極形成材料２１及び２２とを交互にサンドイッチ状に挟んで積層構造になるように構成され、振動に寄与しない不活性領域が固定基板２３に固着されている。なお、固定基板２３と、弾性板１３、スペーサ１１及びノズルプレート１５とは、基台２４を介して一体的に固定されている。
【００８４】
また、本実施形態のノズルプレート１５の表面上には、撥インク処理が施されている。具体的には、ノズルプレート１５の表面上の各噴射孔１４に対応する領域、すなわち、各クレータ部１８の底面に、ノズルプレート１５の表面上でプラズマ重合させたフッ素樹脂からなる撥インク膜２５が形成されている。
【００８５】
したがって、ノズルプレート１５の表面上には、他の材料からなる下地層は存在せず、ノズルプレート１５上にはフッ素樹脂からなる撥インク膜２５のみが直接且つ密着性よく形成されていることになる。
【００８６】
このように、ノズルプレート１５の表面に撥インク膜２５を設けることにより、撥インク性に優れた撥インク膜２５をノズルプレート１５の表面上に成膜することができ、ノズルプレート１５の表面上に残存インクが付着する事態を防止することができる。したがって、インク吐出特性を常に良好に保持することができる。
【００８７】
また、本実施形態では、ノズルプレート１５上に下地層を設けることなく、表面上にプラズマ重合させたフッ素樹脂からなる撥インク膜２５を設けているため、撥インク膜２５の撥インク性を向上すると共に、密着性及び耐久性を向上することができる。
【００８８】
なお、撥インク膜２５の製造過程において、この撥インク膜２５は噴射孔１４内にも形成されるが、噴射孔１４内に撥インク膜は存在しないことが好ましい。このため、本実施形態では、噴射孔１４内の撥インク膜を除去している。このように、噴射孔１４内に撥インク膜が存在しないようにすることにより、インク吐出特性を良好に保持することができる。この噴射孔１４内に形成された撥インク膜の除去方法については、詳しく後述する。
【００８９】
また、撥インク膜２５は、本実施形態では、ノズルプレート１５の表面上の噴射孔１４に対向する領域にそれぞれ設けるようにしたが、勿論、この撥インク膜は、ノズルプレート１５の全面に設けられていてもよい。
【００９０】
ここで、このような撥インク膜２５の形成方法について説明する。
【００９１】
まず、撥インク膜２５の形成に用いる撥インク処理装置３０について説明する。撥インク処理装置３０は、図２に示すように、撥インク処理を内部で行わせる室となる真空チャンバ３１を有している。この真空チャンバ３１は真空手段である真空ポンプ３２に接続してあり、真空ポンプ３２により真空チャンバ３１内は１３３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）程度の圧力に保持することができる。このように真空チャンバ３１内を真空にしておくことで、大気中に含まれている水分子等を排除して撥インク処理を行うことができる。
【００９２】
また、真空チャンバ３１の上面には、放電部である断面凸形状の高周波電極３３が挿入配置してある。高周波電極３３は真空チャンバ３１の外部に設けた高周波電源３４に接続してあり、この高周波電源３４により高周波電極３３に電圧を印加させている。本実施形態においては、１３．５６ＭＨｚ程度の高周波を用いているが、この周波数は用途に応じて変更することができる。そして、高周波電極３３は、真空チャンバ３１に絶縁体３５を介して配置してある。このように絶縁体３５を介在させたため、高周波電源３４から電圧を印加される高周波電極３３と真空チャンバ３１との絶縁が確保できる。一方、真空チャンバ３１の壁面は、アース３６に接続してある。これにより、真空チャンバ３１の壁面は接地を確保させることができる。このため、真空チャンバ３１内に導入される四フッ化炭素３７やアルゴン３８に高電圧を印加してプラズマ化させることができる。
【００９３】
また、真空チャンバ３１床面には、温度維持手段である冷却台座３９を介してノズルプレート１５が配置してある。冷却台座３９は内部に冷却水を流入させており、この冷却水にて冷却台座３９上に配置したノズルプレート１５を冷却すると共に、一定の温度に維持させている。このようにノズルプレート１５を接地電極部側に配置したことで、ノズルプレート１５のインク噴射面１５ａ上に、プラズマ重合によるフッ素樹脂からなる撥インク膜２５を形成することができる。本実施形態においては、冷却台座３９によりノズルプレート１５の表面が２５℃程度となるように冷却保持している。これにより、ノズルプレート１５の表面（噴射面１５ａ）への撥インク膜２５の凝結が促進される。
【００９４】
なお、本実施形態では、温度維持手段としてノズルプレート１５を冷却保持する冷却手段を設けるようにしたが、この冷却手段の替わりに、あるいは冷却手段に加えて、ノズルプレート１５を常温よりも高い温度に維持するヒータ等の加熱手段を設けるようにしてもよい。この加熱手段を設ける場合には、ノズルプレート１５の表面を比較的高い温度、例えば、約６０℃程度の一定温度に維持することによって、撥インク膜２５の凝結が促進され、成膜時間を短縮することができる。
【００９５】
そして、真空チャンバ３１内には、撥インク膜原料であるパーフロロカーボン４０が流通経路４１を介して導入可能となっている。本実施形態においては、パーフロロカーボン４０としてＣ_８Ｆ_１８を用いている。パーフロロカーボン４０は供給手段となる容器４２中に液体状態で配置されている。容器４２下部にはヒータ４３が設けてあり、このヒータ４３により容器４２中のパーフロロカーボン４０を加熱できるようにしている。容器４２は流通経路４１により真空チャンバ３１と接続され、大気圧よりも大幅に低い圧力に保持されている。このため、パーフロロカーボン４０を大気圧の場合に比して低い温度でガス化することができる。本実施形態においては、ヒータ４３によりパーフロロカーボン４０を５０℃程度に加熱することで、パーフロロカーボン４０をガス化することができる。前記容器４２の上部には、流通経路４１の一端が接続されており、他端を真空チャンバ３１に接続している。このため、容器４２中のガス化されたパーフロロカーボン４０は真空チャンバ３１側の負圧により吸引され、流通経路４１中を通って真空チャンバ３１内に導入することができる。また、真空チャンバ３１には、流通経路４１と同様の流通経路４４及び流通経路４５が接続してあり、この流通経路４４及び流通経路４５はそれぞれ四フッ化炭素（ＣＦ_４）３７及びアルゴン（Ａｒ）３８の供給源に接続してある。そして、パーフロロカーボン４０と同様に四フッ化炭素３７及びアルゴン３８を真空チャンバ３１内に導入することができるのである。
【００９６】
また、それぞれの流通経路４１，４４，４５には流量制御弁（Ｍａｓｓ Ｆｌｏｗ制御弁）４６が設けてあり、真空チャンバ３１内に流入するそれぞれのガスの流量を必要に応じて調整することができるようにしている。そして、パーフロロカーボン４０の流量制御弁４６には、結露防止用ヒータ４７が設けてある。これにより、パーフロロカーボン４０が真空チャンバ３１内で結露する事を防止することができる。本実施形態においては、結露防止用ヒータ４７は流通経路４１を８０℃程度の温度に加熱している。
【００９７】
このように構成した撥インク処理装置３０の作用は以下のようになる。容器４２中のパーフロロカーボン４０はヒータ４３により５０℃程度に加熱される。上述したように容器４２は真空チャンバ３１に接続されて負圧となるため、パーフロロカーボン４０は５０℃程度の加熱で容易にガス化させることができる。本実施形態においては、パーフロロカーボンとして用いたＣ_８Ｆ_１８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する。また真空中では容易に気体となるため、加熱の必要がなく重合処理に際して取り扱いを容易とすることができる。このとき、パーフロロカーボン４０は、結露防止用ヒータ４７により結露を防止できる８０℃程度の温度に加熱されて、真空チャンバ３１内に導入される。そして、パーフロロカーボン４０に加えて、四フッ化炭素３７、アルゴン３８がそれぞれ真空チャンバ３１内に導入される。
【００９８】
図３は、本実施形態におけるプラズマ重合を示した工程図である。上述したように、真空チャンバ３１内には、高周波電圧が印加されているため、真空チャンバ３１内に導入されたパーフロロカーボン４０や四フッ化炭素３７、アルゴン３８はプラズマ化され、アルゴンラジカルやフッ素ラジカル４８などのプラズマ粒子が発生する。このようなプラズマ粒子がパーフロロカーボン４０の結合の弱い部分を切断して、重合反応させるのである。
【００９９】
すなわち、図３に示したように、パーフロロカーボン４０は、プラズマ粒子により重合反応が発生して、フッ素樹脂４９を形成する。本実施形態においては、パーフロロカーボン４０として用いたＣ_８Ｆ_１８は炭素を６つ以上有しているため、重合する際に形成されるフッ素樹脂４９の分子量も大きくすることができる。
【０１００】
また、図３に示したように重合の際に結合相手のいない未結合手５０が発生するが、Ｃ_８Ｆ_１８は直鎖状かつ飽和構造であるため、環状のものや不飽和構造のものに比べて重合する際に発生する未結合手の割合を少なくすることができる。このように、真空中でプラズマ重合を行うことにより、大気中の水酸基や水素原子により重合反応が遮断されるおそれもないため、分子量の大きいフッ素樹脂４９を形成することができる。また、パーフロロカーボン４０として直鎖状のパーフロロカーボンＣ_８Ｆ_１８を用いているため、直鎖状のフッ素樹脂４９を形成することができる。
【０１０１】
また、このとき四フッ化炭素３７は、解離して、例えば図３に示したような活性な遊離基５１とフッ素ラジカル４８となっている。このフッ素ラジカル４８が未結合手５０に結合することにより、形成したフッ素樹脂５２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ことができる。さらに、フッ素樹脂５２の酸化反応を防止することができる。これにより、形成したフッ素樹脂５２の撥インク性を高めることができる。また、四フッ化炭素３７はパーフロロカーボン４０を重合させて分子量の大きいフッ素樹脂５２を形成するとともに、分子量の小さいフッ素樹脂のエッチング処理も同時に行うことができる。このため、全体として分子量の大きいフッ素樹脂５２を成膜することができる。このため、撥インク性に優れたフッ素樹脂からなる撥インク膜２５をノズルプレート１５の噴射面１５ａ上に成膜することができ、噴射面１５ａ上に残存インクが付着する事態を防止することができる。
【０１０２】
図４は、成膜した撥インク膜の性能の良否を示す説明図である。図４の縦軸には、形成した撥インク膜全体に含まれる水酸基の割合（以下、「水酸化度」という）を示している。そして、図４の横軸には、重合度の逆数（以下、「比重合度」という）を示している。本願発明者は、撥インク膜の撥インク性能が上記した水酸化度と比重合度に関係するとの知見を得た。すなわち、撥インク膜に水酸基が含まれているとその分だけ撥インク性が低下する。このため、水酸基の割合が少ないほど、すなわち縦軸に示した水酸化度の値が小さいほど撥インク膜の性質がよいことを示すことになるのである。一方、比重合度は、フッ素樹脂全体の中に含まれるＣＦ_３の割合で求めることができる。形成されるフッ素樹脂の終端部にはＣＦ_３基が結合するからである。上記したように、形成したフッ素樹脂の分子量が大きいほど、撥インク膜の性質がよい。すなわち、横軸の比重合度の値が小さいほど撥インク膜の性質がよいことになる。従って、原点に近い値をとるほど、撥インク膜としては性質がよいのである。図５を用いて本実施形態において形成した撥インク膜の性質について、以下に各実施例及び比較例を示して説明する。
【０１０３】
（比較例１）
図４のＡに示した場合について述べる。Ａは、フッ素樹脂とニッケルとを共析メッキして鋼（ＳＵＳ）からなるノズルプレートの噴射面上に形成した撥インク膜である。この撥インク膜Ａの形成時間は１２０分であり、３００Ｗの電力を印加している。この撥インク膜Ａの膜厚は２μｍである。このような撥インク膜Ａは、図４に示したように、水酸化度約０．０２５であるとともに、比重合度約０．０６となった。
【０１０４】
（比較例２）
図４のＢに示した場合について述べる。Ｂは、環状のパーフロロカーボンＣ_４Ｆ_８を大気中でプラズマ重合して鋼（ＳＵＳ）からなるノズルプレートの上に形成した撥インク膜である。この撥インク膜Ｂの形成時間は２０分であり、５００Ｗの電力を印加している。この撥インク膜Ｂの膜厚は０．０４μｍである。このとき、四フッ化炭素は導入していない。このような撥インク膜Ｂは、図４に示したように、水酸化度約０．１１５であるとともに、比重合度約０．２７となった。
【０１０５】
このように、ＢはＡに比べて水酸化度、比重合度ともに大きく増大し、撥インク性において大きく劣っているが、本願発明者はこの点について以下のような知見を得た。図５は、大気中におけるプラズマ重合によるフッ素樹脂形成の問題点を示した説明図である。環状のパーフロロカーボンを重合させて形成したフッ素樹脂１４９には、図５に示したように結合相手のいない未結合手１５０が発生する。このような未結合手１５０に大気中の水分子１５３が接触すると、水分子１５３の水酸基１５４や水素原子１５５が未結合手１５０と結合してしまう。このため、形成したフッ素樹脂１５２は水酸基１５４や水素原子１５５を多量に含み、これにより撥インク性が著しく低下していると考えられる。また、このようなフッ素樹脂１５２は空気等に触れると酸化され、これにより撥インク性が低下すると考えられる。また、このような水酸基１５４や水素原子１５５が前記未結合手１５０と結合することで、重合反応が阻害され、そして停止する場合もある。このため、形成されるフッ素樹脂１５２の分子量に大きなバラツキが生じ、これも膜質を悪くする原因となっていると考えられる。
【０１０６】
（実施例１）
図４のＣに示した場合について述べる。Ｃは、直鎖状のパーフロロカーボンＣ_８Ｆ_１８を真空中でプラズマ重合して鋼（ＳＵＳ）からなるノズルプレートの表面上に形成した撥インク膜である。この撥インク膜Ｃの形成時間は２０分であり、２００Ｗの電力を印加している。この撥インク膜Ｃの膜厚は０．１μｍである。このとき、四フッ化炭素は導入していない。このような撥インク膜Ｃは、図４に示したように、水酸化度約０．０２５であるとともに、比重合度約０．１８となった。
【０１０７】
このＣはＢに比べて比重合度、水酸化度ともに大きく減少させることができ、撥インク性において性能を向上できている。また、Ａに比べても水酸化度の値においてはほぼ同等となっている。
【０１０８】
（実施例２）
図４のＤに示した場合について述べる。Ｄは、直鎖状のパーフロロカーボンＣ_８Ｆ_１８を真空中でプラズマ重合してノズルプレートの表面上に形成した撥インク膜である。この撥インク膜Ｄの形成時間は２０分であり、３００Ｗの電力を印加している。このプラズマ重合の際には、四フッ化炭素を導入している。ノズルプレートの材質はポリイミドであり、撥インク膜の膜厚は０．０４μｍである。また、Ｄは、パーフロロカーボンＣ_８Ｆ_１８をプラズマ重合する室と別な処理室にノズルプレートを設けて、当該処理室にプラズマを導いてノズルプレートの表面上に撥インク膜を形成している。このような撥インク膜Ｄは、図４に示したように、水酸化度約０．０３５であるとともに、比重合度約０．０６となった。
【０１０９】
このＤはＢに比べて比重合度、水酸化度ともに大きく減少させることができ、撥インク性において性能を向上できている。また、Ａに比べても水酸化度、比重合度の値において、ともにほぼ同等とすることができ、撥インク性においてほぼ同等とすることができている。
【０１１０】
（実施例３）
図４のＥに示した場合について述べる。Ｅは、直鎖状のパーフロロカーボンＣ_８Ｆ_１８を真空中でプラズマ重合してノズルプレートの表面上に形成した撥インク膜である。この撥インク膜Ｅの形成時間は１０分であり、３５０Ｗの電力を印加している。このプラズマ重合の際には、四フッ化炭素を導入している。ノズルプレートの材質は鋼（ＳＵＳ）であり、３５０Ｗの電力を印加している。この撥インク膜Ｅの膜厚は０．０３μｍである。また、Ｅは、実施形態で示したようにプラズマ放電させる電極の一方にノズルプレートを配置して、このノズルプレートの表面上で直接フッ素樹脂を形成して撥インク膜としたものである。このような撥インク膜Ｅは、図４に示したように、水酸化度約０．０１５であるとともに、比重合度約０．０６となった。
【０１１１】
このＥはＢに比べて比重合度、水酸化度ともに大きく減少させることができ、撥インク性において性能を向上できている。また、Ａに比べても水酸化度、比重合度の値において、ともにほぼ同等かそれ以上とすることができ、撥インク性においてほぼ同等かそれ以上とすることができている。
【０１１２】
（実施例４）
図４のＦに示した場合について述べる。Ｆは、直鎖状のパーフロロカーボンＣ_８Ｆ_１８を真空中でプラズマ重合してノズルプレートの表面上に形成した撥インク膜である。この撥インク膜Ｆの形成時間は１０分であり、４００Ｗの電力を印加している。この撥インク膜Ｆの膜厚は０．０２μｍである。このプラズマ重合の際には、四フッ化炭素を導入している。ノズルプレートの材質はポリイミドであり、撥インク膜の膜厚は０．０２μｍである。また、Ｆは、実施形態で示したようにプラズマ放電させる電極の一方にノズルプレートを配置して、このノズルプレートの表面上で直接フッ素樹脂を形成して撥インク膜としたものである。このような撥インク膜Ｆは、図４に示したように、水酸化度約０．０１５であるとともに、比重合度約０．０５となった。
【０１１３】
このＦはＢに比べて比重合度、水酸化度ともに大きく減少させることができ、撥インク性において性能が向上している。また、Ａに比べても水酸化度、比重合度の値において、ともに値を低減することができ、撥インク性において共析メッキの場合よりも性能が向上することができた。
【０１１４】
以上のように、Ｃ〜Ｆに示した撥インク膜は、水酸化度が、０．２以下の範囲に抑えられ、比重合度も、０．２以下の範囲に抑えられおり、このように撥インク膜の水酸化度及び比重合度を比較的低く抑えることにより、撥インク膜の撥インク性を向上することができることが分かる。
【０１１５】
また、Ｃ〜Ｆに示した撥インク膜は、共析メッキで問題となっていたようなノズルプレートの洗浄を行う必要もなく、そのための時間や労力を大きく短縮できる。また、インク噴射孔の形状が入り組んでいても噴射面に撥インク膜を形成することができる。そして、共析メッキの場合よりコストを１０分の１程度に低減させることができる。また、撥インク膜の耐久性を向上させることができる。
【０１１６】
なお、上述のようにプラズマ重合で撥インク膜２５を形成すると、ノズルプレート１５の噴射孔１４内に撥インク膜２５ａが形成される場合があるが、この噴射孔１４内の撥インク膜２５ａは除去することが好ましい。
【０１１７】
以下、この噴射孔１４中の撥インク膜２５ａの除去方法について説明する。なお、図６は、噴射孔内フッ素樹脂除去装置６０を示す説明図である。
【０１１８】
本実施形態の噴射孔内フッ素樹脂除去装置６０では、吸引部であるプレート状の真空吸引板６１上に、ノズルプレート１５を配置してある。真空吸引板６１は、上面部を金属からなる多孔板形状に形成している。これにより、真空吸引板６１を介してノズルプレート１５の噴射孔１４内のガスを流通することが可能となっている。そして、真空吸引板６１の下部には吸引手段である真空ポンプ６２が接続してあり、この真空ポンプ６２により真空吸引板６１内のガスを吸引することができるようにしている。
【０１１９】
そして、ノズルプレート１５の上方には、高周波電極部６３が設けてある。この高周波電極部６３は、高周波電源６４に電気的に接続している。本実施形態においては、高周波電源６４は、１３．５６ＭＨｚ程度の高周波電力を高周波電極部６３に印加する。
【０１２０】
本実施形態においては、真空吸引板６１は外形が直方体形状の箱体形状をなし、この箱体形状の下面側にてアース６５に電気的に接続してある。このように、真空吸引板６１は接地電極部６６としての機能を有している。これにより、高周波電極部６３と接地電極部６６間において、気体放電６７を発生させることができるようになっている。このように、高周波電源６４と高周波電極部６３、そして接地電極部６６は、プラズマ発生手段となっている。
【０１２１】
また、高周波電極部６３と接地電極部６６との間には、図示しない供給源から処理ガス６８が供給されるようにしている。本実施形態においては、処理ガス６８としてＨｅガスを用いている。この処理ガス６８としては、気体放電を容易に発生させ得る不活性ガスを好ましく用いることができる。
【０１２２】
このように構成した装置において、噴射孔１４内のフッ素樹脂からなる撥インク膜２５ａは以下のように除去することができる。すなわち、高周波電極部６３と接地電極部６６との間に処理ガス６８を導入する。処理ガス６８は、図６に示したように発生した気体放電６７によりプラズマ化する。本実施形態においては、処理ガス６８を大気圧下でプラズマ化している。このため、処理ガス６８をプラズマ化するのに高価な真空装置を必要としないため、コストを安価に低減することができる。また、処理ガス６８のプラズマ化を行う領域を真空にするための真空引き処理をする必要がない。このため、撥インク膜２５ａ除去の処理に要する時間を短縮化することができる。
【０１２３】
上述したように、接地電極部６６の上には、ノズルプレート１５を配置してある。このため、ノズルプレート１５の噴射孔１４内に付着している撥インク膜２５ａは、気体放電６７の経路上にあるため、プラズマ化した処理ガス６８ａにより分解され、噴射孔１４から除去することができる。すなわち、撥インク膜２５ａは、活性化した処理ガスにより結合がＣＦ_３、ＣＦ_２等に切断される。結合が切断された部分（ＣＦ_３、ＣＦ_２）は撥インク膜２５ａから遊離し、これにより噴射孔１４から除去することができる。また、上述したように、ノズルプレート１５は、噴射面１５ａに形成した撥インク膜２５が接地電極部６６側に対向するように配置している。このため、プラズマ化した処理ガス６８ａが撥インク膜２５に直接当たることがない。
【０１２４】
そして、上述したように接地電極部６６は、真空吸引板６１と一体的に形成してある。このため、プラズマ化した処理ガス６８ａを直ちに噴射孔１４内に流入して撥インク膜２５ａの分解処理を行うことができるとともに、分解処理を行った処理ガス６８ａを噴射孔１４内から排出することができる。ゆえに、噴射孔１４の周囲に形成した撥インク膜２５は、処理ガスにより除去されるおそれがない。従って、噴射孔１４の周囲に悪影響を及ぼすことなく、噴射孔１４内の撥インク膜２５ａを除去することができる。また、噴射孔１４内には、プラズマ化した処理ガス６８ａを真空ポンプ６２により真空吸引板６１から連続的に吸引することができるため、極めて短時間に撥インク膜２５ａを分解して噴射孔１４内から除去することができる。本実施形態においては、膜厚０．２μｍ程度の撥インク膜２５を形成した場合に、およそ８秒程度で噴射孔１４内の撥インク膜２５ａの分解を行うことができる。これにより処理ガス６８をプラズマ化するのに高価な真空装置を必要としないため、コストを安価に低減することができる。また、処理ガス６８のプラズマ化を行う領域を真空にするための真空引き処理をする必要がない。このため、フッ素樹脂除去の処理に要する時間を短縮化することができる。
【０１２５】
なお、本実施形態では、噴射孔内フッ素樹脂除去装置６０が、撥インク処理装置３０とは別装置となっているが、勿論、これらは一体的な装置とすることもできる。
【０１２６】
また、噴射孔１４内の撥インク膜（フッ素樹脂）除去方法は、上述した方法に限定されず、以下に説明する実施形態２〜４の除去方法を用いることもできる。なお、以下の実施形態２〜４において、実施形態１と同一の部材については同じ名称を付してその説明を一部省略する。
【０１２７】
（実施形態２）
図７は、実施形態２の噴射孔内フッ素樹脂除去装置７０を示す説明図である。ノズルプレート１５は真空吸引板６１の上に配置されている。本実施形態においては、ノズルプレート１５の上方にプラズマ発生手段を設けてある。すなわち、図７に示したように、ノズルプレート１５の左上側に、アース６５に接続した接地電極部６６が配置してある。そして、ノズルプレートの右上側に、高周波電源６４に接続した高周波電極部６３が配置してある。高周波電極部６３と接地電極部６６とは、ノズルプレート１５の上方で対向するように配置してある。これにより、高周波電極部６３と接地電極部６６との間で気体放電６７を発生することができるようにしている。そして、図７に示したように、上方から処理ガス６８が図示しない供給手段により供給され、気体放電６７によりプラズマ化される。このプラズマ化された処理ガス６８がノズルプレート１５の噴射孔１４内に流入して撥インク膜２５ａの除去を行うことができる。そして、撥インク膜２５ａを分解した処理ガス６８は、真空吸引板６１を介して真空ポンプ６２により吸引される。このようにすることで、処理ガス６８の撥インク膜２５への影響を防止することができる。
【０１２８】
（実施形態３）
図８は、実施形態３の噴射孔内フッ素樹脂除去装置８０を示す説明図である。本実施形態においては、紫外線８１により噴射孔１４のフッ素樹脂２５ａを除去する場合について示している。図８に示したように、本実施形態においては、ノズルプレート１５を配置するチャンバ８２が設けてある。チャンバ８２の上部には、紫外線照射手段である紫外線照射ランプ８３が設けてあり、紫外線照射ランプ８３から紫外線８１を下方に向けて照射することができる。チャンバ８２内の下部には、ノズルプレート１５が図８に示したように配置してある。また、本実施形態においては、チャンバ８２に減圧手段である真空ポンプ８４を接続してあり、真空ポンプ８４によりチャンバ８２内を真空近くの圧力に保持させている。これにより、チャンバ８２内の紫外線照射ランプ８３から下方に照射された紫外線８１は、大きく拡散したり散乱することなく噴射孔１４内の撥インク膜２５ａを照射することができる。噴射孔１４内の撥インク膜２５ａは紫外線８１により分解されるため、紫外線８１を照射することで撥インク膜２５ａを噴射孔１４内から除去することができる。また、紫外線８１は、反射すると直ちに減衰する性質を有している。このため、撥インク膜２５ａに入射した紫外線８１が反射して噴射面１５ａの撥インク膜２５に入射するといった事態を防止することができる。このため、噴射孔１４の周囲の撥インク膜２５に影響を及ぼすことなく、噴射孔１４内の撥インク膜２５ａの除去を行うことができる。このような紫外線としては、波長が３８０ｎｍ以下のものを好ましく用いることができ、特に波長が２００ｎｍ以下のものを好ましく用いることができる。また、膜厚０．２μｍの撥インク膜２５を形成した場合に紫外線８１で噴射孔１４内の撥インク膜２５ａの除去を行う場合には、処理時間として１０分から３０分程度の時間がかかる。
【０１２９】
（実施形態４）
図９は、実施形態４の噴射孔内フッ素樹脂除去装置９０を示す説明図である。本実施形態においては、電子線９１により噴射孔１４内の撥インク膜２５ａを除去する場合について示している。図９に示したように、チャンバ８２の上部には、電子線照射手段である電子銃９２が設けてあり、この電子銃９２によりチャンバ８２内下方に向けて電子線９１を照射することができるようにしている。また、電子銃９２はチャンバ８２に支持されており、電子線９１を下方に向けて照射することができる。そして、電子線９１は図示しないコイルにより発生した磁場により、任意に電子線９１の方向を変えることができる。チャンバ８２内下部には、ノズルプレート１５が配置してある。そして、チャンバ８２には、真空ポンプ８４が接続してあり、真空ポンプ８４によりチャンバ８２内を真空状態に保持できるようになっている。これにより、電子線９１の平均自由行程を伸ばすことができるとともに、散乱によるエネルギー損失を避けることができる。電子線９１は、直進性に極めて優れているとともに、電界を印加することにより電子線９１の方向や量を容易に調整することができる。このため、噴射孔１４の周囲に影響を与えることなく短時間に噴射孔１４内の撥インク膜２５ａを除去することができる。本実施形態においては、膜厚０．２μｍ程度の撥インク膜２５を形成した場合に、約１０秒程度の短時間で噴射孔１４内の撥インク膜２５ａを除去することができる。
【０１３０】
なお、実施形態１〜４で説明した噴射孔内の撥インク膜の除去方法及び除去装置は、ノズルプレート以外のものであっても、比較的内径の小さい微細孔内のフッ素樹脂を除去する場合には、好適に用いることができる。
【０１３１】
（実施形態５）
図１０は、実施形態５に係るノズルプレートの概略を示す斜視図及び断面図である。
【０１３２】
本実施形態は、シリコン単結晶基板でノズルプレートを形成した例である。図１０に示すように、本実施形態のノズルプレート１６０には、それぞれ段状断面を有する複数の噴射孔１４Ａが設けられている。すなわち、インク吐出方向の前側には、円形の小断面ノズル部分１６１（小断面側の部分）が形成され、後側には円形の大断面ノズル部分１６２（大断面側の部分）が形成されており、これらの境界部分は環状の断面１６３となっている。したがって、噴射孔１４Ａの軸方向に沿って切断した断面形状は先端側に向けて断面が階段状に小さくなっている。また、噴射孔１４Ａの先端開口は、ノズルプレート１６０の表面に設けられたクレータ部１８の底面に開口している。
【０１３３】
また、このような本実施形態のノズルプレート１６０の噴射面には、各噴射孔１４Ａに対応する領域に、この噴射面上でプラズマ重合させたフッ素樹脂からなる撥インク膜２５が形成されている。なお、図示しないが、実際にはシリコン単結晶基板からなるノズルプレート１６０上には、表面が酸化することにより酸化シリコン（ＳｉＯ_２）層が形成されるため、撥インク膜２５は、この酸化シリコン層上に設けられることになる。
【０１３４】
このように、シリコン単結晶基板からなるノズルプレート１６０の噴射面に、この噴射面上でプラズマ重合させて撥インク膜２５を設けた場合であっても、撥インク性の比較的高い撥インク膜とすることができる。
【０１３５】
ここで、本実施形態のノズルプレート１６０、すなわち、シリコン単結晶基板からなり、表面上にプラズマ重合させたフッ素樹脂からなる撥インク膜を有するノズルプレート（シリコンノズルプレート）と、上述した比較例１の共析メッキによって撥インク膜を設けたノズルプレート（ＳＵＳノズルプレート）とのそれぞれの撥インク膜２５上に、図１１に示すように、水及びインク滴１６５を注射器１６６で滴下し、その接触角θを調べた。その結果を下記表１に示す。なお、接触角θの測定に用いた測定装置は、Ｃｏｎｔａｃｔ Ａｎｇｌｅ Ｓｙｓｔｅｍ ＯＣＡ（共和界面科学株式会社製）である。
【０１３６】
【表１】

【０１３７】
表１の結果からも明らかなように、ノズルプレートをシリコン単結晶基板で形成した場合であっても、プラズマ重合させたフッ素樹脂からなる撥インク膜を設けることにより、共析メッキの場合と同等の撥インク性を有する撥インク膜とすることができる。
【０１３８】
（他の実施形態）
以上、本発明について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。
【０１３９】
例えば、上述した実施形態では、ヘッド部材としてステンレス鋼あるいはシリコン単結晶基板からなるノズルプレートを例示したが、ヘッド部材としては、ノズルプレートに限定されず、例えば、噴射孔と共に、圧力発生室の少なくとも一部が一体的に形成されたヘッド部材であってもよい。
【０１４０】
また、例えば、上述の実施形態では、縦振動型のインクジェット式記録ヘッドを例示して説明したが、これに限定されず、例えば、成膜及びリソグラフィプロセスを応用して製造される薄膜型の圧電素子、又はグリーンシートを貼付する等の方法により形成される厚膜型の圧電素子等のたわみ変位型の圧電素子を有するインクジェット式記録ヘッド、あるいは静電振動式のインクジェット式記録ヘッド等にも適用することができる。
【０１４１】
さらに、上述した圧電振動式のものに限定されず、例えば、バブル方式のインクジェットヘッド等、種々の構造のインクジェット式記録ヘッドに応用することができることはいうまでもない。
【０１４２】
このように、本発明は、その趣旨に反しない限り、種々の構造のインクジェット式記録ヘッドに応用することができる。
【０１４３】
なお、上述した各実施形態のインクジェット式記録ヘッドは、インクカートリッジ等と連通するインク流路を具備する記録ヘッドユニットの一部を構成して、インクジェット式記録装置に搭載される。図１２は、そのインクジェット式記録装置の一例を示す概略図である。
【０１４４】
図１２に示すように、インクジェット式記録ヘッドを有する記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、インク供給手段を構成するカートリッジ２Ａ及び２Ｂが着脱可能に設けられ、この記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキャリッジ３は、装置本体４に取り付けられたキャリッジ軸５に軸方向移動自在に設けられている。この記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、例えば、それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するものとしている。
【０１４５】
そして、駆動モータ６の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト７を介してキャリッジ３に伝達されることで、記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキャリッジ３はキャリッジ軸５に沿って移動される。一方、装置本体４にはキャリッジ軸５に沿ってプラテン８が設けられており、図示しない給紙ローラなどにより給紙された紙等の記録媒体である記録シートＳがプラテン８に巻き掛けられて搬送されるようになっている。
【０１４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明においては、真空状態に保持された室内でプラズマ重合させているため、大気中に含まれる水分子などがプラズマ重合時に付着するおそれがない。このため、撥インク性の高いフッ素樹脂を形成することができる。このようにプラズマ重合で撥インク膜を形成することにより、共析メッキの場合に比して時間を大幅に短縮することができる。そして、共析メッキの場合よりコストを大幅に低減させることができる。また、撥インク膜の耐久性を向上させることができる。
【０１４７】
また、本発明においては、噴射孔等の微細孔内のフッ素樹脂の分解除去を短時間で行うことができる。また、このように短時間でフッ素樹脂の除去を行えるため、微細孔の周囲に与える影響も少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明の実施形態１に係るインクジェット式記録ヘッドの概略を示す断面図である。
【図２】 図２は、本発明の実施形態１に係る撥インク処理装置の概略断面図である。
【図３】 図３は、本発明の実施形態１におけるプラズマ重合を示した工程図である。
【図４】 図４は、撥インク膜の撥インク性能を示す説明図である。
【図５】 図５は、大気中のプラズマ重合の問題点を示す説明図である。
【図６】 図６は、本発明の実施形態１に係る微細孔内フッ素樹脂除去装置を示す説明図である。
【図７】 図７は、本発明の実施形態２に係る微細孔内フッ素樹脂除去装置を示す説明図である。
【図８】 図８は、本発明の実施形態３に係る微細孔内フッ素樹脂除去装置を示す説明図である。
【図９】 図９は、本発明の実施形態４に係る微細孔内フッ素樹脂除去装置を示す説明図である。
【図１０】 図１０は、本発明の実施形態５に係るノズルプレートの概略を示す斜視図及び断面図である。
【図１１】 図１１は、接触角の測定方法を説明する概略図である。
【図１２】 図１２は、本発明の一実施形態に係るインクジェット式記録装置の概略図である。
【図１３】 図１３は、従来のノズルプレートの概略を示す断面図である。
【図１４】 図１４は、従来のノズルプレートの概略を示す断面図である。
【図１５】 図１５は、従来におけるフッ素樹脂除去方法を示す説明図である。
【図１６】 図１６は、従来におけるフッ素樹脂除去方法を示す説明図である。

Claims (28)

1. インクを吐出する複数の噴射孔を具備するヘッド部材において、前記噴射孔の開口する表面に、当該表面上で四フッ化炭素を混合した直鎖状のパーフロロカーボンをプラズマ重合させたフッ素樹脂からなる撥インク膜を有することを特徴とするヘッド部材。
2. 請求項１において、前記撥インク膜の比重合度が、０．２以下であることを特徴とするヘッド部材。
3. 請求項１又は２において、前記撥インク膜の水酸化度が、０．２以下であることを特徴とするヘッド部材。
4. 請求項１〜３の何れかにおいて、前記撥インク膜が、前記噴射孔の開口近傍のみに設けられていることを特徴とするヘッド部材。
5. 請求項１〜４の何れかにおいて、前記噴射孔の内面には前記撥インク膜が存在しないことを特徴とするヘッド部材。
6. 請求項１〜５の何れかにおいて、平板に前記噴射孔が穿設されたノズルプレートであることを特徴とするヘッド部材。
7. 請求項１〜５の何れかにおいて、前記噴射孔と、当該噴射孔に連通する圧力発生室の少なくとも一部が形成されていることを特徴とするヘッド部材。
8. 請求項１〜７の何れかにおいて、シリコン単結晶基板からなることを特徴とするヘッド部材。
9. 請求項１〜８の何れかのヘッド部材と、このヘッド部材の噴射孔に連通する圧力発生室が画成される流路形成基板と、前記圧力発生室内のインクに圧力を付与する圧力付与手段とを具備することを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
10. 請求項９のインクジェット式記録ヘッドを具備することを特徴とするインクジェット式記録装置。
11. インクを吐出する複数の噴射孔を具備するヘッド部材の前記噴射孔の開口する表面の撥インク処理方法であって、
    真空状態に保持した室内に前記ヘッド部材を配置して、この室内に撥インク膜原料であるガス状の直鎖状パーフロロカーボンと四フッ化炭素とを導入して、前記ヘッド部材の表面上に四フッ化炭素を混合した直鎖状のパーフロロカーボンをプラズマ重合させたフッ素樹脂からなる撥インク膜を成膜して撥インク処理を行うことを特徴とする撥インク処理方法。
12. 請求項１１において、前記パーフロロカーボンが、飽和構造を有することを特徴とする撥インク処理方法。
13. 請求項１２において、前記パーフロロカーボンが、炭素を少なくとも６つ以上有することを特徴とする撥インク処理方法。
14. 請求項１３において、前記パーフロロカーボンが、炭素を少なくとも８つ以上有することを特徴とする撥インク処理方法。
15. 請求項１１〜１４の何れかにおいて、前記撥インク膜の成膜後、処理ガスをプラズマ化して、当該処理ガスを前記噴射孔内に流入させて当該噴射孔内の撥インク膜を除去することを特徴とする撥インク処理方法。
16. 請求項１５において、前記処理ガスのプラズマ化は、大気圧またはその近傍の圧力下で行うことを特徴とする撥インク処理方法。
17. 請求項１５又は１６において、前記噴射孔の一方側で吸引することにより、前記噴射孔内にガスを流入させることを特徴とする撥インク処理方法。
18. 請求項１５〜１７の何れかにおいて、前記処理ガスを、前記ノズルプレートの前記撥インク膜が形成されていない表面側から前記噴射孔内に流入させることを特徴とする撥インク処理方法。
19. 請求項１１〜１４の何れかにおいて、前記撥インク膜の成膜後、前記噴射孔内に紫外線を照射して当該噴射孔内の撥インク膜を除去することを特徴とする撥インク処理方法。
20. 請求項１９において、前記紫外線を、前記ノズルプレートの前記撥インク膜が形成されていない表面側から前記噴射孔内に照射することを特徴とする撥インク処理方法。
21. 請求項１１〜１４の何れかにおいて、前記撥インク膜の成膜後、前記噴射孔内に電子線を照射して当該噴射孔内の撥インク膜を除去することを特徴とする撥インク処理方法。
22. 請求項２１において、前記電子線を、前記ノズルプレートの前記撥インク膜が形成されていない表面側から前記噴射孔内に照射することを特徴とする撥インク処理方法。
23. ヘッド部材を配置するための室と、当該室内を真空とする真空手段と、当該室内でプラズマ放電させるための放電部と、当該室にガス状の直鎖状パーフロロカーボンを導入する供給手段と、前記室に前記直鎖状パーフロロカーボンと共に四フッ化炭素を導入する供給源とを有し、前記ヘッド部材の表面上に四フッ化炭素を混合した直鎖状のパーフロロカーボンをプラズマ重合させたフッ素樹脂からなる撥インク膜を成膜して撥インク処理を行うことを特徴とする撥インク処理装置。
24. 請求項２３において、前記パーフロロカーボンは飽和構造を有することを特徴とする撥インク処理装置。
25. 請求項２４において、前記パーフロロカーボンは、炭素を少なくとも６つ以上有するものであることを特徴とする撥インク処理装置。
26. 請求項２５において、前記パーフロロカーボンは、炭素を少なくとも８つ以上有するものであることを特徴とする撥インク処理装置。
27. 請求項２３〜２６の何れかにおいて、前記パーフロロカーボンの前記室内への導入経路上に結露防止ヒータを設けて前記パーフロロカーボンを加熱可能としたことを特徴とする撥インク処理装置。
28. 請求項２３〜２７の何れかにおいて、前記室内の前記ヘッド部材の温度を一定に維持する温度維持手段を設けたことを特徴とする撥インク処理装置。

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